[위험물기능사 필기] 07년 1회차 기출문제 해설 페이지

제3류 금수성물질은 물과 반응하여 가연성 가스를 발생시키므로 물계 소화설비(포 포함)를 쓸 수 없고, 이산화탄소·할로겐화합물도 적응성이 없다. 탄산수소염류 등 분말소화설비와 건조사·팽창질석·팽창진주암만이 금수성물질에 적응성이 있다.

옥외저장소에서 덩어리 상태의 유황만을 지반면의 경계표시 안쪽에 저장하는 경우, 하나의 경계표시의 내부면적은 100m² 이하로 하여야 한다. 2 이상의 경계표시를 설치하는 경우 그 내부면적의 합은 1000m² 이하로 한다. ※ 현행 기준으로는 품명 표기가 '유황'에서 '황'으로 변경되었다.

위험물의 1소요단위는 지정수량의 10배이고, 제3석유류(비수용성)의 지정수량은 2,000L이다. 지정수량 배수 = $\dfrac{40{,}000}{2{,}000} = 20$배이므로 소요단위 = $\dfrac{20}{10} = 2$단위이다.

제4류 위험물은 대부분 비중이 1보다 작아 물에 뜨고 물에 녹지 않는다. 따라서 주수하면 기름이 물 위에 떠서 물과 함께 퍼져 나가 화재면이 오히려 확대된다. 그래서 질식소화(포·분말·이산화탄소)를 원칙으로 하고 물은 무상주수로만 제한적으로 사용한다.

화재는 A급 일반화재(백색), B급 유류화재(황색), C급 전기화재(청색), D급 금속화재(무색)로 구분한다. 따라서 유류화재는 B급이다.

화학포는 외약제(탄산수소나트륨)와 내약제(황산알루미늄)의 반응으로 이산화탄소 거품을 만드는데, 이 거품이 쉽게 꺼지지 않도록 기포안정제를 넣는다. 기포안정제로는 가수분해단백질(수용성단백질), 사포닌, 젤라틴, 계면활성제 등이 쓰인다. 황산알루미늄과 탄산수소나트륨은 안정제가 아니라 거품을 만드는 반응 약제 자체이다.

탄화칼슘은 제3류 금수성물질로 물과 반응하여 가연성인 아세틸렌 가스를 발생시킨다($\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{C_2H_2}\uparrow$). 따라서 주수소화가 오히려 위험하다. 나머지 염소산칼륨·과염소산나트륨·질산암모늄은 제1류 위험물로 다량의 물에 의한 냉각소화가 유효하다.

제조소의 게시판은 제2류 위험물(인화성고체 제외)에 '화기주의'를 표시한다. 적린이 제2류에 해당하므로 화기주의 대상이다. 과산화나트륨(제1류 알칼리금속 과산화물)은 '물기엄금', 휘발유(제4류)와 니트로글리세린(제5류)은 '화기엄금'이다.

할로겐화물소화설비 저장용기의 충전비는 하론 2402는 가압식 0.51 이상 0.67 미만·축압식 0.67 이상 2.75 이하, 하론 1211은 0.7 이상 1.4 이하, 하론 1301은 0.9 이상 1.6 이하로 규정되어 있다.

수동식소화기는 방호대상물의 각 부분으로부터 하나의 소화기까지의 보행거리가 소형은 20m 이하, 대형은 30m 이하가 되도록 설치한다. 다만 옥내·옥외소화전설비 등과 함께 설치하는 경우에는 이 기준이 적용되지 않는다.

탄산수소나트륨은 강산인 황산과 반응하여 이산화탄소를 발생시킨다($2\mathrm{NaHCO_3} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{CO_2}\uparrow$). 이는 화학포 소화기에서 거품을 만드는 원리와 같은 반응이며, 산소나 수소는 발생하지 않는다.

자연발화는 축적된 열이 방출되는 열보다 많을 때 일어나므로, 발열량이 크고 주위 온도가 높으며 표면적이 넓고 열전도율이 작을수록 잘 일어난다. 따라서 '발열량이 클 것'이 옳은 조건이며, 열전도율이 크면 열이 잘 빠져나가 오히려 자연발화가 억제된다.

