25년 1회차

기체수송 기계는 만들어 낼 수 있는 토출 압력차의 크기로 구분한다. 팬은 약 $10\,\mathrm{kPa}$ 미만, 송풍기는 $10\,\mathrm{kPa}$ 이상 $0.1\,\mathrm{MPa}$ 미만, 압축기는 $0.1\,\mathrm{MPa}$ 이상의 압력차를 낸다. 따라서 압력차는 팬보다 송풍기가, 송풍기보다 압축기가 크다.

충격파는 비가역 과정이므로 열역학 제2법칙에 따라 엔트로피가 반드시 증가한다. 엔트로피가 감소한다는 서술은 제2법칙에 정면으로 어긋난다. 충격파는 초음속 노즐의 확대부에서 생길 수 있고, 충격파를 지나면 초음속에서 아음속으로 급변하면서 압력·온도·밀도가 급상승한다.

실제 유체에 베르누이식을 적용할 때는 이상유체 가정에서 빠져 있던 에너지 출입을 항으로 보태 준다. 마찰에 의한 손실수두 $h_f$, 펌프가 유체에 넣어 주는 일 $W_p$, 터빈이 유체에서 꺼내 가는 일 $W_t$가 그 보정항이다. 압력차는 베르누이식에 이미 압력수두 항으로 들어 있는 양이므로 따로 더하는 보정항이 아니다.

점도의 CGS 단위인 $1\,\mathrm{poise}=1\,\mathrm{dyne}\cdot\mathrm{s/cm^2}$이고 $1\,\mathrm{cP}$는 그 $10^{-2}$배이므로 $1\,\mathrm{cP}=10^{-2}\,\mathrm{dyne}\cdot\mathrm{s/cm^2}$이다.

SI 단위로는 $10^{-3}\,\mathrm{Pa\cdot s}$에 해당한다. 점도의 차원이 $ML^{-1}T^{-1}$이므로 단위는 반드시 힘·시간/면적 꼴이어야 한다.

초음속은 축소–확대(라발) 노즐에서만 얻을 수 있다. 축소부에서 가속된 유체가 단면적 변화가 없는 목에서 음속($M=1$)에 도달하고, 이어지는 확대부에서 팽창하면서 초음속으로 가속된다. 아음속에서는 단면 축소가, 초음속에서는 단면 확대가 유체를 가속시키기 때문에 이런 형상이 필요하다.

유량은 $Q=AV$로 구한다. 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}d^2=\dfrac{\pi}{4}(2.22\times10^{-3})^2=3.87\times10^{-6}\,\mathrm{m^2}$이므로 $Q=3.87\times10^{-6}\times0.275=1.06\times10^{-6}\,\mathrm{m^3/s}$이다.

어느 순간 유동장의 모든 점에서 속도 벡터에 접하도록 그린 가상의 곡선이 유선이다. 유적선은 유체입자 하나가 시간에 따라 지나간 경로, 유맥선은 한 지점을 차례로 지나간 입자들이 이루는 선이며, 정상류에서는 이 셋이 모두 일치한다.

마찰손실이 없는 수평관이므로 베르누이식에서 $P_1-P_2=\dfrac{\rho}{2}\left(V_2^2-V_1^2\right)$이다. 연속방정식 $A_1V_1=A_2V_2$에서 $V_2=V_1\dfrac{A_1}{A_2}$를 대입하면 $P_1-P_2=\dfrac{\rho V_1^2}{2}\left[\left(\dfrac{A_1}{A_2}\right)^2-1\right]$가 된다.

압력이 높아지면 분자 간 충돌이 잦아져 기체의 점도도 커지므로 고압에서 기체의 점도를 무시할 수 없다. 상압 부근에서만 압력 의존성이 작을 뿐이다. 기체 점도가 온도 상승과 함께 커지는 것, 동점도가 $\nu=\dfrac{\mu}{\rho}$인 것, 점도의 차원이 $ML^{-1}T^{-1}$인 것은 모두 옳다.

터빈이나 유체엔진처럼 일을 뽑아내는 장치의 효율은 실제로 전달받은 일을 같은 조건에서 이상적으로 얻을 수 있는 최대 일로 나눈 값이다. 즉 $\eta=\dfrac{\text{실제로 전달한 일}}{\text{가능한 최대 일}}$이다. 반대로 펌프·압축기처럼 일을 넣어 주는 장치는 이상적 최소 일을 실제 소요 일로 나누어 정의한다.

비압축성 2차원 정상유동은 연속방정식 $\dfrac{\partial u}{\partial x}+\dfrac{\partial v}{\partial y}=0$을 만족해야 한다. $v=-Ay$에서 $\dfrac{\partial v}{\partial y}=-A$이므로 $\dfrac{\partial u}{\partial x}=A$가 되어 $u=Ax$가 가능한 속도이다.

2단 압축에서 압축일이 최소가 되는 조건은 두 단의 압력비를 서로 같게 하는 것이다. 흡입압력 $P_1$, 최종 토출압력 $P_2$일 때 중간압력은 두 압력의 기하평균 $P_m=\sqrt{P_1P_2}$가 되며, 이때 $\dfrac{P_m}{P_1}=\dfrac{P_2}{P_m}$로 각 단의 압축비가 같아진다.

