2017년 위험물기능장실기(필답형) 제62회

① 주유취급소(건축물의 2층 이상 부분을 점포·휴게음식점 또는 전시장으로 사용하는 것)와 옥내주유취급소

② · 주유취급소 중 건축물의 2층 이상 부분을 점포·휴게음식점·전시장으로 사용하는 것 : 2층 이상으로부터 직접 주유취급소의 부지 밖으로 통하는 출입구와 그 출입구로 통하는 통로·계단 및 출입구에 유도등을 설치할 것

  · 옥내주유취급소 : 해당 사무소 등의 출입구 및 피난구와 그 피난구로 통하는 통로·계단 및 출입구에 유도등을 설치할 것

  · 유도등에는 비상전원을 설치할 것

③ 유도등

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 피난설비 기준이다. 제조소 등 가운데 불특정 다수가 드나드는 주유취급소에만 요구하며, 대상은 2층 이상을 점포·휴게음식점·전시장으로 쓰는 주유취급소와 옥내주유취급소다.

• 2층 이상을 점포 등으로 쓰는 주유취급소 — 2층 이상에서 부지 밖으로 바로 나가는 출입구와 그리로 이어지는 통로·계단에 유도등을 설치한다.
• 옥내주유취급소 — 사무소 등의 출입구·피난구와 피난구로 이어지는 통로·계단에 유도등을 설치한다.
• 비상전원 — 정전이 되어도 유도등이 꺼지지 않도록 반드시 함께 설치한다.

따라서 설치할 피난설비는 유도등이며, 비상전원과 짝지어 외워 둔다.

① 과산화벤조일 $\mathrm{(C_6H_5CO)_2O_2}$ — 벤젠고리 2개가 각각 카보닐기($\mathrm{C{=}O}$)를 거쳐 과산화 결합($\mathrm{-O-O-}$)으로 이어진 구조

② 나이트로글리세린 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$ — 탄소 3개 사슬(글리세린 골격)의 각 탄소에 질산에스터기($\mathrm{-O-NO_2}$)가 하나씩 붙은 구조

[해설]

· 과산화벤조일(벤조일퍼옥사이드)은 제5류 위험물 중 유기과산화물이다. 자기반응성의 근원은 과산화 결합 $\mathrm{-O-O-}$로, 이 결합이 약해 충격·마찰·가열로 쉽게 끊어지며 산소를 내놓는다. 건조할수록 위험해 물이나 프탈산다이메틸 같은 희석제를 섞어 보관한다.

· 나이트로글리세린은 질산에스터류다. 글리세린의 하이드록실기 3개가 모두 질산과 반응해 $\mathrm{-ONO_2}$로 바뀐 것이므로, 구조식을 그릴 때 탄소 3개에 $\mathrm{ONO_2}$를 빠짐없이 하나씩 붙여야 한다. 규조토에 흡수시킨 것이 다이너마이트다.

제5류 위험물은 분자 안에 산소를 품고 있어 공기가 없어도 연소가 이어진다. 그래서 질식소화가 듣지 않고 다량의 물에 의한 냉각소화가 원칙이다.

① 직접조작 또는 원격조작에 의하여 가압송수장치·수동식 개방밸브 및 포소화약제 혼합장치를 기동할 수 있을 것

② 2 이상의 방사구역을 갖는 포소화설비는 방사구역을 선택할 수 있는 구조로 할 것

③ 기동장치의 조작부에는 유리 등에 의한 방호조치가 되어 있을 것

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준에 실린 포소화설비 수동식 기동장치 기준이다.

• 직접·원격조작 기동 — 현장에서든 떨어진 곳에서든 가압송수장치·수동식 개방밸브·포소화약제 혼합장치를 작동시킬 수 있어야 한다.
• 방사구역 선택 — 방사구역이 둘 이상이면 불이 난 구역에만 포를 방사하도록 구역을 고를 수 있어야 한다.
• 유리 등 방호조치 — 지나가다 건드려 포가 잘못 방출되는 것을 막고, 화재 때는 유리를 깨고 바로 조작할 수 있게 한다.

