[가스기사 필기] 21년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

$1\,kgf = 9.8\,N$이므로, $2\,kgf = 2 \times 9.8 = 19.6\,N$이다.

속도포텐셜이 $\phi = Ux$로 주어지면 속도 성분은 $u = \dfrac{\partial \phi}{\partial x} = U$, $v = \dfrac{\partial \phi}{\partial y} = 0$이다.
흐름함수는 $u = \dfrac{\partial \psi}{\partial y}$, $v = -\dfrac{\partial \psi}{\partial x}$ 관계를 만족해야 하므로, $\dfrac{\partial \psi}{\partial y} = U$를 적분하면 $\psi = Uy$(적분상수 무시)를 얻는다. 이는 $U$가 상수인 균일 흐름을 나타낸다.

왕복펌프는 피스톤(또는 플런저)이 왕복운동을 하며 흡입과 토출을 단속적으로 반복하기 때문에 송출 유량에 맥동이 발생하기 쉽다.
이러한 맥동을 완화하기 위해 배관 도중에 압축공기를 채운 공기실(air chamber)을 설치하여 압력 변동을 흡수하고 유량을 평준화한다. 원심펌프, 기어펌프, 수격펌프는 이러한 맥동 완화용 공기실을 필수로 요구하는 펌프가 아니다.

손실수두를 구할 때는 먼저 유량, 관경, 동점성계수로부터 $Re = \dfrac{VD}{\nu}$를 계산하고, 이 레이놀즈수와 상대조도를 이용해 무디(Moody) 선도에서 관마찰계수 $f$를 구한 뒤, 마지막으로 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$ 식(Darcy-Weisbach)으로 손실수두를 계산하는 순서가 된다.

Darcy-Weisbach 식은 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$이다. 여기서 $f=0.03$, $L=300\,m$, $D=0.3\,m$, $V=3\,m/s$이다.
$\dfrac{L}{D} = 1000$, $\dfrac{V^2}{2g} = \dfrac{9}{19.6} \approx 0.459\,m$이므로 $h_f = 0.03 \times 1000 \times 0.459 \approx 13.8\,m$이다.

이상기체 상태방정식 $\rho = \dfrac{P}{RT}$을 이용한다. 압력 $P=0.1\,MPa=100000\,Pa$, 기체상수 $R=287\,J/(kg \cdot K)$, 온도 $T = 20+273 = 293\,K$이다.
$\rho = \dfrac{100000}{287\times293} \approx 1.189\,kg/m^3$로 계산된다.

동점도(kinematic viscosity)는 점성계수를 밀도로 나눈 값으로, 그 단위는 $m^2/s$이다. (참고로 점성계수의 단위는 $kg/(m\cdot s)$ 또는 $Pa\cdot s$이다.)

이상기체에서 음속은 $c = \sqrt{k \cdot g \cdot R \cdot T}$로 구할 수 있다(공학단위계 $R=29.27\,kgf\cdot m/(kg\cdot K)$ 사용 시 중력가속도 $g$를 곱해 절대단위로 환산). 여기서 $k=1.4$, $T = 25+273 = 298\,K$이다.
$c = \sqrt{1.4 \times 9.8 \times 29.27 \times 298} \approx 346\,m/s$로 계산된다.

레이놀즈수는 $Re = \dfrac{VD}{\nu}$로 구하며, 먼저 유속을 계산해야 한다. 단면적 $A = \dfrac{\pi D^2}{4} = \dfrac{\pi \times 0.08^2}{4} \approx 5.03\times10^{-3}\,m^2$이므로 $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{0.002}{5.03\times10^{-3}} \approx 0.398\,m/s$이다.
따라서 $Re = \dfrac{0.398 \times 0.08}{1.5\times10^{-6}} \approx 21221$로 계산된다.

단열가역(등엔트로피) 압축에서는 $\dfrac{T_2}{T_1} = \left(\dfrac{V_1}{V_2}\right)^{k-1}$ 관계가 성립한다. 체적이 50% 감소했으므로 $\dfrac{V_1}{V_2} = 2$이고, $T_1 = 20+273 = 293\,K$, $k-1=0.4$이다.
$T_2 = 293 \times 2^{0.4} \approx 293 \times 1.32 \approx 387\,K$이며, 이를 섭씨로 환산하면 $387-273 \approx 114$℃가 된다.

평판 위 층류 흐름에서 국소 마찰계수(Blasius 해)는 $C_f \approx \dfrac{0.664}{\sqrt{Re_x}}$로 나타나며, 이는 레이놀즈수의 제곱근에 반비례한다. 따라서 "레이놀즈수의 제곱근에 비례한다"는 설명은 옳지 않다.
나머지 설명은 타당하다. 원관 마찰계수는 일반적으로 레이놀즈수와 상대조도의 함수(Moody 선도)로 나타내고, 층류에서 마찰저항은 점성계수에 비례하며, 완전 난류에서는 마찰저항이 평균유속의 제곱에 비례한다.

사다리꼴 수문이 윗변 $a$가 수면과 접하고 아랫변 $b$가 깊이 $H$에 위치한다고 하면, 깊이 $y$에서의 폭은 $w(y) = a + (b-a)\dfrac{y}{H}$로 선형 변화한다.
전체 힘은 $F = \gamma\left[\dfrac{aH^2}{2} + \dfrac{(b-a)H^2}{3}\right]$이며, 이를 정리하면 $F = \dfrac{\gamma H^2(a+2b)}{6}$가 된다.

레이놀즈수 $Re = \dfrac{\rho V D}{\mu}$를 이용한다. 여기서 $\rho = 850\,kg/m^3$(비중 0.85), $V=0.1\,m/s$, $D=0.1\,m$, $\mu = 5\,cP = 0.005\,Pa\cdot s$이다.
$Re = \dfrac{850 \times 0.1 \times 0.1}{0.005} = 1700$으로 계산된다.

