A는 산업용으로 사용하는 연소기의 명판에 기재된 가스소비량의 합계다.
월사용예정량 산식 에서 A와 B는 모두 연소기 명판의 가스소비량 합계(kcal/h)이고, 산업용인지 아닌지에 따라 곱하는 월 사용시간이 달라진다.
산업용 연소기는 가동시간이 길어 240을, 산업용이 아닌 연소기는 90을 곱한다. 즉 240이 곱해진 A가 산업용 쪽이고 90이 곱해진 B가 산업용이 아닌 쪽이다.
분모 11,000은 열량을 도시가스 사용량(㎥)으로 환산하기 위한 값이며, 식의 좌변 Q 자체가 월사용예정량이므로 A가 월사용예정량일 수는 없다.
LPG 저장·집단공급 시설의 내압시험은 공기로 승압할 때 위험을 줄이기 위해 상용압력의 일정 압력 이상으로 승압한 후, 그 다음부터는 상용압력의 10%씩 단계적으로 증가시켜 내압시험압력에 도달하도록 한다.
지상 LPG 저장탱크의 냉각살수장치는 화재 등 비상 상황에서 안전하게 조작할 수 있도록 저장탱크 외면으로부터 5m 이상 떨어진 곳에서 조작 가능하도록 설치한다.
아세틸렌은 동(구리) 및 그 합금과 반응하면 폭발성이 있는 동아세틸라이드를 생성할 위험이 있다.
이 때문에 아세틸렌 제조설비에서 가스가 접촉하는 부분에 동합금을 사용할 경우 동함유량 62% 이하인 것을 사용하도록 규정하고 있다.
황화수소는 동이나 동합금과 접촉하면 반응하여 황화동을 생성한다. 이 부식 생성물이 밸브·배관 등의 재료를 손상시켜 가스 누출과 폭발로 이어질 위험이 크다.
수소·산소·아르곤은 동 및 동합금과 이러한 반응을 일으키지 않으므로, 동합금 장치 사용 시 가장 주의해야 할 가스는 황화수소이다.
일반도시가스사업자 정압기의 가스방출관 방출구는 지면으로부터 5m 이상의 높이에 설치하는 것이 원칙이다.
다만 전기시설물과의 접촉 등으로 사고의 우려가 있는 장소에서는 3m 이상으로 낮출 수 있다. 이 문항은 그러한 우려가 없는 장소를 묻고 있으므로 원칙인 5m 이상이 기준이 된다.
1단감압식 저압조정기의 조정압력은 2.3~3.3kPa, 출구측 기밀시험압력은 5.5kPa, 안전밸브 작동개시압력은 약 7.0kPa로 모두 kPa 단위다. 출구측 내압시험압력은 0.3MPa(300kPa)로 이 중 가장 높다.
이동식 압축천연가스 자동차충전시설의 기준을 판단하는 문항으로, 각 보기를 검토하면 다음과 같습니다. 보기 1의 호스 길이 6m은 기준을 초과합니다. 압축천연가스 충전시설 기준에서 이동충전차량과 가스배관구를 연결하는 호스는 5m 이내로 규정되어 있으므로 부적합입니다.
보기 2는 가스배관구 보호를 위한 철근콘크리트 구조물 설치로 적절하며, 보기 3은 이동충전차량과 충전설비 사이 거리 8m 이상 확보와 강판제 방호벽 설치로 안전기준을 만족합니다. 보기 4는 충전설비 근처와 6m 이상 떨어진 장소에 수동 긴급차단장치를 각각 설치하고 눈에 띄게 표시한 것으로 기준 요구사항을 충족합니다.
암모니아·아황산가스와 같은 부식성 가스를 충전하는 용기는 부식에 대비해 두께에 여유(부식여유)를 두어 제조한다.
내용적 1,000L 이하인 용기는 부식여유 두께를 1mm 이상, 1,000L를 초과하는 용기는 2mm 이상으로 하도록 규정하고 있다.
