2020년 위험물기능사실기(필답형) 3회차 시험지 PDF 다운로드
2020년 위험물기능사실기(필답형) 3회차
20-3
다음 물질이 공기 중에서 연소할 때 생성되는 물질을 화학식으로 모두 쓰시오.
(1) 적린
(2) 황린
(3) 삼황화인
(1)
(2)
(3) ,
[해설]
인이 들어간 물질이 타면 인은 예외 없이 오산화인()이 된다. 여기에 황이 함께 들어 있으면 황은 이산화황()이 되어 함께 나온다. 이 두 가지만 기억하면 세 물음이 모두 풀린다.
(1) 적린 — (백색 연기)
(2) 황린 —
(3) 삼황화인 — 와
적린과 황린은 같은 인의 동소체라 연소생성물이 같지만 성질은 크게 다르다. 적린은 제2류 위험물(가연성 고체, 지정수량 100 kg)로 발화점이 약 260 ℃이고, 황린은 제3류 위험물(자연발화성 물질, 지정수량 20 kg)로 발화점이 약 34 ℃에 지나지 않아 공기 중에 두면 저절로 불이 붙는다. 그래서 황린은 pH 9 정도의 약알칼리성 물에 담가 보관한다. 삼황화인은 제2류 위험물 중 황화인(지정수량 100 kg)이다.
일부 교재의 반응식에는 삼황화인이 로 인쇄되어 있으나, 삼황화인의 화학식은 이다. 오른쪽의 와 황 원자 수를 맞추어 보아도 이라야 식이 성립한다.
20-3
아래 위험물을 운반용기에 담아 적재할 경우, 그 용기 바깥면에 적어야 하는 주의사항은 무엇인가? 해당하는 것을 빠짐없이 쓰시오.
(1) 제2류 위험물 중 인화성 고체
(2) 제6류 위험물
(3) 제5류 위험물
(1) 화기엄금
(2) 가연물접촉주의
(3) 화기엄금, 충격주의
[해설]
운반용기 외부에는 위험물의 품명·위험등급·화학명 및 수용성, 위험물의 수량, 그리고 수납하는 위험물에 따른 주의사항을 표시한다. 이 가운데 주의사항은 유별과 성질에 따라 다음과 같이 갈린다.
| 유별 | 구분 | 주의사항 |
|---|---|---|
| 제1류 | 알칼리금속의 과산화물 | 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의 |
| 제1류 | 그 밖의 것 | 화기·충격주의, 가연물접촉주의 |
| 제2류 | 철분·금속분·마그네슘 | 화기주의, 물기엄금 |
| 제2류 | 인화성 고체 | 화기엄금 |
| 제2류 | 그 밖의 것 | 화기주의 |
| 제3류 | 자연발화성 물질 | 화기엄금, 공기접촉엄금 |
| 제3류 | 금수성 물질 | 물기엄금 |
| 제4류 | 전부 | 화기엄금 |
| 제5류 | 전부 | 화기엄금, 충격주의 |
| 제6류 | 전부 | 가연물접촉주의 |
주의사항 문구는 물질이 왜 위험한지를 그대로 담고 있다. 스스로 타는 물질에는 불을 멀리하라는 뜻으로 '화기엄금' 또는 '화기주의'가 붙고, 물과 반응하는 물질에는 '물기엄금'이, 남을 태우는 산화성 물질에는 타는 물질과 닿지 말라는 뜻으로 '가연물접촉주의'가 붙는다.
같은 제2류라도 인화성 고체만 '화기엄금'이고 나머지는 '화기주의'라는 점, 산화성 액체인 제6류에는 화기 관련 문구가 아예 붙지 않고 '가연물접촉주의' 하나만 표시한다는 점이 자주 출제된다. 제5류는 자기반응성 물질이라 마찰·충격만으로도 폭발할 수 있어 '충격주의'가 함께 붙는다.
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]
둘 다 제6류 위험물(산화성 액체)이며 지정수량은 각각 300 kg, 위험등급은 I 이다. 분자량은 원자량을 개수만큼 더하면 되고, 수소는 1, 산소는 16 을 쓴다.
