15년 4회차

특정고압가스는 산업안전보건기준에 따라 사용신고 대상으로 지정된 가스들이다. 게르만(GeH₄), 삼불화질소(NF₃), 사불화규소(SiF₄)는 모두 반도체·디스플레이 제조 공정에서 사용되는 특정 고압가스로 지정되어 사용신고 대상이다. 반면 오불화붕소(BF₅)는 특정고압가스 목록에 포함되지 않으므로 사용신고 대상이 아니다.

LP가스 저장탱크 지하 설치 기준에서 저장탱크실 상부 윗면으로부터 저장탱크 상부까지의 깊이는 1.5m 이상으로 규정되어 있으므로 1번이 틀렸다. 2번의 세립분을 함유하지 않은 모래 충전, 3번의 탱크 간 1m 이상 거리 유지, 4번의 천장·벽·바닥 30cm 이상 두께의 방수 철근콘크리트 구조는 모두 정확한 기준이다.

작동성능은 용기의 운전 중 실제 성능(예: 냉동 유지력, 안정성 등)을 검증하는 것으로, 시운전 또는 가동 단계 검사에 해당하며 설계단계가 아닌 이후 단계의 검사 항목이다.

용기의 설계단계 검사는 용기가 안전하고 기능적으로 적절한지 확인하는 단계로, 구조 안전성·내압성·단열성 등 물리적·기계적 성능을 중심으로 진행된다.

• 단열성능: 용기의 온도 유지 성능으로 설계 검사의 핵심 항목이다.
• 내압성능: 내부 압력에 대한 견디는 능력으로 설계 검사의 핵심 항목이다.
• 용접부의 기계적 성능: 구조 결합부의 강도로 설계 검사의 핵심 항목이다.

고압가스안전관리법 시행규칙에서 규정하는 내압검사 기준에 따르면 주철 재질의 경우 설계압력의 2배의 압력으로 시험을 실시해야 한다. 이는 강철 용기(1.5배)보다 높은 기준이 적용되는 것으로, 주철의 낮은 연성과 파괴 특성을 고려한 보수적 안전 기준이다.

고압가스용 저장탱크 및 압력용기의 내압검사는 용기의 재질에 따라 시험압력 기준이 다르게 적용된다. 주철(cast iron)로 제조된 압력용기는 강철 용기에 비해 취성이 크고 강도가 낮아 더 높은 안전계수가 필요하다.

침입열량 산식 $Q = \dfrac{W q}{H \cdot \Delta t \cdot V}$에서 W는 시험 중 기화된 가스량(kg), q는 시험용 가스의 기화잠열(kcal/kg)을 의미하며, H는 측정시간, Δt는 온도차, V는 용기내용적을 나타낸다. 따라서 문제에서 묻는 q는 시험용가스의 기화잠열에 해당한다.

인체용 에어졸 제품 용기에는 인체에서 20cm 이상 떨어져서 사용하라는 주의사항을 적어야 하므로 10cm는 틀린 내용이다. 그 밖에 불속에 버리지 말 것, 온도가 40℃ 이상 되는 장소에 보관하지 말 것, 특정부위에 계속하여 장시간 사용하지 말 것도 기재해야 하는 사항이다.

천연가스 지구정압기는 기체 상태의 천연가스를 감압·조절하는 장치로 액화가스를 저장하지 않기 때문에 BLEVE 발생 조건 자체가 성립하지 않는다. 따라서 BLEVE 가능성이 가장 낮다.

BLEVE(비등액체팽창증기폭발)는 가압 상태의 액화가스 용기가 외부 화염에 노출되어 내부 압력이 급상승하면서 용기가 파열되고 액화가스가 급속 기화·팽창하는 현상이다.

• LPG 저장탱크: 상온에서 가압 상태로 저장되는 액화가스이므로 BLEVE 위험이 높다.
• 액화가스 탱크로리: 이동 중 충격·화재에 노출되기 쉬워 BLEVE 가능성이 크다.
• LNG 저장탱크: 극저온(-162℃)에서 액화 상태로 저장되므로 가압이 필요 없다.

