2018년 위험물기능사실기(필답형) 4회차

$\mathrm{HCl}$(염화수소)

[해설]

과염소산(HClO₄)은 제6류 위험물(산화성 액체)로, 열에 불안정해 가열하면 분해된다.
HClO₄ → HCl + 2O₂

이때 생기는 염화수소(HCl)가 자극성·부식성이 강한 유독 기체다. 함께 나오는 산소는 유독가스가 아니라 주변 가연물의 연소를 돕는 기체다.

(1) $\mathrm{C_6H_5CH_3} + 9\mathrm{O_2} \rightarrow 7\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$

$\dfrac{9.2}{92} = 0.1\,\mathrm{mol}$ → 산소 $0.1 \times 9 = 0.9\,\mathrm{mol}$ → $0.9 \times 22.4 = 20.16\,\mathrm{L}$ → $\dfrac{20.16}{0.21} = 96\,\mathrm{L}$

(2) 96 L

[해설]

톨루엔($\mathrm{C_6H_5CH_3}$)은 제4류 제1석유류(비수용성)에 속하는 방향족 탄화수소로, 완전연소하면 이산화탄소와 물만 남는다.

① 연소반응식 — 탄소 7개는 $7\mathrm{CO_2}$, 수소 8개는 $4\mathrm{H_2O}$가 되고 오른쪽의 산소 원자 수가 $7 \times 2 + 4 = 18$개이므로 산소 분자는 9개가 필요하다.

$\mathrm{C_6H_5CH_3} + 9\mathrm{O_2} \rightarrow 7\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$

② 몰수 — 톨루엔의 분자량은 $12 \times 7 + 1 \times 8 = 92$이므로

$\dfrac{9.2}{92} = 0.1\,\mathrm{mol}$

③ 이론산소량 — 반응식에서 톨루엔 1 mol에 산소 9 mol이 대응하므로 $0.1 \times 9 = 0.9\,\mathrm{mol}$. 발문이 0 ℃·1기압을 못 박았으므로 기체 1 mol의 부피는 22.4 L를 쓴다.

$0.9 \times 22.4 = 20.16\,\mathrm{L}$

④ 이론공기량 — 공기의 21 %만 산소이므로 산소 부피를 0.21로 나눈다.

$\dfrac{20.16}{0.21} = 96\,\mathrm{L}$ → 96 L

부피비가 곧 몰비이므로, 무게(9.2 g)를 몰로 바꾼 뒤에는 끝까지 부피 단위로 계산하면 된다.

인화성 고체

[해설]

제2류 위험물(가연성 고체)은 품명에 따라 운반용기 외부 주의사항이 세 갈래로 나뉜다.

따라서 답은 인화성 고체다. 인화성 고체는 고형알코올이나 래커퍼티처럼 상온에서 증기를 내어 인화할 우려가 있는 고체라 불씨 자체를 금하는 반면, 철분·금속분·마그네슘은 물과 반응해 수소를 내므로 물기까지 금한다.

(1) 제일인산암모늄, $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$

(2) A급, B급, C급

[해설]

분말소화약제는 주성분에 따라 네 가지로 나뉜다.

제3종의 주성분 제일인산암모늄(인산이수소암모늄, $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)은 열을 받으면 다음과 같이 분해된다.

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

이때 생긴 메타인산($\mathrm{HPO_3}$)이 타고 있는 고체 표면에 유리 같은 막을 만들어 공기를 차단하기 때문에, 다른 분말약제와 달리 목재·종이 같은 일반화재(A급)에도 듣는다. 그래서 A·B·C급 모두에 적응성이 있어 흔히 ‘ABC 분말’이라 부른다. 약제 색은 담홍색이며, 정답 표기는 “제1인산암모늄”·“인산암모늄”으로 적어도 같은 물질이다.

질산암모늄, 과산화나트륨

[해설]

‘산화성 고체’는 제1류 위험물의 성질을 가리키는 말이다. 그 자체는 불연성이지만 열·충격을 받으면 분해되어 산소를 내놓아 다른 물질의 연소를 크게 돕는다.

