2016년 위험물기능장실기(필답형) 제59회 기출문제 정답·해설 페이지

(가) 에틸알코올

(나) 알코올류

(다) $\mathrm{C_2H_4(OH)_2}$

(라) 글리세린

(마) 제3석유류

[해설]

세 물질 모두 제4류 위험물이지만 품명이 갈리는 지점이 다르다. 갈림의 기준은 하이드록시기($\mathrm{-OH}$)의 개수다.

에틸알코올 $\mathrm{C_2H_5OH}$ — 하이드록시기가 하나뿐인 1가 알코올이고 탄소수가 2개이므로 알코올류에 들어간다. 위험물에서 말하는 알코올류는 한 분자 안 탄소수가 1~3개인 포화 1가 알코올(변성알코올 포함)로 한정되며, 지정수량은 400[L]이다. 인화점 13[℃], 비중 0.79이다.

에틸렌글라이콜 $\mathrm{C_2H_4(OH)_2}$ — 탄소수는 2개지만 하이드록시기가 둘인 2가 알코올이라 알코올류 정의에서 벗어난다. 인화점이 111[℃]로 높아 제3석유류(수용성)이며 지정수량은 4,000[L]이다. 자동차 부동액으로 쓰인다.

글리세린 $\mathrm{C_3H_5(OH)_3}$ — 하이드록시기가 셋인 3가 알코올로 역시 알코올류가 아니다. 인화점 160[℃]로 제3석유류(수용성), 지정수량 4,000[L]이다. 나이트로글리세린의 원료이기도 하다.

정리하면 탄소수만 보고 알코올류로 답하면 틀린다. 1가 알코올인지 먼저 확인하고, 2가·3가면 인화점으로 석유류 품명을 정해야 한다.

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

[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물로 지정수량은 300[kg]이다. 물과 만나면 수산화칼슘과 아세틸렌을 만들면서 열을 낸다.

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

계수를 맞출 때는 우변의 수산화칼슘에 $\mathrm{OH}$가 두 개, 아세틸렌에 수소가 두 개 있으므로 물이 2분자 필요하다는 점만 챙기면 된다.

생성되는 아세틸렌은 연소범위가 2.5~81[%]로 대단히 넓어 위험도가 31.4에 이른다. 게다가 구리·은·수은과 만나면 폭발성인 금속아세틸라이드를 만들기 때문에, 아세틸렌이 닿는 설비에는 구리 함량 70[%] 이상의 합금을 쓰지 않는다.

저장할 때는 밀폐용기에 넣어 습기를 막고 질소 등 불활성가스를 봉입한다. 화재 시 물이나 포는 반응을 키우므로 쓰지 않고 마른 모래나 탄산수소염류 분말로 소화한다.

(가) 2

(나) 1

(다) 4

(라) 1

(마) 2.5

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준 제15조가 정한 신속평형법 인화점측정기의 시험방법이다. 숫자만 따로 떼어 정리하면 시료 2[mL] — 1분 유지 — 불꽃 직경 4[mm] — 1분 경과 후 — 2.5초 노출이 된다.

신속평형법은 시료를 적게 쓰고 짧은 시간 안에 액체와 증기가 평형에 이르게 한 뒤 불꽃을 대는 방식이라, 시료량과 유지시간이 이렇게 작게 정해져 있다.

다른 측정기와 헷갈리지 않으려면 시료량을 기준으로 잡는 것이 편하다. 태그밀폐식은 시료컵의 표선까지, 클리브랜드개방컵은 표선까지 채우는 데 비해 신속평형법만 2[mL]로 양이 명시된다.

또한 시험 결과 측정된 인화점이 설정온도와 차이가 있으면 설정온도를 바꿔 가며 다시 측정해 인화점을 확정한다. 시험장소를 1기압·무풍으로 두는 것은 압력과 바람이 증기 농도를 흐트러뜨려 인화점을 왜곡하기 때문이다.

(1) 화학반응식 : $\mathrm{NaH} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$

(2) 위험도 : 17.75

[해설]

수소화나트륨은 제3류 위험물 중 금속의 수소화물로 지정수량은 300[kg]이다. 물과 만나면 수소를 내놓으며 발열하므로 금수성 물질로 분류되고, 소화에는 물이나 포를 쓸 수 없어 마른 모래나 탄산수소염류 분말을 쓴다.

