수면 높이가 일정한 탱크 바닥 구멍에서의 유출속도는 토리첼리의 정리 $v=\sqrt{2gh}$ 로 구한다.

$v=\sqrt{2\times9.8\times10}=\sqrt{196}=14$ m/s 로 계산되어 등록된 정답과 일치한다(구멍의 지름은 유속 계산에 영향을 주지 않는다).

레이놀즈수(Reynolds number)는 유체 흐름에서 관성력과 점성력의 상대적 크기를 나타내는 무차원수로, 점성력에 대한 관성력의 비로 정의된다.

이 값이 작을수록 점성력이 지배적인 층류에, 클수록 관성력이 지배적인 난류에 가까워진다.

그림의 두 문장은 ㉮ 유관은 어떤 폐곡선을 통과하는 여러 개의 유선으로 이루어지는 것, ㉯ 유적선은 한 유체입자가 공간을 운동할 때 그 입자의 운동궤적이라는 서술이며, 둘 다 정의 그대로 옳다.

유관(stream tube) 은 공간에 임의의 폐곡선을 그리고 그 위의 모든 점을 지나는 유선들이 만드는 관 모양의 면을 말한다. 유선에는 수직 방향 속도성분이 없으므로 유관의 벽을 가로질러 유체가 드나들 수 없고, 그래서 유관을 하나의 관처럼 보고 연속방정식을 적용할 수 있다.

유적선(path line) 은 특정한 유체입자 하나를 계속 따라다니며 그린 이동 궤적이다. 참고로 유선(stream line)은 어느 순간 각 점의 속도벡터에 접하는 선, 유맥선(streak line)은 한 지점을 지나간 입자들을 이은 선이며, 정상류에서는 유선·유적선·유맥선이 모두 일치한다.

따라서 제시된 두 설명이 모두 옳다.

이상기체 속에서의 음속은 등엔트로피 과정을 가정할 때 $c=\sqrt{kRT}$ 로 표현되며, 비기체상수 R을 일반기체상수 $\overline{R}$와 분자량 M으로 바꾸면 $c=\sqrt{\dfrac{k\overline{R}T}{M}}$ 가 된다.

밀도나 압력만으로 표현한 나머지 식들은 온도 항이 빠져 있거나 음속의 정의(등엔트로피 조건에서의 압력변화에 대한 밀도변화)를 그대로 옮긴 식이 아니므로 옳지 않다.

가역 단열압축 과정에서는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 관계가 성립한다.

초기온도 $T_1=40+273=313K$, 압력비 $P_2/P_1=2$, $k=1.4$를 대입하면 $T_2=313\times2^{0.4/1.4}\approx313\times1.219\approx381.6K$ 이므로, 섭씨온도로는 약 $381.6-273\approx109$℃ 가 되어 등록된 정답과 일치한다.

비압축성 유체의 정상유동에서는 질량유량 $\dot m=\rho A V$ 이 단면에 관계없이 일정하게 보존되며, 비압축성이므로 밀도도 a, b 두 지점에서 서로 같다.

확대 유로에서는 b로 갈수록 단면적이 커지므로 연속방정식에 의해 평균속도는 오히려 감소하지만, 질량플럭스(단위 면적당 질량유량, $\rho V$)는 면적이 더 작은 a 지점에서 크게 나타난다.

깊이에 따른 정수압은 $P=\gamma h$ 로 구하며, 여기서 $\gamma$는 해수의 비중량이다.

$P=1025\times1000=1{,}025{,}000$ kgf/m² 이고, 1 m²는 10,000 cm² 이므로 이를 kgf/cm²로 환산하면 $1{,}025{,}000/10{,}000=102.5$ kgf/cm² 로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

유체를 연속체로 취급할 수 있으려면 유동장의 특성길이가 분자평균자유행로(분자가 다른 분자와 충돌하기까지 이동하는 평균거리)에 비해 충분히 커야 한다.

또한 분자들 사이의 충돌시간이 충분히 짧아야 국소적인 열역학적 평형이 성립하여 밀도·속도·압력 등을 연속적인 함수로 다룰 수 있다.

1PS는 약 0.7355kW에 해당하므로, 100PS는 $100\times0.7355\approx73.6$ kW 로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

이 환산값은 마력의 정의(1PS=75kgf·m/s)로부터 유도된 것이다.

프루드수(Froude number)는 유체 흐름에서 자유표면 중력파의 영향을 나타내는 무차원수로, 중력에 대한 관성력의 상대적 크기의 비로 정의된다.

레이놀즈수는 점성력에 대한 관성력의 비를, 웨버수는 표면장력에 대한 관성력의 비를 나타내므로 프루드수와는 구분된다.

등엔트로피 유동에서 단면적 변화가 속도에 미치는 영향은 마하수에 따라 정반대로 나타난다. 아음속(M<1)에서는 단면적이 줄면 속도가 빨라지지만, 초음속(M>1)에서는 단면적이 줄면 오히려 속도가 느려진다.

따라서 초음속 유동이 축소 노즐로 들어가면 속도는 감소하고, 대신 압력·온도·밀도는 모두 증가한다.

액체가 나타내는 압력은 $P=\gamma h$ 이며, 비중량 $\gamma$는 비중에 물의 비중량(1000 kgf/m³)을 곱해 구한다.

$\gamma=0.9\times1000=900$ kgf/m³, $P=1.8$ kgf/cm²$=1.8\times10^4$ kgf/m² 이므로 $h=\dfrac{1.8\times10^4}{900}=20$ m 로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

손실이 없다고 가정하면 노즐에서 분출된 물의 운동에너지가 위치에너지로 전환되므로 $h=\dfrac{v^2}{2g}$ 로 최대 도달높이를 구할 수 있다.

$h=\dfrac{10^2}{2\times9.8}=\dfrac{100}{19.6}\approx5.1$ m 로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

그림에서 수문은 수평인 수면과 60° 를 이루고, 수면에서 경사면을 따라 6 m 내려간 지점이 힌지 A, 거기서 다시 경사면을 따라 8 m 내려간 지점이 B다. 수문의 크기는 폭 4 m × 길이 8 m이므로 면적은 $A = 4 \times 8 = 32\,\mathrm{m^2}$ 이다.

