[가스기사 필기] 25년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

에너지선(EL)은 수력구배선(HGL)에 속도수두를 더한 선이므로 항상 수력구배선보다 $\dfrac{V^2}{2g}$만큼 위에 놓인다. 충격파는 초음속 흐름이 아음속으로 감속될 때 생기며, 이때 압력·온도·밀도는 연속적이 아니라 불연속적으로 급변한다. 실제 유동에서는 손실 때문에 에너지선이 흐름 방향으로 낮아지므로 항상 상향 기울기를 가질 수 없다.

에너지 보존의 법칙(열역학 제1법칙)은 점성의 유무와 관계없이 성립하므로 실제유체와 이상유체 모두에 적용된다. 이상유체는 점성이 없다고 가정하므로 뉴턴의 점성법칙과 벽면에서 유속이 0이 되는 점착조건은 실제유체에만 적용된다.

손실이 없으면 노즐 출구의 속도수두가 모두 위치수두로 바뀌므로 $h=\dfrac{V^2}{2g}$이다. 대입하면 $h=\dfrac{10^2}{2\times 9.8}=5.1\,\mathrm{m}$이다.

전단응력은 단위면적당 전단력이므로 $\tau=\dfrac{F}{A}$이다. 면적이 $250\,\mathrm{cm^2}=0.025\,\mathrm{m^2}$이므로 $\tau=\dfrac{2}{0.025}=80\,\mathrm{N/m^2}$이고, $1\,\mathrm{N}=1\,\mathrm{kg\cdot m/s^2}$이므로 $80\,\mathrm{kg/(m\cdot s^2)}$이 된다.

수축노즐에서 등엔트로피로 흐르는 압축성 유체가 목에서 마하수 1에 도달하는 임계상태의 압력비는 $\dfrac{P^{*}}{P_0}=\left(\dfrac{2}{k+1}\right)^{\frac{k}{k-1}}$이다. 공기($k=1.4$)에서는 약 0.528이 되며, 배압이 이보다 낮아져도 목의 유속은 음속에서 더 늘지 않는 초크 상태가 된다.

유체 속 음속은 체적탄성계수와 밀도로 $C=\sqrt{\dfrac{K}{\rho}}$와 같이 구한다. $K=2.0\times10^{4}\,\mathrm{kgf/cm^2}=2.0\times10^{8}\,\mathrm{kgf/m^2}$이므로 $C=\sqrt{\dfrac{2.0\times10^{8}}{102}}\approx1400\,\mathrm{m/s}$이다.

레이놀즈수는 $Re=\dfrac{Vd}{\nu}$이므로 동점성계수는 $\nu=\dfrac{Vd}{Re}$이다. 대입하면 $\nu=\dfrac{0.27\times0.12}{2100}=1.543\times10^{-5}\,\mathrm{m^2/s}$이고, $1\,\mathrm{m^2/s}=10^{4}\,\mathrm{cm^2/s}$이므로 약 $0.154\,\mathrm{cm^2/s}$이다.

연속방정식 $\dfrac{\partial \rho}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho\vec{V})=0$에서 밀도가 일정하면 $\nabla\cdot\vec{V}=0$이 정상·비정상 유동에 관계없이 항상 성립한다. 따라서 밀도가 일정한 비정상유동에서 F가 0이 아니라고 한 서술이 틀렸다. 압축성 유체에서는 $G=-\dfrac{\partial \rho}{\partial t}$이므로 정상유동이면 G는 0, 비정상유동이면 0이 아니다.

등엔트로피 압축에서는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$이고 비열비는 $k=\dfrac{C_p}{C_v}=\dfrac{0.20}{0.15}=1.333$이다. 대입하면 $T_2=298\times2^{0.25}=354.4\,\mathrm{K}$이므로 압축 후 온도는 약 81℃이다.

박리가 일어나는 경계보다 하류에 생기는 저속·와류 구역을 후류(wake)라 하므로 이 서술은 옳다. 난류에서는 유체 덩어리의 불규칙한 운동량 수송에 의한 겉보기 응력, 즉 레이놀즈 응력이 점성응력보다 훨씬 커서 난류의 전단응력을 레이놀즈 응력으로 나타낸다. 반면 점착조건 때문에 고체 벽면에서 속도구배가 가장 커지므로 유체와 고체벽 사이에는 전단응력이 오히려 최대로 작용한다.

전단응력은 $\tau=\mu\dfrac{du}{dy}$이므로 속도구배가 큰 경계층 안에서는 마찰응력이 오히려 커진다. 따라서 속도구배가 커서 마찰응력이 감소한다는 서술이 옳지 않다. 경계층 바깥은 점성의 영향이 무시되어 퍼텐셜 흐름으로 다룰 수 있다.

