12년 4회차

비파괴시험을 하여야 하는 것은 호칭지름 65㎜인 노출된 중압배관이다.

도시가스 사용시설의 배관 용접부는 비파괴시험이 원칙이지만, 가스용 폴리에틸렌관, 노출된 저압배관, 호칭지름 80㎜ 미만인 저압배관은 제외 대상이다.

따라서 매몰된 65㎜ 저압배관과 노출된 150㎜ 저압배관은 대상이 아니며, 중압 이상의 배관은 노출 여부나 호칭지름과 관계없이 비파괴시험을 하여야 한다.

비가연성 가스 저장탱크는 저장능력 1000㎥ 이상일 때 지진영향에 대한 안전한 구조로 설계해야 한다.

고압가스 특정제조시설의 내진설계 기준은 저장탱크가 다루는 가스의 위험도에 따라 적용 규모가 달라지는데, 가연성·독성가스보다 비가연성 가스는 더 큰 저장능력 기준이 적용된다.

설명하는 안전설비는 인터록 기구이다.

인터록은 설비의 오조작이나 정상 제조가 불가능한 상태를 감지하면 자동으로 원재료의 공급을 차단해 제조설비 안의 제조 자체를 멈추게 하는 제어형 안전장치다. 사람이 판단해 조작하기 전에 계통이 스스로 위험한 운전을 성립시키지 않는 것이 특징이다.

나머지 설비는 성격이 다르다.

• 안전밸브: 설비 내 압력이 규정치를 넘을 때 가스를 방출해 압력을 내리는 기계식 장치
• 긴급차단장치: 저장탱크 배관 등에 설치해 사고 시 가스의 흐름을 차단하는 밸브
• 벤트스택: 이송된 가스를 연소시키지 않고 대기로 확산·방출시키는 탑

273℃일 때의 부피는 12L가 된다.

압력이 일정하므로 샤를의 법칙 $\dfrac{V_1}{T_1}=\dfrac{V_2}{T_2}$을 적용한다.

절대온도로 환산하면 $T_1=273\,\mathrm{K}$, $T_2=273+273=546\,\mathrm{K}$이므로 $V_2=6\times\dfrac{546}{273}=12\,\mathrm{L}$가 된다.

폭발범위의 하한값이 가장 높은 가스는 암모니아이다.

암모니아의 폭발범위 하한은 약 15%로, 수소(약 4%), 메탄(약 5%), 프로판(약 2.1%)보다 훨씬 높다.

틀린 설명은 저장탱크 안전밸브를 다이어프램식으로 한다는 부분이다.

저장탱크의 안전밸브는 통상 스프링식 안전밸브를 사용하며, 다이어프램식은 압력계 등에 쓰이는 방식으로 저장탱크 안전밸브 형식이 아니다.

가스공급시설에 환기설비를 설치하고, 공동구 내 전기설비를 방폭구조로 하며, 안전밸브·파열판에 가스방출관을 설치한다는 나머지 설명은 실제 시설기준과 일치한다.

2중관으로 하지 않아도 되는 고압가스는 수소이다.

2중관 설치 의무는 누출 시 인체에 심각한 위해를 주는 특정 독성가스(아황산가스, 암모니아, 황화수소 등)에 적용되는 규정으로, 가연성이지만 독성이 없는 수소는 대상에서 제외된다.

고압용기에 각인되는 내용적의 기호는 V이다.

그 밖에 최고충전압력은 FP, 내압시험압력은 TP, 용기 자체 중량은 W로 각인한다.

운반책임자 동승 기준에서 압축 가연성가스는 300m³ 이상을 운반할 때 운반책임자를 동승시켜야 하므로, 300m³의 압축 가연성가스를 운반하는 경우는 이 기준을 그대로 충족한다.

나머지 보기는 다음과 같은 이유로 성립하지 않는다.

