[논문]옥탄가 변화에 따른 가솔린의 폭발한계 및 최소산소농도 측정

김원길; 김정훈; 류종우; 최재욱

doi:10.9713/kcer.2017.55.5.618

옥탄가 변화에 따른 가솔린의 폭발한계 및 최소산소농도 측정
The Measurement of the Explosion Limit and the Minimum Oxygen Concentration of Gasoline According to Variation in Octane Number 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.55 no.5, 2017년, pp.618 - 622

김원길 (부경대학교 소방공학과) , 김정훈 (광명토탈엔지니어링) , 류종우 (부산대학교 화학공학과) , 최재욱 (부경대학교 소방공학과)

초록
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가솔린은 가정 및 차량, 선박, 산업용 에너지원으로 산업 전반에 널리 사용되고 있는 물질로서, 화재 및 폭발의 위험성이 매우 크다. 가솔린의 폭발위험성을 고찰하기 위하여 옥탄가에 따라 구분되는 PG, MG 및 RG를 시료로 하여 산소농도의 변화에 따른 폭발한계를 측정하였으며, 산소농도 21%인 공기 중의 폭발한계는 각각 1.5~10.9%, 1.4~8.1%, 1.3~7.6%를 구하였고, MOC를 측정한 결과 실험시료 모두 10.9%를 나타내었다. 본 연구를 통하여 실험에 의한 폭발한계의 측정값이 현재 통용되는 가솔린의 MSDS에 제시된 1.2%~7.6% 보다 넓은 폭발한계를 나타내고 있으므로 실험에 의한 측정치가 가솔린을 사용하는 공정에 있어서 화재 및 폭발을 방지하기 위한 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Gasoline is a widely used product as a source for energy in homes, the automotive industry, and for industrial power generation, and it is also a product with a high risk of fire and explosion. In this study, to examine the risk for explosion for gasoline, PG, MG and RG, which are categorized according to octane number, were used as test specimens to measure their explosion limit according changes in oxygen concentration. The explosion limit for 21% oxygen concentration in air were confirmed to be 1.5~10.9%, 1.4~8.1%, and 1.3~7.6%, respectively, and the MOC for each of the test sample were confirmed to be 10.9%. The explosion limit measured in the test performed in this study confirmed between a 1.2%~7.6% wider explosion limit for the currently accepted MSDS for gasoline, and therefore it is considered that the results of this study can provide significant reference for preventing fires and explosions for process used gasoline.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 가솔린의 옥탄가 변화에 따른 폭발특성을 파악하기 위하여 산소농도 변화에 따른 폭발한계를 측정함으로서 가솔린의 저장, 취급에 대한 위험성을 예측하고 MOC를 구함으로서 화재·폭발 사고의 예방을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.

제안 방법

(2) 산소농도 21%인 공기 중의 PG의 폭발한계는 1.5~10.9%를 구하였고, MG 및 RG는 각각 1.4~8.1%, 1.3~7.6%를 구하였다.
G까지 진공이 가능한 Vacuum pump를 사용하여 진공상태로 만들고, 필요한 농도만큼의 시료를 1차적으로 투입하였으며, 산소의 조성은 질소, 산소가스를 계산식에 의해 폭발용기에 투입되도록 하였다.
가솔린의 폭발위험성을 고찰하기 위하여 전파법을 개량한 실험장 치를 사용하여 산소농도의 변화에 따른 폭발범위를 구하였으며, 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
폭발용기의 가열로는 0~800 o C까지 가열이 가능한 전기로를 제작하였고, 폭발 및 연소의 유무를 판정하기 위하여 증폭기를 거쳐 온도·압력측정 프로그램에 의하여 모니터에서 온도및 압력의 변화를 확인하고, 컴퓨터에 Data를 저장할 수 있도록 하였다.

대상 데이터

가연성 증기의 농도 변화에 대한 실험을 행하기 위한 폭발용기에 입하는 산소, 질소의 순도는 99.99%의 것을 사용하였으며, 실험은 다음의 순서에 의해 진행하였다[20].
본 실험에서 사용된 실험물질은 ㈜○-오일에서 제공한 시료를 사용하였으며, 연소의 위험성과 관련된 주요 특성치는 한국산업안전 보건공단에서 제공하는 물질안전보건자료[18]로서 Table 1과 같으며, 실제 제공한 물질의 물성 값과 다를 수 있다.
폭발용기의 재질은 SUS 304를 사용하였으며, 용기내의 점화에너지를 공급하기 위하여 자동차용 점화플러그와 유사하게 특수 제작된 전극을 부착하였다.

