[가스산업기사 필기] 24년 2회차 시험지 PDF 다운로드

프로판 연소반응은 $\mathrm{C_3H_8+5O_2\rightarrow3CO_2+4H_2O}$이므로 이론산소량은 5몰이다. 공기 중 산소가 21v%이므로 이론공기량은 $5/0.21\approx24\ \mathrm{mol}$이다.

산소농도가 높아지면 연소가 촉진되어 연소속도는 빨라지고 화염온도는 높아지며 발화온도와 점화에너지는 낮아진다. 발열량은 연료 고유의 성질이라 산소농도가 달라져도 연료 kg당 발열량은 변하지 않는다. 따라서 화염온도가 높아진다는 설명만 옳다.

에틸렌 연소반응은 $\mathrm{C_2H_4+3O_2\rightarrow2CO_2+2H_2O}$이므로 에틸렌 1m³ 완전연소에는 산소 3m³가 필요하다.

돌턴의 분압법칙은 혼합기체의 전압력이 각 성분가스가 단독으로 그 부피를 차지할 때 나타내는 분압들의 합과 같다는 법칙이다.

정상적인 운전 상태, 즉 상용 상태에서 가연성가스가 흔히 체류하여 위험한 분위기를 만들 우려가 있는 장소는 1종 장소로 분류한다. 0종은 상시 존재, 2종은 이상상태에서만 생성되는 경우이다.

폭굉유도거리(DID)는 정상연소속도가 큰 혼합가스일수록, 관 속에 방해물이 있을수록, 관경이 가늘수록 짧아진다. 반대로 압력이 낮아지면 반응이 느려져 폭굉유도거리는 오히려 길어지므로 압력이 낮을수록 짧아진다는 설명은 틀렸다.

실제 연소는 열손실이 있어 실제연소온도가 이론연소온도보다 낮으므로, 이론연소온도가 실제연소온도보다 높다는 설명이 옳다.

착화온도는 메탄이 약 537℃로 가솔린(약 300℃), 프로판(약 460~490℃), 아세틸렌(약 305~335℃)보다 높다.

열역학 제2법칙은 열이 저온에서 고온으로 스스로 이동하지 않는다는 방향성, 즉 자연현상의 비가역성을 설명하는 법칙이다.

가스화재 시 밸브·코크를 잠가 가스(연료) 공급 자체를 차단하는 것은 연소의 3요소 중 가연물을 없애는 제거소화에 해당한다.

탄소의 불완전연소는 $\mathrm{2C+O_2\rightarrow2CO}$로 나타나므로, 탄소 1몰이 불완전연소하면 일산화탄소 1몰이 생성된다.

안전간격은 폭발성 가스가 좁은 틈을 통해 화염을 전파하지 못하는 최대 틈새를 뜻하며, 안전간격이 작을수록 화염이 좁은 틈으로도 전파되어 위험성이 크다. 따라서 안전간격이 클수록 위험하다는 설명은 틀렸다.

CO₂max(%)는 과잉공기 없이 이론공기량만으로 완전연소시켰을 때 배기가스 중 이산화탄소 농도가 최대가 되는 값을 말한다.

연소효율은 실제로 얻은 연소열을 저위발열량으로 나눈 값이므로 $\dfrac{5500}{10000}\times100=55\%$이다.

가스 연료의 최소점화에너지는 가스농도(특히 화학양론비 부근에서 최소)에 따라 달라지는 값으로, 농도와 무관하게 결정된 고정값이 아니다.

이상기체 상태방정식 $PV=nRT$에서 $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{40\times600}{0.0821\times300}\approx974\ \mathrm{mol}$이며, 산소 분자량 32를 곱하면 질량은 $974\times32\approx31.2\times10^3\ \mathrm{g}=31.2\ \mathrm{kg}$이다.

도시가스는 연소속도(웨버지수) 특성에 따라 4A~13A로 그룹이 구분되며, 여기서 숫자는 웨버지수 값을 나타낸다.

고위(총)발열량과 저위발열량의 관계식은 $H_h=H_L+600(9H+W)$이며, 이는 연소로 생성된 수분(연소수소분 9H와 연료 중 수분 W)이 응축될 때 방출하는 잠열을 더해주는 형태이다.