압축성 유체가 초음속에서 아음속으로 급격히 감속되는 수직충격파를 지나면, 유동 방향으로 압력, 밀도, 온도가 모두 증가하고 속도(마하수)는 오히려 감소한다.
이는 충격파 전후로 엔트로피가 증가하는 비가역 과정이기 때문이며, 속도가 증가한다고 서술한 다른 지문들은 충격파의 실제 거동과 반대된다.

대기 온도가 일정하다고 가정하면 등온 과정에서 압력과 부피는 $PV = 일정$(보일의 법칙) 관계를 따른다. 고도가 높아질수록 대기압은 낮아지므로, 풍선 내부 기체의 압력도 낮아지고 그만큼 부피는 커진다.
따라서 공중에 떠 있을 때의 부피(a)는 지상에서의 부피(b)보다 크다.

원관 내 층류(Hagen-Poiseuille 흐름)의 속도분포는 $u(r) = u_{max}\left[1-\left(\dfrac{r}{R}\right)^2\right]$로 나타난다. 관 반지름은 $R=10\,cm$이고, 관벽에서 7cm 떨어진 지점은 중심으로부터 $r = 10-7 = 3\,cm$인 지점이다.
$u = 48\left[1-\left(\dfrac{3}{10}\right)^2\right] = 48\times0.91 \approx 43.68\,cm/s$로 계산된다.

베르누이 방정식은 비압축성, 비점성(마찰 무시), 정상류 조건에서 동일한 유선을 따라 압력수두, 속도수두, 위치수두의 합이 일정하다는 것을 나타낸다.
따라서 임의의 서로 다른 유선 위의 점에 자유롭게 적용할 수 없고, 비정상류나 점성 마찰이 큰 흐름에도 그대로 적용하기는 어렵다.

원심 송풍기는 임펠러의 회전에 의해 공기가 반경 방향으로 가속되어 토출되는 방식으로, 다익 송풍기, 레이디얼 송풍기, 익형(airfoil) 송풍기가 여기에 속한다.
반면 프로펠러 송풍기는 축 방향으로 공기를 밀어내는 축류식 송풍기이므로 원심 송풍기로 분류되지 않는다.

원관 내부 유동에서는 일반적으로 레이놀즈수가 2100 이하일 때 층류만 나타나며, 이 값을 넘어서면 천이 구간을 거쳐 난류로 전환된다.

Hagen-Poiseuille 식은 원형관 내 정상상태의 완전발달 층류 흐름을 대상으로 유도되며, 점성에 의한 전단응력이 지배적인 흐름을 전제로 한다.
포텐셜 흐름(퍼텐셜 흐름)은 점성을 무시한 비회전 이상유동을 가정하는 이론으로, 점성이 핵심 역할을 하는 Hagen-Poiseuille 식의 전제와는 반대되므로 필요한 가정에 포함되지 않는다.

일반적인 연소형태는 예혼합연소, 확산연소, 증발연소, 분해연소 등으로 분류되며, 가연물의 상태와 공기 공급 방식에 따라 구분된다.
잠열연소라는 용어는 연소형태를 분류하는 표준 용어가 아니며, 잠열은 상태변화에 수반되는 열량을 가리키는 별개의 개념이다.

공기비가 작다는 것은 이론공기량에 비해 실제 공급공기량이 부족한 상태를 의미하며, 이 경우 산소부족으로 불완전연소가 일어나 매연과 미연소가스가 증가하고 이로 인한 열손실 증가 및 역화 위험성이 커진다.
반면 배출가스 중 NO2 등 질소산화물은 공기비가 지나치게 클 때(과잉공기·고온 연소)에 오히려 증가하는 경향이 있으므로, 공기비가 작을 때 나타나는 현상으로 보기는 어렵다.

정압과 정적 조건에서 필요한 열량의 차는 $Q_p - Q_v = m(C_p-C_v)\Delta T = mR\Delta T$로 나타난다.
주어진 값을 대입하면 $415 = 10\times R\times 240$이므로 $R = \dfrac{415}{2400}\approx 0.173\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K}$이다.

혼합가스의 평균분자량은 각 성분의 체적분율(=몰분율)에 각 성분의 분자량을 곱하여 합산한 값으로 구한다.
$M = 0.131\times44 + 0.077\times32 + 0.792\times28 \approx 5.76+2.46+22.18 \approx 30.41$이다.

그림의 P–V 선도에서 좌측의 $D \to A$(아래에서 위로)와 우측의 $B \to C$(위에서 아래로)는 체적이 변하지 않는 정적 과정이고, 화살표가 오른쪽을 향한 위쪽 곡선 $A \to B$와 왼쪽 위를 향한 아래쪽 곡선 $C \to D$가 단열 과정이다.
따라서 열을 받는 곳은 정적 가열 구간 $D \to A$, 열을 버리는 곳은 정적 방열 구간 $B \to C$이며, 정적비열이 일정하므로 $Q_{in}=C_v(T_A-T_D)$, $Q_{out}=C_v(T_B-T_C)$이다.
열효율은 $\eta = 1-\dfrac{Q_{out}}{Q_{in}} = 1-\dfrac{T_B-T_C}{T_A-T_D}$가 된다. 즉 분자에 방열 구간(B, C)의 온도차, 분모에 가열 구간(A, D)의 온도차가 오는 형태여야 한다.

DID(폭굉유도거리, Detonation Induction Distance)는 최초의 완만한 연소가 격렬한 폭굉으로 발전할 때까지 진행된 거리를 의미한다.
배관 내 압력, 관경, 장애물 유무 등에 따라 달라지며, 이 거리가 짧을수록 폭굉으로의 전이가 빨리 일어나 위험성이 크다고 평가된다.

$1\text{kWh} = 3600\text{kJ}$이고, 1kcal은 약 4.186kJ에 해당하므로 $3600 \div 4.186 \approx 860\ \text{kcal}$이다.

제1종 위험장소는 상용의 상태에서 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있는 장소와, 정비·보수 또는 누출 등으로 인하여 종종 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있는 장소를 말한다.
이와 달리 제0종 위험장소는 상시 또는 장시간 위험분위기가 존재하는 장소이고, 제2종 위험장소는 이상상태에서만 단시간 위험분위기가 생길 수 있는 장소이므로, 세 등급은 위험분위기의 체류 빈도와 지속시간으로 구분된다.

