2021년 위험물산업기사실기 2회

①: 아세톤
②: CH₃COCH₃ — 가운데 카보닐 탄소(C=O)에 양쪽으로 메틸기(-CH₃)가 결합 (H₃C-CO-CH₃)
③: 메틸에틸케톤, 아세톤

[해설]

제1석유류는 1기압에서 인화점 21℃ 미만인 액체이다. 보기 중 인화점이 가장 낮은 것은 아세톤(약 -18℃)이다.

• 아세톤 구조 — 카보닐기(C=O) 탄소의 양쪽에 메틸기가 하나씩 붙은 H₃C-CO-CH₃ 형태이다.
• 제1석유류 — 아세톤과 메틸에틸케톤(인화점 약 -7℃)이 해당한다.
• 메탄올 — 인화점이 11℃이지만 탄소 수 1~3의 포화 1가 알코올이므로 알코올류로 따로 분류된다.
• 클로로벤젠·아닐린 — 인화점이 21℃ 이상이라 각각 제2석유류와 제3석유류에 해당한다.

혼동 주의: 인화점이 21℃ 미만이어도 메탄올처럼 알코올류 정의에 드는 물질은 석유류로 세지 않는다.

[해설]

아세톤($\mathrm{CH_3COCH_3}$)의 완전연소반응식은 $\mathrm{CH_3COCH_3 + 4O_2 \rightarrow 3CO_2 + 3H_2O}$이며, 이론공기량과 CO₂ 부피는 이 반응식의 몰수비를 표준상태 부피(22.4L/mol)로 환산해 구한다.

아세톤의 분자량은 58g/mol이므로
$n = \dfrac{200}{58} = 3.448\,\mathrm{mol}$
필요한 산소는 계수 4를 곱해 $4 \times 3.448 = 13.79\,\mathrm{mol}$이고, 공기 중 산소 비율 21%로 나눈 뒤 22.4L/mol을 곱하면
$\dfrac{13.79}{0.21} \times 22.4 = 1471.27\,\mathrm{L}$

발생하는 이산화탄소는 계수 3을 곱해
$3.448 \times 3 \times 22.4 = 231.73\,\mathrm{L}$
O₂ 계수(4)와 CO₂ 계수(3)를 혼동하지 않는 것이 채점 포인트다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 옥내소화전설비 기준 수치다.

• 수평거리 25m 이하 — 각 층 어느 부분에서도 호스접속구까지 이 거리 안에 들도록 배치한다.
• 수원 7.8m³ — 260L/min × 30분 = 7,800L이므로 설치개수(최대 5개)에 곱한다.
• 방수압력 350kPa 이상·방수량 260L/min 이상 — 모든 소화전을 동시에 사용해도 노즐선단에서 확보해야 하는 성능이다.

혼동 주의: 옥외소화전은 수평거리 40m, 수원 13.5m³, 방수량 450L/min(방수압력은 같은 350kPa)이다.

[해설]

칼륨은 제3류 위험물(금수성 물질)이다. 물이나 알코올과 반응하면 가연성 기체인 수소(H₂)를 낸다.

물과 반응하면 수산화칼륨과 수소가 생긴다.
2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

이산화탄소와 반응하면 탄산칼륨이 생기고, 탈 수 있는 탄소가 떨어져 나온다.
4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C

에탄올과 반응하면 칼륨에틸레이트(C₂H₅OK)와 수소가 생긴다.
2K + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅OK + H₂

그래서 칼륨 화재에는 물과 CO₂ 소화약제를 모두 쓸 수 없고, 마른모래 등으로 덮어 끈다.

①: 과산화나트륨
②: 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑

[해설]

제1류 무기과산화물인 과산화나트륨은 염산과 반응해 제6류 위험물인 과산화수소를 만든다.
Na₂O₂ + 2HCl → 2NaCl + H₂O₂

물과 만나면 수산화나트륨과 산소를 내면서 크게 발열한다.
2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑

혼동 주의: 마그네슘은 염산과 반응해 수소를 내고 과망간산칼륨은 염소를 내므로, 둘 다 제6류 위험물을 만들지 않는다.

