2020년 위험물산업기사실기 4회 기출문제 정답·해설 페이지

①: 팽창질석, ②: 건조사

[해설]

나트륨은 제3류 위험물(금수성물질)로 물·포소화설비는 물과 반응해 수소를 발생시켜 폭발 위험이 있어 부적응이다. 불활성가스(이산화탄소)는 나트륨과 반응해 탄소를 유리시키고, 인산염류 분말도 적응성이 없다.

금수성물질에 적응성이 있는 것은 팽창질석·팽창진주암, 건조사(마른 모래) 등 질식·피복 소화 약제와 탄산수소염류 분말소화설비이다.

[해설]

운반용기 외부 표시 주의사항은 위험물의 유별 및 세부 성질에 따라 정해지며, 같은 유별이라도 성질에 따라 문구가 달라진다.

질산나트륨(제1류, 그 밖의 것)은 화기·충격주의와 가연물접촉주의를, 인화성고체(제2류)와 톨루엔(제4류)은 화기엄금을 표시한다.

황린은 제3류 중 자연발화성 물질이므로 화기엄금과 공기접촉엄금을 함께 표시하고, 과산화수소는 제6류로 산화성이 강해 가연물접촉주의만 표시한다는 점이 구분 포인트다.

[해설]

인화성 액체 옥외탱크저장소의 방유제는 높이·면적·설치 기수에 대한 기준이 위험물안전관리법령에 정해져 있다.

방유제 높이는 0.5m 이상 3m 이하로 하여 액체가 흘러넘치지 않으면서도 소방활동에 지장이 없도록 하고, 내부 면적은 8만m² 이하로 제한한다.

하나의 방유제 안에 설치하는 옥외저장탱크의 수는 원칙적으로 10기 이하로 제한해 탱크 간 화재·유출 확산 위험을 줄인다.

[해설]

운반용기 수납률은 위험물의 상태(고체·액체)와 종류에 따라 다르게 정해져 있다.

고체 위험물(질산칼륨)은 내용적의 95% 이하로 수납하고, 액체 위험물(질산, 과염소산)은 온도 변화에 따른 팽창을 고려해 98% 이하로 수납한다.

알킬알루미늄·알킬리튬처럼 공기·물과 격렬히 반응하는 자연발화성 물질은 안전 여유를 더 크게 두어 90% 이하로 수납해야 한다.

[해설]

황·철분·금속분의 정의는 입도(체 통과율)와 순도를 기준으로 정해져 있어, 이 기준에 못 미치면 같은 물질이라도 위험물에서 제외된다.

황은 순도가 60중량퍼센트 이상이어야 위험물로 인정되며, 순도측정 시 불순물은 활석 등 불연성 물질과 수분만 인정된다.

철분은 53마이크로미터 표준체를 통과하는 것이 50중량퍼센트 미만이면 제외되고, 금속분은 150마이크로미터 체 통과율 50중량퍼센트를 기준으로 같은 방식으로 제외된다.

[해설]

압력수조를 이용한 가압송수장치의 필요압력은 소방용 호스·배관의 마찰손실, 낙차, 방수압력을 모두 더한 값이라는 점이 답의 근거다.

식 전체가 MPa 단위이므로 낙차도 실측 길이(m) 대신 환산수두압(MPa) 단위로 더해야 하며, G(낙차, m)가 아니라 F(낙차의 환산수두압)를 선택한다.

마찬가지로 소방용 호스와 배관의 손실도 수두(m) 단위인 A·B가 아니라 환산수두압(MPa) 단위인 C·D를 선택하고, 방수압력에 해당하는 상수 0.35MPa(H)를 더한다.

[해설]

여러 위험물을 함께 저장할 때 지정수량 배수의 총합은 각 위험물의 저장량을 지정수량으로 나눈 값을 모두 더한 값이다.

$\dfrac{200}{50} + \dfrac{400}{400} + \dfrac{4{,}000}{2{,}000} + \dfrac{12{,}000}{4{,}000} + \dfrac{24{,}000}{6{,}000} = 14$

각 석유류의 지정수량은 수용성 여부에 따라 달라지므로, 문제에서 제1~3석유류를 모두 수용성으로 제시한 값(제1석유류 400L, 제2석유류 2,000L, 제3석유류 4,000L)을 그대로 적용하고, 특수인화물 50L·제4석유류 6,000L를 함께 쓴다.

