아낌없이 주는 나무

나. 자연발화

  ① 정의 : 물질이 공기중에서 발화온도 보다 온도에서 스스로 발열하는 것으로 산화, 분해, 흡착, 증합, 발효 등에 의해

                 열이 장기간 축적되어 별도의 발화원 없이 발화점에 도달하여 스스로 연소하는 현상을 말한다.

​

  ② #자연발화 조건 ( #열축적 이 원인) ★

    ㉠ 발열량이 클수록 열축적이 용이하다.

    ㉡ 열전도율이 작아야 열축적이 용이하다.

    ㉢ 주위의 온도가 높을 수록 자연발화 가능성이 크다.

    ㉣ 표면이 넓을 수록 산소와의 접촉 면적이 넓어 자연발화 가능성이 크다.

​

  ③ 자연발화 방지법 (열축적 방지)

    ㉠ 습도가 높은 곳을 피할 것 (건조하게 유지할 것)

    ㉡ 저장실의 온도를 낮출 것 (주위 온도를 낮게 유지)

    ㉢ 통풍이 잘 되게 할 것

    ㉣ 퇴적 및 수납시 열이 쌓이지 않게 할 것 (열의 축적 방지)

    ㉤ 열전도율을 좋게 할 것

    ㉥ 용기파손에 주의할 것

    ㉦ 촉매역할을 하는 물질과 접촉을 피할 것

​

  ④ 자연발화의 형태

    ㉠ 산화열 : 물질이 산소와 화합하여 반응하는 과정에서 생기는 열

        예) 건성유 및 반건성유, 원면, 석탄, 금속분, 고무분말, 기름걸레(기름종이) 등

    ㉡ 분해열 : 아세틸렌, 에틸렌, 산화에틸렌, 셀룰로이드, 니트로셀룰로오스

    ㉢ 흡착열 : 활성탄, 목탄, 유연탄

    ㉣ 증합열 : 아크릴로니트릴, 스티랜, 초산비닐

    ㉤ 발효열 : 곡물, 건초, 먼지, 퇴비

​

다. #훈소 (Ex : 담배)

   ① 착화에너지가 충분하지 않아 가연물이 발화하지 못하고 다량의 연기가 발생되는 연소형태

   ② 불꽃없이 연기만 내면서 타다가 어느 정도 시간이 경과 후 발열될 때의 연소상태

​

라. #예혼합 연소

  ▣ 가연성 기체 등이 공기 중의 산소와 연소범위를 형성한 상태에서의 연소(폭발)이다.

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7. 건축물의 소실 정도에 따른 화재 형태

  가. 전소화재 : 건축물에 화재가 발생하여 건축물의 70[%] 이상이 소실된 상태

  나. 반소화재 : 건축물에 화재가 발생하여 건축물의 30~70 미만이 소실된 상태

  다. 부분소화재 : 전소화재, 반소화재에 해당하지 않는 것

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8. 열과 화상

  가. 1도 화상 : 화상의 부위가 분홍색으로 되고, 가벼운 부음과 통증을 수반하는 현상

  나. 2도 화상 : 화상의 부위가 분홍색으로 되고, 분비액이 많이 분비되는 현상. 피부에 물집이 생기는 정도

  다. 3도 화상 : 화상의 부위가 벗겨지고, 검게 되는 현상

  라. 4도 화상 : 전기화재에서 입은 화상으로서 피부가 탄화되고, 뼈까지 도달되는 화상

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9. 건축물의 화재하중

  ▣ 화재하중은 화재실 또는 건물 안에 포함된 모든 가연성 물질의 완전연소에 따른 전체 발열량이다. 단위 면적당

       가연성 물질의 발열량은 화재하중 밀도(Fire Load Energy Density)로 정의되나 일반적으로 화재하중 하면 화재하중

       밀도를 말한다.

  ▣ 화재하중에서 발열량은 목재의 발열량으로 환산한다. 건축물에 다양한 가연물질이 있고 이들은 발열량이 각각 발열량

       이 다르기 때문에 동일한 발열량을 가진 목재의 중량값을 화재하중을 계산할 때 표준값으로 사용한다.

  ▣ 화재의 규모를 판단하는 척도로서 방화지역에 있는 모든 가연성 물질의 완전연소에 의해 발생되는 방화지역의

       단위면적당 열량이다.

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가. 화재 가혹도

  ▣ 화재가 건축물 및 내부 수용재산 등을 파괴하거나 손상을 입히는 정도를 나타 내며 그 수치가 클수록 화재손실은

       커진다.

  ▣ 화재시 최고온도와 지속시간은 화재의 규모를 판단하는 중요한 요소이다.

    ⊙ 화재 가혹도 = 최고온도 × 지속시간

나. 화재하중 산정 및 의미

   ① 가연물 등의 연소시 건축물의 붕괴 등을 고려하여 설계하는 하중

   ② 화재실 또는 화재구획의 단위면적당 가연물의 양

   ③ 일반건축물에서 가연성의 건축구조재와 가연성 수용물의 양으로서 건물화재시 발열량 및 화재위험성을

        나타내는 용어

   ④ 건물화재에서 가열온도의 정도를 의미한다.

   ⑤ 건물의 내화설계시 고려되어야 할 사항이다.

   ⑥ 단위면적당 건물의 가연성 구조를 포함한 양으로 정한다.

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【 출제 예상 문제 】

1. 화재에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 ? ①

  ① 인간이 제어하여 인류의 문화, 문명의 발달을 가져오게 한 근본적인 존재를 말한다.

  ② 불을 사용하는 사람의 부주의와 불안정한 상태에서 발생되는 것을 말한다.

  ③ 불로 인하여 사람의 신체, 생명 및 재산상의 손실을 가져다 주는 재앙을 말한다.

  ④ 실화, 방화로 발생하는 연소현상을 말하며 사람에게 유익하지 못한 해로운 불을 말한다.

