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J. Korean Soc. Hazard Mitig. > Volume 18(6); 2018 > Article
전기레인지 스위치 오동작에 의한 화재 위험성에 대한 연구

Abstract

As society becomes increasingly modernized and urbanized and as individualism grows stronger, "alone culture" is rapidly increasing and one-person families, or in other words, the culture of people living alone, is strongly establishing itself around us. Almost as a representation of this, products or spaces for those living alone are increasing, and the number of studio apartments offering high efficiency for low prices is increasing geometrically. In accordance with the living environments of those living alone, focus is being placed on simple living spaces that emphasize convenience and contain kitchen appliances that also aim for convenience rather than safety; to suit such living spaces, electric cookers, which can be used more easily than gas stoves, are rapidly becoming popular. Electric cookers, which are becoming popular owing to their high levels of efficiency and environment-friendliness, are manufactured to be flat, compared with gas stoves with their burner pots and trivets that allow objects to be placed on top, providing better space utilization and making them suitable for those living alone. However, such convenience is affecting safety. In particular, products that do not have a switch with a safety device can lead to fires owing to even the smallest of errors that occur in our daily lives, causing significant damage to human life and property. This study aims to discuss the safety of electric cookers with a focus on such cases and to devise measures to minimize such occurrences.

요지

사회가 현대화 도시화되고 개인주의가 발달하면서 나 홀로 문화가 급증하고 1인 가정 즉 혼족 이라는 문화가 우리 주위에 깊게 자리 매김을 하고 있다. 이를 대변하듯 혼족들을 위한 제품이나 공간이 늘고, 낮은 가격으로 고 효율을 노린 원룸이 기하급수적으로 늘고 있는 추세이다. 혼족들의 생활환경에 따라 간단하면서 편의성을 강조한 주거 공간이 맞춰지면서 주방기기 또한 안전 보다는 편의성을 축구하게 되고, 이러한 주거공간에 맞게 가스레인지 보다는 간단하게 사용할 수 있는 전기레인지가 급속하고 보급되고 있다. 고효율과 친환경성을 내세워 보급되고 사용되고 있는 전기레인지는 염공과 삼발이가 장착된 가스레인지에 비해 물건을 올려놓기에도 용의하게 평면으로 설계되어 공간 활용도 또한 혼족에 걸맞은 기기라고 할 수 있다. 그러나 이러한 편의성이 우리의 안전에는 취약하게 작용하고 있다, 특히 안전장치가 없는 스위치의 경우 생활하면서 발생하는 약간의 실수에도 화재로 이어져 인명과 재산의 피해가 막대하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 사례를 중심으로 전기레인지의 안전성에 대해 지적을 하고 대책을 강구하고자 한다.

1. 서 론

가정용으로 사용되는 조리용 가열기구에는 열원에 따라 가스를 이용하는 가스레인지와 전기를 이용한 전기레인지로 구분된다. 가스를 연료로 사용하는 가스레인지의 경우 가격과 화력 면에서 우수하여 가장 폭넓게 사용되고 있으나, 가스배관의 설치비용의 부담과 화재 및 폭발의 위험성과 조리 시 유해물질(일산화탄소, 이산화탄소, 이산화왕 등)이 발생하는 단점이 있다.
이에 반해 전기레인지는 전기를 열원으로 작용하여 불꽃이나 그을음이 발생하지 않아 세척이 용이하여 주거용 건물에 많이 사용되고 있다.
특히 1인 가정이 늘어나면서 원룸 공급이 늘어나고, 공간의 효율적인 사용과 편의성을 내새워 주방 가구인 싱크대에 내장해서 사용하는 빌트인(Built-in) 방식이 주로 사용되고 있으며, 조작방식에 따라 터치 방식과 다이얼 방식으로 구분되며, 다이얼 방식은 터치방식에 비해 저렴하여 많이 사용하고 있다.
본 연구에서는 빌트인 타입의 다이얼방식 전기레인지에 대하여 화재 사례의 원인을 분석하고 원인에 따른 재현실험을 통해 화재 위험성과 대책을 강구하고자 한다.

