[위험물산업기사 필기] 22년 4회차 시험지 PDF 다운로드

pOH = $-\log[\mathrm{OH^-}] = -\log(2\times10^{-5}) = 5-\log 2 \approx 5-0.30 = 4.70$

pH = 14 - pOH = $14-4.70 = 9.30$

따라서 정답은 9.3이다. 나머지 보기(11.3, 10.3, 8.3)는 로그값 계산이나 자릿수 처리를 잘못했을 때 나올 수 있는 값으로, [OH⁻]를 그대로 이용해 pH를 구하거나(→10.3 등) log2 값을 다르게 처리한 오답이다.

이온이나 원자의 전자 수 = (원자번호) − (이온의 전하)로 구한다.

$\mathrm{Mg}^{2+}$: 원자번호 12, 전자수 = 12−2 = 10
$\mathrm{O}^{2-}$: 원자번호 8, 전자수 = 8+2 = 10

두 이온 모두 전자 10개로 Ne과 같은 전자배치를 갖는 등전자(isoelectronic) 이온이므로 전자수가 서로 같다.

① Ne(10)과 $\mathrm{Cl^-}$(17+1=18)은 8개 차이, ③ F(9)와 Ne(10)은 1개 차이, ④ Na(11)와 $\mathrm{Cl^-}$(18)은 7개 차이로 모두 전자수가 다르다. 따라서 정답은 ②이다.

중화적정의 기본식 $N_1V_1=N_2V_2$를 적용한다.

$N_{NaOH}\times100\,\mathrm{mL} = 2.5\,N\times80\,\mathrm{mL}$

$N_{NaOH} = \dfrac{2.5\times80}{100} = 2\,N$

따라서 NaOH 수용액의 농도는 2N이다.

산성 용액을 희석하면 [H⁺]가 줄어들어 pH는 커지는 방향(중성 7 쪽)으로 이동한다. 단순 산술로는 $10^3$배 묽어졌으니 pH가 3만큼 증가해 pH=7이 되어야 할 것 같지만, 이는 물 자체의 자동이온화($[\mathrm{H^+}]=10^{-7}\,\mathrm{M}$)를 무시한 계산이다.

산을 아무리 희석해도 수용액의 [H⁺]는 물의 자체 이온화로 인한 최소값 $10^{-7}\,\mathrm{M}$보다 항상 크므로 pH는 절대 7 이상이 될 수 없으며, 극한으로 묽어질수록 7에 한없이 가까워지되 7보다는 항상 작다.

따라서 pH=4인 용액을 1,000배 희석하면 실제 pH는 $6 < \mathrm{pH} < 7$ 범위에 위치하며, ①②③처럼 단순 산술로 얻은 정수 pH는 물의 자체 이온화 기여를 무시한 오답이다.

열역학 제3법칙은 "절대영도(0K)에서 완전한 결정을 이루는 순수한 물질의 엔트로피는 0이다"라는 법칙으로, 문제의 설명과 정확히 일치한다.

제0법칙은 열평형(두 물체가 제3의 물체와 각각 열평형이면 서로도 열평형), 제1법칙은 에너지 보존(내부에너지 변화=열+일), 제2법칙은 자발적 변화에서 우주 전체 엔트로피가 증가한다는 법칙으로, 모두 절대영도에서의 엔트로피 값 자체를 규정하는 내용이 아니므로 해당하지 않는다.

NaOH(분자량 40)는 수산화이온(OH⁻)을 1개 내놓는 1가 염기이므로 당량수=몰수이고, 노르말농도(N)와 몰농도(M)가 같다.

몰수 = $\dfrac{1\,\mathrm{g}}{40\,\mathrm{g/mol}} = 0.025\,\mathrm{mol}$ (=0.025 eq)

$N = \dfrac{0.025\,\mathrm{eq}}{0.25\,\mathrm{L}} = 0.1\,N$

따라서 정답은 0.1N이다.

양쪽성 산화물은 산과도 반응하고 염기와도 반응하는 산화물로, Al₂O₃, ZnO, SnO, PbO 등이 대표적이다.

$\mathrm{Al_2O_3}$는 산과 반응해 $\mathrm{Al}^{3+}$ 염을 생성하고, 강염기와 반응해 알루민산이온($\mathrm{AlO_2^-}$)을 생성하므로 양쪽성 산화물에 해당한다.

$\mathrm{NO_2}$는 산성 산화물(비금속 산화물), $\mathrm{MgO}$와 $\mathrm{Na_2O}$는 각각 전형적인 염기성 산화물(금속 산화물)이므로 양쪽성에 해당하지 않는다.

당량 관계식 $N_1V_1=N_2V_2$를 적용한다.

$0.1\,N\times0.1\,\mathrm{mL} = N_2\times1000\,\mathrm{mL}$

$N_2 = \dfrac{0.1\times0.1}{1000} = 1\times10^{-5}\,N$

HCl은 1가산이므로 $[\mathrm{H^+}]=1\times10^{-5}\,\mathrm{M}$이며, 이 값은 물의 자체 이온화 농도($10^{-7}\,\mathrm{M}$)보다 충분히 크므로 근사적으로 $\mathrm{pH} = -\log(1\times10^{-5}) = 5$이다.

