스크랩 화재,폭발 이론과 실제

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연소 및 폭발

차     례

제 1 장  연    소 
제1절  연소 개론 
 1. 연소의 정의 
 2. 연소의 양상 
 3. 정상연소와 비정상연소 
 4. 완전연소와 불완전연소 
 5. 연소공기 
 6. 연소방정식 
 7. 연소불꽃의 색상 
제2절  연소 용어 
1. 인화점(인화온도) 
2. 발화점(착화점, 발화온도) 
3. 연소점 
4. 연소범위(vol%) 
5. 연소속도 
6. 증기밀도 
7. 비점(沸點, Boiling point) 
8. 비열(比熱 Specific Heat) 
9. 융점(融點, Melting point) 
10. 잠열(潛熱, Latent Heat) 
11. 점도(粘度, Viscosity) 
제3절  연소의 3요소 
1. 가연물질 
2. 산소공급원 
3. 점화원 
제4절  연소의 형태 
1. 기체의 연소 
2. 액체의 연소 
3. 고체의 연소 
제5절  연소의 확대 
1. 전도 
2. 대류 
3. 복사 
4. 비화(불똥) 
제6절  이상(異常)연소 현상 
1. 역화(Back fire) 
2. 선화(Lifting) 
3. 블로우 오프(blow-off)현상 
4. 불완전연소 
5. 연소 소음 
제7절  연소생성물의 종류와 유해성 
1. 연기 
2. 일산화탄소(CO) 
3. 이산화탄소(CO2) 
4. 황화수소(H2S) 
5. 아황산가스(SO2) 
6. 암모니아(NH3) 
7. 시안화수소(HCN) 
8. 포스겐(COCl2) 
9. 염화수소(HCl) 
10. 이산화질소(NO2) 
11. 불화수소(HF) 

제 2 장  폭    발 
제1절  폭발 개론 
1. 폭발의 정의 
2. 폭발반응의 원인 
3. 폭발의 성립 조건 
제2절  폭발 형태 
1. 물리적 폭발과 화학적 폭발 
2. 응상폭발과 기상폭발 
제3절  폭발 한계 
1. 폭발한계의 정의 
2. 폭발하한계(LEL) 
3. 폭발상한계(UEL) 
4. 폭발한계에 대한 영향을 주는 요소 
제4절  폭연과 폭굉 

제 1 장  연     소
제 1 절  연소 개론
1. 연소의 정의
  연소란「가연물이 공기중의 산소 또는 산화제와 반응하여 열과 빛을 발생하면서 산화하는 현상」을 말하며, 발열반응이 계속되면 발생되는 열에 의해 가연물질이 고온화되어 연소는 계속 진행된다. 이러한 연소의 화학반응은 연소할 수 있는 가연물질이 공기 중의 산소뿐만 아니라 산소를 함유하고 있는 산화제에서도 일어나며 반응을 일으키기 위해서는 활성화에너지(최소 점화에너지)가 필요한데 이 에너지를 점화에너지·점화원·발화원 또는 최소점화(착화)에너지라고 하며 약 10-6 ～ 10-4[J]의 에너지가 필요하다.
  가연물질의 활성화를 위해 필요한 에너지는 충격·마찰·자연발화·전기불꽃·정전기·고온표면·단열압축·자외선·충격파·낙뢰·나화·화학열 등에 의해 공급되고 있다.

[표 1] 가연성가스와 공기의 혼합가스 최소점화 에너지
물  질분자식가연성가스농도(vol%)최소점화에너지(mj)메    탄CH48.50.28에    탄C2H66.50.25프 로 판C3H85.0 ～ 5.50.26부    탄C4H104.70.25헥    산C6H143.80.24벤    젠C6H64.70.20에틸에테르C4H10O5.10.19아 세 톤C3H6O―0.019수    소H228 ～ 300.019이황화탄소CS2―0.019
2. 연소의 양상
  연소는 대체로 불꽃연소와 표면연소(작열연소)의 두가지 양상으로 분류되는데 표면연소는 고체상태의 표면에 산소가 공급되어 연소가 이루어지며 불꽃연소는 고체가 융해후 증발, 액체가 증발하거나, 기체에 산소가 공급되어 연쇄반응을 일으키는 현상을 말한다.
  불꽃연소는 단위시간당 방출하는 열량이 많아 연소속도가 매우 빠르고 그 양상도 복잡한데, 대략 연소시 발생하는 열량의 절반 이상은 가연물을 가열하여 연소가스의 방출에 소모되고 나머지는 주위의 복사열로 방출되는데 정상상태에서는 발생되는 열량과 주위로 잃어버리는 열량이 시간적으로 같으나 발생되는 열량이 더 많아지면 화세가 강해지고, 반대로 주위로 방출되는 열량이 많아지면 화세는 약해진다. 불꽃연소는 액체나 기체연료의 경우이지만 연탄·목재·종이·짚 등은 불꽃연소와 표면연소가 동시에 일어나다 휘발분이 모두 방출되면 표면연소만 일어난다.
  표면연소만 일어나는 경우는 금속분, 목탄(숯), 코크스와 쉽게 산화될 수 있는 금속물질 즉 알루미늄, 마그네슘, 나트륨 등에서 일어난다.
3. 정상연소와 비정상연소
  액체나 고체의 경우에는 공기의 공급에 따라서 주어진 산소의 양 만큼만 연소하게 되므로 비정상연소는 일어나지 않지만 기체의 연소에 있어서는 산소가 공급되는 방법에 따라 정상연소 또는 비정상연소를 하게 된다.
가. 정상연소
  가연물질의 연소시 충분한 공기의 공급이 이루어지고 연소시의 기상조건이 양호할 때에는 정상적인 연소가 이루어지므로 화재의 위험성이 적으며, 연소상의  문제점이 발생되지 않고 연소장치·기기 및 기구에서의 열효율도 높으며, 연소가 일어나는 곳의 열의 발생속도와 방산속도가 서로 균형을 이루고 있다.

나. 비정상연소
 가연물질의 연소시 공기의 공급이 불충분하거나 기상조건이 좋지 않아 정상적으로 연소가 이루어지지 않고 이상현상이 발생되므로 화재의 위험성이 많으며, 연소상의 문제점이 많이 발생함으로써 연료를 취급·사용하는 연소장치·기기 및 기구의 안전관리에 주의가 요구된다. 때로 폭발의 경우와 같이 연소가 격렬하게 일어나며, 이는 열의 발생속도가 방산속도를 능가할 때이다.
4. 완전연소와 불완전연소
  가연물질이 연소하면 가연물질을 구성하는 주성분인 탄소(C), 수소(H) 및 산소(O)에 의해 일산화탄소(CO)·이산화탄소(CO2) 및 수증기(H2O)가 발생한다. 이때, 공기중의 산소 공급이 충분하면 완전연소반응이 일어나고 산소의 공급이 불충분하면 불완전연소반응이 일어나며, 주로 완전연소시에는 이산화탄소(CO2)가 불완전연소시에는 일산화탄소(CO)가스가 발생한다.
5. 연소공기
  가연물질을 연소시키기 위해서 사용되는 공기의 양에는 실제공기량, 이론공기량, 과잉공기량, 이론산소량, 공기비 등이 있다.
가. 실제공기량
 가연물질을 실제로 연소시키기 위해서 사용되는 공기량으로서 이론공기량보다 크다
나. 이론공기량
 가연물질을 연소시키기 위해서 이론적으로 계산하여 산출한 공기량이다
다. 과잉공기량
 실제공기량에서 이론공기량을 차감하여 얻은 공기량이다.

라. 이론산소량
 가연물질을 연소시키기 위해서 필요한 최소의 산소량이다.
이론산소량 = 이론공기량 ×
마. 공기비(m)
 실제공기량에서 이론공기량을 나눈 값
과잉공기량=실제공기량-이론공기량공기비=실제공기량=실제공기량이론공기량실제공기량-과잉공기량
 일반적으로 공기비는 기체가연물질은 1.1～1.3, 액체가연물질은 1.2～1.4, 고체가연물질은 1.4～2.0이 된다.

<표 2> 가연성가스의 이론공기량 및 연소열
가연물질분자식분자량이론공기량연소열(㎉/㎏)Nm3/㎏Nm3/㎏메  탄CH416.0439.52413.304212.80에  탄C2H630.07016.66712.421372.82프로판C3H844.09723.81012.100530.60n-부탄C4H1058.12430.95311.934687.64에틸렌C2H428.05414.28611.412337.15아세틸렌C2H226.03811.90510.246310.62

 그러므로 가연성 가스를 공기중에서 연소시킬 때 공기중의 산소 농도가 증가하면
 ① 연소속도는 빨라진다.
 ② 화염의 온도는 높아진다.
 ③ 발화온도는 낮아진다.
 ④ 폭발한계는 넓어진다.
 ⑤ 점화에너지는 작아진다.
 또한, 불완전연소의 원인은
 ① 가스의 조성이 균일하지 못할 때
 ② 공기 공급량이 부족할 때
 ③ 주위의 온도가 너무 낮을 때
 ④ 환기 또는 배기가 잘 되지 않을 때 등이다.
6. 연소방정식
  탄소(C)와 수소(H)로 구성된 탄화수소계 가연성가스에 대한 연소방정식은 일반적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

 + ( + )O2 → CO2 + H2O
가연성가스인 은 완전연소 시키면 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 발생되나 공기의 양이 부족하면 불완전연소하여 일산화탄소(CO)가 발생된다.
  예) 탄화수소계 가연성가스의 완전연소식
    ●부탄(C4H10) : C4H10 + 6.5O2  →  4CO2 + 5H2O + 687.64㎉
    ●프로판(C3H8) : C3H8 + 5O2    →  3CO2 + 4H2O + 530.60㎉
    ●메탄(CH4)   : CH4  + 2O2    →  CO2  + 2H2O + 212.80㎉
  앞의 예)에서 보면 액화천연가스의 주성분인 메탄이 연소할 때에는 2몰, 프로판은 5몰, 부탄은 6.5몰의 산소가 필요한데 프로판이나 부탄이 연소할려면 메탄보다 2～3배의 산소가 더 필요한 것을 알 수 있다.
  이론 공기량을 구해보면
이론산소량 = 이론공기량 × 21/100 이므로
이론공기량 = 이론산소량 ÷ 0.21
  그러므로 부탄은 31, 프로판은 24, 메탄은 9.5배의 공기가 필요하다.
7. 연소불꽃의 색상
  가연물질의 완전연소시에는 공기의 공급량이 충분하기 때문에 연소불꽃은 휘백색으로 나타나고 보통 불꽃온도는 1500℃에 이르게 되며 금속이 탈때는 3000℃내지 3500℃에 이른다. 그러나 공기중의 산소의 공급이 부족하면 연소불꽃은 담암적색에 가까운 색상을 나타내며 생성물인 일산화탄소를 많이 발생하여 사람이 마시면 혈액 속에 들어있는 헤모글로빈과 결합으로 질식사하게 된다.

