$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5ONa} + \mathrm{H_2}$

[해설]

(가) 은백색 광택이 나는 무른 경금속, 비중 0.97, 융점 97.7[℃] → 나트륨($\mathrm{Na}$). 제3류 위험물로 지정수량 10[kg]·위험등급 I이며, 물과 격렬히 반응하므로 등유·경유 등 보호액 속에 담가 저장한다.

(나) 분자량 46, 지정수량 400[L], 산화되면 아세트알데하이드 → 에틸알코올($\mathrm{C_2H_5OH}$). 제4류 위험물 알코올류이며 산화가 한 단계 더 진행되면 아세트산이 된다.

나트륨은 알코올의 하이드록시기(-OH) 수소와 자리를 바꾸어 나트륨에틸라이드(에틸알코올나트륨)를 만들고 수소를 내놓는다.

$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5ONa} + \mathrm{H_2}$

물과의 반응 $2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$와 형태가 같지만 알코올과의 반응이 훨씬 완만하다. 나트륨을 소량 폐기할 때 물 대신 알코올을 쓰는 이유가 여기에 있다.

(1) 과산화벤조일 — 벤젠고리에 붙은 카보닐기 두 개가 산소-산소 결합(-O-O-)으로 이어진 구조 : $\mathrm{C_6H_5 - CO - O - O - CO - C_6H_5}$ (화학식 $\mathrm{(C_6H_5CO)_2O_2}$)

(2) 나이트로글리세린 — 탄소 3개 사슬의 각 탄소에 질산에스터기(-ONO₂)가 하나씩 결합한 구조 : $\mathrm{CH_2(ONO_2) - CH(ONO_2) - CH_2(ONO_2)}$ (화학식 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$)

[해설]

· 과산화벤조일(벤조일퍼옥사이드)은 제5류 위험물 유기과산화물로, 무미·무취의 백색 결정 고체다. 구조의 핵심은 두 벤조일기($\mathrm{C_6H_5CO-}$) 사이를 잇는 과산화 결합(-O-O-)이며, 이 결합이 끊어지면서 라디칼을 내놓기 때문에 충격·마찰에 민감하다. 건조하면 위험해지므로 물이나 프탈산다이메틸 등 희석제를 섞어 함수 상태로 보관한다.

· 나이트로글리세린은 제5류 위험물 질산에스터류로, 글리세린의 하이드록시기 세 개가 모두 질산과 에스터화되어 -ONO₂로 바뀐 구조다. 상온에서 무색의 기름 같은 액체이며 동결점이 약 13℃로 얼면 더 예민해진다. 규조토에 흡수시킨 것이 다이너마이트다.

두 물질 모두 분자 안에 산소를 갖고 있어 외부 산소 없이도 폭발적으로 연소하므로, 소화는 다량의 물로 냉각시키는 방법이 유효하다.

① 제5류

② 제6류

③ 알칼리금속

④ 철분

⑤ 금속분

⑥ 마그네슘

⑦ 55

⑧ II

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(운반에 관한 기준)는 적재한 위험물이 햇빛·빗물 때문에 위험해지는 것을 막기 위해 성질별로 다른 피복 조치를 요구한다.

· 차광성 피복은 빛을 받으면 분해되거나 반응이 촉진되는 위험물이 대상이다. 제1류 전부, 제3류 중 자연발화성 물질, 제4류 중 특수인화물, 그리고 자기반응성 물질인 제5류와 산화성 액체인 제6류가 여기에 든다.

· 방수성 피복은 물과 만나면 발열하거나 가연성 가스를 내놓는 위험물이 대상이다. 제1류 중 알칼리금속의 과산화물, 제2류 중 철분·금속분·마그네슘, 제3류 중 금수성 물질이 해당한다. 알칼리금속의 과산화물처럼 두 조건에 모두 걸리는 위험물은 차광성 피복과 방수성 피복을 함께 씌워야 한다.

· 제5류 위험물 중 55℃ 이하의 온도에서 분해될 우려가 있는 것은 보냉 컨테이너에 수납하는 등 적정한 온도관리를 한다.

· 액체위험물과 위험등급 II의 고체위험물을 기계 하역구조 운반용기에 수납하여 적재하는 경우에는 용기에 가해지는 충격을 막는 조치를 한다. 다만 위험등급 II의 고체위험물이라도 플렉시블·파이버판제·목제 운반용기가 아닌 용기에 수납한 경우에는 그러하지 아니하다.

