(1) $CH_3OH$

(2) 폼산($HCOOH$)

(3) 하지 않는다

[해설]

[보기]가 가리키는 물질은 메틸알코올(메탄올)이다. 비중 0.79, 인화점 11 ℃, 비점 64.7 ℃ 라는 물성도 맞지만 결정적인 단서는 시신경 장애다. 몸속에서 폼알데하이드와 폼산으로 바뀌면서 시신경을 망가뜨려 소량으로도 실명에 이르고, 30~100 mL 면 치사량으로 본다. 에틸알코올에는 없는 독성이라 둘을 가르는 표지가 된다. 메틸알코올은 제4류 알코올류이며 지정수량은 400 L 다.

(2) 산화 경로 — 1차 알코올은 산화되면 알데하이드를 거쳐 카복실산이 된다.

$CH_3OH \;\rightarrow\; HCHO \;\rightarrow\; HCOOH$

가운데 $HCHO$(폼알데하이드)는 상온에서 기체라 위험물로 규제되지 않는다. 그래서 “제4류 위험물”을 묻는 물음의 답은 마지막 생성물인 폼산($HCOOH$)이다. 폼산은 제4류 제2석유류(수용성)로 지정수량이 2,000 L 다. 일부 교재가 폼산을 제4석유류로 적어 놓았으나 인화점이 약 55 ℃ 이므로 제2석유류가 맞다.

(3) 아이오도폼 반응 — 아이오딘과 수산화나트륨을 넣었을 때 노란색 침전 $CHI_3$ 가 생기는 반응으로, $CH_3CH(OH)-$ 또는 $CH_3CO-$ 구조를 가진 물질만 일으킨다. 에틸알코올·아세트알데하이드·아세톤이 대표적이다. 메틸알코올은 메틸기에 붙은 것이 탄소가 아니라 산소뿐이어서 그 구조를 만들 수 없으므로 반응하지 않는다. 실험실에서 메탄올과 에탄올을 구별할 때 쓰는 방법이 바로 이것이다.

(1) 50 L

(2) 400 L

(3) 1,000 L

(4) 200 L

(5) 400 L

[해설]

제4류 위험물의 지정수량은 품명과 수용성 여부 두 가지로 결정된다. 물질 이름만 보고 답이 떠오르지 않으면 인화점과 물에 녹는 성질부터 짚어 품명을 찾아야 한다.

아이소프로필아민은 인화점이 $-37\ ^\circ\mathrm{C}$, 비점이 약 34 ℃ 로 매우 낮아 특수인화물에 들어간다. 특수인화물은 “1기압에서 발화점 100 ℃ 이하이거나, 인화점이 $-20\ ^\circ\mathrm{C}$ 이하이면서 비점이 40 ℃ 이하인 것”이므로 뒤쪽 요건을 만족한다. 지정수량은 수용성 여부와 상관없이 50 L 다.

피리딘과 폼산메틸은 물에 잘 녹는 제1석유류라 400 L, 톨루엔은 물에 녹지 않는 제1석유류라 200 L 다. 같은 품명이라도 수용성이면 지정수량이 두 배가 된다. 클로로벤젠은 인화점이 약 32 ℃ 인 제2석유류(비수용성)여서 1,000 L 다.

제4류 위험물의 지정수량은 아래 표로 통째로 외워 두는 편이 빠르다.

888.89 $\mathrm{m^3}$

[해설]

탄소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2}$ 로, 탄소 1 kmol(12 kg)이 타는 데 산소 1 kmol 이 든다.

탄소 $100\ \mathrm{kg} = \dfrac{100}{12} \approx 8.33\ \mathrm{kmol}$

이론산소량 $= \dfrac{100}{12} \times 22.4 \approx 186.67\ \mathrm{m^3}$

공기 중 산소는 부피로 21 % 이므로

이론공기량 $= \dfrac{186.67}{0.21} = 888.89\ \mathrm{m^3}$

따라서 답은 888.89 $\mathrm{m^3}$ 이다. 질소 79 % 는 산소 21 % 의 나머지를 뜻할 뿐 계산에 직접 쓰이지는 않는다.

