[가스기사 필기] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

압력을 수두로 환산하는 식은 $h = \dfrac{P}{\gamma}$이며, 압력 $3\,\text{kgf/cm}^2$를 $\text{kgf/m}^2$ 단위로 바꾸면 $3 \times 10^4\,\text{kgf/m}^2$가 된다.
비중량 $700\,\text{kgf/m}^3$로 나누면 $h = \dfrac{30000}{700} \approx 42.86$m가 된다.

뉴턴유체의 전단응력은 $\tau = \mu \dfrac{du}{dy}$로 주어지며, $u(y) = U\left[1-\left(\dfrac{y}{H}\right)^2\right]$를 미분하면 $\dfrac{du}{dy} = -\dfrac{2Uy}{H^2}$이다.
$y = H/2$를 대입하면 $\dfrac{du}{dy} = -\dfrac{U}{H}$이므로, 전단응력의 크기는 $\mu U/H$로 계산된다.

계기압력과 깊이 관계식 $P = \gamma h$에서 비중량은 $\gamma = \dfrac{P}{h}$로 구한다.
압력 $2.16\,\text{kgf/cm}^2$를 $\text{kgf/m}^2$로 바꾸면 $2.16 \times 10^4\,\text{kgf/m}^2$이고, 깊이 10m로 나누면 $\gamma = 2160\,\text{kgf/m}^3$이 된다.

Mach 수는 유체(또는 물체)의 실제 유동속도를 그 유체 내에서의 음속으로 나눈 값으로 정의되며, 이 값이 1보다 크면 초음속, 작으면 아음속 유동이라 한다.
초음속이나 아음속 자체의 비율로 정의되는 것이 아니라, 실제속도와 음속의 비로 정의된다는 점에 유의해야 한다.

모세관 현상에서 액면 상승 높이는 표면장력과 중력이 평형을 이루는 지점에서 구해지며, 원형관에서는 $h_c = \dfrac{4\sigma\cos\beta}{\gamma d}$가 적용되지만, 간격 $t$인 두 평행 평판 사이에서는 $h_c = \dfrac{2\sigma\cos\beta}{\gamma t}$로 표현된다.
평판은 원형관과 달리 둘레 전체가 아니라 양쪽 면에서만 표면장력이 작용하므로 계수가 4가 아닌 2로 줄어드는 형태가 된다.

Darcy-Weisbach 식 $h_f = f \dfrac{L}{D}\dfrac{v^2}{2g}$를 마찰계수에 대해 정리하면 $f = \dfrac{2gDh_f}{Lv^2}$가 된다.
지름 0.25m, 속도 5.7m/s, 손실수두 5m, 관 길이 40m를 대입하면 $f = \dfrac{2\times9.8\times0.25\times5}{40\times5.7^2} \approx 0.0189$로 계산된다.

비압축성 유체가 밀폐된 실린더 속을 이동할 때 두 피스톤이 밀어내는 부피는 같아야 하므로 $A_1 d_1 = A_2 d_2$가 성립하고, 단면적은 지름의 제곱에 비례하므로 $d_2 = d_1\left(\dfrac{D_1}{D_2}\right)^2$로 구할 수 있다.
지름 25㎝ 피스톤이 2㎝ 움직일 때, 지름비 $25/5=5$의 제곱인 25를 곱하면 작은 피스톤은 $2 \times 25 = 50$㎝ 움직인다.

중력단위계에서 1kgf는 질량 1kg인 물체에 중력가속도 $g \approx 9.8\,\text{m/s}^2$가 작용할 때 생기는 힘으로 정의되므로, $1\,\text{kgf} = 1\,\text{kg} \times 9.8\,\text{m/s}^2 = 9.8\,\text{kg}\cdot\text{m/s}^2$가 된다.
980이라는 숫자는 cgs 단위계(cm/s²)에서 중력가속도를 쓸 때 나오는 값으로, m/s² 단위를 쓰는 이 문제의 조건과는 맞지 않는다.

레이놀즈수는 $Re = \dfrac{\rho v D}{\mu}$로 구하며, 비중 0.85인 액체의 밀도는 $850\,\text{kg/m}^3$, 점도 5cP는 $0.005\,\text{kg/(m}\cdot\text{s)}$이다.
내경 $D=0.1$m, 유속 $v=0.1$m/s를 대입하면 $Re = \dfrac{850 \times 0.1 \times 0.1}{0.005} = 1700$으로 계산된다.

평균유속은 $v = \dfrac{Q}{A}$로 구하며, 출구 지름 20㎝인 원형 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}(0.2)^2 \approx 0.0314\,\text{m}^2$이다.
배출유량 $3\,\text{m}^3/\text{min} = 0.05\,\text{m}^3/\text{s}$를 단면적으로 나누면 $v \approx 1.6\,\text{m/s}$로 계산된다.

항력계수는 항력을 동압($0.5\rho V^2$)과 투영면적의 곱으로 나눈 무차원수로 정의된다.
따라서 $C_D = \dfrac{D}{0.5\rho V^2 A}$ 로 나타내며, 이는 항력을 동압이 만드는 힘으로 무차원화한 값이다.

스토크스 영역(매우 느린 속도, 층류)에서 구형 입자의 항력계수는 $C_D = 24/Re$ 로 나타나며, 레이놀즈수가 증가할수록 오히려 감소한다.
속도가 느릴 때 항력이 $3\pi \mu d U$로 표현되는 것, 입자에 중력·항력·부력이 작용한다는 것, 가속도가 0이 되어 등속에 이른 상태를 종말속도라 하는 것은 모두 타당한 설명이다.

역학적 상사(레이놀즈수 일치)를 이루려면 $\dfrac{VD}{\nu}$ 값이 같아야 하므로 $V_2 = V_1 \dfrac{D_1}{D_2}\dfrac{\nu_2}{\nu_1}$ 이다.
물 조건 $V_1=4\,m/s,\ D_1=0.150\,m,\ \nu_1=1.006\times10^{-6}$, 암모니아 조건 $D_2=0.075\,m,\ \nu_2=0.34\times10^{-6}$ 를 대입하면 $V_2 = 4\times2\times\dfrac{0.34}{1.006} \approx 2.7\,m/s$ 가 된다.

