[위험물기능사 필기] 17년 3회차 기출문제 해설 페이지

위험물의 소요단위는 지정수량의 10배를 1소요단위로 한다(시행규칙 별표17). 제3석유류 비수용성의 지정수량은 2,000L이므로 1소요단위는 20,000L이다. $\dfrac{40{,}000\,\mathrm{L}}{2{,}000\,\mathrm{L}\times 10}=2$ 이므로 2단위가 된다.

황은 전기의 부도체(비전도성)이므로 마찰·유동 시 정전기가 축적되기 쉬워 접지 등의 대책이 필요하다. 따라서 "전도성 물질"이라는 서술이 틀렸다. 사방정계 황은 물에는 녹지 않지만 이황화탄소에 잘 녹고, 연소하면 $\mathrm{S}+\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{SO_2}$ 로 아황산가스를 발생하며 분말 상태에서는 분진폭발 위험도 있다.

질산칼륨($\mathrm{KNO_3}$)은 무색·무취의 결정 또는 백색 분말로, 황·목탄과 배합하여 흑색화약의 산소공급원으로 사용된다. 강력한 산화제이므로 유기물·강산과 접촉하면 오히려 위험하고, 약 400℃ 부근에서 분해되어 아질산칼륨과 산소를 내놓는다. 또한 물과 글리세린에는 잘 녹지만 알코올에는 잘 녹지 않는다.

탱크의 공간용적은 내용적의 100분의 5 이상 100분의 10 이하로 하되, 소화약제 방출구를 탱크 윗부분에 설치한 탱크는 그 방출구 아래의 0.3미터 이상 1미터 미만 사이의 면으로부터 윗부분의 용적으로 한다(위험물안전관리에 관한 세부기준상 탱크 용적 산정기준). 소화약제가 방출될 공간을 확보하기 위한 규정이다.

알루미늄분은 상온의 물과는 산화피막 때문에 반응이 더디지만, 끓는 물이나 고온의 수증기와는 $2\mathrm{Al}+6\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3}+3\mathrm{H_2}$ 로 격렬히 반응하여 수소를 발생하므로 안전하지 않다. 은백색 광택의 금속으로 비중은 약 2.7이고, 산화제와 혼합하면 착화·폭발 위험이 크다.

황린은 발화점이 약 34℃로 공기 중에서 자연발화하므로 pH 9 정도의 물속(보호액)에 저장해야 한다. 따라서 "물기가 없는 건조한 장소에 저장"한다는 것은 잘못된 기준이다. 제3류 중 금수성 물질에만 건조한 장소 저장이 적용된다.

운반용기 외부에는 위험물의 품명, 위험등급, 화학명 및 수용성 여부(제4류 수용성에 한함), 위험물의 수량, 유별에 따른 주의사항을 표시해야 한다(시행규칙 별표19). 지정수량은 표시사항에 포함되지 않는다.

적린은 물과 반응하지 않고 발화점이 약 260℃로 높아 다량의 물에 의한 냉각소화가 가장 유효하다. 따라서 "물을 이용한 냉각소화는 위험하다"는 설명이 틀렸다. 반면 마그네슘은 이산화탄소를 환원시켜 탄소와 산화마그네슘을 만들므로 질식소화가 위험하다.

디에틸에테르는 전기 부도체(비전도성)여서 유동·주입 시 정전기가 축적되기 쉬우므로 접지가 필요하다. 즉 "정전기를 발생하지 않는다"는 설명이 틀렸다. 무색 투명한 휘발성 액체로 마취성이 있고, 공기와 장시간 접촉하면 폭발성 과산화물을 생성한다.

실명에 이르는 시신경 장애는 메탄올이 체내에서 폼알데하이드·폼산으로 대사되기 때문에 나타나는 메틸알코올 고유의 독성이며, 에틸알코올에는 해당하지 않는다. 두 물질 모두 무색 투명한 휘발성 액체이고 알코올류로서 지정수량은 400L로 같다.

유기과산화물은 제5류 자기반응성 물질로 분자 내에 산소를 함유하여 질식소화가 통하지 않으므로, 다량의 물로 냉각·희석하는 방식이 유효하다. 소화설비 적응성표(시행규칙 별표17)에서도 제5류에는 물분무등 중 물분무소화설비·포소화설비가 적응성이 있고, 이산화탄소·할로겐화합물·분말소화설비는 적응성이 없다.

