2019년 위험물기능장실기(필답형) 제66회 기출문제 정답·해설 페이지

2019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회
    12019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    제1종 분말소화약제인 탄산수소나트륨에 대하여 다음 물음에 답하시오.

    (1) 850℃에서의 완전 분해반응식

    (2) 탄산수소나트륨 336kg이 1기압, 25℃에서 발생시키는 탄산가스의 체적(m3\mathrm{m^3})

    해설

    (1) 2NaHCO3Na2O+2CO2+H2O\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O}

    (2) 약 97.8 m3\mathrm{m^3}


    [해설]

    제1종 분말소화약제(탄산수소나트륨)는 온도에 따라 분해식이 달라진다. 이 문항이 굳이 850℃를 못 박은 이유가 여기에 있다.

    · 1차 분해(약 270℃) : 2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}

    · 2차 분해(약 850℃, 완전분해) : 2NaHCO3Na2O+2CO2+H2O\mathrm{2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + 2CO_2 + H_2O}

    270℃에서는 NaHCO3\mathrm{NaHCO_3} 2몰당 이산화탄소가 1몰이지만, 850℃ 완전분해에서는 탄산나트륨까지 분해되어 2몰당 2몰이 나온다.

    ① 이산화탄소의 몰수

    M(NaHCO3)=23+1+12+16×3=84M(\mathrm{NaHCO_3}) = 23 + 1 + 12 + 16 \times 3 = 84이므로

    n(NaHCO3)=33684=4kmoln(\mathrm{NaHCO_3}) = \dfrac{336}{84} = 4\,\mathrm{kmol}, 완전분해이므로 n(CO2)=4kmoln(\mathrm{CO_2}) = 4\,\mathrm{kmol}

    ② 부피

    V=nRTP=4×0.08205×(273+25)1=97.8m3V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{4 \times 0.08205 \times (273+25)}{1} = \mathbf{97.8}\,\mathrm{m^3}

    여기서 R=0.08205atmm3/(kmolK)R = 0.08205\,\mathrm{atm \cdot m^3/(kmol \cdot K)}이다. kg 단위로 주어졌으므로 kmol 기준으로 풀어야 부피가 m3\mathrm{m^3}로 떨어진다.

    표준상태에서 출발해도 같다. 4×22.4=89.6m34 \times 22.4 = 89.6\,\mathrm{m^3}(0℃)를 샤를의 법칙으로 보정하면 89.6×298273=97.81m389.6 \times \dfrac{298}{273} = 97.81\,\mathrm{m^3}이다. 상수 채택에 따라 97.80~97.81 사이에서 갈리므로 97.8m3\mathrm{m^3}로 답하면 된다.

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    22019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    다음 위험물 중 물보다 비중이 큰 것을 모두 골라 물질의 명칭으로 쓰시오.

    CS2\mathrm{CS_2}, HCOOH\mathrm{HCOOH}, CH3COOH\mathrm{CH_3COOH}, C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}, CH3COC2H5\mathrm{CH_3COC_2H_5}, C6H5Br\mathrm{C_6H_5Br}

    해설

    이황화탄소, 의산(폼산), 초산(아세트산), 브로모벤젠


    [해설]

    물의 비중이 1이므로 각 물질의 비중을 1과 견주면 된다.

    화학식명칭비중물보다
    CS2\mathrm{CS_2}이황화탄소1.26무겁다
    HCOOH\mathrm{HCOOH}의산(폼산)1.22무겁다
    CH3COOH\mathrm{CH_3COOH}초산(아세트산)1.05무겁다
    C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}톨루엔0.87가볍다
    CH3COC2H5\mathrm{CH_3COC_2H_5}메틸에틸케톤0.81가볍다
    C6H5Br\mathrm{C_6H_5Br}브로모벤젠1.50무겁다

    탄화수소 계열(톨루엔·메틸에틸케톤)은 물보다 가볍고, 황·할로젠처럼 무거운 원자를 품은 것(이황화탄소·브로모벤젠)카복실산(의산·초산)은 물보다 무겁다는 것이 갈리는 기준이다.

    제4류 위험물은 대개 물보다 가벼워 주수소화 시 화재면이 넓어지지만, 이황화탄소는 비중이 커 물속(수조)에 저장해 가연성 증기의 발생을 억제한다는 점을 함께 기억해 두면 좋다.

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    32019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    지정수량이 10kg이고 분자량이 114인 제3류 위험물에 대하여 다음 물음에 답하시오.

    (1) 물과의 반응식

    (2) 물과 반응할 때 생성되는 기체의 위험도

    해설

    (1) (C2H5)3Al+3H2OAl(OH)3+3C2H6\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6}

    (2) 약 3.13


    [해설]

    제3류 위험물 중 지정수량이 10kg인 것은 칼륨·나트륨·알킬알루미늄·알킬리튬이다. 그중 분자량이 114인 것은 트라이에틸알루미늄 (C2H5)3Al\mathrm{(C_2H_5)_3Al}이다.

    M=(12×2+1×5)×3+27=29×3+27=114M = (12 \times 2 + 1 \times 5) \times 3 + 27 = 29 \times 3 + 27 = 114

    ① 물과의 반응

    알루미늄에 붙어 있던 에틸기가 물의 수소를 받아 에테인 C2H6\mathrm{C_2H_6}이 되고, 알루미늄은 수산화알루미늄이 된다. 공기 중에서도 자연발화하고 물과는 폭발적으로 반응하므로 주수소화가 절대 금지되며, 팽창질석·팽창진주암으로 질식소화한다.

