[위험물기능사 필기] 22년 1회차 기출문제 해설 페이지

칼슘은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)에 해당하며 물과 반응하여 수소를 발생시킨다. 위험물안전관리법 시행령 별표1의 제2류 위험물(가연성고체)에는 황화인·적린·황·철분·금속분(안티몬분 포함)·마그네슘과 인화성고체(고형알코올) 등이 속한다.

황은 물에 녹지 않고 물과 반응하지도 않으므로 미분 상태라도 물과 작용하여 자연발화하지 않는다. 미분 황의 주된 위험은 공기 중에 부유할 때의 분진폭발이다. 황린의 자연발화, 적린과 염소산칼륨 등 산화제의 혼합 위험, 마그네슘과 할로겐 원소의 접촉 위험은 모두 옳은 설명이다.

현행 위험물안전관리법 시행령 별표1에서 니트로셀룰로오스(질산에스터류)는 제1종 자기반응성물질로 지정수량 10kg, 트리니트로페놀(니트로화합물)은 제2종으로 지정수량 100kg이다. 지정수량 배수의 합이 1이 되어야 하므로 $\dfrac{5}{10}+\dfrac{x}{100}=1$에서 $x=100\times(1-0.5)=50\,\mathrm{kg}$이다.

탄산가스(이산화탄소)는 방사 시 급격히 팽창·기화하면서 주위의 열을 흡수하여 냉각작용을 하고, 불연성 가스로서 공기 중 산소 농도를 낮추어 질식작용도 한다. 황산알루미늄·탄산수소알루미늄은 그 자체가 방사형 소화약제가 아니고, 탄화칼슘은 물과 반응해 아세틸렌을 발생시키는 제3류 위험물이다.

황린은 발화점이 약 34℃로 매우 낮은 자연발화성 물질로, 화재 시 모래·흙 등을 덮어 질식소화하는 것이 가장 적절하다. 물분무에 의한 소화도 가능하지만 고압으로 주수하면 황린 입자가 비산하여 연소가 확대될 위험이 있으므로 부적절하다.

벤조일퍼옥사이드(과산화벤조일)는 제5류 유기과산화물로 상온에서도 충격·마찰에 의해 폭발할 수 있는 예민한 물질이므로 상온에서는 충격에 의해 폭발하지 않는다는 설명이 틀렸다. 물에 녹지 않는 백색의 입상 결정 고체이며, 진한 황산·질산 등 강산과 접촉하면 분해폭발의 위험이 있다.

니트로글리세린은 순수한 것은 무색투명한 기름상 액체이고 공업용은 담황색을 띠는 질산에스터류로, 충격·마찰에 매우 예민하여 소량의 자극에도 폭발할 수 있다. 융점이 약 14℃이므로 겨울철에는 동결할 우려가 있으며, 동결하면 감도가 더 예민해진다.

알루미늄분은 물과 반응하여 가연성인 수소 가스를 발생시키므로 분무 주수는 금물이며, 건조하고 밀폐된 상태로 저장해야 한다. 분진폭발 위험에 대한 대책은 물이 아니라 분진의 비산·체류 방지와 점화원 제거이다. 이황화탄소를 가연성 증기 발생 억제를 위해 물속에 저장하는 것은 옳은 방법이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표4는 정전기 제거설비로 접지에 의한 방법, 공기 중의 상대습도를 70% 이상으로 하는 방법, 공기를 이온화하는 방법을 규정하고 있다. 인화방지망은 통기관 등을 통한 화염의 유입을 막는 설비로 정전기 제거와는 무관하다.

황은 연소하면 $\mathrm{S}+\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{SO_2}$의 반응으로 유독한 아황산가스(이산화황)를 발생시킨다. 황린과 적린은 연소 시 오산화인(P2O5), 마그네슘분은 산화마그네슘(MgO)을 생성한다.

경유는 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 제4류 위험물 중 제2석유류에 해당하므로 제3석유류라는 설명이 틀렸다. 디젤기관의 연료로 사용되고 원유 증류 시 등유와 중유 사이에서 유출되며, 물과 반응하지 않아 칼륨·나트륨의 보호액으로도 사용할 수 있다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표10에 따라 이동저장탱크는 그 내부에 4,000L 이하마다 구분하여 3.2mm 이상의 강철판 또는 이와 동등 이상의 강도·내열성·내식성이 있는 금속성의 것으로 칸막이를 설치하여야 한다. 이는 운송 중 위험물의 출렁임에 의한 충격을 완화하고 사고 시 유출량을 제한하기 위한 기준이다.

