[위험물산업기사 필기] 22년 1회차 시험지 PDF 다운로드

전기분해에서 전극에 석출되는 물질의 양은 패러데이 법칙(Faraday's law)으로 구한다.

전기량: $Q = I \times t = 10\,\mathrm{A} \times (32\times60+10)\,\mathrm{s} = 10 \times 1930 = 19300\,\mathrm{C}$

이동한 전자의 몰수: $n_{e^-} = \dfrac{Q}{F} = \dfrac{19300}{96500} = 0.2\,\mathrm{mol}$ (F: 패러데이 상수 96500 C/mol)

$\mathrm{Cu^{2+}} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Cu}$ 반응이므로 Cu 1몰을 석출하는 데 전자 2몰이 필요하다. 따라서 $n_{Cu} = \dfrac{0.2}{2} = 0.1\,\mathrm{mol}$

질량: $0.1 \times 63.6 = 6.36\,\mathrm{g}$

보기 ①은 전자 1개당 Cu 1개가 석출된다고 잘못 가정한 값이고, ③·④는 이 화학양론과 맞지 않는 오답이다. 정답은 ②이다.

$\alpha$붕괴는 원자핵이 헬륨 원자핵($^4_2\mathrm{He}$, 질량수 4, 원자번호 2)을 방출하는 붕괴이다.

$^{226}_{88}\mathrm{Ra} \rightarrow {}^{222}_{86}\mathrm{Rn} + {}^{4}_{2}\mathrm{He}$

질량수는 226-4=222, 원자번호는 88-2=86이 되어 생성 원소는 라돈(Rn)이며, 라돈은 18족 비활성(불활성)기체이다.

①(금속원소)은 붕괴 전 Ra(알칼리토금속)에 해당하는 성질이고, ③(양쪽원소)은 산·염기 양쪽에 반응하는 원소를 가리키는 표현으로 Rn과 무관하며, ④(할로젠원소, 17족)는 원자번호 86과 맞지 않으므로 오답이다. 정답은 ②이다.

완전연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$이며 몰비는 1:1:1이다.

탄소의 몰수: $n_C = \dfrac{3\,\mathrm{g}}{12\,\mathrm{g/mol}} = 0.25\,\mathrm{mol}$, 산소의 몰수: $n_{O_2} = \dfrac{16\,\mathrm{g}}{32\,\mathrm{g/mol}} = 0.5\,\mathrm{mol}$

탄소 0.25몰 연소에는 산소 0.25몰이면 충분하므로 산소 0.25몰이 반응하지 않고 남는다. 반응 후 기체는 생성된 $\mathrm{CO_2}$ 0.25몰과 미반응 $\mathrm{O_2}$ 0.25몰을 합쳐 총 0.5몰이다.

표준상태 기체 1몰의 부피는 22.4L이므로 전체 부피는 $0.5 \times 22.4 = 11.2\,\mathrm{L}$이다. 나머지 보기는 과잉 산소를 무시하거나 몰수 계산을 잘못한 값으로 오답이다. 정답은 ③이다.

벤젠($\mathrm{C_6H_6}$)의 수소 하나가 $-\mathrm{CH_3}$로, 다른 하나가 $-\mathrm{OH}$로 치환되면 크레졸(cresol) 계열 화합물이 된다.

벤젠 고리는 대칭 구조이므로 서로 다른 두 치환기가 놓일 수 있는 상대적 위치는 오르토(1,2-), 메타(1,3-), 파라(1,4-) 세 가지뿐이다. 치환기가 서로 달라도 고리를 어느 방향으로 돌려 번호를 매기든 같은 상대 위치는 같은 분자를 나타내므로 추가 이성질체는 생기지 않는다.

따라서 만들어질 수 있는 이성질체는 오르토·메타·파라 크레졸 3가지이며, 정답은 ③이다.

방향족 탄화수소는 벤젠 고리(비편재화된 $\pi$ 전자계를 가진 고리)를 포함하는 탄화수소이다.

톨루엔($\mathrm{C_6H_5CH_3}$), 크실렌($\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$), 나프탈렌(벤젠 고리 2개가 융합된 구조)은 모두 벤젠 고리를 포함하므로 방향족 탄화수소이다.

사이클로펜테인($\mathrm{C_5H_{10}}$)은 탄소 5개가 단일결합으로 연결된 포화 고리형(지환족) 탄화수소로 벤젠 고리 구조나 방향족성을 갖지 않으므로 방향족 탄화수소에 해당하지 않는다. 정답은 ④이다.

이상기체 상태방정식 $PV = nRT$를 이용한다.

산소의 몰수: $n = \dfrac{5\,\mathrm{g}}{32\,\mathrm{g/mol}} = 0.15625\,\mathrm{mol}$, 절대온도: $T = 27+273 = 300\,\mathrm{K}$

$P = \dfrac{nRT}{V} = \dfrac{0.15625 \times 0.082 \times 300}{1.0} \approx 3.84\,\mathrm{atm}$

나머지 보기는 몰수나 온도 환산을 잘못 적용한 값이다. 정답은 ②이다.

커플링 반응은 다이아조늄염($\mathrm{Ar-N_2^+}$)이 방향족 화합물과 반응하여 아조 화합물을 생성하는 반응이다.

$\mathrm{Ar-N_2^+} + \mathrm{Ar'-H} \rightarrow \mathrm{Ar-N=N-Ar'} + \mathrm{H^+}$

이 반응으로 새로 생기는 작용기는 아조기 $-\mathrm{N=N}-$로, 아조 염료의 발색단 역할을 한다.

