화재조사 연구보고서

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

2014년도

제 목	전기장판 화재발생에 대한 실험적 연구

소 속	서울영등포소방서
직 급	지방소방장	성 명 (한 자)	김 성 관 (金 成 官)

※ 연구반을 구성하여 연구한 경우 대표자(연찬회 당일 발표자)명의로 제출

연 구 개 요 서

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

소 속	서울영등포소방서		직 급	지방소방장
성 명	한 글	김 성 관	생년월일	1965. 01. 03
	한 자	金 成 官	전화번호	*************
제 목	전기장판 화재발생에 대한 실험적 연구
연구개요	가정용 전열제품중 전기장판은 다른 전열제품보다 통상 적으로 장시간 사용하는 사용상 특성과 사용 연령층이 다양하기 때문에 높은 화재안전성이 요구되지만 전기 장판 화재사고가 매년 끊이지 않음에 따라 발화실험을 통한 위험성을 인식하고 화재예방책 및 감식기법을 함 양함을 목적으로 함.
주요 시사점	전기장판의 올바른 사용법과 제조물책임법 적용과의 상관관계 검토

< 목   차 >

제 1 장  서 론

제 1 절  연구배경	1

제 2 절  연구의 범위 및 방법	2

제 2 장  전기장판의 정의 및 종류

제 1 절 전기장판의 정의	3

1 전기장판이란 무엇인가?	3

2 전기장판의 구조	3

제 2 절  전기장판의 종류	7

1 본체의 재질 및 두께에 의한 분류	7

2 발열체의 종류에 의한 분류	7

3 온도조절기에 의한 분류	8

제 3 장 전기장판 화재발생 현황 및 피해구제 방법

제 1 절 화재발생 현황 및 올바른 사용법	8

1 최근 4년간 전기장판 화재발생 현황	8

2 화재 예방을 위한 올바른 사용법	10

제 2 절 피해구제 방법	11

1 전기장판 피해 유형	11

2 전기장판 위해 내용 현황	12

3 제조물책임법과의 관계	12

4 화재보험 가입	14

제 4 장 연소실험

제 1 절 자체 발열에 의한 연소실험	14

제 2 절 외부화염에 의한 연소실험	21

1 실험동기	21

2 실험개요	21

3 자체발열에 의해 발화된 연소형태와의 비교	22

제 5 장  안전기준 및 리콜현황

제 1 절 전기장판 안전기준	25

제 2 절 전기장판 리콜현황	26

제 6 장  화재감식 및 감정기법

제 1 절 화재현장 감식 기법	26

제 2 절 감정기법	27

제 7 장 결  론	28

※ 참고문헌	29

제 1 장  서 론

제 1 절  연구배경

따뜻한 방바닥에서 등을 대고 잠을 자게 되면 누구나 편안함을 느끼게 됩니다.

이러한 원리를 이용한 것이 우리나라 고유의 난방 방식인 온돌입니다. 온돌과 같은 취침방식은 우리민족의 고유한 생활습관으로 아주 오래전부터 현대에 이르기까지 우리의 생활안에 자리를 잡고 있습니다.

서양에서는 덮는 용도인 전기 담요의 수요가 많은데 비하여 우리나라는 깔고 사용하는 전기장판의 수요가 많은 것만 봐도 쉽게 알수 있습니다. 미국이나 유럽은 입식문화입니다. 이들은 벽난로나 스팀으로 실내를 덥히고 잠은 침대에서 자는 방식의 난방을 하기에 전기장판의 수요가 매우 적습니다. 그에 비하여 우리나라는 좌식문화로 온돌로 난방을 하고 잠을 잘 때에는 등을 방바닥에 대고 자던 습관이 있습니다. 그렇기에 침대를 사용하더라도 전기장판을 깔고 뜨끈하게 잠을 자야 편안함을 느끼게 됩니다.

우리나라에서는 1년에 약 500만장의 전기장판(전기요, 전기매트, 전기방석 등)이 판매되고 있습니다. 우리나라 인구가 약 5,000천만명이니 현재 우리나라 인구의 약 10%가 전기장판을 사용하고 있는 것입니다. 일본은 전기장판 사용률이 전체 인구의 4%정도로 우리나라 보다 훨씬 낮은 것으로 나타나고 있습니다.

대한민국은 전세계에서 전기장판을 가장 많이 사용하고 있으며 전기장판과 가장 친숙한 나라입니다.

우리나라 전기장판의 최초판매 시기는 1972년도입니다. 초창기의 전기장판에 비하여 지금은 품질과 성능이 많은 발전을 하였습니다. 제품의 외관인 본체는 전기장판, 전기요, 황토매트, 옥장판, 의료기매트, 온수매트, 현재의 온돌마루 카페트까지 많은 변화가 있었고 발열체 역시 단심발열선, PVC감열선, 실리콘 발열선, 카본열선, 면상발열체를 거쳐 전자파방지 발열선까지 변화가 계속되었으며 온도조절기도 초기의 바이메탈식에서 지금의 마이컴 방식의 디지털조절기까지 발전을 하였습니다.

이렇듯 전기장판의 성능과 편리성은 향상되었으나 사용 인구가 많아 해마다 수백건의 전기장판 화재가 발생되고 있는바, 전기장판의 종류 및 작동원리, 구조를 이해하고 화재발생 요인을 분석하여 안전하게 사용할수 있는 방법을 제시함과 동시에 감식기법을 함양하고자 한다.