(1) $\mathrm{2CH_3CHO + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 4H_2O}$

(2) $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5 + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O}$

(3) $\mathrm{2CH_3COC_2H_5 + 11O_2 \rightarrow 8CO_2 + 8H_2O}$

(4) $\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}$

(5) $\mathrm{2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O}$

(6) $\mathrm{C_6H_5CH_3 + 9O_2 \rightarrow 7CO_2 + 4H_2O}$

(7) $\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$

[해설]

완전연소식은 원소가 갈 곳을 먼저 못 박고 계수를 맞추면 된다. 탄소는 $\mathrm{CO_2}$, 수소는 $\mathrm{H_2O}$, 황은 $\mathrm{SO_2}$ 로 간다. 필요한 산소 분자 수는 “우변의 산소 원자수 − 분자가 이미 가진 산소 원자수”를 2로 나눠 구하고, 분수가 나오면 식 전체에 2를 곱해 정수로 만든다.

(1) 아세트알데하이드 $\mathrm{CH_3CHO}$($\mathrm{C_2H_4O}$) — 2분자로 잡으면 탄소 4·수소 8이라 $\mathrm{4CO_2 + 4H_2O}$ 이고, 우변 산소 12개에서 자체 산소 2개를 빼면 $\mathrm{5O_2}$ 다.
$\mathrm{2CH_3CHO + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 4H_2O}$

(2) 다이에틸에터 $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$($\mathrm{C_4H_{10}O}$) — 탄소 4·수소 10이므로 $\mathrm{4CO_2 + 5H_2O}$, 우변 산소 13개에서 자체 산소 1개를 빼면 $\mathrm{6O_2}$ 다.
$\mathrm{C_2H_5OC_2H_5 + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O}$

(3) 메틸에틸케톤 $\mathrm{CH_3COC_2H_5}$($\mathrm{C_4H_8O}$) — 탄소 4는 $\mathrm{4CO_2}$, 수소 8은 $\mathrm{4H_2O}$ 이고 우변 산소 12개에서 자체 산소 1개를 빼면 $(12 - 1) \div 2 = 5.5$ 분자라 전체를 2배 한다.
$\mathrm{2CH_3COC_2H_5 + 11O_2 \rightarrow 8CO_2 + 8H_2O}$

(4) 이황화탄소 $\mathrm{CS_2}$ — 수소가 없어 물이 생기지 않는다. 탄소는 $\mathrm{CO_2}$, 황 2개는 $\mathrm{2SO_2}$ 이므로 산소 원자는 $2 + 4 = 6$ 개, 곧 $\mathrm{3O_2}$ 다.
$\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}$

(5) 벤젠 $\mathrm{C_6H_6}$ — 탄소 6은 $\mathrm{6CO_2}$, 수소 6은 $\mathrm{3H_2O}$ 이고 산소가 $7.5$ 분자라 전체를 2배 한다.
$\mathrm{2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O}$

(6) 톨루엔 $\mathrm{C_6H_5CH_3}$($\mathrm{C_7H_8}$) — 탄소 7은 $\mathrm{7CO_2}$, 수소 8은 $\mathrm{4H_2O}$, 우변 산소가 $14 + 4 = 18$ 개이므로 $\mathrm{9O_2}$ 다.
$\mathrm{C_6H_5CH_3 + 9O_2 \rightarrow 7CO_2 + 4H_2O}$

(7) 메탄올 $\mathrm{CH_3OH}$ — 2분자로 잡으면 $\mathrm{2CO_2 + 4H_2O}$ 이고 우변 산소 8개에서 자체 산소 2개를 빼면 $\mathrm{3O_2}$ 다.
$\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$

일곱 가지 가운데 이황화탄소만 수소가 없어 물 대신 이산화황이 나온다는 점이 갈림길이다. 아세트알데하이드·다이에틸에터·이황화탄소는 특수인화물(지정수량 50 L), 메틸에틸케톤·벤젠·톨루엔은 제1석유류, 메탄올은 알코올류에 든다. 이황화탄소는 비중이 물보다 커 물속에 넣어 저장한다.

