등온과정에서는 $P_1V_1=P_2V_2$, 정압과정에서는 $V_1/T_1=V_2/T_2$, 정적과정에서는 $P_1/T_1=P_2/T_2$가 성립하며 이는 모두 하나의 계에 대한 상태변화식이다.

반면 $P_1V_1/T_1 = P_2(V_1+V_2)/T_1$은 서로 다른 부피(V₁, V₂)를 가진 계가 혼합되는 상황을 나타내는 식으로, 등온·정압·정적이라는 단일 과정의 상태방정식과는 성격이 다르다.

표면장력에 대한 관성력의 상대적 크기를 나타내는 무차원수는 웨버수(Weber number)이다.

레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비, 프루드수는 관성력과 중력의 비, 오일러수는 압력차와 관성력의 비를 나타내는 무차원수로 각각 정의가 다르다.

캐비테이션이 발생하면 기포의 붕괴로 인해 소음·진동이 커지고 펌프 깃(임펠러)이 침식되며, 유효 흡입양정 부족으로 인해 양정과 효율이 저하되는 현상이 나타난다.

따라서 "양정곡선의 상승"은 캐비테이션의 실제 영향과 반대되는 설명으로, 캐비테이션 발생 시 나타나는 현상과 가장 거리가 멀다.

유량 $Q=10\ m^3/h = 10/3600 \approx 0.002778\ m^3/s$이고, 관의 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}d^2=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^2\approx0.007854\ m^2$이다.

평균유속은 $v=Q/A=0.002778/0.007854\approx0.354$ m/s가 된다.

펌프의 축동력은 $L_s=\dfrac{0.163\, Q\, H}{\eta}$ (kW, Q는 m³/min, H는 m)로 구할 수 있다.

값을 대입하면 $L_s=\dfrac{0.163\times0.15\times25}{0.65}\approx0.94$ kW가 된다.

이상기체 중 음속은 $c = \sqrt{kRT}$ 로 구한다. 여기서 $k$는 비열비, $R$은 기체상수, $T$는 절대온도이다.

30℃는 절대온도로 $T \approx 303\,\text{K}$ 이므로, $c = \sqrt{1.4 \times 287 \times 303} \approx \sqrt{121745} \approx 349\,\text{m/s}$ 가 된다.

완전 난류(완전히 거친 난류) 영역에서는 마찰손실계수가 레이놀즈수에 거의 무관해지고, 손실수두는 속도의 제곱에 비례한다($h_L \propto v^2$).

속도가 2배가 되면 손실수두는 $2^2 = 4$배로 증가하므로, $10\,\text{m} \times 4 = 40\,\text{m}$ 가 된다.

개수로 유동에서 수력구배선(HGL)은 자유표면과 일치하고, 에너지선(EL)은 그보다 속도수두만큼 위에 위치하며, 마찰손실로 인해 유동방향으로 갈수록 에너지선의 높이는 낮아진다. 이는 모두 옳은 설명이다.

반면 개수로 바닥면의 압력은 그 지점의 수심에 따라 정해지므로, 수심이 유동방향으로 변하는 개수로에서는 바닥 압력도 함께 변한다. 따라서 바닥면의 압력이 항상 일정하다는 설명은 옳지 않다.

원관에서의 마찰손실수두는 다르시-바이스바흐 식 $h_f = f \dfrac{L}{D}\dfrac{v^2}{2g}$ 로 구한다.

반지름 150mm이므로 지름 $D=0.3\,\text{m}$, 길이 $L=500\,\text{m}$, 유속 $v=2.5\,\text{m/s}$, $f=0.03$을 대입하면 $h_f = 0.03 \times \dfrac{500}{0.3} \times \dfrac{2.5^2}{2\times 9.81} \approx 50 \times 0.319 \approx 15.9\,\text{m}$ 가 된다.

경사마노미터는 넓은 저장부(단면적 $A_1$)와 가는 경사관(단면적 $A_2$)으로 구성되며, $A_1 \gg A_2$인 경우 저장부 쪽 액면 변화는 무시할 수 있어 압력차는 경사관 내 액주의 연직 성분만으로 결정된다.

이때 압력차는 $P_1 - P_2 = \gamma R \sin\theta$ 로 계산되며, 물을 사용하므로 결과는 cmH₂O 단위로 바로 나온다. $R=30\,\text{cm}$, $\theta=30^\circ$를 대입하면 $30 \times \sin 30^\circ = 30 \times 0.5 = 15\,\text{cmH}_2\text{O}$ 가 된다.

원관 내 유동에서 층류에서 난류로 천이가 시작되는 하임계 레이놀즈수는 실험적으로 약 2100(통상 2000~2300 범위)으로 알려져 있다.

반면 상임계 레이놀즈수는 실험 조건(관 표면 거칠기, 유입 교란 등)에 따라 크게 달라져 일정한 값으로 규정하기 어렵지만, 하임계 레이놀즈수는 비교적 일정하게 나타나는 값이다.

이상기체 상태방정식을 비체적으로 정리하면 $v = \dfrac{RT}{PM}$ 이다. 여기서 $R$은 일반기체상수, $M$은 분자량이다.

절대온도 $T=293\,\text{K}$, 압력 $P = 5\,\text{kgf/cm}^2 = 5\times10^4\,\text{kgf/m}^2$, $M=32$를 대입하면 $v = \dfrac{848 \times 293}{5\times10^4 \times 32} \approx \dfrac{248464}{1600000} \approx 0.155\,\text{m}^3/\text{kg}$ 이다.

매끈한 원관 내 층류(하겐-푸아죄유 유동)의 속도 분포는 포물선형이며, 관 중심에서 최대속도를 갖고 벽면에서 0이 된다.

이 경우 평균속도는 최대속도의 절반이 되므로, $v_{avg} = \dfrac{v_{max}}{2} = \dfrac{4.2}{2} = 2.1\,\text{m/s}$ 이다.

곡면에 작용하는 정수력의 수평분력은 그 곡면을 연직면에 투영했을 때 생기는 투영면에 작용하는 정수력과 같다.