당량비(equivalence ratio)는 실제 혼합기의 연공비(연료/공기)를 이론(화학양론) 연공비로 나눈 값으로 정의되며, 1보다 크면 연료 과잉(농후), 작으면 공기 과잉(희박) 혼합을 의미한다.
공기비(공기과잉율)는 당량비의 역수로 정의되는 것이지 단순히 연공비 자체의 역수는 아니며, 연공비는 혼합기 중 연료와 공기의 질량비, 공연비는 그 반대인 공기와 연료의 질량비로 정의되므로 이 둘의 설명이 서로 뒤바뀐 선택지는 옳지 않다.

메탄의 완전연소 반응식은 $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$이므로 메탄 1Nm³ 연소에 필요한 이론산소량은 2Nm³이다.
공기 중 산소 비율을 21%로 보면 이론공기량은 $2 \div 0.21 \approx 9.5\ \text{Nm}^3$이다.

전실화재(Flash Over)는 실내 화재가 급격히 확대되어 실 전체가 동시에 발화하는 현상으로, 이를 방지하려면 천장 등 내장재의 불연화, 가연물량의 제한, 초기 화원의 억제가 핵심 대책이 된다.
폭발력을 억제하는 것은 가스폭발이나 분진폭발 등 폭발재해에 대한 대책에 해당하며, 화재가 실내 전체로 급격히 번지는 전실화재 현상 자체를 막는 대책과는 성격이 다르다.

이상기체는 내부에너지가 체적과는 무관하게 오직 온도에 의해서만 결정되는 것이 특징이며, 분자 간 인력이 없어 자유팽창 시에도 온도변화가 없다(줄의 법칙).
따라서 내부에너지가 체적에 의해서만 결정된다는 설명은 이상기체의 성질과 반대되는 내용이므로 구비조건으로 볼 수 없으며, 아보가드로 법칙을 따르는 것, 분자 충돌이 완전탄성체로 이루어지는 것, 비열비가 온도와 무관하게 일정한 것은 모두 이상기체의 기본 가정에 해당한다.

인화점은 가연물이 점화원에 의해 착화될 수 있는 최저 온도로, 인화점이 낮을수록 상온에서도 쉽게 인화되어 위험성이 커진다. 따라서 인화점이 높을수록 위험하다는 설명은 틀린 내용이다.
반면 폭발범위가 넓을수록, 연소속도가 클수록 위험성이 커지고, 착화(발화)점이 높을수록 그만큼 점화되기 어려우므로 상대적으로 안전하다고 볼 수 있다.

옥탄(C₈H₁₈, 분자량 114)의 완전연소 반응은 $C_8H_{18} + 12.5O_2 \rightarrow 8CO_2 + 9H_2O$로, 연료 1kmol당 9kmol의 물이 생성된다.
옥탄 1kg당 생성되는 수증기의 질량은 $\dfrac{9\times18}{114} \approx 1.421\ \text{kg}$이며, 저위발열량은 고위발열량에서 이만큼의 수증기 증발엔탈피를 제외한 값이다.
$LHV = 48220 - 1.421\times2441.8 \approx 48220-3470 \approx 44750\ \text{kJ/kg}$이다.

연소가 성립하려면 가연물, 산소(산소공급원), 점화원의 3요소가 동시에 갖추어져야 하며, 이 중 하나라도 없으면 연소가 일어나지 않는다.
단순히 공기나 질소를 요소로 보는 것은 틀린 설명으로, 산소를 공급하는 매개체로서의 공기와 산소 자체는 구분해야 하고 점화를 위한 에너지원인 점화원이 반드시 포함되어야 한다.

물의 증발잠열은 100℃(비등점) 기준으로 약 539kcal/kg(약 2256kJ/kg)이며, 0℃가 아닌 100℃ 기준값이다.
따라서 "0℃에서의 물의 증발잠열: 539kJ/kg"이라는 설명은 기준온도와 단위(kcal/kg을 kJ/kg으로 오기) 모두 틀린 내용이며, 열의 일당량(4186 J/kcal), 일반기체상수(8314 J/kmol·K), 공기의 기체상수(287 J/kg·K)는 모두 실제 사용되는 표준값이다.

기체상수는 $R = \dfrac{\bar R}{M} = \dfrac{8.314}{30} \approx 0.277\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K}$이고, $C_v = C_p - R = 0.516-0.277 \approx 0.239\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K}$이다.
따라서 비열비는 $k = \dfrac{C_p}{C_v} = \dfrac{0.516}{0.239} \approx 2.2$이다.

대향분류(對向噴流) 확산화염은 노즐에서 뿜어 나오는 연료 분류와 마주 흘러오는 공기 흐름이 정면으로 충돌하여, 두 흐름의 운동량이 상쇄되는 정체 영역에 화염면이 자리 잡는 형태다.
그림들 가운데 왼쪽 노즐에서 연료가 분출되고 오른쪽에서 공기가 반대 방향으로 흘러와, 부딪히는 지점에서 컵(포물면) 모양으로 부풀어 오른 화염면이 그려진 것이 여기에 해당한다. 연료 제트가 대향 유동에 막혀 더 나아가지 못하고 그 앞쪽에 화염이 매달리는 모습이다.
나머지는 정지한 공기 중으로 연료가 분출되어 가늘고 긴 화염면이 생기는 자유분류 화염, 연료 흐름 위아래를 같은 방향의 공기가 감싸고 흐르는 동축류 화염, 그리고 균일한 연료류와 공기류 사이에 곧은 평면 화염면이 서 있는 대향류 화염이다.

폭굉속도는 가연성가스의 분자량이 작고 반응성이 클수록 빨라지는 경향이 있으며, 수소는 분자량이 매우 작고 화염전파속도가 커서 메탄이나 프로판 등 탄화수소계 가스보다 폭굉속도가 훨씬 빠르다.
탄소수가 많은 탄화수소일수록 분자량이 커지고 반응 진행이 상대적으로 느려 폭굉속도는 낮아지는 경향을 보인다.