자연발화는 산화 반응에서 발생하는 열이 주변으로 방산되지 못하고 축적되어 발화점에 도달하는 현상이다. 표면적이 클수록 산소와의 접촉 면적이 증가하여 산화 반응이 활발해지고 열 발생 속도가 빨라지므로, "표면적이 적을수록 일어나기 쉽다"는 틀렸다. 발열량이 크면 자연발화 온도에 빠르게 도달하고(1번 참), 초기 온도가 높으면 발화점까지의 온도 상승이 적게 필요하며(3번 참), 촉매는 반응 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 증가시킨다(4번 참).

이 문항은 고압가스 저장소 중 누출 시 특별 환기 조치가 필요한 가스를 구분하는 문제이다. 부탄은 공기보다 밀도가 크므로 누출 시 바닥에 체류하여 폭발·화재 위험이 높으므로, 강제환기시설이 필수적이다.

고압가스 안전관리법령상 인화성 가스(부탄 등 액화석유가스)는 누출 시 폭발·화재 위험을 방지하기 위해 통풍구 및 강제환기시설 설치가 의무화되어 있다.

• 질소와 헬륨: 공기보다 가볍거나 비슷하여 자연 확산으로 상부로 올라간다.
• 탄산가스: 밀도가 크지만 불활성 기체로서 상대적으로 위험도가 낮다.

웨버지수(Wobbe index)는 $WI = \frac{H_s}{\sqrt{d}}$로 정의되며, 여기서 $H_s$는 발열량(kcal/m³), $d$는 가스비중(공기=1)이다. 주어진 값을 대입하면 $WI = \frac{9500}{\sqrt{0.65}} = \frac{9500}{0.8062} \approx 11,786$이다. 따라서 웨버지수는 약 11,780kcal/m³이다.

도시가스 배관 보호판의 두께는 중압 이하 배관은 4mm 이상, 고압 배관은 6mm 이상으로 한다. 따라서 중압 배관에 설치하는 보호판의 두께는 4mm 이상이다.

아세틸렌가스는 섭씨 15도에서 압력이 0Pa를 초과하면 고압가스에 해당하므로, '섭씨 35도'라고 한 보기가 틀렸다. 압축가스는 상용온도에서 1MPa 이상, 액화가스는 상용온도에서 0.2MPa 이상이면 고압가스다. 액화시안화수소·액화브롬화메탄·액화산화에틸렌은 35℃에서 0Pa 초과이면 고압가스에 해당한다.

고압가스 안전관리법 시행령 제3조제1항은 고압가스 제조허가의 종류를 고압가스 특정제조, 고압가스 일반제조, 고압가스 충전, 냉동제조의 네 가지로 규정한다. '고압가스 특수제조'는 법령에 없는 명칭이므로 제조허가의 종류에 해당하지 않는다. 냉동제조(1일 냉동능력 20톤 이상 설비 등)는 제조허가의 한 종류다.

부식여유 두께는 충전용기의 용도, 내용적 크기에 따라 고압가스 안전관리법 기준에 따라 달라진다. 암모니아 충전용기로서 내용적이 1000L 이하인 경우 부식여유 두께는 1mm이며, 염소 충전용기로서 내용적이 1000L을 초과하는 경우 부식여유 두께는 5mm이다. 염소는 암모니아보다 부식성이 강하고, 대용량 용기일수록 더 두꺼운 여유를 요구하는 원칙을 따른다.

LPG 자동차에 고정된 용기충전시설의 저장탱크 물분무장치는 화재 시 냉각을 목적으로 설치되며, 안전기준에 따라 최대수량을 30분 이상 연속해서 방사할 수 있는 수원에 접속되어 있어야 한다. 이는 LPG 저장시설의 화재 안전관리 기준에서 규정하는 필수 요건으로, 충분한 냉각수 공급으로 탱크 파열 등의 대형 사고를 방지하도록 하는 기준이다.

산화에틸렌은 폭발성 물질로서 충전용기 내부에 질소 또는 탄산가스를 불활성 가스로 충전하여 산화에틸렌 증기의 농도를 낮춰 폭발을 방지한다. 이때 내부 가스 압력은 45℃에서 0.4MPa 이상으로 유지해야 한다.

