① 탱크용량을 초과하는 위험물이 주입될 때 자동으로 그 주입구를 폐쇄하거나 위험물의 공급을 자동으로 차단하는 방법

② 탱크용량의 90%가 찰 때 경보음을 울리는 방법

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 8이 정한 지하탱크저장소의 과충전방지장치 기준이다. 지하저장탱크는 땅에 묻혀 있어 액면을 눈으로 확인할 수 없고, 넘친 위험물이 지하에서 새면 회수도 어렵다. 그래서 주입 단계에서 넘침을 막는 장치를 반드시 두게 한다.

두 방법은 성격이 다르다.

· ①은 설비가 스스로 멈추는 방식이다. 주입구를 닫거나 공급을 끊어 사람의 개입 없이 과충전을 차단한다.

· ②는 사람에게 알리는 방식이다. 90%라는 여유를 둔 이유는 경보를 듣고 밸브를 잠글 때까지 걸리는 시간과, 주입을 멈춘 뒤에도 배관에 남아 흘러드는 양을 감당하기 위해서다. 가득 찬 뒤에 울리는 경보는 의미가 없다.

① 고정식 포소화설비

② 물분무포소화설비

③ 이동식 이외의 불활성가스소화설비(또는 이동식 이외의 할로젠화합물소화설비)

[해설]

① 소화난이도등급 I 인지부터 확인

경유는 제4류 위험물 중 제2석유류(비수용성)로 지정수량이 1,000L이다.

$\dfrac{120{,}000\ \mathrm{L}}{1{,}000\ \mathrm{L}} = 120\ \text{배}$

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에서 옥외탱크저장소가 소화난이도등급 I 이 되는 경우 중에 '지중탱크 또는 해상탱크로서 지정수량의 100배 이상인 것'이 있다. 120배이므로 여기에 해당한다.

② 해상탱크에 설치하는 소화설비

같은 별표에서 지중탱크·해상탱크인 옥외탱크저장소에 요구하는 설비는 고정식 포소화설비, 물분무포소화설비, 그리고 이동식 이외의 불활성가스소화설비 또는 이동식 이외의 할로젠화합물소화설비다. 해상탱크는 물 위에 떠 있어 소방대가 접근하기 어렵기 때문에 사람이 들고 쓰는 이동식은 인정되지 않고 고정식 설비만 인정된다.

두 번째 설비는 법령 원문이 '물분무포소화설비'다. 일부 교재에 '물분무소화설비'로 실려 있으나 오기이므로 답안에는 '포'를 빠뜨리지 않아야 한다.

③ 조건 확인

저장량이 12,000L(12배)라면 지정수량 100배에 못 미쳐 소화난이도등급 I 에 해당하지 않는다. 이 문제에서 위 소화설비 조합이 답이 되려면 저장량이 120,000L여야 한다.

㉮ ㉠, ㉡, ㉥ ($\mathrm{K_2O_2}$, $\mathrm{H_2O_2}$, $\mathrm{CH_3CHO}$)

㉯ ㉠, ㉣, ㉨ ($\mathrm{K_2O_2}$, $\mathrm{K}$, $\mathrm{Mg}$)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 운반기준이다. 두 피복은 막으려는 것이 다르다 — 차광성 피복은 빛(분해·발화)을, 방수성 피복은 물(반응)을 막는다.

· 차광성이 있는 피복 : 제1류 위험물, 제3류 위험물 중 자연발화성 물질, 제4류 위험물 중 특수인화물, 제5류 위험물, 제6류 위험물

· 방수성이 있는 피복 : 제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물, 제2류 위험물 중 철분·금속분·마그네슘, 제3류 위험물 중 금수성 물질

보기를 하나씩 판정하면 다음과 같다.

걸리기 쉬운 곳을 짚어 둔다.

· ㉠ 과산화칼륨은 두 피복이 모두 필요하다. 제1류이면서 알칼리금속의 과산화물이기 때문이다. 한쪽에만 적으면 감점된다.

· ㉤ 오황화인은 제2류이지만 방수성 피복 대상은 철분·금속분·마그네슘뿐이므로 해당하지 않는다.

· ㉧ 나이트로벤젠은 이름에 '나이트로'가 붙어 제5류로 착각하기 쉽지만 제4류 제3석유류다.

