[위험물기능사 필기] 10년 1회차 기출문제 해설 페이지

제5류 위험물(자기반응성물질)은 분자 내에 산소를 함유하고 있어 질식소화의 효과가 크지 않으므로, 소화설비는 질식효과보다는 다량의 물로 냉각하는 냉각소화 위주로 준비해야 한다. 점화원 접근 회피, 통풍이 양호한 찬 곳 저장, 소분 저장은 모두 올바른 예방 조치이다.

한국소방산업기술원이 시·도지사로부터 위탁받아 수행하는 탱크안전성능검사 대상은 암반탱크, 100만L 이상의 액체위험물 저장탱크, 지하탱크저장소의 이중벽탱크 등 저장탱크에 한정된다. 옥외에 설치된 위험물 취급탱크는 용량과 관계없이 저장탱크가 아니므로 이 위탁 검사 대상에 해당하지 않는다.

이산화탄소 1kg은 분자량 44이므로 몰수는 $\dfrac{1000}{44}=22.73\,\mathrm{mol}$이다. 이상기체 상태방정식 $V=\dfrac{nRT}{P}=\dfrac{22.73\times0.082\times298}{2}$을 계산하면 약 $278\,\mathrm{L}$가 된다.

위험물제조소에서 국소방식의 배출설비는 배출능력이 1시간당 배출장소 용적의 20배 이상이 되도록 하여야 한다(전역방식은 바닥면적 1m²당 18m³ 이상). 이는 가연성 증기가 실내에 체류하지 않도록 충분한 환기량을 확보하기 위한 기준이다.

이산화탄소소화약제는 방사 시 산소농도를 낮추는 질식효과와 함께 기화 잠열로 주변 온도를 낮추는 냉각효과를 동시에 나타낸다. 부촉매(억제)효과는 할로겐화합물 계열 약제의 주된 소화작용이다.

마그네슘은 물이나 이산화탄소와 반응하면 오히려 수소나 가연성 가스를 내며 위험해지므로, 탄산수소염류 분말소화기로 질식소화해야 한다. 포·이산화탄소·할로겐화합물소화기는 금속화재에는 적응성이 없다.

산·알칼리 소화기는 탄산수소나트륨 수용액과 황산이 반응하여 $\mathrm{2NaHCO_3+H_2SO_4\rightarrow Na_2SO_4+2H_2O+2CO_2}$와 같이 황산나트륨, 물, 탄산가스(이산화탄소)를 생성하며 이때 발생한 이산화탄소의 압력으로 약제를 방출한다.

펌프의 토출관과 흡입관 사이에 흡입기를 설치하여 토출수 일부를 보내고, 농도조절밸브로 조정한 포소화약제를 펌프 흡입측으로 보내 혼합하는 방식은 펌프프로포셔너(펌프혼합) 방식이다. 라인프로포셔너는 벤투리관 압력차만으로 상압 약제를 흡입하고, 프레져프로포셔너는 가압원액탱크, 프레져사이드프로포셔너는 별도 압입펌프를 사용하는 방식이라 차이가 있다.

착화(발화)온도는 압력이 높을수록, 발열량이 클수록, 산소와의 친화력이 좋을수록 낮아지는 경향이 있다. 반면 습도가 높으면 수분의 냉각·희석 작용으로 오히려 착화가 어려워져 발화온도가 낮아지는 요인이 되지 않는다.

이송취급소의 경보설비 기준상 이송기지에는 확성장치 및 비상벨장치를 설치해야 한다. 자동화재탐지설비나 비상방송설비는 가연성증기가 체류할 우려가 있는 펌프실 등 별도 장소에 설치하는 설비이다.

위험물제조소와 학교(유·초·중·고등학교 등)와의 안전거리는 $30\,\mathrm{m}$ 이상을 확보해야 한다. 이는 다수인이 이용하는 시설을 화재·폭발 위험으로부터 보호하기 위한 이격거리 기준이다.

