2023년-위험물기능장실기(필답형)-제74회
위험물기능장 실기(필답형) 기출문제

2023년 위험물기능장실기(필답형) 제74회

총 19문항 · 주관식 · A4 약 1장

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2023년 위험물기능장실기(필답형) 제74회

총 19문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

23-2(제74회)

질산 31.5 g을 물에 녹여 질산 수용액 360 g을 만들었다. 다음 물음에 답하시오. (단, 수용액의 비중은 1.1이고, 원자량은 H 1, N 14, O 16으로 한다.)

㉮ 질산과 물의 몰분율을 각각 구하시오.

㉯ 이 수용액의 몰농도를 구하시오.

정답 및 해설

㉮ 질산 0.0267, 물 0.973

㉯ 1.53 M


[해설]

몰분율은 성분 몰수 ÷ 전체 몰수다. 몰농도는 용액 1L에 녹은 용질의 몰수이므로 비중으로 용액 부피부터 구한다.

HNO3 분자량은 63이고, 물의 질량은 360 − 31.5 = 328.5g이다.
n(HNO3) = 31.5 ÷ 63 = 0.5mol
n(H2O) = 328.5 ÷ 18 = 18.25mol

전체 몰수 = 0.5 + 18.25 = 18.75mol
질산 = 0.5 ÷ 18.75 = 0.0267
물 = 18.25 ÷ 18.75 = 0.973

V = 360g ÷ 1.1g/mL = 327.27mL = 0.32727L
M = 0.5mol ÷ 0.32727L = 1.53M

혼동 주의: 비중 1.1은 몰농도를 구할 때만 쓰고 몰분율 계산에는 쓰지 않는다.

문제 2

23-2(제74회)

위험물안전관리법령에 따른 위험등급 I에 해당하는 품명을 각 유별로 모두 쓰시오. (단, 해당하는 것이 없으면 “해당없음”이라고 쓸 것)

㉮ 제1류 위험물

㉯ 제2류 위험물

㉰ 제3류 위험물

㉱ 제4류 위험물

㉲ 제5류 위험물

정답 및 해설

㉮ 차아염소산염류, 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물

㉯ 해당없음

㉰ 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬, 황린

㉱ 특수인화물

㉲ 질산에스터류(제1종), 나이트로화합물(제1종)


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 위험등급 기준에 따라 유별마다 지정수량이 가장 작은 품명이 위험등급 I이 된다.

  • 제1류 — 지정수량 50kg인 차아염소산염류·아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물.
  • 제2류 — 최소 지정수량이 100kg(황화인·적린·황)이라 위험등급 II부터 시작하므로 해당없음.
  • 제3류 — 지정수량 10kg인 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬과 20kg인 황린.
  • 제4류 — 지정수량 50L인 특수인화물.
  • 제5류 — 지정수량 10kg인 제1종(질산에스터류·나이트로화합물 등).

혼동 주의: 황린은 지정수량이 20kg인데도 위험등급 I이다. 제5류는 품명이 아니라 시험 결과 종별(제1종 10kg·제2종 100kg)로 등급이 갈린다.

문제 3

23-2(제74회)

제2류 위험물인 황화인 중 담황색 결정이며 분자량이 222, 비중이 2.09인 물질에 대하여 다음 물음에 답하시오.

㉮ 물과 반응하여 가연성·유독성 가스를 발생시킬 때의 반응식을 쓰시오.

㉯ ㉮에서 생성된 물질 중 유독성 가스의 완전연소반응식을 쓰시오.

정답 및 해설

㉮ P2S5+8H2O→5H2S+2H3PO4\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S} + 2\mathrm{H_3PO_4}

㉯ 2H2S+3O2→2H2O+2SO22\mathrm{H_2S} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{SO_2}


[해설]

물질의 특정 — 황화인은 세 가지가 출제된다.

명칭화학식분자량비중색상
삼황화인P4S3\mathrm{P_4S_3}2202.03황색 결정
오황화인P2S5\mathrm{P_2S_5}2222.09담황색 결정
칠황화인P4S7\mathrm{P_4S_7}3482.19담황색 결정

분자량 222, 비중 2.09가 맞아떨어지는 것은 오황화인이다.

㉮ 물과의 반응 — 오황화인은 물이나 알칼리와 분해하여 황화수소와 인산을 만든다. 황화수소는 가연성이면서 동시에 달걀 썩는 냄새가 나는 맹독성 기체다.

P2S5+8H2O→5H2S+2H3PO4\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S} + 2\mathrm{H_3PO_4}

좌변 H 16개·O 8개, 우변 H(10 + 6) 16개·O 8개로 균형이 맞는다.

㉯ 황화수소의 완전연소 — 완전연소하면 황이 이산화황까지 산화된다.

2H2S+3O2→2H2O+2SO22\mathrm{H_2S} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{SO_2}

산소가 부족한 불완전연소에서는 2H2S+O2→2H2O+2S2\mathrm{H_2S} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{S}로 황이 유리되지만, 문제는 완전연소를 물었다.

오황화인은 제2류 위험물 황화인으로 지정수량 100 kg, 위험등급 II이며, 물과 반응하므로 물·습기를 피하고 소화는 건조사나 이산화탄소 등으로 한다.

문제 4

옥외탱크저장소의 방유제 안에 설치하는 간막이 둑에 관하여 다음 기준을 각각 쓰시오.

㉮ 간막이 둑을 탱크마다 설치해야 하는 옥외저장탱크의 용량

㉯ 간막이 둑의 높이

㉰ 간막이 둑의 재질

㉱ 간막이 둑의 용량

정답 및 해설

㉮ 1,000만L 이상

㉯ 0.3m 이상(방유제 안 옥외저장탱크 용량의 합계가 2억L를 넘으면 1m 이상)으로 하되, 방유제의 높이보다 0.2m 이상 낮게 할 것

㉰ 흙 또는 철근콘크리트

㉱ 간막이 둑 안에 설치된 탱크 용량의 10% 이상


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6의 방유제 기준이다. 큰 탱크 한 기에서 샌 위험물을 그 탱크 주변에 먼저 가두려고 간막이 둑을 둔다.

  • 설치 대상 — 용량 1,000만L 이상인 옥외저장탱크마다 설치한다.
  • 높이 — 0.3m 이상(탱크 용량 합계가 2억L를 넘으면 1m 이상)으로 하되, 방유제보다 0.2m 이상 낮게 한다.
  • 재질 — 흙 또는 철근콘크리트.
  • 용량 — 간막이 둑 안에 있는 탱크 용량의 10% 이상.

간막이 둑을 방유제보다 낮게 하는 이유는 넘친 위험물을 최종적으로 방유제 전체(최대 탱크 용량의 110% 이상)가 받아 가두게 하기 위해서다.

문제 5

23-2(제74회)

옥외탱크저장소에 물분무설비로 방호조치를 하고, 여기에 물분무소화설비도 설치하려고 한다. 위험물안전관리법령이 정한 다음 기준의 ( ) 안에 알맞은 수를 쓰시오.

[옥외저장탱크의 물분무설비 방호조치]

㉮ 탱크 표면에 뿌릴 물의 양 — 탱크 원주길이 1 m당 분당 ( ㉠ ) L 이상

㉯ 수원의 양 — ㉮의 수량으로 ( ㉡ )분 이상 뿌릴 수 있는 양 이상

[물분무소화설비]

㉰ 방사구역 — ( ㉢ ) m2 이상. 다만 방호대상물의 표면적이 ( ㉣ ) m2에 못 미치면 그 표면적으로 한다

㉱ 수원의 수량 — 분무헤드가 가장 많이 설치된 방사구역의 헤드를 한꺼번에 쓴다고 보고, 그 방사구역 표면적 1 m2당 1분당 ( ㉤ ) L로 계산한 양을 ( ㉥ )분간 뿌릴 수 있는 양 이상

정답 및 해설

㉠ 37

㉡ 20

㉢ 150

㉣ 150

㉤ 20

㉥ 30


[해설]

탱크 냉각 방호조치는 시행규칙 별표 6, 물분무소화설비는 별표 17의 기준이다.

  • 방호조치 살수량 — 탱크 원주길이 1m당 분당 37L 이상(표면적이 아니라 원주길이가 기준).
  • 방호조치 수원 — 그 수량으로 20분 이상 뿌릴 수 있는 양.
  • 소화설비 방사구역 — 150m2 이상이며, 방호대상물 표면적이 150m2 미만이면 그 표면적으로 한다.
  • 소화설비 수원 — 표면적 1m2당 분당 20L로 30분간 방사할 수 있는 양.

외우는 요령: 방호조치는 「원주 37L·20분」, 소화설비는 「면적 20L·30분」으로 숫자가 엇갈린다.

문제 6

23-2(제74회)

서로 동소체 관계인 황린과 적린을 비교한 표이다. 빈칸 ①~⑩에 알맞은 내용을 쓰시오.

구분색상독성연소생성물CS2\mathrm{CS_2}에 대한 용해도위험등급
황린①②③④⑤
적린⑥⑦⑧⑨⑩
정답 및 해설

① 백색 또는 담황색  
② 있음  
③ P2O5\mathrm{P_2O_5}  
④ 용해함  
⑤ 위험등급 I

⑥ 암적색  
⑦ 없음  
⑧ P2O5\mathrm{P_2O_5}  
⑨ 용해하지 않음  
⑩ 위험등급 II


[해설]

황린과 적린은 같은 인(P)으로 이루어졌지만 원자의 배열이 달라 성질이 크게 갈리는 동소체다. 황린은 P4\mathrm{P_4} 분자가 느슨한 정사면체를 이루어 결합각이 뒤틀려 있어 매우 불안정하고, 적린은 사슬 모양의 그물 구조라 훨씬 안정하다.

