[해설]

기타 소화설비의 능력단위는 소화전용 물통·수조·마른 모래·팽창질석 같은 간이 소화용구가 갖는 소화 능력을 표준화한 값으로, 용기 종류와 용량마다 정해진 고정값을 그대로 적용한다.

소화전용 물통은 8L에 0.3단위이고, 물통 3개를 포함한 80L 수조는 1.5단위, 물통 6개를 포함한 190L 수조는 2.5단위다.

마른 모래는 삽 1개를 포함해 50L에 0.5단위, 팽창질석 또는 팽창진주암은 삽 1개를 포함해 160L에 1.0단위로, 같은 부피라도 소화재 종류에 따라 능력단위가 다르게 배정된다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

지정과산화물을 저장하는 옥내저장소는 폭발 시 압력이 위로 빠지도록 지붕을 만들되, 지붕 자재가 흩날리거나 무너지지 않도록 보강하는 이중 기준을 둔다.

지붕을 지지하는 중도리 또는 서까래의 간격은 30cm 이하로 촘촘히 배치하고, 지붕 아래쪽 면에는 한 변의 길이가 45cm 이하인 환강·경량형강 등으로 강제 격자를 설치한다.

또 지붕 아래쪽 면에 철망을 쳐서 불연재료의 도리·보·서까래에 단단히 결합시키고, 두께 5cm 이상·너비 30cm 이상의 목재 받침대를 설치해 폭발압은 위로 유도하면서 붕괴는 막는 구조로 만든다.

[해설]

트리에틸알루미늄은 알코올과 만나면 알루미늄-탄소 결합이 끊어지고 알루미늄-산소 결합으로 치환되면서 에탄(C₂H₆)을 발생시키는 반응이 핵심이다.

① $(\mathrm{C_2H_5})_3\mathrm{Al} + 3\mathrm{CH_3OH} \rightarrow \mathrm{Al(CH_3O)_3} + 3\mathrm{C_2H_6}\uparrow$

생성물 중 알루미늄 화합물은 고체이고 에탄만 상온에서 기체인 가연성 물질이므로, ②는 에탄의 완전연소반응식을 쓰면 된다.

② $2\mathrm{C_2H_6} + 7\mathrm{O_2} \rightarrow 4\mathrm{CO_2} + 6\mathrm{H_2O}$

[해설]

탄화알루미늄(Al₄C₃)은 물이나 산과 반응하면 탄소 골격이 메탄(CH₄)으로 떨어져 나오는 대표적 금수성물질(제3류, 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물)이다.

① $\mathrm{Al_4C_3} + 12\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{CH_4}\uparrow$

염산과 반응할 때도 메탄이 나오는 것은 같고, 알루미늄만 수산화물 대신 염화알루미늄이 된다는 점만 다르다.

② $\mathrm{Al_4C_3} + 12\mathrm{HCl} \rightarrow 4\mathrm{AlCl_3} + 3\mathrm{CH_4}\uparrow$

[해설]

삼황화인(P₄S₃)과 오황화인(P₂S₅)은 모두 인과 황으로만 이루어진 제2류 위험물이므로, 연소하면 각 원소가 산소와 결합해 오산화인(P₂O₅)과 이산화황(SO₂)이라는 같은 두 가지 생성물을 내놓는다.

인과 황의 구성 비율만 다를 뿐 연소 생성물의 종류는 동일하다는 점이 채점 포인트이며, 오산화인은 백색 연기로, 이산화황은 자극성 유독가스로 나타난다.

①: 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 40도 미만인 고체

②: 철의 분말로서, 53마이크로미터 표준체를 통과하는 것이 50중량퍼센트 미만인 것은 제외

③: 등유, 경유, 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 21도 이상 70도 미만인 것

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표1 정의다. 인화성 고체는 제2류, 철분도 제2류(지정수량 500kg), 제2석유류는 제4류다.

철분은 53마이크로미터의 표준체 통과분이 50중량퍼센트 미만이면 위험물에서 빠지고, 제2석유류는 도료류처럼 가연성 액체량 40중량퍼센트 이하이면서 인화점 40도 이상·연소점 60도 이상인 것은 제외한다.

[해설]

불활성가스소화약제는 이산화탄소·질소·아르곤 같은 불연성 기체로 산소 농도를 희석해 소화하는 약제로, IG-55와 IG-541은 구성 성분과 비율로 구분된다.

IG-55는 질소(N₂) 50%와 아르곤(Ar) 50%의 2성분계이다.

IG-541은 이산화탄소(CO₂) 8%, 아르곤(Ar) 40%, 질소(N₂) 52%의 3성분계로, 소량의 CO₂가 인체의 산소 이용 효율을 보조하도록 배합돼 있다는 점이 IG-55와의 차이다.