<표 3> 연소불꽃의 색상에 따른온도
연소불꽃의 색온도(℃)연소불꽃의 색온도(℃)암 적 색700황 적 색1,100적    색850백 적 색1,300휘 적 색950휘 백 색1,500이상

제 2 절  연소 용어
1. 인화점(인화온도)
  연소범위에서 외부의 직접적인 점화원에 의하여 인화될 수 있는 최저 온도 즉, 공기 중에서 가연물 가까이 점화원을 투여하였을 때 불붙는 최저의 온도이다. 예를들면 디에틸에테르의 경우는 -45℃이하에서 인화성 증기를 발생하여 연소 범위를 만들어 점화원에 의하여 인화한다.
<표 4> 액체가연물질의 인화점
액체가연물질인화점(℃)액체가연물질인화점(℃)디에틸에테르-45클레오소트유74이황화탄소-30니트로벤젠87.8아세트알데히드-37.7글리 세 린160아  세  톤-18방  청  유200휘  발  유-20 ～ -43메 틸 알 콜11톨  루  엔4.5에 틸 알 콜13등   유30 ～ 60시안화수소-18중   유60 ～ 150초 산 에 틸-4
  인화현상은 액체와 고체에서 볼 수 있다. 이 두 현상간에는 차이점을 가지는데, 액체의 경우는 증발과정으로 고체의 경우는 열분해과정으로 이해할 수 있다.
<표 5> 액체와 고체의 인화현상의 차이점
구  분액  체고  체가연성가스 공급증발과정열분해과정인화에 필요한 에너지적 다크 다

2. 발화점(착화점, 발화온도)
  외부의 직접적인 점화원이 없이 가열된 열의 축적에 의하여 발화가 되고 연소가 되는 최저의 온도, 즉 점화원이 없는 상태에서 가연성 물질을 공기 또는 산소 중에서 가열하므로써 발화되는 최저 온도를 말한다.
  일반적으로 산소와의 친화력이 큰 물질일수록 발화점이 낮고 발화하기 쉬운 경향이 있으며 고체 가연물의 발화점은 가열공기의 유량, 가열속도, 가연물의 시료나 크기, 모양에 따라 달라진다.
  발화점은 보통 인화점보다 수 백도가 높은 온도이며 화재 진압 후 잔화정리를 할때 계속 물을 뿌려 가열된 건축물을 냉각시키는 것은 발화점(착화점) 이상으로 가열된 건축물이 열로 인하여 다시 연소되는 것을 방지하기 위한 것이다.
  일반적으로 발화점이 낮아지는 이유로는 ①분자의 구조가 복잡할수록 ②발열량이 높을수록 ③압력, 화학적 활성도가 클수록 ④산소와 친화력이 클수록 ⑤금속의 열전도율과 습도가 낮을수록 등이다. 또한 발화점이 달라지는 요인으로는 ①가연성가스와 공기의 조성비 ②발화를 일으키는 공간의 형태와 크기 ③가열속도와 가열시간 ④발화원의 재질과 가열방식 등에 따라 달라진다.
<표 6> 가연물질의 발화점
물    질발화점(℃)물    질발화점(℃)황    린34셀롤로이드180이황화탄소100무  연  탄440 ～ 500적    린260목    탄320 ～ 400에틸알콜363고    무400 ～ 450탄    소800프  로  판423목    재400 ～ 450일산화탄소609견    사650헥    산223휘 발 유257암모니아351부    탄365산화에틸렌429
發火高溫의 壁油의 蒸氣와
空氣의 混合物발  화引火한 불꽃油인  화온도계炎
 (A)                           (B)
(그림 1) 인화와 발화의 차이
3. 연소점
  연소상태가 계속될 수 있는 온도를 말하며 일반적으로 인화점보다 대략 10℃정도 높은 온도로서 연소상태가 5초이상 유지될 수 있는 온도이다. 이것은 가연성 증기 발생속도가 연소 속도보다 빠를 때 이루어진다.
 즉, 연소점이란 한번 발화된 후 연소를 지속시킬 수 있는 충분한 증기를 발생시킬 수 있는 최저온도로서 인화점 ＜ 연소점 ＜ 발화점의 위치를 차지한다.
4. 연소범위(vol%)
  가연성증기와 공기와의 혼합 상태에서의 증기의 부피를 말하며 연소 농도의 최저 한도를 하한, 최고 한도를 상한이라 한다.
  예를 들면, 수소와 공기 혼합물은 대기압 21℃에서 수소비율 4.1～75%의  경우 연소가 계속된다.
  혼합물중 가연성 가스의 농도가 너무 희박해도 너무 농후해도 연소는 일어나지 않는데 이것은 가연성 가스의 분자와 산소와의 분자수가 상대적으로 한쪽이 많으면 유효충돌횟수가 감소하여 충돌했다 하더라도 충돌에너지가 주위에 흡수· 확산되어 연소반응의 진행이 방해되기 때문이다. 연소 범위는 온도와 압력이 상승함에 따라 대개 확대되어 위험성이 증가한다.
<표 7> 가연성증기의 연소범위
기체 또는 증기연소범위(vol%)기체 또는 증기연소범위((vol%)수소4.1  ～ 75에틸렌 3.0 ～ 33.5일산화탄소12.5 ～ 75시안화수소12.8 ～ 27프로판2.1  ～ 9.5암모니아15.7 ～ 27.4아세틸렌2.5  ～ 82메틸알콜 7  ～ 37에틸에테르1.7  ～ 48에틸알콜 3.5 ～ 20메탄5.0  ～ 15아세톤 2  ～ 13에탄3.0  ～ 12.5휘발유1.4 ～ 7.6
<표 8> 메탄의 온도변화에 따른 연소범위 변화추이
구  분연소범위(vol%)하 한상 한20℃6.013.2250℃4.614.0500℃3.715.2
5. 연소속도
  가연물질에 공기가 공급되어 연소가 되면서 반응하여 연소생성물을 생성할 때의 반응속도이며 연소생성물 중에서 불연성 물질인 질소(N2), 물(H2O), 이산화탄소(CO2) 등의 농도가 높아져서 가연물질에 산소가 공급되는 것을 방해 또는 억제시킴으로서 연소속도는 느려진다.
  연소속도에 영향을 미치는 요인으로는
  ① 가연물의 온도 ② 산소의 농도에 따라 가연물질과 접촉하는 속도
  ③ 산화반응을 일으키는 속도  ④ 촉매  ⑤ 압력  등이 있다.
  온도가 높아질수록 반응속도가 상승하며, 압력을 증가시키면 단위부피 중의 입자수가 증가하므로 결국 기체의 농도가 증가하므로 반응속도도 상승한다.
  촉매는 반응속도를 변화시키는 물질로서 반응속도를 빠르게 하는 정촉매와 반응속도를 느리게 하는 부촉매가 있다.
6. 증기밀도
  어떤 증기의 “증기밀도”는 같은 온도, 같은 압력하에서 동 부피의 공기의 무게에 비교한 것으로 증기 밀도가 1보다 큰 기체는 공기보다 무겁고 1보다 작으면 공기보다 가벼운 것이 된다.
증기밀도 = (29：공기의 평균 분자량)
탄산가스는 분자량이 44이기 때문에 공기보다 무거워서 소화기에서 방출되면 낮은 아래 부분에 쌓이게 된다. 온도가 올라가면 증기밀도는 작아지기 때문에 연소시 생성된 뜨거운 가스가 위로 올라가는 현상이 나타난다.
7. 비점(沸點, Boiling point)
  액체의 증기압은 대기압에서 동일하고 액체가 끓으면서 증발이 일어날 때의 온도를 액체의 비점이라 한다. 비점이 낮은 경우는 액체가 쉽게 기화되므로 비점이 높은 경우보다는 연소가 잘 일어난다. 일반적으로 비점이 낮으면 인화점이 낮은 경향이 있는데 예를 들면 휘발유는 비점이 30～210℃, 인화점은 -43～-20℃인데, 등유의 비점은 150～300℃, 인화점이 40～70℃이다.
8. 비열(比熱 Specific Heat)
 물질에 따라 비열은 많은 차이가 있다. 물 이외의 모든 물질은 대체로 비열이 1보다 작다. 비열은 어떤 물체를 위험 온도까지 올리는 데 필요한 열량이나 고온의 물체를 안전한 온도로 냉각시키는 데 제거하여야 할 열량을 나타내는 비교 척도가 된다.
  물이 소화제로서 효과가 있는 이유 중의 하나가 물의 비열이 다른 물질보다 크기 때문이다.
9. 융점(融點, Melting point)
  대기압(latm)하에서 고체가 녹아 액체가 되는 온도를 융점이라고 말한다. 융점이 낮은 경우 액체로 변화하기가 용이하고 화재 발생시에는 연소구역의 확산이 용이하기 때문에 위험성이 매우 높다.
10. 잠열(潛熱, Latent Heat)
  어떤 물질이 고체에서 액체로 변할 때나 액체에서 기체로 변할 때는 열을 흡수한다. 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 변할 때 출입하는 열을 융해 잠열이라 하고, 액체가 기체로 또는 기체에서 액체로 변할 때 출입하는 열을 증발잠열이라 한다.
  대기압에서의 물의 융해 잠열은 80cal/g, 100℃에서의 증발 잠열은 539cal/g이다. 물의 증발 잠열이 큰 것은 물이 좋은 소화제가 될 수 있는 이유 중의 하나이다. 0℃의 얼음 1g이 100℃의 수증기가 되기까지는 약 719cal의 열량이 필요하다. 대개의 물질은 잠열이 물보다 작다.
11. 점도(粘度, Viscosity)
  액체의 점도는 점착과 응집력의 효과로 인한 흐름에 대한 저항의 측정 수단이다. 모든 액체는 점성을 가지고 있다. 인화성 위험물은 상온에서 액체상태의 경우가 많으므로, 온도가 상승하는 경우 인화점, 발화점 등을 주의하도록 하여 취급하지만 점성이 낮아지면 유동하기에 용이해 진다.