비압축성 2차원 정상유동은 연속방정식 $\dfrac{\partial u}{\partial x}+\dfrac{\partial v}{\partial y}=0$ 을 만족해야 한다.
$v=-Ay$ 이므로 $\dfrac{\partial v}{\partial y}=-A$, 따라서 $\dfrac{\partial u}{\partial x}=A$ 가 되어야 하므로 이를 만족하는 것은 $u=Ax$이다.

등엔트로피 흐름에서 초음속 유동이 확대부를 지날 때는 아음속과 반대로 유속과 마하수가 계속 증가한다.
에너지식과 등엔트로피 관계상 유속이 증가하면 압력과 밀도는 함께 감소하므로, 확대부에서 감소하는 물리량은 압력과 밀도이다.

단열 등엔트로피 흐름에서 정체(선단)점의 온도상승은 $\Delta T = \dfrac{V^2}{2c_p}$ 로 구할 수 있다.
$c_p = \dfrac{\gamma R}{\gamma-1} = \dfrac{1.4\times287}{0.4} \approx 1004.5\,J/kg\cdot K$ 이므로, $\Delta T = \dfrac{260^2}{2\times1004.5} \approx 33.6\,^\circ\!C$ 가 된다.

수은-물 마노미터에서 압력차는 수은주 높이에 수은의 비중을 곱해 물기둥 높이로 환산할 수 있다.
$h_{H_2O} = h_{Hg}\times S_{Hg} = 0.5\,m \times 13.6 \approx 6.8\,m$ 이므로 이 압력차는 약 6.8 mH₂O에 해당한다.

그림은 가로축이 배압비 $P_b/P_r$, 세로축이 질량유량 $\dot m$ 인 선도다. 배압비가 1.0인 E에서 유량이 0이고, 배압비가 낮아지면 D를 지나며 유량이 급격히 늘다가 C에서 꺾인 뒤 B와 A를 지나는 구간은 완전히 평탄하다.
수축노즐에서는 배압비가 임계압력비 이하로 내려가면 목(throat)에서 마하수가 1이 되어, 배압을 아무리 더 낮춰도 질량유량이 더 이상 늘지 않는다. 이 상태가 질식(choking)이다.
따라서 유량이 최대값에서 일정하게 유지되는 평탄 구간에 놓인 A와 B가 질식된 상태다. C는 질식이 시작되는 임계점이고, D와 E는 배압이 높아 목에서 아직 음속에 이르지 못한 아임계 유동이다.

그림의 세 설명은 ㄱ. 정지상태의 이상유체에서는 전단응력이 존재한다, ㄴ. 정지상태의 실제유체에서는 전단응력이 존재하지 않는다, ㄷ. 전단응력을 유체에 가하면 연속적인 변형이 일어난다 이다.
이상유체는 점성이 없으므로 움직이든 정지해 있든 전단응력이 생기지 않는다. 따라서 정지 이상유체에 전단응력이 있다는 설명은 옳지 않다.
실제유체는 점성이 있어도 전단응력은 $\tau=\mu\dfrac{du}{dy}$ 로 속도기울기가 있어야 나타난다. 정지 상태에서는 속도기울기가 0이므로 전단응력이 존재하지 않는다는 설명은 옳다.
또 유체는 아무리 작은 전단응력을 받아도 저항하지 못하고 연속적으로 변형(유동)하는 물질로 정의되므로 이 설명도 옳다. 즉 뒤의 두 설명만 맞다.

웨버수는 유체의 관성력과 표면장력의 비로 정의되는 무차원수로, 액적이나 기포처럼 표면장력이 지배적인 유동현상을 다룰 때 사용된다.
따라서 웨버수의 물리적 의미는 관성력／표면장력이다.

불활성가스(질소, 이산화탄소 등)가 혼합가스에 섞이면 가연성분의 농도와 산소 공급이 상대적으로 줄어들어 연소범위는 오히려 좁아진다.
반면 압력이나 온도가 높아지면 반응성이 커져 연소범위는 넓어지고, 산소농도가 증가할 때도 연소범위는 넓어지는 것이 일반적인 경향이다.

아세틸렌은 폭발범위가 약 2.5~81%에 이르러 가연성 가스 중 폭발범위가 가장 넓은 가스에 속하므로, 폭발한계가 가장 적다는 설명은 옳지 않다.
산소와 반응시 약 3300℃의 고온을 얻어 용접에 활용되는 점, 열·충격에 의해 분해폭발을 일으킬 수 있는 점, 압력을 가해 단독 충전할 수 없어 용제에 용해시켜 충전하는 점은 모두 아세틸렌의 실제 특성과 일치한다.

미분탄 연소는 미세하게 분쇄된 석탄 입자가 공기와 함께 노 전체에 분사되어 타는 방식으로, 화염이 연소실 전체에 걸쳐 퍼지면서 연소가 진행된다.
고체입자와 기체가 함께 흐르는 2상류 상태로 연소가 이루어지고, 입자 표면에서 서서히 가스화가 일어나 완전연소까지 상당한 시간과 거리가 필요한 것은 미분탄 연소의 실제 특징이다.

방폭대책은 통상 예방대책, 국한대책, 소화대책, 피난대책 등 여러 단계로 나누어 다루므로, 이를 예방과 긴급대책 두 가지로만 구분한다는 설명은 옳지 않다.
분진을 다루는 공정에서 호흡용 분진 제거장치를 두는 것, 비활성기체를 섞어 화염온도를 낮추고 전파력을 억제하는 것, 취급 압력을 대기압보다 낮게 유지해 누출·비산을 억제하는 것은 모두 실제 방폭대책에 해당한다.

