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 $\mathrm{HF}(19.5{}^\circ\mathrm{C}) > \mathrm{HI}(-35{}^\circ\mathrm{C}) > \mathrm{HBr}(-67{}^\circ\mathrm{C}) > \mathrm{HCl}(-85{}^\circ\mathrm{C})$ 순이 되어, 수소결합을 형성하는 HF가 네 물질 중 끓는점이 가장 높다.

이중결합이 1번과 3번 탄소에서 시작하는 공액 다이엔은 1,3-Butadiene으로 명명하는 것이 올바르다.

• 3-Butene, 1,3-Butene — 뷰텐(butene, $\mathrm{C_4H_8}$)은 이중결합이 1개뿐인 화합물이므로 위치 번호(locant)가 1개만 필요하며, 두 개의 번호를 붙이거나 가장 낮지 않은 번호를 붙이는 것은 IUPAC 명명 규칙에 어긋나 명명 자체가 성립하지 않는다.
• 3-Butadiene — 다이엔(이중결합 2개)은 두 이중결합의 위치를 모두 표기해야 하므로 번호가 1개뿐인 이름은 성립하지 않는다.

이중결합이 1번과 3번 탄소에서 각각 시작하는 뷰타다이엔, 즉 $\mathrm{CH_2=CH-CH=CH_2}$ 형태의 공액 다이엔은 "1,3-Butadiene(1,3-부타다이엔)"으로 명명하는 것이 올바르다. 따라서 네 보기 중 명명법상 유효하면서 두 이중결합의 위치를 정확히 나타낸 것은 1,3-Butadiene뿐이다.

수소결합은 전기음성도가 매우 큰 F, O, N에 직접 결합된 수소 원자가 다른 분자의 F, O, N의 비공유 전자쌍과 강하게 인력을 이루는 현상이다. HF는 H가 F에, 메탄올( $\mathrm{CH_3OH}$ )은 하이드록시기의 H가 O에, 물( $\mathrm{H_2O}$ )은 H가 O에 직접 결합되어 있어 모두 분자 간 수소결합을 형성한다.

반면 $\mathrm{CH_3F}$ 는 F가 탄소에 결합되어 있고 수소는 모두 탄소에 결합되어 있어, F에 직접 결합된 H가 없으므로 분자 간 수소결합을 형성하지 않는다. 따라서 분자간 수소결합을 형성하지 않는 것은 $\mathrm{CH_3F}$ 이다.

정답: -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.

$\Delta T_f = 1.86 \times 0.25 = 0.465{}^\circ\mathrm{C}$이므로 어는점은 $0-0.465=-0.465{}^\circ\mathrm{C}$이다.

이 물질이 가질 수 있는 이성질체의 수는 3개이다.

$\mathrm{C_2H_2Cl_2}$는 에틸렌($\mathrm{CH_2=CH_2}$)의 수소 2개를 염소로 치환한 다이클로로에틸렌이다. 탄소-탄소 이중결합은 자유 회전이 불가능해 평면 구조를 유지하므로, 치환 위치에 따라 다음과 같은 이성질체가 존재한다.

1,1-다이클로로에틸렌($\mathrm{CH_2=CCl_2}$)은 구조이성질체이며, cis-1,2-다이클로로에틸렌(두 Cl이 같은 쪽)과 trans-1,2-다이클로로에틸렌(두 Cl이 반대쪽)은 서로 기하(시스-트랜스)이성질체다.

구조이성질체 1가지에 1,2-치환체의 시스·트랜스 2가지를 더해 총 3개의 이성질체가 존재하므로, 이 물질이 평면 구조를 이룰 때 가질 수 있는 이성질체의 수는 3개이다.

포화 탄화수소에 해당하는 물질은 프로페인이다.

프로페인($C_3H_8$)은 탄소 간 결합이 모두 단일결합으로 이루어진 사슬형 알케인으로, 대표적인 포화 탄화수소이다.

벤젠($C_6H_6$)은 벤젠고리를 가진 방향족 탄화수소, 프로필렌($C_3H_6$)은 이중결합을 가진 알켄, 아세틸렌($C_2H_2$)은 삼중결합을 가진 알카인으로 모두 불포화 탄화수소이다. 특히 프로필렌은 탄소 수가 프로페인과 같지만 이중결합이 있어 포화 탄화수소가 아니라는 점에 유의해야 한다.

벤젠 고리를 포함하는 물질은 방향족 화합물이며, 아닐린이 이에 해당한다.

아세틸렌($\mathrm{C_2H_2}$)은 삼중결합을 갖는 사슬형 탄화수소, 아세톤($\mathrm{CH_3COCH_3}$)은 사슬형 케톤, 메테인($\mathrm{CH_4}$)은 사슬형 알케인으로 모두 벤젠 고리가 없다.

아닐린($\mathrm{C_6H_5NH_2}$)은 벤젠 고리에 아미노기($-\mathrm{NH_2}$)가 결합한 방향족 아민이므로 벤젠 고리를 포함한다.

원자의 질량수(A)는 양성자수(Z)와 중성자수(N)의 합으로, $A=Z+N$ 의 관계가 성립한다. 칼륨은 원자번호(양성자수) 19, 질량수 39이므로 중성자수는 $N=A-Z=39-19=20$ 이다. 따라서 칼륨 원자의 중성자수는 20이다.

아세트산($\mathrm{CH_3COOH}$)은 1가산이므로 0.1N은 몰농도로도 0.1M이며, 전리도($\alpha$)가 0.01이므로 이온화되어 생기는 수소이온 농도는 다음과 같다.

