2017년 위험물기능사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

(1) 적색

(2) 백색

(3) 화기엄금

[해설]

제조소에 다는 주의사항 게시판은 저장·취급하는 위험물의 유별과 성질에 따라 문구와 색이 정해져 있다. 제5류 위험물은 자기반응성 물질로 스스로 산소를 품고 있어 외부 점화원은 물론 마찰·충격에도 폭발할 수 있으므로 화기엄금을 표시하며, 화기엄금 게시판은 적색 바탕에 백색 문자로 만든다.

물기엄금만 청색 바탕에 백색 문자이고, 화기주의·화기엄금은 모두 적색 바탕에 백색 문자라는 점을 함께 묶어 외워 두면 헷갈리지 않는다.

$\mathrm{2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2}$

[해설]

과산화나트륨은 제1류 위험물 중 알칼리금속의 과산화물이다. 물과 반응하면 수산화나트륨이 되면서 산소를 내놓고 심하게 발열한다.

반응식은 다음과 같다.
2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂

양변 모두 Na 4개, O 6개, H 4개로 균형이 맞는다.

혼동 주의: 물을 뿌려 끄면 안 되므로 게시판은 물기엄금이고 마른모래로 덮어 질식소화한다. CO₂와도 반응해 산소를 내므로 이산화탄소 소화약제도 쓸 수 없다.

㉠ 4,000

㉡ 3.2

㉢ 1.6

㉣ 2.3

[해설]

이동저장탱크는 달리는 중에 내용물이 출렁이며 관성력을 만들기 때문에, 탱크를 잘게 나누고 부속 설비를 두껍게 하는 기준이 붙는다.

· 칸막이: 탱크 내부를 4,000 L 이하마다 나누며, 두께 3.2 mm 이상의 강철판을 쓴다. 한 칸의 용량을 제한해 액체가 한꺼번에 쏠리는 것을 막고, 사고 시 유출량도 줄인다.

· 방파판: 칸막이로 나눈 각 칸 안에서 액면이 출렁이는 것을 억제하는 판으로, 두께 1.6 mm 이상의 강철판을 쓴다.

· 방호틀: 탱크 윗면의 주입구·맨홀 등 부속 장치를 전복 사고에서 보호하는 틀로, 두께 2.3 mm 이상의 강철판을 산 모양으로 만든다. 부속 장치보다 50 mm 이상 높게 하는 조건도 함께 붙는다.

숫자가 비슷해 헷갈리기 쉬우니 두께는 칸막이 3.2 mm, 방호틀 2.3 mm, 방파판 1.6 mm 순으로 얇아진다고 묶어 외운다.

300 kg

[해설]

제3류 위험물(자연발화성 물질 및 금수성 물질)의 위험등급은 지정수량과 짝을 이루어 정해진다.

따라서 위험등급 Ⅲ에 해당하는 품명의 지정수량은 300 kg이다. 수소화칼슘·수소화나트륨(금속의 수소화물), 인화칼슘(금속의 인화물), 탄화칼슘·탄화알루미늄(칼슘 또는 알루미늄의 탄화물)이 여기에 든다.

③, ⑥

[해설]

과염소산 $\mathrm{HClO_4}$는 제6류 위험물(산화성 액체, 지정수량 300 kg)로 무색의 발연성 액체다.

①·② 분자량은 $1 + 35.5 + 16 \times 4 = 100.5$이다. 78은 과산화나트륨, 63은 질산 $\mathrm{HNO_3}$의 분자량이므로 둘 다 틀렸다.

③ 무색의 액체가 맞다.

④ 짙은 푸른색을 띤다는 설명은 과염소산의 성질이 아니다.

⑤ 농도 36 wt% 이상만 위험물로 보는 것은 같은 제6류인 과산화수소다. 과염소산에는 농도 규정이 없다(질산은 비중 1.49 이상인 것만 위험물이다).

⑥ 가열하면 분해하여 유독한 염화수소 $\mathrm{HCl}$와 산소를 낸다 — $\mathrm{HClO_4 \rightarrow HCl + 2O_2}$

따라서 옳은 것은 ③, ⑥이다.

트라이나이트로톨루엔(TNT)

[해설]

톨루엔을 진한 질산과 진한 황산의 혼산으로 나이트로화하면 메틸기를 기준으로 2·4·6 자리에 나이트로기가 붙는다. 이때 물 3분자가 빠져나가 트라이나이트로톨루엔(TNT)이 된다.

진한 황산은 탈수제 겸 촉매 역할을 하므로 반응식에는 넣지 않는다.
C₆H₅CH₃ + 3HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃CH₃ + 3H₂O

TNT는 제5류 위험물 중 나이트로화합물에 속하는 담황색 결정이다.

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

[해설]

마그네슘은 제2류 위험물(가연성 고체, 지정수량 500 kg)이다.

찬물과는 느리게 반응하지만 뜨거운 물과는 빠르게 반응해 수산화마그네슘과 수소를 낸다.
Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

혼동 주의: 마그네슘 화재에 물이나 CO₂를 쓰면 오히려 위험하므로 마른 모래나 팽창질석으로 덮어 질식소화한다.

