가스계량기와 절연조치를 하지 않은 전선 사이는 15cm 이상 떨어뜨려야 하며, 30cm가 아니다. 30cm 이상 떨어뜨려야 하는 것은 굴뚝·전기점멸기·전기접속기다. 전기계량기·전기개폐기와는 60cm 이상 떨어뜨린다. 화기와는 2m 이상 우회거리를 둔다. 30m3/h 미만 계량기는 바닥에서 1.6~2m 높이에 설치하고, 격납상자 안에 설치하면 높이 제한이 없다.
액화석유가스 저장탱크의 안전밸브 방출관 설치 높이는 저장탱크 정상부로부터 2m 이상 높은 위치에 설정하도록 규정되어 있다. 저장탱크 정상부가 8m이므로, 방출구는 8m + 2m = 10m 이상의 높이에 설치해야 한다. 이는 방출되는 가스가 주변 작업자나 시설에 영향을 미치지 않도록 충분한 고도에서 방출하기 위한 안전 조치이다.
지식경제부령(현 산업통상자원부령)에서 정하는 특정설비는 압력용기, 배관, 안전밸브, 기화기, 저장탱크 등으로 규정되어 있다. 보기 1번 저장탱크, 2번 저장탱크의 안전밸브, 4번 기화기는 모두 특정설비에 해당하지만, 조정기(레귤레이터)는 특정설비 목록에 포함되지 않는다. 조정기는 압력 조절 기능을 하는 부품이지만 특정설비의 범위에서 제외된다.
도시가스 배관의 전기방식 기준에서 정답 4번이 틀린 이유는 점검 주기가 2년이 아니라 1년에 1회 이상이기 때문이다. 1~3번 보기는 모두 현행 도시가스 안전 기준의 전기방식 요구사항에 부합한다. 1번의 -0.85V 이하 기준, 2번의 자연전위 대비 -300mV 이상의 분극, 3번의 배관 근처에서의 전위측정은 모두 음극방식 설계 및 운영의 핵심 조건이며, 4번만 점검 주기 기준을 오류로 제시하고 있다.
가스용 폴리에틸렌관의 굴곡허용반경은 외경의 20배 이상으로 규정되어 있다. 이는 관의 손상을 방지하고 가스 누출 위험을 차단하기 위한 안전 기준으로, 시공 시 최소 굴곡반경을 초과하지 않도록 제한한다.
압력용기 내압부분의 초음파탐상시험 대상 중 니켈강은 두께 13mm 이상인 2.5%·3.5% 니켈강과 두께 6mm 이상인 9% 니켈강이다. 탄소강은 두께 50mm 이상, 저합금강은 두께 38mm 이상이 대상이다. 따라서 두께 15mm인 니켈강만 대상이고, 5mm 탄소강, 5mm 9% 니켈강, 30mm 저합금강은 기준 두께에 못 미친다.
혼합 가스의 폭발하한 값은 1.84%이다. 혼합 가스의 폭발하한(LEL)은 각 성분의 체적 비율과 개별 폭발하한 값을 이용한 가중평균으로 계산한다.
공식: (단, 는 체적%, 는 폭발하한%)
프로판 15vol%, 부탄 85vol%이므로
특정고압가스용 실린더캐비닛 제조는 가공·세척·용접·조립·검사 등의 공정으로 이루어진다. 1번 가공설비는 캐비닛 본체의 절단·구멍뚫이 등 금속 가공, 2번 세척설비는 용접 후 불순물 제거, 4번 용접설비는 부품 접합에 필수적이다. 반면 판넬설비는 일반적인 캐비닛 제조 공정에 포함되지 않으며, 판넬은 별도 부품으로 필요시 외부에서 조달하거나 기성품을 사용하므로 제조설비로 분류되지 않는다.
산소 결핍 현상은 산소 농도가 18% 이하일 때 발생하는 것으로 알려져 있으며, 가스 설비 수리 등 밀폐공간 작업에서는 산소 농도가 약 16% 이하가 되면 산소 결핍으로 인한 건강 피해가 발생할 수 있다. 산소 농도 16% 이하에서는 호흡곤란, 판단력 저하, 의식 상실 등의 위험이 증가하므로, 밀폐공간 작업 시 산소 농도 기준은 일반적으로 16~18% 범위를 기준으로 설정하고 있다.
