2024년 위험물기능장실기(필답형) 제76회 기출문제 정답·해설 페이지

B — 벤젠, $\mathrm{C_6H_6}$

T — 톨루엔, $\mathrm{C_6H_5CH_3}$

X — 자일렌, $\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$

[해설]

BTX는 Benzene(벤젠)·Toluene(톨루엔)·Xylene(자일렌)의 머리글자로, 석유화학에서 함께 얻어지는 기초 방향족 3인방을 묶어 부르는 말이다. 벤젠 고리에 메틸기($-\mathrm{CH_3}$)가 각각 0개·1개·2개 붙은 관계다.

· 벤젠 $\mathrm{C_6H_6}$ — 인화점 약 -11[℃]. 제4류 제1석유류(비수용성), 지정수량 200[L].

· 톨루엔 $\mathrm{C_6H_5CH_3}$ — 인화점 약 4[℃]. 제4류 제1석유류(비수용성), 지정수량 200[L].

· 자일렌 $\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}$ — 인화점 약 25~32[℃]로 벤젠·톨루엔보다 높아 제4류 제2석유류(비수용성), 지정수량 1,000[L]에 든다. 메틸기 두 개가 붙는 자리에 따라 o-자일렌(1,2-)·m-자일렌(1,3-)·p-자일렌(1,4-) 세 이성질체가 있고, 셋의 분자식은 모두 같다.

(1) 주입관의 끝부분을 이동저장탱크의 밑바닥에 밀착시킬 것

(2) ㉠ 위험물의 액표면이 주입관의 끝부분을 넘는 높이가 될 때까지 주입관 안의 유속을 초당 1[m] 이하로 할 것

㉡ 위험물의 액표면이 주입관의 정상부분을 넘는 높이가 될 때까지 주입배관 안의 유속을 초당 1[m] 이하로 할 것

㉢ 이동저장탱크에 가연성 증기가 남지 않도록 조치하고, 안전한 상태임을 확인한 뒤에 주입할 것

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 18의 이동탱크저장소 취급기준이다. 두 물음 모두 유동대전을 막자는 데 목적이 있다. 비전도성 액체가 빠르게 흐르거나 공기 중에 떨어지면 전하가 쌓이고, 탱크 안 증기공간에서 불꽃이 튀면 곧바로 폭발로 이어진다.

· (1) 위에서 기름을 그냥 쏟아부으면 액체가 공중에서 흩어지며 대전량이 크게 늘고 증기도 많이 생긴다. 그래서 주입관을 탱크 밑바닥까지 내려 끝부분을 밀착시켜, 기름이 떨어지지 않고 밑에서부터 차오르게 한다.

· (2) 휘발유와 등유·경유를 번갈아 싣는 경우가 특히 위험하다. 앞에 실었던 휘발유의 증기가 남은 탱크에 등유를 넣으면, 탱크 안이 폭발범위에 들어간 상태에서 정전기가 발생하기 때문이다. 그래서 주입관 끝(또는 주입배관의 정상부분)이 기름에 잠길 때까지 유속을 초당 1[m] 이하로 낮춘다. 관 끝이 액면 아래로 잠기고 나면 액체가 공기와 부딪히지 않아 유속을 올려도 된다.

· 그 밖의 방법으로 넣을 때에는 아예 가연성 증기를 미리 없애고 안전을 확인한 다음에 작업한다.

"초당 1[m] 이하"라는 수치와, 윗부분 주입은 "주입관의 끝부분", 밑부분 주입은 "주입관의 정상부분"이 기준이라는 점이 채점 포인트다.

(1) 10[kg]

(2) $4\mathrm{K} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{K_2O}$

(3) $2\mathrm{K} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{KOH} + \mathrm{H_2}$

[해설]

세 조건이 모두 칼륨(K)을 가리킨다. 불꽃반응색이 결정적인 단서로, 칼륨은 보라색, 나트륨은 노란색, 리튬은 적색을 낸다. 비중 0.86이라 물보다 가벼워 물 위에 뜬 채로 반응하고, 칼로 잘릴 만큼 무른 은백색 금속이라는 서술도 알칼리금속의 특징이다.

· 지정수량 10[kg] — 제3류 위험물 중 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬이 위험등급 Ⅰ, 지정수량 10[kg]이다.

