2023년 위험물기능장실기(필답형) 제73회 기출문제 정답·해설 페이지

① 주유취급소

② 판매취급소

③ 일반취급소

④ 대형수동식소화기

⑤ 소형수동식소화기

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에서 소화난이도등급 Ⅱ는 고정식 설비 대신 대형·소형 수동식소화기를 조합해 소화설비를 갖춘다.

• 주유취급소·판매취급소·일반취급소 — 제조소·옥내저장소·옥외저장소와 같은 기준을 적용받는 취급소 세 곳이다.
• 대형수동식소화기 — 방사능력범위 안에 건축물·공작물·위험물이 들어가도록 배치한다.
• 소형수동식소화기 — 옥외·옥내탱크저장소에는 대형수동식소화기와 함께 각각 1개 이상 둔다.

외우는 요령: 위 행의 빈칸 세 곳은 취급소 계열(주유·판매·일반)이고, 탱크저장소 행은 위 행에 나온 두 소화기를 그대로 받는다.

(1) CH₃CHO

(2) $2CH_3CHO + O_2 \rightarrow 2CH_3COOH$

(3) 40[℃] 이하

(4) 15[℃] 이하

[해설]

R-CHO는 알데하이드기를 가진 화합물의 일반식이고, 이에 해당하는 특수인화물은 아세트알데하이드(시성식 CH₃CHO)다. 제4류 위험물 특수인화물로 지정수량 50[L], 위험등급 Ⅰ이며 인화점 -38[℃], 비점 21[℃]로 휘발성이 대단히 크다.

(2) 산화반응 — 알데하이드가 산화되면 카복실산이 된다. 아세트알데하이드가 산화되면 아세트산(초산)이 생기는데, 아세트산은 제4류 제2석유류(수용성)다. $2CH_3CHO + O_2 \rightarrow 2CH_3COOH$

반대로 환원되면 에탄올이 되므로, 「에탄올 ⇄ 아세트알데하이드 ⇄ 아세트산」의 산화·환원 계열로 묶어 두면 좋다.

(3)·(4) 저장온도 — 아세트알데하이드등을 저장하는 탱크의 온도 기준은 압력탱크인지 여부로 갈린다.

따라서 (3) 지하탱크저장소의 압력탱크는 40[℃] 이하,
(4) 옥외탱크저장소의 압력탱크 외의 탱크는 15[℃] 이하다. 압력탱크는 밀폐되어 증기가 새지 않으므로 온도 여유가 크고, 압력탱크가 아니면 비점이 낮은 물질일수록 더 낮게 유지해야 한다.

또한 아세트알데하이드는 구리·마그네슘·은·수은 및 그 합금과 접촉하면 폭발성 화합물을 만들므로 이들 재질의 설비를 쓸 수 없다.

건성유 : 동유, 정어리기름, 아마인유, 들기름

불건성유 : 올리브유, 피마자유, 야자유, 낙화생유(땅콩기름), 동백유

[해설]

동식물유류는 아이오딘값(유지 100 g에 부가되는 아이오딘의 g수)으로 나눈다. 값이 클수록 이중결합이 많아 산화되기 쉽고 자연발화 위험이 크다.

• 건성유 — 아이오딘값 130 이상인 것으로, 동유·정어리기름·아마인유·들기름이 해당한다.
• 불건성유 — 아이오딘값 100 이하인 것으로, 올리브유·피마자유·야자유·낙화생유·동백유가 해당한다.

혼동 주의: 정어리기름은 동물성 기름이지만 건성유다. 반건성유(100 초과 130 미만, 참기름·콩기름 등)는 이 보기에 없다.

㉮ 사이안화수소

㉯ $HCN$

㉰ H-C≡N

㉱ 제1석유류(수용성)

㉲ $\dfrac{27}{29} =$ 0.93

㉳ 위험등급 II

㉴ $4HCN + 5O_2 \rightarrow 2N_2 + 4CO_2 + 2H_2O$

[해설]

㉮·㉯ 물질의 특정 — 분자량 27은 $1 + 12 + 14 = 27$로 사이안화수소($HCN$, 청산)와 정확히 맞는다. 여기에 인화점 -17℃, 수용성, 강한 독성, 그리고 메테인·암모니아·산소를 백금 촉매로 반응시켜 만든다는 제법(안드루소법)이 겹치면 물질이 확정된다.

