[위험물산업기사 필기] 24년 3회차 시험지 PDF 다운로드

글리세린($\mathrm{C_3H_5(OH)_3}$)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.

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

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

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

따라서 이 금속의 원자량은 64이다.

옥텟규칙은 원자가 전자를 잃거나 얻어 가장 가까운 비활성기체와 같은 전자수를 이루려는 경향을 말한다. 게르마늄(Ge, 원자번호 32, 전자 32개)에 가장 가까운 비활성기체는 아르곤(Ar, 전자 18개, 차이 14)이 아니라 크립톤(Kr, 전자 36개, 차이 4)이다.

따라서 Ge은 전자 4개를 얻어 Kr과 같은 전자수(36개)가 되려는 경향을 가지며, Si(14개)·Sn(50개)·As(33개)는 Ge과 전자수를 맞추는 목표 원소가 아니다.

바닥상태 원자가전자 배치가 $ns^2np^2$인 원소는 최외각 껍질에 s전자 2개, p전자 2개를 가진 14족(탄소족) 원소이다. 탄소(C, $2s^22p^2$)와 규소(Si, $3s^23p^2$)가 이에 해당한다.

Ne·Ar은 $ns^2np^6$(18족), Li·Na는 $ns^1$(1족), N·P는 $ns^2np^3$(15족) 배치를 가지므로 해당하지 않는다.

이상기체 상태방정식 $PV = nRT = \dfrac{w}{M}RT$를 이용해 분자량 $M$을 구한다.

$P = \dfrac{740}{760}\,\mathrm{atm} \approx 0.974\,\mathrm{atm},\quad V = 0.080\,\mathrm{L},\quad T = 97+273 = 370\,\mathrm{K}$

$M = \dfrac{wRT}{PV} = \dfrac{0.2 \times 0.0821 \times 370}{0.974 \times 0.080} \approx 78\,\mathrm{g/mol}$

따라서 이 액체의 분자량은 약 78이다.

밀도의 정의 $\rho = \dfrac{m}{V}$를 변형하면 $V = \dfrac{m}{\rho}$이다.

$V = \dfrac{3.72\,\mathrm{g}}{7.81\,\mathrm{g/mL}} \approx 0.476\,\mathrm{mL} \approx 0.48\,\mathrm{mL}$

따라서 구리선의 부피는 약 0.48mL이다.

공기는 부피 기준으로 질소(약 78%)와 산소(약 21%)가 대부분을 차지하며, 평균분자량 29는 이 두 성분의 존재비를 가중평균하여 얻어진 값이다.

$M_{avg} \approx 0.78 \times 28(\mathrm{N_2}) + 0.21 \times 32(\mathrm{O_2}) \approx 29$

탄소나 수소는 공기의 주성분이 아니므로 이 평균분자량 계산과는 관련이 없다.

액체의 끓는점은 증기압이 외부 압력과 같아지는 온도이다. 외부 압력을 낮추면 더 낮은 온도에서도 증기압이 외부 압력에 도달할 수 있으므로 끓는점이 낮아진다(고지대에서 물이 낮은 온도에서 끓는 원리와 동일).

밀폐 용기에서 끓이면 내부 압력이 상승해 오히려 끓는점이 높아지고, 용기의 열전도율은 끓는점 자체와 무관하며, 소금(비휘발성 용질) 첨가는 끓는점을 오히려 높인다(끓는점 오름 현상).

물 분자는 산소의 비공유전자쌍과 이웃 분자의 수소 사이에 수소결합을 형성한다. 얼음은 정사면체 배열의 수소결합 네트워크로 인해 분자 사이에 빈 공간이 많아 밀도가 낮다.

얼음이 녹아 4℃ 부근이 되면 수소결합의 일부가 끊어지면서 분자가 더 조밀하게 채워져 밀도가 최대가 된다. 따라서 4℃ 물이 얼음보다 밀도가 큰 것은 수소결합에 의한 얼음의 개방적 격자구조 때문이다.

핵반응에서는 질량수(위 첨자)와 원자번호(아래 첨자)가 각각 양변에서 보존된다.

질량수: $14+4 = A+1 \;\Rightarrow\; A = 17$

원자번호: $7+2 = Z+1 \;\Rightarrow\; Z = 8$

따라서 생성물은 $^{17}_{8}\mathrm{O}$이며, 산소의 원자번호는 8이다.

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

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

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.

