[위험물기능사 필기] 04년 4회차 기출문제 해설 페이지

이상기체 상태방정식 $PV = \dfrac{w}{M}RT$를 이용한다. $V = \dfrac{1000}{44} \times \dfrac{0.082 \times (273+25)}{1} \approx 22.73 \times 24.44 \approx 555.4\,\mathrm{L}$가 된다. 액화 이산화탄소 1kg이 기화하면 약 555L의 기체가 되어 부피가 급격히 팽창한다.

제3종 분말소화약제는 제1인산암모늄($\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)을 주성분으로 하며, 열분해하면 $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{HPO_3}$와 같이 암모니아·수증기·메타인산으로 분해된다. 이때 생성되는 메타인산이 가연물 표면에 유리질 피막을 만들어 산소를 차단하는 방진효과를 내므로 A급 화재까지 적응성을 갖는다. 탄산수소나트륨·탄산수소칼륨의 분해식은 각각 제1종·제2종 분말의 것이다.

아세톤은 인화점이 약 -18℃인 제4류 제1석유류의 가연성 액체로, 소화제가 아니라 오히려 연소 대상이 되는 물질이다. 액화 이산화탄소는 이산화탄소소화약제, 인산암모늄은 제3종 분말, 탄산수소나트륨은 제1종 분말소화약제의 주성분으로 모두 소화제에 해당한다.

화재의 급수는 A급 일반화재, B급 유류화재, C급 전기화재, D급 금속화재로 구분한다. 따라서 C급 화재에 적응성이 있다는 것은 전기화재에 사용할 수 있다는 뜻이며, 전기화재에는 절연성이 있는 이산화탄소·할로겐화합물·분말소화약제를 사용한다.

인산암모늄(제1인산암모늄)은 제3종 분말소화약제의 주성분으로 A·B·C급 화재 모두에 적응성이 있다. 열분해로 생성된 메타인산의 방진효과가 A급 화재에까지 유효하기 때문이며, 탄산수소나트륨(제1종)·탄산수소칼륨(제2종)이 B·C급에만 적응하는 것과 구별된다.

옥내소화전설비의 개폐밸브 및 호스접속구는 바닥면으로부터 1.5m 이하의 높이에 설치하여야 한다. 화재 시 사람이 선 자세로 신속히 조작할 수 있는 높이로 규정한 것이며, 방수구도 같은 기준이 적용된다.

포는 유면에 직접 강하게 때려 넣으면 파포되어 소화효과가 떨어지므로, 탱크 측판을 따라 흘려보내듯 부드럽게 방사하여 유면을 덮고 화염을 탱크로부터 떼어 놓는 것이 옳은 방법이다. 소화활동은 연기와 열을 피해 풍상(바람 위쪽)에서 실시해야 하고, 화재진압이 곤란하면 기름을 빈 탱크로 이송하여 연소확대를 막는 것이 오히려 유효한 조치이다.

특정옥외탱크저장소는 옥외탱크저장소 중 저장 또는 취급하는 액체위험물의 최대수량이 100만 리터 이상인 것을 말한다. 50만 리터 이상 100만 리터 미만인 것은 준특정옥외탱크저장소로 구분한다.

수성막포(AFFF)는 불소계 계면활성제를 주성분으로 하여 유면 위에 얇은 수성막을 형성해 증기 발생을 억제하므로 기름 화재에 가장 우수한 소화력을 가진다. 분말소화약제와 병용해도 소포되지 않아 트윈 에이전트 방식에도 쓰이며, 단백포는 내열성은 좋으나 유동성과 소화속도가 떨어진다.

간이소화용구는 마른모래, 팽창질석, 팽창진주암, 수조와 물통 등 별도의 기계장치 없이 사용하는 소화용구를 말한다. 포말소화기는 소화약제와 가압장치를 갖춘 정식 소화기이므로 간이소화용구에 해당하지 않는다.

포는 유면 위에서 서로 뭉쳐 안정된 포층을 유지해야 하므로 응집성이 커야 한다. 응집성이 작으면 포가 흩어져 유면을 덮지 못하고 소포되므로 보기 4가 옳지 않다. 부착성·유동성·내열성은 모두 포가 갖추어야 할 성질이다.

