[위험물산업기사 필기] 22년 2회차 시험지 PDF 다운로드

산은 아레니우스 정의에 따라 수용액에서 $\mathrm{H^+}$를 내놓는 화합물이며, pH 값이 작을수록 강한 산성을 나타낸다. 또한 반응성이 큰 금속과 반응하여 수소 기체를 발생시키는 경우가 많다. 이는 모두 옳은 설명이다.

그러나 산은 푸른색 리트머스 종이를 붉은색으로 변화시키는 것이 특징이며, 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변화시키는 것은 반대로 염기(알칼리)의 성질이다. 따라서 ④는 산의 성질을 반대로 서술한 것으로 옳지 않으며, 정답은 ④이다.

표준상태(0℃, 1atm)에서 이상기체 1몰의 부피는 22.4L이므로, 밀도로부터 분자량을 구하면 다음과 같다.

$M = \rho \times 22.4 = 1.96\ \mathrm{g/L} \times 22.4\ \mathrm{L/mol} \approx 44\ \mathrm{g/mol}$

보기의 분자량은 각각 $O_2=32,\ CH_4=16,\ CO_2=44,\ N_2=28$이므로 계산된 값과 일치하는 것은 $CO_2$이다. 따라서 정답은 ③이다.

$CO_2$는 분자량이 44로 공기(평균분자량 약 29)보다 무겁고, CO는 분자량이 28로 공기보다 약간 가벼우므로 ①은 옳은 설명이다. CO는 가연성 기체로서 연소 시 특유의 푸른색 불꽃을 내며 $CO_2$로 산화되므로 ③도 옳다. CO는 헤모글로빈과 결합해 산소 운반을 방해하는 유독성 기체이므로 ④도 옳다.

그러나 $CO_2$는 이미 완전히 산화되어 더 이상 연소(추가 산화)될 수 없는 물질이며, 가연물도 조연성 물질도 아니다. 오히려 질식소화약제로 사용될 정도로 불연성이므로 '연소할 때 붉은색 불꽃을 낸다'는 설명 자체가 성립하지 않는다. 따라서 옳지 않은 것은 ②이며, 정답은 ②이다.

이상기체 상태방정식 $PV=nRT$를 이용하여 몰수를 구한다.

$P=\dfrac{730}{760}\ \mathrm{atm}\approx0.961\ \mathrm{atm},\quad V=257\ \mathrm{mL}=0.257\ \mathrm{L},\quad T=100+273=373\ \mathrm{K}$

$n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{0.961\times0.257}{0.0821\times373}\approx8.06\times10^{-3}\ \mathrm{mol}$

분자량은 질량을 몰수로 나눈 값이므로,

$M=\dfrac{w}{n}=\dfrac{1.67}{8.06\times10^{-3}}\approx207\ \mathrm{g/mol}$

따라서 정답은 ③이다.

각 작용기의 명칭은 다음과 같다.

$-\mathrm{C_2H_5}$: 에틸(ethyl)기
$-\mathrm{COCH_3}$: 아세틸(acetyl)기
$-\mathrm{NH_2}$: 아미노(amino)기
$-\mathrm{CH_3}$: 메틸(methyl)기

따라서 에틸기에 해당하는 것은 ①이다.

반응속도식은 $v=k[\mathrm{A}]^m[\mathrm{B}]^n$ 형태로 나타낼 수 있다.

A의 농도만 2배로 했을 때 반응속도가 2배($2^1$)가 되었으므로 A에 대한 반응차수는 $m=1$이다. B의 농도만 2배로 했을 때 반응속도가 4배($2^2$)가 되었으므로 B에 대한 반응차수는 $n=2$이다.

따라서 속도식은 $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^2$이며, 정답은 ①이다.

같은 주기 내에서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 핵전하(양성자 수)가 증가하여 전자를 더 강하게 끌어당기므로, 같은 전자껍질 내에서 원자 반지름은 점점 작아진다.

반대로 비금속성, 이온화에너지, 전기음성도는 모두 원자핵이 최외각 전자를 강하게 끌어당길수록 커지는 성질이므로 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 대체로 증가한다.

따라서 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 감소하는 성질은 원자 반지름이며, 정답은 ③이다.

노르말 농도(N)는 몰농도(M)에 당량수(황산은 2가산이므로 2)를 곱한 값이므로, 몰농도는 다음과 같다.

$M=\dfrac{N}{2}=\dfrac{3}{2}=1.5\ \mathrm{mol/L}$

200mL(0.2L) 중의 몰수와 질량을 구하면,

$n=1.5\ \mathrm{mol/L}\times0.2\ \mathrm{L}=0.3\ \mathrm{mol}$

$\mathrm{H_2SO_4}$의 분자량은 $2(1)+32+4(16)=98$이므로,

$w=0.3\ \mathrm{mol}\times98\ \mathrm{g/mol}=29.4\ \mathrm{g}$

따라서 정답은 ①이다.

직육면체의 부피를 구하면 다음과 같다.

$V=2\times5\times3=30\ \mathrm{cm^3}$

밀도는 질량을 부피로 나눈 값이므로,

$\rho=\dfrac{100\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{cm^3}}\approx3.3\ \mathrm{g/cm^3}$

보기에서는 소수점을 쉼표로 표기하고 있으므로 이는 '3,3'에 해당하며, 정답은 ①이다.

$\mathrm{FeCl_3}$는 방향족 친전자성 치환반응(할로젠화)에서 루이스산 촉매로 작용하여 $\mathrm{Cl_2}$로부터 친전자체($\mathrm{Cl^+}$ 유사종)를 생성시킨다. 톨루엔의 메틸기는 초공액(hyperconjugation)에 의한 전자주개 치환기로서 오르토·파라(o,p) 배향성을 가지므로, 염소는 주로 메틸기에 대해 오르토 및 파라 위치에 치환되어 o-클로로톨루엔(및 p-클로로톨루엔)이 주로 생성된다.

