1,046.67 $\mathrm{m^3}$

[해설]

탱크의 내용적은 모양에 따라 공식이 정해져 있다. 양쪽 경판이 볼록한 횡형 원통형 탱크는 가운데 원통부의 부피에 양쪽 경판의 부피를 각각 3분의 1씩 더한 값으로 본다.

$V = \pi r^2 \left(l + \dfrac{l_1 + l_2}{3}\right)$

여기서 $r$ 은 단면의 반지름, $l$ 은 가운데 원통부의 길이, $l_1$·$l_2$ 는 양쪽 경판의 길이다. 그림에서 $r = 5\,\mathrm{m}$, $l = 10\,\mathrm{m}$, $l_1 = l_2 = 5\,\mathrm{m}$ 이므로

$V = 3.14 \times 5^2 \times \left(10 + \dfrac{5 + 5}{3}\right) = 3.14 \times 25 \times 13.3333 = 1046.67\,\mathrm{m^3}$

따라서 내용적은 1,046.67 $\mathrm{m^3}$ 이다. 원주율을 3.14 대신 정확한 값으로 계산하면 1,047.20 $\mathrm{m^3}$ 가 나오므로, 답이 갈리지 않도록 발문에서 원주율을 3.14로 못 박았다.

같은 원통형이라도 세로로 세운 탱크는 $V = \pi r^2 l$ 로 계산하고, 양 끝이 평평한 횡형 탱크 역시 $V = \pi r^2 l$ 이다. 또한 탱크의 용량은 내용적이 아니라 내용적에서 공간용적을 뺀 값이며, 공간용적은 보통 내용적의 5~10 %로 잡는다.

(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.

(1) 탄화알루미늄

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

[해설]

[보기]는 모두 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)이라 물과 만나면 각각 다른 기체를 내놓는다. 어떤 기체가 나오는지로 갈라 보면 된다.

탄화물이라고 모두 아세틸렌을 내는 것은 아니다. 탄화칼슘($\mathrm{CaC_2}$)이나 탄화리튬처럼 $\mathrm{C_2}$ 를 가진 것은 아세틸렌을, 탄화알루미늄($\mathrm{Al_4C_3}$)과 탄화베릴륨($\mathrm{Be_2C}$)처럼 탄소가 홑으로 들어 있는 것은 메테인을 낸다. 이 점이 이 문제의 갈림길이다.

탄화알루미늄은 황색 결정으로 지정수량은 300 kg 이며, 물과 닿으면 가연성 메테인 가스가 나오므로 밀폐 용기에 넣어 건조한 곳에 저장하고 화재 시에는 마른모래나 팽창질석 등으로 질식소화한다.

(1) 벤젠 고리의 1번 탄소에 $\mathrm{OH}$, 2·4·6번 탄소에 $\mathrm{NO_2}$ 가 결합한 구조 — $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3OH}$

(2) 벤젠 고리의 1번 탄소에 $\mathrm{CH_3}$, 2·4·6번 탄소에 $\mathrm{NO_2}$ 가 결합한 구조 — $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3CH_3}$

[해설]

두 물질은 만드는 방법이 나란하다. 페놀을 진한 질산과 진한 황산의 혼산으로 나이트로화하면 피크르산이, 톨루엔을 같은 방법으로 나이트로화하면 TNT가 된다. 그래서 벤젠 고리의 2·4·6번 위치에 나이트로기($\mathrm{NO_2}$) 3개가 붙는 것은 같고, 1번 위치의 치환기만 하이드록시기($\mathrm{OH}$)인지 메틸기($\mathrm{CH_3}$)인지가 다르다.

피크르산은 쓴맛이 나는 황색 결정으로 물에는 잘 녹지 않고 더운물·알코올·에터에 녹는다. 금속과 만나면 충격에 매우 예민한 금속염(피크린산염)을 만들기 때문에 철·구리·납 용기를 피하고, 건조 상태에서 위험하므로 물에 적신 상태로 저장한다.

