에어졸 제조에 사용하는 용기는 내용적에 따라 재료·표시 기준이 정해져 있는데, 용기 제조자의 명칭 또는 약호를 표시해야 하는 대상은 내용적이 100㎤를 초과하는 용기이다.
따라서 '내용적 80㎤ 초과'를 표시 대상으로 든 서술은 기준 수치와 맞지 않는다.
내용적 100㎤ 초과 용기의 재료를 강 또는 경금속으로 할 것, 내용적 30㎤ 이상인 용기는 에어졸 제조에 사용한 일이 없는 것으로 할 것, 금속제 용기의 두께를 0.125mm 이상으로 하고 부식방지 조치를 할 것은 모두 기준에 부합하는 내용이다.
아세틸렌과 구리·은·수은 등은 접촉 시 폭발성 화합물(아세틸라이드)을 만들고, 암모니아와 염소, 염소산칼리와 암모니아도 서로 반응성이 강해 접촉 시 폭발 위험이 있다.
반면 인화수소와 나트륨은 이러한 격렬한 반응이나 폭발성 화합물 생성이 알려져 있지 않은 조합으로, 함께 운반해도 접촉에 의한 폭발 위험이 낮은 경우에 해당한다.
충전용기 보관실의 경계표지는 외부인이 쉽게 알아볼 수 있도록 보기 쉬운 곳에 설치해야 하므로, 눈에 잘 안 띄는 곳에 경계표지를 한다는 설명은 시설기준과 맞지 않는다.
충전용기 보관실은 불연재료를 사용하고, 판매시설에는 압력계나 계량기를 갖추며, 가연성가스를 취급하는 보관실의 전기설비는 방폭성능을 갖추어야 하는 것이 올바른 기준이다.
가스도매사업의 배관을 지하에 매설할 때 배관 외면과 건축물 사이의 수평거리는 1.5m 이상을 유지해야 하므로, 1.3m 이상이라는 수치는 기준에 미치지 못한다.
다른 시설물과는 0.3m 이상, 매설 깊이는 산이나 들에서 1m 이상, 그 밖의 지역에서는 1.2m 이상을 유지하도록 정해져 있어 나머지 설명은 기준에 부합한다.
밸브 부근에 가용합금(퓨즈메탈)을 넣어두고, 주위 온도가 일정 온도 이상으로 올라가면 이 금속이 녹아 가스를 방출시키는 안전밸브를 가용전식이라 한다.
스프링식은 설정압력에서 스프링의 힘을 이겨 밸브가 열리는 방식이고, 중추식은 추의 무게로 작동압력을 설정하는 방식이므로 온도 상승에 의한 작동 방식과는 다르다.
독성가스를 사용하는 설비에서는 가스가 누설될 경우를 대비해 누설된 가스를 화학적으로 흡수·제해할 수 있는 흡수장치를 설치해야 한다.
이는 독성가스가 대기 중으로 확산되기 전에 안전하게 처리하기 위한 조치로, 액화방지장치나 액회수장치, 살수장치와는 목적이 다르다.
공업용 산소 용기는 녹색으로 도색하고 가스 명칭 등의 문자는 백색으로 표시하도록 정해져 있다.
이러한 용기 도색·문자색 기준은 가스 종류를 한눈에 구분해 취급 사고를 예방하기 위한 것이다.
아르곤은 불활성 기체로서 화학적으로 매우 안정하여 수은을 포함한 대부분의 물질과 반응하지 않으므로 위험한 화합물을 생성하지 않는다.
- 산소 고압배관 설명은 정확하다 — 밸브를 급개하면 단열압축으로 온도가 상승하고 배관 내 철·녹·먼지 등이 급격히 운동하면서 마찰열과 충격으로 발화된다.
- 염소와 암모니아 설명도 정확하다 — 반응할 때 염소 과잉 조건에서 NCl₃(질소 삼염화물)이 생성되는데, 이는 극도로 불안정한 폭발성 물질이다.
- 아세틸렌 설명도 정확하다 — 아세틸렌은 구리·은·수은 등 동금속과 반응하여 금속 아세틸라이드(금속 아세틸화물)를 생성하며, 이는 충격이나 마찰에 극히 민감한 폭발성 물질이다.
