매끄러운 원관에서 손실수두를 구할 때는 주어진 유량·직경·동점성계수로부터 먼저 Reynolds수(Re)를 계산하고, 이 Re에 해당하는 마찰계수 f를 Moody 선도(매끈한 관 곡선)에서 읽은 뒤, 마지막으로 $h_f=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$ 식으로 손실수두를 계산하는 순서를 따른다.

f나 hf를 먼저 가정하는 방법은 마찰계수가 비명시적으로 얽혀 있어 반복계산이 필요한 경우에 쓰는 보조적 절차이지, Re·D·v가 모두 주어진 이 문제의 기본 순서는 아니다.

베르누이 방정식은 비압축성·비점성 유체가 정상류로 흐를 때 같은 유선 위에서 압력수두, 속도수두, 위치수두의 합이 일정하다는 에너지 보존 관계를 나타낸다.

마찰이 없는 이상유체에 대해 정상류 조건에서 성립하는 식이므로, 마찰 효과를 고려한다거나 비정상류에 적용된다는 설명, 유선을 벗어나 임의의 점에 항상 적용된다는 설명은 모두 옳지 않다.

초음속 흐름이 아음속으로 급격히 전이되는 수직충격파를 지나면 유체는 비가역 과정을 겪으므로 압력과 엔트로피는 증가하고, 흐름 속도가 느려지면서 마하수는 감소한다.

충격파는 본질적으로 비가역적이어서 엔트로피가 반드시 증가해야 하므로, 엔트로피가 감소하거나 그대로라는 조합은 열역학 제2법칙에 어긋난다.

마하각 $\mu$와 마하수 $M$은 $\sin\mu=\dfrac{1}{M}$의 관계를 가지므로, $M=\dfrac{1}{\sin 45^\circ}=\sqrt{2}\approx 1.414$이다.

따라서 비행체의 속도는 $V=M\times c=1.414\times 310 \approx 438.4\ \text{m/s}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

마하수(Mach number)는 물체(또는 유동)의 속도 $V$를 그 매질에서의 음속 $C$로 나눈 무차원수, 즉 $M=\dfrac{V}{C}$로 정의된다.

음속을 속도로 나누거나 제곱 형태로 표시하는 나머지 식들은 마하수의 정의와 일치하지 않는다.

왕복펌프는 피스톤이나 플런저가 왕복운동을 하면서 흡입·토출을 반복하는 구조라서 유량 공급이 단속적이며 맥동이 발생하기 쉬우므로, 이를 완화하기 위해 공기실(air chamber)을 설치해 유량 변동을 흡수한다.

원심펌프와 기어펌프는 회전운동으로 비교적 연속적인 유량을 만들어내고, 수격펌프는 수격작용 자체를 이용하는 펌프이므로 맥동 완화를 위한 공기실이 왕복펌프만큼 필수적이지 않다.

에너지선(EL)은 위치수두·압력수두·속도수두를 모두 더한 총 에너지를 나타내고, 수력구배선(HGL)은 위치수두와 압력수두만을 더한 것이므로, 에너지선은 항상 수력구배선보다 속도수두만큼 위에 위치한다.

충격파는 초음속에서 아음속으로 바뀔 때만 발생하고 그 과정에서 물성치가 불연속적으로 급변하며, 마찰이 있는 실제 흐름에서 에너지선은 흐름 방향으로 갈수록 손실만큼 내려가는 하향 기울기를 가지므로 나머지 설명은 옳지 않다.

배관을 흐르던 유체를 밸브로 갑자기 차단하면 유체의 운동에너지가 순간적으로 압력에너지로 바뀌면서 배관 내에 급격한 압력 상승과 진동이 발생하는데, 이를 워터해머(수격) 현상이라 한다.

공동현상은 국부적인 압력 저하로 기포가 발생·소멸하는 현상이고, 서어징은 유량·압력이 주기적으로 진동하는 현상이어서 밸브의 급격한 차단과는 발생 메커니즘이 다르다.

손실수두는 $h_f=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$로 구하며, 평균유속 $V=29.4\ \text{m/min}=0.49\ \text{m/s}$, 직경 $D=0.025\ \text{m}$, 관 길이 $L=20\ \text{m}$, 마찰계수 $f=0.0125$를 대입한다.

$h_f=0.0125\times\dfrac{20}{0.025}\times\dfrac{0.49^2}{2\times 9.8}=0.0125\times 800\times 0.01225\approx 0.123\ \text{m}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

그림은 왼쪽에 피스톤이 있는 단면(1)과 오른쪽 끝의 작은 분출구(2)로 이루어진 물딱총이다. 피스톤을 밀면 물이 단면 2에서 속도 $V$로 뿜어져 나온다.

손실이 없으므로 두 단면 사이에 베르누이 방정식을 세운다. $P_1+\tfrac{1}{2}\rho V_1^{2} = P_2+\tfrac{1}{2}\rho V_2^{2}$ 에서 피스톤 속도를 무시하므로 $V_1 \approx 0$ 이고, 출구는 대기 중이므로 게이지압 기준 $P_2 = 0$, 높이차도 없다.

따라서 $P = \tfrac{1}{2}\rho V^{2}$ 이 되어 분출속도는 $V=\sqrt{\dfrac{2P}{\rho}}$ 이다.

단위로도 확인된다. $P/\rho$ 는 $(\mathrm{N/m^2})/(\mathrm{kg/m^3}) = \mathrm{m^2/s^2}$ 이므로 제곱근을 취하면 m/s가 된다. 분모에 중력가속도 $g$ 가 더 들어간 형태나 밀도가 빠진 형태는 이 차원검사를 통과하지 못한다.

