2019년 위험물기능사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

(1) 4 m

(2) 제2류 위험물 중 인화성 고체

[해설]

윤활유는 제4류 위험물 가운데 제4석유류에 해당한다. 옥내저장소·옥외저장소에서 용기를 겹쳐 쌓을 때의 높이 제한은 무엇을 담은 용기인가에 따라 갈린다.

유별을 달리하는 위험물은 원칙적으로 같은 저장소에 저장할 수 없다. 다만 유별로 정리해 모아 두고 서로 1 m 이상 간격을 두면 예외로 함께 저장할 수 있는데, 제4류 위험물과 짝이 되는 대표적인 것이 제2류 위험물 중 인화성 고체다.

(1) pH 9 정도의 물

(2) 포스핀($\mathrm{PH_3}$)

(3) 20 kg

[해설]

황린($\mathrm{P_4}$)은 발화점이 34 ℃에 지나지 않아 공기 중에 그냥 두면 스스로 불이 붙는다. 그래서 공기를 차단하기 위해 물속에 넣어 두는데, 물이 강한 알칼리성이면 아래 반응으로 포스핀이 나오므로 pH 9 정도의 약알칼리성 물을 보호액으로 쓴다.

$\mathrm{P_4 + 3KOH + 3H_2O \rightarrow PH_3 + 3KH_2PO_2}$

이때 생기는 포스핀(인화수소, $\mathrm{PH_3}$)은 마늘 냄새가 나는 맹독성 가연성 가스이고, $\mathrm{KH_2PO_2}$ 는 차아인산칼륨이다.

황린은 제3류 위험물 중 자연발화성 물질로 위험등급 Ⅰ, 지정수량은 20 kg이며 증기비중은 약 4.3이다.

3.2 mm 이상

[해설]

옥외저장탱크의 본체는 두께 3.2 mm 이상의 강철판 또는 이와 같은 정도 이상의 기계적 성질이 있는 재료로 만들고, 압력탱크 외의 탱크는 충수시험을, 압력탱크는 최대상용압력의 1.5배 압력으로 10분간 수압시험을 하여 새거나 변형되지 않아야 한다.

단서에서 빼 놓은 특정옥외저장탱크(액체위험물 최대수량 100만 L 이상)와 준특정옥외저장탱크(50만 L 이상 100만 L 미만)는 규모가 커서 두께를 일률적으로 정하지 않고 별도의 구조 계산 기준을 따르기 때문에 제외한다.

참고로 옥내저장탱크·지하저장탱크·이동저장탱크의 강철판 두께 기준도 모두 3.2 mm 이상으로 같고, 간이저장탱크만 3.2 mm 이상 강철판에 용량 600 L 이하라는 제한이 더 붙는다.

일부 교재는 발문의 대상을 '옥내저장탱크'로 적어 놓았는데, 함께 붙은 단서(특정·준특정 옥외저장탱크 제외)는 옥외저장탱크에만 쓰는 표현이라 앞뒤가 맞지 않는다. 다만 두 탱크의 두께 기준이 같아 답은 달라지지 않는다.

(1) 유지 100 g에 흡수되는 아이오딘의 g수

(2) 아마인유, 동유, 해바라기유

[해설]

아이오딘은 이중결합에 달라붙으므로, 흡수된 아이오딘의 양은 곧 그 유지가 얼마나 불포화되었는지를 말해 준다. 아이오딘값이 클수록 이중결합이 많고 공기 중에서 산화되기 쉽다.

건성유는 산화되면서 열을 내는데, 헝겊이나 종이에 스며든 채 쌓여 있으면 그 열이 빠져나가지 못해 자연발화로 이어질 수 있다. 동식물유류는 제4류 위험물이며 지정수량은 10,000 L다.