이 밖에 조작부를 바닥에서 0.8m 이상 1.5m 이하 높이에 두는 기준과 조작부·접속구 표시 기준도 답으로 쓸 수 있다.

① $\mathrm{4K + 3CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + C}$

② $\mathrm{2K + 2C_2H_5OH \rightarrow 2C_2H_5OK + H_2}$

③ $\mathrm{4K + CCl_4 \rightarrow 4KCl + C}$

[해설]

원자량 39.1, 지정수량 10kg의 무른 경금속은 칼륨(K)으로, 제3류 금수성 물질이다.

• 이산화탄소: 칼륨이 CO₂의 산소를 빼앗아 탄산칼륨을 만들고 탄소가 유리된다.
  4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C
• 에틸알코올: 물과 같은 방식으로 반응해 칼륨에틸레이트와 수소를 낸다.
  2K + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅OK + H₂
• 사염화탄소: 염소를 빼앗아 염화칼륨과 탄소가 생긴다.
  4K + CCl₄ → 4KCl + C

세 반응 모두 칼륨 화재에 이산화탄소·할로젠화합물 소화약제를 쓸 수 없는 이유가 된다. 소화는 마른모래·팽창질석·팽창진주암 등으로 덮어 질식시킨다.

① $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2}$

② 31.4

[해설]

위험도는 연소범위가 넓을수록, 연소하한이 낮을수록 커진다.

$H = \dfrac{U - L}{L}$  ($U$ : 연소상한[%], $L$ : 연소하한[%])

[보기] 4가지 물질이 물과 만나 내놓는 가스를 먼저 정리한다.

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

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

· $\mathrm{KH + H_2O \rightarrow KOH + H_2}$ (수소)

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

아세틸렌의 위험도가 가장 크다.

$H = \dfrac{81 - 2.5}{2.5} = \mathbf{31.4}$

아세틸렌은 연소하한이 2.5%로 낮은 데다 상한이 81%까지 올라가 연소범위가 유난히 넓다. 그래서 발생가스 중 위험도가 압도적으로 크고, 탄화칼슘 저장소에서 물이 새어 들어가는 것을 특히 경계하는 이유가 여기에 있다.

① 위험물 주유취급소

② 백색

③ 화기엄금

④ 적색

⑤ 주유 중 엔진정지

⑥ 흑색

[해설]

주유취급소에는 표지 1개와 게시판 2개를 설치한다. 모두 한 변의 길이 0.3m 이상, 다른 한 변의 길이 0.6m 이상인 직사각형이다.

색을 외울 때는 쓰임을 생각하면 된다. 화기엄금은 금지·경고이므로 눈에 가장 강하게 들어오는 적색 바탕에 백색 문자를 쓰고, 주유 중 엔진정지는 이용객에게 협조를 구하는 주의 표시라 주의색인 황색 바탕에 흑색 문자를 쓴다. 시설의 이름을 알리는 표지는 무채색인 백색 바탕에 흑색 문자다.

참고로 제조소 등에 공통으로 설치하는 "위험물 제조소" 등의 표지도 백색 바탕에 흑색 문자이며, 주의사항 게시판은 내용에 따라 물기엄금은 청색 바탕에 백색 문자, 화기주의·화기엄금은 적색 바탕에 백색 문자로 한다.

$\mathrm{ODP} = \dfrac{\text{어떤 물질 1kg이 파괴하는 오존량}}{\text{CFC-11 1kg이 파괴하는 오존량}}$

— CFC-11의 오존 파괴능력을 1로 놓고 어떤 물질의 오존 파괴능력을 상대적으로 나타낸 값

[해설]

기준물질은 CFC-11($\mathrm{CFCl_3}$, 트라이클로로플루오로메테인)이며 그 ODP를 1로 정의한다. 따라서 ODP가 1보다 크면 CFC-11보다 오존층을 더 많이 파괴하는 물질이다. 할론계 소화약제는 분자 속 브로민(Br)이 성층권에서 오존과 연쇄반응을 일으켜 ODP가 매우 커서, 할론 1301은 ODP가 10에 이른다. 할론계 소화약제의 생산이 규제된 이유가 여기에 있다.