정압비열, 압력, 엔트로피는 계의 상태에 따라 값이 정해지는 상태량이다.
반면 기체상수 R은 기체의 종류에 따라 정해지는 고유한 물성 상수로, 계의 상태(압력·온도·부피 등)에 따라 변하는 상태량이 아니다.

카르노 사이클의 열효율은 $\eta = 1-\dfrac{T_L}{T_H}$ 로 구하며, 온도는 절대온도(K)를 사용한다.
$T_H=800+273=1073\,K,\ T_L=300+273=573\,K$ 이므로 $\eta = 1-\dfrac{573}{1073}\approx 0.466$, 즉 약 46.6%이다.

폭발억제장치는 폭발의 초기 압력 상승을 감지하는 검출기구, 소화제를 폭발이 진행되는 공간에 분사하는 살포기구, 검출 신호에 따라 살포를 작동시키는 제어기구로 구성된다.
활성제(소화제) 자체는 살포기구를 통해 사용되는 소모성 물질일 뿐 장치를 이루는 기구가 아니므로, 폭발억제장치의 구성요소로 보기는 어렵다.

프로판의 폭발(연소)범위는 약 2.1~9.5%로, 제시된 2.5~40%는 실제 값과 크게 다르다.
수소 약 4~75%, 메탄 약 5~15.4%, 암모니아 약 15~28% 정도의 폭발범위는 실제 값과 대체로 일치한다.

굴뚝의 이론 통풍력은 $Z = 355H\left(\dfrac{1}{T_1}-\dfrac{1}{T_2}\right)$ (mmH₂O, H는 굴뚝 높이(m), T는 절대온도)로 나타낼 수 있다.
$T_1=20+273=293\,K,\ T_2=120+273=393\,K$ 를 대입하면 $12 = 355H\left(\dfrac{1}{293}-\dfrac{1}{393}\right)$ 에서 $H \approx 39\,m$ 이 된다.

가연성 혼합가스에 질소 등 불활성가스를 주입하여 산소농도를 최소산소농도(MOC) 이하로 낮추는 조작을 이너팅(inerting)이라 한다.
이는 연소·폭발이 일어나기 위한 산소 공급을 원천적으로 차단해 위험분위기를 예방하는 대표적인 방법이다.

공기비가 크면 연소에 필요한 양보다 많은 공기가 공급되어 오히려 연소가 완전해지므로 매연(그을음) 발생은 줄어든다. 불완전연소로 매연이 많아진다는 설명은 이와 반대되므로 옳지 않다.
공기비가 커지면 통풍력이 강해져 배기가스에 실려 나가는 열손실이 늘고, 과잉공기가 연소가스를 희석해 연소온도는 낮아지며, 여분의 산소로 인해 NOx 발생이 늘어나는 것은 실제로 나타나는 현상이다.

그림은 세로축이 온도, 가로축이 엔트로피인 선도다. 10은 응축기 출구의 포화액, 1은 급수펌프로 승압된 압축액, 2와 3은 보일러 압력에서의 포화액과 건포화증기, 4는 과열증기, 5는 터빈에서 팽창을 마친 상태이고 9는 5와 10 사이의 응축선 위에 놓인 점이다.
랭킨 사이클은 급수펌프의 단열압축(10→1) → 보일러에서의 정압가열(1→2 예열, 2→3 증발, 3→4 과열) → 터빈에서의 단열팽창(4→5) → 응축기에서의 정압방열(5→9→10) 순으로 한 바퀴 돈다. 3→4가 수직 위가 아니라 오른쪽 위로 올라가는 것은 정압 상태에서 과열되며 엔트로피가 증가하기 때문이고, 4→5가 수직 점선인 것은 등엔트로피 팽창을 뜻한다.
6·7·8을 지나는 경로는 팽창 도중 다시 가열하는 변형 사이클을 함께 그려 넣은 부분이므로, 기본 랭킨 사이클의 경로에는 들어가지 않는다.

깁스 자유에너지는 $F=H-TS$ 로 정의되며, 몰 단위로 나타내면 $F_j = H_j - TS_j$ 가 된다.
이는 엔탈피에서 온도와 엔트로피의 곱을 뺀 값으로, 정온·정압 과정에서 계가 할 수 있는 유효일의 척도가 된다.

가스의 비중은 일정한 오리피스를 통해 같은 부피의 공기와 시료가스가 빠져나가는 시간을 비교하는 유출법으로도 측정할 수 있으며, 이러한 방식을 분젠-실링법이라 한다.
그레이엄의 법칙에 따라 유출시간 비의 제곱이 두 기체의 비중비와 같아지는 원리를 이용한다.

공기 중 산소농도가 높아지면 연소 반응이 활발해져 연소속도가 빨라지고 화염온도도 높아진다.
이때 발화(점화)에 필요한 온도는 오히려 낮아지며, 산소가 풍부해 폭발도 더 쉽게 일어나므로 발화온도가 높아진다는 설명은 옳지 않다.

증기운폭발(VCE)은 점화위치가 누출(방출)점에서 멀수록 그 사이에 가연성 증기가 공기와 더 많이 혼합되어 폭발위력이 커지는 경향이 있어, 점화위치가 가까울수록 폭발위력이 크다는 설명은 이와 반대된다.
증기운의 크기가 클수록 점화될 확률이 높아지고, 폭발보다는 화재로 끝나는 경우가 많으며, 연소에너지 중 폭풍파로 전환되는 비율은 약 20% 정도에 그치는 것으로 알려져 있다.

연소가 고온에서 진행될 때 반응이 끝까지 완결되지 못하고 이산화탄소나 수증기 등의 생성물 일부가 다시 일산화탄소, 수소 등으로 분해되어 연소가스 중에 중간 생성물로 남는 현상을 열해리라 한다.
이는 고온에서 화학평형이 완전연소 쪽으로 완전히 치우치지 못하기 때문에 나타나는 현상이다.