액체 프로판의 연소반응은 $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$이며, 고위발열량은 생성물의 수증기가 액체상태로 응축되었다고 볼 때의 반응엔탈피이다.
기체상태 프로판의 생성엔탈피에서 증발엔탈피만큼을 빼서 액체상태 생성엔탈피로 환산하면 $h_{C_3H_8,liq} = -103909 - 370\times44 \approx -120189\ \text{kJ/kmol}$이 된다.
반응엔탈피는 $\Delta H = [3\times(-393757)+4\times(-286010)] - (-120189) \approx -2205122\ \text{kJ/kmol}$이며, 이를 분자량(44)으로 나누면 $\dfrac{2205122}{44} \approx 50116\ \text{kJ/kg} \approx 50\ \text{MJ/kg}$의 고위발열량을 얻는다.

그림의 이음쇠는 양쪽 끝이 모두 수나사로 가공되어 있고, 가운데에 공구를 걸 수 있는 각진 부분이 있으며 왼쪽과 오른쪽의 나사 지름이 서로 다른 짧은 관 부속이다.
이렇게 두 끝이 모두 수나사인 부속을 니플이라 하고, 암나사로 된 부속(소켓·엘보·티 등)끼리 이어 붙이거나 관을 연장할 때 쓴다. 좌우 지름이 다른 그림의 형태는 관경을 바꿔 잇는 이경(리듀싱) 니플이다.
같은 관 이음재라도 소켓은 양쪽이 모두 암나사이고, 부싱은 바깥이 수나사·안쪽이 암나사여서 큰 관에 작은 관을 끼울 때 쓰며, 캡은 한쪽이 막혀 있어 관 끝을 폐쇄하는 부속이므로 그림과 다르다.

노멀라이징(불림)은 강을 표준화 온도 이상으로 균일하게 가열한 후 대기 중에서 냉각(공랭)함으로써, 거칠어진 결정조직을 미세하고 균일하게 만들고 내부 변형을 제거하는 열처리 방법이다.
이에 비해 퀀칭(담금질)은 급랭하여 경도를 높이는 처리, 어닐링(풀림)은 노 내에서 서서히 냉각하는 처리, 템퍼링(뜨임)은 담금질한 강의 인성을 회복시키기 위한 재가열 처리로 목적이 다르다.

암모니아는 동(구리) 및 동합금을 부식시키는 성질이 있고, 아세틸렌은 구리와 접촉하면 폭발성이 강한 동아세틸라이드를 생성할 위험이 있어, 두 가스 모두 배관 재료로 구리(동) 사용을 금지한다.
반면 상온·건조 상태의 염소가스에는 보통강을 사용할 수 있고, 저온용 배관에는 동·니켈강 등의 저온용 비철금속을, 암모니아 합성탑 내부에는 내식성이 강한 18-8 스테인리스강을 사용하는 것이 타당하다.

왕복동식(피스톤식) 팽창기는 고압식 액체산소분리장치, 수소액화장치, 헬륨액화기 등에 사용되며 흡입압력 범위가 저압에서 고압(약 20MPa)까지 넓고, 처리가스량이 많으면 다기통 구조로 제작된다.
다만 팽창기 효율은 60~65% 수준으로 터빈식 팽창기(80~85% 정도)보다 낮은 편이므로, 효율이 85~90%로 높다는 설명은 틀린 내용이다.

자동절체식 조정기를 사용하면 사용측 용기의 잔류액이 거의 없어질 때까지 소비할 수 있고, 그만큼 용기교환 주기를 길게 가져갈 수 있어 전체 용기 수량도 수동절체식보다 적게 둘 수 있다는 장점이 있다.
배관의 압력손실을 크게 해도 된다는 것은 자동절체식 조정기 사용에 따른 장점으로 보기 어려우며, 절체 방식과 무관하게 배관 설계 시에는 압력손실을 적절히 관리해야 한다.

이론(피스톤) 토출량은 $0.00248\,\text{m}^3 \times 175\,\text{rpm} \times 60\,\text{min/h} \approx 26.04\,\text{m}^3/\text{h}$이다.
실제 토출가스 92kg/h를 흡입상태 비체적(0.189 m³/kg)으로 환산한 실제 체적은 $92\times0.189 \approx 17.39\,\text{m}^3/\text{h}$이다.
토출효율은 $\dfrac{17.39}{26.04}\times100 \approx 66.8\%$이다.

도시가스사업법에서 정의하는 도시가스는 천연가스(액화한 것 포함)와 배관을 통해 공급되는 석유가스(LPG), 나프타부생가스, 바이오가스 등 대통령령으로 정하는 가스를 말한다.
석탄가스는 과거 전통적인 도시가스의 원료였으나 현행 법령상 도시가스의 정의에 포함되는 항목으로 규정되어 있지 않다.

수소화염이나 산소·아세틸렌 화염과 같이 폭발위험이 큰 화염을 사용하는 시설에서는 배관이 분기되는 각 지점마다 화염의 역행을 차단하는 역화방지장치를 반드시 설치하여야 한다.
역류방지장치는 유체의 역류를 막는 장치로 화염의 역행을 막는 것과는 목적이 다르므로 구분해야 한다.

대표적인 가스 액화사이클로는 린데식, 클라우드식, 캐피자식, 필립스식, 캐스케이드식(다원액화) 등이 있으며, 단열팽창(줄-톰슨 효과)이나 팽창기를 이용해 가스를 냉각·액화한다는 점에서 방식별 차이가 있다.
반면 크라시우스식은 이러한 가스 액화사이클의 명칭으로 사용되지 않는 것이므로, 액화사이클의 종류에 해당하지 않는다.

왕복식 압축기의 연속적인 용량제어 방법에는 바이패스 밸브에 의한 조정, 회전수 변경, 흡입주밸브를 폐쇄(닫아걸기)하는 방법 등이 있다.
베인 컨트롤은 원심식(터보형) 압축기에서 흡입 베인의 각도를 조절하여 용량을 제어하는 방식으로, 왕복식 압축기의 용량제어 방법에는 해당하지 않는다.

