2022년 위험물산업기사실기 4회 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화설비 적응성 표에 따르면, 물을 쓰는 설비는 냉각소화, 가스계 설비는 질식소화가 되는 대상에만 적응성이 있다.

• 옥내·옥외소화전설비는 건축물, 제1류 그 밖의 것, 제2류 인화성고체·그 밖의 것, 제3류 그 밖의 것, 제5류, 제6류에 적응성이 있다.
• 물분무소화설비는 소화전설비의 대상에 더해 전기설비와 제4류 위험물에도 적응성이 있다.
• 불활성가스·할로겐화합물소화설비는 전기설비, 제2류 인화성고체, 제4류 위험물에만 적응성이 있다.

혼동 주의: 알칼리금속과산화물등, 철분·금속분·마그네슘등, 금수성물질에는 다섯 설비 모두 적응성이 없다. 이들은 건조사나 탄산수소염류 분말로 소화한다.

①: o-크실렌, m-크실렌, p-크실렌

②: 세 이성질체 모두 C₆H₄(CH₃)₂ — 벤젠고리에 메틸기(-CH₃) 2개가 치환된 위치만 다름.
· o-크실렌: 메틸 2개가 ortho 위치(1,2번)
· m-크실렌: 메틸 2개가 meta 위치(1,3번)
· p-크실렌: 메틸 2개가 para 위치(1,4번)

[해설]

크실렌(자일렌, C₆H₄(CH₃)₂)은 제4류 제2석유류(비수용성)로, 벤젠고리에 붙은 메틸기 2개의 위치에 따라 세 이성질체로 나뉜다.

• o-크실렌 — ortho(오르토)는 메틸기가 바로 이웃한 탄소(1,2-위치)에 붙은 것이다.
• m-크실렌 — meta(메타)는 한 칸 건너뛴 탄소(1,3-위치)에 붙은 것이다.
• p-크실렌 — para(파라)는 서로 마주 보는 탄소(1,4-위치)에 붙은 것이다.

구조식은 육각형 벤젠고리를 그린 뒤 해당 위치에 -CH₃ 두 개를 표시하며, 세 이성질체는 분자식이 같고 치환 위치만 다르다.

[해설]

설명한 물질은 제5류 위험물 나이트로화합물에 속하는 트라이나이트로톨루엔(TNT)이다. 분자량 227, 담황색 주상결정, 물에 녹지 않고 알코올·벤젠·아세톤에 녹는다는 성질이 모두 TNT와 일치한다.

지정수량은 현행 위험물안전관리법 시행령 별표 1에 따라 위험성 시험 결과로 정한다. 제1종이면 10kg, 제2종이면 100kg이다.

제조는 톨루엔에 질산을 반응시켜 나이트로화하는 방식이다. 진한황산은 탈수제·촉매 역할을 한다.
C₆H₅CH₃ + 3HNO₃ → C₆H₂CH₃(NO₂)₃ + 3H₂O

혼동 주의: 나이트로화합물의 지정수량 200kg은 개정 전 기준이므로 현행 답안에 쓰지 않는다.

② → ① → ④ → ③
(이황화탄소 → 초산에틸 → 클로로벤젠 → 글리세린)

[해설]

인화점은 제4류 위험물 품명 순서와 같게 낮은 것부터 특수인화물, 제1석유류, 제2석유류, 제3석유류 순이다.

• 이황화탄소 — 특수인화물이며 인화점은 약 -30℃이다.
• 초산에틸 — 제1석유류이며 인화점은 약 -4℃이다.
• 클로로벤젠 — 제2석유류이며 인화점은 약 27~32℃이다.
• 글리세린 — 제3석유류이며 인화점은 약 160℃이다.

외우는 요령: 품명만 알면 순서가 바로 나온다. 제2석유류는 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만, 제3석유류는 70℃ 이상 200℃ 미만이다.

①: (C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆
②: $\frac{228}{114} \times 3 \times 22.4 = 134.4$ → 134.4L

[해설]

트리에틸알루미늄은 제3류 위험물로, 물과 격렬히 반응해 가연성 가스인 에탄(C₂H₆)을 낸다.
(C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

분자량 = (12 × 2 + 1 × 5) × 3 + 27 = 114g/mol
몰수 = 228 ÷ 114 = 2mol
에탄 부피 = 2 × 3 × 22.4 = 134.4L

혼동 주의: 트리에틸알루미늄 1mol에서 에탄은 3mol이 생긴다. 계수 3을 빠뜨리면 44.8L로 틀린다.

①: $\frac{2,000}{50\times10}$ = 4 소요단위

②: $\frac{1,500}{75}$ = 20 소요단위

③: $\frac{1,500}{100}$ = 15 소요단위

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소요단위 기준으로 계산한다. 위험물은 지정수량의 10배, 저장소는 연면적 내화 150m²·비내화 75m², 제조소는 내화 100m²·비내화 50m²가 1소요단위이다.

