산업안전산업기사 화재·폭발과 화학설비 핵심정리

불이 붙으려면 탈 것(가연물), 산소 공급원, 불씨(점화원)가 모두 있어야 합니다. 이 가운데 하나만 없애도 불은 꺼집니다. 여기에 불이 계속 이어지게 하는 연쇄 반응을 더하면 연소의 4요소가 됩니다.

틀린 선지

• ① 질소: 타지 않는 기체로, 불을 끄는 데 쓰이기도 합니다.
• ② 습도: 연소의 요소가 아닙니다.
• ③ 연쇄 반응: 3요소에 더해 '연소의 4요소'를 말할 때 들어가는 요소입니다.

화재는 타는 물질에 따라 나누며, 끄는 방법도 달라집니다. A급 일반, B급 유류, C급 전기, D급 금속 화재입니다. 기름 불(B급)에 물을 뿌리면 기름이 튀며 불이 번질 수 있어, 거품(포)이나 분말로 덮어 끕니다.

틀린 선지

• ① 전기 화재: 전기가 흐르는 설비에서 나는 C급 화재입니다.
• ③ 금속 화재: 마그네슘·나트륨 같은 금속이 타는 D급 화재입니다.
• ④ 일반 화재: 나무·종이·섬유가 타는 A급 화재입니다.

위험도는 폭발 범위가 넓고 하한이 낮을수록 커집니다.

1. 공식: H = (상한 − 하한) ÷ 하한
2. 숫자 대입: (10.0 − 2.0) ÷ 2.0
3. 계산: 8.0 ÷ 2.0 = 4.0
4. 검산: 4.0 × 2.0 + 2.0 = 10.0 으로 상한과 같습니다.

틀린 선지

• ① 5.0: 상한을 하한으로 나눈 값입니다.
• ③ 8.0: 상한에서 하한을 빼기만 하고 하한으로 나누지 않은 값입니다.
• ④ 0.8: 하한이 아니라 상한으로 나눈 값입니다.

혼합 가스의 폭발 하한은 각 가스의 비율을 하한으로 나눈 값을 더해 구합니다.

1. 공식: 100 ÷ L = (V1 ÷ L1) + (V2 ÷ L2) + (V3 ÷ L3)
2. 각 항: 50 ÷ 5.0 = 10, 30 ÷ 3.0 = 10, 20 ÷ 2.0 = 10
3. 합: 10 + 10 + 10 = 30
4. L = 100 ÷ 30 ≈ 3.33vol%
5. 검산: 3.33 은 성분 하한 가운데 가장 낮은 2.0 과 가장 높은 5.0 사이에 있어 알맞습니다.

틀린 선지

• ① 3.80vol%: 르샤틀리에 공식 대신 비율대로 단순 평균(0.5×5 + 0.3×3 + 0.2×2)을 낸 값입니다.
• ③ 2.00vol%: 가장 낮은 하한 값을 그대로 고른 값입니다.
• ④ 10.0vol%: 합(30) 대신 한 항의 값(10)으로 100을 나눈 값입니다.

이산화탄소는 공기보다 무거워 불 위를 덮고, 불 주변의 산소 농도를 낮추어 불을 끕니다. 이것을 질식 소화라고 합니다. 좁은 곳에서 쓰면 사람도 숨쉬기 어려워지므로 쓴 뒤에는 환기해야 합니다.

틀린 선지

• ① 억제 소화(연쇄 반응을 끊음): 할론·분말 소화약제의 주된 원리입니다.
• ② 제거 소화(탈 것을 치움): 가스 밸브를 잠그거나 탈 것을 옮기는 방법입니다.
• ③ 냉각 소화(온도를 낮춤): 물 소화의 주된 원리입니다.

인화점은 '불씨를 대면 불이 붙는' 가장 낮은 온도입니다. 인화점이 낮은 액체일수록 상온에서도 불이 붙기 쉬워 위험합니다. 이와 달리 발화점은 불씨 없이 뜨겁게만 해도 스스로 불이 붙는 온도입니다.

