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[위험물산업기사 필기] 22년 4회차
위험물산업기사 필기 기출문제

22년 4회차

총 60문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
위험물산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

22년 4회차

60문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1

어떤 수용액의 수산화이온 농도가 [OH]=2×105[\mathrm{OH}^-] = 2 \times 10^{-5}M로 측정되었다. 이 용액의 pH는 얼마인가?

1

11.3

2

10.3

3

9.3

4

8.3

정답 및 해설

pOH = log[OH]=log(2×105)=5log250.30=4.70-\log[\mathrm{OH^-}] = -\log(2\times10^{-5}) = 5-\log 2 \approx 5-0.30 = 4.70 pH = 14 - pOH = 144.70=9.3014-4.70 = 9.30 따라서 이 용액의 pH는 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.

문제 2

황산(H2SO4\mathrm{H_2SO_4}) 588g을 사용하여 2M 용액을 제조할 경우, 그 부피는 몇 mL인가?

1

1,500

2

3,000

3

6,000

4

12,000

정답 및 해설

필요한 용액의 부피는 3,000mL이다.

황산(H₂SO₄)의 분자량을 구하면
1×2+32+16×4=981\times2+32+16\times4=98
이 된다.

이를 바탕으로 588g에 해당하는 몰수를 계산하면
n=588g98g/mol=6moln=\dfrac{588\,\text{g}}{98\,\text{g/mol}}=6\,\text{mol}
이다.

몰농도의 정의 M=nV(L)M=\dfrac{n}{V(\text{L})}를 적용하여 2M 용액을 만드는 데 필요한 부피를 구하면
V=6mol2mol/L=3L=3,000mLV=\dfrac{6\,\text{mol}}{2\,\text{mol/L}}=3\,\text{L}=3{,}000\,\text{mL}
가 된다.

1,500mL는 황산이 2가산이라는 점을 몰농도와 혼동해 노르말농도(4N)로 나눈 경우, 6,000mL는 농도를 반영하지 않고 몰수 6을 그대로 L로 본 경우, 12,000mL는 몰수를 농도로 나누지 않고 곱한 경우(6×2=12L)에 나오는 값으로 모두 오답이다.

문제 3

0℃, 일정 압력 조건에서 물 1L에 이산화탄소 10.8g이 녹아 있는 탄산음료가 있다. 같은 온도에서 압력을 1/4로 낮출 때, 밖으로 방출되는 이산화탄소의 질량은 몇 g인지 구하시오.

1

2.7

2

5.4

3

8.1

4

10.8

정답 및 해설

기체의 용해도(헨리의 법칙)는 일정 온도에서 압력에 비례한다. 처음 압력 P에서 물 1L에 녹아있는 CO2\mathrm{CO_2} 가 10.8g이므로, 압력이 14\frac{1}{4} 로 낮아지면 새로운 평형에서 녹아있을 수 있는 양은
10.8×14=2.7g10.8 \times \frac{1}{4} = 2.7\,\mathrm{g}

따라서 밖으로 방출되는 CO2\mathrm{CO_2} 의 질량은
10.82.7=8.1g10.8 - 2.7 = 8.1\,\mathrm{g}

밖으로 방출되는 이산화탄소의 질량은 8.1g이다. 2.7과 5.4는 방출량 계산 과정에서 착오한 값이고, 10.8은 녹아있던 양 전부가 빠져나간다고 오인한 경우로, 압력이 0이 된 것이 아니라 1/4로 낮아졌을 뿐이므로 틀리다.

문제 4

알칼리금속이 다른 금속 원소들보다 반응성이 큰 까닭과 가장 관계가 깊은 것은?

1

원자량이 작기 때문이다.

2

물에 대한 용해도가 크기 때문이다.

3

이온화 에너지 값이 작기 때문이다.

4

열과 전기의 전도성이 크기 때문이다.

정답 및 해설

정답: 이온화 에너지 값이 작기 때문이다.

알칼리금속(Li, Na, K 등)은 최외각에 전자 1개만 가지고 있어 이를 잃고 안정한 양이온이 되려는 경향이 강하다. 이온화 에너지가 작을수록 전자를 쉽게 내놓을 수 있으므로 화학반응성(산화되기 쉬운 정도)이 커진다.

원자량은 같은 알칼리금속 안에서도 Li(7)부터 Cs(133)까지 크게 다르면서 아래로 갈수록 반응성이 오히려 커지므로 반응성의 원인이 될 수 없고, 열·전기 전도성이 큰 것은 자유전자를 가진 금속의 공통된 물리적 성질일 뿐이며, 물에 대한 용해도 역시 반응성과 직접적 인과관계가 없다.

문제 5

다음 중 염기성 산화물에 해당하는 물질로 옳은 것은?

1

이산화탄소

2

산화나트륨

3

이산화규소

4

이산화황

정답 및 해설

염기성 산화물에 해당하는 것은 산화나트륨이다.

금속 산화물은 일반적으로 염기성 산화물이고, 비금속 산화물은 산성 산화물이다.

산화나트륨(Na2O\mathrm{Na_2O})은 물과 반응해 수산화나트륨을 생성하는 대표적인 염기성 산화물이다.
Na2O+H2O2NaOH\mathrm{Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH}

이산화탄소(CO2\mathrm{CO_2}), 이산화규소(SiO2\mathrm{SiO_2}), 이산화황(SO2\mathrm{SO_2})은 모두 비금속 산화물로서 물과 반응하면 산을 생성하는 산성 산화물이다.

따라서 염기성 산화물에 해당하는 것은 산화나트륨이다.

문제 6

고체 유기물질을 정제하는 과정에서, 이 물질이 순물질인지 확인하기 위한 조사 방법으로 가장 적절한 것은?

1

육안 관찰

2

녹는점 측정

3

광학현미경 분석

4

전도도 측정

정답 및 해설

순물질인지 확인하기 위한 조사 방법으로 가장 적절한 것은 녹는점 측정이다.

순물질은 일정한 녹는점(융점)을 가져서, 가열 시 고체가 액체로 상전이되는 동안 온도가 좁은 범위에서 일정하게 유지되는 구간이 뚜렷하게 나타난다. 반면 불순물이 섞인 혼합물은 녹는점이 낮아짐과 동시에 녹는 범위가 넓어지므로, 녹는점 측정은 순물질 여부를 판별하는 대표적인 물리적 방법이다.

  • 육안 관찰 — 색·형태만으로는 순도를 판정할 수 없다.
  • 광학현미경 분석 — 결정 형태 관찰에 그쳐 정량적 순도 근거가 되지 못한다.
  • 전도도 측정 — 이온성 불순물 검출에는 쓰이나 유기물질의 순도 판정 수단으로는 적합하지 않다.
문제 7

다음 물질 중 물에 대한 용해도가 가장 큰 것은?

1

다이에틸에터

2

글리세린

3

벤젠

4

톨루엔

정답 및 해설

글리세린(C3H5(OH)3\mathrm{C_3H_5(OH)_3})은 하이드록시기(-OH)를 3개 가진 다가알코올로, 물 분자와 다수의 수소결합을 형성하여 모든 비율로 섞이는(무한 용해) 성질을 가진다.

다이에틸에터는 물 100g당 약 6~7g 정도만 녹는 제한적 용해도를 가지며, 벤젠과 톨루엔은 무극성 방향족 탄화수소로 물과 거의 섞이지 않는다. 따라서 극성이 크고 수소결합 자리가 많은 글리세린의 용해도가 가장 크다.

문제 8

다음 중 전리도가 가장 커지는 경우에 해당하는 것은?

1

농도와 온도가 모두 일정하게 유지될 때

2

농도가 짙고 온도가 높아질수록

3

농도가 옅고 온도가 높아질수록

4

농도가 짙고 온도가 낮아질수록

정답 및 해설

전리도(이온화도)는 전해질이 이온으로 분리되는 정도를 나타내며, 일반적으로 용액의 농도가 옅을수록(묽을수록), 온도가 높을수록 커진다. 농도가 낮으면 이온들이 서로 재결합할 확률이 줄고, 온도가 높으면 분자·이온의 운동에너지가 커져 해리가 촉진되기 때문이다. 농도·온도가 일정하면 전리도도 그 상태로 유지될 뿐 더 커지지 않으므로 옳지 않다. 농도가 짙으면 오히려 전리도는 작아지므로 옳지 않다. 온도가 낮아지면 전리도는 작아지므로 옳지 않다. 따라서 전리도가 가장 커지는 경우는 농도가 옅고 온도가 높아질 때이다.

문제 9

대기오염을 일으키고 산성비의 원인이 되는 동시에 광화학 스모그 현상을 유발하는 주요 원인 물질은?

1

프레온 가스

2

질소산화물

3

할로젠화수소

4

중금속물질

정답 및 해설

질소산화물(NOx)은 자동차 배기가스나 고온 연소 과정에서 발생하며, 대기 중 수분과 반응해 질산( HNO3\mathrm{HNO_3} )을 생성하여 산성비의 원인이 되고, 동시에 휘발성유기화합물(VOCs)과 함께 자외선을 받아 오존·PAN 등을 만드는 광화학 스모그의 핵심 원인물질이다. 프레온가스(CFC)는 성층권 오존층 파괴가 주된 문제이고, 할로젠화수소는 국지적 부식성·자극성 가스이며, 중금속물질은 산성비·광화학 스모그의 직접 원인이 아니다. 따라서 대기오염과 산성비, 광화학 스모그를 유발하는 주요 원인 물질은 질소산화물이다.

문제 10

대기압 조건에서 마개가 열린 실린더 안에 있는 기체 1g을 20℃에서 120℃까지 가열할 때, 이 기체가 흡수하는 열량은 몇 cal인가?(단, 기체의 비열은 4.97cal/g·℃이다)

1

97

2

100

3

497

4

760

정답 및 해설

이 기체가 흡수하는 열량은 497cal이다.

열량 공식 Q=mcΔTQ = mc\Delta T를 적용한다. 실린더 마개가 열려 있어 기체가 자유로이 팽창하므로 압력은 대기압으로 일정하게 유지된 상태(정압 과정)에서 가열이 이루어진다.

질량 m=1gm=1\text{g}, 비열 c=4.97 cal/(g ⁣C)c=4.97\ \mathrm{cal/(g\cdot ^{\circ}\!C)}, 온도변화 ΔT=12020=100C\Delta T = 120-20 = 100^{\circ}\mathrm{C}이므로
Q=1×4.97×100=497 calQ = 1 \times 4.97 \times 100 = 497\ \mathrm{cal}

따라서 이 기체가 흡수하는 열량은 497cal이다. 97, 100, 760은 온도차나 비열 값을 빠뜨리거나 다르게 대입한 계산 오류의 결과값에 해당한다.

문제 11

다이아몬드를 이루는 화학결합의 종류는 무엇인가?

1

금속결합

2

이온결합

3

공유결합

4

반데르발스 결합

정답 및 해설

다이아몬드는 탄소 원자 각각이 인접한 4개의 탄소 원자와 sp3sp^3 혼성으로 전자쌍을 공유하며 정사면체 구조의 그물형 결정을 이루는 물질로, 원자 사이의 결합은 전형적인 공유결합이다. 금속결합은 금속 양이온 사이를 자유전자가 공유하는 결합이고, 이온결합은 양이온과 음이온의 정전기적 인력에 의한 결합이며, 반데르발스 결합은 분자나 층 사이에 작용하는 약한 인력으로 흑연의 층과 층 사이를 붙잡아 두는 힘에 해당할 뿐 다이아몬드의 원자 간 결합과는 다르다. 따라서 다이아몬드를 이루는 화학결합의 종류는 공유결합이다.

문제 12

H2SO4\mathrm{H_2SO_4}에서 황(S)의 산화수를 구하면 얼마인가?

1

3

2

-2

3

4

4

6

정답 및 해설

H2SO4\mathrm{H_2SO_4} 에서 H의 산화수는 +1, O의 산화수는 -2로 두면 화합물 전체 산화수 합은 0이 되어야 한다.
(+1)×2+x+(2)×4=0(+1)\times 2 + x + (-2)\times 4 = 0
에서 2+x8=02 + x - 8 = 0 이므로 x=+6x = +6 이다.

따라서 S의 산화수는 +6이다. -2는 황화수소( H2S\mathrm{H_2S} )처럼 황이 환원된 상태의 산화수이고, +4는 이산화황( SO2\mathrm{SO_2} )에서의 산화수이며, +3은 어느 쪽 계산에도 맞지 않는 값으로 모두 수소·산소의 산화수나 개수를 잘못 대입했을 때 나오는 오답이다.

문제 13

물 36g을 전부 증발시켰을 때 생기는 수증기의 부피는 표준상태 기준으로 몇 L인가?

1

11.2L

2

22.4L

3

33.6L

4

44.8L

정답 및 해설

정답: 44.8L

물의 몰질량은 18g/mol이므로 36g÷18g/mol=2mol36\text{g} \div 18\text{g/mol} = 2\text{mol}이다.

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로 수증기의 부피는 2mol×22.4L/mol=44.8L2\text{mol} \times 22.4\text{L/mol} = 44.8\text{L}이다.

문제 14

아세틸렌이 갖는 성질과 관련이 없는 것은?

1

용접 작업에 이용된다.

2

탄소 사이에 이중결합을 가지고 있다.

3

합성 화학원료로 활용할 수 있다.

4

염화수소와 반응하여 염화비닐을 생성한다.

정답 및 해설

아세틸렌은 탄소와 탄소 사이에 삼중결합을 가진 물질이므로, '이중결합을 가지고 있다'는 설명이 사실과 다르다.

아세틸렌(C2H2\mathrm{C_2H_2}, HCCHHC\equiv CH)은 탄소와 탄소 사이에 삼중결합을 가진 물질이다.

아세틸렌은 산소와 함께 태워 고온의 불꽃을 얻는 산소-아세틸렌 용접에 이용되고, 합성수지·합성고무 등 각종 화학공업의 원료로 활용되며, 염화수소(HCl)와 부가반응하면 염화비닐(CH2=CHCl\mathrm{CH_2=CHCl})이 생성되는 반응은 실제로 성립한다.

따라서 아세틸렌의 성질과 관련이 없는 것은 "탄소 사이에 이중결합을 가지고 있다"는 설명이다.

문제 15

다음 물질 중 질소를 포함하고 있는 것은?

1

나일론

2

폴리에틸렌

3

폴리염화비닐

4

프로필렌

정답 및 해설

질소를 포함하고 있는 것은 나일론이다.

나일론은 다이아민과 다이카복실산이 축합중합하여 아마이드결합(-CONH-)을 형성하는 폴리아마이드계 합성섬유로, 반복단위 안에 질소(N) 원자를 포함한다.

폴리에틸렌((CH2CH2)n(CH_2CH_2)_n), 폴리염화비닐((CH2CHCl)n(CH_2CHCl)_n), 프로필렌(CH2=CHCH3CH_2{=}CHCH_3)은 모두 탄소·수소(PVC는 추가로 염소)만으로 이루어져 있어 질소를 포함하지 않는다.

문제 16

원자가가 2인 어떤 금속산화물에서 금속 성분이 질량비 80wt%를 차지한다고 할 때, 이 금속의 원자량은 얼마인가?

1

32

2

48

3

64

4

80

정답 및 해설

원자가가 2인 금속 M의 산화물은 M과 O가 1:1 몰비로 결합한 MO\mathrm{MO} 형태이다. 산소의 원자량은 16이므로 금속의 질량 분율이 80wt%라면 다음이 성립한다.

MM+16=0.8\dfrac{M}{M+16} = 0.8

M=0.8M+12.8    0.2M=12.8    M=64M = 0.8M + 12.8 \;\Rightarrow\; 0.2M = 12.8 \;\Rightarrow\; M = 64

따라서 이 금속의 원자량은 64이다.

문제 17

염소(Cl)의 산화수가 +3인 물질에 해당하는 것은?

1

Cl2O7\mathrm{Cl_2O_7}

2

HClO3\mathrm{HClO_3}

3

HClO2\mathrm{HClO_2}

4

NaClO\mathrm{NaClO}

정답 및 해설

염소(Cl)의 산화수가 +3인 물질은 아염소산 HClO2\mathrm{HClO_2}이다.