따라서 산화성 고체는 질산암모늄과 과산화나트륨 두 가지다. 이름에 ‘산화’·‘과산화’가 들어가도 유별은 제각각이라는 점이 이 문제의 함정이다 — 산화칼슘은 위험물이 아니고, 과산화벤조일은 제5류다.

5 m 이상

[해설]

보유공지는 화재가 났을 때 옆으로 번지는 것을 막고 소화 활동에 필요한 공간을 확보하기 위해 제조소 둘레에 비워 두는 땅이다. 그 너비는 취급하는 위험물의 최대수량이 지정수량의 몇 배인지에 따라 두 단계로 나뉜다.

20배는 10배를 넘으므로 5 m 이상을 확보해야 한다. 보유공지 안에는 물건을 쌓아 두거나 다른 공작물을 두어서는 안 되며, 제조소가 방화상 유효한 격벽으로 구획된 경우 등에는 예외가 인정된다.

(1) $\mathrm{C_6H_5CH_3}$

(2) $\mathrm{C_6H_5CH_3} + 9\mathrm{O_2} \rightarrow 7\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$

[해설]

톨루엔은 제4류 제1석유류(비수용성)로, 벤젠 고리에 메틸기가 하나 붙은 방향족 탄화수소다.
C₆H₅CH₃ (분자식 C₇H₈)

완전연소하면 탄소 7개는 CO₂ 7분자, 수소 8개는 H₂O 4분자가 된다.

우변 산소 원자가 14 + 4 = 18개이므로 O₂는 9분자가 필요하다.
C₆H₅CH₃ + 9O₂ → 7CO₂ + 4H₂O

① 이황화탄소
② 발화점
③ 100
④ 20
⑤ 40

⑥ 1
⑦ 21

⑧ 21
⑨ 70
⑩ 40
⑪ 40
⑫ 60

⑬ 중유
⑭ 크레오소트유
⑮ 70
⑯ 200
⑰ 40

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1은 제4류를 1기압에서의 인화점으로 나누고, 특수인화물에만 발화점과 비점 조건을 붙인다.

• 특수인화물 — 이황화탄소, 다이에틸에터 등으로 발화점 100 ℃ 이하이거나 인화점 영하 20 ℃ 이하이면서 비점 40 ℃ 이하인 것이다.
• 제1석유류 — 아세톤, 휘발유 등으로 1기압에서 인화점이 21 ℃ 미만이다.
• 제2석유류 — 등유, 경유 등으로 인화점이 21 ℃ 이상 70 ℃ 미만이다.
• 제2석유류 제외 단서 — 가연성 액체량 40 중량% 이하이면서 인화점 40 ℃ 이상, 연소점 60 ℃ 이상인 도료류는 빠진다.
• 제3석유류 — 중유, 크레오소트유 등으로 인화점이 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만이다.
• 제3석유류 제외 단서 — 가연성 액체량 40 중량% 이하인 도료류는 빠진다.

외우는 요령: 인화점 경계는 21, 70, 200, 250 순으로 이어지고 도료류 단서의 가연성 액체량은 둘 다 40 중량%다.

혼동 주의: 특수인화물은 발화점 조건과 인화점·비점 조건 중 하나만 만족해도 해당한다.

(1) $\dfrac{150}{50} + \dfrac{400}{400} + \dfrac{500}{1000} + \dfrac{1000}{2000} = 3 + 1 + 0.5 + 0.5 = 5$

(2) 5배

[해설]

지정수량의 배수는 “저장수량 ÷ 지정수량”을 물질마다 구해 모두 더한 값이다. 합이 1 이상이면 지정수량 이상의 위험물을 저장·취급하는 것으로 보아 허가 대상이 된다.

$3 + 1 + 0.5 + 0.5 = 5$ → 5배

네 물질은 모두 액체 위험물이므로 지정수량의 단위는 kg이 아니라 L다. 표 머리글을 “지정수량 [kg]”으로 인쇄한 교재가 있으나 값 자체는 모두 L 기준이므로 단위 표기가 잘못된 것이다. 또 에틸알코올은 알코올류(수용성)여서 400 L이고, 수용성이라 해서 제1석유류 수용성 400 L를 따로 찾을 필요가 없다.

