1. 서론
화재조사는 소방, 경찰, 감정기관, 한국전기안전공사, 한국가스안전공사, 보험회사 등 여러 기관에서 실시하고 있으며 조사기관에 따라 조사 내용이 다양할 수 있지만 일반적으로 공통적으로 발화개소와 화재원인을 규명하고 있다.
소방의 화재조사는 원인조사는 물론이고 화재로 인한 손해(인명⋅재산피해)까지 조사하며, 또한 왜 화재가 확대되었고, 왜 다치거나 사망하였는지, 평상시 소방안전관리를 잘 하고 있었는지, 소방법규나 건축법규 등 안전관련 법규에 미비점은 없는지 등 소방행정에 반영할 수 있는 거의 모든 사항을 조사하고 있으며, 이와 같이 소방에서는 여러 가지 내용을 조사하고 있지만 화재가 어디서 어떤 이유로 발생했는지가 조사의 핵심이 된다(Lee, 2004).
일반적으로 화재조사는 발화개소와 화재원인을 규명하는 것을 말한다. 화재는 연소되면서 소실되거나 변형되는 특징이 있을 뿐만 아니라 진화과정에서도 파괴나 이동 등을 수반하는 경우가 있으므로 진화 후에 발화개소와 화재원인을 규명하는 것은 쉽지 않다.
발화개소를 판정한 후에 발화개소를 발굴하여 화재원인을 판정하는 순서로 화재조사가 진행되므로 발화개소를 판정하는 것은 화재조사에서 중요한 위치를 차지하고 있다. 발화개소를 압축하는데 단락흔이 중요한 역할을 하는 경우가 많다(NFPA, 2014). 단락흔을 이용하여 발화개소를 압축하는 방법을 arc mapping이라고 한다(Vytenis, 2017). 그러나 발화개소로 판정한 곳에 단락흔이 발굴된 경우에 이 단락흔이 화재의 원인이 된 것인지 화재로 인해 2차적으로 생성된 것인지를 외관만으로 알 수 없음에도 단락흔이 발견되는 경우에 전기화재로 추정하는 경향(문제점)이 있다(Lee, 2013a).
이 논문에서는 심야에 발생한 화재로 여러 점포가 피해를 입어 민사소송으로 발전한 사례를 단락흔 등을 분석하여 발화개소를 특정하고 있다.
이 논문은 발화개소를 과학적이고 객관적으로 특정하고, 발화개소로 판정한 부위에서 발굴된 단락흔이 화재의 원인이 된 것인지 화재로 인해 2차적으로 생성된 것인지를 과학적으로 판별하는데 기여할 목적으로 작성하였다.
2. 발화개소와 단락흔
2.1 발화개소 판정절차(TFD, 2012; Lee, 2013b; Lee, 2016)
화재는 발화 직후 초기에 발견되는 경우도 있으나 확대된 후에 발견되는 경우도 적지 않다. 발화 직후에 발견되어 진화된 경우에는 화재가 시작된 발화개소나 화재원인을 판정하는 것이 어렵지 않을 수 있으나 확대된 후에 발견된 경우에는 화재의 원인이 된 증거물 등을 태우거나 변형시키며 경우에 따라서는 목격자들을 죽음에 이르게도 하므로 물적 증거를 들어 발화개소와 화재원인을 규명하는 것은 쉽지 않다.
화재가 발생하면 냄새, 연기, 불빛 등을 통해 주위에 있는 사람들이 화재를 발견하고 대부분의 경우에 119신고를 하며, 119신고가 되면 소방대가 현장에 출동하여 화재를 진화하며, 소방대와 동시에 소방서 화재조사요원이 출동하여 조사를 하게 된다. 소방서 화재조사요원은 현장에 도착하면 불타고 있는 상황을 확인하고 관계자와 목격자로부터 진술을 청취하는 등 현장조사를 한다.
진화된 후에는 화재건물 내외부에 대한 구체적인 조사를 하고 발굴이나 복원을 하는 본격적인 조사를 하며, 화재 규모가 작고 범죄 관련성이 없는 경우는 소방 독자적으로 본격적인 조사를 하지만 화재 규모가 크거나 범죄 관련성이 의심받거나 분쟁으로 번질 가능성이 있는 경우 등에는 경찰, 감정기관, 한국전기안전공사, 한국가스안전공사, 보험회사 등과 함께 합동조사를 하는 것이 일반적이다.
