[해설]

액체가 전량 기체로 변한 경우의 부피는 몰수를 구한 뒤 이상기체 상태방정식에 대입해 계산한다.

$\text{몰수}=\dfrac{16}{78}=0.2051\ \mathrm{mol}$
$V=\dfrac{nRT}{P}=\dfrac{0.2051\times0.082\times363}{1}=6.11\ \mathrm{L}$

벤젠($\mathrm{C_6H_6}$)의 분자량 78과 절대온도 363K(90+273)를 정확히 대입하는 것이 채점 포인트다.

[해설]

분자량 27, 끓는점 26℃, 맹독성이라는 조건에 부합하는 제4류 위험물은 사이안화수소(HCN)이다.

증기비중은 물질의 분자량을 공기의 평균분자량(28.84)으로 나눠 구하며, $\dfrac{27}{28.84}=0.936$으로 1보다 작아 공기보다 가볍다는 특성을 보인다.

①: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
②: 가연물 접촉주의
③: 위험등급 I(1등급)

[해설]

농도 36wt% 미만이면 위험물에서 제외되는 제6류 위험물은 과산화수소다.

· 분해하면 물과 산소를 내므로 이산화망가니즈 등 촉매·직사광선을 피하고, 분해 방지 안정제(인산·요산)를 넣는다.
· 제6류 위험물의 운반용기 외부 표시 주의사항은 '가연물 접촉주의' 하나뿐이다.
· 제6류는 모두 위험등급 I이다.

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

[해설]

트리나이트로페놀(피크르산)은 벤젠고리에 하이드록실기(-OH) 1개와 나이트로기($\mathrm{-NO_2}$) 3개가 치환된 구조로, -OH를 1번으로 잡으면 나이트로기는 2·4·6번 위치에 붙는다.

품명은 제5류 위험물 중 나이트로화합물이며, 제5류의 지정수량은 품명이 아니라 위험성시험 결과(제1종/제2종)로 구분되므로 같은 나이트로화합물이라도 10kg 또는 100kg이 적용된다.

①: (CH₃)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3CH₄
②: (C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

[해설]

알킬알루미늄은 물과 격렬히 반응해 수산화알루미늄과 알킬기에 대응하는 가연성 알케인을 낸다.

· 메틸기 → 메테인(CH₄), 에틸기 → 에테인(C₂H₆)
· 알킬기 3개가 각각 H를 하나씩 받으므로 물은 3몰이 반응한다.
· 주수소화가 불가하므로 마른모래·팽창질석·팽창진주암으로 질식소화한다.

[해설]

탄화칼슘이 물과 반응해 발생시킨 아세틸렌이 완전연소하는 데 필요한 산소량을 화학양론비로 계산하는 문제다.

$\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$
$\text{몰수}=\dfrac{32}{64}=0.5\ \mathrm{mol\ (C_2H_2)}$
$\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O}$
$O_2=0.5\times\dfrac{5}{2}=1.25\ \mathrm{mol} \rightarrow 1.25\times22.4=28\ \mathrm{L}$

탄화칼슘 분자량 64와 아세틸렌 연소반응식의 몰비(2:5)를 정확히 적용하는 것이 핵심이다.

[해설]

강산화제인 염소산칼륨과 환원성 물질인 적린이 접촉하면 폭발적으로 반응해 오산화인과 염화칼륨을 생성한다.

$\mathrm{6P + 5KClO_3 \rightarrow 3P_2O_5 + 5KCl}$

생성된 오산화인은 흡습성이 강해 물과 만나면 $\mathrm{P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4}$로 인산이 되며, 이는 오산화인이 대기 중 수분과도 쉽게 반응함을 보여준다.

[해설]

아염소산나트륨·염소산나트륨·과염소산나트륨은 모두 제1류 위험물로, 강산화제이므로 가열하면 분해되어 조연성인 산소를 방출한다.

• $\mathrm{NaClO_2 \rightarrow NaCl + O_2}$
• $\mathrm{2NaClO_3 \rightarrow 2NaCl + 3O_2}$
• $\mathrm{NaClO_4 \rightarrow NaCl + 2O_2}$

염소의 산화수가 높을수록(+3→+5→+7) 분해 시 방출되는 산소 몰수도 함께 커지는 경향을 보인다.

①: CH₃CHO
②: 1.53
③: 15℃ 이하
④: 위험도 = $\frac{57-4.1}{4.1}$ = 12.9
⑤: 초산(아세트산), CH₃COOH

[해설]

아세트알데하이드 CH₃CHO(분자량 44)는 특수인화물로, 산화되면 초산(CH₃COOH), 환원되면 에탄올이 된다.

