2020년 위험물산업기사실기 4회

①: 팽창질석, ②: 건조사

[해설]

나트륨은 제3류 위험물 금수성물질이라 물과 반응해 수소를 낸다. 그래서 위험물안전관리법 시행규칙 별표 17상 덮어서 공기를 막는 질식·피복 소화만 적응성이 있다.

• 팽창질석 — 가열해 부풀린 광물 입자로, 금속 표면을 덮어 공기를 차단한다.
• 건조사 — 물기 없는 마른 모래로 덮어 질식소화한다.

포소화설비는 물이 주성분이라 수소 폭발 위험이 있다. 불활성가스(CO₂)는 고온의 나트륨과 반응하고 인산염류 분말도 적응성이 없다.

혼동 주의: 금수성물질에 쓸 수 있는 분말소화설비는 탄산수소염류 분말뿐이다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 운반용기 표시 기준에 따라 주의사항은 유별과 세부 성질로 정해진다.

• 질산나트륨 — 제1류(알칼리금속 과산화물 외)라서 화기·충격주의와 가연물 접촉주의를 표시한다.
• 인화성 고체 — 제2류 중 불이 쉽게 붙는 고체라서 화기엄금을 표시한다.
• 황린 — 제3류 자연발화성 물질이라서 화기엄금과 공기접촉엄금을 표시한다.
• 톨루엔 — 제4류 인화성 액체라서 화기엄금을 표시한다.
• 과산화수소 — 제6류 산화성 액체라서 가연물 접촉주의만 표시한다.

혼동 주의: 제1류라도 알칼리금속 과산화물이면 물기엄금이 추가된다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6에는 인화성 액체 옥외탱크저장소의 방유제 기준이 정해져 있다.

• 높이는 0.5m 이상 3m 이하로 하여, 흘러나온 액체는 막으면서 소화활동은 방해하지 않게 한다.
• 방유제 안의 면적은 8만m² 이하로 제한한다.
• 방유제 안에 두는 탱크 수는 원칙적으로 10기 이하로 한다.

혼동 주의: 모든 탱크 용량이 20만L 이하이고 인화점이 70℃ 이상 200℃ 미만이면 20기 이하이며, 인화점이 200℃ 이상이면 탱크 수 제한이 없다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19에 따라 운반용기 수납률은 위험물의 상태에 따라 정해진다.

• 질산칼륨 — 고체 위험물이라 내용적의 95% 이하.
• 질산·과염소산 — 액체 위험물이라 내용적의 98% 이하로 하고, 55℃에서도 새지 않도록 공간을 둔다.
• 알킬알루미늄·알킬리튬 — 공기·물과 격렬히 반응하므로 내용적의 90% 이하로 하고, 50℃에서 5% 이상의 공간용적을 유지한다.

외우는 요령: 고체 95, 액체 98, 알킬알루미늄 등 90을 묶어 "고95·액98·알90"으로 기억한다.

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1 비고에 따라 제2류 위험물은 순도·입도(알갱이 크기) 기준에 못 미치면 위험물에서 빠진다.

• 황 — 순도 60중량퍼센트 이상이어야 위험물이며, 불순물은 활석 등 불연성 물질과 수분만 인정한다.
• 철분 — 53마이크로미터 표준체를 통과하는 양이 50중량퍼센트 미만이면 제외한다.
• 금속분 — 150마이크로미터 체를 통과하는 양이 50중량퍼센트 미만이면 제외하며, 구리분·니켈분도 제외한다.

혼동 주의: 철분(53마이크로미터)과 금속분(150마이크로미터)은 체 크기만 다르고 통과율 기준은 모두 50중량퍼센트이다.

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준의 압력수조 필요압력 공식은 P = p₁ + p₂ + p₃ + 0.35MPa이다. 식 전체가 MPa 단위이므로 m 단위 항목(A·B·E·G)은 들어갈 수 없다.

• C — 소방용 호스의 마찰손실을 압력(MPa)으로 환산한 값이다.
• D — 배관의 마찰손실을 압력(MPa)으로 환산한 값이다.
• F — 높이 차이(낙차)를 이기는 데 필요한 압력(MPa)이다.
• H — 노즐 끝에서 확보해야 하는 방수압력 0.35MPa이다.

혼동 주의: 고가수조는 m 단위 식(H = h₁ + h₂ + 35m)을 쓰므로 35는 수두(m)일 때의 값이다.

[해설]

지정수량 배수의 합은 위험물마다 저장량 ÷ 지정수량을 구해 모두 더한 값이다.

수용성 기준 지정수량은 특수인화물 50L, 제1석유류 400L, 제2석유류 2,000L, 제3석유류 4,000L, 제4석유류 6,000L이다.

200/50 + 400/400 + 4,000/2,000 + 12,000/4,000 + 24,000/6,000
= 4 + 1 + 2 + 3 + 4
= 14배

혼동 주의: 비수용성이면 제1·제2·제3석유류의 지정수량이 각각 200L·1,000L·2,000L로 절반이 된다.

