본인은 처음에 폭발이 그냥 폭발인줄 알았다. 그냥 고압에 의해 터져버리는 그런 단순 의미. 그런데 공부를 해보다 보니 폭발에도 물리적폭발과 화학적폭발로 분류가 되어있음을 알았다. 그냥 일반적으로 생각을 하면 연소현상에서 보다 발전된 형태를 폭발이라고 하는데 그것을 화학적폭발이라고 칭하고, 파열현상을 고압가스의 압축과 함께 발생되는 화학적폭발이라는 것으로 구분된다. 이번 포스팅에서는 이 두가지폭발인 물리적폭발과 화학적폭발에 대해서 알아보고자 한다.
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소방기술사 예상문제 - 물리적 폭발과 화학적 폭발의 핵심정리
물리적 폭발과 화학적 폭발의 종류
1. 개요
⑴ 폭발 : 연소가 급격히 진행해서 발생하는 화학적 폭발과 고압가스의 압축따라 수반되는 파열(Bursting) 즉 물리적 폭발로 구분.
⑵ 폭발을 일으키기 쉬운 고압가스의 예를 보면 폭발의 원인은 다음과 같이 나눌 수 있다.
․폭발 ┬ 물리적 폭발 ─ 파열(Bursting)
└ 화학적 폭발 ┬ Uniform 반응(균일반응) - Thermal Explosion
└ Propagation 반응(전파반응) ┬ 폭연(Deflagration)
└ 폭굉(Detonation)
2. 물리적 폭발
물리적 폭발이란 물리변화를 주체로 한 것으로 고압용기의 파열, 탱크의 감압파손, 폭발적 증발 등이 있다. 액체가 들어 있는 밀폐용기를 예를 들면 화재시에 외부로 부터 가열되면 증기압은 상승한다. 그 경우에 용기가 파열되면 액체는 과열상태에 있기 때문에 기체와 액체간의 평형이 깨지고 과열액체의 증기폭발이 일어날 가능 성이 있다. 또 액화가스와 같이 비점이 상온이하의 액체가 밀폐용기 내에 저장되어 있을 때 어떠한 원인으로 그 용기가 파열되면 상온에서도 과열액체의 증기폭발이 일어날 가능성이 있다.
⑴ 보일러 폭발
보일러는 밀폐된 용기속에서 물을 100℃ 이상으로 가열해서 고온․고압의 수증 기를 만들고 이것을 이용하는 것이 목적이기 때문에 파열사고의 위험이 있다. 즉, 관체의 부식, 피로, 균열 등에 의한 내압력의 감소, 또는 과열에 의한 내압의 상승에 의해서 관체, 전열관 등의 압출, 팽출, 파열 등의 사고가 일어난다.
⑵ LP 가스탱크 폭발
탱크로리로부터 LP Gas의 Unloading시 호스 커플링 등의 절손으로 인해 LP Gas Tank가 폭발하는 위험이 있다. 탱크의 안전밸브가 작동하여 분출가스에 착화되고 화염이 발생하였으나 방출능력이 부족하기 때문에 점차적으로 내압이 상승한다. 탱크의 정상부는 화염에 의해 가열되어 온도가 상승하고 내압강도도 저하되어 결국 탱크는 정상부로부터 종으로 파열되고 탱크내에 남아 있던 과열 상태의 LP GAS가 증기폭발이 일어난다. 과압 또는 용접 결함과 같은 물리적 요인 및 내부 이상반응 등의 화학적 요인에 의하여 용기가 급격히 파괴되어 고압가스가 주변에 급팽창하여 폭풍발생 등 파편을 날리는 경우
⑶ 물리적 폭발의 예방 대책
① 용기의 내압강도의 유지
사용중 부식등에 의한 두께의 감소를 막고 강도의 유지에 유의할 필요가 있다.
② 용기의 외력에 의한 파괴의 방지
수송시에 교통사고의 발생 방지 또 교통사고의 발생시에 탱크의 파괴 방지 등의 대책이 필요하다.
③ 화재에 의한 가열의 방지
화염에 노출되는 탱크의 벽면온도가 상승하지 않도록 살수해서 냉각하면 탱 크의 파손을 방지할 수 있다.
3. 화학적 폭발
⑴ Uniform 반응(균일반응) : 용기내 폭발
① 반응속도는 반응물질의 온도와 농도에 따라 달라지고 반응계 전체에 걸쳐 일정하다.
② 물질의 온도가 상승함으로서 발열반응은 더욱 빠르게 진행되고 결국 자기가열 (Self-Heating)상태가 되며 생성되는 발열량이 방출열량을 초과하게 된다.
③ 균일반응은 고체, 액체, 기체의 各相에서 모두 발생된다.
④ 균일반응은 반응속도가 느려 밀폐용기 내에서 고압을 생성하기는 어렵다.
⑤ 대개의 균일반응은 고온의 반응 중심부의 발생열을 초기에 방출, 발산하지 않으면 전파반응으로 이행된다.
⑵ Propagation 반응(전파반응) : 배관내 폭발
① 이 반응은 착화된 부분에서부터 일어나 전체 혼합물로 확산되며, 반응계는 ㈎ 반응부분(화염발생 부분)
㈏ 생성부분(화염진행 후방)
㈐ 미반응부분(화염진행 전방) 3개 구역으로 나누어진다.
② 전파반응은 항상 발열반응이며 고온부에서 먼저 발생한다.
③ 반응계의 초기온도가 높을수록 쉽게 착화될 수 있고, 전파반응으로 이행하기 쉽다.
④ 특정한 부위에서 먼저 발생하여 반응계 전체로 확산되므로 에너지 방출율은 반응속도 및 반응부분의 확대 비율과 관련이 있고, 전파속도는 0에 가까운 수치에서 음속의 수배에 이를 수 있으며, 물질의 조성, 온도, 압력, 밀집정도 등에 따라 결정된다. 전파반응이 아음속일 때 폭연(Deflagration)이 되고, 초음속일 때 폭굉(Detonation)이 된다.
⑶ 균일반응과 전파반응
| 구 분 | 균일반응 | 전파반응 |
| 반응속도 | -느리다 -반응계 전체에 걸쳐 일정 |
-빠르다 -반응계에 따라 다르다 |
| 압 력 | -고압생성× | -고압생성○ |
| 특 징 | -고체, 액체, 기체 | -발열반응 -고온부에서 발생 |
| 폭발양상 | -용기내 폭발 | -배관내 폭발 |
| 종 류 | -열적폭발 | -폭연, 폭발 |
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도시, 주택개발, 건축, 인테리어 설계, 시공 문의 b-studio@hanmail.net 이나 010-9162-6135로 문자 요망 (주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업 수행 중 건 축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동 중, (주)아임 종합건설회사에 근무중, 28년 차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례 거나]등이 있다.
스토리원 홈페이지 --> http://www.story-one.co.kr
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