2023년 위험물산업기사실기 2회

[해설]

트리에틸알루미늄은 제3류 알킬알루미늄으로, 물과 격렬히 반응해 가연성 기체인 에탄을 낸다.
(C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

1몰이 반응하면 에탄 3몰이 생기고, 표준상태 기체 1몰은 22.4L다.
에탄 부피 = 3 × 22.4L
= 67.2L

알킬알루미늄은 위험등급 Ⅰ 위험물이어서 옥내저장소 저장창고 바닥면적이 1,000m² 이하로 제한된다.

톨루엔 1000/200 + 스틸렌 1000/1000 + 아닐린 4000/2000 + 실린더유 6000/6000 + 올리브유 20000/10000

= 5 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11배

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에 따라, 저장량을 품명별 지정수량으로 나눈 값을 모두 더하면 지정수량 배수의 총합이 된다.

품명별 지정수량은 다음과 같다. 톨루엔은 제1석유류 비수용성 200L, 스틸렌은 제2석유류 비수용성 1,000L, 아닐린은 제3석유류 비수용성 2,000L, 실린더유는 제4석유류 6,000L, 올리브유는 동식물유류 10,000L이다.

지정수량 배수 = Σ(저장량 ÷ 지정수량)
= 1000/200 + 1000/1000 + 4000/2000 + 6000/6000 + 20000/10000
= 5 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11배

혼동 주의: 아닐린은 비수용성이라 지정수량이 2,000L이다. 수용성 제3석유류의 지정수량 4,000L과 헷갈리지 않도록 한다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 8(지하탱크저장소 기준)에 정해진 매설·제작·시험 기준이다.

• 매설 깊이 — 탱크 윗부분은 지면에서 0.6m 이상 아래에 둔다.
• 상호 간격 — 탱크 2기 이상을 인접해 설치하면 서로 1m 이상 띄운다.
• 용접 — 완전용입용접(판 두께 전체를 녹여 붙임) 또는 양면겹침이음용접(겹친 판의 양쪽을 용접)으로 틈을 없앤다.
• 수압시험 — 압력탱크 외의 탱크는 70kPa, 압력탱크는 최대상용압력의 1.5배 압력으로 10분간 실시한다.

혼동 주의: 탱크 용량의 합계가 지정수량의 100배 이하이면 상호 간격은 0.5m 이상으로 완화된다.

[해설]

물·알코올·에테르에 잘 녹고, 은거울반응을 하며, 쉽게 산화해 아세트산이 되는 물질은 알데히드기(-CHO)를 가진 아세트알데히드(CH₃CHO)다.

제4류 위험물 중 특수인화물이라 지정수량은 50L, 위험등급은 Ⅰ등급이다. 은거울반응은 알데히드기가 은 이온을 환원시켜 은을 석출하는 반응이다.

① 태그밀폐식
② 신속평형법
③ 클리브랜드 개방컵

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준은 인화점 측정 시험방법으로 3가지를 정한다.

• 태그밀폐식 — 밀폐된 컵에서 시료를 가열해 인화점을 재는 기본 방법이다.
• 신속평형법 — 소량의 시료를 설정 온도에서 빠르게 평형시켜 인화 여부를 보는 밀폐식 방법이다.
• 클리브랜드 개방컵 — 뚜껑 없는 컵으로 인화점이 높은 시료를 잰다.

외우는 요령: 밀폐식은 태그·신속평형 두 가지이고, 개방식은 클리브랜드 하나다.

[해설]

탄화칼슘(CaC₂)은 제3류 위험물(금수성물질)로, 산소와 반응하면 산화칼슘과 이산화탄소가 된다.
2CaC₂ + 5O₂ → 2CaO + 4CO₂

고온에서 질소와 반응하면 석회질소와 탄소가 생긴다.
CaC₂ + N₂ → CaCN₂ + C

• 칼슘시안나이드(CaCN₂) — 비료로 쓰이는 석회질소의 주성분이다.
• 탄소(C) — 탄화칼슘의 탄소 2개 가운데 1개만 CaCN₂에 들어가고 남은 1개가 떨어져 나온다.

혼동 주의: 물과 반응하면 아세틸렌(C₂H₂)이 생기니 질소와 반응할 때의 생성물과 섞지 않는다.

①: 탱크안전성능검사
② ⓐ 지하탱크가 있는 제조소등: 해당 지하탱크를 매설하기 전
ⓑ 이동탱크저장소: 이동저장탱크를 완공하고 상치장소(상시 설치 장소)를 확보한 후
③: 완공검사합격확인증

[해설]

위험물안전관리법상 대통령령으로 정하는 탱크가 있는 제조소등은 완공검사 전에 탱크안전성능검사를 먼저 받아야 한다.

• 지하탱크가 있는 제조소등 — 묻은 뒤에는 확인할 수 없으므로 해당 지하탱크를 매설하기 전에 신청한다.
• 이동탱크저장소 — 이동저장탱크를 완공하고 상치장소(차량을 평소 세워 두는 장소)를 확보한 후에 신청한다.
• 기술기준에 적합하다고 인정되면 시·도지사가 완공검사합격확인증을 교부한다.

