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2014년 14회 소방안전관리론 및 화재역학 해설 페이지
1번
공기 50 vol%, 프로판 35 vol%, 부탄 12 vol%, 메탄 3 vol%인 혼합기체의 공기 중 폭발 하한계는 몇 vol% 인가? (단, 공기 중 각 가스의 폭발 하한계는 메탄 5 vol%, 프로판 2 vol%, 부탄 1.8 vol% 이다.)
①2.02
②3.41
③4.04
④6.82
①
혼합가스의 폭발 하한계는 르 샤틀리에(Le Chatelier)의 법칙을 이용하여 계산합니다. 이 법칙은 가연성 성분만을 기준으로 계산합니다.
1. 가연성 가스만의 전체 부피 비율: 35(프로판) + 12(부탄) + 3(메탄) = 50 vol%
2. 각 가연성 가스가 가연성 혼합물에서 차지하는 비율 계산:
- 프로판: (35 / 50) * 100 = 70%
- 부탄: (12 / 50) * 100 = 24%
- 메탄: (3 / 50) * 100 = 6%
3. 르 샤틀리에 공식 적용: LFL_mix = 100 / (C1/LFL1 + C2/LFL2 + C3/LFL3)
LFL_mix = 100 / (70/2.0 + 24/1.8 + 6/5.0)
LFL_mix = 100 / (35 + 13.33 + 1.2)
LFL_mix = 100 / 49.53 ≈ 2.019 vol%
따라서 가장 가까운 값은 2.02 vol% 입니다.
2번
화상의 정의와 응급 처치(치료)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①2도 화상은 표재성 화상과 심재성 화상으로 분류된다.
②3도 화상은 흑색 화상으로 근육, 뼈까지 손상을 입는 탄화 열상이다.
③1도 화상은 표피손상이며 시원한 물 또는 찬 수건으로 화상 부위를 식힌다.
④체표면적 10% 이상의 3도 화상은 중증화상에 속한다.
②
화상은 깊이에 따라 1도, 2도, 3도, 4도로 분류됩니다. 3도 화상은 피부 전층(표피, 진피, 피하조직)이 손상된 상태를 말하며, 신경까지 손상되어 통증을 느끼지 못할 수 있습니다. 근육, 뼈까지 손상되는 심각한 화상은 4도 화상으로 분류합니다.
3번
화재의 분류와 표시색의 연결이 옳은 것은?
①일반화재(A급) - 무색
②유류화재(B급) - 황색
③전기화재(C급) - 백색
④금속화재(D급) - 청색
②
화재의 종류별 표시색은 다음과 같습니다. A급(일반화재)은 백색 바탕, B급(유류화재)은 황색 바탕, C급(전기화재)은 청색 바탕으로 표시합니다. D급(금속화재)은 별도의 지정색이 없으나 통상 무색 또는 회색으로 나타냅니다. 따라서 B급 화재와 황색의 연결이 옳습니다.
4번
건축물 화재에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①플래쉬오버 현상은 폭풍이나 충격파를 수반하지 않는다.
②수분함유량이 최소 15% 이상인 경우에는 목재가 고온에 접촉해도 착화되기 어렵다.
③내화건축물의 온도-시간 표준곡선에서 화재발생 후 30분이 경과되면 온도는 약 1,000℃ 정도에 달한다.
④내화건축물은 목조건축물에 비해 연소온도는 낮지만 연소지속시간은 길다.
③
내화건축물의 표준화재온도-시간 곡선에 따르면, 화재 발생 후 30분 경과 시 온도는 약 841℃, 1시간 경과 시 약 945℃에 도달합니다. 약 1,000℃에 도달하는 시간은 1시간 30분 이상 경과 후입니다. 따라서 30분 만에 1,000℃에 달한다는 설명은 명백히 옳지 않습니다. 또한, 내화건축물은 열이 축적되어 목조건축물보다 최고온도가 높고(고온), 서서히 타므로 연소시간이 긴(장기형) '고온장기형' 특성을 보입니다. 따라서 보기 4번도 옳지 않은 설명입니다. 하지만 보기 3번의 온도 수치는 표준 곡선과 명확히 달라 가장 옳지 않은 것으로 선택됩니다.
5번
축압식 분말 소화기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①충전압력은 0.7~0.98MPa 이다.
②지시압력계가 적색을 지시하면 과충전 상태이다.
③지시압력계가 황색을 지시하면 정상 상태이다.
④소화약제와 불활성 기체를 하나의 용기에 충전시켜 사용한다.