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

발생가스가 수소임을 확정했으면 위험도는 연소범위로 구한다. 위험도는 폭발하한계에 대한 폭발범위의 폭이므로

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

수소의 연소범위는 4~75[vol%]이므로

$H = \dfrac{75 - 4}{4} = 17.75$

위험도가 크다는 것은 하한계가 낮으면서 범위가 넓다는 뜻이다. 수소는 공기 중 농도가 4[%]만 되어도 불이 붙고 75[%]까지 연소가 이어지므로 위험도가 17.75로 매우 크다. 참고로 아세틸렌(2.5~81[%])은 31.4로 더 크다.

㉠ 보정연소한계곡선

㉡ 연소한계곡선

㉢ 연소위험범위

[해설]

제조소등은 학교·병원 같은 보호대상물로부터 안전거리를 두어야 하지만, 불연재료로 된 방화상 유효한 담을 세우면 그 거리를 단축할 수 있다. 이때 담을 얼마나 높이 쌓아야 하는지를 정하는 것이 위험물안전관리법 시행규칙 별표 4의 산정 절차이고, 그 근거가 되는 그림이 이 문항의 도해다.

㉡ 연소한계곡선은 제조소등에서 난 화재의 복사열이 인근 건축물을 태울 수 있는 한계를 이은 선이다. 이 선보다 낮게 있는 건축물은 연소 우려가 없다고 본다.

㉠ 보정연소한계곡선은 담을 세웠을 때 그 담이 복사열을 가로막는 효과를 반영해 연소한계곡선을 위로 옮겨 놓은 선이다. 담이 높을수록 이 곡선이 더 올라가 안전한 범위가 넓어진다.

㉢ 연소위험범위는 두 곡선 사이, 즉 담이 없으면 연소할 우려가 있어 담으로 막아 주어야 하는 구간이다.

실제 계산은 인근 건축물의 높이 H, 제조소등 외벽의 높이 a, 제조소등과 인근 건축물 사이의 거리 D, 제조소등과 담 사이의 거리 d, 인근 건축물의 구조·개구부 조건으로 정해지는 상수 p를 써서 다음과 같이 한다.

$H \le pD^2 + a$ 이면 $h = 2$

$H \gt pD^2 + a$ 이면 $h = H - p(D^2 - d^2)$

구한 h가 2 미만이면 담의 높이를 2[m]로, 4 이상이면 4[m]로 하되 이 경우에는 소화설비를 보강해야 한다.

① 보일러·버너 그 밖에 이와 유사한 장치로 위험물을 소비하는 일반취급소

② 이동저장탱크 그 밖에 이와 유사한 것에 위험물을 주입하는 일반취급소

③ 용기에 위험물을 옮겨 담는 일반취급소

[해설]

자체소방대는 제4류 위험물을 대량으로 다루는 사업소가 스스로 갖추는 소방조직이다. 설치 의무가 생기는 기준은 제4류 위험물의 취급량이 지정수량의 3천 배 이상인 제조소 또는 일반취급소이며, 취급량 구간에 따라 화학소방자동차와 자체소방대원 수가 정해진다.

다만 일반취급소 가운데 취급 형태가 단순해 화재가 크게 번질 우려가 작은 것은 취급량이 기준을 넘더라도 설치 대상에서 빼 준다. 위험물안전관리법 시행규칙 제73조가 정한 제외 대상은 다음 다섯 가지이며, 이 중 3가지를 쓰면 된다.

㉠ 보일러·버너 그 밖에 이와 유사한 장치로 위험물을 소비하는 일반취급소

㉡ 이동저장탱크 그 밖에 이와 유사한 것에 위험물을 주입하는 일반취급소

㉢ 용기에 위험물을 옮겨 담는 일반취급소

㉣ 유압장치·윤활유순환장치 그 밖에 이와 유사한 장치로 위험물을 취급하는 일반취급소

㉤ 「광산안전법」의 적용을 받는 일반취급소

㉠~㉣는 위험물을 소비하거나 옮겨 담기만 할 뿐 공정 자체가 위험물을 반응·정제하는 것이 아니고, ㉤는 다른 법령이 이미 같은 수준의 방화체계를 요구하기 때문에 중복 규제를 피한 것이다.

