화재하중 1

화재하중

소방시설관리사 1차 1과목 중 소방안전관리론 및 화재역학
공개된 기출 14~24 중 화재하중 8문제 풀이

 

기본문제양식 14년도 기출

  1. 가로 10m, 세로 10m, 높이 3m의 공간에 발열량이 9,000 kcal/kg인 가연물 3,000kg과 발열량이 4,500 kcal/kg인 가연물 2,000kg이 저장된 실의 화재하중 (kg/m²)은? (단, 목재의 단위발열량은 4,500 kcal/kg이다.)

    ① 60 ② 80 ③ 100 ④ 120


가연물 1의 총 발열량 :

    \[ 3{,}000 \, \text{kg} \times 9{,}000 \, \text{kcal/kg} = 27{,}000{,}000 \, \text{kcal} \]

가연물 2의 총 발열량 :

    \[ 2{,}000 \, \text{kg} \times 4{,}500 \, \text{kcal/kg} = 9{,}000{,}000 \, \text{kcal} \]

가연물의 총 발열량 :

    \[ 27{,}000{,}000 \, \text{kcal} + 9{,}000{,}000 \, \text{kcal} = 36{,}000{,}000 \, \text{kcal} \]

바닥면적은 100 \, \text{m}^2, 목재의 단위발열량은 4{,}500 \, \text{kcal/kg}이므로 화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{36{,}000{,}000 \, \text{kcal}}{100 \, \text{m}^2 \times 4{,}500 \, \text{kcal/kg}} = \frac{36{,}000{,}000 \, \text{kcal}}{450{,}000 \, \text{kcal/m}^2} = 80 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 80 kg/m²입니다.

 

화재하중 기출문제


2016년 24번
가로 10m, 세로 10m, 높이 5m인 공간에 저장되어 있는 발열량 13,500 kcal/kg인 가연물 2,000kg과 발열량 9,000 kcal/kg인 가연물 1,000kg이 완전연소 하였을 때 화재하중은 몇 kg/m²인가? (단, 목재의 단위 발열량은 4,500 kcal/kg이다.)
① 20 ② 40 ③ 60 ④ 80

해설
가로 10m, 세로 10m, 높이 5m인 공간에 저장되어 있는 발열량 13,500 kcal/kg인 가연물 2,000kg과 발열량 9,000 kcal/kg인 가연물 1,000kg이 완전연소 하였을 때 화재하중을 계산합니다. 먼저, 각 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ \begin{aligned} \text{가연물 1의 총 발열량} &= 2{,}000 \, \text{kg} \times 13{,}500 \, \text{kcal/kg} = 27{,}000{,}000 \, \text{kcal} \\ \text{가연물 2의 총 발열량} &= 1{,}000 \, \text{kg} \times 9{,}000 \, \text{kcal/kg} = 9{,}000{,}000 \, \text{kcal} \\ \end{aligned} \]

가연물의 총 발열량을 합산합니다:

    \[ \text{총 발열량} = 27{,}000{,}000 \, \text{kcal} + 9{,}000{,}000 \, \text{kcal} = 36{,}000{,}000 \, \text{kcal} \]

화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{ 36{,}000{,}000 \, \text{kcal} }{ 100 \, \text{m}^2 \times 4{,}500 \, \text{kcal/kg} } = \frac{ 36{,}000{,}000 \, \text{kcal} }{ 450{,}000 \, \text{kcal/m}^2 } = 80 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 80 kg/m²입니다. 정답: ④ 80



2017년 10번
목재 300kg과 고무 500kg이 쌓여 있는 공간(가로 4m, 세로 8m, 높이 6m)의 내부 화재하중(kg/m²)은 약 얼마인가? (단, 목재의 단위발열량은 18,855 kJ/kg, 고무의 단위발열량은 42,430 kJ/kg이다.)


