[위험물기능사 필기] 04년 3회차 기출문제 해설 페이지

화학포소화기는 A제로 탄산수소나트륨($\mathrm{NaHCO_3}$), B제로 황산알루미늄($\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$)을 사용하며 두 약제가 혼합·반응해 이산화탄소를 함유한 포를 만든다. $6\mathrm{NaHCO_3} + \mathrm{Al_2(SO_4)_3} \rightarrow 3\mathrm{Na_2SO_4} + 2\mathrm{Al(OH)_3} + 6\mathrm{CO_2}\uparrow$ 반응으로 생성된 포가 연소면을 덮어 질식소화한다.

산소공급을 차단하여 연소에 필요한 산소농도를 한계 이하로 낮추는 소화는 질식효과이다. 제거효과는 가연물 자체를 없애거나 차단하는 소화방식이므로 두 개념을 혼동해서는 안 된다.

시안화수소($\mathrm{HCN}$)는 맹독성인 데다 그 자체가 연소범위를 갖는 가연성 가스여서 소화제로 쓸 수 없다. 나머지는 제3종 분말(제1인산암모늄), 제1종 분말(탄산수소나트륨), 사염화탄소(할론 1040)로 모두 소화약제이다.

제5류 자기반응성물질은 분자 내에 산소를 함유하고 있어 외부에서 산소를 차단해도 자체 산소로 연소가 계속된다. 따라서 질식소화는 효과가 없고 다량의 물에 의한 냉각소화가 원칙이다.

수소화나트륨은 물과 반응하여 $\mathrm{NaH} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}\uparrow$로 가연성인 수소를 내면서 다량의 열을 발생시키는 강한 발열반응을 한다. 이 열이 발생한 수소를 착화시켜 화재를 확대시키므로 주수소화가 부적당하다.

알코올과 같이 액면에서 증발한 증기가 타는 연소는 증발연소이다. 표면연소는 목탄·코크스·금속분처럼 고체 표면에서 산소와 직접 반응하며 불꽃 없이 타는 연소형태를 말한다.

한옥은 목재·종이 등 일반 가연물로 이루어져 있으므로 A급(일반화재)에 해당하며, 냉각효과가 큰 물계 소화기가 적합하다. B급은 유류, C급은 전기, D급은 금속화재이다.

금속나트륨은 제3류 금수성물질로 물·이산화탄소·할로겐화합물과 모두 반응하거나 오히려 위험을 키운다. 따라서 팽창질석·팽창진주암·마른모래 등으로 덮어 질식소화하는 것이 적응성 있는 방법이다.

산화성액체(제6류)는 다량의 물로 냉각·희석하는 것이 원칙이어서 스프링클러·포·물분무 등 물계 소화설비가 적응성이 있다. 이산화탄소소화설비는 제6류 위험물에 적응성이 없는 것으로 분류된다.

간이소화용구의 능력단위는 팽창질석 또는 팽창진주암(삽 1개 포함) 160L가 1단위이다. 따라서 3단위에 해당하는 양은 $160 \times 3 = 480\,\mathrm{L}$ 이상이다.

착화에너지(최소점화에너지)가 작을수록 작은 불꽃이나 정전기로도 쉽게 점화되므로 화재위험이 크다. 비점·인화점은 낮을수록, 폭발(연소)범위는 넓을수록 위험하므로 나머지 보기는 모두 반대로 서술되어 있다.

소화기 표시에서 알파벳 뒤의 숫자가 해당 화재에 대한 능력단위이므로 'A-3, B-5'는 일반화재 3단위, 유류화재 5단위를 뜻한다. A·B·C 화재에 모두 적용되는 ABC 소화기임은 표시에서 알 수 있으나 일반화재 능력단위가 5단위라는 설명은 옳지 않다.

할론 번호는 C, F, Cl, Br 원자수를 순서대로 나타내므로 할론 2402는 탄소 2, 불소 4, 염소 0, 브롬 2개인 $\mathrm{C_2Br_2F_4}$이다. 참고로 1301은 $\mathrm{CBrF_3}$, 1211은 $\mathrm{CBrClF_2}$이다.