①(아민기), ②(메틸기), ③(카복시기)는 커플링 반응으로 새로 생성되는 작용기가 아니므로 오답이다. 정답은 ④이다.

반투막은 입자 크기에 따라 물질을 선택적으로 통과시키는 막으로, 콜로이드 입자는 통과시키지 못하지만 전해질 이온이나 작은 분자는 통과시킨다.

이 성질을 이용해 콜로이드 용액에 섞인 전해질·작은 분자를 반투막 밖으로 제거해 콜로이드를 정제하는 방법을 투석(dialysis)이라 한다.

①(틴들현상)은 콜로이드 입자가 빛을 산란시켜 빛의 경로가 보이는 현상, ②(브라운 운동)은 콜로이드 입자가 용매 분자와 충돌하여 불규칙하게 움직이는 현상, ④(전기영동)는 전기장에서 콜로이드 입자가 전하에 따라 이동하는 현상으로, 모두 반투막을 이용한 분리·정제 방법이 아니다. 정답은 ③이다.

핵반응식에서는 반응 전후 질량수의 합과 원자번호(양성자수)의 합이 각각 보존된다.

${}^{9}_{4}\mathrm{Be} + {}^{4}_{2}\mathrm{He} \rightarrow {}^{A}_{Z}\mathrm{X} + {}^{1}_{0}n$

질량수: $9+4 = A+1 \Rightarrow A = 12$, 원자번호: $4+2 = Z+0 \Rightarrow Z = 6$

원자번호 6은 탄소(C)이므로 생성물은 ${}^{12}_{6}\mathrm{C}$이다(채드윅의 중성자 발견 실험과 동일한 반응). ①(Be)·②(B)·④(N)는 질량수·원자번호 보존을 만족하지 못하므로 오답이다. 정답은 ③이다.

비중(specific gravity)은 어떤 물질의 밀도를 기준 물질(4℃ 물, 밀도 1g/mL)의 밀도로 나눈 값으로 단위가 없는 값이다.

$\text{비중} = \dfrac{2\,\mathrm{g/mL}}{1\,\mathrm{g/mL}} = 2$

①·③·④는 단위 환산을 잘못 적용했거나 근거 없는 값이다. 정답은 ②이다.

재결정(recrystallization)은 온도에 따른 용해도 차이를 이용해 혼합물에서 목적 물질을 순수한 결정으로 분리·정제하는 방법이다.

질산칼륨($\mathrm{KNO_3}$)은 온도가 낮아지면 용해도가 크게 감소하는 반면, 염화나트륨($\mathrm{NaCl}$)은 온도에 따른 용해도 변화가 작다. 따라서 뜨거운 포화 용액을 냉각하면 $\mathrm{KNO_3}$만 결정으로 석출되고 소량의 $\mathrm{NaCl}$은 용액 속에 남아 분리된다.

①(증류)은 끓는점 차이, ②(막분리)는 막을 이용한 분리, ④(전기분해)는 전류를 이용한 분해 방법으로 용해도 차이를 이용하는 이 상황에 맞지 않으므로 오답이다. 정답은 ③이다.

몰랄농도(molality)는 용매 1kg에 녹아 있는 용질의 몰수로 정의한다.

설탕($\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}$)의 몰질량: $12\times12+1\times22+16\times11 = 144+22+176 = 342\,\mathrm{g/mol}$

설탕의 몰수: $n = \dfrac{171\,\mathrm{g}}{342\,\mathrm{g/mol}} = 0.5\,\mathrm{mol}$, 물의 질량: $500\,\mathrm{g} = 0.5\,\mathrm{kg}$

몰랄농도: $m = \dfrac{0.5\,\mathrm{mol}}{0.5\,\mathrm{kg}} = 1.0\,\mathrm{mol/kg}$

나머지 보기는 몰수 또는 질량 환산을 잘못한 값이다. 정답은 ③이다.

불꽃 반응(flame test) 색은 금속 원소의 들뜬 전자가 바닥상태로 돌아올 때 방출하는 빛의 파장에 따라 결정되며, 원소마다 고유한 색을 나타낸다.

리튬(Li)은 빨간색(진홍색), 칼륨(K)은 보라색, 나트륨(Na)은 노란색, 바륨(Ba)은 황록색을 나타낸다.

따라서 노란색 불꽃 반응을 나타내는 원소는 나트륨(Na)이며, 정답은 ③이다.

HCl은 1가 산이므로 노르말농도(N)와 몰농도(M)가 같다. 따라서 $[\mathrm{H^+}] = 0.001\,\mathrm{M} = 10^{-3}\,\mathrm{M}$이다.

$\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H^+}] = -\log(10^{-3}) = 3$

따라서 정답은 값이 3인 ②이다.

돌턴의 분압 법칙에 따르면 각 성분 기체의 분압은 전체 압력에 그 성분의 몰분율을 곱한 값과 같다.

전체 몰수: $2+3 = 5\,\mathrm{mol}$, 질소의 몰분율: $\dfrac{2}{5}$

질소의 분압: $P_{N_2} = \dfrac{2}{5} \times 10\,\mathrm{atm} = 4\,\mathrm{atm}$

나머지 보기는 몰분율 계산을 잘못 적용한 값이다. 정답은 4기압에 해당하는 ②이다.

방사성 붕괴는 1차 반응이며 반감기가 지날 때마다 남은 양은 절반씩 줄어든다.