원자에서 방출되는 빛이 연속스펙트럼이 아니라 특정 파장에서만 나타나는 선 스펙트럼을 보이는 것은 전자가 존재할 수 있는 에너지 준위(전자껍질)가 연속적이지 않고 불연속적(양자화)이기 때문이다.

전자가 높은 에너지 준위에서 낮은 준위로 전이할 때 그 에너지 차이에 해당하는 특정 파장의 빛만 방출되므로 선 스펙트럼이 나타난다.

액체공기를 분별증류하면 성분 기체의 끓는점(비등점) 차이에 의해 분리된다. 질소의 끓는점은 약 -196℃, 산소의 끓는점은 약 -183℃로, 끓는점이 더 낮은 질소가 먼저 기화되어 분리되고 남은 액체에서 산소를 얻는다.

이는 용해도·색상·압축률의 차이가 아니라 비등점 차이를 이용한 분리 방법이다.

옥소산(oxoacid)에서는 중심 원자에 결합한 산소 수가 많을수록 전자를 강하게 끌어당겨 O-H 결합의 극성이 커지므로 산성이 강해진다.

염소 옥소산의 산성도 순서는 $\mathrm{HClO_4} > \mathrm{HClO_3} > \mathrm{HClO_2} > \mathrm{HClO}$이며, 산소수가 가장 적은 $\mathrm{HClO}$(차아염소산)의 산성이 가장 약하다.

암모니아와 황산의 중화반응은 다음과 같다.

$2\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow (\mathrm{NH_4})_2\mathrm{SO_4}$

$\mathrm{NH_3}$의 몰질량은 17g/mol이므로 $n(\mathrm{NH_3}) = \dfrac{25}{17} \approx 1.471\,\mathrm{mol}$

반응식에서 $\mathrm{NH_3}$ 2몰당 $(\mathrm{NH_4})_2\mathrm{SO_4}$ 1몰이 생성되므로 $n((\mathrm{NH_4})_2\mathrm{SO_4}) \approx 0.735\,\mathrm{mol}$

$(\mathrm{NH_4})_2\mathrm{SO_4}$의 몰질량은 $2\times18+32+64 = 132\,\mathrm{g/mol}$이므로 생성량은 $0.735 \times 132 \approx 97\,\mathrm{g}$이다.

현재 국제적으로 통용되는 원자량 기준은 탄소-12($^{12}\mathrm{C}$) 원자 1개 질량의 $\dfrac{1}{12}$을 1 원자량단위(u)로 정의한 것이다.

과거에는 수소(H=1) 또는 산소(O=16) 기준이 쓰이기도 했으나, 1961년 IUPAC 협약으로 $^{12}\mathrm{C} = 12$(정확값)로 통일되어 오늘날 모든 원자량의 기준이 되고 있다.

산은 수용액에서 $\mathrm{H}^+$(수소이온)를 내놓는 물질로, 이온화경향이 수소보다 큰 금속(Zn, Fe, Mg 등)과 반응하여 수소기체를 발생시킨다.

①은 염기(예: 수산화나트륨 수용액)의 성질(쓴맛, 리트머스를 푸르게 변화)을 설명한 것이고, ②는 산이 아니라 염기가 $\mathrm{OH}^-$를 방출하는 성질이며, ④의 '금속의 수산화물'은 염기(예: NaOH)에 해당하므로 모두 산의 성질과 맞지 않는다.

메테인의 완전연소 반응식은 다음과 같다.

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

$\mathrm{CH_4}$의 몰질량은 16g/mol이므로 $n(\mathrm{CH_4}) = \dfrac{8}{16} = 0.5\,\mathrm{mol}$

반응식에서 $\mathrm{CH_4}$ 1몰당 $\mathrm{O_2}$ 2몰이 필요하므로 $n(\mathrm{O_2}) = 0.5 \times 2 = 1\,\mathrm{mol}$

따라서 필요한 산소분자 수는 아보가드로수인 $6.02\times10^{23}$개이다.

아말감은 수은(Hg)과 다른 금속의 합금으로, 대부분의 금속은 수은에 젖어 아말감을 형성하지만 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 백금(Pt) 등은 수은에 젖지 않아 아말감을 만들지 않는다(그래서 수은을 철제 용기에 보관할 수 있다).

주석(Sn)은 수은과 쉽게 아말감을 형성하는 대표적인 금속으로 과거 거울 제조나 치과용 충전재 등에 활용되었다.

정답은 ③ $Na_2CO_3,\ CO_2$이다.

제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨($NaHCO_3$)은 가열되면 다음과 같이 1차 열분해된다.

