2021년 위험물산업기사실기 2회 기출문제 정답·해설 페이지

①: 아세톤
②: CH₃COCH₃ — 가운데 카보닐 탄소(C=O)에 양쪽으로 메틸기(-CH₃)가 결합 (H₃C-CO-CH₃)
③: 메틸에틸케톤, 아세톤

[해설]

인화점이 가장 낮은 물질은 아세톤(약 -18℃)으로, 메틸에틸케톤(-1℃)·메탄올(11℃)·클로로벤젠(27℃)·아닐린(70℃)보다 낮다.

아세톤의 구조는 카보닐 탄소(C=O)를 중심으로 양쪽에 메틸기가 결합한 $\mathrm{CH_3-CO-CH_3}$ 형태이다.

제1석유류는 인화점 21℃ 미만인 것을 기준으로 하므로 [보기] 중 아세톤과 메틸에틸케톤이 이에 해당하고, 메탄올은 알코올류로 별도 분류되며 클로로벤젠·아닐린은 인화점이 더 높아 제2·3석유류에 속한다.

[해설]

아세톤($\mathrm{CH_3COCH_3}$)의 완전연소반응식은 $\mathrm{CH_3COCH_3 + 4O_2 \rightarrow 3CO_2 + 3H_2O}$이며, 이론공기량과 CO₂ 부피는 이 반응식의 몰수비를 표준상태 부피(22.4L/mol)로 환산해 구한다.

아세톤의 분자량은 58g/mol이므로
$n = \dfrac{200}{58} = 3.448\,\mathrm{mol}$
필요한 산소는 계수 4를 곱해 $4 \times 3.448 = 13.79\,\mathrm{mol}$이고, 공기 중 산소 비율 21%로 나눈 뒤 22.4L/mol을 곱하면
$\dfrac{13.79}{0.21} \times 22.4 = 1471.27\,\mathrm{L}$

발생하는 이산화탄소는 계수 3을 곱해
$3.448 \times 3 \times 22.4 = 231.73\,\mathrm{L}$
O₂ 계수(4)와 CO₂ 계수(3)를 혼동하지 않는 것이 채점 포인트다.

[해설]

옥내소화전설비의 수치 기준은 위험물안전관리법 시행규칙 소화설비 기준(별표 17)에 정해진 고정 수치로, 옥외소화전(수평거리 40m·수원 13.5m³·방수량 450L/min)과 자주 혼동되므로 구분해 암기해야 한다.

옥내소화전은 하나의 호스접속구까지의 수평거리가 25m 이하가 되도록 설치하며, 수원의 양은 가장 많이 설치된 층의 설치개수(5개 이상이면 5개)에 7.8m³를 곱한 값 이상이어야 한다.

모든 옥내소화전을 동시에 사용할 때 각 노즐선단의 방수압력 350kPa 이상, 방수량 260L/min 이상을 만족해야 하며, 이 네 수치가 모두 채점 키워드다.

[해설]

칼륨(K)은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)의 대표 물질로, 물·알코올과 반응해 가연성 기체인 수소(H₂)를 발생시키고 이산화탄소와도 반응하므로 주수소화와 CO₂ 소화가 모두 금지된다.

물과는 $\mathrm{2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2}$로 반응해 수산화칼륨과 수소를 생성하고, 에탄올과는 $\mathrm{2K + 2C_2H_5OH \rightarrow 2C_2H_5OK + H_2}$로 칼륨에틸레이트(칼륨에톡사이드)와 수소를 생성한다.

이산화탄소와는 $\mathrm{4K + 3CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + C}$로 반응해 탄산칼륨과 함께 가연성인 탄소(C)를 석출하므로, CO₂ 소화기는 사용할 수 없다.

①: 과산화나트륨
②: 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑

[해설]

과산화나트륨은 염산과 반응해 Na₂O₂ + 2HCl → 2NaCl + H₂O₂ 로 과산화수소(제6류)를 만든다.