점도의 단위 환산에서 $1\ \text{cP}=0.001\ \text{Pa}\cdot\text{s}$이므로, $6\ \text{cP}=6\times 0.001=0.006\ \text{Pa}\cdot\text{s}$가 된다.

"유체흐름 중의 한 입자가 지나간 궤적"은 유적선(pathline)에 대한 정의이지, 어느 한 순간 유동장 내 모든 점에서 속도벡터에 접하는 가상의 연속곡선인 유선(streamline)의 정의가 아니다.

유선의 미분방정식 $\dfrac{dx}{u}=\dfrac{dy}{v}=\dfrac{dz}{\omega}$는 옳게 서술되어 있으며, 정상류에서는 유동 형태가 시간에 따라 변하지 않으므로 유선과 유적선이 일치한다는 설명도 맞는 내용이다.

U자관 마노미터에서 압력차는 $\Delta P=(\rho_{Hg}-\rho_{water})\,g\,h$로 구하며, $\rho_{Hg}=13600\ \text{kg/m}^3$, $\rho_{water}=1000\ \text{kg/m}^3$, $h=0.04\ \text{m}$를 대입한다.

$\Delta P=(13600-1000)\times 9.8\times 0.04=12600\times 9.8\times 0.04\approx 4940\ \text{Pa}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

속도포텐셜 $\phi=Ux$이므로 속도 성분은 $u=\dfrac{\partial \phi}{\partial x}=U$, $v=\dfrac{\partial \phi}{\partial y}=0$이다.

흐름함수는 $u=\dfrac{\partial \psi}{\partial y}$, $v=-\dfrac{\partial \psi}{\partial x}$를 만족해야 하므로, $\psi=Uy$로 두면 $u=U$, $v=0$이 모두 성립해 이 유동장에 맞는 흐름함수가 된다.

그림의 세 진술은 각각 노즐의 수축 부분·목(throat)·확대 부분에서의 속도가 초음속이다라는 내용이다. 큰 탱크에서 정지해 있던 유체가 등엔트로피로 흘러 출구에서 초음속이 되는 축소-확대(라발) 노즐의 속도 분포를 묻고 있다.

탱크에서 출발한 유체는 속도가 0이므로 수축 부분은 아음속이며, 이 구간에서는 단면적이 줄어들수록 가속된다. 가속이 계속되어 목에서 정확히 음속(Ma = 1)에 도달한다. 목에서 초음속이 될 수는 없다.

목을 지나 확대 부분에 들어가면 이미 Ma > 1이므로 단면적이 넓어질수록 오히려 더 빨라져 초음속이 되고, 그 상태로 출구에 도달한다.

따라서 옳은 진술은 확대 부분에서의 속도가 초음속이라는 것 하나뿐이다.

등온 과정이므로 보일의 법칙 $P_1V_1=P_2V_2$가 적용되며, 부피가 절반으로 줄어들면($V_2=\dfrac{V_1}{2}$) 압력은 그 반비례만큼 늘어난다.

$P_2=P_1\times\dfrac{V_1}{V_2}=5\times 2=10\ \text{kgf/cm}^2$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

등온 압축성 계수(압축률) $\beta$는 압력이 증가할 때 부피가 감소하는 정도를 나타내는 값으로, 부호를 양수로 만들기 위해 음의 부호를 붙여 $\beta=-\dfrac{1}{V}\left(\dfrac{\partial V}{\partial P}\right)_T$로 정의된다.

압력에 대한 부피의 편미분 $(\partial V/\partial P)_T$은 항상 음수이므로, 앞에 음의 부호가 없거나 P와 V의 역할이 뒤바뀐 나머지 식들은 압축성 계수의 정의와 맞지 않는다.

Weber수는 유체의 관성력과 표면장력 사이의 상대적 크기를 나타내는 무차원수로, $\text{We}=\dfrac{\text{관성력}}{\text{표면장력힘}}$로 정의된다.

Euler수는 압력힘과 관성력의 비, Reynolds수는 관성력과 점성력의 비, Mach수는 유속과 음속의 비로 정의되므로 나머지 보기의 서술은 각 무차원수의 실제 정의와 다르다.

질량유량과 밀도로부터 부피유량을 구하면 $Q=\dfrac{\dot m}{\rho}=\dfrac{40\ \text{kg/min}}{0.8\times 1000\ \text{kg/m}^3}=0.05\ \text{m}^3/\text{min}$이다.

파이프 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}D^2=\dfrac{\pi}{4}\times(0.1)^2\approx 0.007854\ \text{m}^2$이므로, 평균속도는 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{0.05}{0.007854}\approx 6.37\ \text{m/min}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

레이놀즈수 정의 $Re=\dfrac{VD}{\nu}$를 동점성계수에 대해 정리하면 $\nu=\dfrac{VD}{Re}$이다.

$\nu=\dfrac{0.25\times 0.1}{2100}\approx 1.19\times 10^{-5}\ \text{m}^2/\text{s}=0.119\ \text{cm}^2/\text{s}$로 계산되어 등록된 정답과 일치한다.

화학평형의 이동에 영향을 미치는 대표적 인자는 온도, 압력, 농도이며, 르 샤틀리에의 원리에 따라 이 조건들이 변하면 평형이 이동한다.

pH는 수용액의 수소이온농도를 나타내는 지표로, 기체상태 반응의 평형이동 변수로는 다루어지지 않는다.

그림의 다섯 단계는 탱크가 파열되고 내용물이 폭발적으로 증발, 액체가 든 탱크 주위에서 화재 발생, 화재의 열로 탱크 벽이 가열, 액이 없고 증기만 있는 벽·천장(roof)부가 화염에 닿아 금속온도가 올라 구조적 강도를 잃음, 액위 이하의 벽은 액에 냉각되나 액온이 올라가고 내부 압력이 증가하는 것이다.