이 정수력은 투영면 도심에서의 압력(도심 압력)과 투영면의 면적을 곱한 값으로 구하며, 압력중심(작용점)의 압력이 아니라 도심의 압력을, 곡면 자체의 면적이 아니라 투영면의 면적을 사용한다는 점에 유의해야 한다.

이상기체에서 음속은 $c=\sqrt{kRT}$로 주어지며, 이는 온도만의 함수이다. 즉 같은 기체라면 온도가 정해지면 음속도 정해진다.

아음속 영역은 정의상 마하수가 1보다 작은 영역이므로 해당 설명은 옳지 않고, 등온 과정에서 이상기체의 압력은 $P=\rho RT$에 의해 밀도에 비례하므로 반비례한다는 설명도 옳지 않다. 또한 가역과정은 마찰과 같은 손실이 없는 과정이다.

제시된 세 설명은 경계층 두께에 관한 것이다. 경계층 두께 $\delta$ 는 레이놀즈수 $Re=\dfrac{uL}{\nu}$ 가 클수록 얇아진다는 관계로 판정하면 된다.

"속도가 빠를수록 경계층 두께가 얇아진다"는 옳다. 유속 $u$ 가 커지면 $Re$ 가 커져 관성력이 점성력을 압도하므로 점성의 영향이 미치는 층이 벽면 쪽으로 얇게 눌린다(층류에서 $\delta \propto u^{-1/2}$).

"동점성계수가 커질수록 경계층 두께가 두꺼워진다"도 옳다. $\nu$ 가 커지면 $Re$ 가 작아져 점성에 의한 운동량 확산이 벽면에서 더 멀리까지 미치므로 경계층이 두꺼워진다.

반면 "경계층 내부 유동을 비점성으로 취급할 수 있다"는 틀렸다. 경계층은 점성 효과와 속도구배가 집중된 영역이며, 비점성(퍼텐셜) 유동으로 근사할 수 있는 쪽은 오히려 경계층 바깥의 주류 영역이다.

등엔트로피 유동에서 정체온도는 $T_0 = T + \dfrac{V^2}{2c_p}$ 로 구하며, 여기서 $c_p = \dfrac{kR}{k-1}$ 이다.

$c_p = \dfrac{1.4\times287}{0.4} \approx 1004.5\,\text{J/kg}\cdot\text{K}$, $T=293\,\text{K}$, $V=1000\,\text{m/s}$를 대입하면 $T_0 = 293 + \dfrac{1000^2}{2\times1004.5} \approx 293+497.8 \approx 790.8\,\text{K}$이고, 이를 섭씨로 환산하면 약 518℃ 가 된다.

점성계수(동적 점성계수)의 차원은 $ML^{-1}T^{-1}$ 이며, 이는 kg/(m·s) 단위와 대응된다.

동점성계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값으로 차원이 $L^2 T^{-1}$이며 단위로 stokes를 사용한다(poise는 점성계수의 단위이지 동점성계수의 단위가 아니다). 또한 상온에서 공기의 점성계수는 물보다 훨씬 작다.

원심펌프는 회전차의 원심력으로 액체를 이송하는 펌프로, 토출 유동의 맥동이 적고 비교적 균일한 압력으로 액체를 수송할 수 있다. 볼류트 펌프는 안내깃(가이드 베인) 없이 바로 와류실로 토출하는 구조를 갖는다.

다만 원심펌프는 일반적으로 유량이 크고 양정이 비교적 낮거나 중간 수준인 영역에 적합한 펌프이며, 양정거리가 매우 크고 수송량이 적은 조건에는 왕복동 펌프 등이 더 적합하므로 이 설명은 옳지 않다.

이상기체는 실제 기체의 분자간 인력과 분자 자체 부피를 무시하고 상태방정식 $Pv=RT$를 만족한다고 가정한 기체를 말한다.

포화증기, 높은 압력의 기체, 특정 체적탄성계수를 갖는 기체라는 정의는 이상기체의 정의와 무관하다.

액체연료의 연소형태에는 등심연소, 증발연소, 분무(무화)연소 등이 있으며, 이는 액체 연료가 심지를 타고 오르거나 기화되거나 미립화되어 연소되는 과정을 특징으로 한다.

확산연소는 연료와 산화제가 각각 따로 공급되어 경계면에서의 확산에 의해 혼합·연소하는 형태로, 주로 기체연료의 연소형태에 해당하며 액체연료 고유의 연소형태로 분류되지 않는다.

같은 질량의 액체를 혼합할 때 도달온도는 두 액체의 비열에 따른 가중평균으로 정해진다. A와 B(50℃, 30℃)를 섞어 정확히 산술평균인 40℃가 된 것은 A와 B의 비열이 같음을 의미한다.

A와 C(50℃, 15℃)를 섞어 20℃가 된 조건에서 $c_A(50-20) = c_C(20-15)$, 즉 $30c_A = 5c_C$이므로 $c_C = 6c_A$이다($c_A=c_B$이므로 $c_C=6c_B$).

B(30℃)와 C(15℃)를 같은 질량으로 섞으면 $c_B(30-x) = 6c_B(x-15)$가 성립하고, 이를 풀면 $30-x=6x-90$, $7x=120$, $x \approx 17.1$ 즉 약 17.1℃ 가 된다.

열효율은 유효하게 사용된 열량을 전체 공급 열량으로 나눈 값이다: $\eta = \dfrac{Q_{eff}}{Q_{in}} \times 100$.

$\eta = \dfrac{7000}{12000}\times 100 \approx 58.3\%$ 가 된다.

가스 화재에서 밸브나 콕크를 잠그는 것은 연소를 지속시키는 연료(가연물)의 공급 자체를 차단하는 조치이다.

이는 냉각작용이나 질식작용, 부촉매(억제)작용이 아니라 가연물 공급을 없애는 것에 해당하므로 제거소화에 해당한다.

비가역 과정이라도 에너지 보존 법칙(열역학 제1법칙)에 의해 계와 외계(주위)를 합한 전체 에너지의 총합은 항상 일정하게 유지된다.