· 연소 — 공기 중에서 산화칼륨이 된다. $4\mathrm{K} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{K_2O}$

· 물과의 반응 — 수산화칼륨과 수소를 내면서 심하게 발열한다. $2\mathrm{K} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{KOH} + \mathrm{H_2}$ 발생한 수소가 반응열로 점화되어 폭발할 수 있으므로 주수소화는 절대 금물이고, 마른모래·팽창질석·팽창진주암으로 덮어 끈다. 보관도 공기·수분과 끊기 위해 등유나 경유 같은 석유류 속에 담가 둔다.

㉠ 25

㉡ 45

㉢ 65

㉣ 35

㉤ 300

[해설]

이송취급소는 배관으로 위험물을 실어 나르는 시설이라 노선이 길다. 그래서 배관을 지상에 둘 때에는 주변 시설의 성격에 따라 안전거리를 달리 정해 두었다. 사고가 났을 때 피해가 커지는 곳일수록 멀리 두는 것이 원칙이다.

· 25[m] — 화물 수송 전용 철도는 사람이 드나들지 않으므로 대상에서 뺀다.

· 35[m] — 가스시설은 유출된 위험물이 옮겨붙으면 2차 폭발로 번질 수 있어 도로보다 멀리 둔다.

· 45[m] — 학교·병원처럼 스스로 대피하기 어려운 사람이 많이 모이는 시설이다.

· 65[m] — 지정문화유산과 천연기념물은 한 번 잃으면 되돌릴 수 없어 가장 먼 축에 든다.

· 300[m] — 수도시설은 위험물이 한 번 흘러들면 상수원 전체가 오염되어 피해 범위를 가늠할 수 없으므로 다른 대상과 자릿수가 다르다. 이 값만 따로 외워 두면 나머지는 25 → 35 → 45 → 65로 순서를 잡을 수 있다.

(1) $2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}$

(2) 1.12[L]

[해설]

제1종 분말소화약제(백색)는 탄산수소나트륨이며, 약 270[℃]에서 다음과 같이 1차 분해한다.

$2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}$

분해로 나오는 이산화탄소가 산소를 밀어내고(질식), 물이 증발하며 열을 빼앗고(냉각), 남은 탄산나트륨이 연소면을 덮는다. 850[℃] 부근에서는 $2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2O} + 2\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}$로 2차 분해한다.

계산은 반응식의 몰비로 푼다. 탄산수소나트륨의 분자량은 $23 + 1 + 12 + 16 \times 3 = 84$이므로, 2[mol](168[g])이 분해할 때 이산화탄소 1[mol](표준상태에서 22.4[L])이 나온다.

$2 \times 84\,\mathrm{g} : 22.4\,\mathrm{L} = 8.4\,\mathrm{g} : V$

$V = \dfrac{8.4 \times 22.4}{2 \times 84} = 1.12\,\mathrm{L}$

따라서 생성되는 이산화탄소는 1.12[L]이다. 8.4[g]은 0.1[mol]이므로 이산화탄소는 그 절반인 0.05[mol], 곧 $0.05 \times 22.4 = 1.12\,\mathrm{L}$로 암산해도 같다.

(1) $\mathrm{Ca} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{H_2}$

(2) $\mathrm{CaH_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{H_2}$

(3) $\mathrm{CaC_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} + \mathrm{C_2H_2}$

(4) $\mathrm{Ca_3P_2} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 3\mathrm{Ca(OH)_2} + 2\mathrm{PH_3}$

(5) 수산화칼슘 $[\mathrm{Ca(OH)_2}]$

[해설]

네 물질 모두 칼슘을 품은 제3류 금수성 물질이다. 물과 만나면 칼슘 쪽은 예외 없이 수산화칼슘이 되고, 짝을 이루던 상대(수소·탄소·인)가 가스로 빠져나온다. 그래서 반응식을 외우기보다 "칼슘 → 수산화칼슘 + 나머지의 수소화물" 로 세워 보고 계수를 맞추는 편이 빠르다.

공통 생성물은 수산화칼슘이며, 소석회라고도 한다. 발생 가스가 모두 가연성이므로 네 물질 다 물과 격리해 저장하고 주수소화를 하지 않는다. 마른모래·팽창질석 등으로 덮어 질식소화한다.