BLEVE는 외부 화재가 출발점이므로 주위 화재 발생 → 화재열에 의한 탱크 벽 가열 순으로 시작한다.

이어서 액에 잠긴 부분은 액이 열을 빼앗아 견디지만, 액온과 내부 증기압은 계속 상승한다. 그다음 액이 닿지 않는 기상부 벽·천장이 화염에 노출되어 급격히 가열되며 금속의 강도가 저하되고, 마지막에 탱크가 파열되면서 과열된 액이 순간적으로 폭발적 증발을 일으킨다.

즉 화재 발생 → 벽 가열 → 액온·압력 상승 → 기상부 벽 강도 저하 → 탱크 파열 및 폭발적 증발의 순서다.

이상기체는 상태방정식 $PV = nRT$를 만족하고 압축인자 $Z=1$이 되며, 비리얼방정식에서 분자 간 상호작용이 사라지는 극한(부피가 무한대인 경우)에 해당한다.

이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이며 부피나 압력과는 무관하다. 부피와 온도 모두의 함수라고 서술한 것은 이상기체의 성질과 맞지 않는다.

엔탈피는 내부에너지와 유동일(압력×부피)의 합 $H = U + PV$로 정의되는 상태함수이며, 경로와 무관하게 시작과 끝 상태에 의해서만 값이 정해지고 흐름열량계로 측정할 수 있다.

'열량을 일정한 온도로 나눈 값'은 엔트로피의 정의($dS = dQ/T$)에 해당하는 설명으로, 엔탈피의 정의와는 다르다.

폴리트로픽 과정에서는 $T_2/T_1 = (P_2/P_1)^{(n-1)/n}$이 성립한다. $523/333 = (2/0.2)^{(n-1)/n} = 10^{(n-1)/n}$에서 $(n-1)/n \approx 0.196$이 되어 $n \approx 1.244$로 구해진다.

폴리트로픽 과정의 일량은 $W = \dfrac{mR(T_1-T_2)}{n-1}$로 구한다. 공기의 기체상수 $R=0.287\ kJ/kg\cdot K$를 대입하면 $W = \dfrac{2 \times 0.287 \times (333-523)}{1.244-1} \approx -447\ kJ$가 된다.

음의 부호는 외부에서 기체에 압축일을 가했음을 의미한다.

보통의 탄화수소-공기 혼합기체의 층류연소속도는 실제로 약 40~50 cm/s 수준으로, 400~500 cm/s는 이보다 한 자릿수 이상 큰 값이라 실제와 맞지 않는다.

연소속도는 가연한계 내 혼합기체의 농도, 특히 당량비 부근에서 최대가 되며, 혼합기체의 초기온도가 높아질수록 반응속도가 커져 연소속도도 빨라진다.

불활성화는 가연성 혼합가스의 산소농도를 최소산소농도(MOC) 이하로 낮추어 폭발을 방지하는 기법이며, 실제 운전에서는 여유를 두어 MOC보다 약 4% 낮은 농도를 제어점으로 삼는다. 이너트가스로는 질소, 이산화탄소, 수증기 등이 사용된다.

일반적으로 가스의 MOC는 약 10% 수준이고, 분진의 경우도 약 8% 정도로 가스보다 조금 낮은 수준일 뿐이다. 분진의 MOC가 1% 정도로 낮다는 서술은 사실과 다르다.

H-S선도(엔탈피-엔트로피 선도, 몰리에 선도)에서는 등엔트로피 과정의 엔탈피 변화가 수직 방향의 길이로 표현되므로, 열기관(터빈 등)의 효율을 실제 엔탈피강하와 이론적 엔탈피강하의 길이의 비로 직접 나타낼 수 있다.

P-V선도나 T-S선도는 일이나 열량을 넓이(면적)로 나타내는 선도이고, P-T선도는 상변화를 표현하는 데 주로 쓰여 효율을 길이비로 나타내는 데는 적합하지 않다.

공기비(과잉공기율)가 커지면 연소용 공기가 많아져 연소가스가 희석되므로 연소온도는 오히려 낮아지고, 배기가스량 증가로 배기열 손실이 커지며, 과잉 산소로 인해 SOx가 늘어나 저온부식이 촉진된다.

반면 연소가스 중 CO2 농도는 과잉공기에 의해 오히려 희석되어 낮아지는 경향을 보이므로, 'CO2가 많아져 대기오염을 유발한다'는 설명은 공기비 증가의 일반적 영향과 맞지 않는다.

층류연소속도의 대표적인 측정법에는 분젠버너법, 슬로트(슬롯)버너법, 비누방울법 등이 있으며, 각각 화염면의 각도·형상이나 팽창하는 비누방울의 화염 전파속도를 이용해 연소속도를 구한다.

다공버너법은 다공성 매질을 이용한 연소 방식으로, 층류연소속도를 측정하는 표준적인 방법으로는 다루어지지 않는다.

오토사이클의 이론 열효율은 $\eta = 1 - (1/\varepsilon)^{k-1}$로 압축비 $\varepsilon$의 함수이며, 압축비가 커질수록 열효율은 높아진다.

다만 실제 기관에서는 압축비를 과도하게 높이면 이상연소(노킹)가 발생해 열효율 향상이 제한되며, 이상화된 공기표준 사이클보다 실제 사이클의 열효율은 낮다.

전기 집진장치는 고전압으로 분진 입자를 하전시켜 집진극에 포집하는 방식으로, 미세입자에 대해서도 매우 높은 집진효율을 얻을 수 있어 다른 집진장치보다 효율이 우수하다.