$2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O\uparrow + CO_2\uparrow$

좌변(Na 2, H 2, C 2, O 6)과 우변(Na 2, H 2, C 2, O 6)의 원자수가 정확히 일치해 반응식이 성립한다. 생성된 $CO_2$와 수증기는 산소 희석·냉각 효과를 내고 탄산나트륨은 잔사로 남는다. 나머지 보기의 $NaCO$, $NaCO_2$, $Na_2CO_4$는 실재하지 않는 화합물이라 반응식이 성립할 수 없다.

정답은 ③이다("축전지설비는 설치된 벽면으로부터 0.2m 이상 떨어뜨려 설치해야 한다"가 틀린 설명).

위험물안전관리법 시행규칙(별표17)의 옥내소화전설비 설치기준에는 개폐밸브·호스접속구를 바닥면으로부터 1.5m 이하 높이에 설치할 것(①), 소화전함 표면에 "소화전"이라는 문자를 표시할 것(②), 비상전원(자가발전설비 또는 축전지설비)은 옥내소화전설비를 45분 이상 유효하게 작동시킬 수 있는 용량으로 할 것(④)이 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 않으므로 ③이 틀린 설명이다.

정답은 ①(제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물)이다.

위험물 운반용기 외부에 표시하는 주의사항은 유별에 따라 다르게 규정된다.

① 제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물: "화기·충격주의", "물기엄금", "가연물접촉주의" — 물과 접촉 시 격렬히 반응해 산소를 방출하고 발열하므로 "물기엄금"이 핵심이며 "화기엄금"은 표시 항목에 없다.
② 제2류 위험물 중 인화성고체: "화기엄금"이 표시된다.
③ 제3류 위험물 중 자연발화성물질: "화기엄금" 및 "공기접촉엄금"이 표시된다(금수성물질은 "물기엄금").
④ 제5류 위험물: "화기엄금" 및 "충격주의"가 표시된다.

따라서 "화기엄금"이 포함되지 않는 것은 ①이다.

정답은 ①이다.

① $C_6H_5NO_2$(나이트로벤젠)는 제4류 위험물 제3석유류(비수용성)로 인화성 액체 화재이며, 이산화탄소소화기의 질식소화 효과가 적응성 있게 작용한다.

② $(C_2H_5)_3Al$(트라이에틸알루미늄)은 제3류 위험물 중 금수성물질(알킬알루미늄류)로 물과 접촉 시 격렬히 반응해 가연성 가스를 발생시키고 발화·폭발할 수 있어 봉상수소화기(물줄기 방사)는 절대 사용해서는 안 되며, 마른 모래나 팽창질석·팽창진주암을 사용해야 한다.
③ $C_2H_5OC_2H_5$(다이에틸에터)는 제4류 위험물 특수인화물로 인화성 액체 화재이며, 물은 소화 효과가 낮고 액체 유출·화재 확산 우려가 있어 봉상수소화기는 부적합하고 질식소화(포·이산화탄소·분말)가 필요하다.
④ $C_3H_5(ONO_2)_3$(나이트로글리세린)은 제5류 위험물(자기반응성물질)로 분자 내 산소를 함유해 질식소화 효과가 없으며, 다량의 물로 냉각소화해야 하므로 이산화탄소소화기는 부적합하다.

따라서 옳게 짝지어진 것은 ①뿐이다.

정답은 ②이다("통전 중인 장소에서 사용하는 것은 위험하다"가 틀린 설명).

이산화탄소는 전기 비전도성 기체이므로 통전 중인 전기설비 화재(C급)에도 감전 위험 없이 안전하게 사용할 수 있는 대표적 소화약제이며, 오히려 전기화재에 대한 적응성이 높다는 점이 $CO_2$소화기의 장점으로 꼽힌다. 따라서 이 설명은 틀렸다.

①은 밀폐공간에서 다량 방출 시 산소농도 저하로 질식 위험이 있다는 실제 단점이고, ③은 CO2가 자체 증기압만으로 방사 가능하다는 실제 장점이며, ④는 방출 후 잔사가 남지 않아 오손이 없다는 실제 장점으로 모두 옳은 설명이다.

정답은 ④이다("10m 이내에 2기 이상을 인접하여 설치할 수 없다"가 틀린 설명).

지하탱크저장소는 위험물안전관리법령상 안전거리 규제 대상이 아니고(①), 보유공지 확보 대상도 아니며(②), 저장용량에 대한 별도의 상한 규정도 없다(③) — 이 세 가지는 모두 사실이다.

