서릿발이 생긴 LP가스 용기는 직접 가열하지 않고 따뜻한 물수건(열습포)으로 서서히 녹여야 한다.
- 연탄불로 직접 쪼이거나 90℃ 정도의 뜨거운 물을 붓는 것은 급격한 온도상승으로 위험하다.
- 용기를 흔드는 것은 서릿발 제거에 효과가 없다.
산소의 품질검사(순도측정)에는 동·암모니아 시약을 사용해 잔류 성분을 흡수시키고, 남은 부피비로 순도(99.5% 이상)를 판정한다.
수소는 가연성·폭발성 가스이지만 인체에 대한 독성이 없어 가스 중독의 원인이 되지 않는다.
시안화수소·염소·아황산가스는 모두 독성가스로서 흡입 시 중독 사고를 일으킬 수 있다.
산소·질소·탄산가스는 모두 불연성 또는 조연성 가스로 서로 반응할 위험이 없어 동일 차량에 혼합 적재할 수 있다.
- 염소와 아세틸렌·암모니아·수소는 반응 위험이 있어 동일 차량 적재가 금지된 조합이다.
- 가연성가스와 산소 용기는 밸브가 서로 마주보지 않도록 적재해야 한다.
- 충전용기는 위험물안전관리법이 정하는 위험물과 함께 적재할 수 없다.
도시가스의 가스발생설비·가스정제설비·가스홀더 등이 설치된 장소 주위에 설치하는 경계책은 높이 1.5m 이상으로 하여야 한다.
도시가스 배관의 관경이 13mm 이상 33mm 미만인 경우 고정장치의 설치 간격은 2m마다이며, 20A 배관이 이 범위에 해당한다.
참고로 13mm 미만은 1m마다, 33mm 이상은 3m마다 고정장치를 설치한다.
지상에 설치하는 저장탱크는 저장능력이 1,000톤 이상일 때 방류둑을 설치해야 한다.
액화석유가스가 누출되었을 때 액상 가스가 부지 밖으로 유출되지 않도록 저장탱크 주위를 둘러싸는 방류둑은 일정 규모 이상의 대용량 저장탱크에만 요구되는 설비이며, 이 기준 톤수 미만인 소규모 저장탱크에는 적용되지 않는다.
200km 이상의 거리를 운행할 때는 중간에 충분한 휴식을 취한 후 운행하도록 되어 있다.
고압가스를 차량으로 운반하는 경우 장거리 운행에 따른 운전자의 피로가 사고로 이어질 수 있어, 일정 거리 이상 연속 운행 시 휴식을 의무화하고 있다.
단열재를 피복한 준내화구조가 아닌 저장탱크는 고정식 물분무장치의 단위면적당 방사능력을 5ℓ/분·m² 이상으로 해야 한다.
준내화구조로 단열재를 피복한 저장탱크는 열전달이 늦어 방사능력 기준이 로 완화되지만, 그렇지 않은 일반 저장탱크는 화재 시 온도 상승이 빨라 더 강한 냉각 능력인 이상이 요구된다.
일산화탄소와 공기의 혼합가스는 다른 가연성가스와 달리 압력이 높아지면 폭발범위가 좁아지는 특이한 성질을 가진다.
일반적으로 압력이 상승하면 폭발범위가 넓어지는 것이 보통이지만, 일산화탄소는 예외적으로 압력 증가에 따라 폭발범위가 좁아지는 대표적인 가스로 다뤄진다.
공기 중 폭발범위는 산화에틸렌이 약 3~80%로 제시된 가스 중 가장 넓다.
- 황화수소는 약 4.3~46%이다.
- 암모니아는 약 15~28%로 폭발범위가 좁은 편이다.
- 프로판은 약 2.1~9.5%로 폭발범위가 좁다.
산화에틸렌은 자기분해성이 있어 상한이 매우 높게 나타나는 대표적인 가스이다.
차량에 고정된 탱크에서 가스를 이송할 때는 정전기제거용 접지코드를 연결해야 하며, 이를 제거하는 것은 안전 작업과 반대되는 행위이다.