$\mathrm{H_2O}$의 산소는 전기음성도가 매우 커서 분자 사이에 강한 수소결합을 형성하지만, $\mathrm{H_2S}$의 황은 전기음성도가 상대적으로 작아 수소결합을 형성하지 못하고 약한 반데르발스 힘(분산력)만 작용한다.

수소결합은 분산력보다 훨씬 강한 분자간 인력이므로, 분자량이 더 작음에도(18 vs 34) $\mathrm{H_2O}$의 끓는점(100℃)이 $\mathrm{H_2S}$(약 −60℃)보다 훨씬 높다.

①은 오히려 $\mathrm{H_2O}$가 분자량이 더 작으므로 분산력만 고려하면 끓는점이 더 낮아야 하는 잘못된 근거이고, ③④는 두 물질 모두 공유결합 화합물로 이온결합과 무관하므로 틀린 설명이다.

같은 족의 할로젠화수소(HX)의 수용액 산성도는 H−X 결합의 세기(결합해리에너지)에 반비례한다. 할로젠의 원자반지름이 클수록 H−X 결합 길이가 길어져 결합이 약해지고 수소이온이 더 쉽게 해리되므로 산성이 강해진다.

결합세기는 $\mathrm{HF} > \mathrm{HCl} > \mathrm{HBr} > \mathrm{HI}$ 순으로 강하므로, 산성 세기는 반대로 $\mathrm{HI} > \mathrm{HBr} > \mathrm{HCl} > \mathrm{HF}$ 순이 된다.

따라서 네 물질 중 산성이 가장 강한 것은 결합이 가장 약한 HI이다. (HF는 강한 H−F 결합 때문에 오히려 수용액에서 약산으로 거동한다.)

할로젠화수소(HX)는 분자량이 커질수록 분산력이 커져 원칙적으로 끓는점이 $\mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI}$ 순으로 상승하는 경향을 보인다. 그러나 HF는 불소의 매우 큰 전기음성도로 인해 분자 사이에 강한 수소결합을 형성하여 이 경향에서 예외적으로 벗어난다.

그 결과 끓는점은 대략 $\mathrm{HF}(19.5℃) > \mathrm{HI}(-35℃) > \mathrm{HBr}(-67℃) > \mathrm{HCl}(-85℃)$ 순이 되어, 수소결합을 형성하는 HF가 네 물질 중 끓는점이 가장 높다.

물의 분자량은 18g/mol이므로 물 36g의 몰수는

$n = \dfrac{36\,\mathrm{g}}{18\,\mathrm{g/mol}} = 2\,\mathrm{mol}$

표준상태(STP, 0℃·1atm)에서 기체 1몰의 부피는 22.4L이므로, 생성되는 수증기의 부피는

$V = 2\,\mathrm{mol}\times22.4\,\mathrm{L/mol} = 44.8\,\mathrm{L}$

HCl, $\mathrm{H_2SO_4}$, $\mathrm{HNO_3}$는 수용액에서 거의 완전히 이온화하는 대표적인 강산이다.

반면 $\mathrm{H_2CO_3}$(탄산)는 물에 녹은 이산화탄소가 형성하는 산으로, 산해리상수가 매우 작아 이온화도가 낮은 전형적인 약산이다.

따라서 네 산 중 산성의 세기가 가장 약한 것은 $\mathrm{H_2CO_3}$이다.

HCl은 1가산이므로 이온화도 $\alpha=0.83$일 때 실제 수소이온 농도는

$[\mathrm{H^+}] = 0.1\,\mathrm{N}\times0.83 = 0.083\,\mathrm{M}$

$\mathrm{pH} = -\log(0.083) = -\log(8.3\times10^{-2}) = 2-\log 8.3 \approx 2-0.92 = 1.08$

따라서 정답은 1.08이다.

불꽃반응에서 노란색(황색) 불꽃은 나트륨(Na)의 특징적인 반응이다.

또한 질산은($\mathrm{AgNO_3}$) 용액을 넣었을 때 백색 침전($\mathrm{AgCl}$)을 생성하는 음이온은 염화이온($\mathrm{Cl^-}$)이다.

따라서 두 조건(노란색 불꽃 → Na⁺, 백색 침전 → Cl⁻)을 모두 만족하는 물질은 $\mathrm{NaCl}$이다.

①$\mathrm{NaOH}$, ③$\mathrm{Na_2SO_4}$는 Na는 있으나 Cl⁻이 없어 AgNO₃와 특유의 백색 침전을 만들지 않고, ④$\mathrm{KCl}$은 Cl⁻은 있으나 칼륨(K)의 불꽃반응은 보라색(청자색) 계열이므로 노란색 조건에 맞지 않는다.

이산화탄소 소화기는 고압으로 액화된 $\mathrm{CO_2}$를 저장하고 있다가 방출구를 통해 대기 중으로 방출하는데, 이 과정에서 압력이 급격히 낮아지며 단열팽창(줄-톰슨 효과)이 일어나 온도가 급강하한다.

