아세틸렌이 선택되는 5가지 이유와 취급 시 주의사항【화학 플랜트용】

화학 플랜트의 공사 현장에서는 용접 및 용단 작업에 아세틸렌이 자주 사용됩니다. 그러나 아세틸렌은 매우 위험한 가스이므로 단순히 “잘 타기 때문”이라는 이유만으로 사용해서는 안 됩니다.

본 글에서는 왜 아세틸렌이 용접·용단에 선택되는지, 그 특성과 현장에서 반드시 알아야 할 주의사항을 정리합니다. 기계 엔지니어도 이해할 수 있도록 화학적 배경까지 포함해 설명합니다.

잘 타는 특성

왜 용접·용단에 아세틸렌을 사용할까요?

아세틸렌은 매우 잘 연소하며, 연소 시 큰 열량을 방출하기 때문입니다. 적은 질량으로도 높은 열을 얻을 수 있어 에너지 효율이 높은 열원입니다.

이처럼 많은 열을 방출하는 이유는 삼중결합을 가진 가장 단순한 탄화수소이기 때문입니다. 이 삼중결합 구조에 높은 에너지가 저장되어 있습니다.

하지만 현장에서는 단순히 “위험하니 조심하자”는 수준으로 인식되는 경우가 많습니다. 용접 작업자는 이해하고 있어도, 다른 작업자가 호스 등을 거칠게 다루는 경우가 발생할 수 있습니다.

“폭발 한계(Explosive Limits)”는 화학 플랜트 기술자라면 반드시 알아야 할 개념입니다.

일반적으로 연소 범위가 넓을수록 위험성이 높습니다. 수소의 연소 범위는 4.0~75%입니다. 반면 아세틸렌은 2.5~81%로, 수소보다도 더 넓습니다.

이는 매우 넓은 농도 범위에서 폭발 가능성이 존재한다는 의미입니다.

현장에서는 다음과 같은 인식 차이가 발생하기도 합니다.

참고로 가정용 프로판 가스의 연소 범위는 2.2~9.5%로, 아세틸렌보다 훨씬 좁습니다.

자연발화온도는 점화원이 없어도 스스로 연소가 시작되는 온도입니다.
(점화원이 있을 때 연소가 시작되는 온도는 인화점이라고 합니다.)

아세틸렌의 자연발화온도는 약 299℃입니다.
수소는 585℃, 프로판은 466℃입니다.

이 수치만 보아도 아세틸렌은 더욱 엄격한 온도 관리가 필요함을 알 수 있습니다.

아세틸렌은 프로판보다 훨씬 더 잘 연소합니다. 직사광선에 노출된 가스 실린더는 60~70℃까지 상승할 수 있습니다.

프로판이라면 큰 문제가 되지 않을 수 있으나, 아세틸렌의 경우 60~70℃는 위험한 온도로 판단해야 합니다.

두 가스 실린더의 외형이 비슷하기 때문에 동일한 기준으로 취급하는 것은 매우 위험합니다.

아세틸렌은 자기분해가 쉬운 물질입니다. 삼중결합을 가진 화합물은 일반적으로 불안정하다고 이해해도 무방합니다.

충격을 받으면 자기발화 또는 폭발할 수 있습니다. 이러한 불안정성이 오히려 높은 용접 에너지의 원천이 됩니다.

아세틸렌을 실린더에 저장할 때는 아세톤이나 DMF에 용해시키고, 다공성 물질을 충전하여 접촉 면적과 용해량을 확보합니다. 이는 가스-액체 접촉을 통해 안정성을 높이기 위한 구조입니다.

아세틸렌은 구리나 은과 접촉하면 금속 아세틸라이드를 생성합니다. 이 물질은 매우 폭발성이 강합니다.

화학 플랜트에서 구리 배관 트레이싱 등이 인접해 있다면 특히 주의해야 합니다.

삼중결합을 가진 다른 화학물질도 유사한 주의가 필요합니다.

화학 플랜트에서 용접·용단에 사용되는 아세틸렌은 다음과 같은 특성을 가집니다.

이러한 특성을 정확히 이해하고 관리하는 것이 필수적입니다. 단순히 에너지 효율만 볼 것이 아니라, 안정성과 위험성까지 고려한 안전 관리가 필요합니다.