확산연소 (Diffusion Combustion)
쉽게 풀면
확산연소는 촛불이나 가스라이터의 불꽃처럼, 연료(양초의 심지에서 나오는 증기, 가스 등)와 공기가 미리 섞이지 않고 각자 따로 공급되는 상황에서 일어나는 연소입니다. 연료와 공기가 서로 만나는 경계 부분으로 계속 확산해 들어가면서 그 접촉면에서 반응이 일어나기 때문에 "확산"이라는 이름이 붙었습니다. 예혼합연소와 달리 미리 섞을 필요가 없어 구조가 단순하고 역화 위험이 낮다는 장점이 있습니다.
왜 중요한가
확산연소는 디젤엔진, 산업용 버너, 가스터빈의 일부 연소기 등 다양한 실제 연소 장치에서 활용되는 기본적인 연소 형태입니다. 확산연소는 예혼합연소에 비해 화염 안정성이 높은 편이지만 그을음(매연)이 상대적으로 많이 생성되는 경향이 있어, 연소 효율과 배출물 저감을 동시에 다루는 연구에서 중요하게 취급됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
연료를 얼마나 세게 분사하느냐가 그을음 발생량에 영향을 준다는 연구입니다.
연료와 산소가 정확히 반응 가능한 비율로 만나는 지점에서 불꽃이 형성된다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
확산연소는 연소 속도가 화학반응 속도보다는 연료와 산화제가 서로 섞이는(확산되는) 속도에 의해 좌우되는 경우가 많은 것으로 알려져 있습니다. 디젤엔진의 연소는 대표적으로 확산연소 특성을 일부 포함하는 것으로 다뤄지며, 연료 분사 방식과 분사시기가 확산화염의 형성과 오염물질 생성에 큰 영향을 미치는 것으로 연구되고 있습니다.
주의할 점
확산연소는 예혼합연소에 비해 안정성이 높다고 알려져 있지만, 연료-공기 혼합이 국부적으로 불균일하게 일어나기 쉬워 완전연소가 어려워질 수 있고, 이는 매연이나 미연소 탄화수소 배출 증가로 이어질 수 있습니다.