제5류 위험물 유기과산화물 종류, 특징, 구조

위험물 산업기사 또는 위험물 기능장에 단골로 나오는 문제가 있습니다. 바로 유기과산화물에 대한 문제인데요. 지정수량은 물론 물질의 구조식까지 요구합니다. 물론 과년도 기출문제를 둘러보다 보면 비슷한 물질에 대해서만 문제가 계속 나오는 것을 확인할 수 있는데요.

 

 

문제은행에서 순환되며 나오는 국가기술자격증이지만 매 시험마다 신출 문제가 새롭게 나오기도 합니다. 항상 비슷하게 나왔던 문제이기 때문에 비슷한 답을 요구할 것 같지만 다른 유형의 답을 요구할지는 아무도 모르는 일이며, 최소한 위험물의 종류라도 알아보지 않고 시험장에 들어가는 것보다는 흘려보더라도 확인하고 넘어가는 게 시험을 준비하는 참된 자세가 아닐까 싶습니다.

 

 

유기과산화물의 정의

유기과산화물이란 Organic Peroxides로 화학구조에 2가의 퍼옥시(Peroxy, -O-O-) 구조를 가지고 1개 또는 2개의 수소원자가 유기 라디칼에 의해 치환된 과산화수소 유도체를 말합니다.

 

 

유기과산화물의 산소와 산소와의 결합(-O-O-)은 결합에너지가 약 34kcal/mol로 수소와 수소(H-H) 104kcal/mol, 탄소와 탄소(C-C) 84kcal/mol 등 보다 낮습니다. 따라서 열이나 빛에 의해 쉽게 균형 분해(homolysis)가 일어나게 되며 2개의 유기 라디칼을 생성하게 됩니다.

 

 

빛, 열, 강산, 환원성 물질 등에 의해 라디칼 분해하며 자유라디칼(-O·)을 생성하게 되는데요.

 

 

R-O-O-R’ → R-O · + · O-R'

 

 

위와 같이 자유라디칼을 생성하여 산업 현장에서는 고분자 중합의 반응 개시제, 가교제 등으로 많이 사용하고 있습니다. 주로 PVC(Poly Vinyl Chloride), PVA(Poly Vinyl Acetate), PE(Poly Ethylene), PS(Poly Styrene), 아크릴레이트(Acrylate) 등 중합 반응에서 자유라디칼을 제공해주는 중요한 역할을 수행합니다.

 

 

또한 유기과산화물은 다른 자유 라디칼 반응을 유발할 수도 있어 물질 사용 시 주의가 필요합니다.

 

 

유기과산화물의 특징

유기과산화물은 물질의 특성상 굉장히 불안정한 물질로 자기 발열 분해하기도 하며 폭발사고가 발생하는 경우 막대한 인명, 재산피해를 동반하기 때문에 위험한 물질입니다. 

 

 

물질 자체의 위험성이 높기 때문에 위험물 안전관리법에서는 지정수량을 10kg으로 지정해 놓은 듯하는데요. 외국의 사고 사례를 보면 물질 특성을 제대로 파악하지 못한 채 작업을 진행하던 중 폭발하여 수 명이 사망하는 사고가 발생하기도 했었습니다.

 

 

특히 2000년 8월 전남 여수시 여천 석유화학단지의 메틸에틸케톤 퍼옥사이드(MEKPO) 제조 공장에서 폭발사고가 발생해서 6명이 사망하고 19명이 부상을 당하는 등 피해 규모가 굉장히 크게 나오는데요. 문제는 인적피해뿐만 아니라 공장과 인근 사업장의 설비 파손 등으로 피해 금액이 수 십억 원에 이르는 큰 피해로 나타났다는 점입니다.

 

 

불안정한 물질의 특성상 마찰과 충격에 민감한 물질들입니다. 마찰 또는 충격에 의해 순간적으로 분해되며 기체 상태로 변하게 되고, 그와 동시에 열이 발생하게 되어 수 천배까지 부피가 팽창될 수 있는데요.

 

 

유기과산화물에 이물질이 혼입 될 경우 분해 폭발이 쉽게 발생할 수 있으므로 취급 시 주의가 필요합니다.

 

 

유기과산화물의 구조

시중의 유기과산화물의 종류는 수십 종류가 된다고 합니다. 그렇지만 위험물 기능장이나 위험물 산업기사에 나오는 물질의 종류는 그렇게 많지 않은데요.

 

 

시험에서 나오는 종류는 과산화벤조일, 아세틸퍼옥사이드, 과산화초산, 호박산 퍼옥사이드, 과산화 메틸에틸케톤 이렇게 5종류의 유기과산화물입니다.

 

 

유기과산화물의 구조는 다음과 같습니다.

 

과산화 벤조일 구조식

과산화벤조일의 구조식 입니다. 벤젠고리 2개와 케톤기 2개 그리고 산소-산소 결합이 있는 구조의 물질입니다.

 

아세틸퍼옥사이드 구조식

아세틸퍼옥사이드의 구조식입니다. 벤조일퍼옥사이드에서 벤젠기가 메틸기로 바뀐 물질입니다.

 

 

과산화초산 구조식

과산화초산의 구조식입니다. 초산에 산소가 하나 더 붙어있는 물질입니다.

 

 

호박산퍼옥사이드 구조식

호박산퍼옥사이드 구조식입니다. 초산 2개에 산소 2개가 결합된 모양이네요. 호박산퍼옥사이드의 경우 위험물기능장이나 위험물산업기사에서 문제로 출제되는 빈도가 그렇게 높지는 않은 물질 같습니다.

 

 

 

 

인터넷을 통해 구조식을 검색해봐도 쉽게 찾을 수 없는 구조인데요. 이렇게 생겼다고 생각하고 확인만하고 넘어가도 충분할 것 같습니다. 

 

 

과산화메틸에틸케톤 구조식

 

하나 짚고 넘어갈 사항은 과산화 메틸에틸케톤(MEKPO)의 경우 이성질체로 단량체, 이량체, 삼량체 등 종류가 있는데요. 단량체의 경우 메틸기 1개, 에틸기 1개가 붙어있는 구조의 작용기가 1개, 이량체의 경우 2개, 삼량체의 경우 3개로 나뉘어 있다고 하는데, 시험에서 과산화 메틸에틸케톤의 구조식을 적으라는 내용이 나오면 상당히 난감하겠네요.

 

유기과산화물 취급 주의사항

유기과산화물은 반응성이 굉장히 크고 사고가 발생하게 되는 경우 그에 대한 피해가 크게 나타나게 됩니다. 폭발할 경우 발생하는 위력은 TNT의 % 단위로 굉장히 큰 위력에 속하는데요.

 

 

따라서 화염, 불꽃 등 점화원으로부터 멀리하고, 가열이나 마찰, 충격에 의해 분해 반응이 일어나지 않도록 주의해야 합니다.

 

 

또한 점화원으로 정전기나 스파크, 용접에서 발생하는 화염 등도 포함되기 때문에 사용하는 설비에는 접지하고 가급적이면 방폭형 전기기계와 기구를 사용합니다.

 

 

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