(1) 2

(2) 1

(3) 4

(4) 1

(5) 2.5

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준 제15조가 정한 신속평형법 인화점측정기의 시험방법이다. 숫자만 따로 떼어 정리하면 시료 2[mL] — 1분 유지 — 불꽃 직경 4[mm] — 1분 경과 후 — 2.5초 노출이 된다.

신속평형법은 시료를 설정온도에 맞춰 놓고 그 온도에서 인화 여부만 판정하는 방식이라, 소량의 시료로 짧은 시간에 결과를 얻는 것이 특징이다. 그래서 시료량과 유지시간이 이렇게 작게 정해져 있다.

· 시료량 2[mL] — 시료컵이 작아 온도가 빨리 평형에 도달한다.

· 설정온도 유지 1분 — 시료와 컵, 증기가 같은 온도가 되도록 하는 시간이다.

· 시험불꽃 직경 4[mm] — 인화점 측정법에서 공통으로 쓰는 표준 화염 크기다.

· 1분 경과 후 2.5초간 노출 — 불꽃을 급격히 상하로 움직이면 증기층이 흐트러져 판정이 흔들리므로 금지한다.

다른 측정기와 헷갈리지 않으려면 시료량을 기준으로 잡는 것이 편하다. 태그밀폐식과 클리브랜드개방컵은 시료컵의 표선까지 채우는 데 비해 신속평형법만 2[mL]로 양이 명시된다. 시험 결과 측정된 인화점이 설정온도와 차이가 있으면 설정온도를 바꿔 가며 다시 측정해 인화점을 확정한다. 시험장소를 1기압·무풍으로 두는 것은 압력과 바람이 증기 농도를 흐트러뜨려 인화점을 왜곡하기 때문이다.

①, ③, ⑤, ⑦

[해설]

일반취급소의 특례는 종류마다 취급할 수 있는 위험물의 유별을 조문에서 못 박아 두었다. 그 유별 제한에 「제2류」가 들어가는지만 따지면 답이 나온다.

정리하면 대상 위험물을 「위험물」이라고만 적어 유별 제한이 없는 것(③·⑤·⑦)과 조문에 제2류가 명시된 것(①)이 답이다.

나머지 셋이 제외되는 이유는 분명하다. ②는 「액체위험물」을 이동저장탱크에 주입하는 설비인데 제2류 위험물은 가연성 고체라 해당하지 않는다. ④와 ⑥은 조문이 각각 「인화점 40[℃] 이상인 제4류」, 「고인화점 위험물」로 제4류에 한정하고 있다.

166,111.71[L]

[해설]

탱크의 용량 = 내용적 − 공간용적이다. 공간용적이 내용적의 6[%]이므로 용량은 내용적의 94[%]가 된다.

① 내용적 — 세로로 놓은 원통형 탱크의 내용적은 원통부만으로 구한다.

$V = \pi r^2 l_1 = \pi \times (2.5\,\mathrm{m})^2 \times 9\,\mathrm{m} = 176.7146\,\mathrm{m^3} = 176{,}714.59\,\mathrm{L}$

② 용량

$176{,}714.59\,\mathrm{L} \times (1 - 0.06) = \mathbf{166{,}111.71\,\mathrm{L}}$

하부의 l₂ = 1[m] 은 경판(밑판) 쪽 부분이라 내용적 산정에 넣지 않는다. 즉 이 조건은 계산에 쓰이지 않는다 — 전체 높이 10[m]를 그대로 대입하면 안 된다는 점이 이 문제의 함정이다.

참고로 공간용적은 원칙적으로 탱크 내용적의 100분의 5 이상 100분의 10 이하로 정하며, 이 문제처럼 6[%]가 주어지면 그 값을 그대로 쓴다. 소화설비(포방출구 등)를 탱크 윗부분에 설치하는 경우에는 그 소화약제 방출구 아래 0.3[m] 이상 1[m] 미만 사이의 면으로부터 윗부분의 용적을 공간용적으로 한다.

① 1301

② 1211

③ 125

④ 23

⑤ 227ea

[해설]

할론 번호는 분자 속 원자 개수를 C — F — Cl — Br 순으로 늘어놓은 것이다(맨 뒤의 0은 생략).

