[2024] 제1절 위험물의 화재, 제2절 연소이론, 제3절 연소형태 등

①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑭⑬

1. 화재의 정의와 3요소 (1) 화재의 정의  ① 자연 또는 인위적인 원인에 의해 물체를 연소시키고 인간의 신체, 재산, 생명의 손실을 초래하는 재난 **② 사람의 의도에 반하거나 고의로 인하여 발생하는 연소현상으로 소방시설을 사용하여 소화할 필요가 있는 현상   ㄱ. 사람의 의도에 반하다: 과실로 인하여 발생한 화재를 말하며 화기취급 중 실화뿐만 아니라 자연발화도 포함된다.    ㄴ. 고의에 의한다: 일정한 대상에 대하여 피해 발생을 목적으로 화재발생을 유도하거나 직접 방화한 경우를 말한다.    ㄷ. 연소현상: 가연물이 산소와 반응하여 열과 빛을 동반하는 산화반응을 말한다.       [ 연소현상에서 제외]        . 금속의 부식: 산소와 결합하는 산화반응이나 장시간 지속되고 열과 빛을 발산하지 않으므로 연소현상이 아니다.         . 금속의 용융, 핵분열과 핵융합: 열과 빛은 발하나 산화현상이 아니므로 연소가 아니다.   ㄹ. 소화시설 등을 사용하여 소화할 필요가 있다: 소화시설이나 그와 유사한 시설을 사용할 수준 이상이어야 한다.

(2) 화재의 3요소   화재의 3요소가 충족되면 화재라 볼 수 있고 1개 요소라도 부족하면 화재라고 볼 수 없다.  ① 인간의 의도에 반하여   또는  방화에 의하여 발생해야 한다. ② 소화할 필요성이 있는 연소현상이어야 한다. (연소 확대의 위험성이 있다는 것을 객관적으로 판단해야 한다.) ③ 소화시설이나 그와 유사한 시설을 사용할 수준 이상이어야 한다. [화재의 판정 예시] [예시1] 가정집의 굴뚝으로부터 불꽃이 인근 지붕에 비화하여 비닐로 씌운 지붕판이 녹아 구멍은 났으나 연소는 되지 않은 사례  ① 사람의 의도에 반하여 발생하였다. ② 소화가 필요한 연소현상은 아니다. ③ 소화시설 또는 그 동등 이상의 효과가 있는 물건의 이용이 필요하지 않다.  ∴ [예시 1]은 ②와 ③이 요건에 충적하지 못하므로 화재로 볼 수 없다.  [예시2] 어린이가 성냥을 갖고 불장난을 하다가 옆에 있는 의자에 연소 확대되어 귀가 중인 어머니가  화장실에 있는 물로 소화한 사례  ① 사람의 의도에 반하여 발생하였다. ② 소화가 필요한 연소현상이다. ③ 소화시설 또는 그 동등 이상의 효과가 있는 물건의 이용이 필요하였다  ∴ [예시2]는 화재의 3요소 요건을 전부 충족하므로 화재로 본다.

(3) 화재의 발생현황 ① 원인별 화재발생 현황: 전기 > 담배> 방화> 불티> 불장난 > 유 ② 장소별 화재발생현황: 주택, 아파트 > 차량> 공장> 음식점 > 점포 ③ 계절별 화재발생현황:  겨울> 봄> 가을> 여름

 

 

*2. 화재의 종류 (필수암기)

구분|급수	A급	B급	C급	D급
화재의 종류	일반화재	유류화재	전기화재	금속화재
원형 표시색	백색	황색	청색	무색

(1) 일반화재: 목재, 종이, 합성수지류 등의 일반가연물의 화재 ex) 한옥의 화재: A급 화재 (집, 방 의 화재 ) 

(2) 유류화재: 제4류 위험물(특수인화물, 제1석유류~4석유류, 알코올류, 동식물유류)의 화재  (4류 외의 기름류 포함) 

- 유류 화재시 주수소화 금지 이유: 연소면(화재면) 확대 

(3) 전기화재: 전기화재는 양상이 다양한 원인 규명 곤란이 많은 전기가 설치된 곳의 화재

- 전기화재의 발생원인: 합선(단락), 과부하, 누전, 스파크,  배선불량, 전열기구의 과열

(4) 금속화재: 칼륨(K), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 등 물과 반응하여 가연성 가스를 발생하는 물질 

. 금수성 물질의 반응식 - 2K+2H2O-> 2KOH + H2 - 2 Na+ 2H2O -> 2NaOH + H2 - Mg +2H2O -> Mg(OH)2 +H2  - Zn+2H2O -> Zn(OH)2 + H2 . 금속화재 시 주수소화를 금지하는 이유: 수소(H2) 가스 발생 (4~75%) . 알킬알루미늄은 공기나 물과 반응하여 발화한다.  - 2(CH3)3Al  +12O2-> Al2O3 + 9H2O + 6CO2 - (CH3)3 Al + 3H2O -> Al(OH)3 + 3CH4 - 2(C2H5)3 Al + 21O2 -> Al2 O3 + 15 H2O + 12CO2 - (C2H5)3 Al + 3H2O -> Al(OH)3 +3 C2H6

