[위험물산업기사 필기] 25년 1회차 기출문제 해설 페이지

전리도(이온화도)는 전해질이 이온으로 분리되는 정도를 나타내며, 일반적으로 용액의 농도가 옅을수록(묽을수록), 온도가 높을수록 커진다. 농도가 낮으면 이온들이 서로 재결합할 확률이 줄고, 온도가 높으면 분자·이온의 운동에너지가 커져 해리가 촉진되기 때문이다.
① 농도·온도가 일정하면 전리도도 그 상태로 유지될 뿐 더 커지지 않는다.
② 농도가 짙으면 오히려 전리도는 작아진다.
④ 온도가 낮아지면 전리도는 작아진다.
따라서 전리도가 가장 커지는 경우는 ③ 농도가 옅고 온도가 높아질 때이다.

산화수는 H를 +1, O를 -2로 두고 화합물 전체의 산화수 합이 0이 되도록 계산한다.
$\mathrm{HClO_4}:\ 1+x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+7$
$\mathrm{HClO_3}:\ 1+x+3(-2)=0 \Rightarrow x=+5$
$\mathrm{HClO_2}:\ 1+x+2(-2)=0 \Rightarrow x=+3$
$\mathrm{HClO}:\ 1+x+(-2)=0 \Rightarrow x=+1$
따라서 Cl의 산화수가 +3인 물질은 ③ 아염소산($\mathrm{HClO_2}$)이다.

pH의 정의는 $\mathrm{pH}=-\log[\mathrm{H^+}]$이므로 $[\mathrm{H^+}]=10^{-\mathrm{pH}}$이다.
$[\mathrm{H^+}]_{pH2}=10^{-2},\qquad [\mathrm{H^+}]_{pH4}=10^{-4}$
$\dfrac{[\mathrm{H^+}]_{pH2}}{[\mathrm{H^+}]_{pH4}}=\dfrac{10^{-2}}{10^{-4}}=10^{2}=100$
즉 pH가 2 낮은 용액은 수소이온 농도가 100배 크므로 정답은 ① 100배이다.

브뢴스테드-로우리 정의에서 산은 양성자(H⁺)를 내어주는 물질, 염기는 양성자를 받아들이는 물질이다. 각 반응에서 물의 역할을 살펴본다.
① $\mathrm{NH_4^+}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{NH_3}+\mathrm{H_3O^+}$: NH₄⁺가 H⁺를 내어주고 물이 이를 받아 H₃O⁺가 되므로 물은 염기.
② $\mathrm{HCOOH}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{HCOO^-}+\mathrm{H_3O^+}$: HCOOH가 H⁺를 내어주고 물이 받으므로 물은 염기.
③ $\mathrm{CH_3COO^-}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{CH_3COOH}+\mathrm{OH^-}$: 물이 아세트산이온에 H⁺를 내어주고 자신은 OH⁻가 되므로, 이 반응에서 물은 양성자를 제공하는 산으로 작용한다.
④ $\mathrm{HCl}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{H_3O^+}+\mathrm{Cl^-}$: HCl이 H⁺를 내어주고 물이 받으므로 물은 염기.
따라서 물이 산으로 작용하는 반응은 ③이다.

용해도는 용매(물) 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수로 정의된다. 20℃에서 NaCl의 용해도가 36이라는 것은 물 100g에 NaCl 36g이 최대로 녹아 포화상태가 된다는 의미이다.
이때 포화용액 전체의 질량은 물과 용질의 합인 $100+36=136\,\mathrm{g}$이다.
따라서 정답은 ③ 용액 136g에 NaCl 36g이 녹아 있는 경우이다. ①·②는 용액과 용매(물)를 혼동한 것이고, ④는 용질량을 이중으로 반영한 오류이다.

염기가 거의 완전히 이온화한다고 볼 때, 0.0016N 용액의 수산화이온 농도는 다음과 같다.
$[\mathrm{OH^-}]=0.0016\,\mathrm{N}=1.6\times10^{-3}\,\mathrm{mol/L}$
$\mathrm{pOH}=-\log(1.6\times10^{-3})=3-\log 1.6=3-0.20=2.80$
따라서 정답은 ④ 2.80이다.

패러데이 법칙에 따라 같은 전기량(전자의 몰수)이 흐를 때, 각 이온이 석출되는 몰수는 그 이온의 이온가수(받는 전자수)에 반비례한다.
$\mathrm{Cu^{2+}}+2e^- \rightarrow \mathrm{Cu}$이고 Cu의 원자량이 63.5이므로, Cu 63.5g(=1mol)이 석출되는 데는 전자 2mol(=2F)이 필요하다.
같은 전기량(2F)이 $\mathrm{Ag^+}+e^- \rightarrow \mathrm{Ag}$ 쪽에 흐르면 Ag는 1mol당 전자 1mol이 필요하므로, 2F로는 Ag 2mol이 석출된다.
$2\,\mathrm{mol}\times108\,\mathrm{g/mol}=216\,\mathrm{g}$
따라서 정답은 ④ 216g이다.