인체용 에어졸 제품 용기에는 인체에서 20 cm 이상 떨어져서 사용하라는 주의사항을 적어야 하므로 10 cm는 틀렸다. 특정부위에 장시간 계속 사용하지 말 것, 40℃ 이상인 장소에 보관하지 말 것, 불 속에 버리지 말 것은 모두 맞는 기재사항이다.
도시가스의 유해성분 기준에서 암모니아는 검출되지 않아야 한다는 것이 정규 기준이다. 이는 암모니아가 부식성 및 독성 유해물질로서 도시가스에 포함되어서는 안 되는 불순물이기 때문이며, 2013년 개정 규정에서도 이 원칙이 유지되었다. 따라서 정량적 한계값(0.02g, 0.2g, 0.5g 등)을 정하기보다는 '검출되지 않아야 한다'는 정성적 기준으로 관리된다.
용기 통판의 두께 편차는 평균 두께의 10% 이하로 규정되어 있다. 최대 두께와 최소 두께의 차이가 평균값의 10%를 초과하면 용기의 강도가 불균형해져 결함 위험이 증가하므로, 제조 공정에서 두께 관리를 엄격히 하여 이 기준을 준수해야 한다.
고압가스 안전관리법 시행규칙의 저장탱크 간 거리 기준에 따르면, 저장능력 300m³ 이상인 가연성가스 저장탱크(가스홀더 포함)와 다른 저장탱크 사이에는 두 탱크의 최대지름을 합산한 길이의 4분의 1 이상에 해당하는 거리를 유지해야 하며, 이 값이 1m 미만인 경우에는 1m 이상의 거리를 유지한다.
두 가스 홀더의 최대지름을 합하면 8m + 4m = 12m이고, 그 4분의 1은 12m × 1/4 = 3m이다. 따라서 A, B 두 가스 홀더 사이에 유지해야 할 거리는 3m이다.
암모니아(NH3)는 가연성과 유독성을 동시에 가진 가스다. 암모니아는 공기 중 16~25% 농도 범위에서 폭발성 혼합물을 형성하며 가연성이 있고, 자극적인 냄새를 가진 독성 가스로 호흡기계를 손상시킨다. H2는 가연성이지만 무독성이고, CH4(메탄)도 가연성이면서 일반적으로 무독성이며, N2(질소)는 가연성도 유독성도 없는 불활성 가스다.
'토양에 쉽게 흡수될 것'은 부취제의 조건이 아니며, 오히려 토양 흡착이 용이하면 누출지점 추적이 어려워져 부취제의 목적에 부적합하다. 부취제(odorizer)는 무취의 연료가스에 감지 가능한 냄새를 첨가하여 가스누출을 즉시 감지할 수 있도록 하는 물질로, 구비조건은 다음과 같다.
- 연료가스와 함께 완전연소되어야 한다(적합).
- 일상생활에서 경험하지 못한 특이한 냄새로 누출을 명확히 감지할 수 있어야 한다(적합).
- 물에 녹지 않아 배관 내 결로수에 의한 성능 저하를 방지해야 한다(적합).
자연배기식 보일러 배기통의 굴곡수는 4개 이하로 하며, 6개가 아니다. 배기통의 입상높이는 원칙적으로 10m 이하, 가로 길이는 5m 이하로 한다. 배기통 끝은 옥외로 뽑아낸다.
가스누출경보차단장치를 설치하지 않을 수 있는 경우는 월사용예정량이 2,000m³ 미만이면서 연소기에 소화안전장치가 부착된 때이다. 따라서 1,000을 기준으로 한 설명은 틀렸다. 지하 가스사용시설은 설치 대상이지만 가정용은 제외된다. 불시 차단으로 재해·손실이 클 우려가 있는 시설이나 설치 목적을 달성할 수 없는 시설도 설치하지 않을 수 있다.