①: 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물 중 3가지

②: 브로민산염류, 아이오딘산염류, 질산염류 중 2가지

③: 황화인, 적린, 황 중 2가지

④: 제1석유류, 알코올류

[해설]

위험등급 I: 제1류 중 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물, 제3류 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린, 제4류 중 특수인화물, 제5류 중 지정수량 10kg인 품명, 제6류 전부

위험등급 II: 제1류 중 브로민산염류·아이오딘산염류·질산염류, 제2류 중 황화인·적린·황, 제3류 중 알칼리금속(칼륨·나트륨 제외)·알칼리토금속·유기금속화합물, 제4류 중 제1석유류·알코올류, 제5류 중 위험등급 I 외의 것

위 품명에 들지 않는 나머지는 모두 위험등급 III이다.

[해설]

에틸알코올은 완전연소 시 이산화탄소와 물을, 칼륨과 반응 시 수소 기체를 발생시키는 알코올류의 전형적 성질을 보여준다.

$\mathrm{C_2H_5OH} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 3\mathrm{H_2O}$

알코올의 -OH기는 칼륨 같은 알칼리금속과 반응해 알콕시화물과 수소를 낸다.

디메틸에테르 $\mathrm{CH_3OCH_3}$은 에틸알코올과 분자식(C₂H₆O)은 같지만 -OH 대신 에터 결합을 가진 구조이성질체다.

①: 제3류 위험물
②: 300kg
③: Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
④: 포스핀(인화수소)

[해설]

인화칼슘은 제3류 금속의 인화물로 지정수량 300kg인 금수성 물질이다.

물과 반응하면 수산화칼슘과 함께 맹독성·가연성 가스인 포스핀(PH₃)이 생기므로 주수소화를 금하고 마른모래 등으로 질식소화한다.

[해설]

네 물질의 인화점 순서는 각 물질의 휘발성(끓는점)과 밀접히 관련되며, 끓는점이 낮을수록 인화점도 낮은 경향을 보인다.

다이에틸에터는 인화점이 약 -45℃로 가장 낮고, 산화프로필렌(-37℃), 이황화탄소(-30℃), 아세톤(-18℃) 순으로 높아진다.

이황화탄소는 발화점이 매우 낮다는 점(약 100℃)과 인화점이 낮다는 점을 혼동하지 않도록 주의해야 하며, 이 문제는 인화점만을 기준으로 순서를 매긴다.

①: 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂
과산화나트륨 분자량 = 23 × 2 + 16 × 2 = 78 g/mol → $\frac{1}{2} = 0.5$ → 0.5몰
②: CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂
수소화칼슘 분자량 = 40 + 1 × 2 = 42 g/mol → $1 \times 2 = 2$ → 2몰

[해설]

과산화나트륨 78g은 1mol이고, 2mol의 과산화나트륨이 반응하면 1mol의 산소(O₂)가 발생하므로 1mol(78g)이 반응하면 0.5mol의 산소가 발생한다.

수소화칼슘 42g은 1mol이고, 1mol(42g)의 수소화칼슘이 반응하면 2mol의 수소(H₂)가 발생한다.

몰수만 묻고 있으므로 1기압·30℃ 조건은 계산에 쓰이지 않는다.

[해설]

제4류 위험물의 품명은 인화점 구간으로 나뉘며(제1석유류 21℃ 미만, 제2석유류 21~70℃, 제3석유류 70~200℃), 수용성 여부에 따라 지정수량이 달라진다.

HCN(시안화수소)은 인화점이 낮아 제1석유류(400L)로, 에틸렌글리콜과 글리세린은 인화점이 높고 점성이 커 제3석유류(4,000L)로 분류된다.

아세트산과 히드라진은 인화점이 제2석유류 구간에 들어 지정수량 2,000L이며, 모두 수용성으로 분류되어 비수용성의 2배로 지정수량이 잡혀 있다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

이황화탄소는 특수인화물로 분류되며, 물보다 무겁고 물에 잘 녹지 않는 성질을 이용해 옥외저장탱크를 물속에 두는 수조식 구조로 저장한다.

$\mathrm{CS_2} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{SO_2}$

이때 사용하는 철근콘크리트 수조는 벽과 바닥의 두께를 0.2m 이상으로 하고 누수가 없도록 시공해야 하며, 이는 수조가 이황화탄소의 증기 누출을 막는 구조체 역할을 하기 때문이다.

[해설]

제2류 위험물의 위험등급, 지정수량 체계, 게시판 표시 규정을 정확히 아는지 묻는 문제로, ①·⑥·⑦만 규정과 일치한다.

