[가스기능사 필기] 10년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

아세틸렌이 은이나 수은과 반응해 폭발성의 금속 아세틸라이드(아세틸리드)를 생성하며 일어나는 폭발은 화합폭발로 분류한다.
이는 аセ틸렌 자체가 스스로 분해되며 터지는 분해폭발이나 공기·산소와 반응해 타는 산화폭발과는 구분되는 형태다.

정압기 입구측 압력이 0.5MPa 이상인 경우 안전밸브 분출부 크기는 50A 이상으로 해야 한다.
이 문제의 입구측 압력 0.6MPa는 이 기준 구간에 해당하므로 분출부 크기가 50A 이상으로 적용된다.
참고로 입구측 압력이 0.5MPa 미만인 경우에는 정압기 설계유량에 따라 나뉘어, 1,000Nm³/h 이상이면 50A 이상, 1,000Nm³/h 미만이면 25A 이상으로 한다.

에틸렌은 고압가스안전관리법상 이중관 설치가 의무화된 독성가스 목록에 포함되지 않는다.
암모니아는 독성가스로서 배관을 이중관 구조로 해야 한다.
염화메탄도 독성가스로 이중관 대상이다.
시안화수소 역시 맹독성 가스로 이중관 구조가 필요하다.
반면 에틸렌은 가연성가스일 뿐이며 이중관이 요구되는 독성가스 목록에 해당하지 않아 예외가 된다.

수소취성은 저온·저압이 아니라 고온·고압 하에서 탄소강과 반응해 발생하는 현상이다.
염산과 암모니아가 만나면 흰 연기(염화암모늄)를 내고, 시안화수소는 복숭아향이 나는 맹독성 기체이며, 염소는 황록색의 자극성 맹독성 기체라는 설명은 모두 옳다.
따라서 온도·압력 조건을 반대로 서술한 설명이 틀린 내용이다.

아세틸렌이 접촉하는 설비 부분에 동 함유량이 62%를 초과하는 동합금을 사용하면 아세틸리드(폭발성 화합물)가 생성되어 위험하다.
동함량 72%의 동합금 사용은 이 기준을 초과하므로 충전 과정에서 위험한 경우에 해당한다.
반면 충전압력을 2.5MPa 이하로 관리하고, 충전 후 15℃에서 1.5MPa 이하가 될 때까지 정치하며, 지관에 저탄소강(0.1% 이하)을 사용하는 것은 모두 안전을 위한 정상 조치다.

용기 어깨부에 표기된 FP는 최고충전압력을 의미한다.
내압시험압력은 별도로 TP로 표기되며, FP는 이와 구분되는 값으로 해당 용기에 충전할 수 있는 최고 압력을 나타낸다.

위험도(H)는 $H = \dfrac{U-L}{L}$로 계산하며, U는 폭발상한, L은 폭발하한이다.
부탄의 폭발범위 1.9~8.5%를 대입하면 $H = \dfrac{8.5-1.9}{1.9} = \dfrac{6.6}{1.9}$
계산하면 약 3.47이 된다.

방류둑은 액체가 새어나가지 않도록 액밀한 구조로 만들어야 한다.
철근콘크리트·철골철근콘크리트·흙 등을 조합해 만들고 수밀성 콘크리트를 사용하며 성토는 수평에 대해 45° 이하 기울기로 다져 쌓는다는 설명은 모두 옳다.
따라서 방류둑이 액밀하지 않아도 된다는 설명이 틀린 내용이다.

초저온용기란 영하 50℃ 이하인 액화가스를 충전하기 위한 용기로서, 단열재로 피복하거나 냉동설비로 냉각하는 등의 방법으로 용기 내 가스온도가 상용의 온도를 초과하지 않도록 조치한 용기를 말한다.
임계온도나 재질(강판·동판) 기준으로 정의하는 것은 초저온용기의 정의가 아니며, 가스온도가 상용온도를 초과하도록 조치한다는 설명도 취지가 반대로 되어 있어 틀리다.

가스계량기와 전기개폐기 사이의 이격거리는 60cm 이상이어야 한다.
이는 가스가 누출되었을 때 전기 스파크로 인한 화재·폭발을 예방하기 위한 이격 기준이다.

