23년 1회차

면에 작용하는 힘은 $F=P\cdot A$이고 1 atm은 $10332\,\mathrm{kgf/m^2}$이다. 지붕 면적이 $A=\dfrac{\pi}{4}(3)^2=7.07\,\mathrm{m^2}$이므로 $F=10332\times 7.07\approx 7.3\times 10^{4}\,\mathrm{kgf}$이다.

유량은 $Q=AV$로 구한다. 관의 단면적이 $A=\dfrac{\pi}{4}(2.5\times 10^{-3})^2=4.909\times 10^{-6}\,\mathrm{m^2}$이므로 $Q=4.909\times 10^{-6}\times 0.3\approx 1.47\times 10^{-6}\,\mathrm{m^3/s}$이다.

난류 영역의 패닝 마찰계수는 $f=f(Re,\ \varepsilon/D)$, 즉 레이놀즈수와 관 내부의 상대조도만의 함수이다. 레이놀즈수 $Re=\dfrac{VD}{\nu}$ 안에 흐름속도와 동점도가 들어 있으므로 이 둘은 마찰계수에 직접 영향을 준다. 관의 길이는 마찰손실수두 $h_L=4f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에서 손실량만 키울 뿐 마찰계수 자체를 바꾸지 않는다.

Darcy-Weisbach 식 $h_L=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에 대입한다. $h_L=0.0422\times\dfrac{500}{0.4}\times\dfrac{1.5^2}{2\times 9.8}=0.0422\times 1250\times 0.1148\approx 6.1\,\mathrm{m}$이다.

비정상유동은 정의상 물리량이 시간에 따라 변하는 흐름이므로 이상유체라 하더라도 $\dfrac{\partial u}{\partial t}\neq 0$이며, 이상유체의 비정상유동에서 A＝0이라는 서술은 성립하지 않는다. 반대로 정상유동은 모든 물리량의 시간변화율이 0인 흐름이므로 유체의 종류와 무관하게 A＝0이고, 실제유체의 비정상유동에서는 속도와 압력이 모두 시간에 따라 변해 A≠0, B≠0이다.

연속방정식 $Q=AV$에서 $V=Q/A$이다. $Q=\dfrac{10}{3600}=2.778\times 10^{-3}\,\mathrm{m^3/s}$, $A=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^2=7.854\times 10^{-3}\,\mathrm{m^2}$이므로 $V=\dfrac{2.778\times 10^{-3}}{7.854\times 10^{-3}}\approx 0.354\,\mathrm{m/s}$이다.

수은기압계는 대기압과 평형을 이루는 수은주의 높이로 대기압을 직접 측정하는 계기이다. 오리피스미터와 로타미터, 둑은 모두 유량 측정에 쓰이는 기구이다.

피토관은 흐름이 정지되는 정체점의 정체압과 벽면에서 얻은 정압의 차, 즉 동압을 측정하는 계기이므로 동압과 정압의 차를 측정한다는 서술은 옳지 않다. 베르누이 정리에서 $V=\sqrt{\dfrac{2(P_t-P_s)}{\rho}}$이 되어 유속은 정체압과 정압 차의 제곱근에 비례한다.

운동량은 질량과 속도의 곱 $p=mV$이므로 단위는 $\mathrm{kg\cdot m/s}$이다. N은 힘, J은 일과 에너지, m/s는 속도의 단위이다.

비압축성 유체에서는 유로가 갑자기 축소되어도 연속방정식에 의해 질량유량 $\dot{m}=\rho AV$가 그대로 보존되므로 질량유량 감소는 일어나지 않는다. 단면적이 줄면 유속은 커지고 베르누이 식에 따라 그만큼 압력은 낮아진다.

수평 원관의 층류 영역에서는 하겐-푸아죄유 식으로부터 마찰계수가 $f=\dfrac{64}{Re}$(패닝 기준 $16/Re$)로 유도되어 레이놀즈수에 반비례한다. 즉 층류에서는 관의 조도와 무관하게 레이놀즈수만으로 마찰계수가 결정된다.

모세관 안에서는 관 둘레를 따라 작용하는 표면장력의 수직분력 $\sigma\,\pi d\cos\beta$와 상승한 액주의 무게 $\gamma\dfrac{\pi d^{2}}{4}h$가 평형을 이룬다. 이를 $h$에 대해 풀면 $h=\dfrac{4\sigma\cos\beta}{\gamma d}$($\gamma=\rho g$는 비중량)가 된다.

상승 높이는 표면장력과 접촉각의 코사인에 비례하고 비중량과 관 지름에 반비례한다. 분자와 분모가 뒤집힌 식이나 표면장력과 비중량의 자리가 서로 바뀐 식은 이 평형 조건을 만족하지 않는다.

프루드 수는 $Fr=\dfrac{V}{\sqrt{gL}}$로 관성력과 중력의 비를 나타내는 무차원수이다. 레이놀즈 수는 관성력을 점성력으로 나눈 값, 마하 수는 관성력과 탄성력의 비, 오일러 수는 압력과 관성력의 비이므로 나머지 정의는 분자와 분모가 뒤바뀌어 있다.

