[논문]가연성물질의 자연발화온도 측정 및 예측 - 메탄올과 에탄올 -

하동명

가연성물질의 자연발화온도 측정 및 예측 - 메탄올과 에탄올 -
Measurement and Prediction of Autoignition Temperature(AIT) of Flammable Substances - Methanol and Ethanol - 원문보기

산업안전학회지 = Journal of the Korean Institute of Industrial Safety, v.19 no.2, 2004년, pp.54 - 60

Abstract ▼ AI-Helper

Flammable substances are frequently used chemical industry processes. An accurate knowledge of the ALTs(Autoignition Temperatures) is important in developing appropriate prevention and control measures in industrial fire protection. The AITs describe the minimum temperature to which a substance must be heated, without the application of a flame or spark, which will cause that substance to ignite. The AITs are dependent upon many factors, namely initial temperature, pressure, volume, fuel/air stoichiometry, catalyst material, concentration of vapor, ignition delay. This study measured relationship between the AITs and the ignition delay times by using ASTM E659-78 apparatus for methanol and ethanol. The A.A.P.E.(Average Absolute Percent Error) and the A.A.D.(Average Absolute Deviation) of the experimental and the calculated delay times by the AITs for methanol were 14.59 and 1.76 respectively. Also the A.A.P.E. and the A.A.D. of the experimental and the calculated delay times by the ATIs for ethanol were 8.33 and 0.88.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Frank-Kamenetskii 이론을 적용한다. 본 연구에서는 Frank-Kamenetskii 이론을 도입하여 발화온도와 발화 지연시간의 관계를 나타내고자 한다.
측정하였다. 측정된 자료를 과거 표준 장치를 사용하여 얻은 결과와 비교 고찰하였으며, 메탄올과 에탄올을 생산, 취급, 처리, 수송 및 저장하는 공정에서 보다 확실한 화재 및 폭발을 예방하기 위한 기초 자료를 제공하는데 목적이 있다.

가설 설정

4) 시료를 넣는 순간 Timer 작동한다.
7) 발화 지연 시간을 2초 미만 까지 측정한다.

제안 방법

그러나 본 연구에서 사용된 용기는 500ml로서 기존의 창치와 차이가 있으므로 이에 관련된 용기 크기와 최소발화온도의 관계 표현이 필요하다고 판단되어 다음과 같은 식을 제시하였으며, 일반적으로 용기가 크면 자연발화온도는 낮아지는 경향이 있다.
본 실험결과를 고찰하기 위해 여러 문헌에 제시된 에탄올의 자연발화온도를 조사하였는데, Yagyu8)은 400℃, NFPA 325M²³⁾에서는 363℃, SFPE Handbook25)은 365℃, Sigma Hanbbook²⁵⁾은 362℃, Hilado와 Clark⁷⁾는 363℃를 제시하였다.
본 실험결과를 고찰하기 위해 여러 문헌에 제시된 자연발화 온도와 비교하였다. 많은 문헌에서 자연발화온도를 제시되고 있으나, 공정 안전을 위해 널리 사용되고 있는 대표적인 문헌을 이용하여 본 실험 결과와 비교하였다.
본 연구는 ASTM E659-78(Standard Test Method for Autoigniton Temperature of Liquid Chemicals) 장치17)를 이용하여 포름알데히드의 제조 및 용제로 널리 사용되고 있는 메탄올과 아세트산에틸 및 용제로 사용되고 있는 에탄올의 최소자연발화온도와 발화지연 시간을 측정하였다. 측정된 자료를 과거 표준 장치를 사용하여 얻은 결과와 비교 고찰하였으며, 메탄올과 에탄올을 생산, 취급, 처리, 수송 및 저장하는 공정에서 보다 확실한 화재 및 폭발을 예방하기 위한 기초 자료를 제공하는데 목적이 있다.
자연발화점 측정장치인 ASTM E659-78(Standard Test Method for Autoigniton Temperature of Liquid Chemicals) 장치를 사용하여 메탄올과 에탄올의 자연발화 점과 발화지연시간의 관계를 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 장치는 액체 화학물질의 자연 발화점 측정 장치로서 ASTM E659-78(Standard Test Method for Autoigniton Temperature of Liquid Chemicals)장치를 사용하였으며, 장치는 크게 Fumance, Temperature Controller, Thermocouple, Test Flask, Hy-podemic Syringe, Mirror, Air Gun으로 구성되어 있다. Fig.
본 실험에서는 산업현장에서 용제 및 중간제품으로 널리 사용되고 있는 메탄올과 에탄올을 대상으로 하였고, 시약은 순정화학(純正化學) 주식회사(99%)의 시악을 사용하였다.