1.1 화재발생현황

국가화재정보센터의 화재 통계 현황 중 서울시내 통계를 살펴보면, 제조물 화재 발생 통계에 주방기기 다른 여러 제조물에 비해 가장 많은 부분을 차지하고 있다(Table 1).
주방기기는 주방에서 사용되는 모든 기기를 포함하고 있으나, 대부분 조리 기구에 의한 화재가 여기에 포함된다.
최근 3년간(2015년 ~ 2017년) 제품별 화재 발생통계는 Table 2와 같이 파악된다. 여기에서 주목할 만한 사항은 전기레인지의 발생 빈도가 매년 급속도로 느는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 통계는 급속하게 늘고 있는 1인 가정의 수와 비교하여 해석할 필요가 있으며, 전기레인지의 위험성을 잘 나타내는 통계라 할 수 있다.

2. 화재 사례 1 (Lee, 2018)

2.1 현장 및 감식 상황

2018. 6. 1. 11:00경 서울의 대학가 원룸 2층에서 열려진 창문으로 연기가 발생하여, 이곳을 지나가는 행인이 발견 신고한 화재이다.
화재 현장은 아르바이트생이 혼자 생활하는 원룸으로, 화재가 발견되기 약 30분 전에 출근을 위해 집을 나갔으며, 외출 전 환기를 위해 창문을 열어 놓았다는 진술이 있다.
그리고 원룸에서는 음식을 조리하지 않고 싱크대는 생활용품 등을 올려놓는 공간으로 사용한다는 진술이 있다.
Fig. 1은 화재현장의 창문은 열려 있으며, 열린 창문으로 연기가 목격되었으며, 이곳으로 소방관이 진입하여 진화를 하였다는 것이다.
Fig. 2는 원룸 입구에서 싱크대를 촬영한 것으로 세탁 위에 빌트인 타입의 전기레인지가 시설되어 있고, 전기레인지 주변 일부가 소손된 형태이다.
전기레인지의 화구에는 플라스틱 재질의 가연물이 용융되어 있으며, 스위치는 로터리식 스위치로 OFF위치에 있으며, 진화 시 소방관이 3단의 위치에 있는 것을 껐다는 진술이다(Figs. 3, 4).

2.2 조사 내용

거주자는 24세 남자로 인근 식당에서 아르바이트하고 있으며, 화재 발생 약 30분 전에 외출 하였으며, 주거지에서 음식을 하지 않아 싱크대에는 물건을 올려놓고 생활 하고 있으며, 전기레인지 위에는 평소 자주 사용하는 영양제 등이 올려져 있었고, 외출하기 전 방 내부 환기를 위해 창문을 조금 열어 놓았다는 것이다.

2.3 감식결과

연소된 부위는 전기레인지 주변이고, 발견당시 전기레인지의 스위치가 켜져 있었다는 진술 등으로 보아 가연물(약병 등)이 올려진 상태에서 전기레인지의 스위치가 동작되어 발화된 것으로 확인되며, 거주자가 외출 시 창문을 열면서 의류 등에 다이얼 스위치가 회전하면서 전기레인지가 켜진 것으로 추정할 수 있다.

3. 화재 사례 2 (Lee and Choi, 2011)

3.1 화재 개요

2011. 7. 13. 17:50경 서울 00구 00동 빌라1층 보조주방에서 원인미상의 화재가 발생하여 33평 가량의 주택이 연소되는 피해가 발생하였다.
화재현장의 연소형상은 Fig. 5의 싱크대를 중심으로 연소 확산된 형상이고, 연소 중심부에는 빌트인 타입의 전기레인지가 시설되어 있다(Figs. 6, 7).
Fig. 8과 같이 싱크대 주변 발굴 후 확인한바 싱크대에 시설되어 있던 전기레인지가 소락된 상태로 발견된다(Fig. 9).
레인지의 조절 놉1)Fig. 10의 대형화구 쪽의 놉이 돌아간 형상이고, 대형화구 표면에 이물질이 부착된 상태로 발견된다.
인근 주택 주방에 사고현장과 동일한 제품의 전기레인지가 설치되어 있으며(Fig. 11), 사고현장에서 발견되는 놉의 모양과 동일하게 하여 확인한바, 최 고단 위치인 7단을 가리키고 있음을 확인할 수 있으며, 꺼짐 위치인 ‘0’의 위치에서 ‘7’단 위치로 바로 이동하는 특성을 확인할 수 있었다(Fig. 12).

3.2 조사 내용

화재현장의 보조 주방으로, 동 소에서는 음식조리 등 싱크대는 사용하지 않고, 화재현장 안쪽에 시설된 세탁기를 이용 세탁만 한다는 진술이 있으며, 화재발생 약10분 전 동 소에 근무하는 주방도우미가 싱크대에서 세탁물을 색깔별로 구분한 후 세탁기를 동작 후 숙소에서 휴식을 취하던 중 연기를 인지하고 동 소의 출입문을 열고 진화를 시도하였으나 진화치 못하였다는 진술이 있다.