경과 시간이 반감기의 몇 배인지 구하면 $\dfrac{40\,\text{일}}{20\,\text{일}} = 2$번의 반감기가 지난 것이다.

남은 양의 분율: $\left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = \dfrac{1}{4}$

정답은 1/4에 해당하는 ③이다.

문제의 $\mathrm{S}^{2+}$는 이 유형의 표준 문제(등전자 이온 반지름 비교)에서 다루는 황화이온 $\mathrm{S}^{2-}$를 가리키는 것으로 보고 풀이한다.

$\mathrm{S}^{2-}$, $\mathrm{Cl}^-$, $\mathrm{K}^+$, $\mathrm{Ca}^{2+}$는 모두 전자 18개를 가진 등전자(isoelectronic) 이온으로 아르곤(Ar)과 같은 전자배치를 갖는다.

전자 수가 같을 때 이온 반지름은 원자번호(양성자수)가 클수록 전자를 더 강하게 끌어당겨 작아진다. 각 원소의 원자번호는 S(16) < Cl(17) < K(19) < Ca(20)이므로 반지름은 $\mathrm{S}^{2-} > \mathrm{Cl}^- > \mathrm{K}^+ > \mathrm{Ca}^{2+}$ 순으로 작아진다.

따라서 반지름이 가장 작은 이온은 $\mathrm{Ca}^{2+}$이며, 정답은 ④이다.

화학반응 속도는 온도, 농도, 촉매, 표면적 등에 영향을 받는다.

①(촉매의 유무)은 활성화 에너지를 낮추거나 높여 반응 속도에 직접 영향을 준다. ②(반응계 온도 변화)는 분자의 운동에너지와 유효 충돌 빈도를 변화시켜 반응 속도에 큰 영향을 준다. ③(반응물의 농도 변화)는 반응 속도식 $v=k[A]^m[B]^n$에 직접 포함되어 반응 속도에 영향을 준다.

반면 ④처럼 농도가 일정하게 유지된 상태에서 부피만 변화시키는 것은, 반응 속도가 농도의 함수이므로 농도 자체가 변하지 않는 한 반응 속도에 영향을 주지 않는다. 정답은 ④이다.

에탄올($C_2H_5OH$)의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
$C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$
즉 에탄올 1몰을 완전연소시키는 데 산소($O_2$) 3몰이 필요하다. 에탄올 분자가 자체적으로 산소 원자 1개를 가지고 있으므로, 생성물의 총 산소 원자 수 7개($2CO_2$의 4개 + $3H_2O$의 3개)에서 이 1개를 뺀 $\dfrac{7-1}{2}=3$몰이 외부에서 공급되어야 할 $O_2$ 양이다.

표준상태(STP)에서 기체 1몰의 부피는 22.4 L이므로, 필요한 산소의 부피는
$3\ \text{mol} \times 22.4\ \text{L/mol} = 67.2\ \text{L}$ 이다.

공기 중 산소는 부피비로 약 21%를 차지하므로, 이 산소를 공급하는 데 필요한 공기의 부피는
$\dfrac{67.2\ \text{L}}{0.21} \approx 320\ \text{L}$
따라서 정답은 3번(320)이다.

발문의 '2몰'은 오타이며 실제 계산은 1몰 기준이다. 만약 2몰로 계산하면 $2 \times 320 = 640\ \text{L}$가 되어 어떤 보기와도 일치하지 않는 반면, 보기값들은 1몰 기준 계산(320 L)과 맞아떨어진다. 이 점에서도 출제 의도가 1몰임을 확인할 수 있다.

오답 분석: 정답은 (반응식의 $O_2$ 계수 3) → (표준상태 부피 67.2 L) → (산소 부피를 0.21로 나누어 공기로 환산)의 세 단계를 모두 거쳐야 320 L가 나온다.
1) 122, 2) 244 — 산소 계수를 3이 아닌 값으로 잘못 잡거나, 공기 환산 단계(산소 비율 21%로 나누기)를 제대로 적용하지 않아 정답보다 작게 계산된 함정 값이다.
4) 410 — 에탄올이 자체 보유한 산소 원자 1개를 차감하지 않아 필요 $O_2$를 3몰보다 많게(과다) 잡은 경우에 나오는 함정 값이다. 어느 것도 올바른 화학양론과 공기 중 산소 비율 21%를 동시에 만족하지 못한다.

참고로 에탄올은 위험물안전관리법령상 제4류 위험물 중 알코올류(지정수량 400 L)에 해당한다. 다만 본 문항의 답은 법령 수치가 아니라 완전연소 반응식의 화학양론, 표준상태 기체 부피(22.4 L/mol), 공기 중 산소 부피비(21%)로 결정된다.

프로페인의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C_3H_8} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$이며, 프로페인 1몰당 $\mathrm{CO_2}$ 3몰이 생성된다.

$\mathrm{CO_2}$ 44g의 몰수: $n_{CO_2} = \dfrac{44\,\mathrm{g}}{44\,\mathrm{g/mol}} = 1\,\mathrm{mol}$

반응 몰비에 따라 필요한 $\mathrm{C_3H_8}$의 몰수: $n_{C_3H_8} = 1\,\mathrm{mol} \times \dfrac{1}{3} = \dfrac{1}{3}\,\mathrm{mol}$

분자 개수: $\dfrac{1}{3} \times 6.02\times10^{23} \approx 2.01\times10^{23}$개

나머지 보기는 아보가드로수를 그대로 쓰거나 몰비를 잘못 적용한 값이다. 정답은 ①이다.

