[가스기사 필기] 16년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

일(J)의 단위는 힘×거리이므로 $1\text{J}=1\text{N}\cdot\text{m}=1\text{kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}^2$이고, 일률(W)은 일/시간이므로 $1\text{W}=1\text{J/s}=1\text{kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}^3$로 정리된다.
힘의 단위는 $1\text{N}=1\text{kg}\cdot\text{m/s}^2$이며 9.8을 곱하는 관계가 아니고, 압력의 단위도 $1\text{Pa}=1\text{N/m}^2=1\text{kg/(m}\cdot\text{s}^2)$이므로 10⁵을 곱하는 관계 역시 아니다.

펌프가 유체에 실제로 공급해야 하는 동력(축동력)은 수동력을 펌프효율로 나눈 값이다. 전양정은 수면 차이(실양정) 20m에 손실수두 5m를 더한 25m이다.
유량은 $Q=60\text{m}^3/\text{min}=1\text{m}^3/\text{s}$이므로 수동력은 $L_w=\gamma Q H=1000\times1\times25=25000\text{kgf}\cdot\text{m/s}$이며, $1\text{kW}\approx102\text{kgf}\cdot\text{m/s}$로 환산하면 약 245.0kW이다.
여기에 펌프효율 0.9로 나누면 $245.0/0.9\approx 272.2\text{kW}$로 계산되어, 이것이 펌프에 실제로 공급해야 할 동력이다.

운동 부분과 고정 부분의 틈새가 매우 작아 밀착되어 있어 배출측에서 흡입측으로의 역류(슬립)가 최소화되고, 점도가 높은 경질 윤활유 등의 이송에 적합하며 고압(200atm 이상) 토출도 가능한 것은 회전펌프(로터리 펌프)의 특징이다.
왕복펌프는 피스톤·플런저의 왕복운동으로, 원심펌프는 회전 임펠러의 원심력으로 유체를 이송하는 방식이어서, 밀착 구조에 의한 역류 최소화라는 특징과는 거리가 있다.

이상기체 중 소리의 전파속도는 $a=\sqrt{kRT}$로 나타나며, 여기서 k는 비열비, R은 기체상수, T는 절대온도이다.
이 식에서 음속은 절대온도의 제곱근에 비례하며, 압력이나 밀도, 부피 자체에 비례하는 관계는 아니다.

수면 아래 깊이 h인 곳에서 유체가 유출될 때의 속도는 토리첼리의 정리 $v=\sqrt{2gh}$로 구한다.
$v=\sqrt{2\times9.8\times4}=\sqrt{78.4}\approx 8.85\text{ m/s}$로 계산된다.

전단응력이 속도구배(전단변형률)에 정비례하는 유체를 뉴턴유체라 하며, 이때의 비례상수가 점성계수이다.
비압축성이라는 조건이나 항복응력의 존재 여부는 뉴턴유체를 정의하는 핵심 조건이 아니며, 전단응력이 속도구배와 무관하게 일정하다는 설명 역시 뉴턴유체의 정의와는 다르다.

단위면적당 질량유량은 $\dfrac{\rho Q}{A}=\rho v$로 구할 수 있다. 먼저 평균유속을 구하면,
$v=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{10.0/3600\text{ m}^3/\text{s}}{0.0022\text{ m}^2}\approx1.263\text{ m/s}$
비중 0.887인 원유의 밀도는 $887\text{kg/m}^3$이므로, $\rho v = 887\times1.263\approx1120\text{ kg/(m}^2\cdot\text{s)}$로 계산된다.

밀도는 질량을 부피로 나눈 값이므로 $[\rho]=\dfrac{M}{L^3}=ML^{-3}$로 표시된다.

비압축성 유체의 연속방정식 $A_1v_1=A_2v_2$에 따라, 지름의 제곱에 유속이 반비례한다.
$v_2=v_1\left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^2=4\times\left(\dfrac{15}{20}\right)^2=4\times0.5625=2.25\text{ m/s}$로 계산된다.

압축성 이상기체의 유동을 해석할 때는 질량 보존을 나타내는 연속방정식, 운동량 보존을 나타내는 운동량방정식, 에너지 보존을 나타내는 에너지방정식을 기본으로 사용한다.
차원방정식은 물리량들의 차원(단위) 사이의 관계를 나타내는 것으로, 유체의 운동 자체를 지배하는 보존법칙 방정식이 아니다.

베르누이 방정식에 펌프수두와 손실수두를 포함시키면 $\dfrac{P_1}{\gamma}+z_1+H_p = \dfrac{P_2}{\gamma}+z_2+h_f$로 쓸 수 있다. 관 지름이 일정하므로 속도수두 항은 상쇄된다.
압력차를 수두로 환산하면 $\dfrac{P_2-P_1}{\gamma}=\dfrac{0.75\times10^4}{1000}=7.5\text{ m}$이고, 출구가 입구보다 3m 높으므로,
$h_f = H_p - \left(\dfrac{P_2-P_1}{\gamma}+(z_2-z_1)\right)=15-(7.5+3)=4.5\text{ m}$로 계산된다.

비압축성 유체가 흐르는 유로가 축소되면 연속방정식에 의해 유속이 증가하고, 베르누이 방정식에 의해 압력은 감소한다. 이 과정에서 질량유량은 변하지 않고 그대로 보존된다.
유량(체적유량) 역시 유로 축소 전후로 변하지 않으므로, 유량이 감소한다는 설명은 옳지 않다.

