위험물산업기사 연소이론과 화재·폭발 개념 정리
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개요
이 단원에서는 위험물의 뜻과 연소가 일어나는 조건, 연소의 형태, 불이 붙는 온도의 종류, 화재의 분류, 폭발범위와 위험도, 자연발화와 유류·가스 화재에서 나타나는 특수한 현상을 배웁니다. 둘째 과목의 중심이 되는 단원입니다.
위험물안전관리법에서 위험물은 인화성 또는 발화성 등의 성질을 가지는 것으로서 대통령령이 정하는 물품입니다. 불이 붙으려면 가연물·산소공급원·점화원이 있어야 하고, 여기에 연쇄반응을 더하면 연소의 4요소가 됩니다. 고체는 표면연소(숯), 분해연소(나무), 증발연소(황·파라핀), 자기연소(제5류)로 탑니다.
인화점은 불꽃을 대면 불이 붙는 최저 온도, 연소점은 점화원을 치워도 계속 타는 최저 온도, 발화점은 점화원 없이 스스로 불이 붙는 최저 온도입니다. 화재는 A급 일반, B급 유류, C급 전기, D급 금속으로 나눕니다.
위험도는 (폭발상한 − 폭발하한) ÷ 폭발하한 이고, 혼합가스의 폭발하한은 르샤틀리에 식으로 구합니다. 불활성 기체를 넣으면 폭발범위가 좁아집니다. 자연발화는 온도·습도가 높고 열이 쌓이기 쉬울 때 잘 일어나며, 탱크 화재에서는 보일오버·슬롭오버, 액화가스 탱크에서는 블레비가 일어날 수 있습니다.
핵심 개념
위험물의 정의
인화성 또는 발화성 등의 성질을 가지는 것으로서 대통령령이 정하는 물품입니다. 유별·품명·지정수량은 시행령 별표 1에 있습니다.
외우는 요령법령 표에 있어야 위험물.
출처: 위험물안전관리법 제2조(소방청) · 2026년 기준
연소의 형태
표면연소(숯·코크스·금속분), 분해연소(나무·석탄), 증발연소(황·파라핀·제4류), 자기연소(제5류), 확산연소(가연성 기체).
외우는 요령물질마다 타는 방식이 다르다.
인화점·연소점·발화점
인화점: 불꽃을 대면 순간 불이 붙는 최저 온도. 연소점: 점화원을 치워도 계속 타는 최저 온도. 발화점: 점화원 없이 스스로 불이 붙는 최저 온도.
외우는 요령인화 < 연소, 발화는 불씨 없이.
위험도와 르샤틀리에
위험도 H = (상한 − 하한) ÷ 하한. 혼합가스 폭발하한은 100 ÷ L = Σ(비율 ÷ 각 하한).
외우는 요령하한으로 나눈다.
유류·가스 화재 현상
보일오버: 탱크 바닥의 물이 끓어 기름이 넘침. 슬롭오버: 뜨거운 기름 표면에 물이 닿아 넘침. 블레비: 액화가스 탱크가 가열되어 터지며 증기가 폭발.
외우는 요령바닥 물 = 보일, 위에서 물 = 슬롭.
정전기 제거
정전기가 생길 우려가 있는 설비에는 접지, 공기 중 상대습도 70% 이상 유지, 공기 이온화 방법으로 정전기를 없앱니다.
외우는 요령접지·습도 70%·이온화.
출처: 위험물안전관리법 시행규칙 별표 4(소방청) · 2026년 기준
자주 나오는 포인트
- 화재 분류 A·B·C·D 와 각 화재의 소화 방법을 짝지어 두세요.
- 증기비중 = 분자량 ÷ 29 로, 1보다 크면 낮은 곳에 고입니다.
- 연소 반응식으로 필요한 산소량을 구한 뒤 0.21 로 나누면 공기량입니다.
- 자연발화는 통풍이 잘 되면 일어나기 어렵습니다.
