(1) 적색

(2) 백색

(3) 화기엄금

[해설]

제조소에 다는 주의사항 게시판은 저장·취급하는 위험물의 유별과 성질에 따라 문구와 색이 정해져 있다. 제5류 위험물은 자기반응성 물질로 스스로 산소를 품고 있어 외부 점화원은 물론 마찰·충격에도 폭발할 수 있으므로 화기엄금을 표시하며, 화기엄금 게시판은 적색 바탕에 백색 문자로 만든다.

물기엄금만 청색 바탕에 백색 문자이고, 화기주의·화기엄금은 모두 적색 바탕에 백색 문자라는 점을 함께 묶어 외워 두면 헷갈리지 않는다.

$\mathrm{2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2}$

[해설]

과산화나트륨은 제1류 위험물 중 무기과산화물(알칼리금속의 과산화물)로 지정수량은 50 kg이다. 물과 만나면 수산화나트륨이 되면서 산소를 내놓고 심하게 발열한다.

$\mathrm{2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2}$

원자 수를 세어 보면 좌변은 Na 4개·O 6개·H 4개, 우변도 Na 4개·O 6개·H 4개로 균형이 맞는다.

발생한 산소가 주변 가연물을 더 잘 타게 만들고 반응열까지 더해지므로 알칼리금속의 과산화물에는 주수소화가 금물이며, 게시판도 ‘물기엄금’이다. 마른모래·팽창질석·팽창진주암이나 탄산수소염류 분말로 덮어 질식소화한다.

이산화탄소와도 반응해 산소를 내놓으므로 이산화탄소 소화약제 역시 쓸 수 없다.

$\mathrm{2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2}$

㉠ 4,000

㉡ 3.2

㉢ 1.6

㉣ 2.3

[해설]

이동저장탱크는 달리는 중에 내용물이 출렁이며 관성력을 만들기 때문에, 탱크를 잘게 나누고 부속 설비를 두껍게 하는 기준이 붙는다.

· 칸막이: 탱크 내부를 4,000 L 이하마다 나누며, 두께 3.2 mm 이상의 강철판을 쓴다. 한 칸의 용량을 제한해 액체가 한꺼번에 쏠리는 것을 막고, 사고 시 유출량도 줄인다.

· 방파판: 칸막이로 나눈 각 칸 안에서 액면이 출렁이는 것을 억제하는 판으로, 두께 1.6 mm 이상의 강철판을 쓴다.

· 방호틀: 탱크 윗면의 주입구·맨홀 등 부속 장치를 전복 사고에서 보호하는 틀로, 두께 2.3 mm 이상의 강철판을 산 모양으로 만든다. 부속 장치보다 50 mm 이상 높게 하는 조건도 함께 붙는다.

숫자가 비슷해 헷갈리기 쉬우니 두께는 칸막이 3.2 mm, 방호틀 2.3 mm, 방파판 1.6 mm 순으로 얇아진다고 묶어 외운다.

300 kg

[해설]

제3류 위험물(자연발화성 물질 및 금수성 물질)의 위험등급은 지정수량과 짝을 이루어 정해진다.

따라서 위험등급 Ⅲ에 해당하는 품명의 지정수량은 300 kg이다. 수소화칼슘·수소화나트륨(금속의 수소화물), 인화칼슘(금속의 인화물), 탄화칼슘·탄화알루미늄(칼슘 또는 알루미늄의 탄화물)이 여기에 든다.

③, ⑥

[해설]

과염소산 $\mathrm{HClO_4}$는 제6류 위험물(산화성 액체, 지정수량 300 kg)로 무색의 발연성 액체다.

①·② 분자량은 $1 + 35.5 + 16 \times 4 = 100.5$이다. 78은 과산화나트륨, 63은 질산 $\mathrm{HNO_3}$의 분자량이므로 둘 다 틀렸다.

③ 무색의 액체가 맞다.

④ 짙은 푸른색을 띤다는 설명은 과염소산의 성질이 아니다.

⑤ 농도 36 wt% 이상만 위험물로 보는 것은 같은 제6류인 과산화수소다. 과염소산에는 농도 규정이 없다(질산은 비중 1.49 이상인 것만 위험물이다).

⑥ 가열하면 분해하여 유독한 염화수소 $\mathrm{HCl}$와 산소를 낸다 — $\mathrm{HClO_4 \rightarrow HCl + 2O_2}$

따라서 옳은 것은 ③, ⑥이다.

