2021년 위험물산업기사실기 1회

[해설]

질산암모늄(NH₄NO₃)의 분자량은 80g/mol이다. 원소의 질량 백분율은 (원자량 합 ÷ 분자량) × 100으로 구한다.

분자량 = 14×2 + 1×4 + 16×3 = 80

질소 = 28 ÷ 80 × 100
= 35wt%

수소 = 4 ÷ 80 × 100
= 5wt%

혼동 주의: 질소는 암모늄기와 질산기에 하나씩 모두 2개가 들어 있다.

①: 제조소 등
②: 간이탱크저장소
③: 이송취급소
④: 이동탱크저장소
⑤: 충전하는 일반취급소

[해설]

위험물안전관리법은 제조소·저장소·취급소를 묶어 제조소 등이라 부른다.

• 간이탱크저장소 — 작은 간이탱크에 저장하는 저장소로, 저장소 8종 가운데 빠진 이름이다.
• 이송취급소 — 배관과 부속설비로 위험물을 옮기는 취급소로, 취급소 4종 가운데 빠진 이름이다.
• 이동탱크저장소 — 차량에 고정된 탱크라 안전관리자 선임 대상에서 제외된다.
• 충전하는 일반취급소 — 이동저장탱크에 액체위험물을 주입하는 곳이며, 용기에 옮겨 담는 취급소도 여기에 든다.

혼동 주의: 옮겨 담는 일반취급소는 고정급유설비로 인화점 38℃ 이상의 제4류 위험물을 옮겨 담는 곳이라 별도로 구분한다.

[해설]

지정수량은 위험물안전관리법 시행령 별표 1에서 품명별로 정한다. 제4류는 석유류 등급과 수용성 여부에 따라 지정수량이 달라진다.

• 기어유 — 제4석유류이므로 6,000L로, 바르게 연결되었다.
• 아닐린 — 제3석유류 비수용성이므로 2,000L로, 바르게 연결되었다.
• 피리딘 — 제1석유류 수용성이므로 400L로, 바르게 연결되었다.
• 테레핀유 — 제2석유류 비수용성이라 지정수량이 1,000L이므로 틀렸다.
• 산화프로필렌 — 특수인화물이라 지정수량이 50L이므로 틀렸다.

외우는 요령: 수용성은 비수용성의 2배이고(제1석유류 200→400L, 제2석유류 1,000→2,000L, 제3석유류 2,000→4,000L), 특수인화물은 수용성 여부와 관계없이 50L이다.

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 정의로, 인화성 고체와 철분은 제2류, 제2석유류는 제4류에 속한다.

• 인화성 고체: 고형알코올처럼 불을 붙이면 쉽게 타는 고체로, 기준은 1기압에서 인화점 섭씨 40도 미만이다.
• 철분: 철의 분말이지만 입자가 굵어 53마이크로미터 표준체를 통과하는 양이 50중량퍼센트 미만이면 잘 타지 않으므로 위험물에서 뺀다.
• 제2석유류: 등유·경유가 대표적이며, 1기압에서 인화점이 섭씨 21도 이상 70도 미만인 액체다.

혼동 주의: 제1석유류는 인화점 21도 미만, 제3석유류는 70도 이상 200도 미만이므로 21과 70이 제2석유류의 경계다.

[해설]

마그네슘(제2류 위험물)은 환원력이 매우 강해 이산화탄소에서도 산소를 빼앗아 계속 탄다.

반응식은 다음과 같다.
2Mg + CO₂ → 2MgO + C

이산화탄소가 산화제 역할을 해 반응이 폭발적으로 일어나고, 이때 생긴 탄소(C)가 가연성이라 다시 타면서 불을 키운다. 그래서 CO₂ 소화약제는 오히려 위험하다.

혼동 주의: 마그네슘 화재에는 물·CO₂가 모두 맞지 않으며, 마른 모래·팽창질석 등으로 덮어 질식소화한다.

※ 2024.7.30 시행령 개정으로 제5류 위험물 지정수량은 품명별 체계(구 200kg 등)가 폐지되고, 위험성시험에 따라 제1종 10kg·제2종 100kg으로 분류됩니다.

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제5류(자기반응성물질) 품명 중 이름에 특징 작용기가 드러나는 다섯 가지다.

• 나이트로화합물 — 나이트로기(-NO₂)를 가진 유기화합물이다(예: 트라이나이트로톨루엔).
• 나이트로소화합물 — 나이트로소기(-NO)를 가진 화합물이다.
• 아조화합물 — 아조기(-N=N-)를 가진 화합물이다.
• 디아조화합물 — 디아조기(=N₂)를 가진 화합물이다.
• 히드라진유도체 — 히드라진(N₂H₄)의 수소를 다른 원자단으로 바꾼 화합물이다.

유기과산화물·질산에스터류·하이드록실아민·하이드록실아민염류도 제5류 품명이다.

지정수량은 품명이 아니라 위험성시험 결과에 따라 제1종 10kg·제2종 100kg으로 정한다.