일은 힘과 거리의 곱이므로 단위가 $\mathrm{N\cdot m}\,(=\mathrm{J})$이며, $\mathrm{N/m^3}$은 단위체적당 힘, 즉 비중량의 단위이다. 표면장력 N/m, 운동량 kg·m/s, 전단응력 N/m²은 모두 옳은 표현이다.

이상기체 상태식 $PV=\dfrac{W}{M}RT$에서 밀도는 $\rho=\dfrac{PM}{RT}$이다. $\rho=\dfrac{100\times 28}{8.314\times 300}\approx 1.12\,\mathrm{kg/m^3}$이다.

절대압력은 완전진공을 기준으로 한 압력이므로 대기압보다 높은 경우 절대압력＝대기압력＋계기압력이 된다. 이때 더해 주는 값은 표준대기압이 아니라 측정 장소의 실제 국소대기압이다.

맥동(서징)은 펌프의 토출유량이 변동할 때, 배관 도중에 기체를 품는 수조나 공기조가 있을 때, 그리고 유량조절밸브가 그 수조·공기조보다 하류에 있을 때 발생한다. 안전판은 과압을 방출하기 위한 부속품으로 맥동 발생과는 관계가 없다.

이상유체는 점성이 없어 마찰이 존재하지 않고 비압축성으로 가정하므로 기계적 에너지가 열로 손실되지 않는다. 손실이 없기 때문에 두 지점 사이에 베르누이 식이 손실수두 항 없이 그대로 성립한다.

관 내 유체가 물이므로 마노미터 양쪽 물기둥의 효과를 빼야 하며 압력차는 $\Delta P=(\rho_m-\rho)gh$로 구한다. $\Delta P=(13.6-1)\times 1000\times 9.81\times 0.25=3.09\times 10^{4}\,\mathrm{Pa}\approx 30.9\,\mathrm{kPa}$이다. 밀도차를 쓰지 않고 수은 밀도만으로 계산하면 값이 커지므로 주의한다.

고정된 수직평판에 직각으로 부딪친 분류는 축방향 운동량이 전부 소멸하므로 $F=\rho QV=\rho AV^{2}$이다. $A=\dfrac{\pi}{4}(0.05)^{2}=1.963\times 10^{-3}\,\mathrm{m^2}$이므로 $F=1000\times 1.963\times 10^{-3}\times 20^{2}\approx 785.4\,\mathrm{N}$이다. 물이 평판을 따라 퍼지는 경우 유출 운동량의 축방향 성분이 0이므로 계수는 1이다.

탄갱에서는 채탄과 운반 과정에서 공기 중에 떠오른 미세한 석탄가루가 점화되어 분진폭발을 일으킨다. 석탄 외에 곡물가루, 금속분, 황 등도 대표적인 분진폭발 물질이다.

파이어볼은 탱크가 이미 파열되어 방출된 액화가스가 급격히 증발·착화하며 만들어지는 화구이므로, 탱크 파열은 파이어볼의 원인이지 파이어볼이 일으킨 피해가 아니다. 파이어볼의 주된 피해는 강렬한 복사열이며 급격한 공기팽창과 그에 따른 폭풍압도 함께 나타난다.

기체연료는 연료와 공기를 미리 섞어 태우는 예혼합연소와, 연료와 공기가 각각 확산해 만나는 면에서 타는 확산연소의 두 형태를 갖는다. 증발연소는 액체연료, 분해연소는 고체연료의 연소형태이다.

환원염은 산소가 부족한 상태의 불꽃으로 일산화탄소나 수소 같은 미연분을 포함한 채 연소하는 화염이다. 반대로 산소가 남아 연소가스 중에 산소를 포함하는 완전연소 상태의 불꽃은 산화염이다.

분젠식 버너는 노즐에서 분출하는 가스의 운동에너지로 1차 공기를 흡인해 혼합관에서 섞은 뒤 화염공에서 분출시켜 예혼합연소시키는 방식이다. 적화식은 1차 공기를 전혀 흡인하지 않고 필요한 공기를 모두 2차 공기로 공급받는다.

프란틀 수는 $Pr=\dfrac{\nu}{\alpha}$로 운동량 확산도와 열 확산도의 비이며, 값이 클수록 속도변화가 미치는 범위가 온도변화가 미치는 범위보다 넓다는 뜻이다. 누셀 수는 대류와 전도 열전달의 비, 그라쇼프 수는 부력과 점성력의 비를 나타낸다.

내압방폭구조는 용기 내부에서 폭발이 일어나도 화염이 접합면 틈새를 통해 외부의 가연성가스로 전파되지 않도록 하는 구조이므로, 화염일주를 막을 수 있는 안전간극(최대안전틈새)이 설계의 핵심이다. KGS GC201의 가스시설 전기방폭 기준에서도 대상 가스의 폭발등급과 안전간극에 따라 방폭기기를 선정하도록 하고 있다. 최소점화에너지는 본질안전방폭구조에서 주로 고려하는 값이다.

