2021년 위험물산업기사실기 3회 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

TNT는 톨루엔에 질산과 황산(촉매)을 반응시키는 니트로화 반응으로 합성된다.

톨루엔의 벤젠고리에 니트로기(-NO₂) 3개가 치환되면서 물이 생성되므로 $\mathrm{C_6H_5CH_3 + 3HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_2CH_3(NO_2)_3 + 3H_2O}$ 로 나타낸다.

[해설]

가로형 원통 탱크(양쪽 볼록 경판)의 내용적은 $V=\pi r^2\left(l+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right)$ 로 구한다.

대입하면 $V=\pi \times 2^2 \times\left(5+\dfrac{1.5+1.5}{3}\right)=24\pi \approx 75.398\,\mathrm{m^3}$ 이다.

탱크 용량은 내용적에서 공간용적 5%를 제외한 값이므로 최대용량은 $75.398 \times 0.95 \approx 71.628\,\mathrm{m^3} = 71{,}628.312\,\mathrm{L}$ 이다.

①: 제1종 분말소화약제 NaHCO₃
②: 제2종 분말소화약제 KHCO₃
③: 제3종 분말소화약제 NH₄H₂PO₄
④: 제4종 분말소화약제 KHCO₃ + (NH₂)₂CO

[해설]

제1종 탄산수소나트륨(백색), 제2종 탄산수소칼륨(담회색), 제3종 제일인산암모늄(담홍색), 제4종 탄산수소칼륨 + 요소(회색).

제3종만 A·B·C급 전부에 적용되고 나머지는 B·C급용이다.

①: 10kg
②: 석유류(등유, 경유, 유동파라핀) 중 1가지
③: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

[해설]

금속나트륨은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)로 지정수량은 10kg이다(칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬이 모두 10kg).

물과 격렬히 반응해 수소를 발생시키고 발열하므로, 공기·물과의 접촉을 막기 위해 석유(등유, 경유, 유동파라핀) 속에 넣어 보관한다.

①: CaC₂ (탄화칼슘)
②: CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂
③: 아세틸렌 완전연소반응식 → 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

[해설]

제3류 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물(지정수량 300kg), 분자량 64, 비중 2.2 → 탄화칼슘(카바이드) CaC₂이다.

물과 반응하면 수산화칼슘과 아세틸렌(C₂H₂)을 내므로 물기를 엄금하고 질소 등 불연성 가스를 봉입해 저장한다.

고온에서 질소와 반응하면 CaC₂ + N₂ → CaCN₂ + C 로 석회질소가 생성된다.

[해설]

탄화물이 물과 반응하면 각 탄화물 특유의 가연성 가스가 발생하며, 이는 탄화물 분해 시 탄소가 결합하는 방식에 따라 생성 기체가 달라지기 때문이다.

탄화알루미늄은 물과 반응해 수산화알루미늄과 메탄(CH₄)을 발생시키므로 $\mathrm{Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4\uparrow}$ 로 나타낸다.

탄화칼슘은 물과 반응해 수산화칼슘과 아세틸렌(C₂H₂)을 발생시키므로 $\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2\uparrow}$ 로 나타낸다.

[해설]

옥외소화전설비의 수원 수량은 설치개수(최대 4개까지만 산정)에 소화전 1개당 필요 수량 13.5m³를 곱해 구한다.

3개 설치 시에는 개수 그대로 계산해 $13.5 \times 3 = 40.5\,\mathrm{m^3}$ 이 된다.

6개 설치 시에도 최대 4개로 산정하므로 $13.5 \times 4 = 54\,\mathrm{m^3}$ 로 계산한다.

[해설]

옥외저장소는 노천에 저장하므로 비·습기에 상대적으로 안전하고 자연발화 위험이 낮은 위험물만 저장이 허용된다.

제2류 위험물 중에서는 황과 인화성고체, 제4류 위험물 중에서는 제1석유류·알코올류·제2~4석유류·동식물유류가 대상이며, 제6류 위험물인 질산·과염소산·과산화수소도 저장할 수 있다.

다만 제2류의 인화성고체와 제4류의 제1석유류는 인화점이 0℃ 이상인 것만 허용되므로, 인화점이 -18℃인 아세톤 같은 제1석유류는 옥외저장소에 둘 수 없다.

[해설]

[보기] 물질 중 연소범위가 가장 넓은 것은 다이에틸에터로, 특수인화물 특유의 낮은 하한값과 넓은 폭을 가진다.

연소범위는 1.9 ~ 48%이며, 위험도는 하한 대비 상하한 폭이 얼마나 큰지를 나타내는 지표이다.

위험도 H는 $H=\dfrac{U-L}{L}$ 로 정의되므로 $H=\dfrac{48-1.9}{1.9} \approx 24.26$ 이 된다.

[해설]

단백질과 크산토프로테인 반응(노란색 변색)을 일으키고 빛에 분해되어 갈색병에 차광 보관하는 제6류 위험물은 질산(HNO₃)이다.

질산의 지정수량은 300kg이며, 제6류 위험물은 전 품명이 위험등급 I에 해당한다.

질산이 위험물로 분류되려면 비중 1.49 이상이어야 한다는 별도 기준이 있으며, 이에 못 미치면 위험물에서 제외된다.

질산은 빛을 받으면 분해되어 이산화질소를 발생시키므로 $\mathrm{4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + 2H_2O + O_2}$ 로 나타내며, 이 때문에 갈색병에 넣어 차광·냉소 보관해야 한다.