여과 집진장치, 세정 집진장치, 원심력 집진장치도 널리 쓰이지만 일반적으로 전기 집진장치만큼의 고효율을 내지는 못한다.

그림의 반응식은 $2\mathrm{C_3H_8}+8\mathrm{O_2}\rightarrow 6\mathrm{H_2O}+4\mathrm{CO_2}+2\mathrm{CO}+2\mathrm{H_2}$ 이다. 산소가 부족해 일산화탄소와 수소가 함께 생기는 불완전연소임에 유의한다.

밀폐용기이므로 부피는 일정하고, 압력은 몰수비와 절대온도비로만 변한다. 반응 전 몰수는 $2+8=10$, 반응 후 몰수는 $6+4+2+2=14$ 이다.

온도는 $37^\circ\mathrm{C}=310.15\ \mathrm{K}$ 에서 $3000\ \mathrm{K}$ 로 올라간다. 따라서 $P_2=P_1\times\dfrac{n_2}{n_1}\times\dfrac{T_2}{T_1}=1\times\dfrac{14}{10}\times\dfrac{3000}{310.15}$ 이다.

계산하면 $1.4\times 9.673 \approx 13.5\ \mathrm{atm}$ 이다.

압력이 높아지면 폭발상한계(UFL)는 커지는 경향이 있으며, 이는 경험식 $UFL_P = UFL_0 + 20.6(\log P + 1)$ (P는 MPa 단위)으로 나타낼 수 있다.

0.1MPa에서는 $\log 0.1 + 1 = 0$이 되어 이 조건의 UFL 12.0(vol%)이 기준값이 된다. 7.0MPa을 대입하면 $UFL = 12.0 + 20.6(\log 7.0 + 1) \approx 12.0 + 38.0 \approx 50\ vol\%$로 계산된다.

열역학 제2법칙에 따르면 자발적인 과정이 일어날 때 계와 주위를 합한 전체의 엔트로피는 감소하지 않으며, 엔트로피 변화는 열의 흐름(출입)을 수반하고, 계 자체의 엔트로피는 상황에 따라 증가할 수도 감소할 수도 있다.

'계의 엔트로피는 계가 열을 흡수하거나 방출해야만 변화한다'는 설명은 틀렸다. 비가역과정에서는 열 출입이 없는 단열 과정에서도 내부적으로 엔트로피가 생성되어 증가할 수 있기 때문이다.

내압방폭구조에서 최대안전틈새는 용기 내부의 폭발화염이 틈새를 통해 외부로 전파되지 않는 한계 틈새를 의미하며, 이 값이 클수록 위험성이 낮은 가스로 분류된다.

폭발등급 A는 상대적으로 위험성이 낮은 가스에 해당하여 최대안전틈새가 0.9mm 이상인 범위로 분류되고, 등급 B는 0.5mm 초과 0.9mm 미만, 등급 C는 0.5mm 이하로 구분된다.

탄소의 완전연소 반응은 $C + O_2 \rightarrow CO_2$이므로 탄소 1kmol(12kg)당 이론산소량은 22.4Nm³, 이론공기량은 $A_0 = 22.4/0.21 \approx 106.7\ Nm^3$이 되어 탄소 1kg당 이론공기량은 $106.7/12 \approx 8.89\ Nm^3/kg$이다.

실제공기량 $A = mA_0$이므로 과잉공기계수 $m=1.3$일 때 이론공기량은 $A_0 = 230/1.3 \approx 176.9\ Nm^3$가 되고, 이를 태울 수 있는 탄소량은 $176.9/8.89 \approx 19.9\ kg$으로 계산된다.

예혼합연소는 연료와 공기(산화제)를 연소실에 들어가기 전에 미리 균일하게 혼합한 뒤 점화하는 방식으로, 고온의 화염면이 형성되어 자력으로 전파되며 연소가 진행된다.

확산연소는 연료와 공기가 화염면에서 확산·혼합되며 타는 방식이고, 분무연소나 증발연소는 액체연료가 미립화·증발되면서 연소하는 형태로 예혼합연소와는 구별된다.

이상기체 상태방정식 $PV = nRT$를 이용한다. 몰수는 $n = m/M = 10/20 = 0.5\ kmol = 500\ mol$이고, 온도는 $T = 30+273 = 303\ K$이다.

$P = \dfrac{nRT}{V} = \dfrac{500 \times 8.314 \times 303}{0.8} \approx 1.57 \times 10^{6}\ Pa \approx 1.57\ MPa$로 계산된다.

가연성가스는 폭발범위가 넓을수록, 연소속도가 빠를수록 위험성이 커지며, 착화점(발화점)이 낮을수록 쉽게 불이 붙어 위험하다.

인화점은 낮을수록 상온에서도 쉽게 인화성 증기를 형성해 위험해지므로, '인화점이 높을수록 위험하다'는 설명은 일반적인 위험성 경향과 반대된다.

용기 내 잔류가스를 배출할 때는 화기가 없는 통풍이 잘 되는 옥외에서 서서히, 조금씩 배출하는 것이 안전한 방법이다. 급격히 밸브를 열면 정전기 발생이나 잔류가스 분출로 사고 위험이 커진다.

밀폐된 큰 통에 보관하거나 소화기 없이 작업하는 것, 잔가스라도 내압이 없다고 단정하고 밸브를 급하게 여는 것은 모두 안전수칙에 어긋난다.

다단 원심펌프의 비교회전도는 $N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{(H/i)^{3/4}}$로 나타낸다. 여기서 $i$는 단수, $H/i$는 1단당 양정이다.