적화식 버너는 1차 공기를 전혀 사용하지 않고 연소에 필요한 공기를 모두 화염 주위에서 확산에 의해 공급받는 방식으로, 이 때문에 불완전연소가 되기 쉽고 화염온도가 낮아 고온을 얻기 어려우며 넓은 연소실이 필요하다.
1차 공기를 취할 때 역화가 우려되는 것은 1차 공기를 흡입하는 분젠식 버너의 특징이므로, 1차 공기 자체를 사용하지 않는 적화식의 특징으로는 맞지 않다.

도시가스 배관에서 가스 공급이 불량해지는 원인으로는 배관의 파손, 정압기의 고장이나 능력부족, 배관 내 물고임이나 녹으로 인한 폐쇄 등 배관 자체나 압력조정 설비의 문제를 들 수 있다.
Terminal Box는 전기방식 시설의 전위 측정 등을 위한 설비로, 그 불량은 전기방식 관리에는 영향을 줄 수 있으나 가스 공급 자체가 불량해지는 직접적 원인으로 보기는 어렵다.

정전기는 유체의 마찰이나 접촉·분리 과정에서 발생하며, 가스 중에 액체나 고체의 미립자가 섞여 있을 경우 배관 벽이나 다른 입자와의 마찰이 늘어나 정전기가 훨씬 발생하기 쉬워진다.
가스가 건조하거나 분자량이 작은 경우, 성분이 다양한 혼합가스인 경우보다도 이물질 혼입에 의한 마찰대전이 정전기 발생에 더 직접적인 영향을 준다.

피크시 평균가스소비량은 1호당 1일 평균가스소비량에 소비자 호수와 피크시 평균가스소비율을 곱하여 구한다.
$Q = 1.44 \times 50 \times 0.17 \approx 12.24$이므로 약 12.24 kg/h이다.

외부전원법은 외부 직류전원을 이용해 방식전류를 흘려주는 방식으로, 전압과 전류의 조정이 자유롭고 효과범위가 넓으며, 전기적 부식(전식)에 대해서도 방식효과를 볼 수 있는 장점이 있다.
다만 인가되는 전류가 커서 인접한 다른 매설 금속체에 간섭전류로 인한 전식 등의 장해를 줄 가능성이 있으므로, "다른 매설 금속체의 장해가 없다"는 설명은 외부전원법의 특징으로 틀린 내용이다.

밀폐된 탱크 내부에서 용접 등 화기작업을 하려면 산소농도가 18~22% 범위에 있어야 하고, 가연성가스는 폭발하한보다 충분히 낮아야 하며, 독성가스는 허용농도 이하여야 한다. 산소 20%는 이 정상 범위 안에 들어 화기작업이 가능하다.
질소가 85%를 차지하는 상태는 산소농도가 18%에 크게 못 미쳐 산소결핍(질식) 위험이 있고, 수소 5%는 폭발범위(약 4~75%) 안에 들어 인화·폭발 위험이 있다. 일산화탄소 4000ppm은 허용농도를 크게 초과하는 독성 수준이라 작업이 불가하다.

냉동기의 소요동력은 $L = \dfrac{Q}{COP}$ 로 구한다. 냉동능력 1RT는 약 3320kcal/h(≈3.86kW)이므로 10RT의 냉동열량은 $10 \times 3.86 \approx 38.6\ \text{kW}$이다.
따라서 소요동력은 $L = \dfrac{38.6}{3.2} \approx 12\ \text{kW}$로 계산된다.

LPG 공급방식은 크게 자연기화방식과 강제기화방식으로 나뉘며, 강제기화방식은 다시 직접혼입방식(기화기로 기화한 가스를 그대로 공급), 공기혼합방식(기화가스에 공기를 섞어 발열량·연소성을 조절), 변성혼입방식(가스를 분해·변성하여 공급) 등으로 구분된다.
‘가압혼입방식’은 이러한 표준 공급방식 분류에 속하지 않는 용어로, LPG 공급방식으로 사용되지 않는다.

가스 연소기구는 공기와의 혼합 방식에 따라 적화식(연소에 필요한 공기를 화염 주변에서 확산으로 공급), 분젠식(1차공기를 흡입하여 혼합), 세미분젠식, 전1차공기식(무염연소식)으로 분류된다.
‘피셔식’은 이러한 표준 연소기구 분류에 해당하지 않는 명칭이므로 가스의 연소기구가 아니다.

용기내장형 액화석유가스 난방기용 용접용기는 일반 LPG 용기와 달리 제조기준에서 최고충전압력을 1.5MPa로 정해 두고 있다.
이 값은 해당 용기의 내압시험압력·기밀시험압력 등 각종 시험압력을 산정하는 기준이 되며, 난방기에 내장되어 사용되는 조건을 고려해 별도로 규정한 것이다.

고압가스 충전용기를 차량에 적재할 때는 로프·그물 등으로 고정하여 원칙적으로 세워서 적재하지만, 용기의 종류나 형태에 따라 부득이하게 눕혀서 적재하는 것이 허용되는 경우도 있다. 따라서 ‘모든’ 충전용기를 예외 없이 세워서 적재해야 한다는 서술은 실제 운반기준과 맞지 않는다.
고무링 사용, 완충판 등 충격방지 조치, 독성가스 중 가연성가스와 조연성가스를 동일 차량에 적재하지 않는 것은 모두 올바른 운반기준이다.

아세틸렌은 압축 상태에서 자체 분해폭발의 위험이 있어 용기에 다공질물을 고루 채우고 그 틈에 용제(아세톤 등)를 흡수시켜 충전한다. 이때 다공질물의 다공도는 75% 이상 92% 미만으로 유지하도록 규정되어 있다.
다공도가 92%를 넘으면 다공질물의 강도가 약해져 안전성을 확보하기 어려우므로, 92% 미만이 다공도의 상한값이 된다.

액화산소 저장탱크의 방류둑 용량은 원칙적으로 저장능력 상당용적 이상이어야 하지만, 액화산소의 경우는 특례로 저장능력 상당용적의 60% 이상으로 완화하여 적용한다.
따라서 저장능력이 2000m³일 때 방류둑 용량은 $2000 \times 0.6 = 1200\ \text{m}^3$ 이상이면 된다.

