2018년 위험물기능사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

(1) $\mathrm{KMnO_4}$, 1,000 kg

(2) $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$, 1,000 kg

(3) 과염소산암모늄, 50 kg

[해설]

제1류 위험물의 지정수량은 물질 이름이 아니라 그 물질이 속한 염류로 정해진다. 품명은 음이온으로 알아보는데, MnO₄^-는 과망가니즈산, Cr₂O₇^2-는 다이크로뮴산, ClO₄^-는 과염소산이다.

• 과망가니즈산칼륨 KMnO₄ — 과망가니즈산염류, 1,000 kg.
• 다이크로뮴산칼륨 K₂Cr₂O₇ — 다이크로뮴산염류, 1,000 kg.
• NH₄ClO₄은 과염소산암모늄 — 과염소산염류, 50 kg.

외우는 요령: 아염소산·염소산·과염소산염류와 무기과산화물은 50 kg, 브로민산·질산·아이오딘산염류는 300 kg, 과망가니즈산·다이크로뮴산염류는 1,000 kg이다.

(1) 4[m] 이상

(2) 30[mm] 이상

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 지하탱크저장소 기준은 밸브 없는 통기관의 끝부분 높이와 관 지름을 정해 두고 있다.

• 높이 — 끝부분을 지면에서 4 m 이상 띄워, 새어 나온 증기가 사람 키 높이에 깔리지 않게 한다.
• 지름 — 30 mm 이상으로 해서, 위험물을 넣고 뺄 때 공기가 충분히 드나들어 탱크에 압력이 걸리지 않게 한다.

함께 외울 것: 끝부분은 건축물의 창·출입구 같은 개구부에서 1 m 이상 떨어뜨리고, 45° 이상 구부려 빗물이 들어가지 않게 한다.

(1) $\dfrac{14}{39 + 14 + (16 \times 3)} \times 100 = 13.86$

(2) 13.86[wt%]

[해설]

질량 백분율은 성분 원자량 ÷ 분자량 × 100으로 구한다. 질산칼륨 KNO₃ 1 mol에는 질소 원자가 1개 들어 있다.

분자량 = 39 + 14 + 16 × 3 = 101
N(wt%) = 14 ÷ 101 × 100
N ≈ 13.86 wt%

혼동 주의: 분모 101은 질산칼륨의 분자량이다. 질소는 N₂(28)가 아니라 원자량 14로 잡는다.

가연물접촉주의

[해설]

과산화수소는 제6류 위험물(산화성 액체)이다. 제6류는 스스로 타지는 않지만 다른 물질을 태우는 산소 공급원 노릇을 하므로, 운반용기 바깥면 표시도 가연물접촉주의 하나로 정해져 있다.

유별로 붙는 표시는 다음과 같다.

제6류에는 '화기' 관련 문구가 붙지 않는다는 점이 눈에 띄는 특징이다. 가연물과 닿는 것 자체가 위험 요인이기 때문이다.

(1) $\mathrm{2CH_3CHO + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 4H_2O}$

(2) $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5 + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O}$

(3) $\mathrm{2CH_3COC_2H_5 + 11O_2 \rightarrow 8CO_2 + 8H_2O}$

(4) $\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}$

(5) $\mathrm{2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O}$

(6) $\mathrm{C_6H_5CH_3 + 9O_2 \rightarrow 7CO_2 + 4H_2O}$

(7) $\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$

[해설]

완전연소식은 원소가 갈 곳을 먼저 못 박고 계수를 맞추면 된다. 탄소는 $\mathrm{CO_2}$, 수소는 $\mathrm{H_2O}$, 황은 $\mathrm{SO_2}$ 로 간다. 필요한 산소 분자 수는 “우변의 산소 원자수 − 분자가 이미 가진 산소 원자수”를 2로 나눠 구하고, 분수가 나오면 식 전체에 2를 곱해 정수로 만든다.

