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2023년 23회 소방안전관리론 및 화재역학 해설 페이지
1번
Methane 20 vol%, Butane 30 vol%, Propane 50 vol%인 혼합기체의 공기 중 폭발하한계는 약 몇 vol%인가? (단, 공기 중 각 가스의 폭발하한계는 Methane 5.0 vol%, Butane 1.8 vol%, Propane 2.1 vol%임)
①1.86
②2.25
③2.86
④3.29
②
혼합가스의 폭발하한계는 르 샤틀리에(Le Chatelier)의 법칙을 이용하여 계산합니다.
LFL_mix = 100 / ((V₁/LFL₁) + (V₂/LFL₂) + (V₃/LFL₃)) = 100 / ((20/5.0) + (30/1.8) + (50/2.1)) = 100 / (4 + 16.67 + 23.81) = 100 / 44.48 ≈ 2.25 vol%.
2번
다음에서 설명하고 있는 현상은?
밀폐된 유류저장탱크가 가열로 인해 유류의 비등과 압력상승으로 폭발하는 현상으로 점화원에 의해 분출된 유증기가 착화되어 저장탱크 위쪽에 공 모양의 화구를 형성하기도 한다.
①Boil Over
②Slop Over
③UVCE(Unconfined Vapor Cloud Explosion)
④BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion)
④
제시된 내용은 액화가스나 비점이 낮은 유류가 저장된 탱크가 외부 화염 등으로 가열되어 내부 압력이 상승하고, 이로 인해 탱크가 파열되면서 내용물이 급격히 기화·팽창하여 폭발하고 거대한 화구를 형성하는 BLEVE(비등액체증기폭발) 현상에 대한 정확한 설명입니다.
3번
다음 ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
가. GWP = (비교물질 1kg이 기여하는 지구온난화 정도) / ((ㄱ) 1kg이 기여하는 지구온난화 정도)
나. ODP = (비교물질 1kg이 파괴하는 오존량) / ((ㄴ) 1kg이 파괴하는 오존량)
①ㄱ: CO, ㄴ: CFC-11
②ㄱ: CFC-12, ㄴ: CO
③ㄱ: CO₂, ㄴ: CFC-11
④ㄱ: CFC-12, ㄴ: CO₂
③
GWP(지구온난화지수)는 (ㄱ)**이산화탄소(CO₂) 1kg**을 기준으로 다른 온실가스의 온난화 효과를 상대적으로 나타낸 값입니다. ODP(오존파괴지수)는 (ㄴ)**CFC-11 1kg**을 기준으로 다른 물질의 오존층 파괴 능력을 상대적으로 나타낸 값입니다.
4번
연소점, 인화점 및 발화점에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
①연소점, 인화점, 발화점 순으로 온도가 높다.
②인화점은 외부에너지(점화원)에 의해 발화하기 시작되는 최저온도를 말한다.
③발화점은 점화원 없이 스스로 발화할 수 있는 최저온도를 말한다.
④연소점은 외부에너지(점화원)를 제거해도 연소가 지속되는 최저온도를 말한다.
①
일반적으로 가연성 액체의 온도는 **인화점 < 연소점 < 발화점** 순으로 높습니다. 인화점은 불이 붙기 시작하는 온도, 연소점은 불이 꺼지지 않고 지속되는 온도로 인화점보다 약간 높습니다. 발화점은 점화원 없이 스스로 불이 붙는 온도로 가장 높습니다.
5번
가연성기체의 폭발한계범위에서 위험도가 가장 높은 것은?
①수소
②에틸렌
③아세틸렌
④에테인
③
위험도(H)는 (상한계-하한계)/하한계로 계산하며, 값이 클수록 위험합니다. 각 기체의 폭발범위 및 위험도: 수소(4~75%, H=17.75), 에틸렌(2.7~36%, H≈12.3), 아세틸렌(2.5~81%, H=31.4), 에탄(3.0~12.4%, H≈3.13). 따라서 위험도가 가장 높은 것은 아세틸렌입니다.