점성은 유체 내부에서 속도구배(전단변형률)에 비례하여 전단응력이 발생하는 성질이며, 그 비례상수가 점성계수이다. 즉 전단응력, 점성계수, 속도구배는 모두 점성 현상을 설명하는 데 직접 관련된 물리량이다.
비중은 유체의 무게 특성을 나타내는 값으로, 이 중 점성과의 관련성이 가장 적다.

정적비열은 부피를 일정하게 유지한 상태에서 온도가 변할 때 내부에너지가 변하는 비율로 정의되며, $C_v=\left(\dfrac{\partial u}{\partial T}\right)_v$로 나타낸다.

매끈한 원형관 내 난류에서 Blasius 실험식은 $f\approx 0.316\,Re^{-1/4}$의 형태로 마찰계수를 나타낸다.
이 관계에 따르면 마찰계수는 레이놀즈수의 1/4승에 반비례하며, 레이놀즈수가 커질수록 마찰계수는 서서히 감소한다.

동력은 $P = F \times v$로 구한다. 저항력이 20kgf, 이동속도가 2m/s이므로 $P = 20 \times 2 = 40$ kgf·m/s이다.
1PS는 75kgf·m/s이므로 $P = \dfrac{40}{75} \approx 0.53$PS로 계산된다.

원심 송풍기는 회전차가 만드는 원심력을 이용해 기체를 압송하는 형식으로, 다익 송풍기·레이디얼 송풍기·터보 송풍기가 이에 해당한다.
반면 프로펠러 송풍기는 회전축 방향으로 기체를 흐르게 하는 축류형 송풍기이므로 원심 송풍기로 분류되지 않는다.

먼저 평균유속을 구한다. 유량 $Q=0.002\,m^3/s$, 관 지름 $D=0.08\,m$이므로 단면적은 $A=\dfrac{\pi D^2}{4}\approx 5.027\times10^{-3}\,m^2$이고 평균유속은 $V=\dfrac{Q}{A}\approx 0.398\,m/s$이다.
레이놀즈수는 $Re=\dfrac{VD}{\nu}$이므로 $Re \approx \dfrac{0.398 \times 0.08}{1.5\times10^{-6}} \approx 21221$로 계산된다.

단열마찰흐름(Fanno 유동)은 관 벽면 마찰에 의한 에너지 손실이 존재하는 유동이므로 본질적으로 비가역 과정이다. 따라서 단면이 일정한 도관에서 단열마찰흐름이 가역적이라고 설명하는 것은 옳지 않다.
Mach수가 유속과 음속의 비로 정의되는 것, 등온마찰흐름이 온도를 일정하게 유지하기 위해 외부와 열을 주고받아야 하므로 비단열적인 것, 초음속 유동에서 확대 도관을 지날 때 속도가 계속 증가하는 것은 모두 옳은 설명이다.

원관 내 층류 유동에서 속도분포는 포물선형이며, 평균속도는 관 중심의 최대속도의 절반이 된다.
따라서 최대속도가 4.2m/s이면 평균속도는 $\dfrac{4.2}{2}=2.1$ m/s로 계산된다.

연소하한계(LFL)는 공기 중에 존재하는 가연성 가스(연료)의 농도를 기준으로 정의되는 값이며, 산소의 양을 기준으로 하는 개념이 아니다.
화염이 전파되려면 최소한의 산소농도가 필요하고, 연료 농도와 무관하게 산소농도를 낮춰 폭발·화재를 방지할 수 있으며, 반응식의 산소 양론계수와 LFL을 곱해 MOC를 추산할 수 있다는 설명은 모두 옳다.

Brayton 사이클의 효율을 높이는 대표적 방법은 터빈의 다단팽창(재열), 압축기와 터빈 사이 배기열을 이용한 열교환기 설치(재생), 압축과정의 중간냉각이다.
기관에 부딪치는 공기가 운동에너지를 가져 확산기에서 압력이 증가한다는 설명은 흡입 공기의 램(ram) 압축 효과를 서술한 것으로, 사이클 자체의 효율 개선 방법으로 보기는 어렵다.

환원반응과 환원염은 공기(산소)가 부족한 상태에서 생기는 현상이며, 공기가 과잉인 상태에서 생긴다는 설명은 옳지 않다.
연료가 착화하면 급격히 고온이 되어 연소속도가 빨라지는 것, 고체·액체 연료가 고온의 가스분위기 중에서 먼저 가스화된 뒤 연소되는 것, 연소 과정에 산화반응뿐 아니라 열분해반응도 함께 일어나는 것은 모두 옳은 설명이다.

포화탄화수소에서는 n-화합물이 iso-화합물보다 자연발화온도(AIT)가 낮다. 분자 구조에 가지가 많을수록(iso형) 오히려 AIT가 높아지므로, iso-화합물이 n-화합물보다 AIT가 낮다는 설명은 옳지 않다.
용기의 부피가 클수록, 산소농도가 높을수록, 계의 압력이 높을수록 AIT가 낮아진다는 설명은 모두 옳다.

고압의 비반응성 기체가 담긴 용기가 압력 차이만으로 파열되는 것은 화학반응을 수반하지 않으므로 기계적 폭발(물리적 폭발)에 해당한다.
화학적 폭발은 연소·반응에 의한 폭발을, 분진폭발은 가연성 고체 입자에 의한 폭발을 의미하므로 이 경우와는 구분된다.

Fireball(화구)에 의한 피해는 화구가 형성되며 나타나는 공기의 급격한 팽창(폭풍압)과 복사열에 의한 피해가 대표적이다.
탱크의 파열은 Fireball이 발생하게 되는 원인에 해당하며, Fireball 자체가 일으키는 피해로 보기는 어렵다.