아세틸렌은 폭발성이 높으므로 충전시 다공질 물질에 아세톤을 흡수시킨 후 아세틸렌을 용해·충전한다. 이때 희석제로 사용되는 가스는 아세틸렌과 혼합 가능하면서도 안정적이고 불활성이어야 한다. 메탄, 프로판, 수소는 모두 불활성 기체이거나 연소성 기체로서 아세틸렌과 함께 충전되어도 화학 반응을 일으키지 않는다. 반면 이산화황(SO₂)은 산화성 물질로서 아세틸렌과 반응하여 화학변화를 유발할 수 있으므로 희석제로 부적합하다.
고압가스 제조설비 내부의 가스를 배출과 동시에 연소시켜 폐기하는 설비를 플레어 스택이라 한다.
벤트 스택은 가스를 연소시키지 않고 대기 중으로 방출하는 설비이므로, 가스를 태워서 없애는 목적의 설비와는 구분된다.
에어졸 제조 기준에서 안전거리 규정을 확인하는 문항이다. 보기 1, 2, 4는 모두 고압가스 안전관리법의 에어졸 제조 기술기준에 부합한다. 분사제는 독성가스 사용 금지, 35℃에서의 내압은 8㎏/cm² 이하, 충전용기 가열 시 열습포 또는 40℃ 이하의 더운물 사용이 모두 맞다. 반면 보기 3의 주위 거리 기준은 4m이 아닌 2m 이내로 규정되어 있어, 더욱 엄격한 안전거리를 요구한다. 따라서 기술기준에 맞지 않는 것은 3번이다.
고압가스 판매시설의 용기보관실 주위 2m 이내에는 화기나 인화성·발화성 물질을 두지 않아야 하므로 8m 이내라는 설명은 틀렸다. 충전용기는 넘어짐과 충격을 막는 조치를 하고 항상 40℃ 이하로 유지해야 하며, 가연성 가스와 산소의 용기보관실은 각각 구분하여 설치해야 한다.
용기에 충전하는 시안화수소는 순도 98% 이상이어야 하며, 순도가 낮으면 저장 중 중합반응이 촉진되어 위험성이 커진다.
이 때문에 충전 후 일정 시간 정치하여 이상이 없는지 확인하는 등 순도와 안정성 관리가 함께 요구된다.
수소의 공기 중 폭발범위는 약 4~75%로, 보기에 제시된 '4~45%'는 상한값이 실제 기준과 다르다.
메탄(약 5~15%), 프로판(약 2.1~9.5%), 아세틸렌(약 2.5~81%)의 폭발범위는 통상 알려진 수치와 일치한다.
순수한 아세틸렌은 일정 압력 이상으로 압축하면 산소나 다른 물질과 반응하지 않아도 그 자체가 급격히 분해되면서 폭발하는 분해폭발 위험이 있다.
이는 아세틸렌 분자가 불안정한 삼중결합 구조를 가져 압력·온도 조건에서 스스로 탄소와 수소로 분해되며 많은 열을 내기 때문으로, 이 때문에 아세틸렌은 고압으로 압축 저장하지 않고 용제에 용해시켜 다공물질과 함께 충전한다.
시안화수소(HCN)는 시간이 지나면서 스스로 중합반응을 일으켜 발열·폭발할 위험이 있기 때문에 장기간 저장하지 않도록 규정하고 있다.
이런 이유로 시안화수소를 저장할 때는 중합을 억제하는 안정제를 첨가하고, 충전 후 일정 기간이 지나면 순도를 재확인하도록 하고 있다.
특정고압가스 사용시설의 저장설비, 기화장치, 배관 등은 화기를 취급하는 장소와 원칙적으로 8m 이상의 우회거리를 유지해야 한다.
다만 그 사이에 방화벽을 설치하면 화염이나 복사열을 차단할 수 있으므로, 방화벽 자체는 우회거리 규정의 적용 대상에서 제외된다.
위험물 운반 시 함께 적재할 수 없는 물질 조합을 다루는 문항이다. 아세틸렌, 암모니아, 수소와 함께 운반하면 안 되는 물질은 염소이다. 염소는 산화력이 강한 산화제로서 아세틸렌(가연성), 암모니아(환원성), 수소(가연성)와 반응하면 폭발이나 화재를 일으킬 수 있어 함께 운반이 금지된다. 액화석유가스는 압축가스지만 산화제가 아니고, 질소와 일산화탄소는 해당 물질들과의 위험한 반응성이 없어 같은 차량 운반이 가능하다.
