2017년 위험물기능사실기(필답형) 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

불건성유

[해설]

아이오딘값은 유지 100 g에 흡수되는 아이오딘의 g수로, 유지가 지닌 이중결합(불포화도)이 얼마나 많은지를 나타낸다. 값이 클수록 공기 중 산소와 결합해 굳는 성질이 강하고, 산화 과정에서 나오는 열이 쌓여 자연발화할 위험도 커진다.

야자유는 아이오딘값이 100 이하인 무리에 들어가므로 답은 불건성유다. 동식물유류는 제4류 위험물로 지정수량은 10,000 L이며, 자연발화가 걱정되는 쪽은 아이오딘값이 큰 건성유라는 점도 함께 묶어 두면 좋다.

35배

[해설]

여러 위험물을 함께 취급할 때 지정수량 배수는 품목별 배수의 합으로 구한다.
배수 = Σ(취급수량 ÷ 지정수량)

휘발유는 제1석유류(비수용성)로 지정수량이 200 L이고, 경유는 제2석유류(비수용성)로 1,000 L이다.
5,000 ÷ 200 + 10,000 ÷ 1,000
= 25 + 10 = 35배

혼동 주의: 경유는 제2석유류라서 휘발유의 지정수량 200 L를 그대로 쓰면 안 된다.

질산암모늄이 물에 녹으면서 주위의 열을 빼앗는 흡열반응이 일어나기 때문

[해설]

질산암모늄(NH₄NO₃, 제1류 질산염류)은 물에 녹을 때 열을 흡수하는 흡열반응을 일으킨다.

녹는 동안 주위의 물에서 열을 빼앗으므로 수온이 26 ℃에서 16 ℃로 떨어진다. 휴대용 냉각팩도 같은 원리를 이용한다.

혼동 주의: 녹을 때 차가워질 뿐 안전한 물질은 아니다. 가열하면 분해하면서 산소를 내놓는 산화성 물질이므로 가연물과 함께 두면 위험하다.

(1) $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{HPO_3} + \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O}$

(2) $115 \div 115 = 1\ \mathrm{mol},\quad 1 \times 80 = 80\ \mathrm{g}$

(3) 80 g

[해설]

제1인산암모늄은 제3종 분말소화약제의 주성분이며, 가열하면 메타인산·암모니아·물로 분해된다.
NH₄H₂PO₄ → HPO₃ + NH₃ + H₂O

분자량은 NH₄H₂PO₄ = 14 + 6 + 31 + 64 = 115, HPO₃ = 1 + 31 + 48 = 80이고, 두 물질의 몰비는 1 : 1이다.
115 g ÷ 115 g/mol = 1 mol
1 mol × 80 g/mol = 80 g

생성된 메타인산이 연소면을 덮어 산소를 차단하므로(방진효과) 제3종 분말은 A급 화재에도 쓴다.

이황화탄소, 벤젠

[해설]

수용성인지 비수용성인지는 물에 얼마나 녹는가로 가른다. 보기의 다섯 물질을 살펴보면 다음과 같다.

따라서 비수용성인 것은 이황화탄소와 벤젠이다. 이황화탄소는 물에 녹지 않고 물보다 무거워(비중 약 1.26) 가연성 증기가 새어 나오지 않도록 아예 물속에 담가 저장한다는 점을 함께 기억해 두면 판단이 쉽다.

다만 지정수량을 수용성·비수용성으로 나누어 정해 둔 품명은 제1석유류~제4석유류뿐이다. 특수인화물과 알코올류는 지정수량에 그런 구분이 없어, 품명표의 구분란만 보고 벤젠 하나만 답으로 드는 자료도 있다. 물음이 물질의 성질을 묻는 것이므로 물에 녹지 않는 이황화탄소를 함께 쓰는 것이 타당하다.

(1) $\mathrm{C_6H_5NH_2}$

(2) $\mathrm{C_2H_4(OH)_2}$

(3) $\mathrm{C_6H_5NO_2}$

[해설]

시성식은 분자 안의 작용기를 드러나게 쓴 식이다. 세 물질 모두 제4류 위험물 중 제3석유류에 속한다.