[해설]

소요단위는 소화설비 설치 규모를 정하는 기준 단위로, 건축물 구조(내화 여부)와 제조소·취급소인지 저장소인지에 따라 1소요단위에 해당하는 연면적이 다르게 정해져 있다.

제조소·취급소는 외벽이 내화구조이면 연면적 100㎡, 내화구조가 아니면 50㎡를 1소요단위로 보고, 저장소는 외벽이 내화구조이면 150㎡를 1소요단위로 본다.

① $\dfrac{300}{100} = 3$소요단위
② $\dfrac{300}{50} = 6$소요단위
③ $\dfrac{300}{150} = 2$소요단위

같은 면적이라도 내화구조가 아니면 화재 확산 위험이 커 소요단위가 두 배로 늘고, 저장소는 제조소보다 위험 부하가 낮게 평가돼 기준 면적이 더 넓게 잡힌다는 점이 핵심이다.

①: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂
②: $\frac{24500}{122.5} \times \frac{3}{2} \times 22.4 = 6720$ L → 6.72 m³

[해설]

염소산칼륨 분자량 = 39 + 35.5 + 16 × 3 = 122.5 g/mol이므로 24.5kg(24500g)은 200mol이다.

반응식에서 KClO₃ 2mol당 O₂ 3mol이 나오므로 산소는 300mol이고, 표준상태에서 300 × 22.4 = 6720L = 6.72m³이다.

①: 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물 중 3가지

②: 브로민산염류, 아이오딘산염류, 질산염류 중 2가지

③: 황화인, 적린, 황 중 2가지

④: 제1석유류, 알코올류

[해설]

위험등급 I: 제1류 중 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물, 제3류 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린, 제4류 중 특수인화물, 제5류 중 지정수량 10kg인 품명, 제6류 전부

위험등급 II: 제1류 중 브로민산염류·아이오딘산염류·질산염류, 제2류 중 황화인·적린·황, 제3류 중 알칼리금속(칼륨·나트륨 제외)·알칼리토금속·유기금속화합물, 제4류 중 제1석유류·알코올류, 제5류 중 위험등급 I 외의 것

위 품명에 들지 않는 나머지는 모두 위험등급 III이다.

①: 포스핀(PH₃)
②: 해당없음
③: 산소(O₂)
④: 수소(H₂)
⑤: 해당없음

[해설]

· 인화칼슘: Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
· 과산화칼륨: 2K₂O₂ + 2H₂O → 4KOH + O₂
· 금속리튬: 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂

질산암모늄과 염소산칼륨은 제1류지만 물에 녹기만 할 뿐 기체를 내지 않는다.

[해설]

나이트로셀룰로오스는 셀룰로오스(섬유소)의 하이드록시기를 진한 질산으로 에스터화시켜 만들며, 함께 넣는 진한 황산은 반응에서 생기는 물을 빼앗아 반응을 밀어주는 탈수제 역할을 한다.

질산과 에스터 결합을 이룬 구조이므로 품명은 질산에스터류(제5류 자기반응성물질)로 분류되고, 다른 질산에스터류와 마찬가지로 위험성이 커 지정수량은 10kg으로 소량이다.

제5류 위험물은 분자 안에 산소를 품고 있어 외부 산소 공급 없이도 연소하고 충격·마찰에도 민감하므로, 운반용기 외부에 표시할 주의사항은 화기엄금·충격주의 두 가지다.

①: 분자량(C₃H₆O) = 12×3 + 1×6 + 16 = 58
증기비중 = $\frac{58}{28.84}$ = 2.01(≒2)

②: I등급

③: 40℃ 이하

[해설]

산화프로필렌(CH₃CHOCH₂, C₃H₆O)은 제4류 특수인화물로 지정수량 50L, 위험등급 I이다.

증기비중 = 분자량 ÷ 공기 평균분자량(28.84) = 58 ÷ 28.84 ≒ 2.01이다.

보냉장치가 있으면 비점 이하, 없으면 40℃ 이하로 유지한다. 또 은·수은·구리·마그네슘과 접촉하면 폭발성 아세틸라이드를 생성하므로 이들 재질의 사용을 금지한다.

[해설]

금속칼륨은 반응성이 매우 커서 이산화탄소나 알코올처럼 소화용·불활성으로 여겨지는 물질과도 반응하므로, 이런 물질과의 접촉을 피해야 하는 대표적 금수성·자연발화성 물질이다.

① $4\mathrm{K} + 3\mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{K_2CO_3} + \mathrm{C}\uparrow$

칼륨이 CO₂를 환원시켜 탄소를 유리시키므로 CO₂ 소화기는 칼륨 화재에 오히려 위험하며, 에탄올 같은 알코올과는 물보다 완만하지만 여전히 수소 기체를 내며 반응해 칼륨에틸레이트를 만든다.