    ② 위험도

    위험도는 연소범위의 폭을 하한값으로 나눈 값이다.

    H=ULLH = \dfrac{U - L}{L}

    에테인의 연소범위는 3.0~12.4%이므로

    H=12.43.03.0=3.13H = \dfrac{12.4 - 3.0}{3.0} = \mathbf{3.13}

    하한값이 작을수록, 연소범위가 넓을수록 위험도가 커진다. 같은 계산으로 아세틸렌은 812.52.5=31.4\dfrac{81 - 2.5}{2.5} = 31.4로 훨씬 위험하다.

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    42019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    다음은 위험물안전관리법령상 제2류 위험물을 정리한 표이다. 빈칸에 알맞은 품명·지정수량·위험등급을 채우시오.

    품명지정수량위험등급
    ( ① ), ( ② ), 황( ⑦ )kg( ⑨ )
    ( ③ ), ( ④ ), ( ⑤ )500kg( ⑩ )
    ( ⑥ )( ⑧ )kgIII
    해설

    황화인

    적린

    철분

    금속분

    마그네슘

    인화성 고체

    100

    1,000

    II

    III


    [해설]

    제2류 위험물(가연성 고체)은 지정수량 100kg·500kg·1,000kg 세 단으로 딱 갈린다.

    품명지정수량위험등급
    황화인, 적린, 황100kgII
    철분, 금속분, 마그네슘500kgIII
    인화성 고체1,000kgIII

    세 물질씩 묶인 앞의 두 줄만 외우면 나머지는 따라온다. 100kg 짜리는 황화인·적린·황으로 비금속 계열이고 위험등급이 II로 한 단계 높으며, 500kg 짜리는 철분·금속분·마그네슘으로 금속 계열이다. 인화성 고체만 홀로 1,000kg이다.

    각 품명에는 크기·순도 요건이 붙어 있다는 점도 함께 알아 두어야 한다. 황은 순도 60wt% 이상, 철분은 53μm\mathrm{\mu m} 체를 통과하는 것이 50wt% 이상, 마그네슘은 2mm 체를 통과하지 못하는 덩어리와 지름 2mm 이상의 막대 모양은 제외된다. 인화성 고체는 고형알코올 그 밖에 1기압에서 인화점이 40℃ 미만인 고체를 말한다.

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    52019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    위험물안전관리법령상 제2류 위험물인 삼황화인과 오황화인에 대하여 다음 반응식을 쓰시오.

    (1) 삼황화인의 연소반응식

    (2) 오황화인의 연소반응식

    (3) 오황화인과 물의 반응식

    (4) (3)의 반응에서 생성되는 기체의 연소반응식

    해설

    (1) P4S3+8O22P2O5+3SO2\mathrm{P_4S_3 + 8O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 3SO_2}

    (2) 2P2S5+15O22P2O5+10SO2\mathrm{2P_2S_5 + 15O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + 10SO_2}

    (3) P2S5+8H2O5H2S+2H3PO4\mathrm{P_2S_5 + 8H_2O \rightarrow 5H_2S + 2H_3PO_4}

    (4) 2H2S+3O22H2O+2SO2\mathrm{2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2H_2O + 2SO_2}


    [해설]

    황화인은 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정수량 100kg, 위험등급 II이며 삼황화인 P4S3\mathrm{P_4S_3}·오황화인 P2S5\mathrm{P_2S_5}·칠황화인 P4S7\mathrm{P_4S_7}이 있다.

    (1)·(2) 연소 — 인과 황이 각각 산소와 결합하므로 연소생성물은 언제나 오산화인 P2O5\mathrm{P_2O_5}와 이산화황 SO2\mathrm{SO_2} 두 가지다. 둘 다 유독하므로 연소 시 방독마스크가 필요하다. 계수를 맞출 때는 인 → 황 → 산소 순서로 잡으면 빠르다.

    (3) 물과의 반응 — 삼황화인은 찬물에 잘 반응하지 않지만, 오황화인은 물과 반응해 황화수소와 인산을 만든다. 그래서 오황화인은 물기엄금이고 주수소화를 하지 않는다.

    (4) (3)에서 나온 기체는 황화수소 H2S\mathrm{H_2S}다. 가연성이면서 유독한 기체라 그 자체가 2차 위험이 되며, 연소하면 물과 이산화황이 된다.

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    62019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    다음 제3류 위험물이 물과 반응할 때의 반응식과 그때 발생하는 기체를 쓰시오. (단, 물과 반응하지 않으면 "발생기체 없음"이라고 쓸 것)

    (1) 인화아연

    (2) 수소화리튬

    (3) 칼슘

    (4) 탄화칼슘

    (5) 탄화알루미늄

    해설

    (1) Zn3P2+6H2O3Zn(OH)2+2PH3\mathrm{Zn_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Zn(OH)_2 + 2PH_3} — 포스핀(인화수소)

    (2) LiH+H2OLiOH+H2\mathrm{LiH + H_2O \rightarrow LiOH + H_2} — 수소

    (3) Ca+2H2OCa(OH)2+H2\mathrm{Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2} — 수소

    (4) CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2\mathrm{CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2} — 아세틸렌

    (5) Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4\mathrm{Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4} — 메테인


    [해설]

    제3류 위험물은 자연발화성 및 금수성 물질이다. 다섯 물질 모두 물과 반응해 가연성 기체를 내놓으므로 주수소화가 금지되며, 마른 모래·팽창질석·팽창진주암으로 질식소화한다.