수문 도심은 A에서 경사길이의 절반인 4 m 아래, 즉 수면에서 경사면을 따라 $6 + 4 = 10\,\mathrm{m}$ 지점이다. 이를 연직 깊이로 바꾸면 $h_C = 10 \sin 60^\circ = 8.66\,\mathrm{m}$ 다. 경사면을 따라 잰 거리를 그대로 깊이로 쓰지 않는 것이 이 문제의 핵심이다.

전 정수력은 도심 깊이의 압력에 면적을 곱해 구하므로, 물의 비중량 $\gamma = 9.8\,\mathrm{kN/m^3}$ 을 써서 $F = \gamma h_C A = 9.8 \times 8.66 \times 32 \approx 2716\,\mathrm{kN}$ 이다.

참고로 이 힘의 작용점은 도심보다 아래쪽에 위치하며, 경사면을 따라 $y_P = y_C + \dfrac{I_G}{y_C A}$ 로 계산한다.

터보형 펌프는 임펠러의 회전운동으로 유체에 에너지를 전달하는 형식으로 원심식, 축류식, 사류(경사류)식이 이에 속한다.

왕복식 펌프는 피스톤이나 플런저의 왕복운동으로 유체를 밀어내는 용적형(positive displacement) 펌프이므로 터보형에 속하지 않는다.

단열 흐름에서 정체온도(stagnation temperature)는 유동이 등엔트로피적으로 정지될 때 도달하는 온도로, 에너지보존식으로부터 $T_0 = T + \dfrac{V^2}{2gJC_p}$ (일량 단위 kgf·m 사용 시)로 구할 수 있다.

정온도는 $T=96+273=369$ K, 비열 $C_p=0.24$ kcal/kg·K, 기계적 일당량 $J=427$ kgf·m/kcal, 중력가속도 $g=9.8$ m/s²을 대입하면 $\dfrac{V^2}{2gJC_p} = \dfrac{90^2}{2\times9.8\times427\times0.24} \approx 4.03$ K이다.

따라서 정체온도는 $T_0 \approx 369+4.03 \approx 373$ K로 계산된다.

평판 사이의 속도분포가 선형(Couette 유동)이라고 가정하면 뉴턴의 점성법칙에 따라 전단응력은 속도구배에 비례하여 $\tau = \mu \dfrac{du}{dy}$로 나타난다.

속도분포가 선형이므로 속도구배는 위치에 관계없이 일정한 $\dfrac{du}{dy} = \dfrac{V}{H}$가 되고, 이를 대입하면 $\tau = \mu\dfrac{V}{H}$가 된다.

이 식을 점성계수에 대해 정리하면 $\mu = \dfrac{\tau H}{V}$로 구해진다.

이상기체 상태방정식 $PV=\dfrac{m}{M}RT$를 이용한다. 이산화탄소 질량 3kg, 분자량 44, 일반기체상수 $R=848$ kgf·m/kmol·K, 절대온도 $T=27+273=300$ K이다.

질량기준 기체상수는 $R'=\dfrac{848}{44}\approx19.27$ kgf·m/kg·K이므로, 압력은 $P=\dfrac{mR'T}{V}=\dfrac{3\times19.27\times300}{0.30}\approx57820$ kgf/m²로 계산된다.

1 m² = 10000 cm²이므로 kgf/cm² 단위로 환산하면 $P\approx5.78$ kgf/cm²이며, 계산 과정의 반올림을 고려하면 약 5.79 kgf/cm²에 해당한다.

용적형(positive displacement) 유량계는 일정한 체적의 공간에 유체를 가둔 뒤 그 횟수를 세어 유량을 적산하는 방식으로, 가스미터, 오벌 유량계, 선회 피스톤형 유량계가 이에 해당한다.

반면 로터미터는 테이퍼관 속에서 부자(float)의 위치가 유량에 따라 변하는 것을 이용하는 면적식(area) 유량계로, 용적형으로 분류되지 않는다.

평균유속은 연속방정식 $v=\dfrac{Q}{A}$로 구한다. 관의 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}D^2=\dfrac{\pi}{4}(0.0526)^2\approx2.173\times10^{-3}$ m²이다.

유량을 초 단위로 환산하면 $Q=\dfrac{9.085}{3600}\approx2.524\times10^{-3}$ m³/s이므로, $v=\dfrac{2.524\times10^{-3}}{2.173\times10^{-3}}\approx1.16$ m/s로 계산된다.

유체의 밀도는 비압축성 유체의 평균유속 계산식에는 사용되지 않는 값이다.

A와 B를 각각 1mol씩 반응시켜 평형에서 D가 1/4mol 생성되었으므로 반응 진행도는 1/4mol이 되어, 평형에서 C도 1/4mol이고 남은 A, B는 각각 $1-\dfrac{1}{4}=\dfrac{3}{4}$ mol이 된다.

평형상수는 $K=\dfrac{[C][D]}{[A][B]}=\dfrac{\frac{1}{4}\times\frac{1}{4}}{\frac{3}{4}\times\frac{3}{4}}=\dfrac{1}{9}$로 계산된다.

폭발범위의 하한값(LEL)은 가연성가스 종류에 따라 다르며, 일반적으로 탄소수가 많은 탄화수소일수록 하한값이 낮아지는 경향이 있다.

메탄은 약 5%, 아세틸렌은 약 2.5%, 일산화탄소는 약 12.5%의 하한값을 가지는 반면, 부탄은 약 1.8%로 이들 중 가장 낮은 하한값을 갖는다.

폭굉(detonation)은 화염이 충격파와 함께 초음속으로 전파되는 현상으로, 이 현상이 발생할 수 있는 폭굉범위는 그 가스의 통상적인 폭발(연소)범위 안에서도 특정 조건이 만족되어야 나타난다.