유기과산화물은 자체에 산소를 함유한 자기반응성물질이므로 산화제뿐 아니라 환원제와 접촉해도 격렬한 분해·폭발 반응을 일으킬 수 있어, 환원제와 접촉시켜야 한다는 설명이 틀렸다. 열원·직사광선을 피하고 용기의 파손·누출 여부를 정기적으로 점검하는 것은 옳은 주의사항이다.

과산화나트륨은 물과 반응하여 $2\mathrm{Na_2O_2}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow 4\mathrm{NaOH}+\mathrm{O_2}$로 산소를 발생시키는데, 산소는 조연성 가스이지 가연성 가스가 아니다. 나트륨은 수소, 탄화알루미늄은 메탄, 트리에틸알루미늄은 에탄을 발생시키며 이들은 모두 가연성 가스이다.

위험물안전관리법 시행령 제18조에 따라 제4류 위험물을 취급하는 제조소 또는 일반취급소에서 지정수량의 3천배 이상을 취급하는 경우 자체소방대를 설치하여야 한다. 자체소방대에 두는 화학소방자동차와 소방대원의 수는 취급 배수에 따라 단계적으로 늘어난다.

벤젠은 무극성 분자로 물에 거의 녹지 않는 비수용성 위험물이다. 아크릴산·아세트알데히드·글리세린은 모두 극성 작용기를 가져 물에 잘 녹는 수용성 물질이다.

양초(파라핀)는 가열되면 녹아 액체가 되고 그 액체가 증발한 증기가 연소하는 증발연소를 한다. 목탄은 표면연소, 나무는 분해연소, 니트로셀룰로오스는 자체 산소에 의한 자기연소(내부연소)를 한다.

화학포 소화약제의 반응식은 $6\mathrm{NaHCO_3}+\mathrm{Al_2(SO_4)_3}\rightarrow 3\mathrm{Na_2SO_4}+2\mathrm{Al(OH)_3}+6\mathrm{CO_2}$로, 탄산수소나트륨과 이산화탄소의 몰비는 1:1이다. 따라서 탄산수소나트륨 6몰이 반응하면 이산화탄소도 6몰이 생성되고, 표준상태에서 그 부피는 $6\times22.4=134.4\,\mathrm{L}$이다.

제2류 위험물(가연성고체)은 물과 접촉하더라도 산소나 불활성가스를 발생시키지 않으며, 철분·금속분·마그네슘 등 일부는 물과 반응 시 가연성인 수소를 발생시킨다. 가연성고체는 비교적 낮은 온도에서 착화되기 쉬운 속연성 물질이고 산화제와의 접촉·혼합이 위험하다는 것은 옳은 설명이다.

황가루와 같은 가연성 고체의 미분이 공기 중에 부유하면 점화원에 의해 급격히 연소·폭발하는 분진폭발의 위험이 있다. 황은 전기 부도체여서 마찰 시 정전기가 축적되기 쉬워 이것이 분진폭발의 점화원이 될 수 있다.

황린의 발화점은 약 34℃로 위험물 중에서도 가장 낮은 수준이어서 공기 중에 방치하면 자연발화한다. 이황화탄소는 약 90℃, 디에틸에테르는 약 180℃, 가솔린은 약 300℃로 모두 황린보다 높다.

셀룰로이드는 니트로셀룰로오스를 주원료로 한 자기반응성 물질로 자체에 산소를 함유하므로 질식효과 위주인 분말소화제는 효과가 없고, 다량의 물로 냉각소화해야 한다. 마른모래가 모든 유별 화재에 적응되는 것, 탄화칼슘에 주수 금지, 자기반응성물질에 다량 주수가 유효하다는 것은 모두 옳은 내용이다.

위험물안전관리법 제20조는 위험물의 운반을 그 용기·적재방법 및 운반방법에 관한 중요기준과 세부기준에 따라 행하도록 규정하고 있다. 따라서 괄호에 들어갈 용어는 용기, 적재방법, 운반방법이며 검사방법은 해당하지 않는다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17에 따르면 소화난이도등급 Ⅲ의 주유취급소에는 소형수동식소화기 등을 그 능력단위의 수치가 건축물 그 밖의 공작물 및 위험물의 소요단위 수치에 이르도록 설치해야 하며, 소요단위와 무관하게 능력단위 3 이상 소화기 2개 이상을 두는 지하탱크저장소의 기준을 준용하는 것이 아니다. 따라서 모든 주유취급소는 소요단위를 산출하여 소화설비를 설치하여야 한다.

