[위험물기능사 필기] 13년 3회차 기출문제 해설 페이지

표면연소는 가연물이 열분해나 증발 없이 고체 표면에서 산소와 직접 반응하여 불꽃 없이 타는 연소형태이다. 목탄(숯), 코크스, 금속분이 대표적이다. 목재·종이는 분해연소, 중유는 분해연소, 알코올은 증발연소에 해당한다.

화학적 소화는 연소의 연쇄반응 자체를 끊는 방법으로, 할로겐화합물이나 분말약제의 부촉매 작용을 이용하는 억제(부촉매)소화가 이에 해당한다. 냉각·질식·제거소화는 온도·산소·가연물이라는 물리적 조건을 없애는 물리적 소화이다.

제3류 금수성물질은 물과 반응해 가연성 가스를 내므로 수계 소화설비(포·물분무 등)를 쓸 수 없고, 이산화탄소·할로겐화합물도 적응성이 없다. 법령상 금수성물품에 적응성이 인정되는 것은 탄산수소염류 분말소화설비와 마른 모래, 팽창질석·팽창진주암이다.

질식소화는 공기 중 산소농도를 대략 15% 이하로 낮춰 연소를 중단시키는 방법으로, 이산화탄소·포·불연성 기체 방출이나 젖은 가마니 덮기 등이 이에 속한다. 제거소화는 가연물을, 냉각소화는 열을 없애는 방식이라 산소농도와는 직접 관계가 없다.

오존층 파괴지수(ODP)는 CFC-11을 1로 놓고 비교한 값으로, 브롬 원자 수가 많을수록 커진다. 대표값은 Halon 1301이 약 10으로 가장 크고 Halon 2402가 약 6, Halon 1211이 약 3, Halon 104(사염화탄소)가 약 1.1이다.

제1종은 $2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{CO_2}$, 제2종은 $2\mathrm{KHCO_3} \rightarrow \mathrm{K_2CO_3} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{CO_2}$로 열분해한다. 두 반응 모두 탄산염과 함께 수증기와 이산화탄소를 내므로 공통 생성물은 $\mathrm{H_2O}$와 $\mathrm{CO_2}$이다. 질소는 제1·2종 분말에 포함되어 있지 않아 생성되지 않는다.

발화점은 물질 고유의 상수가 아니라 측정 조건에 따라 달라지며, 가연성가스와 공기의 혼합비(조성), 용기의 형태·크기, 가열속도와 가열시간, 압력, 촉매 유무 등이 영향을 준다. 가열도구의 내구연한은 기구의 수명에 관한 사항일 뿐 발화 조건과는 무관하다.

이산화탄소는 전기적으로 부도체이고 방사 후 잔존물이 남지 않아 전기설비 화재(C급)에 특히 유용하다. 반면 마그네슘·금속분이나 알칼리금속 과산화물은 이산화탄소를 분해시켜 오히려 연소를 돕고, 자기반응성 물질은 자체에 산소를 가지고 있어 질식소화가 듣지 않는다.

연소범위(폭발범위)의 상한과 하한 차이가 클수록 위험하다. 대표값은 에틸에테르 1.9~48%, 에틸알코올 3.3~19%, 메탄 5~15%, 톨루엔 1.4~6.7%이므로 범위가 가장 넓은 것은 에틸에테르이다.

이산화탄소는 탄소가 이미 최고 산화상태에 도달한 완전산화물이라 더 이상 산소와 반응하지 않는다. 즉 자신은 불연성이면서 공기보다 무거워 가연물을 덮어 산소농도를 낮추므로 질식소화 약제로 쓰인다.

니트로셀룰로오스는 제5류 자기반응성 물질로 분자 내에 산소를 가지고 있어 질식소화(이산화탄소·분말·할로겐화합물)가 효과 없다. 따라서 다량의 물로 냉각시켜 온도를 발화점 이하로 떨어뜨리는 주수소화가 가장 적합하며, 평소에도 물이나 알코올로 습면 상태를 유지해 저장한다.

자연발화는 산화열·분해열·미생물열 등이 축적되어 발화점에 이르는 현상이므로, 열의 축적 방지, 저장실 온도 저하, 통풍 확보, 정촉매 물질 회피가 방지책이다. 수분은 열전도와 미생물 활동을 통해 오히려 발열을 촉진하므로 습도는 낮게 유지해야 한다.

