관 내 유동이 완전난류(완전발달 난류) 영역에 있으면 마찰계수가 레이놀즈수와 거의 무관하게 일정해지고, 다르시-바이스바흐 식 $h_L=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에서 $f$가 거의 일정하므로 수두손실은 속도의 제곱에 비례하게 된다.

정상유동(steady flow)이란 유동장의 임의의 한 점에서 속도, 압력 등 유동 특성이 시간에 따라 변하지 않는 흐름을 말한다.

따라서 이를 수식으로 나타내면 $\dfrac{\partial V}{\partial t}=0$이 되며, 위치(좌표)에 따른 변화 유무는 균일유동 여부를 나타내는 것으로 정상유동의 정의와는 별개이다.

손실을 무시하면 노즐에서 분사된 물의 운동에너지가 모두 위치에너지로 전환되므로 $\dfrac{V^2}{2}=gh$, 즉 $h=\dfrac{V^2}{2g}$가 성립한다.

따라서 $h=\dfrac{23^2}{2\times9.8}=\dfrac{529}{19.6}\approx27\text{m}$까지 상승한다.

기체를 이상기체로 보고 상태방정식 $P=\rho R T$를 이용하면 밀도는 $\rho=\dfrac{P}{RT}=\dfrac{30}{20\times300}=0.005\text{kg/m}^3$이다($T=27+273=300\text{K}$).

관 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}(0.4)^2\approx0.1257\text{m}^2$이고, 질량유량 $\dot m=\rho A V$ 관계에서 $V=\dfrac{\dot m}{\rho A}=\dfrac{0.1}{0.005\times0.1257}\approx159.2\text{m/s}$가 된다.

레이놀즈수는 $Re=\dfrac{\rho V D}{\mu}$로 구할 수 있다.

주어진 값을 대입하면 $Re=\dfrac{1200\times1.16\times0.0526}{0.01}\approx7322$가 되어 난류로 판단할 수 있는 큰 값이 나온다.

비중량에서 밀도를 구한 뒤 점성계수를 밀도로 나누면 동점성계수를 얻을 수 있다. $\rho = \dfrac{\gamma}{g} = \dfrac{20000}{9.8} \approx 2040.8\,\text{kg/m}^3$

따라서 $\nu = \dfrac{\mu}{\rho} = \dfrac{0.1}{2040.8} \approx 4.9\times10^{-5}\,\text{m}^2/\text{s}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

펌프를 병렬로 연결하면 각 펌프가 동일한 양정에서 동시에 토출하므로 전체 유량은 대수적으로 합산되어 1대일 때의 n배가 된다.

반대로 펌프를 직렬로 연결하면 유량은 그대로이고 양정만 n배로 커진다는 점과 구분해서 기억해야 한다.

연속방정식 $\dfrac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla\cdot(\rho\vec V)=0$을 전개하면 $\dfrac{D\rho}{Dt} + \rho\,\nabla\cdot\vec V = 0$이 되므로, 밀도가 일정한 유체(비압축성)라면 $D\rho/Dt=0$이 항상 성립하여 정상유동이든 비정상유동이든 관계없이 $F=\nabla\cdot\vec V=0$이다.

따라서 밀도가 일정한 비정상유동에서 F가 0이 아니라고 서술하는 것이 틀린 설명이다.

한편 G는 $G=\nabla\cdot(\rho\vec V) = -\dfrac{\partial\rho}{\partial t}$로 정리되므로, 정상유동(국소 시간에 대한 밀도 변화가 없는 유동)에서는 압축성 유체라도 G=0이고 비정상유동에서는 G≠0이 되어 나머지 서술은 모두 타당하다.

빙햄가소성유체는 일정한 항복응력(임계 전단응력)을 넘어서야 비로소 흐르기 시작하는 유체로, 하수 슬러리·치약·페인트 등이 대표적인 예이다.

이는 전단응력이 생기는 즉시 흐르는 뉴턴유체나, 항복응력 없이 전단속도에 따라 점도만 변화하는 팽창유체·의가소성유체와 구분되는 특징이다.

1차원 유동에서 수직충격파를 지나면 초음속 흐름이 아음속으로 급격히 감속되며, 이 과정에서 압력·밀도·온도가 모두 증가한다.

충격파는 비가역 과정이므로 유동방향으로 엔트로피가 증가하며, 속도가 증가한다거나 엔트로피가 일정하다는 서술과는 구별된다.

캐비테이션은 흡입측 압력이 포화증기압 이하로 떨어질 때 발생하므로, 흡입관의 지름을 크게 하여 관내 유속과 마찰손실을 줄이면 흡입측 압력 저하를 완화해 캐비테이션을 방지할 수 있다.

반대로 펌프 설치 위치를 높이거나 회전수를 크게 하면 흡입양정과 유속이 커져 캐비테이션 발생 가능성이 높아지고, 양흡입을 단흡입으로 바꾸는 것도 흡입 측 부담을 늘려 불리하다.

비압축성 유체는 연속방정식 $A_1 V_1 = A_2 V_2$를 만족하며, 단면적은 지름의 제곱에 비례한다.

$V_2 = V_1\left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^2 = 5\times\left(\dfrac{5}{2.5}\right)^2 = 5\times4 = 20\,\text{m/s}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

물체가 유체 속에서 밀어낸 부피만큼의 유체 무게와 같은 크기의 부력을 받는다는 원리는 아르키메데스 원리이다.

뉴턴의 점성법칙은 전단응력과 속도구배의 관계를, 하겐-포아젤 원리는 원관 내 층류유동의 압력손실을 다루는 것으로 부력과는 무관하다.

등엔트로피 유동에서 정체온도는 $\dfrac{T_0}{T} = 1+\dfrac{k-1}{2}M^2$로 구한다.

$T_0 = 300\left(1+\dfrac{0.4}{2}\times0.8^2\right) = 300\times1.128 \approx 338\,\text{K}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

유체의 질량보존 법칙을 미소체적에 적용하여 유도한 식이 연속방정식이며, $\dfrac{\partial\rho}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho\vec V)=0$ 형태로 표현된다.

