1. 서 론
화재진압을 위한 소방력의 3요소는 소방인력, 소방장비 및 소방용수이다(Lee, 2018). 이 3요소가 적절한 균형을 이루어야 효율적으로 화재진압을 할 수 있게 된다. 대한민국 소방은 2020년 4월1일 국가직을 시작으로 많은 인력과 장비가 충원되었고, 이를 바탕으로 소방 서비스의 사각지대를 없애기 위하여 고군분투 하고 있으며, 나날이 변해가는 화재현장의 다변성과 위험성 속에서 보다 안전한 소방활동을 하기 위한 노력을 하고 있다. 그리고, 소방대원이 화재 현장에서의 강력한 무기는 바로 소방호스와 관창(노즐)이다. 소방호스와 관창을 통해 소방대원은 지속적으로 소방용수를 공급받으며 화재를 진압할 수 있기 때문에 화재 현장에 진입하는 대원은 항상 소방호스와 관창을 소지한 상태로 화재진압에 준비해야 하며 이를 통하여 즉각적인 화재진압은 물론 대원 자신의 안전까지도 확보할 수 있는 가장 중요한 장비라고 할 수 있다(Kim and Kong, 2020).
현재 소방대원들이 화재진압 시 사용하고 있는 이중피(Double Jacket) 소방호스의 종류로는 호칭 40 mm와 65 mm 두 가지 타입이 있다. 이중 40 mm 소방호스는 반발력이 약해 조작이 용이한 반면, 방수량이 적기 때문에 화재진압에 많은 시간이 소요되는 특징을 가지고 있으며, 65 mm 소방호스는 많은 방수량으로 신속한 화재진압을 할 수 있지만 관창에서의 반발력이 심해 조작이 쉽지 않고 소방대원의 급격한 체력소모와 안전사고의 발생이 우려되는 부분이 상존하는 특징을 가지고 있다. 이와같은 이유로 대부분의 소방대원은 화재 현장에서 40 mm 소방호스를 이용한 화재진압을 실시하고 있으며, 65 mm 소방호스는 주로 물탱크 보수, 고층건축물에서의 송수를 위한 중계 방수, Y커플링을 이용한 65 mm 소방호스에서 40 mm 소방호스로의 전개 용도로만 사용을 하고 있다. 일부 대형화재의 경우, 화재 초기에서부터 65 mm 소방호스를 사용하는 경우가 있지만 본대와 거리가 많이 떨어져 있는 곳에 위치한 119 안전센터의 경우는 선착출동대의 최소 인력으로 65 mm 소방호스를 이용한 화재진압을 실시하기가 어려워 그 사용 사례는 극히 드물다고 봐야할 것이다(Min and Kwon, 2012; Cheon and Lee, 2022).
국내에서 소방호스의 성능을 관리하고 있는 기준은 ｢소방호스의 형식승인 및 제품검사의 기술기준(소방청고시 제2024-14호)｣(Korea Law Information Center, 2024a)로서 소방용 소방호스 40 mm와 65 mm에 대해서만 그 성능을 검증하고 있다. 과거에 존재하던 50 mm 소방호스의 규정은 2016년 4월 1일 자로 삭제되었으며, 현재까지는 40 mm와 65 mm 두 가지 구경만 규정하고 있어 소방대원들이 화재를 진압함에 있어 소방호스의 구경을 정하는 선택지가 매우 한정적이다.
국내에서 규정하고 있는 소방호스의 형식승인 및 검정 기술기준 연혁을 Table 1에 정리하였다.
Table 1
History of Fire Hoses Approval and Inspection Technology
국내에서 50 mm 소방호스는 아직까지 사용된 적이 거의 없으며, 이와 관련된 연구 결과 또한 찾아보기가 매우 어려운 사항이다. 그러나, 해외 일부 국가인 미국, 오스트리아, 중국 및 일본 등에서는 50 mm 소방호스도 생산 및 현장에서 사용하고 있는 것으로 조사되었다.
현재의 소방에서는 화세보다 강한 소방력으로 화재를 진압하여야 한다는 것이 주요 전술 중 하나로 선택되고 있지만 초기화재 단계를 지나 중장기 화재단계에서는 화재진압에서 주력으로 사용중인 40 mm 소방호스는 방수량이 적다는 문제 때문에 화재진압에 소요되는 시간이 다소 길다는 문제점이 지속적으로 제기되어 왔으며, 그 대용으로 사용할 수 있는 65 mm 소방호스는 강한 반발력 때문에 사실상 화재진압을 위한 용도로는 사용하지 않는 소방호스가 되어버렸다(Chung, 2011).
