[위험물산업기사 필기] 24년 2회차 시험지 PDF 다운로드

정답은 ②(녹는점 측정)이다.

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.

① 육안 관찰은 색·형태만으로 순도를 판정할 수 없고, ③ 광학현미경 분석은 결정 형태 관찰에 그쳐 정량적 순도 근거가 되지 못하며, ④ 전도도 측정은 이온성 불순물 검출에는 쓰이나 유기물질의 순도 판정 수단으로는 적합하지 않다.

정답은 ①(나일론)이다.

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

② 폴리에틸렌($(CH_2CH_2)_n$), ③ 폴리염화비닐($(CH_2CHCl)_n$), ④ 프로필렌($CH_2{=}CHCH_3$)은 모두 탄소·수소(PVC는 추가로 염소)만으로 이루어져 있어 질소를 포함하지 않는다.

정답은 ②(Al과 $Fe_2O_3$)이다.

테르밋 반응은 알루미늄 분말과 산화철을 점화시켜 일으키는 발열반응으로 다음과 같다.

$2Al + Fe_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$

알루미늄이 산화철에서 산소를 빼앗아 산화알루미늄이 되고 철은 고온의 용융 상태로 환원되어 나오며, 반응열이 매우 커서(약 3,000℃ 이상) 철도 용접 등에 활용된다.

①③④의 Mg-$Al_2O_3$, Zn-$Fe_2O_3$, Cr-$Al_2O_3$ 조합은 테르밋 반응의 표준 조성이 아니다.

정답은 ②(원자반지름)이다.

같은 주기에서 원자번호가 커질수록 양성자 수(핵전하)가 늘어나 전자가 받는 유효 핵전하가 커지고, 그 결과 최외각 전자가 핵 쪽으로 더 강하게 끌려 원자반지름은 오히려 작아진다.

반면 이온화에너지, 전기음성도, 비금속성은 유효 핵전하 증가에 따라 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 대체로 커진다(전자를 붙잡거나 받아들이려는 경향 강화). 따라서 원자번호가 커질수록 오히려 작아지는 성질은 원자반지름이다.

정답은 ③(4)이다.

ppm은 용액 1kg(≒1L, 물의 밀도 1kg/L) 중에 포함된 불순물의 mg 수(mg/kg)로 정의된다. 물의 밀도를 1kg/L로 보면 2.5L의 물은 2.5kg이므로

$ppm = \dfrac{10\,\text{mg}}{2.5\,\text{kg}} = 4\,\text{ppm}$

정답은 ①(25.5)이다.

프로페인의 완전연소 반응식은 다음과 같다.

$C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$

프로페인의 분자량은 44g/mol이므로 10kg(=10,000g)의 몰수는

$n = \dfrac{10000}{44} = 227.3\,\text{mol}$

반응식에서 프로페인 1몰당 산소 5몰이 필요하므로 필요한 산소의 몰수는

$227.3 \times 5 = 1136.4\,\text{mol}$

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1몰의 부피는 22.4L이므로

$V = 1136.4 \times 22.4 = 25455\,\text{L} \approx 25.5\,\text{m}^3$

정답은 ①(0.50N)이다.

중화점에서는 산의 당량수와 염기의 당량수가 같다($N \times V = N' \times V'$).

$N_{HCl} \times 100\,\text{mL} = 0.2\,\text{N} \times 250\,\text{mL}$

$N_{HCl} = \dfrac{0.2 \times 250}{100} = 0.50\,\text{N}$

정답은 ②(아닐린)이다.

제시된 세 가지 성질은 모두 아닐린($C_6H_5NH_2$)의 특징적 성질이다.

아닐린은 염기성 아민이므로 $HCl$과 반응해 아닐린염산염($C_6H_5NH_3Cl$)을 생성하고, 나이트로벤젠($C_6H_5NO_2$)을 환원시키면 아닐린이 얻어지며, 표백분($CaOCl_2$) 수용액과 만나면 특유의 붉은 보라색 정색반응을 나타내는데 이는 아닐린의 검출 반응으로 널리 알려져 있다.

①③④의 페놀·톨루엔·벤젠술폰산은 질소를 포함하지 않거나(페놀·톨루엔) 위 세 성질을 동시에 만족하지 않아 해당하지 않는다.

정답은 ③($C_nH_{2n+2}$)이다.

알케인(사슬형 포화 탄화수소)은 탄소 간 결합이 모두 단일결합으로 이루어져 있으며, 일반식은 $C_nH_{2n+2}$이다.

① $C_nH_{2n-2}$는 알카인(삼중결합 1개) 또는 이중결합 2개를 가진 화합물의 일반식, ② $C_nH_{2n}$은 알켄(이중결합 1개) 또는 사이클로알케인의 일반식, ④ $C_nH_n$은 알케인의 일반식이 아니다.

정답은 ③이다.

