연소와 소화원리

●연소의 3요소

1.가연물: 가연성 물질중 산화되기 쉬운 물질을 말합니다. 즉 물질이 산화되기 쉽다는 것은 연소하기 쉽다는 것이고 활성화 에너지가 작아 적은 에너지만으로도 활성화 상태에 도달해서 발화에 이르게 됨과 동시에 반응열이 크기 때문에 연소가 잘 된다는 것입니다. 가연물은 금속, 비금속, 유기화합물 등이 거의 이에 속합니다.

 

2.산소원: 보통의 연소는 공기중의 산소에 의존합니다. 공기의 조성을 보면 질소가 78%, 산소가 21%정도 있으며, 기타 아르곤, 질소 등으로 구성되어 있습니다.

그러나 반드시 공기중의 산소에 의하지 않고 산화체가 산소 공급체의 역할을 하는경우도 있습니다.

 

3.점화 에너지: 반응계에 필요한 활성화 에너지로서 그 형태는 열적, 기계적, 전기적 에너지로 구분할 수 있으며, 그 에너지의 강도를 온도로 표시한다. 점화에너지는 나화, 고온표면, 단열압축, 전기불꽃, 정전기, 충격, 마찰, 전기장 등 다양하며,

실험에 의하면 최소점화에너지는 0.25mJ 정도입니다.

 

●소화원리

- 연소가 지속되기 위해서는 반드시 3가지 요소가 필요합니다. 따라서 연소의 3요소에 근거하여 소화의 요소를 도출할 수 있습니다. 즉 연소 3요소에 필요한 각 요소들을 제어하면 소화가 가능한 것입니다. 산소, 열에너지, 가연물의 동시공존 조건을 만들지 않은 것입니다.

 

1.제거소화: 제거소화는 연소의 3요소중 가연물을 제거하여 소화하는 것으로서, 예를 들면 아파트 주방 가스렌지 화재시 가스 공급밸브를 폐쇄하거나 유전화재시 폭발물을 이용한 폭풍으로 산소공급을 일시 차단하여 소화하는 경우 또는 위험물 저장탱크 화재시 유류를 다른 저장장소로 옮겨 소화하는 경우, 산림화재시 벌목 또는 지표에 있는 가연물을 제거하여 방화선을 구축함으로서 소화하는 경우 등이 해당됩니다.

 

2.냉각소화: 냉각소화는 연소중의 가연물에 물을 주수하여 열방출을 낮추거나, 주위에 물을 뿌려 화재실 전체의 온도를 낮춤으로서 연소가 지속되지 못하게 하는 소화방법입니다. 즉 가연물이나 주위의 온도를 냉각시킴으로서 소화하는 경우이며, 일반적인 가연물에 가장 효과적인 방법입니다. 주수되는 물은 형상에 따라 다양한 형태의 소화능력을 가지며, 미세한

물방울 일수록 표면적이 커서 많은 열을 흡수하기 때문에 냉각효과가 크며, 물방울이 크고 운동에너지가 클수록 침투력이 높아져 대형화재에 적합합니다.그러나 전기화재는 절연성이 확보되지 않아 적응성이 없으며, 유류화재에도 적당하지 않습니다.

 

3.질식소화: 기체에 있어서 같은 상태의 같은 부피 내에는 항상 동수의 분자가 존재하므로 외부에서 공내로 다른 기체가 주입되면 산소 농도가 떨어진다. 산소를 어느 정도 희석해야 소화가 되는지에 대하여는 연료마다 다르나 탄화수소의 기체는 보통 15%이하가 되면 연소하기 어렵습니다. 따라서 질식소화는 보통 밀폐공간의 소화에 효과적이며, 이산화탄소,

불연성가스 등을 소화약제로 사용하며 물도 질식소화의 효과가 있습니다.

 

4.부촉매 소화(억제소화): 물질의 반응에는 많은 영향인자가 있으며, 일정조건에서 제3의 물질을 투입하면 반응 속도가 빨라지거나 느려지는 경우가 있다. 이때 영향을 미치는 제3의 물질을 촉매라 합니다. 촉매에는 반응을 활성화 하는 정촉매와 방해하는 부촉매로 구분되며,소화에는 연소를 저지하는 부촉매를 사용합니다.

소화약제에 사용하는 부촉매 물질로는 반응성이 강한 7족 원소가 포함된 약제를 주로 사용하는데, 이를 할로겐화합물 이라하며, 염소(Cl), 플루오르(F), 브롬(Br) 등이 있습니다.

일반적인 화학소화는 연쇄반응을 억제하면서 동시에 냉각, 희석, 연료제거 등의 작용을 합니다.