    반응식을 외우기보다 금속(양이온)은 수산화물이 되고, 남은 음이온이 물의 수소를 받아 기체가 된다는 골격을 잡아 두면 다섯 개가 한 번에 풀린다.

    · 인화아연 — 인화물이므로 포스핀이 나온다. 유독성이 매우 커 살서제로도 쓰였다.

    · 수소화리튬 — 금속수소화물이므로 수소화 이온이 물의 수소와 만나 수소가 된다.

    · 칼슘 — 알칼리토금속이라 물과 직접 반응해 수산화칼슘과 수소를 낸다.

    · 탄화칼슘 — 카바이드. C22\mathrm{C_2^{2-}}가 수소 2개를 받아 아세틸렌이 된다. 아세틸렌은 연소범위 2.5~81%로 매우 넓어 위험도가 크다.

    · 탄화알루미늄C4\mathrm{C^{4-}}가 수소 4개를 받아 메테인이 된다.

    같은 유형으로 트라이에틸알루미늄이 자주 함께 물어진다. (C2H5)3Al+3H2OAl(OH)3+3C2H6\mathrm{(C_2H_5)_3Al + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + 3C_2H_6}으로 에테인이 발생한다.

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    72019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    위험물안전관리에 관한 세부기준은 용접부시험 가운데 방사선투과시험을 어느 범위까지 실시할지 아래와 같이 정하고 있다. 빈칸 ①~⑥에 들어갈 숫자를 각각 쓰시오.

    방사선투과시험의 실시범위(이하 "촬영개소"라 한다)는 재질, 판두께, 용접이음 등에 따라 다르게 적용할 수 있으며, 옆판 용접선의 촬영개소는 다음에 의하는 것을 원칙으로 한다.

    ㉮ 기본 촬영개소

    수직이음은 용접사별로 용접한 이음(같은 단의 이음에 한한다)의 ( ① )m마다 임의의 위치 2개소(T이음부가 수직이음 촬영개소 전체 중 25% 이상 적용되도록 한다)로 하고, 수평이음은 용접사별로 용접한 이음의 ( ② )m마다 임의의 위치 2개소로 한다.

    ㉯ 추가 촬영개소

    판두께최하단2단 이상의 단
    ( ③ )mm 이하모든 수직이음의 임의의 위치 1개소
    ( ④ )mm 초과 ( ⑤ )mm 이하모든 수직이음의 임의의 위치 2개소(단, 1개소는 가장 아랫부분으로 한다)모든 수직·수평이음의 접합점 및 모든 수직이음의 임의의 위치 1개소
    ( ⑥ )mm 초과모든 수직이음 100%(온길이)
    해설

    30

    60

    10

    10

    25

    25


    [해설]

    위험물안전관리에 관한 세부기준 제34조(방사선투과시험의 방법 및 판정기준)의 촬영개소 규정이다.

    기본 촬영개소는 이음의 방향에 따라 간격이 다르다. 옆판의 수직이음은 하중을 직접 받는 곳이라 30m마다, 수평이음은 상대적으로 응력이 작아 그 두 배인 60m마다 임의의 위치 2개소를 촬영한다. 수직이음 촬영개소 중 T이음부가 25% 이상 포함되도록 한 것은, 수직이음과 수평이음이 만나는 T자 부위가 결함이 생기기 쉬운 자리이기 때문이다.

    추가 촬영개소는 판두께가 두꺼울수록 강화된다. 10mm 이하면 모든 수직이음에서 1개소, 10mm 초과 25mm 이하면 최하단은 2개소(그중 1개소는 가장 아랫부분), 2단 이상의 단은 접합점과 임의의 위치 1개소, 25mm 초과면 모든 수직이음을 100%(온길이) 촬영한다. 탱크는 아래쪽일수록 액압이 커지므로 최하단에서 검사를 더 촘촘히 한다는 흐름으로 이해하면 외우기 쉽다.

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    82019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    분해온도가 400℃, 비중이 2.1이고 물과 글리세린에 잘 녹으며 흑색화약의 원료로 쓰이는 제1류 위험물이 있다. 다음 물음에 답하시오.

    (1) 화학식

    (2) 지정수량

    (3) 위험등급

    (4) 1기압, 400℃에서 이 물질 202g이 분해할 때 생성되는 산소의 부피(L)

    해설

    (1) KNO3\mathrm{KNO_3}

    (2) 300kg

    (3) 위험등급 II

    (4) 약 55.22L


    [해설]

    분해온도 400℃, 비중 2.1, 흑색화약의 원료라는 세 단서가 함께 가리키는 물질은 질산칼륨(초석)이다. 제1류 위험물 질산염류에 속하므로 지정수량은 300kg, 위험등급은 II다. 흑색화약은 질산칼륨 75%·숯 15%·황 10%의 배합으로, 질산칼륨이 산소공급원 노릇을 한다.

