2025년 위험물기능장실기(필답형) 제78회 기출문제 정답·해설 페이지

㉮ 비중이 1.49 이상일 것

㉯ $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$

㉰ $BrF_3$, $BrF_5$, $IF_5$

[해설]

제6류 위험물(산화성 액체)은 과염소산·과산화수소·질산·할로젠간화합물 네 가지다. 소문항이 각각 어느 물질을 가리키는지 먼저 잡아야 한다.

㉮ 크산토프로테인 반응 → 질산

단백질에 진한 질산을 떨어뜨리면 노란색으로 변하는 정색반응이 크산토프로테인 반응이다. 손에 질산이 묻으면 누렇게 되는 것이 이 반응이다. 질산은 아무 농도나 위험물이 되는 것이 아니라 비중 1.49 이상인 것만 위험물로 본다.

제6류의 나머지 물질에도 같은 방식의 한계가 걸려 있다. 과산화수소는 농도 36[wt%] 이상인 것만 위험물이고, 과염소산은 별도의 농도·비중 조건이 없다. 세 물질의 조건을 묶어서 외워 두면 자주 나오는 함정을 피할 수 있다.

㉯ $N_2H_4$(하이드라진)와 반응하는 물질 → 과산화수소

$2H_2O_2 + N_2H_4 \rightarrow 4H_2O + N_2$ — 물과 질소만 남기고 다량의 열과 기체를 내므로 로켓 추진제로 쓰인다. 이 과산화수소가 스스로 분해할 때의 식이 답이다.

$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$

이 분해는 이산화망가니즈($MnO_2$)가 정촉매로 작용하면 급격해지므로, 저장할 때는 인산·요산 등 안정제를 넣고 구멍 뚫린 마개(통기성 마개)를 사용해 발생한 산소를 빼 준다. 밀전하면 용기가 파열된다.

㉰ 할로젠간화합물

할로젠 원소끼리 결합한 화합물로, 제6류 위험물에 속한다. $ICl$, $IBr$, $BrF_3$, $BrF_5$, $IF_5$ 등이 있으며 이 가운데 3가지를 쓰면 된다. 반응성이 매우 커서 물과 만나면 부식성 물질을 만들므로 주수소화는 하지 않는다.

10.34[L]

[해설]

벤젠($C_6H_6$)은 제4류 위험물 제1석유류(비수용성)로, 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.

$2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O$

계수를 벤젠 1몰 기준으로 보면 $C_6H_6 : CO_2 = 1 : 6$ 이다. 즉 벤젠 1몰이 타면 이산화탄소 6몰이 나온다.

벤젠의 분자량은 $12 \times 6 + 1 \times 6 = 78$ 이므로 벤젠 6[g]은 $\dfrac{6}{78} = 0.0769\,\mathrm{mol}$ 이고, 여기서 생기는 이산화탄소는 $0.0769 \times 6 = 0.4615\,\mathrm{mol}$ 이다.

표준상태(0[℃], 1기압)에서 기체 1몰의 부피는 22.4[L]이므로

$V = \dfrac{6}{78} \times 6 \times 22.4 = \mathbf{10.34}\,\mathrm{L}$

비례식으로 세워도 같다. $78\,\mathrm{g} : 6 \times 22.4\,\mathrm{L} = 6\,\mathrm{g} : x$ 에서 x = 10.34[L].

주의할 점은 물($H_2O$)의 부피는 세지 않는다는 것이다. 표준상태는 0[℃]이므로 생성된 물은 기체가 아니라 액체이고, 22.4[L/mol]을 적용할 수 없다. 발문이 막연히 "생성되는 기체"라고 되어 있는 판본도 있으나, 이 문제에서 부피를 물을 수 있는 기체는 이산화탄소뿐이다.

① 2.1

② 18

③ 아르곤

④ 60

⑤ 95

[해설]

근거는 「위험물안전관리에 관한 세부기준」 제134조(불활성가스소화설비의 기준)다. 위험물 제조소 등의 소화설비는 일반 건축물에 적용되는 화재안전기술기준이 아니라 이 세부기준을 따른다는 점을 먼저 짚어 두어야 한다.

① 2.1[MPa] / ② 영하 18[℃] — 이산화탄소 저장 방식이 둘로 갈린다.

고압식은 상온(약 20[℃])에서 액화 저장하므로 용기 내압이 6[MPa] 안팎으로 높아 방사압력 기준도 높다. 저압식은 냉동기로 영하 18[℃] 이하로 식혀 두어 내압이 2[MPa] 남짓밖에 되지 않으므로 기준이 절반 수준이다. 저장온도가 낮은 쪽이 저압식이라는 대응만 잡으면 두 값을 바꿔 쓰지 않는다.

