2020년 위험물산업기사실기 3회 기출문제 정답·해설 페이지

①: 메탄(CH₄)
②: $\frac{16}{29} = 0.55$ → 0.55
③: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
④: 5~15%
⑤: $H = \frac{15 - 5}{5} = 2$ → 2

[해설]

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ — 탄화알루미늄은 물과 반응해 메탄을 발생시킨다.

증기비중은 분자량을 공기의 평균 분자량 29로 나눈 값이므로 16 ÷ 29 = 0.55다.

위험도는 (연소상한 − 연소하한) ÷ 연소하한이므로 (15 − 5) ÷ 5 = 2다.

①: CH₃CHO
②: 1.53
③: 15℃ 이하
④: 위험도 = $\frac{57-4.1}{4.1}$ = 12.9
⑤: 초산(아세트산), CH₃COOH

[해설]

아세트알데하이드 CH₃CHO(분자량 44)는 특수인화물로, 산화되면 초산(CH₃COOH), 환원되면 에탄올이 된다.

증기비중 = 분자량 ÷ 공기의 평균분자량 = 44 ÷ 28.84 ≒ 1.53 이므로 공기보다 무겁다.

위험도 H = (연소상한 − 연소하한) ÷ 연소하한 = (57 − 4.1) ÷ 4.1 = 12.9 로, 연소범위가 넓어 매우 위험하다.

압력탱크 외의 옥외·옥내·지하저장탱크에 저장할 때 아세트알데하이드는 15℃ 이하로 유지한다(다이에틸에터·산화프로필렌은 30℃ 이하).

2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂
O₂ 몰수 = (1000 ÷ 78) × 1/2 = 6.41mol
V = $\frac{6.41 \times 0.082 \times 623}{1}$ = 327.477L (R = 0.08205 적용 시 327.68L)

[해설]

과산화나트륨(분자량 78)은 물과 반응해 수산화나트륨과 산소를 낸다. 2몰이 반응하면 O₂ 1몰이 생기므로, 1kg = 1000/78 = 12.82몰 → O₂ 6.41몰이다.

이상기체 상태방정식 PV = nRT 에 P = 1atm, T = 350 + 273 = 623K를 넣어 부피를 구한다.

기체상수를 0.082로 쓰면 327.477L, 0.08205로 쓰면 327.68L로 반올림 차이만 있을 뿐 답은 약 327.5L다.

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]

양쪽에 볼록한 경판이 있는 횡형 원통탱크의 내용적은 중앙 원통부와 양쪽 경판부를 1/3씩 보정해 합산하는 공식으로 구한다.

$V=\pi r^2\left(L+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right)=\pi\times3^2\times\left(8+\dfrac{2+2}{3}\right)=263.89\ \mathrm{m^3}$

실제 저장용량은 내용적에서 공간용적(10%)을 제외해야 하므로 $263.89\times(1-0.1)=237.50\ \mathrm{m^3}$이 탱크의 용량이 된다.

[해설]

질산칼륨($\mathrm{KNO_3}$)은 제1류 위험물 중 질산염류로 분류되어 위험등급 II, 지정수량 300kg이 적용된다.

제조소등 게시판에 물기엄금을 표기하는 제1류 위험물은 알칼리금속의 과산화물뿐이고, 그 밖의 제1류 위험물은 표기 대상이 아니다. 질산칼륨은 질산염류이므로 표기할 주의사항이 없다.

분해반응식 $\mathrm{2KNO_3 \rightarrow 2KNO_2 + O_2}$는 가열 시 아질산칼륨과 산소를 방출하는 반응으로, 방출된 산소가 주변 가연물의 연소를 조장하는 위험 요인이다.

①: 농도가 36wt% 이상인 것
②: 없음
③: 비중이 1.49 이상인 것

[해설]

제6류 위험물(산화성 액체)은 지정수량이 모두 300kg이며, 위험물로 보는 한계 기준이 품명마다 다르다.

· 과산화수소: 농도 36wt% 이상인 것만 위험물
· 과염소산: 농도·비중 제한이 없어 전부 위험물
· 질산: 비중 1.49 이상인 것만 위험물

[해설]

알킬알루미늄류는 물과 접촉하면 격렬히 반응해 가연성 탄화수소 가스를 발생시키므로 화재 시 주수를 절대 금해야 하며, 완전연소 시에는 산화알루미늄과 이산화탄소·물을 생성한다.