② $2\mathrm{K} + 2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5OK} + \mathrm{H_2}\uparrow$

[해설]

이 표는 위험물안전관리법령상 유별·품명별 지정수량 체계를 확인하는 문제로, 같은 유별이라도 품명에 따라 지정수량 등급이 나뉜다는 점이 핵심이다.

제1류에서 아이오딘산염류는 질산염류·브로민산염류와 함께 지정수량 300kg 그룹에 속하고, 과망간산염류와 같은 1,000kg 그룹에 들어가는 품명이 중크로뮴산염류다.

제2류의 성질은 가연성고체이며, 철분·금속분·마그네슘은 지정수량 500kg 그룹인 반면 인화성고체는 그보다 위험성이 낮아 1,000kg 그룹으로 분류된다.

제4류는 같은 석유류라도 비수용성이 수용성보다 위험성이 커 지정수량이 절반으로 작으므로, 제2석유류 비수용성은 1,000L, 제3석유류 수용성은 4,000L이다.

[해설]

아세트알데하이드(CH₃CHO)가 산화되면 카복실기가 생겨 아세트산(초산, CH₃COOH)이 된다.

완전연소반응식은 탄소·수소가 각각 CO₂와 H₂O로 산화되는 반응이므로 $\mathrm{CH_3COOH + 2O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O}$ 로 계수를 맞춘다.

아세트산은 제2석유류(수용성)에 해당해 특수인화물·제1석유류·알코올류처럼 위험도가 큰 그룹(바닥면적 1,000m² 이하)에 속하지 않으므로, 옥내저장소 바닥면적 기준은 2,000m² 이하가 적용된다.

[해설]

분자량 100.5·비중 1.76의 무색 유동성 액체이며 물과 반응해 발열하는 성질은 과염소산(HClO₄)의 특징과 일치하며, 제6류 위험물(산화성 액체)로 분류된다.

제6류 위험물만을 취급하는 제조소는 안전거리 규정 적용 대상에서 제외되므로 병원과의 거리는 '해당없음'이 된다.

보유공지는 취급수량 5,000kg을 과염소산 지정수량(300kg)으로 나눈 배수가 10배를 초과하므로(약 16.7배), 지정수량 10배 초과 구간의 기준인 5m 이상이 적용된다.

①: 10배
②: 0.3m
③: 6m
④: 4m
⑤: 3m
⑥: 55℃

[해설]

옥내저장소 저장기준(위험물안전관리법 시행규칙 별표18)

· 자연발화 우려가 있거나 재해가 현저히 증대할 우려가 있는 위험물을 다량 저장할 때는 지정수량 10배 이하마다 구분하고 상호간 0.3m 이상의 간격을 둔다.
· 겹쳐 쌓는 높이: 기계 하역 구조 용기 6m, 제4류 중 제3석유류·제4석유류·동식물유류 4m, 그 밖의 경우 3m를 초과할 수 없다. 제3석유류든 동식물유류든 모두 4m로 같다.
· 용기에 수납하여 저장하는 위험물의 온도는 55℃를 넘지 않도록 한다.

[해설]

제조소의 옥외취급탱크 방유제 용량은 위험물안전관리법 시행규칙 별표4에 따라 탱크가 1기이면 그 탱크 용량의 50% 이상, 2기 이상이면 최대 탱크 용량의 50%에 나머지 탱크 용량 합계의 10%를 더한 값 이상으로 산정한다(옥외탱크저장소의 110% 기준과 다른 산식이다).

50만L 1기만 설치한 방유제는 탱크가 하나이므로 $50 \times 0.5 = 25$ 만L이다.

나머지 탱크(100만L 1기, 50만L 1기, 10만L 3기)를 모은 방유제는 최대 탱크가 100만L이고 나머지 합이 $50 + 10 \times 3 = 80$ 만L이므로 $100 \times 0.5 + 80 \times 0.1 = 58$ 만L이다.

두 방유제를 합치면 $25 + 58 = 83$ 만L이 전체 최소용량 합계가 된다.

[해설]

가로형 타원통 탱크의 내용적은 $V=\dfrac{\pi a b}{4}\left(l+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right)$ 로 구하며, 여기서 공간용적(5~10%)을 제외한 값이 실제 저장 용량이 된다.

내용적은 $\dfrac{\pi \times 2 \times 1.5}{4}\left(3+\dfrac{0.3+0.3}{3}\right) \approx 7.540\,\mathrm{m^3}$ 이다.

공간용적을 5%로 잡아 95%를 사용하면 최대값 $7.540 \times 0.95 \approx 7.16\,\mathrm{m^3}$, 공간용적을 10%로 잡아 90%를 사용하면 최소값 $7.540 \times 0.90 \approx 6.79\,\mathrm{m^3}$ 가 된다.