[가스기사 필기] 20년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

등가길이(상당길이)는 부차손실계수와 관마찰계수의 관계식 $f\dfrac{L_e}{D}=K$로부터 구할 수 있다.
주어진 마찰계수 0.03과 글로브밸브의 부차손실계수 6.6을 대입하면 $\dfrac{L_e}{D}=\dfrac{K}{f}=\dfrac{6.6}{0.03}=220$이 되어, 밸브의 등가길이는 관 지름의 220배이다.

압축성 유체의 기계적 에너지 수지식은 위치에너지, 내부에너지(및 이와 결합된 엔탈피), 유동일, 마찰손실 등을 항으로 포함한다.
반면 엔트로피는 비가역성의 척도로서 열역학적 상태량이지 에너지 수지식에서 직접 다루는 에너지 항이 아니므로 고려 대상이 아니다.

압축성 이상기체의 유동을 지배하는 기본방정식은 질량 보존을 나타내는 연속방정식, 운동량 보존을 나타내는 운동량방정식, 에너지 보존을 나타내는 에너지방정식이다.
차원방정식은 물리량 사이의 차원 일치를 확인하는 도구일 뿐, 유체의 운동 자체를 지배하는 보존법칙식이 아니므로 여기에 해당하지 않는다.

탱크로리 상부(기상부)를 가압하여 액을 저장탱크로 밀어내는 이송방식에서는 기체를 압축하여 탱크로리 상부에 공급하는 압축기가 동력장치로 사용된다.
원심펌프나 기어펌프는 액을 직접 이송하는 액펌프 이송방식에 쓰이고, 송풍기는 저압 공기 이송에 적합하여 고압의 LPG 증기 가압에는 압축기가 사용된다.

마하수는 유체의 관성력과 압축성 힘(탄성력)의 비로 정의되며, 유속을 그 매질에서의 음속으로 나눈 값과 같다.
점성력과 관성력의 비는 레이놀즈수, 중력과 관성력의 비는 프루드수에 해당하므로 마하수와는 구분된다.

수은주 압력을 물기둥 압력으로 환산할 때는 밀도비를 곱한다: $h_{H_2O} = h_{Hg}\times \dfrac{\rho_{Hg}}{\rho_{H_2O}}$.
50cmHg=0.5m, 수은의 비중 13.6을 대입하면 $h_{H_2O}=0.5\times13.6=6.8\ \text{mH}_2\text{O}$가 된다.

산소:질소의 부피비가 1:4이므로 평균분자량은 몰분율 가중평균으로 구한다: $M=\dfrac{1\times32+4\times28}{5}=\dfrac{144}{5}=28.8$.
표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1mol의 부피는 22.4L이므로 밀도는 $\rho=\dfrac{M}{22.4}=\dfrac{28.8}{22.4}\approx1.29\ \text{kg/m}^3$이다.

일률(동력)의 단위 와트는 $1\text{W}=1\text{J/s}=1\text{kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}^3$로 나타낼 수 있어, 이 관계가 옳다.
1N은 $1\ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2$이고 1J은 $1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}^2$이며 1Pa은 $1\ \text{kg/(m}\cdot\text{s}^2)$이므로, 9.8이나 10⁵ 같은 환산계수가 붙은 나머지 식들은 단위 관계로는 옳지 않다.

송풍기의 축동력은 흡입측과 출구측의 전압차를 유량으로 곱하고 효율로 나누어 구한다. 출구측 전압은 정압에 동압을 더한 값이다.
동압은 $\dfrac{1}{2}\rho V^2=\dfrac{1}{2}\times1.2\times30^2=540\ \text{Pa}=0.54\ \text{kPa}$이므로 출구 전압은 $115+0.54=115.54\ \text{kPa}$이고, 전압차는 $115.54-110=5.54\ \text{kPa}$이다.
따라서 축동력은 $L=\dfrac{Q\Delta P}{\eta}=\dfrac{3\times5.54}{0.8}\approx20.79\ \text{kW}$가 된다.

평판 위 층류 경계층의 두께는 블라시우스 해에 따라 선단으로부터의 거리 x의 제곱근에 비례한다.
즉 하류로 갈수록 경계층은 두꺼워지지만 그 증가율은 x가 커질수록 완만해지는(제곱근) 형태를 보인다.

압축성 유동에서 단면적과 속도의 관계는 $\dfrac{dA}{A}=(M^2-1)\dfrac{dV}{V}$로 나타난다.
마하수 2, 속도 감소율 -0.2%를 대입하면 $\dfrac{dA}{A}=(2^2-1)\times(-0.002)=3\times(-0.002)=-0.006$, 즉 단면적을 0.6% 감소시켜야 한다.

등엔트로피 유동에서 임계상태(마하수 1)의 온도와 정체온도의 비는 $\dfrac{T_c}{T_s}=\dfrac{2}{k+1}$로 주어지는 것이 표준적인 관계식이다.
이는 비열비 k에 대한 지수 없이 선형적인 비율로 나타나는 것이 특징이며, 지수가 붙거나 형태가 다른 나머지 식들은 이 관계를 정확히 나타내지 않는다.

경사면에 작용하는 정수력의 작용점(압력중심)은 깊이에 따라 압력이 커지는 특성 때문에 압력이 더 큰 아래쪽에 힘이 더 많이 실려, 결과적으로 도심보다 아래쪽에 위치한다.
면이 잠긴 깊이가 깊어질수록 도심과 압력중심 사이의 간격은 점점 작아지지만, 유한한 크기의 면에서는 항상 압력중심이 도심보다 낮은 위치에 있다.

배관 내를 가득 채워 흐르는 액체의 속도를 밸브 급폐쇄 등으로 급격히 변화시키면 관 내 압력이 급격히 상승·하강을 반복하는 수격현상(water hammer)이 발생한다.
서징은 유량과 압력이 주기적으로 변동하는 현상, 캐비테이션은 국부적인 압력 저하로 기포가 발생·소멸하는 현상으로, 급격한 속도 변화 자체가 원인인 수격현상과는 구분된다.