하입식(under-feed) 화격자 연소는 석탄이 아래쪽에서 위로 밀려 올라가며 층을 이루는 방식으로, 새로 투입되는 석탄층은 연소가스와 직접 접촉하지 않고 위쪽의 고온 산화층으로부터 전도와 복사에 의해 예열·가열된다.
산화층에서 발생한 열이 아래층으로 전달되면서 석탄이 서서히 건류·가스화되는 것이 하입식의 특징이다.

습증기 영역에서 포화증기(건도 1인 상태)의 비체적은 압력이 높아질수록 작아진다.
따라서 비체적을 일정하게 유지한 채 포화증기의 압력을 높이면 상태점이 포화선을 벗어나 그 압력에서의 포화온도보다 높은 온도를 갖는 과열증기 영역으로 이동하게 된다.

프로판과 메탄의 완전연소 반응식은 각각 $C_3H_8+5O_2 \rightarrow 3CO_2+4H_2O$, $CH_4+2O_2 \rightarrow CO_2+2H_2O$ 이다.
필요 산소몰수는 각각 5몰, 2몰이며 공기 중 산소 비율은 두 경우 모두 21%로 동일하므로, 이론공기량의 비는 산소몰수의 비와 같아 $5/2=2.5$배가 된다.

투입식은 카바이드를 물에 투입하는 방식으로, 온도상승이 완만하고 불순가스 발생이 적으며 대량생산에 적합한 것이 특징이다.
물의 주입량을 조절해 발생량을 가감하는 방식은 주수식의 특징이며, 투입식은 카바이드의 투입량으로 발생량을 조절하므로 주수량 가감으로 양을 조정한다는 설명은 투입식의 특징과 맞지 않는다.

고압가스안전관리 기준상 가연성가스 압축기와 오토클레이브 사이의 배관에는 역류방지밸브가 아니라 역화방지장치를 설치하도록 정하고 있어, 이 구간은 역류방지밸브 설치 대상에서 제외된다.
반면 암모니아·메탄올 합성탑과 압축기 사이, 가연성가스 압축기와 충전용 주관 사이, 아세틸렌 압축기의 유분리기와 고압건조기 사이 배관은 후단의 고압가스가 앞단으로 역류하는 것을 막기 위해 역류방지밸브 설치가 요구되는 대표적인 곳이다.

역카르노 사이클(냉동사이클)에서는 에너지보존에 의해 고온체로 방출하는 열량이 저온체에서 흡수한 열량과 냉동기가 받은 일의 합과 같다.
일 20kW를 kcal/s 단위로 바꾸면 $20\,kW \times \dfrac{1}{4.184} \approx 4.78\,kcal/s$ 이므로, 방출열량은 $20+4.78 \approx 24.8\,kcal/s$ 가 된다.

고압가스안전관리 기준에서는 고압가스설비가 상용압력의 2배 이상 압력에서도 항복을 일으키지 않는 두께를 갖도록 설계하도록 정하고 있다.
이는 상용운전 중 예상되는 압력 변동에 대해서도 설비가 소성변형(항복) 없이 견딜 수 있는 여유를 확보하기 위한 기준이다.

안전증방폭구조는 정상운전 중에 전기불꽃, 아크, 고온부 등 점화원이 될 수 있는 요소가 발생하지 않도록 기계적·전기적 구조와 온도상승에 대한 안전도를 강화한 방폭구조를 말한다.
내압방폭구조는 폭발이 내부에서 일어나도 용기가 이를 견디고 외부로 전파되지 않도록 하는 구조, 압력방폭구조는 용기 내부를 보호가스로 가압해 가연성가스의 유입을 막는 구조, 유입방폭구조는 점화원이 될 부분을 절연유 속에 넣어 격리하는 구조로 안전증방폭구조와 구분된다.

동관(구리관)은 열전도율이 우수하고 내식성이 좋아 열교환기용 튜브, 압력계 도입관, 냉매가스 배관 등에 널리 쓰인다.
반면 배수관은 하수 중의 성분에 의한 부식 우려와 경제성 때문에 동관보다 주철관이나 합성수지관이 주로 사용되므로, 동관의 대표적인 용도로 보기 어렵다.

공업적으로 대량 생산되는 수소는 주로 천연가스, 석유(나프타), 석탄 등 탄화수소를 열분해(수증기 개질)하여 얻는 방법이 가장 일반적이다.
물의 전기분해나 소금물 전해, 금속과 산의 반응은 소규모·특수 용도의 제조법으로, 공업용 대량생산에는 경제성이 낮아 주된 방법으로 보기 어렵다.

펌프의 상사법칙에 따르면 양정(H)은 회전수의 제곱에, 소요동력(P)은 회전수의 세제곱에 비례한다: $\dfrac{H_2}{H_1} = \left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2$, $\dfrac{P_2}{P_1} = \left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^3$.
회전수가 1000rpm에서 2000rpm으로 2배가 되면 $H_2/H_1 = 2^2 = 4$배, $P_2/P_1 = 2^3 = 8$배가 된다.

안전밸브를 선정할 때는 가장 먼저 통과유체의 종류와 상태(기체·액체, 압력, 온도, 부식성 등)를 확인해야 한다. 유체 조건이 정해져야 이후 소요분출량 계산, 용량계수 산정, 구동기 선정, 제작사 자료 검토 등이 순차적으로 진행될 수 있다.
따라서 용량계수값 확인이나 밸브구동기 선정, 메이커 자료 확인은 통과유체가 확정된 이후에 이루어지는 후속 절차이다.

일반용 LPG 2단 감압식 1차용 압력조정기는 사용 압력 범위를 감안해 안전을 확보하기 위해 최대폐쇄압력을 95kPa 이하로 규정하고 있다.
3.3kPa, 3.5kPa 이하는 저압으로 조정하는 조정기(2단 감압식 2차용 등)의 폐쇄압력 기준에 해당하는 값으로, 1차용 조정기의 기준과는 구분된다.