산화수는 H와 Na를 +1, O를 -2로 두고 화합물 전체의 산화수 합이 0이 되도록 계산한다.

Cl2O7: 2x+7(2)=0x=+7\mathrm{Cl_2O_7}:\ 2x+7(-2)=0 \Rightarrow x=+7
HClO3: 1+x+3(2)=0x=+5\mathrm{HClO_3}:\ 1+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+5
HClO2: 1+x+2(2)=0x=+3\mathrm{HClO_2}:\ 1+x+2(-2)=0 \Rightarrow x=+3
NaClO: 1+x+(2)=0x=+1\mathrm{NaClO}:\ 1+x+(-2)=0 \Rightarrow x=+1

문제 18

0℃ 얼음 10g을 전부 수증기로 만드는 데 필요한 열량은 약 몇 cal인가?

1

6,190cal

2

6,390cal

3

6,890cal

4

7,190cal

정답 및 해설

0℃ 얼음이 100℃ 수증기가 되기까지는 ①0℃에서의 융해(융해열 80cal/g) ②0→100℃ 물의 온도 상승(비열 1cal/g·℃) ③100℃에서의 기화(기화열 539cal/g), 이 세 단계의 열량이 모두 필요하다. Q=m(Lf+cΔT+Lv)=10g×(80+100+539)cal/g=10×719=7190calQ = m(L_f + c\Delta T + L_v) = 10\,\mathrm{g}\times(80+100+539)\,\mathrm{cal/g} = 10\times719 = 7190\,\mathrm{cal} 따라서 필요한 열량은 약 7,190cal이다.

문제 19

기체상수 RR을 0.082라는 값으로 나타낼 때, 이때 사용되는 단위로 옳은 것은?

1

atmmolLK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot\mathrm{mol}}{\mathrm{L}\cdot\mathrm{K}}

2

atmLgK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot\mathrm{L}}{\mathrm{g}\cdot\mathrm{K}}

3

atmLmolK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot\mathrm{L}}{\mathrm{mol}\cdot\mathrm{K}}

4

mmHgLmolK\dfrac{\mathrm{mmHg}\cdot\mathrm{L}}{\mathrm{mol}\cdot\mathrm{K}}

정답 및 해설

R=0.082일 때 사용되는 단위는 atm·L/(mol·K)이다.

이상기체 상태방정식 PV=nRTPV = nRT을 정리하면 기체상수는 R=PVnTR = \dfrac{PV}{nT}로 표현되며, 이에 따라 단위 역시 (압력×부피)를 (몰수×절대온도)로 나눈 atmLmolK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot \mathrm{L}}{\mathrm{mol}\cdot \mathrm{K}} 형태여야 차원이 맞는다.

압력을 atm, 부피를 L로 두었을 때 나오는 근삿값이 바로 R=0.082R=0.082(정확한 값은 0.0821)이므로 이것이 옳은 답이다.

몰(mol)이 분자 자리에 온 보기는 PV=nRTPV=nRT의 차원 관계에 어긋나고, 분모의 몰수를 질량 단위 g으로 바꾼 보기는 물질마다 값이 달라져 상수가 될 수 없으며, 압력 단위를 mmHg로 바꾼 보기는 R값이 약 62.4가 되어야 하므로 0.082와는 맞지 않는다.

문제 20

다음 보기 중 전자의 개수가 서로 같은 것끼리 짝지어진 것은?

1

Ne\mathrm{Ne}Cl\mathrm{Cl}^-

2

Mg2+\mathrm{Mg}^{2+}O2\mathrm{O}^{2-}

3

F\mathrm{F}Ne\mathrm{Ne}

4

Na\mathrm{Na}Cl\mathrm{Cl}^-

정답 및 해설

전자의 개수가 서로 같은 것끼리 짝지어진 것은 Mg2+\mathrm{Mg}^{2+}O2\mathrm{O}^{2-}이다.

이온이나 원자의 전자 수는 (원자번호) − (이온의 전하)로 구한다.
Mg2+\mathrm{Mg}^{2+}: 원자번호 12, 전자수 = 12−2 = 10
O2\mathrm{O}^{2-}: 원자번호 8, 전자수 = 8+2 = 10

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

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

문제 21

고체 가연물은 덩어리 상태보다 분말 상태일 때 화재 위험성이 더 커진다. 그 이유로 옳은 것은?

1

공기와 접촉하는 면적이 넓어지기 때문이다.

2

열전도율이 높아지기 때문이다.

3

흡열반응이 진행되기 때문이다.

4

활성화에너지가 커지기 때문이다.

정답 및 해설

고체 가연물이 분말 상태일 때 화재 위험성이 더 커지는 이유는 공기와 접촉하는 면적이 넓어지기 때문이다.

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.

  • 열전도율이 높아지기 때문이다 — 분말 상태에서는 입자 사이에 공기층이 형성되어 오히려 열전도율이 낮아지는 경향이 있다.
  • 흡열반응이 진행되기 때문이다 — 연소는 발열반응이며 흡열반응이 아니다.
  • 활성화에너지가 커지기 때문이다 — 활성화에너지는 물질의 화학적 성질에 따라 정해지는 고유값으로 입자 크기(형태)와는 무관하다.
문제 22

황린을 밀폐 용기 안에서 260℃로 가열해 얻은 물질을 연소시켰을 때 주로 생성되는 물질은?

1

P2O5P_2O_5

2

CO2CO_2

3

PO2PO_2

4

CuOCuO

정답 및 해설

주로 생성되는 물질은 P2O5P_2O_5이다.

황린(백린, P4)을 공기가 차단된 밀폐 용기(질소 등 불활성 분위기) 안에서 약 250~260℃로 가열하면 연소가 아니라 동소체 전이가 일어나 적린(붉은인)으로 바뀐다.

이렇게 얻은 적린을 다시 공기 중에서 연소시키면 산소와 결합해 오산화인이 생성된다.
4P+5O22P2O54P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5

CO2CO_2는 인의 연소생성물이 아니며, PO2PO_2는 안정적으로 존재하는 화합물이 아니고, CuO는 구리 산화물로 이 반응과 무관하다.

문제 23

위험물안전관리법령상 나머지 셋과 위험물 품명이 다른 것은?

1

메틸알코올

2

에틸알코올

3

아이소프로필알코올

4

부틸알코올

정답 및 해설

위험물안전관리법령상 "알코올류"는 탄소원자 수가 1개부터 3개까지인 포화1가 알코올(변성알코올 포함)로 한정된다. 메틸알코올(탄소수 1), 에틸알코올(탄소수 2), 아이소프로필알코올(탄소수 3)은 모두 알코올류에 해당하지만, 부틸알코올은 탄소수가 4개이므로 알코올류에서 제외되어 제4류 위험물 중 제2석유류로 분류된다. 따라서 나머지 셋과 품명이 다른 것은 부틸알코올이다.

문제 24

분말소화약제가 갖는 주된 소화작용에 가장 가까운 것은?

1

질식소화

2

냉각소화

3

유화소화

4

제거소화

정답 및 해설

분말소화약제는 열분해되면서 발생하는 이산화탄소와 수증기 등이 가연물 표면을 뒤덮어 산소 공급을 차단하는 것이 주된 소화 메커니즘이며, 이를 질식소화라 한다. 부수적으로 부촉매(억제)효과도 알려져 있으나, 냉각·유화·제거효과는 분말소화약제의 주된 특성이 아니다. 따라서 분말소화약제가 갖는 주된 소화작용에 가장 가까운 것은 질식소화이다.

문제 25

일반적으로 다량의 물을 뿌려 소화하는 방법이 가장 효과적인 화재는?

1

A급 화재

2

B급 화재

3

C급 화재

4

D급 화재

정답 및 해설

다량의 물을 뿌려 소화하는 방법이 가장 효과적인 화재는 A급(일반가연물) 화재이다.

A급 화재는 목재·종이·섬유 등 고체 가연물이 타는 화재로, 다량의 물을 뿌리면 물의 큰 비열과 기화열로 가연물의 온도를 발화점 아래로 떨어뜨리는 냉각소화 효과가 가장 크게 작용한다.

  • B급(유류) 화재 — 물을 부으면 기름이 물 위에 뜨거나 튀어 오히려 불이 번질 위험이 있어 포·분말·이산화탄소 등 질식소화가 적합하다.
  • C급(전기) 화재 — 물이 전기를 통해 감전 위험이 있어 이산화탄소·분말 등 비전도성 소화제를 써야 한다.
  • D급(금속) 화재 — 다수의 금속이 물과 반응해 수소가스를 내거나 폭발적으로 반응하므로 마른모래 등으로 질식소화해야 한다.

따라서 다량의 물로 소화하는 것이 가장 효과적인 것은 A급 화재이다.

문제 26

화재가 발생했을 때 물을 사용해 소화하면 오히려 가장 위험해지는 물질은 무엇인가?

1

염소산칼륨

2

인화칼슘

3

황린

4

과산화수소

정답 및 해설

화재 시 물을 사용해 소화하면 오히려 가장 위험해지는 물질은 인화칼슘(Ca3P2\mathrm{Ca_3P_2})이다.

인화칼슘은 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 맹독성이며 가연성인 인화수소(포스핀, PH3\mathrm{PH_3})를 발생시키므로, 화재 시 주수소화를 하면 오히려 유독가스 발생과 2차 폭발·화재 위험이 커진다.
Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow}

염소산칼륨(KClO3\mathrm{KClO_3})은 산화성고체(제1류)이지만 물에 안정하여 냉각(주수)소화가 가능하고, 황린은 자연발화성물질(제3류)이라 평상시 물속에 저장하며 화재 시에도 물로 냉각소화가 가능하다. 과산화수소(H2O2\mathrm{H_2O_2})는 물로 희석하면 오히려 분해속도가 느려져 안전해진다.

문제 27

다음은 분말소화약제의 열분해 반응식이다. 괄호 안에 들어갈 내용으로 알맞은 것은?
2NaHCO3()+H2O+()2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow (\quad) + \mathrm{H_2O}\uparrow + (\quad)\uparrow

1

2NaCO, CO2\mathrm{NaCO},\ \mathrm{CO}

2

2NaCO2, CO2\mathrm{NaCO_2},\ \mathrm{CO}

3

Na2CO3, CO2\mathrm{Na_2CO_3},\ \mathrm{CO_2}

4

Na2CO4, CO2\mathrm{Na_2CO_4},\ \mathrm{CO_2}

정답 및 해설

분말소화약제의 열분해 반응식의 괄호 안에 들어갈 내용은 Na2CO3, CO2Na_2CO_3,\ CO_2이다.

제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨( NaHCO3NaHCO_3 )은 가열되면 다음과 같이 1차 열분해된다.
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO22NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O\uparrow + CO_2\uparrow

좌변(Na 2, H 2, C 2, O 6)과 우변(Na 2, H 2, C 2, O 6)의 원자수가 정확히 일치해 반응식이 성립하며, 생성된 CO2CO_2 와 수증기는 산소 희석·냉각 효과를 내고 탄산나트륨은 잔사로 남는다.

나머지 보기의 NaCONaCO , NaCO2NaCO_2 , Na2CO4Na_2CO_4 는 실재하지 않는 화합물이라 반응식이 성립할 수 없다.

문제 28

표준상태 기준으로 적린 8mol을 완전연소시켜 오산화인을 생성하는 데 필요한 이론 공기량은 약 몇 L인가?(단, 공기 중 산소 농도는 21vol%로 한다)

1

1,066.7

2

806.7

3

224

4

22.4

정답 및 해설

표준상태에서 적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 이론 공기량은 약 1,066.7L이다.

적린(P)의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
4P+5O22P2O54P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5

반응식에서 P와 O2O_2의 몰비는 4:5이므로, 적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 O2O_2
8mol×54=10mol O28\,\mathrm{mol} \times \dfrac{5}{4} = 10\,\mathrm{mol}\ O_2

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로, 필요한 O2O_2의 부피는
10×22.4=224L10 \times 22.4 = 224\,\mathrm{L}

공기 중 산소 농도가 21vol%이므로, 이론 공기량은
2240.21=1066.7L\dfrac{224}{0.21} = 1066.7\,\mathrm{L}
이다.

문제 29

탄화칼슘 60,000kg을 소요단위로 환산하면 몇 단위인가?

1

10단위

2

20단위

3

30단위

4

40단위

정답 및 해설

탄화칼슘 60,000kg은 20단위로 환산된다.

소요단위란 위험물시설의 규모를 나타내는 척도로, 위험물의 경우 지정수량의 10배를 1소요단위로 한다.

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물(칼슘 또는 알루미늄의 탄화물)로 지정수량이 300kg이므로, 1소요단위는
300kg×10=3,000kg300\,\mathrm{kg}\times10=3{,}000\,\mathrm{kg}
이다. 따라서
60,000kg3,000kg=20\dfrac{60{,}000\,\mathrm{kg}}{3{,}000\,\mathrm{kg}}=20
이므로, 탄화칼슘 60,000kg을 소요단위로 환산하면 20단위가 된다.

10, 30, 40단위는 지정수량이나 배수를 다르게 적용했을 때 나오는 오답이다.

문제 30

무게 340g, 용량 1,800mL인 포 시료 용기에 공기포를 가득 채취하여 무게를 측정했더니 540g이었다. 이때 발포배율은 얼마인가?(단, 포 수용액의 비중은 1로 가정한다)

1

3배

2

5배

3

7배

4

9배

정답 및 해설

발포배율은 9배이다.

발포배율(팽창비)은 채취한 포 시료의 부피를 그 포를 만드는 데 사용된 포 수용액의 부피로 나눈 값이다. 포 수용액의 비중을 1로 가정했으므로, 포의 무게(g)를 그대로 부피(mL)로 환산할 수 있다.

채취한 포 자체의 무게는 540g340g=200g540\text{g} - 340\text{g} = 200\text{g}이며, 비중이 1이므로 포 수용액의 부피는 200mL이다.

포는 시료 용기의 용량인 1,800mL를 가득 채우므로 발포배율은 1800mL200mL=9\dfrac{1800\text{mL}}{200\text{mL}} = 9배이다. 3배·5배·7배는 계산 결과와 맞지 않는 오답이다.

문제 31

위험물안전관리법령에 따라 다이에틸에터 화재가 발생했을 때 적응성이 없는 소화기는?

1

이산화탄소소화기

2

포소화기

3

봉상강화액소화기

4

할로젠화합물소화기

정답 및 해설

다이에틸에터 화재에 봉상강화액소화기는 적응성이 없다.

다이에틸에터는 제4류 위험물 특수인화물로 인화점이 약 -45℃로 매우 낮고 증기비중이 커서 화재 시 질식소화가 원칙이다.

위험물안전관리법령의 소화설비 적응성 기준에서 강화액소화기는 방사 형태에 따라 무상(안개모양)과 봉상(막대모양)으로 구분되며 적응성이 다르게 규정된다. 무상강화액소화기는 미세한 물방울로 질식·냉각 효과를 내어 제4류 위험물에 적응성이 있으나, 봉상강화액소화기는 물을 굵은 줄기로 직사하는 방식이어서 일반 주수소화와 마찬가지로 인화성 액체를 비산시켜 화재를 확대시키고 감전 위험도 있어 제4류 위험물(및 전기설비)에는 적응성이 없다.

이산화탄소소화기, 포소화기, 할로젠화합물소화기는 모두 질식(및 부촉매) 효과로 제4류 위험물에 적응성이 있다.

문제 32

가연성 증기나 미분이 실내에 머무를 우려가 있는 건축물에는 배출설비를 설치해야 하는데, 국소방식을 적용할 경우 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 몇 배 이상으로 해야 하는가?

1

5배

2

10배

3

15배

4

20배

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행규칙상 제조소의 배출설비는 국소방식을 원칙으로 하며, 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상으로 하여야 한다. 다만 예외적으로 전역방식으로 설치하는 경우에는 바닥면적 1제곱미터당 18세제곱미터 이상의 능력으로 할 수 있도록 별도로 완화되어 있다. 따라서 국소방식의 배출능력 기준은 20배이다.

문제 33

위험물제조소에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량의 합이 지정수량의 15만배인 사업소에 두어야 할 자체소방대의 화학소방자동차와 자체소방대원의 수는 각각 얼마로 규정되어 있는가?(단, 상호응원협정을 체결한 경우는 제외한다)

1

1대, 5인

2

2대, 10인

3

3대, 15인

4

4대, 20인

정답 및 해설

지정수량 15만배인 사업소에 두어야 할 화학소방자동차와 자체소방대원의 수는 2대, 10인이다.