이때 방출되는 $\mathrm{CO_2}$의 일부가 승화열을 빼앗기며 고체 상태로 응결되어 방출구 주변에 드라이아이스(고체 $\mathrm{CO_2}$)가 생성될 수 있다.

포스겐은 사염화탄소계 소화약제가 고온의 화염과 접촉·분해될 때 생성되는 물질로 CO₂ 소화기의 물리적 방출 과정과는 무관하며, 일산화탄소·수소가스 역시 CO₂ 자체의 단순 방출로는 생성될 이유가 없다.

물($\mathrm{H_2O}$)은 수소와 산소가 일정한 질량비(정비례 법칙)로 화학적으로 결합하여 생성된 화합물이며, 성분 원소가 화학결합 없이 물리적으로 섞여 있는 혼합물이 아니다. 혼합물은 성분물질의 비율이 일정하지 않고 각 성분이 원래의 성질을 그대로 유지하는 반면, 물은 수소·산소와는 전혀 다른 고유한 성질을 가진 화합물이다. 따라서 "물은 산소와 수소가 혼합되어 이루어진 물질이다"라는 설명은 틀렸다.

②산소($\mathrm{O_2}$)와 수은(Hg)은 한 종류의 원소로만 이루어진 단체(홑원소물질)가 맞고, ③염화나트륨(NaCl)은 Na와 Cl 두 원소가 결합한 화합물이 맞으며, ④산소($\mathrm{O_2}$)와 오존($\mathrm{O_3}$)은 같은 산소 원소로 이루어졌으나 분자 구조가 달라 성질이 다른 동소체 관계가 맞으므로 모두 옳은 설명이다. 따라서 틀린 것은 ①이다.

열을 가하면 부드러워져 성형이 가능하고 냉각하면 다시 굳는 성질(가역적 변화)을 갖는 수지는 열가소성 수지이다.

폴리염화비닐(PVC) 수지는 선형 사슬 구조의 고분자로, 가교결합 없이 사슬 간 인력만으로 결합되어 있어 가열-냉각을 반복해도 재성형이 가능한 대표적인 열가소성 수지이다.

반면 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지는 모두 가열 시 3차원 그물(가교) 구조를 형성하는 축합반응이 일어나 한 번 굳으면 다시 가열해도 녹거나 재성형되지 않는 열경화성 수지이므로 해당하지 않는다.

방사성 붕괴에서 α붕괴는 원자번호가 2 감소(질량수 4 감소), β붕괴는 원자번호가 1 증가(질량수 불변)한다.

${}^{235}_{92}\mathrm{U}\xrightarrow{\alpha}{}^{231}_{90}\mathrm{Th}\xrightarrow{\beta}{}^{231}_{91}\mathrm{Pa}\xrightarrow{\alpha}{}^{227}_{89}\mathrm{Ac}$

단계별 원자번호 변화: U(92) → (α, −2) → Th(90) → (β, +1) → Pa(91) → (α, −2) → Ac(89). 따라서 최종적으로 생성되는 Ac의 원자번호는 89이다.

$\mathrm{N_2}+3\mathrm{H_2}\rightarrow2\mathrm{NH_3}+22.1\,\mathrm{kcal}$ 반응은 열을 방출하는 발열반응이며, 반응물이 기체 4몰($\mathrm{N_2}$ 1몰+$\mathrm{H_2}$ 3몰)에서 생성물 기체 2몰($\mathrm{NH_3}$)로 몰수가 감소하는 반응이다.

르 샤틀리에의 원리에 따르면, 발열반응은 온도를 낮출수록 열을 내는 정반응(암모니아 생성) 쪽으로 평형이 이동하고, 기체의 몰수가 감소하는 반응은 압력을 높일수록 몰수가 작은 쪽인 정반응 방향으로 평형이 이동한다.

따라서 암모니아의 생성률을 극대화하려면 온도는 낮추고 압력은 높여야 한다. (다만 실제 하버-보슈 공정에서는 반응속도 확보를 위해 촉매를 사용하며 적당히 높은 온도와 고압을 절충하여 운전하지만, 이 문제는 평형 이동 방향에 대한 이론적 원리를 묻고 있으므로 저온·고압이 정답이다.)

정답은 ①번이다.

고체 가연물이 분말 형태로 되면 같은 질량이라도 입자 하나하나의 표면적이 커져 전체적으로 공기(산소)와 접촉하는 계면 면적이 크게 넓어진다. 연소는 가연물 표면에서 산소와 반응하며 진행되므로, 접촉 면적이 넓을수록 반응이 빠르게 진행되어 화재위험성이 커진다. 이는 분진폭발이 일어나는 근본 원리와도 같다.

②는 틀리다. 분말 상태에서는 입자 사이에 공기층이 형성되어 오히려 열전도율이 낮아지는 경향이 있다.

③은 틀리다. 연소는 발열반응이며 흡열반응이 아니다.

④는 틀리다. 활성화에너지는 물질의 화학적 성질에 따라 정해지는 고유값으로 입자 크기(형태)와는 무관하다.