• 염소와 아세틸렌은 동일 차량에 함께 적재하여 운반할 수 없다.
• 염소와 수소도 동일 차량에 함께 적재하여 운반할 수 없다.
• 액화 조연성가스는 6000kg 이상을 운반할 때 동승 의무가 생기므로 2천kg은 기준에 미달한다.

해저배관은 원칙적으로 다른 배관과 수평거리 30m 이상을 유지해야 하므로, 20m 이상이면 된다는 설명은 기준에 미달해 틀렸다.

나머지 설명은 모두 해저배관 설치기준에 맞는 내용이다.

• 배관은 해저면 밑에 매설해야 한다.
• 배관은 원칙적으로 다른 배관과 교차하지 않아야 한다.
• 배관의 입상부에는 방호시설물을 설치해야 한다.

아파트는 주택이어서 제1종 보호시설로 열거된 시설에 해당하지 않는다. 사람을 수용하는 건축물이라도 사실상 독립된 부분의 연면적이 1천㎡ 이상이어야 제1종인데, 아파트는 세대별로 독립된 부분이므로 이 기준에도 미치지 않아 제2종 보호시설로 분류된다.

나머지 시설은 모두 제1종 보호시설에 해당한다.

• 유치원은 법령에 직접 열거된 시설이라 원생 수와 무관하게 제1종이다.
• 예식장은 300명 이상 수용할 수 있으면 제1종이므로 수용인원 350명이면 해당한다.
• 여관도 법령에 직접 열거된 시설이라 객실 수와 무관하게 제1종이다.

가스도매사업 배관을 철도부지에 매설할 때는 배관 외면에서 궤도 중심까지 4m 이상, 철도부지 경계까지 1m 이상 떨어뜨려야 하므로 5m는 틀렸다. 나머지 매설 깊이 기준은 시가지 도로 1.5m 이상, 시가지 외 도로 1.2m 이상, 산과 들 1m 이상으로 보기와 같다.

LNG(액화천연가스)의 주성분은 메탄(CH₄)이다.

천연가스는 채취 상태 그대로 메탄을 대부분 함유하며, 이를 냉각·액화한 것이 LNG이다.

내압방폭구조의 기호는 “d”이며, “s”는 특수방폭구조를 나타내는 기호이므로 이 대응은 틀렸다.

나머지 대응은 모두 옳다.

• 유입방폭구조는 “o”로 표기한다.
• 압력방폭구조는 “p”로 표기한다.
• 본질안전방폭구조는 “ia”(또는 “ib”)로 표기한다.

아세틸렌은 구리와 반응해 폭발성 화합물을 만들 수 있어, 아세틸렌에 접촉하는 부분에는 동 또는 동 함유량이 62%를 초과하는 재료를 사용할 수 없다. 따라서 72% 이하의 것을 쓴다는 설명은 기준을 벗어나 틀렸다.

나머지 설명은 모두 아세틸렌 제조설비 기준에 맞는 내용이다.

• 압축기와 충전장소 사이에는 방호벽을 설치한다.
• 충전용 교체밸브는 충전장소와 격리해 설치한다.
• 충전용 지관은 탄소 함유량 0.1% 이하의 강을 사용한다.

방폭 전기기기의 폭발등급은 가연성가스의 최소점화전류비로 분류하며, 이때 기준이 되는 가스는 메탄이다.

메탄의 최소점화전류를 기준(1)으로 두고 다른 가스의 최소점화전류와 비교한 값이 작을수록 더 쉽게 점화된다는 뜻이어서 폭발등급이 높아진다.

고압가스 배관의 내압시험은 수압으로 실시하며, 이때 시험압력은 상용압력의 1.5배 이상으로 한다.

기체를 사용하는 기밀시험 등 다른 시험은 배수 기준이 다르므로 혼동하지 않아야 한다.

