[가스기능사 필기] 13년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

LPG 충전소의 "화기엄금" 게시판은 흰색바탕에 적색글씨로 표시한다.
화재 위험을 눈에 띄게 경고하기 위한 색상 조합이며, 참고로 "충전중엔진정지" 게시판은 황색바탕에 흑색글씨로 구분해 표시한다.

특정고압가스 사용시설 중 고압가스 저장량이 300kg 이상인 용기보관실의 벽은 방호벽으로 설치해야 한다.
저장량이 많을수록 사고 시 피해가 커지므로 일정 기준 이상은 벽을 강화하는 것이다.

음식물쓰레기, 가축분뇨, 하수슬러지 등 유기성폐기물에서 생성되어 메탄이 주성분인 정제가스를 바이오가스라 한다.
천연가스와 달리 유기성폐기물을 분해해 얻은 가스라는 점이 특징이다.

용기 내부에서 가연성가스가 폭발해도 그 압력에 견디고 접합면·개구부를 통해 외부 가스에 인화되지 않도록 한 방폭구조는 내압(耐壓) 방폭구조이다.
압력 방폭구조는 용기 내부를 불활성가스 등으로 가압해 가연성가스 유입 자체를 막는 방식이라는 점에서 차이가 있다.

독성가스의 허용농도는 흰쥐 집단을 1시간 동안 노출시킨 후 14일 이내에 그 중 1/2 이상이 죽는 가스 농도로 정의한다.
이 기준은 규정된 노출 조건에서의 사망률로 가스의 독성 위험도를 판단하기 위한 것이다.

독성이 가장 강한 것은 황화수소, 가장 약한 것은 암모니아이다.
LC50는 성숙한 흰쥐를 1시간 노출시켰을 때 절반이 죽는 농도이므로 값이 작을수록 독성이 강하다. 네 가스 중 황화수소가 712ppm으로 가장 작고, 염화수소와 일산화탄소는 3000ppm대이며, 암모니아는 7338ppm으로 가장 크다.
따라서 값이 가장 작은 황화수소가 가장 강하고, 값이 가장 큰 암모니아가 가장 약해 '황화수소 – 암모니아' 순으로 짝지은 것이 옳다.

보기 중 폭발범위(하한~상한 폭)가 가장 좁은 가연성가스는 프로판이다.
아세틸렌·수소·일산화탄소는 폭발 상한이 70~80%대에 이르러 폭발범위가 매우 넓은 반면, 프로판은 약 2~9%대로 범위가 좁다.

산소 가스설비의 수리·청소를 위해 저장탱크 내부를 치환할 때는 산소 농도가 22% 이하가 될 때까지 치환작업을 계속해야 한다.
산소 농도가 높으면 가연물의 연소 위험이 커지므로 정비 작업 전 충분히 낮춰야 한다.

원심식압축기를 사용하는 냉동설비는 압축기 원동기의 정격출력 1.2kW를 1일의 냉동능력 1톤으로 산정한다.
이는 압축기 형식별로 정해진 표준 환산기준 중 하나로, 원심식은 이 값을 기준으로 냉동능력을 산정한다.

고압가스 운반 시 운반책임자 동승 기준은 가연성 압축가스 300m³ 이상, 독성 압축가스 100m³ 이상, 가연성 액화가스 3000kg 이상, 독성 액화가스 1000kg 이상이다.
아세틸렌 400m³는 가연성 압축가스 기준을 넘어 동승이 필요하다.
일산화탄소 700m³는 독성 압축가스 기준을 넘어 동승이 필요하다.
액화염소 6500kg은 독성 액화가스 기준을 넘어 동승이 필요하다.
반면 액화석유가스 2000kg은 가연성 액화가스 기준인 3000kg에 미달하므로 운반책임자를 동승시키지 않아도 된다.

고압가스 제조시설에서 방호벽을 설치해야 하는 곳은 압축기와 충전장소 사이, 압축기와 가스충전용기 보관장소 사이, 충전장소와 충전용 주관밸브 조작밸브 사이 등이며, 압축기와 저장탱크 사이는 방호벽 설치 대상이 아니다.