위험물안전관리법 시행령 별표8(자체소방대에 두는 화학소방자동차 및 인원)에 따르면 제조소·일반취급소에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량의 합이 지정수량의 12만배 이상 24만배 미만인 사업소는 화학소방자동차 2대, 자체소방대원 10인을 두어야 한다. 지정수량 15만배는 이 구간(12만배 이상 24만배 미만)에 해당한다.

참고로 3천배 이상 12만배 미만은 1대·5인, 24만배 이상 48만배 미만은 3대·15인, 48만배 이상은 4대·20인이다.

문제 34

위험물제조소등에 설치된 옥외소화전설비에서 옥외소화전을 모두(설치개수가 4개 이상이면 4개를) 동시에 사용하는 경우, 각 노즐 선단의 방수압력은 몇 kPa 이상이어야 하는가?

1

170

2

350

3

420

4

540

정답 및 해설

위험물안전관리법령상 옥외소화전설비는 설치개수가 4개 이상인 경우 4개를 동시에 사용하는 조건에서 각 노즐 선단의 방수압력이 350kPa 이상, 방수량이 1분당 450L 이상이 되도록 설계해야 한다. 170kPa은 일반 소방시설 기준과 혼동하기 쉬운 값이고 420kPa, 540kPa은 법정 기준과 무관한 오답이다. 따라서 각 노즐 선단의 방수압력은 350kPa 이상이어야 한다.

문제 35

옥내소화전설비의 설치 기준으로 옳지 않은 것은?

1

옥내소화전함의 표면에는 '소화전'이라는 문구를 표시해야 한다.

2

옥내소화전함 상부의 벽면에는 적색 표시등을 설치해야 한다.

3

표시등의 불빛은 부착면으로부터 10° 이상의 각도 방향으로 10m 이내에서 쉽게 식별할 수 있어야 한다.

4

호스접속구는 바닥면으로부터 1.5m 이하의 높이에 설치해야 한다.

정답 및 해설

옥내소화전설비의 화재안전기준에 따르면 표시등의 불빛은 부착면으로부터 15° 이상의 각도 방향으로 10m 이내 어느 곳에서도 쉽게 식별할 수 있어야 한다. 문제의 지문은 "10° 이상"으로 되어 있어 실제 기준(15° 이상)과 다르므로 옳지 않은 설명이다.

나머지 지문(함 표면에 '소화전' 문구 표시, 함 상부 벽면에 적색 표시등 설치, 호스접속구는 바닥으로부터 1.5m 이하에 설치)은 모두 기준에 부합하는 옳은 내용이다.

문제 36

위험물제조소등에 설치하는 옥내소화전설비에 대한 설명으로 틀린 것은?

1

개폐밸브와 호스접속구는 바닥면으로부터 1.5m 이하의 높이에 설치해야 한다.

2

소화전함 표면에는 "소화전"이라는 문자를 표시해야 한다.

3

축전지설비는 설치된 벽면으로부터 0.2m 이상 떨어뜨려 설치해야 한다.

4

비상전원의 용량은 45분 이상 작동할 수 있어야 한다.

정답 및 해설

위험물제조소등에 설치하는 옥내소화전설비에 대한 설명으로 틀린 것은 축전지설비는 설치된 벽면으로부터 0.2m 이상 떨어뜨려 설치해야 한다는 설명이다.

위험물안전관리법 시행규칙(별표17)의 옥내소화전설비 설치기준에는 개폐밸브·호스접속구를 바닥면으로부터 1.5m 이하 높이에 설치할 것, 소화전함 표면에 "소화전"이라는 문자를 표시할 것, 비상전원(자가발전설비 또는 축전지설비)은 옥내소화전설비를 45분 이상 유효하게 작동시킬 수 있는 용량으로 할 것이 실제로 명시되어 있다.

그러나 "축전지설비를 벽면으로부터 0.2m 이상 이격하여 설치해야 한다"는 이격거리 수치 규정은 옥내소화전설비 기준에 존재하지 않는다. 축전지설비 관련 규정은 설치 장소의 온도·방수 여부 등 환경조건과 감시장치 설치 등을 정할 뿐 벽면과의 이격거리를 별도로 규정하지 않는다.

문제 37

옥내저장소 내부에 머물러 있는 가연성 증기를 지붕 위쪽으로 내보내는 배출설비를 설치해야 하는 위험물은?

1

과염소산

2

과망가니즈산칼륨

3

피리딘

4

과산화나트륨

정답 및 해설

옥내저장소 배출설비를 설치해야 하는 위험물은 피리딘이다.

옥내저장소에서 저장 중인 위험물이 가연성 증기를 발생시켜 내부에 체류할 우려가 있는 경우, 그 증기를 지붕 위로 배출하는 설비를 설치해야 한다. 이는 인화점이 낮아 상온에서 가연성 증기를 발생시키는 제4류 위험물(인화성액체)을 저장하는 옥내저장소에 적용되는 기준이다.

  • 과염소산 — 제6류(산화성액체)로 산화성 물질이라 자체적으로 가연성 증기를 발생시키지 않는다.
  • 과망가니즈산칼륨 — 제1류(산화성고체)로 가연성 증기와 무관하다.
  • 과산화나트륨 — 제1류(산화성고체)로 가연성 증기와 무관하다.

반면 피리딘은 제4류 위험물(인화성액체, 지정수량 400L)로 인화점이 약 20℃로 낮아 상온에서도 가연성 증기를 발생시키므로 배출설비가 필요하다.

문제 38

제1종 분말소화약제의 소화효과에 관한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

1

열분해로 발생하는 이산화탄소와 수증기에 의한 질식효과

2

열분해 과정의 흡열반응에 따른 냉각효과

3

H+\mathrm{H}^{+}이온이 일으키는 부촉매효과

4

분말 운무에 의한 열방사 차단효과

정답 및 해설

거리가 먼 설명은 H⁺ 이온이 일으키는 부촉매효과이다.

제1종 분말소화약제의 주성분은 탄산수소나트륨(NaHCO3\mathrm{NaHCO_3})이며, 열분해식은
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO22\mathrm{NaHCO_3}\rightarrow \mathrm{Na_2CO_3+H_2O+CO_2}
이다.

이 반응으로 발생한 CO2\mathrm{CO_2}와 수증기가 산소 농도를 낮추는 질식효과, 흡열분해에 의한 냉각효과, 미세 분말 운무에 의한 열방사 차단효과가 나타나며 모두 옳은 설명이다.

부촉매(억제)효과는 열분해로 생성된 Na+\mathrm{Na^{+}} 이온이 연소의 연쇄반응(라디칼)을 차단하여 일으키는 것으로, 부촉매효과를 일으키는 것은 Na+\mathrm{Na^{+}} 이온이지 H+\mathrm{H^{+}} 이온이 아니다. 따라서 소화효과 설명 중 가장 거리가 먼 것은 H⁺ 이온이 일으키는 부촉매효과라는 것이다.

문제 39

다음 중 제2류 위험물에 해당하는 것은?

1

마그네슘과 나트륨

2

황화인과 황린

3

수소화리튬과 수소화나트륨

4

황과 적린

정답 및 해설

제2류 위험물(가연성고체)에 해당하는 대표 품명은 황화인, 적린, 유황(황), 철분, 금속분, 마그네슘, 인화성고체 등이다. 마그네슘과 나트륨 조합에서 마그네슘은 제2류이지만 나트륨은 물과 접촉 시 격렬히 반응하는 금수성물질로 제3류 위험물이다. 황화인과 황린 조합에서 황화인은 제2류이지만 황린은 자연발화성물질로 제3류 위험물이다. 수소화리튬과 수소화나트륨은 모두 금속의 수소화물로 제3류 위험물(금수성물질)이다. 황과 적린은 둘 다 제2류 위험물이다. 따라서 두 물질이 모두 제2류 위험물에 해당하는 조합은 황과 적린이다.

문제 40

인화점이 38℃ 이상인 제4류 위험물을 주로 취급하는 장소에 스프링클러설비를 설치하려 한다. 살수기준면적이 250m²일 때 확보해야 하는 1분당 방사밀도는 몇 L/m² 이상이어야 하는가?

1

12.2

2

13.9

3

15.5

4

16.3

정답 및 해설

살수기준면적 250㎡, 인화점 38℃ 이상 조건에서 방사밀도는 12.2L/㎡·분 이상이어야 한다.

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

279m2 미만:38C 미만 16.3, 38C 이상 12.2 (L/m2min)279m^2 \text{ 미만}: 38^\circ C \text{ 미만 } 16.3,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 12.2\ (L/m^2\cdot\text{min})
279372m2:38C 미만 15.5, 38C 이상 11.8279 \sim 372m^2: 38^\circ C \text{ 미만 } 15.5,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 11.8
372465m2:38C 미만 13.9, 38C 이상 9.8372 \sim 465m^2: 38^\circ C \text{ 미만 } 13.9,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 9.8
465m2 이상:38C 미만 12.2, 38C 이상 8.1465m^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.

문제 41

과산화초산이 갖는 여러 특성 온도 중 값이 가장 낮은 것은?

1

인화점

2

발화점

3

녹는점

4

끓는점

정답 및 해설

과산화초산(CH3COOOHCH_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.

문제 42

다음 중 C5H5NC_5H_5N에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

순수한 것은 무색이며 악취를 풍기는 액체이다.

2

상온에서 인화될 위험이 있다.

3

물에 용해된다.

4

강한 산성을 띤다.

정답 및 해설

피리딘( C5H5N\mathrm{C_5H_5N} )은 질소 원자의 비공유전자쌍 때문에 약염기성 을 나타내는 물질로, 물·알코올·에터 등에 잘 녹는 극성 용매 친화성 액체이다. 순수한 피리딘은 무색이며 특유의 자극적인 악취를 가진 액체이다 — 옳은 설명. 인화점이 약 20℃로 상온 부근이어서 인화 위험이 있다 — 옳은 설명. 물에 잘 용해된다(수용성) — 옳은 설명. 피리딘은 강한 산성이 아니라 약염기성 물질이므로 강한 산성을 띤다는 설명은 옳지 않다.

문제 43

위험물 저장 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

나트륨은 석유 속에 넣어 보관한다.

2

황린은 물속에 담가서 저장한다.

3

나이트로셀룰로스는 물이나 알코올에 적신 상태로 저장한다.

4

알루미늄분은 분진 발생을 막기 위해 물에 적셔서 저장한다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 알루미늄분을 물에 적셔서 저장한다는 것이다.

위험물은 성질(자연발화성·금수성·자기반응성 등)에 따라 저장 방법이 달라진다. 나트륨은 공기·수분과 격렬히 반응하므로 등유·경유 등 석유류 속에 넣어 보관하고, 황린은 자연발화성이 매우 강해 pH 약 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장하며, 나이트로셀룰로스는 건조 상태에서 자연발화·폭발 위험이 크므로 물이나 알코올로 적셔 습윤 상태로 저장한다. 이 세 가지는 모두 옳은 저장법이다.

그러나 알루미늄분(금속분, 제2류 위험물)은 물과 반응하여 수소 기체를 발생시키고 발열하므로(2Al+6H2O2Al(OH)3+3H22\mathrm{Al} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{H_2}), 물에 적셔 보관하는 것이 아니라 물기와의 접촉을 차단하고 건조한 곳에 밀폐 저장해야 한다.

문제 44

다음 중 담황색을 띠는 고체 상태의 위험물은?

1

나이트로셀룰로스

2

나트륨

3

트라이나이트로톨루엔

4

피리딘

정답 및 해설

트라이나이트로톨루엔(TNT)은 담황색 결정의 고체이며, 직사광선을 받으면 다갈색으로 변한다(제5류 위험물 중 나이트로화합물).

나이트로셀룰로스는 백색의 고체, 나트륨은 은백색의 무른 금속 고체, 피리딘은 무색의 액체(제4류 제1석유류)이므로 담황색 고체에 해당하지 않는다.

문제 45

다음 중 가연성 물질에 해당하지 않는 것은?

1

나트륨

2

마그네슘

3

과산화나트륨

4

적 린

정답 및 해설

제1류 위험물(산화성고체)에 속하는 무기과산화물인 과산화나트륨(Na2O2\mathrm{Na_2O_2})은 가연성 물질에 해당하지 않는다.

과산화나트륨은 스스로 연소하는 물질이 아니라 다른 가연물의 연소를 촉진하는 조연성(지연성) 물질로, 불연성으로 분류된다.

반면 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성물질)인 나트륨(Na\mathrm{Na})은 공기 중에서 쉽게 산화·연소하고 물과 반응하여 가연성 가스인 수소를 내놓는 대표적인 가연성 금속이며, 제2류 위험물(가연성고체)인 마그네슘(Mg\mathrm{Mg})과 적린 역시 산화되기 쉬운 성질 자체가 가연성으로 정의된다.

이처럼 나머지 세 물질은 모두 가연성을 갖는 반면, 과산화나트륨만이 가연성이 아니다.

문제 46

다음 위험물 중 물속에 저장해야 안전한 것은 무엇인가?

1

황 린

2

적 린

3

루비듐

4

오황화인

정답 및 해설

물속에 저장해야 안전한 위험물은 황린(P₄, 백린)이다.

황린은 공기 중 자연발화점이 약 34℃로 매우 낮아 상온 공기에 노출되면 즉시 자연발화한다. 반면 물과는 반응하지 않으므로 물속에 저장해 공기와의 접촉을 차단하는 것이 표준 저장법이다(pH를 약산성으로 유지해 포스핀 발생을 억제).

  • 적린 — 공기 중에서 비교적 안정하므로 물속 저장이 필요 없다.
  • 루비듐 — 알칼리금속으로 물과 격렬히 반응해 수소를 발생시키고 발화·폭발 위험이 있으므로 물이 아닌 석유(등유) 속에 저장해야 한다.
  • 오황화인(P₂S₅) — 물과 반응해 유독한 황화수소(H₂S)를 발생시키므로 물과의 접촉을 막고 습기 없는 곳에 밀폐 보관해야 한다.
문제 47

알킬알루미늄에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

1

물과 만나면 폭발적으로 반응해 발화하며, 이때 내용물이 비산하는 경우도 있다.

2

이동저장탱크는 바깥면을 적색으로 칠하고 1,900L 미만의 용량으로 저장한다.

3

화재가 발생했을 때 나오는 흰색 연기는 인체에 해롭다.

4

탄소수 4개까지는 안전하지만, 5개 이상으로 갈수록 자연발화 위험성이 커진다.

정답 및 해설

알킬알루미늄에 관한 설명 중 옳지 않은 것은 "탄소수 4개까지는 안전하지만, 5개 이상으로 갈수록 자연발화 위험성이 커진다"이다.

알킬알루미늄은 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)로, 탄소수가 적을수록(예: C1~C4 계열) 자연발화성이 강하고, 탄소수가 많아질수록(특히 C5 이상)에는 자연발화 위험성이 오히려 감소하는 경향을 보인다. 실제 성질과 반대이므로 이 설명이 옳지 않다.

물과 접촉하면 격렬히 반응해 가연성 가스를 발생시키며 발화·폭발할 수 있고 반응열로 내용물이 비산할 수 있다는 설명, 이동저장탱크의 외면을 적색으로 도장하고 용량을 1,900L 미만으로 하여야 한다는 설명, 연소 시 발생하는 흰 연기(산화알루미늄 등)가 흡입 시 인체에 유해하다는 설명은 모두 옳다.

문제 48

물과 반응하여 포스핀 가스를 발생시키는 물질은?

1

P4P_4

2

Al4C3Al_4C_3

3

Ca3P2Ca_3P_2

4

CaC2CaC_2

정답 및 해설

물과 반응하여 포스핀 가스를 발생시키는 물질은 인화칼슘(Ca3P2\mathrm{Ca_3P_2})이다.

인화칼슘(Ca3P2\mathrm{Ca_3P_2})은 제3류 위험물(금수성물질)로 물과 격렬히 반응하여 유독한 인화수소(포스핀, PH3\mathrm{PH_3})를 발생시킨다.
Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}\uparrow

P4P_4(황린)는 물과 거의 반응하지 않아 오히려 물속에 저장하는 물질이다.

