<생활속의 과학> 분진 폭발

Q. : 밀가루 방앗간이 폭발했다는 뉴스가 간혹 있던데, 밀가루가 폭발물질인가요.

A. : 공기 중에 흩어진 밀가루가 폭발의 원인이 될 수 있다. 이것은 밀가루의 성분에 의한 것이라기보다는 밀가루 입자가 작아서 그 표면적이 크기 때문이다. 이같은 밀가루의 성질 때문에 폭발사고가 가끔 일어난다.

밀가루는 수분 10%, 회분 0.4%, 단백질 10%, 전분 75%, 기타 4.6%로 구성되어 있는데 이 구성 요소 가운데 폭발을 일으킬만한 성분은 찾아볼 수 없다. 따라서 밀가루에 직접 불을 붙이면 폭발하지 않는데, 가루로 뿌려서 불을 붙이면 폭발이 일어난다. 심지어는 팥가루, 콩가루, 쌀가루도 모두 폭발을 하는데 이러한 것을 `분진폭발'이라고 부른다.

석탄가루에 의한 탄진폭발은 잘 알려져 있지만 설탕·철가루·플라스틱 가루·폴리에틸렌·페놀수지·금속가루·세제 등도 분진폭발을 일으킬 수 있다.

그러므로 인스턴트 커피, 감자 가루 등을 다루는 식품공장에서도 분진폭발은 발생할 수 있고, 알루미늄과 철을 포함한 대부분의 금속가루를 다루는 화학공장들도 설계 단계에서 이 문제를 충분히 고려해서 건축하는 것으로 알려졌다.

크기가 0.1㎜보다 작은 입자가 공기 1㎥당 40~4000g 정도 흩어져 있다면 공기가 몹시 축축하거나 산소가 부족하지 않은 한 약간의 불꽃만 있어도 폭발이 일어날 수 있다.

이러한 폭발력은 산소 농도가 높을수록, 온도가 높을수록, 습도가 낮을수록 폭발가능성이 높으며 가연성 가스가 공존하면 폭발 위험성이 한층 올라가게 된다.

밀가루 폭발의 과정을 보면 우선 약간의 불꽃에 의해 공기 중에 흩어진 밀가루가 급속히 불타고, 그것이 확산되어 밀가루가 마치 화약처럼 빨리 불타게 된다. 밀가루 폭발이 일어날 수 있는 이유는 바로 표면적 때문이다. 반응속도는 온도, 농도, 촉매와 함께 표면적의 영향을 받는다.

밀가루와 공기와의 접촉 면적은 매우 넓은데 숟가락 1개에 담긴 밀가루의 전체 표면적이 축구장의 3.7배 정도나 된다. 따라서 다량의 산소가 쉽게 공급될 수 있어 급격한 연소가 가능하다.

자료제공: 사이언스올(www.scienceall.com)