올레핀계 탄화수소는 탄소-탄소 이중결합을 1개 가지는 사슬형 불포화탄화수소(알켄, $\mathrm{C_nH_{2n}}$)를 말한다.
① $CH_4$는 메테인으로, 이중·삼중결합이 없는 포화탄화수소(알케인)이다.
② $CH_2=CH_2$는 에틸렌으로, 이중결합 1개를 가지는 대표적 올레핀계(알켄)이다.
③ $CH\equiv CH$는 아세틸렌으로 삼중결합을 가지는 알카인이다.
④ $CH_3CHO$는 아세트알데하이드로 카보닐기(C=O)를 가지는 알데하이드이다.
따라서 정답은 ② $CH_2=CH_2$이다.

복염(復鹽)은 두 종류 이상의 염이 결합한 형태이지만 물에 녹으면 원래 성분 이온들로 완전히 분리되는 반면, 착염(錯鹽)은 물에 녹아도 중심금속과 리간드가 결합한 착이온 형태를 그대로 유지한 채 해리된다.
① $Al_2(SO_4)_3$, ② $Pb(CH_3COO)_2$는 단순염이다.
③ $KAl(SO_4)_2$(백반)는 물에서 $K^+$, $Al^{3+}$, $SO_4^{2-}$로 완전히 분리되는 복염이다.
④ $K_4Fe(CN)_6$(페로시안화칼륨)는 물에 녹아도 $[Fe(CN)_6]^{4-}$라는 착이온이 그대로 유지된 채 $4K^+$와 분리되는 착염이다.
따라서 착염에 해당하는 것은 ④이다.

방사성 붕괴는 1차 반응으로, 반감기(t½)가 지날 때마다 남은 양이 절반씩 줄어든다.
경과시간이 반감기의 몇 배인지 구하면 $n=\dfrac{10}{5}=2$, 즉 반감기가 2회 경과했다.
남은 양 $=2\,\mathrm{g}\times\left(\dfrac{1}{2}\right)^{2}=2\times\dfrac{1}{4}=0.5\,\mathrm{g}$
따라서 정답은 ③ 0.5g이다.

원자의 질량수(A)는 양성자수(Z)와 중성자수(N)의 합으로, $A=Z+N$의 관계가 성립한다.
칼륨은 원자번호(양성자수) 19, 질량수 39이므로 중성자수는 $N=A-Z=39-19=20$이다.
따라서 정답은 ② 20이다.

메테인의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
$\mathrm{CH_4}+2\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}$
메테인의 분자량은 16g/mol이므로 8g은 $\dfrac{8}{16}=0.5\,\mathrm{mol}$이다.
반응식에서 CH₄ 1mol당 O₂ 2mol이 필요하므로 필요한 산소는 $0.5\times2=1\,\mathrm{mol}$이다.
산소 분자 개수 $=1\,\mathrm{mol}\times6.02\times10^{23}/\mathrm{mol}=6.02\times10^{23}$개
따라서 정답은 ① $6.02\times10^{23}$이다.

비극성 분자는 분자 내 결합의 쌍극자 모멘트가 대칭적으로 배치되어 서로 상쇄되면서 전체 쌍극자 모멘트가 0이 되는 분자이다.
① $HF$는 전기음성도 차이가 큰 극성 공유결합으로 극성분자이다.
② $H_2O$는 굽은형(bent) 구조로 쌍극자가 상쇄되지 않는 극성분자이다.
③ $NH_3$는 삼각뿔형 구조와 비공유전자쌍으로 인해 쌍극자가 상쇄되지 않는 극성분자이다.
반면 ④ $CH_4$는 정사면체 구조로 4개의 C-H 결합이 대칭적으로 배치되어 쌍극자 모멘트가 완전히 상쇄되는 비극성분자이다.
따라서 정답은 ④이다.

원자가전자배열이 $ns^2np^3$인 원소는 주기율표 15족(질소족) 원소이다. n=2일 때 질소(N, 2주기), n=3일 때 인(P, 3주기), n=4일 때 비소(As, 4주기)가 각각 이 배치를 갖는다.
② C, Si, Ge는 14족($ns^2np^2$), ③ Li, Na, K는 1족($ns^1$), ④ Be, Mg, Ca는 2족($ns^2$)이다.
따라서 정답은 ① N, P, As이다.

벤젠은 Ni 촉매 존재 하에 약 300℃의 고온·고압 조건에서 수소첨가반응(수소화)을 일으켜, 고리 구조를 유지한 채 이중결합 3개에 각각 수소가 첨가된다.
$\mathrm{C_6H_6}+3\mathrm{H_2}\xrightarrow{\mathrm{Ni,\ 300^{\circ}C,\ 고압}} \mathrm{C_6H_{12}}$
생성물 $C_6H_{12}$는 사이클로헥세인(Cyclohexane)이다.
따라서 정답은 ③ Cyclohexane이다.

프로페인의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
$\mathrm{C_3H_8}+5\mathrm{O_2}\rightarrow 3\mathrm{CO_2}+4\mathrm{H_2O}$
기체 반응에서는 아보가드로 법칙에 따라 몰비와 부피비가 같으므로, 프로페인 10L 연소에 필요한 산소는 $10\times5=50\,\mathrm{L}$이다.
공기 중 산소의 부피비가 20%이므로 필요한 공기의 부피는 $\dfrac{50}{0.2}=250\,\mathrm{L}$이다.
따라서 정답은 ④ 250이다.