현장조사 내용과 관계자에 대한 질문, 화재 현장의 도괴나 소훼상태 등에 대한 본격적인 조사를 통해 연소강약(화열로 인한 피해가 심하고 심하지 않은지의 판별)과 연소확대방향(불이 번져간 방향의 판별) 등을 조사하여 발화건물, 발화층, 발화실이나 발화개소를 판정한다. 발화개소를 판정한 후에 발화개소 주변을 포함한 주변 범위로부터 낙하, 도괴되어 있는 것들을 발굴하여 가능한 한 발화 시의 현장에 가까운 상태로 복원한다. 그 후에 발화개소로부터 화재원인이 될 만한 것들에 대해 소훼상태나 관계자 진술 등을 근거로 하여 가능성이 없거나 낮은 것들은 배제하면서 가장 합리적으로 타당하다고 여겨지는 화재원인을 귀납법에 의해 분석하여 해당 화재의 화재원인으로 판정하고 있다.
즉, 화재조사는 관계자로부터 청취한 건물의 구조 등에 관한 정보와 소방대 도착시의 연소상황 및 진화된 후에 연소된 건물 등의 ‘연소강약’과 ‘연소 확대 방향’조사결과 등을 종합하여 이들로부터 화재현장 전체의 연소확대된 경로를 분석하여 발화건물 ⇨ 발화층 ⇨ 발화실 ⇨ 발화개소 ⇨ 화재원인 등을 규명하는 방식으로 한다.
2.2 단락흔과 발화개소 판정
2.2.1 단락흔이란(TFD, 1971)
단락(합선)되는 과정에서 아크에 의해 전선 등 도체가 용융된 후 응고되어 남아 있는 망울(흔적)을 단락흔(短絡痕, arc bead 또는 electrical molten mark)이라고 한다. 단락흔은 1차단락흔과 2차단락흔으로 분류하고 있다.
1차단락흔은 화재 전에 발생한 단락흔 또는 화재의 원인이 되었던 단락흔을 말한다. 전기배선이나 전원코드 등이 어떤 물리적 외력이나 열에 의해 피복이 손상되어 두 극 사이의 전선 도체(구리)가 서로 접촉하든가 또는 다른 금속물(도체)과 접촉하거나 절연저항이 감소되어 단락상태가 되면 아크가 발생하며 아크로 인한 열은 3000°C 이상이므로 아크에 노출된 전선 도체(구리의 용융점은 1,083°C임)를 용융시켜 일부는 비산시키고 일부는 남아 응고되어 망울이 형성되기 때문에 아크가 발생한 개소에는 용융망울인 단락흔을 남긴다.
2차단락흔은 통전(通電)상태에 있던 전선 등이 화재 열에 의해 피복이 소실되어 심선(芯線) 등이 서로 접촉하거나 절연이 파괴되어서 단락이 발생하여 생기는 단락흔을 말한다.
단락흔과 별개로 열흔(熱痕)이 있는데, 열흔이란 통전상태에 있지 않은 전선이 화재의 열에 의해 용단되어 생성된 망울을 말한다.
1차단락흔과 2차단락흔은 육안만으로 판별이 어렵지만(Lee et al., 2001), 단락흔은 용융망울이 있는 부위에만 국부적으로 둥그런 형상을 띠고 있고 다른 부위는 변형이나 손상이 없음에 비해 열흔은 용융망울이 있는 부분 외의 표면이 넓게 녹아 거칠어져 있거나 일부가 용손(溶損)되어 가늘어져 있는 특징이 있으므로 단락흔과 열흔은 육안만으로도 대부분 판별이 가능하다.
2.2.2 단락흔에 의한 연소방향의 판정
전기기구나 전기배선은 발화원인이 되는 경우도 있지만 화재의 연소확대과정을 추정하기 위한 정보를 주는 경우도 있다. 그 단서의 하나가 전기기구나 전기배선 상의 단락흔이다(Takehiko, 2005).
