2017년 위험물기능사실기(필답형) 3회차

가연물접촉주의

[해설]

제6류 위험물은 그 자체가 타지는 않지만 산소를 내주어 남을 태우는 산화성 액체다. 그래서 불조심이 아니라 가연물과 닿지 않게 하라는 경고가 붙는다.

운반용기 외부에 표시하는 유별 주의사항은 다음과 같다.

(1) $\mathrm{HCOOCH_3}$

(2) $\mathrm{HCOOC_2H_5}$

(3) $\mathrm{CH_3COC_2H_5}$

(4) $\mathrm{C_6H_5CH_3}$

[해설]

시성식은 원자 수만 세는 분자식과 달리 작용기가 드러나도록 끊어 쓴 식이다. 분자식이 같아도 작용기가 다르면 성질이 달라지므로 위험물에서는 시성식으로 구분한다.

폼산메틸과 폼산에틸은 폼산($\mathrm{HCOOH}$)의 -OH 자리에 각각 메틸기와 에틸기가 들어간 에스터로, 알코올 쪽 사슬 길이만 다르다. 메틸에틸케톤은 카보닐기(C=O) 양옆에 메틸기와 에틸기가 하나씩 붙은 구조여서 이름이 그대로 구조를 알려 준다. 톨루엔은 벤젠 고리($\mathrm{C_6H_5-}$)에 메틸기가 하나 붙은 것이다.

네 물질 모두 제4류 위험물이며, 인화점이 21℃ 미만이어서 제1석유류에 속한다.

$\mathrm{NaH + H_2O \rightarrow NaOH + H_2}$

[해설]

수소화나트륨(NaH)은 제3류 금속의 수소화물로, 물과 반응하면 수산화나트륨과 수소가 생긴다.
NaH + H₂O → NaOH + H₂

반응열로 발생한 수소에 불이 붙을 수 있으므로 물을 뿌리지 않고 마른모래·팽창질석 등으로 덮어 끈다.

혼동 주의: 반응물인 수소화나트륨(NaH)과 생성물인 수산화나트륨(NaOH)은 이름이 비슷하니 구별한다.

(1) $\mathrm{CH_2ClBr}$

(2) $\mathrm{CF_2ClBr}$

(3) $\mathrm{CF_3Br}$

(4) $\mathrm{C_2F_4Br_2}$

[해설]

할론 번호는 앞자리부터 C, F, Cl, Br의 원자 수를 나타내며, 탄소 결합 자리가 남으면 수소가 채운다.

• 할론 1011 — C 1개, Cl 1개, Br 1개에 남은 두 자리를 H가 채워 CH₂ClBr이다.
• 할론 1211 — C 1개, F 2개, Cl 1개, Br 1개로 CF₂ClBr이다.
• 할론 1301 — C 1개, F 3개, Br 1개로 CF₃Br이다.
• 할론 2402 — C 2개, F 4개, Br 2개로 C₂F₄Br₂이다.

2402는 탄소 2개의 결합 자리 6개를 F 4개와 Br 2개가 다 채워 수소가 없다.

혼동 주의: 번호의 셋째 자리는 염소, 넷째 자리가 브로민이다.

$\mathrm{2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2}$

[해설]

과산화나트륨은 제1류 알칼리금속의 과산화물로, 물과 반응하면 수산화나트륨과 산소를 내며 심하게 발열한다.

2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂

양변 모두 Na 4개·O 6개·H 4개로 원자 수가 맞는다.

발생한 산소와 반응열이 불을 키우므로 주수소화는 금지이고 마른모래 등으로 덮어 끈다.

혼동 주의: 이산화탄소와도 반응해 산소를 내므로 CO₂ 소화약제도 쓸 수 없다.

(1) 0.5 m 이상

(2) 40배 이하

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 7(옥내탱크저장소 기준)에서 정한 수치다.

탱크와 전용실 벽 사이, 탱크끼리는 0.5 m 이상 띄워 점검·보수할 공간을 둔다. 탱크 용량은 지정수량의 40배 이하로 제한한다.

혼동 주의: 제4석유류·동식물유류를 뺀 제4류는 40배 이하라도 20,000 L를 넘을 수 없지만, 이 상한은 제6류에는 적용되지 않는다.

(1) 탄산수소나트륨, $\mathrm{NaHCO_3}$

(2) 탄산수소칼륨, $\mathrm{KHCO_3}$

(3) 제1인산암모늄, $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$

[해설]

분말소화약제는 주성분에 따라 종별을 나눈다. 제1종·제2종은 탄산수소염이고 제3종은 인산염이다.

• 제1종 — 탄산수소나트륨(NaHCO₃)이며 백색이고 B·C급 화재에 쓴다.
• 제2종 — 탄산수소칼륨(KHCO₃)이며 담회색이고 B·C급 화재에 쓴다.
• 제3종 — 제1인산암모늄(NH₄H₂PO₄)이며 담홍색이고, 분해되며 생기는 메타인산 막 덕분에 A·B·C급 모두에 쓴다.

혼동 주의: 제3종을 그냥 '인산암모늄'이라고 쓰면 제2인산암모늄((NH₄)₂HPO₄)과 헷갈린다. 반드시 '제1'을 붙인다.

