고층건물에서 연기의 이동 및 제어

1. 고층건물에서 연기의 이동 및 제어 - Chapter 1. Introduction- Chapter 2. Fire and Smoke 2012. 09. 10 안전공학과 박사1차 김 종 서

2. 해운대 오피스텔 화재 사건 2010년 10월 1일에 부산 해운대구 마린시티내 오피스텔(우신주식회사가 만든 '우신 골든 스위트') 4층 미화원 탈의실에서 전기가 누전돼 화재가 발생했고, 5명이 부상당한 사건이다(출처: 위키백과) • 경과: 4층 미화원 탈의실에서 전기가 누전되어 화재가 발생되었으며, 화재가 발생한지 30여분 만에 38층까지 불이 번짐, 7시간 후 화재 진압 • 문제점: 화재가 발생한 4층에는 스프링클러가 설치되지 않았음, 2005년 이전에 지어진 건물로 대피공간이 없음 • 후속조치: 초고층으로 포함되지 않던 30~49층을 초고층으로 포함시키고, 이러한 건물 신축시 중간층에 피난 안전층을 설치하고, 피난 전용 승강기 설치도 의무화 하도록 했다. 또한 피트층에도 스프링클러 설치가 의무화

3. 1. 개요 • 건물화재에서 사람에게 위해를 주는 요소는 열보다는 연기이며, 이로 인한 사망자가 많음 • 연기는 인접 장소로 쉽게 침투하여 화재발생장소에서 먼 곳까지 확산 • 연기는 계단과 승강기와 같은 피난로를 오염시켜 피난을 불가능하게 함 • 피난에 많은 시간이 소요되는 건물에서 연기의 위험은 특히 심각함(연기 오염시간이 피난시간보다 짧음) • “고층건물”은 피난시간이 과도한 건물로 정의 함 • 건물에서의 화재는 화재장소에 도달하여 진압하는데 시간이 지연될 수 있으므로 건물 전체로 연기가 확산되지 않도록 내부에서 해결되어야 함

4. 1. 개요 • 1970년 이전에는 고층건물이 출현하지 않아 연기 위험 문제가 관심을 끌지 못함(건물 안에 방화구획을 강화하고 가연성 벽과 천정 마감재 등으로 문제 해결) • 1970년 이후 건축설계, 구조 및 용도의 변화로 화재하중이 증가하고 건물의 방화구획 수의 감소가 불가피해짐 • 현대건축에서 가연성 내장재료, 단열 및 전기 절연재료, 천정타일, 내부 마감재가 증가하고 있으며, 연소 시 짙은 연기가 발생하는 재료가 많이 사용됨에 따라 연기제어가 필요함 • 고층건물에서 발생한 대형화재 시 엄청난 연기가 발생하여 일시에 전 건물로 확대된 것을 체험하였으며, 이러한 사례를 통해 연기의 위험성과 연기의 이동특성을 파악하고자 함

5. 1.1 뉴욕 프라자 화재 -1970년 8월 • 경과 • - 50층 중 33층에서 화재 발생 • - 33층 남동 측 끝 사무실에서 짙은 연기가 분출 • - 화재사실을 알리기 위해 3인이 승강기를 탔으나 33층에서 멈추고 문이 열리자 • 연기와 불길이 쏟아져 들어옴 • - 짙은 연기가 건물 여러 층으로 확산됨 • - 3분만에 현장에 도착했으나 33층과 34층이 연기와 고온에 휩사였으며, • 5시간 만에 진화됨 • - 화재시 환기팬이 작동하여 공기를 불어넣어 화재가 확산됨 • - 화재는 전기와 전화 단자함 , 공기정화장치 플렉시블 덕트를 통해 34층으로 • 확산, 또한 공기정화장치 주위 공간폼 플라스틱 외벽 단열재로 불리 붙어 • 천장속을 타고 35층으로 확산됨

6. 1.1 뉴욕 프라자 화재 -1970년 8월 • 피해 • - 2명 사먕, 50명 부상, 천만달러 재산피해 • 연기 침투 • - 개방공간이 있는 현대 건물의 전형적인 화재의 하나로, 연기는 급기 덕트를 • 통해 여러 층으로 확산됨. • - 층간화재전파, 건물 전체의 연기 확산, 승강기 운행 정지 및 화재가스의 • 배출 어려움 등의 위험을 단적으로 나타냄 • - 또한 소방서 신고, 건물수용인의 화재알림 및 건물피난 계획을 수립할 필요가 • 있음을 시사