- 부근의 화기 유무 확인은 이송 전 필수 점검 사항이다.
- 차바퀴 전후를 고정목으로 고정하는 것은 차량 이동을 막기 위한 조치이다.
- 소화기 비치는 화재 발생에 대비한 기본 조치이다.
정전기로 인한 스파크는 가연성가스 누출 시 착화원이 될 수 있으므로 접지코드는 반드시 연결한 상태로 작업해야 한다.
LP가스설비의 조정기(레귤레이터)는 용기나 배관에서 나오는 가스의 압력을 사용처에 맞게 낮추어 공급압력을 일정하게 조절하는 것이 주된 목적이다.
조정기는 유량이나 유속, 발열량을 직접 조절하는 장치가 아니라, 변동하는 1차 압력을 소비기기가 요구하는 안정된 2차 압력으로 낮춰주는 감압·정압 기능을 수행한다.
고압가스 충전용기의 파열사고는 주로 용기 재료 불량·부식, 과충전, 외부로부터의 가열이 직접 원인이 된다.
반면 질소 용기 내에 5% 정도의 산소가 함께 존재하는 것은 둘 다 비가연성·불활성이거나 조연성일 뿐 반응이나 압력 급상승을 일으키지 않고 용기 재질을 손상시키지도 않아, 파열의 직접 원인으로 보기 어렵다.
플레어스택은 가연성가스를 안전하게 연소·처리하기 위한 설비로, 가연성가스가 플레어스택 내부에 일정 비율 머물도록 높이를 정한다는 기준은 존재하지 않는다.
실제 설치기준은 복사열이 주변 시설에 영향을 주지 않는 높이·위치 확보, 최대 발생열량에 견디는 재료·구조, 파일럿버너 상시 점화를 통한 폭발 방지 등으로 구성되며, 플레어스택 내에 가스가 체류하도록 설계하는 것은 오히려 위험한 발상이다.
운전 중인 제조설비의 일일점검은 회전기계의 진동·이상음·온도상승, 설비로부터의 누출, 조업조건 변동상황 등 매일 육안·감각으로 확인 가능한 항목을 대상으로 한다.
인터록의 작동 확인은 일상적으로 매일 점검하는 항목이 아니라 별도의 주기로 실시하는 작동시험 성격의 점검이므로 일일점검 항목에 해당하지 않는다.
액화석유가스를 자동차에 충전하는 충전호스의 길이는 5m 이내여야 한다(자동차 제조공정 중 설치된 것은 제외).
호스가 지나치게 길면 조작 중 꺾임이나 마모로 인한 누출 위험이 커지므로, 충전 작업의 안전성 확보를 위해 길이 상한이 규정되어 있다.
도시가스사업법에서 중압은 이상 미만의 압력으로 정의된다.
이 기준에 따라 미만은 저압, 이상은 고압으로 구분되며, 배관 설계와 시설기준은 이 압력 구분에 따라 달라진다.
압축 가연성가스를 300 m³ 이상 차량에 적재하여 운반하는 경우 운반책임자를 동승시켜 운반에 대한 감독 또는 지원을 하도록 규정하고 있다. 이는 위험물운송 관련 법령에서 고압가스 운반 시 일정 규모 이상의 물량에 대해 운반책임자의 동승을 의무화하는 안전관리 기준이다.
0℃, 1atm에서 4ℓ인 기체는 273℃, 1atm으로 가열되면 부피가 8ℓ로 증가한다.
압력이 일정할 때 부피는 절대온도에 비례하므로 가 성립한다.
이므로
이다.
용기보관장소에 보관하는 충전용기는 항상 40℃ 이하의 온도를 유지해야 하며, 50℃ 이하라는 기준은 잘못된 수치이다.
- 충전용기와 잔가스용기를 구분하여 보관하는 것은 옳은 기준이다.
- 가연성가스·독성가스·산소 용기를 각각 구분하여 보관하는 것도 옳은 기준이다.
- 보관장소 주위 2m 이내에 화기나 인화성·발화성 물질을 두지 않는 것도 옳은 기준이다.