③ "이온결합 화합물에서 각 원자의 산화수는 이온전하 크기와는 무관하다"는 옳지 않은 설명이다. 이온결합 화합물에서 각 이온의 산화수는 그 이온이 실제로 띠는 전하(이온전하)와 그대로 일치한다(예: $NaCl$에서 Na의 산화수는 +1, Cl의 산화수는 -1로 각각의 이온전하와 같다). 따라서 산화수는 이온전하 크기와 직접 대응되며 무관하지 않다.

①②④는 산화수의 정의(산화·환원 정도를 나타내는 척도), 자유원소 상태의 산화수 0, 화합물을 구성하는 원자의 산화수 총합이 0이라는 규칙으로 모두 옳은 설명이다.

정답은 ③(프로페인)이다.

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

① 톨루엔은 벤젠고리를 가진 방향족 탄화수소, ② 에틸렌($C_2H_4$)은 이중결합을 가진 알켄, ④ 아세틸렌($C_2H_2$)은 삼중결합을 가진 알카인으로 모두 불포화 탄화수소이다.

정답은 ③($CH_3CHO$)이다.

아세트알데하이드($CH_3CHO$)는 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.

① 메탄올($CH_3OH$)은 알데하이드기가 없어 은거울반응이 음성이고 아이오도폼반응도 음성이며, ② 에탄올($C_2H_5OH$)은 $CH_3CH(OH){-}$ 구조로 아이오도폼반응은 양성이나 알데하이드기가 없어 은거울반응은 음성이다. ④ 다이에틸에터는 두 작용기 구조 모두 없어 두 반응 모두 음성이다.

정답은 ①(15)이다.

질소(N, 원자번호 7)는 주기율표 15족(질소족)에 속한다. 같은 족에서 그 다음 주기의 원소는 인(P)이며 원자번호는 15이다.

② 16, ③ 17, ④ 18은 각각 16족(산소족), 17족(할로젠), 18족(비활성기체)에 해당하여 질소와 같은 족이 아니다.

정답은 ④이다.

벤젠은 6개의 탄소가 정육각형 고리를 이루지만, 실제로는 단일결합과 이중결합이 고정된 것이 아니라 6개의 π전자가 고리 전체에 비편재화(공명)되어 있는 방향족 화합물이다. 이 방향족 안정성(공명 안정화) 때문에 벤젠은 이중결합 특유의 첨가반응보다, 고리 구조를 그대로 유지할 수 있는 치환반응(할로젠화·나이트로화·술폰화 등)이 훨씬 우세하게 일어난다. 따라서 "이중결합을 가지므로 첨가반응이 우세하다"는 설명은 옳지 않다.

①②③은 각각 평면 정육각형 구조와 120° 결합각, 단일·이중결합 중간의 결합길이, 공명에 의한 안정한 방향족성에 대한 옳은 설명이다.

정답은 ②(16)이다.

그레이엄의 기체 확산법칙에 따르면 확산속도는 분자량의 제곱근에 반비례한다.

$\dfrac{v_X}{v_{SO_2}} = \sqrt{\dfrac{M_{SO_2}}{M_X}}$

$SO_2$의 분자량은 64이고, $v_X = 2v_{SO_2}$이므로

$2 = \sqrt{\dfrac{64}{M_X}} \;\Rightarrow\; 4 = \dfrac{64}{M_X} \;\Rightarrow\; M_X = 16$

정답은 ④(밀폐된 용기 안에서 끓인다)이다.

액체의 끓는점은 액체의 증기압이 그 액체에 가해지는 압력(대기압 또는 용기 내 압력)과 같아지는 온도이다. 밀폐된 용기 안에서 가열하면 증발한 수증기가 빠져나가지 못해 용기 내부 압력이 대기압보다 높아지고, 이에 따라 물의 끓는점도 함께 높아진다(압력밥솥의 원리).

① 순수한 물로 끓이는 것은 끓는점에 영향을 주지 않고, ② 젓는 것은 열전달을 도울 뿐 끓는점 자체와는 무관하며, ③ 압력을 낮추면 끓는점은 오히려 낮아진다.

정답은 ③(아마이드)이다.

펩타이드결합은 카복실산(-COOH)의 -OH와 아민(-NH2)의 -H가 축합·탈수되며 형성되는 -CONH- 결합으로, 화학적으로 아마이드(amide) 결합과 동일한 작용기이다. 따라서 아마이드류 물질이 이 결합을 갖는다.

① 포도당(단당류)은 하이드록시기(-OH)를, ② 지방산은 카복실기(-COOH)를, ④ 글리세린은 하이드록시기 3개를 가질 뿐 펩타이드(아마이드)결합은 없다.

정답은 ①($Ar$)이다.

전자배치를 등전자 종으로 비교하면 다음과 같다.

$F^-$: F(원자번호 9)에 전자 1개 추가 → 전자 10개, $1s^2 2s^2 2p^6$

$Na^+$: Na(원자번호 11)에서 전자 1개 제거 → 전자 10개, $1s^2 2s^2 2p^6$

$Ne$: 원자번호 10 → 전자 10개, $1s^2 2s^2 2p^6$

$Ar$: 원자번호 18 → 전자 18개, $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$

$F^-$, $Na^+$, $Ne$은 모두 전자 10개로 네온(Ne)형 전자배치를 공유하지만, $Ar$은 전자 18개로 전자배치가 이들과 다르다.