약 5,212.69[atm]

[해설]

① 분해반응식으로 기체 몰수를 잡는다.

$4\mathrm{C_3H_5(ONO_2)_3} \rightarrow 12\mathrm{CO_2} + 10\mathrm{H_2O} + 6\mathrm{N_2} + \mathrm{O_2}$

나이트로글리세린 4[mol]이 분해하면 생성기체는 $12 + 10 + 6 + 1 = 29$[mol]이 된다. 1,000[℃]에서는 물도 수증기이므로 기체 몰수에 포함시켜야 한다.

② 500[g]에서 나오는 기체의 몰수

$n = \dfrac{500\,\mathrm{g}}{227\,\mathrm{g/mol}} \times \dfrac{29}{4} = 15.97\,\mathrm{mol}$

③ 이상기체 상태방정식에 대입

$PV = nRT \;\Rightarrow\; P = \dfrac{nRT}{V}$

$P = \dfrac{15.97 \times 0.08205 \times (273 + 1{,}000)}{0.32} = 5{,}212.69\,\mathrm{atm}$

부피는 320[mL] = 0.32[L]로, 온도는 절대온도 1,273[K]로 반드시 바꿔서 넣어야 한다. 기체상수를 0.082로 두면 5,209.24[atm]이 나오는데, 이는 상수의 유효숫자 차이일 뿐이므로 5,209~5,213[atm] 범위의 값은 모두 정답으로 본다.

320[mL]라는 좁은 공간에서 수천 기압이 만들어진다는 계산 결과가 곧 나이트로글리세린이 제5류 위험물(자기반응성 물질)로 분류되는 이유다. 분자 안에 산소를 지니고 있어 외부 산소 없이도 순간적으로 대량의 기체를 뿜어낸다.

(1) 2.1[MPa] 이상

(2) 1.05[MPa] 이상

(3) 1.9[MPa] 이상

(4) 1.9[MPa] 이상

(5) 60초 이내

[해설]

이산화탄소는 저장방식에 따라 방사압력이 갈린다. 고압식은 상온(20[℃]) 부근에서 고압으로 저장하므로 2.1[MPa] 이상, 저압식은 $-18 \sim -20\,^\circ\mathrm{C}$ 로 냉각해 낮은 압력으로 저장하므로 1.05[MPa] 이상이다. 정확히 2배 차이가 나므로 짝으로 외워 두면 헷갈리지 않는다.

이산화탄소가 아닌 불활성가스 계열은 조성이 무엇이든 방사압력이 1.9[MPa] 이상으로 같다. 소화약제 이름으로는 다음 셋이다.

· 질소 100[%] → IG-100

· 질소 50[%] + 아르곤 50[%] → IG-55

· 질소 52[%] + 아르곤 40[%] + 이산화탄소 8[%] → IG-541

세 약제 모두 방사압력 기준이 같으므로 (3)·(4)처럼 조성이 달라도 답은 1.9[MPa] 이상으로 동일하다.

방사시간은 이들 불활성가스 약제의 경우 소화약제의 양의 95[%] 이상을 60초 이내에 내보내도록 되어 있다. 소화 원리가 산소농도를 희석하는 질식소화이므로, 약제가 천천히 나오면 그동안 새 공기가 들어와 농도를 만들지 못하기 때문이다.

6배

[해설]

지정수량의 배수는 물질마다 $\dfrac{\text{저장수량}}{\text{지정수량}}$ 을 구해 모두 더한다. 먼저 네 물질의 품명과 지정수량을 확정해야 한다.

$\dfrac{400}{400} + \dfrac{400}{200} + \dfrac{2{,}000}{1{,}000} + \dfrac{2{,}000}{2{,}000} = 1 + 2 + 2 + 1 = 6$

따라서 지정수량의 배수는 6배이다.

갈리기 쉬운 곳은 수용성 여부다. 피리딘은 물에 잘 녹는 제1석유류여서 지정수량이 400[L]이고, 메틸에틸케톤은 비수용성이라 200[L]이다. 둘 다 400[L]씩 저장했는데 배수가 1배와 2배로 갈리는 이유가 여기에 있다.