저장탱크와 용기가 배관으로 연결되어 있으면 하나의 저장설비로 보아 각각의 저장능력을 합산한다.
압축가스와 액화가스는 저장탱크 능력 산정식이 서로 다르다.
저장능력 합산 시 액화가스 10kg은 압축가스 1m³로 환산하는 것이 원칙이다.
액화가스 저장탱크의 산정식은 W = 0.9dV₂이고, 액화가스 용기의 산정식은 W = V₂/C로 서로 다르다.

가연성 물질을 취급하는 설비는 그 외면으로부터 20m 이내에 온도상승방지 설비(살수장치 등)를 설치해야 한다.
이는 인접 설비에서 화재가 발생했을 때 열복사로 인한 온도 상승을 억제하기 위한 조치다.

포스겐을 함유한 폐기액은 산성물질이 아니라 가성소다 수용액 등 알칼리성 물질로 충분히 처리한 후 처분해야 한다.
방독마스크 착용, 환기시설 확보, 소량의 누설도 부식 우려가 있으므로 주의한다는 설명은 모두 타당한 취급 사항이다.

1일 처리 용적이 100m³ 이상인 사업소에는 표준이 되는 압력계를 2개 이상 비치해야 한다.
압력계 상호 검교정을 통해 계측 신뢰성을 확보하기 위한 규정이다.

저장능력 10,000L인 LPG 저장탱크의 긴급차단장치는 해당 저장탱크로부터 5m 이상 떨어진 위치에서 조작할 수 있어야 한다.
가스 누출 등 비상 상황에서 조작자가 안전거리를 확보한 상태로 차단할 수 있도록 하기 위한 기준이다.

LPG 충전용기와 잔가스용기의 보관장소는 1.5m 이상의 간격을 두어 서로 구분되도록 해야 한다.
충전용기와 잔가스용기를 혼동하지 않고 안전하게 관리하기 위한 기준이다.

가연성가스 제조시설의 고압가스설비(저장탱크·배관 제외)는 다른 가연성가스 제조시설의 고압가스설비와 그 외면으로부터 5m 이상의 거리를 유지해야 한다.
인접 설비 간 화재·폭발 시 피해 확산을 막기 위한 이격 기준이다.

공기 중 산소농도나 분압이 높아지면 발화에 필요한 에너지가 줄어들어 발화온도는 오히려 낮아진다.
연소속도 증가, 점화에너지 감소, 화염온도 상승은 산소농도가 높아질 때 나타나는 옳은 변화이며, 발화온도가 상승한다는 설명만 반대로 서술되어 틀리다.

독성가스 저장탱크의 과충전 방지장치는 내용적의 90%를 초과하여 충전되는 것을 방지하기 위해 설치한다.
온도 상승에 따른 액팽창으로 탱크가 파열되는 것을 막기 위한 안전 여유(공간)를 확보하는 조치다.

특정고압가스는 법률 본문에 직접 열거된 것과 시행령에서 추가로 정한 것으로 나뉜다. 이 문제는 시행령이 정한 특정고압가스를 묻고 있다.
시행령이 정한 특정고압가스에는 포스핀·셀렌화수소·게르만·디실란·오불화비소·오불화인·삼불화인·삼불화질소·삼불화붕소·사불화유황·사불화규소가 들어 있으며, 삼불화질소·사불화규소·오불화비소는 모두 여기에 해당한다.
반면 수소는 산소·액화암모니아·아세틸렌·액화염소·천연가스 등과 함께 법률 본문에 이미 규정된 가스여서, 시행령이 따로 정한 목록에는 나오지 않는다.

가스사고 통보 시 통보내용에는 시설현황·피해현황(인명 및 재산)·사고내용 등이 포함되지만, 사고원인은 최초 통보 시점에 아직 조사·확정되지 않은 경우가 많아 법령상 통보 필수 항목으로 규정되어 있지 않다.
사고원인은 이후 정밀조사를 거쳐 별도로 파악·보고되는 사항이다.

압축천연가스자동차 충전시설의 저장설비 및 완충탱크 안전장치의 방출관은 지상으로부터 5m 이상의 높이 또는 저장탱크·완충탱크 정상부로부터 2m의 높이 중 더 높은 위치로 설치해야 한다.
방출가스가 충분히 확산되어 지상의 사람이나 설비에 위해를 주지 않도록 하기 위한 기준이다.