다이에틸에터는 특수인화물로 지정수량이 50L이다.
2,000 ÷ (50 × 10) = 4소요단위

외벽이 내화구조가 아닌 저장소는 75m²를 기준으로 나눈다.
1,500 ÷ 75 = 20소요단위

외벽이 내화구조인 제조소는 100m²를 기준으로 나눈다.
1,500 ÷ 100 = 15소요단위

①: CH₃COCH₃
②: HCOOH
③: C₆H₂OH(NO₂)₃
④: CH₃COOC₂H₅
⑤: C₆H₅NH₂

[해설]

시성식은 분자식에서 작용기를 따로 드러내, 식만 보고도 물질의 성질을 알 수 있게 쓴 식이다.

• 아세톤 — 케톤기(-CO-) 양쪽에 메틸기가 붙은 CH₃COCH₃.
• 의산 — 가장 간단한 카복실산으로, H에 카복실기(-COOH)가 붙은 HCOOH.
• 트라이나이트로페놀 — 페놀의 수소 3개를 나이트로기(-NO₂) 3개로 바꾼 C₆H₂OH(NO₂)₃.
• 초산에틸 — 아세트산과 에탄올이 결합한 에스터(-COO-)인 CH₃COOC₂H₅.
• 아닐린 — 벤젠고리에 아미노기(-NH₂)가 붙은 C₆H₅NH₂.

혼동 주의: 트라이나이트로톨루엔(TNT)은 C₆H₂CH₃(NO₂)₃로, 피크르산의 OH 자리에 CH₃가 들어간다.

[해설]

위험물 탱크의 용량은 내용적 − 공간용적으로 구한다. 공간용적은 내용적의 5~10%이므로, 최대용량은 공간용적을 최소인 5%로 잡은 값이다.

양쪽 볼록 경판은 길이 전체가 아니라 1/3만 원통 길이에 더해 내용적을 구한다.
V = πr²(L + (L₁+L₂)/3)
V = π × 2² × (5 + (1.5+1.5)/3) = 24π ≈ 75.398m³ = 75,398.22L

최대용량 = 75,398.22L × 0.95 ≈ 71,628.31L

혼동 주의: 경판 길이 1.5m를 원통 길이에 그대로 더하면 틀린다. 소화약제방출구가 있는 탱크는 공간용적 기준이 따로 있어서 이 문제에서는 제외했다.

①: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂
②: 해당 없음
③: 4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C

[해설]

칼륨은 제3류 위험물(자연발화성·금수성 물질)이다. 물·이산화탄소와는 반응하지만 석유류와는 반응하지 않는다.

물과는 격렬히 반응해 수산화칼륨과 가연성 수소를 낸다.
2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

경유와는 반응하지 않는다. 그래서 칼륨을 공기·수분과 차단하는 보호액으로 경유·등유를 쓴다.

이산화탄소와 반응하면 탄산칼륨이 생기고 탄소가 떨어져 나온다.
4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C

혼동 주의: 칼륨 화재에는 물과 CO₂ 소화약제를 쓰면 안 된다. 마른모래나 탄산수소염류 분말로 질식소화한다.

①: 2Na + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅ONa + H₂

②: 생성 기체는 수소, 연소범위 4~75vol%이므로
위험도 = $\dfrac{75-4}{4}=17.75$ → 17.75

[해설]

나트륨(제3류 위험물)은 에탄올 -OH의 수소와 자리를 바꿔 나트륨에틸레이트(C₂H₅ONa)를 만들고 수소를 내놓는다.
2Na + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅ONa + H₂

생성 기체인 수소의 연소범위는 4~75vol%이며, 위험도는 연소범위의 폭을 폭발하한값으로 나눈 값이다.

H = (U − L) ÷ L
H = (75 − 4) ÷ 4
H = 17.75

혼동 주의: 물과 반응해도 수소가 생기지만 생성물은 수산화나트륨(NaOH)이고 반응이 더 격렬하다.

①: 2NH₄NO₃ → 2N₂ + O₂ + 4H₂O
②: $V = \frac{2 \times 0.082 \times 573}{0.9} = 104.413$ → 104.41L

[해설]

질산암모늄(NH₄NO₃)은 가열·충격을 받으면 질소·산소·수증기로 분해되며, 양변의 원자 수를 맞추면 아래 반응식이 된다.
2NH₄NO₃ → 2N₂ + O₂ + 4H₂O

반응식에서 질산암모늄 2mol당 H₂O가 4mol 생기므로, 1mol이 분해하면 H₂O는 2mol이다. 이 H₂O의 부피는 이상기체상태방정식으로 구한다.

V = nRT/P
V = 2 × 0.082 × (300 + 273) / 0.9
V = 104.413 ≒ 104.41L

혼동 주의: 온도는 반드시 절대온도(K)로 바꿔 넣고, 압력이 atm이고 부피가 L일 때 쓰는 기체상수 0.082를 대입한다.