따라서 본 연구에서는 40 mm 소방호스보다는 유량이 많을 것으로 예상이 되고, 65 mm 소방호스보다는 반발력이 적을 것으로 예상되는 50 mm 소방호스에 대한 소방대원들의 인식과 필요성에 대한 설문과 더불어 방수압력에 따라서 40 mm, 50 mm 및 65 mm 소방호스를 사용하여 방수거리를 측정하여 50 mm 소방호스에 대한 사용 가능성을 검토하고자 한다(Kwon, 2014; Choi, 2015; Lee, 2020).
2. 연구내용 및 방법
2.1 50 mm 소방호스 사용에 대한 설문조사
현재 화재진압을 위해 사용 중인 소방호스에 대한 일반적인 특성을 확인하고 50 mm 소방호스 개발 및 현장 적용에 대한 인식 등을 파악하기 위하여 충남소방본부 소방공무원들에게 아래와 같은 설문조사를 실시하였다. 설문기간은 2024년 9월 5일부터 2024년 9월 13일까지 9일간 진행하였고, 설문에 응한 소방공무원은 총 224명으로서 객관식 9문항, 주관식 1문항을 통한 기존 사용 중인 소방호스 운용 실태 및 50 mm 소방호스에 대한 선호도를 조사하였다. Table 2에서는 현재 사용하고 있는 소방호스의 사용 실태에 대한 주요 설문 내용을 보여주고 있으며, Table 3에서는 현재 국내에서는 사용하지 않지만 50 mm 소방호스 및 관창에 대한 인식에 대한 설문 내용을 보여주고 있다.
Table 2
40 mm and 65 mm Fire Hose Usage and Survey Contents
Table 3
50 mm Fire Hose Awareness and Survey Contents
2.2 방사거리 측정 방법
화재진압에서 방사거리가 중요한 이유는 우선적으로 소방대원의 안전과 관련이 깊다. 복사열로부터 자신을 보호할 수 있고 다양한 주수방법을 활용할 수 있으며, 특히 직사주수를 통하여 심부화재의 진압 및 강한 파괴력을 통한 가연물 파괴 및 제거에도 유효하다(Min, 2022; Korea Law Information Center, 2024b).
화점에 유효하게 방수를 할 수 있는 방법은 관창을 소지하고 화점에 가까이 이동하는 방법이 있다. 또 다른 방법은 화점과 일정한 거리를 유지하며 소방펌프의 압력을 높임으로 최종 관창 방사압을 높여 방사거리를 늘리는 방법이 있다(Kwon, 2022).
따라서, 40 mm, 50 mm 및 65 mm의 소방호스 5벌을 실제 소방펌프차에 연결한 후 Table 4와 같은 실험조건을 이용하여 방사거리를 측정하였으며, 방사거리는 방사각 0° 조건에서의 수평방사 거리측정 시험 및 방사각도에 따른 최대 방사거리 측정시험 두 가지로 진행하여 방사거리를 측정하였다. 이때 사용된 관창은 일반적으로 소방대원들이 사용하는 방사형 관창을 직사모드로 하여 방사거리를 측정하였으며, 실제 본 연구에서 사용된 관창의 모습을 Fig. 1에서 보여주고 있다.
Table 4
Experimental Conditions
3. 연구결과
3.1 설문 결과 분석
본 연구의 설문 응답자의 일반현황으로서는 224명의 소방공무원을 대상으로 실시하였으며, 남성은 92.0%, 여성은 18%의 비율이다. 연령으로는 30대 45.1%, 40대 25.9%, 50대 14.7% 및 20대 14.3% 순으로 분포되어 있었다. 계급별로는 소방장 계급이 25.9%로 가장 많았으며 소방교, 소방위, 소방사, 소방경 순으로 집계되었다.
화재진압 업무의 근무 경력은 2년 이상 5년 미만이 39.3%, 5년 이상 10년 미만이 24.6%, 10년 이상이 29% 순으로 집계되었다. Table 5에서는 소방펌프차 내 소방호스 적재 실태 및 사용 소방호스에 대한 설문 결과를 보여주고 있다. 소방펌프차량 내 소방호스 적재 실태 및 화재진압 시 주력으로 사용하는 소방호스 호칭 등에 대한 설문한 결과 차량내에서 주로 적재하는 형식의 소방호스는 40 mm가 87.1%로 압도적으로 많았으며 40 mm와 65 mm 혼합형이 10.7%, 65 mm 단일형이 2.2%로 집계되었다.