1단당 양정은 $30/3 = 10\ m$이므로, $90 = \dfrac{N\sqrt{5}}{10^{3/4}}$에서 $N = \dfrac{90 \times 10^{0.75}}{\sqrt{5}} = \dfrac{90 \times 5.623}{2.236} \approx 226\ rpm$으로 계산된다.

기체상수는 일반기체상수를 분자량으로 나눈 값 $R = R_u/M$로 구한다. 헬륨의 분자량은 약 4이므로 $R = 8.314/4 \approx 2.08\ kJ/kg\cdot K$로, 약 2에 해당한다.

하버-보시법의 암모니아 합성 반응($N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$)에서는 주촉매인 산화철(Fe₃O₄)에 반응성과 내구성을 높이기 위한 보조촉매(촉진제)로 K₂O, Al₂O₃, MgO 등의 산화물을 소량 첨가한다.

MnO(산화망간)는 이 반응에서 일반적으로 사용되는 보조촉매 목록에 포함되지 않는다.

부취제의 액체 주입방식에는 펌프 주입방식, 적하 주입방식, 미터 연결 바이패스 방식 등이 있으며, 이들은 모두 액체 상태의 부취제를 정량적으로 가스 배관에 직접 주입하는 방법이다.

바이패스 증발식은 부취제를 증발시켜 가스에 흡수시키는 증발식에 속하는 방법으로, 액체 주입식과는 구분된다.

정압기의 정특성은 정상상태에서 유량과 2차 압력의 관계를 나타내는 특성으로, 로크업·오프셋·시프트 등의 항목으로 평가된다.

동특성은 부하변동(과도상태)에 대한 응답을 나타내는 것이며, 사용최대차압과 작동최소차압은 정압기의 사용 한계 조건을 나타내는 값으로 정특성과는 구분된다.

펌프의 체절운전(체절양정)은 토출측 밸브를 완전히 닫아 유량이 0인 상태에서 펌프가 낼 수 있는 양정을 의미하며, 특성곡선에서 유량축 절편에 해당하는 최댓값으로 나타난다.

희생양극법은 배관보다 이온화 경향이 큰(전위가 낮은) 금속을 배관에 접속해 그 금속이 먼저 부식되게 함으로써 배관을 보호하는 방식이다. 저전위 금속으로는 마그네슘이 대표적으로 사용되며, 그 외 아연·알루미늄 등도 쓰인다.

철이나 구리, 칼슘은 희생양극재로 일반적으로 사용되지 않는다.

플레어 스택은 역화나 외부 공기와의 혼합에 의한 폭발을 막기 위해 가스 종류와 시설 구조에 따라 Vapor(Liquid) Seal, Flame Arrestor, Molecular Seal 등의 안전장치를 갖추어야 한다.

Vacuum Breaker는 저장탱크 등에서 내부가 진공이 되는 것을 막기 위한 장치로, 플레어 스택의 역화·혼합폭발 방지를 위해 갖추어야 하는 설비 목록에는 포함되지 않는다.

C/H비는 탄화수소의 탄소와 수소 원자 수(또는 질량)의 비로, 이 값이 낮을수록 가스화(수증기 개질 등)가 쉬워진다.

메탄(CH₄)은 탄소 1개에 수소 4개로 구성되어 프로판, 나프타, LPG 등 다른 탄화수소보다 C/H비가 가장 낮다.

압축기를 이용한 LP가스 충전방식은 탱크 내 잔류가스(베이퍼)를 회수할 수 있고, 펌프 방식보다 충전시간이 짧다는 장점이 있다. 다만 압축기 오일이 탱크로 유입되어 드레인 문제를 일으킬 수 있다.

베이퍼록(저비점 액체가 이송 중 기화하여 발생하는 현상)은 액체를 이송하는 펌프 방식에서 나타나는 문제로, 기체를 압축하는 압축기 방식의 특징으로 보기 어렵다.

도시가스 원료로 쓰이는 나프타는 황분이 적고, 파라핀계 탄화수소 비율이 높으며, 분해 시 카본(탄소) 석출이 적어야 개질 설비에 부담을 주지 않는다.

따라서 나프타는 탄화물 생성(탄화물성) 경향이 작아야 하며, '탄화물성 경향이 클 것'은 도시가스 원료로서 바람직한 조건과 반대된다.

원심압축기는 회전차의 원심력을 이용해 기체를 연속적으로 압축하는 방식으로, 설치면적이 작고 윤활유가 거의 필요 없다는 장점이 있다.

다만 압축이 연속적으로 이루어지며, 왕복동식과 달리 용량조정이 어렵다는 단점이 있다. '압축이 단속적이다'는 설명은 피스톤이 왕복하며 흡입·토출을 반복하는 왕복동 압축기의 특성이지 원심압축기의 특성이 아니다.

수격작용은 배관 내 유속이 급격히 변할 때 심한 압력변동이 발생하는 현상이고, 베이퍼록은 저비점 액체 이송 시 입구 쪽에서 액체가 비등해 기포가 생기는 현상이다. 서징은 유량조정밸브를 펌프 송출측 직후에 배치해 완화할 수 있다.

캐비테이션은 유속이 빠르고 압력이 국부적으로 낮아질 때 발생하므로, 이를 방지하려면 관경을 크게 하여 유속을 낮추어야 한다. 유속을 오히려 크게 한다는 설명은 캐비테이션 방지 원리와 반대된다.

압축기의 실린더를 냉각하면 압축 중 발생하는 열을 제거해 체적효율과 압축효율을 높이고, 윤활유의 열화를 막아 윤활기능을 향상시킬 수 있다.

냉각으로 체적효율이 높아지면 동일 조건에서 토출량은 오히려 증가하므로, 실린더 냉각의 목적으로 '토출량 감소'를 드는 것은 맞지 않는다.