나머지 보기인 p-살리실산메틸(에스터), 아세트아닐라이드(아마이드), 염화벤젠다이아조늄(다이아조늄염)은 톨루엔의 FeCl₃/Cl₂ 할로젠화 반응 경로와 구조·반응 메커니즘이 전혀 다른 물질로 이 반응에서 생성될 수 없다.

따라서 정답은 ①이다.

분자식은 동일하지만 원자의 결합 순서나 공간배열(구조)이 달라 서로 다른 성질을 나타내는 화합물을 이성질체(異性質體, isomer)라고 한다.

동소체는 같은 원소로 이루어졌지만 구조가 다른 단체(예: 흑연과 다이아몬드)를 말하고, 동위원소는 양성자 수는 같으나 중성자 수가 달라 질량수가 다른 원소를 말하며, 방향족화합물은 벤젠고리를 가진 화합물을 지칭하는 것으로 이 문제의 정의와는 다르다.

따라서 정답은 ①이다.

중심 금속이온($\mathrm{Fe}$)에 여러 개의 리간드($\mathrm{CN^-}$)가 배위결합하여 $\mathrm{Fe(CN)_6}^{4-}$와 같은 착이온을 이루고, 여기에 반대이온($\mathrm{K^+}$) 4개가 결합하여 이루어진 $\mathrm{K_4Fe(CN)_6}$(헥사사이아노철(II)산 칼륨)와 같은 물질을 착화합물(배위화합물, complex compound)이라 한다.

할로젠화합물, 유기혼합물, 수소화합물은 배위결합에 의한 착이온 구조와 무관한 명칭이므로 옳지 않다. 정답은 ①이다.

완충용액은 약산과 그 짝염기의 염, 또는 약염기와 그 짝산의 염이 비슷한 양으로 혼합되어 있어 소량의 산·염기가 첨가되어도 pH 변화를 완화하는 용액이다.

$\mathrm{CH_3COOH}$(약산)와 $\mathrm{CH_3COONa}$(그 짝염기의 염)의 조합은 대표적인 아세트산 완충용액으로 ①이 해당한다.

$\mathrm{NH_4Cl}$과 $\mathrm{HCl}$은 약염기의 짝산과 강산의 조합으로 완충계를 이루지 못하고, $\mathrm{CH_3COONa}$와 $\mathrm{NaOH}$는 약산의 염과 강염기의 조합으로 짝산-짝염기 쌍이 아니며, $\mathrm{HCOONa}$와 $\mathrm{Na_2SO_4}$는 서로 다른 산의 염으로 짝산-짝염기 관계가 아니다. 따라서 정답은 ①이다.

암모니아($\mathrm{NH_3}$)는 중심원자 N에 3개의 결합전자쌍과 1개의 비공유전자쌍(고립전자쌍)이 있는 $AX_3E_1$ 구조이다. VSEPR 이론에 따르면 이러한 전자배치는 정사면체를 기본으로 하되 고립전자쌍이 한 꼭짓점을 차지하므로 분자 모양은 삼각뿔형(피라미드형)이 된다.

따라서 정답은 ③이다.

중성 화합물에서 산화수의 합은 0이 되는 원리를 이용해 각 원소의 산화수를 구한다.

$\mathrm{H_3PO_4}$: $3(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+5$

$\mathrm{KMnO_4}$: $(+1)+x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+7$

$\mathrm{K_2Cr_2O_7}$: $2(+1)+2x+7(-2)=0 \Rightarrow x=+6$

$\mathrm{K_3[Fe(CN)_6]}$: 리간드 $\mathrm{CN^-}$ 6개가 $-6$이고 착이온 전하가 $-3$이므로 $x+(-6)=-3 \Rightarrow x=+3$

따라서 밑줄 친 원소의 산화수가 +5인 것은 $\mathrm{H_3PO_4}$의 P이며, 정답은 ①이다.

제시된 구조는 $\mathrm{CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_3}$로, 주쇄는 탄소 5개로 이루어진 펜테인(pentane)이고 가운데 탄소(3번 탄소)에 메틸기 하나가 치환되어 있다.

가지가 $\mathrm{CH_3}$ 하나뿐이므로 이를 포함하는 더 긴 주쇄를 잡을 수 없어, 최장탄소쇄는 5개(펜테인)로 확정되고 치환 위치는 좌우 대칭상 3번이 최소번호가 된다. 따라서 이 화합물의 명칭은 3-메틸펜테인이며, 정답은 ①이다.

각 화학종의 전자 수와 전자배치를 구하면 다음과 같다.

$\mathrm{Ar}$(원자번호 18): 전자 18개, 전자배치 2, 8, 8
$\mathrm{F^-}$(원자번호 9, 전자 1개 얻음): 전자 10개, 전자배치 2, 8
$\mathrm{Na^+}$(원자번호 11, 전자 1개 잃음): 전자 10개, 전자배치 2, 8
$\mathrm{Ne}$(원자번호 10): 전자 10개, 전자배치 2, 8

$\mathrm{F^-}$, $\mathrm{Na^+}$, $\mathrm{Ne}$은 모두 전자 10개로 네온과 같은 전자배치(등전자, isoelectronic)를 갖는 반면, $\mathrm{Ar}$은 전자 18개로 전자배치가 전혀 다르다. 따라서 나머지와 다른 것은 ①이다.