희석소화는 알코올류처럼 수용성인 가연물에 다량의 물을 가하여 가연물의 농도를 연소범위 밖으로 묽게 만드는 방법이지, 산·알칼리를 중화시켜 연쇄반응을 억제하는 것이 아니므로 이 설명이 틀렸다. 냉각·질식·제거소화에 대한 설명은 모두 옳다.

옥내소화전함 내부에 설치하는 시동표시등은 적색으로 하여 소화전 펌프의 작동 여부를 즉시 알아볼 수 있도록 한다.

위험물을 취급하는 장소에서 정전기를 유효하게 제거하려면 접지, 공기의 이온화와 함께 공기 중의 상대습도를 70% 이상으로 유지해야 한다. 습도가 높아지면 표면에 얇은 수분막이 형성되어 전하가 쉽게 누설되기 때문이다.

숯(목탄)은 휘발분이 거의 없어 고체 표면에서 산소와 직접 반응하는 표면연소를 한다. 목재·플라스틱은 열분해로 가연성 가스를 내는 분해연소, 나프탈렌은 고체가 승화하며 타는 증발연소를 한다.

위험물안전관리법령상 피난설비는 화재 시 대피를 돕는 유도등이 해당한다. 자동화재탐지설비·비상방송설비·자동식사이렌설비는 경보설비로 분류된다.

전기불꽃 에너지는 전기용량과 방전전압의 관계식 $Q=CV$를 이용하면 $E=\dfrac{1}{2}CV^2=\dfrac{1}{2}QV$로 나타낼 수 있다. 문제에서 정의한 기호(E, Q, V) 조합으로는 $E=\dfrac{1}{2}QV$가 옳다.

제조소 옥외에 있는 위험물 취급탱크 주위에 방유제를 설치할 때, 탱크가 2기 이상이면 방유제 용량은 최대 탱크 용량의 50%에 나머지 탱크 용량 합계의 10%를 더한 값 이상으로 한다. 최대탱크(6만L)의 50%인 $30000\,\mathrm{L}$에 나머지(2만+1만=3만L)의 10%인 $3000\,\mathrm{L}$를 더하면 $33000\,\mathrm{L}$ 이상이 된다.

과염소산칼륨($\mathrm{KClO_4}$)은 제1류 위험물(산화성고체)로 그 자체가 산소공급원이 되는 물질이지 소화약제가 아니다. CF$_3$Br(할론1301)·NaHCO$_3$(1종 분말)·Al$_2$(SO$_4$)$_3$(화학포 원료)는 모두 실제 사용되는 소화약제이다.

마그네슘분은 물과 반응하면 수소 기체를 발생시켜 오히려 화재를 확대시키므로 주수소화가 위험하다. 과염소산칼륨·적린·황은 주수에 의한 냉각소화가 가능하거나 적합하다.

염소산칼륨($\mathrm{KClO_3}$)은 제1류 위험물로서 강력한 산화제이며, 물보다 무거운 고체(비수용성에 가까운 낮은 용해도)이고 가연성 액체가 아니다. 열분해 시에는 수소가 아니라 산소를 발생시킨다: $\mathrm{2KClO_3\rightarrow 2KCl+3O_2}$.

벤젠은 대표적인 비극성 방향족 탄화수소로 물에 거의 녹지 않아 보기 중 용해도가 가장 낮다. 아크릴산·아세트알데히드·글리세린은 극성기(카르복실기, 알데히드기, 히드록시기)를 가져 물에 잘 섞인다.

과산화수소(제6류 위험물)의 운반용기 외부에는 “가연물접촉주의”를 표시해야 한다. 산화력이 강해 가연물과 접촉하면 발화·폭발할 수 있기 때문이다.

탄화칼슘(카바이드)은 물과 반응하여 수산화칼슘과 가연성·폭발성인 아세틸렌가스를 발생시키므로 물과의 접촉을 피해야 한다. 또한 은·구리 등 금속과 접촉 시 폭발성 아세틸리드를 생성할 수 있어 해당 금속용기 저장도 피해야 한다.