2단 감압방식은 공급압력이 안정적이고, 배관 도중의 입상 등에 의한 압력손실을 보정할 수 있으며, 각 연소기구에 맞는 압력으로 공급이 가능하다는 장점이 있다.

반면 재액화 문제는 오히려 2단 감압방식에서 우려되는 사항으로, 1차 조정기의 조정압력을 낮게 설정하는 경우 저온에서 재액화가 발생할 수 있다. 따라서 재액화 문제가 없다는 설명은 2단 감압방식의 장점으로 볼 수 없다.

용기밸브의 충전구는 원칙적으로 가연성가스는 왼나사, 조연성·불연성가스는 오른나사 구조로 한다. 산소는 조연성가스이므로 오른나사이다.

다만 가연성가스 중에서도 암모니아와 브롬화메탄은 예외적으로 오른나사 구조를 사용한다. 나머지 가연성가스인 에틸렌은 원칙대로 왼나사 구조를 가진다.

LP가스는 상온에서 비교적 낮은 압력으로 가압하거나 상압에서 냉각하기만 해도 쉽게 액화되는 성질을 가진다.

LP가스의 주성분은 프로판·부탄 등 저급탄화수소이며, 증발잠열이 크고, 증기비중이 공기보다 커서 누출 시 낮은 곳에 체류하는 경향이 있다.

스테인리스강은 조직학적으로 오스테나이트계, 페라이트계, 마텐자이트계 등으로 구분한다.

보크사이트는 알루미늄의 원료가 되는 광물의 명칭일 뿐, 스테인리스강의 조직 분류 명칭에 해당하지 않는다.

고압가스 장치에는 스테인리스강이나 크롬강이, 초저온 장치에는 구리·알루미늄이 적합하다는 설명은 옳다.

다만 LPG 및 아세틸렌 용기의 재료로는 일반적으로 탄소강이 사용되며, Mn강을 주로 사용한다는 설명은 틀렸다.

가연성가스 검지경보장치는 원칙적으로 방폭구조로 하여야 하지만, 브롬화메탄은 공기 중에서 연소하기 어렵고 폭발범위가 좁은 특성 때문에 예외적으로 방폭구조로 하지 않아도 되는 가연성가스로 규정되어 있다.

아세틸렌, 프로판, 에틸에테르는 모두 통상의 가연성가스로서, 검지경보장치를 방폭구조로 하여야 한다.

역화방지장치는 가연성가스를 압축하는 압축기와 오토클레이브 사이의 배관, 아세틸렌 충전용 지관, 아세틸렌 고압건조기와 충전용 교체밸브 사이의 배관에 설치하도록 되어 있다.

반면 가연성가스를 압축하는 압축기와 충전용 주관 사이의 배관은 역화방지장치가 아니라 역류방지밸브를 설치하는 곳이므로, 역화방지장치 설치 대상에는 해당하지 않는다.

공기액화분리기의 액화공기 탱크와 액화산소 증발기 사이에는 석유류·유지류 등 탄화수소를 여과·분리하기 위한 여과기를 설치해야 한다.

다만 1시간의 공기압축량이 1000㎥ 이하인 것은 이 여과기 설치 대상에서 제외한다.

시안화수소(HCN)는 독성이 매우 강해 소량의 누출(노출)에도 주의가 필요하며, 순도가 낮거나 수분이 존재하는 상태로 장시간 방치되면 중합폭발의 위험이 있다.

반면 금속을 부식시키는 성질은 HCN 취급 시 대표적으로 강조되는 주의사항이라 보기 어렵다.

산소는 녹색, 수소는 주황색, 아세틸렌은 황색으로 도색하는 것이 일반 용기의 표준 색상이다.

액화암모니아 용기는 일반적으로 백색으로 도색하므로, 회색으로 도색한다는 설명은 옳지 않다.

공기압축기의 내부 윤활유로 사용할 수 있는 것은 잔류탄소의 질량이 전질량의 1% 이하이고 인화점이 200℃ 이상으로서, 170℃에서 8시간 이상 교반하여도 분해되지 않는 것이어야 한다.

이보다 잔류탄소 함량이 많거나 인화점·교반 조건이 미달하는 윤활유는 압축 과정의 고온에서 분해·발화 위험이 있어 사용할 수 없다.

염소는 상온에서 황록색을 띠는 대표적인 유색 기체이다.

황화수소, 암모니아, 산화에틸렌은 모두 무색의 기체로, 고유의 색깔을 가진 가스로 보기 어렵다.

독성가스인 염소를 운반하는 차량에는 방독마스크, 안전장갑, 제독제 등 보호구와 방재약품을 반드시 비치해야 한다.

소화기는 주로 가연성가스 운반차량에 요구되는 장비로, 조연성·독성가스인 염소 운반차량에서 반드시 비치해야 하는 품목으로 보기 어렵다.

암모니아를 실내에서 사용하는 경우 가스누출 검지경보장치의 경보농도는 50ppm으로 정해져 있다.

이는 암모니아의 독성 특성을 고려하여 실내 누출 시 조기에 경보가 울리도록 설정한 기준이다.

이동식부탄연소기(카세트식)는 안전을 위해 2가지 용도로 동시에 사용할 수 없는 구조로 하여야 한다.

또한 용기장착부 이외의 곳에는 용기가 들어가지 않는 구조여야 하며, 용기를 스프링의 힘이나 자석으로 직접 밀어서 연결하는 방식은 충격 시 위험하므로 허용되지 않는다.

용기 부속품에 표시하는 기호 중 액화석유가스 외의 액화가스를 충전하는 용기의 부속품은 LG로 표시한다.