[화재의 정의]

  ① 화재란 일반적으로 사용자의 의도에 반해 피해를 입히는 것으로 소화의 필요성이 있는 불을 말한다.

  ② 화재란 인간의 의도에 반하여 발생하는 불을 말한다.

  ③ 화재란 그 사용목적을 넘어 다른 곳으로 연소하여 사람들에게 예기치 않은 경제상의 손해를 발생시키는 현상을

       말한다.

  ④ 화재란 사람 또는 자연에 의하여 불이 건물, 가옥 등을 연소시키는 현상을 말한다.

  ⑤ 실화, 방화 등 인간에 의해 발생한 유익하지 못한 해로운 불을 말한다.

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2. 화재의 분류방법 중 유류 화재를 나타내는 것은 ? ②

   ① A급 화재          ② B급 화재              ③ C급 화재               ④ D급 화재

※ 화재의 분류

4. 공기와 #할론 1301의 혼합기체에서 할론 1301에 비해 공기의 확산속도는 약 몇 배인가 ? (단, 공기의 평균분자량은 29,

      할론 1301의 분자량은 149이다)

   ① 2.27배                ② 3.85배            ③ 5.17배               ④ 6.46배

※ 그레이엄의 확산 속도 법칙

5. 화재의 일반적인 특성이 아닌 것은 ? ②

   ①확산성           ② 정형성                 ③ 우발성                ④ 불안정성

[화재의 특성] 화재는 우발적(돌발적)으로 일어나서 불안정성을 가지며 확대한다.

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6. 자연발화의 방지방법이 아닌 것은 ? ③

  ① 통풍이 잘 되도록 한다.            ② 퇴적 및 수납시 열이 쌓이지 않게 한다.

  ③ 높은 습도를 유지한다.             ④ 저장실의 온도를 낮게 한다.

[자연발화 방지법]

   ① 습도를 낮게 하여 정촉매로서의 역할을 하지 못하도록 하여야 한다.

   ② 통풍이 잘 되게 하여 열의 축적을 막는다.

   ③ 저장실의 온도를 낮추어 열의 축적을 막는다.

   ④ 퇴적 및 수납시 열의 축적이 없도록 하여야 한다.

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7. 자연발화가 일어나기 쉬운 조건이 아닌 것은 ? ①

  ① 열전도율이 클 것                       ② 적당량의 수분이 존재할 것

  ③ 주위의 온도가 높을 것               ④ 표면적이 넓을 것

[자연발화 조건]

   ① 발열량이 클수록 열축적이 용이하다.

   ② 열전도율이 작아야 열축적이 용이하다.

   ③ 주위의 온도가 높을 수록 자연발화 가능성이 크다.

   ④ 표면적이 넓을 수록 산소와의 접촉 면적이 넓어 자연발화 가능성이 크다.

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8. 햇볕에 장시간 노출된 기름걸레가 자연발화하였다. 그 원인으로서 가장 적당한 것은 ? ②

   ① 산소의 결핍          ② #산화열 의 축적            ③ #단열 압축              ④ 정전기 발생

[산화열 발생 물질] 건성유 및 반건성유, 원면, 석탄, 금속분, 고무분말, 기름걸레 등

​

9. 화재하중을 나타내는 단위는 ? ③

   ① kcal / kg            ② ℃ / ㎡             ③ kg / ㎡                ④ kg / kcal

※ 화재하중 [kg/㎡] : 건축물 내 단위면적당 가연물의 양을 말하는데, 화재하중이 클수록 실내 #발열량 이 높아지며

                                 연소시간이 길어짐을 의미하므로 성능위주설계 등에서 고려 되어야 한다.

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10. 화재에 대한 건축물의 소실 정도에 따른 화재형태를 설명한 것으로 옳지 않은 것은 ? ④

   ① 부분소화재란 전소화재, 반소화재에 해당하지 않는 것을 말한다.

   ② 반소화재란 건축물에 화재가 발생하여 건축물의 30[%] 이상 70[%] 미만 소실된 상태를 말한다.

   ③ 전소화재란 건축물에 화재가 발생하여 70[%] 이상 소실된 상태를 말한다.

   ④ 훈소화재란 건축물에 화재가 발생하여 건축물의 10[%] 이하가 소실된 상태를 말한다.

[건축물의 소실정도에 따른 화재형태]

    ① #전소화재 : 건축물에 화재가 발생하여 건축물의 70[%] 이상이 소실된 상태

    ② #반소화재 : 건축물에 화재가 발생하여 건축물의 30~70 [%] 미만이 소실된 상태

    ③ #부분소화재 : 전소화재, 반소화재에 해당하지 않는 것

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11. 화상의 종류 중 전기화재에 입은 화상으로서 피부가 탄화되는 현상이 발생하였다면 몇도 화상인가 ? ④

   ① 1도 화상          ② 2도 화상             ③ 3도 화상            ④ 4도 화상

[열과 화상]

   ① 1도 화상 : 화상의 부위가 분홍색으로 되고, 가벼운 부음과 통증을 수반하는 현상

   ② 2도 화상 : 화상의 부위가 분홍색으로 되고, 분비액이 많이 분비되는 현상, 피부에 물집이 생기는 정도

   ③ 3도 화상 : 화상의 부위가 벗겨지고, 검게 되는 현상

   ④ 4도 화상 : 전기화재에서 입은 화상으로서 피부가 탄화되고, 뼈까지 도달되는 현상

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12. 가연성 기체와 공기를 미리 혼합시킨 후에 연소시키는 연소형태는 ? ④

   ① 확산연소           ② 표면연소            ③ 분해연소            ④ 예혼합연소

[예혼합연소] 기체연료에 공기 중의 산소를 미리 혼합한 상태에서 연소하는 현상

  ▣ 보일의 법칙은 기체의 온도가 일정하면 기체의 압력과 부피는 반비례한다는 법칙으로, 영국의 자연철학자, #화학자

       이자 물리학자인 보일(R. Boyle, 1627-1691)이 1662년에 발견하였다.

