소방 기술사 이젠 합격 : 그래프 및 계산식으로 소방공부 기본정리하기 - 세번째 내용

 

 

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오랜만에 세번째 글을 올리게 되었다. 여러가지 변수가 생기게 되는 시간들이었다. 그럼에도 공부는 계속해야 하는데 자기 자신이 습득해야 할 공부의 분량을 요약하고 정리하는것이 공부의 시작인것 같다. 사람은 아무래도 글보다는 그림이나 그래프같은 형상에 대한 기억이 더 잘 되는것 같아서 이런식으로 소방공부하는 것이 큰 도움이 되는 것 같다. 물론 이건 나의 소견일뿐이니 참고로만 생각해주시면 좋겠다.

오늘도 열심히 하루를 보내시기를~!

 

1. 연소의 정의 및 연소의 3요소  ->기출문제 120회 소방기술사(열에너지원~)

 

1)연소란, 가연물이 산화반응을 해 빛과 열을 수반하는 현상을 말한다.

           발열반응, 발광반응, 산화반응

2)연소의 4요소

  가연물, 산소공급원, 점화원 (연소의 3요소) + 연쇄반응 

  가연물 - 제거소화, 산소공급원 - 질식소화, 점화원 - 냉각소화, 연쇄반응 - 부촉매(억제)

3)가연물 구비조건 - 최산비비열

  최소점화에너지 작아야~ / 산소와의 친화력이 커야~/ 비열이 작을것 / 비표면적이 커야~/ 열전도율이 작아야~

 

4)산소공급원

  공기의 조성

여기서 탄산가스는 CO2를 말한다.

*지연성(조연성)가스 -> 자기는 연소 안하지만 도와주는~ , F2, Cl2, Br2, I2 (할로겐 원소)

*산화제 -> 분자내 다량산소 함유~~, 제1류,제6류 위험물, 오존 등

*자기반응성(연소성)물질 -> 연소 필요한 산소공급원 함유 물질, 제5류위험물(니트로글리세린, 니트로셀룰로즈, TNT)

 

5)점화원 종류 -->나고충전 정복자단

나화, 고온표면, 충격마찰, 전기불꽃, 정전기불꽃, 복사열, 자연발화, 단열압축

화학적- 연소열, 분해열, 중합열

 

*단열압축 -> 단열 상태에서 높은 압력으로 기체 압축하면 온도가 상승~ 현상

2. 연소의 형태 및 연소법의 종류

 

1)연소의 분류

 (1)발열, 방열 균형따른 분류

  정상연소, 비정상연소 (발열속도>방열속도, 폭발~)

(2)불꽃유무 따른 분류 -> 불꽃연소(표면화재), 표면연소(작열연소, 심부화재)

 

2)연소의 형태

상태변화 개념

*기체연소 ->확산연소, 예혼합연소

*액체연소 -->증발연소, 분해연소 (고체의 연소와 다른점은 상태변화가 생기는 것이다)

*고체연소 -> 자기연소(니트로글리세린, 질산에스테르류), 표면연소(목탄,코크스,금속분), 증발연소(파라핀,황), 분해연소(목재,석탄,종이,플라스틱)

 

3)연소 방법 ->분젠식(불꽃길이 짧, 온도 높~~) 적화식(불꽃길이 길, 온도 낮), 세미분젠식 연소법, 전1차공기식 연소법

 

3. 기체의 연소

 

1)확산 연소

 연료가스, 산소 농도따라 반응영역으로 이동하는 연소과정~ / 서로 반대방향으로 이동할때 발생하는 화염~

확산화염의 구조

확산화염의 예 -> 대부분 확산화염은 자연화재/ 성냥화염, 양초화염, 액면화재 화염, 산림화재 화염 등

* Reynold 수와 확산화염의 길이의 관계 (분출속도 ∝ 화염의 높이관계)

(1)층류화염 영역 (Re < 2100) ->Re수 증가 따라 화염길이 증가 (반응속도>분출속도) / 유출구면적 A에 의존함 / 교란영역 없는 확산화염 형태

