(1) 30 ℃ 이하

(2) 30 ℃ 이하

(3) 15 ℃ 이하

[해설]

다이에틸에터 · 아세트알데하이드 · 산화프로필렌은 모두 비점과 인화점이 아주 낮은 특수인화물이라, 위험물안전관리법령이 탱크에 저장할 때의 온도를 따로 못 박아 두었다. 압력을 걸지 않은 탱크에서는 증기가 빠져나가기 쉬우므로 온도 제한이 더 엄격하다.

세 물질 가운데 아세트알데하이드만 15 ℃ 이하이고 나머지 둘은 30 ℃ 이하라는 점이 이 문제의 갈림길이다. 아세트알데하이드는 비점이 21 ℃ 로 상온에서도 끓어오를 수 있어 가장 낮은 온도로 묶어 둔 것이다.

이동저장탱크에 넣는 경우에는 기준이 또 달라, 보냉장치가 있으면 비점 이하로, 보냉장치가 없으면 40 ℃ 이하로 유지한다. 또한 이들 물질을 다루는 설비에는 구리 · 마그네슘 · 은 · 수은과 이들을 성분으로 하는 합금을 쓸 수 없는데, 폭발성 화합물을 만들기 때문이다.

다이크로뮴산염류 → 철분 → 아이오딘산염류 → 황화인 → 아염소산염류

[해설]

품명마다 정해진 지정수량을 먼저 적어 놓고 크기순으로 세우면 된다. 유별이 섞여 있어도 판단 기준은 지정수량 하나뿐이다.

제1류 위험물은 지정수량이 50 kg · 300 kg · 1,000 kg 의 세 무리로 나뉜다. 아염소산염류 · 염소산염류 · 과염소산염류 · 무기과산화물이 50 kg(위험등급 I), 브로민산염류 · 질산염류 · 아이오딘산염류가 300 kg(위험등급 II), 과망가니즈산염류 · 다이크로뮴산염류가 1,000 kg(위험등급 III) 이다. 제2류에서는 황화인 · 적린 · 황이 100 kg, 철분 · 금속분 · 마그네슘이 500 kg 이다. 지정수량이 작을수록 위험성이 크다는 뜻이므로, 이 문제의 답은 위험한 것을 뒤쪽에 세운 순서이기도 하다.

(1) $\mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2}$

(2) 25.18 $\mathrm{m^3}$

[해설]

탄소가 완전히 타면 이산화탄소만 남으므로 반응식은 다음과 같고, 탄소 1몰에 산소가 1몰 대응한다.

$\mathrm{C + O_2 \rightarrow CO_2}$

탄소의 원자량이 12 이므로 12 kg 은 1 kmol 이고, 필요한 산소도 1 kmol 이다. 문제가 준 조건이 표준상태가 아니라 750 mmHg · 30 ℃ 이므로 22.4 를 그대로 쓸 수 없고, 이상기체상태방정식으로 그 조건에서의 부피를 구해야 한다.

$PV = nRT \;\Rightarrow\; V = \dfrac{nRT}{P}$

압력을 기압 단위로 바꾸면 $P = \dfrac{750}{760} = 0.9868\ \mathrm{atm}$, 절대온도는 $T = 273 + 30 = 303\ \mathrm{K}$ 이고, 기체상수는 kmol · $\mathrm{m^3}$ 단위계에서 $R = 0.082$ 다. 대입하면

$V = \dfrac{1 \times 0.082 \times 303}{750 / 760} = \mathbf{25.18}\ \mathrm{m^3}$

이다. 만약 표준상태(0 ℃ · 1 atm)였다면 22.4 $\mathrm{m^3}$ 였을 것이므로, 온도가 30 ℃ 로 오르고 압력이 1 기압보다 조금 낮아진 만큼 부피가 늘어난 결과라고 보면 값의 크기가 납득이 간다.

4배

[해설]

지정수량의 배수는 저장량을 그 품명의 지정수량으로 나눈 값이고, 여러 품명을 함께 두었으면 각각의 배수를 더해 합으로 따진다.

$\dfrac{100}{100} + \dfrac{500}{500} + \dfrac{600}{300} = 1 + 1 + 2 = \mathbf{4}$

따라서 지정수량 배수의 합은 4배다. 여기서 질산염류의 지정수량이 300 kg 이라는 점을 놓치면 답이 어긋나므로, 제1류의 300 kg 무리(브로민산염류 · 질산염류 · 아이오딘산염류)를 기억해 두는 것이 좋다.

