2019년 가스산업기사 2회차

정답은 2번입니다. 최소점화에너지는 물질이 연소하기 위해 필요한 최소한의 에너지 양을 의미합니다. 따라서 최소점화에너지가 **낮을수록** 적은 에너지로도 쉽게 불이 붙기 때문에 인화 위험이 커집니다. 반대로 최소점화에너지가 높다는 것은 불이 붙기 어렵다는 뜻이므로 인화 위험이 작아집니다.

프로판(C₃H₈) 1 kg을 완전연소시키면 약 2.95 kg의 CO₂가 생성됩니다. 이는 프로판의 분자량(약 44 g/mol)과 CO₂의 분자량(약 44 g/mol)을 비교하여 계산할 수 있습니다. 프로판 1몰에는 탄소 원자 3개가 포함되어 있으며, 이 탄소 원자들이 연소 시 CO₂ 3몰을 생성합니다. 따라서 질량비로 계산하면 프로판 1 kg당 약 2.95 kg의 CO₂가 생성되므로, 가장 가까운 보기는 2번 3 kg입니다.

분진 폭발은 가연성 분진이 공기 중에 일정 농도 이상으로 분산되어 있을 때 발생합니다. 따라서 분진의 농도가 폭발 위험 범위를 벗어나야 한다는 조건은 분진 폭발이 일어나지 않기 위한 조건이며, 다른 보기들은 분진 폭발이 일어나는 조건에 해당합니다. 핵심 개념은 분진 폭발의 발생 조건 중 '폭발 하한계'와 '폭발 상한계' 사이의 농도 범위입니다.

오토사이클의 열효율은 압축비와 비열비에 의해 결정됩니다. 주어진 압축비($\varepsilon$) 10과 비열비($k$) 1.4를 사용하여 오토사이클 열효율 공식($\eta = 1 - \frac{1}{\varepsilon^{k-1}}$)에 대입하면 약 60.2%가 나옵니다. 따라서 정답은 3번입니다.

이 문제는 가연성 고체가 열분해되어 가연성 가스를 방출하며 연소되는 현상을 묻고 있습니다. 정답은 **1. 분해연소**입니다. 분해연소는 고체 물질이 열을 받아 분해되면서 가연성 가스를 생성하고, 이 가스가 공기와 혼합되어 연소하는 방식입니다. 연소열은 다시 고체를 가열하여 분해를 촉진시키므로 연소가 지속됩니다.

완전가스는 이상적인 기체로, 분자 간 힘과 분자 크기를 무시합니다. 따라서 완전가스의 비열비는 온도와 무관하게 일정합니다. 보기 1번은 비열비가 온도에 의존한다고 하여 틀렸으며, 나머지 보기들은 완전가스의 성질을 올바르게 설명하고 있습니다.

정답은 3번 **내압 방폭구조**입니다. 내압 방폭구조는 용기 내에서 발생하는 폭발압력을 용기가 견딜 수 있도록 설계되어, 폭발 시 발생하는 고온의 가스가 외부로 누출되어 인화되는 것을 방지합니다. 핵심 개념은 **폭발압력을 용기 내부에서 억제하고 외부로의 점화원 확산을 막는 것**입니다.

정답은 2번 '폭발'입니다. 폭발은 가연성 혼합기체가 급격히 연소하면서 발생하는 압력 상승 현상을 말합니다. 문제에서 설명하는 것처럼 혼합기체의 온도를 고온으로 상승시켜 자연 착화가 일어나고, 혼합기체 전체가 매우 짧은 시간 안에 연소하는 과정은 폭발의 특징과 일치합니다.

정답은 1번 '누출된 가스의 점화'입니다. 물리적 폭발은 용기 자체의 재질이나 구조적 문제로 인해 발생하는 것이며, 누출된 가스의 점화는 화학적 폭발(화재 또는 폭연)의 원인이 됩니다. 따라서 물리적 폭발과는 거리가 멉니다. 핵심 개념은 물리적 폭발과 화학적 폭발의 차이입니다.

CO$_{2max}$[%]는 연소 시 발생하는 이산화탄소의 최대 농도를 의미합니다. 이는 연료가 **이론적으로 필요한 최소한의 공기량으로 완전히 연소되었을 때** 얻어집니다. 이론 공기량으로 연소하면 연료가 최대로 산화되어 가장 많은 양의 CO$_{2}$가 생성되므로, 이때의 CO$_{2}$ 농도가 최대값이 됩니다.

정답은 4번 아세틸렌-산소 혼합가스입니다. 폭굉은 혼합가스가 급격히 연소하며 충격파를 동반하는 현상인데, 아세틸렌은 매우 불안정하고 반응성이 높아 폭발 범위가 넓으며, 산소는 연소를 촉진하는 강력한 산화제이기 때문입니다. 따라서 아세틸렌과 산소가 만나면 가장 쉽게 폭굉이 발생합니다.

프로판($\rm C_3H_8$) 1kg을 완전연소시키기 위한 이론 공기량은 연소 반응식에서 필요한 산소량을 계산하고, 공기 중 산소 비율(21%)을 고려하여 산출됩니다. 프로판의 분자량과 연소 반응식을 이용하면 1kg의 프로판이 필요로 하는 산소의 질량을 구할 수 있으며, 이를 부피로 환산하고 공기 중 산소 비율로 나누면 이론 공기량을 얻을 수 있습니다. 계산 결과 약 12.1 $\rm Nm^3/kg$이 됩니다.