따라서 이 용액의 pH는 3이다.

물의 전기분해 반응식은 다음과 같다.

$2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_2}(-\text{극}) + \mathrm{O_2}(+\text{극})$

(+)극(양극)에서는 산소가, (−)극(음극)에서는 수소가 발생하며, 반응식의 계수비에서 $\mathrm{H_2}:\mathrm{O_2}=2:1$이다. 같은 온도·압력 조건에서는 몰비가 곧 부피비와 같으므로(아보가드로 법칙),

$5.6\ \mathrm{L}(\mathrm{O_2}) \times 2 = 11.2\ \mathrm{L}(\mathrm{H_2})$

석출되는 구리의 질량은 5.93g이다.

전기량은
$Q=I\times t=5\,\text{A}\times3{,}600\,\text{s}=18{,}000\,\text{C}$
이다.

전자 1개의 전하량이 $1.602\times10^{-19}$C이므로, 흘려준 전자의 몰수는
$n_{e^-}=\dfrac{18{,}000\,\text{C}}{6.02\times10^{23}\times1.602\times10^{-19}\,\text{C/mol}}=\dfrac{18{,}000}{96{,}440}\approx0.1867\,\text{mol}$
이다.

$\mathrm{Cu^{2+}+2e^- \rightarrow Cu}$ 반응에서 구리 1몰을 석출시키는 데 전자 2몰이 필요하므로, 석출되는 구리의 몰수는
$n_{Cu}=\dfrac{0.1867}{2}\approx0.0933\,\text{mol}$
이고, 구리의 질량은
$0.0933\,\text{mol}\times63.54\,\text{g/mol}\approx5.93\,\text{g}$
이다.

불꽃반응 색은 원소마다 고유하며, 대표적으로 Li은 빨간색(진홍색), Na은 노란색, K은 보라색(청자색), Ba은 황록색을 나타낸다. 따라서 보라색 불꽃을 나타내는 원소는 K(칼륨)이며, 나머지는 각각 다른 고유색을 나타내므로 해당하지 않는다.

중성자의 개수는 질량수(원자량을 가까운 정수로 취한 값)에서 원자번호, 즉 양성자수를 빼서 구한다. 따라서 $108-47=61$개가 되며, 이것이 정답이다. 원자번호를 그대로 답한 47개는 중성자수가 아니라 양성자수(=전자수)이고, 108개는 중성자와 양성자를 합한 질량수이며, 54개는 질량수의 절반을 취한 값이므로 모두 오답이다.

40일이 지난 후 남아 있는 원소의 분율은 1/4이다.

반감기 $T_{1/2}$는 방사성 물질의 양이 처음의 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간이다. 경과 시간 t 동안 남는 분율은 다음 붕괴식으로 계산한다.
$\dfrac{N}{N_0}=\left(\dfrac{1}{2}\right)^{t/T_{1/2}}$

먼저 40일이 반감기 몇 번에 해당하는지 구하면
$n=\dfrac{t}{T_{1/2}}=\dfrac{40\ \text{일}}{20\ \text{일}}=2$
즉 40일은 반감기가 정확히 2번 지난 시간이다.

반감기가 지날 때마다 양은 절반씩 되므로
$\dfrac{N}{N_0}=\left(\dfrac{1}{2}\right)^{2}=\dfrac{1}{2}\times\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{4}$

단계별로 확인하면, 처음 양을 1이라 할 때 20일 후(1번째 반감기)
$1\times\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{2}$
40일 후(2번째 반감기)
$\dfrac{1}{2}\times\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{4}$
따라서 40일이 지난 후 남아 있는 원소의 분율은 $\dfrac{1}{4}$이다.

$\dfrac{1}{2}$은 반감기가 1번만 지난 20일 후의 값으로, 경과 시간(40일)을 반감기(20일)로 나누지 않고 그대로 「반으로 줄었다」고만 본 오류다. $\dfrac{1}{3}$은 $\left(\dfrac{1}{2}\right)^{n}=\dfrac{1}{3}$을 만족하는 정수 n이 없으므로 반감기 붕괴로는 나올 수 없는 값이며, 반감기를 「3등분」처럼 오해한 오류다. $\dfrac{1}{6}$은 남는 양을 $\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{3}$이나 $\dfrac{1}{2}\times\dfrac{1}{3}$ 등으로 잘못 조합한 값으로, 지수적 감소식과 무관하다.

본 문항은 「위험물안전관리법령」의 규정 적용 문제가 아니라 필기 시험과목 중 일반화학(물질의 물리·화학적 성질) 영역의 계산 문제이다. 방사성 붕괴는 반감기 붕괴식으로 판정하며, 남은 분율은 오직 「경과 시간 ÷ 반감기」의 지수로 결정된다.

은거울반응과 아이오도폼반응을 모두 나타내는 것은 아세트알데하이드($CH_3CHO$)이다.

아세트알데하이드는 분자 내 알데하이드기(-CHO)를 가져 환원성이 있으므로, 톨렌스 시약(암모니아성 질산은 용액)과 반응해 은이 석출되는 은거울반응을 나타낸다. 동시에 $CH_3CO{-}$ 구조를 가지고 있어 아이오도폼반응(노란색 $CHI_3$ 침전 생성)도 양성으로 나타낸다.

