화재 시 이산화탄소를 사용하여 화재를 진압 하려고 할 때 산소의 농도를 13vol.%로 낮추어 화재를 진압하려면 공기 중 이산화탄소의 농도는 약 몇 vol.%가 되어야 하는가?

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① 18.1

② 28.1

③ 38.1

④ 48.1

핵심 해설

공기 중 산소 21vol.%가 CO₂ 유입 후 13vol.%가 되려면 남아 있는 공기의 비율은 \(13/21\)입니다. 따라서 CO₂ 농도는 \(1-13/21=0.381\)로 약 38.1vol.%가 됩니다.

학습 포인트

이 문항은 이산화탄소 소화에서 산소농도를 희석하여 질식소화를 달성하는 계산 원리를 평가합니다. 공기 중 산소가 약 21vol.%라는 전제를 사용하므로, CO₂ 설비의 방호농도 산정과 인명안전 검토에서 희석비를 정확히 판단하시는 것이 중요합니다.

선지별 해설

문제의 핵심 단서는 산소농도를 13vol.%까지 낮춘다는 조건입니다. CO₂는 산소를 화학적으로 제거하는 것이 아니라 공기를 희석하여 산소분율을 낮춥니다.
초기 공기 중 산소농도를 21vol.%로 두면 최종 산소농도는 \(21(1-C)=13\)으로 나타낼 수 있습니다.
이를 풀면 \(C=1-13/21\approx0.381\)이므로 필요한 CO₂ 농도는 약 38.1vol.%이고, 정답은 ③입니다.
① [X] 18.1vol.%는 산소농도를 13vol.%까지 낮추기에는 희석 효과가 부족하므로 계산값과 맞지 않습니다.
② [X] 28.1vol.%는 최종 산소농도를 약 15vol.% 수준으로 낮추는 정도에 가까워, 문제의 13vol.% 조건과 일치하지 않습니다.
③ [O] 38.1vol.%는 \(1-13/21\)로 산정한 CO₂ 농도와 일치하므로 적절합니다.
④ [X] 48.1vol.%는 산소농도를 13vol.%보다 더 낮게 만드는 과대한 농도이므로 문제 조건의 계산값과 맞지 않습니다.

암기 팁

맞춤 꼼수

문제에 13vol.%와 CO₂ 희석이 함께 제시되면 \(1-13/21\)을 먼저 떠올리시면 38.1vol.% 선택지를 빠르게 판별하실 수 있습니다.

AI로 작성된 해설입니다.

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