옥외소화전설비는 건축물 외부에서 방수하는 설비라 방사능력 범위가 건축물의 1층과 2층 부분으로 한정된다. 따라서 지하층이나 3층 이상 부분에 대해서는 옥내소화전설비 등 별도의 소화설비를 설치해야 한다.

소화난이도등급 Ⅰ에 해당하는 제조소·일반취급소의 기준 중 하나는 연면적 1,000m2 이상이다. 이 밖에 지정수량 100배 이상, 지반면으로부터 6m 이상 높이에 위험물 취급설비가 있는 것 등도 등급 Ⅰ에 해당한다.

소요단위는 제조소·취급소의 건축물은 외벽이 내화구조이면 연면적 100m2, 내화구조가 아니면 50m2를 1소요단위로 한다. 저장소 건축물은 각각 150m2와 75m2이며, 위험물은 지정수량의 10배를 1소요단위로 한다.

금속칼륨은 공기 중 수분·산소와 반응하므로 등유, 경유, 유동파라핀 같은 물과 반응하지 않는 석유류 속에 넣어 보관한다. 에탄올은 $2\mathrm{K} + 2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5OK} + \mathrm{H_2}$로 반응해 수소를 발생시키므로 보호액으로 쓸 수 없다.

제조소의 보유공지는 취급하는 위험물의 최대수량이 지정수량의 10배 이하이면 3m 이상, 10배를 초과하면 5m 이상이다. 문제의 최대수량이 지정수량의 10배이므로 3m 이상을 확보해야 한다.

이송취급소 배관을 지하에 매설할 때 하천을 횡단하는 경우에는 배관 외면과 계획하상(계획하상이 최심하상보다 높으면 최심하상) 사이를 4.0m 이상 두어야 한다. 참고로 수로를 횡단할 때는 2.5m 이상, 그 밖의 하천·수로 밑은 1.2m 이상이다.

과산화칼륨은 제1류 중 알칼리금속 과산화물로 $2\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{KOH} + \mathrm{O_2}$ 반응을 일으켜 산소와 다량의 열을 내므로 주수소화 시 위험이 커진다. 따라서 마른 모래나 탄산수소염류 분말로 소화한다. 과망간산칼륨·과염소산칼륨·브롬산칼륨은 물과 반응하지 않아 냉각 주수소화가 가능하다.

완전연소식은 $\mathrm{CH_4} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$로 메탄 1몰(16g)에서 이산화탄소 1몰(44g)이 생긴다. 따라서 $\dfrac{1}{16}\times 44 = 2.75\,\mathrm{g}$의 이산화탄소가 발생한다.

제2류 가연성고체는 산소를 포함하지 않은 강한 환원성 물질로, 산화제(제1류·제6류)와 접촉하거나 가열되면 격렬히 반응한다. 비교적 낮은 온도에서 착화하고 연소속도가 빠른 점은 옳으나, 분자 내에 산소를 함유한다는 설명은 제5류 자기반응성 물질의 성질이다.

벤젠은 인화점 약 -11℃, 착화온도 약 498℃로 이황화탄소(약 100℃)보다 착화온도가 높고, 비전도성 액체라 취급 시 정전기 축적에 주의해야 한다. 벤젠 증기는 마취성뿐 아니라 조혈기능 장애를 일으키는 강한 독성이 있으므로 독성이 없다는 설명은 틀렸다.

인화점 200℃ 이상 250℃ 미만인 것은 제4석유류이며, 기어유·실린더유가 대표 품목이다. 벤젠(-11℃)과 톨루엔(4℃)은 제1석유류, 글리세린(약 160℃)은 제3석유류에 해당한다.

질산에스테르류는 알코올의 -OH가 질산과 에스테르 결합을 이룬 것으로 니트로글리세린, 니트로셀룰로오스, 질산메틸, 질산에틸, 셀룰로이드 등이 속한다. 피크린산(트리니트로페놀)과 트리니트로톨루엔은 니트로화합물이며, 니트로벤젠은 제4류 제3석유류이다.

제6류 위험물은 불연성 산화성 액체이므로 가연물과의 접촉을 피하고, 물에 잘 녹아 희석소화가 가능해 옥내소화전·물분무소화설비를 쓸 수 있다. 과산화수소는 보관 중에도 서서히 분해되어 산소를 내므로 밀전하면 용기가 파열될 수 있어, 구멍 뚫린 마개를 사용한 갈색 용기에 통기가 되도록 저장해야 한다.