고체 가연물의 연소형태 중 분해연소는 가열에 의해 열분해되면서 발생한 가연성 가스(일산화탄소, 수소, 저급 탄화수소류 등)가 공기와 혼합되어 불꽃을 내며 타는 형태로, 목재·석탄·종이·플라스틱류가 대표적이다.

금속분은 열분해나 증발 과정 없이 고체 표면이 직접 산소와 반응하는 표면연소(작열연소)를 하고, 황은 가열되어 액화된 뒤 그 증기가 타는 증발연소를 한다. 피크르산(트리니트로페놀)과 같은 나이트로화합물은 분자 내부에 이미 산소를 함유하고 있어 외부 공기 공급 없이도 스스로 연소를 지속하는 자기연소(내부연소)를 한다.

따라서 분해연소를 대표하는 물질은 목재이다.

이산화탄소소화기는 고압용기 안에 액화된 이산화탄소 자체의 증기압으로 약제를 방출하므로 별도의 가압 동력원이 필요 없다. 이 점이 옳은 설명이다.

① 이산화탄소는 전기 절연성(비전도성)이 있어 오히려 C급(전기)화재에 적응성이 좋으므로 틀린 설명이다.

② 이산화탄소소화기는 질식·냉각 위주의 소화 방식이라 심부까지 타 들어가는 다량의 고체 가연물(A급) 화재에는 재발화 우려가 있어 적응성이 떨어지므로 틀린 설명이다.

③ 기체 상태로 방출되어 쉽게 확산되므로 밀폐된 공간에서 소화농도를 유지할 때 효과가 크고, 개방된 공간에서는 오히려 효과가 낮으므로 틀린 설명이다.

그레이엄의 기체 확산법칙에 따르면 기체의 확산속도는 분자량의 제곱근에 반비례한다.

$\dfrac{v_1}{v_2} = \sqrt{\dfrac{M_2}{M_1}}$

분자량이 클수록 분자의 평균 운동속도가 느려 확산이 더디게 일어나기 때문이다. 제곱에 비례·반비례한다는 설명(①②)과 제곱근에 비례한다는 설명(③)은 그레이엄의 법칙과 반대이거나 다른 관계식이므로 모두 틀리다.

위험물안전관리법 시행령상 예방규정을 정해야 하는 제조소등의 지정수량 배수 기준은 제조소·일반취급소는 10배 이상, 옥외저장소는 100배 이상, 옥내저장소는 150배 이상, 옥외탱크저장소는 200배 이상, 암반탱크저장소·이송취급소는 배수와 관계없이 전량 대상이다.

따라서 옥외탱크저장소는 저장하는 위험물이 지정수량의 200배 이상일 때 예방규정 작성 대상이 된다.

$\mathrm{CS_2}$(이황화탄소)는 제4류 위험물(특수인화물)에 해당하는 가연성 액체로, 스스로 산소와 반응하여 연소할 수 있는 가연물이다.

$\mathrm{H_2O_2}$(과산화수소)는 제6류 위험물(산화성액체)로 그 자체는 불연성이며 오히려 다른 물질의 연소를 돕는 조연성 물질이다. $\mathrm{CO_2}$와 $\mathrm{He}$는 산소와 더 이상 반응하지 않는 불연성·불활성 기체로, 오히려 소화약제·불활성가스로 쓰인다.

따라서 가연물에 해당하는 것은 이황화탄소뿐이다.

포소화약제는 일반적으로 단백포소화약제, 불화단백포소화약제, 합성계면활성제포소화약제, 수성막포소화약제, 알코올형(내알코올)포소화약제로 구분된다.

"액표면포소화약제"는 이러한 분류 체계에 존재하지 않는 임의의 명칭으로, 실제 포소화약제의 종류에 해당하지 않는다.

마그네슘(Mg)과 같은 금속분 화재에 이산화탄소를 방사하면 마그네슘이 이산화탄소를 환원시켜 다음과 같은 반응이 일어난다.

$2\mathrm{Mg} + \mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{MgO} + \mathrm{C}$
$\mathrm{Mg} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{MgO} + \mathrm{CO}$

이 반응으로 가연성이자 유독성인 일산화탄소(CO)가 생성되고, 반응열까지 더해져 연소가 오히려 격화된다. 따라서 이산화탄소소화약제는 마그네슘과 같은 금속화재(D급)에는 적응성이 없다.

위험물안전관리에 관한 세부기준상 이동식 포소화설비(포소화전)의 방사량 기준은, 옥내에 설치하는 경우 노즐 1개당 200L/min 이상, 옥외에 설치하는 경우 노즐 1개당 400L/min 이상으로 각각 30분 이상 방사할 수 있는 양이어야 한다.

따라서 옥외 이동식 포소화설비는 400L/min 이상의 방사량이 기준이다.

할로겐화합물소화설비는 부촉매(연쇄반응 억제) 및 질식 작용으로 소화하는 설비로, 인화성 액체인 제4류 위험물 화재에 적응성이 있다. 아세톤은 제4류 위험물(제1석유류)이므로 할로겐화합물소화기가 적응성을 가진다.

나트륨·철분과 같은 금수성 물질은 물뿐 아니라 할로겐화합물과도 반응성이 있어 부적합하며 마른모래·팽창질석 등으로 소화해야 한다. 질산에틸과 같은 제5류 위험물(자기반응성물질)은 분자 내부에 산소를 함유해 외부 공기 차단만으로는 연소를 막을 수 없어 질식소화(할로겐화합물 포함)가 효과가 없고, 다량의 물로 냉각소화해야 한다.

