1.인화점(Flash point) :
가연성 증기를 발생하는 액체 또는 고체와 공기의 계에 있어서 기체상 부분에 점화원을 가까이 하면 연소가 이루어지는데 필요한 최저 온도.
2.발화점(Ignition point) :
가연성 물질 또는 혼합물이 점화원 없이 스스로 발화하는 최저 온도
◈ 발화점과 인화점
공기 중에서 물질에 열을 가하다 보면, 불을 붙이지 않아도 타기 시작하는 순간이 있다. 이 때의 온도를 '발화점'이라고 한다.
발화점은 물질의 종류에 따라 다른데, 발화점이 낮은 물질일수록 타기 쉬운 물질이고, 발화점이 높은 물질일수록 타기 어려운 물질이다. 물질이 계속해서 타려면 발화점 이상의 온도를 유지하여야 한다. 물질의 온도가 발화점을 지나 연소가 시작되면 많은 열을 발생하여 계속적인 연소 반응이 일어난다.
< 여러 가지 물질의 발화점 >
알코올이나 가솔린과 같이 상온에서 기체가 되기 쉬운 물질을 타게 하려면 기화되어 발생하는 기체에 불꽃을 가까이 한다. 그러면 그 기체가 타는 동시에 액체에도 불이 옮겨 붙게 된다. 이 때 불이 붙을 수 있는 최저 온도를 '인화점'이라고 한다.
인화점이 낮은 물질에는 가솔린, 신나, 에탄올, 벤젠, 등유 등이 있는데, 인화점이 낮은 물질이 가까이 있을 때에는 불이 옮겨 붙기 쉬우므로 불조심을 해야 한다.
◈ 연소의 조건
２개의 초에 불을 붙여 하나는 공기(산소)가 통하지 않게 하고, 다른 하나는 공기(산소)가 통하도록 각각 유리컵을 씌운 다음 변화를 관찰해 보면 얼마 후, 공기가 통하지 않게 한 초의 불꽃은 꺼졌는데, 공기가 통하게 한 유리컵 속의 초는 잘 타고 있다. 이것으로 물질이 연소할 때에는 반드시 '산소'가 있어야 한다는 것을 알 수 있다.
이 밖에 연소에는 물질에 불이 옮겨 붙을 수 있는 '온도(열)'와 '탈 수 있는 물질'이 필요하다. 이 것을 '연소의 조건'이라고 하는데 ３가지 중 어느 한 가지만 없어도 연소는 일어나지 않는다.
즉, 연소가 일어나기 위해서는 연료(가연성 물질)와 산소(공기)가 있어야 하고 연료를 충분히 가열해 주어야 한다.
◈ 소화의 원리
불을 끄는 것을 '소화'라고 한다. 불을 끄려면 연소의 ３가지 조건인 탈 수 있는 물질·온도·산소 중 하나만 없애 주면 되는데, 가장 쉬운 방법은 타고 있는 물질에 물을 끼얹는 방법이다.
물을 끼얹으면 그 물은 타고 있는 물질의 열로 수증기가 되며 주위로부터 열을 빼앗아 가는데, 바로 그 순간 타고 있는 물질의 온도가 발화점 아래로 내려가기 때문에 탈 수 있는 조건을 잃게 된다. 또한 이 때 생긴 수증기는 물질의 표면을 에워싸서 공기(산소)가 들어가지 못하도록 하는 역할을 한다.
이와 같이 물을 끼얹으면 연소에 필요한 조건 중 ２가지 조건이 없어지므로 불이 꺼지는 것이다. 그러면 어떤 불이든지 물만 끼얹으면 다 꺼지는 것일까？
물을 끼얹는다고 모든 불이다 꺼지는 것은 아니다. 기름에 불이 붙어 탈 때에 물을 부으면 불이 더욱더 크게 번진다.
