McCaffrey 플룸 상관식 (McCaffrey plume correlation)
한 줄 정의: 화재 위 흐름을 연속화염·간헐화염·플룸의 세 영역으로 나눠 중심축 온도와 속도를 예측하는 실험 상관식입니다.
쉽게 풀면
불꽃 바로 위는 늘 불꽃이 있는 구간, 그 위는 불꽃이 깜박이는 구간, 더 위는 뜨거운 연기만 올라가는 구간으로 나뉩니다. McCaffrey는 실험을 통해 세 구간마다 온도와 속도가 높이에 따라 어떻게 변하는지를 식으로 정리했습니다. 높이를 열방출률의 2/5 제곱으로 나눈 값 하나로 세 구간을 구분하는 것이 특징입니다.
왜 중요한가
감지기·스프링클러 작동 예측, 천장 아래 온도 계산, 화재 모델 검증에 기초 자료로 쓰입니다. 화재역학 교과서에서 Heskestad 상관식과 함께 대표 플룸 식으로 다룹니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"측정된 중심축 온도는 연속화염 영역에서 McCaffrey 상관식과 10% 이내로 일치하였다."
실험 결과를 상관식과 비교하는 전형적 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
McCaffrey(1979, 미국 NBS)는 메탄 버너 실험으로 중심축 속도와 온도 상승을 z/Q^(2/5)의 거듭제곱 함수로 표현했습니다. 연속화염 영역에서는 온도가 거의 일정하고 속도는 높이의 1/2 제곱에 비례하며, 플룸 영역에서는 점원 플룸 이론처럼 온도 상승이 높이의 -5/3 제곱에 비례해 줄어듭니다. 영역 경계는 대략 z/Q^(2/5)가 0.08과 0.2 부근입니다(z는 m, Q는 kW). 비교적 작은 정사각형 버너 실험에서 얻은 식이라 큰 면적 화재에는 적용 범위를 확인해야 합니다.
주의할 점
화재플룸의 일반 개념이 아니라 특정 실험 상관식입니다. Heskestad 식과 달리 가상점원 보정을 쓰지 않으므로, 같은 조건이라도 두 식의 결과가 다를 수 있다는 점을 밝혀야 합니다.