# 펜테인(C5H12)의 최소산소농도(MOC)는? (Jones식으로 LFL 산출 후 정수 자리에서 반올림, 완전연소반응식: C5H12+8O2→5CO2+6H2O)

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> url: https://mymerci.kr/pages/nclex_q.php?qn_id=625835  
> language: ko  
> subject: 연소이론

## 문제

펜테인(C5H12)의 최소산소농도(MOC)는? (Jones식으로 LFL 산출 후 정수 자리에서 반올림, 완전연소반응식: C5H12+8O2→5CO2+6H2O)

## 보기

1. 11.2vol%
2. 8vol% **✔ 정답**
3. 20.8vol%
4. 1vol%

**정답: 2**

## 해설

Jones식 Cst=100/(1+4.773×8)≒2.6%이고 LFL=0.55×2.6≒1.4%이므로 정수 자리에서 반올림하면 1vol%이다. MOC=산소양론계수(8)×LFL(1)=8vol%이다. 반올림을 생략하면 11.2, 산소양론계수를 곱하지 않으면 1, Cst에 산소양론계수를 바로 곱하면 20.8이 나와 오답이 된다.
[근거 조문] MOC=산소양론계수×LFL, Jones식(Cst=100/(1+4.773n))

## 심화 해설

[문제 분석]

이 문제는 펜테인(C5H12)의 최소산소농도(MOC, Minimum Oxygen Concentration)를 구하는 계산형 문제입니다. 응급구조학과 학생 및 응급구조사 국가고시 수험생 입장에서는 연소공학적 개념이 다소 생소할 수 있으나, 병원전 처치 현장에서 인화성 물질이나 유증기 폭발 위험을 평가할 때 필요한 기초 지식입니다. 특히 밀폐공간 구조, 위험물질 누출 사고 현장에서 산소 농도와 폭발 한계를 이해하는 것은 현장 안전 확보와 직결됩니다.

[최소산소농도(MOC)의 개념]

최소산소농도(MOC)는 가연성 가스나 증기가 공기 중에서 연소(폭발)를 일으키기 위해 필요한 최소한의 산소 농도를 의미합니다. 산소 농도가 MOC보다 낮으면 가연성 물질의 농도가 폭발 범위(연소 범위) 안에 있더라도 연소가 일어나지 않습니다. 이는 불활성화(inerting) 설계나 화재·폭발 예방 대책의 핵심 지표입니다.

[계산 과정]

1단계: Jones식을 이용한 연소하한계(LFL, Lower Flammable Limit) 산출

Jones식은 완전연소반응식의 화학양론적 계수를 이용해 LFL을 추정하는 경험식입니다.

LFL = 0.55 × C_st

여기서 C_st는 화학양론적 농도(stoichiometric concentration)로, 완전연소에 필요한 가연성 물질의 부피 백분율입니다.

펜테인의 완전연소반응식은 C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O입니다. 공기 중 산소는 21vol%이므로, 화학양론적 혼합기에서 펜테인의 농도는 다음과 같이 계산합니다.

C_st = 100 / [1 + (산소 몰수 / 0.21)] = 100 / [1 + (8 / 0.21)] = 100 / (1 + 38.095) = 100 / 39.095 ≈ 2.558 vol%

따라서 LFL = 0.55 × 2.558 ≈ 1.407 vol%입니다. 문제에서 정수 자리에서 반올림하라고 했으므로 LFL은 1vol%가 됩니다.

2단계: MOC 계산

MOC는 LFL에서 완전연소에 필요한 산소의 화학양론적 비율을 곱해 구합니다.

MOC = LFL × (산소 몰수 / 가연성 물질 몰수) = 1.407 × 8 ≈ 11.26 vol%

정수 자리에서 반올림하면 11vol%가 됩니다. 그러나 보기에는 11.2vol%가 있습니다. 여기서 문제의 지시를 다시 살펴보면, "Jones식으로 LFL 산출 후 정수 자리에서 반올림"하라고 했습니다. 즉, LFL을 먼저 정수 자리에서 반올림하여 1vol%로 만든 뒤 MOC를 계산해야 합니다.

MOC = 1 × 8 = 8vol%

따라서 정답은 2번 8vol%입니다.

