[위험물기능사 필기] 18년 3회차 기출문제 해설 페이지

니트로글리세린은 액체 상태에서 충격에 극도로 예민한 제5류 위험물이므로, 다공질의 규조토에 흡수시켜 안정화한 것이 다이너마이트이다. 규조토가 액체를 흡수해 유동과 충격 전달을 막아 취급성이 크게 개선된다. 디니트로톨루엔은 니트로화합물로 규조토 흡수와는 관계가 없다.

N2H4(히드라진)는 인화점이 낮은 인화성 액체로 제4류 위험물 제2석유류(수용성)에 해당한다. 나머지는 모두 제5류 자기반응성물질로, Pb(N3)2는 금속의 아지화합물, CH3ONO2는 질산에스테르류, NH2OH는 히드록실아민이다.

경유의 인화점은 약 50~70℃로 상온(20℃)보다 훨씬 높아 제2석유류로 분류된다. 발화점은 약 200℃로 인화점보다 높고, 비중은 약 0.83으로 물보다 가벼우며 물에 녹지 않는다.

과망간산칼륨(KMnO4)은 금속 광택을 띠는 흑자색(암자색) 주상 결정으로 무색이 아니다. 강한 산화력과 살균력을 가지며 상온에서는 안정하지만 약 240℃ 이상 가열하면 분해하여 산소를 방출한다.

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 이므로 CO2 1몰당 NaHCO3 2몰이 필요하다. 표준상태에서 $n_{\mathrm{CO_2}}=\dfrac{10000\,\mathrm{L}}{22.4\,\mathrm{L/mol}}=446.4\,\mathrm{mol}$ 이고, NaHCO3의 분자량은 84이므로 $w=2\times446.4\times84=75000\,\mathrm{g}=75\,\mathrm{kg}$ 이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표4에 따라 제2류 위험물(인화성 고체 제외)의 제조소에는 ‘화기주의’ 게시판을 설치한다. 적린이 제2류 가연성 고체이며, 과산화나트륨(제1류 알칼리금속 과산화물)은 ‘물기엄금’, 휘발유(제4류)와 니트로글리세린(제5류)은 ‘화기엄금’ 대상이다.

나트륨은 물과 격렬히 발열 반응하여 수소를 발생시키므로, 반응하지 않는 등유·경유 등 석유류 속에 넣어 보호액 저장을 한다. 은백색의 무른 경금속이며 공기 중에서는 산화되어 광택을 잃는다.

글리세린은 인화점이 약 160℃인 수용성 액체로 제3석유류에 해당한다. 포름산(약 55℃), 디부틸아민, 아크릴산(약 46℃)은 모두 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 제2석유류이다.

시행규칙 별표17의 소화설비 적응성표에서 제3류 위험물 중 금수성물질에는 탄산수소염류 분말소화설비와 마른모래·팽창질석·팽창진주암만 적응성이 있다. 물은 금수성물질과 반응해 가연성 가스를 발생시키고, 이산화탄소·할로겐화합물은 적응성이 없다.

과산화칼륨은 제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물로, 2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2 반응으로 발열하면서 산소를 방출한다. 따라서 주수소화가 금지되며 건조사 등으로 질식소화해야 한다. 염소산칼륨·과망간산칼륨은 물과 이런 발열 반응을 하지 않는다.

황은 연소 시 푸른색 불꽃을 내며 유독한 이산화황(SO2)을 발생시킨다. 이황화탄소는 연소생성물이 아니라 오히려 황을 잘 녹이는 용제이다. 분말이 부유하면 분진폭발 위험이 있고 전기부도체라 정전기가 축적되기 쉽다.

시행규칙 별표19에서 제5류 위험물은 지정수량 10kg인 것이 위험등급 Ⅰ, 그 밖의 것이 위험등급 Ⅱ로만 구분되며 위험등급 Ⅲ에 해당하는 제5류 품명은 없다. 현행 시행령 별표1상 제5류의 지정수량은 10kg 또는 100kg뿐이어서 200kg인 품명 자체가 존재하지 않는다.

