[위험물기능사 필기] 08년 2회차 기출문제 해설 페이지

자연발화는 산화열·분해열·흡착열·미생물열 등이 내부에 축적되어 발화점에 이르는 현상으로, 열전도가 낮거나 공기와의 접촉 면적이 클수록 잘 일어난다. 수분(습도)이 높으면 미생물 활동과 발열 반응이 촉진되어 오히려 자연발화가 잘 일어나므로, 습도를 낮게 유지하는 것이 방지책이다.

화재 급수별 표시 색상은 A급 일반화재-백색, B급 유류화재-황색, C급 전기화재-청색, D급 금속화재-무색이다. 따라서 C급-전기화재-청색의 연결만 옳고, A급을 황색으로, D급을 청색으로 연결한 것은 모두 틀렸다.

칼륨은 제3류 금수성 물질로 물과 $2\mathrm{K} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{KOH} + \mathrm{H_2}$ 반응을 일으켜 가연성인 수소와 다량의 열을 내므로 주수소화하면 폭발적으로 위험해진다. 질산칼륨·염소산나트륨·염소산칼륨은 제1류 산화성 고체로 물과 직접 반응하지 않아 주수 냉각소화가 가능하다.

가연물이 되려면 산소와의 산화반응이 발열반응이어야 한다. 질소는 산소와 반응하여 산화물(NO 등)을 만들기는 하지만 그 반응이 흡열반응이라 연소열을 내지 못하므로 가연물이 될 수 없다.

제거소화는 가연물 자체를 없애거나 차단하는 방법으로, 가스 밸브 잠금, 산불의 벌목, 촛불의 가연성 증기 날리기가 대표적인 예이다. 유전 화재에 다량의 물을 뿌리는 것은 냉각소화이며, 유전 화재의 제거소화는 폭풍으로 증기를 날려 보내는 방법(폭약 사용)이 해당한다.

제5류 자기반응성 물질은 분자 내에 산소를 함유하여 외부 산소 공급을 차단해도 연소가 지속되므로 질식소화(CO2·분말·할로겐화합물)가 효과 없다. 따라서 다량의 물로 냉각시켜 온도를 발화점 이하로 낮추는 주수 냉각소화가 가장 효과적이다.

이산화탄소소화기는 방사 시 액화탄산가스가 급격히 팽창하면서 줄·톰슨효과로 온도가 크게 떨어진다. 이때 약제 중에 수분이 많으면 동결되어 노즐이나 관이 막혀 방사 장애를 일으키므로 수분 함량을 일정량 이하로 제한한다.

소화기 표시에서 앞의 문자(A, B, C)는 적응 화재의 급수를, 뒤의 숫자는 그 화재에 대한 소화기의 능력단위를 나타낸다. 즉 "A-2"는 일반화재에 능력단위 2, "B-3"은 유류화재에 능력단위 3을 의미한다.

기타 소화설비의 능력단위 기준에서 팽창질석 또는 팽창진주암(삽 1개 포함)은 160L가 능력단위 1.0이다. 참고로 마른 모래(삽 1개 포함)는 50L가 0.5단위, 소화전용 물통 8L가 0.3단위이다.

화학포의 반응식은 $\mathrm{Al_2(SO_4)_3} + 6\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{Na_2SO_4} + 6\mathrm{CO_2}$이다. 따라서 황산알루미늄과 중탄산나트륨(탄산수소나트륨)의 반응 몰비는 1 : 6이다.

화학포소화기는 외약제인 탄산수소나트륨과 내약제인 황산알루미늄의 반응으로 이산화탄소 기포를 만드는데, 이때 기포가 쉽게 꺼지지 않도록 사포닌, 계면활성제, 젤라틴, 카제인 등의 기포 안정제를 첨가한다. 황산알루미늄은 반응 약제이지 안정제가 아니다.