배관을 지상에 설치하는 경우에는 지진·풍압·지반침하 등에 안전한 구조의 지지물로 지지하되, 화재 시 열영향과 부식을 피하기 위해 지면에 닿지 아니하도록 하여야 한다. 따라서 '지면에 밀착하여 설치'한다는 보기가 틀렸다.

HCN(시안화수소)은 그 자체가 인화성·독성이 매우 큰 가연성 물질이므로 소화제로 쓸 수 없다. 할론 1301($\mathrm{CF_3Br}$), 이산화탄소, 마른모래는 모두 소화약제 또는 소화설비용 재료로 사용된다.

화학포는 외약제인 탄산수소나트륨과 내약제인 황산알루미늄이 반응하여 이산화탄소 거품과 수산화알루미늄 피막을 만든다: $6\mathrm{NaHCO_3} + \mathrm{Al_2(SO_4)_3} \cdot 18\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Na_2SO_4} + 2\mathrm{Al(OH)_3} + 6\mathrm{CO_2}\uparrow + 18\mathrm{H_2O}$. 나머지 보기의 탄산수소나트륨·탄산수소칼륨 단독 분해식은 분말소화약제의 열분해 반응식이다.

하론 번호는 앞에서부터 C, F, Cl, Br 원자 수를 나타낸다. $\mathrm{C_2F_4Br_2}$는 C 2개, F 4개, Cl 0개, Br 2개이므로 하론 2402이며 1202가 아니다(하론 1202는 $\mathrm{CF_2Br_2}$). 나머지 사염화탄소 104, $\mathrm{CH_2ClBr}$ 1011, $\mathrm{CF_3Br}$ 1301은 옳은 연결이다.

금속분·목탄(숯)·코크스는 열분해나 증발 없이 고체 표면에서 산소와 직접 반응하여 불꽃 없이 타는 표면연소(무염연소)를 한다. 자기연소는 제5류 위험물, 증발연소는 황·나프탈렌·파라핀, 분해연소는 목재·석탄·종이의 연소형태이다.

지정수량은 황린 20kg, 적린 100kg, 유황 100kg이다. 배수의 합 = $\dfrac{20}{20} + \dfrac{100}{100} + \dfrac{100}{100} = 1 + 1 + 1 = 3$배이다. ※ 현행 기준으로는 품명 표기가 '유황'에서 '황'으로 변경되었다.

분말소화약제의 주성분은 제1종 탄산수소나트륨($\mathrm{NaHCO_3}$), 제2종 탄산수소칼륨($\mathrm{KHCO_3}$), 제3종 제1인산암모늄($\mathrm{NH_4H_2PO_4}$), 제4종 탄산수소칼륨과 요소의 반응물이다. 탄산칼륨($\mathrm{K_2CO_3}$)은 강화액 소화약제의 성분으로 분말소화약제 주성분이 아니다.

간이소화용구의 능력단위는 마른모래(삽 1개 포함) 50L가 0.5단위이다. 따라서 3단위에 해당하는 양은 $50 \times \dfrac{3}{0.5} = 300\,\mathrm{L}$이다. 팽창질석·팽창진주암은 160L가 1단위인 것과 구분해 암기한다.

이황화탄소는 비중이 약 1.26으로 물보다 무겁고 물에 녹지 않으므로, 물속에 저장하면 인화성이 매우 큰 가연성 증기의 발생을 막을 수 있다. 나트륨과 수소화리튬은 물과 반응하는 금수성물질이라 석유(등유) 속에 저장하고, 철분은 물기와의 접촉을 피해 건조한 곳에 밀폐 저장한다.

디에틸에테르는 공기와 장시간 접촉하거나 햇빛에 노출되면 폭발성의 과산화물을 생성하므로, 갈색병에 넣어 밀전하고 40메시 구리망을 넣어 저장한다. 착화점은 약 180℃이고, 비전도성이라 정전기 발생 위험이 크며, 비점 약 34.6℃의 상온에서 액체이므로 나머지 보기는 틀렸다.

염소산나트륨은 조해성이 크고 물에 잘 녹으므로 물속에 저장할 수 없고, 습기를 피해 밀폐된 용기에 건조 보관해야 한다. 산과 반응하면 유독한 이산화염소를 내고 철제 용기를 부식시키므로 철제 용기 사용을 피하는 것은 옳은 설명이다.