금속 M의 원자가가 +3이므로 산화물은 $\mathrm{M_2O_3}$ 형태이다. 산화물 중 금속의 질량 조성비가 52.94%이므로 다음 식이 성립한다.

$\dfrac{2M}{2M+3(16)}=0.5294$

이를 정리하면,

$2M=0.5294(2M+48)=1.0588M+25.41$

$0.9412M=25.41 \Rightarrow M\approx27$

따라서 이 금속의 원자량은 약 27(알루미늄, $\mathrm{Al_2O_3}$에 해당)이며, 정답은 ②이다.

산화수가 증가하는 것을 산화, 전자를 잃는 반응을 산화라고 정의하므로 ①, ②는 옳은 설명이다. 중성 화합물에서는 구성 원자(이온)의 산화수 총합이 0이 되어야 하므로 ④도 옳다.

그러나 산화제(oxidizing agent)는 다른 화학종을 산화시키면서(즉 산화시키는 역할을 하면서) 자기 자신은 전자를 얻어 환원되며, 이때 산화제 자신의 산화수는 오히려 감소한다. ③은 산화제 자신의 산화수가 '증가'한다고 서술하고 있어 산화제와 환원제의 개념을 반대로 설명한 것이므로 옳지 않다. 정답은 ③이다.

페놀프탈레인은 산성·중성 용액에서는 무색이다가 염기성(알칼리성) 용액(대략 pH 8.2~10 부근)에서 분자구조가 변하며 선명한 붉은색(자홍색)을 나타내는 대표적인 산염기 지시약이다.

메틸오렌지(변색범위 약 3.1~4.4)와 메틸레드(약 4.4~6.2)는 산성 부근에서 색이 변하며 중성~염기성에서는 이미 색이 고정되어 있고, 티몰블루는 산성 영역에서부터 색을 나타낸다. 반면 페놀프탈레인은 '중성 이하에서는 무색이다가 알칼리성에서 비로소 색을 나타낸다'는 설명에 가장 정확히 부합한다. 정답은 ②이다.

물이 소화약제로서 갖는 냉각효과의 본질은 증발잠열(기화잠열)이며, 용융잠열(고체→액체 상변화 시의 흡수열)과는 관계가 없다. 물은 100℃에서 증발잠열이 약 $539\ \text{cal/g}$(약 $2{,}257\ \text{kJ/kg}$)로 매우 커서, 화재면에서 기화되며 다량의 열을 빼앗아 냉각소화를 일으킨다. 반면 용융잠열은 얼음이 물로 변할 때 흡수하는 열(약 $80\ \text{cal/g}$)로서, 물을 살수·방사하여 소화하는 과정에는 관여하지 않는 개념이므로 이를 냉각효과의 근거로 드는 설명(④)은 옳지 않다.

① 무상(분무)주수 시 물이 중유 등 비수용성 유류 표면을 얇게 덮어 유화층을 형성하는 유화효과를 낼 수 있어 옳은 설명이다.
② 큰 증발잠열로 인한 냉각효과는 물의 대표적 소화특성으로 옳다.
③ 물 1kg이 수증기가 되면 상온·상압 기준 약 1,700배의 부피팽창을 일으켜 화재면 주변의 산소 농도를 낮추는 질식효과를 내므로 옳다.

물 1mol(질량 18g, 액체 밀도 약 $1\ \text{g/mL}$ 가정)의 액체 부피는 약 $18\ \text{mL}=0.018\ \text{L}$이다.

100℃($T=373\ \text{K}$), 1기압에서 기체(수증기) 1mol의 부피는 이상기체 상태방정식으로 $V=\dfrac{nRT}{P}=\dfrac{1\times0.0821\times373}{1}\approx30.6\ \text{L}$이다.

따라서 부피 증가배수는 $\dfrac{30.6\ \text{L}}{0.018\ \text{L}}\approx1{,}700$배로, 실측 수증기표 기준으로도 약 1,600~1,700배 범위에 해당하여 정답은 ③이다. 나머지 보기(①530~540, ②900~1,100, ④2,300~2,400)는 이 계산값과 맞지 않는다.

위험물안전관리법 시행규칙 [별표 6] 옥외탱크저장소의 보유공지 기준은 저장 위험물의 지정수량 배수에 따라 다음과 같이 정해진다.

지정수량 500배 이하: 3m 이상
500배 초과~1,000배 이하: 5m 이상
1,000배 초과~2,000배 이하: 9m 이상
2,000배 초과~3,000배 이하: 12m 이상
3,000배 초과~4,000배 이하: 15m 이상
4,000배 초과: 탱크의 수평단면 최대지름(횡형은 긴 변)과 높이 중 큰 값 이상(최소 15m, 최대 30m)

문제는 지정수량 3,000배 초과~4,000배 이하 구간이므로 보유공지는 15m 이상이 되어야 한다(④).

적린(P)의 완전연소 반응식은 $4P+5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$이다.

P 8mol을 연소시키는 데 필요한 O₂의 몰수는 화학양론비에 따라 $8\times\dfrac{5}{4}=10\ \text{mol}$이다.

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로 필요한 O₂ 부피는 $10\times22.4=224\ \text{L}$이다.

공기 중 산소 농도가 21vol%이므로 이론공기량은 $\dfrac{224}{0.21}\approx1{,}066.7\ \text{L}$이다. 따라서 정답은 ①이다.

황린(백린, $P_4$)은 공기 중에서 자연발화하여 다음과 같이 연소한다.

$P_4+5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

생성물인 오산화인($P_2O_5$)은 백색의 미세한 분말·연기 형태로 발생하며 흡습성·자극성이 있는 유독물질이다. 따라서 황린 연소 시 나타나는 흰색 연기의 정체는 ①이다.