전선이나 전기기구의 전원코드에는 통전상태에서 합선이 되면 이 부분에는 단락흔이 생기며, 화재 시에는 차단기가 내려갈 때까지 전선이나 코드 등에서 단락이 이어지므로 발화개소를 발굴하면 2개소 이상에서 단락흔이 발굴되는 경우가 있다. 화재가 확대되는 과정에 차단기가 작동할 때까지 단락이 이어지고 동일 전기회로에서는 부하측에서 전원측의 순서로 단락이 되므로 동일 전기회로 상의 2개소 이상에서 단락흔이 발견되는 경우에는 단락흔의 발생개소 그 자체로 화재확산 방향을 파악할 수 있다. Figs. 1과 2는 동일 전기회로 계통(콘센트회로) 멀티탭의 여러 개소에 단락흔이 있는 화재조사 사례를 나타내고 있다.
Fig. 1과 같이 멀티탭 2구콘센트의 칼날받이가 용융되어 있고, 2구콘센트 전원코드의 두 지점(C와 D지점)에 단락흔이 있고, 냉장고 A의 전원코드 끝 플러그의 한쪽 칼날의 콘센트 칼날받이와 접촉되는 부위가 국부적으로 용융되어 있으며, 냉장고 B의 전원코드와 냉장고 B와 냉장고 A의 내부 배선 등에서는 단락흔이 발견되지 않았다. 이와 같은 경우에 멀티탭 2구콘센트에서 냉장고 A의 전원코드 끝 플러그의 한쪽 칼날과 칼날받이의 접촉불량으로 화재가 발생되어 C, D 방향으로 확대되다가 C, D 부위에서 단락된 것으로 분석할 수 있다. 만일 D지점에서 먼저 단락되었다면 D지점에서 단선되어 C지점과 2구콘센트에는 전원이 공급될 수 없으므로 C지점과 2구콘센트에는 단락흔이 생성될 수 없고 콘센트에서 최초로 단락되었기 때문에 C, D 부위로 화재가 확대되면서 전선 피복이 화열로 소실되는 등의 피해를 입으면서 단락되어 C, D 부위에서 단락흔이 생기고, 냉장고 쪽으로는 화재가 확대되었어도 2구콘센트에서 단락으로 부하쪽으로는 전원이 공급될 수 없어서 A와 B의 냉장고와 전원코드에서는 단락흔이 생기지 않은 것으로 분석할 수 있다. 이 사례의 경우에는 연소방향이 D지점 방향으로는 ‘2구콘센트 ⇨ C지점 ⇨ D지점’임을 단락흔 조사만으로 알 수 있다.
2.2.3 단락흔과 발화개소의 관계(TFD, 2012b)
분전반에서 전기기기(부하)까지는 일반적으로 ‘분전반 ⇨ VVF 케이블 ⇨ 벽체매입 콘센트 ⇨ 멀티탭(멀티콘센트) ⇨ 전원코드 ⇨ 전기기기’와 같은 순서로 배선되어 있다.
옥내배선에 널리 사용되고 있는 VVF 케이블(600V 비닐절연비닐시스케이블 평형, 통칭 F케이블) 등 고정배선이 단락되면 일반적으로 단락전류가 커서 그 회로에 설치되어 있는 분전반의 차단기가 작동하여 전원이 차단(OFF)되므로 F케이블에서 단락이 발생하면 통전이 정지되어서 그 차단기 부하 측에는 단락이 발생할 수 없으므로 단락흔이 생성될 수 없다. 따라서 F케이블에만 단락흔이 있고 벽체 매입 콘센트 이후에 단락흔이 없는 경우에는 단락흔이 있는 곳이 발화점 또는 발화개소 부근이라고 할 수 있으므로 이 경우에 F케이블의 단락흔은 발화개소 판정의 근거가 될 수 있다. F케이블에 연결된 벽체 매입 콘센트에서 분기한 멀티탭이나 비닐평형코드는 단락되더라도 단락전류가 크지 않아서 차단기가 작동하지 않거나 퓨즈가 끊어지지 않는 경우가 많으므로 동일 회로 계통의 2개소 이상에 단락흔이 발생하는 경우가 많다.