가연성과 독성을 모두 갖는 가스를 찾아야 한다. 암모니아는 인화점 11°C 이하로 가연성이며, 자극적 냄새와 독성을 가진다. 산화에틸렌도 가연성이면서 독성 및 살균 작용을 나타내는 물질이다. 1번의 아세틸렌과 프로판은 가연성이지만 독성이 아니고, 수소도 가연성이지만 비독성이다. 2번 이산화탄소는 비가연성이고, 4번의 아황산가스는 독성이지만 비가연성이며, 포스겐도 독성이지만 비가연성이다.

고압가스 냉동제조시설의 기술기준 중 냉매설비의 액면계 규정을 확인하면, 가연성가스 또는 독성가스를 냉매로 사용하는 경우 환형유리관액면계를 사용하지 않도록 규정되어 있다. 환형유리관액면계는 파손 시 냉매가 누설될 위험이 크므로, 이 경우에는 금속제 수액기나 플로트식 액면계 등 안전한 구조의 액면계를 사용해야 한다.

반면 자동제어장치 설치, 압력계 설치, 안전장치 1년 1회 이상 점검은 모두 기술기준에서 요구하는 사항으로 올바르다.

허용농도가 100만분의 200(200ppm) 이하인 독성가스를 용기에 충전해 운반할 때는, 200km 이상의 거리를 운행하는 경우 중간에 충분한 휴식을 취한 후 운행해야 한다.

이는 맹독성가스 운반 중 장시간 운전으로 인한 사고 위험을 줄이기 위한 기준이다.

도시가스 사용시설에서 입상관과 화기 사이는 우회거리로 2m 이상을 유지해야 한다.

일반도시가스사업자는 비상 시 신속한 가스 차단을 위해 공급권역을 나누어 원격조작 긴급차단장치를 설치하는데, 이때 수요자 수가 20만 명 미만이 되도록 구역을 설정한다.

방류둑의 성토는 수평에 대해 45도 이하의 기울기로 시공해야 한다.

기울기를 45도 이하로 완만하게 두어야 성토가 무너지지 않고 둑이 안정되며, 성토 윗부분의 폭은 30cm 이상으로 한다. 45도를 초과한 급경사 시공은 기준 위반이다.

도시가스 본관 및 공급관은 최초 시공감리증명서를 받은 날부터 15년이 지난 날이 속하는 해, 그리고 그 이후로는 매 5년이 지난 날이 속하는 해에 정밀안전진단을 받아야 한다.

가스제조시설에 설치하는 방호벽은 철근콘크리트 벽의 경우 두께 12cm 이상, 높이 2m 이상으로 시공해야 한다.

재질에 따라 요구되는 두께가 다르므로(콘크리트블록·박강판·후강판 등) 단위와 수치를 혼동하지 않아야 한다.

고압가스설비의 안전장치는 설비 내 압력이 상용압력을 초과하는 경우 즉시 그 압력을 상용압력 이하로 되돌릴 수 있어야 한다. 기준을 “내압압력”으로 삼는다는 설명은 틀렸다.

나머지 설명은 모두 사고예방설비기준에 맞는 내용이다.

• 가연성가스 설비의 전기설비는 설치장소와 가스 종류에 맞는 방폭성능을 가져야 한다.
• 특수반응설비에는 내부반응감시설비 등 위해 방지 조치를 해야 한다.
• 저장탱크 및 배관에는 부식 방지 조치를 해야 한다.

강제배기식(FE) 단독배기통 방식은 배기가스를 팬으로 강제 배출하므로 풍압대의 영향을 받지 않고 설치할 수 있다.

반면 자연배기식(CF)은 자연 통풍에 의존하므로 풍압대의 영향을 받아 설치 위치에 제약이 따른다.

고압가스 저장탱크 및 가스홀더는 저장능력이 5m³ 이상인 경우 가스방출장치를 설치해야 한다.

액화가스 저장탱크는 내용적의 90%까지만 충전할 수 있다.

$15\ \mathrm{m^3} \times 0.9 = 13.5\ \mathrm{m^3}$

따라서 최대로 충전할 수 있는 가스의 용량은 13.5m³이다.