고압가스 안전관리자의 공급자 안전점검 시 필수 장비는 누설 검출·진단 도구들이다. 가스누설 검지기(1번)는 누설 여부를 측정하는 필수 계기, 가스누설 시험지(3번)와 검지액(4번)은 누설 위치 특정용 보조 진단 물질로 점검 과정에서 갖춰야 한다. 반면 가스누설 차단기(2번)는 누설 방지·차단 장치로서 공급처 설비의 구성 요소이지, 안전관리자가 점검 시 소지해야 하는 진단·측정 도구가 아니다.
충전용 주관에 설치된 압력계는 그 기능을 정확히 유지하기 위해 1개월에 1회 이상 표준이 되는 압력계로 검사하여야 한다.
이는 충전 작업의 압력 관리 정확도를 담보하기 위한 정기점검 주기로 정해진 기준이다.
지상에 설치한 LPG 저장탱크의 냉각용 살수장치는 화재 등 비상시에도 작업자가 안전하게 접근해 조작할 수 있도록, 탱크 외면으로부터 5m 이상 떨어진 위치에서 조작할 수 있어야 한다.
이는 탱크 인근의 열이나 폭발 위험으로부터 조작자를 보호하기 위한 최소 이격거리 기준이다.
아세틸렌(C₂H₂)은 분자량이 26으로 공기(약 29)보다 가볍고 순수한 상태에서는 무색의 기체이므로, 공기보다 무겁고 황색의 가스라는 설명은 실제 성질과 맞지 않는다.
아세틸렌은 폭발범위가 수소보다 넓고, 공기와 섞이지 않은 상태에서도 자체 분해로 폭발할 수 있으며, 구리·은·수은 및 그 합금과는 폭발성 화합물을 만드는 성질이 있어 나머지 설명은 타당하다.
방류둑의 성토는 유출된 액체를 안정적으로 가두어 둘 수 있도록 수평면에 대해 45도 이상의 기울기를 갖도록 시공해야 한다.
이는 성토 비탈면이 무너지지 않으면서도 방류된 액체를 충분히 담아낼 수 있는 구조를 확보하기 위한 기준이다.
액화석유가스(LPG)는 별도의 액화석유가스법에 따라 관리되는 가스로, 고압가스안전관리법령상의 특정고압가스 목록에는 포함되지 않는다.
액화암모니아, 아세틸렌, 액화알진 등은 사용상 위험성이 커서 특별히 관리 대상으로 지정된 특정고압가스에 해당한다.
고압가스 제조설비를 수리한 후에는 누설 여부를 확인하는 기밀시험을 반드시 실시해야 하므로, 기밀시험을 생략한다는 설명은 확인사항과 맞지 않는다.
맹판 제거 여부 확인, 회전기계의 이상진동·이상음 점검, 가연성가스 설비 내부를 불활성가스로 치환해 폭발하한계의 1/4 이하로 낮추는 것은 수리 완료 후 확인해야 할 올바른 절차이다.
가연성가스 폭발 위험장소는 위험도에 따라 0종 장소, 1종 장소, 2종 장소로만 구분하며, '3종 장소'라는 분류는 존재하지 않는다.
0종은 위험분위기가 통상 상태에서도 장시간 지속적으로 존재하는 장소, 1종은 정상 작동 중 위험분위기가 발생할 수 있는 장소, 2종은 이상 상태에서만 위험분위기가 생기는 장소를 뜻한다.
독성가스는 종류마다 검지에 쓰는 시약이 정해져 있는데, 암모니아수를 이용해 검지하는 가스는 아황산가스(SO₂)이다.
나머지 보기의 가스는 각각 다른 시약을 쓴다. 시안화수소는 초산벤젠지, 암모니아는 네슬러 시약이나 붉은 리트머스지, 일산화탄소는 염화팔라듐지로 검지한다.
가스계량기는 전기계량기 및 전기개폐기와 60cm 이상의 거리를 유지하도록 설치해야 한다.