다만 지하저장탱크를 2기 이상 인접하여 설치하는 것 자체가 절대적으로 금지되는 것은 아니며, 탱크 상호간에 규정된 최소 간격(용량 및 조건에 따라 통상 1m 이상, 일정 용량 이하인 경우 완화된 간격)을 확보하면 인접 설치가 가능하다. "10m 이내에는 2기 이상 설치할 수 없다"는 절대적 금지 표현은 실제 규정과 다르므로 ④가 틀렸다.

정답은 ②(옥내소화전설비)이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17의 소화난이도등급Ⅰ 기준에 따르면, 처마높이가 6m 이상인 단층건물(또는 다른 용도 부분이 있는 건축물)에 설치한 옥내저장소에는 스프링클러설비 또는 이동식 외의 물분무등소화설비(물분무소화설비·포소화설비·불활성가스소화설비·할로젠화합물소화설비·분말소화설비 등 고정식 자동소화설비)를 설치하도록 요구한다.

이러한 고소 적재·대형 저장창고는 화재 확산 속도가 빠르고 인명 접근이 어려워 사람이 직접 조작하는 옥내소화전설비만으로는 방수 도달거리와 신속 대응 면에서 한계가 있으므로, 이 유형의 필수 소화설비로 고려되지 않는다.

정답은 ②(2.3MPa 이상의 압력 및 1.9MPa 이하의 압력)이다.

불활성가스(이산화탄소)소화설비의 화재안전기준상 저압식 저장용기는 액상의 소화약제를 약 -18℃, 2.1MPa 부근으로 유지하는 자동냉동장치를 갖추어야 하며, 저장용기 내 압력이 정상 범위를 벗어나는 것을 알리기 위한 압력경보장치는 2.3MPa 이상 또는 1.9MPa 이하의 압력에서 작동하도록 규정되어 있다.

정답은 ④(30초)이다.

전역방출방식 분말소화설비는 화재 초기에 방호구역 전체에 소화약제를 신속히 채워 소화 효과를 극대화해야 하므로, 분사헤드는 저장된 소화약제 전량을 30초 이내에 균일하게 방출하도록 설계해야 한다. (참고로 할로젠화합물소화설비는 10초, 이산화탄소소화설비는 표면화재 1분·심부화재 7분 이내로 각각 다르게 규정되어 서로 혼동하지 않도록 주의가 필요하다.)

정답은 ③이다.

정전용량 $C$인 콘덴서가 전압 $V$로 충전(또는 방전)될 때 전기불꽃(방전) 에너지는 다음과 같이 표현된다.

$E=\frac{1}{2}QV=\frac{1}{2}CV^2$

$Q=CV$ 관계를 이용하면 두 식이 서로 치환됨을 확인할 수 있다. 이 식은 정전기 스파크가 가연성 증기·분진을 착화시킬 수 있는지를 판단하는 최소착화에너지 비교의 기본식이며, 전압의 제곱과 정전용량에 비례해 에너지가 커진다는 점이 핵심이다.

정답은 ④(75)이다.

프로페인의 완전연소 반응식은 다음과 같다.

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

기체는 같은 온도·압력에서 부피비=몰비이므로, 프로페인 1L 연소에는 산소 5L가 필요하다. 프로페인 3L을 완전연소시키는 데 필요한 산소량은

$3\,L \times 5 = 15\,L$

이고, 공기 중 산소 농도가 20%이므로 필요한 공기량은

$\dfrac{15\,L}{0.2}=75\,L$

정답은 ①(약 5.03 m³)이다.

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

$V=\dfrac{\pi \times 2 \times 1}{4}\left[3+\dfrac{0.3+0.3}{3}\right]=\dfrac{\pi}{2}\times 3.2=1.6\pi \approx 5.03\,m^3$

정답은 ②(할로젠화합물소화기)이다.

제6류 위험물(과염소산·과산화수소·질산 등 산화성 액체)은 그 자체가 산화제이며 불연성이므로, 소화설비 적응성표(위험물안전관리법 시행규칙 별표17)상 물 계통 설비(옥내·옥외소화전, 스프링클러, 물분무소화설비), 포소화설비, 인산염류 분말소화설비, 팽창질석·팽창진주암에 대해 적응성이 인정된다.

반면 할로젠화합물소화설비는 부촉매(억제)·질식 효과를 이용하는데, 이는 가연물의 연쇄 연소반응을 억제하는 방식이어서 그 자체가 산화성물질인 제6류 위험물의 성질에는 적응성이 인정되지 않는다. 따라서 ②가 적응성이 없는 소화설비이다.