 

3. 화재의 피해 및 소실 정도    (1) 화재의 소실 정도  ① 전소: 건물의 70[%] 이상 (입체면적에 대한 비율)이 소실되었거나 또는 그 미만이라도 잔존부분을 보수하여도 재사용이 불가능한 것 ② 반소: 건물의 30[%] 이상 70[%] 미만이 소실 ③ 부분소: 전소, 반소화재에 해당되지 않는 것 (30%미만)     (2) 화상의 종류 ① 1도 화상 (홍반성)  - 최외각의 피부가 손상되어 그 부위가 분홍색이 되며 심한 통증을 느끼는 정도 ② 2도 화상 (수포성) - 화상 부위가 분홍색으로 분비액이 많이 분비되는 화상의 정도  구급처치법: 상처부위를 다량의 흐르는 물로 세척한다.  ③ 3도 화상 (괴사성) - 화상 부위가 벗겨지고 열이 깊숙이 침투하여 검게 되는 정도  ④ 4도화상 - 전기화재로 인하여 화상을 입은 부위 조직이 탄화되어 검게 변한 정도

제2절 위험물의 연소 이론 

1. 연소의 정의 (암기) - 가연물이 공기 중에서 산소와 반응하여 열과 빛을 동반하는 급격한 산화현상  - 가연물이 산소와 반응하여 열과 빛을 동반하는 산화반응을 말한다.  - 가연물이 열과 빛을 내는 산소와의 결합반응 - 가연물이 산소와 결합하여 다량의 열과 빛을 수반하는 화학반응  1) C+ O2-> CO2 + 97kcal  2) H2 + 1/2 O2 -> H2O

2. 연소의 색과 온도 (불꽃색상)

 

색상	담암적색	암적색	적색 (기준)	휘적색	황적색 (주황, 캠프파이)	백적색	휘백색
온도℃	520	700	850	950	1100	1300	1500이상

3. 연소의 3요소 

(1) 가연물 : 목재, 종이, 석탄, 플라스틱 등과 같이 산소와 반응하여 발열반응하는 물질 (2류, 4류, 5류, 3류의 일부분)  

①       가연물의 조건

ㄱ.   열전도율이 작을 것   ㄴ.   발열량이 클 것   ㄷ.   표면적이 넓을 것 ㄹ.   산소와 친화력이 좋을 것 ㅁ.   활성화에너지가 작을 것 열전도율이 크면 열이 한 곳에 모이지 않기 때문에 가연물의 조건이 아니다.

②  가연물이 될 수 없는 물질

ㄱ.   산소와 더 이상 반응하지 않는 물질 (산화완결반응): CO2, H2O Al2O3 SiO2등 다 탄 물질 CH4+O2 -> CO2 + H2O (소화약제) ㄴ.   질소 또는 질소산화물: 산소와 반응은 하나 흡열반응을 하기 때문   N2+1/2O2 -> N2O – Q[Kcal]        N2, NH4NO3 질산암모늄ANFO폭약, 비료원료 (흡열반응) ㄷ.   O(영)족 원소 (불활성 기체, 비활성): 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn)  Ar 청정소화약

 

[41회(필기) Q12] 가연물의 구비조건으로 거리가 먼 것은? ① 열전도도가 작을 것 ② 산소와 친화력이 좋을 것 ③ 완전 산화물일 것 ④점화에너지가 작을 것

답 ③ 가연물의 구비조건 1) 산소와 친화력이 클 것 2) 화학적 활성이 강할 것 3) 발열량이 클 것 4) 표면적이 넓을 것 5) 활성화 에너지가 작을 것

(2) 산소공급원:  산소, 공기, 제1류 위험물, 제6류 위험물, 제5류 위험물 (제5류 위험물은 가연물+산소공급원)

(3)  점화원: 전기불꽃, 정전기불꽃, 충격마찰의 불꽃, 단열압축, 나화 및 고온표면 등

정전기 예: 석유류 유동, 가연성 가스 분출 (도체: 접지본딩, 부도체: 가습대전방지제) 단열압축: 디젤(경유)엔진 점화 (이상 압력 상승 방지조차) . 연소의 3요소: 가연물, 산소공급원, 점화원 . 연소의 4요소: 가연물, 산소공급원, 점화원, 순조로운 연쇄반응

