[위험물기능사 필기] 24년 3회차 기출문제 해설 페이지

실린더유는 제4류 위험물 중 제4석유류(1기압에서 인화점 200℃ 이상 250℃ 미만)에 해당하며 상온(20℃)에서 액상이다. 벤젠(약 -11℃)과 톨루엔(약 4℃)은 제1석유류, 글리세린은 인화점 약 160℃의 제3석유류이므로 인화점 200℃ 이상 조건에 맞지 않는다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18에 따라 유별을 달리하는 위험물은 원칙적으로 동일한 저장소에 저장할 수 없으나, 옥내저장소에서 1m 이상 간격을 두면 제1류와 제6류, 제1류와 제3류 중 자연발화성물질(황린 등), 제2류 중 인화성고체와 제4류 등의 조합은 예외적으로 함께 저장할 수 있다. 제1류 위험물과 제4류 위험물의 조합은 이 예외에 포함되지 않으므로 동일한 실에 저장할 수 없다.

아세톤은 제1석유류(수용성)로 인화점이 약 -18℃로 가장 낮다. 톨루엔은 약 4℃, 메틸알코올은 약 11℃, 경유는 50℃ 이상이다.

제4류 위험물의 증기는 대부분 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하므로 증기가 공기보다 가볍다는 설명은 틀렸다. 대부분 물보다 가볍고 물에 잘 녹지 않으며, 인화되기 쉽고 증기와 공기의 혼합기체는 연소 위험이 있다.

해풍과 육풍은 지면과 해수면의 온도 차로 공기가 순환하며 열이 이동하는 대류의 예이다. 그늘이 시원한 것, 더러운 눈이 복사열을 잘 흡수해 빨리 녹는 것, 보온병 내벽을 거울면으로 만들어 복사열을 반사시키는 것은 모두 복사와 관련된 예이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6에 따라 인화성액체 위험물(이황화탄소 제외) 옥외탱크저장소의 방유제 내의 면적은 8만m² 이하로 하여야 한다. 방유제의 높이는 0.5m 이상 3m 이하, 방유제 내에 설치하는 탱크의 수는 10기 이하(일부 예외)로 한다.

에틸에테르(디에틸에테르)의 폭발범위는 약 1.9~48vol%로 가장 넓다. 메탄은 약 5~15vol%, 톨루엔은 약 1.4~6.7vol%, 에틸알코올은 약 4.3~19vol%이다.

질산암모늄(NH4NO3)은 제1류 위험물(질산염류)로 단독으로도 급격한 가열이나 충격에 의해 분해·폭발할 수 있다. 조해성이 커서 습한 곳 저장은 부적합하고, 가열하면 약 220℃에서 분해되며, 열처리제가 아니라 비료나 폭약(ANFO)의 원료로 사용된다.

과산화칼륨은 무기과산화물로 물과 급격히 반응하여 발열하고 산소를 발생시킨다(2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2↑). 과망간산칼륨이나 과염소산나트륨은 물에 녹을 뿐 급격한 발열·산소 발생 반응을 일으키지 않는다.

소화설비 설치기준에서 위험물은 지정수량의 10배가 1소요단위이다. 유기과산화물의 지정수량은 10kg이므로 1소요단위는 100kg이고, $\dfrac{1000\,\mathrm{kg}}{10\,\mathrm{kg}\times 10} = 10$으로 1000kg은 10소요단위에 해당한다.

과산화나트륨은 제1류 위험물 중 무기과산화물로 지정수량이 50kg이므로 100kg은 잘못되었다. 아염소산염류(아염소산나트륨)와 염소산염류(염소산칼륨)는 각 50kg, 브롬산염류(브롬산칼륨)는 300kg이 맞다.

니트로셀룰로오스는 제5류 위험물로 직사일광이나 열에 의해 분해가 촉진되어 자연발화할 수 있으므로 일광이 잘 드는 곳이 아니라 열원을 피한 냉암소에 저장한다. 타격·마찰을 피하고, 건조 상태가 위험하므로 물 또는 알코올로 습윤시켜 저장하는 것이 옳다.

