훈소 현상 ??

훈소는 작은 구멍이 많은(다공성) 가연성 물질의 내부에서 발생하는 것으로 불꽃이 없이 타는 연소이다.

훈소를 일으키는 물질로 일반적인 예는 불꽃없이 타는 깜부기불이나 목탄숯 그리고 담배이다.

훈소 반응의 시작, 전파, 불꽃으로 이동, 그리고 소화는 복잡한 열화학 반응에 의해 조절되며 이러한 반응의 메카니즘은 잘 설명되지 못하고 있다.

기초적인 시각으로 보면 훈소는 여러 기본 반응을 포함하는 연소이다. 그러한 기본 반응으로는 다공성 매체 안에서의 열과 질량의 이동; 연소의 흡열식 열분해; 다공성 물질안에서 고체와 기체가 만나는 부위에서 일어나는 비균질 발열 반응의 시작, 전파와 소화; 계속되는 표면 반응에서 기체상 반응의 시작 (훈소에서 착염으로 전환) 들이다.

실용적인 면에서 보면 연소가 물체의 안쪽에서 천천히 전파되고 독성 물질을 내뿜으면서 오랜 시간동안 발견되지 않을 수 있고 또 착염 연소로 갑자기 진행될 수 있기 때문에 훈소는 매우 위험한 화재 형태이다.

훈소가 잠재적인 위험를 보이는 일반적인 예는 무연의 깜부기 불에서 시작된 황무지의 화재와 집안에서 발생되어 발견되지 않은 훈소이다. 집안에서의 훈소는 절연체나 꽉 눌러서 포장된 물건들 혹은 가구의 쿠션 등에서 일어난다. 전기선의 절연체에서 일어나는 훈소는 우주 왕복선이나 우주 정거장 등에서 특별한 관심거리이다.

훈소는 다공성의 가연 물질의 내표면에서 발생하는 발열성 비균질 연소로 특징지워진다. 고체의 비균질 산화로 발산된 열이 전도 대류 복사에 의해 아직 연소되지 않고 있는 물질로 이동되는데 이것이 훈소의 전파를 도와주게 된다. 산화제는 교대로 대류와 확산에 의해 반응 장소로 이동된다. 이런 이동 기전은 훈소 반응의 전파 속도 뿐만 아니라 훈소 반응의 진행을 제한한다. 훈소 반응의 진행은 점화와 소화 그리고 착염으로의 전환 등이다. 훈소 반응의 전파는 그러므로 다공성 매체에서의 열과 물질의 이동에 관련된 과정과 표면 열분해와 연소가 포함된 매우 복잡한 현상이다.

훈소는 연료와 산화제가 반응 장소로 들어가게 되면 순방향과 역방향의 구성으로 나뉘게 된다. 훈소의 역방향 구성에서는 반응 진행의 반대 방향으로부터 반응 장소로 산화제가 진입되게 되고 순방향 구성에서는 같은 방향으로부터 진입된다. 물질의 이동은 대류나 확산에 의해서 이루어진다. 부력은 강제적인 대류나 확산 모두를 방해한다.

훈소의 전파와는 반대로, 비균질 산화 훈소 반응으로 생긴 열은 아직 반응하지 않은 연료와 유입되는 산화제를 가열하는 전도에 의해 이동된다. 결과적으로 원래의 연료의 온도가 상승하게 되어 훈소가 시작된다. 그리고 연료 전체에 훈소가 전파되는 길이 열리게 된다. 연소 반응은 일반적으로 산소를 소비한다. 그래서 반응이 전파되면서 타지 않은 연료가 상당한 양이 포함된 숯을 남기게 된다. 훈소의 전파 속도는 반응하면서 발산되는 열량과 고체 연료와 기체 산화제가 훈소를 일으킬 수 있는 정도의 온도로 올리기 위해 필요한 에너지 사이의 균형에 의해 기본적으로 정해진다.

훈소 반응의 복잡성은 어떠한 훈소 연구 실험에서도 단순화와 이론적인 모델의 근사치를 사용하게 한다. 중력을 제거하면 열과 물질의 이동에 부력의 영향을 제거하게 되어 훈소를 연구하는데 실질적인 단순화를 얻을 수 있다. 밀도의 층구조에 의해 생기는 불안정이나 다공성 연료와 숯의 퇴적(침강)과 붕괴에 의한 문제들도 무중력 상태에서는 없다. 더구나 무중력 상태에서 훈소 현상의 실험 정보와 보조적인 이론 토대는 우주에서 벌어질 수 있는 화재 위험을 분석하는데 도움이 될 수 있다.

 

※ 훈소의 특징

Ⅰ. 비교적 느린 연소과정으로 공기중의 산소와 고체연료 사이에서 발생

Ⅱ. 반응은 고체표면에서 일어나고 산소는 표면을 향하여 확산해 감으로서 그 표면은 불꽃없이 작열하고 숯이 생성되며 작열현상에 의해 1,000℃이상이 된다.

Ⅲ. 연소과정이 불완전함에 의해 CO2 대신에 높은 CO의 상태가 되며 10%이상의 연료중량이 CO로 전환한다.

Ⅳ. 훈소의 과정은 대단히 느리기 때문에 공기가 많이 필요치 않고 훈소속도는 1～5㎜/min 정도이다.

Ⅴ. 훈소는 매우 느리게 진행되지만 CO가스를 생성하기 때문에 인체에 치명적인 손상을 준다.