# 가연물 배치와 환기 조건이 다른 두 공간의 화재성상을 비교해야 한다. 굴뚝효과가 연기 이동에 미치는 영향은?

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> url: https://mymerci.kr/pages/nclex_q.php?qn_id=609954  
> language: ko  
> subject: 소방상식

## 문제

가연물 배치와 환기 조건이 다른 두 공간의 화재성상을 비교해야 한다. 굴뚝효과가 연기 이동에 미치는 영향은?

## 보기

1. 건물 높이가 크고 실내외 온도 차가 클 때다.
2. 공기 유입과 연기 배출량이 증가할 수 있다.
3. 갑작스러운 공기 유입으로 화재가 성장하거나 문이 튈 수 있다.
4. 수직 샤프트를 따라 연기가 빠르게 상승할 수 있다. **✔ 정답**
5. 연기 확산 경로를 제한하고 피난·소방활동 공간을 보호하는 것이다.

**정답: 4**

## 해설

정답은 수직 샤프트를 따라 연기가 빠르게 상승할 수 있다. 압력과 굴뚝효과의 핵심 기준을 제시된 현장 조건에 적용하면 위 판단이 성립한다. 이 문항은 조건판단형으로, 단순 암기보다 조건 해석과 우선순위 판단을 요구한다.

## 심화 해설

굴뚝효과(stack effect)는 화재 시 연기와 열기류의 이동을 결정하는 핵심 기전입니다. 이 문제는 단순히 굴뚝효과의 정의를 묻는 것이 아니라, 화재성상(fire behavior)에서 굴뚝효과가 연기 이동에 미치는 직접적인 영향을 구분하도록 요구합니다. 보기 1, 2, 3, 5는 모두 굴뚝효과와 관련된 타당한 설명이지만, 문제에서 묻는 ‘연기 이동에 미치는 영향’을 가장 정확히 나타내는 것은 보기 4입니다.

굴뚝효과의 발생 조건과 연기 이동

굴뚝효과는 건물 내외부의 온도 차이와 높이 차이에 의해 발생하는 압력 차이로 공기나 연기가 수직으로 이동하는 현상입니다. 화재 시에는 화염으로 가열된 고온의 연기가 주변 공기보다 밀도가 낮아져 부력을 얻고, 계단실·엘리베이터 샤프트·배관 덕트 등 수직 샤프트(vertical shaft)를 따라 빠르게 상승합니다. [1]의 연구에서도 파이프라인 내부의 온도 차이로 인한 굴뚝효과가 질소 확산 속도를 증가시킨다고 보고하여, 수직 공간에서 기체 이동이 가속되는 원리를 뒷받침합니다.

굴뚝효과가 연기 이동에 미치는 가장 직접적인 영향은 수직 샤프트를 따라 연기가 빠르게 상승하여 상층부로 확산되는 것입니다. 화재 현장에서 연기가 계단실을 타고 순식간에 상층으로 전파되면, 상층 거주자의 피난 경로가 차단되고 연기로 인한 질식 위험이 높아집니다. 이는 응급구조사가 화재 현장에 접근할 때 건물 구조와 연기 이동 경로를 반드시 고려해야 하는 이유이기도 합니다.

보기별 판단 근거

| 보기 | 내용 | 판단 |
| --- | --- | --- |
| 1 | 건물 높이가 크고 실내외 온도 차가 클 때다 | 굴뚝효과의 발생 조건을 설명한 것으로, 연기 이동의 직접적 영향은 아님 |
| 2 | 공기 유입과 연기 배출량이 증가할 수 있다 | 굴뚝효과에 따른 환기량 변화를 설명한 것으로, 연기 이동 경로 자체를 나타내지 않음 |
| 3 | 갑작스러운 공기 유입으로 화재가 성장하거나 문이 튈 수 있다 | 백드래프트(backdraft) 등 급격한 연소 확대와 관련된 현상으로, 굴뚝효과의 직접적 결과가 아님 |
| 4 | 수직 샤프트를 따라 연기가 빠르게 상승할 수 있다 | 굴뚝효과가 연기 이동에 미치는 직접적 영향으로 가장 적절함 |
| 5 | 연기 확산 경로를 제한하고 피난·소방활동 공간을 보호하는 것이다 | 제연설비나 방화구획의 목적을 설명한 것으로, 굴뚝효과와 반대 개념에 가까움 |

혼동 주의! 보기 1과 2는 굴뚝효과와 밀접한 관련이 있지만, 문제에서 묻는 ‘연기 이동에 미치는 영향’이 아니라 ‘발생 조건’과 ‘환기량 변화’를 설명합니다. 보기 3은 환기 지연으로 인한 백드래프트와 관련된 내용으로, 굴뚝효과와는 별개의 화재성상입니다.

