2020년 위험물산업기사실기 5회 기출문제 정답·해설 페이지

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.

①: 5인, 1대
②: 20인, 4대

[해설]

자체소방대의 화학소방자동차 대수와 조작인원은 제조소·일반취급소에서 취급하는 제4류 위험물 최대수량의 지정수량 배수에 따라 4단계로 정해진다.

3천 배 이상 12만 배 미만은 1대·5인, 12만~24만 배 2대·10인, 24만~48만 배 3대·15인, 48만 배 이상은 4대·20인으로, 한 단계 올라갈 때마다 소방차 1대와 인원 5인이 함께 늘어나는 구조로 외우면 된다.

①: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
②: 수소
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂
③: III 등급

[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물(가연성 고체) 중 금속분에 해당하며, 산소와 결합해 산화알루미늄을 만들며 연소하고 산과 반응하면 수소를 발생시킨다.

완전연소반응식은 $4\mathrm{Al} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Al_2O_3}$이고, 염산과의 반응은 $2\mathrm{Al} + 6\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{AlCl_3} + 3\mathrm{H_2}$로 가연성 가스인 수소가 나온다.

제2류 중 황화린·적린·황(100kg)은 위험등급 II, 철분·금속분·마그네슘(500kg)은 위험등급 III이므로 금속분인 알루미늄분은 III등급이다.

이황화탄소 → 아세톤 → 메탄올 → 아닐린 → 글리세린

[해설]

인화점: 이황화탄소 약 영하 30℃, 아세톤 약 영하 18℃, 메탄올 약 11℃, 아닐린 약 70℃, 글리세린 약 160℃

특수인화물(이황화탄소) → 제1석유류(아세톤) → 알코올류(메탄올) → 제3석유류(아닐린·글리세린) 순이며, 같은 제3석유류 안에서는 아닐린이 글리세린보다 낮다.

AlP + 3H₂O → Al(OH)₃ + PH₃
인화알루미늄 분자량 27 + 31 = 58 g/mol, $\frac{580}{58} = 10$ 몰
$22.4 \times 10 = 224$ → 224L
(이상기체상태방정식으로 $\frac{580}{58} \times 0.082 \times 273 = 223.86$ → 223.86L로 답해도 정답)

[해설]

인화알루미늄(AlP)은 물과 반응해 수산화알루미늄과 포스핀(PH₃)을 낸다.

분자량 27 + 31 = 58 g/mol이므로 580g은 10몰이고, AlP 1몰당 PH₃ 1몰이 생기므로 기체도 10몰이다.

표준상태 기체 1몰을 22.4L로 보면 224L, 이상기체상태방정식(R = 0.082, T = 273K)으로 계산하면 223.86L로 사실상 같은 값이다.

$(200\times 0.5)+(100\times 0.1)=110$ m³

[해설]

제조소의 옥외에 있는 위험물취급탱크에 설치하는 방유제 용량은 탱크가 하나면 그 용량의 50% 이상, 둘 이상이면 최대 탱크 용량의 50%에 나머지 탱크 용량 합계의 10%를 더한 값 이상으로 한다.

최대 탱크: $200 \times 0.5 = 100\,\mathrm{m^3}$
나머지 탱크: $100 \times 0.1 = 10\,\mathrm{m^3}$
합계: $100 + 10 = 110\,\mathrm{m^3}$

옥외탱크저장소의 방유제는 최대 탱크 용량의 110% 이상으로 계수가 전혀 다르므로, 문제가 '제조소'인지 '옥외탱크저장소'인지부터 확인하고 식을 세워야 한다.

①: C₃H₅(ONO₂)₃ — 탄소 3개 사슬(C-C-C)의 각 탄소에 -ONO₂(질산에스터기)가 1개씩 결합, 나머지 자리는 H
②: 질산에스터류, 10kg
③: 4C₃H₅(ONO₂)₃ → 12CO₂ + 10H₂O + 6N₂ + O₂

[해설]

규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 만드는 물질은 나이트로글리세린으로, 글리세린의 하이드록시기 3개가 모두 질산에스터화된 $\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3}$이다. 구조식은 탄소 3개 사슬의 각 탄소에 −ONO₂를 하나씩 붙이고 남은 자리를 H로 채워 그린다.

품명은 질산에스터류, 지정수량은 10kg이며 완전분해 반응식은 $4\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO_2} + 10\mathrm{H_2O} + 6\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}$이다.

