16년 2회차

접지 방폭구조는 방폭구조의 표준 분류에 포함되지 않으며, 접지는 감전 방지 등 다른 목적의 안전대책이다.

전기설비 방폭구조는 전기기기가 점화원이 되는 것을 방지하기 위해 적용되는 구조로, 유입(油入), 압력, 안전증이 주요 종류다.

• 유입 방폭구조는 전기기기를 절연유에 침지시켜 가연성 가스·증기와의 접촉을 차단한다.
• 압력 방폭구조는 보호가스를 공급하여 내부 폭발성 분위기 형성을 방지한다.
• 안전증 방폭구조는 정상 운전 중 표면 온도가 발화 온도 이하로 유지되도록 설계하는 방식이다.

특정고압가스는 고압가스 안전관리법에서 수소, 산소, 천연가스, 염소, 암모니아 등 인화성, 독성, 산화성이 강해 안전관리가 특별히 필요한 가스를 지정한다. 이산화탄소는 일반고압가스로 분류되어 특정고압가스 범주에 포함되지 않으며, 보기 2번 수소, 3번 산소, 4번 천연가스는 모두 특정고압가스에 해당한다.

액화가스 저장탱크의 저장능력은 저장능력 산정기준(고압가스 안전관리법 시행규칙)에 따라 W = 0.9dV (d: 액화가스 비중 kg/L, V: 내부용적 L)로 계산한다. 안전을 위해 내부용적의 90%까지만 충전하도록 정하고 있기 때문이다. 따라서 W = 0.9 × 1.14 × 25000 = 25650kg이다. 용적과 비중만 곱한 28500kg은 90% 충전 기준을 반영하지 않은 값이다.

산소 또는 천연메탄을 수송하는 배관과 압축기 사이에는 수취기(또는 수액기)를 반드시 설치해야 한다. 수취기는 배관 내 액화된 물질이나 응축수, 미립자 등을 제거하여 압축기 손상을 방지하는 역할을 한다. 방파판은 맥동 감쇠용, 솔레노이드는 자동 차단용, 안전밸브는 과압 보호용으로 용도가 다르며, 특히 산소·천연메탄 같은 특정 기체 수송 시 압축기 전단에서 불순물 제거는 필수 안전장치이다.

공정의 위험요소뿐만 아니라 운전상의 문제로 인한 효율 저하까지 포괄적으로 파악하는 기법은 HAZOP(Hazard and Operability Analysis)다. HAZOP은 위험성(Hazard)과 운전성(Operability)을 동시에 분석하는 체계적 방법으로, 단순히 안전 위험만 아니라 공정 변수의 편차(온도, 압력, 유량 등)가 야기할 수 있는 운전상 문제까지 검토한다.

• 안전성 검토는 기존 설계 검증용이다.
• 예비위험성 평가는 개념 단계의 광범위한 위험 식별용이다.
• What-If 분석은 가정적 시나리오 기반의 정성적 기법이다.

이들은 모두 운전 효율성까지 체계적으로 평가하지 않는다.

차량에 고정된 탱크는 특정설비 재검사 대상이다. 반면 역화방지장치, 독성가스 배관용 밸브, 자동차용 가스 자동주입기는 특정설비이지만 재검사 대상에서 제외된다.

독성가스외의 고압가스 충전 용기를 차량에 적재하여 운반할 때 부착하는 경계표지는 적색 글씨로 "위험 고압가스"라고 표시해야 한다. 고압가스 안전관리법령에 따라 고압가스 운반 차량의 경계표지는 적색 바탕에 백색 테두리, 적색 글씨로 규정되어 있으며, 독성가스 외 일반 고압가스도 "주의"가 아닌 "위험"으로 표시하도록 규정하고 있다.

LP 가스설비 수리 시 질소나 물로 치환한 후 공기로 재치환할 때는 산소농도가 18~22% 범위에 도달할 때까지 진행해야 한다. 이는 LP 가스와 공기의 혼합 범위에서 폭발성 혼합물이 형성되지 않도록 하기 위한 기준으로, 공기 중 산소농도(약 21%)에 가까워질 때까지 충분히 재치환하되 그 과정에서 폭발 위험을 회피하는 안전 범위를 설정한 것이다.