액화가스를 충전하는 탱크는 이동·운반 중 내부에서 액체가 출렁이는 액면요동을 방지하기 위해 탱크 내부에 방파판을 설치한다.
방파판은 탱크 내부를 여러 구획으로 나누어 액체의 급격한 이동을 억제함으로써 차량 운행 시 안정성을 높이는 역할을 한다.
제해설비는 독성가스가 누출되었을 때 이를 흡수·중화시켜 확산을 막기 위한 설비로, 독성이 없는 프레온가스를 사용하는 냉동제조·충전시설은 제해설비를 갖출 필요가 없다.
- 아황산가스·암모니아 충전설비는 독성가스를 다루므로 제해설비가 필요하다.
- 염소·황화수소 충전설비도 독성이 강해 제해설비 대상이다.
- 염화메탄 충전설비 역시 독성가스로 분류되어 제해설비가 필요하다.
일산화탄소는 경보농도의 1.6배 농도에서 검지에서 발신까지 걸리는 시간이 60초 이내로 규정되어 있다.
대부분의 가스는 발신시간이 30초 이내로 규정되지만, 반응이 상대적으로 느린 일산화탄소·암모니아 등은 60초 이내로 별도의 기준이 적용된다.
방류둑을 설치한 가연성가스 저장탱크에서 당해 방류둑 외면으로부터 10m 이내가 가연성 물질을 취급하는 설비의 주위로 규정된다.
이 범위는 저장탱크에서 가스가 누출되었을 때 인접한 가연성 물질 취급설비와의 화재·폭발 확산을 막기 위해 설정된 이격 기준이다.
독성가스 배관을 2중관으로 하는 것은 배관이 파손되었을 때 가스가 외부로 직접 누출되지 않도록 하기 위한 조치인데, 불소는 이 2중관 설치 대상 가스에 포함되지 않는다.
- 암모니아는 2중관 설치 대상 독성가스이다.
- 염소도 2중관 설치 대상 독성가스이다.
- 황화수소 역시 2중관 설치 대상 독성가스이다.
이 밖에 아황산가스, 염화메탄, 산화에틸렌, 시안화수소, 포스겐 등이 2중관 대상으로 열거되어 있다.
용기 밸브의 그랜드 너트 6각 모서리에 V형 홈을 낸 것은 그 용기 밸브가 왼나사임을 표시하는 것이다.
가연성가스 용기 밸브는 원칙적으로 왼나사를 사용하며(다만 암모니아와 브롬화메탄은 예외적으로 오른나사이다), 이 홈은 촉감이나 육안으로 오른나사와 구분할 수 있도록 하기 위한 표시이다.
산소 없이도 자체적으로 분해되면서 폭발을 일으키는 물질에는 아세틸렌, 히드라진, 산화에틸렌이 있으나, 시안화수소는 분해폭발이 아니라 중합폭발을 일으키는 물질이다.
시안화수소는 소량의 수분이나 알칼리 등이 존재할 때 중합반응이 급격히 진행되면서 발열·폭발하는 특성을 가진다.
천연가스 지하 매설 배관의 퍼지(치환)에는 불활성이고 폭발 위험이 없는 질소가 주로 사용된다.
질소는 가연성·조연성이 없어 배관 내 잔류 가스를 안전하게 밀어내거나 배관을 불활성 상태로 유지하는 용도에 적합하다.
선박용 액화석유가스 용기는 용기 상단부에 폭 2cm의 백색 띠를 두 줄로 표시하도록 되어 있다.
이 표시는 일반 육상용 LPG 용기와 구분하여 선박에서 사용되는 용기임을 식별하기 위한 것이며, 백색 띠 아래에는 용도를 나타내는 문자를 함께 표시한다.
가스버너는 연소 부하 변동에 대응할 수 있도록 부하조절비(turndown ratio)가 커야 하므로, 부하조절비가 적어야 한다는 것은 옳지 않은 구비조건이다.
- 화염이 안정되어야 하는 것은 옳은 구비조건이다.
- 저공기비로 완전연소가 가능해야 하는 것도 옳은 구비조건이다.
- 제어하기 쉬워야 하는 것도 옳은 구비조건이다.
