2021년 위험물기능장실기(필답형) 제70회

① 배관은 지진·풍압·파도 등에 대하여 안전한 구조의 지지물로 지지할 것

② 배관은 선박 등의 항행에 의하여 손상을 받지 아니하도록 해면과의 사이에 필요한 공간을 확보하여 설치할 것

③ 선박의 충돌 등으로 배관 또는 그 지지물이 손상을 받을 우려가 있는 경우에는 견고하고 내구력이 있는 보호설비를 설치할 것

④ 배관은 다른 공작물(해당 배관의 지지물은 제외한다)에 대하여 배관의 유지관리상 필요한 간격을 보유할 것

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준의 이송취급소 배관 설치기준 가운데 해상설치 기준으로, 요지는 파도와 선박으로부터 배관을 지키는 것이다.

• 지지물 — 바다 위 배관이 무너지지 않도록 지진·풍압·파도를 견디는 구조로 받친다.
• 해면과의 공간 확보 — 지나가는 선박이 배관에 부딪히지 않도록 해면과 충분히 띄운다.
• 보호설비 — 그래도 선박이 충돌할 우려가 있으면 견고하고 내구력 있는 보호설비를 덧댄다.
• 다른 공작물과의 간격 — 점검·보수를 할 수 있도록 유지관리상 필요한 간격을 둔다(배관 자신의 지지물은 제외).

혼동 주의: 해저설치(바다 밑에 두는 배관)는 별도 기준이므로 해상설치 기준과 섞지 않는다.

(1) 저장창고의 외벽으로부터 2[m] 이상 떨어질 것. 다만 그 간격은 해당 옥내저장소 공지 너비의 1/5을 초과할 수 없다.

(2) 저장창고의 처마높이 이상

(3) 두께 15[cm] 이상의 철근콘크리트조·철골철근콘크리트조 또는 두께 20[cm] 이상의 보강콘크리트블록조

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 5의 지정과산화물 옥내저장소 기준이다. 담과 토제는 폭발이 났을 때 폭풍압과 파편을 막는 방호벽 역할을 한다.

• 간격 — 저장창고 외벽에서 2 m 이상 띄우되, 너무 멀면 막는 효과가 떨어지므로 공지 너비의 1/5을 넘지 못한다.
• 높이 — 폭풍압이 담을 넘지 않도록 저장창고의 처마높이 이상으로 한다.
• 재질·두께 — 철근콘크리트조·철골철근콘크리트조는 15 cm 이상, 보강콘크리트블록조는 20 cm 이상으로 한다.

혼동 주의: 저장창고 외벽 자체는 철근콘크리트조 20 cm 이상·보강콘크리트블록조 30 cm 이상이다. 토제는 경사면의 경사도를 60도 미만으로 한다.

(1) 제1석유류(비수용성)

(2) 벤젠 고리의 탄소 1개에 메틸기(-CH3)가 결합한 구조 — $C_6H_5CH_3$

(3) 200[L]

[해설]

벤젠($C_6H_6$)의 수소 하나를 메틸기로 바꾼 물질은 톨루엔($C_6H_5CH_3$)이다.

구조식은 정육각형 벤젠 고리(탄소 6개가 이중결합과 단일결합을 번갈아 이룬 형태)를 그리고, 그 가운데 한 탄소에 $CH_3$를 이어 붙이면 된다. 고리에 붙는 자리가 하나뿐이라 이성질체는 없다.

톨루엔은 제4류 위험물이며 인화점이 4[℃]로 21[℃]보다 낮으므로 제1석유류에 들고, 물에 녹지 않으므로 비수용성이다. 제1석유류 비수용성의 지정수량은 200[L]이며 위험등급은 Ⅱ다.

비중이 0.87로 물보다 가볍고 증기비중은 $\dfrac{92}{29} = 3.17$로 공기보다 무거워 증기가 낮은 곳에 깔린다. 벤젠과 성상이 비슷하지만 인화점(벤젠 -11[℃])과 독성(벤젠이 더 강함)에서 갈린다는 점을 함께 정리해 두면 좋다.

① 30
② 120
③ 55
④ 30
⑤ 90

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1 비고에 나오는 정의로, 걸쭉해서 눈으로 가리기 어려운 물질이 액체인지 고체인지를 흐름 시험으로 판정한다.