· 브로모트라이플루오로메테인 $CF_3Br$ → C 1, F 3, Cl 0, Br 1 → 할론 1301

· 브로모클로로다이플루오로메테인 $CF_2ClBr$ → C 1, F 2, Cl 1, Br 1 → 할론 1211

HFC 번호는 규칙이 다르다. HFC-(a)(b)(c)에서 a = 탄소수 − 1(0이면 생략), b = 수소수 + 1, c = 불소수 이다.

· 펜타플루오로에테인 $C_2HF_5$ → a = 2−1 = 1, b = 1+1 = 2, c = 5 → HFC-125

· 트라이플루오로메테인 $CHF_3$ → a = 1−1 = 0(생략), b = 1+1 = 2, c = 3 → HFC-23

· 헵타플루오로프로페인 $C_3HF_7$ → a = 3−1 = 2, b = 1+1 = 2, c = 7 → HFC-227ea

마지막 ea는 같은 번호를 갖는 이성질체를 구분하는 접미어로, 소화약제로 쓰이는 것은 HFC-227ea이므로 번호까지 함께 적어야 한다. 할론은 브로민·염소를 포함해 오존층 파괴 지수가 높아 사용이 제한되고, 그 대체품으로 염소·브로민이 없는 HFC 계열이 쓰인다는 것이 두 명명법이 함께 출제되는 이유다.

(1) 클로로벤젠(C₆H₅Cl) — 벤젠 고리의 수소 1개가 염소로 치환된 구조

(2) Ⅲ

(3) 1,000[L]

(4) 설치해야 한다

[해설]

[보기]의 세 단서가 모두 한 물질을 가리킨다. 벤젠을 철 촉매하에서 염소화하면 $C_6H_6 + Cl_2 \rightarrow C_6H_5Cl + HCl$ 로 클로로벤젠이 만들어지고, 클로로벤젠과 트라이클로로에탄올(클로랄)을 황산 촉매로 축합시키면 DDT가 된다.

증기비중은 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나눈 값이다. 클로로벤젠의 분자량은 $12 \times 6 + 1 \times 5 + 35.5 = 112.5$ 이므로

$\text{증기비중} = \dfrac{112.5}{29} = 3.88 \fallingdotseq \mathbf{3.9}$

일부 교재에 증기비중이 3.80으로 실려 있으나, 3.80을 되돌리면 분자량이 $3.80 \times 29 = 110.2$ 가 되어 클로로벤젠(112.5)과 맞지 않는다. 3.9가 맞는 값이다.

물성 정리

제4류 위험물의 위험등급은 특수인화물이 Ⅰ, 제1석유류·알코올류가 Ⅱ, 나머지(제2·3·4석유류, 동식물유류)가 Ⅲ이다. 클로로벤젠은 제2석유류이므로 Ⅲ등급이다.

접지도선은 이동탱크저장소에 특수인화물·제1석유류·제2석유류를 저장·취급할 때 설치한다. 인화점이 낮아 주입·이송 중 정전기 불꽃만으로도 착화할 수 있기 때문이다. 클로로벤젠은 제2석유류이므로 접지도선을 설치해야 한다.

질산칼륨 75[%], 황 10[%], 목탄 15[%]

[해설]

흑색화약은 산화제 + 가연물을 한 덩어리로 섞어 놓은 가장 오래된 화약이다. 문제에서 유별을 짚어 준 대로 구성물질을 찾으면 된다.

· 제1류 위험물(산화성 고체) → 질산칼륨(KNO₃, 질산염류, 지정수량 300[kg]) — 산소공급원

· 제2류 위험물(가연성 고체) → 황(S, 지정수량 100[kg]) — 착화를 쉽게 하는 가연물

· 목탄(숯, C) — 주 연료가 되는 탄소원

표준 조성비는 질산칼륨 75[%] : 황 10[%] : 목탄 15[%] 이다. 「초석 75, 황 10, 숯 15」로 외운다.

연소 시에는 질산칼륨이 내놓은 산소로 황과 목탄이 타면서 다량의 기체를 순간적으로 발생시킨다.

