[해설]

제4류 위험물 중 지정수량이 400L인 것은 알코올류인 에틸알코올이며, 보기 중 게시판 주의사항이 물기엄금인 물질은 칼륨이다.

칼륨은 알코올의 -OH와 반응해 칼륨에틸레이트와 수소 기체를 만들므로 반응식은 $\mathrm{2C_2H_5OH + 2K \rightarrow 2C_2H_5OK + H_2\uparrow}$이다.

툴루엔은 제2석유류로 지정수량이 200L이고, 질산메틸(제5류)·과산화나트륨(제1류)은 제4류 400L라는 조건이나 에틸알코올과의 반응 조건을 만족하지 못해 이 조합에서 제외된다.

[해설]

과산화수소는 스스로 분해되며 산소를 방출하는 성질이 있어 저장 시 분해를 억제하는 안정제가 필요하다.

대표적인 안정제로는 인산 또는 요산을 사용하며, 분해반응식은 $\mathrm{2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2}$이다.

과산화수소는 제6류 위험물로 옥외저장소에 저장할 수 있는 품목에 포함되므로 옥외저장소 저장이 가능하다.

[해설]

위험물제조소등의 배출설비는 국소방식을 원칙으로 하며, 방식에 따라 배출능력 산정 기준이 다르다.

국소방출방식은 배출장소 용적의 20배 이상을 1시간당 배출능력으로 하므로 $300 \times 20 = 6{,}000\,\mathrm{m^3}$ 이상이 된다.

전역방출방식은 바닥면적 1m²당 18m³ 이상을 기준으로 하므로 $100 \times 18 = 1{,}800\,\mathrm{m^3}$ 이상이 된다.

①: 유지 100g에 흡수(부가)되는 아이오딘(요오드, I₂)의 g수
②: 건성유 - 요오드값 130 이상 / 반건성유 - 요오드값 100~130 / 불건성유 - 요오드값 100 이하

[해설]

요오드값은 유지의 불포화도를 나타내는 값으로, 이중결합이 많을수록 커지고 산화·자연발화 위험도 커진다.

· 건성유(130 이상): 아마인유, 들기름, 동유
· 반건성유(100~130): 참기름, 콩기름, 채종유
· 불건성유(100 이하): 올리브유, 피마자유, 야자유

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 반응해 수산화알루미늄과 포스핀(PH₃)을 낸다.

분자량 27 + 31 = 58 g/mol이므로 580g은 10몰이고, AlP 1몰당 PH₃ 1몰이 생기므로 기체도 10몰이다.

표준상태 기체 1몰을 22.4L로 보면 224L, 이상기체상태방정식(R = 0.082, T = 273K)으로 계산하면 223.86L로 사실상 같은 값이다.

[해설]

황화린은 조성에 따라 삼황화린·오황화린·칠황화린으로 나뉘며, 연소 시 공통으로 이산화황을 발생시킨다.

화학식은 삼황화린 $\mathrm{P_4S_3}$, 오황화린 $\mathrm{P_2S_5}$, 칠황화린 $\mathrm{P_4S_7}$이며, 연소 시 공통 생성기체는 $\mathrm{SO_2}$이다.

1몰당 산소 7.5몰이 필요한 것은 오황화린으로, 분수를 없애기 위해 계수를 2배 한 완전연소반응식은 $\mathrm{2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2}$이다.

황화린은 제2류 위험물 중 철분·금속분·마그네슘도 인화성고체도 아닌 그 밖의 것에 해당하므로 운반용기 외부에는 화기주의만 표시한다.

[해설]

옥외저장소에서 용기에 수납한 위험물을 쌓는 높이는 저장 방식과 위험물 종류에 따라 다르게 제한된다.

선반에 저장하는 경우와 기계하역구조 용기만을 겹쳐 쌓는 경우는 모두 6m 이하로 제한된다.

다만 중유 등 제4류 위험물 중 제3석유류·제4석유류·동식물유류만을 저장하는 경우에는 4m 이하로 더 낮게 제한된다.