TNT는 담황색 침상결정이며 물에 녹지 않고 폭발력이 크지만 충격·마찰에는 비교적 둔감하다. 분해하면 $\mathrm{2C_6H_2(NO_2)_3CH_3 \rightarrow 12CO + 2C + 3N_2 + 5H_2}$ 와 같이 다량의 기체가 한꺼번에 생긴다.

(1) 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의

(2) 화기주의, 물기엄금

(3) 화기엄금

(4) 화기엄금, 공기접촉엄금

(5) 화기엄금

(6) 화기엄금, 충격주의

(7) 가연물접촉주의

[해설]

운반용기의 주의사항은 그 위험물이 무엇을 만나면 안 되는가를 그대로 옮긴 것이다. 산화성이면 ‘가연물접촉주의’, 물과 반응하면 ‘물기엄금’, 공기 중에서 저절로 타면 ‘공기접촉엄금’이 붙는다고 보면 외우기 쉽다.

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

· 제2류 — 철분·금속분·마그네슘 또는 이 중 하나 이상을 함유한 것: 화기주의, 물기엄금 / 인화성 고체: 화기엄금 / 그 밖의 것: 화기주의

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

· 제4류 — 화기엄금

· 제5류 — 화기엄금, 충격주의

· 제6류 — 가연물접촉주의

같은 제1류라도 알칼리금속의 과산화물은 물과 만나면 산소를 내며 발열하므로 ‘물기엄금’이 하나 더 붙고, 제2류라도 철분처럼 금속 계열이면 역시 물이 금지된다. 제3류는 자연발화성이냐 금수성이냐에 따라 표시가 아예 갈린다.

제6류(산화성 액체)에 ‘화기’ 계열 문구가 없다는 점도 눈여겨볼 만하다. 제6류 자체는 타지 않고 남을 태우는 쪽이라 막아야 할 것은 불이 아니라 가연물과의 접촉이기 때문이다. 제조소등에 세우는 게시판의 주의사항(물기엄금·화기주의·화기엄금 세 가지뿐)과는 표기가 다르므로 섞지 않도록 한다.

(1) 30단위

(2) 1단위

[해설]

소요단위는 소화설비를 얼마나 갖추어야 하는지 따지기 위해 대상물의 규모를 1단위로 묶어 놓은 기준이다. 위험물은 지정수량의 10배를 1소요단위로 한다.

$\text{소요단위} = \dfrac{\text{저장수량}}{\text{지정수량} \times 10}$

(1) 질산은 제6류 위험물로 지정수량이 300 kg 이므로 1소요단위는 3,000 kg 이다.

$\dfrac{90000}{300 \times 10} = 30$ → 30단위

(2) 아세트산은 제4류 위험물 제2석유류(수용성)로 지정수량이 2,000 L 이므로 1소요단위는 20,000 L 이다.

$\dfrac{20000}{2000 \times 10} = 1$ → 1단위

건축물의 소요단위는 연면적으로 따지며, 외벽이 내화구조인지에 따라 기준면적이 두 배 차이 난다.

참고로 질산은 비중 1.49 이상인 것만 위험물로 보고, 아세트산은 농도 30 % 이상인 수용액이 위험물에 해당한다.

(1) 100 kg

(2) 오산화인($\mathrm{P_2O_5}$)

(3) 황린

[해설]

적린($\mathrm{P}$)은 제2류 위험물 가운데 황화인·적린·황과 함께 묶여 지정수량이 100 kg 이다. 암적색 분말이며 발화점이 약 260 ℃ 로 비교적 안정하고 물에 녹지 않는다.

연소하면 인이 산소와 결합해 오산화인이 된다. 흰 연기처럼 보이지만 상온에서는 고체이므로, 연소생성물을 “기체”라고 못 박은 문장은 정확한 표현이 아니다.