    ① 분해반응식

    2KNO32KNO2+O2\mathrm{2KNO_3 \rightarrow 2KNO_2 + O_2}

    ② 산소의 몰수

    질산칼륨의 분자량은 39+14+16×3=10139 + 14 + 16 \times 3 = 101이므로

    n(KNO3)=202101=2moln(\mathrm{KNO_3}) = \dfrac{202}{101} = 2\,\mathrm{mol}, 반응식에서 KNO3\mathrm{KNO_3} 2몰당 O2\mathrm{O_2} 1몰이므로 n(O2)=1moln(\mathrm{O_2}) = 1\,\mathrm{mol}

    ③ 부피

    V=nRTP=1×0.08205×(273+400)1=55.22LV = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{1 \times 0.08205 \times (273+400)}{1} = \mathbf{55.22}\,\mathrm{L}

    표준상태 부피에서 출발해도 같다. 1mol×22.4=22.4L1\,\mathrm{mol} \times 22.4 = 22.4\,\mathrm{L}를 샤를의 법칙으로 보정하면 22.4×673273=55.2L22.4 \times \dfrac{673}{273} = 55.2\,\mathrm{L}이다. 일부 교재는 절대영도를 273.15로 잡아 55.20L로 싣는데, 이는 기체상수·절대영도의 상수 채택 차이일 뿐 계산이 다른 것이 아니다(차이 0.03%).

    비중 2.1과 「물·글리세린에 녹는다」는 물질을 특정하기 위한 단서이며 부피 계산에는 쓰이지 않는다.

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    92019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    위험물안전관리법령상 다음 용어의 정의를 쓰시오.

    (1) 지중탱크

    (2) 해상탱크

    (3) 특정옥외탱크저장소

    (4) 준특정옥외탱크저장소

    해설

    (1) 지중탱크 — 저부가 지반면 아래에 있고 상부가 지반면 이상에 있으며, 탱크 내 위험물의 최고 액면이 지반면 아래에 있는 원통세로형식의 위험물탱크

    (2) 해상탱크 — 해상의 동일 장소에 정치되어 육상에 설치된 설비와 배관 등으로 접속된 위험물탱크

    (3) 특정옥외탱크저장소 — 옥외탱크저장소 중 저장 또는 취급하는 액체위험물의 최대수량이 100만L 이상인 것

    (4) 준특정옥외탱크저장소 — 옥외탱크저장소 중 저장 또는 취급하는 액체위험물의 최대수량이 50만L 이상 100만L 미만인 것


    [해설]

    네 용어는 탱크의 형식을 가리키는 것(지중탱크·해상탱크)과 저장소의 규모를 가리키는 것(특정·준특정)으로 나뉜다.

    · 지중탱크는 땅을 파서 묻은 탱크이지만 지하탱크와는 다르다. 상부는 지반면 위로 올라와 있고, 다만 위험물의 최고 액면이 지반면보다 낮게 유지되도록 한 원통세로형 탱크다. 액면이 지반면 아래에 있어야 새어도 밖으로 흘러넘치지 않기 때문이다.

    · 해상탱크는 바다 위 같은 자리에 고정해 두고 육상 설비와 배관으로 연결한 탱크로, 지중탱크와 함께 옥외탱크저장소의 특수한 형식으로 따로 기준이 정해져 있다.

    · 특정·준특정은 액체위험물의 최대수량으로 갈린다. 100만L 이상이면 특정, 50만L 이상 100만L 미만이면 준특정이다. 규모가 커질수록 기초·지반과 탱크 본체의 구조기준, 용접부시험 같은 요구가 강화되므로 이 경계값을 정확히 외워 두어야 한다.

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    102019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    실온의 공기 중에서 표면에 치밀한 산화피막이 생겨 내부를 보호하고, 용접 시 테르밋반응에 이용되는 제2류 위험물이 있다. 이 물질이 다음 물질과 반응할 때의 반응식을 쓰시오.

    (1) 황산

    (2) 수산화나트륨 수용액

    해설

    (1) 2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2\mathrm{2Al + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2}

    (2) 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2\mathrm{2Al + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2}


    [해설]

    산화피막(부동태)과 테르밋반응이라는 두 단서가 가리키는 물질은 알루미늄분이다. 제2류 위험물 금속분에 해당해 지정수량 500kg, 위험등급 III이다.

    알루미늄은 양쪽성 금속이라 산에도 염기에도 녹으며, 두 경우 모두 수소가 발생한다는 점이 핵심이다.

    · 산과 반응하면 황산알루미늄과 수소가 나온다.

    · 염기(수산화나트륨 수용액)와 반응하면 알루민산나트륨 NaAlO2\mathrm{NaAlO_2}와 수소가 나온다. 이때 물이 함께 반응식에 들어가야 계수가 맞는다.

    참고로 테르밋반응은 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe\mathrm{2Al + Fe_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe}로, 알루미늄이 산화철의 산소를 빼앗으며 3,000℃ 가까운 열을 낸다. 알루미늄분 화재에 물을 뿌리면 수소가 발생하므로 마른 모래로 질식소화한다.

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    112019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    위험물안전관리법령상 암반탱크저장소에 대하여 다음 물음에 답하시오.

    (1) 암반탱크의 설치기준 3가지

    (2) 암반탱크에 적합한 수리조건 2가지

    해설

    (1) 설치기준

    암반투수계수가 1초당 10만분의 1m 이하인 천연암반 내에 설치할 것

    저장할 위험물의 증기압을 억제할 수 있는 지하수면하에 설치할 것

    내벽은 암반균열에 의한 낙반을 방지할 수 있도록 볼트·콘크리트 등으로 보강할 것

    (2) 수리조건

    암반탱크 내로 유입되는 지하수의 양은 암반 내의 지하수 충전량보다 적을 것

    암반탱크의 상부로 물을 주입하여 수압을 유지할 필요가 있는 경우에는 수벽공을 설치할 것


    [해설]

    위험물안전관리법 시행규칙 별표 12의 기준이다. 암반탱크는 지하 암반을 파낸 공동(空洞) 자체를 탱크로 쓰는 저장소로, 탱크 벽 대신 암반과 지하수가 위험물을 가둔다는 점이 다른 저장소와 근본적으로 다르다.