구분황린적린
유별·지정수량제3류 자연발화성물질, 20 kg제2류 가연성고체, 100 kg
색상백색 또는 담황색암적색
독성있음(맹독성)없음
연소생성물P2O5\mathrm{P_2O_5}P2O5\mathrm{P_2O_5}
CS2\mathrm{CS_2}에 대한 용해도용해함용해하지 않음
위험등급III
융점44 ℃600 ℃
비중1.822.2

두 물질의 연소생성물은 오산화인 P2O5\mathrm{P_2O_5}으로 같다. 연소하면 자극성 백색 연기가 나는 것이 이 때문이다.

P4+5O2→2P2O5\mathrm{P_4} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5} (황린), 4P+5O2→2P2O54\mathrm{P} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5} (적린)

황린은 발화점이 약 34 ℃로 상온에서도 자연발화하므로 pH 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장한다. 강알칼리성 물에서는 유독한 포스핀(PH3\mathrm{PH_3})이 생기므로 pH를 지나치게 높이면 안 된다. 반면 적린은 안정해 상온에서 자연발화하지 않고 독성도 없다.

문제 7

23-2(제74회)

부피팽창계수가 0.00135/℃인 휘발유 50 L의 온도가 5 ℃에서 25 ℃로 올랐다. 다음 물음에 답하시오.

㉮ 팽창한 뒤의 부피는 몇 L인가?

㉯ 부피증가율은 몇 %인가?

정답 및 해설

㉮ 51.35 L

㉯ 2.7 %


[해설]

액체의 부피팽창은 V = V0(1 + βΔt)로 계산한다. 온도 변화는 25 − 5 = 20℃다.

V = 50 × (1 + 0.00135 × 20)
= 50 × 1.027
= 51.35L

증가율 = (51.35 − 50) ÷ 50 × 100
= 2.7%

증가율은 βΔt × 100으로 바로 구할 수 있어 처음 부피와 무관하다.

문제 8

23-2(제74회)

제6류 위험물과 황을 옥외저장소에 저장할 때의 기준이다. ( ) 안에 알맞은 답을 쓰시오.

㉮ 제6류 위험물 중 (     )과 (     )을 저장하는 옥외저장소에는 불연성이나 난연성 천막 등을 쳐서 햇빛을 가릴 것

㉯ 황이 넘치거나 날리지 않도록 경계표시에 천막 등을 붙들어 두는 장치를 두되, 그 장치는 경계표시 길이 (     ) m마다 1개 이상 둘 것

㉰ 황을 저장·취급하는 장소의 둘레에는 (     )와 (     )를 둘 것

정답 및 해설

㉮ 과산화수소, 과염소산

㉯ 2

㉰ 배수구, 분리장치


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 옥외저장소 기준으로, 햇빛에 분해되는 제6류 위험물과 날리기 쉬운 황에 각각 붙은 규정이다.

  • 과산화수소·과염소산 — 햇빛(자외선)과 열을 받으면 분해가 빨라지므로 불연성·난연성 천막으로 햇빛을 가린다.
  • 천막 고정장치 — 경계표시 길이 2 m마다 1개 이상 두어 황이 넘치거나 날리지 않게 한다.
  • 배수구·분리장치 — 빗물에 씻겨 나온 황을 걸러 내고 물만 내보내는 설비다.

혼동 주의: 같은 황 특례에서 경계표시 높이는 1.5 m 이하, 경계표시 하나의 내부면적은 100 m2 이하다.

문제 9

23-2(제74회)

다음 위험물의 연소반응식을 각각 쓰시오. (단, 연소하지 않는 물질은 “반응없음”이라고 쓸 것)

㉮ 과염소산암모늄

㉯ 과염소산

㉰ 메틸에틸케톤

㉱ 트라이메틸알루미늄

㉲ 메탄올

정답 및 해설

㉮ 반응없음

㉯ 반응없음

㉰ 2CH3COC2H5+11O2→8CO2+8H2O2\mathrm{CH_3COC_2H_5} + 11\mathrm{O_2} \rightarrow 8\mathrm{CO_2} + 8\mathrm{H_2O}

㉱ 2(CH3)3Al+12O2→Al2O3+9H2O+6CO22(\mathrm{CH_3})_3\mathrm{Al} + 12\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{Al_2O_3} + 9\mathrm{H_2O} + 6\mathrm{CO_2}

㉲ 2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O2\mathrm{CH_3OH} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}


[해설]

연소반응식은 가연물만 쓸 수 있다. 산소를 내주는 산화성 물질은 스스로 타지 않으므로 반응없음으로 쓴다.

  • 과염소산암모늄 — 제1류 산화성 고체로, 가열하면 분해할 뿐 연소하지 않는다.
  • 과염소산 — 제6류 산화성 액체로 불연성이다.
  • 메틸에틸케톤 — 제4류 제1석유류로, 탄소와 수소가 CO2와 H2O가 된다.
  • 트라이메틸알루미늄 — 제3류 알킬알루미늄으로, 알루미늄은 Al2O3로 남는다.
  • 메탄올 — 제4류 알코올류로 CO2와 H2O가 된다.

계수는 산소 원자 수로 검산한다.
메틸에틸케톤: 좌변 2 + 22 = 24, 우변 16 + 8 = 24
트라이메틸알루미늄: 좌변 24, 우변 3 + 9 + 12 = 24

문제 10

23-2(제74회)

위험물안전관리법령이 정한 소요단위의 계산방법이다. ( ) 안에 알맞은 수 또는 용어를 쓰시오.

㉮ 제조소·취급소의 건축물 — 외벽이 내화구조이면 연면적 ( ㉠ ) m2, 내화구조가 아니면 연면적 ( ㉡ ) m2가 1소요단위

㉯ 저장소의 건축물 — 외벽이 내화구조이면 연면적 ( ㉢ ) m2, 내화구조가 아니면 연면적 ( ㉣ ) m2가 1소요단위

㉰ 제조소등의 옥외에 있는 공작물 — 외벽이 내화구조인 것으로 보고, 공작물의 ( ㉤ )을 연면적으로 보아 산정

㉱ 위험물 — 지정수량의 10배가 1소요단위

정답 및 해설

㉠ 100

㉡ 50

㉢ 150

㉣ 75

㉤ 최대수평투영면적


[해설]

소요단위는 소화설비의 설치대상이 되는 건축물이나 위험물의 양을 하나의 단위로 환산한 기준값이다. 정리하면 다음과 같다.

구분외벽이 내화구조외벽이 내화구조가 아닌 것
제조소·취급소의 건축물연면적 100 m2연면적 50 m2
저장소의 건축물연면적 150 m2연면적 75 m2
위험물지정수량의 10배

외우는 요령은 두 가지다. 첫째, 저장소는 제조소·취급소의 1.5배(100 → 150, 50 → 75)다. 저장소는 사람이 상시 작업하지 않아 상대적으로 위험이 낮기 때문이다. 둘째, 외벽이 내화구조가 아니면 절반(100 → 50, 150 → 75)이다. 같은 면적이라도 불이 번지기 쉬우므로 더 촘촘히 소화설비를 두라는 뜻이다.

옥외 공작물은 벽이 없으니 내화구조 여부를 따질 수 없어 내화구조인 것으로 간주하고, 위에서 내려다본 최대수평투영면적을 연면적으로 보아 계산한다.

문제 11

메테인과 암모니아를 백금 촉매하에서 산소와 반응시켜 얻는 물질로, 반응성이 강하고 분자량 27, 인화점 -17℃, 증기비중 0.93이며 물에 잘 녹고 독성이 매우 강한 제4류 위험물이 있다. 다음 물음에 답하시오.

㉮ 명칭

㉯ 화학식(시성식)

㉰ 구조식

㉱ 품명

㉲ 증기비중(계산식과 함께)

㉳ 위험등급

㉴ 연소반응식(질소가 생성된다)

정답 및 해설

㉮ 사이안화수소

㉯ HCNHCN

㉰ H-C≡N

㉱ 제1석유류(수용성)

㉲ 2729=\dfrac{27}{29} = 0.93

㉳ 위험등급 II

㉴ 4HCN+5O2→2N2+4CO2+2H2O4HCN + 5O_2 \rightarrow 2N_2 + 4CO_2 + 2H_2O


[해설]

㉮·㉯ 물질의 특정 — 분자량 27은 1+12+14=271 + 12 + 14 = 27로 사이안화수소(HCNHCN, 청산)와 정확히 맞는다. 여기에 인화점 -17℃, 수용성, 강한 독성, 그리고 메테인·암모니아·산소를 백금 촉매로 반응시켜 만든다는 제법(안드루소법)이 겹치면 물질이 확정된다.

2CH4+2NH3+3O2→2HCN+6H2O2CH_4 + 2NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2HCN + 6H_2O

㉰ 구조식 — 탄소가 수소와 단일결합, 질소와 삼중결합을 이룬 직선형 분자다. 즉 H-C≡N.

㉱ 품명 — 인화점이 -17℃로 21℃ 미만이므로 제1석유류이고 물에 잘 녹으므로 수용성이다. 지정수량은 400L다.

㉲ 증기비중 — 증기의 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나눈 값이다.

2729=\dfrac{27}{29} = 0.93

1보다 작으므로 사이안화수소 증기는 공기보다 가볍다. 제4류 위험물의 증기는 대부분 공기보다 무거워 바닥에 깔리는데 사이안화수소는 그 예외라는 점에서 자주 출제된다. 공기의 평균분자량을 28.84로 잡아 0.94로 낸 판본도 있으나 표준 기준값은 29이므로 0.93이 맞다.