가솔린 증기의 증기비중은 약 3~4로 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하기 쉬우므로, 증기가 공기보다 가볍다는 설명이 틀렸다. 인화점이 약 -43~-20℃로 매우 낮아 인화되기 쉽고, 전기 부도체이므로 정전기 발생·축적에 주의해야 한다.

과산화나트륨은 알칼리금속의 과산화물로 물과 반응하면 발열하며 산소를 방출하므로 물·포 소화약제는 사용할 수 없고, 이산화탄소와도 반응하므로 CO2 소화도 부적합하다. 따라서 마른모래·팽창질석 등으로 덮어 질식소화하는 것이 가장 적당하다.

트리니트로페놀(피크르산)은 찬물에는 잘 녹지 않으나 온수·알코올·에테르·벤젠 등에는 녹는다. 휘황색의 침상 결정 고체이며, 구리·납 등 금속과 반응하여 충격에 예민한 금속염(피크린산염)을 만들기 때문에 구리용기에 보관해서는 안 된다.

착화온도(발화점)는 압력이 높을수록, 발열량이 클수록, 분자구조가 복잡할수록, 산소와의 친화력이 클수록 낮아진다. 습도가 높은 것은 오히려 발화를 억제하는 방향으로 작용하여 착화온도를 낮추는 요인이 아니다.

제3류 위험물은 대부분 금수성 물질로 물과 접촉하면 발열하면서 수소·아세틸렌·포스핀 등의 가연성 가스를 발생시키므로 수분과의 접촉을 가장 주의해야 한다. 석유류는 오히려 칼륨·나트륨의 보호액으로 사용되고, 마른모래는 제3류 화재의 소화에 쓰인다.

탄화알루미늄은 물과 $\mathrm{Al_4C_3}+12\mathrm{H_2O}\rightarrow 4\mathrm{Al(OH)_3}+3\mathrm{CH_4}$로 반응하여 수산화알루미늄과 가연성인 메탄가스를 생성하며 다량의 열을 발생시킨다. 이 반응에서 산소는 발생하지 않는다.

금속칼륨은 물과 접촉하면 폭발적으로 반응하여 수소를 발생시키고, 이산화탄소나 사염화탄소와도 격렬하게 반응하므로 이들 소화약제는 모두 사용할 수 없다. 따라서 초기 소화에는 마른모래·팽창질석 등으로 덮는 질식소화가 적합하다.

위험물안전관리법 제5조 제2항에 따라 시·도의 조례가 정하는 바에 따라 관할소방서장의 승인을 받으면 지정수량 이상의 위험물을 제조소등이 아닌 장소에서 90일 이내의 기간 동안 임시로 저장 또는 취급할 수 있다.

인화칼슘(Ca3P2)은 적갈색의 고체로 제3류 위험물(금속의 인화물)에 해당한다. 칼슘과 금속나트륨은 은백색, 탄화칼슘은 백색 내지 회색을 띤다.

적린의 착화온도는 약 260℃로 보기 중 가장 낮다. 피크르산과 트리니트로톨루엔은 약 300℃, 에틸알코올은 약 423℃로 모두 적린보다 높다.

황린은 공기 중에서 자연발화하므로 공기와의 접촉을 차단하기 위해 물속에 넣어 저장한다. 탄화칼슘은 아세틸렌, 나트륨은 수소를 발생시키고 생석회는 물과 반응하여 발열하므로 모두 물과 접촉시켜서는 안 된다.

제1류 위험물(산화성고체)은 분자 내에 산소를 다량 함유한 강산화제로, 자신은 불연성이지만 가열·충격이나 가연물과의 혼합에 의해 산소를 방출하여 연소를 촉진하고 폭발을 일으킬 수 있기 때문에 위험하다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17에 따라 위험물제조소등의 옥내소화전은 건축물의 층마다 그 층의 각 부분에서 하나의 호스접속구까지의 수평거리가 25m 이하가 되도록 설치한다. 방수량은 260L/min 이상, 방수압력은 350kPa 이상, 수원은 설치개수(최대 5개)에 7.8m3를 곱한 양 이상이어야 하므로 나머지 보기의 수치는 모두 틀렸다.