수성가스(Water Gas)는 적열된 코크스(탄소)에 수증기를 통과시켜 얻는 가스로, 주성분은 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)이다.
$\mathrm{C}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{CO}+\mathrm{H_2}$
따라서 정답은 ② $CO,\ H_2$이다.

폴리염화비닐(PVC)은 염화비닐(비닐클로라이드) 단위체가 이중결합을 이용해 사슬 형태로 연속 결합하는 첨가중합으로 생성된다.
$n\,\mathrm{CH_2=CHCl}\rightarrow \mathrm{-(CH_2-CHCl)_n-}$
축합중합은 단위체가 결합하면서 물 등 작은 분자를 함께 방출하는 중합 방식으로, PVC의 합성법과는 다르다. 참고로 ③·④의 단위체인 $CH_2=CHCN$(아크릴로나이트릴)은 폴리아크릴로나이트릴의 단위체이다.
따라서 정답은 ① $CH_2=CHCl$, 첨가중합이다.

각 화합물 1mol 완전연소에 필요한 산소량을 반응식으로 확인한다.
① $\mathrm{C_2H_6}+\dfrac{7}{2}\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{CO_2}+3\mathrm{H_2O}$: 1mol당 O₂ 3.5mol → 2mol이면 7mol
② $\mathrm{C_2H_4}+3\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}$: 1mol당 O₂ 3mol → 2mol이면 6mol
③ $\mathrm{C_2H_2}+\dfrac{5}{2}\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}$: 1mol당 O₂ 2.5mol → 2mol이면 5mol
④ $\mathrm{C_6H_6}+\dfrac{15}{2}\mathrm{O_2}\rightarrow 6\mathrm{CO_2}+3\mathrm{H_2O}$: 1mol당 O₂ 7.5mol → 2mol이면 15mol
2mol을 완전연소시킬 때 산소 6mol이 필요한 것은 ② $CH_2=CH_2$(에틸렌)이다.

기하이성질체(시스-트랜스 이성질체)가 성립하려면 이중결합을 이루는 두 탄소 각각에 서로 다른 두 치환기가 결합되어 있어야 한다.
① $C_2H_4$($CH_2=CH_2$)는 각 탄소에 수소만 2개씩 있어 치환기가 서로 같으므로 기하이성질체가 존재하지 않는다.
② $C_2H_3Cl$($CH_2=CHCl$)는 한쪽 탄소가 H 2개로 같으므로 기하이성질체가 없다.
③ $C_2H_2Cl_2$($CHCl=CHCl$)는 각 탄소에 H와 Cl이 하나씩 있어 시스형과 트랜스형이 모두 존재한다. 시스-다이클로로에틸렌은 두 C-Cl 결합의 쌍극자가 상쇄되지 않는 극성분자이고, 트랜스-다이클로로에틸렌은 대칭 구조로 쌍극자가 상쇄되는 비극성분자이다.
④ $C_2HCl_3$($CHCl=CCl_2$)는 한쪽 탄소에 Cl이 2개로 같으므로 기하이성질체가 없다.
따라서 기하이성질체로 인해 극성분자와 비극성분자를 모두 가질 수 있는 것은 ③이다.

적린(P)의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
반응식에서 P와 $O_2$의 몰비는 4:5이므로, 적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 $O_2$는 다음과 같다.
$8\,\mathrm{mol} \times \dfrac{5}{4} = 10\,\mathrm{mol}\ O_2$
표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로, 필요한 $O_2$의 부피는 $10 \times 22.4 = 224\,\mathrm{L}$이다.
공기 중 산소 농도가 21vol%이므로, 이론 공기량은 다음과 같다.
$\dfrac{224}{0.21} = 1066.7\,\mathrm{L}$
따라서 정답은 1,066.7이다.

옥내저장소에서 저장 중인 위험물이 가연성 증기를 발생시켜 내부에 체류할 우려가 있는 경우, 그 증기를 지붕 위로 배출하는 설비를 설치해야 한다. 이는 인화점이 낮아 상온에서 가연성 증기를 발생시키는 제4류 위험물(인화성액체)을 저장하는 옥내저장소에 적용되는 기준이다.
과염소산(제6류, 산화성액체), 과망가니즈산칼륨(제1류, 산화성고체), 과산화나트륨(제1류, 산화성고체)은 모두 산화성 물질로 자체적으로 가연성 증기를 발생시키지 않는다.
반면 피리딘은 제4류 위험물(인화성액체, 지정수량 400L)로 인화점이 약 20℃로 낮아 상온에서도 가연성 증기를 발생시키므로 배출설비가 필요하다.
따라서 정답은 피리딘이다.

황(S), 질소(N), 인(P)은 모두 산소와 반응하여 각각 $SO_2$(또는 $SO_3$), 질소산화물($NO,\ NO_2$ 등), $P_2O_5$와 같은 산화물을 생성한다.
반면 헬륨(He)은 18족 비활성기체로서 이미 안정한 전자배치(옥텟)를 이루고 있어 화학적으로 매우 안정하며, 통상적인 조건에서 다른 원소와 결합(화합)하지 않는다.
따라서 산소와 화합하지 않는 원소는 헬륨이다.

위험물안전관리법령상 옥외저장소에 선반을 설치하는 경우, 그 선반의 높이는 6m를 초과하지 않아야 한다는 설치기준이 있다.
따라서 정답은 6이다.

