고분자물질의 연소특성 및 연소과정

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고분자물질의 연소특성 및 연소과정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 고분자물질의 정의

2. 고분자물질의 종류와 특성

3. 연소의 정의와 종류

4. 고분자물질의 연소특성 및 연소과정

5. 연소생성물의 종류와 특성

6. 결론

본문내용

는 연료의 양에 따라 불꽃의 색깔이 변화한다. 또한 그을음의 높은 복사능은 상온에서 높은 흡수능으로 변형되어 연기의 색을 검게 만들기도 한다. 일반적으로 그을음이 형성되는 양은 연료의 조성에 따라 달라지며 대체적으로 벤젠고리나 이중결합의 개수가 증가할수록 많아지는 경향이 있다. 그러나 지방족의 경우에는 불꽃의 형태에 따라 위의 경향이 크게 달라지며 불꽃의 온도가 증가함에 따라 연소반응 속도가 열분해 속도보다 빨라지면 그을음의 생성이 감소하는 경향이 있다.
(2) 기체생성물
고분자화합물의 연소에 의해 기체생성물인 연기가 발생하게 되고 연기 속에는 유독성 가스가 포함되어 있다. 연기는 연소로 발생하는 고상의 미립자, 액상의 타르 등 액적입자, 무상의 증기 및 기상의 분자가 공기 중에서 가시적인 부유, 확산하는 복합 혼합물로 정의내리고 있다. 또한 연기의 영향으로 인해 가시성이 방해되며, 연기에 포함된 유독성 물질로 인명안전에 위협요소로 작용한다.
① 일산화탄소(CO)
CO는 무색, 무취의 가스로서 질식작용에 의하여 독성을 만들어 낸다. 또한 혈액중의 산소운반 물질인 헤모글로빈과 결합하여 카르복시-헤모글로빈을 만들며 이때의 결합력은 산소의 210배에 이른다. 동시에 CO는 체내에 발생한 폐가스인 이산화탄소의 운반을 방해한다. ACGIH의 허용농도는 100ppm이다.
② 이산화탄소()
탄산가스라고도 하며 무색, 무취의 가스로서 화재 시 대량으로 발생하며, 일반적으로 일산화탄소와 반비례관계에 있다. 이산화탄소는 공기 중의 산소를 소비해서 생성되기 때문에 그 농도가 증가하면 산소농도가 감소하여 질식에 의한 인명피해를 발생시키는 기체이다. ACGIH의 허용농도는 5,000ppm이다.
③ 아크롤레인()
아크롤레인은 자극성, 무색의 가스로서 눈, 호흡기, 피부를 자극한다. 고분자물질 중 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐, 셀룰로오즈계 물질 등에서 발생하며, 비교적 저온도의 불완전연소에 의해 많이 발생한다.
④ 포름알데히드(HCHO)
강 자극성, 무색의 가스로서 점막 자극과 중추신경계에 마취작용을 한다. 독성효과는 10~20ppm에서 정상적인 호흡이 불가능해지고 기침이 난다. 고분자 물질 중에서는 아크롤레인이 발생하는 경우와 같이 셀룰로오즈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 물질에서 많이 발생하며, 저온 불완전연소 시에 발생한다.
⑤ 암모니아()
암모니아는 나무, 실크, 아크릴플라스틱, 페놀수지, 멜라민수지 등이 연소하면 생기고 인체의 눈, 코, 인후, 폐에 자극성이 큰 가스이다. 0.25~0.65%의 암모니아가 포함된 공기에 30분정도 노출되면 치사 내지는 심한 타격을 받는다.
⑥ 황화수소()