버킹엄 파이 정리에 따라 독립 무차원수의 개수는 (변수의 수) − (기본차원의 수)이다. 변수는 $\tau,\;V,\;d,\;\rho,\;\mu$의 5개이고 이들의 기본차원은 질량·길이·시간의 3개이므로 $5-3=2$개의 무차원수를 만들 수 있다.

이상기체에서 음속은 $C=\sqrt{\left(\dfrac{\partial P}{\partial \rho}\right)_s}=\sqrt{kRT}$이므로 절대온도의 제곱근에 비례한다. 즉 $C\propto\sqrt{T}$이며, 온도가 4배가 되면 음속은 2배가 된다.

등엔트로피 과정은 엔트로피 변화가 없는 과정으로, 열의 출입이 없고(단열) 마찰 등 비가역 요소도 없는 가역 단열 과정이다. 마찰이 있으면 그만큼 엔트로피가 증가하므로 등엔트로피 과정이 될 수 없다.

이상기체 속 음속은 $C=\sqrt{\left(\dfrac{\partial P}{\partial \rho}\right)_s}=\sqrt{kRT}$이다. 비열비 k, 기체상수 R, 절대온도 T의 곱에 제곱근을 취한 값이므로 온도가 높을수록 음속이 커진다.

압력은 단위면적당 작용하는 힘이므로 SI 단위는 $\mathrm{N/m^2}$이며, 이를 파스칼(Pa)이라 한다. kgf를 쓰는 단위는 중력단위계이고 kgf/m³은 비중량, kg/m나 kg·m는 압력의 차원 자체가 아니다.

펌프의 축동력은 $L=\dfrac{\gamma QH}{\eta}$로 구한다. 물의 비중량 $9800\,\mathrm{N/m^3}$을 대입하면 $L=\dfrac{9800\times0.1\times12}{0.9}=13067\,\mathrm{W}\approx13.1\,\mathrm{kW}$이다.

수력학적 상당직경은 $D_H=\dfrac{4A}{P}$이며, 동심 이중관의 환상 유로에 적용하면 $D_H=\dfrac{4\times\frac{\pi}{4}(D_2^2-D_1^2)}{\pi(D_2+D_1)}=D_2-D_1$로 정리된다. 따라서 $50-40=10\,\mathrm{mm}$이다.

이용할 수 있는 유효흡입수두는 (흡입 액면의 압력수두) − (포화증기압수두) − (흡입 실양정) − (흡입관 손실수두)이므로, 흡입 실양정을 크게 하면 오히려 작아져 캐비테이션이 일어나기 쉬워진다. 캐비테이션은 흡입부 압력이 그 온도의 포화증기압보다 낮아져 기포가 생기고 고압부에서 붕괴하며 소음·진동·침식을 일으키는 현상이다. 이를 피하려면 이용할 수 있는 유효흡입수두가 필요흡입수두보다 크도록 펌프 설치 위치를 낮추고 흡입관을 짧고 굵게 한다.

등엔트로피 유동의 면적-속도 관계 $\dfrac{dA}{A}=(M^2-1)\dfrac{dV}{V}$에서 초음속($M>1$)이면 괄호가 양수이므로 단면적이 증가할 때 유속도 증가한다. 아음속에서는 반대로 단면적이 감소해야 유속이 증가하고, 목에서의 마하수는 1을 넘을 수 없다. 축소 노즐만으로는 출구에서 음속까지만 얻을 수 있어 초음속을 만들려면 목 뒤에 확대부를 둔 축소-확대(라발) 노즐이 필요하다.

표면연소는 목탄·코크스처럼 휘발분이 거의 없는 고체가 가연성 증기를 내지 않고 고체 표면에서 산소와 직접 반응하는 연소여서 확산 화염을 만들지 않는다. 분해연소·증발연소·확산연소는 모두 연료에서 나온 가연성 가스가 공기와 확산·혼합하면서 연소한다.

과잉공기는 실제로 공급한 공기량에서 이론공기량을 뺀 여분의 공기를 말하며, 단위연료당 공급한 공기량 전체를 뜻하는 것이 아니다. 공기비는 $m=\dfrac{A}{A_0}$로 실제공기량과 이론공기량의 비이고, 이론공기량은 완전연소 반응식으로 계산한다.

연소효율은 실제로 발생한 저위발열량을 진발열량으로 나눈 값이다. 발생 발열량에서 수증기 잠열을 뺀 값이 $11780-1900=9880\,\mathrm{kcal/kg}$이므로 $\eta=\dfrac{9880}{11500}\times100=85.9\approx86\%$이다.

고장형태 영향분석(FMEA)은 시스템을 하위 시스템과 구성요소로 나누어 각 요소의 고장 형태와 그 영향을 형태별로 기록·검토하는 정성적·귀납적 기법이다. 결함수분석(FTA)은 정상사상에서 출발해 원인을 논리기호로 전개하는 연역적 기법이라는 점에서 구분된다.