    설치기준은 그 「가두는 힘」을 확보하기 위한 조건이다. 물이 잘 통하지 않는 암반투수계수 1초당 10만분의 1m 이하의 천연암반이어야 위험물이 새어 나가지 않고, 지하수면 아래에 두어야 지하수압이 위험물의 증기압을 눌러 준다. 그리고 낙반으로 공동이 무너지지 않도록 내벽을 볼트·콘크리트 등으로 보강한다.

    수리조건은 지하수의 흐름을 관리하기 위한 것으로, 법령에는 다음 3가지가 있다. 문항이 2가지만 요구했으므로 이 중 둘을 쓰면 된다.

    1. 암반탱크 내로 유입되는 지하수의 양은 암반 내의 지하수 충전량보다 적을 것

    2. 암반탱크의 상부로 물을 주입하여 수압을 유지할 필요가 있는 경우에는 수벽공을 설치할 것

    3. 암반탱크에 가해지는 지하수압은 저장소의 최대운영압보다 항상 크게 유지할 것

    세 조건 모두 「지하수압이 위험물의 압력보다 늘 세도록 유지한다」는 한 가지 목적으로 모인다. 지하수가 안쪽으로 밀고 들어오는 상태여야 위험물이 암반 밖으로 새지 않기 때문이다.

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    122019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    다음 물음에 답하시오.

    (1) 제1류 위험물인 과산화칼륨과 제4류 위험물인 아세트산의 반응식을 쓰시오.

    (2) (1)의 반응으로 생성되는 제6류 위험물의 열분해반응식을 쓰시오.

    해설

    (1) K2O2+2CH3COOH2CH3COOK+H2O2\mathrm{K_2O_2 + 2CH_3COOH \rightarrow 2CH_3COOK + H_2O_2}

    (2) 2H2O22H2O+O2\mathrm{2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2}


    [해설]

    과산화칼륨은 제1류 위험물 무기과산화물로 지정수량 50kg, 위험등급 I이다. 무기과산화물이 산과 만나면 과산화수소가 떨어져 나오는데, 이것이 이 문항이 말하는 「생성되는 제6류 위험물」이다.

    · (1)에서 과산화칼륨의 칼륨이 아세트산의 수소와 자리를 바꿔 아세트산칼륨이 되고, 남은 O22\mathrm{O_2^{2-}}가 수소 2개를 받아 과산화수소 H2O2\mathrm{H_2O_2}가 된다.

    · 과산화수소는 농도 36wt% 이상인 것만 위험물로 보며, 지정수량은 300kg이다. 스스로 분해해 산소를 내놓으므로 밀폐용기에 담으면 내압으로 파열될 수 있어 구멍 뚫린 마개를 쓰고, 분해를 늦추기 위해 인산·요산 같은 안정제를 넣는다.

    · 참고로 과산화칼륨은 물과도 반응해 산소를 낸다(2K2O2+2H2O4KOH+O2\mathrm{2K_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + O_2}). 그래서 무기과산화물 화재에는 주수소화를 하지 않고 마른 모래로 질식소화한다.

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    132019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    제4류 위험물인 BTX는 방향족 탄화수소 3가지를 가리키는 약칭이다. B·T·X가 각각 무엇의 약자인지 물질의 명칭과 화학식을 쓰시오.

    해설

    B — 벤젠, C6H6\mathrm{C_6H_6}

    T — 톨루엔, C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3}

    X — 자일렌, C6H4(CH3)2\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2}


    [해설]

    BTX는 석유화학의 대표적인 방향족 기초원료로, 벤젠 고리에 메틸기가 몇 개 붙었는지로 이어지는 계열이다.

    · 벤젠 C6H6\mathrm{C_6H_6} — 벤젠 고리 그 자체. 제1석유류(비수용성), 지정수량 200L.

    · 톨루엔 C6H5CH3\mathrm{C_6H_5CH_3} — 벤젠의 수소 1개가 메틸기로 치환된 것. 제1석유류(비수용성), 지정수량 200L.

    · 자일렌 C6H4(CH3)2\mathrm{C_6H_4(CH_3)_2} — 메틸기 2개가 치환된 것. 두 메틸기의 위치에 따라 o-(1,2-), m-(1,3-), p-(1,4-) 세 이성질체가 있다. 제2석유류(비수용성), 지정수량 1,000L.

    메틸기가 붙을수록 분자량이 커져 끓는점·인화점이 올라가므로, 벤젠·톨루엔은 제1석유류인 데 비해 자일렌은 제2석유류로 분류된다는 점이 자주 물어진다.

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    142019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    다음은 자체소방대에 두는 화학소방자동차가 갖추어야 하는 소화능력 및 설비의 기준이다. (   ) 안에 알맞은 말이나 숫자를 쓰시오.

    화학소방자동차의 구분소화능력 및 설비의 기준
    포수용액 방사차· 포수용액의 방사능력이 매분 ( ① )L 이상일 것
    · 소화약액탱크 및 ( ② )를 비치할 것
    · ( ③ )L 이상의 포수용액을 방사할 수 있는 양의 소화약제를 비치할 것
    분말 방사차· 분말의 방사능력이 매초 ( ④ )kg 이상일 것
    · 분말탱크 및 가압용 가스설비를 비치할 것
    · ( ⑤ )kg 이상의 분말을 비치할 것
    해설

    2,000

    소화약액혼합장치

    10만

    35

    1,400


    [해설]

    위험물안전관리법 시행규칙 별표 23의 기준이다. 화학소방자동차는 방사하는 소화약제에 따라 다섯 가지로 나뉘고, 각각 방사능력·비치설비·비치약제량 세 가지를 함께 갖추어야 한다.