기초의 경사 및 침하는 설비를 사용하는 중에 정기적으로 확인하는 점검 항목이지, 사용개시 전 점검 항목이 아니다.
사용개시 전에는 인터록·자동제어장치의 기능, 가스설비의 누출 유무, 배관 계통 밸브의 개폐 상황 등을 확인한다.

탱크로리 내부에서 액화가스의 액면 요동을 방지하기 위해 설치하는 것은 방파판이다.
운행 중 액체가 출렁이면 차량의 안정성이 떨어지고 배관에 충격을 줄 수 있어 이를 막기 위한 장치다.

방사선투과검사, 초음파탐상검사, 자분탐상검사는 모두 용접부 결함을 찾는 비파괴검사이다.
반면 주사전자현미경검사는 시편의 미세조직을 관찰하는 분석 기법으로, 가스배관 용접부의 비파괴검사 방법에 해당하지 않는다.

저장능력 9,000m³인 산소 저장설비는 저장능력 1만m³ 이하 구간에 해당하며, 이 구간의 안전거리 기준은 1종 보호시설 12m, 2종 보호시설 8m 이상이다.
고압가스 안전관리법령상 산소 저장설비의 보호시설과의 안전거리는 저장능력 구간별로 정해져 있고, 저장능력이 커질수록 유지해야 할 거리도 늘어난다.

저장탱크 주위 빈 공간에 채우는 마른 모래는 세립분을 함유하지 않아야 하므로, 세립분을 25% 이상 함유한 모래를 채운다는 설명은 틀렸다.
나머지 시공기준, 즉 천장·벽·바닥 두께 30cm 이상의 방수조치를 한 철근콘크리트 구조, 저장탱크 상부와 저장탱크실 상부 사이 60cm 이상 확보, 안전밸브 방출관을 지면에서 5m 이상으로 세우는 규정은 모두 올바른 설치기준이다.

고압가스는 성질에 따라 가연성·조연성·불연성·독성 가스로 분류되며, 액화가스는 상온·상압에서의 상태에 따른 분류(압축가스·액화가스·용해가스)에 속하는 개념이다.
따라서 성질에 따른 분류 항목에는 해당하지 않는다.

증기폭발은 액체가 급격히 기화하면서 압력이 상승해 일어나는 물리적 폭발이며, 화학반응을 수반하지 않는다.
반면 중합폭발·분해폭발·산화폭발은 물질 자체의 화학반응(중합, 분해, 산화)으로 에너지가 방출되는 화학적 폭발에 해당한다.

폭발하한이 낮을수록 적은 농도의 가스로도 폭발이 일어날 수 있어 더 위험하며, 폭발하한이 높을수록 위험하다는 설명은 틀렸다.
누출 시 산소를 밀어내 질식 위험이 있다는 설명은 옳다.
가스의 온도·압력이 높을수록 위험성이 커진다는 설명도 옳다.
폭발범위(상한-하한 폭)가 넓을수록 위험하다는 설명도 옳다.

시안화수소(HCN)는 소량의 수분이나 알칼리가 있으면 중합폭발을 일으키기 쉬운 불안정한 가스이며, 이를 막기 위해 아황산가스, 황산 등의 안정제를 첨가한다.
이 밖에도 동, 동망, 염화칼슘, 인산, 오산화인 등이 안정제로 함께 쓰인다.

LPG 누출을 알았을 때는 즉시 안전한 장소에 정차하고 필요한 조치를 취해야 하며, 누출 상태로 경찰서·소방서까지 계속 운행하는 것은 위험을 오히려 키우는 잘못된 행동이다.
운전 중이나 정차 중 지정 장소 외에는 흡연을 금지한다는 설명은 옳다.
운전자가 소화기 사용법 등 관련 지식을 갖춰야 한다는 설명도 옳다.
주차 시 운반책임자와 운전자가 동시에 차량을 이탈하지 않는다는 설명도 옳다.

