다음 제6류 위험물의 시성식(화학식)과 분자량을 각각 쓰시오. (단, 질소의 원자량은 14, 염소의 원자량은 35.5 로 한다.)
(1) 과염소산
(2) 질산
(1) , 100.5
(2) , 63
[해설]
분자량은 구성 원자의 원자량 × 개수를 모두 더해 구한다. 수소 1, 산소 16, 문제에서 주어진 질소 14, 염소 35.5 를 쓴다.
과염소산 HClO4
1 + 35.5 + 16 × 4 = 100.5
질산 HNO3
1 + 14 + 16 × 3 = 63
혼동 주의: 제6류 중 질산은 비중 1.49 이상, 과산화수소는 농도 36 중량% 이상인 것만 위험물이고, 과염소산에는 이런 단서가 없다.
24-4
위험물안전관리법령은 이동탱크저장소를 만들 때 쓰는 강철판의 두께에 하한을 두고 있다. 다음 각 부분에 요구되는 최소 두께를 mm 단위로 쓰시오.
(1) 탱크 본체
(2) 탱크 안에 설치하는 안전칸막이
(3) 탱크 안에 설치하는 방파판
(1) 3.2 mm 이상
(2) 3.2 mm 이상
(3) 1.6 mm 이상
[해설]
이동탱크저장소는 차량에 고정한 탱크에 위험물을 담아 옮기는 시설이라, 달리는 동안 받는 충격과 출렁임을 견디도록 부재마다 두께 하한이 정해져 있다. 두께는 모두 “이상”으로 정한 하한이므로 그보다 두꺼운 것은 문제가 되지 않는다.
| 부재 | 최소 두께 | 무엇을 하는 부재인가 |
|---|---|---|
| 탱크 본체 | 3.2 mm 이상 | 위험물을 담는 몸통. 충격과 내압을 견디는 기본 두께다 |
| 안전칸막이 | 3.2 mm 이상 | 탱크 내부를 4,000 L 이하마다 갈라 한 칸에 담기는 양을 줄인다 |
| 방파판 | 1.6 mm 이상 | 칸 안에서 액체가 앞뒤로 출렁이는 힘을 줄인다 |
| 방호틀 | 2.3 mm 이상 | 탱크 윗면의 주입구 등 부속장치를 전복 시 충격에서 보호한다 |
| 측면틀 | 3.2 mm 이상 | 탱크가 옆으로 넘어질 때 부속장치가 깨지지 않도록 받쳐 준다 |
수치가 헷갈릴 때는 “액체를 담아 두는 벽은 두껍게(3.2), 안에서 출렁임만 막는 판은 얇게(1.6)”로 갈라 기억하면 된다. 방파판만 1.6 mm 인 것은 이 판이 압력을 직접 받는 벽이 아니라 액체의 움직임을 흩뜨리는 역할이기 때문이다.
방파판에는 두께 말고도 조건이 더 붙는다. 하나의 구획된 부분에 2개 이상을 이동 방향과 평행으로 설치하고, 각 방파판이 그 구획 부분의 최대 수직단면적의 50 % 이상이 되도록 해야 한다. 다만 원형이나 타원형 단면인 탱크로서 그 수직단면의 지름이 짧은 쪽이 1 m 이하인 경우에는 방파판을 두지 않아도 된다.
안전칸막이를 4,000 L 이하마다 두는 까닭은, 한 칸이 새거나 터져도 흘러나오는 양이 그만큼으로 묶이기 때문이다. 같은 이유로 각 칸마다 맨홀과 안전장치를 따로 설치한다.
다음 제2류 위험물인 황화인이 공기 중에서 완전연소할 때의 화학반응식을 각각 쓰시오.
(1) 삼황화인
(2) 오황화인
(3) 칠황화인
(1)
(2)
(3)
[해설]
황화인(제2류 위험물)은 인과 황으로만 이루어져 있다. 그래서 완전연소하면 인은 오산화인 P2O5, 황은 이산화황 SO2가 된다.
계수는 인 → 황 → 산소 순서로 맞춘다. P2O5 한 분자가 인을 2개씩 가져가므로 인 원자를 4개로 맞춘다.
삼황화인: 인 4개는 2P2O5, 황 3개는 3SO2가 되어 산소 원자가 10 + 6 = 16개 필요하다.
P4S3 + 8O2 → 2P2O5 + 3SO2
오황화인: 두 분자를 잡으면 인 4개, 황 10개가 되어 산소 원자가 10 + 20 = 30개 필요하다.