(1) 화기엄금

(2) 화기엄금, 충격주의

(3) 가연물접촉주의

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19에 따라 운반용기 바깥면에는 유별 성질에 맞는 주의사항을 표시한다.

• 제4류는 인화성 액체라 불씨만 막으면 되므로 화기엄금을 표시한다.
• 제5류는 자체에 산소를 품고 있어 가열·충격으로 폭발하므로 화기엄금과 충격주의를 함께 표시한다.
• 제6류는 스스로 타지 않고 산소를 내어 다른 물질을 태우므로 가연물접촉주의를 표시한다.

혼동 주의: 제6류에 화기엄금을 쓰는 실수가 잦다. 화기·충격주의에 가연물접촉주의를 더한 조합은 제1류다.

100 L 이하

[해설]

셀프용 고정주유설비는 운전자가 직접 다루기 때문에, 한 번에 지나치게 많은 양이 흘러나오지 않도록 1회의 연속주유량과 주유시간의 상한을 미리 설정해 두고 그 값을 넘으면 자동으로 멈추게 해야 한다. 휘발유의 1회 연속주유량 상한은 100 L 이하, 주유시간 상한은 4분 이하다.

등유 등을 용기에 받는 셀프용 고정급유설비도 마찬가지로 1회 연속급유량 100 L 이하, 급유시간 6분 이하로 설정한다. 이 수치는 ‘셀프용’ 설비에 대한 기준이므로, 발문에 셀프용이라는 한정이 없으면 답이 확정되지 않는다.

40 ℃

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 이동탱크저장소 취급기준에 따른다. 인화점 40 ℃ 미만인 위험물을 탱크에 주입할 때는 원동기를 정지시켜야 한다.

인화점이 40 ℃ 미만이면 상온에서도 증기가 연소범위에 들 수 있다. 돌고 있는 원동기의 배기 불티나 전기 불꽃이 그 증기에 불을 붙일 수 있기 때문이다.

혼동 주의: 휘발유를 넣던 탱크에 등유·경유를 주입할 때 유속을 1 m/s 이하로 제한하는 것은 정전기 방지 기준이다.

(1) 건성유 — 아이오딘값 130 이상

(2) 반건성유 — 아이오딘값 100 ~ 130

(3) 불건성유 — 아이오딘값 100 이하

[해설]

아이오딘값은 유지 100 g이 흡수하는 아이오딘의 g수로, 클수록 불포화도가 높아 공기 중에서 잘 산화된다. 산화열이 쌓이면 자연발화하므로 이 값으로 동식물유류를 세 가지로 나눈다.

• 건성유 — 아이오딘값 130 이상으로 가장 잘 굳고 자연발화 위험이 가장 크다(아마인유·들기름·동유).
• 반건성유 — 아이오딘값 100 ~ 130이다(참기름·콩기름·채종유·면실유).
• 불건성유 — 아이오딘값 100 이하로 공기 중에서 잘 굳지 않는다(올리브유·피마자유·야자유·땅콩기름).

외우는 요령: 기준 숫자는 100과 130 두 개뿐이다. 값이 클수록 건성이고 위험하다.

(1) $V = \pi r^2 \left(l + \dfrac{l_1 + l_2}{3}\right) = \pi \times 1^2 \times \left(3 + \dfrac{1.5 + 1.5}{3}\right) = 12.57\,\mathrm{m^3}$

(2) 12.57 m³

[해설]

탱크의 내용적 공식은 모양에 따라 다르다. 양쪽 경판이 볼록한 횡형 원통형 탱크는 원통부의 부피에 두 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 $r = 1\,\mathrm{m}$, $l = 3\,\mathrm{m}$, $l_1 = l_2 = 1.5\,\mathrm{m}$이므로

$V = \pi \times 1^2 \times \left(3 + \dfrac{1.5 + 1.5}{3}\right) = \pi \times 4 = 12.566 \rightarrow 12.57\,\mathrm{m^3}$

따라서 내용적은 12.57 m³이다. 경판이 없이 양 끝이 평평한 횡형 탱크라면 $V = \pi r^2 l$만 쓰고, 세로로 세운 원통형 탱크도 $V = \pi r^2 l$로 계산한다. 한편 탱크의 용량은 내용적에서 공간용적(보통 내용적의 5~10 %)을 뺀 값이므로 내용적과 구별해야 한다.