물의 어는점(0℃=273K)과 끓는점(100℃=373K) 사이에서 작동하는 카르노 열기관의 최대 열효율은 $\eta = 1-\dfrac{T_L}{T_H} = 1-\dfrac{273}{373} \approx 0.268$, 즉 약 26.8%이다.
어떤 열기관도 같은 두 열원 사이에서 카르노 효율을 넘어설 수 없으므로, 28.6%의 효율을 얻었다는 주장은 이론적으로 있을 수 없는 것이다.

등엔트로피 과정은 엔트로피 변화가 없는 과정으로, 마찰 등에 의한 손실이 없는 가역 단열과정이 이에 해당한다.
비가역 단열과정은 손실로 인해 엔트로피가 증가하며, 폴리트로픽 과정과 Joule-Thomson 과정은 일반적으로 등엔트로피 과정이 아니다.

프로판의 완전연소 반응식은 $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2+4H_2O$이며, 완전연소에 필요한 이론공기량은 $\dfrac{5}{0.209}\approx 23.9$mol이다.
따라서 혼합기체 중 $C_3H_8$의 농도는 $\dfrac{1}{1+23.9}\times100 \approx 4$vol%로 계산된다.

불활성화(inerting)는 가연성 혼합기체의 산소농도를 낮추어 폭발을 방지하는 조작으로, 질소·이산화탄소·수증기와 같이 그 자체가 연소하지 않는 기체가 사용된다.
수소는 그 자체가 가연성 가스이므로 불활성화 가스로 사용할 수 없다.

실제기체 상태방정식 $PV=ZnRT$를 이용한다. NH₃의 분자량은 $14+3=17$이므로 35kg은 $n=\dfrac{35}{17}\approx2.059$kmol이다.
절대온도는 $T=125+273=398$K이므로 $V=\dfrac{ZnRT}{P}=\dfrac{0.96\times2.059\times0.082\times398}{10}\approx6.45$m³로 계산된다.

등온과정에서 엔트로피 변화량은 $\Delta S=\dfrac{Q}{T}$로 구한다.
온도 $T=127+273=400$K이므로 $\Delta S=\dfrac{300}{400}=0.75$kcal/kg·K로 계산된다.

희석 후 혼합기체의 전체 부피는 LPG 1m³와 공기 3m³을 합한 $1+3=4$m³이다.
혼합 전후 총 열량은 보존되므로 혼합기체 1m³당 발열량은 $\dfrac{24000\times1}{4}=6000$kcal로 계산된다.

좋은 연료가 갖추어야 할 조건은 발열량이 높고, 조달이 쉬우며 자원이 풍부하고, 연소 시 유해가스를 적게 배출하는 것 등이다.
성분 중 이성질체가 많이 포함되는 것은 연료의 품질이나 안정성과 직접 관련된 요구 조건이 아니므로 해당하지 않는다.

기체연료의 화염전파속도는 압력, 온도, 가연성 가스와 공기의 혼합비(당량비)에 크게 영향을 받는다.
이에 비해 가스의 점도가 화염전파속도에 미치는 영향은 상대적으로 매우 작다.

반트호프식에 따르면 발열반응은 온도가 상승할수록 평형상수 K가 감소하고(온도가 하강하면 반대로 증가), 흡열반응은 온도가 상승할수록 K가 증가한다.
따라서 온도가 상승하면 발열반응에서는 K가 감소한다는 설명이 옳다. 온도와 무관하게 일정하다거나, 온도가 하강할 때 발열반응에서 K가 감소한다거나, 온도가 상승할 때 흡열반응에서 K가 감소한다는 설명은 모두 옳지 않다.

연소가스 중 분진을 제거하는 장치로는 여과 방식의 백 필터, 원심력을 이용하는 사이클론, 세정 방식의 스크러버 등이 널리 사용된다.
스크린은 주로 고체 입자의 크기를 선별하는 데 사용되는 장치로, 연소 배가스의 분진 제거 장치로 보기 어렵다.

폭발방호(Explosion Protection)의 대표적 대책으로는 폭발 압력을 배출시키는 Venting, 폭발을 초기에 억제하는 Suppression, 폭발이 확산되지 않도록 격리하는 Containment 등이 있다.
단열압축(Adiabatic Compression)은 오히려 온도 상승을 유발해 점화원이 될 수 있는 현상으로, 폭발을 방호하기 위한 대책이 아니다.

수소의 완전연소 반응 $H_2 + \dfrac{1}{2}O_2 \rightarrow H_2O$에서 수소 1kmol이 반응하면 물 1kmol(18kg)이 생성된다.
고위발열량과 저위발열량의 차이는 생성된 물의 증발잠열에 해당하므로 $2501.6 \times 18 \approx 45029$kJ/kmol이며, 반올림 차이를 고려하면 약 45070kJ/kmol 수준의 값이 된다.

일반적으로 압력이 높아지면 폭발범위(가연범위)가 넓어지는 경향을 보이지만, 수소는 예외적으로 압력이 일정 수준까지 증가할 때는 오히려 폭발범위가 좁아졌다가 더 고압으로 올라가면 다시 넓어지는 특이한 거동을 보인다.
이러한 압력에 따른 폭발범위의 변화 양상은 수소가 갖는 대표적인 특성 중 하나로 알려져 있다.

원유, 중유, 나프타와 같이 분자량이 큰 탄화수소를 원료로 하여 800~900℃의 고온에서 열을 가해 분해시키는 공정을 열분해공정이라 한다.
이 공정을 통해 약 10000kcal/Nm³ 수준의 고칼로리 가스를 얻을 수 있다.