2P2S5 + 15O2 → 2P2O5 + 10SO2
칠황화인: 인 4개는 2P2O5, 황 7개는 7SO2가 되어 산소 원자가 10 + 14 = 24개 필요하다.
P4S7 + 12O2 → 2P2O5 + 7SO2
다음 [보기]의 위험물과 품명을 위험물안전관리법령이 정한 위험등급 I·II·III 으로 나누어 쓰시오. (단, 해당하는 것이 없으면 “해당 없음”이라고 쓸 것)
[보기] 과산화수소, 황린, 칼륨, 특수인화물, 질산염류, 브로민산염류, 아이오딘산염류, 황화인, 적린, 알코올류, 제1석유류, 제2석유류
(1) 위험등급 I
(2) 위험등급 II
(3) 위험등급 III
(1) 과산화수소, 황린, 칼륨, 특수인화물
(2) 질산염류, 브로민산염류, 아이오딘산염류, 황화인, 적린, 알코올류, 제1석유류
(3) 제2석유류
[해설]
위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 위험등급은 유별이 아니라 품명별로 정해진다. 각 유별에서 지정수량이 가장 작은 품명이 I 등급이다.
- I 등급 — 제6류인 과산화수소, 제3류의 칼륨(10 kg)·황린(20 kg), 제4류의 특수인화물이다.
- II 등급 — 제1류의 질산염류·브로민산염류·아이오딘산염류(300 kg), 제2류의 황화인·적린(100 kg), 제4류의 알코올류·제1석유류이다.
- III 등급 — 제4류의 제2석유류이며 제3·4석유류와 동식물유류도 같은 등급이다.
혼동 주의 — 제2류에는 I 등급이 없고, 제4류 II 등급은 제1석유류와 알코올류뿐이라 제2석유류부터는 III 등급이다.
24-4
위험물제조소의 옥외에 용량 500 L 짜리와 200 L 짜리 액체위험물 취급탱크 2기를 두었다(이황화탄소를 취급하는 탱크는 아니다). 이 2기를 하나의 방유제로 둘러싸려고 할 때, 방유제의 용량은 몇 L 이상이어야 하는지 구하시오. (단, 지정수량 이상을 취급하는 경우로 한다.)
270 L
[해설]
제조소의 옥외에 있는 액체위험물 취급탱크 둘레에 두는 방유제의 용량은 탱크가 몇 기인가에 따라 다르게 잡는다.
| 탱크 수 | 방유제 용량 |
|---|---|
| 1기 | 그 탱크 용량의 50 % 이상 |
| 2기 이상 | 용량이 가장 큰 탱크의 50 % 에 나머지 탱크 용량 합계의 10 % 를 더한 양 이상 |
이 문제는 탱크가 2기이므로 아래 식을 쓴다.
큰 쪽이 500 L, 나머지가 200 L 이므로
따라서 방유제의 용량은 270 L 이상이어야 한다.
가장 큰 탱크의 절반을 기준으로 삼는 까닭은, 두 탱크가 동시에 터지는 일은 드물고 가장 큰 것 하나가 새는 상황을 최악으로 보기 때문이다. 나머지 탱크에서 10 % 씩 더 얹는 것은 배관이나 연결부에서 함께 흘러나올 몫을 감안한 여유분이다.
이름이 비슷한 기준과 섞이지 않도록 갈라 두어야 한다. 여기서 다룬 것은 제조소 옥외의 취급탱크 기준이고, 옥외탱크저장소의 방유제는 탱크가 1기면 그 용량의 110 % 이상, 2기 이상이면 가장 큰 탱크 용량의 110 % 이상으로 훨씬 크게 잡는다. 저장을 목적으로 하는 탱크는 담아 두는 양 자체가 많기 때문이다. 인화성이 없는 액체위험물의 옥외탱크저장소라면 100 % 이상이 된다.
이황화탄소를 제외한 까닭도 짚어 둘 만하다. 이황화탄소는 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 물속에 잠긴 철근콘크리트 수조에 저장 · 취급하도록 되어 있어, 방유제로 둘러싸는 방식을 쓰지 않는다.
24-4
위험물을 운반용기에 담아 옮길 때에는 용기 바깥쪽에 위험물안전관리법령이 정한 사항을 적어야 한다. 아래 [보기] 가운데 그 표시사항에 해당하는 것을 모두 골라 쓰시오.