같은 방식의 지수로 GWP(지구온난화지수)가 있다. 이쪽은 $\mathrm{CO_2}$를 기준(1)으로 삼는다.

$\mathrm{GWP} = \dfrac{\text{어떤 물질 1kg이 미치는 지구온난화 정도}}{\mathrm{CO_2}\ \text{1kg이 미치는 지구온난화 정도}}$

두 지수 모두 기준물질 1kg 대비 상대값이라는 점이 핵심이며, 무엇을 기준으로 삼는지(ODP는 CFC-11, GWP는 $\mathrm{CO_2}$)만 바꿔 외우면 된다.

① 구조설명서(부대설비를 포함한다)

② 기능설명서

③ 강도에 관한 설명서

④ 제어계통도

⑤ 밸브의 종류·형식 및 재료에 관하여 기재한 서류

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 1은 이송취급소 설치허가 신청 시 설비별 첨부서류를 정하며, 긴급차단밸브 및 차단밸브에는 다섯 가지를 낸다.

• 구조설명서 — 밸브가 어떻게 생겼는지, 부대설비까지 포함해 적는다.
• 기능설명서 — 밸브가 어떻게 작동해 이송을 끊는지 설명한다.
• 강도에 관한 설명서 — 배관 압력을 견디는지 보여 준다.
• 제어계통도 — 어떤 신호 경로로 닫히는지 나타낸다.
• 밸브의 종류·형식 및 재료에 관하여 기재한 서류 — 무엇으로 만든 어떤 밸브인지 밝힌다.

외우는 요령: 구조 → 기능 → 강도 → 제어계통 → 종류·형식·재료 순으로 묶는다. 구조설명서에 부대설비 포함을 빠뜨리기 쉽다.

2m

[해설]

① 담의 높이 산정식

· $H \le pD^2 + a$ 인 경우 : $h = 2$

· $H \gt pD^2 + a$ 인 경우 : $h = H - p(D^2 - d^2)$

여기서 $D$는 제조소 등과 인근 건축물의 거리[m], $H$는 인근 건축물의 높이[m], $a$는 제조소 등의 외벽 높이[m], $d$는 제조소 등과 방화상 유효한 담의 거리[m], $h$는 방화상 유효한 담의 높이[m], $p$는 상수이다.

② 상수 $p$ 결정

학교가 방화구조이고 제조소에 면한 개구부에 방화문이 없으므로 $p = 0.04$이다.

③ 대입

$pD^2 + a = 0.04 \times 20^2 + 10 = 26$

$H = 15 \le 26$ 이므로 첫 번째 경우에 해당한다.

∴ $h = \mathbf{2}\,\mathrm{m}$

· 제조소와 담의 거리 5m는 이 계산에 쓰이지 않는다. $d$는 $H \gt pD^2 + a$ 인 경우의 식에만 들어가기 때문이다. 조건이 주어졌다고 억지로 대입하면 안 된다.

· 산출된 담의 높이가 2m 미만이면 2m로, 4m를 넘으면 4m로 하고 4m를 넘는 경우에는 소화설비를 보강한다.

① 위험물취급설비가 배관이음 등으로만 된 경우

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

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에서 배출설비는 발생원 바로 앞에서 빨아내는 국소방식이 원칙이고, 두 경우에만 실 전체를 환기하는 전역방식을 허용한다.

• 위험물취급설비가 배관이음 등으로만 된 경우 — 증기가 샐 특정 지점을 집어낼 수 없어 국소 포집이 성립하지 않는다.
• 건축물의 구조·작업장소의 분포 등의 조건으로 전역방식이 유효한 경우 — 이때는 국소방식을 고집할 이유가 없다.

혼동 주의: 배출능력은 국소방식이 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상, 전역방식이 바닥면적 1m²당 18m³ 이상이다.

