펌프의 전체 효율(총효율)은 기계적 손실, 수력학적 손실, 체적(누설) 손실을 모두 반영한 값으로, 각 효율의 곱으로 나타낸다. 즉 $\eta = \eta_m \times \eta_h \times \eta_v$이다.

기계효율은 축동력 대비 실제 유체에 전달된 동력의 비, 수력효율은 이론양정 대비 실제양정의 비, 체적효율은 이론송출량 대비 실제송출량의 비를 나타내며, 이 세 효율을 모두 곱해야 펌프의 종합적인 성능을 나타내는 총효율이 얻어진다.

펌프가 유체에 가해준 단위질량당 일은 배관의 지름이 일정하여 속도수두 변화가 없고 마찰손실도 무시되는 조건에서는 위치수두(높이) 변화량과 같다. 즉 저장탱크까지 끌어올린 높이인 20m이 곧 펌프가 가해준 일 $20\,\mathrm{kgf\cdot m/kg}$이 된다.

유체의 비중이나 질량유량은 배관 지름이 일정해 유속(속도수두)이 변하지 않으므로 이 계산에 영향을 주지 않는다.

공동현상(cavitation)은 흡입측 압력이 그 온도에서의 증기압보다 낮아질 때 유체 일부가 기화하면서 발생한다. 즉 흡입압력수두와 증기압수두의 차, 다시 말해 유효흡입수두가 펌프가 필요로 하는 유효흡입수두(NPSH)보다 작을 때 캐비테이션이 일어난다.

흡입압력이 단순히 대기압보다 낮은 것은 흡입양정이 있는 정상적인 펌프 운전에서도 흔히 나타나는 현상으로, 그 자체가 캐비테이션의 직접적인 발생 조건이라 보기 어렵다. 캐비테이션 여부는 대기압이 아니라 증기압과의 관계로 판단해야 한다.

Darcy-Weisbach 식은 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$이다. $f=0.0422$, $L=500\,\text{m}$, $D=0.4\,\text{m}$, $V=1.5\,\text{m/s}$, $g=9.8\,\text{m/s}^2$를 대입한다.

$h_f = 0.0422 \times \dfrac{500}{0.4} \times \dfrac{1.5^2}{2\times 9.8} = 0.0422 \times 1250 \times 0.1148 \approx 6.1\,\text{m}$로 계산된다.

등엔트로피 과정은 엔트로피 변화가 없는 과정으로, 열 출입이 없는 단열과정이면서 동시에 마찰과 같은 비가역 요소가 없는 가역과정일 때 성립한다. 즉 가역 단열과정이 곧 등엔트로피 과정이다.

등온과정은 온도가 일정할 뿐 열 출입이 있을 수 있어 등엔트로피 조건과 무관하며, 마찰이 있는 과정이나 비가역 과정은 엔트로피가 증가하므로 등엔트로피 과정이 될 수 없다.

압력은 단위면적당 힘, 즉 $P=\dfrac{F}{A}$이다. 힘의 차원은 $[F]=MLT^{-2}$이고 면적의 차원은 $[A]=L^2$이므로, 압력의 차원은 $\dfrac{MLT^{-2}}{L^2}=ML^{-1}T^{-2}$이다.

낙하거리 $s$가 질량 $m$, 시간 $t$, 중력가속도 $g$의 함수라고 두고 차원해석을 하면, 좌변 $s$의 차원은 $L$이고 우변에서 질량의 차원 $M$은 좌변에 나타나지 않으므로 질량 $m$의 지수는 0이 되어야 한다.

남은 $g$(차원 $LT^{-2}$)와 $t$(차원 $T$)만으로 $L$ 차원을 맞추려면 $g$의 지수는 1, $t$의 지수는 2가 되어야 하므로 $s = k g t^2$ 형태가 되며, 이는 실제 자유낙하 공식 $s=\dfrac{1}{2}gt^2$와도 형태가 일치하고 질량과는 무관하다는 사실과 부합한다.

원관 내부 유동에서는 레이놀즈수가 약 2100 이하일 때 층류만 안정적으로 유지되며, 이 값을 넘어서면 천이영역을 거쳐 난류로 전환된다.

유체 내 압력파(음파)의 전파속도는 $c=\sqrt{\dfrac{K g}{\gamma}}$로 구할 수 있다. 여기서 체적탄성계수 $K=2\times10^8\,\text{kgf/m}^2$, 중력가속도 $g=9.8\,\text{m/s}^2$, 물의 비중량 $\gamma=1000\,\text{kgf/m}^3$를 대입한다.

$c=\sqrt{\dfrac{2\times10^8\times9.8}{1000}}=\sqrt{1.96\times10^6}\approx1400\,\text{m/s}$로 계산된다.

이상기체에서 음속은 등엔트로피 과정을 가정하여 유도되며, 비열비 $k$, 기체상수 $R$, 절대온도 $T$에 대해 $c=\sqrt{kRT}$로 나타낸다.

그림에서 위층은 비중 0.7인 유체 A가 5m, 그 아래 물은 유출구까지 10m 깊이다.

서로 다른 유체가 층을 이룰 때는 가벼운 층을 물 높이로 환산해 더한다. 등가 수두는 $H = 10 + 0.7 \times 5 = 13.5\,\mathrm{m}$ 이다.

토리첼리 정리로 유출속도를 구하면 $V = \sqrt{2gH} = \sqrt{2 \times 9.8 \times 13.5} \approx 16.3\,\mathrm{m/s}$ 이다.

비중량은 밀도에 중력가속도를 곱하여 구한다. $\gamma = \rho \times g$에서 $\rho=138.63\,\text{kgf}\cdot\text{s}^2/\text{m}^4$, $g=9.8\,\text{m/s}^2$를 대입하면 $\gamma = 138.63\times9.8\approx1359\,\text{kgf/m}^3$로 계산된다.

