고온 표면에서 액체류의 점화 특성 분석

• 영문명: An Analysis for Ignition Characteristics of Liquids on Hot Surface
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 한호식(Ho-Sik Han) 김우근(Woo-Geun Kim) 황철홍(Cheol-Hong Hwang)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회 학술대회논문집』2021년도 추계학술대회 논문집, 37~37쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.11.25

국문 초록

고온표면에서 액체류의 점화 현상은 산업현장의 터빈, 선박의 엔진, 자동차, 항공기 등과 같은 설비에서 화재를 발생시키는 주요 원인으로 볼 수 있다. 설비의 과열, 과부화 등으로 가열될 수 있는 상황에서 고온의 고체 표면에 연료의 누출이 발생되면, 연료가 스스로 점화될 수 있는 충분한 에너지가 전달되기 때문에 점화가 발생될 수 있다. 또한 액체는 지속적으로 누출될 수 있으며, 자체적으로 갖고 있는 단위 질량 당 에너지 발생률이 높기 때문에, 일반 화재에 비해 매우 빠른 속도로 성장할 수 있으며, 대형 화재로 발전될 가능성이 매우 높다. 이와 같이 고온 표면에 누출된 연료로 인한 화재를 예방하기 위해서는 고온 표면에서 연료에 대한 정확한 점화 특성을 검토할 필요가 있다. 고온 표면에 의한 액체류의 점화는 자동차 및 항공 산업에서 잘 알려져 있지만, 점화 메커니즘을 이해하기 위한 기본적인 연구는 찾아보기 어려우며, 문헌에서 사용할 수 있는 데이터는 극히 제한적이다. 고온 표면 점화온도는 수많은 변수에 의존하기 때문에 신뢰할 수 있는 값을 인용하기가 어려우며, 이를 측정하기 위한 표준 방법 또한 찾아보기 어렵다. 또한 동일한 조건에서도 실험의 재현성이 확보되기 어렵기 때문에 측정결과를 한 값으로 표현하는 방법은 매우 큰 오차를 야기시킬 수 있다. 이에 최근에는 고온 표면 점화온도에 대한 측정결과를 특정 온도 범위 내에서 점화되는 가능성으로 표현하는 확률적 접근방법을 채택하고 있다. 그러나 본질적으로 액체류의 고온 표면 점화온도의 측정결과에 대한 분석 및 점화 특성을 분석하기 위한 연구는 찾아보기 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 고온 표면에서 액체류의 점화 특성을 보다 체계적으로 분석하기 위해, 실험에서 선정된 액체류의 인화점, 연소점, 자기착화 온도 등을 측정하였으며, 실험의 재현성이 확보될 수 잇는 고온 표면 점화온도 측정 장치가 제작되었다. 실험방법은 자기착화 온도를 측정하기 위한 표준방법인 ASTM E 659를 부분적으로 인용하였으며, 고온 표면 위에 낙하된 액체의 boiling 현상을 보다 정확하게 확인하기 위해 하이스피드 카메라를 이용하여 점화된 순간이 촬영되었다. 또한 실험의 낮은 재현성으로 인해 감소될 수 있는 신뢰성을 확보하기 위한 다양한 노력이 이루어졌다. 결론적으로 고온 표면에서 액체류의 점화 특성은 다양한 연소특성에 대한 정보와 boiling 현상에 대한 분석을 통해 해석될 수 있음을 확인하였다.

키워드

Hot surface ignition Ignition characteristic Boiling Fire safety