점성력에 대한 관성력의 비로 정의되는 무차원수는 레이놀즈수이며, 이 값으로 유동이 층류인지 난류인지를 판별한다.
프루드수는 관성력과 중력의 비, 웨버수는 관성력과 표면장력의 비를 나타내므로 점성력과의 비인 레이놀즈수와는 정의가 다르다.

그림에 제시된 일반형 연속방정식은 $\dfrac{\partial \rho}{\partial t}+\dfrac{\partial(\rho u)}{\partial x}+\dfrac{\partial(\rho v)}{\partial y}+\dfrac{\partial(\rho w)}{\partial z}=0$으로, 시간에 대한 밀도 변화항과 세 방향의 질량유속 변화항으로 이루어져 있다.
정상상태란 유동장의 각 점에서 물리량이 시간에 따라 변하지 않는 상태이므로 $\dfrac{\partial \rho}{\partial t}=0$이 된다. 따라서 시간 미분항만 없어지고 $\dfrac{\partial(\rho u)}{\partial x}+\dfrac{\partial(\rho v)}{\partial y}+\dfrac{\partial(\rho w)}{\partial z}=0$이 남는다.
밀도 $\rho$가 미분 밖으로 빠져나온 $\dfrac{\partial u}{\partial x}+\dfrac{\partial v}{\partial y}+\dfrac{\partial w}{\partial z}=0$ 형태는 밀도가 일정하다고 본 비압축성 유동의 식이므로, 정상상태 조건과 혼동하지 않아야 한다.

수압기는 파스칼의 원리에 따라 압력이 동일하므로 힘은 피스톤 단면적(지름의 제곱)에 비례한다: $F_2=F_1\left(\dfrac{D_2}{D_1}\right)^2$.
지름 20cm와 10cm를 대입하면 $F_2=1\times\left(\dfrac{20}{10}\right)^2=1\times4=4\ \text{kgf}$가 된다.

기계효율은 실제로 유용하게 사용되는 동력(출력)을 입력 동력(축동력)으로 나눈 값으로, 축동력에서 손실동력을 뺀 값이 출력이 되므로 $\eta_m=\dfrac{L-L_m}{L}$로 나타낸다.
이는 손실동력이 축동력에서 차지하는 비율을 1에서 뺀 것과 같은 개념이다.

뉴턴의 점성법칙은 $\tau=\mu\dfrac{dv}{dy}$로 표현되며, 전단응력(τ), 점성계수(μ), 속도기울기(dv/dy)의 관계를 나타낸다.
압력은 이 식에 직접 나타나지 않는 변수이므로 뉴턴의 점성법칙과 관련 있는 변수가 아니다.

에너지(일)의 단위는 J(joule)이다.
dyn과 N은 힘의 단위, W는 단위시간당 에너지인 동력(일률)의 단위이므로 에너지 그 자체의 단위는 아니다.

단열(등엔트로피) 팽창에서 온도와 압력의 관계는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$이다.
초기온도 288K(15℃), 압력비 25/50=0.5, k=1.4를 대입하면 $T_2=288\times0.5^{0.2857}\approx288\times0.820\approx236.2\text{K}$이 되어, 섭씨로 바꾸면 약 $236.2-273=-36.8{}^\circ\mathrm{C}$가 된다.

폭발억제장치는 폭발 초기의 압력 상승을 검출하는 폭발검출기구, 소화(억제)물질을 순간적으로 뿌리는 살포기구, 검출 신호에 따라 살포기구를 작동시키는 제어기구로 구성된다.
활성제는 이러한 폭발억제 시스템의 표준 구성요소로 분류되지 않으므로 해당하지 않는다.

초기사건(설비 이상, 운전자 실수 등)으로부터 출발하여 이후 여러 안전설비의 성공·실패 경로를 나뭇가지 모양으로 전개해 사고 결과와 그 발생빈도를 정량적으로 평가하는 기법을 사건수분석(ETA)이라 한다.
결함수분석(FTA)은 특정 사고(정상사상)로부터 거꾸로 원인을 추적하는 하향식 기법이고, 위험과 운전 분석(HAZOP)은 정성적 기법이라는 점에서 ETA와 구분된다.

총 발열량은 연료량과 단위발열량의 곱으로 구한다: $Q=10500\times2=21000\ \text{kcal}$.
이를 2분(=2/60시간)에 모두 동력으로 변환한다고 하면, 1kWh=860kcal의 환산관계를 이용해 $L=\dfrac{21000}{860\times(2/60)}\approx733\ \text{kW}$이 되어 약 735kW에 해당한다.

부탄(C₄H₁₀)은 프로판(C₃H₈)보다 분자 하나가 가진 탄소·수소 수가 많아, 같은 부피(몰)를 완전연소시켰을 때 발생하는 열량이 더 크다.
따라서 혼합가스에서 부탄의 함유량이 늘어나면 단위 부피당 발열량은 커진다.

가연물이 되기 위해서는 발열량(반응열)이 크고, 표면적이 넓어 산소와의 접촉면이 크며, 산소와의 친화력이 커서 산화반응이 쉽게 일어나야 한다.
반면 열전도도는 오히려 작을수록 발생한 열이 축적되어 발화·연소가 유지되기 쉽다. 열전도도가 크면 열이 주변으로 빠르게 흩어져 온도 상승이 어려워지므로, 열전도도가 큰 성질은 가연물의 구비조건에 해당하지 않는다.

연소용 공기는 통상 1차 공기와 2차 공기로 나뉜다. 1차 공기가 연료의 무화·분사나 초기 화염 형성에 관여하는 공기라면, 2차 공기는 1차 공기만으로 부족한 완전연소에 필요한 나머지 공기를 보충하기 위해 공급되는 공기이다.
연료를 안개처럼 만드는 공기나 배출가스를 굴뚝으로 보내기 위한 송풍은 2차 공기의 정의와는 다른 개념이다.