$2CH_4 + 2NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2HCN + 6H_2O$

㉰ 구조식 — 탄소가 수소와 단일결합, 질소와 삼중결합을 이룬 직선형 분자다. 즉 H-C≡N.

㉱ 품명 — 인화점이 -17℃로 21℃ 미만이므로 제1석유류이고 물에 잘 녹으므로 수용성이다. 지정수량은 400L다.

㉲ 증기비중 — 증기의 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나눈 값이다.

$\dfrac{27}{29} =$ 0.93

1보다 작으므로 사이안화수소 증기는 공기보다 가볍다. 제4류 위험물의 증기는 대부분 공기보다 무거워 바닥에 깔리는데 사이안화수소는 그 예외라는 점에서 자주 출제된다. 공기의 평균분자량을 28.84로 잡아 0.94로 낸 판본도 있으나 표준 기준값은 29이므로 0.93이 맞다.

㉳ 위험등급 — 제4류에서 위험등급 I은 특수인화물뿐이고, 제1석유류와 알코올류가 II, 나머지(제2·3·4석유류, 동식물유류)가 III이다. 따라서 위험등급 II.

㉴ 연소반응식 — 분자 안의 질소는 연소하면 질소 기체로 빠져나온다.

$4HCN + 5O_2 \rightarrow 2N_2 + 4CO_2 + 2H_2O$

좌변의 산소 10개가 우변 $4CO_2$의 8개와 $2H_2O$의 2개로 균형이 맞는다.

그 밖의 물성 — 액비중 0.69, 녹는점 약 -13℃, 끓는점 약 26℃, 발화점 약 540℃이며 연소범위가 약 6~41%로 매우 넓다. 아몬드 냄새가 나는 무색 액체로 극소량으로도 치명적이다. 순수한 것은 안정하지만 소량의 수분이나 알칼리가 섞이면 중합폭발을 일으키므로 안정제를 넣어 저장한다. -17℃는 인화점이지 융점이 아니며, 이를 “융점”으로 실은 판본은 오기다.

① 구조설명서(부대설비를 포함한다)

② 기능설명서

③ 강도에 관한 설명서

④ 제어계통도

⑤ 밸브의 종류·형식 및 재료에 관하여 기재한 서류

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙은 이송취급소 설치허가를 신청할 때 배관·펌프·밸브 등 설비별로 첨부할 서류를 정한다. 긴급차단밸브 및 차단밸브에 대해서는 다섯 가지 서류를 낸다.

• 구조설명서 — 밸브 본체뿐 아니라 부대설비까지 포함해 설명한다.
• 기능설명서 — 밸브가 어떻게 작동해 이송을 끊는지 설명한다.
• 강도에 관한 설명서 — 밸브가 배관 압력을 견디는지 보여 준다.
• 제어계통도 — 어떤 신호 경로로 밸브가 닫히는지 그린 도면이다.
• 밸브의 종류·형식 및 재료에 관하여 기재한 서류 — 어떤 형식의 밸브를 무엇으로 만들었는지 적는다.

외우는 요령: 구조 → 기능 → 강도 → 제어계통 → 종류·형식·재료 순서로 묶어 둔다. 긴급차단밸브는 누설이 생기면 이송을 즉시 끊어 유출량을 밸브 구간에 남은 양으로 줄이는 설비다.

12,491.04배

[해설]

폭발 전후의 부피비는 고체 TNT 부피와 고온 기체 부피를 따로 구한 뒤 나누어 얻는다. 압력이 1기압으로 같으므로 기체 부피는 샤를의 법칙(부피는 절대온도에 비례)으로 온도만 보정한다.