UVCE는 개방계(자유공간) 폭발로, 증기운의 가장자리부터 연소가 진행되어 에너지가 넓은 공간으로 분산되므로 폭발효율이 수 % 수준으로 매우 낮다. 방출 에너지의 대부분이 폭풍압으로 전환된다는 설명은 틀렸다. 증기운은 착화 시 폭발보다 화재(플래시 화재)로 끝나는 경우가 많고, 방출량·증발 분율·점화원 위치가 위력을 좌우한다.

분진폭발은 가연성 분진이 공기 중에 부유·분산되어 폭발범위 내의 농도를 이루고 점화원이 있을 때 발생한다. 입자 지름이 작을수록 비표면적이 커져 위험성이 증가하고(①은 반대로 서술), 수분은 부유성을 떨어뜨리고 발화를 억제하므로 위험을 감소시킨다(②). 분진폭발은 가스폭발보다 연소속도·최대폭발압력은 작지만 연소시간이 길어 발생 에너지와 파괴력은 오히려 크다(④).

암모니아 냉동설비의 기밀시험은 공기·질소·아르곤 등 불활성에 가까운 가스로 실시해야 하며, 산소는 암모니아와 반응 시 위험성이 있고 그 자체로 조연성 가스여서 기밀시험용으로 부적당하다.

유수식 가스홀더는 물탱크와 종 모양 홀더로 구성되어 부지면적과 기초공사비가 구형 홀더보다 크게 든다는 점이 단점이며, 부지·기초공사비가 적게 든다는 설명은 틀렸다.

1냉동톤(RT)은 $3320\ \mathrm{kcal/h}$에 해당하므로, $50000/3320\approx15\ \mathrm{RT}$이다.

2단 감압식 2차용 저압조정기의 출구 쪽 기밀시험압력은 5.5kPa 이상으로 정해져 있다.

입상관이란 수용가에 가스를 공급하기 위해 건축물에 수직으로 부착된 배관으로, 가스 흐름 방향과 관계없이 수직으로 설치된 배관은 입상관으로 본다.

타진법·초음파탐상시험·방사선투과시험은 재료를 파괴하지 않고 결함을 찾는 비파괴검사법이지만, 인장시험은 시편을 늘려 파단시켜 강도·연신율을 구하는 파괴검사이다.

가공으로 생긴 내부응력을 제거하고 가공경화된 조직을 연화시켜 상온가공을 쉽게 하기 위해 실시하는 열처리는 풀림(소둔)이다.

자분탐상시험은 자성체 표면 및 표층부의 결함을 자분의 모임으로 검출하는 비파괴검사법으로, 표면결함 검출에 주로 쓰인다.

글로브 밸브는 유체 흐름을 S자형으로 굽혀 지나가게 하는 구조로 유량 조절이 정확하고 기밀도가 커서 기체 배관의 유량조절용으로 주로 쓰인다.

접촉분해공정에서 수증기비를 높이면 수성가스 전화(CO+H₂O→CO₂+H₂) 반응이 촉진되어 CO가 줄고 H₂·CO₂가 느는 방향으로 반응이 진행된다.

탄소강을 냉간가공하면 가공경화로 강도·경도는 올라가지만 연신율과 단면수축률은 오히려 감소한다. 따라서 단면수축률이 증가한다는 설명은 틀렸다.

공동현상(캐비테이션)이 발생하면 진동·소음이 커지고 임펠러가 침식되며 토출량이 줄어드는데, 이 과정에서 양정과 효율은 함께 저하되므로 양정효율이 증가한다는 설명은 틀렸다.

암모니아 합성탑은 고온·고압에서 수소에 의한 수소취성 위험 때문에 탄소강을 쓸 수 없고, 18-8 스테인리스강 등 내수소취성 재료를 사용한다. 촉매로는 산화철에 CaO·K₂O·Al₂O₃ 등을 첨가한 것이 쓰인다.

수격작용은 관로 내 유속이 급변할 때 발생하는 압력파 현상으로, 조압수조(서지탱크)를 설치해 압력 변동을 흡수함으로써 방지할 수 있다.

플레어스택은 비상 시 설비 내 가스를 안전하게 방출·연소시키는 설비로, 그 용량은 사고 시 예상되는 최대 긴급이송량(긴급이송설비의 이송량)을 기준으로 산정한다.