①: 3
②: 5
③: 9
④: 12
⑤: 15
⑥: 당해 탱크의 수평단면의 최대지름(가로형인 경우에는 긴 변)과 높이 중 큰 것과 같은 거리 이상(다만, 30m 초과의 경우에는 30m 이상으로 할 수 있고, 15m 미만의 경우에는 15m 이상으로 하여야 한다)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 옥외탱크저장소 보유공지는 지정수량 배수가 커질수록 넓어진다.

• 500배 이하는 3m, 500배 초과~1,000배 이하는 5m 이상이다.
• 1,000배 초과~2,000배 이하는 9m, 2,000배 초과~3,000배 이하는 12m 이상이다.
• 3,000배 초과~4,000배 이하는 15m 이상이다.
• 4,000배 초과는 탱크 수평단면 최대지름(가로형은 긴 변)과 높이 중 큰 값 이상으로 한다.

4,000배 초과 구간은 그 값이 30m를 넘으면 30m로 줄일 수 있고, 15m 미만이면 15m 이상으로 늘려야 한다.

외우는 요령: 3·5·9·12·15m를 순서대로 외우고, 마지막 구간만 탱크 크기로 정해진다고 기억한다.

[해설]

적린(제2류)과 동소체이면서 자연발화성인 제3류 위험물은 황린(P₄)이다. 공기 중에서 쉽게 자연발화하므로 물속에 저장한다.

연소하면 흰 연기인 오산화인이 생긴다.
P₄ + 5O₂ → 2P₂O₅

황린은 지정수량 20kg의 위험등급 I 물질이다. 옥내저장소에 황린 등 위험등급 I급 제3류를 저장하면 바닥면적은 1,000m² 이하로 제한된다.

①: 제2류, 제3류, 제4류, 제5류 위험물
②: 제1류, 제3류, 제6류 위험물
③: 제1류, 제2류, 제5류, 제6류 위험물
④: 제1류, 제6류 위험물
⑤: 제1류, 제3류, 제6류 위험물
⑥: 제2류, 제3류, 제4류, 제5류 위험물

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19에 따르면 운반할 때 함께 실을 수 있는 조합은 다섯 가지뿐이다. 제1류와 제6류, 제2류와 제4류, 제2류와 제5류, 제3류와 제4류, 제4류와 제5류이며 나머지는 모두 함께 실을 수 없다.

• 제1류는 제6류와만 함께 실을 수 있다.
• 제2류는 제4류·제5류와만 함께 실을 수 있다.
• 제3류는 제4류와만 함께 실을 수 있다.
• 제4류는 제2류·제3류·제5류와 함께 실을 수 있다.
• 제5류는 제2류·제4류와 함께 실을 수 있다.
• 제6류는 제1류와만 함께 실을 수 있다.

외우는 요령: 423·524·61로 외운다. 4류는 2·3류와, 5류는 2·4류와, 6류는 1류와 섞을 수 있다는 뜻이다.

지정수량의 1/10 이하인 위험물에는 이 혼재 기준을 적용하지 않는다.

①: 30 (30℃ 이하)
②: 15 (15℃ 이하)
③: 40 (40℃ 이하)
④: 40 (40℃ 이하)
⑤: 30 (30℃ 이하)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 저장기준이다. 특수인화물을 옥외·옥내·지하저장탱크에 저장할 때 유지해야 하는 온도를 정한다.

• 압력탱크 외 탱크 — 산화프로필렌과 다이에틸에터는 30℃ 이하로 유지한다.
• 압력탱크 외 탱크 — 아세트알데하이드는 15℃ 이하로 유지한다.
• 압력탱크 — 아세트알데하이드 등·다이에틸에터 등은 종류에 관계없이 40℃ 이하로 유지한다.

외우는 요령: 끓는점이 약 21℃로 가장 낮은 아세트알데하이드만 15℃로 더 낮게 잡는다.

[해설]

물속에 저장하는 제4류 특수인화물은 이황화탄소(CS₂)로, 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 수조 저장으로 가연성 증기 발생을 억제한다.

연소하면 $\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}$로 반응해 유독성 기체인 이산화황(SO₂)이 생성된다.