    구분방사능력비치설비비치약제량
    포수용액 방사차매분 2,000L 이상소화약액탱크 및 소화약액혼합장치포수용액 10만L 이상 방사분
    분말 방사차매초 35kg 이상분말탱크 및 가압용 가스설비분말 1,400kg 이상
    할로젠화합물 방사차매초 40kg 이상할로젠화합물탱크 및 가압용 가스설비할로젠화합물 1,000kg 이상
    이산화탄소 방사차매초 40kg 이상이산화탄소 저장용기이산화탄소 3,000kg 이상
    제독차가성소다 및 규조토 각 50kg 이상

    수치를 외울 때는 포는 「분」, 분말·할로젠·이산화탄소는 「초」로 단위가 갈린다는 점을 먼저 잡아 두면 헷갈리지 않는다. 또한 포수용액 방사차는 자체소방대에 두는 화학소방자동차 대수의 3분의 2 이상이어야 한다.

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    152019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    압력이 152kPa이고 온도가 100℃인 아세톤 증기의 밀도(g/L)를 구하시오.

    해설

    약 2.84 g/L


    [해설]

    이상기체 상태방정식 PV=wMRTPV = \dfrac{w}{M}RT를 밀도 ρ=wV\rho = \dfrac{w}{V}에 대해 정리하면

    ρ=PMRT\rho = \dfrac{PM}{RT}

    ① 압력 환산

    P=152101.325=1.5atmP = \dfrac{152}{101.325} = 1.5\,\mathrm{atm}

    ② 분자량

    아세톤 CH3COCH3\mathrm{CH_3COCH_3}의 분자량은 12×3+1×6+16=5812 \times 3 + 1 \times 6 + 16 = 58

    ③ 대입

    ρ=1.5×580.08205×(273+100)=2.84g/L\rho = \dfrac{1.5 \times 58}{0.08205 \times (273+100)} = \mathbf{2.84}\,\mathrm{g/L}

    단위를 g/L로 요구했으므로 기체상수는 0.08205atmL/(molK)0.08205\,\mathrm{atm \cdot L/(mol \cdot K)}, 분자량은 g/mol로 넣는다. 온도는 반드시 절대온도(K)로 바꾸어야 한다.

    아세톤은 제4류 위험물 제1석유류(수용성)로 지정수량 400L, 인화점 −18℃이다.

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    162019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    포소화설비에서 포소화약제의 혼합방식 4가지를 쓰시오.

    해설

    펌프 프로포셔너 방식

    라인 프로포셔너 방식

    프레셔 프로포셔너 방식

    프레셔 사이드 프로포셔너 방식


    [해설]

    포소화설비는 물과 포소화약제를 정해진 비율로 섞어 거품을 만든다. 그 「섞는 방법」이 혼합방식이며, 아래 네 가지가 전부다. 이름에 들어간 말이 곧 원리이므로 어디서 약제를 끌어오는가를 기준으로 정리하면 구분이 쉽다.

    · 펌프 프로포셔너 방식 — 펌프의 토출관과 흡입관 사이를 잇는 배관에 흡입기를 두고, 토출된 물의 일부를 이 배관으로 보내면서 농도조절밸브로 조정한 약제를 펌프 흡입측으로 되돌려 섞는다.

    · 라인 프로포셔너 방식 — 펌프와 발포기 사이 배관 도중에 벤투리관을 두고, 그 벤투리 작용만으로 약제를 빨아들여 섞는다. 구조가 가장 단순하다.

    · 프레셔 프로포셔너 방식 — 벤투리 작용에 더해 펌프 가압수를 약제탱크에 밀어 넣어 생기는 압력까지 함께 이용해 약제를 밀어 올린다.

    · 프레셔 사이드 프로포셔너 방식 — 펌프 토출관에 압입기를 두고, 약제 압입용 펌프를 따로 두어 약제를 강제로 밀어 넣는다. 대규모 설비에 쓴다.

    앞의 세 가지는 소화펌프 하나로 해결하고, 마지막 하나만 약제 전용 펌프를 따로 둔다는 점이 결정적인 차이다.

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    172019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    아세틸퍼옥사이드에 대하여 다음 물음에 답하시오.

    (1) 구조식을 그리시오.

    (2) 증기비중을 구하시오.

    해설

    (1) CH3C(=O)OOC(=O)CH3\mathrm{CH_3-C(=O)-O-O-C(=O)-CH_3} — 아세틸기 2개가 과산화 결합(OO\mathrm{-O-O-})으로 이어진 구조

    (2) 약 4.07


    [해설]

    CH3COOCCH3OO

    아세틸퍼옥사이드는 제5류 위험물 유기과산화물로, 시성식은 (CH3CO)2O2(\mathrm{CH_3CO})_2\mathrm{O_2}이다. 아세트산의 아세틸기 두 개가 과산화 결합으로 묶인 형태이며, 이 OO\mathrm{-O-O-} 결합이 끊어지면서 라디칼을 내놓기 때문에 가열·충격·마찰에 민감하다. 희석제(다이메틸프탈레이트 등)에 녹여 저장하는 것도 이 때문이다.