정답은 ①번(12.2)이다.

위험물안전관리에 관한 세부기준의 스프링클러설비 방사밀도 기준은 살수기준면적과 인화점(38℃ 기준)에 따라 다음과 같이 구분된다.

$279m^2 \text{ 미만}: 38^\circ C \text{ 미만 } 16.3,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 12.2\ (L/m^2\cdot\text{min})$
$279 \sim 372m^2: 38^\circ C \text{ 미만 } 15.5,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 11.8$
$372 \sim 465m^2: 38^\circ C \text{ 미만 } 13.9,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 9.8$
$465m^2 \text{ 이상}: 38^\circ C \text{ 미만 } 12.2,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 8.1$

문제의 살수기준면적 250㎡는 279㎡ 미만 구간에 해당하고, 인화점이 38℃ 이상이므로 방사밀도는 12.2L/㎡·분 이상이어야 한다. 13.9, 15.5, 16.3은 각각 다른 면적 구간 또는 인화점 38℃ 미만 조건에 해당하는 값이므로 틀리다.

정답은 ④번(과산화칼륨)이다.

과산화칼륨($K_2O_2$)은 제1류 위험물 중 무기과산화물로, 분자 자체에 산소를 포함하고 있어 산소 차단(질식)을 원리로 하는 불활성가스소화설비로는 소화 효과를 기대할 수 없다. 오히려 물과 접촉하면 발열하며 산소를 방출해 위험성이 커지므로 마른모래 등으로 피복소화 해야 한다.

①③ 톨루엔, 고형 알코올은 제4류 위험물 성질의 가연물로 불활성가스에 의한 질식소화가 유효하다.

② 동식물유류도 제4류 위험물로 불활성가스소화설비 적응이 가능하다.

정답은 ③번(수소)이다.

칼슘은 제3류 위험물(금수성물질)에 속하는 활성이 큰 금속으로, 물뿐 아니라 묽은 산과도 반응하며 수소 기체를 발생시킨다.

$Ca + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2\uparrow$

①② 산소, 질소는 이 반응의 생성물이 아니다.

④ 수산화칼슘은 칼슘이 물과 반응할 때 생기는 고체성 물질이며 기체도 아니고, 질산과의 반응 생성물도 아니므로 틀리다.

정답은 ③번(2.1)이다.

위험물제조소등의 전역방출방식 불활성가스(이산화탄소)소화설비에서 분사헤드의 방사압력은 고압식의 경우 2.1MPa 이상, 저압식의 경우 1.05MPa 이상으로 규정되어 있다. 문제는 고압식을 묻고 있으므로 2.1MPa이 정답이다.

①의 1.05는 저압식 기준값이고, ②·④의 1.7, 2.6은 해당 법령상 규정된 기준값이 아니다.

정답은 ②번(질소)이다.

위험물안전관리법령(세부기준)상 분말소화설비의 가압용가스 및 축압용가스로 사용하도록 규정된 대표 가스는 질소가스이며, 소화약제 1kg당 필요한 가스량 등 세부 기준도 질소가스를 기준으로 규정하고 있다.

①·④ 헬륨, 아르곤은 관련 법령에 규정되어 있지 않은 불활성가스이다.

③ 이산화탄소는 일부 조건에서 병행 사용이 규정되어 있으나, 가압용·축압용에 공통으로 사용하도록 정한 기준 가스는 질소가스이다.

정답은 ④번(시멘트 분말)이다.

분진폭발은 가연성 고체가 미세한 분말로 공기 중에 부유하면서 넓어진 표면적을 통해 급격히 산화(연소)하는 현상으로, 가연성 물질에서만 일어난다. 알루미늄 분말(가연성 금속분), 석탄, 밀가루는 모두 가연성 유기물 또는 금속분으로 분진폭발성이 있다.

반면 시멘트 분말은 규산칼슘 등 무기 불연성 성분으로 구성되어 있어 산화(연소)반응 자체가 일어나지 않으므로 분진폭발 위험성이 가장 낮다.

정답은 ④번(제5류 위험물, 제6류 위험물)이다.

위험물안전관리법 시행규칙의 소화설비 적응성 표에서 옥내소화전설비와 같은 물계 소화설비는 제5류(자기반응성물질), 제6류(산화성액체) 위험물에는 제외 조건 없이 전면적으로 적응성이 인정된다.

반면 제1류는 알칼리금속의 과산화물등을 제외한 부분에만, 제2류는 철분·금속분·마그네슘등을 제외한 부분에만, 제3류는 금수성물질을 제외한 부분에만 조건부로 적응성이 있으며, 제4류(인화성액체)는 물계 소화설비 사용 시 화재가 확대될 위험이 있어 적응성이 인정되지 않는다.

따라서 제4류가 포함된 ①②, 조건부인 제3류가 포함된 ③은 옳지 않고, 예외 없이 전면 적응되는 제5류·제6류를 짝지은 ④가 정답이다.

정답은 ②번(황색)이다.