목탄(숯)은 열분해나 증발 과정 없이 고체 표면이 직접 산소와 반응하여 타는 표면연소(작열연소)를 한다.

메탄올은 액체 자체가 증발한 증기가 타는 증발연소를 하며, 파라핀(양초)과 황도 가열되어 액화·기화된 증기가 타는 증발연소를 한다는 공통점이 있다. 따라서 목탄만 연소형태가 다르다.

위험물안전관리법 시행령 별표8에 따라 제조소등에서 취급하는 제4류 위험물 최대수량의 합이 지정수량의 3천배 이상 12만배 미만이면 화학소방자동차 1대·자체소방대원 5인, 12만배 이상 24만배 미만이면 2대·10인, 24만배 이상 48만배 미만이면 3대·15인, 48만배 이상이면 4대·20인을 두어야 한다.

문제의 조건(12만배 이상 24만배 미만)에 해당하는 화학소방자동차 대수는 2대이다.

점화원은 가연물에 활성화에너지를 공급해 연소를 개시시키는 에너지원으로, 산화열(자연발화의 열원), 정전기불꽃, 마찰열, 전기불꽃, 압축열 등이 이에 해당한다.

기화열은 액체가 기체로 상태변화할 때 주위로부터 열을 흡수하는 흡열 과정으로, 오히려 주변의 열을 빼앗아 냉각시키는 작용을 하므로 점화원으로 작용할 수 없다.

위험물안전관리법령상 위험물은 성질에 따라 제1류~제6류로 구분되며, 이 중 '산화성 고체'는 제1류 위험물이고, '산화성 액체'는 제6류 위험물이다. 보기 중 $HClO_4$(과염소산)만이 제6류 산화성 액체이고 나머지는 모두 제1류 산화성 고체이므로, 산화성 고체에 해당하지 않는 것은 4번이다.

■ 제1류 위험물(산화성 고체)에 해당 — 오답

1) $NaClO_3$(염소산나트륨): 제1류 위험물 중 염소산염류에 속하는 산화성 고체이다.
2) $AgNO_3$(질산은): 제1류 위험물 중 질산염류에 속하는 산화성 고체이다.
3) $KBrO_3$(브롬산칼륨): 제1류 위험물 중 브롬산염류에 속하는 산화성 고체이다.

■ 정답 보기

4) $HClO_4$(과염소산): 제6류 위험물인 산화성 액체이다. 상온·상압에서 무색의 발연성 액체로 존재하므로 '고체'가 아니며, 따라서 산화성 고체에 해당하지 않는다.

※ 함정 주의: 과염소산의 '염'인 과염소산염류($KClO_4$, $NaClO_4$ 등)는 제1류 산화성 고체이지만, 산(酸) 형태인 과염소산($HClO_4$) 그 자체는 제6류 산화성 액체이다. 같은 원리로 질산염류($AgNO_3$ 등)는 제1류 고체이나 질산($HNO_3$)은 제6류 액체, 과산화수소($H_2O_2$)도 제6류 액체라는 점을 함께 정리해 두면 좋다. 제1류의 염(salt)류와 제6류의 산·과산화물을 구분하는 것이 핵심이다.

물은 비열(약 1cal/g·℃)뿐 아니라 특히 기화잠열(100℃ 기준 약 539cal/g)이 다른 소화약제에 비해 매우 크다. 이 때문에 연소면의 열을 대량으로 흡수하여 온도를 발화점 이하로 낮추는 냉각소화 효과가 뛰어나며, 이것이 물을 소화약제로 사용하는 가장 근본적인 이유이다.

물은 부촉매(연쇄반응 억제) 효과가 없고, 환원성을 지닌 물질도 아니며, 오히려 비등점이 높아 다른 소화약제보다 기화가 쉽게 일어나는 성질도 아니다.

위험물안전관리법령상 소화설비는 크게 옥내소화전설비·옥외소화전설비, 스프링클러설비, 물분무등소화설비(물분무소화설비·미분무소화설비·포소화설비·불활성가스소화설비·할로겐화합물소화설비·분말소화설비), 소화활동설비(연결송수관설비 등)로 구분된다.

포소화설비는 "물분무등소화설비"에 속하는 반면, 옥내소화전설비·스프링클러설비·연결송수관설비는 각각 별도의 구분 항목으로 분류되어 물분무등소화설비에 포함되지 않는다.

위험물안전관리에 관한 세부기준에서 정하는 정전기 제거방법은 접지에 의한 방법, 공기 중의 상대습도를 70% 이상으로 유지하는 방법, 공기를 이온화하는 방법의 3가지이다.

습도를 높이면 물체 표면에 얇은 수막이 형성되어 전하가 축적되지 않고 서서히 누설(방전)되므로 정전기 축적이 억제된다. 기준은 절대습도가 아닌 상대습도이며, 70% 이하가 아니라 70% 이상으로 유지해야 한다.

①②④는 모두 표준적으로 인정되는 소화 방법이다. 산화프로필렌과 같은 수용성 특수인화물은 일반 포가 소포(파괴)되기 쉬워 알코올형(내알코올)포를 사용해 질식소화하며, 아세트알데하이드 역시 수용성이지만 다량의 포를 방사하면 일정 수준의 질식 효과를 얻을 수 있어 통상 소화법으로 다루어진다. 다이에틸에터처럼 인화점이 매우 낮은 특수인화물은 불활성가스(이산화탄소)소화설비로 산소 농도를 낮추어 질식소화하는 것이 정석이다.