정답은 ③(무색)이다.

페놀프탈레인은 산성~중성(대략 pH 8.2 미만) 영역에서는 락톤 형태의 구조로 존재해 무색을 나타내고, 염기성(대략 pH 8.2~10 이상) 영역에서는 분자 구조가 변화하며 공명이 확장되어 붉은색(적색~분홍색)을 나타내는 산염기 지시약이다. 따라서 산성 조건에서는 무색이다.

정답은 ③이다.

③ "산화제는 다른 화학종을 환원시키면서 자신의 산화수는 증가하는 물질이다"는 옳지 않은 설명이다. 산화제(oxidizing agent)는 다른 물질로부터 전자를 빼앗아 그 물질을 산화시키는 대신, 자기 자신은 전자를 받아들여 환원되며 이 과정에서 산화제 자신의 산화수는 오히려 감소한다. "산화수가 증가"하는 물질은 환원제(reducing agent)에 해당하는 설명이다.

①②④는 산화수 증가=산화, 전자를 잃는 반응=산화, 중성 화합물에서 모든 원자·이온의 산화수 합=0이라는 산화·환원의 기본 원리로 모두 옳은 설명이다.

정답은 인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$)이다.

인화칼슘은 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 맹독성이며 가연성인 인화수소(포스핀, $\mathrm{PH_3}$)를 발생시키므로, 화재 시 주수소화를 하면 오히려 유독가스 발생과 2차 폭발·화재 위험이 커진다.

반응식: $\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3\uparrow}$

염소산칼륨($\mathrm{KClO_3}$)은 산화성고체(제1류)이지만 물에 안정하여 냉각(주수)소화가 가능하고, 황린은 자연발화성물질(제3류)이라 평상시 물속에 저장하며 화재 시에도 물로 냉각소화가 가능하다. 과산화수소($\mathrm{H_2O_2}$)는 물로 희석하면 오히려 분해속도가 느려져 안전해지므로, 물이 위험을 키우는 물질은 인화칼슘뿐이다.

정답은 ③이다.

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.

정답은 이산화탄소($\mathrm{CO_2}$)이다.

분말소화설비는 소화약제 저장용기 내 분말을 배관을 통해 방출시키기 위한 가압용 또는 축압용 가스로 질소($\mathrm{N_2}$) 또는 이산화탄소($\mathrm{CO_2}$)를 사용하도록 화재안전기준에 규정되어 있다. 보기 중 이에 해당하는 것은 이산화탄소뿐이다.

헬륨($\mathrm{He}$)은 불활성기체 소화약제(IG 계열)의 구성 성분은 될 수 있으나 분말소화설비의 규정된 가압가스가 아니며, 사염화탄소($\mathrm{CCl_4}$)는 과거 소화약제로 쓰였으나 연소 시 맹독성 포스겐을 생성해 현재 사용이 금지되었고, 염소($\mathrm{Cl_2}$)는 그 자체가 독성기체로 소화약제나 가압가스로 쓰이지 않는다.

정답은 분해연소이다.

중유는 비점이 높고 점도가 큰 중질 석유류이므로, 등유·경유·휘발유처럼 액면에서 단순히 증발한 증기가 연소하는 증발연소와 달리, 가열되어 열분해를 거쳐 생성된 저분자 가연성 성분이 연소하는 분해연소 형태를 나타낸다.

참고로 표면연소는 목탄·코크스·금속분 등이 표면에서 산소와 직접 반응하는 형태, 증발연소는 휘발유·등유·경유·알코올류 등 비점이 낮은 액체나 나프탈렌·황 등 고체가 승화·증발한 증기가 타는 형태, 자기연소(내부연소)는 나이트로셀룰로오스 등 제5류 위험물처럼 물질 자체에 산소를 함유하여 연쇄적으로 연소하는 형태이다.

정답은 ②이다.

할로젠화합물 소화약제는 전기적으로 비전도성(절연성이 우수)이어서 통전 중인 전기설비 화재(C급)에도 안전하게 사용할 수 있다. 즉 "전기전도성이 우수하다"는 설명은 실제 성질과 반대이므로 공통 특성이 아니다.

나머지 지문은 모두 옳다. 연소(반응) 후 고체 잔사를 남기지 않아 통신기기·전산기기·정밀기계 등의 화재에 적합하고, 화학적 부촉매(억제)작용으로 낮은 농도에서도 소화가 가능하며, 표면장력이 작아 가연물 내부까지 침투성이 뛰어나다.

정답은 ③이다.

일반적으로 사용되는 불꽃(물체) 색과 온도의 대응은 암적색 약 700℃, 적색 약 850℃, 휘적색 약 950℃, 황적색 약 1,100℃, 백적색 약 1,300℃, 휘백색 약 1,500℃ 순으로 온도가 높아진다.