[보기] 품명, 제조일자, 위험등급, 위험물의 수량, 제조자명, 사용목적
품명, 위험등급, 위험물의 수량
[해설]
운반용기 바깥쪽에 적어야 하는 사항은 “무엇이, 얼마나 위험한 것이, 얼마나 들어 있고, 어떻게 다뤄야 하는가” 네 가지로 요약된다. 사고가 났을 때 처음 다가가는 사람이 곧바로 알아야 할 정보만 남긴 것이다.
· 위험물의 품명, 위험등급, 화학명 및 수용성(“수용성” 표시는 제4류 위험물로서 수용성인 것에 한한다)
· 위험물의 수량
· 수납하는 위험물에 따른 주의사항
| [보기] 항목 | 표시사항인가 | 까닭 |
|---|---|---|
| 품명 | ○ | 무엇이 담겼는지 알리는 가장 기본 정보 |
| 위험등급 | ○ | 위험의 정도를 ~ 로 알린다 |
| 위험물의 수량 | ○ | 얼마나 들었는지에 따라 대응 규모가 달라진다 |
| 제조일자 | × | 유통기한 관리용 정보로, 법령이 요구하는 항목이 아니다 |
| 제조자명 | × | 책임 소재는 서류로 확인하며 용기 표시사항이 아니다 |
| 사용목적 | × | 쓰임새는 위험성 판단과 관계가 없다 |
보기에서 빠진 “화학명 및 수용성”과 “주의사항”도 엄연한 표시사항이다. 보기에 있었다면 함께 골라야 하므로, 세 가지만 외워 두지 말고 목록 전체를 익혀 두는 편이 안전하다.
주의사항은 유별에 따라 갈린다. 제1류 알칼리금속의 과산화물은 “화기 · 충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의”, 제2류 철분 · 금속분 · 마그네슘은 “화기주의, 물기엄금”, 제3류 자연발화성 물질은 “화기엄금, 공기접촉엄금”, 제4류는 “화기엄금”, 제5류는 “화기엄금, 충격주의”, 제6류는 “가연물접촉주의”다.
운반용기 표시와 차량에 붙이는 표지는 서로 다른 규정이니 섞지 않아야 한다. 차량 표지는 흑색 바탕에 황색 반사도료로 “위험물”이라 적은 판을 차량의 앞뒤 보기 쉬운 곳에 다는 것으로, 용기 하나하나에 적는 표시사항과는 목적도 내용도 다르다.
24-4
제5류 위험물인 트라이나이트로톨루엔(TNT)에 대하여 다음 물음에 답하시오.
(1) 시성식을 쓰시오.
(2) 구조식을 나타내시오.
(1)
(2) 벤젠 고리의 1번 탄소에 , 2번 · 4번 · 6번 탄소에 가 각각 붙은 구조
[해설]
TNT 는 톨루엔을 진한 질산과 진한 황산의 혼산으로 나이트로화해 만든다. 톨루엔의 벤젠 고리에 붙어 있던 수소 가운데 셋이 나이트로기 로 바뀐 것이므로, 치환기는 메틸기 1개와 나이트로기 3개이고 고리에 남는 수소는 개다. 이것을 그대로 적으면 시성식 가 된다.
나이트로기가 들어가는 자리는 메틸기를 1번으로 놓았을 때 2번 · 4번 · 6번이다. 메틸기가 오쏘 · 파라 자리로 치환을 이끄는 성질을 갖기 때문이며, 그래서 정식 명칭도 2,4,6-트라이나이트로톨루엔이다.
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 유별 · 품명 | 제5류 위험물 — 나이트로화합물 |
| 시성식 | |
| 분자식 · 분자량 | · 227 |
| 성상 | 담황색 결정, 비중 약 1.66, 융점 약 81 |
| 용해성 | 물에 녹지 않고 아세톤 · 벤젠 · 알코올에 녹는다 |
분자량은 로 계산된다.
분자 안에 산소를 품고 있어 외부에서 산소를 받지 않아도 스스로 분해하며 폭발하는 자기반응성 물질이다. 분해할 때는 순간적으로 많은 기체를 내놓는다.
같은 나이트로화합물이라도 1번 자리에 무엇이 붙느냐로 갈린다. 메틸기면 TNT, 하이드록시기 면 트라이나이트로페놀(피크르산)이다. 이름을 외우기보다 “벤젠 고리 + 1번 치환기 + 2,4,6 나이트로기” 라는 뼈대를 그려 두면 구조식을 묻는 어떤 문제에도 대응할 수 있다.
24-4
다음 두 위험물에 관하여 각각 물음에 답하시오.