초저온용기는 극저온의 액화가스를 안전하게 저장·운반해야 하므로, 일반 용접용기의 신규검사 항목(인장시험, 굽힘시험, 압궤시험 등)에 더해 용기의 단열 성능이 기준을 만족하는지 확인하는 단열성능시험을 추가로 실시한다.
이는 단열층의 열침입량을 측정하여 저온 유지 성능을 검증하는, 초저온용기에 특화된 검사 항목이다.

기체가 압력을 가하거나 온도를 낮출 때 쉽게 액화되는 정도는 임계온도가 높을수록 유리하다. 임계온도 이하에서만 압축에 의한 액화가 가능하기 때문이다.
프로판은 임계온도가 약 96.8℃로 산소(약 -118℃), 질소(약 -147℃), 천연가스의 주성분인 메탄(약 -82℃)에 비해 훨씬 높아, 상온 부근의 비교적 낮은 압력만으로도 쉽게 액화된다.

액화석유가스용 소형저장탱크는 지상설치식으로 하고, 가스가 누출되어도 체류하지 않도록 통풍이 좋은 장소에 설치하며, 건축물이나 사람이 통행하는 구조물의 하부에는 설치할 수 없다.
따라서 별도의 전용탱크실을 만들어 그 안에 설치한다는 것은 지상설치식으로 하도록 한 소형저장탱크의 설치기준에 어긋난다.

염소는 독성이면서 조연성인 가스로, 아세틸렌·암모니아·수소와 같은 가연성가스와는 반응 위험 때문에 동일 차량에 함께 적재하여 운반할 수 없다.
반면 산소는 이러한 혼합적재 금지 대상에 포함되지 않아, 염소와 같은 차량에 실어 운반해도 무방하다.

수소의 폭발범위는 약 4~75%이고, 암모니아의 폭발범위는 약 15~28%이다.
일산화탄소의 폭발범위(약 12.5~74%)는 폭발 상한이 수소의 상한(75%)에 가깝고 폭발 하한도 암모니아의 하한(15%)과 비슷한 수준이어서, 두 가스의 폭발 특성을 함께 갖는 가스로 볼 수 있다.

도시가스사업법령상 전문교육 대상자는 도시가스사업자의 안전관리책임자와 안전점검원, 그리고 특정가스사용시설의 안전관리책임자 등 법령에 명시된 자격·직위를 가진 사람으로 한정된다.
‘사용시설점검원’은 이러한 법정 직위와 명칭이 일치하지 않아, 전문교육 대상자로 규정된 것으로 볼 수 없다.

독성가스 배관용 밸브 제조 기준에서 규율하는 대상 밸브는 볼밸브·글로브밸브·게이트밸브·체크밸브 등으로 한정되어 있다.
니들밸브는 미세 유량 조절용으로 별도 분류되는 밸브로, 이 기준의 적용대상 밸브 종류에는 포함되지 않는다.

용기에 의한 액화석유가스 저장소의 충전용기 보관실에는 가스가 누출되었을 때 체류하지 않도록 환기구를 설치해야 하며, 그 통풍 가능 면적의 합계는 바닥면적 1m²마다 300cm² 이상이 되도록 규정되어 있다.

저장탱크에 가스를 충전할 때 내용적의 90%를 넘지 않도록 하는 것은, 외기 온도 상승 등으로 액이 열팽창할 경우를 대비해 탱크 상부에 기상부(안전공간)를 남겨두기 위함이다.
액을 가득 채우면 온도 상승 시 액 팽창으로 탱크 내압이 급격히 상승해 파열 등 위험한 상황이 발생할 수 있으므로, 여유 공간을 두어 이를 방지한다.

독성가스를 차량으로 운반할 때는 방독마스크 등 기본 보호장비 외에도 압축가스의 용적이 100m³ 이상일 경우 공기호흡기를 추가로 갖추어야 한다.
이는 누출 시 저농도의 방독마스크만으로는 충분한 보호가 어려운 대량 운반 상황에 대비하기 위한 기준이다.

위험성 평가기법은 위험의 정도를 등급이나 서술로 나타내는 정성적 평가와 사고 발생확률·피해규모를 수치로 산정하는 정량적 평가로 구분된다.
체크리스트기법, 위험과 운전분석기법(HAZOP), 사고예상질문 분석기법(What-if)은 정성적 평가에 해당하며, 작업자실수 분석기법은 인적 오류의 발생확률을 수치화하여 평가하는 정량적 기법에 해당한다.

고압가스 특정제조시설의 에어졸 제조 기준에서는 용기가 50℃에서 내부 가스압력의 1.5배에 해당하는 압력을 가하여도 파열되지 않아야 한다고 규정한다.
따라서 40℃에서 가스압력의 1.2배를 가할 때 파열되지 않으면 된다는 서술은 실제 기준보다 온도와 배수를 모두 낮춘 것이어서 틀린 내용이다. 금속제 용기 두께 0.125mm 이상, 성분 배합비 및 1일 최대 제조수량 준수, 내용적 100cm³ 초과 용기의 제조자 명칭·기호 표시는 모두 올바른 기준이다.

일반도시가스공급시설 압력조정기의 안전점검에서 압력 측정 항목은 출구압력을 측정하여 명판에 표시된 출구압력 범위 이내로 유지되는지 확인하는 것이다. 조정기의 역할이 공급압력을 정해진 출구압력으로 낮추어 유지하는 것이므로, 성능 확인의 기준도 출구압력이 된다.
따라서 입구압력을 측정해 명판의 입구압력 범위와 대조한다는 서술은 점검기준과 맞지 않는다. 격납상자의 견고한 고정 여부, 몸체와 연결부의 가스누출 유무, 필터·스트레이너의 청소 및 손상 유무는 모두 올바른 점검항목이다.