역화(back-fire)는 연소속도가 가스의 유출속도보다 커질 때 불꽃이 버너 내부로 역행하는 현상으로, 대표적으로 버너가 과열되어 혼합가스의 온도가 올라가면 연소속도가 빨라지면서 발생한다.
반대로 가스의 과잉공급이나 가스압력 상승은 유출속도를 높여 리프팅(선화)의 원인이 되고, 1차 공기량 감소는 연소속도를 늦춰 옐로팁 등으로 이어지는 경우가 많다.

탱크 내부에서 용접작업을 하려면 산소농도가 정상 공기 수준(약 18~22%)을 유지해야 하며, 가연성가스는 폭발하한계보다 훨씬 낮은 수준, 독성가스는 허용농도 이하로 관리되어야 한다.
질소 85%는 산소가 부족한 산소결핍 상태를, 수소 5%는 폭발 위험이 있는 가연성 농도를, 일산화탄소 4000ppm은 허용농도를 크게 초과하는 독성 위험 농도를 나타내므로 용접 작업이 불가능하다.

동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{P}$로 구하며, 4극·60Hz이므로 $N_s = \dfrac{120 \times 60}{4} = 1800$rpm이다.
유도전동기는 미끄럼율만큼 동기속도보다 느리게 회전하므로, 실제 회전수는 $N = N_s(1-s) = 1800 \times (1-0.02) = 1764$rpm이 된다.

수소는 고온·고압 환경에서 강재 내부로 침투해 수소취성(취화)을 일으켜 재료를 약화시킬 수 있다.
따라서 수소 충전용기에는 수소취성에 대한 저항성이 큰 크롬(Cr)강이 대표적으로 쓰인다. 구리나 알루미늄은 고압용기에 요구되는 강도가 부족해 수소 고압용기 재료로 적합하지 않다.

정특성은 정상상태에서 부하(유량) 변화에 대해 2차 압력이 어떻게 유지되는지를 나타내는 특성으로, 유량과 2차 압력의 관계(로크업, 오프셋 등)로 평가한다.
1차 압력과 2차 압력의 관계, 유량과 작동차압의 관계, 메인밸브 열림과 유량의 관계는 각각 사용특성이나 유량특성 등 다른 평가 항목에 해당하며 정특성과는 구분된다.

샤르피법과 아이조드법은 시험편에 순간적인 충격을 가해 충격 흡수 에너지(인성)를 측정하는 충격시험 방법으로, 인장 특성을 측정하는 시험이 아니다.
이에 비해 올센법(Olsen test)은 시험편에 하중을 가해 파단될 때까지 늘어나는 정도로 재료의 연성을 평가하는 시험으로, 인장시험 방법으로 분류된다.

NG(천연가스)는 채굴된 상태 그대로 황화합물 등의 불순물을 포함하고 있어 배관 부식이나 연소 시 유해가스 발생을 막기 위해 탈황 등의 정제 과정을 거쳐야 한다.
반면 LNG는 액화 과정에서, SNG는 제조 공정에서 이미 조성이 관리·정제되며, LPG 역시 정유 과정에서 정제가 이루어진 상태로 공급되므로 별도의 탈황 정제 필요성이 상대적으로 낮다.

용기내장형 가스난방기는 안전을 위해 난방기와 용기가 직결되지 않는 구조로 만들어야 하며, 이상 시 용기가 쉽게 분리·이탈될 수 있어야 한다.
콕이 항상 열림 상태를 유지하는 구조, 버너 후면에 용기 내장 공간이 있는 구조, 통기구 면적을 용기 내장실 바닥면적 대비 하부 5%·상부 1% 이상으로 하는 것은 모두 실제 안전기준에 부합하는 설명이다.

얇은 원통형 압력용기의 두께는 $t = \dfrac{PD}{2\sigma}$로 근사할 수 있으며, 두께는 지름(D)에 비례하고 재료의 허용응력(σ)에 반비례한다.
지름이 4배, 강도가 2배가 되면 $t_2 = \dfrac{P(4D)}{2(2\sigma)} = 2 \times \dfrac{PD}{2\sigma}$이므로 $\dfrac{t_2}{t_1} = \dfrac{4}{2} = 2$, 즉 용기의 두께는 2배가 된다.

국내에서 도시가스 부취제로 규정하고 있는 성분은 TBM, THT, DMS 세 가지이며, 이들은 냄새의 강도와 안정성, 흡착성 등에서 부취제 요건을 충족하도록 관리되고 있다.
DMDS(Dimethyl Disulfide)는 해외에서 일부 사용되기도 하나 국내 기준에서 인정하는 부취제 성분으로 규정되어 있지 않아 적합지 않은 성분에 해당한다.

배관을 지상에 설치할 때 유지해야 하는 공지의 폭은 상용압력에 따라 0.2MPa 미만은 5m 이상, 0.2MPa 이상 1MPa 미만은 9m 이상, 1MPa 이상은 15m 이상으로 규정되어 있다(공업지역에서는 이 값의 1/3까지 축소 가능하나, 이 문제는 공업지역을 제외한 경우이다).
0.1MPa에 6m, 2.0MPa에 16m, 5.0MPa에 19m는 모두 각 구간의 최소 기준을 만족한다. 그러나 0.5MPa는 0.2MPa 이상 1MPa 미만 구간이므로 9m 이상이 필요한데 8m로 제시되어 기준에 미달하므로 적합하지 않다.

"상용의 상태에서 가연성가스의 농도가 연속해서 폭발하한계 이상으로 유지되는 장소"는 위험분위기가 지속적으로 존재하는 0종 장소의 정의에 해당한다.
2종 장소는 평상시에는 위험분위기가 거의 발생하지 않고, 밀폐 용기의 파손이나 환기장치 고장 등 이상 상태에서만 일시적으로 가연성가스가 누출·체류할 우려가 있는 장소, 또는 1종 장소 주변에서 가스가 종종 침입할 우려가 있는 장소를 말한다.

