위험물기능장 실기 제51회 2012년

 

1. 제3류 위험물 중 분자량이 144이고 물과 접촉하여 메탄을 생성시키는 물질의 반응식을 쓰시오.

 [정답] Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4

 [풀이] 일반적으로 C-C 결합은 (+) 전하를 가진 C와 (-)전하를 가진 C가 만나 형성됩니다.

           (반드시 이온일 필요는 없고, 주변 원자에 의해 부분적으로 전자를 빼앗기거나, 전자가 풍부해진 상태여도 됩니다.)

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그런데 Al4C3의 경우에는 탄화이온이 음이온이라 탄소와 탄소끼리 반응하기 어렵습니다.

마찬가지 이유로 탄화이온과 산소와도 정전기적 반발로 인해 반응하기 어렵습니다.

C 1개로 수소와 가능한 조합은 CH4밖에는 없습니다.

이 때문에 탄화알루미늄과 물과의 반응은 수산화 알루미늄과 메탄이 형성됩니다.

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다른 예시로 제시하신 탄화 칼슘은

이름은 같은 탄화이온이긴 한데 이온의 화학식이 다릅니다.

이 때의 탄화이온은 C22−로, 루이스 구조식은 [:C≡C:]2−입니다.

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이미 형성된 삼중결합을 수소이온만으로는 깨기 어렵습니다.

때문에 전하 균형을 맞춘 C2H2라는 화학식을 가진 아세틸렌이 생성됩니다.

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▣ 탄화알루미늄 (Al4C3)

 ㉮ 일반적 성질

   ㉠ 순수한 것은 백색이나 보통은 황색의 결정이며 건조한 공기 중에서는 안정하나 가열하면 표면에 산화피막을 만들어

         반응이 지속되지 않는다.

   ㉡ 비중은 2.36이고, 분해온도는 1,400℃ 이상이다.

 ㉯ 위험성

   ⊙ 물과 반응하여 가연성, 폭발성의 메탄가스를 만들며 밀폐된 실내에서 메탄이 축적되는 경우 인화성 혼합기를 형성하

        여 2차 폭발의 위험이 있다.

         Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4

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2. 위험물 제조소 등에서 위험물의 압력이 상승할 우려가 있는 설비에 설치하는 안정장치의 종류 3가지를 쓰시오.

 [정답] ① 자동적으로 압력의 상승을 정지시키는 장치

           ② 감압측에 안전밸브를 부착한 감압밸브

           ③ 안전밸브를 병용하는 경보장치

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3. 다음은 옥외저장탱크에 대한 설명이다. 괄호 안을 알맞게 채우시오.

  ① 휘발유, 벤젠, 그 밖의 정전기에 의한 재해가 발생할 우려가 있는 액체 위험물의 옥외 저장탱크 ( 주입관 ) 부근에는

        정전기를 제거하기 위한 접지전극을 설치한다.

  ② 옥외저장탱크에는 가연성 증기를 회수하기 위해 직경 30㎜ 이상, 선단은 수평으로 부터 45° 이상 구부려 빗물 등의

       침투를 막는 구조의 ( 통기관 ) 을 설치해야 한다.

  ③ 탱크와 배수관과의 결합부분이 지진 등에 의하여 손상을 받을 우려가 없는 방법으로 ( 배수관 )을 설치하는 경우에는

       탱크의 밑판에 설치할 수 있다.

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4. 위험물안전관리법의 시행규칙에 따라 위험물안전관리 대행기관으로 지정되기 위하여 보유해야 하는 안전관리장비

      5가지를 쓰시오. (단, 안전장구 및 소방시설 점검기구는 제외)

 [해답] ① 절연저항계

           ② 접지저항측정기 (최소눈금 0.1 Ω 이하)

           ③ 가스농도측정기

           ④ 정전기전위측정기

           ⑤ 토크렌치

[풀이]

