[가스기능사 필기] 11년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

전공정 시공감리 대상은 도시가스사업자 외의 가스공급시설설치자가 시행하는 배관 설치공사이다.
일반도시가스사업자나 가스도매사업자가 스스로 시행하는 공급시설 공사는 자체 안전관리 체계를 갖추고 있어 별도의 시공감리 대상에서 제외되지만, 사업자가 아닌 자가 배관을 설치하는 공사는 안전관리 주체가 다르므로 전공정에 걸쳐 시공감리를 받아야 한다.

배관 내용적이 10L 초과 50L 이하일 때 기밀시험압력 유지시간은 10분 이상이다.
도시가스 사용시설의 기밀시험 유지시간은 배관 내용적 구간별로 정해져 있으며, 내용적이 커질수록 유지시간도 길어지는 구조로 10~50L 구간은 10분 이상 압력을 유지해 누설 여부를 확인하도록 규정되어 있다.

액상의 염소가 피부에 닿았을 때는 맑은 물로 씻어내는 것이 가장 적절한 조치이다.
염소는 물에 잘 녹으므로 다량의 맑은 물로 즉시 씻어내면 농도를 희석시키면서 피부에서 신속히 제거할 수 있다.
암모니아는 그 자체가 독성·자극성 가스이므로 세척제로 쓸 수 없다.
이산화탄소는 기체이므로 씻어내는 효과가 없다.
소금물은 맑은 물보다 나을 것이 없어 세척액으로 규정하지 않는다.

사전 협의가 필요한 경우는 굴착공사 예정지역 범위에 묻혀 있는 도시가스배관의 길이가 100m 이상인 경우로, 배관 110m가 묻힌 굴착공사가 여기에 해당한다.
송유관은 도시가스배관이 아니므로 도시가스사업자와의 협의 대상이 아니다.
배관 노출을 기준으로 하는 협의 대상은 압력 0.1MPa 이상인 배관이 20m 이상 노출될 것으로 예상되는 굴착공사인데, 3.2kPa 배관은 압력이 기준에 미치지 못하고 0.8MPa 배관은 노출 예상 길이가 8m로 짧아 어느 쪽도 해당하지 않는다.

도시가스사업법에서 말하는 도시가스사업은 배관을 통해 수요자에게 연료용 가스를 공급하는 사업을 뜻한다.
제조용 가스나 산업용 가스, 압축가스라는 표현은 도시가스사업법이 규정하는 공급 목적과 직접 대응하지 않으며, 법에서 정의하는 도시가스는 가정·산업 현장에서 연료로 쓰이는 가스를 전제로 한다.

가연성가스 폭발위험장소는 0종(상시 위험 분위기), 1종(통상 상태에서 위험 분위기가 생길 우려), 2종(이상 상태에서만 위험 분위기가 생길 우려) 세 등급으로만 분류한다. 따라서 3종 장소는 없다.

용기의 설계단계검사 항목이 아닌 것은 작동성능이다.
설계단계검사는 용기 자체의 구조적 안전성을 확인하는 절차로 내압성능과 용접부의 기계적 성능, 초저온용기 등에서 필요한 단열성능을 확인한다.
반면 작동성능은 안전밸브 등 부속품의 동작 여부를 확인하는 항목으로, 용기 자체의 설계단계검사 범위에는 포함되지 않는다.

산소 없이도 분해폭발을 일으키는 물질이 아닌 것은 시안화수소이다.
아세틸렌, 히드라진, 산화에틸렌은 분자 내부에 불안정한 결합을 가지고 있어 산소가 없어도 자체 분해반응으로 폭발할 수 있는 분해폭발 위험물질이다.
반면 시안화수소는 분해폭발이 아니라 중합폭발 위험이 있는 물질로, 분해폭발성 물질로 분류되지 않는다.

아세틸렌 충전용기의 다공물질 다공도는 75% 이상 92% 미만으로 하여야 한다.
다공도가 너무 낮으면 아세틸렌을 녹이는 아세톤을 담을 공간이 부족해 충전량이 줄고, 너무 높으면 다공물질의 강도가 떨어져 분해폭발 시 화염 전파를 억제하는 역할을 하지 못하므로 이 범위로 규정되어 있다.