각 물질과 물의 반응은 다음과 같다.
알루미늄분: $2Al + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2\uparrow$ (수소 발생)
칼슘: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow$ (수소 발생)
탄화칼슘: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2\uparrow$ (아세틸렌 발생)
수소화칼슘: $CaH_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + 2H_2\uparrow$ (수소 발생)
알루미늄분·칼슘·수소화칼슘은 모두 수소 가스를 발생시키지만, 탄화칼슘만 아세틸렌 가스를 발생시켜 나머지 셋과 종류가 다르다.
따라서 정답은 탄화칼슘이다.

이 문제는 위험물안전관리법령상 소요단위(所要單位)의 계산 기준을 묻는 문항이다. 소요단위란 소화설비의 설치 대상이 되는 건축물이나 그 밖의 공작물의 규모, 또는 위험물의 양의 기준이 되는 단위를 말한다(위험물안전관리법 시행규칙 별표 17, 소요단위의 계산방법).
1소요단위의 산정 기준은 다음과 같다.
· 제조소 또는 취급소의 건축물 - 외벽이 내화구조인 것: 연면적 100 m²
· 제조소 또는 취급소의 건축물 - 외벽이 내화구조가 아닌 것: 연면적 50 m²
· 저장소의 건축물 - 외벽이 내화구조인 것: 연면적 150 m²
· 저장소의 건축물 - 외벽이 내화구조가 아닌 것: 연면적 75 m²
· 위험물 - 지정수량의 10배
발문은 대상이 '저장소'이면서 외벽이 '내화구조'인 경우를 묻고 있으므로, 연면적 150 m²가 1소요단위가 된다. 따라서 정답은 4번이다.
규칙성으로 이해하면 기억하기 쉽다. 가장 엄격한 기준인 제조소·취급소의 비내화구조 50 m²를 출발점으로 볼 때, 대상이 저장소이면 화재 위험이 상대적으로 낮아 면적 기준이 2배로 완화되고(50→100 계열, 75→150 계열), 외벽이 내화구조이면 다시 2배로 완화된다. 정리하면 제조소·취급소는 내화 100 / 비내화 50, 저장소는 내화 150 / 비내화 75이다.
오답 정리
1) 50 m²는 제조소 또는 취급소로서 외벽이 내화구조가 '아닌' 경우의 기준이다. 대상도 저장소가 아니고 내화구조도 아니므로 이중으로 어긋난다.
2) 75 m²는 저장소인 점은 맞지만 외벽이 내화구조가 '아닌' 경우의 기준이다. 발문은 내화구조라고 하였으므로 값이 절반이어서 오답이다.
3) 100 m²는 제조소 또는 취급소로서 외벽이 내화구조인 경우의 기준이다. 발문의 대상이 저장소이므로 적용 대상이 달라 오답이다.

탄산수소나트륨($NaHCO_3$)의 열분해 반응식은 다음과 같다.
$2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O + CO_2$
$NaHCO_3$의 분자량은 $23+1+12+48=84\,\mathrm{g/mol}$이므로 10kg(10,000g)의 몰수는 다음과 같다.
$n(NaHCO_3) = \dfrac{10000}{84} = 119.05\,\mathrm{mol}$
반응식에서 $NaHCO_3$ 2mol당 $CO_2$ 1mol이 생성되므로,
$n(CO_2) = \dfrac{119.05}{2} = 59.52\,\mathrm{mol}$
이상기체상태방정식 $PV=nRT$를 이용해 1기압, 270℃(=543.15K) 조건에서의 부피를 구하면 다음과 같다.
$V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{59.52 \times 0.082 \times 543.15}{1} \approx 2652\,\mathrm{L} = 2.65\,\mathrm{m^3}$
따라서 정답은 2.65이다.

수성막포(AFFF)소화약제는 물이 주성분이며 유류 표면에 얇은 수성막을 형성해 질식·냉각소화를 하는 원리이다.
그런데 알코올류(에탄올, 메탄올 등)와 같은 수용성 위험물은 물과 잘 섞이는 성질이 있어, 포에 포함된 수분을 흡수하여 포막을 파괴(파포)시킨다. 그 결과 포가 유면을 덮지 못하고 소멸되어 소화 효과를 내지 못한다.
이 때문에 수용성 위험물 화재에는 내알코올포(수용성용 포소화약제)를 별도로 사용해야 한다.
따라서 정답은 알코올이 수용성이기 때문에 포를 소멸시켜서이다.

위험물안전관리법령상 유별을 달리하는 위험물의 혼재기준(지정수량의 10배 이상 운반 시 적용)은 다음과 같다.
제1류 – 제6류: 혼재 가능
제2류 – 제4류, 제5류: 혼재 가능
제3류 – 제4류: 혼재 가능
제4류 – 제2류, 제3류, 제5류: 혼재 가능
제5류 – 제2류, 제4류: 혼재 가능
이 기준에 포함되지 않는 조합은 혼재할 수 없다. 제3류(자연발화성 및 금수성물질)와 제5류(자기반응성물질)는 혼재기준표에 포함되어 있지 않으므로 함께 적재할 수 없다.
반면 제2류-제4류, 제2류-제5류, 제3류-제4류는 모두 혼재 가능한 조합이다.
따라서 정답은 제3류 위험물과 제5류 위험물이다.

