연소의정의
물질이 연소한다는 것은 화학반응의 일종으로 발열과 발광을 수반하는 산화반응을 뜻 합니다 . 즉 물질이 다른 곳에서 점화(點火)에너지를 받고 산소와 화합하여 산화반응을 일으켜 점화에너지 이상의 열에너지를 발생하여 다른 물질로 변화하는 것입니다. 이러한 열에너지의 발생이 발열입니다. 그리고 이 발열로 온도가 상승하면 그 온도에 대응하는 열 복사선을 방출하는데 다시 온도가 고온으로 되었을 때의 열 복사선은 가시광선대역 (可視光線帶域)으로 들어오는 파장으로 되어 돌아오는데 이것이 발광(發光)입니다. 이와 같이 연소가 일어나기 위해서는 가연성물질(가연물), 산소공급원, 점화에너지 등 세 가지 요소가 필요하며, 일반적으로 이들을 연소의 3요소라고 합니다.
연소의 3요소
불은 연료(가연물), 열(점화원), 산소 등 3가지 조건이 갖추어 져야만 불의 발생이 가능한 것입니다. 그래서 우리는 이 3가지를 "불의 3요소"라 부릅니다. 다시 말해서 불이 일어나기 위해서는 불의 3요소 중 한 가지라도 없으면 불은 일어나지 않습니다.
연료(가연물)
연료란 불에 탈 수 있는 물건을 말하며 이는 고체, 액체, 기체연료의 3가지로 구분됩니다.
- 고체연료 : 연탄, 나무, 종이, 옷, 고무, 플라스틱 등
- 액체연료 : 석유, 휘발유, 알콜, 방커C유 등
- 기체연료 : 프로판가스, 메탄가스, 부탄가스 등
열(점화원)
물질이 타서 불붙기 위해서는 반드시 열이 있어야 하는데 이 열은 높은 열이어야 하며 그 양도 적당히 있어야 합니다. 예를 들어, 성냥불의 불꽃은 보통 가연물에 불을 붙이기에는 충분한 온도를 가졌으나 그 양이 적은 까닭에 통나무와 같은 큰 부피의 물체를 태울 수는 없습니다. 그러나 수천개비의 성냥불을 동시에 가져다 댄다면 그 양이 많기 때문에 통나무를 능히 태울 수 있습니다.
산소(공기)
물질이 열을 받아서 타려면 산소가 있어야 하며 산소가 없으면 불이 일어나지 않습니다. 우리가 호흡할 때 들이 마시는 공기중의 약 21%는 산소이며 연소하기 위해서 필요로 하는 산소의 양은 가연물질의 종류에 따라 서로 다릅니다. 대부분의 액체는 공기 중 산소 함량이 15% 이하로 줄어들면 불붙기 어려우며, 고체의 경우에는 6%이하로 줄어들지 않으면 불은 계속 붙거나 그을리면서 타게 됩니다.
불의 성장과 확산
앞에서 불의 원리에서 말한 바와 같이 일단 불이 나면 불은 외부공기로부터 산소를 공급받아 불꽃으로부터 되돌아온 열에 의해 연속적으로 재점화, 확산하여 다른 가연물질을 태우면서 확대해 나가는데 이러한 확대현상은 직접 물질이 화염에 접촉하면서 진행하는 것이 대부분이나 일부 열의 이동이나 불꽃(불티)이 날아가는 현상(비산), 이두가지 물리적인 상태가 단독 또는 중복해서 불이 진행하게 됩니다. 이 중에서 특히 열의 이동에 의해서 확대되는 경우에는 전도, 대류, 복사의 세 가지 작용에 의하여 진행되며 이들 중 하나만 의하지 않고 세 가지가 동시에 작용합니다.
전 도
열이 물질속으로 전해져 가는 현상으로 온도가 높은 부분에서 낮은 부분으로 이동하는 성질을 말합니다.
대 류
액체나 기체와 같이 유체의 일부가 가열되면 그 부분이 팽창되어 밀도가 적어져 위로 올라가고 그 곳에 온도가 낮은 부분의 유체가 흘러 들어갑니다. 이것은 가열된 공기의 움직임에 의한 열의 이동이라 할 수 있으며 방안에 난로를 피웠을 때 따뜻한 공기는 가벼워져 위로 올라가고 찬 공기는 아래로 내려오는 현상이 반복되어 실내가 따뜻하게 되는 현상이 그 예라 할 수 있습니다.
복 사
고열체로부터 저열체로의 열의 이동이 전도나 대류와는 달리 중간의 매개물 없이 직접 열이 이동하는 현상으로 이러한 현상은 열이 파도처럼 공간을 날아서 물체에 그 열이 전달되는 성질로서 태양열이 지상의 물체를 따뜻하게 해주는 현상이 대표적인 예입니다.
소화의 원리
불이 일어나는데 필요한 조건은 연료(가연물), 열, 산소(공기)의 세 가지 요소가 있어야 일어나게 됩니다. 소화의 기본적 원리는 이미 앞에서 살펴 본 바와 같이 불이 일어나는 조건을 역으로 적용하면 되며, 소화란 불의 세 요소 중 전부 또는 일부를 없애버려서 불이 일어나지 못하게 하는 것입니다. 다시 말해서 불이 일어나고 있는 중이라도 이들 불의 3요소가 계속해서 반응하지 못하도록 서로 떼어놓는 것을 말합니다. 그러면 불을 끄는 방법에는 어떠한 것이 있는가 살펴보기로 하겠습니다.
연료(가연물)의 제거
불이 다른 곳에 옮겨 붙거나 번지는 것을 막는 것을 말합니다. 화재가 일어났을 때 불을 끄는 데 필요한 물이나 소화시설이 부족할 때에는 불에 탈 수 있는 물체를 치우거나 없애 버리고 또 불길이 이웃으로 번져 나가는 것을 막기 위하여 주위에 있는 물체를 치우거나 없애 버리고 고정된 물체의 경우에는 헐어버려 불길이 번지지 못하게 하는 방법을 말하는 것입니다. 산불이 났을 때 주위의 나무나 풀을 잘라 치워서 불이 다른 장소로 옮겨 붙지 못하게 하거나 가스나 유류난로에 연결된 송유관의 안전장치를 잠그는 방법 등도 연료를 제거하여 불을 끄는 방법입니다.
산소의 차단
불이 났을 때 산소의 공급을 막아서 불이 꺼지게 하는 방법입니다. 이러한 소화 방법을 "질식에 의한 소화"라고도 하는데 부대에 담긴 모래나 담요, 분말소화기를 사용하여 산소의 공급을 막아서 불이 꺼지게 합니다. 유류나 전기화재가 일어났을 때에는 이러한 방법으로 불을 꺼야 합니다.
열의 제거
불타고 있는 물체에서 온도를 떨어뜨리기 위해서는 물체에 물을 끼얹어 열을 없애 버리는 방법이며 이러한 방법을 "냉각에 의한 소화"라고도 하는데 물은 다른 물질에 비해서 많은 열을 흡수하는 성질이 있으며 물이 증기로 변하면서 흡수하는 열량은 다른 소화약품보다 거의 10배 가까운 효과를 가지고 있습니다. 목재나 천 같은 것에 불이 붙었을 때 물을 뿌리는 것은 타고 있는 물체의 온도를 떨어뜨려 열을 없애기 위한 것입니다. 그러나 유류화재, 전기화재, 화공약품과 같은 액체류 등에 의한 화재에는 오히려 물을 사용하여서는 안 됩니다