7. 1.2 하얏트 리젠시 오해어 호텔 -1973년 4월 • 경과 • - 화재는 스프링클러가 없는 1층 나이트 클럽에서 발생 • - 아트리움을 둘러싼 객실이 외벽을 따라 배치되고 객실 복도는 아트리움을 • 향해 개방된 10층 건물임 • - 연기감지 설비로 작동하는 배연설비가 설치되어 있었음 • 피해 • - 1000명의 투숙객중 1명만이 병원에서 치료를 받음 • 연기 침투 • - 아트리움과 연결된 층에 얼마나 연기가 빨리 확산되는가를 보여주는 사례임 • - 현장에 도착한 소방대원의 시계가 3m정도로 연기가 꽉차있었음

8. 1.3 MGM 그랜드 호텔 -1980년 11월 • 경과 • - 26층 건물로 1층 식당 배선대에서 화재가 발생 • - 현관문을 열었을때 문을 통해 카지노 전체로 확산 • - 건물 객실에는 화재 경보가 발령되지 않았음 • 피해 • - 85명이 사망하고, 600명이 병원으로 후송됨 • - 카지노층에서 불에 타거나 연기 흡입으로 18명이 사망 • - 호텔타워 16층과 26층 사이에서 연기 흡입으로 61명 사망 • 연기 침투 • - 다량의 연기가 천장 속 플리넘을 통해 전파됨 • - 수직 샤프트 관통부의 충전이 불량한 곳을 통해 고층 타워로 연기가 확산됨

9. 1.3 MGM 그랜드 호텔 -1980년 11월 • 연기 침투 • - 연기 확산의 주범인 승강기는 카지노층에서 승강기 문의 개방과 두 • 승강기 호이스트 케이블 고장으로 인해 연기가 승강기 샤프트에서 객실로 번짐 • - 공기정화장치가 운전상태로 오염된 공기를 호텔객실 복도의 샤프트를 통해 • 객실별로 설치된 팬코일 유닛으로 들어온 오염공기를 잡아 복도로 분사함 • - 깨진 유리창을 통해 객실에서 외부로 배기되어 복도에서 객실로 굴뚝효과에 • 의해 연기가 올라간 것으로 추정

10. 1. 4 파크호텔 -1981년 1월 • 경과 • - 23층 건물로 2층 타워 세미나실에 있는 전기 단자함에서 화재 발생 • - 세미나실은 옥외에 3면이 유리로 되어 있었으며, 유리 부분은 호텔 타워와 • 연결된 복도로 타워 세미나실을 분리하는 주조임 • 피해 • - 8명이 사망하고, 67명이 병원으로 후송됨 • - 4명이 서쪽 계단에서 연기를 마시고 사망, 다른 2인은 22층에서 사망, • 객실안과 다른 복도에서 각각 1명이 사망 • 연기 침투 • - 화제 당시 외부 온도는 -15℃롤 건물의 굴뚝효과를 일으킬 만한 추위였음 • - 승객용 승강기 샤프트가 건물에 연기를 침투시킨게 주원인 임

11. 1. 4 파크호텔 -1981년 1월 • 연기 침투 • - 두대의 승강기 문이 화재층에서 열려져 있어 승강기 샤프트를 통해 • 6층에서 22층 객실로 연기가 이동 • - 오염은 고층부가 심했으며, 승강기 샤프트로 부터 복도로, 복도에서 객실로 이동함

12. 1.5 페스트 가디언 플레스 토론트, 온타리오-1983년 6월 • 경과 • - 72층 건물로 34층에서 최초 화재 발견 • - 화재는 스프링클러로 진화됨 • 피해 • - 5명의 경상자 발생 • 연기 침투 • - 짙은 연기가 화재기간 발생 • - 승객용 승강기 샤프트를 통해 연기가 확산 • - 재연설비가 있는 건물에서의 첫화배로, 재연설비가 설꼐 의도대로 작동됨