3.31 vol%

[해설]

먼저 각 반응에서 무슨 기체가 나오는지 잡는다.

· $\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{C_2H_2}$ → 아세틸렌(연소범위 2.5 ~ 81 vol%)

· $\mathrm{Al_4C_3} + 12\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{CH_4}$ → 메테인(연소범위 5.0 ~ 15 vol%)

· $\mathrm{Zn} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Zn(OH)_2} + \mathrm{H_2}$ → 수소(연소범위 4.0 ~ 75 vol%)

아연은 산과도 반응해 같은 수소를 낸다($\mathrm{Zn} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{ZnSO_4} + \mathrm{H_2}$). 그래서 이 문제를 '아연과 황산의 반응'으로 적은 복원본도 있으나, 생성 기체가 수소로 같으므로 답은 달라지지 않는다.

혼합가스의 폭발하한값은 르샤틀리에(Le Chatelier) 식으로 구한다.

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

$\dfrac{100}{L} = \dfrac{45}{2.5} + \dfrac{30}{5.0} + \dfrac{25}{4.0} = 18 + 6 + 6.25 = 30.25$

$L = \dfrac{100}{30.25} = 3.3058 \approx 3.31$

따라서 혼합가스의 폭발하한값은 3.31 vol%이다. 각 성분의 폭발하한값(상한값이 아니다)을 대입한다는 점에 주의한다.

(1) $\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{CH_3COOH} \rightarrow 2\mathrm{CH_3COOK} + \mathrm{H_2O_2}$

(2) $2\mathrm{H_2O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + \mathrm{O_2}$

[해설]

과산화칼륨($\mathrm{K_2O_2}$)은 제1류 위험물 무기과산화물로 지정수량 50 kg·위험등급 I인 알칼리금속의 과산화물이다. 물·산·이산화탄소와 모두 반응하므로 주수소화와 이산화탄소소화가 금지되며, 마른모래나 팽창질석으로 질식소화한다.

(1) 초산(아세트산)과 같은 산과 만나면 아세트산칼륨과 함께 과산화수소가 생긴다.

$\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{CH_3COOH} \rightarrow 2\mathrm{CH_3COOK} + \mathrm{H_2O_2}$

참고로 물과는 $2\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{KOH} + \mathrm{O_2}$, 이산화탄소와는 $2\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{K_2CO_3} + \mathrm{O_2}$ 로 반응해 산소를 내놓는다.

(2) 생성된 과산화수소는 농도 36 중량퍼센트 이상이면 제6류 위험물이 된다. 분해하면 물과 산소가 되며, 분해로 생긴 산소 때문에 용기를 밀전하지 않고 구멍 뚫린 마개를 쓴다.

$2\mathrm{H_2O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + \mathrm{O_2}$

이산화망가니즈는 이 분해의 정촉매이고, 인산·요산은 분해를 늦추는 안정제로 넣는다.

① 기초·지반검사

② 충수·수압검사

③ 용접부검사

④ 암반탱크검사

[해설]

제조소등의 설치허가를 받은 자가 위험물탱크를 설치·변경할 때에는 완공검사를 받기 전에 탱크안전성능검사를 받아야 한다. 위험물안전관리법 시행규칙 제18조는 검사를 네 종류로 나누고 종류별 신청 시기를 정하고 있다.

기초·지반검사와 용접부검사는 옥외탱크저장소의 액체위험물탱크 중 용량이 100만 L 이상인 것이 대상이고, 충수·수압검사는 액체위험물을 저장·취급하는 탱크가 두루 대상이 된다. 암반탱크검사는 액체위험물을 저장하는 암반탱크가 대상이다.

(1) 산화프로필렌 — 탄소 3개 사슬 $\mathrm{CH_3 - CH - CH_2}$ 에서 이웃한 두 탄소가 산소 원자 하나와 삼각형 고리를 이루는 에폭사이드 구조(시성식 $\mathrm{CH_3CHOCH_2}$)

(2) 2

(3) 40℃ 이하

(4) 40℃ 이하

[해설]

[보기]의 물질은 산화프로필렌($\mathrm{CH_3CHOCH_2}$, 분자량 58)이다. 특수인화물로 지정수량 50 L이며, 비점은 34℃, 액비중은 0.83이다(교재에 따라 35℃·0.82로 실린 것도 있으나 실측값은 34℃·0.83에 가깝다).

