[소방학개론] 2. 연소론 - 연소의 조건

1. 연소의 정의 

[소방학개론] 2. 연소론 - 연소의 정의와 조건

 

 

2. 연소의 조건

1) 연소의 3요소 ☆☆☆

- 가연물, 산소공급원, 점화원

 

2) 연소의 4요소 ☆

- 가연물, 산소공급원, 점화원, 연쇄반응 

 

3) 가연물 

- 불에 타기 쉬운 물질이나 물건으로 산소와 반응시 발열에 의하여 연소가 계속 되기 쉬운 것

- 가연물은 산화되기 쉬운 물질이라 할 수 있고 산화되기 쉽다는 것은 활성화(점 화) 에너지가 작고 발열량이 많아 연소하기 쉽다는 말이다.

 

(1) 가연물의 구비조건 ☆☆☆☆☆

- 산소와 친화력이 커야 한다 (산화되기 쉬울 것) ☆

- 산소와 접촉할 수 있는 비표면적이 넓어야한다 (고체 < 액체 < 기체)☆☆☆☆

- 발열량이 커야한다. ☆

- 화학적 활성도가 커야 한다 ☆☆

- 활성화에너지가 작아야 한다 = 화학반응시 필요한 최소에너지 값은 작아야 한다 ☆☆

- 최소발화에너지가 작아야 한다 ☆

- 열전도율(열전도도)이 작아야 한다 (고체 > 액체 > 기체) ☆☆☆☆

- 수분 함유량이 적어야 한다

- 열용량이 작아야 한다

- 한계산소농도가 작아야 한다 

- 발열반응을 해야한다 

- 열의 축적이 용이해야한다 (고체 > 액체 > 기체)  ☆

- 연쇄반응을 수반해야한다

- 점화에너지가 작아야 한다 ☆

 

※ 산소는 가연성물질이 아닌 조연성(지연성)물질이다 ☆

※ 가연물은 고체, 액체, 기체의 상을 가질 수 있다 ☆

 

(2) 가연물이 될 수 없는 물질 ☆☆

- 불활성기체: 헬륨(He), 아르곤(Ar), 네온(Ne), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 크립톤(Kr)

- 완전산화물질: 이산화탄소(CO2), 물(H2O), 삼산화황(SO3), 오산화인(P2O5), 규조토(SiO2)

- 흡열반응하는 물질: 산소와는 반응하나 발열반응이 아닌 흡열반응 하는 물질, N2, 질소산화물 등 ☆

 

4) 산소공급원 

 

① 공기

 

② 산화성물질(산화제) ☆

- 분자내의 다량의 산소를 함유하고 있는 물질

- 제1류 위험물(산화성 고체) : 염소산염류(NaClO3, KClO) 등 

- 제6류 위험물(산화성 액체) : 과산화수소(H2O2), 질산(HNO3) 등 

- 기타: 오존, 불소, 염소 등

 

③ 자기반응성물질 ☆

- 제5류 위험물  

- 연소에 필요한 산소공급원을 함유하고 있는 물질로서 연소속도가 빠르고 폭 발적인 연소현상을 일으킨다.

- 니트로글리세린(C3H5N3O9), 니트로셀룰로오스, TNT(C7H5N3O6) 등]

 

④ 조연성 가스 

- 자기자신은 타지 않고 가연물을 잘 탈수있도록 도와주는 가스   

 

5) 점화원 ☆

- 가연물이 연소를 시작할 때 가해지는 활성화 에너지로 생성물질을 형성하는 데 필요한 에너지

 

(1) 전기적 점화원 

- 저항열, 아크열, 낙뢰, 정전기, 유도열, 누전열, 유전열 등 ☆

 

① 정전기 

- 전하의 이동이 적어 전기가 흐르지 못하고 축적되어 있는 전기

- 발생과정

• 대전서열이 멀수록
• 물페 표면적이 거칠수록
• 분리속도가 빠를수록
• 접촉압력과 면적이 클수록

 

- 방지대책 

• 정전기 발생이 우려되는 장소에 접지를 한다 ☆
• 상대습도 70% 이상 유지 ☆☆
• 전도성이 큰 물체(도체) 사용 ☆
• 배관 내 유속을 제한 ☆
• 공기를 이온화하여 정전기 발생을 예방한다 ☆
• 대전방지제를 사용한다
• 제전기를 사용한다

 

② 저항열 

- 백열전구의 필라멘트와 같이 도체에 전류가 흐르면 저항인자에 의해 열이 발생된다. 