(1) ㉡

(2) ㉢

(3) ㉢, ㉣

[해설]

그림의 (가)는 제조소 둘레를 비워 둔 보유공지, (나)는 제조소와 병원 사이를 띄운 안전거리다. 둘 다 위험물안전관리법 시행규칙 별표 4 가 정한다. 보유공지가 “내 부지 안에 비워 두는 폭”이라면, 안전거리는 “바깥의 보호대상물까지 떨어뜨리는 수평거리”라는 점이 다르다.

(1) 보유공지는 소화활동과 연소 확대 방지를 위해 제조소 주위에 비워 두는 공지이므로 ㉠은 옳다. 폭은 취급하는 위험물의 양에 따라 갈린다.

이 제조소는 지정수량의 10배이므로 “10배 이하” 구간에 들어 폭 3 m 이상이면 된다. 따라서 ㉢도 옳다. 문제는 ㉡ 이다. 보유공지는 건축물의 네 면 모두에 확보해야 하며, 두 면만 두고 허가를 받는 길은 없다. 그러므로 틀린 것은 ㉡ 하나다.

(2) 병원·학교처럼 사람이 많이 모이는 건축물까지 띄우도록 정한 수평거리를 안전거리라 한다. 보기의 방호거리·보유거리·절대거리는 법령에 없는 말이다.

(3) 안전거리를 적용받지 않는 제조소등은 옥내탱크저장소 · 지하탱크저장소 · 이동탱크저장소 · 간이탱크저장소 · 암반탱크저장소 · 판매취급소 · 주유취급소다. 건물 안이나 땅속에 있거나, 취급량이 적어 위험이 작다고 본 시설들이다. 보기 가운데 여기에 드는 것은 ㉢ 주유취급소와 ㉣ 판매취급소이고, 옥내저장소와 옥외탱크저장소는 안전거리를 지켜야 한다.

2배

[해설]

지정수량 배수는 저장량 ÷ 지정수량 이고, 여러 위험물을 한곳에 두면 각각의 배수를 더해 전체 배수로 삼는다. 네 가지 모두 제1류 위험물이므로 먼저 품명부터 가려야 지정수량이 나온다.

네 값을 더하면

$0.5 + 0.2 + 0.3 + 1 = 2$

이므로 지정수량 배수의 총합은 2배 다.

물질명으로 주어졌을 때 품명을 먼저 찾아내는 것이 이 유형의 전부다. 염소산칼륨은 “염소산”염류이지 아염소산염류(50 kg)나 과염소산염류(50 kg)가 아니고, 아이오딘산칼륨은 아이오딘산염류(300 kg)다. 제1류 위험물의 지정수량은 위험등급에 따라 50 kg · 300 kg · 1,000 kg 세 가지로 갈린다.

배수의 합이 1 이상이면 그 장소는 허가 대상인 제조소등이 되어야 하므로, 이 문제의 저장량은 무허가 저장이 될 수 없다.

(1) 화기주의, 물기엄금

(2) 화기엄금

(3) 화기주의

[해설]

운반용기 외부 표시사항은 위험물안전관리법 시행규칙 별표 19 에 유별로 정해져 있다. 제2류 위험물은 다시 세 갈래로 나뉘는데, 물과 반응하는지와 증기를 내는지에 따라 문구가 달라진다.

금속분은 물과 반응해 수소를 내놓으므로 화기주의에 물기엄금이 더 붙는다. 인화성 고체는 상온에서도 인화성 증기를 내 불이 옮아붙기 쉬운 탓에, 주의 수준을 한 단계 올린 화기엄금을 쓴다. 적린은 제2류 “그 밖의 것”에 들어가므로 화기주의만 표시한다.

다른 유별까지 함께 정리해 두면 헷갈리지 않는다.

“주의”와 “엄금”은 세기가 다른 말이다. 불티가 튀지 않게 조심하라는 것이 화기주의라면, 화기 자체를 두지 말라는 것이 화기엄금이다. 제2류 안에서도 인화성 고체만 엄금인 까닭이 여기에 있다.