① 지정수량의 1,000배 이상의 위험물을 취급하는 제조소 또는 일반취급소

② 옥외탱크저장소(저장용량이 50만[L] 이상인 것만 해당)

③ 암반탱크저장소

[해설]

위험물안전관리법 시행령 제6조에 따라, 규모가 크거나 구조가 특수해 시·도의 자체 심사만으로는 안전을 담보하기 어려운 시설은 한국소방산업기술원의 기술검토를 거치게 되어 있다. 검토 항목은 대상마다 다르다.

· 지정수량 1,000배 이상의 제조소 또는 일반취급소 — 구조·설비에 관한 사항을 본다. 저장소가 아니라 위험물을 다루는 시설이라는 점에 주의한다.

· 저장용량 50만[L] 이상의 옥외탱크저장소와 암반탱크저장소 — 위험물탱크의 기초·지반, 탱크 본체, 소화설비에 관한 사항을 본다. 거대한 탱크가 가라앉거나 기울면 그 자체로 대형 사고가 되므로 기초·지반이 검토 대상에 들어간다. 암반탱크저장소는 용량과 관계없이 전부 해당한다.

(1) 다층건물의 옥내저장소, 복합용도 건축물의 옥내저장소

(2) 소규모 옥내저장소, 고인화점 위험물의 단층건물 옥내저장소, 고인화점 위험물의 다층건물 옥내저장소, 고인화점 위험물의 소규모 옥내저장소

(3) 유기과산화물(제5류 위험물 중 지정수량이 10[kg]인 것), 알킬알루미늄등, 하이드록실아민등

(4) ㉠ 500[m²]  ㉡ 1,000[m²]

[해설]

옥내저장소의 기준은 단층건물의 옥내저장소를 기본형으로 두고, 여기서 갈라져 나온다.

· (1) 건축물의 형태에 따른 갈래 — 층을 여러 개 쓰는 다층건물의 옥내저장소와, 다른 용도의 건물 일부를 저장소로 쓰는 복합용도 건축물의 옥내저장소가 있다.

· (2) 기준이 완화되는 갈래 — 위험이 작은 경우에는 기준을 덜어 준다. 지정수량 50배 이하만 저장하는 소규모 옥내저장소와, 인화점 100[℃] 이상의 제4류만 저장하는 고인화점 위험물의 옥내저장소 세 종류(단층건물·다층건물·소규모)를 합해 네 가지다. 고인화점 위험물은 상온에서 불이 붙지 않아 그만큼 여유를 준 것이다.

· (3) 기준이 강화되는 갈래 — 반대로 성질이 특히 위험한 세 품명은 기준이 더해진다. 유기과산화물(제5류 중 지정수량 10[kg]인 것), 알킬알루미늄등, 하이드록실아민등이다. 앞의 둘은 자체 분해·자연발화 위험이, 하이드록실아민등은 폭발 위험이 커서다.

· (4) 바닥면적 계산 — 저장창고의 바닥면적 한도는 저장하는 위험물의 위험도로 갈린다. 특수인화물처럼 위험한 위험물(이하 "가"군)만 저장하면 1,000[m²] 이하, 그 밖의 위험물(이하 "나"군)만 저장하면 2,000[m²] 이하다. 그리고 두 군을 같은 창고에 내화구조 격벽으로 완전히 구획해 저장하는 경우에는 전체를 1,500[m²] 이하로 하되, "가"군을 저장하는 실은 500[m²]를 넘지 못한다.

A저장소에는 특수인화물("가"군)이 들어 있으므로 ㉠ A = 500[m²]가 한도다. A가 한도까지 찼다면 남는 몫이 B의 면적이므로

$1{,}500 - 500 = 1{,}000\,\mathrm{m^2}$

곧 ㉡ B = 1,000[m²]이다. 경유만 저장하는 B는 "나"군이지만, 한 창고를 나눠 쓰는 이상 전체 한도 1,500[m²]에 묶인다는 점이 함정이다.

(1) 가연물접촉주의

(2) 화기엄금

(3) 화기·충격주의, 가연물접촉주의

(4) 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의

(5) 화기주의, 물기엄금

[해설]

운반용기 외부 표시사항은 위험물의 유별과 성질로 결정된다. 물질을 보고 유별부터 가려내는 것이 요령이다.

· 질산 $\mathrm{HNO_3}$ — 제6류 산화성 액체이므로 가연물접촉주의.