① 44.54 ② 46.62 ③ 48.22 ④ 50.62


해설
목재 300kg과 고무 500kg이 쌓여 있는 공간(가로 4m, 세로 8m, 높이 6m)의 내부 화재하중을 계산합니다. 먼저, 각 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ \begin{aligned} \text{목재의 총 발열량} &= 300 \, \text{kg} \times 18{,}855 \, \text{kJ/kg} = 5{,}656{,}500 \, \text{kJ} \\ \text{고무의 총 발열량} &= 500 \, \text{kg} \times 42{,}430 \, \text{kJ/kg} = 21{,}215{,}000 \, \text{kJ} \\ \end{aligned} \]

가연물의 총 발열량을 합산합니다:

    \[ \text{총 발열량} = 5{,}656{,}500 \, \text{kJ} + 21{,}215{,}000 \, \text{kJ} = 26{,}871{,}500 \, \text{kJ} \]

화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{ 26{,}871{,}500 \, \text{kJ} }{ 32 \, \text{m}^2 \times 18{,}855 \, \text{kJ/m}^2 } = \frac{ 26{,}871{,}500 \, \text{kJ} }{ 603{,}360 \, \text{kJ/m}^2 } = 44.54 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 44.54 kg/m²입니다. 정답: ① 44.54

① 15.56 ② 20.56 ③ 25.56 ④ 30.56

해설
바닥면적이 200 m²인 창고에 의류 1,000 kg, 고무제품 2,000 kg이 적재되어 있는 경우 완전연소되었을 때 화재하중을 계산합니다. 먼저, 각 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ \begin{aligned} \text{의류의 총 발열량} &= 1{,}000 \, \text{kg} \times 5{,}000 \, \text{kcal/kg} = 5{,}000{,}000 \, \text{kcal} \\ \text{고무제품의 총 발열량} &= 2{,}000 \, \text{kg} \times 9{,}000 \, \text{kcal/kg} = 18{,}000{,}000 \, \text{kcal} \\ \end{aligned} \]

가연물의 총 발열량을 합산합니다:

    \[ \text{총 발열량} = 5{,}000{,}000 \, \text{kcal} + 18{,}000{,}000 \, \text{kcal} = 23{,}000{,}000 \, \text{kcal} \]

화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{ 23{,}000{,}000 \, \text{kcal} }{ 200 \, \text{m}^2 \times 4{,}500 \, \text{kcal/kg} } = \frac{ 23{,}000{,}000 \, \text{kcal} }{ 900{,}000 \, \text{kcal/m}^2 } = 25.56 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 25.56 kg/m²입니다. 정답: ③ 25.56

해설
kcal, kj의 혼합문제로 단위를 통일해야 하는 문제입니다. 바닥면적이 300 m²인 창고에 목재 1,000 kg과 기타 가연물 1,000 kg이 적재되어 있는 경우 화재하중을 계산합니다. 먼저, 각 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ \begin{aligned} \text{목재의 총 발열량} &= 1{,}000 \, \text{kg} \times 4{,}500 \, \text{kcal/kg} = 4{,}500{,}000 \, \text{kcal} \end{aligned} \]

기타 가연물의 단위발열량을 kcal로 변환하여 단위를 통일합니다:

    \[ 5{,}000 \, \text{kJ/kg} \times 0.24 = 1{,}200 \, \text{kcal/kg} \]

기타 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ 1{,}000 \, \text{kg} \times 1{,}200 \, \text{kcal/kg} = 1{,}200{,}000 \, \text{kcal} \]

가연물의 총 발열량을 합산합니다:

    \[ \text{총 발열량} = 4{,}500{,}000 \, \text{kcal} + 1{,}200{,}000 \, \text{kcal} = 5{,}700{,}000 \, \text{kcal} \]

화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{ 5{,}700{,}000 \, \text{kcal} }{ 300 \, \text{m}^2 \times 4{,}500 \, \text{kcal/m}^2 } = \frac{ 5{,}700{,}000 \, \text{kcal} }{ 1{,}350{,}000 \, \text{kcal/m}^2 } = 4.22 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 4.22 kg/m²입니다. 정답: ② 4.22