트리니트로톨루엔(TNT)은 비극성 화합물로 물에는 거의 녹지 않는다. 반면 벤젠·아세톤·알코올(가열 시)·에테르 등 유기용제에는 잘 녹으므로 물이 용해시킬 수 없는 것이다.

황린은 발화점이 약 34℃로 낮아 공기 중에서 자연발화하므로 공기와의 접촉을 차단해 물속에 저장하고, 적린은 비교적 안정하지만 산화제와 혼합하면 발화·폭발하므로 산화제와의 접촉을 피한다. 황린은 담황색 고체이고 적린은 암적색 분말이며, 착화점은 황린 약 34℃·적린 약 260℃로 크게 다르고 황린이 적린보다 훨씬 불안정하다.

오황화린은 물이나 알칼리와 반응하여 황화수소와 인산을 생성한다($\mathrm{P_2S_5} + 8\mathrm{H_2O} \rightarrow 5\mathrm{H_2S}\uparrow + 2\mathrm{H_3PO_4}$). 발생한 황화수소는 가연성·독성 가스이므로 주수소화를 피하고 건조사로 질식소화한다. 황린·적린·황은 물과 반응하지 않는다.

금속분은 제2류, 디아조화합물과 히드록실아민은 제5류 위험물이지만, 황산은 위험물안전관리법령상 위험물의 품명에 포함되지 않는다(부식성 물질로 별도 관리된다). 제6류 위험물은 과염소산·과산화수소·질산 및 행정안전부령이 정하는 것(할로겐간화합물)에 한한다.

트리에틸알루미늄은 무색 투명한 액체로 공기 중에 노출되면 즉시 산화하여 자연발화하는 제3류 자연발화성·금수성물질이다. 물과는 폭발적으로 반응하여 에탄을 발생시키고($\mathrm{(C_2H_5)_3Al} + 3\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{C_2H_6}\uparrow$), 저장 시에는 질소 등 불활성기체를 봉입한다.

메틸알코올($\mathrm{CH_3OH}$)은 분자량 32, 인화점 약 11℃, 발화점 약 464℃의 제4류 알코올류로, 체내에서 포름알데히드·포름산으로 대사되어 시신경을 마비시키는 독성이 있다. 에틸알코올은 분자량 46·인화점 약 13℃이고 시신경 독성이 없다.

공기의 조성은 부피비로 질소 약 78%, 산소 약 21%, 아르곤 약 0.93%, 이산화탄소 약 0.03%이다. 따라서 가장 많이 포함된 두 성분은 질소와 산소이다.

인화성고체란 고형알코올 그 밖에 1기압에서 인화점이 섭씨 40도 미만인 고체를 말하며, 제2류 위험물 중 유일하게 '화기엄금' 게시판 대상이다. 지정수량은 1,000kg이다.

옥외탱크저장소의 제4류 위험물 탱크(압력탱크 제외)에 설치하는 밸브 없는 통기관은 직경 30mm 이상, 선단은 수평면보다 45도 이상 구부려 빗물 침투를 막고, 인화방지장치를 설치하여야 한다.

과염소산칼륨의 완전 분해 반응식은 $\mathrm{KClO_4} \rightarrow \mathrm{KCl} + 2\mathrm{O_2}\uparrow$이다. 따라서 1몰이 분해하면 산소 2몰이 발생한다.

질산에틸의 화학식은 $\mathrm{C_2H_5ONO_2}$($\mathrm{C_2H_5NO_3}$)이다. 분자량 = $12 \times 2 + 1 \times 5 + 14 + 16 \times 3 = 24 + 5 + 14 + 48 = 91$이다. 참고로 질산메틸은 77이다.

과산화수소는 열·햇빛·불순물에 의해 분해가 촉진되므로 인산·요산 등의 분해 안정제를 가하여 보관한다. 농도가 높을수록 불안정하고, 갈색병에 넣어 직사광선을 피해 냉암소에 보관하며, 분해 시 발생하는 산소로 인한 내압 상승을 막기 위해 구멍 뚫린 마개를 사용하므로 나머지 보기는 모두 틀렸다.