· 제4류 중 차광이 필요한 것은 특수인화물뿐이므로, 아세톤·아세트산·아닐린은 모두 빠진다.

(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.

㉮ $\mathrm{CH_3-CH_2-O-CH_2-CH_3}$ — 산소 원자를 사이에 두고 에틸기 두 개가 결합하며, 각 탄소의 남은 결합자리는 모두 수소로 채워진다.

㉯ 인화점 -40℃, 비점 34℃

㉰ 생성물질 : 과산화물 / 검출방법 : 10% 아이오딘화칼륨(KI) 용액을 넣었을 때 황색으로 변하면 과산화물이 있는 것이다.

㉱ 5m 이상

[해설]

① 구조식

시성식은 $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$, 분자식은 $\mathrm{C_4H_{10}O}$다.

② 특수인화물 요건과의 관계

특수인화물은 1기압에서 발화점이 100℃ 이하이거나, 인화점이 -20℃ 이하이면서 비점이 40℃ 이하인 것이다. 다이에틸에터는 인화점 -40℃, 비점 34℃로 두 번째 요건을 충족한다. 지정수량은 50L, 연소범위는 약 1.9~48%로 넓다.

③ 과산화물

공기·햇빛에 오래 노출되면 폭발성 과산화물이 생긴다. 다루는 방법을 세트로 정리해 둔다.

· 검출 : 10% 아이오딘화칼륨(KI) 용액 → 황색으로 변하면 과산화물이 있다.

· 제거 : 황산제일철($\mathrm{FeSO_4}$) 또는 환원철

· 생성 방지 : 40메시 구리망을 넣어 둔다.

· 보관 : 갈색병에 담아 밀전하고 냉암소에 저장한다.

④ 보유공지

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

위험물안전관리법 시행규칙 별표 5의 옥내저장소 보유공지 기준에서 지정수량의 50배 초과 200배 이하이고 벽·기둥 및 바닥이 내화구조인 건축물이면 5m 이상이다.

51배는 50배를 갓 넘긴 값이어서 한 칸 아래(3m)로 잘못 읽기 쉬우니 경계값을 정확히 따져야 한다.

㉮ 탄화칼슘

· 물과의 반응 : $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$

· 발생가스의 연소 : $\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O}$

㉯ 탄화알루미늄

· 물과의 반응 : $\mathrm{Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4}$

· 발생가스의 연소 : $\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$

[해설]

둘 다 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물(지정수량 300kg)로, 금수성 물질이다. 물과 만나면 금속은 수산화물이 되고 탄소는 탄화수소 가스가 되어 빠져나간다.

① 탄화칼슘(카바이드)

물과 반응해 수산화칼슘과 아세틸렌($\mathrm{C_2H_2}$)을 낸다. 아세틸렌은 연소범위가 2.5~81%로 대단히 넓어 위험하다. 연소식은 탄소 2개·수소 2개를 맞추기 위해 계수 2를 붙이면 산소 5몰이 필요하다.

아세틸렌은 구리·은·수은과 만나면 폭발성 아세틸라이드를 만들므로, 탄화칼슘을 다루는 설비에는 구리 함유량 70% 이상의 합금을 쓸 수 없다. 저장 시에는 질소 등 불연성 가스를 봉입한다.

② 탄화알루미늄

물과 반응해 수산화알루미늄과 메테인($\mathrm{CH_4}$)을 낸다. 알루미늄 4개를 맞추려면 물 12몰이 필요하고 메테인은 3몰이 나온다.

어느 쪽이든 물·이산화탄소로는 소화할 수 없고 마른모래 등으로 질식소화한다.

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

㉯ $\mathrm{4HNO_3 \rightarrow 2H_2O + 4NO_2 + O_2}$

㉰ $\mathrm{BrF_3}$, $\mathrm{BrF_5}$, $\mathrm{IF_5}$

[해설]

제6류 위험물은 과염소산·과산화수소·질산·할로젠간화합물이며 지정수량은 모두 300kg이다. 자신은 불연성이지만 산소를 내주어 다른 물질의 연소를 돕는 산화성 액체다.

