[위험물산업기사 필기] 23년 4회차 시험지 PDF 다운로드

정답: ③ 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.

밀도가 작은 것이나 녹는점·끓는점이 낮은 것은 알칼리금속의 물리적 특성일 뿐 반응성의 직접적 원인이 아니며, 물에 대한 용해도 역시 반응성과 직접적 인과관계가 없다.

정답: ④ 44.8L

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

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

정답: ① 시성식

시성식은 분자를 작용기(원자단) 단위로 나누어 표시함으로써 분자식만으로는 알 수 없는 물질의 화학적 특성(작용기의 성질)을 함께 보여주는 화학식이다. 예를 들어 아세트산을 $\mathrm{CH_3COOH}$로 표시하면 카복실기(−COOH)의 존재가 드러나 산성 물질임을 알 수 있다.

구조식은 모든 원자와 결합을 상세히 나타내는 식이고, 실험식은 원자 수의 최소 정수비만 나타내며, 분자식은 실제 원자 개수만 나타낼 뿐 작용기의 특성을 별도로 드러내지는 않는다.

정답: ① 구리 3.18g

패러데이 법칙에 따라 물질 1mol을 석출·생성하는 데 필요한 전기량은 그 반응에서 이동하는 전자의 mol수(원자가)와 같은 F이다. 각 보기의 물질량에 필요한 전기량을 구하면 다음과 같다.

구리: $\mathrm{Cu}^{2+}+2e^- \rightarrow \mathrm{Cu}$이며 $3.18\text{g} \div 63.5\text{g/mol} = 0.0501\text{mol}$이므로 필요 전기량은 $0.0501 \times 2 = 0.100\text{F}$로 0.1F와 거의 정확히 일치한다.

은: $\mathrm{Ag}^++e^- \rightarrow \mathrm{Ag}$이며 $0.54\text{g} \div 108\text{g/mol} = 0.005\text{mol}$이므로 필요 전기량은 0.005F에 불과하다.

산소: $\mathrm{O_2}+4e^-+2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{OH}^-$이며 0℃, 1atm에서 $11.2\text{L} \div 22.4\text{L/mol} = 0.5\text{mol}$이므로 필요 전기량은 $0.5\times4=2\text{F}$이다.

염소: $2\mathrm{Cl}^- \rightarrow \mathrm{Cl_2}+2e^-$이며 0℃, 2atm에서 몰부피는 $22.4\text{L} \div 2 = 11.2\text{L/mol}$이므로 $5.6\text{L} \div 11.2\text{L/mol}=0.5\text{mol}$, 필요 전기량은 $0.5\times2=1\text{F}$이다.

따라서 0.1F에 가장 가까운 것은 구리 3.18g이다.

정답: ③ 4

HCl은 강산으로 완전히 이온화하며 1가 산이므로 노르말농도(N)와 몰농도(M)가 같다. 즉 $[\mathrm{H^+}] = 0.0001\text{N} = 1\times10^{-4}\text{M}$이므로 $\mathrm{pH} = -\log(1\times10^{-4}) = 4$이다.

정답: ④ 온도가 오를수록 기체의 용해도가 낮아지기 때문에

기체의 용해도는 온도가 높아질수록 감소하는 성질이 있다. 찬물에는 공기(질소·산소 등)가 비교적 많이 녹아 있는데, 따뜻한 방에 두어 물의 온도가 올라가면 용해도가 낮아진 만큼 녹아 있던 공기가 과포화 상태가 되어 기체로 빠져나오며 컵과 물의 경계면에 기포로 맺힌다.

이는 물이 끓어 생기는 수증기 기포가 아니므로 ①·②는 해당하지 않으며, 대기 중 이산화탄소가 물에 녹아 들어가는 현상(③)은 기포가 빠져나오는 것과 반대 방향의 현상이므로 옳지 않다.

정답: ③ 7

염소(Cl)의 원자번호는 17이며 전자배치는 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$이다. 최외각인 n=3 껍질에 3s²3p⁵, 즉 2+5=7개의 전자가 있으므로 최외각 전자는 7개이다.

정답: ③ MnO4⁻의 Mn

산소는 −2, 수소는 +1로 놓고 이온 전체 전하와 맞도록 밑줄 원소의 산화수를 구한다.

$\mathrm{NH_4^+}$: $x+4(+1)=+1 \Rightarrow x=-3$

$\mathrm{NO_3^-}$: $x+3(-2)=-1 \Rightarrow x=+5$

$\mathrm{MnO_4^-}$: $x+4(-2)=-1 \Rightarrow x=+7$

$\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}$: $2x+7(-2)=-2 \Rightarrow x=+6$

따라서 산화수가 가장 큰 것은 MnO4⁻의 Mn(+7)이다.

정답: ④ 케톤

알코올은 −OH가 결합된 탄소에 붙은 수소의 개수에 따라 산화 생성물이 달라진다. 1차 알코올은 산화되어 알데하이드를 거쳐 카복실산이 되고, 2차 알코올은 산화되면 케톤이 되며(더 이상 쉽게 산화되지 않음), 3차 알코올은 일반적인 조건에서 산화되기 어렵다.

따라서 2차 알코올의 산화 생성물은 케톤이다.

정답: ② (+)극에서는 방전할 때 산화 반응이 일어난다

볼타전지가 방전(전류를 흘려보냄)할 때 이온화 경향이 큰 금속으로 이루어진 (−)극(예: Zn)에서 산화 반응이 일어나 전자를 내놓고, 그 전자가 도선을 따라 (+)극으로 이동하여 (+)극에서는 환원 반응이 일어난다. 즉 (+)극에서 산화가 일어난다는 설명은 옳지 않다.

나머지 설명, 즉 이온화 경향이 큰 금속이 (−)극이 되는 것, 전자가 도선을 통해 (−)극에서 (+)극으로 이동하는 것, 전류의 방향이 전자 이동 방향과 반대인 것은 모두 볼타전지의 표준적 특성과 일치한다.

정답: ① -0.465℃

어는점 내림 공식 $\Delta T_f = K_f \times m$을 이용한다.

물질 A의 몰수: $2.9\text{g} \div 58\text{g/mol} = 0.05\text{mol}$

용매(물) 질량 200g=0.2kg이므로 몰랄농도는 $m = 0.05\text{mol} \div 0.2\text{kg} = 0.25\text{mol/kg}$이다.

$\Delta T_f = 1.86 \times 0.25 = 0.465℃$이므로 어는점은 $0-0.465=-0.465℃$이다.

정답: ③ 45개

중성자수는 질량수(원자량을 정수로 근사)에서 원자번호(양성자수)를 뺀 값이다. $80-35=45$개이다.

정답: ① 1s²2s²2p⁶3s²3p²

규소(Si)의 원자번호는 14이다. 쌓음 원리에 따라 에너지가 낮은 오비탈부터 순서대로 전자를 채우면 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$가 되며, 전자 총합은 2+2+6+2+2=14로 원자번호와 일치한다.

정답: ③ 분극

볼타전지는 방전 시 (+)극(Cu)에서 발생하는 수소 기체가 전극 표면에 부착하여 전지 반응을 방해함으로써 기전력이 급격히 떨어지는데, 이 현상을 분극(polarization)이라 한다.

감극(제)은 이 분극 현상을 억제하기 위해 첨가하는 산화제(MnO2 등)를 가리키는 용어로 현상 자체의 명칭이 아니며, 소극도 이와 유사한 방지 작용을 뜻하는 용어이지 현상명이 아니고, 충전은 전지에 전기에너지를 저장하는 별개의 과정이므로 옳지 않다.

정답: ② C2H5OH

비전해질은 물에 녹아도 이온화하지 않아 전류를 흐르게 하지 못하는 물질이다. 에탄올($\mathrm{C_2H_5OH}$)은 물에 분자 상태로 녹을 뿐 이온화하지 않으므로 비전해질이다.

반면 아세트산($\mathrm{CH_3COOH}$)은 약산, 수산화암모늄($\mathrm{NH_4OH}$)은 약염기, 염화수소($\mathrm{HCl}$)는 강산으로 모두 물에서 이온화하는 전해질이다.

정답: ④ M2O7

생성된 산화물 중 산소의 질량은 $11.2-8=3.2\text{g}$이고 몰수는 $3.2\div16=0.2\text{mol}$이다.