기술인력	⊙ 위험물 기능장 또는 위험물산업기사 1인 이상 ⊙ 위험룰 산업기사 또는 위험물기능사 2인 이상 ⊙ 기계분야 및 전기분야의 소방설비기사 1인 이상
시설	전용사무실을 갖출 것
장비	⊙ 절연저항계 ⊙ 접지저항측정기 (최소눈금 0.1Ω 이하) ⊙ 가스농도측정기 ⊙ 정전기 전위 측정기 ⊙ 토크렌치 ⊙ 진동시험기 ⊙ 안전밸브시험기 ⊙ 표면온도계 (-10 ~ 300℃) ⊙ 두께 측정기 (1.5 ~ 99.9 ㎜) ⊙ 유량계, 압력계 ⊙ 안전용구 (안전모, 안전화, 손전등, 안전로프 등) ⊙ 소방설비 점검기구 (소화전밸브압력계, 방수압력측정계, 포컬렉터, 헤드렌치,  포컨테이너

5. 무색 투명한 액체로 외관은 등유와 유사한 가연성인 제3류 위험물로서 분자량이 114인 물질이 물과 접촉시 발생하는

     기체의 위험도를 구하시오.

[풀이] 트리에틸알루미늄 [(C2H5)3Al]

  ㉠ 무색투명한 액체로 외관은 등유와 유사한 가연성으로 C1~C4는 자연발화성이 강하다.

       공기중에 노출되면, 공기와 접촉하여 백연을 발생하며 연소한다. 단, C5 이상은 점화하지 않으면 연소하지 않는다.

          2(C2H5)3Al + 21O2 → 12CO2 + Al2O3 + 15H2O

  ㉡ 물과 접촉하면 폭발적으로 반응하여 에탄올을 형성하고 이 때 발열, 폭발에 이른다.

         (C2H5)3Al + 3H2O → A1(OHJ)3 + 3C2H6

        에탄(C2H6)의 연소범위는 3.0 ~ 12.4% 이다.

        따라서, 위험도 H​

【 알킬알루미늄 】

 ▣ 트리메틸알루미늄 [(CH3)3Al]

   ⊙ 물과 반응 (★) : (CH3)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3CH4

   ⊙ 연소반응식 : 2(CH3)3Al + 12O2 → Al2O3 + 6CO2 + 9H2O

   ⊙ 메탄올과 반응 : (CH3)3Al + 3CH3OH → (CH3O)3Al + 4CH4

   ⊙ 에탄올과 반응 : (CH3)3Al + 3C2H5OH → (C2H5O)3Al + 3CH4

 ▣ 트리에틸알루미늄 [(C2H5)3Al] ★★★★★

   ⊙ 특징 : ① 비중 : 0.83, ② 분자량 114

   ⊙ 연소반응식 (★★) : 2(C2H5)3Al + 21O2 → Al2O3 + 12CO2 + 15H2O

   ⊙ 물과의 반응식 (★★★★★) : (C2H5)3Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6

        ※ 에탄가스(C2H6)의 위험도 : ((12.4 - 3)/3 =3.13)

            에탄가스의 완전연소식 : 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O

   ⊙ 염소와의 반응 (★★) : (C2H5)3Al + 3Cl2 → AlCl3 + 3C2H5Cl

   ⊙ 메탄올과 반응(★) : (C2H5)3Al + 3CH3OH → CH3OAl + 3C2H6

   ⊙ 에탄올과 반응 : (C2H5)3Al + 3C2H5OH → (C2H5O)3Al + 3C2H6

   ⊙ 염산과 반응 (★) : (C2H5)3Al + 3HCl → AlCl3 + 3C2H6

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6. 제1류 위험물인 과산화칼륨이 다음 물질과 접촉시 화학반응식을 쓰시오.

