소방 / 기상폭발 vs 응상폭발

 

기상폭발과 응상폭발

기상폭발과 응상 폭발

폭발을 일으키는 원인물질의 상태에 따라 기상폭발과 응사 폭발로 분류할 수 있다. 여기서 은상이란 고체상과 액체상을 모두 포함하는 말이며 기상이란 기체상을 말한다. 은상은 기상에 비하여 밀도가 102~103배이므로 그 폭발의 양상이 다르다.

 

기상폭발
기상폭발에는 가스폭발, 분무 폭발, 분진폭발, 가스의 분해폭발, 증기 운 폭발이 있다.

가스폭발 : 수소, 일산화탄소, 메탄, 프로판, 아세틸렌 등의 가연성 가스와 지연성 가스와의 혼합기체가 존재할 때 항상 폭발이 발생하는 것은 아니고 다음의 두 가지 조건이 동시에 만족할 때에 발생한다. 

조성조건, 발화 원의 존재 조건이 만족 되어야 한다.

분무 폭발 : 공기 중에 분출된 가연성 액체의 미세한 액적이 무상으로 되어 공기 중에 부유하고 있을 때 발생한다. 인화점 이하에서도 폭발이 가능하다.

분진폭발: 분진폭발은 가연성 고체의 미분이 공기 중에 부유하고 있을 때 어떤 착화 원에 의해 에너지를 주면 폭발하는 현상으로 탄광에서 분진폭발이 대표적인 예이다. 분진폭발 조건은 가연성, 미분 상태, 조연성 가스 중에서의 교반과 운동, 점화원의 존재 등이 있다. 분진폭발의 특성으로는 연소속도나 폭발압력의 가스폭발에 비교하여 작으나 연소시간이 길고, 발생에너지가 크기 때문에 파괴력과 연소 정도가 크다. 발생에너지는 최고치로서 비교한 경우, 가스폭발의 수배 정도이다. 분진폭발에는 불완전연소가 많이 발생하기 때문에 일산화탄소와 같은 독성물질의 발생이 많다. 분진폭발이 가스폭발보다 최소발화에너지가 크므로 착화는 더 어렵다.

분해폭발 : 분해폭발은 공기나 산소와 섞이지 않더라도 가연성 가스 자체의 분해 반응열에 의해 폭발하는 현상을 말한다. 아세틸렌, 비닐아세틸렌, 오존, 아산화질소, 산화질소, 사이안화수소 등이 있다. 상당히 큰 발열을 동반하기 때문에 분해에 의해 가스가 열창 되고, 압력상승과 방출에 의해 폭발이 일어난다. 공기가 섞이지 않은 순수한 상태에서도 폭발이 가능하므로 폭발상 한계는 100%이다.

증기 운 폭발 : 대기 중에 가연성 기체 또는 기화하기 쉬운 가연성 액체가 유출되어서 대량의 가연성 혼합기체가 형성되어 발생하는 폭발이다. 밀폐된 공간 외에서 발생하는 현상으로 자유공간 중의 증기 운 폭발 이라고도 한다. 파이어볼이 형성된다든지 아주 드물긴 하지만 폭굉으로 전이되는 경우도 있다,

응상 폭발

응상폭발에는 증기 폭발, 수증기폭발, 전선 폭발, 물질의 혼합에 의한 폭발, 폭발성 물질의 폭발 등이 있다. 

수증기 폭발

용융 금속과 같은 고온 물질이 물속에 투입되었을 때 급격하게 비등하여 발생하는 폭발 현상이다. 수중 폭발과 같은 물리적 폭발은 화염을 동반하지 않는다. 보일러의 관 체가 어떤 사고에 의하여 일부분이라도 파손되면 상변화로 폭발 현상을 나타내는 경우가 있다.

 

증기 폭발 

 

액화가스가 사고로 인해 물 위에 분출되었을 때는 조건에 따라서 급격한 기회에 동반하는 비등 현상을 나타내는 것으로 액상에서 기상으로 급격한 상변화에 의한 폭발 현상이다. 수증기 폭발을 포함해 증기 폭발이라고 부른다. 증기 폭발은 단순한 상변화에 의한 폭발로 발생과정에서 착화를 해야 하지 않으므로 화염의 발생은 없다. 증기 폭발은 단순한 상변화에 의한 폭발로 발생과정에서 착화를 해야 하지 않으므로 화염의 발생은 없다. 증기 폭발에 의하여 공기 중에서 기화한 가스가 가연성인 경우에는 증기 폭발에 이어서 가스 폭발이 발생할 위험이 있다.

 

물질의 혼합에 의한 폭발

2종 이상의 액체인 물질이 혼합된 경우에 양자 간의 확산, 상호용해 등의 물질이동에 의한 혼합 열이 발생하고 이에 따라 폭발이 일어나는 것을 말한다. 화학반응을 수반하여 발화폭발과 같은 위험성이 일어나는 것을 말한다. 화학반응을 수반하여 발화폭발과 같은 위험성이 일어나 원래의 물질보다 위험성이 증대되는 것이 기혼합위험의 현상이다. 혼합위험물은 단독으로 폭발성, 인화성, 가연성, 금수선, 강산화성의 일정 성질을 갖는 것이 많이 있기 때문에 이들 성질을 갖는 물질의 취급에 신중히 처리하여야 한다. 위험물안전관리법의 위험물 중 제1류와 제6류, 제3류와 제4류, 제5류와 제2류와 제4류는 혼재하여도 혼 촉발과 위험이 없다.

폭발성 물질의 폭발 : 고체 또는 액체의 상태로 폭발성을 가지는 화합물을 폭발성 물질이라고 한다. 대표적으로 군사용이나 산업용에 사용되는 화약류들에 의한 폭발을 말한다. 

전선 폭발 : 전선에 허용전류 이상의 대전류가 흐를 때 순식간에 전선이 가열되어 용융과 기화가 급속하게 진행되면서 폭발하는 현상이다.

폭연과 폭굉

 

폭발을 화염의 전파속도에 따라 음속을 기준으로 그 미만이면 폭연 그 이상이면 폭굉으로 나눌 수 있다.

폭연

폭연은 급격한 연소반응으로서 화염의 전파속도가 음속보다 느린 것을 말하며 그 화염의 전파속도는 10m/sec 정도이다. 폭연은  폭굉과 달리 충격파를 형성하지 않는다. 폭연은 열의 분자확산 반응물과 연소생성물의 난류 혼합에 의해 전파된다. 내연기관 안에서 휘발윤고 광기의 혼합물은 거의 1/300초 안에 완전연소가 일어나는데 이것이 폭연이다. 폭연은 폭굉으로 변화될 수 있으며, 에너지 방출 속도가 열 전달 속도에 영향을 받는다. 

 

폭굉 

폭굉은 폭발적 연소반응으로서 화염의 전파속도가 음속보다 빠른 것을 말하며 일반적으로 화염의 전파속도는 1,000~3,500m/sec이다. 폭연에서 압력 증가는 일반적으로 수 기압 정도이나, 폭굉의 경우는 압력 상승이 일반적으로 10배 정도 또는 그 이상으로 높아진다. 반응 면이 혼합물을 자연발화온도 이상으로 압축시키는 강한 충격파에 의해 전파된다. 동시에 충격파는 연소반응에 의해 방출되는 열에 의해 유지된다. 폭굉파는 음파와 달리 폭굉파가 통과한 곳은 화학적 조성이 변하므로 가역적인 탄성파로 취급되지 않늗나. 에너지 방출 속도는 열 전달 속도에 기인하지 않고 압력파에 의존한다.