소방설비산업기사(전기) 연소의 원리와 성상 — 인화점·연소점·발화점 구분

연소의 정의에는 세 요소가 함께 들어간다. 가연물이 산소와 반응하는 산화현상이어야 하고, 빛과 열을 수반해야 한다. 빛이 빠지거나 열이 빠진 설명은 철이 녹스는 것 같은 느린 산화와 구별되지 않으므로 연소의 정의가 되지 못한다.

세 가지 온도는 점화원이 있느냐 없느냐로 갈린다. 인화점은 가연성 액체나 고체의 표면에서 발생한 증기가 외부의 작은 불꽃에 닿아 순간적으로 인화하는 최저온도다. 발화점은 화원이나 전기스파크 같은 착화원을 주지 않고 가열만 했을 때 스스로 발화하거나 폭발하는 최저온도이고, 연소점은 불씨를 대었을 때 연소가 계속 이어지는 온도다. 크기는 인화점이 가장 낮고 그다음이 연소점, 발화점이 가장 높다.

질소가 불연성 가스로 취급되는 이유는 산소와 전혀 반응하지 않기 때문이 아니다. 질소는 고온에서 산소와 결합해 질소산화물을 만들 수 있지만, 이 반응은 주변의 열을 빼앗는 흡열반응이다. 연소는 발열반응이 이어져야 유지되므로 열을 흡수하는 질소는 불을 돕지 못한다.

가연물의 조건은 방향이 한 곳만 다르다. 연소열이 크고, 공기와 닿는 접촉면적이 넓고, 산소와의 친화력이 커야 잘 탄다. 반면 활성화에너지는 반응이 시작되려면 넘어야 할 장벽이므로 작아야 한다. 이 하나만 방향을 뒤집어 '커야 한다'고 적은 설명이 틀린 조건이 된다.

연소량 계산은 반응식의 몰 배율에서 출발한다. 프로판은 분자량이 44라 44g이 정확히 1몰이고, 연소식에서 산소 5몰이 필요하므로 표준상태 부피로 112L가 된다. 공기를 묻는 문제에서는 공기의 조성 조건을 먼저 확인한다. 공기를 질소 80%, 산소 20%로 제시한 문제라면 112L를 0.2로 나눈 560L가 답이다. 산소량을 그대로 고르게 만든 값이 대표적인 함정이다.

연소 형태는 타는 물질의 상태로 구분한다. 가연성 액체는 액체 자체가 타는 것이 아니라 표면에서 증발한 증기가 타는 증발연소이고, 나무와 석탄처럼 가열분해로 생긴 가스가 타는 것은 분해연소, 숯과 코크스처럼 고체 표면이 직접 타는 것은 표면연소다. 산소가 모자라면 불완전연소가 되어 일산화탄소가 생긴다.

산소는 자신이 타지 않으면서 다른 가연물의 연소를 돕는 조연성 기체다. 질소·아르곤·이산화탄소는 산소를 차단해 소화에 쓰이는 불활성 기체이므로 같은 묶음으로 보지 않는다.