· 사이안화수소 $\mathrm{HCN}$ — 인화점이 -18[℃]인 제4류 제1석유류(수용성)이므로 화기엄금. 맹독성이지만 운반용기 표시사항에 독성 관련 문구는 들어가지 않는다.

· 브로민산칼륨 $\mathrm{KBrO_3}$ — 제1류 브로민산염류이며 알칼리금속의 과산화물이 아니므로 화기·충격주의, 가연물접촉주의. 물기엄금은 붙지 않는다.

· 과산화나트륨 $\mathrm{Na_2O_2}$ — 제1류 무기과산화물 가운데 알칼리금속의 과산화물이다. 물과 반응해 산소를 내므로 물기엄금이 더 붙어 화기·충격주의, 물기엄금, 가연물접촉주의 세 가지다.

· 아연 $\mathrm{Zn}$ — 제2류 금속분이므로 화기주의, 물기엄금.

제1류의 "화기·충격주의"는 두 낱말이 가운뎃점으로 묶인 한 항목이다. "화기주의"와 "충격주의"로 떼어 적은 자료가 있으나 법령 문언은 붙여 쓴 한 항목이다.

2,437.5[kg]

[해설]

국소방출방식 가운데 용적식은 방호공간 1[m³]마다 필요한 약제량 Q를 먼저 구한 뒤 체적을 곱한다.

$Q = X - Y\dfrac{a}{A}$

여기서 a는 고정된 벽의 면적[m²], A는 방호공간 벽 전체의 둘레면적[m²]이다. 벽으로 막힌 비율이 높을수록 약제가 덜 새므로 Q가 작아지는 구조다. 할론 1301은 X = 4.0, Y = 3.0을 쓴다.

$Q = 4.0 - 3.0 \times \dfrac{50}{200} = 3.25\,\mathrm{kg/m^3}$

여기에 방호공간의 체적, 위험물 계수, 그리고 할론 1301의 계수 1.25를 곱한다(할론 2402·1211은 1.1). 휘발유의 계수는 1.0이다.

$W = 600 \times 3.25 \times 1.0 \times 1.25 = 2{,}437.5\,\mathrm{kg}$

따라서 필요한 소화약제의 양은 2,437.5[kg]이다.

주의할 점은 a와 A를 뒤바꾸지 않는 것이다. 분자가 고정 벽 면적(50), 분모가 전체 둘레면적(200)이며, 거꾸로 대입하면 Q가 음수가 되어 답이 성립하지 않는다.

㉠ 물분무소화설비

㉡ 물분무소화설비 또는 고정식 포소화설비

㉢ 고정식 포소화설비, 이동식 이외의 불활성가스소화설비 또는 이동식 이외의 할로젠화합물소화설비

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17이 정한 소화난이도등급 Ⅰ의 옥외탱크저장소 소화설비다. 저장물의 성질과 탱크의 형태에 따라 요구 설비가 갈린다.

· 황만을 저장·취급 — 황은 물에 녹지 않고 물과 반응하지도 않는다. 냉각만으로 불을 잡을 수 있으므로 물분무소화설비로 족하다.

· 인화점 70[℃] 이상의 제4류 위험물만 — 상온에서 증기를 거의 내지 않아 냉각 효과가 잘 듣는다. 그래서 물분무소화설비 또는 고정식 포소화설비 중 하나를 고를 수 있게 열어 두었다.

· 그 밖의 것 — 휘발유처럼 인화점이 낮은 유류가 여기에 든다. 물을 뿌리면 기름이 떠올라 화재면이 넓어지므로 액면을 덮는 고정식 포소화설비를 요구한다.

· 지중탱크 — 탱크 본체가 땅속에 있어 물을 뿌려 냉각할 대상이 없다. 그래서 고정식 포소화설비와 이동식 이외의 불활성가스·할로젠화합물소화설비를 조합한다. 이동식을 뺀 이유는 사람이 다가가 조작해야 하는 방식으로는 지중탱크 화재를 감당할 수 없기 때문이다.

· 해상탱크 — 지중탱크의 조합에 물분무포소화설비가 더해진다.

㉠ $\mathrm{CH_2ClBr}$

㉡ $\mathrm{C_2F_4Br_2}$

㉢ $\mathrm{CH_3Br}$

㉣ $\mathrm{CF_2ClBr}$

㉤ $\mathrm{CF_3Br}$

[해설]

할론 번호는 앞에서부터 탄소(C)·플루오린(F)·염소(Cl)·브로민(Br)의 원자 수를 차례로 적은 것이다. 뒤에 오는 0은 생략해 적기도 한다(예: 할론 1301의 다섯째 자리 아이오딘은 0이라 쓰지 않는다).