(1) 아세트알데하이드 $\mathrm{CH_3CHO}$($\mathrm{C_2H_4O}$) — 2분자로 잡으면 탄소 4·수소 8이라 $\mathrm{4CO_2 + 4H_2O}$ 이고, 우변 산소 12개에서 자체 산소 2개를 빼면 $\mathrm{5O_2}$ 다.
$\mathrm{2CH_3CHO + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 4H_2O}$

(2) 다이에틸에터 $\mathrm{C_2H_5OC_2H_5}$($\mathrm{C_4H_{10}O}$) — 탄소 4·수소 10이므로 $\mathrm{4CO_2 + 5H_2O}$, 우변 산소 13개에서 자체 산소 1개를 빼면 $\mathrm{6O_2}$ 다.
$\mathrm{C_2H_5OC_2H_5 + 6O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O}$

(3) 메틸에틸케톤 $\mathrm{CH_3COC_2H_5}$($\mathrm{C_4H_8O}$) — 탄소 4는 $\mathrm{4CO_2}$, 수소 8은 $\mathrm{4H_2O}$ 이고 우변 산소 12개에서 자체 산소 1개를 빼면 $(12 - 1) \div 2 = 5.5$ 분자라 전체를 2배 한다.
$\mathrm{2CH_3COC_2H_5 + 11O_2 \rightarrow 8CO_2 + 8H_2O}$

(4) 이황화탄소 $\mathrm{CS_2}$ — 수소가 없어 물이 생기지 않는다. 탄소는 $\mathrm{CO_2}$, 황 2개는 $\mathrm{2SO_2}$ 이므로 산소 원자는 $2 + 4 = 6$ 개, 곧 $\mathrm{3O_2}$ 다.
$\mathrm{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}$

(5) 벤젠 $\mathrm{C_6H_6}$ — 탄소 6은 $\mathrm{6CO_2}$, 수소 6은 $\mathrm{3H_2O}$ 이고 산소가 $7.5$ 분자라 전체를 2배 한다.
$\mathrm{2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O}$

(6) 톨루엔 $\mathrm{C_6H_5CH_3}$($\mathrm{C_7H_8}$) — 탄소 7은 $\mathrm{7CO_2}$, 수소 8은 $\mathrm{4H_2O}$, 우변 산소가 $14 + 4 = 18$ 개이므로 $\mathrm{9O_2}$ 다.
$\mathrm{C_6H_5CH_3 + 9O_2 \rightarrow 7CO_2 + 4H_2O}$

(7) 메탄올 $\mathrm{CH_3OH}$ — 2분자로 잡으면 $\mathrm{2CO_2 + 4H_2O}$ 이고 우변 산소 8개에서 자체 산소 2개를 빼면 $\mathrm{3O_2}$ 다.
$\mathrm{2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O}$

일곱 가지 가운데 이황화탄소만 수소가 없어 물 대신 이산화황이 나온다는 점이 갈림길이다. 아세트알데하이드·다이에틸에터·이황화탄소는 특수인화물(지정수량 50 L), 메틸에틸케톤·벤젠·톨루엔은 제1석유류, 메탄올은 알코올류에 든다. 이황화탄소는 비중이 물보다 커 물속에 넣어 저장한다.

①, ②, ⑤

[해설]

나트륨과 칼륨은 모두 제3류 위험물(자연발화성 물질 및 금수성 물질)이며 지정수량은 각각 10[kg]이다. 보기를 하나씩 따져 보면 다음과 같다.

① 맞다 — 둘 다 은백색의 무른 경금속이라 칼로 자를 수 있고, 비중이 1보다 작아 물에 뜬다.

② 맞다 — 물뿐 아니라 알코올과도 반응해 수소를 낸다.

$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{C_2H_5OH} \rightarrow 2\mathrm{C_2H_5ONa} + \mathrm{H_2}$

③ 틀리다 — 물과 반응해 나오는 기체는 수소인데, 수소는 불연성이 아니라 가연성이다. 게다가 반응열까지 나서 발화·폭발로 이어진다.

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

④ 틀리다 — 잘라 낸 단면은 은백색이다. 공기 중에 두면 산화되어 광택을 잃을 뿐 검은색 고체는 아니다.