(1) 과염소산
(2) 질산
제6류는 품명이 과염소산·과산화수소·질산 셋뿐이고 모두 위험등급 I 이다. 다만 과산화수소는 농도 36 중량% 이상, 질산은 비중 1.49 이상인 것만 위험물로 규제하며 과염소산에는 그런 단서가 없다. 셋 다 그 자체는 불연성이지만 산화력이 강해 가연물과 섞이면 발화·폭발로 이어진다.
다음 [보기]의 물질 가운데 제5류 위험물의 품명이 질산에스터류인 것을 모두 골라 쓰시오.
[보기] 테트릴, 피크르산, 트라이나이트로톨루엔, 나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린
나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린
[해설]
질산에스터류는 질산()의 수소가 알킬기로 치환된 에스터를 말한다. [보기] 중에서는 나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린 이 여기에 해당한다. 이 밖에 질산에틸·나이트로글리콜·셀룰로이드도 질산에스터류다.
나머지 테트릴·피크르산(트라이나이트로페놀)·트라이나이트로톨루엔(TNT)은 벤젠고리에 나이트로기가 직접 결합한 구조여서 품명이 나이트로화합물이다.
둘 다 제5류 위험물(자기반응성 물질)인 것은 같으므로, 유별이 아니라 품명을 갈라 외워야 한다.
20-3
아래 두 가지 무기과산화물에 물을 가하면 산소가 발생한다. 각각의 화학반응식을 완성하시오.
(1) 과산화나트륨
(2) 과산화마그네슘
(1)
(2)
[해설]
과산화나트륨은 무기과산화물 중 알칼리금속의 과산화물이고, 과산화마그네슘은 알칼리토금속의 과산화물이다. 둘 다 제1류 위험물 중 무기과산화물로 지정수량은 50 kg, 위험등급은 I이다.
과산화물의 는 물을 만나면 수산화물로 바뀌면서 남는 산소를 기체로 내놓는다. 그래서 두 반응 모두 왼쪽에 과산화물 2분자와 물 2분자를 놓아야 계수가 맞는다.
(1) 수산화나트륨과 산소가 생긴다.
(2) 수산화마그네슘과 산소가 생긴다.
이때 나오는 산소는 조연성이고 반응 자체가 발열이므로, 주변에 가연물이 있으면 발화로 이어진다. 무기과산화물 중 알칼리금속의 과산화물은 금수성 물질로 분류되어 운반용기 외부에 '물기엄금'을 함께 표시하며, 화재 시 물이나 포 대신 마른모래·팽창질석 등으로 질식소화한다.
다음 화학식으로 나타낸 제4류 위험물의 명칭을 각각 쓰시오.
(1)
(2)
(3)
(1) 메틸에틸케톤
(2) 클로로벤젠
(3) 아세트산에틸(초산에틸)
[해설]
시성식은 작용기를 드러내 쓴 식이므로 탄소 사슬 사이에 무엇이 끼어 있는지만 보면 어느 무리인지 바로 갈린다. 가운데에 가 끼면 케톤, 가 끼면 에스터다.
(1) — 메틸기와 에틸기가 카보닐기를 사이에 두고 붙어 있으므로 메틸에틸케톤(MEK)이다. 제1석유류(비수용성), 지정수량 200 L, 인화점 로 낮다.
(2) — 벤젠 고리의 수소 한 자리를 염소가 차지한 클로로벤젠이다. 인화점이 정도로 벤젠보다 크게 높아 제2석유류(비수용성)에 들며, 지정수량은 1,000 L다. 물보다 무겁고 물에 녹지 않는다.
(3) — 를 가진 에스터로, 아세트산과 에탄올이 결합한 아세트산에틸이다. 아세트산을 초산이라고도 하므로 초산에틸이라 적어도 같은 물질이며 채점에서 함께 인정된다. 제1석유류(비수용성), 지정수량 200 L, 인화점 .