정답은 1번 '습도를 높혀 준다'입니다. 자연발화는 물질이 스스로 산화하면서 발생하는 열이 외부로 방출되지 못하고 축적되어 온도가 상승하면서 일어납니다. 따라서 습도를 높이는 것은 오히려 물질의 산화 반응을 촉진하여 자연발화의 위험을 높일 수 있습니다. 자연발화를 방지하기 위해서는 통풍을 잘 시켜 열을 배출하고, 저장실 온도를 낮추며, 열이 쌓이지 않도록 주의하는 것이 중요합니다.

불완전 연소는 연료가 완전히 타지 못하는 현상으로, 주로 산소 부족이나 불충분한 혼합으로 인해 발생합니다. 따라서 불꽃의 온도가 높을 때 오히려 완전 연소를 촉진하는 경향이 있어 불완전 연소의 원인과는 가장 거리가 멉니다.

정답은 4번입니다. 가스 연료의 최소 점화 에너지는 가스 농도에 따라 크게 달라지며, 특정 농도 범위에서 가장 낮아집니다. 1번은 점화원 에너지가 강할수록 폭굉유도거리가 짧아지는 것이 일반적입니다. 2번과 3번은 가스의 폭발 특성이 측정 조건 및 혼합 비율에 따라 변화하며, 르샤트리에 법칙으로 예측 가능하다는 점을 나타냅니다.

정답은 2번입니다. 휘발분이 많으면 점화는 쉽지만, 연소 시 가스 형태로 빠르게 소모되어 오히려 발열량이 낮아지는 경향이 있습니다. 고체 연료의 발열량은 주로 탄소와 같은 고정 탄소 함량에 의해 결정됩니다. 따라서 휘발분이 많다고 해서 발열량이 높아지는 것은 옳지 않습니다.

물질의 화재 위험성은 인화점, 발화점, 연소범위, 착화에너지와 관련이 있습니다. **발화점**은 물질이 불꽃 없이 스스로 불타기 시작하는 최저 온도를 의미하는데, 발화점이 **낮을수록** 외부의 열원이 없어도 쉽게 불이 붙으므로 더 위험합니다. 반대로 발화점이 높을수록 불이 붙기 어렵기 때문에 위험성이 낮다고 볼 수 있습니다. 따라서 발화점이 높을수록 위험하다는 설명은 틀렸습니다.

열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙의 한 형태로, 에너지의 총량은 항상 일정하며 형태만 변할 뿐이라는 것을 설명합니다. 특히 이 법칙은 계에 가해진 열(Q)이 계의 내부 에너지 변화(ΔU)와 계가 외부에 한 일(W)의 합과 같다는 것을 나타내어, 열과 일의 관계를 명확히 규정합니다. 따라서 4번 보기가 열역학 제1법칙을 가장 정확하게 설명하고 있습니다.

이 문제는 르 샤틀리에의 원리에 기반합니다. 정답은 3번 '온도를 낮춘다'입니다. 이 반응이 발열 반응(열을 방출하는 반응)이라면, 온도를 낮추는 것이 평형을 생성물 쪽으로 이동시켜 더 많은 생성물을 얻는 방법입니다. 르 샤틀리에의 원리에 따르면, 외부에서 가해진 변화(이 경우 온도 변화)에 대해 평형은 그 변화를 상쇄하는 방향으로 이동합니다.

탄소(C) 2kg이 완전연소하면 이산화탄소(CO2)가 생성됩니다. 탄소의 원자량은 약 12g/mol이고, 산소(O)는 16g/mol이므로 CO2의 분자량은 약 44g/mol입니다. 따라서 탄소 12g이 연소하면 CO2 44g이 생성되므로, 탄소 2kg(2000g)이 연소하면 CO2는 약 7.33kg(2000g * 44/12)이 발생합니다.

도시가스 제조공정에서 촉매 존재 하에 고온에서 수증기와 탄화수소를 반응시켜 메탄, 수소, 일산화탄소 등을 생성하는 과정은 **접촉분해프로세스**입니다. 이 과정은 탄화수소를 분해하여 유용한 가스를 얻는 기술로, 보기 중 가장 적합한 용어입니다. 열분해는 촉매 없이 고온에서 분해하는 것이고, 부분연소는 산소를 일부만 공급하여 불완전 연소시키는 과정이며, 수소화분해는 수소를 첨가하여 분해하는 과정으로 문제의 설명과 차이가 있습니다.

직류 누설 전류는 배관에 손상을 줄 수 있으며, 이를 방지하기 위해 **배류법**이 가장 적합합니다. 배류법은 누설 전류를 배관이 아닌 다른 경로로 흘려보내 배관의 부식을 막는 방식입니다. 희생양극법, 교호법, 외부전원법은 직류 누설 전류의 영향이 큰 배관에 직접적으로 적용하기에는 부적절하거나 효과가 떨어집니다.

이 문제는 펌프의 축동력을 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 펌프가 물을 이송하는 데 필요한 일의 양과 펌프의 효율을 고려하여 축동력을 구하는 것입니다. **정답 이유:** 1. **수동력 계산:** 펌프가 물에 가하는 일의 양인 수동력은 전양정, 유량, 물의 밀도, 중력 가속도를 이용하여 계산합니다. 2. **축동력 계산:** 펌프의 효율을 고려하여 실제 펌프에 가해져야 하는 힘인 축동력을 계산합니다. 펌프 효율이 80%이므로, 수동력보다 더 큰 축동력이 필요합니다. 이 과정을 통해 계산하면 약 18 PS가 나오므로 2번이 정답입니다.

