제2류 위험물 철분, 마그네슘분, 금속분 특징 알아보기

위험물 안전관리법에 따라 철분, 마그네슘분, 금속분은 제2류 위험물 가연성 고체로 정하고 있습니다. 위험물 기능장이나 위험물 산업기사의 시험에서는 주로 지정수량에 대한 사항이나 위험물이 되기 위한 조건, 소화 방법 또는 반응식이 주로 출제되었습니다.

 

 

마그네슘분, 철분, 금속분의 경우 제2류 위험물이며, 물과 반응할 경우 가연성 가스인 수소를 방출하기 때문에 물기로부터 격리된 상태로 유지되어야 하는데요. 그렇다 보니 문제를 꼬아서 출제한 경우 물기와 반응성이 있는지 없는지에 대한 사항을 물어보기도 하기 때문에 같은 2류 위험물이지만 조금은 다르게 접근하는 것도 좋은 방법입니다.

 

 

비슷한 특성을 가진 제2류 위험물에 대한 특성은 큰 틀에서는 크게 달라지지 않기 때문에 제2류 위험물 전반적인 사항에 대한 내용을 정리한 자료를 참조하시기 바랍니다.

위험물 안전관리법 제2류 위험물 가연성고체 특성, 색상, 표시사항

철분(Fe)

위험물안전관리법에서 철분은 53 마이크로미터의 표준체를 통과한 것이 50wt% 이상인 것을 말합니다. 말 그대로 입자가 작은 철분이 50% 이상 되어야 한다는 건데, 50%가 되지 않으면 아무리 미세한 입자라고 해도 위험물 안전관리법 상에서는 위험물이 되지 않습니다. 

 

 

일반적으로 철분은 회색의 분말로 자석에 달라붙는 특성(자성체)을 가지고 있습니다. 또한 공기 중에 노출되어 있을 때 서서히 산화되어 산화철(Fe2O3)이 되는데요. 이때 색상도 회색에서 황갈색으로 변화하게 됩니다. 일상에서도 쉽게 녹슨 철을 볼 수 있는데요. 

 

 

녹이 슨다는 것이 바로 철이 산화됨에 따른 반응의 결과물입니다.

 

 

철의 산화반응

4Fe + 3O2 → Fe2O3

 

 

철은 녹는점이 약 1530도인 특성이 있으며 종종 출제되니 알고 넘어가는게 좋습니다. 또한 철분은 여러 가지 물질들과 반응이 이루어지는데요. 수증기와의 반응, 산과의 반응이 주로 출제되곤 합니다.

 

 

철은 수증기와 반응하는 경우 인화성가스인 수소가 발생하는 반응을 하게 되며, 산류와 반응하는 것도 마찬가지로 결과물로 수소를 발생하게 됩니다.

 

 

위험물 기능장이나 위험물 산업기사의 과년도 문제를 살펴보면, 시험에서는 주로 이렇게 나오는 수소의 위험도를 구하거나 폭발 한계값을 작성하라는 등 물질에 특성에 따르는 물질의 명칭과 해당 물질의 반응, 그리고 반응 결과 생성된 물질에 대한 내용으로 이어지는 약간은 복잡하지만 알고 넘어가면 쉬운 문제들이 출제 되었습니다.

 

 

철의 수증기와 반응

2Fe + 3H2O → Fe2O3 + 3H2

 

 

철의 염산과 반응

2Fe + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2

 

 

이렇게 공통적으로 수소가 생성되며, 이런 반응식을 작성하라는 문제도 나오기 때문에 꼭 알고 넘어가기 바랍니다.

 

금속분

제2류 위험물의 금속분은 종류가 다양합니다. 알칼리 금속, 알칼리토금속, 철, 마그네슘, 구리, 니켈분을 제외한 물질을 말하는데요. 법에서는 150 마이크로미터를 통과하는 것이 50wt% 이상인 것만 대상입니다.

 

 

상대적으로 비교했을 때 철분보다 더 큰 물질들도 위험물로 구분한다는 건데 법적 기준이 되는 값은 알고 넘어가는 게 좋겠습니다.