바깥지름과 안지름의 비가 1.2 이상인 산소배관 두께 산출식에서 C는 배관의 부식이나 마모를 고려해 더해 주는 부식여유수치를 뜻한다.

펌프의 전효율은 체적효율·기계효율·수력효율의 곱으로 나타나므로 $\eta=\eta_v\cdot\eta_m\cdot\eta_h$이다.

정압기 메인밸브 열림과 유량의 관계(유량특성)는 직선형, 2차형, 평방근형 세 가지로 구분하며, 3차형이라는 유량특성 구분은 존재하지 않는다.

응력부식균열(SCC)은 인장응력과 특정 부식 환경(스테인리스강의 염화물 분위기, 연강의 알칼리 분위기 등)이 동시에 작용할 때 발생하는 균열로, 인장응력이 없는 건조 환경에서 발생한다는 설명은 틀렸다. 전면부식은 균일하게 진행되어 예측·대처가 쉽고, 공식은 부동태 금속의 국부 침식, 입계부식은 예민화된 스테인리스강의 입계 크롬탄화물 석출부에서 일어난다.

매설배관의 방식전위는 포화황산동 기준전극 기준 −0.85V 이하(황산염환원박테리아가 번식하는 토양에서는 −0.95V 이하)로 유지하고, 과방식에 따른 피복 손상과 수소취성을 막기 위해 전위 하한은 −2.5V로 한다. ②는 −0.95V, ③은 −2.5V가 옳다. 방식전위는 배관과 토양(전해질) 사이의 전위차를 기준전극을 토양에 접촉시켜 측정하므로 ④도 틀렸다.

메탄(CH₄, 분자량16, 탄소12)의 탄소질량은 $360\times\frac{12}{16}=270\ \mathrm{mg}$, 에틸렌(C₂H₄, 분자량28, 탄소24)의 탄소질량은 $196\times\frac{24}{28}=168\ \mathrm{mg}$이므로 합은 $270+168=438\ \mathrm{mg}$이다.

압력조정기 성능기준에서 출구 쪽 기밀시험은 최대폐쇄압력의 1.1배 이상의 압력으로 실시하도록 정해져 있으며, 내압시험 기준인 1.5배를 그대로 적용한다는 설명은 틀렸다.

용기 파열사고는 주로 내압력 부족, 용기 내압의 이상 상승, 용기 내 폭발성 혼합가스의 발화 등으로 발생한다. 용기밸브가 용기에서 이탈하는 것은 밸브가 로켓처럼 튕겨나가는 별도 유형의 사고로, 용기 자체의 파열 원인과는 거리가 멀다.

기화장치의 각인·표시 사항에는 내압시험압력, 가열방식 및 형식, 사용하는 가스의 명칭 등이 포함되지만, 설비별 기호 및 번호는 기화장치의 표시 항목이 아니다.

액화석유가스 사용시설의 배관이음부는 전기계량기·전기개폐기와 60cm, 전기점멸기·전기접속기와 30cm, 절연조치를 하지 않은 전선과는 15cm 이상 이격해야 하고, 저장설비는 화기와 2m 이상의 우회거리를 유지해야 한다.

아세틸렌가스 충전장소·충전용기 보관장소에는 화재로 인한 폭발·파열을 막기 위해 살수장치를 설치해 용기를 냉각할 수 있도록 해야 한다.

부취제 농도 측정법으로는 오더(Odor)미터법, 주사기법, 냄새주머니법, 무취실법 네 가지가 표준으로 쓰이며, 시험가스 주입법이라는 명칭의 방법은 없다.

액화가스 저장탱크의 저장능력은 $W=0.9\,V\,d$로 산정하므로, $W=0.9\times20000\times0.8=14400\ \mathrm{kg}=14.4\ \mathrm{톤}$이다.

액화석유가스 용기보관장소 주위 우회거리 8m 이내에는 화기 또는 발화성 물질을 두어서는 안 된다.

직선으로 매설된 도시가스배관은 도로 밑 직상단에 50m 간격으로 라인마크를 설치해 배관의 위치와 흐름방향을 표시해야 한다.

가연성가스 용기보관실에서 조명이 필요할 때는 방폭형 휴대용 손전등을 사용해야 하며, 일반 라이터·촛불·카바이드등처럼 불꽃을 내는 조명은 점화원이 되어 사용할 수 없다.