(1)과 (3)은 와 로 원자 수가 비슷해 보이지만, 산소가 하나 더 있어 그 산소가 를 이룬다는 점이 갈림길이다. 세 물질 모두 비수용성이고 증기가 공기보다 무거워 낮은 곳에 깔리므로 환기에 주의해야 한다.
20-3
판매취급소의 기준에 관한 다음 물음에 답하시오.
(1) 제2종 판매취급소에서 취급할 수 있는 위험물의 수량은 지정수량의 몇 배 이하인가?
(2) 위험물을 배합하는 실의 바닥면적은 얼마부터 얼마까지로 하여야 하는가?
(3) 배합실 출입구 문턱의 높이는 바닥면으로부터 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
(1) 40배 이하
(2) 6 이상 15 이하
(3) 0.1 m 이상
[해설]
판매취급소는 점포에서 용기에 담은 채로 위험물을 파는 곳으로, 취급하는 양에 따라 두 가지로 나뉜다.
| 구분 | 취급 수량 | 설치 위치 |
|---|---|---|
| 제1종 판매취급소 | 지정수량의 20배 이하 | 건축물의 1층 |
| 제2종 판매취급소 | 지정수량의 40배 이하 | 건축물의 1층 |
위험물을 배합하는 실에는 다음과 같은 기준이 붙는다.
① 바닥면적은 6 이상 15 이하로 한다.
② 내화구조 또는 불연재료로 된 벽으로 구획한다.
③ 바닥은 위험물이 스며들지 않는 재료로 하고, 적당한 경사를 두어 집유설비를 설치한다.
④ 출입구에는 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문을 설치한다.
⑤ 출입구 문턱의 높이는 바닥면으로부터 0.1 m 이상으로 한다.
⑥ 내부에 체류한 가연성 증기를 지붕 위로 내보내는 설비를 갖춘다.
바닥면적의 하한과 상한을 함께 정한 것은, 너무 좁으면 작업이 어렵고 너무 넓으면 한꺼번에 다루는 위험물의 양이 늘어 사고 규모가 커지기 때문이다. 문턱을 0.1 m 이상 올리는 것은 새어 나온 액체 위험물이 실 밖으로 흘러나가지 못하게 막기 위한 조치다.
20-3
다음 보기의 물질을 보고 물음에 답하시오.
[보기] 벤젠, 이황화탄소, 아세톤, 아세트알데하이드, 아세트산
(1) 물에 녹지 않는 것을 모두 고르시오.
(2) 인화점이 가장 낮은 것을 고르시오.
(3) 비점이 가장 높은 것을 고르시오.
(1) 벤젠, 이황화탄소
(2) 아세트알데하이드
(3) 아세트산
[해설]
보기의 다섯 가지는 모두 제4류 위험물이다. 물성값을 나란히 놓으면 세 물음이 한꺼번에 풀린다.
| 물질 | 품명 | 물에 대한 용해성 | 인화점 | 비점 |
|---|---|---|---|---|
| 벤젠 | 제1석유류 | 녹지 않음 | −11 ℃ | 80 ℃ |
| 이황화탄소 | 특수인화물 | 녹지 않음 | −30 ℃ | 46 ℃ |
| 아세톤 | 제1석유류 | 잘 녹음 | −18 ℃ | 56 ℃ |
| 아세트알데하이드 | 특수인화물 | 잘 녹음 | −38 ℃ | 21 ℃ |
| 아세트산 | 제2석유류 | 잘 녹음 | 40 ℃ | 118 ℃ |
(1) 무극성 분자인 벤젠과 이황화탄소는 물에 거의 녹지 않는다. 이황화탄소의 물에 대한 용해도는 0.2 g/100 mL 수준에 지나지 않으며, 물보다 무겁고(비중 1.26) 섞이지 않는 이 성질을 이용해 발생한 증기를 막으려고 물속에 잠기게 저장한다(수조 저장). 다만 위험물안전관리법령에서 수용성·비수용성을 나누어 지정수량을 달리 정하는 것은 제1석유류부터 제4석유류까지이고, 특수인화물인 이황화탄소에는 그 구분이 붙지 않는다. 그래서 일부 교재는 (1)의 답에 벤젠만 적어 두기도 하지만, 물에 녹는지를 묻는 이 문제에서는 이황화탄소도 함께 답해야 한다.
