2022년 위험물산업기사실기 2회

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 기타 소화설비 능력단위는 용구와 용량별로 정해진 고정값이다.

• 소화전용 물통 — 8L가 0.3단위다.
• 수조(물통 3개 포함) — 80L가 1.5단위다.
• 수조(물통 6개 포함) — 190L가 2.5단위다.
• 마른 모래(삽 1개 포함) — 50L가 0.5단위다.
• 팽창질석·팽창진주암(삽 1개 포함) — 160L가 1.0단위다.

외우는 요령: 물통 8L, 모래 50L, 질석 160L을 먼저 잡고 수조는 80L-1.5, 190L-2.5로 짝지어 외운다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 5의 지정과산화물 옥내저장소 지붕 기준이다. 폭발 압력은 위로 빠지게 하면서, 지붕이 날아가거나 무너지지 않도록 보강하는 규정이다.

• 중도리·서까래 간격은 30cm 이하로 촘촘히 배치한다.
• 지붕 아래쪽 면에 한 변 45cm 이하의 환강·경량형강으로 강제 격자를 설치한다.
• 지붕 아래쪽 면에 철망을 쳐서 불연재료의 도리·보·서까래에 단단히 결합한다.
• 두께 5cm 이상, 너비 30cm 이상의 목재로 받침대를 설치한다.

외우는 요령: 간격 30, 격자 45, 받침대 5×30으로 30이 두 번 나온다.

[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 제3류 금수성 물질이다. 물이나 산과 반응하면 가연성 가스인 메탄(CH₄)이 나온다.

물과 반응하면 수산화알루미늄과 메탄이 생긴다.
Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄↑

염산과 반응해도 메탄이 나오는 것은 같지만, 알루미늄은 염화알루미늄이 된다.
Al₄C₃ + 12HCl → 4AlCl₃ + 3CH₄↑

혼동 주의: 탄화칼슘(CaC₂)은 물과 반응하면 메탄이 아니라 아세틸렌(C₂H₂)을 낸다.

[해설]

삼황화인(P₄S₃)과 오황화인(P₂S₅)은 인(P)과 황(S)으로만 이루어진 제2류 위험물이라 연소 생성물이 같다.

• 오산화인(P₂O₅) — 인이 산화된 것으로 흰 연기로 보인다.
• 이산화황(SO₂) — 황이 산화된 것으로 자극성 유독가스다.

반응식
P₄S₃ + 8O₂ → 2P₂O₅ + 3SO₂
2P₂S₅ + 15O₂ → 2P₂O₅ + 10SO₂

혼동 주의: 오황화인이 물과 반응할 때는 황화수소(H₂S)가 생기므로 연소 생성물과 구분한다.

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 별표 1의 품명 정의다. 인화성 고체와 철분은 제2류, 제2석유류는 제4류에 속한다.

• 인화성 고체는 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 40도 미만인 고체를 말한다.
• 철분은 철의 분말이며, 53마이크로미터 표준체를 통과하는 것이 50중량퍼센트 미만이면 위험물에서 제외한다.
• 제2석유류는 등유·경유, 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 21도 이상 70도 미만인 것을 말한다.

혼동 주의: 도료류 등으로 가연성 액체량이 40중량퍼센트 이하이면서 인화점 40도 이상·연소점 60도 이상인 것은 제2석유류에서 제외된다.

[해설]

불활성가스소화약제는 질소·아르곤·이산화탄소로 산소 농도를 낮춰 질식 소화하며, 이름의 숫자가 성분 비율을 나타낸다.

• IG-55 — 질소(N₂) 50%와 아르곤(Ar) 50%로 된 2성분계다.
• IG-541 — 이산화탄소(CO₂) 8%, 아르곤(Ar) 40%, 질소(N₂) 52%로 된 3성분계다.

외우는 요령: 숫자는 앞자리부터 N₂·Ar·CO₂ 순서로 각 성분 비율의 첫 자리를 뜻한다(IG-541 = N₂ 52·Ar 40·CO₂ 8≒10).

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 소요단위 기준에서는 제조소·취급소인지 저장소인지, 외벽이 내화구조인지에 따라 1소요단위 면적이 달라진다.

• 제조소·취급소는 외벽이 내화구조이면 100m², 내화구조가 아니면 50m²가 1소요단위다.
• 저장소는 외벽이 내화구조이면 150m², 내화구조가 아니면 75m²가 1소요단위다.