13. 1.6 페스트 인터스테이트 뱅크 오브 캘리포니아 1988년 5월 • 경과 • - 62층 건물로 12층 사무실에서 최초 화재 발견 • - 건물외부와 바닥 슬러브 모서리를 통해 12층 윗 부분으로 확대 • - 이 화재는 스프링클러가 없고 방화구획이 안된 현대식 건물에서 화재의 수평, • 수직확산이 아주 빠르다는 것을보여줌 • 피해 • - 1명 사망, 2억달러 재산피해 • 연기 침투 • - 설비용 승강기는 모든 층으로 연기를 확산하는 통로가 됨

14. 1. 7 건물의 연기이동과 구조체의 연향 • 승강기가 개발은 건물 고층화에 일조 • 화재참사는 내화구조를 통한 방화의 발전을 가져오고 이에 다라 고층화가 촉진됨 • 옥내환경 제어를 개선하기 위해 공기조화 기계설비의 사용량 증가로 층 면적이 증가 • 센터-코아 사무실 건물설계는 층 구획이 줄어들어 대형 화재를 발생하게 했고, 더 높아져 입주자의 연기 위험이 늘고 피해시간이 늘어남 • 공기분배 덕트는 건물 전체로 연결되어 화재가 발생하면 연기가 이동하는 통로 역할 을 함

15. 1. 7 건물의 연기이동과 구조체의 연향 • 1970년대 에너지 파동으로 인해 옥내 공기질이 낮아졌으나 오늘날 경향은 옥내공기 오염을 희석하기 위해 외기를 늘리는 추세임 • 중앙공급식 HVAC설비 대신, 층별 난방, 배기 및 공기조화(HVAC)설비로 변하고 있음 • HVAC설비 방식의 변경으로 이들 설비의 제연설비의 유익한 점과 역작용 대문에 제연설비 설계에도 영향을 주게됨

16. 1. 8 아트리움이 있는 건물 • 아트리움은 1963년 John Portman이 아틀란타 23cmd 하야트리젠시 호텔에서 처음 소개함 • 옥내에서 조각, 장식 및 조형을 즐길 수는 있으나 층과 층을 연결하는 아트리움으로 화재와 연기의 확산을 막기 위한 층간 방화 구획을 하기 어려워짐 • 미국과 캐나다에는 스프링클러를 설치토록 법제화 • 20m를 초과하는 아트리움에서 작동이 지연되어 소화에 효과적이지 못하고 물방울이 연기의 부력을 떨어뜨려 아트리움 바닥으로 연기를 깔리게 할 수 있음

17. 1. 8 아트리움이 있는 건물 • 따라서 아트리움 전체와 인접 층의 사람들은 단숨에 인명을 위협하는 연기로 오염되어 상층부 사람들은 피난시간이 짧아져 위험이 가중됨 • 현재까지 아트리움에 대한 위험과 제연설비 평가의 충분한 자료가 없는 실정임

18. 1. 9 고층건물 연기 위험에 대한 연구 • 고층건물에서의 연기 침투와 장시간 피난시간은 산업국가의 인명안전 위험으로 인정되고 있으며, 캐나다에서 1960년대 초 NRCC가 처음으로 이 문제를 제기함 • - 연기 이동 영향을 수반하는 굴뚝현상과 건물공기설비로 발생하는 다층 건물의 공기 이동을 9층에서 45층까지 측정함 • - 1970년대: NRCC 연구자들은 몇몇 고층건물 현장에서 비화재 상태로 제연기술을 개발하고 설치된 제연설비의 성능을 조사하기 위한 작업을 수행 • - 1980년대 1990년대: 화재조건에서 NRCC 10층 실험용 화재 타워실험으로 확대

19. 1. 9 고층건물 연기 위험에 대한 연구 • 최초의 화재위험 심포지움이 1968년 뉴욕 Lake Placid에서 ASHRAE 주최로 개최되어 고층건물에서 HVAC 설비관련 화재위험과 연기 침투에 대해 다룸 • 또 다른 심포지움은 1969년 영구 Watford 공과대학 주최로 연기의 발생과 연기의 이동 및 피난로의 연기오염방지대책에 대하여 다룸 • 1970년대서울, 콜롬비아 보고타, 브라질의 상파울로 등지에서 발생한 화재참사는 고층건물 화재 문제 해결에 대한 세계적 주목을 받음