제 3 절  연소의 3요소
  가연물질(기체·액체 및 고체상태)이 연소하기 위해서는 산소를 공급하는 산소공급원(공기·오존·산화제·지연성가스) 및 점화원(활성화에너지)가 있어야만 정상적인 연소의 화학반응을 유지할 수 있는데 이와 같이 연소반응의 유지를 위해서 사용되는 가연물질·산소공급원·점화원을 연소의 3요소라고 한다. 또한 연소의 3요소에 화학적인 연쇄반응을 합하여 연소의 4요소라 한다.

(그림 2) 연소의 4요소
1. 가연물질
  가연물은 우리 주위에 무수히 많이 잔존해 있는 유기화합물의 대부분과 Na, Mg 등의 금속, 비금속, LPG, LNG, CO 등의 가연성 가스가 해당되는데 즉, 산화하기 쉬운 물질이며 이는 산소와 발열반응을 일으키는 물질을 말한다. 이에비하여 불연성 물질은 반대로 산화하기 어려운 것(활성화에너지의 양이 큰 물질)으로서 물, 흙과 같이 이미 산화되어 더이상 산화되지 아니하는 물질이다.
가. 가연물질의 구비조건
 가연물질이 되기 위해서는 다음과 같은 조건을 구비하여야 한다.
1) 화학반응을 일으킬 때 필요한 최소의 에너지(활성화에너지)의 값이 적어야 한다.
2) 일반적으로 산화되기 쉬운 물질로서 산소와 결합할 때 발열량이 커야한다.
3) 열의 축적이 용이하도록 열전도의 값이 적어야 한다.
 〔열전도율 : 기체<액체<고체 순서로 커지므로 연소순서는 반대이다〕
4) 지연성(조연성) 가스인 산소·염소와의 친화력이 강해야 한다.
5) 산소와 접촉할 수 있는 표면적이 큰 물질이어야 한다.(기체>액체>고체)
6) 연쇄반응을 일으킬 수 있는 물질이어야 한다.
나. 가연물이 될 수 없는 조건
1)  주기율표 0족의 불활성기체로서 이들은 결합력이 없으므로 산소와 결합하지 못한다
    : 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 등
2)  이미 산소와 결합하여 더이상 산소와 화학반응을 일으킬 수 없는 물질
      :물(H2O), 이산화탄소(CO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 오산화인(P2O5), 삼산화황(SO3), 삼산화크롬(CrO3), 산화안티몬(Sb2O3) 등
       ※ 일산화탄소(CO)는 산소와 반응하기 때문에 가연물이 될 수 있다.
CO + O2  →  CO2 + Q㎉
3)  산소와 화합하여 산화물을 생성하나 발열반응을 하지 않고 흡열반응하는 물질 : 질소 또는 질소 산화물 N2, NO 등
N2 + O2  →  N2O - Q㎉
N2 +   O2   →  2NO - Q㎉
4)  자체가 연소하지 아니하는 물질 : 돌, 흙 등
2. 산소 공급원
  가연물이 연소하려면 산소와 혼합되어 불이 붙을 수 있는 조건을 만들어야 하는데, 이를 연소 범위라 한다. 보통 공기 중에는 약 21%의 산소가 포함되어 있어서 공기는 산소공급원 역할을 할 수 있다. 일반적으로 산소의 농도가 높을수록 연소는 잘 일어나고 일반 가연물인 경우 산소농도 15%이하에서는 연소가 어렵다. 이밖에도 물질 자체가 분자내에 산소를 보유하고 있어서 마찰·충격 등의 자극에 의해 산소를 방출하는 물질이 있는데 이를 산화성물질이라 하며 화재에서 산소 공급원 역할을 하는 위험한 물질이므로 위험물안전관리법에서 위험물로 분류하여 관리하고 있다.
가.  공  기
 일반적으로 공기중에 함유되어 있는 산소(O2)의 양은 용량으로 계산하면 전체 공기의 양에 대하여 21용량%(vol%)이며, 질량으로 계산하면 23중량%(wt%)로 존재하고 있어 연소에 필요한 산소는 공기중의 산소가 이용되고 있다.
<표 9> 공기의 조성범위
        성 분
조성비산   소질   소이산화탄소기 타용량(vol%)20.9978.030.030.95중량(wt%)23.1575.510.041.30

나. 산화제
 위험물 중 제1류·제6류 위험물로서 가열·충격·마찰에 의해 산소를 발생한다. 제1류위험물은 산소를 함유하고 있는 강산화제로서 염소산염류, 과염소산염류, 과산화물, 질산염류, 과망간산염류, 무기과산물류 등과 제6류 위험물인 과염소산, 질산 등이 있다.
1)  과산화칼륨(K2O2) : 물과 접촉하거나 가열하면 산소를 발생시킨다.
2K2O2 + 4H2O  →  4KOH + 2H2O + O2↑
                 2K2O22K2O + O2↑
2)  과산화나트륨(Na2O2) : 수용액은 30～40℃의 열을 가하면 산소를 발생시킨다.
                 2Na2O2    2NaO + O2↑
3)  질산나트륨(NaNO3) : 조해성이 있어 열을 가하면 아질산나트륨과 산소가 발생한다.
                2NaNO3 2NaNO2 + O2↑
다. 자기반응성 물질
 분자내에 가연물과 산소를 충분히 함유하고 있는 제5류 위험물로서 연소속도가 빠르고 폭발을 일으킬 수 있는 물질이며, 니트로글리세린(NG), 셀룰로이드, 트리니트로톨루엔(TNT) 등이 있다.
3. 점화원
  연소반응이 일어나려면 가연물과 산소공급원이 적절한 조화를 이루어 연소범위를 만들었을 때 외부로부터 최소의 활성화 에너지가 필요한데 이를 점화원이라 하며 전기불꽃, 충격 및 마찰, 단열압축, 나화 및 고온표면, 정전기 불꽃, 자연발화, 복사열 등이 있다.
가. 전기불꽃
 전기설비의 회로상에서나 전기기기·기구 등을 사용하는 장소에서 접점스파크나 고전압에 의한 방전, 조명기구 등이 파손되면서 과열된 필라멘트가 노출되는 경우, 자동제어기의 경우 릴레이의 접점, 모터의 정류자 등 작은 불꽃에서도 충분히 가연성 가스를 착화시킬 수 있는 에너지가 있다.

E = CV2 = QV     E : 전기불꽃에너지
  C : 전기용량
  Q : 전기량
  V : 전압
나. 충격 및 마찰
 두 개 이상의 물체가 서로 충격·마찰을 일으키면서 작은 불꽃을 일으키는데, 이러한 마찰불꽃에 의하여 가연성 가스에 착화가 일어날 수 있다.
다. 단열압축
 기체를 높은 압력으로 압축하면 온도가 상승하는데, 여기에 각종 오일이나 윤활유가 열분해 되어 저온 발화물을 생성하며 발화물질이 발화하여 폭발을 하게 된다.
라. 나화 및 고온표면
 나화란 항상 화염을 가지고 있는 열 또는 화기로서 위험한 화학물질 및 가연물이 존재하고 있는 장소에서 나화의 사용은 대단히 위험하다. 고온표면 작업장의 화기, 가열로, 건조장치, 굴뚝, 전기·기계설비 등으로서 항상 화재의 위험성이 내재되어 있다.
마. 정전기 불꽃
 정전기 불꽃이란 물체가 접촉하거나 결합한후 떨어질 때 양(+)전하와 음(-)전하로 전하의 분리가 일어나 발생한 과잉전하가 물체(물질)에 축적되는 현상을 말하는데, 이렇게 되는 경우 정전기의 전압은 가연물질에 착화가 가능하다. 예를 들면 화학섬유로 만든 의복 및 절연성이 높은 옷 등을 입으면 대단히 높은 전위가 인체에 대전되어 접지 물체에 접촉하면 방전불꽃이 발생한다.
 정전기를 방지하기 위한 예방대책은
 1) 정전기의 발생이 우려되는 장소에 접지시설을 한다.
 2) 실내의 공기를 이온화하여 정전기의 발생을 예방한다.
 3) 정전기는 습도가 낮거나 압력이 높을 때 많이 발생하므로 습도를 70%  이상으로 한다.
 4) 전기의 저항이 큰 물질은 대전이 용이하므로 전도체 물질을 사용한다.
바. 자연발화
 인위적으로 가열하지 않아도 원면, 고무분말, 셀룰로이드, 석탄, 플라스틱의 가소제, 금속가루 등의 경우 일정한 장소에 장시간 저장하면 열이 발생하여 축적됨으로서 발화점에 도달하여 부분적으로 발화되는 현상을 말한다.
 자연발화를 일으키는 원인에는
 1) 분해열에 의한 발열 : 셀룰로이드, 니트로셀룰로오스
 2) 산화열에 의한 발열 : 석탄, 건성유
 3) 발효열에 의한 발열 : 퇴비, 먼지
 4) 흡착열에 의한 발열 : 목탄, 활성탄 등이 있다.
 자연발화를 방지할 수 있는 방법으로는
 1) 통풍구조를 양호하게 하여 공기유통을 잘 시킬 것.
 2) 저장실 주위의 온도를 낮춘다.
 3) 습도 상승을 피한다.
 4) 열이 쌓이지 않도록 퇴적한다.
사. 복사열
 물질에 따라서 비교적 약한 복사열도 장시간 방사로 발화 될 수 있다. 예를 들어 햇빛이 유리나 거울에 반사되어 가연성 물질에 장시간 쪼일 때 열이 축적되어 발화될 수 있다.