방수성 덮개(물기 차단)를 해야 하는 위험물은 제1류 중 알칼리금속의 과산화물, 제2류 중 철분·금속분·마그네슘, 제3류 중 금수성 물질이다(시행규칙 별표19). 적린은 제2류이지만 금속분류가 아니고 물과 반응하지 않으므로 방수성 덮개 대상이 아니다. 나트륨은 제3류 금수성, 과산화칼륨은 알칼리금속 과산화물, 철분은 제2류 철분으로 모두 대상이다.

인화점을 기준으로 분류하면 벤즈알데히드(약 64℃), 클로로벤젠(약 32℃), 트리부틸아민(약 63℃)은 인화점 21℃ 이상 70℃ 미만인 제2석유류 비수용성으로 지정수량이 1,000L이다. 반면 니트로벤젠은 인화점이 약 88℃로 제3석유류 비수용성에 해당하여 지정수량이 2,000L이므로 나머지와 다르다.

소화난이도등급 I의 암반탱크저장소에는 원칙적으로 물분무소화설비 또는 고정식 포소화설비를 설치하되, 인화점 70℃ 이상의 제4류 위험물만을 저장·취급하는 경우에도 이 두 설비 중 하나를 설치하도록 규정하고 있다(시행규칙 별표17). 이황화탄소를 저장하는 경우 등 예외를 제외하면 이산화탄소·할로겐화합물 설비는 지정 대상이 아니다.

제5류 위험물의 운반용기 외부 주의사항은 "화기엄금" 및 "충격주의"이다(시행규칙 별표19). "자연발화주의"는 제3류 중 자연발화성 물질에 표기하는 주의사항이므로 제5류의 공통 취급방법이 아니다.

지하탱크저장소의 탱크전용실은 벽·바닥·뚜껑을 0.3m 이상의 철근콘크리트로 하고, 전용실 안쪽과 지하저장탱크 사이는 0.1m 이상의 간격을 유지한 뒤 그 사이를 마른 모래 또는 습기가 없는 양질의 모래로 채워야 한다(시행규칙 별표8). 탱크 상부와 지면 사이는 0.6m 이상을 확보한다.

옥외저장탱크의 밸브 없는 통기관과 달리, 대기밸브 부착 통기관은 5kPa 이하의 압력 차이로 작동할 수 있어야 한다(시행규칙 별표6). 탱크 내부의 미세한 압력 변화에도 밸브가 열려 과압·부압을 방지하도록 한 기준이다.

황화린은 적린·황·금속분 등과 함께 제2류 가연성 고체에 속하므로 제3류와의 연결이 잘못되었다. 제3류(자연발화성 및 금수성 물질)의 대표 품명은 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 황린, 금속의 수소화물 등이다.

증기비중은 $\dfrac{\text{분자량}}{29}$ 로 구하므로 분자량이 클수록 크다. 벤젠 78(약 2.7), 디에틸에테르 74(약 2.6), 메틸알코올 32(약 1.1)인 데 비해 등유는 탄소수 $\mathrm{C_9\sim C_{18}}$ 의 혼합물로 평균 분자량이 약 170~200에 이르러 증기비중이 4~5 정도로 가장 크다.

메틸알코올($\mathrm{CH_3OH}$)의 분자량은 $12+4+16=32$ 이며, 체내에서 폼알데하이드·폼산으로 대사되어 소량으로도 시신경을 마비시켜 실명을 일으킨다. 에틸알코올($\mathrm{C_2H_5OH}$)은 분자량이 46으로 다르다.

질산은 제6류 산화성 액체로 그 자체는 불연성이지만 강한 산화력을 가지므로 환원성 물질(가연물·유기물)과 혼합하면 발열·발화·폭발의 위험이 있다. 또한 강산이라 피부에 닿으면 화상(크산토프로테인 반응)을 일으키며, 불연성이므로 인화점이라는 개념이 없고 단독 자연발화도 하지 않는다.

공기 중 산화되어 액 표면에 고화된 피막(건조 피막)을 만드는 것은 요오드가가 큰 건성유이며, 요오드가 130 이상이 건성유로 분류된다. 동유(오동나무 기름)는 요오드가가 약 160~170인 대표적 건성유로 산화 피막 형성 경향이 가장 크고 자연발화 위험도 높다. 올리브유·낙화생유는 반건성 내지 불건성유, 야자유는 요오드가가 매우 낮은 불건성유이다.

과산화칼륨은 물과는 $2\mathrm{K_2O_2}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow 4\mathrm{KOH}+\mathrm{O_2}$, 이산화탄소와는 $2\mathrm{K_2O_2}+2\mathrm{CO_2}\rightarrow 2\mathrm{K_2CO_3}+\mathrm{O_2}$ 로 반응한다. 두 반응에서 공통으로 발생하는 것은 산소이며, 이 때문에 주수소화와 이산화탄소 소화가 모두 금지되고 마른모래·탄산수소염류 분말로 소화한다.