오일러 방정식과 운동량 방정식은 운동량 보존을, 달시 방정식은 다공질매체 내 유동저항을 다루는 식으로 질량보존과는 별개이다.

등엔트로피 과정의 온도-압력 관계식은 $\dfrac{T_2}{T_1} = \left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$이며, 비열비는 $k=\dfrac{C_P}{C_V}=\dfrac{1.213}{0.821}\approx1.478$이다.

$T_2 = 298\left(\dfrac{135}{100}\right)^{0.323} \approx 298\times1.102 \approx 328.4\,\text{K}$이므로 섭씨로 환산하면 약 55.4℃가 되어 등록된 정답과 일치한다.

이상기체의 비엔탈피는 온도만의 함수이므로 그 미소변화는 정압비열을 이용해 $dh = C_P\,dT$로 표시된다.

내부에너지 변화는 $du=C_V dT$로 표시되며, $C_P-C_V=R$의 관계식과는 구분해서 기억해야 한다.

임계 레이놀즈수는 $Re = \dfrac{Vd}{\nu}$로 정의되므로 동점성계수는 $\nu = \dfrac{Vd}{Re}$로 구한다.

$\nu = \dfrac{0.25\times0.1}{2100} \approx 1.19\times10^{-5}\,\text{m}^2/\text{s}$이며, 이를 $\text{cm}^2/\text{s}$로 환산(×10⁴)하면 약 0.119 cm²/s가 되어 등록된 정답과 일치한다.

그림에서 관 안의 속도분포는 중심이 가장 빠른 포물선 모양으로 그려져 있고, 관 지름은 10 cm(반지름 5 cm)입니다. 유속을 묻는 지점은 관 중심선에서 2 cm 떨어진 곳이고, 1 m/s가 주어진 지점은 관 중심선 상에 표시되어 있습니다.

층류 원관 유동의 속도분포는 $u(r) = u_{max}\left[1-\left(\dfrac{r}{r_0}\right)^2\right]$ 이며, 중심에서의 값이 최대유속 $u_{max}$ 입니다. 따라서 $u_{max} = 1\ \mathrm{m/s}$ 입니다.

$r = 2\ \mathrm{cm}$, $r_0 = 5\ \mathrm{cm}$ 를 대입하면 $u = 1 \times \left[1-\left(\dfrac{2}{5}\right)^2\right] = 1 \times (1-0.16) = 0.84\ \mathrm{m/s}$ 입니다.

참고로 이 분포의 평균유속은 최대유속의 절반인 0.5 m/s이므로, 중심에서 2 cm 지점의 유속은 평균보다는 빠르고 중심보다는 느린 값이 나오는 것이 타당합니다.

공기 중 음속은 이상기체 관계를 이용하면 $C=\sqrt{kRT}$로 표현되므로, 온도의 제곱근에 비례한다.

즉 $C \propto \sqrt{T}$가 되며, 비열비 k와 기체상수 R은 공기에서 일정한 값으로 취급되므로 온도만이 음속을 좌우하는 변수가 된다.

위험장소 등급에서 2종 장소는 상용상태에서는 위험하지 않고 사고·이상 상황(설비 파손, 오조작, 환기장치 고장 등)이 있을 때에만 가연성가스가 체류할 우려가 있는 장소를 말한다.

반면 상용상태에서도 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있거나 정비·보수 중 종종 체류할 우려가 있는 장소는 1종 장소의 정의에 해당하므로, 이는 2종 장소로 분류되지 않는다.

연소에 의한 고온체의 색깔은 온도가 올라갈수록 암적색-휘적색-황적색-백적색-휘백색 순으로 변화하며, 휘백색이 가장 높은 온도에 해당한다.

따라서 제시된 색 중에서는 휘백색이 가장 고온의 상태를 나타낸다.

교축(throttling)과정은 밸브나 오리피스 등 좁은 통로를 유체가 통과할 때 발생하는 과정으로, 외부와 열교환이나 일을 하지 않으며 유입과 유출의 엔탈피가 같다(등엔탈피 과정).

이 과정에서 압력은 급격히 강하하고, 비가역 과정이므로 엔트로피는 증가하며, 실제기체의 경우 온도도 변화(줄-톰슨 효과)하므로 엔탈피만이 유지되는 값이다.

열해리는 고온에서 완전연소로 생성되었던 $CO_2$, $H_2O$ 등이 다시 $CO$, $H_2$, $O_2$ 등으로 분해되어, 연소가스 중에 반응이 완료되지 못한 중간생성물이 남아있게 되는 현상을 말한다.

이는 고온 연소 시 흡열반응으로 화염온도를 낮추는 요인이 되기도 하며, 순반응이나 연쇄분자반응과 같은 정상적인 반응 진행 개념과는 구분된다.

각 가연성분의 완전연소 반응식으로부터 필요한 산소량을 구한다. $H_2+\tfrac12O_2\to H_2O$, $CO+\tfrac12O_2\to CO_2$, $CH_4+2O_2\to CO_2+2H_2O$이므로 필요한 산소량은 $0.35\times0.5+0.24\times0.5+0.13\times2 = 0.555\,\text{Sm}^3$이다.

가스 중에 이미 포함된 산소 8%를 제외하면 공기로부터 공급해야 할 산소량은 $0.555-0.08=0.475\,\text{Sm}^3$이고, 공기 중 산소 비율 21%로 나누면 이론공기량은 $0.475/0.21\approx2.3\,\text{Sm}^3$이 되어 등록된 정답과 일치한다.

최소산소농도(MOC)는 연소반응식의 산소 몰수와 폭발하한계(LFL)를 이용해 $MOC = (\text{산소 몰수}) \times LFL$로 추산한다.