① 25

② 1

[해설]

수평거리 25 m는 호스를 끌어 그 층 어느 지점에나 닿게 하려는 기준이고, 각 층 출입구 부근에 1개 이상을 두게 한 것은 피난 동선과 소화 동선을 겹쳐 대피하면서도 초기 소화가 가능하도록 한 조건이다.

옥내소화전설비와 옥외소화전설비의 주요 수치를 견주면 다음과 같다.

50 wt% 이상

[해설]

제2류 위험물의 '금속분'은 알칼리금속·알칼리토류금속·철·마그네슘을 뺀 금속의 분말을 말한다. 다만 구리분과 니켈분, 그리고 150 μm 체를 통과하는 것이 50 wt% 미만인 것은 금속분에서 제외한다.

뒤집어 말하면 알루미늄이나 아연처럼 금속분에 드는 금속은 150 μm 체 통과분이 50 wt% 이상이어야 위험물로 규제된다. 입자가 굵으면 단위 질량당 표면적이 작아 분진폭발이나 급격한 산화가 일어나기 어렵기 때문이다. 금속분의 지정수량은 500 kg이다.

입도로 위험물 여부를 가르는 품명은 기준이 서로 다르니 함께 정리해 둔다.

공기(산소)와 수분이 알킬알루미늄에 닿지 못하게 하여 자연발화와 폭발을 막기 위해

[해설]

알킬알루미늄은 제3류 위험물로 자연발화성과 금수성을 함께 가진다. 공기에 닿으면 점화원 없이 불이 붙고, 물을 만나면 가연성 가스를 내며 격렬히 반응한다.

트라이에틸알루미늄은 물과 반응하면 가연성 에테인을 낸다.
(C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

그래서 탱크의 빈 공간을 질소 같은 불활성 기체로 채워 산소와 수분이 닿지 않게 하고 자연발화·폭발을 막는다. 불이 나도 물·이산화탄소·할로젠화합물은 쓸 수 없어 마른모래나 팽창질석으로 덮어 끈다.

특수인화물, 제1석유류, 제2석유류

[해설]

접지도선은 액체가 배관과 탱크 안을 흐르면서 쌓인 정전기를 땅으로 흘려보내, 방전 불꽃이 증기에 옮겨붙는 것을 막는 설비다. 따라서 상온에서도 인화성 증기를 쉽게 내놓는, 곧 인화점이 낮은 품명에만 요구된다.

제4류 위험물 가운데 접지도선 대상은 특수인화물·제1석유류·제2석유류이며, 각 품명의 인화점 구간은 다음과 같다.

인화점이 70℃를 넘는 제3석유류·제4석유류·동식물유류는 상온에서 연소범위에 드는 증기를 만들지 못하므로 접지도선 설치 대상에서 빠진다.

(1) $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$

(2) 2.5~81 %

[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물로, 물과 반응하면 수산화칼슘과 아세틸렌이 생긴다.

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

아세틸렌의 연소범위는 2.5~81 %로 매우 넓어 조금만 새어도 불이 붙기 쉽고, 위험도로 나타내면 아래와 같다.

H = (U − L) / L
= (81 − 2.5) / 2.5
= 31.4

혼동 주의: 탄화알루미늄은 물과 반응하면 아세틸렌이 아닌 메테인을 낸다.

① 이중관으로 할 것 — 다만 소공이 없는 상부는 단관으로 할 수 있다

② 재료는 금속관 또는 경질합성수지관으로 할 것

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 지하탱크저장소 기준에 따라 누설 여부를 확인하는 누유검사관을 탱크 주위 4곳 이상에 설치한다.

• 이중관 — 관은 이중 구조로 하되, 소공(작은 구멍)이 없는 윗부분은 단관으로 해도 된다.
• 재료 — 금속관 또는 경질합성수지관으로 해서 흙의 압력과 위험물에 견디게 한다.

함께 외울 기준: 관은 탱크전용실 바닥이나 탱크 기초까지 닿게 한다. 소공은 관 밑부분에서 탱크 중심 높이까지 뚫는다.

24.6 L

[해설]

연소반응식에서 황과 이산화황은 1 : 1 몰비로 반응한다.
S + O₂ → SO₂

황의 몰수는 32 g ÷ 32 g/mol = 1 mol이다. 따라서 생기는 SO₂도 1 mol이다.

이상기체 상태방정식으로 부피를 구한다.
V = nRT / P
V = 1 × 0.082 × (273 + 27) / 1
V = 24.6 L

혼동 주의: 조건이 0℃가 아니라 27℃이므로 22.4 L를 그대로 쓰면 틀린다.

(1) 제1류 — 혼재 가능 제6류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

(2) 제2류 — 혼재 가능 제4류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(3) 제3류 — 혼재 가능 제4류 / 혼재 불가 제1류·제2류·제5류·제6류

(4) 제4류 — 혼재 가능 제2류·제3류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제6류

(5) 제5류 — 혼재 가능 제2류·제4류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(6) 제6류 — 혼재 가능 제1류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(운반기준)의 혼재 기준표에서 나온다. 함께 실을 수 있는 짝은 1-6, 2-4, 2-5, 3-4, 4-5의 다섯 쌍뿐이고 나머지는 모두 혼재할 수 없다.