㉳ 위험등급 — 제4류에서 위험등급 I은 특수인화물뿐이고, 제1석유류와 알코올류가 II, 나머지(제2·3·4석유류, 동식물유류)가 III이다. 따라서 위험등급 II.

㉴ 연소반응식 — 분자 안의 질소는 연소하면 질소 기체로 빠져나온다.

4HCN+5O2→2N2+4CO2+2H2O4HCN + 5O_2 \rightarrow 2N_2 + 4CO_2 + 2H_2O

좌변의 산소 10개가 우변 4CO24CO_2의 8개와 2H2O2H_2O의 2개로 균형이 맞는다.

그 밖의 물성 — 액비중 0.69, 녹는점 약 -13℃, 끓는점 약 26℃, 발화점 약 540℃이며 연소범위가 약 6~41%로 매우 넓다. 아몬드 냄새가 나는 무색 액체로 극소량으로도 치명적이다. 순수한 것은 안정하지만 소량의 수분이나 알칼리가 섞이면 중합폭발을 일으키므로 안정제를 넣어 저장한다. -17℃는 인화점이지 융점이 아니며, 이를 “융점”으로 실은 판본은 오기다.

문제 12

23-2(제74회)

다음 그림은 위험물안전관리법령에 따른 지하탱크저장소의 단면도이다. 물음에 답하시오.

부지경계선 ㉠ ㉡ ㉢ ㉣ ㉤ ㉥ 주입관 계량구 배수구 체크밸브(급유관)

㉮ ㉠의 명칭을 쓰시오.

㉯ ㉡의 높이는 몇 m 이상인가?

㉰ ㉢의 거리는 몇 m 이상인가?

㉱ ㉣의 길이는 몇 m 이상인가?

㉲ ㉤의 명칭과 최소 설치개수를 쓰시오.

㉳ ㉥의 시공방법을 쓰시오.

㉴ 이중벽탱크의 종류 2가지를 쓰시오.

㉵ 다음 탱크에 대한 위험물탱크 안전성능검사의 시행 주체를 각각 쓰시오.
① 강화플라스틱제 이중벽탱크
② 강제이중벽탱크

㉶ 압력탱크 외의 탱크에 대한 수압시험 기준을 쓰시오.

㉷ 수압시험을 대신할 수 있는 방법을 쓰시오.

㉸ 지하저장탱크의 과충전을 방지하는 장치 2가지를 쓰시오.

정답 및 해설

㉮ 통기관

㉯ 4 m 이상

㉰ 1.5 m 이상

㉱ 0.6 m 이상

㉲ 누유검사관, 4개소 이상

㉳ 탱크의 주위에 마른 모래 또는 습기 등에 의하여 응고되지 않는 입자지름 5 mm 이하의 마른 자갈분을 채운다.

㉴ 강화플라스틱제 이중벽탱크, 강제이중벽탱크

㉵ ① 한국소방산업기술원  
② 한국소방산업기술원

㉶ 70 kPa의 압력으로 10분간 수압시험을 실시하여 새거나 변형되지 않을 것

㉷ 기밀시험과 비파괴시험을 동시에 실시하는 방법

㉸ ① 탱크 용량을 초과하는 위험물이 주입될 때 자동으로 그 주입구를 폐쇄하거나 위험물의 공급을 자동으로 차단하는 방법,
② 탱크 용량의 90 %가 찰 때 경보음을 울리는 방법


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 8의 지하탱크저장소 위치·구조·설비 기준이다.

  • 통기관 — 탱크 안팎의 압력차를 없애는 관으로, 끝부분은 지면에서 4 m 이상 높이에 둔다.
  • 통기관과 부지경계선 사이는 1.5 m 이상 띄워 증기가 이웃 부지로 넘어가지 않게 한다.
  • 탱크 윗부분은 지면으로부터 0.6 m 이상 아래에 묻어 지상의 하중과 충격을 피한다.
  • 누유검사관 — 탱크 주위에 꽂아 위험물이 새는지 확인하는 관으로, 4개소 이상 설치한다.
  • 탱크 주위는 마른 모래나 입자지름 5 mm 이하의 마른 자갈분으로 채워, 굳어서 빈틈이 생기지 않게 한다.
  • 이중벽탱크는 강화플라스틱제와 강제 두 종류이며, 안쪽 탱크가 새도 바깥벽이 받아 내고 누설을 감지한다.
  • 두 이중벽탱크 모두 위험물탱크 안전성능검사는 한국소방산업기술원이 맡는다.
  • 압력탱크 외의 탱크는 70 kPa로 10분간 수압시험을 해서 새거나 변형되지 않아야 한다.
  • 수압시험은 기밀시험과 비파괴시험을 동시에 실시하는 것으로 대신할 수 있다.
  • 과충전 방지 방법은 용량을 넘게 주입하면 주입구를 자동으로 닫거나 공급을 자동으로 차단하는 것과, 용량의 90 %가 차면 경보음을 울리는 것이다.

혼동 주의: 압력탱크는 최대상용압력의 1.5배 압력으로 10분간 수압시험을 한다.

문제 13

23-2(제74회)

다음 각 위반사항에 대한 행정처분(벌금·과태료 등)을 쓰시오. (단, 모두 1차 위반이며, “○○만원의 과태료”, “○○만원 이하의 벌금”, “해당없음”과 같은 형식으로 답할 것)

㉮ 주유취급소의 고정주유설비에서 이동저장탱크에 급유한 경우

㉯ 이동저장탱크로부터 건설현장의 불도저에 주유한 경우

㉰ 이동저장탱크로부터 주유취급소의 승용차에 주유한 경우

정답 및 해설

㉮ 250만원의 과태료

㉯ 해당없음

㉰ 250만원의 과태료


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 저장·취급 기준을 어기면 과태료를 물리며, 1차 위반은 250만원이다.

  • 고정주유설비로 이동저장탱크에 급유한 경우는 기준 위반이다. 고정주유설비는 자동차등의 연료탱크에 직접 주유하는 설비이기 때문이다.
  • 이동저장탱크에서 불도저에 주유한 경우는 해당없음이다. 이동저장탱크에서 연료탱크로 직접 주입하는 것은 금지행위지만 건설기계 등은 예외로 인정되기 때문이다.
  • 이동저장탱크에서 승용차에 주유한 경우는 금지행위다. 승용차는 예외에 들지 않는 일반 자동차이기 때문이다.

혼동 주의: 이동저장탱크에 위험물을 넣을 때는 고정주유설비가 아니라 고정급유설비를 써야 한다.

문제 14

지정수량이 10[kg]이고 분자량이 114인 제3류 위험물에 대하여 다음 물음에 답하시오.

(1) 이 위험물의 명칭을 쓰시오.

(2) 물과의 반응식을 쓰시오.

(3) (2)에서 발생하는 기체의 위험도를 구하시오.

정답 및 해설

(1) 트라이에틸알루미늄((C2H5)3Al\mathrm{(C_2H_5)_3Al})

(2) (C2H5)3Al+3H2O→Al(OH)3+3C2H6\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6}

(3) 3.13


[해설]

제3류 중 지정수량이 10kg인 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬 가운데 분자량이 114인 것은 트라이에틸알루미늄이다.
(C2H5)3Al = 29 × 3 + 27 = 114

물과 만나면 에틸기 3개가 물의 수소를 받아 에테인(C2H6) 3분자가 되고, 알루미늄은 수산화알루미늄이 된다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

위험도는 연소범위의 폭을 연소하한값으로 나눈 값이며, 에테인의 연소범위는 3.0~12.4vol%다.
H = (U − L) ÷ L
= (12.4 − 3.0) ÷ 3.0
= 3.13

혼동 주의: 분모는 상한값이 아니라 하한값이다.

트라이에틸알루미늄 화재에는 주수소화·포소화가 금지이고 마른모래·팽창질석·팽창진주암으로 질식소화한다.

문제 15

23-2(제74회)

벤젠의 수소 1개를 메틸기로 치환한 물질을 질산과 황산으로 나이트로화하여 얻는 제5류 위험물이 있다. 담황색 결정인 폭발성 고체로, 직사광선을 오래 받으면 다갈색으로 변한다. 이 물질에 대하여 다음 물음에 답하시오.

㉮ 분해반응식을 쓰시오.

㉯ 이 물질에 들어 있는 질소의 함유량은 몇 wt%인지 구하시오.

㉰ 구조식을 쓰시오.

정답 및 해설

㉮ 2C6H2CH3(NO2)3→12CO+2C+3N2+5H22\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO} + 2\mathrm{C} + 3\mathrm{N_2} + 5\mathrm{H_2}

㉯ 18.50 wt%

㉰ 벤젠 고리의 1번 탄소에 메틸기(CH3\mathrm{CH_3}) 1개, 2·4·6번 탄소에 나이트로기(NO2\mathrm{NO_2}) 3개가 결합한 구조 — 트라이나이트로톨루엔 C6H2CH3(NO2)3\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}


[해설]

물질의 특정 — 벤젠의 수소 1개를 메틸기로 바꾸면 톨루엔이고, 톨루엔을 질산·황산(혼산)으로 나이트로화하면 트라이나이트로톨루엔(TNT)이 된다. 담황색 결정, 직사광선에 다갈색으로 변색, 제5류 자기반응성물질이라는 단서가 모두 여기에 맞는다.