신규 용기의 내압시험 합격기준은 영구증가율이 10% 이하일 것을 요구한다.
전 증가량이 100cm³이므로 합격을 위한 영구증가량은 $100\times0.10=10$cm³ 이하이어야 한다.

고압가스 용기의 도색은 가스 종류별로 정해져 있는데, 산업용 산소 용기는 녹색으로 도색하는 반면 의료용 산소 용기는 백색으로 구분하여 도색한다.
수소는 주황색, 액화염소는 갈색, 아세틸렌은 황색으로 도색하는 것은 옳은 설명이다.

압력조정기의 분류와 특성을 정확히 구분해야 한다. 1번은 정확한 설명으로, 2단 감압식 2차용 조정기는 1단 감압식 저압조정기보다 압력 범위가 좁아 저압조정기를 완전히 대체할 수 없다. 2번도 맞으며, 2단 감압식 1차 조정기는 고압에서 중압으로 1차 감압을 담당하는 중압조정기다. 4번 역시 정확하며, 준저압조정기는 생활용 외 산업용·난방용 등에 사용되고 조정압력이 다양하다. 3번은 자동 절체식 분리형 조정기가 1단 감압 방식이면서도 자동교체 기능과 감압 기능이 분리된 것이라는 설명이 모순적이다. 실제로 자동 절체식 분리형 조정기는 2단 감압 방식으로, 자동교체부와 감압부가 분리 구성되어 있으며, 따라서 "1단 감압방식"이라는 표기가 오류다.

가스배관이 콘크리트 벽체를 관통할 때는 배관과 벽체 사이에 절연 조치를 하여 배관이 콘크리트와 직접 접촉하지 않도록 한다.
이는 콘크리트와의 접촉이나 미주전류 등으로 인한 배관의 부식(전식)을 방지하기 위한 조치이다.

터빈펌프(디퓨저 펌프)에서 회전차(impeller)를 지난 유체는 속도에너지를 가진 상태로 안내깃(guide vane)을 통과하면서 유로가 서서히 넓어져 속도에너지가 압력에너지로 변환된다.
와류실이나 와실도 유체를 모으는 역할을 하지만, 속도에너지를 압력에너지로 변환하는 주된 역할은 안내깃이 담당한다.

LPG 자동차의 베이퍼라이저(Vaporizer)는 액체 상태의 LPG를 감압하면서 열교환을 통해 기화시켜 엔진에 기체 연료를 공급하는 장치이다.
따라서 그 주요 기능은 압력을 낮추는 것과 동시에 액체 연료를 기체로 기화시키는 것이다.

액비중 0.62인 LNG 1m³의 질량은 $1\times0.62\times1000=620$kg이다. 메탄 90%, 에탄 10%(몰 기준)이므로 평균분자량은 $0.9\times16+0.1\times30=17.4$이고, 몰수는 $\dfrac{620000}{17.4}\approx35632$mol, 즉 약 35.63kmol이다.
0℃, 1atm 기준 기체 부피는 $35.63\times22.4\approx798.2$m³이며, 이를 10℃ 기준으로 환산하면 $798.2\times\dfrac{283}{273}\approx827.4$m³로 계산된다.

원심펌프를 병렬로 연결하여 운전하면 양정은 단독 운전 시와 거의 동일하게 유지되고, 대신 유량이 증가하는 특성을 보인다.
이와 달리 펌프를 직렬로 연결하면 유량은 거의 그대로이고 양정이 증가한다.

공동주택 등에 압력조정기를 설치하려면 공급되는 가스압력이 저압이고 전체 세대수가 250세대 미만인 경우에 한하여 설치할 수 있도록 기준이 정해져 있다.
공급압력이 중압 이상인 경우에는 이보다 더 적은 세대수 기준이 적용되므로, 저압 기준으로 250세대 미만이라는 조건이 옳은 설명이다.

LP가스 소비시설에서 용기 개수를 정할 때는 최대소비수량, 용기의 종류(크기), 가스발생능력 등 용기 자체의 공급능력과 수요를 따진다.
계량기는 사용량을 계측하는 장치일 뿐 용기 개수 산정과는 직접 관련이 없어 거리가 먼 항목이다.

이상기체 상태방정식은 분자 자체의 부피와 분자간 인력을 무시한 근사이므로, 분자간 거리가 멀고(저압) 분자 운동이 활발한(고온) 상태일수록 실제 기체가 이상기체 거동에 가까워진다.
반대로 저온·고압 조건은 분자간 인력과 부피 효과가 커져 실제 기체 거동에서 벗어난다.

정전기는 상대습도가 낮을수록 발생하기 쉬우므로, 정전기를 억제하려면 오히려 상대습도를 높여 표면에 흡습막을 형성해 전하가 잘 누설되도록 해야 한다.
접지, 공기의 이온화, 도전성 재료 사용은 모두 발생한 전하를 신속히 방전·중화시키는 유효한 대책이다.

도시가스 배관은 누출 우려가 적고 기계적 강도가 높은 용접 접합을 원칙으로 한다.
나사 접합이나 플랜지·기계적 접합은 분해·점검이 필요한 부분 등 부득이한 경우에 한해 제한적으로 사용한다.

LNG는 기화 과정에서 약 -162℃의 매우 낮은 온도에서 큰 냉열을 방출하며, 이 한냉은 발전이나 냉동·냉장 설비 등에 활용될 수 있다.
국내에서도 LNG 냉열을 이용한 설비가 실제로 도입·운영되고 있으므로, 아직 실적이 없다는 설명은 틀린 내용이다.