   ① 물 : K2O2 + 2H2O → 2KOH + O2

   ② 이산화탄소 : 2K2O2 +2CO2 → 2K2CO3 + O2

   ③ 초산 : 2K2O2 +2CH3COOH → 2CH3COOK + H2O2

[풀이]

  ㉠ 가열하면 열분해되어 산화칼륨(K2O)과 산소(O2) 발생

        K2O2 → 2K2O + O2

  ㉡ 흡습성이 있으므로 물과 접촉하면 발열하며 수산화칼륨(KOH)과 산소(O2) 발생

        2K2O2 + 2H2O → 2KOH + O2

  ㉢ 공기중의 탄산가스를 흡수하여 탄산염을 생성

       2K2O2 + 2CO2 → 2K2CO3 + O2

  ㉣ 에틸알코올에는 용해되며, 묽은 산(초산)과 반응하여 과산화수소(H2O2)를 생성

       2K2O2 + 2CH3COOH → 2CH3COOK + H2O2

  ㉤ 황산과 반응하여 황산칼륨과 과산화수소를 생성

       K2O2 + H2SO4 → 2CH3COOK + H2O2

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7. 지하탱크저장소에는 액체 위험물의 누설을 검사하기 위한 관을 4개소 이상 설치하여야 하는데 그 설치기준을 4가지

     쓰시오.

  ① 이중관으로 한다. (단, 소공이 없는 상부는 단관으로 할 수 있다)

  ② 재료는 금속관 또는 경질 합성수지관으로 한다.

  ③ 관은 탱크전용실의 바닥 또는 탱크의 기초까지 닿게 한다.

  ④ 관의 밑부분 부터 탱크의 중심 높이까지의 부분에는 소공이 뚫려 있어야 한다. 다만, 지하수위가 높은 장소에 있어서는

       지하수위 높이까지의 부분에 소공이 뚫려 있어야 한다.

  ⑤ 상부는 물이 침투하지 아니하는 구조로 하고, 뚜껑은 검사 시에 쉽게 열 수 있도록 한다.

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8. 어떤 화합물에 대한 질량을 분석한 결과 Na 58.9%, O 41.03%였다. 이 화합물의 ① 실험식과 ② 분자식을 구하시오..

    (단, 이 화합물의 분자량은 78 g/mol 이다)

  ① 실험식​

  ② 분자식

      실험식 × n = 분자식

       n =(분자량) / 실험식량 = 78 / 39 = 2

       ∴ 분자식은 (NaO) × 2 = Na2O2

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9. 100kPa, 30℃ 에서 100g의 드라이아이스 부피(ℓ)를 구하시오.

  [풀이] 드라이아이스는 고체상태의 CO2이다.

           100kPa / 101.325 kPa = 0.987 atm

           따라서 이상기체 상태방정식을 이용하여 이산화탄소의 부피를 구할 수 있다.

           PV = nRT, PV = (w/M)RT, ∵ n은 몰(mole)수 이며 n = w(g) / M(분자량)​

10. 이송취급소의 설치에 필요한 긴급차단밸브 및 차단밸브에 관한 첨부서류의 종류 5가지를 쓰시오. 

 [정답] ① 구조설명서 ② 기능설명서 ③ 강도에 관한 설명 ④ 제어계통도

            ⑤ 밸브의 종류, 형식, 재료에 관하여 기재한 서류

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11. 다음 보기에 주어진 위험물의 위험등급을 분류하시오.

[보기] 칼륨, 나이트로셀룰로오스, 염소산칼륨, 황, 리튬, 질산칼륨, 아세톤, 에탄올, 클로

로벤젠, 아세트산

[정답] ① 위험등급 Ⅰ : ㉠ 칼륨 ㉡ 염소산칼륨 ㉢ 나이트로셀룰로오스

② 위험등급 Ⅱ : ㉠ 황 ㉡ 질산칼륨 ㉢ 아세톤 ㉣ 에탄올 ㉤ 리튬

③ 위험등급 Ⅲ : ㉠ 클로로벤젠 ㉡ 아세트산

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12. 제1류 위험물로서 지정수량이 50㎏이며 610℃에서 완전분해되는 이 물질의 분해반응식을 쓰시오.

 [정답] KClO4 → KCl + 2O2

 [풀이] 약 400℃에서 열분해되기 시작하여 610℃에서 완전분해되어 염화칼륨과 산소를 방출하며 이산화망가니즈 존재시

           분해온도가 낮아진다.