확산연소는 가연성기체를 조연성기체 중으로 분출시켜 두 기체가 서로 확산해 만나는 면에서 연소하는 방식으로, 국부적으로 공기가 부족한 영역이 생겨 불완전연소에 의한 그을음이 형성되기 쉽다. 예혼합연소는 미리 균일하게 섞인 상태로 타므로 그을음이 거의 생기지 않는다.

이류체 무화식은 공기나 증기 같은 기체를 분무매체로 함께 분출시켜 그 운동에너지로 연료를 미립화하는 방식이다. 유압 분무식은 연료 자체에 높은 압력을 가해 무화시키므로 별도의 분무매체를 쓰지 않는다.

과열도는 과열증기의 온도에서 같은 압력의 포화온도를 뺀 값이다. 450℃는 $450+273=723\,\mathrm{K}$이므로 $723-573=150$이다.

석탄이나 장작처럼 가열되면서 나온 휘발분이 불꽃을 내며 타는 연소는 분해연소이다. 표면연소는 코크스나 목탄처럼 휘발분이 모두 빠져나간 뒤 고체 표면에서 불꽃 없이 타는 연소를 말한다.

연료와 산화제가 적당한 비율로 미리 혼합된 가연혼합기가 타는 것은 예혼합화염이다. 확산화염은 연료와 산화제가 경계면을 사이에 두고 서로 반대쪽에서 확산해 와 그 면에서 연소하는 화염으로, 가스라이터 불꽃이 대표적인 예이다.

연소반응은 $\mathrm{CH_4}+2\mathrm{O_2}\rightarrow\mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}$이므로 메탄 1 kmol에 산소 2 kmol이 필요하다.

메탄 2 kg은 $2/16=0.125\,\mathrm{kmol}$이므로
이론산소량은 $0.125\times 2\times 22.4=5.6\,\mathrm{Sm^3}$이고,
이론공기량은 $\dfrac{5.6}{0.21}\approx 26.67\,\mathrm{Sm^3}$이다.

용기 안 혼합기체의 전체 몰수는 $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{300\times 0.1}{8.314\times 363}=9.94\times 10^{-3}\,\mathrm{kmol}$이다.

메탄 1 kmol당 이론산소 2 kmol의 1.2배인 2.4 kmol이 필요하므로
공기는 $\dfrac{2.4}{0.21}=11.43\,\mathrm{kmol}$, 메탄까지 합하면 12.43 kmol이 되어
메탄의 몰분율은 $1/12.43$이다.
따라서 메탄의 질량은 $9.94\times 10^{-3}\times\dfrac{1}{12.43}\times 16\approx 0.0128\,\mathrm{kg}$이다.

연소의 3대 요소는 가연물, 산소공급원인 공기, 점화원이다. 시간은 여기에 포함되지 않으며, 3요소에 순조로운 연쇄반응을 더한 것이 연소의 4요소이다.

환원반응은 공기가 부족한 상태에서 일어나고 이때의 화염이 환원염이므로, 공기의 과잉 상태에서 생긴다는 서술은 옳지 않다. 공기가 과잉이어서 연소가스 중에 산소가 남는 화염은 산화염이다.

물리적 폭발은 화학반응 없이 액상 또는 고상에서 기상으로의 상변화나 온도상승·충격으로 압력이 이상 상승하여 일어나는 폭발이며 증기폭발이 대표적이다. 산화·분해·중합 등 화학반응으로 일어나는 폭발과, 발열속도가 방열속도를 웃돌아 반응이 폭주하는 열폭발은 모두 화학적 폭발로 분류한다.

액체 프로판의 생성엔탈피는 기체 값에서 증발엔탈피를 뺀 $-103909-370\times 44=-120189\,\mathrm{kJ/kmol}$이다.

고위발열량은 생성물의 물을 액체로 보아
$H_h=-120189-\left[3(-393757)+4(-286010)\right]=2.205\times 10^{6}\,\mathrm{kJ/kmol}$이 된다.
구하는 단위가 kJ/kg이므로 분자량 44로 나누면 $\dfrac{2205122}{44}\approx 50000\,\mathrm{kJ/kg}$이다.

고온에서 일어나는 $\mathrm{CO_2}\rightarrow\mathrm{CO}+\dfrac{1}{2}\mathrm{O_2}$, $\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{H_2}+\dfrac{1}{2}\mathrm{O_2}$ 해리는 흡열반응이므로 발열량이 그만큼 소모되어 실제 화염온도는 이론연소온도보다 낮아진다.

단열화염온도는 $t=\dfrac{H_l}{G\,C_p}+t_0$로 구한다.

• 공기비를 키워 연소가스량 G가 늘면 온도가 내려간다.
• 연소용 공기를 예열해 초기 엔탈피를 높이면 올라간다.

유동대전은 액체가 배관을 흐를 때 관벽 경계면의 전기이중층에서 전하가 분리되어 생기고 유속이 클수록 대전량이 커지므로, 방지대책은 배관 내 유속을 제한하는 것이다. 유속을 크게 하면 대전이 오히려 촉진된다. 이 밖의 정전기 방지대책으로는 접지·본딩, 상대습도 유지, 도전성 재료 사용 등이 있다.

