공연비(AFR): 부피 기준·무게 기준 계산 방법과 공식 정리
한 줄 개념
공연비(AFR, Air-Fuel Ratio)는 공기의 양 ÷ 연료의 양입니다. 같은 연료라도 부피(몰) 기준과 무게 기준의 값이 크게 다르므로, 문제에서 어느 기준을 묻는지 먼저 확인합니다.
핵심 공식 카드
| 항목 | 공식·외울 것 |
|---|---|
| 공기 몰수 | 필요 O₂ 몰수 ÷ 0.21 |
| 부피(몰) 기준 | AFR = 공기 몰수 ÷ 연료 몰수 |
| 무게 기준 | AFR = (공기 몰수 × 28.95) ÷ (연료 몰수 × 연료 분자량) |
| 실제 | 실제 AFR = m × 이론 AFR |
| 원소 조성 연료 | 무게 기준 이론 AFR = A₀ (kg/kg) |
| 공기 분자량 | 28.95 (교재에 따라 29) |
| 분자량 | C₃H₈ 44 / C₆H₆ 78 / C₈H₁₈ 114 |
무료 샘플 예제
(대기형): 옥탄의 이론 공연비 옥탄(C₈ H₁₈ )의 완전연소 시 이론 공연비를 몰 기준과 무게 기준으로 각각 구하시오. (공기 분자량 28.95)
① 반응식: C₈ H₁₈ + 12.5O₂ → 8CO₂ + 9H₂O (15장 표)
② 공기 몰수 = 12.5 ÷ 0.21 = 59.523810… mol (연료 1 mol당)
③ 몰 기준 AFR = 59.523810 ÷ 1 = 59.52 mol/mol
④ 옥탄 분자량 = 8 × 12 + 18 × 1 = 114
⑤ 무게 기준 AFR = (59.523810 × 28.95) ÷ (1 × 114) = 1,723.2143 ÷ 114 = 15.1159…
답: 몰 기준 59.52 mol/mol, 무게 기준 15.12 kg/kg
🖩 계산기: 12.5 ÷ 0.21 = → Ans × 28.95 ÷ 114 = 공기 분자량을 29로 쓰는 교재의 답은 15.14 kg/kg입니다. 문제에 공기 분자량이 주어지면 그 값을 씁니다.
수험생이 자주 틀리는 점
- 부피 기준과 무게 기준 혼동: 프로판은 부피 23.81, 무게 15.67로 값이 전혀 다릅니다. 묻는 단위를 먼저 확인합니다.
- 산소 몰수를 공기 몰수로 착각: 반드시 0.21로 나눠 공기 몰수로 바꿉니다.
- 연료 분자량 계산 실수: 옥탄은 114, 벤젠은 78입니다. H가 18개면 18 × 1입니다.
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이 페이지는 요약입니다. 공식이 왜 그렇게 생겼는지 설명하는 원리, 예제 4개의 단계별 풀이, 계산기 입력 순서, 시험 전날 보는 인쇄용 카드는 전자책 「환경기사 3종 공통 계산 기초」(182쪽, 예제 101개)에 있습니다.