6 m

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 옥외저장소 기준에 따라 선반 높이는 6 m를 초과하지 않아야 한다.

선반은 불연재료로 만들어 견고한 지반면에 고정하고, 위험물 중량·풍하중·지진 같은 하중에 견뎌야 한다. 높이 상한은 선반이 무너지거나 용기가 떨어지는 사고를 막기 위한 것이다.

혼동 주의: 선반이 아니라 용기를 겹쳐 쌓을 때는 기계로 하역하는 용기 6 m, 제3·4석유류·동식물유류 용기 4 m, 그 밖의 용기 3 m 이하다.

9배

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에서 질산·과산화수소·과염소산은 모두 제6류 위험물(산화성 액체)이고, 지정수량은 셋 다 300 kg이다.

지정수량 배수의 합 = Σ(저장량 ÷ 지정수량)
= 600/300 + 1,200/300 + 900/300
= 2 + 4 + 3 = 9배

배수의 합이 1 이상이면 지정수량 이상을 저장하는 것이므로 법령의 규제를 받는다. 혼동 주의: 과산화수소는 농도 36 wt% 이상, 질산은 비중 1.49 이상인 것만 위험물이다.

(1) 50 L

(2) 400 L

(3) 10,000 L

[해설]

세 물질 모두 제4류 위험물(인화성 액체)이므로, 품명을 가려내면 지정수량이 정해진다.

• C₂H₅OC₂H₅는 다이에틸에터로, 인화점이 -45 ℃이고 비점이 34.6 ℃라 특수인화물에 해당하며 50 L이다.
• (CH₃)₂CHOH는 아이소프로필알코올로, 탄소 수 3개인 포화 1가 알코올이라 알코올류이며 400 L이다.
• 동식물유류는 10,000 L로, 제4류 위험물 가운데 지정수량이 가장 크다.

혼동 주의: 동식물유류를 1,000 L로 적은 교재가 있으나 법령상 값은 10,000 L다.

아세톤은 물과 잘 섞여 물을 뿌리면 농도가 묽어지면서 연소가 멎지만, 벤젠은 물에 녹지 않고 물보다 가벼워 물 위로 떠오른 채 그대로 타기 때문이다.

[해설]

물로 불을 끌 수 있는지는 액체가 수용성인지, 물보다 가벼운지에 따라 갈린다.

• 아세톤 — 물과 어떤 비율로든 섞이므로 물을 뿌리면 묽어지고, 가연성 증기 농도가 연소하한계 아래로 떨어져 꺼진다(희석소화).
• 벤젠 — 물에 녹지 않고 비중이 약 0.88로 물보다 가벼워, 물 위에 뜬 채로 액면에서 계속 탄다.

그래서 벤젠 같은 비수용성 인화성 액체 화재는 포·CO₂·분말로 질식소화한다. 수용성 액체에 포를 쓸 때는 일반 포의 거품이 깨지므로 내알코올포를 쓴다.

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

[해설]

분말소화약제 네 종류 가운데 A급까지 적응성을 갖는 것은 제3종 분말뿐이다. 주성분은 제일인산암모늄 $\mathrm{NH_4H_2PO_4}$이고 담홍색으로 착색한다.

제3종 분말이 A급에도 듣는 이유는 열분해 끝에 남는 메타인산 $\mathrm{HPO_3}$이 끈적한 막을 이루어 연소면을 덮고 산소를 차단하기 때문이다(방진 작용).

전체 열분해를 한 식으로 정리하면 다음과 같다.

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

온도에 따라 단계별로 나누어 보면 190 ℃ 부근에서 $\mathrm{NH_4H_2PO_4} \rightarrow \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3PO_4}$(오쏘인산), 215 ℃ 부근에서 $2\mathrm{H_3PO_4} \rightarrow \mathrm{H_2O} + \mathrm{H_4P_2O_7}$(피로인산), 300 ℃ 부근에서 $\mathrm{H_4P_2O_7} \rightarrow \mathrm{H_2O} + 2\mathrm{HPO_3}$(메타인산)로 진행한다.

(1) 제1석유류(비수용성)

(2) 특수인화물

(3) 제3석유류(비수용성)

[해설]

위험물안전관리법 시행령 별표 1에서 제4류 위험물은 인화점 구간에 따라 품명이 나뉜다(특수인화물은 발화점·비점 기준도 함께 본다).

• 톨루엔 — 인화점이 약 4 ℃로 21 ℃ 미만이라 제1석유류이고, 물에 녹지 않아 비수용성이다.
• 아세트알데하이드 — 인화점 −38 ℃, 비점 21 ℃로 "인화점 −20 ℃ 이하이면서 비점 40 ℃ 이하" 요건을 만족해 특수인화물이다.
• 아닐린 — 인화점이 70 ℃ 이상 200 ℃ 미만 구간에 들어 제3석유류이고, 물에 잘 녹지 않아 비수용성이다.

