화염이 공격할 때

박사후 연구원인 Jerome Fox는 "특정 화염 행동은 폭발적인 전환이 발생할 가능성이 있을 때 경고할 수 있습니다."라고 말했습니다. "산불이 났을 때 이러한 행동은 소방관에게 거리를 유지하라는 경고를 줄 수 있습니다."

크레딧: 위키미디어 크리에이티브 커먼즈

피터 루엘하버드 직원 작가

날짜2015년 4월 2일

산불을 진압하는 일은 위험으로 가득 차 있으며 아마도 가장 두려운 점은 느리게 진행되는 화재가 갑자기 빠르게 진행되는 치명적인 불꽃으로 분출될 수 있다는 사실입니다. 소방관들이 두려워하는 순간이며 예측하기가 거의 불가능해 보입니다.

제롬 폭스는 그것이 불가능하다고 확신하지 않습니다.

Woodford L. 및 Ann A. Flowers 대학 교수인 George Whitesides 연구실의 박사후 연구원인 Fox는 연구원들이 연구실의 시험 화염이 느린 화염에서 언제 전환될 가능성이 있는지 예측할 수 있었던 새로운 연구의 저자입니다. 빠르게 움직이는 것. 그들의 노력은 결국 산불에 대해서도 유사한 예측을 할 수 있는 길을 열어줄 수 있습니다. 이 연구는 최근 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 논문에 설명되어 있습니다.

Fox는 “현재 이러한 확산 속도의 갑작스러운 변화는 예측할 수 없는 것으로 간주됩니다.”라고 말했습니다. “우리의 실험 결과는 그것이 사실이 아닐 수도 있음을 시사합니다. … 특정 화염 행동은 폭발적인 전환이 발생할 가능성이 있을 때 경고할 수 있습니다. 산불이 발생했을 때 이러한 행동은 소방관에게 거리를 유지하라는 경고를 줄 수 있습니다.”

물론 산불을 실험실로 가져오는 것은 불가능합니다. 따라서 복잡한 환경에서 화염이 어떻게 전파되는지 이해하기 위해 Fox는 점화된 니트로셀룰로오스 스트립이라는 모델 시스템을 개발했습니다.

불이 켜지면 스트립이 타버렸지만 항상 같은 방식은 아닙니다. 어떤 경우에는 화염이 스트립을 따라 천천히 이동하여 잘 정의된 모양을 취했습니다. 다른 경우에는 화염이 불분명하고 거의 소란스러운 구조로 빠르게 이동했습니다.

Fox는 “동일한 조건 하에서 두 가지 안정적인 상태가 있습니다.”라고 말했습니다. “이 모델 시스템을 사용하여 우리는 천천히 움직이는 화염이 빠르게 움직이는 화염으로 분출될 가능성이 있을 때 우리에게 경고할 수 있는 화염 역학(화염의 움직임) 패턴을 식별하려고 했습니다. 우리가 찾았어요.”

Fox는 화염이 "심각한 속도 저하"로 알려진 행동을 보였다고 말했습니다.

Fox는 "빠르게 움직이는 불꽃으로의 전환 가능성이 높아지는 조건에서 시스템은 교란으로부터 더 느리게 회복되었습니다."라고 말했습니다. “우리는 니트로셀룰로오스 스트립에 접힌 부분을 배치하여 시스템을 교란시켰습니다. 어떤 경우에는 접힌 부분을 만나면 천천히 움직이는 화염이 빠르게 움직이는 화염으로 전환됩니다. 다른 경우에는 전환하지 않고 복구됩니다. 우리는 후자의 경우 이러한 화염이 회복되는 데 걸리는 시간을 측정했습니다. 느린 속도에서 빠른 속도로 전환될 가능성이 높은 조건에서는 복구 시간이 훨씬 더 길어졌습니다. 이것이 바로 심각한 속도 저하의 정의입니다.”

그러나 동요는 연구자가 만든 장애물에서만 발생하는 것이 아닙니다.

Fox는 “자연적으로 불꽃은 확률론적 섭동(stochastic perturbation)을 겪게 됩니다.”라고 말했습니다. “이것은 공기의 작은 움직임과 기타 무작위 사건으로 인해 발생하는 교란입니다. 이러한 미묘한 환경 변화로 인해 불꽃이 깜박일 수 있습니다. 고속 카메라로 이러한 깜박임을 관찰하면서 스트립의 접힌 ​​부분에서 회복되는 불꽃에서 관찰한 것과 동일한 속도 저하를 볼 수 있었습니다."

다른 연구자들은 금융 시장부터 기후까지 모든 것의 자연적 변동이 심각한 둔화 증상을 나타낼 수 있다는 가설을 세웠지만 Fox는 새로운 연구가 이러한 현상을 최초로 입증했다고 말했습니다.

“기후와 같은 것을 교란시키는 것이 어렵다고 상상할 수 있지만 과학자들은 CO2 농도의 변동을 모니터링하고 임박한 기후 변화를 경고할 수 있는 심각한 둔화 징후를 찾을 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

그러나 Fox는 과학자들이 산불이 모델 시스템에서 화염에 의해 나타나는 것과 유사한 심각한 속도 저하 증상을 나타내는지 확실히 말하기 전에 더 많은 연구가 필요하다고 경고했습니다.