㉮ 과산화수소

상온에서도 서서히 분해해 물과 산소가 된다. 이산화망가니즈($\mathrm{MnO_2}$) 같은 정촉매가 있으면 분해가 급격해진다. 그래서 분해를 늦추기 위해 인산·요산 등의 안정제를 넣고, 발생한 산소가 빠져나갈 수 있도록 구멍 뚫린 마개를 쓴다(밀봉하면 내압으로 용기가 파열된다). 농도 36 중량% 이상인 것만 위험물이다.

㉯ 질산

직사광선을 받으면 분해해 갈색의 이산화질소($\mathrm{NO_2}$)를 낸다. 갈색병에 담고 운반 시 차광성 피복으로 가리는 이유가 이것이다. 비중 1.49 이상인 것만 위험물로 본다. 원자 수를 맞추면 수소 4, 질소 4, 산소 12로 좌우가 균형을 이룬다.

㉰ 할로젠간화합물

서로 다른 할로젠 원소끼리 결합한 화합물로, $\mathrm{BrF_3}$(삼플루오린화브로민), $\mathrm{BrF_5}$(오플루오린화브로민), $\mathrm{IF_5}$(오플루오린화아이오딘) 외에 $\mathrm{ICl}$, $\mathrm{IBr}$ 등도 여기에 해당한다. 3가지를 묻고 있으므로 이 중 어느 것이든 3개를 쓰면 된다.

① 지정수량의 10배 이상의 위험물을 취급하는 제조소

② 지정수량의 100배 이상의 위험물을 저장하는 옥외저장소

③ 지정수량의 150배 이상의 위험물을 저장하는 옥내저장소

④ 지정수량의 200배 이상의 위험물을 저장하는 옥외탱크저장소

⑤ 암반탱크저장소

[해설]

위험물안전관리법 시행령 제15조가 정한 예방규정 작성 대상은 모두 7가지이며, 그중 5가지만 쓰면 된다. 나머지 2가지는 다음과 같다.

· 이송취급소 — 수량과 관계없이 전부 대상이다.

· 지정수량의 10배 이상의 위험물을 취급하는 일반취급소 — 다만 제4류 위험물(특수인화물 제외)만을 지정수량 50배 이하로 취급하는 일반취급소로서 보일러·버너 등으로 위험물을 소비하는 장치로만 이루어진 것, 또는 위험물을 용기에 옮겨 담거나 차량에 고정된 탱크에 주입하는 것은 제외한다.

배수를 외우는 요령은 다음과 같다.

위험물을 직접 다루는 제조소·일반취급소가 기준이 가장 낮고(10배), 그냥 쌓아 두기만 하는 저장소는 기준이 높다. 옥내저장소·옥외탱크저장소보다 옥외저장소의 배수가 낮은 이유는 옥외저장소에 쌓을 수 있는 위험물의 종류 자체가 제한되어 있기 때문이다.

한편 옥내탱크저장소·지하탱크저장소·간이탱크저장소·이동탱크저장소·판매취급소는 예방규정 대상이 아니다.

㉮ 비점 이하

㉯ 40℃ 이하

㉰ 15℃ 이하

㉱ 15℃ 이하

㉲ 15℃ 이하

㉳ 40℃ 이하

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 저장기준이다. 탱크 종류를 하나씩 외우기보다 압력탱크인가 / 이동탱크인가 두 축으로 끊어 보면 값이 정리된다.

· 압력탱크가 아닌 탱크는 증기압을 견디지 못하므로 온도를 낮게(15℃ 이하) 눌러야 한다. 아세트알데하이드는 비점이 21℃에 불과해 상온에서도 끓기 시작하기 때문이다.

· 압력탱크는 발생한 증기압을 탱크가 감당하므로 40℃까지 허용된다. 옥외·옥내·지하 어느 쪽이든 값은 같다.

· 이동저장탱크는 보냉장치의 유무로만 갈린다. 보냉장치가 있으면 끓지 않게만 유지하면 되므로 '비점 이하', 없으면 40℃ 이하다.

참고로 아세트알데하이드등을 취급하는 설비에는 구리·마그네슘·은·수은 또는 이들의 합금을 쓸 수 없다. 폭발성 화합물을 만들기 때문이다.