② $P_3O_7$은 실재하지 않는 화합물이며, ③ $PH_3$(포스핀)은 인화수소로 황린과 물(습기)의 별도 반응 등에서 문제될 수 있는 물질이지 연소생성물이 아니다. ④ $P_4S_3$(삼황화인)는 제2류 위험물 자체 물질명으로 황린의 연소생성물과 무관하다.

철분(제2류 위험물, 금속분)은 물과 반응하여 수소가스를 발생시키므로 물을 사용하는 소화설비(포함 강화액·포·스프링클러 등)는 절대 사용할 수 없다. 또한 이산화탄소 및 할로겐화합물 소화설비도 금속화재와의 반응성 문제로 적응성이 인정되지 않는다.

위험물안전관리법 시행규칙 [별표 17] 소화설비의 적응성 표에서 철분·금속분·마그네슘 등의 화재에는 탄산수소염류 분말소화설비(및 건조사, 팽창질석·팽창진주암)만 적응성이 있는 것으로 규정되어 있다. 인산염류 분말소화설비(제1인산암모늄 등, ABC분말)는 금속화재에는 적응성이 없으므로 정답은 ③이다.

탄산수소나트륨($NaHCO_3$)의 열분해 반응식은 $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3+H_2O+CO_2$이다.

$NaHCO_3$의 분자량은 $23+1+12+48=84\ \text{g/mol}$이므로 10kg(10,000g)의 몰수는 $\dfrac{10{,}000}{84}\approx119.05\ \text{mol}$이다.

반응식에서 $NaHCO_3$ 2mol당 $CO_2$ 1mol이 생성되므로, 생성되는 $CO_2$는 $119.05\times\dfrac{1}{2}\approx59.52\ \text{mol}$이다.

1기압, 270℃($T=543\ \text{K}$)에서 이상기체 상태방정식을 적용하면 $V=\dfrac{nRT}{P}=59.52\times0.0821\times543\approx2{,}654\ \text{L}\approx2.65\ \text{m}^3$이다. 따라서 정답은 ①이다.

제3류 위험물 중 금수성물질(칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄 등)은 물과 접촉 시 격렬하게 반응하여 가연성가스(수소, 탄화수소 등)를 발생시키므로 물을 포함한 소화기(강화액·포소화기 등)는 절대 사용해서는 안 된다. 이산화탄소 및 할로겐화합물 소화기 역시 이들 금속류와 반응할 위험이 있어 적응성이 없다.

위험물안전관리법령상 금수성물질의 화재에는 탄산수소염류분말소화기(및 마른모래, 팽창질석·팽창진주암)만 적응성이 인정되므로 정답은 ④이다.

스프링클러설비의 화재안전기준상 헤드의 표시온도는 부착장소의 평상시 최고주위온도에 따라 다음과 같이 구분된다.

최고주위온도 39℃ 미만: 표시온도 79℃ 미만
39℃ 이상 64℃ 미만: 표시온도 79℃ 이상 121℃ 미만
64℃ 이상 106℃ 미만: 표시온도 121℃ 이상 162℃ 미만
106℃ 이상: 표시온도 162℃ 이상

문제의 조건(39℃ 이상 64℃ 미만)에 해당하는 표시온도 범위는 79℃ 이상 121℃ 미만이므로 정답은 ②이다.

공기의 조성은 부피(몰) 기준으로 질소 약 79%, 산소 약 21%이다. 이를 질량 기준으로 환산하면, 공기 1mol을 기준으로 산소 질량 $0.21\times32=6.72\ \text{g}$, 질소 질량 $0.79\times28=22.12\ \text{g}$이며, 전체 질량은 $6.72+22.12=28.84\ \text{g}$이다.

산소의 질량백분율은 $\dfrac{6.72}{28.84}\times100\approx23\%$이다.

따라서 산소의 부피백분율은 약 21%, 질량백분율은 약 23%이므로 정답은 ②이다. 산소는 질소보다 분자량이 커서 부피비보다 질량비가 더 크게 나타난다는 점이 핵심이다.

드라이아이스는 고체 이산화탄소($CO_2$)이며, $CO_2$의 분자량은 $12+16\times2=44\ \text{g/mol}$이다.

1kg(1,000g)을 완전히 기화시켰을 때의 몰수는 $\dfrac{1{,}000}{44}\approx22.7\ \text{mol}$이다. 따라서 정답은 ①이다.

$(CH_3)_3Al$은 트리메틸알루미늄(TMAL)으로, 위험물안전관리법령상 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성물질) 중 알킬알루미늄류에 해당한다. 이 물질은 공기 중 수분은 물론 얼음·물과 접촉 시에도 격렬하게 반응하여 가연성가스(메테인 등)를 발생시키며 발화·폭발할 위험이 매우 크다. 따라서 자연발화를 막기 위한 목적이라도 얼음(물) 속에 보관하는 것은 절대 금지되는 위험한 방법이며, 오히려 화재·폭발을 유발한다. 정답은 ①이다.

② 불활성가스(질소 등)를 봉입하여 공기와의 접촉을 차단하는 것, ③ 용기를 밀봉하여 수분·공기 유입을 막는 것, ④ 화기를 멀리하여 착화원을 차단하는 것은 모두 알킬알루미늄류의 표준적인 저장·취급 방법으로 옳다.

포소화설비의 화재안전기준상 압력수조를 이용한 가압송수장치의 압력수조 압력은 다음 네 가지 요소의 합으로 산출한다.