특수인화물은 1기압에서 발화점 100℃ 이하이거나 인화점 -20℃ 이하이고 비점 40℃ 이하인 물질로, 비점이 낮은 것이 특징이므로 비점이 높다는 설명은 거리가 멀다. 인화점과 연소하한값이 낮고 비점이 낮은 만큼 증기압이 높아 위험성이 크다.

순수한 질산은 무색의 액체이며, 보관 중 빛이나 열에 의해 분해되어 생성되는 이산화질소 때문에 황갈색을 띠게 되므로 갈색에서 청색으로 변한다는 설명은 틀렸다. 질산은 자체는 불연성이지만 강한 산화력과 부식성이 있고 물과 접촉하면 발열한다.

K2MnO4(망간산칼륨)에서 K는 +1, O는 -2이므로 (+1)×2 + Mn + (-2)×4 = 0에서 망간의 산화수는 +6이다. KMnO4는 +7, MnO2는 +4, MnSO4는 +2이다.

과산화수소가 단독으로 폭발할 위험이 있는 것은 약 60% 이상의 고농도일 때이며, 농도 30% 정도에서는 단독 폭발하지 않으므로 틀린 설명이다. 물·알코올·에테르에 잘 녹고, 이산화망간(MnO2) 같은 촉매를 가하면 분해가 촉진되며, 분해 시 산소를 발생시킨다.

이황화탄소(CS2)는 비중이 약 1.26으로 물보다 무거우며, 물에 녹지 않으므로 가연성 증기 발생을 억제하기 위해 물속에 저장한다. 디에틸에테르(약 0.71), 아세트알데히드(약 0.78), 산화프로필렌(약 0.83)은 모두 물보다 가볍다.

산화프로필렌, 황화디메틸, 이소프로필아민은 모두 비점이 40℃ 이하로 제4류 위험물 중 특수인화물에 해당한다. 스티렌은 인화점 약 32℃인 제2석유류이므로 품명이 다르다.

N2H4(히드라진)은 제4류 위험물 중 제2석유류(수용성)에 해당한다. 아지드화납[Pb(N3)2], 질산메틸(CH3ONO2), 히드록실아민(NH2OH)은 모두 제5류 위험물이다.

니트로셀룰로오스는 건조 상태에서 타격·마찰에 매우 민감하여 폭발 위험이 크므로 물 또는 알코올을 첨가해 습윤한 상태로 운반·저장한다. 니트로글리세린은 다공성 물질에 흡수시켜 다이너마이트로 만들고, 피크린산은 물로 습윤시키는 것이 일반적이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화설비 능력단위 기준에서 팽창질석 또는 팽창진주암은 삽 1개를 포함한 160L가 능력단위 1.0이다. 마른모래는 삽 1개 포함 50L가 0.5단위이다.

과산화나트륨은 이산화탄소를 흡수하여 탄산나트륨이 되고 산소를 방출한다(2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2↑). 이 때문에 무기과산화물 화재에는 이산화탄소 소화기가 적응성이 없다.

위험물 이동저장탱크의 외부도장 색상은 제1류 회색, 제2류 적색, 제3류 청색, 제5류 황색, 제6류 청색으로 규정되어 있으므로 제6류를 회색으로 한 것은 적합하지 않다. 제4류는 색상 제한이 없다(적색 권장).

등유는 탄소수가 많은 탄화수소 혼합물로 증기비중이 약 4~5에 이르러 공기보다 무거우므로 증기가 공기보다 가볍다는 설명은 틀렸다. 인화점은 약 40~70℃로 상온보다 높고, 비중은 1보다 작아 물보다 가벼우며, 전기의 불량도체로 정전기 축적에 주의해야 한다.

화재 분류에서 B급 화재는 유류·가스 화재로 표시 색상은 황색이다. A급(일반화재)은 백색, C급(전기화재)은 청색, D급(금속화재)은 무색으로 구분한다.

벤젠의 끓는점은 약 80℃로 가장 높다. 디에틸에테르는 약 34.5℃, 메탄올은 약 65℃, 아세트알데히드는 약 21℃이다.