비열이 크다는 것은 같은 열을 주어도 온도가 적게 오른다는 뜻이므로 온도를 변화시키기 어렵다. 정압비열은 팽창일에 해당하는 만큼 열이 더 필요해 정적비열보다 항상 크고 $C_p-C_v=R$의 관계가 성립하며, 비열비가 클수록 단열압축 후의 온도 상승이 크다.

에탄의 완전연소식은 $\mathrm{C_2H_6}+3.5\,\mathrm{O_2}\rightarrow2\,\mathrm{CO_2}+3\,\mathrm{H_2O}$이므로 에탄 $5\,\mathrm{Nm^3}$에 필요한 산소는 $17.5\,\mathrm{Nm^3}$이다. 이론공기량은 $\dfrac{17.5}{0.21}=83.3\,\mathrm{Nm^3}$이고, 그중 질소는 $83.3\times0.79\approx66\,\mathrm{Nm^3}$이다.

고로가스는 질소와 이산화탄소 같은 불연성분이 대부분이고 발열량이 매우 낮아 단위질량당 연소에 필요한 이론공기량이 가장 적다. 발열량이 큰 LPG나 고정탄소가 많은 코크스·역청탄은 그만큼 많은 공기를 필요로 한다.

건연소가스량은 실제공기량에서 소비된 산소를 빼고 생성된 이산화탄소를 더한 값이다.
프로판의 완전연소식은
$\mathrm{C_3H_8}+5\,\mathrm{O_2}\rightarrow3\,\mathrm{CO_2}+4\,\mathrm{H_2O}$
이므로 이론공기량은 $\dfrac{5}{0.21}=23.81\,\mathrm{Nm^3}$, 실제공기량은 $1.1\times23.81=26.19\,\mathrm{Nm^3}$이다.
따라서 건연소가스량은
$26.19-5+3=24.2\,\mathrm{Nm^3}$
이다.

탄화수소의 완전연소식은 $\mathrm{C_mH_n}+\left(m+\dfrac{n}{4}\right)\mathrm{O_2}\rightarrow m\,\mathrm{CO_2}+\dfrac{n}{2}\,\mathrm{H_2O}$이다. 연료 속 탄소 원자가 모두 이산화탄소로 바뀌므로 생성되는 이산화탄소는 m몰이고, $m+\dfrac{n}{4}$는 소요 산소의 몰수이다.

단열과정의 온도와 체적 관계는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{V_1}{V_2}\right)^{k-1}$이므로, 체적비를 뒤집어 쓰고 지수를 k로 둔 관계식은 옳지 않다. 등적과정에서는 일이 없어 $dU=dQ=C_v\,dT$이고, 등압과정에서는 $C_p=C_v+R$이 성립한다.

카르노 냉동사이클의 성적계수는 저온부에서 흡수한 열량을 공급한 일로 나눈 값이므로 $COP=\dfrac{T_A}{T_B-T_A}$이다. 냉동유지온도와 열 배출온도의 차가 작을수록 성적계수가 커지며, 이 값은 1보다 클 수 있다.

2차 공기는 1차 공기만으로는 부족한 산소를 화염 주위에서 보충 공급하여 완전연소를 돕는 공기이다. 1차 공기는 연소에 앞서 노즐 부근에서 연료와 미리 혼합되는 공기를 말한다.

플래시 화재는 누출·확산된 가연성 증기운이 점화되어 화염이 가스운을 따라 빠르게 번지지만, 폭연 속도가 느려 중대한 과압을 일으키지 않는 화재이다. 고압 액화가스 용기가 파손되어 액체가 순간 증발하면서 큰 화구를 만드는 현상은 BLEVE로 구분한다.

배기가스 분석값으로부터 공기비는 $m=\dfrac{N_2}{N_2-3.76\,O_2}$로 구한다. 대입하면 $m=\dfrac{75}{75-3.76\times5}=\dfrac{75}{56.2}=1.33$이므로 약 1.3이다.

위험도는 $H=\dfrac{U-L}{L}$로 폭발범위가 넓고 하한값이 낮을수록 커진다. 산화에틸렌은 폭발범위가 약 3~80%여서 $H=\dfrac{80-3}{3}=25.7$에 이르러 일산화탄소(약 4.9)·메탄(2)·암모니아(약 0.87)보다 훨씬 크다.

위험도는 폭발하한값에 대한 폭발범위의 비로 정의되므로 $H=\dfrac{U-L}{L}$이다. 폭발범위가 넓을수록, 그리고 폭발하한값이 낮을수록 위험도가 커진다.

오토사이클은 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열로 이루어지며, T-S 선도에서 엔트로피가 줄어드는 정적 과정이 계에서 열이 빠져나가는 방열 과정이다. 선도에서 단열팽창이 끝난 상태 4에서 압축이 시작되는 처음 상태 1로 되돌아가는 과정이 이에 해당한다.

