아낌없이 주는 나무

1. 충전비 (충전비 체적)

​  ※ 비체적은 #밀도 의 반대개념이다. 즉, 어떤 물질의 단위 질량에 대한 체적의 비를 말한다.

  ⊙ 밀도는 단위 체적당 질량을 말하며 단위로는 [kg / ℓ] 이다.

  ⊙ 반대로 비체적은 단위 질량당 체적을 말하며 단위는 [ℓ/kg]을 쓴다.

  ⊙ 만약 밀도가 1.5 라면 1[ℓ]가 1.5 [kg]이라는 것이고 단위로는 1.5[kg/ℓ]이다.

  ⊙ 비체적이 1.5라며 1[kg]이 1.5[ℓ]라고 것으로 단위로는 1.5[ℓ/kg]을 쓴다.​

  ex) 실(방)의 체적이 270 [㎥] (가로×세로×높이)인 방에 #화재 가 발생하여 #CO2 를

        135[㎥]를 방사했을 때 CO2의 체적 %와 O2의 체적 %는 얼마인가 ?

  ※ 산소체적은 산소의 체적 %가 연소범위 하한인 15 [%] 이하 되었는지 확인하기 위한 것이다. 백분율은 전체 체적에

      대한 해당 물질의 체적의 비를 말한다.

​

  ▣ 이상의 일반적인 체적비를 산출하는 계산식이고 소방에서는 다음의 식으로 산정하다.

  ex) 270[㎥]의 화재실에 CO2를 방사하여 산소농도를 15 [%]로 만들고 싶다면 이산화탄소의 농도와 이산화탄소의 체적은

       얼마인가 ?

[풀이] 먼저 목표로 하는 산소를 농도를 위해 이산화탄소(CO2)의 #체적비 를 구한다.

          구한 이산화탄소(CO2)의 체적비를 이용하여 이산화탄소(CO2)의 체적을 구한다.

​

나. CO2 의 기화체적 [㎥]

  ▣ 일반적으로 물질의 기화체적은 다음식으로 계산한다..

  ▣ 하지만 소방에서는 CO2의 기화체적을 다음 식으로 산정한다.

   ex) 270[㎥] 의 실내의 산소 농도를 15 [%]로 낮출려면 필요한 이산화탄소의 체적은 ?

 ※ 위 식을 이용하면 간단하게 #이산화탄소 (CO2)의 체적을 구할 수 있어 소방에서는

  #이상기체 #방정식 을 사용하지 않고 간략식을 이용하여 계산한다.

2. 연소범위 = 연소한계 = 폭발범위

 가. 가연성 기체라 하더라도 점화원의 존재 하에 산소와 연소 범위 내에 있을 때 발화하며 연소범위가 넓을 수록 위험하다.

    ① 연소하한계 : 연소가 일어나는 하한

    ② 연소상한계 : 연소가 일어나는 상한

  【 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.

     ※ 이산황화탄소는 지구상에서 가장 위험도가 큰 물질

​

나. 물질별 연소 범위

4. 혼합가스의 폭발하한계

   ▣ 가연성 가스와 혼합되었을 때 폭발하한계는 르 샤틀리에 법칙에 의하여 다음과 같이 계산된다.

   ▣ 혼합가스의 폭발범위의 계산에는 한계가 있다.

     ⊙ 성질이 비슷한 혼합 가스의 혼합계에만 적용이 가능하다.

     ⊙ 각 성분간에 반응이 일어나면 적용이 곤란하다.

     ⊙ 냉연현상을 수반하는 경우에는 적용이 불가능하다.

​

【르 샤틀리의 폭발범위 계산】

  예제1) ⊙ 혼합가스 조성 : 메탄 30%, 에탄 25%, 프로판 45%

             ⊙ 각 가스의 폭발범위 : 메탄 : 5~15%, 에탄 : 3~12.4%, 프로판 : 2.1~9.5%

             ⊙ 혼합가스의 하한 값 계산​

  예제2) ⊙ #혼합가스 조성 : 메탄 120ℓ, 에탄 100ℓ, 프로판 180ℓ

             ⊙ 각 가스의 폭발범위 : 메탄 : 5~15%, 에탄 : 3~12.4%, 프로판 : 2.1~9.5%

             ⊙ 혼합가스의 하한 값 계산

3. 메탄 80 [vol %], 에탄 15 [vol %], 프로판 5 [vol %]인 혼합가스의 공기 중 폭발하한계는 약 몇 [vol %]인가 ?