혼동 주의: 이송취급소는 이송배관 공사의 전체 또는 일부를 완료한 후에, 그 밖의 제조소등은 공사를 완료한 후에 신청한다.

①: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂
②: $\frac{1000}{123} \times \frac{3}{2} \times 22.4 = 273.17$ L → 0.27 m³

[해설]

염소산칼륨은 가열하면 염화칼륨과 산소로 완전분해하며, 산소량은 반응식의 몰비 KClO₃ : O₂ = 2 : 3으로 구한다.
2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

O₂ 부피 = (질량 ÷ 분자량) × 3/2 × 22.4L
= (1,000 ÷ 123) × 3/2 × 22.4
= 273.17L = 0.27m³

혼동 주의: 표준상태에서 기체 1mol은 22.4L이며, 답은 1m³ = 1,000L로 환산해 쓴다.

①: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

②: 가연물접촉주의

③: 해당없음

[해설]

아세트산과 과산화칼륨이 반응하면 과산화수소(제6류 위험물)가 생긴다.
2CH₃COOH + K₂O₂ → 2CH₃COOK + H₂O₂

• 분해반응식 — 과산화수소는 가열하면 물과 산소로 분해되며, 이때 나오는 산소가 연소를 돕는다.
  2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
• 운반용기 주의사항 — 제6류 위험물은 산화성 액체이므로 가연물접촉주의만 표시한다.
• 안전거리 — 제6류 위험물을 취급하는 제조소에는 안전거리 규정이 적용되지 않으므로 해당없음이다.

혼동 주의: 과산화칼륨 자체는 제1류 위험물이다. 제1류의 알칼리금속 과산화물은 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의를 모두 표시한다.

[해설]

클로로벤젠은 벤젠(C₆H₆)의 수소 하나가 염소로 치환된 C₆H₅Cl이다.

인화점이 약 32℃로 21℃ 이상 70℃ 미만이므로 제4류 제2석유류에 속한다. 물에 녹지 않는 비수용성이라 지정수량은 1000L다.

혼동 주의: 같은 제2석유류라도 아세트산 같은 수용성 물질은 지정수량이 2000L로 두 배다.

[해설]

탄산수소나트륨은 약 270℃에서 1차 열분해되어 탄산나트륨·이산화탄소·물로 나뉜다. NaHCO₃ 2mol이 분해될 때 CO₂ 1mol이 나온다.

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
NaHCO₃ 몰수 = 10,000 g ÷ 84 g/mol = 119.05 mol
CO₂ 부피 = 119.05 × 1/2 × 22.4 L = 1,333 L ≈ 1.33 m³

혼동 주의: 약 850℃에서 일어나는 2차 분해(Na₂CO₃ → Na₂O + CO₂)와 구분한다.

[해설]

흑색화약은 질산칼륨·황·숯을 섞은 화약이며, 성분마다 위험물안전관리법상 분류가 다르다.

• 질산칼륨(KNO₃) — 산소를 공급하는 산화제로, 제1류 위험물 질산염류다.
• 황(S) — 불이 잘 붙는 가연성고체로, 제2류 위험물 유황이다.
• 숯(C) — 연료 역할을 하지만 법령상 위험물 품명에 없어 해당없음이다.

혼동 주의: 현행 시행령은 유황을 "황"으로 표기하므로 두 이름을 같은 품명으로 알아 둔다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙에 따라 운반용기 외부 주의사항은 유별과 세부 품명에 따라 정해진다.

• 벤조일퍼옥사이드 — 제5류 자기반응성물질이어서 화기엄금·충격주의를 표시한다.
• 마그네슘 — 제2류 중 철분·금속분·마그네슘이어서 화기주의·물기엄금을 표시한다.
• 과산화나트륨 — 제1류 알칼리금속 과산화물이어서 가연물접촉주의·화기·충격주의·물기엄금을 모두 표시한다.
• 인화성고체 — 제2류 중 인화성고체는 화기엄금만 표시한다.
• 기어유 — 제4류 제4석유류로, 제4류는 모두 화기엄금을 표시한다.

혼동 주의: 같은 제2류라도 일반 가연성고체는 화기주의, 인화성고체는 화기엄금이다.

①: 제2류, 제3류, 제4류, 제5류 위험물
②: 제1류, 제3류, 제6류 위험물
③: 제1류, 제2류, 제5류, 제6류 위험물
④: 제1류, 제6류 위험물
⑤: 제1류, 제3류, 제6류 위험물
⑥: 제2류, 제3류, 제4류, 제5류 위험물

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(운반 시 혼재기준)에서 혼재가 허용되는 조합은 1-6, 2-4, 2-5, 3-4, 4-5뿐이고, 나머지는 모두 혼재 불가다.

