산불 작동 방식

불과 몇 초 만에 불꽃이나 태양의 열기만으로도 지옥불이 됩니다. 산불은 빠르게 번져 무성하고 말라버린 초목과 그 길에 있는 거의 모든 것을 태워 버립니다. 한때 숲이었던 곳은 미개발 연료의 가상 화약통이 되었습니다. 겉보기에 순간적인 폭발처럼 보이는 산불은 수천 에이커의 주변 땅을 덮쳐 주변에 있는 많은 사람들의 집과 생명을 위협합니다.

미국에서는 매년 평균 500만 에이커가 불타고 수백만 달러의 피해를 입습니다. 화재가 시작되면 시속 23km(14.29마일)의 속도로 확산되어 경로에 있는 모든 것을 태울 수 있습니다. 불이 덤불과 나무 위로 퍼지면서 스스로 생명을 이어갈 수 있습니다. 스스로를 유지하는 방법을 찾고, 수 마일 떨어진 곳에서 불씨를 던져 작은 불을 일으키기도 합니다. 이 기사에서 우리는 산불을 살펴보고 산불이 어떻게 태어나고 살고 죽는지 탐구할 것입니다.

무더운 여름날, 가뭄이 최고조에 달할 때 기차 바퀴에서 나오는 불꽃처럼 작은 것이 선로를 쳐서 맹렬한 산불을 켤 수 있습니다. 때때로 화재는 태양열 이나 낙뢰로 인해 자연적으로 발생합니다 . 그러나 대부분의 산불은 인간의 부주의로 인한 것입니다.

산불의 일반적인 원인은 다음과 같습니다.

모든 것에는 불꽃이 튀는 온도가 있습니다. 이 온도를 물질의 인화점 이라고 합니다 . Wood의 인화점은 화씨 572도(섭씨 300도)입니다. 목재가 이 온도로 가열되면 탄화수소 가스가 방출되어 공기 중의 산소와 혼합되어 연소되고 화재가 발생합니다.

점화와 연소가 일어나기 위해서는 세 가지 구성 요소가 필요합니다. 화재는 연소 를 위한 연료 , 산소 공급을 위한 공기 , 연료를 점화 온도까지 끌어올리기 위한 열원이 필요 합니다. 열, 산소 및 연료는 불 삼각형을 형성합니다 . 소방관들은 불을 끌 때 불의 삼각형에 대해 자주 이야기합니다. 삼각형의 기둥 중 하나를 제거할 수 있다면 제어할 수 있고 궁극적으로 불을 끌 수 있다는 아이디어입니다.

연소가 발생하고 화재가 타기 시작한 후 화재 확산 방식을 결정하는 몇 가지 요인이 있습니다. 이 세 가지 요소에는 연료 , 날씨 및 지형이 포함 됩니다. 이러한 요인에 따라 화재는 빠르게 사그라들거나 수천 에이커를 태우는 맹렬한 불꽃으로 변할 수 있습니다.

내용물

1. 연료 부하
2. 산불에서 날씨의 역할
3. 산에 불
4. 블레이즈와의 전투

산불은 주변에 있는 연료의 종류와 양에 따라 퍼집니다. 연료에는 나무, 덤불, 마른 풀밭에서 집에 이르기까지 모든 것이 포함될 수 있습니다. 화재를 둘러싸고 있는 가연성 물질의 양을 연료 부하 라고 합니다 . 연료 부하는 단위 면적당 사용 가능한 연료의 양으로 측정되며 일반적으로 에이커당 톤입니다.

연료 부하가 적으면 불이 타오르고 약한 강도로 천천히 퍼집니다. 연료가 많으면 불이 더 강하게 타서 더 빨리 퍼집니다. 주변 물질을 더 빨리 가열할수록 해당 물질이 더 빨리 발화할 수 있습니다. 연료의 건조도 화재의 행동에 영향을 줄 수 있습니다. 연료가 매우 건조하면 훨씬 빨리 소모되고 억제하기 훨씬 더 어려운 화재가 발생합니다.

