2020년 위험물산업기사실기 1회 기출문제 정답·해설 페이지

① 태그밀폐식
② 신속평형법
③ 클리브랜드 개방컵

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준에서 정한 인화점 시험방법은 3가지다.

· 태그밀폐식: 인화점이 낮은 시료용
· 신속평형법(세타밀폐식): 중간 범위 시료용
· 클리브랜드 개방컵: 인화점이 높은 시료용

[해설]

크실렌은 벤젠 고리에 메틸기(-CH₃) 두 개가 붙은 자리 배치에 따라 오르토(o-), 메타(m-), 파라(p-) 세 이성질체로 나뉜다.

벤젠 고리 탄소에 1번 자리 메틸기를 고정했을 때, 나머지 메틸기가 바로 옆 2번 자리에 오면 o-크실렌, 한 칸 건너 3번 자리에 오면 m-크실렌, 마주보는 4번 자리에 오면 p-크실렌이 된다.

세 물질 모두 분자식은 $\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$로 같고, 치환기의 상대적 위치만 다른 구조이성질체 관계라는 점이 핵심 채점 포인트다.

①: 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의
②: 화기엄금, 공기접촉엄금
③: 화기엄금, 충격주의

[해설]

알칼리금속의 과산화물은 제1류 공통 표시(화기·충격주의, 가연물 접촉주의)에 물기엄금이 더 붙는다.

제3류는 자연발화성 물질이면 화기엄금 및 공기접촉엄금, 금수성 물질이면 물기엄금을 표시한다.

제5류는 자기반응성 물질이므로 화기엄금 및 충격주의를 함께 표시한다.

[해설]

①은 과산화나트륨이 산화나트륨과 산소로 완전분해하는 반응식이고, ②는 이 반응의 몰비(2:1)를 이용해 산소 부피를 구한 값이다.

$2\mathrm{Na_2O_2} \rightarrow 2\mathrm{Na_2O} + \mathrm{O_2}$
과산화나트륨(분자량 78) 2mol이 분해되면 표준상태 기체 22.4L인 산소 1mol이 생성된다.

질량비로 비례식을 세우면 다음과 같다.
$2 \times 78\,\mathrm{g} : 22.4\,\mathrm{L} = 1{,}000\,\mathrm{g} : x$
$x = \dfrac{1{,}000 \times 22.4}{156} \approx 143.59\,\mathrm{L}$

1kg을 그램으로 환산한 값(1,000g)과 화학량론적 몰비를 정확히 세우는 것이 채점 포인트다.

[해설]

나트륨은 알칼리금속으로 물·산소와 격렬히 반응하며, 연소 시 특유의 노란색 불꽃을 낸다는 성질이 답의 근거다.

물과 반응하면 수산화나트륨과 수소 기체를 내며 발열·발화 위험이 크다.
$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$

공기 중 연소 시에는 산화나트륨을 생성한다.
$4\mathrm{Na} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Na_2O}$

나트륨의 노란색 불꽃반응은 나트륨 원자의 불꽃색 특성으로 잘 알려져 있어 물질 식별 문제에 자주 출제된다.

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]

세 물질 모두 공기와의 접촉을 차단해야 하지만 물질의 성질에 따라 보호액이 다르다는 점이 채점 포인트다.

황린은 공기 중에서 자연발화하므로 물 속에 저장해 산소 접촉을 막고, 칼륨은 물과 격렬히 반응하므로 물이 아닌 등유(경유) 같은 석유류 속에 저장한다.

이황화탄소(CS₂)는 물보다 무겁고 물에 잘 녹지 않으면서 증기 발생을 억제할 수 있어 칼륨과 달리 물 속에 저장한다는 점이 헷갈리기 쉽다.

[해설]

세 물질 모두 금속 수소화물로, 물과 반응하면 공통적으로 수소 기체를 발생시킨다는 원리가 반응식의 근거다.

$\mathrm{LiAlH_4} + 4\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{LiOH} + \mathrm{Al(OH)_3} + 4\mathrm{H_2}$

$\mathrm{KH} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{KOH} + \mathrm{H_2}$
$\mathrm{CaH_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{H_2}$

반응식에서 수소 원자 수와 계수를 정확히 맞추는 것이 채점 기준이며, 특히 LiAlH₄는 리튬·알루미늄이 각각 수산화물로 분리되는 것에 주의해야 한다.