지정수량 배수의 합은 허가 대상 여부와 예방규정 · 자체소방대 같은 규제의 적용선을 가르는 값이라, 유별이 서로 달라도 한데 더해 계산한다는 점이 중요하다.

품명: 제3석유류(비수용성)

지정수량: 2,000 L

[해설]

벤젠 고리에 아미노기($\mathrm{-NH_2}$) 하나가 붙은 구조는 아닐린($\mathrm{C_6H_5NH_2}$)이다. 황색을 띠는 기름 모양 액체로 물보다 무겁고 물에 잘 녹지 않는다.

제3석유류는 1기압에서 인화점이 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 액체를 말한다. 아닐린의 인화점이 70 ℃ 이므로 여기에 딱 걸리고, 물에 거의 녹지 않으므로 비수용성이다. 제3석유류의 지정수량은 비수용성이 2,000 L, 수용성이 4,000 L 다.

같은 벤젠 고리 유도체라도 붙어 있는 작용기에 따라 품명이 달라진다. $\mathrm{-CH_3}$ 가 붙으면 톨루엔(제1석유류, 200 L), $\mathrm{-OH}$ 가 붙으면 페놀, $\mathrm{-NO_2}$ 가 붙으면 나이트로벤젠(제3석유류, 2,000 L)이 되므로 구조식을 보고 작용기를 먼저 읽어 내는 것이 요령이다.

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

(2) 아세틸렌, 2.5 ~ 81 %

(3) $\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O}$

[해설]

탄화칼슘은 흔히 카바이드라 부르는 회백색 덩어리로, 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물에 속하고 지정수량은 300 kg 이다. 물과 만나면 수산화칼슘과 아세틸렌으로 갈라지면서 열을 낸다.

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

양변의 원자 수를 세어 보면 칼슘 1개, 탄소 2개, 수소 4개, 산소 2개로 균형이 맞는다. 이때 나오는 아세틸렌($\mathrm{C_2H_2}$)은 연소범위가 2.5 ~ 81 % 로 대단히 넓어 조금만 새어도 폭발 위험이 크다.

아세틸렌의 완전연소는 탄소가 이산화탄소로, 수소가 물로 바뀌는 반응이다. $\mathrm{C_2H_2}$ 2몰을 기준으로 잡으면 탄소 4개는 $\mathrm{4CO_2}$, 수소 4개는 $\mathrm{2H_2O}$ 가 되고 오른쪽 산소가 10개이므로 왼쪽에 $\mathrm{5O_2}$ 를 놓으면 된다.

$\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O}$

탄화칼슘은 저장할 때 물기를 철저히 막고 용기 안에 질소 등 불연성 가스를 채워 둔다. 또 아세틸렌은 구리 · 은 · 수은과 닿으면 폭발성 금속아세틸라이드를 만들므로 관련 설비에 이들 금속을 쓰지 않는다. 화재 시 물은 금물이며 마른모래나 탄산수소염류 분말소화약제로 질식소화한다.

(1) 화기엄금

(2) 화기엄금, 충격주의

(3) 가연물접촉주의

[해설]

운반용기 외부에 표시하는 주의사항은 위험물안전관리법령의 운반기준에 유별로 정해져 있다.

제4류 위험물은 인화성 액체이므로 화기엄금 하나만 표시한다. 제5류 위험물은 분자 안에 산소를 품어 가열·충격·마찰만으로도 폭발할 수 있어 화기엄금 과 충격주의 를 함께 표시한다.

제6류 위험물은 그 자체가 타지는 않고 산소를 내어 다른 물질을 태우므로 가연물접촉주의 만 표시한다. 표기가 화기엄금이 아니라 ‘가연물 접촉주의’ 라는 점이 함정이다.

유별 전체를 정리하면 다음과 같다.

제1류 — 알칼리금속의 과산화물: 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의 / 그 밖의 것: 화기·충격주의, 가연물접촉주의

제2류 — 철분·금속분·마그네슘: 화기주의, 물기엄금 / 인화성 고체: 화기엄금 / 그 밖의 것: 화기주의

제3류 — 자연발화성 물질: 화기엄금, 공기접촉엄금 / 금수성 물질: 물기엄금

제4류: 화기엄금 · 제5류: 화기엄금, 충격주의 · 제6류: 가연물접촉주의

(1) 트라이나이트로톨루엔 — 벤젠 고리의 1번 자리에 $\mathrm{CH_3}$, 2 · 4 · 6번 자리에 $\mathrm{NO_2}$ 가 각각 결합한 구조