[계산 과정의 핵심 포인트]

이 문제에서 가장 중요한 함정은 반올림 시점입니다. 혼동 주의! LFL을 반올림하지 않고 1.407vol% 그대로 사용하면 MOC는 11.26vol%가 되어 보기 1번(11.2vol%)을 선택하게 됩니다. 그러나 문제는 LFL을 먼저 정수 자리에서 반올림하라고 명시했으므로, LFL = 1vol%로 놓고 MOC를 계산해야 합니다.

MOC는 LFL과 화학양론적 산소 요구량의 곱으로 계산하며, LFL 반올림 여부에 따라 결과가 크게 달라질 수 있습니다.

[응급구조학적 의의]

병원전 처치 현장에서 구급대원은 유증기 누출, 밀폐공간 내 가연성 가스 존재, 산업 현장 사고 등에 노출될 수 있습니다. 이때 공기 중 산소 농도가 21vol%보다 낮아지면 질식 위험이 있고, 반대로 가연성 증기가 존재하는 상태에서 산소 농도가 MOC 이상이면 착화원에 의해 폭발이 발생할 수 있습니다. 현장 안전을 확보하려면 산소 농도 측정과 함께 가연성 가스 농도가 폭발 하한계(LFL)와 상한계(UFL) 사이에 있는지, 그리고 산소 농도가 MOC 이상인지를 종합적으로 판단해야 합니다.

[계산식 요약]

| 단계 | 계산식 | 결과 |
| --- | --- | --- |
| 화학양론적 농도(C_st) | 100 / [1 + (8 / 0.21)] | 2.558vol% |
| LFL (Jones식) | 0.55 × C_st | 1.407vol% → 반올림 1vol% |
| MOC | LFL × 산소 몰수(8) | 8vol% |

[오답 분석]

1번 11.2vol%는 LFL을 반올림하지 않고 1.407vol%를 그대로 사용하여 MOC를 계산한 경우입니다. 3번 20.8vol%는 공기 중 산소 농도 21vol%와 혼동한 값으로 보입니다. 4번 1vol%는 LFL 값 자체를 MOC로 착각한 경우입니다.

핵심! 문제에서 "LFL 산출 후 정수 자리에서 반올림"이라는 지시를 반드시 먼저 수행한 뒤 MOC를 계산해야 합니다. 계산 순서와 반올림 시점을 정확히 지키는 것이 중요합니다.

## 임상 시나리오

MOC 계산 시 반올림 시점 주의LFL 반올림 후 MOC 산출
MOC 계산 문제에서 반올림 시점은 결과를 좌우하는 핵심 함정이다. 문제에서 LFL을 먼저 정수 자리에서 반올림하라고 명시한 경우, 1.407vol%를 1vol%로 만든 뒤 산소 몰수를 곱해야 한다.

펜테인(C5H12)의 완전연소반응식은 C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O이다. Jones식으로 LFL을 구하면 0.55 × 2.558 ≈ 1.407vol%이며, 반올림하여 1vol%로 놓고 산소 몰수 8을 곱하면 MOC는 8vol%가 된다.

주의LFL을 반올림하지 않고 1.407vol% 그대로 사용하면 MOC가 11.26vol%로 계산되어 오답(11.2vol%)을 선택하게 된다. 문제의 지시사항에서 반올림 단계를 반드시 확인할 것.

## 핵심 개념

- **최소산소농도(MOC)** — 가연성 가스나 증기가 공기 중에서 연소를 일으키기 위해 필요한 최소한의 산소 농도. 이보다 낮으면 폭발 범위 내 농도여도 연소가 일어나지 않는다.
- **Jones식** — 완전연소반응식의 화학양론적 계수를 이용해 연소하한계(LFL)를 추정하는 경험식. LFL = 0.55 × C_st로 계산한다.
- **화학양론적 농도(C_st)** — 완전연소에 필요한 가연성 물질의 부피 백분율. C_st = 100 / [1 + (산소 몰수 / 0.21)]로 구한다.
- **연소하한계(LFL)** — 가연성 물질이 공기 중에서 연소를 일으킬 수 있는 최소 농도. 이보다 낮으면 연소가 일어나지 않는다.

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