6번
아레니우스(Arrhenius)의 반응속도식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①온도가 높을수록 반응속도는 증가한다.
②압력이 높을수록 반응속도는 감소한다.
③활성화에너지가 클수록 반응속도는 감소한다.
④분자의 충돌 횟수가 많을수록 반응속도는 증가한다.
②
아레니우스 식은 주로 온도와 활성화에너지의 관계를 나타내지만, 일반적으로 기체 반응에서 압력이 높아지면 분자 간 충돌 빈도가 증가하여 반응속도는 **증가**합니다. '감소한다'는 설명은 옳지 않습니다.
7번
폭발의 분류에서 기상폭발이 아닌 것은?
①가스폭발
②분해폭발
③수증기폭발
④분진폭발
③
기상폭발은 기체나 분진 등 기체상에서 일어나는 화학적 폭발(가스폭발, 분진폭발) 또는 물리·화학적 폭발(분해폭발)을 포함합니다. 수증기폭발은 고온의 물질과 물이 만나 급격한 상변화로 발생하는 **물리적 폭발**이며, 응상폭발로 분류됩니다.
8번
소실정도에 따른 화재분류에 관한 설명이다. ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
( )란 건물의 30% 이상 70% 미만이 소실된 것이다.
①즉소
②전소
③부분소
④반소
④
화재조사 및 보고규정에 따른 소실 정도 분류는 다음과 같습니다. 전소: 70% 이상 소실 또는 복구 불가능. **반소**: 30% 이상 70% 미만 소실. 부분소: 전소, 반소에 해당하지 않는 것. 즉소는 화재 용어가 아닙니다.
9번
폭발의 종류와 해당 폭발이 일어날 수 있는 물질의 연결이 옳은 것은?
①산화폭발 - 가연성가스
②분진폭발 - 시안화수소
③중합폭발 - 아세틸렌
④분해폭발 - 염화비닐
①
산화폭발은 산소와의 급격한 반응에 의한 폭발로, 가연성 가스가 공기와 혼합하여 폭발하는 것이 대표적인 예입니다. ② 시안화수소는 중합폭발, ③ 아세틸렌은 분해폭발, ④ 염화비닐은 중합폭발을 일으킬 수 있습니다.
10번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 피난안전구역의 면적 산정기준에서 문화·집회 용도에서 고정좌석을 사용하지 않는 공간의 재실자 밀도 기준으로 옳은 것은?
①0.28
②0.45
③2.80
④9.30
②
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 [별표 1의2]에 따르면, 문화 및 집회시설 중 고정된 좌석이 없는 집회장의 재실자 밀도는 1인당 **0.45㎡**를 기준으로 산정합니다.
11번
가로 10m, 세로 5m, 높이 10m인 실내공간에 저장되어 있는 발열량 10,500 kcal/kg인 가연물 1,000kg과 발열량 7,500 kcal/kg인 가연물 2,000kg이 완전연소 하였을 때 화재하중(kg/㎡)은 약 얼마인가? (단, 목재의 단위 발열량은 4,500 kcal/kg임)
①56.67
②70.35
③113.33
④120.56
③
1. 총 발열량 계산: (1,000kg × 10,500 kcal/kg) + (2,000kg × 7,500 kcal/kg) = 10,500,000 + 15,000,000 = 25,500,000 kcal.
2. 등가 목재량 계산: 25,500,000 kcal / 4,500 kcal/kg = 5666.67 kg.
3. 화재하중 계산: 5666.67 kg / (10m * 5m) = 5666.67 kg / 50 ㎡ ≈ 113.33 kg/㎡.
12번
내화건축물과 비교한 목조건축물의 화재 특성에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 최성기에 도달하는 시간이 빠르다.
ㄴ. 저온장기형의 특성을 갖는다.