염소 누출 사고 시 제독제로는 소석회·탄산소다 수용액·가성소다 수용액과 같은 알칼리성 물질이 사용된다.
이들은 염소와 반응해 무해한 화합물로 중화시키지만, 물만으로는 염소를 충분히 제독할 수 없어 제독제로 인정되지 않는다.

암모니아는 브롬화메탄과 함께, 검지경보장치에 반드시 방폭성능을 갖추지 않아도 되는 예외 가스로 규정되어 있다. 폭발범위가 좁고 최소점화에너지가 커서 점화 위험이 상대적으로 낮기 때문이다.
수소·일산화탄소·아세틸렌은 폭발 위험성이 높은 가연성가스로 검지경보장치에 방폭성능이 요구된다.

충전호스에 부착하는 가스주입기는 원터치형으로 하도록 규정되어 있으며, 자동차 제조공정 중에 설치된 충전호스라고 해서 원터치형을 면제해 주는 예외는 두고 있지 않다. 따라서 제조공정 중 설치된 호스는 원터치형으로 하지 않아도 된다는 설명이 틀리다.
반면 충전호스 길이는 원칙적으로 5m 이내로 하되, 자동차 제조공정 중에 설치되는 충전호스에는 이 길이 제한이 적용되지 않는다.
과도한 인장력이 가해졌을 때 충전기와 가스주입기가 분리되는 안전장치를 설치한다는 설명과, 가스주입기를 원터치형으로 한다는 설명은 모두 옳은 기준이다.

반밀폐식 가스보일러의 공동배기구에는 방화댐퍼를 설치하지 않는다. 댐퍼가 배기가스 흐름을 막으면 오히려 역풍이나 질식사고의 위험이 커지기 때문이다.
공동배기구 정상부에서 최상층 보일러 역풍방지장치 개구부 하단까지의 거리는 4m 이상이면 연결할 수 있으므로 5m는 기준을 만족하며, 유효단면적 계산식의 변수 구성과 굴곡 없는 수직 설치 기준도 모두 옳은 설명이다.

염소(Cl₂)는 황록색을 띠는 자극성 냄새의 기체이며, 무색이 아니다.
독성가스라는 점, 수분 존재 시 금속에 강한 부식성을 갖는다는 점, 유기화합물과 반응해 폭발성 화합물을 형성한다는 점은 모두 염소의 옳은 위험성 설명이다.

플레어스택은 지표면에 미치는 복사열이 4,000kcal/m²·hr 이하가 되도록 높이를 설치해야 한다.
플레어 연소 시 발생하는 복사열로부터 지상의 인원과 설비를 보호하기 위한 기준이다.

저장탱크를 지하에 설치할 때 지면에서 저장탱크 정상부까지의 깊이는 60cm 이상으로 해야 하며, 1m 이상이라는 기준은 실제와 다르다.
천정·벽·바닥의 두께가 각 30cm 이상인 방수 조치된 철근콘크리트 구조로 만들고, 안전밸브에는 지면에서 5m 이상 높이의 방출구를 가진 가스방출관을 설치하며, 매설 지점 주위에는 지상에 경계표지를 설치한다는 설명은 모두 옳다.

대지 면적을 기준으로 한 신축 주택은 1종 보호시설의 지정 기준(용도·수용인원·연면적 등)에 해당하지 않으며, 주택은 2종 보호시설로 분류된다.
반면 지정문화재로 지정된 건축물, 시장 안의 공중목욕탕처럼 사람이 많이 모이는 시설, 연면적 300제곱미터 이상인 아동복지시설(유아원)은 각각의 기준에 따라 1종 보호시설에 해당한다.

오리피스·벤투리관·플로우노즐을 이용한 유량 측정은 교축기구 전후의 압력차를 이용하는 차압식 유량 측정 원리에 기반한다.
유체가 교축부를 통과할 때 유속이 빨라지며 압력이 낮아지는 정도(압력차)를 측정해 유량으로 환산한다.

촉매를 사용해 400~800℃에서 탄화수소와 수증기를 반응시켜 메탄·수소·일산화탄소·이산화탄소로 변환하는 공정은 접촉분해공정이다.
도시가스 원료 제조에서 널리 쓰이는 수증기 개질(steam reforming) 방식의 하나다.