Al4C3Al_4C_3(탄화알루미늄)는 물과 반응해 메탄(CH4CH_4)을 발생시킨다.
Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4\mathrm{Al_4C_3} + 12\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{CH_4}\uparrow

CaC2CaC_2(탄화칼슘)는 물과 반응해 아세틸렌(C2H2C_2H_2)을 발생시키며 포스핀과는 무관하다.

문제 49

다음 중 가열하면 분해되면서 적갈색의 유독 가스를 방출하는 물질은 무엇인가?

1

과염소산

2

질산

3

과산화수소

4

적린

정답 및 해설

가열하면 적갈색의 유독 가스를 방출하는 물질은 질산이다.

질산(HNO₃)은 제6류 위험물(산화성 액체)로, 가열하거나 시간이 지나면 서서히 분해되어 적갈색의 유독한 이산화질소(NO₂)를 방출한다.
4HNO34NO2+O2+2H2O4HNO_3 \rightarrow 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow + 2H_2O

  • 과염소산(HClO₄) — 분해 시 주로 염화수소·물·산소 등을 생성해 적갈색이 특징이 아니다.
  • 과산화수소(H₂O₂) — 분해되어 물과 무색의 산소만 발생시킨다.
  • 적린 — 고체 가연물로 가열 시 특징적으로 유독가스를 방출하는 물질이 아니라 연소 시 백색의 오산화인 연기를 낸다.

따라서 가열하면 분해되면서 적갈색의 유독 가스를 방출하는 물질은 질산뿐이다.

문제 50

비중이 1 미만이면서 인화점이 0℃ 이하인 물질은 무엇인가?

1

C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}

2

C2H5OC2H5\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}

3

CS2\mathrm{CS_2}

4

C6H5Cl\mathrm{C_6H_5Cl}

정답 및 해설

비중이 1 미만이면서 인화점이 0℃ 이하인 물질은 다이에틸에터(C2H5OC2H5\mathrm{C_2H_5OC_2H_5})이다.

C2H5OC2H5\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}(다이에틸에터)는 비중이 약 0.71로 물보다 가볍고, 인화점이 약 -45℃로 0℃보다 훨씬 낮아 두 조건을 모두 만족한다.

C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}(톨루엔)은 비중 0.87로 물보다 가볍지만 인화점이 약 4℃로 0℃보다 높아 조건에 맞지 않는다.

CS2\mathrm{CS_2}(이황화탄소)는 인화점이 약 -30℃로 낮지만 비중이 약 1.26으로 물보다 무거워 '비중 1 미만' 조건에 어긋난다.

C6H5Cl\mathrm{C_6H_5Cl}(클로로벤젠)은 비중이 약 1.11로 물보다 무겁고 인화점도 약 27~32℃로 높아 두 조건 모두 맞지 않는다.

문제 51

질산에틸의 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

무색이며 향긋한 냄새가 나는 액체이다.

2

휘발성이 있으며 증기 비중은 공기보다 작다.

3

물에는 녹지 않지만 에터에는 녹는다.

4

비점 이상으로 가열하면 폭발할 위험이 있다.

정답 및 해설

질산에틸은 증기 비중이 공기보다 크므로 "증기 비중은 공기보다 작다"는 설명이 옳지 않다.

질산에틸(에틸나이트레이트, C2H5ONO2\mathrm{C_2H_5ONO_2} , 제5류 질산에스터류)은 무색이며 방향성 냄새가 나는 휘발성 액체이다.

증기비중은 공기(평균분자량 약 29)를 기준으로 다음과 같이 계산된다.
M(C2H5ONO2)=2(12)+5(1)+14+3(16)=91 g/molM(\mathrm{C_2H_5ONO_2}) = 2(12)+5(1)+14+3(16) = 91\ \text{g/mol}
증기비중=91293.14 (>1, 공기보다 무거움)\text{증기비중} = \dfrac{91}{29} \approx 3.14\ (>1,\ \text{공기보다 무거움})

무색·방향성 냄새의 액체라는 설명은 옳다. 물에는 잘 녹지 않고 알코올·에터에는 녹는다는 설명도 옳다. 비점(약 88℃) 이상 가열 시 분해·폭발 위험이 있다는 설명도 옳다. 따라서 "증기 비중이 공기보다 작다"는 설명은 실제(공기보다 훨씬 무거움)와 반대되므로 옳지 않은 설명이다.

문제 52

제조소에서 위험물을 취급할 때 정전기를 효과적으로 제거하는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

1

접지를 이용하는 방법

2

상대습도를 70% 이상으로 유지하는 방법

3

공기를 이온화시키는 방법

4

부도체 재료를 사용하는 방법

정답 및 해설

정전기 축적을 방지(제거)하는 방법으로는 접지, 상대습도를 70% 이상으로 유지, 공기의 이온화, 유속 제한, 도체 재료의 사용 등이 있다.

부도체(절연체) 재료는 발생한 전하가 빠져나가지 못하고 표면에 축적되기 쉬워 오히려 정전기 재해의 원인이 되는 물질이다. 즉 정전기를 제거하려면 부도체가 아니라 도전성이 있는 재료를 사용해야 하므로, 부도체 재료 사용은 정전기 제거 방법과 가장 거리가 멀다.

문제 53

위험물을 안전하게 저장하기 위해 첨가하는 물질의 조합으로 옳은 것은?

1

과망가니즈산나트륨을 저장할 때 목탄을 첨가한다.

2

질산나트륨을 저장할 때 황을 첨가한다.

3

금속칼륨을 저장할 때 등유를 첨가한다.

4

다이크로뮴산칼륨을 저장할 때 수산화칼슘을 첨가한다.

정답 및 해설

위험물을 안전하게 저장하기 위해 첨가하는 물질의 조합으로 옳은 것은 금속칼륨을 저장할 때 등유를 첨가한다는 것이다.

이 문제는 위험물의 유별(성질)을 파악하고, 서로 섞으면 위험한 조합(혼재 금지)인지, 아니면 성질에 맞는 보호액을 넣는 것인지를 구분하는 문제이다.

금속칼륨(K)은 위험물안전관리법 시행령 별표1의 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)에 해당한다. 칼륨은 공기 중 산소와 반응하고, 특히 물과 격렬히 반응하여 가연성인 수소를 발생시키며 발열·발화한다.
2K+2H2O2KOH+H22K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow
4K+O22K2O4K + O_2 \rightarrow 2K_2O
따라서 공기·수분과의 접촉을 차단하기 위해 보호액(등유, 경유, 유동파라핀 등) 속에 완전히 담가 저장한다. 등유는 물·산소를 차단하는 불활성 매질 역할을 하므로 칼륨과 반응하지 않는다. 즉 성질에 맞는 올바른 저장법이다(위험물안전관리법 시행규칙 별표19 저장·취급 기준: 자연발화성 물질은 불활성 기체 또는 보호액 속에 저장하여 공기·수분과의 접촉을 방지한다).

과망가니즈산나트륨(NaMnO4NaMnO_4)은 제1류 위험물(산화성 고체, 과망가니즈산염류)로 강한 산화제이다. 여기에 첨가한다는 목탄(탄소, C)은 가연물(환원성 물질)이다. 강산화제와 가연물을 함께 두면 마찰·충격·가열 시 급격히 산화반응이 일어나 발화·폭발의 위험이 있다(C+O2CO2C + O_2 \rightarrow CO_2, 산화제가 산소를 공급). 안전을 위해 첨가하는 물질이 아니라 오히려 혼재해서는 안 되는 조합이다.

질산나트륨(NaNO3NaNO_3)은 제1류 위험물(산화성 고체, 질산염류)인 강산화제이다. 반면 황(S)은 제2류 위험물(가연성 고체)이다. 산화제(제1류)와 가연성 고체(제2류)는 서로 섞으면 발화·폭발할 수 있는 대표적 혼재 금지 조합이다(S+O2SO2S + O_2 \rightarrow SO_2). 따라서 안전 저장을 위해 첨가하는 물질로 볼 수 없다.

다이크로뮴산칼륨(중크롬산칼륨, K2Cr2O7K_2Cr_2O_7)은 제1류 위험물(산화성 고체, 다이크로뮴산염류)인 산화제이다. 수산화칼슘(Ca(OH)2Ca(OH)_2)을 첨가하여 안전하게 저장한다는 것은 근거가 없는 저장법이다. 다이크로뮴산칼륨은 가연물·환원성 물질과의 접촉을 피하고 건조·냉암소에 보관하는 산화성 고체 일반 기준을 따를 뿐, 수산화칼슘을 넣어 안정화하는 규정·방법은 없다.

이처럼 과망가니즈산나트륨에 목탄을 첨가하는 것, 질산나트륨에 황을 첨가하는 것, 다이크로뮴산칼륨에 수산화칼슘을 첨가하는 것은 모두 제1류 산화제에 가연물을 함께 두거나 근거 없는 물질을 넣는 잘못된(위험한) 조합이고, 금속칼륨을 등유에 저장하는 것만 제3류 금수성 물질을 보호액에 저장하는 성질에 맞는 올바른 방법이다.

문제 54

제4석유류를 저장하는 옥내탱크저장소에 대한 기준으로 옳은 것은?

1

옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배를 초과하지 않아야 한다.

2

탱크전용실의 벽·기둥·바닥·보는 내화구조로 시공한다.

3

유리창은 설치할 수 있으나, 출입구에는 자동폐쇄식 30분 방화문을 설치한다.

4

옥내저장탱크는 3층 이하 건축물의 탱크전용실에 설치한다.

정답 및 해설

제4석유류를 저장하는 옥내탱크저장소에서 옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배를 초과하지 않아야 한다는 서술이 옳다.

옥내탱크저장소의 옥내저장탱크 용량은 원칙적으로 지정수량의 40배 이하로 하되, 제4류 위험물 중 제4석유류·동식물유류를 제외한 위험물이 20,000L를 초과하는 경우에만 20,000L로 제한하는 별도 상한이 추가로 적용된다. 이 문제의 대상인 제4석유류는 그 20,000L 상한의 예외 품목이므로, 옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배를 넘지 않으면 충분하다.

  • 탱크전용실의 벽·기둥·바닥·보를 모두 내화구조로 시공 — 벽·기둥·바닥은 내화구조로 해야 하지만 보(들보)는 불연재료로 하면 충분하므로 옳지 않다.
  • 유리창은 설치할 수 있으나 출입구에 자동폐쇄식 30분 방화문을 설치 — 탱크전용실의 창·출입구에는 60분+방화문·60분방화문 또는 30분 방화문을 설치하되, 연소 우려가 있는 외벽의 출입구에는 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치해야 하므로 옳지 않다.
  • 옥내저장탱크를 3층 이하 건축물의 탱크전용실에 설치 — 인화점 38℃ 이상인 제4류 위험물(제4석유류 포함)만을 저장하는 경우 예외적으로 단층건물이 아닌 건축물에도 탱크전용실을 설치할 수 있으나 반드시 1층 또는 지하층에 설치해야 하며, "3층 이하"라는 기준은 존재하지 않으므로 옳지 않다.
문제 55

나이트로셀룰로스를 저장·취급하는 방법으로 옳지 않은 것은?

1

가열이나 마찰을 피해야 한다.

2

열원에서 멀리 두고 서늘하고 어두운 곳에 보관한다.

3

알코올 용액으로 적셔 습윤한 상태로 운반한다.

4

물과의 접촉을 막기 위해 석유 속에 저장한다.

정답 및 해설

나이트로셀룰로스를 저장·취급하는 방법으로 옳지 않은 것은 물과의 접촉을 막기 위해 석유 속에 저장한다는 설명이다.

나이트로셀룰로스는 건조 상태에서 자연발화·폭발 위험이 매우 크므로, 오히려 물 또는 알코올로 습윤시켜(저장 시 물 20% 이상, 운반 시 알코올 등으로 습윤) 보관·운반해야 안전하다.

석유(등유) 속에 저장하는 방법은 나트륨·칼륨 등 물반응성 금속에 적용되는 방법으로, 나이트로셀룰로스에는 해당하지 않으며 오히려 습윤 상태를 없애 위험을 키운다.

나머지 설명들은 모두 나이트로셀룰로스의 올바른 저장·취급법(가열·마찰 회피, 열원에서 먼 냉암소 보관, 습윤 상태 유지)이므로 옳은 설명이다.

문제 56

주유취급소에 설치하는 고정주유설비는 그 중심선으로부터 도로경계선까지 최소 몇 m 이상 떨어져 있어야 하는가?

1

2

2

3

3

4

4

5

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행규칙(주유취급소의 위치·구조 및 설비 기준)에 따르면 고정주유설비는 그 중심선을 기점으로 도로경계선까지 4m 이상, 부지경계선·담 및 건축물의 벽까지 2m(개구부가 없는 벽까지는 1m) 이상, 고정급유설비까지는 4m 이상 떨어져야 한다.

따라서 도로경계선까지 확보해야 할 최소 거리는 4m이므로 정답이다.

문제 57

위험물안전관리법상 위험물 분류에서 제1류 위험물에 해당하지 않는 것은?

1

아염소산염류

2

질산염류

3

유기과산화물

4

무기과산화물

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제1류 위험물(산화성고체)에는 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물, 브로민산염류, 질산염류, 아이오딘산염류 등이 포함된다. 유기과산화물은 분자 내 과산화(-O-O-) 결합을 가져 산소를 함유하면서도 스스로 분해·연소하는 자기반응성 물질로, 제5류 위험물(자기반응성물질)로 분류된다. 무기과산화물(제1류)과 명칭이 비슷해 혼동하기 쉬우나 유별이 전혀 다르다. 따라서 제1류 위험물에 해당하지 않는 것은 유기과산화물이다.

문제 58

옥내저장탱크와 탱크전용실 벽 사이, 그리고 옥내저장탱크 상호 간에는 최소 몇 m 이상의 간격을 두어야 하는가?

1

0.3m

2

0.5m

3

1.0m

4

1.5m

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행규칙 별표(옥내탱크저장소의 위치·구조·설비 기준)에 따르면 옥내저장탱크와 탱크전용실의 벽 사이, 그리고 옥내저장탱크 상호간에는 0.5m 이상의 간격을 유지하여야 한다(다만 탱크의 점검·보수에 지장이 없는 경우는 예외). 0.3m은 다른 배관·설비 이격거리와 혼동하기 쉬운 수치이며, 1.0m·1.5m은 실제 기준보다 과다한 값이다. 따라서 옥내저장탱크와 탱크전용실 벽 사이, 그리고 옥내저장탱크 상호 간에 두어야 하는 간격은 0.5m 이상이다.

문제 59

과산화칼륨에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

염산과 반응하면 과산화수소가 생성된다.

2

탄산가스와 접촉하면 산소를 발생시킨다.

3

물과 반응하면 수소가 발생한다.

4

물과의 접촉을 피하며 밀봉하여 보관한다.

정답 및 해설

과산화칼륨에 대한 설명 중 옳지 않은 것은 '물과 반응하면 수소가 발생한다'는 설명이다.

과산화칼륨(K2O2\mathrm{K_2O_2})은 제1류 위험물(무기과산화물)로, 스스로는 불연성이나 강한 산화성을 가진다.

염산과 반응하면
K2O2+2HCl2KCl+H2O2\mathrm{K_2O_2 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O_2}
와 같이 과산화수소가 생성되므로 이 설명은 옳다.

이산화탄소와 접촉하면
2K2O2+2CO22K2CO3+O2\mathrm{2K_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + O_2}
의 반응으로 산소를 발생시키므로 옳은 설명이며, 이 때문에 CO2 소화기 사용을 금지한다.

물과 반응하면
2K2O2+2H2O4KOH+O2\mathrm{2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2}
와 같이 산소가 발생하는 것이지 수소가 발생하는 것이 아니므로 이 설명은 틀렸다.

물과의 접촉을 피해 밀봉 보관해야 한다는 것은 옳은 설명이다.

문제 60

위험물안전관리법령에 따라 산화프로필렌을 취급하는 위험물 제조설비의 재질로 사용할 수 없는 금속에 해당하지 않는 것은?

1

2

3

4

마그네슘

정답 및 해설

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.