• $\mathrm{(CH_3)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3CH_4}$
• $\mathrm{2(CH_3)_3Al + 12O_2 \rightarrow Al_2O_3 + 6CO_2 + 9H_2O}$
• $\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6}$
• $\mathrm{2(C_2H_5)_3Al + 21O_2 \rightarrow Al_2O_3 + 12CO_2 + 15H_2O}$

물과의 반응에서는 각각 메탄·에탄 가스가 발생하고, 연소반응식은 원자 개수를 맞추는 과정에서 산소 계수(12, 21)를 정확히 맞추는 것이 채점 포인트다.

[해설]

이산화탄소 소화설비는 저장 압력에 따라 고압식과 저압식으로 나뉘며, 방사압력·경보장치 작동압력·저장용기 온도가 각각 다르게 규정되어 있다.

• 방사압력: 고압식 2.1MPa 이상, 저압식 1.05MPa 이상
• 압력경보장치 작동범위: 2.3MPa 이상 1.9MPa 이하
• 저압식 저장용기 온도: 영하 20℃ 이상 영하 18℃ 이하

저압식은 액화 이산화탄소를 낮은 압력·저온으로 유지해야 하므로 자동냉동기로 온도 범위를 좁게 관리하는 것이 핵심이다.

[해설]

수용성 여부는 분자 내 극성 작용기와 탄소사슬 길이로 결정되며, 아세트알데하이드·아세톤·메틸알코올처럼 탄소수가 적고 카보닐기·하이드록실기를 가진 물질이 물에 잘 녹는다.

반면 휘발유·벤젠·톨루엔·클로로벤젠은 탄화수소·할로겐화 방향족 계열의 비극성 물질이라 물과 섞이지 않는 비수용성으로 분류된다.

①: 이황화탄소 ②: 100 ③: 20 ④: 휘발유
⑤: 21 ⑥: 70 ⑦: 200 ⑧: 250

[해설]

인화점 경계는 21 → 70 → 200 → 250℃ 순으로 이어지고, 250℃ 이상은 동식물유류다.

특수인화물만 정의가 두 갈래다 — 발화점 100℃ 이하이거나, 인화점 영하 20℃ 이하이면서 비점 40℃ 이하. 대표 품명은 이황화탄소·다이에틸에터.

제1석유류 아세톤·휘발유, 제2석유류 등유·경유, 제3석유류 중유·크레오소트유, 제4석유류 기어유·실린더유.

[해설]

지하저장탱크는 매설되어 있어 육안 점검이 어렵기 때문에, 전용실 구조와 누설 감지 설비의 치수를 위험물안전관리법령이 고정 기준값으로 정해 두고 있다.

• 전용실 벽 두께 0.3m 이상: 콘크리트 강도·차단 성능 확보
• 통기관 끝부분 지면 위 4m 이상: 인화성 증기의 지표 확산 방지
• 누유검사관 4개소 이상: 사방에서 누설을 조기 감지
• 탱크 주위 채움재는 마른 모래 또는 자갈분: 부식 방지와 충격 완충
• 탱크 윗부분 지면 아래 0.6m 이상: 상부 하중으로부터 탱크 보호

이 중 누유검사관 4개소와 탱크 윗부분 0.6m 이상은 누설 조기 발견과 상부 하중 보호를 위한 핵심 수치로 특히 자주 출제된다.

[해설]

세 물질 모두 물과 반응해 수소 또는 산소를 발생시키므로 주수소화가 금지되는 물질들이다.

$\mathrm{2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2}$는 무기과산화물 특유의 반응으로, 발생한 산소가 화재를 확대시킬 위험이 있다.

$\mathrm{Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2}$, $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2}$는 각각 마그네슘·나트륨이 물과 반응해 수소가스를 발생시켜 폭발 위험을 만드는 반응이다.

㉠ 불활성가스 소화설비: ②, ④ (제2류 위험물 중 인화성 고체, 제4류 위험물)

㉡ 옥외소화전설비: ②, ③, ⑤, ⑥ (제2류 위험물 중 인화성 고체, 제3류 위험물(금수성 물질 제외), 제5류 위험물, 제6류 위험물)

㉢ 포소화설비: ②, ③, ④, ⑤, ⑥ (제2류 위험물 중 인화성 고체, 제3류 위험물(금수성 물질 제외), 제4류 위험물, 제5류 위험물, 제6류 위험물)

[해설]

불활성가스 소화설비는 질식소화 방식이라 제2류 중 인화성 고체와 제4류 위험물에만 적응성이 있다.