제 2 절  연구의 범위 및 방법

1. 연구의 범위

가정용 전열제품은 전기에너지를 열에너지로 변환하는 기기로 평상시 사용온도가 높고 일상화된 생활용품으로 기술적인 지식이 없는 일반인이 많이 접하게 되는 기기로 다른 제품과는 달리 인명과 관련된 위험성이 상대적으로 커 화재에 대한 높은 안정성이 요구된다. 특히 가정용 전열제품 중 전기장판은 다른 전열제품보다 통상적으로 장시간 사용하는 사용상 특성과 사용 연령층이 다양하기 때문에 놓은 화재안전성이 요구되지만 전기장판으로 인한 화재사고사례가 빈번하게 발생되고 있는 실정이다.

본연구는 첫째, 여러종류의 전기장판류가 있으나 전기장판과 전기방석을 이용하여 실험을 실시하였고 둘째, 제품 자체의 이상 발열에 의해 화재가 발생되는 실험을 실시하였으며 셋째, 외부 화염이 전기장판에 옮겨붙어 연소된후 나타나는 연소형태를 관찰함으로써 자체발열에 의해 발화된 형태와 비교하여 발화개소를 판정하는데 필요한 자료를 확보하는데 목적이 있겠다.

2. 연구의 방법

전기장판을 정상적인 방법으로 작동을 시켜놓고 장판위에 이불을 덮을 때와 그렇지 않았을때와의 온도 변화를 측정하였고, 온도조절기의 트래킹에의한 발화실험을 실시하였으며, 전기방석을 이용하여 접속구에 오손액을 투입한후 전원을 인가하여 트래킹이 발생된후 화재로 발전되는지 여부 실험, 온도조절기 고장을 가정하여 조절기를 제거하고 전원을 직결로 발열선에 연결하여 과열후 화재가 발생되는지의 실험, 발열선의 피복을 벗긴후 전원을 인가하여 누설전류에 의해 화재가 발생되는지 등의 실험을 실시 하였다.

제 2 장  전기장판의 정의 및 종류

제 1 절  전기장판의 정의

1. 전기장판이란 무엇인가?

전기장판(電氣壯版)이란 “전기저항에 의하여 발생하는 열을 이용하여 바닥을 덥힐수 있게 만든 장판”으로 국어사전에 정의되어 있다.

전기저항을 이용한 온열 침구류는 외관을 이루는 본체와 열을 발생시키는 발열체, 온도를 제어하는 온도조절기의 3부분으로 이루어져 있다.

[그림1] 전기장판 구성도1             [그림2] 전기장판 구성도2

2. 전기장판의 구조

전기장판의 주 구성요소인 본체와 발열체, 온도조절기의 구조를 살펴보기로 한다.

가. 본체와 발열체

하지(레자) 위에 부직포를 깔고 부직포에 발열선을 고정한후 상지(레자)를 덮어 마감하면 본체와 발열선이 완성된다.

[그림3] 본체와 발열체 구조도

나. 온도조절기와 접속구

온도조절기는 전원버튼과 조절레인지, 전원퓨즈, 온도퓨즈 등으로 구성되어 있다.

[그림4] 온도조절기 구성품         [그림5] 온도조절기 내부 모습

본체에 부착된 접속구에 온도조절기 접속기를 꽂아 감열선이 발열선의 열을 감지하여 일정온도 이상으로 상승하지 못하도록 하는 안전장치가 온도조절기이다.

[그림6] 접속구 내부 모습           [그림7] 접속기 내부 모습

다. 감열선(感熱線) 구조

발열선 방식은 별도의 온도감지센서와 바이메탈이 필요하게 된다, 온도센서와 바이메탈을 많이 설치할수록 안전할 수 있겠지만 비용이 증가하게 된다.그렇다고 숫자를 적게 한다면 장판위에 이불이나 베개가 올려져 있거나 장판이 접히는 경우 온도센서나 바이메탈이 설치되어 있지 않은 곳에서는 온도감지를 할수 없어서 국부적으로 과열이 발생하여 화재의 위험 요인이 발생된다.   그래서 발열선이 있는 구간 전체에서 온도를 감지할수 있는 방법을 연구한 결과 발열선과 온도감시선을 함께 설치하는 방식을 개발하게 된 것이다.

감열선과 온도조절기를 제대로 설계 한다면 전기장판의 전구간에 걸쳐 국부 적으로 열이 발생하더라도 온도를 감지할수 있다. 또한 감열선은 온도센서와 바이메탈을 설치할 필요가 없고 한 가닥의 감열선을 발열판에 설치만 하면 되므로 매우 효율적이라 할수 있다.

이렇게 발열선과 감지선을 하나의 선에 설치한 방식을 온도를 감지할수 있는 발열체라는 의미에서 감온선(感溫線) 또는 열을 감지할수 있다고 해서 감열선(感熱線) 방식이라고 하며 전기장판의 대부분은 감열선 방식을 사용하고 있다.

발열선의 기능은 열을 발생 시키는 것이며, 감지선의 기능은 온도감지와 온도과승방지 기능이다. 발열선에서 발생하는 온도를 감지선이 감지하려면 두 선 사이에 온도를 감지할수 있는 어떠한 재질이 있어야 하며 그 재질의 특성은 온도에 따라 일정하게 변화하는 특성이 있어야 정확한 온도제어가 된다.    또한 특정온도 이상에서 재질이 녹는 특성이 있어야 안전장치를 가동시킬수 있게 된다. 그래서 개발된 것이 나일론 재질이며 일명 나일론써미스터라고 한다. 써미스터(Themistor)란 온도에 따라 저항이 변하는 것을 말하며 그 재질을 나일론으로 만들어 나일론써미스터라 불리게 되었다.

