2024년 위험물기능장실기(필답형) 제75회

㉮ 60

㉯ 60

㉰ 60

㉱ 50

㉲ 50

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1 비고의 품명 정의로, 이 비율 미만이면 위험물에서 빠진다.

• 알코올류 — 포화 1가 알코올 함유량 60wt% 미만 수용액과, 가연성 액체량 60wt% 미만이면서 인화점·연소점이 에틸알코올 60wt% 수용액보다 높은 것은 제외된다.
• 금속분 — 150μm 체 통과분이 50wt% 미만이면 제외되며, 구리분·니켈분은 입도와 무관하게 제외된다.
• 철분 — 53μm 표준체 통과분이 50wt% 미만이면 제외된다.

외우는 요령: 알코올류는 세 칸 모두 60, 금속분·철분은 둘 다 50이고 체 눈만 150μm·53μm로 다르다.

㉮ 0.5m 이상

㉯ 0.5m 이상

㉰ 인화점이 70℃ 이상인 제4류 위험물만의 옥내저장탱크를 설치하는 경우

㉱ 설치할 수 없다(천장을 설치하지 아니할 것)

㉲ 사용할 수 있다(망입유리로 할 것)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 7의 옥내탱크저장소 기준이다.

• 간격 — 탱크와 전용실 벽 사이, 탱크 상호 간 모두 0.5 m 이상으로 점검·보수 공간을 확보한다.
• 불연재료 허용 — 원칙은 내화구조지만 인화점 70℃ 이상인 제4류 위험물만 저장하면 연소 우려 없는 벽·기둥·바닥을 불연재료로 할 수 있다.
• 천장 — 그 위 공간에 가연성 증기가 고이지 않도록 천장을 설치하지 않는다.
• 유리 — 창·출입구에 쓸 수 있으나 깨져도 흩어지지 않는 망입유리로 한다.

혼동 주의: 지붕은 불연재료로 덮되 천장만 두지 않는 것이다.

위험등급 I : 칼륨, 나이트로셀룰로스, 염소산칼륨

위험등급 II : 리튬, 황, 질산칼륨, 아세톤, 에탄올

위험등급 III : 아세트산, 클로로벤젠

[해설]

위험등급은 유별·품명이 아니라 지정수량이 작을수록 높다고 기억하면 대부분 갈린다.

· 제1류: 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물이 I, 브로민산염류·질산염류·아이오딘산염류가 II, 나머지가 III이다.

· 제3류: 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린이 I, 알칼리금속(칼륨·나트륨 제외)과 알칼리토금속·유기금속화합물이 II이다. 리튬은 칼륨·나트륨이 아니므로 II라는 점이 함정이다.

· 제4류: 특수인화물이 I, 제1석유류와 알코올류가 II, 제2·3·4석유류와 동식물유류가 III이다.

· 제5류는 등급 III이 없고, 지정수량 10kg인 유기과산화물·질산에스터류가 I이다.

㉮ 47.79m³

㉯ 31.4

[해설]

탄화칼슘은 물과 반응해 아세틸렌(C₂H₂)을 1 : 1 몰비로 낸다.
CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

부피는 이상기체 상태방정식으로 구한다(CaC₂ 분자량 64).
n = 100 ÷ 64 = 1.5625 kmol
V = nRT ÷ P = 1.5625 × 0.082 × (273 + 100) ÷ 1 = 47.79 m³

위험도는 폭발범위를 하한값으로 나눈 값이며, 아세틸렌의 폭발하한은 2.5%다.
H = (U − L) ÷ L = (81 − 2.5) ÷ 2.5 = 31.4

혼동 주의: 문제에는 상한 81%만 주어지므로 하한 2.5%는 외워 두어야 한다.

㉮ $2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2$

㉯ $2K_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + O_2$

㉰ $K_2O_2 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O_2$

[해설]

분자량 39 × 2 + 16 × 2 = 110인 제1류 무기과산화물은 과산화칼륨(K₂O₂)이다.

물과 반응
2K₂O₂ + 2H₂O → 4KOH + O₂
이산화탄소와 반응
2K₂O₂ + 2CO₂ → 2K₂CO₃ + O₂
황산과 반응
K₂O₂ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂O₂

물·이산화탄소와는 산소를 내 연소를 돕고, 산과는 과산화수소를 만든다. 그래서 주수·CO₂ 소화는 쓰지 않고 마른모래로 덮는다.