폼알데하이드($HCHO$)는 알데하이드기가 있어 은거울반응은 양성이지만 $CH_3CO{-}$ 구조가 없어 아이오도폼반응은 음성이고, 에탄올($C_2H_5OH$)은 $CH_3CH(OH){-}$ 구조로 아이오도폼반응은 양성이나 알데하이드기가 없어 은거울반응은 음성이며, 아세톤($CH_3COCH_3$) 역시 $CH_3CO{-}$ 구조로 아이오도폼반응만 양성이고 알데하이드기가 없어 은거울반응은 음성이다.

그레이엄의 법칙(Graham's law)에 따르면 기체의 확산속도는 분자량의 제곱근에 반비례한다.

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

분자량이 클수록 분자의 평균 속도가 느려져 확산속도가 느려지므로, 확산속도가 분자량의 제곱근에 반비례한다는 설명이 옳다.

필요한 산소 분자의 개수는 $6.02\times10^{23}$개이다.

메테인의 완전연소 반응식은
$\mathrm{CH_4}+2\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}$

메테인의 분자량은 16g/mol이므로 8g은
$\dfrac{8}{16}=0.5\,\mathrm{mol}$
이다. 반응식에서 CH₄ 1mol당 O₂ 2mol이 필요하므로 필요한 산소는
$0.5\times2=1\,\mathrm{mol}$
이다.

산소 분자 개수는
$1\,\mathrm{mol}\times6.02\times10^{23}/\mathrm{mol}=6.02\times10^{23}$
개이다.

나이트로벤젠 증기를 촉매 하에서 수소로 환원시키면 아닐린이 생성된다.

나이트로벤젠($\mathrm{C_6H_5NO_2}$)은 촉매(Ni, Pd 등) 존재 하에 수소로 환원되면 나이트로기($-\mathrm{NO_2}$)가 아민기($-\mathrm{NH_2}$)로 바뀌어 아닐린이 생성되는데, 이는 공업적으로도 널리 쓰이는 대표적 아닐린 합성법이다.
$\mathrm{C_6H_5NO_2 + 3H_2 \xrightarrow{\text{촉매}} C_6H_5NH_2 + 2H_2O}$

따라서 생성물은 아닐린($\mathrm{C_6H_5NH_2}$)이며, 페놀·톨루엔·나프탈렌은 이 환원 반응의 생성물이 될 수 없다.

실험식은 각 원소의 몰수 비로 구한다. 시료 100g 기준으로 산소 50g, 황 50g이 들어있다고 가정하면,

$\mathrm{O}: \dfrac{50}{16} = 3.125\ \mathrm{mol}, \quad \mathrm{S}: \dfrac{50}{32} = 1.5625\ \mathrm{mol}$

몰비를 가장 작은 값으로 나누면,

$\mathrm{O}:\mathrm{S} = \dfrac{3.125}{1.5625} : 1 = 2:1$

따라서 실험식은 $\mathrm{SO_2}$이며 정답이다.

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

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

$Na_2SO_4$(황산나트륨)는 분말소화약제의 주성분으로 사용되지 않는다.

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

따라서 주성분에 해당하지 않는 것은 $Na_2SO_4$이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17의 소화설비 구분에 따르면 소화설비는 옥내·옥외소화전설비, 스프링클러설비, 물분무등소화설비(물분무·포·불활성가스·할로젠화합물·분말소화설비), 대형·소형수동식소화기, 기타소화설비로 나뉜다. 이 중 "기타소화설비"는 물통 또는 수조, 건조사(마른모래), 팽창질석 또는 팽창진주암을 말한다. "소화기"는 대형·소형수동식소화기로 별도 구분되는 항목이며 기타소화설비에는 해당하지 않는다. 따라서 기타소화설비에 해당하지 않는 것은 소화기이다.

드라이아이스는 고체 이산화탄소($\mathrm{CO_2}$)이며, 표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1몰의 부피는 22.4L, $\mathrm{CO_2}$의 분자량은 44g/mol이다.

$n = \dfrac{1000\ \text{g}}{44\ \text{g/mol}} \approx 22.7\ \text{mol}$

따라서 드라이아이스 1kg을 완전히 기화시키면 약 22.7몰의 탄산가스가 생성되므로 정답이다.

물에 의한 냉각소화가 적절하지 않은 위험물은 과산화나트륨($Na_2O_2$)이다.

과산화나트륨은 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.

코크스·금속분·숯은 모두 고체 표면에서 산소와 직접 반응해 불꽃 없이 타는 표면연소(무염연소) 형태를 보인다. 반면 종이는 가열되면 먼저 열분해가 일어나 가연성 가스가 발생하고 이 가스가 타는 분해연소에 해당하여 연소형태가 다르다. 따라서 연소형태가 나머지 셋과 다른 것은 종이이다.

연소반응이 용이하게 일어나기 위한 조건으로 틀린 것은 가연물의 열전도율이 클 것이다.

연소는 가연물이 산소와 반응하여 빛과 열을 내는 급격한 산화반응이다. 예를 들어 탄소의 연소는
$\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + Q$
처럼 발열반응( Q>0 )으로 진행된다.

어떤 물질이 연소반응이 용이하게(잘) 일어나려면 산소와의 친화력이 클 것(반응성이 큼), 표면적이 클 것(산소와 접촉면적 확대), 활성화에너지가 작을 것(반응 시작에 필요한 에너지가 적음), 열전도율(열전도도)이 작을 것(발생한 열이 흩어지지 않고 축적됨), 발열량(연소열)이 클 것, 수분(함수율)이 적을 것과 같은 조건을 갖추어야 한다.