소화약제는 장기간 저장해도 성분이 균일하게 유지되어야 하므로, 부유물이나 침전에 의해 분리되는 것은 오히려 결함이다. 독성·부식성이 없을 것, 열분해 시 유독가스를 내지 않을 것, 저장 안정성이 있을 것은 소화약제가 갖추어야 할 요건이다.

철분은 은백색의 금속 분말로 공기 중에서 서서히 산화되어 황갈색(녹)으로 변하며, 기름이 묻은 분말은 산화열이 축적되어 자연발화할 위험이 있다. 적린·황화린·유황은 모두 비금속 계열로 은백색 금속광택을 띠지 않는다.

분말소화약제의 가압용·축압용 가스로는 불연성이면서 값이 싸고 수분이 적은 질소($\mathrm{N_2}$)가 가장 널리 쓰인다. 이산화탄소도 사용되지만 축압식보다는 가압식 일부에 한정되며, 산소나 공기는 조연성이 있어 사용할 수 없다.

습도가 높으면 수분이 열을 흡수하고 산소와의 접촉을 방해하여 착화온도가 오히려 높아진다. 반대로 압력이 높을수록, 발열량이 클수록, 분자구조가 복잡할수록, 산소농도가 높을수록 착화온도(발화점)는 낮아진다.

연소가 진행되면 발생한 열에 의해 주위 분자가 활성화되어 반응이 확대되는 것이지, 물질의 활성화 에너지 자체가 감소하는 것은 아니므로 보기 4가 옳지 않다. 가연물 제거는 제거소화, 산소 차단은 질식소화이며, 공기 중 산소농도를 약 15% 이하로 낮추면 연소가 지속되지 못한다.

스프링클러설비는 배관·수원·가압송수장치 등을 모두 갖추어야 하므로 다른 소화설비보다 구조가 복잡하고 초기 설치비가 비싸다. 초기 진압 효과가 크고 조작이 간편하며 감지부가 기계적으로 정확히 작동하는 점은 장점이다.

착화에너지가 부족하여 열분해가 충분히 일어나지 못하면 가연성 가스가 발생하지 않고 표면만 검게 숯처럼 변하는데 이를 탄화현상이라 한다. 조해현상은 고체가 공기 중 수분을 흡수해 녹는 현상, 풍화현상은 결정수를 잃고 부스러지는 현상이다.

제3류 위험물은 대부분 금수성물질이어서 물과 반응하여 가연성 가스를 발생하므로 주수소화·스프링클러·방화수를 쓸 수 없다. 따라서 마른모래(건조사)나 팽창질석·팽창진주암, 탄산수소염류 분말소화약제로 질식소화하는 것이 적절하다.

자연발화는 발생한 열이 축적되어야 일어나므로 열전도율이 작아야 한다. 열전도율이 크면 열이 빠르게 발산되어 축적되지 않으므로 오히려 자연발화가 억제된다. 표면적이 넓을 것, 발열량이 클 것, 주위 온도와 습도가 높을 것은 자연발화의 조건이다.

과망간산칼륨($\mathrm{KMnO_4}$)은 제1류 과망간산염류로 산소를 방출하는 강력한 산화제이며, 흑자색 결정으로 살균·소독제로도 쓰인다. 물과 에탄올·아세톤에 모두 녹고, 진한 황산과 접촉하면 폭발적으로 반응하며, 알칼리와도 반응하므로 나머지 보기는 틀렸다.

과염소산칼륨($\mathrm{KClO_4}$)은 조해성이 없고 찬물·알코올·디에틸에테르에 거의 녹지 않는 무색 결정 또는 백색 분말이므로 보기 1이 틀렸다. 진한 황산과 반응하면 폭발성 가스를 생성하고, 가연물과 혼합되면 충격·마찰로 폭발할 수 있다.

염소산나트륨은 염소산 이온($\mathrm{ClO_3^-}$)과 나트륨 이온이 결합한 $\mathrm{NaClO_3}$이다. NaClO는 차아염소산나트륨, NaClO₂는 아염소산나트륨, NaClO₄는 과염소산나트륨으로 산소 수에 따라 명칭이 달라진다.