$2KNO_3 + S + 3C \rightarrow K_2S + N_2 + 3CO_2$

질산칼륨 자체도 가열하면 산소를 내놓는다. $2KNO_3 \rightarrow 2KNO_2 + O_2$

① 150

② 30

③ 40

④ 1

⑤ 50

[해설]

지정과산화물이란 제5류 위험물 중 유기과산화물 또는 이를 함유한 것으로서 지정수량이 10[kg]인 것을 말한다. 자기반응성 물질이라 한 곳에서 폭발이 일어나면 창고 전체로 번지기 쉬우므로, 구획을 잘게 나누고 격벽을 두껍게 하여 폭발의 전파를 끊는 것이 규정의 취지다.

· 구획 면적 — 150[m²] 이내마다 격벽으로 완전 구획

· 격벽 두께 — 철근콘크리트조·철골철근콘크리트조는 30[cm] 이상, 보강콘크리트블록조는 40[cm] 이상

· 격벽 돌출 — 양측 외벽에서 1[m] 이상, 상부 지붕에서 50[cm] 이상

격벽을 벽면·지붕면보다 튀어나오게 하는 것은, 폭발압과 화염이 벽 바깥이나 지붕 위를 타고 옆 구획으로 돌아 들어가는 것을 막기 위해서다. 같은 기준에서 외벽은 두께 20[cm] 이상의 철근콘크리트조 등으로 하고, 저장창고의 지붕은 가벼운 재료로 만들어 폭발압이 위로 빠지게 한다.

근거: 위험물안전관리법 시행규칙 별표 5(옥내저장소의 위치·구조 및 설비의 기준) 중 지정과산화물의 옥내저장소 기준

(1) 불가능

(2) 불가능

(3) 불가능

(4) 20[m] 이상

[해설]

보기에 유기과산화물(제1종)이 들어 있으므로 이 옥내저장소는 지정과산화물을 저장하는 것으로 보아, 일반 옥내저장소보다 훨씬 엄한 안전거리·보유공지 기준을 적용한다.

① 지정수량의 배수

$\dfrac{2{,}000}{2{,}000} + \dfrac{4{,}000}{2{,}000} + \dfrac{100}{10} = 1 + 2 + 10 = \mathbf{13\text{배}}$

(제2석유류 수용성 2,000[L], 제3석유류 비수용성 2,000[L], 유기과산화물 제1종 10[kg]이 각각의 지정수량이다.) 13배이므로 「10배 초과 20배 이하」 구간을 본다.

② 안전거리(담 또는 토제를 설치하지 않은 경우, 10배 초과 20배 이하)

세 경우 모두 요구 거리에 못 미치므로 설치할 수 없다. 담 또는 토제를 설치하면 같은 배수에서도 요구 거리가 크게 줄어드는데, 이 문제는 담·토제를 설치하지 않은 조건이라 완화가 적용되지 않는다.

③ 보유공지 — 같은 구간(10배 초과 20배 이하)에서 담 또는 토제를 설치하지 않은 경우 보유공지는 20[m] 이상이다.

근거: 위험물안전관리법 시행규칙 별표 5 부표 1(안전거리)·부표 2(보유공지)

3.92[vol%]

[해설]

먼저 어떤 기체가 생기는지를 반응식으로 확정하고, 그다음 르 샤틀리에 식으로 혼합기체의 폭발하한계를 구한다.

① 생성기체

· 탄화알루미늄 + 염산 → 메테인 : $Al_4C_3 + 12HCl \rightarrow 4AlCl_3 + 3CH_4$

· 트라이에틸알루미늄 + 물 → 에테인 : $(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6$

· 칼륨 + 에탄올 → 수소 : $2K + 2C_2H_5OH \rightarrow 2C_2H_5OK + H_2$

② 각 성분의 폭발하한계 — 메테인 5.0[vol%], 에테인 3.0[vol%], 수소 4.0[vol%]

③ 르 샤틀리에 식

$\dfrac{100}{L} = \dfrac{V_1}{L_1} + \dfrac{V_2}{L_2} + \dfrac{V_3}{L_3}$

$\dfrac{100}{L} = \dfrac{40}{5.0} + \dfrac{30}{3.0} + \dfrac{30}{4.0} = 8 + 10 + 7.5 = 25.5$

$L = \dfrac{100}{25.5} = 3.92\,\mathrm{vol\%}$

따라서 혼합기체의 폭발하한계는 3.92[vol%]이다.