따라서 폭굉범위는 폭발범위 전체와 일치하지 않고, 가연성가스의 폭발하한계와 상한계값 사이의 일부 구간에 존재한다.

혼합기체의 발열량은 성분가스가 가진 총 발열량을 혼합 후 전체 부피로 나누어 구한다. LPG 1m³이 가진 총 발열량은 24000kcal이고, 공기 3m³을 혼합한 뒤 전체 부피는 4m³이 된다.

따라서 혼합기체 1m³당 발열량은 $\dfrac{24000}{4}=6000$ kcal로 계산된다.

연소속도는 산소와의 혼합비(당량비)가 화학양론비에 가까울수록, 반응계(미반응 혼합기)의 온도가 높을수록, 촉매가 반응을 촉진할수록 빨라진다.

반면 발열량은 연료가 완전연소했을 때 방출하는 열량의 크기를 나타내는 값일 뿐 화염이 전파되는 속도 자체를 결정하는 인자는 아니므로, 연소속도에 영향을 주는 요인과는 거리가 멀다.

브레이톤 사이클은 가역단열압축(1-2) → 가역정압가열(2-3) → 가역단열팽창(3-4) → 가역정압방열(4-1)의 네 과정으로 구성된다.

3-4 과정은 터빈에서 일을 하며 압력이 낮아지는 가역단열팽창 과정이므로, 이를 가역정압팽창이라고 설명하는 것은 옳지 않다.

일반적으로 압력이 높아지면 분자 간 거리가 가까워져 반응이 활발해지므로 폭발범위가 넓어지고, 온도가 높아져도 반응성이 커져 폭발범위가 넓어진다. 다만 일산화탄소는 예외적으로 고압이 되면 오히려 폭발범위가 좁아지는 특성을 가진다.

폭굉(detonation)범위는 화염이 충격파와 함께 초음속으로 전파될 수 있는 조건에서만 성립하므로, 통상의 폭발(연소)범위보다 좁은 것이 일반적이다. 따라서 혼합가스의 폭발범위가 그 가스의 폭굉범위보다 좁다는 설명은 실제와 반대되어 옳지 않다.

열역학 제2법칙에 따르면 열은 고온에서 저온으로 자발적으로 흐르며, 고립계(우주 전체)의 엔트로피는 감소하지 않고 항상 증가하거나 일정하게 유지된다. 또한 외부에서 일을 공급하면 냉동기나 열펌프처럼 저온에서 고온으로 열을 이동시키는 것도 가능하다.

그러나 일은 전량 열로 변환될 수 있는 반면, 열은 그 전량을 일로 변환할 수 없고 반드시 일부는 저온부로 버려져야 한다(켈빈-플랑크의 표현). 따라서 일과 열이 전량 상호 변환 가능하다는 설명은 제2법칙에 어긋난다.

HAZOP(위험과 운전분석) 기법에서는 공정변수(유량, 온도, 압력, 조성 등)에 간단한 용어를 결합해 이상(deviation)을 체계적으로 도출한다.

이때 변수의 양이나 질이 정상 상태에서 벗어난 정도를 표현하는 'No', 'More', 'Less', 'Reverse', 'Other than'과 같은 간단한 수식어를 가이드 워드라고 한다.

고정탄소는 연료 중 휘발분이 빠져나간 뒤 남는 탄소질 성분으로, 그 비율이 높을수록 연료의 단위 질량당 발열량이 높아지는 경향을 가진다.

반대로 휘발분이 많고 고정탄소가 적은 연료일수록 불완전연소로 인한 매연이 많이 발생하고 연소효율이 떨어지는 경향이 있으므로, 고정탄소 함유량이 높을 때 나타나는 현상으로는 발열량 증가가 옳다.

실제기체는 분자 자체가 차지하는 부피와 분자 간 인력의 영향이 작아질수록 이상기체 거동에 가까워진다.

압력이 낮으면 분자 간 평균거리가 멀어져 분자 부피의 영향이 작아지고, 온도가 높으면 분자의 운동에너지가 커져 분자 간 인력의 영향을 상대적으로 무시할 수 있게 되므로, 압력이 낮고 온도가 높을 때 실제기체는 이상기체에 가장 가깝게 거동한다.

연소가 성립하려면 연소가 가능한 물질인 가연성 물질, 연소반응에 필요한 산소를 공급하는 산소공급원, 반응을 개시시키는 점화원(활성화에너지 공급원)이 모두 갖추어져야 한다.

이 세 가지를 연소의 3요소라 하며, 공기비나 발열량, 인화점 등은 연소와 관련된 보조적 지표일 뿐 연소 성립의 필수 3요소는 아니다.

가역단열(등엔트로피) 과정에서는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 관계가 성립한다. 여기서 $T_1=15+273=288$ K, $\dfrac{P_2}{P_1}=0.5$, $k=1.4$이다.

지수는 $\dfrac{k-1}{k}=\dfrac{0.4}{1.4}\approx0.2857$이므로, $T_2=288\times0.5^{0.2857}\approx288\times0.820\approx236.2$ K이다.

섭씨로 환산하면 $T_2\approx236.2-273\approx-36.7$℃로 계산된다.

소화안전장치(화염감시장치)는 불꽃의 존재를 감지해 점화 실패나 실화 시 가스를 차단하는 장치로, 열전대의 기전력을 이용하는 열전대식, 불꽃 속 이온전류를 이용하는 플레임 로드식, 불꽃의 자외선을 감지하는 자외선 광전관식이 실제 사용된다.

방사선을 이용한 감지방식은 화염감시장치로 사용되는 방식이 아니므로 소화안전장치의 종류에 해당하지 않는다.

가역과정은 계와 주위가 항상 평형상태를 유지하며 서서히 진행되는 이상적인 과정으로, 마찰과 같은 비가역 요소가 없어야 한다.

따라서 외부조건에 극히 미소한 변화만 주어도 과정의 방향을 어느 지점에서든 정확히 역전시켜 원래 상태로 되돌릴 수 있는 과정이 가역과정의 조건이 된다.