공기 29kg은 1kmol, 수증기 36kg은 2kmol이므로 혼합기체는 모두 3kmol이다. 이상기체 상태식으로 $P=\dfrac{nRT}{V}=\dfrac{3\times0.082\times350}{30}=2.87\,\mathrm{atm}$이다.

자연발화는 외부 점화원 없이 내부 발열이 축적되어 발화점에 이르는 현상이므로, 주위 온도가 높고 통풍이 나빠 방열이 어려울수록 일어나기 쉽다. 따라서 주위 온도가 낮고 통풍이 잘 되는 장소일수록 열 축적이 쉽다는 서술이 옳지 않다. 자연발화의 형태는 분해열(셀룰로이드류), 산화열(건성유가 스며든 헝겊류), 흡착열(활성탄·목탄 분말), 미생물의 발효열 등으로 나뉜다.

실제 연소에서는 연료와 공기가 이상적으로 혼합되지 않으므로 이론공기량보다 많은 과잉공기를 공급해야 완전연소가 되며, 공기를 이론공기량보다 적게 넣으면 산소가 부족해 일산화탄소와 그을음이 생기는 불완전연소가 된다. 완전연소의 조건은 착화온도 이상의 높은 온도, 충분한 체류시간, 연료와 공기의 충분한 혼합이다.

크립톤은 반응성이 없는 비활성 기체여서 강에 합금원소로 첨가할 수 없다. 수소취성은 고온·고압의 수소가 강 중의 탄소와 반응해 메탄을 만들며 탈탄이 일어나는 현상이므로, 탄소와 안정한 탄화물을 만드는 크롬·몰리브덴·텅스텐·바나듐·티타늄 등을 첨가해 방지한다.

플랜지 이음은 관 끝에 붙인 플랜지 사이에 가스켓을 끼우고 볼트·너트로 죄어 접합하므로 플랜지·가스켓·체결용 볼트가 필요하다. 플러그는 관 끝이나 개구부를 막는 폐쇄용 관 이음쇠여서 플랜지 이음의 구성 부품이 아니다.

LP가스는 무극성 탄화수소여서 물에는 거의 녹지 않고 알코올·에터 등 유기용제에 잘 녹는다. 증발잠열이 크고, 기체 상태에서는 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하며, 액체 상태의 비중은 약 0.5로 물보다 가볍다.

액화가스를 충전하는 용기와 차량에 고정된 탱크의 저장능력은 $W=\dfrac{V}{C}$로 산정하며, V는 내용적(L), C는 가스 종류에 따른 정수이다. $10PV$와 $(10P+1)V$는 각각 압축가스 저장탱크와 용기의 저장능력 산정식이고, $0.9dV$는 액화가스 저장탱크의 저장능력 산정식이다.

퓨즈콕은 과류차단 안전기구가 들어 있어 가스가 갑자기 많이 흐르면 자동으로 차단되며, 배관과 호스, 호스와 호스, 배관과 배관, 배관과 카플러를 연결하는 구조이다. 상자콕도 과류차단 안전기구가 있으나 상자에 넣어 설치하고 호스와 연결하는 구조라는 점에서 구분된다.

개질가스 중의 일산화탄소(CO)는 스택의 백금계 촉매를 피독시켜 성능을 저하시키므로, 변성(전이)반응과 선택산화(PROX) 등으로 저농도까지 제거한 후 스택에 공급하여야 한다 — 제거 없이 공급한다는 설명이 옳지 않다.
개질기: 도시가스(메탄) 등 탄화수소계 연료를 수증기 개질 반응으로 수소가 풍부한 개질가스로 변환한다.
스택: 단위 전지(셀)를 적층한 본체로, 수소와 산소의 전기화학 반응으로 직류 전기를 생산하고, 인버터가 직류를 교류로 변환한다.
반응열은 열회수장치로 회수하여 급탕·난방에 이용한다(열병합) — 전기와 열을 함께 써 종합효율이 높은 것이 장점이다.
가정용 연료전지 시스템은 탈황기·개질기 → 일산화탄소 제거부 → 스택 → 인버터와 열회수장치로 구성된다.

고압가스 제조시설의 내부반응 감시장치는 온도감시장치, 압력감시장치, 유량감시장치, 가스의 밀도·조성 등의 감시장치로 구성된다. 기화감시장치는 여기에 포함되지 않는다.

양수에 필요한 이론동력은 $L=\dfrac{\gamma QH}{75}=\dfrac{1000\times\frac{0.4}{60}\times50}{75}=4.44\,\mathrm{PS}$이다. 효율은 이 값을 압축기 소요동력으로 나눈 값이므로 $\dfrac{4.44}{15}\times100\approx29.6\%$이다.

펌프의 상사법칙에서 양정은 회전수의 제곱에, 소요동력은 회전수의 세제곱에 비례한다. 회전수가 2배가 되면 양정은 $2^2=4$배, 소요동력은 $2^3=8$배가 된다.