염소는 암모니아와 반응하면 염화암모늄의 흰색(백색) 연기를 발생시키며, 이 반응은 염소 누출 검지에도 이용된다. 따라서 푸른 연기가 생성된다는 설명은 틀렸다.
상온·상압에서 황록색 기체라는 설명은 옳다.
수분이 있으면 철을 부식시킨다는 설명도 옳다.
피부에 닿으면 손상 위험이 있다는 설명도 옳다.

수소는 가연성가스이므로 용기밸브에 왼나사를 사용해야 하며, 오른나사라는 설명은 틀렸다.
가연성가스 용기는 다른 가스와의 오접속을 막기 위해 왼나사를, 조연성·불연성 가스 용기는 오른나사를 쓰는 것이 원칙이다. 다만 가연성이라도 암모니아와 브롬화메탄은 예외적으로 오른나사를 사용한다.

메틸아민은 가연성 가스이지만 마찰·타격에 특별히 민감하게 폭발하는 물질로 분류되지는 않는다.
반면 황화질소, 염화질소, 금속아세틸라이드는 소량의 충격이나 마찰에도 격렬히 폭발할 수 있는 대표적인 예민 폭발성 물질이다.

철도부지 밑에 매설하는 배관은 지표면에서 배관 외면까지의 깊이를 1.2m 이상 유지해야 하므로, 60cm 이상이면 된다는 설명은 틀렸다.
배관 외면에서 철도부지 경계까지 1m 이상 유지한다는 설명은 옳다.
배관 외면이 궤도 중심과 4m 이상 떨어져야 한다는 설명도 옳다.
지하철도 등을 횡단하는 배관에 전기방식조치를 한다는 설명도 옳다.

수소와 질소는 가연성가스와 불활성인 불연성가스의 조합이라 같은 저장실에 혼합 저장이 가능하다.
수소와 염소는 가연성가스와 독성·조연성 성질이 겹쳐 함께 저장할 수 없다.
수소와 산소는 가연성가스와 조연성가스의 조합이라 혼합 저장이 금지된다.
아세틸렌과 산소도 같은 이유로 혼합 저장이 금지된다.

용기 부속품 각인 문자 중 W는 질량(kg)을 나타낸다.
TP는 내압시험압력, V는 내용적, AG는 아세틸렌가스를 충전하는 용기의 부속품을 뜻하는 기호로, 질량과는 다른 항목을 표시한다.

고압가스특정제조시설의 지하매설 배관은 그 외면으로부터 지하의 다른 시설물과 0.3m 이상의 거리를 유지해야 한다.
이는 다른 매설물과의 접촉·간섭을 막기 위한 최소 이격거리 기준이다.

도시가스 사용시설에서 가스계량기와 전기계량기·전기개폐기는 60cm 이상의 안전거리를 유지해야 한다.
전기접속기와는 30cm 이상이 기준이라 60cm 이상은 틀렸다.
전기점멸기와도 30cm 이상이 기준이라 60cm 이상은 틀렸다.
절연조치를 하지 않은 전선과는 15cm 이상이 기준이라 30cm 이상은 틀렸다.

이산화탄소는 고압가스 안전관리법상 독성가스로 분류되지 않으므로, 누출 시 확산을 막는 제해조치 대상에서 제외된다.
반면 암모니아, 염소, 염화메틸은 모두 독성가스이므로 누출 시 제해설비를 통한 확산 방지 조치가 필요하다.

흡수식냉동기에서 냉매로 물을 사용하는 경우, 흡수제로는 리튬브로마이드(LiBr) 수용액이 쓰인다.
암모니아를 냉매로 쓰는 흡수식냉동기에서는 반대로 물이 흡수제 역할을 한다.

이음매 없는 용기(무계목 용기)는 이음매가 없어 내압에 대한 응력 분포가 균일하고 고압에 잘 견디는 구조이므로, 고압에 견디기 어렵다는 설명은 틀렸다.
제조 공정이 복잡해 용접용기보다 값이 비싸며, 이런 특성 때문에 독성가스나 고압 충전용으로 주로 사용된다.