③
축압식 분말 소화기의 지시압력계는 일반적으로 세 가지 색상으로 압력 상태를 표시합니다. 녹색은 정상 압력 범위(0.7~0.98MPa), 황색은 과충전(압력 초과), 적색은 압력 미달 상태를 의미합니다. 따라서 황색을 정상 상태라고 설명한 것이 옳지 않습니다.
6번
연소용어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①인화점은 액면에서 증발된 증기의 농도가 그 증기의 연소하한계에 도달한 때의 온도이다.
②위험도는 연소하한계가 낮고 연소범위가 넓을수록 증가한다.
③연소점은 연소상태에서 점화원을 제거하여도 자발적으로 연소가 지속되는 온도이다.
④발화점은 파라핀계탄화수소 화합물의 경우 탄소수가 적을수록 낮아진다.
④
파라핀계 탄화수소(알케인 계열) 화합물은 분자량이 커지고 탄소 수가 많아질수록 분자 간의 인력이 강해져 분해되는데 더 많은 에너지가 필요하므로, 발화점이 높아지는 경향이 있습니다. 즉, 탄소수가 적을수록 발화점이 높습니다. (예: 메탄 발화점 약 537℃, 헥산 발화점 약 225℃). 따라서 탄소수가 적을수록 발화점이 낮아진다는 설명은 옳지 않습니다.
7번
연소의 개념과 형태에 관한 설명으로 옳은 것은?
①폭굉 발생 시 화염전과 속도는 음속보다 느리다.
②목탄(숯), 코크스, 금속분 등은 분해연소를 한다.
③기체연료의 연소형태는 확산연소, 예혼합연소, 증발연소가 있다.
④열가소성 수지는 연소되면서 용융 액면이 넓어져 화재의 확산이 빨라진다.
④
열가소성 수지는 열을 받으면 녹아서 액체처럼 흐르는 성질이 있어, 연소 시 녹아내리면서 불붙은 액면이 넓게 퍼져 화재를 빠르게 확산시키는 특징이 있습니다. 보기 1: 폭굉의 화염전파 속도는 음속보다 빠릅니다. 보기 2: 목탄, 코크스 등은 고체 표면에서 직접 산소와 반응하는 표면연소를 합니다. 보기 3: 증발연소는 고체나 액체 가연물에 해당하는 연소 형태입니다.
8번
포소화약제의 주된 소화원리와 동일한 것은?
①식용유 화재 시 용기의 뚜껑을 덮어서 소화
②촛불을 입으로 불어서 소화
③산불의 진행방향 쪽을 벌목하여 소화
④전기실 화재에 할로겐화합물 소화약제를 방사하여 소화
①
포소화약제는 유류 등 가연물의 표면을 거품으로 덮어 공기(산소)의 공급을 차단하는 질식소화가 주된 소화 원리입니다. 식용유 화재 시 용기 뚜껑을 덮는 것도 산소 공급을 차단하는 질식소화 원리를 이용한 것입니다. 보기 2는 냉각소화, 보기 3은 제거소화, 보기 4는 부촉매(억제)소화에 해당합니다.
9번
목재 500 kg과 종이 박스 300kg이 쌓여 있는 컨테이너(폭: 2.4m, 길이: 6m, 높이: 2.4m) 내부의 화재하중 (kg/m²)은? (단, 목재의 단위발열량은 18,855 kJ/kg 이며, 종이의 단위발열량은 16,760 kJ/kg 이다.)
①22.18
②53.24
③133.10
④223.08
②
화재하중은 단위 바닥면적당 존재하는 가연물의 양을 목재의 양으로 환산한 값입니다. 화재하중 = (총발열량) / (바닥면적 * 목재의 단위발열량)
1. 총발열량 계산: (500kg * 18,855 kJ/kg) + (300kg * 16,760 kJ/kg) = 9,427,500 + 5,028,000 = 14,455,500 kJ
2. 바닥면적 계산: 2.4m * 6m = 14.4 m²
3. 화재하중 계산: 14,455,500 kJ / (14.4 m² * 18,855 kJ/kg) = 14,455,500 / 271,512 ≈ 53.24 kg/m²
10번
가연물의 연소 시 에너지 방출속도를 측정하는 콘 칼로리미터에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①기기의 측정요소 중 가연물의 질량 감소를 측정한다.
②가연물의 연소열에 따라 에너지 방출속도가 다를 수 있다.
③동일한 가연물일지라도 점화방법, 점화위치에 따라 연소속도가 다를 수 있다.
④가연물의 연소생성물 중 일산화탄소 농도를 측정하여 에너지 방출속도를 산출한다.
