2020년 위험물산업기사실기 2회

[해설]

이상기체 상태방정식(PV = nRT)으로 기체가 된 벤젠의 부피를 구하며, 먼저 질량을 몰수로 바꾼다.

분자량 = 12×6 + 1×6 = 78g/mol
n = 16 ÷ 78 = 0.2051mol
V = nRT ÷ P
V = 0.2051 × 0.082 × 363 ÷ 1
V ≒ 6.11L

R은 0.082 atm·L/(mol·K)를 쓴다. 온도는 절대온도로 바꿔 90 + 273 = 363K를 넣는다.

[해설]

분자량 27, 끓는점 26℃, 맹독성인 제4류 위험물은 사이안화수소(HCN)로, 제1석유류(수용성)에 속한다.

증기비중은 물질의 분자량을 공기 평균분자량 28.84로 나눈 값이다.

증기비중 = 27 ÷ 28.84
= 0.936

1 미만이므로 제4류 가운데 드물게 증기가 공기에 비해 가볍다.

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

[해설]

농도가 36wt% 미만이면 위험물에서 제외되는 제6류 위험물은 과산화수소(H₂O₂)다.

과산화수소는 분해하면 물과 산소가 된다.
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

• 운반용기 주의사항: 제6류(산화성 액체)는 가연물을 태우는 성질이 있어 가연물 접촉주의 하나만 표시한다.
• 위험등급: 제6류는 모든 품명이 위험등급 I이다.

함께 알아둘 점: 과산화수소는 분해를 막으려고 인산·요산 같은 안정제를 넣는다. 용기는 꽉 막지 않고 구멍 뚫린 마개를 쓴다.

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

[해설]

트라이나이트로페놀(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]

염소산칼륨은 강한 산화제(제1류)이고 적린은 가연성 고체(제2류)다. 그래서 둘이 섞이면 적린이 산소를 받아 격렬히 연소·폭발한다.

이때 인은 오산화인이 되고 염소산칼륨은 염화칼륨이 된다.
6P + 5KClO₃ → 3P₂O₅ + 5KCl

생성된 오산화인(P₂O₅)은 물을 잘 빨아들여서 물과 만나면 인산이 된다.
P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

[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(분자량 44)는 제4류 위험물 중 특수인화물이다.

• 시성식: 메틸기에 알데하이드기(-CHO)가 붙은 CH₃CHO이다.
• 저장온도: 위험물안전관리법 시행규칙 저장기준에 따라 압력탱크가 아닌 저장탱크에서는 15℃ 이하로 유지한다.
• 산화 생성물: 공기 중 산소로 산화되면 초산(아세트산) CH₃COOH가 된다.

증기비중 = 분자량 ÷ 공기 평균분자량
= 44 ÷ 28.84 ≒ 1.53
위험도 = (연소상한 − 연소하한) ÷ 연소하한
= (57 − 4.1) ÷ 4.1 ≒ 12.9

혼동 주의: 같은 탱크 조건에서 다이에틸에터·산화프로필렌은 30℃ 이하이고, 압력탱크에 저장할 때는 40℃ 이하이다.

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

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19에서 제5류는 폭발 위험이 큰 것(종전 지정수량 10kg, 현행 제1종)이 위험등급 I이고, 나머지가 위험등급 II이다.

• I등급인 질산에스터류와 유기과산화물은 작은 양으로도 격렬히 분해·폭발한다.
• II등급인 히드라진유도체·나이트로화합물·아조화합물·하이드록실아민은 I등급에 들지 않는 나머지 품명이다.
• III등급은 제5류에 정해져 있지 않아 해당 품명이 없다.

혼동 주의: 위험등급 III이 있는 유별은 제1·2·3·4류이고, 제5류와 제6류에는 III등급이 없다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 운반 혼재 기준에서 섞어 실을 수 있는 유별 조합은 몇 개로 정해져 있다.

• 제1류는 제6류와만 혼재할 수 있다(둘 다 산화성).
• 제2류는 제4류·제5류와 혼재할 수 있다.
• 제3류는 제4류와만 혼재할 수 있다.
• 제4류는 제2류·제3류·제5류와 혼재할 수 있다.
• 제5류는 제2류·제4류와 혼재할 수 있다.

외우는 요령: 423·524·61로 외운다. 4류는 2·3류와, 5류는 2·4류와, 6류는 1류와 섞을 수 있고 나머지 칸은 모두 X다.

혼동 주의: 지정수량의 1/10 이하를 운반할 때는 이 혼재 기준을 적용하지 않는다.

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

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18에서 유별 저장·취급 공통기준과 유별이 다른 위험물의 혼재 저장 예외를 정한다.

• 자연발화성 물질 — 공기와 닿으면 스스로 발화하므로 공기와의 접촉을 피한다.
• 제6류(산화성 액체) — 가연물과의 접촉·혼합, 분해를 촉진하는 물품과의 접근, 과열을 피한다.
• 제4류(인화성 액체) — 불티·불꽃·고온체와 과열을 피하고 함부로 증기를 발생시키지 않는다.
• 제5류(자기반응성 물질) — 과열에 더해 충격·마찰까지 피한다.
• 철분·금속분·마그네슘 — 물이나 산과 닿으면 수소를 내므로 접촉을 피한다.
• 혼재 예외 — 1m 이상 간격을 두면 제1류와 제6류, 인화성 고체와 제4류는 함께 저장할 수 있다.

혼동 주의: 제1류와 제6류 기준은 비슷하지만, 제1류에는 충격·마찰이 추가된다는 점으로 구분한다.