동력은 힘과 속도의 곱, 즉 $\text{Power}=F\times v$이다. 압력 $P=\dfrac{F}{A}$이고 체적유량 $Q=A\times v$이므로, $P\times Q = \dfrac{F}{A}\times(A\times v)=F\times v$가 되어 동력과 같은 차원을 가진다.

힘×거리는 일(에너지)의 차원이고, 힘×가속도나 압력×질량유량은 동력의 차원과 일치하지 않는다.

연속방정식에 따라 유입 유량은 $Q=1.388\times10^{-3}\,\text{m}^3/\text{s}$이며, 두 갈래로 동일하게 분할되므로 각 관에는 $Q_1=\dfrac{1.388\times10^{-3}}{2}=0.694\times10^{-3}\,\text{m}^3/\text{s}$가 흐른다.

분할관의 유속은 $V=\dfrac{Q_1}{A}=\dfrac{0.694\times10^{-3}}{1.314\times10^{-3}}\approx0.528\,\text{m/s}$로 계산된다.

수축노즐에서 등엔트로피 유동의 임계압력비는 $\dfrac{P^*}{P_0}=\left(\dfrac{2}{k+1}\right)^{\frac{k}{k-1}}$로 유도되며, 이는 노즐 출구에서 유속이 음속(마하수 1)에 도달하는 조건에서의 압력비를 나타낸다.

부차손실은 등가길이 개념으로 $K = f\times\dfrac{L_e}{D}$ 관계가 성립하므로, 등가길이는 $\dfrac{L_e}{D}=\dfrac{K}{f}$로 구할 수 있다.

$K=6.6$, $f=0.03$을 대입하면 $\dfrac{L_e}{D}=\dfrac{6.6}{0.03}=220$배로 계산된다.

임펠러 흡입부의 압력이 유체의 증기압보다 낮아지면 그 부분에서 유체가 국부적으로 기화(증발)하고, 생성된 기포가 압력이 높은 부분으로 이동하면서 급격히 응축·소멸하는 현상을 캐비테이션(공동현상)이라 한다. 이 과정에서 발생하는 충격압으로 임펠러 표면의 침식, 소음, 진동 등이 유발된다.

수평 원관에서 층류 유동(Hagen-Poiseuille 유동)의 손실수두는 $h_f = \dfrac{128\mu L Q}{\pi \rho g D^4}$로 나타나며, 유량 $Q$가 일정할 때 손실수두는 지름의 4제곱에 반비례한다.

지름을 2배로 하면 손실수두는 $\left(\dfrac{1}{2}\right)^4=\dfrac{1}{16}$로 줄어든다.

수차의 이론 출력은 $\gamma Q H$(물의 단위중량 $\gamma=1000\,\text{kgf/m}^3$)이며, 이를 마력 단위(1PS=75kgf·m/s)로 환산하고 효율 $\eta$를 곱하면 실제 출력은 $L=\dfrac{\eta \times 1000 \times Q \times H}{75}\approx13.3\,\eta Q H$로 정리된다.

이 식을 $H$에 대해 정리하면 $H=\dfrac{L}{13.3\,\eta Q}$가 된다.

점도의 단위인 poise는 실제로 매우 큰 값이어서, 상온(약 20℃)의 물의 점도는 1poise가 아니라 약 1centipoise(0.01poise) 수준이다. 따라서 20℃에서 물의 점도가 1poise라는 설명은 옳지 않다.

동점성계수는 점도를 밀도로 나눈 값($\nu=\mu/\rho$)이며, 점도는 흐름에 대한 저항력의 척도라는 설명은 모두 타당하다.

리프팅은 가스의 유출속도가 연소속도보다 빨라져 불꽃이 염공에서 뜨는 현상으로, 가스 공급압력이 지나치게 높거나 공기조절기를 과다하게 열어 1차 공기량이 많아질 때, 또는 염공이 먼지 등으로 좁아져 유출속도가 커질 때 발생한다.

노즐 구경이 오히려 크게 된 경우는 같은 압력에서 가스 유출속도가 줄어드는 방향이므로 리프팅을 일으키는 조건과는 거리가 멀다.

공기비 $m$은 실제로 공급한 공기량 $A$를 이론공기량 $A_0$로 나눈 값, 즉 $m=A/A_0$로 정의되며, 이론공기량은 연료의 연소반응식으로부터 화학양론적으로 계산할 수 있다.

과잉공기는 이론공기량을 초과하여 더 공급된 공기량, 즉 $(m-1)A_0$를 의미하는 것이지 단위연료당 공급된 전체 공기량을 뜻하는 말이 아니므로 이 정의가 틀린 설명이다.

공연비는 공기와 연료의 공급 질량비를 의미하는 것으로 옳은 설명이다.

가연물이 되기 쉬운 조건은 활성화에너지가 작아 반응이 쉽게 개시되고, 산소와의 친화력이 크며, 열전도율이 낮아 열이 축적되기 쉽고, 표면적이 넓어 산소와의 접촉면이 클수록 유리하다.

활성화에너지가 커야 한다는 설명은 오히려 반응 개시를 어렵게 만드는 조건이므로 가연물이 되기 쉬운 조건과 반대된다.

열역학 제2법칙은 열이 스스로 저온에서 고온으로 이동할 수 없고 항상 고온에서 저온으로 흐른다는 에너지 변환의 방향성을 나타내며, 이에 따라 공급받은 열을 모두 일로 바꾸는 제2종 영구기관은 만들 수 없다.

따라서 제2종 영구기관을 만드는 것이 쉽다는 설명은 열역학 제2법칙에 정면으로 어긋나는 내용이다.

내부에너지 변화는 열역학 제1법칙 $\Delta U=Q-W$로 구하며, 여기서 $W$는 계가 외부에 한 일이다.

