콘 칼로리미터를 이용한 화염높이가 CO 및 Soot yields에 미치는 영향

Effects of Flame Height on CO and Soot Yields Using a Cone Calorimeter

콘 칼로리미터는 개방된 공간에서 고체 가연물의 난연성에 대한 평가 및 연소물성의 측정을 위해 널리 사용되며, 화재 안전 분야에서 중요한 장치로 인식되고 있다. 콘 칼로리미터를 이용하여 고체 가연물의 표면에 입사되는 복사열유속의 제어를 통해 화재환경의 구현이 가능하다. 특히 재료(Materials)가 적용되는 화재환경을 고려할 경우 복사열유속의 변화에 따른 검토가 중요하다. 콘 칼로리미터에서 입사되는 복사열유속에 따른 MLR의 변화는 공기 유입, 화염의 신장율 및 복사율의 변화로 인하여 화염온도의 변화를 가져올 수 있다. 동시에 화염높이에 따른 체류시간의 변화가 발생 될 수 있다. 이론적으로 생성된 CO가 산화되기 위해 요구되는 충분한 공기의 유입이 없거나 산화반응을 위한 체류시간이 부족할 때 CO의 생성은 증가 될 수 있다. 이러한 CO의 생성원리를 개방공간에서 충분한 공기가 유입되는 콘 칼로리미터에서의 실험 환경에 적용해보면, CO와 공기의 혼합은 CO 생성에 큰 영향을 주지 않을 수 있다. 반면에 입사되는 복사열유속의 변화에 따른 MLR 및 화염높이의 변화는 CO의 산화반응의 조건을 충족하는 영역에서의 체류시간에 영향을 미칠 가능성이 있다. CO에 비해 보다 복잡한 생성특성을 갖는 Soot의 경우 화염온도와 고온 영역에서의 체류시간은 화염에서의 Soot 형성을 제어하는 지배적인 매개변수로 알려져 있다. 결론적으로 입사되는 열유속에 따라 Soot의 성질(properties) 및 생성량에도 상당한 차이가 발생 될 수 있다. 또한 Soot 형상과 관련된 다양한 인자들과 복잡한 화학반응속도론(chemical kinetics)의 비선형적인 특성을 고려할 때, 입사되는 복사열유속에 따른 Soot yield의 정량적 변화는 충분히 검토될 필요가 있다. 최종적으로 화염높이는 CO와 Soot yields의 변화를 가져올 수 있는 상당한 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고 콘 칼로리미터에서 CO 및 Soot yields의 측정에는 입사되는 복사열유속의 영향이 충분히 고려되지 않는 실정이 며, 본 연구에서는 콘 칼로미터에서 입사되는 복사열유속의 변화에 따른 화염의 길이, CO 및 Soot yields를 측정하여 유효한 경향에 관한 검토가 수행되었다.