화학물질의 인화성에 대한 이해

화학물질의 위험성 척도가 되는 물질의 인화성에 대해 내용을 공유하고자 한다.

 

 

 

화학물질의 인화성에 대한 이해

 

화학물질의 인화성이란?

●화학물질이 얼마나 쉽게 연소가 이루어지는가에 대한 위험정도를 의미

●인화성이 높으면 쉽게 불이 붙고, 화재위험이 높다고 할 수 있음

●인화성이 높은 화학물질은 화재와 폭발을 유발함

 

<그림 1> 화재·폭발 사례

 

 

화학물질 위험성 분류

●미국 NFPA(National Fire Protection Association) 704의 물질 위험 등급 분류 기준에 유해성(건강), 인화성(화재), 반응성(폭발), 기타 특성 위험으로 구분 됨

- NFPA지수의 의미는 4(매우 높은 위험), 2(보통), 0(위험 없음)이고, 대부분 사고사례는 직업병/중독사망은 유해성 3 이상,화재는 인화성 3 이상, 폭발은 반응성 1이상의 물질이 관계되어 있음

- 해당 지수는 MSDS 2번 항목의 유해성·위험성에 언급되고, 용기·저장탱크 등에 부착되는 경우가 있음

 

<그림 2> NFPA 지수

 

• 고용노동부 고시 '화학물질의 분류표시 및 물질안전보건자료에 관한 기준」에 물리적 위험성(16종), 건강 유해성(11종), 환경 유해성(1종)으로 물질을 분류하고, 각 분류별로 다른 위험지수를 적용(1~6, A~F 등)

 

 

화학물질 인화성의 파악방법

• 인화점

- 화학물질의 인화성은 인화점이 가장 중요하며, 인화점이 낮을수록 위험하다.

- 화학물질에서 증발된 증기가 공기와 섞여서 최저폭발범위 이상의 가연성 혼합기체를 형성하는 최저온도를 말한다

- 액체상태의 물질은 인화점 이하의 온도에서 화재나 폭발이 일어나지 않는다.

- 기체상태의 물질은 연소범위만 조성되면 화재나 폭발이 가능하다.

- 각 법과 기준의 인화성 위험분류 인화점을 기준으로 한다.

 

1) 산업안전보건법

• 인화성액체 인화점 60℃ 미만의 물질

 

2) 위험물안전관리법

 

<표 1> 제4류 물질분류

 

3) NFPA 지수의 인화성 분류

 

<표 2> NFPA 지수의 인화성 분류

 

 

• 증기압

- 액체의 증기압이 높을수록 증기화되는 양이 많아지고 인화점은 낮아짐

- 온도가 높을수록 증기압은 증가하고 증기압이 1기압(760mmHg) 이상이면 기체로 존재함

- 증기압이 1기압이 되는 지점을 비등점이라 함

 

<그림 3> 증기 압력 곡선과 끓는점

 

• 발화점

- 점화원이 없는 상태에서 물질자체의 에너지로 인해 연소가 발생하는 온도

- 대부분 발화점은 400 ~ 500℃ 내외이나 특이하게 낮은 경우 위험 하다. (예: 이황화탄소  102℃)               

  ☞   방폭기기의 온도등급(TA. TB, TC)을 결정함

 

 

• 점화에너지

- 점화에너지가 낮으면 쉽게 불이 불고 점화에너지가 높으면 연소에 필요한 활성화에너지가 높아 쉽게 불이 붙지 않는다.

- 대부분 물질의 점화에너지는 0.2~2.5mJ 내외이나 수소는 0.02mJ로서 정전기로도 쉽게 점화되며, 암모니아는 수백mJ로서 점화위험성이 낮다.

 

<그림 4> 점화에너지 vs. 연소열

 

• 폭발범위(Explosion Limit) 또는 연소범위(Flammability Limit)

- 증기나 가스는 폭발범위 내에서만 연소가 가능하다. 폭발하한계가 낮거나 폭발범위의 폭이 클수록 인화성위험이 높다.

 

<그림 5> 폭발범위(Explosion Limit) 또는 연소범위(Flammability Limit)

 

• MSDS의 내용

- MSDS 항목 "2. 유해성·위험성"에 포함된 유해성·위험성 분류 내용, 경고표지 항목에 포함되는 그림문자, 신호어, 유해·위험문구, 예방조치문구 등

- 다음 그림문자있는 경우는 인화성물질이므로 화재·폭발 예방조치와 관련된 내용을 검토

<그림 6> 인화성물질 그림문자

 

- 물질위험분류 수치는 낮을수록(1, A 등) 위험이 높으므로 NFPA 지수와 혼동하지 않도록 한다.

 

Reference : KOSHA 교육자료