분진폭발 조건 및 위험성

분진폭발의 정의

분진폭발은 공기 중에 떠 있는 가연성 분진이 불꽃을 만나 급격히 타며 압력이 오르는 현상이다.

같은 가루라도 쌓여 있을 때는 잘 타지 않지만, 공기 중에 흩날리면 순식간에 타오른다.

입자가 작을수록 단위 질량당 표면적이 커져 연소 속도와 발열량이 커진다.

폭발 오각형 다섯 요소

분진폭발은 가연성 분진, 산소, 점화원, 분산, 밀폐의 다섯 요소가 모두 있어야 일어난다.

일반 화재의 연소 3요소에 분산과 밀폐가 더해진 구조라고 보면 된다.

이 중 하나라도 없으면 폭발은 성립하지 않는다.

산소는 불활성가스 치환으로 농도를 낮추고, 점화원은 접지와 본딩으로 관리한다.

폭발 농도 범위

분진이 폭발하려면 공기 중 농도가 일정 범위 안에 있어야 한다.

폭발 하한 농도는 공기 1m³당 대략 20~60g이며, 입도와 수분에 따라 크게 변한다.

농도가 지나치게 높으면 연료 과잉으로 폭발하지 않는다.

입자가 작을수록 하한 농도는 낮아지고, 수분이 많으면 하한 농도는 높아진다.

폭발 진행 과정

퇴적된 분진이 충격이나 공기 흐름으로 비산되어 공기 중에 부유한다.

부유한 입자는 열을 받아 표면이 열분해되고, 생긴 가스가 공기와 섞여 착화된다.

화염이 주변 분진을 태우며 열과 기체 팽창으로 압력이 급격히 오른다.

1차 폭발이 쌓여 있던 분진을 다시 날려 2차 폭발로 피해를 키운다.

부유·퇴적 분진 비교

같은 분진이라도 상태에 따라 위험 양상이 달라진다.

공기 중에 떠 있는 부유 분진은 농도와 점화원이 맞으면 즉시 폭발한다.

바닥이나 설비에 쌓인 퇴적 분진은 진동이나 충격으로 비산된 뒤 2차 폭발을 일으킨다.

쌓인 양이 많을수록 2차 폭발 규모가 커지므로 주기적인 청소가 기본 대책이다.

시험 포인트 정리

마지막으로 시험에 자주 나오는 내용을 정리한다.

분진폭발 5요소를 빠뜨리지 않고 쓰는 것이 기본이다.

하한 농도는 입도와 수분에 따라 달라지며, 입도가 작을수록 낮아진다.

2차 폭발 메커니즘을 빠뜨리지 않는 것도 중요한 채점 포인트다.