① 고정포방출구의 설계압력 또는 이동식포노즐의 방사압력에 대한 환산수두압
② 배관의 마찰손실수두압
③ 낙차의 환산수두압
④ 소방용 호스의 마찰손실수두압

노즐(방출구)에 대해 요구되는 값은 '방사압력의 환산수두압'이지, 노즐 자체의 '마찰손실수두압'이라는 개념은 압력 산출요소에 포함되지 않는다(노즐은 손실이 아니라 필요 방사압력의 대상이다). 따라서 산출에 필요하지 않은 것은 ③ '노즐 끝부분의 마찰손실 수두압'이다.

위험물안전관리법령상 위험물제조소등의 옥내소화전설비 수원의 수량은 옥내소화전이 가장 많이 설치된 층의 설치개수(설치개수가 5개 이상이면 5개로 봄)에 $7.8\ \text{m}^3$를 곱한 양 이상으로 하여야 한다.

설치개수가 3개이므로 수원의 수량은 $3\times7.8=23.4\ \text{m}^3$이다. 따라서 정답은 ④이다.

C급 화재는 통전 중인 전기설비에서 발생하는 화재로, 소화 시 물을 포함한 소화약제(봉상강화액소화기, 포소화기, 스프링클러설비 등)를 사용하면 소화수를 매개로 감전·누전 등 2차 사고가 발생할 위험이 있어 부적합하다.

이산화탄소는 전기 비전도성이면서 질식소화 효과를 내므로 통전 중인 전기설비 화재에 적응성이 가장 높다. 따라서 정답은 ③이다.

디에틸에터($C_2H_5OC_2H_5$)는 전기 전도성이 매우 낮은 불량도체여서 유동·마찰 시 정전기가 쉽게 축적되며, 폭발범위가 약 1.9~48%로 보기 중 가장 넓어 위험성이 매우 크다.

비교하면 아세톤은 약 2.5~13%, 톨루엔은 약 1.4~6.7%, 에틸알코올은 약 3.1~27.7%로 모두 에터보다 폭발범위가 좁다. 따라서 정전기 발생이 쉽고 폭발범위가 가장 넓은 위험물은 ④ 에터이다.

메탄올은 수용성 알코올류(제4류 위험물, 알코올류)이다. 일반 단백포 또는 수성막포(AFFF)는 포막 내부의 수분으로 질식·냉각효과를 내는데, 메탄올과 같은 수용성 위험물은 포의 수분을 흡수하여 포막을 급속히 파괴하는 소포(消泡)작용을 일으킨다. 이 때문에 포가 형성되어도 순식간에 꺼져버려 소화 효과를 내지 못한다.

따라서 정답은 ④ '메탄올이 수성막포에 대해 소포성을 가지기 때문'이다. 수용성 위험물(알코올류·케톤류 등) 화재에는 소포성이 없는 내알코올포(알코올형포)를 사용해야 한다.

분말소화약제는 종류에 따라 주성분과 표시색상이 정해져 있다.

제1종(탄산수소나트륨, $NaHCO_3$): 백색
제2종(탄산수소칼륨, $KHCO_3$): 담자색(보라색)
제3종(제1인산암모늄, $NH_4H_2PO_4$): 담홍색
제4종(탄산수소칼륨+요소): 회색

제3종 분말소화약제는 담홍색이므로 정답은 ②이다.

제6류 위험물(과산화수소, 질산, 과염소산 등)은 강산화성 액체로, 환원성 물질과 접촉하면 산화·환원 반응이 격렬하게 일어나 발열·발화 또는 폭발을 유발할 위험이 있다. 따라서 환원성 물질을 이용한 중화소화는 오히려 위험을 가중시키므로 사용해서는 안 되며, 실제 소화방법으로 채택되지 않는다. 따라서 옳지 않은 설명은 ②이다.

① 제6류 위험물은 불연성이므로 마른 모래로 질식소화가 가능하다.
③, ④ 다량의 물로 희석하거나 분무주수하여 냉각·희석소화하는 것은 유효한 방법이며, 특히 과산화수소는 물과 잘 섞이므로 다량의 물로 희석소화가 가능하다(단, 소량 주수는 오히려 위험할 수 있어 다량 주수가 원칙이다).

$C_3H_5(ONO_2)_3$(니트로글리세린)은 위험물안전관리법령상 제5류 위험물(자기반응성물질) 중 질산에스터류에 해당한다. 이 물질은 분자 구조 내에 이미 산소(질산기, $-ONO_2$)를 함유하고 있어, 외부에서 공급되는 공기(산소) 없이도 분자 내 산소만으로 연소가 진행되는 자기연소(내부연소) 특성을 가진다. 따라서 산소 공급을 차단하는 질식소화는 효과가 없으며, 다량의 물로 냉각소화하는 것이 원칙이다. 정답은 ①이다.

나머지 보기는 모두 제4류 위험물(인화성 액체)로 분류되는 탄화수소·에터류 화합물이며, 자체적으로 산소를 함유하지 않고 공기 중 산소의 공급을 받아야만 연소가 지속되므로 산소 공급을 차단하는 질식소화(포·이산화탄소 등)가 유효하게 작용한다.

이동저장탱크는 하나의 구획 용량이 4,000L를 넘지 않도록 내부에 칸막이를 설치해야 한다(위험물안전관리법 시행규칙 별표10, 이동탱크저장소의 위치·구조·설비 기준).

탱크 용량이 19,000L이므로 필요한 구획 수는 $\lceil \dfrac{19000}{4000} \rceil = 5$개이며, 구획과 구획을 나누는 칸막이의 개수는 구획 수보다 1개 적은 $5-1=4$개이다. 따라서 정답은 4개(③)이다.