질산은 물에 잘 녹으며 물과 혼합할 때 심하게 발열한다. 금·백금은 질산 단독으로는 녹이지 못하고 왕수(질산 1 : 염산 3)라야 녹으며, 순수한 질산은 무색 액체이고, 톱밥·종이 등 유기물과 접촉하면 발화 위험이 커지므로 나머지 보기는 틀렸다.

제4류 위험물은 대부분 물에 녹지 않는 비수용성이며, 그래서 화재 시 주수하면 물 위에 떠서 화재면이 확대된다. 알코올·아세톤·초산 등 일부만 수용성이므로 '대부분 물에 녹기 쉽다'는 설명이 틀렸다. 대부분 유기화합물이고 상온에서 액체이며 물보다 가벼운 것은 옳다.

칠황화린($\mathrm{P_4S_7}$)은 냉수에서는 서서히, 온수에서는 급격히 분해되어 황화수소($\mathrm{H_2S}$)와 인산을 발생시킨다. 산소나 수소가 아니라 유독·가연성인 황화수소가 나오므로 해당 보기가 틀렸다. 담황색 결정, 융점 약 310℃, 비중 약 2.19, 조해성이 있다는 설명은 옳다.

피크린산(트리니트로페놀)은 광택 있는 황색 결정이며 쓴맛이 나므로 '푸른색이고 맛을 느낄 수 없다'는 설명이 틀렸다. 독성이 있고 벤젠·알코올·에테르에 녹으며, 단독으로는 충격·마찰에 비교적 안정하나 금속과 반응해 만들어진 금속염은 매우 예민해 위험하다.

니트로셀룰로오스는 직사광선·열에 의해 분해가 촉진되어 자연발화할 수 있으므로 일광이 드는 곳이 아니라 냉암소에 저장해야 한다. 건조하면 발화 위험이 크므로 함수알코올(물 또는 알코올)로 습면시켜 보관하고 타격·마찰을 피한다.

제6류 위험물(과염소산·과산화수소·질산)은 모두 비중이 1보다 큰 무거운 액체이므로 '대부분 물보다 가볍다'는 설명이 틀렸다. 분자 내에 산소를 함유한 불연성의 산화성 액체로 물에 잘 녹고 물과 접촉하면 발열한다.

이동저장탱크는 내부에 4,000L 이하마다 3.2mm 이상의 강철판 또는 이와 동등 이상의 강도·내식성이 있는 금속성 칸막이를 설치하여야 한다. 칸막이로 구획된 각 부분에는 두께 1.6mm 이상의 방파판과 맨홀·안전장치를 설치한다.

알루미늄분은 제2류 금속분으로 물과 반응하여 수소를 발생시키므로 주수소화가 위험하고, 건조사(마른모래)로 피복하여 질식소화하는 것이 옳다. 아연분·마그네슘도 같은 이유로 주수·봉상주수가 부적합하고, 황화린은 산화제가 아니라 건조사로 피복해 소화한다.

황은 물에 녹지 않으며, 사방황이 이황화탄소에 녹는 정도이다. 전기의 부도체라 취급 중 정전기가 발생하기 쉬운 가연성 고체이고, 연소하면 유독한 아황산가스($\mathrm{SO_2}$)를 발생시킨다.

탄화칼슘은 제3류 위험물 중 '칼슘 또는 알루미늄의 탄화물'에 해당하며 지정수량은 300kg이다. 같은 제3류라도 알킬알루미늄·알킬리튬·황린은 10~20kg, 알칼리금속·알칼리토금속은 50kg으로 구분해 암기한다.

벤젠의 증기는 마취성뿐 아니라 강한 독성이 있어 장기간 흡입하면 조혈기능 장애(백혈병)를 일으키므로 '독성은 없다'는 설명이 틀렸다. 인화점 약 -11℃, 착화온도 약 498℃로 이황화탄소(약 100℃)보다 훨씬 높고, 비전도성이라 정전기 발생에 주의해야 한다.

질산암모늄은 물에 녹을 때 주위의 열을 빼앗는 흡열반응을 하므로(냉각팩의 원리) '발열반응'이라는 설명이 틀렸다. 무색 결정으로 조해성이 강하고, 급격히 가열하거나 충격을 주면 단독으로도 분해·폭발할 수 있다.