위험물안전관리법령상 폐쇄형 스프링클러헤드는 설치장소의 평상시 최고주위온도에 따라 다음과 같은 표시온도 기준을 만족해야 한다.
28℃ 미만: 58℃ 미만
28℃ 이상 39℃ 미만: 58℃ 이상 79℃ 미만
39℃ 이상 64℃ 미만: 79℃ 이상 121℃ 미만
64℃ 이상 106℃ 미만: 121℃ 이상 162℃ 미만
106℃ 이상: 162℃ 이상
문제의 조건인 평상시 최고주위온도 28℃ 이상 39℃ 미만에 해당하는 표시온도 기준은 58℃ 이상 79℃ 미만이다.
따라서 정답은 58℃ 이상 79℃ 미만이다.

가연성가스의 폭발범위(연소범위)에 대한 일반적 성질은 다음과 같다.
가스의 온도가 올라가면 분자운동이 활발해지고 반응성이 커져 폭발범위(특히 상한값)가 넓어진다. → 옳은 설명
폭발한계 농도(폭발범위) 이하, 즉 하한값보다 농도가 낮은 경우에는 연료 농도가 너무 희박하여 연소·폭발에 필요한 발열량을 유지할 수 없으므로 폭발성 혼합가스가 형성되지 않는다. 따라서 '폭발한계 농도 이하에서는 폭발성 혼합가스가 생성된다'는 설명은 틀렸다.
순수 산소 중에서는 공기 중보다 산소 농도가 높아 연소반응이 촉진되므로 폭발범위(특히 상한값)가 넓어진다. → 옳은 설명
일반적으로 압력이 높아지면 폭발범위의 하한값은 거의 변화가 없으나 상한값은 높아져 폭발범위가 넓어진다. → 옳은 설명
따라서 옳지 않은 설명은 폭발한계 농도 이하에서는 폭발성 혼합가스가 생성된다는 것이다.

위험물안전관리법령상 지정수량의 10배 이상 위험물을 저장·취급하는 제조소등에 설치하는 경보설비의 종류는 자동화재탐지설비, 자동화재속보설비, 비상경보설비(비상벨·경종), 확성장치, 비상방송설비이다.
무선통신보조설비는 화재 시 소방대의 무선통신을 보조하기 위한 소화활동설비로서, 위험물안전관리법령상 규정하는 경보설비의 종류에는 해당하지 않는다.
따라서 정답은 무선통신보조설비이다.

$CF_3Br$(할론 1301)은 할로젠화합물 소화약제로서, 연소의 연쇄반응에 관여하는 라디칼($H\cdot,\ OH\cdot$ 등)과 결합하여 반응을 억제하는 부촉매(억제)효과가 주된 소화 메커니즘이다.
냉각효과나 질식효과도 일부 나타나지만, 할론소화약제의 소화력이 크게 나타나는 근본 원인은 화학적 연쇄반응을 차단하는 부촉매(억제) 작용에 있다.
따라서 정답은 억제효과이다.

21번 문항과 동일한 반응(적린의 완전연소)을 묻는 문제이다.
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
적린 8mol을 완전연소시키는 데 필요한 $O_2$는 $8 \times \dfrac{5}{4}=10\,\mathrm{mol}$이며, 표준상태에서 부피로 환산하면 $10 \times 22.4 = 224\,\mathrm{L}$이다.
공기 중 산소농도 21vol%를 적용하면 이론 공기량은 $\dfrac{224}{0.21} = 1066.7\,\mathrm{L}$이다.
따라서 정답은 1,066.7이다.

이산화탄소($CO_2$)소화약제는 무색·무취이며 전기 절연성(비전도성)이 있어 전기화재(C급)에도 사용 가능하다.
$CO_2$의 분자량은 44이고 공기의 평균분자량은 약 29이므로, 증기비중은 $\dfrac{44}{29} \approx 1.52$로 공기보다 약 1.5배 무겁다.
분말소화약제는 고체 분말이고, 포소화약제는 수용액 상태이며, 할론 1301($CF_3Br$)의 증기비중은 $\dfrac{149}{29}\approx 5.1$로 공기보다 훨씬 무거워 문제의 조건(약 1.5배)에 해당하지 않는다.
따라서 정답은 이산화탄소소화약제이다.

발포배율은 다음과 같이 구한다.
$\text{발포배율} = \dfrac{\text{채취한 포의 체적}}{\text{채취 전 포수용액의 체적}}$
포 수집용기의 무게는 180g이고 포를 채취한 후 무게가 540g이 되었으므로, 포수용액(포에 포함된 수용액)의 질량은 $540-180=360\,\mathrm{g}$이다.
포수용액의 비중이 1이므로 포수용액의 체적은 360mL이다.
채취한 포(공기 포함 전체)의 체적은 용기의 용량인 1,800mL이므로, 발포배율은 다음과 같다.
$\dfrac{1800}{360} = 5\,\text{배}$
따라서 정답은 5배이다.

