마그네슘(제2류 위험물)과 물의 반응 양상에 대한 설명으로 옳은 것은?

마그네슘(제2류 가연성고체)은 찬물과는 서서히 반응하고, 끓는 물이나 수증기와는 격렬히 반응해 수소(H2)를 발생시킨다. 금수성이 제3류만의 특징이라 생각해 마그네슘을 제외하기 쉬우나 제2류인 마그네슘도 물과 반응한다.
[근거 조문] 화재이론>위험물화재의성상 part8

마그네슘(Mg)은 제2류 위험물 중 금수성물질로 분류되며, 물과 접촉하면 수소(H₂) 기체를 발생시키는 대표적인 물질입니다. 이 문제의 핵심은 마그네슘과 물의 반응이 온도 조건에 따라 반응 속도가 달라진다는 점을 묻고 있습니다.

마그네슘-물 반응의 기본 원리

마그네슘은 상온의 찬물과는 반응하지만, 생성되는 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 마그네슘 표면에 치밀한 피막을 형성하여 내부 금속과 물의 추가 접촉을 차단합니다. 이 때문에 찬물에서는 반응이 서서히 진행됩니다. 그러나 물의 온도가 올라가 끓는 물이나 수증기 상태가 되면 이 피막 형성이 억제되고 반응성이 급격히 증가하여 격렬하게 반응합니다.

마그네슘과 물의 반응에서 발생하는 기체는 산소(O₂)가 아니라 수소(H₂)입니다. 반응식은 Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂↑ 입니다. 따라서 보기 4번의 “산소를 발생시킨다”는 표현은 화학적으로 틀린 설명입니다.

근거 자료가 보여주는 반응성의 실제

근거 자료 ^[1]은 상온의 물에서도 마그네슘이 수소를 발생시킬 수 있음을 보여줍니다. 다만 이 연구에서 사용된 마그네슘은 입자 크기가 30–1000 nm(평균 직경 265 nm)인 나노분말로, 일반적인 마그네슘 덩어리나 리본보다 비표면적이 극도로 커서 반응성이 비정상적으로 높은 특수한 경우입니다. 연구진은 나노분말이 상온의 물과 “vigorously reacted(격렬히 반응)”했다고 보고했는데, 이는 입자 크기가 작을수록 물과의 접촉 면적이 커져 반응이 촉진된다는 원리를 시사합니다.

핵심! 일반적인 마그네슘 금속(덩어리, 리본, 분말)이 상온의 물과 접촉할 때는 수소 발생이 느리고 미미해 보일 수 있지만, 이것이 “위험성이 없다”는 의미는 아닙니다. 밀폐된 공간에서는 느리게 발생한 수소가 축적되어 폭발 한계(4–75 vol%)에 도달할 수 있습니다.

보기별 오답 분석

보기	판정	근거 및 설명
1. 물과 반응하지만 발생 기체는 언제나 미량이라 위험성이 없다	오답	발생 기체는 수소이며, 반응 조건(온도, 입자 크기, 밀폐 여부)에 따라 발생량이 크게 달라집니다. “언제나 미량”이라는 절대적 표현은 틀렸고, 수소는 가연성 기체로 위험성이 있습니다.
2. 마그네슘은 금수성물질이 아니므로 물과 전혀 반응하지 않는다	오답	마그네슘은 제2류 위험물 중 금수성물질입니다. 물과 반응하여 수소를 발생시키므로 “전혀 반응하지 않는다”는 사실과 다릅니다.
3. 찬물과는 서서히, 끓는 물이나 수증기와는 격렬히 반응해 수소를 발생시킨다	정답	온도 상승 시 Mg(OH)₂ 피막의 보호 효과가 감소하고 반응 속도가 급증합니다. 발생 기체는 수소입니다.
4. 찬물과는 격렬히, 끓는 물과는 서서히 반응해 산소를 발생시킨다	오답	온도-반응 속도의 관계가 반대로 기술되었고, 발생 기체도 산소가 아닌 수소입니다.

병원전 처치 관점에서의 적용

응급구조사 국가고시에서 위험물 관련 문항은 물질의 위험성 분류와 소화·누출 대응을 묻는 형태로 자주 출제됩니다. 마그네슘 화재 시 혼동 주의! 물을 사용한 소화는 금지됩니다. 물을 뿌리면 오히려 수소가 발생하여 폭발적 연소를 일으킬 수 있으므로, 마그네슘 화재에는 마른 모래, 팽창질석, 건조사 등 질식 소화가 가능한 방법을 사용해야 합니다. 현장에서 마그네슘 분말이나 인화성 금속이 물에 노출된 상황을 목격하면, 수소 축적에 의한 2차 폭발 가능성을 염두에 두고 접근 통제와 발화원 차단을 우선 고려해야 합니다.

근거 자료 은 MgH₂의 가수분해 시 생성되는 Mg(OH)₂ 피막이 내부 물질과 물의 접촉을 차단하여 반응을 저해한다고 설명합니다. 이는 마그네슘 금속 자체의 물 반응에서도 동일하게 적용되는 원리로, 찬물에서 반응이 느린 이유를 뒷받침합니다. 또한 자료 는 마그네슘 입자 크기가 작을수록, 촉매가 존재할수록 수소 발생 속도가 증가함을 보여주는데, 이는 현장에서 분말 형태의 마그네슘이 덩어리보다 훨씬 위험하다는 실무적 판단의 근거가 됩니다.