  ▣ 보일의 법칙을 좀 더 엄밀하게 표현하자면, 닫힌계에서 온도와 질량이 일정한 이상기체가 가지는 압력은 그 기체의

       부피에 반비례한다는 법칙이다

  ▣ 샤를의 법칙은, 좀더 엄밀하게 표현하자면, 기체의 #압력 이 일정할 때 기체의 부피가 기체의 절대온도에 비례한다는

       법칙이며, 수학적으로 표현하면 다음과 같다.

  ▣ #보일 · #샤를 의 법칙은 기체의 부피는 압력에 반비례하고 #절대온도 에 비례한다는 법칙으로, #보일 의 법칙과

      샤를의 법칙을 종합한 것이다.

이를 그래프로 나타내면 다음과 같다.

1. #발화점 (Ignition point) = #착화점 = 착화온도

  ▣ 점화원을 가하지 않아도 스스로 착화될 수 있는 최저 온도 발화점이 낮을 수록 위험하다.

   ① 가연성 물질에 불꽃을 접하지 아니하였을 때 연소가 가능한 최저온도

   ② 공기중에서 스스로 타기 시작하는 온도

   ③ 점화원이 없이 가연물에 가열된 열에 의하여 스스로 연소가 시작되는 최저온도

        ※ 고체물질 중 발화온도가 가장 높은 물질 : 인견

        ※ 발화점, 인화점, 폭발범위는 아무런 연관성이 없다.

        ※ 식용류는 발화점이 450[℃] 정도된다. 후라이팬에 달구어 놓고 식용류를 뿌리면 불이 붙는다.

            발화점은 가연물이 스스로 불이 붙는 온도를 말한다.

        ※ 황린은 제3류 위험물이다. 발화점이 34[℃]이다. 일반적인 위험물 중에서 발화점이 가장 낮은 물질이다.

            황린은 고체이다. 일반적으로 기온은 공기의 온도인데 고체는 햇볕을 받으면 쉽게 기온이 상승한다.

            기온이 낮더라도 발화점에 도달할 수 있다.

       ※ 발화점에 영향을 주는 인자

            ㉠ 가연성 가스와 공기의 혼합비          ㉡ 공간의 형태와 크기

            ㉢ 가열속도와 지속시간                       ㉣ 기벽의 구조와 촉매효과

            ㉤ 점화원의 종류와 에너지 수열 방법

       ※ 발화점이 낮아질 수 있는 조건

            ㉠ 산소와의 친화력이 클수록              ㉡ 압력이 높을 수록

            ㉢ 탄소수가 많을 수록 (인화점과 발화점은 반대방향으로 움직인다. )

        ⊙ 탄소수가 많으면

           ◈ 발화점이 낮다.  ◈ 발열량이 크다.  ◈ 분자구조가 복잡하다.  ◈ 증기압이 낮다.  ◈ 분자량이 크다.

             ※ 발화점 가솔린 300℃, 등유 220℃ 경유 200℃

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2. #인화점 (Flash point)

  ▣ 가연성 기체와 공기가 혼합된 상태에서 외부의 직접적인 점화원에 의해 불이 붙을 수 있는 최저 온도, 인화점이

       낮을 수록 위험성이 크다. 그러므로 인화점 아래에서는 불씨, 불꽃 등을 가하여도 연소현상이 진행되지 않는다.

   ① 휘발성 물질에 불꽃을 접하여 연소가 가능한 최저 온도

   ② 가연성 증기 발생시 연소범위의 하한계에 이르는 최저온도

   ③ 가연성 증기를 발생하는 액체가 공기와 혼합하여 기상부에 다른 불꽃이 닿았을 때 연소가 일어나는 최저 온도

   ④ 액체 가연물의 화재 위험성 기준의 척도

   ⑤ 가연성 액체의 발화와 깊은 관계가 있다.

   ⑥ 연료의 조성, 점도, 비중에 따라 달라진다.

       ◈ 점화원에 의해 불이 붙을 수 있는 최저 온도

         ⊙ 탄소수가 적은 물질 < 탄소수가 많은 물질

              ∴ 탄소수가 적을 수록 인화의 위험이 크다.

         ⊙ 인화점은 최저온도 이므로 보통의 경우 인화점에서는 인화되지 않는다.

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    ※ 가솔린 인화점 : -43[℃] ~ -20[℃], 연소범위 1.4 ~ 9.6 [%]

           등유 인화점 : 50 ~ 60 [℃]

           벤젠 인화점 : - 11 [℃]

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※ 물질의 #인화점 및 #착화점

3. #연소점 (Fire point)

  ▣ 연소상태를 5초 이상 유지하기 위한 최저 온도로 인화점보다 10[℃] 정도 높다.

   ① 인화점 보다 5 ~ 10 [℃] 높으며 연소를 5초 이상 지속할 수 있는 온도

   ② 어떤 인화성 액체가 공기 중에서 열을 받아 점화원의 존재하에 지속적인 연소를 일으 킬 수 있는 온도

   ③ 가연성 액체에 점화원을 가져 가서 인화된 후 점화원을 제거하여도 가연물에 계속 연소되는 최저 온도

【 연소범위(연소한계 】 = 폭발범위 (폭발한계)

   ▣ 1기압, 25[℃] 공기중에서 측정

   ▣ 연소가 가능한 폭발성 혼합가스 (가연성 기체 + 공기) 중 가연성 기체의 체적 %

   ▣ 하한값이 낮을 수록, 범위가 넓을 수록 위험하다.

   ▣ 주변의 변화에 따라 연소범위는 변화한다.

 <연소범위의 변화>

   ㉠ 온도가 높아지면 넓어진다.