(2)전이영역 화염 (2100< Re < 4000) ->분출속도, 온도 상승돼 인입공기 양은 증가 / 이때 난류발생, 화염 흐트러지게 되고, 반응속도 = 분출속도 / Re수 증가 따라 화염길이 감소, 교란영역 증대

(3)(완전)난류화염 영역 (Re > 4000) ->화염길이, 교란영역 크기가 Re 수와 무관하게 일정/ 분출속도 ? 화염속도 시에 시작, 공기인입 및 원료 분출이 양론혼합비 되는 지점~~

2) 예혼합 연소

*정의 ->연료가스, 공기가 발화, 전파되기 전에 미리 혼합된 상태에서 분출, 연소하는 과정 / 화염면 전파가 수반

*특징 ->화염면 전파 수반/ 밀폐공간서 급격 압력증가/ 화염면에 충격파 형성 가능~/ 연료, 1차 공기 공급을 인위적 제어, 조절가능/ 화염대가 예열대과 반응대로 나뉘어~~

*예혼합(연소)화염의 구조

* 예 혼합연소화염의 예 -->분젠식 가스버너 화염/ 산소, 아세틸렌 용접기의 토치화염/ 가솔린 엔진 화염

 

4. 액체의 연소 ->기출문제 107회 소방기술사

 

1)액체 연소 메카니즘

 가연성 혼합기 형성 -> 액체의 발화(하나의 열원으로 가열,연소)-> 액체의 인화(개별적 열원(불꽃, 열면) 의해 가열, 연소~)

2)액체연소에 영향을 주는 인자 - 압산발분 열표비

압력(높을수록 액체연소 쉽다, 화학적활성도 커)/ 산소 및 연소범위(LFL)(산소농도 높을수록, 연소범위 낮을수록~,화학적친화력)/ 발열량(클수록~)/ 분자구조(분자량 클수록, 분자구조 복잡할수록~)/ 열전도율(열전도도 낮을수록)/ 반응표면적(표면적 클수록,넓을수록~)/ 비점(낮을수록~)

 

5. 액적연소

 

1)정의 -> 액체가 직경 10마이크로미터 이하 미세액적 분산 경우를 액적연소라 ~ 전형적 예혼합 연소/ 가연성액체가 공기중 부유상태 액적으로 흩어질시 쉽게 발화, 급속 연소 초래/ 연소에서 매우 효과적 방법으로~ 디젤엔진등에 다양하게 이용/ 반면, 고압의 유압설비에서 분무폭발과 같이 매우 위험

 

2)액적연소 이론적 배경

 액적표면에서의 질량손실속도(연소속도) -> m = h/Ca ln(1 + B)

 h(대류전열계수), 누셀수Nu = hl/k (대류/전도) / h= Nu k/d, 액적이 미세할수록  증발용이, 연소촉진

 

3)특징 ->연소속도(액적크기 작을수록)/ 난류성 클수록/ 화염 작고, 비발광성/ 복사 거의 없, 주로 대류 열전달~/ 인화점 이하에서도 발생/ 분무폭발, 박막폭굉 - 액적연소의 일종

 

※비점 -> 액체 평형증기압이 액체표면의 전압과 같게 될때의 온도/ 비점 낮을수록 증발용이해 연소가 용이

비점의 개념도

6. 고체연소

 

1)고체연소의 분류 ->고체표면서 반응경우(표면연소)/ 증발해 기상상태서 반응경우(분해, 증발, 자기연소)

2)고체연소의 종류 -> 표면연소, 분해연소, 증발연소, 자기연소

3)고체의 발화점, 인화점

->분해 의해 발생된 가연성가스가 연소, 열분해속도는 온도에 비례, 고체 발화가능한 가연성가스 발생가능온도--인화점/

인화점 축적은 전기로에서 실시

4)고체연소 대한 형상의 영향

->고체 형상 따라 달라~, 고체 표면적 크고 작음에 의한 것~/ 박판>각주>원주>구형 / 표면적 클수록 연소속도 빠른 이유 : 표면적 넓은 면에서 열흡수, 열발산은 어려움.  (고체 열전도율 비해 주위 기체 열전도율이 낮기때문)