 

해설
잘못된 설명 (2번): 2번 선택지에서 화재가혹도를 “화재하중과 화재강도로 구성되며, 화재강도는 단위면적당 가연물의 양으로 계산한다”고 설명하고 있습니다. 올바른 설명은 화재강도는 단위 시간당 에너지 방출량을 나타내며, 단위면적당 가연물의 양은 화재하중과 더 관련이 깊습니다. 화재강도는 화재의 세기를 의미하며, 화재하중은 공간 내 가연물의 에너지 밀도를 의미합니다.

 

 

해설
공간(가로 10 m, 세로 30 m, 높이 5 m)에 목재 1,000 kg과 가연성 A물질 2,000 kg이 적재되어 있는 경우 완전연소 하였을 때 화재하중을 계산합니다. 먼저, 각 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ \begin{aligned} \text{목재의 총 발열량} &= 1{,}000 \, \text{kg} \times 4{,}500 \, \text{kcal/kg} = 4{,}500{,}000 \, \text{kcal} \\ \end{aligned} \]

가연성 A물질의 단위발열량을 kcal로 변환합니다:

    \[ 3{,}000 \, \text{kJ/kg} \times 0.24 = 720 \, \text{kcal/kg} \]

가연성 A물질의 총 발열량을 kcal로 변환합니다:

    \[ 2{,}000 \, \text{kg} \times 720 \, \text{kcal/kg} = 1{,}440{,}000 \, \text{kcal} \]

가연물의 총 발열량을 합산합니다:

    \[ \text{총 발열량} = 4{,}500{,}000 \, \text{kcal} + 1{,}440{,}000 \, \text{kcal} = 5{,}940{,}000 \, \text{kcal} \]

화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{ 5{,}940{,}000 \, \text{kcal} }{ 300 \, \text{m}^2 \times 4{,}500 \, \text{kcal/m}^2 } = \frac{ 5{,}940{,}000 \, \text{kcal} }{ 1{,}350{,}000 \, \text{kcal/m}^2 } = 4.40 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 4.40 kg/m²입니다. 정답: ③ 4.40

 

해설
가로 10 m, 세로 5 m, 높이 10 m인 실내공간에 저장되어 있는 발열량 10,500 kcal/kg인 가연물 1,000 kg과 발열량 7,500 kcal/kg인 가연물 2,000 kg이 완전연소 하였을 때 화재하중을 계산합니다. 먼저, 각 가연물의 총 발열량을 계산합니다:

    \[ \begin{aligned} \text{가연물 1의 총 발열량} &= 1{,}000 \, \text{kg} \times 10{,}500 \, \text{kcal/kg} = 10{,}500{,}000 \, \text{kcal} \\ \text{가연물 2의 총 발열량} &= 2{,}000 \, \text{kg} \times 7{,}500 \, \text{kcal/kg} = 15{,}000{,}000 \, \text{kcal} \end{aligned} \]

가연물의 총 발열량을 합산합니다:

    \[ \text{총 발열량} = 10{,}500{,}000 \, \text{kcal} + 15{,}000{,}000 \, \text{kcal} = 25{,}500{,}000 \, \text{kcal} \]

바닥면적은 10 m \times 5 m = 50 m²입니다. 화재하중은 다음과 같이 계산됩니다:

    \[ F = \frac{ 25{,}500{,}000 \, \text{kcal} }{ 50 \, \text{m}^2 \times 4{,}500 \, \text{kcal/m}^2 } = \frac{ 25{,}500{,}000 \, \text{kcal} }{ 225{,}000 \, \text{kcal/m}^2 } = 113.33 \, \text{kg/m}^2 \]

따라서, 화재하중은 113.33 kg/m²입니다. 정답: ③ 113.33

 

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