금속 M의 몰수는 $8\div140=0.0571\text{mol}$이다. M과 O의 몰비는 $0.0571:0.2=1:3.5=2:7$이므로 산화물의 화학식은 $\mathrm{M_2O_7}$이다.

정답: ③ CO2

비금속 원소의 산화물은 대체로 산성 산화물로, 물과 반응하여 산을 생성한다: $\mathrm{CO_2 + H_2O \rightarrow H_2CO_3}$

반면 CaO, Na2O, MgO는 금속의 산화물로 물과 반응해 염기성 수산화물을 생성하는 염기성 산화물이다.

정답: ④ FeCl3 수용액과 정색 반응을 일으킨다

페놀류(방향족 하이드록시 화합물)는 $\mathrm{FeCl_3}$ 수용액과 만나면 특유의 정색 반응(보라색 계열)을 나타내며, 이는 페놀성 −OH의 검출에 이용되는 대표적 성질이다.

페놀은 −OH의 수소가 벤젠고리의 영향으로 약하게 이온화하는 약산성 물질이지 강알칼리성이 아니며(①), −OH가 여러 개일수록 물 분자와의 수소결합 자리가 늘어 오히려 용해도가 증가하는 경향이 있고(②), 카복실산과 반응하여 에스터를 생성할 수 있으므로(③)도 옳지 않다.

정답: ② 66.7

용해도는 물 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수로 정의한다. 문제의 포화용액은 전체 100g 중 설탕 40g, 물 60g으로 이루어져 있으므로, 비례식 $40:60 = x:100$을 세우면 $x = \dfrac{40\times100}{60} = 66.7$이다.

정답: ③ ΔG = 0

깁스 자유에너지 변화 ΔG는 반응(또는 상태변화)의 자발성을 판단하는 기준이다. $\Delta G<0$이면 정반응이 자발적으로 진행되고 $\Delta G>0$이면 역반응이 자발적이며, 계가 평형 상태에 도달하면 더 이상 알짜 변화가 일어나지 않으므로 $\Delta G=0$이 된다.

정답은 ①번(질식소화)이다.

분말소화약제는 열분해되면서 발생하는 이산화탄소와 수증기 등이 가연물 표면을 뒤덮어 산소 공급을 차단하는 것이 주된 소화 메커니즘이다. 이를 질식소화라 한다.

부수적으로 부촉매(억제)효과도 알려져 있으나, 냉각·유화·제거효과는 분말소화약제의 주된 특성이 아니므로 나머지 보기는 오답이다.

정답은 ②번(2대, 10인)이다.

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 해당하므로 정답은 ②이다. 참고로 3천배 이상 12만배 미만은 1대·5인, 24만배 이상 48만배 미만은 3대·15인, 48만배 이상은 4대·20인이다.

정답은 ④번(금속화재)이다.

화재는 소방 분류상 A급(일반화재), B급(유류화재), C급(전기화재), D급(금속화재)으로 구분한다. 마그네슘·나트륨·칼륨 등 금속류에 의한 화재가 D급에 해당한다.

①~③은 각각 A, B, C급을 가리키는 명칭이므로 D급과 무관해 오답이다.

폭굉유도거리(DID, Detonation Induction Distance)란, 최초의 완만한 연소(폭연)가 시작된 지점에서부터 화염이 가속되어 격렬한 폭굉(detonation)으로 전이되기까지 관(管) 속을 진행하는 거리를 말한다. 이 거리가 짧을수록 폭굉으로 쉽게·빨리 전이되므로 그만큼 위험하다.

DID가 짧아지는(폭굉 전이가 쉬워지는) 조건은 일반적으로 다음 네 가지로 정리된다.

① 정상연소속도가 큰(빠른) 혼합가스일수록
② 관 속에 장애물이 있거나 관경(지름)이 가늘수록
③ 압력이 높을수록
④ 점화원의 에너지가 강할(클)수록

정답이 2번인 이유
보기 2번은 "관 내부에 장애물이 없거나 관의 지름이 큰 경우"라고 하여 위 ②의 조건을 정반대로 서술하고 있다.

• 관 내부의 장애물은 화염면에 난류(turbulence)를 유발해 미연소 가스와의 혼합·연소를 촉진하고, 그 결과 화염 전파속도를 급격히 높여 폭굉으로의 전이를 앞당긴다. 따라서 장애물이 없으면 난류 형성이 줄어 화염 가속이 더뎌지고 DID는 오히려 길어진다.
• 관경이 가늘수록 벽면 마찰과 열·경계층 효과로 화염이 빠르게 가속되지만, 지름이 크면 이러한 벽면 효과가 약해져 화염 가속이 둔해지므로 DID는 길어진다.

즉 2번은 DID를 길게 만드는 조건이므로 "짧아지는 조건에 해당하지 않는 것"이 되어 정답이다.

나머지 보기(오답) 검토
1번: 정상연소속도가 빠른 혼합가스는 초기 화염 전파가 빨라 폭연→폭굉 전이가 촉진되므로 DID가 짧아진다. (①에 해당)
3번: 압력이 높으면 단위 부피당 반응물 밀도가 커져 반응·에너지 방출이 활발해지고 충격파 형성이 쉬워져 DID가 짧아진다. (③에 해당)
4번: 점화원의 에너지가 크면 초기 연소가 강하게 개시되어 화염 가속과 충격파 발달이 빨라지므로 DID가 짧아진다. (④에 해당)

따라서 세 보기(1·3·4번)는 모두 DID를 짧게 하는 조건이고, 방향이 반대인 2번이 정답이다.

※ 본 문항은 화재예방·소화방법 분야의 개념(폭굉 특성)을 묻는 이론 문제로 별도의 계산식이나 위험물안전관리법령상 수치 기준 적용은 필요하지 않다.

정답은 ①번(탄산칼륨)이다.

강화액소화기는 물에 탄산칼륨($K_2CO_3$)을 진한 수용액 상태로 용해시켜 만든 소화약제로, 탄산칼륨이 물의 어는점을 낮춰주므로 한랭지·동절기에도 동결되지 않고 사용할 수 있다. 아울러 강알칼리성을 띠어 심부화재에 대한 재발화 억제 효과도 있다.

질소는 약제 방출용 가압가스로 쓰이는 물질이고, 사염화탄소·아세틸렌은 강화액소화기 성분과 무관하므로 나머지 보기는 오답이다.

정답은 ④번이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표4(제조소의 위치·구조·설비 기준) 환기설비 기준에 따르면 환기구는 지붕 위 또는 지상 2m 이상 높이에 회전식 고정벤티레이터 또는 루프팬 방식으로 자연배기방식으로 설치하고, 급기구는 해당 실의 바닥면적 150㎡마다 1개 이상(크기 800㎠ 이상)으로 하되 낮은 곳에 설치하며 인화방지망을 부착해야 한다.

보기 ④는 "급기구는 높은 위치에 설치"라고 하였으나 실제 기준은 낮은 위치에 설치하는 것이므로 이 보기가 옳지 않은 설명이다. ①~③은 모두 법령 기준과 일치한다.

정답은 ③번이다.

발화점(착화점)은 외부에서 점화원을 가하지 않아도 가연물 자체에 축적된 열만으로 스스로 발화하는 최저 온도를 말한다.

①은 연소점(연소상태가 계속 유지될 수 있는 최저 온도), ②는 인화점(외부 점화원과 접촉하여 발화하는 최저 온도)에 대한 설명이며, ④는 증기 발생과 관련된 서술로 발화점의 정의와는 다르므로 모두 오답이다.

정답은 ③번(에테인)이다.

트라이에틸알루미늄은 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 수산화알루미늄과 에테인(에탄) 가스를 발생시키며, 다량의 반응열로 자연발화·폭발 위험이 있다.

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

따라서 물에 의한 소화가 금지되며 마른모래, 팽창질석·팽창진주암 등으로 질식소화해야 한다. 수소·아세틸렌·메테인은 이 반응의 생성물이 아니므로 오답이다.

정답은 ①번(350, 260)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17(옥내소화전설비 기준)에 따르면 옥내소화전설비는 각 층의 옥내소화전(설치개수가 5개 이상이면 5개)을 동시에 사용할 때 각 노즐선단의 방수압력이 350kPa 이상이고 방수량이 분당 260L 이상이 되는 성능을 갖추어야 한다.