다음은 화재에 미치는 영향을 결정하는 기본 연료 특성입니다.

마른 풀 , 솔잎, 마른 잎, 나뭇가지 및 기타 죽은 덤불과 같은 화려한 연료 라고도 하는 작은 연료 물질 은 큰 통나무나 그루터기보다 빨리 연소됩니다(이것이 통나무가 아닌 불을 피우는 이유입니다). 화학적 수준에서 다른 연료 물질은 다른 물질보다 점화하는 데 시간이 더 오래 걸립니다. 그러나 대부분의 연료가 같은 종류의 재료로 만들어지는 산불에서 점화 시간의 주요 변수는 연료의 전체 표면적과 부피의 비율입니다. 나뭇가지의 표면적이 부피보다 크지 않기 때문에 빨리 점화됩니다. 그에 비해 나무의 표면적은 부피보다 훨씬 작기 때문에 점화되기 전에 가열하는 데 더 많은 시간이 필요합니다.

화재가 진행됨에 따라 그 너머의 물질이 건조됩니다. 잠재적인 연료에 접근하는 열과 연기로 인해 연료의 수분이 증발합니다. 이렇게 하면 불이 마침내 도달했을 때 연료가 더 쉽게 점화됩니다. 약간 떨어져 있는 연료는 촘촘하게 포장된 연료보다 더 빨리 마를 것입니다. 희석된 연료에 더 많은 산소를 사용할 수 있기 때문입니다. 더 빽빽하게 포장된 연료는 또한 더 많은 수분을 보유하여 화재의 열을 흡수합니다.

날씨는 산불의 탄생, 성장 및 사망에 중요한 역할을 합니다. 가뭄은 산불에 매우 유리한 조건을 만들고 바람은 산불의 진행을 돕습니다. 날씨는 산불이 더 빨리 움직이고 더 많은 땅을 집어삼킬 수 있습니다. 또한 화재 진압 작업을 더욱 어렵게 만들 수도 있습니다. 산불에 영향을 줄 수 있는 세 가지 날씨 요소가 있습니다.

앞에서 언급했듯이 온도는 산불의 불꽃에 영향을 미칩니다. 열은 불 삼각형의 세 기둥 중 하나이기 때문입니다. 땅에 있는 막대기, 나무 및 덤불은 태양으로부터 복사열을 받아 잠재적인 연료를 가열하고 건조시킵니다. 온도가 더 높으면 연료가 더 빨리 점화되고 연소되어 산불이 확산되는 속도가 빨라집니다. 이러한 이유로 산불은 기온이 가장 높은 오후에 격렬해지는 경향이 있습니다.

바람은 아마도 산불의 행동에 가장 큰 영향을 미칠 것입니다. 가장 예측할 수 없는 요소이기도 하다. 바람은 추가 산소와 더 많은 건조 잠재 연료를 불에 공급하고 더 빠른 속도로 불을 땅 전체로 밀어냅니다.

국립 대기 연구 센터(National Center for Atmospheric Research) 의 수석 과학자인 Dr. Terry Clark 은 바람이 소규모로 어떻게 움직이는지를 보여주는 컴퓨터 모델을 개발했습니다. 1991년부터 그는 화재와 대기 간의 연료 및 열 교환과 같은 산불 특성을 포함하도록 해당 모델을 변환해 왔습니다.

"우리 는 화재와 대기가 서로 상호 작용하는 결합된 화재 대기 역학 이라고 불리는 것을 봅니다."라고 Clark이 말했습니다. "우리는 우리가 해온 모델링을 통해 화재가 환경과 어떻게 상호 작용하는지 살펴보고 화재 확산 및 화재 행동의 특성을 일부 파악했습니다."