[그림8] 감열선 구조도            [그림9] 발열선과 감지선 사진

[그림10] 발열선과 감지선 배선도          [그림11] 감열선 규격도

제 2 절  전기장판의 종류

전기방석, 전기담요, 전기매트, 전기카페트 등 전기장판의 종류와 형태는 매우 다양하지만 발열의 원리는 모두가 동일하기 때문에 본 연구에서는 본체와 발열체, 온도조절기의 생산방식에 의해 분류하기로 한다.

1. 본체의 사용재질 및 두께에 따른 분류

합성섬유로 이루어진 TC, 면등의 천이나 극세사카페트, 또는 비닐장판이라고 하는 레자로 분류된다.

Tetolon & cotton : 면혼방 (테트론 + 면)

일반 섬유로 만든 가벼운 재질은 전기요라 불리고, 섬유대신 레자라면 전기장판으로 불리게 된다. 조금 두꺼운 재질이면 전기매트이고 표면에 세라믹, 맥반석, 맥섬석, 토르말린 등의 재질이 부착되면 명칭이 바뀌게 된다.

2. 발열체의 종류에 의한 분류

발열체는 제품의 표면에 열을 공급하는 장치이다. 즉 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 저항체를 말한다. 전기장판에서 사용되는 발열체는 구리선이나 합금선을 이용한 발열선방식,  탄소(Carbon)를 이용한 면상발열체방식으로 구분된다.

[그림12] 필름형면상발열체            [그림13] 섬유형면상발열체

감열선방식은 위에서 언급한 바와 같으며, 면상발열체는 금속재질이 아닌 탄소성분의 재질로 만든다. 탄소분말을 용액으로 만들어 잉크로 인쇄하거나 코팅하여 만든 제품이다. PE선이나 면사에 카본용액을 코팅하면 카본 발열선이 되고 이것을 여러 가닥으로 병렬로 직조하면 섬유형면상발열체가 된다. 면사나 PE선에 코팅을 하지 않고 필름에 인쇄를 하면 필름형면상발열체가 된다.

Polyethylene : 에틸렌의 중합으로 생기는 사슬 모양의 고분자 화합물

3. 온도조절기에 의한 분류

노이즈는 많지만 회로가 간단한 위상제어방식과 노이즈가 없으며 동작전원부가 없고 회로가 간단하고 비용이 저렴한 제로볼트전력제어방식, 제로볼트전력제어방식의 단점을 보완한 제로볼트온오프방식으로 분류된다.

제3장  전기장판 화재발생현황 및 피해구제 방법

제 1 절  화재발생 현황 및 올바른 사용법

1. 최근4년간 전기장판 화재발생 현황

최근7년간(2007년 ～ 2013년) 우리나라 화재발생건수는 314,750건으로 그중 주거시설(단독주택, 공동주택, 기타주택 포함)에서 77,921건이 발생된바  전체화재중 약 25%가 주거시설에서 발생되었다.

전기장판은 주거시설에서 주로 사용하고 있으며, 전기장판류에서 발생된 화재를 년도별로 살펴보면 2011년에 234건(사망3명, 부상26명), 2012년에 264건(사망5명, 부상25명), 2013년에 226건(사망11명, 부상21명), 2014년(8월말까지)에 128건(사망4명, 부상27명)이 발생되어 계절용기기중 전기히터, 가정용보일러 다음으로 화재발생 비율이 높게 나타나고 있다. 최근4년간 전기장판류의 화재로 인한 인명피해는 사망23명, 부상99명으로 나타나 인명피해 발생의 주요인으로 작용되고 있는 실정이다.

종 류	계	2007년	2008년	2009년	2010년	2011년	2012년	2013
합 계	314,750	47,882	49,631	47,318	41,863	43,875	43,249	40,932
주거(소계)	77,921	11,430	12,283	11,767	10,509	10,645	10,691	10,596
단독주택	44,864	6,710	6,820	6,901	6,139	6,163	6,154	5,977
공동주택	29,433	4,427	4,737	4,278	3,866	3,942	4,027	4,156
기타주택	3,624	293	726	588	504	540	510	463

[표1] 최근 7년간 화재발생 현황 (단위 : 건)

[표2] 최근 4년간 전기장판 화재발생 현황

[표3] 최근4년간 전기장판 화재 인명피해 현황 (단위 : 명)

발 화 기 기	화 재	사 망	부 상	재산피해
합 계	43,249	267	1,956	289,493,719
계절용 기기(소계)	2,207	13	89	11,307,795
에어컨	100	0	0	144,993
선풍기	167	0	13	1,710,110
냉난방기	85	0	1	503,070
전기히터/스토브	256	2	10	1,611,861
가스난로/스토브	55	4	4	92,055
석유난로/곤로	36	0	10	313,277
연탄/석탄난로	33	0	1	368,047
나무/목탄난로	207	0	6	1,052,349
가정용 보일러	320	1	5	1,053,137
가습기	0	0	0	0
공기청정기	0	0	0	0
항온항습기/제습기	3	0	0	8,882
환풍기/송풍기/공조기	137	0	4	517,380
전기장판/담요/방석류	264	5	25	1,211,849
전기패널	52	0	0	296,381
냉각탑	4	0	1	12,637
기타(계절용기기)	488	1	9	2,411,767

[표4] 2013년 계절용기기 화재발생 현황 (단위 : 건,명,천원)

2. 화재예방을 위한 올바른 사용법

가. 전기장판을 접어서 사용하게 되면 내부의 발열선이 끊어지거나 겹쳐

져서 국부적으로 과열이 되기 때문에 접어서 사용하지 말고 무거운

물체에 눌리지 않도록 주의 한다

나. 전기장판 온도조절기에 충격을 주지 않는다

다. 온도조절기를 이불속에 넣지 않는다.