$\mathrm{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5}$

동소체는 같은 원소로 이루어져 있으나 원자의 배열이 달라 성질이 다른 홑원소물질을 말한다. 적린과 황린($\mathrm{P_4}$)이 그 관계이며, 황린은 제3류 위험물(자연발화성 물질)로 지정수량이 20 kg 이다.

둘 다 연소생성물은 오산화인으로 같다는 점도 함께 기억해 두면 좋다.

(1) 백색 바탕에 흑색 문자

(2) 황색 바탕에 흑색 문자

[해설]

주유취급소에는 주유를 하는 곳임을 알리는 표지와, 주유 중 시동을 끄라는 안전 게시판을 함께 설치한다. 둘 다 한 변이 0.3 m 이상, 다른 한 변이 0.6 m 이상인 직사각형 판을 쓰지만 바탕색이 다르다.

맨 아래 칸의 위험물 표지는 이동탱크저장소나 위험물 운반차량에 붙이는 것이라 흑색 바탕에 황색 문자다. 이름이 비슷해 주유취급소 표지와 섞어 외우기 쉬우니, 고정된 시설의 표지·게시판은 백색 바탕, 달리는 차량의 표지는 흑색 바탕으로 구분해 두면 헷갈리지 않는다.

참고로 주유취급소의 방화에 관하여 필요한 사항을 적은 게시판에는 취급하는 위험물의 유별·품명, 저장최대수량 또는 취급최대수량, 지정수량의 배수, 안전관리자의 성명 또는 직명을 적는다.

31.2 $\mathrm{m^3}$ 이상

[해설]

옥내소화전설비의 수원은 설치 개수가 가장 많은 층을 기준으로 하되, 그 개수가 5개를 넘으면 5개로 본다. 소화전 하나마다 확보할 물의 양은 방수량 260 L/min 으로 30분 동안 쓸 수 있는 양이다.

$260\,\mathrm{L/min} \times 30\,\mathrm{min} = 7800\,\mathrm{L} = 7.8\,\mathrm{m^3}$

소화전이 4개이므로 5개 제한에 걸리지 않고,

$Q = N \times 7.8\,\mathrm{m^3} = 4 \times 7.8 = 31.2\,\mathrm{m^3}$

따라서 수원의 양은 31.2 $\mathrm{m^3}$ 이상이어야 한다.

비교해 두면 좋은 값이 옥외소화전설비다. 옥외소화전은 설치 개수가 4개를 넘으면 4개로 보고, 하나마다 $450\,\mathrm{L/min} \times 30\,\mathrm{min} = 13.5\,\mathrm{m^3}$ 를 곱한다. 노즐 선단의 방수압력은 옥내·옥외소화전 모두 350 kPa 이상이어야 한다.

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

(2) 22.4 L

[해설]

칼륨은 제3류 위험물(금수성 물질)로 반응성이 매우 커서 물뿐 아니라 알코올의 하이드록시기($\mathrm{-OH}$)와도 반응한다. 이때 $\mathrm{-OH}$ 의 수소가 칼륨으로 치환되어 칼륨에틸레이트($\mathrm{C_2H_5OK}$)가 만들어지고, 떨어져 나온 수소가 기체로 발생한다.

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

주어진 양을 몰수로 바꾸면 다음과 같다.

칼륨(원자량 39) : $\dfrac{78\,\mathrm{g}}{39\,\mathrm{g/mol}} = 2\,\mathrm{mol}$

에틸알코올(분자량 $12 \times 2 + 1 \times 6 + 16 = 46$) : $\dfrac{92\,\mathrm{g}}{46\,\mathrm{g/mol}} = 2\,\mathrm{mol}$

반응식의 계수비가 $\mathrm{K : C_2H_5OH : H_2 = 2 : 2 : 1}$ 이므로 두 물질은 정확히 모두 소모되고 수소는 1 mol 생긴다. 표준상태(0 ℃, 1 atm)에서 모든 기체 1 mol 의 부피는 22.4 L 이므로 발생한 수소의 부피는 22.4 L 이다.