제1~3석유류는 수용성이냐 아니냐에 따라 지정수량이 두 배로 갈리므로, 답을 쓸 때 괄호 안의 수용성·비수용성까지 적어야 한다.

(1) $\mathrm{P_2O_5}$

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

[해설]

적린은 제2류 위험물(가연성 고체)로, 태우면 인이 산소와 결합해 오산화인(P₂O₅)이 된다. 이 미세한 흰색 고체 입자가 흰 연기로 보인다.

연소반응식은 좌변과 우변 모두 P 4개·O 10개로 균형이 맞는다.
4P + 5O₂ → 2P₂O₅

혼동 주의: 황린도 연소하면 같은 P₂O₅가 나오지만, 황린은 제3류 자연발화성 물질이다.

(1) 3가 알코올

(2) 품명: 제3석유류(수용성), 지정수량: 4,000 L

[해설]

알코올의 "가"는 하이드록시기(−OH)의 개수로 센다. 글리세린 C₃H₅(OH)₃은 −OH가 3개이므로 3가 알코올이다.

법령상 품명 "알코올류"는 탄소 수 1~3개인 포화 1가 알코올만 해당하므로 글리세린은 들어가지 않는다. 인화점이 약 160 ℃(70 ℃ 이상 200 ℃ 미만)라 제3석유류이고, 물에 잘 녹는 수용성이라 지정수량은 4,000 L다.

혼동 주의: 제3석유류라도 비수용성이면 지정수량은 2,000 L로, 수용성의 절반이다.

나이트로셀룰로스, 질산메틸, 나이트로글리세린

[해설]

제5류 위험물 중 질산에스터류는 질산(HNO₃)의 수소가 알킬기 등으로 치환된 에스터다. 보기에서는 나이트로셀룰로스·질산메틸·나이트로글리세린이 여기에 해당한다.

• 나이트로셀룰로스는 셀룰로스의 하이드록시기를 질산으로 에스터화한 물질이다.
• 질산메틸은 메탄올과 질산이 만든 에스터(CH₃ONO₂)다.
• 나이트로글리세린은 글리세린과 질산이 만든 에스터로, 이름과 달리 질산에스터류에 속한다.

테트릴·피크르산·트라이나이트로톨루엔은 벤젠고리에 나이트로기가 직접 붙어 있어 품명이 나이트로화합물이다.

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

[해설]

탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물 중 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물로 지정수량은 300 kg이다. 물과 만나면 수산화칼슘과 함께 가연성 가스인 아세틸렌 $\mathrm{C_2H_2}$을 내놓는다.

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

아세틸렌은 연소범위가 2.5~81 vol%로 대단히 넓어 조금만 새어 나와도 폭발성 혼합기를 이룬다. 그래서 탄화칼슘은 물기를 피해 밀폐 용기에 담고, 필요하면 질소 등 불연성 가스를 채워 저장한다. 소화도 주수를 피하고 마른 모래 등으로 질식소화한다.

1 m 이상

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 지하탱크저장소 기준에서는, 지하저장탱크 2기 이상을 인접해 설치할 때 상호 간격을 용량 합계가 지정수량의 몇 배인지로 정한다.

• 지정수량의 100배 이하이면 0.5 m 이상 떨어뜨린다.
• 지정수량의 100배를 넘으면 1 m 이상 떨어뜨린다.

문제의 합계 200배는 100배를 넘으므로 1 m 이상이다. 배수 조건에 따라 답이 갈리므로 지정수량 배수부터 확인한다.

$2\mathrm{Al} + 6\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3} + 3\mathrm{H_2}$

[해설]

알루미늄분은 제2류 위험물 중 금속분(지정수량 500 kg)이다. 표면의 산화피막 때문에 찬물과는 거의 반응하지 않지만, 고온의 물과 만나면 수산화알루미늄과 수소가 생긴다.

2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂
원자 수 확인: 양변 모두 Al 2·H 12·O 6

수소는 연소범위가 4~75 vol%로 넓어 폭발 위험이 크다. 그래서 금속분 화재에는 물을 쓰지 않고 마른 모래로 덮어 질식소화한다.

(1) 인화성 고체 —
① 주의사항: 화기엄금
② 바탕색: 적색
③ 문자색: 백색

(2) 금수성 물질 —
① 주의사항: 물기엄금
② 바탕색: 청색
③ 문자색: 백색

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙의 제조소 게시판 기준에 따라, 주의사항 문구와 색은 다루는 위험물의 성질로 정해진다.

• 인화성 고체는 상온에서도 인화성 증기를 내 불씨만 닿아도 타므로 화기엄금을 적색 바탕에 백색 문자로 쓴다.
• 금수성 물질은 물과 닿으면 가연성 가스를 내거나 발열하므로 물기엄금을 청색 바탕에 백색 문자로 쓴다.

혼동 주의: 인화성 고체를 뺀 나머지 제2류는 한 단계 약한 화기주의(적색 바탕·백색 문자)를 쓴다. 청색 바탕은 물기엄금뿐이고, 문자색은 모두 백색이다.