니트로글리세린을 다공질 규조토에 흡수시켜 충격 감도를 낮춘 폭약이 다이너마이트이다. 흑색화약은 질산칼륨·황·목탄의 혼합물이고, 니트로셀룰로오스는 셀룰로오스를 질화시킨 별개의 질산에스테르류이다.

탄화칼슘(CaC2)은 물과 반응하여 가연성인 아세틸렌을 발생시키므로 물이나 알코올 속에 저장할 수 없다. 밀폐용기에 넣고 질소 등 불연성 가스를 봉입하여 습기와 차단해 보관한다.

시멘트가루는 이미 산화가 끝난 불연성 무기물이어서 분진폭발을 일으키지 않는다. 마그네슘·아연 등 금속분과 밀가루 같은 유기 분진은 미세 부유 시 폭발 위험이 있다.

불포화지방산은 이중결합에 니켈 촉매로 수소만 첨가(경화)하면 포화지방산이 되며, 산소를 첨가하는 것이 아니다. 산소와의 반응은 오히려 산화·중합에 의한 자연발화로 이어진다. 이중결합이 많을수록 요오드값이 높다.

적갈색 고체이면서 융점이 약 1600℃이고 물·산과 반응해 유독한 포스핀(PH3)을 발생시키는 물질은 인화칼슘(Ca3P2)이다. Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3 반응을 하며, 시행령 별표1상 제3류 ‘금속의 인화물’로 지정수량은 300kg이다.

제5류 위험물은 분자 내에 산소를 함유한 유기물이 대부분이며 무기물이 아니다. 자체 산소로 자기연소하여 연소속도가 빠르고, 시행규칙 별표19에 따라 운반용기 외부에 ‘화기엄금’ 및 ‘충격주의’를 표시한다.

적린은 연소하면 오산화인(P2O5)의 백색 연기를 발생시키며 인화수소(포스핀)는 나오지 않는다. 착화온도는 약 260℃이고 물·이황화탄소·암모니아에 녹지 않으며, 염소산염류 등 산화제와 혼합하면 마찰만으로도 발화할 수 있다.

왁스(납)는 상온에서 백색~담황색의 고체이며 적색의 유동성 액체가 아니다. 연소열량이 커 가연물이 되고 내수성·내습성이 있으며 벤젠·클로로포름·테레핀유 등 유기용제에 녹는다.

제3종 분말의 주성분은 제1인산암모늄(NH4H2PO4)으로, 열분해하면 NH4H2PO4 → HPO3 + NH3 + H2O 로 메타인산과 암모니아, 수증기를 낸다. 생성된 메타인산이 가연물 표면에 막을 만들어 방진 효과로 A급 화재까지 소화한다.

과산화수소는 알칼리성에서 분해가 촉진되므로, 인산·요산 등 산성 안정제를 넣어 분해를 억제한다. 염소산나트륨은 조해성·흡습성이 크고, 질산나트륨의 분해온도는 약 380℃이며, 염소산칼륨은 화약·성냥 제조에 쓰인다.

시행령 별표1에서 제2류 위험물의 지정수량은 황화린·적린·황이 각각 100kg, 철분·금속분·마그네슘이 각각 500kg이다. 따라서 철분만 500kg으로 나머지 셋(100kg)과 다르다.

제3종 분말소화약제의 주성분은 제1인산암모늄(인산암모늄, NH4H2PO4)이며 A·B·C급 화재에 모두 쓰여 ABC 분말이라 한다. 탄산수소나트륨은 제1종, 탄산수소칼륨은 제2종, 탄산수소칼륨과 요소의 반응생성물은 제4종이다.

금속분·나트륨·코크스처럼 열분해나 증발을 거의 하지 않는 고체는 고체 표면에서 산소와 직접 반응하는 표면연소(직접연소)를 한다. 불꽃 없이 표면이 붉게 달아오르며 타는 것이 특징이다. 증발연소는 황·나프탈렌, 분해연소는 목재·석탄의 연소형태이다.