프로판의 완전연소 반응식은 $C_3H_8+5O_2\to3CO_2+4H_2O$이므로 산소 몰수는 5이고, $MOC = 5\times2.1\% = 10.5\%$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

실제기체 상태방정식 $PV=ZnRT$를 이용한다. $NH_3$의 분자량은 17이므로 34kg은 $n=\dfrac{34000}{17}=2000\,\text{mol}=2\,\text{kmol}$이고, 온도는 $125+273=398\,\text{K}$이다.

$V=\dfrac{ZnRT}{P}=\dfrac{0.98\times2000\times0.082\times398}{10}\approx6396.7\,\text{L}\approx6.4\,\text{m}^3$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

가스터빈의 이상 사이클인 브레이튼 사이클은 2개의 단열(등엔트로피) 과정(압축·팽창)과 2개의 정압 과정(가열·방열)으로 구성된다.

에릭슨 사이클은 2개의 등온과 2개의 정압, 스털링 사이클은 2개의 등온과 2개의 정적 과정으로 이루어져 단열과정이 없고, 아트킨슨 사이클은 정적 가열과 정압 방열로 구성된다는 점에서 브레이튼 사이클과 구분된다.

착화온도는 압력이 높을수록, 발열량이 클수록, 산소량이 증가할수록 낮아지는 경향이 있다.

또한 반응활성도(반응성)가 클수록 점화에 필요한 에너지가 적어져 착화온도는 낮아지므로, 반응활성도가 클수록 착화온도가 높아진다는 서술이 틀린 설명이다.

고발열량과 저발열량의 차이는 연료 중 수소 성분이 연소하여 생성되는 수증기의 증발잠열에서 비롯되므로, 수소 함량이 적을수록 두 발열량의 차이가 작아진다.

목탄은 다른 연료들에 비해 수소 함량이 매우 낮고 대부분 탄소로 이루어져 있어 고발열량과 저발열량의 값이 가장 가깝다.

BLEVE는 Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion의 약자로, 가연성 액화가스가 든 용기가 외부 화재 등으로 가열되어 액체가 급격히 비등·팽창하며 폭발적으로 파열되는 현상을 말한다.

따라서 Boiling, Liquid, Expanding, Vapor가 이 약어를 구성하는 단어이며 Bomb은 이와 관련이 없다.

메탄의 완전연소 반응식은 $CH_4+2O_2\to CO_2+2H_2O$이므로 메탄 1Sm³당 필요한 산소량은 2Sm³이다.

공기 중 산소가 20%라고 하였으므로 이론공기량은 $\dfrac{2}{0.2}=10\,\text{Sm}^3$가 되어 등록된 정답과 일치한다.

기체상수 R을 $\text{J/(mol}\cdot\text{K)}$ 단위로 나타내면 $R\approx8.314\,\text{J/(mol}\cdot\text{K)}$이다.

1.987은 $\text{cal/(mol}\cdot\text{K)}$, 848은 $\text{kgf}\cdot\text{m/(kmol}\cdot\text{K)}$, 0.082는 $\text{atm}\cdot\text{L/(mol}\cdot\text{K)}$ 단위일 때의 값으로 서로 다른 단위계에서의 값이다.

이상기체에서 정압비열과 정적비열의 관계는 $C_P = C_V + R$이며, kcal/kmol·℃ 단위에서 일반기체상수는 $R\approx1.987\,\text{kcal/(kmol}\cdot\text{K)}$이다.

$C_P = 0.682+1.987 \approx 2.7\,\text{kcal/(kmol}\cdot\text{°C)}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

가스를 노즐에서 일정 압력으로 분출시켜 그 분류의 인젝터 작용으로 연소용 공기를 흡인·혼합한 뒤 화염공에서 분출시켜 예혼합연소시키는 방식은 분젠식 버너의 원리이다.

전1차공기식은 연소에 필요한 공기 전부를 1차공기로 흡인하는 방식이고, 적화식은 공기를 전혀 흡인하지 않고 확산연소하는 방식으로 서로 구분된다.

최소점화에너지(MIE)는 가연성 기체의 종류에 따라 크게 달라지는데, 수소는 매우 작은 값을 가져 적은 에너지로도 착화된다.

제시된 가스 중 이황화탄소는 메탄·부탄·암모니아에 비해 훨씬 작은 최소점화에너지를 가져 수소와 가장 가까운 값을 나타낸다.

이상기체는 분자 자체의 크기와 분자 간 인력을 무시하는 가상의 기체 모형으로, 보일-샤를의 법칙과 이상기체 상태방정식을 만족하며 절대온도 0도에서 부피가 0이 되는 것으로 가정된다.

그러나 분자 간 인력이 없다고 가정하므로 이상기체는 아무리 저온으로 하여도 액화되지 않는다는 것이 이상기체 모형의 특징이며, 저온으로 하면 액화된다는 서술은 실제기체의 거동에 해당하므로 틀린 설명이다.

실제기체는 압력이 낮고 온도가 높을수록, 분자 자체의 크기와 분자간 인력의 영향이 작아져 이상기체 상태방정식에 가깝게 거동한다.

따라서 분자량이 작을수록, 온도가 높을수록, 비체적이 클수록(밀도가 낮을수록)의 조건은 타당하지만, 압력이 높을수록이라는 조건은 오히려 이상기체 거동에서 벗어나게 하므로 해당 조건이 아니다.

정압과정에서 엔트로피 변화는 $\Delta S = m\,C_P\,\ln\dfrac{T_2}{T_1}$로 구한다.

$\Delta S = 1\times1\times\ln\dfrac{473}{293} = \ln(1.614)\approx0.48\,\text{kJ/K}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

이론단열 불꽃온도는 연소열이 생성물의 온도 상승에만 쓰일 때 가장 높아지므로, 반응에 참여하지 않는 질소(N₂) 등 불활성 성분이 적을수록 불꽃온도가 높아진다.

공기 대신 이론량의 순수산소로 연소시키면 질소에 의한 열희석이 전혀 없으므로 과잉공기나 이론공기(공기)로 연소할 때보다 이론단열 불꽃온도가 가장 높게 나타난다.