㉮ $NaHCO_3$

㉯ $KHCO_3$

㉰ $NH_4H_2PO_4$

㉱ 제1종

㉲ 메타인산($HPO_3$)

[해설]

㉱ 분자량 84 — $NaHCO_3$의 분자량은 $23 + 1 + 12 + 16 \times 3 = 84$로 제1종이다. 제1종 약제가 식용유화재(K급)에 특히 강한 이유는 열분해로 생긴 나트륨 이온이 식용유의 지방산과 결합해 비누를 만드는 비누화(검화) 반응을 일으키기 때문이다. 이때 생긴 거품층이 유면을 덮어 산소를 차단하고, 식은 뒤에도 재발화를 막아 준다.

· 제1종 열분해: $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O$

㉲ 유리상의 피막 — 제3종 약제는 열분해하면서 $NH_4H_2PO_4 \rightarrow HPO_3 + NH_3 + H_2O$ 로 메타인산($HPO_3$)을 만든다. 메타인산은 끈적한 유리질 막이 되어 가연물 표면을 덮고 산소를 끊는다. 제3종만이 A급(일반) 화재까지 소화할 수 있는 근거가 바로 이 방진작용이다.

34.34배

[해설]

횡형 원통형 탱크의 내용적은 동판 길이에 양쪽 경판 길이 합의 1/3을 더해 구한다.

V = πr²(l + (l₁ + l₂)/3)
= 3.14 × 3² × (5 + 1.2/3) = 152.604 m³ = 152,604 L

글리세린은 제4류 제3석유류(수용성)이므로 지정수량은 4,000L이다.

저장량 = 152,604 × 0.9 = 137,343.6 L
배수 = 137,343.6 ÷ 4,000 = 34.34배

혼동 주의: 도면의 3m는 지름이 아니라 반지름이다. 경판을 빼고 πr²l로만 계산하면 31.79배가 나와 틀린다.

㉮ 연소반응식 : $2(C_2H_5)_3Al + 21O_2 \rightarrow 12CO_2 + Al_2O_3 + 15H_2O$

   물과의 반응식 : $(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6$

㉯ 연소반응식 : $4Na + O_2 \rightarrow 2Na_2O$

   물과의 반응식 : $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2$

㉰ 연소반응식 : $N_2H_4 + O_2 \rightarrow N_2 + 2H_2O$

   물과의 반응식 : 해당없음

[해설]

트라이에틸알루미늄·나트륨은 제3류 금수성 물질이고, 하이드라진은 제4류 제2석유류(수용성)다.

트라이에틸알루미늄 연소
2(C₂H₅)₃Al + 21O₂ → 12CO₂ + Al₂O₃ + 15H₂O
물과 반응(에테인 발생)
(C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

나트륨 연소
4Na + O₂ → 2Na₂O
물과 반응(수소 발생)
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

하이드라진 연소
N₂H₄ + O₂ → N₂ + 2H₂O

하이드라진은 물에 녹을 뿐 화학반응은 하지 않으므로 물과의 반응식은 해당없음이다.

㉮ $N_2$ 100%

㉯ $N_2$ 50%, $Ar$ 50%

㉰ $N_2$ 52%, $Ar$ 40%, $CO_2$ 8%

[해설]

불활성가스 소화약제(불연성·불활성 기체 혼합가스)는 $N_2$, $Ar$, $CO_2$를 섞어 만든 질식소화용 약제다. 이름 뒤의 세 자리 숫자가 곧 조성을 뜻하는데, 앞에서부터 $N_2$ / $Ar$ / $CO_2$의 함유율을 10 단위로 줄여 적은 것이다. 예를 들어 IG-541은 $N_2$ 52%(5), $Ar$ 40%(4), $CO_2$ 8%(1)이다.

모두 대기 중에 원래 존재하는 기체여서 오존층을 파괴하지 않고 잔사도 남지 않는다. 방출하면 방호구역의 산소농도를 연소한계 아래로 낮추어 불을 끈다.

㉮ 2

㉯ 2

㉰ 130

㉱ 5

㉲ 정전기

㉳ 용기본체

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19는 지게차·크레인으로 하역하는 대형 운반용기에 별도의 수납 기준을 둔다.