(1) 프로필렌의 이중결합 자리에 산소가 끼어들어 만들어진 삼각형 고리(에폭사이드)가 특징이다. 고리가 팽팽해 반응성이 크고 중합하기 쉽다.

(2) 증기비중은 그 기체의 분자량을 공기의 평균분자량으로 나눈 값이다.

$\text{증기비중} = \dfrac{58}{29} = \mathbf{2}$

공기의 평균분자량을 28.84로 잡으면 $58 \div 28.84 = 2.01$ 이 되며 이 값도 정답으로 인정된다.

(3) · (4) 위험물안전관리법 시행규칙의 저장기준은 산화프로필렌·다이에틸에터·아세트알데하이드 등에 대해 저장온도를 따로 정한다.

산화프로필렌은 구리·은·수은·마그네슘 및 이들의 합금과 닿으면 폭발성 아세틸라이드를 만들므로 이들 금속으로 만든 설비를 쓰지 않고, 저장 시 불연성 가스를 봉입한다.

(1) 14.0

(2) $2\mathrm{CH_3CHO} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CH_3COOH}$

[해설]

세 가지 제조법이 모두 가리키는 물질은 아세트알데하이드($\mathrm{CH_3CHO}$)다. 제4류 위험물 특수인화물로 지정수량 50 L, 인화점 -38℃, 비점 21℃이며 연소범위는 4.0 ~ 60 vol%다.

(1) 위험도는 연소범위의 폭을 하한값으로 나눈 값이다.

$H = \dfrac{U - L}{L} = \dfrac{60 - 4.0}{4.0} = \mathbf{14.0}$

연소범위를 4.1 ~ 57 vol%로 잡아 위험도를 12.90으로 계산해 실은 교재도 있으나, 같은 책 안에서 이 물질의 연소범위가 4 ~ 51 vol%로도 인쇄되는 등 값이 흔들린다(4 ~ 51로 계산하면 11.75가 되어 그 책의 정답과도 맞지 않는다). 널리 통용되는 상수인 4.0 ~ 60 vol%를 기준으로 14.0으로 푸는 것이 옳다.

(2) 아세트알데하이드가 공기 중 산소로 산화되면 아세트산(제4류 제2석유류·수용성)이 된다.

$2\mathrm{CH_3CHO} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CH_3COOH}$

산화 계열을 정리하면 에탄올 → 아세트알데하이드 → 아세트산 순이다. 아세트알데하이드는 구리·은·수은·마그네슘 및 그 합금과 접촉하면 폭발성 화합물을 만들므로 이들 금속으로 만든 설비에 저장·취급하지 않는다.

(1) 제2류 위험물

(2) 제5류 위험물

(3) 제3류 위험물

(4) 제3류 위험물

(5) 제5류 위험물

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 비고는 하나의 물품이 두 가지 이상의 성상을 함께 가질 때 더 위험하게 관리해야 하는 성상 쪽으로 품명을 정하도록 하고 있다.

· 산화성 고체 + 가연성 고체 → 제2류의 규정에 의한 품명

· 산화성 고체 + 자기반응성 물질 → 제5류의 규정에 의한 품명

· 가연성 고체 + 자연발화성 물질 및 금수성 물질 → 제3류의 규정에 의한 품명

· 자연발화성 물질 및 금수성 물질 + 인화성 액체 → 제3류의 규정에 의한 품명

· 인화성 액체 + 자기반응성 물질 → 제5류의 규정에 의한 품명

다섯 줄을 따로 외울 필요가 없다. 위험한 정도를 자기반응성(제5류) > 자연발화성·금수성(제3류) > 가연성 고체(제2류)·인화성 액체(제4류) > 산화성(제1류) 순으로 잡아 두면 한꺼번에 풀린다.

산화성 고체는 스스로 타지 않고 남을 태울 뿐이므로 직접 타는 성상(제2류)이나 스스로 분해·폭발하는 성상(제5류)과 겹치면 언제나 밀린다. 자연발화성·금수성 물질은 공기나 물에 닿기만 해도 사고가 나므로 가연성 고체·인화성 액체와 겹치면 제3류가 이긴다. 자기반응성 물질은 분자 안에 산소를 품고 있어 어느 성상과 겹쳐도 제5류로 판단된다. 규제가 느슨한 쪽으로 분류되면 안 되기 때문이다.