따라서 ㉠ 350, ㉡ 260인 ①번이 정답이다.

정답은 ③번(열전도율이 낮을 것)이다.

자연발화는 물질 내부에서 발생한 열이 축적되어 발화점에 도달함으로써 일어난다. 따라서 열전도율이 낮을수록 열이 외부로 방출되지 못하고 내부에 축적되기 쉬워 자연발화가 촉진된다.

반대로 주위 온도가 높을수록, 표면적(공기와의 접촉면)이 넓을수록, 발열량이 클수록 자연발화가 쉬워지므로, '온도가 낮을 것' '표면적이 좁을 것' '발열량이 적을 것'을 서술한 ①·②·④는 모두 자연발화를 촉진하는 방향과 반대이므로 오답이다.

정답은 ②번($Na_2O_2$)이다.

과산화나트륨($Na_2O_2$)은 제1류 위험물 중 무기과산화물로, 물과 접촉하면 격렬히 발열하며 산소를 방출한다.

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

이 반응열과 발생한 산소가 오히려 화재를 확대시킬 수 있어 물에 의한 냉각소화는 부적절하며, 마른모래나 탄산수소염류 분말소화약제 등을 사용해야 한다.

염소산나트륨, 질산나트륨, 브로민산나트륨은 산화성 고체이지만 물에 잘 용해될 뿐 위와 같은 격렬한 발열·산소 발생 반응을 일으키지 않으므로 냉각소화가 가능하다.

정답은 ③번(15kg)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17 스프링클러설비 기준에서, 개방형 스프링클러헤드를 사용하는 설비의 수동식 개방밸브는 화재 시 신속하게 개방할 수 있도록 그 개방조작에 필요한 힘이 15kg 이하가 되도록 설치하여야 한다.

정답은 ③번(인화칼슘)이다.

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

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

따라서 화재 시 물로 소화하면 오히려 가연성 가스가 다량 발생해 위험성이 커지므로 물 사용을 금지하고 마른모래 등으로 질식소화해야 한다. 황, 염소산칼륨, 질산암모늄은 물과 반응해 가연성 가스를 다량 발생시키지 않으므로 오답이다.

정답은 ③번(질식효과와 냉각효과)이다.

포소화약제는 물과 포 원액을 혼합·발포하여 만든 거품(포)이 가연물 표면을 뒤덮어 공기(산소)와의 접촉을 차단하는 질식효과와, 포에 포함된 수분이 증발하며 열을 빼앗는 냉각효과를 함께 낸다.

촉매·억제(부촉매)효과는 할로겐화합물이나 분말소화약제의 특성이고, 제거효과는 포소화약제의 소화 원리와 무관하므로 나머지 보기는 오답이다.

정답은 ①번(아세톤)이다.

아세톤과 같은 수용성(친수성) 가연성 액체 화재에 일반 단백포·합성계면활성제포를 사용하면 포가 물과 섞여 파괴(소포)되어 소화 효과를 내지 못한다. 이런 수용성 위험물에는 내알코올포(알코올형포)를 사용해야 포막이 유지되어 질식소화가 가능하다.

휘발유, 톨루엔, 벤젠은 비수용성 위험물로 일반포로도 소화가 가능하므로 알코올형포를 반드시 사용할 필요가 없어 오답이다.

정답은 ③번이다.

분말소화약제의 종별 주성분은 다음과 같다.

제1종 분말: 탄산수소나트륨($NaHCO_3$)
제2종 분말: 탄산수소칼륨($KHCO_3$)
제3종 분말: 제1인산암모늄($NH_4H_2PO_4$)
제4종 분말: 탄산수소칼륨과 요소의 반응물($KHCO_3 + (NH_2)_2CO$)

보기 ③(제3종 분말: $NH_4H_2PO_4$)만 실제 성분과 일치하며, ①·②·④는 각각 1종·2종·4종의 실제 주성분과 뒤바뀌어 서술되어 있으므로 오답이다.

정답은 ③번(6.5)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17(포소화설비 기준)에 따르면 포헤드 방식의 포헤드는 방호대상물의 표면적 1㎡당 6.5L/min 이상의 비율로 계산한 양의 포수용액을 표준방사량으로 방사할 수 있도록 설치하여야 한다.

정답은 ②번이다.

위험물안전관리법 시행규칙(옥외탱크저장소 압력탱크의 수압시험 기준)에 따르면, 압력탱크(최대상용압력이 부압 또는 5kPa를 초과하는 탱크)는 최대상용압력의 1.5배의 압력으로 10분간 수압시험을 실시하여 새거나 변형이 없어야 한다.

참고로 압력탱크 외의 탱크는 70kPa의 압력으로 10분간 충수시험을 실시한다. 5분간 시험이나 사용압력 상태에서의 시험은 법정 기준과 다르므로 나머지 보기는 오답이다.

정답은 ③번(0.5m 이상)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표7(옥내탱크저장소 기준)에 따르면 옥내저장탱크와 탱크전용실의 벽과의 사이 및 옥내저장탱크 상호간에는 0.5m 이상의 간격을 유지하여야 한다(다만 탱크의 점검 및 보수에 지장이 없는 경우는 예외가 있을 수 있다).

정답은 ④번(Halon 1211 소화기)이다.

포소화기, 건조사, 이산화탄소($CO_2$) 소화기는 모두 가연물 주위를 뒤덮거나 불활성 기체로 치환하여 산소 공급을 차단하는 질식소화가 주된 소화효과이다.

반면 Halon 1211과 같은 할로겐화합물소화약제는 연소의 연쇄반응(라디칼)을 억제하는 부촉매(억제)효과가 주된 소화 메커니즘이며, 산소공급원 차단은 주된 효과가 아니다.

정답: 3번 — 금속칼륨을 저장할 때 등유를 첨가한다.

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

■ 3번 (정답)
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.
$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$
$4K + O_2 \rightarrow 2K_2O$
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.)

■ 1번 (오답)
과망가니즈산나트륨 $NaMnO_4$ 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.
$C + O_2 \rightarrow CO_2$ (산화제가 산소를 공급)
안전을 위해 첨가하는 물질이 아니라 오히려 혼재해서는 안 되는 조합이므로 틀렸다.

■ 2번 (오답)
질산나트륨 $NaNO_3$ 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.
$S + O_2 \rightarrow SO_2$
따라서 안전 저장을 위해 첨가하는 물질로 볼 수 없어 틀렸다.

■ 4번 (오답)
다이크로뮴산칼륨(중크롬산칼륨) $K_2Cr_2O_7$ 은 제1류 위험물(산화성 고체, 다이크로뮴산염류)인 산화제이다. 수산화칼슘 $Ca(OH)_2$ 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 없으므로 틀렸다.

■ 정리
1·2·4번은 모두 제1류 산화제에 가연물을 함께 두거나 근거 없는 물질을 넣는 잘못된(위험한) 조합이고, 3번만 제3류 금수성 물질인 칼륨을 보호액(등유)에 저장하는 성질에 맞는 올바른 방법이다. 그러므로 정답은 3번이다.

정답은 4번 칼륨($K$)이다.

[왜 칼륨인가]
칼륨은 위험물안전관리법령상 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)에 속하는 알칼리금속으로, 지정수량 10kg·위험등급 I 물질이다. 공기 중에 두면 표면이 급격히 산화되고, 물·습기와는 격렬히 반응해 수소를 내며 발화·폭발한다. 즉 공기(산소)와 물(습기)을 동시에 차단해야 하므로, 칼륨과 반응하지 않는 석유류인 등유·경유·유동파라핀 속에 담가 저장(보호액 저장)한다. 이렇게 하면 등유가 금속 표면을 덮어 공기와 수분의 접촉을 막는다.

물과의 반응식:
$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow$
발생한 수소와 다량의 반응열 때문에 발화 위험이 커서, 반드시 보호액 속에 담가 두어야 한다. (같은 이유로 나트륨도 등유 속에 저장한다.)