 [과염소산칼륨(KClO4)] ① 분자량 38.5 ② 비중 2.5 ③ 융점 610℃ ④ 지정수량 50㎏

       ⊙ 610 ℃ 완전분해반응식(★★) KClO4 → KCl + 2O2

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13. 알킬알루미늄 등을 저장 또는 취급하는 이동탱크저장소에 설치해야 하는 소화설비를 쓰시오. (단, 자동차용 소화기는

        제외한다)

  [정답] 마른 모래, 팽창질석, 팽창질석진주암

  [풀이] 소화난이도 등급 Ⅲ의 제조소 등에 설치하여야 하는 소화설비

제조소 등의 구분	소화설비	설치기준
이동탱크저장소	자동차용 소화기	능력단위의 수치가 3이상	2개 이상
		무상의 강화액 8ℓ 이상	2개 이상
		이산화탄소 3.2㎏ 이상
		일브로민화일염화이플루오르화메탄(CF2ClBr) 2ℓ 이상
		일브로민화삼플루오르화메탄(CF3Br) 2ℓ 이상
		이브로민화사플루화에탄 (C2F4Br2) 1ℓ 이상
		소화분말 3.3㎏ 이상
	마른모래 및 팽창질석 또는 팽창진주암	마른 모래 150 ℓ 이상
		팽창질석 또는 팽창진주암 640 ℓ 이상
그밖의 제조소 등	소형 수동식 소화기 등	능력단위의 수치가 건축물, 그밖의 공작물 및 위험물의 소요단위의 수치에 이르도록 설치할 것. 다만, 옥내소화전설비, 옥외소화전설비, 스프링클러설비, 물분무 등 소화설비 또는 대형 수동식 소화기를 설치하는 경우에는 해당 소화설비의 방사능력 범위 내의 부분에 대하여는 수동식 소화기 등을 그 능력단위의 수치가 해당 소요단위의 수치의 1/5 이상이 되도록 하는 것으로 족하다.

​14. 다음은 옥탄가에 대한 설명이다. 물음에 답하시오.

  ① 옥탄가 정의 : 옥탄가란 아이소옥탄을 100, 노르말헵탄을 0으로 하여 가솔린의 성능을 측정하는 기준값을 말한다.

  ② 옥탄가 공식​

  ③ 옥탄가와 연소효율과의 관계 : 일반적으로 옥탄가가 높으면 노킹현상이 억제되어 자동차 연료로서 연소효율이

       높아진다.

[풀이] 자동차의 노킹현상 발생을 방지하기 위하여 첨가제 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)를 넣어 옥탄가를 높이며

           착색한다. 1992년 12월까지는 사에틸납[(C2H5)4Pb)]으로 첨가제를 사용했지만 1993년 1월 부터는 현재의

            MTBE[(CH3)3COCH3]를 사용하여 무연휘발유를 제조한다.

 

15. 포소화설비에서 펌프양정을 구하는 경우 H = h1 + h2 + h3 + h4 로 구할 수 있다. 펌프양정을 구하는 식에서

       각 h1, h2, h3, h4 가 의미하는 비가 무엇인지 쓰시오.

[정답]  h1 : 고정식 포방출구의 설계압력 환산수두 또는 포소화설비 노즐선단의 방사압력 환산수두 [m]

           h2 : 배관의 마찰손실수두 [m]

           h3 : 낙차 [m]

           h4 : 이동식 포소화설비의 소방용 호스의 마찰손실수두 [m]

[풀이]

 포소화설비의 가압송수장치의 설치기준

  ㉠ 가압수조를 이용하는 가압송수장치

       H = h1 + h2 + h3

      여기서, H : 필요한 낙차 [m]

                  h1 : 고정식 포방출구의 설계압력 환산수두 또는 포소화설비 노즐선단의 방사압력 환산수두 [m]

                  h2 : 배관의 마찰손실수두 [m]

                  h3 : 낙차 [m]

                  h4 : 이동식 포소화설비의 소방용 호스의 마찰손실수두 [m]

