화재확산의 특이한 현상인 Trench Effect (트렌치 효과)

1987년 런던 킹스크로스 지하철 역사 화재를 설명하기 위해 사용된 용어로서, 에스컬레이터 하부에서 경사면을 따라 위쪽으로 연소가 확대되는 속도가 비정상적으로 빨라 이를 설명하기 위해 제시한 용어입니다.

  

당시 에스컬레이터의 끝부분에서 최초 발화가 시작되었으며, 목재로 이루어진 발판아래 공간에는 다량의 먼지와 윤활유 찌꺼기가 쌓여있어 연소가 용이한 구조였으나, 에스컬레이터 상부쪽으로 화재의 진행속도가 너무나 빨라 이러한 독특한 화재현상에 대해  연구하게 되었습니다.

 

 

당시 화재상황을 정리하면 다음과 같습니다.

 

1. 내부에서 착화된 화염은 외부에서 전혀 보이지 않았으며, 간간히 새어나온 화염은 그리 위협적이게 보이지 않았다.

2. 일정시간이 지난후 에스컬레이터 상부에서 목재발판의 틈이 벌어진 사이로 갑작스럽게 마치 제트화염처럼 쏟아져 나왔으며 근처의 매표소를 태워버렸다. 마치 폭발적으로 연소하는 현상으로 보였다.

 

이러한 이유에 대해 이렇게 설명하고 있습니다.

 

1. 내부에서 발생한 작은 화염으로 인해 발생한 가스흐름이 에스컬레이터 경사면을 따라 흐르는데, 이때 경사면의 가스흐름으로 인해 경사면 아래 공간보다 낮은 압력이 형성됨.

2. 경사면 아래의 작은 화염은 압력이 낮은 경사면으로 향하면서, 마치 경사면에 화염이 딱 붙어 흐르는 액체처럼 화염이 거동한다.

3. 화염은 경사면에 달라 붙은채로 상부로 이동하면서 더 많은 가스를 방출하게 되며, 발생한 열의 많은 양이 내부에 축적된다. 경사면의 측면은 막힌 구조여서 열축적이 더 커질 수 있는 형태임.

4. 내부의 온도는 매우 빠르게 상승하며 상부측에 틈새가 발생하자 내부의 가스가 폭발적으로 빠져나가면서 연소하였으며, 경사면 내부 전체가 화염에 휩싸이는 현상이 발생하였다.

 

 

이러한 현상을 유체 역학의  코안다 효과와 화재 역학의 플래시오버를 합쳐서 트렌치효과라고 정의하였습니다.

 

위키백과에서 코안다효과는 다음과 같이 정의하고 있습니다.

 

코안다 효과는 빠른 기체 흐름이 가까운 표면을 향해 구부러져 달라붙는 경향을 말합니다. 기류의 정압이 감소하는 경향이 있어 표면과 멀리 떨어진 영역 사이에 압력 차이가 생깁니다. 이렇게 하면 기류가 표면을 향해 구부러지고 해당 표면에 계속 부착되는 경향을 말합니다.