왕복동식 팽창기는 팽창비가 40 정도로 크지만, 밸브 개폐와 마찰에 따른 손실이 커서 실제 효율은 60~65% 수준으로 낮은 편이다. 반대로 터보(원심)식 팽창기는 팽창비가 5~6 정도로 작지만 효율은 80~85%로 오히려 더 높다.

왕복동식 팽창기가 고압식 액체산소 분리장치, 헬륨 액화기 등에 사용되고 처리가스량이 1000㎥/h 이상이면 다기통이 되며, 실린더 내 윤활에 오일을 사용하므로 오일 제거에 유의해야 한다는 설명은 모두 옳다.

강제기화기(가열식 기화기)는 열을 강제로 가해 액을 기화시키는 장치로, 설치면적이 작고 한랭 시에도 충분히 기화되며 공급가스의 조성을 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

강제기화기에서 조절 가능한 대상은 기화량이며, 용기의 압력 자체를 가감·조절하는 것은 강제기화기의 본래 기능으로 보기 어렵다.

수소의 공업적 제법에는 수성가스법, 석유 분해법, 천연가스 분해법(수증기 개질법) 등이 있으며, 이는 탄화수소나 물을 화학적으로 분해해 수소를 얻는 방법이다.

공기액화 분리법은 공기를 냉각·액화한 뒤 끓는점 차이로 산소와 질소를 분리해내는 공정으로, 수소를 얻는 제법이 아니다.

Open Rack식(오픈랙식) 기화기는 해수나 하천수를 액화가스가 흐르는 전열관 외부로 흘려보내 열교환시켜 기화시키는 방식으로, LNG 인수기지 등에서 널리 사용된다.

Air Fin식은 공기를, 직화가열식과 Submerged Combustion식(침몰연소식)은 연료의 연소열을 이용하는 방식이므로 해수·하천수를 열원으로 쓰지 않는다.

원심압축기는 임펠러의 회전으로 생기는 원심력을 이용해 가스를 압축하므로 토출이 연속적이며 맥동이 거의 없다.

설치면적이 작고 윤활유가 불필요(무급유식)한 것은 맞지만, 서징 현상 때문에 용량 조정이 어려운 것도 특징이다. 압축이 단속적인 것은 오히려 왕복동식 압축기의 특징이다.

전기방식 시설에서 매설배관 주위에 기준전극을 설치할 때는 방식전위를 정확히 측정할 수 있도록 배관과 가까운 위치, 즉 배관으로부터 50cm 이내에 설치하도록 하고 있다.

기준전극을 배관에서 너무 멀리 두면 토양저항에 의한 전위강하(IR drop)의 영향을 받아 실제 방식전위가 왜곡되게 측정될 수 있어 이러한 이격거리 기준을 둔다.

그림의 설명은 자극성 냄새를 가진 무색 기체이면서 물에 잘 녹는다, 가압·냉각으로 액화가 쉽다, 공업적 제법으로 클라우드법과 카자레법이 있다는 세 가지입니다. 이 조건을 모두 만족하는 것은 암모니아입니다.

결정적인 단서는 클라우드법·카자레법입니다. 두 방법 모두 질소와 수소를 고압에서 반응시키는 암모니아 합성 공정의 이름으로, 합성 압력에 따라 고압합성법으로 분류됩니다.

암모니아는 물 1부피에 상온에서 수백 배가 녹을 정도로 용해도가 매우 크고, 임계온도가 약 132℃로 높아 상온에서도 가압만으로 쉽게 액화됩니다. 반면 염소는 황록색을 띠고, 일산화탄소는 무색·무취이며 물에 거의 녹지 않고, 황화수소는 달걀 썩는 냄새가 나는 가연성 가스여서 조건에 맞지 않습니다.

독성가스 배관용 밸브의 압력구분은 국제적으로 통용되는 표시 방식인 Class(미국 계열), PN(유럽 계열), K(일본 계열) 등의 기호로 나타낸다.

S는 이러한 압력등급 구분 표시 체계에 속하지 않으므로 압력구분을 나타내는 표시로 볼 수 없다.

비교회전도는 $N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$ (N: rpm, Q: m³/min, H: m)로 정의된다.

주어진 값을 대입하면 $110 = \dfrac{N\sqrt{0.3}}{16^{0.75}}$이고, $16^{0.75}=8$, $\sqrt{0.3}\approx 0.5477$이므로 $N = \dfrac{110\times 8}{0.5477} \approx 1607$rpm이 된다.

그레이엄의 확산법칙에 따르면 기체의 확산속도는 분자량의 제곱근에 반비례하므로 $\dfrac{v_{H_2}}{v_{O_2}} = \sqrt{\dfrac{M_{O_2}}{M_{H_2}}}$로 계산한다.

수소의 분자량은 2, 산소의 분자량은 32이므로 $\sqrt{\dfrac{32}{2}} = \sqrt{16} = 4$가 되어, 수소가 산소보다 4배 빠르게 확산된다.

압축기용 윤활유는 열안정성이 좋아 사용 중 쉽게 열분해되지 않아야 한다.

이 외에도 인화점은 높고 응고점은 낮아야 하며, 정제도가 높아 잔류탄소가 적어야 하고, 점도가 적당하면서 항유화성(물과 잘 분리되는 성질)은 커야 한다.

액화석유가스용 용기잔류가스 회수장치는 압축기로 용기 내 잔가스를 흡입·가압하고, 회수 과정에서 남는 미량가스는 연소설비에서 안전하게 연소 처리하며, 회수가 끝난 용기 내부는 질소 등 불활성가스로 치환(퍼지)하는 구성으로 이루어진다.

열교환기는 이 장치의 표준 구성요소로 보기 어렵다.

액체를 밀폐된 용기에 넣고 압력을 가하면, 액체가 끓기 위해 필요한 증기압에 도달하는 온도인 비등점이 상승한다.

이는 압력밥솥의 원리와 같이, 외부(용기 내) 압력이 높아질수록 액체의 증기압이 그 압력과 같아지는 온도가 더 높아지기 때문이다.