이는 가스 누설 시 전기설비의 스파크 등에 의한 점화 위험을 줄이기 위한 이격거리 기준이다.
LPG 충전시설의 잔가스 연소장치(잔가스 소각설비)는 방출량이 30g/분 이상인 경우 가스 배출설비와 8m 이상의 거리를 유지해야 한다.
이는 잔가스를 태우는 화염이 인근 가스 배출설비로 옮겨붙는 것을 막기 위한 이격거리 기준이므로, 방출량 조건과 거리 수치를 한 쌍으로 묶어 기억해 두어야 한다.
암모니아가 피부에 닿으면 즉시 다량의 물로 세척한 후 붕산수를 발라 중화해야 한다.
암모니아는 강알칼리성 가스이므로 약산성인 붕산수로 중화시키는 것이며, 열습포나 아연화 연고, 강산으로 직접 중화하는 방법은 화학화상을 오히려 악화시킬 수 있어 적절하지 않다.
용기에 안전밸브를 설치하는 이유는 용기 내부 압력이 이상 상승했을 때 가스를 방출시켜 압력을 정상 범위로 되돌리기 위함이다.
안전밸브는 평상시 가스 출구나 분석용 통로로 쓰이는 장치가 아니며, 규정 충전량을 초과해 충전하는 것 자체가 금지되어 있으므로 여분의 가스를 배출하기 위한 목적도 아니다.
크로스헤드 본체는 왕복 운동 중 큰 하중과 마찰을 받으므로 강도가 높은 주강, 단강, 반주강 등이 사용되며, 상대적으로 강도가 낮은 청동주물은 본체 재료로 일반적으로 쓰이지 않는다.
청동은 주로 미끄럼면 등 내마모성이 필요한 부위의 라이너에 제한적으로 사용될 뿐이다.
고압가스 용기 재료는 경량이면서 충분한 강도를 갖고 내식성·내마모성, 가공성·용접성이 우수해야 하며, 저온이나 사용 온도에서도 연성과 인성(점성강도)을 유지해야 한다.
따라서 저온에서 연성·점성강도가 없어야 한다는 조건은 실제 구비조건과 반대되는 서술이므로 무관한(틀린) 조건에 해당한다.
용접 이음은 리벳 이음 등에 비해 자재가 절감되고 수밀·기밀 유지에 유리하며 강도도 크다는 장점이 있지만, 접합부 내부 결함을 눈으로 확인하기 어려워 품질검사가 오히려 까다롭다.
따라서 품질검사가 용이하다는 것은 용접 이음의 장점이 아니다.
왕복동식 압축기는 피스톤이 왕복하며 흡입과 토출을 단속적으로 반복하기 때문에 가스 흐름에 맥동(脈動)이 발생하는 것이 특징이며, 연속적 압축이라는 서술 자체가 이 압축기의 작동 원리와 맞지 않는다.
왕복동식 압축기는 저속 회전, 무급유식 운전 가능, 높은 압축효율이 실제 특징으로 꼽힌다.
액화산소, LNG 등 극저온 상태로 취급하는 가스 설비에는 저온에서도 취성 파괴가 일어나지 않는 Al, Cu, 18-8 스테인리스강 등이 사용된다.
반면 Cr강(크롬강)과 같은 재질은 저온에서 저온취성이 커져 잘 깨지기 때문에 극저온 액화가스 설비 재료로 사용할 수 없다.
배관 내 가스의 마찰저항에 의한 압력손실은 관의 길이와 가스 비중에 비례하고 유속의 제곱에 비례하며, 관벽(管壁)의 거칠기 등 관벽 상태에도 영향을 받는다.
따라서 관벽의 상태에 관계가 없다는 설명은 마찰저항 압력손실의 실제 특성과 어긋나 틀린 서술이다.
도시가스 제조 방법 중 기화법은 LNG·LPG 등 액화가스를 열을 가해 기체 상태로 되돌리는 과정으로, 화학 반응 없이 상태만 바뀌는 물리적 변화에 해당한다.
반면 열분해법, 수첨분해법, 부분연소법은 탄화수소의 분자 구조 자체를 변화시켜 가스를 얻는 화학적 변화 공정이다.