TNT당량은 $W_{TNT} = \dfrac{\eta \times Q \times W_{fuel}}{Q_{TNT}}$로 구한다. 여기서 $\eta$는 폭발계수, $Q$는 연료의 발열량, $W_{fuel}$은 연료 질량, $Q_{TNT}$는 TNT의 폭발당량에너지이다.
LPG 1톤(1000kg), 발열량 15000kcal/kg, 폭발계수 0.1을 대입하면 방출에너지는 $1000 \times 15000 \times 0.1 = 1{,}500{,}000$kcal이고, 이를 TNT 당량에너지 1125kcal/kg으로 나누면 $1{,}500{,}000 \div 1125 \approx 1333$kg의 TNT당량이 된다.

정압과정에서 이상기체의 엔트로피 변화는 정압 하에서 $T_2/T_1 = V_2/V_1$이 성립하므로 $\Delta S = m C_p \ln\dfrac{V_2}{V_1}$로 구할 수 있다.
질량 10kg, $C_p=14$kJ/kg·K, 부피비 $V_2/V_1 = 0.3/1.5=0.2$를 대입하면 $\Delta S = 10 \times 14 \times \ln(0.2) \approx -225$kJ/K로, 그 크기는 약 225kJ/K이다.

Van der Waals 상태방정식에서 $b$는 분자 자체가 차지하는 부피(부피 보정항)에 대한 비례상수이며 단위는 L/mol이다.
반면 $a$는 분자 간 인력(압력 보정항)의 크기를 나타내는 상수로 단위는 atm·L²/mol²이며, 분자들이 서로 얼마나 강하게 끌어당기는지를 나타낸다. 따라서 "부피에 대한 보정항의 비례상수"라는 설명은 a가 아니라 b에 해당하는 내용이므로 틀린 설명이다.

연소속도는 연료와 공기의 혼합비에 따라 달라지는데, 이론적으로 완전연소에 필요한 양론혼합비보다 연료가 약간 많은, 즉 약간 농후한 혼합상태에서 최대 연소속도가 나타난다.
양론비와 정확히 같거나 연료가 부족한 경우, 혹은 연료가 지나치게 많은 과농후 상태에서는 오히려 연소속도가 최대값보다 낮아진다.

그림은 가로축이 엔트로피, 세로축이 온도인 $T\text{–}S$ 선도다. 포화곡선 왼쪽 아래의 10에서 1로 살짝 올라가는 선이 급수펌프의 단열 압축이고, 1→2는 급수를 포화액까지 가열하는 과정, 2→3의 수평선은 포화액이 건포화증기가 되는 증발 과정이다.
3에서 오른쪽 위 4까지가 과열기에서 증기를 과열시키는 과정이고, 4에서 아래로 내려오는 화살표(4→5)가 터빈에서의 단열 팽창이다. 이후 복수기에서 등온·등압으로 응축되면서 선도 아래쪽 수평선을 따라 5 → 9 → 10으로 왼쪽으로 이동해 처음의 포화액 상태로 돌아온다.
따라서 랭킨사이클의 경로는 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 9 → 10 → 1이다. 선도에서 6, 7, 8을 거치는 경로는 터빈 도중에 증기를 빼내 다시 가열하는 재열(再熱) 등 다른 사이클의 경로여서 단순 랭킨사이클에는 포함되지 않는다.

폭발 현상은 반응파(충격파 또는 연소파)가 매질 속을 이동하는 속도에 따라 구분된다. 반응파의 전파속도가 음속보다 빠른 경우를 폭굉(detonation)이라 하고, 음속보다 느린 경우를 폭연(deflagration)이라 한다.
따라서 음속보다 느린 속도로 이동하는 충격파에 의한 폭발현상은 폭연에 해당한다.

방폭 대책은 크게 예방대책, 국한대책, 소화대책, 피난대책 등으로 구분되며, 단순히 예방과 긴급대책 두 가지로만 나뉜다고 보는 것은 방폭대책 체계를 지나치게 단순화한 틀린 설명이다.
분진폭발은 연소시간이 길고 발생에너지가 커서 파괴력이 크며, 분해폭발성 가스에 불활성기체를 혼합하면 화염온도를 낮추고 화염전파를 억제할 수 있다. 또한 분진을 취급하는 압력을 대기압보다 낮게 유지하는 것도 유효한 분진폭발 방지대책이므로 나머지 설명은 모두 옳다.

프로판의 완전연소 반응식은 $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$이다. 공기 중 산소가 21%이므로 이론공기량은 $5 \div 0.21 \approx 23.8$Sm³이고, 이 중 질소량은 $23.8 \times 0.79 \approx 18.8$Sm³이다.
건조연소가스는 수증기(H₂O)를 제외한 CO₂와 N₂의 합이므로 $3 + 18.8 \approx 22$Sm³이 된다.

혼합기체의 평균분자량은 각 성분의 몰분율과 분자량을 곱해 합산하며, $M = 0.2 \times 32 + 0.8 \times 28 = 28.8$kg/kmol이다.
기체상수는 $R = \dfrac{\bar{R}}{M} = \dfrac{8.314}{28.8} \approx 0.289$kJ/kg·K로 계산된다. (여기서 $\bar{R}$은 일반기체상수 8.314kJ/kmol·K이다.)

폴리트로픽 과정 $PV^n = const$에서 지수 n의 값에 따라 상태변화가 구분된다. $n=0$이면 등압변화, $n=1$이면 등온변화, $n=k$(비열비)이면 단열변화, 그리고 $n = \pm\infty$이면 정적(등적)변화가 된다.
즉 n이 무한대로 발산하는 극한에서는 부피변화가 없는 정적과정에 해당하므로, 이 대응관계가 옳은 설명이다.