20. 1. 9 고층건물 연기 위험에 대한 연구 • 1971년 4월 미국 버지니아 Warrenton에서 U.S General Services Administration(GSA)가 주최한 고층건물 화재안전 회의 개최 • - 고층건물에서외부로 완전한 피난은 비현실적이며 이러한 건물은 자구설비로 화재에 대응하자는데에 대하여 확인하는 계기가 됨 • - 고층건물의 성공적인 화재안전설비 기준을 요구하는 수준으로 높이기 위해 추가의 연구와 개발 필요성을 인식하게 됨

21. 2. 화재 및 연기 • 화재 및 연기는 건물 내에 있는 인명과 재산에 심각한 위험이 되며, 이러한 위험은 건물에서 발생하는 화재의 가능성 및 화재와 그 결과로 발생하는 연기가 확산 될 수 있는 정도에 의해 정해짐 • 설계자는 화재가 건물의 아무 곳에서나 발생할 수 있다는 것을 가정하고, 그 확산을 억제하며 또한 인명에 대한 위험과 재산 피해를 최소화하여야함 • . 화재 위험 평가는 새로운 분야이며, 설계자가 화재와 연기의 영향을 평가할 수 있도록함

22. 2. 화재 및 연기 • 벡과 영(Beck and Yung)1에 의해 개발 된 것과 같은 화재 위험 평가 방법론은 건물 내의 모든 장소에서 발생하는 모든 종류의 화재, 예를 들어, 연기를 발생하는 화재, 확 타오르거나 또는 서서히 진행하는 불길 등과 같은 것을 고려하며, 따라서, 건물 거주자들에 대하여 전반적인 화재 및 연기 위험의 평가를 제공함 • 건물 거주자들의 인명에 대한 모든 형태의 잠재적 위험을 올바르게 평가하기 위하여, 화재의 모든 형태를 이해하는 것이 중요하다. 이 장에서는 몇 가지 기본적인 화재 및 연기 발생의 형태와 영향을 기술하고, 또한 다음 장에서의 완화 방법에 대한 논의를 위해 기본적인 내용들을 언급한다

23. 2.1 연소 • 연소는 일반적으로 열을 발생시키는 산화와 관련된 화학 반응으로 이러한 화학 반응은 연소물의 분자가 필연적으로 결합하게 되는 산소 분자와 직접적으로 혼합되는 경우에만 빠르게 진행될 수 있음 • 연소는 가연성 물질의 기체화로 간주할 수 있다; 즉, 발생 기체가 공기 중에 혼입되고, 또한 혼합물이 발화될 때까지 보통은 국지적으로 가열되는 과정 • 이어지는 화학 반응은 여러 가지의 결과를 초래한다; 불길을 지속시키고 확산시킬 수 있는 열기가 생성된다; 반응 기체들이 다른 기체들, 주로 이산화탄소와 수증기를 생성하며, 유독성 물질이 생성될 수도 있다; 연소 과정이 끝나지 않은 경우, 탄소가 방출되어 검댕이 만들어지며, 이것은 연소 결과에서 우리가 육안으로 볼 수 있는 부분이다.

24. 2.2 화재의 진행과 확산 • 화재는 다음과 같은 두 가지 상황이 발생할 때 건물 내에서 다른 장소로 확산된다: • (1) 열기가 한 곳에서 다른 곳으로 빠져 나가는 경우, • (2)열기가 그 장소에 있는 연소물에 발화되는 경우. 이것은 다음과 같은 방법에 의해 이루어 진다: • 건물 내에 불길이 진행되는 속도는 다양하며, 이는 통풍, 가연성 물체의 양 및 분포, 안감 재료, 불길을 흡수하거나 또는 억제하는 매체의 존재 등의 요소에 따라 달라진다

25. 2.2 화재의 진행과 확산 • 과거의 화재에 대한 조사를 통해, 화재의 진행에 대한 일반적인 특성을 언급할 수 있다. 일단 불길을 동반한 연소가 시작되면, 아래에 대강 언급하는 3가지의 인식 단계가 진행된다. • <그림> 통상적인 구획 화재 진행 추이