(2) 인화점이 낮을수록 낮은 온도에서 불이 붙는다. 다섯 물질 중 아세트알데하이드가 −38 ℃로 가장 낮다. 다만 이황화탄소(−30 ℃)와 차이가 크지 않아 헷갈리기 쉬우니 두 값을 함께 외워 두는 편이 좋다.
(3) 비점이 가장 높은 것은 아세트산(약 118 ℃)이다. 카복실기끼리 수소결합으로 이합체를 이루기 때문에 분자량에 비해 끓는점이 유난히 높다. 아세트산은 16 ℃ 아래에서 얼어 빙초산이 된다.
20-3
표준상태에서 이황화탄소 76 g을 완전히 연소시켰다. 이때 만들어지는 기체는 모두 몇 L인지 구하시오.
67.2 L
[해설]
이황화탄소의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
이황화탄소의 분자량이 이므로 76 g은 정확히 1 mol이다. 반응식에서 이황화탄소 1 mol이 타면 이산화탄소 1 mol과 이산화황 2 mol, 즉 기체가 모두 3 mol 생긴다.
표준상태(0 ℃, 1 atm)에서 기체 1 mol의 부피는 22.4 L이므로
나누어 보면 이산화탄소가 22.4 L, 이산화황이 44.8 L다. 산소는 반응에 모두 소비되었으므로 남는 기체에 포함시키지 않으며, 생성물 중 액체나 고체가 없어 두 기체의 부피를 그대로 더하면 된다.
연소생성물인 이산화황은 유독성 자극성 기체이므로, 이황화탄소 화재 진압 시에는 반드시 보호장구를 갖추어야 한다.
다음 제1류 위험물에 대하여 물음에 답하시오.
(1) 과망가니즈산칼륨의 화학식과 지정수량을 쓰시오.
(2) 다이크로뮴산칼륨의 화학식과 지정수량을 쓰시오.
(3) 의 명칭과 지정수량을 쓰시오.
(1) , 1,000 kg
(2) , 1,000 kg
(3) 과염소산암모늄, 50 kg
[해설]
세 물질 모두 제1류 위험물(산화성 고체)이다. 지정수량은 물질 이름이 아니라 어느 염류에 속하는지로 정해진다.
· 과망가니즈산칼륨 — 과망가니즈산염류, 1,000 kg
· 다이크로뮴산칼륨 — 다이크로뮴산염류, 1,000 kg
· 과염소산암모늄 — 과염소산염류, 50 kg
제1류 위험물의 지정수량은 세 단계로 묶인다.
· 50 kg — 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물
· 300 kg — 브로민산염류, 질산염류, 아이오딘산염류
· 1,000 kg — 과망가니즈산염류, 다이크로뮴산염류
화학식만 보고 이름을 떠올려야 하므로 는 과망가니즈산, 은 다이크로뮴산, 는 과염소산이라는 음이온 이름을 함께 익혀 둔다. 과망가니즈산칼륨은 흑자색, 다이크로뮴산칼륨은 등적색 결정이다.
20-3
제조소로부터 다음 시설물까지 확보하여야 하는 안전거리를 각각 쓰시오.
(1) 노인복지시설
(2) 고압가스를 저장·취급하는 시설
(3) 사용전압이 35,000 V를 초과하는 특고압가공전선
(1) 30 m 이상
(2) 20 m 이상
(3) 5 m 이상
[해설]
안전거리는 제조소의 외벽 또는 이에 상당하는 공작물의 외측에서 대상 시설물의 외벽 또는 외측까지의 수평거리를 말한다. 화재나 폭발이 났을 때 주변에 미치는 피해를 줄이려는 것이므로, 지켜야 할 대상이 사람이 많이 모이는 곳일수록 거리가 길어진다.
