폭발한계와 최소자연발화온도는 가연성 물질의 화재 및 폭발 위험성을 결정하는데 중요한 특성으로 이용된다. 에틸렌의 안전한 취급을 위해 에틸렌의 폭발한계와 최소자연발화온도를 고찰하였다. 에틸렌의 폭발하한계와 상한계는 공기 중에서 각 각 2.6vol%와 36vol%를 추천하며, 최소자연발화온도는 전면 가열인 경우는 $420^{\circ}C$, 국소 고온표면인 경우는 약 $800^{\circ}C$를 추천한다. 또한 에틸렌의 폭발한계의 온도 및 압력의 존성에 대한 새로운 예측식을 제시하였으며, 제시된 식에 의한 예측값은 문헌값과 일치하였다.
이소부틸알코올의 안전한 취급을 위해, 폭발한계는 문헌을 통해 고찰하였으며, 인화점과 발화지연시간에 의한 자연발화온도는 장치를 이용하여 측정하였다. 공정에서는 이소부틸알코올의 폭발하한계는 1.7 Vol.% 그리고 상한계는 10.9 Vol.%가 사용되고 있다. 인화점의 경우 밀폐식 장치인 Setaflash와 Penski-Martens에 의한 하부인화점은 각 각 $25^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$로 측정되었으며, 개방식인 Tag와 Cleveland 에서는 각 각 $36^{\circ}C$와 $39^{\circ}C$로 측정되었다. ASTM E659 장치를 사용하여 자연발화온도와 발화지연시간을 측정하였고, 이소부틸알코올의 최소자연발화온도는 $400^{\circ}C$로 측정되었다.
아닐린의 안전한 취급을 위해, 폭발한계는 문헌을 통해 고찰하였으며, 인화점과 발화지연시간에 의한 자연발화온도는 시험장치를 이용하여 측정하였다. 인화점의 경우 밀폐식 장치인 Setaflash와 Penski-Martens 에 의한 하부인화점은 각 각 $66^{\circ}C$와 $73^{\circ}C$로 측정되었으며, 개방식인 Tag와 Cleveland 에서는 각 각 $72^{\circ}C$와 $78^{\circ}C$로 측정되었다. ASTM E659 장치를 사용하여 자연발화온도와 발화지연시간을 측정하였고, 최소 자연발화온도는 $590^{\circ}C$로 측정되었다. 아닐린의 측정된 인화점을 이용하여 폭발하한계와 상한계는 1.16 Vol.%와 8.36 Vol.%로 게산되었다.
재생연료 중에서 고체물질에 해당하는 RPF(Refuse Paper & Plastic Fuel)는 친환경적인 요소와 한정된 지하자원에 대한 대체에너지로서 세계적으로 그 사용량이 증가하는 추세에 있으며, 제조 또는 저장과정에서 종종 화재가 발생하기도 한다. 따라서 RPF에 대한 열적안정성과 임계발화온도에 대한 연구가 필요하며, 이러한 연구를 수행하기 위하여 봄베 열량계, TG-DTA, MS80, SIT-II, Wire Basket를 이용하여 실험을 하였다. 그 결과 RPF는 26.4-28.3 MJ/kg의 발열량을 지니고 있었으며, TG-DTA로 초기 열분해 온도를 측정한 결과 승온속도 2 K/min에서 $192^{\circ}C$로 나타났으며, 미소열량 측정 장치인 MS80으로 분석한 결과 수분이 함유되지 않은 순수한 RPF가 수분이 20%함유된 RPF보다 발열량이 더 큰 것으로 나타났다. 또한 단열자연발화 실험장치인 SIT-II가 Wire Basket Test 보다 낮은 온도인 $118.5^{\circ}C$까지 발화하였으며, Frank-Kamenetskii의 식으로부터 계산되어진 한계발화온도는 무한평판을 기준으로 약 10 m 높이로 저장되어 있을 때, $80^{\circ}C$에서도 발화가 가능한 것으로 나타났다.
