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2021년 21회 소방안전관리론 및 화재역학 해설 페이지
1번
최소발화에너지(MIE)에 영향을 주는 요소에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
①MIE는 온도가 상승하면 작아진다.
②MIE는 압력이 상승하면 작아진다.
③MIE는 화학양론적 조성 부근에서 가장 크다.
④MIE는 연소속도가 빠를수록 작아진다.
③
최소발화에너지(MIE)는 가연성 혼합기에 점화를 일으키는 데 필요한 최소한의 에너지입니다. 화학양론적 조성(완전연소가 가능한 이상적인 연료-공기 혼합비) 부근에서는 가장 쉽게 연소가 일어나므로, MIE 값은 가장 **작아집니다**. '가장 크다'는 설명은 옳지 않습니다.
2번
화재를 일으키는 열원과 그 종류의 연결로 옳지 않은 것은?
①화학적열원 - 발효열, 유전발열, 압축열
②기계적열원 - 압축열, 마찰열, 마찰스파크
③전기적열원 - 유전발열, 저항발열, 유도발열
④화학적열원 - 분해열, 중합열, 흡착열
①
열원은 발생 원인에 따라 분류됩니다. **압축열**은 기체를 압축할 때 발생하는 기계적 열원이며, **유전발열**은 유전체에 교류 전압을 가할 때 발생하는 전기적 열원입니다. 따라서 이 둘을 화학적 열원으로 분류한 ①번이 옳지 않습니다.
3번
분말소화약제의 종별에 따른 주성분 및 화재적응성을 나열한 것으로 옳지 않은 것은?
①제1종 - 중탄산나트륨 - B, C급
②제2종 - 중탄산칼륨 - B, C급
③제3종 - 제1인산암모늄 - A, B, C급
④제4종 - 인산 요소 - A, B, C급
④
제4종 분말소화약제의 주성분은 **탄산수소칼륨(제2종)과 요소**의 혼합물입니다. 인산 요소가 아니며, 적응화재는 B, C급입니다. A급 화재에 적응성이 있는 분말소화약제는 제3종(제1인산암모늄)뿐입니다.
4번
화재의 소화방법과 소화효과의 연결로 옳지 않은 것은?
①물리적소화 - 질식소화 - 산소 차단
②화학적소화 - 질식소화 - 점화에너지 차단
③물리적소화 - 제거소화 - 가연물 차단
④화학적소화 - 억제소화 - 연쇄반응 차단
②
질식소화는 산소의 농도를 낮추거나 공급을 차단하는 **물리적** 소화방법입니다. 또한, 질식소화는 연소의 3요소 중 산소 공급원을 차단하는 것이지 점화에너지를 차단하는 것이 아닙니다. 따라서 ②번은 분류와 효과 모두 잘못 연결되었습니다.
5번
폭발의 종류와 형식 중 응상폭발이 아닌 것은?
①가스폭발
②전선폭발
③수증기폭발
④액화가스의 증기폭발
①
응상폭발은 고체나 액체 상태에서 일어나는 폭발을 의미합니다. 전선폭발(고체), 수증기폭발(액체), 액화가스의 증기폭발(액체)은 응상폭발에 해당합니다. 가스폭발은 기상폭발에 해당합니다.
6번
소화기구 및 자동소화장치의 화재안전기준상 주방에서 동·식물유를 취급하는 조리기구에서 일어나는 화재를 나타내는 등급으로 옳은 것은?
①A급 화재
②B급 화재
③C급 화재
④K급 화재
④
주방(Kitchen)에서 발생하는 동식물유(식용유 등) 화재는 **K급 화재**로 별도 분류합니다. 식용유는 발화점이 높아 재발화 위험이 크기 때문에, 비누화 작용을 통해 유막을 형성하는 전용 소화기(K급 소화기)가 필요합니다.
7번
화재 시 열적 손상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①1도 화상은 홍반성 화상 등의 변화가 피부의 표층에 나타나는 것으로 환부가 빨갛게 되며 가벼운 통증을 수반하는 단계이다.
②대류열과 복사열은 열적 손상으로 인한 화상을 일으킬 수 있다.
③마취성, 자극성, 독성 및 부식성 연소생성물은 열적 손상만을 일으킨다.
④3도 화상은 생체 내의 조직이나 세포가 국부적으로 죽는 괴사가 진행되는 단계이다.
③
마취성, 자극성, 독성 및 부식성 연소생성물(유독가스 등)은 인체에 흡입되거나 접촉 시 중추신경계 마비, 호흡기 손상, 화학적 화상 등 **화학적 손상**을 일으킵니다. 열에 의한 직접적인 손상인 열적 손상과는 구분됩니다.
