2021년 위험물산업기사실기 1회 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

질산암모늄(NH₄NO₃)의 분자량은 80g/mol이므로, 구성 원소별 원자량 합을 분자량으로 나누면 각 원소의 질량 백분율이 된다.

질소는 분자 1개에 2개, 수소는 4개 들어 있으므로 원자량 합은 각각 28과 4이다.
$\mathrm{N} = \dfrac{28}{80} \times 100 = 35\,\mathrm{wt\%}$
$\mathrm{H} = \dfrac{4}{80} \times 100 = 5\,\mathrm{wt\%}$
질소가 암모늄기와 질산기에 각각 1개씩 들어 있다는 점을 놓치지 않는 것이 채점 포인트다.

①: 제조소 등
②: 간이탱크저장소
③: 이송취급소
④: 이동탱크저장소
⑤: 충전하는 일반취급소

[해설]

제조소 등은 제조소·저장소·취급소를 통틀어 부르는 법령상 명칭이며, 저장소는 8종(옥내·옥외탱크·옥내탱크·지하탱크·간이탱크·이동탱크·옥외·암반탱크), 취급소는 4종(주유·판매·이송·일반)이다.

안전관리자는 제조소 등마다 선임하지만, 이동탱크저장소는 선임 대상에서 제외된다.

[해설]

옳게 연결된 것은 ②③④이며, ①과 ⑤는 지정수량 수치가 실제 규정과 다르게 제시된 오답이다.

테레핀유는 제2석유류(비수용성)로 지정수량이 2,000L가 아니라 1,000L이고, 산화프로필렌은 특수인화물로 지정수량이 200L가 아니라 50L이다.

기어유(제4석유류) 6,000L, 아닐린(제3석유류 비수용성) 2,000L, 피리딘(제1석유류 수용성) 400L는 모두 시행령 별표 1의 지정수량과 일치한다.

①: 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 40도 미만인 고체

②: 철의 분말로서, 53마이크로미터 표준체를 통과하는 것이 50중량퍼센트 미만인 것은 제외

③: 등유, 경유, 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 21도 이상 70도 미만인 것

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표1 정의다. 인화성 고체는 제2류, 철분도 제2류(지정수량 500kg), 제2석유류는 제4류다.

철분은 53마이크로미터의 표준체 통과분이 50중량퍼센트 미만이면 위험물에서 빠지고, 제2석유류는 도료류처럼 가연성 액체량 40중량퍼센트 이하이면서 인화점 40도 이상·연소점 60도 이상인 것은 제외한다.

[해설]

마그네슘은 이산화탄소와도 격렬히 반응하므로, CO₂ 소화약제로는 마그네슘 화재를 진압할 수 없다.

반응식은 $\mathrm{2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C}$로, 이산화탄소가 산화제 역할을 하면서 오히려 가연성인 탄소(그을음)를 발생시켜 연소를 돕는다.

따라서 마그네슘 화재에는 CO₂나 주수 소화를 피하고 마른 모래·팽창질석 등으로 질식소화해야 한다.

※ 2024.7.30 시행령 개정으로 제5류 위험물 지정수량은 품명별 체계(구 200kg 등)가 폐지되고, 위험성시험에 따라 제1종 10kg·제2종 100kg으로 분류됩니다.

[해설]

제5류 위험물(자기반응성물질)은 대부분 분자 내에 산소를 포함해 자기연소(내부연소)가 가능한 물질군으로, 품명은 특징적인 작용기·구조에 따라 구분된다.

• 나이트로화합물 — 나이트로기(-NO₂)를 가진 화합물이다.
• 나이트로소화합물 — 나이트로소기(-NO)를 가진 화합물이다.
• 아조화합물 — 아조기(-N=N-)를 가진 화합물이다.
• 디아조화합물 — 디아조기(=N₂)를 가진 화합물이다.
• 히드라진유도체 — 히드라진(N₂H₄) 구조를 가진 화합물이다.

이 밖에 유기과산화물·질산에스터류·하이드록실아민 등도 제5류 품명에 포함되며, 품명 명칭과 특징 작용기를 짝지어 기억하는 것이 채점 포인트다.

