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지역사회 단위로 에너지 변환, 공급, 소비를 다루는 시스템

(발)열량이 높다.

산소가 많이 필요하다

이산화탄소가 많이 발생한다.

특정 가스 분자가 특정 파장의 적외선을 흡수하는 특성을 이용하여, 적외선 광속이 감소하는 것으로 가스를 검지

1. 수소가 고온, 고압하에서 강재 중의 탄소와 반응하여 생성된 메탄(CH₄)이 결정입계에 축적

​

2. Fe₃C + 2 H2 → 3 Fe + CH₄

3. W V Mo Ti Cr

안전관리 총괄자

안전관리 부총괄자

안전관리 책임자

안전 관리원

안전 점검원

가. 펌프가 유체를 밀어올리거나 끌어올리는 수직 높이

​

나. 펌프가 단위 시간 동안 이송하는 유체의 양

(가) 포스겐

​

CO + Cl₂ → COCl₂

(나) 포스핀

​

Ca₃P₂ + 6 H₂O → 3 Ca(OH)₂ + 2 PH₃

Ca₃P₂ + 6 HCl → 3 CaCl₂ + 2 PH₃

14670.82 (L)

2* 2000 * 44/ (0.082*(273+35))/0.475

PV=GRT 에서

PV=W/M * RT 에서

W = PW * M / RT

= 2* 2000 * 44/ (0.082*(273+35))

= 6968.64 kg

이며, 여기까지는 기체로 다룸.

​

이를 액체의 부피로 하려면, 액비중으로 나누어

6968.64 kg / 0.475 = 14670.82 L

20.59 (kW)

π/4*0.3² *2 * 147.2

​

해설

압력 ㎪이 이미 ρg H 를 포함하고 있으므로, 그대로 풀어도 무방

효율은 없으면 1로 가정하고, 굳이 계산과정에 기재할 필요 없음.

고온, 고압의 냉매를 증발기에서 증발하기 쉽게, 미리 저온, 저압으로 교축 (throttle) 팽창

69.44 kcal

계산과정

(0.1 * 22.4) * 0.31 * (100 - 0)

해설

표준상태는 0℃, 1기압

비열 단위만 보면 쉽게 풀림

0.31 ㎉/㎥ ℃ * (100℃ - 0℃) * 0.1 kmol * 1000 mol/kmol * 22.4 L / 1000 L/㎥

= 69.44 ㎉

고압차단장치

용제

압력릴리프밸브

파열판

안전밸브

ㄱ. 곡관

ㄴ. 벨로즈형

ㄱ. 오르자트

ㄴ. 98.5

ㄷ. 11.8

가. 충전소에는 자동차에 직접 충전할 수 있는 고정충전설비

나.

가스 분리기

체크 밸브

유량계,

과류방지장치

자동온도보정장치

카운터

충전노즐

분리 밸브 (세이프티 커플링)

호스

Ar + 2 H₂ + O₂ → Ar + 2H₂O

Ar + H₂ + 1/2 O₂ → Ar + H₂O

2 H₂ + O₂ → 2H₂O

H2 + 1/2 O₂ → H₂O

가. 제조소 또는 그 제조소에 속하는 계기를 장치한 회로에는 정상적인 가스의 제조 조건에서 일탈하는 것을 방지하기 위하여 제조설비 안 가스의 제조를 제어

나. 가스설비에서 이상 상태가 발생하는 경우, 그 설비 내의 내용물을 설비 밖으로 긴급하고 안전하게 방출

가연성 가스가 산소와 반응, 즉 연소되면 반응열이 생기며, 반응속도를 높이기 위해서 완전산화를 촉진하는 촉매 (백금코일필라멘트) 등을 사용한다.

이 반응열이 백금코일의 온도를 증가시키고, 전기정항이 증가되어, 전류의 변화를 검출한다.

13.03 kgf/cm².abs

계산 과정

755 * 1.0332 / 760 + 12

해설

해설 절대게

절대압력 = 대기압력 + 게이지압력

= 755 mmHg * 1.0332 kgf/cm² / 760 mmHg + 12 kgf/cm²

​

참고 대기압

1 atm

76.0 cm Hg = 760 torr

14.7 lbf/in² (psi)

10.332 m H2O = 1.0332 kgf/cm²

101.325 ㎪ = 1.01325 bar

가. H₂ (수소)→ 2 H+ + 2 e-

즉, 음극에서는 공급된 수소가스(H₂)가 백금 전극 표면에서 수소이온과 전자로 나누어진다.

나. 1/2 O₂ + 2 H+ + 2 e- → H2O

​

즉, 양극에서는 공기 중의 산소가 전해질 중의 수소이온 및 음극에서 이동한 전자와 반응하여 물이 된다.

이러한 과정에 전기가 흐르게 되어 전지가 된다.

두 물체 간에 전위차이가 발생하면 정전기로 인하여 전류가 흐르며, 이러한 전류가 아크가 되고, 이 아크가 발화원이 될 수 있기 때문

1. 변칙 unloading 형이다.

2. 정특성, 동특성 모두 좋다.