LNG 수입기지에서 LNG를 천연가스(NG)로 기화시키는 방법 중 해수를 가열원으로 사용하는 것은 **Open Rack Vaporizer (ORV)**입니다. ORV는 넓은 면적의 핀이 달린 파이프를 통해 해수를 흘려보내고, 이 파이프 내부를 흐르는 LNG가 해수의 열을 흡수하여 기화되는 방식입니다. 이는 별도의 열교환 매체 없이 해수를 직접 사용하여 LNG를 기화시키는 효율적인 방법입니다.

**정답 이유:** Vapor-Rock 현상은 액체가 증발하여 기포가 생성되고, 이 기포가 펌프 임펠러에 도달하여 정상적인 액체 흐름을 방해하는 현상입니다. 보기 1번은 흡입관 지름을 작게 하거나 펌프 설치 위치를 높이는 것이 Vapor-Rock 현상을 방지하는 방법이 아니라고 명시하고 있습니다. 오히려 흡입관 지름을 작게 하면 유속이 빨라져 압력 강하가 커지고, 펌프 설치 위치를 높게 하면 흡입 양정이 증가하여 Vapor-Rock 현상을 유발할 가능성이 높아집니다. **핵심 개념:** Vapor-Rock 현상은 액체의 증기압과 시스템 압력의 관계에서 발생합니다. 시스템 압력이 액체의 증기압보다 낮아지면 액체가 증발하여 기포가 생성됩니다.

저압 가스 배관에서 관의 내경이 1/2로 줄어들면, 유체가 흐르는 단면적이 1/4로 감소합니다. 동일한 유량과 다른 조건이 유지된다면, 유체의 속도는 4배가 됩니다. 압력 손실은 유체 속도의 제곱에 비례하므로, 속도가 4배가 되면 압력 손실은 $4^2 = 16$배가 됩니다. 하지만 문제에서 "다른 모든 조건은 동일한 것으로 본다"는 것은 유량도 동일하다는 의미로 해석될 수 있습니다. 이 경우, 관의 내경이 1/2로 줄어들면 유체가 흐르는 단면적은 1/4이 되고, 동일한 유량을 유지하기 위해 유체 속도는 4배가 됩니다. 압력 손실은 유체 속도의 제곱에 비례하므로, 속도가 4배가 되면 압력 손실은 $4^2 = 16$배가 됩니다. **하지만, 문제에서 제시된 정답이 3번(32배)인 것을 고려하면, 이 문제는 다르시-바이에슈바흐 방정식(Darcy-Weisbach equation)의 압력 손실 항을 직접적으로 적용하여 풀이해야 합니다.** 이 방정식에 따르면 압력 손실($\Delta P$)은 다음과 같은 관계를 가집니다. $\Delta P \propto \frac{f L Q^2}{D^5}$ 여기서, * $f$: 마찰 계수 * $L$: 배관 길이 * $Q$: 유량 * $D$: 관의 내경 문제에서 다른 모든 조건이 동일하다고 가정했으므로, $f$, $L$, $Q$는 일정합니다. 따라서 압력 손실은 관의 내경($D$)의 5제곱에 반비례하게 됩니다. 관의 내경이 1/2로 줄어들면 ($D_{new} = D_{old}/2$), 압력 손실은 다음과 같이 변합니다. $\Delta P_{new} \propto \frac{1}{(D_{old}/2)^5} = \frac{1}{D_{old}^5 / 32} = 32 \times \frac{1}{D_{old}^5}$ 따라서 압력 손실은 **32배**가 됩니다. **핵심 개념:** 다르시-바이 에슈바흐 방정식에서 압력 손실은 관의 내경의 5제곱에 반비례합니다.

이 문제는 관의 압력과 재질 강도를 바탕으로 안전한 사용을 위한 관의 두께를 나타내는 스케줄 번호를 찾는 문제입니다. 스케줄 번호는 관의 내경과 허용 응력, 그리고 사용 압력 사이의 관계를 나타내는 지표로, 숫자가 클수록 더 높은 압력을 견딜 수 있는 두꺼운 관을 의미합니다. 문제에서 주어진 사용 압력과 허용 응력을 고려했을 때, 30번 스케줄이 가장 적절한 안전 여유를 제공합니다.

도시가스 배관 용접부 육안검사에서 보강 덧붙임 높이는 모재 표면보다 낮으면 안 되며, 3mm 이상이어야 합니다. 1번 보기는 높이가 '낮지 않도록' 하라는 기준을 제시하지만, 실제로는 '모재 표면보다 높아야' 합니다. 따라서 1번이 틀린 설명입니다. 언더컷, 균열, 슬러그 등 다른 보기들은 용접부의 안전성을 확보하기 위한 일반적인 검사 항목입니다.

기화장치는 액체 상태의 가스를 기체로 바꾸는 장치입니다. 3번 보기가 틀린 이유는 기화통 내부는 유지보수 및 점검을 위해 분해 가능한 구조여야 하기 때문입니다. 이는 기화장치의 안전하고 효율적인 작동을 위한 필수적인 설계 고려 사항입니다.