고체 TNT 부피(밀도 1.65 kg/L)
V₁ = 1 ÷ 1.65 = 0.6061 L

2,217 ℃에서 기체 부피
V₂ = 830 × (273 + 2,217) ÷ 273 = 7,570.33 L

부피비
V₂ ÷ V₁ = 7,570.33 × 1.65 = 12,491.04배

(1) ㉠ $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2$

   ㉡ $2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

(2) ㉠ $Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4$

   ㉡ $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

[해설]

제3류 위험물인 탄화칼슘과 탄화알루미늄은 금수성 물질이라 물과 만나면 가연성 기체를 낸다.

탄화칼슘은 물과 반응해 수산화칼슘과 아세틸렌을 만들고, 아세틸렌이 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.
CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂
2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

탄화알루미늄은 물과 반응해 수산화알루미늄과 메테인을 만들고, 메테인이 완전연소하면 이산화탄소와 물이 된다.
Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

혼동 주의: 탄화칼슘에서는 아세틸렌이, 탄화알루미늄에서는 메테인이 나온다(탄화망가니즈에서는 메테인과 수소가 함께 나온다).

(1) 3단위

(2) 6단위

(3) 4단위

(4) 8단위

(5) 15단위

[해설]

소요단위는 소화설비의 설치대상이 되는 건축물·위험물의 양을 재는 기준 단위이고, 능력단위는 소화설비가 가진 소화능력의 기준 단위다.

소요단위 산정 기준은 다음과 같다.

(1) $\dfrac{300}{100} = \mathbf{3}$단위  
(2) $\dfrac{300}{50} = \mathbf{6}$단위  
(3) $\dfrac{300}{75} = \mathbf{4}$단위

같은 300[m²]라도 내화구조가 아니면 기준면적이 절반이라 소요단위가 두 배로 늘어난다.

기타 소화설비의 능력단위는 다음과 같다.

(4) 마른모래는 50[L]가 0.5단위이므로 $\dfrac{800}{50} \times 0.5 = \mathbf{8}$단위

(5) 수조는 80[L]가 1.5단위이므로 $\dfrac{800}{80} \times 1.5 = \mathbf{15}$단위

(1) $4K + 3CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + C$

(2) $4K + CCl_4 \rightarrow 4KCl + C$

(3) $2K + 2C_2H_5OH \rightarrow 2C_2H_5OK + H_2$

[해설]

지정수량 10 kg, 비중 0.86, 원자량 39.1인 제3류 위험물은 칼륨(K)이다.

칼륨은 이산화탄소를 환원해 탄산칼륨과 탄소를 만든다.
4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C

사염화탄소와 만나면 염소를 빼앗아 염화칼륨과 탄소를 만든다.
4K + CCl₄ → 4KCl + C

에틸알코올과는 물과 반응할 때와 같은 꼴로 반응해 칼륨에틸레이트와 수소를 낸다.
2K + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅OK + H₂

이런 반응 때문에 칼륨 화재에는 이산화탄소나 할로젠화합물 소화약제를 쓰지 않고, 마른모래 등으로 덮어 질식소화한다.

(1) $2Al + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2$

(2) 34.56[L]

[해설]

원자량 27이고 산화피막 덕분에 부식이 적은 제2류 위험물은 알루미늄분이다. 물과 반응하면 수산화알루미늄과 가연성 기체인 수소를 낸다.

반응식
2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂

수소 질량(Al 54 g당 H₂ 6 g 발생)
w = 50 × 6 ÷ 54 = 5.56 g

이상기체 상태방정식 V = wRT ÷ PM
V = 5.56 × 0.08205 × (273 + 30) ÷ (2 × 2) = 34.56 L

혼동 주의: 알루미늄분 화재에 물을 뿌리면 수소가 더 생기므로 마른모래로 질식소화한다.