기체를 압축하는 데 외부에서 계로 2300 kgf·m의 일을 한 것이므로 계가 한 일은 $W=-2300\,kgf\cdot m$이고, 열은 계 밖으로 7kcal 방출되었으므로 $Q=-7\,kcal$이다.

일의 열당량 $1\,kcal\approx427\,kgf\cdot m$을 이용하면 $W\approx-\dfrac{2300}{427}\approx-5.4\,kcal$이므로 $\Delta U=Q-W\approx-7-(-5.4)\approx-1.6\,kcal$, 즉 기체 1kg당 내부에너지는 약 1.6kcal/kg 줄어든다.

폭굉유도거리(DID)는 점화 후 폭굉이 발생하기까지의 거리로, 정상 연소속도가 큰 혼합가스일수록, 관 지름이 가늘수록, 압력이 높을수록, 점화원의 에너지가 클수록 짧아진다.

반대로 압력이 낮거나 관지름이 굵고 점화 에너지가 작은 경우에는 DID가 길어지는 조건에 해당한다.

메탄 연소 $CH_4+2O_2\to CO_2+2H_2O$에서 CH₄ 1kmol(16kg)당 O₂ 2kmol(64kg)이 필요하므로 연료 1kg당 산소는 4kg이고, 이론공기량은 $\dfrac{4}{0.232}\approx17.2\,kg$ 공기/kg 연료이다.

공기비 1.3을 적용하면 실제공기량은 약 $17.2\times1.3\approx22.4\,kg/kg$이고, 연소가스량은 연료와 공급공기 질량의 합인 약 $23.4\,kg/kg$이 된다.

단열연소온도는 $T=T_0+\dfrac{H_l}{G\cdot c_p}$로 구하며, $T_0=298K$, $H_l=50000\,kJ/kg$, $c_p=1.293\,kJ/kg\cdot K$를 대입하면 $T\approx298+\dfrac{50000}{23.4\times1.293}\approx298+1650\approx1950K$이 되어, 근사값으로 약 1961K이 답이 된다.

방폭전기기기의 구조별 기호는 d(내압방폭구조), p(압력방폭구조), e(안전증방폭구조), o(유입방폭구조), s(특수방폭구조) 등으로 정해져 있다.

안전증방폭구조의 기호는 e이며, o는 유입방폭구조를 나타내는 기호이므로 "o - 안전증 방폭구조"라는 표시가 틀린 것이다.

기체연료는 이미 기체 상태이므로 액적이나 고체 표면의 증발 과정 없이 공기와 확산·혼합되면서 연소하는 확산연소가 주된 형태이다.

액면연소·증발연소·분무연소는 각각 액체나 고체 상태의 연료가 표면 또는 액적에서 증발하며 타는 형태로, 기체연료의 연소 형태와는 다르다.

단열과정에서 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{V_1}{V_2}\right)^{k-1}=3^{0.4}\approx1.55$이며, $T_1=273.15K$이므로 $T_2\approx424K$이다.

이상기체 상태방정식으로 질량을 구하면 $m=\dfrac{P_1V_1}{RT_1}=\dfrac{100\times3}{0.287\times273.15}\approx3.83\,kg$이다.

정압비열은 $c_p=\dfrac{kR}{k-1}=\dfrac{1.4\times0.287}{0.4}\approx1.005\,kJ/kg\cdot K$이므로 엔탈피 변화량은 $\Delta H=mc_p(T_2-T_1)\approx3.83\times1.005\times(424-273.15)\approx580\,kJ$로 계산된다.

FTA(Fault Tree Analysis)는 사고를 일으키는 장치의 이상이나 운전자 실수 등 발생 가능한 사건들을 조합하여 정상사상(사고)에 이르는 경로를 연역적(top-down)으로 분석하는 기법이다.

ETA는 초기사건으로부터 사고 결과를 귀납적으로 전개하는 기법이고, HAZOP은 공정변수의 이탈을 체계적으로 검토하는 정성적 기법이라는 점에서 FTA와 구분된다.

연료 중 고정탄소는 연소 시 발열에 직접 기여하는 성분으로, 함유량이 많을수록 발열량이 높아지는 경향을 보인다.

고정탄소가 많다고 해서 매연발생이 많아지거나 연소효과가 나빠지는 것은 아니며, 오히려 휘발분이 많은 연료가 매연을 발생시키기 쉽다.

일정 압력(1atm) 하에서 이상기체 1몰이 외부에 하는 최대 일은 $W=P\Delta V=R\Delta T$로 구한다.

기체상수 $R\approx1.987\,cal/mol\cdot K$, $\Delta T=5K$를 대입하면 $W\approx1.987\times5\approx9.94\,cal$가 된다.

유독물질의 대기확산은 바람의 속도, 대기안정도, 누출지점의 높이 등 기상·지형 조건에 크게 좌우된다.

토양의 종류는 지표면 침투나 지하수 오염과 관련된 인자일 뿐, 대기 중 확산 거동을 결정하는 매개변수는 아니므로 거리가 멀다.

혼합기체의 평균분자량은 성분비를 이용해 $M=0.2\times32+0.8\times28=28.8\,g/mol$로 구한다.

기체상수는 $R=\dfrac{R_u}{M}=\dfrac{8.314}{28.8}\approx0.289\,kJ/kg\cdot K$로 계산된다.

가역과정에서 엔트로피 변화는 $\Delta S=\dfrac{\Delta H}{T}$로 근사할 수 있다.

온도를 절대온도로 환산하면 $T=20+273=293K$이므로 $\Delta S=\dfrac{200}{293}\approx0.68\,kcal/kg\cdot K$가 된다.

유동층연소는 균일한 연소와 높은 전열성능을 얻을 수 있고, 층 내에 첨가한 석회석 등으로 탈황이 가능한 연소방식이다.