제 4 절  연소의 형태
  연소의 형태는 기체가연물·액체가연물 및 고체가연물을 구성하는 분자의 구조, 원소성분, 물성 등에 따라 기체연소·액체연소·고체연소로 분류되며 연소의 상태에 따라 정상적으로 연소하는 정상연소와 폭발적으로 연소하는 비정상연소로 구분된다.
1. 기체의 연소
  가연성 기체는 공기와 적당한 부피비율로 섞여 연소범위에 들어가면 연소가 일어나는데 기체의 연소가 액체 가연물질 또는 고체 가연물질의 연소에 비해서 가장 큰 특징은 연소시의 이상 현상인 폭굉이나 폭발을 수반한다는 것이다.
  기체의 연소형태는 확산연소, 예혼합연소, 폭발연소로 나눌 수 있다.
가. 확산연소(발염연소)
 연소버너 주변에 가연성 가스를 확산시켜 산소와 접촉, 연소범위의 혼합가스를 생성하여 연소하는 현상으로 기체의 일반적 연소 형태이다.
 예를 들면 LPG - 공기, 수소 - 산소의 경우이다.
나. 예혼합연소
 연소시키기 전에 이미 연소 가능한 혼합가스를 만들어 연소시키는 것으로 혼합기로의 역화를 일으킬 위험성이 크다.
 예를 들면 가솔린엔진의 연소와 같은 경우이다.
다. 폭발연소
 가연성 기체와 공기의 혼합가스가 밀폐용기 안에 있을 때 점화되면 연소가 폭발적으로 일어나는데 예혼합연소의 경우에 밀폐된 용기로의 역화가 일어나면 폭발할 위험성이 크다. 이것은 많은 양의 가연성 기체와 산소가 혼합되어 일시에 폭발적인 연소현상을 일으키는 비정상연소이기도 하다.
2. 액체의 연소
  액체 가연물질의 연소는 액체 자체가 연소하는 것이 아니라 “증발”이라는 변화과정을 거쳐 발생된 기체가 타는 것이다.
  액체 가연물질이 휘발성인 경우는 외부로부터 열을 받아서 증발하여 연소하는 것을 증발연소라 하고 액체가 비휘발성이거나 비중이 커 증발하기 어려운 경우에는 높은 온도를 가해 열분해 하여 그 분해가스를 연소시키는 것을 분해연소라 한다.
가. 증발연소(액면연소)
 액체 가연물질이 액체 표면에 발생한 가연성 증기와 공기가 혼합된 상태에서 연소가 되는 형태로 액체의 가장 일반적인 연소형태이다.
 연소원리는 화염에서 복사나 대류로 액체표면에 열이 전파되어 증발이 일어나고 발생된 증기가 공기와 접촉하여 액면의 상부에서 연소되는 반복적 현상이다.
 예로서 에테르, 이황화탄소, 알콜류, 아세톤, 석유류 등이다.
산    소증발↓액    체→증    기→연    소↑점화“에너지”
(그림 3) 증발연소
나. 분해연소
 점도가 높고 비휘발성이거나 비중이 큰 액체 가연물이 열분해 하여 증기를 발생케 함으로서 연소가 이루어지는 형태이며 이는 상온에서 고체상태로 존재하고 있는 고체 가연물질의 경우도 분해연소의 형태를 보여준다.
 또한 점도가 높고 비휘발성인 액체의 점도를 낮추어 버너를 이용하여 액체의 입자를 안개상태로 분출하여 표면적을 넓게 함으로서 공기와의 접촉면을 많게 하여 연소시키는 액적연소도 있다.
3. 고체의 연소
  상온에서 고체상태로 존재하는 고체 가연물질의 일반적 연소형태는 표면연소, 증발연소, 분해연소, 자기연소로 나눌 수 있다.
가. 표면연소(직접연소, Surface Combustion)
 고체 가연물이 열분해나 증발하지 않고 표면에서 산소와 급격히 산화 반응하여 연소하는 현상 즉, 목탄 등이 열분해에 의해서 가연성 가스를 발생하지 않고 그 물질 자체가 연소하는 현상으로 불꽃이 없는 것(무염연소)이 특징이다.
 예로서, 목탄, 코우크스, 금속(분·박·리본 포함) 등의 연소가 해당되며 나무와 같은 가연물의 연소 말기에도 표면연소가 이루어진다.

※ 표면화재와 심부화재(’97. 10. 예방 13807-657)
 ∘ 일반적으로 표면화재의 연소특성은 가연물 자체로부터 발생된 증기나 가스가 공기중의 산소와 혼합기를 형성하여 연소하며, 연소속도가 매우 빠르고 불꽃과 열을 내며 연소하므로 일명 불꽃연소라고 하며 이에 연소시 가연물·열·공기·순조로운 연쇄반응이 필요합니다.
 ∘ 반면, 심부화재는 표면화재와 달리 순조로운 연쇄반응이 아닌 가연물·열·공기 등의 화재의 요소만 가지고 가연물이 연소하는 것으로서 연소속도가 느리고 불꽃없이 연소하며 가연물과 공기의 중간지대에서 연소가 국부적으로 되는 표면연소의 형태를 보이기 때문에 일명 표면연소 또는 작열연소라고 합니다.

나. 증발연소
 고체 가연물이 열분해를 일으키지 않고 증발하여 증기가 연소되거나 먼저 융해된 액체가 기화하여 증기가 된 다음 연소하는 현상을 말한다. 이것은 액체 가연물질의 증발연소 형태와 같으며, 황(S), 나프탈렌(C10H8), 파라핀(양초) 등이 있다.
다. 분해연소
 고체 가연물질을 가열하면 열분해를 일으켜 나온 분해가스 등이 연소하는 형태를 말하며 열분해에 의해 생기는 물질에는 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 수소(H2), 메탄(CH4) 등이 있다.
 분해연소 물질에는 목재·석탄·종이·섬유·프라스틱·합성수지·고무류 등이 있으며 이들은 연소가 일어나면 연소열에 의해 고체의 열분해는 계속 일어나 가연물이 없어질 때까지 계속된다.
산    소(열분해)↓유기고체→가 연 가 스→연    소↑점화에너지
(그림 4) 분해연소
라. 자기연소(내부연소)
가연물이 물질의 분자 내에 산소를 함유하고 있어 열분해에 의해서 가연성 가스와 산소를 동시에 발생시키므로 공기 중의 산소없이 연소할 수 있는 것을 말한다.
 위험물안전관리법시행령 별표 1의 제5류 위험물인 니트로셀룰로오스(NC), 트리니트로톨루엔(TNT), 니트로글리세린(NG), 트리니트로페놀(TNP) 등이 있으며 대부분 폭발성을 지니고 있으므로 폭발성물질로 취급되고 있다.

제 5 절  연소의 확대
  연소시 발생한 열은 열 기류가 되어 다양한 형태로 이동되어 연소확대의 요인이 되는데 그 형태는「전도」,「대류」,「복사」,「비화」로 구분된다.
1. 전  도
  열이 물체를 통하여 전달되는 현상으로 고온측에서 저온측으로 이동하는데 고체는 기체보다 잘 전도되고, 고온측과 저온측의 온도차, 길이 및 두께에 따라 달라지며, 주로 금속류가 높다. 공기는 열전도가 낮은 편인데 압력이 낮으면 열전도는 느리게 되고 진공 상태에서는 열의 전도가 이루어지지 않는다.
2. 대  류
  공기의 운동이나 유체의 흐름에 의해 열이 이동되는 현상으로 액체나 기체에 온도를 가하면 비중이 작아져 분자의 운동이 활발하여지고 팽창하면서 고온의 열기류는 상승하게 된다. 화재시 연기가 위로 향하는 것이나 화로에 의해 방안의 공기가 더워지는 것이 대류에 의한 현상이다.
3. 복  사
  물체가 가열되면 열에너지를 전자파로 방출되는데 이 전자파에 의해 열이 이동하는 것으로 난로가에 열을 쬐거나, 양지바른 곳에서 햇볕을 쬐면 따뜻한 것은 복사열을 받기 때문이며 화재현장에서 열의 이동에 가장 크게 작용하여 주위 건물을 연소시키는 것은 복사열이 주원인이다.
4. 비화(불똥)
  불티나 불꽃이 기류를 타고 다른 가연물로 전달되어 화재가 일어나는 것을 말한다.

제 6 절  이상(異常)연소 현상
1. 역화(Back fire)
  대부분 기체연료를 연소시킬 때 발생되는 이상연소 현상으로서 연료의 분출속도가 연소속도보다 느릴 때 불꽃이 연소기의 내부로 빨려 들어가 혼합관 속에서 연소하는 현상을 말한다.
  역화의 원인으로는
  ① 혼합 가스량이 너무 적을 때
  ② 노즐의 부식으로 분출구멍이 커진 경우
  ③ 버너의 과열
  ④ 연소속도보다 혼합가스의 분출속도가 느릴 때
  등이 있다.
2. 선화(Lifting)
  역화의 반대 현상으로 연료가스의 분출속도가 연소속도보다 빠를 때 불꽃이 버너의 노즐에서 떨어져서 연소하는 현상으로 완전한 연소가 이루어지지 않는다.
3. 블로우 오프(blow-off)현상
  선화 상태에서 연료가스의 분출속도가 증가하거나 주위 공기의 유동이 심하면 화염이 노즐에 정착하지 못하고 떨어져 화염이 꺼지는 현상을 말한다. 버너의  경우 가연성 기체의 유출속도가 연소속도보다 클 경우 일어난다.
4. 불완전연소
  연소시 가스와 공기의 혼합이 불충분하거나 연소온도가 낮을 경우 등 여러 가지 요인으로 노즐의 선단에 적황색 부분이 늘어나거나, 그을음이 발생하는 연소현상으로 그 원인은
  가. 공기의 공급이 부족 할 때
  나. 연소온도가 낮을 때
  다. 연료 공급상태가 불안정할 때
  등이 있다.
5. 연소 소음
  연소에 수반되어 발생되는 소음을 말하며 발생원인은 연소속도나 분출속도가 대단히 클 때와, 연소장치의 설계가 잘못되어 연소시 진동이 발생하는 경우에 발생하며, 종류로는 연소음, 가스 분출음, 공기 흡입음, 폭발음, 공명음 등이 있다.
※ Flash over와 Back draft구 분Flash OverBack Draft개  념구획내 가연성 재료의 전표면이 불로 덮이는 전이현상. 즉, 화재가 발생하는 과정에 있어서 화원 근처에 한정되어 있던 연소영역이 조금씩 확대된다. 이 단계에서 발생한 가연성가스는 천장 근처에 체류한다. 이 가스농도가 증가하여 연소범위내의 농도에 도달하면 착화하여 화염에 쌓이게 된다. 그 이후에는 천장면으로부터의 복사열에 의하여 바닥면 위의 가연물이 급속히 가열 착화하여 바닥면 전체가 화염으로 덮이게 된다.소화활동을 위하여 화재실의 문을 개방할 때 신선한 공기가 유입되어 실내에 축적되었던 가연성가스가 단시간에 폭발적으로 연소함으로써 화재가 폭풍을 동반하여 실외로 분출하는 현상이다.조  건·평균온도 : 500℃ 전후
·산소농도 : 10%·실내가 충분히 가열
·다량 가연성가스  축적발생시기 성장기 감쇠기공급요인 열 공급 산소 공급
【생각하는 힘】15층 아파트 902호(30평)에서 화재가 발생하였다. 이때 Back Draft의 발생 가능성이 있는지?  (연소 가연물은 프로판 44kg으로 가정할 것)
제 7 절  연소생성물의 종류와 유해성
  건축재료, 가구, 의류 등 유기가연물은 일반적으로 화재열을 받으면 열분해한 다음 공기 중의 산소와 반응하여 연소하며 여러 가지 생성물을 발생시킨다. 이 열분해 연소과정은 실제로는 매우 복잡하게 진행된다.

