연소 범위와 위험성

핵심 개념

연소범위 또는 폭발범위는 공기 중 가연성 가스·증기의 농도가 연소 가능한 하한(L)과 상한(U) 사이에 있는 구간임

하한 아래는 연료 부족, 상한 위는 공기 부족으로 화염이 전파되기 어려움

하한 L이 낮고 상한 U가 높을수록 연소 가능한 농도 구간이 넓음

다만 가장 낮은 하한, 가장 넓은 범위, 가장 큰 위험도는 서로 다른 비교 문제임

기출에서 위험도 H를 묻는 경우에는 상한 U와 하한 L을 확인해 계산함

H=\frac{U-L}{L}

예시 1: 4~75vol% → (75-4)/4 = 17.75

예시 2: 2.2~9.5vol% → (9.5-2.2)/2.2 ≈ 3.32

혼합가스의 각 가연성 성분 비율을 yᵢ, 각 성분의 폭발하한을 Lᵢ라고 하면 Le Chatelier 식의 기본 형태는 다음과 같음

L_{mix}=\frac{1}{\sum(y_i/L_i)}

yᵢ는 가연성 성분끼리의 조성비를 합계 1로 맞춘 값임

백분율을 그대로 쓰면 분자도 100으로 맞춰야 함

예: 프로판과 메탄 3:1, 하한 2.5vol%와 5.0vol% → 조성비 0.75와 0.25임

Lmix = 1 / (0.75/2.5 + 0.25/5.0) ≈ 2.9vol%

공기가 포함된 전체 혼합물의 표시농도와 가연성 성분끼리의 조성비를 혼동하지 않아야 함

상한 계산도 같은 가중 역수 구조를 사용함

가연성 물질의 농도가 연소범위 안에 들어오지 않도록 누설원·혼합물·점화원을 함께 관리함

환기만으로 모든 폭발 위험이 사라지는 것은 아님 · 누설을 먼저 억제하고 검지·경보로 조기에 발견하며, 환기·분진 제거와 발화원 관리를 함께 적용하는 흐름으로 이해함

아래 기출은 위에서 정리한 개념이 실제 시험에서 어떻게 출제됐는지 확인하기 위한 근거 자료입니다.

수록 기출 21문항 · 14개 시험 회차 · 2018~2022년

출제 경향 — 연소하한·상한·범위 폭과 혼합가스 조성을 비교하거나 계산하는 유형이 중심임