① 배출장소의 용적 : $V = 8 \times 6 \times 4 = 192\ \mathrm{m^3}$

② 배출능력 : $192 \times 20 = 3{,}840\ \mathrm{m^3/h}$

답 : 3,840$\mathrm{m^3/h}$ 이상

[해설]

제조소의 배출설비는 원칙적으로 국소방식으로 하고, 그 배출능력은 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상으로 정해져 있다.

① 배출장소의 용적

$V = 8 \times 6 \times 4 = 192\ \mathrm{m^3}$

② 배출능력

$192 \times 20 =$ 3,840$\ \mathrm{m^3/h}$ 이상

③ 전역방식과 헷갈리지 않기

위험물을 취급하는 설비가 배관이음 등으로만 되어 있거나 건축물의 구조·작업장소의 분포상 국소방식이 적당하지 않은 경우에는 전역방식을 쓸 수 있고, 이때의 배출능력은 용적이 아니라 바닥면적 1$\mathrm{m^2}$당 18$\mathrm{m^3/h}$ 이상으로 계산한다. 같은 방을 전역방식으로 보면 $8 \times 6 \times 18 = 864\ \mathrm{m^3/h}$가 되어 값이 크게 달라진다. 높이를 쓰느냐(국소방식) 바닥면적만 쓰느냐(전역방식)로 구분하면 되고, 국소인지 전역인지부터 확인하는 것이 이 유형의 첫 단추다.

배출설비는 배풍기·배출덕트·후드 등을 이용해 강제로 배출하는 방식으로 하며, 급기구는 높은 곳에, 배출구는 지상 2m 이상으로서 연소 우려가 없는 장소에 설치한다.

㉮ $\mathrm{KClO_4}$

㉯ $\mathrm{KClO_4 \rightarrow KCl + 2O_2}$

㉰ 화기·충격주의, 가연물접촉주의

[해설]

① 물질 특정

지정수량이 50kg인 제1류 위험물은 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물이다. 이 가운데 분자량이 138.5인 것은 과염소산칼륨($\mathrm{KClO_4}$)이다.

$39 + 35.5 + 16 \times 4 = 138.5$

비중 2.52, 융점 400℃도 과염소산칼륨의 물성과 맞는다. 무색무취의 결정으로 물에 잘 녹지 않는다.

② 분해반응

약 400℃에서 서서히 분해가 시작되어 610℃ 부근에서 완전히 분해하며, 염화칼륨과 산소로 갈라진다.

$\mathrm{KClO_4 \rightarrow KCl + 2O_2}$

제1류 위험물이 산화성 고체로 분류되는 이유가 여기에 있다 — 자신은 타지 않지만 분해하면서 산소를 내놓아 옆에 있는 가연물을 태운다.

③ 운반용기 외부 표시

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 운반용기 표시기준에서 제1류 위험물의 주의사항은 두 갈래다.

· 알칼리금속의 과산화물 : 화기·충격주의, 가연물접촉주의, 물기엄금

· 그 밖의 제1류 위험물 : 화기·충격주의, 가연물접촉주의

과염소산칼륨은 알칼리금속의 과산화물이 아니므로 물기엄금은 붙지 않는다. 알칼리금속 과산화물($\mathrm{K_2O_2}$, $\mathrm{Na_2O_2}$ 등)만 물과 반응해 산소를 내기 때문에 물기엄금이 추가된다.

2,437.5[kg]

[해설]

① 방호공간 $1\,\mathrm{m^3}$당 소화약제량 Q

$Q = X - Y \times \dfrac{a}{A}$

여기서 $a$는 방호대상물 주위에 실제로 설치된 고정된 벽의 면적[$\mathrm{m^2}$], $A$는 방호공간 전체 둘레의 면적[$\mathrm{m^2}$]이다. 벽으로 막힌 비율이 높을수록 약제가 덜 새므로 $a/A$가 클수록 Q가 작아지는 구조다.

소화약제별 $X$·$Y$ 값은 할론 2402가 5.2·3.9, 할론 1211이 4.4·3.3, 할론 1301이 4.0·3.0이다.

