2020년 위험물산업기사실기 5회

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]

제3류 위험물의 지정수량은 위험물안전관리법 시행령 별표 1에 정해져 있으며, 물·공기와의 반응성이 클수록 작다.

• 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬 — 지정수량 10kg.
• 황린 — 지정수량 20kg.
• 알칼리금속(칼륨·나트륨 제외) 및 알칼리토금속, 유기금속화합물(알킬알루미늄·알킬리튬 제외) — 지정수량 50kg.

혼동 주의: 10kg 4품명과 황린까지가 위험등급 I이고, 금속의 수소화물·금속의 인화물·칼슘 또는 알루미늄의 탄화물은 300kg이다.

①: 5인, 1대
②: 20인, 4대

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 8에 따라 자체소방대의 화학소방자동차 대수와 인원은 제조소·일반취급소에서 취급하는 제4류 위험물 최대수량이 지정수량의 몇 배인지로 정한다.

• 3천 배 이상 12만 배 미만 — 1대·5인.
• 12만 배 이상 24만 배 미만 — 2대·10인.
• 24만 배 이상 48만 배 미만 — 3대·15인.
• 48만 배 이상 — 4대·20인.

외우는 요령: 단계가 하나 오를 때마다 소방차 1대와 인원 5인이 함께 늘어난다.

혼동 주의: 옥외탱크저장소에 지정수량 50만 배 이상을 저장하는 사업소는 별도 기준으로 2대·10인이다.

①: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
②: 수소
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂
③: III 등급

[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물(가연성 고체) 중 금속분이다.

공기 중에서 타면 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

염산과 반응하면 염화알루미늄과 함께 가연성 가스인 수소가 나온다.
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

제2류의 철분·금속분·마그네슘은 지정수량이 500kg이며 위험등급 III이다. 혼동 주의: 같은 제2류라도 황화인·적린·황(100kg)은 위험등급 II다.

이황화탄소 → 아세톤 → 메탄올 → 아닐린 → 글리세린

[해설]

위험물안전관리법상 제4류 위험물은 인화점으로 품명을 나누므로, 품명 순서를 알면 인화점 순서가 대략 나온다.

• 이황화탄소 — 특수인화물로, 인화점이 약 −30℃로 가장 낮다.
• 아세톤 — 제1석유류로, 인화점은 약 −18℃다.
• 메탄올 — 알코올류로, 인화점은 약 11℃다.
• 아닐린 — 제3석유류로, 인화점은 약 70℃다.
• 글리세린 — 제3석유류로, 인화점이 약 160℃로 가장 높다.

혼동 주의: 아닐린과 글리세린은 둘 다 제3석유류(인화점 70℃ 이상 200℃ 미만)여서 품명만으로는 순서를 가를 수 없으니 수치로 외운다.

AlP + 3H₂O → Al(OH)₃ + PH₃
인화알루미늄 분자량 27 + 31 = 58 g/mol, $\frac{580}{58} = 10$ 몰
$22.4 \times 10 = 224$ → 224L
(이상기체상태방정식으로 $\frac{580}{58} \times 0.082 \times 273 = 223.86$ → 223.86L로 답해도 정답)

[해설]

인화알루미늄(AlP)은 물과 만나면 수산화알루미늄과 유독한 가연성 기체인 포스핀(PH₃)을 낸다.
AlP + 3H₂O → Al(OH)₃ + PH₃

AlP 1몰에서 PH₃가 1몰 생기므로, AlP의 몰수가 곧 기체의 몰수다.
분자량 = 27 + 31 = 58 g/mol
580 ÷ 58 = 10몰
22.4 × 10 = 224L

이상기체상태방정식(R = 0.082, T = 273K)으로 풀면 10 × 0.082 × 273 = 223.86L이다. 이 값도 정답으로 인정된다.

$(200\times 0.5)+(100\times 0.1)=110$ m³

[해설]

제조소의 옥외에 있는 위험물취급탱크에 설치하는 방유제 용량은 탱크가 하나면 그 용량의 50% 이상, 둘 이상이면 최대 탱크 용량의 50%에 나머지 탱크 용량 합계의 10%를 더한 값 이상으로 한다.

최대 탱크: $200 \times 0.5 = 100\,\mathrm{m^3}$
나머지 탱크: $100 \times 0.1 = 10\,\mathrm{m^3}$
합계: $100 + 10 = 110\,\mathrm{m^3}$

옥외탱크저장소의 방유제는 최대 탱크 용량의 110% 이상으로 계수가 전혀 다르므로, 문제가 '제조소'인지 '옥외탱크저장소'인지부터 확인하고 식을 세워야 한다.

①: C₃H₅(ONO₂)₃ — 탄소 3개 사슬(C-C-C)의 각 탄소에 -ONO₂(질산에스터기)가 1개씩 결합, 나머지 자리는 H
②: 질산에스터류, 10kg
③: 4C₃H₅(ONO₂)₃ → 12CO₂ + 10H₂O + 6N₂ + O₂

[해설]

규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 만드는 물질은 나이트로글리세린이다. 글리세린의 -OH 3개가 모두 질산에스터(-ONO₂)로 바뀐 C₃H₅(ONO₂)₃이다.