그 까닭은 물과 기름은 서로 섞이지 않는 성질이 있기 때문이다. 또한 기름은 물보다 가벼워서 물위에 뜬다. 기름이 탈 때, 물을 끼얹으면 불이 붙은 기름이 물위에 뜬 상태에서 물이 흐르는 대로 함께 움직여 불이 더 크게 번지는 것이다. 그러므로 이런 경우에는 젖은 담요나 이불 따위를 타는 물질에 씌우든지, 모래를 뿌려서 공기(산소)가 들어가는 것을 막아야 한다.
◈ 분말 소화기
소화기는 불이 났을 때 타는 물질의 온도를 내려 주거나 공기(산소)가 들어가지 못하게 하는 역할을 하여 불을 끄는 기구이다. 사용하는 약제나 기구에 따라 여러 가지 종류가 있으나, 현재 사용되고 있는 소화기는 물거품 같이 된 포말 소화기, 가루로 된 분말 소화기, 이산화탄소 소화기, 하론 소화기 등이 있다.
이 중 분말 소화기는 열 분해될 때 발생하는 이산화탄소를 이용하는 것으로 소화기의 손잡이를 누르면 고압 가스가 탄산수소나트륨과 같이 이산화탄소를 포함하고 있는 물질을 뿜어 낸다. 이것이 열에 의하여 분해되면서 이산화탄소가 발생한다. 이산화탄소는 공기보다 무겁고 타지 않는 성질이 있으므로, 타고 있는 물질에 대하여 산소의 공급을 막아 줌으로써 불을 끌 수 있다.
석유란 무엇인가
석탄과 마찬가지로 석유도 아주 오랜 기간에 걸쳐 생성된 물질이다.
해수가 따뜻해서 플랑크톤과 다른 미세생물들이 미국의 어지간한 주에 맞먹는 면적에 퍼져 서식하고 있었다. 이들이 죽어 먼지 입자처럼 밑으로 내려와서 멕시코 만의 진흙 바닥에 유기층을 형성했다. 수백만 년의 세월이 흐르면서 이 유기층은 단단하게 굳어져 자양분이 풍부한 자원바위로 변했다. 인근 강어귀에서 밀려온 어마어마한 양의 모래 퇴적물이 그 바위를 천천히 덮었다.
이 모래 퇴적물은 점차 압축되어 8천 미터 두께의 사암층을 이루었다. 자원바위 위에 있는 사암의 엄청난 무게와 땅속의 따뜻한 온도 때문에, 미세생물의 시체들은 눌리고 썩었다. 수소와 탄소로 구성된 생물학적 분자였던 이들은 이렇게 해서 석유라고
하는 훨씬 더 복잡한 탄화수소계 물질로 변형되었다.
석유와 석탄은 생성 과정이 비슷하면서도 중요한 차이점이 있다. 석탄은 죽은 식물이, 석유는 죽은 동물이 주재료다. 동물은 식물보다 지방이 많고 지방에는 수소가 많이 들어 있다. 이렇게 많은 양의 수소가 탄화수소로 바뀌면 유동성이 더 커진다. 우리가 석유라고 부르는 것은 사실 알고 보면 탄화수소의 혼합물이다. 등유와 휘발유 같은 액체와 아스팔트 같은 반고체가 프로판이나 부탄, 메탄, 천연가스처럼 기체 상태의 탄화수소와 섞여 있는 것이다. 특히 기체 상태의 성분들은 수많은 미세거품의 형태라서 석유의 유동성을 더 크게 만드는 것이다.
석탄은 사람이 캐낼 때까지 땅속에 그대로 있지만, 석유는 액체 상태라서 스스로 지하 세계로부터 나오려는 성질이 있다. 석유는 땅속에서 눌리고 데워지면 그 안에 갇힌 기체 상태의 거품 입자들이 격렬하게 팽창해 자원바위에 충격을 준다. 그러면 주변 지하수보다 가벼운 가스와 석유의 혼합성분은 위쪽으로 이동해서 사암의 미세구멍을 통해 밀어내기 운동을 계속한다. 어쩌다 틈새라도 있으면 그 사이를 뚫고 계속 올라가면서 거대한 스펀지의 잉크 얼룩처럼 지표면 방향으로 퍼진다. 가스와 석유의 혼합성분은 위로 올라가면서 성분이 나누어진다. 이것이 지표면까지 도착해 밖으로 새어나오는 것이다. 숫자로 표현할 수 없을 만큼 많은 양의 석유와 천연가스가 이런식으로 수천 년 만에 바깥세상으로 나왔다.