$450\,\mathrm{cm^2}$ 이상

[해설]

제조소의 환기설비는 자연배기방식으로 하고, 급기구는 바닥면적 $150\,\mathrm{m^2}$ 마다 1개 이상 두되 그 크기를 $800\,\mathrm{cm^2}$ 이상으로 한다. 다만 바닥면적이 $150\,\mathrm{m^2}$ 미만이면 다음과 같이 줄여 준다.

바닥면적 $100\,\mathrm{m^2}$ 는 '$90\,\mathrm{m^2}$ 이상 $120\,\mathrm{m^2}$ 미만' 구간에 들어가므로 급기구의 면적은 $450\,\mathrm{cm^2}$ 이상이어야 한다.

급기구는 낮은 곳에 설치하고 가는 눈의 구리망 등으로 인화방지망을 씌우며, 환기구는 지붕 위 또는 지상 2 m 이상 높이에 회전식 고정벤틸레이터나 루프팬 방식으로 설치한다.

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

[해설]

칼슘은 물과 반응해 수산화칼슘과 수소를 만든다. 비커에서 올라온 기포가 수소이고, 온도계가 올라간 것은 이 반응이 열을 내놓는 발열반응이기 때문이다.

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

발생한 수소는 반응열이나 작은 불티에도 불이 붙을 수 있어 위험하다. 칼슘은 제3류 위험물 중 알칼리토금속으로 금수성 물질이므로 물을 뿌리는 소화는 금물이며, 마른모래나 팽창질석·팽창진주암, 탄산수소염류 분말소화약제로 질식소화한다. 지정수량은 50 kg이다.

① 주유취급소

② 판매취급소

③ 이송취급소

④ 일반취급소

[해설]

제조소등은 제조소·저장소·취급소를 아우르는 말이고, 이 가운데 취급소는 지정수량 이상의 위험물을 제조 외의 목적으로 취급하기 위해 허가를 받은 장소다.

참고로 저장소는 옥내저장소, 옥외저장소, 옥내탱크저장소, 옥외탱크저장소, 지하탱크저장소, 간이탱크저장소, 이동탱크저장소, 암반탱크저장소의 8가지로 나뉜다.

(1) 이산화황(아황산가스)

(2) $\mathrm{P_2O_5}$

[해설]

황은 푸른 불꽃을 내며 타면서 자극성 유독가스인 이산화황(아황산가스)을 낸다.

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

적린은 연소하면 흰 연기를 내는데, 이것이 오산화인($\mathrm{P_2O_5}$)이다.

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

오산화인은 상온에서 흰색 고체이고 연소 중에는 흰 연기 형태로 날린다. 일부 교재는 이것을 '발생하는 기체'로 묻고 있으나, 기체가 아니라 연소생성물로 보는 것이 정확하다. 오산화인은 물과 만나면 인산이 되며 부식성이 있다.

황과 적린은 모두 제2류 위험물(가연성 고체)이고 지정수량은 각각 100 kg이다. 황은 순도 60 wt% 이상인 것만 위험물로 보며, 적린은 황린과 달리 자연발화하지 않아 공기 중에 보관할 수 있다.

(1) 할론 1301

(2) 할론 1211

(3) 할론 2402

[해설]

할론 번호는 앞자리부터 탄소(C) · 플루오린(F) · 염소(Cl) · 브로민(Br) 의 원자 수를 적은 것이다. 수소는 번호에 넣지 않으므로 화학식에서 이 네 원소만 세면 그대로 번호가 된다.

· $\mathrm{CF_3Br}$ — C 1, F 3, Cl 0, Br 1 → 할론 1301

· $\mathrm{CF_2ClBr}$ — C 1, F 2, Cl 1, Br 1 → 할론 1211

· $\mathrm{C_2F_4Br_2}$ — C 2, F 4, Cl 0, Br 2 → 할론 2402

염소가 없으면 셋째 자리가 0이 된다는 점만 조심하면 된다. 반대로 번호에서 화학식을 만들 때는 원자 수를 채우고 남은 탄소의 결합자리를 수소로 메운다. 예를 들어 할론 1011은 $\mathrm{CH_2ClBr}$ 다.