칼륨은 공기 중의 수분과도 반응하므로 등유·경유 같은 석유류 속에 담가 보관하며, 지정수량은 10 kg 이다.

(1) 마그네슘, 알루미늄분, 나트륨

(2) 삼황화인, 마그네슘, 알루미늄분, 오황화인, 적린, 황

(3) 나트륨

[해설]

(1) 물과 만나 수소를 내놓는 것은 금속류다.

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

$\mathrm{2Al + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2}$

$\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}$

삼황화인·적린·황·황린은 물과 반응하지 않는다. 특히 황린은 물에 녹지도 반응하지도 않아 오히려 물속에 넣어 저장한다. 오황화인은 물과 반응하지만 나오는 기체는 수소가 아니라 황화수소($\mathrm{P_2S_5 + 8H_2O \rightarrow 5H_2S + 2H_3PO_4}$)이므로 (1)의 답이 아니다.

(2) 제2류 위험물은 황화인·적린·황·철분·금속분·마그네슘과 인화성 고체다. [보기]에서 삼황화인과 오황화인은 황화인, 알루미늄분은 금속분에 해당하므로 황린과 나트륨을 뺀 나머지 여섯 가지가 제2류다. 황린과 나트륨은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)이다.

(3) 주기율표 1족은 수소를 제외하면 알칼리금속(Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)이다. [보기] 가운데 여기에 드는 것은 나트륨뿐이며, 마그네슘은 2족, 알루미늄은 13족이다.

참고로 마그네슘이 물과 반응하는 식을 $\mathrm{2Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2}$ 로 적어 놓은 자료가 있으나, 양변의 마그네슘 수가 맞지 않는다. $\mathrm{Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2}$ 가 옳다.

(1) 1,000 kg

(2) 50 kg

(3) 1,000 kg

(4) 50 kg

(5) 300 kg

[해설]

제1류 위험물의 지정수량은 물질 하나하나가 아니라 품명(염류의 종류)에 따라 정해진다. 화학식에서 음이온 부분을 보고 어떤 염류인지 가려내는 것이 요령이다.

제1류 위험물의 지정수량은 크게 세 덩어리로 묶인다.

· 50 kg : 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물

· 300 kg : 브로민산염류, 질산염류, 아이오딘산염류

· 1,000 kg : 과망가니즈산염류, 다이크로뮴산염류

과산화칼륨은 알칼리금속의 과산화물이라 물과 반응해 산소를 내므로 ($\mathrm{2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2}$) 주수소화를 하지 않고 마른모래 등으로 덮어 끈다.

(1) $\mathrm{CH_3COCH_3}$

(2) 400 L

[해설]

분자량 58, 과산화물 생성, 탈지작용이라는 세 단서가 모두 가리키는 물질은 아세톤(다이메틸케톤)이고, 시성식은 $\mathrm{CH_3COCH_3}$이다. 분자식 $\mathrm{C_3H_6O}$의 분자량은 $12 \times 3 + 1 \times 6 + 16 = 58$로 단서와 맞는다.

아세톤은 제4류 제1석유류(수용성)이므로 지정수량은 400 L이다. 인화점 -18 ℃, 발화점 465 ℃, 비중 0.79, 연소범위 약 2.5 ~ 12.8 %이며 물과 알코올에 잘 섞인다.

햇빛을 받으면 서서히 분해되어 과산화물을 만들므로 갈색 병에 담아 냉암소에 저장하고, 피부에 닿으면 지방을 녹이는 탈지작용을 일으키므로 보호구를 착용한다. 아이오딘폼 반응을 보이는 대표적인 케톤이기도 하다.