건성유 : 동유, 정어리기름, 아마인유, 들기름

불건성유 : 올리브유, 피마자유, 야자유, 낙화생유(땅콩기름), 동백유

[해설]

동식물유류는 아이오딘값(유지 100g에 부가되는 아이오딘의 g수)으로 나눈다. 값이 클수록 이중결합이 많아 쉽게 산화되고 자연발화하기 쉽다.

• 건성유 — 아이오딘값이 130 이상인 동유·정어리기름·아마인유·들기름.
• 불건성유 — 아이오딘값이 100 이하인 올리브유·피마자유·야자유·낙화생유·동백유.

혼동 주의: 정어리기름은 동물성이지만 건성유다. 보기에는 반건성유(아이오딘값 100 초과 130 미만, 참기름·콩기름 등)가 없다.

64.38m

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 하이드록실아민등을 취급하는 제조소는 취급량이 지정수량의 몇 배인지로 안전거리를 계산한다.

지정수량의 배수 N = 200kg ÷ 100kg = 2
D = 51.1 × ∛N
D = 51.1 × ∛2 = 64.38m

혼동 주의: 하이드록실아민은 제5류이며 제1종이면 지정수량이 10kg이다. 제2종이면 100kg이므로 종에 따라 배수가 10배 차이 난다.

(1) 제2류 위험물

(2) 제5류 위험물

(3) 제3류 위험물

(4) 제3류 위험물

(5) 제5류 위험물

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1 비고에 따라 복수성상물품은 더 위험한 성상 쪽의 유별로 분류한다.

• 산화성 고체+가연성 고체 — 스스로 타는 성상이 우선하므로 제2류이다.
• 산화성 고체+자기반응성 물질 — 스스로 분해·폭발하는 성상이 우선하므로 제5류이다.
• 가연성 고체+자연발화성·금수성 물질 — 공기나 물에 닿기만 해도 위험한 성상이 우선하므로 제3류이다.
• 자연발화성·금수성 물질+인화성 액체 — 같은 이유로 제3류이다.
• 인화성 액체+자기반응성 물질 — 자기반응성이 우선하므로 제5류이다.

외우는 요령: 우선순위는 제1류 < 제2류 < 제4류 < 제3류 < 제5류이다. 겹친 성상 가운데 이 순서에서 뒤쪽 유별을 고르면 된다.

① $\mathrm{NH_4NO_3}$

② $\mathrm{NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + 2H_2O}$

[해설]

안포(ANFO) 폭약은 질산암모늄(제1류 질산염류)에 경유를 섞어 만든다.

질산암모늄의 화학식은 NH₄NO₃이다.

고온으로 가열하면 아산화질소와 물로 분해한다.
NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

급격한 가열·충격으로 폭발할 때는 반응식이 달라지니 발문의 조건을 확인한다.
2NH₄NO₃ → 2N₂ + 4H₂O + O₂

㉮ 차광

㉯ 환기

㉰ 불꽃

㉱ 보호액

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 저장·취급 공통기준으로, 위험물마다 약한 점을 막는 조치를 정해 둔 것이다.

• 차광 — 햇빛이나 열에 분해되는 위험물은 직사광선을 가린다.
• 환기 — 증기가 고이기 쉬운 위험물은 환기해서 증기 농도가 폭발범위에 들지 않게 한다.
• 불꽃 — 가연성 증기나 미분이 있는 곳에서는 스파크를 내는 기계·공구·신발을 쓰지 않아 점화원을 없앤다.
• 보호액 — 공기나 물에 닿으면 위험한 물질을 담가 두는 액체로, 보호액이 줄어 위험물이 드러나면 안 된다.

보호액 예로 황린·이황화탄소는 물 속에, 칼륨·나트륨은 등유·경유·유동파라핀 속에 보관한다.

① 기초·지반검사

② 충수(充水)·수압검사

③ 용접부검사

④ 암반탱크검사

[해설]

탱크가 완성된 뒤에는 바닥이나 용접부를 들여다볼 수 없다. 그래서 위험물탱크는 공사 단계마다 가려지기 직전에 검사를 받도록 나눠 놓았고, 그 결과가 네 가지 검사다.