브로민이 연쇄반응을 끊는 부촉매 효과로 소화하며, 소화 능력은 $1301 \gt 1211 \gt 2402 \gt 1011$ 순, 독성은 그 반대다.

① 황화인

② 적린

[해설]

제2류 위험물(가연성 고체)의 품명과 지정수량은 다음과 같다.

지정수량이 100 kg인 품명은 황화인·적린·황 세 가지이므로, 이 가운데 두 가지를 쓰면 된다. 황은 순도가 60 wt% 이상인 것만 위험물로 보고, 철분은 53 μm 표준체를 통과하는 것이 50 wt% 이상인 것만 해당한다.

2.69

[해설]

증기비중은 그 증기가 공기보다 무거운지 가벼운지를 나타내는 값으로, 증기의 분자량을 공기의 평균분자량 29로 나누어 구한다.

$\text{증기비중} = \dfrac{\text{분자량}}{29}$

벤젠의 분자식은 $\mathrm{C_6H_6}$ 이므로 분자량은 $12 \times 6 + 1 \times 6 = 78$ 이다.

$\dfrac{78}{29} = 2.689 \approx 2.69$

따라서 벤젠의 증기비중은 2.69이다. 1보다 크므로 벤젠 증기는 공기보다 무거워 바닥이나 웅덩이 같은 낮은 곳에 고이며, 이 때문에 점화원 관리와 환기구 위치가 중요해진다.

① 위험물의 품명·위험등급·화학명 및 수용성

② 위험물의 수량

③ 수납하는 위험물에 따른 주의사항

[해설]

운반용기 외부 표시사항은 위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 적재방법 기준에 규정돼 있다. 일반적인 운반용기라면 위험물의 품명·위험등급·화학명 및 수용성('수용성'은 제4류 위험물 중 수용성인 것에만 표시한다), 위험물의 수량, 수납하는 위험물에 따른 주의사항 세 가지를 표시한다.

이 가운데 주의사항은 유별에 따라 다음과 같이 갈린다.

한편 기계에 의하여 하역하는 구조로 된 운반용기에는 위 사항에 더해 운반용기의 제조연월과 제조자의 명칭, 겹쳐쌓기시험하중, 용기의 종류에 따른 중량(최대총중량 등)을 추가로 표시한다. 일부 교재는 이 추가 표시사항을 이 문항의 정답으로 싣고 있으나, 발문에 '기계에 의하여 하역하는 구조'라는 한정이 없으므로 일반 운반용기의 표시사항을 답해야 한다.

① 5

② 3

[해설]

상치장소란 이동탱크저장소, 곧 탱크로리를 세워 두는 곳을 말한다. 위험물을 실은 차량이 화기나 건축물 가까이에 서 있으면 화재가 옮겨붙기 쉬우므로 거리를 두게 한 것이다.

옥외에 있는 상치장소는 화기를 취급하는 장소나 인근의 건축물로부터 5 m 이상 떨어져야 한다. 다만 인근의 건축물이 1층뿐이라면 위로 번질 여지가 적어 3 m 이상으로 완화된다.

단서에서 든 하천의 공지나 수면, 내화구조 또는 불연재료의 담이나 벽에 접하는 경우에는 불이 옮겨붙을 통로가 없으므로 이 거리를 확보하지 않아도 된다.

옥내에 상치장소를 두는 경우에는 벽·바닥·보·서까래 및 지붕이 내화구조 또는 불연재료로 된 건축물의 1층에 설치해야 한다.

숫자 5와 3을 서로 바꿔 쓰지 않도록 '낮은 건물 옆이면 거리도 줄어든다'로 묶어 두면 헷갈리지 않는다. 참고로 일부 교재는 이 조건 지문의 '상치장소'를 '상시장소'로 인쇄해 두었는데, 바른 용어는 상치(常置)장소다.