반면 이황화탄소를 물속에 저장해 증기 발생을 억제하는 방법은 정적인 저장 상태를 전제로 한 것이다. 이미 화재로 표면 온도가 발화점(약 90℃) 부근까지 오른 상태에서 탱크·용기 내부에 물을 채워 넣으면 급격한 국부 비등과 격렬한 비산이 일어나 오히려 화재가 확대될 위험이 있고, 물이 다 채워지기 전까지는 연소면이 계속 노출되어 실질적인 질식 효과를 담보하기 어렵다. 따라서 네 방법 중 실제 화재 진압 수단으로서의 신뢰성과 효과가 가장 낮은 것은 이황화탄소에 물을 채워 넣는 방법이다.

할론소화약제는 종류에 따라 상온·상압에서의 상태가 다르다.

Halon 1301($\mathrm{CF_3Br}$)은 끓는점이 약 –57.75℃, Halon 1211($\mathrm{CF_2ClBr}$)은 끓는점이 약 –4℃로 모두 상온(약 20~25℃)보다 훨씬 낮아 상온·상압에서 기체 상태이며, 저장 시에는 가압하여 액화 저장한다.

반면 Halon 2402($\mathrm{C_2F_4Br_2}$)는 끓는점이 약 47.3℃로 상온보다 높아 상온·상압에서 액체 상태로 존재한다.

따라서 상온·상압에서 액체인 할론소화약제는 Halon 2402뿐이다.

옥내소화전설비의 수원 수량은 소화전이 가장 많이 설치된 층의 설치개수(설치개수가 5개를 초과하면 5개로 본다)에 7.8㎥를 곱한 값 이상이어야 한다(노즐 1개당 방수량 260L/min × 방사시간 30min = 7,800L = 7.8㎥).

각 층별 설치개수는 1층 4개, 2층 6개이며, 가장 많은 층인 2층의 6개는 5개를 초과하므로 계산 시 5개로 적용한다.

$Q = N \times 7.8\,\mathrm{m^3} = 5 \times 7.8\,\mathrm{m^3} = 39\,\mathrm{m^3} = 39{,}000\,\mathrm{L}$

따라서 수원의 수량은 39,000L 이상이어야 한다.

소화기 표시에서 앞의 알파벳은 적응 화재의 종류(A급: 일반화재, B급: 유류화재, C급: 전기화재)를 나타내고, 뒤의 숫자는 그 소화기의 소화 능력을 나타내는 능력단위를 의미한다.

따라서 "B-2"는 유류화재(B급)에 적응성이 있으며 능력단위가 2단위인 소화기를 뜻한다. "압력단위"라는 표현은 소화기 표시 체계와 무관한 개념이므로 해당 보기들은 틀리다.

위험물안전관리법 시행규�식(제조소의 위치·구조·설비 기준)은 제조소에 원칙적으로 안전거리를 두도록 하되, 제6류 위험물만을 취급하는 제조소는 그 자체가 불연성 산화성액체로서 화재 확산 위험이 낮다는 점에서 안전거리 규제 적용을 제외하는 예외를 두고 있다.

반면 제1류 위험물 일반취급소(제조소 기준 준용), 제4류 위험물 옥내저장소, 제5류 위험물 옥외저장소는 각 시설기준에 따라 안전거리 확보 대상에 포함된다. 따라서 안전거리 확보 대상에 해당하지 않는 것은 ① 제6류 위험물 제조소이다.

인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$, 인화석회)은 제3류 위험물(금수성물질)로 비중이 약 2.51이어서 1보다 크다(D). 물과 반응하면 $\mathrm{Ca_3P_2} + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow$의 반응이 일어나 수산화칼슘을 생성하고(C), 이때 발생하는 포스핀($PH_3$)은 가연성·자연발화성 가스이다(B). 즉 B, C, D가 모두 해당하여 정답은 ②이다.

칼륨(K)·나트륨(Na)은 물과 반응해 수소(가연성가스, B)를 내지만 이때 생성물은 KOH·NaOH이지 수산화칼슘(C)이 아니므로 ①, ③은 틀린 연결이다. 건조질소와 상온에서 반응하는 성질(A)은 이온반경이 매우 작은 리튬(Li)에 특징적인 성질로 K, Na, $CaC_2$에는 해당하지 않는다.

탄화칼슘($CaC_2$)은 질소와는 상온이 아니라 고온(약 1,000℃ 이상)에서 반응하여 석회질소($CaCN_2$)를 생성하므로 A는 해당하지 않아 ④도 틀렸다.

탄화칼슘(카바이드, $\mathrm{CaC_2}$)은 제3류 위험물(금수성물질)로 물과 격렬히 반응하여 수산화칼슘과 아세틸렌 가스를 생성한다.

$\mathrm{CaC_2} + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2\uparrow$

이때 발생하는 아세틸렌($C_2H_2$)은 폭발범위가 넓고(약 2.5~81%) 가연성이 매우 강한 기체이므로 정답은 ③이다. 과산화수소, 일산화탄소, 에틸렌은 이 반응의 생성물이 아니다.

위험물안전관리법 시행규칙상 이송취급소의 배관 등 용접부는 원칙적으로 전량 비파괴시험을 실시하여 합격해야 한다. 다만 이송기지 내의 지상에 설치된 배관 등의 용접부에 대하여는 전체 용접부의 20% 이상을 발췌하여 시험하고 이에 합격하는 것으로 비파괴시험을 대신할 수 있도록 예외를 두고 있다.