탄화알루미늄은 물과 반응할 때도 메테인을 내놓고($Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4$), 산과 반응할 때는 염($AlCl_3$)이 생긴다는 점만 다르다. 발생 기체가 같으므로 어느 쪽으로 물어도 답은 메테인이다.

(1) $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

(2) $Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2$

(3) 화기주의

(4) ① 2[mm]의 체를 통과하지 아니하는 덩어리 상태의 것

    ② 직경 2[mm] 이상의 막대 모양의 것

[해설]

지정수량 500[kg]인 제2류 위험물은 철분·금속분·마그네슘이고, 이 가운데 비중 1.74, 융점 650[℃] 안팎인 은백색 경금속은 마그네슘(Mg)뿐이다. 운반용기 주의사항이 「화기주의 + 물기엄금」인 것도 마그네슘의 특징이다(같은 제2류라도 황화인·적린·황은 「화기주의」만 표시한다).

(1) 연소반응식 — 공기 중에서 눈부신 백색 불꽃을 내며 타 산화마그네슘이 된다. $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

(2) 물과의 반응식 — 온수 또는 고온에서 물을 분해해 수소를 낸다. $Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2$. 그래서 마그네슘 화재에 물을 뿌리면 수소 폭발로 이어지고, 이산화탄소도 $2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C$ 로 환원시키므로 쓸 수 없다. 소화는 마른모래·팽창질석·팽창진주암 등에 의한 질식소화로 한다.

(3) 제조소 게시판의 주의사항 — 운반용기 표시와 게시판 표시는 규정이 다르다. 제조소 게시판은 제2류 위험물(인화성 고체 제외)에 대하여 「화기주의」만 표시하도록 정하고 있으므로, 마그네슘은 「물기엄금」을 쓰지 않는다. 운반용기의 「화기주의·물기엄금」을 그대로 옮겨 적으면 틀린다.

(4) 위험물에서 제외되는 조건 — 위험물안전관리법 시행령의 위험물 품명 표(별표 1) 비고는 마그네슘 중 다음 두 가지를 위험물에서 제외한다.

· 2[mm]의 체를 통과하지 아니하는 덩어리 상태의 것

· 직경 2[mm] 이상의 막대 모양의 것

둘 다 「덩어리가 크면 표면적이 작아 위험성이 낮다」는 같은 취지다. 금속 위험물의 위험성은 표면적에 좌우되므로, 같은 이유로 철분은 53[μm] 체 통과분이 50[wt%] 미만이면, 금속분은 150[μm] 체 통과분이 50[wt%] 미만이면 위험물에서 제외한다.

① 95

② 98

③ 55

④ 90

⑤ 5

[해설]

운반용기의 수납률은 온도가 올라갈 때 내용물이 팽창해도 용기가 터지지 않도록 여유 공간을 남기라는 규정이다. 그래서 팽창 여지가 큰 액체일수록, 그리고 위험성이 큰 물질일수록 채울 수 있는 비율이 줄어든다.

· 고체위험물 — 온도에 따른 부피 변화가 작아 95[%] 이하까지 채울 수 있다.

· 액체위험물 — 98[%] 이하로 채우되, 55[℃]에서 새지 않을 만큼의 공간용적을 남긴다. 55[℃]는 운반 중 도달할 수 있는 상한 온도로 잡은 값이다.

· 알킬알루미늄 등 — 공기·물과 만나면 즉시 발화하는 제3류 위험물이라 기준이 가장 엄하다. 90[%] 이하로 수납하고, 50[℃]에서 5[%] 이상의 공간용적을 남겨야 한다.

숫자를 「고체 95 → 액체 98 → 알킬알루미늄 등 90」으로 묶고, 온도는 「액체 55[℃] / 알킬알루미늄 등 50[℃]」로 짝지어 외우면 헷갈리지 않는다.