다단 압축은 단 사이에서 중간냉각을 하여 압축일을 줄이고, 단당 압축비가 작아져 통극가스의 재팽창이 줄어드는 만큼 체적효율이 높아진다. 아울러 토출가스 온도가 낮아져 윤활유의 열화와 이상 고온을 막을 수 있다.

팽창밸브에서는 외부와 열이나 일의 출입 없이 교축되는 단열팽창이 일어나므로 엔탈피가 변하지 않는다. 증발기에서는 냉매가 주위에서 열을 흡수하며 증발하므로 엔탈피가 크게 증가한다.

LPG 용기는 강판을 성형하고 용접하여 만드는 용접용기이므로 무이음 용기라는 서술이 틀리다. 안전밸브는 스프링식을 사용하고, 가연성가스 용기의 충전구는 왼나사이며, 액화석유가스 용기의 도색은 회색이다.

회전펌프는 용적식이어서 토출압력이 변해도 토출량이 거의 일정하게 유지되므로, 토출압력에 따라 토출량이 크게 변한다는 서술이 틀리다. 구조가 간단하고 분해·청소가 쉬우며 점도가 높은 액의 이송에 적합하다.

역화는 가스의 분출속도가 연소속도보다 느려져 불꽃이 염공 안으로 되돌아 들어가는 현상이다. 부식으로 염공이 커진 경우, 가스 압력이 저하된 경우, 콕이 충분히 열리지 않아 공급이 제한된 경우가 대표적인 원인이며, 노즐 지름은 오히려 지나치게 커졌을 때가 역화의 원인이 된다.

실제기체를 좁은 구멍이나 밸브로 교축하여 단열팽창시킬 때 온도가 변하는 현상을 줄-톰슨 효과라 한다. 고압에서 팽창하면 분자 사이의 인력을 이기는 데 내부에너지가 쓰여 온도가 내려가며, 린데식 액화장치와 냉동기 팽창밸브가 이 원리를 이용한다.

그림은 원료 공기를 여과·압축한 뒤 열교환기와 흡착기에서 수분·이산화탄소를 제거하고, 팽창터빈으로 초저온까지 냉각해 액화한 다음 정류탑에서 분리하는 구성이다. 이처럼 액화한 공기를 콜드박스 안의 정류탑에서 산소와 질소의 끓는점 차이에 따라 상평형 원리로 분리하는 방식이 심랭식 공기액화분리장치이다.

진한 황산은 산성 건조제여서 염기성인 암모니아와 중화반응을 일으키므로 암모니아의 건조제로 쓸 수 없고, 소다석회나 생석회를 사용한다. 암모니아는 진한 염산과 만나면 염화암모늄의 흰 연기가 생겨 누출 검지에 이용하며, 구리·알루미늄 합금을 부식시키므로 철 합금 장치를 쓴다.

압축가스는 상용의 온도 또는 35℃에서 게이지압력이 1MPa 이상일 때 고압가스에 해당한다. 절대압 0.9MPa인 10℃의 질소를 35℃로 환산하면 $0.9\times\dfrac{308}{283}\approx0.98\,\mathrm{MPa}$(절대)이고, 대기압 약 0.1MPa을 빼면 게이지압력이 약 0.88MPa이 되어 1MPa에 미치지 못하므로 고압가스가 아니다.

얇은 벽 압력용기의 막응력은 원통형 몸통이 $\dfrac{PD}{2t}$, 구형이 $\dfrac{PD}{4t}$이므로, 같은 지름·내압·허용응력이라면 구형에 필요한 판 두께는 원통형의 절반이면 된다. 따라서 구형 탱크의 판 두께가 더 두꺼워진다는 서술이 옳지 않다. 구형은 같은 용적에서 표면적이 가장 작아 강재 사용량이 적고 내압에 대한 응력 분포가 균일하다.

외부전원법은 정류기로 방식 전류와 전압을 임의로 조절할 수 있고 방식 효과가 미치는 범위가 넓어 장거리·대규모 매설배관에 오히려 경제적이므로, 범위가 좁아 장거리 배관에 적용하기 어렵다는 서술이 옳지 않다. 희생양극법은 마그네슘·아연 등 배관보다 전위가 낮은 금속을 접속해 양극이 대신 소모되게 하는 방법으로, 시공이 간단하고 간섭이 거의 없는 대신 전류 조절이 어렵고 유효 범위가 좁다.

운반책임자를 동승시켜야 하는 기준은 압축가스의 경우 가연성 300㎥ 이상, 조연성 600㎥ 이상이고, 액화가스의 경우 가연성 3000kg 이상, 독성 100kg 이상이다. 산소는 조연성 압축가스이므로 400㎥은 600㎥에 미치지 못해 운반책임자를 동승시키지 않아도 된다.

