연소

연소

1. 연소

 가. 산화작용

  1) 어떤 물질이 산소와 화합하는 현상

  2) 수소와의 분리

  3) 산화수의 증가(전자의 수가 줄어듦)

 

 나. 환원작용

  1) 산소와의 분리

  2) 수소와의 결합

  3) 산화수의 감소(전자의 수가 늘어남)

 

 다. 완속산화

  1) 철의 부식

  2) 음식의 부패 등과 같이 서서히 산화가 일어나는 경우

 

 라. 급속산화

  1) 화학물질의 결합

  2) 연소 등과 같이 급격하게 산화가 일어나는 경우

 

 마. 폭발 : 급속산화보다 빠른 산화가 일어나면 이러한 현상을 폭발이라 한다.

 

 바. 온도경사 : 열 복사선이 온다가 계속 상승하게 되면 파장이 점차 짧아지면서 눈에 감각되는 가시광선의 파장에 이르게 되는 현상

 

2. 작열연소와 불꽃연소

작열연소	불꽃이 없이 빛만을 내는 연소	심부화재	저 에너지 화재
불꽃연소	불꽃을 발생하는 연소	표면화재	고 에너지 화재

 

3. 연소의 3요소와 4요소

 가. 연소의 3요소

  1) 가연물

  2) 산소

  3) 점화에너지

 

 나. 연소의 4요소

  1) 가연물

  2) 산소

  3) 점화에너지

  4) 연쇄반응

 

 다. 연소의 실제상황

  1) 기체나 액체의 경우

   가) 기체나 액체 연료에서는 연로에서 발생하는 휘발성분으로 이나여 전형적인 불꽃연소가 된다.

   나) 기체의 경우 기체농도가 일정범위 내에 있어야 연소현상이 발생하며 이 범위를 연소범위라 한다.

   다) 액체의 경우는 액체 자체가 연소하는 것이 아니고 액체 표면에서 증발한 증기가 공기중의 산소와 혼합되어 연소하는 증발 연소가 된다.

  2) 고체의 경우

   가) 불꽃연소와 작열연소가 동시에 발생한다.

   나) 화재초기에는 불꽃연소의 양사응로 시작되나 휘발성분이 전부 소진되면 작열연소로 변해간다.

   다) 금속분, 숯, 코크스 등의 경우는 분해 생성물이 없으므로 전형적인 작열연소가 된다.

 

4. 액체와 증기의 연소특성

 가. 발화점

  1) 자연발화에 영향의 주는 요인

   가) 열의 축적 : 열전도율, 가연물의 적재방법, 공기의 유동 등

   나) 열의 발생속도 : 온도, 발열량, 수분, 표면적의 대소

 

 나. 인화점

      액체의 증기농도가 공기중에서 연소하한농도의 혼합기체를 생성할 수 있는 충분한 증기를 발생시킬 수 있는 가장 낮은 온도

 

 다. 연소점

      가연성가스가 개방된 용기에서 증기를 계속 발생하여 연소가 지속될 수 있는 최저온도

 

 라. 연소범위(폭발한계, 폭발범위)

  1) 폭발 또는 연소가 일어나는데 필요한 가연성가스의 농도범위

  2) 연소하는데 필요한 상한과 하한을 폭발하한계, 폭발상한계라 하고 부피백분율(vol %)로 표시한다.

 

 마. 최소착화에너지

  1) 최소착화에너지는 온도, 압력, 농도에 영향을 받는다.

   가) 온도가 상승하면 최소착화에너지는 작아진다.

   나) 압력이 상승하면 최소착화에너지는 작아진다.

   다) 농도가 높아지면 최소착화에너지는 작아진다.

 

 바. 증기위험도지수

      허용농도와 포화증기농도의 비를 나타낸 것으로 용제분자와 공기중에 포화하였을 때 허용농도의 몇 배로 되었는가를 나타내는 값이다.

 

 사. 증기-공기 밀도

  1) 이상기체 방정식

   가) 기체이 상태(압력, 온도, 부피 등)들이 서로 어떤 관계인지를 나타내는 방정식

   나) PV = nRT

 

5. 열이 전달되는 방법

 가. 전도

 나. 대류

 다. 복사

 

6. 열 에너지원

 가. 화학열 에너지

  1) 연소열

  2) 자연발열

  3) 분해열

  4) 용해열

 

 나. 전기에너지

  1) 저항열

  2) 유도열

  3) 누전열

  4) 아크열

  5) 정전기열

  6) 낙뢰에 의한 열

 

 다. 기계적 에너지

  1) 마찰열

  2) 마찰 스파크

  3) 압축열

 

 라. 원자력 에너지

 

7. 연소형태

 가. 연소속도에 의한 분류

  1) 정상연소 : 연소에 필요한 산소의 공급이 일정속도로 공급되어 연소 속다가 일정하게 정상적으로 진행되는 연소

  2) 비정상연소 : 연소에 필요한 산소의 공급이 부족하거나, 산소의 공급이 과잉되어 연소의 속도가 일정하게 진행되지 않는 비정상적인 연소

 

 나. 산화정도에 의한 분류

  1) 완전연소 : 산소의 공급이 충분하여 연소의 온도가 높으며 가연성 원소가 완전히 산화되어 CO₂ 등의 연소생성물이 발생되는 연소

  2) 불완전연소 : 산소의 공급이 불충분하여 연소의 온도가 낮으며 가연성 원소가 완전히 산화되지 못하여 CO 등의 연소생성물이 발생되는 연소

 

 다. 연소물질에 의한 분류

  1) 기체의 경우 : 불꽃연소

  2) 액체의 경우 : 증발연소, 분해연소

  3) 고체의 경우

   가) 표면연소 : 가열시 열분해에 의해 증발되는 성분이 없고 물체 표면에서 산소와 직적 반응하여 연소하는 형태

                      예) 목탄, 코크스, 금속분

   나) 분해연소 : 가열시 열분해에 의해 가연성가스가 발생하며 발생된 가스가 착화하여 연소가 진행되는 형태

                      예) 목재, 종이, 플라스틱

   다) 증발연소 : 가열시 열분해가 없이 직접 증발하여 증기가 연소하거나, 융해된 액체가 기화하여 연소하는 형태

                      예) 유황, 나프탈린, 양초

   라) 자기연소 : 가열시 열분해에 의해 가스 생성물과 함께 산소를 발생하며 공기중의 산소가 부족하여도 연소가 진행 되는 형태

                      예) 5류위험물(질산에스터류, Celluloid류)

 

 라. 가연성기체의 확산연소와 예혼합연소

  1) 확산연소 : 가연성가스와 공기를 미리 혼합하지 않고 산소공급을 가스의 확산에 의해서 주위에 있는 공기와 혼합 연소하는 것

  2) 예혼합연소 : 가연성가스와 지연성가스가 미리 일정 농도로 혼합된 상태에서의 연소 화염전파라고 하는 과정을 통해 연소

 

8. 연소생성물

 가. 화재가스

  1) 일산화탄소

  2) 이산화탄소

  3) 시안화수소

  4) 연화수소

  5) 아크로레인

  6) 산소결핍

나. 화염

다. 열

라. 연기