휘적색은 약 950℃에 대응하므로, 지문의 "휘적색 : 약 1,200℃"는 대응 온도가 틀렸다. 나머지 적색 850℃, 황적색 1,100℃, 백적색 1,300℃는 표와 일치하는 옳은 설명이다.

정답은 질소 : 아르곤 = 50 : 50이다.

IG-55는 질소($\mathrm{N_2}$)와 아르곤($\mathrm{Ar}$)을 용량비 50 : 50으로 혼합한 불활성가스계 소화약제이다.

참고로 IG-01은 아르곤 100%, IG-100은 질소 100%, IG-541은 질소 52% · 아르곤 40% · 이산화탄소($\mathrm{CO_2}$) 8%로 구성된다. 이산화탄소를 포함한 조합(①,②)은 IG-55의 조성이 아니다.

정답은 "알코올이 소포성을 가지고 있기 때문에"이다.

수성막포(AFFF)를 비롯한 일반 단백포·계면활성제포는 물을 기반으로 거품막을 형성하는데, 수용성 알코올류(메탄올·에탄올·아세톤 등)와 접촉하면 포막의 수분이 알코올 쪽으로 흡수·희석되면서 거품이 급격히 꺼지는 소포(消泡) 현상이 발생한다. 이 때문에 수용성 위험물 화재에는 소포 저항성을 가진 내알코올포(수용성액체용포)를 별도로 사용해야 한다.

유독가스 발생, 화염온도, 알코올과 포의 화학반응에 의한 가연성가스 생성은 이 현상의 직접적 원인이 아니다.

정답은 경유이다.

나트륨($\mathrm{Na}$), 칼륨($\mathrm{K}$) 등 제3류 위험물인 알칼리금속은 물, 알코올, 산 등과 격렬히 반응하여 수소를 발생시키고 발화할 위험이 있으므로, 이들과 반응하지 않는 석유류(경유·등유 등 유동파라핀)에 넣어 공기 및 수분과의 접촉을 차단하여 보관한다.

에틸알코올과 아세트산은 나트륨과 반응하여 수소를 발생시키므로 위험하고, 페놀도 약산성으로 반응성이 있어 보호액으로 부적합하다.

정답은 메타인산($\mathrm{HPO_3}$)이다.

제3종 분말소화약제(제1인산암모늄, $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)는 열분해 시 다음과 같이 분해되어 메타인산($\mathrm{HPO_3}$)을 생성한다.

분해반응: $\mathrm{NH_4H_2PO_4 \rightarrow HPO_3 + NH_3\uparrow + H_2O}$

이때 생성된 메타인산은 유리질의 부착성 피막을 형성하여 가연물 표면을 덮어 공기(산소)의 유입을 차단하는 방진효과를 나타내며, 이는 제3종 분말소화약제가 A급(일반)화재에도 적응성을 갖는 이유이다.

암모니아($\mathrm{NH_3}$)는 함께 발생하는 기체일 뿐 피막을 형성하지 않고, 포스핀($\mathrm{PH_3}$)은 인화칼슘 등 금속인화물이 물과 반응할 때 생성되는 별개의 기체이며, 오산화인($\mathrm{P_2O_5}$)은 이 열분해 경로의 최종 부착 생성물이 아니다.

정답: 2번 (가연물의 열전도율이 클 것 → 틀림)

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 다음 조건을 갖추어야 한다.

· 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 것

2번이 틀린 이유 — 열전도율은 작아야 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. 따라서 "열전도율이 클 것"은 잘못된 조건이다.

나머지 보기가 옳은 이유

1번 — 산소와 친화력이 클 것 (옳음): 연소는 산소와의 산화반응이므로 가연물이 산소와 결합하려는 성질(친화력)이 클수록 반응이 쉽게 진행된다.

3번 — 표면적이 클 것 (옳음): 산소와 접촉하는 면적이 넓을수록 반응이 활발해진다. 같은 나무라도 통나무보다 톱밥·대팻밥이 잘 타고, 금속도 분말(금속분)이 되면 표면적이 급증하여 폭발적으로 연소하는 것이 그 예이다.

4번 — 활성화에너지가 작을 것 (옳음): 반응속도는 아레니우스 식 $k = A\,e^{-E_a/RT}$ 로 표현된다. 활성화에너지 $E_a$가 작을수록 지수항 $e^{-E_a/RT}$ 값이 커져 반응속도상수 $k$가 증가한다. 즉 반응을 시작(착화)시키는 데 필요한 에너지 장벽이 낮아 적은 점화에너지로도 연소가 쉽게 일어난다.

정리: 잘 타는 조건은 「산소 친화력 大 · 표면적 大 · 활성화에너지 小 · 열전도율 小 · 발열량 大」이다. 2번은 열전도율을 "클 것"이라 하여 조건에 어긋나므로 틀린 것은 2번이다.

정답은 할론소화기이다.

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.

정답은 탄산수소염류 분말이다.