처음 산소의 몰수는 $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{100\times40}{0.082\times273}=178.7\,\mathrm{mol}$이므로 질량은 약 5.72kg이다. 4kg을 사용하면 1.72kg, 즉 약 53.7mol이 남으므로 $P=\dfrac{nRT}{V}=\dfrac{53.7\times0.082\times273}{40}\approx30\,\mathrm{atm}$이다.

암모니아와 브로민화메탄은 가연성가스 가운데 예외로 인정되어, 제조설비에 설치하는 가스검지경보장치가 방폭성능 구조를 갖추지 않아도 된다. 아세틸렌·염화에탄·아크릴알데하이드 등 그 밖의 가연성가스 설비에 설치하는 검지경보장치는 방폭구조로 해야 한다.

흡수식 냉동설비는 발생기를 가열하는 1시간의 입열량 6640kcal를 1일의 냉동능력 1톤으로 본다. 원심식 압축기를 사용하는 냉동설비는 압축기 원동기의 정격출력 1.2kW를 1일 냉동능력 1톤으로 본다.

압축천연가스 고정식 자동차충전소에서 저장설비·처리설비·압축가스설비 및 충전설비는 인화성 물질이나 가연성 물질의 저장소로부터 8m 이상의 거리를 유지해야 한다. 처리설비·압축가스설비·충전설비와 사업소경계까지는 10m 이상, 충전설비와 도로경계까지는 5m 이상, 철도까지는 30m 이상을 유지한다.

수소용품의 개조(구조나 성능이 변경되는 경우)는 '누구든지' 할 수 없다 — 제조사업자에게 허용되는 것이 아니다(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률 제44조·제45조).
제조·수입한 자는 판매하거나 사용하기 전에 검사를 받아야 한다.
검사를 받지 아니한 수소용품은 양도·임대 또는 사용하거나 판매를 목적으로 진열할 수 없다.
합격한 수소용품에는 각인 또는 표시를 한다.
유통 중인 수소용품에 중대한 결함이 있으면 회수·교환·환불 및 공표를 명할 수 있다.

이상기체 상태식 $PV=\dfrac{W}{M}RT$에서 $P=\dfrac{WRT}{MV}$이다. $R=848\,\mathrm{kgf\cdot m/(kmol\cdot K)}$를 쓰면 $P=\dfrac{10\times848\times298}{24\times0.5}=210600\,\mathrm{kgf/m^2}\approx21\,\mathrm{kgf/cm^2}$이다.

기밀시험이나 시운전 때의 가압용 고압가스로는 공기 또는 질소·헬륨 같은 불연성 가스를 사용한다. 산소는 조연성 가스여서 설비에 남은 유지류나 이물질과 만나면 발화·폭발할 위험이 있으므로 사용할 수 없다.

액화석유가스 용기의 안전점검기준에서 내용적 15L 이하의 용기는 "실내보관 금지" 표시가 있는지를 확인해야 한다. 아울러 용기의 도색·표시 상태, 스커트의 부식과 변형, 밸브의 그랜드너트 및 안전장치 부착 여부 등을 함께 점검한다.

도시가스용 염화비닐호스는 3MPa 이상의 압력으로 하는 내압시험에서 파열되지 않아야 한다. 기밀시험은 0.2MPa 이상의 압력에서 누출이 없어야 하고, 안층의 인장강도는 73.6N/5mm폭 이상이며, 100℃에서 48시간 공기가열노화시험을 한 뒤 인장강도 저하율은 20% 이하여야 한다.

일반도시가스사업자의 공급시설에 설치된 정압기는 2년에 1회 이상 분해점검을 실시한다. 도시가스 사용시설에 설치된 정압기는 3년에 1회 이상 분해점검하도록 하여 주기가 다르다.

도시가스도매사업 저장탱크의 사업소경계까지의 유지거리는 $L=C\sqrt[3]{143000W}$로 구하며, 여기서 W는 저장능력(톤)의 제곱근이다. $W=\sqrt{10000}=100$이므로 $L=0.576\times\sqrt[3]{143000\times100}=0.576\times242.7\approx140\,\mathrm{m}$이다.

공기액화분리기는 액화산소 5L 중 아세틸렌의 질량이 5mg을 넘거나 탄화수소의 탄소 질량이 500mg을 넘을 때 즉시 운전을 중지하고 액화산소를 방출해야 한다. 아세틸렌은 액화산소 중에서 폭발성 화합물을 만들 수 있어 더 엄격한 기준을 적용한다.

안전성평가 기법에는 체크리스트기법, 상대위험순위결정, 작업자실수분석, 사고예상질문분석, 위험과 운전분석, 이상위험도분석, 결함수분석, 사건수분석, 원인결과분석이 있다. 무작위추출기법은 통계에서 표본을 뽑는 방법일 뿐 안전성평가 기법에 해당하지 않는다.