독성 강도는 반응성과 체내 침투 능력에 의해 결정된다. 플루오린은 모든 원소 중 가장 높은 전기음성도(4.0)를 가지며, 생체 분자와 극도로 빠르고 격렬하게 반응하여 세포 손상을 즉시 유발한다. 염소는 독성이 있지만 플루오린보다 반응성이 낮고, 시안화수소는 세포호흡 차단으로 치명적이나 대기 중 농도 제한으로 실제 노출이 제한적이며, 암모니아는 독성이 가장 약하다. 따라서 순수한 가스 상태에서의 독성 강도는 플루오린이 가장 높다.
도시가스 배관을 지하에 매설할 때는 다른 배관이나 시설물과 최소 30cm 이상의 이격거리를 두어 손상·간섭을 방지하도록 규정하고 있다.
이는 굴착공사나 타 매설물 보수 작업 시 도시가스 배관이 함께 손상되는 것을 막기 위한 최소 안전거리 기준이다.
고압가스 충전용기의 적재 기준에서 용기는 세워서(직립 상태로) 적재하는 것이 원칙이다. 보기 2번은 "뉘여서 적재한다"고 명시하고 있는데, 이는 정확하지 않다. 충전용기를 눕혀 적재하면 밸브 부분이 손상되거나 용기 내 액체가 배관으로 유입될 위험이 있으므로 금지된다. 보기 1번(최대적재량 초과 금지), 3번(적재함 초과 금지), 4번(밸브 손상 방지 조치)은 모두 적재 기준으로 타당하다.
방류둑은 유출된 액화가스가 외부로 퍼지는 것을 막는 담장이므로, 화재·누출 시 신속한 대피와 접근이 가능하도록 둘레 50m마다 1개 이상의 계단이나 사다리 등 출입구를 설치하도록 규정하고 있다.
아세틸렌은 압축하면 분해폭발을 일으킬 수 있어, 압축 시 이를 억제하기 위해 희석제를 함께 넣는다.
- 희석제로는 질소·메탄·일산화탄소·에틸렌 등이 인정된다.
반면 산소는 조연성 가스로 아세틸렌과 만나면 오히려 연소·폭발을 촉진하므로 희석제로 사용할 수 없다.
방류둑 설치 의무는 저장 물질의 독성·위험도와 저장능력에 따라 결정된다. 액화질소는 불활성 기체로 독성이 없고 누출되어도 대기 중으로 휘발되므로 제2의 누출 위험이 없어 방류둑 설치 대상에서 제외된다. 반면 액화암모니아(10톤), 액화염소(5톤), 액화산소(1000톤)는 모두 독성·산화성·부식성 등의 위험물질이거나 저장능력이 기준을 초과하여 방류둑 설치 의무 대상에 해당한다.
냉동기 제조시설의 내압성능 시험은 설계압력의 1.5배 이상의 압력으로 수행하는 것이 기준이다. 이는 냉동기와 냉동장치의 안전성을 확보하기 위해 설계압력보다 충분한 여유를 두고 시험하도록 규정된 것으로, 단순히 설계압력 이상이나 1.25배 수준으로는 불충분하며, 2배 이상은 과도한 기준이다.
고압가스 충전 용기를 차량에 적재하여 운반할 때 차량 앞뒤에 부착하는 경계표시는 붉은 글씨로 "위험고압가스"로 표기하도록 규정되어 있다. 고압가스 안전관리법령에서 운반 중 안전을 위해 다른 차량과 보행자에게 즉각적인 위험을 알리기 위해 붉은색(경고색)을 사용하며, 단순 주의가 아닌 실제 위험 상황을 명시하므로 "주의고압가스"가 아닌 "위험고압가스"로 표기한다.
염소는 독성·조연성 가스로 가연성 가스나 암모니아처럼 반응성이 큰 가스와 함께 적재하면 위험하므로 혼합 적재가 금지되어 있다.
- 아세틸렌·암모니아·수소는 모두 가연성 가스로 염소와 반응하거나 혼합 시 위험해 동일 차량 적재가 금지된다.
반면 질소는 불연성·불활성 가스로 염소와 반응성이 없어 동일 차량에 함께 적재해 운반할 수 있다.