다단 압축기의 전체 압축비는 각 단의 압축비를 단수만큼 거듭제곱한 값이 된다. 흡입압력 0.8MPa·g에 대기압(약 0.1MPa)을 더하면 흡입 절대압력은 0.9MPa이다.

3단이고 단당 압축비가 3이므로 전체 압축비는 $3^3 = 27$이고, 최종 토출 절대압력은 $0.9 \times 27 = 24.3$MPa이다. 여기서 대기압 0.1MPa을 빼면 게이지압력은 $24.3 - 0.1 = 24.2$MPa·g가 된다.

가스홀더는 가스 수요의 시간적 변동에 맞춰 제조가스를 저장·공급해 수급을 안정시키고, 정전이나 배관공사 등으로 공급이 일시 중단되어도 공급을 계속할 수 있게 하며, 조성이 다른 제조가스를 혼합해 성분과 열량을 균일하게 하는 역할을 한다.

가스홀더는 오히려 소비지역에 가깝게 설치해 사용 피크 시 배관의 수송부담을 줄여주는 것이 목적이므로, 소비지역에서 먼 곳에 설치해 수송량을 증대시킨다는 설명은 가스홀더의 기능과 반대된다.

LP가스 등 고압장치에서 안전밸브의 최고작동(설정)압력은 상용압력의 1.2배 이하로 정하는 것이 일반적 기준이다.

상용압력이 2.5MPa이므로 $2.5 \times 1.2 = 3.0$MPa이 안전밸브의 최고작동압력이 된다.

지하에 매설하는 배관은 진동이나 지반 침하 등에 대응할 수 있도록 용접 접합, 전기융착 접합, 열융착 접합처럼 접합부가 배관과 일체화되어 누설 우려가 적은 방식을 사용한다.

반면 링조인트 접합은 플랜지와 개스킷을 볼트로 조여 결합하는 방식이라 매설 후 점검·재체결이 어렵고 누설 위험이 있어 지하 매설배관의 이음방법으로는 부적합하다.

산소 압축기의 윤활에는 오일 성분이 산소와 접촉해 발화·폭발할 위험이 있어 기름류를 사용할 수 없고, 물 또는 10% 이하의 글리세린수 등을 사용해야 한다.

따라서 산소 압축기에 디젤엔진유(광유 계통 오일)를 사용한다는 연결은 부적당하다. 수소에는 순광물성 기름, 아세틸렌에는 양질의 광유, LPG에는 식물성유를 사용하는 조합은 일반적으로 적합하다.

희생양극법은 배관보다 이온화 경향이 큰 금속을 매설해 자연전위 차로 방식전류를 흘리는 방식으로, 시공이 간단하고 단거리 배관에 경제적이며 과방식의 우려가 없고 다른 매설금속체에 대한 간섭(전식)이 거의 없다는 장점이 있다.

다만 전류의 크기는 양극과 배관 사이의 전위차로 정해지므로 외부전원법과 달리 전류를 임의로 조절하기는 어렵다.

안전밸브를 선정할 때는 통과시키려는 유체의 종류(기체/액체, 압축성 여부, 부식성·독성 여부 등)를 가장 먼저 확인해야 하며, 이후 이를 바탕으로 밸브 용량계수, 구동방식, 메이커별 사양 등을 검토하게 된다.

충전용기를 차량에 적재해 운반할 때 운반책임자를 동승시켜야 하는 액화 가연성가스의 기준은 원칙적으로 3000kg 이상이다.

다만 납붙임용기 또는 접합용기에 충전된 가연성가스는 그 기준이 2000kg 이상으로 강화되어 있으므로, 접합용기로 운반하는 이 문제에서는 2000kg 이상일 때 운반책임자를 동승시켜야 한다.

고압가스 특정제조시설의 긴급용 벤트스택 방출구는 가스가 대기 중으로 방출될 때 작업자가 노출되지 않도록, 작업원이 항시 통행하는 장소로부터 10m 이상 떨어진 위치에 설치하도록 하고 있다.

산화에틸렌은 저장탱크에 충전할 때 미리 내부가스를 질소나 탄산가스 등 불활성가스로 치환하고, 45℃에서 내부가스 압력이 0.4MPa 이상이 되도록 충전해 중합·분해 반응을 억제하는 안정화 조치를 한다. 배관을 이중관으로 하고 제독을 위해 다량의 물을 비치하는 것도 옳은 설명이다.

그러나 용기에 충전할 때 내부가스를 아황산 등의 '산'으로 치환한다는 설명은 잘못되었다. 산화에틸렌은 산·알칼리·금속염화물 등에 의해 중합이 촉진되어 위험해지므로, 치환에는 산이 아니라 질소 등 불활성가스를 사용해야 한다.

가스 누출 시 체류 위험은 분자량이 공기의 평균분자량(약 29)보다 무거운지로 판단할 수 있다. 산소(32), 염소(약 71), 프로판(44)은 모두 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하기 쉽다.

반면 암모니아는 분자량이 17로 공기보다 가벼워 누출 시 위로 확산되므로, 공기보다 무거워 체류하기 쉬운 가스에 해당하지 않는다.

정션박스, 풀박스처럼 전선이 접속되어 아크나 스파크가 발생할 수 있는 부분은, 내부에서 폭발이 일어나더라도 그 압력을 견디고 화염이 외부로 전파되지 않도록 하는 내압방폭구조(d)로 설치하는 것이 원칙이다.

불소(F2)는 담황색(옅은 황색)을 띠고 자극적인 냄새가 있는 기체로, 물과 격렬하게 반응해 불화수소와 산소를 발생시킬 정도로 반응성이 매우 크다.

불소는 모든 원소 중 전기음성도가 가장 커서 다른 물질로부터 전자를 강하게 빼앗는 성질을 가지므로 매우 강한 산화제로 작용한다.

냉동기 제조시설의 성능기준에서는 냉매설비 중 진동이 발생하기 쉬운 부분에 주름관 등을 사용한 방진조치를 하고, 돌출된 부위에는 적절한 방호조치를 하며, 가스가 누출될 우려가 있는 부분에는 부식방지조치를 하도록 정하고 있다.