이는 고온에서의 산화에틸렌 증기압 상승에 대비하고 용기 내 산화에틸렌 증기의 폭발 범위 진입을 차단하기 위한 기준이다. 상온이나 낮은 온도에서의 압력 기준보다 높은 온도와 더 높은 압력값을 설정하는 이유는 최악의 보관 환경(고온)에서도 안전성을 확보하기 위함이다.

보일러 중독사고의 주원인은 일산화탄소(CO)이다. 보일러 내부에서 연료가 불완전연소할 때 일산화탄소가 발생하며, 이는 혈액의 헤모글로빈과 결합하여 산소 운반을 방해함으로써 중독을 일으킨다. 이산화탄소는 질식 위험이 있지만 중독사고의 주원인이 아니고, 질소와 염소는 보일러 연소 과정에서 발생하는 주요 독성 가스가 아니다.

특수반응설비 또는 고압가스설비마다 설치한다는 설명은 틀렸다. 플레어스택을 각각의 설비마다 개별 설치하도록 요구하는 것이 아니라, 여러 설비가 하나의 플레어스택을 공용으로 사용할 수 있으며 특히 소규모 시설에서는 공동 활용을 허용하는 것이 실제 기준이므로, 개별 설치 의무화는 타당하지 않다.

플레어스택은 석유화학·정유시설에서 안전밸브 개방 시 과잉 가스를 안전하게 소각 처리하는 시설이다.

• 안전한 높이 및 위치 설치: 주변 시설 피해 방지를 위해 안전한 높이와 위치에 설치하도록 규정된 정상적 요구사항이다.
• 최대열량에 견디는 재료 및 구조: 최대열량에 견딜 수 있는 재료와 구조를 요구하는 정상적 기준이다.
• 파이롯트버너 상시 점화: 플레어스택 내 비응축성 가스 축적으로 인한 폭발을 방지하기 위해 항상 점화를 유지하도록 규정된 필수 안전장치다.

배관 외부에 사용가스명·최고사용압력·가스 흐름방향을 표시하는 것은 지상에 노출된 배관의 기준이다. 지하매설배관은 흐름방향을 표시하지 않을 수 있고 색상으로 구분하므로 1번 설명은 틀리다. 지상배관은 부식방지 도장 후 황색으로 도색한다. 지하매설배관은 최고사용압력이 저압이면 황색, 중압 이상이면 적색으로 한다.

고압가스 안전관리법에서 정하는 충전용기의 안전조치는 화재·폭발 위험을 방지하기 위한 것이다. 1번은 고압가스의 압력이 온도에 비례하므로 40℃ 이하 유지가 맞고, 2번은 급격한 압력 변화를 막기 위해 밸브를 서서히 개폐하는 것이 맞으며, 3번도 가열 시 40℃ 이하의 더운 물을 사용하도록 규정하고 있다. 4번은 사용 후 밸브를 닫아야 가스 누출을 방지하고 용기 내압을 유지할 수 있으므로, 밸브를 열어두는 것은 안전조치에 위배된다.

일반도시가스 배관을 철도부지 밑에 매설할 때 배관의 외면과 지표면 사이의 최소 거리는 1.2m 이상으로 규정된다. 이는 도시가스사업 관련 매설 기준에서 철도와 같은 중요 기반시설 아래 통과하는 배관에 대해 지표면으로부터의 충분한 깊이를 확보하여 지반 침하, 진동, 외부 충격 등으로부터 배관을 보호하기 위한 안전 기준이다.

가스도매사업 배관을 산과 들에 묻을 때 매설깊이는 1m 이상, 그 밖의 지역에서는 1.2m 이상으로 한다. 배관 외면에서 건축물까지는 수평거리로 1.5m 이상, 지하의 다른 시설물과는 0.3m 이상 떨어져야 하므로 나머지 보기는 틀린 수치이다.

이 문항은 이황화탄소(CS₂)의 특성을 묻는 문제다. CS₂는 인화온도 약 -30℃로 극도로 낮고, 발화온도도 매우 낮아(약 90℃) 전구나 증기파이프 같은 저온 열원에 의해서도 쉽게 발화한다는 특징이 있다.

• C₂H₂: 아세틸렌의 인화온도는 약 -18℃이다.
• C₂H₄: 에틸렌은 약 -104℃이다.
• C₂H₈: 에탄(C₂H₈은 존재하지 않는 화합물)이다.