반면 열역학 제2법칙에 따라 비가역 과정에서는 계와 외계를 합한 전체 엔트로피의 총합이 반드시 증가한다. 따라서 에너지 총합은 일정하고 엔트로피 총합은 증가한다는 설명이 옳다.

이론연소온도(온도 상승분)는 연료가 방출한 총 열량을 연소가스의 열용량으로 나누어 구한다: $\Delta T = \dfrac{H_l \times m}{C}$.

저발열량 $41860\,\text{kJ/kg}$, 연료량 $3\,\text{kg}$, 열용량 62.8 kJ/℃ 를 대입하면 $\Delta T = \dfrac{41860 \times 3}{62.8} \approx \dfrac{125580}{62.8} \approx 2000$ 이므로 약 2000℃ 가 된다.

연소 시 공급되는 산소(공기)가 부족하면 불완전연소가 일어나 일산화탄소 등 미연소 성분을 포함한 화염이 형성되는데, 이를 환원염이라 한다.

반대로 산소가 과잉으로 공급되어 연소가스 중에 산소가 남아있는 화염은 산화염이라 부르며, 환원염과는 서로 반대되는 개념이다.

발화점(착화점)은 일반적으로 산소 농도가 높을수록, 발열량(반응열)이 클수록, 압력이 높을수록, 그리고 분자구조가 복잡할수록 낮아지는 경향이 있다.

반대로 분자구조가 단순한 물질은 상대적으로 안정하여 발화점이 오히려 높아지는 경향이 있으므로, 분자구조가 단순할수록 발화점이 낮아진다고 볼 수는 없다.

공급열량과 압축비가 동일한 조건에서 오토, 사바테, 디젤 사이클의 열효율을 비교하면 오토 사이클의 효율이 가장 높고, 디젤 사이클의 효율이 가장 낮으며, 사바테 사이클은 그 사이에 위치한다.

이는 오토 사이클이 정적 가열, 디젤 사이클이 정압 가열로 열을 공급하는 데서 오는 유효일의 차이 때문이며, 그 크기 순서는 오토 > 사바테 > 디젤이 된다.

메탄의 완전연소 반응은 $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$이며, 반응열은 생성물의 생성열 합에서 반응물의 생성열 합을 뺀 값으로 구한다(산소의 생성열은 0으로 본다).

$\Delta H = (394 + 2\times242) - 75 = 878 - 75 = 803\,\text{kJ}$ 로 계산된다.

열역학 제0법칙은 온도가 다른 두 물체를 접촉시키면 열이 이동하여 결국 두 물체가 같은 온도(열평형)에 도달한다는 사실, 즉 온도 측정과 열평형 개념의 근거가 되는 법칙이다.

저온체에서 고온체로 열이 저절로 이동할 수 없다는 것은 열역학 제2법칙(클라우지우스 표현), 절대영도에서 완전결정체의 엔트로피가 0이 된다는 것은 제3법칙, 에너지를 소비하지 않고 계속 일하는 기계는 없다는 것은 제1법칙(에너지 보존)과 관련된 설명이다.

유독물질의 대기 중 확산 거동은 주로 바람의 속도, 대기안정도(대기의 성층 상태), 누출 지점의 높이 등 기상·지형 조건에 의해 좌우된다.

반면 토양의 종류는 지표 침투나 지하수 오염과 관련된 인자로, 대기 중 확산 자체에 직접적인 영향을 주는 매개변수로 보기 어렵다.

과잉공기율(과잉공기 백분율)은 실제 사용한 공기량에서 이론공기량을 뺀 초과분을 이론공기량 대비 백분율로 나타낸 것이다.

이론공기량을 $M_o$, 실제공기량을 $M$이라 하면 과잉공기율은 $\dfrac{M-M_o}{M_o}\times 100$ 으로 표시한다.

이상기체 상태방정식 $PV=nRT$을 이용해 전체 몰수를 구하면, $P=0.4\,\text{MPa}=400\,\text{kPa}$, $T=323\,\text{K}$일 때 $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{400\times2}{8.314\times323}\approx0.298\,\text{kmol}$ 이다.

평균 분자량은 성분별 몰분율로 가중평균하여 $M_{avg}=0.35\times16+0.40\times2+0.25\times28=5.6+0.8+7=13.4$이다. 따라서 질량은 $n\times M_{avg}\approx0.298\times13.4\approx4\,\text{kg}$ 이다.

주요 가연성가스의 폭발(연소)범위 하한값은 수소가 약 4.0%로, 에틸렌(약 2.7%), 아세틸렌(약 2.5%), 산화에틸렌(약 3%)에 비해 가장 크다.

폭발범위 하한값이 크다는 것은 그만큼 높은 농도가 형성되어야 폭발 가능한 혼합기체가 만들어진다는 의미이다.

Flashover(전실화재)는 화재 성장기에서 실내 가연물이 축적된 복사열에 의해 동시에 발화점에 도달하며 화염이 급격히 확산되는 현상으로, 열의 공급이 주된 요인이다. 폭풍이나 충격파를 동반하는 폭발적 착화 현상은 아니다.

폭풍과 충격파를 동반하는 급격한 가연성가스의 착화는 Back Draft(역화)의 특징이다. 산소가 부족한 밀폐공간에 축적되어 있던 미연소 가연성가스에 갑자기 공기(산소)가 유입되면서 순간적으로 폭발적으로 착화하는 현상이므로, 이를 Flashover의 설명으로 서술한 부분이 틀린 내용이다.

열역학 제1법칙에 따라 $Q = \Delta U + W$이므로 $\Delta U = Q - W$이다.

$Q=42\,\text{kJ}$, $W=17000\,\text{N}\cdot\text{m}=17\,\text{kJ}$를 대입하면 $\Delta U = 42-17=25\,\text{kJ}$ 가 된다.

수성가스 반응 $CO + H_2O \rightleftharpoons CO_2 + H_2$의 평형정수는 몰분율(분압)을 이용해 $K_p = \dfrac{x_{CO_2}\times x_{H_2}}{x_{CO}\times x_{H_2O}}$로 구할 수 있다.

