산업 현장에서 안전을 위해 가장 먼저 고려하는 것이 바로 가스감지기 설치입니다. 흔히 화학물질은 뚜껑을 열면 독성 가스가 뿜어져 나온다고 생각하기 때문입니다.

하지만, 아무리 성능 좋은 '가스감지기'를 설치해도 반응하지 않는 화학물질이 있다는 사실을 알고 계신가요? 오늘은 가스감지기로는 잡아낼 수 없는, '가스가 발생하지 않는' 화학물질의 비밀을 기술적으로 파헤쳐 봅니다.

왜 가스감지기가 반응하지 않을까? : 비휘발성 물질의 정의

엄밀히 말해 자연계에 가스가 전혀 발생하지 않는 물질은 없습니다. 물($H_2O$)도 100˚C가 넘으면 수증기가 되어 가스감지기(습도센서)에 잡힐 수 있습니다.

하지만 안전 관리 측면에서 가스감지기가 무용지물인 물질은 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

상온/상압 환경에서 기화량이 "0"에 수렴하여, 고성능 가스감지기로도 농도 측정이 불가능한 화학물질

이러한 현상은 화학물질의 높은 끓는점과 낮은 증기압 특성 때문입니다. 이 두 가지 조건이 충족되면 가스감지기는 무용지물이 됩니다.

기술적 원리: 가스감지기가 놓치는 이유

가스감지기는 공기 중에 떠다니는 분자를 포집해야 합니다. 하지만 아래와 같은 원리로 인해 공기 중으로 날아오지 않는다면 감지가 불가능합니다.

1. 끓는점이 너무 높을 때

끓는점은 액체가 기체로 변하려는 저항력을 의미합니다. 분자 간 인력이 강할수록 가스가 되기 어렵습니다.

대표적으로 **황산($H_2SO_4$)**은 끓는점이 약 337˚C에 달합니다. 이는 황산 분자 간의 강력한 수소 결합 때문입니다. 상온(25˚C)에서는 증발 자체가 거의 일어나지 않으므로, 황산 탱크 옆에 가스감지기를 설치해도 알람이 울릴 확률은 극히 낮습니다. 가스가 없기 때문입니다.

2. 증기압이 감지 한계 미만일 때

증기압은 가스감지기 성능과 직결되는 수치입니다. 증기압이 낮다는 것은 공기 중으로 탈출하는 분자가 적다는 뜻입니다. 예를 들어 글리세롤은 상온(20˚C) 증기압이 약 **0.0001 Pa**입니다. 대기압의 10억분의 1 수준입니다.

분자 내의 **하이드록시기(-OH)**가 형성하는 견고한 수소 결합 네트워크가 분자를 꽉 잡고 있기 때문입니다. 아무리 정밀한 가스감지기라도, 10억분의 1 수준의 미세한 입자를 유의미한 독성 가스로 감지하기는 기술적으로 어렵습니다.

결국 이런 물질들은 누출 사고 시 가스 형태로 퍼지기보다, 끈적한 액체 상태로 바닥을 흐르게 됩니다. 가스감지기가 침묵하는 동안 오염은 확산되는 셈입니다.

가스감지기 대신 무엇을 써야 할까?

그렇다면 가스감지기가 무용지물인 아래 물질들은 어떻게 관리해야 할까요?

• 무기산 (황산, 인산 등): 가스 발생이 거의 없으므로 가스감지기보다는 액체 접촉을 감지해야 합니다.
• 고분자 화합물 (실리콘 오일 등): 무거운 분자량으로 인해 휘발되지 않습니다.

이러한 비휘발성 물질의 안전 관리는 공기 중의 농도를 측정하는 가스감지기가 아닌, 바닥에 흘러나온 액체를 즉각 감지하는 '누액 감지기'가 정답입니다. 물질의 성상에 맞는 센서를 선택하는 것이 안전의 첫걸음입니다.