알루미늄은 진한 질산과 접촉하면 표면에 치밀한 산화피막이 형성되는 부동태(부동태화)가 되어 더 이상 반응이 진행되지 않으므로 수소가 발생하지 않는다. 반면 묽은 황산이나 수산화나트륨 수용액과는 반응하여 수소를 내며, 마그네슘도 묽은 염산과 반응해 수소를 발생한다.

제2류 위험물의 지정수량은 황화린·적린·황이 각각 100kg이고, 철분·금속분·마그네슘은 500kg이다(시행령 별표1). 따라서 철분만 500kg으로 나머지 셋과 다르다.

이산화탄소 소화약제 저장용기는 방호구역 외의 장소, 온도가 40℃ 이하이고 온도변화가 적은 장소, 직사일광 및 빗물이 침투할 우려가 적은 장소에 설치해야 한다(위험물안전관리에 관한 세부기준). 직사일광이 잘 드는 곳은 용기 내 압력 상승으로 안전밸브가 작동할 수 있어 부적합하다.

제6류 산화성 액체는 강한 산화제이므로 마찬가지로 산화성 고체인 제1류와 혼합하면 산화성(산화력)이 커져 더 위험해진다. 따라서 "환원성이 증가한다"는 설명이 틀렸다. 제6류는 모두 불연성이고 비중이 1보다 크며 물에 잘 녹고, 과산화수소를 제외하면 강산성을 띤다.

벤젠($\mathrm{C_6H_6}$)의 분자량은 78이므로 증기비중은 $\dfrac{78}{29}\approx 2.7$ 로 공기보다 무겁다. 따라서 증기가 낮은 곳에 체류·확산되므로 바닥 부근의 환기에 주의해야 하며, "공기보다 가벼워 높은 곳에 체류"한다는 설명이 틀렸다.

이산화탄소 소화약제는 방출 시 산소농도를 15% 이하로 낮추는 질식효과가 주된 작용이며, 액화된 약제가 기화하면서 주위의 열을 빼앗는 냉각효과가 부수적으로 작용한다. 부촉매(억제)효과는 할론이나 분말소화약제의 특징이다.

메탄올의 인화점은 약 11℃, 에탄올은 약 13℃로 모두 0℃보다 높으므로 "인화점이 0℃ 이하"라는 설명이 틀렸다. 둘 다 휘발성 무색 액체이며 비중은 각각 0.79, 0.79로 물보다 작고, 증기비중은 1.1~1.6으로 공기보다 무겁다.

위험등급 I은 제1류 중 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물(지정수량 50kg), 제3류 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린, 제4류 중 특수인화물, 제5류 중 지정수량 10kg인 것, 제6류 전부이다(시행규칙 별표19). 황화린·적린·황과 제1석유류·알코올류는 위험등급 II에 해당한다.

횡으로 설치한 원통형 탱크의 내용적은 $V=\pi r^{2}\left(l+\dfrac{l_1+l_2}{3}\right)$ 로 구한다. 그림의 치수($r=5\,\mathrm{m}$, $l=15\,\mathrm{m}$, $l_1=l_2=3\,\mathrm{m}$)를 대입하면 $V=\pi\times 5^{2}\times\left(15+\dfrac{3+3}{3}\right)=\pi\times 25\times 17\approx 1335.2\,\mathrm{m^3}$ 이고, 공간용적 10%를 빼면 $1335.2\times 0.9\approx 1201.7\,\mathrm{m^3}$ 이다.

증발연소는 고체가 열에 의해 융해·증발한 증기가 연소하는 형태로 황, 파라핀(양초), 나프탈렌, 왁스 등이 해당한다. 석탄은 가열되면 열분해하여 생성된 가연성 가스가 타는 분해연소(및 표면연소)를 하므로 증발연소가 아니다.

제조소등의 설치허가권자는 시·도지사이며, 허가의 취소나 6개월 이내의 사용정지 처분도 시·도지사가 한다(위험물안전관리법 제12조). 무허가 변경, 완공검사 미필 사용, 정기점검·정기검사 미실시, 안전관리자 미선임 등이 처분 사유가 된다.

주유취급소에는 황색 바탕에 흑색 문자로 "주유중엔진정지"라고 표시한 게시판을 설치해야 한다(시행규칙 별표4). 참고로 "화기엄금"은 적색 바탕에 백색 문자, "물기엄금"은 청색 바탕에 백색 문자이다.