트라이나이트로톨루엔(TNT)

[해설]

진한 질산과 진한 황산을 섞은 혼산에서 황산은 탈수제 겸 촉매로 작용하고, 질산이 내놓은 나이트로기가 톨루엔의 벤젠 고리에 붙는다. 메틸기를 기준으로 2·4·6 자리 수소 세 개가 차례로 나이트로기로 바뀌면서 물 세 분자가 빠져나가 트라이나이트로톨루엔(TNT)이 된다.

$\mathrm{C_6H_5CH_3} + 3\mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{C_6H_2(NO_2)_3CH_3} + 3\mathrm{H_2O}$

(진한 황산은 촉매·탈수제로 쓰이며 반응식에는 넣지 않는다.)

TNT의 시성식은 $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3CH_3}$이고, 제5류 위험물 중 나이트로화합물에 속한다. 담황색 결정으로 물에는 녹지 않고 아세톤·벤젠에는 녹으며, 충격·마찰보다 기폭약에 의해 폭발한다.

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

[해설]

마그네슘은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량은 500 kg이다. 찬물과는 반응이 매우 느리지만 온수에서는 수산화마그네슘과 수소를 만들며 반응이 빨라진다.

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

좌변 Mg 1개·H 4개·O 2개, 우변 Mg 1개·H 4개·O 2개로 균형이 맞는다.

마그네슘 화재에 물을 뿌리면 수소가 나와 폭발 위험이 커지고, 이산화탄소 소화기도 $2\mathrm{Mg} + \mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{MgO} + \mathrm{C}$ 반응으로 오히려 연소를 돕는다. 마른 모래나 팽창질석으로 덮어 질식소화해야 한다.

6 m

[해설]

옥외저장소의 선반은 위험물을 담은 용기를 쌓아 두는 구조물이므로, 무너지거나 용기가 떨어지는 사고를 막기 위한 기준이 붙는다.

· 불연성 재료로 만들고 견고한 지반면이나 다른 구조물에 고정할 것

· 저장하는 위험물의 중량, 풍하중, 지진의 영향 등 하중에 안전하게 견딜 수 있을 것

· 선반에 올린 위험물이 떨어지지 않도록 조치할 것

· 선반의 높이는 6 m를 초과하지 않을 것

"6 m 이하"가 아니라 "6 m를 초과하지 않을 것"이라는 표현으로 규정되어 있으나 뜻은 같다.

9배

[해설]

질산·과산화수소·과염소산은 모두 제6류 위험물(산화성 액체)이며 지정수량은 셋 다 300 kg으로 같다.

지정수량 배수의 총합은 각 위험물의 저장량을 그 물질의 지정수량으로 나눈 값을 모두 더해 구한다.

$\dfrac{600\,\mathrm{kg}}{300\,\mathrm{kg}} + \dfrac{1200\,\mathrm{kg}}{300\,\mathrm{kg}} + \dfrac{900\,\mathrm{kg}}{300\,\mathrm{kg}} = 2 + 4 + 3 = 9$

그러므로 지정수량 배수의 총합은 9배다. 배수는 같은 단위끼리 나눈 값이라 단위가 없으며, 이 값이 1 이상이면 그 장소는 위험물안전관리법령의 규제를 받는 저장소가 된다.

(1) 50 L

(2) 400 L

(3) 10,000 L

[해설]

셋 다 제4류 위험물(인화성 액체)에 속하며, 품명을 먼저 가려내면 지정수량이 따라 나온다.

(1) $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$는 다이에틸에터다. 인화점이 -45 ℃, 비점이 34.6 ℃로 "인화점 -20 ℃ 이하이면서 비점 40 ℃ 이하"라는 특수인화물 요건에 들어가므로 지정수량은 50 L이다.

(2) $\mathrm{(CH_3)_2CHOH}$는 아이소프로필알코올이다. 탄소 수가 3개인 포화 1가 알코올이므로 품명은 알코올류이고 지정수량은 400 L이다.

(3) 동식물유류의 지정수량은 10,000 L로 제4류 위험물 가운데 가장 크다. 일부 교재의 품명·지정수량 대조표에 1,000 L로 인쇄된 것이 있으나 오기이며, 법령상 값은 10,000 L다.

아세톤은 물과 잘 섞여 물을 뿌리면 농도가 묽어지면서 연소가 멎지만, 벤젠은 물에 녹지 않고 물보다 가벼워 물 위로 떠오른 채 그대로 타기 때문이다.

[해설]

같은 제1석유류라도 수용성인지 아닌지에 따라 물의 소화 효과가 정반대로 갈린다.

