본 연구에서는 각종 화학공정에서 광범위하게 사용되고 있는 용제류인 Butanol, Pentanol, Cyclohexanol을 구성하는 3성분계와 3성분계를 구성하는 2성분계의 자연발화온도를 측정하였다.
Butanol는 인화성 액체로 식품과 음료에 향료로 사용되며, 향수의 성분 및 공업용 중간체 용매로 사용 되고, 도료, 희석제, 용제, 유압 및 브레이크액의 구성 요소로도 사용된다.
Pentanol은 모노하이드록시 알코올로 가솔린과 디젤 연료의 대안으로써 연소 특성이 연구되고 있다. 8개의 이성질체가 있으며, 의약품용 원료, 유기 합성 용매로 사용되고 있다.
Cyclohexanol는 인화성 액체로 아디프산의 생산에 사용되며, 나일론의 중간제, 가소제의 중간제, 비누 및 세제의 안정제, 염료 용매 등으로 다양하게 사용된다.
Butanol, Pentanol, Cyclohexanol은 폐기물 합성연료인 HWDF(Hazardous Waste Derived Fuel)의 합성에 사용되며, 바이오연료의 첨가제로서 사용되어, 제조 및 취급 시 안전에 있어 자연발화온도는 고려해야할 요소 중 하나이다.
자연발화온도 측정은 ASTM E659-78의 시험방법에 따라 최소자연발화온도와 발화지연시간을 측정하였다. 이를 다중회귀분석을 통해 각각의 단일성분에 대한 자연발화온도 측정값과 비교하고 각 성분별 조성변화에 따른 혼합물의 자연발화 온도 및 발화 지연시간과의 관계를 분석하여 최소자연발화온도 예측식을 도출하였다.
Butanol + Pentanol + Cyclohexanol 계를 구성하는 Butanol + Pentanol 계, Butanol + Cyclohexanol 계에 대해 ASTM E659 자연발화온도 측정장치를 사용하여 자연발화온도를 측정한 결과 가연성 2성분계인 Butanol + Pentanol계의 자연발화온도는 Butanol(0.1) + Pentanol(0.9)계에서 자연발화온도가 308 ℃로 가장 낮게 측정되었고, Butanol(0.9) + Pentanol(0.1)계에서 순수물질인 Butanol의 자연발화온도 340 ℃와 동일하게 측정되었으며, 가연성 2성분계인 Butanol + Cyclohexanol계의 최소자연발화온도는 Butanol(0.1) + Cyclohexanol(0.9)계에서 최소자연발화온도가 289 ℃로 가장 낮게 측정되었으며, Butanol의 조성이 증가할수록 최소자연발화온도가 상승하였다.
Butanol + Pentanol + Cyclohexanol 3성분계의 최소자연발화온도를 측정한 결과, 각각의 조성이 Butanol(0.7) + Pentanol(0.2) + Cyclohexanol(0.1) 계에서는 342 ℃로 가장 높은 온도로 측정되었다. Butanol(0.2) + Pentanol(0.7) + Cyclohexanol(0.1)과 Butanol(0.3) + Pentanol(0.5) + Cyclohexanol(0.2) 계에서는 290 ℃로 가장 낮은 온도가 측정되었다.
본 연구에서 제시한 식을 이용하여 이 Butanol + Pentanol + Cyclohexanol 계와 계를 구성하는 2성분계들의 다른 조성에서도 최소자연발화온도 예측이 가능할 것으로 보며, 해당 조성의 활성화 에너지를 계산함으로써, 각 조성에서의 활성화 에너지 값을 통해 이와 비슷한 조성을 사용하는 공정에서 중요한 자료로서 활용 되기를 기대한다.