⑤ 맞다 — 공기·수분과 닿으면 자연발화할 수 있어 등유·경유·유동파라핀 같은 보호액 속에 넣어 보관한다.

따라서 공통 성질은 ①, ②, ⑤다. 두 금속 중 칼륨이 나트륨보다 반응성이 더 크고 불꽃 반응색도 칼륨은 보라색, 나트륨은 노란색으로 갈린다는 점은 구분되는 성질이므로 함께 정리해 두면 좋다.

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

[해설]

ABC 분말이라 부르는 제3종 분말소화약제의 주성분은 제1인산암모늄(인산이수소암모늄, $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$)이고 약제 색은 담홍색이다. 가열하면 다음 세 단계를 거쳐 분해한다.

· 1단계(약 190[℃]) — $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3PO_4}$ (오쏘인산)

· 2단계(약 215[℃]) — $2\mathrm{H_3PO_4} \rightarrow \mathrm{H_4P_2O_7} + \mathrm{H_2O}$ (피로인산)

· 3단계(약 300[℃]) — $\mathrm{H_4P_2O_7} \rightarrow 2\mathrm{HPO_3} + \mathrm{H_2O}$ (메타인산)

이를 하나로 묶은 전체 반응식이 답으로 요구하는 식이다.

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

여기서 생긴 메타인산이 타고 있는 고체 표면에 유리질 막을 만들어 산소를 차단하기 때문에, 다른 분말약제와 달리 일반화재(A급)에도 효과가 있어 ABC 분말이라 부른다.

(1) ① 자기탐상시험기
② 초음파두께측정기

(2) ① 진공능력 53 kPa 이상의 진공누설시험기
② 수직·수평도 측정기

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 7은 탱크시험자 장비를 어느 시험에나 쓰는 필수장비와 맡는 시험에 따라 두는 장비로 나눈다. 필수장비는 자기탐상시험기와 초음파두께측정기이다.

• 자기탐상시험기 — 자분을 뿌려 강판 표면과 표면 바로 아래의 균열을 찾아낸다.
• 초음파두께측정기 — 부식으로 얇아진 탱크 강판의 남은 두께를 잰다.
• 진공누설시험기 — 충·수압, 진공, 기밀시험을 맡을 때 두며 진공능력 53 kPa 이상이어야 한다.
• 수직·수평도 측정기 — 탱크가 기울지 않았는지 보는 수직·수평도 시험을 맡을 때 둔다.

혼동 주의: 필수장비에는 영상초음파시험기(또는 방사선투과시험기와 초음파시험기)도 포함되며, 기밀시험장치는 필요한 경우에 두는 장비 쪽이다.

(1) 산소

(2) 과산화나트륨 — 제1류 위험물, 50[kg] / 철분 — 제2류 위험물, 500[kg]

[해설]

과산화나트륨은 제1류 위험물(산화성 고체) 중 무기과산화물이며, 물과 만나면 수산화나트륨과 산소를 내면서 열이 난다.
2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂

• 과산화나트륨 — 제1류 무기과산화물이라 지정수량이 50 kg이다.
• 철분 — 제2류 위험물(가연성 고체)이며 지정수량이 500 kg이다.

혼동 주의: 철분은 53 μm 표준체를 통과하는 양이 50 wt% 미만이면 위험물에서 제외된다. 산소가 불을 더 키우므로 무기과산화물 화재에는 물을 뿌리지 않고 마른모래로 덮는다.

㉠ 75

㉡ 35

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 10은 이동저장탱크가 옆으로 넘어질 때 탱크 본체를 지키는 측면틀의 각도를 두 가지로 정한다.

• 외형선 기준 — 측면틀 최외측과 탱크 최외측을 잇는 선이 수평면과 이루는 내각은 75도 이상으로, 기울어져도 측면틀이 먼저 땅에 닿게 한다.
• 무게중심 기준 — 무게중심과 측면틀 최외측을 잇는 선이 이루는 내각은 35도 이상으로, 가득 실은 상태의 무게중심이 측면틀 안쪽에 들게 한다.