열전도(푸리에 법칙)는
$q = -kA\dfrac{dT}{dx}$
로 표현되며, 여기서 k 가 열전도율이다. 열전도율 k 가 크면 가연물에서 발생한 반응열이 주위로 빠르게 전도·확산되어 열이 한곳에 축적되지 못한다. 그러면 국부 온도가 발화점(착화온도)까지 상승하기 어려워 연소가 잘 일어나지 않는다. 반대로 열전도율이 작아야 열이 축적되어 온도가 올라가고 연소가 용이해진다. 목재·종이·섬유 등 열전도율이 낮은 물질이 잘 타고, 금속처럼 열전도율이 큰 물질은 잘 타지 않는 것이 그 예이다.

산소와 친화력이 클 것은 연소가 산소와의 산화반응이므로 가연물이 산소와 결합하려는 성질(친화력)이 클수록 반응이 쉽게 진행되기 때문에 옳다. 표면적이 클 것은 산소와 접촉하는 면적이 넓을수록 반응이 활발해지기 때문에 옳으며, 같은 나무라도 통나무보다 톱밥·대팻밥이 잘 타고, 금속도 분말(금속분)이 되면 표면적이 급증하여 폭발적으로 연소하는 것이 그 예이다.

활성화에너지가 작을 것은 반응속도식인 아레니우스 식
$k = A\,e^{-E_a/RT}$
에서 활성화에너지 $E_a$ 가 작을수록 지수항 $e^{-E_a/RT}$ 값이 커져 반응속도상수 k 가 증가하기 때문에 옳다. 즉 반응을 시작(착화)시키는 데 필요한 에너지 장벽이 낮아 적은 점화에너지로도 연소가 쉽게 일어난다.

정리하면 잘 타는 조건은 산소 친화력이 크고, 표면적이 크고, 활성화에너지가 작고, 열전도율이 작고, 발열량이 큰 것이다. 따라서 연소반응이 용이하게 일어나기 위한 조건으로 틀린 것은 가연물의 열전도율이 클 것이다.

프로페인 가스 5L을 완전연소시키는 데 필요한 공기량은 약 125L이다.

프로페인의 완전연소 반응식은 $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$로 나타난다.

동일한 온도·압력에서 기체의 부피비는 몰비와 같으므로, 프로페인 1L을 태우는 데는 산소 5L가 소모된다.
프로페인 5L을 완전연소시키려면
$5\,L \times 5 = 25\,L$
만큼의 산소가 필요하며, 공기 중 산소 농도가 20%임을 고려하면 소요 공기량은
$\dfrac{25\,L}{0.2}=125\,L$
로 계산된다.

산소량 25L을 그대로 답하거나, 이산화탄소·물의 계수(3, 4)를 산소 계수로 잘못 대입해 75L·100L을 구하는 것은 대표적인 오답 경로이다.

가연성가스의 폭발범위(연소범위)에 대한 일반적 성질은 다음과 같다.

가스의 온도가 올라가면 분자운동이 활발해지고 반응성이 커져 폭발범위(특히 상한값)가 넓어진다. → 옳은 설명

폭발한계 농도(폭발범위) 이하, 즉 하한값보다 농도가 낮은 경우에는 연료 농도가 너무 희박하여 연소·폭발에 필요한 발열량을 유지할 수 없으므로 폭발성 혼합가스가 형성되지 않는다. 따라서 '폭발한계 농도 이하에서는 폭발성 혼합가스가 생성된다'는 설명은 틀렸다.

순수 산소 중에서는 공기 중보다 산소 농도가 높아 연소반응이 촉진되므로 폭발범위(특히 상한값)가 넓어진다. → 옳은 설명

일반적으로 압력이 높아지면 폭발범위의 하한값은 거의 변화가 없으나 상한값은 높아져 폭발범위가 넓어진다. → 옳은 설명

따라서 옳지 않은 설명은 폭발한계 농도 이하에서는 폭발성 혼합가스가 생성된다는 것이다.

틀린 설명은 'NaHCO₃ : 황색'이다.

분말소화약제의 착색은 제1종($\mathrm{NaHCO_3}$)=백색, 제2종($\mathrm{KHCO_3}$)=담회색, 제3종($\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)=담홍색, 제4종($\mathrm{KHCO_3+(NH_2)_2CO}$)=회색으로 정해져 있다.

'KHCO_3 + (NH_2)_2CO : 회색', 'NH_4H_2PO_4 : 담홍색', 'KHCO_3 : 담회색'은 모두 이 기준과 일치하는 옳은 설명이지만, 'NaHCO_3 : 황색'은 실제로는 백색이어야 하므로 틀린 설명이다.

포소화약제의 혼합방식은 크게 4가지로 구분된다.
- 펌프 프로포셔너 방식: 펌프의 토출관과 흡입관 사이 배관에 설치한 흡입기를 통해 농도조절밸브로 조정된 포소화약제를 흡입·혼합.
- 라인 프로포셔너 방식: 펌프와 발포기 사이 배관에 설치한 벤추리관의 벤추리 작용으로 포소화약제를 흡입·혼합.
- 프레셔 프로포셔너 방식: 펌프와 발포기 사이 벤추리관과 펌프 가압수의 압력을 이용해 포소화약제 저장탱크에서 약제를 흡입·혼합.
- 프레셔 사이드 프로포셔너 방식: 펌프의 토출관에 별도의 포소화약제 압입용 펌프(압입기)를 설치하여, 그 압입용 펌프의 압력으로 약제를 압입시켜 혼합.