위험물안전관리법에서 정하는 위험물과 고압가스 충전용기는 일정 거리를 두고 싣는 것이 아니라, 동일 차량에 함께 적재하여 운반하지 않는 것이 원칙이다.
따라서 “1m정도 이격시킨 후 운반한다”는 설명은 실제 운반기준과 맞지 않는다.
- 돌출한 밸브에 프로텍터나 캡을 부착해 손상을 방지한다는 설명은 맞다.
- 충전용기를 단단히 묶어 충격을 방지한다는 설명도 맞다.
- 염소와 아세틸렌·암모니아·수소를 동일 차량에 적재하지 않는다는 설명도 맞다.
액화가스를 충전하는 용기의 부속품 기호는 LG이며, “LPG”는 액화석유가스 전용 용기 부속품에 쓰이는 별도 기호이다.
- 저온용기 부속품 기호 LT는 맞다.
- 압축가스 충전용기 부속품 기호 PG도 맞다.
- 아세틸렌가스 충전용기 부속품 기호 AG도 맞다.
가성소다(수산화나트륨) 수용액은 산성 성질을 띠는 독성가스를 중화·흡수하는 제독제로 널리 쓰이며, 포스겐·시안화수소·아황산가스의 제독에 사용된다.
반면 염화메탄(클로로메탄)은 가성소다 수용액이 아니라 다량의 물로 흡수하는 방식이 제독 방법으로 쓰인다.
방폭구조에는 내압 방폭구조·압력 방폭구조·유입 방폭구조·안전증 방폭구조·본질안전 방폭구조·특수 방폭구조 등이 있다.
내열 방폭구조라는 명칭의 방폭구조는 존재하지 않는다.
독성가스의 감압설비와 그 가스의 반응설비 사이의 배관에는 역류방지장치를 설치하도록 규정하고 있다. 반응설비 쪽의 물질이 감압설비로 거꾸로 흘러드는 것을 막기 위한 조치로, “일류방지장치”는 이 기준에 규정된 명칭이 아니다.
- 저장시설 주위에 보기 쉽게 경계표지를 하도록 한 설명은 맞다.
- 습기 등으로 인한 부식을 방지하는 조치를 하도록 한 설명도 맞다.
- 저장량이 300kg 이상인 용기보관실의 벽을 방호벽으로 하도록 한 설명도 맞다.
동체부 높이가 5m 미만인 탑류는 내진설계 대상에서 제외되므로, 높이 3m인 증류탑이 예외에 해당한다.
고압가스 저장탱크는 독성·가연성가스의 경우 저장능력 5톤(압축가스는 500㎥) 이상, 그 밖의 가스는 10톤(압축가스는 1,000㎥) 이상일 때 내진설계 대상이 되고, 반응·분리·정제·증류 등을 행하는 탑류는 동체부 높이가 5m 이상인 것이 대상이다.
- 수소는 가연성 압축가스이므로 저장능력 1,000㎥ 저장탱크는 기준을 충족한다.
- 염소는 독성가스이므로 저장능력 5톤 저장탱크가 기준을 충족한다.
- 액화질소는 비가연성·비독성이지만 저장능력이 10톤이므로 기준을 충족한다.
반면 동체부 높이 3m인 증류탑은 5m 기준에 미달하므로 내진설계 대상에서 제외된다.
암모니아(NH₃)는 가연성이면서 동시에 독성을 가진 가스이다.
수소(H₂)와 메탄(CH₄)은 가연성이지만 독성가스는 아니고, 질소(N₂)는 불연성인 불활성가스다.
따라서 가연성·독성을 동시에 만족하는 가스는 암모니아뿐이다.
유수식 가스홀더가 갖추어야 할 기준은 가스방출장치 설치, 봉수의 동결방지조치, 수조에 물공급관과 물이 넘쳐 빠지는 구멍을 설치하는 것 등으로 정해져 있다.
