벤젠(C6H6)의 최소산소농도(MOC)는? (Jones식으로 LFL 산출 후 정수 자리에서 반올림, 완전연소반응식: C6H6+7.5O2→6CO2+3H2O)

Jones식 Cst=100/(1+4.773×7.5)≒2.72%이고 LFL=0.55×2.72≒1.49%이므로 정수 자리에서 반올림하면 1vol%이다. MOC=산소양론계수(7.5)×LFL(1)=7.5vol%이다. 반올림을 생략하면 11.2, 산소양론계수를 곱하지 않으면 1, Cst에 산소양론계수를 바로 곱하면 20.4가 나와 오답이 된다.
[근거 조문] MOC=산소양론계수×LFL, Jones식(Cst=100/(1+4.773n))

벤젠(C6H6)의 최소산소농도(MOC)를 구하는 문제입니다. 최소산소농도는 가연성 가스나 증기가 연소할 수 있는 최저 산소 농도를 의미하며, 연소하한계(LFL)와 완전연소반응식의 산소 몰수를 이용해 계산합니다. 문제에서 주어진 완전연소반응식은 C6H6 + 7.5O2 → 6CO2 + 3H2O이므로, 벤젠 1몰을 완전연소시키는 데 필요한 산소는 7.5몰입니다.

Jones식에 따르면 최소산소농도는 MOC = LFL × 산소몰수로 산출합니다. 벤젠의 연소하한계(LFL)는 1.2vol%로 알려져 있으며, 여기에 완전연소에 필요한 산소몰수 7.5를 곱하면 9.0vol%가 됩니다. 그러나 문제에서 Jones식으로 LFL을 산출한 후 정수 자리에서 반올림하라고 했으므로, LFL 1.2vol%를 정수 자리에서 반올림하면 1vol%가 되고, 이를 산소몰수 7.5에 곱하면 7.5vol%가 도출됩니다. 따라서 정답은 2번 7.5vol%입니다.

혼동 주의! Jones식에서 LFL을 먼저 반올림한 뒤 산소몰수를 곱하는 순서를 지켜야 합니다. LFL 1.2vol%에 산소몰수 7.5를 먼저 곱해 9.0vol%를 얻은 뒤 반올림하면 9vol%가 되어 보기에 없는 값이 나오므로, 문제에서 제시한 순서대로 LFL을 정수 자리에서 반올림한 후 곱해야 합니다.

최소산소농도는 가연성 물질의 연소하한계와 완전연소반응식에서 필요한 산소 몰수의 곱으로 산출하며, 이는 밀폐공간에서 질식소화나 불활성화 설계 시 산소 농도를 어느 수준 이하로 낮춰야 하는지를 판단하는 핵심 지표입니다. 응급구조 현장에서도 유해화학물질 누출이나 밀폐공간 사고 시 폭발 위험성을 평가할 때 이러한 연소공학적 개념이 적용될 수 있습니다.