[해설]

알루미늄은 양쪽성 금속으로 산소·산·물 모두와 반응해 각각 다른 생성물을 낸다는 점이 세 반응식의 근거다.

공기 중 산화 시 산화알루미늄을 생성한다.
$4\mathrm{Al} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Al_2O_3}$

염산과는 염화알루미늄과 수소를, 물과는 수산화알루미늄과 수소를 발생시킨다.
$2\mathrm{Al} + 6\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{AlCl_3} + 3\mathrm{H_2}$
$2\mathrm{Al} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{H_2}$

산·물과의 두 반응 모두 수소 기체가 발생한다는 공통점과 함께, 반응 상대에 따라 생성되는 알루미늄 화합물이 달라진다는 점을 구분해서 암기해야 한다.

[해설]

이황화탄소가 완전연소하면 이산화황이 2배 몰비로 생성되므로, 주어진 온도·압력 조건에서 이 부피를 구한 값이 답이다.

$\mathrm{CS_2} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{SO_2}$
이상기체 상태방정식으로 CS₂ 100kg의 몰수가 같은 조건에서 차지할 부피를 먼저 구한다.
$V = \dfrac{wRT}{PM}$

CS₂의 분자량은 76, 압력은 800mmHg를 atm으로 환산($\dfrac{800}{760} \approx 1.0526\,\mathrm{atm}$), 온도는 $273+30=303\,\mathrm{K}$를 대입한다.
$V = \dfrac{100{,}000 \times 0.082 \times 303}{1.0526 \times 76} \approx 31{,}058.43\,\mathrm{L}$

이 부피는 CS₂ 몰수에 대응하는 값이므로, 반응 몰비 1:2를 곱해 SO₂ 부피로 환산하고 단위를 m³로 바꾼다.
$31{,}058.43 \times 2 = 62{,}116.86\,\mathrm{L} = 62.12\,\mathrm{m^3}$

[해설]

오황화인이 물과 반응하면 황화수소가 발생하고, 이 황화수소가 다시 연소하면 이산화황과 물이 생성된다는 두 단계 반응이 근거다.

$\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S} + 2\mathrm{H_3PO_4}$

$2\mathrm{H_2S} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{SO_2} + 2\mathrm{H_2O}$

①에서 생성되는 황화수소(H₂S)는 독성·가연성 가스이므로, 오황화인은 물기와의 접촉을 피해야 한다는 점이 실무적 채점 포인트다.

①: 유지 100g에 흡수(부가)되는 아이오딘(요오드, I₂)의 g수
②: 건성유 - 요오드값 130 이상 / 반건성유 - 요오드값 100~130 / 불건성유 - 요오드값 100 이하

[해설]

요오드값은 유지의 불포화도를 나타내는 값으로, 이중결합이 많을수록 커지고 산화·자연발화 위험도 커진다.

· 건성유(130 이상): 아마인유, 들기름, 동유
· 반건성유(100~130): 참기름, 콩기름, 채종유
· 불건성유(100 이하): 올리브유, 피마자유, 야자유

①: 23.4m³ 이상
②: 23.4m³ 이상
③: 39m³ 이상
④: 39m³ 이상

[해설]

옥내소화전 수원의 양 = 가장 많이 설치된 층의 옥내소화전 개수(최대 5개) × 7.8m³

· 최다 설치층이 3개인 경우: 3 × 7.8 = 23.4m³
· 최다 설치층이 6개인 경우: 5개로 산정하여 5 × 7.8 = 39m³
다른 층의 설치 개수는 계산에 영향을 주지 않는다.

①: ㉠ 제조소등의 관계인
②: 30일 이내
③: 30일 이내
④: 14일 이내
⑤: 30일을 초과할 수 없음

[해설]

선임 의무자는 소방서장·소방청장·시·도지사가 아니라 그 시설과 법률상 관계 있는 자, 곧 제조소등의 관계인(소유자·점유자·관리자)이다.

· 해임·퇴직한 날부터 30일 이내에 다시 선임한다.
· 선임한 날부터 14일 이내에 소방본부장 또는 소방서장에게 신고한다.
· 대리자의 직무대행 기간은 30일을 초과할 수 없다.