(1) 자기탐상시험기, 초음파두께측정기, 영상초음파시험기

(2) 진공능력 53[kPa] 이상의 진공누설시험기, 기밀시험장치, 수직·수평도 측정기

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 7은 탱크시험자가 갖춰야 할 기술능력·시설·장비를 정하고 있으며, 장비는 필수장비와 필요한 경우에 두는 장비로 나뉜다.

필수장비는 자기탐상시험기와 초음파두께측정기, 그리고 다음 둘 중 하나다.

· 영상초음파시험기

· 방사선투과시험기 및 초음파시험기

즉 셋째 항목은 택일이므로, 3가지를 요구하는 문항에는 자기탐상시험기·초음파두께측정기·영상초음파시험기로 답하면 된다.

필요한 경우에 두는 장비는 어떤 시험을 맡느냐에 따라 갖추는 것으로, 크게 두 갈래다.

· 충·수압시험, 진공시험, 기밀시험을 하는 경우 — 진공능력 53[kPa] 이상의 진공누설시험기, 기밀시험장치(안전장치가 부착되어 압력을 조절할 수 있는 것)

· 수직·수평도 시험을 하는 경우 — 수직·수평도 측정기

갈래로 세면 2가지, 개별 장비로 세면 3가지가 되므로 발문이 요구하는 개수를 먼저 확인하고 답해야 한다.

(1) 자동화재탐지설비의 감지기

(2) 원격조작

(3) 0.8, 1.5

(4) 조작부

[해설]

위험물안전관리에 관한 세부기준 제133조가 정한 포소화설비 기동장치 기준이다.

자동식은 화재를 스스로 알아채야 하므로 자동화재탐지설비의 감지기 작동이나 폐쇄형 스프링클러헤드의 개방을 신호로 삼는다. 감지기는 열·연기를 전기신호로, 폐쇄형 헤드는 열에 의한 감열체 개방을 배관 압력 저하로 전달한다는 차이가 있을 뿐 역할은 같다.

수동식은 기동장치 앞에서 직접 누르는 직접조작 외에 떨어진 곳에서 누르는 원격조작으로도 작동할 수 있어야 한다. 불이 난 자리 바로 옆으로 접근하지 못하는 상황을 대비한 규정이다.

조작부 높이 0.8[m] 이상 1.5[m] 이하는 사람이 선 채로 손이 닿는 범위를 뜻한다. 또 조작부에는 유리 등에 의한 방호조치를 해 두어 지나가다 부딪쳐 오작동시키는 일을 막고, 조작부와 호스 접속구에는 각각 "기동장치의 조작부", "접속구"라고 표시해 둔다.

2 이상의 방사구역을 갖는 포소화설비의 수동식 기동장치는 방사구역을 선택할 수 있는 구조여야 한다는 점도 함께 출제된다.

(1) $4\mathrm{P} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5}$

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

(3) $\mathrm{P_4S_3} + 8\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5} + 3\mathrm{SO_2}$

[해설]

세 물질 모두 제2류 위험물(가연성 고체)이다. 적린과 황은 지정수량 100[kg], 삼황화인은 황화인에 속해 역시 100[kg]이다.

적린은 인이 완전히 타면 오산화인($\mathrm{P_2O_5}$)이 되고, 이때 흰 연기가 심하게 난다. 인 4개와 산소 5분자로 계수를 맞춘다.

$4\mathrm{P} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5}$

황은 푸른 불꽃을 내며 타서 이산화황(아황산가스)이 된다. 이 가스는 유독하고 자극성이 강하다.

$\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$

삼황화인은 인과 황을 모두 갖고 있으므로 두 생성물이 함께 나온다. 인 4개에서 $2\mathrm{P_2O_5}$, 황 3개에서 $3\mathrm{SO_2}$가 생기고, 우변 산소 원자수가 $2 \times 5 + 3 \times 2 = 16$개이므로 좌변 산소는 8분자가 된다.

