2024년 위험물산업기사실기 3회 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

혼재기준표는 산화성 물질(제1류·제6류)과 가연성·환원성 물질(제2류·제3류·제4류·제5류)이 섞이면 위험하다는 원리에 따라 정해진다.

제1류는 제6류와만, 제2류는 제4류·제5류와만, 제3류는 제4류와만, 제5류는 제2류·제4류와만 혼재 가능하다는 대칭 관계를 표로 익혀두면 빠르다.

이 혼재기준은 지정수량의 10분의 1 이하인 소량 위험물에는 적용되지 않는다는 예외가 함께 자주 출제된다.

[해설]

인화점이 낮을수록 먼저 나열되며, 벤젠(C₆H₆)→톨루엔(C₆H₅CH₃)→에틸벤젠(C₆H₅C₂H₅)→스티렌(C₆H₅CH=CH₂) 순으로 인화점이 높아진다.

벤젠은 인화점이 약 -11도로 가장 낮고, 톨루엔은 약 4도, 에틸벤젠은 약 15도, 스티렌은 약 32도로 갈수록 높아진다.

네 물질 모두 방향족 탄화수소 계열이지만 치환기 종류와 분자량 차이에 따라 인화점이 달라진다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

벤조일 퍼옥사이드는 과산화 결합(-O-O-)을 가진 유기과산화물이므로 ①에 해당하고, 나이트로글리콜·나이트로글리세린·나이트로셀룰로오스는 -O-NO₂ 결합을 가진 질산에스터류이므로 ②에 해당한다.

나이트로에탄·나이트로메탄·다이나이트로벤젠은 탄소에 나이트로기(-NO₂)가 직접 결합한 구조이므로 나이트로화합물(③)로 분류된다.

보기에는 아조기(-N=N-) 구조나 하이드라진 유도체 구조를 가진 물질이 없어 ④·⑤는 해당없음이 되며, 이름에 '나이트로'가 들어가도 산소를 거쳐 질소가 붙으면 질산에스터류라는 구별이 채점의 갈림길이다.

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]

보기 중 과산화나트륨(Na₂O₂)만 무기과산화물이어서 분해될 때도, 물과 반응할 때도 과산화물이온(O₂²⁻)이 산화되며 산소를 내놓는다. 염소산칼륨·질산암모늄·브로민산칼륨·아이오딘산칼륨은 가열분해로는 산소를 내지만 물과는 반응하지 않는다.

분해반응식
$\mathrm{2Na_2O_2 \rightarrow 2Na_2O + O_2 \uparrow}$

물과의 반응식
$\mathrm{2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2 \uparrow}$

어느 쪽이든 Na₂O₂ 2몰당 O₂ 1몰이 나오도록 계수를 맞추는 것이 핵심이고, 물과 반응하면 강알칼리인 NaOH가 함께 생겨 주수소화를 하면 안 된다.

[해설]

탄화알루미늄이 물과 반응하면 가연성 기체인 메탄(CH₄)이 발생한다.
$\mathrm{Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4}$

메탄의 연소반응식
$\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$

위험도는 연소범위의 폭을 폭발하한으로 나눈 값이고, 메탄의 연소범위는 5~15%이므로
$H=\dfrac{U-L}{L}=\dfrac{15-5}{5}=2$

①: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂
②: $\frac{24500}{122.5} \times \frac{3}{2} \times 22.4 = 6720$ L → 6.72 m³

[해설]

염소산칼륨 분자량 = 39 + 35.5 + 16 × 3 = 122.5 g/mol이므로 24.5kg(24500g)은 200mol이다.

반응식에서 KClO₃ 2mol당 O₂ 3mol이 나오므로 산소는 300mol이고, 표준상태에서 300 × 22.4 = 6720L = 6.72m³이다.

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]

분말소화약제는 주성분에 따라 착색이 달라지고 적응화재도 정해지므로, 종별 주성분·색상·적응화재의 조합을 한 세트로 외워야 한다.

• 제1종 분말(탄산수소나트륨, NaHCO₃)은 백색이며 B, C급 화재에 적응한다.
• 제2종 분말은 탄산수소칼륨(KHCO₃)이 주성분이며 담회색을 띠고 B, C급에 적응한다.
• 제3종 분말은 제1인산암모늄(NH₄H₂PO₄)이 주성분이며 담홍색을 띠고, 열분해로 생긴 메타인산이 막을 만들어 일반화재까지 포함한 A, B, C급에 적응한다.

①: 10kg
②: 석유류(등유, 경유, 유동파라핀) 중 1가지
③: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

[해설]

금속나트륨은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)로 지정수량은 10kg이다(칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬이 모두 10kg).

물과 격렬히 반응해 수소를 발생시키고 발열하므로, 공기·물과의 접촉을 막기 위해 석유(등유, 경유, 유동파라핀) 속에 넣어 보관한다.

[해설]

흡입 시 시신경 마비, 인화점 11℃, 지정수량 400L라는 세 단서는 모두 메탄올(메틸알코올)을 가리킨다.

연소반응식
$\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$

메탄올은 알코올류에 속하고, 옥내저장소 바닥면적은 특수인화물·제1석유류·알코올류 등에 적용되는 1,000m² 이하 기준을 따른다.

메탄올이 산화되면 폼알데하이드를 거쳐 최종적으로 폼산(의산, HCOOH)이 되며, 폼산은 수용성 제2석유류다.

①: 3
②: 5
③: 9
④: 12
⑤: 15
⑥: 당해 탱크의 수평단면의 최대지름(가로형인 경우에는 긴 변)과 높이 중 큰 것과 같은 거리 이상(다만, 30m 초과의 경우에는 30m 이상으로 할 수 있고, 15m 미만의 경우에는 15m 이상으로 하여야 한다)

[해설]

구간별 공지 너비는 3 → 5 → 9 → 12 → 15m로, 500배·1,000배·2,000배·3,000배·4,000배가 경계다.