서징(맥동)현상은 펌프의 토출압력과 유량이 주기적으로 변동하여 입구 진공계와 출구 압력계의 지침이 흔들리고 송출유량이 변하는 현상이다. 공동현상은 흡입측 압력이 포화증기압 이하로 내려가 기포가 생겼다가 붕괴하면서 소음·침식을 일으키는 현상으로 구분된다.

일체형 자동절체식 조정기는 조정기 한 대로 감압하므로 다단 감압식보다 배관의 압력손실을 오히려 작게 해야 하며, 압력손실을 크게 해도 된다는 서술은 옳지 않다. 자동절체식은 사용측 용기의 압력이 낮아지면 예비측으로 자동 전환되므로 잔류액이 거의 없어질 때까지 소비할 수 있고, 용기 교환 주기가 길어져 전체 용기 수도 수동절체식보다 적게 든다.

접촉분해(수증기 개질)에서 카본은 $2\mathrm{CO}\rightarrow\mathrm{CO_2}+\mathrm{C}$ 등의 반응으로 석출되므로, 이를 막으려면 반응온도를 높이고 압력을 낮추며 수증기비를 크게 유지한다. 수증기가 충분하면 석출된 탄소가 $\mathrm{C}+\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{CO}+\mathrm{H_2}$로 다시 가스화되어 제거되는 효과도 있다.

탱크로리에서 저장탱크로 액화석유가스를 이송하는 방법은 탱크 자체 압력(차압)을 이용하는 방법, 액송펌프를 사용하는 방법, 압축기로 기상부를 옮겨 압력차를 만드는 방법이다. 압축가스 용기를 사용하는 방식은 이송방법에 해당하지 않는다.

팽창밸브는 응축기에서 나온 고압 액냉매를 교축시켜 저온·저압으로 낮추는 동시에, 증발기의 부하에 맞는 냉매 유량을 조절하는 기기이다. 증발기는 냉매가 실제로 열을 흡수하는 곳일 뿐 유량 조절 기능은 팽창밸브가 담당한다.

금속은 온도가 낮아질수록 항복점·인장강도·경도는 오히려 커지지만 충격값(인성)은 급격히 떨어져 저온취성이 나타난다. 그래서 저온장치용 재료로는 저온에서도 충격값이 유지되는 오스테나이트계 스테인리스강, 9% 니켈강, 알루미늄합금 등을 사용한다.

서머스태트식(열선형) 가스검지기는 가스와 공기의 열전도도가 다른 점을 이용해 가열된 백금선의 온도와 저항 변화로 농도를 검지한다. 접촉연소식은 촉매 위에서 가연성가스가 연소할 때의 발열을, 수소염 이온화식은 연소 시 생기는 이온 전류를 이용한다.

몰레큘러 시브는 세공 크기가 균일한 합성 제올라이트 흡착제로 미량의 수분까지 흡착해 매우 낮은 노점을 얻을 수 있어 원료 천연가스의 최종 탈수에 사용된다. 실리카겔은 흡착 용량은 크지만 도달 노점이 높아 수분이 많은 단계의 예비 건조에 주로 쓰인다.

카르노 사이클은 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 네 과정이 차례로 이어진 가역 사이클이다. 따라서 첫 번째 과정은 고온열원에서 열을 받으며 부피가 늘어나는 등온팽창이고, 이어서 단열팽창, 등온압축, 단열압축의 순서로 진행된다.

압축기를 이용한 LP가스 충전은 압축기 윤활유가 가스와 함께 넘어가 탱크에 드레인으로 쌓일 우려가 있다는 것이 단점이다. 반면 펌프 방식과 비교하면 충전시간이 짧고, 잔가스 회수가 가능하며, 액을 직접 밀어내지 않으므로 베이퍼록 우려가 없다는 장점이 있다.

2종 장소는 밀폐된 용기나 설비 안에 밀봉된 가연성가스가 파손 또는 오조작의 경우에만 누출할 위험이 있는 장소 등을 말하며, 여기에는 주로 안전증방폭구조를 사용한다. 0종 장소는 상용의 상태에서 가연성가스 농도가 연속해서 폭발하한계 이상으로 되는 장소로 원칙적으로 본질안전방폭구조를 사용한다. 내압방폭구조는 용기 내부의 폭발압력을 견디고 화염이 외부로 전파되지 않도록 하는 구조이며, 보호가스를 압입해 내부압력을 유지하는 것은 압력방폭구조다.

다단압축은 전체 압축비를 여러 단으로 나누어 각 단의 압축비를 작게 하므로 이론 압축일(소요동력)이 줄어든다. 동시에 단당 압축비가 작아지면 톱 클리어런스에 남은 가스의 재팽창량이 줄어 흡입량이 늘어나므로 체적효율이 커진다. 아울러 토출가스 온도 상승과 윤활유 탄화도 억제된다.

나프타는 파라핀계 탄화수소가 많을수록 가스화 효율이 좋고, 올레핀계 등 불포화 탄화수소가 많으면 카본 석출과 촉매 열화를 일으켜 가스화에 불리하다. 원유의 상압증류에서 비점 200℃ 이하의 유분이 나프타이고 그중 비점 130℃ 이하를 경질나프타라 한다. 고비점 유분과 황분이 많으면 촉매 피독과 부식을 유발해 바람직하지 않다.