1소요단위는 제조소·취급소가 외벽 내화구조 연면적 100m²(비내화 50m²), 저장소가 내화구조 150m²(비내화 75m²), 위험물은 지정수량의 10배이다. 따라서 외벽이 내화구조인 연면적 150m²의 제조소는 1.5소요단위가 되어 1소요단위에 해당하지 않는다.

제1인산암모늄은 $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} + \mathrm{HPO_3}$로 분해되어 물과 메타인산 외에 자극성 기체인 암모니아도 함께 생성된다. 담홍색 착색, ABC급 적응, 질식·냉각(방진) 효과는 모두 옳은 설명이다.

인산염류(제1인산암모늄 $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)를 주성분으로 하는 것은 제3종 분말소화약제로 담홍색으로 착색하며 A·B·C급 화재에 모두 적응한다. 제1종은 탄산수소나트륨, 제2종은 탄산수소칼륨, 제4종은 탄산수소칼륨과 요소의 반응물이다.

금속나트륨은 공기 중의 수분·산소와 반응해 발화하므로 등유·경유 같은 석유류 속에 담가 공기와 차단하여 저장하는 것이 정상적인 보관법이다. 나머지는 연소범위 내 혼합기, 수소·산소 혼합기, 분진폭발 조건으로 모두 즉시 화재·폭발이 가능한 상태이다.

탄소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$로 탄소 1몰에서 이산화탄소 1몰이 생성된다. 표준상태에서 기체 1몰의 부피는 22.4L이므로 생성되는 이산화탄소는 22.4L이다.

제1류 위험물 중 무기과산화물 등은 물과 반응하여 산소와 열을 내므로 습기가 많은 곳은 피하고 건조하고 서늘한 곳에 저장해야 한다. 충격·마찰·화기 회피, 가연물 및 강산과의 접촉 금지, 전도 방지는 모두 옳은 취급법이다.

알코올은 수용성이어서 포 속의 수분을 빼앗아 기포막을 파괴하므로 일반 포소화약제로는 포가 깨져 소화효과를 얻지 못한다. 이 때문에 수용성 액체 화재에는 내알코올포(알코올형 포소화약제)를 사용한다.

염소산나트륨은 가열하면 $2\mathrm{NaClO_3} \rightarrow 2\mathrm{NaCl} + 3\mathrm{O_2}\uparrow$로 분해되어 산소를 발생시키는 제1류 산화성고체이다. 무색무취의 결정으로 물에 잘 녹고 조해성과 흡습성이 모두 크므로 나머지 보기는 틀렸다.

과산화칼륨은 알칼리금속의 과산화물로 물과 급격히 반응한다. $2\mathrm{K_2O_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{KOH} + \mathrm{O_2}\uparrow$ 반응으로 다량의 열과 산소를 내므로 주수소화가 금지된다. 과염소산나트륨·과망간산칼륨은 물에 녹기만 하고 이런 발열·산소발생 반응은 하지 않는다.

과산화나트륨이 물과 반응하면 $2\mathrm{Na_2O_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\mathrm{NaOH} + \mathrm{O_2}\uparrow$로 수산화나트륨과 산소가 생성되며 수소는 발생하지 않는다. 질산나트륨·과산화마그네슘의 열분해 산소 방출과 염소산칼륨의 분해($2\mathrm{KClO_3} \rightarrow 2\mathrm{KCl} + 3\mathrm{O_2}$)는 옳은 설명이다.

질산은은 은 이온이 아세틸렌·암모니아·요오드 등과 반응하여 은아세틸라이드·질화은 같은 예민한 폭발성 화합물을 만들기 때문에 혼합이 금지된다. 나머지 질산염류는 산화성은 있으나 이러한 폭발성 은 화합물을 형성하지는 않는다.

