1.1 연소

◎ 연소의 정의

  • 물질이 산화하는 과정에서 생기는 온도 상승으로 인하여 열과 빛을 육안으로 감지할 수 있을 만큼 발생시키는 현상

  • 열과 빛을 동반하는 급격한 산화반응

※ 연소가 아닌 경우 : 쇠못의 녹(산화반응이지만 연소는 아님)

 

◎ 연소의 색과 온도

불꽃의 온도	불꽃의 색깔	불꽃의 온도	불꽃의 색깔
700-750°C	암적색	1100°C	황적색
850°C	적색	1300°C	백적색
950°C	휘적색	1500°C	휘백색

 

◎ 연소의 3요소

 • 가연물 물질(가연물 또는 연료)

 • 산소공급원(조연성 물질 = 공기, 산화제)

 • 점화원(열원 = 에너지원)

 

◎ 가연물의 구비조건 = 연소하기 쉬운 조건

 • 발열량이 크다(연소열이 많다)

 • 산소와 친화력이 클 것

 • 표면적이 넓을 것(고체 < 액체 < 기체)

 • 연쇄반응을 일으킬 수 있을 것

 • 열전도율이 작을 것

 • 활성화 에너지(= 점화에너지)가 낮다

 • 수분이 적을 것(건조한 상태)

 

◎ 산소공급원

 ① 위험물

  • 제 1류 위험물 (산화성 고체) - 질산나트륨, 과산화나트륨

  • 제 5류 위험물 (자기반응성 물질)

  • 제 6류 위험물 (산화성 액체) - 과산화수소

 

 ② 조연성 기체(O₃, F₂, Cl₂, N₂O, NO, NO₂)

 

※ 공기의 구성성분

 • 질소 78%

 • 산소 21%

 • 아르곤 1%

 

◎ 점화원 : 화기 전기 정전기 마찰 충격 산화열

※ 점화원이 될 수 없는 것 : 기화열(증발열), 용해열, 흡착열

 

◎ 연소의 4요소(연소의 4면체적 요소)

 ⇨ 연소의 3요소 + 순조로운 연쇄반응

 

◎ 가연성 가스, 지연성 가스

 • 가연성 가스 : 수소, 메탄, 일산화탄소, 천연가스, 에탄, 암모니아

 • 지연성 가스 : 산소, 공기, 오존, 불소, 염소

 

 

◎ 연소의 형태

 ① 고체의 연소

  • 표면연소 : 가연성 고체가 열분해하여 증발하지 않고 그 고체의 표면에서 산소와 반응하여 연소되는 현상(직접연소)

   ⇨ 숯, 코르스, 목탄, 금속분

  • 분해연소 : 목재나 석탄고 같이 고체인 유기물질을 가열하면 분해하여 여러 종류의 분해 가스가 발생되는 데

이것을 열분해라고 하며 이 가연성 가스가 공기중에서 산소와 만나 혼합되어 타는 현상

   ⇨ 석탄 종이 플라스틱 목재 고무

  • 증발연소★ : 고체 위험물을 가열하면 열분해를 일으키지 않고 증발하여 그 증기가 연소하거나 열에 의한 상태변화를 일으켜 액체가 된 후 어떤 일정한 온도에서 발생된 가연성 증기가 연소하는 형태

   ⇨ 황, 파라핀, 왁스, 나프탈렌

  • 자기연소 : 니트로화합물류, 히드라진 유도체류 등과 같이 물질 자체의 분자 안에 산소를 함유하고 있는 물질은

연소 시 외부에서의 산소 공급을 필요로 하지 않고 물질 자체가 갖고 있는 산소를 소비하여 연소하는 형태

   ⇨ 제 5류 위험물 – 니트로 글리세린, 니트로 셀룰로오스, 니트로 화합물, TNT, 질산 에스테르류

 

 ② 액체의 연소

  • 분해연소 : 비휘발성이거나 끓는점이 높은 가연성 액체가 연소할 때 먼저 연분해 햐여 탄소가 석출되면서

연소되는 데 이와같은 연소

   ⇨ 중유 아스팔트

  • 액적연소: 점도가 높고 비휘발성인 액체를 점도를 낮춰 분무기(버너)를 사용하여 액체의 입자를 안개 형태로 분출하여 연소되게 하는 방법(분무연소)

   ⇨ 벙커 C유

  • 증발연소★: 가연성 액체를 외부에서 가열하거나 연소열이 미치면 그 액 표면에 가연가스가 증발하여

연소되는 현상

   ⇨ 가솔린, 등유, 경유, 알코올, 아세톤

 

 ③ 기체의 연소

  • 확산연소 : 연료와 공기를 인접한 두 개의 분출구에서 각각 분출시켜 계면(경계면)에서 연소를 시키는 것

   (예) 혼합연소

 

◎ 연소상의 문제점 ⇨ 연료의 공급 상태나 연소장치에 이상이 발생

 ① 백파이어(역화) : 불꽃이 역으로..

  • 가스(연료)의 공급 속도 < 연소 속도

 ② 리프팅(부상 염화)

  • 가스(연료)의 공급 속도 > 연소 속도

 ③ 블로 오프(Blow off) : 리프팅 상태에서 불꽃이 외부의 기류에 의해 꺼지는 현상

 

◎ 연소 생성물 중 연소가스 : 물체의 열분해, 연소할 때 발생하는 가스

  • 일산화탄소 : 불완전 연소(산소가 부족한 연소)

  • 이산화탄소 : 완전 연소

  • 대부분 유독성

 

 (1) 일산화탄소(CO)

  • 일산화탄소는 유독한 연소 가스는 아니지만 헤모글로빈과의 결합력이 산소보다 200~300배 높아 질식을 일으킨다.

※농도, 증상

 0.2% : 1시간 호흡 시 생명에 위협

 0.4% : 1시간 내에 사망

 1% : 2~3분 내에 실신

 

 (2) 이산화탄소(CO₂)

  • 불연성 가스(산소와 더 이상 반응 X)

  • 이산화탄소가 다량이 있을 때 호흡 수가 증가해 독성가스 흡입속도 증대

 

 (3) 포스겐(COCl₂)

  • 무색, 독성이 매우 강함

  • CCl₄ 사염화탄소(소화제로 사용) 사용 시 발생하는 가스

  • Halon 104 열분해 시 발생하는 가스

 

 (4) 황화수소(H₄S)

  • 무색, 악취, 유독성 기체

  • 유황성분이 포함되어 있는 물질이 불완전 연소할 때 발생하는 가스

  • 자극성

 

 (5) 아크로레인

  • 독성이 매우 높고 석유 제품이 연소될 때 생성되는 가스

 

 (6) 암모니아(NH₃)

  • 나무, 페놀수지, 멜라민수지 등의 질소 함유물이 연소할 때 발생하는 가스

  • 냉동시설의 냉매

  • 자극성이 큰 가연성 가스

 

 

※ 고체 가연물 생성 시 생성물질

CO, CO₂, SO₂(이산화황), NH, HCN(시안화수소), HCl

 

※ 연소 시 HCN(시안화수소) 발생 물질

요소, 멜라민, 아닐린, 폴리우레탄

 

※ PVC(폴리염화비닐) 연소 생성물

HCl, CO₂, CO

 

※ 가연성 가스이면서 독성가스

H₂S(황화수소), NH₃(암모니아)