데이터처리

또한 측정값과 예측값의 통계 분석을 위해 표준편차와 표본 결정계수를 사용하였다.
자연발화 온도와 비교하였다. 많은 문헌에서 자연발화온도를 제시되고 있으나, 공정 안전을 위해 널리 사용되고 있는 대표적인 문헌을 이용하여 본 실험 결과와 비교하였다. 메탄올의 자연발화 온도에 대해 Yagyu⁸⁾은 440℃, NFPA 325M²³⁾에서는 464℃, SFPE Handbook²⁴⁾은 385℃, Sigma Handbook²⁵⁾은 385℃, Hilado와 Clark⁷⁾는 386℃를 제시하였다.
자연발화 온도와 지연시간의 실험자료 분석을 통하여 상관관계를 나타낼 수 있는 추산 모델들 가운데 최적화된 모델을 찾기 위해 다중회귀분석(Multiple Regression Analysis)을 이용하였다^20,21). 제시한 모델을 다항식의 일반적인 형태로 표시하면 다음과 같다.
제시한 모델들 가운데 추산식에 의해 추산된 추산 값과 실험값의 차이 정도를 알고 가장 정확한 추산 식을 찾기 위해 통계학에서 많이 이용하는 A.A.P.E.(Average Absolute Percent Error)와 A.A.D. (Average Absolute Deviation)를 사용하였으며 구하는 식은 다음과 같다²²⁾.

이론/모형

따라서 Frank-Kamenetskii 방법과 비슷하게 발화지연 시간과 초기온도 역수의 배치(Plot)를 이용한다.
실험 방법은 ASTM E659-78 규정에 맞추어 실험하였으며, 절차는 다음과 같다.
.을 추산하기 위해 최소화(Minimization) 방법을 이용하였다. 이 방법은 S.

성능/효과

1) 메탄올은 475℃에서부터 발화가 발생 되었는데 그때 발화시간은 34.29sec였으며, 560℃에서 1.63sec 에 발화하였다. 발화온도와 발화 지연시간의 관계를 다음과 같이 얻었다.
2) 에탄올은 4150에서부터 발화가 발생 되었는데 그때 발화시간은 24.69sec였으며, 495℃에서 2.03sec 에 발화하였다. 발화온도와 발화 지연시간의 관계를 다음과 같이 얻었다.
95sec에서는 발화가 일어나서, 초기온도 보다 30℃ 낮게 410℃에서 다시 실험한 결과 발화가 일어나지 않았다. 따라서 5 ℃ 상승 시켜 실험한 결과 24.69ㄴㄷㅊ에서 발화가 시작되었고, 이를 기점으로 5℃ 혹은 10℃ 씩 상승시켜 발화지연 시간을 측정한 결과 495℃에서 2.03sec에 발화하였다.
52sec에서는 발화가 일어나서, 초기온도 보다 30℃ 낮게 470℃에서 다시 실험한 결과 발화가 일어나지 않았다. 따라서 5℃ 상승 시켜 실험한 결과 34.92sec에서 발화가 시작되었고, 이를 기점으로 5℃ 혹은 10℃씩 상승시켜 발화지연 시간을 측정한 결과 560℃에서 1.63sec에 발화하였다.
본 실험에서는 초기설정온도를 440℃로 하여 실험한 결과 발화 12.95sec에서는 발화가 일어나서, 초기온도 보다 30℃ 낮게 410℃에서 다시 실험한 결과 발화가 일어나지 않았다. 따라서 5 ℃ 상승 시켜 실험한 결과 24.

후속연구

앞으로 본 연구의 고찰을 위해서 발화지연 시간에 영향을 주는 인자에 대한 함수 관련 식을 살펴볼 필요가 있어서 판단되어 간략히 요약한다. 여러 인자들 가운데 발화지연시간과 산소농도 및 압력의 함수로 다음과 같이 제시하고 있다.
앞으로 알코올 취급, 처리, 수송, 저장하는 공정에서 안전을 확보하기 위해 보다 많은 실험과 문헌들의 고찰이 필요하고 본다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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