ㄷ. 화염의 분출면적이 크고, 복사열이 커서 접근하기 어렵다.
ㄹ. 횡방향보다 종방향의 화재성장이 빠르다.
①ㄴ, ㄷ
②ㄷ, ㄹ
③ㄱ, ㄴ, ㄹ
④ㄱ, ㄷ, ㄹ
④
목조건축물 화재는 건물 자체가 가연물이므로 최성기 도달 시간이 빠르고(ㄱ), 화염 분출이 크며(ㄷ), 목재 결 방향(종방향)으로 연소가 빠르게 진행(ㄹ)되는 '고온단기형' 특성을 보입니다. ㄴ. 저온장기형(또는 고온장기형)은 내화건축물의 특징입니다.
13번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 벽의 내화구조에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
①철근콘크리트조 또는 철골철근콘크리트조로서 두께가 10센티미터 이상인 것
②철재로 보강된 콘크리트블록조·벽돌조 또는 석조로서 철재에 덮은 콘크리트블록등의 두께가 5센티미터 이상인 것
③벽돌조로서 두께가 15센티미터 이상인 것
④고온·고압의 증기로 양생된 경량기포 콘크리트패널 또는 경량기포 콘크리트블록조로서 두께가 10센티미터 이상인 것
③
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제3조에 따르면, 벽돌조 벽이 내화구조로 인정받기 위한 최소 두께는 **19센티미터 이상**이어야 합니다. 15cm는 기준에 미달합니다.
14번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 피난안전구역 설치기준에 관한 설명으로 옳은 것은?
①피난안전구역의 내부마감재료는 난연재료로 설치할 것
②비상용 승강기는 피난안전구역에서 승하차 할 수 있는 구조로 설치할 것
③건축물의 내부에서 피난안전구역으로 통하는 계단은 피난계단의 구조로 설치할 것
④피난안전구역의 높이는 1.8미터 이상일 것
②
피난안전구역은 재난 시 안전한 대피를 위한 공간이므로, 비상용 승강기가 해당 층에서 정지하여 재실자들이 이용할 수 있도록 설치해야 합니다. ① 내부 마감은 불연재료, ③ 계단은 특별피난계단 구조, ④ 높이는 2.1미터 이상이 올바른 기준입니다.
15번
초고층 및 지하연계 복합건축물 재난관리에 관한 특별법 시행령상 피난안전구역 면적 산정 기준에 관한 설명으로 ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
지하층이 하나의 용도로 사용되는 경우 피난안전구역 면적 = (수용인원 × 0.1) + ( )㎡
①0.28
②0.50
③0.70
④1.80
①
초고층재난관리법 시행령 [별표 1]에 따르면, 지하연계 복합건축물의 피난안전구역 면적은 (유동인구를 포함한 수용인원 × 0.1㎡) + (해당 지하층의 재난약자 수용인원 × **0.28㎡**)로 산정합니다. (문제에서 '재난약자 수용인원' 부분이 생략되어 있으나, 공식의 형태상 0.28이 맞습니다.)
16번
다음에서 설명하는 화재 시 인간의 피난행동 특성으로 옳은 것은?
피난 시 인간은 평소에 사용하는 문·통로를 사용하거나, 자신이 왔던 길로 되돌아가려는 본능이 있다.
①귀소본능
②지광본능
③추종본능
④회피본능
①
화재와 같은 위급 상황에서 익숙하지 않은 비상구 대신, 평소에 사용하던 익숙한 경로를 통해 대피하려는 본능적인 행동 특성을 **귀소본능**이라고 합니다.
17번
건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙상 건축물의 바깥쪽에 설치하는 피난계단의 구조에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?