CO와 H₂O가 각각 28mol%, CO₂와 H₂가 각각 22mol%이므로 $K_p = \dfrac{0.22\times0.22}{0.28\times0.28} \approx \dfrac{0.0484}{0.0784} \approx 0.6$ 가 된다.

등엔트로피 과정은 엔트로피 변화가 없는 과정으로, 가역이면서 단열인 과정(가역 단열과정)이 이에 해당한다.

비가역 단열과정은 단열이더라도 비가역성으로 인해 엔트로피가 증가하며, Joule-Thomson 과정 역시 본질적으로 비가역적인 교축과정이라 엔트로피가 증가한다. 폴리트로픽 과정은 일반적으로 열출입이 있어 엔트로피가 변한다.

연소반응 $H_2+\tfrac12O_2\rightarrow H_2O$, $CO+\tfrac12O_2\rightarrow CO_2$, $CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O$을 이용하면, 필요한 산소량은 각 성분의 부피분율에 화학양론계수를 곱한 값의 합에서 원래 포함되어 있던 산소량을 뺀 값이다.

$O_{2,theo} = 0.5\times0.30 + 0.5\times0.14 + 2\times0.49 - 0.02 = 0.15+0.07+0.98-0.02 = 1.18\,\text{Nm}^3$ 가 된다.

동특성은 정압기의 입구압력이나 유량이 변동할 때 출구압력이 그 변화를 얼마나 빠르고 안정적으로 뒤따라가는지, 즉 응답속도와 안정성의 관계를 나타내는 특성이다.

이에 비해 정특성은 일정한 유량 조건에서 출구압력과 유량의 관계(로크업, 오프셋, 시프트 등)를 나타내는 것으로 정상상태의 압력 유지 성능을 평가하는 개념이며, 응답속도와는 직접적인 관련이 없다.

작동최대차압과 사용최대차압은 정압기가 안전하게 작동할 수 있는 차압의 한계값을 규정한 값으로, 변동에 대한 응답성과는 별개의 개념이다.

석유정제의 상압증류, 접촉개질 및 석유화학의 나프타 분해공정 등 여러 정제·화학 공정에서 부산물로 발생하는 가스를 통틀어 오프가스(OFF가스)라 하며, 도시가스의 원료로도 활용된다.

크래킹가스와 리포밍가스는 각각 나프타 열분해, 접촉개질 과정에서만 나오는 가스를 지칭하는 개별 명칭이고, 토핑가스 역시 상압증류(토핑) 공정에서 나오는 가스만을 가리키므로, 여러 공정에서 공통적으로 발생하는 부생가스 전체를 아우르는 명칭으로는 적절하지 않다.

건식탈황법에서는 일반적으로 산화철을 탈황제로 사용하여 가스 중의 황화수소 등을 황화철 형태로 흡착·제거한다.

탄산나트륨과 암모니아 수용액은 습식탈황 공정에서 사용되는 흡수제이며, 염화암모늄은 탈황과 관계가 없어 건식탈황제로 사용되지 않는다.

리프팅(선화)은 가스의 분출 속도가 연소속도보다 커질 때 불꽃이 염공에서 떨어져 뜨는 현상으로, 염공 즉 노즐이 좁아져(축소되어) 가스 분출 속도가 지나치게 빨라지는 경우 대표적으로 발생한다.

가스 압력이 오히려 감소하거나 1차 공기가 부족한 경우는 불완전연소나 옐로 팁의 원인이 되고, 배기 불충분은 역화나 불완전연소와 관련된 문제로 리프팅의 주된 원인과는 거리가 있다.

공기보다 무거운 가스를 사용하는 지역정압기실은 누출된 가스가 낮은 곳에 체류하기 쉬워 인접한 전기설비가 점화원이 될 위험이 있으므로, 개구부와 RTU박스 사이에는 4.5m 이상의 이격거리를 유지하도록 정하고 있다.

이는 가스가 실외 개구부를 통해 배출되더라도 인접한 전기제어 설비까지 확산되어 점화되는 것을 방지하기 위한 안전거리 기준이다.

지름이 다른 두 강관을 연결할 때는 관경 변화 부분을 매끄럽게 이어주는 리듀서를 사용한다.

티는 배관을 분기할 때, 플랜지는 배관과 기기를 볼트로 접속할 때, 엘보는 배관의 방향을 전환할 때 사용하는 부속이므로 지름이 다른 관의 연결 목적과는 다르다.

웨베지수(WI)는 $WI = \dfrac{H}{\sqrt{d}}$로 정의되며, 여기서 H는 발열량(kcal/m³), d는 비중이다.

주어진 값을 대입하면 $WI = \dfrac{13000}{\sqrt{1.3}} \approx \dfrac{13000}{1.140} \approx 11402$가 되며, 공급압력 값은 웨베지수 계산에 사용되지 않는다.

펌프의 상사법칙에 따르면 양정은 회전수의 제곱, 소요동력은 회전수의 세제곱에 비례한다. 즉 $\dfrac{H_2}{H_1} = \left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2$, $\dfrac{P_2}{P_1} = \left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^3$이다.

회전수가 1000rpm에서 2000rpm으로 2배가 되었으므로, 양정은 $2^2 = 4$배로, 소요동력은 $2^3 = 8$배로 증가한다.

기어 펌프는 두 개의 맞물린 기어의 회전으로 액체를 이송하는 대표적인 회전펌프이다.

피스톤 펌프와 다이어프램 펌프는 왕복운동으로 유체를 압송하는 왕복펌프에 속하며, 플랜지 펌프는 실제 존재하는 펌프 형식이 아니다.

아세틸렌, 하이드라진, 산화에틸렌은 분자 자체가 열적으로 불안정하여 산소가 없는 상태에서도 자체적으로 분해되며 발열·폭발(자기분해폭발)을 일으킬 수 있는 대표적인 가스이다.

반면 수소는 더 이상 분해될 수 없는 단일 원소 상태의 분자이므로 자기분해폭발을 일으키지 않는다.