플레어스택의 파일럿버너는 항상 점화된 상태를 유지해 폭발을 방지해야 하므로, 항상 꺼두어야 한다는 설명은 틀렸다.

나머지 설명은 모두 플레어스택 설치기준에 맞는 내용이다.

• 긴급이송설비로 이송되는 가스를 안전하게 연소시킬 수 있어야 한다.
• 복사열이 다른 제조시설에 나쁜 영향을 주지 않도록 안전한 높이·위치에 설치한다.
• 최대열량에 장시간 견딜 수 있는 재료와 구조로 만든다.

조리개(교축기구)를 관 도중에 설치하여 조리개 전후의 차압을 이용하여 유량을 측정하는 방식이 오리피스 유량계이다. 오리피스 유량계는 관 내부에 구멍(오리피스)을 뚫린 판을 삽입하면 유체가 통과할 때 압력강하(차압)가 발생하며, 이 차압과 유량의 관계식을 통해 유량을 산출한다. 오벌식은 용적식 유량계, 막식은 체적 측정용, 터빈 유량계는 로터의 회전으로 측정하는 방식이므로 차압 측정 원리와 맞지 않는다.

유리 온도계는 눈금을 직접 눈으로 읽는 구조여서 연속 기록이나 자동제어에는 사용할 수 없다는 것이 특징이므로, 자동제어가 가능하다는 설명은 틀렸다.

나머지 설명은 모두 유리 온도계의 특징으로 맞는 내용이다.

• 구조가 단순해 일반적으로 오차가 적다.
• 취급은 쉽지만 유리 재질이라 파손되기 쉽다.
• 눈금 간격이 좁아 읽기가 어렵다.

가스누출경보기는 폭발하한계(LEL)의 1/4 이하에서 작동하도록 설정한다.

부탄(C₄H₁₀)의 폭발하한계는 약 1.8%이므로,
$1.8\% \times \dfrac{1}{4} = 0.45\%$

따라서 경보농도는 0.45% 이상이다.

재료에 항복점 이상의 응력을 가한 뒤 하중을 제거해도 원래 형상으로 되돌아가지 않는 성질을 소성이라 한다.

이는 하중 제거 시 원래대로 복원되는 탄성과 대비되는 성질이다.

과류차단안전기구와 커플러안전기구가 함께 부착되어 있으면서 배관과 커플러를 연결하는 구조의 콕은 상자콕이다.

퓨즈콕은 과류차단안전기구만 부착되어 있어, 커플러안전기구까지 갖춘 상자콕과 구분된다.

펌프가 한숨 쉬듯 흡입·토출 압력계 바늘이 흔들리고 유량이 주기적으로 변화하는 현상을 서징(surging)이라 한다.

게이지 압력은 추와 피스톤의 무게를 피스톤 단면적으로 나눈 값이다.

피스톤 지름이 4cm이므로 반지름은 2cm이고,
$A = \pi r^2 = \pi \times 2^2 \approx 12.57\ \mathrm{cm^2}$

$P = \dfrac{15.7\ \mathrm{kg}}{12.57\ \mathrm{cm^2}} \approx 1.25\ \mathrm{kg/cm^2}$

린데식·클라우드식·필립스식은 모두 저온장치에서 쓰이는 가스 액화 사이클이지만, 카자레식은 암모니아 합성 공정과 관련된 방식으로 가스 액화 사이클이 아니다.

염소는 아세틸렌·암모니아·수소와 동일 차량에 혼합 적재해 운반할 수 없으므로, 이 조합들은 모두 제외된다.

이 금지 목록에 포함되지 않는 염소와 산소는 동일 차량에 혼합 적재해 운반할 수 있다.

왕복식 압축기에서 피스톤과 크랭크샤프트를 연결해 크랭크의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 바꿔주는 부품은 커넥팅로드이다.