측면틀은 탱크가 넘어질 때 탱크보다 먼저 지면에 닿는 보호틀이다.

혼동 주의: 외형선 기준은 75도, 무게중심 기준은 35도로 두 숫자를 바꿔 쓰지 않는다.

(1) $\mathrm{CH_2ClBr}$

(2) $\mathrm{CF_2ClBr}$

(3) $\mathrm{CF_3Br}$

(4) $\mathrm{C_2F_4Br_2}$

[해설]

할론 번호는 앞자리부터 C·F·Cl·Br의 원자 수를 뜻한다. 탄소 결합(탄소 1개당 4개) 중 이 원자들로 채우고 남는 자리는 수소가 채운다.

• 할론 1011 — C 1·Cl 1·Br 1이고, 남은 결합 2개를 수소가 채워 CH₂ClBr이다.
• 할론 1211 — C 1·F 2·Cl 1·Br 1이라 CF₂ClBr이다.
• 할론 1301 — C 1·F 3·Br 1이라 CF₃Br이다.
• 할론 2402 — C 2·F 4·Br 2이고 남는 결합이 없어 C₂F₄Br₂이다.

외우는 요령: 순서는 탄소-플루오린-염소-브로민이고, 불을 끄는 핵심은 브로민이 연쇄반응을 끊는 부촉매 효과다.

(1) 제1류 — 혼재 가능 제6류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

(2) 제2류 — 혼재 가능 제4류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(3) 제3류 — 혼재 가능 제4류 / 혼재 불가 제1류·제2류·제5류·제6류

(4) 제4류 — 혼재 가능 제2류·제3류·제5류 / 혼재 불가 제1류·제6류

(5) 제5류 — 혼재 가능 제2류·제4류 / 혼재 불가 제1류·제3류·제6류

(6) 제6류 — 혼재 가능 제1류 / 혼재 불가 제2류·제3류·제4류·제5류

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19의 운반 기준은 지정수량의 1/10을 초과하는 위험물에 대해 같은 차량에 실을 수 있는 유별을 정해 둔다. 혼재 가능한 조합은 1–6, 2–4, 2–5, 3–4, 4–5의 다섯 쌍뿐이고 나머지는 모두 혼재 불가다.

산화성인 제1류와 제6류는 서로만 짝을 이루고, 가연성·환원성인 제2·3·4·5류는 그 안에서 짝을 이룬다. 그래서 제4류가 가장 많은 제2·3·5류와 어울리고, 제3류는 제4류와만 실을 수 있다.

외우는 요령: '4에 2·3·5, 2에 5, 1에 6'만 기억하면 표 전체가 나오며, 자기 유별은 답에 넣지 않는다.

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

지정수량: 10[kg]

[해설]

칼륨은 제3류 위험물(자연발화성 및 금수성 물질)이며 지정수량은 10 kg이다. 이산화탄소와 만나면 산소를 빼앗아 탄산칼륨이 되고 탄소가 떨어져 나온다.

4K + 3CO₂ → 2K₂CO₃ + C

이 반응은 열을 내고 유리된 탄소가 다시 탈 수 있어 칼륨 화재에는 이산화탄소 소화기를 쓰지 않는다. 마른모래나 팽창질석으로 덮어 질식소화한다.

혼동 주의: 칼륨은 물과도 수소를 내며 발화하므로 주수소화도 금지다.

스타이렌(스틸렌)

[해설]

에틸벤젠의 탈수소로 얻고 분자량 약 104인 제2석유류는 스타이렌(스틸렌, C₆H₅CH=CH₂)이다. 분자식 C₈H₈로 계산하면 12×8 + 1×8 = 104로 발문과 맞는다.

C₆H₅C₂H₅ → C₆H₅CH=CH₂ + H₂
인화점 약 32℃는 제2석유류(21℃ 이상 70℃ 미만) 범위이고, 비수용성이라 지정수량이 1,000 L이다.

혼동 주의: 스타이렌은 쉽게 중합해 폴리스타이렌이 되므로 중합방지제를 넣어 빛과 열을 피해 저장한다.