이것이 1901년 텍사스 스펀들톱에서 터져나온 시간당 5천 배럴, 하루에 10만 배럴이 나온, 당시 지구상에 있던 모든 유정을 합친 것보다 많은 양의 원유였다.
■LPG
LPG(액화석유가스)는 프로판, 부탄등을 주성분으로 하는 혼합이다. LPG는 주로 원유를 정제할 때 발생하는 부생가스와 천연 산혼합가스에서 제조되지만 석유화학공업의 여러공정중에서도 만들어진다. LPG는 다른연료에 비해 수송이 용이하고 취급이 편리하며 열량이 높기 때문에 그 용도가 다양하다. LPG는 주로 취사용, 난방용으로 쓰이며, 이 밖에 도시가스 원료, 금속공업, 잠업, 도장공업, 섬유공업, 화학공업등 공업용도에 쓰인다. 또 건조, 가열 등의 농업용과 자동차연료로도 쓰인다. 수송용으로 사용되는 LPG는 부탄가스이고, 철제용기에 들어있는 LPG는 프로판가스이다.
■ 휘발유(Gasoline)
석유제품 중 가장 널리 알려져 있는것이 휘발유이다. 휘발유란 비점범위가 30~200℃ 정도로서 휘발성이 있는 액체상태의 석유유분을 총칭하는 말이다. 휘발유의 물리적 성질은 일반적으로 상온상압에서 증발하기 쉽고 현저한 인화성을 지니며 공기와 적당히 혼합되면 폭발성 혼합가스가 되어 위험하다. 휘발유는 일반적으로 자동차용, 항공용, 공업용등 세가지로 나뉜다.
자동차용 휘발유는 가속되는 경우에도 충분히 증발하여 실린더에 연료를 공급할 수 있도록 휘발성이 좋아야한다. 또한 가장 중요한 성질로서 안티노크성을 일으키지 않는 것이 요구된다. 안티노크성을 나타내는 척도로는 옥탄가가 사용되는데 옥탄가가 높을수록 안티노크성이 좋다는것을 나타낸다. 현행 국내자동차 휘발유는 옥탄가(RON)에 따라 고급휘발유(2호=96이상)와 보통휘발유(1호=91이상)로 구분하며, 소비자의 식별을 용이하게 하기 위하여 보통 휘발유에는 노란색, 고급휘발유에는 녹색을 착색한다. 과거에는 이상연소에 의한 노킹을 방지하기 위한 첨가제로서 4에틸납을 사용하였으나 인체의 신경계통에 유해하여 1987년 7월부터 국내 정유사들은 무연휘발유를 공급하고 있다. 무연휘발유는 알킬납 대신에 MTBE와 같은 옥탄가 첨가제를 사용하거나 접촉개질장치에서 만들어지는 개질 나프타등을 활용하여 옥탄가를 높인다.
항공용 휘발유는 프로펠러를 가진 경비행기의 연료로 사용된다. 프로펠러 비행기의 항공 피스톤엔진도 자동차의 휘발유 엔진과 같은 전기 점화식인 4사이클링 엔진이므로 품질도 자동차용 휘발유와 대부분 공통적이나 항공기의 경우 운행조건이나 환경이 다르고 추락등 사고발생의 위험성이 크기때문에 품질을 엄격하게 규정하고있다.