실린더 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}D^2 = \dfrac{\pi}{4}(20)^2 \approx 314.2\ \text{cm}^2$이고, 지시평균유효압력은 $0.2\ \text{MPa} = 2\ \text{kgf/cm}^2$이다.

지시마력은 $IPS = \dfrac{P_m \times A \times L \times N}{75 \times 60 \times 100} = \dfrac{2 \times 314.2 \times 15 \times 300}{450000} \approx 6.28\ \text{PS}$로 구해진다.

여기에 효율 90%를 반영하면 실제 필요한 전동기 동력은 $\dfrac{6.28}{0.9} \approx 6.98 \approx 7\ \text{PS}$가 된다.

도시가스 저압배관의 관경 설계에는 일반적으로 Pole식을 사용하여 허용압력손실, 가스유량, 배관길이 등으로부터 관경을 산정한다.

Fan식, Oliphant식, Coxe식은 각각 다른 조건에서 사용되는 유량 계산식으로 저압배관 관경 결정에 일반적으로 쓰이는 식과는 다르다.

물탱크의 수위를 다이어프램으로 검지하여 물이 부족한 상태에서 연소가 진행되는 것을 막는 안전장치를 헛불방지장치라 한다.

동결방지장치는 저온에서의 동파를 막는 장치, 소화안전장치는 불꽃 감지를 통해 소화 시 가스를 차단하는 장치, 과열방지장치는 온도 상승을 감지하는 장치로 각각 검지 대상과 원리가 다르다.

가스온수기에는 불꽃 감시를 위한 소화안전장치, 배기가스 역류를 막는 역풍방지장치, 정전 시 가스를 차단하는 정전안전장치가 필수적으로 부착되어야 한다.

전도안전장치는 넘어짐에 취약한 이동식 가스연소기에 요구되는 장치로, 고정 설치되는 가스온수기에는 해당되지 않는다.

나프타의 접촉분해 반응에서 압력이 상승하면 반응이 몰수가 적은 방향, 즉 메탄과 이산화탄소가 증가하는 방향으로 평형이 이동하고, 상대적으로 수소와 일산화탄소는 감소하는 경향을 보인다.

이는 개질 반응이 몰수 증가 반응이기 때문으로, 압력을 높이면 르샤틀리에 원리에 따라 몰수가 적은 생성물 쪽으로 평형이 이동한 결과이다.

최대가스소비량 3.56kg/h를 용기 1개의 가스발생능력 1.8kg/h로 나누면 $3.56 / 1.8 \approx 1.98$이므로 사용측에는 최소 2개의 용기가 필요하다.

자동절체식 조정기는 사용측 용기와 예비측 용기를 각각 동일하게 갖추어야 하므로, 사용측 2개와 예비측 2개를 합쳐 총 4개의 용기를 설치해야 한다.

가열로실과 찜질실 사이의 출입문은 유리재로 설치하지 아니하도록 정하고 있으므로, 유리재로 설치한다는 서술은 틀린 내용이다.

배기통을 금속 이외의 불연성 재료로 단열조치하고 배기통 재료로 스테인리스를 사용하며 배기통에 댐퍼를 설치하지 않는 것은 배기가 원활하고 안전하게 이루어지도록 하기 위한 올바른 기준이다.

LNG 저장탱크 내부에 설치되는 잠액식 펌프는 별도의 윤활유를 사용하지 않고, 펌프가 잠겨 있는 LNG 자체를 이용해 베어링의 윤활과 냉각을 수행한다.

물, 그리스, 황산과 같은 외부 물질을 사용할 경우 극저온 환경에서 얼거나 성능이 저하되고 LNG를 오염시킬 수 있어 사용하지 않는다.

글로브 밸브는 유체가 밸브 내부에서 방향을 바꾸며 밸브체와 시트가 맞닿는 구조로, 차단성능이 우수하고 유량조절이 용이하지만 흐름 방향이 꺾이면서 압력손실이 커서 고압·대구경 배관에는 부적당하다.

게이트 밸브, 버터플라이 밸브, 플러그 밸브는 유로가 비교적 직선적이거나 회전식 구조여서 압력손실이 작은 편이므로 이 문제의 조건과는 차이가 있다.

다기능 가스안전계량기(마이콤 미터)는 유량 초과 차단, 압력저하 차단, 연속사용시간 차단, 미소사용유량 감지 등의 기능을 통해 가스 공급을 자동으로 차단한다.

과열방지 차단은 온수기나 보일러 등 연소기기 자체에 부착되는 온도 감지형 안전장치의 기능으로, 가스계량기 자체의 작동성능에는 해당하지 않는다.

아세틸렌의 임계압력은 약 6.2MPa 수준으로, 이 압력과 임계온도(약 36℃)를 넘는 조건에서는 기체와 액체의 구분이 사라진다.

임계온도가 상온에 가깝기 때문에 아세틸렌은 가압만으로도 액화될 수 있으나, 액상 아세틸렌은 충격이나 열에 매우 불안정하므로 실제로는 다공물질과 용제(아세톤 등)를 이용한 용해충전 방식으로 취급한다.

LPG 용기보관실의 자연환기설비 기준에 따르면 바닥면적 $1\text{m}^2$당 $300\text{cm}^2$ 이상의 통풍가능면적을 확보해야 한다.

바닥면적이 $40\text{m}^2$이므로 필요한 최소 통풍가능면적은 $40 \times 300 = 12000\text{cm}^2$이다.

가연성가스인 수소가 남아 있던 설비는 우선 불활성가스로 치환하여 폭발 위험을 없애야 하지만, 불활성가스 자체는 산소가 없어 작업자가 들어가면 질식 위험이 있으므로 반드시 다시 공기로 치환하여 산소 농도를 확인한 뒤 작업해야 한다.

따라서 불활성가스 치환만 마친 상태로 즉시 작업을 하는 것은 안전상 가장 부적합한 조치이며, 암모니아나 아황산가스처럼 불활성가스 치환 후 다시 공기로 치환하는 절차를 거치는 것이 올바른 방법이다.