[해설]

세 물질은 모두 제1류 위험물(산화성 고체)이며, 품명별 지정수량은 위험물안전관리법 시행령 별표 1이 정한다.

• KIO₃(아이오딘산칼륨): 아이오딘산염류이며 지정수량은 300kg이다.
• AgNO₃(질산은): 질산염류이며 지정수량은 300kg이다.
• KMnO₄(과망간산칼륨): 과망간산염류(현행 표기는 과망가니즈산염류)이며 지정수량은 1,000kg이다.

외우는 요령: 아염소산·염소산·과염소산염류와 무기과산화물은 50kg이다. 브로민산·질산·아이오딘산염류는 300kg이고, 과망가니즈산·다이크로뮴산염류는 1,000kg이다.

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 = 1.6 → 2소요단위

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 따라 저장소 건축물은 외벽 내화구조일 때 연면적 150m²를 1소요단위로, 위험물은 지정수량 10배를 1소요단위로 본다.

건축물 소요단위 = 150 ÷ 150 = 1소요단위

지정수량은 특수인화물 50L, 에탄올(알코올류) 400L, 등유(제2석유류 비수용성) 1,000L, 동식물유류 10,000L이다.
배수 = 500/50 + 1,000/400 + 1,500/1,000 + 20,000/10,000 = 10 + 2.5 + 1.5 + 2 = 16배
소요단위 = 16 ÷ 10 = 1.6 → 2소요단위

혼동 주의: 외벽이 내화구조가 아니면 저장소는 75m², 제조소·취급소는 내화 100m²·비내화 50m²가 1소요단위다.

[해설]

제4류 위험물의 수용성·비수용성은 품명과 지정수량을 나누는 기준이다. 물에 녹는지는 분자의 극성으로 판단한다.

• 이황화탄소(CS₂)는 특수인화물이며, 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 물속에 저장한다.
• 스틸렌은 벤젠고리에 비닐기가 붙은 제2석유류로, 물에 녹지 않는다.
• 클로로벤젠은 벤젠에 염소가 붙은 제2석유류로, 물에 녹지 않는다.

혼동 주의: 아세트알데하이드(특수인화물)와 아세톤(제1석유류)은 카보닐기(C=O)의 극성 때문에 물에 잘 녹는 수용성이다.

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준의 인화점 측정기 3종은 시료를 넣는 방식으로 구분한다.

• 신속평형법 — 시료 2mL를 넣고 즉시 뚜껑과 개폐기를 닫는다.
• 태그밀폐식 — 시료 50cm³를 넣고 기포를 없앤 뒤 뚜껑을 덮는다.
• 클리브랜드 개방컵 — 뚜껑 없이 표선까지 채우고 시험불꽃을 직경 4mm로 맞춘다.

외우는 요령: ‘표선·불꽃 4mm’가 나오면 개방컵, 2mL는 신속평형법, 50cm³는 태그밀폐식이다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 14는 제1종 판매취급소에서 위험물을 배합하는 실의 구조를 따로 정한다.

• 바닥면적: 6m² 이상 15m² 이하로 해 배합실이 지나치게 커지지 않게 한다.
• 벽: 내화구조 또는 불연재료로 구획해 불이 번지지 않게 한다.
• 바닥: 위험물이 스며들지 않는 구조로 하고, 경사를 두어 새어 나온 액체를 모으는 집유설비를 둔다.
• 출입구 문: 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식 갑종방화문으로 하며, 현행 명칭은 60분+방화문 또는 60분방화문이다.
• 문턱 높이: 바닥면에서 0.1m 이상으로 해 흘러나온 위험물이 문밖으로 넘치지 않게 한다.

함께 외울 기준: 배합실 안에 고인 가연성 증기나 미분은 지붕 위로 내보내는 설비를 둔다.

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]

위험물안전관리법 시행령에 따라 제4류 위험물을 지정수량 3,000배 이상 취급하는 제조소·일반취급소는 자체소방대를 두어야 한다.

• 특수인화물 250kL 제조소는 250,000L ÷ 50L = 5,000배라 대상이고, 염소산염류는 제1류라 대상이 아니며, 충전하는 일반취급소는 대상에서 빠진다.
• 화학소방자동차 1대당 소방대원은 5명이다.
• 포수용액 방사차의 방사능력은 매분 3,000L가 아니라 2,000L 이상이므로 ㉢이 틀렸다.
• 설치하지 않으면 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금이다.

상호응원 협정 사업소를 하나로 보는 규정, 소화약액탱크·혼합장치 비치, 10만L 이상 약제 비치, 방사차 2/3 이상은 모두 맞는 기준이다.

[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]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화설비 적응성 표다. 대상이 물에 닿으면 위험한지, 질식소화가 통하는지 두 가지로 가려낸다.

• 옥내·옥외소화전설비는 제1류 그 밖의 것, 인화성 고체, 제2류 그 밖의 것, 제3류 그 밖의 것, 제5류, 제6류에 적응성이 있다.
• 물분무소화설비와 포소화설비는 옥내·옥외소화전설비 대상에 더해 제4류까지 적응성이 있다.
• 불활성가스소화설비와 할로젠화합물소화설비는 인화성 고체와 제4류에만 적응성이 있다.

알칼리금속과산화물, 철분·금속분·마그네슘, 금수성 물품은 물과 반응해 산소나 가연성 가스를 낸다. 그래서 다섯 설비 모두 적응성이 없다.

혼동 주의: 제4류는 물줄기를 곧게 쏘면(봉상주수) 기름이 퍼져 불이 커진다. 그래서 옥내·옥외소화전설비만 X다.