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 위험등급은 대체로 지정수량이 작을수록(위험할수록) 높다.

• 제1류 위험등급 I — 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물(지정수량 50kg).
• 제1류 위험등급 II — 브로민산염류·아이오딘산염류·질산염류(지정수량 300kg).
• 제2류 위험등급 II — 황화인·적린·황(지정수량 100kg).
• 제4류 위험등급 II — 제1석유류·알코올류.

혼동 주의: 제4류 위험등급 I은 특수인화물뿐이고, 제2석유류 이하는 모두 위험등급 III이다.

[해설]

에틸알코올(C₂H₅OH)은 제4류 알코올류다. 탄소·수소·산소로만 이루어져 있어 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.

완전연소반응식
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

칼륨이 -OH기의 수소를 밀어내면서 칼륨에틸레이트와 수소 기체가 생긴다.
2C₂H₅OH + 2K → 2C₂H₅OK + H₂

디메틸에테르(CH₃OCH₃)는 분자식 C₂H₆O가 에틸알코올과 같지만 -OH 대신 에테르 결합(-O-)을 가진 구조이성질체다.

①: 제3류 위험물
②: 300kg
③: Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
④: 포스핀(인화수소)

[해설]

인화칼슘(Ca₃P₂)은 제3류 위험물 중 금속의 인화물로, 지정수량은 300kg이다. 물과 닿으면 가스를 내는 금수성 물질이다.

물과의 반응식
Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃

생성 가스는 포스핀(PH₃, 인화수소)으로, 맹독성이면서 가연성인 가스다. 그래서 주수소화를 금하고 마른모래 등으로 질식소화한다.

[해설]

인화점은 다이에틸에터 -45℃ < 산화프로필렌 -37℃ < 이황화탄소 -30℃ < 아세톤 -18℃ 순서로 높아진다.

앞의 세 물질은 모두 제4류 특수인화물이고, 아세톤은 제1석유류여서 이 중 인화점이 가장 높다.

혼동 주의: 이황화탄소는 발화점이 약 100℃로 아주 낮지만, 인화점 순서로는 세 번째다.

①: 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂
과산화나트륨 분자량 = 23 × 2 + 16 × 2 = 78 g/mol → $\frac{1}{2} = 0.5$ → 0.5몰
②: CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂
수소화칼슘 분자량 = 40 + 1 × 2 = 42 g/mol → $1 \times 2 = 2$ → 2몰

[해설]

과산화나트륨은 물과 반응해 산소를, 수소화칼슘은 물과 반응해 수소를 발생한다.

과산화나트륨 분자량 = 23 × 2 + 16 × 2 = 78g/mol이므로 78g은 1mol이다.
2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂
O₂ = 1mol × 1/2 = 0.5몰

수소화칼슘 분자량 = 40 + 1 × 2 = 42g/mol이므로 42g은 1mol이다.
CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂
H₂ = 1mol × 2 = 2몰

혼동 주의: 몰수만 묻는 문제라 1기압·30℃ 조건은 쓰이지 않고, 부피를 물을 때만 필요하다.

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제4류 품명은 인화점으로 나눈다(제1석유류 21℃ 미만, 제2석유류 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류 70℃ 이상 200℃ 미만). 다섯 물질은 모두 수용성이라 지정수량이 비수용성의 2배다.

• HCN(시안화수소) — 인화점 약 -18℃라 제1석유류이고, 수용성이라 400L다.
• C₂H₄(OH)₂(에틸렌글리콜) — 인화점 약 111℃라 제3석유류이고, 수용성이라 4,000L다.
• CH₃COOH(아세트산) — 인화점 약 40℃라 제2석유류이고, 수용성이라 2,000L다.
• C₃H₅(OH)₃(글리세린) — 인화점 약 160℃라 제3석유류이고, 수용성이라 4,000L다.
• N₂H₄(히드라진) — 인화점 약 38℃라 제2석유류이고, 수용성이라 2,000L다.

외우는 요령: 수용성 지정수량은 제1석유류 400L·제2석유류 2,000L·제3석유류 4,000L로, 비수용성(200L·1,000L·2,000L)의 2배다.

[해설]

이황화탄소(CS₂)는 제4류 위험물 중 특수인화물이다. 연소하면 이산화탄소와 유독한 이산화황이 생긴다.

연소반응식
CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂

위험물안전관리법 시행규칙에 따라 이황화탄소 옥외저장탱크는 벽·바닥 두께 0.2m 이상인 철근콘크리트 수조에 넣어 보관한다.

물에 잘 녹지 않고 물에 가라앉으므로, 물속에 두면 증기 발생과 공기 접촉을 막을 수 있다.

[해설]

제2류 위험물의 위험등급, 지정수량 체계, 게시판 표시 규정을 정확히 아는지 묻는 문제로, ①·⑥·⑦만 규정과 일치한다.