• 구조식은 C-C-C 사슬의 탄소마다 -ONO₂를 하나씩 붙이고, 남은 자리를 H로 채운다.
• 품명은 질산에스터류이고 지정수량은 10kg이다.
• 분자 안에 산소가 있어 공기 없이도 스스로 분해하며 CO₂·H₂O·N₂·O₂를 낸다.

분해식은 분자 4개로 시작해야 계수가 정수로 맞는다.
4C₃H₅(ONO₂)₃ → 12CO₂ + 10H₂O + 6N₂ + O₂

a: 1
b: 0.5
c: 600
d: 3.2
e: 70

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 9(간이탱크저장소의 위치·구조 및 설비의 기준)에 수치가 정해져 있다.

• 옥외에 설치하면 탱크 주위에 너비 1m 이상의 공지를 둔다.
• 전용실 안에 설치하면 탱크와 벽 사이를 0.5m 이상 띄운다.
• 탱크 용량은 600L 이하로 제한한다.
• 탱크는 두께 3.2mm 이상의 강판으로 만든다.
• 수압시험은 70kPa로 10분간 실시하며, 새거나 변형되지 않아야 한다.

외우는 요령: 간이탱크는 「3기 이하·600L·3.2mm·70kPa 10분」으로 묶어 외운다.

①: CH₃CHO
②: C₂H₄ + PdCl₂ + H₂O → CH₃CHO + Pd + 2HCl
③: 15℃ 이하
④: 40℃ 이하

[해설]

아세트알데하이드는 시성식 $\mathrm{CH_3CHO}$인 특수인화물(지정수량 50L)로, 에틸렌을 염화팔라듐 촉매로 산화시키는 바커(Wacker) 공정으로 제조한다.

제조 반응식은 $\mathrm{C_2H_4} + \mathrm{PdCl_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{CH_3CHO} + \mathrm{Pd} + 2\mathrm{HCl}$이며, 환원된 Pd는 염화구리와 산소로 재산화시켜 순환시킨다.

저장온도는 압력탱크 외의 탱크에서 15℃ 이하, 압력탱크에서 40℃ 이하로 나뉜다. 비점이 21℃로 매우 낮고 산화·중합 반응성이 커 상압에서는 15℃로 더 엄격하게 잡는다.

6배

$\frac{2000}{400}+\frac{1000}{1000}=6$ 배

[해설]

지정수량 배수의 합은 품목마다 저장량 ÷ 지정수량을 구해 더한 값이다.

아세톤은 제1석유류 수용성이라 400L, 경유는 제2석유류 비수용성이라 1,000L가 지정수량이다.

아세톤: 20 × 100 ÷ 400 = 5배
경유: 200 × 5 ÷ 1,000 = 1배

합계: 5 + 1 = 6배

제1석유류 비수용성(휘발유 등)의 지정수량 200L와 헷갈리지 않도록 주의한다.

①: 2CH₃COOH + Na₂O₂ → 2CH₃COONa + H₂O₂
②: CH₃COOH + 2O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

[해설]

아세트산(CH₃COOH)은 제4류 제2석유류(수용성)에 속하는 카복실산이다.

제1류 과산화나트륨과 만나면 산과 반응해 아세트산나트륨과 과산화수소가 생긴다.
2CH₃COOH + Na₂O₂ → 2CH₃COONa + H₂O₂

완전연소하면 이산화탄소와 물이 생긴다.
CH₃COOH + 2O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

혼동 주의: 과산화나트륨이 물과 반응하면 산소가 나오지만, 산과 반응하면 과산화수소가 나온다.

a: KNO₃
b: 질산염류
c: 300kg
d: S
e: 황
f: 100kg

[해설]

흑색화약은 질산칼륨·황·목탄을 섞어 만든다. 목탄은 위험물이 아니므로 질산칼륨과 황만 표에 들어간다.

• 질산칼륨(KNO₃) — 제1류 산화성고체 중 질산염류이며, 지정수량은 300kg이다.
• 황(S) — 제2류 가연성고체이며 품명도 황이고, 지정수량은 100kg이다.

혼동 주의: 예전 품명 「유황」은 현행법에서 「황」으로 바뀌었다. 흑색화약에서 질산칼륨은 산소를 공급하고, 황은 타는 물질(가연물) 역할을 한다.

①: CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

②: 아세틸렌

③: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

[해설]

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

이때 생기는 기체는 아세틸렌(C₂H₂)이며, 연소범위가 2.5~81vol%로 매우 넓어 위험하다.

완전연소하면 탄소는 CO₂, 수소는 H₂O가 되며 산소 계수 5/2를 정수로 만들려고 전체에 2를 곱한다.
2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

①: 제4류 위험물, 제5류 위험물
②: 제4류 위험물
③: 제2류 위험물, 제3류 위험물, 제5류 위험물

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 유별 혼재 기준에 따라, 지정수량의 1/10을 넘는 위험물은 정해진 조합끼리만 함께 운반할 수 있다.