"모든 관의 입·출구에 반드시 신축을 흡수하는 조치를 할 것"이라는 항목은 유수식 가스홀더 자체의 설비 기준에 포함되지 않는다.
따라서 이는 유수식 가스홀더가 갖추어야 할 기준으로 볼 수 없다.
가스 누출 부위를 수리할 수 없을 때는 상황에 따라 안전한 곳으로 운반하고, 부근의 화기를 없애며, 착화된 경우에는 용기 파열 등의 위험이 없다고 인정되면 소화하는 것이 조치기준이다.
"착화된 경우 용기 파열 등의 위험이 없다고 인정되면 그대로 둔다"는 조치는 화재를 방치하는 것이므로 옳지 않다.
독성가스가 누출되면 이를 제독하고, 비상연락망에 따라 관계 업소에 원조를 의뢰하는 것은 올바른 대응이다.
액화가스 용기의 충전량은 로 구하므로, 필요한 내용적은 충전량과 가스정수(C)를 곱해 구한다.
따라서 액화암모니아 50kg을 충전하려면 내용적 93L의 용기가 필요하다.
납붙임용기·접합용기의 가스누출시험은 온수시험탱크에서 실시하며, 이때 온수의 온도범위는 46℃ 이상 50℃ 미만으로 정해져 있다.
이는 용기 내 가스압력을 적절히 높여 누출 여부를 확인하면서도 용기가 손상되지 않도록 관리하는 기준이다.
저장탱크 간 거리는 두 저장탱크의 최대직경을 합산한 길이의 4분의 1에 해당하는 거리를 유지하되, 그 거리가 1m 미만이면 1m 이상을 유지하도록 규정한다.
이 문제에서 4분의 1에 해당하는 거리가 0.5m로 산정되어 최소기준인 1m에 미달하므로, 실제로 유지해야 할 거리는 1m이다.
다공도시험은 다공물질을 채우는 용해아세틸렌용기에 적용되는 검사항목으로, 초저온용기의 신규검사 항목에는 해당하지 않는다.
초저온용기는 압궤시험, 단열성능시험, 용접부에 대한 방사선검사 등을 통해 저온에서의 안전성과 단열성능을 확인한다.
고압가스 안전관리법령이 정하는 고압가스 관련설비는 안전밸브·긴급차단장치·역화방지장치, 기화장치, 압력용기, 독성가스배관용 밸브, 자동차용 압축천연가스 완속충전설비, 액화석유가스용 용기잔류가스회수장치 등 법령에 열거된 것으로 한정된다.
배관용 밸브 중에서도 목록에 오른 것은 독성가스배관용 밸브이며, 일반압축가스배관용 밸브는 관련설비 목록에 포함되지 않는 일반 배관 부속품이다.
용기 어깨부에 표기되는 FP는 그 용기의 최고충전압력을 의미한다.
내압시험압력은 TP, 기밀시험압력은 AP로 별도 표기되므로 FP를 설계압력이나 내압시험압력으로 해석해서는 안 된다.
저장탱크의 방류둑 용량은 원칙적으로 저장능력 상당용적 이상이어야 하지만, 액화산소 저장탱크는 예외적으로 저장능력 상당용적의 60% 이상으로 할 수 있다.
이는 산소가 가연성·독성가스와 달리 누출되어도 중독·화재로 이어지는 위험이 상대적으로 낮다는 특성을 반영한 완화 규정이다.
가연성 액화가스를 3,000kg 이상 충전하여 200km를 초과해 운반할 때는 운반책임자를 동승시켜야 한다.
같은 조건에서 가연성 압축가스는 300㎥ 이상일 때 동승 대상이 되며, 이는 대량의 가연성가스를 장거리 운반할 때 발생할 수 있는 사고에 신속히 대응하기 위한 안전기준이다.
위험도(H)는 폭발상한과 폭발하한의 차이를 폭발하한으로 나눈 값이다.
따라서 프로판가스의 위험도는 약 3.5이다.