· 아세톤 $\mathrm{(CH_3)_2CO}$: 물과 어떤 비율로도 섞이는 수용성 액체다. 물을 부으면 액체 자체가 묽어져 증발하는 증기의 농도가 연소하한계 아래로 떨어지므로 희석소화가 성립한다.

· 벤젠 $\mathrm{C_6H_6}$: 물에 거의 녹지 않고 비중이 약 0.9로 물보다 가볍다. 물을 뿌려도 섞이지 않고 물 위로 떠올라 액면에서 계속 연소하며, 오히려 넘친 물을 타고 불이 번질 수 있다.

그래서 비수용성 인화성 액체 화재에는 물 대신 포·이산화탄소·분말처럼 액면을 덮어 산소를 차단하는 질식소화를 쓴다. 수용성 액체에 포를 쓸 때도 일반 포는 거품이 깨지므로 알코올형 포(내알코올포)를 써야 한다.

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

[해설]

분말소화약제 네 종류 가운데 A급까지 적응성을 갖는 것은 제3종 분말뿐이다. 주성분은 제일인산암모늄 $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$이고 담홍색으로 착색한다.

제3종 분말이 A급에도 듣는 이유는 열분해 끝에 남는 메타인산 $\mathrm{HPO_3}$이 끈적한 막을 이루어 연소면을 덮고 산소를 차단하기 때문이다(방진 작용).

전체 열분해를 한 식으로 정리하면 다음과 같다.

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

온도에 따라 단계별로 나누어 보면 190 ℃ 부근에서 $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3PO_4}$(오쏘인산), 215 ℃ 부근에서 $2\mathrm{H_3PO_4} \rightarrow \mathrm{H_2O} + \mathrm{H_4P_2O_7}$(피로인산), 300 ℃ 부근에서 $\mathrm{H_4P_2O_7} \rightarrow \mathrm{H_2O} + 2\mathrm{HPO_3}$(메타인산)로 진행한다.

(1) 제1석유류(비수용성)

(2) 특수인화물

(3) 제3석유류(비수용성)

[해설]

세 물질 모두 제4류 위험물이며, 품명은 인화점(특수인화물은 발화점·비점까지)으로 갈린다.

(1) 톨루엔 $\mathrm{C_6H_5CH_3}$는 인화점이 약 4 ℃로 21 ℃ 미만이므로 제1석유류이며 물에 녹지 않아 비수용성이다. 지정수량 200 L.

(2) 아세트알데하이드 $\mathrm{CH_3CHO}$는 인화점이 -38 ℃, 비점이 21 ℃다. 인화점 -20 ℃ 이하이면서 비점 40 ℃ 이하라는 특수인화물 요건을 만족한다. 지정수량 50 L.

(3) 아닐린 $\mathrm{C_6H_5NH_2}$는 인화점이 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만 구간에 들어 제3석유류이고, 물에 잘 녹지 않으므로 비수용성이다. 지정수량 2,000 L.

제2석유류부터는 수용성 여부에 따라 지정수량이 두 배로 갈리므로, 품명을 답할 때 괄호로 수용성·비수용성을 함께 적어 주면 안전하다.

(1) $\mathrm{P_2O_5}$

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

[해설]

적린은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량은 100 kg이다. 공기 중에서 태우면 인이 산소와 결합해 오산화인 $\mathrm{P_2O_5}$이 만들어지는데, 이 미세한 흰색 고체 입자가 연기처럼 보인다.

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

좌변은 P 4개·O 10개, 우변도 P 4개·O 10개로 균형이 맞는다.

오산화인은 흡습성이 매우 커서 공기 중 수분과 만나면 인산으로 바뀌므로 흡입하면 점막을 상하게 한다. 같은 인 계열인 황린도 연소하면 같은 생성물이 나오지만, 황린은 제3류 자연발화성 물질이라 유별이 다르다.

(1) 3가 알코올

(2) 품명: 제3석유류(수용성), 지정수량: 4,000 L

[해설]

(1) 글리세린 $\mathrm{C_3H_5(OH)_3}$은 분자 하나에 하이드록시기 $\mathrm{-OH}$를 세 개 갖는다. 알코올의 "몇 가"는 $\mathrm{-OH}$의 개수로 세므로 3가 알코올이다.

(2) 이름에 알코올이 들어가지만 위험물안전관리법령의 품명 "알코올류"는 탄소 수 1~3개의 포화 1가 알코올만 가리키므로 3가인 글리세린은 여기에 들지 않는다. 인화점이 약 160 ℃로 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만 구간에 들어가므로 제3석유류이고, 물에 잘 녹으므로 수용성이다. 제3석유류 수용성의 지정수량은 4,000 L다.