단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^2=7.85\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$이므로 평균유속은 $V=\dfrac{0.01}{7.85\times10^{-3}}=1.27\,\mathrm{m/s}$이다. 레이놀즈수는 $Re=\dfrac{Vd}{\nu}=\dfrac{1.27\times0.1}{1\times10^{-4}}\approx1273$으로 2,100보다 작으므로 층류이다.

물방울은 표면이 한 겹이므로 내부와 외부의 압력차는 $P_1-P_0=\dfrac{2\sigma}{r}$이고, 이를 정리하면 표면장력은 $\sigma=\dfrac{(P_1-P_0)\,r}{2}$이다. 막이 두 겹인 비눗방울일 때만 $\Delta P=\dfrac{4\sigma}{r}$가 되어 $\sigma$를 4로 나눈 형태가 된다.

층류에서는 하겐–푸아죄유식에 따라 손실수두가 $h_f=\dfrac{128\mu QL}{\pi\rho g d^4}$로 지름의 4제곱에 반비례한다. 유량이 일정한 채 지름만 2배가 되면 손실수두는 $\dfrac{1}{2^4}=\dfrac{1}{16}$로 줄어든다.

비리알 방정식은 압축인자를 밀도(또는 압력)의 멱급수로 전개해 $Z=\dfrac{PV}{RT}=1+\dfrac{B}{V}+\dfrac{C}{V^2}+\cdots$로 나타낸 실제기체의 상태방정식이다. 즉 압력·부피·온도의 관계인 유체의 상태를 기술하는 식이며, 계수 $B$·$C$는 분자 간 상호작용을 반영한다.

층류 경계층 두께는 $\delta=\dfrac{5x}{\sqrt{Re_x}}$로 구한다.

비중 0.85이므로 $\rho=850\,\mathrm{kg/m^3}$, $\mu=5\,\mathrm{cP}=0.005\,\mathrm{Pa\cdot s}$이고
$Re_x=\dfrac{\rho Ux}{\mu}=\dfrac{850\times0.1\times0.2}{0.005}=3400$
이다.

따라서
$\delta=\dfrac{5\times0.2}{\sqrt{3400}}=0.0171\,\mathrm{m}=1.71\,\mathrm{cm}$
이다.

아음속($M<1$)에서는 단면적이 줄면 속도가 증가하고 그만큼 압력은 감소한다. 연속방정식과 운동량식을 합친 $\dfrac{dA}{A}=(M^2-1)\dfrac{dV}{V}$에서 $M<1$이면 단면적 변화와 속도 변화의 부호가 서로 반대이기 때문이다. 초음속에서는 반대로 단면적이 줄면 감속된다.

뉴턴의 점성법칙 $\tau=\mu\dfrac{du}{dy}$를 적용한다. 속도분포가 직선이므로 속도구배는 $\dfrac{U}{h}=\dfrac{3}{0.002}=1500\,\mathrm{s^{-1}}$이고, 전단응력은 $\tau=0.02\times1500=30\,\mathrm{N/m^2}$이다. 판 간격을 mm에서 m로 환산하지 않으면 값이 크게 어긋난다.

피토관이 측정하는 정체압과 정압의 차가 곧 동압 $\dfrac{\rho V^2}{2}$이다. 따라서 $V=\sqrt{\dfrac{2\Delta p}{\rho}}=\sqrt{\dfrac{2\times2500}{1000}}=\sqrt{5}\approx2.24\,\mathrm{m/s}$이다.

이상기체 상태식 $PV=\dfrac{m}{M}RT$를 쓴다. $n=\dfrac{10}{20}=0.5\,\mathrm{kmol}$, $T=303\,\mathrm{K}$이므로 $P=\dfrac{0.5\times8.314\times303}{0.8}\approx1574\,\mathrm{kPa}$, 즉 약 $1.57\,\mathrm{MPa}$이다.

고체연료의 고위발열량은 뒬롱식 $H_h=8100C+34000\left(H-\dfrac{O}{8}\right)+2500S$로 구한다. 조성을 대입하면 $8100\times0.71+34000\times(0.038-0.0125)+2500\times0.03=5751+867+75$로 약 6,700kcal/kg, 곧 6,698kcal/kg에 해당한다. 산소는 이미 수소와 결합해 있는 것으로 보아 $\dfrac{O}{8}$만큼을 빼는 유효수소 개념이 계산의 핵심이다.

과잉공기 백분율은 이론공기량을 넘어 더 넣은 공기가 이론공기량에 대해 차지하는 비율이므로 $\dfrac{M-M_0}{M_0}\times100\,\%$이다. 공기비(과잉공기계수) $m=\dfrac{M}{M_0}$를 쓰면 $(m-1)\times100\,\%$와 같은 값이 된다.

가역 과정에서 $dh=T\,ds+v\,dP$이므로 등엔트로피 선($ds=0$)에서는 $dh=v\,dP$가 된다. 즉 압력–엔탈피 선도에서 등엔트로피 선의 기울기를 결정하는 양은 비체적(부피)이다.