| 대상 시설물 | 안전거리 |
|---|---|
| 사용전압 7,000 V 초과 35,000 V 이하의 특고압가공전선 | 3 m 이상 |
| 사용전압 35,000 V를 초과하는 특고압가공전선 | 5 m 이상 |
| 주거용으로 사용되는 건축물(제조소가 있는 부지 밖에 있는 것) | 10 m 이상 |
| 고압가스·액화석유가스·도시가스를 저장 또는 취급하는 시설 | 20 m 이상 |
| 학교·병원·공연장·영화상영관 등 수용인원 300명 이상의 시설, 아동복지시설·노인복지시설·장애인복지시설·어린이집 등 수용인원 20명 이상의 시설 | 30 m 이상 |
| 유형문화유산과 기념물 중 지정문화유산 | 50 m 이상 |
특고압가공전선의 기준은 3 m와 5 m 두 가지뿐이고 35,000 V가 그 경계다. 고압가스 관련 시설은 20 m, 복지시설·학교·병원 등은 30 m로 외워 두면 대부분의 문항을 해결할 수 있다.
다만 제6류 위험물을 취급하는 제조소는 안전거리 규정을 적용받지 않고, 불연재료로 된 방화상 유효한 담이나 벽을 설치하면 허가권자가 안전거리를 단축할 수 있다.
한편 위 표의 마지막 항목은 문화재 관련 법령이 개정되면서 '유형문화재·지정문화재'가 '유형문화유산·지정문화유산'으로 용어가 바뀌었다. 오래된 교재에는 옛 표현으로 실려 있을 수 있으나 거리 기준 50 m는 그대로다.
20-3
아래 제4류 위험물 세 가지에 대하여 증기비중을 계산과정과 함께 각각 구하시오. (단, 공기의 평균분자량은 29로 본다.)
(1) 이황화탄소
(2) 글리세린
(3) 아세트산
(1)
(2)
(3)
[해설]
증기비중은 같은 온도·압력에서 그 증기가 공기보다 얼마나 무거운지를 나타낸 값으로, 물질의 분자량을 공기의 평균분자량으로 나누어 구한다.
따라서 먼저 각 물질의 분자량부터 따진다(원자량 ).
| 물질 | 화학식 | 분자량 | 증기비중 |
|---|---|---|---|
| 이황화탄소 | 2.62 | ||
| 글리세린 | 3.17 | ||
| 아세트산 | 2.07 |
글리세린은 탄소 3개에 기가 하나씩 붙은 3가 알코올이라 수소가 모두 8개(사슬 5개 + 하이드록시기 3개)라는 점을 놓치기 쉽다. 세 값 모두 1보다 크므로, 이들 증기는 공기보다 무거워 낮은 곳에 깔려 흐른다. 제4류 위험물의 증기가 바닥을 타고 멀리까지 퍼져 점화원을 만나는 사고가 잦은 이유가 여기에 있다.
20-3
다음 두 물질이 각각 물과 반응하였을 때 생성되는 물질의 명칭을 빠짐없이 쓰시오.
(1) 탄화알루미늄
(2) 탄화칼슘
(1) 수산화알루미늄, 메테인
(2) 수산화칼슘, 아세틸렌
[해설]
탄화알루미늄과 탄화칼슘은 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물에 해당하는 금수성 물질로, 물이 닿으면 수산화물과 가연성 가스를 동시에 내놓는다. 지정수량은 두 물질 모두 300 kg이다.
(1) 탄화알루미늄은 물 12분자와 반응해 수산화알루미늄과 메테인을 만든다.
(2) 탄화칼슘(카바이드)은 물과 만나 수산화칼슘(소석회)과 아세틸렌을 만든다.
생성되는 메테인과 아세틸렌은 모두 가연성 가스이고, 특히 아세틸렌은 폭발범위가 2.5~81 %로 대단히 넓어 조금만 새어 나와도 폭발성 혼합기를 만든다. 그래서 이들 물질은 물·습기와 격리해 저장하고, 탄화칼슘은 질소 등 불연성 가스를 채운 용기에 밀봉해 보관한다. 소화에는 물·포를 쓸 수 없고 마른모래나 팽창질석·팽창진주암을 쓴다.