고발열량(HHV)과 저발열량(LHV)의 차이는 연소 시 생성된 수증기가 응축되며 방출하는 증발잠열만큼이다.
물의 증발잠열은 약 539cal/g이며, 물의 분자량 18을 곱하면 $539 \times 18 \approx 9700$cal/gmol이 되어, 이것이 표준상태에서 고발열량과 저발열량의 차에 해당한다.

확산연소는 연료와 공기가 각각 공급된 후 서서히 혼합되면서 연소가 진행되는 방식으로, 일반적으로 확산(혼합)에 걸리는 시간이 연소속도를 지배하며 화염이 길게 형성된다.
확산연소에서는 연소가 진행되는 동안 연료와 공기가 계속 섞여 들어가므로 혼합비가 위치와 시간에 따라 계속 변화한다. 따라서 "혼합비가 변하지 않고 연소된다"는 설명은 확산연소의 특성과 반대되는 틀린 설명이다.

연료는 저장·운반이 편리하고, 점화 및 연소가 용이하며, 단위 용적(중량)당 발열량이 높아야 좋은 연료로 평가된다.
반면 연소 후 발생하는 연소가스(특히 유해·매연 성분)의 양은 적을수록 바람직하므로, "연소가스 발생량이 많을 것"은 연료의 구비조건에 해당하지 않는다.

터보압축기는 고속회전이 가능하고 설치면적에 비해 유량이 크며, 용량조정 범위가 비교적 좁다는 특징이 있다.
터보압축기는 회전자와 케이싱이 비접촉으로 작동하는 구조이므로 케이싱 내부에 급유가 필요하지 않다. 따라서 기름의 혼입을 걱정해야 한다는 설명은 왕복동압축기 등에 해당하는 내용이며, 터보압축기의 특징과는 맞지 않는 틀린 설명이다.

스케줄 번호나 관 등급이 클수록, 그리고 XS(extra strong), XXS(double extra strong)와 같은 등급일수록 동일한 호칭지름·외경에서 두께가 두꺼워진다.
일반적인 두께 순서는 XXS > XS > Sch40 > Sch20 순이므로, 제시된 보기 중에서는 XXS가 가장 두꺼운 관에 해당한다.

퓨즈콕은 가스유로를 볼(ball)로 개폐하는 구조를 가지며, 과류차단 안전기구가 내장되어 있어 이상 유량 발생 시 가스를 자동으로 차단한다.
배관과 호스, 또는 배관과 커플러를 연결하는 구조로 되어 있어, 문제에서 설명하는 특징은 퓨즈콕에 해당한다. 상자콕은 상자에 넣어 설치하며 핸들 조작으로 유로를 개폐하는 구조이고, 호스콕·노즐콕은 볼에 의한 개폐·과류차단 구조가 아니라는 점에서 구분된다.

저온장치의 진공단열법에는 단순히 진공층만 형성하는 고진공단열법, 진공공간에 금속박 등을 겹겹이 넣는 다층진공단열법, 분말상 단열재를 채운 분말진공단열법 등이 있다.
"다공단층진공단열법"은 이러한 표준 분류에 존재하지 않는 명칭으로, 진공단열법의 종류에 해당하지 않는다.

교반형 오토클레이브는 진탕형에 비해 교반효과가 뛰어나고, 기액반응 시 기체를 계속 유통시킬 수 있으며, 특수한 라이닝을 하지 않아도 되는 장점이 있다.
다만 교반축이 반응기 벽을 관통하는 구조이기 때문에 그 축 packing 부분에서 가스가 누출될 우려가 있다. 따라서 "가스누출의 우려가 없다"는 설명은 교반형 오토클레이브의 실제 특성과 반대되므로 장점에 해당하지 않는다.

펌프는 비교회전도(비속도)에 따라 적합한 양정·유량 영역이 달라지는데, 원심펌프는 비교회전도가 낮아 상대적으로 고양정, 소유량에 적합하고, 축류펌프는 반대로 저양정, 대유량에 적합하다.
원심펌프는 원심력으로 액체를 이송하며, 운전 전 펌프 내부에 액을 충분히 채우는 프라이밍이 필요하고, 용량에 비해 설치면적이 작고 소형이라는 특징도 갖는다. 그러나 "저양정에 적합하다"는 설명은 원심펌프가 아닌 축류펌프의 특성에 가까우므로 틀린 설명이다.

일산화탄소(CO)는 가연성가스로서 공기 중에서 넓은 폭발범위를 가지며, 공기와 공존할 때 오히려 폭발 위험성이 크다. 따라서 "공기가 공존하여도 폭발 위험성이 없다"는 설명은 틀린 설명이다.
아세틸렌은 공기가 없어도 자기분해에 의해 폭발할 수 있고, 누출된 LPG는 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하여 폭발위험이 있으며, 가연성 고체 미분이 공기 중에 부유하면 분진폭발의 위험이 있다는 나머지 설명은 모두 옳다.

강제기화방식은 기화기를 이용해 강제로 가스를 기화시키는 방식으로, 기화량을 임의로 가감할 수 있고 설치면적이 작아도 되며, 공급가스의 조성을 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
또한 한랭 시에도 자연기화방식과 달리 연속적인 가스공급이 가능하다는 것이 강제기화방식의 대표적 장점이므로, "한냉시에는 연속적인 가스공급이 어렵다"는 설명은 강제기화방식의 특징이 아니다.

동일 사업소 내에 있는 두 저장탱크 사이에는 두 탱크 최대지름을 합산한 값의 4분의 1에 해당하는 거리(이 거리가 1m 미만이면 1m 이상)를 유지하여야 한다.
두 탱크의 최대지름이 각각 10m이므로 $(10+10) \div 4 = 5$m가 되어, 유지해야 할 거리는 5m이다.

