연소공학 - 발화(Ignition = 착화)

 1 . 발화(Ignition = 착화)

  (1) 화재는 발화 ㅡ> 연소 ㅡ> 연소확대의 경로로 성장하는데 발화가 중요한 이유는 발화가

     화재성장의 시작이므로 발화 메카니즘을 알면 화재에 대한 예방대책을 수립 할수 있다

  (2) 발열이 크거나 작더라도 방열이 더 작으면 발화 할수 있다.

  

 2 . 발화의 종류

  (1) 발화에는 자연발화와 인화의 형태로 분류할수 있다.

  (2) 자연발화는 발열은 적지만 방열이 더 적은 경우로 축열과정을 통하여 발생하는데 원인으로

       산화열, 분해열, 흡착열, 중합열, 발효열 등이 있다.

  (3) 인화는 발열이 큰 경우로 점화원의 입열과장을 통해 발생하는데 원인으로 나화, 고온표면,

       충격마찰, 전기불꽃, 정전기, 복사열, 단열압축 등이 있다.

 3 . 발화의 조건

  (1) 물질이 연소하기위해서는 연소범위 및 발화 에너지를 만족하여야 한다.

  (2) 발화하기 위한 연소범위을 말하며, 에너지 조건은 발화하기 위한 발화에너지를 말한다.

 4 . 연소범위(물적조건)

  (1) 연소범위란 물질의 연소시 필요한 물적 조건이며, 가연성 혼합기가 형성되는 연소하한계와

       연소상한계의 차을 말한다.

 

   (2)연소범위의 종류

      1) 연소 하한계(LFL)

        ㅡ, 공기중 가장 낮은 농도에서 연소할수 있는 부피를 말한다.

        ㅡ, 지연성 가스는 많고 가연성 가스는 적은 상태, 그 이하에서는 연소 할수 없는 한계치

        ㅡ, 연소 하한계를 가연물의 최저 용량비라 한다.

     2) 연소 상한계(UFL)

        ㅡ, 공기중 가장 높은 농도에서 연소할수 있는 부피를 말한다.

        ㅡ, 지연성 가스는 적고 가연성 가슨는 많은 상태, 그 이상에서는 연소 할수 없는 한계치

        ㅡ, 연소 상한계를 가연물의 최대 용량비라 한다.

   (3) 연소 범위 양향요소

      1) 온도의 영향

         ㅡ, 온도가 높아지면 열의 발열속도가 방열속도보다 크게 되어 연소범위가 넓어진다.

         ㅡ, 온도가 높은 경우 기체분자의 운동이 증가하여 분자간의 충돌 및 반응성이 활발해 진다.

         ㅡ, 아레니우스 법칙에 온도가 10도 상승시 반응속가 2배 증가한다.

         ㅡ, 보일-샤롤의 법칙에 온도 상승시 부피 압력이 상승하여 연소범위가 넓어진다.

      2) 압력의 영향

         ㅡ, 연소 하한계는 변화가 없으나, 연소상한계는 넓어져 연소범위가 넓어진다.

         ㅡ, 압력이 높아지면 분자간 평균거리가 짧아지고, 유효충돌 횟수가 늘어나서 연소범위가 

               넓어진다.

      3) 촉매의 영향

         ㅡ, 정촉매 첨가시 최소 발화에너지는 낮아지고, 연소범위는 넓어진다.

         ㅡ, 부촉매 첨가시 최소 발화에너지는 높아지고, 부촉매 농도가 증가하면 연소하한계는 

              감소하며, 연소 상한계는 농도가 현저히 감소한다.

      4) 산소의 영향

         ㅡ, 산소가 풍부하면 연소범위가 넓어지고 산소가 적으면 연소범위가 좁아진다.

         ㅡ, 공기중과 비교하여 연소하한계는 거의 영향이 없으나, 연소상한계는 크게 증가하여

               전체적인 연소범위는 넓어진다.

      5) 난류의 영향

          ㅡ, 난류성은 가연성 혼합기 형성이 쉬워 연소 범위가 넓어진다.

 5 . 에너지 조건(=점화원 조건)

      (1) 기체 : 최소 발화에너지

          ㅡ, 불꽃에 의해 가연성 혼합기를 발화시키는데 필요한 최소에너지로 가연성 가스나 증기를 발화

                시키는데 필요한 최소에너지를 말한다. 

          ㅡ, 가연물로 의 열규환이 일어나고, 가연성 가스의 종류 및 외부조건 등에 최소발화에너지가 

                다르게 나타난다.

 

  (2) 액체 : 인화점, 연소점, 발화점

     1) 인화점

      ㅡ, 점화원에 의해 발화가 일어나는 최저온도로 가연성 혼합기을 형성하여 고체 및 액체의 최저온도를

            를 말하며, 외부에너지를 제거하면 연소는 멈춘다.

      ㅡ, 액체의 화재 위험성을 나타태는 척도.

     2) 연소점

       ㅡ, 액체의 온도가 인화점을 넘어 상승하면, 점화원을 제거하여도 자발적으로 5초 이상 연소를 지속

             할수 있는 온도로 인화점보다 일반적으로 5~10도 높다.

       ㅡ, 인화점은 액면 위의 화염이 형성된 후 소화되어 관계 없지만, 연소점은 화염이 지속되는 경우의 

             액체온도이다.

     3) 발화점

       ㅡ, 주위의 에너지 없이 스스로 발화하는 최저온도이다.

       ㅡ, 발화점이 낮을수록 발화 위험성이 놓다.

       ㅡ, 발화시간은 자연발화온도에 반비례한다.

    (3) 고체 : 충격감도

       1) 일정한 무게의 물체를 낙하시켜 충격을 주고 이 충격으로 발생되는 에너지에 발화성을 알아본다.

       2) 낙하물체의 높이를 변화시키는 것에 따라 에너지 변화하지만 에너지의 절대값은 구할수 없고 

          비교만 할수 있다.