• 제1류(산화성고체)는 제6류와만 실을 수 있어 제2·3·4·5류와 혼재 불가다.
• 제2류(가연성고체)는 제4·5류와만 가능해 제1·3·6류와 혼재 불가다.
• 제3류(자연발화성·금수성)는 제4류와만 가능해 제1·2·5·6류와 혼재 불가다.
• 제4류(인화성액체)는 제2·3·5류와 가능해 제1·6류만 혼재 불가다.
• 제5류(자기반응성)는 제2·4류와만 가능해 제1·3·6류와 혼재 불가다.
• 제6류(산화성액체)는 제1류와만 가능해 제2·3·4·5류와 혼재 불가다.

외우는 요령: "4류는 2·3류, 5류는 2·4류, 6류는 1류"와 실을 수 있다고 외우면 나머지가 모두 혼재 불가다. 지정수량의 1/10 이하이면 이 기준을 적용하지 않는다.

[해설]

비중 0.534, 불꽃반응 빨간색, 은백색 연한 경금속, 융점 180℃라는 특징은 제3류 위험물인 리튬(Li)을 가리킨다.

물과의 반응식은 $\mathrm{2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2}$이다.

리튬은 제3류 위험물 중 칼륨·나트륨을 제외한 알칼리금속으로 지정수량이 50kg이며 위험등급은 Ⅱ등급이다.

1,000kg은 지정수량의 20배($1{,}000 \div 50 = 20$)로 10배를 초과하므로, 제조소 보유공지 기준상 5m 이상의 공지를 확보해야 한다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화설비 적응성 기준에 맞는 설명은 제1류 주수소화, 제6류 이산화탄소 소화기, 건조사에 관한 것이다.

• 제1류 위험물은 물과 반응해 산소를 내는 알칼리금속의 과산화물만 빼면 주수(냉각)소화가 가능하다.
• 제6류 위험물에는 폭발 위험이 없는 장소에 한해 이산화탄소 소화기도 적응성이 있다.
• 건조사(마른모래)는 제1류부터 제6류까지 모든 위험물에 적응성이 있다.

마그네슘은 이산화탄소와도 반응하므로 CO₂ 소화기를 쓸 수 없다.
2Mg + CO₂ → 2MgO + C

에탄올은 물보다 가볍지만 수용성이라 물에 희석되므로 주수소화가 가능하다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6의 옥외탱크저장소 방유제 기준에서 나온다. 인화성액체 탱크의 방유제는 탱크 수와 용량을 함께 제한한다.

• 질산 저장 시 방유제 1개 — 질산은 인화점이 없는 제6류 위험물이라 탱크 수 제한(10기)을 받지 않으므로 12기를 한 방유제에 둘 수 있다.
• 방유제 용량 33만L — 탱크가 2기 이상이면 최대 탱크 용량의 110% 이상이므로 300,000L × 1.1 = 330,000L이다.
• 최소 2개 — 인화점 50℃는 70℃ 미만이라 방유제 하나에 10기 이하만 둘 수 있어 12기를 둘로 나눠야 한다.

혼동 주의: 탱크가 모두 20만L 이하이고 인화점이 70℃ 이상 200℃ 미만이면 20기 이하, 인화점 200℃ 이상이면 탱크 수 제한이 없다.

①: KHCO₃
②: CF₃Br
③: N₂

[해설]

제2종 분말은 탄산수소칼륨이 주성분이고, 할론은 번호 규칙으로, IG-100은 불활성가스 조성으로 화학식을 정한다.

• 제2종 분말소화약제는 탄산수소칼륨(KHCO₃)이 주성분이며 담회색으로 착색한다.
• 할론 1301은 번호가 C·F·Cl·Br 원자 수 순서라 C 1개, F 3개, Cl 0개, Br 1개인 CF₃Br이다.
• IG-100은 질소(N₂) 100%로 된 불활성가스 소화약제다.

혼동 주의: 제1종 분말은 NaHCO₃, 제3종 분말은 NH₄H₂PO₄다. IG-541은 N₂ 52%·Ar 40%·CO₂ 8%다.

[해설]

규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 만드는 제5류 위험물은 니트로글리세린이다. 글리세린의 -OH가 질산기(-ONO₂)로 바뀐 질산에스테르다.

품명은 질산에스테르류이고, 현행 제5류 지정수량은 위험성 시험 결과에 따라 제1종 10kg, 제2종 100kg으로 나뉜다. 니트로글리세린은 제1종이라 10kg이다.

분자 안의 산소만으로 완전히 분해되어 이산화탄소·수증기·질소·산소를 만든다.
4C₃H₅(ONO₂)₃ → 12CO₂ + 10H₂O + 6N₂ + O₂

계수는 원료 4, 생성물 12·10·6·1 순서로 외운다. 양변의 C 12, H 20, N 12, O 36개가 맞는지 확인하면 된다.

[해설]

20℃ 물이 100℃ 수증기가 될 때 흡수하는 열량은 온도를 올리는 현열과 상태를 바꾸는 증발잠열(539kcal/kg)을 더한 값이다.

Q = m·c·Δt + m·γ
Q = 10 × 1 × (100 − 20) + 10 × 539
Q = 800 + 5,390 = 6,190kcal

혼동 주의: 현열만 계산해 800kcal로 쓰면 오답이다. 물이 냉각소화에 뛰어난 이유는 이 증발잠열이 크기 때문이다.