[가스기능사 필기] 01년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

LPG 충전·집단공급 저장시설의 공기 내압시험에서는 상용압력의 50%까지 서서히 승압한 후, 그 이후부터는 상용압력의 10%씩 단계적으로 압력을 높여가며 시험한다.
단계적으로 승압하는 것은 급격한 압력 상승에 따른 파열·사고를 방지하기 위한 안전조치이다.

1기압에서 물의 비등점(끓는점)은 섭씨 100℃이며, 이를 화씨로 환산하면 212℉가 된다.
$^\circ\!F = \dfrac{9}{5} \times 100 + 32 = 212\,[^\circ\!F]$

산화에틸렌은 폭발범위가 약 3~80%에 이를 정도로 매우 넓어, 황화수소(약 4.3~45%)·암모니아(약 15~28%)·프로판(약 2.1~9.5%)보다 폭발범위가 넓다.
폭발범위가 넓다는 것은 공기와 섞였을 때 폭발할 수 있는 농도 구간이 그만큼 넓다는 뜻이므로, 산화에틸렌은 취급 시 각별한 주의가 필요한 가스이다.

에틸렌은 가연성 가스로서 독성가스에 해당하지 않으므로, 독성가스 배관에 요구되는 2중배관 설치 대상이 아니다.
암모니아·염화메탄·시안화수소는 모두 독성가스로 분류되어 배관 파손 시 누출 확산을 막기 위해 2중배관을 설치해야 한다.

밀폐된 저장탱크 내부에 작업원이 들어가려면 탱크 안의 산소농도가 18% 이상이어야 한다. 산소농도가 18%에 미치지 못하면 산소결핍으로 질식할 위험이 있어 내부 작업이 금지된다.
제시된 값 가운데 18%에 미치지 못하는 것은 16%뿐이며, 나머지 값들은 모두 정상 공기의 산소농도(약 21%)에 가까워 작업이 가능한 범위에 든다.

아세틸렌은 자기분해폭발 위험이 있는 가스로, 발생시켜 사용하는 압력이 1.5기압 이상이 되면 위험성이 커진다.
이 때문에 아세틸렌을 다룰 때는 발생압력과 저장압력을 낮게 유지하고, 다공물질에 용제를 침윤시켜 용해가스 형태로 충전하는 등 별도의 안전조치를 취한다.

가스의 폭발범위는 온도, 압력, 가스량(농도) 등에 따라 달라지지만, 비열은 폭발범위에 직접 영향을 미치는 인자로 다루어지지 않는다.
온도가 높아지거나 압력이 커지면 일반적으로 폭발범위가 넓어지는 경향을 보인다.

황록색에 심한 자극성을 갖고 상온에서 6~7atm만 가해도 액화하는 가스는 염소(Cl2)다.
황록색이라는 색과 심한 자극성은 염소를 다른 가스와 갈라놓는 결정적 단서다. 비점이 약 -34℃로 높은 편이라 조금만 냉각하거나 가압해도 액화하므로 액화가스 용기에 충전해 취급한다.
질소는 무색·무취의 불활성 기체이고 비점이 -196℃여서 상온에서는 아무리 압축해도 액화하지 않는다.
암모니아는 자극성은 강하지만 무색이어서 황록색이라는 조건에 맞지 않는다.
시안화수소는 무색이며 아몬드(복숭아씨) 냄새가 나는 맹독성 가연성 가스다.

가스도매사업 공급시설의 배관을 절토한 경사면 부근에 매설할 경우, 미끄럼면의 안전율은 1.3 이상을 확보해야 한다.
이는 경사면의 지반이 미끄러져 배관에 손상을 주는 것을 방지하기 위한 시설기준이다.

LPG의 주성분은 프로판(C₃H₈)과 부탄(C₄H₁₀)이며, 프로필렌·부틸렌(C₄H₈) 계열도 일부 포함될 수 있으나 에틸렌(C₂H₄)은 LPG의 주성분에 해당하지 않는다.
에틸렌은 탄소수가 2개인 화합물로 석유화학 원료로 주로 사용되며, LPG를 구성하는 탄화수소와는 구분된다.