성능/효과

(3) 가솔린의 옥탄가가 증가할수록 LFL의 변화는 크지 않았으나, UFL은 증가하여 폭발한계가 넓어진다.
(4) 산소농도를 줄여가며 폭발한계를 측정한 결과 MOC는 10.9%를 측정하였고, 이 농도 미만에서는 가연성증기와 점화원이 존재하더라도 폭발이 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
산소농도 18%에서는 LFL 1.5%, UFL은 6.6%를 측정하였으며, 산소농도 15%의 LFL은 1.5%, UFL은 5.4%를 나타내었다.
산소농도를 더 줄여 12%에서의 LFL은 1.6%로 소폭 상승하였으며 UFL은 3.6%를 나타내었다.
산소농도를 증가시켜 24%의 산소에서 LFL은 1.5%로 변화가 없었으나 UFL은 11.5%로 증가하였다.
실험 결과 옥탄가의 변화에 따라 최소산소농도의 변화는 없었으며, PG, MG, RG 모두 10.9%의 최소산소농도를 구하였고, 10.9%미만의 산소농도에서는 가연성증기와 점화원이 있더라도 화재 및 폭발사고가 일어나지 않는 것을 알 수 있다.

후속연구

본 연구를 통하여 실험에 의한 폭발한계의 측정값이 현재 통용되는 가솔린의 MSDS에 제시된 1.2%~7.6%보다 넓은 폭발한계를 나타내므로 본 실험의 측정치가 가솔린을 사용하는 공정에 있어 화재 및 폭발을 방지하기 위한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폭발 한계란?	많은 연소 특성치들 중 폭발 한계는 폭발범위, 연소범위, 연소한계, 가연범위 및 가연한계라고도 하며, 가연성 가스가 폭발을 일으킬수 있는 농도범위를 말한다. 가연성가스의 폭발한계에서 낮은 값을 폭발하한계(Lower Explosive Limit; LFL), 높은 쪽을 상한계(Upper Explosive Limit; UFL)라 하며 폭발한계는 일반적으로 산소농도가 증가할수록 넓어지고 감소할수록 좁아진다[9].
	가연성 물질을 다루는 공정의 화재 및 폭발을 예방하기 위해서 중요한 것은?	이처럼 가연성 물질을 다루는 공정의 화재 및 폭발을 예방하기 위해서는 취급물질의 물리적, 화학적 특성치를 파악하는 것이 매우 중요하다[7]. 화재 및 폭발에 관한 물리·화학적 특성은 물질안전보건자료(Material Safety Data Sheet; MSDS)에 폭발한계(Explosive Limit), 인화점(Flash Point), 최소자연발화온도(Minimum Auto Ignition Temperature)가 제시되고 있다[8].
	가솔린의 폭발위험성을 고찰하기 위한 산소 농도 변화에 따른 폭발범위 확인 실험 결과는?	(1) 폭발한계는 산소농도와 상관관계가 있으며 산소농도가 낮을 수록 폭발한계도 좁아진다. (2) 산소농도 21%인 공기 중의 PG의 폭발한계는 1.5~10.9%를 구하였고, MG 및 RG는 각각 1.4~8.1%, 1.3~7.6%를 구하였다. (3) 가솔린의 옥탄가가 증가할수록 LFL의 변화는 크지 않았으나, UFL은 증가하여 폭발한계가 넓어진다. (4) 산소농도를 줄여가며 폭발한계를 측정한 결과 MOC는 10.9%를 측정하였고, 이 농도 미만에서는 가연성증기와 점화원이 존재하더라도 폭발이 발생되지 않는 것을 알 수 있다.

참고문헌 (21)

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Ha, D. M., "Prediction of Explosion Limits of Organic Acids Using Chemical Stoichiometric Coefficients and Heats of Combustion," Fire Science and Engineering, 27(3), 47-51(2013).
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Kim, J. H., "A Study on the Explosion Risk of 2-Ethylhexanoic Acid," Dept. of Fire Prot ection Engineering, Graduate School of Industry, Pukyong National University, 7-17(2013).
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Kim, T. G., "A Study on the Explosion Risk and Fire Transmission Situation of Propylene Gas," Dept. of Safety Engineering, Graduate School, Pukyong National University, 33-36(2007).

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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