제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물(예: $\mathrm{Na_2O_2}$, $\mathrm{K_2O_2}$)은 물과 반응하면 산소를 방출하고 발열하므로 주수소화·이산화탄소·할로젠화합물소화약제는 오히려 위험하거나 효과가 없다. 이러한 물질의 화재에는 건조사(마른모래), 팽창질석·팽창진주암, 그리고 탄산수소염류(제1종·제2종) 분말소화약제가 적응성을 갖는다.

인산염류 분말(제3종)은 일반화재(A급)와 유류화재(B급)를 중심으로 적응성이 인정되며, 알칼리금속 과산화물과 같은 금속계 화재에는 적응성이 없다.

정답은 제5류 위험물이다.

제5류 위험물(자기반응성물질)은 분자 내부에 산소를 함유하고 있어 외부로부터의 산소 공급을 차단하는 질식소화 방식(할로젠화합물, 이산화탄소 등)으로는 소화 효과를 기대하기 어렵고, 다량의 물로 냉각소화하는 것이 원칙이다. 위험물안전관리법령의 소화설비 적응성표에서도 할로젠화합물소화설비는 제5류 위험물에 적응성이 없는 것으로 규정되어 있다.

전기설비, 인화성고체(제2류), 제4류 위험물은 모두 할로젠화합물소화설비의 적응 대상에 해당한다.

정답은 1대, 5인이다.

위험물안전관리법 시행령의 자체소방대 설치기준에 따르면, 제조소 또는 일반취급소에서 취급하는 제4류 위험물의 최대수량 합이 지정수량의 3천배 이상 12만배 미만인 사업소는 화학소방자동차 1대와 자체소방대원 5인을 두어야 한다.

참고로 12만배 이상 24만배 미만은 2대·10인, 24만배 이상 48만배 미만은 3대·15인, 48만배 이상은 4대·20인이 기준이다.

정답은 아세트산($\mathrm{CH_3COOH}$)이다.

제4류 위험물의 제1석유류는 인화점이 21℃ 미만인 것을 말한다. 벤젠($C_6H_6$, 인화점 약 -11℃), 아세톤($\mathrm{CH_3COCH_3}$, 약 -18℃), 톨루엔($C_6H_5CH_3$, 약 4℃)은 모두 인화점이 21℃ 미만으로 제1석유류에 해당한다.

반면 아세트산(초산, $\mathrm{CH_3COOH}$)은 인화점이 약 40℃로 21℃ 이상 70℃ 미만인 제2석유류에 해당하므로 제1석유류가 아니다.

정답은 30초이다.

분말소화설비의 화재안전기준에 따르면 전역방출방식의 분사헤드는 저장용기 등에 저장된 소화약제를 30초 이내에 균일하게 방사할 수 있는 것으로 설치하여야 한다.

정답은 B급 화재이다.

인화성 액체(제4류 위험물 등 유류)에서 발생하는 화재는 유류화재로 분류되며, 화재의 급수 표시로는 B급 화재에 해당한다.

참고로 A급은 일반(고체)화재, C급은 전기화재, D급은 금속화재이다.

정답은 포소화설비이다.

위험물안전관리법령의 소화설비 적응성표에 따르면 전기설비 화재에는 물분무소화설비, 이산화탄소소화설비, 할로젠화합물소화설비, 분말소화설비(인산염류·탄산수소염류) 등이 적응성을 갖는다.

반면 포소화설비는 포에 다량의 수분이 포함되어 있어 통전 중인 전기설비에 방사할 경우 감전 위험이 있으므로 전기설비에는 적응성이 없는 것으로 규정되어 있다.

정답은 과산화리튬($\mathrm{Li_2O_2}$)이다.

과산화리튬은 제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물로, 물과 접촉하면 격렬히 반응하여 산소를 발생시키고 반응열로 화재를 확대시킬 위험이 있으므로 주수소화가 금지되며, 마른모래 등으로 질식소화 하여야 한다.

반응식: $\mathrm{2Li_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4LiOH + O_2\uparrow}$

질산메틸($\mathrm{CH_3ONO_2}$, 제5류)은 자기반응성물질로 오히려 다량의 물로 냉각소화하는 것이 원칙이고, 염소산칼륨($\mathrm{KClO_3}$, 제1류)은 물에 대한 위험한 반응성이 없어 주수소화가 가능하며, 인($\mathrm{P}$, 적린 등)도 일반적으로 물로 냉각소화가 가능하다.

정답은 ① 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).

② 적린은 공기 중에서 비교적 안정하므로 물속 저장이 필요 없다.
③ 루비듐은 알칼리금속으로 물과 격렬히 반응해 수소를 발생시키고 발화·폭발 위험이 있으므로 물이 아닌 석유(등유) 속에 저장해야 한다.
④ 오황화인(P₂S₅)은 물과 반응해 유독한 황화수소(H₂S)를 발생시키므로 물과의 접촉을 막고 습기 없는 곳에 밀폐 보관해야 한다.

정답은 ④ "물과의 접촉을 막기 위해 석유 속에 저장한다"이다(옳지 않은 설명).

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.

