나무의 연소

나무가 연소되는 과정은 복잡한 여러 단계로 이루어진다. 나무조각에 불을 붙여보면 휘발유나 가스에 불을 붙일 때와는 다르게 상당한 시간이 소요되고 젖은 나무일 수록 불을 붙이기 어렵다 즉 나무를 태우면 나무 속에 포함된 수분이 증발하는 과정이 먼저 일어나고 뒤이어 나무를 구성하고 있는 성분들이 산소와 결합하면서 가스가 되어 연소되는 열분해 단계를 거치게 되는 것이다. 크게 나누면 나무의 연소는 세 단계로 나눌 수 있다.

 

건조단계 (100-150도)

나무에 불을 붙여 온도를 높이면 우선 나무속 수분이 가열되면서 증기형태로 빠져 나온다. 온도가 60도에 이르면 나무를 구성하는 물질들은 붕괴를 시작하고 이틈을 통해 수증기가 배출되는 것이다. 이때 검은 연기가 발생한다.

 

가스 발생단계(열분해단계) 150-550

나무는 150도를 넘어서면서 열에 의해 여러 종류의 가스와 액체를 방출하는데 이를 열분해라고 하고 이 단계를 가스화 단계라고도 한다, 온도가 올라가면서 나무를 구성하는 휘발성 물질이 가스형태로 변환되기 때문이다. 나무를 구성하는 성분들은 이 열분해단계에서 일산화탄소와 가스형태의 탄화수소 그리고 타르 등의 물질로 변환된다. 이렇게 생성된 활성가스에 산소가 공급되는 과정이 되풀이되면서 온도가 높아져 250도에 이르면 이 변화는 맹렬하게 일어나고 약 600도에 이를 때까지 반응은 계속된다. 

만약 이 연소과정이 산소공급중단 등으로 방해를 받게 되면-이를 불완전연소라고 부른다- 검은 연기와 검뎅같은 물질이 형성되고 냄새가 나게 된다. 나무의 불완전연소는 상상하는 것보다 훨씬 심각한 환경문제를 일으킨다. 일산화탄소 배출도 큰 문제가 되지만 이보다 더 큰 문제는 미세먼지의 발생이다.

 

산화단계 가스 (600-1300도)

약 600도에서부터 연소 가능한 가스들은 주입되는 산소와 함께 반응하여 산화된다.  이때 연소온도는 1300도까지 올라가게 된다. 이 산화과정은 나무속의 연소 가능한 가스가 빠져 나와서 에너지로 전환되는 과정이다. 최종적으로는 나무의 연소되지 않는 구성성분들이 재로 남는데(소금같은) 약 0.5%에서 1%에 해당한다. 

즉 일정한 온도가 될 때까지 나무는 자체의 수분을 방출하는 데에 에너지를 사용하고 나무를 구성하는 조직이 붕괴되면서 발생하는 가스가 연소되면서 대부분의 에너지를 내는 것을 알 수 있다.