아세틸렌은 융점이 약 -81℃, 비점이 약 -84℃로 비점이 융점보다 낮아 고체 아세틸렌은 융해하지 않고 그대로 승화한다. 흡열화합물이어서 압축하면 $\mathrm{C_2H_2}\rightarrow 2\mathrm{C}+\mathrm{H_2}$ 의 분해폭발을 일으킬 수 있고, 구리·은·수은과 접촉하면 폭발성 아세틸라이드를 만든다. 이 때문에 용기에는 규조토·목탄 등 다공물질을 채우고 아세톤에 용해시켜 충전한다.

분출되는 가스에 액체나 고체의 미립자가 섞여 있으면 미립자와 노즐·배관 벽면의 충돌·마찰로 전하 분리가 활발해져 정전기가 가장 크게 발생한다. 순수한 기체만 고속으로 분출될 때 발생하는 전하량은 이보다 훨씬 작다. 혼합가스 여부나 분자량, 건조 정도보다 미립자의 동반 여부가 지배적인 인자다.

1 RT(한국 냉동톤)는 0℃의 물 1톤을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 만드는 능력이며, 물의 응고잠열 79.68 kcal/kg을 적용한다. $1\ \mathrm{RT}=\dfrac{1000\ \mathrm{kg}\times 79.68\ \mathrm{kcal/kg}}{24\ \mathrm{h}}=3320\ \mathrm{kcal/h}$

산소는 구리 및 구리합금과 반응하지 않으므로 배관·밸브 재료로 사용할 수 있다(다만 유지류 혼입은 금지된다). 아세틸렌은 구리와 폭발성 아세틸라이드를 만들고, 암모니아는 구리와 착이온을 형성해 부식시키며, 황화수소는 황화구리를 생성하므로 구리 및 구리합금을 쓸 수 없다.

암모니아는 고온·고압에서 알루미늄 및 알루미늄 합금을 침식하므로 장치 재료로 사용할 수 없고, 탄소강이나 18-8 스테인리스강을 쓴다. 구리·황동 등 구리합금도 착이온을 만들어 부식되므로 계기나 장치에 직접 사용할 수 없다. 염기성 가스여서 건조제로 진한 황산 대신 소다석회를 사용하고, 할로겐이나 강산과는 격렬히 반응하므로 접촉을 피한다.

가스누출검지경보장치는 경보를 발신한 후에는 주위의 가스농도가 변화하여도 계속 경보를 울리고, 확인 또는 대책을 강구함에 따라 경보가 정지되는 구조여야 한다(KGS FP112 2.8.2.1). 농도가 내려갔다고 자동으로 경보가 멈추면 누출 발생 사실의 확인이 누락되기 때문이다. 경보농도는 가연성가스가 폭발하한계의 1/4 이하, 독성가스가 TLV-TWA 기준농도 이하이며, 정밀도는 가연성용 ±25% 이하·독성용 ±30% 이하다.

고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 4에 따라 저장능력 5톤(가연성가스 또는 독성가스가 아닌 경우 10톤) 또는 500 m³(가연성가스 또는 독성가스가 아닌 경우 1,000 m³) 이상인 저장탱크와 압력용기는 내진성능 확보 조치 대상이다. 가연성 액화가스 5톤은 이 기준에 해당한다. 액화독성가스 3톤과 비가연성·비독성 액화가스 5톤은 각각 5톤·10톤 기준에 미달하고, 질소 500 m³도 비가연성·비독성이므로 1,000 m³에 미치지 못한다.

아세틸렌을 2.5 MPa의 압력으로 압축할 때에는 질소·메탄·일산화탄소 또는 에틸렌 등의 희석제를 첨가하여 분해폭발을 방지한다. 용기의 다공도는 75% 이상 92% 미만이어야 하고, 충전 중의 압력은 2.5 MPa 이하로 하며 충전 후에는 15℃에서 1.5 MPa 이하가 될 때까지 정치한다. 습식아세틸렌발생기의 표면은 70℃ 이하로 유지하고 그 부근에서는 불꽃이 튀는 작업을 하지 않는다.

기밀시험에는 공기 또는 질소·헬륨과 같이 불활성이고 부식성이 없는 기체를 사용한다. 암모니아는 가연성이면서 독성가스이고 수분과 만나면 밸브의 구리합금 부품을 부식시키므로 기밀시험용 기체로 가장 부적당하다.

액화석유가스 사용시설의 배관은 건축물의 기초 밑이나 환기가 잘 되지 않는 곳에는 설치하지 않는다. 기초 밑에 묻으면 침하·부식이 생겨도 점검과 보수가 불가능하고 누출가스가 건물 내부로 유입되기 때문이다. 건축물 안의 배관은 단독 피트 내에 설치하거나 노출하여 설치하고, 지하매몰 배관은 붉은색 또는 황색으로 표시하며, 배관이음부와 전기계량기는 60 cm 이상 거리를 유지한다.