액체연료는 액면연소·등심(심지)연소·분무연소·증발연소의 형태로 탄다. 분해연소는 목재·석탄처럼 가열되면 열분해로 휘발분을 내놓는 고체연료의 연소형태이므로 액체연료의 연소형태가 아니다.

확산계수와 동점성계수는 모두 $\mathrm{m^2/s}$, 즉 $L^2T^{-1}$ 차원으로 서로 같다. 열전도율은 $MLT^{-3}\Theta^{-1}$, 점성계수는 $ML^{-1}T^{-1}$, 열전달률은 $MT^{-3}\Theta^{-1}$이고 저항계수는 무차원이어서 짝이 되지 않는다.

압력이 높아지면 분자 간 거리가 가까워져 연쇄반응이 쉬워지므로 최소착화에너지는 감소한다. 산소농도가 커질 때도 같은 이유로 감소하고, 질소 같은 불활성기체가 늘면 반응열을 빼앗겨 오히려 증가한다. 분진의 최소착화에너지는 가연성가스보다 훨씬 크다.

분해연소는 고체나 고비점 액체가 가열되어 열분해를 일으키고, 그때 생긴 가연성 분해가스가 공기와 섞여 화염을 이루며 타는 형태이다. 표면에서 증발한 증기가 타는 것은 증발연소, 공기가 탄소 표면에 직접 접촉해 반응하는 것은 표면연소이다.

혼합가스의 전압이 각 성분이 단독으로 같은 부피·같은 온도에서 나타내는 압력의 합과 같다는 것은 이상기체에 성립하는 돌턴의 분압법칙이다. 실제기체는 분자 간 인력과 분자 자체의 부피 때문에 이 합에서 벗어나므로 실제기체의 설명으로는 거리가 멀다. 실제기체는 압축인자를 도입해 $PV=ZnRT$로 다루며, 대응상태 원리에 따라 같은 환산온도·환산압력에서 압축인자가 비슷해진다.

여기서 Q는 계에 출입한 열량, W는 계가 한 일이며 U는 내부에너지이다. 엔탈피 정의 $H=U+PV$에서 U는 물질이 내부에 지닌 에너지, $PV$는 유동일에 해당한다.

공기흐름이 난류가 되면 연료와 공기의 혼합이 급격히 좋아져 연소속도가 빨라지므로 화염 길이가 짧아지고 연소가 양호해진다. 층류 확산화염에서 화염이 길고 뚜렷하게 보이는 것과 반대이며, 혼합이 좋아지므로 불완전연소로 열효율이 떨어지지도 않는다.

가역 단열 과정은 열출입이 없고($\delta Q=0$) 비가역 손실도 없으므로 $ds=\dfrac{\delta Q}{T}=0$, 즉 엔트로피가 일정한 등엔트로피 과정이다. 등엔탈피 과정은 교축(팽창밸브)처럼 대표적인 비가역 과정이다.

필요 열량은 증발량과 증발잠열의 곱이므로 $2000\times539=1.078\times10^{6}\,\mathrm{kcal/h}$이다. 연료 소비량은 $\dfrac{1.078\times10^{6}}{9800}=110\,\mathrm{kg/h}$이고, 비중 0.95로 나누어 부피로 바꾸면 $\dfrac{110}{0.95}\approx116\,\mathrm{L/h}$이다.

브레이턴 사이클은 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열로 구성되는 가스터빈의 이상 사이클이다. 연소기에서 열을 받는 과정이 압력이 일정한 상태로 이루어지므로 흡열은 정압과정에서 일어난다.

압축비와 공급열량이 같을 때 열효율은 오토 > 사바테 > 디젤 순이다. 같은 압축비에서는 열을 정적으로 공급할수록 평균 흡열온도가 높아 효율이 커지는데, 오토는 전량 정적가열, 사바테는 정적과 정압을 겸한 복합가열, 디젤은 전량 정압가열이기 때문이다.

저위발열량은 고위발열량에서 연소로 생긴 수증기의 증발잠열을 뺀 값이다. 연료 중 수소 1kg이 타면 물 9kg이 생기고 여기에 연료가 원래 가진 전수분 W가 더해지므로 $H_L=H_h-600(9H+W)$가 된다.

카르노 효율 $\eta=1-\dfrac{T_2}{T_1}$에서 보듯 효율은 고열원과 저열원의 온도비로 결정된다. 저열원 온도는 대기나 냉각수 조건에 묶여 낮추기 어려우므로 고열원(급열) 온도를 높이는 것이 가장 효과적이다. 두 열원 온도를 함께 올리면 온도비가 개선되지 않아 효과가 없다.

소염한계는 화염이 좁은 틈이나 냉각면을 지날 때 열을 빼앗겨 꺼지는 한계 틈새(소염거리)를 뜻하며 농도로 표시하는 값이 아니다. 연소한계·폭발한계·가연한계는 모두 화염이 전파될 수 있는 가연성가스 농도의 상한과 하한을 가리키는 같은 개념이다.

수소는 압력의 영향이 예외적이어서, 압력을 높이면 일정 압력 부근까지는 폭발범위가 오히려 좁아졌다가 그보다 고압이 되면 다시 넓어진다. 따라서 압력이 오르면 좁아지는 일 없이 계속 넓어지기만 한다는 서술은 옳지 않다. 일반적인 가연성가스는 온도가 오르면 하한이 낮아지고 상한이 높아져 범위가 넓어지며, 산소농도가 증가하면 상한이 크게 높아지되 하한은 거의 변하지 않는다.