2개·3개로 나누면 각 구획이 9,500L·6,333L가 되어 4,000L 상한을 초과해 위법이고, 5개는 필요 이상으로 과도하게 구획한 경우이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표18(저장·취급의 공통기준)에 따르면 아세트알데하이드등을 저장하는 이동저장탱크 중 보냉장치가 있는 것은 저장하는 위험물의 비점 이하로, 보냉장치가 없는 것은 40℃ 이하로 온도를 유지하여야 한다.

문제에서 보냉장치가 없다고 하였으므로 정답은 40℃(②)이다. 아세트알데하이드는 인화점 -39℃, 비점 21℃로 매우 낮아 상온에서도 쉽게 증기가 발생하고 자체 산화·중합 위험이 있어, 보냉장치가 없는 탱크는 일률적으로 40℃라는 상한을 두어 관리한다.

30℃·50℃·60℃는 법정 기준치와 다르므로 틀렸다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표6(옥외탱크저장소의 기준)은 이황화탄소의 옥외저장탱크에 대해 특칙을 두어, 벽 및 바닥의 두께가 0.2m 이상이고 누수가 되지 않는 철근콘크리트 수조에 탱크를 넣어 보관하도록 규정한다(이 경우 보유공지·통기관·자동계량장치 설치를 생략할 수 있다).

이황화탄소는 물보다 무겁고(비중 약 1.26) 물에 녹지 않으면서 발화점이 낮고 증기가 유독하므로, 탱크를 물속에 잠기게 하는 수몰(수조) 저장방식으로 가연성 증기 누출과 화재위험을 억제한다. 정답은 ①이다.

'석유조'는 법령상 존재하지 않는 용어이며(②·④ 오답), 두께 기준도 0.3m가 아닌 0.2m이다(③·④ 오답).

제조소등의 안전거리 단축기준(위험물안전관리법 시행규칙 관련 별표)에서 방화상 유효한 담을 설치해 안전거리를 단축할 때, $H \le pD^2+a$인 경우 담의 높이는 2m 이상으로 하고, $H>pD^2+a$인 경우 담의 높이 $h=H-p(D^2-d^2)$로 산정한다.

이때 각 기호는 $D$: 제조소등과 인근 건축물·공작물 사이의 거리(m), $H$: 인근 건축물 또는 공작물의 높이(m), $a$: 제조소등의 외벽의 높이(m), $d$: 제조소등과 방화상 유효한 담 사이의 거리(m), $p$: 상수를 의미한다. 따라서 $H$는 인근 건축물의 높이(①)이다.

제조소등의 외벽 높이는 $a$, 담과의 거리는 $d$, 공작물과의 거리는 $D$에 해당하므로 나머지 보기는 틀렸다.

염소산칼륨($\mathrm{KClO_3}$)은 제1류 위험물(산화성고체)로, 약 400℃ 부근에서 가열하면 $4\mathrm{KClO_3} \rightarrow 3\mathrm{KClO_4} + \mathrm{KCl}$ 반응을 거치고, 540℃ 이상 고온에서는 완전분해되어 $2\mathrm{KClO_3} \rightarrow 2\mathrm{KCl} + 3\mathrm{O_2}$가 일어난다.

즉 분해되고(①), 산소가 발생하며(②), 최종적으로 염화칼륨이 생성되는 것(④)은 모두 맞는 설명이다. 그러나 이 분해 과정에서 염소는 $\mathrm{Cl_2}$ 기체로 방출되지 않고 염화칼륨($\mathrm{KCl}$) 속 염화물 이온 형태로 남으므로, '염소가 발생한다(③)'는 사실과 가장 거리가 멀다. 정답은 ③이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표6에 따르면 옥외저장탱크(인화점 200℃ 이상인 위험물 저장 탱크는 제외)의 방유제는 탱크 옆판으로부터 일정 거리를 두어야 하며, 탱크 지름이 15m 미만인 경우에는 탱크 높이의 $\dfrac{1}{3}$ 이상, 15m 이상인 경우에는 $\dfrac{1}{2}$ 이상 이격시켜야 한다.

문제는 지름 15m 미만인 경우를 물었으므로 정답은 $\dfrac{1}{3}$(①)이다. 이는 탱크 화재·폭발 시 복사열로부터 방유제 및 인접 설비를 보호하기 위한 최소 이격거리 기준이다.

비중이 1보다 크면서(물보다 무거움) 비수용성인 위험물 조합을 찾는 문제이다.

메타크레졸(제4류 제3석유류, 비수용성)은 비중이 약 1.03~1.04이고, 나이트로벤젠(제4류 제3석유류, 비수용성)은 비중이 약 1.2로 모두 물보다 무겁고 물에 녹지 않는다. 따라서 정답은 ①이다.

이황화탄소는 비중 1.26으로 무겁고 비수용성이지만, 짝을 이루는 글리세린은 수용성(제3석유류 수용성)이라 조합이 성립하지 않는다(②). 에틸렌글라이콜은 수용성 제3석유류이므로 ③도 오답이다. 초산에틸은 비중이 약 0.9로 물보다 가벼운 제1석유류(비수용성)이므로 ④도 '비중이 크다'는 조건에 부합하지 않아 오답이다.

TNT(트리니트로톨루엔)의 화학식은 $C_6H_2(NO_2)_3CH_3$, 즉 $C_7H_5N_3O_6$이다. 분자를 이루는 원소는 탄소(C)·수소(H)·질소(N)·산소(O) 네 가지뿐이며, 황(S)은 전혀 들어 있지 않다.

TNT는 위험물안전관리법령상 제5류 위험물(자기반응성물질) 중 니트로화합물로, 분자 안에 연소·폭발에 필요한 산소를 스스로 가지고 있어 외부 산소 공급 없이도 급격히 분해·폭발한다. 대표적인 분해반응식은 다음과 같다.