따라서 문제의 조건인 "인화온도 약 -30℃"와 "발화온도가 매우 낮아 전구표면이나 증기파이프 등의 저온 열원으로 발화"한다는 점에 정확히 부합하는 것은 CS₂뿐이다.

액화가스 충전 차량의 고정 탱크 내부에서 운송 중 발생하는 진동·충격으로 인한 액면의 급격한 요동을 제어하기 위해서는 방파판(baffle plate)을 설치해야 한다. 방파판은 탱크 내부에 설치되어 액체의 운동 에너지를 감소시키고 표면파를 억제하는 구조다. 액면계는 액위 측정 장치, 온도계는 온도 측정 장치, 스톱밸브는 유출 제어 장치로서 각각 모니터링이나 차단 목적이므로 액면요동을 직접 방지하는 조치가 아니다.

가연성가스 지상저장 탱크는 은·백색으로 도장해야 한다. 이는 태양열 흡수를 최소화하여 탱크 내 가스의 온도 상승을 방지하고, 화재 위험을 감소시키기 위한 안전 기준이다. 밝은 색상의 도료는 열 반사율이 높아 가연성가스 저장의 안정성을 확보하는 데 필수적이다.

아르곤처럼 별도 색상이 정해지지 않은 가스의 공업용 용기는 회색으로 도색한다. 백색은 액화암모니아, 녹색은 산소, 갈색은 액화염소 용기의 색이다.

압력 배관용 탄소강관은 노출된 금속 표면이므로 지중의 수분, 산소, 염분에 의해 부식되기 쉬워 직매몰에 부적합하며, 반드시 폴리에틸렌 피복 등의 보호층을 추가해야 사용 가능하다.

지하에 매몰하는 도시가스 배관은 부식 및 기계적 손상으로부터 보호되어야 하므로 피복재나 절연재를 갖춘 재료를 사용해야 한다.

• 가스용 폴리에틸렌관: 절연성 플라스틱 재료로서 직매몰 가능하다.
• 압출식·분말융착식 폴리에틸렌 피복강관: 강관 표면에 폴리에틸렌 피복층이 있어 부식 방지 기능을 한다.

아세틸렌 용기의 다공물질 충전검사 적합판정기준은 용기 벽을 따라 용기안지름의 1/200 또는 3mm를 초과하는 틈이 없어야 한다는 것이다. 이는 고압가스 안전관리법 관련 기준에서 규정하는 기준으로, 다공물질이 용기 내벽에 충분히 밀착되어 있으면서도 과도한 압축으로 인한 손상을 방지하기 위해 1/200(상대적 허용도) 또는 3mm(절대값) 중 작은 값을 기준으로 한다.

액화석유가스(LPG)는 무색무취 물질이므로 가스 누출 시 안전 사고를 예방하기 위해 냄새나는 물질(부취제)을 혼합하여 충전하도록 규정되어 있다. 액화석유가스의 안전 관리 기준에 따르면 공기 중 LPG 농도가 1/1,000(0.1%) 이상일 때 냄새를 감지할 수 있도록 부취제를 첨가해야 한다. 이는 폭발 하한선(약 1.8~2.0%)보다 훨씬 낮은 농도에서 누출을 감지하도록 하는 안전 규정이다.

가스누출자동차단장치는 가스 누출을 감지하여 자동으로 공급을 차단하는 안전장치로, 검지부(센서)에서 누출을 감지하고, 제어부에서 신호를 처리하며, 차단부(솔레노이드 밸브 등)에서 가스 공급을 차단하는 세 가지 핵심 구성요소로 이루어진다. 지시부는 누출 상태를 사용자에게 표시하는 보조 장치일 뿐 장치의 기본 작동 기능에 필수적이지 않으므로 구성요소에 해당하지 않는다.

도시가스사용시설의 정압기실에 설치된 가스누출경보기는 1주일 1회 이상 점검하도록 규정되어 있다. 이는 도시가스사용시설의 안전관리에 관한 규정에서 정압기실과 같이 가스 누출의 위험이 상대적으로 높은 시설의 경보기는 주기적인 정기점검을 통해 즉각적인 누출 감지 기능을 유지해야 하기 때문이다. 다른 일반 실내 설치 경보기(1개월 1회)보다 더 빈번한 점검이 요구된다.