   ㉡ 압력이 높아지면 넓어진다. (수소와 일산화탄소는 좁아진다)

   ㉢ 공기중의 산소의 농도가 높아지면 넓어진다.

   ㉣ 불활성기체를 투입하면 연소범위는 좁아진다.

4. 위험도

  ▣ 위험도는 폭발범위를 활용하여 가연물의 연소위험성을 가름할 수 있는 계산값으로 위험도가 클수록 가연물의

      연소 위험성이 커진다.

    ◈ 아세틸렌 (C2H2)의 연소범위 : 2.5 ~ 81 [%]

         * 지구상에서 아세틸렌이 폭발범위가 가장 넓다.

    ◈ 이산황화탄소 (CS2)의 연소범위 : 1.2 ~ 44 [%]​​

        ※지구상에서 가장 위험도가 큰 물질

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5. 비중 (Specific gravity)

  ▣ 물 4 [℃]를 기준으로 했을 때의 물체의 무게 (고체, 액체)

    ※ 기체 : 표준상태 0 [℃], 1기압 공기의 비중 1

                   프로판, 부탄 > 1, 메탄 < 1

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6. 비점 (Boiling point), 끓는 점, 비등점

  ▣ 액체가 끓으면서 증발이 일어날 때의 온도

     ※ 적은 양의 액체가 기체로 되는 것을 증발이라고 하고 대량으로 되는 것을 비등, 끓는다고 한다.

  ▣ 어떤 물질의 증기압이 대기압과 같아질 때의 온도를 #비점 · 비등점이라고 한다.

  ▣ 비등점은 물질의 물리적인 특성값으로 고유의 값을 갖는다.

  ▣ 물의 비점이 100[℃] 인 것은 주변압력이 대기압일 때이며 주변압력이 다를 경우 비점은 달라 진다.

  ▣ 비등점이 낮은 가연물은 증기압이 커서 기체가 되기 쉬우므로 화재위험이 크다고 볼 수 있다.

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7. 비열 (Specific heat)

  ▣ #비열 이란 어떤 물질의 단위 질량을 1[℃] 높이는데 필요한 열량이다.

     ⊙ 가연물에 비열이 크면 온도 상승이 어려워 화재 위험성이 감소한다. 또한 비열이 큰 소화액제는 소화효과가 크다.

          (에너지 흡수가 크다)

     ⊙ 비열 : [kcal / kg · ℃], [cal / g · ℃]

       ◈ 물 : 1 [cal / g · ℃] , 수증기 : 0.44 [cal / g · ℃] , 얼음 : 0.5 [cal / g · ℃] ,  사안화탄소 0.2 [cal / g · ℃]

    ① 1 [cal] : 1 [g]의 물을 1 [℃] 만큼 온도를 상승시키는데 필요한 열량

    ② 1 [BTU] : 1 [lb]의 물을 1 [°F] 만큼 온도 상승시키는데 필요한 열량

    ③ 1 [chu] : 1 [lb]의 물을 1 [℃] 만큼 온도 상승시키는데 필요한 열량

        ※ 1 파운드 [lb] = 0.452592 [kg]

        ※ 1 [kcal] = 4.184 [kJ], 1[cal] = 4.184 [J]

        ※ 열용량은 어떤 물질을 1[℃] 높이는데 필요한 열량을 말하며 단위는 [kcal/℃]이다.

              #열용량 = 비열 × 무게 [㎏]

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8. #융점 (Melting point)

   ▣ 대기압 하에서 고체가 용융하여 액체가 되는 온도

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9. #용해도

  ▣ 용해도란 용매 100[g]에 녹을 수 있는 용질의 [g] 수를 말한다.

  ▣ 고체, 액체, 기체의 용해도가 있다.

    ① 기체의 용해도는 기체가 액체가 되는 것을 말한다.

        ⊙ 액체 → (고온, 저압) → 기체 * 이상 기체 상태로 되는 것

            기체 → (저온, 고압) → 액체 * 응축한다고 한다.

    ② 액체의 용해도는 용매와 섞이는 것을 말한다.

       ⊙ 액체의 용해도는 온도, 압력과는 무관하다.

       ⊙ 액체는 극성이 같을 때 용해가 일어난다.

     ③ 고체의 용해도는 압력에는 무관하고 온도에 비례한다.

        ※ 소금(NaCl)의 용해도는 온도와 무관하다.

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10. 잠열 (Latent heat)

   ※ latent [ leɪtnt ] 잠재하는, 잠복해 있는 latent disease 잠복중인 병

  ▣ 잠열이란 온도의 변화없이 상태 변화에 필요한 열량

  ▣ 어떤 물질이 고체, 액체, 기체로 상태를 변화하기 위해 필요로 하는 열

       ◈ 고체 → 액체 (융해잠열) : 얼음 0[℃] → 물 0[℃] : 80 [kcal/kg]

       ◈ 액체 → 기체 (기화잠열) : 물 100[℃] → 수증기 100[℃] : 539 [kcal/kg]

      ※ 잠열 Q = kcal / kg × kg = kcal

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【 물의 #잠열 】

[ex] -5[℃]의 얼음 10 [kg]을 150[℃]의 수증기로 만들기 위해 필요한 열량은 몇 [kcal] 인가 ?

  <풀이> 0.5×10×5 + 80×10 +10×100 + 10×539 + 0.44×50×10 = 7,435 [kcal]

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11. #현열 : 감열

  ▣ 상태의 변화없이 물질의 온도변화에 필요한 열

     ◈  -5 [℃]의 얼음 → - 2 [℃]의 얼음

     ◈  20 [℃]의 물 → 50 [℃] 의 물

     ◈  100 [℃]의 수증기 → 150 [℃]의 수증기

         ※ 현열 Q = kcal / kg·℃ × kg = kcal

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12. #점도 (Viscosity)

  ▣ 액체의 점착과 응집력의 효과로 인한 흐름에 대한 저항을 측정하는 기준

     ※ 점도가 크다는 것은 탄소수가 많다는 것으로 쉽게 연소하지 않는다.