3.3 조사결과

주방 내부에 시설된 빌트인 타입의 전기레인지 주변을 중심으로 연소 확산된 형상이고, 사전조사 내용 및 전기레인지 대형화구 표면에 섬유성분으로 보이는 이물질이 부착되어 있는 점 등으로 보아 전기레인지 위에 물건(세탁물) 등을 올려놓고 사용하는 것으로 추정되며, 소손된 전기레인지의 다이얼 스위치의 놉이 회전된 상태로 관찰되는 것으로 보아 전기레인지 위에 세탁물이 올려진 상태에서 사람이 이동하면서 전기레인지의 로터리 스위치가 동작되어 발화한 것으로 판단된다.

4. 재현 실험

4.1 전기레인지의 종류

4.1.1 가열방식에 따른 분류

전기레인지는 유도(Induction)가열방식과 직접가열(赤熱, Hi light)방식으로 구분되고, 본 실험에 사용된 전기레인지는 직접가열 방식이며, 高효율성, 안전성, 친환경성을 내세워 기존의 가스레인지 대체용 혹은 신축건물의 Built-in 용도로 판매가 되고 있다(Kim, 2015).

4.1.2 조절 스위치 종류에 따른 분류

조절 놉이 터치방식인 것과, 일반적인 방식으로 나뉘며, 터치방식 제품은 상대적으로 가격이 비싼 편이며, 에너지 효율, 전기⋅기계적 안정성 등 기본 성능 측면에서는 가격대별 차이가 없고, 보유기능에 따른 사용의 편리성 차이가 있다고 보고되어 있다.
조절 놉이 우발적인 조작에 의해 쉽게 작동하는 구조인 경우 화재 등 안전에 위험성이 우려된다는 조사가 되어 해당 업체에 통보된 바 있다.

4.2 전기레인지의 연소실험

4.2.1 실험 방법 (Lee et al., 2012)

실험에 사용된 제품은 L사 2구용 Built-in 타입의 직접 가열, 일반 조절 놉 방식, 정격전류는 12.5 A, 소비전력은 2,750 W의 제품을 사용하였고, 온도조절 방식은 PTC2) 소자에 바이메탈 스위치를 이용한 구조의 제품을 이용하였다(Figs. 13, 14).
실험 방법은 사례의 발생원인과 동일하게 실수에 의해 반대방향으로 돌아가는 것을 예를 들어 최 고열이 발생하는 6단 위치에서 가연물을 올려놓고 착화하는 방법으로 실험하였다.

4.2.2 폴리에틸렌 점퍼 연소 실험

첫 번째 시험은 폴리에틸렌 소재의 점퍼를 레인지 위에 올려놓고 놉을 최고인 6단의 위치로 이동시켜 동작시킨바, 4분 후 연기가 발생하고, 연기발생 3분 후 불꽃이 일어나며 연소하기 시작하였다(Fig. 15).

4.2.3 티셔츠 연소 실험

면 100% 재질의 티셔츠를 전기레인지 위에 뭉쳐 올려놓고 위와 같은 방법으로 실험한바, 기기동작 2분 후 연기가 발생하고, 연기발생 2분 후 불꽃이 일어나며 급격이 연소 하였다(Fig. 16).

4.3 실험 결과

실험에 사용된 전기레인지는 현재 가장 많이 사용되고 있는 빌트인 타입의 다이얼 방식의 스위치로 동작하는 제품으로, Fig. 17과 같이 꺼짐의 위치에서 Fig. 18과 같이 최고 화력의 켜짐 위치로는 한 번에 이동이 가능하게 설계 되어 있어 조그만 실수와 오류로 인해 꺼짐에서 최고 위치로 이동이 용이 하고, 회전할 때 어떠한 예비동작(누름 등)이 필요로 하지 않는다.
또한 기기의 시설형태가 빌트인 타입으로 전원코드가 기기 하부로 시설되어 있어 하부의 싱크대가 소손되거나, 연소 확산되는 열기 등에 의해 차단기가 동작하여 전원이 공급되지 않을 때까지 지속적으로 열원이 공급되어 화재로 이어지는 것을 볼 수 있다.