의료용 산소 용기는 일반 공업용 산소 용기와 구분하기 위해 백색으로 도색한 후 가스명은 녹색 글씨로 표시한다.

공업용 산소 용기는 녹색으로 도색하므로, 도색과 문자 색상을 함께 확인해야 의료용 여부를 구분할 수 있다.

가연성가스와 독성가스는 누출 시 화재·폭발 또는 중독 위험의 성격이 서로 다르므로, 저장시설에서는 두 용기보관실을 각각 구분하여 별도로 설치해야 한다.

하나의 저장실에 함께 보관하거나 용기만 구분해 저장하는 방식은 사고 시 위험이 중첩될 수 있어 허용되지 않는다.

저장능력 산정기준에서 액화가스 용기(차량에 고정된 탱크를 포함한다)의 충전량은 $W = \dfrac{V}{C}$로 산정한다. 여기서 W는 저장능력(kg), V는 내용적(L), C는 가스의 종류에 따른 정수이다.

$W = 0.9dV$는 액화가스 저장탱크의 저장능력을 구하는 식이고, $Q = (10P + 1)V$는 압축가스의 저장능력을 구하는 식이며, $W = C(V + 1)$은 산정기준에 없는 식이다.

본체보다 큰 주물불판을 사용해 장시간 조리하면 불판의 열이 복사·전도되어 연소기에 결합된 부탄용기 자체가 가열되고, 이로 인해 용기 내부 압력이 급격히 상승하여 폭발에 이르게 된다.

정상적인 가스 누출이나 용기의 제조 불량, 장착 불량이 아니라 사용 방법의 문제로 용기가 과열된 것이 사고의 근본 원인으로 지목된다.

1일의 냉동능력 1톤을 산정하는 기준에서, 원심식압축기를 사용하는 냉동설비는 압축기 원동기의 정격출력 1.2kW를 냉동능력 1톤에 해당하는 것으로 본다.

흡수식냉동설비는 발생기를 가열하는 1시간의 입열량 6640kcal를 1톤으로 보므로, 압축기 원동기 출력을 기준으로 제시한 흡수식 선택지나 입열량 값이 다른 선택지들은 산정기준과 맞지 않는다.

고압가스용 납붙임 또는 접합용기는 용기의 안전성을 확보하기 위해 최소 두께를 0.125mm 이상으로 하도록 정하고 있다.

이 기준보다 얇으면 충전 및 유통 과정에서 용기가 쉽게 손상되어 가스가 누출될 위험이 있으므로, 두께 하한을 정하여 안전성을 확보한다.

그림의 항목은 ㉠ 용기 몸체의 용접, ㉡ 용기 부속품의 부품 교체, ㉢ 초저온 용기의 단열재 교체 세 가지다. 세 가지 모두 용기 제조등록을 한 자가 할 수 있는 수리범위에 그대로 포함된다.

고압가스 안전관리법령상 용기 제조자의 수리범위는 ①용기 몸체의 용접, ②아세틸렌 용기 내의 다공물질 교체, ③용기의 스커트·프로텍터·네크링의 교체 및 가공, ④용기 부속품의 부품 교체, ⑤저온 또는 초저온 용기의 단열재 교체, ⑥초저온 용기 부속품의 탈부착이다.

즉 제시된 세 항목은 각각 위의 ①, ④, ⑤에 해당하므로 세 항목 모두가 수리범위다. 참고로 냉동기 제조자·특정설비 제조자·검사기관 등은 수리범위가 서로 달라 구분해서 외워야 한다.

아세틸렌용 용접용기를 제조하려면 용기 성형설비, 세척설비, 자동부식방지도장설비 등을 갖추어야 한다.

필라멘트와인딩설비는 섬유강화복합재료 용기를 감아 제작하는 설비로, 강재를 성형해 만드는 아세틸렌 용접용기의 제조 시설기준과는 무관하다.

가연성가스 설비 내부에서 수리나 청소 작업을 하기 전에는 설비 내 가스농도가 폭발하한계의 4분의 1(25%) 이하가 될 때까지 불활성가스 등으로 치환하여야 한다.

이는 잔류 가스와 공기가 혼합되어 폭발범위 내의 농도를 형성하는 것을 방지하기 위한 기준으로, 치환 후에는 가스검지기 등으로 농도를 확인한 뒤 작업에 착수해야 한다.

초저온용기는 영하 50℃ 이하의 액화가스를 충전하기 위한 용기로서, 단열재를 씌우거나 냉동설비로 냉각하는 등의 방법으로 용기 내의 가스온도가 상용의 온도를 초과하지 않도록 한 용기를 말한다.

온도 조건 없이 단열재 피복만 규정한 것, 비점과 상용압력을 기준으로 정의한 것, 영하 70℃ 이하 유지로 규정한 것은 모두 법령상 초저온용기의 정의 요건과 다르다.

아세틸렌을 2.5MPa 정도로 압축할 때는 분해폭발을 억제하기 위해 질소, 메탄, 일산화탄소, 에틸렌 등의 안정한 가스를 희석제로 첨가한다.

아세톤은 아세틸렌을 다공물질에 흡수시켜 저장하기 위한 용제로 사용되는 것이지, 압축 시 첨가하는 희석제가 아니다.

고압가스용 용접용기의 내압시험 중 팽창측정시험에서는 용기가 완전히 팽창한 후에도 최소 30초 이상 압력을 유지하여 팽창량을 안정적으로 측정하도록 한다.

이 유지시간을 확보함으로써 용기의 영구변형 여부와 팽창량을 정확하게 판정할 수 있다.

고압가스안전관리법령상 차량에 고정된 탱크로 가연성가스를 운반할 때는 소화설비로 BC용, B-10 이상의 분말소화제를 2개 이상 비치하도록 규정하고 있다.

독성가스의 경우에는 방독마스크 등 별도의 보호장비가 추가로 요구되는 등, 소화설비의 종류와 수량 기준은 적재하는 가스의 성질에 따라 다르게 정해진다.