틀린 선지

• ② 끓는점: 액체가 끓기 시작하는 온도입니다.
• ③ 발화점: 점화원 없이 가열만으로 스스로 불이 붙는 가장 낮은 온도입니다.
• ④ 연소점: 불이 붙은 뒤 꺼지지 않고 계속 탈 수 있는 온도로, 인화점보다 조금 높습니다.

BLEVE는 '끓는 액체가 팽창한 증기 폭발'이라는 뜻입니다. 탱크가 불에 달궈지면 안의 압력이 올라가고 철판이 약해져 터지며, 이때 액체가 한꺼번에 증기로 바뀌어 큰 불덩이가 생깁니다. 탱크 외부 냉각(살수)이 중요한 이유입니다.

틀린 선지

• ② 분해 폭발: 아세틸렌처럼 물질이 스스로 분해하며 터지는 폭발입니다.
• ③ 분진 폭발: 공기 중에 떠 있는 가연성 가루가 불붙어 터지는 폭발입니다.
• ④ 증기운 폭발(UVCE): 밖으로 샌 가연성 증기가 넓게 퍼진 구름을 이룬 뒤 불이 붙어 터지는 폭발입니다.

인화성 가스는 공기 중에 조금만 섞여도 불이 붙거나(하한이 낮음), 불이 붙는 농도 범위가 넓은(상한과 하한 차이가 큼) 가스입니다. 기준은 하한 13% 이하 또는 상한과 하한의 차이 12% 이상이며, 20℃·표준 압력(101.3kPa)에서 가스 상태여야 합니다.

틀린 선지

• ① 폭발 한계 하한이 13% 이상이거나, 상한과 하한의 차이가 12% 이하인 것: 이상·이하를 거꾸로 쓴 것입니다.
• ② 폭발 한계 하한이 12% 이하이거나, 상한과 하한의 차이가 13% 이상인 것: 두 숫자(13과 12)를 서로 바꾼 것입니다.
• ④ 폭발 한계 하한이 10% 이하이거나, 상한과 하한의 차이가 20% 이상인 것: 규칙의 숫자가 아닙니다.

분진(가연성 가루)은 가스보다 불을 붙이는 데 더 큰 에너지가 필요합니다. 그러나 일단 터지면 연소 시간이 길고 에너지가 커서 피해가 크며, 다 타지 못한 가루 때문에 일산화탄소가 많이 생깁니다. 바닥·선반에 쌓인 분진이 첫 폭발에 날려 더 큰 2차 폭발로 이어지기도 하므로 청소가 중요합니다.

틀린 선지

• ① 첫 폭발로 쌓여 있던 분진이 날려 2차 폭발이 일어날 수 있다: 분진 폭발의 옳은 특징입니다.
• ② 불완전 연소가 많아 일산화탄소가 많이 생긴다: 분진 폭발의 옳은 특징입니다.
• ③ 가스 폭발보다 연소 시간이 길고 내는 에너지가 크다: 분진 폭발의 옳은 특징입니다.

완전 연소 조성 농도는 가연성 가스와 공기가 '딱 맞게 다 탈 수 있는' 비율입니다.

1. 연소식: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
2. 필요한 산소 몰수: 탄소 3 + 수소 8 ÷ 4 = 5
3. Cst = 100 ÷ (1 + 4.773 × 5) = 100 ÷ 24.865 ≈ 4.02vol%
4. 폭발 하한 ≈ 0.55 × 4.02 ≈ 2.2vol%
5. 검산: 2.2 ÷ 0.55 = 4.0 으로 Cst 와 같습니다. (4.773 은 공기 중 산소가 약 21% 라서 1 ÷ 0.2095 로 나온 값입니다.)

틀린 선지

• ① 약 1.3vol%: 계산 과정에서 나오지 않는 값입니다.
• ② 약 4.0vol%: 완전 연소 조성 농도(Cst)를 구한 뒤 0.55를 곱하지 않은 값입니다.
• ④ 약 3.0vol%: 계산 과정에서 나오지 않는 값입니다.