(1) 벤젠 고리의 1번 위치에 $\mathrm{CH_3}$, 2·4·6번 위치에 $\mathrm{NO_2}$ 가 붙은 구조 — $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3CH_3}$

(2) 벤젠 고리의 1번 위치에 $\mathrm{OH}$, 2·4·6번 위치에 $\mathrm{NO_2}$ 가 붙은 구조 — $\mathrm{C_6H_2(NO_2)_3OH}$

[해설]

트라이나이트로톨루엔은 톨루엔을, 트라이나이트로페놀은 페놀을 각각 진한 질산과 진한 황산의 혼산으로 나이트로화하여 얻는다. 두 물질 모두 벤젠 고리의 2·4·6번 위치에 나이트로기($\mathrm{NO_2}$) 3개가 치환된 점은 같고, 1번 위치의 치환기가 메틸기($\mathrm{CH_3}$)인지 하이드록시기($\mathrm{OH}$)인지만 다르다.

TNT는 담황색 침상결정으로 물에 녹지 않고 비교적 둔감하지만, 피크르산은 쓴맛이 나는 황색 결정이며 금속과 반응해 충격에 매우 예민한 금속염을 만들기 때문에 철·구리 용기를 피하고 물에 적신 상태(습면)로 저장한다. 둘 다 제5류 위험물 중 나이트로화합물에 속한다.

글리세린을 진한 질산과 진한 황산의 혼산에 넣어 나이트로화시켜 만든다.

[해설]

글리세린($\mathrm{C_3H_5(OH)_3}$)에 진한 질산과 진한 황산을 섞은 혼산을 작용시키면, 글리세린이 가진 하이드록시기 3개가 모두 나이트로기로 바뀌면서 나이트로글리세린이 만들어진다. 질산은 나이트로기를 공급하고, 황산은 반응에서 생기는 물을 빨아들이는 탈수제 겸 촉매 노릇을 한다.

$\mathrm{C_3H_5(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow C_3H_5(ONO_2)_3 + 3H_2O}$

나이트로글리세린은 제5류 위험물 중 질산에스터류로, 상온에서 무색 액체이고 약 8 ℃ 아래에서 굳는다. 충격과 마찰에 매우 예민해서 그대로는 다루기 어려우므로 규조토에 흡수시켜 안정화한 것이 다이너마이트다.

0.1 m 이상

[해설]

판매취급소는 위험물을 용기에 담은 채로 파는 곳인데, 필요하면 위험물을 섞는 배합실을 둘 수 있다. 배합실은 다음 기준을 지켜야 한다.

① 바닥면적은 $6\,\mathrm{m^2}$ 이상 $15\,\mathrm{m^2}$ 이하로 할 것
② 내화구조 또는 불연재료로 된 벽으로 구획할 것
③ 바닥은 위험물이 스며들지 않는 재료로 하고 적당한 경사를 두어 집유설비를 설치할 것
④ 출입구에는 수시로 열 수 있는 자동폐쇄식 방화문을 설치할 것
⑤ 출입구 문턱의 높이는 바닥면으로부터 0.1 m 이상으로 할 것
⑥ 내부에 체류한 가연성 증기나 미분을 지붕 위로 배출하는 설비를 갖출 것

문턱을 두는 이유는 배합 중 흘린 위험물이 실 밖으로 퍼지지 않도록 가두어 두기 위해서다. ③의 집유설비와 함께 유출 방지를 위한 장치로 묶어 기억하면 된다.

6단위

[해설]

소요단위는 소화설비를 얼마나 갖추어야 하는지 정하려고 건축물의 규모나 위험물의 양을 1단위로 묶어 놓은 기준이다. 건축물은 연면적으로, 위험물은 지정수량의 배수로 환산한다. 같은 연면적이라도 용도와 외벽이 내화구조인지에 따라 1소요단위에 해당하는 면적이 두 배 차이 난다.