     (단, 메탄, 에탄, 프로판의 공기중 폭발하한계는 각각 5.0 [vol %], 3.0 [vol %], 2.1 [vol %] 이다.) ④

   ① 3.23          ② 3.61                ③ 4.02                  ④ 4.28

4. 다음 물질 중 공기에서의 위험도 (H)값이 가장 큰 것은 ? ①

   ① #에테르         ② 수소              ③ 에틸렌                 ④ #프로판

​

※ 위험도

5. 화재의 위험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 ? ③

   ① 인화점 및 착화점이 낮을 수록 위험하다.

   ② 착화에너지가 작을 수록 위험하다.

   ③ 비점 및 융점이 높을 수록 위험하다.

   ④ #연소범위 는 넓을 수록 위험하다.

​

※ 위험도는 증기압이 클수록, #비점 및 #융점 이 낮을 수록 위험하다.

1. 연소의 정의

  ▣ #가연물이 공기중에 있는 산소와 반응하여 열과 빛을 동반하여 급격히 산화반응을  하는 현상

  ▣ 일종의 산화반응으로 그 반응이 너무 급격하여 열과 빛을 동반하는 발열반응

    ⊙ #산화반응 / 열과 빛을 동반

    ⊙ 연소가 아닌 것 : 쇠못이 녹이 슨다.

          ⇒ 녹이 스는 것은 산화반응에 해당하지만 열과 빛을 내지 않음

      ㉠ 산소와 결합하는 산화반응이어야 한다.

      ㉡ 발열반응이어야 한다.

      ㅇ③ 빛을 발생시켜야 한다. (단, 훈소(Smoldering)는 제외 : 훈소는 빛을 발생하지 않음)

           ※ A + B ⇒ C + D + 에너지 (kcal)

        ⊙ 일반적으로 화학반응은 에너지 변화를 동반하는데 반응에서 발생하는 에너지 변화가 클수록 반응 속도가

             빠르게 된다.

​

2. 연소현상과 관련이 있는 것

   ① #부탄가스 라이터에 불이 붙었다.

   ② 황린을 공기중에 방치했더니 불이 붙었다.

   ③ 알콜램프에 불이 붙었다.

​

3. 연소의 색과 온도 ★★★

   ※ 암, 적, 휘, 황, 백, 휘

   ※ 원자량

       ㉠ 수소 H = 1 ㉡ 탄소 C = 12 ㉢ 질소 N = 14 ㉣ 산소 O = 16  ㉤ 불소 F = 19 ㉥ 염소 Cl = 35.5 ㉦ 브롬 Br = 80

       ㉧ 요오드 I = 127   ㉨ 아르콘 Ar = 40

   ※ 산소 (O2)의 중량 %​

   ※ 공기의 구성성분

     ① 질소(N2) : 78 % = 78 vol %

     ② 산소 (O2) : 21 % = 21 vol %

     ③ 아르곤(Ar) : 1 % = 1 vol %

     ④ 이산화탄소 (CO2) : 0.03% = 0.03 vol %

​

   ※ 위험환경 : 산소농도 23 %

                        일반 : 21 %

                        불안전 연소 : 18 %

                        최소산소농도 : 15 %

    ⊙ 일반적으로 연소가 되기 위해서는 공기중의 산소농도가 15 [%] 이상이어야 한다.

         ◈ 최소산소 농도 (MOC)

    ⊙ 가연물이 연소시 필요로 하는 최소 농도

       ※ 산소농도가 MOC 미만이 되면 연소가 중지되며, 연소성이 우수한 가연물일 수록 MOC가 작다.

  [증기압과의 관계]

     ㉠ 증기압이 높다 = 기체가 되기 쉽다 = 증발이 쉽다

         * 증기압 : 액체가 기체가 되려고 하는 압력

            ⊙ 비등점이 낮다. ⊙ 인화점이 낮다.