①: CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

②: 아세틸렌

③: 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

[해설]

탄화칼슘(CaC₂, 카바이드)은 제3류 금수성 물질로, 물과 반응해 수산화칼슘과 아세틸렌 가스를 발생시킨다.

발생한 아세틸렌(C₂H₂)은 연소범위가 2.5~81vol%로 매우 넓어 화재·폭발 위험이 크므로 저장 시 불연성 가스(질소 등)를 봉입한다.

완전연소반응식은 탄소를 CO₂, 수소를 H₂O로 두고 계수를 맞춰 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O가 된다.

[해설]

메틸알코올(CH₃OH)의 완전연소 생성물은 이산화탄소와 물이며, 반응식의 계수를 1몰 기준으로 환산해 두 생성물의 몰수를 더하면 된다.

완전연소반응식은 $\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$로, 계수를 2로 나누면 메틸알코올 1몰당 CO₂ 1몰과 H₂O 2몰이 생성된다.

따라서 생성물질의 몰수 총합은 $1 + 2 = 3\,\mathrm{mol}$이며, 물까지 포함해 세는 것이 채점 포인트다.

[해설]

세로(종)로 세운 원통형 탱크의 내용적은 지붕 부분을 뺀 원통 몸통만으로 $V = \pi r^2 l$ 공식을 적용해 계산한다.

바닥 지름이 10m이므로 반지름은 5m이고, 원통 높이 4m를 대입하면
$V = \pi \times 5^2 \times 4 = 314.159 \approx 314.16\,\mathrm{m^3}$

지붕 높이 1m는 원통 몸통이 아니므로 내용적 계산에 포함하지 않으며, 지름 10m를 그대로 반지름 자리에 대입하는 것도 흔한 감점 요인이다.

①: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
②: 2NaHCO₃ → Na₂O + 2CO₂ + H₂O
③: 2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

[해설]

제1종은 탄산수소나트륨(NaHCO₃, 백색, B·C급), 제2종은 탄산수소칼륨(KHCO₃, 담회색, B·C급)이다.

1차 열분해(약 270℃)는 탄산염 + CO₂ + H₂O 로, 2차 열분해(약 850℃)는 산화물 + 2CO₂ + H₂O 로 끝난다.

발생한 CO₂와 수증기가 질식·냉각 효과를 낸다.

[해설]

운반용기 외부 주의사항은 위험물의 유별·성질에 따라 정해진 표현을 그대로 표기해야 하며, 같은 제3류라도 자연발화성과 금수성 여부에 따라 문구가 달라진다.

황린은 자연발화성물질이므로 화기엄금·공기접촉엄금을 표기하고, 인화성고체는 제2류 중 유일하게 화기엄금을 표기한다(철분·금속분·마그네슘은 화기주의·물기엄금, 그 밖의 제2류는 화기주의).

과산화나트륨은 제1류 중 알칼리금속의 과산화물이므로 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의를 모두 표기해야 한다.

①: 20
②: 18
③: 2
④: 배출덕트
⑤: 방화댐퍼

[해설]

배출설비는 국소방식이 원칙이고, 위험물취급설비가 배관이음 정도인 경우 등에 한해 전역방식이 허용된다.

수치는 국소방식 용적의 20배 이상, 전역방식 바닥면적 1m²당 18m³ 이상, 배출구는 지상 2m 이상으로 외운다.

배출덕트가 벽을 관통하는 부분 바로 가까이에는 화재 시 자동 폐쇄되는 방화댐퍼를 설치한다.

[해설]

지정과산화물(유기과산화물) 저장창고는 화재·폭발 확산을 막기 위해 일반 옥내저장소보다 강화된 격벽·외벽 기준을 적용받는다.

저장창고는 150m² 이내마다 격벽으로 완전하게 구획하며, 격벽 두께는 철근콘크리트조·철골철근콘크리트조는 30cm 이상, 보강콘크리트블록조는 40cm 이상이어야 한다.

격벽은 저장창고 양측 외벽으로부터 1m 이상, 상부 지붕으로부터 50cm 이상 돌출시켜 화재가 인접 구획으로 번지지 않도록 한다.

[해설]

과산화수소는 이산화망간(MnO₂)을 정촉매로 하여 분해되며, MnO₂는 반응 전후 소모되지 않고 반응속도만 높인다.