  Cf) 할로겐화합물 소화약제: 억제효과(부촉매소화) 연쇄반응 억제

[예제1] 다음 중 가연물이 될 수 있는 것은? ①       Ar ② SiO2  ③  N2   ④ Rb [해설] Ar(아르곤) : 0족 비활성 원소, SiO2(이산화규소): 규소산화물, N2: 흡열반응, Rb(류비듐): 제3류 알칼리금속 (가연물) [답]

[해설] Ar(아르곤) : 0족 비활성 원소, SiO2(이산화규소): 규소산화물, N2: 흡열반응, Rb(류비듐): 제3류 알칼리금속 (가연물) cf) 알칼리금속: 주기율표의 1족에 속하는 금속원소 (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘) [답] ④ Rb

[예제2] 다음 중 산소공급원이 될 수 없는 것은? ①       과망간산칼륨 ② 염소산칼륨 ③ 산화칼륨 ④ 질산칼륨

[해설] KMnO4(과망간산칼륨), KClO3(염소산칼륨), KNO3(질산칼륨): 제1류 위험물 CaO(산화칼슘): 칼슘의 산화물로 생석회라 불린다. 발열반응을 함, 위험물 아님, 산소공급원 대상 아님 [답] ③ 산화칼륨

[예제3] 탄화수소계 완전연소 반응식을 m시오. (1)    메탄 : CH4+2O2 -> CO2+2H2O (2)    에탄올 : C2H5OH+3O2-> 2Co2+3H2O (3)    벤젠: C6H6+7.5O2 -> 6CO2+3H2O (화학반응식 계수는 정수로 나타낸다) 2C6H6 +15O2 -> 12CO2+6H2O (4)    포름알데히드: HCHO +O2-> CO2  + H2O

제3절 위험물의 연소 형태 및 연소과정

1.        연소의 형태 ***********

(1)    고체의 연소  Q: 고체의 연소형태 4가지를 쓰시오: 표.분.증.자

제3절 위험물의 연소 형태 및 연소과정 1.        연소의 형태 *********** (1)    고체의 연소  Q: 고체의 연소형태 4가지를 쓰시오: 표.분.증.자 ①       표면연소: 목탄, 코크스, 숯, 금속분 등이 열분해에 의하여 가연성 가스를 발생하지 않고 그 물질 자체가 연소하는 현상   (자체연소로 형태 유지)   -         열분해 증발 성분 없고 표면에서 산소와 직접 반응 (목탄, 코크스) ②       분해연소: 석탄, 종이, 목재, 플라스틱 등이 연소시 열분해에 의해 발생된 가스와 공기가 혼합하여 연소하는 현상 -         열분해 가연성 가스 발생 착화하여 연소 진행 (종이, 목재, 플라스틱 등) ③       증발연소: 황, 나프탈렌, 왁스, 파라핀 등과 같이 고체를 가열하면 열분해는 일어나지 않고 고체가 액체로 되어 일정온도가 되면 액체가 기체로 변화하여 기체가 연소하는 현상 -         열분해 없이 직접 증발 증기 연소, 용융된 액체 기화 연소 (유황, 나프탈렌, 양초 등) ④        자기연소(내부연소): 제5류 위험물인 니트로셀룰로오스, 셀룰로이드 등 그 물질이 가연물과 산소를 동시에 가지고 있는 가연물이 연소하는 현상 - 열분해 의한 가스생성물과 자체 산소 발생 폭발적 연소(질산에스테르류, 셀룰로이드류 등

. 촛불의 연소: 증발연소 . 금속분: 표면연소 . 니트로셀룰로오스의 연소: 내부연소

(2) 액체의 연소 액체 (증. 액적)

①     증발연소: 아세톤, 휘발유, 등유, 경유와 같이 액체를 가열하면 증기가 되어 증기가 연소하는 현상 (인화점이 상대적으로 낮은 것, 액체가 아닌 유증기가 연소함)   -         열분해 없이 직접 증발 증기 연소, 용융된 액체 기화 연소 ②     액적연소: 벙커 C유와 같이 가열하여 점도를 낮추어 버너 등을 사용하여 액체의 입자를 안개상으로 분출하여 연소하는 현상 -         벙커C유와 같이 가열하여 점도 낮추어 액체 입자를 안개상으로 분출하여 연소 (인화점 상대적으로 높은 것, 인화점 이상까지 가열하려면 시간이 오래 걸림, 액체의 입자를 안개상으로 -스프레이 형태로 기름을 뿌림 벙커C유- 즉 표면적을 넓힘, 순간 불 가져가면 불 붙음, 점도 높은 것들 끈끈하고 무거운 것들 )

 