펌프 소요동력은 물의 비중량과 유량, 양정, 효율로 계산하며 이 조건에서는 약 36.7 kW이다.
동력 공식은 $L = \dfrac{1000 \times Q \times H}{102 \times 3600 \times \eta}$이다.
여기에 유량 $Q=90\ \mathrm{m^3/h}$, 양정 $H=90\ \mathrm{m}$, 효율 $\eta=0.6$을 대입하면 $L=\dfrac{1000 \times 90 \times 90}{102 \times 3600 \times 0.6}\approx 36.7\ \mathrm{kW}$가 된다.

에탄과 에틸렌 함유량을 제한하는 이유는 증기압 상승을 막기 위함이며, 저하를 방지하기 위함이라는 설명은 틀렸다.
에탄·에틸렌은 프로판·부탄보다 상온에서 증기압이 훨씬 높은 성분이므로, 이들이 많이 섞이면 용기 내압이 과도하게 올라가 안전에 문제가 생긴다.
나머지 설명들, 즉 40℃ 증기압 기준이나 황성분 함량 기준, 액량 변화에 따른 압력 변화는 실제 LPG 품질기준·물성과 일치한다.

가스 크로마토그래피의 캐리어 가스는 시료와 반응하지 않는 불활성·비활성 기체를 쓰며, 이산화탄소는 일반적으로 사용하지 않는다.
수소·질소·헬륨은 검출기 특성에 맞춰 널리 쓰이는 대표적인 캐리어 가스이지만, 이산화탄소는 흡착성·반응성 문제로 캐리어 가스로 채택되지 않는다.

산화동법은 가연성 성분을 산화동으로 태워 정량하는 연소분석법이지, 시약에 성분을 선택적으로 흡수시켜 정량하는 흡수분석법이 아니다.
헴펠법·오르자트법·게겔법은 모두 성분별 흡수제를 순차적으로 사용해 가스 조성을 분석하는 대표적인 흡수분석법이다.

탄화수소는 탄소수가 많아질수록 분자량과 분자간 인력이 커져 비등점이 높아진다.
반대로 증기압과 폭발 하한계는 탄소수가 늘어날수록 낮아지는 경향을 보이고, 발화점도 대체로 낮아진다.

염화메틸(CH₃Cl)은 독성이 있는 가연성 가스로, 물에 녹으며 수분이 있는 상태에서 가열하면 가수분해되어 염화수소와 메탄올이 생성된다. 반면 폭발범위의 문헌 통용값은 약 8.1~17.4 vol%(ILO 국제화학물질안전카드 ICSC 0419)이므로, 8.25~18.7 vol%에서 폭발한다는 서술은 실제 폭발범위와 어긋나 염화메틸의 특성으로 옳지 않다. 이 회차 확정답안(2001-10-14 시행)도 폭발범위 서술을 정답으로 확정하고 있다.

온도가 일정할 때 압력과 부피는 반비례하므로 보일의 법칙 $P_1V_1=P_2V_2$을 적용하면 된다.
$650\times 10 = 760 \times V_2$이므로 $V_2=\dfrac{6500}{760}\approx 8.5\ \mathrm{\ell}$가 된다.

탄소와 산소가 반응할 때 산소가 충분하면 이산화탄소가 생성되는 것이 원칙이며, 일산화탄소는 산소가 부족한 불완전연소 상황에서만 만들어진다.
산소 자체가 조연제이고 화학적으로 활성이 강해 다양한 원소와 반응해 산화물을 만드는 무색·무미·무취 기체라는 나머지 설명은 모두 맞는 성질이다.

절대압력은 완전진공을 기준으로 한 압력이므로, 진공압력 상태에서는 절대압력을 대기압에서 진공압력을 뺀 값으로 환산한다.
진공압력은 대기압보다 낮은 만큼의 부족분을 나타내는 값이므로, 표준 대기압에서 그 값을 빼야 실제 절대압력이 된다.