황을 포함하고 있는 유기화합물이 불완전연소하면 발생하는 가스로 황화수소는 합성고무, 단백질 등이 탈 때 주로 생성된다. 황화수소 기체는 달걀 썩은 냄새가 나는 특징이 있고 인체의 신경계통과 호흡기에 자극성이 큰 가스이다. 0.2% 이상의 농도에서 냄새감각이 바로 마비되기 때문에 몇 모금만 호흡해도 감지능력을 상실해 버린다.
⑦ 이산화황()
황이 함유된 유기화합물이 완전히 산화되면 이산화황이 생성된다. 눈 및 호흡기 계통에 자극성이 매우 크지만 생성되는 양이 적어 많이 위험하지는 않다. 하지만 0.05%의 농도에 단시간 노출되어도 위험하다.
⑧ 시안화수소(HCN)
시안화수소는 요소, 멜라닌, 아닐린, 이소시아네이트 등의 질소화합물로부터 제조되는 플라스틱물질, 모직물, 견직물 등이 불완전 연소되면 발생한다. 시안화수소의 독성은 크지만 대부분의 화재에서 많은 양이 발생하지는 않는다. 0.3%의 농도에 노출되면 바로 치명상을 입는다.
⑨ 염화수소(HCl)
염화수소는 염소가 포함된 플라스틱류가 연소할 때 생성된다. 폴리염화비닐은 전선의 절연재, 파이프 등에 널리 사용되고 있고 폴리염화비닐이 연소하면 염화수소가 발생한다. 이때 생성된 염화수소에 의해 금속들이 부식되는 경우가 있다. 대략 1,500ppm의 농도에서 호흡하면 수분 내에 치명상을 입는다.
⑩ 이산화질소()
이산화질소는 니트로 셀룰로오즈의 분해 및 연소나 암모늄 니트레이트()나 기타 무기질산염이 포함된 물질이 화재 시에 다른 질소화합물과 함께 발생하는 기체이다. 노출정도가 심하지 아니하면 독성에 의한 효과는 늦게 나타나는데 보통 8시간 후에 효과가 나타나서 호흡이 곤란해진다.
⑪ 포스겐()
포스겐은 폴리염화비닐 플라스틱이나 염소가 첨가된 용제가 연소할 때 발생하는 기체이다. 포스겐은 독성이 높은 가스이지만 일반적인 고분자가 연소할 경우 거의 생성되지 않는다.
6. 결론
지금까지 고분자물질의 종류와, 연소특성 및 연소과정, 연소생성물에 대해 알아보았다. 우리가 일반적으로 사용하는 공산품들은 대부분 고분자 화합물로 제조되며 심지어는 고분자 화합물을 일일이 세어보기 힘들 정도로 그 수가 매우 많다고 볼 수 있다. 고분자는 비교적 낮은 온도에서도 열분해가 일어나거나 작은 점화에너지원으로도 비등하고 착화하여 화재가 발생할 수 있다. 또한 고분자의 연소 시 발생하는 열량이 매우 크기 때문에 연소가 지속될시 소방대가 도착하기 전까지 플래시오버나 최성기 상황으로까지 확대될 수 있으며 이때 발생하는 연소생성물에 의한 유독가스로 인하여 상황에 따라서는 대형 인명피해가 발생 할 수도 있다. 따라서 많은 사람들이 상주하고 있는 주택이나 공공시설물 등에는 연소의 착화를 막기 위해 되도록이면 건물의 벽이나 출입구 쪽이라도 난연, 준 불연, 불연재를 이용한 건축물 시공을 해야 할 것이다. 또한 일반 건축물에는 자동화재 탐재설비를 통한 스프링클러 설치를 의무화하고 사람이 취침하는 방에는 연기감지기를 통한 스프링클러의 설치로 고분자화합물의 연소를 조기 차단하여 인명피해와 화재확산을 최소화해야 할 것이다. 마지막으로 일상생활 속에서 화재는 언제 어디서나 일어날 수 있으며 화재발생을 원천적으로 막을 수는 없지만 항상 예방만이 화재피해를 최소화 시킬 수 있다는 것을 명심해야 할 것이다.
* 참고문헌 및 참고자료 *
네이버 지식백과에서 정의 및 내용 인용
이 성철「소방기술 99통권 제 61호」에서 일부내용 발췌
김 인태 교수(숭실사이버대 소방방재학과) 「연소공학 교안」에서 일부내용 발췌

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