차량에 고정된 탱크가 후부취출식인 경우 탱크 주밸브 및 긴급차단장치에 속하는 밸브와 차량 뒷범퍼의 수평거리를 40 cm 이상 유지해야 한다. 후부취출식이 아닌 탱크나 조작상자를 설치한 경우의 기준은 20 cm 이상이다. 추돌 사고 시 밸브류가 직접 파손되어 가스가 분출되는 것을 막기 위한 기준이다.

오토바이로 액화석유가스 충전용기를 적재·운반할 때에는 용기운반전용적재함을 장착하고, 충전량 20 kg 이하의 용기를 2개 이하로만 적재해야 한다. 충전량이 작다고 하여 적재수를 늘릴 수 있는 예외는 없으므로 10 kg 용기라도 2개를 초과해 실을 수 없다.

탱크 주밸브와 긴급차단장치에 속하는 밸브 등 중요한 부속품이 돌출된 저장탱크는 그 부속품을 차량의 좌측면이 아닌 곳에 설치한 단단한 조작상자 안에 넣고, 조작상자와 차량 뒷범퍼의 수평거리를 20 cm 이상 유지한다. 후부취출식 탱크에 적용되는 40 cm 기준과 구분해야 한다.

아세틸렌의 분해 한계압은 온도, 용기의 크기·형상, 함께 존재하는 혼합가스(희석제)의 종류에 따라 달라진다. 수분(수증기)은 희석제이자 열흡수체로 작용해 분해반응의 전파를 억제하므로 분해 한계압을 극히 낮추는 인자가 아니다. 실제로 분해폭발을 막기 위해 질소·메탄·일산화탄소·에틸렌 같은 희석제를 첨가한다.

외기의 공기가 연소실 내로 유입되면 오히려 연소용 공기가 보충되므로 불완전연소에 의한 CO 발생 원인으로 보기 어렵다. CO는 열교환기의 그을음·변형 등 상태 불량, 배기 불량에 따른 산소 부족, 외풍으로 연소가스가 연소기 설치실로 역류·유입되는 경우처럼 공기가 모자라거나 배기가 실내로 되돌아올 때 증가한다.

하천이나 수로를 횡단하여 매설하는 배관 중 독성가스 배관은 이중관으로 해야 하며, 이중관 대상 독성가스는 아황산가스·암모니아·염소·염화메탄·산화에틸렌·시안화수소·포스겐·황화수소다. 염소가 여기에 해당한다. 수소·아세틸렌은 가연성, 산소는 조연성이지만 독성가스가 아니어서 이중관 대상이 아니다.

가스난방기에 의무적으로 설치해야 하는 안전장치는 소화안전장치, 전도안전장치, 불완전연소방지장치(또는 산소결핍안전장치)다. 과열방지장치는 온수기·보일러 등 물을 가열하는 기기에 적용되는 것으로 난방기의 법정 의무 설치 대상이 아니다.

압축가스는 일정한 압력에 의하여 압축되어 있는 가스를 말한다. 독성가스는 허용농도(LC50)가 100만분의 5,000 이하인 것을 말하며, 가압·냉각 등으로 액체상태가 된 것으로서 대기압에서의 비점이 40℃ 이하 또는 상용의 온도 이하인 것은 가연성가스가 아니라 액화가스의 정의다. 트리메틸아민은 가연성가스이면서 독성가스로 분류된다.

아세틸렌을 백금·니켈 등의 촉매로 수소화하면 에틸렌을 거쳐 에탄이 생성되며 메탄은 생기지 않는다. 산소-아세틸렌 불꽃은 약 3,000℃로 금속의 용접·절단에 이용되고, 흡열화합물이어서 압축 시 분해폭발의 위험이 있다. 암모니아성 질산은 용액에 통과시키면 백색의 은 아세틸라이드가 침전한다.

차량의 고장 등으로 부득이하게 정차하는 경우에는 적색표지판 등을 설치하여 다른 차량과의 추돌을 방지해야 한다. 충전용기의 하역작업은 엔진을 정지시킨 뒤 지형이 평탄한 곳에서 하고 차바퀴는 고정목으로 고정해야 하며, 충전용기를 적재한 차량은 제1종 보호시설로부터 15 m 이상 떨어진 곳에 주정차해야 한다.

산화에틸렌·염화메탄·황화수소는 모두 가연성가스이면서 독성가스로 분류된다. 염소·불소·오존·아황산가스는 독성이지만 가연성이 아니고, 프로판·수소는 가연성이지만 독성가스가 아니며, 질소는 불연성이자 비독성이다.

플레어스택은 그 바로 밑의 지표면에 미치는 복사열이 $4000\ \mathrm{kcal/(m^2\cdot h)}$ 이하가 되도록 높이를 정한다. 지표면에서 작업하는 사람과 인접 설비를 연소 복사열로부터 보호하기 위한 기준이다.