Table 5
Fire Hose Storage Status and Survey Results in Fire Pump Vehicles
또한, 화재진압 시 사용하는 40 mm 소방호스의 빈도수는 96%에 해당되어 대부분의 화재진압은 40 mm 소방호스로 이루어진다고 응답하였으며, 65 mm 소방호스의 사용 빈도수는 약 4% 정도의 대원만이 해당 소방호스를 사용한다고 응답하였다. 그리고 40 mm 소방호스의 통상적인 체감 반발력을 10점 만점으로 설문을 진행한 결과 평균 5.06점을 차지하였고, 체감 방수량은 4.51점으로 조금 낮다고 평가하였다. 반면 65 mm 소방호스의 통상적인 체감 반발력은 평균 8.29점으로 상당히 높은 수준으로 조사되었고 체감 방수량은 7.79로 조사되었다. 65 mm 소방호스를 화재진압 용도로 사용하지 않는 이유로는 소방호스 무게로 인한 피로도 증가 비율이 70.5%, 강한 반발력으로 인한 안전사고 존재 56.7%, 소방용수의 급격한 소모 62.9% 순으로 조사되었다. 65 mm 소방호스의 주용도(중복투표 가능)로는 물탱크 보수용 90.6%, 중계급수 58.5%, Y커플링(65A→40A) 분기용 33.5%로 조사되었다.
Table 6에서는 50 mm 소방호스 및 노즐에 대한 인식도 및 개발 선호도 결과를 보여주고 있다. 현재 국내에서는 사용하지 않지만 50 mm 소방호스 및 관창에 대한 인식을 가지고 있는지에 대하여 설문을 실시한 결과 처음 들어보았다는 73.2%, 잘 알지 못한다는 19.6%, 들어본 적이 있다는 4.9% 순으로 확인되었다. 50 mm 소방호스 및 노즐 개발 선호도에 대한 설문을 진행한 결과 매우 긍정적 23.2%, 약간 긍정적 27.2%으로 개발 필요성에 긍정적으로 답변한 인원이 약 50%에 해당하는 것으로 확인되었으며, 약간 부정적 12.9%, 매우 부정적은 6.7%이라는 의견도 보여주었다.
Table 6
Development Preferences for 50 mm Fire Hose and Nozzle
또한, 현재 2가지 구경(40 mm, 65 mm)의 소방호스와 노즐을 사용하고 있는데 50 mm 소방호스와 노즐이 개발된다면 이를 50 mm 한가지 타입으로 통하는 것에 대해서는 보통 25%, 약간 긍정적 22.8%, 매우 긍정적 21.4%로 조사된 반면, 약간 부정적 20.1%, 매우 부정적 10.7%인 의견도 있었다.
한편, 50 mm 소방호스와 관창의 개발 및 현장 적용에 대한 기타 의견을 묻는 의견으로는 40 mm와 65 mm 소방호스의 중간 크기를 개발한다면 반발력과 방수량을 동시에 만족할 수 있을 것으로 기대된다는 긍정적인 의견을 얻을 수 있었다. 그러나, 40 mm 소방호스가 이미 보편화되어 있는 상황에서 현실적으로 호스의 구경을 변경한다는 부분에서의 다양한 손실이 클 것으로 예상되는 부정적인 의견도 얻을 수 있었다. 또한, 50 mm 소방호스의 단일화는 부정적이나 개발 자체는 긍정적으로 판단 및 50 mm 소방호스의 충분한 시범 운용 후 도출되는 문제점에 대한 해결책 제시 후 점진적 확대 보급 추진하자는 중립적인 의견 등 다양한 의견이 도출되었다.
3.2 소방호스별 방사거리 분석
Fig. 2에서는 40 mm 50 mm 및 65 mm 소방호스를 이용한 방사압력에 따른 방사거리 측정 시험 모습을 보여주고 있다.