동일한 펌프에서 회전수를 변경하여 상사 조건을 만족시키려면, 펌프의 성능 곡선이 기하학적으로 유사하게 유지되어야 합니다. 이를 상사 법칙이라고 하며, 이 법칙에 따르면 펌프의 회전수($N$)와 양정($H$), 유량($Q$) 사이에는 다음과 같은 관계가 성립합니다: $H \propto N^2$ 이고 $Q \propto N$ 입니다. 따라서 회전수가 변할 때 양정은 회전수의 제곱에 비례하고, 유량은 회전수에 비례합니다. 문제에서 양정을 변화시켜 상사 조건이 되려면 회전수와 유량의 관계를 묻고 있으므로, 유량은 회전수에 비례하므로, 양정은 유량의 제곱에 비례한다고 볼 수 있습니다.

도시가스 정압기 출구 압력이 설정 압력에서 벗어나는 비정상 상황을 감지하여 상황실에 즉시 알려주는 설비는 **이상압력통보설비**입니다. 이 설비는 압력 변화를 실시간으로 감지하고, 설정 범위를 벗어날 경우 경보를 발생시켜 신속한 대응을 가능하게 합니다. 이는 가스 공급의 안정성과 안전을 확보하는 데 필수적인 역할을 합니다.

가연성 가스를 충전하는 차량의 안전밸브 작동 압력은 **내압시험 압력의 10분의 8 이하**로 설정되어야 합니다. 이는 가스 누출 시 발생할 수 있는 위험을 최소화하고, 과도한 압력 상승을 방지하여 안전을 확보하기 위한 규정입니다. 따라서 안전밸브는 최대 허용 압력인 내압시험 압력보다 낮은 특정 압력에서 작동하여 위험을 사전에 차단하는 역할을 합니다.

**정답 이유:** 강제기화기는 자연기화기보다 더 많은 설비가 필요하므로 설비 장소가 커지고 초기 설비비가 더 많이 듭니다. 따라서 3번 보기가 틀렸습니다. **핵심 개념:** * **자연기화기:** 주변 온도와 압력의 변화를 이용하여 LPG를 기화시키는 방식입니다. 설비가 간단하고 비용이 적게 들지만, 기화량이 주변 환경에 따라 변동될 수 있습니다. * **강제기화기:** 열원(예: 증기, 물, 전기)을 이용하여 LPG를 강제로 기화시키는 방식입니다. 기화량 조절이 용이하고 한랭 시에도 안정적인 기화가 가능하지만, 설비가 복잡하고 비용이 많이 듭니다. **간단 해설:** 강제기화기는 자연기화기와 달리 열원을 사용하여 LPG를 기화시키므로 기화량을 조절하고 한랭 시에도 안정적인 기화가 가능합니다. 하지만 이러한 장점 때문에 설비가 복잡해지고 더 넓은 공간과 높은 초기 비용이 필요합니다. 따라서 설비 장소가 커지고 설비비가 많이 든다는 설명은 맞지만, 보기 3번은 강제기화기의 특징으로 틀린 설명입니다.

정답은 4번입니다. 4번 보기는 푸아송 비에 대한 설명으로, 탄성한도 내에서 재료의 가로 변형률과 세로 변형률의 비는 재료의 종류에 따라 다르지만, 동일한 재료에 대해서는 일정한 값(푸아송 비)을 가집니다. 1번은 비례한도 내에서 응력과 변형은 비례 관계에 있습니다. 2번은 안전율은 파괴강도에 비례하고 허용응력에 반비례합니다. 3번은 하중 제거 시 변형이 원상태로 되돌아가는 최대 응력값은 탄성한도가 아닌 비례한도입니다.

정답은 **1. 서징현상**입니다. 서징현상은 펌프의 운전점이 불안정해지면서 송출압력과 유량이 주기적으로 크게 변동하는 현상입니다. 이는 펌프 내부의 유체 흐름이 불안정해져 발생하며, 심하면 펌프 손상으로 이어질 수 있습니다.

이 문제는 냉동기의 작동 원리와 관련된 개념을 묻고 있습니다. 정답이 4번이라는 것은 보기 A, C, D가 냉동기에 대한 옳은 설명임을 의미합니다. 핵심 개념은 냉동기가 증발, 압축, 응축, 팽창의 4가지 과정을 통해 열을 흡수하고 방출하여 냉각 효과를 얻는다는 것입니다. 따라서 A, C, D는 이러한 과정이나 냉동기의 목적에 부합하는 설명일 가능성이 높습니다.

정류탑에서 상층은 증기가 하층은 액체가 주로 존재하므로, **상층의 온도가 하층의 온도보다 낮습니다.** 이는 증기가 냉각되어 액화되는 과정과 관련이 있습니다. 따라서 2번 보기가 틀렸습니다. 핵심 개념은 정류탑 내 온도 분포와 물질의 상 변화입니다.

고압가스 설비의 압력계 최고 눈금은 설비의 안전한 작동 범위를 벗어나는 과압을 감지하고, 비정상적인 압력 상승 시 신속하게 대응할 수 있도록 상용 압력의 1.5배 이상, 2배 이하로 설정됩니다. 이는 설비의 설계 압력과 안전 계수를 고려한 규정으로, 과도한 압력으로부터 설비와 작업자를 보호하는 핵심 안전 개념입니다.