물과 반응할 때는 수산화나트륨과 산소를 발생시키며 발열하므로 주수소화를 금하고 마른모래·탄산수소염류 분말로 질식소화한다.

①: 3 ②: 5 ③: 9 ④: 12 ⑤: 15
⑥: 당해 탱크의 수평단면의 최대지름(가로형인 경우에는 긴 변)과 높이 중 큰 것과 같은 거리 이상(다만, 30m 초과의 경우에는 30m 이상으로 할 수 있고, 15m 미만의 경우에는 15m 이상으로 하여야 한다)

[해설]

구간별 공지 너비는 3 → 5 → 9 → 12 → 15m로, 500배·1,000배·2,000배·3,000배·4,000배가 경계다.

4,000배를 초과하면 고정값이 아니라 탱크 크기로 정한다 — 수평단면의 최대지름과 높이 중 큰 값 이상, 다만 상한 30m·하한 15m로 제한한다.

[해설]

제2류 위험물인 적린과 동소체 관계이면서 자연발화성을 갖는 제3류 위험물은 황린(P₄)으로, 공기 중에서 쉽게 산화·발화하므로 물속에 저장한다.

연소반응식은 $\mathrm{P_4 + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5}$로, 오산화인의 흰 연기를 발생시킨다.

황린은 제3류 중에서도 위험등급 I에 해당하며, 위험등급 I 위험물을 저장하는 옥내저장소의 바닥면적은 1,000m² 이하로 제한된다.

①: 제2류, 제3류, 제4류, 제5류 위험물
②: 제1류, 제3류, 제6류 위험물
③: 제1류, 제2류, 제5류, 제6류 위험물
④: 제1류, 제6류 위험물
⑤: 제1류, 제3류, 제6류 위험물
⑥: 제2류, 제3류, 제4류, 제5류 위험물

[해설]

운반 시 혼재가 허용되는 조합은 1-6, 2-4, 2-5, 3-4, 4-5 다섯 가지뿐이고, 그 밖은 모두 혼재 불가다.

즉 제1류는 제6류와만, 제6류는 제1류와만 실을 수 있고, 제3류는 제4류와만 가능하다.

지정수량의 1/10 이하로 수납한 위험물에는 이 기준을 적용하지 않는다.

①: 30 (30℃ 이하)
②: 15 (15℃ 이하)
③: 40 (40℃ 이하)
④: 40 (40℃ 이하)
⑤: 30 (30℃ 이하)

[해설]

압력탱크 외의 탱크에 저장할 때는 산화프로필렌(및 이를 함유한 것)과 다이에틸에터 등은 30℃ 이하, 아세트알데하이드(및 이를 함유한 것)는 15℃ 이하로 유지한다.

압력탱크에 저장하는 아세트알데하이드 등·다이에틸에터 등은 종류에 관계없이 40℃ 이하로 유지한다.

끓는점이 21℃로 가장 낮은 아세트알데하이드만 15℃ 이하로 더 낮게 잡는다고 외우면 헷갈리지 않는다.

[해설]

물속에 저장하는 제4류 특수인화물은 이황화탄소(CS₂)로, 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 수조 저장으로 가연성 증기 발생을 억제한다.

연소하면 $\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}$로 반응해 유독성 기체인 이산화황(SO₂)이 생성된다.

증기비중은 공기의 평균분자량과의 비로 구한다.
$\mathrm{CS_2} = 12 + 32 \times 2 = 76$
$\dfrac{76}{28.84} = 2.635 \approx 2.64$
옥외저장탱크에 저장하는 경우에는 두께 0.2m 이상의 철근콘크리트 수조에 넣어 보관해야 한다.

[해설]

오황화인·마그네슘·알루미늄은 각각 산소와 반응해 산화물을 생성하며, 계수 균형을 정확히 맞추는 것이 채점의 핵심이다.

오황화인(P₂S₅)은 $\mathrm{2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2}$로 오산화인과 아황산가스를 동시에 생성한다.