  ㉡ 압력수조를 이용하는 가압송수장치

      P = p1 + p2 + P3 + P4

      여기서, P : 필요한 압력 [MPa]

                   p1: 고정식 포방출구의 설계압력 또는 포소화설비 노즐선단의 방사압력[MPa]

                   p2 : 배관의 마찰손실수두압 [MPa]

                   P3 : 낙차의 환산수두압 [MPa]

                   P4 : 이동식 포소화설비의 소방용 호스의 마찰손실수두압 [MPa]

  ㉢ 펌프를 이용하는 가압송수장치

       H = h1 + h2 + h3 + h4

       여기서, H : 펌프의 전양정 [m]

                    h1 : 고정식 포방출구의 설계압력 환산수두 또는 포소화설비 노즐선단의 방사압력 환산수두 [m]

                    h2 : 배관의 마찰손실수두 [m]

                    h3 : 낙차 [m]

                    h4 : 이동식 포소화설비의 소방용 호스의 마찰손실수두 [m]

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16. 제4류 위험물 중 특수인화물에 속하는 아세트알데하이드는 은거울반응을 한다. 이와같은 아세트알데하이드가 산화

       하는 경우 ① 생성되는 제4류 위험물과 ② 그 제4류 위험물의 연소반응식을 쓰시오.

 [정답] ① 생성 4류 위험물 : CH3COOH

           ② 연소반응식 : CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O

 [해설]

  ① 아세트알데하이드는 산화시 초산, 환원시 에탄올이 생성된다.

         (산화작용) 2CH3CHO + O2 → 2CH3COOH

         (환원작용) 2CH3CHO + H2 → C2H5OH

  ② 초산은 제2석유류로서 인화점은 40℃ 이며, 연소 시 파란 불꽃을 내면서 탄다.

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17. 하이드록실아민 200㎏을 취급하는 위험물제조소에서의 안전거리를 구하시오.

      (단, 시험결과에 따라 하이드록실아민은 제2종으로 분류되었다)

 [정답] 64.38 m

 [풀이] 하이드록실아민(N3NO)은 제5류 위험물로서, 시험결과에 따라 제2종으로 분류되었으므로 지정수량은 100㎏ 이다.

 [정답] 64.38 m​

18. 무색 투명한 기름상의 액체로 약 200℃에서 스스로 폭발하며 겨울철에 동결을 하는 제5류 위험물로서 액체상태로 수송

       하지 않고 다공성 물질에 흡수시켜 운반한다. 이 물질의 구조식과 지정수량을 쓰시오. (단, 이 물질은 제5류 위험물

        제1종에 해당한다.)

  ① 구조식

 

  ② 지정수량 : 시험결과에 따라 10㎏ 또는 100㎏이 될 수 있다.

 [풀이] 나이트로글리세린[C3H5(ONO2)3] 은 제5류 위험물로서 질산에스터류에 해당하며 지정수량은 제1종이므로 시험

           결과에 따라 달라진다.

 

 ㉮ 일반적 성질

   ㉠ 다이너마이트, 로켓, 무연화약의 원료로 순수한 것은 무색투명한 기름성의 액체(공업용 시판품은 담황색)이며 점화하

         면 즉시 연소하고 폭발력이 강하다.

   ㉡ 물에는 거의 녹지 않으나 메탄올, 벤젠, 클로로포름, 아세톤 등에는 녹는다.

   ㉢ 다공질 물질을 규조토에 흡수시켜 다이너마이트를 제조한다.

   ㉣ 분자량 227, 비중 1.6, 융점 2.8℃, 비점 160℃

 ㉯ 위험성

   ㉠ 40℃에서 분해되기 시작하고 145℃에서 격렬히 분해되며 200℃ 정도에서 스스로 폭발한다.