매몰형 정압기의 설치 기준은 가스사업법 시행규칙에서 정하고 있다. 정압기의 기초는 바닥 전체가 일체로 된 철근콘크리트 구조로 설계·시공해야 하므로 3번이 정답이다. 1번은 격납상자 두께가 4㎜ 이상이어야 하고, 2번의 철근콘크리트 두께는 250㎜ 이상이 기준이다. 4번은 포집 갓의 직경이 15㎝ 이상이어야 한다는 점에서 모두 오류이다.

2단 압축에서 압축동력을 최소로 하는 중간압력은 $P_m = \sqrt{P_1 P_2}$ (절대압력 기준)로 구한다.
흡입측 절대압력은 대기압인 약 0.101MPa, 토출측 절대압력은 $1.5+0.101=1.601$MPa이므로 $P_m = \sqrt{0.101 \times 1.601} \approx 0.403\text{MPa}$(절대압력)이 된다.
이를 게이지압력으로 환산하면 $0.403 - 0.101 \approx 0.3\text{MPa}\cdot\text{g}$가 되어 중간압력은 약 0.3MPa·g가 적절하다.

간극용적은 피스톤이 상사점에 있을 때 피스톤 헤드와 실린더 커버 사이에 남는 체적을 말하며, 상사점과 하사점 사이를 왕복할 때 만드는 체적(행정체적)과는 다른 개념이다.
행정, 상사점, 압축비에 대한 설명은 모두 통상적으로 사용하는 정의와 일치한다.

제트펌프는 노즐에서 고속으로 분사된 유체가 슬로트(혼합관)에서 주변 유체를 흡인·혼합한 뒤 디퓨저에서 속도에너지를 압력에너지로 회복시키는 구조로 이루어진다.
베인은 회전기계(펌프, 송풍기 등)의 날개 부품으로, 제트펌프의 구성 요소에는 해당하지 않는다.

수소는 분자량이 작고 확산속도가 빨라 열전달률(열전도율)이 크다는 특징을 가지므로, 열전달률이 작다는 설명은 사실과 반대된다.
암모니아 합성 원료로 쓰이고, 염소와 혼합된 상태에서 빛을 받으면 폭발적으로 반응하며, 고온·고압에서 강 중의 탄소와 반응해 수소취성을 일으키는 것은 모두 수소의 실제 성질과 일치한다.

독성가스 설비를 수리할 때는 가스를 치환한 후 그 설비 내부의 독성가스 농도가 해당 가스의 TLV-TWA 기준농도 이하가 되도록 낮춘 상태에서 작업하도록 한다.
산소농도(18%, 22% 등) 기준은 별도의 확인 항목이며, 독성가스 자체 농도 기준으로는 TLV-TWA 이하가 요구된다.

고압가스 냉동시설의 냉동능력 합산기준은 물리적으로 연결되어 독립적으로 작동하지 않는 설비들을 하나로 보아 합산하는 것이다. 1번은 냉매가스가 배관으로 공통 연결되어 있어 합산 대상이고, 2번은 1개 규격품 내에 조립된 복수 계통으로 합산 대상이며, 4번은 Brine(염수)을 공통으로 순환시키는 설비들로 합산 대상이다. 3번의 '1원 이상의 냉동방식'은 서로 다른 냉동방식(예: 직팽창과 간접냉각 등)을 의미하는데, 이는 방식 자체가 다르면 별도의 독립적 계통이므로 냉동능력을 합산하지 않는다.

운반 중 용기끼리 충돌하며 발생하는 충격을 흡수하기 위해 용기 사이에는 완충판을 설치한다.
프로텍터는 밸브 보호, 캡은 밸브 보호용 덮개, 방파판은 액화가스 탱크 내부의 액면 요동 방지를 위한 것으로 각각 목적이 다르다.

습도가 낮은 동절기에는 정전기가 쉽게 축적되며, 아세틸렌 용기 밸브를 급격히 개방하면 가스가 빠르게 유동하면서 마찰에 의한 정전기가 발생해 착화로 이어질 위험이 높아진다.
아세톤 증발이나 역화방지기 고장, 중합폭발은 밸브의 급격한 개방 자체보다는 다른 조건(온도상승, 장치결함 등)에서 주로 문제가 되는 현상이다.

산소나 천연메탄을 압축기로 배관에 이송할 때 가스에 섞여 있던 수분이 응축되면 배관 부식이나 결빙에 의한 폐색의 원인이 되므로, 압축기와 배관 사이에는 반드시 수취기를 설치해 수분을 분리·제거하도록 한다.
수격방지장치, 긴급차단밸브, 압력계도 배관에 쓰이는 부속설비이지만, 이 경우에 반드시 설치하도록 요구되는 설비는 수분 제거를 위한 수취기이다.

도시가스 정압기용 압력조정기의 출구압력 기준은 고압 1MPa 이상, 중압 0.1MPa 이상~1MPa 미만, 준저압 4kPa 이상~100kPa 미만, 저압 1kPa 이상~4kPa 미만으로 구분된다. 1번 보기의 '고압: 1MPa 이상'은 상한선이 명시되지 않아 불명확하며, 정확한 기준은 고압이 1MPa를 초과하는 범위를 의미하는 점에서 표현이 부정확하다. 2번의 중압은 '0.1~1MPa 미만'으로 표기되어 있으나 정확히는 0.1MPa 이상부터 시작해야 하고, 3번 준저압과 4번 저압의 범위는 기준에 부합한다.