아세틀렌가스 또는 압력 9.8MPa 이상의 압축가스를 용기에 충전할 때, 압축기와 충전장소 사이에는 방호벽을 반드시 설치해야 한다. 이는 충전 중 발생할 수 있는 폭발·파열 등의 사고로부터 작업자와 시설을 보호하기 위한 필수 안전장치이다. 안전밸브는 용기 자체의 과압 방지용이고, 가스방출장치와 압력계·액면계는 용기 또는 충전설비에 직접 부착되는 것이지, 압축기와 충전장소 사이의 중간에 설치하는 것이 아니다.
방류둑의 내측 및 그 외면으로부터 10m 이내에는 해당 저장탱크의 부속설비 외의 것을 설치하지 않아야 한다.
이는 방류둑 주변에 불필요한 시설물을 두어 가스가 누출·확산되었을 때 피해가 커지는 것을 막기 위한 이격 기준이다.
카바이드(CaC₂)는 수분과 반응하면 가연성인 아세틸렌가스와 반응열을 발생시키므로, 저장실은 환기가 잘 되는 구조로 하고 습기를 피해 보관해야 한다.
"저장실을 밀폐구조로 하여 바람의 경로가 없도록 한다"는 조치는 반응으로 생긴 가스가 실내에 축적되어 오히려 폭발 위험을 키우므로 옳지 않다.
드럼통을 조심스럽게 다루고 인화성·가연성 물질과 혼합 적재하지 않는 것은 올바른 취급요령이다.
도시가스 부취제 농도측정법으로는 오더미터법, 주사기법, 냄새주머니법, 무취실법이 규정되어 있다.
헴펠(Hempel)법은 흡수액으로 가스 성분을 차례로 흡수시켜 조성을 분석하는 가스분석법으로, 부취제 농도측정방법에 해당하지 않는다.
플랜지 이음은 볼트를 풀어 배관을 분해·결합할 수 있어 유니온과 같은 기능으로 사용할 수 있다.
엘보우는 배관의 방향 전환, 리듀서는 관경 축소, 부싱은 관경이 다른 관을 접속하는 용도로 쓰여 유니온을 대신할 수 없다.
LP가스 용기는 사용 중 견딜 수 있는 연성·인장강도, 충분한 내식성·내마모성을 갖추고 균열·뒤틀림·찌그러짐 등의 결함이 없어야 한다.
다만 "중량이면서 충분한 강도를 가질 것"이 아니라, 취급과 운반의 편의를 위해 가벼우면서도 충분한 강도를 가져야 한다.
회전펌프는 기어·베인 등의 회전으로 액체를 밀어내는 용적형 펌프라서 자흡 능력이 좋고 흡입 양정이 크다. 토출압력이 높고, 연속 회전하므로 맥동이 적으며, 점성이 있는 액체도 잘 이송한다.
내압시험압력(TP)은 압축가스 용기의 경우 최고충전압력(FP)의 배로 정해진다.
따라서 산소용기의 내압시험압력은 25MPa이다.
적외선 분광분석법은 분자의 진동에 따른 쌍극자모멘트의 알짜변화와 진동짝지움을 이용하여 성분을 분석하는 방법이다.
광원으로 Nernst 백열등을 사용하고, 신호처리에 Fourier 변환분광계를 활용하는 것이 이 방법의 특징이다.
벨로우즈(bellows)는 압력에 따라 변형되는 탄성체의 변위를 이용해 압력을 측정하는 탄성식 압력계의 한 종류이다.
부르동관식, 다이어프램식과 함께 탄성식 압력측정 장치로 분류된다.
세라믹버너는 공급되는 가스 압력의 변동에 민감하여 압력이 조금만 흔들려도 불완전연소나 역화가 일어나기 쉽다.
따라서 세라믹버너를 사용하는 연소기에는 공급압력을 일정하게 유지해 주는 가버너(정압기)를 반드시 부착하도록 하고 있다.