C6H5CH3+3HNO3→ H2SO4 C6H2CH3(NO2)3+3H2O\mathrm{C_6H_5CH_3} + 3\mathrm{HNO_3} \xrightarrow{\ \mathrm{H_2SO_4}\ } \mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3} + 3\mathrm{H_2O}

㉮ 분해반응식 — TNT는 산소평형이 크게 음(-)이어서 분해해도 이산화탄소까지 가지 못하고 일산화탄소와 유리 탄소(그을음)가 남는다.

2C6H2CH3(NO2)3→12CO+2C+3N2+5H22\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO} + 2\mathrm{C} + 3\mathrm{N_2} + 5\mathrm{H_2}

좌변 C 14개·H 10개·N 6개·O 12개, 우변 C(12 + 2) 14개·H 10개·N 6개·O 12개로 균형이 맞는다. 고체 2몰에서 기체 20몰이 한꺼번에 생기므로 폭굉이 된다.

㉯ 질소 함유량 — TNT의 분자식은 C7H5N3O6\mathrm{C_7H_5N_3O_6}이므로 분자량은

12×7+1×5+14×3+16×6=84+5+42+96=22712 \times 7 + 1 \times 5 + 14 \times 3 + 16 \times 6 = 84 + 5 + 42 + 96 = 227

1분자에 질소가 3개 들어 있으므로

14×3227×100=42227×100=18.5022\dfrac{14 \times 3}{227} \times 100 = \dfrac{42}{227} \times 100 = 18.5022 ≒ 18.50 wt%

㉰ 구조식 — 벤젠 고리를 그리고 1번 탄소에 CH3\mathrm{CH_3}를, 2·4·6번 탄소에 NO2\mathrm{NO_2}를 각각 붙인다. 메틸기가 오쏘·파라 배향성 치환기이므로 나이트로기가 2·4·6 위치로 들어간다.

CH3NO2NO2O2N

TNT는 제5류 나이트로화합물로 물에 녹지 않고 아세톤·벤젠·에터에 녹으며, 폭발열이 크고 금속과 반응하지 않아 폭약으로 널리 쓰인다.

문제 16

유별을 달리하는 위험물은 원칙적으로 같은 저장소에 저장할 수 없으나, 옥내저장소 또는 옥외저장소에서 서로 1m 이상의 간격을 두는 경우에는 함께 저장할 수 있다. 다음 각 위험물과 함께 저장할 수 있는 위험물의 유별을 쓰시오.

㉮ 제1류 위험물(알칼리금속의 과산화물 또는 이를 함유한 것은 제외)

㉯ 제6류 위험물

㉰ 제3류 위험물 중 자연발화성 물질(황린 또는 이를 함유한 것에 한한다)

㉱ 제2류 위험물 중 인화성 고체

㉲ 제3류 위험물 중 알킬알루미늄등

정답 및 해설

㉮ 제5류 위험물

㉯ 제1류 위험물

㉰ 제1류 위험물

㉱ 제4류 위험물

㉲ 제4류 위험물(알킬알루미늄 또는 알킬리튬을 함유한 것에 한한다)


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18은 유별이 다른 위험물을 같은 저장소에 저장하지 못하게 한다. 다만 옥내·옥외저장소에서 서로 1 m 이상 간격을 두면 정해진 조합만 함께 저장할 수 있다.

  • 제1류(알칼리금속 과산화물 제외) — 자체에 산소를 품은 자기반응성 물질인 제5류와 함께 둘 수 있다.
  • 제6류 — 같은 산화성 계열인 제1류(고체)와 함께 둔다.
  • 황린 — 물속에 저장하고 금수성이 없어 제1류와 함께 둘 수 있다.
  • 인화성 고체 — 인화성 액체를 굳힌 것과 같은 성질이라 제4류와 함께 둔다.
  • 알킬알루미늄등 — 희석제에 녹여 저장하는 형태를 반영해, 제4류 중 알킬알루미늄·알킬리튬을 함유한 것과만 함께 둔다.

혼동 주의: 알칼리금속 과산화물은 물과 반응해 산소를 내는 금수성이라 제1류와 제5류의 조합에서 빠진다. 나머지 예외 조합은 제4류와 제5류 중 유기과산화물을 함유한 것끼리다.

문제 17

제3종 분말소화약제의 주성분인 제1인산암모늄은 온도가 올라가면서 세 단계로 열분해한다. 각 단계의 열분해반응식을 쓰시오.

㉮ 190℃ — 오르토인산(올소인산, 인산)이 생성될 때

㉯ 215℃ — 피로인산이 생성될 때

㉰ 300℃ — 메타인산이 생성될 때

정답 및 해설

㉮ NH4H2PO4→H3PO4+NH3NH_4H_2PO_4 \rightarrow H_3PO_4 + NH_3

㉯ 2H3PO4→H4P2O7+H2O2H_3PO_4 \rightarrow H_4P_2O_7 + H_2O

㉰ H4P2O7→2HPO3+H2OH_4P_2O_7 \rightarrow 2HPO_3 + H_2O


[해설]

제3종 분말소화약제의 주성분 제1인산암모늄(NH4H2PO4)은 온도가 오를수록 암모니아나 물을 하나씩 내놓는다. 그래서 인산 → 피로인산 → 메타인산 순서로 분해한다.

190℃에서는 암모니아가 떨어져 나가고 오르토인산이 남는다.
NH4H2PO4 → H3PO4 + NH3

215℃에서는 인산 두 분자가 물 한 분자를 내놓으며 합쳐져 피로인산이 된다.
2H3PO4 → H4P2O7 + H2O

300℃에서는 피로인산이 다시 물을 잃고 메타인산이 된다.
H4P2O7 → 2HPO3 + H2O

마지막에 생기는 메타인산이 고체 가연물 표면에 유리질 막을 만들어 산소를 차단한다(방진작용). 이 때문에 분말약제 가운데 제3종만 A급 화재에도 쓸 수 있다.

문제 18

23-2(제74회)

안포(ANFO) 폭약의 원료로 사용되는 두 물질에 대하여 다음 물음에 답하시오.

㉮ 제1류 위험물에 해당하는 물질이 단독으로 완전분해할 때의 폭발반응식을 쓰시오.

㉯ 제4류 위험물에 해당하는 물질에 대하여 답하시오.

① 지정수량   ② 위험등급

정답 및 해설

㉮ 2NH4NO3→4H2O+2N2+O22\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 4\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}

㉯ ① 1,000 L  
② 위험등급 III


[해설]

ANFO는 질산암모늄 약 94%에 경유 약 6%를 섞은 혼합 폭약이다.

질산암모늄은 제1류 질산염류로, 분자 안에 산소가 있어 외부 산소 없이 혼자 분해·폭발한다. 고체 2몰이 기체 7몰로 바뀌며 부피가 급격히 팽창하는 것이 폭발력의 근원이다.

경유는 제4류 제2석유류(비수용성)이므로 지정수량이 1,000 L이고 위험등급은 III이다.

혼동 주의: 제4류의 위험등급은 특수인화물 I, 제1석유류·알코올류 II, 나머지 III이다. 질산암모늄 자체는 지정수량 300 kg, 위험등급 II다.

문제 19

23-2(제74회)

위험물안전관리법령에 따른 이송취급소의 설비 기준이다. ( ) 안에 알맞은 말을 쓰시오.

㉮ [제거조치] 배관에는 서로 인접하는 2개의 긴급차단밸브 사이의 구간마다 해당 배관 안의 위험물을 안전하게 ( ㉠ ) 또는 ( ㉡ )로 치환할 수 있는 조치를 할 것

㉯ [지진감지장치 등] 배관의 경로에는 안전상 필요한 장소와 25 km의 거리마다 ( ㉢ ) 및 ( ㉣ )를 설치할 것

㉰ [경보설비] 이송기지에는 ( ㉤ ) 및 ( ㉥ )를 설치하고, 가연성 증기를 발생하는 위험물을 취급하는 펌프실 등에는 ( ㉦ )를 설치할 것

㉱ 다음 세 문장에 공통으로 들어가는 설비의 이름 ( ㉧ )를 쓰시오.

· ( ㉧ )는 배관의 강도와 같거나 그 이상의 강도를 가질 것

· ( ㉧ )는 내부압력을 안전하게 방출할 수 있고, 그 압력을 방출한 뒤가 아니면 피그를 넣거나 빼낼 수 없는 구조일 것

· ( ㉧ )를 둔 장소의 바닥은 위험물이 스며들지 않는 구조로 하고, 새어 나온 위험물이 밖으로 흘러나가지 않도록 배수구와 집유설비를 갖출 것

정답 및 해설

㉠ 물

㉡ 불연성 기체

㉢ 지진감지장치

㉣ 강진계

㉤ 비상벨장치

㉥ 확성장치

㉦ 가연성 증기 경보설비

㉧ 피그장치


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 15의 이송취급소 기준이다. 배관이 길고 사람이 없는 구간이 많아서 별도의 안전설비를 요구한다.

  • 제거조치 — 긴급차단밸브 사이 구간에 남은 위험물을 물이나 불연성 기체(질소 등)로 밀어내 치환한다.
  • 지진감지장치·강진계 — 25 km마다 두어 흔들림을 감지하고 지진의 세기를 기록한다.
  • 비상벨장치·확성장치 — 이송기지에서 이상을 알리고 대피를 안내한다.
  • 가연성 증기 경보설비 — 가연성 증기가 생기는 펌프실 등에서 새어 나온 증기를 감지한다.
  • 피그장치 — 배관 내부를 청소·검사하는 기구인 피그(pig)를 넣고 빼는 설비다.

혼동 주의: 공기로 치환하면 배관 안에 폭발성 혼합기가 생기므로 치환에는 물이나 불연성 기체만 쓴다.