④
콘 칼로리미터는 산소 소비 원리(Oxygen Consumption Calorimetry)를 이용하여 열방출률(HRR)을 측정하는 장비입니다. 즉, 연소 시 소비되는 산소의 양을 측정하고, 산소 1kg이 소비될 때 약 13.1MJ의 열이 발생한다는 관계를 이용하여 열방출률을 계산합니다. 일산화탄소(CO) 농도를 측정하기는 하지만, 주된 계산 원리는 산소 소비량입니다.
11번
열전달 형태에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①전자기파의 형태로 열이 전달되는 것을 복사라 한다.
②유체의 흐름에 의하여 열이 전달되는 것을 대류라 한다.
③전도열량은 면적, 온도차, 열전도율에 비례하고 두께에 반비례한다.
④전도는 뉴턴의 냉각법칙을 따른다.
④
열전달의 세 가지 형태는 전도, 대류, 복사입니다. 전도는 푸리에(Fourier)의 법칙, 대류는 뉴턴(Newton)의 냉각법칙, 복사는 슈테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann)의 법칙을 따릅니다. 따라서 전도가 뉴턴의 냉각법칙을 따른다는 설명은 옳지 않습니다.
12번
면적 0.8㎡의 목재표면에서 연소가 일어날 때 에너지 방출속도(Q)는 몇 kW 인가? (단, 목재의 최대 질량연소유속(ṁ) = 11 g/m²·s, 기화열(L) = 4 kJ/g, 유효 연소열(ΔΗc) = 15 kJ/g이다.)
①35.2
②96.8
③132.0
④167.2
③
에너지 방출속도(Heat Release Rate, HRR)는 단위 시간당 방출되는 열에너지의 양으로, '질량연소유속 × 면적 × 유효 연소열'로 계산됩니다. 기화열은 이 계산에 직접 사용되지 않습니다.
HRR (Q) = 질량연소유속(ṁ) × 면적(A) × 유효 연소열(ΔΗc)
Q = (11 g/m²·s) * (0.8 m²) * (15 kJ/g)
Q = 132 kJ/s = 132 kW
13번
구획실 화재(훈소화재는 제외)의 특징으로 옳지 않은 것은?
①천장의 연기층은 화재의 초기단계보다 성장단계에서 빠르게 축적된다.
②연기층이 축적되어 개방문의 상부에 도달되면 구획실 밖으로 흘러나가기 시작한다.
③연기 생성속도가 연기 배출속도를 초과하지 않으면 천장 연기층은 더 이상 하강하지 않는다.
④화재가 성장하면서 연기층은 축적되지만 연기와 가스의 온도는 더 이상 상승하지 않는다.
④
구획실 화재가 성장기에서 최성기로 진행됨에 따라 열방출률이 계속 증가하므로, 천장에 축적되는 연기층의 온도 또한 지속적으로 상승합니다. 온도가 더 이상 상승하지 않는다는 것은 화재가 감쇠기에 접어들었을 때의 현상입니다.
14번
PVC가 연소될 때 생성되며, 건물의 철골을 부식시키는 물질은?
①NH3
②HCl
③HCN
④CO
②
PVC(폴리염화비닐, Polyvinyl Chloride)는 분자 구조에 염소(Cl)를 포함하고 있는 플라스틱입니다. 따라서 연소 시 유독성 가스인 염화수소(HCl)가 발생하며, 이 염화수소는 물과 만나 강한 산성인 염산을 형성하여 금속, 특히 철골을 심하게 부식시킵니다.
15번
허용농도(TLV)가 가장 낮은 가스들로 조합된 것은?
①CO, CO2
②HCN, H2S
③COCl2, CH2CHCHO
④C6H6, NH3
③
허용농도(TLV, Threshold Limit Value)는 근로자가 유해물질에 노출되어도 건강에 나쁜 영향을 받지 않는다고 여겨지는 농도를 의미하며, 수치가 낮을수록 독성이 강합니다. 각 가스의 대략적인 TLV-TWA(8시간 평균)는 다음과 같습니다. CO: 25ppm, CO2: 5000ppm, HCN: 4.7ppm, H2S: 1ppm, COCl2(포스겐): 0.1ppm, CH2CHCHO(아크롤레인): 0.1ppm, C6H6(벤젠): 0.5ppm, NH3(암모니아): 25ppm. 이 중 포스겐과 아크롤레인의 허용농도가 가장 낮아 독성이 매우 강합니다.
16번
화재안전기준상 연기제어 시스템에 관한 설명으로 옳은 것은?
①유입풍도안의 풍속은 15 m/s 이하로 하여야 한다.
②예상제연구역에 공기가 유입되는 순간의 풍속은 10 m/s 이하가 되도록 한다.