• 시험관 — 안지름 30[mm], 높이 120[mm]의 원통형 유리관이다.
• 시료 높이 — 시료를 55[mm]까지 채운다.
• 판정 — 시험관을 수평으로 눕혀 액면 끝이 30[mm] 이동하는 시간이 90초 이내이면 액상이다.

외우는 요령: 안지름과 이동거리가 똑같이 30[mm]이니 "30-120-55-30-90" 순서로 묶어 읽는다.

(1) $2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2$

(2) $2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2$

[해설]

제1류 위험물 중 분자량 78인 물질은 과산화나트륨(Na₂O₂)으로, 무기과산화물(알칼리금속의 과산화물)이다.
23 × 2 + 16 × 2 = 78

물과 반응하면 수산화나트륨과 산소가 생기며 많은 열을 낸다.
2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂

이산화탄소와 반응하면 탄산나트륨과 산소가 생긴다.
2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂

두 반응 모두 산소를 내므로 주수소화와 이산화탄소 소화가 금지되고, 마른모래 등으로 덮어 끈다. 혼동 주의: 산(염산 등)과 반응하면 산소가 아니라 과산화수소가 생긴다.

(1) ① 2.1
② 1.05
③ 1.9

(2) IG-100 : N2 100[%] / IG-55 : N2 50[%], Ar 50[%] / IG-541 : N2 52[%], Ar 40[%], CO2 8[%]

[해설]

(1) 이산화탄소 저장방식은 저장용기의 충전 조건으로 갈린다. 고압식은 상온(20[℃] 안팎)에서 액화해 두는 것이라 압력이 높고, 저압식은 -18[℃] 이하로 냉각해 두는 것이라 압력이 낮다. 그래서 분사헤드 방사압력도 고압식 2.1[MPa] 이상, 저압식 1.05[MPa] 이상으로 달리 정한다(저압식이 정확히 절반이다).

불활성가스 계열(IG-100, IG-55, IG-541)은 액화하지 않고 고압 기체 상태로 저장하므로 방사압력이 1.9[MPa] 이상으로 따로 정해져 있다.

(2) IG 계열의 번호는 질소·아르곤·이산화탄소의 조성비를 십의 자리로 반올림해 늘어놓은 것이다. 이 규칙만 알면 조성을 외우지 않고도 되짚을 수 있다.

IG-541에서 이산화탄소 8[%]는 반올림하면 10이 아니라 1이 되는데, 이는 백분율의 첫 자리를 딴 것으로 보면 된다. 세 약제 모두 자연계에 있는 기체만 쓰기 때문에 오존층을 파괴하지 않고 지구온난화지수도 낮다는 것이 채택 이유다.

$D = 51.1\sqrt[3]{N}$

D : 안전거리[m]

N : 해당 제조소에서 취급하는 하이드록실아민등의 지정수량의 배수

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4는 하이드록실아민등을 취급하는 제조소의 안전거리를 취급량에 따라 늘어나는 식으로 정한다.
D = 51.1 × ∛N

• D는 보호대상물까지 확보해야 하는 안전거리이며 단위는 m다.
• N은 해당 제조소에서 취급하는 하이드록실아민등의 지정수량의 배수로, 단위가 없는 수다.

거리는 배수 자체가 아니라 배수의 세제곱근에 비례한다. 혼동 주의: N에 취급량(kg)을 그대로 넣으면 틀린다.

① 화기엄금
② 화기엄금, 충격주의

③ 화기주의
④ 화기주의, 물기엄금

⑤ 화기주의
⑥ 화기주의

⑦ 해당 없음
⑧ 가연물접촉주의

⑨ 해당 없음
⑩ 화기·충격주의, 가연물접촉주의

[해설]

제조소 게시판과 운반용기의 주의사항은 서로 다른 기준이다. 게시판은 유별·성질별로 "화기엄금·화기주의·물기엄금" 셋 가운데 하나만 걸고, 운반용기는 위험성을 낱낱이 적으므로 항목이 더 많고 종류도 다르다. 표시할 것이 없는 유별이 있다는 점도 게시판 쪽의 특징이다.

먼저 다섯 위험물의 유별을 가려야 한다.

· 제5류는 분자 안에 산소를 품어 스스로 타는 데다 충격에 민감하다. 게시판은 화기엄금, 운반용기는 화기엄금에 충격주의가 더 붙는다.