    ① 분자량

    분자식은 C4H6O4\mathrm{C_4H_6O_4}이므로

    M=(12+1×3+12+16)×2+16×2=118M = (12 + 1 \times 3 + 12 + 16) \times 2 + 16 \times 2 = 118

    ② 증기비중

    증기비중은 그 기체의 분자량을 공기의 평균 분자량으로 나눈 값이다.

    증기비중=11829=4.07\text{증기비중} = \dfrac{118}{29} = \mathbf{4.07}

    공기의 평균 분자량을 28.84로 잡으면 4.09가 나오는데, 실기 계산에서는 29를 쓰는 것이 관례다. 어느 쪽으로 계산하든 소수 둘째 자리에서만 갈리므로 채점에는 지장이 없다.

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    182019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    다음 주유취급소의 평면도를 보고 물음에 답하시오.

    세차장 150[m²] 간이정비 200[m²] 사무실 300[m²] 휴게음식점

    (1) 옥내주유취급소에 관한 다음 설명의 (   ) 안에 들어갈 말을 쓰시오.

    · 건축물 안에 설치하는 주유취급소

    · 캐노피·처마·차양·부연·발코니 및 루버의 ( ㉮ )이 주유취급소 ( ㉯ )의 3분의 1을 초과하는 주유취급소

    (2) ㉠과 ㉡의 명칭을 쓰시오.

    (3) ㉠의 주위에는 주유를 받으려는 자동차 등이 출입할 수 있도록 콘크리트 등으로 포장한 공간을 보유해야 한다. 이 공간의 명칭과 크기를 쓰시오.

    (4) 담 또는 벽의 일부분에 방화상 유효한 구조의 유리를 부착하는 경우, ㉡으로부터 두어야 하는 거리와 유리를 부착할 수 있는 범위를 쓰시오.

    (5) ㉢은 지하저장탱크의 주입관이다. 정전기를 제거하기 위해 설치해야 하는 것은 무엇인가?

    (6) 폐유 등의 위험물을 저장하는 탱크의 용량은?

    (7) 주유원 간이대기실의 바닥면적은?

    (8) 이 주유취급소에 둘 수 있는 휴게음식점의 최대면적은?

    (9) 건축물 중 사무실 그 밖의 화기를 사용하는 곳을 다음 기준에 적합한 구조로 해야 하는 이유를 쓰시오.

    · 출입구는 건축물의 안에서 밖으로 수시로 개방할 수 있는 자동폐쇄식의 것으로 할 것

    · 출입구 또는 사이통로의 문턱 높이를 15cm 이상으로 할 것

    · 높이 1m 이하의 부분에 있는 창 등은 밀폐시킬 것

    (10) 이 주유취급소의 소화난이도등급과 설치해야 하는 소화설비를 쓰시오.

    해설

    (1) ㉮ 수평투영면적  ㉯ 공지면적

    (2) ㉠ 고정주유설비  ㉡ 고정급유설비

    (3) 명칭 : 주유공지 / 크기 : 너비 15m 이상, 길이 6m 이상

    (4) 거리 : 고정급유설비로부터 4m 이상 / 범위 : 담 또는 벽 길이의 10분의 2를 초과하지 않을 것

    (5) 접지전극

    (6) 2,000L 이하

    (7) 2.5m2\mathrm{m^2} 이하

    (8) 500m2\mathrm{m^2}

    (9) 누설된 가연성 증기가 그 내부로 유입되지 않도록 하기 위하여

    (10) 소화난이도등급 : I / 소화설비 : 스프링클러설비(건축물에 한정한다) 및 소형수동식소화기등


    [해설]

    근거는 위험물안전관리법 시행규칙 별표 13(주유취급소의 위치·구조 및 설비의 기준)과 별표 17(소화설비의 설치기준)이다.

    (1) 옥내주유취급소 — 건축물 안에 설치한 것뿐 아니라, 캐노피·처마·차양 등의 수평투영면적이 주유취급소 공지면적의 1/3을 넘으면 사실상 지붕에 덮인 것으로 보아 옥내주유취급소로 다룬다. 위에서 내려다본 그림자 면적이 공지의 1/3을 넘느냐로 판단한다고 이해하면 된다.

    (2) 두 설비의 구분고정주유설비는 자동차 등에 직접 주유하는 설비(주유기)이고, 고정급유설비는 이동저장탱크(탱크로리)나 용기에 옮겨 담는 설비다. 그림에서 탱크로리가 접속되어 있는 ㉡이 고정급유설비다.

    (3) 주유공지 — 고정주유설비 주위에는 너비 15m 이상, 길이 6m 이상의 콘크리트 등으로 포장한 공지를 두어야 한다. 고정급유설비 주위에 두는 것은 급유공지로, 이쪽은 치수가 정해져 있지 않고 「용기에 옮겨 담거나 탱크로리에 주입하는 데 필요한 공지」로만 규정한다.

    (4) 담 또는 벽의 유리 — 주유취급소의 담·벽은 높이 2m 이상의 내화구조 또는 불연재료가 원칙이나, 일정 조건을 갖추면 일부에 방화상 유효한 유리를 붙일 수 있다. 그 조건이 고정주유설비·고정급유설비로부터 4m 이상 떨어질 것, 부착 범위가 담 또는 벽 길이의 2/10 이내일 것이다. 유리는 접합유리로 하고 하나의 유리판 길이는 2m 이내로 한다.