제3종 분말소화약제는 제1인산암모늄(NH4H2PO4)을 주성분으로 하며, 열분해 시 생성되는 메타인산이 가연물 표면에 부착성 피막을 만들어 일반화재(A급)에도 적응성이 있다. 따라서 A급·B급·C급 화재에 모두 사용할 수 있어 ABC 소화약제라 부른다.

인화성액체의 증기가 공기보다 무거우면 증기가 바닥이나 낮은 곳을 따라 멀리 흘러가 체류한다. 그 결과 발생원에서 떨어진 예측하지 못한 장소에서 점화원을 만나 화재가 발생할 수 있다는 위험성과 직결된다. 인화점·발화점의 높낮이는 증기 비중과 직접 관계가 없다.

황은 제2류 위험물이지만 물과 반응하지 않으므로 다량의 물로 냉각 주수소화가 가능하며, 분진 비산을 막기 위해 분무주수가 효과적이다. 철분·마그네슘·나트륨은 물과 반응하여 수소를 발생시키므로 주수소화가 금지된다.

제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨은 $2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{CO_2}$로 열분해한다. 탄산나트륨과 수증기 외에 괄호에 들어갈 생성물은 이산화탄소이며, 이 CO2와 수증기가 질식소화 작용을 한다.

착화점(발화점)은 압력이 높을 때, 발열량이 클 때, 산소와의 친화력이 좋을 때, 산소농도가 높을 때 낮아진다. 산소농도가 작으면 산화반응이 느려져 착화점이 오히려 높아지므로 착화점이 낮아지는 경우가 아니다.

강화액 소화약제는 물에 탄산칼륨(K2CO3)을 고농도로 용해시켜 소화력과 부동성을 높인 것이다. 탄산칼륨은 강염기와 약산의 염이라 수용액이 강한 알칼리성을 띠므로 pH는 약 12이다.

이송취급소는 배관으로 위험물을 이송하는 시설로 사고 시 피해 범위가 넓어, 취급량이나 배수에 관계없이 모든 이송취급소가 소화난이도등급 Ⅰ에 해당한다. 지정수량 배수 조건이 붙는 것은 제조소·일반취급소 등 다른 시설의 기준이다.

증발연소는 고체가 가열되어 녹아 증발한 증기가 타는 형태로 황, 파라핀(양초), 나프탈렌이 대표적이다. 석탄은 가열 시 열분해로 생긴 가연성 가스가 타는 분해연소를 한다.

분말소화약제의 주성분은 제1종이 탄산수소나트륨(NaHCO3), 제2종이 탄산수소칼륨(KHCO3), 제3종이 제1인산암모늄(NH4H2PO4)이다. 황산마그네슘은 분말소화약제의 주성분에 해당하지 않는다.

아세톤(CH3COCH3)의 분자식이 C3H6O이다. 에틸알코올은 C2H6O, 에틸에테르는 C4H10O, 아세트산은 C2H4O2이므로 해당하지 않는다.

아크릴산(인화점 약 46℃)과 포름산(의산, 인화점 약 69℃)은 모두 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만인 제2석유류이다. 시클로헥산·피리딘·염화아세틸·휘발유는 제1석유류이고, 중유는 제3석유류이므로 나머지 짝은 옳지 않다.

메틸에틸케톤의 인화점은 약 -1℃로 보기 중 가장 낮다. 에탄올은 약 13℃, 초산은 약 40℃, 클로로벤젠은 약 32℃이므로 메틸에틸케톤만 제1석유류이고 나머지는 알코올류·제2석유류에 해당한다.

제2석유류는 등유·경유 그 밖에 1기압에서 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 것을 말한다. 70℃ 이상 200℃ 미만은 제3석유류, 200℃ 이상 250℃ 미만은 제4석유류의 인화점 범위이다.

마그네슘은 더운물이나 수증기와 $\mathrm{Mg} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Mg(OH)_2} + \mathrm{H_2}$로 반응하여 수소를 발생시키므로 온수 속 저장은 매우 위험하며, 건조한 냉암소에 밀폐 저장해야 한다. 황의 정전기 방지, 니트로셀룰로오스의 물·알코올 습면, 칼륨의 유동파라핀 보호액 저장은 모두 옳은 방법이다.