(1) 제조소

(2) 제조소, 지하탱크저장소, 일반취급소

(3) 20명을 수용하는 정신건강증진시설, 고등학교

(4) 옥외탱크저장소, 지하탱크저장소

(5) 7[m] 이상

[해설]

먼저 각 시설의 제조소 등 구분과 지정수량의 배수를 정리해 두면 이후 물음이 모두 여기서 풀린다. 제2석유류(비수용성)의 지정수량은 1,000[L]이다.

(1) ㉠은 위험물을 제조할 목적으로 위험물을 취급하는 장소이므로 제조소다. 위험물을 제조하지 않고 그 밖의 목적으로 취급하는 ㉢ 같은 출하설비는 일반취급소가 된다.

(2) 안전관리자의 자격은 제조소 등의 종류와 규모(지정수량의 배수)에 따라 달라진다. 안전관리자 교육이수자는 취급량이 작은 제조소 등에만 선임할 수 있다.

· 제조소 3.9배 — 제4류 위험물만 취급하고 규모가 작아 가능

· 옥외탱크저장소 200배 — 규모가 커서 위험물기능장·위험물산업기사 등을 선임해야 하므로 불가능

· 지하탱크저장소 — 종류 자체로 가능

· 일반취급소 2배 — 제4류 위험물만 취급하고 규모가 작아 가능

(3) 제조소의 안전거리 대상은 대상별로 수용인원 요건이 다르다.

수용인원 200명인 영화상영관은 300명 이상이라는 요건에 미달하므로 안전거리 확보 대상이 아니다. 「200명」이라는 숫자에 끌려 고르면 틀린다.

(4) 정기점검 대상은 대체로 규모가 크거나(지정수량 10배·100배 이상 등) 지하에 묻혀 눈으로 볼 수 없는 제조소 등이다.

· ㉠ 제조소 3.9배 — 제조소는 지정수량 10배 이상이어야 대상인데 미달하므로 제외

· ㉡ 옥외탱크저장소 200배 — 지정수량 100배 이상인 옥외탱크저장소로 대상

· ㉡ 지하탱크저장소 — 배수와 관계없이 대상

· ㉢ 일반취급소 2배 — 일반취급소도 지정수량 10배 이상이어야 대상인데 미달하므로 제외

(5) 제조소의 보유공지는 지정수량 10배 이하이면 3[m] 이상, 10배를 초과하면 5[m] 이상이다. ㉠은 3.9배이므로 3[m] 이상을 확보해야 한다. 여기에 옥외저장탱크와 방유제 사이의 4[m]가 더해진다.

$3\,\mathrm{m} + 4\,\mathrm{m} = \mathbf{7\,\mathrm{m}}$ 이상

① 황화인

② 적린

③ 철분

④ 금속분

⑤ 마그네슘

⑥ 인화성 고체

⑦ 100

⑧ 1,000

⑨ Ⅱ

⑩ Ⅲ

[해설]

제2류 위험물은 성질이 가연성 고체이며, 품명과 지정수량은 아래 세 덩어리로 외우면 된다. 지정수량이 작을수록 위험등급이 높다는 원칙도 그대로 적용된다.

표에 딸린 정의도 함께 나오는 단골 소재다.

· 황은 순도가 60[wt%] 이상인 것을 말하며, 순도 측정 시 불순물은 활석 등 불연성 물질과 수분에 한한다.

· 철분은 철의 분말로서 53[μm]의 표준체를 통과하는 것이 50[wt%] 미만인 것은 제외한다.

· 금속분은 알칼리금속·알칼리토류금속·철·마그네슘 외의 금속 분말을 말하고, 구리·니켈 분말과 150[μm]의 체를 통과하는 것이 50[wt%] 미만인 것은 제외한다.

· 인화성 고체는 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 40[℃] 미만인 고체를 말한다.

인화성 고체만 지정수량이 1,000[kg]으로 크고, 제조소 게시판 주의사항도 인화성 고체만 「화기엄금」(나머지 제2류는 「화기주의」)이라는 점이 자주 갈리는 대목이다.