과염소산칼륨은 강산화제이고 황린·마그네슘분은 가연성 물질이므로, 이들이 혼합되면 산화제와 환원제가 밀착된 폭발성 혼합물이 되어 작은 외부 충격·마찰만으로도 폭발한다. 이러한 혼합은 발화점을 낮추는 방향으로 작용하므로 보기 3의 설명은 반대이다.

마그네슘은 고온의 물이나 과열 수증기와 반응하여 수소를 발생시킨다($\mathrm{Mg} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Mg(OH)_2} + \mathrm{H_2}\uparrow$). 비중은 약 1.74로 물보다 무겁고, 이산화탄소 중에서도 연소하므로 $\mathrm{CO_2}$·질소 소화는 불가하며, 산과 반응하면 산소가 아니라 수소를 발생한다.

오황화린은 물이나 습한 공기와 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 달걀 썩는 냄새가 나는 가연성·유독성 가스이므로 주수소화를 피하고 건조사로 질식소화한다.

고무상황은 황을 약 350℃까지 가열해 녹인 뒤 찬물에 부어 급랭시킬 때 얻어지는 무정형 동소체로, 이황화탄소에 녹지 않는다. 사방황과 단사황은 결정형 동소체로 이황화탄소에 잘 녹는다는 점에서 구별된다. ※ 현행 기준으로는 품명 표기가 '유황'에서 '황'으로 변경되었다.

나트륨·칼륨은 물과 반응하여 수소를 발생시키고 발열하므로 산소를 발생한다는 보기 3이 틀렸다($2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}\uparrow$). 은백색의 무른 경금속이고 공기·수분과의 접촉을 막기 위해 석유 속에 저장하며, 융점 이상 가열하면 쉽게 연소한다.

나트륨의 불꽃반응색은 노란색(황색)이며 자주색은 칼륨의 불꽃색이므로 보기 4가 틀렸다. 에탄올과 반응하여 나트륨에틸레이트와 수소를 발생시키고, 수은에 녹아 아말감을 만들며, 물과는 발열하며 수소를 발생시킨다.

초산에스테르류는 탄소수가 늘어나 분자량이 커질수록 가능한 탄소골격이 다양해져 이성질체 수가 오히려 증가하므로 보기 2가 옳지 않다. 분자량이 커지면 인화점과 증기비중은 높아지고, 탄화수소 사슬이 길어져 수용성은 감소한다.

이황화탄소($\mathrm{CS_2}$)의 분자량은 $12 + 32 \times 2 = 76$이므로 증기비중은 $\dfrac{76}{29} \approx 2.62$가 되어 보기 4가 틀렸다. 순수한 것은 무색 투명하고 불순물이 있으면 황색을 띠며 불쾌한 냄새가 나고, 인화점 -30℃·비점 약 46℃의 특수인화물이다.

제4류 위험물은 대부분 물보다 가볍고 물에 녹지 않는 비수용성 물질이 많으므로 전부 물에 용해된다는 보기 1이 옳지 않다. 모두 상온에서 액체인 가연성 물질이고, 증기비중은 대부분 공기보다 커서 낮은 곳에 체류하여 인화 위험이 크다.

벤젠의 인화점은 약 -11℃이고 휘발유는 약 -43~-20℃로, 벤젠의 인화점이 휘발유보다 높으므로 보기 2가 틀렸다. 벤젠 증기는 마취성·독성이 강하고, 물에는 거의 녹지 않으나 에틸에테르·알코올 등 유기용제에는 잘 녹는다.

니트로글리세린은 글리세린을 질산으로 에스테르화하여 얻은 물질로 질산에틸·질산메틸·니트로셀룰로오스와 함께 제5류 질산에스테르류에 속한다. 트리니트로페놀(피크르산)과 트리니트로톨루엔은 니트로화합물, 셀룰로이드는 별도의 셀룰로이드류 품명이다.

다이너마이트는 액체여서 취급이 위험한 니트로글리세린을 규조토와 같은 다공질 물질에 흡수시켜 안정화한 폭약이다. 노벨이 고안한 것으로, 흡수시킴으로써 충격에 대한 민감도를 낮추었다.

질산에틸의 인화점은 약 -10℃로 상온보다 훨씬 낮아 겨울철에도 인화 위험이 있으므로 보기 3이 틀렸다. 분자량 91로 증기가 공기보다 무겁고, 비중 약 1.11로 물보다 무거우며, 물에 녹지 않고 유기용제에 녹는 무색 액체이다.