다만 유동층연소는 부하변동에 대한 추종성(적응력)이 좋지 않은 것이 단점으로 알려져 있으므로, "부하변동에 대한 적응력이 우수하다"는 설명은 틀린 내용이다.

석탄·원유·천연가스는 자연 상태에서 그대로 채취하여 사용하는 1차 연료에 해당한다.

반면 LPG는 원유를 정제·가공하는 과정을 거쳐 얻어지는 연료이므로 화학적으로 변형된 2차 연료에 해당한다.

연소 시 불꽃의 색은 온도가 높아질수록 암적색→적색→황적색→백적색→휘백색 순으로 변하며, 이 중 휘백색(輝白色)이 가장 높은 온도를 나타내는 색이다.

카르노사이클은 등온팽창-단열팽창-등온압축-단열압축의 네 과정으로 구성되며, 이 중 등온팽창 과정에서 고온 열원으로부터 열량을 흡수한다.

등온압축 과정에서는 반대로 저온 열원으로 열을 방출하며, 두 단열 과정에서는 열 출입이 없다.

Open rack vaporizer(ORV)는 해수를 가열원으로 이용해 LNG를 기화시키는 방식이고, Intermediate fluid vaporizer(IFV)는 프로판 등을 중간매체로 사용해 해수의 열을 LNG에 전달하는 방식이다.

Submerged conversion vaporizer(SCV)는 수조에 잠긴 열교환기 하부에서 버너의 연소가스를 직접 분출·버블링시켜 물을 가열하는 구조로, 이 연소가스의 버블링 자체가 수조 내 물을 순환·교반시키므로 별도의 펌프 등 순환용 동력원을 추가로 필요로 하지 않는다.

따라서 "물을 순환시키기 위하여 펌프 등의 다른 에너지원을 필요로 한다"는 설명이 SCV의 구조와 맞지 않는 내용이다.

고압·중압 가스홀더에는 맨홀·검사구, 응축액 배출장치, 배관의 신축을 흡수하는 조치 등 설비 유지관리와 안전을 위한 조치가 필요하다.

가스방출장치는 주로 저압식(구형·유수식) 가스홀더에서 압력조정을 위해 두는 안전조치로, 고압·중압 가스홀더의 안전조치 사항으로는 해당하지 않는다.

용기 안이 액으로 완전히 충만된다는 것은, 충전한 액이 팽창해서 용기 내용적을 꽉 채운다는 뜻이다. 그때의 비용적은 $v=\dfrac{120\,\mathrm{L}}{50\,\mathrm{kg}}=2.4\ \mathrm{L/kg}$ 이다.

제시된 선도는 가로축이 대기압하의 온도(10~70℃), 세로축이 액프로판의 비용적(1.9~2.7 L/kg)인 우상향 곡선이다. 곡선을 읽으면 40℃에서 약 2.1 L/kg, 50℃에서 약 2.18 L/kg, 60℃에서 약 2.3 L/kg, 70℃에서 약 2.47 L/kg 이다.

따라서 $v=2.4\ \mathrm{L/kg}$ 이 되는 지점은 60℃와 70℃ 사이, 곧 약 67℃ 부근이다. 이 온도를 넘으면 액이 더 팽창할 공간이 없어 용기 압력이 급격히 치솟으므로, 프로판 충전량을 이렇게 제한하는 것이다.

천연가스는 채취 단계에서 수분, 황화합물, 이산화탄소, 중질탄화수소 등의 불순물을 포함하므로 액화 전에 전처리(정제) 과정이 반드시 필요하며, 액화는 임계온도 이하로 냉각해야 가능하다.

천연가스 액화에는 여러 냉매를 조합한 혼합냉매 사이클과 함께 캐스케이드(다단) 사이클도 대표적인 액화 냉동사이클로 쓰인다.

또한 단일 조성의 냉매보다는 여러 성분을 혼합한 혼합냉매를 사용하는 것이 액화 효율 측면에서 유리한 것으로 알려져 있다.

저온수증기 개질에 의한 SNG 제조 공정은 원료(LPG)에 포함된 황화합물을 먼저 제거하는 수소화 탈황을 거친 뒤, 저온에서 수증기와 반응시키는 저온수증기 개질로 합성가스를 만들고, 이를 메탄화 반응을 통해 메탄 성분을 늘린다.

이후 생성가스 중의 이산화탄소를 제거하는 탈탄산과 수분을 제거하는 탈습 과정을 거쳐 최종적으로 도시가스 규격에 맞는 SNG를 얻는다.

저압배관의 압력손실은 배관 내 가스 흐름에 따른 마찰저항, 배관이 수직으로 올라가는 입상에 의한 손실, 밸브·엘보 등 배관 부속품에 의한 손실 등 실제 유체 흐름 과정에서 발생하는 물리적 손실이다.

압력계·유량계 등 계측기의 불량은 계측값의 오차 문제일 뿐 배관 내 가스 흐름 자체의 압력손실 원인은 아니므로 거리가 멀다.

[보기]는 세 가지 성질을 제시한다. 공기보다 무겁다, 조연성 가스이다, 염소산칼륨을 이산화망간 촉매하에서 가열하면 실험적으로 얻을 수 있다.

세 번째 조건이 결정적이다. $2\mathrm{KClO_3}\ \xrightarrow{\ \mathrm{MnO_2}\ }\ 2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O_2}$ 는 실험실에서 산소를 만드는 대표적인 방법이다. 산소는 분자량이 32로 공기(약 29)보다 무겁고, 자신은 타지 않으면서 다른 물질의 연소를 돕는 조연성 가스이므로 나머지 두 조건도 모두 만족한다.

질소는 조연성이 아닌 불연성 가스이고, 수소는 공기보다 훨씬 가벼운 가연성 가스라 앞의 두 조건에서 걸린다. 염소는 공기보다 무겁고 조연성이지만 염소산칼륨의 열분해로 얻어지지 않는다.