(1) $2CH_3CHO + O_2 \rightarrow 2CH_3COOH$

(2) 폭발성인 아세틸라이드를 만들기 때문

(3) 설치해야 한다

(4) 해당 없음

(5) 화학식 CH₃COOH, 연소반응식 $CH_3COOH + 2O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$

[해설]

은거울반응·펠링반응은 알데하이드기(−CHO)의 환원성을 보는 시험이다. 여기에 「무색·휘발성이 강한 액체」, 「산화하면 지정수량 2,000[L]인 제4류 위험물이 된다」를 더하면 물질은 아세트알데하이드(CH₃CHO)로 좁혀진다. 아세트알데하이드는 제4류 위험물 특수인화물(지정수량 50[L], 위험등급 Ⅰ)이고, 그 산화 생성물인 아세트산은 제2석유류(수용성)로 지정수량이 2,000[L], 융점이 16.6[℃]라 겨울에는 얼어 「빙초산」이라 불린다.

(1) 산화반응식 — 알데하이드가 산화되면 같은 탄소수의 카복실산이 된다.

$2CH_3CHO + O_2 \rightarrow 2CH_3COOH$

일부 교재에 우변이 $CH_3COOH$ 한 분자로 실려 있으나, 그렇게 쓰면 좌변 $C_4H_8O_4$ / 우변 $C_2H_4O_2$ 로 원자수가 맞지 않는다. 좌변의 아세트알데하이드가 2분자이므로 우변도 2분자여야 균형이 맞는다.

(2) 구리·은과의 접촉 금지 — 아세트알데하이드등은 구리·은·수은·마그네슘 및 이들의 합금과 접촉하면 폭발성인 아세틸라이드를 만든다. 그래서 아세트알데하이드등을 취급하는 설비는 이들 금속으로 만들지 못하게 법령이 정하고 있다.

(3) 탱크전용실 — 지하탱크저장소의 지하저장탱크는 원칙적으로 탱크전용실에 설치한다. 아세트알데하이드등은 여기에 더해 불활성 기체 봉입장치를 갖추는 등 특례가 적용되므로, 전용실 없이 직접 매설하는 방식은 허용되지 않는다.

(4) 보냉장치 — 냉각장치·보냉장치를 요구하는 것은 온도가 오르기 쉬운 옥외저장탱크나 이동저장탱크의 경우다. 지하저장탱크는 지반면 아래에 있어 온도가 비교적 일정하고, 탱크 자체가 적당한 온도를 유지할 수 있는 구조라면 보냉장치를 별도로 두지 않아도 된다. 따라서 최소 개수를 묻더라도 답은 「해당 없음」이다.

(5) 아세트산의 연소반응식 — 탄소 2개는 $2CO_2$, 수소 4개는 $2H_2O$ 로 가고, 산소를 맞추면 다음과 같다.

$CH_3COOH + 2O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$

근거: 위험물안전관리법 시행규칙 별표 8 Ⅳ(아세트알데하이드등의 지하저장탱크에 관한 특례)

0.42[m]

[해설]

지름이 작은 관에서 큰 관으로 갑자기 바뀌므로 급확대 손실이 생긴다. 급확대 손실수두는 두 단면의 유속 차로 결정된다.

$H = K\dfrac{(u_1 - u_2)^2}{2g}$

「손실계수는 무시한다」는 것은 $K = 1$ 로 놓으라는 뜻이다.

① 각 관의 유속 — $u = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{4Q}{\pi D^2}$, $Q = 230\,\mathrm{L/s} = 0.23\,\mathrm{m^3/s}$

$u_1 = \dfrac{4 \times 0.23}{\pi \times 0.25^2} = 4.69\,\mathrm{m/s}$

$u_2 = \dfrac{4 \times 0.23}{\pi \times 0.40^2} = 1.83\,\mathrm{m/s}$

② 손실수두

$H = \dfrac{(4.69 - 1.83)^2}{2 \times 9.8} = \dfrac{8.18}{19.6} = 0.42\,\mathrm{m}$

따라서 손실수두는 약 0.42[m]이다.