③배출기의 흡입측 풍도안의 풍속과 배출측 풍속은 각각 20 m/s 이하로 하여야 한다.
④예상제연구역에 대한 공기유입구의 크기는 해당 예상제연구역 배출량 1 m³/min에 대하여 35 cm² 이상으로 하여야 한다.
④
제연설비의 화재안전기준(NFSC 501)에 따르면, 예상제연구역에 대한 공기유입구의 크기는 배출량 1 m³/min에 대하여 35 cm² 이상으로 하여야 합니다. 다른 보기의 올바른 기준은 다음과 같습니다. ① 유입풍도 안의 풍속은 20 m/s 이하, ② 공기 유입 순간 풍속은 5 m/s 이하, ③ 배출기의 흡입측 풍속은 15 m/s 이하, 배출측 풍속은 20 m/s 이하입니다.
17번
그림에서 연기층 하단의 강하 속도(Vsd)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 플럼기체의 체적유입속도: Vp, 천장면적: Ac, 플럼기체의 밀도: ρp, 연기층 기체의 밀도: ρs 이다.)
①Vsd = (Vp / Ac) * (ρp / ρs)
②Vsd = (Vp / Ac) * (ρs / ρp)
③Vsd = (Ac / Vp) * (ρs / ρp)
④Vsd = (Ac / Vp) * (ρp / ρs)
①
연기층의 질량 증가율(ṁs)은 화재 플럼으로부터 유입되는 질량 유입률(ṁp)과 같습니다. ṁs = ρs * Ac * Vsd 이고, ṁp = ρp * Vp 입니다. 두 질량률이 같다고 놓으면, ρs * Ac * Vsd = ρp * Vp 가 됩니다. 이 식을 Vsd에 대해 정리하면, Vsd = (Vp / Ac) * (ρp / ρs) 가 됩니다. 이는 질량 보존의 법칙을 연기층에 적용한 것입니다.
18번
화재 시 발생하는 연기량과 발연속도에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①발연량은 고분자 재료의 종류와는 무관하다.
②재료의 형상, 산소농도 등에 따라 발연속도는 크게 변한다.
③목질계보다 플라스틱계 재료의 발연량이 대체적으로 많다.
④재료의 발연량은 온도나 산소량 등에 크게 영향을 받는다.
①
발연량, 즉 연기 발생량은 연소하는 물질의 화학적 구성에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어, PVC나 폴리스티렌 같은 플라스틱(고분자 재료)은 목재보다 훨씬 많은 양의 짙은 연기를 발생시킵니다. 따라서 발연량이 고분자 재료의 종류와 무관하다는 설명은 명백히 옳지 않습니다.
19번
건축물의 방화구조 기준으로 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 시멘트모르타르 위에 타일을 붙인 것으로서 그 두께의 합계가 2cm 이상인 것
ㄴ. 철망모르타르의 바름 두께가 2cm 이상인 것
ㄷ. 작은 지름이 25cm 이상인 기둥으로서 철골을 두께 5cm 이상의 콘크리트로 덮은 것
ㄹ. 회반죽을 바른 것으로서 그 두께의 합계가 2.5cm 이상인 것
①ㄱ, ㄷ
②ㄴ, ㄹ
③ㄱ, ㄴ, ㄹ
④ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
②
「건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙」 제4조(방화구조)에 따르면, ㄴ과 ㄹ이 방화구조의 기준에 해당합니다. ㄱ. 시멘트모르타르 위 타일은 두께 합계가 2.5cm 이상이어야 합니다. ㄷ. 철골을 콘크리트로 덮는 것은 내화구조에 관한 기준이며, 방화구조 기준이 아닙니다.
20번
다음 중 용어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①을종방화문은 비차열 1시간 이상 성능이 확보되어야 한다.
②피난층이란 곧바로 지상으로 갈수 있는 출입구가 있는 층을 말한다.
③무창층의 유효개구부는 도로 또는 차량이 진입할 수 있는 빈터로 향하여야 한다.
④소방시설이란 소화설비, 경보설비, 피난설비, 소화용수설비, 그 밖에 소화활동설비로서 대통령령으로 정하는 것을 말한다.
①
「건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙」이 개정되면서 갑종/을종 방화문 구분이 성능 기준으로 변경되었습니다. 개정된 기준에 따르면, 60분+ 방화문(차열성능 필요)과 60분 방화문(비차열), 30분 방화문(비차열)으로 나뉩니다. 과거 기준으로 을종방화문은 비차열 30분 이상의 성능을 요구했습니다. 비차열 1시간(60분) 이상은 과거 갑종방화문의 성능에 해당합니다. 따라서 보기 1번의 설명은 옳지 않습니다.