산화성고체(제1류)는 자신은 불연성이지만 산소를 함유하고 있어 유기물 등 가연물과 혼합되면 가열·충격·마찰에 의해 폭발할 위험이 있다. 자기연소는 제5류 위험물의 특성이고, 제1류는 스스로 발화하거나 연소하지 않는다.

소화기의 적응화재 표시에서 백색은 일반화재(A급), 황색은 유류화재(B급), 청색은 전기화재(C급)를 나타낸다. 따라서 황색 표시 소화기는 유류화재에 적응성이 있다.

에탄올 두 분자가 진한 황산 촉매 하에서 물 한 분자가 빠지는 축합반응을 하면 $2\mathrm{C_2H_5OH}\rightarrow \mathrm{C_2H_5OC_2H_5}+\mathrm{H_2O}$로 디에틸에테르가 생성된다. 디에틸에테르의 분자량은 $12\times4+1\times10+16=74$이고 비중은 약 0.71로 문제의 조건과 일치한다.

과산화마그네슘은 제1류 무기과산화물로 산화제·표백제·살균(소독)제 등으로 사용된다. 습기나 물과 접촉하면 산소를 방출하므로 습기 접촉은 피해야 하고, 염산과 반응하면 염화마그네슘과 과산화수소가 생성되므로 나머지 보기는 모두 틀렸다.

소화약제는 장기간 저장해도 성분이 분리되거나 부유물·침전이 생기지 않는 균일성과 저장 안정성을 갖추어야 하므로, 분리가 잘 되어야 한다는 것은 소화약제의 구비조건이 아니다. 독성·부식성이 없고 열과 접촉해도 유독가스를 발생시키지 않아야 한다는 것은 옳은 조건이다.

소화기는 각 소화기에 표시된 적응화재에만 사용하여야 하고, 방사 시에는 바람을 등지고 풍상에서 풍하 방향으로 소화작업을 하며, 양옆으로 비로 쓸 듯이 골고루 방사하여야 한다. 성능에 따른 방출거리 내에서 불에 접근하여 사용해야 하므로 불과 최대한 멀리 떨어져 사용한다는 것과 바람을 마주보고 방사한다는 것은 틀린 방법이다.

마그네슘 화재에는 위험물안전관리법 시행규칙 별표17의 소화설비 적응성에 따라 탄산수소염류 분말소화기, 마른모래, 팽창질석·팽창진주암이 적응성을 갖는다. 마그네슘은 물과 반응해 수소를 발생시키므로 포소화기는 쓸 수 없고, 이산화탄소·할로겐화합물과도 반응하므로 해당 소화기도 사용할 수 없다.

요오드값이 크다는 것은 불포화지방산이 많다는 뜻이며, 불포화도가 높을수록 산화되기 쉬워 자연발화의 위험이 커진다. 따라서 요오드값이 클수록 포화지방산이 많아 자연발화 위험이 적다는 설명은 틀렸다. 요오드값 130 이상인 건성유(아마인유 등)가 자연발화 위험이 가장 크다.

인화칼슘(Ca3P2)은 적갈색 고체로, 물과 $\mathrm{Ca_3P_2}+6\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{Ca(OH)_2}+2\mathrm{PH_3}$로 반응하여 독성이 강한 가연성 가스인 포스핀(인화수소)을 발생시킨다. 탄산나트륨·탄산칼슘·수산화칼륨은 물과 반응해도 가연성 가스를 발생시키지 않는다.

고온체의 색깔과 온도는 담암적색 약 520℃, 암적색 약 700℃, 적색 약 850℃, 휘적색 약 950℃, 황적색 약 1100℃, 백적색 약 1300℃, 휘백색 약 1500℃로 대응된다. 따라서 휘적색일 때의 온도는 약 950℃이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표19의 혼재기준에 따라 제1류는 제6류와만 혼재할 수 있다. 제2류는 제4류·제5류와, 제3류는 제4류와 혼재 가능하므로 제2류-제3류, 제3류-제5류, 제5류-제1류의 조합은 모두 혼재할 수 없다.

코크스는 휘발분이 거의 없는 탄소질 고체로, 증발이나 열분해 없이 고체 표면에서 산소와 직접 반응하는 표면연소(무염연소)를 한다. 양초와 황은 증발연소, 목재는 분해연소를 한다.