(1) 0.51 이상 0.67 이하

(2) 0.67 이상 2.75 이하

(3) 0.7 이상 1.4 이하

(4) 0.9 이상 1.6 이하

(5) 1.2 이상 1.5 이하

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준의 할로젠화물소화설비 기준에서 정한 값이다. 충전비는 용기 내용적(L)을 약제 중량(kg)으로 나눈 값이다.

• 할론 2402 가압식은 0.51 이상 0.67 이하이다.
• 할론 2402 축압식은 가압가스가 들어갈 공간이 필요해 상한이 커서 0.67 이상 2.75 이하이다.
• 할론 1211은 0.7 이상 1.4 이하이다.
• 할론 1301은 0.9 이상 1.6 이하이다.
• HFC-23은 1.2 이상 1.5 이하이다.

외우는 요령: 하한이 0.51 → 0.67 → 0.7 → 0.9 → 1.2 순으로 커진다. 저장방식에 따라 충전비가 갈리는 약제는 할론 2402뿐이다.

(1) 지정수량의 10배 이하의 위험물의 저장창고 또는 제2류 위험물(인화성 고체는 제외)과 제4류 위험물(인화점이 70[℃] 미만인 것은 제외)만의 저장창고

(2) 제2류 위험물(분말상태의 것과 인화성 고체는 제외)과 제6류 위험물만의 저장창고

(3) 제5류 위험물만의 저장창고

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 5에 있는 옥내저장소 저장창고 구조의 예외 조항이다. 위험이 낮은 유별·수량이거나 따로 보호할 사정이 있는 경우에만 원칙을 풀어 준다.

• 벽·기둥·바닥 불연재료 — 지정수량 10배 이하이거나 제2류(인화성 고체 제외)·제4류(인화점 70 ℃ 미만 제외)만 저장해 연소 위험이 낮은 창고다.
• 지붕 내화구조 — 분진폭발 우려가 없는 제2류(분말상태·인화성 고체 제외)와 불연성인 제6류만 저장해 폭발압력을 빼낼 필요가 적은 창고다.
• 천장 설치 — 온도 상승에 민감한 제5류만 저장하는 창고로, 천장을 두어 창고 안 온도가 오르는 것을 막는다.

혼동 주의: 벽·기둥·바닥을 불연재료로 완화하더라도 연소 우려가 있는 외벽은 내화구조로 남겨야 한다.

(1) 20[kPa] 이상 24[kPa] 이하의 압력에서 작동

(2) 23.1[kPa] 이하의 압력에서 작동

[해설]

이동탱크저장소의 안전장치는 탱크 내부 압력이 비정상적으로 올라갔을 때 압력을 방출해 탱크 파손을 막는 설비다. 작동압력 기준은 상용압력 20[kPa]을 경계로 갈린다.

(1) 18[kPa]은 20[kPa] 이하이므로 고정 구간이 그대로 적용되어 20[kPa] 이상 24[kPa] 이하에서 작동해야 한다.

(2) 21[kPa]은 20[kPa]을 초과하므로 상용압력의 1.1배 이하가 기준이다. $21 \times 1.1 = 23.1$ 이므로 23.1[kPa] 이하에서 작동해야 한다.

상용압력이 낮은 탱크는 절대값(20~24[kPa])으로, 높은 탱크는 상용압력에 비례(1.1배)해 정한다는 구조로 이해하면 된다.

(1) ㉠ 400[L]  ㉡ 위험등급 Ⅱ

(2) 3.17

(3) 3[m]

[해설]

구조식은 차례로 피리딘(벤젠 고리 꼭짓점 하나가 질소로 바뀐 것), 톨루엔(메틸기 치환), 클로로벤젠(염소 치환)이다.

피리딘은 제4류 제1석유류 중 수용성이라 지정수량이 400L이고, 제1석유류는 위험등급 Ⅱ다. 같은 제1석유류라도 비수용성은 200L이니 구분해야 한다.