검사 시기도 함께 외워 두면 좋다. 기초·지반검사와 용접부검사·암반탱크검사는 해당 공사를 시작하기 전에, 충수·수압검사는 탱크에 배관이나 부속설비를 붙이기 전에 신청한다. 부속설비를 달고 나면 누설 여부를 확인하기 어렵기 때문이다.

57.95%

[해설]

위가 열려 있어 압력이 1atm으로 일정하고 용기 부피도 변하지 않는다. 따라서 용기에 남는 공기의 몰수는 절대온도에 반비례한다(샤를의 법칙).

남은 비율 = T₁ / T₂
= (273 + 10) / (273 + 400) = 283 / 673 = 0.4205
빠져나간 비율 = (1 − 0.4205) × 100 = 57.95%

혼동 주의: 용기 부피를 1L로 놓으면 처음 공기는 400℃에서 2.378L로 팽창한다. 빠져나간 1.378L를 1L가 아니라 2.378L로 나누어야 하므로 137.8%로 답하면 틀린다.

㉮ 1기압

㉯ 4

㉰ 14

㉱ 5.5

㉲ 1

㉳ 2

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준의 클리브랜드개방컵 시험은 인화점이 높은 물질에 쓰는 개방식 측정법이다.

• 시험장소는 1기압·무풍으로 하는데, 인화점이 기압과 바람에 따라 달라지기 때문이다.
• 시험불꽃은 직경 4mm로 맞춘다.
• 처음에는 60초간 14℃의 비율로 빠르게 가열한다.
• 설정온도보다 28℃ 낮은 온도부터는 60초간 5.5℃로 천천히 올려 인화점 부근의 값을 정확히 잡는다.
• 시험불꽃은 시료컵 중심을 가로질러 일직선으로 1초간 통과시킨다.
• 불꽃 중심은 시료컵 위쪽 가장자리에서 상방 2mm 이하 높이로 수평 이동한다.

혼동 주의: 승온은 14℃ → 5.5℃의 두 단계이고, 불꽃 통과는 1초·높이 2mm 이하로 짝지어 외운다.

① $\mathrm{Ar}$ 100%

② $\mathrm{N_2}$ 50%, $\mathrm{Ar}$ 50%

③ $\mathrm{N_2}$ 100%

④ $\mathrm{N_2}$ 52%, $\mathrm{Ar}$ 40%, $\mathrm{CO_2}$ 8%

[해설]

불연성·불활성 기체혼합가스의 이름은 IG- 뒤의 세 자리 숫자가 곧 조성이다. 첫 자리는 질소, 둘째 자리는 아르곤, 셋째 자리는 이산화탄소의 함유율을 10% 단위로 반올림한 값으로 적는다.

IG-541만 조성이 52·40·8로 딱 떨어지지 않는데, 이름의 5·4·1이 각각 52%·40%·8%를 반올림한 값이라고 보면 외우기 쉽다. 세 성분의 합은 모두 100%다.

불활성기체 소화약제는 모두 질소·아르곤·이산화탄소만으로 이루어져 오존층파괴지수(ODP)가 0이고, 방호구역의 산소농도를 낮추는 질식소화가 주된 소화원리다.

① 스프링클러설비 또는 이동식 외의 물분무등소화설비

② 물분무소화설비

③ 물분무소화설비 또는 고정식 포소화설비

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화난이도등급 Ⅰ 소화설비 기준이다.

• 처마높이 6m 이상인 단층 옥내저장소는 천장이 높아 사람이 접근하기 어려우므로 스프링클러설비 또는 이동식 외의 물분무등소화설비를 둔다.
• 황만 저장하는 옥외탱크는 녹아 흐르며 타는 황을 미세한 물방울로 식히는 물분무소화설비를 둔다.
• 인화점 70℃ 이상인 제4류만 저장하는 옥외탱크는 증기가 적게 나오므로 물분무소화설비 또는 고정식 포소화설비 중 하나를 둔다.

혼동 주의: 그 밖의 옥외탱크저장소(인화점이 낮은 제4류 등)는 고정식 포소화설비가 원칙이다.