황화린은 제2류 위험물(가연성고체)에 해당한다. 유기과산화물은 제5류, 무기과산화물(알칼리금속의 과산화물)은 제1류, 금속분은 제2류 위험물이므로 나머지 보기는 유별 연결이 틀렸다.

과산화바륨은 바륨(알칼리토금속)의 과산화물이지 알칼리금속(나트륨·칼륨 등)의 과산화물이 아니므로 이 설명이 틀렸다. 약 840℃에서 분해하여 산소를 내고, 비중이 1보다 크며, 유기물과의 접촉을 피해야 하는 것은 맞는 설명이다.

일반적으로 알려진 황화린은 삼황화린($\mathrm{P_4S_3}$), 오황화린($\mathrm{P_2S_5}$), 칠황화린($\mathrm{P_4S_7}$)의 3종류이다. $\mathrm{P_2S_9}$와 같은 조성은 실재하는 황화린 품명이 아니다.

알칼리금속의 과산화물은 물과 반응하면 $\mathrm{2Na_2O_2+2H_2O\rightarrow 4NaOH+O_2}$처럼 발열하며 산소를 방출하는 불안정한 산화제이다. 안정한 물질도 아니고 환원제로도 쓰이지 않으며, 계속 산소를 내며 분해가 진행될 수 있다.

황린은 자연발화성이 매우 강해 발화점이 약 34~60℃ 수준으로 극히 낮으며, 보기 중 가장 낮은 발화점을 가진다. 황(약 232~360℃), 삼황화린(약 100℃ 부근), 아세톤(약 538℃)에 비해 훨씬 낮다.

니트로셀룰로오스는 질화도(질소함유량)가 클수록 폭발성과 위험성이 커진다. 아세톤 등 유기용제에 녹으며, 물과 작용해 수소를 내지 않고, 화재 시에는 질식소화보다 다량 주수에 의한 냉각소화가 적합하다.

과산화수소는 제6류 위험물(산화성액체)에 해당한다. 과산화나트륨·과산화칼륨은 제1류(알칼리금속의 과산화물), 과산화벤조일은 제5류 위험물이다.

과산화수소는 산화제로 주로 쓰이지만 자신보다 강한 산화제(과망간산칼륨 등)를 만나면 환원제로도 작용하는 양쪽성 물질이다. 알코올·에테르에는 잘 녹으며, 약국에서 옥시돌로 불리는 것은 약 3% 저농도 용액이고, 알칼리성에서는 분해가 오히려 촉진된다.

위험물안전관리법령상 질산은 비중이 $1.49$ 이상인 것을 위험물로 취급하므로, 비중 1.82 이상이라는 설명이 틀렸다. 분자량은 약 63이며, 환원성 물질과 혼합 시 발화 위험이 있고 분해되면 유독한 $\mathrm{NO_2}$ 등의 가스가 발생한다.

트리에틸알루미늄은 물·공기와 반응성이 매우 커 냉암소에 저장하고 물과의 접촉을 피해야 하며, 화재 시에는 팽창질석 등으로 질식소화한다. 다만 저장 시에는 할로겐 계열이 아닌 질소 등 불활성기체 분위기를 사용해야 하므로, 요오드나 염소 가스 분위기에서 저장한다는 설명은 틀렸다.

금속나트륨은 물·공기 중 수분과 격렬히 반응하므로 물이나 젖은 모래에는 저장할 수 없고, 산소를 함유한 에탄올과도 반응하므로 부적합하다. 반응성이 없는 경유(석유류) 속에 넣어 저장해야 한다.

목탄은 대표적인 가연물(환원제)로서 강산화제인 과염소산칼륨과 혼합되면 산화·환원 반응으로 발화·폭발 위험이 매우 높다. 석면·금·유리는 불연성이거나 반응성이 없는 물질이라 위험성이 낮다.