③ 아르곤 — 불활성가스 계열 약제의 조성은 이름에 숨어 있다.

IG 뒤의 숫자가 곧 조성비의 첫 자리다(IG-541 → 52 : 40 : 8). 이들 약제를 방사하는 분사헤드의 방사압력은 종류에 관계없이 1.9[MPa] 이상이다.

④ 60초 / ⑤ 95[%] — 방사시간 기준도 약제에 따라 다르게 걸린다.

· 이산화탄소 : 정해진 약제량 전량을 60초 이내에 균일하게 방사

· IG-100·IG-55·IG-541 : 정해진 약제량의 95[%] 이상을 60초 이내에 방사

이산화탄소는 질식·냉각으로 단번에 소화하므로 전량을, 불활성가스 계열은 산소농도를 낮춰 소화하므로 95[%] 이상이면 소화농도에 도달한다고 보는 것이다.

㉮ 45분 이상

㉯ ① 1.5[m] 이하  ② 1.5[m] 이하

㉰ 감수경보장치, 물올림탱크에 물을 자동으로 보급하기 위한 장치

㉱ 39$\,\mathrm{m^3}$

[해설]

㉮ 비상전원 45분 — 위험물 제조소 등의 옥내소화전설비는 상용전원이 끊겨도 45분 이상 설비를 돌릴 수 있는 비상전원(자가발전설비 또는 축전지설비)을 갖춰야 한다. 건축물 일반의 소방시설 기준(20분)과 값이 다르므로 혼동하기 쉽다.

㉯ 1.5[m] 이하 — 개폐밸브와 호스접속구 모두 바닥면으로부터 1.5[m] 이하에 설치한다. 사람이 서서 손을 뻗어 조작할 수 있는 높이라는 뜻이다. 옥내소화전함의 표시등, 방수구 높이도 같은 취지로 정해져 있다.

㉰ 물올림장치 — 수원의 수위가 펌프보다 낮은 경우에 두는 설비로, 흡입관 안을 늘 물로 채워 두어 펌프가 곧바로 물을 빨아올리게 한다. 물올림탱크에는 감수경보장치와 탱크에 물을 자동으로 보급하기 위한 장치를 설치한다(전용 탱크로 하고 유효수량 100[L] 이상).

㉱ 수원의 양 — 옥내소화전설비의 수원은

$Q = N \times 7.8\,\mathrm{m^3}$

여기서 N은 설치개수가 가장 많은 층의 옥내소화전 개수이되, 5개를 넘으면 5개로 본다. 이 문제는 7개가 설치되어 있으므로 $N = 5$ 다.

$Q = 5 \times 7.8 = \mathbf{39}\,\mathrm{m^3}$

7.8[$\mathrm{m^3}$]는 방수량 260[L/min]에 30분을 곱한 값($260 \times 30 = 7,800\,\mathrm{L}$)이다. 7개를 그대로 곱해 54.6[$\mathrm{m^3}$]로 답하는 것이 대표적인 오답이다.

㉮ ① 품명·수량 또는 지정수량 배수의 변경신고 → ② 완공검사 신청 → ③ 지위승계 신고

㉯ 필요하다. 양도로 소유권은 B씨에게 넘어갔으나 지위승계 신고가 아직 이루어지지 않았으므로, B씨가 신고하여 A씨의 지위를 승계해야 한다.

㉰ 제조소 등을 최초로 사용하기 전까지

[해설]

이 문제는 공사 중 변경 → 완공 → 양도라는 시간 순서를 따라가면서, 각 사건마다 위험물안전관리법이 요구하는 절차를 짚는 문제다.

㉮ 세 가지 사건, 세 가지 절차

① 품명·수량 또는 지정수량 배수의 변경신고 — 제3석유류가 제2석유류로 바뀌고 지정수량 배수가 1,000배 늘었다. 저장·취급하는 위험물의 품명·수량 또는 지정수량 배수를 바꾸려는 자는 변경하려는 날의 1일 전까지 시·도지사에게 신고해야 한다.

② 완공검사 신청 — 설치허가를 받아 공사를 마쳤으므로, 사용을 시작하기 전에 완공검사를 받아 완공검사합격증을 교부받아야 한다. 합격증 없이 사용하면 허가받은 대로 완성되었는지 확인되지 않은 시설을 쓰는 셈이 된다.

③ 지위승계 신고 — 양수인이 종전 소유자의 법적 지위를 이어받는 절차로, 승계한 날부터 30일 이내에 신고한다.

㉯ 지위승계가 왜 필요한가 — 제조소 등의 설치허가는 시설이 아니라 사람(설치자)에게 주어진 것이다. 매매·상속 등으로 소유권만 넘어가도 허가상의 지위가 자동으로 따라오지는 않으므로, 양수인이 신고를 해야 비로소 종전 설치자의 지위를 승계한다. 이 사례는 양도는 끝났지만 신고가 안 된 상태이므로 지위승계가 필요하다.