염소산나트륨(제1류 염소산염류), 과산화나트륨(제1류 무기과산화물), 리튬(제3류 알칼리금속)은 모두 지정수량이 50kg이다. 나트륨은 제3류 중 칼륨·알킬알루미늄·알킬리튬과 함께 지정수량이 10kg으로 위험등급 Ⅰ에 속한다.

산화프로필렌은 비점이 약 34℃이고, 과산화수소도 위험물 교재 기준 비점을 약 80℃로 보아 두 물질 모두 100℃ 이하이다. 과산화수소는 제6류 산화성 액체이므로 특수인화물이 아니고, 두 물질 모두 분해 시 질소를 내지 않으며 용액 상태에서 자연발화하지도 않는다.

마그네슘은 더운물이나 수증기와 $\mathrm{Mg} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Mg(OH)_2} + \mathrm{H_2}$로 반응해 수소를 발생시키므로 산소가스를 낸다는 설명은 틀렸다. 이산화탄소 중에서도 $2\mathrm{Mg} + \mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{MgO} + \mathrm{C}$로 연소를 계속하고, 습기에 의한 자연발화와 분진폭발 위험도 있다.

과산화벤조일(벤조일퍼옥사이드)은 제5류 위험물 중 유기과산화물이므로 출제 당시 기준 지정수량은 10kg이다. ※ 현행 기준으로는 제5류의 품명별 지정수량이 폐지되고 시험 결과에 따라 제1종 10kg·제2종 100kg으로 구분한다.

지하탱크저장소에서 인접한 2개 이상의 지하저장탱크 용량의 합계가 지정수량의 100배 이하이면 탱크 상호간 0.5m 이상, 100배를 초과하면 1m 이상의 간격을 둔다. 문제는 합계가 지정수량의 100배이므로 100배 이하에 해당하여 0.5m 이상이면 된다.

위험등급 Ⅰ은 제1류 중 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물(50kg), 제3류 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬(10kg)과 황린(20kg), 제4류 특수인화물, 제5류 중 지정수량 10kg인 것, 제6류 전부이다. 제5류 중 지정수량이 100kg인 니트로화합물 등은 위험등급 Ⅱ에 해당한다. ※ 현행 기준으로는 제5류가 제1종(10kg)·제2종(100kg) 체계로 바뀌어 제1종이 위험등급 Ⅰ이다.

아세트알데히드등을 저장하는 옥외저장탱크에는 냉각장치 또는 보냉장치와 불활성 기체를 봉입하는 장치를 갖추어야 한다. 아세트알데히드는 은·수은·동(구리)·마그네슘 또는 이들의 합금과 반응해 폭발성 아세틸라이드를 만들므로, 이들 금속으로 된 설비나 배관은 사용이 금지된다.

정기점검 대상은 지정수량 10배 이상의 제조소·일반취급소, 100배 이상의 옥외저장소, 150배 이상의 옥내저장소, 200배 이상의 옥외탱크저장소와 암반탱크저장소, 이송취급소, 지하탱크저장소, 이동탱크저장소 등이다. 옥내저장소는 150배 이상이어야 하므로 지정수량 120배를 저장하는 옥내저장소는 대상이 아니다.

탄화칼슘은 물과 $\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{C_2H_2} + \mathrm{Ca(OH)_2}$로 반응해 아세틸렌과 수산화칼슘을 만든다. 분자식은 $\mathrm{CaC_2}$이고 순수한 것은 무색투명 또는 백색 결정(시판품은 불순물 때문에 흑회색)이며, 고온에서는 질소와 반응해 석회질소($\mathrm{CaCN_2}$)를 생성한다.

셀룰로이드는 니트로셀룰로오스에 장뇌를 넣어 만든 탄력 있는 고체로 물에는 녹지 않고 알코올·아세톤 등에 녹는다. 습기와 온도가 높으면 자연발화 위험이 있고 햇빛·고온에서 분해가 촉진되며, 제5류 질산에스테르류로서 출제 당시 지정수량은 10kg이다. ※ 현행 기준으로는 제5류 지정수량이 제1종 10kg·제2종 100kg 체계로 개정되었다.

오황화린은 물이나 알칼리와 $\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S} + 2\mathrm{H_3PO_4}$로 분해되어 유독하고 가연성인 황화수소와 인산을 생성한다. 따라서 물기와의 접촉을 피해 저장하고 소화 시에도 주수를 금한다.

가솔린은 비중 약 0.65~0.8, 메탄올은 약 0.79로 둘 다 물보다 가볍다. 이황화탄소(약 1.26), 글리세린(약 1.26), 아닐린(약 1.02)은 물보다 무거우므로 나머지 조합에는 물보다 무거운 물질이 섞여 있다.