⑤, ⑥

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1 은 제2석유류를 “등유, 경유 그 밖에 1기압에서 인화점이 21 ℃ 이상 70 ℃ 미만인 것”으로 정의하고, 여기에 “다만, 도료류 그 밖의 물품에 있어서 가연성 액체량이 40중량퍼센트 이하이면서 인화점이 40 ℃ 이상인 동시에 연소점이 60 ℃ 이상인 것은 제외한다”는 단서를 붙였다. 보기를 이 정의에 하나씩 맞춰 본다.

따라서 옳은 것은 ⑤와 ⑥ 이다.

①과 ②처럼 맞는 물질 하나에 다른 품명의 물질을 슬쩍 끼워 넣는 방식이 이 유형의 단골 함정이다. 석유류의 인화점 구간을 표로 붙잡아 두면 ③·④ 같은 자리바꿈에도 흔들리지 않는다.

⑤의 단서에서 부등호 방향에 주의해야 한다. 법령 원문은 “연소점이 60 ℃ 이상인 것은 제외”다. 이를 “60 ℃ 이하”로 뒤집어 인쇄한 교재가 있는데, 그렇게 읽으면 ⑤가 틀린 보기가 되어 정답이 달라져 버린다. 불이 붙은 뒤 계속 타는 온도(연소점)가 충분히 높아 위험이 작은 것을 규제 대상에서 빼 준다는 취지이므로 “이상”이 옳다.

(1) $\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$

(2) 60 중량% 이상

(3) 활석 등 불연성 물질, 수분

[해설]

(1) 황은 연소하면 자극성 유독가스인 이산화황(아황산가스)을 낸다. 눈과 호흡기를 심하게 자극하므로 소화 시 보호장구가 필요하다.

$\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$

(2)(3) 위험물안전관리법 시행령 별표 1 은 제2류 위험물의 품명인 황을 “순도가 60중량퍼센트 이상인 것”으로 정의하면서, “순도측정에 있어서 불순물은 활석 등 불연성물질과 수분에 한한다”는 단서를 달았다. 중량% 와 wt% 는 같은 표기다.

곧 순도에서 빼 주는 불순물은 활석 등 불연성 물질과 수분 두 갈래뿐이다. 가연성 물질이 섞여 있으면 불순물로 인정하지 않고 순도 계산에 그대로 넣는다.

황은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량 100 kg, 위험등급 II 다. 분말이 공기 중에 떠 있으면 분진폭발의 위험이 있고 정전기 불꽃으로도 발화할 수 있어, 취급할 때는 접지를 하고 화기를 멀리한다.

(1) 벤젠 고리의 1번 자리에 $-OH$, 2 · 4 · 6번 자리에 $-NO_2$ 가 붙은 구조 — $C_6H_2(NO_2)_3OH$

(2) 1,000 kcal

[해설]

피크르산은 트라이나이트로페놀의 다른 이름이다. 페놀의 벤젠 고리에서 $-OH$ 가 붙은 자리를 1번으로 놓고 2 · 4 · 6번 자리를 나이트로화한 물질로, 제5류 위험물 중 나이트로화합물에 든다.

(2) 발열량 계산 — 먼저 분자량을 구한다. 시성식 $C_6H_2(NO_2)_3OH$ 를 풀어 쓰면 $C_6H_3N_3O_7$ 이므로

$M = 12 \times 6 + 1 \times 3 + 14 \times 3 + 16 \times 7 = 72 + 3 + 42 + 112 = 229$

1 kg 에 들어 있는 몰수는 $\dfrac{1{,}000}{229} = 4.3668\ \mathrm{mol}$ 이고, 1 mol 당 229 kcal 가 나오므로

$Q = \dfrac{1{,}000}{229} \times 229 = 1{,}000\ \mathrm{kcal}$

분자량과 1 mol 당 발열량이 똑같이 229 라서 두 값이 약분되어 정확히 1,000 kcal 가 된다. 중간에서 몰수를 4.37 mol 로 반올림한 뒤 곱하면 1,000.73 kcal 가 나오는데, 이는 반올림이 만든 오차이지 답이 아니다. 나눗셈 결과를 그대로 살려 끝까지 계산하면 딱 떨어지도록 설계된 문제다.

분해반응식은 다음과 같다.