근거 조문을 시행령 별표 8로 인쇄한 판본이 있으나, 위험물의 성질란과 복수성상물품의 판단기준은 시행령 별표 1에 실려 있다.

(1) 다이에틸에터, $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$

(2) 아크릴로나이트릴, $\mathrm{CH_2{=}CHCN}$

(3) 폼산(의산, 개미산), $\mathrm{HCOOH}$

[해설]

· 다이에틸에터($\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$) — 분자량 74, 액비중 0.7, 비점 34℃, 인화점 -40℃로 특수인화물의 정의(비점 40℃ 이하 또는 인화점 -20℃ 이하이면서 발화점 100℃ 이하)에 들어맞는다. 지정수량 50 L. 공기·햇빛에 오래 두면 폭발성 과산화물이 생기므로 갈색병에 밀전하여 냉암소에 보관하고, 과산화물은 아이오딘화칼륨 10 % 수용액으로 검출(황색이면 양성)하며 황산철(II) 수용액으로 제거한다.

· 아크릴로나이트릴($\mathrm{CH_2{=}CHCN}$) — 분자량 53, 액비중 0.8인 제1석유류 비수용성으로 지정수량 200 L. 증기비중이 1보다 커 낮은 곳에 깔리며, 연소하면 유독한 사이안화수소가 나올 수 있다.

· 폼산($\mathrm{HCOOH}$) — 분자량 46, 액비중 1.2로 물보다 무거운 제2석유류 수용성이며 지정수량 4,000 L. 가장 간단한 카복실산으로 신맛과 자극적인 냄새가 나고 피부를 부식시킨다. 의산·개미산이라고도 한다.

분자량 46은 에틸알코올과도 겹치지만, 액비중이 1.2로 물보다 크고 강한 산성이라는 점에서 폼산으로 특정된다.

286 kg

[해설]

윗면이 열려 있고 액체 표면적을 알 수 있으므로 국소방출방식 중 면적식으로 계산한다. 저장할 소화약제의 양은 방호대상물의 표면적에 약제 종류별 계수 K를 곱하고, 여기에 1.1을 곱한 뒤 위험물별 계수를 곱해 구한다.

$Q = S \times K \times 1.1 \times \text{계수}$

경유는 분말소화약제에 대한 계수가 1.0이므로 그대로 계산하면 된다.

$Q = 50\,\mathrm{m^2} \times 5.2\,\mathrm{kg/m^2} \times 1.1 \times 1.0 = \mathbf{286\ \mathrm{kg}}$

1.1을 곱하는 것은 국소방출방식이 방호대상물 주위로 약제가 흩어져 손실되는 것을 보정하기 위해서다. 제2종과 제3종의 계수가 같다는 점을 기억해 두면 계산이 빠르다.

(1) ㉠ I형, ㉡ II형, ㉢ 특형, ㉣ IV형, ㉤ III형

(2) ㉠

(3) 펌프 프로포셔너 방식, 프레셔 프로포셔너 방식

(4) ① 9 ② 6.5

(5) ① 1,900 ② 30

(6) 수원의 양 = $\left(\dfrac{\pi}{4} \times 10^2 \times A\right) + (1 \times B \times C)$ [L]

[해설]

(1) 포방출구는 탱크 지붕 구조와 포를 넣는 위치에 따라 다섯 가지로 나뉜다.

(2) 통계단 또는 미끄럼판을 두어 포를 액면 위로 흘려 넣고 증기의 역류를 막는 구조는 I형(㉠)의 정의 그 자체다. II형은 반사판으로 옆판을 타고 내려오게 하는 형식이어서 통계단·미끄럼판이라는 요건에 맞지 않는다.

(3) 공기포 소화약제의 혼합방식은 네 가지다. 펌프 프로포셔너 방식(펌프혼합방식), 프레셔 프로포셔너 방식(차압혼합방식), 라인 프로포셔너 방식(관로혼합방식), 프레셔 사이드 프로포셔너 방식(압입혼합방식). 이 중 2가지를 쓰면 되고, 우리말 명칭으로 답해도 된다.

(4) 포헤드는 방호대상물 표면적 9 m²당 1개 이상, 표면적 1 m²당 방사량 6.5 L/min 이상이다.

(5) 포모니터노즐은 모든 노즐을 동시에 사용할 때 각 노즐 끝부분 방사량 1,900 L/min 이상, 수평방사거리 30 m 이상이어야 한다.