5. 결 론

위 실험의 검토에서 알 수 있듯이 일반적으로 사용되는 저가형 빌트인 타입의 다이얼방식 스위치의 전기레인지는 인간의 작은 실수와 오동작에도 기기가 발열할 수 있는 최대의 열을 내며, 이 때 화구에 가연물이 올려져 있다면 반드시 화재로 이어지게 된다.
이런 오류와 재해를 방지하기 위해서는 최소한의 안전장치는 반드시 필요할 것으로 판단된다.
화재로 이어지는 오동작으로는 팔의 움직임에 의해 회전하거나, 어떤 물체를 이동하면서 물체에 의해 다이얼이 회전하여 기기가 동작하는 경우가 대부분이므로, 이러한 오동작을 방지할 수 있는 안전장치가 요구된다.
  • (1) 누름 기능을 추가하여 꺼짐에서 켜짐으로 이동시에는 누른 후 회전이 가능할 것.

  • (2) 스위치의 회전 방향이 한 방향으로 회전하도록 하여 단계적으로 이동할 것.

이와 같은 안전장치를 추가하여 편의성 보다는 안전성이 먼저 고려된 제품의 보급이 요구된다.

Notes

1) 놉(knob):전원 켜고 끄기 및 온도조절을 위해 사용하는 스위치를 말함.

2) PTC: (Positive Temperature Coefficient) 통전되면 온도의 상승에 비례하여 전기저항도 상승하며, 전류치가 낮아지는 성질을 갖는 감온소자를 말한다.

감사의 글

이 논문은 경찰청 소속 과학수사요원의 객관적인 조사를 위하여 연구되었음.

Fig. 1
The External Diameter of a Scene of a Fire
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Fig. 2
An Image of a Sink
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Fig. 3
An Electric Cooker Damaged by Fire
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Fig. 4
An Electric Cooker Switch
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Fig. 5
The Burning Profile of a Sink
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Fig. 6
An Image of a Kitchen Interior
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Fig. 7
An Image Shot After Excavation
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Fig. 8
A close-up of an electric cooker
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Fig. 9
A Close-up of a Heating Region
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Fig. 10
A Close-up of an Adjustment Knob
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Fig. 11
A Cooker Installed in the Vicinity
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Fig. 12
A Close-up of the Rotated State of an Adjustment Knob
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Fig. 13
An Electrical Cooker Used in an Experiment
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Fig. 14
An Image of Fuel Intake Motions
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Fig. 15
A Fire Test Conducted on a Jumper
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Fig. 16
A Fire Test Conducted on a t-shirt
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Fig. 17
An off Switch
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Fig. 18
An on Switch (6 levels)
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Table 1
Statistics on the Occurrences of Fire in Seoul Categorized by Manufactured Article
division total season equipment Living Related cooks tools picture, sound system office machine lighting, sign wiring appliance electric installation industrial machinery medical device business equipment car the rest
2015 1,468 250 76 489 13 6 96 245 89 4 5 138 57
2016 2,338 376 98 570 15 21 179 607 116 3 9 277 67
2017 2,361 378 85 790 15 13 112 445 136 2 8 230 147
total 6167 1004 259 1849 43 40 387 1297 341 9 22 645 271
Table 2
Statistics on the Occurrences of Fire in Seoul Categorized by Product
division light heat rays air conditioner sign kimchi fridge ventilator fridge washer dryer electric pad battery TV hair drier electric cooker
2015 49 54 29 56 27 27 24 42 42 10 7 6 27
2016 101 89 42 78 43 54 53 56 52 15 7 10 59
2017 61 67 58 51 56 52 41 51 64 22 5 7 103
total 211 210 129 185 126 133 118 149 158 47 19 23 189

References

Kim, SJ (2015) A study on the highlight range of fire risk. Fire Protection Technology, No. 58, pp. 27-28.

Lee, SJ, and Choi, SB (2011). Fire Investigation Report. Seoul Metropolitan Police Agency.

Lee, SJ (2018). Fire Investigation Report. Seoul Metropolitan Police Agency.

Lee, SJ, Choi, SB, Lee, SH, Lee, SK, Ham, JH, and Park, YG (2012). Using a hot plates ignition case Study on Investigation technique. Proceedings of 23th Spring Conference. Korean Institute of Fire Investigation. pp. 68-76.

National Fire Data System (2018). Fire status statistical. National Fire Agency; Retrieved from https://www.nfds.go.kr/fr_base_0001.jsf# .



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