화재폭발 이론 및 예방대책

목차

1. 용어의 정리
2. 연소 이론
3. 예방 대책

[용어의 정의]

 

ㅇ연소란?

• 물질이 빛이나 열 또는 불꽃을 내면서 빠르게 산소와 결합하는 반응이다. 물질이 완전히 연소할 때 발생하는 열을 연소열 이라고 하며 대부분의 연소반응은 발열반응이다.
• 숯의 연소 C(s)+O2(g) ->CO2(g)
• 천연가스의 연소 CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(g)
• 철가루의 연소 4Fe(s) + 302(g) ->2Fe2O3(s)

ㅇ화재란?

• 불이 나는 재앙, 화재는 발생하는 대상에 따라서 건축물에 발생하는 건물화재, 산림 또는 들에 발생하는 임야화재, 자동차에 발생하는 차량화재, 선박에 발생하는 선박화재, 비행기 등에 발생하는 항공기화재, 기타화재의 여섯종으로 대별된다.

ㅇ폭발이란?

• 급속히 진행되는 화학반응에서 반응에 관여하는 물체가 급격히 또한 현저하게 그 용적을 증가하는 반응이다. 그 조건은 연소의 조건을 갖추고 있으며 또한 폭발물질이 산소와 화합하는 가연성 물질이고 산소화합물이 혼합되어 있어야 한다

[연소이론]

ㅇ연소의 3요소

1. 가연물
2. 점화원
3. 산소

ㅇ연소 억제

• 가연물 : 연소범위 밖으로 조건변경
• 점화원 : 방폭기계 기구 사용
• 산소(공기) : 불활성 가스 사용

ㅇ인화점 이란?

• 인화성 액체의 증기에 불이 붙을 만큼 충분한 농도의 증기를 발생시킬 수 있는 최저온도
• 신너 등 인화성액체 : 온도가 올라가면 자체의 증기압 증가하여 액체표면에서 증기 발생
• 증기 농도가 작으면 불이 붙지 않으나 일정농도 이상이 되면 점화원에 의해 불이 붙음

ㅇ발화점 이란?

• 가연성 물질이 점화원 없이도 스스로 불이 붙는 최저온도
  경유 발화점 : 257도 가솔린 발화점 :300도이상

ㅇ연소(폭발) 범위 란?

• 가연성가스나 인화성액체의 증기가 공기와 일정농도로 혼합시 점화원이 주어지면 불이 붙는(폭발하는) 한계
  가솔린의 연소(폭발)범위 : 1.4 ~7.6 %

ㅇ연소(폭발)상, 하한이란?

• 연소하한(LFL : Lower Flammable Limit)
• 연소상한(UFL : Upper Flammable Limit)
• 폭발하한(LEL : Lower Explosive Limit)
• 폭발상한(UEL : Upper Explosive Limit)

ㅇ위험물의 연소(폭발)범위

물질명	연소범위(%)	UFL-LFL
산화 에틸렌	3.6~100	96.4
디 보란	1~99	98
아세틸렌	2.5~80	77.5
수소	4.1~74	69.9
트리 클 로로 에틸렌	12~40	28
황화수소	4.3~45.5	41.2
암모니아	15~28	13

ㅇ최소점화에너지(MIE)란?

• 대기 혹은 산소 중에서 특정 가연성 물질이 점화될 수 있는 최소에너지를 최소점화에너지(Minimum lgnition Energy)라함

물질	폭발하한	폭발상한	최소점화에너지
Propane	2&	9.50%	180
Ethylene	2.70%	34%	60
Hydrogen	4%	75%	20

ㅇ가연물질 이란?

• C, H, S 등 연소가 가능한 물질로 산소와 화합하는 물질이라도 산화반응과 발열반응을 하여야만 가연물질이라 할 수 있음
• 금속, 비금속 및 탄소를 포함하는 대부분의 유기 화합물

ㅇ가연물질의 종류

• 고체 : 종이, 나무, 석탄, 섬유, 플라스틱, 금속 분말 등
• 액체 : 가솔린, 등유, 경유, 아세톤, 톨루엔, 메탄올 등
• 기체 : 메탄, 프로판, 부탄, 수소, 아세틸렌, 일산화 탄소 등

ㅇ산소 공급원

• 가연물이 산소와 혼합되어 불이 붙을 수 있는 조건, 즉 연소범위를 만들어 주는 산소
• 물질 내에 산소를 보유하고 있어서 마찰, 충격 등 외부 자극에 의해 산소를 방출하는 산화성 물질

ㅇ산소공급원의 종류

• 기체 : 산소, 불소, 염소
• 액체 : 과산화수소, 과염소산
• 고체 : 질산염, 금속 과산화물

ㅇ점화원

• 가연물과 산소에 연소반응을 일으킬 수 있는 활성화 에너지를 공금해 주는 것을 말한다.

ㅇ점화원의 종류

• 기계적 점화원
  - 충격 및 마찰 : 마찰 불꽃, 비 방폭 공구
• 전기적 점화원
  - 전기불꽃 : 전기적 접촉 및 단락
  - 정전기 불꽃 : 마찰대전, 박리대전, 분출대전, 유동대전
• 열적 점화원
  - 나화, 고온표면, 복사열

[예방 대책]

1. 폭발성 물질, 유기과산화물
   ● 점화원에 접근 금지
   ● 가열, 마찰, 충격금지
2. 물반응성 물질, 인화성
   ● 점화원에 접근 금지
   ● 발화를 촉진하는 물질 또는 물에 접촉 금지
   ● 가열, 마찰, 충격 금지
3. 산화성 액체, 고체
   ● 분해 촉진될 우려가 있는 물질에 접촉 금지
   ● 가열, 마찰, 충격금지
4. 인화성 액체
   ● 점화원에 접근, 주입 금지
   ● 가열, 증발 금지
5. 인화성 가스
   ● 점화원에 접근, 주입금지
   ● 압축, 가열 금지
6. 인화성 가스, 산화성 액체 및 고체
   ● 일정한 장소에 저장하거나 보관

ㅇ인화성 액체 등을 수시로 취급하는 장소

• 인화성 액체, 인화성 가스 등을 수시로 취급하는 장소에서는 환기가 충분하지 않은 상태에서 전기기계, 전기기구를 작동시켜서는 안됨
• 밀폐된 공간에서 스프레이 건을 사용하여 인화성 액체로 세척, 도장 등의 작업을 하는 경우에는 다음 각 호의 조치를 하고 전기기계,기구를 작동시켜야 함

1. 인화성 액체, 인화성 가스 등으로 폭발 위험 분위기가 조성되지 않도록 해당 물질의 공기 중 농도가 인화 하한계 값의 25%를 넘지 않도록 충분히 환기를 유지할 것
2. 조명 등은 고무, 실리콘 등의 패킹이나 실링재료를 사용하여 완전히 밀봉할 것
3. 가열성 전기기계, 전기기구를 사용하는 경우에는 세척 또는 도장용 스프레이 건과 동시에 작동되지 않도록 연동장치 등의 조치를 할 것
4. 방폭구조 외의 스위치와 콘센트 등의 전기기기는 밀폐 공간 외부에 설치되어 있을 것
   ● 방폭 성능을 갖는 전기기계, 전기기구에 대해서는 상기의 조치를 하지 아니한 상태에서도 작동 시킬 수 있음