3. 고 차압이 될수록 특성이 좋다.

4. 아주 간단한 작동방식을 가지고 있다.

계산과정

(8000/760+1)*4/5 + (3000/760+1)*1/5

혹은

(8000/760+1)*4/5 + (3000/760+1)*1/5 -1

​

답

10.21 atm

혹은

9.21 atm

계산과정

14*(6/5)² * 2/1.5

​

답

26.88 mmH2O

​

해설

유량과 압력손실 및 비중의 관계는 저압배관 가스유량식에서

​

가스 유량식

Q = K√(D⁵×H /(SL)) [㎥/hr]

​

D : 지름 (㎝)

S : 비중

L : 길이 (m)

K : 유량계수 (폴의 상수 0.707)

H : 압력손실 (㎜H2O)

​

아래와 같은 관계를 알 수 있다.

Q /√(H/S) = 일정

​

좌변은 프로판, 우변을 부탄으로 놓으면

5 / √(14/1.5) = 6 / √(H₂/2)

이 되고, H₂에 대해서 풀면 된다.

H₂ = 14*(6/5)² * 2/1.5 = 26.88 mmH2O

계산과정

((0*240)+((10000*10+50000*2+35000*4)*90)) / 11000

​

답

2782 ㎥

선임 필요 없음

​

이유

월 사용예정량이 4000 ㎥ 이하

ㄱ. 게이지압력

ㄴ. 1 ㎫

ㄷ. 0 Pa

ㄹ. 0.2 ㎫

ㅁ. 0 Pa

가. 물

나. 가성소다수용액, 소석회

다. 가성소다수용액, 탄산소다수용액, 물

라. 물

가.

2차측 (소비처)의 가스사용량이 증가하여

2차압력이 설정압력보다 낮아지는 경우,

다이어프램을 밀어 올리는 힘이 감소하여,

정압기 스프링이 밀어내는 힘이 다이어프램을 밀어 올리는 힘보다 커져서,

다이어프램에 연결된 메인밸브(그림 상에 변봉)를 열리게 하여

가스의 유량이 증가하여

2차 압력을 높아져서 설정압력으로 유지됨.

나. 상기 내용을 반대로 기재

액면요동방지

답: 5.25%

​

풀이

압력과 비율은 비례하므로

초기 빈탱크에는 공기가 들어가 있으므로, 질소: 산소 = 79%:21% 있음.

이는 압력(kgf/cm2)으로 표현 하면,

질소 = 0.79 kgf/cm2

산소 = 0.21 kgf/cm2

​

여기에 질소로 치환 (치환이 정확히 뭔지 모르겠는데, 질소를 추가로 투입한다고 가정) 하면

​

총 3 kgf/cm2 게이지압 = 3 + 1 kgf/cm2 a = 4 kgf/cm2 a 이 되며,

산소 = 0.21 kgf/cm2 <즉, 산소는 원래 그대로>

​

이를 산소 농도로 하면,

0.21 / 총합 4 = 0.0525 = 5.25 %

풀이1 상시법칙

계산과정

1500* 20/10 * √(100/50)

​

답

4242.64 rpm

마찰

관경감소

관방향 변경

관 분개

관 합류

관 부속

​1. 저장탱크를 지하에 매설하기 직전의 공정

2. 배관을 지하에 설치하는 경우로서 한국가스안전공사가 지정하는 부분을 매몰하기 직전의 공정

3. 한국가스안전공사가 지정하는 부분의 비파괴시험을 하는 공정

4. 방호벽 또는 지상형 저장탱크의 기초설치공정과 방호벽(철근콘크리트제 방호벽이나 콘크리트블럭제 방호벽의 경우만 해당)의 벽 설치공정

오프사이트 (Off-Site)

외부에서 생산된 수소를 충전소로 이송하여 차량에 충전

​

온사이트 (On-Site)

충전소에서 수소를 직접 생산하여 차량에 충전

답: 내구성이 있는 불연재료로 간극없이 피복함으로써 화기의 영향을 감소시켜 그 표면의 온도가 화기가 없는 경우의 온도보다 10℃ 이상 상승하지 아니하도록

계산과정

3.3 * 10332 / 101.325 - 2² / 2g * 1000 - 1.293*(1.6/1.293-1)*50

​

답

117.27 mmH2O

​

조선의 달인

​

해설

가스의 비중은 공기의 비중량 (1.293 kg/m3)과의 비로서, 비중량 1.6 kg/m3인 가스의 비중은 1.6/1.293 = 1.24 임

​

입상관 압력손실

H = 1.293×(S-1)×h [mmH2O]

h: 입상 높이, m

S: 가스의 비중

H = 1.293*(1.6/1.293-1)*50 = 15.35 mmH2O

​

높이에 공급압력 = 원래압력 - 속도 압력 - 압력손실

= 3.3 ㎪ - 2 ㎧ - 15.35 mm

= 3.3 ㎪ * 10332 / 101.325 - 2² 2 / 2g * 1000 - 15.35

= 117.27 mmH2O

보통불림

2단불림

항온불림

이중불림

1 ㎫ 이상의 게이지압력

긴급이송설비에 따라 이송되는 가스를 연소시켜 대기로 안전하게 방출

역류방지장치

가. 수취기

나. 수분제거

가. 고온,고압의 냉매를 증발기에서 증발하기 쉽게, 미리 저온, 저압으로 교축 쓰로틀 팽창

나. 정압식, 온도시

​

- 배관에 연결된 기계(펌프, 압축기 등)의 진동

- 배관 내 유체 압력 변화

- 배관 방향 변경에 따른 유체력

- 안전밸브 작동

- 외부 환경 (지진, 바람)