[오답 풀이]

1) 트라이에틸알루미늄 $(C_2H_5)_3Al$ — 제3류 알킬알루미늄(지정수량 10kg)으로, 공기에 닿으면 즉시 자연발화하고 물과는 폭발적으로 반응한다. 등유에 담가서는 자연발화를 막기 어렵고 오히려 위험하므로, 질소 등 불활성 기체를 봉입하고 벤젠·헥세인 같은 용제로 희석해 밀폐 저장한다.
$(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6\uparrow$

2) 인화칼슘 $Ca_3P_2$ — 제3류 금속의 인화물(지정수량 300kg)로, 물·습기와 반응하면 유독하고 가연성인 포스핀($PH_3$)을 발생시킨다. 등유가 아니라 건조한 장소에서 밀폐용기에 보관해 물과의 접촉을 차단하는 것이 원칙이다.
$Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow$

3) 탄화칼슘 $CaC_2$(카바이드) — 제3류 칼슘의 탄화물(지정수량 300kg)로, 물과 반응하면 아세틸렌($C_2H_2$)을 발생시킨다. 건조하고 통풍이 잘 되는 곳에서 밀폐용기(필요시 질소 봉입)에 저장하며, 핵심은 등유 침적이 아니라 습기 차단이다.
$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2\uparrow$

[정리]
등유(석유류) 속에 담가 저장하는 대표적 제3류 위험물은 칼륨·나트륨이다. 물질마다 보호액이 달라 황린은 물(약알칼리성) 속, 이황화탄소는 물 속에 저장하는 것과 구분해 두어야 한다. 따라서 정답은 4번이다.

인화칼슘은 화학식 $Ca_3P_2$(칼슘의 인화물)로, 위험물안전관리법령상 제3류 위험물 중 '금속의 인화물'에 해당하는 금수성물질이다(지정수량 300kg). 이름 그대로 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 분해되므로 저장·취급 시 물·습기와의 접촉을 금한다.

물과의 반응식은 다음과 같다.

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

양변 원소수를 대조하면 Ca 3=3, P 2=2, O 6=6, H 12=(6+6)로 균형이 맞는다. 이때 발생하는 기체 $PH_3$가 바로 포스핀(인화수소)이며, 무색·마늘 냄새의 유독성 가연성 가스다. 따라서 정답은 3번(포스핀)이다.

[오답 풀이]

1) 수소 — 수소($H_2$)는 나트륨·칼륨 등 알칼리금속이나 칼슘 같은 '금속 자체'가 물과 반응할 때 발생한다(예: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$). 인화칼슘의 물 반응에서는 $H_2$가 아니라 $PH_3$가 나오므로 오답이다.

2) 산소 — 산소($O_2$)는 제1류 위험물(산화성고체) 등의 가열 분해에서 방출된다(예: $2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2\uparrow$). 물과의 상온 반응 생성물이 아니며, 제3류 금수성물질과 무관하므로 오답이다.

4) 포스겐 — 포스겐($COCl_2$)은 사염화탄소($CCl_4$) 등 염소계 화합물이 고온·화염에서 반응할 때 생성되는 독성 가스로, 인화칼슘의 물 반응과는 관련이 없다. 인은 들어 있으나 반응식에 탄소·염소 공급원이 없어 $COCl_2$는 생성될 수 없으므로 오답이다.

이 문제는 유지(동식물유류)의 요오드값(iodine value)과 건성유·불건성유 구분으로 자연발화 위험성을 판단하는 문제이다.

[핵심 원리 — 요오드값과 자연발화]
요오드값은 유지 100 g에 흡수되는 요오드의 g수로, 유지 속 불포화지방산의 이중결합($C=C$) 수에 비례한다. 요오드값이 클수록 이중결합이 많아 공기 중 산소와의 산화반응(자동산화)이 활발하고, 이때 발생하는 산화열이 짚·헝겊 같은 다공성 물질에 축적되면 방열보다 축열이 커져 발화점에 도달, 자연발화한다.

요오드값에 따른 분류:
· 건성유: $\text{요오드값} \ge 130$
· 반건성유: $100 \le \text{요오드값} < 130$
· 불건성유: $\text{요오드값} \le 100$
따라서 자연발화 위험성은 건성유 > 반건성유 > 불건성유 순이다.

[보기별 요오드값 비교]
1) 동유(오동나무 기름): 약 145~176 → 건성유. 주성분이 3중 공액 이중결합을 가진 엘레오스테아르산($C_{18}H_{30}O_2$)이라 산화·중합이 매우 빨라 자연발화 위험이 가장 크다.
2) 야자유: 약 7~16 → 불건성유(포화지방산이 다수)
3) 올리브유: 약 75~90 → 불건성유
4) 피마자유: 약 81~91 → 불건성유

→ 네 물질 중 건성유는 동유뿐이고 요오드값도 가장 크므로 정답은 1번(동유)이다. 2·3·4번은 모두 요오드값이 100 이하인 불건성유로, 이중결합이 적어 자동산화가 느려 같은 조건에서 자연발화 위험성이 훨씬 작다.

[법령 근거 — 위험물안전관리법령(출제 당시 기준)]
동유·야자유·올리브유·피마자유는 모두 제4류 위험물 중 동식물유류에 해당한다. 동식물유류는 「동물의 지육 등 또는 식물의 종자나 과육으로부터 추출한 것으로서 1기압에서 인화점이 250℃ 미만인 것」으로 정의되며, 지정수량은 10,000 L이다. 특히 건성유(동유 등)를 헝겊·짚에 적셔 대량으로 쌓아 두는 것은 자연발화의 대표적 위험 형태이므로, 저장·취급 시 통풍·냉각으로 축열을 방지하여야 한다.

질산나트륨 $NaNO_3$ 은 질산염류에 속하는 제1류 위험물(산화성 고체)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표18(저장의 기준)에 따르면 옥내저장소에서 유별을 달리하는 위험물은 원칙적으로 함께 저장할 수 없다. 다만 유별로 정리하여 저장하면서 서로 1m 이상의 간격을 두는 경우에 한해 예외적으로 혼재 저장이 허용되며, 제1류 위험물이 함께 저장 가능한 조합은 다음과 같다.
· 제1류(알칼리금속의 과산화물 등 제외) + 제5류
· 제1류 + 제6류
· 제1류 + 제3류 중 자연발화성물질(황린)

보기를 유별로 분류하여 판정하면 다음과 같다.

① 적린 $P$ : 제2류 위험물(가연성 고체)이다. 제1류와 제2류의 혼재 저장은 허용 조합에 없으므로 함께 저장할 수 없다. → 오답

② 인화성 고체 : 제2류 위험물이다. 인화성 고체는 제4류 위험물과의 혼재만 허용되며, 제1류와는 함께 저장할 수 없다. → 오답

③ 동식물유류 : 제4류 위험물(인화성 액체)이다. 제1류 + 제4류 조합은 규정에 없으므로 함께 저장할 수 없다. → 오답

④ 과염소산 $HClO_4$ : 산화성 액체인 제6류 위험물이다. 제1류 + 제6류는 허용 조합에 해당하므로, 1m 이상 간격을 두면 질산나트륨과 함께 저장할 수 있다. → 정답

주의: 과염소산염류(예: $KClO_4$)는 제1류(산화성 고체)이지만, 과염소산 $HClO_4$ 그 자체는 제6류(산화성 액체)로 분류된다. 제1류 산화제와 제6류 산화제는 모두 불연성이며 서로 격렬한 반응을 일으키지 않아, 유별을 정리하고 1m 이상 간격을 두면 예외적으로 혼재 저장이 허용된다. 따라서 정답은 4번이다.

이 문제는 계산이 아니라 위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(운반에 관한 기준) '운반용기의 수납기준'을 묻는 법령 문제이다. 출제 당시 기준상 위험물은 성상(고체·액체)과 위험성에 따라 운반용기에 수납할 수 있는 최대 수납률이 각각 정해져 있다.

[법령상 수납률 기준]
• 고체위험물 : 운반용기 내용적의 95% 이하의 수납률로 수납할 것
• 액체위험물 : 운반용기 내용적의 98% 이하의 수납률로 수납하되, 55℃의 온도에서 누설되지 않도록 충분한 공간용적을 유지할 것
• 자연발화성물질 중 알킬알루미늄등 : 운반용기 내용적의 90% 이하의 수납률로 수납하되, 50℃에서 5% 이상의 공간용적을 유지할 것

[정답이 2번(95%)인 이유]
발문은 '고체 위험물'의 수납률을 묻고 있다. 고체는 액체와 달리 온도 상승에 따른 부피 팽창이 크지 않지만, 완전히 빈틈없이 채우면 운반 중 진동·충격으로 용기가 파손되거나 분출될 수 있어 일정 공간용적을 남기도록 규정한다. 따라서 고체위험물의 법정 수납률은 내용적의 95% 이하이며, 정답은 2번이다. 즉 공간용적을 최소 5% 이상 남겨야 한다.