인화칼슘(Ca3P2)은 적갈색 고체로 제3류 위험물이며, 물과 $\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}$ 반응으로 독성이 강한 가연성 가스인 포스핀(인화수소)을 발생시킨다. 탄산나트륨·탄산칼슘·수산화칼륨은 위험물이 아니며 물과 반응해 가연성 가스를 내지 않는다.

알루미늄분은 제2류 금속분으로 수분과 접촉하면 $2\mathrm{Al} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{H_2}$로 수소를 발생시키고, 염산과도 격렬히 반응한다. 따라서 물·산·알코올과의 접촉을 피하고 밀폐 용기에 넣어 건조한 곳에 저장해야 한다.

트리니트로톨루엔(TNT)은 자연분해 경향이 매우 작아 화학적으로 안정하며 장기간 저장이 가능한 폭약이다. 피크르산보다 충격·마찰에 둔감하고 발화점이 약 300℃이며, 운반 시 물을 약 10% 넣어 습윤시키면 안전하다는 설명은 모두 옳다.

질산칼륨(KNO3)은 제1류 산화성 고체로 $2\mathrm{KNO_3} \rightarrow 2\mathrm{KNO_2} + \mathrm{O_2}$로 열분해하여 산소를 방출하는 강한 산화제이며, 흑색화약의 산소공급제로 쓰인다. 물에 잘 녹는 것도 맞으며, 환원제가 아니라 산화제이므로 강력한 환원제라는 설명이 틀렸다.

이황화탄소(CS2)는 순수한 것은 무색 투명한 액체이며 냄새도 약한 편이고, 불순물이 섞이면 황색을 띠고 불쾌한 냄새가 난다. 강한 자극성 냄새의 적색 액체라는 설명은 틀렸다. 증기비중 약 2.6으로 공기보다 무겁고, 벤젠·에테르에 녹으며 생고무를 용해시키는 것은 맞다.

제6류 위험물은 과염소산·과산화수소·질산으로, 과산화수소를 제외한 과염소산과 질산은 강산이다. 자신은 불연성이면서 강한 산화성을 가진 액체이므로 환원성·가연성이라는 설명은 틀렸고, 물과 접촉하면 발열반응을 하므로 흡열반응이라는 설명도 틀렸다.

황린의 발화점은 약 34℃로 보기 중 가장 낮아 공기 중에서 자연발화할 수 있으며, 이 때문에 물속에 저장한다. 이황화탄소는 약 100℃, 에테르는 약 180℃, 가솔린은 약 300℃로 모두 황린보다 높다.

위험물 취급소는 주유취급소, 판매취급소, 이송취급소, 일반취급소의 4종류로 구분된다. 옥외취급소라는 구분은 존재하지 않으며, 옥외저장소·옥외탱크저장소는 취급소가 아니라 저장소의 구분이다.

과염소산(HClO4)은 제6류 위험물인 무색의 산화성 액체이다. 자신은 불연성이라 점화원에 의해 단독으로 연소하지 않고, 고체가 아닌 흡습성 액체이며, 증기비중이 약 3.5로 공기보다 무겁다.

탄화칼슘(CaC2)은 물과 반응하여 아세틸렌을 발생시키므로 습기를 피해 밀폐 용기에 건조 저장하고, 장기 저장 시에는 불활성인 질소가스를 충전하며, 화기로부터 격리한다. 석유 속에 저장하는 것은 칼륨·나트륨의 저장법이며 탄화칼슘에는 해당하지 않는다.

트리니트로톨루엔(C6H2CH3(NO2)3)은 물에는 녹지 않고, 벤젠·에테르·아세톤·알코올(온) 등 유기용제에는 잘 녹는다. 따라서 물은 용제가 될 수 없다.