도로 밑에 매설하는 배관은 외면으로부터 도로 밑의 다른 시설물과 0.3m 이상 거리를 유지하면 된다. 따라서 60cm 이상이라는 설명은 틀렸다. 도로 경계와 수평거리 1m 이상 유지, 보호판을 배관 정상부에서 30cm 이상 떨어진 직상부에 설치하는 것은 기준에 맞다.

공기보다 가벼운 도시가스의 공급시설을 지하에 설치할 때 통풍구조의 흡입구와 배기구 관경은 100mm 이상으로 하므로 500mm 이상이라는 설명은 틀리다. 환기구는 2방향 이상으로 분산하여 설치한다. 가스가 위로 모이므로 배기구는 천장면으로부터 30cm 이내에 두고, 배기가스 방출구는 지면에서 3m 이상 높이의 화기가 없는 안전한 곳에 설치한다.

폭발한계(또는 폭발범위)는 혼합기체가 점화원에 의해 폭발할 수 있는 농도 범위를 나타내며, 상한과 하한의 차이가 작을수록 범위가 좁다. 프로판은 2.1~9.5%로 범위가 약 7.4%p, 암모니아는 15~28%로 약 13%p, 수소는 4~75%로 약 71%p, 아세틸렌은 2.5~80% 이상으로 약 77.5%p 이상이다. 따라서 프로판의 폭발한계 범위가 가장 좁다.

도시가스사업법 시행규칙에서 정하는 액화가스의 정의는 상용의 온도 또는 섭씨 35도에서 압력이 0.2MPa 이상이 되는 가스를 말한다. 이는 가스가 액화 상태로 존재하기 위한 최소 압력 기준으로, 안전관리 및 시설 규격 결정의 핵심 요소다.

염소가스는 액화가스로서 온도 변화에 따라 부피가 크게 변하므로, 저장탱크 과충전 방지장치는 안전 여유를 확보하기 위해 설정된다. 염소가스 저장탱크의 과충전 방지장치는 가스 충전량이 저장탱크 내용적의 85~90% 범위(일반적으로 90%)를 초과할 때 가스 충전이 되지 않도록 자동으로 동작하며, 이는 온도 상승으로 인한 액화가스의 팽창과 과압 발생을 방지하기 위한 필수 안전장치다.

도시가스사고의 사고 유형은 기술적 결함(시설부식, 시설 부적합, 연결부 이완 등)과 운영·관리 미흡으로 분류되며, 1번 시설부식, 2번 시설 부적합, 4번 연결부 이완은 모두 가스 설비의 기술적 결함에 해당하는 사고 유형이다. 반면 3번 보호포 설치는 사고 예방을 위한 안전조치이지 사고 유형 자체가 아니므로 사고 유형에 포함되지 않는다.

정전기 제거설비는 저장탱크 내부의 정전기 축적을 방지하여 화재·폭발을 예방하는 것으로, 진공 파괴와는 직접적인 관련이 없다.

가연성가스 저온저장탱크의 내부 압력이 외부 압력보다 낮아져 탱크가 파괴되는 것을 방지하려면 진공 상태 발생 시 외부 공기를 유입시키는 안전장치가 필요하다.

• 압력계는 내부 압력을 상시 감시하는 설비다.
• 압력 경보설비는 저압 상태 도달 시 즉시 알림을 주는 설비다.
• 진공 안전밸브는 내부 압력이 외부보다 낮아지면 자동으로 열려 공기를 유입시키는 핵심 안전장치다.

도시가스 배관 매설 시 중압 이하 배관과 고압배관 간 이격거리는 2 m 이상을 유지해야 한다. 이는 고압배관의 파열이나 누출 사고 발생 시 인접한 중압배관으로의 압력 전파나 손상을 방지하기 위한 안전거리 기준이다.