고압가스 제조설비의 정전기 방지 기준을 정전기 발생 경로와 접지·본딩 원칙으로 판단한다. 가연성가스 제조설비의 탑류, 벤트스택 등 부분 장치는 대전 위험이 높으므로 단독으로 접지하여 전위를 안정시켜야 한다.

• 본딩용 접속선 5.5mm² 미만: 본딩용 접속선은 5.5mm² 이상의 단선을 사용하도록 규정되어 있으며, 미만이 아닌 이상이 올바른 기준이다.
• 절연 재료 사용: 정전기 대전 방지는 절연 재료를 피하고 도전성 재료를 사용하여 누적된 전하를 신속히 방산해야 한다.
• 접지 저항치 총합 100Ω 이하: 접지 저항치 총합이 100Ω 이하이면 정전기 제거 조치가 불필요하며, 100Ω를 초과할 때 추가 조치가 필요하다.

이동식부탄연소기는 용기 연결방법에 따라 분리식, 카세트식, 직결식 세 가지로 분류된다. 분리식은 연소기와 용기가 고무관으로 연결되는 방식, 카세트식은 용기가 연소기 위에 장착되는 방식, 직결식은 용기가 연소기에 직접 나선으로 체결되는 방식이다. 용기이탈식은 이러한 공식적인 분류 체계에 포함되지 않는 용어로, 용기 연결방법의 표준 분류가 아니다.

고장력 주철강은 저탄소 범위에서도 극저온에서 심각한 취성화가 발생하며, 주철 자체가 극저온 환경에서 급격한 강도 저하와 충격 취성을 나타내므로 액화산소나 LNG 같은 극저온 액체 저장용으로 부적합하다.

극저온 환경에서의 재질 선택은 저온 취성(brittleness)과 강도 유지를 고려해야 한다.

• Al 및 Al합금: 극저온에서 강도가 증가하고 충격에도 우수하여 액화산소, LNG 용기의 표준 재질이다.
• Cu 및 Cu합금: 저온에서 우수한 연성과 강도를 유지하여 광범위하게 사용된다.
• 18-8 스테인리스강: 오스테나이트 계열로 극저온에서도 취성 전환이 없고 높은 강도를 유지해 크라이오제닉 용기의 주요 재질이다.

저압식(Linde-Frankl식) 공기액화 분리장치는 정류탑 하부에서 약 5기압의 압력을 유지한다. 이 방식은 압축기로 공기를 압축한 후 열교환기에서 냉각시킨 액화 공기를 정류탑에 공급하는데, 정류탑 하부(액체 공기가 모이는 부분)에서는 5~6기압 정도의 중간 압력을 유지하면서 끓는점 차이를 이용해 질소와 산소를 분리한다. 저압식이므로 고압식(10~20기압)보다 낮은 압력이고, 1기압은 대기압으로 액화 자체가 불가능하므로, 정답은 5기압이다.

원형 배관의 부피 공식
$V = \pi r^2 h$
를 적용한다. 관지름 25mm이므로 반지름 $r = 12.5\text{mm} = 1.25\text{cm}$, 길이 $h = 30\text{m} = 3000\text{cm}$이다.

$V = \pi \times (1.25)^2 \times 3000 = \pi \times 1.5625 \times 3000 = 4687.5\pi \approx 14,726\text{cm}^3$
이고, $1000\text{cm}^3 = 1\text{L}$이므로
$V \approx 14.7\text{L}$
이다.

기밀시험 조건인 1000mmH₂O 압력은 배관 부피 계산에 영향을 주지 않으며, 부피는 기하학적 규격에만 의존한다.

액화석유가스(LPG) 저장 탱크 퍼지 작업의 안전 절차에서 상부 맨홀을 열어 자연적으로 퍼지되도록 한다는 설명이 옳지 않은 이유는 LPG의 증기가 공기보다 무겁다는 점에 있다. LPG는 프로판·부탄 등으로 구성되며 분자량이 공기(29)보다 크므로 탱크 내부에 가라앉는 특성을 가진다.

