탱커선 필수 지식, 폭발 곡선에 대한 정리!

 1. 화재의 3요소와 폭발 곡선과의 관계

 여러분은 화재의 3요소 혹은 연소의 3요소에 대해 많이 들어보셨을 것입니다. 화재의 3요소에는 폭발성 가스와 산소, 불꽃과 같은 점화원이 있습니다. 3가지 요소가 동시에 충족이 될 때 화재 혹은 연소반응이 일어난다고 보시면 됩니다. 정확하게 말하면 3가지 요소 이 외에 산화반응이 동반이 되어야 합니다. 이러한 이유로 산화 반응을 다른 요소로 취급하여 연소의 4요소라고 부르기도 합니다. 

 연소, 화재와 폭발의 3요소는 폭발성가스, 산소, 점화원으로 같습니다. 그렇다면 모두 같은 개념인지 의문을 가질 수 있습니다. 결론부터 말씀드리면 연소, 화재, 폭발은 공통점도 있지만 엄밀하게 따지면 두 개념의 차이점도 있습니다.  이 들의 공통점은 모두 산화반응을 의미한다는 것입니다. 산화반응이란 산소가 아닌 물질이 산소와 화학적으로 결합하는 것을 의미합니다. 산화 반응을 하는 속도가 다르기 때문에 다른 개념으로 사용이 됩니다. 대표적으로 철이 녹스는 현상을 산화반응을 한다고 말합니다. 

 연소란 산화반응의 한 종류이고, 산화 반응이 더 빠른 속도로 진행이 되어 빛과 열을 수반한다면 화재 현상이 나타납니다. 이어서 폭발이란 연소반응이 화재 현상보다 훨씬 빠른 속도로 진행이 된다면 빛과 열뿐만 아니라 압력까지 수반하는 것을 의미합니다. 2019년에 울산항에서 일어난 Stolt 탱커선의 폭발사고도 처음에는 화재로 시작했다가 압력을 수반하는 폭발로 사고가 커졌습니다. 

 선박에서는 항상 화재와 폭발의 사고를 예방해야 됩니다. 화재나 폭발이 일어나면 심각한 인명사고로 이어지기 때문에 소화훈련을 주기적으로 실시하는 이유입니다. 모든 선박, 특히 탱커선에서는 폭발성 가스와 산소가 항상 존재합니다. 이미 2가지 요소를 갖추고 있는 것입니다. 따라서 불꽃과 같은 점화 물질만 존재한다면 언제든지 화재나 폭발로 이어질 수 있습니다. 우리는 폭발성 가스를 완전히 제거할 수 없으므로 보다 안전한 환경을 만들어 사고의 위험률을 낮추어줘야 됩니다. 그런 환경을 만들기 위해서는 폭발 곡선에 대한 이해를 하는 것이 중요합니다. 

2. 폭발 곡선 기본 개념

 탱커선에 승선 중이시거나 탱커선에 실습 예정인 예비 항해사분들 모두 위의 그래프는 많이 보셨을 것입니다. 위의 그래프에 대한 이해는 탱커선에 승선하시는 모든 분에게 필수적인 개념입니다. 이번 기회를 통해 다시 한번 정리를 해 보는 것도 좋다고 생각합니다. 위의 그래프에서 나타내는 기본적인 정보에 대해 설명을 드리겠습니다. 

1) 가로축

 가로축은 산소농도를 나타내고 있습니다. 0%에서 21%까지 나타내고 있습니다. 참고로 일상생활에서나 선박에서 일을 하는 환경에는 산소농도가 20.8~20.9%로 유지되고 있습니다. 

2) 세로축

 세로축은 폭발성 가스 농도를 나타내고 있습니다. 0%에서 15%까지 나태내고 있습니다. 어떤 폭발성 가스를 표현하느냐에 따라 달라질 수 있지만 지금 이 시간에는 특정 가스라고 생각하기보다는 일반적인 흐름을 파악하는데 초점을 두시면 됩니다. 

3) 우측 하단 부분

 C-D-E로 연결된 삼각형 모양의 공간이 폭발성 가스가 있는 범위라고 생각하시면 됩니다.

- C점을 보시면 최대치의 산소 농도와 최소치의 폭발성 가스 농도를 가지고 있습니다.  

- D점을 보시면 최대치의 폭발성 가스 농도를 가지고 있습니다. 

- E점을 보시면 최소치의 산소 농도를 가지고 있습니다. 

4) 기타 다른 부분

 A, B, F, G, H점들은 폭발 곡선에 대한 개념을 설명하기 위한 것들입니다. 

위의 내용들을 바탕으로 다음과 같은 내용을 추측할 수 있습니다.

 A. 화재는 산소 농도가 너무 높거나 낮으면 발생하지 않을 것이다. Flammable Mixtures라고 적혀있는 삼각형의 범위 안에 가스가 있을 때만 화재가 일어납니다. 

 B. 화재는 폭발성 가스 농도가 높다고 일어나는 것이 아닐 것이다. 실질적으로 폭발성 가스 농도가 너무 높아도 화재가 일어나지 않습니다. 최대치의 폭발 가스농도의 범위를 Upper Explosive Limit 혹은 Upper Flammable Limit으로 하고 줄여서 UEL 혹은 UFL이라고 부르기도 합니다.

 C. 화재는 폭발성 가스 농도가 너무 낮으면 일어나지 않을 것이다. 폭발성 가스가 낮으면 상식적으로 불이 나지 않을 것이라고 생각이 들것입니다. 이때 최소치의 폭발 가스농도의 범위를 Lower Explosive Limit 혹은 Lower Flammable Limit이라고 하고 줄여서 LEL 혹은 LFL이라고 부르기도 합니다.