액화공기는 질소, 산소, 아르곤 등 여러 성분이 혼합된 혼합물이므로 성분 비율에 따라 끓는점과 증발열이 변하여 시험의 재현성과 객관성을 보장할 수 없다. 따라서 단열 성능시험용으로 부적합하다.

초저온 용기의 단열 성능시험은 순수한 단일 물질의 액화가스를 사용하여야 일정한 온도와 증발열을 유지하고 성능을 객관적으로 평가할 수 있다. 액화아르곤(약 -186°C), 액화산소(약 -183°C), 액화질소(약 -196°C)는 모두 단일 성분의 순수 액화가스로서 시험 기준으로 인정된다.

고압가스 판매소의 용기보관실과 사무실은 동일한 부지 안에 구분하여 설치해야 합니다. 따라서 부지를 따로 나누어 설치한다는 설명은 틀렸습니다. 보관실은 불연재료로 짓고, 가연성·산소·독성가스 저장실은 각각 구분하며, 용기보관실 면적은 가스별로 10 m² 이상으로 합니다.

액화석유가스(LPG) 충전설비의 운전 중 작동상황 점검은 1일에 1회 이상 실시하도록 규정되어 있다. 이는 LPG 충전설비가 고압가스를 다루는 위험설비이므로 안전성을 확보하기 위해 가장 빈번한 점검주기를 요구하는 것이며, 철망 등 안전장치 부착 여부와 관계없이 운전 중인 모든 충전설비에 적용된다.

재검사 용기 및 특정설비의 파기 관련 규정에서 파기 물품의 처분 권한과 절차가 문제다. 보기 1, 2, 3은 파기의 실행 방법으로 모두 올바르다: 잔가스 제거 후 절단, 원형 복구 불가능하도록 파괴, 검사장소에서 검사원 입회 하 사용자 실시가 정당한 절차다. 보기 4는 "검사 신청인이 인수시한 내에 인수하지 아니한 때도 검사인이 임의로 매각처분하면 안 된다"는 표현이 이중 부정으로 인해 의미가 왜곡되어 있다. 올바른 규정은 검사 신청인이 정해진 기한 내에 파기 물품을 인수하지 않을 때 검사인이 적절히 처분할 수 있도록 규정되어 있으므로, 보기 4의 "임의로 매각처분하면 안 된다"는 내용이 틀렸다.

도시가스배관이 20m 이상 노출되어 누출가스가 체류하기 쉬운 장소에서 가스누출경보기의 설치 간격은 20m마다 설정되어 있습니다. 이는 도시가스사업법 시행규칙의 가스누출경보기 설치기준에서 규정하는 기준으로, 노출 배관의 길이가 길수록 누출 감지의 신뢰성을 높이기 위해 20m 간격으로 배치하도록 규정하고 있습니다.

시안화수소(HCN)의 중합폭발을 방지하기 위해서는 산성 안정제를 사용하여 염기성 불순물을 중화하고 중합반응을 억제해야 한다. 황산은 강산으로서 시안화수소 내 미량의 염기성 물질(암모니아, 물 등)을 중화하여 중합폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.

시안화수소의 중합폭발은 강한 산성 또는 염기성 촉매 존재 하에서 급격한 발열 중합반응이 일어나는 위험한 현상이다.

• 탄산가스와 질소는 불활성이거나 약한 산화제로 중화 작용이 없다.
• 일산화탄소는 시안화수소와 반응할 수 있어 안정제로 부적합하다.

용접용기 동체의 내경은 약 190mm이다.

용접용기 동체의 두께 공식은
$t = \dfrac{PD}{2S\eta - 1.2P} + C$
(P: 최고충전압력 MPa, D: 내경 mm, S: 허용응력 N/mm², $\eta$: 용접효율, C: 부식여유)이며, 허용응력 S는 인장강도의 1/4을 적용하므로 S = 480 ÷ 4 = 120N/mm²이다.