벤젠은 무색의 휘발성 액체로 그을음을 내며 타고 증기는 공기보다 무겁지만, 비극성 물질이라 물에는 거의 녹지 않는다. 따라서 “물에 잘 녹는다”는 설명이 틀렸다.

제조소등의 옥외에 설치된 공작물은 외벽이 내화구조인 것으로 간주하여 소요단위를 산출한다. 위험물은 지정수량의 10배(20배 아님)를 1소요단위로 하며, 내화구조 외벽을 갖는 제조소·취급소 건축물은 연면적 100m²(제조소 150m², 취급소 75m²로 서술한 것은 틀림)를 기준으로 소요단위를 계산한다.

트리에틸알루미늄은 물과 반응하여 $\mathrm{(C_2H_5)_3Al+3H_2O\rightarrow Al(OH)_3+3C_2H_6}$처럼 수산화알루미늄과 함께 가연성인 에탄가스를 발생시킨다.

염소산칼륨과 염소산나트륨은 모두 제1류 위험물(산화성고체)로서 그 자체는 불연성이지만 가연물과 혼합되면 가열·충격에 의해 연소·폭발 위험이 있다. 물과는 상온에서 격렬히 반응하지 않으며, 독성이 있고 상온에서 쉽게 자연발화하지도 않는다.

아세톤은 무색의 휘발성 액체로 물과 임의의 비율로 섞이지만 조해성 물질은 아니며 단순한 용해로 큰 발열을 수반하지 않으므로 이 설명이 틀렸다. 인화점이 낮아(약 -18℃) 겨울철에도 인화 위험이 있고, 증기는 공기보다 무거우며 액체는 물보다 가볍다.

탄화알루미늄은 물과 반응하여 $\mathrm{Al_4C_3+12H_2O\rightarrow 4Al(OH)_3+3CH_4}$처럼 수산화알루미늄과 가연성 메탄가스를 생성하며 반응열을 낸다. 이 반응에서 산소는 발생하지 않는다.

과염소산($\mathrm{HClO_4}$)은 무색의 액체로 융점이 약 $-112\,^\circ\mathrm{C}$이며, 흡습성이 강해 물과 접촉하면 심하게 발열하는 제6류 위험물이다. 질산(융점 약 -42℃)이나 과산화수소와는 물리적 성질이 다르다.

염소산나트륨을 가열하면 $\mathrm{2NaClO_3\rightarrow 2NaCl+3O_2}$와 같이 분해되어 산소 기체를 발생시킨다.

과산화칼륨은 물과 반응하면 $\mathrm{2K_2O_2+2H_2O\rightarrow 4KOH+O_2}$처럼 수소가 아니라 산소를 주로 발생시키므로 이 설명이 틀렸다. 융점 약 490℃, 무색 또는 오렌지색 분말, 물보다 무거운 것은 맞는 설명이다.

등유의 착화(발화)온도는 약 220℃ 안팎으로, 휘발유의 발화점(약 300℃)보다 오히려 낮으므로 “휘발유보다 착화온도가 높다”는 설명이 틀렸다. 등유 증기는 공기보다 무겁고, 인화점은 상온보다 높으며, 물보다 가볍고 비수용성인 것은 맞다.

니트로셀룰로오스는 다이너마이트·무연화약의 원료로 쓰이며, 건조 상태에서는 타격·마찰에 매우 민감해 폭발 위험이 크므로 운반 시 물이나 알코올로 습윤시켜 취급한다.

황이 연소하면 자극적이고 유독한 아황산가스($\mathrm{SO_2}$)가 발생하므로 “인체에 무해하다”는 설명이 틀렸다. 미분 상태에서는 분진폭발 우려가 있고, 용융된 황을 물로 급냉하면 고무상황을 얻을 수 있다.