위험물산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

22년 4회차

60문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1

어떤 수용액의 수산화이온 농도가 [OH]=2×105[\mathrm{OH}^-] = 2 \times 10^{-5}M로 측정되었다. 이 용액의 pH는 얼마인가?

1

11.3

2

10.3

3

9.3

4

8.3

정답 및 해설

pOH = log[OH]=log(2×105)=5log250.30=4.70-\log[\mathrm{OH^-}] = -\log(2\times10^{-5}) = 5-\log 2 \approx 5-0.30 = 4.70 pH = 14 - pOH = 144.70=9.3014-4.70 = 9.30 따라서 이 용액의 pH는 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.

문제 2

황산(H2SO4\mathrm{H_2SO_4}) 588g을 사용하여 2M 용액을 제조할 경우, 그 부피는 몇 mL인가?

1

1,500

2

3,000

3

6,000

4

12,000

정답 및 해설

필요한 용액의 부피는 3,000mL이다.

황산(H₂SO₄)의 분자량을 구하면
1×2+32+16×4=981\times2+32+16\times4=98
이 된다.

이를 바탕으로 588g에 해당하는 몰수를 계산하면
n=588g98g/mol=6moln=\dfrac{588\,\text{g}}{98\,\text{g/mol}}=6\,\text{mol}
이다.

몰농도의 정의 M=nV(L)M=\dfrac{n}{V(\text{L})}를 적용하여 2M 용액을 만드는 데 필요한 부피를 구하면
V=6mol2mol/L=3L=3,000mLV=\dfrac{6\,\text{mol}}{2\,\text{mol/L}}=3\,\text{L}=3{,}000\,\text{mL}
가 된다.

1,500mL는 황산이 2가산이라는 점을 몰농도와 혼동해 노르말농도(4N)로 나눈 경우, 6,000mL는 농도를 반영하지 않고 몰수 6을 그대로 L로 본 경우, 12,000mL는 몰수를 농도로 나누지 않고 곱한 경우(6×2=12L)에 나오는 값으로 모두 오답이다.

문제 3

0℃, 일정 압력 조건에서 물 1L에 이산화탄소 10.8g이 녹아 있는 탄산음료가 있다. 같은 온도에서 압력을 1/4로 낮출 때, 밖으로 방출되는 이산화탄소의 질량은 몇 g인지 구하시오.

1

2.7

2

5.4

3

8.1

4

10.8

정답 및 해설

기체의 용해도(헨리의 법칙)는 일정 온도에서 압력에 비례한다. 처음 압력 P에서 물 1L에 녹아있는 CO2\mathrm{CO_2} 가 10.8g이므로, 압력이 14\frac{1}{4} 로 낮아지면 새로운 평형에서 녹아있을 수 있는 양은
10.8×14=2.7g10.8 \times \frac{1}{4} = 2.7\,\mathrm{g}

따라서 밖으로 방출되는 CO2\mathrm{CO_2} 의 질량은
10.82.7=8.1g10.8 - 2.7 = 8.1\,\mathrm{g}

밖으로 방출되는 이산화탄소의 질량은 8.1g이다. 2.7과 5.4는 방출량 계산 과정에서 착오한 값이고, 10.8은 녹아있던 양 전부가 빠져나간다고 오인한 경우로, 압력이 0이 된 것이 아니라 1/4로 낮아졌을 뿐이므로 틀리다.

문제 4

알칼리금속이 다른 금속 원소들보다 반응성이 큰 까닭과 가장 관계가 깊은 것은?

1

원자량이 작기 때문이다.

2

물에 대한 용해도가 크기 때문이다.

3

이온화 에너지 값이 작기 때문이다.

4

열과 전기의 전도성이 크기 때문이다.

정답 및 해설

정답: 이온화 에너지 값이 작기 때문이다.

알칼리금속(Li, Na, K 등)은 최외각에 전자 1개만 가지고 있어 이를 잃고 안정한 양이온이 되려는 경향이 강하다. 이온화 에너지가 작을수록 전자를 쉽게 내놓을 수 있으므로 화학반응성(산화되기 쉬운 정도)이 커진다.

원자량은 같은 알칼리금속 안에서도 Li(7)부터 Cs(133)까지 크게 다르면서 아래로 갈수록 반응성이 오히려 커지므로 반응성의 원인이 될 수 없고, 열·전기 전도성이 큰 것은 자유전자를 가진 금속의 공통된 물리적 성질일 뿐이며, 물에 대한 용해도 역시 반응성과 직접적 인과관계가 없다.

문제 5

다음 중 염기성 산화물에 해당하는 물질로 옳은 것은?

1

이산화탄소

2

산화나트륨

3

이산화규소

4

이산화황

정답 및 해설

염기성 산화물에 해당하는 것은 산화나트륨이다.

금속 산화물은 일반적으로 염기성 산화물이고, 비금속 산화물은 산성 산화물이다.

산화나트륨(Na2O\mathrm{Na_2O})은 물과 반응해 수산화나트륨을 생성하는 대표적인 염기성 산화물이다.
Na2O+H2O2NaOH\mathrm{Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH}

이산화탄소(CO2\mathrm{CO_2}), 이산화규소(SiO2\mathrm{SiO_2}), 이산화황(SO2\mathrm{SO_2})은 모두 비금속 산화물로서 물과 반응하면 산을 생성하는 산성 산화물이다.

따라서 염기성 산화물에 해당하는 것은 산화나트륨이다.

문제 6

고체 유기물질을 정제하는 과정에서, 이 물질이 순물질인지 확인하기 위한 조사 방법으로 가장 적절한 것은?

1

육안 관찰

2

녹는점 측정

3

광학현미경 분석

4

전도도 측정

정답 및 해설

순물질인지 확인하기 위한 조사 방법으로 가장 적절한 것은 녹는점 측정이다.

순물질은 일정한 녹는점(융점)을 가져서, 가열 시 고체가 액체로 상전이되는 동안 온도가 좁은 범위에서 일정하게 유지되는 구간이 뚜렷하게 나타난다. 반면 불순물이 섞인 혼합물은 녹는점이 낮아짐과 동시에 녹는 범위가 넓어지므로, 녹는점 측정은 순물질 여부를 판별하는 대표적인 물리적 방법이다.

  • 육안 관찰 — 색·형태만으로는 순도를 판정할 수 없다.
  • 광학현미경 분석 — 결정 형태 관찰에 그쳐 정량적 순도 근거가 되지 못한다.
  • 전도도 측정 — 이온성 불순물 검출에는 쓰이나 유기물질의 순도 판정 수단으로는 적합하지 않다.
문제 7

다음 물질 중 물에 대한 용해도가 가장 큰 것은?

1

다이에틸에터

2

글리세린

3

벤젠

4

톨루엔

정답 및 해설

글리세린(C3H5(OH)3\mathrm{C_3H_5(OH)_3})은 하이드록시기(-OH)를 3개 가진 다가알코올로, 물 분자와 다수의 수소결합을 형성하여 모든 비율로 섞이는(무한 용해) 성질을 가진다.

다이에틸에터는 물 100g당 약 6~7g 정도만 녹는 제한적 용해도를 가지며, 벤젠과 톨루엔은 무극성 방향족 탄화수소로 물과 거의 섞이지 않는다. 따라서 극성이 크고 수소결합 자리가 많은 글리세린의 용해도가 가장 크다.

문제 8

다음 중 전리도가 가장 커지는 경우에 해당하는 것은?

1

농도와 온도가 모두 일정하게 유지될 때

2

농도가 짙고 온도가 높아질수록

3

농도가 옅고 온도가 높아질수록

4

농도가 짙고 온도가 낮아질수록

정답 및 해설

전리도(이온화도)는 전해질이 이온으로 분리되는 정도를 나타내며, 일반적으로 용액의 농도가 옅을수록(묽을수록), 온도가 높을수록 커진다. 농도가 낮으면 이온들이 서로 재결합할 확률이 줄고, 온도가 높으면 분자·이온의 운동에너지가 커져 해리가 촉진되기 때문이다. 농도·온도가 일정하면 전리도도 그 상태로 유지될 뿐 더 커지지 않으므로 옳지 않다. 농도가 짙으면 오히려 전리도는 작아지므로 옳지 않다. 온도가 낮아지면 전리도는 작아지므로 옳지 않다. 따라서 전리도가 가장 커지는 경우는 농도가 옅고 온도가 높아질 때이다.

문제 9

대기오염을 일으키고 산성비의 원인이 되는 동시에 광화학 스모그 현상을 유발하는 주요 원인 물질은?

1

프레온 가스

2

질소산화물

3

할로젠화수소

4

중금속물질

정답 및 해설

질소산화물(NOx)은 자동차 배기가스나 고온 연소 과정에서 발생하며, 대기 중 수분과 반응해 질산( HNO3\mathrm{HNO_3} )을 생성하여 산성비의 원인이 되고, 동시에 휘발성유기화합물(VOCs)과 함께 자외선을 받아 오존·PAN 등을 만드는 광화학 스모그의 핵심 원인물질이다. 프레온가스(CFC)는 성층권 오존층 파괴가 주된 문제이고, 할로젠화수소는 국지적 부식성·자극성 가스이며, 중금속물질은 산성비·광화학 스모그의 직접 원인이 아니다. 따라서 대기오염과 산성비, 광화학 스모그를 유발하는 주요 원인 물질은 질소산화물이다.

문제 10

대기압 조건에서 마개가 열린 실린더 안에 있는 기체 1g을 20℃에서 120℃까지 가열할 때, 이 기체가 흡수하는 열량은 몇 cal인가?(단, 기체의 비열은 4.97cal/g·℃이다)

1

97

2

100

3

497

4

760

정답 및 해설

이 기체가 흡수하는 열량은 497cal이다.

열량 공식 Q=mcΔTQ = mc\Delta T를 적용한다. 실린더 마개가 열려 있어 기체가 자유로이 팽창하므로 압력은 대기압으로 일정하게 유지된 상태(정압 과정)에서 가열이 이루어진다.

질량 m=1gm=1\text{g}, 비열 c=4.97 cal/(g ⁣C)c=4.97\ \mathrm{cal/(g\cdot ^{\circ}\!C)}, 온도변화 ΔT=12020=100C\Delta T = 120-20 = 100^{\circ}\mathrm{C}이므로
Q=1×4.97×100=497 calQ = 1 \times 4.97 \times 100 = 497\ \mathrm{cal}

따라서 이 기체가 흡수하는 열량은 497cal이다. 97, 100, 760은 온도차나 비열 값을 빠뜨리거나 다르게 대입한 계산 오류의 결과값에 해당한다.

문제 11

다이아몬드를 이루는 화학결합의 종류는 무엇인가?

1

금속결합

2

이온결합

3

공유결합

4

반데르발스 결합

정답 및 해설

다이아몬드는 탄소 원자 각각이 인접한 4개의 탄소 원자와 sp3sp^3 혼성으로 전자쌍을 공유하며 정사면체 구조의 그물형 결정을 이루는 물질로, 원자 사이의 결합은 전형적인 공유결합이다. 금속결합은 금속 양이온 사이를 자유전자가 공유하는 결합이고, 이온결합은 양이온과 음이온의 정전기적 인력에 의한 결합이며, 반데르발스 결합은 분자나 층 사이에 작용하는 약한 인력으로 흑연의 층과 층 사이를 붙잡아 두는 힘에 해당할 뿐 다이아몬드의 원자 간 결합과는 다르다. 따라서 다이아몬드를 이루는 화학결합의 종류는 공유결합이다.

문제 12

H2SO4\mathrm{H_2SO_4}에서 황(S)의 산화수를 구하면 얼마인가?

1

3

2

-2

3

4

4

6

정답 및 해설

H2SO4\mathrm{H_2SO_4} 에서 H의 산화수는 +1, O의 산화수는 -2로 두면 화합물 전체 산화수 합은 0이 되어야 한다.
(+1)×2+x+(2)×4=0(+1)\times 2 + x + (-2)\times 4 = 0
에서 2+x8=02 + x - 8 = 0 이므로 x=+6x = +6 이다.

따라서 S의 산화수는 +6이다. -2는 황화수소( H2S\mathrm{H_2S} )처럼 황이 환원된 상태의 산화수이고, +4는 이산화황( SO2\mathrm{SO_2} )에서의 산화수이며, +3은 어느 쪽 계산에도 맞지 않는 값으로 모두 수소·산소의 산화수나 개수를 잘못 대입했을 때 나오는 오답이다.

문제 13

물 36g을 전부 증발시켰을 때 생기는 수증기의 부피는 표준상태 기준으로 몇 L인가?

1

11.2L

2

22.4L

3

33.6L

4

44.8L

정답 및 해설

정답: 44.8L

물의 몰질량은 18g/mol이므로 36g÷18g/mol=2mol36\text{g} \div 18\text{g/mol} = 2\text{mol}이다.

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로 수증기의 부피는 2mol×22.4L/mol=44.8L2\text{mol} \times 22.4\text{L/mol} = 44.8\text{L}이다.

문제 14

아세틸렌이 갖는 성질과 관련이 없는 것은?

1

용접 작업에 이용된다.

2

탄소 사이에 이중결합을 가지고 있다.

3

합성 화학원료로 활용할 수 있다.

4

염화수소와 반응하여 염화비닐을 생성한다.

정답 및 해설

아세틸렌은 탄소와 탄소 사이에 삼중결합을 가진 물질이므로, '이중결합을 가지고 있다'는 설명이 사실과 다르다.

아세틸렌(C2H2\mathrm{C_2H_2}, HCCHHC\equiv CH)은 탄소와 탄소 사이에 삼중결합을 가진 물질이다.

아세틸렌은 산소와 함께 태워 고온의 불꽃을 얻는 산소-아세틸렌 용접에 이용되고, 합성수지·합성고무 등 각종 화학공업의 원료로 활용되며, 염화수소(HCl)와 부가반응하면 염화비닐(CH2=CHCl\mathrm{CH_2=CHCl})이 생성되는 반응은 실제로 성립한다.

따라서 아세틸렌의 성질과 관련이 없는 것은 "탄소 사이에 이중결합을 가지고 있다"는 설명이다.

문제 15

다음 물질 중 질소를 포함하고 있는 것은?

1

나일론

2

폴리에틸렌

3

폴리염화비닐

4

프로필렌

정답 및 해설

질소를 포함하고 있는 것은 나일론이다.

나일론은 다이아민과 다이카복실산이 축합중합하여 아마이드결합(-CONH-)을 형성하는 폴리아마이드계 합성섬유로, 반복단위 안에 질소(N) 원자를 포함한다.

폴리에틸렌((CH2CH2)n(CH_2CH_2)_n), 폴리염화비닐((CH2CHCl)n(CH_2CHCl)_n), 프로필렌(CH2=CHCH3CH_2{=}CHCH_3)은 모두 탄소·수소(PVC는 추가로 염소)만으로 이루어져 있어 질소를 포함하지 않는다.

문제 16

원자가가 2인 어떤 금속산화물에서 금속 성분이 질량비 80wt%를 차지한다고 할 때, 이 금속의 원자량은 얼마인가?

1

32

2

48

3

64

4

80

정답 및 해설

원자가가 2인 금속 M의 산화물은 M과 O가 1:1 몰비로 결합한 MO\mathrm{MO} 형태이다. 산소의 원자량은 16이므로 금속의 질량 분율이 80wt%라면 다음이 성립한다.

MM+16=0.8\dfrac{M}{M+16} = 0.8

M=0.8M+12.8    0.2M=12.8    M=64M = 0.8M + 12.8 \;\Rightarrow\; 0.2M = 12.8 \;\Rightarrow\; M = 64

따라서 이 금속의 원자량은 64이다.

문제 17

염소(Cl)의 산화수가 +3인 물질에 해당하는 것은?

1

Cl2O7\mathrm{Cl_2O_7}

2

HClO3\mathrm{HClO_3}

3

HClO2\mathrm{HClO_2}

4

NaClO\mathrm{NaClO}

정답 및 해설

염소(Cl)의 산화수가 +3인 물질은 아염소산 HClO2\mathrm{HClO_2}이다.

산화수는 H와 Na를 +1, O를 -2로 두고 화합물 전체의 산화수 합이 0이 되도록 계산한다.