단면적이 넓어지면 유속이 줄고 그만큼 운동에너지가 압력으로 완전히 회복되지 못한 채 와류로 흩어지는데, 그 손실분이 유속 차의 제곱에 비례한다는 것이 이 식의 의미다. 반대로 큰 관에서 작은 관으로 좁아지는 급축소에서는 축소된 쪽 유속 $u_2$ 만으로 $H = K\dfrac{u_2^{\,2}}{2g}$ 를 쓴다.

① 해당 제조소 등을 포함하는 사업소 안 및 주위의 주요 건축물과 공작물의 배치

② 해당 제조소 등이 설치된 건축물 안에 제조소 등의 용도로 사용되지 않는 부분이 있는 경우 그 부분의 배치 및 구조

③ 해당 제조소 등을 구성하는 건축물, 공작물 및 기계·기구 그 밖의 설비의 배치(제조소 또는 일반취급소의 경우에는 공정의 개요를 포함한다)

[해설]

위험물안전관리법령은 제조소 등의 설치허가 신청서에 붙이는 도면에 다음 6가지를 담도록 정하고 있다. 이 가운데 3가지를 쓰면 된다.

① 해당 제조소 등을 포함하는 사업소 안 및 주위의 주요 건축물과 공작물의 배치

② 해당 제조소 등이 설치된 건축물 안에 제조소 등의 용도로 사용되지 않는 부분이 있는 경우 그 부분의 배치 및 구조

③ 해당 제조소 등을 구성하는 건축물, 공작물 및 기계·기구 그 밖의 설비의 배치(제조소 또는 일반취급소의 경우에는 공정의 개요를 포함한다)

④ 위험물을 저장 또는 취급하는 건축물, 공작물 및 기계·기구 그 밖의 설비의 구조(주유취급소의 경우에는 건축물 및 공작물의 구조를 포함한다)

⑤ 전기설비, 피뢰설비, 소화설비, 경보설비 및 피난설비의 개요

⑥ 압력안전장치·누설점검장치 및 긴급차단밸브 등 긴급대책에 관계된 설비를 설치하는 제조소 등의 경우에는 해당 설비의 개요

흐름은 「밖 → 안 → 설비 배치 → 설비 구조 → 방재설비 → 긴급대책설비」로, 넓은 범위에서 좁은 범위로 좁혀 가며 적는 순서다. 이렇게 묶어 두면 6가지를 순서대로 떠올리기 쉽다.

이황화탄소, 폼산(의산), 아세트산(초산), 브로모벤젠

[해설]

물의 비중이 1이므로 각 물질의 비중을 1과 견주면 된다. 보기의 여섯 물질은 모두 제4류 위험물이다.

· $CS_2$ 이황화탄소 — 비중 1.26, 물보다 무겁다.

· $HCOOH$ 폼산(의산) — 비중 1.22, 물보다 무겁다.

· $CH_3COOH$ 아세트산(초산) — 비중 1.05, 물보다 무겁다.

· $C_6H_5CH_3$ 톨루엔 — 비중 0.87, 물보다 가볍다.

· $CH_3COC_2H_5$ 메틸에틸케톤(MEK) — 비중 0.81, 물보다 가볍다.

· $C_6H_5Br$ 브로모벤젠 — 비중 1.50, 물보다 무겁다.

제4류 위험물은 「대부분 물보다 가볍다」가 원칙이고, 그 예외를 묻는 것이 이 문제다. 예외로 기억해 둘 것은 황·할로젠처럼 무거운 원자를 품은 것(이황화탄소·브로모벤젠), 카복실산 계열(폼산·아세트산처럼 $-COOH$를 가진 것)이다. 탄화수소·케톤 계열은 물보다 가볍다.

이황화탄소는 비중이 커서 가라앉을 뿐 아니라 물에 녹지 않으므로, 가연성 증기의 발생을 막기 위해 물속(수조)에 저장한다.