LP가스는 도시가스보다 발열량이 높고 완전연소에 필요한 이론공기량이 많아, 같은 용량의 연소기라도 도시가스용보다 공기구멍이 크게 설계되어 있다.
이는 LP가스가 충분한 1차 공기를 흡입해 완전연소를 이루도록 하기 위한 구조적 차이이다.
자유 피스톤식 압력계의 압력은 피스톤에 걸리는 하중을 피스톤 단면적으로 나누어 구한다.
피스톤 지름이 4cm이므로 반지름은 2cm이고, 단면적은 이다.
압력은 이다.
냉매는 화학적으로 안정하여 분해되지 않아야 하며, 비체적과 부식성은 작고 증발잠열은 커야 좋은 냉매로 평가된다.
따라서 분해성이 클 것이라는 조건은 실제 냉매 구비조건과 정반대이므로 틀린 서술이다.
펌프의 임펠라 직경이 성능에 미치는 영향을 판단하는 문제다. 펌프의 상사법칙에 따르면 임펠라 직경 D에 대해 축동력은 D의 5승에 비례한다(P ∝ D⁵). 따라서 직경을 20% 감소시키면 축동력은 (0.8)⁵ ≈ 0.328, 즉 약 33% 수준으로 감소하므로 20% 감소한다는 설명은 틀렸다.
1번은 유량 증가 시 펌프 입구의 압력강하가 커져 유효흡입양정(NPSH) 필요값이 높아지므로 맞다. 3번은 같은 양정에서 병열 운전 시 각 펌프에서 나오는 유량이 합산되어 2배가 되므로 맞다. 4번은 상사법칙에서 양정 H ∝ N²(회전수의 제곱)이므로 회전수를 2배로 올리면 양정은 4배가 되어 맞다.
고압장치의 밸브 중 릴리프 밸브(안전밸브)는 설비 내 압력이 급격히 상승할 때 가스를 방출시켜 고압가스 제조설비가 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다.
- 밸브는 흐르는 방향에 맞추어 설치해야 하며 방향에 관계없이 설치해도 되는 것은 아니다.
- 글로브 밸브는 유체 저항(압력손실)이 커서 완전 개폐보다는 유량 조절용으로 주로 쓰인다.
- 리프트식 역류(체크) 밸브는 수평 배관에만 설치할 수 있고 수직 배관에는 사용할 수 없다.
기화기의 감압가온 방식을 설명한 3번이 오류다. 감압가온 방식은 조정기로 먼저 감압한 후, 열교환기에서 저온의 저압 가스를 가온하여 기화시키는 방식인데, 보기는 열교환기 → 조정기의 순서로 잘못 기술했다. 1번은 기화기의 장점으로 저온 환경에서도 열교환을 통해 충분히 기화 가능하다는 점이 맞고, 2번은 열교환기가 액상 가스를 기화시키는 핵심 구성요소라는 설명이 맞으며, 4번도 기화기의 증발 방식 분류가 정확하다.
U자관 액면계에서 는 대기압에 수은 액주(h)가 만드는 압력을 더한 값이다.
수은의 비중은 약 13.6이므로 액주 600mm(=60cm)가 만드는 압력은 이다.
따라서 이다.
수분이 존재할 때 일반 강재를 부식시키는 대표적인 가스는 황화수소(H2S)이다.
황화수소는 수분과 만나면 산성을 띠며 철과 반응해 황화철을 생성, 배관이나 설비의 부식을 촉진한다.
일산화탄소, 수소, 질소는 수분 조건과 무관하게 일반 강재를 부식시키는 가스로 분류되지 않는다.
프레온 가스(CFC, HCFC 등 염화불화탄소)의 특징 중 증발잠열이 작다는 것이 틀렸다. 프레온 가스는 증발잠열이 크다는 특징이 있어야 냉동·냉방에서 효율적인 냉매로 작용할 수 있고, 액화는 쉽지만 증발 시 많은 열을 흡수해야 하므로(증발잠열 큼) 냉동 효과가 크다.
따라서 "액화가 쉽고 증발잠열이 작다"는 표현은 모순된다. 프레온 가스는 화학적으로 매우 안정하고, 불연성이며 폭발성이 없으며, 무색·무취·무독성이라는 점에서 냉매로 적합하다.