부식여유가 0이므로 내경에 대해 정리하면
$D = \dfrac{t(2S\eta - 1.2P)}{P} = \dfrac{2 \times (2 \times 120 \times 1 - 1.2 \times 2.5)}{2.5} = \dfrac{2 \times 237}{2.5} = 189.6$mm
즉 약 190mm이다.

독성가스는 허용농도가 100만분의 5000 이하인 가스로 정의되므로 100만분의 100 이하라는 설명은 틀리다. 가연성가스는 폭발한계 하한이 10% 이하이거나 상한과 하한의 차가 20% 이상인 가스다. 액화가스는 대기압에서 비점이 40℃ 이하 또는 상용온도 이하인 것이고, 초저온저장탱크는 −50℃ 이하의 저장탱크로 정의되어 있다.

고압가스 안전관리 기준에서 압축작업 중 즉시 중단해야 하는 경우는 산소와 가연성가스의 혼합 비율이 폭발 위험 기준을 초과할 때다. 산소 중의 아세틸렌, 에틸렌, 수소의 용량합계가 전체 용량의 2% 이상이면 산소와 가연성가스의 혼합비가 폭발성 범위에 진입하므로 즉시 작업을 중단하고 안전 조치를 취해야 한다.

• 아세틸렌 중의 산소용량: 아세틸렌에 포함된 산소가 1% 이하로 낮은 수준이므로 안전 범위이다.
• 산소 중의 가연성가스(아세틸렌, 에틸렌 및 수소 제외): 산소 중 가연성가스가 2% 이하로 제한되어 있다.
• 시안화수소 중의 산소용량: 시안화수소 중 산소가 2% 이상이어도 시안화수소 자체의 특성상 다른 기준이 적용된다.

가스사고는 일반적으로 원인·사용처·사고형태 세 가지 기준으로 분류한다.

연령별 분류는 통계상 참고 항목일 뿐, 가스사고를 나누는 공식 분류 기준에는 해당하지 않는다.

고압가스 저장시설의 방류둑(방유제)에 설치되는 출입구 간격은 고압가스 안전관리법 시행규칙에서 규정하고 있으며, 계단·사다리·토사 높이 쌓아올림 등의 출입구를 둘레 50m마다 1개 이상 설치하도록 정하고 있다. 이는 비상 상황 발생 시 작업자의 신속한 대피와 긴급 접근을 가능하게 하기 위한 안전 규정이다.

LPG용기 및 저장탱크는 고압용기로서 내부 압력이 설정압력을 초과할 때 자동으로 개방되어야 하는데, 스프링식 안전밸브가 가장 일반적으로 사용된다. 스프링식은 스프링의 탄성력으로 설정압력을 조절할 수 있고, 압력 감소 시 자동으로 닫혀 누출을 방지하며, 반복 사용이 가능하고 신뢰성이 높아 LPG 같은 고압 유체 저장에 적합하다.

• 가용전식(용융 플러그)은 과열 방지용이다.
• 파열판식은 일회용으로 극한 상황용이다.
• 중추식은 대형 용기의 제한된 용도에만 적용된다.

이들은 LPG용기의 주요 형식이 아니다.

가스 충전용기 운반 시 적재 금지 조합은 화학적 반응성이 높거나 폭발·화재 위험이 있는 경우다. 염소는 산화제이고 아세틸렌은 가연성 가스로서 접촉 시 폭발적 반응을 일으키므로 염소와 아세틸렌은 동일 차량 적재 금지다.

• 질소와 아세틸렌: 질소는 불활성 가스로 아세틸렌과 반응하지 않아 적재 가능
• 프로판과 아세틸렌: 모두 가연성 가스이지만 직접적인 화학반응이 없어 적재 가능
• 염소와 산소: 염소는 산화제, 산소도 산화제로서 서로 반응성이 낮아 적재 가능

액화천연가스의 저장설비와 처리설비는 그 외면으로부터 사업소 경계까지 일정규모 이상의 안전거리를 유지해야 하며, 이때 사업소 경계가 바다·호수·하천 등 수면인 경우에는 그 반대편 육지를 경계로 본다. 이는 물 위에서는 화재·폭발 위험이 실질적으로 낮아 반대편 경계까지 거리를 산정하기 위한 규정으로, 산은 이러한 수면 경계 예외 규정의 대상이 아니다.