         점도가 큰 물질은 화재안전도 면에서 좋다.

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13. 증기압 (Vaper pressure) = #대기압

 가. 정의

    ① 어떤 물질이 일정한 온도에서 열평형 상태가 되는 증기의 압력

    ② 증기가 액체와 평형상태에 있을 때 증기가 새어 나가려는 압력

 나. 증기압의 특성

    ① 기압계에 수은을 이용하는 것이 적합한 이유는 증기압이 낮기 때문

    ② 쉽게 증발하는 휘발성 액체는 증기압이 높다.

    ③ #증기압 은 밀폐된 용기 내의 액체 표면을 탈출하는 증기의 양이 액체 속으로 재 침투하는 증기의 양과 같은 때의

         압력

    ④ 유동하는 액체 내부에서 압력이 증기압 보다 낮아지면 액체가 기화하는 공동현상 (cavitation) 발생

    ⑤ 증기분자의 질량이 작을 수록 큰 증기압이 나타난다.

    ⑥ 분자운동이 커지면 증기압이 증가한다.

    ⑦ 액체의 온도가 상승하면 증기압이 증가한다.

    ⑧ 증발과 응축이 평형상태일 때의 압력을 포화증기압이라 한다.

    ⑨ 증기압의 단위

        atm, ㎜Hg, kg/㎠, mH2O, mAq, PSI, lb/in2, kPa, N/㎠, mbar

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14. 증기비중 (Vaper Specfic Gravity)

  【 비중 (Specific Gravity)】​​

15. #아보가드로 의 법칙

  ▣ 표준상태 (0[℃], 1기압)에서 모든 기체 1 [mol (1kmol)] 이 차지하는 부피는 22.4 [ℓ (㎥)] 이다.

    ⊙ mol → g → ℓ

    ⊙ kmol → ㎏ → ㎥

  ▣ 1 [mol]의 질량 = 분자량 [g]

  ▣ 1 [kmol]의 질량 = 분자량 [㎏]

​

 ▣ 표준상태가 아닌 기체의 밀도​​

​

1. 산소공급원으로서 가능한 물질 = 산소를 함유하고 있는 물질

   가. 제1류 위험물 (산화성 고체 : 질산나트륨)

   나. 제5류 위험물 (자기반응성 물질)

   다. 제6류 위험물 (산화성 액체 : 과산화 수소)

   라. 지연성(조연성) 가스 : 자신은 연소하지 않고 연소를 도와주는 가스 (산소, 불소, 염소, 온존 등)

   마. 공기 (압축공기)

​

※ 위험물의 종류 (위험물안전관리법 시행령 [별표 1])

  【위험도】

   ▣ 위험도는 폭발범위를 활용하여 가연물의 연소위험성을 가름할 수 있는 계산값으로 위험도가 클수록

        가연물의 연소 위험성이 커진다.

     ◈ 아세틸렌 (C2H2)의 연소범위 : 2.5 ~ 81 [%]

         * 지구상에서 아세틸렌이 폭발범위가 가장 넓다.

     ◈ 이산황화탄소 (CS2)의 연소범위 : 1.2 ~ 44 [%]​​​​

다. 폭발 한계와 위험성

    ① 하한계가 낮을 수록 위험하다.

    ② 상한계가 높을 수록 위험하다.

    ③ 연소범위가 넓을 수록 위험하다.

    ④ 연소범위의 하한계는 그 물질의 인화점에 해당한다.

    ⑤ 연소범위는 주위온도와 관계가 깊다.

    ⑥ 압력상승시 하한계는 불변, 상한계만 상승한다.

​

3. 위험도 (Degree of hazards)

   ▣ U - L을 폭발하한계(L)로 나누는 것이므로 하한이 낮거나 연소범위가 넓을 수록 위험도는 커진다.

【 출제예상문제 】

​1. 물질의 연소시 산소 공급원이 될 수 없는 것은 ? ①

     ① 탄화칼슘          ② 과산화나트륨            ③ 질산나트륨            ④ 압축공기

​

  ※ 산소공급원

    ① 제1류 위험물 ( #산화성 고체 : #질산나트륨 )

    ② 제5류 위험물 ( #자기반응성 물질)

    ③ 제6류 위험물 (산화성 액체 : #과산화수소 )

    ④ #지연성 ( #조연성 ) 가스 : 자신은 연소하지 않고 연소를 도와주는 가스 (산소, 불소, 염소, 오존 등)

    ⑤ 공기 (압축공기)

​

2. 다음 가스에서 공기 중 연소범위가 가장 넓은 것은 ? ④

   ① 메탄            ② 프로판            ③ 에탄                  ④ #아세틸렌

​

※ 연소범위

1. 점화원의 종류

가. 전기적 #발화원

 1) 전기적 열에너지의 종류

  ① 유도열 : 도체 주위에 변화하는 자장이 존재하거나 도체가 자장 사이를 통과하여 전위차가 발생하고 이 전위차에서

                     전류의 흐름이 일어나 도체의 저항에 의하여 열이 발생하는 것

  ② 유전열 : 누설전류에 의해 절연능력이 감소하여 발생하는 열

  ③ 저항열 : 도체에 전류가 흐르면 도체 물질의 원자구조 특성에 따른 전기저항 때문에 전기에너지의 일부가 열로

                     변하는 발열

  ④ 아크열 : 접촉 불량 등에 의해 발생

  ⑤ 정전기열 : 정전기가 방전할 때 발생하는 열

  ⑥ 낙뢰에 의한 열 : 번개에 의해 발생되는 열

 2) #정전기

   ▣ 부도체의 마찰에 의해 발생하며, 전기가 흐르지 못하고 축적되어 가연성 가스 및 가연성 액체의 점화원이 될 수 있다.