LPG와 같이 끓는점이 낮은 액화가스를 이송하는 펌프에는 축봉부의 누설과 발열을 최소화할 수 있는 밸런스시일형 축봉장치가 가장 적합하다.
저비점 액체는 약간의 온도 상승만으로도 기화되어 시일 부위의 압력 불균형과 누설을 일으키기 쉬운데, 밸런스시일형은 시일면에 걸리는 압력을 평형시켜 이러한 문제를 줄여준다. 반면 언밸런스시일형은 내압이 비교적 낮은 일반 액체용으로 쓰인다.
오르자트(Orsat)법은 시료가스를 특정 흡수액에 순차적으로 흡수시켜 부피 감소량으로 성분을 분석하는 방법으로, CO₂, O₂, CO는 각각 전용 흡수액으로 분석할 수 있지만 C₂H₆(에탄)과 같은 탄화수소는 오르자트법의 흡수 분석 대상이 아니다.
CO₂는 수산화칼륨 수용액, O₂는 알칼리성 피로갈롤 용액, CO는 암모니아성 염화제일구리 용액에 각각 흡수시켜 정량하며, 탄화수소 성분은 흡수법이 아니라 연소법 등 별도의 분석법으로 정량한다.
저압식 공기액화 분리장치는 여과기, 축냉기, 액화기(정류탑), 팽창터빈 등으로 구성되며, 다단 압축 과정에서 압축열을 단계적으로 식히는 중간냉각기는 저압식 장치의 구성요소가 아니다.
중간냉각기는 공기를 여러 단으로 나누어 고압까지 압축하는 고압식 장치에서 단 사이의 압축열을 낮추기 위해 사용되는 장치로, 낮은 압력에서 운전하며 팽창터빈으로 한랭을 얻는 저압식 분리장치에는 필요하지 않다.
고압가스용 금속재료에서 니켈(Ni)은 질화 작용에 대한 저항성, 즉 내질화성을 증대시키는 대표적인 첨가 원소이다.
질화성 가스(암모니아 등) 분위기에서 금속 표면이 질화되면 취성이 커지고 강도가 저하되는데, 니켈을 첨가하면 이러한 질화 반응이 억제되어 재료의 내구성이 높아진다.
비접촉식 온도계는 측정 대상에 직접 닿지 않고 복사에너지를 이용해 온도를 측정하는 방식으로, 광고온도계가 이에 해당한다.
열전온도계, 압력식온도계, 저항온도계는 모두 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시켜 온도를 읽는 접촉식 온도계이다.
나사압축기의 이론적 토출량은 으로 구하며, 계산 결과 약 0.37 m³/min이 된다.
을 대입하면,
공기액화 분리기 내의 CO₂를 NaOH수용액으로 제거할 때는 반응이 일어나며, 1.0kg의 CO₂를 제거하는 데 약 1.8kg의 NaOH가 필요하다.
CO₂의 분자량은 44, NaOH의 분자량은 40이므로 CO₂ 1몰(44g)을 제거하는 데 NaOH 2몰(80g)이 필요하다.
정유가스(off가스)는 석유정제 공정에서 발생하는 부생가스로, 수소(H₂)와 메탄(CH₄)이 주성분을 이룬다.
정제 과정 중 분해·개질 반응으로 발생하는 경질 성분이 주로 수소와 메탄 형태로 남기 때문에 이 두 성분의 비중이 높게 나타난다.
간접 유량계는 유속을 측정하여 유량을 계산하는 방식이고, 직접 유량계는 유량을 직접 측정하는 방식이다. 피토관, 오리피스 미터, 벤튜리 미터는 모두 압력차(압력강하)를 이용하여 유속을 구한 후 유량을 계산하는 간접 유량계다. 반면 습식가스미터는 회전하는 임펠러나 로터의 회전 수를 직접 계산하여 통과한 가스의 부피를 직접 측정하므로 직접 유량계에 해당한다.
주철관의 접합법에는 기계적 접합, 소켓 접합, 빅토리 접합, 플랜지 접합, 타이톤 접합 등이 있으나, 플레어 접합은 동관(구리관)의 이음법이며 주철관 접합법에 해당하지 않는다.