• 제2류 가연성고체는 제4류·제5류와 혼재할 수 있다.
• 제3류 자연발화성·금수성물질은 제4류하고만 혼재할 수 있다.
• 제4류 인화성액체는 제2류·제3류·제5류와 혼재할 수 있다.

외우는 요령: 4-2·3, 5-2·4, 6-1로 묶어 외우면 된다. 관계가 서로 대칭이라 이것만으로 혼재표 전체를 다시 만들 수 있다.

a, b, d, e

[해설]

제4류 위험물의 수용성 여부는 지정수량(수용성은 비수용성의 2배)과 소화약제(내알코올포) 선택을 가른다.

• 시안화수소 — 제1석유류, 물과 잘 섞이는 수용성.
• 아세톤 — 제1석유류, 카보닐기(C=O)가 있어 수용성.
• 글리세린 — 제3석유류, -OH가 3개라 수용성.
• 히드라진 — 제2석유류, 아미노기가 있어 수용성.

클로로벤젠은 벤젠고리에 염소가 붙은 제2석유류로, 극성기가 없어 비수용성이다.

a: 10m 이상
b: 30m 이상
c: 50m 이상
d: 20m 이상
e: 3m 이상

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 제조소는 주변 보호대상물과 안전거리를 두어야 한다. 사람이 많이 모이거나 보존 가치가 큰 대상일수록 거리가 길어진다.

• 주택(주거용 건축물)은 10m 이상이다.
• 학교·극장·병원처럼 많은 사람이 모이는 시설은 30m 이상이다.
• 지정문화재는 한번 훼손되면 되돌릴 수 없어 가장 긴 50m 이상이다.
• 고압가스·액화석유가스 시설은 폭발하면 서로 피해가 커지므로 20m 이상이다.
• 사용전압 7,000V 초과 35,000V 이하 가공전선은 3m 이상이다.

혼동 주의: 가공전선만 전압에 따라 기준이 나뉘며, 35,000V를 넘으면 5m 이상이다.

① Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
② Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
③ 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

[해설]

물과 반응해 가연성 가스를 내는 것은 칼슘·인화칼슘·나트륨이다. 황린은 물속에 저장할 만큼 물과 반응하지 않고, 과염소산은 제6류 산화성액체라 가연성 가스를 내지 않는다.

칼슘은 물과 반응해 수산화칼슘과 수소를 낸다.
Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

인화칼슘은 물과 반응해 맹독성이면서 불에 타는 포스핀(PH₃)을 낸다.
Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃

나트륨은 물과 격렬히 반응해 수산화나트륨과 수소를 낸다.
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

①: 내화구조
②: 갑종(60분+) 방화문
③: 50

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따르면, 제조소와 다른 작업장 사이에 방화상 유효한 격벽을 두면 보유공지를 두지 않을 수 있다.

• 방화벽 재질 — 원칙은 내화구조이고, 제6류 위험물만 취급하면 불연재료로 할 수 있다.
• 개구부 — 출입구와 창은 최소로 하고, 자동폐쇄식 갑종(60분+) 방화문을 단다.
• 돌출 — 방화벽 양단과 상단을 외벽·지붕보다 50cm 이상 튀어나오게 해서 화염이 벽을 돌아 넘지 못하게 한다.

현행 법령은 옛 갑종방화문을 '60분+방화문 또는 60분방화문'으로 표기한다.

①: KHCO₃
②: CF₃Br
③: N₂

[해설]

분말소화약제는 종별로 주성분이 정해져 있다. 할론 번호는 C·F·Cl·Br 원자 수를 차례로 적은 것이다.

• 제2종 분말은 탄산수소칼륨, 곧 KHCO₃이다.
• 할론 1301은 C 1개·F 3개·Cl 0개·Br 1개이므로 CF₃Br이다.
• IG-100은 질소 100%로 된 불활성가스 약제라 N₂이다.

혼동 주의: 제1종은 NaHCO₃, 제3종은 NH₄H₂PO₄이다. IG-541은 N₂ 52%·Ar 40%·CO₂ 8%를 섞은 약제다.

①: 옥내
②: 옥외
③: 물분무
④: 포
⑤: 분말

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화설비 적응성표다.

• 옥내·옥외소화전설비 — 물을 그대로 쏘는 방식이라 전기설비와 금수성 물품에는 쓸 수 없다.
• 물분무소화설비 — 물을 미세하게 뿌려 전기설비에도 적응성이 있다.
• 포소화설비 — 인화성 고체와 제4류 유류화재에 강하다.
• 분말소화설비 — 인산염류 등·탄산수소염류 등·그 밖의 것으로 나뉜다.

외우는 요령: 물분무·포·불활성가스·할로젠화합물·분말은 모두 물분무등소화설비의 하위 항목이다.