적린은 연소하면 $4\mathrm{P}+5\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{P_2O_5}$ 반응으로 백색 연기의 오산화인을 생성한다. 오산화인은 흡습성이 커서 물과 만나면 인산이 되므로 흡입 시 유해하다. 인화수소(포스핀)는 인화칼슘 등이 물과 반응할 때 생기는 물질이다.

드라이케미칼은 분말소화약제를 뜻하며, 가장 널리 쓰이는 제1종 분말의 주성분은 탄산수소나트륨($\mathrm{NaHCO_3}$)이다. 열분해하여 이산화탄소와 수증기를 내며 질식·냉각·부촉매 효과를 나타낸다.

황린은 발화점이 약 34℃로 낮아 공기 중에 노출하면 자연발화하므로 물속에 저장하며, 물이 산성이 되면 유독한 포스핀이 발생할 수 있어 보호액의 pH를 약 9로 유지하도록 측정·관리한다. 주수소화가 가능한 물질이고, 맹독성이므로 취급 시 반드시 보호구를 착용해야 한다.

전역방출방식 또는 국소방출방식 분말소화설비의 가압용·축압용 가스는 질소 또는 이산화탄소로 한다(위험물안전관리에 관한 세부기준). 약제와 반응하지 않는 불연성 가스여야 하므로 수소는 사용할 수 없고, 네온·아르곤은 규정 대상이 아니다.

알루미늄 분말은 물 및 고온의 수증기와 반응하여 $2\mathrm{Al}+6\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3}+3\mathrm{H_2}$ 로 수소를 발생시켜 폭발 위험이 있으므로 주수소화를 금하고 마른모래·팽창질석 등으로 피복소화한다. 황·적린·황린은 물에 의한 냉각소화가 가능하다.

제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨($\mathrm{NaHCO_3}$)은 유류화재(B급)와 전기화재(C급)에 적응성이 있다. A급까지 포함하는 ABC급 적응은 제일인산암모늄($\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)을 주성분으로 하는 제3종 분말이다.

지하저장탱크의 과충전 방지장치는 탱크 용량을 초과하면 자동으로 주입구를 폐쇄하거나 위험물 공급을 차단하는 방법, 또는 탱크 용량의 90%가 찰 때 경보음을 울리는 방법으로 설치해야 한다(시행규칙 별표8).

이황화탄소의 완전연소식은 $\mathrm{CS_2}+3\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{CO_2}+2\mathrm{SO_2}$ 이므로 이산화탄소와 아황산가스가 생성된다. 이황화탄소는 물보다 무겁고 물에 녹지 않아 물속에 저장(수조)하며, 발생하는 $\mathrm{SO_2}$ 는 유독하다.

소화난이도등급 II의 제조소등에는 방사능력범위 내에 해당 건축물·설비를 포함하도록 대형수동식소화기를 설치하고, 이와 함께 위험물의 소요단위의 1/5 이상에 해당하는 능력단위의 소형수동식소화기등을 설치해야 한다(시행규칙 별표17).

과염소산칼륨($\mathrm{KClO_4}$)은 무색·무취의 백색 결정 또는 분말이므로 "과일향이 나는 보라색 결정"이라는 설명이 틀렸다. 제1류 산화성 고체로서 자신은 불연성이지만 강한 산화제이며, 약 400℃ 이상 가열하면 $\mathrm{KClO_4}\rightarrow \mathrm{KCl}+2\mathrm{O_2}$ 로 분해되어 산소를 발생한다.

아세트산(초산)은 제2석유류 수용성, 히드라진도 제2석유류 수용성으로 지정수량이 각각 2,000L이고, 니트로벤젠은 인화점 약 88℃의 제3석유류 비수용성으로 2,000L이다. 반면 클로로벤젠은 인화점 약 32℃의 제2석유류 비수용성이므로 지정수량이 1,000L로 나머지와 다르다.

제6류 위험물의 품명은 과염소산, 과산화수소, 질산 및 행정안전부령으로 정하는 것(할로겐간화합물)이다(시행령 별표1). 황산과 염산은 강산이지만 산화성 액체가 아니어서 위험물에서 제외되고, 질산염류는 제1류 산화성 고체에 해당한다.

벤조일퍼옥사이드는 건조 상태일수록 충격·마찰에 민감해 폭발 위험이 커지므로, 물이나 프탈산디메틸 등 희석제를 30% 이상 함유시킨 습윤 상태로 저장·운반한다. 따라서 "건조된 상태로 보관·운반한다"는 설명이 틀렸다. 강산·가연물과의 접촉은 분해·발화 위험을 높인다.