(2) $\mathrm{2C_6H_2CH_3(NO_2)_3 \rightarrow 12CO + 2C + 3N_2 + 5H_2}$

[해설]

담황색 주상결정 · 폭발성 고체 · 햇빛에 다갈색으로 변색이라는 세 가지가 곧바로 트라이나이트로톨루엔(TNT)을 가리킨다. 분자식이 $\mathrm{C_7H_5N_3O_6}$ 이므로 분자량을 확인하면

$(12 \times 7) + (1 \times 5) + (14 \times 3) + (16 \times 6) = 84 + 5 + 42 + 96 = \mathbf{227}$

로 [보기]의 값과 맞아떨어진다.

구조는 톨루엔의 벤젠 고리에서 메틸기가 붙은 자리를 1번으로 삼아, 2 · 4 · 6번 자리의 수소가 나이트로기로 바뀐 것이다. 그래서 시성식을 $\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}$ 로 쓴다.

열분해하면 분자 안의 산소만으로 산화가 진행되어 일산화탄소 · 탄소 · 질소 · 수소가 나온다.

$\mathrm{2C_6H_2CH_3(NO_2)_3 \rightarrow 12CO + 2C + 3N_2 + 5H_2}$

양변을 세어 보면 탄소는 왼쪽 14개($7 \times 2$), 오른쪽도 $12 + 2 = 14$ 개, 수소는 각각 10개, 질소 6개, 산소 12개로 균형이 맞는다. 산소가 모자라 이산화탄소가 아니라 일산화탄소가 주로 나온다는 점이 특징이다.

TNT 는 제5류 위험물 중 나이트로화합물에 속한다. 물에 녹지 않고 아세톤 · 벤젠 · 알코올에는 녹으며, 융점이 약 81 ℃ 로 녹여서 주입할 수 있어 폭약으로 널리 쓰였다. 충격이나 마찰에는 비교적 둔감해 기폭약이 있어야 폭발하지만, 일단 분해가 시작되면 순식간에 진행되므로 저장 시 직사광선과 열원을 피해야 한다.

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

(2) 750 kg

[해설]

탄산수소나트륨은 제1종 분말소화약제의 주성분이다. 270 ℃ 부근에서 1차 분해가 일어나 탄산나트륨 · 이산화탄소 · 수증기로 갈라지며, 이때 나오는 이산화탄소가 질식효과를, 물의 증발이 냉각효과를 낸다.

$\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

반응식을 보면 탄산수소나트륨 2몰이 분해될 때마다 이산화탄소가 1몰 생긴다. 먼저 생성된 이산화탄소의 몰수를 구하면

$n_{\mathrm{CO_2}} = \dfrac{100}{22.4} = 4.4643\ \mathrm{kmol}$

이고, 분해된 탄산수소나트륨은 그 2배인 8.9286 kmol 이다. 탄산수소나트륨의 분자량은

$23 + 1 + 12 + (16 \times 3) = 84$

이므로 질량은

$W = \dfrac{100}{22.4} \times 2 \times 84 = \mathbf{750}\ \mathrm{kg}$

이다. 비례식으로 한 번에 세워도 같다 — 반응식의 $\mathrm{2NaHCO_3}$ 는 $2 \times 84 = 168$ kg 이고 $\mathrm{CO_2}$ 1 kmol 은 22.4 $\mathrm{m^3}$ 이므로, $168 : 22.4 = x : 100$ 에서 $x = 750$ kg 이다.

분말소화약제 중 제1종은 백색으로 착색되며 B급 · C급 화재에 쓰인다. 참고로 850 ℃ 이상에서는 2차 분해가 일어나 $\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O}$ 로 진행한다.

(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.

3,333.33 L

[해설]

황이 타면 이산화황이 되므로 반응식은 $\mathrm{S + O_2 \rightarrow SO_2}$ 이고, 황 1몰이 탈 때 산소도 꼭 1몰이 쓰인다. 즉 몰수(kmol 수)가 1 : 1 로 대응한다.

황의 원자량이 32 이므로 황 1 kg 은

$n = \dfrac{1}{32} = 0.03125\ \mathrm{kmol}$

이고, 필요한 산소도 같은 0.03125 kmol 이다. 표준상태에서 기체 1 kmol 의 부피는 22.4 $\mathrm{m^3}$ 이므로

$V_{\mathrm{O_2}} = 0.03125 \times 22.4 = 0.7\ \mathrm{m^3}$

이다. 공기에서 산소가 차지하는 부피가 21 % 이므로 필요한 공기의 부피는 산소량을 0.21 로 나눈 값이 된다.

