Ethylene Glycol과 Diethylene Glycol 혼합용액의 인화점 및 자연발화 측정에 관한 연구

Abstract

오늘날 산업사회는 경제의 발전과 화학물질의 개발, 합성 등으로 새로운 물질들이 생성되고 있으며, 화학공업의 대형화, 다양화가 진행되고 있다. 급속한 경제의 성장으로 에너지 사용량이 급격히 늘어나고 있으며, 화재에 대한 위험성이 날로 증대되고 있다. 특히 가연성 가스와 가연성 액체의 저장·사용 등의 빈도가 증가하였다.1) 사업장이나 생산현장 및 그 밖의 시설 등에서 사용되는 화학물질은 화재·폭발이 발생할 수 있는 잠재적 위험을 항상 가지고 있기 때문에 화재·폭발재해의 예방은 중요한 과제로 남아있다. 특히 산업현장에서 사용하는 원료나 제품으로 완성된 물질이 특별한 점화원이 없음에도 자연발화가 원인이 되어 화재가 발생하고 있다. 자연발화에 관한 연구는 국내뿐만 아니라 국외에서도 진행되고 있지만 대단히 미흡한 실정이다. 국내 사업장에서 사용되고 있는 화학물질은 약5만 여 종이며, 그 중 6천 여 종에 대한 유해 위험성 평가가 이루어 졌을 뿐 나머지 90% 정도는 평가가 이루어지지 않고 있다. 평가가 이루어진 물질에 대해서도 연구기관이나 사업장에따라 평가 결과가 많게는 40℃의 차이를 보이고 있다. 게다가 혼합물질에 있어서는 유해 위험성 평가가 전무한 상태이다. 산업현장에서 취급하는 각종 화학물질의 안전관리가 어려운 이유는 화재·폭발에 관한 자료가 부족하기 때문이다. 따라서 화재나 폭발재해의 직접적인 원인이 되는 가연성 물질의 사용법과 화재폭발의 효과적인 예방대책을 발전시키기 위해서는 가연성 물질의 발화특성을 정확하게 파악하여야 한다.2) Ethylene Glycol(이하 EG)과 Diethylene Glycol(이하 DEG)의 혼합물은 DEG의 분자가 커서 냉각수 베이스물질로 구성 시, 엔진의 운전조건에서 냉각수가 줄어드는 현상이 적기 때문에 사업장에서 많이 사용되고 있지만, 위험성 평가가 이루어지지 않아 화재에 대한 위험성이 존재한다. 그러므로 이번 연구에서는 EG와 DEG를 혼합물에 대하여 자연발화에 대한 현상을 구명하고 이를 사용하는 사업장 등에 있어서 화재, 폭발의 예방에 대한 기초자료를 제공하고자 한다. 가연성물질의 발화특성을 정확하게 파악하기 위하여 EG과 DEG의 혼합물질을 사용하여 인화점 및 자연발화점을 측정하고 물질의 위험성을 고찰하기 위해 실험을 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 인화점은 EG 95%와 DEG 5%의 혼합용액의 경우 126℃를 구하였으며 DEG를 5%씩 증가할 때 마다 128℃, 129℃를 측정하였다.

2) 자연발화온도는 EG 95%와 DEG 5%의 혼합용액의 경우 140㎕∼150㎕ 구간에서 431℃를 구했으며 EG 90%와 DEG 10%의 혼합용액의 경우 자 연발화온도는 110㎕∼175㎕ 구간에서 429℃, EG 85%와 DEG 15%의 혼 합용액의경우 120㎕에서 426℃를 구하였다.

3) 순간발화온도는 EG 95%와 DEG 5%의 혼합용액의 경우 140㎕에서 586℃를 측정하였고, EG 90%와 DEG 10%의 혼합용액의 경우 140㎕에서 587℃를 측하였으며 EG 85%와 DEG 15%의 혼합용액의 경우 140㎕에서 589℃를 측정하였다.

4) 활성화에너지는 EG 95%와 DEG 5%의 혼합용액의 경우 21.93㎉/㏖을 구 했으며, EG 90%와 DEG 10%의 혼합용액의 경우 활성화에너지는 21.67㎉/ ㏖을, EG 85%와 DEG 15% 의 혼합용액의 경우 20.28㎉/㏖을 구하였다. 5) 예상 발화지연시간과 실제측정값의 평균오차는 EG 95%와 DEG 5%의 혼합용액의 경우 0.969sec로 나타났다. EG 90%와 DEG 10%의 혼합용액 의 경우 예상 발화지연시간과 실제측정값의 평균오차는 0.892sec로 나타 났으며, EG 85%와 DEG 15%의 혼합용액의 경우 평균오차는 0.859sec로 나타났다.