[나머지 보기가 오답인 이유]
• 1) 94% : 법령에 존재하지 않는 수치이다. 고체 기준은 95%이며, 94%로 규정된 항목은 없다.
• 3) 98% : 이는 액체위험물의 수납률 기준이다. 액체는 $55^{\circ}\mathrm{C}$에서 누설되지 않도록 공간용적을 두고 최대 98%까지 수납하는데, 고체 기준(95%)과 혼동하도록 낸 대표적 함정 보기이다.
• 4) 99% : 어떤 성상에도 규정되지 않은 수치이다. 99%까지 채우면 공간용적이 1%에 불과해 진동·팽창 시 누설·파손 위험이 커지므로 인정되지 않는다.

참고로 공간용적 관점에서 정리하면, 고체는 여유 공간 $\geq 5\%$(수납률 $\leq 95\%$), 액체는 여유 공간 $\geq 2\%$(수납률 $\leq 98\%$), 알킬알루미늄등은 여유 공간 $\geq 10\%$(수납률 $\leq 90\%$)로 위험성이 클수록 남겨야 할 공간이 커진다. 따라서 고체위험물의 정답은 2번(95%)이다.

발화점(착화점)은 외부 점화원 없이 물질이 스스로 연소를 시작하는 최저 온도로, 이 값이 낮을수록 자연발화 위험이 크다. 네 물질의 발화점을 비교하면 정답을 가릴 수 있다.

② 황린 $P_4$ — 발화점 약 34℃ (정답)
황린은 발화점이 약 34℃로 상온(실온)과 거의 차이가 없어 공기 중에 그대로 두면 산소와 반응해 자연발화한다. 이 때문에 위험물안전관리법령상 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질, 지정수량 20kg)로 분류되고, 발화 방지를 위해 물속(약알칼리성 물)에 저장한다. 네 물질 중 발화점이 압도적으로 낮으므로 정답이다. 연소 시 $P_4 + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$ 로 오산화인(백연)이 생성된다.

① 마그네슘 $Mg$ — 발화점 약 400℃
마그네슘은 제2류 위험물(가연성 고체, 지정수량 500kg)로, 착화에 약 400℃의 높은 온도가 필요하다. 연소 반응은 $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$ 로 강한 백색광을 내지만, 발화점 자체는 네 물질 중 가장 높다.

③ 적린 $P$ — 발화점 약 260℃
적린은 황린과 같은 인의 동소체이지만 구조가 안정하여 발화점이 약 260℃로 훨씬 높다. 제2류 위험물(가연성 고체, 지정수량 100kg)이며, 연소하면 $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$ 로 오산화인이 생성된다. 같은 인이라도 황린보다 발화점이 크게 높다.

④ 삼황화인 $P_4S_3$ — 발화점 약 100℃
삼황화인(황화린류)은 제2류 위험물(지정수량 100kg)로 발화점이 약 100℃이다. 황린(약 34℃)보다는 높다. 연소 시 $P_4S_3 + 8O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 3SO_2$ 반응으로 오산화인과 유독성 이산화황이 발생한다.

따라서 발화점 크기는 황린(약 34℃) < 삼황화인(약 100℃) < 적린(약 260℃) < 마그네슘(약 400℃) 순이며, 발화점이 가장 낮은 것은 ②번 황린이다.

정답은 4번 이황화탄소($CS_2$)이다.

발문의 네 가지 단서 — ① 순수한 것은 무색투명 액체, ② 물에 녹지 않고 벤젠에 녹음, ③ 물보다 무거움(비중 > 1), ④ 독성 — 을 모두 만족하는 물질은 이황화탄소뿐이다.

[정답 4번 — 이황화탄소 $CS_2$]
· 순수한 것은 무색투명한 액체이다(시판품은 불순물 때문에 황색을 띠고 불쾌한 냄새가 남).
· 비중이 약 $1.26$으로 $1.26 > 1$, 즉 물보다 무겁다. → 단서 ③ 일치
· 물에는 거의 녹지 않고(난용성) 벤젠·다이에틸에터·알코올 등 유기용매에는 잘 녹는다. → 단서 ①② 일치
· 증기는 신경계를 침범하는 강한 독성을 지닌다. → 단서 ④ 일치
· 이처럼 「물보다 무겁고 물에 녹지 않는」 성질 때문에 가연성 증기의 발생을 억제하려고 물속(수조)에 넣어 저장한다.
· 인화점 약 $-30\,^{\circ}\mathrm{C}$, 발화점 약 $90\,^{\circ}\mathrm{C}$로 제4류 위험물 중 발화점이 가장 낮은 축에 속해 취급에 특히 주의한다.

[오답 풀이]

1번 아세트알데하이드 $CH_3CHO$
제4류 특수인화물의 무색 액체이나, 비중이 약 $0.78$로 물보다 가볍고 물에 잘 녹는(수용성) 물질이다. 단서 ②(물에 안 녹음)·③(물보다 무거움)과 모두 어긋나 오답이다.

2번 다이에틸에터 $(C_2H_5)_2O$
제4류 특수인화물의 무색투명 액체로 ①은 맞지만, 비중이 약 $0.71$로 물보다 가벼워 물 위에 뜬다. 단서 ③과 어긋나 오답이다.

3번 아세톤 $CH_3COCH_3$
제4류 제1석유류(수용성)의 무색투명 액체로 ①은 맞지만, 비중이 약 $0.79$로 물보다 가볍고 물에 임의의 비율로 잘 녹는다. 단서 ②·③과 모두 어긋나 오답이다.

[법령 근거 — 출제 당시 위험물안전관리법령 기준]
보기 네 물질은 모두 제4류 인화성 액체이다. 이 중 이황화탄소·아세트알데하이드·다이에틸에터는 「특수인화물」로 지정수량 $50\,\mathrm{L}$, 아세톤은 「제1석유류(수용성)」로 지정수량 $400\,\mathrm{L}$이다.
정답을 가르는 결정적 물성은 「물보다 무거운 비중(>1)」과 「물에 녹지 않음」이며, 이 두 조건을 동시에 만족하는 것은 비중 약 $1.26$의 이황화탄소뿐이다. 나머지 세 물질은 모두 비중이 $1$보다 작아 물 위에 뜨므로 제외된다.

네 물질은 모두 위험물안전관리법령상 제4류 위험물(인화성 액체)인 방향족·복소환 화합물이며, 인화점의 크기로 답을 가릴 수 있다.

① $C_6H_5NH_2$ : 아닐린(aniline). 벤젠 고리에 아미노기($-NH_2$)가 결합한 물질로, 인화점은 약 70℃이다.
② $C_6H_5NO_2$ : 니트로벤젠(nitrobenzene). 벤젠 고리에 니트로기($-NO_2$)가 결합한 물질로, 인화점은 약 88℃로 네 물질 중 가장 높다.
③ $C_5H_5N$ : 피리딘(pyridine). 질소를 포함한 6원자 방향족 복소환으로, 인화점은 약 20℃이다.
④ $C_6H_5CH_3$ : 톨루엔(toluene). 벤젠 고리에 메틸기($-CH_3$)가 결합한 물질로, 인화점은 약 4℃로 네 물질 중 가장 낮다.

인화점 크기를 비교하면 다음과 같다.

$\text{톨루엔}(\approx 4^\circ\text{C}) < \text{피리딘}(\approx 20^\circ\text{C}) < \text{아닐린}(\approx 70^\circ\text{C}) < \text{니트로벤젠}(\approx 88^\circ\text{C})$

따라서 인화점이 가장 낮은 것은 ④ 톨루엔이다.