분해반응식은 $\mathrm{2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2}$로, 물과 함께 산소(O₂) 기체가 발생한다.

분해로 생긴 산소가 용기 내부 압력을 높이므로, 과산화수소는 마개에 작은 구멍을 뚫은 용기에 저장하고 인산·요산 등 안정제를 넣어 분해를 억제한다.

[해설]

이소프로필알코올을 산화시켜 만들며 제1석유류에 속하고 아이오딘포름 반응을 나타내는 물질은 아세톤(CH₃COCH₃)이다.

아이오딘포름 반응은 아세톤이나 에탄올처럼 $\mathrm{CH_3CO-}$ 또는 $\mathrm{CH_3CH(OH)-}$ 구조를 가진 물질이 아이오딘 및 알칼리와 반응해 특유의 노란색 침전을 생성하는 검출 반응이다.

이때 생성되는 침전이 아이오딘포름이며, 화학식은 CHI₃이다.

[해설]

세 가지 특례 규정은 위험물의 화학적 특성에 따라 봉입·재질·온도 관리를 달리 요구하며, 빈칸은 각 특례의 첫머리에 오는 위험물 품명이다.

알킬알루미늄 등의 옥외탱크저장소는 공기·물과 접촉하면 자연발화하는 성질 때문에 불활성기체를 봉입하고, 누설된 것을 안전한 장소의 조로 이끌어 들이는 설비를 둔다.

아세트알데하이드 등은 동(구리)·마그네슘·은·수은 및 이들의 합금과 반응해 폭발성 물질을 만들 수 있어 해당 금속을 배제하고 불활성기체를 봉입하며, 하이드록실아민 등은 온도·농도 상승과 철이온 혼입에 따른 위험 반응을 방지하는 조치를 강구한다.

[해설]

이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용해 액체가 전량 기체로 바뀌었을 때의 부피를 구하는 유형으로, 무게(w)와 분자량(M)을 이용한 $PV=\dfrac{w}{M}RT$ 형태로 접근한다.

$V=\dfrac{wRT}{PM}=\dfrac{5\times0.082\times323}{1\times76}=1.74\ \mathrm{m^3}$

이황화탄소($\mathrm{CS_2}$)의 분자량은 76(C 12 + S 32×2)이며, 온도는 반드시 절대온도(50+273=323K)로 환산해 대입해야 한다.

[해설]

④, ⑤만 해당하는 이유는 지중탱크·해상탱크는 저장 위험물이 제6류가 아닌 한 지정수량의 100배 이상이면 소화난이도등급 I에 해당하기 때문이다.

황 14,000kg(지정수량 100kg)은 140배, 휘발유 100,000L(지정수량 200L)는 500배로 각각 100배 기준을 충족한다.

①질산과 ②과산화수소는 제6류 위험물이라 액표면적·탱크 높이 기준에서 제외되고, ③이황화탄소 500L는 판정에 필요한 액표면적·높이 조건이 제시되지 않아 해당 없음으로 본다.

[해설]

제4류 위험물을 지정수량의 3천 배 이상 취급하는 제조소·일반취급소는 자체소방대를 두어야 하며, 배수 구간이 커질수록 화학소방자동차와 인원이 한 단계씩 늘어난다.

• 3천~12만 배: 1대 / 5인
• 12만~24만 배: 2대 / 10인
• 24만~48만 배: 3대 / 15인
• 48만 배 이상: 4대 / 20인

차량 대수와 인원은 1대당 5인의 일정한 비율로 증가하므로 이 패턴을 기억하면 값을 유도하기 쉽다.

[해설]

알코올류는 탄소수 1~3개의 포화 1가 알코올(변성알코올 포함)만 해당하며, 이는 메탄올·에탄올·프로판올을 지정수량 규제 대상으로 삼기 위한 기준이다.

포화 1가 알코올 함유량이 60중량% 미만인 수용액은 인화 위험이 낮아 알코올류에서 제외된다.

가연성 액체량이 60중량% 미만이면서 인화점·연소점이 에틸알코올 60중량% 수용액의 인화점·연소점을 초과하는 경우도 같은 이유로 제외 대상이다.