탄소강에서 나타나는 대표적인 취성에는 고온에서 강도가 저하되는 적열취성, 저온에서 인성이 급격히 낮아지는 상온취성, 그리고 중간 온도대에서 나타나는 청열취성 등이 있다.
"풀림취성"은 탄소강의 표준적인 취성 분류에 속하지 않는 용어이므로, 탄소강에서 생기는 취성의 종류에 해당하지 않는다.

LPG·나프타를 원료로 하는 대체천연가스(SNG) 제조공정은 일반적으로 원료 중 황 성분을 제거하는 수소화탈황공정, 수증기를 이용해 저온에서 개질하는 저온수증기개질공정, 생성된 가스를 메탄으로 전환하는 메탄합성공정 등으로 구성된다.
열분해공정은 이러한 수증기 개질 기반 SNG 제조공정에 포함되는 공정이 아니므로, SNG 프로세스에 속하지 않는다.

LP가스 1단 감압식 저압조정기는 용기 내 압력을 한 번에 낮은 압력으로 감압하는 방식으로, 그 입구압력은 0.07MPa~1.56MPa, 출구압력은 2.3~3.3kPa 범위로 규정되어 있다.
따라서 입구압력 범위로 옳은 것은 0.07MPa에서 1.56MPa까지이다.

전기저항이 낮은 토양, 배수가 불량한 점토질 토양, 그리고 세균이 번식하는 토양에서는 국부전지 형성이 촉진되어 매설배관의 부식속도가 빨라진다.
반대로 통기성이 좋은 토양은 산소가 고르게 공급되어 국부적인 통기차(通氣差)가 줄어들므로 오히려 부식이 완화되는 경향을 보인다. 따라서 "통기성이 좋은 토양에서 부식속도가 점차 빨라진다"는 설명은 틀린 설명이다.

가스배관의 접합은 누설 위험이 적고 이음부 강도가 우수한 용접접합을 원칙으로 하며, 용접이 곤란한 부득이한 경우에 한하여 나사접합이나 플랜지접합 등 기계적 접합을 적용한다.
따라서 규정상 원칙적인 접합시공방법은 용접에 의한 접합이다.

압축기에 의한 LP가스 이송방법은 펌프를 이용하는 방법에 비해 이송시간이 짧고 잔가스 회수가 용이하다는 장점이 있으며, 저온에서는 부탄이 재액화되어 이송에 지장을 줄 수 있다는 단점이 있다.
기상(氣相)의 압력차를 이용해 액을 밀어내는 압축기법은 그 자체로 증기상 균압 효과를 가지므로 별도의 균압관 설치가 필수는 아니며, 균압관은 오히려 펌프이송 방식에서 베이퍼록 방지를 위해 요구되는 설비이다. 따라서 "균압관을 설치해야 한다"는 설명은 압축기 이송방법의 특징으로 틀린 설명이다.

아세틸렌은 비점(약 -84℃)과 융점(약 -81℃)이 매우 가까워, 고체 상태의 아세틸렌은 액체 상태를 거치지 않고 곧바로 기체로 승화한다. 따라서 "고체 아세틸렌이 융해한다"는 설명은 실제와 다른 틀린 설명이다.
아세틸렌은 동(구리)과 접촉하면 폭발성의 아세틸라이드를 생성하고, 흡열화합물이므로 압축 시 자기분해폭발의 위험이 있어 다공성 물질(규조토, 목탄 등)에 용제를 흡수시켜 충전한다는 나머지 설명은 옳다.

LPG 기화장치 중 가온감압방식은 열교환기에서 먼저 LPG를 기화시킨 후, 그 기화가스를 조정기로 감압하여 공급하는 방식이다.
이와 달리 감압가온방식은 압력을 먼저 낮춘 뒤 가열하는 방식으로, 처리 순서가 반대라는 점에서 구분된다.

수소는 상온에서 압축가스로 취급되며, 가연성가스이므로 충전구 나사는 왼나사를 사용하고, 용기 도색은 주황색으로 규정되어 있다.
압축가스는 고압에 견디도록 이음매 없는(무계목) 용기를 사용해야 하며, 이음부가 있는 용접용기는 액화가스용 저압 용기에 주로 사용된다. 따라서 "용접용기에 충전하여 사용한다"는 설명은 수소 용기의 실제와 다른 틀린 설명이다.

펌프의 수동력은 $L_w = \dfrac{\gamma Q H}{75}$ (PS 단위, $\gamma$는 물의 비중량 1000kgf/m³, Q는 m³/s, H는 m)로 구할 수 있다.
유량 $Q = 0.5/60 \approx 0.00833$m³/s, 양정 50m를 대입하면 $L_w = \dfrac{1000 \times 0.00833 \times 50}{75} \approx 5.56$PS이 되고, 축동력 15PS와 비교하면 효율은 $5.56 \div 15 \approx 0.37$, 즉 약 37%가 된다.

작은 구멍을 통한 가스 분출량은 $Q = 0.009 D^2 \sqrt{\dfrac{h}{d}}$ (Q: m³/h, D: 구멍지름mm, h: 압력mmH₂O, d: 가스비중)로 계산한다.
구멍지름 0.6mm, 압력 280mmH₂O, 비중 1.7을 대입하면 $Q = 0.009 \times 0.36 \times \sqrt{280/1.7} \approx 0.0416$m³/h, 즉 약 41.6L/h이다.
이 상태로 5시간 누출되었으므로 총 분출량은 $41.6 \times 5 \approx 208$L가 된다.

가스사고의 원인을 통계적으로 분류하면 취급자의 부주의, 즉 사용자 취급 부주의가 가장 큰 비중을 차지한다.
제품 노후나 시설 미비, 고의사고도 원인으로 집계되지만 실제 발생 건수는 사용자의 안전수칙 미준수, 점화 미숙, 환기 부족 등 취급 부주의로 인한 사고가 압도적으로 많다.