가스배관의 관경 결정식 $Q=\sqrt{\dfrac{(P_1^2-P_2^2)d^5}{SL}}$에서 $P_1, P_2$는 각각 배관 시작점과 끝점의 압력, $d$는 관 내경, $L$은 배관길이이다.

여기서 $S$는 가스 비중을 나타내는 값으로, 사용하는 가스의 종류에 따라 달라진다.

아세틸렌은 동(구리)과 직접 접촉하면 폭발성이 있는 아세틸라이드를 생성하므로 동 함유량이 높은 재료와의 접촉을 피해야 하며, 흡열화합물이라 압축 시 분해폭발의 위험이 있어 규조토·목탄 등 다공물질에 용제를 흡수시켜 충전한다.

아세틸렌은 삼중점 부근에서 비점과 융점이 매우 가까워 고체 아세틸렌이 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 변하는 승화 현상을 보이는 것이 특징이며, "융해한다"는 설명은 실제 거동과 맞지 않는다.

액화가스를 충전하는 용기(및 차량에 고정된 탱크)의 저장능력은 $W=\dfrac{V}{C}$로 구하며, 여기서 $V$는 내용적, $C$는 가스 종류에 따라 정해진 정수이다.

이때 $C$ 값은 프로판, 부탄 등 가스 종류별로 규정된 값을 사용하며, 이 식으로 실제 충전 가능한 무게를 산정한다.

정압기의 특성은 크게 정특성, 동특성, 유량특성으로 나뉘는데, 이 중 정특성은 정상상태에서 유량과 2차 압력 사이의 관계(로크업, 오프셋, 시프트 등)를 나타내는 특성이다.

동특성은 부하 변화에 대한 압력 응답의 시간적 변화를, 유량특성은 밸브 개도와 유량의 관계를 나타내는 것으로 정특성과 구분된다.

외부전원법은 직류전원장치를 이용해 강제로 방식전류를 흘려보내는 방식으로, +극은 매설배관 주변에 설치한 불용성 양극에, -극은 방식 대상인 가스배관에 연결하여 배관을 음극화시켜 부식을 방지한다.

이렇게 배관을 -극(음극)에 연결해야 배관 표면에서 전류가 흘러나가지 않고 오히려 유입되어 부식이 억제되는 원리이다.

부취제 주입방법은 크게 액체 상태로 주입하는 방식과 증발시켜 주입하는 방식으로 나뉘며, 적하식과 고압분사식(펌프 주입식)은 액체 주입방식에, 증기주입식(바이패스 증발식, 위크식)은 증발식에 해당하는 실제 사용되는 주입방법이다.

회전식은 부취제 주입방법으로 사용되지 않는다.

펌프의 양정이 높은 경우에는 하나의 임펠러로 필요한 양정을 얻기 어려우므로, 여러 개의 임펠러를 직렬로 연결해 단계적으로 압력을 높이는 다단펌프를 사용한다.

1단 펌프는 임펠러가 하나뿐이라 고양정에는 한계가 있고, 단흡입·양흡입은 흡입구 방식의 구분일 뿐 양정과는 직접 관련이 없다.

나프타의 접촉분해(수증기개질) 반응에서 메탄 생성은 발열반응이므로, 반응온도를 낮출수록 평형이 메탄 생성 쪽으로 이동하고, 압력을 높일수록 몰수가 감소하는 메탄 쪽으로 반응이 진행되어 메탄 함량이 증가한다.

따라서 반응온도를 저하시키고 압력을 상승시키는 조건이 생성가스 중 메탄 성분을 가장 많게 하는 조건이다.

플랜지 이음은 두 개의 플랜지를 맞대고 그 사이에 가스켓을 끼운 뒤 체결용 볼트로 조여 기밀을 유지하는 이음 방식이다.

플러그는 배관의 끝을 막을 때 사용하는 부속으로, 플랜지 이음을 구성하는 부품에는 해당하지 않는다.

수소화염이나 산소·아세틸렌 화염을 사용하는 시설에서는 불꽃이 배관 내부로 역류해 들어오는 역화(back fire)가 발생할 수 있으므로, 분기되는 배관마다 역화방지장치를 설치해 불꽃이 상류로 전파되는 것을 차단해야 한다.

역류방지장치는 유체의 역류를, 긴급차단장치·긴급이송장치는 사고 시 가스의 신속한 차단·이송을 목적으로 하는 장치이므로 화염의 역화를 막는 기능과는 다르다.

왕복압축기의 송출량은 $Q = \dfrac{\pi}{4}D^2 \times L \times N \times \eta_v$로 구한다.

실린더 지름 $D=0.15\text{m}$, 행정 $L=0.1\text{m}$, 회전수 $N=500\text{rpm}$, 체적효율 $\eta_v=0.75$를 대입하면 1회전당 배출 부피는 $\dfrac{\pi}{4}\times0.15^2\times0.1 \approx 0.001767\text{m}^3$이다.

이론 송출량은 $0.001767 \times 500 \approx 0.884\text{m}^3/\text{min}$이며, 체적효율을 곱하면 $0.884 \times 0.75 \approx 0.66\text{m}^3/\text{min}$로 계산된다.

나사식(스크류) 압축기는 로터가 맞물려 회전하며 기체를 압축하는 구조로, 토출가스에 맥동이 거의 없이 연속적으로 압축되는 것이 큰 장점이다.

반면 용량 조절이 어렵고 기초·설치면적은 작으며, 용적형 압축기의 특성상 토출압력이 변하더라도 송출 용량의 변화는 크지 않다. 따라서 토출압력의 변화에 의한 용량 변화가 크다는 설명은 나사식 압축기의 특징과 맞지 않는다.