완전연소 반응식은 각각 $C_3H_8+5O_2 \rightarrow 3CO_2+4H_2O$, $C_4H_{10}+6.5O_2 \rightarrow 4CO_2+5H_2O$이다.

혼합가스 1L 중 프로판이 0.2L, 부탄이 0.8L이므로 필요한 산소량은 $0.2\times5+0.8\times6.5=1.0+5.2=6.2$ L로 계산된다.

분해연소(목재 등)와 증발연소(액체연료)는 열분해나 증발로 발생한 가연성 가스가 공기 중 산소와 확산되어 섞이면서 화염을 형성하며, 확산연소 역시 가연성 가스와 공기가 각각 확산되며 만나 반응하는 형태이다.

반면 표면연소는 코크스나 숯처럼 열분해나 증발 과정 없이 고체 표면에서 산소가 직접 반응하는 형태로, 가연성 가스가 공기 중으로 확산되어 반응하는 방식과는 차이가 있다.

프로판 44kg은 분자량이 44이므로 1kmol에 해당하며, 완전연소 반응식 $C_3H_8+5O_2 \rightarrow 3CO_2+4H_2O$에서 1kmol당 5kmol의 산소가 필요하다.

표준상태에서 기체 1kmol의 부피는 22.4 Nm³이므로 필요 산소량은 $5\times22.4=112$ Nm³이고, 공기 중 산소 비율을 21%로 보면 이론공기량은 $\dfrac{112}{0.21}\approx533$ Nm³로, 약 530 Nm³에 해당한다.

일산화탄소의 완전연소식은 $\mathrm{CO}+\tfrac{1}{2}\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{CO_2}$ 이고, 반응물과 생성물이 모두 기준온도 298.15K에서 출발하므로 반응으로 방출되는 열은 생성엔탈피 차로 구한다. $\Delta H = -393522-(-110529) = -282993\ \mathrm{kJ/kmol}$ 이다.

단열화염온도는 이 열이 밖으로 빠져나가지 않고 전부 생성물을 데우는 데 쓰일 때의 온도이다. 주어진 자료가 이산화탄소의 엔탈피 차뿐이므로, 생성된 이산화탄소 1kmol의 기준상태 대비 엔탈피 차가 282993 kJ/kmol이 되는 온도를 표에서 찾으면 된다.

주어진 표는 이산화탄소의 엔탈피 차를 4800K에서 266500, 5000K에서 279295, 5200K에서 292123 kJ/kmol로 제시한다. 282993은 5000K와 5200K 사이의 값이다.

직선보간하면 $T = 5000 + 200\times\dfrac{282993-279295}{292123-279295} = 5000 + 200\times 0.288 \approx 5058\ \mathrm{K}$ 이다.

연료의 발열량은 연료 단위량이 완전연소했을 때 발생하는 열량이며, 연소생성물 중 수증기의 응축잠열을 포함하는지 여부에 따라 고위발열량과 저위발열량으로 나뉜다. 저위발열량은 고위발열량에서 그 수증기의 잠열을 뺀 값이다.

발열량은 봄베 열량계 등 열량계를 이용해 직접 실측할 수 있으며, 필요한 경우 연료의 원소 조성으로부터 계산식을 이용해 추정할 수도 있다. 따라서 발열량을 열량계로 측정할 수 없다는 설명은 옳지 않다.

수증기 개질(접촉분해) 반응에서 카본(탄소)이 석출되는 것은 반응 중 일어나는 부반응에 의한 것으로, 이를 억제하려면 반응온도를 높이고 수증기의 비율을 늘려 카본이 생성되는 방향의 평형을 억제해야 한다.

반면 압력이 높아지면 탄소 석출반응이 촉진되는 경향이 있으므로, 카본 생성을 방지하기 위해서는 고온, 저압, 고수증기 조건이 유리하다.

침투 탐상법은 표면에 침투액을 도포한 뒤 현상액으로 결함부에 스며든 침투액을 표면으로 노출시켜 균열, 기공 등 표면 결함을 확인하는 비파괴검사법이다.

초음파 탐상법, 방사선 투과시험법, 중성자 투과시험법은 모두 재료 내부의 결함을 검출하는 데 주로 사용되는 방법으로, 표면 결함 탐지에 특화된 방법과는 차이가 있다.

부탄과 같은 LPG를 압축기를 이용해 이송하는 방법은 이송 중 압력 변화에 따라 가스가 팽창하면서 온도가 떨어져 재액화될 가능성이 있으므로, 이에 대한 대비가 필요하다.

반면 액송펌프를 이용한 이송법은 액상 그대로 이송하므로 재액화 문제가 상대적으로 적고, 공기 혼합 공급방식이나 변성가스 공급방식은 이송이 아닌 공급 형태에 관한 방법이다.

탄소강에 망간(Mn)을 다량으로 첨가하면 오스테나이트를 상온까지 안정화시키는 자경성이 부여되어, 담금질을 하지 않고 공기 중에서 냉각해도 오스테나이트 조직을 유지하게 된다.

이러한 특성을 이용한 대표적인 강이 고망간강(하드필드강)이며, Ni, Cr, Si은 각각 내식성이나 경화능 등 다른 특성에 주로 관여하는 합금원소이다.

배관이 온도 변화로 열팽창·수축할 때 발생하는 응력을 줄이기 위해, 배관 설치 시 계산된 팽창량만큼 짧게 절단하여 강제로 잡아당겨 연결하는 방법을 콜드 스프링이라 한다.

이렇게 하면 실제 운전 중 열팽창이 일어날 때 배관이 원래 길이로 돌아가면서 팽창에 의한 응력의 일부가 미리 상쇄되는 효과를 얻을 수 있다.

기어펌프는 두 개 이상의 맞물린 기어가 회전하면서 기어 사이 공간에 유체를 가두어 밀어내는 방식으로 유체를 이송하며, 이는 회전자의 회전운동으로 유체를 이송하는 회전식(로터리) 펌프의 한 종류에 해당한다.