압력계의 법정 최대지시눈금은 상용압력(설계압력)의 1.5배 이상 2배 이하 범위에 있어야 한다.
설계압력이 25MPa이므로 최소 기준을 계산하면 $25 \times 1.5 = 37.5\ \mathrm{MPa}$
따라서 압력계의 최대지시눈금은 최소 37.5MPa 이상이어야 한다.

고압식 공기액화 분리장치는 산소·질소를 분리·생산하는 설비로, 수소액화기는 그 구조에 포함되지 않는다.
반면 아세틸렌 흡착기(공기 중 미량 아세틸렌 제거), 열교환기, 팽창기(단열팽창을 통한 냉각)는 공기액화 분리장치를 구성하는 필수 요소다.

표시된 입구압력 범위에서 최대표시유량을 흘렸을 때 출구압력이 설정압력의 ±20% 이내여야 한다.
유량시험은 조절스프링을 고정해 조정기의 압력조절 작용을 묶어 둔 상태에서, 그 조정기가 감당한다고 명판에 표시한 최대 유량을 실제로 통과시켜 출구압력이 얼마나 흔들리는지 보는 시험이다. 따라서 기준이 되는 유량은 출구에서 측정한 값이 아니라 최대표시유량이다.
이때 허용되는 출구압력의 변동 폭은 제조자가 제시한 설정압력의 ±20% 이내이며, 그보다 좁은 ±10%로 규정되어 있지 않다.

압축기의 다단압축은 압축일을 줄이고 체적효율을 높이기 위해 실시한다.
단수를 나누어 중간에서 냉각(중간냉각)함으로써 압축열로 인한 온도 상승과 소요 동력을 줄이고, 실린더 내 사압축의 영향을 완화해 체적효율을 개선할 수 있다.

배관용밸브 제조자가 자체검사를 수행하려면 밸브 개폐에 필요한 힘을 측정하는 토크메타(토크미터)와 같은 계측기기를 갖추어야 한다.
내전압시험기·대기압계·표면온도계는 밸브 자체검사에서 요구되는 항목과는 성격이 다른 계측기기다.

도우라이징은 금속침투법의 종류로 다루지 않는 명칭이다.
금속침투법은 강 표면에 다른 금속을 확산·침투시켜 내식성과 내산화성을 높이는 처리로, 세라다이징(아연)·칼로라이징(알루미늄)·크로마이징(크롬)이 대표적이며 이 외에 실리코나이징(규소)·보로나이징(붕소) 등이 있다.

침종식 압력계는 아르키메데스의 원리(부력의 원리)를 이용해 압력을 측정한다.
종 모양의 부자를 액체 속에 담가 두고, 압력 변화에 따라 부자에 작용하는 부력이 달라지는 정도를 눈금으로 환산하는 방식이다.

불순물 비율은 10ppm이다.
순도가 99.999%이면 불순물은 100%-99.999%=0.001%이고, 이를 ppm 단위(백만분율)로 바꾸면
$0.001\% = \dfrac{0.001}{100}\times10^{6} = 10\ \mathrm{ppm}$이 된다.

냉동설비 사용 시 스톱밸브 조작이 필요한 것은 일체형 냉동기로 볼 수 없다.
일체형 냉동기는 압축기·응축기·증발기 등 냉매설비를 하나의 프레임 위에 조립해 사용 현장에서 배관 접속만으로 바로 쓸 수 있도록 만든 설비이므로, 별도의 밸브 조작이 필요하다면 일체형의 취지에 어긋난다.
냉매설비와 원동기가 한 프레임에 조립된 것은 일체형에 해당한다.
냉매배관으로 연결된 냉동능력 20톤 미만의 공조용 패키지 에어콘도 일체형으로 인정한다.
현장에서 용접·절단 없이 재조립해 쓸 수 있는 것도 일체형에 해당한다.

플랜지 접합은 고온·고압 배관에서 분해·보수가 용이한 접합법이지만 매설배관에는 적합하지 않다.
볼트로 결합해 분리·재조립이 쉬운 대신 이음부가 노출된 채 관리되어야 하므로, 땅속에 묻는 배관에는 나사 접합이나 용접 접합이 주로 쓰인다.