<표 10> 연소물질과 생성가스
연소생성가스연소물질일산화탄소 및 탄산가스탄화수소류 등질소산화물셀룰로이드, 폴리우레탄 등시안화수소질소성분을 갖고 있는 모사, 비단, 피혁 등아크릴로레인합성수지, 레이온 등아황산가스나무, 종이 등수소의 할로겐화물나무, 치오콜 등(HF, HCl, HBr, 포스겐등)PVC, 방염수지, 불소수지류 등의 할로겐화물암모니아멜라민, 나일론, 요소수지 등알데히드류(RCHO)페놀수지, 나무, 나일론, 폴리에스테르수지등벤젠폴리스티렌(스티로폴) 등
  고분자물질 등 유기물의 구성원소는 일반적으로 탄소, 수소를 중심으로 산소, 질소를 함유하는 경우가 있고, 거기에 유황, 인, 할로겐(염소, 불소, 염소 등) 등을 포함하는 경우가 있다.
  완전연소의 경우 생성물의 수는 적으며, 탄소는 탄산가스, 수소는 물, 산소는 탄산가스 및 물 등의 산화물, 질소는 질소가스, 유황은 아황산가스, 인은 오산화인으로, 또한 할로겐은 염화수소 등의 할로겐화수소로 된다.  그러나 불완전연소의 경우 상기 생성물 외에 다수의 산화물이나 분해생성물이 발생한다. 
1. 연기
  실내 가연물에 열분해를 일으켜서 방출시키는 열분해 생성물 및 미반응 분해물을 말한다. 일종의 불완전한 연소생성물로 산소공급이 불충분하게 되면 탄소분이 생성하여 검은색 연기로 되며 인체에 미치는 영향은 다음과 같다.
  ① 시야를 감퇴하며 피난행동 및 소화활동을 저해한다.
  ② 연기성분중인 유독물(일산화탄소, 포스겐 등)의 발생으로 생명이 위험하다.    ③ 정신적으로 긴장 또는 패닉현상에 빠지게 되는 2차적 재해의 우려가 있다.
  ④ 최근 건물화재의 특징은 난연처리(방염처리)된 물질을 사용하여 연소 그 자체는       억제되고 있지만 다량의 연기입자 및 유독가스를 발생하는 특징이 있다.
  연기의 유동 및 확산은 벽 및 천장을 따라 진행하며 일반적으로 수평방향  으로는 0.5～1m/sec, 수직방향으로 2～3m/sec 속도로 이동한다.
2. 일산화탄소(CO)
  일산화탄소는 무색·무취·무미의 환원성이 강한 가스로서 상온에서 염소와 작용하여 유독성 가스인 포스겐(COCl2)을 생성하기도 하며 인체 내의 헤모글로빈과 결합하여 산소의 운반기능을 약화시켜 질식케 한다.
<표 11> 일산화탄소의 공기 중의 농도와 중독증상
공기중의 농도경과시간(분)중독증상%ppm0.02200120 ～ 180가벼운 두통 증상0.0440060 ～ 120통증·구토증세가 나타남0.0880040구토·현기증·경련이 일어나고
24시간이면 실신0.161,60020두통·현기증·구토 등이 일어나고
2시간이면 사망0.323,2005 ～ 10두통·현기증이 일어나고
30분이면 사망0.646,4001 ～ 2두통 ·현기증이 심하게 일어나고
15～30분이면 사망1.2812,8001 ～ 31～3분내 사망
3. 이산화탄소(CO2)
  이산화탄소는 무색·무미의 기체로서 공기보다 무거우며 가스자체는 독성이 거의 없으나 다량이 존재할 때 사람의 호흡 속도를 증가시키고 혼합된 유해 가스의 흡입을 증가시켜 위험을 가중시킨다.
4. 황화수소(H2S)
  황을 포함하고 있는 유기 화합물이 불완전 연소하면 발생하는데 계란 썩은 냄새가 나며 0.2%이상 농도에서 냄새 감각이 마비되고 0.4～0.7%에서 1시간 이상 노출되면 현기증, 장기혼란의 증상과 호흡기의 통증이 일어난다. 0.7%를 넘어서면 독성이 강해져서 신경계통에 영향을 미치고 호흡기가 무력해진다.
5. 이산화황(SO2)
  유황이 함유된 물질인 동물의 털, 고무 등이 연소하는 화재시에 발생되며 무색의 자극성 냄새를 가진 유독성 기체로 눈 및 호흡기 등에 점막을 상하게 하고 질식사 할 우려가 있다. 이산화황은 양모, 고무 그리고 일부 목재류 등의 연소시에도 생성된다. 특히 유황을 저장 또는 취급하는 공장에서의 화재시 주의를 요한다. 아황산가스라고도 한다.
6. 암모니아(NH3)
  질소 함유물(나이론, 나무, 실크, 아크릴 플라스틱, 멜라닌수지)이 연소할 때 발생하는 연소생성물로서 유독성이 있으며 강한 자극성을 가진 무색의 기체이다.
 냉동시설의 냉매로 많이 쓰이고 있으므로 냉동창고 화재시 누출가능성이 크므로 주의해야 한다. 이때 우발적으로 터질 가능성이 있기 때문에 조심해야 한다.
7. 시안화수소(HCN)
  질소성분을 가지고 있는 합성수지, 동물의 털, 인조견 등의 섬유가 불완전 연소할 때 발생하는 맹독성 가스로 0.3%의 농도에서 즉시 사망할 수 있다. 청산가스라고도 한다.
8. 포스겐(COCl2)
  열가소성 수지인 폴리염화비닐(PVC), 수지류 등이 연소할 때 발생되며 맹독성가스로 허용농도는 0.1ppm(㎎/㎥)이다.
  일반적인 물질이 연소할 경우는 거의 생성되지 않지만 일산화탄소와 염소가 반응하여 생성하기도 한다.
9. 염화수소(HCl)
  PVC와 같이 염소가 함유된 수지류가 탈 때 주로 생성되는데 독성의 허용농도는 5ppm(㎎/㎥)이며 향료, 염료, 의약, 농약 등의 제조에 이용되고 있고 부식성이 강하여 쇠를 녹슬게 한다.
10. 이산화질소(NO2)
  질산셀룰오스가 연소 또는 분해될 때 생성되며 독성이 매우 커서 200～700ppm정도의 농도에 잠시 노출되어도 인체에 치명적이다.
11. 불화수소(HF)
  합성수지인 불소수지가 연소할 때 발생되는 연소생성물로서 무색의 자극성 기체이며 유독성이 강하다.
  허용농도는 3ppm(㎎/㎥)이며 모래·유리를 부식시키는 성질이 있다.

