제2절 제2류 위험물(가연성고체)
1. 가연성고체란
가연성고체란 고체로서 화염에 의한 발화의 위험성 또는 인화의 위험성을 판단하기 위하여 고시로서 정하는 시험에서 고시로 정하는 성질과 상태를 나타내는 것을 말한다.
화염에 의한 발화의 위험성을 판단하기 위한 시험으로 액화석유가스의 불꽃을 가연성고체에 10초간 접촉시켜 그 연소성을 시험하는 것이고, 인화의 위험성을 판단하기 위한 시험으로는 세타밀폐식인화점측정기로 인화점을 측정한다.
가연성고체는 다른 가연물에 비해 착화온도가 낮아 저온에서 발화가 용이하며 연소속도가 빠르고 연소시 다량의 빛과 열을 발생한다. 일부 가연성고체류에 대해서는 입자의 크기에 대한 규정이 있는데 이것은 큰 덩어리로 되어 있을 경우에는 화재의 위험이 적지만, 미세한 가루 또는 박모양일 경우 산화 표면적의 증가로 공기와 혼합 및 열전도가 적어 열의 축적이 쉬워져 발화의 위험성이 증가하기 때문이다.
일반적으로 입자의 크기가 작은 분말상태일 때 연소위험성이 증가하는 이유로는 표면적의 증가로 반응면적의 증가, 체적의 증가로 인한 인화, 발화의 위험성 증가, 보온성의 증가로 인한 발생열의 축적 용이, 비열의 감소로 인한 적은 열로 고온 형성, 유동성의 증가로 인한 공기와 혼합가스 형성, 부유성의 증가로 인한 분진운의 형성, 복사선의 흡수율 증가로 인한 수광면의 증가, 대전성의 증가로 인한 정전기의 발생 등이 있다.
2. 산화성고체의 종류 및 지정수량
가. 황화린(Phosphorus Sulfide) : 지정수량 100kg
나. 적린(Red Phosphorus) : 지정수량 100kg
다. 유황(Sulfur) : 지정수량 100kg
라. 철분(Iron Powder) : 지정수량 500kg
마. 금속분(Metal Powder) : 지정수량 500kg
바. 마그네슘(Magnesium) : 지정수량 500kg
사. 상기 어느 하나 이상을 함유한 것 : 지정수량 100kg, 500kg
아. 인화성고체(Inflammable Solid) : 지정수량 1,000kg
3. 공통성질
가. 비교적 낮은 온도에서 착화하기 쉬운 이연성(易燃性), 속연성(速燃性) 물질이고 유독성인 것 또는 연소시 유독가스를 발생하는 것이 있다.
나. 비중은 1보다 크고 물에 녹지 않는다.
다. 대부분 무기화합물이며 산소를 함유하고 있지 않기 때문에 강력한 환원성 물질이다.
라. 일반적으로 산화제와의 혼합시 충격 등에 의하여 폭발할 위험이 있다.
4. 위험물 품명별 종류 및 성상
가. 황화린(chlorite)
1) 개요
일반식 P4Sx로서 x = 3, 4, 5, 7, 9, 10인 것이 확인되고 있다. 인의 산화수는 P4S10이외는 특정하기 어려우므로 각 화합물은 그 화합물의 조성비로서 불려지고 있다. 붉은 인과 유황을 가열하면 혼합비에 따라서 x=3, 7, 10인 것이 얻어지고 그 밖의 대부분은 이들로부터 유도된다.
2) 종류 및 성상
가) 삼황화사인(P4S3)
○ 삼황화린이라고도 부른다.
○ 안정된 황색 사방결정계 결정이다.
○ 물에 녹지 않으나 뜨거운 물에서는 분해되어 황화수소 및 인의 산소산인 혼합물 을 만든다.
○ 알카리 수용액에서는 그들 자체가 염이 된다.
○ 이황화탄소, 톨루엔등에 녹는다.
○ 공기중에서는 인광을 발하고 가열하면 발화되어 아산화유황, 산화인이 생긴다.
나) 십황화사인(P4S10)
○ 오황화인이라고도 부른다.
○ 기체에서는 P2S5의 분자구조를 가진다.
○ 고체에서는 황색이다.
○ 물에서 서서히 분해되어 황화수소와 인산으로 된다.
다) 칠황화사인(P4S7)
○ 칠황화인이라고도 부른다.
○ 담황색 결정으로 조해성이 있다.
○ 이황화탄소에 약간 녹으며 수분을 흡수한다.
○ 냉수에서는 서서히 분해되고, 더운물에서는 급격히 분해하여 황화수소를 발생한 다.
나. 적린(red phosphorus, P)
○ 암적색의 분말로 황린과의 동소체이다.
○ 황린과는 달리 자연발화성, 인광, 맹독성은 아니다.
○ 물, 이황화탄소, 알카리, 에테르에 녹지 않는다.
○ 연소하면 황린과 같이 유독성의 P2O5를 발생한다.