정답은 ④(알코올이 소포성을 가지고 있기 때문에)이다.

수성막포(AFFF)는 유류 표면에 수용액 막을 형성하여 질식소화하는 방식인데, 수용성 알코올류(에탄올·아세톤 등)는 포막 속의 수분을 흡수·용해시켜 거품 구조를 파괴하는 소포(消泡) 작용을 일으킨다. 이 때문에 일반 수성막포는 알코올류 화재에서 포막이 단시간에 무너져 소화 효과가 크게 떨어지며, 이러한 화재에는 알코올에 견디는 내알코올포(수용성액체용포, AR형)를 사용해야 한다.

①유독가스 발생, ②화염 온도, ③알코올과 포의 반응에 의한 가연성가스 발생은 소포 효과 저하의 직접적 원인이 아니다.

정답은 ①(이산화탄소소화기)이다.

전기설비(통전 중) 화재는 소화약제가 전기 전도성을 가지면 감전·기기 손상 위험이 있으므로 비전도성 소화약제를 사용해야 한다. 이산화탄소는 비전도성 기체로 통전 중인 전기설비 화재에 적응성이 인정되는 대표적 소화기이다.

반면 포소화기와 봉상강화액소화기는 수계(水系) 약제로 전기전도성이 있어 통전 중인 전기설비에는 부적합하며, 마른 모래는 위험물안전관리법령상 전기설비 화재에 대해 별도의 적응성이 인정되지 않는다.

제3종 분말소화약제의 주성분은 제1인산암모늄(인산이수소암모늄) $NH_4H_2PO_4$ 이다. 이 약제는 화재열을 받으면 아래와 같이 단계적으로 열분해되며, 최종적으로 메타인산 $HPO_3$ 을 생성한다.

약 166℃ : $NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4$ (오르토인산 생성, 흡열·냉각)
약 216℃ : $2H_3PO_4 \rightarrow H_4P_2O_7 + H_2O$ (피로인산)
약 360℃ : $H_4P_2O_7 \rightarrow 2HPO_3 + H_2O$ (메타인산)

전체 반응을 하나로 정리하면 $NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_2O + HPO_3$ 으로, 원자수(N 1, P 1, O 4, H 6)가 양변에서 일치한다.

정답 2번 — 최종 생성물인 메타인산 $HPO_3$ 은 점성이 큰 유리질(용융 피막) 물질로, 연소 중인 고체(목재·종이·섬유 등 A급 가연물) 표면을 얇게 덮어 산소 공급을 차단하고 숯불 형태의 잔진(殘燼) 재발화를 막는다. 이 표면 피복 작용이 곧 '방진(防塵)효과'이며, 이 때문에 제1·2·4종과 달리 제3종만이 A급 화재에 적응성을 갖는다. 따라서 A급 화재 진화에 유효하게 작용하는 물질은 메타인산이다.

1) 암모늄이온 $NH_4^+$ : 주성분 $NH_4H_2PO_4$ 에 들어 있는 성분이지만, 열분해 시 암모니아 $NH_3$ 기체로 방출될 뿐 A급 가연물 표면에 피막을 형성하지 못한다. 방진효과의 주체가 아니므로 오답이다.

3) 물 $H_2O$ : 위 탈수 과정에서 발생하여 흡열 냉각과 수증기에 의한 질식작용을 일부 돕지만, 고체 표면을 덮는 유리질 방진 피막을 형성하는 물질이 아니다. A급 재발화 억제의 핵심 물질은 아니므로 오답이다.

4) 수산화이온 $OH^-$ : 제1인산암모늄의 열분해 경로에서 생성되지 않는 성분으로, 방진효과와는 무관하다. 오답이다.

참고로 출제 당시 위험물안전관리법령상 분말소화약제는 종별로 주성분과 적응화재가 구분된다. 제1종($NaHCO_3$)·제2종($KHCO_3$)·제4종($KHCO_3$ 요소 반응물)은 B·C급에만 적응하나, 제3종(제1인산암모늄 $NH_4H_2PO_4$)은 위 메타인산의 방진효과 덕분에 A·B·C급 전 화재에 적응한다.

정답은 ④(336)이다.

제1종 분말소화약제($NaHCO_3$)의 1차 열분해 반응식은 다음과 같다.