공기액화분리장치에 아세틸렌이 섞여 들어가면 분리기 내 액체산소 탱크에 축적되어 폭발할 위험이 있기 때문에 혼입을 막아야 한다.
아세틸렌은 저온의 액체산소에 잘 녹지 않고 고체 상태로 석출·축적되는데, 이 상태에서 충격이나 온도 변화가 가해지면 폭발로 이어질 수 있다.

펌프의 회전수가 적었던 것은 베이퍼록의 원인이 아니다.
베이퍼록은 흡입측 액체가 열을 받거나 압력이 급격히 낮아져 펌프 내부에서 기화(증기화)가 일어나는 현상으로, 흡입 경로의 저항이나 막힘이 주된 원인이다.
저장탱크의 긴급차단밸브가 충분히 열려 있지 않으면 흡입 저항이 커져 원인이 된다.
스트레이너에 이물질이 끼면 흡입이 방해되어 원인이 된다.
흡입측 배관 지름이 가늘면 유속·압력손실이 커져 원인이 된다.

Mn(망간)은 수소취성을 방지하기 위해 첨가하는 원소가 아니다.
수소취성은 고온·고압의 수소가 강 속으로 침투해 탄소와 반응(탈탄)하면서 강이 물러지는 현상이므로, 탄소를 안정한 탄화물로 붙잡아 두는 Mo(몰리브덴)·W(텅스텐)·Ti(티타늄) 등을 첨가해 막는다. 같은 목적으로 V·Cr·Nb도 쓰인다.

온도 환산식의 정확성을 확인한다. 켈빈(K)과 랭킨(°R)의 관계는 절대온도 체계로서 $°R = \frac{9}{5}K$이다. 보기 4번 $°R = \frac{5}{9}K$는 역수 관계로 잘못되었다. 보기 1번은 섭씨를 화씨로 변환하는 표준식이고, 보기 2번은 이를 역으로 푼 식으로 정확하다. 보기 3번 $°R = 460 + ℉$는 화씨 절대온도 스케일로, 물의 빙점(32℉)에 460을 더하면 491.67°R이 되는 올바른 관계식이다.

포스겐 제조는 암모니아(NH₃)의 용도가 아니다.
포스겐(COCl₂)은 일산화탄소와 염소를 반응시켜 만들며, 암모니아와는 무관하다.
반면 암모니아는 요소·질산·유안(황산암모늄) 제조 등 질소 비료·화학공업 원료로 널리 쓰인다.

기체를 액화시킬 수 있는 최고 온도를 임계온도라 한다.
임계온도보다 높은 온도에서는 아무리 압력을 높여도 기체를 액화시킬 수 없으며, 이때의 압력을 임계압력이라 한다.

기체연료(NG, LPG, LNG)는 상온상압에서 기체 상태이므로 높은 압력이나 낮은 온도로 압축·액화해야 저장·수송이 가능하며, 이는 복잡한 설비와 고비용이 필요해 액체·고체연료 대비 저장·수송이 오히려 불리하다. 따라서 저장이나 수송이 용이하다는 것은 거짓이다.
공해가 거의 없다는 것은 참이다 — 기체연료는 황분이 거의 없고 완전연소 시 주로 CO₂와 H₂O를 배출하므로 SOx, 먼지 등 오염물질이 액체·고체연료 대비 매우 적다.
적은 공기비로 완전연소한다는 것도 참이다 — 기체연료는 공기와 미리 혼합되거나 쉽게 혼합되어 당량비(φ=1) 근처에서 완전연소가 가능하다.
연소효율이 높다는 것도 참이다 — 완전연소와 우수한 혼합으로 열손실이 적고 효율이 높다.

부취제의 토양투과성은 DMS > TBM > THT 순으로 크다.
디메틸설파이드(DMS)가 토양 속을 가장 잘 투과하고 터셔리부틸메르캅탄(TBM)이 그다음이며, 테트라하이드로티오펜(THT)이 가장 낮아 누출 탐지 측면에서 불리한 편이다.