기체상수는 $R=\dfrac{8.314}{44}=0.189\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$이다. 이상기체에서 $C_p-C_v=R$와 $k=\dfrac{C_p}{C_v}$를 연립하면 $C_p=\dfrac{kR}{k-1}=\dfrac{1.3\times0.189}{0.3}\approx0.82\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$이다. 이때 $C_v=0.63$이 되어 $C_p-C_v=0.19=R$가 성립하는 것으로 검산된다.

저압식 액화산소 분리장치에서 공기 중 탄산가스는 축냉기에서 수분과 함께 빙결·분리되어 제거되며(잔여분은 탄산가스 흡착기가 제거한다), 탄산가스를 가성소다 용액(약 8%)에 흡수시켜 제거하는 것은 고압식 액화산소 분리장치의 방식이다. 축냉기는 일정 주기가 되면 원료공기와 불순 질소류의 유로가 서로 교체되고, 제품 산소는 축냉기 내부에 있는 사관을 지나면서 상온이 되어 채취된다.

원심펌프는 임펠러를 여러 단으로 겹치거나 안내깃을 두어 큰 양정을 얻을 수 있어 고양정용으로 적합하므로, 저양정에 적합하다는 서술이 잘못이다. 회전하는 임펠러의 원심력으로 액을 밀어내는 방식이라 운전 전에 케이싱에 액을 채우는 프라이밍이 필요하고, 같은 용량의 왕복펌프보다 소형이며 설치면적이 작다.

LNG 벙커링은 LNG를 연료로 쓰는 선박에 LNG 연료를 급유하는 기술과 설비를 말한다. 탱크로리에서 선박으로, 전용 벙커링 선박에서 선박으로, 육상 터미널에서 선박으로 공급하는 방식으로 나뉜다.

자동교체식 조정기는 사용 중인 용기가 비면 예비 용기로 자동 전환되므로 용기 교환 주기의 폭을 넓힐 수 있다. 주기를 좁혀야 한다는 것은 장점이 아니라 오히려 불편이다. 잔액이 거의 없어질 때까지 소비할 수 있고, 전체 용기 수량이 수동교체식보다 적어도 되며, 가스 소비 시 압력 변동이 적은 것이 장점이다.

레페 반응장치는 아세틸렌을 고압에서 반응시킬 때 분해폭발 위험을 줄이려고 고안된 장치로, 반응기에 질소나 이산화탄소 같은 희석제를 함께 넣어 아세틸렌의 분해폭발을 억제한다. 이 방식으로 아세틸렌을 가압·반응시켜 부탄다이올, 아크릴산 등을 합성한다.

강 중의 탄소량이 많으면 고온·고압의 수소가 탄화물과 반응해 메탄을 만드는 수소취성이 잘 일어나고, 황은 FeS를 생성해 적열취성의 원인이 되므로 두 성분의 함유량이 제한된다. 인은 연신율을 떨어뜨리고 상온취성을 일으키며, 탄소량이 늘면 인장강도는 커지지만 충격치와 연신율은 오히려 떨어진다.

2단 감압방식은 1차 조정기로 중간압력까지 낮춘 뒤 소비처에서 다시 낮추므로 중간 배관을 가는 관으로 할 수 있어, 배관 지름이 커야 한다는 서술이 잘못이다. 공급압력이 안정되고 각 연소기에 맞는 압력을 얻을 수 있는 것이 장점이지만, 조정기가 여러 개여서 장치가 복잡하고 중간배관에서 재액화가 일어날 우려가 있다.

액화가스 저장탱크의 저장능력은 $W=0.9dV$로 산정한다. $V=1000\,\mathrm{m^3}=10^{6}\,\mathrm{L}$, $d=0.6\,\mathrm{kg/L}$이므로 $W=0.9\times0.6\times10^{6}=540{,}000\,\mathrm{kg}=540\,\mathrm{ton}$이다. 계수 0.9는 액화가스를 내용적의 90%까지만 충전하는 것을 반영한 값이다.

겔로그(Kellogg)식은 촉매층을 여러 단으로 나누고 단 사이에 저온의 원료가스(냉가스)를 적당량 직접 불어넣어, 반응열로 올라간 촉매층 온도를 낮추는 방식이다. 냉가스 자체가 냉매 역할을 하므로 별도의 전열면 없이 촉매층 온도를 조절할 수 있다.

이 식에서 D는 배관의 내경에서 부식여유에 상당하는 부분을 뺀 부분의 수치이다. 부식으로 두께가 줄면 유효 내경이 커지므로 부식여유를 뺀 값을 기준으로 계산해야 안전측이 된다. 나머지 기호는 f가 재료의 인장강도, s가 안전율, p가 상용압력, C가 부식여유 두께이다.