Cl2O7: 2x+7(2)=0x=+7\mathrm{Cl_2O_7}:\ 2x+7(-2)=0 \Rightarrow x=+7
HClO3: 1+x+3(2)=0x=+5\mathrm{HClO_3}:\ 1+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+5
HClO2: 1+x+2(2)=0x=+3\mathrm{HClO_2}:\ 1+x+2(-2)=0 \Rightarrow x=+3
NaClO: 1+x+(2)=0x=+1\mathrm{NaClO}:\ 1+x+(-2)=0 \Rightarrow x=+1

문제 18

0℃ 얼음 10g을 전부 수증기로 만드는 데 필요한 열량은 약 몇 cal인가?

1

6,190cal

2

6,390cal

3

6,890cal

4

7,190cal

정답 및 해설

0℃ 얼음이 100℃ 수증기가 되기까지는 ①0℃에서의 융해(융해열 80cal/g) ②0→100℃ 물의 온도 상승(비열 1cal/g·℃) ③100℃에서의 기화(기화열 539cal/g), 이 세 단계의 열량이 모두 필요하다. Q=m(Lf+cΔT+Lv)=10g×(80+100+539)cal/g=10×719=7190calQ = m(L_f + c\Delta T + L_v) = 10\,\mathrm{g}\times(80+100+539)\,\mathrm{cal/g} = 10\times719 = 7190\,\mathrm{cal} 따라서 필요한 열량은 약 7,190cal이다.

문제 19

기체상수 RR을 0.082라는 값으로 나타낼 때, 이때 사용되는 단위로 옳은 것은?

1

atmmolLK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot\mathrm{mol}}{\mathrm{L}\cdot\mathrm{K}}

2

atmLgK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot\mathrm{L}}{\mathrm{g}\cdot\mathrm{K}}

3

atmLmolK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot\mathrm{L}}{\mathrm{mol}\cdot\mathrm{K}}

4

mmHgLmolK\dfrac{\mathrm{mmHg}\cdot\mathrm{L}}{\mathrm{mol}\cdot\mathrm{K}}

정답 및 해설

R=0.082일 때 사용되는 단위는 atm·L/(mol·K)이다.

이상기체 상태방정식 PV=nRTPV = nRT을 정리하면 기체상수는 R=PVnTR = \dfrac{PV}{nT}로 표현되며, 이에 따라 단위 역시 (압력×부피)를 (몰수×절대온도)로 나눈 atmLmolK\dfrac{\mathrm{atm}\cdot \mathrm{L}}{\mathrm{mol}\cdot \mathrm{K}} 형태여야 차원이 맞는다.

압력을 atm, 부피를 L로 두었을 때 나오는 근삿값이 바로 R=0.082R=0.082(정확한 값은 0.0821)이므로 이것이 옳은 답이다.

몰(mol)이 분자 자리에 온 보기는 PV=nRTPV=nRT의 차원 관계에 어긋나고, 분모의 몰수를 질량 단위 g으로 바꾼 보기는 물질마다 값이 달라져 상수가 될 수 없으며, 압력 단위를 mmHg로 바꾼 보기는 R값이 약 62.4가 되어야 하므로 0.082와는 맞지 않는다.

문제 20

다음 보기 중 전자의 개수가 서로 같은 것끼리 짝지어진 것은?

1

Ne\mathrm{Ne}Cl\mathrm{Cl}^-

2

Mg2+\mathrm{Mg}^{2+}O2\mathrm{O}^{2-}

3

F\mathrm{F}Ne\mathrm{Ne}

4

Na\mathrm{Na}Cl\mathrm{Cl}^-

정답 및 해설

전자의 개수가 서로 같은 것끼리 짝지어진 것은 Mg2+\mathrm{Mg}^{2+}O2\mathrm{O}^{2-}이다.

이온이나 원자의 전자 수는 (원자번호) − (이온의 전하)로 구한다.
Mg2+\mathrm{Mg}^{2+}: 원자번호 12, 전자수 = 12−2 = 10
O2\mathrm{O}^{2-}: 원자번호 8, 전자수 = 8+2 = 10

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

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

문제 21

고체 가연물은 덩어리 상태보다 분말 상태일 때 화재 위험성이 더 커진다. 그 이유로 옳은 것은?

1

공기와 접촉하는 면적이 넓어지기 때문이다.

2

열전도율이 높아지기 때문이다.

3

흡열반응이 진행되기 때문이다.

4

활성화에너지가 커지기 때문이다.

정답 및 해설

고체 가연물이 분말 상태일 때 화재 위험성이 더 커지는 이유는 공기와 접촉하는 면적이 넓어지기 때문이다.

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.

  • 열전도율이 높아지기 때문이다 — 분말 상태에서는 입자 사이에 공기층이 형성되어 오히려 열전도율이 낮아지는 경향이 있다.
  • 흡열반응이 진행되기 때문이다 — 연소는 발열반응이며 흡열반응이 아니다.
  • 활성화에너지가 커지기 때문이다 — 활성화에너지는 물질의 화학적 성질에 따라 정해지는 고유값으로 입자 크기(형태)와는 무관하다.
문제 22

황린을 밀폐 용기 안에서 260℃로 가열해 얻은 물질을 연소시켰을 때 주로 생성되는 물질은?

1

P2O5P_2O_5

2

CO2CO_2

3

PO2PO_2

4

CuOCuO

정답 및 해설

주로 생성되는 물질은 P2O5P_2O_5이다.

황린(백린, P4)을 공기가 차단된 밀폐 용기(질소 등 불활성 분위기) 안에서 약 250~260℃로 가열하면 연소가 아니라 동소체 전이가 일어나 적린(붉은인)으로 바뀐다.

이렇게 얻은 적린을 다시 공기 중에서 연소시키면 산소와 결합해 오산화인이 생성된다.
4P+5O22P2O54P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5

CO2CO_2는 인의 연소생성물이 아니며, PO2PO_2는 안정적으로 존재하는 화합물이 아니고, CuO는 구리 산화물로 이 반응과 무관하다.

문제 23

위험물안전관리법령상 나머지 셋과 위험물 품명이 다른 것은?

1

메틸알코올

2

에틸알코올

3

아이소프로필알코올

4

부틸알코올

정답 및 해설

위험물안전관리법령상 "알코올류"는 탄소원자 수가 1개부터 3개까지인 포화1가 알코올(변성알코올 포함)로 한정된다. 메틸알코올(탄소수 1), 에틸알코올(탄소수 2), 아이소프로필알코올(탄소수 3)은 모두 알코올류에 해당하지만, 부틸알코올은 탄소수가 4개이므로 알코올류에서 제외되어 제4류 위험물 중 제2석유류로 분류된다. 따라서 나머지 셋과 품명이 다른 것은 부틸알코올이다.

문제 24

분말소화약제가 갖는 주된 소화작용에 가장 가까운 것은?

1

질식소화

2

냉각소화

3

유화소화

4

제거소화

정답 및 해설

분말소화약제는 열분해되면서 발생하는 이산화탄소와 수증기 등이 가연물 표면을 뒤덮어 산소 공급을 차단하는 것이 주된 소화 메커니즘이며, 이를 질식소화라 한다. 부수적으로 부촉매(억제)효과도 알려져 있으나, 냉각·유화·제거효과는 분말소화약제의 주된 특성이 아니다. 따라서 분말소화약제가 갖는 주된 소화작용에 가장 가까운 것은 질식소화이다.

문제 25

일반적으로 다량의 물을 뿌려 소화하는 방법이 가장 효과적인 화재는?

1

A급 화재

2

B급 화재

3

C급 화재

4

D급 화재

정답 및 해설

다량의 물을 뿌려 소화하는 방법이 가장 효과적인 화재는 A급(일반가연물) 화재이다.

A급 화재는 목재·종이·섬유 등 고체 가연물이 타는 화재로, 다량의 물을 뿌리면 물의 큰 비열과 기화열로 가연물의 온도를 발화점 아래로 떨어뜨리는 냉각소화 효과가 가장 크게 작용한다.

  • B급(유류) 화재 — 물을 부으면 기름이 물 위에 뜨거나 튀어 오히려 불이 번질 위험이 있어 포·분말·이산화탄소 등 질식소화가 적합하다.
  • C급(전기) 화재 — 물이 전기를 통해 감전 위험이 있어 이산화탄소·분말 등 비전도성 소화제를 써야 한다.
  • D급(금속) 화재 — 다수의 금속이 물과 반응해 수소가스를 내거나 폭발적으로 반응하므로 마른모래 등으로 질식소화해야 한다.

따라서 다량의 물로 소화하는 것이 가장 효과적인 것은 A급 화재이다.

문제 26

화재가 발생했을 때 물을 사용해 소화하면 오히려 가장 위험해지는 물질은 무엇인가?

1

염소산칼륨

2

인화칼슘

3

황린

4

과산화수소

정답 및 해설

화재 시 물을 사용해 소화하면 오히려 가장 위험해지는 물질은 인화칼슘(Ca3P2\mathrm{Ca_3P_2})이다.

인화칼슘은 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 맹독성이며 가연성인 인화수소(포스핀, PH3\mathrm{PH_3})를 발생시키므로, 화재 시 주수소화를 하면 오히려 유독가스 발생과 2차 폭발·화재 위험이 커진다.
Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow}

염소산칼륨(KClO3\mathrm{KClO_3})은 산화성고체(제1류)이지만 물에 안정하여 냉각(주수)소화가 가능하고, 황린은 자연발화성물질(제3류)이라 평상시 물속에 저장하며 화재 시에도 물로 냉각소화가 가능하다. 과산화수소(H2O2\mathrm{H_2O_2})는 물로 희석하면 오히려 분해속도가 느려져 안전해진다.

문제 27

다음은 분말소화약제의 열분해 반응식이다. 괄호 안에 들어갈 내용으로 알맞은 것은?
2NaHCO3()+H2O+()2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow (\quad) + \mathrm{H_2O}\uparrow + (\quad)\uparrow

1

2NaCO, CO2\mathrm{NaCO},\ \mathrm{CO}

2

2NaCO2, CO2\mathrm{NaCO_2},\ \mathrm{CO}

3

Na2CO3, CO2\mathrm{Na_2CO_3},\ \mathrm{CO_2}

4

Na2CO4, CO2\mathrm{Na_2CO_4},\ \mathrm{CO_2}

정답 및 해설

분말소화약제의 열분해 반응식의 괄호 안에 들어갈 내용은 Na2CO3, CO2Na_2CO_3,\ CO_2이다.

제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨( NaHCO3NaHCO_3 )은 가열되면 다음과 같이 1차 열분해된다.
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO22NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O\uparrow + CO_2\uparrow

좌변(Na 2, H 2, C 2, O 6)과 우변(Na 2, H 2, C 2, O 6)의 원자수가 정확히 일치해 반응식이 성립하며, 생성된 CO2CO_2 와 수증기는 산소 희석·냉각 효과를 내고 탄산나트륨은 잔사로 남는다.

나머지 보기의 NaCONaCO , NaCO2NaCO_2 , Na2CO4Na_2CO_4 는 실재하지 않는 화합물이라 반응식이 성립할 수 없다.

문제 28

표준상태 기준으로 적린 8mol을 완전연소시켜 오산화인을 생성하는 데 필요한 이론 공기량은 약 몇 L인가?(단, 공기 중 산소 농도는 21vol%로 한다)

1

1,066.7

2

806.7

3

224

4

22.4

정답 및 해설

표준상태에서 적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 이론 공기량은 약 1,066.7L이다.

적린(P)의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
4P+5O22P2O54P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5

반응식에서 P와 O2O_2의 몰비는 4:5이므로, 적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 O2O_2
8mol×54=10mol O28\,\mathrm{mol} \times \dfrac{5}{4} = 10\,\mathrm{mol}\ O_2

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로, 필요한 O2O_2의 부피는
10×22.4=224L10 \times 22.4 = 224\,\mathrm{L}

공기 중 산소 농도가 21vol%이므로, 이론 공기량은
2240.21=1066.7L\dfrac{224}{0.21} = 1066.7\,\mathrm{L}
이다.

문제 29

탄화칼슘 60,000kg을 소요단위로 환산하면 몇 단위인가?

1

10단위

2

20단위

3

30단위

4

40단위

정답 및 해설

탄화칼슘 60,000kg은 20단위로 환산된다.

소요단위란 위험물시설의 규모를 나타내는 척도로, 위험물의 경우 지정수량의 10배를 1소요단위로 한다.

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물(칼슘 또는 알루미늄의 탄화물)로 지정수량이 300kg이므로, 1소요단위는
300kg×10=3,000kg300\,\mathrm{kg}\times10=3{,}000\,\mathrm{kg}
이다. 따라서
60,000kg3,000kg=20\dfrac{60{,}000\,\mathrm{kg}}{3{,}000\,\mathrm{kg}}=20
이므로, 탄화칼슘 60,000kg을 소요단위로 환산하면 20단위가 된다.

10, 30, 40단위는 지정수량이나 배수를 다르게 적용했을 때 나오는 오답이다.

문제 30

무게 340g, 용량 1,800mL인 포 시료 용기에 공기포를 가득 채취하여 무게를 측정했더니 540g이었다. 이때 발포배율은 얼마인가?(단, 포 수용액의 비중은 1로 가정한다)

1

3배

2

5배

3

7배

4

9배

정답 및 해설

발포배율은 9배이다.

발포배율(팽창비)은 채취한 포 시료의 부피를 그 포를 만드는 데 사용된 포 수용액의 부피로 나눈 값이다. 포 수용액의 비중을 1로 가정했으므로, 포의 무게(g)를 그대로 부피(mL)로 환산할 수 있다.

채취한 포 자체의 무게는 540g340g=200g540\text{g} - 340\text{g} = 200\text{g}이며, 비중이 1이므로 포 수용액의 부피는 200mL이다.

포는 시료 용기의 용량인 1,800mL를 가득 채우므로 발포배율은 1800mL200mL=9\dfrac{1800\text{mL}}{200\text{mL}} = 9배이다. 3배·5배·7배는 계산 결과와 맞지 않는 오답이다.

문제 31

위험물안전관리법령에 따라 다이에틸에터 화재가 발생했을 때 적응성이 없는 소화기는?

1

이산화탄소소화기

2

포소화기

3

봉상강화액소화기

4

할로젠화합물소화기

정답 및 해설

다이에틸에터 화재에 봉상강화액소화기는 적응성이 없다.

다이에틸에터는 제4류 위험물 특수인화물로 인화점이 약 -45℃로 매우 낮고 증기비중이 커서 화재 시 질식소화가 원칙이다.

위험물안전관리법령의 소화설비 적응성 기준에서 강화액소화기는 방사 형태에 따라 무상(안개모양)과 봉상(막대모양)으로 구분되며 적응성이 다르게 규정된다. 무상강화액소화기는 미세한 물방울로 질식·냉각 효과를 내어 제4류 위험물에 적응성이 있으나, 봉상강화액소화기는 물을 굵은 줄기로 직사하는 방식이어서 일반 주수소화와 마찬가지로 인화성 액체를 비산시켜 화재를 확대시키고 감전 위험도 있어 제4류 위험물(및 전기설비)에는 적응성이 없다.

이산화탄소소화기, 포소화기, 할로젠화합물소화기는 모두 질식(및 부촉매) 효과로 제4류 위험물에 적응성이 있다.

문제 32

가연성 증기나 미분이 실내에 머무를 우려가 있는 건축물에는 배출설비를 설치해야 하는데, 국소방식을 적용할 경우 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 몇 배 이상으로 해야 하는가?

1

5배

2

10배

3

15배

4

20배

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행규칙상 제조소의 배출설비는 국소방식을 원칙으로 하며, 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상으로 하여야 한다. 다만 예외적으로 전역방식으로 설치하는 경우에는 바닥면적 1제곱미터당 18세제곱미터 이상의 능력으로 할 수 있도록 별도로 완화되어 있다. 따라서 국소방식의 배출능력 기준은 20배이다.

문제 33

위험물제조소에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량의 합이 지정수량의 15만배인 사업소에 두어야 할 자체소방대의 화학소방자동차와 자체소방대원의 수는 각각 얼마로 규정되어 있는가?(단, 상호응원협정을 체결한 경우는 제외한다)

1

1대, 5인

2

2대, 10인

3

3대, 15인

4

4대, 20인

정답 및 해설

지정수량 15만배인 사업소에 두어야 할 화학소방자동차와 자체소방대원의 수는 2대, 10인이다.