베이퍼록은 펌프로 액을 이송할 때 액 일부가 기화하며 흡입불량을 일으키는 현상으로, 압축기를 이용한 이송방식에서는 발생하지 않는 문제라 작업 중단 사유가 아니다.
과충전이 되면 즉시 이송을 멈춰야 한다.
작업 중 주위에 화재가 나면 즉시 중단한다.
가스가 누출되면 즉시 중단한다.

독성의 크기는 허용농도(TLV)가 낮을수록 커지며, 제시된 가스 중에서는 염소의 허용농도가 가장 낮아 독성이 가장 크다.
일산화탄소·산화질소·유화수소(황화수소)는 허용농도가 염소보다 높아 상대적으로 독성이 약하다.

감압밸브는 사용압력을 낮추어 일정하게 유지하는 용도의 밸브로, 설비 압력이 상용압력을 넘었을 때 즉시 그 이하로 되돌리는 과압 방출용 안전장치는 아니다.
안전밸브·파열판·바이패스밸브는 모두 이상 압력 상승 시 압력을 즉시 상용압력 이하로 되돌리는 기능을 하는 안전장치이다.

공기 액화 분리장치에서는 분리된 산소의 농후한 분위기 때문에 가연성 단열재를 쓸 수 없다.
산소 농도가 높은 환경에서는 가연성 물질이 쉽게 착화·연소하므로, 화재·폭발 위험을 막기 위해 불연성 단열재를 사용해야 한다.

액화가스 용기의 내용적은 충전질량과 가스정수의 곱으로 구한다.
$V = G \times C$에 $G=50\ \mathrm{kg}$, $C=1.86$을 대입하면 $V=50\times1.86=93\ \mathrm{\ell}$가 된다.

냉동기의 이상적인 성적계수(COP)는 증발온도와 응축온도(절대온도)만으로 결정되며, 냉동능력(RT)의 크기는 계산에 영향을 주지 않는다.
절대온도로 환산하면 증발온도는 $-25+273=248\ \mathrm{K}$, 응축온도는 $30+273=303\ \mathrm{K}$이다.
$COP=\dfrac{T_e}{T_c-T_e}=\dfrac{248}{303-248}=\dfrac{248}{55}\approx 4.51$이 된다.

순산소 중에서는 산화반응이 훨씬 활발해지므로 폭발범위가 공기 중보다 넓어지는 것이 일반적이며, 좁아진다는 설명은 틀렸다.
아세틸렌의 폭발범위가 넓다는 점, 고온·고압일수록 폭발범위가 대체로 넓어진다는 점, 한계산소농도 이하에서는 폭발성 혼합가스가 만들어지지 않는다는 점은 모두 옳은 설명이다.

도시가스 매설배관 중 중압 이상인 배관에는 보호판 위에 보호포를 설치하되, 보호판 상부로부터 30cm 이상 떨어진 곳에 설치해야 한다.
이는 굴착 작업 시 보호포를 먼저 확인하고 그 아래에 보호판과 배관이 있음을 미리 인지할 수 있도록 이격 거리를 두는 안전기준이다.

고압가스 공급자의 안전점검 대상은 충전용기와 배관 등 공급설비에 한정되며, 최종 사용자의 연소기인 가스레인지의 합격표시 확인은 공급자 안전점검기준에 포함되지 않는다.
충전용기와 화기 사이의 거리는 점검 대상이다.
충전용기 및 배관의 설치상태는 점검 대상이다.
독성가스라면 흡수장치·보호구 등의 적합 여부도 점검 대상이다.

가스누출경보기는 누출가스가 공기보다 무거운지 가벼운지에 따라 설치 높이를 달리해야 하므로, 높이와 관계없이 설치한다는 설명은 틀렸다.
공기보다 무거운 가스는 바닥 가까이, 가벼운 가스는 천장 가까이에 설치해야 누출을 신속히 검지할 수 있다.

저비점이면서 내압이 높은 액화가스를 다룰 때는 밸런스 시일형 메카니컬 시일을 사용한다.
시일 면에 걸리는 액압을 상쇄시켜주는 구조이기 때문에, 높은 내압에서도 시일면이 과도하게 눌려 마모·손상되는 것을 막을 수 있다.