8번
폭굉이 발생할 수 있는 조건 하에서 유도거리(DID)가 짧아지는 조건으로 옳지 않은 것은?
①압력이 높아진다.
②점화에너지가 작아진다.
③관경이 가늘어진다.
④정상연소 속도가 빨라진다.
②
(문제 정답 오류 수정 필요. ③번이 더 명확한 오답입니다.) 폭굉유도거리(Detonation Induction Distance)는 폭연에서 폭굉으로 전이되는 거리로, 짧을수록 위험합니다. 압력이 높을수록, 정상 연소속도가 빠를수록, 점화에너지가 **클수록**, 관경이 **굵을수록** 짧아집니다. 점화에너지가 작아지면 폭굉으로 전이될 가능성이 낮아져 유도거리가 길어집니다.
9번
연소 메커니즘에서 확산연소와 예혼합연소에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①확산연소는 열방출속도가 높고, 예혼합연소는 열방출속도가 낮다.
②예혼합연소에서 화염면의 압력이 전파되면 충격파를 형성한다.
③예혼합연소에는 분젠버너 연소, 가정용 가스기기연소, 가스폭발 등이 있다.
④확산연소에는 성냥연소, 양초연소, 액면연소 등이 있다.
①
예혼합연소는 가연물과 산화제가 미리 혼합된 상태에서 연소하므로 반응이 매우 빨라 열방출속도가 **높습니다**. 반면, 확산연소는 가연물과 산화제가 확산에 의해 만나면서 연소하므로 반응이 상대적으로 느려 열방출속도가 **낮습니다**. 설명이 반대로 되어 있습니다.
10번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 건축물에 설치하는 특별피난계단 구조에 관한 기준으로 옳지 않은 것은?
①부속실에는 예비전원에 의한 조명설비를 할 것
②계단은 내화구조로 하고 피난층 또는 지상까지 직접 연결되도록 할 것
③계단실 및 부속실 실내에 접하는 부분의 마감은 불연재료로 할 것
④계단실 및 부속실은 창문등을 제외하고는 내화구조의 벽으로 구획할 것
①
특별피난계단의 구조 기준에 따르면, 부속실뿐만 아니라 **계단실**에도 예비전원에 의한 조명설비를 설치해야 합니다. 부속실에만 설치한다고 한정한 것은 옳지 않습니다.
11번
건축법령상 아파트 48층의 거실 각 부분에서 가장 가까운 직통계단까지 최소 설치기준으로 옳은 것은? (단, 주요구조부가 내화구조이며, 아파트 전체 층수는 50층이다.)
①직통거리 30m 이하
②보행거리 40m 이하
③직통거리 50m 이하
④보행거리 30m 이하
②
건축법 시행령 제34조에 따르면, 공동주택(아파트)의 경우 16층 이상인 층의 거실 각 부분으로부터 직통계단까지의 **보행거리**는 **40m 이하**가 되도록 설치해야 합니다. 48층은 이 기준에 해당합니다.
12번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 건축물의 주요구조부 중 계단의 내화구조 기준으로 옳지 않은 것은?
①철근콘크리트조
②철재로 보강된 망입유리
③콘크리트블록조
④철재로 보강된 벽돌조
②
내화구조는 화재 시 일정 시간 동안 구조적 성능을 유지해야 하는 구조입니다. 철근콘크리트조, 철골철근콘크리트조, 철골을 내화피복한 구조 등이 해당됩니다. 망입유리는 화염의 확산을 막는 방화설비일 수는 있으나, 하중을 지지하는 계단과 같은 주요구조부의 내화구조 재료로 사용할 수 없습니다.
13번
다음에서 설명하는 화재 시 인간의 피난행동 특성으로 옳은 것은?
연기와 정전 등으로 가시거리가 짧아져 시야가 흐려지거나 밀폐공간에서 공포분위기가 조성될 때 개구부 등의 불빛을 따라 행동하는 본능
①귀소본능
②지광본능
③추종본능
④좌회본능
②
화재로 어두워진 공간에서 밝은 빛이 있는 곳(창문, 유도등 등)을 향해 피난하려는 인간의 본능적인 행동 특성을 **지광본능(Phototaxis)**이라고 합니다.
14번
구획실 화재 시 발생하는 연기의 유해성 및 제연에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①화재 시 발생하는 연기 및 독성 가스는 공급되는 공기량에 따라 농도가 변화한다.
②화재실의 제연은 거주자의 피난경로와 소방대원의 진압경로를 확보하는 것이 주목적이다.
③화재실의 제연은 화재실의 플래시오버(flashover) 성장을 억제하는 효과가 있다.