(1) 95[%] 이하

(2) 98[%] 이하

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 19(운반기준)의 적재방법에서 운반용기 수납률을 정한다.

• 고체 위험물 — 운반용기 내용적의 95% 이하로 담는다.
• 액체 위험물 — 내용적의 98% 이하로 담고, 55 ℃에서도 새지 않도록 공간용적을 충분히 남긴다.

혼동 주의: 알킬알루미늄·알킬리튬은 90% 이하로 담고 50 ℃에서 5% 이상의 공간용적을 남긴다.

(1) 제3석유류(비수용성)

(2) 2,000[L]

[해설]

벤젠 고리에 아미노기(-NH₂)가 하나 붙은 구조식은 아닐린(C₆H₅NH₂)이다. 위험물안전관리법령상 제4류 위험물이며 인화점(약 70 ℃)으로 품명을 정한다.

• 품명 — 인화점이 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만인 액체라서 제3석유류이고, 물에 잘 녹지 않으므로 비수용성이다.
• 지정수량 — 제3석유류 비수용성은 2,000 L이다(수용성은 4,000 L).

혼동 주의: 같은 벤젠 고리라도 -NO₂가 붙은 나이트로벤젠은 제3석유류(2,000 L)이고, -CH₃가 붙은 톨루엔은 제1석유류(200 L)다.

(1) 질산 / $\mathrm{HNO_3}$

(2) 과염소산 / $\mathrm{HClO_4}$

[해설]

두 물질 모두 제6류 위험물(산화성 액체)로 지정수량은 300 kg이다. 각 설명의 표지 성질로 물질을 가려낸다.

• 질산(HNO₃) — 피부 단백질과 만나 노랗게 물드는 크산토프로테인 반응을 일으킨다.
• 과염소산(HClO₄) — 물과 만나면 심하게 발열하고 가열하면 분해·폭발할 우려가 있다.

과염소산의 증기비중은 분자량을 공기 평균분자량 29로 나눠 구한다.
1.008 + 35.45 + 16.00×4 = 100.46
100.46 ÷ 29 ≈ 3.46

5[m] 이상

[해설]

제조소의 안전거리는 지켜야 할 대상마다 다르게 정해져 있고, 특고압가공전선은 사용전압에 따라 두 단계로 갈린다.

따라서 35,000[V]를 초과하는 특고압가공전선까지는 5[m] 이상을 떼어야 한다. 3·5·10·20·30·50이라는 숫자 배열로 묶어서 외우면 헷갈리지 않는다. 다만 제6류 위험물만 취급하는 제조소는 이 안전거리 규정을 적용받지 않는다.

(1) $200 \times 0.5 + 100 \times 0.1 = 110$

(2) 110[m³] 이상

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 제조소 옥외 취급탱크 2기 이상을 한 방유제로 둘러쌀 때는 최대 탱크 용량의 50%에 나머지 탱크 용량 합계의 10%를 더한 양 이상이어야 한다. 여기서 최대 탱크는 200 m³, 나머지는 100 m³이다.

V = 최대 탱크 × 0.5 + 나머지 합계 × 0.1
V = 200 × 0.5 + 100 × 0.1
V = 110 m³ 이상

혼동 주의: 옥외탱크저장소 방유제는 탱크 용량(2기 이상이면 최대 탱크)의 110% 이상으로 기준이 다르다.

1.6[mm] 이상

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 10(이동탱크저장소)에 따라 방파판은 두께 1.6 mm 이상의 강철판으로 만든다. 강도·내식성·내열성이 이와 같거나 그 이상인 재료도 쓸 수 있다.

방파판은 탱크 안 액체가 출렁이는 것을 줄여 주행 중 차량이 흔들리거나 뒤집히는 것을 막는 판이다. 한 구획에 2개 이상을 진행 방향과 평행하게 달고, 높이와 칸막이로부터의 거리를 서로 다르게 한다.

혼동 주의: 칸막이는 4,000 L 이하마다 두께 3.2 mm 이상의 강철판으로 설치하며, 방파판 두께의 두 배다.