증기비중 = 분자량 ÷ 공기의 평균분자량 = 44 ÷ 28.84 ≒ 1.53 이므로 공기보다 무겁다.

위험도 H = (연소상한 − 연소하한) ÷ 연소하한 = (57 − 4.1) ÷ 4.1 = 12.9 로, 연소범위가 넓어 매우 위험하다.

압력탱크 외의 옥외·옥내·지하저장탱크에 저장할 때 아세트알데하이드는 15℃ 이하로 유지한다(다이에틸에터·산화프로필렌은 30℃ 이하).

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

[해설]

2024년 법령 개정 이후 제5류 위험물은 위험성시험 결과에 따라 제1종(위험등급 I)과 제2종(위험등급 II) 두 단계로만 구분된다.

종전 지정수량 10kg 품명이던 유기과산화물과 질산에스터류는 폭발 위험성이 높아 제1종(위험등급 I)에 해당하고, 히드라진유도체·나이트로화합물·아조화합물·하이드록실아민은 제2종(위험등급 II)으로 분류된다.

제5류는 위험등급이 I·II 두 단계뿐이므로 III등급에 해당하는 품명은 존재하지 않는다.

[해설]

지정수량의 10배 이상을 운반할 때 유별 간 혼재 가능 여부는 각 유별의 산화성·환원성·반응성 상성에 따라 정해진 고정된 조합만 허용된다.

• 제1류 ↔ 제6류(둘 다 산화성)
• 제2류 ↔ 제4류, 제2류 ↔ 제5류
• 제3류 ↔ 제4류
• 제4류 ↔ 제5류

이 다섯 조합을 제외한 나머지 모든 유별 조합은 혼재 불가(X)로 처리된다.

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

[해설]

유별 저장·취급 공통기준(시행규칙 별표18)
· 제1류: 가연물과의 접촉·혼합, 분해를 촉진하는 물품과의 접근·과열·충격·마찰을 피할 것
· 제2류: 산화제와의 접촉·혼합, 불티·불꽃·고온체 접근·과열을 피하고, 철분·금속분·마그네슘은 물·산과의 접촉을, 인화성 고체는 증기 발생을 피할 것
· 제3류: 자연발화성은 공기와의 접촉·과열을, 금수성은 물과의 접촉을 피할 것
· 제4류: 불티·불꽃·고온체 접근·과열을 피하고 함부로 증기를 발생시키지 말 것
· 제5류: 불티·불꽃·고온체 접근이나 과열·충격·마찰을 피할 것
· 제6류: 가연물과의 접촉·혼합, 분해를 촉진하는 물품과의 접근·과열을 피할 것

혼재 저장 예외(1m 이상 간격)로는 제1류와 제6류, 제2류 중 인화성 고체와 제4류, 제3류 중 알킬알루미늄등과 제4류(알킬알루미늄·알킬리튬 함유) 등이 있다.

[해설]

세 물질은 모두 제1류 위험물이지만 품명이 서로 달라 지정수량도 다르게 정해진다.

$\mathrm{KIO_3}$(아이오딘산염류)와 $\mathrm{AgNO_3}$(질산염류)는 지정수량이 300kg으로 같지만, $\mathrm{KMnO_4}$(과망간산염류)는 위험성이 상대적으로 낮게 평가되어 지정수량이 1,000kg으로 더 크다.

① 내화구조 저장소는 건축물 면적 150m²가 1단위 → 1소요단위

② 지정수량 배수 = $\dfrac{500}{50}+\dfrac{1{,}000}{400}+\dfrac{1{,}500}{1{,}000}+\dfrac{20{,}000}{10{,}000}=16$배
소요단위 = 16 ÷ 10 = 1.6소요단위

[해설]

소요단위는 위험물이면 지정수량의 10배, 저장소 건축물이면 내화구조 연면적 150m²(비내화 75m²)가 1단위다.

지정수량 — 특수인화물 50L, 알코올류(에탄올) 400L, 제2석유류 비수용성(등유) 1,000L, 동식물유류 10,000L.

배수 합 10+2.5+1.5+2=16배이므로 16÷10=1.6, 즉 1.6소요단위다(별표 17에 올림 규정은 없다). 따라서 소화설비는 능력단위 1.6 이상을 갖추어야 한다.

[해설]

비수용성 여부는 분자의 극성에 따라 결정되며, 이황화탄소·스티렌·클로로벤젠은 비극성 탄화수소·할로겐화합물 계열이라 물에 녹지 않는다.