ㄱ. 계단은 그 계단으로 통하는 출입구외의 창문 등(망이 들어 있는 유리의 붙박이창으로서 그 면적이 각각 1제곱미터 이하인 것을 제외한다)으로부터 1.5미터 이상의 거리를 두고 설치할 것
ㄴ. 계단은 불연구조로 하고 지상까지 직접 연결되도록 할 것
ㄷ. 계단의 유효너비는 0.9미터 이상으로 할 것
ㄹ. 건축물의 내부에서 계단으로 통하는 출입구에는 60+방화문 또는 60분방화문을 설치할 것
①ㄱ, ㄴ
②ㄱ, ㄹ
③ㄴ, ㄷ
④ㄷ, ㄹ
④
옥외피난계단의 구조 기준은 다음과 같습니다. ㄷ. 유효너비 0.9m 이상, ㄹ. 내부와 통하는 출입구에는 60+방화문 또는 60분 방화문 설치가 맞습니다. ㄱ. 창문 등과의 이격거리는 2m 이상입니다. ㄴ. 계단은 내화구조여야 합니다.
18번
화재실 내부에 발생한 난류화염에 벽체가 노출되었다. 화염으로부터 벽체에 전달되는 대류 열유속 (W/㎡)은 얼마인가? (단, 대류열전달계수는 15 W/㎡·℃, 난류화염의 온도는 900℃, 벽체의 온도는 30℃, 벽체면적은 2㎡)
①6,090
②6,510
③12,180
④13,020
①
(문제 정답 오류 수정 필요. 계산 결과는 13,050 W/㎡ 입니다.) 대류 열유속(q)은 뉴턴의 냉각법칙 q = h × ΔT 로 계산합니다. q = 15 W/(㎡·℃) × (900℃ - 30℃) = 15 × 870 = 13,050 W/㎡. (벽체 면적은 열유속(단위면적당 열량) 계산에는 필요 없는 값입니다.)
19번
고체가연물의 한 쪽 면이 가열되고 있는 조건에서 점화시간에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①얇은 가연물이 두꺼운 가연물보다 빨리 점화된다.
②밀도가 높을수록 점화하기까지의 시간이 짧아진다.
③가연물의 발화점이 낮을수록 점화하기까지의 시간이 짧아진다.
④비열이 클수록 점화하기까지의 시간이 길어진다.
②
점화시간은 가연물의 온도를 발화점까지 올리는 데 걸리는 시간입니다. 밀도가 높을수록 단위 부피당 질량이 커져 온도를 올리는 데 더 많은 열량이 필요하므로, 점화시간은 더 **길어집니다**. '짧아진다'는 설명은 옳지 않습니다.
20번
화재성장속도 분류에서 약 1MW의 열량에 도달하는 시간이 300초에 해당하는 것은?
①Slow 화재
②Medium 화재
③Fast 화재
④Ultrafast 화재
②
화재성장속도는 열방출률이 1MW에 도달하는 시간을 기준으로 분류합니다. Slow는 600초, **Medium(중속)은 300초**, Fast는 150초, Ultrafast는 75초가 기준입니다.
21번
연소생성물 중 발생하는 연소가스에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①시안화수소는 울, 실크, 나일론과 같이 질소를 함유하는 물질 등이 연소할 때 발생한다.
②일산화탄소는 가연물이 불완전 연소할 때 발생하는 것으로 독성가스이며 연소가 가능한 물질이다.
③이산화탄소는 흡입하면 호흡이 촉진되어 화재에 의해 발생하는 독성가스나 수증기를 흡입하는 양이 늘어난다.
④황화수소는 폴리염화비닐(PVC)이 화재로 인해 분해됐을 때 다량 발생하며, 금속에 대한 강한 부식성이 있다.
④
폴리염화비닐(PVC)은 염소(Cl)를 포함하고 있어 연소 시 염화수소(HCl) 가스를 발생시킵니다. 황화수소(H₂S)는 황(S)을 포함한 물질(고무 등)이 연소할 때 발생합니다.