    (5) 접지전극 — 위험물을 주입할 때 배관 안에서 흐름마찰로 정전기가 쌓이므로, 지하저장탱크의 주입구 부근에 접지전극을 두어 대지로 흘려보낸다. 한편 주유관의 선단(노즐)에도 정전기를 유효하게 제거하는 장치를 설치해야 하는데, 이는 주입관의 접지전극과는 별개의 규정이다.

    (6)·(7) 부속 설비의 크기 — 점검·정비 작업에서 나오는 폐유·윤활유 등을 저장하는 탱크는 용량 2,000L 이하여야 하고, 주유원 간이대기실은 불연재료의 고정식으로 바닥면적 2.5m2\mathrm{m^2} 이하여야 한다. 둘 다 「부속물이 커져 주유취급소의 본래 용도를 넘어서지 않게 한다」는 취지다.

    (8) 휴게음식점의 최대면적 — 별표 13은 주유취급소 직원 외의 자가 출입하는 사무소 · 점검 및 간이정비 작업장 · 점포/휴게음식점/전시장 세 용도의 면적 합계를 1,000m2\mathrm{m^2} 이하로 제한한다. 그림의 사무실 300과 간이정비 200을 빼면

    1,000(300+200)=500m21{,}000 - (300 + 200) = \mathbf{500}\,\mathrm{m^2}

    여기서 세차장 150m2\mathrm{m^2}은 합계에 넣지 않는다. 세차를 위한 작업장은 위 세 용도와 별개로 열거되어 있어 면적 제한의 대상이 아니기 때문이다. 이 조건은 계산에 쓰이지 않는 오답 유도용 조건이다.

    (9) 화기 사용 장소의 구조 — 제4류 위험물의 증기는 공기보다 무거워 바닥을 따라 흐른다. 그래서 문턱을 15cm 이상 높여 증기가 넘어 들어오지 못하게 하고, 낮은 위치의 창은 밀폐하며, 출입구는 열려 있지 않도록 자동폐쇄식으로 한다. 세 기준 모두 누설된 가연성 증기가 화기를 쓰는 실내로 들어가지 않게 하려는 것이다.

    (10) 소화난이도등급 — 별표 17은 위 (8)의 세 용도 면적의 합계가 500m2\mathrm{m^2}을 초과하는 주유취급소를 소화난이도등급 I로 정한다. 이 주유취급소는 사무실 300 + 간이정비 200 = 500에 휴게음식점 면적이 더해지므로 500을 넘어 등급 I이다. 등급 I 주유취급소에는 스프링클러설비(건축물에 한정한다)소형수동식소화기등을 설치하며, 소형수동식소화기등은 능력단위의 수치가 건축물 그 밖의 공작물 및 위험물의 소요단위의 수치에 이르도록 설치한다.

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    192019년-위험물기능장실기(필답형)-제66회

    19-2(제66회)

    제조소등의 관계인은 화재예방과 재해 발생 시의 비상조치를 위하여 예방규정을 정하여야 한다. 이 예방규정에 정하여야 하는 사항을 5가지 쓰시오. (단, "그 밖에 위험물의 안전관리에 관하여 필요한 사항"은 제외한다.)

    해설

    위험물의 안전에 관계된 작업에 종사하는 자에 대한 안전교육 및 훈련에 관한 사항

    위험물시설 및 작업장에 대한 안전순찰에 관한 사항

    위험물시설·소방시설 그 밖의 관련시설에 대한 점검 및 정비에 관한 사항

    위험물시설의 운전 또는 조작에 관한 사항

    위험물 취급작업의 기준에 관한 사항


    [해설]

    위험물안전관리법 시행규칙 제63조가 정한 예방규정의 내용은 아래 12가지(단서로 제외한 「그 밖에 필요한 사항」을 빼고)이며, 이 중 5가지를 골라 쓰면 된다. 위 답안은 그중 다섯을 고른 것이다.

    1. 안전관리업무를 담당하는 자의 직무 및 조직에 관한 사항

    2. 안전관리자가 여행·질병 등으로 직무를 수행할 수 없을 경우 그 직무의 대리자에 관한 사항

    3. 자체소방대를 설치하여야 하는 경우 자체소방대의 편성과 화학소방자동차의 배치에 관한 사항

    4. 위험물의 안전에 관계된 작업에 종사하는 자에 대한 안전교육 및 훈련에 관한 사항

    5. 위험물시설 및 작업장에 대한 안전순찰에 관한 사항

    6. 위험물시설·소방시설 그 밖의 관련시설에 대한 점검 및 정비에 관한 사항

    7. 위험물시설의 운전 또는 조작에 관한 사항

    8. 위험물 취급작업의 기준에 관한 사항

    9. 이송취급소의 경우 배관공사 현장에 대한 감독체제에 관한 사항과 배관 주위의 공사 시 배관의 안전확보에 관한 사항

    10. 재난 그 밖의 비상시에 취하여야 하는 조치에 관한 사항

    11. 위험물의 안전에 관한 기록에 관한 사항

    12. 제조소등의 위치·구조 및 설비를 명시한 서류와 도면의 정비에 관한 사항

    항목을 하나씩 외우기보다 사람(직무·대리자·교육) → 조직(자체소방대) → 일상관리(순찰·점검·운전·취급) → 비상(조치) → 기록·문서의 흐름으로 묶어 두면 다섯 가지를 대는 데 무리가 없다. 예방규정은 관계인이 작성해 사용을 시작하기 전에 시·도지사에게 제출해 승인을 받아야 하며, 변경할 때도 마찬가지다.

    내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.

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