저장설비와 사업소 안의 보호시설과의 사이

지상에 설치된 저장탱크와 가스충전장소 사이

지상에 설치하는 정압기실

계산과정

1*300*(273-140)/(200*(20+273)) * 1000

​

답

680.89 L

​

해설

1*300/(20+273) = 200*V/(273-140)

에서

V = 1*300*(273-140)/(200*(20+273)) * 1000

= 680.89 L

계산과정

760 * 1 / (1+1/4)

​

답

608 mmHg

​

해설

수소 2/2= 1몰

질소 7/28 = 1/4 몰

​

수소의 분압 = 760 * 1 / (1+1/4) = 608 mmHg

가. PV = nRT 에서

​

R = PV / (n T)

= (1.0332 kgf/cm2) x (0.0224 m3) x (10000 cm2/1m3) / (0.001 kmol) / 273K

= 847.75 kgf m /(kmol K)

847.75 kgf.m/kmol.K * 9.81 N * (0.001 kN / 1 kgf) / (28.79 kg/kmol)

= 0.289 kJ/kmol.K

(가) 질량유량

​

계산과정

1² π/4 * 2 * 550

​

답

863.94 kg/s

​

(나) 중량유량

​

계산과정

1² π/4 * 2 * 550 * 9.81

​

답

8475.23 N/s

​

해설

① 부피 유량

1² π/4 * 2 ㎧ = π/2 ㎧

​

② 질량 유량

부피유량에 밀도 550 kg/m³를 곱하면,

π/2 ㎧ * 550 kg/m³ = 863.94 kg/s

​

③ 중량 유량

질량 유량에 중력가속도 g = 9.81 ㎨를 곱하면,

863.94 kg/s * 9.81 ㎨ = 8475.23 N/s

가. CO + Cl₂ → COCl₂

나. COCl₂ + H₂O → CO₂ + 2 HCl

고온, 고압 환경에서 철(Fe) 과 일산화탄소(CO)가 반응하여 철-카르보닐( Fe (CO)₅ )이 생성되는 침탄현상이 발생하여, 취성이 증가되어 파괴 가능성 증가함.

​

참고1 반응식

Fe + 5 CO → Fe (CO)₅

​

참고2 침탄현상 방지 방법

때문에, 철재 표면에 다른 금속(Ag, Cu, Al 등)으로 라이닝 (lining) 처리하여 침탄을 방지

계산과정

2 / (2 + 9/0.21) * 100

​

답

4.46 vol%

​

해설

2 C₃H₆ + 9 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

​

프로필렌: 산소= 2 : 9 비율

그런데, 공기를 고려하면

프로필렌: 공기= 2: 9/0.21 비율

​

농도는 2 / (2 + 9/0.21) = 0.04458 = 4.46 vol%

상용의 온도 또는 35 ℃에서 압력이 0.2 ㎫ 이상이 되는 것

반응 활성도를 높임

공기를 제거하여 진공으로 해서 공기에 의한 열전달을 차단의 효율을 높임

감압 (도시가스 압력을 사용처에 맞게 낮추는)

정압 (2차 측의 압력을 허용범위내의 압력으로 유지)

폐쇄 (가스의 흐름이 없을 때는 밸브를 완전히 폐쇄하여 압력상승을 방지)

(1) 외관검사

(2) 음향검사

(3) 내압검사

외부전원법과 배류법을 혼합한 전기방식법

강제배류법의 장점

- 효과범위가 넓다.

- 전압, 전류 조정이 용이

- 전식에 대해서도 방식 가능

- 외부전원법에 비해 경제적

- 전철의 휴지기간에도 방식 가능

- 양극효과에 의한 간섭이 없다.

​

강제배류법의 단점

- 다른 매설금속체로의 장해에 대한 검토 필요

- 전철에의 신호장해에 대한 검토 필요

- 전원을 필요

ㄱ. 게이지압력

ㄴ. 0.01

ㄷ. 0.2

ㄹ. 0.1

대형가스사고를 방지하기 위하여 오래되어 낡은 고압가스 제조시설의 가동을 중지한 상태에서 가스안전관리 전문기관이 정기적으로 첨단장비와 기술을 이용하여 잠재된 위험요소와 원인을 찾아내고 그 제거방법을 제시하는 것

가. 가스도매사업의 경우에는 도시가스제조사업소(액화천연가스의 인수기지를 포함한다. 이하 같다)의 부지 경계에서 정압기지의 경계까지 이르는 배관. 다만, 밸브기지 안의 배관은 제외한다.