㉰ 안전관리자 선임 시기 — 위험물안전관리자는 제조소 등을 최초로 사용하기 전에 선임해야 한다. 경영 사정은 유예 사유가 되지 않는다. 참고로 선임한 뒤에는 14일 이내에 신고해야 하고, 안전관리자를 해임하거나 안전관리자가 퇴직한 때에는 30일 이내에 다시 선임해야 한다.

㉮ 상치장소

㉯ ① 벽·바닥·보·서까래 및 지붕이 내화구조 또는 불연재료로 된 건축물  ② 1층

㉰ ① 4,000[L] 이하  ② 고체인 위험물을 저장하거나, 고체인 위험물을 가열하여 액체상태로 저장하는 경우

㉱ ① 방파판  ② 위험물 운송 중 탱크 내부 위험물의 출렁임·쏠림을 완화하여 차량의 안전을 확보하기 위함

㉲ ① 측면틀  ② 탱크가 전복될 때 탱크 본체의 파손을 방지하기 위함

㉳ ① 50[m] 이내  ② 200[L/min] 이하

㉴ ① 이동저장탱크는 불활성 기체를 봉입할 수 있는 구조로 할 것  ② 이동저장탱크 및 그 설비는 은·수은·구리·마그네슘 또는 이들을 성분으로 하는 합금으로 만들지 아니할 것

㉵ 운송 중인 위험물의 종류를 식별하게 하여 운송 방식을 규제하고, 사고 발생 시 위험물 정보를 신속히 제공하기 위함

㉶ 특수인화물, 제1석유류, 제2석유류

㉷ 이동저장탱크를 차량 등에 옮겨 싣는 구조로 된 이동탱크저장소

[해설]

근거는 위험물안전관리법 시행규칙 별표 10(이동탱크저장소의 위치·구조 및 설비의 기준)이다.

㉮·㉯ 상치장소 — 이동탱크저장소는 움직이는 저장소여서 세워 두는 자리까지 허가 대상이다. 이 자리를 상치장소라 한다. 옥외에 두면 인근 건축물로부터 5[m] 이상(단, 인근 건축물이 1층인 경우 3[m] 이상)의 거리를 확보해야 하고, 옥내에 두면 벽·바닥·보·서까래 및 지붕이 내화구조 또는 불연재료로 된 건축물의 1층에 설치해야 한다. 2층 이상에 두면 사고 시 대피·소화가 곤란하기 때문이다.

㉰ ㉠ = 칸막이 — 이동저장탱크 내부는 4,000[L] 이하마다 3.2[mm] 이상의 강철판으로 칸막이를 설치한다. 한 칸에 담기는 액량을 줄여 출렁임과 사고 시 누출량을 함께 줄이려는 것이다. 다만 고체인 위험물을 저장하거나 고체 위험물을 가열해 액체상태로 저장하는 경우에는 출렁임이 문제되지 않으므로 설치하지 않을 수 있다.

㉱ ㉡ = 방파판 — 칸막이로 나뉜 각 칸 안에서 액체가 앞뒤로 치는 것을 다시 한 번 막는 판으로, 두께 1.6[mm] 이상의 강철판으로 만든다. 급제동·급회전 때 액체가 한쪽으로 쏠리면 차량이 전복될 수 있어, 출렁임과 쏠림을 완화해 차량의 안전을 확보하는 것이 설치목적이다.

㉲ ㉢ = 측면틀 — 탱크 상부의 양 옆 모서리를 감싸는 틀로, 두께 3.2[mm] 이상의 강철판으로 만든다. 차량이 옆으로 넘어졌을 때 탱크 본체가 직접 지면에 닿아 찢어지는 것을 막는다. 부속장치(맨홀·주입구 등)를 보호하는 방호틀(두께 2.3[mm] 이상)과 역할이 다르므로 구분해야 한다.

㉳ 주입설비 — 이동탱크저장소에 주입설비를 설치하는 경우 길이는 50[m] 이내, 분당 배출량은 200[L] 이하로 하고, 끝부분에는 축적되는 정전기를 유효하게 제거할 수 있는 장치를 둔다.

㉴ 아세트알데하이드 등의 강화기준 — ① 탱크를 불활성 기체를 봉입할 수 있는 구조로 하고, ② 탱크와 그 설비를 은·수은·구리(동)·마그네슘 또는 이들을 성분으로 하는 합금으로 만들지 않는다. 이들 금속과 접촉하면 폭발성 아세틸라이드를 만들기 때문이다.

