파이어볼 (Fireball)
한 줄 정의: 대량의 연료가 갑자기 방출되며 한꺼번에 타올라 공 모양으로 떠오르는 거대한 화염 덩어리입니다.
쉽게 풀면
압력용기가 갑자기 파열되면 안에 있던 액화가스가 한순간에 터져 나오며 증발합니다. 여기에 불이 붙으면 거대한 불덩어리가 만들어지고, 뜨거워서 위로 떠오르면서 수 초 동안 강하게 탑니다. 이것이 파이어볼입니다.
왜 중요한가
파이어볼은 지속 시간은 짧지만 크기가 매우 커서 멀리 떨어진 사람에게도 강한 복사열 피해를 줍니다. 액화석유가스 저장시설의 비등액체팽창증기폭발 사고에서 큰 인명 피해 원인으로 꼽혀, 안전거리 산정 연구에서 핵심적으로 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"비등액체팽창증기폭발 시 형성되는 파이어볼의 직경과 지속시간을 연료 질량의 함수로 추정하여 복사열 영향거리를 산정하였다."
파이어볼 크기가 방출된 연료 양에 따라 커진다는 경험식을 이용해 피해 범위를 계산한 것입니다.
조금 더 깊게 보면
파이어볼의 직경과 지속 시간은 보통 연료 질량의 거듭제곱(세제곱근에 가까운 지수)에 비례하는 경험 상관식으로 추정합니다. 초기에는 연료가 과농 상태라 표면에서만 타다가, 부력으로 떠오르며 공기를 끌어들여 연소가 진행됩니다. 피해 평가는 노출 시간 동안 받은 복사열량(열선량)을 기준으로 합니다.
주의할 점
파이어볼은 비등액체팽창증기폭발과 함께 자주 등장하지만, 용기 파열과 압력파라는 폭발 현상과 그 뒤의 화염 현상인 파이어볼은 구분해서 다뤄야 합니다. 상관식은 연구마다 계수가 달라 결과 차이가 크니 출처를 밝혀야 합니다.