         * 비등점 : 물 100[℃], 알코올 78 [℃]

     ㉡ 탄소수가 적다 → 증기압이 높다.

         * 메탄 CH4, 에탄 C2H6, 프로판 C3H8, 부탄 C4H10, 펜탄 C5H12 (액체)

​

【 출제예상문제】

​

1. 다음 중 연소와 가장 관련이 있는 화학반응은 ? ① 산화반응

2. 연소현상과 관계가 없는 것은 ? ④

   ① 부탄가스라이터에 불이 붙었다.

   ② 황인을 공기중에 방치했더니 불이 붙었다.

   ③ 알코올 램프에 불이 붙었다.

   ④ 공기중에 돌출된 쇠못이 녹이 슬었다.

3. 보통 화재에서 암적색 불꽃의 온도는 섭씨 몇 [ ℃] 정도인가 ?

    ② 700 ~ 750 [℃]

4. 연소의 3요소가 아닌 것은 ? ②

   ① 가연물         ② 소화약제          ③ 산소공급원         ④ 점화원

5. 가연물이 되기 위한 조건으로 가장 거리가 먼 것은 ? ①

   ① 열전도율이 클 것

   ② 산소와 친화력이 좋을 것

   ③ 표면적이 넓을 것

   ④ 활성화 에너지가 작을 것

6. #물질 의 연소시에 산소공급원이 될 수 없는 것은 ? ④

   ① #산화칼슘     ② 과산화나트륨      ③ #질산나트륨      ④ 압축공기

7. 공기중의 산소는 약 몇 [vol %] 포함 되어 있는가 ? ③

      21 [vol %]

8. 다음중 점화원이 될 수 없는 것은 ? ②

   ① #정전기        ② #기화열           ③ 전기불꽃           ④ 마찰열

9. 연소에서 연쇄반응은 어느 것에 해당하는가 ? ②

     연소의 4면체적 요소

10. 가연성 물질이 아닌 것은 ? ②

    ① 수소        ② 산소          ③ #메탄           ④ #암모니아

1. 플래시 오버 (Flash over) : 순발 연소

​

가. 정의

   ① 폭발적인 착화 현상

   ② 폭발적인 화재 확대 현상

   ③ 건물 화재에서 발생한 가연성 가스가 일시에 인화하여 화염이 충만하는 단계

   ④ 실내의 가연물이 연소됨에 따라 생성되는 가연성 가스가 실내에 누적되어 폭발적으로

        연소하여 실 전체가 순간적으로 불길에 휩싸이는 현상

   ⑤ 옥내 화재가 서서히 진행하여 열이 축적되었다가 일시에 화염이 크게 발생하는 상태

   ⑥ 다량의 가연성 가스가 동시에 연소되면서 급격한 온도상승을 유발하는 현상

 나. 발생시간 : 화재발생 후 5 ~ 6 분 경

 다. 발생시점 : 성장기 ~ 최성기 (성장기에서 최성기로 넘어가는 분기점)

 라. 실내 온도 : 약 800 ~ 900 [℃]

    ※ 플래시 오버 포인트 (Flash Over Point) : 내화 건축물에서 최성기로 보는 시점

​

나. 플래시 오버에 영향을 미치는 것

   ① 개구율

   ② 내장재료 (내장 재료의 제성상, 실내의 내장재료)

   ③ 화원의 크기

   ④ 실의 내 표면적 (실의 넓이 · 모양)

   ⑤ 가연물의 양 · 종류

   ⑥ 산소의 농도

​

다. 플래시 오버의 발생시간고가 내장재의 관계

   ① 벽 보다 천장재가 크게 영향을 받는다.

   ② 가연재료가 난연재료 보다 빨리 발생한다.

   ③ 열전도율이 적은 내장재가 빨리 발생한다.

   ④ 내장재의 두께가 얇은 쪽이 빨리 발생한다.

​

라. 플래시 오버 시간 (FOT)

   ① 열의 발생속도가 빠르면 FOT는 짧아진다.

   ② 개구율이 크면 FOT는 짧아진다.