증기비중은 공기의 평균분자량과의 비로 구한다.
$\mathrm{CS_2} = 12 + 32 \times 2 = 76$
$\dfrac{76}{28.84} = 2.635 \approx 2.64$
옥외저장탱크에 저장하는 경우에는 두께 0.2m 이상의 철근콘크리트 수조에 넣어 보관해야 한다.

[해설]

세 물질 모두 제2류 위험물(가연성 고체)로, 산소와 결합해 산화물이 되며 계수 균형이 채점 핵심이다.

오황화인은 인이 오산화인, 황이 이산화황(아황산가스)이 된다.
2P₂S₅ + 15O₂ → 2P₂O₅ + 10SO₂

마그네슘은 강한 백색광을 내며 산화마그네슘이 된다.
2Mg + O₂ → 2MgO

알루미늄은 산화알루미늄(알루미나)이 된다.
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

혼동 주의: 마그네슘·알루미늄 분말은 물과 반응해 수소를 내므로 주수소화 대신 마른모래 등으로 질식소화한다.

[해설]

질산암모늄(NH₄NO₃) 800g이 600℃에서 열분해될 때 발생하는 기체 부피는, 반응식의 몰수비로 구한 기체 몰수를 이상기체 상태방정식에 대입해 계산한다.

분해반응식은 $\mathrm{2NH_4NO_3 \rightarrow 2N_2 + O_2 + 4H_2O}$로 질산암모늄 2몰당 기체 7몰이 생성되므로, 분자량 80g/mol을 이용하면
$n = \dfrac{800}{80} \times \dfrac{7}{2} = 35\,\mathrm{mol}$

절대온도는 $T = 600 + 273 = 873\,\mathrm{K}$이므로
$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{35 \times 0.082 \times 873}{1} = 2505.51\,\mathrm{L}$
절대온도 환산(℃+273)을 빠뜨리지 않는 것이 채점 포인트다.

①: 공기
②: 제6류
③: 제4류
④: 제5류
⑤~⑦: 철분, 금속분, 마그네슘
⑧: 제6류
⑨: 제4류

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 유별 저장·취급 공통기준과 유별 혼재 저장 예외 규정이다.

• 제3류 자연발화성 물질 — 공기에 닿으면 스스로 발화하므로 공기와의 접촉을 피한다.
• 제6류(산화성 액체) — 가연물과 섞이거나 분해가 촉진되면 연소를 크게 돕는다.
• 제4류(인화성 액체) — 증기가 불씨에 인화되므로 함부로 증기를 발생시키지 않는다.
• 제5류(자기반응성 물질) — 과열·충격·마찰만으로도 분해·폭발할 수 있다.
• 철분·금속분·마그네슘 — 물이나 산과 반응해 수소를 내므로 접촉을 피한다.
• 혼재 예외 — 1m 이상 간격을 두면 제1류와 제6류, 인화성 고체와 제4류를 함께 저장할 수 있다.

혼동 주의: 제1류도 가연물 접촉을 피하지만 충격·마찰 금지가 더 붙는다. 과열만 피하라고 하면 제6류이다.

[해설]

물을 첨가해도 순수 질산의 질량은 변하지 않는다는 점을 이용해, 희석 전후 질산 질량이 같다는 식을 세워 첨가할 물의 양을 구한다.

희석 전 용액의 질량과 그 안에 든 질산의 질량은
$100 \times 1.51 = 151\,\mathrm{g}$
$151 \times 0.98 = 147.98\,\mathrm{g}$

물 $x$g을 더한 뒤 농도가 68wt%가 되므로
$\dfrac{147.98}{151 + x} = 0.68$
$x = \dfrac{147.98}{0.68} - 151 = 66.62\,\mathrm{g}$
희석 후 비중 1.41은 계산에 쓰이지 않는 함정 조건이다.

①: ①: 벤젠, ②: 휘발유
②: 벤젠 — C₆H₆, 정육각형 벤젠고리(탄소 6개의 고리, 각 탄소에 H 1개씩 결합)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6은 휘발유·벤젠처럼 정전기 재해 우려가 있는 액체위험물의 옥외저장탱크 주입구 부근에 접지전극을 두게 한다. 두 물질은 전기가 잘 통하지 않아 주입 중 유동 마찰로 정전기가 쌓이기 쉽다.