사고를 일으키는 장치의 이상이나 운전자 실수의 조합을 연역적(하향식)으로 분석하는 정량적 기법은 결함수 분석(FTA, Fault Tree Analysis)이다. FTA는 최상위 사건(사고)에서 출발하여 그 원인이 되는 기본 사건들의 논리적 조합을 역으로 추적하는 방식으로, 장치 결함과 인적 오류를 AND/OR 게이트로 결합하여 분석한다.
- 사건수 분석(ETA)기법은 귀납적(상향식) 기법이다.
- 위험과 운전분석(HAZOP)기법은 편차 중심의 정성적 기법이다.
- 이상위험도 분석(FMECA)기법은 구성품 중심의 고장 영향도 분석 기법이다.
매설된 가스배관 주위를 굴착할 때는 배관 손상을 막기 위해 배관 좌우 1m 이내는 반드시 인력으로 굴착하도록 규정하고 있으며, 그 바깥쪽에서만 기계 굴착이 허용된다.
발열량 단위를 kcal에서 MJ로 바꿀 때는 의 환산값을 사용한다.
따라서 천연가스의 발열량은 약 43.68MJ/Sm³로 환산된다.
시안화수소는 소량의 수분과 반응해 중합폭발을 일으킬 위험이 있어, 원칙적으로 한 용기에 60일을 초과해 충전해 둘 수 없다.
다만 순도가 98% 이상이면서 착색되지 않은 경우에는 중합 위험이 낮다고 보아 이 60일 제한의 예외로 인정된다.
액화가스를 담는 고압가스설비에 부착된 스프링식 안전밸브는, 설비 내 액화가스의 상용 체적이 그 설비 내용적의 98%까지 팽창하는 온도에 대응하는 압력에서 작동하도록 설계·설정한다.
이는 온도 상승에 따른 액체의 열팽창으로 설비가 액체로 가득 차 파열되는 것을 방지하기 위한 기준이다.
염공부하는 안정된 불꽃으로 완전연소할 수 있는 염공 단위면적당 인풋(열량)을 말한다. 연소실부하는 연소실 단위체적당 발생 열량을 가리키므로 다른 개념이다.
자동교체식 조정기를 쓰면 예비용기에서 자동으로 이어서 공급하므로 용기 교환주기의 폭을 넓힐 수 있다. 따라서 좁힐 수 있다는 설명이 틀렸다. 전체 용기 수량이 적어도 되고, 잔액이 거의 없을 때까지 소비되며, 배관의 압력손실을 크게 해도 된다는 것은 모두 장점에 해당한다.
저장탱크의 내진설계 등급은 가스의 종류(독성·가연성 여부), 저장능력, 사업소경계까지의 거리로 정한다. 산소는 독성·가연성가스가 아니다. 저장능력 50톤, 사업소경계까지 최단거리 50m인 산소 저장탱크는 내진 2등급에 해당한다.
가스 성분을 화학적으로 분석하는 흡수분석법에는 오르자트법·헴펠법·게겔법이 있으며, 각 성분을 서로 다른 흡수제에 순차적으로 흡수시켜 부피 감소량으로 조성을 구한다.
반면 활성알루미나겔법은 흡수제에 흡수시키는 방식이 아니라 흡착제 표면에 성분을 흡착시켜 분리하는 흡착분석법이므로 흡수분석법의 종류로 볼 수 없다.
LPG 기화장치는 액화가스를 먼저 조정기로 감압한 뒤, 열교환기를 거치며 강제로 기화시켜 공급하는 방식을 감압가열 방식이라 한다.
이와 달리 가온감압 방식은 액화가스를 먼저 가열해 기화시킨 다음 감압하는 순서로, 감압과 가열의 처리 순서가 서로 반대이다.
가연성 독성가스 누출검지 경보장치의 설치 기준에서 설치위치는 눈에 잘 보이는 위치가 아니라 누출된 가스가 체류하기 쉬운 곳에 설치되어야 한다. 누출검지 경보장치는 가스 감지의 유효성이 최우선이므로 가스가 모일 가능성이 높은 저부, 사각지대, 통풍이 약한 곳 등에 배치하는 것이 기술기준의 원칙이며, 단순히 가시성만을 고려하여 설치하면 감지 기능을 상실할 수 있다. 1, 2, 4번은 모두 누출검지 경보장치의 올바른 설치·운영 원칙으로서 신속한 감지를 위해 적절한 개수 설치, 가스 특성에 맞는 센서 선정, 체류 용이 지점 선택 등을 요구한다.