$2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3+H_2O+CO_2$

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로, 발생한 이산화탄소의 몰수는

$n_{CO_2}=\dfrac{44.8\,m^3}{22.4\times10^{-3}\,m^3/mol}=\dfrac{44800\,L}{22.4\,L/mol}=2000\,mol$

반응식에서 $CO_2$ 1mol을 생성하는 데 $NaHCO_3$ 2mol이 소모되므로

$n_{NaHCO_3}=2\times2000=4000\,mol$

$NaHCO_3$의 분자량은 $23+1+12+16\times3=84\,g/mol$이므로, 사용된 질량은

$4000\,mol\times84\,g/mol=336000\,g=336\,kg$

정답은 ②(30)이다.

클로로벤젠($C_6H_5Cl$)은 제4류 위험물 제2석유류(비수용성)로 지정수량은 1,000L이다. 위험물의 소요단위는 지정수량의 10배를 1소요단위로 산정하므로

$\text{소요단위}=\dfrac{300000\,L}{1000\,L\times10}=\dfrac{300000}{10000}=30$

정답은 ③(물)이다.

나이트로셀룰로스는 제5류 위험물(자기반응성물질, 질산에스터류)로 분자 구조 내에 산소를 함유하고 있어 외부 공기(산소) 공급을 차단하는 질식소화(사염화탄소·이산화탄소·인산염류 분말 등)는 효과가 없거나 오히려 부적합하다.

다량의 물을 주수하여 냉각시켜 분해온도 이하로 낮추는 냉각소화가 유일하게 유효한 방법이며, 특히 건조 상태에서는 자연발화·폭발 위험이 크므로 저장·운반 시에도 물이나 알코올로 습윤시켜 보관하는 것이 원칙이다.

정답은 ②이다.

BLEVE(비등액체팽창증기폭발, Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion)는 인화성 액화가스(LPG 등)를 저장한 탱크가 외부 화재 등으로 가열되어 내부 압력이 이상 상승하고 탱크가 파열되는 순간, 내부의 비등 상태 액화가스가 급격히 기화·팽창하면서 화구(fireball)를 동반해 폭발하는 현상을 말한다.

①은 유류탱크 내부의 수증기 폭발을 설명한 것으로 BLEVE와 무관하고, ③은 슬롭오버(slop over), ④는 보일오버(boil over) 현상에 대한 설명으로 각각 BLEVE와는 다른 메커니즘이다.

알킬알루미늄은 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)이다. 탄소수가 적을수록(예: C1~C4 계열) 자연발화성이 강하고, 탄소수가 많아질수록(특히 C5 이상)에는 자연발화 위험성이 오히려 감소하는 경향을 보인다. 따라서 “탄소수 4개까지는 안전하지만 5개 이상으로 갈수록 자연발화 위험성이 커진다”는 설명은 실제 성질과 반대이므로 옳지 않다.

①: 알킬알루미늄은 물과 접촉하면 격렬히 반응해 가연성 가스를 발생시키며 발화·폭발할 수 있고, 반응열로 내용물이 비산할 수 있다 — 옳은 설명이다.

②: 알킬알루미늄 이동저장탱크는 외면을 적색으로 도장하고 용량을 1,900L 미만으로 하여야 한다 — 옳은 설명이다.

③: 연소 시 발생하는 흰 연기(산화알루미늄 등)는 흡입 시 인체에 유해하다 — 옳은 설명이다.

따라서 옳지 않은 설명은 ④이다.

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 정답은 ③이다.

위험물제조소 건축물의 구조 기준(시행규칙 별표4)에 따르면 벽·기둥·바닥·보·서까래 및 계단은 난연재료가 아니라 불연재료로 하여야 하며, 연소 우려가 있는 외벽은 개구부가 없는 내화구조의 벽으로 하여야 한다. 따라서 “난연재료로 하여야 한다”는 설명은 옳지 않다.

②: 제조소 건축물은 원칙적으로 지하층을 두지 않아야 한다 — 옳은 설명이다.

③: 출입구에는 60분+방화문, 60분방화문 또는 30분방화문을 설치하여야 한다 — 옳은 설명이다.

④: 창이나 출입구에 유리를 사용하는 경우 망입유리로 하여야 한다 — 옳은 설명이다.

따라서 옳지 않은 설명은 ①이다.

제1류 위험물(산화성고체)은 대부분 무기화합물로 이루어진 강력한 산화제이며 그 자체는 불연성이다. 따라서 “유기화합물에 해당한다”는 설명은 제1류 위험물의 일반적 성질과 맞지 않는다.