[법령 근거 — 출제 당시 위험물안전관리법 시행령 별표1 제4류 인화성 액체 분류]
제4류 위험물은 인화점을 기준으로 석유류를 구분한다. 제1석유류는 1기압에서 인화점이 21℃ 미만인 것, 제2석유류는 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류는 70℃ 이상 200℃ 미만, 제4석유류는 200℃ 이상 250℃ 미만인 것을 말한다.
이 기준에 대입하면 톨루엔(약 4℃)과 피리딘(약 20℃)은 인화점 21℃ 미만이므로 제1석유류(톨루엔=비수용성, 피리딘=수용성)에 해당하고, 아닐린(약 70℃)과 니트로벤젠(약 88℃)은 인화점 70℃ 이상이므로 제3석유류(비수용성)에 해당한다.

즉 ①·②는 제3석유류로 인화점이 70℃를 넘어 높고, ③은 제1석유류이지만 톨루엔보다 인화점이 높다. 결국 제1석유류 중에서도 인화점이 가장 낮은 ④ 톨루엔이 정답이다.

이 문항은 「위험물안전관리법 시행규칙」 별표 4(제조소의 위치·구조 및 설비의 기준)에 규정된 배출설비의 배출능력 기준을 묻는 법령 문제이다(출제 당시 기준).

가연성 증기 또는 미분이 체류할 우려가 있는 건축물에는 배출설비를 설치하여야 하며, 배출방식은 원칙적으로 국소방식으로 한다. 다만 위험물취급설비가 배관이음 등으로만 된 경우이거나 건축물의 구조·작업장소의 분포 등의 조건에 의하여 전역방식이 유효한 경우에 한하여 전역방식으로 할 수 있다.

배출능력에 대한 법령 수치는 다음과 같이 방식에 따라 이원화되어 있다.
· 국소방식(전역방식을 제외한 경우): 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상
· 전역방식: 바닥면적 $1\,\text{m}^2$당 $18\,\text{m}^3$ 이상

발문은 '전역방식을 제외한' 경우, 즉 국소방식에서 시간당 배출장소 용적의 몇 배인지를 묻고 있다. 이를 식으로 나타내면 필요 배출능력 $Q$는 배출장소 용적 $V$에 대하여

$Q \ge 20\,V \quad (\text{m}^3/\text{h})$

이므로 정답은 20배, 즉 4번이다.

[오답 정리]
① 5배 · ② 10배 · ③ 15배는 법령이 정한 수치가 아닌 임의의 함정 보기로, 모두 20배 미만이어서 기준 미달이다. 특히 전역방식 기준인 '바닥면적 $1\,\text{m}^2$당 $18\,\text{m}^3$'의 숫자 18과 혼동하기 쉬우나, 이는 용적에 대한 배수(倍數)가 아니라 단위 바닥면적당 배출량($\text{m}^3/\text{m}^2$)으로 차원과 개념 자체가 다르며, 시간당 '용적의 배수'로 표현되는 기준은 오직 20배 하나뿐이다. 따라서 4번만이 옳다.

이 문제는 위험물안전관리법 시행규칙 별표19(운반에 관한 기준) 중 '운반방법'에 관한 규정을 묻는 것이다. 지정수량 이상의 위험물을 차량으로 운반할 때 준수하여야 할 사항을 보기별로 대조한다.

3번 (정답 = 옳지 않은 설명)
법령상 운반 도중 위험물이 현저하게 새는 등 재해발생의 우려가 있는 경우에는 '응급조치를 강구하는 동시에 가까운 소방관서 그 밖의 관계기관에 통보'하여야 한다. 즉 사고가 우려되는 그 자리에서 곧바로 응급조치를 하고 '가까운(인근)' 소방관서 등에 즉시 알려야 한다. 그런데 보기 3번은 응급조치 후 그대로 목적지까지 운반을 계속하고, 통보 대상도 '목적지 관계기관'이라고 하였다. 재해우려 상황에서 목적지까지 운반을 강행하는 것과 통보 대상을 '가까운' 곳이 아닌 '목적지'로 한 점 모두 법령 기준에 어긋나므로 3번이 옳지 않다.

1번 (옳음)
지정수량 이상의 위험물을 차량으로 운반하는 경우 해당 위험물에 적응성이 있는 소형수동식소화기를 해당 소요단위에 상응하는 능력단위 이상 갖추어야 한다. 따라서 적응성 있는 소형수동식소화기를 비치한다는 설명은 옳다.

2번 (옳음)
위험물 또는 위험물을 수납한 운반용기가 현저하게 마찰 또는 동요를 일으키지 아니하도록 운반하여야 한다. 심하게 마찰되거나 흔들리지 않도록 운반한다는 설명은 옳다.

4번 (옳음)
다른 차량에 바꾸어 싣거나 휴식·고장 등으로 차량을 일시 정차시킬 때에는 안전한 장소를 택하고 운반하는 위험물의 안전확보에 주의하여야 한다. 일시 정차 시 안전한 장소를 택하고 안전확보에 주의한다는 설명은 옳다.

정리
재해발생이 우려될 때에는 목적지까지 운반을 계속하는 것이 아니라 그 자리에서 응급조치와 함께 '가까운 소방관서·관계기관에 즉시 통보'하는 것이 법령상 올바른 조치이다. 따라서 옳지 않은 설명은 3번이다.

근거 법령: 위험물안전관리법 시행규칙 별표 14(판매취급소의 위치·구조 및 설비의 기준) — 위험물을 배합하는 실(배합실)의 기준

배합실이란 판매취급소 안에서 도료류, 제1류 위험물 중 염소산염류·과염소산염류, 유황 또는 인화점 38℃ 이상인 제4류 위험물 등을 소분·배합하는 방으로, 취급 중 가연성 증기나 미분이 발생하고 위험물이 바닥으로 흘러넘칠 수 있어 다음의 구조·설비 기준을 두고 있다.

① 바닥면적은 6㎡ 이상 15㎡ 이하로 할 것
② 내화구조 또는 불연재료로 된 벽으로 구획할 것
③ 바닥은 위험물이 침투하지 아니하는 구조로 하여 적당한 경사를 두고 집유설비를 할 것
④ 출입구에는 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치할 것
⑤ 출입구 문턱의 높이는 바닥면으로부터 0.1m 이상으로 할 것
⑥ 내부에 체류한 가연성의 증기 또는 가연성의 미분을 지붕 위로 방출하는 설비를 할 것

보기별 판정

1) 옳음. 위 기준 ②와 일치한다. 배합 중 발화가 일어나도 인접 부분으로 화재가 확대되지 않도록 벽을 내화구조 또는 불연재료로 구획하도록 규정한다.

2) 옳음. 위 기준 ④와 일치한다. 배합실 출입구는 화재 시 자동으로 닫혀 화염·연기를 차단할 수 있도록 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치한다.

3) 옳음. 위 기준 ⑥과 일치한다. 배합 작업 시 발생·체류하는 가연성 증기와 가연성 미분은 폭발·인화 위험이 크므로, 실내에 쌓이지 않도록 지붕 위(옥외 상부)로 배출하는 설비를 두어야 한다.

4) 옳지 않음 → 정답. 위 기준 ③에 따르면 바닥은 위험물이 침투하지 않는 구조로 하고 적당한 경사를 두어 흘러넘친 위험물을 한곳으로 모으는 집유설비(集油設備)를 설치해야 한다. 그런데 보기 4)는 경사를 둔 것까지는 맞으나 그 끝에 두어야 할 설비를 ‘되돌림관’으로 서술하였다. 되돌림관(return pipe)은 펌프 토출측의 압력 과잉분을 원래 탱크나 흡입측으로 되돌려 보내는 배관으로, 주유취급소 등의 유량·압력 조절용 설비일 뿐 배합실 바닥에서 유출 위험물을 수거하는 설비가 아니다. 즉 ‘집유설비’ 자리에 무관한 ‘되돌림관’을 넣어 법령 기준과 어긋나게 만든 오답 보기이므로, 이 문항의 옳지 않은 것은 4)이다.

정리: 경사를 둔 바닥의 목적은 바닥으로 흐른 위험물을 모아 처리(집유)하기 위함이지 되돌려 보내기 위함이 아니다. 따라서 ‘되돌림관’이 아니라 ‘집유설비’가 옳으며, 확정 정답은 4번이다.

제5류 위험물(자기반응성물질)은 분자 내부에 산소를 함유하여 자기연소(내부연소)를 일으키는 물질로, 세부적으로 질산에스터류와 나이트로화합물 등으로 나뉜다. 두 유형은 나이트로기($-NO_2$)의 결합 방식으로 구분되며, 이 구조 차이가 정답을 가르는 핵심이다.