산화에틸렌은 물과 수화 반응을 일으켜 에틸렌글리콜을 생성하는 성질을 가진다.
이는 부동액 등의 원료로 에틸렌글리콜을 얻는 공정의 기초가 되는 반응이다.
산화에틸렌은 특유의 자극적인 냄새를 가진 무색 기체로, 공기 중에 다량 함유되어 있거나 무취인 것은 아니다.
보기의 압력을 같은 단위(atm)로 환산해 비교하면 1 atm이 가장 높은 압력이다.
, , 으로 모두 1 atm보다 작다.
기체의 비중은 같은 온도·압력에서 0℃, 1기압의 공기를 기준 물질로 하여, 대상 기체의 밀도를 공기의 밀도로 나눈 값으로 정의한다.
따라서 비중 값을 논할 때는 기준 조건을 함께 명시해야 하며, 그 기준이 바로 0℃·1기압의 공기이다.
황화수소(유화수소)의 검지지는 초산연시험지(연당지)이므로 검지지 짝이 맞는 것은 유화수소–초산연시험지 조합뿐이다.
연당지는 황화수소를 만나 납이 황화납으로 바뀌며 흑색(회흑색)으로 변색한다. 선택지의 "황갈색"은 출제 당시 표기이고, 나머지 세 조합은 검지지나 변색 자체가 틀려 이 조합이 정답이 된다.
- 시안화수소–초산벤지딘지(질산구리벤젠지)는 흑색이 아니라 청색으로 변한다.
- 일산화탄소는 요오드칼륨전분지가 아니라 염화팔라듐지(흑색)로 검지한다. KI 전분지는 염소 검지용이다.
- 포스겐–하리슨시험지는 적색이 아니라 유자색(오렌지색)으로 변한다.
절대온도 0K는 분자 운동이 이론상 완전히 정지하는 온도로, 섭씨온도로는 -273℃에 해당한다.
절대온도(K)와 섭씨온도(℃)의 관계는 이므로, 0K는 -273℃가 된다.
이상기체 상태방정식 를 부피에 대해 정리하면 이다.
절대온도는 이고, 압력은 이다.
이다.
기체를 액화시키기 어려운 정도는 임계온도와 밀접한 관련이 있으며, 임계온도가 낮을수록 액화가 어렵다.
보기 중 헬륨(He)은 임계온도가 약 -268℃로 가장 낮아, 극저온으로 냉각하지 않으면 액화되지 않는 대표적인 가스이다.
화씨온도를 섭씨온도로 환산하는 식은 이다.
이다.
공기보다 가벼운 가스의 배관이 수직으로 상승하면 부력 효과로 배관 내 압력이 상승하며, 그 크기는 (mmAq)로 구한다.
여기서 S는 가스비중, H는 상승 높이이므로, 가 된다.
열용량은 어떤 물질의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량으로, 비열과 질량의 곱으로 나타낸다.
비열이 단위 질량당 값이므로, 물질 전체의 열용량을 구하려면 부피가 아니라 질량을 곱해야 한다.
물을 전기분해하여 수소를 얻을 때는 순수한 물의 전기전도도가 낮으므로 전해질을 첨가해야 하며, 보통 10~25%의 수산화나트륨(NaOH) 용액을 전해액으로 사용한다.
수산화나트륨은 전기전도도를 높이면서도 전극을 크게 부식시키지 않아 수전해 공정에 적합하다.
아세틸렌 가스를 건조시킬 때는 아세틸렌과 반응하지 않으면서 수분만 흡수하는 염화칼슘(CaCl2)을 건조제로 사용한다.
진한황산은 아세틸렌을 중합·분해시킬 위험이 있어 건조제로 쓸 수 없고, 사염화탄소는 수분 제거용 건조제가 아니다. 즉 아세틸렌의 건조제는 가스와의 반응성이 없는 것을 골라야 한다.
같은 용량의 가스버너로 완전연소시키는 데 필요한 이론공기량은 연료의 탄소·수소 함량에 따라 달라진다.
프로판(C3H8)의 이론공기량은 연료 1몰당 약 23.8몰이고, 부탄(C4H10)은 약 30.9몰이 필요하다.
따라서 부탄은 프로판보다 배 더 많은 공기가 필요하다.