2019년 위험물기능사실기(필답형) 3회차

① 알킬알루미늄

② 알킬리튬

[해설]

위험물안전관리법 시행령은 알킬알루미늄·알킬리튬(및 이를 함유한 위험물)을 운송책임자의 감독·지원을 받아 운송하도록 정한다.

두 물질은 제3류 위험물(자연발화성·금수성)로 공기에 닿기만 해도 발화하고 물과 격렬히 반응한다. 그래서 운전자 혼자 판단하게 두지 않고 운송책임자가 동승하거나 원격으로 감독·지원한다.

(1) 200 L 이하

(2) 4분 이하

[해설]

셀프용 주유설비는 자격이 없는 일반 운전자가 직접 다루기 때문에, 한 번에 넣을 수 있는 양과 시간을 미리 정해 두고 그 값에 이르면 자동으로 멈추도록 만들어야 한다. 이 상한은 유종에 따라 갈린다.

경유는 인화점이 높아 상대적으로 덜 위험하고 화물차처럼 연료탱크가 큰 차량이 쓰기 때문에 휘발유의 두 배인 200 L 까지 허용한다. 시간은 주유설비 쪽이 4분, 급유설비(등유) 쪽이 6분으로 갈린다.

이 밖에 셀프용 고정주유설비에는 오작동이 생기면 주유를 자동으로 정지시키는 장치, 주유노즐이 자동차의 연료탱크에 가득 찬 것을 감지해 멈추는 장치, 가연성 증기 회수장치, 노즐이 이탈되면 유출을 막는 장치 등을 갖추어야 한다.

$\mathrm{2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 + H_2O}$

[해설]

제2종 분말소화약제의 주성분 탄산수소칼륨은 약 190 ℃에서 탄산칼륨·이산화탄소·물로 1차 분해된다.
2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

생긴 CO₂는 질식효과, H₂O는 냉각효과를 내고 칼륨 이온은 연쇄반응을 끊는다. 좌우 원자 수를 맞추려면 KHCO₃ 앞의 계수 2를 빠뜨리지 않는다.

혼동 주의: 약 590 ℃의 2차 분해식은 2KHCO₃ → K₂O + 2CO₂ + H₂O 이다.

(1) 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의

(2) 화기주의, 물기엄금

(3) 화기엄금

(4) 화기엄금, 공기접촉엄금

(5) 화기엄금

(6) 화기엄금, 충격주의

(7) 가연물접촉주의

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19에 따라 운반용기 주의사항에는 그 위험물이 피해야 할 것을 적는다.

• 알칼리금속의 과산화물 — 산화성이면서 물과 만나면 산소와 열을 내므로 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의를 적는다.
• 철분·금속분·마그네슘 — 가연성 금속이 물과 반응해 수소를 내므로 화기주의, 물기엄금을 적는다.
• 인화성 고체 — 낮은 온도에서도 불이 붙으므로 화기엄금을 적는다.
• 자연발화성 물질 — 공기 중에서 저절로 타므로 화기엄금, 공기접촉엄금을 적는다.
• 제4류 — 인화성 액체이므로 화기엄금을 적는다.
• 제5류 — 자기반응성 물질이라 열과 충격에 분해·폭발하므로 화기엄금, 충격주의를 적는다.
• 제6류 — 스스로 타지 않고 다른 물질을 태우므로 가연물접촉주의만 적는다.

혼동 주의: 제조소등 게시판의 주의사항은 물기엄금·화기주의·화기엄금 세 가지뿐이어서 운반용기 표시와 다르다.

$600\,\mathrm{cm^2}$ 이상

[해설]

제조소의 환기설비는 자연배기방식으로 하고, 급기구는 바닥면적 $150\,\mathrm{m^2}$ 마다 1개 이상 설치하되 그 크기를 $800\,\mathrm{cm^2}$ 이상으로 한다. 다만 바닥면적이 $150\,\mathrm{m^2}$ 미만인 경우에는 다음과 같이 줄여 준다.

바닥면적 $130\,\mathrm{m^2}$ 는 $120\,\mathrm{m^2}$ 이상 $150\,\mathrm{m^2}$ 미만 구간에 들어가므로 급기구의 면적은 $600\,\mathrm{cm^2}$ 이상이어야 한다. 표의 값은 모두 최솟값이므로 ‘이상’을 빼고 $600\,\mathrm{cm^2}$ 라고만 적으면 안 된다.