$Q = 4.0 - 3.0 \times \dfrac{50}{200} = 4.0 - 0.75 = 3.25\,\mathrm{kg/m^3}$

② 소화약제 저장량

국소방출방식 할로젠화합물소화설비의 저장량은 위 $Q$에 방호공간의 체적과 위험물별 계수, 그리고 약제별 배수를 곱해 구한다. 배수는 할론 2402·할론 1211이 1.1, 할론 1301이 1.25다. 휘발유의 계수는 1.0이다.

$W = 600 \times 3.25 \times 1.0 \times 1.25 = \mathbf{2{,}437.5}\,\mathrm{kg}$

근거는 위험물안전관리에 관한 세부기준의 할로젠화합물소화설비 기준이다. 계수 1.25를 빠뜨리면 1,950[kg]이 되어 틀린 답이 된다. 또 $a$와 $A$를 뒤바꾸지 않도록 주의한다. 분자가 고정된 벽의 면적(50), 분모가 전체 둘레면적(200)이며, 거꾸로 대입하면 Q가 음수가 되어 답이 성립하지 않는다.

(1) 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 40[℃] 미만인 고체

(2) 제조소의 게시판 : 화기엄금 / 운반용기의 외부 : 화기엄금

(3) 제4류 위험물

[해설]

(1) 정의

제2류 위험물(가연성 고체) 중 「인화성 고체」는 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 40[℃] 미만인 고체를 말한다. 지정수량은 1,000[kg]이다. 고체이지만 상온 부근에서 증기를 내어 불이 붙는다는 점에서 제4류에 가까운 성질을 갖는다.

(2) 주의사항은 제조소 게시판·운반용기 모두 「화기엄금」

제2류 위험물의 주의사항 표시는 세 갈래로 갈린다.

· 인화성 고체 : 게시판 화기엄금 / 운반용기 화기엄금

· 철분·금속분·마그네슘 : 게시판 화기주의 / 운반용기 화기주의 및 물기엄금

· 그 밖의 것(황화인·적린·황 등) : 게시판 화기주의 / 운반용기 화기주의

즉 인화성 고체만 「화기엄금」이고 나머지 제2류는 「화기주의」다. 상온에서도 증기를 내어 불이 붙으므로 '주의'가 아니라 '엄금'이며, 제4류 위험물의 주의사항이 화기엄금인 것과 같은 이유다. 게시판은 적색바탕에 백색문자로 표시한다.

(3) 함께 저장할 수 있는 유별

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18은 유별이 다른 위험물을 같은 저장소에 저장하지 못하게 하면서, 옥내저장소·옥외저장소에서 유별로 모아 쌓고 서로 1[m] 이상의 간격을 두는 경우에 한해 다음 조합을 허용한다.

· 제1류(알칼리금속의 과산화물 등 제외)와 제5류

· 제1류와 제6류

· 제1류와 제3류 중 자연발화성 물질(황린 등)

· 제2류 중 인화성 고체와 제4류

· 제3류 중 알킬알루미늄등과 제4류(알킬알루미늄 또는 알킬리튬을 함유한 것)

· 제4류 중 유기과산화물과 제5류 중 유기과산화물

인화성 고체가 등장하는 조합은 제4류 하나뿐이다. 인화성 고체는 고체 형태일 뿐 성질이 인화성 액체와 다르지 않아 함께 두어도 서로의 위험을 새로 키우지 않기 때문이다.

약 562.74 L

[해설]

① 분해반응식

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

나이트로글리세린 4몰이 분해하면 기체가 $12 + 10 + 6 + 1 = 29$몰 생긴다. 200℃는 물의 비점보다 훨씬 높으므로 물도 수증기로서 기체에 포함시켜야 한다. 물을 빼고 19몰로 계산하면 틀린다.

② 발생 기체의 몰수

나이트로글리세린 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$의 분자량은 $12\times3 + 1\times5 + 14\times3 + 16\times9 = 227$이다.

$n = \dfrac{454}{227} \times \dfrac{29}{4} = 2 \times 7.25 = 14.5\ \mathrm{mol}$

③ 이상기체 상태방정식

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{14.5 \times 0.08205 \times (200 + 273)}{1} = \mathbf{562.74}\ \mathrm{L}$

기체상수를 $0.082$로, 절대온도를 $273.15$를 더해 잡으면 562.57L, $0.082$와 273으로 잡으면 562.40L가 되어 소수점 아래에서만 값이 조금 달라진다. 어느 쪽이든 정답으로 인정되므로, 유효숫자를 다투기보다 기체 29몰 / 나이트로글리세린 4몰이라는 비율을 정확히 세우는 것이 채점의 핵심이다.