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) $\mathrm{P_4S_3 + 8O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 3SO_2}$

(2) $\mathrm{2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2}$

(3) $\mathrm{P_4S_7 + 12O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 7SO_2}$

[해설]

황화인은 제2류 위험물(가연성 고체)이며 지정수량은 100 kg, 위험등급은 II다. 분자를 이루는 원소가 인(P)과 황(S)뿐이므로 무엇을 태우든 생성물은 두 가지로 정해진다. 인은 오산화인 $\mathrm{P_2O_5}$, 황은 이산화황 $\mathrm{SO_2}$ 다.

계수는 인 → 황 → 산소 차례로 맞춘다. $\mathrm{P_2O_5}$ 한 분자가 인 2개를 가져가므로 인의 개수를 짝수로 만드는 것이 첫걸음이다.

(1) 삼황화인 $\mathrm{P_4S_3}$ — 인 4개는 $\mathrm{2P_2O_5}$, 황 3개는 $\mathrm{3SO_2}$ 가 되고 우변 산소가 $10 + 6 = 16$ 개이므로 좌변은 $\mathrm{8O_2}$ 다.
$\mathrm{P_4S_3 + 8O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 3SO_2}$

(2) 오황화인 $\mathrm{P_2S_5}$ — 인이 2개뿐이라 분자 2개를 잡아 인을 4개로 만든다. 황 10개는 $\mathrm{10SO_2}$, 우변 산소는 $10 + 20 = 30$ 개이므로 좌변은 $\mathrm{15O_2}$ 다.
$\mathrm{2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2}$

(3) 칠황화인 $\mathrm{P_4S_7}$ — 인 4개는 $\mathrm{2P_2O_5}$, 황 7개는 $\mathrm{7SO_2}$ 가 되고 우변 산소가 $10 + 14 = 24$ 개이므로 좌변은 $\mathrm{12O_2}$ 다.
$\mathrm{P_4S_7 + 12O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 7SO_2}$

세 가지 모두 연소하면 자극성·유독성이 강한 이산화황을 내놓는다. 오황화인·칠황화인은 물이나 알칼리와 반응해 황화수소 $\mathrm{H_2S}$ 와 인산 $\mathrm{H_3PO_4}$ 를 만들지만 삼황화인은 물에 녹지 않아 그런 반응을 하지 않는다. 화재 시에는 마른모래·이산화탄소로 질식소화한다.

② 톨루엔 — $\mathrm{C_6H_5CH_3}$

⑤ 아닐린 — $\mathrm{C_6H_5NH_2}$

[해설]

벤젠 고리($\mathrm{C_6H_6}$)에서 수소 하나가 다른 원자단으로 바뀌면 고리 쪽에 남는 수소는 5개가 되어 $\mathrm{C_6H_5-}$ 형태(페닐기)가 된다. 이 점만 알면 ②와 ⑤가 왜 틀렸는지 바로 보인다.

톨루엔은 벤젠의 수소 하나가 메틸기($\mathrm{CH_3}$)로 바뀐 것이므로 $\mathrm{C_6H_5CH_3}$(분자식 $\mathrm{C_7H_8}$)이고, 아닐린은 수소 하나가 아미노기($\mathrm{NH_2}$)로 바뀐 것이므로 $\mathrm{C_6H_5NH_2}$(분자식 $\mathrm{C_6H_7N}$)이다.

다섯 물질은 모두 제4류 위험물이다. 벤젠·톨루엔은 제1석유류(비수용성, 200 L), 아세트알데하이드는 특수인화물(50 L), 메틸알코올은 알코올류(400 L), 아닐린은 제3석유류(비수용성, 2,000 L)에 속한다.

① 제2류

② 제3류

③ 제4류

④ 제1류

⑤ 제6류

[해설]

유별 저장·취급의 공통기준은 각 유별의 위험성이 어디서 오는지를 그대로 옮겨 놓은 규정이다. 무엇을 피하라고 했는지만 보면 유별을 되짚을 수 있다.

