산소소비법 (Oxygen consumption calorimetry)
한 줄 정의: 연소에 쓰인 산소의 양을 측정해 열방출률을 계산하는 방법입니다.
쉽게 풀면
대부분의 유기물은 산소 1 kg을 소비할 때 거의 비슷한 양의 열을 냅니다. 그래서 불에 탄 뒤 배기가스에서 산소가 얼마나 줄었는지만 재면, 무엇이 탔는지 정확히 몰라도 열이 얼마나 나왔는지 계산할 수 있습니다. 이 원리를 이용한 측정법이 산소소비법입니다.
왜 중요한가
산소소비법은 콘칼로리미터, 룸코너시험 등 현대 화재시험에서 열방출률을 재는 표준 원리입니다. 열방출률이 화재 위험을 나타내는 가장 중요한 변수로 자리 잡은 것도 이 측정법 덕분이어서, 재료 화재성능 논문의 방법 부분에 거의 빠지지 않습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"열방출률은 배기덕트의 산소 농도 감소량으로부터 산소소비법에 따라 산출하였으며, 소비 산소 1 kg당 13.1 MJ의 계수를 적용하였다."
산소 소비량에 일정한 에너지 계수를 곱해 열방출률을 구했다는 시험 방법 설명입니다.
조금 더 깊게 보면
이 방법은 Thornton이 관찰하고 Huggett(1980)가 화재 재료에 대해 정리한, 소비 산소 1 kg당 약 13.1 MJ의 열이 나온다는 경험 법칙에 바탕을 둡니다. 실제 계산에서는 배기 유량과 산소·이산화탄소·일산화탄소 농도, 수증기 보정 등을 함께 고려합니다. 대부분 연료에서 계수의 오차는 수 퍼센트 수준으로 알려져 있습니다.
주의할 점
콘칼로리미터는 이 원리를 쓰는 특정 장비이고, 산소소비법은 그 밑에 깔린 측정 원리라는 점이 다릅니다. 분자 안에 산소를 많이 포함한 물질이나 특수 연료에서는 계수 오차가 커질 수 있습니다.