라. 전기장판을 하루종일 켜두지 않고 사용하지 않을 때는 전원을 끈다

마. 열이 방출될 수 있도록 이불 등을 겹겹이 깔지 않는다

바. 라텍스 소재의 매트리스나 베개와 함께 사용하지 않는다

사. 품질인증을 받은 제품 사용하기

아. 보관시에는 접지말고 돌돌 말아 중간에 습기를 방지하기 위해 신문지

를 넣는다

제 2 절  피해구제 방법

1. 전기장판 피해 유형

전기장판 사용이 늘면서 관련 피해도 크게 증가하고 있는 상황이다. 특히 전기장판 사용에 따른 화재․화상사고가 크게 늘어나고 있는 추세이다.

소비자상담센터에 접수된 전기장판 관련 상담은 2011년 2,783건, 2012년 2,322건 등 매년 2,000건 이상을 기록하고 있고 한국소비자원의 피해구제 또한 매년 60건 이상을 웃돌고 있다.

2011년에서 2013년 10월까지 한국소비자원에 접수된 피해구제 사건 182건을 유형별로 분석한 결과 화재․화상이 52건(28.6%)으로 가장 많았고 품질이 41건(22.5%), AS가 40건(22%)으로 그 뒤를 이었다.

전기장판이 화재에 이르지 않더라도 온열에 둔감하거나 당뇨, 신경마비 등의 질환을 보유한 사람이 사용할 경우 전기장판의 온도상승을 인지하지 못하고 사용하다 심각한 화상 피해를 입는 사례가 많다. 신체질환이 없는 사람도 비교적 낮은 온도에서 사용하였음에도 불구하고 열에 장시간 노출되어 이른바 저온화상 피해를 당하는 경우도 있어 각별한 주의가 요구된다.

[표5] 전기장판 관련 피해구제 유형별 분포도

2. 전기장판 위해 내용 현황

한국소비자원이 전기장판이 인체에 해를 끼치는 내용을 분석한바 단순화재가 70.9%, 화상이16.7%, 터짐(폭발)이 2.4%, 감전이 1.8%, 전자파(노출)가 0.7%, 열상이 0.3%, 두통이 0.2%, 기타가 7%로 나타나고 있다.

[표6] 전기장판 위해 내용 현황 분포도

3. 제조물책임법과의 관계

가. 제조물책임법

제조물 즉 자동차, 가전제품, 식품, 의약품 등의 공업적인 제조․가공을 거친 제조물의 결함에 의해 소비자․이용자 또는 제3자의 생명, 신체 또는 재산에 발생한 손해에 대하여 제조업자, 판매업자 등 그 제조물의 제조․판매에 관여한 자가 지게 되는 손해배상책임을 의미함.

나. 제조물책임법과 민법의 비교

민법(750조)		제조물책임법
제조업자의 고의․과실		제조물의 결함
손해의 발생		손해의 발생
제조업자의 고의․과실과 손해발생 사이의 인과관계		제조물의 결함과 손해발생 사이의 인과관계
고의또는 과실 입증 → 민법에 의한 손해배상		제품 결함 입증 → PL법에 의한 손해배상

다. 제조물책임법과 리콜의 비교

라. 제조물책임법에 의한 손해배상

전기장판 화재로 손해 발생시 제품의 결함을 입증하면 제조회사로부터 손해배상을 받을수 있다. 생산된 제품은 화재보험에 의무적으로 가입하여야 하고 각 제조회사 마다 PL팀이 구성되어 있어 소비자와의 분쟁을 해결하고 있다. 사용상의 부주의로 인해 화재가 발생되지 않고 제품의 결함에 의해 화재가 발생되었다는 사실을 입증하면 얼마든지 제조물책임법에 의해 손해배상이 가능하다.

화재에 대한 전문적인 지식이 없는 일반인들은 화재전문가 및 법률전문가와 협의하여 제조물책임법에 의해 손해배상을 받을수 있다는 사실을 알아야 한다.

화재를 조사하는 화재조사관이 원인을 무엇으로 판정하느냐가 중대한 요인으로 작용되므로 원인판정을 함에 있어서 증거물 위주의 과학적인 방법으로 접근하여야 할 것이다.

4. 화재보험 가입

우리나라는 화재를 낸 사람이 민․형사상의 책임을 지는 실화법을 채택하 고 있다.

공공시설에는 화재보험이 의무화되어 있고 개인주택에 대해서도 보엄가입 률이 높아지고 있는 추세이다.

자기의 생명과 재산은 자기 스스로가 지켜야 하므로 개인이 직접 화재보험 을 들어 화재에 대비하는 것도 중요하다 하겠다.