(1) 에틸렌글리콜 —
① 몇 가 알코올인가 /
② 수용성 여부 /
③ 지정수량
(2) 글리세린 —
① 몇 가 알코올인가 /
② 수용성 여부 /
③ 지정수량
(1) ① 2가 알코올 /
② 수용성 /
③ 4,000 L
(2) ① 3가 알코올 /
② 수용성 /
③ 4,000 L
[해설]
“몇 가 알코올인가”는 분자 안에 하이드록시기 가 몇 개 붙어 있는가를 묻는 것이다. 두 개면 2가, 세 개면 3가다.
| 위험물 | 시성식 | 수 | 알코올 구분 | 수용성 | 유별 · 품명 | 지정수량 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 에틸렌글리콜 | 2 | 2가 알코올 | 수용성 | 제4류 제3석유류 | 4,000 L | |
| 글리세린 | 3 | 3가 알코올 | 수용성 | 제4류 제3석유류 | 4,000 L |
하이드록시기는 물 분자와 수소결합을 이루므로, 개수가 많을수록 물에 잘 녹고 끈적해지며 끓는점이 높아진다. 두 물질이 모두 수용성인 이유가 여기에 있다.
지정수량은 품명과 수용성 여부로 정해진다. 제3석유류는 비수용성 2,000 L, 수용성 4,000 L 이므로 둘 다 4,000 L 다. 제3석유류는 1기압에서 인화점이 70 이상 200 미만인 액체를 말하는데, 에틸렌글리콜의 인화점은 약 111 , 글리세린은 약 160 로 모두 이 범위에 든다.
“알코올류”라는 품명(지정수량 400 L)과 헷갈리지 않아야 한다. 위험물안전관리법령의 알코올류는 탄소 수가 1개부터 3개까지인 포화 1가 알코올만 가리키므로, 2가인 에틸렌글리콜과 3가인 글리세린은 아무리 알코올이라 불려도 알코올류가 아니라 제3석유류로 간다.
두 물질은 성질도 닮았다. 무색의 끈적한 액체로 단맛이 나며 물과 잘 섞인다. 다만 에틸렌글리콜은 독성이 있어 마시면 위험한 반면 글리세린은 독성이 없어 의약품과 화장품에 쓰인다는 점이 갈린다. 에틸렌글리콜은 어는점을 낮추는 성질을 살려 자동차 부동액으로 쓴다.
24-4
과산화수소 170 g 이 남김없이 분해되었다고 할 때, 이때 만들어지는 산소는 몇 g 인지 구하시오.
80 g
[해설]
과산화수소는 분해하면 물과 산소가 되며, 과산화수소 2 mol당 산소 1 mol이 나온다.
2H2O2 → 2H2O + O2
분자량은 H2O2 34, O2 32로 계산한다.
n(H2O2) = 170 ÷ 34 = 5 mol
n(O2) = 5 × 1/2 = 2.5 mol
질량 = 2.5 × 32 = 80 g
혼동 주의: 표준상태 부피를 물으면 2.5 × 22.4 = 56 L가 답이다.
24-4
메탄올 10 kg 이 남김없이 연소하는 데 드는 이론공기량은 표준상태에서 몇 인가? (단, 공기의 부피 조성은 산소 21 %, 질소 79 % 로 본다.)
50
[해설]
이론공기량은 이론산소량 ÷ 공기 중 산소 비율(0.21)로 구한다.
2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O
메탄올(분자량 32) 1 kmol이 타려면 산소 1.5 kmol이 들고, 표준상태에서 기체 1 kmol은 22.4 m3다.
공기량 = (메탄올 kmol × 1.5 × 22.4) ÷ 0.21
= (10/32 × 1.5 × 22.4) ÷ 0.21 = 10.5 ÷ 0.21
= 50 m3
혼동 주의: 산소 0.46875 kmol을 0.47로 끊으면 50.13, 0.465로 끊으면 49.6이 되므로 나눗셈은 마지막에 한 번만 한다. 질소 79 %는 이론공기량이 아니라 연소가스량을 구할 때 쓴다.
