2023년 위험물산업기사실기 1회

[해설]

제4류 중 지정수량 400L는 알코올류인 에틸알코올이다. 게시판에 물기엄금과 화기엄금이 모두 붙는 것은 자연발화성·금수성 제3류인 칼륨이다.

칼륨이 알코올 -OH의 수소를 치환해 칼륨에틸레이트와 수소 기체를 만든다.
2C₂H₅OH + 2K → 2C₂H₅OK + H₂↑

혼동 주의: 톨루엔은 제1석유류(비수용성 200L)이고, 질산메틸은 화기엄금만, 과산화나트륨은 물기엄금만 해당한다.

[해설]

과산화수소(H₂O₂)는 제6류 위험물(산화성액체)이며, 스스로 분해해 산소를 내므로 안정제를 넣어 저장한다.

• 안정제는 인산이나 요산으로, 분해를 억제한다.
• 분해하면 물과 산소가 생긴다: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
• 제6류 위험물은 옥외저장소에 저장할 수 있는 품목이므로 옥외저장소 저장이 가능하다.

분해로 생긴 산소 때문에 용기 내압이 오르므로, 용기를 밀전하지 않고 구멍 뚫린 마개를 쓴다.

[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]

요오드값(아이오딘값)은 유지 100g에 부가되는 아이오딘의 g수로, 유지 속 이중결합(불포화도)이 얼마나 많은지를 나타낸다.

• 건성유 — 요오드값 130 이상이며, 공기 중에서 잘 굳고 자연발화 위험이 가장 크다(아마인유·들기름·동유).
• 반건성유 — 요오드값 100~130이다(참기름·콩기름·채종유).
• 불건성유 — 요오드값 100 이하이며, 잘 굳지 않는다(올리브유·피마자유·야자유).

외우는 요령: 요오드값이 클수록 불포화도가 높아 산화열이 쌓이기 쉽고, 그만큼 자연발화 위험도 커진다.

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]

인화알루미늄은 물과 반응해 유독한 포스핀(PH₃)을 내며, AlP 1몰에서 PH₃ 1몰이 생긴다.
AlP + 3H₂O → Al(OH)₃ + PH₃

분자량이 27 + 31 = 58g/mol이므로 580g은 10몰이다.
580 ÷ 58 = 10mol

표준상태 기체 1몰의 부피 22.4L를 곱한다.
10 × 22.4 = 224L

이상기체상태방정식으로 풀어 223.86L로 답해도 정답이다.
V = nRT/P = 10 × 0.082 × 273 ÷ 1 = 223.86L

[해설]

황화린은 제2류 위험물(가연성고체)이다. 인(P)과 황(S)으로 되어 있어 연소하면 공통으로 이산화황(SO₂)이 생긴다.

• 삼황화린은 P₄S₃, 오황화린은 P₂S₅, 칠황화린은 P₄S₇이다.
• 1몰당 산소 7.5몰이 필요한 것은 오황화린이며, 계수를 2배 해서 정수로 맞춘다.

P₂S₅ + 7.5O₂ → P₂O₅ + 5SO₂
2P₂S₅ + 15O₂ → 2P₂O₅ + 10SO₂

황화린은 제2류 중 철분·금속분·마그네슘·인화성고체가 아닌 그 밖의 것에 해당하므로, 운반용기에는 화기주의만 표시한다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 옥외저장소 저장기준은 저장 방식과 위험물 종류에 따라 쌓는 높이를 제한한다.

• 선반 저장 — 용기를 수납한 선반의 높이는 6m를 넘지 않는다.
• 기계하역 구조 용기만 겹쳐 쌓는 경우 — 기계로 안전하게 들어 올릴 수 있어 6m까지 허용한다.
• 중유만 저장하는 경우 — 중유는 제3석유류이고, 제3석유류·제4석유류·동식물유류 용기만 쌓을 때는 4m까지다.

혼동 주의: 그 밖의 용기는 3m 이하이다. 따라서 높이는 6m·4m·3m의 세 단계로 외운다.

[해설]

리튬은 알칼리금속이라 물과 반응하면 수산화리튬과 가연성 수소 기체를 만든다.
2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂

반응식에서 리튬 2몰이 반응하면 수소 1몰이 생긴다. 1atm, 25℃는 표준상태가 아니므로 이상기체 상태방정식으로 부피를 구한다.

V = nRT / P
V = 1 × 0.08206 × 298 / 1
V = 24.45L

혼동 주의: 0℃ 표준상태의 22.4L를 그대로 쓰면 틀린다. 온도 298K를 반드시 넣어야 한다.

[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]

과망간산칼륨(KMnO₄)은 제1류 위험물 과망간산염류로 지정수량 1,000kg, 위험등급 Ⅲ등급이다.

묽은 황산과 반응할 때와 열분해할 때 모두 산소(O₂)가 생긴다.
4KMnO₄ + 6H₂SO₄ → 2K₂SO₄ + 4MnSO₄ + 6H₂O + 5O₂
2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

혼동 주의: 같은 제1류라도 과염소산염류·무기과산화물은 50kg(Ⅰ등급), 질산염류는 300kg(Ⅱ등급)이다.

[해설]

트리니트로톨루엔(TNT)은 톨루엔을 니트로화해 만드는 제5류 위험물이다.

제조할 때는 톨루엔에 진한 질산과 진한 황산을 섞어 반응시킨다. 질산은 니트로기(-NO₂)를 공급하고, 진한 황산은 탈수제·촉매 역할을 해 반응을 촉진한다.