이러한 누출 우려 부분에 요구되는 것은 방진·방호·부식방지조치이지, 그 위치에 별도의 차단밸브를 설치하도록 규정한 것은 아니다.

액화석유가스 자동차에 고정된 탱크 충전시설의 저장설비는 저장능력 구간별로 사업소경계와의 이격거리를 두는데, 저장능력이 20톤을 초과하고 30톤 이하인 경우에는 그 거리가 30m가 된다.

나머지 구간의 기준은 10톤 이하 24m, 10톤 초과~20톤 이하 27m, 30톤 초과~40톤 이하 33m이므로, 보기에 제시된 20m·22m·32m라는 수치는 실제 기준과 다르게 짝지어져 있다.

가연성가스·독성가스·산소의 고압가스설비 중 특수반응설비, 그리고 정체량이나 연소열량이 기준치 이상인 설비에는 긴급차단장치를 설치해야 한다. 정체량 기준은 염소 40톤, 산소 150톤 등으로 정해져 있으므로 보기의 염소 40톤 설비와 산소 150톤 설비, 그리고 특수반응설비는 모두 설치 대상이다.

반면 연소열량에 따른 설치 기준은 그 수치가 $6\times 10^{7}$ 이상인 설비이므로, 연소열량이 $5\times 10^{7}$인 설비는 기준치에 미치지 못해 긴급차단장치를 반드시 설치하지 않아도 된다.

탱크주밸브, 긴급차단장치 등 중요 부속품이 차량 좌측면이 아닌 곳에 돌출되어 있는 경우 이를 보호하는 조작상자를 설치하는데, 이 조작상자와 차량 뒷범퍼 사이의 수평거리는 20cm 이상을 유지하도록 하고 있다.

긴급이송설비로 이송된 내용물을 처리하는 방법 중 하나는 안전한 장소에 별도로 설치된 저장탱크에 임시로 이송해 두는 것이다.

이에 비해 플레어스택은 가연성가스를 연소시키는 설비, 벤트스택은 가스를 대기 중으로 방출시키는 설비로 각각 처리 방식이 정해져 있어, '플레어스택에서 배출'이나 '벤트스택에서 연소'처럼 이 둘을 바꾸어 설명하면 옳지 않다. 독성가스는 제독조치를 한 뒤 안전하게 처리해야 하며 그대로 사용하는 것이 아니다.

냉동기 냉매설비의 설계압력은 운전조건별로 정해지는데, 응축온도가 65℃를 초과하면 그 온도의 포화증기압력을 고압부 설계압력으로 하고, 저압부가 항상 저온이며 냉매가스 압력이 0.4MPa 이하이면 저압부 설계압력을 0.8MPa로, 대기압 이하가 되는 부분은 0.1MPa을 외압 기준으로 하는 설계압력을 적용한다.

다만 냉매설비 주위온도가 항상 40℃를 초과하는 경우, 저압부 설계압력은 최고 주위온도에서 냉매가스의 포화증기압력 이상으로 정해야 하는 것이지, 단순한 '평균압력'을 기준으로 하는 것이 아니다.

충전용기를 적재한 차량은 부득이한 경우를 제외하고는 제1종 보호시설로부터 15m 이상 떨어진 곳에 주차하도록 하고 있다.

이에 비해 이륜차로 LPG를 운반할 수 있는 것은 충전량 20kg 이하이면서 적재 개수가 2개를 넘지 않는 경우이고, 충전용기는 원칙적으로 2단 적재가 금지되며 내용적 30L 미만의 액화석유가스 용기만 예외로 허용되는데 15kg 용기는 내용적이 이를 넘는다. 또 운반차량 뒷면 범퍼는 두께 5mm 이상, 폭 100mm 이상이어야 하므로 제시된 수치와 다르다.

가스보일러 사고를 예방하기 위해서는 전용보일러실에 설치하고, 성능인증을 받은 배기통을 사용하며, 가스보일러 시공자격을 갖춘 자가 설치하도록 하고 있다.

배기통(배기톱)은 오히려 풍압대를 벗어난 위치에 설치해야 배기가스의 역류나 불완전연소를 막을 수 있으므로, 풍압대 내에 설치한다는 설명은 사고예방과 반대된다.

제독설비의 살포·살수장치는 가압식, 동력식 등 다양한 방식으로 작동하도록 하되, 물을 사용하는 중화조가 얼기 쉬운 저온 장소에 설치될 때는 동결방지장치를, 중화조에는 자동급수장치를, 정전 등으로 전자밸브가 작동하지 않을 상황에 대비해 수동 바이패스 배관을 추가로 설치하도록 하고 있다.

다만 제독제 살포·살수장치를 수도직결식으로 하도록 규정하는 것은 아니며, 별도의 저장조나 가압·동력 설비를 통해 제독제를 공급하도록 하는 것이 기준이다.

액화가스 충전용기의 저장능력은 $W=\dfrac{V}{C}$ 식으로 산정하며, C는 가스 종류에 따라 정해지는 정수이다. 프로판의 C값은 2.35로 규정되어 있고, 액화가스와 압축가스가 섞여 있는 경우 액화가스 10kg을 1m³로 환산해 계산하는 것도 실제 기준과 일치한다.

다만 C값은 가스 종류별로 법령 기준에 표로 정해진 수치일 뿐, 용기 자체에 새겨지는 각인 사항이 아니다. 용기 어깨에는 내압시험압력, 최고충전압력, 제조번호 등이 각인되고 C값은 이에 해당하지 않으므로, 용기 어깨에 C값이 각인되어 있다는 설명이 틀린 내용이다.

한편 C값은 저장·취급되는 기후 조건에 따라 다르게 적용될 수 있어, 열대지방과 한대지방에서 값이 달라질 수 있다는 설명은 옳다.

일반도시가스사업의 예비 정압기에는 상용압력을 초과하는 이상압력이 발생했을 때 가스 공급 자체를 끊어주는 긴급차단장치가 설치되며, 그 작동(설정)압력은 4.4kPa 이하로 정해져 있다.

