P-Xylene의 연소농도와 폭발위험성에 관한 연구

Abstract

에너지원으로 연료를 연소시켜서 발생하는 열에너지를 가정생활이나 산업 활동에 이용하고 있으며, 산업혁명 당시 사용된 화석연료는 연소 시 황산화물이나 질소산화물 등 유독한 가스를 다량으로 배출하여 대기오염을 가속화 시켰다. 그 후 화학공업의 발달로 새로운 화학물질의 개발과 합성 등으로 에너지 사용량이 증대되어 가연성 물질을 대량으로 수송, 저장하는 기회가 빈번해짐에 따라 가연성 물질에 의한 화재․폭발의 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 가스 또는 가연성 액체에서 발생되는 증기 폭발의 경우 폭발상태는 압력에너지의 축적상태에 따라 크게 달라진다. 예를 들면 개방공간에서 가연성 혼합기체가 형성되어 있을 때 착화되면 누설규모가 작을 때는 압력파가 거의 생기지 않으며, 압력상승에 기인하는 피해는 거의 없다. 그러나 건물의 내부 등 밀폐공간 내에서의 폭발은 압력이 크게 상승하고, 밀폐공간을 구성하는 벽면 등에 강력한 충격파를 주어 큰 피해를 발생시키고, 축적된 압력에너지가 압력파로서 외부로 방출됨으로써 인접한 건물, 설비 및 사람들에게 큰 피해를 준다. 개방영역에서 발생되는 폭발보다 밀폐된 영역에서 폭발이 발생할 경우 폭발압력에 의한 파괴효과는 더욱 증가한다. 폭발 위험성을 평가하기 위한 주요 특성값으로 폭발하한계(lower explosive limit), 최대폭발압력(maximum explosion pressure), 폭발압력상승속도(rate of explosion pressure rise), 최소착화에너지(minimum ignition energy) 등이 있으며, 이러한 가스폭발의 연구사례로는 Kakutkina 등의 밀폐용기의 가스폭발에 관한 평가방법과 Haneda 등의 고전압 영역에 대한 메탄의 점화한계에 관한 연구가 있다. 따라서, 본 연구에서는 P-Xylene의 폭발특성을 파악하기 위하여 산소농도의 변화에 따른 폭발범위 및 폭발한계산소농도를 측정하였으며, 소형압력용기에 의한 온도변화에 따른 압력거동을 파악함으로서 이들로부터 화재․폭발 사고의 예방을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.