외벽이 내화구조인 제조소
300 ÷ 100 = 3소요단위

내화구조가 아닌 제조소
300 ÷ 50 = 6소요단위

외벽이 내화구조인 저장소
300 ÷ 150 = 2소요단위

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

[해설]

염소산칼륨은 가열하면 염화칼륨과 산소로 완전분해된다.
2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

분자량 = 39 + 35.5 + 16 × 3 = 122.5
몰수 = 24,500 g ÷ 122.5 = 200 mol
O₂ = 200 × 3/2 = 300 mol
부피 = 300 × 22.4 L = 6,720 L = 6.72 m³

표준상태에서 기체 1mol은 22.4 L이고, 1 m³ = 1,000 L로 환산한다.

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

②: 브로민산염류, 아이오딘산염류, 질산염류 중 2가지

③: 황화인, 적린, 황 중 2가지

④: 제1석유류, 알코올류

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 위험등급 구분이다. 대체로 지정수량이 작을수록 위험등급이 높다.

• 제1류 위험등급 I은 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물이다(지정수량 50kg).
• 제1류 위험등급 II는 브로민산염류·아이오딘산염류·질산염류이다(지정수량 300kg).
• 제2류 위험등급 II는 황화인·적린·황이다(지정수량 100kg).
• 제4류 위험등급 II는 제1석유류·알코올류이다.

혼동 주의: 제4류 중 특수인화물은 위험등급 I이고, 제2석유류 이하는 위험등급 III이다.

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

[해설]

물과 반응해 기체를 내는 것은 인화물·무기과산화물·알칼리금속이다. 일반 산화성 고체 염류는 물에 녹기만 한다.

• 인화칼슘 — 유독성 기체인 포스핀이 발생한다.
  Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
• 질산암모늄 — 물에 녹으면서 열을 흡수할 뿐 기체는 나오지 않는다.
• 과산화칼륨 — 알칼리금속 과산화물이라 산소를 낸다.
  2K₂O₂ + 2H₂O → 4KOH + O₂
• 금속리튬 — 알칼리금속이라 수소를 낸다.
  2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂
• 염소산칼륨 — 물에 녹을 뿐 기체를 내지 않는다.

혼동 주의: 같은 제1류라도 무기과산화물(과산화칼륨)만 물과 반응해 산소를 내므로 물을 뿌려 끄는 주수소화를 하면 안 된다.

[해설]

나이트로셀룰로오스는 셀룰로오스를 진한 질산과 반응시켜 질산에스터로 만든 물질이다. 함께 넣는 진한 황산은 반응에서 생기는 물을 빼앗는 탈수제 역할을 한다.

• 품명은 질산과 에스터 결합을 이루므로 제5류 질산에스터류다.
• 지정수량은 폭발 위험이 커 10kg으로 적다.
• 제5류 자기반응성물질이므로 운반용기 외부에 화기엄금·충격주의를 표시한다.

분자 안에 산소가 있어 외부 산소 없이도 연소한다. 그래서 물이나 알코올로 적셔 안정하게 저장한다.

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

②: I등급

③: 40℃ 이하

[해설]

산화프로필렌(C₃H₆O)은 제4류 특수인화물로 아세트알데하이드등에 속한다.

분자량 = 12 × 3 + 1 × 6 + 16 = 58
증기비중 = 58 ÷ 28.84 ≒ 2.01

• 위험등급 — 특수인화물은 제4류 중 가장 위험해 I등급이다.
• 이동저장탱크 온도 — 보냉장치가 없으면 아세트알데하이드등·디에틸에터등을 40℃ 이하로 유지한다.

혼동 주의: 보냉장치가 있으면 40℃가 아니라 해당 위험물의 비점 이하로 유지한다.

[해설]

금속칼륨은 제3류 위험물 중 금수성·자연발화성 물질이다. 반응성이 매우 커서 이산화탄소나 알코올과도 격렬히 반응한다.

이산화탄소와의 반응:
4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C↑

칼륨이 CO₂를 환원시켜 탄소를 유리시키므로 CO₂ 소화기는 칼륨 화재에 쓸 수 없다.

에탄올과의 반응:
2K + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅OK + H₂↑

에탄올과 반응하면 칼륨에틸레이트(C₂H₅OK)가 생기고 가연성인 수소가 발생한다. 물과 반응할 때보다는 완만하다.

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1은 같은 유별 안에서도 품명별 위험도에 따라 지정수량을 다르게 정한다.