고압가스 용기 재료의 강 중 황(S)은 철과 결합해 저융점 화합물을 만들어 고온 가공 시 균열을 일으키는 적열취성의 원인이 되므로 함유량을 제한한다.

인(P)은 상온취성을 일으키므로 적을수록 좋고, 탄소량이 증가하면 강도·경도는 높아지지만 연신율과 충격치(인성)는 감소하는 것이 일반적인 경향이다.

철근콘크리트제 방호벽은 일체로 된 철근콘크리트 기초 위에 설치하며, 기초의 높이는 350mm 이상, 되메우기 깊이는 300mm 이상, 기초 두께는 방호벽 최하부 두께의 120% 이상으로 하는 것이 기준이다.

철근 배근 기준은 지름 9mm 이상의 철근을 가로·세로 각각 400mm 이하 간격으로 배근하는 것으로, 직경 8mm 이상·300mm 이하 간격이라는 설명은 실제 기준과 다르다.

고압가스 저장탱크 중 저장능력이 5m³ 이상인 것에는 가스가 이상 상승할 때 안전하게 배출할 수 있도록 가스방출장치를 설치해야 한다.

산화에틸렌, 염화메탄, 황화수소는 모두 가연성이면서 동시에 독성을 지닌 가스이다.

염소·불소는 독성(조연성)이지만 가연성이 아니며, 질소는 불활성 가스이고, 오존·아황산가스는 독성이나 가연성이 아니므로 나머지 조합은 두 성질을 모두 만족하지 않는다.

조정압력이 3.3kPa 이하인 저압조정기의 안전장치는 작동표준압력 7kPa, 작동개시압력 5.6~8.4kPa, 작동정지압력 5.04~8.4kPa의 범위에서 작동하도록 기준이 정해져 있다.

고압가스 특정제조시설에서는 한 안전구역 안의 고압가스 설비 외면으로부터 다른 안전구역 안의 고압가스 설비 외면까지 30m 이상의 거리를 유지하도록 규정하고 있다.

전위측정용 터미널(T/B)은 배관의 절연부 양측, 타 금속구조물과의 근접·교차부분, 희생양극법 적용 구간(300m 이내 간격), 그리고 직류전철 횡단부 주위에도 반드시 설치해 부식 상태를 감시해야 한다.

따라서 직류전철 횡단부 주위에는 설치할 필요가 없다는 설명은 실제 설치기준과 어긋난다.

시안화수소(HCN)는 가연성이면서 독성인 가스로, 인체에 흡입되면 강한 중독 증상을 일으킨다.

무색이며 공기보다 가벼워 확산되기 쉽고 특유의 냄새를 가지므로, 연한 황색이라거나 공기보다 아주 무겁다거나 냄새가 없다는 설명은 사실과 다르다.

염소(Cl2)는 스스로 타는 가스가 아니라 다른 물질의 연소를 돕는 조연성(지연성) 가스이며 동시에 독성가스이다.

상온에서 가압하면 액화가 가능하고 수분과 반응해 염산을 생성하여 철 등 금속을 부식시키므로, 가연성이라는 설명만 염소의 특징과 맞지 않는다.

지하 설치 LPG 저장탱크실의 콘크리트 재료 규격은 설계강도 21MPa 이상, 물-시멘트비 50% 이하, 슬럼프 120~150mm, 그리고 굵은 골재의 최대 치수 25mm로 정해져 있다.

제시된 항목 중 이 기준과 일치하는 것은 굵은 골재의 최대 치수뿐이며, 나머지 설계강도·물-시멘트비·슬럼프 값은 실제 기준과 다르게 제시되어 있다.

암모니아는 분자량이 17로 공기(평균분자량 약 29)보다 가벼워 공기 중으로 확산되어 위쪽에 모이는 성질을 가진다.

반면 산소, 염소, 프로판은 모두 공기보다 무거워 누출 시 낮은 곳에 체류하기 쉽다.

가스용품 배관용 밸브의 기술기준에서 개폐용 핸들 휠의 열림 방향은 시계 반대 방향(왼쪽)으로 하도록 정해져 있다.

O-링·패킹의 상태, 볼밸브를 294.2N 이하의 힘으로 90° 회전시켜 완전 개폐하는 구조, 완전히 열렸을 때 핸들 방향과 유로 방향이 평행한 구조 등은 실제 기준과 일치하지만, 열림 방향을 시계 방향으로 규정했다는 부분은 잘못된 설명이다.

충전용기와 석유류 등 위험물은 동일 차량에 함께 적재하여 운반하는 것 자체가 금지되어 있으며, 완충판을 덧대는 조치로 대신할 수 있는 것이 아니다.

염소와 아세틸렌, 염소와 수소(암모니아 등 가연성가스)는 동일 차량 혼합 적재가 금지되고, 가연성가스와 산소를 함께 실을 때는 충전용기 밸브가 서로 마주보지 않도록 하는 것이 올바른 조치이다.

저장탱크에 의한 LPG 사용시설에서 로딩암을 건축물 내부에 설치하는 경우, 해당 건축물에는 자연환기설비를 갖추어야 하며 그 환기구 면적의 합계는 바닥면적의 6% 이상으로 하여야 한다.

가스 안전사고 조사는 사고 직후 현장이 변경되기 전에 신속히 실시하고, 물적·인적 요인을 모두 조사하며 시설의 불안전한 상태와 작업자의 불안전한 행동을 함께 살펴보아야 한다.

조사에 참여하는 사람은 객관적인 입장을 유지해야 하므로, 항상 주관적인 입장을 유지하여 조사한다는 설명은 안전사고 조사의 원칙에 어긋난다.

암모니아는 폭발범위가 좁아 실용상 폭발 위험성이 낮다고 보아, 고압가스 충전·저장설비의 전기설비에 대해 방폭구조로 하지 않아도 되는 예외 가스로 규정되어 있다.

