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소방기계필기
어제 소방설비기사(기계) 2회차 필기 소방원론 1번문제 문의
- 작성자
- 김권환
- 작성일
- 2026-05-18 07:25:12
- No.
- 190380
- 교재명
- 소방원론
- 페이지
- 없음
- 번호/내용
- 1
- 강사명
- 이창선
보통 이산화탄소의 농도 구하는 문제가 많았는데
어제 필기 1번에 해당 문제가 나와서 조금 당황함. 딱 1번인가 기출에서 본거 같기도 하고.
1. 공기 중의 산소 농도가 상온·상압에서 21 vol%일 때, 수소 가스가 완전히 연소하기 위한 농도(vol%)는 약 얼마인가?
(1)13.9 나머지는 지문은 생각이 안남
이문제는 어떻게 푸는건가요?
공기 중의 산소 농도가 21vol%일 때, 수소 가스가 이론적으로 완전히 연소하기 위한 수소의 농도는 약 29.58vol%입니다.
이 계산은 수소와 산소의 화학 반응식에 기초한 이론 공기량(또는 이론 연료량) 계산식에 의해 계산됩니다.
수소(H₂)가 산소(O₂)와 반응하여 완전 연소할 때의 화학 반응식은 다음과 같습니다.
2H₂ + O₂ ⇒ 2H₂O
수소 2몰(또는 2부피)이 완전 연소하기 위해서는 산소 1몰(또는 1부피)이 필요합니다.
문제에서 공기 중 산소 농도가 21vol%로 주어졌으므로, 공기 전체 부피에 대한 산소의 비율은 0.21입니다.
수소의 완전 연소에 필요한 이론 공기량을 A, 이때 공급되는 수소의 부피를 V_H₂라고 가정해 보겠습니다.
산소의 부피(V_O₂)는 공기량의 21%이므로 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
V_O₂ = 0.21 × A
화학 반응식의 부피비(2:1)에 따라 수소의 부피는 산소 부피의 2배가 되어야 합니다.
V_H₂ = 2 × V_O₂ = 2 × (0.21 × A) = 0.42 × A
혼합 기체의 전체 부피는 공급된 수소의 부피(V_H₂)와 공기의 부피(A)를 합한 값입니다.
따라서 완전 연소 조성에서 수소의 백분율 농도는 다음과 같이 계산됩니다.
수소 농도(vol%) = V_H₂ / (V_H₂ + A) × 100
위에서 구한 V_H₂ = 0.42 × A를 식에 대입하면 공기량 A가 서로 상쇄됩니다.
수소 농도(vol%) = (0.42 × A) / (0.42×A + A) × 100 = 0.42 / 1.42 × 100 = 29.58vol%
참고하시기 바랍니다.