산업안전산업기사 폭발의 원리 — 발화점과 인화점 구분·연소 형식과 응상·기상 폭발·단열압축 온도 계산

온도 개념은 점화원의 유무로 가른다. 발화점은 외부 점화원 없이 물질이 스스로 연소를 시작하는 최저 온도이고, 인화점은 점화원이 있을 때 점화될 수 있는 가장 낮은 액체 온도로 서로 다른 개념이다. 인화점은 태그 밀폐식으로 측정하는 대표 조합도 함께 외운다.

연소반응은 가연물이 산소와 반응해 산화물과 열을 내는 반응이다. 탄소, 수소, 부탄이 산소와 반응하는 식은 전형적인 연소식이지만, 질소와 산소가 결합해 일산화질소를 만드는 반응은 가연물의 산화가 아니므로 연소반응에서 빠진다.

연소의 형식은 가연물의 상태와 혼합 방식으로 분류한다. 증발연소, 분해연소, 표면연소, 확산연소, 혼합연소가 연소 형식이고, 한계연소는 연소가 지속되는 농도 조건을 나타내는 지표일 뿐 형식이 아니다. 가정용 가스렌지는 가스와 공기가 미리 섞이지 않고 불꽃면에서 서서히 섞이며 타는 확산연소의 예로 자주 등장한다.

폭발은 원인 물질의 물리적 상태로 나눈다. 기체나 분진 상태에서 일어나는 것은 기상폭발이고, 액체처럼 응축된 상태의 물질이 급격히 기화하며 부피가 팽창할 때 일어나는 것은 응상폭발로, 수증기폭발이 대표적이다.

물성치 비교도 출제된다. 공기 중 발화온도가 가장 높은 가스는 포화 탄화수소인 메탄으로, 불포화 탄화수소인 아세틸렌이나 반응성이 큰 황화수소보다 분자가 안정해 발화온도가 높다. 폭발하한농도가 가장 높은 가스는 약 12.5퍼센트의 일산화탄소로, 아세틸렌이나 프로판처럼 하한농도가 낮은 가스는 미량으로도 폭발 위험이 커서 대비된다.

점화원의 하나인 단열압축은 온도 계산으로 묻는다. 압축 전 절대온도에 압축비의 비열비에서 1을 뺀 수만큼의 제곱을 곱해 압축 후 온도를 구하며, 전기 불꽃의 최소 발화에너지는 콘덴서에 저장된 에너지 식으로 구한다.