26. 2.3 화재 진행의 억제 • 화재 진행은 상황에 따라 다양한 많은 요소들에 의해 영향을 받는다. 화재는 주로 건물 실내의 안감 재료의 특성에 의해 상당히 영향을 받는 것을 알 수 있다. 안감 재료의 가연성은 종종 구획 내에서의 발화 용이성 및 화재 진행 속도를 결정한다. • 안감 재료가 불길을 확산시키는 속도는 종종 화재의 규모 및 생성되는 연기의 속도와 양을 결정하는 주요한 요소가 되고 있다 • 화재의 초기 단계에서 사용 가능한 복도, 계단 및 기타의 탈출 통로들은 통상적인 설비가 아닌 점에서 보통의 사용 공간과 다르긴 하지만, 또한 구획으로 간주될 수 있다. 이러한 곳에서 화재의 진행은 안감 재료의 가연성에 보다 직접적으로 의존한다

27. 2.3 화재 진행의 억제 • 안감 재료의 가연성 이외의 요소들, 예를 들어, 통풍, 내용물의 특성 및 분포, 구획의 기하학적 배치들은 화재의 진행에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 이러한 요소들이 동일한 경우, 가연성 안감을 보다 많이 사용한 구획에서 화재는 보다 빠르게 진행한다. 그러므로, 건물의 실내 안감으로 사용되는 재료의 선택은 중요한 관건이다

28. 2.4 화재 확산의 억제 • 일단 화재가 발생한 경우, 건물 전체에 화재가 확산되는 속도와 정도는 가장 중요하다. • 화재의 정도를 억제하는 주요한 방법 중의 한 가지는 칸막이를 사용하여 여러 구획으로 나누어서, 통로를 포함한 건물의 여러 부분들이 화재를 견디기에 충분한 장벽으로 분리되도록 하는 것이다. • 그와 같은 내화성 건축은 불길을 흡수하여, 인접 구획으로 불길이 번지는 것을 차단하는 여러 개의 내화성 구획으로 건물을 구분하기 위하여 사용된다. • 내화성 건축은 화재 동안에 계속하여 그 기능을 충실히 발휘하고, 또한 통상적으로 불길이 확산되는 것을 방지하는 건축으로 기술할 수 있다.

29. 2.4 화재 확산의 억제 • 화재 구획의 구조는 불길을 일정한 구역 내에 한정시킴으로써 화재가 확산되는 것을 방지하는 소극적인 방법이다. 반대로 스프링클러 시스템은 불길을 진화하거나 또는 그 규모를 제어하는 적극적인 방법이다. • 스프링클러는 불길을 제어하는 데 있어서 매우 양호한 신뢰성 있는 기록을 가지고 있다. 화재의 정도를 억제하는 주요한 방법 중의 한 가지는 칸막이를 사용하여 여러 구획으로 나누어서, 통로를 포함한 건물의 여러 부분들이 화재를 견디기에 충분한 장벽으로 분리되도록 하는 것이다.

30. 2.5 연기와 유독가스의 유해성 • 화재에 의해 발생하는 연기는 고체 및 액체 형태의 미립자와 연소시의 가스 생성물로 구성되어 있다. • 화재에 의해 생성된 연기 미립자와 유독 가스들은 많은 사망자를 발생시키는 주요 원인이다. • 유독 가스들은 거동을 불능하게 만들고, 건물 거주자들이 고농도에 장시간 노출될 때, 사망하는 결과를 초래한다. 특정한 가스들과 수증기들 또한 자극물로 작용함으로써 건물 거주자의 탈출을 방해할 수 있다 • 미국 정부의 산업 위생학자 협의체의 매뉴얼에는 각종 유독 가스4에 대한 기술과 더불어 그 한계치 (TLV)가 표시되어 있다

31. 2.5.1 일산화탄소 • 일산화 탄소 (CO)는 가장 흔한 화염 가스이다. 이것은 탄소를 함유한 물체가 불완전 연소한 결과로 발생하며, 대부분의 화재 시에 다량 존재한다 • 일산화 탄소의 흡입은 헤모글로빈과 결합하여 카르복시 헤모글로빈을 형성함으로써 질식 상태를 초래한다. 옥시 헤모글로빈 대신에 형성된 카르복시 헤모글로빈은 신체의 세포 조직에 필요한 산소의 이용을 감소시킨다. • MGM 그랜드 호텔 화재 사고 시, 카지노 높이 이상에 있던 사망자들은 30%-60%의 일산화 탄소7를 포함한 연기를 흡입함으로써 발생하였다.