①: CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

②: 아세틸렌

③: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

[해설]

탄화칼슘(CaC₂, 카바이드)은 제3류 금수성 물질이라 물과 반응하면 수산화칼슘과 가연성 기체를 낸다.
CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

이때 생기는 기체가 아세틸렌(C₂H₂)이며, 연소범위가 2.5~81vol%로 매우 넓어 폭발 위험이 크다.

완전연소하면 탄소는 CO₂, 수소는 H₂O가 되며, 산소 계수가 분수(5/2)로 나오므로 전체에 2를 곱한다.
2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

[해설]

메틸알코올(CH₃OH)이 완전연소하면 탄소는 이산화탄소가 되고, 수소는 물이 된다.

양쪽 원자 수가 같도록 계수를 맞춘 완전연소 반응식은 다음과 같다.
2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

메틸알코올 1몰 기준으로 계수를 2로 나누면 CO₂ 1몰과 H₂O 2몰이 생성된다.
1몰 + 2몰 = 3몰

혼동 주의: 반응에 쓰인 산소(1.5몰)는 생성물이 아니므로 더하지 않고, 물은 반드시 포함해서 센다.

[해설]

세로(종)로 세운 원통형 탱크의 내용적은 지붕 부분을 뺀 원통 몸통만으로 $V = \pi r^2 l$ 공식을 적용해 계산한다.

바닥 지름이 10m이므로 반지름은 5m이고, 원통 높이 4m를 대입하면
$V = \pi \times 5^2 \times 4 = 314.159 \approx 314.16\,\mathrm{m^3}$

지붕 높이 1m는 원통 몸통이 아니므로 내용적 계산에 포함하지 않으며, 지름 10m를 그대로 반지름 자리에 대입하는 것도 흔한 감점 요인이다.

①: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
②: 2NaHCO₃ → Na₂O + 2CO₂ + H₂O
③: 2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

[해설]

제1종 분말 소화약제의 주성분은 탄산수소나트륨(NaHCO₃), 제2종은 탄산수소칼륨(KHCO₃)이다.

1차 열분해(약 270℃)에서는 탄산나트륨·이산화탄소·수증기가 생긴다.
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

2차 열분해(약 850℃)에서는 탄산염까지 분해되어 산화나트륨이 남고 CO₂가 2분자 생긴다.
2NaHCO₃ → Na₂O + 2CO₂ + H₂O

제2종의 1차 열분해식은 제1종 1차 열분해식에서 Na를 K로 바꾸면 된다.
2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

이때 생긴 CO₂와 수증기가 질식·냉각 소화 작용을 한다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 운반기준에 따라 운반용기 외부에는 유별·성질에 맞는 주의사항을 표시한다.

• 황린 — 제3류 자연발화성물질이므로 화기엄금·공기접촉엄금을 표시한다.
• 인화성 고체 — 제2류 가운데 인화성 고체만 화기엄금을 표시한다.
• 과산화나트륨 — 제1류 알칼리금속의 과산화물이므로 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의를 표시한다.

혼동 주의: 제2류 중 철분·금속분·마그네슘은 화기주의·물기엄금, 그 밖의 제2류는 화기주의만 표시한다. 알칼리금속 과산화물이 아닌 제1류에는 물기엄금이 빠진다.

①: 20
②: 18
③: 2
④: 배출덕트
⑤: 방화댐퍼

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4의 제조소 배출설비 기준으로, 가연성 증기가 실내에 쌓이지 않도록 밖으로 뽑아내는 설비다.

• 국소방식은 증기가 생기는 곳만 흡입하는 방식이며, 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상이다.
• 전역방식은 실 전체를 환기하는 방식이며, 바닥면적 1m²당 18m³ 이상이다.
• 배출구는 지상 2m 이상의 연소 우려가 없는 곳에 두어 배출 증기에 불이 붙지 않게 한다.
• 배출덕트는 증기를 배출구까지 보내는 통로로, 벽을 관통하는 부분이 화재 확산 경로가 될 수 있다.
• 방화댐퍼는 화재 시 자동으로 닫혀 덕트를 통해 불길과 연기가 번지는 것을 막는 차단판이다.

외우는 요령: 국소방식은 배율(용적의 20배), 전역방식은 면적당 풍량(바닥면적 1m²당 18m³)이므로 단위까지 함께 외운다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 5의 지정과산화물 옥내저장소 특례로, 폭발·화재가 옆 구획으로 번지지 않도록 격벽을 강화한 기준이다.

• 구획 면적 — 저장창고는 150m² 이내마다 격벽으로 완전히 구획한다.
• 격벽 두께 — 철근콘크리트조·철골철근콘크리트조는 30cm 이상, 보강콘크리트블록조는 40cm 이상으로 한다.
• 돌출 길이 — 격벽은 양측 외벽에서 1m 이상, 지붕에서 50cm 이상 튀어나오게 해 불길이 벽을 돌아 넘지 못하게 한다.