과산화칼륨(K2O2)은 제1류 산화성 고체로 자신은 불연성이므로 가연성 물질이며 가열하면 격렬히 연소한다는 설명이 틀렸다. 융점 약 490℃, 비중 약 2.9이며, 물과 접촉하면 $2\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{KOH} + \mathrm{O_2}$로 수산화칼륨과 산소를 발생시키는 것은 맞다.

제5류 자기반응성 물질은 대부분 산소를 함유한 유기 화합물인 가연성 물질로, 점화원의 접근이 매우 위험하다. 오래 저장하면 안정해지는 것이 아니라 서서히 자연분해가 진행되어 분해열 축적으로 자연발화할 위험이 커지므로 장기 저장은 피해야 한다.

황린(P4)은 완전연소하면 $\mathrm{P_4} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5}$로 오산화인(P2O5)의 백색 연기를 발생시킨다. 포스핀(PH3)은 인화칼슘 등이 물과 반응할 때 나오는 가스이지 황린의 연소생성물이 아니다.

과산화나트륨(무기과산화물), 염소산나트륨(염소산염류), 과염소산암모늄(과염소산염류)은 모두 제1류 산화성 고체이다. 과염소산(HClO4)은 산화성 액체로 제6류 위험물에 해당한다.

오황화린(P2S5)은 물·알칼리와 반응하여 유독성·가연성인 황화수소(H2S)를 발생시키므로 화재 시 물에 의한 냉각소화는 금지되며, 마른 모래나 CO2·분말로 질식소화한다. 삼황화린이 약 100℃에서 발화할 수 있는 황색 결정이라는 것, 오황화린의 조해성, 냉암소 저장은 모두 옳다. ※ 현행 법령 표기는 황화린이 아니라 황화인이다.

질산에스테르류는 알코올의 히드록시기가 질산과 에스테르화된 것으로 니트로셀룰로오스, 질산메틸, 질산에틸, 니트로글리세린, 펜트리트(PETN) 등이 속한다. 트리니트로페놀(피크르산)은 벤젠 고리에 니트로기가 직접 결합한 니트로화합물이다. ※ 현행 법령 표기는 질산에스터류·나이트로화합물이다.

제1석유류(휘발유·벤젠 등)는 인화점이 21℃ 미만인 가연성 액체로 대부분 물보다 가볍다. 그러나 증기는 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하므로 증기가 공기보다 가볍다는 설명이 틀렸다.

과산화수소는 알칼리 용액에서 급격히 분해가 촉진되며, 오히려 약산성에서 안정하므로 인산·요산 등의 산성 안정제를 첨가하여 저장한다. 염소산나트륨의 조해성, 질산나트륨의 분해온도 약 380℃, 염소산칼륨의 화약 원료 용도는 모두 옳은 설명이다.

제2류 가연성고체는 산소를 갖지 않은 강한 환원성 물질이므로 산화제(제1류·제6류)와 혼합하면 충격·마찰에 의해 발화·폭발할 수 있어 혼합 저장은 금지된다. 점화원·가열 회피, 금속분의 물 접촉 금지, 용기 파손에 의한 누설 주의는 모두 옳은 취급법이다.

크레오소트유는 콜타르를 증류하여 얻는 제3석유류로 상온에서 황갈색~암록색 액체이며, 물보다 무겁고 물에 녹지 않는다. 타르 특유의 자극성 냄새가 강하고 증기도 독성이 있으므로 무취이고 독성이 없다는 설명이 틀렸다.

황린은 발화점이 약 34℃로 매우 낮아 공기 중 자연발화하므로 pH 9 정도의 물속에 저장하며, 물과는 반응하지 않으므로 물의 접촉을 피하라는 것은 틀린 설명이다. 맹독성이므로 피부 접촉을 피하고, 산화제·화기와의 접촉·접근을 피해야 한다는 것은 옳다.

위험물 법령에서 액상이란 1기압과 섭씨 20도에서 액체 상태인 것을 기준으로 판단한다. 따라서 제3석유류는 1기압과 20℃에서 액상인 것 중 인화점이 70℃ 이상 200℃ 미만인 것을 말한다.