과산화칼륨(K2O2)의 분자량은 $39\times2+16\times2=110$으로 조건과 일치한다. 제1류 알칼리금속의 과산화물로 물과 접촉하면 $2\mathrm{K_2O_2}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow 4\mathrm{KOH}+\mathrm{O_2}$로 발열하며 산소를 방출한다. 과산화칼슘은 분자량 72, 과산화마그네슘은 56이라 해당하지 않는다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17에 따라 이송취급소는 취급하는 위험물의 양이나 유별에 관계없이 모두 소화난이도등급 Ⅰ에 해당한다. 따라서 지정수량 배수 등의 조건을 붙인 나머지 보기는 모두 틀렸다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표17의 소화설비 구분에서 물분무등소화설비에는 물분무소화설비, 포소화설비, 불활성가스(이산화탄소)소화설비, 할로겐화합물소화설비, 분말소화설비가 속한다. 스프링클러설비는 물분무등소화설비가 아니라 별도의 소화설비로 구분된다.

니트로셀룰로오스는 건조 상태에서는 충격·마찰에 의해 폭발하기 쉬우므로 물 또는 에탄올(알코올)로 습윤시켜 저장·운반한다. 보기 중에서는 에탄올이 이에 해당하며, 황산 등 강산과의 접촉은 분해·발화를 일으키므로 금물이다.

이상기체 상태방정식 $V=\dfrac{nRT}{P}$를 적용한다. 이산화탄소 1kg의 몰수는 $n=\dfrac{1000}{44}\approx 22.7\,\mathrm{mol}$이므로 $V=\dfrac{22.7\times0.082\times(273+25)}{2}\approx 278\,\mathrm{L}$가 된다.

Al 54g = 54 ÷ 27 = 2mol. 반응식에서 Al 2mol당 수소 3mol이 발생하므로 발생 수소는 3mol이다. 이처럼 알루미늄분은 물(온수)과 반응하여 가연성인 수소를 발생하므로 주수소화가 금지된다. (검산: 2mol Al × 3/2 = 3mol H2)
[근거] 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 (계수 균형: Al 2=2, H 12=6+6, O 6=6), 몰비 계산

시행규칙 별표19 부표2의 혼재기준상 제2류 위험물은 제4류·제5류 위험물과만 혼재할 수 있고, 제1류·제3류·제6류와는 혼재할 수 없다. (혼재 가능 조합 암기: 4류-2·3류, 5류-2·4류, 6류-1류)
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표19 부표2(유별을 달리하는 위험물의 혼재기준)

지정수량은 황 100kg, 적린 100kg, 철분 500kg이다. 배수 = 200/100 + 300/100 + 1,000/500 = 2 + 3 + 2 = 7배. (검산: 철분의 지정수량을 100kg으로 잘못 보면 15배가 되므로 주의)
[근거] 위험물안전관리법 시행령 별표1(제2류 지정수량: 황화인·적린·황 100kg, 철분·금속분·마그네슘 500kg)

혼재 가능한 조합은 제4류-제2류·제3류, 제5류-제2류·제4류, 제6류-제1류뿐이다. 제3류와 제5류는 혼재할 수 없다. 이 기준은 지정수량의 1/10 이하의 위험물에 대하여는 적용하지 않는다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표19 부표2(유별을 달리하는 위험물의 혼재기준)

고체위험물은 내용적의 95% 이하, 액체위험물은 98% 이하의 수납률로 수납하며, 액체는 55℃에서 누설되지 않도록 충분한 공간용적을 유지한다. 참고로 자연발화성물질 중 알킬알루미늄 등은 90% 이하로 수납하되 50℃에서 5% 이상의 공간용적을 유지한다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표19 Ⅱ 제1호 다목·라목

특수인화물은 위험등급Ⅰ이다. 위험등급Ⅱ에는 제1류 중 브로민산염류·질산염류·아이오딘산염류(지정수량 300kg), 제2류 중 황화인·적린·황(지정수량 100kg), 제3류 중 지정수량 50kg인 것, 제4류 중 제1석유류·알코올류, 제5류 중 위험등급Ⅰ(지정수량 10kg인 것) 외의 것이 해당한다.
[근거] 위험물안전관리법 시행규칙 별표19 Ⅴ(위험물의 위험등급, 개정 2024. 5. 20.)