[해설]

리튬과 물의 반응은 알칼리금속의 전형적인 반응으로, 물을 분해하며 가연성인 수소 기체를 발생시킨다.

반응식은 $\mathrm{2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2}$이며, 리튬 2몰이 반응하면 수소 기체는 1몰 생성된다.

표준상태가 아닌 1atm·25℃ 조건이므로 이상기체 상태방정식으로 부피를 구한다.
$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{1 \times 0.08206 \times 298}{1} = 24.45\,\mathrm{L}$

[해설]

세 물질 모두 제4류 위험물로, 분자 속 탄소·수소가 완전연소하여 이산화탄소와 물만 생성한다.

아세트산은 $\mathrm{CH_3COOH + 2O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O}$, 메탄올은 $\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$로 완전연소하며, 분자 안에 이미 들어 있는 산소 원자까지 계산에 넣어야 계수가 맞는다.

메틸에틸케톤($\mathrm{C_4H_8O}$)은 산소 계수가 분수(11/2)로 나오므로 전체를 2배하여 $\mathrm{2CH_3COC_2H_5 + 11O_2 \rightarrow 8CO_2 + 8H_2O}$로 정리한다.

[해설]

과망간산칼륨은 제1류 위험물 중 과망간산염류에 해당하며, 산과 반응하거나 열분해될 때 모두 산소를 방출한다.

지정수량은 1,000kg이며, 묽은 황산과의 반응식 $\mathrm{4KMnO_4 + 6H_2SO_4 \rightarrow 2K_2SO_4 + 4MnSO_4 + 6H_2O + 5O_2\uparrow}$과 열분해식 $\mathrm{2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow}$ 모두에서 산소(O₂)가 공통으로 생성된다.

과망간산염류는 제1류 위험물 중 지정수량이 큰 품목으로 위험등급은 Ⅲ등급에 해당한다.

[해설]

트리니트로톨루엔(TNT)은 톨루엔을 원료로 니트로화 반응을 거쳐 만들어지는 제5류 위험물이다.

제조 시에는 톨루엔에 진한 질산과 진한 황산을 혼합하여 벤젠고리의 수소가 니트로기(-NO₂)로 치환되도록 하며, 이때 진한 황산은 탈수·촉매 역할을 한다.

이 과정에서 니트로기가 3개 도입되어 2,4,6-위치에 -NO₂가 결합한 2,4,6-트리니트로톨루엔 구조가 되며, 이것이 명칭의 유래다.

[해설]

분말소화약제와 불활성가스계 소화약제는 종류별로 화학성분과 혼합비율이 정해져 있어 이를 정확히 구분해야 한다.

제2종 분말소화약제는 $\mathrm{KHCO_3}$, 제3종 분말소화약제는 $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$이다.

불활성가스계 소화약제는 질소·아르곤·이산화탄소의 혼합비로 구분되며, IG-55는 N₂ 50%·Ar 50%, IG-541은 N₂ 52%·Ar 40%·CO₂ 8%, IG-100은 N₂ 100%이다.

[해설]

탄화칼슘이 물과 반응해 생성된 아세틸렌은 구리와 반응해 폭발성 화합물을 만들기 때문에 구리 용기에 저장할 수 없다.

탄화칼슘과 물의 반응식은 $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$이고, 생성된 아세틸렌이 구리와 반응하면 $\mathrm{C_2H_2 + 2Cu \rightarrow Cu_2C_2 + H_2}$가 된다.

이때 생성되는 구리아세틸리드(Cu₂C₂)는 충격이나 마찰에 매우 민감한 폭발성 물질이므로, 아세틸렌을 구리·은·수은 등의 금속 용기에 저장해서는 안 된다.

[해설]

디에틸에테르등과 아세트알데히드등은 비점이 매우 낮아 상온에서도 쉽게 기화하므로, 위험물안전관리법 시행규칙은 저장 형태(압력탱크 외의 탱크·압력탱크·이동저장탱크)별로 유지온도를 따로 정하고 있다.