④화재 최성기에는 공기를 유입시키는 기계제연이 효과적이다.
④
화재 최성기는 이미 실내 전체가 화염에 휩싸인 상태로, 이때 공기를 추가로 유입시키면(급기) 오히려 화세를 급격히 키우는 역효과를 낳을 수 있습니다. 따라서 최성기에는 공기를 유입시키는 것보다 연기와 열을 배출하는 배연 방식이 더 중요합니다.
15번
건축물 종합방재계획 중 평면계획 수립 시 유의사항으로 옳지 않은 것은?
①화재를 작은 범위로 한정하기 위한 유효한 피난구획으로 조닝(Zoning)화 할 필요가 있다.
②계단은 보행거리를 기준으로 균등 배치하고, 계단으로 통하는 복도 등 피난로는 단순하게 설계하여야 한다.
③소방활동상 필요한 층과 층을 연결하는 수직 피난로는 피난이 용이한 개방구조로 상호연결 되도록 하여야 한다.
④지하가와 호텔, 차고 및 극장과 백화점 등은 용도별 구획 및 별도 경로의 피난로를 설치한다.
③
계단, 엘리베이터 샤프트 등 층과 층을 연결하는 수직 공간은 화재 시 화염과 연기의 주된 이동 경로가 됩니다. 따라서 이러한 수직 피난로는 연기나 화염의 침투를 막을 수 있는 방화구획된 **폐쇄구조**(특별피난계단 등)로 설계해야 합니다. '개방구조'는 매우 위험합니다.
16번
내화건축물과 비교한 목조건축물의 화재 특성으로 옳지 않은 것은?
①화재 최고온도가 낮다.
②최성기에 도달하는 시간이 빠르다.
③연소 지속시간이 짧다.
④플래시오버(flashover)에 도달하는 시간이 빠르다.
①
목조건축물은 건물 자체가 가연물이므로 단시간에 많은 열을 방출하여 내화건축물보다 화재 최고온도가 **높게** 나타나는 경향이 있습니다. 이를 '고온단기형' 화재라고 합니다. 내화건축물은 열이 축적되어 장시간 고온이 유지되는 '고온장기형' 특성을 보입니다.
17번
다음 ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
내화건축물의 구획실에서 화재가 발생할 경우, 성장기 단계에서는 (ㄱ)가, 최성기 단계에서는 (ㄴ)가 지배적인 열전달 기전이다.
①ㄱ: 대류, ㄴ: 복사
②ㄱ: 대류, ㄴ: 전도
③ㄱ: 복사, ㄴ: 복사
④ㄱ: 전도, ㄴ: 대류
①
화재 성장기에는 화염에서 발생한 뜨거운 가스가 **대류**를 통해 천장으로 상승하여 열을 전달하는 것이 주된 방식입니다. 열이 축적되어 실내 온도가 급격히 상승하는 최성기(플래시오버 이후)에는 모든 가연물 표면에서 방출되는 강력한 **복사**열이 지배적인 열전달 형태가 됩니다.
18번
물체 표면의 절대온도가 100K에서 300K로 증가하는 경우 물체 표면에서 복사되는 에너지는 몇 배 증가하는가? (단, 다른 모든 조건은 동일하다.)
①3배
②16배
③27배
④81배
④
스테판-볼츠만 법칙에 따르면, 물체 표면에서 방출되는 복사 에너지는 절대온도의 **네제곱**에 비례합니다. 온도가 100K에서 300K로 3배 증가했으므로, 복사 에너지는 3⁴ = 3 × 3 × 3 × 3 = 81배 증가합니다.
19번
유효연소열이 50 kJ/g, 질량연소유속(mass burning flux)이 100 g/(m²·s)인 액체연료가 누출되어 직경 2m의 풀 전면에 화재가 발생한 경우 열방출속도(HRR)는? (단, π≈3.14로 한다.)
①10,000 kW
②11,500 kW
③13,020 kW
④15,700 kW
④
1. 연소면적(A) 계산: A = π * r² = 3.14 * (1m)² = 3.14 m². 2. 총 질량연소율(m') 계산: m' = 질량연소유속 * 연소면적 = 100 g/(m²·s) * 3.14 m² = 314 g/s. 3. 열방출속도(HRR) 계산: HRR = 총 질량연소율 * 유효연소열 = 314 g/s * 50 kJ/g = 15,700 kJ/s = 15,700 kW.
20번
프로판가스 연소반응식이 다음과 같을 때 프로판가스 1g이 완전연소하면 발생하는 열량(kcal)은? (단, 소수점 셋째 자리에서 반올림한다.)