LPG의 질량을 구하기 위해 밀도와 부피를 이용한다. 비중 0.5는 물(밀도 1 g/mL)에 대한 상대밀도이므로 LPG의 밀도는 0.5 g/mL = 500 kg/m³이다. 1일 생산량 10만 L를 m³로 환산하면 100 m³이고, 질량 = 부피 × 밀도 = 100 m³ × 500 kg/m³ = 50,000 kg = 50톤이다. 저장용량 5톤인 탱크로 50톤을 저장하려면 필요한 탱크 개수 = 50톤 ÷ 5톤/개 = 10개이다.

퍼지(purge)는 고압용기, 탱크, 배관 등 내부의 불순물이나 위험한 기체를 제거하기 위해 수행되는 작업이다. 퍼지용 기체는 화학적으로 불활성이며 산화성이 없어야 하고, 독성이 없으며 안전해야 한다. 질소는 대기의 약 78%를 차지하는 불활성 기체로서 산화성이 없고 폭발 위험이 없으며 대기 중에 존재하므로 퍼지용으로 가장 적합하다. 반면 산소는 극도로 활성이 높아 위험하고, 수소와 산화질소는 폭발 또는 독성 위험이 있어 부적합하다.

고압가스제조소의 작업원은 3개월 이내에 1회 이상 보호구의 사용훈련을 받아 사용방법을 숙지하여야 한다. 이는 고압가스 안전관리법 시행규칙에서 규정하는 정기적 보호구 훈련 주기로, 작업원의 안전의식 유지와 응급상황 대응능력 확보를 위해 설정된 기준이다.

LPG 기화장치의 작동원리 중 조정기를 통해 감압한 후 열교환기에서 강제 기화시키는 방식은 감압가열 방식이다. 이 방식은 저온의 액화가스를 먼저 감압하고, 그 후 외부 열원(온수, 증기 등)을 이용한 열교환기에서 인위적으로 기화시키는 순서를 따른다. 해수가열은 바다를 열원으로 사용하고, 중간 매체는 별도의 매개물질을 사용하는 방식이며, 가온감압은 가온 후 감압하는 역순의 방식이므로 조건과 맞지 않는다.

도시가스의 중압은 원칙적으로 0.1MPa 이상 1MPa 미만이다. 다만 액화가스가 기화되고 다른 물질과 혼합되지 않은 경우에는 0.01MPa 이상 0.2MPa 미만을 중압으로 본다. 문제에 이 단서 조건이 붙어 있으므로 0.01MPa 이상 0.2MPa 미만이 답이다.

가연성가스 누출검지 경보장치의 경보농도는 폭발 하한계의 1/4 이하로 설정되어야 한다. 이는 화재·폭발 위험이 발생하기 전에 충분한 여유를 두고 조기에 경보하기 위한 안전 기준이며, 폭발 하한계 전체를 기준으로 삼으면 위험도가 너무 높아지기 때문에 1/4 수준으로 제한된다. LC₅₀나 TLV-TWA는 독성 물질 기준이므로 가연성가스 경보와는 무관하다.

액화가스 용기의 최대 충전량은 W = V ÷ C (V: 용기 내용적 L, C: 가스 정수)로 계산한다. 가스 정수 C는 가스 1kg을 충전하는 데 필요한 용기 내용적(L/kg)을 뜻하므로 내용적을 정수로 나누어야 한다. 내용적 47L, LP가스 정수 2.35를 대입하면 47 ÷ 2.35 = 20kg이다.