$\mathrm{P_4S_3} + 8\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{P_2O_5} + 3\mathrm{SO_2}$

황화인은 삼황화인($\mathrm{P_4S_3}$)·오황화인($\mathrm{P_2S_5}$)·칠황화인($\mathrm{P_4S_7}$) 세 가지가 있고, 오황화인과 칠황화인은 물과 반응해 황화수소를 내지만 삼황화인은 찬물에는 녹지 않는다는 차이가 있다.

(1) I형, II형, III형, IV형

(2) 특형

[해설]

포방출구는 포를 어느 위치에서 어떤 방식으로 액면에 얹느냐로 나뉜다. 고정지붕탱크는 액면이 지붕 아래에 갇혀 있으므로 위에서 흘려 넣거나 밑에서 밀어 올리는 네 가지 방식이 모두 쓰이지만, 부상지붕탱크는 지붕이 액면과 함께 뜨기 때문에 불이 붙는 곳이 옆판과 부상지붕 사이의 좁은 환상(고리 모양) 부분으로 한정된다. 그래서 여기에는 전용 방출구인 특형만 쓴다.

고정지붕탱크용 네 형식의 차이는 다음과 같다.

I형 — 상부포주입법. 통계단이나 미끄럼판 같은 설비를 통해 포를 액면 위로 조용히 흘려보내 거품이 깨지지 않게 한다.

II형 — 상부포주입법. 반사판(디플렉터)으로 포를 탱크 옆판 안쪽 면을 따라 흘러내리게 하여 액면에 퍼뜨린다.

III형 — 저부포주입법(표면하 주입식). 탱크 밑부분에서 포를 밀어 넣어 위험물 속을 뚫고 액면으로 떠오르게 한다.

IV형 — 저부포주입법(반표면하 주입식). 호스가 든 용기를 밑에서 넣어 호스가 액면까지 떠오른 뒤 그 끝에서 포를 방출한다.

III·IV형은 포가 위험물을 통과하므로 알코올처럼 포를 깨뜨리는 수용성 위험물에는 적합하지 않다는 점도 함께 기억해 두면 좋다.

(1) $\mathrm{C_4H_{10}O}$

(2) $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$

(3) 2.55

[해설]

분자식은 원소의 종류와 개수만 적은 것이고, 시성식은 작용기가 드러나도록 쓴 것이다. 다이에틸에터는 에틸기 두 개가 산소를 사이에 두고 이어진 에터이므로 시성식은 $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$, 원소를 모아 세면 탄소 4개·수소 10개·산소 1개이므로 분자식은 $\mathrm{C_4H_{10}O}$가 된다.

증기비중은 그 증기가 공기보다 몇 배 무거운지를 나타내며, 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나눈다.

분자량 $= 12 \times 4 + 1 \times 10 + 16 = 74$

$\text{증기비중} = \dfrac{74}{29} = 2.55$

증기비중이 2.55로 1보다 훨씬 크므로 누설된 증기는 바닥에 깔려 멀리까지 퍼진다. 환기구를 낮은 곳에 두어야 하는 이유가 여기에 있다.

다이에틸에터는 특수인화물로 지정수량 50[L], 인화점 $-45\,^\circ\mathrm{C}$, 발화점 180[℃], 연소범위 1.9~48[%]로 위험성이 매우 크다. 공기와 오래 접촉하면 과산화물이 생기므로 갈색병에 담아 불활성가스를 봉입해 저장하며, 과산화물 검출에는 10[%] 아이오딘화칼륨 용액(황색으로 변하면 양성), 제거에는 황산철(II) 또는 환원철을 쓴다.

① 강판 ② 알루미늄판 ③ 양철판 ④ 유리 ⑤ 금속판

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19가 정한 운반용기의 재질은 모두 13가지다. 이 가운데 5가지를 쓰면 된다.

강판, 알루미늄판, 양철판, 유리, 금속판, 종이, 플라스틱, 섬유판, 고무류, 합성섬유, 삼, 짚, 나무

금속(강판·알루미늄판·양철판·금속판)과 유리처럼 단단한 재질만 있는 것이 아니라 종이·짚·삼·나무 같은 가연성 재질도 들어 있다는 점이 이 문항의 함정이다. 운반용기의 재질 목록은 용기 자체의 불연성을 요구하는 규정이 아니라, 위험물의 성질과 수납방법에 맞는 재질을 골라 쓰도록 열거해 둔 것이기 때문이다.