○ 강산화제와 혼합하면 불안정한 폭발물과 같은 형태로 되어 가열, 충격, 마찰에 의 해 폭발한다.
○ 무기과산화물류와 혼합한 것에 약간의 수분이 침투하면 발화한다.
○ 불량품에 황린이 약간 존재하면 자연발화한다.
○ 분진은 공기중 부유할 때 점화원에 의해 분진폭발을 일으킨다.
다. 유황(sulfur, S)
○ 황색의 결정 또는 미황색의 분말이다.
○ 위험물안전관리법상 위험물에 해당하는 것은 순도가 60 wt%이상인 것을 말한다. (순도 측정에 있어서 불순물은 활석등 불연성물질과 수분에 한함)
○ 물이나 산에 녹지 않지만 이황화탄소에 잘 녹는다.
○ 매우 연소하기 쉬운 가연성 고체로서 연소자체는 격렬하지 않지만 다량의 유독성 가스를 발생한다.
○ 강산화성물질과 혼합하고 있는 것을 가열, 충격, 마찰을 가하면 발화, 폭발한다.
○ 미세한 분말상태로 공기중에 부유하면 분진폭발을 일으킨다.
라. 철분(iron powder, Fe)
○ 철의 분말로서 회백색이고 위험물안전관리법상 위험물에 해당하는 것은 53마이크 로미터의 표준체를 통과하는 것이 50wt%이상인 것에 한한다.
○ 연소하기 쉽고 절삭유와 같은 기름이 묻은 철분을 장기간 방치하면 자연발화한다.
○ 미세한 분말일수록 작은 점화원에 의해 발화, 폭발한다.
○ 더운물 또는 수증기와 반응하면 수소를 발생하고 경우에 따라서 폭발한다.
○ 상온에서 묽은 산과 반응하여 수소를 발생한다.
○ 산화제와 혼합한 것은 가열, 충격, 마찰에 매우 민감하다.
마. 금속분(metal powder)
1) 개요
금속분이라 함은 알칼리금속, 알칼리토류금속, 철 및 마그네슘 외의 금속의 분말을 말하고, 구리분, 니켈분 및 150마이크로미터의 체를 통과하는 것이 50wt%미만인 것을 제외한다.
2) 종류 및 성상
가) 알루미늄분(aluminium powder, Al)
○ 은백색의 광택이 있는 무른 금속이다.
○ 상온에서 표면에 치밀한 산화피막이 형성되어 내부를 보호한다.
○ 연소하기 쉬우며 다량의 열을 발생한다.
○ 산과 반응하여 수소가스를 발생한다.
○ 알카리수용액과 반응하여 수소가스를 발생한다.
○ 강산화제와 혼합한 것은 가열, 충격 마찰에 의해 발화, 폭발한다.
나) 티탄분(titan powder, Ti)
○ 은회색의 금속으로 딱딱하고 내부식성이 큰 고체이다.
○ 발연질산 등 부식성이 강한 약품에도 보호피막을 형성하기 때문에 부식당하지 않지만 알카리에는 강하게 부식당한다.
○ 상온에서 반응성이 적으나 610℃이상 가열하면 활성을 가지며 고온에서 산소와 결합하여 TiO2가 된다.
○ 뜨거운 질산과 반응하면 불용성의 TiO2 로 변한다.
○ 뜨거운 산과 반응하면 수소가스를 발생한다.
다) 지르코늄분(Zirconium powder, Zr)
○ 물리적으로 티탄과 비슷하며 단단하고 겉모양은 은백색이다.
○ 강도가 매우 크고 내부식성이 강하다.
○ 가열하면 활성이 커지며 발화하여 ZrO2이된다.
○ 물에 녹지 않지만, 산, 알카리수용액에 아주 적게 녹고 왕수에 녹는다.
라) 크롬분(chromium powder, Cr)
○ 은백색의 광택이 있는 금속으로 융점이 높고 내부식성이 있다.
○ 왕수, 질한 질산과는 산화물의 파막을 형성하여 부동태를 이룬다.
○ 고온에서 할로겐원소, 질소, 유황, 탄소 및 물과 반응한다.
마) 망간분(manganese powder, Mn)
○ 회백색의 푸석푸석한 금속으로 부스러지기 쉬우며 반응성이 풍부하다.
○ 미세한 분말은 찬물과는 반응이 느리지만 가열하거나 수증기, 산과 반응시키면 수소를 발생한다.
○ 미세한 분말은 점화원에 의해 폭발위험이 있으며 연소하면 MnO가 된다.
○ 강산화성물질과 혼합하면 발화의 위험이 있다.
바) 코발트분(cobalt powder, Co)
○ 회백색의 금속으로 딱딱한 고체이다.
○ 산화코발트를 수소로 환원하여 얻은 코발트는 공기중 발화하고 덩어리 상태도 가열하면 산화된다.
○ NH4NO3, N2H4, HNO3와 혼촉시 폭발위험이 있다.
○ 산과 반응하여 수소가스를 발생한다.