급기구는 낮은 곳에 두고 가는 눈의 구리망 등으로 인화방지망을 씌우며, 환기구는 지붕 위 또는 지상 2 m 이상의 높이에 회전식 고정벤틸레이터나 루프팬 방식으로 설치한다. 다만 바닥면적이 $150\,\mathrm{m^2}$ 미만인 건축물로서 위험물을 취급하는 곳에 충분한 개구부가 있으면 환기설비를 두지 않을 수 있다.

$\mathrm{NH_4H_2PO_4}$

[해설]

문제가 말하는 것은 제3종 분말소화약제이고, 주성분은 제일인산암모늄(인산암모늄)인 $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$ 다. 착색은 담홍색이다.

가열하면 다음과 같이 분해된다.

$\mathrm{NH_4H_2PO_4 \rightarrow HPO_3 + NH_3 + H_2O}$

이때 생기는 메타인산($\mathrm{HPO_3}$)이 끈적한 유리질 막이 되어 타고 있는 고체 표면을 덮는다. 이 막이 산소를 차단하고 다시 타오르는 것을 막기 때문에(방진작용) 다른 분말약제와 달리 A급(일반화재)에도 적응하고, 그래서 A·B·C 세 급에 모두 쓸 수 있다.

제1·2·4종은 유류(B)와 전기(C) 화재에만 적응하고 일반화재에는 쓰지 못한다는 점이 제3종과 갈리는 지점이다. 화학식을 물었으므로 ‘제일인산암모늄’이라는 이름이 아니라 $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$ 로 답해야 한다.

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

(2) $\mathrm{4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3}$

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

[해설]

세 물질 모두 제2류 위험물(가연성 고체)로, 산소와 결합해 각 원소의 산화물이 된다.

황은 푸른 불꽃을 내며 타서 유독한 이산화황이 된다.
S + O₂ → SO₂

알루미늄분은 +3가 알루미늄과 −2가 산소가 만나 산화알루미늄이 된다.
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

삼황화인은 인이 오산화인, 황이 이산화황으로 가며 우변 산소 원자 10 + 6 = 16개이므로 O₂는 8개다.
P₄S₃ + 8O₂ → 2P₂O₅ + 3SO₂

지면 위 0.5 m 의 수평면에 수직으로 내려 만나는 점을 중심으로 반경 3 m 이내

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 13(주유취급소)에 따라 고정주유설비의 주유관 길이는 선단 개폐밸브를 포함해 5 m 이내로 한다.

현수식은 천장에 매달려 있으므로 길이 대신 주유관이 닿는 범위로 정한다. 지면 위 0.5 m 수평면에 수직으로 내려 만나는 점을 중심으로 반경 3 m 이내이다.

혼동 주의: 일반 고정식은 길이 5 m, 매달린 현수식은 반경 3 m로 나눠서 외운다.

알코올류에 해당하지 않으며, 품명은 제2석유류(비수용성)이다.

[해설]

위험물안전관리법 시행령의 알코올류는 탄소원자 수가 1~3개인 포화1가 알코올(변성알코올 포함)로 한정된다.

부틸알코올(C₄H₉OH)은 탄소가 4개라 알코올류에서 빠진다. 인화점이 약 35 ℃로 21 ℃ 이상 70 ℃ 미만이고 물에 잘 녹지 않으므로 제2석유류(비수용성), 지정수량 1,000 L다.

혼동 주의: 알코올류의 지정수량은 400 L 이므로 품명을 잘못 잡으면 지정수량 배수 계산도 틀린다.

m-자일렌 — 벤젠 고리의 1번과 3번 탄소에 메틸기($\mathrm{-CH_3}$)가 각각 결합한 구조 (분자식 $\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$)

[해설]

자일렌은 벤젠 고리에 메틸기 두 개가 붙은 화합물로, 두 메틸기가 어느 자리에 붙느냐에 따라 세 가지 이성질체가 생긴다.

세 이성질체 모두 분자식이 $\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$ 로 같고, 제4류 위험물 제2석유류(비수용성)에 속하며 지정수량은 1,000 L 다. 메타(m-)는 두 치환기 사이에 탄소가 하나 끼어 있는 1,3-위치라는 점만 정확히 잡으면 된다. 오쏘는 붙어 있는 자리, 파라는 정반대 자리다.

(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]

완전연소에서는 탄소가 CO₂, 수소가 H₂O, 황이 SO₂가 된다. 필요한 산소 분자 수는 (우변 산소 원자 수 − 분자가 가진 산소 원자 수) ÷ 2로 구하고, 분수가 나오면 식 전체에 2를 곱한다.