액화석유가스 저장소의 저장설비 설치기준에서 정답은 4번이다. 실외저장소 설치 시 바닥으로부터 2m 이내에 배수시설이 있을 경우, 방수재료로 이중으로 덮는 것이 아니라 단일로 피복하거나 별도의 방수 조치를 하는 것이 기준이다. 1번은 용기보관실은 용기집합식이 아닌 용기분산식으로 설치하여야 하므로 정확하고, 2번은 용기보관실을 사무실과 구분하여 동일 부지 내 설치하는 것이 맞으며, 3번도 충전용기와 잔가스 용기를 1.5m 이상 거리로 구분 보관하는 것이 정확하다. 따라서 배수시설 인근에서 방수 피복을 이중으로 하도록 규정한 4번이 기준에 어긋나는 오류이다.

불화수소(HF)를 물에 흡수시킨 불산은 유리의 주성분인 규산염을 부식시키는 성질이 있어, 유리용기에는 저장할 수 없다.
반면 납, 강(steel), 스테인리스강 용기는 불산에 대한 내식성이 있어 저장용기로 사용할 수 있다.

반타원체형 경판의 두께 계산식에서 계수 m은 경판 내면의 장축부와 단축부 길이의 비(형상비)를 나타낸다.
경판이 평평한 형태일수록(단축부가 짧을수록) m 값이 커지며, 이는 두께 계산식에서 필요한 경판의 강도 보정에 반영된다.

고압가스 용기의 표준 도색에서 액화탄산가스는 청색으로 규정되어 있어, 이를 회색으로 연결한 것은 잘못된 연결이다.
액화염소를 갈색, 아세틸렌을 황색, 액화암모니아를 백색으로 연결한 것은 모두 올바른 도색 기준에 해당한다.

측온저항체는 금속의 온도에 따른 전기저항 변화를 이용하는 온도계로, 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu)가 대표적인 저항체 소재로 사용된다.
수은(Hg)은 저항체가 아니라 열팽창 원리를 이용하는 유리제 온도계(수은온도계)에 사용되는 물질이므로 측온저항체의 종류에 해당하지 않는다.

열전도도검출기(TCD)는 시료를 파괴하지 않으면서 유기 및 무기화학종 모두에 감응하는 범용 검출기로, 용질이 검출 과정에서 소모되지 않는다는 특징이 있다.
이에 비해 불꽃이온화검출기(FID)는 오히려 감도가 높은 편이며, 전자포획검출기(ECD)는 선형 감응범위가 좁고, 불꽃광도검출기(FPD)는 황·인 화합물 등 특정 성분에만 선택적으로 감응한다는 점에서 나머지 선택지는 옳지 않다.

그림의 설명은 설치 공간을 적게 차지하고, 대용량 가스 측정에 적당하며, 설치 후 유지관리가 필요하고, 가스 압력이 높아도 사용할 수 있다는 네 가지다.
이는 8자 모양 회전자 두 개가 맞물려 돌면서 회전자와 케이싱 사이 공간의 부피만큼 가스를 밀어내는 루트식 가스미터의 특징이다. 구조가 콤팩트해 대유량·고압 계량에 널리 쓰이지만, 회전자 마모와 스트레이너 막힘 때문에 주기적인 점검이 필요하고 소유량 영역에서는 계량 정확도가 떨어진다.
막식은 가정용 소용량이라 대용량 계량에 맞지 않고, 습식은 정확도가 높아 기준기로 쓰이지만 물 수위 관리가 필요하며 설치 공간이 크다. 오리피스식은 부피를 직접 재는 실측식이 아니라 차압으로 유량을 환산하는 추량식이다.

같은 유량이 흐를 때 연속방정식 $Q = A_1 V_1 = A_2 V_2$가 성립하고, 관 단면적은 $A \propto D^2$이므로 유속은 $V_2 = V_1 \left(\dfrac{D_1}{D_2}\right)^2$로 구할 수 있다.
따라서 $V_2 = 3 \times \left(\dfrac{70}{50}\right)^2 = 3 \times 1.96 \approx 5.88\ \text{m/s}$이다.

막식가스미터는 용량범위가 대략 1.5~200m³/h로, 가정 등 일반 수용가에 가장 널리 사용되는 가스미터이다.
루트미터와 습식가스미터는 각각 대용량 계측이나 기준기로서의 정밀 계측에 주로 사용되어 일반 수용가용으로는 적합하지 않다.

그림의 설명은 기전력 특성이 우수하고, 환원성 분위기에는 강하지만 수분을 포함한 산화성 분위기에는 약하며, 값이 비교적 저렴하고, 수소·일산화탄소 분위기에서도 사용 가능하다는 것이다.
이 조건에 모두 들어맞는 것은 철–콘스탄탄 열전대(J형, I·C)다. 열전대 중 열기전력이 가장 커서 감도가 좋고 가격도 싸지만, (+)극인 철이 산화·부식되기 쉬워 산화성 분위기나 습기에는 불리하다. 사용 범위는 대략 $-20 \sim 800\,^\circ\mathrm{C}$다.
백금–백금로듐은 $1600\,^\circ\mathrm{C}$급 고온용이지만 환원성 분위기에 약하고 값이 매우 비싸며, 크로멜–알루멜은 반대로 산화성 분위기에 강하고 환원성에 약하다. 구리–콘스탄탄은 저온 정밀 측정용으로 사용 상한이 낮다.

미분동작(D동작)은 제어량의 변화 속도에 비례하여 조작신호를 만들어내므로, 급격한 변화에 신속히 반응하여 진동이나 오버슈트를 억제하는 데 효과적이다.
비례동작이나 적분동작만으로는 응답 지연이나 잔류편차 문제가 남을 수 있어, 진동 억제 목적에는 미분동작이 가장 적합하다.

추종제어, 비율제어, 프로그램제어는 모두 시간에 따라 목표값 자체가 변화하며 그 변화를 따라가는 제어방식이다.
반면 정치제어는 목표값을 시간적으로 일정하게 유지하는 제어방식이므로, 변화되는 목표치를 따라가는 자동제어 방식에 해당하지 않는다.