나. 일반도시가스사업의 경우에는 도시가스제조사업소의 부지 경계 또는 가스도매사업자의 가스시설 경계에서 정압기까지 이르는 배관

다. 나프타부생가스ㆍ바이오가스제조사업의 경우에는 해당 제조사업소의 부지 경계에서 가스도매사업자 또는 일반도시가스사업자의 가스시설 경계 또는 사업소 경계까지 이르는 배관

라. 합성천연가스제조사업의 경우에는 해당 제조사업소의 부지 경계에서 가스도매사업자의 가스시설 경계 또는 사업소 경계까지 이르는 배관

① 구조가 간단

② 취급이 용이

③ 누설이 거의 없다.

④ 재사용이 불가능 (한번만 사용 가능함 )

⑤ 부식성 유체에도 사용 가능

가. 구리(또는 Cu, 동), 은 Ag, 수은 Hg

나. 폭발성 '금속 아세틸라이드' 생성

다. 구리과 반응하는 경우

C₂H₂ + 2 Cu → Cu₂C₂ + H₂

Risk (위험성) = 피해 또는 손실의 가능성. 즉, 위험의 강도와 빈도를 고려한 것

Hazard (위험) = 위험 또는 위협의 근원

바닷물과 LNG 사이에 프로판(C3H8), 펜탄(C5H12) 등과 같은 중간 열매체가 순환

(1) 물 또는 흡수제로흡수 또는 중화하는 조치. 다만, 냉동제조시설은고압수액기 상부에 한정한다.

(2) 흡착제로 흡착 제거하는 조치

(3) 저장탱크주위에 설치된 유도구에 의하 여집액구·피트 등에 고인 액화가스를 펌프 등의 이송설비를 이용하여 안전하게 제조설비로 반송하는 조치

(4) 연소설비(플레어스택·보일러 등)에서 안전하게 연소시키는 조치

기체가 액체에 녹는 경우의 용해도는 일반적으로 온도의 상승에 대해서 감소한다.

또 온도가 일정한 경우 일정량의 액체에 용해하는 기체의 무게는 그 압력에 비례한다.

계산과정

(13 280 - 8 100*0.8)/0.2

​

답

34000

​

해설

에탄 10 kg이 제시되었으니, 수소 1 kg와 마찬가지로 1 kg으로 환산하려면

에탄 132 800 /10 = 13 280 ㎉/kg

​

탄소는 1 kg이 제시되었으므로, 그대로 사용

탄소 8 100 ㎉/kg

​

에탄 내 탄소 비율 12*2/(12*2 + 6*1) = 0.8

에탄 내 수소 비율 6*1/(12*2 + 6) = 0.2

​

이 비율로 수소 1 kg의 연소 열량을 구하면,

​

(13 280 - 8 100*0.8)/0.2 = 34 000 ㎉

질소(N₂)의 분자량 = 14*2 = 28

확산속도는 분자량에 반비례하므로,

​

계산과정: 28 / (2/3)²

​

답: 63

계산과정

Z=Wa+Wb+Wc=30+20+30=80톤 이므로

연소열량(㎉) = 328,000*30/80*√80 + 2,860,00*20/80*√80 + 1,210,000*30/80*√80

​

답

11 553 763.24 ㎉

​

해설

Z=Wa+Wb+Wc=30+20+30=80톤

​

연소열량 Q = K W

= Ki Wk /Z * √Z

= 328,000*30/80*√80 + 2,860,00*20/80*√80 + 1,210,000*30/80*√80

= 11 553 763.24 ㎉

유효흡입양정(NPSHa)이 필요흡입양정(NPSH required)보다 커야 캐비테이션현상이 발생하지 않는다

이상기체방정식 PV = GRT 에서

R = 8.314 J/(mol K)

보다

R= 848 ㎏f·m/(kmol·K)

을 사용하면 편리

​

밀도 = 무게/부피 = G/V 이므로

​

밀도 = G/V = P/ RT

= 6 kgf/㎠ / (848 ㎏f·m/(kmol·K) / 32 * (40+273))

= 6 * 10000 ㎠/㎡ / (848 ㎏f·m/(kmol·K) / 32 * (40+273))

= 7.23 kgf/㎥

​

그런데 밀도 kgf s²/m⁴를 구하기 위해서 중력가속도 9.81 ㎨로 나누면

답 산소 밀도 = 0.74 kgf s²/m⁴

(가) 정특성

​

시간에 관계 없이, 입력 출력 안정적

​

(나) 동특성

​

시간에 따라, 입력 변화 => 출력변화

절대온도 0K에서는 엔트로피는 일정한 값을 가지며, 가장 낮은 상태인 0에 근접한다.