①: 알칼리금속의 과산화물

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(운반기준)은 햇빛에 분해되는 위험물은 차광성 피복으로, 물과 반응하는 위험물은 방수성 피복으로 덮게 한다.

알칼리금속의 과산화물은 제1류라서 차광성 대상이고, 물과 반응해 산소와 열을 내므로 방수성 대상이기도 해서 두 피복이 모두 필요하다.

• 차광성 피복 — 제1류, 제3류 자연발화성 물질, 제4류 특수인화물, 제5류, 제6류.
• 방수성 피복 — 제1류 알칼리금속의 과산화물, 제2류 철분·금속분·마그네슘, 제3류 금수성 물질.

혼동 주의: 특수인화물·제5류·제6류는 차광성만, 금속분은 방수성만 해당하고, 인화성 고체는 어느 쪽에도 해당하지 않는다.

①: 과산화수소
②: H₂O₂
③: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
④: 해당 없음

[해설]

분자량 34, 표백·살균 작용, 농도 기준이 붙는 산화성 액체는 제6류 위험물인 과산화수소(H₂O₂)다.

과산화수소는 농도 36중량퍼센트 이상인 것만 위험물로 본다.

분해하면 물과 산소가 생기므로 갈색병에 담고 구멍 뚫린 마개로 막는다.
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

제조소 게시판 주의사항(물기엄금·화기주의·화기엄금)은 제6류에는 정해져 있지 않아 '해당 없음'이다.

운반용기 외부에는 제6류도 '가연물 접촉주의'를 표시하니 게시판과 혼동하지 않는다.

①: 메틸에틸케톤, 알루미늄분
②: 2CH₃COC₂H₅ + 11O₂ → 8CO₂ + 8H₂O 혹은 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

[해설]

연소하려면 스스로 탈 수 있는 가연성 물질이어야 한다. 산화성 물질은 산소를 내줄 뿐 자신은 타지 않는다.

• 메틸에틸케톤 — 제4류 인화성 액체(제1석유류)로, 증기에 쉽게 불이 붙는다.
• 알루미늄분 — 제2류 가연성 고체(금속분)로, 공기 중에서 산화되며 탄다.

질산나트륨·염소산암모늄(제1류)과 과산화수소(제6류)는 산화성 물질이라 불연성이며, 다른 물질의 연소를 돕기만 한다.

완전연소하면 메틸에틸케톤의 C는 CO₂, H는 H₂O가 되고, 알루미늄은 산화알루미늄이 된다.
2CH₃COC₂H₅ + 11O₂ → 8CO₂ + 8H₂O
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

①: 안전관리자
②: 위험물운반자
③: 위험물운송자
④: 탱크시험자

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 24에 따라 안전교육은 강습교육과 실무교육으로 나뉜다. 교육시간을 보면 대상자를 구분할 수 있다.

• 안전관리자 — 강습교육이 24시간으로 가장 길고, 실무교육은 8시간 이내다.
• 위험물운반자 — 강습교육 8시간, 실무교육 4시간으로 가장 짧다.
• 위험물운송자 — 강습교육 16시간, 실무교육 8시간 이내다.
• 탱크시험자 — 업체로 등록하는 대상이라 개인이 아니라 소속 '기술인력'이 실무교육 8시간 이내를 받는다.

외우는 요령: 강습교육은 관리자 24 → 운송자 16 → 운반자 8로 8시간씩 줄고, 실무교육은 운반자만 4시간이다.

①, ⑤

[해설]

제2석유류는 등유·경유 그 밖에 1기압에서 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 것이다(① 옳음).

② 중유·크레오소트유는 제3석유류의 예시이고,
③ 인화점 70℃ 이상 200℃ 미만은 제3석유류,
④ 200℃ 이상 250℃ 미만은 제4석유류의 정의다.

⑤ 도료류 등에서 가연성 액체량이 40중량퍼센트 이하이면서 인화점 40℃ 이상인 동시에 연소점 60℃ 이상인 것은 제2석유류에서 제외한다(옳음).

[해설]

분자량이 78이고 수소를 첨가하면 시클로헥산이 되는 방향족 액체는 벤젠(C₆H₆)이다. 벤젠은 제4류 위험물 중 제1석유류(비수용성)에 속한다.

제4류에서 특수인화물은 Ⅰ등급이고, 제1석유류와 알코올류는 Ⅱ등급이다. 따라서 벤젠은 2등급이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 21에 따라 제4류 중에서는 특수인화물과 제1석유류를 운송할 때 위험물안전카드를 휴대해야 한다. 벤젠은 제1석유류이므로 휴대 대상이다.

장거리 운송(고속국도 340km 이상, 그 밖의 도로 200km 이상)은 운전자 2명 이상이 원칙이다. 다만 제4류(특수인화물 제외)는 예외이므로 벤젠은 '해당없음'이다.

혼동 주의: 안전카드는 특수인화물·제1석유류에 적용되고, 2명 운전 예외는 특수인화물을 뺀 제4류에 적용된다.