알코올의 가수는 분자 내 히드록시기(-OH)의 수로 정하며, 글리세린[C3H5(OH)3]은 -OH가 3개인 3가 알코올이다. 에탄올과 메탄올은 1가, 에틸렌글리콜은 2가 알코올이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 따라 제조소 및 일반취급소는 연면적 500m² 이상이면 경보설비 중 자동화재탐지설비를 설치하여야 한다. 옥내에서 지정수량 100배 이상을 취급하는 경우 등도 설치 대상이다.

제6류 위험물(산화성액체)은 과염소산(HClO4), 과산화수소(H2O2), 질산(HNO3) 등이며, 황산(H2SO4)은 위험물안전관리법상 위험물에 해당하지 않는다.

제3종 분말소화약제는 인산염류인 제일인산암모늄(NH4H2PO4)을 주성분으로 하며, 담홍색으로 착색되고 A·B·C급 화재에 모두 적응한다. 제1종은 탄산수소나트륨, 제2종은 탄산수소칼륨, 제4종은 탄산수소칼륨과 요소의 반응물이 주성분이다.

제3종 분말소화약제인 제일인산암모늄은 열분해하여 메타인산과 암모니아, 수증기를 생성한다(NH4H2PO4 → HPO3 + NH3 + H2O). 이때 생성되는 메타인산(HPO3)이 가연물 표면에 부착성 피막을 만들어 방진작용을 하므로 A급 화재에도 적응성이 있다.

니트로글리세린의 융점은 약 14℃이므로 여름철(30℃)에는 액체, 겨울철(0℃)에는 동결하여 고체 상태가 된다. 동결된 니트로글리세린은 충격에 더욱 민감해져 위험성이 커진다.

과산화나트륨은 공기 중에서 서서히 이산화탄소를 흡수하여 탄산염(탄산나트륨)을 만들고 산소를 방출한다(2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2). 자체는 불연성 산화성 고체로 인화성 물질이 아니며, 물과는 격렬히 반응하여 발열하고 산소를 방출하므로 반응성이 약하다는 설명도 틀렸다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에서 경보설비는 지정수량 10배 이상을 저장·취급하는 제조소등에 설치하되 이동탱크저장소는 제외한다. 처마높이 6m 이상 단층 옥내저장소, 소화난이도등급 I의 옥내탱크저장소, 옥내주유취급소는 자동화재탐지설비 설치 대상이다.

제3류 위험물은 황린을 제외하면 대부분 금수성 물질로 물과 반응하여 가연성 가스를 발생시키며, 황린은 물과 반응하지 않아 물속에 저장한다. 알킬알루미늄·알킬리튬 같은 유기금속화합물도 포함되므로 무기화합물로만 구성된 것은 아니고, 자기반응성은 제5류의 성질이며, 칼륨·나트륨은 물보다 가볍다.

철분·금속분·마그네슘은 금수성 물질로 주수하면 수소가 발생하므로 물·포 소화설비는 부적합하고, 이산화탄소·할로겐화합물과도 반응할 수 있어 위험하다. 따라서 탄산수소염류 분말소화설비나 건조사, 팽창질석·팽창진주암으로 질식소화하는 것이 적응성이 있다.

물은 증발잠열(기화열)이 약 539cal/g으로 매우 커서 증발하면서 가연물의 열을 빼앗아 냉각소화하는 효과가 뛰어나기 때문에 소화약제로 널리 이용된다. 비열도 커서 온도를 낮추는 데 유리하고 구하기 쉬우며 가격이 저렴한 것도 장점이다.

압력수조를 이용한 가압송수장치의 필요압력은 $P = p_1 + p_2 + p_3 + 0.35\,\mathrm{MPa}$(호스 마찰손실 수두압 + 배관 마찰손실 수두압 + 낙차 환산 수두압 + 0.35MPa)로 구한다. 대입하면 $P = 3 + 1 + 1.35 + 0.35 = 5.70\,\mathrm{MPa}$이다.