(0)사람이 거처하는 곳

(1) 진동의 영향을 받는 장소

(2) 석유류 등 위험물을 저장하는 장소

(3) 수전실, 변전실 등 고압전기설비가 있는 장소

다른 종류의 LNG를 동일 저장탱크에 넣는 경우, 상층과 하층이 섞이는 현상

고압가스를 충전 · 저장하기 위하여 지상 또는 지하에 고정 설치된 탱크

가스와 공기의 열전도도가 다른 것을 이용한 검지기

가. 물

나. 가성소다수용액, 소석회

다. 가성소다수용액, 탄산소다수용액

라. 물

미계량 가스 (UAG, Unaccounted for Gas, 혹은 UAF가스)

구매한(purchase) 가스와 판매한(sold) 가스의 차이

​

가. CO + Cl₂ → COCl₂

나. 포스겐

① 압축기

② 응축기

③ 증발기

④ 팽창밸브

⑤ 엔진

872 mmHg * 1.01325 bar / 760 mmHg = 1.16 bar

​

참고 (대기압)

1 atm

76.0 cm Hg = 760 torr

14.7 lbf/in2 (psi)

10.332 m H2O = 1.0332 kgf/㎠

101.325 ㎪ = 1.01325 bar

지름이 다른 배관을 연결

답

폭발위험이 없다.

​

프로판의 폭발범위 2.1 ~ 9.5 vol% 는 알고 있어야 함.

프로판(C3H8)의 분자량은 12+3 + 8 = 44 이므로

표준상태(S.T.P)에서 부피를 구하면,

PV= nRT 에서

V = 7 * 0.082 /44 * (0+273) /1 = 3.56 ㎥

​

3.56 ㎥은 바닥 넓이 60 ㎡, 높이 3 m에서

3.56/(60*3) = 0.0198 = 1.98%이므로,

​

프로판의 폭발하한계 2.1 vol% 에 도달하지 않는 희박한 수준

​

참고

아이오팔일 2.5 ~ 81 C2H2

에틸렌 (C2H4) 2.7 ~ 36 % (에이칠삼육)

수사칠오 4 ~ 75 H2

암일오이팔 15 ~ 28 NH3

일이오칠사 12.5 ~ 74 CO

​

1메오일오 5 ~ 15

2에삼일이오 3 ~ 12.5

3프이일구오 2.1 ~ 9.5

4부일팔팔사 1.8 ~ 8.4

열적으로 다른 물질이 만나면, 두 물질의 온도는 같게 되며, 이를 온도라고 한다.

열역학 제0법칙은 열평형의 법칙이라고도 한다.

가. 불연재료의 보호상자 안에 설치

나. 원격으로 차단이 가능한 전동밸브를 설치부터 1.6 m 이상 2 m 이내에 설치하며 전동밸브 및 제어부는 빗물에 노출되지 않도록 조치한다.

입상관 밸브 차단을 위한 전용계단을 견고하게 고정ㆍ설치

​

가. 비점 (끓는점)이 낮은 가연성 액체 저장탱크 주위에 화재가 발생했을 때 저장탱크 내부의 끓어오르는 현상으로 인한 압력 상승으로 탱크가 파열되어 그 내용물이 증발, 팽창하면서 발생되는 폭발

나.

- 인화성물질 (인화성용기)와 이격거리 유지

- 저장탱 하부에 Pool Fire를 막기 위해서 지면에 기울기

- 저장탱크 외부 주변에 소화시설 구비하여 화재를 조기에 진압

- 저장탱크 외부를 단열재로 피복하여 열전달 최소화

원자량과 중량비를 통해서 탄소와 수소의 분자비 구하면,

​

탄소(C) = (전체 분자량 x 질량비) / 원자량

= (114.23 x 0.841) / 12.011 = 8개

​

수소 (H) = (전체 분자량 x 질량비) / 원자량

= (114.23 x 0.159) / 1.008 = 18

​

따라서 이 탄화수소의 분자식은 C8H18 으로 (2PM의) 옥테인 (Octane).

​

이 탄화수소의 완전연소반응식

2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O

​

완전 연소시킬 때 필요한 최소 산소: 25/2 = 12.5 몰(mol)

완전 연소시킬 때 필요한 최소 공기: 25/2 / 0.21 = 59.52 몰(mol)

지상배관과 연결을 위하여 금속관을 사용하여 보호조치를 한 경우로서 지면에서 30 cm 이하로 노출하여 시공하는 경우

① 고압가스 특정제조

② 고압가스 일반제조

③ 고압가스 충전

④ 냉동제조

알루미늄 합금

(1) 암모니아 (NH3): 동 및 동합금 (이유: 부식)

(2) 염화메탄 (Methyl Cloride, CH3 Cl): 알루미늄 합금

(3) 프레온: 2% 넘는 마그네슘 함유한 알루미늄 합금

(4) 항상 물에 접촉하는 부분: 순도 99.7% 미만의 알루미늄

공통

0. 가스 소비처에서 가스 사용 감소

1. 2차압력 증가

2. 파일럿 밸브 스프링 힘보다 커져서 파일럿 밸브 상승

3. 파일롯 밸브 닫힘

4. 파일럿 계통에 흐르는 가스 유량이 감소한다

​

- 로딩형

5. 구동압력이 낮아져 메인밸브 스프링 힘보다 작아져서 메인밸브가 하강하여

6. 메인밸브 닫힘

​

- 언로딩형

5. 구동압력이 커져 메인밸브 스프링 힘보다 커져서 메인밸브가 상승하여

6. 메인밸브 닫힘

배관망 혹은 배관망 외의 방법으로 수요자에게 액화석유가스를 집단공급하는 사업

① 압축 후 온도

폴리트로픽 과정 (k=1.3)