수동력은 유체에 실제로 전달되는 이론 동력으로 $L_w=\dfrac{\gamma QH}{102\times60}\,[\mathrm{kW}]$이다. $1\,\mathrm{kW}=102\,\mathrm{kgf\cdot m/s}$이므로 102로 나누고, 유량이 분당 값이므로 60으로 한 번 더 나눈다. 축동력은 여기에 펌프 효율을 다시 나눈 값이다.

노즐 변경률은 웨버지수 $WI=\dfrac{H}{\sqrt{d}}$를 이용해
$\dfrac{D_2}{D_1}=\sqrt{\dfrac{WI_1\sqrt{P_1}}{WI_2\sqrt{P_2}}}$
로 구한다.

$WI_1=\dfrac{5000}{\sqrt{0.61}}=6402$, $WI_2=\dfrac{11000}{\sqrt{0.66}}=13540$이므로
$\sqrt{\dfrac{6402\times\sqrt{100}}{13540\times\sqrt{200}}}=\sqrt{0.334}\approx0.58$
이다.

충전기(디스펜서)는 축압기에 저장된 고압 수소를 차량 용기에 충전하는 설비로, 승용 수소전기차의 최고충전압력은 70MPa급이다. 대기압으로 감압하여 충전하는 것이 아니다.

수소충전소는 압축기 → 축압기 → 냉각장치(프리쿨러) → 충전기(디스펜서) 순의 공급 계통으로 구성된다.

• 냉각장치(프리쿨러): 급속충전 시에는 차량 용기 내 압축열로 온도가 상승하므로, 프리쿨러로 수소를 약 -40℃까지 냉각한 뒤 충전하여 용기 온도(85℃ 이하 유지)를 관리한다.
• 축압기: 차량 용기보다 높은 압력으로 저장해 두었다가 압력차로 수소를 공급한다.

냉동기의 성능계수는 저온부에서 뽑아낸 열량을 투입한 일로 나눈 값이다. 역카르노 사이클에서 $COP=\dfrac{Q_2}{W}=\dfrac{T_2}{T_1-T_2}$가 되며 두 열원의 온도차가 작을수록 커진다. $\dfrac{T_1}{T_1-T_2}$는 같은 사이클을 난방에 쓰는 열펌프의 성능계수이다.

암모니아는 구리·구리합금과 반응해 착이온을 만들며 심하게 부식시키므로 용기밸브 재료로 동 및 동합금을 쓸 수 없고 강재를 사용한다. 가연성가스 충전구는 왼나사가 원칙이나 암모니아와 브로민화메탄은 오른나사이고, 용기에는 규정압력 이상이 되면 작동하는 안전밸브가 부착되며, 고압밸브는 용도에 따라 스톱밸브·감압밸브·안전밸브·체크밸브 등으로 나뉜다.

수소취성은 고온·고압의 수소가 강 중의 탄화물과 반응해 메탄을 만들면서 일어나므로, 탄화물을 안정하게 붙잡아 두는 크롬·몰리브덴·텅스텐·바나듐·티타늄 등을 첨가해 방지한다. 구리는 탄화물을 만들지 않아 수소취성 방지 원소가 되지 못한다.

청동은 구리와 주석의 합금으로 주조성과 내식성이 우수해 밸브·베어링 등에 널리 쓰이므로, 주조성과 내식성이 좋지 않다는 서술이 잘못이다. 황동은 구리와 아연의 합금이고, 뜨임은 담금질로 경화된 재료에 인성과 연성을 주는 열처리이며, 철에 크롬과 니켈을 넣은 것이 스테인리스강이다.

1냉동톤은 1시간에 3,320kcal의 열을 제거하는 능력이다. 따라서 $\dfrac{20000}{3320}\approx6$이 되어 6냉동톤이다.

대기식(AAV) 기화기는 대기 중의 공기와 열교환하므로 전열면에 성에(착상)가 끼면 열전달이 나빠지고, 외기온도가 낮은 겨울에는 기화 능력이 크게 떨어진다. 제상을 위한 교대 운전이 필요해 대용량 연속 운전에는 오히려 불리하다. 해수를 열원으로 하는 오픈랙식(ORV)이 운전비가 저렴해 기저부하용으로, 연소가스로 수조의 물을 데우는 서브머지드식(SMV)이 기동이 빨라 첨두부하·비상용으로 쓰인다.

충전구 형식은 나사 모양으로 구분해 수나사로 된 것이 A형, 암나사로 된 것이 B형, 나사가 없는 것이 C형이다. 암나사를 A형이라 한 서술이 잘못이다. 나사 방향은 가연성가스가 왼나사를 원칙으로 하되 암모니아와 브로민화메탄은 오른나사이고 그 밖의 가스는 오른나사로 하여, 다른 가스용 배관이 잘못 접속되는 것을 구조적으로 막는다.

아세틸렌가스 충전용기의 최고충전압력은 15℃에서 용기에 충전할 수 있는 가스의 압력 중 최고압력이므로 25℃로 서술한 것이 기준과 다르다. 아세틸렌 외의 압축가스 충전용기는 35℃가 기준이고, 초저온용기와 저온용기는 상용압력 중 최고압력, 그 밖에 액화가스를 충전하는 용기는 내압시험압력의 3/5배가 최고충전압력이다.