· 제조소·취급소의 건축물 — 외벽이 내화구조이면 연면적 100 m², 내화구조가 아니면 50 m²

· 저장소의 건축물 — 외벽이 내화구조이면 연면적 150 m², 내화구조가 아니면 75 m²

· 위험물 — 지정수량의 10배

문제의 건축물은 옥내저장소이므로 저장소이고 외벽이 내화구조가 아니므로 75 m²가 1소요단위다.

$\text{소요단위} = \dfrac{450}{75} = 6$

따라서 소요단위는 6단위다. 저장하는 위험물이 제4류라는 것은 건축물의 소요단위를 셀 때는 쓰이지 않는 조건으로, 위험물 자체의 소요단위(지정수량의 10배가 1단위)를 따로 물을 때에나 필요하다.

① 인산

② 요산

[해설]

과산화수소는 햇빛·열·알칼리, 그리고 철이나 구리 같은 금속이온이 닿으면 $\mathrm{2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2}$ 로 분해가 빨라진다. 분해로 생긴 산소가 밀폐된 용기 안에 쌓이면 파열로 이어지므로, 분해 속도를 늦추는 인산($\mathrm{H_3PO_4}$)과 요산($\mathrm{C_5H_4N_4O_3}$) 같은 안정제를 소량 첨가한다.

보관할 때는 직사광선을 피해 갈색 병에 넣고, 발생한 산소가 빠져나갈 수 있도록 구멍이 뚫린 마개를 사용한다. 농도가 36 wt% 이상인 것이 제6류 위험물에 해당하며 지정수량은 300 kg이다.

일부 교재의 해설에는 안정제가 '요소'로 인쇄돼 있으나, 같은 지면의 정답과 첫 줄 설명은 '요산'이다. 과산화수소의 안정제로 쓰이는 것은 요산이다.

(1) 1.5 m 이상

(2) 지정수량 300 kg, 비중이 1.49 이상인 것

[해설]

옥외탱크저장소의 보유공지는 저장·취급하는 위험물의 최대수량이 지정수량의 몇 배인가에 따라 정해진다.

500배는 '500배 이하' 구간이므로 표에 따르면 3 m 이상이다. 그런데 질산은 제6류 위험물이고, 제6류 위험물의 옥외탱크저장소는 표에서 구한 너비의 $\dfrac{1}{3}$ 이상으로 줄일 수 있되 1.5 m 미만으로는 할 수 없다.

$3\,\mathrm{m} \times \dfrac{1}{3} = 1\,\mathrm{m} \lt 1.5\,\mathrm{m}$

계산값이 하한선보다 작으므로 보유공지는 1.5 m 이상이 된다.

질산의 지정수량은 300 kg이며, 제6류 위험물로 규제받는 것은 비중이 1.49 이상인 것뿐이다. 묽은 질산은 위험물에 해당하지 않는다.

$\mathrm{4K + 3CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + C}$

[해설]

칼륨은 반응성이 매우 커서 이산화탄소마저 환원시킨다. 이산화탄소에서 산소를 빼앗아 탄산칼륨($\mathrm{K_2CO_3}$)을 만들고 탄소($\mathrm{C}$)를 남긴다.

$\mathrm{4K + 3CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + C}$

이 반응 때문에 칼륨 화재에 이산화탄소 소화약제를 쓰면 안 된다. 불을 끄기는커녕 반응이 격렬해지고 가연물인 탄소만 남기기 때문이다. 물과도 $\mathrm{2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2}$ 로 반응해 수소를 내며 발열하므로 주수소화도 금물이다. 따라서 마른모래, 팽창질석·팽창진주암, 탄산수소염류 분말소화약제로 질식소화한다.

칼륨은 제3류 위험물(금수성 물질)로 지정수량은 10 kg이고, 공기·물과 닿지 않도록 등유·경유 같은 석유류 속에 넣어 보관한다.