$V_{\mathrm{air}} = \dfrac{0.7}{0.21} = 3.3333\ \mathrm{m^3} = \mathbf{3{,}333.33}\ \mathrm{L}$

단위를 옮길 때 1 $\mathrm{m^3}$ 은 1,000 L 라는 점만 놓치지 않으면 된다. 같은 문제를 이상기체상태방정식 $V = \dfrac{WRT}{PM}$ 로 풀면 3,333.28 L 이 나오는데, 이는 기체상수를 0.08205 로 잡을 때 생기는 반올림 차이일 뿐 다른 답이 아니다. 표준상태를 조건으로 준 문제에서는 몰부피 22.4 를 쓰는 쪽이 정석이다.

황은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량은 100 kg 이며, 순도 60 중량퍼센트 이상인 것만 위험물로 본다. 연소 생성물인 이산화황은 자극성이 강한 유독가스다.

철분, 알킬알루미늄

[해설]

포소화약제는 물을 바탕으로 한 수계 소화약제다. 그래서 물과 반응해 가연성 가스를 내는 위험물에는 적응성이 없다.

철분은 제2류 위험물의 “철분·금속분·마그네슘”에 속한다. 물이나 산과 반응해 수소를 발생시키므로 주수·포·물분무 모두 부적응이고, 탄산수소염류 분말소화약제나 마른모래·팽창질석으로 질식소화한다.

알킬알루미늄은 제3류 위험물 가운데 금수성 물품이다. 물과 격렬히 반응해 에테인 등 가연성 가스를 내므로 포는 물론 물분무·옥내소화전도 쓸 수 없고, 탄산수소염류 분말·마른모래·팽창질석만 쓸 수 있다.

나머지 셋은 포소화설비로 소화할 수 있다. 황린은 제3류지만 금수성 물품이 아니어서 주수·포가 가능하고(오히려 물속에 저장한다), TNT는 제5류로 다량의 물·포로 냉각소화하며, 인화성 고체 역시 물·포로 냉각소화한다.

(1) 마그네슘($\mathrm{Mg}$)

(2) $\mathrm{Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2}$

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

(4) 해당 없음

[해설]

원자량이 24(정확히는 24.3)인 은백색 경금속은 마그네슘이다. 위험물안전관리법령상 제2류 위험물 “마그네슘”이며 지정수량은 500 kg이다.

(2) 산과 만나면 수소를 낸다 — $\mathrm{Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2}$

(3) 물, 특히 뜨거운 물과도 반응해 수산화마그네슘과 수소를 낸다 — $\mathrm{Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2}$

(4) 물을 쓰는 옥내소화전·물분무·포는 위 반응으로 수소를 만들어 오히려 위험하고, 이산화탄소도 $\mathrm{2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C}$ 로 분해되어 연소를 돕는다. 네 설비 모두 적응성이 없으므로 답은 해당 없음이고, 실제로는 탄산수소염류 분말소화약제·마른모래·팽창질석으로 질식소화한다.

(1) 1,000 $\mathrm{m^2}$ 이하

(2) 2,000 $\mathrm{m^2}$ 이하

(3) 1,000 $\mathrm{m^2}$ 이하

[해설]

옥내저장소 저장창고의 바닥면적은 위험성이 큰 것을 1,000 $\mathrm{m^2}$ 이하로, 그 밖의 것을 2,000 $\mathrm{m^2}$ 이하로 제한한다. 그러므로 문제의 세 품명이 1,000 $\mathrm{m^2}$ 무리에 드는지만 가리면 된다.

염소산염류는 제1류의 50 kg 무리이므로 1,000 $\mathrm{m^2}$, 유기과산화물은 제5류에서 이름이 직접 적혀 있으므로 1,000 $\mathrm{m^2}$ 다. 제2석유류는 목록 어디에도 없으므로 그 밖의 것으로 보아 2,000 $\mathrm{m^2}$ 가 된다.

참고로 두 무리를 같은 창고에 함께 저장할 때는 바닥면적을 1,000 $\mathrm{m^2}$ 이하로 하되 1,000 $\mathrm{m^2}$ 무리의 위험물이 차지하는 면적을 500 $\mathrm{m^2}$ 이하로 해야 한다. 외울 때는 “제4류 중 인화점이 낮은 셋(특수인화물 · 제1석유류 · 알코올류)과 제6류, 그리고 각 유별에서 지정수량이 가장 작은 것들”로 묶어 기억하면 편하다.

