$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

고흡수성 중합물질의 자연발화에 대한 실험적 연구
Experimental Study on Autoignition of Superabsorbent Polymers 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.19 no.2, 2023년, pp.280 - 291  

허종만 (Department of Fire Protection Engineering, Pukyong National University) ,  최재욱 (Emeritus Professor, Pukyong National University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

연구목적: 생활의 편의를 위한 고흡수성 중합물질의 생산 및 저장 사업장에서 발화사고가 발생하고 있어 이에 대한 실질적인 예방대책 수립을 위한 기초자료의 확보를 위해 실험적인 연구를 하였다. 연구방법: 시료용기(가로 20cm×세로 20cm) 폭을 각각 3cm, 5cm, 7cm, 14cm의 크기로 입방체 형상으로 하여 무한평판에 접근하도록 하였고, 300mesh의 스테인리스 망으로 전면과 뒷면을 일차원 방향으로 열이 전달되게 하였다. 이 시료용기를 온도제어장치 프로그램을 미리 설정하여 소정의 온도로 가열되도록 한항온조 중심에 위치시키고 중심온도가 설정온도보다 20℃이상 상승하였을 때를 「발화」로, 시료의 중심온도가 설정온도의 근사치에 유지되었을 경우를 「비발화」로 판정하였다. 연구결과: 자연발화한계온도는 시료용기 폭이 3cm일 경우 217.5℃, 5cm일 경우 212.5℃, 7cm일 경우 202.5℃, 그리고 14cm일 경우에는 187.5℃로 산출되었다. 최고온도에 도달하는 발화유도시간은 3cm일 경우 약 34시간, 5cm일 경우 약 76시간, 7cm일 경우 약 143시간, 그리고 14cm일 경우 약 318시간으로 나타났다. 결론: ① 용기의 크기가 증가할수록 자연발화온도는 낮아지고, 최고온도에 도달되는 발화유도시간은 길어지는 것으로 나타났다. ② 겉보기활성화에너지는 44.92 [kcal/mol]을 구하였으며, 상관도는 96.93%이었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: As fire accidents happen at the production and storage sites of superabsorbent polymers for convenience of daily life, an experimental study was conducted to secure basic data to establish practical preventive measures against them. Method: The sample container (20cm width × 20cm len...

주제어

#고흡수성 중합물질   #자연발화   #활성화에너지   #발화한계온도   #발화유도시간  

표/그림 (10)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

제안 방법

  • 실험결과 및 고찰

    고흡수성 중합물질의 자연발화 한계온도를 구하기 위하여 용기의 충전상태를 변형하여 발화한계온도를 구하였다. 실험에 사용한 용기의 크기는 가로와 세로의 길이를 20cm×20cm로 하고 두께를 3cm, 5cm, 7cm, 14cm하여 시료의 충전상태에 따른 온도의 변화를 관찰하였으며, 자연발화한계온도의 결과를 Table 1에 나타내었다.