왕복동 방식으로 피스톤이나 플런저가 직선운동하는 왕복식펌프, 임펠러의 원심력을 이용하는 원심펌프나 축류펌프와는 작동 원리가 다르다.

냉동능력의 단위인 1RT(냉동톤)는 0℃의 물 1톤을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 만드는 데 필요한 냉동능력을 기준으로 정의된다.

이를 시간당 열량으로 환산하면 1RT는 약 3320 kcal/h(약 3.86 kW)에 해당한다.

LPG 압력조정기 중 1단 감압식 준저압조정기는 저압조정기보다 다소 높은 압력 범위에서 사용 목적에 맞게 조정압력을 설정할 수 있도록 만들어진 조정기이다.

그 조정압력은 5.0~30.0 kPa 이내에서 제조자가 설정한 기준압력에 대해 ±20%의 범위로 정해진다.

가스배관 내에는 가스 중 포함된 포화수분이 응축되거나, 배관 부식으로 생긴 구멍 또는 시공 중의 실수로 지하수가 침입할 수 있다.

이렇게 관 내부에 고이는 물을 모아 배출하기 위해 배관 경로 중 가장 낮은 저부(low point)에 설치하는 설비를 수취기라 한다.

도시가스 매설배관의 부식을 방지하는 전기방식법에는 배관보다 이온화 경향이 큰 금속을 매설해 전류를 흘려보내는 희생양극법, 외부의 직류전원을 이용해 방식전류를 공급하는 외부전원법, 주변의 다른 시설과 배관을 전기적으로 접속해 누설전류를 배류시키는 배류법이 실제로 사용된다.

압착전원법은 이러한 전기방식 방법으로 사용되는 방식이 아니다.

압력조정기는 가스홀더나 배관에서 공급되는 가스의 압력이 계통 상황에 따라 변동하더라도 연소기에는 일정한 공급압력을 유지시켜 안정적인 연소가 이루어지도록 하기 위한 장치이다.

유량조절, 유속조절, 발열량조절은 압력조정기의 기능이 아니며 각각 밸브·노즐 설계나 원료 배합 등 다른 요소에 의해 결정된다.

가스 누출량은 $Q = 0.009D^2\sqrt{\dfrac{h}{S}}$ (Q: m³/h, D: 구멍지름 mm, h: 압력 mmH₂O, S: 비중)로 구한다.

D=1mm, h=280mmH₂O, S=1.6을 대입하면 $Q = 0.009 \times 1^2 \times \sqrt{280/1.6} \approx 0.009\times13.23 \approx 0.119\ m^3/h$이다.

2시간 동안 유출된 양은 $0.119\times2 \approx 0.238\ m^3 = 238\ L$로, 등록된 정답과 일치한다.

압축된 가스를 열교환기에서 냉각한 후 피스톤형 팽창기(익스팬더)로 보내 외부에 일을 하며 단열팽창시켜 액화하는 방식은 클라우드식 액화사이클의 특징이다.

린데식은 팽창밸브를 이용한 등엔탈피 팽창(줄-톰슨 효과)으로 액화하며 외부에 일을 하지 않는다는 점에서 클라우드식과 구분되고, 필립스식은 헬륨 등을 냉매로 하는 피스톤식 냉동기를, 캐스케이드식은 비점이 다른 냉매를 단계적으로 사용하는 다원 냉동사이클을 이용한다.

터보(원심)압축기는 회전축이 케이싱을 관통하는 축봉부, 다이어프램 부위, 균형을 잡아주는 밸런스 피스톤 부분에서 내부 가스가 외부로 누출되기 쉽다.

반면 임펠러 출구는 압축된 가스가 디퓨저로 흐르는 정상적인 유로 구간으로, 별도의 밀봉이 필요한 누출 취약부에 해당하지 않는다.

PE배관은 금속탐지가 불가능하므로 매설 시 지상에서 위치를 탐지할 수 있도록 굵기 6mm² 이상의 로케팅 와이어(전선)를 배관과 함께 매설하도록 하고 있다.

분자량이 큰 나프타·중질유 등의 탄화수소를 원료로 10,000kcal/Nm³급의 고열량 가스를 얻으려면 원료를 고온에서 열분해하여 메탄·에틸렌 등 저급탄화수소와 방향족 성분으로 전환하는 열분해 프로세스가 이용된다.

사이클링식 접촉분해나 수소화분해, 부분연소 프로세스는 상대적으로 저·중열량 가스(도시가스 원료가스 등) 제조에 적합한 공정이다.

전기방식시설의 유지관리를 위해서는 배관을 따라 전위측정용 터미널(T/B)을 300m 이내 간격으로 설치하여 방식전위를 주기적으로 점검할 수 있도록 한다.

내압시험 합격 기준은 신규검사 용접용기의 경우 영구증가율이 10% 이하이어야 하며, 영구증가율은 (영구증가량 ÷ 전증가량) × 100 으로 계산한다.

전증가량이 250mL이므로 합격을 위한 영구증가량은 $250\times0.1=25.0\ mL$ 이하가 되어야 한다.

용접 시 모재가 충분히 녹지 않아 홈의 뿌리 부분(루트부)이 완전히 채워지지 못하고 접합부 일부에 간극이 남는 결함을 용입불량이라 한다.

융합불량은 용착금속과 모재(또는 비드층 사이)가 서로 융합되지 않는 결함이고, 언더컷은 모재 표면이 파여 홈이 생기는 결함, 슬래그(슬러그) 혼입은 용접부 내부에 비금속 개재물이 남는 결함으로 각각 구분된다.

Pole 식은 저압배관의 관경을 결정할 때 사용되는 공식으로, 소요 유량·배관길이·허용압력손실·가스비중 등을 변수로 사용한다.

중력가속도는 이 공식에 포함되는 변수가 아니므로 고려조건에 해당하지 않는다.

액화석유가스 충전용기는 직사광선을 피하고 항상 40℃ 이하로 유지하여 내부압력 상승에 의한 위험을 방지하여야 한다.