소화기의 적응화재 표시색은 일반화재(A급) 백색, 유류화재(B급) 황색, 전기화재(C급) 청색으로 구분되며(금속화재 D급은 별도 표시), 유류 화재 적응성을 나타내는 색은 황색이다.

정답은 ②번(Cl)이다.

할론소화약제의 명명법(할론 넘버)은 자리 순서대로 C, F, Cl, Br, I의 개수를 나타낸다. Halon 1301은 C 1개, F 3개, Cl 0개, Br 1개로 구성된 $CF_3Br$(브로모트리플루오로메탄)이며, 염소(Cl)는 포함되어 있지 않다.

정답은 ②번($Na_2SO_4$)이다.

분말소화약제의 주성분은 제1종 $NaHCO_3$(탄산수소나트륨), 제2종 $KHCO_3$(탄산수소칼륨), 제3종 $NH_4H_2PO_4$(제1인산암모늄), 제4종 $KHCO_3+(NH_2)_2CO$(탄산수소칼륨+요소)이다.

$Na_2SO_4$(황산나트륨)는 분말소화약제의 주성분으로 사용되지 않으므로 정답이다.

정답은 ③번(마른 모래)이다.

과산화나트륨($Na_2O_2$)은 제1류 위험물 중 무기과산화물로서 물과 격렬히 반응하여 발열하면서 산소를 방출하므로, 물 및 수계 소화약제인 포소화약제 사용은 금지된다. 할로젠화합물 소화약제 역시 무기과산화물 화재에는 적응성이 없다.

이러한 금수성 물질의 화재는 마른 모래나 팽창질석·팽창진주암 등으로 피복하여 질식소화 해야 하므로 마른 모래가 가장 적절하다.

정답은 ①번이다.

수성막포(AFFF)는 유류 표면에 얇은 수용액 막을 형성해 질식소화 효과를 내는 소화약제인데, 알코올과 같이 수용성(친수성)인 가연물은 포 속의 수분을 흡수·희석시켜 포막을 파괴(소포)해 버린다. 따라서 일반 수성막포로는 알코올 화재에 소화 효과를 낼 수 없고, 내알코올포(알코올형포)를 사용해야 한다.

②③④는 알코올 화재에 수성막포가 효과 없는 이유로 타당하지 않다.

정답은 ③번(증발연소)이다.

휘발유, 등유와 같은 제4류 위험물(인화성 액체)은 가열되면 액체 표면에서 가연성 증기가 발생하고, 이 증기가 공기와 혼합되어 연소하는 증발연소 형태를 나타낸다.

표면연소는 목탄·코크스 등, 분해연소는 목재·석탄·종이 등, 자기연소는 니트로글리세린 등 제5류 위험물의 대표적 연소형태이므로 해당하지 않는다.

정답은 ②번(2대, 10인)이다.

위험물안전관리법 시행령상 제조소등에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량 합계에 따른 자체소방대의 화학소방자동차·자체소방대원 기준은 다음과 같다.

$12만 배 \text{ 미만}: 1\text{대}, 5\text{인}$
$12만 \sim 24만 \text{ 배 미만}: 2\text{대}, 10\text{인}$
$24만 \sim 48만 \text{ 배 미만}: 3\text{대}, 15\text{인}$
$48만 \text{ 배 이상}: 4\text{대}, 20\text{인}$

지정수량 15만 배는 12만 배 이상 24만 배 미만 구간에 해당하므로 화학소방자동차 2대, 자체소방대원 10인이 필요하다.

정답은 ①번(기화가 잘 될 것)이다.

포소화약제가 질식효과를 발휘하려면 화재면을 신속히 덮을 수 있도록 유동성이 좋아야 하고, 가연물 표면에 부착성이 좋아야 하며, 열과 바람에 잘 견디고 응집성·안정성이 있어야 오랫동안 질식막을 유지할 수 있다.

반대로 포가 쉽게 기화(소포)되어 버리면 거품막이 빠르게 파괴되어 질식효과를 상실하므로, "기화가 잘 될 것"은 포가 갖추어야 할 성질이 아니라 오히려 피해야 할 성질이다.

정답은 ②번(무취이다)이다.

벤젠과 톨루엔은 모두 물에 잘 녹지 않는 비수용성 물질이고, 휘발성이 강한 무색 액체이며, 증기비중이 공기(1)보다 훨씬 크다(벤젠 약 2.7, 톨루엔 약 3.1).

다만 두 물질 모두 방향족 탄화수소 특유의 냄새를 가지고 있어 "무취"라는 설명은 옳지 않으므로 ②가 공통된 성질이 아닌 것이다.

정답은 ③번이다.

소화기는 적응화재에 맞게 선택하고, 바람을 등지고 화점에 접근하여 좌우로 비질하듯 골고루 약제를 방사하는 것이 올바른 사용법이다. 화점과 너무 먼 거리에서 사용하면 약제가 화점까지 도달하지 못하거나 유효 농도로 방사되지 않아 소화 효과가 떨어지므로, 실제로는 화점에 충분히 접근하여 사용해야 한다.