  • 동일한 물질이라도 시료의 양에 따라 자연발화온도는 달라지므로, 검량선법에 의해 시료용기는 가로 20cm, 세로 20cm로 하고, 그 두께를 각각 3cm, 5cm, 7cm 및 14cm 등 4개의 시료에 대해 모두 직육면체로 하여 무한평판에 접근하도록 하였고, 이 용기는 300mesh 스테인리스 망으로 되어 있으며, 앞면과 뒷면을 일차원 방향으로 열의 전달이 되게 하였으며, 기타 부분은 약 1cm의 석면판으로 단열시켰다.
  • 동일한 조건으로 실험을 반복하여 시료가 발화하게 된 최저온도와 발화하지 않았던 최고온도와의 차이가 5℃일 때 실험을 종료하고, 양자의 평균온도를 산출하여 발화한계온도로 하였다.
  • 여러 가지 고체물질의 경우에 실제 생산 현장에서 시료를 저장하는 공정 중 저장탱크에서 분체가 발화하여 화재를 발생시킨 사고가 있었고, 이런 사고를 예방하기 위해서는 직접적인 실험을 실시하여 얼마의 적층두께에서 발화하는가를 알아야만 한다. 따라서 본 연구에서는 무한평판으로 가정할 수 있는 퇴적 상태로 만들기 위하여 직육면체의 시료 용기를 제작하였으며, 직육면체 중에서 4면을 단열시키고 대응하는 두면에 스테인리스 망을 설치하여 자유롭게 열이 이동할 수 있도록 하였다. 이것은 외부온도에 대한 열의 이동으로 열 축적현상을 관찰하기 위하여 고안된 것이다.
  • 실험은 온도를 제어하는 프로그램을 미리 설정하여 소정의 온도가 되도록 가열된 항온조 중심에 시료가 담긴 용기를 걸고, 열전대를 시료용기 중심부 위치인 시료용기와 벽면과의 공간 중앙부에 동일한 높이가 되도록 설치하였다. 시료용기를 실험장치에 넣은 뒤 시료의 중심온도 변화를 관찰하여 중심의 온도가 설정온도보다 20℃이상 상승했을 경우에는 - 모든 시료가 80℃이상 추가 상승하여 열 축적의 지속 - 이를 「발화」로 판정하였으며, 시료의 중심온도의 최대치를 확인한 뒤 실험을 중지하였다. 반면 시료의 중심온도가 설정한 온도와 유사하게 유지되었을 때에는 「비 발화」로 판정하고 실험을 중지하였다.
  • 실험에 사용한 용기의 크기는 가로와 세로의 길이를 20cm×20cm로 하고 두께를 3cm, 5cm, 7cm, 14cm하여 시료의 충전상태에 따른 온도의 변화를 관찰하였으며, 자연발화한계온도의 결과를 Table 1에 나타내었다.
  • 실험은 온도를 제어하는 프로그램을 미리 설정하여 소정의 온도가 되도록 가열된 항온조 중심에 시료가 담긴 용기를 걸고, 열전대를 시료용기 중심부 위치인 시료용기와 벽면과의 공간 중앙부에 동일한 높이가 되도록 설치하였다. 시료용기를 실험장치에 넣은 뒤 시료의 중심온도 변화를 관찰하여 중심의 온도가 설정온도보다 20℃이상 상승했을 경우에는 - 모든 시료가 80℃이상 추가 상승하여 열 축적의 지속 - 이를 「발화」로 판정하였으며, 시료의 중심온도의 최대치를 확인한 뒤 실험을 중지하였다.

대상 데이터

  • 자연발화의 실험에 사용한 장치로는 Fig. 1에 나타낸 것과 같이, 항온조, 열전대, 온도제어장치, 기록계 및 시료용기로 구성되어 있다. 이 실험장치는 「ASTM-56」법에 따라 제작된 것으로, 항온조는 내용적 27ℓ(0.
  • 이 실험장치는 「ASTM-56」법에 따라 제작된 것으로, 항온조는 내용적 27ℓ(0.3m × 0.3m × 0.3m)의 열풍 순환식 항온조로 내부 온도의 분포를 일정하게 유지하기 위해 Sirocco fan(ψ 10cm)를 부착하여 내부공기를 강제로 순환시켰으며, 항온조의 가열히터는 온도를 1,200℃까지 상승 가능한 1.5kw의 히터 다섯 개를 설치하여 가열하였다
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (21)

  1. American Society for Testing and Materials (ASTM) (1998). Standard Test Method for Minimum Explosible？Combustible Dusts. ASTM E 1515-98, ASTM, West Conshohocken, PA. 

  2. Choi, I.G., Cho, I.K., Mok, Y.S., Lee, D.H., Choi, J.W., Ha, D.M. (1998). "The measurement of minimum ignition？energy and explosion limit for pine tree dust." The Korean Institute of Gas, Vol. 2, No. 2, pp. 55-60. 