따라서 상부 맨홀만 열어서는 가스가 자연적으로 배출되지 않으며, 반드시 압축공기나 질소가스를 강제 주입하여 하부에 고인 가스를 배출해야 한다. 질소가스 퍼지, 산소 농도 18% 이상 확인, 완만한 가열 등 나머지 보기는 모두 올바른 안전 절차이다.

연소방식은 1차 공기(버너 내부에서 연료와 혼합되는 공기)의 공급량에 따라 분류된다. 적화식(확산연소)은 1차 공기를 전혀 공급하지 않고 2차 공기(버너 외부의 공기)만으로 연소하는 방식이다. 이 경우 연료와 공기의 혼합이 느리고 불완전하므로 불꽃이 길고 온도가 가장 낮으며 노란색을 띤다. 반면 분젠식은 1차·2차 공기를 모두 사용하여 온도가 높고 불꽃이 짧으며, 세미분젠식은 1차 공기를 부분적으로만 공급하는 중간 형태이다.

액주식 압력계의 특성을 정확히 이해하는 문제다. 1번 경사관식은 눈금을 길게 펼쳐 정도가 우수하고, 2번 단관식은 한쪽을 대기압에 개방하거나 다른 압력원에 연결하여 차압계로 사용 가능하며, 3번 링 밸런스식은 저압가스 측정에 적합하다. 4번 U자관식은 액체 표면의 곡률인 메니스커스의 영향을 받아 판독 오차가 발생할 수 있으므로 정확한 읽기 위치(메니스커스 최하점)를 기준으로 해야 한다.

압축천연가스자동차 충전소의 압축가스설비에 설치하는 압력계는 설계압력의 1.5배 이상을 지시할 수 있어야 한다. 설계압력이 25MPa인 경우, 25 × 1.5 = 37.5MPa 이상을 지시할 수 있는 압력계를 설치해야 한다. 이는 압축가스설비 안전기준에서 정하는 압력계 선정의 기본 원칙으로, 설비 내 압력 변화를 안전하게 감시하고 과압 상태를 적절히 지시하기 위함이다.

내면으로부터의 열전도는 저온실 내부 표면에서 발생하는 현상으로, 열이 내부에서 생성되거나 내부 표면 자체가 열원이 되는 경우인데, 저온장치의 열침입 문제는 기본적으로 외부의 고온 환경에서 내부의 저온 환경으로 열이 들어오는 방향이다. 따라서 내부 표면으로부터의 열전도는 열침입의 주된 외부 경로와 직접적인 관계가 가장 멀다.

저온장치에서 열의 침입은 외부로부터 내부로 전달되는 비원(non-ideal) 경로들을 통해 발생한다. 연결 배관·지지 요크·단열재 내 잔존 가스는 모두 외부와 내부를 직접 연결하거나 외부 열을 내부로 전도시키는 주요 열침입 경로이므로, 저온장치 설계에서 단열 강화의 대상이 된다.

저장탱크의 내부 압력이 외부 압력보다 낮아져 탱크가 파괴되는 현상을 진공붕괴(implosion)라 하며, 이를 방지하기 위한 설비를 구분해야 한다. 벤트스택은 탱크 내부의 과압(내부 압력이 외부보다 높은 상태)을 해소하기 위해 가스·증기를 대기로 배출하는 설비로서, 진공붕괴 방지와는 무관하다.

• 진공안전밸브: 탱크 내부 압력이 외부보다 낮아질 때 외부 공기를 유입시켜 압력을 균형맞추는 직접적인 방지 장치이다.
• 압력계: 탱크 내부 압력 상태를 감시하는 모니터링 설비이다.
• 압력경보설비: 비정상 압력 발생 시 경보를 발하는 안전 알림 설비다.

공기액화분리장치에서 산소가 농축되면 산소의 강한 산화력 때문에 가연성 단열재와 접촉 시 자연발화 위험이 크게 높아진다.

액화공기 분리 과정에서 산소는 비점(−183°C)이 질소(−196°C)보다 높아 후단 열교환기와 액체산소 저장부에 선택적으로 농축되며, 이 영역에서 가연성 물질(예: 유류, 유기단열재)은 산소 농축 환경에서 점화원 없이도 자연발화될 수 있다.