Clark의 연구에 따르면 바람은 화재가 발생하는 방식에 영향을 미칠 뿐만 아니라 화재 자체가 바람의 패턴을 형성할 수 있습니다. 화재가 자체 기상 패턴을 생성할 때 화재 확산 방식에 피드백을 줄 수 있습니다. 크고 격렬한 산불은 화염 소용돌이 라고 하는 바람을 일으킬 수 있습니다 . 토네이도 와 같은 화재 소용돌이 는 화재의 열에 의해 생성된 소용돌이의 결과입니다. 이 소용돌이가 수평에서 수직으로 기울어지면 화염 소용돌이가 발생합니다. 화염 소용돌이는 불타는 통나무와 불타는 잔해를 상당한 거리로 던지는 것으로 알려져 있습니다.

"와도를 기울일 수 있는 또 다른 방법이 있습니다. 즉, 화염 소용돌이를 일으키지 않고 제목을 지정할 수 있고 기본적으로 머리핀 소용돌이 또는 전방 폭발이라고 불리는 것으로 앞으로 폭발할 수 있습니다."라고 Clark이 말했습니다. "이것은 크라운 화재[나무 꼭대기에서 발생하는 화재]에서 매우 일반적이므로 산비탈을 핥는 화재를 볼 수 있습니다." 전방 폭발은 폭이 20미터(66피트)이고 100mph(161kph)의 속도로 100미터(328피트)를 쏠 수 있습니다. 이 폭발은 그을린 지역을 남기고 화재 확산으로 이어집니다.

바람이 강할수록 불은 더 빨리 번진다. 불은 주변 바람보다 10배나 빠른 자체 바람을 생성합니다. 심지어 불씨를 공중에 던지고 추가 화재를 일으킬 수 있습니다. 이러한 현상을 스포팅 이라고 합니다. 바람은 또한 불의 방향을 바꿀 수 있고 돌풍은 불을 나무로 끌어올려 왕관 불을 만들 수 있습니다 .

바람은 불이 번지는 데 도움이 될 수 있지만 습기는 불에 반대합니다. 습기와 강수 형태의 수분은 화재를 늦추고 강도를 감소시킬 수 있습니다. 수분이 화재의 열을 흡수하기 때문에 잠재적인 연료는 수분 수준이 높으면 발화하기 어려울 수 있습니다. 습도 가 낮을 때 , 즉 공기 중에 수증기량이 적으면 산불이 시작될 가능성이 더 큽니다. 습도가 높을수록 연료가 건조되고 발화될 가능성이 줄어듭니다.

습기는 산불 발화 가능성을 낮출 수 있기 때문에 강수량은 화재 예방에 직접적인 영향을 미칩니다. 공기가 습기로 포화되면 비의 형태로 습기를 방출합니다. 비 및 기타 강수는 연료의 수분을 증가시켜 잠재적인 산불이 발생하는 것을 억제합니다.

산불 행동에 세 번째로 큰 영향을 미치는 것은 토지의 위치 또는 지형입니다. 연료와 날씨와 달리 거의 변하지 않았지만 지형은 산불 진행을 돕거나 방해할 수 있습니다. 산불과 관련하여 지형에서 가장 중요한 요소는 경사 입니다.

인간과 달리 불은 일반적으로 내리막보다 오르막으로 훨씬 빠르게 진행됩니다. 경사가 가파를수록 화재가 더 빨리 이동합니다. 불은 일반적으로 위쪽으로 흐르는 주변 바람의 방향으로 이동합니다. 또한, 연기와 열이 그 방향으로 상승하기 때문에 불은 언덕 위로 연료를 더 예열할 수 있습니다. 반대로, 불이 언덕 꼭대기에 도달하면 오르막뿐만 아니라 내리막 연료도 예열할 수 없기 때문에 다시 내려오려고 애써야 합니다.

Clark 박사는 더 느린 오르막으로 이동하는 화재는 규칙의 예외이지만 실제로 발생한다고 말합니다. 바람은 경사면을 올라가려고 하는 불에 대항할 수 있습니다.