제2류 가연성고체는 환원성 물질이어서 물과 접촉해도 산소나 불활성가스를 내지 않으며, 금속분·마그네슘 등은 오히려 가연성인 수소를 발생시킨다. 낮은 온도에서 착화되기 쉽고 연소속도가 빠르며 산화제와의 접촉이 위험한 것은 옳은 성질이다.

적린은 제2류 가연성고체(환원제)이고 염소산칼륨은 제1류 산화성고체(산화제)여서 두 물질이 혼합되면 가열·충격·마찰만으로도 폭발하는 예민한 혼합물이 된다. 이 때문에 제1류와 제2류는 혼재·혼합이 금지된다.

칠황화린은 냉수에도 서서히 분해되어 유독하고 가연성인 황화수소($\mathrm{H_2S}$)를 발생시키므로 불연성 가스가 발생한다는 설명은 옳지 않다. 담황색 결정으로 조해성이 있고 이황화탄소에 약간 녹는 것은 맞는 성질이다.

마그네슘은 산과 반응하여 $\mathrm{Mg} + 2\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{MgCl_2} + \mathrm{H_2}\uparrow$로 가연성인 수소를 발생시키며 산소를 내지는 않는다. 점화 시 백광을 내며 격렬히 연소하고 미분은 습기와 반응해 자연발화할 수 있다.

산화칼슘(생석회)은 물과 반응하여 $\mathrm{CaO} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2}$로 소석회가 될 뿐 기체를 내지 않고 발열만 한다. 수소화칼슘과 금속칼륨은 수소를, 탄화칼슘은 아세틸렌을 발생시키는 금수성물질이다.

인화칼슘은 물과 반응하여 $\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}\uparrow$로 포스핀(인화수소)을 발생시킨다. 포스핀은 맹독성이며 자연발화성이 있는 가연성 가스이므로 주수소화가 금지된다.

메탄올은 $2\mathrm{CH_3OH} + 2\mathrm{Na} \rightarrow 2\mathrm{CH_3ONa} + \mathrm{H_2}\uparrow$처럼 칼륨·나트륨과 반응하여 수소를 발생시키므로 이들의 저장액으로 쓸 수 없고, 보호액으로는 등유·경유 등 석유류를 사용한다. 무색투명하고 물·에테르에 잘 녹으며 실명을 유발하는 독성이 있는 것은 옳은 설명이다.

이황화탄소의 발화점은 약 100℃로 제4류 위험물 중에서도 가장 낮은 축에 든다. 디에틸에테르는 약 180℃, 가솔린은 약 300℃, 벤젠은 약 500℃로 모두 이보다 높다.

제4류 위험물은 모두 상온에서 액상인 가연성(인화성) 액체이다(①).
②: 대부분 물에 녹지 않는 비극성 물질이다. ③: 전기의 부도체라 정전기가 축적되기 쉽다. ④: 인화점이 낮을수록 증기 발생이 용이하고 위험하다.

아세톤은 카르보닐기를 가진 극성 물질로 물과 임의의 비율로 섞이는 대표적인 수용성 제1석유류이다. 디에틸에테르·초산메틸은 물에 약간만 녹고 장뇌류는 물에 거의 녹지 않는다.

윤활유는 인화점 200℃ 이상 250℃ 미만인 제4석유류에 해당한다. 아세톤(인화점 -18℃), 휘발유(-43℃), 톨루엔(4℃)은 인화점 21℃ 미만으로 모두 제1석유류이다.

보기 중 황을 함유한 물질은 이황화탄소($\mathrm{CS_2}$)뿐으로, 연소하면 아황산가스를, 고온의 물·수증기와 접촉하면 $\mathrm{CS_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2S}\uparrow$로 유독한 황화수소를 발생시킨다. 아세톤·크실렌·아세트알데히드는 탄소·수소·산소만으로 이루어져 황화합물 가스를 낼 수 없다.