  ① 정전기의 발생과정

    ⊙ 부도체의 마찰 등에 의한 전하의 발생 → 전하의 축적에 의한 전위 상승 → 절연파괴에 의한 방전 → 최소 발화에너지

                                                                         이상일 경우 가연물을 점화 → 화재

  ② 정전기 발생 원인

    ⊙ 전기부도체와의 마찰         ⊙ 자동차를 장시간 주행             ⊙ 옥외 탱크에 석유를 주입

    ⊙ 인체에서의 대전 (니트 등의 소재에 의한 주유기 발화)

  ③ 정전기 방지대책

     ⊙ 접지를 한다.

     ⊙ 공기의 상대습도를 70 [%] 이상으로 한다.

     ⊙ 공기를 이온화 한다.

     ⊙ 도체 물질을 사용한다.

나. 기계적 (물리적) 발화원

   ① #압축열 : 기체를 급히 압축할 때 발생되는 열

   ② #마찰열 : 두 고체를 마찰시킬 때 발생되는 열

   ③ 마찰 스파크 : 고체와 금속을 마찰시킬 때 불꽃이 일어나는 것

다. 화학반응에 의한 점화원

   ① #연소열 : 어떤 물질이 완전히 산화되는 과정에서 발생하는 열

   ② #용해열 : 어떤 물질이 액체에 용해될 때 발생하는 열 (농황산, 묽은 황산)

   ③ #분해열 : 화합물이 분해할 때 발생하는 열

   ④ #생성열 : 발열반응에 의하여 화합물이 생성할 때의 열

   ⑤ #자연발열 (자연발화) : 어떤 물질이 외부로 부터 열의 공급을 받지 아니하고 온도가 상승하는 현상

2. 온도

  ① 섭씨 [℃] : 1기압에서 물의 빙점 (어는 점)을 0 [℃], 비점(끓는 점)을 100 [℃]로 하여 100 등분한 온도 단위

  ② 화씨 [°F] : 대기압에서 물의 빙점 (어는 점)을 32 [°F], 비점(끓는 점)을 212 [°F]로 하여 180 등분한 온도 단위

  ③ 절대온도 (켈빈온도 [°K]) : 열역학적 온도로 -273 [℃]를 0 [°K]로 시작하는 온도

  ④ 랭킨온도 [°R] : 화씨온도와 동일한 눈금을 사용하는 절대온도

​

   【 온도 환산 공식】

  【위험도】

   ▣ 위험도는 폭발범위를 활용하여 가연물의 연소위험성을 가름할 수 있는 계산값으로 위험도가 클수록 가연물의

        연소 위험성이 커진다.

    ◈ 아세틸렌 (C2H2)의 연소범위 : 2.5 ~ 81 [%]

         * 지구상에서 아세틸렌이 폭발범위가 가장 넓다.

    ◈ 이산황화탄소 (CS2)의 연소범위 : 1.2 ~ 44 [%]​​

자. 현열 : 감열

  ▣ 상태의 변화없이 물질의 온도변화에 필요한 열

​

차. 점도 (Viscosity)

  ▣ 액체의 점착과 응집력의 효과로 인한 흐름에 대한 저항을 측정하는 기준

​

카. 증기압 (Vaper pressure) = 대기압

 1) 정의

   ① 어떤 물질이 일정한 온도에서 열평형 상태가 되는 증기의 압력

   ② 증기가 액체와 평형상태에 있을 때 증기가 새어 나가려는 압력

 2) 증기압의 특성

   ① 기압계에 수은을 이용하는 것이 적합한 이유는 증기압이 낮기 때문

   ② 쉽게 증발하는 휘발성 액체는 증기압이 높다.

   ③ 증기압은 밀폐된 용기 내의 액체 표면을 탈출하는 증기의 양이 액체 속으로 재 침투 하는 증기의 양과 같은 때의 압력

   ④ 유동하는 액체 내부에서 압력이 증기압 보다 낮아지면 액체가 기화하는 공동현상 (cavitation) 발생

   ⑤ 증기분자의 질량이 작을 수록 큰 증기압이 나타난다.

   ⑥ 분자운동이 커지면 증기압이 증가한다.

   ⑦ 액체의 온도가 상승하면 증기압이 증가한다.

   ⑧ 증발과 응축이 평형상태일 때의 압력을 포화증기압이라 한다.

   ⑨ 증기압의 단위

       atm, ㎜Hg, kg/㎠, mH2O, mAq, PSI, lb/in2, kPa, N/㎠, mbar

타. 증기비중 (Vaper Specfic Gravity)

   ▣ 공기분자량 (29 [g])에 대한 가스분자량의 비

​

1. 폭발

​

  ▣ 고체는 열분해, 액체는 증발을 거쳐 화재로 진행하지만 기체의 경우 열분해와 증발이라는 과정이 필요없이 급격히

       연소하여 온도 상승으로 인한 체적 팽창으로 인하여 폭발음과 물리적 파괴력을 가지게 된다. 즉, 급격한 연소로

       볼 수 있다.