• 기밀시험과 외부점검·부속설비 기능점검은 모두 2년 6개월 이내에 한 것이어야 하며, 내부점검만 5년이다.
• 액체는 55℃ 증기압이 130kPa 이하가 되게 담아 여름철 내압 상승을 막는다.
• 경질플라스틱제·플라스틱내용기 부착 용기는 재질이 노화되므로 제조 후 5년 이내 것만 쓴다.
• 휘발유·벤젠은 흐를 때 전하가 쌓이므로 정전기 재해 방지 조치(접지·유속 제한 등)를 한다.
• 폐쇄장치가 여러 겹이면 용기본체에 가까운 것부터 닫아 내용물이 밀려 나오지 않게 한다.

혼동 주의: 빈칸은 년 단위만 묻으므로 2년 6개월 주기의 두 칸에는 모두 2를 쓴다.

① 분해반응식 : $4C_3H_5(ONO_2)_3 \rightarrow 12CO_2 + 10H_2O + 6N_2 + O_2$

② 생성기체의 몰수 : $n = \dfrac{500}{227} \times \dfrac{29}{4} = 15.97\ \mathrm{mol}$

③ $P = \dfrac{nRT}{V} = \dfrac{15.97 \times 0.08205 \times (273 + 1{,}000)}{0.32}$

답 : 약 5,212.69atm

[해설]

이상기체 상태방정식 PV = nRT로 푼다. 1,000℃에서는 물도 기체이므로 분해반응식에서 생성물 계수를 모두 더한다.

4C₃H₅(ONO₂)₃ → 12CO₂ + 10H₂O + 6N₂ + O₂
나이트로글리세린 4mol → 기체 12 + 10 + 6 + 1 = 29mol

n = (500 ÷ 227) × 29/4 = 15.97mol
P = nRT/V = 15.97 × 0.08205 × 1,273 ÷ 0.32 ≈ 5,212.69atm

혼동 주의: 부피 320mL는 0.32L로, 온도는 절대온도 1,273K로 바꿔 넣는다. R을 0.082로 쓰면 약 5,209atm이 나오는데, 이는 상수 값 차이일 뿐이다.

㉮ ㉢ — 보일러 등에 직접 접속하는 전용탱크는 10,000L 이하여야 하므로 20,000L는 부적합하다.

   ㉥ — 폐유 등을 저장하는 탱크는 2기 이하로서 그 용량의 합계가 2,000L 이하여야 하는데, ㉤에서 이미 2,000L를 채웠으므로 ㉥은 설치할 수 없다.

㉯ A

㉰ 주유취급소의 업무를 행하기 위한 사무소, 자동차 등의 점검 및 간이정비를 위한 작업장, 주유취급소에 출입하는 사람을 대상으로 한 점포·휴게음식점 또는 전시장

㉱ 주유공지, 급유공지

[해설]

㉮ 탱크 용량의 제한 — 위험물안전관리법 시행규칙 별표 13은 주유취급소에 둘 수 있는 탱크의 종류와 용량을 정해 두었다.

㉣의 옥외저장탱크는 보일러 등에 접속하는 것으로 1,000L여서 10,000L 이하 기준을 만족하고, ㉦ 전기자동차용 충전설비와 ㉧ 압축수소 충전설비는 모두 주유취급소에 설치할 수 있는 시설로 규정돼 있으므로 적합하다.

㉯ 변경허가 대상 — 시행규칙 별표 1의 2는 주유취급소에서 고정주유설비 또는 고정급유설비를 신설·철거하거나 위치를 이전하는 경우를 변경허가 대상으로 정한다. A는 철거이므로 변경허가 대상이지만, B는 같은 자리에서 설비의 형식만 바꾸는 교체여서 신설·철거·이전 어디에도 들어가지 않는다. 따라서 답은 A뿐이다.

㉰ 면적 제한을 받는 시설 — 주유취급소에 설치할 수 있는 건축물 중 직원 외의 사람이 드나드는 세 가지, 곧 사무소·간이정비 작업장·점포·휴게음식점 또는 전시장은 그 면적의 합이 1,000m²를 넘을 수 없다. 불특정 다수가 머무는 공간이 넓어질수록 화재 시 인명피해가 커지기 때문이다. 세정 작업장이나 관계자 주거시설처럼 직원 외의 자가 출입하지 않는 부분은 이 합계에서 빠진다.