T2/T1 = (P2/P1)^(k-1)/k 에서

​

압축 후 온도 T2 = T1 * (P2/P1)^{(k-1)/k}

= (273+20)*((500+101.325)/(100+101.325))^0.3/1.3 = 377 K

​

밀폐계인 압축기에서 일어나는 것이므로 절대일이라서

W = 1/(k-1) * R * (T1-T2)

= 1/0.3 * 0.297 kJ/(kg K) * (273+20-377) = - 83.33 kJ/kg

(하나의 에너지원으로부터) 전력을 생산한 후 배출되는 폐열을 회수하여 난방이나 급탕에 사용

계산과정

- 이론산소량(kg/kg) = 1/1

- 이론공기량(kg/kg) = 1/0.232

​

답

- 이론산소량(kg/kg) = 1

- 이론공기량(kg/kg) = 4.31

​

해설

황(S)의 완전연소 반응식

S + O2 → SO₂

​

황(S)과 산소(O₂) 1:1

황(S)의 분자량은 32 이고, 산소(O₂)는 16*2 = 32 로 동일

​

따라서, 황(S) 1 kg을 완전 연소시키는데 필요한 이론산소량 역시 1kg

​

- 이론산소량(kg/kg) = 1/1 kg/kg

​

공기에는 산소가 23.2wt% 이므로

이론산소량을 산소의 질량비로 나누어주면

​

- 이론공기량= 1/0.232 = 4.31 kg/kg

C + H₂O → CO + H₂

가. 98% 이상

나.

아황산가스 (SO₂)

황산 (H₂SO₄)

LNG 저장시설에서 액체 상태에서 기체 상태로 기화된 가스

액압

기압

전기

스프링

1) 가성소다 수용액 : 390 kg

2) 소석회 : 360kg

기계가 정상이 아닐 때, 자동적으로 작동을 조정하는 기구.

고압가스 제조시설에서는 (설계수치를 넘는 이상 상황에서, 안전을 유지하고, 제품의 품질을 유지등의 목적으로,) 자동으로 원재료의 공급을 차단 등 자동으로 설비를 조정하는 기구

ㄱ 감소

ㄴ 압력

ㄷ 분압

(가) 안정

① 화학적으로 안정

② 배관을 부식시키지 않을 것

③ 물에 잘 녹지 않고

④ 토양에 대하여 투과성이 클 것

⑤ 가스관이나 가스미터 등에 흡착되지 않을 것

​

(나) 안전

⑥ 독성이 없을 것

​

(다) 성능

⑦ 보통 존재하는 냄새와 명확하게 구분될 것

⑧ 낮은 농도에서도 냄새가 확인될 수 있을 것

⑨ 완전연소 가능

⑩ 연소 이후에 냄새/유해한 성분 남지 않을 것

압력손실

H = 1.293×(S-1)×h [mmH2O]

여기서

h: 입상 높이, m

S: 가스의 비중

​

계산과정: 1.293 * (0.62-1)* 40층*2.5 m = -49.134 mmH2O

= -49.134 mmH2O * (101325 Pa / 10332 mmH2O) = -481.85 Pa

​

답: 481.85

​

르샤틀리에 혼합 공식

폭발하한계 (v1+v2+v3)/LEL=(v1/x1)+(v2/x2)+(v3/x3)

v = 각 성분의 체적,

x = 각 성분의 폭발하한 (LEL)

​

혼합기체 이므로

​

(40+40+20) / LEL = 40/4.9 + 40/4.15 + 20/12.5

LEL = (40+40+20) / (40/4.9 + 40/4.15 + 20/12.5) = 5.15 vol%

ㄱ. 아크용접

ㄴ. 50mm

ㄷ. 지그

ㄹ. 1/3 이하

121% 이하

위험한 이유

외부에서 열에너지 들어옴 => 내부 온도 상승 => 기화 => 팽창 => 압력 상승 => 배관 파열

조치방법

액화가스를 배출 (드레인 밸브로)

혹은 안전밸브 설치

1. 가스설비 또는 배관의 설치가 완료되어 기밀시험 또는 내압시험을 할 수 있는 상태의 공정

2. 저장탱크를 지하에 매설하기 직전의 공정

3. 배관을 지하에 설치하는 경우 한국가스안전공사가 지정하는 부분을 매몰하기 직전의 공정

4. 한국가스안전공사가 지정하는 부분의 비파괴시험을 하는 공정

5. 방호벽 또는 저장탱크의 기초설치 공정

6. 내진설계(耐震設計) 대상 설비의 기초설치 공정

성적계수는 해주는 일 대비 열을 얼마큼 줄었느냐이며

성적계수 = 열 / 일

​

(가) 해준 일은 45 kWh 이며 1시간 동안 45 kW (= 45 kJ/h) 이 투입되었으므로,

일 = 45 kJ/h * 3600 h = 45 * 3600 kJ

​

(나) 줄어든 열량 (20℃ 물을 -10℃ 얼음으로)

​

① 20℃ 물 → 0℃ 물

m x C x △t

= 1000 kg x 4.2 kJ/(kg℃) x (20 - 0) = 84,000 kJ

​

얼음의 비열은 주고 물의 비열은 제시되지 않음. - 출제자의 오류?