판매취급소는 취급하는 위험물의 종류가 아니라 지정수량의 배수에 따라 구분하며, 20배 이하는 제1종, 40배 이하는 제2종이다. 제1종 판매취급소는 건축물의 1층에 설치해야 하고, 위험물 배합실의 바닥면적은 6m2 이상 15m2 이하로 하며, 페인트점·화공약품점이 대표적인 예이다.

소화설비 적응성 표에서 이산화탄소소화기는 전기설비와 제4류 위험물에 적응성이 있고, 제6류 위험물에 대해서는 폭발의 위험이 없는 장소에 한하여 적응성이 있는 것으로 별도 표시된다. 이는 제6류의 소화에 이산화탄소가 원칙적으로 적합하지 않지만 소량 누출 등 폭발 위험이 없는 경우에는 사용할 수 있다는 취지이다.

운반 시 혼재 기준은 1류와 6류, 2류와 4류·5류, 3류와 4류, 4류와 5류가 서로 혼재 가능하다는 것으로 요약된다. 제2류와 제3류는 이 조합에 없으므로 혼재할 수 없으며, 이 기준은 지정수량의 1/10 이하인 위험물에는 적용하지 않는다.

차광성 피복으로 가려야 하는 것은 제1류 위험물, 제3류 중 자연발화성물품, 제4류 중 특수인화물, 제5류 위험물, 제6류 위험물이다. 제2류 위험물은 차광성 피복 대상이 아니며, 다만 철분·금속분·마그네슘은 제1류 중 알칼리금속 과산화물, 제3류 금수성물품과 함께 방수성 피복으로 덮어야 한다.

지정수량은 염소산칼륨(염소산염류) 50kg, 아염소산나트륨(아염소산염류) 50kg, 과염소산(제6류) 300kg이다. 지정수량 배수의 합이 1이 되어야 하므로 $\dfrac{20}{50}+\dfrac{10}{50}+\dfrac{x}{300}=1$에서 $0.6+\dfrac{x}{300}=1$, 따라서 $x=0.4\times300=120\,\mathrm{kg}$이다.

주유취급소는 모두 소화난이도등급 Ⅱ 또는 Ⅲ에 속하며, 두 등급 모두 능력단위를 소요단위에 맞춰 정하므로 소요단위 산출이 필요하다. 소화난이도등급 Ⅲ의 주유취급소는 소형수동식소화기등을 건축물·공작물 및 위험물의 소요단위 수치에 이르도록 설치하는 일반 기준이 적용되며, 능력단위 3 이상으로 정액화된 지하탱크저장소 기준을 준용하지 않는다.

인화칼슘은 $\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}$로 반응해 맹독성 가연성 가스인 포스핀(인화수소)을 발생시키므로 에탄과 연결한 것은 틀렸다. 탄화알루미늄은 메탄, 탄화칼슘은 아세틸렌, 수소화칼슘은 수소를 발생시킨다.

제1류 위험물은 산화성 고체로서 그 자체는 불연성이며, 가열·충격·마찰로 분해되어 산소를 내놓아 다른 가연물의 연소를 돕는 강한 산화제이다. 따라서 가연성 물질이라는 설명은 성질에 맞지 않는다.

이동저장탱크는 내부에 4,000L 이하마다 3.2mm 이상의 강철판 또는 이와 동등 이상의 강도·내열성·내식성이 있는 금속성 칸막이를 설치해야 한다. 이는 주행 중 액체의 출렁임(슬로싱)을 줄이고 사고 시 유출량을 제한하기 위한 규정이며, 고체 위험물이나 고체를 가열해 액체 상태로 저장하는 경우에는 적용하지 않는다.

질산나트륨(칠레초석)은 무색 또는 백색의 결정으로 조해성이 있어 물에 잘 녹는다. 상온에서는 안정하고 약 380℃ 이상에서 분해되어 산소를 내며, 흑색화약의 원료로 쓰이는 것은 질산칼륨이다.

피크린산(트리니트로페놀)은 페놀 $\mathrm{C_6H_5OH}$를 진한 황산으로 술폰화한 뒤 질산으로 니트로화하여 만든다. $\mathrm{C_6H_5CH_3}$(톨루엔)은 트리니트로톨루엔, $\mathrm{C_3H_5(OH)_3}$(글리세린)은 니트로글리세린의 원료이다.