화재가 바닥 쪽에서 발생한 경우에는 바닥에 있는 비닐평형코드의 1개소 이상에서 단락흔이 발생한 후에 화재가 천장 안쪽에 확대하여 F케이블이 단락되면 통전이 정지되어 그 후에는 F케이블의 부하 측의 다른 개소에는 단락흔을 발생하지 않는다. 이러한 경우에는 비닐평형코드의 단락흔과 F케이블의 단락흔 조사만으로 단락흔이 있는 바닥부위를 발화개소로 판정할 수 있다.
그리고 멀티탭이나 비닐평형코드는 건물 실(室)의 바닥을 따라 사용하는 경우가 많으며, 멀티탭이나 비닐평형코드의 단락흔은 화재의 초기에 발생하기 쉬우므로 단락흔이 있는 전기회로의 분기차단기가 작동한 경우에는 멀티탭이나 비닐평형코드의 단락흔이 있는 개소는 발화개소 부근일 가능성이 높은 것으로 분석할 수 있다.
3. 화재사례 분석
3.1 화재의 개요와 피해 상황
점포와 공장 건물이 연이어 있는 도로가의 점포에서 화재가 발견되어 11월 ○일 02:20경 119신고가 된 화재사건으로 소방대가 출동하였을 때는 최성기이었으며, Figs. 3, 4와 같이 화재로 5개 업소가 피해를 입었다.
소방대 도착 당시 가건물인 B업소(페인트 점포)는 화재 최성기이었고 뒤쪽에 위치한 D업소(공장)로 연소확대되고 있어 D업소(공장) 철재 정문을 소방대가 강제로 개방하고 진입하여 소화활동을 하였다고 한다. 이 화재로 지붕이 철재파이프에 천막이 덮여 있는 구조인 A업소(타이어 점포)와 B업소, 3층 건물인 C건물의 1층(페인트 점포)은 전소되었고, D업소(공장)와 E업소(공장)는 일부 연소되는 피해를 입었고, 3층 건물인 C건물의 2층(사무실)은 그을음 피해를 입고 3층(주택)은 일부 소훼되고 그을음이 전체적으로 부착되는 피해를 입었다. B업소와 C업소는 동일인이 운영하는 페인트 점포로 두 점포 내부를 연결하는 출입문이 설치되어 있었다.
3.2 소송과정에서의 쟁점
관할소방서는 B업소(페인트 점포) 내부가 발화개소이지만 B업소 내부가 페인트와 시너의 연소로 인해 심하게 소훼되어 화재원인을 특정할 수 없다고 하였고, 감정기관은 연소형상 및 전기적 특이점 식별 위치 등을 고려할 경우 B업소 우측 내부 출입문 주변을 발화개소로 한정 가능하며 발화개소로 한정한 곳의 전기배선에서 발화원인으로 작용 가능한 단락흔이 식별된다고 감정하였다.
소방서의 화재조사 결과와 감정기관의 감정 결과를 근거로 D업소(원고)는 B업소(피고)에 손해배상 소송을 제기하였다. 그런데 B업소는 B업소 내부에서 발화된 것이 아니라 D업소 쪽의 경계부분에서 화재가 발생하여 B업소 쪽으로 화재가 확대되었을 가능성이 있다고 주장하였고, B업소에서 위촉한 전문가는 감정기관에서 B업소 내부에서 발굴한 단락흔에 대해 저자의 논문(Lee, 2013a)을 근거로 이 단락흔은 화재의 원인이 된 것이 아닐 가능성이 높다는 의견을 법원에 제시하였다.
따라서 소송과정에서 소방서의 조사결과 및 감정기관의 감정 결과와 같이 발화개소가 B업소이고 B업소 내부의 단락흔이 발견된 곳이 발화개소와 관련이 있는지를 과학적이고 객관적으로 입증하는 것이 쟁점이 되었다.
이와 같은 쟁점에 대해 필자는 법정에서 전문가 증언을 하기 전에 관할소방서의 조사결과, 감정기관의 감정서, 감정기관이 보관하고 있던 단락흔, 무인경비업체(세콤)의 감지기 작동 자료 등을 제공받아 검토한 후 법정에서 의견을 제시하였다.