• 아세트알데하이드는 2분자로 잡으면 산소가 (12 − 2) ÷ 2 = 5분자다: 2CH₃CHO + 5O₂ → 4CO₂ + 4H₂O
• 다이에틸에터(C₄H₁₀O)는 산소가 (13 − 1) ÷ 2 = 6분자다: C₂H₅OC₂H₅ + 6O₂ → 4CO₂ + 5H₂O
• 메틸에틸케톤(C₄H₈O)은 산소가 5.5분자로 나와서 2배 한다: 2CH₃COC₂H₅ + 11O₂ → 8CO₂ + 8H₂O
• 이황화탄소는 CO₂ 1개와 SO₂ 2개를 만드니 산소 원자 6개, 곧 3분자가 필요하다: CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂
• 벤젠은 산소가 7.5분자로 나와서 2배 한다: 2C₆H₆ + 15O₂ → 12CO₂ + 6H₂O
• 톨루엔(C₇H₈)은 산소 원자가 14 + 4 = 18개라 9분자다: C₆H₅CH₃ + 9O₂ → 7CO₂ + 4H₂O
• 메탄올은 2분자로 잡으면 산소가 (8 − 2) ÷ 2 = 3분자다: 2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

혼동 주의: 이황화탄소만 수소가 없어서 물 대신 이산화황(SO₂)이 생긴다.

(1) $\dfrac{200}{50} + \dfrac{1000}{1000} + \dfrac{4000}{2000} = 4 + 1 + 2 = 7$

(2) 7배

[해설]

여러 위험물을 한곳에 저장할 때의 지정수량 배수는 물질마다 ‘저장수량 ÷ 지정수량’을 구한 뒤 그 값을 모두 더해 판단한다. 먼저 세 물질의 품명과 지정수량을 확인한다.

세 배수를 더하면 $4 + 1 + 2 = 7$ 이므로, 이 저장소가 저장하는 위험물은 지정수량의 7배에 해당한다.

배수의 합이 1 이상이면 지정수량 이상의 위험물을 저장하는 것이 되어 허가받은 제조소등이 아니면 저장할 수 없다. 수용성 여부에 따라 제2석유류의 지정수량이 1,000 L 와 2,000 L 로 갈리므로, 아크릴산처럼 물에 잘 녹는 물질은 수용성 쪽 값을 써야 한다.

(1) 건성유 — 아이오딘값 130 이상

(2) 반건성유 — 아이오딘값 100 ~ 130

(3) 불건성유 — 아이오딘값 100 이하

[해설]

아이오딘값은 유지 100 g에 흡수되는 아이오딘의 g수다. 값이 클수록 이중결합이 많아 불포화도가 높다는 뜻이고, 불포화도가 높을수록 공기 중 산소와 잘 결합해 산화열이 쌓이므로 자연발화 위험도 커진다.

· 건성유 — 130 이상 : 아마인유, 들기름, 동유, 정어리기름

· 반건성유 — 100 ~ 130(교재에 따라 100 초과 130 미만으로 적기도 하는데 같은 뜻이다) : 참기름, 채종유, 콩기름, 면실유

· 불건성유 — 100 이하 : 올리브유, 피마자유, 야자유, 땅콩기름

동식물유류는 제4류 위험물이고 지정수량은 10,000 L이다. 건성유가 스며든 헝겊·톱밥을 쌓아 두면 산화열이 빠져나가지 못해 자연발화로 이어진다.

(1) 0.5 m 이상

(2) 0.5 m 이상

(3) 20,000 L

(4) $400 \times 40 = 16{,}000$ → 16,000 L

[해설]

위험물안전관리법령이 정한 옥내탱크저장소의 기준이다.

· 옥내저장탱크와 탱크전용실의 벽 사이, 옥내저장탱크 상호 간에는 각각 0.5 m 이상의 간격을 둔다(탱크의 점검 및 보수에 지장이 없는 경우는 제외).

· 단층건물(또는 1층 이하의 층)의 탱크전용실에 설치하는 옥내저장탱크의 용량은 지정수량의 40배 이하로 하되, 제4석유류와 동식물유류를 뺀 제4류 위험물은 그 값이 20,000 L를 넘으면 20,000 L까지만 할 수 있다. 탱크를 둘 이상 설치하면 각 탱크 용량의 합계로 따진다.

(3) 경유는 제2석유류(비수용성)로 지정수량이 1,000 L이므로 $1{,}000 \times 40 = 40{,}000$ L이지만, 한도에 걸려 20,000 L가 된다.

(4) 메탄올은 알코올류로 지정수량이 400 L이므로 $400 \times 40 = 16{,}000$ L이고, 20,000 L 이하라 그대로 16,000 L가 된다.