㉵ UN넘버 — 유엔이 위험물마다 부여한 네 자리 식별번호로, 표지에 표시해 두면 어떤 위험물이 실려 있는지를 즉시 알 수 있다. 운송 방식(경로·적재 방법)을 규제하는 근거가 되고, 사고가 났을 때 출동한 소방·구조기관이 대응 방법을 곧바로 판단할 수 있게 한다.

㉶ 접지도선 — 정전기가 쌓이기 쉬운 위험물을 운송할 때 필요하다. 제4류 위험물 중 특수인화물, 제1석유류, 제2석유류를 저장·취급하는 이동탱크저장소에는 접지도선을 설치한다. 인화점이 낮아 정전기 불꽃만으로도 착화되는 구간이기 때문이며, 제3석유류 이상은 대상이 아니다.

㉷ 컨테이너식 이동탱크저장소 — 이동저장탱크를 차량 등에 옮겨 싣는 구조로 된 이동탱크저장소를 말한다. 탱크와 차량이 일체가 아니라 탱크만 떼어 다른 차량에 실을 수 있는 형태다.

㉮ 트라이나이트로톨루엔(T.N.T.)

㉯ 나이트로화합물

㉰ $C_6H_2CH_3(NO_2)_3$ — 벤젠고리의 1번 탄소에 메틸기($-CH_3$), 2·4·6번 탄소에 나이트로기($-NO_2$) 3개가 결합한 구조

[해설]

조건이 곧 물질 특정이다. 화학식 $C_6H_2CH_3(NO_2)_3$ 는 톨루엔의 벤젠고리에 나이트로기 3개가 들어간 것이므로 트라이나이트로톨루엔(T.N.T.) 이고, 위험물안전관리법령상 품명은 제5류 위험물 「나이트로화합물」이다. 담황색 결정으로 직사광선을 받으면 다갈색으로 변하는 것이 T.N.T.의 대표적인 성상이다.

분자량 확인 — 분자식은 $C_7H_5N_3O_6$ 이다.

$M = 12 \times 7 + 1 \times 5 + 14 \times 3 + 16 \times 6 = 84 + 5 + 42 + 96 = 227$

㉰ 구조식 — 톨루엔($C_6H_5CH_3$)의 메틸기가 붙은 탄소를 1번으로 두고, 2·4·6번에 나이트로기가 하나씩 결합한다. 메틸기가 오쏘·파라 배향성을 갖기 때문이며, 피크르산과 구조가 같고 1번 자리만 $-OH$ 대신 $-CH_3$ 로 바뀐 형태다.

분해하면 $2C_6H_2CH_3(NO_2)_3 \rightarrow 12CO + 2C + 3N_2 + 5H_2$ 로 다량의 기체를 내며 폭발한다. 피크르산과 달리 금속과 반응하지 않아 금속 용기에 저장할 수 있고, 물에 녹지 않아 물속에 저장하기도 한다.

㉮ $2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O$

㉯ 300[kg]

[해설]

㉮ 연소반응식 세우기 — 메탄올 $CH_3OH$ 는 탄소 1, 수소 4, 산소 1이다. 탄소 1개는 $CO_2$ 1개, 수소 4개는 $H_2O$ 2개가 되므로 $CH_3OH + 1.5O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ 이고, 계수를 정수로 만들기 위해 전체에 2를 곱한다.

$2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O$

산소 계수가 1.5가 되는 것은 메탄올이 이미 산소 원자 1개를 가지고 있기 때문이다.

㉯ 이론산소량 — 메탄올의 분자량은 $12 + 1 \times 4 + 16 = 32$ 이므로

$\dfrac{200\,\mathrm{kg}}{32\,\mathrm{kg/kmol}} = 6.25\,\mathrm{kmol}$

반응식에서 $CH_3OH : O_2 = 2 : 3$ 이므로 필요한 산소는

$6.25 \times \dfrac{3}{2} = 9.375\,\mathrm{kmol}$

산소의 분자량은 32이므로

$9.375 \times 32 = \mathbf{300}\,\mathrm{kg}$

메탄올과 산소의 분자량이 둘 다 32라서, 결국 메탄올 질량의 1.5배가 그대로 이론산소량이 된다. 이론공기량을 물으면 여기에 $\dfrac{1}{0.232}$(질량 기준) 또는 $\dfrac{1}{0.21}$(부피 기준)을 곱한다.

메탄올은 제4류 위험물 「알코올류」로 인화점 11[℃], 연소 시 불꽃이 거의 보이지 않아 화재 발견이 늦어지는 것이 특징이며, 독성이 있어 소량으로도 실명을 일으킨다.