참고로 일부 교재의 정답란에는 (2)의 생성물이 '아세틸'로 인쇄되어 있으나, 같은 지면의 반응식과 설명은 모두 아세틸렌()을 가리킨다. '아세틸'은 아세틸렌의 오기다.
20-3
소화난이도등급 I에 해당하는 제조소의 기준에 관한 다음 물음에 답하시오.
(1) 연면적은 몇 이상인가?
(2) 저장 또는 취급하는 위험물의 양이 지정수량의 몇 배 이상인가?
(3) 지반면으로부터 몇 m 이상의 높이에 위험물 취급설비가 있는 경우인가?
(1) 1,000 이상
(2) 100배 이상
(3) 6 m 이상
[해설]
소화난이도등급은 제조소등의 규모·위험물의 양·설비의 형태를 따져 I·II·III 세 등급으로 나누고, 등급에 따라 갖추어야 할 소화설비를 다르게 정한 것이다. 등급 I이 가장 엄격해 옥내소화전설비·스프링클러설비·물분무등소화설비 같은 본격적인 설비를 요구한다.
제조소가 소화난이도등급 I에 해당하는 경우는 다음과 같다.
| 기준 | 값 |
|---|---|
| 연면적 | 1,000 이상 |
| 지정수량의 배수 | 100배 이상 |
| 위험물 취급설비의 높이 | 지반면으로부터 6 m 이상 |
| 일반취급소의 형태 | 일반취급소 외의 부분이 있는 건축물에 설치된 것 |
다만 지정수량 100배 이상이더라도 고인화점위험물만을 100 ℃ 미만의 온도에서 취급하는 것과 화약류에 해당하는 위험물을 취급하는 것은 등급 I에서 제외된다. 높이 6 m 기준에도 같은 제외 규정이 붙는다.
여기서 고인화점위험물이란 인화점이 100 ℃ 이상인 제4류 위험물을 말한다. 인화점이 높아 상온에서 쉽게 증기를 내지 않는 만큼 위험성이 낮다고 보아 여러 기준에서 완화해 주는 것이다.
20-3
하이드록실아민등을 취급하는 제조소의 특례기준에서는 하이드록실아민등을 취급하는 설비에 일정한 조치를 하도록 정하고 있다. 다음 물음에 답하시오.
(1) 어떤 물질이 섞여 들어가 위험한 반응이 일어나는 것을 막기 위한 조치를 하여야 하는지 쓰시오.
(2) 다음 빈칸에 들어갈 말을 쓰시오.
「하이드록실아민등의 ( ① ) 및 ( ② )의 상승에 의한 위험한 반응을 방지하기 위한 조치를 강구할 것」
(1) 철 이온 등
(2) ① 온도 ② 농도
[해설]
하이드록실아민()과 하이드록실아민염류는 제5류 위험물이며 지정수량은 100 kg이다. 자체로 열에 약한 데다 금속 이온이 섞이면 분해가 촉진되어 폭발로 이어지기 쉬워, 위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에서는 이를 취급하는 제조소에 일반 기준보다 강화된 특례기준을 두고 있다.
그 가운데 설비에 관한 조치가 두 가지다.
① 철 이온 등이 혼입되어 위험한 반응이 일어나지 않도록 하는 조치 — 철을 비롯한 금속 이온은 하이드록실아민의 분해반응을 촉매처럼 가속하므로, 설비 재질과 배관 관리로 유입 자체를 차단한다.
② 하이드록실아민등의 온도 및 농도의 상승으로 위험한 반응이 일어나지 않도록 하는 조치 — 분해열이 쌓여 온도가 오르거나 농축이 진행되면 반응이 스스로 가속되어 폭주하기 때문이다.
이 밖에도 하이드록실아민등을 취급하는 제조소에는 지정수량의 배수에 따라 정해지는 안전거리(, N은 지정수량의 배수)를 확보하고, 제조소 둘레에 담 또는 토제를 설치하도록 하고 있다.