① $\mathrm{Ca(OH)_2}$

② $\mathrm{PH_3}$

[해설]

인화칼슘은 제3류 위험물 가운데 금속의 인화물로, 물과 만나면 다음과 같이 반응한다.
Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃

• Ca(OH)₂는 수산화칼슘으로, 칼슘이 물의 OH와 결합해 생긴 염기다.
• PH₃는 포스핀(인화수소)으로, 마늘 냄새가 나는 맹독성·가연성 기체다.

물과 닿으면 포스핀이 나오므로 주수소화는 금지다. 마른모래나 팽창질석으로 덮어 질식소화한다.

① 5

② 3

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 10은 옥외 상치장소(탱크로리를 세워 두는 곳)와 화기·인근 건축물 사이의 거리를 정한다.

원칙적으로 5 m 이상 떨어져야 한다. 인근 건축물이 1층이면 불이 위로 번질 여지가 적어 3 m 이상으로 완화된다.

혼동 주의: 옥내 상치장소에는 거리 기준 대신, 벽·바닥·보·서까래·지붕이 내화구조 또는 불연재료인 건축물의 1층에 두라는 기준이 적용된다.

20 m 이상

[해설]

제조소의 안전거리는 불이 났을 때 주변으로 피해가 번지지 않도록 대상별로 정해 둔 최소 이격거리다. 보호해야 할 대상의 성격에 따라 다음과 같이 나뉜다.

액화석유가스를 저장하거나 취급하는 시설은 고압가스·도시가스 시설과 함께 묶여 있으므로 20 m 이상을 확보해야 한다.

발문의 메틸알코올 4,000 L 라는 조건은 이 계산에 쓰이지 않는다. 안전거리는 취급하는 위험물의 종류나 수량이 아니라 보호대상의 종류에 따라 정해지기 때문이다. 다만 제6류 위험물만을 취급하는 제조소는 안전거리를 두지 않아도 되고, 학교·병원 등 30 m 대상에 대해서는 방화상 유효한 담을 설치하면 거리를 단축할 수 있다.

㉠ 염소산염류

㉡ 황

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18은 판매취급소에서 위험물을 배합하거나 옮겨 담는 작업을 원칙적으로 금지한다. 다만 네 가지는 배합실에서 배합하는 경우에 한해 허용한다.

• 제1류 위험물 중 염소산염류는 허용되며, 염소산염류만 함유한 제품도 포함된다.
• 황은 제2류 위험물로, 옛 법령에서 '유황'이라 부르던 것이 개정된 명칭이다.

나머지 둘은 도료류와 인화점 38 ℃ 이상인 제4류 위험물이다. 배합실의 바닥면적은 6 m² 이상 15 m² 이하로 한다.

① 폭발

② 가열분해

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1은 자기반응성 물질(제5류)을 폭발의 위험성 또는 가열분해의 격렬함을 판단하는 시험으로 가린다.

• 폭발은 충격·마찰·가열로 순간적으로 폭발할 수 있는지를 보는 기준이다.
• 가열분해는 열을 받았을 때 얼마나 격렬하게 스스로 분해하는지를 보는 기준이다.

제5류는 분자 안에 산소가 있어 질식소화가 통하지 않는다. 그래서 다량의 물로 냉각소화한다.

(1) 나이트로글리세린

(2) 화학식 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$, 지정수량 10 kg

[해설]

나이트로글리세린은 글리세린을 진한 질산·진한 황산의 혼산으로 나이트로화해 만들며, 이때 황산은 생긴 물을 빨아들이는 탈수제 역할을 한다.

C₃H₅(OH)₃ + 3HNO₃ → C₃H₅(ONO₂)₃ + 3H₂O

화학식 C₃H₅(ONO₂)₃는 글리세린의 하이드록시기 세 개가 모두 질산에스터기로 바뀐 형태다.

제5류 위험물 질산에스터류에 속하며 지정수량은 10 kg이다.

혼동 주의: 원료인 글리세린은 제4류 제3석유류이고, 나이트로글리세린을 규조토에 흡수시켜 안정화한 것이 다이너마이트다.

Al > Zn > Fe

[해설]

이온화 경향은 금속이 전자를 내놓고 양이온이 되려는 세기로, 서열은 K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb 순이다.

이 서열에서 세 금속만 뽑으면 알루미늄이 가장 크고 철이 가장 작다. 이온화 경향이 클수록 산화되기 쉽고 산·물과 반응해 수소를 내기 쉽다.

외우는 요령: 칼카나마 알아철니 주납수(K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H) 순서로 암기한다.