위험물기능장 실기(필답형) 기출문제모두CBT · moducbt.com
2023년 위험물기능장실기(필답형) 제74회
총 19문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

23-2(제74회)

질산 31.5 g을 물에 녹여 질산 수용액 360 g을 만들었다. 다음 물음에 답하시오. (단, 수용액의 비중은 1.1이고, 원자량은 H 1, N 14, O 16으로 한다.)

㉮ 질산과 물의 몰분율을 각각 구하시오.

㉯ 이 수용액의 몰농도를 구하시오.

정답 및 해설

㉮ 질산 0.0267, 물 0.973

㉯ 1.53 M


[해설]

몰분율은 성분 몰수 ÷ 전체 몰수다. 몰농도는 용액 1L에 녹은 용질의 몰수이므로 비중으로 용액 부피부터 구한다.

HNO3 분자량은 63이고, 물의 질량은 360 − 31.5 = 328.5g이다.
n(HNO3) = 31.5 ÷ 63 = 0.5mol
n(H2O) = 328.5 ÷ 18 = 18.25mol

전체 몰수 = 0.5 + 18.25 = 18.75mol
질산 = 0.5 ÷ 18.75 = 0.0267
물 = 18.25 ÷ 18.75 = 0.973

V = 360g ÷ 1.1g/mL = 327.27mL = 0.32727L
M = 0.5mol ÷ 0.32727L = 1.53M

혼동 주의: 비중 1.1은 몰농도를 구할 때만 쓰고 몰분율 계산에는 쓰지 않는다.

문제 2

23-2(제74회)

위험물안전관리법령에 따른 위험등급 I에 해당하는 품명을 각 유별로 모두 쓰시오. (단, 해당하는 것이 없으면 “해당없음”이라고 쓸 것)

㉮ 제1류 위험물

㉯ 제2류 위험물

㉰ 제3류 위험물

㉱ 제4류 위험물

㉲ 제5류 위험물

정답 및 해설

㉮ 차아염소산염류, 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물

㉯ 해당없음

㉰ 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬, 황린

㉱ 특수인화물

㉲ 질산에스터류(제1종), 나이트로화합물(제1종)


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 위험등급 기준에 따라 유별마다 지정수량이 가장 작은 품명이 위험등급 I이 된다.

  • 제1류 — 지정수량 50kg인 차아염소산염류·아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물.
  • 제2류 — 최소 지정수량이 100kg(황화인·적린·황)이라 위험등급 II부터 시작하므로 해당없음.
  • 제3류 — 지정수량 10kg인 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬과 20kg인 황린.
  • 제4류 — 지정수량 50L인 특수인화물.
  • 제5류 — 지정수량 10kg인 제1종(질산에스터류·나이트로화합물 등).

혼동 주의: 황린은 지정수량이 20kg인데도 위험등급 I이다. 제5류는 품명이 아니라 시험 결과 종별(제1종 10kg·제2종 100kg)로 등급이 갈린다.

문제 3

23-2(제74회)

제2류 위험물인 황화인 중 담황색 결정이며 분자량이 222, 비중이 2.09인 물질에 대하여 다음 물음에 답하시오.

㉮ 물과 반응하여 가연성·유독성 가스를 발생시킬 때의 반응식을 쓰시오.

㉯ ㉮에서 생성된 물질 중 유독성 가스의 완전연소반응식을 쓰시오.

정답 및 해설

㉮ P2S5+8H2O→5H2S+2H3PO4\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S} + 2\mathrm{H_3PO_4}

㉯ 2H2S+3O2→2H2O+2SO22\mathrm{H_2S} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{SO_2}


[해설]

물질의 특정 — 황화인은 세 가지가 출제된다.

명칭화학식분자량비중색상
삼황화인P4S3\mathrm{P_4S_3}2202.03황색 결정
오황화인P2S5\mathrm{P_2S_5}2222.09담황색 결정
칠황화인P4S7\mathrm{P_4S_7}3482.19담황색 결정

분자량 222, 비중 2.09가 맞아떨어지는 것은 오황화인이다.

㉮ 물과의 반응 — 오황화인은 물이나 알칼리와 분해하여 황화수소와 인산을 만든다. 황화수소는 가연성이면서 동시에 달걀 썩는 냄새가 나는 맹독성 기체다.

P2S5+8H2O→5H2S+2H3PO4\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S} + 2\mathrm{H_3PO_4}

좌변 H 16개·O 8개, 우변 H(10 + 6) 16개·O 8개로 균형이 맞는다.

㉯ 황화수소의 완전연소 — 완전연소하면 황이 이산화황까지 산화된다.

2H2S+3O2→2H2O+2SO22\mathrm{H_2S} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{SO_2}

산소가 부족한 불완전연소에서는 2H2S+O2→2H2O+2S2\mathrm{H_2S} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{S}로 황이 유리되지만, 문제는 완전연소를 물었다.

오황화인은 제2류 위험물 황화인으로 지정수량 100 kg, 위험등급 II이며, 물과 반응하므로 물·습기를 피하고 소화는 건조사나 이산화탄소 등으로 한다.

문제 4

옥외탱크저장소의 방유제 안에 설치하는 간막이 둑에 관하여 다음 기준을 각각 쓰시오.

㉮ 간막이 둑을 탱크마다 설치해야 하는 옥외저장탱크의 용량

㉯ 간막이 둑의 높이

㉰ 간막이 둑의 재질

㉱ 간막이 둑의 용량

정답 및 해설

㉮ 1,000만L 이상

㉯ 0.3m 이상(방유제 안 옥외저장탱크 용량의 합계가 2억L를 넘으면 1m 이상)으로 하되, 방유제의 높이보다 0.2m 이상 낮게 할 것

㉰ 흙 또는 철근콘크리트

㉱ 간막이 둑 안에 설치된 탱크 용량의 10% 이상


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6의 방유제 기준이다. 큰 탱크 한 기에서 샌 위험물을 그 탱크 주변에 먼저 가두려고 간막이 둑을 둔다.

  • 설치 대상 — 용량 1,000만L 이상인 옥외저장탱크마다 설치한다.
  • 높이 — 0.3m 이상(탱크 용량 합계가 2억L를 넘으면 1m 이상)으로 하되, 방유제보다 0.2m 이상 낮게 한다.
  • 재질 — 흙 또는 철근콘크리트.
  • 용량 — 간막이 둑 안에 있는 탱크 용량의 10% 이상.

간막이 둑을 방유제보다 낮게 하는 이유는 넘친 위험물을 최종적으로 방유제 전체(최대 탱크 용량의 110% 이상)가 받아 가두게 하기 위해서다.

문제 5

23-2(제74회)

옥외탱크저장소에 물분무설비로 방호조치를 하고, 여기에 물분무소화설비도 설치하려고 한다. 위험물안전관리법령이 정한 다음 기준의 ( ) 안에 알맞은 수를 쓰시오.

[옥외저장탱크의 물분무설비 방호조치]

㉮ 탱크 표면에 뿌릴 물의 양 — 탱크 원주길이 1 m당 분당 ( ㉠ ) L 이상

㉯ 수원의 양 — ㉮의 수량으로 ( ㉡ )분 이상 뿌릴 수 있는 양 이상

[물분무소화설비]

㉰ 방사구역 — ( ㉢ ) m2 이상. 다만 방호대상물의 표면적이 ( ㉣ ) m2에 못 미치면 그 표면적으로 한다

㉱ 수원의 수량 — 분무헤드가 가장 많이 설치된 방사구역의 헤드를 한꺼번에 쓴다고 보고, 그 방사구역 표면적 1 m2당 1분당 ( ㉤ ) L로 계산한 양을 ( ㉥ )분간 뿌릴 수 있는 양 이상

정답 및 해설

㉠ 37

㉡ 20

㉢ 150

㉣ 150

㉤ 20

㉥ 30


[해설]

탱크 냉각 방호조치는 시행규칙 별표 6, 물분무소화설비는 별표 17의 기준이다.

  • 방호조치 살수량 — 탱크 원주길이 1m당 분당 37L 이상(표면적이 아니라 원주길이가 기준).
  • 방호조치 수원 — 그 수량으로 20분 이상 뿌릴 수 있는 양.
  • 소화설비 방사구역 — 150m2 이상이며, 방호대상물 표면적이 150m2 미만이면 그 표면적으로 한다.
  • 소화설비 수원 — 표면적 1m2당 분당 20L로 30분간 방사할 수 있는 양.

외우는 요령: 방호조치는 「원주 37L·20분」, 소화설비는 「면적 20L·30분」으로 숫자가 엇갈린다.

문제 6

23-2(제74회)

서로 동소체 관계인 황린과 적린을 비교한 표이다. 빈칸 ①~⑩에 알맞은 내용을 쓰시오.

구분색상독성연소생성물CS2\mathrm{CS_2}에 대한 용해도위험등급
황린①②③④⑤
적린⑥⑦⑧⑨⑩
정답 및 해설

① 백색 또는 담황색  
② 있음  
③ P2O5\mathrm{P_2O_5}  
④ 용해함  
⑤ 위험등급 I

⑥ 암적색  
⑦ 없음  
⑧ P2O5\mathrm{P_2O_5}  
⑨ 용해하지 않음  
⑩ 위험등급 II


[해설]

황린과 적린은 같은 인(P)으로 이루어졌지만 원자의 배열이 달라 성질이 크게 갈리는 동소체다. 황린은 P4\mathrm{P_4} 분자가 느슨한 정사면체를 이루어 결합각이 뒤틀려 있어 매우 불안정하고, 적린은 사슬 모양의 그물 구조라 훨씬 안정하다.