(1) 다이에틸에터(C₂H₅−O−C₂H₅) — 에틸기 2개가 산소 1개를 사이에 두고 결합한 구조

(2) $C_2H_5OC_2H_5 + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O$

(3) 5[m] 이상

(4) 10[%] 아이오딘화칼륨(KI) 수용액을 넣어 황색으로 변하는지 확인한다

[해설]

다이에틸에터는 제4류 위험물 특수인화물(지정수량 50[L], 위험등급 Ⅰ)로, 인화점 −45[℃], 연소범위 1.9~48[vol%]로 매우 위험하다.

(1) 구조식

(2) 연소반응식 — 분자식이 $C_4H_{10}O$ 이므로 탄소 4개는 $4CO_2$, 수소 10개는 $5H_2O$ 로 간다. 우변의 산소는 $4 \times 2 + 5 = 13$ 개인데 좌변 분자 자체에 산소가 1개 있으므로 필요한 산소는 12개, 즉 $6O_2$ 이다.

$C_2H_5OC_2H_5 + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O$

(3) 보유공지 — 먼저 지정수량의 배수를 구한다.

$\text{지정수량의 배수} = \dfrac{2{,}550\,\mathrm{L}}{50\,\mathrm{L}} = 51\text{배}$

51배는 「50배 초과 200배 이하」 구간이고, 벽·기둥 및 바닥이 내화구조인 건축물이므로 보유공지는 5[m] 이상이다.

(4) 과산화물 검출 — 다이에틸에터는 공기·햇빛과 오래 접촉하면 과산화물이 생기고, 이것이 농축되면 충격·마찰로 폭발한다. 검출은 10[%] 아이오딘화칼륨(KI) 수용액을 넣어 황색으로 변하는지로 판정한다(과산화물이 아이오딘화이온을 산화시켜 아이오딘을 유리시키기 때문이다).

과산화물이 검출되면 30[%] 황산철(Ⅱ) 수용액 또는 환원철로 제거한다. 애초에 생기지 않게 하려면 갈색병에 넣어 직사광선을 피하고, 용기의 공간에 불활성 기체를 봉입하며, 과산화물 생성 방지를 위해 40[mesh]의 구리망을 넣어 두기도 한다.

① 옥내소화전설비

② 옥외소화전설비

③ 스프링클러설비

④ 소형수동식소화기

⑤ 고정식 포소화설비

[해설]

소화난이도등급 Ⅰ은 규모·취급량이 커서 화재 시 소화가 가장 어려운 제조소 등을 묶은 등급이다. 따라서 소화기 몇 대로 끝나지 않고 고정식 소화설비를 갖추게 한다.

제조소·일반취급소는 건물 내부와 외부를 모두 방어해야 하므로 옥내소화전설비·옥외소화전설비·스프링클러설비 또는 물분무등소화설비를 설치한다. 다만 연기가 충만할 우려가 있는 장소는 사람이 호스를 들고 접근하기 어려우므로, 사람이 조작하지 않아도 되는 스프링클러설비 또는 이동식 외의 물분무등소화설비로 한정한다.

주유취급소는 건축물이 작고 상주 인원이 있어 기준이 가볍다. 건축물에 한해 스프링클러설비를 두고, 여기에 소형수동식소화기 등을 소요단위 수치에 이르도록 배치한다.

옥내저장소는 처마높이 6[m] 이상인 단층건물처럼 천장이 높아 사람이 소화하기 어려운 경우 스프링클러설비 또는 이동식 외의 물분무등소화설비로 한정하고, 그 밖의 것은 옥외소화전설비·스프링클러설비 등도 허용한다.

옥외탱크저장소(지중·해상탱크 외)는 저장물에 따라 갈린다. 황은 물로 냉각소화가 되므로 물분무소화설비, 인화점 70[℃] 이상의 제4류 위험물은 물분무소화설비 또는 고정식 포소화설비, 그 밖의 인화성 액체는 질식이 필요하므로 고정식 포소화설비(포가 듣지 않으면 분말소화설비)를 쓴다.

빈칸이 반복되는 스프링클러설비가 이 표의 축이다. 「제조소·일반취급소 → 옥내+옥외+스프링클러」, 「옥외탱크 → 고정식 포」로 큰 줄기를 잡아 두면 나머지는 따라온다.