재질과 별도로 운반용기는 견고해 쉽게 파손될 우려가 없고, 그 안의 위험물이 새지 않도록 만들어야 한다.

(1) 6[m] 미만

(2) 불연재료

(3) 1,000[m²] 이하

(4) 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식의 60분+방화문 또는 60분방화문

(5) 망입유리

[해설]

차아염소산염류는 제1류 위험물(산화성 고체)이며 지정수량이 50[kg]인 위험등급 I 물질이다. 위험물안전관리법 시행규칙 별표 5는 저장창고 하나의 바닥면적을 1,000[m²] 이하로 제한하는 그룹에 지정수량 50[kg]인 제1류 위험물을 넣고 있으므로, 차아염소산염류도 여기에 해당한다. 나머지 위험물은 2,000[m²] 이하이고, 두 그룹을 같은 창고에 나눠 저장하면 합계 1,000[m²] 이하가 된다.

구조에 관한 수치는 다음과 같이 정리된다.

· 처마높이 6[m] 미만의 단층건물로 하고 바닥은 지반면보다 높게 한다(빗물·침수 방지).

· 벽·기둥 및 바닥은 내화구조, 보와 서까래는 불연재료로 한다. 지붕 쪽을 가볍고 불연인 재료로 두는 이유는 화재 시 폭발압력이 위로 빠져나가게 하기 위해서이며, 같은 이유로 천장은 만들지 않는다.

· 출입구에는 60분+방화문 또는 60분방화문을 달되, 연소의 우려가 있는 외벽에 있는 출입구는 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식이어야 한다.

· 창이나 출입구에 유리를 쓰면 망입유리로 한다. 철망이 들어 있어 깨져도 파편이 흩어지지 않고 개구부가 뚫리지 않는다.

(1) $\mathrm{NH_4NO_3}$ (원소별로 정리하면 $\mathrm{N_2H_4O_3}$)

(2) 브로민산염류, 아이오딘산염류

(3) $2\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 2\mathrm{N_2} + 4\mathrm{H_2O} + \mathrm{O_2}$

[해설]

ANFO(Ammonium Nitrate Fuel Oil)는 질산암모늄 약 94[%]에 경유 약 6[%]를 섞어 만드는 폭약이다. 질산암모늄이 산소공급원, 경유가 가연물 역할을 한다. 여기서 묻는 위험물은 질산암모늄이다.

질산암모늄은 제1류 위험물 질산염류로 지정수량 300[kg], 위험등급 II이다. 제1류 위험물 중 위험등급 II에 속하는 품명은 브로민산염류·질산염류·아이오딘산염류 세 가지이므로, 질산염류를 뺀 나머지 브로민산염류와 아이오딘산염류가 답이 된다. (위험등급 I은 아염소산염류·염소산염류·과염소산염류·무기과산화물이다.)

폭발분해반응식은 다음과 같다.

$2\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow 2\mathrm{N_2} + 4\mathrm{H_2O} + \mathrm{O_2}$

질산암모늄 2[mol]에서 질소·수증기·산소를 합쳐 7[mol]의 기체가 한꺼번에 생긴다. 고체가 순식간에 대량의 기체로 바뀌면서 만들어지는 부피 팽창이 폭발력의 원천이다. 분해 생성물에 산소가 들어 있다는 점이 산화성 고체의 성질을 그대로 보여 준다.

집유설비에 모인 위험물이 배수구로 그대로 흘러 나가지 않도록, 물과 위험물의 비중 차를 이용하여 위험물을 분리해 내기 위하여

[해설]

위험물을 취급하는 설비의 바닥은 위험물이 스며들지 않는 재료로 하고, 턱을 둘러 새어 나온 위험물이 밖으로 흐르지 않게 한 다음, 바닥의 가장 낮은 곳에 집유설비를 두어 모으도록 되어 있다. 여기까지가 '가두어 모으는' 단계다.

문제는 집유설비에 모인 것을 그대로 배수구로 내보내면 위험물이 하수나 하천으로 흘러 들어간다는 점이다. 그래서 물에 잘 녹지 않는 위험물(20[℃]의 물 100[g]에 녹는 양이 1[g] 미만인 것)을 취급하는 설비에는 집유설비에 유분리장치를 함께 설치한다.