 

 

금속분의 경우 알루미늄분(Al), 아연분(Zn), 안티몬분(Sb), 크롬분(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등이 대상이 됩니다. 하지만 문제에서는 크게 알루미늄 분과 아연분이 주로 출제되는데요. 각각 금속분에 대한 반응식이 주로 출제되기 때문에 꼭 알고 넘어가는 게 좋겠습니다.

 

 

알루미늄분(Al)

알루미늄은 회색의 상당히 무른 금속으로 발화하면 다량의 열을 발생하며 연소하게 되는데요. 흰 연기를 내면서 연소하며 금속이다 보니 소화가 어렵다는 특성을 가집니다.

 

 

알루미늄은 물과 반응하면 철분과 마찬가지로 수소를 발생하며, 산, 알칼리 수용액과 반응할 경우에도 수소를 발생하는 특성을 가지고 있습니다.

 

 

알루미늄과 물의 반응

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

 

 

알루미늄과 염산의 반응

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

 

 

알루미늄과 수산화나트륨 수용액의 반응

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

 

 

또한 추가로 종종 어렵게 출제되는 사항 중 하나가 테르밋 반응에 대한 사항인데요. 테르밋 반응을 통해 나오는 철과 알루미나를 작성하라는 문제가 출제되기도 합니다. 테르밋 반응을 모르는 경우 그냥 틀리게 되다 보니 테르밋 반응식 하나 알고 가면 좋겠습니다.

 

 

알루미늄 테르밋 반응

2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3

 

 

아연분(Zn)

아연분도 회색의 분말로 KCN수용액, 암모니아수에 녹는 물질입니다. 약간의 물과 혼합하거나 저장하는 도중 빗물이 침투할 경우 열이 발생되며 자연 발화할 수 있으므로 가급적이면 직사광선, 높은 온도를 피하고, 냉암소에 저장해야 합니다. 아연은 알루미늄과 마찬가지로 산, 알칼리와 반응하는 경우 수소를 발생합니다. 

 

 

아연과 염산의 반응

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

 

 

아연과 황산의 반응

Zn + H2SO4 → ZnSO4+ H2

 

 

아연과 물의 반응

Zn + H2O → Zn(OH)2 + H2

 

 

아연과 수산화나트륨의 반응

Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2

 

 

마그네슘분(Mg)

마그네슘분은 위험물 안전관리법상 마그네슘 또는 마그네슘을 함유한 것 중 2mm의 체를 통과하지 않거나 2mm 이상의 막대 모양의 마그네슘은 제외합니다.

 

 

일반적인 특성도 은백색의 가벼운 금속으로 공기에 노출된 경우 서서히 산화되는 특성을 가지게 되는데요. 분말 상태이다 보니 자칫 잘못하는 경우 분진 폭발이 발생할 수 있고, 공기 중 수분을 만나거나 할로겐 원소와 접하게 되는 경우 자연발화로 이어질 수 있으니 주의가 필요합니다.

 

 

마그네슘분은 다른 금속분들과도 마찬가지로 물이나 산과 반응하면 인화성 가스인 수소를 발생하게 됩니다.

 

 

마그네슘과 물의 반응

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

 

 

마그네슘의 연소 반응

2Mg + O2 → 2MgO

 

 

마그네슘과 염산의 반응

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

 

 

그밖에 마그네슘이 연소하고 있는 경우 불을 끄기 위해 물을 뿌리는 경우 위험성은 더욱 커지게 되는데요. 

1차적으로 연소하는 도중 발열로 온도가 올라간 상태에서 물을 뿌리게 되면 물과의 반응을 통해 수소가 만들어지게 되고, 온도가 높은 상태에서 수소는 점화하게 되어 폭발이 발생할 수 있게 됩니다.

 

 

1. 마그네슘의 연소(온도 상승)

2Mg + O2 → 2MgO

 

 

2. 연소 중 물의 주입(수소 발생)

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

 

 

3. 수소 폭발

2H2 + O2 → 2H2O

 

 

화재사고가 폭발사고로 이어질 수 있기 때문에 주의가 필요합니다.

 

 

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