부르동관 압력계의 오차는 부르동관 눈금과 피스톤에 걸리는 실제 압력의 차이를 실제 압력으로 나눈 비율로 구한다.
실린더 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}d^2=\dfrac{\pi}{4}\times5^2 = 19.63\ \mathrm{cm^2}$이므로, 실제 압력은 $P=\dfrac{130}{19.63}=6.62\ \mathrm{kgf/cm^2}$이다.
따라서 오차율은 $\dfrac{7-6.62}{6.62}\times100 \approx 5.7\%$로 계산된다.

아세틸렌은 탄화수소를 고온에서 열분해하는 방법으로도 제조할 수 있는데, 이때 반응에 필요한 열을 저장·공급하는 축열식 반응기(축열로)가 쓰인다.
아크릴로라이드, 염화비닐, 에틸벤젠은 각각 별도의 촉매·합성 공정으로 제조되며 축열식 반응기와는 관련이 없다.

열기전력(제벡 효과)을 이용하는 온도계는 열전대 온도계이며, 대표적인 조합은 백금-백금로듐, 동-콘스탄탄, 철-콘스탄탄, 크로멜-알루멜이다.
백금-콘스탄탄 조합은 표준 열전대 종류에 해당하지 않는다.

체크밸브는 유체를 한 방향으로만 흐르게 하고 역류를 막는 밸브이다.
글로브밸브, 앵글밸브, 게이트밸브는 모두 유량이나 흐름을 단속·조절하는 밸브로, 역류 방지 기능을 목적으로 하지 않는다.

가스크로마토그래피법은 물질을 성분별로 분리해 검출하는 기기분석법이며, 화학반응을 이용해 정량하는 화학분석법과는 구분된다.
중량법, 분광광도법, 요오드적정법은 화학반응이나 발색·적정 반응을 이용하는 화학분석법에 속한다.

아세틸렌 압축기 실린더는 구리 함량이 높은 재료를 쓰면 아세틸라이드가 생성돼 위험하므로 주철을 사용하는 것이 올바른 재료 선정이다.
LNG 저장탱크는 저온에 견디는 재료가 필요해 고장력강만으로는 부적합하다.
암모니아는 동을 부식시키므로 압력계 도관에 동을 사용해서는 안 된다.
액화산소 저장탱크는 저온용 재료가 필요해 탄소강은 적합하지 않다.

파열판은 압력이 설정치에 도달하면 즉시 파열되어 가스를 방출하므로, 오히려 급격한 압력상승에 적합한 안전장치이며 부적당하다는 설명은 틀렸다.
가용전이 열을 받아 가용합금이 녹으면서 가스를 방출한다는 설명은 옳다.
액화가스용 안전밸브의 토출량이 증발량 이상이어야 한다는 설명도 옳다.
펌프·배관에 압력상승 방지용 릴리프 밸브를 쓴다는 설명도 옳다.

압력계는 파손 시 유리 파편 등이 조작자에게 튀어 다치는 것을 막기 위해 눈금판이 조작자의 안면을 직접 향하지 않도록 설치하는 것이 올바른 사용법이다.
따라서 조작자가 보기 쉽도록 눈금판을 안면 쪽으로 향하게 한다는 설명은 안전수칙에 어긋난다.
정기적으로 점검한다는 설명은 옳다.
가스 종류에 맞는 압력계를 선정한다는 설명도 옳다.
압력의 도입·배출을 서서히 한다는 설명도 옳다.

공기로 3배 희석한다는 것은 가스 1에 공기 3을 더해 전체 부피가 4배가 된다는 의미이므로, 발열량은 원래 값을 4로 나눈 값이 된다.
$\dfrac{30000}{4} = 7500\ \mathrm{kcal/Sm^3}$로 계산된다.

고압가스제조소의 작업원은 3개월 이내에 1회 이상 보호구 사용훈련을 받아 사용방법을 숙지해야 한다.
이는 비상 상황에서 보호구를 즉시 올바르게 사용할 수 있도록 하기 위한 정기 훈련 기준이다.