• 질소, 아르곤: 불활성이므로 이러한 위험을 초래하지 않는다.
• 수소: 직접적인 산화력이 없으므로 이러한 위험을 초래하지 않는다.

도시가스 공급 시설은 가스를 생산·수송·저장·공급하는 과정에서 기능하는 설비를 의미한다. 압축기는 가스 압력을 높여 수송하고, 홀더는 가스를 저장·방출하며, 정압기는 공급 압력을 일정하게 유지하는 도시가스 공급 시설의 핵심 구성 요소다. 반면 용기는 개별 소비자(가정, 산업용)가 보유·사용하는 액화석유가스(LPG) 저장 장비로, 도시가스 공급 네트워크의 일부가 아닌 최종 사용처의 소비 도구에 해당한다.

암모니아는 강한 부식성을 가진 물질로, 동·알루미늄·동합금 등 비철금속을 심각하게 부식시킨다. 따라서 암모니아 용기는 탄소강(철강재)으로 제조되며, 이는 암모니아에 대한 저항성이 우수하기 때문이다. 보기 1·2·3의 금속들은 모두 암모니아에 의해 응력부식균열이나 부식이 발생하므로 사용할 수 없다.

기체의 비중(상대밀도)은 해당 기체의 분자량을 공기의 평균 분자량(29)으로 나눈 값이다. 부탄(C₄H₁₀)의 분자량이 58이므로, 비중 = 58 ÷ 29 = 2.0이다. 따라서 표준상태에서 부탄가스의 비중은 약 2.0이다.

메탄의 공기 중 폭발범위는 5% ~ 15%로 알려져 있다. 폭발범위는 가연성 물질이 공기 중에서 점화원에 의해 폭발할 수 있는 농도 범위를 나타내며, 하한(LEL)과 상한(UEL)으로 정의된다. 메탄은 대표적인 가연성 기체로서 하한 약 5%, 상한 약 15.4%의 폭발범위를 가지므로, 정답은 1번이 가장 정확하게 일치한다.

압력 단위를 공통 기준으로 환산하여 비교한다. 1 atm = 101.325 kPa = 1.03323 kg/cm² = 10.33 mH₂O이다. 1번 1 atm ≈ 101.3 kPa, 2번 1 kg/cm² ≈ 98.1 kPa, 3번 10.33 mH₂O ≈ 101.3 kPa, 4번 1 MPa = 1000 kPa이다. 따라서 2번 1 kg/cm²이 약 98.1 kPa로 가장 낮은 압력이다.

부탄은 산화에틸렌 제조의 원료가 아니다. 산화에틸렌은 에틸렌을 산화하여 제조되며, 부탄과는 직접적인 연관이 없다. 반면 부탄의 주된 용도는 자동차 연료(LPG), 라이터 연료, 에어졸 추진제 등으로, 휘발성과 압축성을 이용한 분야에 집중되어 있다.

포스겐(phosgene)은 COCl₂의 화학식을 가진 독성 기체로, 1차 세계대전 당시 화학무기로 사용되었던 물질이다. 분자는 중심 탄소 원자에 산소 1개와 염소 2개가 결합된 구조이며, 보기 2번 COCl₃는 존재하지 않는 가상의 화학식이다. 보기 3번과 4번은 인(P)을 포함한 화합물로 포스포러스 수소화물(포스핀)이므로 포스겐과 무관하다.

헨리의 법칙은 일정한 온도에서 액체에 녹은 기체의 양이 그 기체의 부분압력에 정비례한다는 법칙으로, 주로 극성이 약하고 액체와의 상호작용이 적은 기체에 잘 적용된다. 암모니아(NH₃)는 극성이 강한 분자로서 물 분자와 수소결합을 형성하며, 액체 상태의 용매와 강한 화학적 상호작용을 일으키기 때문에 헨리의 법칙에서 벗어난다. 반면 수소, 산소, 이산화탄소는 극성이 약하거나 비극성이어서 물리적 용해만 일어나므로 헨리의 법칙을 잘 따른다.