구분황린적린
유별·지정수량제3류 자연발화성물질, 20 kg제2류 가연성고체, 100 kg
색상백색 또는 담황색암적색
독성있음(맹독성)없음
연소생성물P2O5\mathrm{P_2O_5}P2O5\mathrm{P_2O_5}
CS2\mathrm{CS_2}에 대한 용해도용해함용해하지 않음
위험등급III
융점44 ℃600 ℃
비중1.822.2

두 물질의 연소생성물은 오산화인 P2O5\mathrm{P_2O_5}으로 같다. 연소하면 자극성 백색 연기가 나는 것이 이 때문이다.

P4+5O2→2P2O5\mathrm{P_4} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5} (황린), 4P+5O2→2P2O54\mathrm{P} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5} (적린)

황린은 발화점이 약 34 ℃로 상온에서도 자연발화하므로 pH 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장한다. 강알칼리성 물에서는 유독한 포스핀(PH3\mathrm{PH_3})이 생기므로 pH를 지나치게 높이면 안 된다. 반면 적린은 안정해 상온에서 자연발화하지 않고 독성도 없다.

문제 7

23-2(제74회)

부피팽창계수가 0.00135/℃인 휘발유 50 L의 온도가 5 ℃에서 25 ℃로 올랐다. 다음 물음에 답하시오.

㉮ 팽창한 뒤의 부피는 몇 L인가?

㉯ 부피증가율은 몇 %인가?

정답 및 해설

㉮ 51.35 L

㉯ 2.7 %


[해설]

액체의 부피팽창은 V = V0(1 + βΔt)로 계산한다. 온도 변화는 25 − 5 = 20℃다.

V = 50 × (1 + 0.00135 × 20)
= 50 × 1.027
= 51.35L

증가율 = (51.35 − 50) ÷ 50 × 100
= 2.7%

증가율은 βΔt × 100으로 바로 구할 수 있어 처음 부피와 무관하다.

문제 8

23-2(제74회)

제6류 위험물과 황을 옥외저장소에 저장할 때의 기준이다. ( ) 안에 알맞은 답을 쓰시오.

㉮ 제6류 위험물 중 (     )과 (     )을 저장하는 옥외저장소에는 불연성이나 난연성 천막 등을 쳐서 햇빛을 가릴 것

㉯ 황이 넘치거나 날리지 않도록 경계표시에 천막 등을 붙들어 두는 장치를 두되, 그 장치는 경계표시 길이 (     ) m마다 1개 이상 둘 것

㉰ 황을 저장·취급하는 장소의 둘레에는 (     )와 (     )를 둘 것

정답 및 해설

㉮ 과산화수소, 과염소산

㉯ 2

㉰ 배수구, 분리장치


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 옥외저장소 기준으로, 햇빛에 분해되는 제6류 위험물과 날리기 쉬운 황에 각각 붙은 규정이다.

  • 과산화수소·과염소산 — 햇빛(자외선)과 열을 받으면 분해가 빨라지므로 불연성·난연성 천막으로 햇빛을 가린다.
  • 천막 고정장치 — 경계표시 길이 2 m마다 1개 이상 두어 황이 넘치거나 날리지 않게 한다.
  • 배수구·분리장치 — 빗물에 씻겨 나온 황을 걸러 내고 물만 내보내는 설비다.

혼동 주의: 같은 황 특례에서 경계표시 높이는 1.5 m 이하, 경계표시 하나의 내부면적은 100 m2 이하다.

문제 9

23-2(제74회)

다음 위험물의 연소반응식을 각각 쓰시오. (단, 연소하지 않는 물질은 “반응없음”이라고 쓸 것)

㉮ 과염소산암모늄

㉯ 과염소산

㉰ 메틸에틸케톤

㉱ 트라이메틸알루미늄

㉲ 메탄올

정답 및 해설

㉮ 반응없음

㉯ 반응없음

㉰ 2CH3COC2H5+11O2→8CO2+8H2O2\mathrm{CH_3COC_2H_5} + 11\mathrm{O_2} \rightarrow 8\mathrm{CO_2} + 8\mathrm{H_2O}

㉱ 2(CH3)3Al+12O2→Al2O3+9H2O+6CO22(\mathrm{CH_3})_3\mathrm{Al} + 12\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{Al_2O_3} + 9\mathrm{H_2O} + 6\mathrm{CO_2}

㉲ 2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O2\mathrm{CH_3OH} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}


[해설]

연소반응식은 가연물만 쓸 수 있다. 산소를 내주는 산화성 물질은 스스로 타지 않으므로 반응없음으로 쓴다.

  • 과염소산암모늄 — 제1류 산화성 고체로, 가열하면 분해할 뿐 연소하지 않는다.
  • 과염소산 — 제6류 산화성 액체로 불연성이다.
  • 메틸에틸케톤 — 제4류 제1석유류로, 탄소와 수소가 CO2와 H2O가 된다.
  • 트라이메틸알루미늄 — 제3류 알킬알루미늄으로, 알루미늄은 Al2O3로 남는다.
  • 메탄올 — 제4류 알코올류로 CO2와 H2O가 된다.

계수는 산소 원자 수로 검산한다.
메틸에틸케톤: 좌변 2 + 22 = 24, 우변 16 + 8 = 24
트라이메틸알루미늄: 좌변 24, 우변 3 + 9 + 12 = 24

문제 10

23-2(제74회)

위험물안전관리법령이 정한 소요단위의 계산방법이다. ( ) 안에 알맞은 수 또는 용어를 쓰시오.

㉮ 제조소·취급소의 건축물 — 외벽이 내화구조이면 연면적 ( ㉠ ) m2, 내화구조가 아니면 연면적 ( ㉡ ) m2가 1소요단위

㉯ 저장소의 건축물 — 외벽이 내화구조이면 연면적 ( ㉢ ) m2, 내화구조가 아니면 연면적 ( ㉣ ) m2가 1소요단위

㉰ 제조소등의 옥외에 있는 공작물 — 외벽이 내화구조인 것으로 보고, 공작물의 ( ㉤ )을 연면적으로 보아 산정

㉱ 위험물 — 지정수량의 10배가 1소요단위

정답 및 해설

㉠ 100

㉡ 50

㉢ 150

㉣ 75

㉤ 최대수평투영면적


[해설]

소요단위는 소화설비의 설치대상이 되는 건축물이나 위험물의 양을 하나의 단위로 환산한 기준값이다. 정리하면 다음과 같다.

구분외벽이 내화구조외벽이 내화구조가 아닌 것
제조소·취급소의 건축물연면적 100 m2연면적 50 m2
저장소의 건축물연면적 150 m2연면적 75 m2
위험물지정수량의 10배

외우는 요령은 두 가지다. 첫째, 저장소는 제조소·취급소의 1.5배(100 → 150, 50 → 75)다. 저장소는 사람이 상시 작업하지 않아 상대적으로 위험이 낮기 때문이다. 둘째, 외벽이 내화구조가 아니면 절반(100 → 50, 150 → 75)이다. 같은 면적이라도 불이 번지기 쉬우므로 더 촘촘히 소화설비를 두라는 뜻이다.

옥외 공작물은 벽이 없으니 내화구조 여부를 따질 수 없어 내화구조인 것으로 간주하고, 위에서 내려다본 최대수평투영면적을 연면적으로 보아 계산한다.

문제 11

메테인과 암모니아를 백금 촉매하에서 산소와 반응시켜 얻는 물질로, 반응성이 강하고 분자량 27, 인화점 -17℃, 증기비중 0.93이며 물에 잘 녹고 독성이 매우 강한 제4류 위험물이 있다. 다음 물음에 답하시오.

㉮ 명칭

㉯ 화학식(시성식)

㉰ 구조식

㉱ 품명

㉲ 증기비중(계산식과 함께)

㉳ 위험등급

㉴ 연소반응식(질소가 생성된다)

정답 및 해설

㉮ 사이안화수소

㉯ HCNHCN

㉰ H-C≡N

㉱ 제1석유류(수용성)

㉲ 2729=\dfrac{27}{29} = 0.93

㉳ 위험등급 II

㉴ 4HCN+5O2→2N2+4CO2+2H2O4HCN + 5O_2 \rightarrow 2N_2 + 4CO_2 + 2H_2O


[해설]

㉮·㉯ 물질의 특정 — 분자량 27은 1+12+14=271 + 12 + 14 = 27로 사이안화수소(HCNHCN, 청산)와 정확히 맞는다. 여기에 인화점 -17℃, 수용성, 강한 독성, 그리고 메테인·암모니아·산소를 백금 촉매로 반응시켜 만든다는 제법(안드루소법)이 겹치면 물질이 확정된다.

2CH4+2NH3+3O2→2HCN+6H2O2CH_4 + 2NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2HCN + 6H_2O

㉰ 구조식 — 탄소가 수소와 단일결합, 질소와 삼중결합을 이룬 직선형 분자다. 즉 H-C≡N.

㉱ 품명 — 인화점이 -17℃로 21℃ 미만이므로 제1석유류이고 물에 잘 녹으므로 수용성이다. 지정수량은 400L다.

㉲ 증기비중 — 증기의 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나눈 값이다.

2729=\dfrac{27}{29} = 0.93

1보다 작으므로 사이안화수소 증기는 공기보다 가볍다. 제4류 위험물의 증기는 대부분 공기보다 무거워 바닥에 깔리는데 사이안화수소는 그 예외라는 점에서 자주 출제된다. 공기의 평균분자량을 28.84로 잡아 0.94로 낸 판본도 있으나 표준 기준값은 29이므로 0.93이 맞다.