 

7. 연소효율과 열효율

 

1)연소효율

 

2)열효율

*열효율은 가열장치 로의 열전달능력, 동력발생장치의 열기관 에너지변환 능력 나타냄, 연료 발열량의 유효이용률을 나타낸다

열효율 개념

3)연소효율과 열효율의 차이점

-->연소효율은 연소자체 가지고있는 열량을 얼마나 발생시켜느냐는 비율~, 열효율은 모든효율 감안한 시스템 전체 최종효율 의미/ 연소효율은 90~100%, 열효율은 내연기관경우 40% 넘기기 어렵다

 

8. 연소의 이상현상 --> 기출문제 112회 소방기술사

-->불황 역리블 (불완전연소, 황염, 역화, 리프팅, 블로우 오프

1)불완전연소 ->공기량 부족시 발생/ 과다 가스공급/ 불꽃 온도 낮을때/ 가스, 공기 접촉및 혼합 불충분시/ CO, CO2다량발생

2)황염 ->불꽃색이 황색, 연소현상/ 탄소입자 많아져서 불완전연소 됨/ 1차공기 부족시 발생

3)역화->노즐에서 혼합가스방출속도 < 연소속도 발생/ 화염이 염공속 빨려들어가는~ 혼합관내에서 연소/ 가연성가스 양 작을때/ 노즐구멍 확대, 부식되었을때/ 버너과열시/ 이물질 가스내 함유되었을 때~

4)리프팅->부상화염, 선화라고도~/ 혼합가스 분출속도>연소속도 때 발생/ 화염이 염공위에 떠올라서 연소하는 현상/ 노즐 축소, 방출가스량 과다, 1차공기량 많을때~~

리프팅 개념

5)블로우 오프->가스방출속도 크거나 공기유동 너무 강해 화염이 염공에서 떨어져서 꺼져 버리는 현상/ 혼합가스 분출속도 크거나 주위 공기 유동 너무 강하면 화염이 떨어져 꺼지는 현상

 

9. 불꽃연소와 작열연소

 

10. 훈소 --> 기출문제 제119회 소방기술사

 

1)훈소 메카니즘 --> 이 다이어그램은 고분자화합물등의 연소과정을 나타낼때에도 사용된다

흡열과정 - 분해, 증발과정 - 혼합과정 - 연소과정 - 배출과정 : 일반적인 연소과정 

흡열과정 - 분해,증발과정 -(액체미립자 연기)훈소- 배출과정 : 훈소 메카니즘 

 

2)훈소및 연소

11. 자연발화 - 첫번째 글에서 자연발화와 인화비교를 참조

 

1)자연발화와 인화 비교표

2)자연발화의 종류

(1)고온가열

(2)저온출화

12. 동 식물성 유지의 자연발화 --> 기출문제 제116회 소방기술사

 

1)요오드화 값(옥소가)

* 정의 -> 100[g] 유지 의해 흡수되는 옥소가의 [g]수로 유지에 함유된 지방산 불포화정도

*건성유

*반건성유

*불건성유

2)동 식물성 유지의 자연발화과정

 * 자연발화의 조건-> 유지가 용기에 그대로 들어있으면 자연발화 않는다. / 공기 접촉이 넓지 않기 때문이다.