나이트로글리세린은 제5류 위험물 중 질산에스터류로, 규조토에 흡수시킨 것이 다이너마이트다. 상온에서 액체이며 겨울에 얼면 충격에 더 민감해진다.

㉮ 완전용입 맞대기용접

㉯ 부분용입그룹용접(또는 이와 동등 이상의 용접강도가 있는 용접방법)

㉰ 뒷면에 재료를 댄 맞대기용접

㉱ 뒷면에 재료를 댄 맞대기용접 또는 겹치기용접

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6의 특정옥외저장탱크 용접방법이다. 요구되는 용접강도가 그 부위가 받는 하중의 크기에 따라 갈린다고 이해하면 외우기 쉽다.

· 옆판은 저장된 위험물의 액압을 그대로 받는 가장 중요한 부위여서 세로이음·가로이음 모두 완전용입 맞대기용접을 요구한다.

· 옆판과 애뉼러 판의 이음은 옆판에서 내려온 하중을 바닥으로 전달하는 자리라 중간 수준인 부분용입그룹용접이다.

· 애뉼러 판끼리, 애뉼러 판과 밑판은 바닥에 깔려 하중이 상대적으로 작으므로 뒷면에 재료를 댄 맞대기용접(밑판과의 이음은 겹치기용접도 가능)이 허용된다.

몇 가지 용어를 정리해 둔다.

· 애뉼러 판은 옆판 바로 아래에 둥근 고리 모양으로 까는 밑판을 말한다. 교재에 따라 '에눌러판'으로 인쇄되기도 하지만 annular(고리 모양)에서 온 말이다.

· 조문에 쓰인 '그룹용접'은 groove(그루브, 개선) 용접의 옛 표기다. 부재 끝을 V자 등으로 깎아 낸 홈에 용착금속을 채우는 용접으로, 홈을 끝까지 채우면 완전용입, 일부만 채우면 부분용입이다.

· 옆판의 세로이음은 위·아래 단이 같은 선상에 오지 않게 어긋 물려야 하며, 그 간격은 서로 접하는 옆판 중 두꺼운 쪽 판 두께의 5배 이상이어야 한다.

㉮ 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 40℃ 미만인 고체

㉯ 아세톤, 휘발유, 그 밖에 1기압에서 인화점이 21℃ 미만인 것

㉰ 동물의 지육 등 또는 식물의 종자나 과육으로부터 추출한 것으로서 1기압에서 인화점이 250℃ 미만인 것

[해설]

세 가지 모두 위험물안전관리법 시행령 별표 1의 비고에 실린 정의다. 공통 기준이 1기압에서의 인화점이라는 점을 빠뜨리면 감점 요인이 된다.

· 인화성 고체(제2류) — 고형알코올처럼 겉모습은 고체지만 상온에서 증기를 내어 불이 붙는 것이다. 액체보다 기준을 높게(40℃ 미만) 잡는다.

· 제1석유류(제4류) — 아세톤·휘발유가 대표 물질이며 인화점 21℃ 미만이다.

· 동식물유류(제4류) — 인화점이 250℃ 미만이어야 하고, 250℃ 이상이면 위험물이 아니다. '동물의 지육 등 또는 식물의 종자나 과육에서 추출한 것'이라는 출처 요건도 정의의 일부다.

제4류의 인화점 경계를 함께 정리해 두면 좋다.

(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.

97.39 $\mathrm{m^3}$

[해설]

① 공식 선택

횡으로 놓인 타원형 탱크의 내용적은 원통부의 부피에 양쪽 경판 몫을 더해 구한다.

· 양쪽 경판이 모두 볼록한 경우 : $V = \dfrac{\pi ab}{4}\left(l + \dfrac{l_1 + l_2}{3}\right)$

· 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 오목한 경우 : $V = \dfrac{\pi ab}{4}\left(l + \dfrac{l_1 - l_2}{3}\right)$

오목한 경판은 탱크 안쪽으로 파고들어 부피를 깎아내므로 빼 준다. 이 문제의 탱크는 한쪽만 볼록하므로 두 번째 식을 쓴다.