• ①은 옳다 — 황화인·적린·황은 제2류 중 위험등급 II에 해당하고, 철분·금속분·마그네슘 등은 위험등급 III이다.
• ⑥은 옳다 — 지정수량은 황화인·적린·황이 100kg, 철분·금속분·마그네슘이 500kg, 인화성고체가 1,000kg으로 세 단계다.
• ⑦은 옳다 — 제조소 게시판은 인화성고체면 화기엄금, 그 외 제2류는 화기주의로 성질에 따라 한 가지만 표시한다.

②는 고형알코올의 품명이 알코올류가 아니라 인화성고체라는 점이, ③·④는 제2류가 대부분 비중 1보다 크고 물에 잘 녹지 않는다는 점이, ⑤는 제2류가 산화성이 아니라 가연성(환원성) 고체라는 점이 틀린 이유다.

[해설]

주유취급소의 이격거리는 고정주유설비와 고정급유설비에서 부지경계선·도로경계선까지 각각 다르게 정해져 있다.

자동차 등에 직접 주유하는 고정주유설비는 부지경계선까지 2m 이상, 도로경계선까지 4m 이상을 확보해야 한다.

이동저장탱크 등에 급유하는 고정급유설비는 부지경계선까지 1m 이상, 도로경계선까지 4m 이상을 확보하며, 고정주유설비는 개구부가 없는 벽까지는 1m 이상만 확보하면 된다(개구부가 있는 벽까지는 2m 이상).

[해설]

ANFO 폭약은 질산암모늄(NH₄NO₃)과 경유를 약 94:6으로 섞어 만드는 폭약으로, 질산암모늄은 제1류 위험물 질산염류(지정수량 300kg)에 해당한다.

질산암모늄은 분자 안에 산소를 지니고 있어 가열·충격을 받으면 스스로 분해하며, 분해반응식은 $2\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 2\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2} + 4\mathrm{H_2O}$이다.

좌변의 질소 4개·수소 8개·산소 6개가 우변과 그대로 맞아떨어지도록 계수 2, 2, 1, 4를 잡는 것이 채점 포인트다.

①: 10 ②: 10 ③: 10 ④: 알킬리튬 ⑤: 황린 ⑥: 50 ⑦: 50

→ 지정수량 10kg: 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬 / 20kg: 황린 / 50kg: 알칼리금속(칼륨 및 나트륨 제외) 및 알칼리토금속, 유기금속화합물(알킬알루미늄 및 알킬리튬 제외)

[해설]

지정수량 10kg인 4품명(칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬)과 20kg인 황린까지가 위험등급 I이다.

50kg은 알칼리금속·알칼리토금속과 유기금속화합물이고, 300kg은 금속의 수소화물·금속의 인화물·칼슘 또는 알루미늄의 탄화물이다.

[해설]

옥내저장탱크는 탱크와 탱크전용실 벽 사이, 그리고 탱크 상호간에 모두 0.5m 이상의 간격을 두어야 한다. 상·하·좌·우와 탱크 사이 거리를 따로 외울 필요 없이 하나의 값으로 통일되어 있다.

용량은 지정수량의 40배 이하(제4석유류·동식물유류 외의 제4류 위험물은 20,000L를 초과하면 20,000L)로 제한된다. 에틸알코올은 알코올류로 지정수량 400L이므로 $400\,\mathrm{L} \times 40 = 16{,}000\,\mathrm{L}$가 되어 20,000L 상한보다 작은 16,000L가 최종 상한이다.

이 용량 기준은 탱크 하나가 아니라 같은 전용실에 설치된 탱크들의 합산 용량에 적용된다는 점을 놓치면 안 된다.

[해설]

옥내저장소에서는 유별이 다르면 원칙적으로 함께 저장할 수 없지만, 정해진 조합에 한해 1m 이상 간격을 두면 같은 실에 저장할 수 있다.

질산메틸은 제5류이고 제1류(알칼리금속의 과산화물 제외)와 제5류가 허용 조합이므로 과염소산칼륨·염소산칼륨만 해당한다. 과산화나트륨은 알칼리금속의 과산화물이라 제외된다.

인화성 고체(제2류)는 제4류와 저장 가능하므로 아세톤·아세트산이 해당하고, 황린은 제3류 중 자연발화성 물질이라 제1류 전체와 저장할 수 있어 과산화나트륨까지 포함된다는 점이 ①과 갈리는 함정이다.