알코올, 휘발유 등 제4류 위험물: 증발연소

분류	개념	종류
증발연소	액체 표면에서 발생된 증기가 연소하는 형태	가솔린, 등유, 경유, 알코올, 아세톤(단일 성분)
분해연소	비휘발성 유체인 경우 열분해된 분해가스와 공기가 혼합하여 연소하는 형태	중유, 아스팔트유 (다성분)
분무연소	점도가 높고 휘발성이 낮은 액체를 가열을 통해 점도를 낮추어 분무 형태의 미립자로 분무	벙커 c유

(3) 기체의 연소 기체(확예) 

①     확산연소 : 수소, 아세틸렌, 프로페인, 뷰테인 등 화염의 안정범위가 넓고 조작이 용이하며 역화의 위험이 없는 연소 현상 -         연료와 공기 따로 공급 -        확산연소: 불꽃은 있으나 불티가 없는 연소 ②     폭발연소: 밀폐된 용기에 공기와 혼합가스가 있을 때 점화되면 연소속도가 증가하여 폭발적으로 연소하는 현상 (유증기+공기= 가연성 혼합기, 폭발) ③     예혼합연소(폭발연소): 가연성 기체와 공기 중의 산소를 미리 혼합하여 연소하는 현상 -         연료와 공기 미리 혼합된 후 연소 (LPG엔진) 유증기+공기= 가연성 혼합기-> 폭발, 확산연소는 화재형태, 예혼합연소는 폭발형태

 

2.   연소에 따른 제반사항

(1)   비열 (Specific Heat)

①     1[g]의 물체를 1[℃] 올리는데 필요한 열량 [cal]([cal/g. ℃]) ②     1[lb]의 물체를 1[℉] 올리는데 필요한 열량 [BTU] ③     물의 비열은 1[kcal/kg. ℃] 이므로 많은 열량을 흡수할 수 있고, 냉각효과가 뛰어나다.   * 물의 비열= 1[cal/g. ℃]=1[kcal/kg. ℃] ※물의 비열 = 1cal/g. ℃= 1kcal/kg. ℃

 

(2)   잠열(Latent Heat)

어떤 물질이 온도는 변화지 않고 상태만 변화할 때 발생하는 열 (Q=γ.m) :물질의 온도 변화 없이 상태 변화에만 필요한 열량 ㄱ.   증발잠열: 액체가 기체로 될 때 출입하는 열 (물의 증발잠열: 539[cal/g]) 오삼불고기 ㄴ.   융해잠열: 고체가 액체로 될 때 출입하는 열 (얼음의 융해잠열: 80[cal/g])

(3)   현열(Sensible Heat) : 어떤 물질이 상태는 변화하지 않고 온도만 변화할 때 발생하는 열(Q=c.m. Δt) : 물질의 상태 변화 없이 온도변화에만 필요한 열량

 

[Q1] 0[℃]의 물 1[g]을 100[℃]의 수증기로 되는데 필요한 열량? 639[cal]

[해설]Q=mcΔt+ γ.m = (1[g] * 1[cal/g. ℃] * (100-0) [℃]) + (539[cal/g] *[1g])= 639 [cal]

[Q2] 0[℃]의 물 1[g]을 100[℃]의 수증기로 되는데 필요한 열량? 719[cal]

[해설] Q γ1 . m + mcΔt+ γ2.m = (80[cal/g] * 1[g]) + (1[g]X1[cal/g. ℃] * (100-0)[ ℃]) + 539[cal/g]*1[g] =719[cal]

[Q3] 0[℃]의 물 100[g]을 100[℃]의 수증기로 되는데 필요한 열량? 71900[cal]=71.9[kcal]

[Q4] 물분무소화에서 사용된 1기압 20[℃]의 물 2[g]이 완전기화되어 100[℃]의 수증기가 되었다면 흡수된 열량[cal]과 수증기 발생량[L]은?

[해설] 1)    흡수된 열량 Q=c.mΔt+ γ.m = 1[cal/g. ℃] *2[g]*(100-80)[ ℃] + 539 [cal/g]*2[g] =160[cal] + 1078[cal] =1238 [cal] 2)    수증기 발생량 PV=nRT 이상기체 상태방적식을 적용하여 V=WRT/MP = (2[g]/18[g]) * 0.08205 * (273+100) [k] =3.4L=3400mL

 

 

 

(1)   인화점 (Flash Point)

휘발성 물질에 불꽃(점화원)을 접하여 발화될 수 있는 최저 온도 가연성 증기를 발생할 수 있는 최저의 온도 외부에너지(점화원)에 의해 발화하기 시작하는 최저 온도 가연물이 접화원과 접촉했을 때 연소가 시작하는 최저온도

 

(2)   발화점 (Ignition Point)

: 가연성 물질에 점화원을 접하지 않고도 불이 일어나는 최저의 온도 : 가연물질이 불에 타기 시작하는 최저온도

 

①                 자연발화의 정의

  

: 인위적으로 가열하지 않아도 가연성 물질을 일정한 장소에 장기간 저장하면 서서히 산화되어 축적된 산화열에 의해 발화점에 도달하여 부분적으로 발화되는 현상 : 가연물이 스스로 발생한 열에 의해서 발화되는 현상을 의미한다.