제 4 장  연소실험

제 1 절  자체 발열에 의한 연소실험

1. 정상 상태에서의 발화실험

가. 실험 조건

보온재 위에 전기장판을 펼쳐놓고 일부는 이불로 덮어놓고 나머지 일부는 외기에 접하도록 한 상태에서 발화 가능성 검토

【전기장판 설치 모습】

→ 일부는 이불로 덮고 나머지 부분은

외기에 접하도록 설치함

【전압 측정 장치】

→ 전압을 216V로 입력하여 실험

실시

나. 실험 결과

○ 정상 상태에서는 시간이 경과하여도 발화되지 않았으며, 이불을 덮어

놓은 부분과 외기에 접한 부분의 온도차이가 발생됨.

○ 온도조절기도 발연 등 특이점이 발생되지 않음

【전기장판 온도】

→ 이불로 덮인 부분은 34.2℃이고

외기에 접한 부분은 30.1℃임

【온도조절기 온도】

→ 온도조절기 내부 온도가 27℃로

과열 등의 현상 발생되지 않음

2. 전압을 344V 상태에서의 발화실험

○ 발열선의 온도는 상승되나 화재는 발생되지 않음

○ 온도조절기 기판부가 녹으면서 연기가 새어나온후 발열선으로의 전원

공급이 차단되었으며, 화재로 발전될수 있는 가능성이 높았음.

【전기장판 온도】

→ 이불로 덮인 부분은 40.8℃이고

외기에 접한 부분은 34.7℃임

【온도조절기 발연모습】

→ 온도조절기 내부에서 연기가 새어

나옴

【온도조절기 온도 측정】

→ 온도조절기 내부 온도가 90℃까지

올라감

【온도조절기 분해 모습】

→ 납땜된 소자와 기판이 탄후 발열

선으로의 전원 공급이 차단되었으

며, 트래킹이 발생됨

3. 접속구와 접속기 지점에 오손액(이물질)을 투여후 발화실험

가. 실험 조건

전기방석의 접속구와 접속기 지점에 오손액을 투여한 상태에서 전원을 공급하여 화재가 발생될 수 있는 가능성 실험

나. 실험 결과

○ 오손액 투입후 전원을 공급한지 10분여가 경과될 시점에 연기가 발생 된후 스파크가 튀면서 장판에 착화 발화됨

【트래킹 발화 실험】

→ 접속구와 접속기 지점에 오손액을

투여후 약10여분후에 발화됨

【트래킹 측정】

→ 테스터기로 찍어본바 트래킹이

확인됨

4. 온도조절기가 고장난 상태를 가정한 발화실험

가. 온도조절기 고장 유형

첫째, SCR이 파손되어 에노우드와 캐소우드가 끊어지는 경우이다.

SCR [silicon controlled rectifier] : 실리콘 제어 정류기

실리콘 제어 정류소자(雙流素子)를 말하며, 사이리스터(thyristor) 라고도 한다. 특수한 반도체(半導體) 정류 소자로서, 소형이고 응답 속도가 빠르며, 대전력(大電力)을 미소한 압력으로 제어할 수 있을 뿐 아니라 수명이 반영구적이고 단단하므로 릴레이 장치, 조명 ‧ 조광(調光) 장치, 인버터, 펄스 회로 등 대전력의 제어용으로 사용된다. 트랜지스터로는 할 수 없는 대전류, 고전압의 스위칭 소자(素子)로서 급속히 보급되었다.

이때에는 전원공급이 되지 않으므로 불편은 하지만 안전에는 문제가 없다

둘째, SCR의 에노우드와 캐소우드가 서로 쇼트되는 경우이다.

이때에는 반파가 아니라 전파가 흐르게 되어 소비전력이 두배가 될뿐 아니라 온도제어가 되지 않으므로 발열선에서 과열이 발생하고 안전에 문제가 생길수 있다

셋째, SCR이 다이오드처럼 반파 쇼트가 되거나 게이트에 트리거 신호가 제어되지 않고 계속해서 신호입력이 되는 경우이다. 이때에는 SCR이 제어불능상태 이므로 심각한 문제가 발생된다

이러한 고장이 발생되면 발열선이 과열되어 감지선과 단락이 발생되고 결국 온도휴즈가 끊어져서 전원이 차단되게 된다

그러나 발열선과 감지선이 서로 단락이 될 때까지는 온도가 계속 상승하게 되어 온도휴즈가 끊어지기 전에 사용자가 화상을 입거나 화재가 발생되기도 한다

나. 실험 조건

전기장판에서 온도조절기를 제거한후 장판 내부 발열선과 감지선에 전원선을 직결로 체결후 전압을 347V로 올려 화재가 발생되는지의 실험

【전원선 직결 체결 모습】

→ 온도조절기를 제거후 전원선과 발

열선, 감지선을 직결 체결함

【전압 올림】

→ 전압을 347V로 입력하여 실험

실시

다. 실험 결과

발열선이 깔려있는 본체 전체에서 연기가 약 3분간 발생된후 발열선의 한지점에서 스파크가 발생되면서 장판자체에 착화 발화후 이불로 옮겨붙었으며, 불꽃이 잦아든 후에도 발열선에서 수차례 스파크가 발생됨