편위법은 측정량이 가해졌을 때 검출부(스프링 등)에 그 크기에 비례한 변위가 발생하고, 그 변위량을 눈금으로 직접 지시하여 측정값을 읽는 방법이다.
스프링식 저울은 물체의 무게에 따라 스프링이 늘어나는 변위를 바늘의 움직임으로 나타내므로 편위법의 대표적인 예이다.

감도불량은 가스미터에 규정된 감도 유량(미터가 감지해야 할 최소 유량)을 흘렸음에도 미터 지침의 시도에 변화가 나타나지 않는 고장을 말한다.
부동은 가스가 흐르는데도 미터가 전혀 작동하지 않는 상태, 불통은 가스 자체가 미터를 통과하지 못하는 고장, 기차불량은 계량 오차가 허용범위를 넘는 고장으로 서로 구분된다.

요오드적정법은 시료 가스 중의 황화수소를 정량하는 화학적 가스분석법이다.
황화수소를 아연 또는 카드뮴 착염 용액 등으로 흡수시킨 뒤 요오드 용액으로 산화 적정하여 그 소비량으로부터 농도를 환산한다.
일산화탄소나 아황산가스, 메탄은 각각 오르자트법·중화적정법·연소법 등 다른 정량법이 주로 이용되므로 요오드적정법의 대상과는 구분된다.

측정값이 특정한 원인 없이 무작위로 흩어져 분포를 이루는 오차를 우연오차라 한다.
우연오차는 원인을 특정하기 어렵고 항상 존재하며, 여러 번 측정하여 평균을 취하거나 통계적 처리(최소제곱법 등)로 그 영향을 줄일 수 있다.
개인오차는 측정자의 습관에서, 환경오차는 온도·습도 등 외부 조건에서, 이론오차는 측정 원리나 계산식의 근사에서 비롯되는 오차로, 흩어짐 자체가 본질적 원인은 아니다.

부르동관은 단면이 편평한 관을 원호 모양으로 구부린 것으로, 내부 압력이 상승하면 관 단면이 원형에 가깝게 되려는 힘 때문에 관이 펴지면서(팽창) 선단이 바깥쪽으로 이동하고, 압력이 낮아지면 다시 오그라든다.
즉 압력 상승 시 선단이 수축한다는 설명은 실제 거동과 반대이므로 틀린 설명이다.
부르동관은 탄성 변형을 이용하는 대표적 압력계로 고압 측정이 가능하지만 정밀도는 상대적으로 낮으며, 고압용은 니켈강과 같은 고강도 재질을 사용한다는 나머지 설명은 옳다.

오르자트법은 시료 가스를 시약에 차례로 흡수시켜 줄어든 부피로 조성을 정량하는 용적 분석법으로, 고압가스 품질검사에서 수소의 순도 측정에 규정되어 있는 방법이다(피로갈롤 또는 하이드로설파이트 시약을 사용).
산화 연소법은 가연성분을 태워 부피 변화로 정량하는 방법, 인화법은 불꽃이 붙는지를 보는 정성적 시험, 파라듐블랙에 의한 흡수법은 촉매에 흡착시켜 정량하는 방법으로, 수소의 품질검사법으로 규정된 것은 아니다.

습공기 중 수분의 분압은 상대습도와 포화수증기압의 곱으로 구해진다: $p_w = 0.30 \times 289 = 86.7\ \text{mmHg}$.
전압 1.1bar를 mmHg로 환산하면 $1.1 \times 750.06 \approx 825.1\ \text{mmHg}$이고, 건조공기의 분압은 전압에서 수증기분압을 뺀 값이다: $p_{air}=825.1-86.7=738.4\ \text{mmHg}$.
몰습도는 수증기와 건조공기의 몰(부피)비이므로 $Y=\dfrac{p_w}{p_{air}}=\dfrac{86.7}{738.4}\approx0.117$ mol H₂O/mol dry air가 된다.

액면(액위) 측정에는 부표를 띄워 위치를 읽는 플로트식, 액주의 정수압을 이용하는 압력식, 유전율 차이를 이용하는 정전용량식 등이 실제 현장에서 널리 쓰인다.
박막식(다이어프램식)은 압력 변화를 얇은 막의 변위로 검출하는 압력 검출 소자의 한 형식으로, 액면계의 한 분류로 별도로 구분되지 않으므로 액면 측정 방법에 해당하지 않는다.

자동화학식은 흡수제와의 화학반응을 이용해 성분 부피 변화를 측정하는 화학적 가스분석법인 반면, 열전도율법·밀도법·기체크로마토그래피법은 성분의 물리적 성질(열전도도, 밀도, 흡착·분리 특성)의 차이를 이용하는 물리적 가스분석법이다.
즉 화학반응 여부를 기준으로 분류하면 자동화학식만 화학적 분석법에 속해 나머지 세 방법과 성질이 다르다.

서로 다른 두 금속(이종금속)의 접합점 사이에 온도차를 주면 기전력이 발생하는 현상을 제백효과라 하며, 이를 이용해 온도를 측정하는 것이 열전대 온도계이다.
서미스터 온도계는 반도체의 전기저항 변화를, 팽창식 온도계는 고체·액체의 열팽창을, 광전관 온도계는 물체가 방사하는 빛(방사에너지)을 이용하므로 제백효과와는 원리가 다르다.

기체크로마토그래피의 이론단수는 $N=16\left(\dfrac{t_R}{W}\right)^2$로 구하며, 머무른시간 407초와 띠너비 13초를 대입하면 $N=16\left(\dfrac{407}{13}\right)^2\approx16\times980.2\approx15683$이 된다.
단높이(HETP)는 컬럼 길이를 이론단수로 나눈 값이므로 $H=\dfrac{L}{N}=\dfrac{12200\text{mm}}{15683}\approx0.78\text{mm}$이다.

헴펠식 가스분석법은 이산화탄소는 수산화칼륨 용액, 중탄화수소는 발연황산, 산소는 피로갈롤 용액에 각각 순차적으로 흡수시켜 그 부피 감소로 정량한다.
반면 수소는 흡수제로 직접 흡수되지 않으며, 남은 가스를 연소시키거나 다른 성분과의 차감을 통해 별도로 정량한다.