문제에서 설명한 '펌프 토출관에 압입기를 설치하고, 포소화약제 압입용 펌프로 약제를 압입시켜 혼합'하는 방식은 프레셔 사이드 프로포셔너 방식의 정의와 정확히 일치한다.

인화칼슘은 물과 반응하므로, 인화칼슘 - 물 연결이 옳지 않다.

위험물의 자연발화성·반응성에 따른 저장(보호)액 연결을 검토하면 다음과 같다.

황린은 자연발화성 물질로 공기 중 자연발화를 막기 위해 물속에 저장한다 — 옳음. 금속나트륨은 물과 격렬히 반응하므로 등유·경유 등 석유류(보호액) 속에 저장한다 — 옳음. 나이트로셀룰로스는 건조 상태에서는 자연발화 위험이 크므로 물 또는 알코올로 습윤시켜(함수알코올) 저장한다 — 옳음.

반면 인화칼슘(Ca3P2)은 물과 격렬히 반응하여 맹독성·가연성인 인화수소(포스핀, PH3) 가스를 발생시키므로 물에 저장해서는 안 되며, 건조한 장소에 밀폐하여 저장해야 한다. 따라서 옳지 않은 연결은 인화칼슘 - 물이다.

일반적으로 산소와의 친화력(활성도)이 클수록, 주위 온도가 높을수록, 연소범위(폭발범위)가 넓을수록 화재(연소)가 발생하기 쉽다. 그러나 발화점(자연발화온도)은 낮을수록 적은 열에너지로도 착화되어 연소가 쉽게 일어나며, 발화점이 높을수록 오히려 착화에 더 많은 에너지가 필요하므로 연소가 어려워진다. 따라서 발화점이 높을수록 연소가 잘 일어난다는 설명은 옳지 않다.

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. 따라서 수동식 개방밸브를 개방 조작하는 데 필요한 힘은 15kg 이하여야 한다.

소요단위에 관한 옳은 설명은 소화설비 설치대상이 되는 건축물이나 그 밖의 공작물의 규모, 또는 위험물 수량의 기준이 되는 단위라는 서술이다.

위험물안전관리법령은 소요단위를 "소화설비의 설치대상이 되는 건축물이나 그 밖의 공작물의 규모 또는 위험물 수량의 기준이 되는 단위"로 정의하고 있다.

• 소화능력을 나타내는 기준 단위 — 이는 소요단위가 아니라 "능력단위"를 가리키는 내용이므로 옳지 않다.
• 외벽이 내화구조로 된 저장소 건축물의 연면적 100㎡를 1소요단위로 삼는다는 서술 — 실제 기준인 150㎡와 달라 옳지 않다(100㎡는 외벽이 내화구조인 제조소·취급소 건축물에 적용되는 수치이다).
• 지정수량 50배를 1소요단위로 삼는다는 서술 — 실제 기준인 10배와 어긋나므로 옳지 않다.

이에 따라 소요단위에 관한 옳은 설명은 소화설비 설치대상이 되는 건축물이나 그 밖의 공작물의 규모, 또는 위험물 수량의 기준이 되는 단위라는 서술이다.

할론소화약제의 주된 소화작용은 연소의 연쇄반응(라디칼 생성)을 화학적으로 억제하는 부촉매(억제)효과이며, 질식효과는 부수적으로 나타난다. 반면 분말소화기(열분해 시 발생하는 불연성가스 및 부착성 피막에 의한 차단), 포소화기(포가 유면을 덮어 산소를 차단), 이산화탄소소화기(불연성가스로 연소면의 산소 농도를 낮춤)는 모두 질식소화가 주된 소화작용에 해당한다. 따라서 주된 소화작용이 질식소화와 가장 관계가 먼 것은 할론소화기이다.

타원형 위험물탱크의 내용적은 약 5.03 m³이다.

그림의 탱크는 타원형 단면(장축 2m, 단축 1m)을 가지며, 중앙 원통부 길이 3m와 양쪽 볼록한 경판부 길이 각 0.3m로 구성된 "양쪽이 볼록한 타원형 탱크"이다. 이런 형태의 내용적은 다음 식으로 구한다.

$V=\dfrac{\pi ab}{4}\left[l+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right]$

여기서 $a=2\,m$(장축), $b=1\,m$(단축), $l=3\,m$(원통부 길이), $l_1=l_2=0.3\,m$(양단 볼록부 길이)이므로
$V=\dfrac{\pi \times 2 \times 1}{4}\left[3+\dfrac{0.3+0.3}{3}\right]=\dfrac{\pi}{2}\times 3.2=1.6\pi \approx 5.03\,m^3$

위험물안전관리법령상 지정수량의 10배 이상 위험물을 저장·취급하는 제조소등에 설치하는 경보설비의 종류는 자동화재탐지설비, 자동화재속보설비, 비상경보설비(비상벨·경종), 확성장치, 비상방송설비이다. 무선통신보조설비는 화재 시 소방대의 무선통신을 보조하기 위한 소화활동설비로서, 위험물안전관리법령상 규정하는 경보설비의 종류에는 해당하지 않는다. 따라서 경보설비의 종류에 해당하지 않는 것은 무선통신보조설비이다.

이산화탄소는 가스계 소화약제, 제1인산암모늄($\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)은 제3종 분말소화약제, 탄산수소나트륨($\mathrm{NaHCO_3}$)은 제1종 분말소화약제로 모두 실제 사용되는 소화약제이다.