· 아닐린: 벤젠고리에 아미노기($-\mathrm{NH_2}$)가 붙은 구조 → $\mathrm{C_6H_5NH_2}$. 비수용성이며 지정수량 2,000 L.

· 에틸렌글리콜: 탄소 2개에 하이드록시기($-\mathrm{OH}$)가 하나씩 붙은 2가 알코올 → $\mathrm{C_2H_4(OH)_2}$. $\mathrm{CH_2OHCH_2OH}$로 풀어 써도 같은 물질이다. 물에 잘 녹아 수용성으로 분류되며 지정수량 4,000 L, 부동액의 원료로 쓰인다.

· 나이트로벤젠: 벤젠고리에 나이트로기($-\mathrm{NO_2}$)가 하나 붙은 구조 → $\mathrm{C_6H_5NO_2}$. 비수용성이며 지정수량 2,000 L.

나이트로기가 붙었다고 해서 제5류 위험물(나이트로화합물)로 착각하기 쉬운데, 나이트로벤젠은 나이트로기가 하나뿐이라 자기반응성이 없어 제4류로 분류된다는 점을 구분해야 한다.

제2류 위험물, 제3류 위험물, 제4류 위험물, 제5류 위험물

[해설]

유별을 달리하는 위험물을 한 차량에 같이 실을 수 있는지는 위험물안전관리법령의 운반 기준에 정해진 혼재 기준으로 판단한다.

제6류(산화성 액체)와 짝이 될 수 있는 것은 제1류뿐이므로, 나머지 제2류·제3류·제4류·제5류는 제6류와 함께 실을 수 없다. "1과 6, 2와 5, 3과 4, 4와 5"처럼 짝을 지어 외우면 표를 그리지 않고도 답할 수 있다.

이 혼재 기준은 지정수량의 1/10 이하인 위험물에는 적용하지 않는다. 문제는 지정수량의 5배가 넘는 양을 다루므로 기준이 그대로 적용되는 경우다.

참고로 혼재 기준은 위험물을 차량으로 운반할 때 적재 방법에 관한 규정이다. 이동탱크저장소로 나르는 운송과 용어가 다르므로 구분해서 익혀 두어야 한다.

(1) $(500 \times 0.5) + (200 \times 0.1) = 270\ \mathrm{L}$

(2) 270 L 이상

[해설]

제조소 옥외에 있는 취급탱크 2기 이상을 방유제 하나로 둘러쌀 때, 방유제 용량은 가장 큰 탱크 용량의 50 %에 나머지 탱크 용량 합계의 10 %를 더한 양 이상이어야 한다.

가장 큰 탱크는 500 L이고 나머지 탱크는 200 L이다.
V = 500 × 0.5 + 200 × 0.1
= 250 + 20 = 270 L 이상

혼동 주의: 탱크가 1기뿐이면 그 탱크 용량의 50 % 이상이다. 옥외탱크저장소의 방유제는 가장 큰 탱크 용량의 110 % 이상으로 기준이 다르다.

(1) 증발연소

(2) 분해연소

(3) 표면연소

(4) 표면연소

[해설]

고체의 연소형태는 실제로 산소와 만나 타는 것이 무엇인가로 가른다. 증기가 타는지, 분해가스가 타는지, 고체 표면이 타는지를 보면 된다.

• 나프탈렌은 승화해 생긴 증기가 타므로 증발연소다.
• 석탄은 가열되면 열분해로 가연성 가스가 나오고, 그 가스가 타므로 분해연소다.
• 코크스는 휘발분이 이미 빠진 탄소 덩어리라 표면에서 산소와 직접 반응하는 표면연소다.
• 금속분은 휘발분 없이 입자 표면에서 바로 산화하므로 표면연소다.

혼동 주의: 확산연소·예혼합연소는 기체의 연소형태다. 자기연소는 분자 안에 든 산소로 타는 제5류 위험물의 연소형태다.