 

②  자연발화의 형태 (기출 33회)

ㄱ.   산화열에 의한 발화: 석탄, 건성유, 탄소분말 액체 산소, 발연질산 등 ㄴ.   분해열에 의한 발화 : 셀룰로이드, 니트로셀룰로오스(나이트로셀룰로오스, 질화면), 과산화수소 ㄷ.   미생물에 의한 발화: 퇴비, 먼지 미생물(발효열)에 의한 발화 ㄹ.   중합열에 의한 발화: 시안화수소 (액화시안화수소, HCN), 산화에틸렌(C2H4O) , 염화비닐 ㅁ.   흡착열에 의한 발화: 목탄, 활성탄

 

 

[원인에 따른 분류] 산분중합미

분류	개념	종
산화열	산화되면서 산소와 결합하여 발생하는 열	석탄, 건성유, 반건성유, 금속분, 기름걸레, 고무분말, 탄소분말, 황린
분해열	물질이 분해하면서 발생하는 열	셀룰로이드, 아세틸렌
흡착열	화학적 흡착에 의한 열	목탄, 활성탄
중합열	중합반응에 의한 열로서 분해열과는 반대	액화 시안화수소, 산화에틸렌, 염화비닐
미생물열	미생물 발열에 의해 발생하는 열	퇴비, 건초

 

[실전예상문제6] 자연발화의 종류를 분류하고 해당되는 물질 2가지를 쓰시오 33회(기출) 자연발화의 형태를 4가지로 분류하고 해당되는 물질을 쓰시오.

[정답] . 산화열에 의한 발화: 석탄, 건성유 . 분해열에 의한 발화: 셀룰로이드, 나이트로셀룰로오스 . 미생물에 의한 발화: 퇴비, 먼지 . 흡착열에 의한 발화: 목탄, 활성탄 . 중합열에 의한 발화: 시안화수소, 산화에틸렌

[정답] . 산화열에 의한 발화: 석탄, 건성유, 반건성유, 금속분, 기름걸레, 고무분말, 탄소분말, 황린 . 분해열에 의한 발화: 셀룰로이드, 나이트로셀룰로오스, 나이트로글리세린 . 미생물에 의한 발화: 퇴비, 먼지, 건초 . 흡착열에 의한 발화: 목탄, 활성탄 . 중합열에 의한 발화: 시안화수소, 산화에틸렌, 염화비닐

③     자연발화의 조건 (기출 44회)

ㄱ.   주위의 온도가 높을 것 ㄴ.   열전도율이 작을 것 ㄷ.   발열량이 클 것 ㄹ.   표면적이 넓을 것 ㅁ.   열의 축적이 클 때

 

④        자연발화에 영향을 주는 인자 (자연발화를 일으킬 수 있는 요인, 영향인자, 자연발화 요인)

1)    발열량 2) 열전도율 3) 공기의 유통 4) 퇴적방법 5) 수분

1)    발열량 2) 열전도율 3) 공기의 유통 상태 4) 퇴적방법 5) 수분 (습도) 6) 온도 7) 공기와 접촉 면적 8) 열의 축적

1) 발열량 2) 열전도율 3) 공기의 유통 4) 퇴적방법 5) 수분 6) 열의 축적

⑤       자연발화의 방지대책

ㄱ.   습도를 낮게 할 것 (습도를 낮게 해야 한 지점의 열의 확산을 잘 시킨다) ㄴ.   주위의 온도를 낮출 것 (저장실의 온도를 낮춘다) ㄷ.   통풍을 잘 시킬 것 (통풍이나 환기 등을 통하여 열의 축적을 방지) ㄹ.   불활성 가스를 주입하여 공기와 접촉을 피할 것 (용기 내에 불활성 기체를 주입하여 공기와 접촉 방지)

⑥ 발화점이 낮아지는 이유

ㄱ.   분자구조가 복잡할 때 ㄴ.   산소와 친화력이 좋을 때 ㄷ.   열전도율이 낮을 때 ㄹ.   증기압이 낮을 때 ㅁ.   압력, 발열량, 화학적 활성도가 클 때

[실전예상문제7] 자연발화의 조건을 쓰시오

[정답] ㄱ.   주위의 온도가 높을 것 ㄴ.   열전도율이 작을 것 ㄷ.   발열량이 클 것 ㄹ.   표면적이 넓을 것 ㅁ.   열의 축적이 클 때

[44회(기출)] 자연발화를 일으킬 수 있는 영향인자를 5가지만 쓰시오 [실전예상문제8] 자연발화를 일으킬 수 있는 요인 5가지를 쓰시오

[정답] ① 발열량 ② 열전도율 ③ 공기의 유통 ④ 퇴적방법 ⑤ 수분

[정답] ① 발열량 ② 열전도율 ③ 공기의 유동상태 ④ 퇴적방법 ⑤ 습도(수분) ⑥ 열의 축적 ⑦ 온도 ⑧ 공기와 접촉면적

 

[실전예상문제8] 발화점이 낮아지는 이유를 쓰시오.