조정압력 3.3kPa 이하인 압력조정기의 안전장치는 작동표준압력 7kPa, 작동개시압력 5.6~8.4kPa, 작동정지압력 5.04~8.4kPa로 정해져 있다. 작동정지압력은 안전장치가 열린 뒤 다시 닫히는 압력이므로 작동개시압력보다 아래쪽으로 폭이 넓게 규정되어 있다.

고압가스 운반차량의 경계표지는 직사각형인 경우 가로 치수를 차체 폭의 30% 이상, 세로 치수를 그 가로 치수의 20% 이상으로 하고, 정사각형인 경우에는 면적을 $600\,\mathrm{cm^2}$ 이상으로 한다(고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 9의 운반기준). 가로는 차체 폭을 기준으로, 세로는 가로를 기준으로 정한다는 점을 함께 기억해야 한다.

매몰배관의 중간검사 대상 지정개소는 검사대상 배관길이 500m마다 1개소씩 지정한다. 지정한 부분의 길이를 모두 합하면 검사대상 총 배관길이의 10% 이상이 되도록 하므로, 5%나 7%는 기준값이 아니다.

특정고압가스 사용시설 가스누출경보기의 정밀도는 설정치에 대하여 독성가스용이 ±30% 이하, 가연성가스용이 ±25% 이하이어야 한다. 독성가스용은 허용농도 수준의 극히 낮은 농도를 검지해야 하므로 정밀도 허용폭이 상대적으로 넓게 정해져 있다.

시안화수소는 수분이나 알칼리가 있으면 중합이 일어나고 그 중합열로 폭발할 수 있어 중합방지용 안정제를 넣어 충전하며, 주로 아황산가스가 쓰인다. 이 밖에 황산·인산·염화칼슘·오산화인 등도 안정제로 사용된다. 순도는 98% 이상이어야 하고 충전 후 60일이 지나기 전에 다른 용기에 옮겨 충전해야 한다.

강제윤활방식인 냉동설비는 윤활유 압력에 대한 보호장치가 설치되어 있으면 윤활유 압력을 표시하는 압력계를 설치하지 않을 수 있으므로, 보호장치가 있어도 압력계를 설치한다는 서술이 기준과 다르다. 냉매설비에는 압축기의 토출압력과 흡입압력을 표시하는 압력계를, 발생기에는 냉매가스의 압력을 표시하는 압력계를 보기 쉬운 곳에 설치한다.

수소용품 제조사업자는 안전관리자를 해임하거나 안전관리자가 퇴직한 날부터 30일 이내에 다른 안전관리자를 선임하여야 한다(14일이 아니다). 30일 이내에 선임할 수 없으면 시장·군수·구청장의 승인을 받아 기간을 연장할 수 있다(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률 제42조).

• 사업 시작 전 안전관리자를 선임하고 시장·군수·구청장에게 신고한다.
• 해임·퇴직 시 지체 없이 신고한다.
• 여행·질병 등으로 일시적 직무 수행이 불가한 경우와 해임·퇴직과 동시에 후임자가 선임되지 않은 경우에는 대리자를 지정하여 직무를 대행하게 한다.

공급자 안전점검은 소비자 시설이 안전한 상태로 유지되는지를 보는 것이므로 충전용기의 설치위치, 충전용기와 화기의 거리, 충전용기 및 배관의 설치상태, 밸브·콕의 이상 유무 등이 항목이 된다. 아세틸렌 용기의 다공질물 교체 여부는 용기 재검사에서 확인하는 사항이어서 공급자 안전점검 항목에 해당하지 않는다.

원심식 압축기를 사용하는 냉동설비는 압축기 원동기의 정격출력 1.2kW를 1일의 냉동능력 1톤으로 산정한다. 흡수식 냉동설비는 발생기를 가열하는 1시간의 입열량 6,640kcal를 1톤으로 보므로, 원심식에 입열량 기준을 붙이거나 흡수식에 원동기 출력 기준을 붙인 연결은 모두 잘못이다.

아세틸렌 용기는 다공질물에 아세톤 등의 용제를 침윤시켜 아세틸렌을 용해시킨 상태로 충전하므로, 뉘어서 적재하면 용제가 밸브 쪽으로 흘러나올 수 있다. 그래서 다른 압축가스 용기와 달리 원칙적으로 세워서 적재하고 넘어지지 않도록 고정해야 한다.

아세틸렌 용기에 채우는 다공질물의 다공도는 75% 이상 92% 미만이어야 하므로 상한값은 92%이다. 다공도가 지나치게 크면 강도가 떨어지고 분해폭발을 막는 효과가 줄며, 반대로 너무 작으면 용제와 아세틸렌을 담을 공간이 부족해진다.

액화석유가스가 기화할 때 증발잠열로 용기와 배관이 크게 냉각되는데, 이때 들어 있던 수분이 얼어 밸브나 배관을 막는 폐색이 일어난다. 그래서 충전 전에 용기 내부의 수분을 반드시 제거한다. 수분이 발열량을 높이거나 그 자체로 폭발이나 균열을 일으키는 것은 아니다.

정압기는 도시가스 공급시설의 설비이며 고압가스 안전관리법령이 정하는 특정설비(고압가스 관련설비)에 포함되지 않는다. 안전밸브·긴급차단장치·기화장치·독성가스배관용 밸브·압력용기·자동차용 가스 자동주입기·냉동설비·특정고압가스용 실린더캐비닛 등이 특정설비에 해당해 제조등록과 검사를 받아야 한다.