【발연 모습】

→ 전기장판 전체에서 연기가 발생됨

【발화 장면 촬영】

→ 발열선 한지점에서 불꽃이 발생후

장판 및 이불에 착화 발화됨

【장판 및 이불 소실 모습】

→ 발열선을 따라 장판과 이불이 탄

모습임

이불로 덮인 부분은 34.2℃이고

발 발열선 피외기에 접한 부분은 30.1℃임

【발화지점 열선 촬영】

→ 사진의 ○지점 발열선이 단락된

것으로 보임

5. 발열선 피복 손상을 가정한 발화 실험 (KBS 뉴스 보도자료)

가. 실험 조건

발열선과 감지선의 피복이 손상되었을 때를 가정하여 피복을 벗기고 전원을 공급하여 화재가 발생될 가능성 검토

【피복을 벗긴 모습】

→ 감지선을 감싸고 있는 피복을 벗

긴 모습임

외기에 접하도록 설치함

【불꽃 발생】

→ 스파크 발생후 부직포에 착화 발

화됨

나. 실험 결과

손상된 열선 부위에서 스파크가 발생된후 부직포에 착화 발화됨.

6. 전기장판 위에 라텍스 베개를 올려 놓았을때의 위험성 실험

발전기장판을 켜놓고 그위에 라텍스 베개를 올려 놓았을 때 화재가 발생될 확률이 높은 것으로 나타났다. 라텍스 베개는 다공성 물질로 열의 축적이 용이하여 100℃ 정도에서도 녹아 흘러 내려 화재로 전이될 가능성이 아주 높다

라텍스(latex) : 말레이 반도를 중심으로 재배되는 고무나무(Hevea brasiliensis) 껍질에 칼로 금을 그으면 스며나오는 끈적한 액체로, 이것은 단백질층에 싸인 천연고무의 입자가 물속에 떠 있는 상태의 액체이다. 비중 0.98이다. 성분은 물 60%, 고무 35%, 단백질 2%, 비누·지방산·스테롤 등 1%, 당 1%, 무기물 0.4%, 효소 기타이다

【장판위의 라텍스 베개 모습】

→ 전기장판을 켜놓고 그위에 라텍스

베개와 일반 베게를 올려놓고 실험

【축열 모습】

→ 왼쪽에 있는 라텍스 베개 밑이

축열이 용이하여 붉은색을 띰

【라텍스 매트리스 화재1】

→ 실제 화재가 발생된 라텍스 매트

리스 실물 사진임

【라택스 베개 재연실험1】

→ 전기장판 위에 라텍스 베개를 올려

놓고 실험한바 화재가 발생된 모습임

【라택스 베개 재연실험2】

→ 축열된후 연기가 올라오고 있는

모습임

【라택스 베개 재연실험3】

→ 왼쪽 사진의 베개를 들어놓고 찍은

사진임

【온도측정】

→ 라텍스 베개, 일반베개, 노트북중

라텍스 베개가 축열이 좋아 온도

가 놓게 나타남

【라텍스 베개 온도】

→ 160℃까지 온도가 올라가 라텍스

가 죽처럼 녹아내림

제 2 절  외부 화염에 의한 연소실험

1. 실험 동기

외부 화염에 의해 전기장판이 소실된 연소형태와 자체발열에 의해 연소된 형태를 비교해 봄으로써 실제 화재현장에서 전기장판이 발화요인으로 작용했는지 여부를 판정하는데 활용하고자 실험을 하게 되었다

2. 실험개요

전기장판과 전기방석을 켜놓고 그위에 이불을 덮어놓은 상태에서 이불에 화장지를 이용 불을 붙여 이불이 타면서 전기장판으로 연소가 진행되는 과정을 실험하였으며 약 5분 경과후 진화를 함

【실험 장면】

→ 전기방석과 장판위의 이불에 화장

지를 이용 불을 붙여 연소시킴

【질식소화 모습】

→ 약 5분 경과후 심하게 소실되지

않은 상태에서 질식소화시킴

3. 자체발열에 의해 발화된 연소형태와의 비교

전기장판이 완전소실되지 않고 일부분만 소실되었을 경우 연소형태를 보면 자체발열에 의해 발화된 것인지 외부화염에 의해 발화된 것인지를 구분할수 있으나, 완전소실 되었을 때에는 연소형태를 보고 구분하기가 쉽지 않다. 마찬가지로 심하게 소실되었을 때에는 원인판정에도 어려움이 있다. 원인판정에 관해서는 다음장(제5장 화재감정기법)에서 다시 언급하기로 한다.

가. 전기장판이 일부만 소실된 경우 (소실 상태가 약한 경우)

일부만 소실된 경우 자체발열에 의해 발화된 것과 외부화염에 의해 발화된 것을 구분하는데 가장 중요한 요인은 발열선의 연소형태이다. 자체발열에 의해 발화된 발열선은 감열선(발열선과 감지선)의 피복이 불에타서 외부로 노출되어 있어 육안으로 확인이 가능하나 외부화염에 의해 전기장판이 소실될 경우에는 감열선의 소손 상태가 심하지 않아 거의 원형(피복이 입혀져 있는 상태)를 유지하고 있기에 비교가 용이하다.

