최소산소농도와 불활성화

최소산소농도의 정의

최소산소농도는 연료 농도와 무관하게 연소가 불가능해지는 산소의 한계 부피농도다.

쉬운 말로 하면, 불에 타려면 산소가 일정량 이상 있어야 한다.

그 아래로 산소를 줄이면 연료가 아무리 많아도 불이 붙지 않는다.

연소의 세 요소와 산소 농도

연소가 성립하려면 가연물, 산소, 점화원이 필요하다.

산소가 MOC 아래이면 점화원이 있어도 연소하지 않는다. 불연성 가스는 열을 흡수해 화염온도를 낮춘다.

그래서 연료 농도와 무관하게 산소를 MOC 아래로 낮추는 것이 핵심이다.

MOC 추산식

실험값이 없으면 MOC는 산소 양론계수와 LFL의 곱으로 추산한다.

a는 연료 1몰을 완전연소하는 데 필요한 산소 몰수다. LFL은 연소하한계다.

실험값이 있으면 실험값을 우선하고, 추산은 보조로 쓴다.

부탄 계산 예시

부탄의 완전연소 반응식은 C4H10 + 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O이다.

산소 양론계수 a는 6.5이므로 MOC는 6.5 × 1.6으로 추산한다.

프로판과 메탄올도 같은 방식으로 산소 몰수와 LFL을 곱해 구한다.

퍼지와 불활성화 비교

퍼지는 혼합기가 생기기 전에 막는 방법이고, 불활성화는 이미 생긴 혼합기를 안전하게 만드는 방법이다.

같은 농도라면 이산화탄소가 질소보다 소화 효과가 크다. 몰열용량이 크기 때문이다.

퍼지는 다섯 가지 방식으로 나뉜다. 시험에서는 두 용어를 구별해 쓰는 것이 핵심이다.

직접 풀어 보기

이제 방금 배운 식을 직접 적용해 보자.

프로판의 산소 양론계수 a는 5이고, LFL은 2.1 vol%다. 식에 대입해 MOC를 구해 보자.

정답과 핵심 정리

정답은 MOC = 5 × 2.1 = 10.5 vol%다.

최소산소농도는 연료 농도와 무관하게 연소가 불가능한 산소 한계 농도다.

추산은 산소 양론계수와 LFL의 곱으로 하고, 실험값이 있으면 실험값을 우선한다.

불활성화와 퍼지를 구별하는 것이 채점의 핵심이다.