   ③ 개구율이 너무 크게 되면 FOT는 길어진다.

   ④ 실내부의 FOT가 짧은 순서는 천장, 벽, 바닥의 순이다.

   ⑤ 열전도율이 작은 내장재가 발생시각을 빠르게 한다.

​

2. 백드래프트 (Back draft)

① 산소의 공급이 원활하지 못한 화재실에 급격히 산소가 공급될 경우 순간적으로 연소하

    여 화재가 폭풍을 동반하여 실외로 분출하는 현상

② 소방대가 소방 활동을 위하여 화재실의 문을 개방할 때 신선한 공기가 유입되어 설내에

    축적되었던 가연성 가스가 단시간에 폭발적으로 연소함으로써 화재가 폭풍을 동반하여

    실외로 분출되는 현상으로 감쇠기에 나타 난다.

③ 화재로 인하여 산소가 부족한 건물 내에 산소가 새로 유입된 때 고열가스의 폭발 또는

    급속한 연소가 발생하는 현상

④ 통기력이 좋지 않은 상태에서 연소가 계속되어 산소가 심히 부족한 상태가 되었을 때

    개구부를 통하여 산소가 공급되면 실내의 가연성 혼합기가 공급되는 산소의 방향과

    반대로 흐르며 급격히 연소하는 현상으로서 "역화현상"이라고 하며 이 때에는 화염이

    산소의 공급통로로 분출되는 현상을 눈으로 확인할 수 있다.

  ※ draft : 미국식 [dræft] 영국식 [drɑːft] 1. [명사] (아직 완성본이 아닌) 원고, 초안 2. [명사][금융] (은행이 발행한) 어음

                3. [형용사][美] (== draught) 기사의 초고

                1. [명사] (방 안 같은 한정된 공간 안에 흐르는 한 줄기의) 찬바람[외풍]

                2. [명사][격식] 죽 들이마시기, 한 모금, 3. [형용사] (병이 아니라) 통에서 따라 파는

                4. [형용사][격식] 무거운 짐을 끄는 데 쓰는

                    bank draft (banker's draft) 미국식 영국식 [명사] 은행 환어음

                    draft dodger 미국식 영국식 [명사][美 못마땅함] 병역 기피자 (→conscientious objector

                    Draft MLB 2012 : [스포츠] 2012년 메이저 리그 신인 선수 선택 회의

​

【 출제 예상 문제】

​

1. 플래시 오버 (Flash over)에 대한 설명으로 옳은 것은 ? ②

   ① 건물화재에서 가연물이 착화하여 연소하기 시작하는 단계이다.

   ② 축적된 가연성 가스가 일시에 인화하여 화염이 확대되는 단계이다.

   ③ 건물화재에서 화재가 쇠퇴기에 이른 단계이다.

   ④ 건물화재에서 가연물의 연소가 끝난 단계이다.

  [플래시 오버] 화재실 내 열분해에 의해 축적된 가연성 가스에 의해 실 전체에 화염이 확산

        되는 현상을 말하는데 국부적인 화재에서 실 전체로의 화재확대를 의미하며, 성장기에

        서 최성기로 넘어가는 분기점이 된다.

​

2. 플래시 오버 (Flash over) 현상에 대한 설명으로 틀린 것은 ? ①

   ① 산소의 농도와 무관하다.

   ② 화재공간의 개구율과 관계가 있다.

   ③ 화재공간 내의 가연물의 양과 관계가 있다.

   ④ 화재실 내의 가연물의 종류와 관계가 있다.

  [플래시 오버에 영향을 미치는 것]

    ① 개구율                      ② 내장재료 (내장 재료의 제성상, 실내의 내장재료)

    ③ 화원의 크기              ④ 실의 내표면적 (실의 넓이 · 모양)

    ⑤ 가연물의 양·종류     ⑥ 산소의 농도

​

3. 일반적으로 화재의 진행 상황 중 플래시 오버는 어느 시기에 발생하는가 ? ②

   ① 화재발생 초기                                          ② 성장기에서 최성기로 넘어가는 분기점

   ③ 최성기에서 감쇠기로 넘어가는 분기점    ④ 감쇠기 이후

  [플래시 오버] 화재실 내 열분해에 의해 축적된 가연성 가스에 의해 실 전체로 화염이 확산

       되는 현상을 말하는 데 국부적인 화재에서 실 전체로의 화재확대를 의미하며, 성장기에

       서 최성기로 넘어가는 분기점이 된다.