황린은 pH가 낮아지면(산성화되면) 유독한 포스핀 가스를 발생시킬 위험이 있으므로 보호액인 물의 pH를 주기적으로 측정·관리해야 한다. 상온 공기 중에 노출하면 자연발화하므로 물속에 보관해야 하고, 화재 시 주수소화가 가능하며 취급 시 보호구를 착용해야 한다.

디에틸에테르($\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$)는 인화점이 약 $-45\,^\circ\mathrm{C}$로 매우 낮은 특수인화물이다. 부탄올(약 35~37℃)이나 메탄올(약 11℃) 등 다른 알코올류에 비해 훨씬 낮은 인화점을 가진다.

테트릴은 니트로아민 계열의 폭발성 물질로 충격과 마찰에 매우 민감하다. 벤조일퍼옥사이드는 건조할수록 오히려 위험성이 커지고, 트리니트로페놀(피크르산)은 비교적 안정하여 장기 저장이 가능하며, 니트로톨루엔은 이성질체에 따라 액체 또는 고체(파라이성질체)로 존재한다.

질산암모늄이 물에 녹을 때는 오히려 열을 흡수하는 흡열반응이 일어나 주위 온도가 낮아지므로(냉각제에 이용되는 이유) “많은 열을 발생한다”는 설명이 틀렸다. 열분해 시 산화이질소 등의 기체가 발생하고 폭약의 산소공급제로 쓰이며, 무취의 결정인 것은 맞다.

메탄올은 촉매 존재하에 일산화탄소와 수소를 고온·고압에서 반응시켜($\mathrm{CO+2H_2\rightarrow CH_3OH}$) 공업적으로 합성하며, 이를 산화시키면 포름알데히드($\mathrm{HCHO}$)가 된다.

질산칼륨(초석, $\mathrm{KNO_3}$)은 황·숯과 함께 흑색화약의 주원료로 쓰인다. 조해성은 크지 않고 흡습성도 강하지 않으며, 칠레초석은 질산나트륨의 별칭이고, 질산칼륨은 물에 잘 녹으므로 나머지 설명은 틀렸다.

과산화나트륨은 물과 반응하면 발열하며 산소를 발생시켜 오히려 화재를 키우므로 가능한 한 주수소화를 피해야 하며, 이 항목이 잘못된 진화작업이다. 공기호흡기 착용, 건조사·암분에 의한 피복소화, 접촉 회피는 모두 올바른 대응이다.

과산화나트륨($\mathrm{Na_2O_2}$)은 물과 반응하여 $\mathrm{2Na_2O_2+2H_2O\rightarrow 4NaOH+O_2}$처럼 산소를 발생시킨다. KClO$_3$·NaNO$_3$·KMnO$_4$는 상온에서 물과 그러한 반응을 일으키지 않는다.

아세트알데히드는 자극적인 냄새가 있는 무색 액체이므로 “무색·무취”라는 설명이 틀렸다. 은거울반응을 하고 물에 잘 녹으며, 구리·마그네슘 등의 합금과 반응해 폭발성 물질을 생성할 수 있어 해당 금속 용기 사용을 피해야 한다.

인화칼슘($\mathrm{Ca_3P_2}$)은 물과 반응하여 $\mathrm{Ca_3P_2+6H_2O\rightarrow 3Ca(OH)_2+2PH_3}$처럼 유독한 포스핀($\mathrm{PH_3}$) 가스를 발생시킨다.

에탄올 두 분자가 진한 황산 촉매 하에 탈수축합하면 $\mathrm{2C_2H_5OH\rightarrow C_2H_5OC_2H_5+H_2O}$와 같이 디에틸에테르가 생성된다. 디에틸에테르의 분자량은 74, 비중은 약 0.71로 문제의 조건과 일치한다.

니트로톨루엔은 단순한 방향족 니트로화합물로 폭발성이 크지 않아 제4류 위험물(제3석유류 계열)로 분류되며 제5류 위험물이 아니다. 니트로글리세린·니트로글리콜(질산에스테르류)과 트리니트로톨루엔(니트로화합물)은 모두 제5류 위험물이다.