[해설]

①은 과산화수소가 위험물로 분류되는 농도 기준, ②는 히드라진과 만났을 때 폭발적으로 반응해 질소와 물을 내는 반응식이 근거다.

위험물안전관리법령상 과산화수소는 농도 36중량퍼센트 이상인 것만 제6류 위험물로 규정한다.

과산화수소는 강한 산화제이고 히드라진은 강한 환원제여서 접촉 시 격렬히 반응하며 다량의 질소 기체를 발생시켜 폭발한다.
$2\mathrm{H_2O_2} + \mathrm{N_2H_4} \rightarrow 4\mathrm{H_2O} + \mathrm{N_2}$

[해설]

①은 [보기] 중 질산에스터류에 속하는 물질을 고르는 문제이고, ②는 상온에서 액체이나 겨울철에 어는 물질의 분해폭발반응식을 쓰는 문제다.

나이트로글리세린은 -O-NO₂ 결합을 가진 질산에스터류이고, 나머지(TNT, 피크린산, 디나이트로벤젠)는 나이트로화합물, 과산화벤조일은 유기과산화물로 분류된다.

나이트로글리세린은 융점이 약 13℃로 겨울철에 동결하는 특성이 있으며, 분해 시 다량의 기체를 발생시키며 폭발한다.
$4\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO_2} + 10\mathrm{H_2O} + 6\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}$

①: 환기
②: 압력
③: 부식
④: 가연성
⑤: 보호액

[해설]

제조소등에서의 저장·취급 공통기준(위험물안전관리법 시행규칙 별표18)이다.

· 성질에 따라 차광 또는 환기를 실시한다.
· 온도·습도·압력을 계기로 감시하여 적정하게 유지한다.
· 용기는 파손·부식·균열이 없어야 한다.
· 가연성 증기·미분이 체류할 우려가 있는 장소에서는 불꽃을 발하는 기구를 쓰지 않는다.
· 보호액 중에 보존하는 위험물은 보호액 밖으로 노출되지 않게 한다.

①: 탱크안전성능검사
② ⓐ 지하탱크가 있는 제조소등: 해당 지하탱크를 매설하기 전
ⓑ 이동탱크저장소: 이동저장탱크를 완공하고 상치장소(상시 설치 장소)를 확보한 후
③: 완공검사합격확인증

[해설]

탱크가 있는 제조소등은 완공검사 전에 탱크안전성능검사를 먼저 받는다(기초·지반검사, 충수·수압검사, 용접부검사, 암반탱크검사).

완공검사 신청시기
· 지하탱크가 있는 제조소등: 해당 지하탱크를 매설하기 전
· 이동탱크저장소: 이동저장탱크를 완공하고 상치장소를 확보한 후
· 이송취급소: 이송배관 공사의 전체 또는 일부 완료 후(지하·하천 매설 배관은 매설 전)
· 그 밖의 제조소등: 제조소등의 공사를 완료한 후

기술기준에 적합하다고 인정되면 시·도지사가 완공검사합격확인증을 교부한다.

[해설]

인화점 -37℃, 분자량 58, 수용성이며 구리·은·수은·마그네슘과 반응해 폭발성 아세틸리드를 만드는 특성은 모두 산화프로필렌을 가리킨다.

산화프로필렌은 3원환 에폭시 구조의 $\mathrm{CH_3CHOCH_2}$이며, 특수인화물로 분류되어 지정수량은 50L로 매우 작다.

구리·은·수은·마그네슘 등과 반응해 생성되는 금속 아세틸리드는 충격에 민감해 폭발 위험이 크므로, 이런 금속 재질의 배관·탱크 사용을 피해야 한다.

탱크 내부에 공기(산소)가 남아 있으면 산화·중합 반응이 진행될 수 있어, 저장 시 불연성가스(질소)나 수증기를 봉입해 공기와의 접촉을 차단한다.

①: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂
②: $\frac{1000}{123} \times \frac{3}{2} \times 22.4 = 273.17$ L → 0.27 m³

[해설]

1kg = 1000g이므로 1000 ÷ 123 = 8.13mol이고, 반응식에서 KClO₃ 2mol당 O₂ 3mol이므로 산소는 12.20mol이다.

표준상태에서 12.20 × 22.4 = 273.17L이며, 1m³ = 1000L이므로 0.27m³이다.