난청은 소음에 장기간 노출되어 발생하는 청력장애로, 그 위험요인은 소음이다.
누전이나 배선불량은 감전(전기재해)의 위험요인에 해당하므로, 난청과 누전·배선불량을 짝지은 설명은 옳지 않다.
화재·폭발-가연성/폭발성 물질, 중독-독성가스·유독물질, 화상·동상-고온·저온물질의 짝짓기는 모두 타당하다.

고압가스용 안전밸브의 내압시험 유지시간은 공칭 밸브 크기에 따라 차등 규정되어 있다. 공칭 밸브 크기 80A는 대형 밸브로 분류되며, 고압가스 안전관리법 기술기준에서 정한 80A 이상의 안전밸브는 최소 60초 이상 내압시험을 유지하도록 규정하고 있다. 크기가 작을수록 시간이 더 길어지는 역의 관계(예: 50A 이하 300초, 50~80A 180초)를 보이므로, 80A일 때는 60초가 최소 유지시간이다.

고압가스용 저장탱크 및 압력용기의 내압시험압력은 $P_t = \mu P \left(\dfrac{\sigma_t}{\sigma_d}\right)$로 계산하며, 설계압력이 20.6MPa 이하인 경우 계수는 $\mu = 1.3$을 적용한다. 즉 내압시험압력이 설계압력의 1.3배가 되도록 정한 것이다.
여기서 $\sigma_t$는 상온에서의 재료 허용응력, $\sigma_d$는 설계온도에서의 허용응력을 의미하며, 이 비율로 온도에 따른 재료 강도 변화를 보정한다.

차량 고정탱크의 운행 완료 후 점검은 밸브의 이완, 부속품의 볼트 연결상태, 경계표지 및 휴대품의 손상 여부 등 운행 중 발생할 수 있는 물리적 이상 유무를 확인하는 것이 핵심이다.
자동차 운행등록허가증 확인은 서류 확인 사항으로, 운행 완료 후 점검하여야 할 안전점검 항목에 해당하지 않는다.

고압가스를 차량에 적재·운반할 때 200km 이상의 거리를 운행하는 경우에는 중간에 충분한 휴식을 취한 후 운행하도록 규정하고 있다.
이는 장거리 운행 중 운전자의 피로로 인한 사고를 예방하기 위한 안전운행기준이다.

제시된 네 가지 기체는 산소, 이산화탄소, 프로판, 에틸렌이다. 임계온도는 그 온도를 넘으면 아무리 압력을 높여도 액화되지 않는 한계 온도로, 상온 부근(0~40℃)에 임계온도가 있는 기체는 상온에서 가압만으로 액화가 가능한 액화가스가 된다.
각각의 임계온도는 산소 약 -118.4℃, 에틸렌 약 9.9℃, 이산화탄소 약 31.0℃, 프로판 약 96.8℃이다. 산소는 임계온도가 상온보다 훨씬 낮아 상온에서는 압축가스로만 취급되고, 프로판은 100℃에 가까워 범위를 크게 벗어난다.
따라서 임계온도가 0℃와 40℃ 사이에 들어오는 것은 이산화탄소(31.0℃)와 에틸렌(9.9℃) 두 가지다. 두 기체 모두 상온에서 압축하면 액화되므로 액화가스 용기로 취급된다.

독성가스를 냉매로 사용하는 압축기 설치장소에는 냉매가스 누출 시 체류하지 않도록 환기구를 설치해야 하며, 그 면적은 냉동능력 1톤당 0.05m² 이상으로 정하고 있다.
이는 냉매 누출로 인한 독성가스 체류 및 중독사고를 예방하기 위한 최소 환기기준이다.

시안화수소(HCN)는 중합폭발의 위험이 있어 충전 후 60일이 경과하기 전에 다른 용기에 옮겨 담아야 하며, 예외적으로 순도 98% 이상으로서 착색되지 않은 것은 60일을 초과하여 저장할 수 있다.
착색된 것은 이러한 예외 적용 대상이 아니므로, 착색된 것이 60일을 경과할 수 있다는 설명은 옳지 않다.
안정제로 아황산·황산 등을 사용하는 점, 맹독성가스이므로 흡수장치·재해방지장치를 설치하는 점, 1일 1회 이상 질산구리벤젠지로 누출을 점검하는 점은 모두 타당한 안전관리 내용이다.

기밀시험이나 시운전 시 가압용으로 사용하는 가스는 불활성이면서 안전한 질소, 아르곤, 공기 등이 적당하다.
수소는 가연성가스로서 미세한 누출부에서도 착화·폭발 위험이 있어 기밀시험용 가압가스로 사용하기에 부적당하다.

도시가스 사용시설에 설치되는 정압기는 설치 후 3년까지는 1회 이상, 그 이후에는 4년에 1회 이상 분해점검을 하도록 정하고 있다.
이는 공급시설에 설치되는 정압기의 점검주기와는 별도로 정해진 사용시설 정압기에 대한 기준이다.

차량에 고정된 후부취출식 저장탱크는 저장탱크 주밸브 및 긴급차단장치에 속하는 밸브와 차량의 뒷범퍼 사이의 수평거리가 40cm 이상 되도록 고정해야 한다.
참고로 후부취출식이 아닌 경우는 30cm 이상, 조작상자와 뒷범퍼 사이는 20cm 이상의 거리 기준이 각각 적용된다.

일반도시가스사업 제조소의 지하 매설배관에 사용되는 폴리에틸렌관(PE관)의 최고사용압력은 0.4MPa 이하로 제한된다.
PE관은 저압 배관에 적용되는 재질로, 높은 압력에서는 사용할 수 없어 이러한 압력 상한이 정해져 있다.

아세틸렌을 용기에 충전한 후에는 압력이 15℃에서 1.5MPa 이하가 되도록 정치하여야 한다.
이는 아세틸렌 특유의 자기분해폭발 위험성을 고려하여 충전 직후 온도·압력을 안정화시키기 위한 기준이다.