질산에스터류는 알코올의 하이드록시기($-OH$)가 질산($HNO_3$)과 에스터화 반응하여 $-O-NO_2$ 결합(탄소-산소-질소)을 이룬 화합물이다.
$\text{R-OH} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{R-O-NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

반면 나이트로화합물은 나이트로기가 탄소에 직접 결합($\text{C}-\text{NO}_2$)한 화합물로, 산소 원자가 탄소와 질소 사이에 끼어 있지 않다.

② 나이트로셀룰로스(정답) — 셀룰로스 반복단위의 하이드록시기($-OH$)가 질산과 에스터화되어 $-O-NO_2$ 구조를 갖는다. 완전 질화 시 $[C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n$(질산섬유소)로, 산소를 매개로 질산이 결합한 전형적인 질산에스터류다. 나이트로글리세린·질산메틸·질산에틸·셀룰로이드와 동일 계열이다.

① 나이트로벤젠(오답) — 구조식 $C_6H_5NO_2$. 나이트로기가 벤젠 고리에 직접 결합하나 모노나이트로체로 폭발성이 낮은 인화성 액체다. 출제 당시 위험물안전관리법령상 제5류가 아니라 제4류 제3석유류(비수용성)로 분류된다(인화점 약 88℃). 질산에스터류가 아니다.

③ 트라이나이트로페놀(오답) — 피크르산, $C_6H_2(OH)(NO_2)_3$. 나이트로기 3개가 벤젠 고리 탄소에 직접 결합한 제5류 위험물이지만 유형이 나이트로화합물이며 질산에스터류가 아니다.

④ 트라이나이트로톨루엔(오답) — TNT, $C_6H_2(CH_3)(NO_2)_3$. 마찬가지로 나이트로기가 탄소에 직접 결합한 제5류 나이트로화합물이다.

따라서 산소를 매개로 한 $-O-NO_2$(질산에스터) 결합을 갖는 것은 나이트로셀룰로스뿐이므로 정답은 ②이다.

오황화인 $P_2S_5$은 위험물안전관리법령상 제2류 위험물(가연성 고체) 중 '황화린'에 속하며, 지정수량은 100kg이다. 황화린은 물·산·알칼리 및 습기와 반응하여 유독하고 가연성인 황화수소 가스를 발생시키므로 주수(물) 소화가 금지되고 건조사·이산화탄소로 질식소화한다.

오황화인이 물과 반응(가수분해)하는 화학반응식은 다음과 같다.
$P_2S_5 + 8H_2O \rightarrow 5H_2S + 2H_3PO_4$

즉 황화수소 $H_2S$와 인산 $H_3PO_4$이 생성되므로 정답은 2번이다.

[반응식 검토] 좌변의 원자수는 P 2, S 5, H 16, O 8이다. 우변은 $5H_2S$에서 S 5·H 10, $2H_3PO_4$에서 P 2·H 6·O 8이므로 합하면 P 2, S 5, H 16, O 8로 양변이 정확히 일치한다. 반응식이 성립하여 생성물이 황화수소와 인산임이 확인된다.

[오답 풀이]
· 1번(황화수소, 오산화인): 황화수소는 맞지만 오산화인 $P_2O_5$은 물과의 반응 생성물이 아니다. $P_2O_5$은 오히려 물과 만나면 $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$와 같이 인산으로 바뀐다. 따라서 물과의 최종 생성물은 인산이다.
· 3번·4번(이산화황 포함): 이산화황 $SO_2$은 오황화인이 공기 중에서 연소할 때($2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2$) 황이 산화되어 나오는 연소생성물이다. 물과의 반응에서는 황이 산화되지 않고 환원상태인 황화수소 $H_2S$로 발생하므로 $SO_2$은 생성되지 않는다.

정리하면 오황화인과 물의 반응 생성물은 황화수소 $H_2S$와 인산 $H_3PO_4$이며, 정답은 2번이다.

메틸알코올(메탄올) $CH_3OH$ 과 에틸알코올(에탄올) $C_2H_5OH$ 은 모두 위험물안전관리법령상 제4류 위험물 중 알코올류에 속하는 인화성 액체이다. 알코올류는 '1분자를 구성하는 탄소원자 수가 1~3개인 포화 1가 알코올'로 정의되며, 메탄올(C수 1)·에탄올(C수 2)이 모두 여기에 해당한다.

보기 1) 무색투명한 휘발성 액체이다 → 옳음(공통 성질)
두 물질 모두 상온에서 무색·투명하고 특유의 냄새를 가지며, 인화점이 낮고 증기압이 커서 잘 휘발하는 인화성 액체이다(메탄올 인화점 약 11℃, 에탄올 약 13℃).

보기 2) 물에 잘 녹는다 → 옳음(공통 성질)
둘 다 분자 내 하이드록시기($-OH$)가 물과 수소결합을 형성하므로 물과 임의의 비율로 섞이는 수용성 물질이다. 따라서 화재 시 일반 포(泡) 소화약제가 소포(消泡)되므로 알코올형(내알코올) 포를 사용한다.

보기 3) 지정수량이 같다 → 옳음(공통 성질)
두 물질 모두 제4류 위험물 '알코올류'로 분류되며, 출제 당시 위험물안전관리법령 기준 알코올류의 지정수량은 400L로 동일하다.

보기 4) 인체에 유독성이 없다 → 틀림(공통 성질이 아님 → 정답)
두 물질 모두 인체에 유독성이 있으므로 '유독성이 없다'는 서술 자체가 성립하지 않는다. 특히 메탄올은 독성이 매우 강해, 체내에서 $CH_3OH \rightarrow HCHO(\text{폼알데하이드}) \rightarrow HCOOH(\text{폼산})$ 로 대사되어 시신경을 손상시켜 실명을 일으키거나 다량 섭취 시 사망에 이르게 한다. 에탄올도 중추신경 억제·급성 중독 등 인체에 유해한 작용을 한다. 따라서 '유독성이 없다'는 잘못된 설명이며, 이것이 두 알코올의 공통 성질이 아닌 항목이다.

정리하면 1)·2)·3)은 메탄올과 에탄올이 실제로 공유하는 성질이지만, 4)는 두 물질 모두에게 사실과 반대되는 서술이므로 정답은 4번이다.

핵심 개념 — 분진폭발의 성립 조건

분진폭발은 공기 중에 부유한 미세 분진이 점화원을 만나 순간적으로 연소·팽창하는 현상이다. 성립하려면 ① 분진 자체가 가연성(연소 가능)일 것, ② 공기 중 산소, ③ 점화원, ④ 적절한 부유 농도가 동시에 필요하다. 이 중 가장 근본적인 조건은 분진이 산화(연소)될 수 있는 물질이어야 한다는 점이다. 따라서 이미 완전히 산화된 무기물은 더 이상 탈 수 없어 분진폭발을 일으키지 못한다.

정답 2번(시멘트)이 위험성이 가장 낮은 이유

시멘트의 주성분은 규산칼슘·산화물계 무기 화합물로, 대표적으로 $3CaO \cdot SiO_2$(알라이트), $2CaO \cdot SiO_2$(벨라이트), $3CaO \cdot Al_2O_3$, $4CaO \cdot Al_2O_3 \cdot Fe_2O_3$ 등이며 산화칼슘 $CaO$, 이산화규소 $SiO_2$, 산화알루미늄 $Al_2O_3$, 산화철 $Fe_2O_3$로 구성된다.

이들은 모두 원소가 이미 최고 산화수까지 산화된 상태(예: Si는 +4, Ca는 +2, Al은 +3)이므로 산소와 더 반응하여 열을 낼 수 없다. 즉 연소열이 발생하지 않아 가연성이 없고, 무기 불연물이므로 아무리 미세한 분말로 공기 중에 부유시켜도 분진폭발이 일어나지 않는다. 그래서 위험성이 가장 낮다.

나머지 보기가 오답(분진폭발 위험 있음)인 이유

1) 석탄분 — 주성분이 탄소로 가연성이며, 미분탄은 대표적 분진폭발 물질이다.
$C + O_2 \rightarrow CO_2 + Q\,(\text{발열})$
실제로 탄광·화력발전 미분탄 취급 설비에서 분진폭발 사고가 빈발한다.

