수치실험을 이용한 소화제의 화염 억제 메커니즘 해석(Computational Experiments on Flame Inhibition Mechanisms of Fire Suppressants)

전문가 제언

□ 1994년 하론(halon)의 생산 금지로 미국을 중심으로 대체 소화제를 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되어 왔지만, 소화 성능과 안정성에 있어서는 하론에 필적하는 소화제가 여태 개발되지 않았다.

□ CHEMKIN(화학반응속도론)의 도입으로 화염 억제 메커니즘에 관련된 상세한 지식이 알려지고 있다. 그리고 가스 계통 소화제의 성능을 정량하기 위해 국제규격으로 채택된 컵-버너장치로 수치실험을 하였다.

□ 소화제로 CF3Br을 사용하면 화염온도 저하와 함께 연소 억제효과가 커지나, CHF3를 사용하였을 때는 연소 억제효과가 화염온도에 비례하지 않았다. CF3Br에서 주요 억제 반응의 활성 에너지는 대단히 적고, 모두 마이너스 수치를 갖지만, CHF3에서 주요 억제 반응의 활성 에너지는 연쇄분기 반응 수치와 거의 같기 때문이다

□ CHF3, CF3Br의 억제작용에서 가장 큰 차이는 촉매 라디칼 재결합 사이클에 있다. 수치 계산에서 수소원자의 최대 농도는 화염온도와 함께 현저하게 감소하지만, 브롬원자의 최대 농도는 화염온도 변화와 무관하다.

□ 소화제가 물리적 작용만 나타내면 총괄 연소 반응속도에 영향을 주지 않는다. 소화제가 비촉매적인 라디칼 포착작용을 나타내면 총괄 연소 반응속도는 빈도인자만의 영향을 받지만, 만일 라디칼 재결합 사이클을 형성하는 부촉매작용을 나타내면 활성화 에너지에도 영향을 미친다.

□ CF3Br의 재결합 사이클은 낮은 화염온도로부터 폭 넓은 영역에서 높은 효율로 라디칼 농도를 낮추지만, NaOH를 비롯한 타 금속 계통 억제제의 재결합 사이클은 화염 라디칼이 최대 농도 부근에서만 작용한다. 소화제에 요구되는 것은 소화 성능 외에 인체에 대한 안전성도 중요하다

□ 소화제를 첨가한 수치실험은 유독가스의 생성 과정을 파악하기 위해서도 이용되고 있다. 컵-버너를 이용하여 화염 억제 메커니즘을 규명하였지만, 차후에는 2차원 수치실험이 실시되어 한층 진보된 연소공학 이론이 전개될 것으로 보인다.

저자

SASO, Yuko

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

46(138)

잡지명

일본연소학회지(J439)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

224~232

분석자

이*춘

분석물

• 수치실험을 이용한 소화제의 화염 억제 메커니즘 해석.pdf [173,775 byte]

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