비중이 0.79인 에틸알코올 200 mL에 비중이 1.0인 물 150 mL를 부어 수용액을 만들었다. 다음 물음에 답하시오.
(1) 이 수용액에 들어 있는 에틸알코올의 농도는 몇 wt%인지 계산과정과 답을 쓰시오.
(2) (1)의 결과에 비추어 이 수용액이 위험물안전관리법령상 제4류 위험물 알코올류에 해당하는지 판단하고, 그렇게 본 까닭을 쓰시오.
(1) 51.30 wt%
(2) 알코올류에 해당하지 않는다 — 농도가 51.30 wt%로 60 wt%에 못 미치기 때문이다.
[해설]
(1) 비중은 물에 대한 상대값이므로 질량은 부피 × 비중으로 구한다.
에틸알코올 , 물 이므로 수용액 전체 질량은 308 g이다.
→ 51.30 wt%
(2) 알코올류는 “1분자를 이루는 탄소원자 수가 1개부터 3개까지인 포화1가 알코올(변성알코올 포함)”을 말하되, 농도가 60 wt% 미만인 수용액은 알코올류에서 제외한다. 이 수용액은 51.30 wt%로 60 wt%에 못 미치므로 알코올류에 해당하지 않는다.
참고로 순수한 에틸알코올은 제4류 위험물 알코올류이고 지정수량은 400 L다.
20-3
나이트로글리세린에 관한 다음 물음에 답하시오.
(1) 상온에서 고체, 액체, 기체 중 어떤 상태로 존재하는가?
(2) 이 물질을 만들 때 글리세린과 함께 섞는 산 2가지를 쓰시오.
(3) 이 물질을 규조토에 스며들게 하여 만든 폭약의 이름을 쓰시오.
(1) 액체
(2) 진한 질산, 진한 황산
(3) 다이너마이트
[해설]
나이트로글리세린()은 제5류 위험물 중 질산에스터류에 속하며, 지정수량은 10 kg, 위험등급은 I이다.
(1) 상온에서는 무색 또는 담황색의 액체다. 질산에스터류 가운데 질산메틸·질산에틸·나이트로글리콜도 액체이고, 나이트로셀룰로스만 고체라는 점이 자주 물어진다. 나이트로글리세린은 약 8 ℃ 아래로 내려가면 얼어 고체가 되는데, 언 상태에서 충격을 받으면 오히려 더 위험해진다.
(2) 글리세린에 진한 질산과 진한 황산의 혼산을 작용시키면 세 개의 하이드록시기가 나이트로기로 바뀌면서 나이트로글리세린이 만들어진다(질산은 나이트로화제, 황산은 탈수 및 촉매 역할이다).
(3) 액체 상태의 나이트로글리세린은 작은 충격에도 폭발할 만큼 예민하다. 이를 규조토 같은 다공성 물질에 흡수시켜 다루기 쉽게 만든 것이 다이너마이트다.
20-3
A, B, C 세 가지 가연성 가스의 폭발범위가 아래와 같다. 이 세 가스를 부피비 A : B : C = 5 : 3 : 2로 섞었을 때 혼합가스의 폭발범위를 계산과정과 함께 구하시오.
| 가스 | 폭발범위 |
|---|---|
| A | 5 ~ 15 % |
| B | 3 ~ 12 % |
| C | 2 ~ 10 % |
(1) 계산과정
(2) 답
(1) ,
(2) 3.33 ~ 12.77 %
[해설]
여러 가연성 가스가 섞인 혼합가스의 폭발한계는 르 샤틀리에의 법칙으로 구한다.
여기서 는 각 성분가스의 부피분율(%), 은 그 가스의 폭발한계(%)다. 상한값도 같은 식에 각 가스의 상한을 넣어 구한다.
먼저 부피비 5 : 3 : 2를 백분율로 바꾸면 전체가 10이므로 A는 50 %, B는 30 %, C는 20 %가 된다.