긴급용 벤트스택의 가스 방출구는 작업원이 상시 통행하거나 정상작업을 하는 장소로부터 10m 이상 떨어진 곳에 설치하도록 한다.
이는 방출되는 다량의 가스로부터 작업자를 안전하게 이격시키기 위한 최소 기준이다.

저장탱크를 이용하는 액화석유가스 사용시설에서 배관 이음부와 절연조치를 하지 않은 전선 사이의 거리는 15㎝ 이상을 유지하도록 한다.
전기설비와의 이격거리는 대상 전기설비의 종류(전기계량기·개폐기, 절연조치 여부 등)에 따라 기준값이 달라지므로 구분해서 적용해야 한다.

침입열량은 방출된 액체산소가 증발하는 데 쓰인 열량과 같으므로 $Q = m \times L$로 구할 수 있다.
방출량 4.8kg, 증발잠열 50kcal/kg이므로 총 침입열량은 $4.8 \times 50 = 240\text{kcal}$이고, 이를 16시간으로 나누면 $240 \div 16 = 15\text{kcal/h}$가 된다.

고압가스용 용접용기의 내압시험 압력은 산업통상자원부 고시 「고압가스 용기 검사기준」에 따라 가스종류별로 정해진다. 액화프로판은 2.5MPa(1번 오류), 액화후레온 22는 2.1MPa(2번 오류), 액화암모니아는 3.2MPa(3번 오류)이며, 액화부탄은 0.9MPa로 규정되어 정답이다.

다기능보일러의 재료는 유해물질로부터 사용자를 보호해야 하므로 석면이나 폴리염화비페닐(PCB)을 포함하는 재료는 사용하지 않도록 규정한다.
인체에 유해한 카드뮴이 함유된 납땜재를 사용하거나, 고온에 노출되는 가스통로에 저융점의 아연합금을 사용하는 것은 안전상 허용되지 않으며, 가스가 통하는 부분이라고 해서 반드시 불연성 재료만 써야 하는 것도 아니다.

황화수소 분위기에서는 구리나 니켈 등의 합금이 황화물을 생성하며 오히려 부식되기 쉬우므로, 구리·니켈합금의 내식성이 우수하다는 설명은 사실과 다르다.
18-8 스테인리스강이 저온취성에 강해 저온재료로 적합하다는 점, 일산화탄소에 의한 카르보닐 생성을 막기 위해 구리 라이닝을 하는 점, 산소 충전 전 수분을 제거해 부식을 방지하는 점은 모두 맞는 설명이다.

기밀검사는 용기 하나하나의 누출 여부를 확인하는 것이 목적이므로 전수검사로 실시해야 하며, 내압검사에 합격한 용기 중 일부만 뽑아 검사하는 샘플링 방식은 기밀검사의 방법으로 적절하지 않다.
공기·질소 등 불활성가스를 사용해 기밀시험압력 이상으로 가압한 뒤, 용기 1개당 1분(50L 미만은 30초) 이상 유지하며 누출 유무를 확인하는 것은 실제 기밀검사 방법과 일치한다.

정전기는 두 물질이 접촉한 뒤 분리될 때 발생하며, 분리속도가 빠를수록 정전기 발생량은 오히려 커진다.
표면이 매끄러울수록 발생이 줄고, 기름 등으로 오염된 표면은 산화·부식을 거치며 정전기가 잘 발생하며, 최초 접촉·분리 시 발생량이 가장 크다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

고압가스안전관리법에서 압축아세틸렌가스는 섭씨 15℃의 온도에서 게이지압력이 0을 초과하면 고압가스로 정의되며, 25℃를 기준으로 삼는다는 설명은 그 기준온도가 실제와 다르다.
상용온도 1MPa 이상 압축가스, 상용온도 0.2MPa 이상 액화가스, 35℃에서 0MPa을 초과하는 액화시안화수소 등 특정 액화가스에 대한 기준은 실제 정의와 일치한다.

안전관리 수준평가는 사업장이 사고를 예방하기 위해 갖추고 운영하는 체계와 활동, 즉 안전관리 리더십 및 조직, 안전교육 훈련 및 홍보, 비상사태 대비 등을 대상으로 한다.
안전사고 자체는 이러한 관리활동의 결과로 나타나는 지표이지, 평가가 이루어지는 분야(활동영역) 그 자체는 아니다.

독성가스 용기를 운반하는 차량의 적재함은 충분한 강도가 필요해 일반구조용 압연강재인 SS400 재질로 제작하도록 한다.
SS200과 같이 강도 등급이 다른 강재나 배관용 강재(SPPS 계열)는 이 적재함 재질 기준에 해당하지 않는다.

가스난방기의 기밀시험은 상용압력의 1.5배 이상의 압력에서 실시하며, 이때 가스차단밸브를 통한 누출량 기준은 70mL/h 이하로 규정되어 있다. 이는 가스기기의 안전성을 확보하기 위해 가스차단밸브의 밀폐성능을 검증하는 필수 기준으로, 허용 누출량을 초과하면 안전성 부족으로 판정되어 제품 승인이 불가능하다.

고압가스용 저장탱크 및 압력용기의 내압시험압력 계산식 $P_t = \mu P (\sigma_t/\sigma_d)$에서 계수 $\mu$는 설계압력의 1.3배 이상에 해당하는 값으로 정해져 있다.
이는 설계압력보다 여유를 둔 압력으로 내압시험을 실시하여 용기의 안전성을 확인하기 위한 기준이다.