​

4. 화재가 일정 이상 진행되어 문틈으로 연기가 새어들어 오는 화재를 발견할 때의 일반적

    인 안전대책으로 잘못된 것은 ? ①

   ① 빨리 문을 열고 복도로 대피한다.

   ② 바닥에 엎드려 숨을 짧게 쉬면서 대피대책을 세운다.

   ③ 문을 열지 않고 수건 등으로 문틈을 완전히 밀폐한 후 창문을 열고 화재를 알린다.

   ④ 창문으로 가서 외부에 자신의 구원을 요청한다.

  [피난] 문틈으로 연기가 들어 올 경우 급하게 문을 열면 화염 내지 연기에 의해 위해를

        받을 수 있으며 심할 경우 백드래프트(Back draft)가 일어날 수 있기 때문에 연기가

        들어오는 것을 막고 대책을 강구하여 창문 등으로 구원요청을 하여야 한다.

​

5. 내화건물의 화재에서 백드래프트 (back draft) 현상은 주로 언제 나타나는가 ? ①

   ① 감쇠기       ② 초기         ③ 성장기           ④ 최성기

  [백드래프트(Back draft)] : 소방대가 소방활동을 위하여 화재실의 문을 개방할 때 신선한

      공기가 유입되어 실내에 축적되었던 가연성 가스가 단기간에 폭발적으로 연소함으로

      써 화재가 폭풍을 동반하며 실외로 분출되는 현상으로 감쇠기에 나타난다.

​

6. 플래시 오버 (Flash over) 발생시간과 내장재의 관계에 대한 설명 중 틀린 것은 ? ②

   ① 벽 보다 천장재가 크게 영향을 미친다.

   ② 난연재료는 가연재료 보다 빨리 발생한다.

   ③ 열전도율이 작은 내장재가 빨리 발생한다.

   ④ 내장재의 두께가 얇은 쪽이 빨리 발생한다.

  [플래시 오버(Flash over)의 발생시간과 내장재의 관계]

    ① 벽 보다 천장재가 크게 영향을 받는다.

    ② 가연재료가 난연재료 보다 빨리 발생한다.

    ③ 열전도율이 적은 내장재가 빨리 발생한다.

    ④ 내장재의 두께가 앏은 쪽이 빨리 발생한다.

​

7. 산소의 공급이 원활하지 못한 화재실에 급격히 산소가 공급될 경우 순간적으로 연소하여

     화재가 폭풍을 동반하여 실외로 분출하는 현상은 ? ③

   ① 플래시 오버       ② 보일오버          ③ 백드래프트            ④ 슬롭오버

  [백드래프트 (back draft) ]

   ① 산소의 공급이 원활하지 못한 화재실에 급격히 산소가 공급될 경우 순간적으로 연소하

        여 화재가 폭풍을 동반하여 실외로 분출하는 현상

   ② 소방대가 소방활동을 위하여 화재실의 문을 개방할 때 신선한 공기가 유입되어 실내에

        축적되었던 가연성 가스가 단기간에 폭발적으로 연소함으로써 화재가 폭풍을 동반하

        며 실외로 분출되는 현상으로 감소기에 나타난다.

   ③ 화재로 인하여 산소가 부족한 건물 내에 산소가 새로 유입된 때 고열가스의 폭발 또는

        급속한 연소가 발생하는 현상

   ④ 통기력이 좋지 않은 상태에서 연소가 계속되어 산소가 심히 부족한 상태가 되었을 때

        개구부를 통하여 산소가 공급되면 실내의 가연성 혼합기가 공급되는 산소의 방향과

        반대로 흐르며 급격히 연소하는 현상으로서 "역화현상"이라고 하며 이 때에는 화염이

        산소의 공급 통로로 분출되는 현상을 눈으로 확인할 수 있다.