위험물안전관리법령상 이산화탄소소화약제의 저장용기는 방호구역 외의 장소(방호구역 바깥)에 설치해야 하며, 온도가 40℃ 이하이고 온도변화가 적은 장소, 직사일광 및 빗물이 침투할 우려가 적은 장소에 설치해야 한다.
즉 저장용기는 소화 대상인 방호구역의 '내부'가 아니라 '외부'에 설치해야 한다. 방호구역 안에 저장용기를 두면 화재 시 용기 자체가 열에 노출되어 오작동·파손될 위험이 있기 때문이다.
따라서 옳지 않은 설명은 방호구역 안쪽에 설치해야 한다는 것이며, 나머지 지문은 모두 옳은 설치기준이다.

위험물안전관리법령상 소요단위 계산방법에 따르면, 위험물은 지정수량의 10배를 1소요단위로 한다(건축물은 용도와 내화구조 여부에 따라 별도 기준이 적용된다).
따라서 정답은 10배이다.

위험물안전관리법령상 특정옥외탱크저장소란 옥외탱크저장소 중 저장 또는 취급하는 액체위험물의 최대수량이 100만 리터 이상인 것을 말한다. 참고로 준특정옥외탱크저장소는 최대수량 50만L 이상 100만L 미만인 것을 가리킨다.
따라서 정답은 100만L 이상이다.

위험물의 성질에 따른 적응 소화약제를 검토하면 다음과 같다.
질산암모늄(제1류, 산화성고체)은 자체적으로 산소를 함유하지만 물에 잘 녹고 냉각소화가 유효하여 다량의 물로 소화한다. → 옳은 조합
마그네슘(제2류, 가연성고체)은 연소 시 이산화탄소와 반응하여 $2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C$ 반응이 일어나 오히려 연소를 조장하고 일산화탄소·그을음을 발생시킬 수 있어 $CO_2$소화약제 사용이 금지된다. 마른모래, 팽창질석·팽창진주암 또는 금속화재용(D급) 분말소화약제를 사용해야 한다. → 잘못된 조합
트라이에틸알루미늄(제3류, 금수성물질)은 물과 격렬히 반응하므로 물계 소화약제를 사용할 수 없고, 팽창질석·팽창진주암·마른모래로 질식소화한다. → 옳은 조합
나이트로글리세린(제5류, 자기반응성물질)은 자체에 산소를 함유해 질식소화가 어려우므로 다량의 물로 냉각소화한다. → 옳은 조합
따라서 잘못 짝지어진 것은 마그네슘 – $CO_2$이다.

인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$)은 제3류 위험물(금수성물질)로 물과 격렬히 반응하여 유독한 인화수소(포스핀, $\mathrm{PH_3}$)를 발생시킨다.
$\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}\uparrow$
① $P_4$(황린)는 물과 거의 반응하지 않아 오히려 물속에 저장하는 물질이다.
② $P_4S_3$(삼황화인)는 찬물에는 거의 반응하지 않는 비교적 안정한 고체이다.
④ $CaC_2$(탄화칼슘)는 물과 반응해 아세틸렌($C_2H_2$)을 발생시키며 포스핀과는 무관하다.
따라서 물과 반응해 포스핀을 발생시키는 것은 ③ $Ca_3P_2$이다.

위험물안전관리법 시행령 별표 1의 제1류 위험물(산화성고체)에는 아염소산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 무기과산화물, 브로민산염류, 질산염류, 아이오딘산염류 등이 포함된다.
유기과산화물은 분자 내 과산화(-O-O-) 결합을 가져 산소를 함유하면서도 스스로 분해·연소하는 자기반응성 물질로, 제5류 위험물(자기반응성물질)로 분류된다. 무기과산화물(제1류)과 명칭이 비슷해 혼동하기 쉬우나 유별이 전혀 다르다.
따라서 제1류 위험물에 해당하지 않는 것은 ③ 유기과산화물이다.

각 위험물의 품명과 지정수량은 다음과 같다.
산화프로필렌: 특수인화물, 지정수량 50L
메탄올: 알코올류, 지정수량 400L
벤젠: 제1석유류(비수용성액체), 지정수량 200L
지정수량 배수의 합은 각 저장량을 해당 지정수량으로 나눈 값을 모두 더한 것이다.
$\dfrac{400}{50} + \dfrac{400}{400} + \dfrac{400}{200} = 8 + 1 + 2 = 11$
따라서 지정수량 배수의 합은 ④ 11이다.

위험물안전관리법령상 제4류 위험물 옥내저장탱크의 밸브 없는 통기관은 다음 기준을 따른다.
① 통기관의 지름은 30mm 이상일 것 — 옳은 내용
② 끝부분은 수평면보다 45° 이상 구부려 빗물 등의 침투를 막는 구조로 할 것 — 옳은 내용
④ 끝부분은 가는 눈의 구리망 등으로 인화방지장치를 설치할 것(다만 인화점 70℃ 이상인 위험물만을 그 인화점 미만의 온도로 저장·취급하는 탱크의 통기관은 인화방지장치를 설치하지 않을 수 있음) — 옳은 내용
그러나 "건축물 출입구로부터 0.5m 이상 떨어뜨려 설치하고 끝에 팬을 부착한다"는 것은 밸브 없는 통기관의 법정 설치기준에 없는 내용이다. 통기관은 자연 통기를 위한 구조이지 강제 배기팬을 부착하는 설비가 아니다.
따라서 가장 적절하지 않은 것은 ③이다.