병원전 처치 관점에서의 적용

응급구조사가 화재 현장에 출동했을 때, 굴뚝효과에 의한 연기 이동을 이해하면 현장 안전 확보와 환자 중증도 예측에 도움이 됩니다. 고층 건물 화재에서 계단실을 통한 연기 확산은 상층부 거주자의 일산화탄소 중독과 흡입화상 위험을 급격히 높입니다. [3]의 연구에서도 건물 구조에 따른 화재 확산과 연기 이동을 분석하여 피난 경로 설정의 중요성을 강조하고 있으며, 이는 현장에서 구조대와 협력할 때 연기 이동 경로를 고려한 접근로 선택이 필요함을 시사합니다.

또한 [2]의 연구는 수직 구조물이 자연 환기와 기체 이동을 유도하는 원리를 보여주는데, 이는 화재 시 연기가 수직 샤프트를 통해 빠르게 전파되는 기전과 동일한 물리적 원리입니다. 응급구조사는 화재 현장에서 연기가 보이지 않더라도 계단실이나 샤프트를 통해 상층으로 연기가 이동하고 있을 가능성을 항상 염두에 두어야 합니다.참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Study on Gas Diffusion in Fire Working Areas of Oil and Gas Pipelines Based on Temperature Difference.일반논문Zheng D, Jiang Z, Qu J, Zhang M, Hao X, Zhang G, Wang J, Wang Y. (2020) · DOI: 10.1021/acsomega.0c03161

- [2]Integrating physical experiments with computational fluid dynamics to transform mosque minarets into efficient solar chimneys.일반논문Awad HH, Desouki M. (2024) · DOI: 10.1038/s41598-024-59589-0

- [3]Research on fire scenario analysis and emergency response strategies for L-shaped buildings using FDS.일반논문Zhang Q, Hu Y, Li X. (2026) · DOI: 10.1371/journal.pone.0346927

## 임상 시나리오

화재 현장 굴뚝효과와 연기 이동병원전 단계에서 구조대 협력과 환자 중증도 예측
굴뚝효과는 건물 내외부 온도 차이와 높이 차이로 발생하는 압력 차이로, 화재 시 고온 연기가 수직 샤프트(계단실·엘리베이터 샤프트·배관 덕트)를 따라 빠르게 상승하여 상층부로 확산됩니다.

상층부 거주자는 연기로 인한 일산화탄소 중독과 흡입화상 위험이 급격히 높아지므로, 응급구조사는 건물 구조와 연기 이동 경로를 파악해 피난 경로 차단 여부를 예측해야 합니다.

주의보기 1(발생 조건)과 보기 2(환기량 변화)는 굴뚝효과와 관련되지만 연기 이동의 직접적 영향이 아니며, 보기 3은 백드래프트로 굴뚝효과와 별개 화재성상입니다.

## 핵심 개념

- **굴뚝효과** — 건물 내외부 온도 차이와 높이 차이로 발생하는 압력 차이에 의해 공기나 연기가 수직으로 이동하는 현상
- **수직 샤프트** — 계단실, 엘리베이터 샤프트, 배관 덕트 등 건물 내에서 연기가 빠르게 상승하는 수직 통로
- **백드래프트** — 환기 지연으로 인해 갑작스러운 공기 유입 시 화재가 급격히 성장하거나 문이 튀는 현상
- **화재성상** — 화재의 발생, 성장, 확산, 연기 이동 등 화재의 물리적·화학적 특성과 거동
- **제연설비** — 화재 시 연기 확산 경로를 제한하고 피난·소방활동 공간을 보호하기 위한 설비

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