 *일반적 자연발화과정 ::: 동식물성 유지 기름걸레로의 침투 -> 공기 접촉면적 증대->산화반응, 발열량 증대 -> 고온다습 의해 방열조건 불량해 열축적 ->열축적의해 자연발화점 이상 온도상승 -> 자연발화

 

13. 연소 화학 반응속도 --> 기출문제 제112회 소방기술사

 

1)개념 -> 연소반응 생성물의 몰농도 증가율

2)반응속도

3)반응속도(아레뉘우스의 온도의존성)

4)반응속도 영향인자

*활성화에너지

*온도->온도 높을수록 반응속도 커진다./ 온도 10도 상승하면 반응속도 2배 가속

*충돌빈도 -> 충돌빈도 클수록 반응속도 커진다

 

5)충돌이론

14. 기체의 분자운동론 --> 기출문제 제101회, 제112회 소방기술사

 

1)기체의 분자운동 -> 기체는 끊임없이 불규칙적 운동하는 분자들로 구성/ 분자간엔 인력, 반발력 작용 않~/ 기체 작은 알맹이로 그 분자는 전체분자 비해 무시해도 좋다/ 분자는 완성탄성체/ 충돌해도 운동에너지는 손실 않~

 

2)기체분자운동에너지

3)기체 온도특성 ->기체는 온도 높여주면 분자 운동속도 증가, 운동에너지도 증가/ 온도 동일시 모든 기체 운동에너지도 동일/ 질량 작은 분자는 운동속도 크고, 질량 큰 분자는 운동속도 느리다

4)기체 압력특성 ->기체압력은 종류,분자량 관계없이 같은온도에서 기체몰수에 비례/ 같은 시간동안 용기벽에 충돌횟수 많아져 기체압력 커짐(일정온도상 기체부피 ∝ 1/압력 ,부피는 압력에 반비례)- 보일 샤를의 법칙

5)실제기체가 이상기체같이 행동하는 경우

온도 높고 압력 낮을수록 / 분자량 작을수록/ 분자크기는 작을수록 --> 이상기체처럼 행동

 

공부하시는데 많은 참고바라며 각부분의 계산식이나 표, 그리고 그래프같은것들은 암기해서 답안작성시에 집어넣어야 좋을것 같다. 여기에 사용된 그래프 및 기타자료들은 <부산한국전기학원  소방기술사 교재등>및 세종소방전기학원교재에서 가져왔음을 알린다. 학습하는데에만 목적이 있고 다른 상업적인 용도로 사용하지 않았음을 거듭 알린다.

 

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솔직하게 말씀드립니다. 소방이 전공이 아니었던 제가 2년 동안 소방기술사 공부를 하면서 처음 시험엔 28.5점 나왔는데 나중에는 57점대 나왔습니다. 이젠 합격을 바라보고 공부를 하고 있습니다. 제가 공부를 하면서 직접 작성한 교재 3세트입니다. 모두들 소방 공부를 하실 때 많은 도움이 되었으면 하는 바람에서 파일을 올립니다. 파일은 비밀번호가 필요한 파일입니다. 비밀번호 필요하신 분은 아래 적혀있는 계좌로 교재비 입금해주시고, 010-9162-6135로 문자 보내 주시면 비밀번호를 알려드리겠습니다 (참고로 유료로 제공해드리는 교재입니다. 시중에 교보문고 및 해피캠퍼스 등에서 각 낱권으로 판매 중입니다) 

은행계좌  신한 110-523-657651  예금주 : 스토리원 (주원규)  교재비용 : 3만 원

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교재에는 당장 관심이 없으시더라도 010-9162-6135로 이메일주소 알려주시면 제가 공부하면서 모아두었던 소방기술사 80회~127회 기출문제 모범답안 풀이해설 모은 파일 및 학습방법을 보내드리겠습니다. 이건 양이 많아서 업로드가 잘 안되더라구요

저는 아래와 같은 일을 하는 사람입니다.

소방 비전공자이고 완전 생초보였습니다. 독학으로 공부중입니다. 학원다녀본 적이 없습니다. 그래도 직접 교재만들어서 성적을 30점정도(29점에서 57점) 올렸습니다.  생초보도 이렇게 성적 올리는데 이젠 함께 합격을 이루시지요~(바로 위 링크 클릭~!)

도시, 주택개발, 건축, 인테리어 설계, 시공 문의 b-studio@hanmail.net 이나 010-9162-6135로 문자요망
(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중
건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 27년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축]  [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다