구조식은 벤젠고리에 메틸기(-CH₃)를 하나 그리고, 그 양옆 두 곳(오쏘)과 맞은편 한 곳(파라)에 니트로기를 하나씩 붙인다. 정식 명칭이 2,4,6-트리니트로톨루엔인 이유다.

[해설]

분말소화약제는 주성분의 화학식으로 구분하고, 불활성가스 소화약제는 N₂·Ar·CO₂의 혼합비율로 구분한다.

• 제2종 분말은 탄산수소칼륨(KHCO₃)이다.
• 제3종 분말은 제1인산암모늄(NH₄H₂PO₄)이며, A·B·C급 화재에 모두 쓴다.
• IG-55는 N₂ 50%, Ar 50%를 반씩 섞은 두 성분 혼합가스다.
• IG-541은 N₂ 52%, Ar 40%, CO₂ 8%를 섞은 세 성분 혼합가스다.
• IG-100은 N₂ 100%인 단일 성분 가스다.

외우는 요령: CO₂가 들어간 세 성분 가스는 IG-541뿐이다. IG-55는 질소·아르곤 반반, IG-100은 질소만으로 기억한다.

[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 물과 반응해 아세틸렌(C₂H₂)을 발생시킨다.
CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

아세틸렌의 수소가 구리로 치환되면서 구리아세틸리드가 생긴다.
C₂H₂ + 2Cu → Cu₂C₂ + H₂

구리아세틸리드 같은 금속아세틸리드는 충격이나 마찰만으로도 폭발한다. 그래서 아세틸렌은 구리·은·수은으로 된 용기나 배관에 두지 않는다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18은 비점이 낮은 디에틸에테르등과 아세트알데히드등의 저장 온도를 탱크 형태별로 정한다.

• 압력탱크 외의 탱크에서는 디에틸에테르·산화프로필렌등을 30℃ 이하, 아세트알데히드등을 15℃ 이하로 유지한다.
• 압력탱크는 압력에 견디므로 둘 다 40℃ 이하로 유지한다.
• 보냉장치가 있는 이동저장탱크는 해당 위험물의 비점 이하로 유지한다.
• 보냉장치가 없는 이동저장탱크는 40℃ 이하로 유지한다.

혼동 주의: 아세트알데히드는 비점이 약 21℃로 더 낮아서 15℃라는 더 엄격한 기준을 받는다. 압력탱크와 보냉장치가 없는 이동저장탱크는 똑같이 40℃다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 13의 주유취급소 특례는 이용 환경에 따라 적용하지 않는 기준의 범위가 다르다.

• 항공기주유취급소 — 주유공지, 탱크용량 제한, 주유관 길이 제한, 담·벽, 캐노피 기준을 모두 적용하지 않는다.
• 자가용주유취급소 — 특정인만 이용하므로 주유공지만 확보하지 않아도 된다.
• 선박주유취급소 — 주유공지, 탱크용량 제한, 주유관 길이 제한, 담·벽 기준은 적용하지 않지만 캐노피 기준은 그대로 적용한다.

혼동 주의: 항공기와 선박은 캐노피 기준으로만 갈린다. 캐노피까지 면제되는 것은 항공기주유취급소뿐이다.

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 17에서 1소요단위는 외벽이 내화구조인 저장소 건축물이면 연면적 150m², 위험물이면 지정수량의 10배다.

건축물은 연면적이 150m²이므로 150 ÷ 150 = 1소요단위다. 지정수량은 특수인화물 50L, 에탄올(알코올류) 400L, 등유(제2석유류 비수용성) 1,000L, 동식물유류 10,000L다.

지정수량 배수 = 500/50 + 1,000/400 + 1,500/1,000 + 20,000/10,000
배수 = 10 + 2.5 + 1.5 + 2 = 16배
소요단위 = 16 ÷ 10 = 1.6 → 2소요단위

소요단위는 소수점 이하를 올려 정수로 정하므로 1.6은 2소요단위가 된다.

혼동 주의: 외벽이 내화구조가 아닌 저장소는 75m²가 1소요단위다.

[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]

적린(P)은 제2류 위험물이며, 연소하면 오산화인(P₂O₅)이 생긴다.
4P + 5O₂ → 2P₂O₅

오산화인은 백색 연기로 보인다. 흡습성이 강해서 공기 중 수분과 만나면 인산이 된다.

혼동 주의: 황린도 연소하면 같은 오산화인 백색 연기를 낸다. 황(S)은 연소하면 이산화황(SO₂)이 생긴다.

[해설]

위험물제조소 기준의 특례는 반응성이 특히 큰 위험물을 취급하는 설비에 강화된 기준을 추가로 둔다.

• 알킬알루미늄등 — 물·공기와 격렬히 반응하므로 누설범위를 국한하는 설비, 저장실로 유입시키는 설비, 불활성기체 봉입장치를 갖춘다.
• 아세트알데히드등 — 은·수은·동·마그네슘과 반응해 폭발성 화합물을 만들므로 이 금속과 그 합금을 설비 재질로 쓰지 않는다.
• 히드록실아민등 — 폭발 위험이 커서 별도 식으로 계산한 안전거리 이상을 둔다.

히드록실아민등의 안전거리는 D = 51.1 × ∛N(N은 지정수량 배수)으로 구한다. 봉입 가스는 알킬알루미늄등이 불활성기체, 아세트알데히드등이 불활성기체 또는 수증기인 점도 구분한다.