천연가스는 주로 메탄으로 이루어져 있으며, 메탄의 비점은 약 -162℃입니다. 따라서 천연가스의 비점 역시 이와 유사한 값을 가집니다. 비점은 액체가 기체로 변하는 온도를 의미하며, 천연가스는 이 온도 이하에서 액체 상태로 존재합니다.

가스 용기는 내용물의 누출을 방지하고 안전하게 보관해야 하므로, **내식성, 충분한 강도, 가공 중 결함 방지**가 필수적입니다. 반면, **무게가 무거운 것은** 운반 및 취급의 어려움을 야기하여 용기 재료로서 바람직하지 않은 조건입니다. 따라서 무게가 무거운 것은 가스 용기 재료의 구비조건으로 가장 거리가 멉니다.

정답은 2번입니다. 고압가스 용기는 직사광선에 노출되면 내부 온도 상승으로 인해 위험할 수 있으며, 특히 가연성 가스나 산소 용기는 온도 변화에 민감하므로 직사광선과 고온을 피해 보관해야 합니다. 핵심 개념은 **고압가스 용기의 안전한 보관은 온도 및 직사광선과의 관계를 고려해야 한다**는 것입니다.

고압가스 분출 시 정전기는 **가스 속에 액체 미립자가 섞여 있을 때** 가장 발생하기 쉽습니다. 이는 액체 미립자가 가스와 마찰하면서 전하를 분리하고 축적시키는 데 유리하기 때문입니다. 건조한 가스나 분자량이 적은 가스는 정전기 발생 가능성이 낮으며, 가스 온도 자체는 직접적인 정전기 발생 요인이 아닙니다.

냉동기 제조에는 부품 성형을 위한 프레스, 부품 결합을 위한 조립, 금속 부품 접합을 위한 용접 설비가 필수적입니다. 반면, 도막 측정기는 이미 완성된 제품의 도막 두께를 측정하는 장비로, 냉동기 제조 공정 자체에 직접적으로 필요한 제조 설비는 아닙니다. 따라서 도막 측정기는 냉동기 제조 설비에 해당하지 않습니다.

도시가스 배관의 안전 관리를 위해 도로 밑에 설치된 배관의 위치와 흐름 방향을 표시하는 라인마크는 직선 구간의 경우 **50m** 간격으로 설치해야 합니다. 이는 비상 상황 발생 시 신속하게 배관 위치를 파악하고 대응하기 위한 중요한 안전 조치입니다.

액화석유가스(LPG) 저장탱크에 자동차에서 가스를 이입하는 로딩암이 건축물 내부에 설치될 경우, 가스 누출 시 위험을 줄이기 위해 환기구 설치가 필수적입니다. 환기구 면적은 바닥면적의 6% 이상으로 하여, 만약의 가스 누출 시 공기 희석을 통해 폭발 위험을 낮추는 안전 규정입니다. 이는 가연성 가스 취급 시설의 안전 확보를 위한 핵심 개념입니다.

정답은 2번 안전밸브입니다. 안전밸브는 과도한 압력으로부터 탱크를 보호하기 위해 설정 압력 이하에서 작동하며, 가연성 가스 충전 차량의 고정 탱크에 설치되어 안전을 확보하는 핵심 장치입니다. 내압시험 압력의 10분의 8 이하에서 작동한다는 조건은 안전밸브의 일반적인 작동 압력 범위를 나타냅니다.

차량에 고정된 탱크의 운반 기준에서 가연성 가스 및 산소 탱크의 내용적은 18,000리터를 초과할 수 없습니다. 이는 위험물 운송 안전을 위한 규정으로, 특히 가연성 가스와 산소는 화재나 폭발의 위험이 높아 대용량 운반 시 사고 발생 가능성이 커지기 때문입니다. 따라서 안전을 위해 내용적 상한선이 설정되어 있습니다.

**정답 이유:** 이 문제는 혼합된 탄화수소(메탄, 에틸렌)에 포함된 탄소의 총 질량을 계산하는 문제입니다. 각 탄화수소의 분자량과 탄소의 원자량을 이용하여 각 탄화수소에 포함된 탄소의 질량을 계산하고, 이를 합하면 총 탄소 질량을 얻을 수 있습니다. **핵심 개념:** * **화학량론:** 화학 반응에서 물질의 양적 관계를 다루는 학문으로, 분자량과 원자량을 이용하여 특정 원소의 질량을 계산하는 데 사용됩니다. * **분자량 및 원자량:** 각 물질을 구성하는 원자의 상대적인 질량의 합이 분자량이며, 각 원자의 고유한 질량을 원자량이라고 합니다. 이 개념을 통해 특정 화합물에 포함된 특정 원소의 질량을 계산할 수 있습니다.

산소 용기를 이동하기 전에는 안전을 위해 **안전밸브를 떼어내는 것이 아니라, 오히려 안전하게 부착되어 있는지 확인해야 합니다.** 산소 용기는 압력이 높기 때문에 이동 중 충격으로 인해 밸브가 손상되거나 오작동할 경우 위험한 상황이 발생할 수 있습니다. 따라서 밸브를 잠그고, 조정기를 분리하며, 캡을 확실히 부착하는 것이 올바른 절차입니다.

고압가스 용기 파열 사고는 주로 용기 자체의 내압력 부족, 내부 압력의 이상 상승, 또는 가연성 혼합 가스의 발화로 인해 발생합니다. 2번 보기인 '용기 밸브의 용기에서의 이탈'은 용기 자체의 파열보다는 가스 누출이나 제어 불능 상태를 야기할 수 있지만, 직접적인 파열의 주요 원인으로 보기는 어렵습니다. 따라서 용기 파열 사고와 가장 거리가 먼 원인은 2번입니다.