3.3 발화개소 분석
관할소방서는 B업소 내부가 가장 심하게 소훼된 형상인 점, B업소 안쪽의 출입문을 통해 C건물 1층으로 연소확대된 것으로 추정이 가능한 점, B업소의 좌측에 접해 있는 A업소는 지붕의 천막 고정용으로 사용했던 것으로 추정되는 타이어가 일부만 소훼된 형상이며 벽면에 걸려 있던 의류가 소훼되지 않았고, E업소는 공장의 벽면만이 일부만 소훼된 점, D업소는 벽면의 오염이 심하지 않고 벽면 하부의 종이박스가 심하게 소훼되지 않았으며 천막으로 된 지붕의 일부만 소훼된 점 등으로 보아 최초 발화장소를 B업소로 판정하고 있다.
감정기관은 B업소 내부가 다른 업소에 비해 상대적으로 심하게 연소된 형상(Fig. 5 참조)이고 B업소와 C업소 사이의 출입문이 있는 곳의 B업소 쪽 전기배선에서 다수의 단락흔(Figs. 6 ~ 9 참조)이 식별되는 상태로 B업소 내부 우측의 출입문 주변에서 최초 발화된 것으로 추정하고 있고, D업소는 B업소에 인접한 공장 내부 및 상단 지붕 부분이 상대적으로 심하게 연소된 상태이고 동 부위 내부에서 발화와 관련지을만한 특이기구나 잔해 등은 식별되지 않은 상태로서 B업소에서 연소확대된 화염에 의해 소훼된 것으로 추정하고 있다.
Fig. 6에서 ①은 B업소 출입문 근처 바닥에서 수거한 전선이고, ②는 분전반에 연결된 전선이며, ③은 B업소 출입문 직상단에 위치한 전선이다.
감정기관 감정 결과와 관할소방서의 조사 결과(내용)에 무리가 없어 감정과 조사 결과가 잘못되었다고 볼 수 없음에도 B업소 측에서는 B업소에는 다량의 페인트와 시너를 보관하고 있었으므로 페인트와 시너의 영향으로 심하게 소훼된 것으로 보일 수 있고 D업소 쪽에서 발화된 후 B업소 쪽으로 화재가 확대되었을 수도 있다는 주장을 하였다.
따라서 아래와 같이 우선 발굴된 단락흔들에 대해 검토하고, 발화개소를 특정할 수 있는 보다 객관적인 자료(근거)를 제시할 필요가 있었으므로 무인기계경비(세콤) 감지기 작동신호에 대해 검토하였다.
B업소와 C업소 사이의 B업소 쪽 출입문 설치 부분 바닥의 전기배선(Fig. 6의 ①배선)과 분전반을 통해 ①배선과 연결되는 전기배선(Fig. 6의 ②배선)에서 단락흔이 식별되는 상태로 이들 단락흔 중 분전반에 연결된 ②배선의 단락흔(Fig. 8 참조)은 출입문 바닥 부분의 단락흔 식별 부위에 비해 상대적으로 전원측에 해당하는 바 연소확대 과정에서 외부 화염에 의해 절연피복이 소실되면서 형성된 것으로 분석할 수 있으므로 발화원인에서 배제할 수 있다.
①배선의 단락흔(Fig. 7 참조)은 절연피복 손상으로 절연이 파괴되는 과정에서 생성(1차단락흔)되거나 연소확대 과정에서 화염에 의해 절연피복이 소실되는 과정에서 생성(2차단락흔)되었을 가능성이 있고, 절연피복의 손상으로 절연파괴되는 과정에서 이들 단락흔이 생성되었다면 절연파괴가 되는 중에 전기적 발열 및 불꽃이 수반되고 이러한 발열 및 불꽃은 절연피복이나 주변 가연물을 착화시키는 발화원인으로 작용 가능할 것이다.
그리고 B업소와 C업소 사이의 B업소 쪽 출입문 바로 위에 설치된 옥내배선(Fig. 6의 ③배선)의 단락흔(Fig. 9 참조)은 분전반을 통해 연결된 고정배선이며 ① 전선의 직상단에 설치된 위치 등을 고려할 경우 출입문 주변에서 연소 확대된 화염에 의해 절연피복이 소실되는 과정에서 생성된 것으로 분석할 수 있으므로 발화원인에서 배제가능하다.