수소 수는 표에 드러나지 않으므로 포화 탄화수소의 자리 수로 계산한다.

$H = 2n + 2 - (F + Cl + Br)$  (n = 탄소 수)

예를 들어 할론 1011은 $2 \times 1 + 2 - (0 + 1 + 1) = 2$이므로 수소가 2개 붙어 $\mathrm{CH_2ClBr}$이 된다. 원소를 적는 차례는 $\mathrm{CClBrH_2}$처럼 달리 쓰기도 하지만 같은 화합물이며, 관용적으로는 수소를 탄소 뒤에 붙여 쓴다.

할론 1301은 상온에서 기체이고 소화 성능과 안전성이 가장 좋지만 오존층 파괴지수가 커 사용이 규제된다.

33단위

[해설]

소요단위는 소화설비의 설치 대상이 되는 건축물이나 위험물의 양을 재는 기준 단위로, 위험물안전관리법 시행규칙 별표 17이 다음과 같이 정하고 있다.

① 취급하는 위험물 — 다이에틸에터는 특수인화물로 지정수량 50[L], 경유는 제2석유류(비수용성)로 지정수량 1,000[L]이다.

$\dfrac{3{,}000}{50 \times 10} + \dfrac{50{,}000}{1{,}000 \times 10} = 6 + 5 = 11\;$단위

② 제조소의 건축물 — 연면적은 두 층을 합해 2,000[m²]이고, 외벽이 내화구조인 제조소이므로 100[m²]마다 1단위다.

$\dfrac{1{,}000 + 1{,}000}{100} = 20\;$단위

③ 옥외에 설치된 공작물 — 별표 17은 제조소등의 옥외에 있는 공작물을 외벽이 내화구조인 것으로 보고, 최대수평투영면적을 연면적으로 간주해 산정하도록 한다. 이 공작물은 제조소에 딸린 것이므로 저장소 기준(150[m²])이 아니라 제조소 기준 100[m²]를 쓴다.

$\dfrac{200}{100} = 2\;$단위

총 소요단위 $= 11 + 20 + 2 = 33$단위

설치 높이 8[m]는 이 계산에 쓰이지 않는 조건이다. 공작물은 높이가 아니라 최대수평투영면적으로 따진다.

일부 자료가 이 공작물을 저장소로 보아 $200 \div 150 = 1.33$단위로 잡고 총 32.33단위라 적고 있으나, 문제의 공작물은 제조소의 옥외에 설치된 것이므로 제조소 기준을 준용해야 한다. 답은 33단위다.

(1) H = ㉤ + ㉠ + ㉧

(2) P = ㉣ + ㉡ + ㉨ + ㉦

(3) H = ㉥ + ㉠ + ㉩ + ㉧

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준 제133조가 정한 포소화설비 가압송수장치의 기준이다. 세 방식이 서로 무엇을 더하고 무엇을 빼는지 갈라 보면 외우기 쉽다.

· (1) 고가수조 방식 — H = h₁ + h₂ + h₃ (단위 [m])
높이에 둔 물탱크의 위치에너지만으로 밀어 주는 방식이라 낙차 자체가 답이 아니라 구해야 할 값이다. 따라서 포방출구에서 필요한 압력을 수두로 환산한 값(㉤), 배관에서 잃는 수두(㉠), 호스에서 잃는 수두(㉧)를 더한 만큼의 낙차를 확보해야 한다. 낙차 항이 우변에 들어가지 않는 것이 이 식의 특징이다.

· (2) 압력수조 방식 — P = p₁ + p₂ + p₃ + p₄ (단위 [MPa])
이 식만 압력 단위로 세운다. 그래서 항도 모두 [MPa] 짜리로 골라야 한다 — 포방출구 설계압력(㉣), 배관 마찰손실수두압(㉡), 낙차의 환산수두압(㉨), 호스 마찰손실수두압(㉦). 수조가 탱크 아래에 있을 수도 있으므로 낙차 몫을 압력으로 환산해 더한다.