따라서 "먼 거리에서 사용할 것"이라는 설명은 올바른 사용법과 거리가 멀다.

정답은 ④번(ⓐ, ⓑ, ⓓ)이다.

분말소화약제의 주성분은 탄산수소나트륨($NaHCO_3$, 제1종), 탄산수소칼륨($KHCO_3$, 제2종), 제1인산암모늄($NH_4H_2PO_4$, 제3종) 등이다.

황산구리($CuSO_4$)는 분말소화약제의 성분이 아니므로 ⓒ는 제외되고, ⓐ, ⓑ, ⓓ만 분말소화약제로 사용될 수 있다.

정답은 ④번($C_6H_4(CH_3)_2$ - 수조)이다.

$C_6H_4(CH_3)_2$는 자일렌(크실렌)으로 제4류 위험물(인화성 액체, 비수용성)이다. 비수용성 유류 화재에 물(수조)을 사용하면 물보다 가벼운 유류가 물 위에 떠서 연소면이 확대되거나 넘쳐 흐르며 화재가 오히려 확산될 위험이 있어 소화 효과가 가장 낮다.

① 트리에틸알루미늄($(C_2H_5)_3Al$)은 제3류 금수성물질로 물 사용이 금지되며, 팽창질석으로 피복소화하는 것이 적절하다.

② 디에틸에테르($C_2H_5OC_2H_5$)는 제4류 특수인화물로 $CO_2$에 의한 질식소화가 적절하다.

③ 피크르산($C_6H_2(NO_2)_3OH$)은 제5류 자기반응성물질로, 자체에 산소를 함유해 질식소화가 어려우므로 다량의 물(수조)로 냉각소화하는 것이 적절하다.

과산화초산($CH_3COOOH$)은 상온에서 액체 상태인 유기과산화물로, 녹는점이 약 0℃ 부근으로 매우 낮다.

인화점은 약 40℃ 내외, 끓는점은 약 105℃, 발화점(자연발화온도)은 이보다 훨씬 높은 200℃ 이상 수준으로 알려져 있다.

따라서 인화점·발화점·끓는점은 모두 상온보다 높은 값을 가지는 반면, 녹는점만 상온 부근에 위치하므로 네 온도 중 가장 낮은 값은 녹는점이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표4(제조소의 위치·구조 및 설비 기준)는 아세트알데히드등(아세트알데히드, 산화프로필렌 등)을 취급하는 설비를 은(Ag)·수은(Hg)·동(Cu)·마그네슘(Mg) 또는 이들을 성분으로 하는 합금으로 만들지 못하도록 규정한다.

이는 이들 금속이 산화프로필렌 등과 반응하여 충격에 민감한 폭발성 금속 아세틸라이드를 생성하기 때문이다.

보기 중 금(Au)은 이 규제 대상 금속 목록에 포함되지 않으므로, 사용할 수 없는 금속에 해당하지 않는 것은 금이다.

과산화수소($H_2O_2$, 제6류 위험물)는 햇빛(자외선)을 받으면 서서히 분해되어 산소를 발생시키므로 갈색병에 보관한다 — 이 설명은 옳다.

분해 속도를 늦추기 위해 인산, 요산 등의 안정제를 소량 첨가하는 것도 실제 취급 방법이다 — 옳다.

그러나 저장 용기는 완전히 밀전(밀폐)해서는 안 되며, 분해로 발생하는 산소가 내부에 축적되어 압력이 상승, 용기가 파열할 위험이 있으므로 작은 구멍이 뚫린 마개를 사용해 통기가 되도록 해야 한다. 따라서 '마개를 완전히 막아 공기가 통하지 않도록 한다'는 설명은 옳지 않다.

농도가 약 60% 이상인 고농도 과산화수소는 그 자체만으로도 폭발할 위험이 있다는 설명은 옳다.

따라서 옳지 않은 것은 ③이다.

위험물안전관리법 제11조 및 그 시행규칙에 따라, 제조소등의 관계인은 해당 제조소등의 용도를 폐지한 때에는 용도폐지일로부터 14일 이내에 행정안전부령으로 정하는 바에 따라 완공검사필증을 첨부하여 시·도지사에게 신고하여야 한다.

따라서 정답은 14일이다.

황(S)은 물에 녹지 않고 반응성도 낮아 물과 접촉해도 특별한 위험이 없다.

다이크로뮴산칼륨($K_2Cr_2O_7$, 제1류 위험물)은 물에 단순히 용해될 뿐 격렬한 발열 반응을 일으키지 않는다.

질산암모늄($NH_4NO_3$)은 물에 녹을 때 오히려 흡열 반응을 일으켜 온도가 낮아진다.

반면 과산화나트륨($Na_2O_2$, 제1류 위험물 중 무기과산화물)은 물과 접촉하면 격렬히 발열하며 수산화나트륨과 산소를 발생시킨다.

$2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2$

발생하는 산소와 반응열이 주변 가연물과 결합하면 화재·폭발로 이어질 수 있으므로, 네 물질 중 물과 접촉했을 때 위험성이 가장 큰 것은 과산화나트륨이다.