차량에 고정된 탱크에서 탱크 주밸브가 돌출된 경우에는 조작상자 안에 설치하고, 충돌 시 밸브가 손상되지 않도록 조작상자와 차량 뒷범퍼 사이의 수평거리를 20cm 이상 확보해야 한다.
이와 구분해, 탱크 자체와 뒷범퍼 사이의 수평거리는 후부취출식 탱크의 경우 40cm 이상, 그 밖의 탱크는 30cm 이상을 유지하도록 규정되어 있다.

침상재료는 매설배관에 작용하는 수직·횡방향 하중을 지지하고 이를 기초 지반으로 고르게 분산시키는 역할을 한다.
이러한 기능을 위해 침상재료는 배관 하단에서부터 배관 상단 30cm 위치까지 포설하도록 규정되어 있다.

불화수소(HF)를 물에 흡수시킨 용액(불화수소산)은 유리의 주성분인 규소 성분과 반응해 유리를 부식·용해시키는 특성이 있어, 유리용기는 저장용기로 사용할 수 없다.
반면 납, 강철, 스테인리스 용기는 불화수소산에 대한 내식성이 상대적으로 확보되어 저장용기 재질로 사용될 수 있다.

충전용기 운반 중 도난·분실 시 즉시 경찰서에 신고하는 것, 제1종 보호시설로부터 15m 이상 떨어져 주정차하는 것, 액화가스 충전용기를 적재함에 세워서 싣는 것은 모두 실제 운반기준에 부합한다.
반면 적재함 리프트 설치는 일정 규모 이상의 운반차량에 한해 요구되는 사항으로, 충전용기를 운반하는 모든 운반전용 차량에 일률적으로 적용되는 기준은 아니다.

부취제는 배관을 통해 멀리까지 냄새가 퍼져 누출을 조기에 감지할 수 있어야 하므로, 물에 잘 녹지 않고 토양에 대한 흡착이 적어야 한다.
물에 잘 녹거나 토양에 잘 흡수되면 누출 시 부취제가 지면이나 수분에 흡수되어 냄새로 감지되기 전에 손실되므로, 이는 부취제의 구비조건과 반대되는 특성이다.

FMECA(이상위험도분석)는 공정 및 설비를 구성하는 요소들의 고장형태와 그 영향을 분석하고, 고장형태별로 위험도의 우선순위를 결정하는 안전성 평가기법이다.
HAZOP은 공정변수의 이탈을 중심으로 위험요인을 정성적으로 찾아내는 기법이고, Dow And Mond Indices는 상대적 위험 순위를 지수화하는 기법이며, CCA는 특정 사고의 원인과 결과를 연계 분석하는 기법으로 FMECA와는 접근 방식이 다르다.

염소는 암모니아, 아세틸렌, 수소 등 가연성이거나 염소와 반응성이 큰 가스와 함께 적재하면 누출 시 격렬한 반응이나 사고로 이어질 위험이 있어 동일 차량 운반이 금지된다.
산소는 염소와 직접적인 반응 위험성이 낮아 혼합 적재 금지 대상에 포함되지 않으므로, 염소와 동일 차량에 적재해 운반할 수 있다.

가연성가스 충전용기 보관실 내부는 인화성 가스가 체류할 수 있어 화기나 불꽃이 발생할 수 있는 조명 기구는 절대 반입할 수 없다.
따라서 석유등, 촛불, 가스등과 같은 화염을 사용하는 조명은 금지되며, 점화원이 될 수 없는 방폭형 휴대용 손전등만 등화용으로 사용할 수 있다.

특정설비 제조자는 단열재 교체, 특정설비 몸체의 용접, 특정설비 부속품의 가공 등 특정설비 자체에 관한 수리를 수행할 수 있다.
반면 아세틸렌용기 내 다공물질 교체는 특정설비가 아닌 용기에 관한 수리 항목으로, 용기제조자의 수리범위에 속하므로 특정설비 제조자의 수리범위에는 해당하지 않는다.

암모니아는 자극성 냄새가 나는 무색 기체이고, 일산화탄소는 산화성이 아니라 환원성(가연성)이 강한 기체이며, 황화수소는 달걀 썩는 냄새가 나는 무색 기체이므로 갈색이나 무취라는 설명과는 맞지 않는다.
반면 염소(Cl₂)는 그 자체가 타거나 폭발하는 성질이 없는 조연성 가스이므로, 염소 자체는 폭발성이나 인화성이 없다는 설명이 옳다.

지하 정압기실의 가스누출경보기 검지부는 바닥면 둘레 20m마다 1개 이상 설치하도록 규정되어 있다.
둘레가 35m인 경우 $35 \div 20 = 1.75$이므로 소수점 이하를 올려 2개의 검지부를 설치해야 한다.

공기액화분리장치에서 아세틸렌은 비등점이 산소·질소보다 훨씬 높아 액화·분리 과정에서 응축되어 분리기 내 액체산소 저장부에 축적될 수 있다.
이렇게 쌓인 아세틸렌은 액체산소와 접촉한 상태에서 충격이나 마찰 등을 계기로 폭발을 일으킬 위험이 있어, 공기액화장치에 아세틸렌이 혼입되지 않도록 철저히 관리해야 한다.

고압가스용 냉동기 제조시설의 기밀시험 압력은 설계압력 이상으로 하고, 물을 시험유체로 사용하는 내압시험 압력은 설계압력의 1.3배 이상으로 하도록 규정되어 있다.
공기·질소 등 기체를 사용하는 내압시험의 경우 통상 설계압력의 1.25배 이상을 적용하는 것과는 구분되는 기준이다.

