Propylene의 화염전파 현상과 폭발특성에 관한 연구

Abstract

불은 우리 생활에서 없어서는 안 되는 도구가 되었고, 화염을 발생시키는 연료는 매우 중요한 수단이 되었다. 이러한 에너지원으로부터 발생하는 열에너지를 가정생활이나 산업활동에 이용하고 있으며, 산업혁명 당시 사용된 고체·액체 화석연료는 연소 시에 황산화물이나 질소산화물 등 유독한 가스를 다량으로 배출하여 대기오염을 가속화 시켰다. 그 후 기체연료가 개발되어 사용되어짐에 따라 연소에 의한 공해물질은 줄어들게 되었으며, 그 중에서도 도시가스는 단위질량당 발열량이 크고 경제적으로 가격이 저렴하여 그 사용량이 매년 증가하는 추세를 나타내었다. 그러나 고체연료나 액체연료 보다 취급 시에 각별한 주의를 기울여야 하는 기체연료는 원인별 사고현황을 분석하면(2006년 기준) 취급 부주의로 인한 사고가 전체 가스사고의 42%, 시설미비 30.4%, 공급자취급부주의 7.1%, 기타 20.5%를 차지하고 있다. 그 중 가스의 취급미비로 인한 사고로서 부산 사상구 감전동 ○○(주) 폭발사고, 서울 중구 신당동 찜질방 폭발사고, 대전 중구 목동 연립주택 화재사고 등을 들 수 있으며, 이들 사고는 인명피해와 함께 많은 재산 손실을 초래하였다. 폭발 위험성을 평가하기 위한 주요 특성으로서는 폭발하한계(lower explosive limit), 최대폭발압력(maximum explosion pressure), 폭발압력상승속도(rate of explosion pressure rise) 등이 있으며, 이러한 가스폭발의 연구사례로는 국내에서는 오 등8)이 가연성 가스에 대한 폭발 위험에 관한 연구를 하였으며, 최 등9)～11)이 도시가스에 대한 폭발 위험성에 대하여 평가한 바 있다. 국외에서는 Tsurumi 등12)이 밀폐용기의 가스폭발에 관한 평가방법과 Ohsawa 등13)의 고전압 영역에 대한 메탄의 점화한계에 관한 연구 등이 있으나, 가스폭발시의 화염의 전파 거동에 관한 연구의 자료는 거의 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 액화석유가스의 연료로 사용되고 있으며, 중합가솔린의 제조원료, 이소프로필 알코올, 아세톤, 프로필렌옥시드, 프로필렌글리콜, 알릴알코올, 글리세롤 등의 첨가·중합반응에 의한 합성물질을 제조하는 등 매우 광범위하게 사용되고 있는 Propylene을 시료로 최대폭발압력, 최대폭발압력상승속도, 폭발범위 및 폭발한계산소농도를 측정하였다. 또한 화재·폭발시의 화염전파 거동을 파악하기 위하여 초고속카메라 측정법을 이용하여 폭발현상 및 폭발속도를 구하여 이들로부터 화재·폭발 사고의 예방을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

To examine the characteristics on the explosion behavior of propylene gas, the experiment was done buy changing oxygen concentration of oxygen was changed with the change of initial pressure. The result of experiment, we have obtained cure as behavior. 1) The explosion limit was different as the initial pressure of Propylene gas was changed; the explosion limits are 2.4~11.6%, 2.3~12.3% and 2.2~12.8% when the initial pressure of its are 1.0bar, 1.5bar and 2.0 bar. 2) Minium oxygen concentration values of each concentration are 10.9%, 10.5% and 10.3% when the initial pressure was 1.0bar, 1.5bar and 2.0bar. 3) The maximum explosion pressure of Propylene gas are obtained 7.41bar, 11.47bar and 14.52bar at 5% Propylene gas when the initial pressure are 1.0bar, 1.5bar and 2.0bar. 4) The maximum explosion pressure rising rate of Propylene gas was 353.15bar/s, 598.46 bar/sand 794.78bar/s at the concen- tration of 5% of Propylene gas when the initial pressure are changed to 1.0bar, 1.5bar and 2.0bar. 5) As a result of direct picturing explosion phenomenon about Propylene gas, as the pressure increased the fire transmission are increased. 6) As a result of direct picturing explosion phenomenon about Propylene gas at equaling time, as the oxygen concentration decreased the fire transmission are increased. 7) As a result of shadow picturing explosion phenomenon method about Propylene gas , as the pressure increased the following velocity of mixing gas are increased. 8) As a result of shadow picturing explosion phenomenon method about Propylene gas about chemical stoichiometric concentration at 5%, as the following velocity of mixing gas obtained the highest result.