  3. Choi, J.W., Mok, Y.S., Ha, D.M. (2001). "A study on spontaneous ignition of hydroxy propyl methyl cellulose."？Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering, Vol. 15, No. 4, pp. 34-40. 

  4. Choi, J.W., Mok, Y.S., Ok, G., Sagong, S.H. (1999). "A study on the spontaneous ignition of painting waste." The？Korean Society of Safety, Vol. 14, No. 2, pp. 90-96. 

  5. Choi, Y.J., Kim, J.H., Choi, J.W. (2017). "A study on the spontaneous ignition characteristics and fire risk of？commercial wood pellets." Korean Journal of Chemical Engineering, Vol. 55, No. 5, pp. 623-628. 

  6. Eckhoff, R.K. (2002). "Minimum Ignition Energy(MIE) - A basic ignition sensitivity parameter in design of？intrinsically safe electrical apparatus for explosive dust clouds." Journal of Prevention in the Process Industries, Vol.？15, pp. 305-310. 

  7. Frank-Kamenetskii, D.A. (1969). Diffusion and Heat Transfer in Chemical Kinetises. 2nd., Trans by Appleton,？Pleum Press, Princeton, New Jersey, pp. 5-36. 

  8. International Electrotechnicla Commission (IEC) (1994). Electrical Apparatus for Use in the Presence of Ignitable？Dust : Part2 ; Test Method, Section 3, Method for Determining the Minimum Ignition Energy of Dust/Air Mixtures.？IEC, Geneva. 

  9. International Standard Organization (ISO) (1985). Explosion Protection Systems-Part 1 : Determination of？Explosion Indices of Combustible Dusts in Air. ISO 6184/1. 

  10. Kim, K.S., Choi, Y.J., Choi, J.W. (2022). "An experimental study on the spontaneous ignition of flaxseed oil and？olive oil adsorbed on towels." Journal of the Society of Disaster Information, Vol. 18, No. 2, pp. 324-332. 

  11. Korea Occupational Safety and Health Agency (2013). Fire and Explosion Risk Assessment of PVC and SAP Dust.？Risk Assessment Report. 

  12. Lebecki, K., Dyduch, Z., Fibich, A., Sliz, J. (2003). "Ignition of a dust layer by a constant heat flux." Journal of Loss？Prevention in the Process Industries, Vol. 16, No. 4, pp. 243-248. 

    상세보기

  13. Lee, K.J. (2020). "A strategy of smart city growth through social and living lab." Journal of the Society of Disaster？Information, Vol. 16, No. 2, pp. 291-298. 

  14. Lu, P., Liao, G.X., Sun, J.H., Li, P.D. (2004). "Experimental research on index gas of the coal spontaneous at？low-temperature stage." Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 17, pp. 243-247. 

    상세보기

  15. Mok, Y.S., Choi, J.W. (1992). "A study on auto ignition of granulated activated carbon with change of ambient temperature." The Korean Society of Safety, Vol. 7, No. 4, pp. 45-53. 

  16. Mok, Y.S., Choi, J.W. (2001). "A study on autoignition characteristics of methylmethacrylate-butadiene-styrene？copolymer." Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 16, No. 3, pp. 83-88. 

  17. Pilao, R., Ramalho, E., Pinho, C. (2004). "Influence of initial pressure on the explosiblility of cork dust/air？mictures." Vol. 17, pp. 87-96. 

  18. Semenov, N.N. (1935). Chemical Kinetics and Chain Reactions. Oxford University Press, Oxford Oxfordshire. 

  19. Takeda H. (1976). "Theory of thermal ignition." Industrial Pyrotechnics Association, Vol. 38, No. 5, pp. 15-20. 

  20. THE FACT (2012). Fire at Japanese Superabsorbent Polymer (SAP) plant(hymeji workshop). 

  21. United National (1999). Recommendations on the Transport of Dangerous Goods. 11th Revised Edition, New York？and Geneva.？ 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로