(6) 포소화설비의 수원은 고정포방출구에 필요한 양과 보조포소화전에 필요한 양의 합이다.

고정포방출구분은 탱크 액표면적에 포수용액량 A를 곱한다. 액표면적은 $\dfrac{\pi}{4} \times 10^2 = 78.54\,\mathrm{m^2}$ 이다.

보조포소화전분은 개수 × 방사량 × 방사시간이므로 $1 \times B \times C$ 이다.

따라서 $Q = \left(\dfrac{\pi}{4} \times 10^2 \times A\right) + (1 \times B \times C)\,[\mathrm{L}]$ 이다.

탱크의 높이 15 m는 이 계산에 쓰이지 않는 조건이다. 고정포방출구의 수원은 탱크 높이가 아니라 액표면적으로 정해지기 때문이다.

① 염소산나트륨 : $2\mathrm{NaClO_3} \rightarrow 2\mathrm{NaCl} + 3\mathrm{O_2}$

② 질산칼륨 : $2\mathrm{KNO_3} \rightarrow 2\mathrm{KNO_2} + \mathrm{O_2}$

③ 나이트로글리세린 : $4\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO_2} + 10\mathrm{H_2O} + 6\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}$

[해설]

분해하면서 산소를 내놓는 것은 분자 안에 산소를 품은 산화성 물질과 자기반응성 물질이다.

· 염소산나트륨은 제1류 위험물 염소산염류(지정수량 50 kg, 위험등급 I)로, 약 300℃에서 분해해 염화나트륨과 산소를 낸다. 조해성이 커 습기를 피하고, 산과 만나면 유독한 이산화염소를 내므로 산과의 접촉을 금한다.

· 질산칼륨은 제1류 위험물 질산염류(지정수량 300 kg)로, 약 400℃에서 아질산칼륨과 산소로 분해한다. 숯·황과 섞어 흑색화약을 만드는 산소공급원이다.

· 나이트로글리세린은 제5류 위험물 질산에스터류로, 분자 자체에 산소를 갖고 있어 외부 산소 없이 폭발한다. 분해하면 이산화탄소·물·질소와 함께 소량의 산소가 남는다.

제외되는 것 — 메틸알코올은 제4류 알코올류로 태우면 이산화탄소와 물이 될 뿐 분해로 산소를 내지 않는다. 트라이에틸알루미늄은 제3류 위험물로 물·공기와 격렬히 반응해 에테인을 내는 금수성 물질이지, 산소를 발생시키는 물질이 아니다.

(1) $\mathrm{NH_4NO_3}$

(2) 질산염류

(3) II등급

(4) $2\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 4\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}$

[해설]

안포폭약은 질산암모늄 약 94 %에 경유 약 6 %를 섞어 만드는 혼합화약이다. 따라서 주원료는 질산암모늄($\mathrm{NH_4NO_3}$)이며 비중 1.73(밀도 약 1.725 g/cm³)이라는 조건과도 맞는다.

질산암모늄은 제1류 위험물 질산염류에 속하고 지정수량이 300 kg이다. 지정수량 300 kg인 제1류 위험물은 위험등급 II이다(위험등급 I은 지정수량 50 kg인 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물).

급격히 가열되면 스스로 분해하면서 수증기·질소·산소를 한꺼번에 내놓아 부피가 폭발적으로 늘어난다.

$2\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 4\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}$

조해성이 강해 습기를 빨아들이며 물에 녹을 때 열을 흡수한다. 단독으로도 폭발할 수 있으므로 가연물·유기물과의 혼합을 피한다.

① 40

② 직사일광

③ 1.0

④ 방출밸브

⑤ 최고사용압력

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준 제136조는 분말소화설비의 저장용기 등에 관한 기준을 정하면서 설치장소에 관한 부분은 불활성가스 소화설비의 저장용기 기준을 준용하도록 하고 있다. 그래서 온도와 직사일광에 관한 요건이 두 설비에 똑같이 적용된다.

· 저장용기는 온도가 40℃ 이하이고 온도변화가 적은 장소에 둔다. 약제와 가압가스의 압력이 온도에 따라 크게 흔들리지 않게 하려는 것이다.

· 직사일광과 빗물이 침투할 우려가 적은 장소에 설치한다.

· 축압식 저장용기는 내압력이 1.0 MPa인 것에 한하여 용기밸브를 설치한다(해답을 '1'로만 적은 판본이 있으나 기준값은 1.0 MPa이다).