적린은 가연성 고체이므로 염소산염류 등 산화제와 혼합하면 마찰·충격만으로도 폭발할 수 있어 절대 함께 저장하면 안 된다. 황린보다 화학적으로 안정하고 물에 녹지 않아 화재 시 다량의 물에 의한 냉각소화가 가능하며, 연소 시 오산화인이 발생한다.

적린은 물·이황화탄소·암모니아 등 대부분의 용매에 녹지 않고 삼브롬화인(PBr3)에는 녹는다. 이황화탄소에 잘 녹는 것은 적린이 아니라 황린이며, 이 용해성 차이가 두 동소체를 구분하는 대표적 성질이다.

칼륨은 알코올과 반응하여 칼륨알코올레이트와 수소를 발생시키므로 알코올 속에 저장할 수 없고, 등유·경유 등 석유류 속에 보관한다. 물과 격렬히 반응하고 피부에 닿으면 화상을 입히므로 소량씩 나누어 저장한다.

금속분은 시행령 별표1상 제2류 위험물(가연성 고체)의 품명이다. 제3류 위험물의 품명에는 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬·황린·알칼리금속 및 알칼리토금속·유기금속화합물·금속의 수소화물·금속의 인화물·칼슘 또는 알루미늄의 탄화물이 있다.

철분 등 중금속 이온은 과산화수소의 분해를 촉진하는 촉매로 작용하므로 함께 넣어 보관해서는 안 된다. 분해를 막기 위해 갈색 용기에 넣어 직사광선을 피해 냉암소에 보관하고, 인산·요산 등의 안정제를 첨가하며 용기 마개에는 가스 배출용 구멍을 둔다.

마그네슘은 무기과산화물 같은 강산화제와 혼합하면 마찰·충격만으로 발화·폭발할 수 있다. 이산화탄소와는 2Mg + CO2 → 2MgO + C 로 반응해 오히려 연소를 도우므로 CO2 소화는 금물이며, 브롬 등 할로겐과 혼합 보관하는 것도 위험하다.

시행규칙 별표17의 옥내소화전설비 설치기준상 각 층의 각 부분에서 하나의 호스접속구까지의 수평거리는 25m 이하여야 한다. 또한 각 층의 출입구 부근에 1개 이상 설치하도록 정하고 있다.

휘발유의 발화점은 약 300℃이고, –43~–20℃는 인화점 값이다. 제1석유류(비수용성)로 지정수량은 200리터이며, 전기의 불량도체라 유동 시 정전기가 축적되기 쉽고, 원유와 처리방법에 따라 탄화수소 조성이 달라진다.

스프링클러설비는 배관·수원·헤드 등 설비 규모가 커서 초기 시설비용이 많이 드는 것이 단점이다. 반면 감지와 살수가 자동으로 이루어져 초기 진화 효과가 크고, 물을 사용하므로 소화 후 복구가 비교적 쉽다.

휘발유의 인화점은 –43~–20℃가 맞지만 발화점은 약 300℃로 100℃ 이하가 아니다. 탄소수 C5~C9 정도의 탄화수소 혼합물로 특유의 냄새가 있고 고무·유지를 녹이며, 물에 거의 녹지 않는 비전도성 액체이다.

보기의 나트륨, 황린, 트리에틸알루미늄은 모두 제3류 위험물로 공기 중에서 산화·발열하여 자연발화할 위험이 있다. 트리에틸알루미늄은 액체, 나트륨과 황린은 고체이므로 상태가 공통되지 않고, 황린은 금수성이 아니라 오히려 물속에 저장하는 자연발화성 물질이다.

화학포는 외약제인 탄산수소나트륨과 내약제인 황산알루미늄이 반응할 때 생기는 이산화탄소로 거품을 만들어 질식소화하는 소화약제이다. 6NaHCO3 + Al2(SO4)3 → 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 반응이 일어난다. 단백포·수성막포·내알코올포는 별도의 가압송수로 공기를 혼합해 발포시키는 기계포이다.