①,③: 제1류 위험물은 불연성 물질이며 강력한 산화성 고체이다 — 해당하는 성질이다.

④: 알칼리금속의 과산화물(과산화나트륨·과산화칼륨 등)은 물과 반응하여 발열하며 산소를 발생시킨다 — 해당하는 성질이다.

따라서 제1류 위험물의 일반적 성질에 해당하지 않는 것은 ②이다.

위험물안전관리법 시행규칙(운반용기의 외부표시 기준, 별표19)에 따르면 운반용기 외부에는 위험물의 품명·위험등급·화학명(수용성 표시 대상인 경우 “수용성”), 위험물의 수량, 수납하는 위험물에 따른 주의사항을 표시하여야 한다. 위험물의 제조연월일은 표시 대상 항목이 아니다.

따라서 표시하여야 할 사항이 아닌 것은 ④이다.

동식물유류는 아이오딘값에 따라 건성유(아이오딘값 130 이상)·반건성유(100~130)·불건성유(100 이하)로 구분되며, 아이오딘값이 클수록 불포화도(이중결합)가 높아 공기 중 산소와 반응(자동산화)하기 쉬워 자연발화 위험성이 커진다. 따라서 “불포화도가 높을수록 자연발화하기 쉽다”는 설명은 옳다.

①: 피마자유는 아이오딘값이 약 100 이하인 불건성유에 해당하므로 옳지 않다.

②: 아이오딘값이 130 이상인 것이 건성유이므로(“130 이하”는 반대의 기준) 옳지 않다.

④: 동식물유류의 지정수량은 10,000L이다(20,000L 아님) — 옳지 않다.

따라서 정답은 ③이다.

아염소산나트륨($NaClO_2$)은 제1류 위험물(산화성고체)로서 강력한 산화제이며, 수용액 상태에서도 환원력이 아니라 산화력을 나타낸다. 따라서 “수용액 상태에서 강한 환원력을 나타낸다”는 설명은 옳지 않다.

①: 분해온도 이상으로 가열되면 스스로 분해하며 산소를 방출하고, 조건에 따라 단독으로도 폭발할 수 있다 — 옳은 설명이다.

②: 비교적 안정하나 시판 제품은 약 140℃ 이상에서 발열분해 반응을 일으킨다 — 옳은 설명이다.

③: 강산화제이므로 유기물·금속분 등 환원성 물질과 접촉하면 급격히 반응해 폭발할 수 있다 — 옳은 설명이다.

따라서 옳지 않은 설명은 ④이다.

아세톤($CH_3COCH_3$)은 제4류 위험물 제1석유류(수용성)에 해당하는 대표적인 극성 유기용매로, 물뿐 아니라 알코올·에터와도 임의의 비율로 잘 섞인다. 따라서 “알코올이나 에터에는 녹지 않는다”는 설명은 옳지 않다.

②: 비중이 약 0.79로 물보다 가볍고 인화점이 낮아 가연성이 있다 — 옳은 설명이다.

③: 인화성 액체이므로 이산화탄소나 포 소화약제에 의한 질식소화가 유효하다 — 옳은 설명이다.

①: 무색의 휘발성 액체라는 점은 맞으나, 실제 아세톤은 특유의 자극적인 냄새를 가지므로 이 서술은 다소 부정확하다. 다만 이 문항에서 의도된 오답은 용해성에 관한 ④이다.

따라서 정답은 ④이다.

위험물안전관리법 시행규칙(운반용기 기준, 별표19)에 따르면 고체 위험물을 운반할 때 내장용기가 금속제인 경우 최대 용적은 30L이다(유리용기·플라스틱용기인 경우는 10L).

따라서 정답은 ③이다.

제2류 위험물(가연성고체)의 지정수량은 황화인·적린·황이 각각 100kg이고, 철분·마그네슘·금속분은 500kg이다. 따라서 마그네슘만 지정수량이 500kg으로 나머지 세 물질(적린·황화인·황=각 100kg)과 다르다.

따라서 정답은 ④이다.

위험물안전관리법령상 제6류 위험물 판정 기준은 다음과 같다.

Ⓐ 질산: 비중이 1.49 이상인 것에 한하여 위험물로 본다. 비중이 정확히 1.49인 질산은 “1.49 이상” 기준을 충족하므로 제6류 위험물에 해당한다.

Ⓑ 과염소산: 농도·비중에 관한 별도 기준이 없어 전량 제6류 위험물에 해당한다.