· 가압식 저장용기에는 방출밸브를 설치한다. 가압용 가스로 약제를 밀어내는 구조이므로 방출을 여닫는 밸브가 필요하다.

· 보기 쉬운 장소에 충전소화약제량, 소화약제의 종류, 최고사용압력(가압식에 한한다), 제조연월, 제조자명을 표시한다.

가압식 저장용기에는 이와 별도로 2.5 MPa 이하의 압력으로 조정할 수 있는 압력조정기를 두고, 축압식 저장용기에는 내부 압력을 확인할 수 있는 지시압력계를 단다.

(1) $\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6}$

(2) $\mathrm{2(C_2H_5)_3Al + 21O_2 \rightarrow Al_2O_3 + 12CO_2 + 15H_2O}$

(3) $\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3C_2H_6}$

(4) $\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3CH_3OH \rightarrow Al(CH_3O)_3 + 3C_2H_6}$

(5) $\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3C_2H_5OH \rightarrow Al(C_2H_5O)_3 + 3C_2H_6}$

[해설]

트라이에틸알루미늄 $\mathrm{(C_2H_5)_3Al}$은 제3류 위험물 알킬알루미늄으로 지정수량 10[kg]·위험등급 I이다. 무색 투명한 액체이며 공기에 닿으면 곧바로 자연발화하고 물과는 폭발적으로 반응한다.

① 외우지 않고 세우는 법

(1)·(3)·(4)·(5)는 모두 같은 꼴이다. 알루미늄에 붙은 에틸기($\mathrm{-C_2H_5}$) 3개가 상대 물질의 수소를 하나씩 빼앗아 에테인($\mathrm{C_2H_6}$) 3몰이 되고, 알루미늄은 상대의 남은 부분($\mathrm{-OH}$, $\mathrm{-Cl}$, $\mathrm{-OCH_3}$, $\mathrm{-OC_2H_5}$)과 결합한다. 그래서 물이든 염산이든 알코올이든 발생 기체는 언제나 에테인이다. 알킬기가 3개이므로 상대 물질도 3몰이 필요하다.

② 연소반응(2)

탄소는 $\mathrm{CO_2}$, 수소는 $\mathrm{H_2O}$, 알루미늄은 $\mathrm{Al_2O_3}$가 된다. 알루미늄 원자를 짝수로 맞추려고 계수 2를 붙이면 탄소 12·수소 30이 되어 $\mathrm{12CO_2}$·$\mathrm{15H_2O}$가 나오고, 좌변에는 산소 21몰이 필요하다. 연소하면 백색 연기와 함께 산화알루미늄이 남는다.

③ 염산과의 반응(3)

염산이 충분하면 에틸기 3개가 모두 치환되어 $\mathrm{AlCl_3}$와 에테인 3몰이 된다. 염산이 1몰뿐일 때에는 하나만 치환되어 $\mathrm{(C_2H_5)_3Al + HCl \rightarrow (C_2H_5)_2AlCl + C_2H_6}$(다이에틸알루미늄클로라이드)로 쓰기도 하므로 두 식을 함께 알아 두는 것이 좋다.

④ 알코올과의 반응(4)·(5)

메틸알코올이면 알루미늄메틸레이트 $\mathrm{Al(CH_3O)_3}$, 에탄올이면 알루미늄에틸레이트 $\mathrm{Al(C_2H_5O)_3}$가 남는다. 물과 완전히 같은 꼴이다.

⑤ 취급

물·이산화탄소·할로젠화합물 소화약제는 오히려 반응을 키우므로 쓸 수 없고, 마른모래·팽창질석·팽창진주암으로 덮어 질식소화한다. 저장할 때에는 용기 상부에 질소 등 불활성 기체를 봉입한다.

(1) ① 5 ② 9

(2) 1,850 L/min

(3) 37 m³

[해설]

(1) 옥외저장탱크의 보유공지는 저장·취급하는 위험물의 최대수량에 따라 3 m → 5 m → 9 m → 12 m → 15 m로 커진다. 지정수량의 4,000배를 넘으면 탱크의 수평단면 최대지름과 높이 중 큰 값 이상으로 하되, 30 m를 넘으면 30 m, 15 m에 못 미치면 15 m로 맞춘다.