• 제2류의 성질은 가연성고체로, 불에 잘 타는 고체라는 뜻이다.
• 제1류 중 과망간산염류와 같은 1,000kg 그룹에 드는 품명이 다이크로뮴산염류(구 중크롬산염류)다.
• 제2류 중 1,000kg인 품명은 인화성고체로, 철분·금속분·마그네슘(500kg)보다 지정수량이 크다.
• 아이오딘산염류는 질산염류·브로민산염류와 같은 300kg 그룹이다.
• 제2석유류 비수용성은 1,000L로, 수용성(2,000L)의 절반이다.
• 제3석유류 수용성은 4,000L로, 비수용성(2,000L)의 2배다.

외우는 요령: 제4류는 같은 석유류에서 수용성이 비수용성의 2배다(물에 희석되므로 덜 위험하게 본다).

명칭 안내: 위험물안전관리법 시행령 [별표 1](개정 2024. 4. 30.)의 현행 표기는 다이크로뮴산염류(구 중크롬산염류)·과망가니즈산염류(구 과망간산염류)·브로민산염류·아이오딘산염류다. 답안은 현행 명칭과 구 명칭 모두 인정한다.

[해설]

아세트알데하이드(CH₃CHO)가 산화되면 알데하이드기(-CHO)가 카복실기(-COOH)로 바뀌어 아세트산(초산)이 된다.

시성식은 작용기를 드러내 쓰므로 CH₃COOH로 쓴다.

완전연소하면 탄소는 CO₂, 수소는 H₂O가 된다.
CH₃COOH + 2O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

아세트산은 제2석유류(수용성)이므로 옥내저장소 바닥면적은 2,000m² 이하다.

혼동 주의: 제4류 중 특수인화물·제1석유류·알코올류는 1,000m² 이하다.

[해설]

분자량 100.5·비중 1.76의 무색 유동성 액체로 물과 닿으면 발열하는 물질은 과염소산(HClO₄)이며, 산화성 액체인 제6류 위험물(지정수량 300kg)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4는 제6류 위험물을 취급하는 제조소를 안전거리 적용 대상에서 제외하므로 병원과의 안전거리는 해당없음이다.

보유공지 너비는 지정수량 배수로 정한다.
5,000kg ÷ 300kg ≈ 16.7배
지정수량 10배 초과 구간이므로 너비 5m 이상(10배 이하는 3m 이상)이다.

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

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 옥내저장소 저장기준에서 나오는 수치다.

• 자연발화 우려 위험물을 다량 저장할 때는 지정수량 10배 이하마다 구분하고 상호간 0.3m 이상 간격을 둔다.
• 기계로 하역하는 구조의 용기만 겹쳐 쌓을 때는 6m를 넘지 않는다.
• 제3석유류·제4석유류·동식물유류 용기만 겹쳐 쌓을 때는 4m를 넘지 않는다.
• 그 밖의 경우에는 3m를 넘지 않는다.
• 용기에 수납해 저장하는 위험물의 온도는 55℃를 넘지 않게 한다.

외우는 요령: 겹쳐 쌓기 높이는 기계 하역 6 → 고인화점 기름 4 → 나머지 3 순으로 줄어든다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 제조소 옥외 위험물취급탱크의 방유제 용량은 탱크가 1기면 그 용량의 50%, 2기 이상이면 최대 탱크의 50%에 나머지 탱크 합계의 10%를 더한 값 이상이다.

50만L 1기만 둔 방유제:
50 × 0.5 = 25만L

나머지 탱크(100만L, 50만L, 10만L×3)를 둔 방유제는 나머지 합이 50 + 30 = 80만L이다.
100 × 0.5 + 80 × 0.1 = 58만L

전체 최소용량 합계:
25 + 58 = 83만L

혼동 주의: 옥외탱크저장소 방유제는 최대 탱크 용량의 110% 이상으로, 제조소 기준과 산식이 다르다.

[해설]

탱크 용량은 내용적에서 공간용적을 뺀 값이고, 위험물안전관리법령상 공간용적은 내용적의 5/100 이상 10/100 이하이다. 따라서 공간용적을 5%로 잡으면 최대 용량, 10%로 잡으면 최소 용량이 된다.

타원형 단면 가로형 탱크의 내용적은 다음과 같다.
V = πab/4 × (l + (l₁+l₂)/3)
= π×2×1.5/4 × (3 + 0.6/3)
≈ 7.540 m³

최대 용량 = 7.540 × 0.95 ≈ 7.16 m³
최소 용량 = 7.540 × 0.90 ≈ 6.79 m³