[정답] ㄱ.   분자구조가 복잡할 때 ㄴ.   산소와 친화력이 좋을 때 ㄷ.   열전도율이 낮을 때 ㄹ.   증기압이 낮을 때 ㅁ.   압력, 발열량, 화학적 활성도가 클 때

(3) 연소점 (Fire Point) (31회 기출)

:어떤 물질이 공기 중에서 열을 받아 지속적인 연소를 일으킬 수 있는 온도로서 인화점보다 10[℃] 높다 : 공기 중 열을 받아 지속적인 연소를 일으킬 수 있는 온도 (+10℃) : 외부에너지 (점화원)을 제거해도 화염이 지속적으로 일어나는 온도이다 : 발열반응의 연소열에 의해서 미반응 부분이 연쇄반응하여 지속적으로 발생하는 온도이다. : 자력에 의해 연소를 지속하는 온도이다 : 연소점이 인화점보다 약 5~10℃정도 높다 (인화점< 연소점< 발화점)

 

[실전예상문제 10] 연소점의 정의를 쓰시오

[답] 어떤 물질이 공기 중에서 열을 받아 5초 이상의 지속적인 연소를 일으킬 수 있는 온도로서 인화점 보다 10[℃] 높은 온도

[해설] 정의 ①       인화점 (Flash Point): 휘발성 물질에 불꽃(점화원)을 접하여 발화 될 수 있는 최저의 온도 ②       연소점 (Fire Point): 어떤 물질이 공기중에서 열을 받아 5초 이상의 지속적인 연소를 일으킬 수 있는 온도로서 인화점 보다 10[℃] 높은 온도 ③       발화점(Ignition Point, 착화점) : 가연성 물질에 점화원을 접하지 않고도 불이 일어나는 최저의 온도

(4)  최소착화에너지(MIE)  [57회(실기)]

발화에너지 =최소점화에너지= 최저에너지=최소 발화에너지=최소착화에너지 ①       정의 : 어떤 물질이 공기와의 혼합하였을 때 점화원으로 발화하기 위하여 최소한의 에너지 : 가연성 혼합기를 발화시키는데 필요한 최소 에너지 : 불꽃에 의해 가연성 갓,. 증기를 발화시키는데 필요한 최소 방전에너지 ②       최소착화에너지에 영향을 주는 요인 A.      온도 B.      압력 C.      농도(조성) : 화학양론적조성 ③       최소착화에너지가 커지는 현상 A.      압력이나 온도가 낮을 때 B.      질소, 이산화탄소 등 불연성 가스를 투입할 때 C.      가연물의 농도가 감소할 때 D.      산소의 농도가 감소할 때

1)    압력이 높을수록, 분자간의 거리가 가까워져 MIE가 작아진다. 2)    온도가 높을수록, 분자운동이 활발해져 MIE가 작아진다. 3)    온도, 압력, 농도가 상승하면 MIE는 작아진다. 4)    가연성혼합기의 농도가 화학양론조성비(Cst) 부근일 때 MIE가 최소가 된다. 5)    가연성 가스의 농도가 증가하면 최소점화에너지는 감소한다. 6)    MIE는 연소속도가 빠를수록 작아진다.

 

[실전예상문제 11] 다음 사항에 대하여 최소점화에너지의 변화를 설명하시오. . 압력증가 . 가연성 가스 농도 증가 . 질소의 농도 증가

[답] . 압력이 증가하면 최소점화에너지는 감소한다. . 가연성 가스 농도가 증가하면 최소점화에너지는 감소한다. . 질소의 농도가 증가하면 최소점화에너지는 증가한다.

[해설]    최소착화에너지가 커지는 현상 A.      압력이나 온도가 낮을 때 B.      질소, 이산화탄소 등 불연성 가스를 투입할 때 C.      가연물의 농도가 감소할 때 D.      산소의 농도가 감소할 때

[34회(실기),  57회(실기)] 다음은 전기불꽃 점화에너지에 대한 계산식이다. 가.   C: 나.   Q: 다.   V:

[답] C: 정전용량(F) Q: 전기량( C) V: 방전전압(V)

[해설] 전기불꽃 점화에너지 (전기불꽃에 의한 에너지발생량을 구하는 식 기호설명 E: 에너지량 (J: Joule), C: 정전용량(F: Farad) V: 방전전압 (V: Volt), Q: 전기량(Coulomb)