특정설비 중 재검사 대상에서 제외되는 것은 평저형 저온저장탱크, 대기식 기화장치, 저장탱크에 부착되지 아니한 안전밸브 및 파열판, 고압가스용 실린더 캐비닛 등이다.
반대로 저장탱크에 부착된 안전밸브는 이러한 제외 대상에 해당하지 않으므로 재검사 대상이 된다.

가스 저장탱크 상호간에는 두 저장탱크의 지름을 합산한 길이의 4분의 1에 해당하는 거리를 유지해야 하며, 그 거리가 1m 미만인 경우에는 1m 이상의 거리를 유지하도록 규정하고 있다.
따라서 저장탱크 상호간에 유지해야 하는 최소거리는 1m이다.

도시가스시설 사고 통보기준에서 사람이 부상당하거나 중독된 사고는 속보는 즉시, 상보는 사고발생 후 10일 이내에 하도록 정하고 있다.
제시된 설명은 상보 기한을 15일 이내로 서술하고 있어 실제 기준과 다르므로 옳지 않다.
사망사고의 상보 기한이 20일 이내인 점, 폭발·화재사고와 LNG 저장탱크 가스누출사고의 속보를 즉시 하도록 하는 점은 모두 타당한 기준이다.

방류둑 설치 대상은 독성가스, 가연성가스, 산소 등 저장능력이 일정 규모 이상인 저장탱크로 한정되며, 액화질소와 같은 불연성·비독성 가스는 저장능력과 관계없이 방류둑 설치 대상에서 제외된다.
반면 염소(독성가스), 액화산소, 부탄(가연성가스)은 각각의 저장능력 기준을 넘으면 방류둑 설치 대상에 해당한다.

가연성가스 검지경보장치는 모든 가스에 무분별하게 반응하는 구조가 아니라, 검지 대상 가스의 종류와 특성에 적합한 구조로 설치하여야 한다.
독성가스의 경보농도를 TLV-TWA 기준농도 이하로 하는 점, 경보농도 설정치의 오차를 ±30% 이하로 하는 점, 검지에서 발신까지 걸리는 시간을 경보농도의 1.6배 농도에서 보통 30초 이내로 하는 점은 모두 타당한 기준이다.

정량적 위험성 평가기법에는 결함수분석(FTA), 사건수분석(ETA), 원인-결과분석(CCA), 작업자 실수분석(HEA) 등이 있다.
위험과 운전분석(HAZOP)은 공정의 이상상태를 정성적으로 찾아내는 기법으로, 정량적 위험성 평가기법에 해당하지 않는다.

1차 지연형 계측기의 스텝응답은 $y(t) = 1 - e^{-t/\tau}$로 표현되며, $\tau$는 시정수이다.
전변화의 80%에 도달하는 시간을 구하면 $1 - e^{-t/\tau} = 0.8$에서 $e^{-t/\tau} = 0.2$이므로, $t/\tau = \ln 5 \approx 1.6$이 되어 걸리는 시간은 시정수의 약 1.6배이다.

루트미터는 대유량 가스 측정에 적합하고 설치면적이 작아 대수용가(대형 수요처)에 주로 사용되는 것이 특징이다.
막식가스미터는 용량에 비해 설치면적이 크다는 단점이 있고, 습식가스미터는 계량이 정확하고 기차의 변동이 적은 대신 설치면적이 크다는 단점이 있어, 제시된 다른 설명들은 옳지 않다.

비례적분미분(PID) 제어기는 비례동작에 적분동작을 더해 오프셋을 제거하고, 미분동작을 더해 리셋시간을 단축시키는 제어방식이다.
쓸모없는 시간(dead time)이나 전달느림(지연)이 있는 공정에서도 사이클링을 일으키지 않아 넓은 범위의 프로세스 특성에 적용할 수 있다.

제어량의 응답이 계단변화 후 궁극적으로 도달할 값을 얼마나 초과하는가를 나타내는 척도는 오버슈트(overshoot)이다.
상승시간은 응답이 목표값에 도달하는 데 걸리는 시간, 응답시간은 응답이 허용오차 범위 내로 안정되는 데 걸리는 시간, 진동주기는 응답이 진동하는 주기를 의미하므로 오버슈트의 정의와는 다르다.

막식가스미터의 부동현상은 가스가 미터를 통과함에도 불구하고 계량막 파손 등으로 인해 지침이 움직이지 않아 통과된 가스량이 미터에 기록되지 않는 고장을 말한다.
가스가 통과하지 못하는 불통현상, 누출이 발생하는 고장, 이상음이 발생하는 고장과는 구분되는 개념이다.

열전대는 사용 가능한 온도범위가 종류별로 다른데, PR(백금-백금로듐)은 약 0~1600℃, CA(크로멜-알루멜)는 약 -20~1200℃, IC(철-콘스탄탄)는 약 -20~800℃, CC(구리-콘스탄탄)는 약 -200~350℃로 상한이 가장 낮아 사용범위가 가장 좁다.
이는 구리가 비교적 낮은 온도에서부터 산화되어 고온에서 사용하기 어렵기 때문이다.

지속용량(체류용량)은 $V_r = F \times t_R$로 구하며, 여기서 $F$는 캐리어가스의 유량, $t_R$은 체류시간(주입점에서 피크까지 걸린 시간)이다.
체류시간은 $t_R = \dfrac{15\text{cm}}{3\text{cm/min}} = 5\text{min}$이므로, 지속용량은 $V_r = 60\text{mL/min} \times 5\text{min} = 300\text{mL}$이다.

전기저항식 습도계와 저항온도계식 건습구 습도계는 모두 전기적 신호(저항값)의 변화를 이용하여 습도를 측정하므로, 연속기록, 원격측정, 자동제어에 이용할 수 있다는 공통적인 특징을 갖는다.
다만 두 방식 모두 정도(정확도)가 그리 높지 않고, 저항온도계식 건습구 습도계는 물이 필요하다는 점에서 서로 다른 특성도 존재한다.