①②③은 모두 나이트로셀룰로스의 올바른 저장·취급법(가열·마찰 회피, 열원에서 먼 냉암소 보관, 습윤 상태 유지)이므로 옳은 설명이다.

이 문제는 위험물안전관리법 시행규칙 [별표 6](특정옥외저장탱크의 구조 등)에서 정한 특정옥외저장탱크의 풍하중(風荷重) 산정식을 적용하는 문제이다.

법령상 강풍을 받을 우려가 있는 장소를 제외하고, 특정옥외저장탱크가 받는 풍하중은 1m²당 다음 식으로 구한다.

$q = 0.588\,k\sqrt{h}$

여기서 $q$는 풍하중($\text{kN/m}^2$), $k$는 풍력계수(원통형 탱크는 0.7, 그 밖의 탱크는 1.0), $h$는 지반면으로부터의 높이(m)이다.

주어진 조건 $k=0.7$, $h=16\,\text{m}$를 대입하면,

$q = 0.588 \times 0.7 \times \sqrt{16}$

$= 0.588 \times 0.7 \times 4 = 1.6464\ \text{kN/m}^2$

따라서 풍하중은 1m²당 1.6464kN 이상으로 계산해야 하므로 정답은 3번이다.

[오답 풀이]

1번(0.7640kN): 높이의 제곱근 $\sqrt{16}=4$를 제대로 반영하지 못했거나 계수를 잘못 대입해 나온 값으로, 법령 산정식과 일치하지 않는다.

2번(1.2348kN): $\sqrt{16}=4$를 3으로 잘못 계산한 함정 값이다. 즉 $0.588 \times 0.7 \times 3 = 1.2348$로, 제곱근 처리 오류에서 발생한다.

4번(2.348kN): 원통형 탱크의 풍력계수 $k=0.7$을 적용하지 않고 그 밖의 탱크 계수 $k=1.0$으로 계산한 값 $0.588 \times 1.0 \times 4 \approx 2.35$에 해당한다. 문제에서 원통형 탱크($k=0.7$)임을 명시했으므로 이는 오답이다.

정답은 ③ "냄새가 없고 갈색을 띠는 휘발성 액체이다"이다(옳지 않은 설명).

벤젠(C₆H₆)은 실제로는 무색투명한 휘발성 액체이며, 냄새가 없는 것이 아니라 특유의 방향족 냄새(단내)를 가진다.

① 벤젠은 비극성 유기용매인 알코올·에터 등에 잘 녹는다(옳음).
② 물(극성 용매)에는 거의 녹지 않는다(옳음).
④ 벤젠의 분자량은 78이고 공기의 평균 분자량은 약 29이므로 증기비중은 $\dfrac{78}{29} \approx 2.7$로 옳다.

정답은 ④ 다이에틸에터이다.

다이에틸에터의 연소(폭발)범위는 약 1.9~48%로 제시된 물질 중 가장 넓다. 특수인화물로 분류되며 인화점(약 -45℃)도 매우 낮아 극히 위험한 물질이다.

① 휘발유는 약 1.4~7.6%, ② 톨루엔은 약 1.2~7.1%, ③ 에틸알코올은 약 3~19% 수준으로 모두 다이에틸에터보다 연소범위가 좁다. 연소범위가 넓을수록 점화원에 노출될 가능성이 커져 화재·폭발 위험이 크다.

정답은 ② 40℃이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표(이동탱크저장소의 저장·취급기준)에 따르면, 아세트알데하이드등을 저장하는 이동저장탱크 중 보냉장치가 있는 것은 당해 위험물의 비점 이하로, 보냉장치가 없는 것은 40℃ 이하로 온도를 유지해야 한다.

정답은 ② 과산화나트륨(Na₂O₂)이다.

과산화나트륨은 물과 반응하여 발열하며 산소를 발생시켜 위험성이 커진다.

$2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2\uparrow$(발열반응)

① 염소산칼륨은 물에 서서히 용해될 뿐 격렬한 발열반응을 일으키지 않는다.
③ 과산화수소는 애초에 제1류가 아닌 제6류 위험물이며, 물과 임의 비율로 혼합되고 오히려 물로 희석해 안정화한다.
④ 질산암모늄은 물에 용해될 때 흡열반응이 일어나 주위 온도가 오히려 낮아진다.

정답은 ① "폭발 위험에 대비하여 철이나 구리로 만든 용기에 저장한다"이다(옳지 않은 설명).

트라이나이트로페놀(피크르산)은 철·구리·납 등의 금속과 반응해 매우 민감한 금속염(피크르산염)을 생성하며, 이 금속염은 충격·마찰에 극도로 민감해 폭발 위험이 커지므로 오히려 금속용기 저장을 피하고 유리·자기 용기 등에 저장해야 한다.

② 휘황색을 띠는 침상결정이다(옳음).
③ 비중 약 1.8로 물보다 무겁다(옳음).
④ 단독 상태에서는 상온에서 비교적 안정하여 충격·마찰에 둔감한 편이며, 급격한 가열이나 강한 충격이 가해질 때 폭굉한다(옳음).