(5)  최소산소농도 (Minimum Oxygen Concentration, MOC)

1)    화염을 전파하기 위한 최소한의 산소농도로서, 공기와 연료의 혼합기 중 산소의 부피를 나타내며 %의 단위로 표시한다. 2)    산소농도를 MOC보다 낮게 하면 연소 및 폭발장치 방지가 가능하다 3)    가연성 혼합기에 불활성물질 및 N2 , CO2를 첨가하여 산소농도를 낮추는 것을 불활성화라 한다. 4)      수식:

(6) 열의 전달 (연전달방법) 

①     전도(Conduction) : 하나의 물체가 다른 물체와 직접 접촉하여 전달되는 현상                전도: 화재 시 화염과 격리된 인접 가연물에 불이 옮겨 붙는 것                고체 또는 정지상태의 유체 (액체, 기체) 내에서 이루어진다. Fourier의 열전도법칙 ②     대류 (Convection) : 유체(액체, 기체 )입자의 유동에 의해 열 에너지가 전달되는 현상 : 화로에 의해 방안이 더워지는 현상은 대류현상에 의한 것이다 : 뉴턴(Newton)의 냉각 법칙 ③     복사(Radiation): 양지바른 곳에서 햇볕을 쬐면 따뜻함을 느끼는 현상 : 슈테판-볼츠만 법칙 (복사열은 절대온도차의 4제곱에 비례하고, 열전달면적에 비례한다.)

 

(7) 정전기 static electricity

①     (전기는 부도체의 마찰에 의해 발생하며, )          전하의 공간적 이동이 적어 전기가 흐르지 못하고 축적되어 있는 상태를 의미한다. ②     정전기 축적방지법 [39회(실기)]           ㄱ.   방전에 의한 완화            ㄴ.   도전에 의한 완화 : 대전물체와 대지 간의 전기전도에 의해 이루어진다. ③     정전기 방지법 [39회(실기)]          ㄱ.   접지할 것              ㄴ.   공기 중의 상대습도를 70[%] 이상으로 할 것          ㄷ.   공기를 이온화 할 것

[39회(실기)] 정전기의 방지대책과 정전기 축적방지방법을 쓰시오

[정답] (1) 정전기 방지대책: 1) 접지 2) 상대습도 70%이상 유지 3) 공기를 이온화   (2) 정전기 축적방지방법: 1) 방전에 의한 완화 2) 도전에 의한  완화

[별표4] 제조소의 위치·구조 및 설비의 기준 Ⅷ. 기타설비 6. 정전기 제거설비 위험물을 취급함에 있어서 정전기가 발생할 우려가 있는 설비에는 다음 각목의 1에 해당하는 방법으로 정전기를 유효하게 제거할 수 있는 설비를 설치하여야 한다. 가. 접지에 의한 방법 나. 공기 중의 상대습도를 70% 이상으로 하는 방법 다. 공기를 이온화하는 방법

 

(8) 연소의 이상현상  (연소시 발생하는 이상 현상, 불 역 황 리 블) [49회(실기) 64회(실기)]

(1)   불완전 연소 : 연소 시 공기와 가스의 혼합이 적절하지 않아 그을음이 발생하는 현상 -         그을음의 발생원인 . 산소(공기)가 부족할 때 . 연소온도가 낮을 때 . 연료의 공급상태가 불안정 할 때

1)산소가 부족하여 산화반응을 일으키지 못하고, CO, 그을음, 카본 등과 같은 미연소물이 생기는 현상 2) 염공에서 가스와 공기의 혼합이 불충분하고, 연소온도가 낮을 경우 황염. 그을음 발생하는 현상 3) 불완전 연소 원인  ㄱ. 배기가스의 배출이 불량할 때  ㄴ. 가스량이 많고, 공기량이 부족할 때  ㄷ. 불꽃이 저온 물체와 접촉하여 온도가 내려갈 때

[불완전연소] 1)산소량이 부족하여 일산화탄소(CO)가 발생되는 경우 2) 가스와 공기의 혼합이 불충분하거나 연소온도가 낮을 경우 황영이나 그을음이 발생하는 연소 현상 (연료과잉, 환기지배형 화재, 대표적인 것은 건물화재) 3) 원인 ①        공기와의 접촉 및 혼합이 불충분할 때 ② 과대한 가스량 또는 필요량의 공기가 없을 때 ③ 배기가스의 배출이 불량 시 ④ 불꽃이 저온 물체에 접촉되어 온도가 내려갈 때

 