$\mathrm{C_2H_6}$

[해설]

트라이에틸알루미늄은 제3류 알킬알루미늄으로, 물과 반응하면 수산화알루미늄과 가연성 가스인 에테인(C₂H₆)이 생긴다.

(C₂H₅)₃Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3C₂H₆

알루미늄에 붙어 있던 에틸기가 물의 수소를 받아 에테인이 된다고 외우면 쉽다.

반응열로 에테인이 곧바로 발화할 수 있어 물로 끄는 주수소화는 금지다.

$4\mathrm{K} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{K_2O}$

[해설]

은백색 광택의 가벼운 금속이고 칼로 잘릴 만큼 무르며 원자량 39·비중 0.86이라는 조건은 모두 칼륨(K)의 특징이다.

칼륨은 제3류 위험물로 지정수량은 10 kg이다.

칼륨이 산소와 완전히 결합하면 산화칼륨이 생긴다.
4K + O₂ → 2K₂O

혼동 주의: 칼륨은 물과 만나면 수소를 내므로 석유류 속에 담가 저장한다.
2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

① 150

② 70

③ 20

④ 30

⑤ 350

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 17에 정한 물분무소화설비 기준이다.

• 표면적이 200 m²인 경우 — 방사구역은 150 m² 이상이면 된다.
• 표면적이 70 m²인 경우 — 150 m² 미만이면 방사구역을 그 표면적으로 하므로 70 m²이다.
• 수원의 양 — 표면적 1 m²당 1분에 20 L씩 30분간 방사할 수 있는 양 이상이다.
• 방사압력 — 헤드를 동시에 쓸 때 각 끝부분의 압력이 350 kPa 이상이어야 한다.

수원량은 방사구역 면적 × 20 L/min·m² × 30분으로 묶어서 외운다.

(1) 과산화바륨

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

[해설]

(1) 네 물질의 유별을 확인하면 다음과 같다.

칼륨·나트륨·탄화칼슘은 모두 제3류(자연발화성 물질 및 금수성 물질)인 반면, 과산화바륨은 알칼리금속 외의 과산화물로서 제1류(산화성 고체)에 속한다. 따라서 유별이 다른 것은 과산화바륨이다.

(2) 탄화칼슘(카바이드)은 물과 만나면 수산화칼슘과 아세틸렌을 만든다.

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

생성되는 아세틸렌은 연소범위가 2.5 ~ 81 %로 대단히 넓어 조금만 새어 나와도 폭발 위험이 크다. 그래서 탄화칼슘은 물기를 피해 밀폐 용기에 저장하고, 필요하면 질소 등 불연성 가스를 채워 둔다.

(1) 톨루엔

(2) 200 L

[해설]

벤젠($\mathrm{C_6H_6}$)의 수소 하나가 메틸기로 치환되면 톨루엔($\mathrm{C_6H_5CH_3}$)이 된다.

톨루엔은 제4류 위험물 중 제1석유류(비수용성)로 지정수량은 200 L이고, 인화점은 약 4 ℃다. 물에는 녹지 않고 물보다 가벼우며, 알코올·에터 등 유기용제에는 잘 섞인다.

치환된 메틸기 수에 따라 품명이 어떻게 갈리는지 함께 정리해 두면 좋다.

(1) $\dfrac{600}{1{,}000} + \dfrac{200}{2{,}000} + \dfrac{300}{1{,}000} + \dfrac{400}{200} = 3$

(2) 3배

[해설]

여러 위험물을 한곳에 두었을 때의 규제 여부는 각각의 지정수량 배수를 구해 모두 더한 값으로 판단한다.

$\text{지정수량 배수의 합} = \sum \dfrac{\text{저장수량}}{\text{지정수량}}$

네 물질의 품명과 지정수량은 다음과 같다.