㉮ 옥내소화전설비

㉯ 옥외소화전설비

㉰ 소형수동식소화기등

㉱ 물분무소화설비

㉲ 고정식 포소화설비

[해설]

소화난이도등급 Ⅰ은 규모·위험도가 가장 큰 제조소 등이라, 사람이 들고 쓰는 소화기가 아니라 고정식 소화설비를 갖추게 한다. 표를 통째로 외우기보다 시설별로 무엇이 위험한지를 잡으면 답이 따라 나온다.

㉮·㉯ 제조소 및 일반취급소 — 건축물 화재와 위험물 화재가 함께 일어날 수 있어 옥내소화전설비와 옥외소화전설비를 나란히 요구한다. 그 뒤로 스프링클러설비 또는 물분무 등 소화설비가 이어진다.

㉰ 주유취급소 — 개방된 공간에서 소량씩 취급하므로 건축물에 스프링클러설비를 두고, 나머지는 소형수동식소화기등으로 소요단위를 채운다. 소화난이도등급 Ⅰ 표에서 유일하게 수동식 소화기가 등장하는 자리다.

㉱ 황만을 저장·취급하는 옥외탱크저장소 — 황은 녹아 흐르며 타므로 물로 냉각·유화하는 물분무소화설비가 적응성을 갖는다. 인화점 70[℃] 이상의 제4류만 저장하는 탱크는 물분무소화설비와 고정식 포소화설비 중 선택할 수 있고, 그 밖의 것(인화점이 낮은 유류)은 고정식 포소화설비만 인정하되 포가 듣지 않으면 분말소화설비를 쓴다.

㉲ 해상탱크 — 지중탱크와 마찬가지로 고정식 포소화설비가 첫머리에 오고, 여기에 물분무포소화설비·불활성가스소화설비·할로젠화합물소화설비(모두 이동식 이외의 것)가 이어진다.

해상탱크 행의 두 번째 설비는 「물분무포소화설비」다. 일부 교재에 「물분무소화설비」로 실려 있으나, 지중탱크 행과 구분되는 해상탱크만의 특례이므로 「포」가 빠지면 안 된다.

16.13

[해설]

용해도는 용매(물) 100[g]에 녹을 수 있는 용질의 g수다. 이 문제의 함정은 녹이는 물질이 수화물이라는 점에 있다. $KNO_3 \cdot 10H_2O$ 안의 결정수는 녹으면서 물(용매) 쪽으로 넘어간다. 즉 용질은 $KNO_3$ 부분만, 용매는 처음 넣은 물 20[g]에 결정수까지 더한 값이다.

1단계 — 분자량

$KNO_3 = 39 + 14 + 16 \times 3 = 101$,  $10H_2O = 18 \times 10 = 180$,  $KNO_3 \cdot 10H_2O = 281$

2단계 — 용질과 결정수로 나누기

용질 : $12.6 \times \dfrac{101}{281} = 4.53\,\mathrm{g}$

결정수 : $12.6 \times \dfrac{180}{281} = 8.07\,\mathrm{g}$

3단계 — 용매의 총량

$20 + 8.07 = 28.07\,\mathrm{g}$

4단계 — 용해도

$28.07\,\mathrm{g} : 4.53\,\mathrm{g} = 100 : x$

$x = \dfrac{4.5288}{28.0712} \times 100 = \mathbf{16.13}$

중간값을 4.53과 28.07로 반올림한 뒤 계산하면 16.14가 나온다. 반올림을 어디서 하느냐에 따른 차이이므로 필답형에서는 둘 다 정답으로 인정되지만, 중간 반올림 없이 계산한 값은 16.13이다.

결정수를 물 쪽에 더하는 것을 잊고 $\dfrac{4.53}{20} \times 100 = 22.65$ 로 답하는 것이 가장 흔한 오답이다.

㉮ 에테인($C_2H_6$)

㉯

  ① 물 : $(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6$

  ② 메틸알코올 : $(C_2H_5)_3Al + 3CH_3OH \rightarrow Al(CH_3O)_3 + 3C_2H_6$

  ③ 염산 : $(C_2H_5)_3Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3C_2H_6$

[해설]

트라이에틸알루미늄 $(C_2H_5)_3Al$ 은 제3류 위험물 「알킬알루미늄」으로 자연발화성이자 금수성이다. 알루미늄에 붙은 에틸기($-C_2H_5$)가 수소를 하나 얻어 떨어져 나오면 곧바로 에테인($C_2H_6$)이 된다. 그래서 수소를 내어 줄 수 있는 상대 — 물·산·알코올 — 와 만나면 공통으로 에테인이 발생한다.

① 물 — 물의 $H$ 가 에틸기로 옮겨 가고 알루미늄은 수산화물이 된다.

$(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6$

② 메틸알코올 — 알코올의 하이드록시기 수소가 옮겨 가고 알루미늄은 알콕사이드(메틸레이트)가 된다.