공업용 휘발유는 용제로 사용되는데 유지, 드라이크리닝용, 고무공업용, 도료용, 세척용등으로 널리 사용된다
■나프타(Naphtha)
나프타는 페르시아어의 Naft(땅에서 스며나온 것)를 어원으로 하고 있다. 휘발유를 제조하는 과정에서의 중간제품으로서, 미국에서는 정제되지 않은 휘발유란 의미로도 사용되고있다. 나프타는 원유를 증류할 때 LPG와 등유 유분사이에 유출되는 것으로 일반적으로 경질 나프타와 중질 나프타로 구분하나 불특정 다수의 소비자에게 적용되는 유종이 아니란 점 때문에 KS규격 및 석유사업법상의 품질규격은 없다. 나프타의 용도는 연료용과 원료용으로 나누는데, 연료용은 휘발유등의 제조원료로 쓰이며, 원료용은 주로 석유화학공업용으로 사용되며 일부가 암모니아 비료용 및 용제용 원료로 사용된다. 나프타는 석유화학공업의 기초원료로서 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 생산하고 이를 기초로 다시 농업용, 필름, 인쇄잉크, 합성고무, 합성섬유, 합성수지, 염료, 의약품등 광범위한 분야의 제품을 만들어낸다.
■ 등유(Kerosene)
등유는 석유제품 중 가장 오래 전부터 사용되어 왔다. 케로신은 그리스어의 케로스(밀랍)를 어원으로 하고 있듯이 등화용으로 각광을 받았다. 초기의 정제는 케로신을 생산하고 이케로신으로 부터 등화용의 기름과 함께 양초 제조용 파라핀 납을 얻는것이 주요 공정이었다. 그 때문에 석유라고 하면 등유를 가리키는 것이 일반화 되었다. 지금은 가정난방연료로써 가장 많이 쓰인다. 그러나 연탄 사용의 감소와 도시가스 보급 확대에 따라 에너지 소비부문중 가장 현저한 변화를 보이는 부분은 가정용 난방연료 부문이다. 90년대에는 기름보일러의 설치 증가로 등유의 사용량은 엄청나게 늘어났으나 석유제품은 연산품인 관계로 등유의 공급에는 한계가 있게 마련이다. 더욱이 소비자들은 경유를 사용할 수 있는 보일러에도 그을음 및 소음이 적다는 이유로 등유를 사용하는 사례가 있어 수급상의 문제는 더욱 심각해졌다. 해결책으로 보일러에 사용되는 등유의 수요를 줄이기 위해 실내등유와 보일러용 등유로 나누어 공급하고 있다.
실내등유는 주로 가정에서 사용하는 팬히터, 스토브, 온풍기등 가정난방용 연료로서 실내에서 사용이 적합하도록 유황함량이 매우 낮고 색상이맑다. 보일러등유는 가정용 난방연료로 사용되어 오던 등유의 수급상의 애로를 해결하고, 경유를 난방유로 사용하는 소비자가 교통세를 부담하는 조세형평성의 문제를 해소하기 위해 1998년 8월 새로 신설된 제품이다. 보일러등유는 등유 유분과 경유유분을 적절하게 혼합하여 가정용 난방 보일러, 상업용 보일러, 중소 산업용보일러, 농업용 난방및 건조기등 의 연료로 적합한 유종이다. 등유유분의 장점인 동절기 저장안정성 및 연소성과 경유 유분의 장점인 높은 발열량을 적절히 갖고 있다.또한 보일러 등유의 부피당 발열량은 경유보다 약간(0.5%) 낮으나 실내등유 보다는 매우 높으며(2~3%) 경유보다 그을름 발생량이 적고 저온 성능도 우수하다.
■ 경유(Diesel oil, Gas oil)
경유는 등유 다음으로 유출되는 유종으로, 원래는 휘발유나 등유보다 용도가 적어서 가격이 낮아 경유를분해한 가스를 첨가시켜서 도시가스의 열량을 높이는데 사용하였기 때문에 가스오일 이라는 별칭이 붙게 되었다. 그러나 현재는 디젤엔진의 등장과 발명으로 대부분(약80%) 고속디젤엔진의 연료로 쓰이고 있어 디젤오일 이라고 부른다. 그러나 디젤엔진에는 등유와 중유도 사용되므로 디젤연료 모두가 경유는아니다. 디젤엔진은 연소실 내의 흡입공기를 고 압축비로 압축하여 압축공기 온도를 연료의 자동발화 온도 이상으로 만들어 여기에다 연료를 분사시켜 연소시키는 방식이다. 가솔린 엔진의 전기점화식에 비해 이것은 압축점화식 엔진이라고 하는 것이 합리적인 명칭이라 생각되나 일반적으로 디젤엔진이라고 한다. 디젤엔진은 그 기본구조부터 휘발유 엔진에 비해 많은 잇점이 있다. 연료의 경제성이 있으며, 인화 위험성이 적으며, 고장이 적다. 그러나 결점도 있다. 엔진이 복잡하여 값이 비싸고, 운전시 소음이 크고 진동이 심하다. 이 밖에 동절기에는 유동점이하로 외기온도가 내려가면 시동에 지장을 초래한다. 이를 방지하기 위해 정유사는 동절기에는 지역에 따라 유동점을 낮추어 공급하고 있다.