폭발하한계
폭발상한계
따라서 이 혼합가스의 폭발범위는 3.33 ~ 12.77 %다. 하한은 가장 낮은 성분(2 %)보다 높고 상한은 가장 높은 성분(15 %)보다 낮아, 혼합가스의 폭발범위가 성분가스들의 범위 사이에 들어온다는 점으로 답을 검토할 수 있다.
20-3
아래 다섯 가지 가연성 고체에 대하여, 위험물안전관리법령이 정한 지정수량은 각각 얼마인가?
(1) 철분
(2) 알루미늄분
(3) 인화성 고체
(4) 황
(5) 마그네슘
(1) 500 kg
(2) 500 kg
(3) 1,000 kg
(4) 100 kg
(5) 500 kg
[해설]
제2류 위험물은 가연성 고체로, 품명별 지정수량이 100 kg · 500 kg · 1,000 kg 세 가지로만 나뉜다.
| 품명 | 지정수량 | 위험등급 |
|---|---|---|
| 황화인, 적린, 황 | 100 kg | II |
| 철분, 금속분, 마그네슘 | 500 kg | III |
| 인화성 고체 | 1,000 kg | III |
물음의 다섯 가지를 여기에 대입하면 철분 500 kg, 알루미늄분 500 kg(금속분에 속한다), 인화성 고체 1,000 kg, 황 100 kg, 마그네슘 500 kg이 된다.
품명마다 위험물로 보는 범위가 따로 정해져 있다는 점도 함께 알아 두어야 한다. 철분은 53 μm의 표준체를 통과하는 것이 50 wt% 미만이면 제외하고, 금속분은 구리·니켈 가루와 150 μm 체 통과분이 50 wt% 미만인 것을 빼며, 황은 순도 60 wt% 이상인 것만 위험물로 본다. 마그네슘은 지름 2 mm 이상의 막대 모양인 것과 2 mm 체를 통과하지 못하는 덩어리는 제외한다. 인화성 고체는 고형알코올처럼 인화점이 40 ℃ 미만인 고체를 말한다.
20-3
옥외탱크저장소의 구조 기준에 관한 다음 물음에 답하시오.
(1) 탱크 본체에 사용하는 강철판의 두께는 얼마 이상이어야 하는가? (단, 특정옥외저장탱크와 준특정옥외저장탱크는 제외한다.)
(2) 제4류 위험물을 저장하는 옥외저장탱크에 설치하는 밸브 없는 통기관의 지름은 얼마 이상이어야 하는가?
(1) 3.2 mm 이상
(2) 30 mm 이상
[해설]
(1) 특정·준특정 옥외저장탱크를 뺀 일반적인 옥외저장탱크의 본체는 두께 3.2 mm 이상의 강철판, 또는 이와 같은 정도 이상의 기계적 성질을 가진 재료로 만들어야 한다. 단서로 빠진 특정옥외저장탱크(액체위험물 최대수량 100만 L 이상)와 준특정옥외저장탱크(50만 L 이상 100만 L 미만)는 규모가 커서 두께를 일률적으로 정하지 않고 별도의 구조계산 기준을 적용하기 때문이다.
참고로 옥내저장탱크·지하저장탱크·이동저장탱크의 강철판 두께 기준도 모두 3.2 mm 이상으로 같고, 간이저장탱크만 3.2 mm 이상의 강철판에 용량 600 L 이하라는 제한이 더 붙는다.
(2) 제4류 위험물의 옥외저장탱크 중 압력탱크가 아닌 것에는 밸브 없는 통기관이나 대기밸브부착 통기관을 달아야 한다. 이 가운데 밸브 없는 통기관은 지름이 30 mm 이상이어야 하고, 끝부분은 수평면보다 45˚ 이상 구부려 빗물이 들어가지 않게 하며, 가는 눈의 구리망 등으로 인화방지장치를 설치한다.
통기관은 탱크 안팎의 압력 차를 없애 주는 장치다. 위험물을 넣고 뺄 때 생기는 압력 변화를 그대로 두면 탱크가 부풀거나 찌그러지므로, 지름을 일정 크기 이상으로 확보해 공기가 원활히 드나들게 한 것이다.