옥외소화전설비는 물 주수 방식이므로 제4류 위험물에는 적응성이 없고, 제2류 중 인화성 고체·제3류(금수성 물질 제외)·제5류·제6류에 적응성이 있다.

포소화설비는 냉각과 질식을 함께 하므로 제4류까지 포함해 적응 범위가 가장 넓다. 제1류 중 알칼리금속의 과산화물과 제3류 금수성 물질은 물·포와 반응하므로 세 설비 모두 적응성이 없다.

①: 10배
②: 0.3m
③: 6m
④: 4m
⑤: 3m
⑥: 55℃

[해설]

옥내저장소 저장기준(위험물안전관리법 시행규칙 별표18)

· 자연발화 우려가 있거나 재해가 현저히 증대할 우려가 있는 위험물을 다량 저장할 때는 지정수량 10배 이하마다 구분하고 상호간 0.3m 이상의 간격을 둔다.
· 겹쳐 쌓는 높이: 기계 하역 구조 용기 6m, 제4류 중 제3석유류·제4석유류·동식물유류 4m, 그 밖의 경우 3m를 초과할 수 없다. 제3석유류든 동식물유류든 모두 4m로 같다.
· 용기에 수납하여 저장하는 위험물의 온도는 55℃를 넘지 않도록 한다.

① 건성유: 아마인유, 들기름, 동유

② 반건성유: 쌀겨유, 면실유(목화씨유)

③ 불건성유: 야자유, 땅콩유, 올리브유, 피마자유

※ 기어유·실린더유는 동식물유류가 아닌 제4석유류 → 해당없음

[해설]

요오드값은 유지 100g에 부가되는 아이오딘의 g수로, 클수록 불포화도가 높아 산화·자연발화 위험이 크다.

· 건성유(130 이상): 아마인유·들기름·동유·정어리유
· 반건성유(100~130): 쌀겨유(미강유)·면실유(목화씨유)·참기름
· 불건성유(100 이하): 야자유·땅콩유(낙화생유)·올리브유·피마자유

기어유·실린더유는 광물성 기름이므로 제4석유류다.

①: 황린(P₄)
②: 1,000m²
③: PH₃

[해설]

물과 반응하지 않아 pH 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장하고, 공기 중에서는 산화·자연발화하여 오산화인(P₂O₅)의 흰 연기를 내는 제3류 위험물은 황린이다.

· 황린은 옥내저장소 바닥면적을 1,000m² 이하로 제한하는 품목에 속한다.
· 강알칼리(KOH·NaOH 수용액)와 반응하면 맹독성 포스핀(PH₃)이 발생하므로 보호액이 강알칼리가 되지 않도록 관리한다.

[해설]

운반용기 외부 주의사항은 위험물의 유별·품명에 따른 위험 특성(인화성·자연발화성·금수성·산화성)을 반영해 정해진다.

제2류 중 인화성고체와 제4류·제5류는 화기엄금이 공통이지만, 제5류는 폭발 위험 때문에 충격주의가 추가로 붙는다.

제3류 금수성물질은 물기엄금, 강산화성인 제6류는 가연물과 만나면 격렬히 반응하므로 가연물접촉주의를 표기한다.

[해설]

세 물질은 서로 다른 유별에 속해 지정수량이 각기 다르며, 화학식은 각 품명의 대표적 조성을 나타낸다.

과산화벤조일 $\mathrm{(C_6H_5CO)_2O_2}$은 제5류 유기과산화물(제1종 기준 10kg), 과망간산암모늄 $\mathrm{NH_4MnO_4}$는 제1류 과망간산염류(1,000kg), 인화아연 $\mathrm{Zn_3P_2}$는 제3류 금속의 인화물(300kg)로 분류된다.

①: 조해성 있음 - 오황화인, 칠황화인 / 조해성 없음 - 삼황화인
②: 삼황화인(P₄S₃)
③: P₄S₃ + 8O₂ → 2P₂O₅ + 3SO₂

[해설]

황화인은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량 100kg이다.

· 오황화인(P₂S₅)·칠황화인(P₄S₇)은 조해성이 있어 물·습기와 반응해 황화수소(H₂S)를 낸다. 삼황화인은 찬물·염산에 녹지 않아 조해성이 없다.
· 발화점은 삼황화인이 약 100℃로 가장 낮다.
· 완전연소 시 인은 P₂O₅, 황은 SO₂로 산화된다.