방사거리 측정 결과 펌프압력 0.3 MPa 지점에서는 40 mm 소방호스는 7.5 m, 50 mm 소방호스는 10 m, 65 mm 소방호스는 13 m로 40 mm 소방호스와 65 mm 소방호스는 1.73배 방사거리 차이를 보여주었다. 반면에 소방펌프의 압력을 점차 증가함에 따라 세 가지 구경의 소방호스를 통한 방사거리는 점점 편차가 적어지며 실험상 최대 소방펌프 방사압력인 1.2 MPa 지점에서는 40 mm 소방호스와 65 mm 소방호스의 방사거리 차이가 불과 3 m 밖에 나지 않았다. 이와 같은 이유는 방사거리는 관창의 형태에 따라 달라진다는 것으로 판단할 수 있다. 직사형 관창의 경우에는 관창 내부에 디플렉터가 없이 개방된 오리피스 구조로 만들어져 물이 덩어리 형태로 뭉쳐서 나가지만 방사형 관창의 경우에는 물일 디플렉터에 의해 잘게 쪼개져 물방울 형태로 방사가 되기 때문에 물방울이 갖는 운동량이 적기 때문으로 판단된다. Table 7에서는 소방호스의 구경별 방사거리 측정 결과를 보여주고 있다.
Table 7
Water Shooting Distance Results by Fire Hose Diameter and Pressure
또한, 이와 같이 잘게 쪼개진 물방울은 관창에서의 방출속도가 빠르더라도 공기 중의 마찰과 바람 등 많은 외력이 작용하기 때문에 방수압력을 높임에도 불구하고 최대 방사거리는 크게 차이가 나지 않는 것으로 해석된다.
두 번째 시험은 동일한 조건에서 관창의 방사각각도를 조정하여 최대 방사거리를 갖을 때의 방사각도를 측정해 보는 것으로서, 방사각을 0°로 방수를 하게 되면 강한 압력으로 인하여 가연물을 파괴할 수 있으며 소화수의 침투로 빠른 장점이 있지만 대규모 화재 또는 복사열이 강한 경우 화점에 접근하는 것이 어려울 수 있다. 이 경우 방사각을 조정하면 소화수에 의한 파괴력은 약해지는 단점이 있지만 방사거리가 길어진다는 장점이 있다.
이론상 최대 방사거리를 갖는 방사각도는 45°이며 이때의 방사거리는 방사각 0°에서의 방사거리의 두배이다. 시험 측정 결과 40 mm 소방호스의 경우 최소 15 m 에서부터 최대 33 m까지의 방사거리가 측정되었고, 50 mm 소방호스는 최소 23 m에서 최대 43 m, 65 m 소방호스의 경우 최소 22 m에서 최대 45 m까지의 방사거리가 측정되었다.
최대 방사거리를 갖는 방사각도를 측정한 결과 약 30°로 측정된 것 역시 관창에서 토출된 물방울이 공기와의 마찰 또는 바람 등의 영향을 받아 실제 이론적인 계산값과 차이가 발생한다고 판단된다.
4. 결 론
본 연구에서는 국내에서 일반적으로 소방대원들이 사용하는 40 mm와 65 mm 소방호스와 더불어 현재 사용하고 있지 않는 50 mm 소방호스에 대한 활용범위와 사용 가능성을 알아보기 위하여 소방대원들을 대상으로 소방펌프차 내 소방호스 적재 실태 및 사용하는 소방호스 설문 결과와 각각의 소방호스를 이용하여 0.3 MPa에서 1.2 MPa의 압력까지 상승시켜 방사거리를 측정하였으며 아래와 같은 결과를 확인할 수 있었다.
1. 현재 국내 소방대원들은 대부분이 40 mm 소방호스를 준비 및 사용하여 화재를 진압하고 있으며, 65 mm 소방호스는 화재진압 시에는 강한 반발력 및 안전사고를 이유로 매우 적은 비율로 사용하는 것을 확인 할 수 있었다.
2. 최근 국내 소방에서 50 mm 소방호스는 사용되지 않았지만, 40 mm 호스의 유량부족과 65 mm 호스의 강한 반발력을 보완하여 사용할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.
3. 방사각도가 0° 및 방사압 1.2 MPa 상태에서 40 mm 소방호스의 방사거리는 20 m, 50 mm 소방호스는 22 m, 65 mm 소방호스는 23 m로 측정되었으며, 50 mm 소방호스의 기본적인 성능면에서 기존의 소방호스와 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다.
4. 일반적으로 화재진압 시 사용하는 40 mm 소방호스의 경우 최대 방사거리가 33 m로 측정되었으나, 50 mm 소방호스의 경우 방사거리가 43 m로 측정되었으며, 50 mm 소방호스의 화재 진압 사용 시 방사거리에 대한 향상이 있을 것으로 기대된다.
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