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O + 530.6 kcal
①1.21
②10.05
③12.06
④24.50
③
반응식은 프로판 1몰이 연소할 때 530.6 kcal의 열이 발생함을 의미합니다. 프로판(C₃H₈)의 분자량 = (12*3) + (1*8) = 44 g/mol. 따라서 프로판 44g이 연소하면 530.6 kcal의 열이 발생합니다. 프로판 1g이 연소할 때 발생하는 열량 = 530.6 kcal / 44g ≈ 12.06 kcal/g.
21번
건축물 구획실 화재 시 화재실의 중성대에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①화재실 내부의 실온이 높아질수록 낮아지고, 실온이 낮아질수록 높아진다.
②화재실의 중성대 상부 압력은 실외압력보다 높고 하부의 압력은 실외압력보다 낮다.
③화재실 상부에 큰 개구부가 있다면 중성대는 올라간다.
④중성대의 위치는 건축물의 높이와 건축물 내·외부의 온도차가 결정의 주요요인이다.
④
(문제 정답 오류 수정 필요. ①번이 명확한 오답입니다.) ① 화재로 실내 온도가 높아지면 내부 공기가 팽창하여 밀도가 낮아지므로, 중성대의 위치는 **높아집니다**. 실내 온도가 낮아지면 중성대는 낮아집니다. 따라서 설명이 반대로 되어 있습니다.
22번
다음 연소가스의 허용농도(TLV-TWA)를 낮은 것에서 높은 순서로 옳게 나열한 것은?
ㄱ. 일산화탄소
ㄴ. 이산화탄소
ㄷ. 포스겐
ㄹ. 염화수소
①ㄱ-ㄹ-ㄴ-ㄷ
②ㄷ-ㄱ-ㄹ-ㄴ
③ㄷ-ㄹ-ㄱ-ㄴ
④ㄹ-ㄷ-ㄴ-ㄱ
③
허용농도는 낮을수록 독성이 강하다는 의미입니다. 각 가스의 대략적인 허용농도(TLV-TWA)는 다음과 같습니다. ㄷ. 포스겐(0.1 ppm), ㄹ. 염화수소(2 ppm), ㄱ. 일산화탄소(25 ppm), ㄴ. 이산화탄소(5,000 ppm). 따라서 낮은 순서는 ㄷ-ㄹ-ㄱ-ㄴ 입니다.
23번
화재 시 발생한 부력을 주로 이용하는 제연방식을 모두 고른 것은?
ㄱ. 스모크타워제연방식
ㄴ. 자연제연방식
ㄷ. 급배기 기계제연방식
①ㄱ
②ㄱ, ㄴ
③ㄴ, ㄷ
④ㄱ, ㄴ, ㄷ
②
부력은 뜨거운 공기(연기)가 위로 상승하는 힘으로, 자연적인 힘입니다. **자연제연방식**은 창문 등을 통해 이 부력만으로 연기를 배출하는 방식입니다. **스모크타워 제연방식**은 전용 수직 통로(Shaft)를 통해 부력을 극대화하여 연기를 배출하는 방식으로, 부력을 주된 동력으로 이용합니다. **기계제연방식**은 송풍기(팬)의 기계적인 힘을 이용합니다.
24번
고층건축물에서의 연돌효과(stack effect)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①건축물 내부의 온도가 외부의 온도보다 높은 경우 연돌효과가 발생한다.
②건축물 외부 공기의 온도보다 내부의 공기 온도가 높아질수록 연돌효과가 커진다.
③건축물 내부의 온도와 외부의 온도가 같을 경우 연돌효과가 발생하지 않는다.
④건축물의 높이가 낮아질수록 연돌효과는 증가한다.
④
연돌효과에 의한 압력차는 건축물의 높이에 비례합니다. 따라서 건축물의 높이가 **높아질수록** 굴뚝이 길어지는 것과 같은 효과로 연돌효과는 증가합니다. 높이가 낮아지면 연돌효과는 감소합니다.
25번
질량연소유속(mass burning flux)이 20 g/(m²·s)인 연료에 화재가 발생하면서 생성된 일산화탄소의 수율이 0.004 g/g인 경우 일산화탄소의 생성속도는? (단, 연소면적은 2㎡이다.)
①0.04 g/s
②0.08 g/s
③0.16 g/s
④0.22 g/s
③
1. 총 질량연소율 계산: 질량연소유속 × 연소면적 = 20 g/(m²·s) × 2 m² = 40 g/s. 2. 일산화탄소 생성속도 계산: 총 질량연소율 × CO 수율 = 40 g/s × 0.004 g(CO)/g(연료) = 0.16 g/s.