사) 은분(silver powder, Ag)
○ 은백색의 광택을 가진 금속으로 공기 중 녹슬기 쉽고 무르다.
○ 가열된 진한 황산과 반응하여 황산은으로 되고 질산에 녹아서 질산은으로 된다.
○ 물, 공기, 산소에서는 안정하지만 오존과 반응하여 흑색의 과산화은이 된다.
○ 산소중 가압하면서 가열하면 연소하여 AgO가 된다.
○ 과산화수소, 과의산, 아질산과 혼합시 발화위험이 있다.
○ 과산화수소와 상온에서 접촉하면 폭발한다.
아) 아연분(zinc powder, Zn)
○ 회색의 분말로 비교적 융점과 비점이 다른 금속에 비하여 낮다.
○ 습기 있는 공기 중 회백색의 피막을 만들어 내부를 보호한다.
○ 산과 반응하여 수소를 발생하고 더운물과 반응하여 수소를 발생한다.
○ 분말을 저장 중 빗물이 침투되면 열이 발생, 축적되어 자연발화의 위험이 있다.
○ 산화성물질과 혼합하고 있는 것은 가열, 충격, 마찰에 의해 발화, 폭발한다.
○ 가열하면 용이하게 연소하고, 알카리에 반응하여 수소를 발생한다.
자) 기타 금속분류
○ 카드뮴분(cadmium powder, Cd)
○ 갈륨분(gallium powder, Ga)
○ 탈륨분(thallium powder, Tl)
○ 게르마늄분(germanium powder, Ge)
○ 주석분(tin powder, Sn)
○ 납분(lead powder, Pb)
○ 안티몬분(antimony powder, Sb)
○ 비스무스분(bismuth powder, Bi)
바. 마그네슘(magnesium powder, Mg)
○ 알카리토금속류에 속하는 대표적 경금속이다.
○ 위험물안전관리법상 규제 대상은 2밀리미터의 체를 통과하는 것 또는 직경 2밀리 미터 미만의 막대 모양의 것에 한한다.
○ 공기중 부식성은 적으나 산이나 염류에 의해 침식당한다.
○ 가열하면 연소하기 쉽고 양이 많은 경우 순간적으로 맹렬히 폭발한다.
○ 공기 중 숩기와 서서히 반응하여 열이 축적되면 자연발화의 위험이 있다.
○ 공기 중 미세한 분말이 부유하면 분진폭발의 위험이 있다.
○ 강산화제와 접촉 혼합한 것은 가열, 충격, 마찰에 의해 발화 폭발한다.
○ CO2에서도 연소하고, 더운물과 반응하여 수소가스를 발생한다.
○ 대부분의 강산과 반응하여 수소가스를 발생한다.
사. 인화성고체(inflammable solid)
1) 개요
인화성 고체라 함은 고형알코올과 그밖에 1기압에서 인화점이 40℃ 미만인 고체를 말한다.
2) 종류 및 성상
가) 고형알코올
○ 합성수지에 메탄올을 혼합침투시켜 한천상으로 만든 것이다.
○ 30℃ 미만에서 가연성증기가 발생하기 쉽고 매우 인화되기 쉽다.
○ 가열 또는 화염에 의해 화재의 위험이 매우 높다.
나) 메타알데히드(metaldehyde, (CH3CHO)4)
○ 무색의 침상 또는 판상의 결정이다.
○ 물에 녹지 않으며 에테르, 에탄올, 벤젠에는 녹기 어렵다.
○ 증기는 공기보다 무거워서 낮은 곳에 체류할 위험이 있다.
○ 80℃에서 일부 분해하여 인화성이 강한 액체인 아세트알데히드로 변해 더욱 위 험해진다.
다) 제삼부틸알콜(tert-butyl alcohol (CH3)3COH)
○ 무색의 고체로서 물보다 가볍고 물에 잘 녹는다.
○ 정부틸알콜에 비해서 알코올로서의 특성이 적도 탈수제에 의해 가연성기체로 변 하여 더욱 위험해진다.
○ 상온에서 가연성의 증기발생이 용이하고 증기는 공기보다 무거워서 낮은 곳에 체류하며 밀폐공간에서는 인화폭발의 위험이 크다.
○ 연소열량이 커서 소화가 곤란하다.
5. 저장 및 취급방법
가. 점화원으로부터 멀리하고 가열을 피한다.
나. 용기의 파손으로 위험물의 누설에 주의한다.
다. 산화제와의 접촉을 피한다.
라. 금속분은 산 또는 물과의 접촉을 피한다.
마. 저온의 어두운 곳에 보관한다.
6. 화재진압방법
가. 일반적으로 물, 거품, 건조제 등으로 소화한다.
나. 주수에 의하여 발연하는 것(황화린)은 마른모래 등으로 질식소화하거나 금속화재용 분말소화제를 이용한다.
다. 분진폭발이 우려되는 경우에는 충분히 안전거리를 확보하여야 한다.