정답은 ③ "아이오딘값이 130 이하인 것을 건성유라 한다"이다(옳지 않은 설명).

아이오딘값 기준 분류는 건성유(130 이상), 반건성유(100~130), 불건성유(100 이하)이다. 문제의 "130 이하"라는 서술이 건성유 기준과 반대이므로 틀렸다.

① 건성유는 불포화결합이 많아 공기 중 산화·중합 반응이 활발해 자연발화 위험이 높다(옳음).
② 불포화도가 높을수록 이중결합에 부가되는 아이오딘 양이 많아져 아이오딘값이 커지고 산화되기 쉽다(옳음).
④ 위험물안전관리법령상 동식물유류는 1기압에서 인화점이 250℃ 미만인 것으로 정의된다(옳음).

정답은 ① 아세톤이다.

아세톤(CH₃COCH₃)은 인화점이 약 -18℃로 제1석유류(수용성)에 해당한다.

② 경유는 인화점 약 50~70℃로 제2석유류에 해당한다.
③ 메틸알코올은 제1석유류가 아니라 별도의 "알코올류"로 분류된다.
④ 나이트로벤젠은 인화점이 높아 제3석유류에 해당한다.

정답은 ③ 제4류이다.

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).

이 문제는 각 물질의 인화점(flash point)을 위험물안전관리법령상 제4류 위험물(인화성 액체)의 품명 분류 기준과 함께 비교하여, 짝지어진 두 물질이 모두 인화점 20℃ 이하인 것을 찾는 문제이다.

참고 — 제4류 위험물 품명 구분(인화점 기준)
· 특수인화물: 인화점 −20℃ 이하이고 비점 40℃ 이하(또는 발화점 100℃ 이하)
· 제1석유류: 인화점 21℃ 미만
· 제2석유류: 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만
· 제3석유류: 인화점 70℃ 이상 200℃ 미만
· 제4석유류: 인화점 200℃ 이상 250℃ 미만
· 동식물유류: 인화점 250℃ 미만

각 물질의 인화점과 품명
· 벤젠($C_6H_6$): 인화점 약 −11℃ → 제1석유류(비수용성) → 20℃ 이하 O
· 휘발유(가솔린): 인화점 약 −43 ~ −20℃ → 제1석유류(비수용성) → 20℃ 이하 O
· 다이에틸에터($C_2H_5OC_2H_5$): 인화점 약 −45℃ → 특수인화물 → 20℃ 이하 O
· 등유: 인화점 약 40 ~ 70℃ → 제2석유류(비수용성) → 20℃ 초과 X
· 글리세린($C_3H_5(OH)_3$): 인화점 약 160℃ → 제3석유류(수용성) → 20℃ 초과 X
· 참기름: 인화점 약 250℃ 미만의 고인화점 → 동식물유류 → 20℃ 초과 X

보기 판정
1) 벤젠(−11℃) + 휘발유(약 −43℃): 두 물질 모두 인화점이 20℃ 이하 → 정답
2) 다이에틸에터(−45℃)는 20℃ 이하이지만, 등유(약 40~70℃, 제2석유류)는 20℃ 초과 → 오답
3) 휘발유(약 −43℃)는 20℃ 이하이지만, 글리세린(약 160℃, 제3석유류)은 20℃ 초과 → 오답
4) 참기름(동식물유류)과 등유(제2석유류) 모두 인화점이 20℃를 크게 초과 → 오답

따라서 인화점이 20℃ 이하인 물질로만 짝지어진 것은 「벤젠·휘발유」인 1번이다.

정답은 ④ 제4류 위험물과 제5류 위험물이다.

혼재기준표상 제4류는 제2류·제3류·제5류와 혼재가 가능하며, 보기 중 이에 해당하는 조합은 ④뿐이다.

① 제1류+제2류, ② 제2류+제3류, ③ 제3류+제5류는 모두 혼재기준표상 함께 운반할 수 없는 조합이다(제1류는 제6류와만, 제2류는 제4류·제5류와만, 제3류는 제4류와만 혼재 가능).

정답은 ① $NaOH$이다.

황린(P₄)은 강알칼리 수용액과 반응하여 맹독성·가연성 가스인 포스핀(PH₃)을 발생시키므로 접촉 시 가장 위험하다.

$P_4 + 3NaOH + 3H_2O \rightarrow 3NaH_2PO_2 + PH_3\uparrow$

② 물은 황린의 표준 저장매체로서 반응 없이 안전하다.
③④ $CO_2$, $N_2$는 불활성기체로 황린과 반응하지 않으며 저장탱크 상부 봉입가스 등으로 쓰인다.

정답은 ② 40℃이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표(저장기준)에 따라, 옥외저장탱크·옥내저장탱크 또는 지하저장탱크 중 압력탱크에 저장하는 아세트알데하이드등(또는 다이에틸에터등)은 40℃ 이하로 유지해야 한다. (참고로 압력탱크 외의 탱크의 경우 다이에틸에터·산화프로필렌은 30℃ 이하, 아세트알데하이드는 15℃ 이하로 별도 규정된다.)