$2C_6H_2OH(NO_2)_3 \rightarrow 4CO_2 + 6CO + 3N_2 + 3H_2 + 2C$

피크르산은 순수한 것은 비교적 안정하지만 건조하면 충격·마찰에 예민해지므로 물에 적셔 저장한다. 또 금속과 만나면 예민한 피크르산염을 만들기 때문에 철·구리·납으로 만든 용기에 담지 않는다.

(1) 제1류 — 혼재 가능 제6류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

(2) 제2류 — 혼재 가능 제4류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(3) 제3류 — 혼재 가능 제4류 / 혼재 불가 제1류·제2류·제5류·제6류

(4) 제4류 — 혼재 가능 제2류·제3류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제6류

(5) 제5류 — 혼재 가능 제2류·제4류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(6) 제6류 — 혼재 가능 제1류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

[해설]

한 차량에 여러 유별을 함께 실으면 사고가 났을 때 서로를 부추기므로, 위험물안전관리법 시행규칙의 운반에 관한 기준(별표 19)은 함께 실을 수 있는 짝을 못 박아 두었다.

표를 통째로 외우기보다 혼재할 수 있는 다섯 쌍만 기억하면 된다. 1과 6, 2와 4, 2와 5, 3과 4, 4와 5 — 이 다섯 쌍이 전부이고 나머지 조합은 모두 금지다.

산화성인 제1류와 제6류는 자기들끼리만 어울리고, 가연성인 제2류·제3류·제4류·제5류가 그 안에서 짝을 이룬다고 보면 자연스럽다. 그래서 제3류는 제4류와만, 제5류는 제2류·제4류와, 제6류는 제1류와만 함께 실을 수 있다.

‘혼재할 수 없는 유별’을 물으면 위 다섯 쌍에 들지 않는 나머지를 적으면 된다. 자기 유별은 답에 넣지 않는다.

이 기준은 지정수량의 $\dfrac{1}{10}$ 이하인 위험물에는 적용하지 않는다. 문제에서 ‘지정수량의 10배’, ‘지정수량의 $\dfrac{1}{5}$’ 같은 단서를 주는 것은 모두 이 예외에 걸리지 않는다는 뜻이다.

같은 법령의 저장·취급 기준(옥내저장소 등에서 유별을 달리하는 위험물을 1 m 간격을 두고 저장할 수 있는 경우)과는 조합이 다르므로 섞어 외우지 않도록 한다.

예를 들어 제1류 위험물과 같은 차량에 실을 수 없는 것은 제2류 위험물, 제3류 위험물, 제4류 위험물, 제5류 위험물이며, 제4류 위험물과 실을 수 있는 것은 제2류·제3류·제5류 위험물이다.

$HClO_4 \gt HClO_3 \gt HClO_2 \gt HClO$

[해설]

염소의 산소산은 중심 원자인 염소에 붙은 산소의 개수가 곧 산의 세기를 결정한다. 산소는 전기음성도가 커서 전자를 자기 쪽으로 끌어당기는데, 산소가 많이 붙을수록 $O-H$ 결합의 전자가 더 많이 빨려 나가 수소이온을 내놓기 쉬워진다. 또 수소이온을 내주고 남은 음이온에 음전하가 여러 산소로 퍼져 안정해지므로 이온화가 더 잘 일어난다.

따라서 세기 순서는 다음과 같다.

$HClO_4 \gt HClO_3 \gt HClO_2 \gt HClO$

이름 짓는 규칙도 산소 수와 나란히 간다. 기준이 되는 염소산($HClO_3$)에서 산소가 하나 많으면 과염소산, 하나 적으면 아염소산, 둘 적으면 차아염소산이다. “과 > (기준) > 아 > 차아” 순서만 외워 두면 화학식과 세기를 함께 떠올릴 수 있다.

네 가지 중 과염소산 $HClO_4$ 은 제6류 위험물(산화성 액체)로 지정수량 300 kg 이다. 차아염소산은 불안정해 산 자체로는 위험물 품명에 오르지 않지만, 그 염인 차아염소산칼슘 등은 제1류 위험물이다.