각각을 대입하면

$\dfrac{600}{1{,}000} + \dfrac{200}{2{,}000} + \dfrac{300}{1{,}000} + \dfrac{400}{200} = 0.6 + 0.1 + 0.3 + 2 = 3$

이므로 지정수량 배수의 총합은 3배이다. 배수의 합이 1 이상이면 위험물안전관리법의 규제를 받는 수량이 된다.

㉠ 제1석유류 / ㉣ 수용성

㉡ 제2석유류 / ㉤ 비수용성

㉢ 제3석유류 / ㉥ 수용성

[해설]

제4류 위험물의 지정수량은 품명별로 정해져 있고, 제1석유류부터 제4석유류까지는 수용성인지 비수용성인지에 따라 값이 다시 갈린다. 수용성 쪽 지정수량이 비수용성의 2배라는 규칙을 알면 표를 통째로 외우지 않아도 된다.

표에서 400 L는 제1석유류(수용성), 1,000 L는 제2석유류(비수용성), 4,000 L는 제3석유류(수용성)에 해당한다.

지정수량이 400 L인 품명에는 알코올류도 있지만, 알코올류는 수용성·비수용성을 나누어 지정수량을 정하지 않는다. 이 문제는 구분란까지 함께 채우도록 되어 있으므로 400 L 자리의 답은 제1석유류(수용성)가 된다.

(1) $H = \dfrac{48 - 1.9}{1.9} = 24.26$

(2) 24.26

[해설]

C₂H₅OC₂H₅(다이에틸에터)의 위험도는 H = (U − L) / L로 구한다. U는 연소상한, L은 연소하한이며 값이 클수록 폭발 위험이 크다.

H = (48 − 1.9) / 1.9
= 46.1 / 1.9
= 24.26

혼동 주의: 다이에틸에터의 연소하한을 1.7 %로 싣는 자료도 있다. 문제에 연소범위가 주어지면 반드시 그 값으로 계산한다.

질소

아르곤

이산화탄소

[해설]

IG-541은 질소($\mathrm{N_2}$) 52 %, 아르곤($\mathrm{Ar}$) 40 %, 이산화탄소($\mathrm{CO_2}$) 8 %를 부피비로 섞은 혼합 기체다. 방호구역의 산소 농도를 연소가 유지되지 못하는 수준까지 떨어뜨리는 질식소화가 주된 작용이며, 자연계에 있는 기체만 쓰므로 오존층을 파괴하지 않고 잔여물도 남지 않는다.

이름의 숫자는 성분 비율에서 따온 것이라 함께 외워 두면 좋다.

10 kg

[해설]

제3류 위험물(자연발화성 물질 및 금수성 물질)의 지정수량은 품명별로 다음과 같이 정해져 있다.

나트륨은 첫 줄에 해당하므로 지정수량은 10 kg이다.

나트륨은 은백색의 무른 경금속으로 비중이 약 0.97이어서 물보다 가볍고, 물과 만나면 수소를 내며 발열한다.

$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}$

그래서 물과 닿지 않도록 등유·경유 같은 석유류 속에 넣어 보관하며, 화재 시에는 주수소화를 하지 않고 마른 모래나 팽창질석 등으로 덮어 끈다. 불꽃 반응 색상은 노란색이다.

비중 1.49 이상

[해설]

제6류 위험물(산화성 액체)은 품명마다 위험물로 인정되는 조건이 따로 정해져 있다. 조건에 못 미치면 같은 물질이라도 위험물로 보지 않는다.

따라서 질산은 비중 1.49 이상이어야 제6류 위험물에 해당한다. 묽은 질산은 이 기준에 미치지 못해 위험물로 다루지 않는다.

진한 질산은 빛을 받으면 분해해 적갈색의 이산화질소를 내므로 갈색 병에 넣어 어두운 곳에 저장한다.

$4\mathrm{HNO_3} \rightarrow 2\mathrm{H_2O} + 4\mathrm{NO_2} + \mathrm{O_2}$

또한 진한 질산은 철·니켈·알루미늄 표면에 치밀한 산화피막을 만들어 더 이상 반응하지 않게 하는 부동태를 형성한다.