플레어 접합은 관 끝을 나팔 모양으로 벌려 이음쇠와 너트로 조여 체결하는 방식으로, 비교적 관경이 작고 연질인 동관·알루미늄관 등에 적용된다.
펌프에서 캐비테이션이 발생하면 양정곡선이 저하하지, 증가하지는 않는다.
- 효율곡선이 저하하는 것은 캐비테이션의 대표적인 현상이다.
- 소음과 진동이 발생하는 것도 캐비테이션의 특징이다.
- 임펠러 깃에 대한 침식이 발생하는 것도 캐비테이션으로 인한 손상이다.
캐비테이션은 흡입측 압력이 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 발생·소멸하면서 나타나는 현상으로, 펌프 성능 전반을 저하시킨다.
흡수식냉동기는 냉매와 흡수제의 조합으로 작동하며, 냉매로 물을 사용할 때 흡수제는 리튬브로마이드(LiBr)이다. 물은 비점이 높고 극성이 강한 물질로서 리튬브로마이드에 매우 잘 용해되는 특성이 있어, 물-리튬브로마이드 조합은 흡수식냉동기의 표준 작동 유체다. 암모니아는 암모니아-물 혼합계에서 냉매로 사용되고, 사염화에탄과 파라핀유는 흡수식냉동기의 흡수제로 사용되지 않는다.
LP가스는 기화잠열이 커서 저온에서 기화가 어려워 시동 성능이 떨어지고 급가속 시 출력 반응이 가솔린보다 늦다는 단점이 있다.
반면 완전연소가 쉽고 배기가스의 독성이 적으며 기관의 부식·마모가 적은 것은 LP가스 연료의 실제 장점이다.
축냉기는 열용량이 큰 충전물을 채워 냉열을 축적했다가 방출하는 열교환기로, 이 과정에서 원료가스 중의 수분과 탄산가스를 함께 제거하는 역할도 한다.
열용량이 작은 충전물은 냉열을 충분히 저장하지 못해 축냉기의 기능을 하지 못하므로 해당 설명이 틀린 내용이다.
암모니아는 무색이지만 자극성 냄새를 가진 가스여서 무색·무취라는 설명은 사실과 다르다.
분해하면 질소와 수소로 나뉘고 물에 매우 잘 녹으며, 유안(황산암모늄)과 요소 비료 제조의 원료로 널리 쓰인다.
외부 압력이 증가하면 액체가 끓기 위해 필요한 증기압이 커져야 하므로 비등점은 높아진다(낮아지지 않음). 따라서 1번이 틀렸다. 2번은 포화 탄화수소가 불포화 탄화수소보다 분자 간 인력(판더발스 힘)이 더 강해 비등점이 높으며, 3번은 정상(normal) 구조가 iso 구조보다 분자의 표면적이 커서 분자 간 인력이 더 크므로 비등점이 높다. 4번은 탄소수가 증가하면 분자량과 표면적이 증가하여 비등점이 높아진다.
에틸렌(C₂H₄)은 이중결합을 가진 불포화탄화수소로, 수소와 반응하면 이중결합에 수소가 결합하는 첨가반응을 일으켜 에탄(C₂H₆)이 된다.
이는 원자단이 떨어져 나가는 분해·제거반응이나 산소를 잃는 환원반응과는 구별되는 반응 유형이다.
비열은 어떤 물질 1kg의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량이므로, 비열이 큰 물질일수록 같은 열량을 가해도 온도 변화가 작아 온도가 잘 변하지 않는다.
따라서 비열이 큰 물질일수록 온도 변화가 쉽다는 설명은 반대로 서술된 것이다.
금속은 일반적으로 비열이 작고, 물의 비열은 로 매우 큰 편이다.
절대압력은 대기압에서 진공압을 뺀 값으로 구한다.
대기압 760mmHg는 76cmHg이므로 절대압력은 이다.
이를 kgf/cm² 단위로 환산하면 가 되어 절대압력은 약 0.26kgf/cm²이다.