546.05 L

[해설]

주어진 것이 몰수가 아니라 질량이므로, 상태방정식의 $n$ 을 $\dfrac{w}{M}$ 로 바꿔 쓴다.

$PV = \dfrac{w}{M}RT \;\Rightarrow\; V = \dfrac{wRT}{PM}$

이산화탄소의 분자량은 $12 + 16 \times 2 = 44$ 이고, 질량은 1 kg = 1,000 g, 절대온도는 $273 + 20 = 293\ \mathrm{K}$ 다.

$V = \dfrac{1{,}000 \times 0.082 \times 293}{1 \times 44} = 546.05\ \mathrm{L}$

따라서 546.05 L, 곧 약 0.55 m³ 로 부푼다. 손에 드는 소화기 한 대분의 약제가 드럼통 세 개에 가까운 부피의 기체로 바뀌는 셈이어서, 좁고 밀폐된 곳에서 방사하면 산소농도가 급격히 떨어져 질식할 수 있다. 이산화탄소소화설비에 방출 전 경보와 지연장치를 두는 이유가 여기에 있다.

온도 조건은 20 ℃ 다. 같은 문항을 30 ℃ 로 실어 565.03 L 로 답한 교재도 있으나, 이 문항이 다른 회차에 다시 실렸을 때는 두 계열 교재가 모두 20 ℃ 로 일치한다. 조건이 30 ℃ 로 주어졌다면 $T = 303\ \mathrm{K}$ 를 넣어 565.03 L 가 되므로, 온도를 먼저 확인하고 대입하는 습관이 필요하다.

① 강철판

② 46.7

③ 70

④ 10

⑤ 비파괴

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 8 이 정한 지하탱크저장소의 탱크 구조 기준이다. 빈칸을 채우면 다음과 같다.

핵심은 46.7 kPa 라는 경계값이다. 최대상용압력이 이 값 이상이면 압력탱크로 보아 최대상용압력의 1.5배로, 그 미만이면 압력탱크가 아닌 것으로 보아 70 kPa 로 시험한다. 어느 쪽이든 시험 시간은 10분으로 같고, 그 사이에 새거나 변형되면 불합격이다.

수압시험은 기밀시험과 비파괴시험을 함께 실시하는 것으로 대신할 수 있다. 물을 채워 압력을 거는 대신, 새는지(기밀)와 용접부에 흠이 있는지(비파괴)를 각각 확인해 같은 수준의 안전성을 확보하는 방식이다.

같은 별표는 탱크 용량이 커질수록 최대직경과 강철판의 최소두께를 더 두껍게 요구하는 표도 함께 두고 있다. 가장 작은 용량 구간에서도 강철판 두께는 3.2 mm 이상이어야 한다.

참고로 옥외·옥내저장탱크는 압력탱크가 아니면 충수시험으로 갈음하는 데 견주어, 지하저장탱크는 압력탱크가 아니어도 70 kPa 의 수압시험을 요구한다. 땅에 묻혀 있어 새는 것을 눈으로 확인할 수 없기 때문이다.

① 200

② 100

③ 4

④ 600

⑤ 12

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 13 은 주유취급소의 특례로 셀프용 고정주유설비의 기준을 따로 정하고 있다. 운전자가 스스로 주유하는 만큼, 사람이 실수하더라도 사고로 이어지지 않게 하는 안전장치를 요구하는 것이 골자다.

① 200 kg중 — 주유 노즐을 꽂은 채 차를 출발시키는 사고가 드물지 않다. 이때 호스가 주유기를 통째로 끌고 넘어지면 위험물이 대량으로 새므로, 200 kg중 이하의 힘이 걸리면 호스가 먼저 끊어져 분리되도록 만들고, 끊어진 자리에서 기름이 새지 않도록 하는 구조(안전이탈장치)를 갖추게 했다.

② ~ ⑤ 연속주유량과 주유시간의 상한 — 한 번에 너무 많이, 너무 오래 주유하지 못하도록 미리 설정해 두는 값이다.