주어지지 않은 물의 비열은 4.2 kJ/(kg℃) 대신 다른 비슷한 수치로 계산해도 됨.

​

② 0℃ 물 → 0℃ 얼음

m x 얼음의 융해열

= 1000 kg x 336 kJ/kg

= 336,000 kJ

​

③ 0℃ 얼음 → -10℃ 얼음

m x C x △t

= 1000 kg x 2.1 kJ/(kg ℃) x [ 0 - (-10) ]

= 21,000 kJ

​

④ 총 열량

84,000 + 336,000 + 21,000 = 441,000 kJ

​

(다) 따라서, 성적계수 COPR

열 / 일 = 441,000 kJ / (45 * 3600 kJ)

= 2.72

계산과정

{1 - 6^{1 - 1.4}} - {1 - 8^{1 - 1.4}}

​

답

5.31%

​

해설

Otto Cycle (Gasoline Engine) 열효율

열효율 η = 1 - (v1/v2)^{1 - k}

여기서

v1: 압축 전 부피

v2: 압축 후 부피

k: 비열비

​

압축비가 6

η = 1 - 6^{1 - 1.4} = 0.5116

​

압축비가 8

η = 1 - 8^{1 - 1.4} = 0.5647

​

열효율 증가 = 0.5647 - 0.5116 = 0.0531 = 5.31%

1. KS B 5305(부르돈관 압력계) 또는 이와 동등 이상의 성능을 갖는 것

2. 환형유리관 액면계

1. 청색

2. 밝은 회색

3. 갈색

4. 회색

가스 용기 몸체 색상 (비의료용 / 의료용)

액화석유가스(LPG) ( 밝은 회색 / - )

수소(H2) ( 주황색 / - ) [수주]

아세틸렌(C2H2) (황색 / - ) [아황]

액화 암모니아(NH3) ( 백색 / - ) [암백]

액화 염소(Cl2) ( 갈색 / - ) [염갈]

산소(O2) (녹색 / 백색) [산녹백]

액화 탄산가스 = 이산화탄소 (CO2) (청색 / 회색) [이청회]

헬륨 (He) (회색 / 갈색)

에틸렌(C2H4) (회색 / 자색)

질소(N2) (회색 / 흑색)

아산화질소 (회색 / 청색)

사이크로프로판 (회색 /주황색)

그 외 (아르곤 (Ar) 포함) (회색 / 회색 )

가. 2 NaCl + 2 H₂O → 2 NaOH + Cl₂ + H₂

나. 소금물(NaCl)을 전기분해에 의해 제조

음극(-)에서는 수소(H2) 기체가 발생하며 그 주위에는 수산화나트륨(NaOH)이 생기고,

양극(+)에서는 염소(Cl2) 기체가 발생

​다이아프램 : 2차 압력을 감지하고, 변동 사항으로 메인밸브에 전달

스프링: 2차 압력을 설정

메인밸브 (조정밸브): 가스 유량을 조정

ㄱ. 로리호스 (로딩암)

ㄴ. 90%

ㄷ. 5시간

가. C₂H₂ → 2 C + H₂

나. 충격 등에 의하여 아세틸렌(C2H2)이 탄소(C)와 수소(H2)로 분해되면서 일어나는 폭발.

이를 막기 위해서 충전용기에 다공물질을 넣는다.

(가) 침수위험이 있는 지하에 설치하는 정압기에는 침수방지조치를 한다.

(나) 통풍구조를 아래와 같이 한다.

(1) 통풍구조는 환기구를 2방향 이상 분산하여 설치한다.

(2) 배기구는 천장면으로부터 0.3 m 이내에 설치한다.

(3) 흡입구 및 배기구의 관경은 100 ㎜ 이상으로 하되, 통풍이 양호하도록 한다.

(4) 배기가스 방출구는 지면에서 3 m 이상의 높이에 설치하되, 화기가 없는 안전한 장소에 설치한다

(다) 정압기실 외부의 가까운 곳에 가스차단장치를 설치한다.

(라) 조명도 150룩스를 확보한다.

액화천연가스(LNG)가 기화할 때 팽창하는 에너지를 이용한 발전

① 용기 속 공기량

메탄(CH4)의 완전연소 반응식

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

에서

메탄 1몰의 완전연소에 필요한 이론 산소량 : 2몰

공기 중 산소가 21 vol% 있으므로,

메탄 1몰의 완전연소에 필요한 이론 공기량 : 2/0.21몰

여기에 이론공기량보다 20% 더 존재하므로,

용기 속 공기량: 1.2*2/0.21 mol

​

② 메탄의 몰분율(%)

메탄 / (메탄+공기) = 1/(1+ 1.2*2/0.21) = 0.0805

​

③ 메탄의 질량

PV = nRT

에서

1. 절대압력 500 ㎪에 메탄의 몰분율 0.0805 이 적용되어야 함.