아세틸렌은 자체적으로 압축 저장 시 분해폭발 위험이 있어, 용기 내부를 다공질물로 채우고 그 사이에 아세톤 등의 용제를 흡수시켜 충전한다.
이때 다공질물의 다공도는 75% 이상 92% 미만으로 유지해야 하며, 다공도가 너무 낮으면 용제 흡수량이 부족해지고 너무 높으면 다공질물의 강도가 약해져 안전성이 떨어진다.

독성가스 배관은 도로 경계까지 1m 이상의 수평거리를 유지하고, 도로 밑 다른 시설물과는 0.3m 이상의 거리를 두며, 포장된 차도에서는 노반 밑에 매설하여 배관 외면과 노반 최하부와의 거리를 0.5m 이상 확보해야 한다는 기준은 실제 시설기준과 일치한다.
다만 시가지의 도로 노면 밑에 매설하는 배관은 노면과의 거리를 1.5m 이상으로 확보해야 하므로, 1.2m 이상이라는 설명은 실제 기준보다 낮게 제시된 틀린 내용이다.

차량에 고정된 탱크로 고압가스를 운반한 뒤에는 밸브의 이완상태, 부속품 등 볼트의 연결상태, 경계표지 및 휴대품 등의 손상 유무를 점검하도록 되어 있다.
반면 자동차 운행등록허가증 확인은 차량 자체의 행정적 서류 확인 사항으로, 운행을 완료한 뒤 점검해야 할 설비·안전 관련 점검 항목에는 해당하지 않는다.

평저형 저온저장탱크, 초저온용 대기식 기화장치, 특정고압가스용 실린더캐비닛 등은 그 구조와 사용 특성상 재검사 대상에서 제외되는 특정설비로 분류된다.
반면 저장탱크에 부착된 안전밸브는 사용 중 노후화나 작동 특성 변화 가능성이 있어 주기적인 재검사 대상에 해당한다.

니켈(Ni) 촉매가 일산화탄소(CO)와 접촉하면 비교적 낮은 온도·압력에서도 쉽게 반응하여 니켈카르보닐[Ni(CO)₄]이라는 맹독성 화합물을 생성할 수 있다.
산화니켈, 니켈클로라이드, 니켈염 등은 니켈의 다른 화합물이지만, 니켈 촉매 공정에서 CO와의 반응으로 주로 문제가 되는 맹독성 가스는 니켈카르보닐이다.

가스미터의 고장은 검사 결과에 따라 몇 가지로 구분된다. 부동은 가스가 흐르는데도 지침이 움직이지 않는 경우, 불통은 가스가 미터 내부를 통과하지 못하는 경우를 말한다.
가스미터로 측정한 값과 실제 사용량 사이의 오차가 검정 시 정해진 사용공차 범위를 벗어난 경우를 기차불량이라 한다. 즉 계량 결과의 정확도가 기준치를 넘어선 상태를 가리킨다.
감도불량은 미소한 유량 변화에 대해 미터가 반응하지 않는 경우이므로, 사용공차 초과와는 구분되는 별개의 고장 형태이다.

제어동작 중 오차가 변화하는 속도, 즉 오차의 미분값에 비례하여 조작량을 결정하는 동작을 미분동작(D동작)이라 한다. 오차가 급격히 커지려는 초기 단계에서 이를 빠르게 억제하므로 시스템을 조기에 안정시키는 효과가 있다.
비례동작은 오차의 크기 자체에, 적분동작은 오차의 누적(시간적분)에 비례한다는 점에서 미분동작과 구분되고, 뱅뱅동작은 온오프 방식이어서 오차의 변화율과는 무관하다.

적외선 가스분석계는 분자가 적외선을 흡수하는 성질을 이용하는데, 이는 CO, CO2, 탄화수소류처럼 서로 다른 원자로 이루어져 쌍극자 모멘트를 갖는 분자에서 나타난다. 산소(O2)는 같은 원자 두 개로 이루어진 대칭 분자여서 적외선을 거의 흡수하지 않으므로 이 방식으로는 분석할 수 없다.
반면 자기식 가스분석계는 산소의 상자성을, 세라믹식(지르코니아식)과 갈바니 전기식은 산소와의 전기화학적 반응을 이용하므로 모두 산소 분석에 적합한 방식이다.

추종제어, 비율제어, 프로그램제어는 모두 목표값이 시간에 따라 변화하며, 제어량이 그 변화하는 목표값을 따라가도록 하는 방식이다. 추종제어는 임의로 변화하는 목표값을, 비율제어는 다른 양과 일정 비율 관계에 있는 목표값을, 프로그램제어는 미리 정한 시간 계획에 따른 목표값을 추종한다.
반면 정치제어는 목표값을 시간에 관계없이 일정하게 유지하는 제어 방식이므로, 목표값이 변화하는 자동제어 방식에는 해당하지 않는다.

가스미터의 기차(器差)는 피검정 미터(막식가스미터)의 지시량을 기준으로, 그것과 표준가스미터 지시량의 차이가 차지하는 비율로 계산한다.
$\dfrac{65-71}{65}\times 100 \approx -9.2\%$
막식가스미터가 표준가스미터보다 적게 지시했으므로 음(-)의 기차로 나타나며, 그 크기는 약 9.2%로 계산된다.

가스크로마토그래피의 캐리어가스는 컬럼 내 충전물이나 시료 성분과 화학반응을 일으키지 않는 불활성 기체여야 한다. 헬륨, 질소, 아르곤은 이러한 조건을 만족하여 널리 사용된다.
산소는 반응성이 있어 시료나 검출기, 충전물과 반응할 수 있으므로 캐리어가스로는 사용하지 않는다.

미리 정해진 순서에 따라 각 단계를 차례로 진행시키는 제어방식을 시퀀스 제어라 한다. 앞 단계의 완료(조건 성립)를 신호로 삼아 다음 단계로 넘어가는 것이 특징이다.
프로그램제어는 목표값 자체가 시간계획에 따라 변화하는 제어이고, 피드백제어는 출력을 검출해 목표값과 비교·수정하는 제어라는 점에서, 순서 진행 위주의 시퀀스 제어와는 원리가 다르다.