제3석유류는 비수용성이 2,000 L, 수용성이 4,000 L로 두 배 차이가 나므로 수용성 여부를 반드시 함께 판단해야 한다.

나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린

[해설]

질산에스터류는 질산($\mathrm{HNO_3}$)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.

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

[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물로 지정수량은 300 kg이다. 물과 만나면 수산화칼슘과 함께 가연성 가스인 아세틸렌 $\mathrm{C_2H_2}$을 내놓는다.

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

아세틸렌은 연소범위가 2.5~81 vol%로 대단히 넓어 조금만 새어 나와도 폭발성 혼합기를 이룬다. 그래서 탄화칼슘은 물기를 피해 밀폐 용기에 담고, 필요하면 질소 등 불연성 가스를 채워 저장한다. 소화도 주수를 피하고 마른 모래 등으로 질식소화한다.

1 m 이상

[해설]

지하저장탱크를 2기 이상 인접해 설치할 때 요구되는 상호 간격은, 인접한 탱크 용량의 합계가 지정수량의 몇 배인지에 따라 갈린다.

· 지정수량의 100배 이하 → 0.5 m 이상

· 지정수량의 100배 초과 → 1 m 이상

문제의 조건인 200배는 100배를 넘으므로 상호 간격은 1 m 이상이어야 한다. 탱크 사이를 띄우는 것은 한쪽 탱크에서 새어 나온 위험물이 다른 탱크를 침식하거나, 한 곳의 사고가 옆 탱크로 번지는 것을 막기 위해서다.

수량 조건이 주어지지 않으면 답이 0.5 m와 1 m로 갈리므로, 이런 문항에서는 지정수량 배수를 먼저 확인하는 습관을 들여야 한다.

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

[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 중 금속분으로 지정수량은 500 kg이다. 표면에 얇은 산화피막 $\mathrm{Al_2O_3}$이 덮여 있어 찬물과는 거의 반응하지 않지만, 물이 뜨거워지면 이 피막이 깨지면서 수산화알루미늄과 수소가 생긴다.

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

좌변 Al 2개·H 12개·O 6개, 우변 Al 2개·H 12개·O 6개로 균형이 맞는다.

발생한 수소는 연소범위가 4~75 vol%로 매우 넓어 폭발 위험이 크다. 그래서 금속분 화재에는 물을 쓸 수 없고 마른 모래 등으로 덮어 질식소화한다.

(1) 인화성 고체 — ① 주의사항: 화기엄금 ② 바탕색: 적색 ③ 문자색: 백색

(2) 금수성 물질 — ① 주의사항: 물기엄금 ② 바탕색: 청색 ③ 문자색: 백색

[해설]

주의사항 게시판은 그 제조소에서 다루는 위험물의 성질에 따라 문구와 색이 정해져 있다.

· 화기엄금 — 제2류 중 인화성 고체, 제3류 중 자연발화성 물질, 제4류, 제5류 → 적색 바탕에 백색 문자

· 화기주의 — 제2류(인화성 고체 제외) → 적색 바탕에 백색 문자

· 물기엄금 — 제1류 중 알칼리금속의 과산화물, 제3류 중 금수성 물질 → 청색 바탕에 백색 문자

인화성 고체는 제2류이지만 상온에서도 인화성 증기를 내놓아 불씨가 닿으면 곧바로 불이 붙으므로, 다른 제2류의 '화기주의'보다 한 단계 강한 '화기엄금'을 표시한다. 제2류를 화기주의로만 외우면 여기서 틀린다.

금수성 물질은 물과 닿으면 가연성 가스를 내거나 발열하므로 '물기엄금'을 표시하며, 주의사항 게시판 가운데 바탕색이 청색인 것은 이 물기엄금뿐이다. 문자색은 세 경우 모두 백색으로 같다.

주의사항 게시판은 한 변의 길이가 0.3 m 이상, 다른 한 변이 0.6 m 이상인 직사각형으로 만든다. 같은 제조소에 세우는 다른 게시판의 색도 함께 정리해 두면 좋다. 위험물 제조소등의 표지와 방화에 관하여 필요한 사항을 적은 게시판은 백색 바탕에 흑색 문자, 주유취급소의 '주유중 엔진정지'는 황색 바탕에 흑색 문자, 이동탱크저장소의 '위험물' 표지는 흑색 바탕에 황색 반사도료다. 제6류 위험물에는 따로 주의사항 게시판을 세우지 않는다.