분자 안에 산소가 남아돌아 외부 공기 없이도 분해되며, 생성물 4종의 계수(12, 10, 6, 1)를 맞추려면 분자 4개로 시작해야 한다는 것이 채점 포인트다.

a: 1
b: 0.5
c: 600
d: 3.2
e: 70

[해설]

간이탱크저장소는 탱크 수, 공지, 용량, 강판 두께, 수압시험 압력이 모두 수치로 못 박혀 있는 정형화된 시설 기준 문제다. 하나의 저장소에 설치하는 간이저장탱크는 3기 이하다.

옥외에 설치하면 탱크 주위에 너비 1m 이상의 공지를 두고, 전용실 안에 설치하면 탱크와 벽 사이에 0.5m 이상의 간격을 유지하며, 탱크 용량은 600L 이하로 제한된다.

강판 두께는 3.2mm 이상이어야 하고, 제작 후 70kPa의 압력으로 10분간 수압시험을 해 새거나 변형되지 않아야 한다.

①: CH₃CHO
②: C₂H₄ + PdCl₂ + H₂O → CH₃CHO + Pd + 2HCl
③: 15℃ 이하
④: 40℃ 이하

[해설]

아세트알데하이드는 시성식 $\mathrm{CH_3CHO}$인 특수인화물(지정수량 50L)로, 에틸렌을 염화팔라듐 촉매로 산화시키는 바커(Wacker) 공정으로 제조한다.

제조 반응식은 $\mathrm{C_2H_4} + \mathrm{PdCl_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{CH_3CHO} + \mathrm{Pd} + 2\mathrm{HCl}$이며, 환원된 Pd는 염화구리와 산소로 재산화시켜 순환시킨다.

저장온도는 압력탱크 외의 탱크에서 15℃ 이하, 압력탱크에서 40℃ 이하로 나뉜다. 비점이 21℃로 매우 낮고 산화·중합 반응성이 커 상압에서는 15℃로 더 엄격하게 잡는다.

6배

$\frac{2000}{400}+\frac{1000}{1000}=6$ 배

[해설]

지정수량 배수의 합은 각 위험물의 저장수량을 자기 지정수량으로 나눈 값을 모두 더해 구한다. 드럼 용량과 개수를 곱해 총 저장량을 먼저 확정하는 순서를 지켜야 한다.

아세톤은 제1석유류(수용성)로 지정수량 400L, 경유는 제2석유류(비수용성)로 지정수량 1,000L이다.

아세톤: $\dfrac{20\,\mathrm{L} \times 100}{400\,\mathrm{L}} = \dfrac{2000}{400} = 5$배
경유: $\dfrac{200\,\mathrm{L} \times 5}{1000\,\mathrm{L}} = \dfrac{1000}{1000} = 1$배
합계: $5 + 1 = 6$배

①: 2CH₃COOH + Na₂O₂ → 2CH₃COONa + H₂O₂
②: CH₃COOH + 2O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

[해설]

아세트산(CH₃COOH)은 제4류 제2석유류(수용성)인 카복실산으로, 산화성 고체인 과산화나트륨과 만나면 과산화수소를 내놓고 산소와는 완전연소한다.

과산화나트륨과의 반응식은 $2\mathrm{CH_3COOH} + \mathrm{Na_2O_2} \rightarrow 2\mathrm{CH_3COONa} + \mathrm{H_2O_2}$로, 아세트산나트륨과 과산화수소가 생성된다.

연소반응식은 $\mathrm{CH_3COOH} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$이며, 두 식 모두 좌우의 C·H·O·Na 개수를 맞추는 계수 설정이 채점 핵심이다.

a: KNO₃
b: 질산염류
c: 300kg
d: S
e: 황
f: 100kg

[해설]

흑색화약은 질산칼륨·황·목탄을 혼합해 만드는데, 이 중 위험물에 해당하는 것은 질산칼륨과 황이며 목탄은 위험물이 아니다.

질산칼륨은 화학식 $\mathrm{KNO_3}$, 품명 질산염류(제1류), 지정수량 300kg이고, 황은 화학식 $\mathrm{S}$, 품명 황(제2류), 지정수량 100kg이다. 화학식·품명·지정수량을 짝지어 채우는 것이 이 문제의 전부다.

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.

①: 제4류 위험물, 제5류 위험물
②: 제4류 위험물
③: 제2류 위험물, 제3류 위험물, 제5류 위험물

[해설]

운반하는 위험물이 지정수량의 1/10을 초과하면 유별에 따라 정해진 혼재 가능 조합만 함께 실을 수 있다.

제2류는 제4류·제5류와, 제3류는 제4류하고만, 제4류는 제2류·제3류·제5류와 혼재할 수 있다. 이 관계는 서로 대칭이므로 한쪽을 외우면 반대쪽을 유추할 수 있다.