피크르산은 트리니트로페놀($\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3OH}$)의 별명이므로 트리니트로톨루엔을 피크르산이라 한 보기 3이 틀렸다. TNT는 화학식 $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3CH_3}$의 담황색 결정으로 물에 녹지 않고 폭약으로 사용되며, 취급자의 모발을 변색시키는 작용이 있다.

제6류 위험물(산화성 액체)은 과염소산, 과산화수소(농도 36wt% 이상), 질산(비중 1.49 이상)이므로 과염소산이 이에 해당한다. 염산은 위험물에서 제외되고, 포름산과 아세트산은 가연성 액체로 제4류 제2석유류에 속한다.

과염소산과 질산은 휘발성(발연성)이 있는 액체이고, 에탄올과 반응하여 탈수작용을 하는 것은 위험물이 아닌 진한 황산의 성질이므로 보기 4가 틀렸다. 제6류는 모두 비중이 1보다 커서 물보다 무겁고, 강산성으로 피부에 닿으면 화상을 입으며, 분해하면 산소나 유독가스를 발생한다.

질산은 물과 잘 섞이며 희석할 때 다량의 열을 내므로 물에 산을 조금씩 부어 희석해야 한다. 질산은 불연성의 무색 액체로 강한 산화제이며 환원제로 쓰이지 않고, 결정이 아니라 액체라는 점에서 나머지 보기는 틀렸다.

액체위험물은 운반용기 내용적의 98% 이하로 수납하고, 55℃의 온도에서 누설되지 않도록 충분한 공간용적을 유지하여야 한다. 고체위험물은 내용적의 95% 이하로 수납하며, 알킬알루미늄등은 90% 이하로 수납하고 50℃에서 5% 이상의 공간용적을 둔다.

운반 시 혼재 가능한 조합은 제1류와 제6류, 제2류와 제4류·제5류, 제3류와 제4류, 제4류와 제5류이다(423·524·61로 암기). 따라서 제4류와 제5류는 혼재할 수 있고, 나머지 보기의 조합은 모두 혼재가 금지된다.

황린은 물과 반응하지 않고 물에 녹지도 않아 공기와의 접촉을 막기 위해 pH 9 정도의 물속에 저장하는 물질이므로, 물의 접촉을 피하라는 것은 관계가 없다. 발화점이 약 34℃로 매우 낮으므로 산화제와의 접촉, 화기 접근, 고온은 모두 피해야 한다.

니트로글리세린은 액체 상태로는 충격에 지나치게 민감해 취급이 어려우므로 다공질의 규조토에 흡수시켜 안정화한 것이 다이너마이트이다. 니트로셀룰로오스(면화약)는 물이나 알코올을 습윤제로 첨가해 저장하는 별개의 제5류 위험물이다.

제6류 위험물은 물이나 습기와 접촉하면 발열하거나 분해가 촉진되므로 건조하고 서늘한 곳에서 취급해야 한다. 따라서 습기가 많은 곳에서 취급한다는 보기 2가 틀렸으며, 누출 시에는 건조사로 비산을 막고 다량의 물로 씻어내며 피부·피복에 닿지 않도록 보호구를 착용한다.

위험물 운반용기의 외부에는 위험물의 품명·위험등급·화학명 및 수용성 여부, 수량, 수납하는 위험물에 따른 주의사항을 표시하여야 한다. 용기 재질은 규정된 것만 사용할 수 있고, 혼재 가능 위험물은 표시사항이 아니며, 수납구는 위로 향하게 하되 표기 색상이 적색으로 정해져 있는 것도 아니다.

금속나트륨·금속칼륨은 공기 중의 수분·산소와 쉽게 반응하여 발화할 위험이 있으므로, 공기와의 접촉을 차단하기 위해 석유(등유·경유) 등 보호액 속에 잠기게 하여 저장한다.

금속칼륨·나트륨은 사염화탄소와 접촉하면 폭발적으로 반응하므로 사염화탄소 소화기는 절대 사용할 수 없어 보기 3이 적당하지 않다. 화재 시에는 주수소화를 금하고 마른모래·건조된 소금·탄산수소염류 분말로 질식소화하며, 보호액인 석유 속에서 수분 혼입을 피해 보관한다.