지상에 설치하는 저장탱크 안전밸브의 가스방출관은 지면으로부터 5m 이상 또는 저장탱크 정상부로부터 2m 이상 가운데 높은 위치로 한다. 정상부가 8m이면 $8+2=10\,\mathrm{m}$가 5m보다 높으므로 방출관은 지상에서 10m 이상 높이여야 한다.

「도시가스의 품질기준 등에 관한 고시」에 따라 품질검사 결과에 이의가 있는 도시가스사업자등은 결과를 통보받은 날부터 15일 이내에 1회에 한하여 이의검사를 신청할 수 있으므로, 30일 이내에 횟수 제한 없이 신청할 수 있다는 서술은 옳지 않다. 시료는 10리터 이하의 시료용기에 1.0MPa 이하의 압력으로 검사용·보관용 2개를 채취하여 보관용은 봉인 상태로 두고, 검사 결과는 판정한 날부터 10일 이내에 신청자에게 알린다.

가연성 압축가스 100㎥ 이상 또는 액화가스 1000kg 이상을 충전용기에 적재하여 차량으로 운반할 때에는 분말소화제를 사용한 BC용 또는 ABC용으로서 능력단위 B-6(약제중량 4.5kg) 이상인 소화기를 2개 이상 비치해야 한다. 소화제는 분말이어야 하므로 포말소화제를 갖추는 것은 기준에 맞지 않는다.

2단 감압식 일체형 저압조정기의 조정압력은 1단 감압식 저압조정기와 같은 2.30~3.30kPa이므로, 5.0~30.0kPa 이내에서 제조자가 설정한 기준압력의 ±20%라고 한 것은 옳지 않다. 그 범위는 준저압 계열 조정기에 적용하는 기준이며, 자동절체식 일체형 저압조정기는 2.55~3.30kPa, 2단 감압식 1차용 조정기는 57.0~83.0kPa이다.

공기호흡기는 독성가스 운반량과 무관하게 항상 갖추어야 하는 것이 아니라, 압축가스 100㎥ 이상 또는 액화가스 1000kg 이상을 운반할 때 휴대하는 보호구이다. 방독마스크는 운반하는 독성가스에 적합한 격리식으로 하고 보호의·보호장갑·보호장화는 승무원 수에 상당한 수량을 갖추며, 소석회로 제독할 수 있는 독성가스를 액화가스 질량 1000kg 이상 운반할 때는 소석회를 40kg 이상 휴대한다.

고압가스 특정제조시설의 배관을 시가지의 도로 노면 밑에 매설할 때에는 노면으로부터 배관 외면까지 1.5m 이상의 깊이를 유지해야 한다. 배관은 지하의 다른 시설물과 0.3m 이상, 지하도로 및 터널과 10m 이상의 수평거리를 두고, 포장된 차도에 매설할 때에는 포장 부분의 노반 최하부와 배관 외면 사이에 0.5m 이상의 거리를 확보한다.

상대습도는 그 온도의 포화증기압에 대한 수증기 분압의 비이며, 온도가 변해도 압력이 일정하면 수증기 분압은 그대로이다.
21℃, 60%에서 수증기 분압은
$0.6\times17.83=10.70\,\mathrm{mmHg}$
이고, 22.5℃의 포화증기압은 표를 보간하여
$19.12+0.5\times(20.41-19.12)=19.77\,\mathrm{mmHg}$
이다.
따라서 상대습도는
$\dfrac{10.70}{19.77}\times100\approx54.13\%$
이다.

하리슨 시약(하리슨씨 시험지)은 포스겐과 반응하여 심등색으로 변하므로 포스겐 검지에 사용한다. 아이오딘화칼륨 전분지는 염소, 리트머스지는 암모니아와 같은 염기성 가스, 염화제일구리 착염지는 아세틸렌 검지에 쓰인다.

루트식 가스미터는 케이싱 안에서 8자형 회전자 두 개가 맞물려 돌며 일정 용적의 가스를 밀어내는 건식 실측(용적식) 미터이다. 벤투리식·오리피스식·터빈식은 유체의 압력차나 회전수로 유량을 재는 추량식 유량계이다.

가스미터는 소형이면서도 계량 용량은 커야 하므로 용량이 작을 것은 구비조건이 될 수 없다. 그 밖에 기차의 변동이 없고 감도가 예민하며 구조가 간단하고 내구성과 내부식성이 있어야 한다.

파라듐관 연소법은 팔라듐 촉매를 채운 연소관에 시료를 통과시켜 수소와 일산화탄소만 선택적으로 완전 산화시키고 탄화수소는 산화시키지 않는 분석법이다. 폭발법이나 완만연소법은 시료 속 가연성분을 함께 연소시키므로 이러한 분별 산화가 되지 않는다.