마그네슘은 $\mathrm{2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO}$, 알루미늄은 $\mathrm{4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3}$로 각각 산화물이 되며, 두 금속 모두 분말 상태에서 격렬히 연소하는 금속화재(D급) 물질이다.

[해설]

질산암모늄(NH₄NO₃) 800g이 600℃에서 열분해될 때 발생하는 기체 부피는, 반응식의 몰수비로 구한 기체 몰수를 이상기체 상태방정식에 대입해 계산한다.

분해반응식은 $\mathrm{2NH_4NO_3 \rightarrow 2N_2 + O_2 + 4H_2O}$로 질산암모늄 2몰당 기체 7몰이 생성되므로, 분자량 80g/mol을 이용하면
$n = \dfrac{800}{80} \times \dfrac{7}{2} = 35\,\mathrm{mol}$

절대온도는 $T = 600 + 273 = 873\,\mathrm{K}$이므로
$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{35 \times 0.082 \times 873}{1} = 2505.51\,\mathrm{L}$
절대온도 환산(℃+273)을 빠뜨리지 않는 것이 채점 포인트다.

①: 공기
②: 제6류
③: 제4류
④: 제5류
⑤~⑦: 철분, 금속분, 마그네슘
⑧: 제6류
⑨: 제4류

[해설]

유별 저장·취급 공통기준(시행규칙 별표18)
· 제1류: 가연물과의 접촉·혼합, 분해를 촉진하는 물품과의 접근·과열·충격·마찰을 피할 것
· 제2류: 산화제와의 접촉·혼합, 불티·불꽃·고온체 접근·과열을 피하고, 철분·금속분·마그네슘은 물·산과의 접촉을, 인화성 고체는 증기 발생을 피할 것
· 제3류: 자연발화성은 공기와의 접촉·과열을, 금수성은 물과의 접촉을 피할 것
· 제4류: 불티·불꽃·고온체 접근·과열을 피하고 함부로 증기를 발생시키지 말 것
· 제5류: 불티·불꽃·고온체 접근이나 과열·충격·마찰을 피할 것
· 제6류: 가연물과의 접촉·혼합, 분해를 촉진하는 물품과의 접근·과열을 피할 것

혼재 저장 예외(1m 이상 간격)로는 제1류와 제6류, 제2류 중 인화성 고체와 제4류, 제3류 중 알킬알루미늄등과 제4류(알킬알루미늄·알킬리튬 함유) 등이 있다.

[해설]

물을 첨가해도 순수 질산의 질량은 변하지 않는다는 점을 이용해, 희석 전후 질산 질량이 같다는 식을 세워 첨가할 물의 양을 구한다.

희석 전 용액의 질량과 그 안에 든 질산의 질량은
$100 \times 1.51 = 151\,\mathrm{g}$
$151 \times 0.98 = 147.98\,\mathrm{g}$

물 $x$g을 더한 뒤 농도가 68wt%가 되므로
$\dfrac{147.98}{151 + x} = 0.68$
$x = \dfrac{147.98}{0.68} - 151 = 66.62\,\mathrm{g}$
희석 후 비중 1.41은 계산에 쓰이지 않는 함정 조건이다.

①: ①: 벤젠, ②: 휘발유
②: 벤젠 — C₆H₆, 정육각형 벤젠고리(탄소 6개의 고리, 각 탄소에 H 1개씩 결합)

[해설]

정전기에 의한 재해 우려가 커 주입구 부근에 접지전극 설치가 요구되는 액체위험물은 벤젠과 휘발유로, 두 물질 모두 전기전도도가 낮아 유동·주입 과정에서 정전기가 쉽게 축적된다.

이 중 방향족 탄화수소이면서 응고점(약 5.5℃)이 겨울철 기온과 겹쳐 고체로 굳을 수 있고, 인화점(약 -11℃)이 응고점보다 낮아 고체 상태에서도 인화할 수 있는 물질은 벤젠(C₆H₆)이다.