산소 저장설비는 그 외면으로부터 8m 이내에서 화기를 취급할 수 없다.
산소는 조연성 가스로서 화재 확산의 매개가 될 수 있어, 저장설비 외면과 화기 취급 장소 사이에 일정한 우회거리를 두도록 규정되어 있다.

저장탱크 내용적의 90%를 초과해 가스가 채워지는 것을 막는 장치는 과충전방지장치이다.
경보장치는 이상 상태를 알리는 장치, 액면계는 액위를 측정하는 계측기, 긴급차단장치는 누출 등 비상시 가스 흐름을 차단하는 장치로, 어느 것도 충전량 상한을 직접 제한하지는 않는다.

틀린 설명은 노출된 배관 길이가 10m 이상이면 점검통로·조명시설을 설치한다는 부분이다.
점검통로 및 조명시설을 설치해야 하는 기준은 노출된 배관의 길이 15m 이상이다.
착공 전 도면상 가스배관·지장물 매설 유무 조사, 배관 예상지점 2m 이내 줄파기 시 안전관리전담자 입회, 배관 좌우 1m 이내 인력굴착 원칙은 모두 실제 손상방지기준과 일치한다.

틀린 설명은 온도가 상승하면 폭발하한이 올라간다는 부분이다.
일반적으로 온도가 높아지면 반응성이 커져 폭발범위가 넓어지는 방향으로 움직이므로 폭발하한은 오히려 낮아진다.
메탄계 탄화수소의 폭발한계가 압력 상승 시 넓어지는 것, 불활성가스 첨가 시 폭발범위가 좁아지는 것, 산소 첨가 시 넓어지는 것은 모두 맞는 설명이다.

가연성가스에 해당하지 않는 것은 산화질소이다.
산화에틸렌, 암모니아, 아세트알데히드는 모두 고압가스법상 가연성가스로 분류되는 물질이다.
반면 산화질소는 스스로 타지 않고 다른 물질의 연소를 돕는 조연성(지연성) 가스로, 가연성가스 목록에 포함되지 않는다.

도시가스 고압배관용 관재료가 아닌 것은 배관용 아크용접 탄소강관이다.
압력 배관용 탄소강관, 고압 배관용 탄소강관, 고온 배관용 탄소강관은 각각 정해진 압력·온도 조건의 배관에 사용되도록 규격화된 재료로 고압배관에 적용된다.
반면 아크용접 탄소강관은 상대적으로 낮은 압력의 배관에 쓰이는 재료로 고압배관용으로 분류되지 않는다.

틀린 설명은 독성가스의 허용농도 기준을 잘못 제시한 항목이다.
독성가스는 인체에 유해한 가스 중 허용농도가 100만분의 5000 이하인 것으로 정의되는데, 이 설명은 그 기준값을 다르게 제시하고 있어 틀린 문장이다.
액화가스, 초저온저장탱크, 가연성가스에 대한 나머지 정의는 모두 실제 규정과 일치한다.

압축 가연성가스를 300m³ 이상 차량에 적재해 운반할 때는 운반책임자를 동승시켜야 한다.
가스의 위험도에 따라 동승 기준이 다른데, 압축 가연성가스는 300m³ 이상이 기준이며 압축 독성가스는 이보다 낮은 기준이, 압축 조연성가스는 더 높은 기준이 적용된다.

공기 중 폭발범위가 가장 넓은 가스는 일산화탄소이다.
일산화탄소의 폭발범위는 약 12.5~74%로 상한과 하한의 차이가 매우 크며, 메탄(약 5~15%)·프로판(약 2.1~9.5%)·에탄(약 3~12.5%)보다 훨씬 넓다.

안전관리자의 업무가 아닌 것은 공급시설의 정기검사이다.
용기·작업과정의 안전유지, 안전관리규정의 시행 및 기록 작성·보존, 사업소 종사자에 대한 지휘·감독은 모두 선임된 안전관리자가 직접 수행하는 업무이다.
반면 공급시설에 대한 정기검사는 검사기관이 수행하는 절차로, 안전관리자 개인의 업무 범위에 해당하지 않는다.