※ 체내산소농도에 따른 인체영향
 ∘보통 공기 중 산소농도 20%가 15%로 떨어지면 근육이 말을 듣지 않는다
 ∘ 14%～10%로 떨어지면 판단력을 상실하고 피로가 빨리 온다
 ∘ 10%～6%이면 의식을 잃지만 신선한 공기중에서 소생할 수 있다.
  기진한 상태에서는 산소요구량이 많아지므로 상기 농도보다 높아도 증세가    나타날 수 있다.
제 2 장  폭     발
제 1 절  폭발개론
1. 폭발의 정의
  폭발을 명확히 정의하는 것은 어려우나 「압력의 급격한 발생 또는 해방의 결과로서 굉음을 발생하며 파괴하기도 하고, 팽창하기도 하는 것」, 「화학변화에 동반해 일어나는 압력의 급격한 상승현상으로 파괴 작용을 수반하는 현상」등으로 설명할 수 있다.
2. 폭발반응의 원인
  빛, 소리 및 충격 압력을 수반하는 순간적으로 완료되는 화학변화를 폭발 반응이라 하며 기체상태의 엔탈피(열량) 변화가 폭발반응과 압력상승의 원인으로 다음을 들 수 있다.
  가. 발열화학반응시에 일어난다.
  나. 강력한 에너지에 의한 급속가열로 예를들면 부탄가스통의 가열시 폭발하는 것과 같다.
  다. 액체에서 기체상태로 변화를 증발, 고체에서 기체 상태로의 변화를 승화라 하는데 이처럼 응축상태에서 기상으로 변화(상변화)시 일어난다.
3. 폭발의 성립 조건
  가. 밀폐된 공간이 존재하여야 된다.
  나. 가연성 가스, 증기 또는 분진이 폭발범위내에 있어야 한다.
  다. 점화원(Energy)이 있어야 한다.
      간략하게 정리하면 연소의 3요소에 밀폐된 공간이 있으면 성립한다.
제 2 절  폭발형태
1. 물리적 폭발과 화학적 폭발
  폭발이란 급격한 압력의 발생, 해방의 결과로 그 현상이 격렬하게 폭음을 동반한 이상 팽창 현상으로 크게는 물리적인 폭발과 화학적 폭발로 구분하며, 물리적 상태에 따라 응상폭발과 기상폭발로 구분한다
가.  물리적 폭발
 진공용기의 파손에 의한 폭발현상, 과열액체의 급격한 비등에 의한 증기폭발, 고압용기에서 가스의 과압과 과충진 등에 의한 용기의 파열에 의한 급격한 압력개방 등이 물리적인 폭발이다.
 미세한 금속선에 큰 용량의 전류가 흐름으로서 전선에 급격한 온도상승이 되어 전선이 용해되어 갑작스런 기체 팽창이 짧은 시간내에 발생되는 폭발현상도 물리적인 폭발이며 전선폭발이라고도 한다.
나.  화학적 폭발
1)  산화 폭발
  산화폭발은 연소의 한 형태인데 연소가 비정상상태로 되어서 폭발이 일어나는 형태이고 연소폭발이라고도 하며 주로 가연성 가스, 증기, 분진, 미스트 등이 공기와의 혼합물, 산화성, 환원성 고체 및 액체혼합물 혹은 화합물의 반응에 의하여 발생된다.
  산화 폭발사고는 대부분 가연성 가스가 공기 중에 누설되거나 인화성 액체 저장탱크에 공기가 혼합되어 폭발성 혼합가스를 형성함으로서 점화원에 의해 착화되어 폭발하는 현상이다.
  공간부분이 큰 탱크장치, 배관 건물 내에 다량의 가연성 가스가 공간 전체에 채워져 있을 때 폭발하게 되지만 큰 파괴력이 발생되어 구조물이 파괴되며, 이 때 폭풍과 충격파에 의하여 멀리 있는 구조물까지도 피해를 입힌다.
  예를들면 LPG-공기, LNG-공기 등이며 가연성 가스의 혼합가스 점화에 의한 폭발을 말한다.
2)  분해폭발
  산화에틸렌(C2H4O), 아세틸렌(C2H2), 히드라진(N2H4) 같은 분해성 가스와 디아조화합물 같은 자기분해성 고체류는 분해하면서 폭발하며 이는 단독으로 가스가 분해하여 폭발하는 것이다.
아세틸렌 : C2H2 → 2C + H2 + 54.19[㎉]
  아세틸렌은 분해성 가스의 대표적인 것으로 반응시 발열량이 크고, 산소와 반응하여 연소시 3,000℃의 고온이 얻어지는 물질로서 금속의 용단, 용접에 사용된다.
  고압으로 압축된 아세틸렌 기체에 충격을 가하면 직접 분해반응을 일으키므로 고압으로 저장할 때는 불활성 다공물질을 용기내에 주입하고 여기에 아세톤액을 스며들게 하여 아세틸렌을 고압으로 용해 충진하는 방법을 사용한다.
  용해 아세틸렌을 저장할 때는 용기내에 가스층간의 공간이 없도록하고 아세틸렌의 충진시 용기에 발열되는 경우에 냉각시키고, 충진후에도 온도가 안정될 때까지 냉각하여야 한다.
  일반적으로 널리 사용되는 용해아세틸렌 용기는 고열이 국부적으로 발생되고, 다공물질이 변질 혹은 공간이 생성되는 이상이 발생될 때 분해증발이 일어나 국부적인 과열로 인한 용기가 폭발하는 경우가 있으므로 신중하게 취급해야 한다.
3)  중합폭발
  중합해서 발생하는 반응열을 이용해서 폭발하는 것으로 초산비닐, 염화비닐 등의 원료인 모노머가 폭발적으로 중합되면 격렬하게 발열하여 압력이 급상승되고 용기가 파괴되는 폭발을 일으키는 경우가 자주 있다.
  중합반응은 고분자 물질의 원료인 단량제(모노머)에 촉매를 넣어 일정온도, 압력하에서 반응시키면 분자량이 큰 고분자를 생성하는 반응을 말하며, 이 반응은 대부분 발열반응을 하므로 적절한 냉각설비를 반응장치에 설치하여 이상반응이 되는 것을 방지하여야 한다. 그러나 반응시 냉각에 실패하는 경우 반응온도가 급격히 상승하여 미반응 모노머의 팽창, 비등이 발생하여 이상고압으로 되는 경우 반응장치를 파괴시키는 경우가 있다.
  중합이 용이한 물질은 촉매를 주입하지 않아도 공기중의 산화와 그외 산화성 물질, 알칼리성 물질이 촉매역할을 하여 반응을 일으킬수도 있으므로 반응중지제를 준비하여야 한다. 중합폭발을 하는 가스로는 시안화수소(HCN), 산화에틸렌(C2H4O) 등이 있다.
4) 촉매폭발
    촉매에 의해서 폭발하는 것으로 수소(H2)+산소(O2), 수소(H2)+염소(Cl2)에 빛이 쪼일 때 등에 일어난다.
2. 응상폭발과 기상폭발
  폭발물질의 물리적 상태에 따라서 기상폭발과 응상폭발로 구분하며, 일반적으로 응상이란 고상 및 액상의 것을 말하고, 응상은 기상에 비하여 밀도가 102～103배이므로 그 폭발의 양상이 다르다.
  수소, 일산화탄소, 메탄, 프로판, 아세틸렌 등의 가연성 가스와 조연성 가스와의 혼합기체에서 발생하는 가스폭발이 기상폭발에 속하고 용융 금속이나 금속조각 같은 고온물질이 물 속에 투입되었을때 고온의 열이 저온의 물에 짧은 시간에 전달되면 일시적으로 물은 과열상태로 되고 급격하게 비등하여 폭발현상이 나타나게 되는 것을 응상폭발이라하며 수증기폭발이 대표적인 것이다.
  기상폭발은 가스폭발(혼합가스폭발), 가스의 분해폭발, 분무폭발 및 분진폭발로, 응상폭발은 혼합위험성 물질에 의한 폭발, 폭발성 화합물의 폭발, 증기폭발로  분류할수 있다.
가. 혼합가스 폭발
 가연성 가스와 조연성 가스가 일정비율로 혼합된 가연성 혼합기는 발화원에 의해 착화되면 가스폭발을 일으킨다. 이것을 폭발성 혼합기(폭발성 혼합가스)라 부른다. 가연성 가스에는 수소, 천연가스, 아세틸렌 가스, LPG 외에 휘발유, 벤젠, 툴루엔, 알콜, 에테르 등의 가연성 액체로부터 나오는 증기도 포함된다.
 조연성 가스(지연성 가스)에는 공기, 산소 외에 아산화질소, 산화질소, 이산화질소, 염소, 불소 등도 포함된다.
 보통 밀폐용기에서의 폭발 생성가스의 압력은 초기압력의 7～10배에 달한다.
1) 질소 산화물의 분해반응
가) 산화이질소(N2O)
    N2O ─→ N2 + O2       -△H = 19.5㎉/mol
나) 산화질소(NO)
  NO ─→ N2 +O2     -△H = 21.6㎉/mol
다) 이산화질소(NO2)
  NO2 ─→ N2 + O2        -△H = 8㎉/mol
2) 한계압력은 N2O-2.5㎏/㎠, NO-15㎏/㎠이며 이 이상의 압력에서 분해 폭발되었을 때 폭발압력은 초기압력의 10배이상 된다.
3) 압력이 낮을 때는 큰 발화에너지가 필요하나, 높은 압력하에서는 조그만 에너지에도 분해폭발을 한다.
나. 가스의 분해폭발
 기체 분자가 분해할 때 발열하는 가스는 단일성분의 가스라고 해도 발화원에 의해 착화되면 혼합가스와 같이 가스 폭발을 일으킨다. 이것을 가스의 분해폭발이라고 하며 산소가 없어도 폭발한다. 분해 폭발성 가스는 아세틸렌, 산화에틸렌, 에틸렌, 프로파디엔, 메틸아세틸렌, 모노비닐아세틸렌, 이산화염소, 히드라진 등이 있다.
 아세틸렌 충전공장과 같은 곳에서는 때때로 고압 아세틸렌의 분해 폭발에 의한 사고가 일어난다. 또한, 폴리에틸렌 공장에서 1,000기압 이상의 고압 에틸렌이 분해 폭발을 일으켜 누설되고, 공기 중에서 다시 혼합가스 폭발을 일으킨 경우도 있었다.
1) 아세틸렌
가) 아세틸렌의 분해반응
 C2H2 ──→ 2C + H2     -△H = 54㎉/mol
나) 발열량이 커서 열손실이 없으면 화염온도는 3,100℃가 되며 밀폐용기 내에서 분해폭발이 발생되면 초기압력의 9～10배가된다.
다) 배관중에서 아세틸렌의 분해반응이 발생되면 화염은 가속되어 폭굉이 되기 쉽다. 폭굉의 경우 초기압력의 20～50배가되고 파괴력도 크다.
라) 분해폭발은 화염, 스파크, 가열 등의 열원에 의하여 발생되는 경우도 많지만 밸브의 개폐에 의한 단열압축열의 발화에 의한 경우도 있다.
마) 아세틸렌은 구리, 은 등의 금속과 반응하여 폭발성 아세틸리드를 생성하며 이것은 조그만 충격에도 폭발하여 아세틸렌을 발화시키므로 아세틸렌을 취급하는 장치에는 구리나 구리함유량이 많은 금속을 사용해서는 안된다.
바) 아세틸렌이 분해폭발을 하기 위해서 낮은 압력에서는 큰 에너지가 필요하지만 압력이 높게 되면 적은 에너지로도 발화된다. 따라서 아세틸렌이 25㎏/㎠이 넘는 압력에 있을 때는 질소 등의 불활성 가스 등을 첨가하여 분해폭발을 방지해야 한다.
사) 아세틸렌의 공기중의 폭발한계는 2.5～100vol%이다.