다이어프램 압력계는 탄성 격막이 압력을 받으면 변형되는 원리로 작동하며, 격막 뒤쪽에 액체(실리콘유 등)를 채워 고점도 유체와 직접 접촉하지 않으므로 오염과 막힘을 방지할 수 있다. 고점도 액체나 부유 현탁액 같은 점성이 크고 입자가 포함된 유체는 일반 압력계의 내부 기계 부품을 손상시키거나 막힐 수 있으므로, 외부 감압부와 측정부를 격리시키는 구조가 필수다.
부르동관: 내부 통로가 좁아 고점도·입자 함유 유체에서 막힐 위험이 높다.
벨로우즈: 내부 기계부를 노출시키는 방식이므로 같은 이유로 부적합하다.
피스톤: 내부 기계부를 노출시키는 방식이므로 같은 이유로 부적합하다.

LPG 부취제 중 T.B.M(터셔리부틸메르캅탄)은 내산화성이 우수하고 양파 썩는 냄새가 특징이다.
T.H.T는 석탄가스 냄새, D.M.S는 마늘 냄새가 나는 부취제로 각각 냄새 특성이 다르다.

계측기기는 오차 없이 정확한 값을 측정해야 하므로 정도(精度)가 높아야 하며, 정도가 낮을 것이라는 설명은 구비조건에 어긋난다.
내구성이 크고 설비비·유지비가 적으며 원거리 지시·기록이 가능해야 한다는 나머지 조건은 모두 올바른 구비조건이다.

화씨온도는 표준대기압에서 물의 어는점을 32, 끓는점을 212로 정한 온도 체계이다.
물의 어는점을 0, 끓는점을 100으로 정하는 것은 섭씨온도의 기준이므로 화씨온도와는 다른 설명이다.

부탄(C₄H₁₀)의 완전연소 반응식은 $2\mathrm{C_4H_{10}} + 13\mathrm{O_2} \rightarrow 8\mathrm{CO_2} + 10\mathrm{H_2O}$로 나타낸다.
탄소와 수소는 물론 산소 원자 수까지 맞도록 균형을 맞춘 식이며, 계수를 정수로 표현하기 위해 반응물을 2배로 늘린 형태이다.

LPG는 비극성 탄화수소여서 물에는 거의 녹지 않으며, 알코올·에테르 등 유기용제에는 잘 용해된다. 따라서 물에 잘 녹는다는 설명은 틀렸다.
온도변화에 따른 액 팽창률이 크다는 설명은 옳다.
석유류나 동·식물유, 천연고무를 잘 용해시킨다는 설명도 옳다.
액체는 물보다 가볍고 기체는 공기보다 무겁다는 설명도 옳다.

거버너(정압기)는 가스 압력을 조절하는 장치로, 배관 내 잔류물질 제거와는 관련이 없다.
피그는 배관 내부를 훑어 이물질을 밀어내는 청소 도구이고, 압력계는 잔류물 제거 작업 시 압력 확인에, 컴프레서는 공기를 압송해 잔류가스나 이물질을 밀어내는 데 사용된다.

염소(Cl₂)는 황록색 기체로 독성이 강하고(1번 참), 표백작용이 있으며(2번 참), 상온에서 쉽게 액화된다(4번 참). 3번은 틀렸는데, 염소의 액상은 물보다 무겁지만 기상은 공기보다 무겁다. 염소 기체의 분자량은 71이고 공기의 평균 분자량은 29이므로, 염소 기체는 공기보다 약 2.4배 무겁고 따라서 바닥으로 내려앉는 성질을 가진다.

접촉분해공정은 촉매를 사용하여 탄화수소를 분해하는 공정이며, 도시가스 제조에서 사용되는 주요 방법은 저온수증기 개질법입니다. 이 공정은 촉매(니켈 등) 존재 하에서 원유 분해 가스나 LPG를 수증기와 함께 가열하여 수소와 일산화탄소를 생성하는 방식으로, 촉매를 이용한 화학반응을 기반으로 합니다.
나머지 공정은 모두 접촉분해와 다릅니다.
열분해 공정: 촉매 없이 고온에서 물리적으로 분자를 끊는 비촉매 공정입니다.
부분연소 공정: 연소반응을 이용한 공정입니다.
수소화분해 공정: 수소 첨가 분해 공정입니다.