적외선분광기의 광학부품(창, 프리즘 등)은 적외선을 잘 투과시키는 NaCl, KBr 등의 물질을 사용해야 한다.
석영은 적외선 영역에서 흡수가 크게 일어나 투과율이 낮으므로, 적외선을 잘 흡수하는 석영을 주로 사용한다는 설명은 옳지 않다.
적외선 흡수를 위해서는 쌍극자모멘트의 알짜변화가 필요하다는 점, 고체·액체·기체 시료를 모두 측정할 수 있다는 점, 열 검출기와 광자 검출기가 주로 사용된다는 점은 모두 타당한 설명이다.

헴펠식 분석법은 흡수법과 연소법을 조합하여 중탄화수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 등을 분석하는 방법이다.
흡수 순서는 이산화탄소 → 중탄화수소 → 산소 → 일산화탄소 순으로 진행되므로, 제시된 순서(일산화탄소, 이산화탄소, 중탄화수소, 산소)는 옳지 않다.
흡수되지 않고 남은 성분을 질소로 보아 100에서 각 성분의 합을 뺀 값으로 산출하는 것은 타당한 설명이다.

액주형 압력계에 사용하는 액체는 모세관 현상이나 온도 변화의 영향을 최소화하기 위해 점도가 작을 것이 요구된다.
점도가 크면 액주의 움직임이 둔해져 압력 변화에 신속하게 반응하지 못하므로, 점도가 클 것을 요구한다는 설명은 옳지 않다.
경계면이 명확할 것, 온도에 따른 밀도 변화가 적을 것, 모세관현상에 의한 액주 변화가 없을 것은 모두 타당한 유의사항이다.

습식가스미터는 회전자가 액체 속에서 회전하며 가스량을 측정하는 구조로, 계량이 정확하고 기차의 변동이 적다는 장점이 있다.
다만 설치공간이 크게 필요하고 사용 중 수위조정 등의 관리가 필요하다는 단점이 있으므로, 기차의 변동이 크다는 설명은 옳지 않다.

마이크로파식 레벨측정기는 전자파를 이용해 비접촉으로 액위를 측정하는 방식으로, 진공용기나 고온·고압 환경에서도 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한 초음파식에 비해 매질(공기)의 영향을 적게 받아 정도(정확도)가 더 우수하므로, 초음파식보다 정도가 낮다는 설명은 옳지 않다.

채취된 가스를 분석기 내부의 성분별 흡수제에 순차적으로 흡수시켜 그에 따른 체적 감소량을 측정함으로써 성분을 정량하는 방법은 오르자트(Orsat) 분석법이다.
적외선 흡수법, 불꽃이온화 분석법, 화학발광 분석법은 모두 물리적·화학적 신호(흡광도, 이온전류, 발광량)를 측정하는 방식으로 흡수제에 의한 체적변화 측정과는 원리가 다르다.

독성·가연성가스 저장소의 누출 여부는 현장에서 신속하게 확인할 수 있는 검지관법, 시험지법, 가연성가스검출기법 등을 주로 사용한다.
기체 크로마토그래피법은 정밀한 성분분석에는 유용하지만 장비가 크고 분석에 시간이 걸려 현장에서 즉시 누출 여부를 확인하는 용도로는 거리가 멀다.

간접계측은 측정 대상량을 표준량과 직접 비교하지 않고, 다른 물리적 변화(탄성변형 등)를 거쳐 환산해 내는 방식이다. 부르동관 압력계는 압력에 의해 굽은관이 변형되는 정도(변위)를 기계적으로 확대해 압력값으로 환산하므로 간접계측에 해당한다.
반면 분동식 압력계는 표준분동의 무게와 피스톤 단면적으로 압력을 직접 발생시켜 비교하고, 천칭으로 질량을 재는 것과 줄자로 길이를 재는 것도 표준량과의 직접 비교이므로 모두 직접계측이다.

기체 크로마토그래피(GC)는 시료 성분이 고정상(충전물)에 흡착되는 정도의 차이를 이용해 혼합가스를 분리, 검출하는 장치이다.
흡착력이 강한 성분일수록 컬럼을 통과하는 시간(체류시간)이 길어지고, 이 차이로 각 성분의 종류와 양을 구분한다. 증류·추출·결정화는 각각 별도의 분리조작으로 GC의 측정원리와는 다르다.

분동식 압력계는 표준분동의 무게와 피스톤 단면적을 이용해 압력을 직접 발생시켜 측정하는 1차 압력계로, 다른 압력계를 교정하는 표준기로 쓰일 만큼 넓은 압력범위와 높은 정밀도를 갖는다.
U자형·링밸런스식 압력계는 액주식이라 비교적 낮은 압력범위에, 부르동관 압력계는 중간 정도의 압력 측정에 주로 쓰인다.

1차 압력계는 압력을 액주의 높이차와 같은 기본적인 물리법칙으로 직접 환산하는 압력계이며, U자관 마노미터가 대표적이다.
부르동관, 벨로우즈, 전기저항 압력계는 탄성체의 변형이나 전기적 특성 변화를 매개로 압력을 간접적으로 환산하므로 2차 압력계에 해당한다.

오리피스 등 차압식 유량계에서 유량은 차압의 제곱근에 비례한다.
$Q_2 = Q_1 \sqrt{\dfrac{\Delta P_2}{\Delta P_1}} = 22 \times \sqrt{\dfrac{1024}{1936}} = 22 \times \dfrac{32}{44} \approx 16 \ \text{m}^3/\text{h}$
차압이 약 절반(1936→1024)으로 줄었지만 유량은 제곱근 관계이므로 절반보다 덜 줄어든 약 16m³/h가 된다.