개요편집이의 제기
스몰더링(smouldering, 미국 영어: smoldering)은 고체 연료 표면에서 산소가 직접 반응하여 발생하는 열에 의해 유지되는 느리고 화염이 없는 연소 형태다. 일반적인 화염 연소와 달리 기체상이 아닌 고체 표면상에서 반응이 일어나며, 특징적인 온도와 방출 열량이 낮고 전파 속도도 초당 약 0.1 mm(0.0039 in/s) 정도로 화염 전파 속도보다 약 10배 느리다. 이러한 약한 연소 특성에도 불구하고 스몰더링은 쉽게 발화되고 탐지가 어려워 중요한 화재 위험 요인으로 작용한다. 또한 화염 화재보다 일산화탄소 등 유독 가스를 더 높은 수율로 배출하고 다량의 고체 잔류물을 남기며, 배출된 가연성 기체가 나중에 기체상에서 발화하여 화염 연소로 전이될 수 있다.[1][2]
작동 방식과 유형편집이의 제기
기본 메커니즘
스몰더링과 화염 연소의 근본적 차이는 반응이 고체 표면에서 일어난다는 점이다. 스몰더링은 표면 현상이지만 다공성 연료의 내부로 기체 흐름이 투과할 수 있다면 내부로 전파될 수도 있다. 스몰더링을 유지하는 연료는 일반적으로 다공성이며 기체 투과성이 있고, 입자·결정·섬유 또는 세포 구조의 집합체로 이루어져 있다. 이러한 집합체 구조는 단위 부피당 넓은 표면적을 제공하여 산소와의 표면 반응을 용이하게 하고, 기체 흐름을 연료 내부로 허용하며, 열 손실을 줄이는 단열재 역할도 한다. 가장 많이 연구된 물질은 셀룰로스와 폴리우레탄 폼이다.[2]
스몰더링 가능 물질
석탄, 담배, 부패한 목재와 톱밥, 산림 지표의 바이오매스 연료(더프, duff)와 지하 이탄(peat), 면 의류와 끈, 폴리머 폼(실내 장식·침구 재료) 등 다양한 고체 물질이 스몰더링 반응을 유지할 수 있다. 이외에도 목재, 면화, 이탄, 식물 잔해, 부식토, 합성 폼, 폴리우레탄 폼 등 탄화성 고분자, 일부 분진류도 스몰더링이 가능하다.[1][2]
전파 특성
스몰더링은 기어가는 듯한(creeping) 방식으로 전파되며 속도는 매우 느리다. 그러나 이러한 느린 전파는 토양 멸균, 뿌리·종자·지표 식물 줄기 사멸 등 생태계에 장기적인 열 영향을 미치며, 지하 깊은 곳에서는 수개월에서 수년간 지속되면서 막대한 연소 가스를 대기로 방출한다.[2]
규제·논란·평가편집이의 제기
화재 안전 규제 및 대응
스몰더링이 주거 화재 사망의 주요 원인으로 지목되면서, 자기소화성 담배 의무화 등 발화源 규제가 도입되었다. 가구 및 침구 재료의 난연 기준에서도 스몰더링 발화 저항성 시험이 포함된다. 우주 시설 설계 단계에서도 무중력 하 스몰더링 거동 연구를 바탕으로 화재 안전 기준이 마련되고 있다.[2]
환경·기후 영향 평가
지하 이탄 화재와 산림 지표 스몰더링은 이산화탄소 등 온실가스와 유독 가스를 대량 방출하여 지구 기후 시스템과 지역 대기 질에 중대한 영향을 미친다. 1997년과 2006년 보르네오 이탄 화재는 전 지구적 배출 이벤트로 기록되었으며, 이러한 지하 스몰더링 화재는 탄소 순환 피드백 측면에서도 중요한 평가 대상이다.[2]
유익한 활용과 평가
스몰더링 연소는 바이오차(biochar) 생산, 산림 관리용 통제 연소, 타이어 열분해 재활용, 석유 광구 현장 연소 증진 회수(EOR), 오염 토양 정화 기술(현장 스몰더링 연소) 등 유익한 용도로도 연구·적용되고 있다. 바이오차는 탄소 격리와 토양 생산성 향상을 동시에 도모할 수 있는 탄소 네거티브 에너지 생산 경로로 주목받는다. 산림 관리에서는 얕은 지표 연료층을 천천히 태워 제어하기 쉽고 수목 피해를 최소화하는 수단으로 활용된다.[2]
그 밖의 주제편집이의 제기
용어 표기 차이
영국 영어에서는 'smouldering', 미국 영어에서는 'smoldering'으로 표기하며, 이는 일반적인 철자 차이(spelling differences)에 따른다.[2]
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