【외부 화염에 의한 연소된 방석】

→ 천공이 될정도로 소실되었으나

감열선은 소실되지 않고 원형유지

【감열선 모습】

→ 왼쪽 사진의 감열선을 확대한 사진

으로 피복이 손상되지 않음

【자체발열에 의해 발화된 매트】

→ 감열선의 이상으로 자체발열되어

일부분에 국한되어 발화된 전기

매트의 사진임

【감열선 모습】

→ 왼쪽 사진의 감열선을 접사로 찍은

것으로 피복이 손상되어 외부로

표출된 모습을 보이고 있음

위쪽 사진(외부화염에 의해 연소된 방석)과 아래쪽 사진(자체발열에 의해 발화된 매트)을 비교해 보았을 때 본체는 위쪽(방석)이 더 심하게 소실되었으나 감열선을 비교해 보면 아래쪽(매트)이  더 심하게 소실되어 외부로 표출된 것을 알수 있다

나. 전기장판이 심하게 소실된 경우 (소실 상태가 강한 경우)

완전소실(본체 전체가 소실)된 경우에는 자체발열에 의해 발화된 것과 외부화염에 의해 발화된 것을 구분하기가 어렵다. 그 이유는 본체 안에 배선되어 있는 감열선까지 심하게 소실되어 연소형태가 비슷하게 나타나기 때문이다. 전기장판이 타고나면 머리카락처럼 가느다란 감열선이 그 자리에 남아 있는데 화재진압 과정에서 증거물이 훼손되어 감식 및 감정이 어려워 진다. 하지만 잔존물이 원형을 유지한 상태로 남아 있다면 감열선의 단락 등의 감정이 가능하다.

【외부 화염에 의한 연소된 전기요】

→ 외부 화염에 의해 소실된 전기요

의 모습으로 일부만 남아있음

【감열선 모습】

→ 왼쪽 사진의 감열선을 확대한 사진

으로 국과수 감정결과 특이점 없음 판정

【자체발열에 의해 발화된 장판】

→ 일부분만 남아있는 상태이며 자체

적으로 발열되어 발화된 것으로 판정됨

【감열선 모습】

→ 왼쪽 사진의 감열선에서 특이점을

발견할수 없음(진압과정에서 손상됨)

【자체발열에 의해 발화된 매트】

→ 과전압에 의해 자체적으로 발열되

어 열선을 따라 연소된 모습임

【감열선 모습】

→ 왼쪽 사진의 감열선을 접사 촬영

한 것으로 자체 발열된 형태를 띰

제 5 장  안전기준 및 리콜현황

제 1 절  전기장판 안전기준

전기장판은 전기용품안전관리법 제3조 및 동법 시행규칙 제3조에 의거 안전인증을 받아야 하며, 통상자원부 국가기술표준원 고지 “전기용품안전기준(K60335-2-17) 모포, 패드와 이와 유사한 유연성을 가진 전열기기의 개별 요구사항”에 따르면

가. 온도는 최초 1시간 동안 60℃를 넘지 않아야 하며, 그 후에는 40℃를

초과하지 않아야 한다.

나. 감열발열선의 임피던스 변화를 이용하여 온도를 조절하는 것을 제외

하고는 표 201에 적합한 개수의 온도퓨즈, 자동온도조절기 또는 온도

과승방지장치로 사용하는 자동스위치를 발열체와 직렬로 발열부의 내부

에 균일하게 부착하여야 한다.

다. 감열발열선을 비정상적으로 사용하는 경우 등에 의한 위험 방지를 위

해 온도과승방지장치 설치 의무화 발열부의 면적에 따라 8,000㎠ 이하

는 2개, 8,000㎠ ～ 15,000㎠ 는 3개이상, 15, 000㎠ ～ 24,000㎠ 는 4개

이상, 24,000㎠초과는 8,000㎠만큼 커질 때 마다 １개씩 추가해야 한다.

라. 감열선 균일특성에 “온도과승방지장치로서 감열선을 사용한 것은 그

감열선을 10등분하여 각각의 동작온도를 측정하였을 때 평균치에 대한

각각의 편차는 ±10℃ 이내이어야 한다.

제 2 절  전기장판 리콜현황

산업통상자원부 국가기술표준원은 2014년 2월에 전기 장판과 어린이 놀이기구 등 공산품 3백여 개를 조사해 소비자 안전을 해칠 우려가 있는 것으로 확인된 19개 제품에 대해 리콜 조치했다고 밝혔습니다.

조사 결과 전기장판 5개 제품에서는 온도가 지나치게 높아져 화상과 감전 위험이 큰 것으로 확인됐고, 전기온풍기 1개 제품에서는 충전부가 노출돼 감전 위험이 있는 것으로 나타났습니다.

또 전기방석 10개 제품은 주요 부품이 인증 당시와 다르게 변경됐거나 열선온도가 기준치를 초과해 화상이나 화재 위험이 있는 것으로 조사됐습니다.

기술표준원은 인터넷 제품안전포털시스템에 리콜 제품의 정보를 공개하고, 대형 유통매장을 중심으로 판매 차단조치에 들어갔다고 밝혔다

리콜된 제품현황은 통상자원부 국가기술표준원 홈페이지에 게시되어 있으니 참고하면 된다

제 6 장  화재감식 및 감정기법

제 1 절  화재현장 감식기법

전기장판은 전원코드부, 온도조절기, 연결전선, 전선접속구, 감열선,본체

로 구성되어 있다.

발화위험성을 살펴보면 접힘, 눌림 등에 의한 감열선의 손상과 국부적인 과열, 전선 접속구 부분과 온도조절기 고장이 주원인으로 작용되고 있다.

1. 발화전 상황 조사

○ 발화장소에서 전기장판 사용여부를 조사한다.