$(C_2H_5)_3Al + 3CH_3OH \rightarrow Al(CH_3O)_3 + 3C_2H_6$

③ 염산 — 산의 수소가 옮겨 가고 알루미늄은 염화물이 된다.

$(C_2H_5)_3Al + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3C_2H_6$

반면 [보기]의 나머지 둘은 에테인을 내지 않는다. 수소를 넘겨줄 상대가 아니기 때문이다.

· 산소(연소) : $2(C_2H_5)_3Al + 21O_2 \rightarrow 12CO_2 + Al_2O_3 + 15H_2O$ — 에틸기가 통째로 타 버려 이산화탄소와 물이 된다.

· 염소 : $(C_2H_5)_3Al + 3Cl_2 \rightarrow AlCl_3 + 3C_2H_5Cl$ — 에틸기가 염화에틸이 된다.

따라서 [보기] 다섯 중 답이 되는 것은 물·메틸알코올·염산 세 가지다. 트라이에틸알루미늄은 물·포·이산화탄소·할로젠화합물 소화가 모두 금물이며, 마른모래나 팽창질석·팽창진주암으로 질식소화한다. 저장할 때는 희석제(벤젠·헥세인 등)를 넣고 불활성 기체를 봉입한다.

㉮ $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O$

㉯ 97.8$\,\mathrm{m^3}$

[해설]

㉮ 온도가 식을 고른다. 탄산수소나트륨은 온도에 따라 분해 단계가 다르다.

· 1차 분해(약 270[℃]) : $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O$

· 2차 분해(약 850[℃]) : $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O$

1차에서 남은 탄산나트륨이 더 가열되면 $Na_2CO_3 \rightarrow Na_2O + CO_2$ 로 한 번 더 깨지므로, 850[℃]에서는 결국 탄산수소나트륨 2몰당 이산화탄소 2몰이 나온다. 여기서 1차 분해식을 쓰면 이산화탄소가 절반으로 줄어 답이 완전히 달라진다.

㉯ 몰수 → 표준상태 부피 → 온도 보정 순으로 간다.

탄산수소나트륨의 분자량은 $23 + 1 + 12 + 16 \times 3 = 84$ 이므로

$\dfrac{336\,\mathrm{kg}}{84\,\mathrm{kg/kmol}} = 4\,\mathrm{kmol}$

㉮의 식에서 $NaHCO_3 : CO_2 = 2 : 2 = 1 : 1$ 이므로 이산화탄소도 4[kmol]이고, 표준상태(0[℃]) 부피는

$4 \times 22.4 = 89.6\,\mathrm{m^3}$

문제의 조건은 25[℃]이므로 샤를의 법칙으로 온도를 보정한다.

$V = 89.6 \times \dfrac{273 + 25}{273} = \mathbf{97.8}\,\mathrm{m^3}$

1기압 조건은 표준상태와 같으므로 압력 보정은 필요 없다. 제1종 분말소화약제는 백색으로 착색하며, 열분해로 생긴 이산화탄소·수증기가 질식효과를, 나트륨 이온이 연쇄반응 억제(부촉매)효과를 낸다.

① 절연저항계

② 접지저항측정기(최소눈금 0.1[Ω] 이하)

③ 가스농도측정기(탄화수소계 가스의 농도측정이 가능할 것)

④ 정전기 전위측정기

⑤ 진동시험기

[해설]

위험물안전관리 대행기관은 여러 제조소 등의 안전관리 업무를 위탁받아 수행하는 기관이므로, 지정을 받으려면 기술인력·시설과 함께 점검에 필요한 장비를 갖춰야 한다. 위험물안전관리법 시행규칙 별표 22가 그 목록을 정하고 있다.

발문이 제외한 두 항목을 빼고 나머지에서 5가지를 고르면 되므로, 위 표에서 굵게 표시한 조합 외에 토크렌치·표면온도계·두께측정기를 넣어 답해도 된다. 교재에 따라 안전밸브시험기, 유량계·압력계를 함께 싣기도 한다.

답을 쓸 때 접지저항측정기의 「최소눈금 0.1[Ω] 이하」와 가스농도측정기의 「탄화수소계」는 목록에 함께 규정된 사양이므로 괄호로 병기해 두는 편이 안전하다.

㉮ 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 40[℃] 미만인 고체

㉯ 제조소의 게시판 : 화기엄금 / 운반용기의 외부 : 화기엄금

㉰ 제4류 위험물

[해설]

㉮ 정의 — 제2류 위험물(가연성 고체) 중 「인화성 고체」는 고형알코올, 그 밖에 1기압에서 인화점이 40[℃] 미만인 고체를 말한다. 고체이지만 상온 부근에서 증기를 내어 불이 붙는다는 점에서 제4류에 가까운 성질을 갖는다.