부식성 유체나 고점도 유체, 소량의 유체 측정에는 면적식 유량계(로터미터)가 가장 적합하다. 면적식 유량계는 유체의 유동으로 인한 부압 변화가 최소화되어 압력손실이 적고, 유체가 흘러가는 공간이 구조적으로 단순해 부식성 유체나 고점도 유체에도 적용 가능하며, 작은 유량 범위에서도 정확한 측정이 가능하다.

• 차압식은 부식성 유체에 취약하고 압력손실이 크다.
• 용적식은 소량 측정에 부적합하다.
• 유속식은 청정 유체 대상이므로 부식성 유체 측정에 적합하지 않다.

저온 환경에서 부탄가스의 재액화는 실제로 발생하는 현상이므로, 저온에서 부탄가스가 재액화되지 않는다는 설명은 거짓이다. LP가스 압축기 이송방식은 기화된 LP가스를 압축하여 이송하는데, 압축 후 온도가 낮아지거나 외부 저온 환경에 노출되면 부탄(C₄H₁₀)의 경우 상온·상압에서의 포화증기압이 낮아 액화될 수 있다.

나머지 보기는 모두 압축기 방식의 장점이다.

• 베이퍼록이 없다: 베이퍼록(펌프 방식에서 발생하는 기화 현상)이 없다.
• 잔가스 회수가 용이하다: 액화가스를 다시 기화시킬 필요가 없어 잔가스 회수가 용이하다.
• 펌프에 비해 이송시간이 짧다: 펌프 방식(액체 상태에서 천천히 이송)보다 기체 이송이 빠르다.

임계온도가 낮은 기체를 액화하는 사이클에는 린데, 클로드, 필립스, 캐스케이드, 가스 액화분리(하이랜드) 사이클 등이 있다. 구데 공기액화사이클이라는 방식은 없다.

다기능 가스안전계량기의 테스트차단 기능은 전문가(검사원)가 조작하도록 설계되어야 하며, 사용자가 쉽게 조작할 수 있는 구조로는 안 된다. 보기 2번의 방수·방진 구조, 3번의 차단밸브 비자동 복원(복원조작 필요), 4번의 복원 버튼·레버의 용이한 위치는 모두 안전계량기 기준에 부합하는 올바른 사항이므로, 테스트 기능을 사용자 조작으로 설정한 1번이 유일하게 틀린 설명이다.

계측기기의 구비조건은 설비비와 유지비 절감, 원거리 지시·기록 가능, 높은 정도(정확도), 우수한 내구성을 요구한다. 3번은 "정도가 낮을 것"이라고 했는데, 계측기기는 정도가 높아야 하므로 이는 구비조건에 맞지 않는다. 1, 2, 4번은 모두 계측기기가 갖춰야 할 조건이다.

두압(head pressure)은 실린더 헤드 쪽, 즉 피스톤 상부에 걸리는 압력이며 토출(응축) 압력에 해당한다. 크랭크 케이스 내 압력은 흡입 압력에 가까운 저압이다.

반밀폐식 보일러 배기통의 굴곡 수는 4개 이하로 해야 하므로 5개 이하라는 설명은 틀렸습니다. 배기통 끝은 옥외로 빼내고, 가로 길이는 5 m 이하로 되도록 짧게, 입상 높이는 원칙적으로 10 m 이하로 합니다.

문항에서 "4단 공기압축기의 압축비"라는 표현이 단계별(각 단)의 압축비를 의미하는 것으로 해석되면 약 2가 정답이다.

압축비는 최종압력을 흡입압력으로 나눈 값이다. 흡입압력은 대기압과 같으므로 1kgf/cm²이고, 최종압력은 15kgf/cm²·g(게이지압)이므로 절대압력으로는
15 + 1 = 16kgf/cm²
이다. 따라서 압축비 = 16 ÷ 1 = 16이다.

그런데 4단 압축기에서 각 단계의 압축비가 동일하다고 가정하면, 단계별 압축비는
$16^{1/4} = 2$
이다.