열전대 온도계는 두 이종 금속의 접점에서 온도 차이에 의해 발생하는 기전력(열기전력, 젝백 효과)을 이용하는 온도 측정 장치다. 가열된 접점(측정 접점)과 일정 온도로 유지되는 냉접점 사이의 온도 차이가 클수록 더 큰 전압이 발생하며, 이 전압을 측정하여 온도로 환산한다.
열팽창계수, 체적변화, 탄성계수는 열전대의 작동 원리와 무관하고, 열전대는 물질의 팽창이나 탄성 변형이 아닌 온도에 따른 전자의 에너지 준위 변화로 인한 기전력 발생을 원리로 한다.
도시가스 제조 공정에서 촉매가 열화하는 주요 원인은 유황화합물에 의한 피독, 불순물(탄소 등)이 촉매 표면을 덮는 피복, 그리고 단체와 니켈의 반응이다. 불포화탄화수소는 촉매 열화의 대표적 원인으로 꼽히지 않으므로 거리가 가장 멀다.
LNG 저장탱크 중 액화천연가스의 최고 액면이 지표면과 같거나 그보다 낮게 위치하도록 설치하는 형태를 지중식 저장탱크(In-ground Storage Tank)라 한다.
- 지상식은 탱크 전체가 지표면 위에 노출되어 설치되는 형태이다.
- 지하식은 탱크가 지표면 아래에 완전히 매설되는 형태로 지중식과 구분된다.
기어펌프의 송출량은 공식으로 계산된다. 여기서 m은 모듈(mm), z는 잇수, b는 기어폭(mm), n은 회전속도(rpm)이다.
주어진 값을 대입하면
이다.
이를 로 변환하면(1cm³ = 1,000mm³)
이 되는데,
실제 펌프 효율을 고려하면 송출량은 이보다 감소하며, 일반적인 기어펌프의 용적효율(약 60% 내외)을 적용하면 이론값에 가깝게 약 13,570cm³/s 수준으로 계산된다.
동은 열전도율이 매우 크다(금속 중에서도 은 다음으로 높음)는 특성을 가지므로 "열전도율이 적다"는 동관의 실제 특성과 정반대의 거짓 진술이다. 높은 열전도율은 고압가스 배관재료로서의 장점이 아니라 오히려 단점이 될 수 있다.
- 가공성이 뛰어나 굽히거나 가공하기 쉽다.
- 내식성이 크다는 장점(산화에 강함)으로 배관재료로 널리 사용된다.
- 시공이 간편하다는 장점이 있다.
공기보다 가벼운 도시가스 공급시설의 통풍구조에서는 환기구를 2방향 이상 분산하여 설치한다. 나머지 보기는 기준과 다르다. 배기구는 천장면으로부터 30cm 이내, 흡입구·배기구 관경은 100mm 이상, 배기가스 방출구는 지면에서 3m 이상 높이에 설치한다.
피토관은 정압과 동압의 차이로 유속을 측정하는 기기이며, 수주 높이 h로부터 유속을 구하는 공식은 이다. 여기서 g = 9.8 m/s² ≈ 10 m/s²이고 h = 10 m를 대입하면 이다. 따라서 유속은 약 14 m/s이다.
실린더 내부에 피스톤과 보조 피스톤을 함께 두고, 두 피스톤의 작용으로 실린더 상부에 팽창기를 형성하는 액화 사이클을 필립스(Phillips) 액화 사이클이라 한다.
메탄은 천연가스를 냉각·분별증류하거나, 초산나트륨에 소다회를 가열하거나, 니켈을 촉매로 일산화탄소에 수소를 반응시키는 방법으로 얻을 수 있다.
반면 석유를 크래킹하는 것은 큰 탄화수소를 분해해 에틸렌 등의 올레핀류를 얻는 공정으로, 메탄의 제조방법에 해당하지 않는다.
고체 상태의 아세틸렌은 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 승화하는 성질을 가진다.
- 아세틸렌은 압축 시 산화폭발이 아니라 분해폭발을 일으키는 것이 특징이다.