톨루엔(C₆H₅CH₃)의 증기비중은 분자량을 공기의 평균 분자량 29로 나눈 값이다.
분자량 = 12 × 7 + 1 × 8 = 92
증기비중 = 92 ÷ 29 = 3.17

클로로벤젠을 기계로 하역하는 구조가 아닌 용기에 담아 겹쳐 쌓을 때는 높이 3m 이하로 한다(시행규칙 별표 19 적재방법). 이 높이 제한은 품명과 관계없이 운반용기에 공통으로 적용된다.

(1) 질산칼륨

(2) $2KNO_3 \rightarrow 2KNO_2 + O_2$

(3) 산화제(산소공급원) 역할

[해설]

분자량 101(K 39 + N 14 + O 48), 백색 결정, 흑색화약 원료라는 조건에 맞는 것은 제1류 질산염류인 질산칼륨(KNO₃, 초석)이다. 약 400 ℃로 가열하면 아질산칼륨과 산소로 분해된다.

분해반응식
2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂

흑색화약은 질산칼륨 75%·황 10%·목탄 15%로 만들며, 황과 목탄이 가연물이고 질산칼륨은 산소를 내놓는 산화제(산소공급원)다. 그래서 밀폐된 곳에서도 외부 공기 없이 연소가 이어진다.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 운반용기 표는 위험등급에 따라 적응성을 나눈다. 그러므로 표에 제시된 세 물질의 위험등급부터 확정해야 한다.

세 가지 조합 중 금속제 용기 30[L]를 파이버판상자 55[kg]에 넣는 조합만 위험등급 Ⅰ에 적응성이 없다. 파이버판상자는 종이 재질이라 강도가 약해, 소량으로도 위험성이 큰 등급 Ⅰ 위험물에는 40[kg]짜리만 허용되고 55[kg]짜리는 쓸 수 없기 때문이다. 나머지 두 조합은 Ⅰ·Ⅱ·Ⅲ 모두에 쓸 수 있다.

따라서 아염소산나트륨(Ⅰ등급) 칸만 두 번째 행이 비고, 나머지 칸에는 모두 ○가 들어간다. 표에서 ○가 없는 칸은 그 조합으로 해당 위험물을 수납할 수 없다는 뜻이다.

(1) ①, ②, ③, ⑧, ⑨

(2) ④, ⑤

(3) ①, ②, ⑦, ⑧, ⑨

(4) ①, ②, ③

(5) 7개

[해설]

먼저 지정수량 배수를 계산해 둔다(휘발유 200[L], 경유 1,000[L], 동식물유류 10,000[L]).

① $\dfrac{500{,}000}{200} = 2{,}500$배  
② $\dfrac{1{,}000{,}000}{1{,}000} = 1{,}000$배  
③ $\dfrac{1{,}000{,}000}{10{,}000} = 100$배  
④ 1배  
⑤ 0.9배  
⑥ 2배  
⑦ $\dfrac{100{,}000}{1{,}000} = 100$배

(1) 기술검토 — 위험물안전관리법 시행령 제6조는 지정수량 1,000배 이상의 제조소·일반취급소(구조·설비에 관한 사항)와 옥외탱크저장소(저장용량 50만[L] 이상)·암반탱크저장소를 한국소방산업기술원의 기술검토 대상으로 정한다. 따라서 용량 50만[L] 이상인 옥외탱크 ①②③과 지정수량 1,000배 이상 제조소 ⑧⑨가 해당한다. ③은 배수로는 100배지만 용량 기준(50만[L] 이상)에 걸린다는 점이 함정이다.

(2) 설치허가 없이 임시 저장·취급 — 위험물안전관리법 제5조에 따르면, 지정수량 이상의 위험물이라도 관할 소방서장의 승인을 받아 90일 이내의 기간 동안 임시로 저장·취급하는 경우에는 설치허가를 받지 않아도 된다. ④는 1배이면서 2개월(약 60일)이므로 여기에 해당한다. ⑤는 0.9배로 지정수량 미만이라 애초에 법의 허가 대상이 아니고 시·도 조례의 규율을 받으므로 역시 허가 없이 취급할 수 있다. 반면 ⑥은 2배이면서 4개월(약 120일)로 90일을 초과하므로 허가를 받아야 한다.