따라서 정답은 ③ 20%이다.

과산화벤조일($(C_6H_5CO)_2O_2$)은 제5류 위험물(유기과산화물)로, 분자 내 $-O-O-$ 결합을 가진 산소 함유 자기반응성 물질이며(③ 옳음) 상온에서는 백색 결정성 고체로 존재한다(② 옳음). 폭발 위험을 낮추기 위해 물이나 프탈산다이메틸 등을 첨가·희석하여 저장하는데, 이렇게 하면 폭발 위험성이 감소한다(④ 옳음).

그러나 과산화벤조일은 물에는 거의 녹지 않는 불용성 물질이며, 반대로 알코올·에터·벤젠 등 유기용매에는 어느 정도 용해된다. 즉 ①의 서술(물에는 용해, 알코올에는 불용)은 실제 용해성과 정반대이므로 옳지 않은 설명이며, 정답은 ①이다.

위험물안전관리법 시행규칙(위험물의 운반에 관한 기준)에 따르면 고체위험물은 운반용기 내용적의 $95\%$ 이하, 액체위험물은 $98\%$ 이하의 수납률로 수납하되 55℃에서도 누설되지 않도록 충분한 공간용적을 유지하여야 한다.

①(완전 밀봉), ②(가스배출구 설치 허용), ③(액체 98% 이하, 55℃ 누설방지)은 모두 옳은 설명이다. 그러나 ④는 고체위험물의 수납률을 98%라고 하였는데, 실제 법정 기준은 95% 이하이므로 옳지 않다. 따라서 정답은 ④이다.

염소산나트륨($\mathrm{NaClO_3}$)은 제1류 위험물(산화성고체)로 조해성이 강해 습기를 흡수하므로 밀전하여 저장해야 하고(① 옳음), 산과 반응하면 유독하고 폭발성이 있는 이산화염소($ClO_2$) 가스를 발생하며(② 옳음), 강력한 산화제이므로 황·목탄 등 가연물·유기물과 혼합 시 발화·폭발 위험이 있다(③ 옳음).

그러나 염소산나트륨은 철을 부식시키는 성질이 있어 철제용기에 저장하는 것은 오히려 피해야 하며, 유리·도자기 등 내산·내식성 용기를 사용해야 한다. 즉 ④의 서술(철제용기 저장)은 실제와 반대이므로 옳지 않으며, 정답은 ④이다.

위험물안전관리법 시행규칙(운반용기 적재방법)상 액체위험물은 운반용기 내용적의 $98\%$ 이하의 수납률로 수납하되, 55℃의 온도에서도 누설되지 않도록 충분한 공간용적을 유지하여야 한다. 따라서 정답은 ③이다.

참고로 고체위험물의 수납률 기준은 95% 이하로 액체와 다르게 규정되어 있다.

이동탱크저장소의 이동저장탱크는 내부에 $4{,}000\,L$ 이하마다 두께 $3.2\,mm$ 이상의 강철판 또는 이와 동등 이상의 강도·내열성·내식성을 가진 금속성 칸막이를 설치하여 구획하여야 한다. 이는 탱크 전복·충돌 사고 시 내용물이 한꺼번에 대량 유출되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서 정답은 ③이다.

휘발유(인화점이 매우 낮은 제1석유류)를 저장했던 이동저장탱크에는 벽면·배관에 휘발유 증기가 잔류할 수 있어, 인화점이 상대적으로 높은 등유·경유를 주입하더라도 정전기 불꽃에 의한 화재 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 관계 법령은 액표면이 주입관의 끝부분을 넘는 높이에 이를 때까지 주입관 내의 유속을 초당 $1\,m/s$ 이하로 제한하도록 정하고 있다(이른바 스위치 로딩 시 정전기 재해 방지조치). 따라서 정답은 ①이다.

위험물안전관리법상 운반의 기준은 위험물의 용기·적재방법 및 운반방법에 관하여 정하고 있으며, 이 운반기준은 지정수량의 많고 적음이나 운반에 사용하는 차량의 종류(화물차, 승용차 등)와 관계없이 위험물을 운반하는 모든 경우에 적용된다.

이는 위험물의 '저장·취급'이 지정수량 미만인 경우 시·도 조례로 규제되는 것과 달리, '운반'은 소량이라도 사고 위험이 있으므로 법령이 수량·차종과 무관하게 전면적으로 규제하기 때문이다. 따라서 차량 종류나 지정수량 이상 여부에 따라 규제가 달라진다는 ①·②·③의 서술은 옳지 않고, 정답은 ④이다.

트리에틸알루미늄($(C_2H_5)_3Al$)은 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)로 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 수산화알루미늄과 에테인(에탄) 가스를 발생시키며 발열·발화한다.

$(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6\uparrow$

따라서 정답은 ②이다. 탄화칼슘($CaC_2$)은 물과 반응해 아세틸렌을 발생시키고, 트라이나이트로벤젠($C_6H_3(NO_2)_3$)과 질산에틸($C_2H_5ONO_2$)은 제5류 위험물로 물과 반응하여 가스를 발생시키는 물질이 아니다.

위험물안전관리법 시행규칙(운반용기 외부 표시기준)에 따른 유별 주의사항은 대체로 다음과 같다: 제1류(알칼리금속의 과산화물 외) – 화기·충격주의, 가연물접촉주의; 제2류 철분·금속분·마그네슘 – 화기주의, 물기엄금; 제4류 – 화기엄금; 제6류 – 가연물접촉주의.