벤젠의 구조식은 탄소 6개가 정육각형 고리를 이루고 각 탄소에 수소 1개씩 결합한 형태로, 단일결합과 이중결합이 교대로 이어진 방향족 고리 구조로 그린다.

[해설]

소화의 4대 원리는 연소의 3요소(가연물·산소공급원·점화원)와 연쇄반응을 각각 차단하는 방식으로 구분되며, 어떤 요소를 없애는지가 소화방법의 명칭을 결정한다.

• 냉각소화 — 연소열을 빼앗아 온도를 인화점·발화점 이하로 낮춘다.
• 질식소화 — 산소 공급을 차단해 연소를 막는다.
• 억제소화 — 부촉매 작용으로 연쇄반응을 방해한다.
• 제거소화 — 가연물 자체를 제거하거나 공급을 차단한다.

따라서 물의 증발잠열을 이용하는 것은 냉각소화, 산소를 차단하는 것은 질식소화, 밸브를 잠가 가연물 공급을 끊는 것은 제거소화에 해당한다.

[해설]

메틸알코올의 산화반응은 반응식의 몰수비가 1:1이므로, 반응한 메틸알코올의 몰수만큼 포름알데하이드가 그대로 생성된다.

산화반응식은 $\mathrm{2CH_3OH + O_2 \rightarrow 2HCHO + 2H_2O}$이고, 메틸알코올의 분자량이 32g/mol이므로
$\dfrac{320}{32} = 10\,\mathrm{mol}$

계수비가 2:2, 즉 1:1이므로 포름알데하이드(HCHO)도 10몰 생성되고, 분자량 30g/mol을 곱하면
$10 \times 30 = 300\,\mathrm{g}$

[해설]

옳은 지문은 ③과 ⑤로, 나머지는 위험물안전관리법 시행규칙의 저장·취급 중요기준을 수치나 표현만 일부 바꾼 오답이다.

①은 용기에 수납한 위험물의 온도 기준이 45℃가 아니라 55℃를 넘지 않도록 해야 하는 규정이고, ②는 황린 등 물속에 저장하는 물품과 금수성 물질을 동일한 저장소에 저장하지 않아야 하는데 반대로 서술되었다.

④는 이송취급소 순찰 시 압력뿐 아니라 압력 및 유량을 함께 상시 감시해야 하므로 틀렸고, ③(위험물을 저장한 상태로 이동저장탱크를 옮겨 싣지 않을 것)과 ⑤(허가·신고 범위를 벗어난 품명·수량의 저장취급 금지)는 규정 그대로다.

[해설]

지정과산화물은 제5류 위험물 중 유기과산화물 계열을 가리키며 위험등급 I에 해당하므로, 이를 저장하는 옥내저장소는 위험등급 I 기준과 지정과산화물 특례기준을 함께 적용받는다.

유기과산화물의 위험등급은 I등급이며, 위험등급 I 위험물을 저장하는 옥내저장소의 바닥면적은 1,000m² 이하로 제한된다.

지정과산화물 저장창고의 특례상 외벽을 철근콘크리트조로 하는 경우 두께는 20cm 이상이어야 하며(보강콘크리트블록조는 30cm 이상), 이는 폭발 위험성을 고려한 강화된 기준이다.

[해설]

덩어리 상태의 황을 저장하는 옥외저장소는 하나의 경계표시 내부 면적을 100m² 이하로 해야 하므로, 전체 면적 300m²는 경계표시 3개로 구획된다.

황의 지정수량은 100kg이고 30,000kg은 지정수량 300배로 200배 이상에 해당하므로, 인접하는 경계표시와 경계표시 사이의 간격은 10m 이상을 확보해야 한다.

옥외저장소에서 유별이 다른 위험물을 함께 저장할 수 있는 조합에 제2류 황과 제4류는 들어 있지 않고, 제4류와의 동시 저장이 허용되는 제2류는 인화성고체뿐이므로 이 옥외저장소에는 제4류 위험물을 함께 저장할 수 없다.