인화온도(인화점)는 착화원이 있을 때 액체나 고체 표면에서 증발한 증기가 연소하한계 농도의 혼합기를 이루어 불이 붙는 최저온도다. 발화온도는 착화원 없이 스스로 발화하는 최저온도이고, 임계온도는 가압해도 액화되지 않는 한계온도다.

부양기구(풍선, 비행선 등)에서 수소를 대체하는 가스는 헬륨이다. 헬륨은 수소 다음으로 가벼우면서도 불연성이어서 안전하고, 공기보다 밀도가 낮아 부양력을 제공한다. 아르곤은 공기보다 무겁고, 질소와 공기는 물 위에 뜨지 않으므로 부양기구의 목적을 달성할 수 없다.

시안화수소(hydrogen cyanide, HCN)는 극독성 물질로 분류되며, 고압가스안전관리법에서 규정하는 충전 용기의 정치 시간은 충전 후 24시간이다. 이는 충전 중 발생한 압력 변동과 온도 변화가 안정화되도록 충분한 시간을 확보하기 위한 안전 규정으로, 그 이후에야 용기를 운반하거나 사용할 수 있다.

아세틸렌(C₂H₂)의 분자량은 약 26으로, 공기의 평균 분자량(약 29)보다 작으므로 공기보다 가볍다. 따라서 가벼운 가스로서 높은 곳으로 상승하며, 낮은 곳에 체류한다는 설명은 거짓이다. 카바이트에 물을 넣으면 아세틸렌이 발생하는 고전적 제조법이고, 공기 중 폭발범위는 약 2.5~81%로 매우 넓으며, 아세틸렌은 흡열반응으로 생성되는 불안정한 화합물이므로 압축이나 충격에 의해 폭발할 수 있다는 점들이 모두 정확하다.

황화수소(H₂S)의 특성을 평가하면, 무색 기체이고 유독성이며 인화성이 강한 물질이다. 그러나 황화수소는 계란 썩은 냄새(부패취)로 매우 특징적인 냄새를 가지므로 보기 3번 "냄새가 없다"는 틀렸다.

표준상태(STP: 0°C, 1 atm)에서 기체의 밀도는 공식 $\text{밀도} = \frac{M}{V_m}$으로 구한다. 여기서 M은 몰질량, $V_m$은 몰부피다. 산소(O₂)의 몰질량은 32 g/mol이고, 표준상태에서 기체의 몰부피는 22.4 L/mol이므로 $\text{밀도} = \frac{32}{22.4} = 1.43 \text{ g/L}$이다.

비중(상대분자질량)이 가장 작은 가스를 찾는 문제다. 각 가스의 분자량을 계산하면: CO는 12 + 16 = 28, C₃H₈(프로판)은 3(12) + 8(1) = 44, Cl₂는 2(35.5) = 71, NH₃는 14 + 3(1) = 17이다. 따라서 NH₃의 분자량이 17으로 가장 작으므로 비중이 가장 적다.

「정적비열은 (k - 1)/k 로 표현된다」는 정적비열을 (k-1)/k로 표현했는데, 이는 정적비열의 올바른 형태가 아니다. 정적비열 Cv는 R/(k-1) 또는 $\frac{R}{k-1}$ 형태이며, (k-1)/k는 무차원 상수일 뿐 정적비열의 값이 아니다.

이상기체의 정압비열(Cp)과 정적비열(Cv) 관계식으로 나머지를 검토한다.

• 「정적비열과 R의 합은 정압비열이다」: Cp - Cv = R이므로 참이다.
• 「비열비(k)는 Cp/Cv로 표현된다」: 비열비 k = Cp/Cv로 정의되므로 참이다.
• 「정적비열은 R/(k - 1)로 표현된다」: Cp - Cv = R과 k = Cp/Cv로부터 Cv = R/(k-1)을 유도할 수 있으므로 참이다.

LNG(액화천연가스)는 메탄(CH₄)을 주성분으로 하며, 일반적으로 메탄 함유량이 90% 이상을 차지한다. 천연가스를 극저온(-162℃ 이하)으로 냉각하여 액화한 것이 LNG이고, 천연가스 자체가 메탄을 주성분으로 구성되어 있기 때문이다. 에탄, 프로판, 부탄은 미량 포함되거나 정제 과정에서 제거되는 성분들이다.