과열방지장치·산소결핍안전장치·전도안전장치는 각각 이상 과열, 실내 산소부족, 연소기 넘어짐에 대비한 장치로, 세라믹버너를 쓰기 때문에 요구되는 것은 아니다.
OMD(Optical Methane Detector)는 적외선 흡광 특성을 이용하여 매설된 도시가스 배관 주변의 메탄 누출 여부를 검사하는 장비이다.
FID는 수소불꽃으로 이온화시켜 검지하는 불꽃이온화검출기이고, CO검지기와 반도체식 검지기도 각각 다른 검지 원리를 이용하므로 적외선 흡광 방식과는 구분된다.
전기방식법에는 희생양극법, 외부전원법, 배류법이 있으며, 매설배관에 전기적으로 방식전류를 흘려 부식을 방지한다.
피복방식법은 배관 표면을 도료나 피복재로 감싸 부식 환경과 차단하는 물리적 방법으로, 전기방식법에는 속하지 않는다.
압축된 기체를 단열 상태로 팽창시키면 온도가 떨어지는 현상을 줄-톰슨(주울-톰슨) 효과라 한다.
이는 가스 액화나 냉동장치 등에서 냉각원리로 활용된다.
커넥팅로드(connecting rod)는 피스톤과 크랭크축을 연결하여 크랭크의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 바꾸어 전달하는 부품이다.
크랭크는 회전운동을 만들고, 피스톤링은 기밀 유지를, 톱클리어런스는 피스톤 상사점의 간극을 뜻하므로 왕복운동을 전달하는 기능과는 구분된다.
평균유속은 체적유량을 배관 단면적으로 나누어 구하며, 체적유량은 질량유량을 밀도로 나눈 값이다.
비중 0.8이므로 밀도는 800kg/m³이다.
에릭션시험(Erichsen test)은 구리판, 알루미늄판 등 얇은 판재를 펀치로 눌러 늘려서 연성(성형성)을 측정하는 시험법이다.
인장시험은 재료의 인장강도, 크리프시험은 고온에서 시간에 따른 변형 특성, 토션시험은 비틀림 강도를 평가하는 데 쓰인다.
액면계는 압력식, 정전용량식, 초음파식 등 다양한 원리로 액위를 측정한다.
환상천평식은 고리 모양 관에 봉입액을 넣고 좌우의 압력차로 생기는 기울어짐을 읽어내는 압력계(차압계)의 측정방식으로, 액면계의 측정방식으로는 분류되지 않는다.
SI 기본량 중 물질량의 단위가 몰(mol)이며, "몰질량"은 기본량이 아니라 물질 1몰의 질량을 나타내는 유도량(g/mol)이다.
따라서 "몰질량 - 몰(mole)"은 기본량과 기본단위를 잘못 짝지은 것이다. 질량-킬로그램, 길이-미터, 시간-초는 모두 올바른 짝이다.
같은 계열의 탄화수소는 일반적으로 탄소수가 많을수록 폭발하한(LEL)이 낮아지는 경향이 있다.
메탄(약 5%), 에탄(약 3%), 프로판(약 2.1%), 부탄(약 1.8%) 중에서는 탄소수가 가장 많은 부탄(C₄H₁₀)의 폭발하한이 가장 낮다.
증기비중은 해당 기체의 분자량을 공기의 평균분자량(29)으로 나눈 값이다.
염소(Cl₂)의 분자량은 71이므로
따라서 염소가스의 증기비중은 약 2.4이다.
공기의 평균분자량은 약 29이며, 이보다 분자량이 작은 가스는 공기보다 가볍다.
메탄(CH₄)은 분자량이 16으로 공기보다 가볍고, 에탄(30)·프로판(44)·프로필렌(42)은 모두 공기보다 무겁다.
샤를의 법칙에 따르면 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례한다.
따라서 온도가 1℃ 상승할 때마다 부피는 0℃일 때 부피의 1/273씩 증가한다.
괄호에 들어갈 값은 n/2다.
탄화수소 CmHn 한 분자에는 수소가 n개 들어 있고 물 한 분자에는 수소가 2개 들어가므로, 생성되는 물은 몰이 된다.