(2)   역화(Back Fire) [64회(실기)] ①        정의 : 연료(가스)의 분출속도가 연소속도보다 느릴 때 불꽃이 연소기 내부로 들어가 혼합관 속에서 연소하는 현상 : 연료가 연소 시 연료의 분출속도가 연소속도보다 느릴 때 불꽃이 염공 속으로 빨려 들어가 혼합관 속에서 연소하는 현상을 말한다.    : 기체 혼합기의 연소에서 화염이 버너 내부로 들어가 착화하는 현상 : 가스분출속도가 연소속도보다 느린 경우 화염이 버너 내부로 들어가 착화하는 현상 ②        역화의 원인 ㄱ.   버너가 과열될 때 ㄴ.   혼합가스량이 너무 적을 때 ㄷ.   연료의 분출속도가 연소속도보다 느릴 때 ㄹ.   압력이 낮을 때 (공급가스의 압력이 낮을 때) ㅁ.   노즐의 부식으로 분출 구멍이 커진 경우

(3)   선화(Lifting, 리프팅), 부상화염(Lift Flame) [43회(실기), 64회(실기)] ①       정의: 연료가스의 분출속도가 연소속도보다 빠를 때 불꽃이 버너의 노즐에서 떨어져 나가서 연소하는 현상으로 완전연소가 이루어지지 않으며 역화의 반대현상이다. 정의 : 기체 혼합기의 연소에 있어서 버너 입구로부터 떨어진 곳에서 타고 있는 현상 ②        발생원인 연소시 가스의 분출속도가 연소속도보다 빠를 때 ㄱ.   1차 공기가 너무 많을 경우 (1차 공기가 많아 혼합기체의 양이 많은 경우) ㄴ.   공급가스의 압력이 높을 경우 ㄷ.   버너의 염공이 작거나 막혔을 경우

[43회(실기) 리프팅의 정의와 발생원인에 대해 설명하시오

[정답] . 정의: 불꽃이 버너의 노즐에서 떨어져 나가서 연소하는 현상으로 완전연소가 이루어지지 않으며 역화의 반대현상이다. . 발생원인 : 연소시 가스의 분출속도가 연소속도보다 빠를 때

[정답] . 정의: 기체의 혼합기의 연소에 있어서 버너의 입구로부터 떨어진 곳에서 타고 있는 현상 . 발생원인: 버너의 연소에서 가스의 분출속도가 연소속도보다 빠를 때

[64회(실기)] 다음에 제시된 연소현상의 정의와 발생원인에 대하여 설명하시오. 리프팅 나) 역화

[정답] 가. 리프팅 . 정의 : 기체혼합기의 연소에서 화염이 버너 입구로부터 떨어진 곳에서 착화하는 현상 . 발생원인: 버너의 연소에서 가스의 분출속도가 연소속도보다 빠른 경우 나. 역화 . 정의: 기체 혼합기의 연소에서 화염이 버너 내부로 들어가 착화하는 현상 . 발생원인: 버너의 연소에서 가스의 분출속도가 연소속도보다 느린 경우

[정답] 가. 리프팅: 연료가스의 분출속도가 연소속도보다 빠를 때 불꽃이 버너의 노즐에서 떨어져 나가서 연소하는 현상 나. 역화: 연료가스의 분출속도가 연소속도보다 느릴 때 불꽃이 연소기의 내부로 들어가 혼합 관 속에서 연소하는 현상

(4)   황염(Yellow Tip) ①       불꽃의 색상이 황색으로 되는 현상으로 완전 연소가 이루어지지 않을 때 발생한다. 불꽃의 색상이 황색으로 되는 현상으로 염공에서 연료가스의 연소 시 공기량의 조절이 적정하지 못하여 완전연소가 이루어지지 않을 때에 발생한다.   ②       황염의 원인: 1차 공기가 부족할 때

(5)   블로우 오프(Blow Off) ①       불꽃이 날려서 꺼지는 현상 ②       원인: 염공에서 연교가스의 분출속도가 연소속도보다 클 때, 주위 공기의 움직임에 따라 불꽃이 (날려서) 커지는 현상을 말한다.   ③       선화상태에서 다시 분출속도가 증가하여  결국 화염이 꺼지는 현상이다. ④       선화상태에서 연료가스의 분출속도가 증가하거나 주위 공기의 유동이 심화면 화염이 노즐에서 연소하지 못하고 떨어져서 화염이 꺼지는 현상   선화: 분출속도> 연소속도 블로우 오프: 분출속도>> 연소속도

 

4.  화재 시 발생하는 현상

(1)   백드래프트(Back Draft) 밀폐된 공간에서 화재발생 시 산소부족으로 불꽃을 내지 못하고 가연성 가스만 축적되어 있는 상태에서 갑자기 문을 개방하면 신선한 공기 유입으로 폭발적인 연소가 시작되는 현상 (2)   롤오버(Roll over) 화재발생 시 천장부근에 축적된 가연성 가스가 연소범위에 도달하면 천장전체의 연소가 시작하여 불덩어리가 천장을 굴러다니는 것처럼 뿜어져 나오는 현상