21번
배연전용 수직 샤프트를 설치하여 공기의 온도차 등에 의한 부력과 루프모니터의 흡인력으로 제연하는 방식은?
①밀폐 제연
②스모크타워 제연
③자연 제연
④기계 제연
②
스모크타워(Smoke Tower) 제연방식은 건물 내에 연기 배출 전용 수직 통로(샤프트)를 설치하고, 화재 시 발생하는 연기의 부력(뜨거운 공기가 위로 올라가는 힘)과 옥상에 설치된 루프모니터(배출구)의 흡인력을 이용하여 기계적인 동력 없이 연기를 자연적으로 배출하는 방식입니다.
22번
건축물의 내부에 설치하는 피난계단의 구조에 관한 기준으로 옳지 않은 것은?
①계단실에는 상용전원에 의한 비상조명설비를 할 것
②계단실의 실내에 접하는 부분의 마감은 불연재료로 할 것
③계단실의 바깥쪽과 접하는 창문 등은 당해 건축물의 다른 부분에 설치하는 창문 등으로부터 2m 이상 거리를 두고 설치할 것
④건축물의 내부에서 계단실로 통하는 출입구의 유효너비는 0.9m 이상으로 할 것
①
「건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙」 제9조에 따르면, 피난계단의 계단실에는 예비전원(배터리)에 의한 조명설비를 설치해야 합니다. 이는 정전 시에도 피난 경로를 비출 수 있도록 하기 위함입니다. 상용전원에만 의존하는 조명설비는 정전 시 무용지물이므로 기준에 적합하지 않습니다.
23번
건축물에 설치하는 방화구획의 기준에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①스프링클러 소화설비가 설치된 10층 이하의 층은 바닥면적 3,000㎡ 이내마다 구획한다.
②3층 이상의 층과 지하층은 층마다 구획한다.
③11층 이상의 층은 바닥면적 600㎡ 이내마다 구획한다.
④벽 및 반자의 실내에 접하는 부분의 마감이 불연재료이고 스프링클러 소화설비가 설치된 11층 이상의 층은 1,500㎡ 이내마다 구획한다.
③
「건축법 시행령」 제46조에 따르면, 11층 이상의 층은 바닥면적 200㎡ 이내마다 구획해야 합니다. 다만, 벽 및 반자의 실내에 접하는 부분의 마감을 불연재료로 한 경우에는 500㎡ 이내마다 구획할 수 있습니다. 600㎡는 기준에 없는 수치입니다. 스프링클러 등 자동식 소화설비를 설치한 경우 완화 규정(기준면적의 3배)을 적용하면 500㎡ * 3 = 1,500㎡가 되므로 보기 4번은 맞는 설명이 됩니다.
24번
건축물 화재에 대응한 피난계획의 일반적 원칙으로 옳지 않은 것은?
①2개 방향의 피난동선을 상시 확보한다.
②피난수단은 전자기기나 기계장치로 조작하여 작동하는 것을 우선한다.
③피난경로에 따라서 일정한 구획을 한정하여 피난구역을 설정한다.
④fool proof와 fail safe의 원칙을 중시한다.
②
피난수단은 화재로 인한 정전이나 고장 상황에서도 확실하게 작동해야 합니다. 따라서 복잡한 전자기기나 기계장치보다는 원시적인 방법(수동 조작)으로도 쉽게 작동할 수 있는 것을 우선으로 설계해야 합니다. 이를 'Fool proof(조작이 간단하여 실수가 적음)' 원칙이라고 합니다. 'Fail safe'는 고장이 나더라도 안전한 방향으로 작동하는 것을 의미합니다.
25번
다음은 화재 시 인간의 피난특성에 관한 설명이다. ( )안에 들어갈 내용을 순서대로 나열한 것은?
( )은 화재 시 본능적으로 원래 왔던 길 또는 늘 사용하는 경로로 탈출 하려고 하는 것이며, ( )은 화염, 연기 등에 대한 공포감으로 인하여 위험 요소로부터 멀어지려는 특성을 말한다.
①귀소본능, 지광본능
②지광본능, 추종본능
③귀소본능, 퇴피본능
④추종본능, 퇴피본능
③
화재 시 인간의 피난 행동 특성 중, 익숙한 경로를 따라 대피하려는 경향을 **귀소본능**이라고 합니다. 또한, 화염이나 연기와 같은 직접적인 위험 요소로부터 멀리 피하려는 행동을 **퇴피본능**이라고 합니다. 지광본능은 밝은 곳을 향하는 특성, 추종본능은 다른 사람을 따라가는 특성을 의미합니다.