· 제2류는 원칙이 화기주의(인화성 고체만 화기엄금)이고, 그 가운데 물과 반응해 수소를 내는 철분·금속분·마그네슘만 운반용기에 물기엄금이 더 붙는다. 적린은 여기에 들지 않으므로 화기주의 하나로 끝난다.

· 제6류와 제1류 중 그 밖의 것은 게시판에 걸 주의사항이 없어 "해당 없음"이다. 그러나 운반용기에는 반드시 표시가 붙는다. 제6류는 가연물접촉주의, 제1류 그 밖의 것은 화기·충격주의와 가연물접촉주의다(제1류 중 알칼리금속의 과산화물이라면 여기에 물기엄금이 더 붙는다).

⑩을 "화기주의, 충격주의, 가연물접촉주의"로 실은 판본이 있으나, 법령이 정한 표기는 화기주의와 충격주의를 가운뎃점으로 묶은 "화기·충격주의"다. 제2류의 "화기주의"와는 다른 항목이므로 그대로 옮겨 적어야 한다.

(1) 절연저항계, 접지저항측정기(최소눈금 0.1[Ω] 이하)

(2) ① 허위, 그 밖의 부정한 방법으로 지정을 받은 때
② 다른 사람에게 지정서를 대여한 때

(3) 25개

(4) 30개

(5) ① 그 사유가 있는 날부터 14일 이내
② 소방청장

(6) ① 4회
② 4회
③ 2회

(7) 지정수량의 20배 이하를 저장하는 저장소인 경우

[해설]

안전관리대행기관의 지정기준·업무수행·지정취소는 위험물안전관리법 시행규칙(별표 22 포함)에 정해져 있다.

• 장비는 절연저항계와 최소눈금 0.1 Ω 이하의 접지저항측정기를 갖춰야 한다(가스농도측정기·정전기 전위측정기 등도 해당).
• 지정취소 사유로는 허위·부정한 방법으로 지정을 받은 때와 다른 사람에게 지정서를 대여한 때가 반드시 취소해야 하는 경우다.
• 대행기관 기술인력 1인이 안전관리자로 중복 지정될 수 있는 제조소등은 25개 이하다.
• 동일인이 설치한 옥외탱크저장소는 1인의 안전관리자를 30개 이하까지 중복 선임할 수 있다.
• 영업소 소재지·법인명칭·대표자를 바꾸면 그 사유가 있는 날부터 14일 이내에 소방청장에게 신고한다.
• 기술인력이 취급작업에 참여하지 않으면 점검·감독을 제조소와 일반취급소는 월 4회, 저장소는 월 2회 이상 한다.
• 지정수량의 20배 이하를 저장하는 저장소는 위험이 작아 안전관리원을 지정하지 않아도 된다.

혼동 주의: 25개는 대행기관 기술인력의 중복지정 상한이고, 30개는 동일인 설치 옥외탱크저장소의 중복선임 상한이라 근거 조문이 다르다.

(1) 비중이 1.49 이상일 것

(2) $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$

(3) $BrF_3$, $BrF_5$, $IF_5$

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제6류 위험물 기준이다. 크산토프로테인 반응(단백질이 진한 질산에 닿아 노랗게 변하는 반응)을 하는 물질은 질산이며, 비중 1.49 이상인 것만 위험물이다.

하이드라진과 반응해 물과 질소를 만드는 물질은 과산화수소이며, 과산화수소 자신은 물과 산소로 분해된다.
2H₂O₂ + N₂H₄ → 4H₂O + N₂
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

할로젠간화합물은 서로 다른 할로젠 원소끼리 결합한 화합물로 BrF₃, BrF₅, IF₅ 등이 있다. 혼동 주의: 과산화수소는 농도 36[wt%] 이상인 것만 위험물이고, 과염소산에는 별도의 농도·비중 조건이 없다.

① 안전관리자로 선임된 자

② 탱크시험자의 기술인력으로 종사하는 자

③ 위험물운반자로 종사하는 자

④ 위험물운송자로 종사하는 자

[해설]

위험물안전관리법 시행령은 자격·등록을 바탕으로 위험물 업무에 종사하는 사람을 안전교육대상자로 정한다.