지정수량 이상의 위험물은 위험물안전관리법의 적용을 받고, 지정수량 미만의 위험물은 시·도의 조례로 저장·취급 기준이 정해진다(법 제4조).
등유(제2석유류·비수용성, 지정수량 1,000L): $2{,}000/1{,}000 = 2$배 → 지정수량 이상
중유(제3석유류·비수용성, 지정수량 2,000L): $3{,}000/2{,}000 = 1.5$배 → 지정수량 이상
윤활유(제4석유류, 지정수량 6,000L): $5{,}000/6{,}000 \approx 0.83$배 → 지정수량 미만
휘발유(제1석유류·비수용성, 지정수량 200L): $400/200 = 2$배 → 지정수량 이상
윤활유 5,000L만 지정수량(6,000L)에 못 미치므로 법이 아닌 시·도 조례의 규제 대상이 된다. 따라서 답은 ③이다.

과산화벤조일(벤조일퍼옥사이드, BPO)은 제5류 위험물(자기반응성물질)에 속하는 대표적인 유기과산화물이다.
① 벤조일퍼옥사이드라고도 불린다 — 옳은 내용
② 상온에서 무색·무취의 백색 고체 결정으로 존재한다 — 옳은 내용
④ 건조 상태에서는 폭발 위험이 크므로 프탈산다이메틸 등 희석제를 첨가해 폭발 위험성을 낮춘다 — 옳은 내용
과산화벤조일은 분자 내에 과산화(-O-O-) 결합으로 산소를 함유하고 있으며, 이 결합이 분해되며 자기연소(자체 산화반응)를 일으키는 산화성·자기반응성 물질이다. "산소를 함유하지 않는 환원제"라는 설명은 실제 성질과 반대이므로 옳지 않다.
따라서 정답은 ③이다.

금속칼륨(K)은 알칼리금속으로 이온화 경향이 매우 크고 화학적 반응성이 대단히 큰 금속이다. 공기 중 수분·산소와 즉시 반응해 산화되므로 등유(석유) 속에 저장한다.
② 산화되기 극히 어렵다 — 오히려 매우 쉽게 산화되므로 반대되는 설명이다
③ 경도가 가장 높은 금속이다 — 칼륨은 칼로 자를 수 있을 정도로 무른 금속이므로 반대되는 설명이다
④ 비중이 가장 큰 금속이다 — 칼륨의 비중은 약 0.86으로 물보다 가벼운 축에 속해 반대되는 설명이다
따라서 옳은 설명은 ① 화학적 반응성이 매우 큰 금속이다.

황린($P_4$)은 제3류 위험물로 공기 중에서 자연발화하며, 연소 시 흰 연기 형태의 오산화인($P_2O_5$)을 생성한다.
$P_4 + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
따라서 답은 ③ 오산화인이다.

증기비중은 해당 물질의 분자량을 공기의 평균분자량(약 29)으로 나눈 값이다.
이황화탄소($CS_2$, 분자량 76): $76/29 \approx 2.62$
아세톤($CH_3COCH_3$, 분자량 58): $58/29 = 2.00$
아세트알데하이드($CH_3CHO$, 분자량 44): $44/29 \approx 1.52$
다이에틸에터($C_2H_5OC_2H_5$, 분자량 74): $74/29 \approx 2.55$
네 물질 중 분자량이 가장 작은 아세트알데하이드의 증기비중이 가장 작다. 따라서 답은 ③이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(적재방법)에 따르면 위험물은 규정된 운반용기에 수납하여 적재하는 것이 원칙이나, 덩어리 상태의 황을 운반하기 위해 적재하는 경우 또는 위험물을 동일 구내에 있는 제조소등 상호간에 운반하기 위해 적재하는 경우에는 이 수납 규정을 적용하지 않을 수 있다.
즉 덩어리 상태의 황은 방수성 시트로 덮는 등의 조치만으로도 별도의 운반용기 없이 운반할 수 있는 예외가 인정된다. 반면 금속분·삼산화크로뮴·염소산나트륨은 모두 원칙대로 규정 운반용기에 수납해야 한다.
따라서 답은 ① 덩어리 상태의 황이다.

황린(백린, $P_4$)은 발화점이 약 34~60℃로 매우 낮아 공기 중에서 쉽게 자연발화하므로, 공기와의 접촉을 차단하기 위해 pH 9 정도의 약알칼리성 물속에 저장한다(강알칼리성에서는 유독한 포스핀 가스를 발생시킬 수 있어 약알칼리로 유지).
①·②·④의 벤젠·석유·알코올 속 보관은 물과 반응하는 나트륨·칼륨 등 금수성 물질(제3류)의 저장 방법으로, 황린과는 무관하다.
따라서 답은 ③ 물속에 보관한다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4(제조소의 위치·구조·설비 기준)에 따른 제조소의 보유공지 기준은 다음과 같다.
지정수량의 10배 이하: 3m 이상
지정수량의 10배 초과: 5m 이상
문제는 지정수량의 10배를 초과하는 경우이므로 보유공지 너비는 ② 5m 이상이어야 한다.