$2C_7H_5N_3O_6 \rightarrow 12CO + 5H_2 + 3N_2 + 2C$

원소별 균형 확인
C: $2 \times 7 = 14 = 12 + 2$ (CO 속 12 + 그을음 탄소 2)
H: $2 \times 5 = 10 = 5 \times 2$
N: $2 \times 3 = 6 = 3 \times 2$
O: $2 \times 6 = 12 = 12$ (CO 속 12)

즉 폭발·분해 시 주로 생성되는 기체는 일산화탄소($CO$)·질소($N_2$)·수소($H_2$)이며, 여기에 탄소 그을음과 소량의 $CO_2$, $H_2O$ 등이 함께 나온다.

① $CO$(일산화탄소): 분자 속 탄소와 산소가 결합해 생성된다. 산소가 부족한 자기분해 조건에서는 $CO_2$보다 $CO$가 우세하게 발생한다. → 생성됨(오답)

② $N_2$(질소): 니트로기($-NO_2$) 3개가 가진 질소가 서로 결합해 안정한 질소 기체로 방출된다. → 생성됨(오답)

③ $SO_2$(이산화황): 황(S)이 있어야 생길 수 있는 기체인데, TNT 분자에는 황 원소가 애초에 존재하지 않는다. 따라서 어떤 분해 경로로도 생성될 수 없다. → 생성 불가(정답)

④ $H_2$(수소): 메틸기($-CH_3$)와 방향족 고리의 수소가 결합해 수소 기체로 방출된다. → 생성됨(오답)

따라서 TNT의 폭발·분해 시 생성 가스에 해당하지 않는 것은 ③ $SO_2$이다.

동식물유류는 아이오딘값(요오드가)에 따라 건성유(130 이상)·반건성유(100~130)·불건성유(100 이하)로 분류되며, 아이오딘값이 클수록 불포화도가 높아 공기 중 산소와 결합(자동산화)하기 쉬워 자연발화 위험이 크다.

건성유가 헝겊·종이 등 섬유질에 스며든 상태로 쌓여 있으면 산화열이 축적되어 자연발화할 수 있으므로, 아이오딘값 130 이상인 건성유는 섬유질에 스며든 상태로 방치하지 않도록 주의해야 한다는 ②가 옳은 설명이다.

아마인유는 아이오딘값이 약 175~205에 달하는 대표적인 건성유이므로 '불건성유'라는 ①은 틀린 설명이다. 아이오딘값 100 이상은 반건성유 또는 건성유이지 불건성유가 아니므로(불건성유는 100 이하) ③도 틀렸다. 동식물유류는 인화점이 상온보다 높더라도 발화점이 낮고 연소 중 재발화·유증기 폭발 위험이 있어 소화가 까다로우므로 ④도 틀린 설명이다.

지정수량은 아세톤(제4류 제1석유류, 수용성) 400L, 메탄올(제4류 알코올류) 400L, 등유(제4류 제2석유류, 비수용성) 1,000L이다.

저장량은 아세톤 $18\text{L}\times10=180\text{L}$, 메탄올 $18\text{L}\times10=180\text{L}$, 등유 $200\text{L}\times3=600\text{L}$이다.

지정수량 배수의 합은 다음과 같다.
$\dfrac{180}{400}+\dfrac{180}{400}+\dfrac{600}{1000}=0.45+0.45+0.6=1.5$

따라서 정답은 1.5배(②)이다.

염소산나트륨($\mathrm{NaClO_3}$)은 제1류 위험물(산화성고체)로 무색(백색) 결정이며(②) 조해성이 강해 습기를 흡수해 스스로 녹는 성질이 있다(③). 산과 반응하면 유독한 이산화염소($\mathrm{ClO_2}$) 가스를 발생시키므로 ①도 옳은 설명이다.

그러나 염소산나트륨은 물뿐 아니라 알코올, 글리세린에도 잘 녹는 매우 우수한 용해성을 가진 물질이다. 따라서 '알코올이나 글리세린에 녹지 않는다'는 ④가 틀린 설명이며, 이것이 정답이다.

과산화칼륨($\mathrm{K_2O_2}$)은 알칼리금속의 과산화물로, 반응 상대물질에 따라 서로 다른 기체를 발생시킨다.

물·이산화탄소와 반응할 때는 과산화물이 산소를 내놓는 전형적 반응(잠수함·공기호흡기의 산소공급 원리와 동일)을 하여 모두 산소($\mathrm{O_2}$) 기체를 발생시킨다.
$2\mathrm{K_2O_2}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow4\mathrm{KOH}+\mathrm{O_2}$
$2\mathrm{K_2O_2}+2\mathrm{CO_2}\rightarrow2\mathrm{K_2CO_3}+\mathrm{O_2}$

반면 아세트산·염산과 같은 산과 반응할 때는 과산화물 이온이 양성자화되어 과산화수소가 생성되는 반응이 일어나며, 이때는 기체(산소)가 아닌 과산화수소($\mathrm{H_2O_2}$)가 만들어진다.
$\mathrm{K_2O_2}+2\mathrm{CH_3COOH}\rightarrow2\mathrm{CH_3COOK}+\mathrm{H_2O_2}$

따라서 같은 종류의 기체(산소)를 발생시키는 조합은 '물, 이산화탄소'이며, 정답은 ①이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표10에 따르면 아세트알데하이드등(아세트알데하이드, 산화프로필렌 등 지정 특수인화물) 또는 다이에틸에터등을 저장하는 이동저장탱크는 그 내부에 불활성 기체를 봉입할 수 있는 구조로 하여야 한다.