반대로 아세트알데하이드와 아세톤은 카보닐기(C=O)의 극성 덕분에 물과 잘 섞이는 수용성 물질이다.

[해설]

인화점 측정기는 시료량과 측정 절차에 따라 신속평형법, 태그밀폐식, 클리브랜드 개방컵 세 가지로 구분된다.

• 신속평형법: 시료 2mL를 넣고 즉시 뚜껑과 개폐기를 닫는 방식
• 태그밀폐식: 시료 50cm³를 채우고 기포를 제거한 뒤 뚜껑을 덮는 방식
• 클리브랜드 개방컵: 표선까지 채우고 시험불꽃을 직경 4mm로 조정해 개방된 상태로 측정

세 방법은 밀폐(신속평형법·태그밀폐식) vs 개방(클리브랜드) 방식의 차이와 시료량(2mL / 50cm³)으로 구분하면 기억하기 쉽다.

[해설]

제1종 판매취급소의 배합실을 포함한 시설기준은 위험물안전관리법령이 정한 고정 수치·구조 기준을 따른다.

• 배합실 바닥면적 6㎡ 이상 15㎡ 이하
• 벽은 내화구조 또는 불연재료
• 바닥은 경사를 두어 집유설비 설치
• 출입구에 자동폐쇄식 갑종(60분+)방화문 설치
• 출입구 문턱 높이 바닥면으로부터 0.1m 이상

배합실은 위험물을 배합·소분하는 공간이라 화재 확산 방지를 위한 구조 기준이 특히 엄격하게 적용된다.

①: ㉢ 특수인화물 250kL 제조소 (지정수량 50L → 250,000L ÷ 50L = 5,000배로 3,000배 이상)
②: 5명
③: ㉢ (포수용액 방사능력은 매분 2,000L 이상이어야 함)
④: 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금

[해설]

자체소방대는 제4류 위험물을 지정수량 3,000배 이상 취급하는 제조소·일반취급소가 대상이다.

· 염소산염류는 제1류라 대상이 아니고, 위험물을 용기에 옮겨 담는 충전 일반취급소는 제외 대상이다.
· 화학소방자동차 1대당 조작인원은 5명이다.
· 포수용액 방사차: 화학소방차 대수의 2/3 이상, 방사능력 매분 2,000L 이상, 10만L 이상 방사 가능한 소화약제와 소화약액탱크·혼합장치를 비치한다.

[해설]

①은 탱크 내용적에서 공간용적을 뺀 최대 저장용량, ②는 두 탱크 중 용량이 더 큰 탱크를 기준으로 한 방유제 용량(110%), ③은 인접한 두 탱크 사이 화재·유출 확산을 막는 간막이둑이기 때문에 이 답이 된다.

탱크의 용량은 내용적에서 공간용적(5~10%)을 뺀 값으로 정하는데, 별도 조건이 없을 때 "최대용량"은 공간용적을 최소인 5%로 잡아 계산한다.
$50{,}000{,}000 \times (1-0.05) = 47{,}500{,}000\,\mathrm{L}$

②는 문제에서 제시한 공간용적 10/100을 적용해 b탱크의 용량을 구한 뒤, 두 탱크 중 더 큰 값을 기준으로 110%를 곱해 방유제 용량을 정한다.
$120{,}000{,}000 \times (1-0.10) = 108{,}000{,}000\,\mathrm{L}$
$108{,}000{,}000 \times 1.1 = 118{,}800{,}000\,\mathrm{L}$

같은 방유제 안에 탱크가 여러 기 있을 때는 탱크 사이 바닥에 간막이둑을 설치해 한 탱크에서 화재나 유출이 발생해도 다른 탱크로 번지지 않도록 구획한다.

[해설]

이 표는 물이 위험한 물질인지, 질식소화가 통하는 물질인지 두 가지만 가려내면 채워진다.

알칼리금속과산화물, 철분·금속분·마그네슘, 금수성 물품은 물과 반응해 산소나 가연성 가스를 내므로 옥내·외소화전, 물분무, 포 등 물 계열 설비에 모두 적응성이 없다.

제4류(인화성 액체)는 봉상 주수인 옥내·외소화전에는 적응성이 없지만, 질식·냉각 효과를 내는 물분무·포·불활성가스·할로젠화합물소화설비에는 적응성이 인정된다.

불활성가스·할로젠화합물소화설비는 산소 차단(질식소화) 방식이어서 자체에 산소를 품은 제1류·제5류나 그 밖의 제2류·제3류 화재에는 효과가 없고, 제6류(산화성 액체)는 물 계열 설비에만 적응성이 인정된다.