압력탱크 외의 탱크에서는 디에틸에테르·산화프로필렌등은 30℃ 이하, 아세트알데히드등은 이보다 낮은 15℃ 이하로 관리하고, 내압에 견디는 압력탱크에서는 두 계통 모두 40℃ 이하로 완화된다.

이동저장탱크는 보냉장치 유무로 나뉘어, 보냉장치가 있으면 해당 위험물의 비점 이하, 없으면 압력탱크와 같은 40℃ 이하가 기준이 된다.

①과 ②를 모두 30℃로 적는 실수가 흔한데, 비점이 약 21℃로 더 낮아 기화가 빠른 아세트알데히드에 더 엄격한 15℃가 적용된다.

[해설]

세 특례 모두 통상적인 주유취급소 기준을 완화하는 규정이지만, 완화 범위는 이용 대상과 개방 환경에 따라 다르다.

항공기주유취급소와 선박주유취급소는 공항·항만이라는 특수한 개방 환경에서 운용되므로 주유공지·탱크용량·주유관 길이·담(벽) 기준이 폭넓게 완화되며, 항공기주유취급소는 여기에 더해 캐노피 설치 의무까지 제외된다.

반면 자가용주유취급소는 불특정 다수가 아닌 특정인만 이용하는 시설이라 완화 폭이 가장 좁아, 주유공지 확보 의무(㉠)만 제외되고 나머지 구조 기준은 그대로 적용된다.

선박주유취급소는 항공기주유취급소와 달리 캐노피(㉤) 설치 의무가 그대로 유지된다는 점이 두 특례를 가르는 채점 포인트다.

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]

이황화탄소(CS₂)는 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 물속에 저장하면 가연성 증기 발생을 막을 수 있는 특수인화물로, 이 성질을 이용해 철근콘크리트 수조에 넣어 저장할 때 보유공지·통기관·자동계량장치를 생략할 수 있도록 한 규정이다.

연소반응식은 $\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + CO_2}$이며, 지정수량이 50L로 매우 작은 특수인화물에 해당한다.

혼재 여부는 유별 혼재기준에 따르는데, 제4류와 혼재 가능한 유별은 제2류·제3류·제5류이다. 보기의 과염소산·삼불화브롬은 제6류, 과산화나트륨·과망간산칼륨은 제1류이므로 혼재 가능한 것이 없다.

[해설]

적린이 연소하면 오산화인이 생성되며, 반응식은 $\mathrm{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5}$이고 이때 발생하는 백색 연기가 식별 특징이다.

$\mathrm{P_2O_5}$는 흡습성이 매우 강한 오산화인으로, 공기 중 수분과 만나면 인산($\mathrm{H_3PO_4}$)으로 전환되면서 짙은 백연을 형성한다.

산소가 부족할 때 생기는 삼산화인($\mathrm{P_2O_3}$)과 혼동하기 쉬우므로, 완전연소 생성물은 오산화인이라는 점을 화학식·명칭·색상과 함께 짝지어 답해야 한다.

[해설]

세 조문 모두 위험성이 매우 큰 특정 위험물을 취급하는 제조소에 별도의 강화된 설비 기준을 요구하는 규정으로, 물질의 반응 특성에 따라 요구 설비가 다르다.

①은 물·공기와 격렬히 반응하는 알킬알루미늄등으로, 누설 국한·저장실 유입 설비와 불활성기체 봉입장치를 요구한다.

②는 은·수은·동·마그네슘 등과 반응해 폭발성 화합물을 만드는 아세트알데히드등으로, 해당 금속을 배제한 재질과 불활성기체·수증기 봉입장치를 요구한다.

③은 급격한 발열·폭발 위험이 있는 히드록실아민등으로, 별도의 산정식을 적용해 제조소의 안전거리를 규제한다.