같은 세 가지 용도의 면적 합계가 500m²를 초과하면 그 주유취급소는 소화난이도등급 I에 해당한다. 즉 소화난이도등급을 가를 때의 "면적"도 건축물 전체 면적이 아니라 직원 외의 자가 출입하는 이 용도 부분의 면적이라는 점을 함께 알아 두어야 한다.

㉱ 자가용주유취급소 — 자가용주유취급소는 자기 소유 차량에만 주유하는 곳이라 불특정 다수의 차량이 드나들지 않는다. 그래서 회전·대기 공간을 확보하기 위한 주유공지와 급유공지 기준을 적용받지 않는다.

다이에틸에터 → 산화프로필렌 → 이황화탄소 → 아세톤 → 벤젠 → 톨루엔 → 에틸알코올

(-40℃ → -37℃ → -30℃ → -18.5℃ → -11℃ → 4℃ → 13℃)

[해설]

제4류 위험물의 인화점은 특수인화물 → 제1석유류 → 알코올류 순으로 높아지므로, 품명별로 먼저 묶은 다음 그 안에서 값을 비교한다.

• 특수인화물은 다이에틸에터 -40℃, 산화프로필렌 -37℃, 이황화탄소 -30℃ 순이다.
• 제1석유류(인화점 21℃ 미만)는 아세톤 -18.5℃, 벤젠 -11℃, 톨루엔 4℃ 순이다.
• 알코올류인 에틸알코올은 13℃로 일곱 가지 가운데 가장 높다.

혼동 주의: 톨루엔(4℃)은 영상이지만 에틸알코올(13℃)보다는 낮다.

㉮ ① 위험물취급설비가 배관이음 등으로만 되어 있는 경우

   ② 건축물의 구조·작업장소의 분포 등의 조건에 의하여 전역방식이 유효한 경우

㉯ 국소방출방식 : 1,000,000m³/h, 전역방출방식 : 90,000m³/h

㉰ 대기압

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4의 배출설비 기준이다. 원칙은 증기 발생원 가까이에서 빨아들이는 국소방식이다.

• 전역방식 허용 — 위험물취급설비가 배관이음 등으로만 되어 있는 경우, 또는 건축물 구조·작업장소 분포상 전역방식이 유효한 경우.
• 배풍기 위치 — 강제배기방식으로 하고, 옥내 덕트의 내압이 대기압 이상이 되지 않는 곳에 둔다(덕트가 부압이어야 증기가 새지 않는다).

국소방식은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상이다.
(100 × 50 × 10) × 20
= 1,000,000m³/h

전역방식은 바닥면적 1m²당 18m³ 이상이다.
(100 × 50) × 18
= 90,000m³/h

혼동 주의: 전역방식은 바닥면적 기준이라 높이 10m를 곱하지 않는다.

㉮ $C_2H_5OH$

㉯ 알코올형포 소화약제

㉰ 수용성 위험물과 접촉해도 포가 파괴되지 않기 때문

[해설]

에틸렌에 물을 첨가하거나 당류를 발효해 만드는 무색투명한 제4류 알코올류는 에틸알코올(C₂H₅OH)이다.
C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH

에틸알코올은 물에 잘 섞이는 수용성이다. 일반 포를 뿌리면 알코올이 거품 속 물을 빼앗아 포가 꺼진다(소포 현상).

알코올형포 소화약제는 수용성 액체에 닿아도 포가 파괴되지 않아 유면을 덮고 질식소화한다. 아세톤·초산 같은 다른 수용성 위험물 화재에도 같은 이유로 알코올형포를 쓴다.

㉮ II형, 8개

㉯ 199,428L

[해설]

㉮-1 포방출구의 종류 — 포방출구는 탱크의 지붕 구조로 정해진다. 고정지붕구조와 부상덮개부착 고정지붕구조에 상부포주입법으로 설치하는 것이 II형이다(부상지붕구조는 특형, 저부포주입법은 III·IV형).

㉮-2 포방출구의 개수 — 개수는 오로지 탱크의 직경으로 정한다. 46m는 '46m 이상 53m 미만' 구간이므로 8개다.