2) 산화에틸렌(에틸렌옥사이드)
가) 산화에틸렌의 분해반응
       C2H4O   ─→ CH4 + CO         -△H = 32.11㎉/mole  ── ①
 2C2H4O  ─→ C2H4 + 2CO + 2H -△H = 7.89㎉/mole   ── ②
나) 산화에틸렌의 공기 중의 폭발한계는 3.2～100vol%이다.
다) 산화에틸렌의 한계압력(이 압력이하에서는 화염전파가 일어나지 않음) 300㎎/㎠ 정도로 낮으므로 안전상의 주의가 필요하다.
라) 상온 상압하에서 분해폭발은 69%가 식(1)에 의해, 31%가 식(2)에 의해 분해하므로, 초기압력 증가는 전체 발열량을 증가시키고 폭발시 압력도 높아진다.
마) 산화에틸렌의 분해폭발시 폭굉이 발생한 사례는 없다.
3) 에틸렌
가) 에틸렌의 분해폭발은 아세틸렌과 비교하여 큰 발화에너지가 필요하며 저압에서의 사고예가 없으나, 고압법을 사용한 폴리에틸렌의 제조공정에서 2,000㎏/㎠이상의 압력에서 분해폭발사고가 가끔 발생한다.
나) 에틸렌의 분해폭발반응
 C2H4 ─→1.02C + 0.95CH4 + 0.02C2H2 + 0.17H2  -△H = 29㎉/mol
이때 발생압력은 초기압력의 6.3배이다.
다) 에틸렌은 100㎏/㎠이하의 압력에서는 큰 발화에너지가 없으면 분해폭발을 일으키지 않지만, 고온 고압이 되면 분해폭발이 된다.
다. 분무 폭발
 공기중에 분출된 가연성 액체가 미세한 액적이 되어 무상으로 되고 공기중에 부유하고 있을 때 착화에너지가 주어지면 발생하는데 분출한 가연성 액체의 온도가 인화점 이하로 존재하여도 무상으로 분출된 경우에는 폭발하는 경우가 있다. 고압의 유압설비로부터 기계유의 분출 후에 공기중에서 미세한 액적이 되어 일어난다.
라. 분진 폭발
 1) 분진폭발의 의의
 가연성고체의 미분 또는 가연성 액체의 미스트(mist)가 일정 농도이상 공기와 같은 조연성 가스 등에 분산되어 있을 때 발화원에 의하여 착화됨으로서 일어나는 현상을 말하며, 금속, 플라스틱, 농산물, 석탄, 유황, 섬유질 등의 가연성 고체가 미세한 분말상태로 공기중에 부유하여 폭발하한계 농도이상으로 유지될 때 착화원이 존재하면 가연성 혼합기와 동일한 폭발현상을 나타낸다.
 탄광의 갱도, 유황 분쇄기, 합금 분쇄 공장 등에서 가끔 분진 폭발이 일어난다.
2) 분진의 발화폭발 조건
가) 가연성 : 금속, 플라스틱, 밀가루, 설탕, 전분, 석탄 등
나) 미분상태 : 200mesh(76㎛) 이하
다) 지연성 가스(공기)중에서의 교반과 운동
라) 점화원의 존재
3) 가연성 분진의 착화폭발 기구
가) 입자표면에 열에너지가 주어져서 표면온도가 상승한다.
나) 입자표면의 분자가 열분해 또는 건류작용을 일으켜서 기체상태로 입자 주위에 방출한다.
다) 이 기체가 공기와 혼합하여 폭발성 혼합기가 생성된 후 발화되어 화염이 발생된다
라) 이 화염에 의해 생성된 열은 다시 다른 분말의 분해를 촉진시켜 공기와 혼합하여 발화 전파한다.
4) 분진폭발의 특성
가) 연소속도나 폭발압력은 가스폭발에 비교하여 작으나 연소시간이 길고,에너지가 크기 때문에 파괴력과 타는 정도가 크다. 즉, 발생에너지는 가스폭발의 수백배이고 온도는 2,000～3,000℃까지 올라간다. 그 이유는 단위 체적당의 탄화수소의 양이 많기 때문이다.
나) 폭발의 입자가 연소되면서 비산하므로 이것에 접촉되는 가연물은 국부적으로 심한 탄화를 일으키며 특히 인체에 닿으면 심한 화상을 입는다.
다) 최초의 부분적인 폭발에 의해 폭풍이 주위의 분진을 날리게 하여 2차, 3차의 폭발로 파급됨에 따라 피해가 크게 된다.
라) 가스에 비하여 불완전한 연소를 일으키기 쉬우므로 탄소가 타서 없어지지 않고 연소후의 가스상에 일산화탄소가 다량으로 존재하는 경우가 있어 가스에 의한 중독의 위험성이 있다.
5) 폭발성분진
가) 탄소제품 : 석탄, 목탄, 코크스, 활성탄
나) 비료 : 생선가루, 혈분 등
다) 식료품 : 전분, 설탕, 밀가루, 분유, 곡분, 건조효모 등
라) 금속류 : Al, Mg, Zn, Fe, Ni, Si, Ti, V, Zr(지르코늄)
마) 목질류 : 목분, 콜크분, 리그닌분, 종이가루 등
바) 합성 약품류 : 염료중간체, 각종 플라스틱, 합성세제, 고무류 등
사) 농산가공품류 : 후추가루, 제충분, 담배가루 등
6) 분진의 폭발성에 영향을 미치는 인자
가) 분진의 화학적 성질과 조성
(1) 분진의 발열량이 클수록 폭발성이 크며 휘발성분의 함유량이 많을  수록 폭발하기 쉽다.
(2) 탄진에서는 휘발분이 11%이상이면 폭발하기 쉽고, 폭발의 전파가 용이하여 폭발성 탄진이라고 한다.
나) 입도와 입도분포
(1) 분진의 표면적이 입자체적에 비하여 커지면 열의 발생속도가 방열 속도보다 커져서 폭발이 용이해진다.
(2) 평균 입자경이 작고 밀도가 작을수록 비표면적은 크게 되고 표면에너지도 크게 되어 폭발이 용이해진다.
(3) 입도분포 차이에 의한 폭발특성 변화에 대해서는 상세히 알 수 없으나 작은 입경의 입자를 함유하는 분진의 폭발성이 높다고 간주한다.
다) 입자의 형성과 표면의 상태
(1) 평균입경이 동일한 분진인 경우, 분진의 형상에 따라 폭발성이 달라진다. 즉 구상, 침상, 평편상 입자순으로 폭발성이 증가한다.
(2) 입자표면이 공기(산소)에 대하여 활성이 있는 경우 폭로시간이 길어질수록 폭발성이 낮아진다. 따라서 분해공정에서 발생되는 분진은 활성이 높고 위험성도 크다.
라) 수분
 분진속에 존재하는 수분은 분진의 부유성을 억제하게 하고 대전성을 감소시켜 폭발성을 둔감하게 한다.
 반면에 마그네슘, 알루미늄 등은 물과 반응하여 수소를 발생하고 그로 인해 위험성이 더 높아진다.
7) 발화에 대한 영향
가) 입도
(1)  분진이 미립자일수록 분산이 더 잘 되고 부유시간이 길며 발화가 용이하다.
(2)  분진이 용매에 젖어 있거나, 용매-공기에 존재하는 분진은 dry분진보다 최소점화에너지가 훨씬 낮다
나) 정전기
(1)  분진폭발은 대부분 정전기에 의해서 발생한다. 따라서 분진은 이장치를 통과할 때 정전기가 발생하므로 분진취급장치는 모두 접지를 해야 한다.
(2) 경우에 따라서 접지된 장치와 접지선 사이에서 스파크가 발생되는 수도 있다.
  예) PVC파이프와 접지된 금속 고리 사이에 스파크가 발생되는 경우도  있다. (PVC는 전기적으로 절연체이기 때문에 대전된다) 따라서 절연체로 된 파이프를 이용해서 가연성 분진을 이동해서는 안된다.
(3)  습도가 낮은 경우 비전도체의 전도도가 감소하여 정전기 발생을 촉 진시킨다. 따라서 겨울철에 분진화재나 폭발이 더 발생된다.
다) 온도
(1)  분진발화온도 : 200mesh이하의 분진을 이용하여 측정한 최소발화 온도
(2)  분체의 크기는 발화온도에 큰 영향을 주지 않는다.
(3)  분진층의 두께가 두꺼울수록 발화온도는 낮아진다.
(4)  전구에 분진이 쌓이면 과열되어 발화가 가능하고 꽉 조이지 않은 전구와 소켓 사이에 방전이 가능하므로 주의해야 된다.
라) 불활성 기체
(1) 전기스파크를 이용하여 가연성 분진을 연소할 때 CO2를 사용하여 O2의 함량을 11vol%이하이거나 N2를 사용하여 O2의 함량을 8vol% 이하로   낮추면 분진의 농도와 관계없이 화염전파를 방지할 수 있다.
(2)  단, 금속분말은 O2농도가 더 낮아야 한다.
(3)  분진에 가연성 기체나 증기가 존재할 경우 더 많은 불활성 기체를 주입시켜야 한다.
8) 폭발 압력
가) 분진의 최대폭발압력은 양론적인 농도보다 훨씬 더 큰 농도에서 일어난다.(가스폭발의 경우와 다름)
나) 최대폭발압력 상승속도는 입자의 크기가 작을수록 증가하는데 이는 입자의 크기가 작을수록 확산되기 쉽고 발화되기 쉽기 때문이다.
9) 폭발 방지
가) 2차 폭발을 방지하기 위하여 분체를 다루는 장치는 가능한한 옥외에  설치하여야 한다. 단, 옥내에 설치된 경우는 폭발생성물이 옥외로 배출되도록 해야 한다.
나) 분체를 취급하는 주걱은 접지된 금속주걱을 사용하여 정전기 발생으로 인한 방전을 예방하여야 한다.
다) 진공청소기를 사용할 때는 모든 금속부분이 접지된 방폭용을 사용해야 한다.
라) 배관속에 분진이 누적되는 것을 방지하기 위하여 이동속도를 20m/sec  이상 유지해야 한다.
마) 불필요한 금속조각이 분쇄기에 들어가지 않도록 해야 한다.
바) 스프레이를 이용하여 분체도량을 할 때 스프레이건으로부터의 분체의 배출속도는 최대로 하되 분체의 농도가 최소폭발농도 이하가 되도록  공기량을 조절해야 된다.
   사) 이 때 작업장의 모든 금속표는 1㏁이하의 저항을 지닌 바닥에 접지하고 폭발배출용 닥트는 가능한한 짧게 옥외로 배출시켜야 한다.
마. 혼합위험성 물질에 의한 폭발
 산화성 물질과 환원성 물질의 혼합물에는 혼합 직후에 발화 폭발하는 것, 또는 혼합 후에 혼합물에 충격을 가하거나 열을 가하면 폭발을 일으키는 것 등이 있다.
바. 폭발성 화합물의 폭발
 산업용 화약, 무기용 화약 등의 화학 폭약의 제조와 가공공정에서 또는, 그 사용중에 폭발사고가 일어나는 것을 말한다. 이밖에 반응중에 생기는 민감한 부생물이 반응조내에 축적되어 폭발을 일으키는 경우도 해당된다. 예를 들면 산화 반응조에 과산화물이 축적되어 폭발 사고를 일으킨 것도 있다.
사. 증기 폭발
1) 증기폭발의 의의
 액체에 급속한 기화현상이 발생되어 체적 팽창에 의한 고압이 생성되어 폭풍을 일으키는 현상으로, 물, 유기액체 또는 액화가스 등의 액체들이 과열상태가 될 때 순간적으로 증기화되어 폭발현상을 나타내는 것을 말한다. 지상에 있는 물웅덩이에 작열된 용융카바이트나 용융철을 떨어뜨릴 경우 또는 탱크속의 비등점의 낮은 액체가 중합열 또는 외부로부터 가해지는 화재의 열 때문에 온도가 상승되어 증기압을 견디지 못하고 용기가 파열될 때 남아있던 가열액체는 순간적으로 심한 증기폭발을 일으킨다.
2) 증기폭발의 분류
가) 보일러 폭발 (고압포화액의 급속액화)
(1)  보일러와 같이 고압의 포화수를 저장하고 있는 용기가 파손 등의 원인으로 동체의 일부분이 열리면 용기내압이 급속히 하락되어 일부 액체가 급속히 기화하면서 증기압이 급상승하여 용기가 파괴된다.
(2)  내용물이 가연성 물질인 경우 비등 기화로 액체입자를 포함하는 증기가 대량으로  대기에 방출됨으로써 화염원으로부터 착화되어 화구를 형성하게 된다.
(3)  100℃이상 과열된 압력하의 물을 폭발수(explosive water)라 한다.
나) 용융염의 수증기 폭발 (액체의 급속 가열)
(1)  물 또는 물을 함유한 액체에 고온 용융금속, 용융염 등이 대량으로  유입되는 경우 이 물질로 인해 밀폐된 상태의 물이 급격히 증발되고 밀폐로 인한 고압이 발생되어 폭발하는 현상이다.
(2)  수증기 폭발의 발생은 고온 용융염의 투입속도가 빠를수록 용기의  단면적이 작을수록 잘 일어난다.
(3)  수증기 폭발의 발생기구는 최초 고온 용융염이 물에 접촉하여 열전달이 일어날 때 온도차가 커서 용융염의 표면에 막비등이 일어나지만 이 때는 폭발이 발생되지 않는다. 그러나 용융염의 표면이 냉각되어 균열이 발생되고 균열된 곳에 물이 들어가면 용융염이 미세화되어 비등핵이 형성되어 격렬한 증기가 발생되면서 폭발하게 된다. 이와 같은 현상을 핵폭발이라고도 한다.
다) 극저온 액화가스의 증기폭발(극저온 액화가스의 수면유출)
1) LNG 등의 저온액화가스가 상온의 물위에 유출될 때 급격하게 기화되면서 증기폭발이 발생된다
2) 이 때 뜨거운 유체로 작용하는 것은 물(15℃)이며 LNG는 -162℃에서 액화된 가스이므로 차가운 액체로 작용한다.
3) 이 때의 에너지원은 물의 현열이다.
라) 수증기 폭발의 예방대책
 증기폭발이 일어나는 설비는 용광로, 용융로, 평로, 전기로, 회수로 등이 가장 많고 도가니, 주형, 가마 등이다. 또한 폐기물 수집장소나 배수구, 수초 등에서도 발생하고 있다 수증기폭발의 예방대책의 기본은 물과   고온물과의 접촉기회를 주지 않는 것이다.
 (1) 로내로의 물의 침입방지
         (가) 로내에 투입하는 재료에 수분이 함유된 경우
         (나) 전극의 냉각수가 로내로 들어간 경우
         (다) 로벽이 완전히 건조되지 않는 상태에서 용융작업을 하는 경우
         (라) 화재 소화 작업중 주수가 로내에 들어가는 경우
(2) 작업바닥의 건조
         (가) 지하수의 누수
         (나) 빗물 등
(3) 고운 폐기물의 처리는 건조한 장소에서 한다.
         (가) 고온 금속조각을 젖은 장소에 폐기하는 것을 방지
         (나) 고온 물을 하수구나 수조에 투입하는 것을 방지
         (다) 고온 물을 건조한 장소에 버리고 물을 뿌려 냉각하는 것을 방지
(4) 주수분쇄설비의 안전설계
         (가) 고온물에 주수(물을 뿌림)하여 급냉에 의한 분쇄를 하는 경우 수증기 폭발의 위험성이 있다.
         (나) 물속에 고온물을 투입하는 것은 안되고, 고온물이 밖으로 흘러 나오지 않도록 물을 뿌려주는 설비가 필요하다.
         (다) 배수가 잘 되도록 하고 물이 고여 있도록 해서는 안된다.