■ 중유(Fuel oil, Bunker oil)
중유는 나프타 유분에서 경질유를 제거한 유출유와 상압잔사유의 혼합물이나, 상압잔사유 그자체를 말한다. 이와 같이 중유는 증류 잔사유를 주성분으로 하고 경유, 감압 유출유등과 혼합된 석유제품으로 화학적인 정제는 하지 않으므로 석유제품중 품질면에서 저급하다고 할 수있다. 그러나 중유는 다시 가공하면 윤활유, 아스팔트, 석유코크스등을 만들수 있다.또한 중유는 열에너지원으로 중요한 역할을 하고 있다. 석탄의 발열량이 5,000~7,000 ㎉/㎏인데 비해 중유는 10,000~11,000㎉/㎏으로 발열량이 높으며, 열손실이 적고 연소의 조절이 용이하며 점화및 소화가 간편하여 열의 이용도가 높다. 중유는 엔진의 동력원, 보일러 연료등의 열원으로 사용되고 가스화, 나프타화, 코크스화등 2차가공을 거쳐 여러 분야에서 이용되고 있다. 중유는 점도에 따라 A중유(벙커A), B중유(벙커B), C중유(벙커C)로 나뉜다. A중유는 중유와 경유를 3:7로 혼합한 것이며, B중유는 7:3의 비율로 중유 성분이 많다. 따라서 A중유는 예열할 필요가 없을정도로 점도가 낮다. 중유는 대형선박 및 대형 보일러연료로 사용되는데 A중유<B중유<C중유 순으로 선박이 대형화된다. 중유중 C중유의 비중이 95% 이상을 차지하므로 중유를 벙커C유라고 부르기도 한다.
■아스팔트(Asphalt)
아스팔트는 도로포장용이나 건축재료로 이용되는 석유제품으로 널리 알려져 있다.아스팔트는 천연적으로 산출되는 천연 아스팔트와 원유에서 제조되는 석유 아스팔트가있다. 석유 아스팔트는 감압증류라는 공정의 잔류물로서 원유에 포함되어 있는 성분이다. 아스팔트는 검은색의 접착성이 강한 고형물질인데, 가열하면 연하게 되어 유동질 상태로된다. 아스팔트는 감압증류된 잔유를 원료로 하여 제조되는 것이 일반적이다. 이것을 직류아스팔트라고 부르며 주로 도로포장용으로 사용된다. 직류아스팔트에 가열한 공기를 불어넣어 산화시킨 것을 블로운아스팔트라고 부르며, 이것은 주로 방수방습공사, 루핑, 전기절연재료 등으로 이용된다. 또한 아스팔트에 등유등의 경질유를 섞어서 물과 유화시킨 아스팔트유제는 도로의 간이포장에 쓰인다.
■윤활유(Lubricating oil)
윤활유란 기계의 활동부분에 윤활을 위해 사용되는 액체상의 기름이다, 액체상의 윤활유에 비하여 상온에서 반고체상태의 그리스와 고체분말 상태의 흑연 및 2황화 몰리브덴과 같은윤활성을 갖는모든 물질을 총칭하여 윤활제라고 한다. 윤활유를 윤활제로 사용하는 기본 목적은 기계 마찰 부분의 고체마찰을 유체마찰로 바꾸어 고체마찰에 의한 기계적 저항을 감소시킴으로써 타서 늘어 붙는 현상이나 마모를 줄이는데 있다.