인화점은 메틸에틸케톤 약 -7℃, 에탄올 약 13℃, 클로로벤젠 약 32℃, 초산 약 40℃이다. 따라서 메틸에틸케톤이 가장 낮으며, 제1석유류(비수용성)로 분류되어 지정수량은 200L이다.

질산에틸(비점 약 88℃)과 니트로글리세린(융점 약 13℃)은 상온에서 액체 상태인 제5류 질산에스터류이다. 피크린산, 트리니트로톨루엔, 디니트로벤젠, 테트릴은 모두 상온에서 고체 결정이며, 질산메틸은 액체지만 함께 제시된 피크린산이 고체라 조합이 성립하지 않는다.

황의 지정수량은 100kg, 인화성 고체의 지정수량은 1,000kg이다(시행령 별표1). 지정수량 배수의 합은 $\dfrac{500}{100}+\dfrac{1{,}000}{1{,}000}=5+1=6$ 배가 된다.

고형알코올은 제2류 인화성 고체로 지정수량이 1,000kg이고, 철분은 500kg이다(시행령 별표1). 따라서 $\dfrac{2{,}000}{1{,}000}+\dfrac{1{,}000}{500}=2+2=4$ 배이다.

트리니트로톨루엔(TNT, $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3CH_3}$)은 톨루엔의 벤젠고리에 니트로기($-\mathrm{NO_2}$) 3개가 치환된 화합물로, 작용기는 니트로기이다. 분자 내에 산소를 함유한 제5류 니트로화합물이므로 자기반응성을 가진다.

디에틸에테르는 비중이 약 0.71, 비점이 약 34.6℃, 인화점 -45℃, 발화점 약 180℃인 특수인화물로 물에 잘 녹지 않는다. 아세트알데히드는 비점 21℃로 물에 잘 녹고, 산화프로필렌은 비점 34℃이지만 물에 잘 녹으며, 니트로벤젠은 제3석유류이다.

물분무소화설비는 물을 미세한 무상으로 방사하므로 전기설비, 제4류·제5류·제6류 위험물 등에 적응성이 있으나, 물과 반응하여 가연성 가스를 발생하는 제3류 위험물 중 금수성물품, 제1류 알칼리금속과산화물, 제2류 철분·금속분·마그네슘 등에는 적응성이 없다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표17 Ⅰ 제4호(소화설비의 적응성 표)

포소화약제는 수분을 함유하여 감전의 우려가 있으므로 전기설비에는 적응성이 없다. 포소화설비는 건축물·공작물, 제4류·제5류·제6류 위험물 등에 적응성이 있다(알칼리금속과산화물, 철분·금속분·마그네슘, 금수성물품 제외).
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표17 Ⅰ 제4호(소화설비의 적응성 표)

이산화탄소 소화약제 저장용기의 충전비는 고압식 1.5 이상 1.9 이하, 저압식 1.1 이상 1.4 이하로 한다. 또한 저장용기는 방호구역 외의 장소로서 온도 40℃ 이하이고 온도 변화가 적은 곳, 직사일광 및 빗물이 침투할 우려가 적은 곳에 설치한다.
[근거] 위험물안전관리에 관한 세부기준 제134조(이산화탄소소화설비의 기준)

할로겐화합물소화설비는 전기설비, 제2류 위험물 중 인화성고체, 제4류 위험물의 3가지에만 적응성이 있다. 제1류(알칼리금속과산화물 포함)·제3류·제5류·제6류 위험물에는 적응성이 없다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표17 Ⅰ 제4호(소화설비의 적응성 표)

분말소화설비의 가압용 또는 축압용 가스는 질소 또는 이산화탄소로 하여야 한다. 산소는 조연성 가스이므로 사용할 수 없고, 아르곤은 법령상 인정되지 않는다.
[근거] 위험물안전관리에 관한 세부기준 제136조(분말소화설비의 기준)

주유취급소 중 옥내주유취급소에는 자동화재탐지설비를 설치하여야 한다. 그 밖에 연면적 500m2 이상 또는 옥내에서 지정수량 100배 이상을 취급하는 제조소·일반취급소, 지정수량 100배 이상을 저장·취급하거나 저장창고 연면적 150m2 초과 등의 옥내저장소, 단층건물 외의 건축물에 있는 소화난이도등급Ⅰ 옥내탱크저장소 등이 설치 대상이다. 이동탱크저장소는 경보설비 설치 대상에서 제외된다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표17 Ⅱ 제1호(제조소등별로 설치하여야 하는 경보설비의 종류)