TNT 등가량은 $W_{TNT}=\dfrac{W_{gas}\times Q_{gas}\times\eta}{Q_{TNT}}=\dfrac{20\times12000\times0.03}{1100}\approx6.5\ \mathrm{kg}$이다.

아세틸렌·에틸렌·산화에틸렌은 자체적으로 분해열을 내며 분해폭발을 일으킬 수 있는 가스이지만, 메탄은 이러한 자기분해폭발성이 없는 가스이다.

특정설비 기호는 압축가스용 PG, 저온 및 초저온가스용 LT, 그 밖의 가스용 LG 등으로 정해져 있으며, 아세틸렌가스용을 CG로 표기한다는 규정은 없어 틀렸다.

저장능력 18,000㎥인 산소 저장시설은 시장·극장 등 제1종 보호시설(수용능력 300인 이상)에 대해 저장능력 구간에 따라 14m 이상의 안전거리를 유지해야 한다.

아세틸렌을 2.5MPa로 압축할 때는 질소·메탄·일산화탄소·에틸렌 등 불활성에 가까운 가스로 희석하며, 조연성인 산소는 오히려 위험성을 높이므로 희석제로 쓰지 않는다.

고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 8 제2호가목6)가)에 따라 고압가스의 저장량이 300kg(압축가스는 1m³를 5kg으로 본다) 이상인 용기보관실의 벽은 방호벽으로 하여야 한다. 다만 용기보관실 외면으로부터 보호시설까지 규정된 거리를 유지한 경우에는 방호벽으로 하지 않을 수 있다. [재작성 근거] 원형 문항(용기집합장치가 설치된 특정고압가스 사용시설의 과압안전장치 설치 기준 300kg)은 2008.7.16. 성능규정화 개정으로 해당 수치가 시행규칙 별표에서 KGS 상세기준(FU211)으로 이관되어 현행 법령 조문으로는 근거를 특정할 수 없다. 이에 같은 별표 8에 존치되어 있는 동일 수치(300kg)의 용기보관실 방호벽 기준으로 각도를 바꾸어 재작성하였다.

도시가스사업법 시행규칙 별표 7 제1호나목2)에 따라 가스사용시설에 설치된 압력조정기는 매 1년에 1회 이상 안전점검을 실시하고, 필터나 스트레이너의 청소는 설치 후 3년까지는 1회 이상, 그 이후에는 4년에 1회 이상 실시한다. 공급시설에 설치된 압력조정기의 안전점검이 6개월에 1회 이상(필터·스트레이너 청소는 2년에 1회 이상)인 것과 구분하여야 한다.

도시가스사업법 시행규칙 별표 5 제3호가목5)에 따라 배관 외부에는 사용가스명·최고사용압력·흐름방향을 표시하고(매설배관은 흐름방향 생략 가능), 표면색상은 지상배관 황색, 매설배관은 저압 황색·중압 적색으로 한다. 건축물 내·외벽 노출 배관은 바닥으로부터 1m 높이에 폭 3cm의 황색띠를 2중으로 표시한 경우에 표면색상을 황색으로 하지 않을 수 있으므로, 50cm 높이·1중 표시는 틀렸다.

헴펠법은 시료가스를 특정 흡수액에 차례로 흡수시켜 그 부피 감소량으로 성분을 정량하는 흡수분석법에 해당한다. 적정법·중량법·흡광광도법은 화학적·물리적 분석법으로 흡수법과는 원리가 다르다.

월 사용량은 (레인지 2.5m³/h×8h＋보일러 6m³/h×6h)×31일 $=(20+36)\times31=1736\ \mathrm{m^3}$이다.

가스미터 명판의 0.6L/rev는 계량실이 1주기(1회전) 동안 밀어내는 체적이 0.6L라는 뜻이고, MAX 1.8m³/hr는 사용 최대유량이 시간당 1.8m³라는 뜻이다. 감도유량은 미터가 작동하기 시작하는 최소유량으로 막식 가스미터에서는 3L/h 이하이며, 명판의 MAX 표시와는 다른 값이다.

압력계 교정·검정용 표준기로는 분동을 이용해 압력을 정밀하게 발생시키는 기준 분동식 압력계가 쓰인다.

대기압 750mmHg는 $750\times\dfrac{101.325}{760}\approx100\ \mathrm{kPa}$이므로, 절대압력은 게이지압 1200kPa에 대기압을 더해 $1200+100=1300\ \mathrm{kPa}$이다.

