개념 한 쪽
위험물의 명칭과 분류는 그 물질의 물리적·화학적 성질에 따라 결정된다. 폭발범위나 발화점, 물과의 반응 특성, 산소공급 능력 등은 사고 예방과 적절한 보관 방법을 정하는 핵심 정보가 된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「유별 품명 분류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 혼합가스 LFL 계산 | 1 | 르 샤틀리에 법칙으로 혼합 폭발하한계를 계산하는 방법을 묻기 |
| 보관 방법 판정 | 1 | 발화점과 물과의 반응 특성으로 적절한 보관 매체를 결정하기 |
| 물질의 기능 판별 | 1 | 산소공급원 여부 또는 도료 주성분 구분을 통해 물질 명칭 분류하기 |
혼합 가스의 폭발하한계는 각 성분의 하한계와 체적분율을 이용해 르 샤틀리에 법칙으로 계산한다. 공식은 1/LFLm = Σ(Vi/LFLi)이며, 최종 혼합 하한계 LFLm은 이 역수로 구한다. 문제 풀이에서는 소수점 대입과 역수 계산 과정에서 실수 주의가 필요하다.
물질의 보관 방법은 발화점과 물과의 반응 특성에 근거해 결정한다. 발화점이 매우 낮아 공기 중 노출 시 자연발화 위험이 있는 물질은 산소 접근을 차단할 수 있는 매체에 저장한다. 예로 황린(백린)은 발화점이 약 34℃로 공기 중 자연발화 우려가 있어 물속에 저장하여 산소 차단과 냉각을 제공한다.
물과 접촉 시 행태는 가연성 기체 발생 여부와 발열성 여부로 구분한다. 산화칼슘(생석회)은 물과 반응하면 많은 열을 발생시켜 주변 가연물을 발화시킬 수 있으나 가연성 기체는 발생시키지 않는다. 반대로 탄화칼슘이나 일부 금속류는 물과 반응해 아세틸렌이나 수소 같은 가연성 기체를 발생시켜 폭발 위험을 높인다.
산소공급원은 산소를 발생시키는 화학물질을 가리킨다. 과산화나트륨과 같은 물질은 이산화탄소와 반응하여 산소를 발생시키는 특성이 있어 산소공급원으로 분류된다. 이러한 특성은 밀폐 공간 내 산소 보충용이나 특수 상황 대처 물질로서의 역할 판단에 중요하다.
도료나 화학제품의 명칭 분류는 주성분과 제조 공정에 따라 구분한다. 건성유에 안료와 전색제를 혼합해 색과 점도를 부여한 도료는 페인트로 분류한다. 반면 락카는 수지류를 용제에 녹여 용제 증발로 경화되는 도료라는 점을 구분해야 한다.
혼합성 가스의 폭발하한계 예제 문제에서 메탄 40부피%, 에탄 30부피%, 프로판 30부피% 혼합의 LFLm을 구할 때 르 샤틀리에 법칙을 적용한다. 계산 과정을 쓰면 1/LFLm = (0.4/5) + (0.3/3) + (0.3/2.1) = 0.08 + 0.1 + 0.143 = 0.323이 된다. 따라서 LFLm = 1 ÷ 0.323 ≈ 3.097 → 반올림하여 3.1vol%가 된다. 계산기의 소수점 자리 처리를 확인하는 것이 핵심이다.
보관 방법 판단 예로 발화점이 약 34℃인 황린은 공기 중 노출 시 자연발화 위험이 있으므로 물속에 저장해야 한다는 점을 적용한다. 보기에서 알칼리 금속(예: 나트륨, 리튬)은 물과 격렬히 반응해 폭발하거나 수소를 발생시키므로 물속 보관은 오히려 위험하다는 점을 구별한다.
물과의 반응 특성 구별 예로 산화칼슘은 물을 만나 수산화칼슘으로 변하면서 많은 열을 발생시켜 주변 가연물을 발화시킬 수 있으나 가연성 기체는 발생시키지 않는다는 사실을 근거로 정답을 판정한다. 반면 탄화칼슘은 아세틸렌을, 칼륨은 수소를 발생시키는 사례로 오답을 소거한다.
산소공급원 판단 예로 과산화나트륨은 CO2와 반응해 O2를 발생시키는 역할을 하므로 산소공급원으로 분류한다는 점을 근거로 선택지를 검토한다.
도료 명칭 분류 예로 건성유(요오드가 145 이상 보일유 등)에 안료를 혼합한 것은 페인트이며, 락카는 용제에 수지류를 녹여 건조되는 도료라는 점으로 선택지를 구분한다.
아마인유, 대두유, 오동유 등의 건성유를 90∼100℃에서 5∼10시간 공기를 불어 넣으면서 가열하여 색과 점도를 준 것으로 요오드가가 145 이상인 보일유에 안료와 전색제 등을 혼합한 착색도료는?
정답 ② · 질문은 건성유를 열처리해 점도와 색을 조정한 뒤 안료를 섞어 만든 착색도료의 명칭을 묻고 있다. 건성유(예: 아마인유 등)를 가열·산화시켜 얻은 보일유에 안료와 전색제를 혼합하면 전형적으로 페인트가 된다.
건성유에 안료와 전색제를 혼합한 착색도료는 페인트이며, 락카는 용제 증발로 건조되는 도료이다.
다음 중 산소공급원의 역할을 하는 물질은?
정답 ① · 문항은 산소공급원 역할을 하는 물질을 고르는 문제이다. 과산화나트륨은 분해 시 산소를 발생시키거나 CO2 흡수 후 산소를 제공하는 성질이 있어 산소 공급원으로 작용한다.
과산화나트륨은 이산화탄소와 반응하여 산소를 발생시키므로 산소공급원 물질이다.
메탄 40vol%, 에탄 30vol%, 프로판 30vol%가 혼합되어 있는 혼합성기체의 공기 중 폭발하한계는 약 몇 vol%인가? (단, 각 물질의 폭발범위 메탄 : 5~15vol%, 에탄 : 3~12.4vol%, 프로판 : 2.1~9.5vol%)
정답 ② · 혼합가연성가스의 폭발하한계(LFL)는 르 샤틀리에 법칙(Le Chatelier's rule)을 이용하여 계산합니다. 1/LFLm = (0.4/5.0) + (0.3/3.0) + (0.3/2.1) 공식에 대입해 보면, 1/LFLm = 0.080 + 0.100 + 0.143 = 0.323입니다.
르 샤틀리에 법칙 1/LFLm=Σ(Vi/LFLi)에 각 성분 부피분율과 폭발하한계를 대입해 계산하면 약 3.1vol%가 된다.
화재감식평가기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.