탱크 벽면에 투명한 유리관을 연결하여 탱크 내부의 액면과 같은 높이로 유리관 속 액위가 형성되도록 하고, 이를 눈으로 직접 읽는 방식이 직관식 액위계이다.
검척식은 자로 직접 재는 방식, 퍼지식은 압축가스를 불어넣어 압력으로 액위를 환산하는 방식, 플로트식은 액면에 뜬 부자의 위치로 액위를 검출하는 방식이어서 유리관을 통한 직접 판독과는 원리가 다르다.

캐리어가스는 시료 성분과 반응하지 않는 불활성 기체여야 하고 사용하는 검출기의 특성에 맞아야 하며, 헬륨과 질소가 대표적으로 쓰인다.
다만 캐리어가스는 컬럼 내에서 시료 성분의 확산을 최소화해 분리 효율을 높여야 하므로, 오히려 확산이 작은 기체가 유리하다. 확산이 큰 것이어야 한다는 설명은 이와 반대되므로 옳지 않다.

평면 벽에 작용하는 전압력은 $P=\gamma \bar{h} A$로 구한다. 여기서 $\bar{h}$는 벽면 도심까지의 깊이, A는 벽면 면적이다.
수심 3m인 벽면의 도심 깊이는 $\bar{h}=1.5\text{m}$이고 벽면 면적은 $A=3\times 2.5=7.5\text{m}^2$이다. 물의 비중량을 $1000\text{kgf/m}^3$으로 두면,
$P = 1000 \times 1.5 \times 7.5 = 11250\text{ kgf}$로 계산된다.

유동 중의 전압(정압+동압)과 정압의 차이, 즉 동압을 측정하여 그로부터 유속을 산출하는 장치가 피토관이다.
로터미터는 부자의 상승 위치로, 벤투리미터와 오리피스미터는 단면 축소 전후의 정압 차이(차압)로 유량을 구한다는 점에서, 전압과 정압의 차를 직접 이용하는 피토관과 구분된다.

캐리어가스와 시료성분가스는 열전도도가 서로 다른데, 이 차이를 금속필라멘트나 서미스터의 저항 변화로 검출하는 방식이 TCD(열전도도검출기)이다.
FID는 수소염 이온화를, ECD는 전자포획을, FPD는 불꽃광도(인·황 화합물의 발광)를 이용하는 검출기로, 열전도도 차이를 이용하지 않는다는 점에서 구분된다.

경사관식 압력계에서 양단의 차압은 $\Delta P=\gamma X \sin\theta$로 구한다. 여기서 X는 경사관을 따라 읽은 눈금(길이), θ는 경사각이다.
기름의 비중이 0.8이므로 비중량은 $800\text{kgf/m}^3$이고, $X=0.6\text{m}$, $\theta=30^\circ$이므로
$\Delta P = 800\times 0.6\times \sin30^\circ = 240\text{ kgf/m}^2$이며, 이를 $\text{kgf/cm}^2$로 환산(1m² = 10⁴cm²)하면 약 $0.024\text{ kgf/cm}^2$로 계산된다.

계량기 검정기준에서 가스미터의 사용 중 오차(사용공차)는 검정 시 적용되는 최대허용오차보다 넓게 허용하며, 그 값은 최대허용오차의 2배로 정해져 있다.
이는 사용 중 마모나 환경 변화 등을 감안하여 검정 당시보다 완화된 오차 범위를 적용하기 위한 것이다.

조작량이 밸브의 완전 닫힘 상태에서 완전 열림 상태까지 변화하는 데 필요한 오차의 폭을 비례대(비례대역)라 한다. 비례대가 좁을수록 작은 오차에도 조작량이 크게 변하여 제어동작이 예민해진다.
잔류편차는 제어 후에도 남는 정상상태의 오차, 보정은 오차를 줄이기 위한 수정 동작, 조작량은 제어기가 최종적으로 출력하는 양을 뜻하므로 비례대와는 의미가 다르다.

염화파라듐지는 일산화탄소와 반응하여 팔라듐이 환원되면서 검은색(흑색)으로 변색된다. 이 색 변화를 이용해 CO 누출 여부를 간이로 확인한다.

KI전분지는 NO2, Cl2와 같은 산화성 가스와 반응해 청색으로 변하고, 염화제일동 착염지는 아세틸렌(C2H2)과 반응해 적색을 나타내며, 염화파라듐지는 CO 검출에 흑색으로 반응하므로 모두 옳은 연결이다.
다만 연당지(초산납 시험지)는 황화수소(H2S) 검출용으로 흑변하는 시험지이며, 사이안화수소(HCN) 검출에는 사용되지 않는다. 따라서 연당지와 HCN의 연결은 옳지 않다.

서로 다른 두 금속선의 양 끝을 접합하고 두 접점 사이에 온도차를 주면 열기전력이 발생하는 원리(제백 효과)를 이용하여 온도를 측정하는 것이 열전대온도계이다.
방사온도계는 물체가 방출하는 복사에너지를, 색온도계는 발광체의 색(파장분포)을, 제겔콘온도계는 내화물이 연화되는 온도를 이용한다는 점에서, 열기전력을 이용하는 열전대온도계와 원리가 다르다.

습공기 중 건조공기 1kg을 기준으로, 그 안에 포함된 수증기의 중량으로 나타낸 것을 절대습도라 정의한다.
단위 부피(1m³)당 수증기 중량이나 수증기의 체적으로 정의하는 값은 이러한 절대습도의 정의와는 다르다.

임펠러식 유량계는 구조가 간단하고 측정 정도가 약 ±0.5% 수준으로 우수하며, 내식성 재질을 사용하면 부식성 액체에도 적용할 수 있는 유량계이다.
다만 임펠러 앞뒤로 유속 분포를 안정시키기 위한 직관부(정류 구간)가 필요하므로, 직관부분이 필요 없다는 설명은 옳지 않다.