(3) 정기점검 — 정기점검 대상은 지정수량 10배 이상의 제조소·일반취급소, 100배 이상의 옥외저장소, 150배 이상의 옥내저장소, 200배 이상의 옥외탱크저장소, 암반탱크저장소, 이송취급소, 지하탱크저장소, 이동탱크저장소, 그리고 지하에 매설된 탱크가 있는 제조소·주유취급소·일반취급소다. 옥외탱크 중 200배 이상인 ①(2,500배)·②(1,000배)가 해당하고 ③(100배)은 빠진다. ⑦은 지하탱크저장소라 배수와 무관하게 대상이며, ⑧·⑨는 지정수량 10배 이상 제조소이자 ⑧은 지하매설탱크까지 있어 대상이다.

(4) 정기검사 — 정기검사는 액체위험물을 저장·취급하는 50만[L] 이상의 옥외탱크저장소가 대상이다. 휘발유·경유·동식물유류 모두 액체위험물이므로 ①②③이 해당한다.

(5) 허가 대상 개수 — [보기] 9개 중 허가가 필요 없는 것은 (2)에서 확인한 ④(90일 이내 임시저장)와 ⑤(지정수량 미만) 둘뿐이다.

$9 - 2 = \mathbf{7}$ → 7개

일부 교재는 이 소문항의 답을 8개로 싣기도 하는데, 그러면 (2)에서 「허가 없이 임시저장할 수 있다」고 답한 ④를 다시 허가 대상으로 세는 셈이라 같은 문항 안에서 앞뒤가 어긋난다. ④·⑤를 모두 제외한 7개가 맞다.

① 위험물기능장 또는 위험물산업기사 2인 이상 → 1인 이상

② 위험물산업기사 또는 위험물기능사 3인 이상 → 2인 이상

③ 진공펌프 → 진동시험기

④ 냉각가열기(-10~300[℃]) → 표면온도계(-10~300[℃])

⑤ 2 이상의 기술인력을 동일인이 겸할 수 있다 → 겸할 수 없다

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 22(안전관리대행기관의 지정기준)의 원문과 하나씩 대조하면 다음과 같다.

기술인력 인원수는 「기능장·산업기사 1인 + 산업기사·기능사 2인 + 소방설비기사(기계·전기) 1인」이 기본형이다. 대행기관은 여러 제조소 등의 안전관리자 업무를 대신하는 곳이므로, 한 사람이 두 자리를 겸직해 인력을 형식적으로만 갖추는 것을 막기 위해 겸직을 금지한다는 점이 핵심이다.

장비에서는 진동시험기와 표면온도계가 단골 오답 지문이다. 진공펌프·냉각가열기처럼 그럴듯한 이름으로 바꿔 내는 방식이므로 12개 목록을 통째로 익혀 두는 편이 안전하다. 일부 교재는 이 장비표를 안전밸브시험기와 유량계·압력계가 빠진 10항목으로 싣기도 하는데, 규정된 항목은 위의 12가지이다.

(1) 150[m²] 이하

(2) 6[m] 미만

(3) 내화구조

(4) 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문

(5) 창을 설치하지 않을 것(설치할 수 없다)

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 5의 소규모 옥내저장소 특례로, 지정수량 50배 이하이고 처마높이가 6 m 미만인 창고에 적용된다. 보유공지를 줄여 주는 대신 창고 자체를 더 단단히 막게 한다.

• 하나의 저장창고 바닥면적은 150 m² 이하로 한다.
• 처마높이는 6 m 미만이어야 특례 대상이 된다.
• 벽·기둥·바닥·보는 물론 지붕까지 내화구조로 한다.
• 출입구에는 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식 60분+방화문 또는 60분방화문을 단다.
• 창은 설치하지 않아 불길이 드나들 개구부를 없앤다.

혼동 주의: 일반 옥내저장소는 지붕을 가벼운 불연재료로 하지만, 소규모 특례에서는 지붕도 내화구조로 한다.