오르자트법에서는 이산화탄소를 먼저 KOH 용액에, 다음으로 산소를 알칼리성 피로갈롤 용액에, 마지막으로 일산화탄소를 염화제1구리암모니아 용액에 흡수시키는 순서로 분석한다.

비례대는 측정범위(60~100℃, 폭 40℃) 중 조작량이 0~100%로 움직이는 데 필요한 편차의 폭 비율로 정의되며, 온도가 81℃에서 89℃로 8℃ 변할 때 조작량이 전 범위를 움직였다면 비례대는 $\dfrac{89-81}{100-60}\times100=20\%$이다.

기체크로마토그래피는 기체-액체크로마토그래피(GLC)가 대표적이며 최근에는 열린관(모세관) 컬럼을 주로 쓰고 캐리어가스로는 헬륨을 많이 사용한다. 다만 시료는 기체뿐 아니라 액체·고체 시료도 기화시켜 주입할 수 있어, 반드시 기체여야 한다는 설명은 틀렸다.

전압과 정압의 차(동압)를 이용해 배관 내 위치별 국부유속을 구하는 유량계는 피토관이다.

습식가스미터는 원통 안의 드럼이 가스 압력으로 회전하며 계량하는 드럼형 구조를 원리로 한다.

기체크로마토그래피로 가스를 검출하려면 분리관(칼럼), 시료가스, 캐리어가스, 검출기가 필요하다. 다만 ‘UN detector’라는 명칭의 검출기는 실제로 존재하지 않는 용어이다.

다이어프램형 압력계는 부식성·점성 유체와 직접 닿는 부분을 내식성 격막(다이어프램)으로 격리할 수 있어 부식성 유체의 압력 측정에 적합하다.

100~5000㎥/h에 이르는 큰 용량을 계량할 수 있어 대량수요가에 사용되는 실측식 가스미터는 루츠가스미터이다.

2개의 회전자(로터)가 맞물려 돌면서 유량을 재는 구조로, 소형이면서도 대용량 가스 측정이 가능한 가스미터는 루츠미터이다.

피라니 진공계·열전쌍 진공계·서미스터 진공계는 모두 기체의 열전도율 변화를 이용해 진공도를 재는 방식이다. 매클라우드 진공계는 기체를 압축시켜 부피 변화로 압력을 구하는 액주식(압축식) 진공계로 열전도율과는 원리가 다르다.

가스크로마토그래피는 분리관(칼럼), 검출기, 유속조절기, 항온조 등으로 구성되며, 단색화 장치는 분광광도계의 구성요소로 가스크로마토그래피에는 쓰이지 않는다.

헴펠식 가스분석에서 산소는 알칼리성 피로갈롤 용액에 흡수시키며, 염화구리(암모니아성) 용액은 일산화탄소를 흡수하는 데 쓰인다. 따라서 산소를 염화구리 용액에 흡수시킨다는 설명은 틀렸다.

가스미터는 내구성이 크고 구조가 간단해 수리가 쉬우며 감도가 예민하고 압력손실이 작아야 하지만, 계량용량은 사용량을 충분히 감당할 만큼 커야 하므로 계량용량이 적을 것은 구비조건이 아니다.

방사온도계는 스테판-볼츠만 법칙(E∝T⁴)을, 광고온계는 단일 파장의 휘도 비교를 이용하는 비접촉식 고온계다. 광고온계는 약 700℃ 이상의 고온 측정에 사용되며(빛의 휘도를 눈으로 비교하므로 저온에서는 측정 불가) 수동 측정이 원칙이어서 자동 연속기록에는 부적합하다. 따라서 ④가 틀렸다.

바이메탈 온도계는 열팽창계수가 다른 두 금속판을 맞붙인 바이메탈이 온도에 따라 휘는 성질을 이용하며, 응답이 빠르고 구조가 간단하여 온도조절 스위치·자동제어용으로 널리 쓰인다(③은 반대). 수은 온도계의 측정범위는 약 −35~360℃로, 저온용은 어는점이 낮은 알코올 온도계(약 −100℃까지)이므로 ①은 반대다. 유리제 온도계는 눈금을 직접 읽는 방식이어서 원격 지시·자동기록에는 부적합하다(④).