(2) 지정수량 2,500배는 원래 12 m 이상의 보유공지가 필요한 구간이다. 다만 제6류 위험물 외의 위험물을 저장하는 탱크에 불활성 기체 봉입 또는 물분무설비로 방호조치를 하면 보유공지를 2분의 1 이상의 너비(최소 3 m 이상)로 줄일 수 있으므로 12 m의 절반인 6 m가 가능하다.

이때 물분무설비는 탱크 원주길이 1 m당 37 L/min 이상의 비율로, 20분 이상 방사할 수 있어야 한다.

$Q = 50\,\mathrm{m} \times 37\,\mathrm{L/(min \cdot m)} = \mathbf{1{,}850\ \mathrm{L/min}}$

(3) 수원은 위 방수량으로 20분 동안 방사할 수 있는 양이다.

$V = 1{,}850\,\mathrm{L/min} \times 20\,\mathrm{min} = 37{,}000\,\mathrm{L} = \mathbf{37\ \mathrm{m^3}}$

물 1 m³ = 1,000 L이므로 37 m³와 37,000 L는 같은 값이다. 문제에서 요구한 단위로 답하면 된다.

(1) 오산화인, $\mathrm{P_2O_5}$

(2) $\mathrm{P_4} + 3\mathrm{KOH} + 3\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{KH_2PO_2} + \mathrm{PH_3}$

(3) 1,000 m² 이하

[해설]

[보기]의 물질은 황린($\mathrm{P_4}$)이다. 제3류 위험물이면서도 금수성이 아닌 자연발화성 물질이고, 지정수량 20 kg·위험등급 I이다. 발화점이 34℃로 매우 낮아 pH 9 정도의 약알칼리성 물속에 넣어 보관한다.

(1) 공기 중에서 연소하면 $\mathrm{P_4} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5}$ 로 오산화인($\mathrm{P_2O_5}$)이 생기며, 이것이 흰 연기의 정체다.

(2) 강알칼리 수용액과 만나면 유독한 포스핀($\mathrm{PH_3}$)이 발생한다. 보호수의 pH를 9 정도로만 맞추는 이유가 여기에 있다 — 알칼리성이 지나치면 포스핀이 나온다. 함께 생기는 $\mathrm{KH_2PO_2}$ 는 차아인산칼륨(하이포아인산칼륨)이다.

$\mathrm{P_4} + 3\mathrm{KOH} + 3\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{KH_2PO_2} + \mathrm{PH_3}$

(3) 위험물안전관리법 시행규칙 별표 5는 옥내저장소의 바닥면적을 두 등급으로 나눈다. 황린은 제3류 위험물 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬과 같은 무리로 묶여 바닥면적 1,000 m² 이하 기준을 적용받는다. 그 밖의 위험물을 저장하는 창고는 2,000 m² 이하이며, 두 부류를 같은 창고에 나누어 저장할 때는 합계 1,500 m² 이하로 한다.

① 아이오딘산염류

② 황

③ 인화성 고체

④ 금속의 인화물

⑤ 하이드라진 유도체

[해설]

· 제1류 위험물에서 지정수량 300 kg인 품명은 브로민산염류·질산염류·아이오딘산염류 세 가지다. 행정안전부령으로 정한 과아이오딘산염류, 크로뮴·납 또는 아이오딘의 산화물 등도 같은 300 kg 무리에 든다. (지정수량 50 kg은 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물, 1,000 kg은 과망가니즈산염류·다이크로뮴산염류다.)

· 제2류 위험물은 100 kg(황화인·적린·황), 500 kg(철분·금속분·마그네슘), 1,000 kg(인화성 고체)으로 나뉜다. 여기서 황은 순도 60 중량퍼센트 이상인 것을 말하며, 인화성 고체는 고형알코올처럼 인화점이 40℃ 미만인 고체를 말한다.

· 제3류 위험물에서 지정수량 300 kg인 품명은 금속의 수소화물·금속의 인화물·칼슘 또는 알루미늄의 탄화물이다. (10 kg은 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬, 20 kg은 황린, 50 kg은 알칼리금속 및 알칼리토금속·유기금속화합물이다.)

· 제5류 위험물은 품명별로 수량을 정하던 방식에서 위험성 시험 결과에 따른 제1종(10 kg)·제2종(100 kg) 체계로 바뀌었다. 나이트로소화합물·아조화합물·다이아조화합물·하이드라진 유도체 등이 제2종으로 판정되면 지정수량은 100 kg이 된다.