질산에틸은 비점이 약 88℃여서 상온에서 무색투명한 액체 상태로 존재하는 제5류 질산에스테르류이다. 방향이 있고 단맛이 나며 물에는 녹지 않고 알코올·에테르에는 잘 녹으므로 나머지 보기는 모두 틀렸다.

TNT는 피크르산(트리니트로페놀)에 비해 충격·마찰에 오히려 둔감하여 안정한 편이므로 더 민감하다는 설명은 옳지 않다. 물에 녹지 않고 중성물질이어서 금속과 반응하지 않으며 장기간 저장해도 자연분해 위험이 없는 것은 맞다.

트리니트로페놀(피크르산)은 쓴맛이 나는 유독한 황색 결정으로 물에 일부 녹아 전리하면 강한 산성을 나타내며, 예민한 폭발력 때문에 뇌관의 첨장약으로 쓰인다. 금속과 반응해 매우 예민한 피크린산염을 만들므로 금속용기 저장이 금지된다.

아크릴로니트릴은 인화점이 약 -5℃인 인화성 액체로 제4류 제1석유류에 속한다. 질산에스테르류·니트로화합물·디아조화합물은 모두 제5류 자기반응성물질의 품명이다.

질산은 비중 1.49 이상인 것만 제6류 위험물로 규정하여 묽은 질산은 위험물에서 제외한다. 질산은 휘발성이 있고 자신은 불연성이지만 강한 산화력(산화제)을 가지며, 염소산칼륨 등과 혼합하면 오히려 폭발 위험이 커지므로 나머지 보기는 틀렸다.

과산화수소는 분해하여 산소를 내므로 밀봉하면 내압이 상승해 파열될 수 있어 가스를 뺄 수 있는 구멍 난 마개를 사용한다. 또 팽창·분해에 대비해 용기의 90% 이하만 채우고 갈색 용기에 넣어 냉암소에 보관한다.

제조소의 게시판에는 위험물의 유별·품명, 저장 또는 취급 최대수량, 지정수량의 배수, 안전관리자의 성명 또는 직명을 기재한다. 위험물의 성분과 함량은 게시판 기재사항이 아니다.

황린은 발화점이 약 34℃로 공기 중에 노출되면 자연발화하지만 물과는 반응하지 않으므로 pH 9 정도의 물속에 넣어 저장한다. 황·아연·구리는 보호액이 필요한 물질이 아니다.

제6류 위험물은 다량의 물로 희석·냉각하는 것이 기본이며 할로겐화합물 소화약제는 적응성이 없다. 분해를 촉진하는 약품 및 가연물과의 접촉을 피하고, 소화 시 용기 벽에 주수하여 냉각하는 것은 옳은 조치이다.

휘발유의 인화점은 약 -43℃로 0℃ 이하의 저온에서도 이미 인화 가능한 농도의 증기를 내므로 화기 접근은 어느 온도에서도 위험하다. 통풍 확보, 정전기 방지, 강산화제·강산류와의 혼합 금지는 모두 옳은 주의사항이다.

염소산나트륨은 물에 잘 녹기 때문에 물속에 저장하면 그대로 용해되어 버려 보호액으로 물을 쓸 수 없다. 조해성이 크므로 용기를 밀폐·밀봉하고 가열·충격·마찰과 분해 촉진 약품을 피해 건조한 곳에 저장한다.

이황화탄소는 비중이 약 1.26으로 물보다 무겁고 물에 녹지 않으므로 물속에 저장하여 가연성 증기의 발생을 막는다. 적린은 보호액이 필요 없고, 금속칼륨·나트륨은 알코올·산과 반응하므로 등유·경유 등 석유류 속에 저장한다.

유기과산화물은 제5류 자기반응성물질로 그 자체가 분해되어 산소를 내는 불안정한 물질이므로 다른 산화제와 함께 저장하면 분해가 촉진되어 매우 위험하다. 화기·열원·직사일광을 피하고 냉암소에 저장하며 환원제와도 격리해야 한다.

