정답: 3번
메탄(CH₄), 프로판(C₃H₈), 부탄(C₄H₁₀), 아세틸렌(C₂H₂)의 완전연소 반응식은 다음과 같다. 공기 중 산소의 부피 농도를 약 21%로 가정한다.

1.  **메탄 (CH₄)**
    CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
    1몰의 메탄이 완전 연소하려면 2몰의 산소가 필요하다.
    필요한 공기량 = \(2 \text{ mol O}_2 / 0.21 \approx 9.52 \text{ mol air}\)
    완전연소조성농도 = \(1 \text{ mol CH}_4 / (1 \text{ mol CH}_4 + 9.52 \text{ mol air}) \approx 0.095 = 9.5\%\)

2.  **프로판 (C₃H₈)**
    C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
    1몰의 프로판이 완전 연소하려면 5몰의 산소가 필요하다.
    필요한 공기량 = \(5 \text{ mol O}_2 / 0.21 \approx 23.81 \text{ mol air}\)
    완전연소조성농도 = \(1 \text{ mol C}_3\text{H}_8 / (1 \text{ mol C}_3\text{H}_8 + 23.81 \text{ mol air}) \approx 0.040 = 4.0\%\)

3.  **부탄 (C₄H₁₀)**
    C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O
    1몰의 부탄이 완전 연소하려면 6.5몰의 산소가 필요하다.
    필요한 공기량 = \(6.5 \text{ mol O}_2 / 0.21 \approx 30.95 \text{ mol air}\)
    완전연소조성농도 = \(1 \text{ mol C}_4\text{H}_{10} / (1 \text{ mol C}_4\text{H}_{10} + 30.95 \text{ mol air}) \approx 0.031 = 3.1\%\)

4.  **아세틸렌 (C₂H₂)**
    C₂H₂ + 2.5O₂ → 2CO₂ + H₂O
    1몰의 아세틸렌이 완전 연소하려면 2.5몰의 산소가 필요하다.
    필요한 공기량 = \(2.5 \text{ mol O}_2 / 0.21 \approx 11.90 \text{ mol air}\)
    완전연소조성농도 = \(1 \text{ mol C}_2\text{H}_2 / (1 \text{ mol C}_2\text{H}_2 + 11.90 \text{ mol air}) \approx 0.077 = 7.7\%\)

각 물질의 완전연소조성농도를 비교하면 다음과 같다.
메탄: 9.5%
프로판: 4.0%
부탄: 3.1%
아세틸렌: 7.7%

이들 중 완전연소조성농도가 가장 낮은 것은 부탄(C₄H₁₀)이다.