정압기에는 이 밖에도 이상압력통보설비, 안전밸브(릴리프밸브) 등 단계별로 서로 다른 설정압력을 갖는 안전장치가 함께 구성되는데, 그중 최종적으로 가스 흐름을 완전히 막는 장치가 긴급차단장치이다.

소형저장탱크에 액화석유가스를 충전할 때 벌크로리 측 호스어셈블리를 이용하는 경우, 사용하는 충전호스의 길이가 10m 이상이면 충전작업자 외에 별도의 충전보조원을 두어 충전작업이 진행되는 동안 그 호스를 계속 감시하도록 하여야 한다.

호스가 길어질수록 파손·이탈 등의 사고 위험이 커지므로, 일정 길이 이상에서는 충전과 감시 업무를 한 사람이 동시에 맡지 않도록 인력을 분리해 안전을 확보하려는 취지의 기준이다.

부취제는 아주 낮은 농도에서도 냄새로 감지될 수 있어야 하고, 독성이 없어야 하며, 배관이나 가스미터 등에 흡착되지 않고 상용온도에서 응축되지 않으며 배관을 부식시키지 않아야 한다.

따라서 가스관이나 가스미터에 흡착될 수 있다는 설명은 부취제가 갖추어야 할 조건과 정반대되는 내용이므로 옳지 않다.

그림에 제시된 세 항목은 사용 형태에 따라 호스접속형과 호스엔드접속형으로 구분한다, 4.2 kPa 이상의 압력으로 기밀시험을 했을 때 가스누출이 없어야 한다, 탈착조작을 분당 10~20회 속도로 6000회 실시한 후 작동시험에서 이상이 없어야 한다 입니다. 세 가지 모두 가스용 퀵카플러 기준에 맞는 옳은 설명입니다.

퀵카플러는 배관이나 호스 끝에 다는 플러그와 소켓을 원터치로 붙였다 떼는 부품이므로, 접속 대상에 따라 호스접속형과 호스엔드접속형으로 나눕니다.

기밀성능은 4.2 kPa 이상의 압력으로 기밀시험을 했을 때 누출이 없을 것을 요구하고, 6000회 탈착 반복 시험은 반복 착탈에도 기밀과 잠금 기능이 유지되는지를 확인하는 내구성 항목입니다. 결국 세 항목 모두 인정되어 전부가 옳은 설명이 됩니다.

절대압력은 대기압과 게이지압의 합으로 구한다. 대기압 750mmHg를 kg/cm² 단위로 환산하면 $750 \times \dfrac{1.0336}{760} \approx 1.02\ \text{kg/cm}^2$이다.

따라서 절대압력은 $1.98 + 1.02 \approx 3.0\ \text{kg/cm}^2$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

질량유량조절기(MFC)는 흐르는 기체가 가져가는 열량을 측정해 유량으로 환산하는 장치이며, 그 눈금은 질소의 물성치에 맞추어 교정되어 있다. 물성이 다른 기체를 흘리면 같은 열신호에 대응하는 실제 유량이 달라진다.

헬륨은 질소보다 밀도가 훨씬 작아 단위 부피당 열용량이 질소보다 작으므로, 같은 열신호를 만들어내려면 더 많은 부피가 흘러야 한다. 그 결과 지시계 눈금은 질소 기준 그대로여서 변화가 없지만, 실제로 흐르는 부피유량은 지시값보다 커지게 된다.

액면계 측정법은 액체에 직접 접촉해 측정하는 직접법과, 압력·음향·방사선 등 간접적인 물리량을 이용하는 간접법으로 나뉜다. 음향(초음파)을 이용하는 방법, 방사선을 이용하는 방법, 압력계·차압계를 이용하는 방법은 모두 액위 변화로 인한 간접적인 신호를 측정하는 간접법에 해당한다.

반면 플로트(부자)를 액면에 띄워 그 위치 변화를 직접 읽는 방법은 액체에 직접 접촉시켜 측정하는 직접법이므로 간접법이 아니다.

기체 크로마토그래피는 캐리어 가스가 고정상이 채워진 컬럼을 지나는 동안, 시료의 각 성분이 고정상에 흡착되었다가 다시 떨어져 나오는 정도의 차이를 이용해 성분별로 분리해 내는 원리를 이용한다.

성분마다 고정상에 대한 흡착력과 이동속도가 다르기 때문에 컬럼을 통과하는 데 걸리는 시간(체류시간)이 서로 달라지고, 이 차이를 근거로 각 성분을 구분해 검출한다.

비례대(proportional band)는 출력이 전 범위만큼 변화하는 데 필요한 입력(측정값) 변화량을 측정범위에 대한 백분율로 나타낸 것이다.

측정온도가 71°F에서 75°F, 즉 4°F 변화했을 때 출력이 요구된 전체 변화폭(3~5psi)에 도달했으므로, 이 4°F가 비례동작에 필요한 입력 변화폭이 된다.

측정범위는 60~100°F로 폭이 40°F이므로, 비례대는 $\dfrac{4}{40}\times100 = 10\%$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

계량에서 기본이 되는 단위(기본단위)는 길이, 질량, 시간, 온도, 전류, 물질량, 광도의 일곱 가지이다.

면적은 길이의 제곱으로 정의되는 유도단위이므로 기본단위에 해당하지 않는다.

기체 크로마토그래피는 캐리어 가스 공급부, 시료 주입부, 성분을 분리하는 컬럼, 분리된 성분을 검출하는 검출기, 기록계 등으로 구성된다.

빛의 스펙트럼을 분석하는 분광기는 기체 크로마토그래피의 구성요소가 아니다.

적외선 가스분석계는 분자가 진동할 때 쌍극자모멘트가 변하는 성질을 이용해 적외선 흡수량으로 농도를 측정한다.