        4C3H5(ONO2)3 → 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2

   ㉡ 점화, 가열, 충격, 마찰에 대단히 민감하며 타격 등에 의해 폭발하고 강산류와 혼합시 자연분해를 일으켜 폭발할 위험

        이 있고, 겨울철에는 동결할 우려가 있다.

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19. 폭발성으로 인한 위험성의 정도를 판단하기 위한 열분석시험 시 사용하는 표준물질 2가지를 쓰시오.

   ① 과산화벤조일 (BPO)

   ② 디나이트로톨루엔 (DNT)

[풀이] 폭발성 시험방법

  ▣ 폭발성으로 인한 위험성의 정도를 판단하기 위한 시험은 열분석시험으로 하며, 그 방법은 다음에 의한다.

    ㉮ 표준물질의 발열개시온도 및 발열량

       ㉠ 표준물질인 2 · 4 - 디나이트로톨루엔 및 기준물질인 산화알루미늄을 각각 1mg씩 파열압력이 5MPa 이상인 스테인

            리스강재의 내압성 셸에 밀봉한 것을 시차주사(示差走査)열량측정장치(SDC) 또는 시차(示差)열분석장치(DTA)에

            충전하고 2 · 4 - 디나이트로톨루엔 및 산화알루미늄의 온도가 60초간 10℃의 비율로 상승하도록 가열하는 시험을

            5회 이상 반복하여 발열개시온도 및 발열량의 각각의 평균치를 구할 것

    ㉯ 시험물품의 발열개시온도 및 발열량 시험은 시험물질 및 기준물질인 산화알루미늄을 각각 2mg 씩으로 할 것

​

20. 지정수량의 5배 이하인 지정과산화물의 옥내저장소에 대하여는 해당 옥내저장소의 저장창고의 외벽을 두께 30㎝ 이상

       의 철근콘크리트조 또는 철골콘크리트조로 만드는 것으로서 담 또는 토제에 대신할 수 있다. 그렇다면 지정수량 5배를

       초과하는 담 또는 토제의 설치기준 4가지를 쓰시오.

[정답]

 ① 담 또는 토제는 저장창고의 외벽으로 부터 2m 이상 떨어진 장소에 설치한다. (다만, 담 또는 토제와 해당 저장창고와의

      간격은 해당 옥내저장소 공지너비의 1/5을 초과할 수 없다.)

 ② 담 또는 토제의 높이는 저장창고의 처마높이 이상으로 한다.

 ③ 담은 두께 15㎝ 이상의 철근콘크리트조나 철골콘크리트조 또는 20㎝ 이상의 보강콘크리트블록조로 한다.

 ④ 토제 경사면의 경사도는 60° 미만으로 한다.

[해설] 담 또는 토제는 다음에 적합한 것으로 하여야 한다. 다만, 지정수량의 5배 이하인 지정과산화물의 옥내저장소에

          대하여는 해당 옥내저장소의 저장창고의 외벽을 두께 30㎝ 이상의 철근콘크리트조 또는 철골철근콘크리조로 만드

          는 것으로서 담 또는 토제에 대신할 수 있다.

  ① 담 또는 토제는 저장창고의 외벽으로 부터 2m 이상 떨어진 장소에 설치한다. 다만, 담 또는 토제와 해당 저장창고와의

        간격은 해당 옥내저장소 공지너비의 1/5을 초과할 수 없다.

  ② 담 또는 토제의 높이는 저장창고의 처마높이 이상으로 한다.

  ③ 담은 두께 15㎝ 이상의 철근콘크리트조나 철골콘크리트조 또는 20㎝ 이상의 보강콘크리트블록조로 한다.

  ④ 토제 경사면의 경사도는 60° 미만으로 한다.

  ⑤ 지정수량의 5배 이하인 지정과산화물의 옥내저장소에 해당 옥내저장소의 저장창고의 외벽을 상기 규정에 의한 구조로

       하고 주위에 상기 규정에 의한 담 또는 토제를 설치하는 때에는 건축물 등까지의 사이의 거리는 10m 이상으로 한다.

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