㉯ 주의사항은 둘 다 「화기엄금」 — 제2류 위험물의 주의사항 표시는 인화성 고체만 따로 취급한다.

즉 인화성 고체만 「화기엄금」이고 나머지 제2류는 「화기주의」다. 게시판은 적색바탕에 백색문자로 표시한다.

㉰ 함께 저장할 수 있는 유별 — 옥내저장소·옥외저장소에서 유별이 다른 위험물은 원칙적으로 같은 저장소에 저장할 수 없지만, 서로 1[m] 이상의 간격을 두고 유별로 모아 저장하면 예외가 인정되는 조합이 있다. 인화성 고체는 증기가 발생해 불이 붙는다는 성질이 제4류와 같으므로, 함께 저장할 수 있는 것은 제4류 위험물이다.

이 예외 조합에는 이 밖에도 제1류와 제6류, 제1류(알칼리금속의 과산화물 제외)와 제5류, 제2류 중 인화성 고체와 제4류, 제3류 중 알킬알루미늄등과 제4류(알킬알루미늄·알킬리튬을 함유한 것), 제4류 중 유기과산화물과 제5류 중 유기과산화물 등이 있다.

㉮ 200

㉯ 600

㉰ 12

㉱ 수동개폐

㉲ 6

[해설]

셀프주유소는 자격 없는 일반인이 직접 주유하므로, 사람이 실수해도 사고로 번지지 않도록 설비 자체에 한계를 걸어 두는 것이 특례기준의 취지다.

㉮ 200[kg중] — 주유 중인 차가 호스를 매단 채 출발하는 사고를 막기 위한 기준이다. 200[kg중] 이하의 하중이 걸리면 호스가 먼저 끊어져 분리되도록 하고, 끊어진 자리에서 기름이 새지 않게 한다.

㉯·㉰ 경유 600[L]·12분 — 1회 연속주유의 상한이다. 휘발유는 100[L]·4분인데, 경유는 화물차·버스 등 대용량 차량을 감안해 양은 6배, 시간은 3배로 잡혀 있다.

㉱ 수동개폐장치 — 급유노즐 끝에는 손을 떼면 멈추도록 수동개폐장치를 부착한다. 레버를 고정하는 장치는 둘 수 없다.

㉲ 6분 — 고정급유설비(등유·경유를 용기에 받는 설비)는 급유량 100[L] 이하, 급유시간 6분 이하다.

정리하면 휘발유 100[L]·4분 / 경유 600[L]·12분 / 급유 100[L]·6분 세 쌍이며, 숫자 100과 4를 기준으로 나머지를 붙여 외우면 헷갈리지 않는다.

㉮ 시성식 $CH_3CHO$ — 메틸기($-CH_3$)에 알데하이드기($-CHO$)가 결합한 구조로, 탄소와 산소가 이중결합이고 그 탄소에 수소 1개가 붙어 있다.

㉯ 15[℃] 이하

㉰ $Cu_2O$

㉱ 100[kPa] 이하의 압력으로 불활성 기체를 봉입할 것

[해설]

아세트알데하이드($CH_3CHO$)는 제4류 위험물 특수인화물로, 인화점 -40[℃], 비점 21[℃], 비중 0.78이다. 비점이 상온에 가까워 여름에는 사실상 끓는 액체를 다루는 셈이고, 연소범위도 대단히 넓어 위험도가 높다.

㉮ 구조식 — 메틸기 $-CH_3$ 에 알데하이드기 $-CHO$ 가 붙은 형태다. 알데하이드기의 탄소는 산소와 이중결합을 이루고 수소 1개를 갖는다.

㉯ 15[℃] 이하 — 아세트알데하이드 등의 저장온도 기준은 탱크의 종류로 갈린다.

비점이 21[℃]인 물질을 15[℃] 이하로 눌러 두는 것이므로, 사실상 상시 냉각이 필요하다는 뜻이다.

㉰ 펠링반응 — 알데하이드기의 환원성을 보는 반응이다. 펠링용액 속 2가 구리 이온이 환원되어 산화구리(Ⅰ)의 붉은 침전으로 가라앉는다.

$CH_3CHO + 2Cu^{2+} + H_2O + NaOH \rightarrow CH_3COONa + 4H^+ + Cu_2O \downarrow$

은거울반응이 나오는 것도 같은 이유(알데하이드기의 환원성)다.

㉱ 꺼낼 때의 조치 — 이동저장탱크에서 아세트알데하이드 등을 꺼낼 때에는 동시에 100[kPa] 이하의 압력으로 불활성 기체를 봉입한다. 액을 빼낸 자리에 공기가 들어오면 탱크 안이 연소범위에 들어가고, 아세트알데하이드는 공기와 만나면 과산화물까지 만들기 때문이다. 저장 시에는 은·수은·구리·마그네슘 또는 이들의 합금을 쓰지 않는데, 폭발성 아세틸라이드를 만들기 때문이다.