32. 2.5.2 이산화탄소 • 이산화 탄소 (CO2)는 대부분의 건물 화재 시에 다량 발생한다. • 이산화 탄소의 흡입은 호흡기를 자극하고, 이로 인해 산소와 화재로 인해 발생한 유독 가스 및 수증기의 흡입 율을 증가 시킨다. • 이산화탄소의 한계치는 5000ppm이다. 호흡기에 자극을 주는 농도는 5% (5000ppm)이며, 30분 동안의 노출은 마취 증세를 나타내는 것으로 알려져 있다. 약 70000ppm의 농도는 수 분 이내에 무의식 상태를 초래한다.

33. 2.5.3 수소시안화물 • 수소 시안화물 (HCN)은 구조체 내에 질소를 포함하고 있는 물체, 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴(올론 합성섬유), 폴리아미드 (나이론), 모직물, 폴리우레탄, 우레아 포르말디하이드, 이크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)등이 화재로 인해 연소될 때 발생한다 • 수소 시안화물은 세포 호흡과 헤모글로빈에 의한 산소 운반을 감소시켜서 신체 조직의 활성 세포에 의한 산소 흡입을 억제한다. • 수소 시안화물의 한계치는 10ppm이며, 20 내지 40ppm 농도에서는 특별한 자각 증상이 없이 수 시간 동안 흡입될 수 있다. 심각한 반응을 보이지 않고 1시간 동안 흡입할 수 있는 최대 분량은 50 내지 10ppm이다. 120 내지 150ppm의 농도는 30분 내지 1시간 흡입으로 위험에 처하게 되며, 3000ppm 이상의 농도는 급속한 사망을 초래한다

34. 2.5.4 염화수소 • 염화 수소 (HCL)는 염화 폴리비닐 (PVC)가 화재 시에 분해될 때 발생한다. • 염화 수소를 흡입하면, 호흡기 상부를 자극하며 손상을 입히며 질식 또는 사망을 초래한다. • 염화 수소의 한계치는 5ppm이다. 30분 내지 1시간 동안에 잠시 노출 될 수 있는 최대 농도는 50ppm이다. 1000 내지 2000ppm의 농도는 짧은 시간의 노출일지라도 위험하다.

35. 2.5.5 이산화질소 • 화재 시 발생하는 보통의 질소 산화물은 산화 질소 (NO), 두 가지 형태의 이산화 질소 (NO2와 N2O4)이다. 독성이 매우 강한 이산화 질소는 질소 함유 물체가 연소할 때 생성된다. • 산화 질소는 산소가 존재할 때 이산화 질소로 변환되기 때문에 대기 중에서 수명이 짧다. 이러한 화합물들은 매우 자극적인 물질로서 특히 점막을 자극하며, 흡입 시에 수분과 반응하여 아질산 또는 질산을 생성한다. • 이산화 질소의 한계치는 5ppm이다. 인후에 자극을 즉각적인 자극을 주는 것은 62ppm으로부터 시작된다. 117 내지 154ppm의 농도는 짧은 시간의 노출일지라도 위험하며, 240 내지 775ppm의 농도는 급속한 사망을 초래한다.

36. 2.6 연기미립자의 특성 • 연기 미립자들은 사망을 초래하는 원인으로 기록되어 있지는 않지만, 눈을 자극할 수 있고 (시계에 영향을 미친다), 호흡기에 악영향을 줄 수 있다. • 연기의 특성은 주로 두 가지로 요약될 수 있다: (1)연기 입자의 비산, (2)연기의 발생. 가장 널리 측정되는 연기의 특성은 광선 차단 계수이다. 광선 차단 측정을 위한 물리적인 기초는 보그-람버트-비어 법칙이며, 이는 주어진 파장의 순간 단색광의 조도Io, 연기의 경로 길이 L을 통해 전달되는 광선의 조도 Ix의 관계식으로 설명된다. • 연기의 진행과정에 대한 실험은 실제 화재 현장의 여러 가지 물체들에서 기대할 수 있는 실제 연기의 양과 비교가 허용되는 경우는 드물다. 그 대신, 광학적 밀도의 관점에서 실험 재료의 고정된 표면 영역에서 생성되는 연기의 밀도는 다른 실험 재료의 동일한 분량에 의해 생성된 연기의 밀도와 비교하는 것이 가능하다.