벤젠은 녹는점이 약 5.5℃라 겨울에 굳을 수 있고, 인화점이 약 -11℃라 굳은 상태에서도 인화한다. 휘발유는 여러 탄화수소의 혼합물이라 단일 방향족 탄화수소에 해당하지 않는다.

구조식은 탄소 6개가 정육각형 고리를 이루고 각 탄소에 수소 1개씩 붙은 모양으로 그린다(C₆H₆).
고리 안의 단일·이중결합을 번갈아 그리거나 가운데에 원을 그려 표시한다.

[해설]

소화의 4대 원리는 연소의 3요소(가연물·산소공급원·점화원)와 연쇄반응을 각각 차단하는 방식으로 구분되며, 어떤 요소를 없애는지가 소화방법의 명칭을 결정한다.

• 냉각소화 — 연소열을 빼앗아 온도를 인화점·발화점 이하로 낮춘다.
• 질식소화 — 산소 공급을 차단해 연소를 막는다.
• 억제소화 — 부촉매 작용으로 연쇄반응을 방해한다.
• 제거소화 — 가연물 자체를 제거하거나 공급을 차단한다.

따라서 물의 증발잠열을 이용하는 것은 냉각소화, 산소를 차단하는 것은 질식소화, 밸브를 잠가 가연물 공급을 끊는 것은 제거소화에 해당한다.

[해설]

메틸알코올이 산화되면 포름알데하이드와 물이 생기며, 두 물질의 계수비는 1:1이다.
2CH₃OH + O₂ → 2HCHO + 2H₂O

메틸알코올 몰수 = 질량 ÷ 분자량
= 320g ÷ 32g/mol
= 10mol

포름알데하이드 질량 = 몰수 × 분자량
= 10mol × 30g/mol
= 300g

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 저장·취급 기준 가운데 이동저장탱크 옮겨 싣기 금지와 허가·신고 범위 준수 두 지문만 규정과 같다.

• 컨테이너식이 아닌 이동탱크저장소는 위험물을 담은 채로 이동저장탱크를 옮겨 실으면 안 되므로 옳다.
• 허가·신고한 품명·수량·지정수량 배수를 넘어 저장·취급하면 안 되므로 옳다.
• 옥내저장소에서 용기에 수납한 위험물의 온도 한도는 45℃가 아니라 55℃이다.
• 황린 등 물속 저장 물품과 금수성 물질은 같은 저장소에 저장하지 않아야 한다.
• 이송취급소는 이송 중 압력만이 아니라 압력 및 유량을 늘 감시해야 한다.

외우는 요령: 틀린 지문은 55℃를 45℃로, 금지를 허용으로, 압력·유량을 압력만으로 바꾼 식이다.

[해설]

지정과산화물은 제5류 중 유기과산화물 또는 이를 함유한 것으로 지정수량이 10kg인 것이다. 위험물안전관리법 시행규칙상 제5류 중 지정수량 10kg인 것은 위험등급 I이다.

옥내저장소에 유기과산화물 등 위험등급 I급 물질을 저장하는 창고는 바닥면적 1,000m² 이하로 한다. 지정과산화물 저장창고 외벽은 폭발에 견디도록 철근콘크리트조로 할 때 두께 20cm 이상으로 한다.

혼동 주의: 같은 외벽을 보강콘크리트블록조로 하면 30cm 이상이며, 격벽은 철근콘크리트조 30cm·보강콘크리트블록조 40cm 이상이다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 11은 덩어리 상태의 황만 경계표시 안에 저장하는 옥외저장소의 기준을 따로 정해 두었다.

• 경계표시 개수 — 경계표시 하나의 내부 면적은 100m² 이하여야 하므로 300m²에는 3개가 필요하다.
• 경계표시 사이 거리 — 황의 지정수량이 100kg이므로 30,000kg은 지정수량의 300배이고, 200배 이상이면 경계표시 사이를 10m 이상 띄운다.
• 제4류 함께 저장 — 옥외저장소에서 제4류와 함께 저장할 수 있는 제2류는 인화성고체뿐이므로 황은 함께 저장할 수 없다.

혼동 주의: 경계표시 사이 거리는 원래 보유공지 너비의 1/2 이상이지만, 지정수량의 200배 이상이면 10m 이상으로 정해져 있다.