• 안전관리자로 선임된 자는 제조소등의 위험물 취급을 총괄하는 사람이다.
• 탱크시험자의 기술인력으로 종사하는 자는 탱크의 안전성능을 검사하는 사람이다.
• 위험물운반자로 종사하는 자는 운반용기에 담은 위험물을 차량으로 나르는 사람이다.
• 위험물운송자로 종사하는 자는 이동탱크저장소로 위험물을 나르는 사람이다.

혼동 주의: 위험물운반자는 법 개정으로 새로 추가된 항목이라 옛 자료에는 세 가지만 실린 경우가 있다. 운반은 용기에 담아, 운송은 이동탱크저장소로 나른다고 구분한다.

250[L]

[해설]

위험물의 1소요단위는 지정수량의 10배이고, 마른모래는 삽 1개를 포함한 50[L]가 능력단위 0.5다(위험물안전관리법 시행규칙 별표 17). 지정수량은 칼륨 10[kg], 인화칼슘 300[kg]이다.

소요단위 = 50 / (10 × 10) + 6,000 / (300 × 10)
= 0.5 + 2 = 2.5
마른모래 = 50[L] × 2.5 / 0.5 = 250[L]

칼륨과 인화칼슘은 물과 격렬히 반응하는 금수성 물질이다. 그래서 주수소화를 할 수 없고, 마른모래 같은 건조사로 덮어 끈다.

(1) $Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3$

(2) 위험등급 Ⅲ

[해설]

적갈색 분말·융점 1,600℃·지정수량 300 kg인 금수성 제3류 위험물은 금속의 인화물인 인화칼슘(Ca₃P₂)이다.

물과 만나면 수산화칼슘과 맹독성·가연성 기체인 포스핀(PH₃)이 생긴다.
Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃

제3류의 위험등급은 지정수량으로 갈려 10 kg·20 kg은 Ⅰ, 50 kg은 Ⅱ, 그 밖의 것은 Ⅲ이다. 인화칼슘은 300 kg이므로 위험등급 Ⅲ이다.

혼동 주의: 포스핀이 생기므로 주수소화는 금지하고 마른모래로 덮어 끈다.

(1) $\mathrm{4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3}$

(2) $\mathrm{2Al + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2}$

(3) $\mathrm{2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2}$

(4) $\mathrm{2Al + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2}$

[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 금속분이다. 산소와 반응하면 산화알루미늄이 되고, 물·산·알칼리와 반응하면 모두 수소를 낸다.

산소와 반응하면 큰 산화열을 내며 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

물과 반응하면 수산화알루미늄과 수소가 생기므로 물을 뿌려 끄면 오히려 위험하다.
2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂

염산과 반응하면 염화알루미늄과 수소가 생긴다.
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

알루미늄은 산과 알칼리 모두에 녹는 양쪽성 금속이어서 수산화나트륨 수용액과도 반응해 알루민산나트륨과 수소를 만든다.
2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

외우는 요령: 수소가 나오는 세 식은 모두 알루미늄 2몰당 수소 3몰이다. 알칼리와의 반응식에는 물(H₂O)을 빠뜨리지 않는다.

(1) 제6류 위험물

(2) 폭발력이 위로 방출될 정도의 가벼운 불연재료

(3) 망입유리

(4) ① 위험물이 스며들지 못하는 재료를 사용할 것
② 적당한 경사를 두어 그 최저부에 집유설비를 할 것

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4의 제조소 건축물 구조 기준에서 나오는 문항이다.

• 제6류 위험물은 강한 산화성 액체라 바닥·벽을 부식시키므로, 스며들 우려가 있는 부분을 아스팔트 등 부식되지 않는 재료로 피복한다.
• 지붕을 폭발력이 위로 방출될 정도의 가벼운 불연재료로 덮으면 폭발 압력이 벽 대신 위로 빠진다.
• 망입유리는 유리 속에 철망을 넣은 것으로, 깨져도 파편이 흩어지지 않고 화염 확산을 늦춘다.
• 액체 위험물 바닥은 위험물이 스며들지 못하는 재료로 하여 땅속 누출을 막는다.
• 바닥에는 적당한 경사를 두고 최저부에 집유설비를 두어 흘린 위험물을 한곳에 모은다.

외우는 요령: 바닥 기준은 '스며들지 않게, 경사 따라 모이게' 두 가지가 한 쌍이라 둘 다 써야 한다.