배관으로 공급받아 사용하는 경우 천연가스는 특정고압가스 사용신고 대상에서 명시적으로 제외된다(고압가스 안전관리법 시행규칙 제46조제1항). 사용신고 대상은 저장능력 500 kg 이상인 액화가스저장설비 또는 50 m³ 이상인 압축가스저장설비를 갖추고 특정고압가스를 사용하려는 자, 배관으로 특정고압가스(천연가스 제외)를 공급받아 사용하려는 자, 압축모노실란·디실란 등 열거된 가스를 사용하려는 자, 자동차 연료용으로 공급받아 사용하려는 자다.

허용농도 100만분의 200 이하인 액화독성가스는 100 kg 이상일 때 운반책임자를 동승시켜야 한다.

독성가스를 용기에 충전하여 운반할 때의 운반책임자 동승기준(고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 9의2)은 허용농도가 100만분의 200 이하이면 압축가스 10 m³ 이상·액화가스 100 kg 이상이고, 100만분의 200 초과 100만분의 5,000 이하이면 압축가스 100 m³ 이상·액화가스 1,000 kg 이상이다. 나머지는 두 허용농도 구간의 기준량을 서로 바꾸어 놓은 값이다.

품질검사에서 수소의 순도는 98.5% 이상이어야 하며, 98.0%는 아세틸렌에 적용되는 순도 기준이다. 산소·아세틸렌·수소를 제조하는 자는 1일 1회 이상 적절한 방법으로 품질검사를 하여 산소 99.5%, 아세틸렌 98%, 수소 98.5% 이상의 순도를 확인하고 그 결과를 기록해야 한다(고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 4).

긴급용 벤트스택의 방출구는 작업원이 정상작업을 하는 데 필요한 장소 및 항시 통행하는 장소로부터 10 m 이상 떨어진 곳에 설치한다(KGS FP111 2.6.8). 5 m 이상은 긴급용 외의 벤트스택에 적용되는 기준이다. 벤트스택은 이송된 가스를 연소시키지 않고 대기로 방출하는 설비여서 독성가스는 중화조치 후 방출하고, 플레어스택은 가연성가스를 연소시켜 방출하므로 파일럿 버너를 항상 점화해 확실히 착화되도록 한다.

프로판은 분자량이 44로 공기(약 29)보다 무거워 증기비중이 약 1.5이며, 누출되면 바닥이나 저지대에 체류하므로 하부 환기가 필요하다. 천장 부근에 체류하는 것은 메탄처럼 공기보다 가벼운 가스다. 질식사고는 밀폐공간의 산소농도 저하, 일산화탄소 중독은 불완전연소와 배기가스의 실내 유입, 가스폭발은 폭발범위의 혼합기와 점화원의 결합이 주원인이다.

열전도도검출기(TCD)의 감도는 운반기체와 시료의 열전도도 차이에 비례하므로, 열전도도가 매우 큰 수소나 헬륨을 운반기체로 쓸 때 검출한계가 가장 낮아진다. 불꽃이온화검출기(FID)는 유기화합물에 대한 감도가 매우 높고, 전자포획검출기(ECD)는 직선범위가 좁으며, 불꽃광도검출기(FPD)는 황·인 화합물에만 선택적으로 응답한다.

수소와 메탄은 헴펠식의 흡수제로는 흡수되지 않으므로, 산소를 넣어 연소(폭발)시킨 뒤 소비된 산소량과 생성된 이산화탄소량으로 정량하는 연소법을 쓴다. 흡수법으로는 이산화탄소를 수산화칼륨, 중탄화수소를 발연황산, 산소를 알칼리성 피로갈롤, 일산화탄소를 암모니아성 염화제일구리 용액으로 차례로 흡수시켜 분석한다.

제어회로의 기본논리는 AND·OR·NOT 세 가지이며, 이들의 조합으로 모든 논리함수를 구성할 수 있다. NOR는 OR의 출력을 NOT으로 반전시킨 복합(조합)논리이므로 기본논리에 해당하지 않는다.

게겔법은 흡수제를 정해진 순서로 통과시켜 성분을 분리하는데, 33% 수산화칼륨(KOH) 용액에 흡수되는 성분은 이산화탄소다. 이어서 아이오딘화수은칼륨 용액으로 아세틸렌, 87% 황산으로 프로필렌·정부틸렌, 브로민수로 에틸렌, 알칼리성 피로갈롤로 산소, 암모니아성 염화제일구리로 일산화탄소를 흡수시킨다.

전자유량계는 패러데이의 전자유도법칙을 이용하므로 도전성이 있는 액체에만 적용할 수 있고, 기체나 기름처럼 도전성이 없는 유체는 측정할 수 없다. 측정관 내부에 흐름을 막는 요소가 없어 압력손실이 사실상 없고 응답이 매우 빠르며, 라이닝 재질을 적절히 선정하면 슬러리나 부식성 액체도 측정할 수 있다.

비례대는 조절계의 전체 눈금범위(스팬)에 대한 비례동작 구간의 비율이다. $PB=\dfrac{\text{측정온도 변화폭}}{\text{조절계 전체 스팬}}\times 100=\dfrac{89-81}{100-80}\times 100=40\,\%$

가스미터에 표기된 $0.5\ \mathrm{L/rev}$는 계량실이 1주기(1회전) 동안 계량하는 체적이 0.5 L라는 뜻이고, $\mathrm{MAX}\ 1.5\ \mathrm{m^3/h}$는 사용 최대유량이 시간당 1.5 m³라는 뜻이다. 감도유량이나 오차의 최대값을 나타내는 표기가 아니다.