화재 및 폭발 특성치로 인화점, 최소발화온도, 폭발한계, 최소발화에너지, 연소열 등을 들 수 있다. 연소특성은 인화성용제들(석유류 및 알코올류 등)의 취급, 저장, 수송에서 포함되어 있는 잠재 위험성을 평가할 때 고려된다. 여러 연소특성 가운데 폭발한계(explosive limits)는 가연성물질(가스 및 증기)을 다루는 공정 설계 시 고려해야 할 중요한 변수로써, 발화원이 존재할 때 가연성가스와 공기가 혼합하여 일정 농도범위 내에서만 연소가 이루어지는 혼합범위를 말한다.(중략)
가스 공정에서 취급하는 가연성물질의 연소 특성 파악은 공정의 안전 확보에 가장 중요한 문제이다. 따라서 연소특성들은 가연성물질이 공정의 취급상 부주의로 인해 누출되어 주위에 공기와 혼합되면 화재 및 폭발이 발생할 수 있는 잠재적 위험성을 평가할 수 있다. 연소특성들로는 폭발한계, 인화점, 최소자연발화점, 최소산소농도, 최소발화에너지, 연소열 등을 들 수 있다/sup 1)/.(중략)
열량과 열발화이론의 개념을 근거로 최소발화에너지의 온도의폰성에 대한 이론적 고찰을 시도하였 다. 이 이론적 근거를 바탕으로 통계학적 및 수학적 방법을 기초로 하여 용도 변화에 의한 최소발화에 너지를 예측하는 식을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 방법론에 의해 탄화수소인 프로판과 노말펜탄 에 적용한 결과 제시한 예측식과 문헌값이 거의 일치함을 알 수 있다.
본 연구에서는 Setchkin 착화성시험장치와 산소소비원리를 이용한 콘칼로리미터를 사용하여 난연처리되지 않은 경질우레탄폼의 착화특성 및 열방출특성 및 플래쉬오버 가능성에 대하여 연구하였다. 연구결과 경질폴리우레탄폼의 유도발화온도(FIT)는 $383^{\circ}C$∼$390^{\circ}C$, 자연발화온도(SIT)는 $493^{\circ}C$∼$495^{\circ}C$로 나타났으며 자연발화온도가 유도발화온도에 비해 약 $100^{\circ}C$ 높게 나타났다. 콘칼로리미터실험에서는 착화시간은 heat flux의 크기가 증가할수록 빨라졌으며 동일한 heat flux 크기에서는 밀도가 작을수록 착화시간은 짧게 나타났다. 열방출율은 $50 ㎾\m^2$에서 가장 크게 나타났으며, 최대열방출율의 경우 heat flux의 크기와 밀도가 커질수록 증가하는 경향을 보였다. 착화시간과 열방출율의 관점에서 경질폴리우레탄폼의 화재성능은 가해진 heat flux의 크기와 밀도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, Petrella의 제안방법에 의해 플래쉬오버 가능성을 분류한 결과 플래쉬오버 가능성이 큰 것으로 분류되었다.
대부분의 가스공정의 안전한 설계와 조작을 위해서는 취급물질의 확실한 폭발한계, 인화점, 최소자연 발화온도, 최소산소농도 등을 알아야하고, 또한 고온 및 고압에서의 폭발한계도 알아야 한다. 본 연구에서는 수소의 안전한 취급을 위해 수소의 연소특성치인 폭발한계와 최소자연발화온도를 고찰하였다. 문헌자료를 고찰한 결과 수소의 폭발하한계와 상한계는 공기 중에서 4.0 vol%와 77.0 vol%를 추천하고, 최소 자연발화온도는 전면 가열인 경우는 $400^{\circ}C$, 국소 고온표면인 경우는 $640^{\circ}C$를 추천한다. 또한 수소의 폭발한계의 온도 및 압력의존성에 대한 새로운 예측식을 제시하였으며, 제시된 식에 의한 예측값은 문헌값과 일치하였다.
본 연구에서는 산불발생 시 산림 내 연료들의 화재위험성을 분석하고자 산불에 취약한 소나무류(적송, 해송, 리기다소나무)의 솔방울을 대상으로 착화특성과 발연특성을 고찰하였다. 연료는 대형 산불이 빈번하게 발생하는 강원도 동해안 지역에서 채취하였다. 적송과 해송의 솔방울은 26%와 27%로서 함수율 차이가 크지 않았으며, 발화온도는 $380^{\circ}C$ 정도인 것으로 나타났다. 반면, 리기다소나무의 솔방울은 33%의 수분을 함유하였으며, 발화온도는 $352^{\circ}C$ 정도인 것으로 나타났다. 또한, 적송 솔방울의 최대연기밀도는 924Ds로서 해송의 599Ds와 리기다소나무의 605Ds 보다 상대적으로 높았으며, 690s~732s 시간영역에서 최대값을 보이는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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