㉳ 위험등급 — 제4류에서 위험등급 I은 특수인화물뿐이고, 제1석유류와 알코올류가 II, 나머지(제2·3·4석유류, 동식물유류)가 III이다. 따라서 위험등급 II.

㉴ 연소반응식 — 분자 안의 질소는 연소하면 질소 기체로 빠져나온다.

4HCN+5O2→2N2+4CO2+2H2O4HCN + 5O_2 \rightarrow 2N_2 + 4CO_2 + 2H_2O

좌변의 산소 10개가 우변 4CO24CO_2의 8개와 2H2O2H_2O의 2개로 균형이 맞는다.

그 밖의 물성 — 액비중 0.69, 녹는점 약 -13℃, 끓는점 약 26℃, 발화점 약 540℃이며 연소범위가 약 6~41%로 매우 넓다. 아몬드 냄새가 나는 무색 액체로 극소량으로도 치명적이다. 순수한 것은 안정하지만 소량의 수분이나 알칼리가 섞이면 중합폭발을 일으키므로 안정제를 넣어 저장한다. -17℃는 인화점이지 융점이 아니며, 이를 “융점”으로 실은 판본은 오기다.

문제 12

23-2(제74회)

다음 그림은 위험물안전관리법령에 따른 지하탱크저장소의 단면도이다. 물음에 답하시오.

부지경계선 ㉠ ㉡ ㉢ ㉣ ㉤ ㉥ 주입관 계량구 배수구 체크밸브(급유관)

㉮ ㉠의 명칭을 쓰시오.

㉯ ㉡의 높이는 몇 m 이상인가?

㉰ ㉢의 거리는 몇 m 이상인가?

㉱ ㉣의 길이는 몇 m 이상인가?

㉲ ㉤의 명칭과 최소 설치개수를 쓰시오.

㉳ ㉥의 시공방법을 쓰시오.

㉴ 이중벽탱크의 종류 2가지를 쓰시오.

㉵ 다음 탱크에 대한 위험물탱크 안전성능검사의 시행 주체를 각각 쓰시오.
① 강화플라스틱제 이중벽탱크
② 강제이중벽탱크

㉶ 압력탱크 외의 탱크에 대한 수압시험 기준을 쓰시오.

㉷ 수압시험을 대신할 수 있는 방법을 쓰시오.

㉸ 지하저장탱크의 과충전을 방지하는 장치 2가지를 쓰시오.

정답 및 해설

㉮ 통기관

㉯ 4 m 이상

㉰ 1.5 m 이상

㉱ 0.6 m 이상

㉲ 누유검사관, 4개소 이상

㉳ 탱크의 주위에 마른 모래 또는 습기 등에 의하여 응고되지 않는 입자지름 5 mm 이하의 마른 자갈분을 채운다.

㉴ 강화플라스틱제 이중벽탱크, 강제이중벽탱크

㉵ ① 한국소방산업기술원  
② 한국소방산업기술원

㉶ 70 kPa의 압력으로 10분간 수압시험을 실시하여 새거나 변형되지 않을 것

㉷ 기밀시험과 비파괴시험을 동시에 실시하는 방법

㉸ ① 탱크 용량을 초과하는 위험물이 주입될 때 자동으로 그 주입구를 폐쇄하거나 위험물의 공급을 자동으로 차단하는 방법,
② 탱크 용량의 90 %가 찰 때 경보음을 울리는 방법


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 8의 지하탱크저장소 위치·구조·설비 기준이다.

  • 통기관 — 탱크 안팎의 압력차를 없애는 관으로, 끝부분은 지면에서 4 m 이상 높이에 둔다.
  • 통기관과 부지경계선 사이는 1.5 m 이상 띄워 증기가 이웃 부지로 넘어가지 않게 한다.
  • 탱크 윗부분은 지면으로부터 0.6 m 이상 아래에 묻어 지상의 하중과 충격을 피한다.
  • 누유검사관 — 탱크 주위에 꽂아 위험물이 새는지 확인하는 관으로, 4개소 이상 설치한다.
  • 탱크 주위는 마른 모래나 입자지름 5 mm 이하의 마른 자갈분으로 채워, 굳어서 빈틈이 생기지 않게 한다.
  • 이중벽탱크는 강화플라스틱제와 강제 두 종류이며, 안쪽 탱크가 새도 바깥벽이 받아 내고 누설을 감지한다.
  • 두 이중벽탱크 모두 위험물탱크 안전성능검사는 한국소방산업기술원이 맡는다.
  • 압력탱크 외의 탱크는 70 kPa로 10분간 수압시험을 해서 새거나 변형되지 않아야 한다.
  • 수압시험은 기밀시험과 비파괴시험을 동시에 실시하는 것으로 대신할 수 있다.
  • 과충전 방지 방법은 용량을 넘게 주입하면 주입구를 자동으로 닫거나 공급을 자동으로 차단하는 것과, 용량의 90 %가 차면 경보음을 울리는 것이다.

혼동 주의: 압력탱크는 최대상용압력의 1.5배 압력으로 10분간 수압시험을 한다.

문제 13

23-2(제74회)

다음 각 위반사항에 대한 행정처분(벌금·과태료 등)을 쓰시오. (단, 모두 1차 위반이며, “○○만원의 과태료”, “○○만원 이하의 벌금”, “해당없음”과 같은 형식으로 답할 것)

㉮ 주유취급소의 고정주유설비에서 이동저장탱크에 급유한 경우

㉯ 이동저장탱크로부터 건설현장의 불도저에 주유한 경우

㉰ 이동저장탱크로부터 주유취급소의 승용차에 주유한 경우

정답 및 해설

㉮ 250만원의 과태료

㉯ 해당없음

㉰ 250만원의 과태료


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 저장·취급 기준을 어기면 과태료를 물리며, 1차 위반은 250만원이다.

  • 고정주유설비로 이동저장탱크에 급유한 경우는 기준 위반이다. 고정주유설비는 자동차등의 연료탱크에 직접 주유하는 설비이기 때문이다.
  • 이동저장탱크에서 불도저에 주유한 경우는 해당없음이다. 이동저장탱크에서 연료탱크로 직접 주입하는 것은 금지행위지만 건설기계 등은 예외로 인정되기 때문이다.
  • 이동저장탱크에서 승용차에 주유한 경우는 금지행위다. 승용차는 예외에 들지 않는 일반 자동차이기 때문이다.

혼동 주의: 이동저장탱크에 위험물을 넣을 때는 고정주유설비가 아니라 고정급유설비를 써야 한다.

문제 14

지정수량이 10[kg]이고 분자량이 114인 제3류 위험물에 대하여 다음 물음에 답하시오.

(1) 이 위험물의 명칭을 쓰시오.

(2) 물과의 반응식을 쓰시오.

(3) (2)에서 발생하는 기체의 위험도를 구하시오.

정답 및 해설

(1) 트라이에틸알루미늄((C2H5)3Al\mathrm{(C_2H_5)_3Al})

(2) (C2H5)3Al+3H2O→Al(OH)3+3C2H6\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6}

(3) 3.13


[해설]

제3류 중 지정수량이 10kg인 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬 가운데 분자량이 114인 것은 트라이에틸알루미늄이다.
(C2H5)3Al = 29 × 3 + 27 = 114

물과 만나면 에틸기 3개가 물의 수소를 받아 에테인(C2H6) 3분자가 되고, 알루미늄은 수산화알루미늄이 된다.
(C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

위험도는 연소범위의 폭을 연소하한값으로 나눈 값이며, 에테인의 연소범위는 3.0~12.4vol%다.
H = (U − L) ÷ L
= (12.4 − 3.0) ÷ 3.0
= 3.13

혼동 주의: 분모는 상한값이 아니라 하한값이다.

트라이에틸알루미늄 화재에는 주수소화·포소화가 금지이고 마른모래·팽창질석·팽창진주암으로 질식소화한다.

문제 15

23-2(제74회)

벤젠의 수소 1개를 메틸기로 치환한 물질을 질산과 황산으로 나이트로화하여 얻는 제5류 위험물이 있다. 담황색 결정인 폭발성 고체로, 직사광선을 오래 받으면 다갈색으로 변한다. 이 물질에 대하여 다음 물음에 답하시오.

㉮ 분해반응식을 쓰시오.

㉯ 이 물질에 들어 있는 질소의 함유량은 몇 wt%인지 구하시오.

㉰ 구조식을 쓰시오.

정답 및 해설

㉮ 2C6H2CH3(NO2)3→12CO+2C+3N2+5H22\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO} + 2\mathrm{C} + 3\mathrm{N_2} + 5\mathrm{H_2}

㉯ 18.50 wt%

㉰ 벤젠 고리의 1번 탄소에 메틸기(CH3\mathrm{CH_3}) 1개, 2·4·6번 탄소에 나이트로기(NO2\mathrm{NO_2}) 3개가 결합한 구조 — 트라이나이트로톨루엔 C6H2CH3(NO2)3\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}


[해설]

물질의 특정 — 벤젠의 수소 1개를 메틸기로 바꾸면 톨루엔이고, 톨루엔을 질산·황산(혼산)으로 나이트로화하면 트라이나이트로톨루엔(TNT)이 된다. 담황색 결정, 직사광선에 다갈색으로 변색, 제5류 자기반응성물질이라는 단서가 모두 여기에 맞는다.