자연발화의 위험은 요오드값이 큰 건성유일수록 크므로, 불건성유일수록 위험이 크다는 설명은 반대로 되어 틀렸다. 건성유는 불포화도가 커서 공기 중 산소와 결합하며 산화열이 축적되기 쉬우며, 들기름은 건성유, 올리브유는 불건성유가 맞고 동식물유류의 인화점은 대체로 250℃ 안팎이다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 따라 옥내주유취급소는 소화난이도등급 Ⅱ에 해당한다. 소화난이도등급 Ⅱ의 주유취급소에는 대형수동식소화기와 소형수동식소화기 등을 설치한다.

벤젠의 증기는 증기비중이 약 2.8로 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하므로, 공기보다 가벼워 높은 곳에 체류한다는 설명은 틀렸다. 인화점이 약 -11℃로 낮아 정전기 발생에 주의하고, 독성이 있어 피부 접촉을 피하며, 통풍이 잘되는 차고 어두운 곳에 저장한다.

불연성가스(불활성기체) 봉입은 디에틸에테르·아세트알데히드 같이 인화점이 낮고 휘발성이 큰 위험물의 증기 발생과 혼합기체 형성을 억제하기 위한 조치이므로, 인화점이 높은 석유류일수록 봉입한다는 설명은 틀렸다. 제4류 화재는 주수 냉각보다 이산화탄소·분말·포에 의한 질식소화가 효과적이고, 메틸알코올 화재에는 내알코올포를 사용한다.

탄화칼슘(CaC2)은 물과 반응하여 가연성인 아세틸렌 가스를 발생시키므로, 대량 저장 시 용기에 불연성인 질소가스를 봉입하여 수분·공기와의 접촉을 차단한다.

에틸알코올(C2H5OH)의 분자량은 46이고 공기의 평균 분자량은 29이므로 증기비중은 $\dfrac{46}{29} \approx 1.59$이다. 따라서 에틸알코올 증기는 공기보다 무겁다.

탱크의 공간용적 기준에 따라 암반탱크는 당해 탱크 내에 용출하는 7일간의 지하수 양에 상당하는 용적과 당해 탱크 내용적의 100분의 1의 용적 중에서 보다 큰 용적을 공간용적으로 한다. 따라서 빈칸에는 차례대로 7과 1이 들어간다.

황린은 발화점이 약 34℃로 매우 낮고 화학적 활성이 커서 공기 중에서 산화열이 축적되면 쉽게 자연발화한다. 이 때문에 황린은 공기와의 접촉을 차단하기 위해 물속에 저장한다.

제4류 위험물(인화성액체) 화재에 봉상수를 주수하면 물보다 가벼운 위험물이 물 위에 떠서 연소면이 확대되므로 봉상수소화기는 적응성이 없다. 포·인산염류 분말·이산화탄소는 질식소화 효과가 있어 제4류 화재에 적응한다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 따라 스프링클러헤드는 부착장소의 평상시 최고주위온도가 28℃ 미만이면 표시온도 58℃ 미만인 것을 설치한다. 28℃ 이상 39℃ 미만은 58℃ 이상 79℃ 미만 등 주위온도가 높을수록 표시온도가 높은 헤드를 사용한다.

피크린산(트리니트로페놀)은 강한 쓴맛이 있는 황색의 침상결정으로 옳은 설명이다. 금속과 반응하여 충격에 예민한 피크린산염을 만들므로 철제 용기 저장은 위험하고, 찬물에는 잘 안 녹지만 더운물·알코올·벤젠 등에는 녹으며, 운반 시에는 물을 첨가해 습윤시키는 것이 안전하다.

금속칼륨은 물과 격렬히 반응하여 수소를 발생시키고 발화할 수 있으며, 에틸알코올과도 반응하여 수소를 발생시킨다. 따라서 공기·수분과의 접촉을 차단하기 위해 등유·경유 등 석유 속에 저장한다.