○ 어디에서 어떻게 사용하고 있었는지를 조사한다.

- 침대위에 깔아놓고 사용하고 있었는지 등

- 장판위에 이불이나 라텍스 베개 등을 올려 놓았는지 여부 등

○ 전기장판의 종류(담요, 방석, 장판, 매트 등)가 무엇인지 조사한다.

○ 제조회사, 제품구입 연월일, 제품구입 장소를 조사한다.

○ 사용하기전 보관방법 조사

2. 화재발생후 현장 감식

○ 발화지점 판정후 발화지점에서 전기장판 발견 유무

○ 전기장판이 발견되면 통전유무(분전반 차단기 상태, 콘센트에 플러그

삽입 상태)를 조사한다.

○ 온도조절기 ON-OFF 상태 확인

○ 온도조절기의 접속기와 본체의 접속구와의 체결상태 확인

○ 착화된 가연물이 무엇인지를 조사

○ 장판위에 무거운 물체가 올려져 있었는지 여부 조사

○ 전원 코드선에 단락흔 발생 여부 확인

○ 연소경로 조사

제 2 절  감정기범

화재현장의 발화지점에서 발견된 전기장판을 부품 등이 망실되지 않도록 주의하여 수거하는 것이 중요하다. 수거해온 증거물을 감정하는 데는 어느정도 한계가 있겠지만 현재 보유하고 있는 감정기기를 활용하여 면밀히 분석을 한다면 발화원인이 무엇인지를 좁혀 나갈수 있으리라 판단된다.

○ 전원 코드선 단락 감정

- 실체현미경 등을 활용하여 코드선에서 단락이 발생되었는지 여부를

감정한다

○ 온도조절기 고장여부 감정

- 조절기가 불에 타지 않고 원형을 유지하고 있으면 전원을 인가하여

정상적으로 작동되고 있는지 여부 확인 (감전에 주의)

- SCR 관련 고장 여부는 전문적인 감정기관에 의뢰

- 테스터기를 이용 기판부 트래킹 현상 등을 감정

○ 접속구와 접속기 사이에서 트래킹이 발생되었는지 여부를 감정

○ 감열선(발열선과 감지선) 감정

- 본체를 구성하고 있는 레자나 면을 조심스럽게 제거한후 내부에 배

선된 감열선의 상태를 감정한다

- 머리카락처럼 가느다란 감열선을 가지런하게 감정대 위에 펼쳐놓고

돋보기로 관찰한다

- 의심되는 지점이 발견되면 실체현미경 등으로 촬영하여 발열선과

감지선이 쇼트되었는지 여부를 감정한다

제 7 장  결 론

산업통상자원부 국가기술표준원은 전기장판 화재사고가 매년 끊이지 않음에 따라 사고원인조사를 실시한 결과 내부 감열선이 끊어진 부위에서 발생하는 아크(arc, 불꽃)에 의해 발화가 일어나는 것이 화재의 주요 원인인 것으로 발표했다.

국가기술표준연구원은 2014년에 시중에서 판매되고 있는 전기매트와 전기방석을 수거하여 안전성 조사를 실시한 결과 전기매트 5개 제품, 전기방석 10개 제품에서 결함이 발생되어 리콜조치 하였다.

전기매트 5개 제품은 온도상승 시험 및 절연내력 시험에서 부적합 하여 사용자가 제품 사용시 화상 및 감전의 있는 것으로 조사되었으며, 전기방석 10개 제품은 열선 허용온도를 초과하여 화상의 위험이 있었으며, 인증 당시와 달리 부품을 임의로 변경(온도휴즈, 온도조절기 등)하여 제조한 것으로 조사되었다.

한편 전기매트, 전기방석 등 겨울 전기용품은 그동안 대표적으로 부적합률이 높았던 제품으로써 2011년부터 3개년간 매년 안정성 조사를 실시한바 부적합률이 높은 것으로 나타났다.

2011년 30.3% → 2012년 34.1% → 2013년 16.1%

위에서 살펴 보았듯이 전기장판 화재의 주 원인은 장판 내부의 감열선(발열선과 감지선)이 손상된(끊어진) 부위에서 불꽃이 발생되면서 화재가 발생될 가능성이 가장 높게 나타났으며, 사용자 부주의로 접속부에 물이나 음료수를 엎질러 트래킹이 발생되면서 화재가 발생된 사례도 있다.

전국적으로 매년 200건 이상이 전기장판류에서 화재가 발생되어 다수의 사사상자와 많은 재산피해가 발생되고 있어 안정성 기준 강화와 올바를 사용법을 숙지하여 화재발생을 예방하는 것이 무엇보다 중요하다고 생각이 된다.

※ 참고문헌

1. NAVER. blog 골마루의 지식창고 【전기장판의 역사】

2. “전기장판의 화재위험성 실험연구”, 한국화재소방학회 논문지, 제20권

제3호, 2006년

3. “카본열선을 사용하는 전기장판의 국부가열에 의한 화재원인 분석”, 한국

화재소방학회 논문지, 제24권 제4호, 2010년

4. 통상상업자원부 국가기술표준원 홈페이지 (www.kats.go.kr)

5. 국가화재정보시스템 (www.firedata.go.kr)

6. “전기장판 화재 재연실험” 중앙소방학교, 김수영, 2014년

7. KBS 뉴스

8. NAVER. 두산백과사전