수소의 폭발범위는 약 4~75%, 암모니아의 폭발범위는 약 15~28%이므로, 상한이 75% 부근으로 높으면서 하한은 15% 부근으로 비교적 높은 가스를 찾으면 된다.
일산화탄소는 폭발범위가 약 12.5~74%로 상한은 수소와, 하한은 암모니아와 유사하다. 에탄(약 3~12.5%)을 비롯해 산화프로필렌, 메틸아민은 상한이 이보다 크게 낮아 두 조건을 동시에 만족하지 않는다.

절대습도(비습도)는 $x = \dfrac{M_w P_w}{M_a (P - P_w)}$로 구할 수 있다.
수증기분압 17.5mmHg, 전압 760mmHg이므로 건조공기분압은 $760-17.5=742.5\text{mmHg}$이고, $x = \dfrac{18 \times 17.5}{29 \times 742.5} \approx 0.0146$ kg H₂O/kg 건조공기가 된다.

적외선 가스분석법은 분자가 진동할 때 쌍극자모멘트가 변하면서 적외선을 흡수하는 성질을 이용하므로, 서로 다른 종류의 원자로 이루어진 분자만 분석할 수 있다.
SO₂는 이 조건을 만족해 적외선을 흡수하므로 분석이 가능하지만, Cl₂·N₂·O₂처럼 같은 원자끼리 결합한 이원자 분자는 적외선을 흡수하지 않아 이 방법으로는 분석할 수 없다.

면적식 유량계는 유체가 흐르는 통로의 단면적이 흐름에 따라 변하도록 만들어, 부표(플로트)의 위치로 유량을 읽는 방식이며, 대표적으로 로터미터가 있다.
오리피스미터, 피토관, 벤투리미터는 모두 조리개나 속도수두 차를 이용해 유량을 구하는 차압식 유량계에 해당한다.

부르동관 압력계는 관의 형상에 따라 C자형, 스파이럴형, 헬리컬형 등으로 구분되며, 모두 압력에 의해 관이 변형되는 정도를 지침의 움직임으로 바꾸는 방식이다.
케미컬형은 부식성 유체 측정을 위해 격막(다이어프램) 등을 활용하는 별도의 압력계 형식으로, 부르동관의 형상 분류에는 포함되지 않는다.

되먹임(피드백)제어는 출력을 입력측으로 되돌려 목표값과 비교하므로 목표값에 정확히 도달할 수 있고, 외부 조건의 변화에 대한 영향을 줄이며 전체적인 제어 특성을 향상시킬 수 있다.
또한 되먹임 구조 덕분에 제어기를 구성하는 부품의 성능이 다소 나빠지더라도 그 영향이 쉽게 확대되지 않고 억제되는 것이 특징이므로, 부품 성능 저하가 큰 영향을 준다는 설명은 틀린 내용이다.

Ni, Mn, Co 등의 금속산화물을 소결하여 만든 반도체 소자는 서미스터(thermistor)이며, 이를 이용한 저항온도계가 서미스터저항온도계이다. 온도가 상승하면 저항이 급격히 감소하는 부(-)의 온도계수 특성을 가져 미세한 온도 변화도 큰 저항 변화로 나타나므로 정밀한 온도 측정에 유리하다.
바이메탈온도계는 팽창계수가 다른 두 금속판을 붙여 변형을 이용하는 기계식 온도계이고, 써모컬러온도계는 온도에 따라 색이 변하는 도료를 이용하며, 써모커플온도계(열전대)는 두 금속의 접점에서 발생하는 열기전력을 이용하는 방식으로 서미스터와는 원리가 다르다.

저항온도계는 $R = R_0(1+\alpha t)$ 관계를 따른다. $R_0=120\,\Omega$, $\alpha=0.0025$, $R=180\,\Omega$를 대입하면 $180 = 120(1+0.0025t)$가 된다.
양변을 120으로 나누면 $1.5 = 1+0.0025t$이므로 $0.0025t = 0.5$, 따라서 $t = \dfrac{0.5}{0.0025} = 200\,^\circ\text{C}$로 계산된다.

액면계에서 직접법은 액면의 위치를 직접 관측하는 방식으로 직관식, 검척식, 플로트식(부자식) 등이 해당한다. 반면 간접법은 압력, 방사선, 정전용량 등 액면과 관련된 간접적인 물리량을 측정하여 액위를 환산하는 방식으로 방사선식, 압력검출식, 퍼지식, 초음파식, 정전용량식 등이 있다.
플로트(부자)를 액면에 띄워 그 위치를 직접 읽어내는 플로트식은 간접법이 아니라 직접법 액면계에 해당한다.

백금-백금로듐 열전대(PR형 열전대)는 접촉식 온도계 중에서도 사용 온도범위가 가장 넓어 약 1600℃까지 측정이 가능해 제시된 온도계 중 측정 가능한 최고 온도가 가장 높다.
수은온도계는 약 350℃, 바이메탈온도계는 500℃ 이하 수준까지가 한계이며, 백금저항온도계는 정밀도는 높으나 사용범위가 PR열전대보다 낮다.

가스크로마토그래프는 캐리어가스 공급장치, 시료주입부, 분리관(칼럼), 검출기, 기록계 및 항온조 등으로 구성된다. 이들은 시료를 분리관에서 성분별로 분리한 뒤 검출기로 신호를 얻어 기록계에 나타내는 일련의 장치이다.
광원은 흡광광도법이나 분광분석 장치에서 필요한 구성요소로, 가스크로마토그래프의 기본 구성요소에는 해당하지 않는다.