참고로 PG는 압축가스, LPG는 액화석유가스, AG는 아세틸렌가스 용기 부속품에 표시하는 기호이다.

고압가스를 차량에 고정된 탱크로 운반할 때는 차량 앞뒤에 경계표지를 하고, 충전탱크의 온도를 40℃ 이하로 유지하며, 액화가스를 충전하는 탱크 내부에는 방파판을 설치하는 것이 기본 안전기준이다.

다만 2개 이상의 탱크를 동일 차량에 고정하여 운반하는 것은 무조건 금지되는 것이 아니라, 탱크마다 주밸브를 설치하고 탱크 상호간 또는 탱크와 차량을 단단하게 부착하는 등의 조치를 하면 운반할 수 있다. 따라서 운반하지 말라고 단정한 설명은 틀렸다.

프로필렌(C₃H₆)은 가연성가스이지만 독성가스로는 분류되지 않는다.

반면 암모니아, 일산화탄소, 시안화수소는 모두 가연성이면서 동시에 독성을 함께 가지는 가스이다.

공급자의 안전점검 항목에는 충전용기의 설치 위치, 독성가스의 경우 흡수장치·제해장치 및 보호구에 대한 적합 여부, 가스 공급 시마다의 점검 실시 등이 포함된다.

역류방지장치의 설치 여부는 이러한 공급자 안전점검 기준의 항목으로 보기 어렵다.

기화장치는 최대 가스소비량 이상의 용량을 갖추어야 하고, 출구측 압력은 1MPa 미만이 되도록 하거나 그 압력에서 사용하도록 해야 하며, 용기 외면으로부터 기화장치까지 3m 이상의 우회거리를 유지해야 한다.

다만 기화장치의 출구배관에 고무호스를 직접 연결하는 것은 열이나 외력에 취약해 위험하므로, 강관 등 견고한 배관으로 시공해야 하며 고무호스로 직접 연결하는 방식은 허용되지 않는다.

고압가스 충전용기를 운반하는 차량이 고장 등으로 정차할 때는 적색표지판 등을 설치하여 다른 차량과의 충돌을 방지하는 조치를 해야 한다.

교통량이 많은 장소에서 엔진을 켠 채로 하역작업을 하거나, 경사진 곳에서 주차 브레이크만 걸고 고임목 없이 작업하는 것은 모두 금지되는 행위이다. 또한 충전용기를 적재한 차량은 제1종 보호시설로부터 15m 이상의 거리를 유지해야 하므로 10m 이상이라는 설명도 옳지 않다.

고압가스 저장탱크에 아황산가스를 충전할 때는 그 가스의 용량이 저장탱크 내용적의 90%를 초과하지 않도록 과충전방지조치를 강구하여야 한다.

이는 온도 상승에 따른 액체의 열팽창으로 탱크 내부 압력이 과도하게 높아지는 것을 막기 위한 여유 공간을 확보하기 위함이다.

기밀시험은 공기, 질소, 이산화탄소와 같은 불활성에 가까운 기체를 사용하는 것이 원칙이다.

산소는 조연성가스로서 가연물이나 유지류 등과 접촉 시 화재·폭발 위험이 있어, 액화석유가스 고압설비의 기밀시험용으로 사용해서는 안 되는 가장 부적당한 가스이다.

차량에 고정된 탱크의 저장능력(질량)은 $W = \dfrac{V}{C}$ 로 구하며, 여기서 $V$는 내용적(L), $C$는 가스 종류에 따른 충전정수(L/kg)이다.

내용적 $V=3000\text{L}$, 충전정수 $C=2.35$ 를 대입하면 $W = \dfrac{3000}{2.35} \approx 1276.6\text{kg}$ 으로, 약 1277kg으로 계산된다.

가스사고를 사용처별로 구분하면 공장, 공급시설, 식품접객업소 등에 비해 주택에서 발생하는 사고의 비중이 가장 높은 것으로 나타난다.

이는 주택 사용시설이 그만큼 수가 많고 사용자의 안전 취급 수준이 상대적으로 낮은 점 등이 반영된 결과로 볼 수 있다.

산소는 다른 가스에 비해 강한 상자성체로, 자장에 흡인되는 특성을 가진다.

이러한 성질을 이용하여 산소 농도를 분석하는 계측기가 자기식 O₂계이다.

연당지는 초산연(아세트산납) 용액을 적신 시험지로, 황화수소와 반응하면 검게 변색되는 특성을 이용한 검지법이다.

따라서 연당지로 검지할 수 있는 가스는 황화수소(H₂S)이다.

불꽃이온화검출기(FID)는 수소 불꽃 속에 탄화수소가 들어가면 불꽃의 전기전도도가 증대하는 현상을 이용하며, 시료가스·노즐·컬렉터 전극·증폭부·농도지시계 등으로 구성되고 감도가 매우 우수하다.

다만 탄화수소에 대한 FID의 상대감도는 분자 내 탄소수가 많을수록 커져 탄소수에 거의 비례하므로, 탄소수에 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

경사관식 압력계는 관을 경사각 $\theta$ 로 기울여 미소한 압력차를 눈금 $X$ 로 확대하여 읽는 계기이다.

액주의 실제 높이차는 $X\sin\theta$ 이므로, $P_1 = P_2 + \gamma X \sin\theta$ 로 구한다.

부르동관의 재질 중 황동, 청동, 인청동은 내식성과 가공성이 좋아 저압 계측용으로 널리 사용된다.

반면 니켈강은 고온·고압 환경에 견디도록 만들어진 고압용 재질로, 저압 계측용으로는 일반적으로 사용하지 않는다.