유분리장치는 칸막이로 물길을 아래위로 꺾어 놓은 구조다. 비중이 1보다 작은 위험물은 위에 떠서 칸막이에 막혀 머무르고, 아래쪽 물만 배수구로 빠져나간다. 즉 비중 차에 의한 유수분리가 원리이므로, 물과 잘 섞이는 수용성 위험물은 이 장치로 걸러지지 않아 애초에 대상에서 제외된다.

흔히 '바닥을 적당히 경사지게 하여 위험물이 공지 밖으로 흘러나가지 않게 한다'는 서술과 혼동하는데, 그것은 바닥의 기울기와 집유설비의 목적이지 유분리장치의 기능이 아니다. 유분리장치의 채점 포인트는 비중 차를 이용한 분리와 배수구로의 직접 유출 방지 두 가지다.

(1) $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{H_3PO_4} + \mathrm{NH_3}$

(2) $2\mathrm{H_3PO_4} \rightarrow \mathrm{H_4P_2O_7} + \mathrm{H_2O}$

(3) $\mathrm{H_4P_2O_7} \rightarrow 2\mathrm{HPO_3} + \mathrm{H_2O}$

[해설]

제3종 분말소화약제는 제1인산암모늄($\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)이며, 담홍색으로 착색해 다른 분말과 구분한다. 열을 받으면 한 번에 분해되는 것이 아니라 온도가 오르는 순서대로 인산 → 피로인산 → 메타인산으로 단계를 밟는다.

190[℃]에서는 암모니아가 떨어져 나가면서 올소인산이 남는다.

$\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{H_3PO_4} + \mathrm{NH_3}$

215[℃]에서는 인산 두 분자가 물 한 분자를 내놓으며 축합해 피로인산이 된다.

$2\mathrm{H_3PO_4} \rightarrow \mathrm{H_4P_2O_7} + \mathrm{H_2O}$

300[℃]에서는 피로인산이 다시 물을 잃고 메타인산이 된다.

$\mathrm{H_4P_2O_7} \rightarrow 2\mathrm{HPO_3} + \mathrm{H_2O}$

세 단계를 한 줄로 묶으면 다음과 같은 총괄식이 된다.

$\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{HPO_3} + \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O}$

제3종 분말이 A급 화재까지 잡을 수 있는 이유가 이 마지막 생성물에 있다. 끈적한 메타인산이 가연물 표면에 막을 만들어 산소를 차단하는 방진(방습)효과를 내기 때문이다. 함께 나오는 암모니아와 수증기는 냉각·희석에 기여한다.

각 단계마다 물이나 암모니아가 하나씩 빠져나간다는 점만 잡으면 세 식은 외우지 않아도 세울 수 있다.

① 저장창고의 벽·기둥·바닥·보 및 지붕이 내화구조일 것

② 저장창고의 출입구에 수시로 열 수 있는 자동폐쇄방식의 60분+방화문 또는 60분방화문이 설치되어 있을 것

③ 저장창고에 창을 설치하지 아니할 것

[해설]

안전거리는 화재가 났을 때 주변 보호대상물로 불이 옮겨붙는 것을 거리로 막는 장치다. 그런데 저장량이 적고 저장창고 자체가 불을 밖으로 내보내지 않는 구조라면 거리를 두지 않아도 같은 목적을 이룰 수 있다. 위험물안전관리법 시행규칙 별표 5는 그 조건을 세 가지로 못 박았다.

세 항목이 겨냥하는 것은 모두 연소 확대 경로의 차단이다. 내화구조는 벽체를 통한 열전달과 붕괴를, 자동폐쇄방식의 방화문은 출입구라는 개구부를, 창의 부재(不在)는 유리가 깨지면서 생기는 화염 분출구를 각각 없앤다. 세 가지를 모두 갖춰야 하며 하나라도 빠지면 안전거리를 확보해야 한다.

주의할 점은 이 특례가 지정수량 20배 이하(바닥면적 150[m²] 이하인 저장창고는 50배 이하)라는 수량 요건을 함께 만족할 때만 적용된다는 것이다. 구조기준만 갖추고 저장량이 넘으면 특례 대상이 아니다.