가스검지법에는 시험지법, 검지관법, 가연성가스검출기법(안전등형, 간섭계형, 열선형 등)이 있으며, 현장에서 가스의 누출 여부와 대략적인 농도를 신속하게 파악하는 데 쓰인다.
분별연소법은 가스 중 특정 성분을 선택적으로 연소시켜 그 전후 변화량으로 성분을 정량하는 가스분석법의 한 종류로, 누출 여부를 확인하는 검지법과는 목적과 방법이 다르다.

편위법은 측정량이 원인이 되어 발생한 편위(지침의 이동, 변형 등)를 직접 읽어 측정하는 방식으로, 스프링저울, 부르동관 압력계, 전류계 등이 이에 해당한다. 구조가 간단하고 응답이 빠르지만 정밀도는 상대적으로 낮다.
화학천칭은 미지의 질량과 표준분동을 저울대가 평형을 이룰 때까지 조정하여 측정하는 영위법(zero method)에 해당하므로 편위법이 아니다.

초음파 유량계는 크게 전파시간차(투과형)를 이용하는 방식과 도플러효과를 이용하는 방식으로 나뉜다. 유체 속의 기포나 부유물에 반사되어 돌아오는 초음파의 주파수 편이(도플러효과)를 검출하는 방식은 이물질이 많은 대용량 유체의 유량 측정에 적합하다.
전자유도법칙은 전자유량계의 측정원리이며, 유체의 저항변화나 열팽창계수 차이는 초음파 유량계의 원리와는 관계가 없다.

막식가스미터의 고장 중 기차불량은 사용공차를 초과하는 계량오차가 발생하는 경우를 말하며, 계량막 밸브의 누설이나 밸브와 밸브시트 사이의 누설, 회전부·슬라이딩부의 마찰저항 증가 등이 그 원인이 된다.
불통은 가스가 계량기를 전혀 통과하지 못하는 고장이고, 부동은 가스는 통과하지만 지침이 움직이지 않는 고장이며, 누설은 이음부 등 외부에서 가스가 새는 고장으로 각각 원인이 다르다.

가스크로마토그래피 검출기 중 ECD(전자포착검출기)는 방사선원에서 방출된 전자가 운반가스 분자를 이온화하고, 이때 생성된 자유전자가 시료 중 전자친화력이 큰 화합물(할로겐화합물 등)에 포착되면서 전류가 감소하는 원리를 이용한다.
전자친화력이 있는 화합물에 선택적으로 감응하는 특성 때문에 잔류농약이나 할로겐계 오염물질 등 환경물질 분석에 널리 활용된다. TCD는 열전도도 차이, FID는 수소염 이온화, FPD는 인·황 화합물 발광을 이용하는 검출기로 원리가 다르다.

감도는 측정량(입력)의 변화에 대한 지시값(출력)의 변화 비율로, 감도가 좋은 계측기일수록 측정량의 작은 변화에도 지시가 크게 반응한다. 다만 이런 계측기는 지침이 안정되기까지 시간이 오래 걸리고 측정 가능한 범위가 좁아지는 경향이 있다.
측정결과의 신뢰도를 나타내는 척도는 감도가 아니라 정밀도·정확도에 해당하며, 감도는 지시값 변화를 측정량 변화로 나눈 비로 정의되므로 이를 거꾸로 서술한 표현은 옳지 않다.

가스크로마토그램에서 가로축은 시료 주입 시점부터 경과한 시간을 나타내며, 각 성분의 피크가 나타나는 시점까지의 시간, 즉 $t, t_1, t_2$는 각 성분이 분리관을 통과하여 검출기에 도달하기까지 걸린 체류시간(머무름시간)을 의미한다.
성분마다 분리관과의 상호작용 정도가 달라 체류시간이 다르게 나타나며, 이 값의 차이를 이용해 정성분석을 수행한다. 이론단수나 분리관 효율은 피크의 폭이나 위치 관계로부터 별도로 계산되는 값이다.

게겔법은 가스 성분에 따라 서로 다른 흡수제를 순서대로 사용하여 정량하는 화학적 가스분석법이다. 이 중 CO(일산화탄소)는 암모니아성 염화 제1구리 용액에 선택적으로 흡수되는 성질을 이용해 정량한다.
O2는 알칼리성 피로갈롤 용액, CO2는 33% KOH 용액, C2H2(아세틸렌)는 요오드수은칼륨(옥소수은칼륨) 용액에 흡수시켜 분석하므로, 제시된 다른 조합들은 가스와 흡수제가 서로 맞지 않는다.

임펠러식 유량계는 구조가 간단하고 내구성이 우수하며, 부식성 유체에도 사용할 수 있다는 장점이 있다. 다만 유체의 흐름을 임펠러의 회전으로 환산하는 방식이므로 정확한 유속 분포를 얻기 위해 계량기 앞뒤로 일정 길이의 직관부(정류구간)가 필요하다.
따라서 직관부분이 필요 없다는 설명은 임펠러식 유량계의 특성과 맞지 않는다.

대류열전달의 경막계수(대류열전달계수)는 유동 특성을 나타내는 무차원수들의 함수로 정리되며, 이 가운데 Reynolds수는 유체에 작용하는 관성력과 점성력의 비로 정의되어 유동이 층류인지 난류인지를 판단하는 척도가 된다.
Nusselt수는 대류열전달과 전도열전달의 비, Prandtl수는 운동량 확산과 열 확산의 비, Euler수는 압력력과 관성력의 비를 나타내는 무차원수로 각각 정의가 다르다.