왕복 압축기의 이론 토출량은 단면적×행정×회전수로 구한다.

$50\ \mathrm{cm^2} \times 10\ \mathrm{cm} \times 200 = 100{,}000\ \mathrm{cm^3/min} = 100\ \mathrm{L/min}$

여기에 체적효율 80%를 곱하면 실제 토출량이 된다.
$100\ \mathrm{L/min} \times 0.8 = 80\ \mathrm{L/min}$

LNG 저장탱크의 내부탱크는 초저온을 견뎌야 하므로 9% 니켈강, 알루미늄합금, 멤브레인식 스테인레스강 같은 저온용 금속 재료를 사용한다.

프리스트레스트 콘크리트(PC)는 저온에 견디는 재료가 아니어서 내부탱크가 아닌 외부탱크(외조) 구조에 사용된다.

기체(공기)에 의한 전열은 압력이 일정 수준 이하로 내려가면 압력에 비례해 급격히 작아지는데, 이 성질을 이용해 단열공간을 고진공 상태로 만드는 방법이 고진공 단열법이다.

고압식 액체산소분리장치에서 압축기로 압축된 원료공기는 압축기 중간단에서 약 15atm 정도의 압력으로 탄산가스 흡수기에 들어간다.

펌프 축봉장치의 아웃사이드 형식은 구조재·스프링재가 액의 내식성에 문제가 있을 때, 점성계수가 100cP를 초과하는 고점도 액일 때, 스터핑박스 내가 고진공일 때, 그리고 응고점이 낮은 액을 다룰 때 사용한다.

반대로 응고점이 높은 액은 아웃사이드 형식을 쓰는 경우에 해당하지 않는다.

가스누출자동차단기의 내압시험은 고압부 3MPa 이상, 저압부 0.3MPa 이상의 압력으로 실시한다.

함께 제시된 “고압부 1.8MPa 이상, 저압부 8.4~10kPa”는 내압시험이 아니라 기밀시험 조건이므로 혼동하지 않아야 한다.

염소폭명기는 염소와 수소가 1:1로 혼합된 것이 빛이나 열을 받아 폭발적으로 반응하는 현상을 가리키는 용어이며, 염소와 산소의 혼합물을 가리키는 말이 아니므로 이 설명은 틀렸다.

나머지 설명은 모두 염소의 성질로 맞는 내용이다.

• 염소 자체는 가연성이 아니어서 폭발성·인화성이 없다.
• 상온에서 자극적인 냄새가 나는 맹독성 기체이다.
• 수분과 만나면 염산이 생성되어 부식성이 강해진다.

연소방식별 불꽃의 표준온도는 분젠식이 약 1,300℃로 가장 높다.

분젠식은 1차공기를 40~70% 미리 혼합해 연소시키므로 화염이 짧고 온도가 높아진다.

• 적화식은 1차공기를 전혀 쓰지 않고 2차공기만으로 연소해 약 900℃ 수준에 머문다.
• 세미분젠식은 1차공기 비율이 30~40% 정도로 적어 약 1,000℃에 그친다.
• 전1차공기식은 1차공기만으로 연소하지만 표준온도는 약 850~900℃로 분젠식보다 낮다.

도시가스 품질검사에서 유해성분의 조성을 분석할 때는 주로 기체크로마토그래피(GC)를 사용한다.

GC는 혼합가스를 성분별로 분리해 정성·정량 분석이 가능하므로 가스 조성 분석의 표준 기기로 쓰인다.

• 분자흡수분광기는 특정 파장의 흡광도로 미량 성분을 측정하는 방식이라 조성 분석에는 적합하지 않다.
• NMR과 ICP는 각각 분자구조 해석과 금속원소 분석에 쓰이는 기기로 가스 조성 분석과는 거리가 있다.

CHClF₂(R-22)는 독성도 가연성도 없는 냉매용 가스다.