안전관리총괄자는 사업소 전체의 안전관리를 총괄하는 사업자 측 지위로, 현장에서 직접 운반업무를 수행하는 운반책임자의 자격 요건에는 해당하지 않는다.
안전관리원, 안전관리책임자, 한국가스안전공사의 운반에 관한 소정 교육을 이수한 자는 운반책임자 자격으로 인정된다.

막식 가스미터는 구조가 간단해 설치 후 유지관리가 편리하다는 것이 대표적인 장점이다.
다만 계량정밀도는 습식 가스미터보다 낮고 대수요처에는 적합하지 않으며, 사용 중에는 기차(오차)가 다소 변동될 수 있다.

온도를 올리는 데 필요한 열량은 현열(sensible heat)이다. 현열은 물질의 온도 변화를 일으키는 열로, 온도계로 측정 가능한 온도 변화와 직접 관련된 열이다. 반면 잠열은 상태 변화(고체↔액체, 액체↔기체) 시 온도 변화 없이 흡수·방출되는 열이고, 숨은열과 기화열은 잠열의 다른 표현이거나 특정 상태 변화에 해당하므로 단순 온도 상승과는 다르다.

저온장치 내부에 수분과 탄산가스가 있으면 저온에서 얼음과 드라이아이스가 생성되어 배관이나 밸브를 막는 문제를 일으킨다.
이는 윤활이나 안정제 역할과는 무관하며, 오히려 장치 운전을 방해하는 장애 요인으로 작용한다.

고압가스 냉매설비의 기밀시험에 압축공기를 사용할 때는 공기 온도를 140℃ 이하로 제한한다.
공기 온도가 지나치게 높으면 냉매·윤활유의 열화나 이상반응 위험이 커지므로 상한을 두는 것이다.

금속 중 인(P)은 강을 상온에서 취약하게 만드는 상온취성의 원인이 되는 원소로, 상온취성을 개선하는 것이 아니다.
황은 적열취성의 원인이 되고, 망간은 황과 결합해 그 악영향을 완화하며, 니켈은 저온취성을 개선하는 원소로 각각 알려져 있다.

천연가스는 지하에서 기체 상태로 존재하며, 액체상태로 매장되어 있다는 설명은 틀렸다.
수송·저장을 위해 인위적으로 냉각·압축하여 액화천연가스(LNG)로 만드는 것이며, 이 과정에서 기화 시 체적이 약 600배로 크게 팽창한다.

가연성 가스인 아세틸렌은 암모니아·브롬화메틸을 제외한 다른 가연성가스와 마찬가지로 충전구 나사가 왼나사로 되어 있다.
반면 조연성·불연성 가스인 아산화질소, 이산화탄소, 산소는 충전구 나사가 오른나사로 되어 있다.

동관(구리관)은 건조한 할로겐 가스에는 내식성이 크지만, 수분이 섞인 습한 할로겐 가스와 접촉하면 산이 생성되어 부식된다.
수분이 할로겐 가스와 반응해 염산 등의 산성 물질을 만들면서 구리 표면을 부식시키기 때문이다.

가스누출검지경보장치는 경보농도의 1.6배 농도에서 검지부터 발신까지 걸리는 시간이 통상 30초 이내여야 하지만, 일산화탄소와 암모니아는 예외로 60초 이내가 기준이다.

이황화탄소는 자체가 잘 타는 가연성 물질로, 다른 물질의 연소를 돕는 지연성(조연성) 가스가 아니다.
염소, 불소, 이산화질소는 모두 산화력이 강해 다른 물질의 연소를 돕는 지연성 가스로 분류된다.

염소가스에 눈이 중독되어 충혈되었을 때는 붕산수 3% 정도로 씻어내는 것이 가장 적절한 응급처치이다.
붕산수는 점막 자극이 적은 세척액이어서 눈 세정에 쓸 수 있는 반면, 알코올 소독이나 비누 세수는 오히려 결막을 더 자극해 손상을 키울 수 있고, 눈을 감고 쉬는 것만으로는 잔류 자극물질이 제거되지 않는다.