Ⓒ 과산화수소: 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 Ⓐ,Ⓑ,Ⓒ 모두 해당하여 정답은 3개, 즉 ③이다.

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)이다.

$V=\dfrac{\pi\times8\times6}{4}\left(16+\dfrac{2+2}{3}\right)=12\pi\left(16+\dfrac{4}{3}\right)=12\pi\times\dfrac{52}{3}=208\pi\approx653.5\,m^3$

따라서 내용적은 약 653m³이므로 정답은 ③이다.

위험물안전관리법 시행규칙(제조소의 보유공지 기준, 별표4)에 따르면 취급하는 위험물의 최대수량이 지정수량의 10배 이하인 경우 보유공지 너비는 3m 이상, 10배를 초과하는 경우에는 5m 이상이어야 한다.

따라서 지정수량의 10배를 초과하는 경우의 보유공지 너비는 ②(5m 이상)이다.

오황화인($P_2S_5$)은 물과 반응하여 유독성의 황화수소와 인산을 생성한다.

$P_2S_5+8H_2O\rightarrow2H_3PO_4+5H_2S\uparrow$

따라서 발생하는 기체는 황화수소이므로 정답은 ②이다.

삼황화인($P_4S_3$)은 비극성 공유결합 물질로서 물·염산·황산 등 극성 용매에는 거의 녹지 않거나 반응하지 않지만, 무극성 용매인 이황화탄소($CS_2$)에는 상용성이 커서 잘 용해된다.

따라서 정답은 ②이다.

메틸알코올(메탄올, $CH_3OH$, 분자량 32)의 증기 비중은 공기(평균분자량 약 29)를 기준으로 $\dfrac{32}{29}\approx1.1$로, 공기보다 무겁다. 따라서 “증기 비중이 공기보다 크다”는 설명은 옳다.

①: 인화점 이하에서는 증기 농도가 연소범위 하한에 미달해 통상적으로 연소·폭발이 일어나지 않는다 — 옳지 않다.

②: 메탄올의 끓는점은 약 64.7℃로 물(100℃)보다 낮다 — 옳지 않다.

③: 메탄올은 물과 임의의 비율로 잘 섞이는 수용성 알코올이다 — 옳지 않다.

따라서 정답은 ④이다.

황린(백린, $P_4$)은 제3류 위험물 중에서도 매우 낮은 온도(대략 30~60℃ 수준)에서 공기 중 자연발화가 일어날 정도로 착화(발화)온도가 극히 낮아 물속에 저장한다.

이황화탄소는 착화온도가 약 100℃ 내외로 가연성 액체 중에서는 낮은 편이나 황린보다는 높고, 삼황화인·오황화인 등 황화인류의 발화점도 100℃ 이상으로 황린보다 높다.

따라서 착화온도가 가장 낮은 것은 황린이므로 정답은 ①이다.

다이에틸에터($C_2H_5OC_2H_5$)는 무색투명하고 특유의 냄새를 가진, 매우 휘발성이 강한 가연성 액체로 제4류 위험물 중 특수인화물에 해당하며 인화점이 매우 낮다(약 -45℃).

①: 청색이 아니라 무색의 액체이다 — 옳지 않다.

②: 무미·무취가 아니라 특유의 냄새를 가진다 — 옳지 않다.

④: 인화점이 매우 낮은 가연성(인화성) 액체로서 잘 타는 물질이다 — 옳지 않다.

따라서 휘발성이 있는 액체라는 설명인 ③이 옳다.

위험물안전관리법 시행규칙상 주의사항 게시판의 색상 기준은 다음과 같다.

제3류 위험물 중 금수성물질: “물기엄금”, 청색바탕에 백색문자

제2류 위험물(인화성고체 제외): “화기주의”, 적색바탕에 백색문자

제2류 위험물 중 인화성고체, 제3류 위험물 중 자연발화성물질, 제4류 위험물, 제5류 위험물: “화기엄금”, 적색바탕에 백색문자

제5류 위험물(자기반응성물질)은 “화기엄금” 게시판을 적색바탕에 백색문자로 설치하여야 한다.

따라서 정답은 ④이다.

과산화나트륨($Na_2O_2$)은 물과 접촉하면 격렬한 발열반응을 일으키며 수산화나트륨과 산소를 생성한다.

$2Na_2O_2+2H_2O\rightarrow4NaOH+O_2\uparrow$

따라서 격렬하게 반응하면서 산소를 방출하고 수산화나트륨으로 변한다는 ①이 옳은 설명이다.