정압기 출구 및 가스공급시설 끝부분 배관(일반가정 취사용)에서 유지해야 하는 가스압력은 1.0kPa 이상 2.5kPa 이내이므로, 0.5~1.5kPa로 유지한다는 설명이 틀렸다.
나머지 측정 기준은 다음과 같다.
열량은 도시가스 제조소 출구에서 자동열량측정기로 매일 2회 측정한다.
원료가 LNG 및 LPG＋Air가 아닌 경우 황전량·황화수소·암모니아 등 유해성분은 매주 1회 측정한다.
유해성분 허용량은 0℃, 101,325Pa에서 건조한 도시가스 1m³당 황전량 0.5g, 황화수소 0.02g, 암모니아 0.2g을 초과할 수 없다.

표준상태에서 얻어지는 이산화탄소의 부피는 33.6L이다.
프로판의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$이고, 프로판의 분자량은 44이므로 22g은
$\dfrac{22}{44}=0.5\ \mathrm{mol}$이다.
반응식에서 프로판 1몰당 CO₂ 3몰이 생성되므로 0.5몰의 프로판에서는 1.5몰의 CO₂가 생기고, 표준상태 기체 1몰의 부피 22.4L를 곱하면
$1.5\times22.4=33.6\ \mathrm{L}$이다.

표준기압보다 낮은 압력을 진공압력이라 하며 진공도로 나타낼 수 있다는 설명이 옳다.
대기압은 지역·계절·고도 등 조건에 따라 달라지는 값이며, 지표면에서 멀어질수록(고도가 높아질수록) 대기가 누르는 힘은 오히려 작아진다. 또 용기 내벽에 작용하는 기체의 압력은 압력계로 읽는 값, 즉 대기압을 뺀 게이지압력으로 나타낸다.

가연성가스이면서 독성가스인 것은 일산화탄소(CO)이다.
프로판과 메탄은 가연성이지만 독성가스로 분류되지 않으며, 불소는 독성은 있지만 스스로 타는 가연성가스가 아니라 다른 물질의 연소를 돕는 조연성가스이다.

가스의 정상적인 연소속도는 대략 0.03~10m/s 범위에 해당한다.
이보다 훨씬 빠른 수백~수천 m/s의 속도는 화염전파가 음속을 넘어서는 폭굉(데토네이션) 상태에서 나타나는 것으로, 정상연소와는 구분된다.

암모니아 가스 저장용기의 충전구 나사형식에 관한 문제다. 충전구의 나사형식은 왼나사가 아니라 오른나사로 규정되어 있다. 이는 서로 다른 가스를 저장하는 용기의 충전구를 구별하기 위한 안전 규칙으로, 암모니아는 오른나사를 사용하도록 정해져 있다. 1번 용접용기의 탄소강 재질은 맞고, 2번 검지경보장치는 방폭성능을 요구하지 않으며, 4번 용기 바탕색은 백색이 맞으므로 모두 올바르다.

고온·고압에서 질화작용과 수소취화 작용을 함께 일으키는 가스는 암모니아(NH₃)이다.
고온·고압 조건에서 암모니아가 분해되면서 발생하는 질소와 수소가 각각 강재 표면에 질화층을 만들거나 강 속으로 침투해 취성을 유발한다.

메탄은 파라핀계 탄화수소 중 가장 안정적인 가스이므로, 불안정하여 격렬히 반응한다는 설명은 틀렸다.
메탄은 무색·무취의 기체로 공기나 산소와 적정 비율로 혼합된 상태에서 점화하면 파란색 불꽃을 내며 연소하지만, 그 자체의 화학적 안정성은 높은 편이다.

아세틸렌 속의 수분을 제거하는 건조제로는 염화칼슘이 주로 쓰인다.
사염화탄소는 건조제가 아닌 용제 계열이고, 진한 황산은 강한 산화력 때문에 아세틸렌과 반응할 위험이 있어 쓰지 않는다. 활성알루미나는 일반 기체 건조에 쓰이는 흡착제로, 아세틸렌용 건조제로는 염화칼슘을 표준으로 본다.

압력의 단위 파스칼(Pa)은 정의상 $1\ \mathrm{Pa} = 1\ \mathrm{N/m^2}$이다.
단위면적(1m²)에 수직으로 1N의 힘이 작용할 때의 압력이 1Pa로 정의되므로 별도의 환산계수 없이 그대로 1이 된다.