액화산소 저장탱크의 저장능력은 내용적에 비중을 곱하여 계산합니다. 문제에서 내용적은 25000L이고 비중은 1.04이므로, 저장능력은 25000L * 1.04 = 26000kg이 됩니다. 하지만 문제에서 액화산소의 비중을 1.04로 제시하고 있지만, 일반적으로 액체 상태의 산소 비중은 약 1.14 (또는 1140 kg/m³) 입니다. 따라서 제시된 비중 1.04를 기준으로 계산하면 26000kg이 나오지만, 실제 액화산소의 비중을 적용하면 25000L * 1.14 = 28500kg이 됩니다. **정답 이유:** 문제에서 제시된 비중 1.04를 사용하여 계산하면 25000L * 1.04 = 26000kg이 됩니다. 보기 1번과 일치합니다. **핵심 개념:** * **내용적:** 탱크가 담을 수 있는 부피입니다. * **비중:** 어떤 물질의 밀도를 기준 물질(보통 물)의 밀도로 나눈 값입니다. 여기서는 액화산소의 밀도를 나타내는 데 사용되었습니다. * **질량 계산:** 질량 = 부피 × 비중 (단위 통일 필요) **참고:** 문제에서 제시된 비중 1.04는 실제 액화산소의 비중과 차이가 있습니다. 만약 문제에서 의도한 답이 2번이라면, 문제에 제시된 비중 1.04를 사용하되, 계산 과정에서 오류가 있었거나, 보기에 제시된 2번 답을 맞추기 위한 의도적인 값일 수 있습니다. 일반적으로 액화산소의 비중은 약 1.14입니다. **만약 문제에서 의도한 답이 2번 (23400kg)이라면, 다음과 같은 해석이 가능합니다.** 문제에서 제시된 비중 1.04는 액화산소의 비중이 아니라, 다른 의미로 사용되었거나, 계산 과정에서 오류가 있었을 가능성이 있습니다. 만약 23400kg이 정답이라면, 이는 25000L에 어떤 값을 곱했을 때 나오는 결과인데, 23400kg / 25000L = 0.936 이라는 비중 값이 나오게 됩니다. 이는 일반적인 액화산소의 비중과 거리가 멉니다. **결론적으로, 문제에 제시된 조건 (내용적 25000L, 비중 1.04)을 그대로 따른다면 26000kg이 계산되므로 보기 1번이 맞습니다. 하지만 정답이 2번이라면 문제의 조건이나 보기에 오류가 있다고 볼 수 있습니다.**

정답은 3번입니다. 황화수소는 물에 잘 녹지 않아 물로는 효과적으로 제독하기 어렵습니다. 반면, 염소는 가성소다 수용액과 반응하여 무해한 물질로 변하며, 아황산가스와 포스겐 역시 각각 물과 소석회로 제독이 가능합니다.

용기에 의한 액화석유가스 사용시설에서 자동절체기가 설치된 가스설비의 경우, 과압안전장치는 저장능력 **500kg 이상**일 때 설치해야 합니다. 이는 가스 누출이나 과도한 압력 상승으로 인한 사고를 예방하기 위한 안전 규정입니다. 핵심 개념은 '과압안전장치 설치 기준'이며, 자동절체기 설치 여부에 따라 기준 용량이 달라짐을 이해하는 것이 중요합니다.

용접부의 용착 상태를 검사하는 가장 적절한 시험은 **인장시험**입니다. 인장시험은 용접부가 외부에서 가해지는 힘에 얼마나 잘 견디는지를 직접적으로 평가하여 용착이 제대로 이루어졌는지, 즉 용접부의 강도와 연성이 충분한지를 파악할 수 있습니다. 다른 시험들은 용접부의 특정 물성(경도, 충격 저항, 피로 수명)만을 평가하므로 용착 상태 전반을 파악하기에는 부족합니다.

수소는 모든 기체 중 가장 가볍고, 폭발 범위가 넓으며, 고온, 고압에서 강철의 탄소와 반응하여 취성을 유발하는 성질이 있습니다. 반면, 수소는 열전달률이 오히려 매우 높은 편에 속하므로, 열전달률이 작다는 설명은 틀렸습니다.

고압가스 운반 시 운반책임자 동승은 안전을 위한 필수 조항입니다. 가연성 압축가스는 300㎥ 이상, 조연성 압축가스는 600㎥ 이상일 때 운반책임자가 동승해야 합니다. 또한, 가연성 액화가스는 4000kg 이상, 조연성 액화가스는 6000kg 이상일 때도 운반책임자가 동승해야 합니다. 따라서 3번 보기가 틀렸습니다.

정답은 4번입니다. 특정고압가스는 법규에 따라 엄격하게 규정된 가스들을 의미하며, 주로 폭발성, 인화성, 독성 등을 가진 위험한 가스들이 해당됩니다. 4번 보기는 수소, 산소, 아세틸렌, 천연가스, 포스핀으로, 이들은 모두 특정고압가스에 해당되는 가스들입니다. 다른 보기들은 특정고압가스에 해당되지 않는 가스(예: 염화가스, 액화석유가스)를 포함하고 있어 정답이 될 수 없습니다.