C6H5CH3+3HNO3→ H2SO4 C6H2CH3(NO2)3+3H2O\mathrm{C_6H_5CH_3} + 3\mathrm{HNO_3} \xrightarrow{\ \mathrm{H_2SO_4}\ } \mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3} + 3\mathrm{H_2O}

㉮ 분해반응식 — TNT는 산소평형이 크게 음(-)이어서 분해해도 이산화탄소까지 가지 못하고 일산화탄소와 유리 탄소(그을음)가 남는다.

2C6H2CH3(NO2)3→12CO+2C+3N2+5H22\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO} + 2\mathrm{C} + 3\mathrm{N_2} + 5\mathrm{H_2}

좌변 C 14개·H 10개·N 6개·O 12개, 우변 C(12 + 2) 14개·H 10개·N 6개·O 12개로 균형이 맞는다. 고체 2몰에서 기체 20몰이 한꺼번에 생기므로 폭굉이 된다.

㉯ 질소 함유량 — TNT의 분자식은 C7H5N3O6\mathrm{C_7H_5N_3O_6}이므로 분자량은

12×7+1×5+14×3+16×6=84+5+42+96=22712 \times 7 + 1 \times 5 + 14 \times 3 + 16 \times 6 = 84 + 5 + 42 + 96 = 227

1분자에 질소가 3개 들어 있으므로

14×3227×100=42227×100=18.5022\dfrac{14 \times 3}{227} \times 100 = \dfrac{42}{227} \times 100 = 18.5022 ≒ 18.50 wt%

㉰ 구조식 — 벤젠 고리를 그리고 1번 탄소에 CH3\mathrm{CH_3}를, 2·4·6번 탄소에 NO2\mathrm{NO_2}를 각각 붙인다. 메틸기가 오쏘·파라 배향성 치환기이므로 나이트로기가 2·4·6 위치로 들어간다.

CH3NO2NO2O2N

TNT는 제5류 나이트로화합물로 물에 녹지 않고 아세톤·벤젠·에터에 녹으며, 폭발열이 크고 금속과 반응하지 않아 폭약으로 널리 쓰인다.

문제 16

유별을 달리하는 위험물은 원칙적으로 같은 저장소에 저장할 수 없으나, 옥내저장소 또는 옥외저장소에서 서로 1m 이상의 간격을 두는 경우에는 함께 저장할 수 있다. 다음 각 위험물과 함께 저장할 수 있는 위험물의 유별을 쓰시오.

㉮ 제1류 위험물(알칼리금속의 과산화물 또는 이를 함유한 것은 제외)

㉯ 제6류 위험물

㉰ 제3류 위험물 중 자연발화성 물질(황린 또는 이를 함유한 것에 한한다)

㉱ 제2류 위험물 중 인화성 고체

㉲ 제3류 위험물 중 알킬알루미늄등

정답 및 해설

㉮ 제5류 위험물

㉯ 제1류 위험물

㉰ 제1류 위험물

㉱ 제4류 위험물

㉲ 제4류 위험물(알킬알루미늄 또는 알킬리튬을 함유한 것에 한한다)


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18은 유별이 다른 위험물을 같은 저장소에 저장하지 못하게 한다. 다만 옥내·옥외저장소에서 서로 1 m 이상 간격을 두면 정해진 조합만 함께 저장할 수 있다.

  • 제1류(알칼리금속 과산화물 제외) — 자체에 산소를 품은 자기반응성 물질인 제5류와 함께 둘 수 있다.
  • 제6류 — 같은 산화성 계열인 제1류(고체)와 함께 둔다.
  • 황린 — 물속에 저장하고 금수성이 없어 제1류와 함께 둘 수 있다.
  • 인화성 고체 — 인화성 액체를 굳힌 것과 같은 성질이라 제4류와 함께 둔다.
  • 알킬알루미늄등 — 희석제에 녹여 저장하는 형태를 반영해, 제4류 중 알킬알루미늄·알킬리튬을 함유한 것과만 함께 둔다.

혼동 주의: 알칼리금속 과산화물은 물과 반응해 산소를 내는 금수성이라 제1류와 제5류의 조합에서 빠진다. 나머지 예외 조합은 제4류와 제5류 중 유기과산화물을 함유한 것끼리다.

문제 17

제3종 분말소화약제의 주성분인 제1인산암모늄은 온도가 올라가면서 세 단계로 열분해한다. 각 단계의 열분해반응식을 쓰시오.

㉮ 190℃ — 오르토인산(올소인산, 인산)이 생성될 때

㉯ 215℃ — 피로인산이 생성될 때

㉰ 300℃ — 메타인산이 생성될 때

정답 및 해설

㉮ NH4H2PO4→H3PO4+NH3NH_4H_2PO_4 \rightarrow H_3PO_4 + NH_3

㉯ 2H3PO4→H4P2O7+H2O2H_3PO_4 \rightarrow H_4P_2O_7 + H_2O

㉰ H4P2O7→2HPO3+H2OH_4P_2O_7 \rightarrow 2HPO_3 + H_2O


[해설]

제3종 분말소화약제의 주성분 제1인산암모늄(NH4H2PO4)은 온도가 오를수록 암모니아나 물을 하나씩 내놓는다. 그래서 인산 → 피로인산 → 메타인산 순서로 분해한다.

190℃에서는 암모니아가 떨어져 나가고 오르토인산이 남는다.
NH4H2PO4 → H3PO4 + NH3

215℃에서는 인산 두 분자가 물 한 분자를 내놓으며 합쳐져 피로인산이 된다.
2H3PO4 → H4P2O7 + H2O

300℃에서는 피로인산이 다시 물을 잃고 메타인산이 된다.
H4P2O7 → 2HPO3 + H2O

마지막에 생기는 메타인산이 고체 가연물 표면에 유리질 막을 만들어 산소를 차단한다(방진작용). 이 때문에 분말약제 가운데 제3종만 A급 화재에도 쓸 수 있다.

문제 18

23-2(제74회)

안포(ANFO) 폭약의 원료로 사용되는 두 물질에 대하여 다음 물음에 답하시오.

㉮ 제1류 위험물에 해당하는 물질이 단독으로 완전분해할 때의 폭발반응식을 쓰시오.

㉯ 제4류 위험물에 해당하는 물질에 대하여 답하시오.

① 지정수량   ② 위험등급

정답 및 해설

㉮ 2NH4NO3→4H2O+2N2+O22\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 4\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}

㉯ ① 1,000 L  
② 위험등급 III


[해설]

ANFO는 질산암모늄 약 94%에 경유 약 6%를 섞은 혼합 폭약이다.

질산암모늄은 제1류 질산염류로, 분자 안에 산소가 있어 외부 산소 없이 혼자 분해·폭발한다. 고체 2몰이 기체 7몰로 바뀌며 부피가 급격히 팽창하는 것이 폭발력의 근원이다.

경유는 제4류 제2석유류(비수용성)이므로 지정수량이 1,000 L이고 위험등급은 III이다.

혼동 주의: 제4류의 위험등급은 특수인화물 I, 제1석유류·알코올류 II, 나머지 III이다. 질산암모늄 자체는 지정수량 300 kg, 위험등급 II다.

문제 19

23-2(제74회)

위험물안전관리법령에 따른 이송취급소의 설비 기준이다. ( ) 안에 알맞은 말을 쓰시오.

㉮ [제거조치] 배관에는 서로 인접하는 2개의 긴급차단밸브 사이의 구간마다 해당 배관 안의 위험물을 안전하게 ( ㉠ ) 또는 ( ㉡ )로 치환할 수 있는 조치를 할 것

㉯ [지진감지장치 등] 배관의 경로에는 안전상 필요한 장소와 25 km의 거리마다 ( ㉢ ) 및 ( ㉣ )를 설치할 것

㉰ [경보설비] 이송기지에는 ( ㉤ ) 및 ( ㉥ )를 설치하고, 가연성 증기를 발생하는 위험물을 취급하는 펌프실 등에는 ( ㉦ )를 설치할 것

㉱ 다음 세 문장에 공통으로 들어가는 설비의 이름 ( ㉧ )를 쓰시오.

· ( ㉧ )는 배관의 강도와 같거나 그 이상의 강도를 가질 것

· ( ㉧ )는 내부압력을 안전하게 방출할 수 있고, 그 압력을 방출한 뒤가 아니면 피그를 넣거나 빼낼 수 없는 구조일 것

· ( ㉧ )를 둔 장소의 바닥은 위험물이 스며들지 않는 구조로 하고, 새어 나온 위험물이 밖으로 흘러나가지 않도록 배수구와 집유설비를 갖출 것

정답 및 해설

㉠ 물

㉡ 불연성 기체

㉢ 지진감지장치

㉣ 강진계

㉤ 비상벨장치

㉥ 확성장치

㉦ 가연성 증기 경보설비

㉧ 피그장치


[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 15의 이송취급소 기준이다. 배관이 길고 사람이 없는 구간이 많아서 별도의 안전설비를 요구한다.

  • 제거조치 — 긴급차단밸브 사이 구간에 남은 위험물을 물이나 불연성 기체(질소 등)로 밀어내 치환한다.
  • 지진감지장치·강진계 — 25 km마다 두어 흔들림을 감지하고 지진의 세기를 기록한다.
  • 비상벨장치·확성장치 — 이송기지에서 이상을 알리고 대피를 안내한다.
  • 가연성 증기 경보설비 — 가연성 증기가 생기는 펌프실 등에서 새어 나온 증기를 감지한다.
  • 피그장치 — 배관 내부를 청소·검사하는 기구인 피그(pig)를 넣고 빼는 설비다.

혼동 주의: 공기로 치환하면 배관 안에 폭발성 혼합기가 생기므로 치환에는 물이나 불연성 기체만 쓴다.