그는 "바람이 어느 방향으로 부는지에 달려 있다"고 말했다. "예를 들어, 저는 호주에서 바람이 산 쪽을 타고 내려와서 정면이 통과할 때까지 언덕에서 불을 멀리 날려 버린 사례 연구를 가지고 있습니다. 그런 다음 오르막으로 올라갔습니다."

화재로 인해 화상을 입는 것 외에도 재앙적인 문제가 남을 수 있습니다. 화재가 발생한 후 몇 달 동안은 그 영향이 느껴지지 않을 수 있습니다. 산불로 인해 언덕이나 산의 모든 초목이 파괴되면 토양의 유기 물질이 약해지고 물이 토양에 침투하는 것을 막을 수 있습니다. 이로 인해 발생하는 한 가지 문제는 파편 흐름으로 이어질 수 있는 매우 위험한 침식입니다.

이에 대한 예는 1994년 7월 콜로라도주 글렌우드 스프링스 근처에 있는 Storm King Mountain의 가파른 경사면에서 약 2,000에이커의 숲과 덤불을 태운 산불 이후에 발생했습니다. 미국 지질 조사국(United States Geological Survey)에 따르면 화재 2개월 후 폭우로 3마일 길이의 70번 고속도로에 진흙, 암석 및 기타 잔해물이 쏟아지는 잔해가 발생했습니다. 이 잔해물은 30대의 차량을 집어삼키고 2대의 차량을 콜로라도 강으로 휩쓸었습니다.

우리는 종종 산불을 파괴적인 것으로 간주하지만 많은 산불은 실제로 유익한 것입니다. 일부 산불은 숲속의 덤불을 태우는데, 이는 덤불이 오랫동안 쌓이면 더 큰 화재를 예방할 수 있습니다. 산불은 또한 질병 확산을 줄이고 불에 탄 식물에서 땅으로 영양분을 방출하며 새로운 성장을 촉진함으로써 식물 성장에 도움이 될 수 있습니다.

연기가 폐에 가득 찬 두꺼운 옷을 입고 오븐 안에 있다고 상상해보십시오. 그러면 맹렬한 산불과 싸우는 것이 어떤 것인지 이해하기 시작할 수 있습니다. 매년 수천 명의 소방관이 무자비한 불길과 싸우기 위해 목숨을 걸고 있습니다. 엘리트 지상 기반 소방관 은 두 가지 범주로 나뉩니다.

방화벽을 만들고 물과 난연제로 화재를 진압하는 것 외에도 지상 대원은 역화 를 사용할 수도 있습니다 . 역화는 불타는 산불을 향해 진격하는 지상 승무원에 의해 시작된 화재입니다. 역효과 설정의 목표는 진행 중인 산불 경로에 있는 잠재적인 연료를 태우는 것입니다.

Hotshots, Smokejumpers 및 기타 지원 대원은 지상에서 전투를 벌이는 동안 공중에서 많은 지원을 받습니다. 에어 탱커 는 종종 수천 갤런의 물과 지연제를 화재에 떨어뜨리는 데 사용됩니다. 비행기 와 헬리콥터 에서 떨어지는 것을 자주 볼 수 있는 빨간색 물질 은 인산염 비료가 포함된 화학 지연제로서 화재를 늦추고 식히는 데 도움이 됩니다.

헬리콥터는 또한 위에서 불을 공격하는 방법으로 사용됩니다. 수백 갤런의 물을 담을 수 있는 양동이를 운반하는 이 항공기는 불 위를 날고 물폭탄을 투하합니다. 헬리콥터는 소방관을 화재 현장으로 수송하는 데에도 유용합니다.

산불은 연료, 산소 및 열이 있는 한 오랫동안 탈 수 있는 강력한 자연의 힘입니다. 소방관의 임무는 추가 피해를 방지하기 위해 화재 삼각형의 세 면 모두는 아니더라도 한 면을 제거하는 것입니다.

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