22번
열방출속도가 2MW로 연소 중인 화재를 진압하는데 필요한 최소 방수량(g/s)은 약 얼마인가? (단, 물의 온도는 20℃, 기화온도는 100℃, 기화열은 2,260 J/g이며, 물의 냉각효과가 열방출속도보다 크면 소화됨)
①715.16
②746.83
③770.89
④884.96
③
(문제 정답 오류 수정 필요. 계산 결과는 약 770.89 g/s 입니다.)
1. 물 1g이 흡수하는 총 열량(Q_total) = 현열(Q_s) + 잠열(Q_l).
물의 비열은 약 4.184 J/g·℃. Q_s = 1g * 4.184 J/g·℃ * (100-20)℃ = 334.72 J. Q_l = 1g * 2260 J/g = 2260 J. Q_total = 334.72 + 2260 = 2594.72 J/g.
2. 필요한 최소 방수량(m') = 열방출속도 / 물 1g당 흡수열량 = 2,000,000 J/s / 2594.72 J/g ≈ 770.8 g/s.
23번
면적 1㎡의 목재표면에서 연소가 일어날 때 에너지 방출율(kW)은 약 얼마인가? (단, 목재의 최대 질량연소유속 m'은 720 g/(m²·min), 기화열 L은 4 kJ/g, 유효 연소열 ΔHc는 14 kJ/g)
①120 kW
②168 kW
③7.20 MW
④10.08 MW
②
에너지 방출률(HRR) = 질량연소유속 × 유효연소열.
1. 단위 변환: 질량연소유속 = 720 g/(m²·min) = 12 g/(m²·s).
2. 에너지 방출률 = 12 g/(m²·s) × 14 kJ/g = 168 kJ/(m²·s) = 168 kW/㎡.
3. 총 에너지 방출률 = 168 kW/㎡ × 1㎡ = 168 kW.
24번
제연설비의 예상제연구역에 관한 배출량의 기준으로 옳지 않은 것은? (단, 거실의 수직거리 2m 이하의 공간임)
①바닥면적이 400㎡ 미만으로 구획된 예상제연구역에서 바닥면적 1㎡당 1㎥/min 이상으로 하되, 예상제연구역에 대한 최소 배출량은 1,000㎥/h 이상으로 할 것
②바닥면적이 400㎡ 이상인 거실의 예상제연구역에서 예상제연구역이 직경 40m인 원의 범위 안에 있을 경우 배출량은 40,000㎥/h 이상으로 할 것
③바닥면적이 400㎡ 이상인 거실의 예상제연구역에서 예상제연구역이 직경 40m인 원의 범위를 초과할 경우 배출량은 45,000㎥/h 이상으로 할 것
④예상제연구역이 통로인 경우의 배출량은 45,000㎥/h 이상으로 할 것
①
제연설비의 화재안전기준(NFSC 501) 제8조에 따르면, 바닥면적 400㎡ 미만인 예상제연구역의 최소 배출량은 **5,000㎥/h 이상**이어야 합니다. 1,000㎥/h는 잘못된 기준입니다.
25번
구획실 화재 시 화재실의 중성대에 관한 설명으로 옳은 것은?
①중성대는 화재실 내부의 실온이 낮아질수록 낮아지고, 실온이 높아질수록 높아진다.
②화재실의 중성대 상부 압력은 실외압력보다 낮고 하부의 압력은 실외압력보다 높다.
③중성대에서 연기의 흐름이 가장 활발하다.
④화재실의 상부에 큰 개구부가 있다면 중성대는 높아진다.
④
중성대는 실내외 압력이 같아지는 면입니다. 상부에 큰 개구부가 생기면 뜨거운 연기가 쉽게 빠져나가 실내 상부의 압력이 낮아지므로, 실외 압력과 같아지는 지점인 중성대의 위치는 위로 올라가게 됩니다. ① 실온이 높아지면 높아집니다. ② 상부 압력이 높고 하부 압력이 낮습니다. ③ 중성대에서는 공기 흐름이 거의 없습니다.