헷갈리는 것 비교: 유류·가스 탱크 화재 현상
| 현상 | 원인 | 특징 |
|---|---|---|
| 보일오버 | 탱크 바닥에 고인 물이 끓음 | 뜨거운 기름이 탱크 밖으로 넘침 |
| 슬롭오버 | 뜨거운 기름 표면에 물이 닿음 | 기름이 끓어 넘쳐흐름 |
| 블레비 | 액화가스 탱크가 밖에서 가열됨 | 탱크 파열과 큰 불덩이 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 프로페인(C₃H₈) 44g을 완전연소시키는 데 필요한 공기의 부피는 표준상태에서 약 몇 L인가? (공기 중 산소는 21vol%로 본다, 원자량 C 12, H 1)
- ① 112L
- ② 약 1,067L
- ③ 약 267L
- ④ 약 533L
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 약 533L
핵심: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O, 공기량 = 산소량 ÷ 0.21
먼저 반응식에서 필요한 산소의 몰수를 구하고, 공기 중 산소 비율로 나눕니다.
- 반응식: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
- 프로페인 분자량 = 36 + 8 = 44 → 44g 은 1몰 → 산소 5몰 필요
- 산소 부피 = 5 × 22.4 = 112L
- 공기 부피 = 112 ÷ 0.21 ≒ 533L
- 검산: 533 × 0.21 ≒ 112 로 맞습니다.
틀린 선지
- 112L: 필요한 산소의 부피입니다. 공기는 산소가 21% 뿐이므로 더 많이 필요합니다.
- 약 267L: 산소를 2.5몰로 잘못 잡고 공기량을 구한 값입니다.
- 약 1,067L: 산소를 10몰로 잘못 잡은 값입니다.
문제 2. 자연발화가 일어나기 쉬운 조건으로 알맞은 것은?
- ① 표면적이 작은 덩어리 상태일 때
- ② 통풍이 잘 되어 열이 잘 빠져나갈 때
- ③ 주위의 온도와 습도가 높고 열이 쌓이기 쉬울 때
- ④ 물질이 내는 열(발열량)이 작을 때
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 주위의 온도와 습도가 높고 열이 쌓이기 쉬울 때
핵심: 자연발화 조건: 고온·다습·열 축적·넓은 표면적·큰 발열량
자연발화는 물질이 스스로 천천히 열을 내고, 그 열이 빠져나가지 못하고 쌓여 발화점에 이르는 현상입니다. 주위 온도와 습도가 높고, 통풍이 안 되어 열이 쌓이며, 가루처럼 표면적이 넓을수록 잘 일어납니다. 예방하려면 통풍을 잘 시키고 온도와 습도를 낮춥니다.
틀린 선지
- 통풍이 잘 되어 열이 잘 빠져나갈 때: 열이 빠져나가면 온도가 오르지 않아 자연발화가 어렵습니다.
- 표면적이 작은 덩어리 상태일 때: 표면적이 작으면 산소와 닿는 면이 줄어 열이 덜 생깁니다.
- 물질이 내는 열(발열량)이 작을 때: 열이 적게 나면 발화점까지 온도가 오르기 어렵습니다.
문제 3. 위험물을 취급하는 설비에서 정전기를 제거하기 위해 공기 중의 상대습도를 몇 % 이상으로 유지하는가? (제조소 기준)
- ① 30%
- ② 90%
- ③ 70%
- ④ 50%
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 70%
핵심: 정전기 제거: 접지 · 상대습도 70% 이상 · 공기 이온화
위험물안전관리법 시행규칙 별표 4는 정전기가 생길 우려가 있는 설비에 정전기 제거 설비를 두도록 하고, 그 방법으로 접지, 공기 중 상대습도를 70% 이상으로 하는 방법, 공기를 이온화하는 방법을 정하고 있습니다.
틀린 선지
- 50%: 법령의 기준보다 낮습니다.
- 30%: 건조한 공기에서는 정전기가 더 잘 쌓입니다.
- 90%: 법령에 정한 값이 아닙니다.
AI 작성 · 검수 완료 · AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.