방류둑 성토 윗부분의 폭은 30㎝ 이상으로 하여야 한다.
방류둑은 저장탱크에서 액화가스가 누출되었을 때 확산을 막기 위한 구조물로, 정상부 폭에 대한 최소 기준이 규정되어 있다.

입상관의 밸브는 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이내의 범위에 설치하여야 한다.
이는 사용자가 서서 조작하기 적당한 높이이면서도 임의 개폐나 외부 충격을 피할 수 있는 위치로 정해진 기준이다.

액화가스 저장탱크의 저장능력은 W = 0.9dV(d: 액화가스 비중(kg/L), V: 탱크 내용적(L))로 산정한다. W = 0.9 × 0.52 × 40,000L = 18,720kg이다.
가연성가스 저장설비의 보호시설별 안전거리 기준에서 저장능력이 1만kg 초과 2만kg 이하인 구간은 제1종 보호시설과 21m 이상을 유지하여야 한다.

액화천연가스 저장·처리설비의 유지거리는 L = C·∛(143000W) 로 구한다.
여기서 L은 유지하여야 하는 거리[m], W는 저장능력[톤]의 제곱근 값이고, C는 상수로 저압 지하식 저장탱크는 0.240, 그 밖의 설비는 0.576을 쓴다. 근호는 세제곱근이며 그 안에 143000과 W가 함께 들어가고, 상수 C는 근호 밖에서 곱해진다.
따라서 W가 근호 밖으로 나온 식, 세제곱근 대신 제곱근으로 쓴 식은 규정식과 다르고, 좌변이 W인 형태는 거리 산정식 자체가 아니므로 성립하지 않는다.

저장탱크 상호간에 필요한 거리를 유지하지 못하면 물분무장치의 수량 기준이 달라진다. 일반 저장탱크는 표면적 1m2당 8L/min이다. 준내화구조는 6.5L/min, 내화구조는 4L/min 이상이다. 따라서 내화구조 저장탱크는 4L/m2·min을 적용한다.

독성가스를 사용하는 내용적 10,000L 이상인 수액기 주위에는 방류둑을 설치하여야 한다.
수액기에서 액상의 독성가스가 누출될 경우 확산 범위를 제한하기 위한 기준으로, 일정 규모 이상의 수액기에만 방류둑 설치 의무가 부여된다.

냉매설비의 기밀시험에 압축공기를 사용할 때 공기의 온도는 140℃ 이하로 하여야 한다.
압축 과정에서 공기 온도가 지나치게 높아지면 설비나 개스킷 등에 열적 손상을 줄 수 있어 상한 온도가 규정되어 있다.

독성가스 제독작업에 반드시 갖추지 않아도 되는 보호구는 보호용 면수건이다.
공기호흡기, 격리식 방독마스크, 보호장화는 독성가스로부터 호흡기와 신체를 보호하기 위한 필수 장비로 규정되어 있다.
반면 면수건은 독성가스 차단 효과가 없어 정식 보호구 목록에 포함되지 않는다.

폭발방지대책과 가장 거리가 먼 것은 압력계 설치이다.
정전기 제거를 위한 접지, 방폭성능 전기설비 설치, 불활성가스에 의한 폭발하한 이내 희석은 모두 점화원이나 가연성 혼합기 형성 자체를 막는 직접적인 예방조치이다.
반면 압력계는 압력 상태를 감시하는 계측기일 뿐 그 자체로 폭발을 막는 대책은 아니다.

화재 구분이 잘못된 것은 D급을 식용유 화재로 설명한 부분이다.
일반화재는 A급, 유류화재는 B급, 전기화재는 C급으로 분류되는 것이 맞지만, D급은 금속화재이며 식용유 화재는 따로 K급으로 구분한다.

틀린 설명은 안전증방폭구조를 특수방폭구조로 잘못 표현한 부분이다.
정상운전 중 점화원이 될 전기불꽃·아크·고온부 발생을 기계적·전기적 구조나 온도상승 억제로 방지해 안전도를 높인 구조는 안전증방폭구조라고 부르며, 특수방폭구조라는 명칭으로 정의되지 않는다.
압력방폭구조, 유입방폭구조, 본질안전방폭구조에 대한 나머지 설명은 각 구조의 정의와 일치한다.