순수한 상태에서는 안정하지만 수분이나 알칼리성 물질이 있으면 중합이 촉진되고, 독성이 매우 강한 가스는 시안화수소(HCN)이다. 시안화수소는 순수 상태에서는 중합되지 않지만 물이나 암모니아 같은 알칼리성 물질의 존재 하에서 황산염이나 기타 촉매 작용으로 중합되어 불안정화되며, 세포호흡을 차단하는 매우 독성 강한 가스로 알려져 있다. 염소는 수분과 만나면 중합이 아닌 반응을 하고, 포스겐과 황화수소도 이 조건과 맞지 않는다.

비점은 액체가 기체로 변하는 온도이며, 분자 간 인력이 강할수록 비점이 높다. 분자량이 크고 분자 간 반데르발스 힘이 강할수록 비점이 높아진다. 수소(–253°C), 산소(–183°C), 아세틸렌(–84°C), 프로판(–42°C)의 비점을 비교하면 프로판의 분자량(44)이 가장 크고 분자 간 인력이 가장 강하여 비점이 –42°C로 가장 높다.

단위질량의 물질 온도를 단위온도차만큼 올리는데 필요한 열량은 비열(specific heat)의 정의와 정확히 일치한다. 비열은 물질 1kg의 온도를 1°C(또는 1K) 올리는데 필요한 열량으로, 공식으로는 Q=mcΔT에서 c가 비열이다. 일률은 단위시간당 일량, 비중은 밀도의 상대값, 엔트로피는 무질서도를 나타내는 열역학 상태량으로 정의가 다르다.

LNG(액화천연가스)는 액체 상태에서도 물보다 가볍다(밀도 약 0.42g/cm³로 물의 0.5배). 따라서 기체 상태에서는 공기보다 가벼우나 액체 상태에서는 물보다 무겁다는 설명이 틀렸다. LNG는 기체 상태에서 공기(상대밀도 1.0)보다 약간 가볍지만, 액체로 냉각되어도 물보다 밀도가 낮아 물 위에 떠다닌다.

• 액화 시 체적 약 1/600: LNG의 체적이 기체 상태 대비 약 1/600로 감소하는 것이 맞다.
• 무독, 무공해 청정가스: LNG가 무독·무공해 청정에너지이며 발열량이 약 9,500kcal/m³인 것이 정확하다.
• 메탄 주성분: LNG의 주성분이 메탄(90% 이상)이고 에탄·프로판 등 고급 탄화수소를 포함하는 것이 맞다.

게이지압력(Gauge Pressure)은 절대압력에서 대기압을 뺀 압력이므로, 보기 1번의 설명이 틀렸다. 절대압력(Absolute Pressure) = 게이지압력 + 대기압의 관계식이 성립하기 때문이다. 나머지 보기는 모두 정확하다: 압력은 단위 면적당 작용하는 힘(2번), 표준대기압은 1.0332 kg/cm² 또는 760 mmHg(3번), 대기압은 수은주 76 cm 높이를 지탱할 수 있는 압력(4번)이 모두 올바른 정의이다.

프로판(C₃H₈)의 완전연소 반응식은 C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O이다. 완전연소란 산소가 충분할 때 탄화수소가 산화되어 이산화탄소와 물만을 생성하는 반응을 의미한다. 1번은 수소 기체가 생성되지 않고, 3번과 4번은 불완전연소 또는 비산화 산물들이므로 정답이 될 수 없다.

요소(우레아, CO(NH₂)₂) 비료는 암모니아와 이산화탄소를 원료로 하여 제조된다. 요소 합성 반응은 암모니아와 CO₂를 고온·고압 조건에서 반응시키는 과정으로, 이 중 암모니아가 주요 가스 원료이며 전 세계 질소 비료 생산의 대부분을 차지한다. 염화수소는 다른 비료 제조에 사용되고, 질소와 일산화탄소는 요소 제조의 직접 원료가 아니다.