차량에 고정된 탱크의 내용적은 독성가스(액화암모니아 제외)의 경우 12,000L를 초과할 수 없다. 가연성가스(액화석유가스 제외)와 산소는 18,000L를 초과할 수 없으며, 액화암모니아와 액화석유가스에는 이 내용적 제한이 적용되지 않는다.

내용적 25L 이상 125L 미만의 용기로 공급할 때 용기 바깥 면에 표시할 사항은 허가관청의 명칭, 가스공급자의 상호, 용기 안전관리업무를 위탁받은 액화석유가스 충전사업자의 상호이며, 허가관청의 코드번호나 충전사업자의 주소는 표시사항이 아니다.

• 액화석유가스는 체적판매방법으로 공급하는 것이 원칙이다.
• 이동하면서 사용하는 자나 6개월 이내의 기간만 사용하는 자 등에게는 중량판매방법으로 공급할 수 있다.
• 용기가스소비자에게 공급하기 위한 공급설비는 가스공급자가 자기 부담으로 설치·관리하는 것이 원칙이다(액화석유가스의 안전관리 및 사업법 시행규칙 별표 13).

고압호스·염화비닐호스·금속유연호스의 합격표시는 각인이 아니라 20mm×16mm 크기의 검사증명서를 붙이는 방법으로 한다. 국가통합인증마크를 각인하는 가스용품은 배관용 밸브이며, 압력조정기·가스누출자동차단장치·콕에는 15mm×15mm, 강제혼합식가스버너·연소기·다기능보일러에는 30mm×30mm 검사증명서를 부착한다(액화석유가스의 안전관리 및 사업법 시행규칙 별표 18).

초저온용기는 내조와 외조 사이에 진공단열층을 둔 이중 구조여서 용기를 해체하지 않고는 내면과 외면의 상태를 직접 관찰할 수 없으므로, 재검사에서 내·외면 상태 검사를 제외하고 기밀시험과 단열성능시험으로 건전성을 판정한다. 액화석유가스용 용접용기, 압축산소용 이음매 없는 용기, 용해아세틸렌용 용접용기는 부식이나 흠집 등 내외면 상태 확인이 재검사의 기본 항목이다.

저장능력을 합산할 때 액화가스와 압축가스가 섞여 있으면 액화가스 10kg을 압축가스 $1\,\mathrm{m^3}$로 보므로, 1kg으로 서술한 것이 잘못이다. 나머지는 고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 1의 산정식 그대로여서, 압축가스는 $Q=(10P+1)V_1$, 액화가스 저장탱크는 $W=0.9dV_2$, 액화가스 용기와 차량에 고정된 탱크는 $W=\dfrac{V_2}{C}$로 산정한다.

독성가스 저장탱크는 저장능력 5톤 이상이면 방류둑을 설치해야 하므로 1,000톤 이상으로 서술한 것이 잘못이다. 소량이 누출되어도 인명 피해가 커서 다른 가스보다 기준이 훨씬 엄격하게 정해져 있다. 고압가스 일반제조시설의 가연성가스와 산소, 액화석유가스 충전시설의 저장탱크는 1,000톤 이상이 설치 대상이고, 특정제조시설의 가연성가스는 500톤 이상이다.

틴들효과는 콜로이드 입자에 빛이 산란되어 빛의 통로가 보이는 광학 현상이므로 열전대와 관계가 없다. 열전대 온도계는 서로 다른 두 금속의 접점에 온도차가 있으면 기전력이 생기는 제백효과가 기본 원리이고, 접점에서 열이 흡수·방출되는 펠티에효과와 톰슨효과가 함께 작용한다.

산소는 다른 기체보다 자기 감수성이 큰 상자성체여서 강한 자기장에 끌리는데, 이 흡인력의 크기가 산소 농도에 비례하는 것을 이용한 것이 자기식 산소계이다. 세라믹식은 지르코니아 고체전해질에서 생기는 기전력을, 연소식은 연소열을 이용해 산소를 정량한다.

오르자트 분석에서 산소는 알칼리성 피로갈롤 용액에 흡수시킨다. 흡수 순서는 이산화탄소(30% 수산화칼륨 수용액) → 산소(알칼리성 피로갈롤) → 일산화탄소(암모니아성 염화제일구리 용액)이며, 이 순서를 지켜야 각 성분을 분리해 정확히 정량할 수 있다.

부르동관 압력계의 용도 구분 기호에서 내진형은 V이다. 보통형은 M, 내열형은 H, 내식형은 C로 표시한다.

연소분석법에는 폭발법, 완만연소법, 분별연소법(산화구리법·팔라듐관 연소법 등)이 있으며 혼합연소법이라는 분석법은 없다. 완만연소법은 시료와 산소를 서서히 태워 부피 감소로, 분별연소법은 특정 성분만 선택적으로 태워 정량한다.

체적유량은 $Q=AV=\dfrac{\pi}{4}d^2V$로 지름의 제곱에 비례한다. 다른 조건이 모두 같은 상태에서 지름이 2배가 되면 단면적이 4배가 되므로 유량도 4배가 된다.