• 제1류(산화성 고체)는 제6류와만 함께 실을 수 있다.
• 제2류(가연성 고체)는 제4류·제5류와 함께 실을 수 있다.
• 제3류(자연발화성·금수성)는 제4류와만 함께 실을 수 있다.
• 제4류(인화성 액체)는 제2류·제3류·제5류와 함께 실을 수 있다.
• 제5류(자기반응성)는 제2류·제4류와 함께 실을 수 있다.
• 제6류(산화성 액체)는 제1류와만 함께 실을 수 있다.

외우는 요령은 423·524·61이다(4는 2·3과, 5는 2·4와, 6은 1과 혼재). 이 기준은 지정수량의 1/10 이하인 위험물에는 적용하지 않는다.

(1) 비점

(2) 40

[해설]

아세트알데하이드는 비점이 21℃에 불과해 여름철 기온만으로도 끓어오른다. 그래서 보냉장치가 있으면 비점 이하로 눌러 두어 액상을 유지시키고, 온도를 능동적으로 낮출 수 없는 보냉장치 없는 탱크는 40℃ 이하라는 상한만 두어 과열을 막는다.

이동저장탱크가 아닌 저장탱크에 저장할 때의 온도 기준은 다음과 같이 갈린다.

(1) 2.69

(2) $\mathrm{2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O}$

(3) 200 L

[해설]

(1) 벤젠($\mathrm{C_6H_6}$)의 분자량은 $(12 \times 6) + (1 \times 6) = 78$ 이다. 증기비중은 그 기체의 분자량을 공기의 평균 분자량 29로 나눈 값이므로

증기비중 $= \dfrac{78}{29} = 2.69$

즉 2.69다. 공기보다 2.69배 무거워 증기가 바닥에 깔리며, 낮은 곳을 따라 흘러가 멀리 떨어진 점화원에도 닿을 수 있다.

(2) 탄소는 $\mathrm{CO_2}$로, 수소는 $\mathrm{H_2O}$로 간다. 벤젠 1분자에서 $\mathrm{CO_2}$ 6개와 $\mathrm{H_2O}$ 3개가 나오므로 산소 원자는 15개, 곧 $\mathrm{O_2}$ 7.5분자가 필요하다. 계수를 정수로 맞추려고 전체에 2를 곱하면

$\mathrm{2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O}$

(3) 벤젠은 인화점이 -11℃로 21℃ 미만이고 물에 녹지 않으므로 제4류 제1석유류(비수용성)이며, 지정수량은 200 L다.

주요 물성은 다음과 같다.

(1) 제1석유류 — 아세톤, 에틸벤젠

(2) 제2석유류 — 아세트산, 폼산, 클로로벤젠, 경유

(3) 제3석유류 — 글리세린, 나이트로벤젠, 나이트로톨루엔

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에 따라 석유류는 1기압에서의 인화점으로 나눈다. 제1석유류는 21℃ 미만, 제2석유류는 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류는 70℃ 이상 200℃ 미만이다.

• 제1석유류: 아세톤(-18℃)과 에틸벤젠(15℃)은 인화점이 21℃ 미만이다.
• 제2석유류: 클로로벤젠(27℃)·아세트산(40℃)·폼산(55℃)·경유(50~70℃)는 21~70℃ 구간이다.
• 제3석유류: 나이트로벤젠(88℃)·나이트로톨루엔(106℃)·글리세린(160℃)은 70℃ 이상이다.

혼동 주의: 벤젠은 제1석유류지만 염소가 붙은 클로로벤젠은 제2석유류, 나이트로기가 붙은 나이트로벤젠은 제3석유류다.

산소의 몰수: 3 mol

반응식: $\mathrm{C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O}$

[해설]

에틸알코올(C₂H₅OH)을 완전연소하면 탄소 2개는 CO₂ 2분자가 되고 수소 6개는 H₂O 3분자가 된다.
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

생성물의 산소 원자 7개 중 1개는 분자 속 -OH에 이미 들어 있다. 따라서 밖에서 넣어야 할 산소 원자는 6개, 곧 O₂ 3 mol이다.

혼동 주의: 분자 속 산소를 빼지 않으면 3.5 mol로 잘못 계산하게 된다.

주의사항: 물기엄금

바탕색: 청색

문자색: 백색

[해설]

나트륨($\mathrm{Na}$)은 제3류 위험물 중 금수성 물질이다. 물과 만나면 수소를 내며 격렬히 발열해 발화하므로, 저장소에는 물기를 경계하라는 물기엄금 게시판을 단다.

$\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}$

주의사항 게시판은 한 변이 0.3 m 이상, 다른 한 변이 0.6 m 이상인 직사각형으로 하며, 색은 다음과 같이 정해져 있다.

주의사항 게시판과 달리, 저장소임을 알리는 '위험물 옥내저장소' 표지는 백색 바탕에 흑색 문자로 만든다. 둘을 바꿔 쓰지 않도록 주의한다.