아연분·알루미늄분은 물이나 습기, 산·알칼리와 반응하여 수소를 발생시키므로 밀폐된 유리병 등에 담아 건조하고 서늘한 곳에 저장해야 한다. 알코올 수용액이나 수분이 많은 곳, 염산 수용액에 넣는 것은 모두 가연성 가스 발생을 유발한다.

질산은($\mathrm{AgNO_3}$)은 빛을 받으면 은이 유리되어 흑색으로 변하는 감광성이 있어 사진 감광제로 사용된다. 이 때문에 갈색병에 넣어 차광 보관하며, 나머지 질산염류에는 이러한 감광 작용이 없다.

아세트알데히드는 비점 약 21℃, 인화점 약 -39℃, 발화점 약 175℃로 끓는점과 인화점·발화점이 모두 매우 낮아 상온에서 쉽게 증발·인화하는 특수인화물이다. 이러한 화재 위험성 때문에 위험물로 지정되었으며, 산화되면 아세톤이 아니라 아세트산이 된다.

니트로글리세린은 제5류 위험물 질산에스테르류로 자기반응성물질에 속한다. 메탄올은 알코올류, 톨루엔은 제1석유류, 디메틸설파이드는 특수인화물로 모두 제4류 인화성 액체이다.

아세트알데히드등을 취급하는 옥외저장탱크에는 냉각장치 또는 보냉장치와 연소성 혼합기체의 생성을 방지하기 위한 불활성기체 봉입장치를 설치하여야 한다. 철이온 혼입방지장치는 규정에 없으며, 아세트알데히드에서 문제가 되는 것은 철이 아니라 동·은·수은·마그네슘과의 접촉이다.

아세트알데히드등을 취급하는 설비에는 동(구리)·은·수은·마그네슘 또는 이들을 성분으로 하는 합금을 사용할 수 없다. 이들 금속과 접촉하면 폭발성의 아세틸라이드를 생성하기 때문이며, 스테인리스강은 여기에 해당하지 않아 사용할 수 있다.

생석회($\mathrm{CaO}$)와 소석회($\mathrm{Ca(OH)_2}$)는 서로 다른 물질이며, 생석회 자체는 위험물안전관리법령상 제3류 위험물이 아니므로 보기 2가 틀렸다. 인화석회는 물과 반응해 인화수소(포스핀)를, 탄화칼슘은 아세틸렌을 발생시키고, 금속나트륨은 비중 0.97로 물보다 가벼운 은백색 연금속이다.

스테아르산은 탄소수 18의 포화 고급지방산으로 상온에서 백색 고체이며, 이중결합이 없어 요오드값이 매우 낮으므로 보기 4가 틀렸다. 물에는 녹지 않으나 벤젠·에테르 등 유기용제에 녹고, 양초·비누 제조에 사용된다. ※ 현행 표기로는 요오드값을 '아이오딘값'이라 한다.

초산나트륨($\mathrm{CH_3COONa}$)은 초산의 수소가 금속으로 치환된 염이므로 에스테르가 아니다. 초산에틸·초산아밀·낙산메틸은 모두 카르복실산과 알코올이 축합한 $\mathrm{RCOOR'}$ 구조의 에스테르이다.

황산은 산화성이 약해 제6류 위험물에서 제외되어 위험물안전관리법령상 위험물이 아니며, 유해화학물질로 별도 관리된다. 질산염류와 과망간산염류는 제1류 산화성고체, 디아조화합물은 제5류 자기반응성물질에 해당한다.

슬롭오버는 고인화점 유류의 액표면 온도가 높아진 상태에서 포나 물이 방사되면 수분이 급격히 비등·증발하면서 유류와 거품을 탱크 밖으로 밀어내고 포를 파괴하여 소화를 어렵게 하는 현상이다. 프로스오버는 탱크 바닥의 물이 서서히 끓어 기름이 넘치는 현상으로 화재가 없어도 발생할 수 있다는 점에서 구별된다.

격벽은 저장·취급 구획을 물리적으로 분리하여 한 구획에서 폭발이나 화재가 일어나도 인접 구획으로 전이·확대되지 않도록 하기 위해 설치한다. 그래서 격벽은 내화구조 또는 불연재료로 하고 상부로 돌출시키도록 규정하고 있다.