발화(점)온도는 가연성가스와 공기의 혼합기체가 외부의 직접적인 점화원 없이도 스스로 불이 붙는 최저의 온도를 의미한다. 온도를 높였을 때 폭발을 일으키는 '최고의 온도'라는 설명은 이 정의를 반대로 서술한 것이므로 틀린 설명이다.

폭발한계(폭발범위)는 가연성가스와 공기의 혼합비(용적%)로 표시되며 가스 종류마다 고유한 값을 가진다. 폭발성 분위기 역시 혼합가스의 농도가 폭발한계 내에 있는 상태를 뜻하므로 나머지 설명은 타당하다.

노즐에서 분출되는 가스량은 $Q = 0.011 \, K D^2 \sqrt{\dfrac{P}{d}}$ (Q: m³/h, K: 유량계수, D: 노즐지름 mm, P: 가스압력 mmH₂O, d: 가스비중)로 구한다.

K=0.8, D=2.5mm, P=200mmH₂O, d=0.5를 대입하면 $Q = 0.011 \times 0.8 \times 2.5^2 \times \sqrt{200/0.5} = 0.011 \times 0.8 \times 6.25 \times 20 \approx 1.1$ m³/h로 계산된다.

초저온용기는 –50℃ 이하의 액화가스를 저장하는 용기로, 극저온에서도 인성을 유지해야 하므로 오스테나이트계 스테인리스강 또는 알루미늄합금으로 제조하도록 규정되어 있다. 티타늄합금은 초저온용기 재료 기준에 해당하지 않으므로 이 설명이 틀린 항목이다.

동판 두께 편차가 평균두께의 10% 이하일 것, 최고충전압력의 정의, 외조에 압력방출장치(플러그·파열판) 설치 등 나머지 기준은 실제 초저온용기 제조기술기준과 일치한다.

산화에틸렌은 그 자체로 불안정하여 전기스파크나 화염 등의 점화원과 접촉하면 산소가 없어도 자체 분해에 의한 분해폭발을 일으킬 수 있는 대표적인 가스이다.

수소, 프로판, LNG는 공기(산소)와 혼합된 상태에서 폭발범위 내에 있을 때 연소폭발을 일으키는 가연성가스로, 산화에틸렌처럼 단독으로 분해폭발을 일으키는 성질과는 구분된다.

가스크로마토그래피의 캐리어가스는 시료와 반응하지 않는 불활성 기체를 사용해야 하며, 수소·질소·아르곤은 검출기 종류에 따라 널리 사용되는 캐리어가스이다.

반면 이산화탄소는 반응성이 있고 흡착 등의 문제로 인해 캐리어가스로는 일반적으로 사용되지 않는다.

램버트-비어(Lambert-Beer) 법칙은 용액을 투과하는 빛의 흡광도가 농도와 셀의 두께에 비례한다는 법칙으로, 이를 이용해 흡광도를 측정하여 미량 성분의 농도를 정량하는 방법이 분광광도법이다.

중화적정법·요오드적정법은 부피 측정을 기반으로 한 화학분석법이고, 중량법은 침전물의 질량을 측정하는 방법으로 램버트-비어 법칙과는 무관하다.

피토관은 유체의 정체압과 정압의 차이(마노미터 수주 h)로부터 유속을 구하며, 관내 유체와 마노미터 유체가 같다고 보면 $v = \sqrt{2gh}$로 계산한다.

h=0.4m를 대입하면 $v=\sqrt{2 \times 9.8 \times 0.4} \approx 2.8$ m/s이고, 관 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}D^2 = \dfrac{\pi}{4}(0.1)^2 \approx 7.85\times10^{-3}$ m²이므로 유량은 $Q=Av \approx 7.85\times10^{-3}\times2.8 \approx 2.2\times10^{-2}$ m³/s이다.

공기가 흐르는 관에 물을 봉액으로 쓰는 U자관 마노미터를 설치한 경우, 유속은 $v=\sqrt{2gh\left(\dfrac{\rho_w}{\rho_{air}}-1\right)}$로 구한다.

h=0.04m, $\rho_w=1000$ kg/m³, $\rho_{air}=1.21$ kg/m³를 대입하면 $v=\sqrt{2\times9.8\times0.04\times(1000/1.21-1)} \approx \sqrt{647} \approx 25.5$ m/s로 계산된다.

습식가스미터는 원통 안에 물을 채우고 그 위에 여러 칸으로 나뉜 드럼(회전체)이 회전하면서 유입된 가스의 체적을 측정하는 방식으로, 드럼형에 해당한다.

오벌형·로터리 피스톤형은 회전자를 이용하는 실측식 유량계이고, 다이어프램형은 막(격막)의 팽창·수축으로 체적을 측정하는 건식 가스미터의 대표 형식이다.

가스크로마토그래피에서 일반적으로 사용되는 검출기는 열전도도검출기(TCD), 수소염이온화검출기(FID), 전자포획검출기(ECD) 등이며 각각 특성에 따라 널리 활용된다.

RID(굴절률검출기)는 주로 액체크로마토그래피(HPLC)에서 사용되는 검출기로, 가스크로마토그래피에서는 일반적으로 사용되지 않는다.

지속용량(머무름부피)은 유량과 머무름시간의 곱이므로, 머무름시간은 $t_R = \dfrac{V_R}{F} = \dfrac{250}{5} = 50$초로 구해진다.

기록지 위의 이동거리는 머무름시간에 기록지 속도를 곱한 값이므로 $L = t_R \times v = 50 \times 3 = 150$ mm이다.

캐스케이드(cascade) 제어는 1차 제어장치(주 제어계)가 제어량을 측정해 제어명령(설정값)을 내리면, 2차 제어장치(부 제어계)가 이 명령을 목표값으로 받아 실제 조작량을 조절하는 다단 구성의 제어 방식으로, 측정제어라고도 불린다.

정치제어는 목표값이 시간에 관계없이 일정한 제어, 추종제어는 목표값이 임의로 변화하는 제어, 비율제어는 목표값이 다른 양과 일정 비율 관계를 갖는 제어로 캐스케이드 제어와는 개념이 다르다.