반면 트라이클로로실레인($\mathrm{SiHCl_3}$)은 물·공기와 접촉하면 격렬히 반응해 부식성·유독성 가스와 열을 내는 자연발화성·금수성 물질(제3류 위험물 계열)로, 그 자체가 위험물이지 소화약제로 사용되지 않는다.

할로겐화합물소화설비의 화재안전기준에서는 저장용기의 저장 방식(가압식/축압식)과 소화약제 종류별로 충전비 범위를 다르게 정하고 있다.
- 할론 2402: 가압식 0.51 이상 0.67 미만, 축압식 0.67 이상 2.75 이하
- 할론 1211: 0.7 이상 1.4 이하
- 할론 1301: 0.9 이상 1.6 이하

문제는 할론 2402를 '축압식' 저장용기에 저장하는 경우를 묻고 있으므로 0.67 이상 2.75 이하가 적용된다. 0.51~0.67은 할론2402의 가압식 기준이고, 0.7~1.4는 할론1211, 0.9~1.6은 할론1301의 기준이라 오답이다.

과산화나트륨( $Na_2O_2$ )은 제1류 위험물의 무기과산화물(알칼리금속과산화물)로 분류되며, 물과 만나면 격렬히 반응해 열을 내면서 산소를 내놓기 때문에 물은 물론 물을 주성분으로 하는 강화액 소화약제도 사용이 금지된다. 이산화탄소 소화약제 역시 알칼리금속과산화물 화재에는 적응성이 없다. 이 같은 금수성 물질의 화재는 마른 모래나 팽창질석·팽창진주암으로 덮어 질식소화하는 방식이 요구되므로, 가장 적절한 소화방법은 마른 모래다.

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 별표19에 따라 운반용기의 수납률은 다음과 같다.

고체 위험물: 운반용기 내용적의 95% 이하
액체 위험물: 운반용기 내용적의 98% 이하(55℃에서 누설되지 않도록 공간 유지)

따라서 고체 위험물의 수납률 기준은 95%인 정답이다.

제6류 위험물에 해당하지 않는 것은 질산칼륨이다.

제6류 위험물(산화성 액체)에는 과산화수소, 질산(비중 1.49 이상), 과염소산, 할로젠간화합물($\mathrm{BrF_3}$ 트라이플루오로브로민, $\mathrm{IF_5}$ 펜타플루오로아이오다이드 등)이 해당한다.

질산칼륨($\mathrm{KNO_3}$)은 질산염류로 분류되어 제1류 위험물(산화성 고체)에 해당하며 제6류 위험물이 아니다.

배출설비는 전역방식을 제외하고 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상의 배출능력을 갖추어야 한다.

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 방식에 따라 이원화되어 있다. 국소방식(전역방식을 제외한 경우)은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상, 전역방식은 바닥면적 $1\,\text{m}^2$당 $18\,\text{m}^3$ 이상이다.

발문은 '전역방식을 제외한' 경우, 즉 국소방식에서 시간당 배출장소 용적의 몇 배인지를 묻고 있다. 이를 식으로 나타내면 필요 배출능력 Q는 배출장소 용적 V에 대하여
$Q \ge 20\,V \quad (\text{m}^3/\text{h})$
이므로 국소방식의 배출능력은 배출장소 용적의 20배 이상이다.

5배·10배·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.

인화점이 가장 높은 것은 아세트산($CH_3COOH$)이다.

아세트산은 제4류 위험물 중 제2석유류(수용성)에 해당하며 인화점이 약 40℃로, 나열된 물질 중 가장 높다.

에틸아세테이트($CH_3COOC_2H_5$)는 제1석유류로 인화점 약 -4℃, 아세톤($CH_3COCH_3$)도 제1석유류로 인화점 약 -18℃, 메틸알코올($CH_3OH$)은 알코올류로 인화점 약 11℃이다. 모두 아세트산보다 인화점이 낮다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표(유별을 달리하는 위험물의 혼재기준)에 따르면 지정수량의 1/10을 초과하는 경우, 제3류 위험물은 제4류 위험물과만 혼재가 가능하다(반대로 제4류는 제2류·제3류·제5류와 혼재 가능). 따라서 제3류 위험물과 혼재할 수 있는 위험물은 제4류이다.

제6류 위험물에 해당하는 것은 3개(질산·과염소산·과산화수소 수용액 모두)이다.

위험물안전관리법령상 제6류 위험물 판정 기준에 따르면, 질산은 비중이 1.49 이상인 것에 한하여 위험물로 본다. 비중이 정확히 1.49인 질산은 이 기준을 충족하므로 제6류 위험물에 해당한다.

과염소산은 농도·비중에 관한 별도 기준이 없어 전량 제6류 위험물에 해당한다.

과산화수소는 농도 36중량퍼센트 이상인 것에 한하여 위험물로 본다. 물 60g과 과산화수소 40g을 혼합하면 농도는
$\dfrac{40}{60+40}\times100=40\%$
로 36% 이상이므로 제6류 위험물에 해당한다.

따라서 세 물질 모두 해당하여 제6류 위험물에 해당하는 것은 3개이다.