명칭: 인화칼슘(인화석회)

물과의 반응식: $\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3}$

[해설]

[보기]의 열쇠는 적갈색 고체와 물과 반응해 인화수소를 낸다는 두 가지다. 인화수소는 포스핀($\mathrm{PH_3}$)의 다른 이름이므로 분자 안에 인을 가진 금속의 인화물이어야 하고, 지정수량 300 kg 까지 맞는 것은 인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$)이다.

$\mathrm{Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3}$

양변을 세어 보면 칼슘 3개, 인 2개, 산소 6개, 수소 12개로 균형이 맞는다. 산과 반응할 때도 마찬가지로 포스핀이 나온다($\mathrm{Ca_3P_2 + 6HCl \rightarrow 3CaCl_2 + 2PH_3}$).

발생하는 포스핀은 마늘 냄새가 나는 맹독성 가연성 가스라, 인화칼슘 화재에서는 물을 절대 쓰지 않고 마른모래나 탄산수소염류 분말소화약제로 처리한다. 저장할 때도 건조한 곳에 밀폐해 두어야 한다. 한편 이 성질을 이용해 물에 닿으면 연기를 내는 해상 조난 신호용으로 쓰이기도 한다.

(1) $\mathrm{CH_3ONO_2}$

(2) $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$

(3) $\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}$

(4) $\mathrm{C_6H_2OH(NO_2)_3}$

[해설]

시성식은 작용기를 드러내 쓰는 식이다. 제5류 위험물의 두 대표 계열은 작용기가 서로 다르다.

질산에스터류는 알코올의 $\mathrm{-OH}$ 자리에 질산기 $\mathrm{-ONO_2}$가 붙은 것이다. 메탄올에서 온 $\mathrm{CH_3ONO_2}$(질산메틸, 분자량 77), 글리세린의 $\mathrm{-OH}$ 세 개가 모두 치환된 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$(나이트로글리세린, 분자량 227)가 여기 속한다.

나이트로화합물은 벤젠 고리의 수소가 나이트로기 $\mathrm{-NO_2}$로 치환된 것이다. 톨루엔에서 온 $\mathrm{C_6H_2CH_3(NO_2)_3}$(TNT, 분자량 227), 페놀에서 온 $\mathrm{C_6H_2OH(NO_2)_3}$(트라이나이트로페놀, 별칭 피크르산, 분자량 229)가 대표다.

산소가 하나 더 들어간 $\mathrm{-ONO_2}$인지 $\mathrm{-NO_2}$인지가 두 계열을 가르는 지점이므로, 시성식을 쓸 때 이 산소를 빠뜨리지 않도록 주의한다.

아세트알데하이드 → 아세톤 → 에탄올 → 아세트산 → 나이트로벤젠

[해설]

제4류 위험물은 인화점에 따라 품명이 나뉘므로, 품명만 알면 인화점의 대소는 저절로 정해진다. 특수인화물 → 제1석유류 → 알코올류 → 제2석유류 → 제3석유류 순으로 인화점이 높아진다.

· 아세트알데하이드 — 특수인화물, 약 −38 ℃ (지정수량 50 L)

· 아세톤 — 제1석유류(수용성), 약 −18 ℃ (400 L)

· 에탄올 — 알코올류, 약 13 ℃ (400 L)

· 아세트산 — 제2석유류(수용성), 약 40 ℃ (2,000 L)

· 나이트로벤젠 — 제3석유류(비수용성), 약 88 ℃ (2,000 L)

품명의 정의를 되짚으면 제1석유류는 인화점 21 ℃ 미만, 제2석유류는 21 ℃ 이상 70 ℃ 미만, 제3석유류는 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만이고, 알코올류는 탄소 수 1 ~ 3개인 포화 1가 알코올이라 제1석유류와 제2석유류 사이에 놓인다. 개별 수치를 다 외우지 못해도 각 물질이 어느 품명인지만 알면 순서를 세울 수 있다.

인화점이 낮을수록 상온에서 가연성 증기를 쉽게 내놓아 위험하다는 점이 이 유형이 묻는 핵심이다. ‘높은 것부터’로 물으면 순서를 뒤집어 적으면 된다.