구리-콘스탄탄 열전대(T형)는 양극에 구리(Cu)를, 음극에 콘스탄탄을 사용하는 열전대이다.

콘스탄탄은 구리와 니켈(Cu-Ni)의 합금으로, 열기전력 특성이 안정적이어서 저온 영역의 온도 측정에 널리 쓰인다.

마노미터, 부르동 게이지, 격막식 게이지는 모두 압력을 직접 측정하는 압력계측 장치이다.

반면 벤투리미터는 관의 단면적 변화에 따른 압력차를 이용해 유량(유속)을 측정하는 유량계측 장치로, 압력 자체를 계측하는 목적의 기기는 아니다.

루트 가스미터의 고장 중 부동은 회전자는 회전하고 있으나 미터의 지침이 움직이지 않는 고장, 불통은 회전자의 회전이 정지하여 가스가 통과하지 못하는 고장, 기차불량은 회전자 베어링의 마모로 케이싱과 회전자 사이의 간격이 커져 계량 정밀도가 떨어지는 고장이다.

이처럼 회전자 베어링의 마모는 기차불량의 원인으로 설명되는 항목이므로, 이를 떨림의 원인으로 든 설명은 옳지 않다.

제어동작 중 오차가 검출될 때 그 오차가 변화하는 속도(기울기)에 비례하여 조작량을 가감산하도록 하는 동작을 미분동작이라 한다.

이는 오차가 급격히 변화하는 상황에 빠르게 대응하여 응답 지연을 줄이는 데 효과적이다.

가스계량기는 화기와 습기로부터 떨어지고 통풍이 양호한 위치에, 바닥으로부터 1.6m 이상 2.0m 이내에 수직·수평으로 설치해야 하며, 전기 공작물과도 일정 거리 이상 이격해야 한다.

배관은 되도록 짧고 곧게 시공하는 것이 원칙이므로, 배관의 길이가 길고 꺾인 위치에 설치한다는 설명은 옳지 않다.

다이어프램 압력계는 얇은 격막(다이어프램)의 변위를 이용해 미소한 압력차나 저압을 정밀하게 측정하는 압력계이다.

격막이 얇아 응답성이 빠르고, 내식 재질의 격막을 사용하면 부식성 유체 측정에도 적용할 수 있으며, 과잉압력으로 격막이 파손되더라도 구조상 큰 위험으로 이어지지 않는다는 특징이 있다.

교통 신호등은 미리 정해진 순서와 시간에 따라 각 신호를 차례로 전환하는 방식으로 동작하므로 시퀀스 제어(순차 제어)를 기본으로 한다.

결과값을 측정해 목표값과 비교·수정하는 피드백 제어와 달리, 정해진 조건과 순서에 따라 동작이 순차적으로 진행되는 점이 특징이다.

흡수분석법은 성분가스를 흡수제에 흡수시켜 그로 인한 부피 감소량으로 조성을 구하는 방법으로, 헴펠법·오르자트법·게겔법이 이에 속한다.

적정법은 시료를 표준용액과 반응시켜 그 반응량으로 농도를 구하는 화학적 정량분석법이며, 가스를 흡수제에 흡수시키는 방식이 아니므로 흡수분석법에 해당하지 않는다.

가스크로마토그래피의 운반가스(캐리어가스)는 시료 및 고정상과 반응하지 않는 불활성 기체여야 하고, 사용하는 검출기 종류에 적합하며 순도가 높고 구입이 쉬워야 한다.

또한 컬럼 내에서 성분들이 잘 분리되도록 기체 확산이 가능한 한 작은 것이 요구되므로, 확산이 큰 것이어야 한다는 설명은 옳지 않다.

안전등형 가스검출기는 탄광 등에서 사용되는 방식으로, 램프의 청색 불꽃 길이 변화를 통해 가연성가스인 메탄의 농도를 판별한다.

메탄이 존재하면 불꽃 주위에 청색의 캡(cap) 모양 불꽃이 나타나고, 그 길이가 농도에 비례해 길어지는 원리를 이용한다.

절대습도는 건조공기 단위 질량당 포함된 수증기의 질량으로 정의되며, $x=\dfrac{m_v}{m_{da}}$로 구한다.

전체 습공기 205㎏에서 수증기 35㎏을 제외한 건조공기 질량은 $205-35=170$㎏이므로, $x=\dfrac{35}{170}\approx0.206$㎏/㎏로 계산된다.

계측기의 감도는 측정량이 변화할 때 지시계가 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 값으로, $\text{감도}=\dfrac{\text{지시량의 변화}}{\text{측정량의 변화}}$로 정의된다.

감도가 클수록 측정량의 작은 변화에도 지시량이 크게 반응하여 미세한 변화를 검출하기 유리하다.

막식 가스미터는 회전수가 비교적 적어 일반적으로 100㎥/h 이하의 소용량 계량에 적합한 실측식 계량기이다.

내부 구조에 따라 독립내기식과 클로바식(그로바식)으로 구분되며, 가정용을 비롯한 일반 수요가에 널리 사용된다.

열전대 온도계는 기준이 되는 냉접점을 필요로 하고, 열기전력 신호를 먼 거리까지 전송하기 위해 보상 도선을 사용하며 원격 측정에 적합하다.

백금-백금로듐 열전대 등을 이용하면 접촉식 온도계 중에서도 비교적 높은 온도까지 측정이 가능하므로, 가장 낮은 온도에 사용된다는 설명은 옳지 않다.

점성계수(점도) $\mu$는 전단응력을 속도구배로 나눈 값으로 정의된다.

전단응력의 차원 $ML^{-1}T^{-2}$을 속도구배의 차원 $T^{-1}$로 나누면 점도의 차원은 $ML^{-1}T^{-1}$이 된다.