[해설]

제1류 위험물은 자체적으로는 불연성이지만 다른 가연물의 연소를 돕는 산화성 고체(산화체)이므로 성질 ①·③·⑤가 해당한다.

대부분 무기화합물이고 상온에서 고체 상태이며, 유기화합물이거나 자체 인화점을 갖는 성질은 제1류의 정의와 맞지 않아 ②·④는 해당하지 않는다.

①: 에탄(C₂H₆)
②: (C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆
③: 2(C₂H₅)₃Al + 21O₂ → 12CO₂ + Al₂O₃ + 15H₂O

[해설]

트리에틸알루미늄은 물과 접촉하면 에탄을 내며 격렬히 반응하므로 주수소화가 금지된다.

연소 시에는 알루미늄이 산화되어 백색 연기(Al₂O₃)를 내고 이산화탄소와 물이 생성된다.

①: 샐
②: 50m
③: 정전기
④: 200L
⑤: 23mm
⑥: 0.3MPa

[해설]

이동탱크저장소 주입설비 기준(시행규칙 별표10)
· 위험물이 샐 우려가 없고 화재예방상 안전한 구조로 할 것
· 주입설비의 길이는 50m 이내로 하고, 끝부분에 축적되는 정전기를 제거하는 장치를 설치할 것
· 분당 배출량은 200L 이하로 할 것
· 주입호스는 내경 23mm 이상, 0.3MPa 이상의 압력에 견딜 수 있는 것으로 하고 필요 이상으로 길게 하지 말 것

[해설]

불티·불꽃·고온체 접근이나 과열·충격·마찰을 피해야 한다는 취급기준은 제5류 위험물(자기반응성물질)에 해당하는 내용이다.

혼재기준(지정수량 10배 이하)상 제5류는 제2류·제4류 위험물과만 함께 운반할 수 있다.

운반용기 외부 표시사항은 화기엄금·충격주의이며, 제5류 중 지정수량이 가장 작은 품명(10kg)은 유기과산화물·질산에스터류이다.

[해설]

지하탱크저장소의 각 수치는 누설 시 주변 시설물 오염을 막고 점검·정비 공간을 확보하기 위한 최소 이격거리 기준이다.

탱크전용실은 인접 벽·피트·가스관·대지경계선으로부터 0.1m 이상, 탱크 윗부분은 지면에서 0.6m 이상 아래에 위치해야 한다.

탱크를 2개 이상 인접 설치할 때 상호 간격은 1m 이상(지정수량 100배 이하이면 0.5m 이상)이며, 이 간격을 두께 20cm 이상의 콘크리트 구조물로 대체할 수 있다.

[해설]

위험등급 II에 해당하는 것만 골라 지정수량 배수를 더해야 하는데, 황(제2류, 지정수량 100kg)과 질산염류(제1류, 지정수량 300kg)가 이에 해당하고 나트륨(I등급)·등유(III등급)·철분(III등급)은 제외된다.

지정수량 배수는 각 저장량을 지정수량으로 나눈 값을 모두 더해 구하므로 $\dfrac{100}{100}+\dfrac{600}{300}=1+2=3$ 배가 된다.

[해설]

메탄올은 산화되면 폼알데하이드(HCHO)를 거쳐 의산(폼산, HCOOH)이 되고, 에탄올은 산화되면 아세트알데하이드(CH₃CHO)를 거쳐 아세트산이 된다.

의산은 제2석유류(수용성)로 지정수량 2,000L, 아세트알데하이드는 특수인화물로 지정수량 50L이므로 아세트알데하이드의 지정수량이 더 작다.

따라서 아세트알데하이드의 완전연소반응식을 구하면 $\mathrm{2CH_3CHO + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 4H_2O}$ 가 된다.

[해설]

옥내탱크저장소 펌프실의 각 기준은 화재 확산을 막고 누출물을 회수하기 위한 구조·설비 요건이다.

상층이 없는 펌프실의 지붕은 불연재료로 하고, 출입구에는 갑종 또는 을종 방화문을 설치해야 한다.

펌프설비 주위에는 높이 0.2m 이상의 불연재료 턱을 두고, 탱크전용실 바닥 최저부에는 새어나온 액체를 모으는 집유설비를 설치하며, 창·출입구에는 망입유리를 사용한다.

①: 1배 → 3m 이상
②: 5배 → 3m 이상
③: 10배 → 3m 이상
④: 20배 → 5m 이상
⑤: 200배 → 5m 이상

[해설]

[제조소의 보유공지 기준] 취급하는 위험물의 최대수량 / 공지의 너비

· 지정수량의 10배 이하: 3m 이상
· 지정수량의 10배 초과: 5m 이상

10배가 유일한 경계이므로 1·5·10배는 3m, 20·200배는 5m가 된다.

[해설]

인(P)과 황(S)을 함께 포함한 삼황화인과 오황화인은 연소하면 둘 다 오산화인(P₂O₅)과 이산화황(SO₂)이라는 같은 생성물을 낸다는 점에서 [보기]의 다른 물질들과 구별된다.

삼황화인은 $\mathrm{P_4S_3 + 8O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 3SO_2}$, 오황화인은 $\mathrm{2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2}$ 로 나타낸다.

적린은 P₂O₅만, 황은 SO₂만 생성하고 철·마그네슘은 산화물을 생성하므로 이들과는 생성물이 겹치지 않는다.