①은 산화제를 피하라고 했으니 스스로 타는 제2류, ②는 자연발화성과 금수성을 나누어 말하므로 제3류, ③은 증기 발생을 경계하므로 인화성 액체인 제4류, ④는 가연물 접촉을 피하되 알칼리금속의 과산화물이 언급되므로 제1류, ⑤는 같은 산화성이면서 알칼리금속 과산화물 단서가 없고 충격·마찰도 빠져 있으므로 제6류다.

제1류와 제6류는 문장이 비슷해 헷갈리기 쉬운데, 과열·충격·마찰까지 피하라고 하면 제1류, 과열만 말하면 제6류로 갈라 보면 된다. 지문에 빠져 있는 제5류는 자기반응성 물질이라 불티·불꽃·고온체와의 접근이나 과열·충격·마찰을 피하도록 규정한다.

4.07

[해설]

위험도는 연소범위를 이용해 가연성 증기가 얼마나 위험한지를 나타내는 값으로, 연소상한과 연소하한의 차를 연소하한으로 나눈다.

$H = \dfrac{U - L}{L}$

여기서 $U$ 는 연소상한, $L$ 은 연소하한이다. 주어진 값을 대입하면

$H = \dfrac{7.1 - 1.4}{1.4} = 4.0714 \approx 4.07$

따라서 벤젠의 위험도는 4.07 이다.

식의 모양에서 알 수 있듯 연소범위가 넓을수록, 연소하한이 낮을수록 위험도가 커진다. 참고로 벤젠의 연소범위는 자료에 따라 1.4~8.0 vol% 로 제시되기도 하며, 그 값을 쓰면 $H = \dfrac{8.0 - 1.4}{1.4} = 4.71$ 이 된다. 위험도 문제는 이렇게 값이 갈릴 수 있으므로 반드시 발문에 주어진 연소범위로 계산해야 한다.

(1) $\mathrm{2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO}$

(2) 538.8 kcal

[해설]

마그네슘은 제2류 위험물(가연성 고체) 중 마그네슘에 해당하며 지정수량은 500 kg 이다. 은백색의 가벼운 금속이지만 분말이나 리본 상태로 불이 붙으면 눈부신 백색 불꽃을 내며 타고, 산화마그네슘($\mathrm{MgO}$)이 된다.

$\mathrm{2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO}$

발열량은 1 mol 당 134.7 kcal 로 주어졌으므로 4 mol 이 연소하면

$134.7\,\mathrm{kcal/mol} \times 4\,\mathrm{mol} = 538.8\,\mathrm{kcal}$

즉 538.8 kcal 의 열이 나온다.

마그네슘 화재에 물을 뿌리면 $\mathrm{Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2}$ 로 수소가 생겨 폭발 위험이 커지고, 이산화탄소소화기도 $\mathrm{2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C}$ 로 오히려 연소를 돕는다. 따라서 마른모래나 팽창질석·팽창진주암 같은 건조사류로 질식소화한다.

(1) 유기과산화물

(2) 나이트로화합물

[해설]

두 물질은 모두 제5류 위험물(자기반응성 물질)이다.

과산화벤조일은 $\mathrm{-O-O-}$ 결합을 가진 유기화합물이라 유기과산화물로 분류한다. 건조하면 마찰·충격에 예민해지므로 수분이나 프탈산다이메틸 같은 희석제를 섞어 보관한다. 트라이나이트로톨루엔은 벤젠 고리에 나이트로기가 셋 붙은 화합물이라 나이트로화합물이다.

한편 제5류 위험물의 지정수량은 예전처럼 품명마다 정해져 있지 않다. 현행 법령은 자기반응성 물질을 위험성 시험 결과에 따라 제1종(10 kg)과 제2종(100 kg)으로 나누므로, 품명만 알아서는 지정수량이 정해지지 않는다. 지정수량까지 함께 묻는 옛 판본을 볼 때는 이 점을 감안해야 한다.