수소와 염소가 직사광선을 받아 폭발하는 것은 촉매폭발로 분류된다.
이 반응에서는 빛이 반응을 급격히 촉진하는 촉매와 같은 역할을 하여 수소와 염소가 순간적으로 결합하며 폭발적으로 반응하므로, 산화폭발이나 분해폭발·중합폭발과는 구분되는 촉매폭발로 본다.

액화가스 충전량은 $G = \dfrac{V}{C}$로 구한다.
$G = \dfrac{105}{1.86} \approx 56.45$이므로 약 56.5kg이다.

빙점 이하의 저온에서도 인성이 저하되지 않아 LPG 탱크나 저온 화학공업 배관에 사용되는 관은 SPLT(저온배관용 탄소강관)이다.
SPHT는 고온배관용, SPPH는 고압배관용, SPPS는 압력배관용 탄소강관으로 각각 다른 온도·압력 조건을 위한 재료이며, 저온 인성이 요구되는 용도에는 SPLT가 사용된다.

압축기에 의한 이송 방식 설명 중 틀린 것은 저온에서 부탄가스가 재액화되지 않는다는 부분이다.
압축기 이송 방식은 잔가스 회수가 쉽고 베이퍼록 현상이 없으며 펌프보다 이송시간이 짧다는 장점이 있지만, 온도가 낮아지면 오히려 부탄이 재액화되어 배관을 막을 위험이 있다는 단점이 있다.

손잡이를 돌려 원통형 밸브체를 상하로 움직여 개폐하며 유량조절이 용이한 밸브는 글로우브밸브이다.
스템의 회전에 따라 디스크가 밸브시트에 대해 수직으로 오르내리며 유로 단면적을 세밀하게 조절할 수 있어, 폐쇄 성능과 유량조절 성능이 모두 요구되는 곳에 널리 쓰인다.
게이트밸브는 완전 개폐용으로 유량조절에 적합하지 않고, 플러그·볼 밸브는 회전체를 돌려 여닫는 구조라는 점에서 다르다.

"동력이 증가한다"는 것은 잘못된 표현이다. 냉각으로 압축효율은 증가하지만, 압축 작업이 줄어들기 때문에 필요한 입력 동력은 오히려 감소한다. 따라서 동력이 증가한다는 주장은 실린더 냉각의 효과가 아니다.
실린더 온도가 낮아지면 윤활유의 적절한 점도가 유지되어 윤활 성능이 향상된다.
저온 유지로 윤활유의 산화·탄화·열화를 지연시킨다.
실린더 벽의 온도 저하로 흡입 혼합기의 밀도가 증가하여 단위 시간당 흡입되는 공기량이 늘어나 체적효율이 증가한다.
압축기 실린더 냉각의 목적은 압축 과정에서 발생하는 열을 제거하여 효율성을 높이는 것이다.

펌프 운전 중 송출 압력과 유량이 주기적으로 변동해 압력계 지침이 흔들리는 현상은 맥동(서징, Surging)현상이다.
공동현상은 흡입측 압력이 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 발생하는 현상이고, 수격현상은 유동이 급격히 정지·역류할 때 발생하는 충격이라는 점에서 이 문제의 설명과는 다르다.

후크의 법칙에 따라 힘과 변형이 비례하는 원리를 이용하는 압력계는 탄성식 압력계이다.
부르동관, 다이어프램, 벨로우즈 등의 탄성체가 압력을 받아 변형되는 정도가 압력에 비례한다는 원리를 이용해 압력을 측정한다.

루프형(만곡관형)은 관을 U자 모양으로 크게 구부려 그 휨으로 신축을 흡수하는 이음쇠로, 설치에 넓은 공간이 필요하고 신축에 따른 응력이 생기지만 고온·고압에 잘 견뎌 옥외 배관에 널리 쓰인다.
벨로우즈형은 관의 신축을 벨로우즈(주름관)의 변형으로 흡수하는 방식으로 옥내의 저압 배관에 주로 쓰인다.
슬리브형은 슬리브를 슬라이딩시켜 신축을 흡수하는 방식으로 설치 공간이 작다.
스위블형은 회전이음을 이용한 것으로 저압의 옥내 배관에 적합하다.

