폭발의 종류와 성립 요건

핵심 정리

폭발은 짧은 시간에 급격한 압력 상승이나 에너지 방출이 일어나는 현상이다. 밀폐되었거나 좁은 공간에서는 압력이 빠르게 올라가 피해가 크게 나타난다. 이 현상을 이해하려면 가연성 물질이 공기와 어떤 농도로 섞일 때 불이 붙는지를 먼저 알아야 한다. 연소범위는 연소상한계와 연소하한계의 차이이다.

폭발이 성립하는 요건은 연료와 공기의 혼합 상태와 점화원의 두 가지로 정리된다. 가스·증기·분진은 공기와 섞여 혼합기를 이루며, 혼합기의 농도가 연소범위 안에 있어야 한다. 가연성 혼합기가 연소범위 안에 있고 점화원이 있으면 폭발할 수 있다. 이 두 조건은 연소범위 안 혼합기와 점화원으로 함께 외운다.

폭발의 효과는 연소가 퍼지는 속도와 압력으로 드러난다. 연소가 음속보다 빠르게 전파되는 경우가 폭굉이다. 폭굉은 음속보다 빠른 속도로 전파된다. 같은 혼합기라도 전파 방식이 달라지면 발생하는 압력도 달라진다. 폭발압력은 폭연보다 폭굉에서 더 크다. 따라서 두 현상은 연소파의 전파 방식을 기준으로 나누어 이해해야 한다.

폭발은 원인과 상태에 따라 나뉜다. 크게는 물리적 폭발과 화학적 폭발로 구분하며, 화학적 폭발은 급격한 화학변화에 의한 연소현상으로 보통 폭음과 충격압력을 수반한다. 물리적 폭발은 물질의 상변화 등에 의해 일어나는 폭발이다. 두 분류는 에너지가 상변화에서 나오는지 화학변화에서 나오는지로 가른다.

「재난 및 안전관리 기본법」은 폭발을 화재·붕괴 등과 함께 사회재난의 하나로 든다. 사회재난은 자연재난과 구분되는 분류이므로, 폭발의 종류를 공부할 때는 원인과 상태를 기준으로 나누어 기억하는 것이 정확하다.

자세히

가스폭발과 분진폭발의 차이

가스폭발은 가연성 가스와 조연성 가스가 혼합된 상태에서 착화되는 기상폭발이다. 분진폭발은 공기 중에 부유한 가연성 분진이 착화되어 일어나는 기상폭발이며, 가연성 고체 분진이 공기 중에 떠 있다가 점화원을 만나 폭발하는 현상과 같다. 두 폭발은 모두 기상에서 일어나지만, 분진은 고체 입자여서 공기 중에 떠 있을 때 표면적이 넓어 빠르게 탄다. 이 차이가 연소 결과의 차이로 이어진다.

분진폭발의 폭발압력과 연소속도는 가스폭발보다 작다. 이 두 값은 발생에너지나 파괴력과 구분해서 기억해야 한다. 분진폭발은 불완전 연소가 일어나기 쉬워 일산화탄소 중독 위험이 있다. 또 분진폭발은 주변에 퇴적된 분진에 의해 분진폭발 2차 폭발을 일으킬 수 있다. 1차 폭발의 충격으로 흩어진 분진이 다른 곳에 쌓여 있다가 다시 불이 붙는 구조가 2차 폭발의 바탕이다.

상태와 물리·화학 기준

증기폭발은 액상에서 기상으로 급격히 상변화하며 일어나는 응상폭발이다. 응상은 액체나 고체가 주된 상태인 경우를, 기상은 기체 상태에서 연소가 일어나는 경우를 말한다. 같은 증기폭발은 압력 용기 내 액체가 급격히 증기로 변하면서 생기는 물리적 폭발이다. 한 현상을 상태 기준과 원인 기준으로 각각 분류하는 것이므로, 두 기준을 섞어 답하지 않는다. 응상과 기상은 같은 물질을 두고도 어떤 상태에서 폭발하는지에 따라 달라지므로, 물질의 상태 표시를 먼저 본다.