37. 2.7 연기에 의한 가시거리의 단축 • 연기 위험을 고려할 때 다음과 같은 3 가지 요소가 중요하다: (1)최대 광학적 밀도, (2) 연기 발생률, (3) 발생된 총 연기양. 인명에 대한 위험을 초래할 수 있는 화재의 규모는 비교적 작은 것으로 충분하다: • 예를 들어, 한 개의 시트 쿠션이 연소하는 것은 넓은 방의 먼 쪽에 위치한 출입구 표시를 가릴 정도의 연기를 발생시킨다. 화재 시에 탈출을 시도하는 사람이 출입구, 문, 창문을 눈으로 볼 수 있어야 하는 것이 중요하기 때문에, 광학적 밀도 측정과 가시성간의 상관 관계가 필요해 진다.

38. 2.8 연기 제어를 위한 설계기준 • 건물에 대한 연기 위험 설계 기준은 연기 밀도에 그 기초를 둔다. • 연기 밀도는 가시성을 떨어뜨림으로써, 건물 거주자들을 건물 내에 갇히게 하여 탈출을 방해하며, 유독성, 자극성 가스에 더 오랜 시간 노출 시킴으로써 치명적인 결과를 초래한다. • 광학적 밀도의 한계치를 낮추기 위한 설계 기준은 건물 거주자들에게 대단한 공포감의 위험을 주지 않고 또한 참을 수 없는 눈의 자극을 주지 않는 상태로, 거의 무한한 노출을 허용하는 것이 되어야 한다.

39. 2.8 연기 제어를 위한 설계기준 • 여러 연구자들이 제시한 허용 가시 거리 및 이에 상응하는 미터당 광학적 밀도를 표시하고 있다.

40. 2.8 연기 제어를 위한 설계기준 • 진은 건물 구조를 잘 알지 못하는 사람들의 경우, 안전한 소개를 위해 15 내지 20m의 가시 거리가 필요한 반면, 주변 환경을 잘 아는 사람들의 경우, 가시 거리는 3 내지 5m로 충분하다고 말하고 있다 • 화재 시에 최대 연기 수준에 대한 정보는 거의 발견되지 않는다. 와까마츠는 미터당 광학 밀도 한계치를 4.3으로 할 것을 제시하였다 • 그로스, 로프터스와 로버스턴은 NBS 실내 공간 연기 시험을 실시하고 각각의 다른 물체에 대해 미터당 광학 밀도 한계치를 5.5 이상으로 할 것을 보고하였다 • 화재의 초기 단계에서 몇 가지의 연소 시험을 실시한 캐나다 국가 연구 협의회는 미터당 광학 밀도 한계치를 3.8으로 할 것을 제시하였다

41. 2.8 연기 제어를 위한 설계기준 • 와까마츠는 미터당 광학 밀도 한계치가 4.3인 화재 지역에 있는 사람들에 대한 허용 가능한 광학적 밀도율을 1:100으로 가정하여 건물 내에서 연기 이동에 관한 컴퓨터 실험을 실시하였다. 이러한 수치를 도출함에 있어서, 그는 가시 거리 25m의 한계 범위와 관련하여 한계치의 하한을 미터당 광학적 밀도 0.043으로 가정하였다 • 이러한 기준을 가정함에 있어서, 그는 자신의 컴퓨터 모델을 이용하여 여러 가지 화재 상황에 대해 고층 건물에서의 연기의 이동을 연구하고 또한 연기 위험의 정도를 평가할 수 있었다 • 맥콰이어 등은 이와 유사한 기준에 도달하였다. 이러한 기준은 고층 건물의 탈출 통로와 피난 지역에 대한 요건을 명시하기 위한 1970년 발행 캐나다 국가 건축물 코드에 도입되었다