수소, 아세틸렌, 일산화탄소는 모두 가연성가스로서 전기설비를 방폭구조로 하여야 한다.

고압가스를 차량에 적재하여 운반할 때 200km 이상의 거리를 운행하는 경우에는 중간에 충분한 휴식을 취한 후 운행하도록 정해져 있다.

용기보관장소의 주위 2m 이내에는 화기 또는 인화성·발화성 물질을 두지 않아야 하므로, 8m 이내라고 한 설명은 실제 관리기준보다 넓게 제시된 것으로 옳지 않다.

충전용기와 잔가스용기를 구분해 두는 것, 충전용기를 40℃ 이하로 유지하며 직사광선을 피하는 것, 가연성가스 보관장소에서 방폭형 휴대용 손전등 외의 등화를 사용하지 않는 것은 모두 올바른 관리기준이다.

물을 제독제로 사용할 수 있는 독성가스는 물에 잘 녹는 암모니아, 산화에틸렌, 염화메탄, 아황산가스이며, 세 가지가 모두 여기에 해당하는 조합은 암모니아·산화에틸렌·염화메탄이다.

반면 염소·포스겐·황화수소·시안화수소는 물만으로는 제독할 수 없고 가성소다 수용액이나 소석회 등으로 중화시켜 제독해야 하므로, 이들이 포함된 조합은 답이 될 수 없다.

고압가스설비 배관의 기밀시험압력은 원칙적으로 상용압력 이상으로 실시하도록 정해져 있다.

따라서 상용압력이 0.6MPa인 배관의 기밀시험압력 기준은 0.6MPa 이상이 된다.

저장설비·가스설비를 수리하거나 청소할 때는 책임자의 감독 아래 작업계획에 따라 진행하고, 불활성가스 등으로 치환한 뒤 공기로 재치환하는 과정을 거쳐야 한다.

이때 산소 농도는 18% 이상 22% 이하의 범위로 확인해야 하므로, 산소 농도가 22% 이상으로 된 것이 확인될 때까지 작업한다는 설명처럼 하한만 두고 상한을 두지 않는 것은 기준과 맞지 않는다.

열전도도검출기(TCD)는 운반기체의 흐름속도가 감도에 큰 영향을 미치므로 흐름속도를 일정하게 유지해야 하고, 필라멘트에 전류를 흘리기 전에 미리 운반기체를 흘려보내며, 필라멘트와 검출실 내벽의 온도를 적절히 유지해야 한다.

그러나 운반기체의 흐름속도가 지나치게 크면 오히려 감도가 떨어지므로, 흐름속도가 클수록 감도가 증가해 높은 흐름속도를 유지해야 한다는 설명은 옳지 않다.

Mass Flow Controller(질량유량제어기)는 압력·온도 변화의 영향을 적게 받으면서 소유량을 정밀하게 제어할 수 있어, 여러 가스를 정확한 비율로 섞어야 하는 혼합가스 제조 등에 널리 사용된다.

부르동관은 압력계, 열선 소자는 가스검지기, 운반가스(carrier gas)는 가스분석기의 핵심 구성요소로 각각 올바르게 연결된다.

플로트(浮子)는 액체의 표면 위치를 이용해 액면을 측정하는 액면계의 구성요소이며 온도계와는 관련이 없다.

기체의 밀도는 $\rho = \dfrac{PM}{RT}$로 구할 수 있다.

압력 $P=5\text{kgf/cm}^2$abs를 atm 단위로 바꾸면 $P \approx \dfrac{5}{1.0332} \approx 4.84\text{atm}$이고, 산소의 분자량은 $M=32$, 온도는 $T=40+273=313\text{K}$이다.

이를 대입하면 $\rho = \dfrac{4.84 \times 32}{0.082 \times 313} \approx 6.03\text{kg/m}^3$로 계산된다.

가스미터는 계량이 정확해야 하므로 기차(계량오차)의 변동이 작아야 하며, 소형이면서도 계량용량이 크고, 가격이 저렴하면서 내구성이 있고, 구조가 간단하면서 감도가 예민한 것이 바람직하다.

따라서 기차의 변동이 클 것이라는 설명은 가스미터에 요구되는 구비조건과 반대된다.

게겔법은 흡수액을 단계별로 사용해 혼합가스를 성분별로 분리하는 화학적 가스 분석법으로, 33% KOH 수용액은 가장 먼저 이산화탄소를 흡수하는 데 사용된다.

이어서 요오드수은칼륨 용액으로 아세틸렌을, 87% 황산으로 프로필렌·n-부틸렌을, 취소수(브롬수)로 에틸렌을 흡수하고, 알칼리성 피로갈롤 용액으로 산소를, 암모니아성 염화제일구리 용액으로 일산화탄소를 순차적으로 분리한다.

액면(액위) 측정에는 압력식, 정전용량식, 부자식(플로트식), 방사선식, 초음파식 등 다양한 방식이 사용된다.

박막식은 일반적으로 압력을 검출하는 압력계 등에 쓰이는 방식으로, 액면 측정방법으로 분류되지 않는다.

전력, 전류, 전압, 주파수와 같은 전기적 제어량을 일정하게 유지하는 것을 목적으로 하는 제어방식을 자동조정이라 한다.

서보기구는 위치·방위·자세 등을 제어량으로 목표값의 변화를 추종하는 제어이고, 추치제어와 정치제어는 목표값이 시간에 따라 변하는지 여부로 구분되는 개념으로 전기량 제어를 특정해 지칭하는 용어가 아니다.

오르자트법 가스분석 장치에서 O2는 알칼리성 피로카롤(피로갈롤) 용액으로 흡수하고, CO2는 30% KOH 수용액, CO는 암모니아성 염화제일구리 용액으로 흡수하는 것이 표준적인 연결이다.