과망간산칼륨(KMnO4)은 약 240℃로 가열하면 $2\mathrm{KMnO_4} \rightarrow \mathrm{K_2MnO_4} + \mathrm{MnO_2} + \mathrm{O_2}$로 분해하여 산소를 방출하므로, 60℃에서 분해해 수소를 방출한다는 설명은 온도와 가스 종류가 모두 틀렸다. 진한 황산과의 폭발적 반응, 알코올·에테르·글리세린 등 유기물 접촉 금지, 목탄·황 혼합 시 폭발 위험은 모두 옳다.

탄화칼슘은 물과 $\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{C_2H_2}$로 반응하여 포스핀이 아니라 아세틸렌을 발생시킨다. 나트륨·칼륨은 물과 반응해 수소를, 인화석회(인화칼슘)는 포스핀(인화수소)을 발생시키므로 나머지 연결은 옳다.

주유취급소의 탱크 용량은 원칙적으로 고정주유설비 접속 전용탱크 50,000L 이하이지만, 고속국도 도로변에 설치된 주유취급소의 특례에 따라 그 탱크의 용량을 60,000L까지 할 수 있다.

제1류 위험물 중 염소산염류, 무기과산화물, 과염소산염류(아염소산염류 포함)는 지정수량이 50kg으로 위험등급 Ⅰ이다. 질산염류는 지정수량 300kg으로 나머지 셋과 다르다.

위험물 폐기 기준상 매몰은 위험물의 성질에 따라 안전한 장소에서 실시할 수 있다. 소각할 때는 안전한 장소에서 감시원을 배치하고 연소·폭발에 의한 위해를 방지해야 하며, 해중·수중 유출이나 지정수량 미만의 임의 폐기 역시 기준에 어긋난다.

이황화탄소(CS2)는 비스코스레이온의 원료로 쓰이는 특수인화물로 비중 약 1.26, 인화점 약 -30℃이다. 연소하면 $\mathrm{CS_2} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{SO_2}$로 유독한 아황산가스(SO2)를 발생시키며, 이 때문에 물속에 저장한다.

디니트로톨루엔은 융점이 약 70℃로 상온(20℃)에서 담황색 고체이다. 질산메틸·질산에틸·니트로글리세린은 모두 상온에서 액체 상태의 질산에스테르류이다.

분진폭발은 황, 알루미늄분, 마그네슘분 같은 가연성 고체가 미분 상태로 공기 중에 부유할 때 일어난다. 과산화수소는 불연성 산화성 액체이므로 분진 자체가 존재하지 않아 분진폭발의 위험이 없다.

디에틸에테르(C2H5OC2H5)는 특수인화물로 비중 약 0.71, 비점 약 34℃이며 물에 잘 녹지 않는다. 아세트알데히드(비점 21℃)와 산화프로필렌(비점 34℃)은 물에 잘 녹는 특수인화물이고, 니트로벤젠은 제3석유류이므로 조건에 맞지 않는다.

피리딘(C5H5N)은 제1석유류의 수용성 액체로 물과 잘 섞이므로 물에 녹지 않는다는 설명이 틀렸다. 초산메틸·초산에틸은 무색투명한 유기화합물 액체이고, 이소프로필알코올도 물에 잘 녹는다.

옥내저장소를 포함한 위험물 저장창고는 지정수량의 10배 이상을 저장하는 경우 피뢰침을 설치해야 한다. 다만 제6류 위험물의 저장창고와 주위 상황에 따라 안전상 지장이 없는 경우는 제외된다.

제3류 위험물의 지정수량은 알킬리튬 10kg, 황린 20kg, 탄화칼슘(칼슘의 탄화물) 300kg이다. 배수의 총합은 $\dfrac{10}{10} + \dfrac{100}{20} + \dfrac{300}{300} = 1 + 5 + 1 = 7$이다.