아세틸렌 가스는 자체적으로 불안정하여 고압에서 폭발 위험이 있습니다. 따라서 압축 시에는 폭발 위험을 낮추기 위해 질소, 메탄과 같은 불활성 또는 가연성이 낮은 희석제를 첨가합니다. 산소는 아세틸렌과 반응하여 폭발을 더욱 쉽게 일으킬 수 있으므로 희석제로 사용되지 않습니다.

LP가스 사용시설의 저압배관 기밀시험 시, 배관 내용적이 10L인 경우 압력계로 기밀시험 압력을 5분 이상 유지해야 합니다. 이는 배관의 누설 여부를 정확하게 확인하기 위한 최소 시간으로, 관련 법규 및 안전 기준에 따라 정해진 사항입니다. 핵심 개념은 **기밀시험의 목적**과 **안전 기준 준수**입니다.

액화 염소 운반 시 휴대해야 할 소석회는 염소 누출 사고 발생 시 중화 작용을 위한 비상 조치 물품입니다. 관련 법규에 따라 액화 염소 1톤당 20kg 이상의 소석회를 휴대해야 하므로, 2000kg (2톤)의 액화 염소를 운반할 때는 최소 40kg의 소석회를 휴대해야 합니다.

바이메탈 온도계는 서로 다른 열팽창률을 가진 두 금속이 붙어 있는 바이메탈 스트립을 사용합니다. 온도가 변하면 두 금속의 팽창 정도가 달라져 스트립이 휘어지는데, 이 휘어짐을 눈금판에 연결하여 온도를 측정하는 **기계적 변환** 방식을 사용합니다.

계량, 계측기의 교정은 측정값이 실제 참값과 일치하도록 계측기의 성능을 조정하는 과정입니다. 이는 계측기의 지시값과 참값의 차이를 파악하고, 그 차이를 없애기 위해 계측기를 수정하는 것을 의미합니다. 결국, 교정의 핵심은 측정의 정확성과 신뢰성을 확보하는 데 있습니다.

주로 기체 연료의 발열량을 측정하는 열량계는 **Junker 열량계**입니다. Junker 열량계는 기체 연료를 태워서 발생하는 열을 물의 온도 상승으로 측정하는 방식으로, 기체 연료의 발열량을 정확하게 측정하는 데 널리 사용됩니다. 다른 열량계들은 주로 고체 연료나 액체 연료의 발열량 측정에 사용되거나, Junker 열량계와는 측정 방식이 다릅니다.

염소 가스는 산화력이 강하여 KI-전분지를 만나면 요오드화칼륨(KI)을 산화시켜 요오드(I₂)를 생성합니다. 이 생성된 요오드가 전분과 반응하여 청남색을 띠게 되므로, 염소 가스 누출을 효과적으로 검지할 수 있습니다. 다른 보기들은 염소 가스와의 반응성이 낮거나 검출이 어렵습니다.

전기식 제어방식은 신호 전달 지연이 없고 배선 작업이 용이하며 복잡한 신호 처리가 쉽다는 장점이 있습니다. 그러나 비례 조작부를 만들 때 속도보다는 정밀도나 안정성이 중요한 경우가 많아, 조작 속도가 빠른 비례 조작부를 만드는 것이 전기식 제어방식의 주요 장점이라고 보기는 어렵습니다.

오리피스로 유량을 측정할 때, 유량(Q)은 압력차(ΔP)의 제곱근에 비례합니다. 따라서 압력차가 4배로 증가하면 유량은 제곱근(√4 = 2)만큼 증가하여 2배가 됩니다. 이는 베르누이 방정식의 원리를 기반으로 하며, 유체의 운동 에너지와 압력 에너지의 관계를 설명합니다.

**정답 이유:** 유량은 단면적과 평균 유속을 곱하여 계산합니다. 문제에서 주어진 배관의 내경을 이용하여 단면적을 구하고, 평균 유속과 곱한 후 시간 단위를 시간(h)으로 변환하면 10.6 m³/h가 됩니다. **핵심 개념:** * **유량 (Q):** 단위 시간 동안 특정 단면을 통과하는 유체의 양입니다. * **단면적 (A):** 유체가 흐르는 관의 단면의 넓이입니다. * **평균 유속 (v):** 유체가 흐르는 동안 평균적으로 이동하는 속도입니다. **계산 과정 (간략화):** 1. **단면적 계산:** 내경 50mm = 0.05m 이므로, 단면적 A = π * (0.05m / 2)² ≈ 0.00196 m² 2. **유량 (m³/s) 계산:** Q = A * v ≈ 0.00196 m² * 1.5 m/s ≈ 0.00294 m³/s 3. **유량 (m³/h) 변환:** Q (m³/h) = Q (m³/s) * 3600 s/h ≈ 0.00294 * 3600 ≈ 10.584 m³/h 따라서 가장 가까운 보기는 1번 10.6입니다.

정답은 4번 봄베 열량계입니다. 봄베 열량계는 고체나 액체 연료의 연소열을 측정하는 데 주로 사용되며, 습증기의 열량을 측정하는 데는 적합하지 않습니다. 조리개 열량계, 분리 열량계, 과열 열량계는 모두 증기의 상태 변화나 엔탈피 변화를 측정하여 열량을 파악하는 데 활용될 수 있는 기구들입니다.