위험물안전관리법 시행령 별표8(자체소방대에 두는 화학소방자동차 및 인원)에 따르면 제조소·일반취급소에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량의 합이 지정수량의 12만배 이상 24만배 미만인 사업소는 화학소방자동차 2대, 자체소방대원 10인을 두어야 한다. 지정수량 15만배는 이 구간(12만배 이상 24만배 미만)에 해당한다.

참고로 3천배 이상 12만배 미만은 1대·5인, 24만배 이상 48만배 미만은 3대·15인, 48만배 이상은 4대·20인이다.

문제 34

위험물제조소등에 설치된 옥외소화전설비에서 옥외소화전을 모두(설치개수가 4개 이상이면 4개를) 동시에 사용하는 경우, 각 노즐 선단의 방수압력은 몇 kPa 이상이어야 하는가?

1

170

2

350

3

420

4

540

정답 및 해설

위험물안전관리법령상 옥외소화전설비는 설치개수가 4개 이상인 경우 4개를 동시에 사용하는 조건에서 각 노즐 선단의 방수압력이 350kPa 이상, 방수량이 1분당 450L 이상이 되도록 설계해야 한다. 170kPa은 일반 소방시설 기준과 혼동하기 쉬운 값이고 420kPa, 540kPa은 법정 기준과 무관한 오답이다. 따라서 각 노즐 선단의 방수압력은 350kPa 이상이어야 한다.

문제 35

옥내소화전설비의 설치 기준으로 옳지 않은 것은?

1

옥내소화전함의 표면에는 '소화전'이라는 문구를 표시해야 한다.

2

옥내소화전함 상부의 벽면에는 적색 표시등을 설치해야 한다.

3

표시등의 불빛은 부착면으로부터 10° 이상의 각도 방향으로 10m 이내에서 쉽게 식별할 수 있어야 한다.

4

호스접속구는 바닥면으로부터 1.5m 이하의 높이에 설치해야 한다.

정답 및 해설

옥내소화전설비의 화재안전기준에 따르면 표시등의 불빛은 부착면으로부터 15° 이상의 각도 방향으로 10m 이내 어느 곳에서도 쉽게 식별할 수 있어야 한다. 문제의 지문은 "10° 이상"으로 되어 있어 실제 기준(15° 이상)과 다르므로 옳지 않은 설명이다.

나머지 지문(함 표면에 '소화전' 문구 표시, 함 상부 벽면에 적색 표시등 설치, 호스접속구는 바닥으로부터 1.5m 이하에 설치)은 모두 기준에 부합하는 옳은 내용이다.

문제 36

위험물제조소등에 설치하는 옥내소화전설비에 대한 설명으로 틀린 것은?

1

개폐밸브와 호스접속구는 바닥면으로부터 1.5m 이하의 높이에 설치해야 한다.

2

소화전함 표면에는 "소화전"이라는 문자를 표시해야 한다.

3

축전지설비는 설치된 벽면으로부터 0.2m 이상 떨어뜨려 설치해야 한다.

4

비상전원의 용량은 45분 이상 작동할 수 있어야 한다.

정답 및 해설

위험물제조소등에 설치하는 옥내소화전설비에 대한 설명으로 틀린 것은 축전지설비는 설치된 벽면으로부터 0.2m 이상 떨어뜨려 설치해야 한다는 설명이다.

위험물안전관리법 시행규칙(별표17)의 옥내소화전설비 설치기준에는 개폐밸브·호스접속구를 바닥면으로부터 1.5m 이하 높이에 설치할 것, 소화전함 표면에 "소화전"이라는 문자를 표시할 것, 비상전원(자가발전설비 또는 축전지설비)은 옥내소화전설비를 45분 이상 유효하게 작동시킬 수 있는 용량으로 할 것이 실제로 명시되어 있다.

그러나 "축전지설비를 벽면으로부터 0.2m 이상 이격하여 설치해야 한다"는 이격거리 수치 규정은 옥내소화전설비 기준에 존재하지 않는다. 축전지설비 관련 규정은 설치 장소의 온도·방수 여부 등 환경조건과 감시장치 설치 등을 정할 뿐 벽면과의 이격거리를 별도로 규정하지 않는다.

문제 37

옥내저장소 내부에 머물러 있는 가연성 증기를 지붕 위쪽으로 내보내는 배출설비를 설치해야 하는 위험물은?

1

과염소산

2

과망가니즈산칼륨

3

피리딘

4

과산화나트륨

정답 및 해설

옥내저장소 배출설비를 설치해야 하는 위험물은 피리딘이다.

옥내저장소에서 저장 중인 위험물이 가연성 증기를 발생시켜 내부에 체류할 우려가 있는 경우, 그 증기를 지붕 위로 배출하는 설비를 설치해야 한다. 이는 인화점이 낮아 상온에서 가연성 증기를 발생시키는 제4류 위험물(인화성액체)을 저장하는 옥내저장소에 적용되는 기준이다.

  • 과염소산 — 제6류(산화성액체)로 산화성 물질이라 자체적으로 가연성 증기를 발생시키지 않는다.
  • 과망가니즈산칼륨 — 제1류(산화성고체)로 가연성 증기와 무관하다.
  • 과산화나트륨 — 제1류(산화성고체)로 가연성 증기와 무관하다.

반면 피리딘은 제4류 위험물(인화성액체, 지정수량 400L)로 인화점이 약 20℃로 낮아 상온에서도 가연성 증기를 발생시키므로 배출설비가 필요하다.

문제 38

제1종 분말소화약제의 소화효과에 관한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

1

열분해로 발생하는 이산화탄소와 수증기에 의한 질식효과

2

열분해 과정의 흡열반응에 따른 냉각효과

3

H+\mathrm{H}^{+}이온이 일으키는 부촉매효과

4

분말 운무에 의한 열방사 차단효과

정답 및 해설

거리가 먼 설명은 H⁺ 이온이 일으키는 부촉매효과이다.

제1종 분말소화약제의 주성분은 탄산수소나트륨(NaHCO3\mathrm{NaHCO_3})이며, 열분해식은
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO22\mathrm{NaHCO_3}\rightarrow \mathrm{Na_2CO_3+H_2O+CO_2}
이다.

이 반응으로 발생한 CO2\mathrm{CO_2}와 수증기가 산소 농도를 낮추는 질식효과, 흡열분해에 의한 냉각효과, 미세 분말 운무에 의한 열방사 차단효과가 나타나며 모두 옳은 설명이다.

부촉매(억제)효과는 열분해로 생성된 Na+\mathrm{Na^{+}} 이온이 연소의 연쇄반응(라디칼)을 차단하여 일으키는 것으로, 부촉매효과를 일으키는 것은 Na+\mathrm{Na^{+}} 이온이지 H+\mathrm{H^{+}} 이온이 아니다. 따라서 소화효과 설명 중 가장 거리가 먼 것은 H⁺ 이온이 일으키는 부촉매효과라는 것이다.

문제 39

다음 중 제2류 위험물에 해당하는 것은?

1

마그네슘과 나트륨

2

황화인과 황린

3

수소화리튬과 수소화나트륨

4

황과 적린

정답 및 해설

제2류 위험물(가연성고체)에 해당하는 대표 품명은 황화인, 적린, 유황(황), 철분, 금속분, 마그네슘, 인화성고체 등이다. 마그네슘과 나트륨 조합에서 마그네슘은 제2류이지만 나트륨은 물과 접촉 시 격렬히 반응하는 금수성물질로 제3류 위험물이다. 황화인과 황린 조합에서 황화인은 제2류이지만 황린은 자연발화성물질로 제3류 위험물이다. 수소화리튬과 수소화나트륨은 모두 금속의 수소화물로 제3류 위험물(금수성물질)이다. 황과 적린은 둘 다 제2류 위험물이다. 따라서 두 물질이 모두 제2류 위험물에 해당하는 조합은 황과 적린이다.

문제 40

인화점이 38℃ 이상인 제4류 위험물을 주로 취급하는 장소에 스프링클러설비를 설치하려 한다. 살수기준면적이 250m²일 때 확보해야 하는 1분당 방사밀도는 몇 L/m² 이상이어야 하는가?

1

12.2

2

13.9

3

15.5

4

16.3

정답 및 해설

살수기준면적 250㎡, 인화점 38℃ 이상 조건에서 방사밀도는 12.2L/㎡·분 이상이어야 한다.

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

279m2 미만:38C 미만 16.3, 38C 이상 12.2 (L/m2min)279m^2 \text{ 미만}: 38^\circ C \text{ 미만 } 16.3,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 12.2\ (L/m^2\cdot\text{min})
279372m2:38C 미만 15.5, 38C 이상 11.8279 \sim 372m^2: 38^\circ C \text{ 미만 } 15.5,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 11.8
372465m2:38C 미만 13.9, 38C 이상 9.8372 \sim 465m^2: 38^\circ C \text{ 미만 } 13.9,\ 38^\circ C \text{ 이상 } 9.8
465m2 이상:38C 미만 12.2, 38C 이상 8.1465m^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.

문제 41

과산화초산이 갖는 여러 특성 온도 중 값이 가장 낮은 것은?

1

인화점

2

발화점

3

녹는점

4

끓는점

정답 및 해설

과산화초산(CH3COOOHCH_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.

문제 42

다음 중 C5H5NC_5H_5N에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

순수한 것은 무색이며 악취를 풍기는 액체이다.

2

상온에서 인화될 위험이 있다.

3

물에 용해된다.

4

강한 산성을 띤다.

정답 및 해설

피리딘( C5H5N\mathrm{C_5H_5N} )은 질소 원자의 비공유전자쌍 때문에 약염기성 을 나타내는 물질로, 물·알코올·에터 등에 잘 녹는 극성 용매 친화성 액체이다. 순수한 피리딘은 무색이며 특유의 자극적인 악취를 가진 액체이다 — 옳은 설명. 인화점이 약 20℃로 상온 부근이어서 인화 위험이 있다 — 옳은 설명. 물에 잘 용해된다(수용성) — 옳은 설명. 피리딘은 강한 산성이 아니라 약염기성 물질이므로 강한 산성을 띤다는 설명은 옳지 않다.

문제 43

위험물 저장 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

나트륨은 석유 속에 넣어 보관한다.

2

황린은 물속에 담가서 저장한다.

3

나이트로셀룰로스는 물이나 알코올에 적신 상태로 저장한다.

4

알루미늄분은 분진 발생을 막기 위해 물에 적셔서 저장한다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 알루미늄분을 물에 적셔서 저장한다는 것이다.

위험물은 성질(자연발화성·금수성·자기반응성 등)에 따라 저장 방법이 달라진다. 나트륨은 공기·수분과 격렬히 반응하므로 등유·경유 등 석유류 속에 넣어 보관하고, 황린은 자연발화성이 매우 강해 pH 약 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장하며, 나이트로셀룰로스는 건조 상태에서 자연발화·폭발 위험이 크므로 물이나 알코올로 적셔 습윤 상태로 저장한다. 이 세 가지는 모두 옳은 저장법이다.

그러나 알루미늄분(금속분, 제2류 위험물)은 물과 반응하여 수소 기체를 발생시키고 발열하므로(2Al+6H2O2Al(OH)3+3H22\mathrm{Al} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{H_2}), 물에 적셔 보관하는 것이 아니라 물기와의 접촉을 차단하고 건조한 곳에 밀폐 저장해야 한다.

문제 44

다음 중 담황색을 띠는 고체 상태의 위험물은?

1

나이트로셀룰로스

2

나트륨

3

트라이나이트로톨루엔

4

피리딘

정답 및 해설

트라이나이트로톨루엔(TNT)은 담황색 결정의 고체이며, 직사광선을 받으면 다갈색으로 변한다(제5류 위험물 중 나이트로화합물).

나이트로셀룰로스는 백색의 고체, 나트륨은 은백색의 무른 금속 고체, 피리딘은 무색의 액체(제4류 제1석유류)이므로 담황색 고체에 해당하지 않는다.

문제 45

다음 중 가연성 물질에 해당하지 않는 것은?

1

나트륨

2

마그네슘

3

과산화나트륨

4

적 린

정답 및 해설

제1류 위험물(산화성고체)에 속하는 무기과산화물인 과산화나트륨(Na2O2\mathrm{Na_2O_2})은 가연성 물질에 해당하지 않는다.

과산화나트륨은 스스로 연소하는 물질이 아니라 다른 가연물의 연소를 촉진하는 조연성(지연성) 물질로, 불연성으로 분류된다.

반면 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성물질)인 나트륨(Na\mathrm{Na})은 공기 중에서 쉽게 산화·연소하고 물과 반응하여 가연성 가스인 수소를 내놓는 대표적인 가연성 금속이며, 제2류 위험물(가연성고체)인 마그네슘(Mg\mathrm{Mg})과 적린 역시 산화되기 쉬운 성질 자체가 가연성으로 정의된다.

이처럼 나머지 세 물질은 모두 가연성을 갖는 반면, 과산화나트륨만이 가연성이 아니다.

문제 46

다음 위험물 중 물속에 저장해야 안전한 것은 무엇인가?

1

황 린

2

적 린

3

루비듐

4

오황화인

정답 및 해설

물속에 저장해야 안전한 위험물은 황린(P₄, 백린)이다.

황린은 공기 중 자연발화점이 약 34℃로 매우 낮아 상온 공기에 노출되면 즉시 자연발화한다. 반면 물과는 반응하지 않으므로 물속에 저장해 공기와의 접촉을 차단하는 것이 표준 저장법이다(pH를 약산성으로 유지해 포스핀 발생을 억제).

  • 적린 — 공기 중에서 비교적 안정하므로 물속 저장이 필요 없다.
  • 루비듐 — 알칼리금속으로 물과 격렬히 반응해 수소를 발생시키고 발화·폭발 위험이 있으므로 물이 아닌 석유(등유) 속에 저장해야 한다.
  • 오황화인(P₂S₅) — 물과 반응해 유독한 황화수소(H₂S)를 발생시키므로 물과의 접촉을 막고 습기 없는 곳에 밀폐 보관해야 한다.
문제 47

알킬알루미늄에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

1

물과 만나면 폭발적으로 반응해 발화하며, 이때 내용물이 비산하는 경우도 있다.

2

이동저장탱크는 바깥면을 적색으로 칠하고 1,900L 미만의 용량으로 저장한다.

3

화재가 발생했을 때 나오는 흰색 연기는 인체에 해롭다.

4

탄소수 4개까지는 안전하지만, 5개 이상으로 갈수록 자연발화 위험성이 커진다.

정답 및 해설

알킬알루미늄에 관한 설명 중 옳지 않은 것은 "탄소수 4개까지는 안전하지만, 5개 이상으로 갈수록 자연발화 위험성이 커진다"이다.

알킬알루미늄은 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)로, 탄소수가 적을수록(예: C1~C4 계열) 자연발화성이 강하고, 탄소수가 많아질수록(특히 C5 이상)에는 자연발화 위험성이 오히려 감소하는 경향을 보인다. 실제 성질과 반대이므로 이 설명이 옳지 않다.

물과 접촉하면 격렬히 반응해 가연성 가스를 발생시키며 발화·폭발할 수 있고 반응열로 내용물이 비산할 수 있다는 설명, 이동저장탱크의 외면을 적색으로 도장하고 용량을 1,900L 미만으로 하여야 한다는 설명, 연소 시 발생하는 흰 연기(산화알루미늄 등)가 흡입 시 인체에 유해하다는 설명은 모두 옳다.

문제 48

물과 반응하여 포스핀 가스를 발생시키는 물질은?

1

P4P_4

2

Al4C3Al_4C_3

3

Ca3P2Ca_3P_2

4

CaC2CaC_2

정답 및 해설

물과 반응하여 포스핀 가스를 발생시키는 물질은 인화칼슘(Ca3P2\mathrm{Ca_3P_2})이다.

인화칼슘(Ca3P2\mathrm{Ca_3P_2})은 제3류 위험물(금수성물질)로 물과 격렬히 반응하여 유독한 인화수소(포스핀, PH3\mathrm{PH_3})를 발생시킨다.
Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}\uparrow

P4P_4(황린)는 물과 거의 반응하지 않아 오히려 물속에 저장하는 물질이다.