정답은 ③ 8이다.

지정수량은 산화프로필렌(특수인화물) 50L, 메탄올(알코올류) 400L, 벤젠(제1석유류·비수용성) 200L이다.

$\dfrac{300}{50} + \dfrac{400}{400} + \dfrac{200}{200} = 6 + 1 + 1 = 8$

정답은 ② $(C_2H_5)_3Al$(트라이에틸알루미늄)이다.

트라이에틸알루미늄은 물과 격렬히 반응하여 에테인(C₂H₆) 가스를 발생시키며 발열·발화 위험이 크다.

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

① $CaC_2$(탄화칼슘)는 물과 반응해 아세틸렌(C₂H₂)을 발생시킨다.
③ 트라이나이트로벤젠은 제5류 자기반응성물질로 물과 반응하지 않는다.
④ 질산에틸은 물에 거의 녹지 않으며 상온에서 물과 별도의 가스 발생 반응을 하지 않는다.

정답은 ③ 제3류 위험물과 제4류 위험물이다.

혼재기준표상 제3류는 제4류와만 혼재가 가능하므로 옳은 조합이다.

①②④는 모두 혼재기준표상 함께 운반할 수 없는 조합이다.

과망가니즈산칼륨 $KMnO_4$ 은 위험물안전관리법령상 제1류 위험물(산화성 고체) 중 과망가니즈산염류(지정수량 1,000kg)에 해당하는 강력한 산화제이다. 제1류 위험물의 공통 위험성은 자신이 산소를 내어 놓으며 가연물·유기물·환원성 물질과 혼합·혼촉하면 발화·폭발한다는 데 있다. 따라서 혼촉 위험성은 상대 물질이 얼마나 잘 산화되는(가연성·환원성) 물질인가로 판가름된다.

1) 물 — 위험성이 가장 낮음(정답)
물 $H_2O$ 은 불연성이며 산화·환원 반응성이 없는 물질이다. 과망가니즈산염류는 물에 잘 녹지만, 무기과산화물처럼 물과 발열·산소발생 반응을 일으키지는 않으므로 물과 접촉시켜도 발화·폭발 위험이 없다. 오히려 소량 화재 시 물로 냉각·희석하는 대상이 될 정도로 혼촉 위험이 가장 낮다. 그러므로 정답은 1번이다.

2) 에터 — 위험(가연성 유기물)
에터(다이에틸에터) $(C_2H_5)_2O$ 는 제4류 위험물 특수인화물(지정수량 50L, 인화점 약 -45℃)로 인화·휘발성이 매우 큰 가연성 유기물이다. 강산화제인 과망가니즈산칼륨과 혼촉하면 산화되어 발화·폭발할 수 있어 위험성이 크다.

3) 글리세린 — 위험(자연발화)
글리세린 $C_3H_5(OH)_3$ 은 제4류 위험물 제3석유류(수용성)에 해당하는 가연성 다가알코올이다. 과망가니즈산칼륨의 강한 산화작용으로 글리세린이 급격히 산화되며 별도의 점화원 없이도 스스로 발화하는 대표적 혼촉발화 조합이다.
$14KMnO_4 + 4C_3H_5(OH)_3 \rightarrow 7K_2CO_3 + 7Mn_2O_3 + 5CO_2\uparrow + 16H_2O$

4) 염산 — 위험(유독성 염소가스 발생)
염산 $HCl$ 은 그 자체는 법령상 위험물로 분류되지 않는 부식성 물질이지만, 산화제인 과망가니즈산칼륨과 반응하면 다음과 같이 유독성 염소가스 $Cl_2$ 를 발생시킨다.
$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2\uparrow + 8H_2O$
독성 기체를 방출하므로 혼촉 위험성이 크다.

정리: 에터·글리세린은 가연성 유기물이라 산화되어 발화·폭발하고, 염산은 유독성 염소가스를 발생시킨다. 반면 물은 불연성·비반응성이어서 과망가니즈산칼륨과 혼촉해도 위험이 사실상 없다. 따라서 위험성이 가장 낮은 것은 1번 물이다.

정답은 ② 제2류 위험물 중 덩어리 형태의 황을 저장하는 경우이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표(옥내저장소의 위치·구조·설비 기준)에서는 제4석유류·동식물유류(지정수량 20배 미만), 제6류 위험물, 지정수량 20배(바닥면적 150㎡ 이하 저장창고는 50배) 이하이면서 내화구조 등 일정 요건을 갖춘 저장창고에 대해 안전거리 적용을 제외하는 특례를 두고 있다.

그러나 덩어리 형태의 황(제2류)을 저장하는 옥내저장소는 이러한 안전거리 제외 특례 대상에 해당하지 않으므로, 원칙대로 안전거리 기준이 그대로 적용된다.

①③은 각각 지정수량 20배 미만의 제4석유류·동식물유류로 안전거리 제외 대상이며, ④는 제6류 위험물로 안전거리 제외 대상이므로 해당 없음.