연소 이론

연소(combustion) : 가-산-점이 필요하다(가연물, 산소, 점화원)

1. 연소

 

가. 연소의 정의

• 가연물이 산소와 반응하여 열과 빛을 동반하는 급격한 산화 반응.

나. 연소의 3요소

• 가연물 : 목재, 종이 등 산소와 반응하여 발열반응하는 물질.
• 산소 공급원 : 산소, 공기, 제1, 5, 6 위험물
• 점화원 : 전기불꽃, 정전기불꽃, 충격마찰의 불꽃, 단열압출, 고온 표면 등

다. 불꽃 색상

색 상	담암적색	암적색	적색	휘적색	황적색	백적색	휘백색
온도(℃)	520	700	850	950	1100	1300	1500이상

 

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2. 연소의 형태

 

가. 기체의 연소

• 확산연소 : 수소, 아세틸렌, 프로판, 부탄 등 화염의 안정범위가 넓고, 역화의 위험이 없는 연소현상
• 폭발연소 : 밀폐된 용기에 공기와 혼합가스가 있을 때, 점화되면 연소속도가 증가하여 폭발적으로 연소하는 현상

나. 고체의 연소

• 표면연소 : 열분해에 의하여 가스를 발생하지 않고, 물질 자체가 연소하는 현상 (ex. 목탄, 코크스, 숯, 금속분 등)
• 분해연소 : 열분해에 의해 발생된 가스가 공기와 혼합하여 연소하는 현상 (ex. 석탄, 종이, 목재, 플라스틱 등)
• 증발연소 : 고체를 가열하면 액체가 되고, 일정온도가 되면 기화하는 연소현상 (ex. 황, 나프탈렌, 왁스, 파라핀)
• 자기연소(내부연소) : 물질이 가연물과 산소를 동시에 가지고 있어 가연물이 연소하는 현상 (ex.니트로셀룰로오스)

다. 액체의 연소

• 증발연소 : 휘발유, 등유와 같이 액체를 가열하면 증기가 되어 증기가 연소하는 현상
• 액적현상 : 버너 등을 사용하여 액체의 입자를 안개상으로 분출하여 연소하는 현상

 

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3. 연소에 관한 ETC

 

가. 비열(Specific heat) : 1g의 물체를 1℃ 올리는데 필요한 열량(Cal)

• 물을 소화약제로 사용하는 이유는 비열(1cal/g℃)과 증발잠열이 크기 때문이다.

나. 잠열(Latent heat) : 어떤 물질이 온도는 변하지 않고 상태만 변화할 때 발생하는 열

다. 인화점(Flash point) : 가연성 증기를 발생할 수 있는 최저 온도

 

라. 발화점(Ignition point) : 점화원을 접하지 않고도 불이 일어나는 최저 온도 연소의 정의

 

• 자연 발화의 형태

1. 산화열에 의한 발화 : 석탄, 건성유, 고무분말
2. 분해열에 의한 발화 : 셀룰로이드, 니트로셀룰로오스
3. 미생물에 의한 발화 : 퇴비, 먼지
4. 흡착열에 의한 발화 : 목탄, 활성탄

• 자연발화의 조건

1. 주위의 온도가 높을 것
2. 열전도율이 적을 것
3. 발열량이 클 것
4. 표면적이 넓을 것

• 자연발화의 방지법

1. 습도를 낮게할 것(습도가 높은 것을 피할 것)
2. 주위의 온도를 낮출 것
3. 통풍을 잘 시킬 것
4. 불활성가스를 주입하여 공기와 접촉을 피할 것

• 발화점이 낮아지는 이유

1. 분자구조가 복잡할 때
2. 산소와 친화력이 좋을 때
3. 열전도율이 낮을 때
4. 증기압이 낮을 때

마. 연소점(Fire point) : 공기 중에서 열을 받아 지속적인 연소를 일으킬 수 있는 온도

 

바. 연소생성물이 인체에 미치는 영향

• CO2(이산화탄소) : 연소가스 중 가장 많은 양을 차지하며 완전연소시 생성한다.
• CO(일산화탄소) : 불완전연소시에 다량 발생, 혈액중의 헤모그로빈(Hb)와 결합해 혈액중의 산소운반 저해하여 사망
• SO2(아황산가스) : 황을 함유하는 유기화합물이 완전연소시에 발생한다.
• H2S(황화수소) : 황을 함유하는 유기화합물이 불완전연소시에 발생. 달걀 썩는 냄새가 나는 가스.
• CH2CHCHO(아크로레인) : 석유제품이나 유지류가 연소할 때 생성한다.

아. 정전기 방지법

1. 접지할 것.
2. 공기를 이온화할 것.
3. 상대습도를 70% 이상으로 할 것.

사. 유류탱크의 발생현상

• 보일오버(Boil over) : 탱크 내부에 존재하는 기름과 물이 장시간 연소하다가 탱크의 기름이 갑자기 분출하는 현상
• 스롭오버(Slop over) : 화재 시 포 약제를 방사하면 약제가 기름 표면에서 화재가 발생하는 현상.
• 프로스오버(Froth over) : 물이 뜨거운 기름 표면 아래서 끓을 때, 화재를 수반하지 않는 용기에서 넘쳐흐르는 현상
• 블레비(BLEVE, Boilling Liquid Expanding Vapour Explosion) : 액화가스 저장탱크의 누설로 부유 또는 확산된 액화가스가 착화원과 접촉하여 액화가스가 공기 중으로 확산, 폭발하는 현상