완전연소 불완전 연소

산소의 공급이 충분하고 적정 온도를 유지시키면 반응물질이 더 이상 산화되지 않는 물질로 변화하는데 이를 완전연소라고 한다.  그러나 유입되는 공기의 양이 너무 많으면 오히려 연소온도를 떨어뜨려 완전연소되지 않을 수 있다. 일반적으로 연료로 많이 사용되는 LNG, LPG, 프로판가스, 휘발유, 경유 등의 탄화수소들은 완전연소하여 이산화탄소(CO₂)와 수증기(H₂O)를 생성한다. 그러나 연소온도가 낮고 공기량이 충분하지 않으면 불완전연소하여 일산화탄소(CO)나 그을음(C)을 생성하기도 한다.

수소에 비해 탄소의 수가 적은 물질인 LNG(CH₄)나 프로판(C₃H₈) 등이 연소할 때에는 필요한 산소의 수가 적으므로 완전연소되기 쉽고, 수소에 비해 탄소의 수가 많은 물질인 휘발유(C₈H₁₈), 경유(C₁₆~C₁₈), 등은 연소할 때 필요한 산소의 수가 상대적으로 많아 불완전 연소하여 그을음이나 일산화탄소(CO)를 배출하기 쉽다. 즉, 포화탄화수소화합물의 탄소수가 많아질수록 완전연소하기 어렵다.

LNG의 연소
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O ( 수소 : 탄소 = 4 : 1 = 1 : 0.25 )

경유의 연소
C₁₇H₃₆ + 26O₂ → 17CO₂ + 18H₂O ( 수소 : 탄소 = 36 : 17 = 1 : 0.47  )

위 두 연소를 비교하면 메탄(CH₄)은 수소 1에 대한 탄소의 수가 0.25이며 1분자가 연소하기 위해서는 산소 2분자가 필요하다. 반면 경유(C₁₇H₃₆)는 수소 1에 대한 탄소의 수가 0.47이며 1분자가 연소하기 위해서는 산소 26분자가 필요하다. 따라서 같은 연소조건일 경우 수소에 대한 탄소의 수가 많아질수록 산소가 더 많이 필요하므로 완전연소하기 어렵다