따라서 ①, ②, ③ 전선의 단락흔 중 가장 먼저 단락이 된 것은 ①배선의 단락흔이므로 ①배선의 단락흔이 있는 곳이나 그 근처에서 발화된 것으로 분석할 수 있다.
B업소와 C업소는 한 업주가 운영하므로 무인경비업체에 1개 대상으로 가입되어 무인경비를 받는 상태이었으며, 감지기는 Fig. 10과 같이 설치되어 있었다.
B업소와 C업소의 감지기는 ch5(02:18:24) ⇨ ch7(02:18:58) 순으로 감지되었고 02:23:24에 무인경비회사 출동차량이 현장에 도착하여 화재를 확인하였고, 현장에 도착했을 때 이미 소방대가 출동하여 화재를 진압하고 있었다.
D업소도 무인경비를 하고 있었는데, 02:21:41 AC단선 ⇨ 02:29:58 (정문 주출입문 감지기)침입신호가 감지되었다. 전원이 차단되는 신호(AC단선)는 기계경비장비에 전기가 공급되지 않을 때 발생하는 신호로 화재로 전원공급 전선이 단선되어서 발생한 것으로 보이며, 침입신호는 전원공급이 되지 않더라도 보조배터리로 침입을 감지한 것으로 보이며 이 침입은 소방대원이 화재진화를 위해 보안해제 없이 진입하여 발생한 신호로 분석된다.
B업소의 주장과 같이 D업소에서 화재가 발생하여 B업소로 확대되었다면 Fig. 10과 같은 감지기 설치상태로 보아 B업소의 감지기 중 D업소와 가장 가까운 ch7 감지기가 작동한 후 ch5 감지기가 작동하여야 한다. 그런데 ch5 감지기가 작동한 후 ch7 감지기가 작동하였으므로 화재는 D업소에서 B업소로 확대된 것으로 볼 수 없고 B업소의 ch5 감지기 근처(ch5 감지기 아래쪽에 Fig. 6의 ① 배선이 위치함)에서 발생하여 ch7 감지기 쪽으로 확대된 후 D업소로 확대된 것으로 분석할 수 있다. 이상의 연소상황 조사, 단락흔 발생 위치와 무인경비 감지기 작동상황을 결과를 종합하면 ①, ②, ③ 전선의 단락흔 중 가장 먼저 단락한 것이 ①배선의 단락흔이 있는 곳이고, ①배선의 단락흔이 있는 곳 위쪽에 설치된 무인기계경비 감지기가 가장 먼저 작동하였으므로 이 사건 화재는 B업소 내부의 C업소로 통행하는 출입문 근처의 ①배선 단락흔이 있는 곳이나 그 직근에서 발생한 것으로 결론을 내릴 수 있다.
4. 결론
심야에 발생한 화재로 여러 점포가 피해를 입어 민사소송으로 발전한 사례를 분석하였다.
관할소방서와 감정기관에서 단락흔이 발굴된 곳이 발화개소라고 조사하였음에도 피고측에서는 이 단락흔은 화재로 인해 2차적으로 단락되어 생성된 것일 뿐만 아니라 원고측 건물에서 화재가 발생한 후 피고측 건물로 확대된 경우에도 이 단락흔이 생성될 수 있다고 주장하였는데, 연소상황, 단락흔, 기계경비시스템의 감지기 작동상황 등을 종합적으로 분석하여 단락흔이 발굴된 곳이 발화개소임을 입증하였다.
이 논문에서는 B업소 안쪽의 출입문 근처 바닥에서 발굴된 단락흔이 있는 곳이 발화개소임을 입증하였을 뿐 이 단락흔이 화재의 원인이 된 1차단락흔인지 화재 후에 절연이 파괴되어 생성된 2차단락흔인지 알 수 없는 문제점이 있으므로 향후 발화개소에서 발굴된 단락흔을 과학적으로 분석하여 1차단락흔인지 2차단락흔인지를 판별하는 추가적인 연구가 필요하다.
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