방사선식 액면계는 방사선의 투과·산란을 이용해 액면을 검출하는 방식으로 투과식, 조사식, 가반식 등으로 나뉜다.

전극식은 전극봉과 액체 사이의 전기적 특성을 이용하는 전기식 액면계로, 방사선식 액면계의 종류에 포함되지 않는다.

NOx 측정에서 화학발광법(chemiluminescence method)은 시료 중의 NO가 오존(O₃)과 반응하여 여기상태의 NO₂*를 생성하고, 이 NO₂*가 바닥상태로 떨어지면서 방출하는 빛의 광량을 검출하는 원리이다.

이때 방출되는 빛은 대략 590nm~2500nm 파장영역에 걸쳐 발광하며, 이 광량이 NO 농도에 비례하므로 정량 분석에 이용된다.

세라믹식은 지르코니아 소자의 산소이온 전도 특성을, 수소이온화 분석은 불꽃이온화(FID) 원리를, 비분산 적외선 분석은 적외선 흡수 특성을 이용하는 방식으로 화학발광법과는 검출 원리가 다르다.

제백(Seebeck) 효과는 서로 다른 두 금속을 접합하고 양 접점에 온도차를 주면 기전력이 발생하는 현상으로, 이를 이용해 온도를 측정하는 것이 열전대(thermocouple) 온도계이다.

서미스터 온도계는 반도체의 저항이 온도에 따라 크게 변화하는 성질을, 팽창식 온도계는 열팽창을, 광전관 온도계는 물체가 방사하는 복사에너지(광량)를 이용하므로 제백 효과와는 원리가 다르다.

그림의 경사관식 압력계는 비중 0.9 인 액체가 들어 있고, 압력 $P_1$ 이 걸렸을 때 경사관을 따라 액면이 50 cm 이동했다. 경사각은 30°이다.

경사관식에서 실제 압력에 대응하는 것은 관을 따라 이동한 길이가 아니라 그 수직 높이이므로 $h=L\sin\theta=0.5\times\sin 30^\circ=0.25\ \mathrm{m}$ 이다.

따라서 차압은 $\Delta P=\gamma h=(0.9\times 1000)\times 0.25=225\ \mathrm{kgf/m^2}$ 이고, 이를 SI 단위로 바꾸면 $225\times 9.8\approx 2205\ \mathrm{Pa}\approx 2.21\ \mathrm{kPa}$ 이다.

경사관식은 같은 압력이라도 액주 이동거리가 $1/\sin\theta$ 배로 길어져 미소압 측정에 유리하다는 점이 핵심이다.

습식 가스미터(wet type gas meter)는 원통 안을 액체(물)로 채우고 그 안에서 회전하는 드럼이 가스에 의해 회전하면서 유량을 측정하는 드럼(Drum) 타입의 계측기이다.

회전 드럼이 가스 압력에 의해 일정 체적씩 밀려나가는 원리로 정밀도가 높아 실험실 등에서 표준계량기로 주로 사용된다.

오리피스식, 벤투리식은 차압을 이용하는 추량식 유량계이고, 오벌(Oval)식은 회전자를 이용하는 용적식 미터로 습식가스미터와는 구조가 다르다.

측정량이 시간에 따라 변동할 때, 계측기의 지시값이 그 변동을 얼마나 지연 없이(또는 처짐과 오차를 수반하며) 따라가는지를 나타내는 특성을 동특성(dynamic characteristics)이라 한다.

이는 측정량이 시간에 따라 변하지 않는 정상 상태일 때의 계측기 특성인 정특성(static characteristics)과 대비되는 개념이다.

KI-전분지는 요오드화칼륨과 전분을 적신 시험지로, 할로겐계 가스(염소 등)가 요오드화칼륨을 산화시켜 유리된 요오드가 전분과 반응하여 청색~갈색으로 변색되는 원리를 이용한다.

아세틸렌은 염화제일구리 착염지에서 적색(적갈색)으로, 일산화탄소는 염화팔라듐지에서 흑색으로, 시안화수소는 초산벤지딘지에서 청색으로 변색되므로 각각 KI-전분지와는 무관한 검지 방법이다.

추량식(간접식) 가스미터는 유체의 유속이나 차압 등 간접적인 물리량을 측정하여 유량을 환산하는 방식으로 벤투리식, 오리피스식, 터빈식이 이에 해당한다.

반면 막식(diaphragm type)은 가스가 일정 체적의 계량실을 채우고 비우는 것을 직접 세어 적산하는 실측식(직접식) 미터이므로 추량식에 속하지 않는다.

공기 중 무게와 액체 중 무게의 차이가 부력이므로, 부력은 $5\text{N} - 3\text{N} = 2\text{N}$이다.

부력은 밀어낸 액체의 무게와 같으므로 $F_b = \rho_{액} \cdot g \cdot V$에서 액체의 밀도는 $\rho_{액} = \dfrac{2}{9.8 \times 1.3\times10^{-4}} \approx 1570\ \text{kg/m}^3$이다.

따라서 비중은 물의 밀도(1000kg/m³) 대비 $\dfrac{1570}{1000} \approx 1.57$로 계산된다.

저항온도계의 저항-온도 관계식 $R_t = R_0(1+\alpha t)$를 이용한다.

$R_{100} = 40 \times (1+0.0067\times100) = 40\times1.67 = 66.8\ \Omega$로 계산된다.

기체 크로마토그래피의 충전 컬럼에서 고정상 액체를 코팅하는 고체 지지체로는 다공성이 크고 표면적이 넓으며 화학적으로 비교적 안정한 규조토(디아토마이트)가 일반적으로 사용된다.

실리카겔, 활성탄, 알루미나는 주로 흡착형 컬럼 자체의 충전물(흡착제)로 사용되는 경우가 많아 고체 지지체의 대표 재질과는 구분된다.