경유는 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 제4류 위험물 중 제2석유류에 해당한다.

경유는 비수용성 액체이므로 제2석유류의 비수용성 기준 지정수량인 1,000L가 적용된다(참고로 수용성 제2석유류의 지정수량은 2,000L이다).

따라서 옳은 짝은 '제2석유류 - 1,000L'이다.

인화칼슘($Ca_3P_2$, 제3류 위험물)은 물과 반응하여 수산화칼슘과 함께 맹독성·가연성 기체인 포스핀(인화수소, $PH_3$)을 발생시킨다.

$Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3$

따라서 발생하는 기체는 포스핀이다.

이황화탄소($CS_2$)는 물보다 무겁고 물에 녹지 않으며 인화점이 매우 낮아, 가연성 증기 발생을 억제하기 위해 물속에 저장한다 — 옳은 연결이다.

황린 역시 공기 중 자연발화성이 강해 물속에 저장한다 — 옳은 연결이다.

금속나트륨은 물과 격렬히 반응하므로 물이 아닌 등유(석유) 속에 저장한다 — 옳은 연결이다.

그러나 인화칼슘($Ca_3P_2$)은 물과 반응하여 포스핀($PH_3$)을 발생시키는 물질이므로 물을 보호액으로 사용할 수 없고, 습기를 피해 건조한 곳에 밀폐 저장해야 한다.

따라서 잘못된 연결은 '인화칼슘 - 물'이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표6(옥외탱크저장소의 위치·구조 및 설비 기준)은 이황화탄소의 옥외저장탱크에 대해 별도의 특례를 두고 있다.

이황화탄소는 인화점이 매우 낮고 독성 증기를 발생시키므로, 벽 및 바닥의 두께를 0.2m 이상으로 하고 누수가 되지 않는 철근콘크리트 구조의 수조 안에 탱크를 넣어 보관하도록 하여, 수조의 물로 가연성 증기의 누출·확산을 차단한다.

따라서 정답은 '0.2, 수조'이다.

탄화망간($Mn_3C$)은 물과 반응하여 수산화망간과 함께 메테인($CH_4$)과 수소($H_2$)를 동시에 발생시킨다.

$Mn_3C + 6H_2O \rightarrow 3Mn(OH)_2 + CH_4 + H_2$

이에 비해 탄화칼륨($K_2C_2$)과 탄화마그네슘($MgC_2$)은 물과 반응하여 아세틸렌($C_2H_2$)만을 발생시키고, 탄화베릴륨($Be_2C$)은 메테인만을 발생시킨다.

따라서 메테인과 수소를 함께 발생시키는 것은 $Mn_3C$이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표13(주유취급소의 위치·구조 및 설비 기준)에 따르면, 주유공지·급유공지의 바닥은 주위 지면보다 낮지 않게(즉, 높거나 같게) 설치하고, 표면에는 적당한 경사를 두어 배수구·집유설비 및 유분리장치를 설치함으로써 누출된 위험물이 공지 밖으로 흘러나가지 않도록 하여야 한다.

따라서 '주위 지면보다 낮게 시공할 것'이라는 설명은 실제 기준과 반대이므로 옳지 않다.

표면 경사 확보, 배수구·집유설비 설치, 유분리장치 설치는 모두 실제 기준에 부합하는 옳은 설명이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표18(위험물의 취급 기준) 중 소비에 관한 기준에 따르면, 열처리 작업과 담금질 작업은 위험물이 위험한 온도에 이르지 않도록 하면서 실시해야 하고, 분사도장 작업은 방화상 유효한 격벽 등으로 구획된 안전한 장소에서 실시해야 한다 — 모두 옳은 설명이다.

그러나 버너를 사용하는 작업에 대한 기준은 '버너의 역화를 방지하고 위험물이 넘치지 않도록 할 것'이며, 보기의 '버너의 역화를 유지하고'라는 설명은 기준과 정반대이므로 옳지 않다.

따라서 옳지 않은 것은 ④이다.

자기반응성 물질은 제5류 위험물로, 분자 내에 산소를 함유하여 외부의 산소 공급 없이도 자기연소·폭발할 수 있는 물질(니트로화합물, 니트로소화합물, 아조화합물, 질산에스터류 등)을 말한다.

피크린산(피크르산, 트리니트로페놀)은 니트로화합물로서 제5류 자기반응성 물질에 해당한다.

적린과 철분은 제2류 가연성고체이고, 메틸에틸케톤은 제4류 인화성액체(제1석유류)이므로 자기반응성 물질이 아니다.

따라서 정답은 피크린산이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표10(이동탱크저장소의 위치·구조 및 설비 기준)에 따라, 이동저장탱크의 내부에는 4,000L 이하마다 3.2mm 이상의 강철판 등으로 칸막이를 설치하여야 한다.

탱크 용량이 19,000L인 경우, 각 구획의 용량을 4,000L 이하로 유지하려면 필요한 최소 구획 수는 다음과 같다.

$\dfrac{19000}{4000} = 4.75 \Rightarrow 5\text{개 구획 필요}$

구획이 5개이면 이를 나누는 칸막이의 개수는 구획 수보다 1개 적으므로 $5 - 1 = 4$개이다.