   ※ 산화반응 속도 : 폭발 > 연소

 ▣ 물리나 화학적 변화에 의한 계의 일을 통해 폭음을 수반하는 현상

​

가. #폭연 (Deflagration : [dèfləɡréiʃən] 화학 폭연(爆燃)(작용)

  ▣ 인화성 가스의 폭발 : 폭발적으로 연소하는 현상

    ① 급격한 압력의 증가로 인해 격렬한 음향을 발하며 팽창하는 현상

    ② 발열반응으로 연소의 전파속도가 음속보다 느린 현상

       ⊙ 화염전파속도 (300m/s 이하) < 음속 (340m/s)

​

나. #폭굉 (Detonation : [detəˈneɪʃn ] 폭발, 폭파)

  ① 폭발 중에서도 격렬한 폭발로서 화염의 전파속도가 음속보다 빠른 경우로 파면선단에 #충격파 (압력파)가

       진행되는 현상

  ② 연소속도 : 1,000 ~ 8,000 [m/s] : 마하 3 ~ 20 정도 속도

     ⊙ 화염전파속도 > 음속

    ※ 용기 내부나 밀폐된 공간에서 순간 속도가 이렇게 빠른 경우를 말함

    ※ 폭굉 유도 거리 (Behind) : 최초의 완만한 연소로 부터 폭굉까지 이르는데 필요한 거리

     ⊙ 폭발의 원인이 되는 에너지를 공급한 후 폭굉이 발생하는데 까지 소요된 시간,

         에너지를 준 후 바로 폭굉이 일어 났는지, 어느 정도 시간후 발생했는지의 시간

     ⊙ 짧아 질수록 위험한데 짧아지는 조건

        ◈ 점화에너지가 강할 수록, 연소속도가 큰 가스일수록, 반경이 가늘거나 용기속에 이물질이 있을 수록,

            압력이 높을 수록, 주위온도가 높을 수록,

          (연소 조건이 여기에 해당함)

​

【 폭연과 폭굉 비교】

다. 폭발의 발생원인

  1) 물리적 · 기계적 원인 : 압력방출에 의한 폭발

  2) 화학적 원인

    ① 증기운 (Vapor cloud) 폭발

    ② 분해 #폭발

    ③ 석탄 분진의 폭발

​

2. 물리적 폭발과 화학적 폭발 (원인별 분류)

 가. 물리적 폭발 : 화염 및 연소를 동반하지 않음

  ⊙ 폭발의 원인이 화학적인 반응을 수반하지 않고 단순한 물리적 변화인 상태에 의해 압력이 발생하는 폭발, 원인계와

      생성계가 같음

  ⊙ 보일러의 폭발, 수증기 폭발, 고압용 용기의 폭발, 블레비(BLEVE) 등

     ※ 물리적 변화 : 물질 자체가 변화한 것이 아닌 단순한 상태의 변화 (기화, 증발)

   (a) 액체의 온도(액온) 상승

   (b) 연성파괴 : 탱크의 강도 저하로 인한 균열발생 (액체 입자가 탱크벽에 충돌)

   (c) 액격현상, 취성파괴 : 탱크가 파괴되고 파편이 사방으로 비산 (물리적 폭발)

   (d)화구( Fire ball) 발생 : 물리적 폭발에서 화학적 폭발로 이어져 일어나는 폭발

        ▣ 화재 ⇒ 액온상승 ⇒압력상승 ⇒연성파괴 ⇒ 액격현상 ⇒취성파괴 ⇒ 화구형성

​

나. 블레비(BLEVE) 발생조건

   ① 가연물이 비점 이상 가열될 것

   ② 가연성 가스가 밀폐계 내에 존재할 것

   ③ 기계적 강도 이상의 압력이 형성될 것

   ④ 내용물이 대기중으로 방출될 것

   ⑤ 온도상승으로 인한 탱크 파열

      ※ BLEVE : Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion

      ※ 취성 파괴 : 폭발을 한다.

​

5. 분진폭발 : 미세한 고체 (날아 다니는 고체)

  ▣ 미세한 가연성 분진입자가 공기중에 부유하여 폭발범위를 형성하고 있다가 점화원에 의해 폭발하는 현상을 말한다.

  ▣ 공기중에 부유하고 있는 분진이 어떤 점화원에 의해 에저지가 주어지면 폭발하는 현상을 말한다.

   ※ #분진 의 폭발 범위

    ⊙ 메탄의 폭발범위 : 5% ~ 15 % [vol %, 체적 %]

    ⊙ 공기와 고체의 혼합비율이므로 체적%, 중량 %를 쓰지 못하고 [mg/L]를 단위로 쓰며 분진은 위험성이 액체나

         가스보다 낮으므로 모두 측정하지 않고 일반적으로 하한값이 25~45[mg/L]이고 상한값은 80[mg/L]이다.

     ※ 분진 : 지름 100 [㎛] 이하의 물질

     ※ 착화 에너지 : 화약 < 분진

​

【 분진폭발을 일으키는 물질 】

   ▣ 불에 잘 타는 비금속 물질 : 주 성분이 CHO인 물질, MTS인 물질, 톱밥가루 등

   ▣ 밀가루, 쌀가루, 커피가루, 솜가루, 금속분말

​

【분진폭발을 일으키지 않는 물질 = 물과 반응하여 가연성 기체를 발생하지 않는 것】

    ① #시멘트

    ② #석회석 (소석회)

    ③ #탄산칼슘 (CaCO3)

    ④ 생석회 (CaO) = 산화칼슘

    ⑤ 가성소다 분진 (NaOH) : 수산화나트륨

​

6. 증기운 폭발 (UVCE : Unconfined Vapor Cloud Explosion)

   ▣ 저비점의 가연성 가스가 대기 중에 대량 유출하거나 대량의 가연성 액체가 유출하여 그것으로 부터 발생하는

       증기가 공기와 혼합해서 가연성 혼합기체를 형성하고 발화원에 의하여 거대한 화분을 형성하는 폭발현상

   ▣ 대기중에 확산되어 있는 다량의 가스 (증기운)가 어떤 점화원에 의해 급격한 폭발을 일으키는 현상

   ▣ 풍속이 낮아 증기운이 잘 확산되지 않는 경우에 더욱 피해가 심각하며, 폭발시간이 비교적 짧아 복사열에 의한

        피해 보다는 화염 전파방 압력파를 일으켜 시설물에 피해를 입히는 정도가 더 심각하다.