착화(발화)온도는 등유 약 220℃, 가솔린 약 300℃, 아세톤 약 465℃, 톨루엔 약 480℃로 등유가 가장 낮다. 인화점은 등유(약 40℃)가 가솔린(약 -43℃)보다 높지만 착화온도는 반대로 낮으므로 두 개념을 혼동하지 않도록 한다.

금속나트륨은 제3류 자연발화성·금수성물질로 물과 반응하여 수소를 발생시키며 발화한다($2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}\uparrow$). 따라서 공기·수분과의 접촉을 차단하기 위해 석유·등유·경유 등의 보호액 속에 넣어 저장한다.

제6류 위험물의 판정기준은 질산은 비중 1.49 이상, 과산화수소는 농도 36중량퍼센트 이상인 것이다. 따라서 비중 1.2인 질산은 기준에 미달하여 위험물로 보지 않는다.

질산메틸($\mathrm{CH_3ONO_2}$)은 분자량이 77이므로 증기비중이 $\dfrac{77}{29} \approx 2.7$로 공기보다 무겁다. 따라서 '증기가 공기보다 가볍다'는 설명이 틀렸다. 비점 약 66℃의 무색 투명한 액체이며 제5류 질산에스테르류(자기반응성 물질)이다.

니트로글리세린은 제5류 위험물 중 질산에스테르류에 해당하는 자기반응성 물질이다. 휘발유는 제1석유류, 아세톤은 제1석유류(수용성), 아세트알데히드는 특수인화물로 모두 제4류 위험물이다.

산화성고체는 제1류 위험물로 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물·질산염류·요오드산염류·브롬산염류·과망간산염류·중크롬산염류가 품명이다. 고형알코올은 제2류 위험물 중 인화성고체에 해당하므로 산화성고체의 품명이 아니다.

비중은 리튬 약 0.53, 칼륨 약 0.86, 마그네슘 약 1.74, 알루미늄 약 2.70이므로 리튬이 가장 작다. 리튬은 모든 금속 중에서 비중이 가장 작아 물 위에 뜨며, 칼륨·나트륨과 함께 경금속으로 분류된다.

질산나트륨은 물과 액체암모니아에는 잘 녹지만 무수알코올에는 잘 녹지 않으므로 해당 보기가 틀렸다. 조해성이 강하고 칠레초석이라 불리며, 약 380℃ 이상 가열하면 분해되어 아질산나트륨과 산소를 방출한다($2\mathrm{NaNO_3} \rightarrow 2\mathrm{NaNO_2} + \mathrm{O_2}\uparrow$).

이황화탄소는 비중이 약 1.26으로 제4류 위험물 중 드물게 물보다 무거워 물속에 저장한다. 휘발유(약 0.75), 톨루엔(약 0.87), 메틸에틸케톤(약 0.8)은 모두 물보다 가볍다.

과산화나트륨은 상온에서 물과 반응하여 수소가 아니라 산소를 발생시킨다($2\mathrm{Na_2O_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{NaOH} + \mathrm{O_2}\uparrow$). 이 반응이 심한 발열을 동반하고 산소가 연소를 도우므로 주수소화가 위험하며, 순수한 것은 백색이고 CO·CO₂ 흡수제(제거제) 제조에 쓰인다.

메틸알코올의 연소범위(폭발범위)는 약 6.0~36vol%로 제4류 위험물 중에서도 상한이 높아 넓은 편이다. 참고로 에틸알코올은 약 3.1~27.7vol%이다.

칼륨은 에탄올과 반응하면 수산화칼륨이 아니라 칼륨에틸레이트와 수소를 생성한다($2\mathrm{K} + 2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5OK} + \mathrm{H_2}\uparrow$). 은백색 광택의 무른 경금속으로 물과 반응하여 수소를 내며 발화하므로 석유(등유) 속에 저장한다.

휘발유를 저장하던 이동저장탱크에 등유·경유를 주입하거나 그 반대의 경우, 탱크 내 잔류 증기가 폭발범위에 들어 정전기 착화 위험이 크다. 그래서 액 표면이 주입관 선단을 넘어 일정 높이가 될 때까지 주입관 내 유속을 1m/s 이하로 제한한다.