24-4
아래 위험물을 가열하여 분해시켰을 때 나오는 기체의 이름을 각각 쓰시오. (단, 나오는 기체가 없으면 “해당없음”이라고 쓸 것)
(1) 삼산화크로뮴
(2) 과산화칼륨
(3) 아염소산나트륨
(1) 산소
(2) 산소
(3) 산소
[해설]
세 가지 모두 제1류 위험물(산화성 고체)이다. 제1류 위험물의 공통된 성질이 바로 “스스로는 타지 않으나 열을 받으면 산소를 내놓아 남의 연소를 돕는다”는 것이므로, 어느 것을 가열해도 답은 산소로 모인다. 물질 하나하나를 외우기보다 유별부터 가려내는 것이 빠른 길이다.
| 위험물 | 화학식 | 품명 | 열분해반응식 |
|---|---|---|---|
| 삼산화크로뮴(무수크로뮴산) | 그 밖에 행정안전부령으로 정하는 것 | ||
| 과산화칼륨 | 무기과산화물 | ||
| 아염소산나트륨 | 아염소산염류 |
세 식 모두 오른쪽 끝에 가 남는다. 산소를 품은 화합물에서 산소가 빠져나가고 금속 산화물이나 염이 남는 모양이라고 보면 된다.
“해당없음”이라는 단서가 붙은 것은 보기 안에 제1류가 아닌 물질이 섞여 있을 수 있음을 염두에 둔 장치다. 이 문제에서는 셋 다 산소를 내므로 해당없음으로 답할 자리는 없다.
물질별로 덧붙이면, 삼산화크로뮴은 붉은색 결정으로 물에 잘 녹아 강한 산성을 띠고 물과 만나면 발열하므로 물기를 피해야 한다. 과산화칼륨은 알칼리금속의 과산화물이라 물과 만나면 로 산소를 내며 발열하므로 주수소화가 금지되고, 마른모래나 탄산수소염류 분말로 덮어 끈다. 아염소산나트륨은 충격이나 마찰에 예민하고 산과 만나면 유독한 이산화염소를 낸다.
24-4
제3류 위험물인 탄화칼슘에 관하여 다음 반응식을 각각 쓰시오.
(1) 탄화칼슘이 연소하여 산화칼슘과 이산화탄소가 되는 반응
(2) 탄화칼슘이 물과 만나 일어나는 반응
(3) (2)에서 생긴 기체가 연소하는 반응
(1)
(2)
(3)
[해설]
탄화칼슘(CaC2, 카바이드)은 제3류 위험물 중 칼슘의 탄화물(지정수량 300 kg)이다. 물과 반응하면 아세틸렌이 나오는 금수성 물질이다.
- 연소 — 칼슘은 산화칼슘이 되고, 탄소는 이산화탄소가 된다.
2CaC2 + 5O2 → 2CaO + 4CO2 - 물과의 반응 — 칼슘은 수산화칼슘이 되고, 탄소 2개는 아세틸렌 기체로 빠져나온다.
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 - 아세틸렌 연소 — 탄화수소라서 완전연소하면 이산화탄소와 물만 남는다.
2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O
아세틸렌은 연소범위가 2.5~81 %로 넓어서, 탄화칼슘은 질소 같은 불연성 가스를 채운 밀폐용기에 보관한다. 불이 나면 물을 쓰지 말고 마른모래로 덮어 끈다.
24-4
아래는 위험물안전관리법령이 정한 소화설비의 적응성에 관한 표의 일부다. 기타 소화설비 세 가지가 적응성을 갖는 칸에 ○표를 하시오.
| 소화설비의 구분 | 건축물·그 밖의 공작물 | 전기설비 | 제1류 위험물 | 제2류 위험물 | 제3류 위험물 | 제4류 위험물 | 제5류 위험물 | 제6류 위험물 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 알칼리금속 과산화물등 | 그 밖의 것 | 철분·금속분· 마그네슘등 | 인화성 고체 | 그 밖의 것 | 금수성 물품 | 그 밖의 것 | |||||||
| 기타 | 물통 또는 수조 | ||||||||||||
| 건조사 | |||||||||||||
| 팽창질석 또는 팽창진주암 | |||||||||||||
아래 표와 같다.
| 소화설비의 구분 | 건축물·그 밖의 공작물 | 전기설비 | 제1류 위험물 | 제2류 위험물 | 제3류 위험물 | 제4류 위험물 | 제5류 위험물 | 제6류 위험물 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 알칼리금속 과산화물등 | 그 밖의 것 | 철분·금속분· 마그네슘등 | 인화성 고체 | 그 밖의 것 | 금수성 물품 | 그 밖의 것 | |||||||
| 기타 | 물통 또는 수조 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |||||
| 건조사 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| 팽창질석 또는 팽창진주암 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
[해설]
위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 적응성 표에서 물통·수조는 물로 냉각하고, 건조사·팽창질석·팽창진주암은 덮어서 질식시키는 방식이다.