와류유량계는 관 안의 소용돌이 발생체 뒤에 생기는 카르만 와류의 발생 주파수를 초음파 등으로 검출해 유량을 재는 방식으로, 가동부가 없어 압력손실이 작다. 따라서 압력손실이 크다는 것은 이 유량계의 특성이 아니다. 구조가 간단해 설치·관리가 쉽고 유체의 압력이나 밀도의 영향을 거의 받지 않는다.

그림은 케이싱 안에서 8자 모양의 회전자 두 개가 서로 맞물려 돌면서 그 사이에 갇힌 일정 용적의 가스를 밀어내는 구조로, 루트(Roots) 가스미터의 단면이다. 대용량 가스 계량에 적합하며, 여과기(스트레이너)를 설치하고 설치 후 유지관리가 필요하다.

방사선식 액면계는 방사선원과 검출기의 배치 방식에 따라 조사식·투과식·가반식으로 나뉜다. 전극식은 액체의 전기전도도를 이용해 접점 신호를 얻는 전기식 액면계여서 방사선식에 속하지 않는다.

기차는 $E=\dfrac{I-Q}{I}\times100$으로 구하며, I는 시험 대상 미터의 지시량, Q는 기준(표준) 미터의 지시량이다. 대입하면 $E=\dfrac{65-71}{65}\times100=-9.2\%$이다.

물을 데우는 데 필요한 열량은 $Q=300\times1\times(43-13)=9000\,\mathrm{kcal}$이다. 연소기가 1시간에 내는 유효열량은 $1.3\times12000\times0.65=10140\,\mathrm{kcal/h}$이므로 걸리는 시간은 $\dfrac{9000}{10140}\times60\approx53\,\text{분}$이다.

아스만 습도계는 태엽으로 팬을 돌려 건구·습구에 일정한 통풍을 주는 통풍형 건습구 습도계로, 휴대가 간편하고 최소 필요 풍속이 3m/s이다. 모발 습도계는 머리카락의 신축을, 듀셀식 습도계는 염화리튬의 흡습에 따른 전기저항 변화를 이용한다.

가스크로마토그래피에서 성분의 양은 봉우리 면적에 비례하고, 면적은 근사적으로 피크높이와 반높이선나비의 곱으로 구한다. 노르말헵탄은 $12.0\times0.48=5.76$, 벤젠은 $9.0\times0.62=5.58$이므로 노르말헵탄의 농도는 $\dfrac{5.76}{5.76+5.58}\times100=50.79\%$이다.

분동식(자유피스톤식) 압력계는 실린더 위에 올린 분동의 무게로 압력을 직접 만들어 내는 1차 압력계로, 다른 압력계를 교정하는 표준기로 쓰이며 측정범위가 가장 넓다. 액주식인 U자형이나 링밸런스식 압력계는 저압 측정에 국한된다.

가스계량기는 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이내에 수직·수평으로 설치해야 한다. 다만 보호상자 안에 설치하거나 격납상자에 설치하는 경우에는 바닥으로부터 2m 이내에 설치할 수 있으며, 화기와는 2m 이상의 우회거리를 유지한다.

가스크로마토그래피는 시료 성분이 운반기체를 따라 칼럼을 지나면서 흡착·분배 정도에 따라 이동(확산)속도가 달라지는 것을 이용해 성분을 분리·정량한다. 점성이나 비열, 반응속도는 이 분리 원리와 직접 관계가 없다.

방사 온도계와 광전관식 온도계는 측정 대상이 내는 복사에너지를 받아 온도를 재므로 대상에 닿지 않는 비접촉식이다. 압력식 온도계와 전기저항 온도계는 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시켜야 하는 접촉식이다.

국제단위계의 기본단위는 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 열역학적 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd)의 7개이다. 압력의 단위인 파스칼(Pa)은 $\mathrm{N/m^2}$로 나타내는 유도단위이다.

염화파라듐지는 염화팔라듐 0.2% 용액에 초산을 침투시켜 만든다. 일산화탄소와 접촉하면 팔라듐이 환원되어 시험지가 흑색으로 변하므로 일산화탄소 검지에 사용한다.

이론단수는 $n=16\left(\dfrac{t_R}{W}\right)^2=16\times\left(\dfrac{10}{0.5}\right)^2=6400$단이다. 이론단높이는 칼럼 길이를 이론단수로 나눈 값이므로 $HETP=\dfrac{2000}{6400}=0.31\,\mathrm{mm}$이며, 이 값이 작을수록 분리 효율이 좋다.

적외선 가스분석계는 분자의 진동·회전에 따라 쌍극자모멘트가 변할 때 나타나는 고유 흡수를 이용하므로, 산소·질소·수소처럼 같은 원자로만 이루어진 2원자 분자와 단원자 분자는 적외선을 흡수하지 않아 분석할 수 없다. 일산화탄소·이산화탄소·메탄은 고유의 적외선 흡수대를 가지므로 분석이 가능하다.