① 제6류 위험물의 옥외탱크저장소인 경우

② 탱크에 저항이 5[Ω] 이하인 접지시설을 설치한 경우

③ 인근 피뢰설비의 보호범위에 들어가는 등 주위의 상황에 따라 안전상 지장이 없는 경우

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6에 따라 지정수량 10배 이상을 저장하는 옥외탱크저장소에는 피뢰침을 세운다. 다만 낙뢰로 불이 날 위험이 없거나 그 위험이 이미 해소된 경우에는 세우지 않아도 된다.

• 제6류 위험물 — 산화성 액체로 그 자체는 타지 않으므로 낙뢰로 발화할 우려가 적다.
• 접지시설 — 탱크에 저항 5[Ω] 이하인 접지를 하면 낙뢰전류가 땅으로 빠져나가 방전불꽃이 생기지 않는다.
• 인근 피뢰설비의 보호범위 — 주변 피뢰설비가 보호하는 범위 안에 탱크가 들어가면 이미 보호를 받고 있는 것이다.

외우는 요령: 접지저항 5[Ω]이라는 수치가 채점 포인트이므로 빠뜨리지 않는다.

(1) $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O$

(2) $NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4$

[해설]

분말소화약제는 같은 약제라도 온도에 따라 분해 단계가 달라지므로, 문제에 주어진 온도가 어느 단계인지부터 가린다.

제1종의 주성분인 탄산수소나트륨(NaHCO₃)은 270[℃]에서 1차 열분해해 탄산나트륨·이산화탄소·물로 나뉜다.
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

제3종의 주성분인 제일인산암모늄(NH₄H₂PO₄)은 190[℃]에서 암모니아가 빠져나가고 오르토인산이 남는다.
NH₄H₂PO₄ → NH₃ + H₃PO₄

혼동 주의: 제1종은 850[℃]에서 Na₂O까지, 제3종은 215[℃]에서 피로인산을 거쳐 300[℃]에서 메타인산까지 분해되므로 온도별 반응식을 섞어 쓰지 않는다.

31.91[mL]

[해설]

섞어도 질량은 보존되지만 부피는 보존되지 않는다. 그래서 질량을 먼저 더하고, 혼합액의 비중으로 부피를 구한다.

비중 0.94는 밀도 0.94[g/mL]와 같으므로 부피는 질량을 비중으로 나눈 값이다.
W = 10 + 20 = 30[g]
V = W ÷ S = 30 ÷ 0.94 = 31.91[mL]

혼동 주의: 알코올과 물의 부피를 따로 구해 더하면 안 된다. 두 액체를 섞으면 수소결합 때문에 부피가 줄어든다.

(1) $\mathrm{CH_3COC_2H_5}$ / 제1석유류 / 비수용성

(2) $\mathrm{C_6H_5NH_2}$ / 제3석유류 / 비수용성

(3) $\mathrm{C_6H_5Cl}$ / 제2석유류 / 비수용성

(4) $\mathrm{C_6H_{12}}$ / 제1석유류 / 비수용성

(5) $\mathrm{C_5H_5N}$ / 제1석유류 / 수용성

[해설]

제4류 위험물의 품명은 인화점으로 정한다. 21[℃] 미만은 제1석유류, 21~70[℃] 미만은 제2석유류, 70~200[℃] 미만은 제3석유류이며, 수용성 여부는 세부기준의 시험 결과로 가린다.

• 메틸에틸케톤(CH₃COC₂H₅)은 인화점이 약 -1[℃]인 제1석유류이고, 법령상 비수용성이다.
• 아닐린(C₆H₅NH₂)은 인화점이 약 75[℃]인 제3석유류이며 비수용성이다.
• 클로로벤젠(C₆H₅Cl)은 인화점이 약 32[℃]인 제2석유류이며 비수용성이다.
• 사이클로헥세인(C₆H₁₂)은 인화점이 약 -20[℃]인 제1석유류이며 비수용성이다.
• 피리딘(C₅H₅N)은 인화점이 약 20[℃]인 제1석유류이고, 수용성이다.

혼동 주의: 메틸에틸케톤은 물에 어느 정도 녹지만 법령상 비수용성이다. 질소를 가진 물질 가운데 피리딘은 수용성, 아닐린은 비수용성으로 갈린다.