가스크로마토그래피에서 운반기체는 시료를 컬럼으로 이동시키는 역할을 합니다. 따라서 순도가 높고, 시료나 컬럼과 반응하지 않는 비활성이며, 분석자에게 안전한 독성이 없는 기체여야 합니다. 반면, 기체 확산이 최대로 되는 것은 오히려 분리능을 저하시키므로 운반기체의 조건으로 적합하지 않습니다.

막식 가스미터의 '부동(不動)' 고장은 가스가 미터를 통과하지만, 계량막 파손이나 밸브 탈락 등으로 인해 **계량기 내부의 움직이는 부품이 정상적으로 작동하지 않아 계량이 이루어지지 않는 상태**를 의미합니다. 즉, 가스는 흐르지만 계량기 자체의 기능이 멈춘 것입니다. 따라서 3번이 가장 올바른 설명입니다.

오르자트 가스분석기에서 CO 가스는 염화제1구리 용액에 흡수됩니다. 이는 염화제1구리가 CO와 착물을 형성하여 CO를 선택적으로 제거하기 때문입니다. 다른 보기들은 CO가 아닌 다른 가스(예: 산성 가스)를 흡수하는 데 사용됩니다.

이 문제는 옴의 법칙과 전력 공식을 활용하여 해결할 수 있습니다. 저항(R)에 전압(V)이 가해졌을 때 소모되는 전력(P)은 $P = V^2 / R$ 공식으로 계산됩니다. 문제에서 주어진 값들을 공식에 대입하면 $P = (100V)^2 / 1000\Omega = 10000 / 1000 = 10W$가 됩니다. 따라서 정답은 10W입니다.

공업용 계측기는 측정 대상의 물리량을 감지하고, 이를 신호로 변환하며, 변환된 신호를 표시하는 과정을 거칩니다. **검출부**는 물리량을 감지하고, **전달부**는 감지된 정보를 신호로 변환하며, **지시부**는 최종적으로 측정값을 보여줍니다. 반면, **구동부**는 기계적인 움직임을 발생시키는 장치로, 계측기의 일반적인 주요 구성 요소라기보다는 특정 종류의 계측기나 제어 시스템에서 필요로 하는 부분입니다. 따라서 구동부는 공업용 계측기의 일반적인 주요 구성으로 가장 거리가 멉니다.

제시된 그림은 두 개의 제어기가 직렬로 연결되어 있으며, 첫 번째 제어기의 출력이 두 번째 제어기의 입력으로 사용되는 캐스케이드 제어 방식을 나타냅니다. 캐스케이드 제어는 복잡한 시스템을 여러 단계로 나누어 각 단계를 독립적으로 제어함으로써 전체 시스템의 성능을 향상시키는 데 유리합니다. 따라서 이 그림은 캐스케이드 제어 방식을 보여줍니다.

정답은 3번 O$_2$계입니다. 이는 산소(O$_2$)가 상자성(paramagnetic)을 띠는 성질을 이용하기 때문입니다. 상자성 물질은 외부 자기장에 놓이면 약하게 끌어당겨지는데, 이 현상을 측정하여 산소의 농도를 분석합니다. 다른 보기들은 자기성보다는 분리 또는 다른 물리화학적 특성을 이용하는 분석기기입니다.

정답은 2번 습식 가스미터입니다. 습식 가스미터는 물의 부피 변화를 이용하여 가스의 유량을 측정하므로 구조가 비교적 간단하면서도 높은 정확도를 제공합니다. 이러한 특성 때문에 실험실이나 정밀한 측정이 요구되는 곳에서 표준기로 사용됩니다.

정답은 3번 부르동관식 압력계입니다. 이 압력계는 휘어진 관(부르동관)에 압력이 가해지면 관이 펴지려는 성질을 이용합니다. 이때 부르동관이 펴지는 정도는 가해진 압력에 비례하며, 이는 후크의 법칙에서 힘과 변형이 비례한다는 원리를 따릅니다. 따라서 부르동관의 변형량을 측정하여 압력을 알아낼 수 있습니다.

루트 가스미터는 유체의 흐름을 측정하는 장치로, 측정 원리상 **부동(측정값의 변동이 없는 상태)**, **불통(유체 흐름이 없는 상태)**, **기차불량(측정값의 간헐적 오류)**과 같은 고장이 발생할 수 있습니다. 하지만 **감도(측정값의 변화에 대한 민감도)**는 고장의 형태라기보다는 장치의 성능 지표에 해당합니다. 따라서 감도는 루트 가스미터에서 일반적으로 일어나는 고장의 형태가 아닙니다.

정답은 1번 염화칼륨입니다. 핵심 개념은 **흡습성**입니다. 흡습성은 물질이 주변의 수분을 흡수하는 성질을 말하며, 수분 흡수제로 사용하기 위해서는 이 흡습성이 뛰어나야 합니다. 오산화인, 황산, 실리카겔은 모두 수분을 강하게 흡수하는 성질이 뛰어나 수분 흡수제로 사용될 수 있습니다. 반면 염화칼륨은 흡습성이 낮아 수분 흡수제로 부적당합니다.

계통오차는 측정 과정에서 일관되게 발생하는 오차로, 측정값을 특정 방향으로 치우치게 합니다. 보기 1, 2, 4번은 모두 계통오차에 해당합니다. 반면, 과오오차(3번)는 측정자의 실수나 부주의로 인해 발생하는 무작위적인 오차로, 계통오차와는 달리 예측하거나 보정하기 어렵습니다.