아세틸렌은 구리와 반응해 폭발성이 있는 동아세틸라이드를 만들 수 있으므로, 구리 함유량이 62% 이상인 합금은 사용이 금지된다.

희생양극법으로 도시가스배관의 부식을 방지할 때, 전위 측정용 터미널(T/B)은 300m 이내의 간격으로 설치해야 한다.
일정 간격마다 전위를 측정해 방식 효과가 배관 전체에 고르게 미치는지 확인하기 위한 기준이며, 외부전원법의 경우에는 500m 이내로 설치한다.

안전밸브는 설비 내부압력이 외부압력보다 높아졌을 때 압력을 방출하는 과압 방지 장치로, 내부압력이 외부보다 낮아져 탱크가 찌그러지는 것을 막는 조치는 아니다.
진공안전밸브, 균압관, 압력연동 긴급차단장치를 설치한 송액설비는 모두 내부압력이 저하될 때 외부와의 압력차로 탱크가 파손되는 것을 막기 위한 조치들이다.

LP가스는 원유 정제, 가스전에서의 채취, 나프타 분해공정의 부산물로 생산되지만, 석탄을 건류하는 공정은 LP가스가 아니라 도시가스(석탄가스·코크스로가스) 생산과 관련된 공정이다.

폭굉(데토네이션) 상태에서는 화염전파속도가 음속을 넘어서면서 충격파가 발생하며, 이때 가스의 연소속도는 초당 1,000~3,500m 범위에 이른다.
일반적인 정상연소(디플러그레이션)의 화염전파속도는 초당 수 m 이내로 음속보다 훨씬 느리지만, 폭굉으로 전이되면 화염면이 충격파와 결합해 속도가 급격히 상승한다.
따라서 나머지 선택지의 낮은 속도 범위는 일반 연소나 폭연 단계에 해당할 뿐, 충격파를 동반하는 폭굉의 연소속도로 보기 어렵다.

탄산가스(이산화탄소)는 독성가스가 아니므로 누설 확산 방지 조치의 대상에서 제외된다.
황화수소, 시안화수소, 아황산가스는 모두 독성가스로 지정되어 있어 고압가스 제조설비에서 누설되었을 때 확산을 막기 위한 조치를 반드시 해야 한다.
탄산가스는 질식의 위험은 있으나 법령상 독성가스로 분류되지 않으므로 확산방지 조치의무의 대상 가스 목록에 포함되지 않는다.

대기온 가열식은 대기(공기)의 열을 직접 이용해 액화가스를 기화시키는 방식으로, 온수를 매개체로 사용하지 않는다.
전기가열식, 증기가열식, 가스가열식은 모두 전기·증기·가스 연소열로 온수를 만들어 그 온수의 열을 액화가스에 전달하는 간접 가열 방식이다.
반면 대기온 가열식은 별도의 열매체 순환 없이 주위 공기의 자연열을 이용하므로 온수 매체 기화방식에서 제외된다.

LPG는 원래 무색무취이지만 누설 시 쉽게 알아챌 수 있도록 부취제를 첨가해 공급하므로, 가정에서는 냄새로 식별하는 방법이 가장 간단하고 확실하다.
리트머스 시험지나 성냥 점화 확인 등은 일반 가정에서 즉시 활용할 수 있는 식별 수단이 아니며, 특히 점화 확인은 누설 상태에서 매우 위험한 방법이다.

독성가스를 다루는 시설은 1일 처리능력에 따라 제1종 보호시설과의 안전거리가 정해지며, 수용인원 300명 이상인 공연장은 제1종 보호시설에 해당한다.
처리능력별 안전거리 기준에서 처리능력이 3만kg 초과 4만kg 이하인 구간은 제1종 보호시설과 27m 이상의 거리를 유지하도록 정해져 있다.
처리능력 38,000㎏은 이 구간에 해당하므로 안전거리는 27m가 된다.