H₂O, HF, CO처럼 서로 다른 원자로 이루어진 분자는 진동 시 쌍극자모멘트가 변해 적외선을 잘 흡수하지만, 질소(N₂)와 같이 대칭인 동종 이원자 분자는 진동해도 쌍극자모멘트 변화가 없어 적외선을 거의 흡수하지 않으므로 분석이 가장 어렵다.

용적식 유량계는 일정한 부피의 공간에 유체를 채웠다 배출하는 동작을 반복 계수하여 유량을 구하는 방식으로, Oval식·루트(Roots)식·로터리 피스톤식 유량계가 이에 해당한다.

로터미터는 관 내의 부자(float)가 유량에 따라 위아래로 움직이는 위치로 유량을 읽는 면적식 유량계이므로 용적식으로 분류되지 않는다.

1차 지연형 계측기의 스텝응답은 $y = 1 - e^{-t/\tau}$ 형태로 나타나며, 전변화의 95%에 도달하는 시간은 $t = \tau \ln\!\left(\dfrac{1}{1-0.95}\right) = \tau \ln 20$이다.

시정수 $\tau=5$초를 대입하면 $t \approx 5 \times 2.996 \approx 15$초로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

가연성가스 검출기로는 가스가 연소할 때 나는 열로 열선의 저항이 변하는 것을 이용하는 열선형, 안전등 불꽃의 길이 변화로 가연성가스 농도를 읽는 안전등형, 가스에 따라 굴절률이 달라져 생기는 빛의 간섭무늬 변화를 이용하는 간섭계형이 주로 사용된다.

중화적정형은 산성·염기성 가스를 중화적정으로 정량하는 방식으로 암모니아·염소 등 수용성 가스의 분석에 쓰이며, 가연성가스 검출기로는 일반적으로 사용되지 않는다.

그림의 설명은 계량이 정확하고 사용 중 기차(器差)의 변동이 거의 없다, 설치공간이 크고 수위 조절 등의 관리가 필요하다 입니다. 물을 채워 쓰기 때문에 수위 관리가 필요하다는 점에서 습식 가스미터임을 알 수 있습니다.

습식 가스미터는 원통형 드럼을 물에 절반쯤 잠기게 두고 회전시키며 일정 체적을 계량하므로, 계량 정밀도가 매우 높고 오차 변동이 작습니다. 그래서 실측식이면서도 주로 기준기(표준기)나 실험실 계측용으로 쓰입니다.

다만 봉수(물)의 수위가 변하면 계량실 체적이 달라져 오차가 생기므로 수위를 늘 확인해야 하고, 설치 면적도 크며 겨울철 동결에 주의해야 합니다. 가정용으로 널리 쓰이는 막식이나 대용량 산업용인 루트식과는 이 점에서 구분되고, 벤투리미터는 체적을 직접 재지 않는 차압식 유량계라 해당하지 않습니다.

백금-백금·로듐 열전대는 다른 조합에 비해 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있어 약 0~1600°C에 이르는 가장 넓은 측정범위를 가진다.

구리-콘스탄탄, 철-콘스탄탄, 크로멜-알루멜은 모두 이보다 낮은 온도 영역까지만 사용 가능하므로 측정범위가 상대적으로 좁다.

연소가스 중 아직 다 타지 않고 남은 CO, H₂ 등 미연소 성분의 농도를 측정하는 계기를 미연소가스계라 하며, 이는 연소 상태(공기비)를 판단하는 데 활용된다.

탄산가스계, 질소가스계는 각각 CO₂, 질소 성분을 측정하는 계기이므로 CO, H₂ 분석에는 사용되지 않는다.

최대유량 10m³/h 이하인 가스미터는 계량 관련 법령상 검정 유효기간과 재검정 유효기간이 모두 5년으로 정해져 있다.

방사선식 액면계는 코발트-60과 같은 방사선원에서 나오는 방사선이 액체를 투과하거나 산란되는 정도를 이용해 액위를 측정하며, 조사식·투과식·가반식 등의 종류가 있다.

다만 방사선원은 탱크 상부가 아니라 측정하려는 액위 범위에 맞추어 탱크 측벽 한쪽에 설치하고 그 반대편에 검출기를 두어 투과량 변화를 측정하는 방식이므로, 방사선원을 탱크 상부에 설치한다는 설명은 옳지 않다.

이 방식은 고온·고압이거나 내부에 측정기기를 직접 넣을 수 없는 탱크에 특히 유용하게 쓰인다.

부르동관 압력계의 재질은 압력 범위에 따라 달리 선택되는데, 고압용에는 니켈강이나 특수강처럼 강도가 높은 금속을 사용하고, 저압용에는 가공이 쉽고 탄성 특성이 적당한 황동을 주로 사용한다.

따라서 저압용 부르동관의 재질로는 황동이 옳은 답이 된다.

게겔법은 오르자트법을 개량하여 흡수액의 종류와 순서를 세분화한 가스 분석법으로, CO₂는 33% KOH 용액에, 산소는 알칼리성 피로갈롤 용액에, CO는 암모니아성 염화 제1구리 용액에 흡수시켜 정량한다.

프로필렌(C₃H₆)과 같은 불포화탄화수소 성분은 진한 황산(87% H₂SO₄) 계열의 흡수액에 흡수시켜 정량하므로, 다른 세 가지 흡수액과는 구분된다.

적분동작은 편차(오차)가 남아 있는 한 출력을 계속 누적시켜 결국 정상상태 오차(오프셋)를 제거하는 역할을 한다.

비례동작은 오차의 크기 자체에 비례하는 동작이며(오차의 변화속도에 비례하는 것은 미분동작), 미분동작은 오차 변화속도에 비례해 응답하므로 오히려 응답속도를 빠르게 하고 오버슈트를 줄이는 역할을 한다.

루트식 가스미터는 회전자(로터) 사이의 미소한 간극으로 인한 누설이 있어, 유량이 매우 작을 때는 회전에 필요한 힘이 부족해 정상적으로 작동하지 않을 수 있다.

이러한 부작동 우려는 보통 유량이 0.5m³/h 이하로 작아졌을 때 나타난다.