메탄의 수소가 염소로 하나씩 바뀌고 그 자리에서 HCl이 빠져나오는 반응이므로 치환반응이다.
첫 단계에서 CH4의 수소 하나가 염소로 바뀌어 CH3Cl과 HCl이 생기고, 두 번째 단계에서 다시 수소 하나가 염소로 바뀌어 CH2Cl2와 HCl이 생긴다. 분자에 붙어 있던 원자가 다른 원자로 대체되는 것이 치환의 정의다.
- 첨가는 이중·삼중결합이 끊기며 원자가 더해지기만 하고 빠져나오는 분자가 없는데, 메탄은 포화탄화수소라 첨가반응을 하지 않는다.
- 중합은 같은 단위체가 여러 개 이어 붙어 큰 분자가 되는 반응이다.
- 축합은 두 분자가 결합하면서 물 같은 작은 분자가 빠지는 반응으로, 여기서는 두 분자가 하나로 합쳐지지 않는다.
랭킨온도(°R)와 켈빈온도(K)의 관계는 이며, 는 성립하지 않는다.
화씨-섭씨 환산식 , 와 랭킨-화씨 관계 는 모두 옳은 온도 환산식이다.
절대압력은 게이지압력에 대기압을 더한 값이다.
압력계 읽음(게이지압) 10kgf/cm²에 대기압 1.033kgf/cm²를 더하면 가 되어 이것이 절대압력이다.
메탄(CH₄)은 파라핀계 탄화수소 중 가장 간단한 형태의 화합물이며, 이를 냉각·액화한 액화천연가스(LNG)는 불순물을 거의 함유하지 않는 도시가스의 대표 원료이다.
액화석유가스(LPG)는 프로판·부탄이 주성분이고, off가스나 나프타는 석유정제·분해 공정에서 얻는 원료로 메탄 단일성분과는 성격이 다르다.
수소의 동위원소 중 삼중수소(트리튬)는 방사능을 가진다는 것이 수소에 대한 옳은 설명이다.
- 수소는 분자량이 작아 밀도가 매우 작다.
- 고온·고압에서 금속 내부로 침투해 수소취성을 일으켜 금속재료를 취화시킨다.
- 수소는 기체 중에서도 열전도율이 큰 편이므로, 열전달율이 아주 작다는 설명은 사실과 반대다.
표준대기압 1atm은 , , 와 같다.
반면 0.9807bar는 1kgf/cm²에 해당하는 값으로 1기압(약 1.0133bar)과는 다른 수치이므로 이 보기가 틀린 설명이다.
암모니아는 질소와 수소로 합성해 만드는 질소 화합물로, 탄화수소를 다루는 석유정제 과정에서는 발생하지 않는다.
프로판·부탄·메탄은 원유의 상압증류·분해 과정에서 얻어지는 대표적인 석유정제 부생가스이다.
산소는 스스로 타지 않지만 다른 물질의 연소를 돕는 조연성 가스이며, 금속 제련에서는 산화 작용을 이용해 사용된다.
따라서 산소를 환원성 가스로 금속 제련에 사용한다는 설명은 성질을 반대로 서술한 것이다.
산소 중에서는 폭발한계가 공기 중보다 현저히 넓어지고, 산화물 생성이 폭발 원인이 될 수 있으며, 의료용으로도 널리 이용된다.
아세틸렌(C₂H₂)은 탄소 사이에 삼중결합을 가진 불포화탄화수소이며, 이중결합을 가졌다는 설명은 틀린 내용이다.
연소 시 고열을 내어 용접에 쓰이고, 압축 시 자기분해 폭발을 일으키며, 구리·은과 반응해 폭발성의 아세틸라이드를 생성하는 것은 아세틸렌의 실제 특성이다.
프로판가스 1kg의 기화잠열은 약 102kcal로, 이는 물의 기화열(약 539kcal/kg)보다 훨씬 작은 값이다.
75, 92 등은 다른 탄화수소(부탄 등)와 혼동하기 쉬운 수치이므로 프로판 고유의 기화열 값으로 구분해 암기해 둘 필요가 있다.