수성가스(water gas)는 고온의 코크스에 수증기를 반응시켜 얻는 가스로, 주성분은 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)의 혼합가스이다.
C + H₂O → CO + H₂ 반응으로 생성되므로, 이산화탄소가 포함된 혼합물이나 수증기가 그대로 남은 혼합물은 수성가스의 조성과 맞지 않는다.

압축·액화 등의 방법으로 처리할 수 있는 가스의 용적이 1일 100㎥ 이상인 사업소는 사용 중인 압력계의 기능을 점검할 수 있도록 표준이 되는 압력계를 2개 이상 갖추어야 한다.
이는 현장 압력계가 정상적으로 작동하는지를 주기적으로 대조·검사하기 위한 것으로, 처리규모가 일정 기준 이상인 사업소에 요구되는 시설기준이다.

특정고압가스 사용 시설의 시설기준 및 기술기준에서 경계표시는 '사용시설의 주위'가 아니라 '저장시설의 주위'에 하도록 규정되어 있다. 사용시설은 경계표시 대상이 아니며, 저장시설(용기 보관실 등)의 주변에 위험을 알리는 경계표시를 설치해야 한다. 보기 2번의 부식 방지, 3번의 역류 방지 장치, 4번의 액화가스 저장량 300㎏ 이상 시 방호벽 설치는 모두 현행 고압가스 안전관리법 시설기준에 부합하는 올바른 기준이다.

다단 압축기에서 압축된 가스를 다음 단으로 보내기 전에 중간에서 냉각시키는 장치를 중간냉각기라고 하며, 이는 압축열을 낮춰 압축 효율을 높이고 토출온도를 제어하기 위한 것이다.
유수분리기는 가스를 냉각한 후에 응축된 유분·수분을 분리하는 장치이므로, 냉각하기 전에 분리한다는 설명은 순서가 맞지 않는다.
윤활유는 필요한 양만 적정하게 급유해야 하며, 과다 급유는 오히려 압축가스 오염이나 사고 원인이 될 수 있다.
압축기 모터측 풀리를 작게 하면 벨트비에 따라 압축기 회전수는 오히려 감소한다.

액화 독성가스를 운반할 때 제독제인 소석회는 가스 질량 1,000kg 이상이면 40kg 이상, 1,000kg 미만이면 20kg 이상을 휴대한다. 따라서 1,000kg 이상을 운반하면 40kg 이상을 휴대해야 한다.

사업소 안에서 종업원 상호간의 긴급 연락에 쓰이는 통보설비로는 페이징설비, 휴대용 확성기, 메가폰처럼 위치에 매이지 않고 소리를 널리 전달할 수 있는 설비가 인정된다.
반면 구내전화는 정해진 장소에 고정 설치되는 설비로, 안전관리자가 상주하는 사업소와 현장사무소 사이 또는 현장사무소 상호간의 연락 수단에 해당한다.
따라서 사업소 어느 곳에 있을지 모르는 종업원끼리 즉시 연락을 주고받는 수단으로는 구내전화가 해당하지 않는다.

고압가스를 운반할 때는 사고에 대비해 가스 이동계획서, 운전자의 자격증, 가스 물성표 등을 휴대하여야 하지만, 기술검토서는 이러한 운반 시 휴대서류에 해당하지 않는다.
기술검토서는 제조·저장 등 시설의 설치·변경 허가 단계에서 요구되는 서류로, 차량 이동 중 즉시 필요한 안전·응급 정보를 담은 문서와는 목적이 다르다.

엔트로피는 출입한 열량을 그때의 절대온도로 나눈 물리량이므로, 단위 질량당으로 나타내면 그 단위는 $\mathrm{kcal/(kg\cdot K)}$가 된다.
즉 분모에 반드시 절대온도(K)가 들어가야 하므로, 섭씨온도(℃)를 쓰는 단위나 온도 항이 아예 빠진 단위는 엔트로피의 정의와 맞지 않는다.

비체적은 단위 중량(또는 질량)당 차지하는 체적을 의미하며, 밀도의 역수에 해당하는 값이다.
단위 체적당 중량을 나타내는 것은 비중량이고, 단순히 물체의 부피 자체나 단위 체적당 엔탈피는 비체적의 정의와 다르다.