4,000배를 초과하면 고정값이 아니라 탱크 크기로 정한다 — 수평단면의 최대지름과 높이 중 큰 값 이상, 다만 상한 30m·하한 15m로 제한한다.

[해설]

다섯 물음은 모두 정전기 재해를 막기 위한 위험물안전관리법령의 설비 기준과 주유·주입 제한값을 묻는다.

• 휘발유 등 정전기 재해 우려가 있는 액체위험물 옥외저장탱크의 주입구 부근에는 접지전극을 설치한다.
• 셀프주유취급소에서 휘발유의 1회 연속주유량은 100L 이하, 1회 주유시간은 4분 이하로 제한된다.
• 이동저장탱크에 상부로 주입하든 밑부분으로 주입하든, 액표면이 주입관 끝(또는 정상부분)을 넘을 때까지의 유속은 1m/s 이하로 제한한다.

[해설]

할론 번호는 앞에서부터 C-F-Cl-Br의 원자 개수를 나타내고, 끝자리 0은 생략한다. Halon 2402는 C 2·F 4·Cl 0·Br 2이므로 C₂F₄Br₂, Halon 1211은 C 1·F 2·Cl 1·Br 1이므로 CF₂ClBr이다.

HFC 번호는 세 자리로 놓고 백의 자리 +1 = C 수, 십의 자리 −1 = H 수, 일의 자리 = F 수로 읽는다. HFC-23(=023)은 C 1·H 1·F 3이므로 CHF₃, HFC-125는 C 2·H 1·F 5이므로 CHF₂CF₃(C₂HF₅)이다.

FK-5-1-12는 이런 원자수 규칙이 아니라 케톤계 청정소화약제의 계열명으로, 화학식은 C₆F₁₂O임을 그대로 외워야 한다.

[해설]

먼저 양쪽이 볼록한 가로형 타원 탱크의 내용적을 구한 뒤, 탱크 용량 = 내용적 − 공간용적이고 공간용적이 내용적의 5~10%이므로 용량은 내용적의 90~95% 구간이 된다.

장축 a=2m, 단축 b=1.5m, 원통부 l=3m, 볼록부 l₁=l₂=0.3m이므로
$V=\dfrac{\pi ab}{4}\left(l+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right)$
$=\dfrac{\pi\times2\times1.5}{4}\times\left(3+\dfrac{0.3+0.3}{3}\right)\approx7.54\,\mathrm{m^3}$

공간용적을 5%만 잡을 때가 최대이므로 내용적의 95%인 $7.54\times0.95\approx7.16\,\mathrm{m^3}$, 10%를 잡을 때가 최소이므로 내용적의 90%인 $7.54\times0.90\approx6.79\,\mathrm{m^3}$이다.

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.

[해설]

세 물음은 각각 이동저장탱크의 불활성기체 봉입, 옥내저장소 바닥면적 특례, 물과의 반응성이라는 서로 다른 기준으로 보기를 갈라내는 문제다.

부틸리튬은 알킬리튬이어서 이동저장탱크로부터 꺼낼 때 동시에 200kPa 이하의 불활성기체를 봉입해야 한다.

옥내저장소 바닥면적 1,000㎡ 이하 특례는 제3류 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬과 황린에 적용되므로 부틸리튬·황린·나트륨이 해당하고, 금속의 인화물인 인화알루미늄은 빠진다.

물과 반응해 수소를 내는 것은 나트륨뿐이며, 인화알루미늄은 포스핀(PH₃), 부틸리튬은 부탄(C₄H₁₀)을 발생시킨다.

[해설]

에틸알코올의 세 반응은 나트륨과의 치환, 진한 황산에 의한 축합(탈수), 산화로 서로 유형이 다르다.

나트륨과 반응하면 나트륨에틸레이트(에톡시화나트륨)와 함께 수소가 발생한다.
$\mathrm{2C_2H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_2H_5ONa + H_2 \uparrow}$

진한 황산 존재 하에서 두 분자가 축합되면 다이에틸에터(C₂H₅OC₂H₅)가 생기고, 산화되면 1차 산화 생성물인 아세트알데하이드(CH₃CHO)가 되며 이는 특수인화물에 해당한다.

[해설]

알코올류로 인정되려면 탄소원자 수가 1~3개인 포화1가 알코올이어야 하므로, 탄소수 4개인 부탄올류는 알코올류가 아니라 인화점 기준의 석유류로 분류된다.

t-부탄올은 인화점이 약 11℃로 21℃ 미만이라 제1석유류, n-부탄올(약 35℃)과 아이소부틸알코올(약 28℃)은 21℃ 이상 70℃ 미만이라 제2석유류가 된다.

아이소프로필알코올과 1-프로판올은 탄소수 3개의 포화1가 알코올이므로 알코올류에 해당한다.

[해설]

제1~4석유류는 1기압에서의 인화점 구간으로 구분되고, 도료류 등은 가연성 액체량 비율로 별도의 제외 규정을 둔다.

• 제1석유류: 인화점 21℃ 미만
• 제2석유류: 21℃ 이상 70℃ 미만
• 제3석유류: 70℃ 이상 200℃ 미만
• 제4석유류: 200℃ 이상 250℃ 미만

도료류 그 밖의 물품은 가연성 액체량이 40중량퍼센트 이하이면(제2석유류는 인화점 40℃ 이상·연소점 60℃ 이상 조건까지 만족하면) 해당 석유류에서 제외된다.