나머지 조합인 제1류-제6류와 제5류-제2류·제4류까지 함께 기억해 두면 혼재 가능표 전체를 재구성할 수 있다.

a, b, d, e

[해설]

제4류 위험물의 수용성 여부는 지정수량 산정과 소화방법 선택을 가르는 성질이다. 같은 석유류라도 수용성이면 지정수량이 두 배로 커지고, 소화 시 일반포 대신 내알코올포를 써야 한다.

시안화수소·아세톤·글리세린·히드라진은 모두 물에 잘 녹는 수용성 물질이다. 반면 클로로벤젠은 벤젠고리에 염소가 붙은 방향족 화합물로 물에 녹지 않는다.

수용성 판별은 극성 작용기(−OH, −NH₂, C=O) 유무로 접근하면 빠르다. 글리세린의 하이드록시기 3개, 아세톤의 카보닐기, 히드라진의 아미노기가 그 근거다.

a: 10m 이상
b: 30m 이상
c: 50m 이상
d: 20m 이상
e: 3m 이상

[해설]

제조소의 안전거리는 보호 대상물의 중요도와 인명 밀집도가 클수록 멀리 두도록 정해져 있다.

주거용 건축물은 10m 이상, 학교·병원·극장 등 다수인 수용시설은 30m 이상, 지정문화재는 50m 이상, 고압가스·액화석유가스 시설은 20m 이상이다.

가공전선은 전압에 따라 갈리는데, 사용전압 7,000V 초과 35,000V 이하는 3m 이상, 35,000V 초과는 5m 이상이다. 전선만 유일하게 전압 구간으로 나뉜다는 점을 놓치기 쉽다.

① Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
② Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
③ 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

[해설]

물과 반응해 가연성 가스를 내는 것은 칼슘·인화칼슘·나트륨이다. 황린은 오히려 물속에 저장할 만큼 물과 반응하지 않고, 과염소산은 제6류 산화성 액체라 물에 녹기만 할 뿐 가연성 가스를 내지 않는다.

칼슘은 $\mathrm{Ca} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{H_2}$로 수소를, 인화칼슘은 $\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}$로 포스핀을 발생시킨다.

나트륨은 $2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$로 수소를 낸다. 세 반응 모두 금속(또는 인화물)이 수산화물로 바뀌면서 수소나 인화수소가 떨어져 나오는 형태다.

①: 내화구조
②: 갑종(60분+) 방화문
③: 50

[해설]

제조소와 다른 작업장 사이에 방화상 유효한 격벽을 설치하면 보유공지를 두지 않을 수 있는데, 그 격벽의 구조·개구부·돌출 기준이 이 문제의 내용이다.

방화벽은 원칙적으로 내화구조로 하되 취급 위험물이 제6류이면 불연재료로 할 수 있고, 출입구·창은 최소한으로 하며 자동폐쇄식 갑종(60분+) 방화문을 설치해야 한다.

방화벽의 양단과 상단은 외벽 또는 지붕으로부터 50cm 이상 돌출시켜, 화염이 벽 옆이나 위로 돌아 넘어가지 못하도록 한다.

①: KHCO₃
②: CF₃Br
③: N₂

[해설]

할론 번호는 C·F·Cl·Br 원자 수 순서이므로 1301은 C 1개, F 3개, Cl 0개, Br 1개 → CF₃Br이다.

불활성가스 소화약제 IG-100은 질소 100%, IG-55는 질소·아르곤 50:50, IG-541은 질소 52%·아르곤 40%·CO₂ 8%다.

①: 옥내
②: 옥외
③: 물분무
④: 포
⑤: 분말

[해설]

소화설비 적응성표는 대상물 구분(건축물·전기설비·유별 위험물)별로 어떤 소화설비가 적응성이 있는지를 정리한 표다.

①·②는 옥내소화전설비·옥외소화전설비로 물을 그대로 뿌리는 방식이라 전기설비와 금수성 물품에는 적응성이 없다. ③은 물분무등소화설비 중 물분무소화설비로, 물을 미세하게 분무해 전기설비까지 적응성이 확대되는 것이 소화전설비와의 결정적 차이다(알칼리금속 과산화물과 금수성 물품은 여전히 제외).

④는 인화성 고체와 제4류에 특히 강한 포소화설비, ⑤는 인산염류 등·탄산수소염류 등·그 밖의 것으로 나뉘는 분말소화설비다. 물분무·포·분말·불활성가스·할로젠화합물이 모두 물분무등소화설비의 하위 항목이라는 위계를 잡아 두면 표를 복원하기 쉽다.