 

③ 유도열

- 자기장 내 도선에는 전류가 유도되는데 이 유도전류에 의한 발열을 말한다 

 

④ 유전열

- 전선피복의 절연불량 등으로 인한 누설전류에 의해 발생되는 열 

 

⑤ 아크열 

- 아크 방전 때 일어나는 높은 열

- 아크방전: 전극에 전위차가 발생하여 전극 사이의 기체에 지속적으로 발생하는 절연 파괴의 일종이다 

 

(2) 화학적 점화원

- 용해열, 연소열, 분해열, 자연발열 등 

 

① 용해열

- 용질 1mol이 용매에 섞일 때 출입하는 반응열

- 강산이 물에 용해될때 발생되는 열

 

② 연소열

- 어떤 물질 1㏖이나 1g이 완전히 연소할 때 발생하는 열량이나 발열량

 

③ 분해열

- 물체가 분해할 때 관여하는 열의 양

 

(3) 기계적 점화원 

- 기계를 압축시키면서 발생되는 열 ☆ 

- 마찰열, 충격에 의한 열(스파크), 단열압축열 등 

 

(4) 열적 점화원

- 고온표면, 적외선, 복사열 등 

- 고온표면

• 가열로, 전열기, 배기관 등의 고온부
• 가스절단의 불꽃, 용융금속 등의 고온 

 

 

5) 연쇄반응

- 화학반응 중 생성된 물질로 인해 화학반응을 지속적으로 유지시키는 것 

- 불꽃연소를 관찰할 수 있다 

- 연소의 4요소 중 하나로 화학적 반응에서 지속적으로 활성라디칼(O+ , OH+ , H +)이 발생되는 과정

- 활성라디칼이 원인계->생성계->원인계로 이동하면서 반응이 지속되는 과정

- 연쇄반응이 지속되기 위해서는 물질의 전파반응, 분기반응을 통해 연쇄전달체가 지속되어야 한다.

- 화학적 소화 (부촉매소화) 즉, 연쇄반응억제는 이러한 연쇄전달체의 발생을 억제하여 연쇄반응을 차단함으로서 소화하게 됨 ☆

 

6) 소화 원리

- 연소의 3요소 또는 4요소 중 한 가지만 차단해도 연소는 발생되거나 지속되지 않는다

- 가연물제거: 제거소화 (물리적소화)

- 산소공급원 제거: 질식소화 (물리적소화)

- 점화원 제거: 냉각소화 (물리적소화)

- 연쇄반응 차단: 부촉매소화, 억제소화 (화학적소화)  

 

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Q1. 연소의 4요소에 해당하는 것으로 옳지 않은 것은? (09부산)
① 폭발적이고 빠른 속도로 연소하는 자기반응성 물질
② 기체를 압축시키면서 발생되는 열
③ 산화반응을 하는 가연물
④ 공기 중에 질소가스를 봉입하는 것 

답: 4번 

 

Q2. 연소반응은 빛과 발열을 동반하는 산화반응이다. 산화반응 중 연소반응으로 옳지 않은 것은? (18공채)

① C + O2 -> CO2 

② N2 + O2 -> 2NO

③ 2NH3 + 3/2O2 -> 3H2O + N2 

④ 2HCN + 5/2O2 -> 2CO2 + H2O + N2 

 

답: 2번 

 

Q. 점화원으로 옳지 않은 것은?

① 분해열
② 저항열
③ 기화열
④ 단열압축열 

 

답: 3번 

 

 

☆ 기출문제 

☆ 면접에도 중요함