제3류 위험물은 자연발화성 및 금수성 물질로, 황린 등 일부를 제외하면 물과 반응하여 발열하거나 가연성 가스를 발생시킨다. 보기 2의 이연성·속연성 고체는 제2류 위험물의 설명이며, 제3류에는 액체(알킬알루미늄 등)도 있고 비중이 1보다 작은 칼륨·나트륨도 있다.

시행규칙 별표18에 따라 유별로 정리하고 서로 1m 이상 간격을 두면 함께 저장할 수 있는 조합에 제1류 위험물과 제6류 위험물이 포함된다. 제1류와 제3류는 자연발화성물질(황린)에 한해 가능하므로 금수성 물질과의 저장은 허용되지 않고, 제1류와 제4류의 혼재 저장도 인정되지 않는다.

시행규칙 별표11상 옥외저장소에는 제2류 중 황 또는 인화점 0℃ 이상인 인화성 고체, 제4류 중 제1석유류(인화점 0℃ 이상)·알코올류·제2석유류·제3석유류·제4석유류·동식물유류, 제6류 위험물만 저장할 수 있다. 제1류 위험물인 과염소산염류는 옥외저장소 저장 대상이 아니다.

제4종 분말소화약제는 탄산수소칼륨과 요소의 반응생성물이며, 탄산수소나트륨과 요소의 반응생성물이 아니다. 제1종은 탄산수소나트륨, 제2종은 탄산수소칼륨, 제3종은 제1인산암모늄으로 옳게 연결되어 있다.

시행령 별표1 비고에서 질산은 비중이 1.49 이상인 것만 제6류 위험물로 취급하므로 1.82 이상은 틀린 기준이다. 분자량은 63이고 강한 산화성 물질이어서 환원성 물질과 혼합하면 발화할 수 있으며, 분해 시 유독한 이산화질소를 발생시킨다.

시행규칙 별표17의 적응성표에서 제6류 위험물에는 옥내·옥외소화전설비, 스프링클러설비, 물분무·포소화설비 등 물계 소화설비가 적응성이 있다. 반면 불활성가스소화설비와 할로겐화합물소화설비는 제6류에 적응성이 없다.

적린과 황은 모두 물에 녹지 않는 비수용성 고체이다. 둘 다 비중이 1보다 크고(적린 약 2.2, 황 약 2.07) 산화되기 쉬운 가연성 고체로 제2류 위험물에 속한다.

디니트로톨루엔은 융점이 약 70℃인 담황색 결정으로 상온에서 고체이다. 질산메틸·질산에틸·니트로글리세린은 모두 상온에서 액체인 질산에스테르류이다.

아세트알데히드를 옥외저장탱크에 저장할 때는 시행규칙 별표6에 따라 질소 등 불활성 기체를 봉입해야 하며, 조연성 가스를 주입하면 연소 위험이 커진다. 또한 구리·은·수은·마그네슘 및 그 합금은 폭발성 화합물을 만들 수 있어 사용이 금지된다.

칼륨은 주기율표 1족 알칼리금속으로 원자가전자가 1개이며 1가 양이온(K+)이 된다. 원자량은 약 39이고 은백색 광택의 무르고 가벼운 고체로 칼로 잘리며, 물과 반응하여 수산화칼륨과 수소를 만든다.

이황화탄소의 비중은 약 1.26으로 물보다 무거워 물속에 저장(수조 저장)하여 가연성 증기 발생을 막는다. 아세톤(0.79), 벤젠(0.88), 경유(0.83)는 모두 물보다 가볍다.

포소화설비의 세부기준에 따라 포헤드방식의 포헤드는 방호대상물의 표면적 9m2당 1개 이상 설치해야 한다. 아울러 방사구역은 방호대상물 표면적의 3분의 1 이상이면서 100m2 이상이 되도록 한다.

피크르산(트리니트로페놀)과 질산에틸은 모두 에탄올에 녹는다는 공통점이 있다. 피크르산은 황색 결정성 고체이므로 ‘액체’를 전제로 한 보기들은 성립하지 않으며, 계열도 각각 니트로화합물과 질산에스테르류로 서로 다르다.