오황화인($P_2S_5$)은 제2류 위험물로 물 또는 알칼리와 반응·분해되어 유독성·가연성 기체인 황화수소($H_2S$)와 인산을 발생시킨다.
$P_2S_5 + 8H_2O \rightarrow 2H_3PO_4 + 5H_2S\uparrow$
따라서 답은 ③ 황화수소이다.

각 물질이 갖는 나이트로기($-NO_2$) 계열 작용기의 개수는 다음과 같다.
피크르산(트라이나이트로페놀): 나이트로기 3개
나이트로글리세린(글리세린의 질산에스터, $-O-NO_2$ 3개 결합): 3개
나이트로벤젠($C_6H_5NO_2$): 나이트로기 1개
TNT(트라이나이트로톨루엔): 나이트로기 3개
나이트로기를 1개만 포함하는 물질은 ③ 나이트로벤젠이다.

트라이나이트로톨루엔(TNT, $C_6H_2(NO_2)_3CH_3$)은 제5류 위험물(자기반응성물질)이다.
① TNT라는 약칭으로 불린다 — 옳은 내용
② 피크르산에 비해 화학적으로 더 안정하여 충격·마찰에 덜 민감하다 — 옳은 내용
④ 폭발할 때 질소·일산화탄소·수증기 등 다량의 가스를 발생시킨다 — 옳은 내용
TNT는 물에 거의 녹지 않는 비수용성 물질로, 물과 접촉해도 발열·발화 반응을 일으키지 않는다. 오히려 강한 충격, 급격한 가열, 다른 산화제와의 혼합 시 폭발 위험이 커진다. 따라서 "물에 용해되면서 발열·발화한다"는 설명은 옳지 않다.
따라서 정답은 ③이다.

제2류 위험물(가연성고체)과 제5류 위험물(자기반응성물질)은 모두 산소와 잘 반응하여 스스로 타는 가연성 물질이라는 공통점을 갖는다.
① 유기화합물이다 — 제2류에는 황·금속분·적린 등 무기물질도 포함되어 공통점이 아니다
③ 자연발화성 물질이다 — 이는 제3류 위험물의 특성이다
④ 산소를 포함하는 물질이다 — 제5류는 대체로 산소를 함유하나 제2류(황·마그네슘·금속분 등)는 산소를 함유하지 않는 경우가 많아 공통점이 아니다
따라서 공통된 특징은 ② 가연성 물질이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(적재방법)에 따르면 운반용기는 수납구를 위(상방)로 향하게 하여 적재해야 한다.
①·②·④는 모두 별표 19에서 정한 옳은 적재기준이다.
"운반용기의 수납구가 옆을 향하도록 나란히 적재한다"는 것은 규정과 반대되는 내용으로 옳지 않다. 따라서 정답은 ③이다.

적린($P$, 붉은인)은 제2류 위험물(가연성고체)로 황린에 비해 안정적이나, 강산화제(염소산염류·과염소산염류 등)와 혼합되면 상대적으로 작은 마찰이나 충격에도 발화·폭발할 위험이 있다.
① 염소산칼륨과 함께 보관 — 오히려 혼촉발화 위험이 커지므로 절대 금지되는 조합으로, 실제와 반대되는 설명이다
② 물과 격렬히 반응해 열을 발생시킨다 — 적린은 물과 반응하지 않는 안정한 물질이다
③ 공기 중에 방치하면 스스로 발화한다 — 이는 황린(백린)의 특성이며 적린은 공기 중에서 자연발화하지 않는다
따라서 옳은 설명은 ④ 산화제와 혼합되면 마찰이나 충격에 의해 발화한다이다.

황화인은 제2류 위험물로 삼황화인($P_4S_3$), 오황화인($P_2S_5$), 칠황화인($P_4S_7$)이 있다.
삼황화인($P_4S_3$)은 황색 결정으로 조해성이 없는 물질이며, 공기 중에서 약 100℃ 부근에서 발화한다. "조해성이 있고 50℃에서 발화한다"는 설명은 삼황화인의 실제 성질과 다르다(조해성은 오황화인·칠황화인의 특징이다).
②·③은 오황화인·칠황화인이 조해성을 가지며 물(특히 온수)이나 알칼리와 분해되어 유독한 황화수소($H_2S$)를 발생시킨다는 옳은 설명이다.
④ 삼황화인과 오황화인이 연소하면 공통적으로 오산화인($P_2O_5$)과 이산화황($SO_2$)이 생성된다는 것도 옳은 내용이다.
따라서 옳지 않은 설명은 ① 삼황화인에 대한 서술이다.

과염소산($HClO_4$)과 과산화수소($H_2O_2$)는 모두 제6류 위험물(산화성액체)로 다음과 같은 공통점을 갖는다.
① 비중이 1보다 크다 — 과염소산 약 1.76, 과산화수소 약 1.46으로 둘 다 물보다 무겁다 — 공통점
③ 산화제로 작용한다 — 둘 다 강산화성 물질이다 — 공통점
④ 산소를 포함하고 있다 — 두 물질 모두 분자 내에 산소를 함유한다 — 공통점
그러나 두 물질은 모두 물에 매우 잘 용해되는(오히려 강한 흡습성을 갖는) 물질로, "물에 용해되지 않는다"는 설명은 실제 성질과 반대이므로 공통된 성질이 아니다.
따라서 정답은 ② 물에 용해되지 않는다이다.