㉯ 소요 포수용액량 (A)

제2석유류(비수용성)는 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 구간에 해당하고, 이 구간의 II형 포방출구는 액표면적 1m²당 120L의 포수용액이 필요하다(방출률 4L/m²·min).

· 액표면적 : $A_s = \pi r^2 = \pi \times 23^2 = 1{,}661.90\ \mathrm{m^2}$

· 소요 포수용액량 : $1{,}661.90 \times 120 = \mathbf{199{,}428\ \mathrm{L}}$

액표면적은 탱크 직경이 아니라 반지름으로 계산한다는 점(46m가 아니라 23m), 그리고 포방출구 개수는 이 계산과 무관하게 직경만으로 정해진다는 점이 채점 포인트다.

㉮ 아이소프로필알코올

㉯ 알코올류

㉰ $C_2H_4(OH)_2$

㉱ 제3석유류(수용성)

㉲ 글리세린

㉳ 제3석유류(수용성)

[해설]

세 물질 모두 하이드록시기(-OH)를 가진 제4류 위험물이지만 품명이 갈린다. 갈림의 기준은 두 가지다.

· 탄소수와 -OH 개수 — 알코올류는 "탄소수 1~3개의 포화 1가 알코올"이다. 아이소프로필알코올은 탄소 3개에 -OH가 하나이므로 알코올류에 들어간다. 반면 에틸렌글라이콜은 -OH가 2개(2가), 글리세린은 3개(3가)여서 탄소수가 적어도 알코올류가 될 수 없다.

· 인화점 — 알코올류에서 빠진 두 물질은 인화점으로 석유류를 정한다. 에틸렌글라이콜 111℃, 글리세린 160℃로 모두 "인화점 70℃ 이상 200℃ 미만" 구간이므로 제3석유류이고, 둘 다 물에 잘 녹으므로 수용성이다. 따라서 지정수량은 4,000L가 된다.

㉮ 0.5m

㉯ 3m

㉰ 0.15m 이상

㉱ 제4류 위험물(온도 20℃의 물 100g에 용해되는 양이 1g 미만인 것에 한한다)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6(옥외탱크저장소 기준)에 따른 값이다.

• 방유제 높이는 0.5m 이상 3m 이하로, 낮으면 유출된 위험물이 넘치고 높으면 진입·진화가 어렵다.
• 펌프실 외의 장소에 둔 펌프설비는 바로 아래 지반면 주위에 높이 0.15m 이상의 턱을 만들어 누설된 위험물이 퍼지지 않게 한다.
• 유분리장치는 제4류 위험물 중 20℃ 물 100g에 녹는 양이 1g 미만인 것, 곧 비수용성 위험물을 취급하는 펌프설비의 집유설비에 설치한다.

수용성 위험물은 물과 섞여 비중 차로 분리할 수 없어 유분리장치 대상에서 빠진다.

혼동 주의: 펌프실 안에 둘 때는 펌프실 바닥 주위에 높이 0.2m 이상의 턱을 만든다.

㉮ 51m 이상

㉯ 85m 이상

㉰ 79m 이상

㉱ 95m 이상

㉲ 37m 이상

㉳ 75m 이상

[해설]

지정과산화물(제5류 위험물 중 유기과산화물 또는 이를 함유한 것으로서 지정수량이 10kg인 것)을 저장하는 옥내저장소는 폭발 위험이 커, 일반 제조소등의 안전거리 대신 위험물안전관리법 시행규칙 별표 5의 부표 1에 따른 별도의 안전거리를 확보해야 한다.

표는 ① 저장수량(지정수량의 배수), ② 보호대상물의 종류, ③ 담 또는 토제의 설치 여부라는 세 가지 축으로 읽는다. 담이나 토제를 세우면 폭풍압과 비산물이 차단되므로 요구 거리가 크게 줄어드는 것이 특징이다.

이 문제는 저장수량이 지정수량의 100배이므로 '90배 초과 150배 이하' 행을 읽는다.

따라서 의료시설(학교·병원 등)은 담·토제가 있으면 51m, 없으면 85m, 지정문화유산 등은 79m와 95m, 주거용 건축물은 37m와 75m가 된다.

보호 강도는 지정문화유산 등이 가장 크고, 학교·병원 등, 주거용 건축물 순으로 작아진다는 점을 기억하면 표를 잘못 읽어도 자리를 되짚을 수 있다.