(1) 100 m²

(2) 50 m²

[해설]

소요단위는 소화설비의 설치 대상이 되는 건축물이나 위험물의 규모를 소화 능력과 견주기 위해 정해 놓은 기준 단위다. 같은 면적이라도 외벽이 내화구조면 불이 번지기 어려우므로 기준 면적을 두 배로 잡는다.

따라서 제조소 건축물은 외벽이 내화구조이면 100 m², 내화구조가 아니면 50 m²가 1소요단위다. 옥외에 설치된 공작물은 외벽이 내화구조인 것으로 보고 수평 최대면적을 연면적으로 삼아 같은 기준을 적용한다.

4 m

[해설]

옥내저장소·옥외저장소에서 용기를 겹쳐 쌓을 때의 높이 제한은 세 가지로 갈린다.

글리세린은 제4류 위험물 중 제3석유류(수용성)에 해당하고 지정수량은 4,000 L다. 제3석유류를 담은 용기만을 겹쳐 쌓는 경우이므로 높이는 4 m를 넘지 않아야 한다. 인화점이 높아 상대적으로 위험이 작은 유종에만 4 m를 허용하는 것이므로, 다른 품명이 섞이면 3 m 기준으로 돌아간다.

(1) 트라이나이트로페놀(피크르산)

(2) 100 kg

(3) $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3OH}$

[해설]

페놀을 진한 황산으로 설폰화한 뒤 질산으로 나이트로화하면 트라이나이트로페놀(피크르산)이 생긴다. 벤젠 고리의 2·4·6 자리에 나이트로기가 붙은 제5류 나이트로화합물이다.

• 명칭은 트라이나이트로페놀이며, 관용명 피크르산으로도 부른다.
• 지정수량은 제5류가 시험 결과 제1종 10 kg, 제2종 100 kg으로 나뉘며, 발문이 제2종이라 했으므로 100 kg이다.
• 화학식은 C₆H₂(NO₂)₃OH로, 페놀(C₆H₅OH)의 수소 3개가 나이트로기로 바뀐 형태다.

혼동 주의: 제5류 지정수량은 품명이 아니라 종(제1종·제2종)으로 정해지므로 조건이 없으면 값이 확정되지 않는다.

크산토프로테인반응(잔토프로테인반응)

[해설]

진한 질산이 단백질 속 벤젠 고리를 가진 아미노산(티로신 등)을 나이트로화하면 노란색이 나타난다. 이 정색반응이 크산토프로테인반응이다.

피부도 단백질이므로 질산이 묻으면 같은 반응이 일어나 노랗게 변한다. 크산토프로테인과 잔토프로테인은 같은 반응을 다르게 옮겨 적은 이름이다.

5 m 이상

[해설]

방유제는 탱크에서 새어 나온 위험물을 가두는 둑이다. 탱크가 파손되거나 불이 났을 때 둑까지 열이 미치지 않도록 옆판에서 일정 거리를 떼도록 하고 있고, 그 거리는 탱크의 지름을 기준으로 갈린다.

문제의 탱크는 지름이 10 m로 15 m에 못 미치므로 높이의 3분의 1을 적용한다.

$15 \times \dfrac{1}{3} = 5\,\mathrm{m}$

따라서 방유제는 탱크 옆판으로부터 5 m 이상 떨어져야 한다. 다만 인화점이 200 ℃ 이상인 위험물을 저장·취급하는 탱크에는 이 거리 기준을 적용하지 않는다.

알킬리튬

[해설]

알킬알루미늄과 알킬리튬은 공기에 닿기만 해도 불이 붙고 물과도 격렬하게 반응하는 제3류 위험물이다. 그래서 제조소에서 이들을 취급하는 설비에는 불활성 기체를 봉입하는 장치를 갖추도록 하고, 저장·운반 용기의 윗부분에도 불활성 기체를 채우게 한다. [보기] 중 여기에 해당하는 것은 알킬리튬이다.

불활성 기체로는 질소나 아르곤을 쓴다. 공기·물과의 접촉을 원천적으로 끊는 것이 목적이므로, 봉입 장치가 없는 설비로는 취급할 수 없다.