- 구리·은·수은 등과는 폭발성 화합물(아세틸리드)을 만들지만 금과는 그런 반응이 일어나지 않는다.
- 액체 아세틸렌은 안정한 것이 아니라 오히려 매우 불안정해 취급에 주의가 필요하다.
도시가스의 주원료인 메탄()의 비점은 약 -162℃로, 상온에서는 반드시 냉각·압축을 거쳐야 액화된다.
목탄과 코크스는 휘발분을 거의 포함하지 않는 고체 연료로, 불꽃 없이 표면에서 산소와 직접 반응하는 표면연소(무염연소)를 한다.
반면 석탄·목재·휘발유·등유·경유·유황 등은 가열 시 휘발분(가연성 가스)이 먼저 빠져나와 불꽃을 내며 타는 증발연소나 분해연소 형태를 보인다.
네온은 다른 원자와 거의 반응하지 않는 불활성 기체로, 상온에서 가연성도 조연성도 없어 취급상 가장 안전하다.
- 산소는 그 자체는 타지 않지만 연소를 돕는 조연성 가스여서 화재 위험을 키운다.
- 프로판과 부탄은 모두 가연성 가스로 누출 시 폭발 위험이 있다.
카바이드(탄화칼슘, )는 석회석()을 구워 만든 생석회()와 탄소를 반응시켜 만들며, 물과 반응하면 아세틸렌()을 발생시킨다.
반면 염화칼슘()은 카바이드의 제조 과정이나 물과의 반응 생성물에 포함되지 않는 별개의 화합물이다.
설비·장치·용기 등을 실제로 사용하는 중에 유지되는 통상적인 온도를 상용온도라고 하며, 고압가스 안전기준에서 압력 설계의 기준점으로 쓰인다.
각 화합물의 탄소 함유율은 탄소의 원자량(12)을 분자량으로 나눈 비율로 비교할 수 있다.
따라서 에틸렌()의 탄소 함유율이 네 화합물 중 가장 높다.
밀도는 질량을 부피로 나눈 값이다.
가연성가스 용기의 충전구 나사는 원칙적으로 왼나사이지만, 암모니아와 브롬화메탄은 오른나사이므로 틀린 설명이다. 브롬화메탄은 가연성이면서 독성인 가스이다. 알루미늄을 부식시키므로 알루미늄 용기에 보관할 수 없고, 용기가 열에 노출되면 폭발할 수 있다.
절대압력은 대기압에 계기압력을 더한 값이다.
따라서 절대압력은 약 11.0332kgf/cm²가 된다.
정압기(거버너)는 유량이 변화하면 출구측 배관·밸브의 마찰저항 때문에 2차압력이 설정압력에서 벗어나는 특성을 보이는데, 이처럼 유량 증가에 따라 2차압력이 다소 저하되는 현상을 히스테리시스 효과라 부른다.
- 록업(Lock-up) 효과는 유량이 0이 되었을 때 2차압력이 설정압력보다 높게 상승해 정지하는 현상으로 이 상황과는 다르다.
- 충돌 효과와 형상 효과는 정압기 내부 유체 흐름·구조에 따른 압력손실 요인으로, 유량 변화에 따른 2차압력 변동 특성과는 구분된다.
0℃ 물을 100℃ 수증기로 만들려면 먼저 0℃에서 100℃까지 데우는 현열이 필요하고, 이어서 100℃에서 수증기로 바꾸는 증발잠열이 필요하다.
전체 필요 열량은 가 된다.
압력 단위 환산 중 1mbar를 14.7psi로 환산한 값이 잘못되었다. 14.7psi는 표준대기압(1atm) 부근의 값이지 1mbar에 해당하는 값이 아니며, 실제로 1mbar는 약 0.0145psi에 불과하다.
나머지 환산값, 즉 1kgf/cm²≈14.22psi, 1psi≈0.0703kgf/cm², 1kgf/cm²≈98.07kPa은 모두 올바른 관계식이다.
온도를 나타내는 단위로는 섭씨(℃), 화씨(°F), 랭킨(°R), 켈빈(K) 등이 있다.
°T라는 온도 단위는 존재하지 않으므로, 온도의 단위가 아닌 것에 해당한다.