   ※ 모든 기체 가스가 구름처럼 모여 있는 것을 증기운이라고 부른다.  (수증기 만을 의미하지 않음)

【연소상의 문제점】

​

가. 불완전 연소

   ▣ 완전 연소하지 못하고 일부 미반응 상태로 불안전 상태로 있는 것

   ▣ 연소의 필요요소 중 한가지 이상의 요소가 부족하여 가연물의 일부가 미반응하여 불연소되는 현상을 불완전 연소라고

        한다.

   ▣ 불완전 연소의 대표적인 생성물은 일산화탄소(CO)와 그을름(탄소 C)이다.

   [불완전연소 발생원인]

   ① 주위온도가 낮을 때                  ② 산소공급이 불충분할 때          ③ 가연물의 공급상태 부족

   ④ 가연물이 물에 젖어 있을 때     ⑤ 가연물의 크기가 클 때

​

나. 연소시 연기의 이동속도

  ※ 연소시 발생하는 물이 연기이다. 즉 수증기가 연기라고 보면 된다.

    ◈ 수평이동 속도 : 0.5 ~ 1 [m/sec]

   ◈ 수직이동 속도 : 2~3 [m/sec]

   ◈ 수직공간 이동속도 : 3 ~ 5 [m/sec] 수직공간 : 계단, 엘리베이터

         * 수직이동속도 > 수평이동속도

​

다. #백파이어 (Back Fire) : #역화 (逆火)

   ▣ 가스가 노즐에서 나가는 속도가 연소속도 보다 느리게 되어 버너 내부에서 연소하게 되는 현상

    ① 1차 공기가 적거나 공급가스 압력이 낮을 경우

    ② 염공이 부식 등에 의해 크게 되었을 되었을 경우

   ※ 1몰의 프로판 가스를 완전연소 시키기 위해서는 5몰의 산소가 필요하고

       연소생성물로 3몰의 이산화탄소와 4몰의 물이 생성되고 530kcal의 열이 발생한다.

    ◈ 반응물의 질량과 생성물의 질량은 같다.

    ◈ 원소의 갯수가 같다.

​

【 출제 예상 문제】

1. 다음 중 코크스의 일반적인 연소형태에 해당하는 것은 ? ③

   ① 분해연소        ② 증발연소         ③ 표면연소             ④ 자기연소

  ※ 표면연소 : #숯 , #코크스, 목탄, 금속분

2. 작열연소에 관련된 설명으로 옳지 않은 것은 ? ①

   ① 숯뭉치가 활성화하는 것은 작열연소에 해당한다.

   ② 작열연소는 연쇄반응이 존재하지 않는다.

   ③ 순수한 숯이 타는 것은 작열연소이다.

   ④ 작열연소는 불꽃 연소에 비하여 발열량이 크지 않다.

   ※ #작열연소

     ① 연쇄반응이 존재하지 않음

     ② 순수한 숯이 타는 것

     ③ 불꽃 연소에 비하여 발열량이 크지 않다.

3. 분해 연소를 하는 물질은 ? ③

   ① 가솔린       ② 알코올          ③ 종이              ④ 도시가스

   ※ 분해연소의 종류 : 석탄, 종이, 플라스틱, 목재, 고무, 중유, #아스팔트

4. 촛불의 연소형태에 해당하는 것은 ? ③

   ① #표면연소           ② #분해연소            ③ #증발연소           ④ #자기연소

  ※ 증발연소의 종류 : 황, 왁스, 파라핀 (양초), 가솔린(휘발유), 등유, 경유, 알코올,  #아세톤

5. 같은 산소를 포함하고 있어서 자기연소가 가능한 물질은 ? ①

   ① #니트로글리세린       ② 금속칼륨         ③ 금속나트륨         ④ #황린

   ※ 자기연소의 종류 : 니트로글리세린, 니트로셀룰로오스(질화면), #니트로화합물 (피크린산),

                                 #질산에스테르류 ( #셀룰로이드 )

6. 기체연료의 연소형태로서 연료와 공기를 인접한 2개의 분출구에서 각각 분출시켜 계면에서 연소시키게 하는 것은 ? ③

   ① 증발연소           ② 자기연소              ③ 확산 연소               ④ 분해 연소

  ※ 확산 연소

    ① 기체 연료가 공기 중의 산소와 혼합하면서 연소하는 현상

    ② 기체 연료의 연소형태로서 연료와 공기를 인접한 2개의 분출구에서 각각 분출시켜 #계면 에서 #연소 를 일으키는 것

7. 공기의 요동이 심하면 불꽃이 노즐에 정착하지 못하고 떨어지게 되어 꺼지는 현상을 무엇이라 하는가 ? ②

   ① 역화                    ② 블로오프 (Blow Off)                ③불완전 연소                ④ 플래시 오버

   ※ #블로우 #오프 (Blow off)

      ① 리프트 상태에서 불이 꺼지는 현상

      ② 공기의 요동이 심하면 불꽃이 노즐에 정착하지 못하고 떨어지게 되어 꺼지는 현상

8. 가스의 압력이 높은 상태에서 가스가 나오거나 버너가 오래되어 출구가 막혀 출구의 유효면적이 적어지므로

     버너내압이 높아져서 분출속도가 빠른 현상을 가져오게 된다. 이것을 무엇이라 하는가 ? ②

   ① 라이팅 백               ② 리프트             ③ 열로 팀                ④ 점화불량

   ※ #리프트 : 버너 내압이 높아져서 분출속도가 빨라지는 현상

9. 기체의 임계온도에 관한 설명으로 옳지 못한 것은 ? ②

   ① 임계온도 이상에서는 아무리 큰 압력을 가해도 기체는 액화하지 않는다.

   ② 임계온도는 그 압력값에 따라 그 값이 달라진다.

   ③ 임계온도는 분자간의 인력 및 반발력과 상관관계가 있다.

   ④ 용접용 산소 봄베 속의 산소가 액화산소가 아닌 것은 임계온도와 관계가 있다.

      ※ #임계온도 는 압력조건에 관계없이 일정하다.