염소산칼륨(1류)의 표시는 '물기주의'가 아니라 '화기·충격주의, 가연물접촉주의'이므로 ①은 틀렸고, 철분(2류)의 물 관련 표시는 '물기주의'가 아니라 '물기엄금'이므로 ②도 틀렸다. 질산(6류)의 표시는 '화기엄금'이 아니라 '가연물접촉주의'이므로 ④도 틀렸다.

아세톤은 제4류 위험물(제1석유류, 인화성액체)로 표시사항이 '화기엄금'이므로 옳게 짝지어진 ③이 정답이다.

이황화탄소($CS_2$)는 제4류 위험물(특수인화물)로 비중이 약 1.26으로 물보다 무겁고 물에 거의 녹지 않는다. 인화점이 매우 낮고(약 -30℃) 가연성 증기 발생 위험이 크므로, 물속(콘크리트 수조)에 저장하여 증기 발생을 억제하는 저장방법이 사용된다.

다이에틸에터·에탄올·아세트알데하이드는 각각 물보다 가볍거나(다이에틸에터) 물에 잘 섞이는(에탄올, 아세트알데하이드) 성질이 있어 수중 저장방식이 적용되지 않으므로, 정답은 ③ 이황화탄소이다.

벤젠($C_6H_6$)은 제4류 위험물(제1석유류)로 무색이며 방향족 특유의 냄새(방향취)를 가진 휘발성 액체이다. '갈색의 무취'라는 서술은 색과 냄새 모두 실제와 다르므로 옳지 않은 설명이며 정답은 ①이다.

벤젠 증기는 흡입 시 조혈장애·발암성 등으로 인체에 유해하며(②옳음), 인화점은 약 -11℃로 0℃보다 낮고(③옳음), 끓는점은 약 80℃로 상온(약 20~25℃)보다 높다(④옳음).

트리에틸알루미늄($(C_2H_5)_3Al$)은 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)로 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 수산화알루미늄과 에테인(에탄) 가스를 발생시키며 발열·발화한다.

$(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6\uparrow$

따라서 정답은 ②이다. 탄화칼슘($CaC_2$)은 물과 반응해 아세틸렌을, 트라이나이트로벤젠·질산에틸은 제5류 위험물로서 물과 반응해 가스를 발생시키지 않는다.

제4류 위험물(인화성액체)은 인화점이 낮아 작은 점화원에도 쉽게 발화하므로 화기와의 접촉을 피하고(①옳음), 증기 누출로 인한 화재·폭발을 막기 위해 밀폐·환기 등으로 증기가 새어나가지 않도록 하며(②옳음), 온도 상승에 따른 위험 증가를 막기 위해 냉암소에 보관해야 한다(③옳음).

또한 유동·마찰 시 발생하는 정전기가 인화성 증기의 점화원이 될 수 있으므로 접지 등을 통해 정전기가 축적(쌓임)되지 않도록 제거하는 설비를 설치해야 한다. '정전기가 쌓이는 설비'를 설치한다는 것은 오히려 위험을 키우는 잘못된 서술이므로 정답은 ④이다.

증기비중 $2.07$로부터 분자량을 역산하면 $M = 2.07 \times 29 \approx 60$이 되어, 분자량 약 60인 알코올을 찾을 수 있다. 아이소프로필알코올($C_3H_7OH$, 이소프로판올)의 분자량은 $3(12)+8(1)+16 = 60.1$로, 증기비중이 $60.1/29 \approx 2.07$과 정확히 일치한다.

또한 아이소프로필알코올의 인화점은 약 12℃, 어는점(녹는점)은 -89.5℃로 주어진 물성과 일치하며, 알코올류의 지정수량은 400L이다.

메탄올($M=32$, 증기비중 약 1.10), 에탄올($M=46$, 약 1.59), 부틸알코올($M=74$, 약 2.55, 인화점 약 35℃)은 모두 주어진 물성과 맞지 않으므로 정답은 ③이다.

염소산나트륨($NaClO_3$)은 제1류 위험물(산화성고체)로 다른 물질을 산화시키는 강한 산화력을 가진 물질이며, 자신이 강한 환원력을 갖는 물질이 아니라 오히려 강한 산화제이다. 따라서 ①의 '환원력이 강한 편이다'라는 서술은 옳지 않으며 정답은 ①이다.

염소산나트륨은 무색(백색)의 결정성 고체이고(②옳음), 그 자체는 불연성이므로 화재 시 물로 냉각소화가 가능하며(③옳음), 강산과 반응하면 폭발성의 이산화염소를 발생시켜 위험하다(④옳음).

금수성물질은 위험물안전관리법령상 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)에 속하는 물질을 가리킨다. 칼륨($K$), 탄화칼슘($CaC_2$), 나트륨($Na$)은 모두 제3류 위험물로 물과 반응하여 가연성 가스를 내며 발열·발화하는 대표적 금수성물질이므로 ①이 정답이다.

염소산칼륨($KClO_3$), 질산칼륨($KNO_3$)은 제1류 산화성고체이고, 황($S$)은 제2류 가연성고체이며, 과산화칼슘($CaO_2$)과 과산화나트륨($Na_2O_2$)은 제1류 무기과산화물로 물과 반응해 산소를 발생시키기는 하나 법령상 품명 분류상 '금수성물질(제3류)'에 해당하지는 않는다. 따라서 ②, ③, ④는 금수성물질만으로 구성되지 않았다.