Al4C3Al_4C_3(탄화알루미늄)는 물과 반응해 메탄(CH4CH_4)을 발생시킨다.
Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4\mathrm{Al_4C_3} + 12\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{CH_4}\uparrow

CaC2CaC_2(탄화칼슘)는 물과 반응해 아세틸렌(C2H2C_2H_2)을 발생시키며 포스핀과는 무관하다.

문제 49

다음 중 가열하면 분해되면서 적갈색의 유독 가스를 방출하는 물질은 무엇인가?

1

과염소산

2

질산

3

과산화수소

4

적린

정답 및 해설

가열하면 적갈색의 유독 가스를 방출하는 물질은 질산이다.

질산(HNO₃)은 제6류 위험물(산화성 액체)로, 가열하거나 시간이 지나면 서서히 분해되어 적갈색의 유독한 이산화질소(NO₂)를 방출한다.
4HNO34NO2+O2+2H2O4HNO_3 \rightarrow 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow + 2H_2O

  • 과염소산(HClO₄) — 분해 시 주로 염화수소·물·산소 등을 생성해 적갈색이 특징이 아니다.
  • 과산화수소(H₂O₂) — 분해되어 물과 무색의 산소만 발생시킨다.
  • 적린 — 고체 가연물로 가열 시 특징적으로 유독가스를 방출하는 물질이 아니라 연소 시 백색의 오산화인 연기를 낸다.

따라서 가열하면 분해되면서 적갈색의 유독 가스를 방출하는 물질은 질산뿐이다.

문제 50

비중이 1 미만이면서 인화점이 0℃ 이하인 물질은 무엇인가?

1

C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}

2

C2H5OC2H5\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}

3

CS2\mathrm{CS_2}

4

C6H5Cl\mathrm{C_6H_5Cl}

정답 및 해설

비중이 1 미만이면서 인화점이 0℃ 이하인 물질은 다이에틸에터(C2H5OC2H5\mathrm{C_2H_5OC_2H_5})이다.

C2H5OC2H5\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}(다이에틸에터)는 비중이 약 0.71로 물보다 가볍고, 인화점이 약 -45℃로 0℃보다 훨씬 낮아 두 조건을 모두 만족한다.

C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}(톨루엔)은 비중 0.87로 물보다 가볍지만 인화점이 약 4℃로 0℃보다 높아 조건에 맞지 않는다.

CS2\mathrm{CS_2}(이황화탄소)는 인화점이 약 -30℃로 낮지만 비중이 약 1.26으로 물보다 무거워 '비중 1 미만' 조건에 어긋난다.

C6H5Cl\mathrm{C_6H_5Cl}(클로로벤젠)은 비중이 약 1.11로 물보다 무겁고 인화점도 약 27~32℃로 높아 두 조건 모두 맞지 않는다.

문제 51

질산에틸의 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

무색이며 향긋한 냄새가 나는 액체이다.

2

휘발성이 있으며 증기 비중은 공기보다 작다.

3

물에는 녹지 않지만 에터에는 녹는다.

4

비점 이상으로 가열하면 폭발할 위험이 있다.

정답 및 해설

질산에틸은 증기 비중이 공기보다 크므로 "증기 비중은 공기보다 작다"는 설명이 옳지 않다.

질산에틸(에틸나이트레이트, C2H5ONO2\mathrm{C_2H_5ONO_2} , 제5류 질산에스터류)은 무색이며 방향성 냄새가 나는 휘발성 액체이다.

증기비중은 공기(평균분자량 약 29)를 기준으로 다음과 같이 계산된다.
M(C2H5ONO2)=2(12)+5(1)+14+3(16)=91 g/molM(\mathrm{C_2H_5ONO_2}) = 2(12)+5(1)+14+3(16) = 91\ \text{g/mol}
증기비중=91293.14 (>1, 공기보다 무거움)\text{증기비중} = \dfrac{91}{29} \approx 3.14\ (>1,\ \text{공기보다 무거움})

무색·방향성 냄새의 액체라는 설명은 옳다. 물에는 잘 녹지 않고 알코올·에터에는 녹는다는 설명도 옳다. 비점(약 88℃) 이상 가열 시 분해·폭발 위험이 있다는 설명도 옳다. 따라서 "증기 비중이 공기보다 작다"는 설명은 실제(공기보다 훨씬 무거움)와 반대되므로 옳지 않은 설명이다.

문제 52

제조소에서 위험물을 취급할 때 정전기를 효과적으로 제거하는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

1

접지를 이용하는 방법

2

상대습도를 70% 이상으로 유지하는 방법

3

공기를 이온화시키는 방법

4

부도체 재료를 사용하는 방법

정답 및 해설

정전기 축적을 방지(제거)하는 방법으로는 접지, 상대습도를 70% 이상으로 유지, 공기의 이온화, 유속 제한, 도체 재료의 사용 등이 있다.

부도체(절연체) 재료는 발생한 전하가 빠져나가지 못하고 표면에 축적되기 쉬워 오히려 정전기 재해의 원인이 되는 물질이다. 즉 정전기를 제거하려면 부도체가 아니라 도전성이 있는 재료를 사용해야 하므로, 부도체 재료 사용은 정전기 제거 방법과 가장 거리가 멀다.

문제 53

위험물을 안전하게 저장하기 위해 첨가하는 물질의 조합으로 옳은 것은?

1

과망가니즈산나트륨을 저장할 때 목탄을 첨가한다.

2

질산나트륨을 저장할 때 황을 첨가한다.

3

금속칼륨을 저장할 때 등유를 첨가한다.

4

다이크로뮴산칼륨을 저장할 때 수산화칼슘을 첨가한다.

정답 및 해설

위험물을 안전하게 저장하기 위해 첨가하는 물질의 조합으로 옳은 것은 금속칼륨을 저장할 때 등유를 첨가한다는 것이다.

이 문제는 위험물의 유별(성질)을 파악하고, 서로 섞으면 위험한 조합(혼재 금지)인지, 아니면 성질에 맞는 보호액을 넣는 것인지를 구분하는 문제이다.

금속칼륨(K)은 위험물안전관리법 시행령 별표1의 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)에 해당한다. 칼륨은 공기 중 산소와 반응하고, 특히 물과 격렬히 반응하여 가연성인 수소를 발생시키며 발열·발화한다.
2K+2H2O2KOH+H22K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow
4K+O22K2O4K + O_2 \rightarrow 2K_2O
따라서 공기·수분과의 접촉을 차단하기 위해 보호액(등유, 경유, 유동파라핀 등) 속에 완전히 담가 저장한다. 등유는 물·산소를 차단하는 불활성 매질 역할을 하므로 칼륨과 반응하지 않는다. 즉 성질에 맞는 올바른 저장법이다(위험물안전관리법 시행규칙 별표19 저장·취급 기준: 자연발화성 물질은 불활성 기체 또는 보호액 속에 저장하여 공기·수분과의 접촉을 방지한다).

과망가니즈산나트륨(NaMnO4NaMnO_4)은 제1류 위험물(산화성 고체, 과망가니즈산염류)로 강한 산화제이다. 여기에 첨가한다는 목탄(탄소, C)은 가연물(환원성 물질)이다. 강산화제와 가연물을 함께 두면 마찰·충격·가열 시 급격히 산화반응이 일어나 발화·폭발의 위험이 있다(C+O2CO2C + O_2 \rightarrow CO_2, 산화제가 산소를 공급). 안전을 위해 첨가하는 물질이 아니라 오히려 혼재해서는 안 되는 조합이다.

질산나트륨(NaNO3NaNO_3)은 제1류 위험물(산화성 고체, 질산염류)인 강산화제이다. 반면 황(S)은 제2류 위험물(가연성 고체)이다. 산화제(제1류)와 가연성 고체(제2류)는 서로 섞으면 발화·폭발할 수 있는 대표적 혼재 금지 조합이다(S+O2SO2S + O_2 \rightarrow SO_2). 따라서 안전 저장을 위해 첨가하는 물질로 볼 수 없다.

다이크로뮴산칼륨(중크롬산칼륨, K2Cr2O7K_2Cr_2O_7)은 제1류 위험물(산화성 고체, 다이크로뮴산염류)인 산화제이다. 수산화칼슘(Ca(OH)2Ca(OH)_2)을 첨가하여 안전하게 저장한다는 것은 근거가 없는 저장법이다. 다이크로뮴산칼륨은 가연물·환원성 물질과의 접촉을 피하고 건조·냉암소에 보관하는 산화성 고체 일반 기준을 따를 뿐, 수산화칼슘을 넣어 안정화하는 규정·방법은 없다.

이처럼 과망가니즈산나트륨에 목탄을 첨가하는 것, 질산나트륨에 황을 첨가하는 것, 다이크로뮴산칼륨에 수산화칼슘을 첨가하는 것은 모두 제1류 산화제에 가연물을 함께 두거나 근거 없는 물질을 넣는 잘못된(위험한) 조합이고, 금속칼륨을 등유에 저장하는 것만 제3류 금수성 물질을 보호액에 저장하는 성질에 맞는 올바른 방법이다.

문제 54

제4석유류를 저장하는 옥내탱크저장소에 대한 기준으로 옳은 것은?

1

옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배를 초과하지 않아야 한다.

2

탱크전용실의 벽·기둥·바닥·보는 내화구조로 시공한다.

3

유리창은 설치할 수 있으나, 출입구에는 자동폐쇄식 30분 방화문을 설치한다.

4

옥내저장탱크는 3층 이하 건축물의 탱크전용실에 설치한다.

정답 및 해설

제4석유류를 저장하는 옥내탱크저장소에서 옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배를 초과하지 않아야 한다는 서술이 옳다.

옥내탱크저장소의 옥내저장탱크 용량은 원칙적으로 지정수량의 40배 이하로 하되, 제4류 위험물 중 제4석유류·동식물유류를 제외한 위험물이 20,000L를 초과하는 경우에만 20,000L로 제한하는 별도 상한이 추가로 적용된다. 이 문제의 대상인 제4석유류는 그 20,000L 상한의 예외 품목이므로, 옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배를 넘지 않으면 충분하다.

  • 탱크전용실의 벽·기둥·바닥·보를 모두 내화구조로 시공 — 벽·기둥·바닥은 내화구조로 해야 하지만 보(들보)는 불연재료로 하면 충분하므로 옳지 않다.
  • 유리창은 설치할 수 있으나 출입구에 자동폐쇄식 30분 방화문을 설치 — 탱크전용실의 창·출입구에는 60분+방화문·60분방화문 또는 30분 방화문을 설치하되, 연소 우려가 있는 외벽의 출입구에는 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치해야 하므로 옳지 않다.
  • 옥내저장탱크를 3층 이하 건축물의 탱크전용실에 설치 — 인화점 38℃ 이상인 제4류 위험물(제4석유류 포함)만을 저장하는 경우 예외적으로 단층건물이 아닌 건축물에도 탱크전용실을 설치할 수 있으나 반드시 1층 또는 지하층에 설치해야 하며, "3층 이하"라는 기준은 존재하지 않으므로 옳지 않다.
문제 55

나이트로셀룰로스를 저장·취급하는 방법으로 옳지 않은 것은?

1

가열이나 마찰을 피해야 한다.

2

열원에서 멀리 두고 서늘하고 어두운 곳에 보관한다.

3

알코올 용액으로 적셔 습윤한 상태로 운반한다.

4

물과의 접촉을 막기 위해 석유 속에 저장한다.

정답 및 해설

나이트로셀룰로스를 저장·취급하는 방법으로 옳지 않은 것은 물과의 접촉을 막기 위해 석유 속에 저장한다는 설명이다.

나이트로셀룰로스는 건조 상태에서 자연발화·폭발 위험이 매우 크므로, 오히려 물 또는 알코올로 습윤시켜(저장 시 물 20% 이상, 운반 시 알코올 등으로 습윤) 보관·운반해야 안전하다.

석유(등유) 속에 저장하는 방법은 나트륨·칼륨 등 물반응성 금속에 적용되는 방법으로, 나이트로셀룰로스에는 해당하지 않으며 오히려 습윤 상태를 없애 위험을 키운다.

나머지 설명들은 모두 나이트로셀룰로스의 올바른 저장·취급법(가열·마찰 회피, 열원에서 먼 냉암소 보관, 습윤 상태 유지)이므로 옳은 설명이다.

문제 56

주유취급소에 설치하는 고정주유설비는 그 중심선으로부터 도로경계선까지 최소 몇 m 이상 떨어져 있어야 하는가?

1

2

2

3

3

4

4

5

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행규칙(주유취급소의 위치·구조 및 설비 기준)에 따르면 고정주유설비는 그 중심선을 기점으로 도로경계선까지 4m 이상, 부지경계선·담 및 건축물의 벽까지 2m(개구부가 없는 벽까지는 1m) 이상, 고정급유설비까지는 4m 이상 떨어져야 한다.

따라서 도로경계선까지 확보해야 할 최소 거리는 4m이므로 정답이다.

문제 57

위험물안전관리법상 위험물 분류에서 제1류 위험물에 해당하지 않는 것은?

1

아염소산염류

2

질산염류

3

유기과산화물

4

무기과산화물

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제1류 위험물(산화성고체)에는 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물, 브로민산염류, 질산염류, 아이오딘산염류 등이 포함된다. 유기과산화물은 분자 내 과산화(-O-O-) 결합을 가져 산소를 함유하면서도 스스로 분해·연소하는 자기반응성 물질로, 제5류 위험물(자기반응성물질)로 분류된다. 무기과산화물(제1류)과 명칭이 비슷해 혼동하기 쉬우나 유별이 전혀 다르다. 따라서 제1류 위험물에 해당하지 않는 것은 유기과산화물이다.

문제 58

옥내저장탱크와 탱크전용실 벽 사이, 그리고 옥내저장탱크 상호 간에는 최소 몇 m 이상의 간격을 두어야 하는가?

1

0.3m

2

0.5m

3

1.0m

4

1.5m

정답 및 해설

위험물안전관리법 시행규칙 별표(옥내탱크저장소의 위치·구조·설비 기준)에 따르면 옥내저장탱크와 탱크전용실의 벽 사이, 그리고 옥내저장탱크 상호간에는 0.5m 이상의 간격을 유지하여야 한다(다만 탱크의 점검·보수에 지장이 없는 경우는 예외). 0.3m은 다른 배관·설비 이격거리와 혼동하기 쉬운 수치이며, 1.0m·1.5m은 실제 기준보다 과다한 값이다. 따라서 옥내저장탱크와 탱크전용실 벽 사이, 그리고 옥내저장탱크 상호 간에 두어야 하는 간격은 0.5m 이상이다.

문제 59

과산화칼륨에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

염산과 반응하면 과산화수소가 생성된다.

2

탄산가스와 접촉하면 산소를 발생시킨다.

3

물과 반응하면 수소가 발생한다.

4

물과의 접촉을 피하며 밀봉하여 보관한다.

정답 및 해설

과산화칼륨에 대한 설명 중 옳지 않은 것은 '물과 반응하면 수소가 발생한다'는 설명이다.

과산화칼륨(K2O2\mathrm{K_2O_2})은 제1류 위험물(무기과산화물)로, 스스로는 불연성이나 강한 산화성을 가진다.

염산과 반응하면
K2O2+2HCl2KCl+H2O2\mathrm{K_2O_2 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O_2}
와 같이 과산화수소가 생성되므로 이 설명은 옳다.

이산화탄소와 접촉하면
2K2O2+2CO22K2CO3+O2\mathrm{2K_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + O_2}
의 반응으로 산소를 발생시키므로 옳은 설명이며, 이 때문에 CO2 소화기 사용을 금지한다.

물과 반응하면
2K2O2+2H2O4KOH+O2\mathrm{2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2}
와 같이 산소가 발생하는 것이지 수소가 발생하는 것이 아니므로 이 설명은 틀렸다.

물과의 접촉을 피해 밀봉 보관해야 한다는 것은 옳은 설명이다.

문제 60

위험물안전관리법령에 따라 산화프로필렌을 취급하는 위험물 제조설비의 재질로 사용할 수 없는 금속에 해당하지 않는 것은?

1

2

3

4

마그네슘

정답 및 해설

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.