그림의 지문은 “가연성가스(액화석유가스를 제외한다) 및 산소탱크의 내용적은 ( Ⓐ )L, 독성가스(액화암모니아를 제외한다)의 탱크의 내용적은 ( Ⓑ )L를 초과하지 않을 것”이다. 차량에 고정된 탱크로 가스를 운반할 때 탱크 크기 자체를 제한하는 규정을 묻고 있다.

운반기준상 가연성가스(액화석유가스 제외)와 산소는 내용적 18000L 초과 금지, 독성가스(액화암모니아 제외)는 내용적 12000L 초과 금지이다. 따라서 빈칸에는 각각 18000과 12000이 들어간다.

이 조문은 액화석유가스와 액화암모니아를 괄호로 빼 준 것이 특징이다. 이 두 가스는 위 내용적 제한을 적용받지 않으므로, 숫자만 외우지 말고 제외 대상까지 묶어서 외워 두면 혼동을 피할 수 있다.

압축가스를 충전하는 용기의 최고충전압력은 FP(최고충전압력)로 표시하며, TP는 내압시험압력을 나타내는 기호이므로 이 설명이 틀린 내용이다.

아세틸렌용기의 황색 도색, 신규검사 후 20년 이상 경과된 용접용기의 1년 주기 재검사, 독성가스 용기의 흰색 바탕 검정색 해골 그림문자 표시는 모두 옳은 내용이다.

아세틸렌 용기에 충전하는 다공물질은 다공도가 75% 이상 92% 미만이 되도록 채워야 하며, 이는 아세틸렌이 다공물질의 미세한 공간에 안전하게 흡수되어 분해폭발 위험을 낮추기 위함이다.

용기집합설비는 양단을 캡 또는 플랜지로 마감하도록 규정되어 있으므로, 용기와 소형저장탱크를 혼용 설치할 때 트윈호스로 마감한다는 설명은 기준에 맞지 않는다.

용기를 3개 이상 집합하여 사용하는 경우 용기집합장치로 설치하도록 한 것, 내용적 30L 미만 용기로 LPG를 사용하는 경우 용기집합설비를 설치하지 않을 수 있도록 한 것은 모두 옳은 내용이다.

아세틸렌을 2.5MPa 이상으로 압축할 때는 분해폭발을 방지하기 위해 질소, 메탄, 일산화탄소, 에틸렌 등 안정한 기체를 희석제로 첨가한다.

산소는 그 자체가 조연성 가스로서 아세틸렌과 혼합 시 폭발 위험을 오히려 높이므로 희석제로 사용할 수 없다.

도시가스 배관용 볼밸브는 오조작을 방지하기 위해 개폐용 핸들을 시계 반대 방향으로 돌릴 때 열리는 구조로 제작하여야 하며, 시계 방향으로 돌려 열리도록 하는 것은 기준에 맞지 않는다.

오링·패킹의 마모 여부, 90° 회전 시 294.2N 이하의 조작력, 나사식 밸브의 축선 어긋남 허용범위 기준은 옳은 내용이다.

액화석유가스의 품질기준 유지 의무는 가스를 제조·유통하는 사업자, 즉 충전사업자, 판매사업자, 집단공급사업자에게 부과되는 의무이다.

특정사용자는 가스를 최종적으로 사용하는 소비자에 해당하므로 품질유지 의무의 대상에 포함되지 않는다.

물분무장치가 없는 두 지상 LPG저장탱크 사이의 최소 유지거리는 두 탱크 지름을 합산한 값의 1/4(1m 미만인 경우 1m)로 계산한다.

지름 5m와 7m를 대입하면 $\dfrac{5+7}{4}=3\ m$가 되어 최소 3m 이상의 거리를 유지하여야 한다.

용기 내부에서 액체와 가스가 공존할 때 액체 질량을 x(g)라 하면, 전체 내용적은 $x\times1.976+(2000-x)\times62=47000$(cm³)로 나타낼 수 있다(총 프로판 2kg=2000g, 내용적 47L=47000cm³).

이를 정리하면 $x=\dfrac{124000-47000}{62-1.976}\approx\dfrac{77000}{60.024}\approx1283\ g\approx1.28\ kg$으로, 등록된 정답과 일치한다.

차량 고정탱크의 이입작업 시에는 차바퀴 고정, 화기엄금 표시판 확인, 정전기제거용 접지코드 접속 등 안전조치를 갖춘 상태에서 작업을 진행하여야 한다.

운전자는 이입작업이 끝날 때까지 차량을 떠나지 않고 긴급차단장치 부근 등 즉시 대응할 수 있는 위치에서 대기하여야 하며, 운전석에 앉아 있도록 정한 기준이 아니므로 해당 설명은 옳지 않다.

가스용 염화비닐호스는 안지름에 따라 1종·2종·3종으로 구분되며, 1종의 안지름은 6.3±0.7mm로 규정되어 있다.

2종은 9.5mm, 3종은 12.7mm이며 허용차는 모두 ±0.7mm이므로 제시된 허용오차 수치가 맞지 않고, 규격상 4종은 존재하지 않는다.

그림에 제시된 항목은 정전기, 베릴륨 합금 공구에 의한 충격, 안전증 방폭구조의 전기기기, 촉매의 접촉작용, 밸브의 급격한 조작 다섯 가지다. 이 중 실제로 점화에너지를 공급할 수 있는 것만 골라야 한다.

정전기는 방전 시 불꽃을 일으켜 대표적인 착화원이고, 촉매의 접촉작용은 접촉면에서 반응열이 축적되어 발화로 이어질 수 있다. 밸브의 급격한 조작은 고압가스가 순간적으로 단열압축되면서 온도가 급상승해 발화하는 원인이 된다(산소 밸브 급조작에 의한 발화가 전형적인 예다).

반면 베릴륨 합금 공구는 충격을 주어도 불꽃이 튀지 않도록 만든 비발화성 안전공구이므로 착화원이 아니며, 안전증 방폭구조(e)의 전기기기는 정상 운전 중 아크·불꽃·과열이 생기지 않도록 안전도를 높인 구조여서 역시 착화원으로 보지 않는다.