혼동 주의: 같은 특례의 외벽 두께는 철근콘크리트조 20cm·보강콘크리트블록조 30cm 이상으로, 격벽(30·40cm)보다 한 단계 얇다.

[해설]

과산화수소는 이산화망간(MnO₂)을 정촉매로 하여 분해되며, MnO₂는 반응 전후 소모되지 않고 반응속도만 높인다.

분해반응식은 $\mathrm{2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2}$로, 물과 함께 산소(O₂) 기체가 발생한다.

분해로 생긴 산소가 용기 내부 압력을 높이므로, 과산화수소는 마개에 작은 구멍을 뚫은 용기에 저장하고 인산·요산 등 안정제를 넣어 분해를 억제한다.

[해설]

이소프로필알코올(2차 알코올)을 산화하면 케톤인 아세톤(CH₃COCH₃)이 생긴다. 아세톤은 제4류 제1석유류(수용성)에 속한다.

아이오딘포름 반응은 CH₃CO- 구조를 가진 아세톤·아세트알데하이드, 또는 CH₃CH(OH)- 구조를 가진 에탄올 등을 아이오딘·수산화나트륨과 반응시키는 검출법이다. 이때 생기는 침전이 아이오딘포름 CHI₃이다.

아이오딘포름은 특유의 냄새가 나는 노란색 침전이어서 색깔만 보고도 반응 여부를 판별할 수 있다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 옥외탱크저장소 특례로, 물질마다 위험한 성질이 달라 봉입·재질·온도 관리 기준을 따로 둔다.

• 알킬알루미늄 등은 공기나 물에 닿으면 자연발화하므로 불활성기체를 봉입하고, 샌 물질은 안전한 조로 이끌어 들인다.
• 아세트알데하이드 등은 동·마그네슘·은·수은과 반응해 폭발성 화합물을 만들므로 이 금속을 쓰지 않고, 불활성기체를 봉입한다.
• 하이드록실아민 등은 온도·농도가 오르거나 철이온이 섞이면 격렬하게 분해하므로 이를 막는 조치를 강구한다.

외우는 요령: 금속 재질 제한이 나오면 아세트알데하이드, 철이온이 나오면 하이드록실아민이다.

[해설]

이상기체 상태방정식 PV = (w/M)RT를 부피에 대해 풀어 계산한다. 이황화탄소(CS₂)의 분자량은 12 + 32×2 = 76이다.

V = wRT / PM
V = (5 × 0.082 × 323) / (1 × 76)
V = 1.742 ≒ 1.74 m³

온도는 절대온도(50 + 273 = 323K)로 바꿔 넣는다. 질량을 kg 단위로 넣으면 R = 0.082 m³·atm/(kmol·K)이 되어 답이 바로 m³로 나온다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 따르면 옥외탱크저장소 중 지중탱크·해상탱크는 지정수량 100배 이상을 저장하면 소화난이도등급 I이다(제6류 위험물 저장 등은 제외).

• 황 14,000kg을 저장하는 지중탱크 — 황의 지정수량이 100kg이므로 140배가 되어 해당한다.
• 휘발유 100,000L를 저장하는 해상탱크 — 휘발유의 지정수량이 200L이므로 500배가 되어 해당한다.
• 질산·과산화수소 탱크 — 제6류 위험물은 액표면적·높이 기준에서 빠지므로 해당하지 않는다.
• 이황화탄소 500L 탱크 — 지정수량 50L의 10배에 그치고 액표면적·높이 조건도 없어 해당하지 않는다.

혼동 주의: 일반 옥외탱크저장소의 기준은 액표면적 40m² 이상 또는 지반면에서 탱크 옆판 상단까지 높이 6m 이상이다.

[해설]

제4류 위험물을 지정수량의 3천 배 이상 취급하는 제조소·일반취급소는 자체소방대를 두어야 하며, 배수 구간이 커질수록 화학소방자동차와 인원이 한 단계씩 늘어난다.

• 3천~12만 배: 1대 / 5인
• 12만~24만 배: 2대 / 10인
• 24만~48만 배: 3대 / 15인
• 48만 배 이상: 4대 / 20인

차량 대수와 인원은 1대당 5인의 일정한 비율로 증가하므로 이 패턴을 기억하면 값을 유도하기 쉽다.

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에서 제4류 알코올류는 탄소 수 1~3개인 포화 1가 알코올로 정의한다.

• 탄소 수는 3개까지이므로 메틸알코올·에틸알코올·프로필알코올만 해당한다.
• 포화 1가 알코올 함유량이 60중량퍼센트 미만인 수용액은 물이 많아 인화 위험이 낮아 제외한다.
• 가연성 액체량 60중량퍼센트 미만이면서 인화점·연소점이 에틸알코올 60중량퍼센트 수용액보다 높은 것도 그만큼 덜 위험하므로 제외한다.

외우는 요령: 제외 기준의 숫자는 함유량·가연성 액체량·비교 수용액 모두 60으로 같다.