1시간당 침입열량은 24kcal/h이다.
12시간 동안 방출된 액산 4.8kg이 모두 기화하는 데 흡수한 열량은 증발잠열을 곱해 구한다.
$Q = 4.8\ \mathrm{kg} \times 60\ \mathrm{kcal/kg} = 288\ \mathrm{kcal}$
이를 12시간으로 나누면 시간당 침입열량이 된다.
$\dfrac{288\ \mathrm{kcal}}{12\ \mathrm{h}} = 24\ \mathrm{kcal/h}$

압축도시가스자동차 충전시설의 냄새첨가장치는 공기 중 혼합비율이 용량의 1000분의 1 상태에서도 냄새를 감지할 수 있는 물질을 첨가하도록 정해져 있다.
이는 가스가 누출되었을 때 사람이 후각으로 미리 알아차릴 수 있게 하기 위한 부취 농도 기준이다.

가스용품 제조 기술기준에서 가스레인지는 전가스소비량 14400kcal/h 이하이면서 버너 1개의 가스소비량이 7200kcal/h 이하인 연소기를 말한다.
전가스소비량 15000kcal/h를 2구 버너가 나누어 쓰면 버너 1개당 7500kcal/h가 되어, 전가스소비량과 버너 1개당 소비량이 모두 기준을 초과한다. 나머지는 전가스소비량이 14400kcal/h 이하이고 버너 1개당으로도 2000~3000kcal/h대여서 기준 안에 든다.

로터미터는 부자(플로트)가 떠오른 위치로 유량을 읽는 면적식 유량계여서 나머지와 원리가 다르다.
오리피스미터·벤투리미터·피토관은 모두 차압식으로, 관 내 조임부나 유속 차이에서 생기는 압력차를 이용해 유량을 구한다는 공통점이 있다.

케로그법(켈로그법)은 300atm 안팎이 아닌 저압합성법에 속해 나머지와 구분된다.
IG법·뉴파우더법·케미크법은 모두 압력 300atm 전후에서 진행되는 중압합성법으로 분류된다.

펌프의 회전수를 높이는 것은 오히려 흡입측 압력을 낮춰 캐비테이션 발생 가능성을 키우므로 방지법이 될 수 없다.
흡입배관을 단순화하고 펌프를 액면에 가깝게 두며 흡입관 내 마찰저항을 줄이는 것은 모두 흡입측 압력 저하를 막아 캐비테이션을 예방하는 방법이다.

메탄은 탄소수 1개짜리 천연가스(LNG) 성분으로, LPG의 구성 성분이 아니다.
LPG는 프로판·부탄 계열의 탄화수소(C3~C4)와 그 이성질체·불포화탄화수소인 프로필렌, 이소부탄, n-부틸렌 등으로 이루어진다.

시안화수소(HCN)의 임계온도는 약 183.5℃이다.
임계온도는 아무리 압력을 높여도 그 이상에서는 액화되지 않는 온도로, HCN의 물성값으로 알려져 있다.

요소·소다회 원료로는 일산화탄소가 아니라 이산화탄소(CO₂)가 사용되므로 일산화탄소의 용도가 아니다.
일산화탄소는 메탄올 합성 원료, 포스겐(COCl₂) 제조 원료, 옥소법을 통한 개미산·화학공업 원료로 널리 쓰인다.

건조한 염소는 상온에서 강재(철)를 거의 부식시키지 않는다. 부식은 염소가 수분과 만나 염산(HCl)을 생성할 때 일어나므로, 건조 상태에서도 부식성을 갖는다는 설명은 틀렸다.
염소는 상온·상압에서 황록색의 조연성 기체이며 강한 자극취를 가진 독성가스이고, 수소와 등량 혼합한 것을 염소폭명기라 부르는 것은 옳은 설명이다.

도시가스 연소성 시험은 가스홀더 또는 압송기의 출구에서 웨버지수와 연소속도를 함께 측정하도록 정해져 있어, 입구에서 연소속도를 측정한다는 설명은 틀렸다.
매일 오전·오후 정해진 시간대에 각 1회씩 측정하고, 측정된 웨버지수를 표준웨버지수의 ±4.5% 이내로 유지해야 한다는 나머지 설명은 옳다.