· (3) 펌프 방식 — H = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ (단위 [m])
펌프는 물을 끌어올려야 하므로 고가수조 식에 낙차(㉩)가 한 항 더 붙는다. 나머지는 노즐 선단 방사압력 환산수두(㉥), 배관 마찰손실수두(㉠), 호스 마찰손실수두(㉧)로 같은 얼개다.

㉢(배관의 설계수두)과 ㉪(대기압)은 어느 식에도 쓰이지 않는 함정 보기다. 대기압은 계기압력을 기준으로 세운 식에 이미 반영돼 있어 따로 더하지 않는다.

고르는 요령은 단위를 먼저 보는 것이다. (2)만 [MPa] 항끼리, (1)·(3)은 [m] 항끼리 모으면 후보가 절반으로 준다.

(1) $\mathrm{CH_3COOH}$

(2) 2,000[L]

(3) $\mathrm{CH_3COOH} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$

[해설]

은거울반응은 알데하이드가 은 이온을 은으로 환원시키면서 자신은 카복실산으로 산화되는 반응이다. 알데하이드기($-\mathrm{CHO}$)를 확인하는 정성반응으로, 유리 안쪽에 은이 거울처럼 입혀져 이런 이름이 붙었다.

아세트알데하이드가 산화되면 아세트산(초산)이 된다.

$2\mathrm{CH_3CHO} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CH_3COOH}$

· 시성식 $\mathrm{CH_3COOH}$ — 분자식은 $\mathrm{C_2H_4O_2}$지만, 카복실기가 드러나도록 적는 시성식을 요구한 문제다.

· 지정수량 2,000[L] — 아세트산은 인화점이 약 40[℃]이고 물에 잘 녹으므로 제4류 제2석유류(수용성)에 들어가 지정수량이 2,000[L]다. 같은 제2석유류라도 비수용성인 경유·등유는 1,000[L]이므로 수용성 여부를 반드시 따져야 한다.

· 연소반응식 — 탄소 2개는 이산화탄소 2몰, 수소 4개는 물 2몰이 되고, 산소 수를 맞추면 산소 2몰이 필요하다.

순수한 아세트산은 녹는점이 약 16.6[℃]라 겨울에 얼음처럼 굳는데, 이 때문에 빙초산이라고 부른다.

약 1,700배

[해설]

이상기체 상태방정식에 질량과 분자량을 넣어 부피에 대해 풀면 된다.

$PV = nRT = \dfrac{W}{M}RT \quad \Rightarrow \quad V = \dfrac{WRT}{PM}$

액체 상태의 물 1[m³]는 밀도가 1,000[kg/m³]이므로 질량 W = 1,000[kg]이고, 물의 분자량 M = 18[kg/kmol], 절대온도 $T = 273 + 100 = 373\,\mathrm{K}$, 표준대기압 P = 1[atm]이다.

$V = \dfrac{1{,}000 \times 0.08205 \times 373}{1 \times 18} = 1{,}700.3\,\mathrm{m^3}$

원래 부피 1[m³]와 견주면 $\dfrac{1{,}700.3}{1} \fallingdotseq 1{,}700$, 곧 약 1,700배로 팽창한다. 절대온도를 273.15로 잡으면 1,700.9[m³]가 나오지만 결론은 같다.

물이 좋은 소화약제인 까닭이 여기에 있다. 기화하면서 증발잠열로 열을 빼앗을 뿐 아니라, 부피가 1,700배로 부풀어 연소면 둘레의 공기를 밀어내므로 냉각소화와 질식소화가 함께 일어난다.

한편 밀도와 비중은 다른 값이다. 비중은 물을 1로 놓은 무차원 수이므로 "비중 1,000[kg/m³]" 같은 표기는 성립하지 않는다. 1,000[kg/m³]는 물의 밀도다.

(1) 화기주의, 물기엄금

(2) 마그네슘이 이산화탄소와 반응해 가연성 물질인 탄소와 유독성 가스인 일산화탄소를 내놓아 오히려 연소를 돕기 때문

(3) 물이 스며 나오거나 스며들지 아니하는 구조

(4) $\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$

(5) ㉢ 황

[해설]

빈칸부터 채우면 ㉠ = 철, ㉡ = 마그네슘, ㉢ = 황이다. 금속분의 정의가 알칼리금속·알칼리토류금속과 함께 철·마그네슘을 빼는 방식으로 되어 있는 것은, 철분과 마그네슘을 제2류 안에서 각각 따로 품명으로 두었기 때문이다. 순도 60[wt%] 이상이라는 기준은 황의 정의에만 붙는다.