• ①은 옳다 — 황화인·적린·황은 제2류 중 위험등급 II에 해당하고, 철분·금속분·마그네슘 등은 위험등급 III이다.
• ⑥은 옳다 — 지정수량은 황화인·적린·황이 100kg, 철분·금속분·마그네슘이 500kg, 인화성고체가 1,000kg으로 세 단계다.
• ⑦은 옳다 — 제조소 게시판은 인화성고체면 화기엄금, 그 외 제2류는 화기주의로 성질에 따라 한 가지만 표시한다.

②는 고형알코올의 품명이 알코올류가 아니라 인화성고체라는 점이, ③·④는 제2류가 대부분 비중 1보다 크고 물에 잘 녹지 않는다는 점이, ⑤는 제2류가 산화성이 아니라 가연성(환원성) 고체라는 점이 틀린 이유다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 13에 따라 고정주유설비·고정급유설비의 중심선을 기점으로 거리를 잰다.

• 고정주유설비 — 부지경계선까지 2m 이상, 도로경계선까지 4m 이상.
• 고정급유설비 — 부지경계선까지 1m 이상, 도로경계선까지 4m 이상.
• 개구부가 없는 벽 — 고정주유설비에서 1m 이상.

혼동 주의: 건축물의 벽까지는 2m 이상이 원칙이고, 개구부가 없는 벽일 때만 1m로 줄어든다.

[해설]

ANFO 폭약은 질산암모늄(NH₄NO₃)과 경유를 약 94:6으로 섞어 만드는 폭약으로, 질산암모늄은 제1류 위험물 질산염류(지정수량 300kg)에 해당한다.

질산암모늄은 분자 안에 산소를 지니고 있어 가열·충격을 받으면 스스로 분해하며, 분해반응식은 $2\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 2\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2} + 4\mathrm{H_2O}$이다.

좌변의 질소 4개·수소 8개·산소 6개가 우변과 그대로 맞아떨어지도록 계수 2, 2, 1, 4를 잡는 것이 채점 포인트다.

①: 10
②: 10
③: 10
④: 알킬리튬
⑤: 황린
⑥: 50
⑦: 50

→ 지정수량 10kg: 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬 / 20kg: 황린 / 50kg: 알칼리금속(칼륨 및 나트륨 제외) 및 알칼리토금속, 유기금속화합물(알킬알루미늄 및 알킬리튬 제외)

[해설]

위험물안전관리법 시행령의 제3류 위험물 지정수량은 10kg·20kg·50kg·300kg 네 단계로 나뉜다.

• 10kg — 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬처럼 반응성이 가장 큰 4품명이다.
• 20kg — 공기 중에서 스스로 발화하는 황린이다.
• 50kg — 칼륨·나트륨을 뺀 알칼리금속 및 알칼리토금속, 알킬알루미늄·알킬리튬을 뺀 유기금속화합물이다.

외우는 요령: 10kg과 20kg이 위험등급 I이다. 혼동 주의: 금속의 수소화물·인화물, 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물은 300kg이다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 7(옥내탱크저장소 기준)에 따라 탱크와 탱크전용실 벽 사이, 탱크 상호간 간격은 모두 0.5m 이상이다.

• 탱크 위·아래 벽까지의 거리(a)도 탱크와 전용실 벽 사이 간격이므로 0.5m 이상이다.
• 탱크 좌·우 바깥쪽 벽까지의 거리(b)도 같은 기준이 적용되어 0.5m 이상이다.
• 탱크 A와 B 사이의 거리(c)는 탱크 상호간 간격이므로 0.5m 이상이다.
• 용량은 지정수량의 40배 이하이고, 에틸알코올(알코올류)의 지정수량은 400L이므로 400 × 40 = 16,000L이다.

혼동 주의: 제4석유류·동식물유류 외의 제4류는 20,000L를 넘으면 20,000L가 상한이지만, 여기서는 16,000L가 더 작아 그대로 답이 된다. 이 상한은 한 전용실 안 탱크들의 합산 용량에 적용된다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18은 옥내저장소에서 유별이 다른 위험물이라도 1m 이상 간격을 두면 함께 저장할 수 있는 조합을 정해 두었다.

• 질산메틸(제5류)은 알칼리금속의 과산화물을 뺀 제1류와 함께 저장할 수 있으므로 과염소산칼륨·염소산칼륨만 해당한다.
• 인화성 고체(제2류)는 제4류와 함께 저장할 수 있으므로 아세톤·아세트산이 해당한다.
• 황린(제3류 자연발화성 물질)은 제1류 전체와 함께 저장할 수 있으므로 과산화나트륨까지 해당한다.

혼동 주의: 과염소산·질산은 제6류라서 제1류와만 함께 저장할 수 있으므로, 세 물질 중 어느 것과도 짝이 되지 않는다.