아닐린의 인화점은 약 70℃로 100℃보다 낮은 제3석유류이다. 에틸렌글리콜은 약 111℃, 글리세린은 약 160℃로 모두 100℃를 넘으며, 실린더유는 인화점이 약 250℃인 제4석유류이다.

건성유는 요오드값이 130 이상으로 이중결합이 많아 공기 중 산소와 쉽게 산화되며, 이때 발생한 산화열이 축적되어 자연발화한다. 니트로셀룰로오스는 분해열, 퇴비는 미생물에 의한 발효열, 목탄은 흡착열이 자연발화의 원인이다.

화재는 A급 일반화재, B급 유류화재, C급 전기화재, D급 금속화재로 구분한다. 나트륨·마그네슘·금속분 등의 금속화재는 D급이며 주수소화가 금지되고 마른모래나 팽창질석 등으로 질식소화한다.

시행규칙 별표19에 따라 차광성 피복으로 가려야 하는 것은 제1류 위험물, 제3류 중 자연발화성물질, 제4류 중 특수인화물, 제5류 위험물, 제6류 위험물이다. 제2류 위험물은 차광성 대상이 아니며, 철분·금속분·마그네슘의 경우 방수성 피복으로 덮어야 한다.

대형소화기는 화재 시 사람이 운반할 수 있도록 운반대와 바퀴가 설치되어 있고 능력단위가 A급 10단위 이상, B급 20단위 이상인 소화기를 말한다.
[근거] 소화기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준 제2조(대형소화기의 정의)

소형수동식소화기는 방호대상물의 각 부분으로부터 보행거리 20m 이하가 되도록 설치한다. 대형수동식소화기의 보행거리 기준은 30m 이하이므로 혼동하지 않도록 한다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표17 Ⅰ. 소화설비 제5호 하목(소형수동식소화기 20m)·파목(대형수동식소화기 30m)

물은 전기의 도체이지만 안개 모양으로 방사하는 물분무소화설비는 전기 절연성이 확보되어 전기설비 화재에 적응성이 인정된다. 봉상으로 주수하는 옥내소화전설비·봉상강화액소화기와 포소화설비는 전기설비에 적응성이 없다. 이 밖에 이산화탄소·할로겐화합물·분말 소화설비도 전기설비에 적응성이 있다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표17 Ⅰ. 소화설비 제4호 소화설비의 적응성 표(전기설비란: 물분무·이산화탄소·할로겐화합물·분말 ○)

고정포방출구 중 Ⅰ형·Ⅱ형은 고정지붕구조 탱크의 상부 포주입법, Ⅲ형(표면하 주입식)·Ⅳ형(반표면하 주입식)도 고정지붕구조 탱크에 사용한다. 부상지붕구조 탱크에는 탱크 옆판 안쪽에 높이 0.9m 이상의 금속제 굽도리판(칸막이)을 두고 그 환상(고리 모양) 부분에 포를 주입하는 특형 방출구를 설치한다.
[근거] 위험물안전관리에 관한 세부기준 제133조(포소화설비의 기준) 고정포방출구 구분

제1종 분말소화약제의 주성분은 탄산수소나트륨(NaHCO3, 백색)으로 유류(B급)·전기(C급) 화재에 적응한다. A급까지 적응하는 것은 제일인산암모늄(NH4H2PO4)을 주성분으로 하는 제3종 분말이다. KHCO3는 제2종 분말의 주성분으로 B·C급에 적응한다.
[근거] 분말소화약제 이론(제1종 NaHCO₃ B·C급, 제2종 KHCO₃ B·C급, 제3종 NH₄H₂PO₄ A·B·C급)

제2종 분말소화약제의 주성분은 탄산수소칼륨(KHCO3, 담회색)이며 B·C급 화재에 적응한다. 탄산수소나트륨은 제1종, 제일인산암모늄은 제3종 분말의 주성분이고, 황산알루미늄은 화학포소화약제의 외약제(B제)이다.
[근거] 분말소화약제 이론(제2종=KHCO₃)