- 물통 또는 수조 — 물과 반응하는 알칼리금속과산화물등·철분등·금수성물품, 물 위에 떠 번지는 제4류, 감전 우려가 있는 전기설비를 뺀 나머지 7칸에 ○.
- 건조사 — 금수성물품까지 포함해 제1류~제6류 위험물 10칸 전부에 ○이고, 건축물·전기설비는 덮을 수 없어 빈칸이다.
- 팽창질석 또는 팽창진주암 — 건조사와 똑같이 위험물 10칸 전부에 ○.
외우는 요령: 물통은 물이 닿으면 안 되는 5칸을 빼고, 모래류는 건축물·전기설비 2칸만 뺀다.
24-4
다음은 제4류 위험물 가운데 하나인 클로로벤젠을 두고 묻는 것이다. 각각 답하시오.
(1) 화학식은 무엇인가
(2) 위험물안전관리법령상의 품명은 무엇인가
(3) 지정수량은 얼마인가
(1)
(2) 제2석유류(비수용성)
(3) 1,000 L
[해설]
클로로벤젠은 벤젠()의 수소 하나가 염소로 바뀐 것이므로 화학식은 이다.
품명을 가르는 잣대는 인화점이다. 제4류 위험물의 석유류는 다음과 같이 나뉜다.
| 품명 | 인화점(1기압) | 지정수량(비수용성 / 수용성) |
|---|---|---|
| 제1석유류 | 미만 | 200 L / 400 L |
| 제2석유류 | 이상 미만 | 1,000 L / 2,000 L |
| 제3석유류 | 이상 미만 | 2,000 L / 4,000 L |
| 제4석유류 | 이상 미만 | 6,000 L |
클로로벤젠의 인화점은 약 27 로 21 이상 70 미만 구간에 들어가므로 제2석유류이고, 물에 거의 녹지 않아 비수용성이다. 따라서 지정수량은 1,000 L 가 된다.
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 화학식 | |
| 유별 · 품명 | 제4류 위험물 — 제2석유류(비수용성) |
| 지정수량 · 위험등급 | 1,000 L · |
| 액체비중 · 증기비중 | 약 1.1 · 약 3.9 |
| 인화점 · 비점 | 약 27 · 약 132 |
액체비중이 1.1 로 물보다 무겁다는 점이 눈에 띈다. 제4류 위험물은 대개 물보다 가벼워 물 위에 뜨지만, 염소 · 브로민처럼 무거운 원소가 들어간 것은 물 밑으로 가라앉는다. 이황화탄소 · 클로로폼 · 나이트로벤젠 등이 같은 무리다.
같은 벤젠 고리에 무엇이 붙느냐로 품명이 달라진다는 점도 함께 정리해 두면 좋다. 가 붙은 톨루엔은 제1석유류(200 L), 이 붙은 클로로벤젠은 제2석유류(1,000 L), 가 붙은 나이트로벤젠은 제3석유류(2,000 L)다.
24-4
제4류 위험물인 아세트알데하이드를 두고 아래와 같이 설명하였다. 이 가운데 옳은 것을 모두 골라 번호로 쓰시오.
[보기]
① 물 · 알코올 · 에터에 녹는다.
② 무색 · 무취의 투명한 액체다.
③ 분자량은 44, 증기비중은 0.78, 인화점은 약 다.
④ 백금과 반응하여 수소가스가 생성되어 폭발한다.
①
[해설]
아세트알데하이드()는 제4류 위험물 중 특수인화물로 지정수량은 50 L 다. 보기를 하나씩 실제 물성과 맞대어 보면 다음과 같다.
| 보기 | 판정 | 까닭 |
|---|---|---|
| ① 물 · 알코올 · 에터에 녹는다 | 옳다 | 분자 안의 카보닐기가 물 분자와 잘 어울려 물에 잘 녹고, 유기용제와도 섞인다 |
| ② 무색 · 무취의 투명한 액체다 | 틀리다 | 무색인 것은 맞으나 자극적인 냄새가 나므로 “무취”가 아니다 |
| ③ 분자량 44, 증기비중 0.78, 인화점 약 | 틀리다 | 0.78 은 액체비중이며 증기비중은 다 |
| ④ 백금과 반응해 수소가 생겨 폭발한다 | 틀리다 | 반응 상대는 백금이 아니라 구리 · 은 · 수은 · 마그네슘이고, 생성물도 수소가 아니라 폭발성 아세틸라이드다 |
③이 함정이다. 분자량 44 는 맞지만 그 옆의 0.78 은 액체비중 자리의 값이다. 증기비중은 분자량을 공기의 평균 분자량 29 로 나눈 값이므로
가 되어야 한다. 한 줄 안에 분자량 44 와 증기비중 0.78 을 나란히 적어 놓은 것 자체가 서로 어긋나므로, 계산 한 번으로 걸러낼 수 있다. 증기비중이 1 보다 크다는 것은 증기가 공기보다 무거워 바닥에 깔린다는 뜻이고, 이것이 아세트알데하이드를 다룰 때 환기를 낮은 곳에서 해야 하는 이유다.