따라서 설치해야 하는 칸막이의 최소 개수는 4개이다.

나이트로셀룰로스는 건조 상태에서 자연발화 위험이 있어 알코올(또는 물)로 습윤시켜 저장한다 — 옳은 연결이다.

금속칼륨은 물과 격렬히 반응하므로 등유(석유) 속에 저장한다 — 옳은 연결이다.

황린은 공기 중 자연발화성이 있어 물속에 저장한다 — 옳은 연결이다.

그러나 이황화탄소는 물보다 무겁고 물에 녹지 않는 성질을 이용해 물속에 저장하는 것이 표준이며, 알코올을 보호액으로 사용하지 않는다.

따라서 잘못된 연결은 '이황화탄소 - 알코올'이다.

산화프로필렌은 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 수은(Hg) 등의 금속이나 그 합금과 접촉하면 반응하여 충격에 민감한 폭발성 금속 아세틸라이드(아세틸리드)를 생성한다.

이 때문에 위험물안전관리법 시행규칙 별표4에서도 이들 금속을 산화프로필렌 등을 취급하는 설비의 재질로 사용하지 못하도록 규정하고 있다.

이황화탄소, 아이소프로필알코올, 아세톤은 구리·마그네슘과 특별히 반응하여 아세틸라이드를 생성하지 않는다.

따라서 정답은 산화프로필렌이다.

아세톤 150톤을 비중 0.79 기준으로 부피로 환산하면 다음과 같다.

$V = \dfrac{150{,}000\,kg}{0.79\,kg/L} \approx 189{,}873\,L$

아세톤은 제4류 위험물 중 수용성 제1석유류로 지정수량이 400L이므로, 지정수량의 배수는 다음과 같다.

$\dfrac{189{,}873}{400} \approx 474.7\text{배}$

위험물안전관리법 시행규칙 별표6에 따른 옥외탱크저장소의 보유공지 기준상, 지정수량의 500배 이하인 경우 보유공지는 3m 이상이면 된다. 계산된 배수(약 474.7배)는 500배 이하 구간에 해당하므로 확보해야 하는 보유공지의 너비는 3m 이상이다.

황(S)은 제2류 위험물인 가연성 고체로서 그 자체가 타는 물질이며 산화제로 작용하지 않으므로, '산화제로 작용한다'는 설명은 옳지 않다.

황은 물과 알코올에는 거의 녹지 않고 이황화탄소에 잘 녹는 특성이 있으므로, '유기용제·알코올·물에 대한 용해도가 매우 높다'는 설명도 옳지 않다.

황은 결정 구조에 따라 사방황(사방정계), 단사황, 고무상황 등 여러 동소체가 존재하므로, 이 설명은 옳다.

황은 전기 절연체(부도체)이며, 분말 상태에서는 마찰에 의한 정전기 축적으로 분진폭발 위험이 있으므로, '전기를 잘 통하는 도체'라는 설명은 옳지 않다.

따라서 옳은 설명은 ③이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표4(제조소의 위치·구조 및 설비 기준)에서 위험물을 취급하는 기계·기구 등의 설비는 위험물이 새거나 넘치거나 비산하지 않는 구조로 해야 한다는 것, 온도변화가 발생하는 설비에 온도측정장치를 설치해야 한다는 것, 정전기 발생 우려가 있는 설비에는 이를 유효하게 제거하는 설비를 설치해야 한다는 것은 모두 실제 설치 기준에 부합한다.

그러나 '지진·풍압·지반침하·온도변화에 안전한 구조의 지지물에 설치'하는 기준은 배관을 지상에 설치하는 경우에 적용되는 규정이다. 배관을 지하에 매설하는 경우에는 지지물이 아니라 부식 방지 피복·전기적 부식방지조치·되메우기 전 수압시험 등 별도의 매설 기준이 적용된다.

따라서 '스테인리스관을 지하에 설치하는 경우 지진 등에 안전한 구조의 지지물을 설치한다'는 설명은 지상 설치 배관의 기준을 지하 매설 배관에 잘못 적용한 것으로 옳지 않다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표19(위험물의 운반에 관한 기준)의 혼재 기준은 지정수량의 1/10 이하인 소량의 위험물에는 적용하지 않지만, 이 문제처럼 지정수량의 10배에 해당하는 다량의 위험물을 운반할 때는 혼재 기준표가 그대로 적용된다.

혼재 기준표상 서로 혼재할 수 있는 조합은 제1류+제6류, 제2류+제4류, 제2류+제5류, 제3류+제4류, 제4류+제5류(및 그 역의 조합)뿐이다.

이에 따르면 제1류와 제2류, 제2류와 제3류, 제3류와 제5류는 혼재 기준표에 없는 조합이므로 혼재할 수 없다.

반면 제4류 위험물과 제5류 위험물은 혼재 기준표에 명시된 조합으로 서로 혼재가 가능하다.

따라서 정답은 '제4류 위험물과 제5류 위험물'이다.