황린(백린, $P_4$ )은 발화점이 약 34~60℃로 매우 낮아 공기 중에서 쉽게 자연발화하므로, 공기와의 접촉을 차단하기 위해 pH 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장한다(강알칼리성에서는 유독한 포스핀 가스를 발생시킬 수 있어 약알칼리로 유지). 벤젠·석유·알코올 속 보관은 물과 반응하는 나트륨·칼륨 등 금수성 물질(제3류)의 저장 방법으로, 황린과는 무관하다. 따라서 황린을 보관하는 방법으로 가장 적절한 것은 물속에 보관하는 것이다.

시행규칙 별표(간이탱크저장소의 기준)에 따르면 간이저장탱크는 70kPa의 압력으로 10분간 수압시험을 실시하여 새거나 변형되지 않아야 한다. 압력·시간 중 하나라도 다르게 제시된 나머지 선택지는 모두 실제 규정과 일치하지 않는다. 따라서 간이저장탱크의 수압시험 기준으로 옳은 것은 70kPa의 압력으로 10분간의 수압시험이다.

나이트로셀룰로스(질화면)는 제5류 위험물(질산에스터류)로, 건조 상태에서는 충격·마찰·가열에 매우 민감해 자연발화·폭발 위험이 크다. 따라서 건조되지 않도록 물 또는 알코올(에탄올 등)로 습면시킨 상태로 저장·운반하여 안전성을 높이는 것이 표준적인 방법이다. 습도가 높을수록 위험하다는 설명은 반대로 서술되어 틀렸다. 아닐린을 혼합하는 것이나 산을 첨가해 중화하는 것은 나이트로셀룰로스의 안정화 방법으로 사용되지 않는다. 따라서 옳은 방법은 알코올 수용액으로 습면시켜 저장하는 것이다.

나이트로기(nitro group)는 질소 원자에 산소 원자 2개가 결합한 작용기로 $-\mathrm{NO_2}$로 표기한다.

① $-\mathrm{NO}$는 나이트로소기(nitroso group)의 표기이고, ③ $-\mathrm{NO_3}$와 ④는 나이트로기의 올바른 표현이 아니다.

제조소 등의 안전거리 기준(위험물안전관리법 시행규칙 별표4)에 따르면, 문화재보호법에 따른 유형문화재 및 지정문화재로부터는 50m 이상의 안전거리를 확보해야 한다. 참고로 학교·병원·극장 등 다수인을 수용하는 시설은 30m 이상, 사용전압 35,000V 초과 특고압가공전선은 5m 이상, 주거용으로 사용되는 건축물은 10m 이상의 안전거리 기준이 적용된다. 따라서 위험물제조소가 유형문화재로부터 확보해야 하는 안전거리는 50m 이상이다.

본 문항은 위험물안전관리법 시행규칙 별표19(운반에 관한 기준) 가운데 '운반방법' 규정의 이해를 확인하는 것이다. 지정수량 이상의 위험물을 차량으로 운반할 때 지켜야 할 사항을 각 보기와 대조하여 살펴본다.

③ 위험물이 크게 새어 나와 재해가 우려되는 상황에 관한 설명 — 이 보기가 옳지 않다. 법령에 따르면 운반 중 위험물이 현저히 누출되는 등 재해 우려가 발생하면 그 즉시 응급조치를 취함과 동시에 '가까운 소방관서 그 밖의 관계기관'에 통보하도록 정하고 있다. 즉 사고 우려가 생긴 바로 그 지점에서 응급조치를 하고, 통보 역시 '가까운' 소방관서 등으로 지체 없이 이루어져야 한다. 그런데 이 보기는 응급조치 후에도 목적지까지 계속 이동하며, 통보 대상 또한 가까운 기관이 아니라 '목적지의 관계기관'이라고 서술하고 있다. 재해가 우려되는 상황에서 목적지까지 운반을 이어가는 점과, 통보 대상을 인근이 아닌 목적지로 한정한 점 모두 법령 규정과 어긋나므로 이 설명은 옳지 않다.

① 소형수동식 소화기 비치에 관한 설명 — 옳은 내용이다. 지정수량 이상의 위험물을 차량으로 운반할 때에는 해당 위험물에 적응성이 있는 소형수동식소화기를, 소요단위에 대응하는 능력단위 이상으로 갖추어야 한다는 규정과 부합한다.

② 마찰·흔들림 방지에 관한 설명 — 옳은 내용이다. 위험물 또는 이를 담은 운반용기에 현저한 마찰이나 동요가 생기지 않도록 운반해야 한다는 규정과 일치한다.

④ 위험성을 알리는 표지 설치에 관한 설명 — 옳은 내용이다. 지정수량 이상의 위험물을 차량으로 운반하는 경우에는 해당 위험물의 위험성을 알리는 표지를 차량의 보기 쉬운 곳에 설치하여야 한다는 규정과 부합한다.

요약하면, 재해 발생이 우려되는 경우에는 목적지까지 운반을 이어가는 것이 아니라 그 자리에서 응급조치를 취함과 동시에 '가까운 소방관서·관계기관에 즉시 통보'하는 것이 법령이 정한 올바른 조치이다. 따라서 옳지 않은 설명은 위험물이 크게 누출되었을 때의 조치를 다룬 보기이다.

탱크의 내용적은 약 7,854m³이다.

그림은 양쪽 끝이 둥근 마구리를 가진, 옆으로 눕힌 원통형(가로형) 위험물탱크의 정면도와 측면도를 나타낸 것으로, 반지름 $r=10\,\mathrm{m}$, 전체 길이 $l=25\,\mathrm{m}$가 주어져 있다. 양 끝단의 별도 돌출 길이($l_1, l_2$)가 주어지지 않은 통상형 원통형 탱크이므로 내용적은 원기둥의 부피 공식으로 계산한다.