배기가스 중 이산화탄소(CO₂)와 같은 성분가스의 정량분석에는 흡수액에 각 성분가스를 순차적으로 흡수시켜 부피 감소량으로 농도를 구하는 오르자트(Orsat)법이 대표적으로 사용된다.

적정법·중량법·완만연소법은 각각 산·염기 적정, 질량 측정, 서서히 연소시켜 발열량 등을 구하는 방법으로 배기가스 CO₂의 통상적 정량법과는 구분된다.

SI 접두어 체계에서 $10^{-12}$을 나타내는 접두어는 피코(pico, p)이다.

참고로 $10^{-15}$은 펨토(femto), $10^{-18}$은 아토(atto), $10^{-21}$은 젭토(zepto)를 나타내는 접두어이다.

가스미터는 소형이면서 계량용량이 크고, 감도(작은 유량 변화에 대한 민감도)가 예민해야 정확한 계량이 가능하다. "감도는 적으나 정밀성이 높을 것"이라는 설명은 감도가 좋아야 한다는 구비조건과 상반되므로 틀린 조건이다.

기계오차 조정이 쉬울 것, 사용가스량을 정확히 지시할 수 있을 것 등은 실제 가스미터의 구비조건에 부합한다.

플로노즐(flow nozzle)은 오리피스에 비해 유체저항이 적고 내구성이 뛰어나 고속·고압 및 레이놀즈수가 큰 유체의 유량 측정에 적합한 차압식 유량계이다.

벤투리미터는 압력손실이 가장 적지만 구조가 크고 제작비가 높으며, 오리피스미터는 구조는 간단하나 압력손실이 크고, 피토관은 국부 유속 측정에 주로 사용되어 고속·고압 조건에서는 플로노즐이 더 적합하다.

유리관식·부자(플로트)식·퍼지식 액면계는 모두 탱크나 용기 내 액체의 높이(액면)를 직접 또는 간접적으로 측정하는 액면계이다.

임펠러식은 회전자(임펠러)의 회전수로 유체의 유속·유량을 측정하는 유량계의 한 형식으로, 액면을 측정하는 장치가 아니다.

배기가스 분석은 연소상태 파악, 배기가스의 조성 확인, 열정산(연소효율 계산)을 위한 자료를 얻기 위해 수행한다.

시료가스 채취장치의 작동상태 파악은 분석을 위한 전처리 절차에 해당할 뿐 배기가스 분석 자체의 목적이라 볼 수 없으므로 가장 거리가 먼 항목이다.

자동조정은 전압·전류·전력·주파수 등 전기적 또는 기계적 양을 제어량으로 하여 이를 일정하게 유지하는 것을 목적으로 하는 제어방식이다.

서보기구는 위치·방위·자세 등을 제어량으로 하는 추종제어의 일종이며, 추치제어와 정치제어는 목표값의 성질(변화 여부)에 따른 분류로 전기량 제어를 특정하지 않는다.

전자유량계는 패러데이의 전자기유도 법칙을 이용하여 자기장 속을 흐르는 유체에 유기되는 기전력으로 유속을 측정하므로, 전기를 흘려보낼 수 있는 도전성 유체의 측정에 적합하다.

비전도성 유체는 기전력이 유도되지 않아 전자유량계로 측정할 수 없으며, 전기전도도가 매우 낮은 유체나 증기의 측정에도 적합하지 않다.

습식가스미터는 내부에 채워진 물의 수면이 드럼의 회전 중심과 격실을 구획하는 기준이 되므로, 수면이 너무 낮아지면 격실 사이의 밀폐가 제대로 이루어지지 않아 가스가 계량되지 않고 그냥 지나치는 현상이 발생한다.

반대로 수면이 너무 높으면 드럼의 회전이 원활하지 못하거나 가스가 유입되지 않는 등의 문제가 나타난다.

열전대는 미소한 온도차에도 안정적인 열기전력을 내야 하므로 전기저항·온도계수·열전도율은 작을 것이 요구되는 구비조건이다. "클 것"이라는 설명은 이와 반대되므로 틀린 항목이다.

재현성이 높고 가공이 용이하며 내열성·내식성이 좋고, 온도상승에 따라 열기전력이 연속적으로 증가해야 한다는 나머지 조건은 실제 열전대의 구비조건과 일치한다.

제시된 특징은 설치·보수가 용이하고, 온도·압력의 사용범위가 넓으며, 액체와 분체(가루) 모두 측정할 수 있고, 대상 물질의 유전율 변화에 따라 오차가 생긴다는 것이다. 마지막 항목이 결정적 단서로, 유전율을 측정 원리로 쓰는 정전용량식 액면계의 특징이다.

정전용량식은 탱크 안에 넣은 전극과 탱크 벽을 두 극판으로 보고, 액이 차오를수록 극판 사이 유전체가 공기에서 액체로 바뀌어 정전용량이 커지는 것을 액면 높이로 환산한다. 액체의 비유전율은 공기(약 1)보다 훨씬 커서 감도가 확보된다.

가동부가 없어 구조가 단순하므로 설치·보수가 쉽고 고온·고압에도 쓸 수 있으며, 액체뿐 아니라 분체·슬러리에도 적용된다. 다만 유전율은 온도와 조성에 따라 변하므로 그만큼 지시 오차가 생기는 것이 단점이다.

부력이나 액의 무게를 이용하는 방식(플로트를 띄우는 방식, 액주 압력을 재는 방식, 부자의 부력 변화를 재는 방식)은 유전율과 무관하므로 마지막 특징을 설명하지 못한다.

우연오차(우발오차)는 원인을 명확히 규명하기 어려운 다양한 요인들이 서로 상쇄·중첩되어 나타나는, 측정값의 산포(흩어짐)에 의한 오차를 말한다.

계통오차와 달리 원인 규명이나 완전한 제거가 어렵고, 정(+)과 부(-)의 오차가 대체로 대칭적인 분포를 이루는 특징을 갖는다.