이는 이들 물질이 매우 낮은 인화점과 넓은 폭발범위를 가지면서 자체 중합·산화 반응성이 커서, 탱크 상부 공간의 산소를 불활성가스로 치환해 폭발성 혼합기 형성을 막기 위함이다. 보기 중 이에 해당하는 것은 산화프로필렌(④)이다.

아세톤·벤젠은 제1석유류로 별도의 불활성기체 봉입 의무 규정이 없고, 과염소산은 제6류 위험물로 이동탱크 자체의 불활성기체 봉입 규정 대상이 아니다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표5(옥내저장소의 기준)에 따라 다음의 경우 옥내저장소에 안전거리 기준을 적용하지 않는다.
① 제4석유류·동식물유류의 위험물을 지정수량의 20배 미만으로 저장·취급하는 경우
② 제6류 위험물을 저장·취급하는 경우
③ 지정수량의 20배 이하를 저장·취급하며 벽·기둥·바닥·보·지붕이 내화구조이고, 출입구에 자동폐쇄식 갑종방화문을 설치하며, '창을 설치하지 아니한' 저장창고인 경우

즉 안전거리 면제를 받으려면 창 자체를 설치하지 않아야 하며, '창에 망입유리를 설치'하는 것으로는 요건을 충족하지 못한다. 따라서 ④가 틀린 설명이며 정답이다.

①·②·③은 모두 법령상 안전거리 적용 제외 사유로 옳은 설명이다.

금속나트륨(Na)은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성물질)이며(①), 은백색 광택을 띠는 무르고 가벼운 금속으로(③) 비중이 약 0.97로 물보다 가볍다. 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 수소 기체를 발생시키고 발열·발화하는 위험이 있다(④).

그러나 나트륨의 실제 융점은 약 97.8℃로 매우 낮은 편이며, 이는 화재 시 액체 상태로 쉽게 유동·비산되어 소화를 어렵게 만드는 요인이기도 하다. '융점이 약 297℃'라는 ②는 실제 값과 크게 동떨어진 틀린 설명이며, 정답은 ②이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표19(적재방법 및 운반용기의 외부표시)에 따르면, 제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물(또는 이를 함유한 것)의 운반용기 외부에는 '화기·충격주의', '물기엄금', '가연물접촉주의'를 모두 표시하여야 한다.

알칼리금속의 과산화물은 물과 반응해 산소를 방출하며 발열하고(물기엄금), 충격·마찰에 의해서도 분해 위험이 있으며(화기·충격주의), 가연물과 접촉 시 산화·발화 위험이 있으므로(가연물접촉주의) 세 가지 주의사항이 모두 요구된다. 정답은 ②이다.

①은 물기엄금이 빠져 있고, ③·④는 각각 필요한 표시사항이 누락되어 알칼리금속 과산화물 특유의 위험성(금수성)을 온전히 반영하지 못하므로 틀렸다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표18(이동탱크저장소의 저장·취급기준)에 따르면, 이동저장탱크로부터 위험물을 저장 또는 취급하는 탱크에 액체 위험물을 주입할 때 그 위험물의 인화점이 40℃ 미만인 경우에는 이동탱크저장소의 원동기(엔진)를 정지시켜야 한다.

이는 인화점이 낮은 위험물을 주입하는 동안 엔진에서 발생하는 스파크·고온부·정전기 등이 인화성 증기의 착화원이 되는 것을 막기 위한 조치이다. 인화점이 40℃ 이상인 경우에는 상대적으로 증기 발생이 적어 원동기를 정지하지 않아도 되는 예외가 인정된다. 정답은 40(②)이다.

아세톤은 무색투명하며 특유의 자극성 냄새를 가진 액체이고(①), 물·에터·알코올 등과 임의의 비율로 잘 섞이는 수용성 제1석유류이다(②). 수용성 위험물이므로 화재 시 다량의 물로 희석하여 가연성 농도를 낮추는 희석소화가 가능하다(③).

그러나 아세톤의 증기비중은 $\dfrac{58}{29}\approx2.0$으로 공기(비중 1)보다 약 2배 무거워 낮은 곳에 체류하기 쉽다. '증기는 공기보다 가볍다'는 ④는 사실과 반대이므로 틀린 설명이며 정답이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표11(옥외저장소의 기준)에 따르면 옥외저장소에는 제2류 위험물 중 유황 또는 인화점 0℃ 이상인 인화성고체, 제4류 위험물 중 인화점이 0℃ 이상인 제1석유류·알코올류·제2석유류·제3석유류·제4석유류·동식물유류, 제6류 위험물 등을 저장할 수 있다(단, 시·도 조례 지정 품목이나 국제해상위험물규칙에 적합한 용기에 수납된 경우는 예외적으로 허용).

과산화수소(제6류, ①)와 황(제2류, ④)은 옥외저장소 저장 대상으로 명시되어 있고, 에탄올(알코올류, ③)도 저장 가능하다. 그러나 아세톤은 제1석유류이면서 인화점이 약 -18℃로 0℃ 미만이기 때문에, 예외 규정이 없는 한 옥외저장소에 저장할 수 없다. 정답은 아세톤(②)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표19에 따르면 제6류 위험물(산화성액체)의 운반용기 외부에는 '가연물접촉주의'만을 표시한다. 과산화수소는 제6류 위험물이므로 이 기준이 적용된다.

제6류 위험물은 그 자체가 불연성이면서 강산화성을 가져 가연물과 접촉·혼합되면 산화·발화를 일으킬 수 있어 가연물접촉주의 표시가 요구되는 것이며, 화기엄금(제2·4류 등)이나 물기엄금(제1류 알칼리금속과산화물·제3류 금수성물질)·충격주의(제1·5류 등)와 같은 다른 유별의 표시사항과는 구분된다. 정답은 ③이다.