㉮ $2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2$

㉯ $2K_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + O_2$

㉰ $K_2O_2 + 2CH_3COOH \rightarrow 2CH_3COOK + H_2O_2$

[해설]

과산화칼륨 $K_2O_2$ 는 제1류 위험물 「무기과산화물」로, 산화성 고체이면서 물과 반응하는 금수성을 함께 갖는 특이한 위험물이다. 반응의 열쇠는 과산화이온 $O_2^{2-}$ 다. 상대가 무엇이냐에 따라 이 이온이 산소로 떨어져 나가거나(㉮·㉯), 과산화수소로 붙잡히거나(㉰) 둘 중 하나다.

㉮ 물 — 수산화칼륨과 산소가 생기고 다량의 열이 난다.

$2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2$

가연물이 곁에 있으면 이 산소와 열이 그대로 화재를 키운다. 그래서 무기과산화물 화재에 주수소화는 금물이고, 마른모래·팽창질석 또는 탄산수소염류 분말소화약제로 질식소화한다.

㉯ 이산화탄소 — 탄산칼륨과 산소가 생긴다.

$2K_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + O_2$

이산화탄소소화기를 쓰면 오히려 산소를 내놓으므로 이 역시 적응성이 없다.

㉰ 아세트산 — 산과 만나면 산소가 아니라 과산화수소가 나온다. 산의 수소 2개가 과산화이온을 그대로 받아 가기 때문이다.

$K_2O_2 + 2CH_3COOH \rightarrow 2CH_3COOK + H_2O_2$

같은 형태로 염산과는 $K_2O_2 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O_2$ 가 된다. 물·이산화탄소는 산소, 산은 과산화수소 — 이 대비를 기억하면 무기과산화물 반응식은 거의 다 세울 수 있다.

㉮ $C_6H_2(NO_2)_3OH$ — 벤젠고리의 1번 탄소에 하이드록시기($-OH$), 2·4·6번 탄소에 나이트로기($-NO_2$) 3개가 결합한 구조

㉯ 18.34[wt%]

[해설]

피크르산은 트라이나이트로페놀(T.N.P.)의 관용명으로, 페놀의 벤젠고리에 나이트로기 3개가 들어간 제5류 위험물 「나이트로화합물」이다. 황색의 침상결정이며 융점 121[℃], 착화점 300[℃], 비중 1.8이다.

㉮ 구조식 — 페놀($C_6H_5OH$)에서 하이드록시기가 붙은 탄소를 1번으로 잡고, 2·4·6번(오쏘·파라 위치)에 나이트로기가 하나씩 들어간다. 하이드록시기가 오쏘·파라 배향성을 갖기 때문이다.

㉯ 질소 함유량 — 분자식은 $C_6H_3N_3O_7$ 이다.

$M = 12 \times 6 + 1 \times 3 + 14 \times 3 + 16 \times 7 = 72 + 3 + 42 + 112 = 229$

이 중 질소의 질량은 $14 \times 3 = 42$ 이므로

$\dfrac{42}{229} \times 100 = \mathbf{18.34}\,\mathrm{wt\%}$

수소를 셀 때 실수가 잦다. 벤젠고리에 남은 수소 2개와 하이드록시기의 수소 1개를 합쳐 3개다. 피크르산은 금속(구리·납·아연 등)과 반응해 예민한 금속염(피크르산염)을 만들므로 금속 용기에 저장하지 않으며, 건조하면 충격·마찰에 민감해져 물을 10~20[%] 넣어 습윤 상태로 저장한다.

㉮ 250

㉯ 350

㉰ 500

[해설]

제조소 등을 양수·인수한 자는 승계한 날부터 30일 이내에 시·도지사에게 지위승계를 신고해야 한다. 이 기한을 넘기면 위험물안전관리법 제39조 제1항 제4호에 따라 과태료가 부과되는데, 얼마나 늦었는지에 따라 금액이 올라가는 계단식 구조다.

지연 신고는 250 → 350만원으로 올라가고, 허위신고와 미신고는 똑같이 최고액인 500만원이다. 늦게라도 사실대로 신고한 경우와, 거짓으로 신고하거나 아예 하지 않은 경우를 법이 뚜렷이 구분해 다루고 있다는 점이 이 표의 핵심이다.

날짜 계산의 기준도 자주 묻는다. 신고기한은 지위승계일의 다음날을 기산일로 하여 30일이 되는 날이고, 과태료 구간은 다시 그 신고기한의 다음날을 기산일로 하여 센다.