경유의 상한이 휘발유보다 훨씬 큰 것은 화물차·버스처럼 연료탱크가 큰 차량이 경유를 쓰기 때문이다. 경유의 값(600 L · 12분)은 2024년 5월 개정으로 지금의 크기가 된 것이라, 옛 기준을 실은 자료와 다를 수 있다.

“주유”와 “급유”를 가려 읽는 것도 중요하다. 자동차에 직접 넣는 것이 고정주유설비, 이동저장탱크나 용기에 옮겨 담는 것이 고정급유설비이며 등유 기준은 뒤쪽에 붙는다.

38.28 L

[해설]

염소산칼륨은 가열하면 염화칼륨과 산소로 갈라진다.

$2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2$

계수비가 $2 : 3$ 이므로 염소산칼륨 1 mol 이 분해되면 산소는 1.5 mol 이 나온다. 문제가 준 것은 염소산칼륨의 몰수이지 산소의 몰수가 아니라는 점이 첫 관문이다.

압력을 기압으로 고쳐 쓰면

$P = \dfrac{740}{760} = 0.9737\ \mathrm{atm}$

이상기체 상태방정식 $PV = nRT$ 를 부피에 대해 풀어 대입한다.

$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{1.5 \times 0.082 \times (273 + 30)}{0.9737} = 38.28\ \mathrm{L}$

따라서 산소의 부피는 38.28 L 다. 기체상수를 $0.08205$ 로 잡으면 38.30 L 가 나오는데, 이는 상수를 몇 자리까지 쓰느냐에 따른 반올림 차이일 뿐 어느 쪽으로 답해도 된다.

염소산칼륨은 제1류 위험물(산화성 고체) 중 염소산염류로 지정수량은 50 kg 이며, 400 ℃ 부근에서 분해가 시작된다. 분해로 내놓는 산소가 주위 가연물의 연소를 거들기 때문에 산화성 고체로 규제한다.

(1) ① $C_3H_5(ONO_2)_3$  /  ② 액체

(2) ① $C_6H_3CH_3(NO_2)_2$  /  ② 고체

[해설]

둘 다 제5류 위험물(자기반응성 물질)이지만 품명이 다르고, 그 차이가 상태에도 그대로 드러난다.

나이트로글리세린은 글리세린 $C_3H_5(OH)_3$ 의 수산기 세 개를 모두 질산에스터로 바꾼 물질이다. 상온에서는 무색 또는 담황색을 띤 기름 같은 액체이고 비중이 1.6 으로 물보다 무겁다. 8 ℃ 부근에서 얼어붙는데, 언 것은 오히려 충격에 더 예민해져 위험하다. 규조토에 흡수시킨 것이 다이너마이트다.

다이나이트로톨루엔은 톨루엔의 벤젠 고리에 나이트로기 두 개가 붙은 물질로, 상온에서 담황색 결정, 곧 고체다. 여기에 나이트로기가 하나 더 붙으면 트라이나이트로톨루엔(TNT)이 된다.

상태를 외울 때는 품명으로 묶어 두면 편하다. 질산에스터류는 나이트로글리세린·질산메틸·질산에틸·나이트로글리콜처럼 액체가 많고(나이트로셀룰로스만 고체), 나이트로화합물은 TNT·피크르산·다이나이트로톨루엔처럼 대부분 고체다.

(1) 증발연소

(2) 분해연소

(3) 표면연소

(4) 표면연소

[해설]

고체의 연소형태는 “무엇이 실제로 산소와 만나는가”로 갈린다.

증발연소 — 녹거나 승화해 생긴 증기가 탄다. 고체 자체는 타지 않는다. 나프탈렌, 황, 파라핀(양초), 왁스

분해연소 — 가열로 열분해되어 나온 가연성 가스가 불꽃을 내며 탄다. 석탄, 목재, 종이, 플라스틱

표면연소 — 고체 표면에서 산소와 직접 반응한다. 불꽃 없이 빨갛게 달아오른다. 코크스, 금속분, 목탄(숯)

자기연소(내부연소) — 분자 안에 산소를 지녀 공기가 없어도 탄다. 제5류 위험물(나이트로셀룰로스, TNT 등)

[보기]의 확산연소와 예혼합연소는 고체가 아니라 기체의 연소형태다. 확산연소는 가연성 가스가 공기 중으로 퍼져 나가며 타는 것(가스버너), 예혼합연소는 미리 공기와 섞인 가스가 타는 것(분젠버너)이라 이 문제의 답이 될 수 없다.

