[133회 소방기술사] 2교시 답안작성 연습(고체연소 영향변수로서 표면적대 질량비, 방향, 열관성, 난연재 관계)

1. 고체연소에 영향을 주는 변수로서 다음에 대하여 설명하시오
(1) 표면적 대 질량비와의 관계
(2) 방향과의 관계
(3) 열관성과의 관계
(4) 난연재와의 관계

 

1. 고체연소 개요

 

 1. 고체는 액체나 기체와 다르게 형태가 고정되어 있기 때문에, 고체의 형태나 성질에 따라 연소 속도가 달라진다.

 2. 같은 성질의 고체라도 물리적 상태 변화에 따라 연소속도가 달라질수 있고, 이를 이용해서 화재확산을 늦추는 구조물을 고안할 수 있다,

 3. 물리적 상태 뿐만 아니라 성분 자체가 연소 속도를 늦출 수 있다면, 건축물 내장재로 활용하여 대형 화재를 방지할 수 있다.

2. 표면적 대 질량비와의 관계

[그림 1] 표면적 대 질량비 설명

 1.표면적 대 질량비가 클수록 같은 질량 대비 공기와의 접촉 표면적이 넓은 다공성 고체를 의미한다.

 2.공기와 접촉 면적이 넓을 수록 연소 반응 범위가 넓어져 연소속도가 빠르다.

 3. 관련 예시

  ㄱ. 목재의 연소보다 목재를 갈은 톱밥이 더욱 폭발적인 연소를 일으킨다.

  ㄴ. 분진의 경우 표면적 대비 질량비가 분체에 비해 커서 더 폭발적인 연소를 일으킨다.

 

3. 방향과의 관계

 

1. 상향 화염확산과 하향 화염확산

[수식 1] 이상기체 상태방정식 밀도로 정리

 

 ㄱ. 위 식에 의해서 온도가 높아질수록 밀도는 줄어든다

 ㄴ, 따라서 상향 화염확산이 하향 화염확산에 비해 속도가 빠르다.

 

2.  풍향과의 관계

 ㄱ. 화재플럼의 이동 방향과 풍향이 동일 : 상향 화염확산을 도와주므로 연소속도가 가속된다.

 ㄴ. 화재플럼의 이동 방향과 풍향이 반대 : 하향 화염확산을 도와주므로 연소속도가 느려진다. 

 

3. 열관성과의 관계

 

 1. 열관성(Thermal inertia) 

  ㄱ. 현재 온도를 유지하려는 성질

  ㄴ. 수식으로 표현하면 아래와 같다.

[수식 2] 열관성

  ㄷ. 열관성이 클수록 온도 변화가 쉽지않아 연소 속도를 늦출 수 있다.

 

2. 고체 연료의 발화시간

 ㄱ. 얇은 물체의 발화( l < 2mm)

 ㄴ. 두꺼운 물체의 발화 (l > 2mm)

 ㄷ. 얇은 물체일수록 고체의 두께에 영향을 많이 받고, 두꺼운 물체일수록 열관성의 영향을 많이 받는다.

4. 난연재와의 관계 

 

 1. 난연화의 원리

  ㄱ. 열분해 생성물 제어 : 가연성 가스 함량을 줄여 연소범위 내 들어가지 않도록 제어

  ㄴ. 열 전달 억제 : 고체 표면에 열 전달을 억제하는 피막 형성

  ㄷ. 기상반응 제어 : 기상 중 연쇄반응 억제 물질 방출해서 발염을 억제

  ㄹ. 열분해 속도 제어 : 열분해 속도를 낮추어 가연성 가스 발생을 억제 시키거나, 속도를 높여 연소점 도달 전에 가연성 가스를 모두 배출 시킨다.

 

 2. 난연성이 커질수록 위의 4가지 원리에 의해 연소속도가 늦어진다.

 3. 하지만 화재강도가 커지면 결국 연소가 되며, 유독가스나 연기가 더 많이 배출될 수 있다.

 

5. 고체연소의 영향인자 응용

 

1. 표면적 대비 질량비가 클수록 연소속도는 빨라진다.

2. 상향 화염확산이나, 풍향이 화재플럼 방향과 같으면 연소속도는 빨라진다.

3. 열관성이 클수록 연소속도는 느려진다.

4. 난연성이 클수록 연소속도는 느려진다.

5. 즉 건축물 내장재를 선정할때 다공성 물질은 피하고, 하부일수록 난연성을 강화하며, 열관성이 크고 난연성이 큰(불연재, 준불연재) 재료를 선정하도록 한다.

 

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내 답안과 비교

 

<133회 소방기술사 2교시 복기 글>

[133회 소방기술사] 필기시험 2교시 복기

 

상식적으로 쓸수 있는 답안을 작성해서 큰 점수를 못받은 것 같다. 수식이나 그림을 더 잘 이용하는 연습을 하도록 해야겠다.

 

※ 개인 공부 용도로 작성한 것이라 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 틀린 내용이 있을시 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.