아세틸퍼옥사이드(과산화아세틸)는 제5류 위험물 중 유기과산화물에 해당하며 출제 당시 기준으로 지정수량은 10kg이다. ※ 현행 기준으로는 제5류의 지정수량이 품명별 수치 대신 제1종 10kg·제2종 100kg의 체계로 바뀌었다.

제3류 위험물은 자연발화성 및 금수성 물질로, 물과 반응하지 않아 물속에 저장하는 황린을 제외하면 대부분 물과 반응하여 가연성 가스를 발생시킨다. 알킬알루미늄·알킬리튬 등 유기금속화합물도 포함되므로 무기화합물로만 구성된다는 설명은 틀리고, 칼륨·나트륨·알킬리튬은 모두 물보다 가볍다.

탄화칼슘은 공기 중 수분과 반응해 아세틸렌을 발생시키므로 대량 저장 시 용기 내부에 질소 등 불연성·불활성 가스를 봉입하여 밀봉 저장한다. 포스겐·인화수소·아황산가스는 유독하거나 봉입가스로 적합하지 않다.

탄화칼슘은 물과 반응하여 $\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{C_2H_2}\uparrow$로 수산화칼슘(소석회)과 아세틸렌을 생성한다. 아세틸렌은 연소범위가 2.5~81%로 매우 넓은 가연성 가스여서 화재·폭발 위험이 크다.

아세트알데히드(CH₃CHO)는 산화되면 아세트산(CH₃COOH), 환원되면 에탄올(C₂H₅OH)이 된다. ③은 이를 반대로 서술하여 틀렸다.
①: CH₃CO- 구조가 있어 요오드포름 반응을 한다. ②: 물·에탄올·에테르에 잘 녹는다. ④: 환원성이 있어 은거울 반응과 펠링 반응을 한다.

적린은 가연성고체(환원제), 염소산칼륨은 산화성고체(산화제)이므로 두 물질이 혼합되면 산소공급원과 가연물이 직접 접촉한 상태가 되어 가열·충격·마찰만으로도 폭발한다. 이 때문에 제1류와 제2류 위험물은 혼재가 금지된다.

보기 물질의 인화점은 테레빈유 약 35℃, 아세톤 -18℃, 톨루엔 4℃, 초산 약 40℃, 니트로벤젠 약 88℃이다. 이 중 인화점이 0℃ 이하인 것은 아세톤뿐이고 아세톤은 물과 임의로 섞이는 수용성이므로 조건을 모두 만족하는 것은 1개이다.

불포화지방산의 이중결합에 첨가하여 포화지방산으로 만드는 것은 수소이며, 산소를 첨가하는 것이 아니라 오히려 산소와 결합(산화)하면 자연발화 위험이 커진다. 이중결합이 많을수록 요오드값이 크고, 여기에 수소를 첨가해 굳힌 것이 경화유이다.

제6류 위험물인 과염소산·과산화수소·질산의 지정수량은 모두 300kg이므로 500kg이라는 설명이 틀렸다. 제1류의 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물 50kg, 제3류 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬 10kg, 제5류 유기과산화물·질산에스테르류 각 10kg은 출제 당시 기준으로 옳다. ※ 현행 기준으로는 제5류가 제1종 10kg·제2종 100kg 체계로 변경되었다.

진한 질산은 가열하거나 빛을 받으면 $4\mathrm{HNO_3} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 4\mathrm{NO_2}\uparrow + \mathrm{O_2}\uparrow$로 분해되어 적갈색의 이산화질소와 산소를 내며, 수소는 발생하지 않는다. 부식성과 강한 산화작용이 있고 물과 임의로 혼합하면서 발열하는 것은 옳은 성질이다.

산화성 액체(제6류)는 그 자체는 불연성이지만 강한 산화력으로 주변 가연물과 접촉하면 급격히 발화·비산하므로, 소화작업 중 접근한 사람이 발화에 의한 화상을 입을 위험이 가장 크다. 부식성에 의한 피해도 있으나 소화 시점에서 즉각적인 인명 위험은 발화로 인한 화상이다.