가르는 요령은 휘발분의 유무다. 나프탈렌은 상온에서도 승화하므로 증기가 타고, 석탄은 열분해로 낼 휘발분이 있어 분해연소다. 반면 석탄을 건류해 휘발분을 이미 날려 버린 코크스와, 애초에 휘발분이 없는 금속분은 표면에서 바로 탈 수밖에 없다.

(1) 300 kg

(2) 수산화칼슘, 아세틸렌

(3) $\mathrm{CaC_2} + \mathrm{N_2} \rightarrow \mathrm{CaCN_2} + \mathrm{C}$

[해설]

탄화칼슘은 흔히 카바이드라 부르는 회백색 덩어리다. 위험물안전관리법 시행령 별표 1 의 제3류 위험물 중 “칼슘 또는 알루미늄의 탄화물”에 해당해 지정수량은 300 kg, 위험등급은 III 이다. 분자량은 64 이고 성질은 금수성 물질이다.

(2) 물과 만나면 곧바로 분해되어 수산화칼슘(소석회)과 아세틸렌을 만든다.

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

아세틸렌은 연소범위가 2.5~81 vol% 로 대단히 넓어 조금만 새어도 폭발성 혼합기를 만든다. 반응열까지 커서 물을 뿌리면 스스로 불이 붙을 수 있으므로 주수소화는 금물이고, 마른모래나 탄산수소염류 분말로 덮어 끈다. 또 아세틸렌은 구리·은·수은과 만나면 충격에 예민한 금속아세틸라이드를 만들기 때문에, 취급 설비에 구리 함량 70 % 이상인 합금을 쓰지 않는다.

(3) 약 700 ℃ 이상의 고온에서는 질소와 반응해 석회질소(칼슘사이안아마이드)가 된다. 질소비료의 원료로 쓰이는 반응이다.

$\mathrm{CaC_2} + \mathrm{N_2} \rightarrow \mathrm{CaCN_2} + \mathrm{C}$

저장할 때는 밀폐용기에 넣어 물과 습기를 철저히 막고, 필요하면 용기 안을 질소 같은 불연성 가스로 채워 둔다.

(1) $KH + H_2O \rightarrow KOH + H_2$

(2) 해당 없음

(3) $Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2$

(4) 해당 없음

(5) 해당 없음

[해설]

이런 문제에서 가장 자주 걸리는 함정은 “녹는다·섞인다”를 반응으로 착각하는 것이다. 용해는 물리적 변화일 뿐이므로 반응식을 세울 수 없다. 물과 화학반응을 일으키는 것은 물에서 수소나 산소를 빼앗는 금수성 물질과 일부 금속뿐이다.

(1) 수소화칼륨은 제3류 위험물 중 금속의 수소화물(지정수량 300 kg)이다. 수소가 $-1$ 산화수로 들어 있어 물의 수소($+1$)와 만나면 곧바로 수소 기체를 내며 강알칼리인 수산화칼륨을 만든다.

$KH + H_2O \rightarrow KOH + H_2 \uparrow$

(3) 마그네슘은 제2류 가연성 고체다. 찬물과는 더디지만 뜨거운 물이나 수증기와는 빠르게 반응해 수소를 낸다. 그래서 마그네슘 화재에 물을 뿌리면 폭발적으로 번진다 — 마른모래나 팽창질석·팽창진주암으로 덮어 끄고, 주수소화는 금지다.

$Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2 \uparrow$

나머지 셋이 “해당 없음”인 이유는 다음과 같다.

다만 과산화수소는 물과 반응하지 않을 뿐 스스로 분해해 물과 산소를 내놓는다($2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$). 이는 “물과의 반응”이 아니라 자체 분해이므로 이 문제의 답이 될 수 없다. 분해를 늦추려고 인산·요산 같은 안정제를 넣고, 발생한 산소가 빠져나가도록 용기 마개에 구멍을 뚫어 보관한다.