④의 내용은 물질만 바꾸면 참이 된다. 아세트알데하이드는 구리 · 은 · 수은 · 마그네슘 및 이들 합금과 반응해 충격에 예민한 아세틸라이드를 만들기 때문에, 저장 용기와 배관에 이 금속들을 쓰지 못하도록 법령이 못 박고 있다. 백금은 여기에 들지 않는다.
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 화학식 · 분자량 | · 44 |
| 유별 · 품명 | 제4류 위험물 — 특수인화물 |
| 지정수량 | 50 L |
| 액체비중 · 증기비중 | 0.78 · 1.52 |
| 인화점 · 비점 | · |
| 연소범위 |
비점이 21 로 상온에 가까워 조금만 따뜻해도 끓어 증기가 쏟아진다. 그래서 옥외저장탱크나 이동저장탱크에 저장할 때에는 불활성 기체를 봉입하고, 지하저장탱크의 경우 온도를 40 이하로 유지한다.
24-4
제3류 위험물인 나트륨에 관하여 다음 물음에 답하시오.
(1) 물과 만났을 때의 화학반응식을 쓰시오.
(2) 물과 반응하면 무엇 때문에 위험해지는지 설명하시오.
(1)
(2) 가연성 가스인 수소가 발생하고 반응열까지 더해져 폭발할 위험이 있다.
[해설]
나트륨은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)인 알칼리금속으로 지정수량은 10 kg이다.
물과 만나면 수산화나트륨과 수소가 생긴다.
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
- 가연성 가스 — 이때 생기는 수소는 연소범위가 4~75 %로 넓어 공기와 쉽게 폭발성 혼합기를 이룬다.
- 반응열 — 발열반응이라 그 열로 수소에 불이 붙어 폭발로 이어진다.
그래서 나트륨은 등유·경유·유동파라핀에 완전히 잠기게 보관한다. 불이 나면 물을 쓰지 말고 마른모래나 팽창질석으로 덮어 끈다.
위험물안전관리법령이 정한 물분무소화설비의 설치기준이다. 괄호 ① ~ ⑤ 에 들어갈 수치를 각각 쓰시오.
· 방호대상물의 표면적이 200 인 경우, 방사구역은 ( ① ) 이상으로 할 것
· 방호대상물의 표면적이 70 인 경우, 방사구역은 ( ② ) 이상으로 할 것
· 수원의 수량은 분무헤드가 가장 많이 설치된 방사구역의 모든 분무헤드를 동시에 사용할 경우에 해당 방사구역의 표면적 1 당 1분당 ( ③ ) L 의 비율로 계산한 양으로 ( ④ ) 분간 방사할 수 있는 양 이상이 되도록 할 것
· 분무헤드를 동시에 사용할 경우 각 끝부분의 방사압력이 ( ⑤ ) kPa 이상으로 표준방사량을 방사할 수 있는 성능이 되도록 할 것
① 150
② 70
③ 20
④ 30
⑤ 350
[해설]
물분무소화설비 기준은 위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 있다. 방사구역은 150 m2 이상으로 하되, 방호대상물 표면적이 150 m2 미만이면 그 표면적으로 한다.
- 표면적 200 m2 — 150 m2 이상이므로 방사구역은 150 m2 이상.
- 표면적 70 m2 — 150 m2 미만이라 표면적 그대로 70 m2 이상.
- 수원량 — 표면적 1 m2당 1분에 20 L씩 30분 방사할 수 있는 양 이상.
- 방사압력 — 동시 사용 시 각 끝부분에서 350 kPa 이상.
수원량은 방사구역 면적 × 20 L/min·m2 × 30 min으로 외운다.
150 × 20 × 30 = 90,000 L = 90 m3
24-4
아래에 든 다섯 가지는 모두 제1류 위험물이다. 각각을 화학식으로 나타내시오.