비례적분(PI) 동작은 비례동작이 남기는 잔류편차를 적분동작으로 없애지만, 전달느림(지연)이 큰 프로세스에서는 적분동작 때문에 사이클링이 일어나기 쉽고 그 주기가 커진다. 부하변화가 크고 응답이 느린 프로세스에 적용하며, 출력이 제어편차의 시간변화율에 비례하는 것은 미분동작이다.

부동은 가스는 계량실을 통과하지만 지시장치의 기어 불량이나 회전축 이탈 등으로 회전이 지침에 전달되지 않아 계량값이 변하지 않는 고장이다. 불통은 가스 자체가 미터를 통과하지 못하는 고장이고, 감도불량은 소량의 가스를 흘렸을 때 지침이 반응하지 않는 상태다.

수은을 넣은 차압식 액면계에서 액면 높이는 $h=R\left(\dfrac{\gamma_{\mathrm{Hg}}}{\gamma}-1\right)$ 로 구한다. $h=40\ \mathrm{mm}\times\left(\dfrac{13.55\times 1000}{998}-1\right)=40\times 12.58=503\ \mathrm{mm}$

캐스케이드 제어는 1차 조절계의 출력을 2차 조절계의 목표값으로 주는 2단 구성으로, 외란을 안쪽 2차 루프에서 먼저 잡아 계 전체의 지연을 줄인다. 그래서 출력측에 낭비시간이나 시간지연이 큰 프로세스제어에 적합하다. 정치제어와 추치제어는 목표값이 일정한지 변하는지에 따른 구분일 뿐 지연을 보상하는 방식이 아니다.

황화수소는 아이오딘 용액으로 산화 적정하는 아이오딘적정법으로 정량한다. 수분은 노점법이나 칼피셔법, 암모니아는 중화적정법, 나프탈렌은 가스크로마토그래피법으로 분석하므로 나머지 짝은 서로 어긋나 있다.

비중병법에서 시료의 밀도는 같은 용기를 채운 시료와 증류수의 질량비에 물의 밀도를 곱해 구한다. $\rho=\dfrac{12.8749-11.6125}{13.1682-11.6125}\times 0.99823=\dfrac{1.2624}{1.5557}\times 0.99823=0.810\ \mathrm{g/cm^3}$

실측식 가스미터는 일정 체적의 계량실을 채우고 비우는 횟수로 통과 부피를 직접 계량하는 방식이며 건식(막식·루츠식)과 습식이 있다. 벤투리식·터빈식·오리피스식은 유속이나 차압을 측정해 유량을 환산하는 추량식이다.

오리피스 유량은 $Q=C\,A\sqrt{2gh}$ 로 구한다. $A=\dfrac{\pi}{4}\times 0.15^2=0.01767\ \mathrm{m^2}$ 이므로 $Q=0.85\times 0.01767\times\sqrt{2\times 9.8\times 1}=0.067\ \mathrm{m^3/s}$

박막식은 다이어프램의 변위로 압력을 재는 압력 측정방식이지 액면 측정방법이 아니다. 액면계에는 부자(플로트)식, 압력식과 차압식, 정전용량식, 초음파식, 방사선식 등이 쓰인다.

최대유량이 1,000 m³/h 이하인 가스미터의 사용공차는 검정기준에서 정한 최대허용오차의 2배 값으로 한다. 사용 중의 마모와 경년변화를 감안해 검정 시보다 완화한 값을 적용하는 것이다.

계량 관련 법령상 최대유량이 10 m³/h 이하인 가스미터의 검정 유효기간은 5년이다. 액화석유가스미터는 3년, 그 밖의 가스미터는 8년으로 구분된다.

발열량은 표준상태의 가스 1 m³당 값으로 나타내므로, 가스미터로 잰 시료가스 사용량을 측정 시의 온도·압력에 따라 표준상태 체적으로 환산하는 보정이 반드시 필요하다. 융커스식 유수형 열량계는 시료가스를 연속적으로 연소시키고 그 열을 흐르는 물에 흡수시켜, 냉각수 유량과 입구·출구 온도차로 발열량을 구한다. 연소가스가 냉각되면서 수증기의 응축잠열까지 물에 회수되므로 측정값은 고위발열량이다.

직류 4~20 mA 전류신호는 폐회로에 흐르는 전류가 배선저항과 무관하게 유지되어 장거리 전송에서 전압강하와 유도잡음의 영향에 강한 반면, 전압신호는 배선저항에 의한 전압강하와 잡음을 그대로 받아 거리가 길어질수록 불리하다. 원격감시장치는 현장의 측정량을 전기신호 등으로 변환해 떨어진 장소로 전송하고 지시·기록하는 장치이며, 정압기실의 압력·가스누출경보·출입문 개폐 상태 등을 중앙에서 상시 감시하는 데 이용된다.