(1) 철분의 운반용기 표시 — 제2류 중 철분·금속분·마그네슘은 물과 반응해 수소를 내므로 화기주의에 물기엄금이 함께 붙는다.

(2) 마그네슘에 이산화탄소를 쓸 수 없는 까닭 — 마그네슘은 산소를 워낙 강하게 끌어당겨 이산화탄소에서 산소를 빼앗는다.

$2\mathrm{Mg} + \mathrm{CO_2} \rightarrow 2\mathrm{MgO} + \mathrm{C}$

$\mathrm{Mg} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{MgO} + \mathrm{CO}$

질식소화를 하려고 뿌린 이산화탄소가 도리어 가연성 물질인 탄소와 유독성 일산화탄소를 만들어 연소를 키우므로 쓰지 못한다. 물도 수소를 발생시키므로 금물이고, 마른모래나 팽창질석으로 덮어 끈다.

(3) 저장창고의 바닥 — 마그네슘처럼 물기엄금인 위험물의 저장창고는 바닥으로 물이 들고 나지 못하도록 물이 스며 나오거나 스며들지 아니하는 구조로 해야 한다. 제1류 중 알칼리금속의 과산화물, 제3류 금수성 물질, 제4류 위험물의 저장창고에도 같은 기준이 적용된다.

(4) 황의 완전연소 — 황은 연소하면 자극성 유독가스인 이산화황(아황산가스)이 된다. $\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$

(5) 지정수량 비교 — 철분과 마그네슘은 각각 500[kg], 황은 100[kg]이다. 따라서 가장 작은 것은 ㉢ 황(100[kg]) 하나뿐이다. 제2류에서 지정수량 100[kg]인 품명은 황화인·적린·황 세 가지이나, 이 문제의 [보기]에는 황만 들어 있다.

나트륨 : $2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$

리튬 : $2\mathrm{Li} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{LiOH} + \mathrm{H_2}$

수소화나트륨 : $\mathrm{NaH} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$

[해설]

여섯 물질이 물과 만나 내놓는 가스를 먼저 갈라 본다.

같은 가스를 내는 것은 수소를 발생시키는 나트륨·리튬·수소화나트륨 세 가지다. 알칼리금속은 금속 자신이 물의 수소를 밀어내며 수산화물이 되고, 금속수소화물은 자신이 가진 수소와 물의 수소가 만나 수소 기체가 된다.

나머지 셋은 각각 다른 가스를 낸다. 알킬금속은 알킬기가 그대로 탄화수소로 떨어져 나오므로 에틸기는 에테인, 메틸기는 메테인이 되고, 인화칼슘은 인화수소인 포스핀을 낸다. "알킬기 이름 = 나오는 탄화수소 이름"으로 묶어 두면 헷갈리지 않는다.

여섯 물질 모두 물과 반응해 가연성 가스를 내는 금수성 물질이므로 주수소화는 금지이고, 마른모래·팽창질석·팽창진주암으로 덮어 끈다.

㉠ 15

㉡ 6

㉢ 호스기기

㉣ 배수구

㉤ 집유설비

㉥ 유분리장치

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 13이 정한 주유취급소의 공지 기준이다.

· 주유공지 — 고정주유설비 둘레에 너비 15[m] 이상, 길이 6[m] 이상의 포장 공지를 둔다. 자동차가 도로로 삐져나오지 않은 채 주유를 마칠 수 있는 크기를 못박아 둔 것이므로, 두 치수 모두 시험에 자주 나온다.

· 급유공지 — 이동저장탱크 등에 기름을 넣어 주는 고정급유설비는 호스를 끌어 쓰므로, 설비 본체가 아니라 호스기기 둘레에 필요한 만큼 공지를 둔다. 주유공지와 달리 치수를 정해 두지 않는다.

· 바닥 구조 — 흘린 기름이 공지 밖으로 나가지 못하게 바닥을 주위보다 높이고 기울인 다음, 배수구·집유설비·유분리장치를 갖춘다. 배수구로 모은 물을 집유설비에 받고, 유분리장치에서 기름을 갈라내어 기름이 그대로 하수로 흘러드는 것을 막는 순서다.