2. 압력이 ㎪ 로 주어진 경우에는 8.314 로 푸는 것이 편리함.

R = 8.314/M J/(K·mol)

= 8.314/M m3 Pa/(K·mol)

3. 메탄의 분자량 12+4 = 16

​

메탄의 질량 G = PV / RT

= 500 *1000 * (1*0.0805)/ {(8.314/16) * (273 + 90)}

= 213 g = 0.21 kg

성적계수는 해주는 일 대비 열을 얼마큼 줄었느냐이며

성적계수 = 열 / 일

​

(가) 해준 일은 40 PSh 이며 1시간 동안 40 PS 이 투입되었으므로,

​

일 = 40 PSh * 3600 s = 40 * 3600 PS s

​

여기서 모든 수치가 ㎉로 제시되었으므로 PS 역시 ㎉ 로 변경 필요

PS = 0.735 kW 이고 kW = kJ/s 이므로

PS = 0.735 kJ/s

kJ 은 = 0.24 ㎉

​

따라서,

일 = 40 PSh * 3600 s = 40 * 3600 PS s

= 40 PS * 3600 s * 0.735 kW/PS * 0.24 ㎉/kJ

= 25,402 ㎉

이거 유도해서 계산할 사람은 많지 않겠네요.

​

(나) 줄어든 열량 (20℃ 물을 -30℃ 얼음으로)

​

① 20℃ 물 → 0℃ 물

m x C x △t

= 1000 kg x 1 ㎉/(kg ℃) x (20 - 0) = 20,000 ㎉

​

물의 비열 1 ㎉/(kg℃) 정도는 알고 있어야 함.

​

② 0℃ 물 → 0℃ 얼음

m x γ

= 1000 kg x 80 ㎉/kg

= 80,000 ㎉

​

③ 0℃ 얼음 → - 30℃ 얼음

m x C x △t

= 1000 kg x 0.5 ㎉/(kg ℃) x [ 0 - (-30) ]

= 15,000 ㎉

​

④ 줄어든 총 열량

20,000 + 80,000 + 15,000 = 115,000 ㎉

​

(다) 따라서, 성적계수 COPR

열 / 일 = 115,000 ㎉ / (25,402 ㎉)

= 4.53

① A형 슬리브 보수

배관의 손상된 부분을 전체 원주를 덮는 슬리브로 감싸도록 하여 결함을 보수하는 방법

축방향으로는 용접하나, 원주방향으로는 용접을 하지 않음.

② B형 슬리브 보수

배관의 손상된 부분을 전체 원주를 덮는 슬리브로 감싸도록 하여 결함을 보수하는 방법

축방향 용접뿐만 아니라 슬리브의 끝단을 원주방향으로 필렛용접

원자량과 중량비를 통해서 탄소와 수소의 분자비 구하면,

​

탄소(C) = (전체 분자량 x 질량비) / 원자량

= (114.23 x 0.841) / 12.011 = 8개

​

수소 (H) = (전체 분자량 x 질량비) / 원자량

= (114.23 x 0.159) / 1.008 = 18

​

따라서 이 탄화수소의 분자식은 C8H18 으로 (2PM의) 옥테인 (Octane).

​

이 탄화수소의 완전연소반응식

2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O

​

완전 연소시킬 때 필요한 최소 산소: 25/2 = 12.5 몰(mol)

ㄱ. 1.5

ㄴ. 75% 이상 92% 미만

ㄷ. 희석제

ㄹ. 70

추가

아세틸렌 용기에 충전할 때 다공물질 (75% 이상 92% 미만)

① 다공성플라스틱

② 규조토

③ 목탄

④ 석회

⑤ 산화철

⑥ 탄산마그네슘

- 굵은 골재 최대치수: 25 mm

- 설계 강도: 21 ㎫ 이상

- 슬럼프 (slump): 120 ~150 mm

- 공기량: 4 % 이하

- 물 - 결합재비: 50 % 이하

​

​자긴처리(auto-frettage)

(1) 충전작업자는 충전호스를 호스릴 등으로부터 풀어 충전호스의 부풀림, 마모, 균열 등의 손상 유무를 확인한다.

​

(2) 충전작업자는 충전호스 끝의 세이프티커플링 및 소형저장탱크의 세이프티커플링으로부터 캡을 열기 전에 블리더 밸브를 열어 압력이 없음을 확인하고 커플링을 접속한 후에는 액화석유가스 검지기 등을 사용하여 접속부의 가스누출이 없음을 확인한다.

​

(3) 충전작업자는 10 m 이상 길이의 충전호스를 사용하여 충전하는 경우에는 별도의 충전보조원에게 충전작업 중 충전호스를 감시하게 한다.