일반 강재의 부식은 산소와 수분이 주요 요인이지만, 황화수소(H₂S)는 수분이 존재할 때 강재를 직접 화학적으로 부식시키는 산성 가스다. 황화수소는 물에 녹아 약한 산을 형성하고 철과 반응하여 황화철을 생성하며, 수소 방출 반응을 촉진하여 수소 취성을 유발한다. 수소(2번)는 대기 중 강재 부식의 직접 원인이 아니고, 일산화탄소(3번)는 화학적으로 강재와 반응하지 않으며, 질소(4번)는 불활성이므로 부식을 일으키지 않는다.

폭발범위(폭발한계)의 위험도를 평가할 때 폭발범위 폭(상한값−하한값)이 넓을수록 폭발 가능 농도 범위가 크므로 위험도가 커지는 것이 원칙이다. 그런데 '차가 작을수록 폭발위험이 크다'는 보기는 이를 역설하므로 틀렸다.

• 하한값이 낮을수록 위험: 하한값이 낮을수록 점화되기 쉬워 위험이 크므로 맞다.
• 프로판보다 부탄의 하한값이 낮다: 프로판의 폭발범위 하한값이 약 2.1%인 반면 부탄은 약 1.5%로 부탄의 하한값이 더 낮으므로 맞다.
• 프로판보다 부탄의 상한값이 낮다: 프로판의 상한값이 약 9.5%, 부탄이 약 8.5%로 부탄의 상한값이 더 낮으므로 맞다.

액체가 기체로 변하는 상태 변화를 기화라 하며, 이때 필요한 열을 기화열이라 한다. 융해열은 고체→액체, 응축열은 기체→액체, 승화열은 고체→기체 변화에 필요한 열이므로 정답은 4번이다.

부탄(C₄H₁₀)의 완전연소 반응식은 C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O이다. 1 Nm³의 부탄을 완전연소시키려면 6.5 Nm³의 산소가 필요하다. 공기 중 산소 농도가 21v%이므로, 필요한 이론 공기량은 $\frac{6.5}{0.21} = \frac{6.5}{21/100} = \frac{650}{21} \approx 30.95 \approx 31 \text{ Nm}^3$이다.

화씨온도를 켈빈으로 변환하려면 먼저 섭씨온도로 변환한 후 절대온도로 환산한다. 화씨를 섭씨로 변환하는 공식은 $T_C = \frac{5}{9}(T_F - 32)$이므로, $T_C = \frac{5}{9}(410 - 32) = \frac{5}{9} \times 378 = 210°C$이다. 절대온도(켈빈)는 $T_K = T_C + 273$이므로 $T_K = 210 + 273 =$이다.

DMS(Dimethyl Sulfide, 이황화이메틸)는 도시가스에 첨가되는 주요 부취제로서 마늘 냄새를 특징으로 한다. 이 강렬하고 특이한 냄새는 가스 누출 시 즉각적인 감지를 가능하게 하여 안전상 중요한 역할을 하며, 도시가스 산업에서 널리 사용되는 이유다.

아보가드로의 법칙은 온도와 압력이 같으면 기체의 종류에 관계없이 같은 부피 속에는 같은 수의 분자(1몰)가 들어있다는 법칙으로, 표준상태(0℃, 1기압)에서 기체 1몰이 22.4L의 부피를 차지한다는 내용과 일치한다. 보일의 법칙은 온도가 일정할 때 압력과 부피의 반비례 관계를, 헨리의 법칙은 기체의 용해도와 압력의 관계를, 아르키메데스의 법칙은 부력에 관한 법칙으로 이 설명과는 무관하다.

용기 내 안전공간(기액 공간)은 액체가 차지하지 않는 부분의 비율이다. C₃H₈ 15kg의 액체 부피를 구한 후 용기 용량과의 비를 계산한다.
액체 부피 = 질량 ÷ 액 밀도 = 15kg ÷ 0.5kg/L = 30L
안전공간 = (전체 용기 용량 − 액체 부피) ÷ 전체 용기 용량 × 100% = (47L − 30L) ÷ 47L × 100% = 17L ÷ 47L × 100% = 36.1%