산소로 검산하면 좌변은 개, 우변은 CO2의 2m개와 H2O의 n/2개를 합해 개로 양변이 정확히 일치한다.
n이나 m, m/2를 넣으면 수소 원자 수가 맞지 않아 반응식이 성립하지 않는다.
표준대기압은 , , 와 같이 여러 단위로 표시된다.
압력 단위 bar로 나타내면 표준대기압은 약 이므로, "1013.2bar"는 자릿수가 잘못된 값이다.
참고로 1013.2라는 값은 hPa(밀리바) 단위로 표시했을 때의 수치이다.
일산화탄소의 허용농도 50ppm은 시간가중평균노출기준(TLV-TWA)으로 제시되는 값이며, 급성 치사농도를 나타내는 LC50과는 전혀 다른 기준이므로 이 서술이 틀렸다.
LC50은 실험동물의 절반이 사망하는 농도를 뜻하는 값으로, 일산화탄소의 경우 수천 ppm 수준이다.
- 수소는 고온·고압에서 탄소강 중의 탄소와 반응해 수소취성을 일으킨다.
- 산소는 공기액화분리장치에서 질소와의 비등점 차이를 이용해 분리·제조한다.
- 암모니아는 붉은 리트머스 종이를 푸르게 변화시키는 염기성으로 검출할 수 있다.
이상기체상수 R은 단위계에 따라 여러 값으로 표현되며, 1.987은 단위일 때의 값이다.
같은 R을 다른 단위로 나타내면 , , 가 된다.
따라서 1.987이라는 수치에 대응하는 단위는 cal/mol·K이다.
온도 상승량은 섭씨와 화씨 간의 스케일 비율로 변환된다. 섭씨온도와 화씨온도의 관계식은 이지만, 상승량(ΔT)은 상수항이 소거되므로 가 적용된다. 섭씨 상승온도 5℃를 화씨 상승온도로 변환하면 ℉이다.
부탄()의 완전연소 반응식은 이므로, 이론산소량은 부피비로 6.5배이다.
공기 중 산소 농도가 21%이므로 이론공기량은 으로 계산된다.
따라서 부탄 1을 완전연소시키는 데 필요한 이론공기량은 약 31이다.
메탄은 무극성 분자로서 물에 대한 용해도가 매우 작다는 점에서, 용해도가 크다고 한 서술이 틀렸다.
무극성 탄화수소인 메탄은 극성 용매인 물과 잘 섞이지 않는다.
- 메탄은 무색의 기체로 공기 중에서 잘 연소한다.
- 메탄은 염소와 치환반응을 일으켜 염소화합물을 생성한다.
- 니켈 촉매 하에 고온에서 산소나 수증기와 반응시키면 일산화탄소와 수소가 생성되는 개질 반응이 일어난다.
물을 전기분해하여 수소를 얻을 때는 순수한 물의 전기전도도가 낮아 그대로는 분해가 잘 일어나지 않으므로, 전해액으로 약 20%의 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 주로 사용한다.
수산화나트륨 수용액은 이온 전도도가 높아 전기분해 효율을 높이며, 음극에서는 수소가, 양극에서는 산소가 발생한다.
일산화탄소의 전환법은 수성가스 반응 등을 이용해 수소나 암모니아 원료가스를 얻는 방법으로, LP가스의 제조법에 해당하지 않는다.
LP가스는 주로 석유정제공정에서 부산물로 얻거나, 나프타 분해 생성물에서 회수하거나, 습성천연가스 및 원유에서 채취하는 방식으로 제조된다.
하버-보시법의 반응식은 이므로, 수소는 암모니아 몰수의 1.5배가 필요하다.
암모니아 44g은 몰질량 17g/mol로 나누면 이고, 필요한 수소는 이다.
표준상태에서 기체 1몰의 부피 22.4L를 곱하면 로, 약 87L의 수소가 필요하다.