따라서 착화원이 되는 것은 정전기, 촉매의 접촉작용, 밸브의 급격한 조작 세 가지다.

산소, 아세틸렌, 수소를 제조할 때에는 그 순도 등을 확인하기 위하여 1일 1회 이상 품질검사를 실시하고 그 결과를 기록·보존하여야 한다.

냉동능력 2톤 이상인 냉동설비에는 압축기의 토출압력·흡입압력, 발생기의 냉매가스 압력을 표시하는 압력계를 설치하고, 강제윤활방식인 경우에는 윤활압력을 표시하는 압력계를 추가로 설치한다.

다만 강제윤활방식이라도 윤활유압력에 대한 보호장치가 별도로 설치되어 있는 경우에는 압력계 설치를 생략할 수 있으므로, 이 경우에도 압력계를 설치한다는 설명은 옳지 않다.

고압가스 사업소 밖 배관을 지하에 매설할 때는 건축물과 1.5m 이상의 거리를 유지하여야 한다.

나머지는 지하의 다른 시설물과 0.3m 이상, 독성가스 배관과 수도시설은 300m 이상, 터널과는 10m 이상이 기준이므로 제시된 수치와 다르다.

일산화탄소는 독성가스이므로 독성가스 저장설비의 안전거리 기준이 적용되며, 저장능력이 3만 초과 4만 이하인 구간에서는 학교 등 제1종 보호시설과 27m 이상의 안전거리를 유지하여야 한다.

저장능력 35,000m³는 이 구간에 해당하므로 27m 이상의 거리가 필요하다.

이동식 프로판 연소기용 용접용기는 40℃ 기준 충전압력이 1.53MPa 이하이고, 충전가스의 성분이 프로판과 프로필렌의 합계로 90mol% 이상이 되도록 하는 기준이 적용된다.

아세틸렌의 폭발범위는 약 2.5~81%로, 가연성가스 중에서도 매우 넓은 폭발범위를 가져 취급에 각별한 주의가 필요하다.

암모니아는 약 15~28%, 메탄은 약 5~15%, 프로판은 약 2.1~9.5% 수준이므로 제시된 수치들과는 차이가 있다.

충전질량 1000kg 이상인 LPG소형저장탱크 부근에는 능력단위 ABC용 B-12 이상의 분말소화기를 설치하도록 규정되어 있다.

측정하고자 하는 양이 직접 작용하여 스프링 등 검출부에 변위(편위)가 생기고, 그 변위량으로부터 곧바로 측정값을 지시하는 방식을 편위법이라 한다.

영위법은 기준량과 평형을 이루도록 조작하여 그 평형점에서 측정값을 읽는 방법이고, 치환법과 보상법은 기준량으로 바꾸거나 부족분을 보태어 비교 측정하는 방식이라는 점에서 편위법과 구분된다.

경사관식 압력계의 압력차는 $\Delta P=\gamma\times L\times\sin\theta$로 구하며, 여기서 $\gamma$는 봉입액의 비중량, L은 경사관 눈금, $\theta$는 경사각이다.

비중 0.8, L=50cm, $\sin30^\circ=0.5$를 대입하면 수직 액주높이는 $50\times0.5=25\ cm$이고, 압력차는 $25\times0.8=20\ g/cm^2=0.02\ kgf/cm^2$로 등록된 정답과 일치한다.

오리피스식 유량계는 관 내부에 조리개(오리피스)를 설치해 전후 차압을 측정하고, 이 차압으로부터 유량을 구하는 베르누이의 원리를 이용한 대표적인 차압식 유량계이다.

오벌기어식과 로터리베인식은 유체의 용적을 직접 세는 용적식 유량계이며, 터빈유량계는 유체의 운동에너지로 터빈을 회전시켜 회전수로 유량을 구하는 방식이라는 점에서 원리가 다르다.

혼합가스의 총발열량은 각 성분의 총발열량에 용량(부피)분율을 곱하여 합산한 값으로 구한다.

$H = 0.85H_{CH_4} + 0.13H_{C_2H_6} + 0.02H_{C_3H_8}$에 문제에 주어진 각 성분의 총발열량을 대입하면 약 $10766\ kcal/m^3$가 되어 등록된 정답과 일치한다.

포스겐 가스는 하리슨씨 시약(시험지)과 반응하여 색이 변하는 성질을 이용하여 검지한다.

염화제일구리 착염지는 할로겐이 아니라 아세틸렌 검지에 쓰이고, 일산화탄소는 염화팔라듐지, 황화수소는 초산납(연당지) 시험지로 검지한다. KI 전분지는 염소, 질산구리벤젠지는 시안화수소 검지용이므로 나머지 조합은 옳지 않다.

가스미터는 진동이 없고 부착·교환이 쉬우며 직사일광을 피할 수 있는 장소에 설치해야 하지만, 가스가 새었을 때 신속히 확산되도록 오히려 통풍이 잘되는 곳을 선정해야 한다.

따라서 "통풍이 잘되지 않는 곳이어야 한다"는 설명은 가스미터 설치장소 선정 기준과 반대되므로 틀린 내용이다.

탄광 내에서 메탄(CH₄)과 같은 가연성가스를 검출할 때는 안전등형 가연성가스 검출기(안전등)를 사용하는 것이 가장 적합하다. 불꽃의 색과 높이 변화로 메탄 농도를 판별할 수 있어 폭발 위험이 있는 갱내에서 전통적으로 쓰여온 방법이다.

시험지법·검지관법·질량분석법은 각각 특정 성분 검출이나 정밀 분석에 쓰이지만, 갱내 가연성가스의 상시 감시용으로는 안전등형 검출법만큼 적합하지 않다.

절대습도는 건조공기 단위 질량(또는 부피)당 포함된 수증기의 질량으로 정의되며 $\text{kg/kg}$ 또는 $\text{g/m}^3$ 등의 단위로 표시되는 값이지, %로 나타내는 값이 아니다. %로 표시하는 것은 상대습도이므로 절대습도를 %로 나타낸다는 설명은 틀렸다.