표준상태의 기체 탄화수소 중에서는 분자량이 가장 작은 메탄의 점도가 가장 높다. 실제로 점도는 메탄 > 에탄 > 프로판 > 부탄 순이다.
기체의 점도는 액체와 반대로 분자가 가벼워 평균 운동속도가 빠르고 분자 크기가 작을수록 커진다. 탄소수가 늘어 분자가 커질수록 오히려 점도는 낮아진다.

아세틸렌(C₂H₂)의 폭발 형태는 산화폭발, 분해폭발, 화합폭발 세 가지로 분류된다. 산화폭발은 아세틸렌이 산소와 반응하여 일어나고, 분해폭발은 고온·고압에서 아세틸렌 자체가 분해되면서 발생하며, 화합폭발은 아세틸렌이 다른 물질과 화합하면서 폭발하는 현상이다. 반면 중합폭발은 아세틸렌의 폭발 메커니즘과는 무관한 개념으로, 아세틸렌 분자들이 중합반응을 통해 고분자 화합물을 형성하는 화학 반응이며 폭발과는 관련이 없다.

아세틸렌은 구리와 반응하여 폭발성 화합물인 구리아세틸라이드를 형성하므로, 설비에는 구리 함유량이 62% 이상이 아닌 62% 미만의 황동(구리-아연 합금)을 사용해야 한다. 따라서 구리 함유량 62% 이상을 설비로 사용한다는 설명은 구리 함유량 기준이 역순이다.
카바이트에 물을 첨가하여 아세틸렌과 수산화칼슘을 생성하는 것은 정확한 제조법이다.
흡열반응이므로 압축·액화 시 충격·마찰에 의한 폭발 위험이 있다는 것은 정확한 성질이다.
공기 중 약 2.5~81%는 정확한 폭발 범위이다.

70℃를 랭킨온도로 환산하면 약 618°R이다.
랭킨온도는 섭씨온도를 절대온도(K)로 바꾼 뒤 1.8을 곱해 구한다.
$T_{\mathrm{R}} = (70 + 273.15) \times 1.8 \approx 618\ ^\circ\mathrm{R}$

표준상태 기체의 비중은 분자량을 공기의 평균분자량(29)으로 나눈 값이다.
부탄의 분자량이 58이므로
$\text{비중} = \dfrac{58}{29} = 2.0$
따라서 부탄가스의 비중은 2.0이다.

산소는 조연성 가스여서 아세틸렌과 섞으면 폭발 위험을 오히려 키우므로 희석제로 쓰지 않는다.
아세틸렌을 2.5MPa로 압축할 때는 질소·메탄·에틸렌과 같이 반응성이 낮은 기체를 희석제로 첨가해 분해폭발을 억제한다.

공기비가 커서 과잉공기가 많이 들어가면 산소가 충분해 오히려 완전연소에 가까워지므로 불완전연소가 발생한다는 설명은 틀렸다.
대신 과잉공기가 배기가스와 함께 다량의 열을 빼앗아 나가면서 연소가스 온도가 낮아지고, 배기가스량과 그만큼의 연료소모가 늘어나는 현상이 나타난다.

1MPa은 100N/cm²와 같다.
1MPa = 1,000,000 N/m²이고, 1m² = 10,000cm²이므로
$\dfrac{1{,}000{,}000\ \mathrm{N/m^2}}{10{,}000\ \mathrm{cm^2/m^2}} = 100\ \mathrm{N/cm^2}$

다공도는 다공물질의 내용적에서 아세톤이 침윤하고 남은 잔용적을 뺀 부분이 차지하는 비율로 구한다.
$\text{다공도} = \dfrac{100 - 20}{100} \times 100 = 80\%$
따라서 다공도는 80%이다.

가성소다(수산화나트륨)와 같은 알칼리성 물질은 오히려 시안화수소의 중합 반응을 촉진하므로 안정제로 쓸 수 없다.
시안화수소는 중합폭발 위험이 있어 황산·아황산가스·염화칼슘과 같은 산성 계열 물질을 안정제로 첨가해 중합을 억제한다.