(1) -45 ℃

(2) 1.9 ~ 48 %

(3) 특수인화물

[해설]

다이에틸에터($\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$)는 무색투명한 액체로 휘발성과 마취성이 크고, 인화점이 -45 ℃, 연소범위가 1.9 ~ 48 % 로 제4류 위험물 가운데 가장 위험한 축에 든다. 연소하한이 낮아 조금만 새어도 불이 붙고, 연소범위 폭이 46 이나 되어 농도가 웬만큼 변해도 계속 탈 수 있다.

위험물안전관리법 시행령은 1기압에서 발화점이 100 ℃ 이하인 것, 또는 인화점이 -20 ℃ 이하이면서 비점이 40 ℃ 이하인 것을 특수인화물로 정하고 있다. 다이에틸에터는 비점이 34 ℃, 인화점이 -45 ℃ 로 뒤쪽 조건을 만족하므로 특수인화물이고, 지정수량은 50 L 다.

공기와 오래 닿으면 폭발성 과산화물이 생기므로 갈색 병에 담아 밀전하고 직사광선을 피해 저장하며, 용기에는 2 % 이상의 공간용적을 남긴다. 과산화물이 생겼는지는 아이오딘화칼륨 수용액으로 확인하고 (황색이면 과산화물 존재), 생성을 막기 위해 40메시 구리망을 넣어 두기도 한다.

참고로 자료에 따라 다이에틸에터의 인화점을 -40 ℃, 연소범위를 1.7 ~ 48 % 로 싣기도 한다. 두 값 모두 특수인화물의 정의를 만족하므로 품명 판정은 달라지지 않으며, 여기서는 국내 위험물 교재에서 가장 널리 쓰이는 -45 ℃ · 1.9 ~ 48 % 를 기준으로 삼았다.

(1) $\mathrm{C_6H_6}$

(2) 78

(3) 200 L

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

[해설]

벤젠은 탄소 6개가 고리를 이루고 각 탄소에 수소가 하나씩 붙은 방향족 탄화수소이므로 화학식은 $\mathrm{C_6H_6}$ 다. 분자량은

$(12 \times 6) + (1 \times 6) = 72 + 6 = \mathbf{78}$

이다. 물에 녹지 않는 제1석유류이므로 지정수량은 200 L 다(수용성인 제1석유류는 400 L).

완전연소 반응식은 탄소를 이산화탄소로, 수소를 물로 보내고 산소 계수를 맞추면 된다. $\mathrm{C_6H_6}$ 하나로는 수소가 6개라 물이 3개가 되면서 산소 계수가 분수로 나오므로, 앞에 2를 붙여 $\mathrm{2C_6H_6}$ 로 놓는다. 그러면 탄소 12개는 $\mathrm{12CO_2}$, 수소 12개는 $\mathrm{6H_2O}$ 가 되고 오른쪽 산소는 $24 + 6 = 30$ 개이므로 왼쪽은 $\mathrm{15O_2}$ 다.

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

벤젠의 비중은 약 0.88, 융점은 약 5.5 ℃ 다. 일부 교재에 비중 0.95 · 융점 7 ℃ 로 실려 있으나 이는 실측값과 다르므로, 물보다 가볍고 겨울철에는 얼 수 있는 물질이라는 점만 기억해 두면 된다. 증기는 마취성과 발암성이 있어 취급에 주의해야 하며, 물에 녹지 않고 물보다 가벼워 화재 시 주수하면 불붙은 액체가 물 위로 퍼지므로 포 · 이산화탄소 · 분말로 질식소화한다.

(1) 3개 이하

(2) 600 L 이하

(3) 3.2 mm 이상

(4) 25 mm 이상

(5) 1.5 m 이상

(6) 45° 이상

[해설]

간이탱크저장소는 소용량의 위험물을 간단한 탱크에 담아 두는 시설이라, 탱크의 수와 크기 · 두께부터 통기관의 모양까지 세부 수치가 정해져 있다.

통기관 끝을 아래로 45° 이상 꺾는 것은 빗물이나 이물질이 관을 타고 탱크 안으로 들어가지 못하게 하려는 조치다. 또 통기관은 가는 눈의 구리망 등으로 인화방지장치를 달아야 하는데, 인화점 70 ℃ 이상의 위험물만 그 인화점 미만의 온도로 저장하는 경우에는 이 장치를 생략할 수 있다.

탱크의 겉면에는 녹을 막기 위해 도장을 하되, 스테인리스 강판처럼 부식될 우려가 없는 재질이면 하지 않아도 된다. 탱크를 옥외에 둘 때는 탱크 주위에 너비 1 m 이상의 공지를 두고, 전용실 안에 둘 때는 벽과 0.5 m 이상 띄운다.