상대습도, 이슬점(노점), 포화공기에 대한 나머지 설명은 각각 정의에 맞게 서술되어 있어 틀린 부분이 없다.

크로마토그래피의 분리도(resolution) $R$은 이론단수 $N$의 제곱근에 비례하는 관계, 즉 $R \propto \sqrt{N}$을 갖는다.

따라서 분리도를 2배로 늘리려면 $\sqrt{N}$을 2배로 만들어야 하므로 단수 $N$은 $2^2=4$배로 증가시켜야 한다.

2차 지연형 계측기의 과도응답에서 인접한 두 진폭의 비의 자연로그로 정의되는 대수감쇄율(logarithmic decrement)은 제동비 $\xi$를 이용해 $\dfrac{2\pi\xi}{\sqrt{1-\xi^2}}$로 표현된다.

이는 감쇠 진동의 각주파수가 $\omega_d=\omega_n\sqrt{1-\xi^2}$로 정의되는 데서 유도되는 표준 관계식이며, 분모에 $1+\xi^2$나 $1\pm\xi$가 들어간 나머지 식들은 이 정의와 맞지 않는다.

가스크로마토그래피는 크게 시료주입기, 컬럼(분리관), 검출기, 유속조절기(캐리어가스 유량 조절부) 등으로 구성된다.

"분광부"는 빛의 파장을 분산시켜 스펙트럼을 얻는 분광분석기의 구성요소로, 성분을 시간차로 분리해 검출하는 크로마토그래피의 구성 장치에는 해당하지 않는다.

바이메탈 온도계는 선팽창계수가 서로 다른 두 금속판을 맞붙여 만든 것으로, 온도가 변하면 두 금속의 신축 정도 차이 때문에 굽는 정도가 달라지는 성질을 이용해 온도를 지시한다.

유리제 온도계는 액체의 열팽창, 압력식 온도계는 봉입 유체의 압력 변화, 전기저항식 온도계는 금속의 전기저항 변화를 이용하므로 선팽창계수 차이를 이용하는 원리와는 다르다.

파라듐관 연소법은 시료 가스 중의 수소 성분을 팔라듐(파라듐) 촉매로 촉매연소시켜 부피 감소량으로 정량하는 가스분석법으로, 부피 변화를 읽기 위한 가스뷰렛, 뷰렛 내 기체를 밀폐·이동시키는 봉액, 반응을 일으키는 촉매(파라듐)가 모두 이 방법의 필수 구성 요소이다.

반면 과염소산은 다른 흡수분석법 등에서 쓰이는 시약이지 파라듐관 연소법의 구성 요소가 아니므로 관련이 없다.

불꽃이온화검출기(FID)는 시료를 수소 불꽃 속에서 이온화시켜 생성된 이온 전류를 검출하는 방식으로, 탄화수소 성분에 대한 감도가 매우 높고 노이즈가 적으며 응답이 빨라 사용이 편리한 것이 특징이다.

접촉연소식과 반도체식은 주로 가연성가스 누출 경보용으로, 검지관식은 현장 간이 측정용으로 쓰이며 탄화수소에 대한 감도와 노이즈 특성 면에서 FID에 미치지 못한다.

벡크만(Beckmann) 온도계는 모세관 상부에 보조 구부(수은 저장부)를 두어, 측정하려는 온도 범위에 맞게 본관 내 수은량을 가감함으로써 아주 좁은 온도 구간을 세밀하게 나눠 읽을 수 있도록 만든 유리제 온도계이다.

수은 온도계·알코올 온도계·유점 온도계는 특정 액체의 열팽창을 그대로 이용하는 일반적인 유리제 온도계로, 보조 구부를 이용해 미세 온도차를 조절하는 구조를 갖지 않는다.

적분동작은 잔류편차(오프셋)를 없애는 데 효과적이지만, 제어대상의 응답이 느려 속응도가 작은 경우에는 조작량 변화가 실제 제어량에 반영되기까지 시간이 오래 걸려 오히려 진동이나 지연을 키우기 쉬우므로 좋은 결과를 얻기 어렵다.

반대로 측정지연·조절지연·전달지연·불감시간이 작고 제어대상이 자기평형성을 가진 경우에는 적분동작이 안정적으로 잘 작동한다.

백금 측온저항체 온도계는 저온에서도 안정적인 전기저항 특성을 가져 극저온(초저온) 영역까지 폭넓게 사용할 수 있는 온도계이다.

열전대 온도계들은 상대적으로 고온 영역에서 주로 쓰이고, 광전관식 온도계는 복사에너지를 이용하는 고온 비접촉 측정용이어서 초저온 영역 측정에는 적합하지 않다.

막식 가스미터의 고장 중 불통은 계량막실 내부가 막히거나 밸브·회전기구 등이 고착되어 가스가 미터 내부를 아예 통과하지 못하는 고장을 말한다.

부동은 가스는 통과하지만 계량막이 움직여도 지침이 움직이지 않는 고장, 기차불량과 감도불량은 계량 오차나 미소 유량 감지 성능에 관한 고장이므로 "가스가 통과하지 않는" 경우와는 다르다.

가스미터는 통상 최대사용량이 미터 최대통과량의 60~80% 범위에 들도록 선정하는데, 특정 가스기구 하나만으로도 최대 통과량의 80%를 초과하는 경우에는 한 등급 더 큰 미터를 선정하여 여유를 확보해야 한다.

등급을 낮추거나 그대로 두면 미터 용량 부족으로 압력손실 증가나 계량 오차가 발생할 수 있으므로 적절한 조치가 되지 않는다.

제어량이 목표값을 중심으로 일정한 폭으로 계속 상하 진동하는 현상은 뱅뱅(bang-bang) 동작, 즉 온-오프 제어에서 나타나는 헌팅(사이클링) 현상을 가리킨다.

오프셋은 정상상태에서 남는 잔류편차, 오버슈트는 목표값을 일시적으로 초과하는 현상을 뜻하므로 지속적인 상하 진동을 설명하는 용어와는 다르다.