황린은 자연발화성 물질로 공기와의 접촉을 차단해야 하므로 건조한 장소가 아니라 물속에 저장하여야 하며, 이것이 잘못된 기준이다. 덩어리 상태의 황은 용기에 수납하지 않고 저장할 수 있고, 옥내저장소의 용기 수납 위험물은 55℃를 넘지 않도록 하며, 이동저장탱크에는 유별·품명·최대수량·적재중량을 표시하는 것이 시행규칙 별표 18의 저장기준에 맞다.

제1류 위험물(산화성고체)은 흡습이나 가연물 혼입을 막기 위해 밀폐용기에 저장해야 하므로 개방용기를 사용해야 한다는 설명은 틀렸다. 가열·충격·마찰을 피하고 가연물과의 접촉을 금하며 환기가 잘되는 서늘한 곳에 저장하는 것이 옳다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 제2류 위험물(인화성고체 제외)의 게시판 주의사항은 "화기엄금"이 아니라 "화기주의"이므로 틀린 설명이다. "화기엄금"은 제2류 중 인화성고체, 제3류 자연발화성물질, 제4류, 제5류에 해당하며, 표지는 한 변 0.3m 이상·다른 한 변 0.6m 이상의 백색 바탕에 흑색 문자로 한다.

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17의 소화설비 능력단위 기준에서 팽창진주암 또는 팽창질석은 삽 1개를 포함한 용량 160L가 능력단위 1.0에 해당한다.

보일오버는 원유·중유 등 중질유 탱크 화재에서 열류층(heat wave)이 하강하여 탱크 저부의 수층을 급격히 비등시켜 기름이 탱크 밖으로 넘치는 현상이다. 슬롭오버는 소화용 주수·포의 수분이 뜨거운 유면에서 비등하여 기름이 넘치는 현상, 프로스오버는 화재 없이 물이 끓어 넘치는 현상, 플래시오버는 실내 화재의 전실화재 현상이다.
[근거] 유류탱크 화재의 이상현상(보일오버·슬롭오버·프로스오버 구분)

분진폭발의 조건: 가연성 분진이 미세한 입자로 공기 중에 부유(밀폐공간 내 적정 농도)하고 점화원이 있을 것. 수분이 많으면 분진의 부유·대전이 억제되고 증발잠열로 열을 빼앗아 폭발이 일어나기 어려워진다. 참고로 시멘트분·생석회·모래 등 불연성 분체는 분진폭발을 일으키지 않는다.
[근거] 폭발이론(분진폭발의 성립 조건)

관 내를 액체가 흐르며 관 벽과의 마찰로 대전되는 것은 유동대전으로, 유속이 빠를수록 커진다. 박리대전은 밀착된 물체가 떨어질 때, 분출대전은 액체·기체가 노즐 등 개구부에서 분출될 때, 충돌대전은 입자끼리 또는 고체와 충돌할 때 발생한다.
[근거] 정전기 이론(대전의 종류: 마찰·박리·유동·분출·충돌대전)

pH 1이므로 [H+] = 10-1 = 0.1N. 중화 공식 NV = N'V'에서 0.1 × 100 = 0.1 × V' 이므로 V' = 100mL. [역산 검산] 0.1N NaOH 100mL의 OH⁻ = 0.01mol, HCl 0.1N 100mL의 H⁺ = 0.01mol로 당량이 일치한다.
[근거] 일반화학(pH=−log[H⁺], 중화 NV=N'V')

H2SO4에서 (+1)×2 + S + (−2)×4 = 0 이므로 S = +6. H2S에서는 −2, SO2에서는 +4, 홑원소 물질 S는 0이다. [검산] +2 + 6 − 8 = 0 성립.
[근거] 일반화학(산화수 규칙: H=+1, O=−2, 화합물 총합 0)

알칸의 일반식은 CnH2n+2, 알켄의 일반식은 CnH2n이다. 탄소 3개짜리 알켄 C3H6은 프로필렌(프로펜)이다. 프로판은 C3H8(알칸), 아세틸렌은 C2H2(알킨), 부틸렌은 C4H8이다.
[근거] 유기화학 명명법(알칸 CnH2n+2·알켄 CnH2n 일반식)