따라서 내용적은
$V = \pi r^2 l = \pi \times 10^2 \times 25 = 2500\pi \approx 7853.98\ \mathrm{m^3}$
약 7,854m³이다.

1기압에서 인화점이 20℃ 이하인 물질로만 짝지어진 것은 벤젠, 휘발유이다.

위험물안전관리법령상 제4류 위험물(인화성 액체)의 품명은 인화점 기준으로 구분되는데, 특수인화물은 인화점 −20℃ 이하이고 비점 40℃ 이하(또는 발화점 100℃ 이하), 제1석유류는 인화점 21℃ 미만, 제2석유류는 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류는 70℃ 이상 200℃ 미만, 제4석유류는 200℃ 이상 250℃ 미만, 동식물유류는 250℃ 미만이다.

각 물질의 인화점을 살펴보면, 벤젠( $C_6H_6$ )은 약 −11℃로 제1석유류(비수용성)에 속해 20℃ 이하이고, 휘발유(가솔린)는 약 −43~−20℃로 제1석유류(비수용성)에 속해 20℃ 이하이며, 다이에틸에터( $C_2H_5OC_2H_5$ )는 약 −45℃로 특수인화물에 속해 20℃ 이하이다. 반면 등유는 약 40~70℃로 제2석유류(비수용성)에 속해 20℃를 초과하고, 글리세린( $C_3H_5(OH)_3$ )은 약 160℃로 제3석유류(수용성)에 속해 20℃를 초과하며, 참기름은 250℃ 미만의 고인화점을 갖는 동식물유류로 20℃를 초과한다.

벤젠(약 −11℃)과 휘발유(약 −43℃)는 두 물질 모두 인화점이 20℃ 이하이므로 정답이다. 다이에틸에터(−45℃)는 20℃ 이하이지만 등유(약 40~70℃)는 20℃를 초과하므로 오답이고, 휘발유(약 −43℃)는 20℃ 이하이지만 글리세린(약 160℃)은 20℃를 초과하므로 오답이며, 참기름과 등유는 둘 다 인화점이 20℃를 크게 초과하므로 오답이다.

타원형 탱크의 내용적은 약 653m³이다.

가운데가 직선(원통형)이고 양 끝이 곡선(경판)인 타원형 탱크의 내용적은 다음 식으로 구한다.

$V=\dfrac{\pi ab}{4}\left(l+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right)$

여기서 $a=8\,m$(타원 단면의 가로 지름), $b=6\,m$(타원 단면의 세로 지름), $l=16\,m$(직동체 길이), $l_1=l_2=2\,m$(양쪽 경판의 길이)이므로
$V=\dfrac{\pi\times8\times6}{4}\left(16+\dfrac{2+2}{3}\right)=12\pi\left(16+\dfrac{4}{3}\right)=12\pi\times\dfrac{52}{3}=208\pi\approx653.5\,m^3$

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4(제조소의 위치·구조·설비 기준)에 따른 제조소의 보유공지 기준은 다음과 같다. 지정수량의 10배 이하: 3m 이상 지정수량의 10배 초과: 5m 이상 문제는 지정수량의 10배를 초과하는 경우이므로 보유공지 너비는 5m 이상이어야 한다.

위험물제조소의 안전거리는 원칙적으로 법정 이격거리를 따르되, 취급하는 위험물의 최대수량이 지정수량의 10배 미만이면서 소방청장이 정하여 고시하는 기준(방화상 유효한 벽의 높이·재질 등)에 적합하게 방화상 유효한 벽을 설치한 경우에 한하여 안전거리를 단축할 수 있다. 소방서와 가깝다는 사실, 벽 재질이 철근콘크리트라는 사실만으로는, 또는 취급 품목이 한 가지라는 사실만으로는 법령상 안전거리 단축 사유가 되지 않는다.

옳은 설명으로만 나열된 것은 인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$) : B, C, D이다.

인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$)은 물과 반응하여
$\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3}$
의 반응식대로 유독성인 포스핀(B)을 발생시키고 동시에 수산화칼슘(C)을 생성하며, 비중이 약 2.5로 1보다 크다(D). 다만 건조한 공기 중 상온에서 특별히 반응을 일으키는 물질은 아니므로(A 아님) 인화칼슘은 B, C, D가 맞는 조합이다.

칼륨(K)은 건조공기 중 상온에서도 산화되어 표면에 산화막을 형성하므로 A는 맞지만, 물과 반응하면 가연성인 수소가 발생할 뿐 유독가스가 아니므로 B는 틀리고, 생성물도 수산화칼슘이 아닌 수산화칼륨이므로 C도 해당하지 않는다.

나트륨(Na)도 건조공기 중 상온에서 반응(A)하고 비중이 1보다 크지만(D), 물과 반응해 만드는 것은 수산화나트륨이지 수산화칼슘(C)이 아니므로 틀렸다.

탄화칼슘($\mathrm{CaC_2}$)은 건조 상태에서는 상온의 공기와 잘 반응하지 않고(A 아님), 물과 반응해 생기는 아세틸렌은 가연성 기체이지 유독가스로 분류되지 않는다(B 아님).

버너 사용 작업은 역화를 방지해야 하므로, "역화를 유지하고"라는 설명이 옳지 않다.

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 버너를 사용할 때는 버너의 역화를 유지하고 위험물이 넘치지 않도록 해야 한다는 설명이다.