제 3 절  폭발 한계
1. 폭발한계의 정의
  가연성 가스와 공기(또는 산소)의 혼합물에서 가연성 가스의 농도가 낮을 때나 높을 때 화염의 전파가 일어나지 않는 농도가 있다. 농도가 낮을 경우를 폭발하한계, 높을 경우를 폭발 상한계라 하고 그 사이를 폭발 범위라고 한다. 그리고 연소한계, 가연한계라고도 한다.
2. 폭발하한계(LEL)
  발화원이 있을 때 불꽃이 전파되는 증기 혹은 가스의 최소 농도로서 공기나 산소중의 농도로 나타낸다. 단위는 부피%이다.
3. 폭발상한계(UEL)
  발화원과 접촉시 그 이상의 농도에서는 화염이 전파되지 않는 기체나 증기의 공기중의 최대농도를 나타낸다. 단위는 부피%이다.
4. 폭발한계에 대한 영향을 주는 요소
가. 온도의 영향
1) 일반적으로 폭발범위는 온도상승에 의하여 넓어지게 되며 폭발한계의 온도의존은 비교적 규칙적이다.
2) 공기중에서 연소하한계 L은 온도가 100℃ 증가함에 따라 약 8% 감소한다.
Lt = L25℃ - (0.8L25℃ × 10-3)(t-25)
3) 공기중에서 연소상한계 U는 온도가 100℃증가함에 따라 약 8% 증가한다.
Ut = U25℃ + (0.8U25℃ × 10-3)(t-25)
나. 압력의 영향
 압력이 상승되면 연소하한계 L은 약간 낮아지나 연소상한계 U는 크게 증가한다.
다. 산소의 영향
1) 산소중에서의 연소하한계 L은 공기중에서의 L과 같다.
      (공기중의 산소는 L에서 연소에 필요한 이상의 양이 존재한다.)
2) 연소상한계 U는 산소량이 증가할수록 크게 증가한다.
라. 기타 산화제
 Cl2등의 산화제 분위기 중에서의 폭발범위는 공기중에서보다 넓고 O2분위기와 비슷하다.(가연성물질이 Cl2에 의해 산화되기 때문이다)

제 4 절  폭연과 폭굉
  압력파 또는 충격파의 전파속도가 음속보다 느리게 이동하는 경우를 폭연(Deflagration)이라고 하며, 음속보다 빠르게 이동하는 경우를 폭굉(Detonation)이라 한다.
<표 10> 폭연과 폭굉의 차이
구    분폭연(Deflagration)폭굉(Detonation)충 격 파
전파속도음속보다 느리게 이동한다.
(기체의 조성이나 농도에 따라 다르지만 일반적으로 0.1～10㎧범위)음속보다 빠르게 이동한다.
(1,000～3,500㎧ 정도로 빠르며, 이때의 압력은 약 1,000㎏f/㎠)특    징- 폭굉으로 전이될 수 있다.
- 충격파의 압력은 수 기압(atm)  정도이다.
- 반응 또는 화염면의 전파가 분자량이나 난류확산에 영향을 받는다.
- 에너지 방출속도가 물질전달속도에 영향을 받는다.

- 압력상승이 폭연의 경우보다 10배, 또는 그 이상이다.
- 온도의 상승은 열에 의한 전파보다 충격파의 압력에 기인한다.
- 심각한 초기압력이나 충격파를형성하기 위해서는 아주 짧은 시간내에 에너지가 방출되어야 한다.
- 파면에서 온도, 압력, 밀도가 불연속적으로 나타난다.

※ UVCE와 BLEVE
  가스 저장탱크의 대표적 중대재해로 둘다 가열된 풍부한 증운이 자체의 상승력에     의하여 위로 올라가 버섯구름 모양의 불기둥(Fire Ball)을 발생시키며 그 위력은      수 km까지 미치는 것으로 알려져 있다.
 ∘ UVCE(Unconfined Vapor Cloud Explosion) : 저장탱크에서 유출된 가스가 대기중의 공기와 혼합하여 구름을 형성하고 떠다니다가 점화원(점화스파크, 고온표면 등)을 만나면 발생할 수 있는 격렬한 폭발사고이며, 심한 위험성은 폭발압이다.
 ∘ BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) : 가스 저장탱크지역의 화재발생시 저장탱크가 가열되어 탱크내 액체부분은 급격히 증발하고 가스부분은 온도상승과 비례하여 탱크내 압력의 급격한 상승을 초래하게 된다. 탱크가 계속 가열되면 용기강도는 저하되고 내부압력은 상승하여 어느 시점이 되면 저장탱크의 설계압력을 초과하게 되고 탱크가 파괴되어 급격한 폭발현상을 일으킨다. 인화성 액체저장탱크는 화재시 BLEVE 억제를 위한 탱크의 냉각조치(물분부장치 등)를 취하지 않으면 화재발생 10여분 경과후 BLEVE가 발생할 수도 있다.

출처 서울시 소방학교