옥외저장소에는 제2류 중 유황과 인화점 0℃ 이상인 인화성고체, 제4류 중 제1석유류(인화점 0℃ 이상)·알코올류·제2석유류·제3석유류·제4석유류·동식물유류, 제6류 위험물을 저장할 수 있다. 특수인화물, 무기과산화물(제1류), 칼륨(제3류)은 옥외저장소 저장 대상이 아니다. ※ 현행 기준으로는 유황이 황으로 표기가 바뀌었다.

화재는 A급 일반화재(백색), B급 유류화재(황색), C급 전기화재(청색), D급 금속화재(무색)로 구분한다. 나무는 일반화재로 백색 표시가 맞고, 폴리에틸렌과 석탄은 일반화재, 시너는 유류화재이므로 나머지는 화재종류나 표시색이 어긋난다.

제3류 위험물 중 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬은 지정수량이 10kg이고 황린은 20kg이다. 따라서 나머지 셋과 지정수량이 다른 것은 황린이다.

위험물안전관리법 제2조는 위험물을 인화성 또는 발화성 등의 성질을 가지는 것으로서 대통령령이 정하는 물품이라고 정의한다. 제조소등에서 취급 대상이 되는 위험물의 범위를 확정하는 기본 정의 규정이다.

과염소산나트륨은 무색무취의 백색 결정으로 황색 분말이 아니며, 물에 잘 녹지만 물과 반응해 산소를 내지는 않는다. 융점은 약 482℃이고 그 이상 가열하면 $\mathrm{NaClO_4} \rightarrow \mathrm{NaCl} + 2\mathrm{O_2}$로 분해되어 산소를 방출하며, 비중은 약 2.5로 물보다 무겁다.

황린은 이황화탄소에 잘 녹지만 적린은 이황화탄소에 녹지 않으므로 둘 다 녹는다는 설명은 틀렸다. 두 물질 모두 물에는 녹지 않고 연소하면 오산화인($\mathrm{P_2O_5}$)의 흰 연기를 내며, 적린은 황린보다 안정해 화학적 활성이 작다.

아세트알데히드와 아세톤은 모두 무색 액체로 인화점이 낮고, 증기비중이 1보다 커서 공기보다 무거우며 물에 잘 녹는다. 다만 아세트알데히드는 인화점 -38℃·비점 21℃로 특수인화물이지만 아세톤은 인화점 -18℃의 제1석유류이므로 둘 다 특수인화물이라는 설명은 틀렸다.

특수인화물은 이황화탄소, 디에틸에테르, 아세트알데히드, 산화프로필렌처럼 발화점 100℃ 이하이거나 인화점 -20℃ 이하이면서 비점 40℃ 이하인 제4류 위험물이다. 메틸에틸케톤 퍼옥사이드(MEKPO)는 제5류 유기과산화물이므로 특수인화물이 아니다.

에탄올 두 분자가 진한 황산 존재하에 탈수·축합하면 $2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow \mathrm{C_2H_5OC_2H_5} + \mathrm{H_2O}$로 디에틸에테르가 생긴다. 디에틸에테르는 분자량 74, 비중 약 0.71, 인화점 -45℃의 특수인화물이다.

제조소등의 위치·구조 변경 없이 위험물의 품명·수량 또는 지정수량 배수를 변경하려는 자는 변경하려는 날의 1일 전까지 신고해야 하므로, 변경한 날로부터 7일 이내라는 설명은 틀렸다. 지위 승계는 승계한 날부터 30일 이내에 신고하고, 안전관리자가 해임·퇴직한 경우에는 30일 이내에 다시 선임하여 선임한 날부터 14일 이내에 신고한다.

메탄올은 인화점 약 11℃의 알코올류로 휘발성이 강하고, 산화되면 폼알데하이드를 거쳐 최종적으로 의산(포름산)이 된다. 다만 체내에서 대사되어 실명이나 사망을 일으키는 독성 물질이므로 술의 원료로 쓸 수 없으며, 주류의 원료는 에탄올이다.

유별이 다른 위험물을 옥내저장소 같은 실에 1m 이상 간격을 두고 저장할 수 있는 조합은 제1류와 제5류, 제1류와 제6류, 제1류와 제3류 중 자연발화성물질(황린), 제2류 중 인화성고체와 제4류, 제3류 중 알킬알루미늄등과 제4류(알킬알루미늄·알킬리튬 함유), 제4류 중 유기과산화물과 제5류 중 유기과산화물이다. 제1류와 제4류의 조합은 여기에 없으므로 함께 저장할 수 없다.