실측식 가스미터는 일정한 부피의 계량실을 채웠다 비우는 횟수로 유량을 재는 방식이며 습식, 루트식, 다이어프램식(막식)이 여기에 속한다. 델타형·오리피스미터·터빈식은 차압이나 유속을 재어 유량을 환산하는 추량식이다.

서보기구는 물체의 위치·방위·자세 같은 기계적 변위를 목표값에 따라가게 하는 제어계이므로 제어량이 물체의 방향이다. 압력·유량·온도처럼 공정량을 일정하게 유지하는 것은 프로세스제어의 제어량이다.

초음파 유량계는 유체에 초음파를 쏘았을 때 유체 속 입자에 반사되어 돌아오는 초음파의 주파수가 유속에 비례해 변하는 도플러효과를 이용한다. 관 밖에서 측정할 수 있어 압력손실이 없고 대구경·대용량 유량 측정에 적합하다.

루트가스미터는 맞물려 도는 두 회전자와 케이싱 사이의 좁은 틈으로 계량하므로 이물질이 들어오면 회전자가 손상되거나 고착된다. 그래서 미터 앞에 여과기(스트레이너)를 반드시 설치해야 한다.

백금-로듐을 양극, 백금을 음극으로 하는 백금–백금로듐 열전대는 열기전력이 작지만 내열성이 뛰어나 1,600℃급 고온 측정에 쓰이며, 산화 분위기에는 강하나 환원 분위기에서는 쉽게 열화된다. 철–콘스탄탄이나 구리–콘스탄탄은 열기전력이 크지만 사용 최고온도가 낮아 고온 측정에는 맞지 않는다.

전자유량계는 자기장 속을 흐르는 도전성 유체에 유기되는 기전력이 유속에 비례한다는 패러데이의 전자유도법칙을 이용하므로 측정 대상이 전기가 통하는 유체여야 한다. 순수한 물이나 기름·증기처럼 도전율이 매우 낮은 유체는 측정할 수 없다.

계량 정확도가 높아 기준기로 사용되는 것은 습식 가스미터이다. 루트미터는 대유량 측정에 적합하고 설치 면적이 작으며 중압 계량도 가능하지만, 소유량에서 부동이 생길 수 있고 여과기가 필요해 기준기로는 쓰지 않는다.

부유 피스톤 압력계에서 압력은 추와 피스톤의 무게를 피스톤 단면적으로 나눈 값이므로 $W=P\times A$이다. 피스톤 지름이 2cm이므로 $A=\dfrac{\pi}{4}(2)^2=3.14\,\mathrm{cm^2}$이고, $W=20\times3.14\approx62.8\,\mathrm{kg}$이다. 실린더 지름은 계산에 쓰이지 않는 조건이다.

부동은 가스가 미터를 정상적으로 통과하는데도 지침이 움직이지 않아 계량되지 않는 고장이다. 계량실과 지시장치를 잇는 기어나 자석 연결이 빠졌을 때 주로 생긴다. 가스가 아예 통과하지 못하는 고장은 불통이라 한다.

이론단수는 $N=16\left(\dfrac{t_R}{W}\right)^2=16\times\left(\dfrac{407}{13}\right)^2\approx15683$이다. 단높이는 컬럼 길이를 이론단수로 나눈 값이므로 $HETP=\dfrac{12200}{15683}\approx0.78\,\mathrm{mm}$이다.

수정이나 로셸염 같은 결정에 특정 방향으로 힘을 가하면 표면에 전하가 나타나는 압전효과를 이용한 것이 압전형 압력계이다. 발생 전하가 압력에 비례하고 응답이 매우 빨라 폭발압력이나 엔진 실린더압처럼 급변하는 압력 측정에 쓰인다.

습식 가스미터는 계량실에 물을 채워 쓰는 구조라 부피가 크고 수평 설치와 수위 관리가 필요해 설치 공간이 루트미터보다 크다. 정확도가 높아 기준기나 가스 발열량 측정에 이용되고, 막식은 값이 싸고 유지관리가 쉬우며, 루트미터는 막식보다 훨씬 큰 용량 범위를 갖는다.

서미스터는 감온소자를 비드나 박판 형태로 아주 작게 만들 수 있어 열용량이 작고 온도 변화에 대한 응답이 빠르다. 니켈·망간·코발트 등의 금속산화물을 소결한 반도체 감온소자이며, 온도가 오르면 저항이 줄어드는 부(-)의 저항온도계수를 가진다. 저항온도계수의 절대값이 백금측온저항체보다 커서 미소한 온도 변화의 검출에 유리하다.

햄프슨식 액면계는 정전용량식이 아니라 차압식 액면계이다. 탱크의 기상부와 액상부에서 뽑아낸 압력의 차가 액주의 무게 $\rho g h$에 비례하는 것을 이용해 액면 높이를 지시한다. 진공단열 구조 때문에 직접식 액면계를 쓰기 어려운 액화산소·액화질소 등 초저온 저장탱크에 널리 쓰이며, 차압을 높이로 환산할 때는 액화가스의 밀도를 일정하다고 본다.