② 대입

$\dfrac{\pi ab}{4} = \dfrac{\pi \times 4 \times 3}{4} = 9.4248$

$V = 9.4248 \times \left(10 + \dfrac{2 - 1}{3}\right) = 9.4248 \times 10.3333 = \mathbf{97.39}\ \mathrm{m^3}$

③ 흔한 실수

오목한 경판을 알아보지 못하고 $(l_1 + l_2)$로 계산하면 $9.4248 \times (10 + \tfrac{2+1}{3}) = 103.67\ \mathrm{m^3}$이 되고, 양쪽 볼록 2m짜리 탱크로 잘못 보면 106.81$\mathrm{m^3}$이 나온다. 그림에서 경판이 바깥으로 나왔는지 안으로 들어갔는지를 먼저 확인해야 한다.

참고로 세로로 세운 원통형 탱크는 $V = \pi r^2 l$, 횡으로 놓은 원통형 탱크는 $V = \pi r^2\left(l + \dfrac{l_1 + l_2}{3}\right)$이다.

10.62배

[해설]

① 단위 맞추기

과염소산·과산화수소·질산은 모두 제6류 위험물로 지정수량이 300kg이다. 지정수량이 kg인데 저장량은 L로 주어졌으므로, 먼저 비중(kg/L)을 곱해 질량으로 바꿔야 한다.

$\text{과염소산} = 300 \times 1.76 = 528\ \mathrm{kg}$

$\text{과산화수소} = 1{,}200 \times 1.46 = 1{,}752\ \mathrm{kg}$

$\text{질산} = 600 \times 1.51 = 906\ \mathrm{kg}$

② 지정수량의 배수

두 가지 이상의 위험물을 함께 저장할 때는 각각의 배수를 구해 더한다.

$\dfrac{528}{300} + \dfrac{1{,}752}{300} + \dfrac{906}{300} = 1.76 + 5.84 + 3.02 = \mathbf{10.62}\ \text{배}$

③ 함께 확인할 것

· 제6류 위험물이라도 과산화수소는 농도 36 중량% 이상, 질산은 비중 1.49 이상인 것만 위험물이다. 문제의 질산은 비중 1.51이므로 이 요건을 충족한다.

· 지정수량 단위가 kg인지 L인지 먼저 확인하는 습관이 필요하다. 단위를 맞추지 않고 $300/300 + 1{,}200/300 + 600/300 = 7$배로 계산하면 틀린다.

· 비중은 문제에서 주어진 값을 그대로 쓰면 된다. 통용되는 물성값은 과염소산 1.76, 과산화수소 약 1.465(≈1.46), 질산 1.51이며, 교재에 따라 1.75·1.47로 주어져 답이 10.65배가 되기도 한다. 계산 과정은 같다.

㉮ 100L 이하

㉯ 600L 이하

㉰ 휘발유 4분 이하, 경유 12분 이하

㉱ 100L 이하

㉲ 6분 이하

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 13의 '고객이 직접 주유하는 주유취급소의 특례'다. 셀프 주유는 자격 없는 고객이 직접 위험물을 다루는 것이므로, 한 번에 나올 수 있는 양과 시간을 설비가 미리 제한하도록 정해 두었다.

휘발유는 인화점이 상온보다 훨씬 낮은 제1석유류여서 소량·단시간으로 묶고, 경유는 인화점이 높은 제2석유류인 데다 화물차처럼 큰 연료탱크에 넣는 경우가 많아 600L·12분으로 넉넉히 잡는다. 고정급유설비는 등유 등을 용기나 이동탱크에 옮겨 담는 설비라 100L·6분이다.

같은 조문에서 함께 묻는 항목도 정리해 둔다.

· 주유호스는 200kg중 이하의 하중에 깨져 분리되거나 이탈되고, 그 부분에서 위험물이 새지 않는 구조여야 한다.

· 급유호스의 끝부분에는 수동개폐장치를 부착한 급유노즐을 설치한다.

· 주유작업을 개시할 때 고객의 오조작을 방지하기 위해 제어장치로 모든 계량기를 정지시킨 상태로 둔다.