(1) 질산나트륨
(2) 염소산칼륨
(3) 다이크로뮴산나트륨
(4) 과망가니즈산칼륨
(5) 브로민산나트륨
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
[해설]
염의 화학식은 “금속 이온 + 산의 음이온”을 전하가 0 이 되도록 맞춘 것이다. 이름을 뒤에서부터 읽으면 순서가 그대로 나온다. “질산나트륨”은 나트륨()과 질산 이온()이 1 : 1 로 만난 것이므로 가 된다.
| 위험물 | 금속 이온 | 음이온 | 화학식 | 품명 | 지정수량 |
|---|---|---|---|---|---|
| 질산나트륨 | 질산염류 | 300 kg | |||
| 염소산칼륨 | 염소산염류 | 50 kg | |||
| 다이크로뮴산나트륨 | 다이크로뮴산염류 | 1,000 kg | |||
| 과망가니즈산칼륨 | 과망가니즈산염류 | 1,000 kg | |||
| 브로민산나트륨 | 브로민산염류 | 300 kg |
다이크로뮴산 이온만 전하가 라서 나트륨이 2개 붙어 이 된다. 나머지는 모두 이라 1 : 1 로 결합한다. 여기서 실수가 가장 많이 나온다.
산소 개수는 접두어로 가늠한다. 염소산 이온 를 기준으로 산소가 하나 적으면 아염소산 , 하나 많으면 과염소산 다. “과망가니즈산”의 처럼 “과” 가 붙으면 산소가 많은 쪽이라고 보면 된다. 브로민은 염소와 같은 할로젠이라 로 염소산 이온과 같은 꼴을 쓴다.
다섯 가지 모두 제1류 위험물(산화성 고체)이며, 지정수량이 품명마다 50 kg · 300 kg · 1,000 kg 으로 갈리는 점도 함께 익혀 두면 소요단위나 저장량 문제에 바로 쓸 수 있다.
24-4
제2류 위험물 가운데 원자량이 24 정도인 은백색의 가벼운 금속이 있다. 산과 만나면 수소를 내놓는 것이 특징이다. 이 물질을 두고 다음을 답하시오.
(1) 이 위험물의 이름을 쓰시오.
(2) 이 위험물이 염산과 반응할 때의 화학반응식을 쓰시오.
(1) 마그네슘
(2)
[해설]
제시된 세 가지 단서 — 원자량 24, 은백색의 가벼운 금속, 산과 반응해 수소 발생 — 를 모두 만족하는 제2류 위험물은 마그네슘()이다. 지정수량은 500 kg 이다.
산과의 반응에서는 마그네슘이 전자를 내주고 수소 이온이 그것을 받아 수소 기체가 된다. 염산은 1가 산이므로 마그네슘 1개당 2분자가 필요하다.
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 화학식 · 원자량 | · 24.3 |
| 유별 · 품명 | 제2류 위험물 — 마그네슘 |
| 지정수량 | 500 kg |
| 비중 · 융점 · 비점 | 1.74 · 약 651 · 약 1,100 |
마그네슘은 산뿐 아니라 물과도 같은 방식으로 반응해 수소를 낸다.
그래서 불이 났을 때 물을 뿌리면 수소가 나와 오히려 폭발 위험이 커진다. 이산화탄소도 로 환원시켜 버리므로 소용이 없다. 탄산수소염류 분말소화설비나 마른모래 · 팽창질석 · 팽창진주암으로 덮어 끄는 것이 정석이며, 운반용기 외부에는 “화기주의”와 “물기엄금”을 함께 표시한다.
법령은 마그네슘 중에서도 2 mm 체를 통과하지 못하는 덩어리와 지름 2 mm 이상의 막대 모양인 것은 위험물에서 제외한다. 표면적이 작으면 그만큼 반응이 느려 위험성이 낮기 때문이다.
다음 [보기]의 물질 가운데 제5류 위험물의 품명이 질산에스터류인 것을 모두 골라 쓰시오.
[보기] 테트릴, 피크르산, 트라이나이트로톨루엔, 나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린
나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린
[해설]
위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제5류 품명 중 질산에스터류는 질산(HNO3)과 알코올류가 만나 -ONO2 결합을 이룬 에스터다. [보기]에서는 세 가지가 해당한다.
- 나이트로셀룰로스 — 셀룰로스를 질산으로 에스터화한 것이다.
- 질산메틸 — 질산과 메탄올의 에스터(CH3ONO2)다.
- 나이트로글리세린 — 이름과 달리 글리세린의 질산에스터(C3H5(ONO2)3)다.
혼동 주의: 테트릴·피크르산·트라이나이트로톨루엔은 벤젠고리에 나이트로기(-NO2)가 직접 붙어 있어 나이트로화합물이다.