• 암모니아(NH₃)는 독성과 가연성을 모두 지닌다.
• 에틸렌옥사이드(C₂H₄O)는 독성과 가연성이 모두 강하다.
• 이황화탄소(CS₂)도 독성과 가연성을 함께 지닌다.

드라이아이스는 이산화탄소를 압축·냉각해 만든 고체다.

이산화탄소를 압축·냉각해 액화한 뒤 단열팽창시키면 고체 상태로 승화되어 드라이아이스가 만들어진다.

가스의 비열비(Cp/Cv)는 언제나 1보다 크다.

정압비열(Cp)이 정적비열(Cv)보다 항상 크기 때문에 그 비율인 비열비는 1을 넘으며, 단원자 기체는 약 1.67, 이원자 기체는 약 1.4의 값을 갖는다.

염화수소(HCl)는 필름 제조에는 사용되지 않는다.

염산은 강판·강재의 녹 제거(피클링), 조미료(글루타민산나트륨) 제조, 염료·향료·의약품 등의 중간물 제조에 널리 쓰이지만 필름 제조 공정과는 관련이 없다.

국가표준기본법상 온도의 기본단위는 켈빈(K)이며 섭씨(℃)는 기본단위가 아니다.

질량(kg), 시간(s), 전류(A)는 모두 SI 기본단위가 맞지만, 온도는 절대온도인 켈빈을 기본단위로 삼는다.

온도가 오르면 절대압력이 비례해 커지므로, 정적 상태에서의 압력-온도 관계(게이뤼삭의 법칙)를 적용하면 게이지압력은 약 16.031MPa가 된다.

절대압력으로 바꾸면 $P_1 = 15 + 0.101 = 15.101\ \mathrm{MPa}$이다.

정적 과정이므로 $\dfrac{P_2}{T_2}=\dfrac{P_1}{T_1}$, 즉 $P_2 = 15.101\times\dfrac{313}{293}\approx 16.132\ \mathrm{MPa}$이다.

다시 대기압을 빼면 게이지압력은 $16.132-0.101\approx 16.031\ \mathrm{MPa}$로 계산된다.

물이 증발해도 소금의 양은 변하지 않으므로, 농축된 소금물의 농도는 12.5%가 된다.

원래 소금 양은 $500 \times 0.10 = 50\ \mathrm{g}$이며, 이 소금이 그대로 400g의 용액에 들어있으므로 농도는 $\dfrac{50}{400}\times100 = 12.5\%$이다.

천연가스는 발열량(kcal/m³)이 LPG보다 작다는 점에서 해당 설명이 틀렸다.

LPG(프로판·부탄 위주)는 분자량이 크고 탄소 수가 많아 부피당 발열량이 천연가스보다 훨씬 크며, 반대로 천연가스는 메탄이 주성분이라 부피당 발열량이 작고 연소에 필요한 공기량도 적다.

메탄이 주성분이며 공기보다 가볍다는 나머지 설명은 모두 맞는 내용이다.

초산연(아세트산납) 시험지는 황화수소 검출에 쓰이는 방법으로, 암모니아 검출법이 아니다.

• 네슬러시약을 넣으면 암모니아와 반응해 황갈색으로 변한다.
• 진한 염산에 접촉시키면 흰 연기(염화암모늄)가 발생한다.
• 붉은 리트머스지는 암모니아의 염기성에 의해 푸르게 변한다.

표준상태에서 비점이 가장 높은 것은 나프타이다.

나프타는 상온에서 액체인 탄화수소 혼합물로 비점이 훨씬 높으며, 프로판·에탄·부탄은 모두 상온·상압에서 기체로 존재할 만큼 비점이 매우 낮다.

절대온도 300K를 랭킨온도로 환산하면 약 541°R이 된다.

랭킨온도는 절대온도(K)에 1.8을 곱해 구하므로 $300\times1.8=540\ ^\circ\mathrm{R}$이며, 보기 중 이 값에 가장 가까운 값을 고르면 된다.