3) 설탕 — 탄수화물(자당, $C_{12}H_{22}O_{11}$)로 완전연소하며 발열한다.
$C_{12}H_{22}O_{11} + 12\,O_2 \rightarrow 12\,CO_2 + 11\,H_2O + Q$
제당·제과 공정의 설탕 분진은 실제 분진폭발을 일으킨 사례가 많다.

4) 커피 — 탄수화물·유지·단백질 등 유기물로 이루어진 가연성 분말이며, 볶은 커피·커피 분말도 부유 시 연소·폭발이 가능하다. 유지 성분까지 있어 발열량이 크다.

정리

석탄분·설탕·커피는 모두 탄소를 포함한 가연성 유기(또는 탄소계) 분진이라 산화 발열이 가능해 분진폭발 위험이 있다. 반면 시멘트는 이미 산화가 끝난 무기 불연성 분말이어서 연소 자체가 불가능하므로 분진폭발 위험성이 가장 낮다. 따라서 정답은 2번이다.

참고(법령 관점, 출제 당시 기준)

가연성 분진은 위험물안전관리법령상 별도의 위험물 유별(제1류~제6류)로 지정된 품명은 아니며, 분진폭발은 물질의 연소성·부유 특성에 따른 물리·화학적 위험 현상으로 판단한다. 즉 이 문제는 물질의 가연성 유무로 위험성을 비교하는 것이 핵심이며, 무기 불연물인 시멘트가 예외적으로 위험성이 없다는 점을 묻고 있다.

정답: 3번 — 분해열에 의한 발화

셀룰로이드(celluloid)는 니트로셀룰로오스(질화면)에 장뇌(camphor)를 가소제로 섞어 만든 열가소성 물질이다. 주성분인 니트로셀룰로오스는 셀룰로오스의 $-OH$기가 질산에스테르화된 화합물로, 대략적인 화학구조는 $[C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n$ 으로 나타낸다.

위험물안전관리법령상 셀룰로이드·니트로셀룰로오스는 제5류 위험물(자기반응성 물질) 중 질산에스테르류에 해당한다(시행령 별표1). 이들은 분자 내에 산소를 함유한 불안정한 $-ONO_2$(질산에스테르) 결합을 가지고 있어, 외부 산소 공급이 없어도 스스로 서서히 분해된다. 이 분해 과정에서 발생한 분해열(decomposition heat)이 방열되지 못하고 내부에 축적되면 온도가 발화점까지 상승하여 자연발화에 이른다.

즉 셀룰로이드의 자연발화는 물질 자체의 화학적 분해로 생긴 열의 축적이 원인이므로 분해열에 의한 발화(3번)가 가장 옳다. 자연발화 원인은 발생열의 종류에 따라 분해열·산화열·흡착열·중합열·미생물 발열로 구분하는데, 그 기준으로 나머지 보기를 검토하면 다음과 같다.

1) 잠열에 의한 발화 (오답)
잠열(latent heat)은 물질의 상변화(융해·기화 등)에서 흡수·방출되는 열로, 열의 출입일 뿐 발열 반응이 아니다. 자연발화의 원인 열 분류에 포함되지 않으므로 성립하지 않는다.

2) 미생물에 의한 발화 (오답)
미생물 발열에 의한 자연발화는 퇴비, 곡물, 먼지, 건초더미처럼 미생물의 발효·대사열이 축적되는 경우다. 셀룰로이드의 발화는 미생물 작용과 무관한 순수한 화학적 분해 현상이므로 해당하지 않는다.

4) 흡착열에 의한 발화 (오답)
흡착열에 의한 발화는 활성탄·목탄분말·환원니켈처럼 표면적이 큰 다공성 물질이 기체(주로 산소)를 흡착할 때 내는 흡착열이 원인이다. 셀룰로이드는 다공성 흡착제가 아니라 치밀한 고분자 성형물이므로 흡착열 축적으로 발화하는 물질이 아니다.

따라서 니트로셀룰로오스의 질산에스테르 결합이 스스로 분해되며 내는 열이 원인인 3번(분해열에 의한 발화)이 정답이다.

정답: 1번 ($-NH_2$)

아닐린은 벤젠고리에 아미노기($-NH_2$)가 결합한 방향족 아민으로, 시성식은 $C_6H_5NH_2$(분자식 $C_6H_7N$)이다. 즉 아닐린을 규정짓는 작용기는 아미노기 $-NH_2$이므로 1번이 정답이다.

왜 나머지는 오답인가

2번 $-NO_2$ : 니트로기이다. 벤젠에 니트로기가 붙으면 니트로벤젠($C_6H_5NO_2$)이 되며, 이는 아닐린이 아니라 아닐린을 만드는 원료 물질(니트로벤젠을 환원하면 아닐린이 됨)이다. 따라서 작용기가 다르다.

3번 $-CH=CH_2$ : 비닐기(에테닐기)이다. 벤젠에 비닐기가 붙으면 스티렌($C_6H_5CH=CH_2$)이 되며, 탄소–탄소 이중결합을 갖는 불포화 탄화수소 계열로 질소를 포함하는 아닐린과 전혀 다른 구조이다.

4번 $-Cl$ : 염소(클로로기)이다. 벤젠에 붙으면 클로로벤젠($C_6H_5Cl$)이 되며, 할로겐 치환체일 뿐 아미노기가 없으므로 아닐린이 아니다.

위험물안전관리법령 관점(출제 당시 기준)

이 문제는 계산이 아니라 작용기(구조식) 식별 문제로, 별도의 수치 계산은 필요하지 않다. 다만 법령상 지정 위치를 함께 정리하면, 아닐린($C_6H_5NH_2$)은 제4류 위험물 중 제3석유류(비수용성 액체, 지정수량 2,000L)에 해당한다. 참고로 니트로벤젠 역시 제4류 제3석유류(비수용성), 스티렌은 제4류 제2석유류(비수용성)로 분류된다. 즉 발문이 요구하는 것은 "아닐린을 특징짓는 작용기"이며, 그 답은 아미노기 $-NH_2$인 1번이다.

이 문제는 「위험물안전관리법 시행규칙」 별표 10(이동탱크저장소의 위치·구조 및 설비의 기준) 중 이동탱크저장소(이동저장탱크를 실은 탱크차량)의 표지에 관한 규정을 묻는 문제이다. 화학반응·계산이 아니라 법령상 표지 색상을 확인하는 문항이다.

법령 근거(출제 당시 기준)
이동탱크저장소에는 차량의 전면 및 후면의 보기 쉬운 곳에 위험물의 위험성을 알리는 표지를 설치하여야 하며, 그 표지의 형상·색상은 다음과 같다.
· 형상·규격 : 한 변의 길이가 0.3m 이상, 다른 한 변의 길이가 0.6m 이상인 직사각형
· 색상 : 흑색 바탕에 황색의 반사도료(그 밖에 반사성이 있는 재료)로 「위험물」이라 표시

따라서 괄호에는 순서대로 흑색(바탕) – 황색(반사도료)이 들어가므로 정답은 4번이다.

오답 풀이
① 백색–적색 : 바탕색·문자색 모두 규정과 다르다. 적색 반사도료는 이동탱크저장소 표지에 사용하지 않는다.
② 백색–흑색 : 이는 제조소등의 「위험물 제조소」 표지(백색 바탕에 흑색 문자) 규격과 혼동한 것으로, 차량에 부착하는 이동탱크저장소 표지의 색상이 아니다. 자주 출제되는 함정 선지이다.
③ 황색–적색 : 황색과 적색의 조합은 어느 표지 규정에도 해당하지 않는다. (황색 바탕은 게시판 등 다른 표지에 쓰이는 색으로 혼동을 유발한 오답이다.)
④ 흑색–황색 : 흑색 바탕 + 황색 반사도료로 규정과 정확히 일치하므로 정답이다.

※ 정리 : 어두운 야간 도로에서 시인성을 확보하기 위해 흑색 바탕에 황색 반사도료(반사성 재료)로 「위험물」을 표시하도록 규정하고 있다. '제조소 표지(백색 바탕·흑색 문자)'와의 색상 구분이 이 문제의 핵심 포인트이다.