얼음을 증기로 만드는 과정은 얼음 승온 → 융해 → 물 승온 → 기화의 네 단계로 나누어 열량을 계산한다.
$Q_1 = 10 \times 0.5 \times 10 = 50\ \mathrm{kcal}$(얼음 -10℃→0℃)
$Q_2 = 10 \times 80 = 800\ \mathrm{kcal}$(융해)
$Q_3 = 10 \times 1 \times 100 = 1000\ \mathrm{kcal}$(물 0℃→100℃)
$Q_4 = 10 \times 539 = 5390\ \mathrm{kcal}$(기화)
네 열량을 모두 더하면 $50+800+1000+5390 = 7240\ \mathrm{kcal}$이다.

표준대기압(1atm)은 101325Pa(=101325N/m²), 14.7lb/in², 10.332mH₂O로 서로 같은 값을 나타내는 여러 단위 표현이다.
9.8N/m²은 물기둥 약 1mm에 해당하는 아주 작은 압력이어서 1atm과 같지 않다.
$1\ \mathrm{atm} = 101325\ \mathrm{Pa} = 101325\ \mathrm{N/m^2} = 14.7\ \mathrm{lb/in^2} = 10.332\ \mathrm{mH_2O}$

산소 가스의 순도 검사에는 동암모니아 시약을 사용하는 흡수법이 쓰인다.
피로갈롤 시약과 하이드로설파이드 시약은 수소 품질검사에, 브롬 시약은 아세틸렌 품질검사에 쓰이는 시약이라 산소 검사와는 구분된다.

표준상태(0℃, 1atm)에서 기체의 밀도는 분자량을 표준상태 몰부피 22.4L로 나누어 구한다.
산소(O₂)의 분자량은 32이므로 이를 22.4로 나누면 약 1.43g/L가 된다.
$\rho = \dfrac{32\ \mathrm{g/mol}}{22.4\ \mathrm{L/mol}} \approx 1.43\ \mathrm{g/L}$

아세틸렌(C₂H₂)은 폭발범위가 약 2.5~81%로 매우 넓고 분해폭발성까지 가져, 공기 중 누출 시 폭발 위험이 네 가스 중 가장 크다.
프로판·부탄·메탄은 폭발범위가 상대적으로 좁고 분해폭발성이 없어 위험도가 아세틸렌보다 낮다.

비중은 어떤 물질의 밀도를 표준물질(기준물질)의 밀도로 나눈 비(比)로 정의된다.
비중량은 단위체적당 중량, 비용은 단위질량당 부피(밀도의 역수), 비열은 단위질량을 1℃ 올리는 데 필요한 열량이므로 정의가 서로 다르다.

액체 상태의 LP가스가 기체로 상변화할 때 흡수하는 열은 잠열(증발잠열)이다.
현열은 상태변화 없이 온도만 바꾸는 열, 융해열은 고체가 액체로 녹을 때의 잠열, 비열은 단위질량을 1℃ 올리는 데 필요한 열량이므로 증발 과정의 흡수열과는 구분되는 개념이다.

LPG는 옥탄가가 가솔린보다 높아 노킹 발생 가능성이 낮아지는 것이지, 노킹이 전혀 발생하지 않는다고 단정할 수 있는 성질은 아니다.
배기가스 독성이 낮고 완전연소로 발열량이 높으며 청결한 점, 균일한 연소로 엔진 수명이 늘어나는 점은 LPG 자동차연료의 실제 장점으로 꼽힌다.

염소는 표백·살균(소독)·염화비닐(PVC) 합성 등에 널리 쓰이는 산업용 가스다.
강재의 녹 제거는 주로 산(酸) 세정 등 별도 화학처리로 이루어지며 염소의 주된 용도로 보지 않는다.