가스기능사 필기시험 3회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 가스기능사 필기시험 3회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

본 글 최하단에

실전테스트를 하시면 됩니다.

I. 가스의 일반 성질 및 법칙

1. 착화 및 연소 특성

착화온도 하강 조건 (위험성 증가)
- 발열량이 높을수록
- 반응 활성도가 클수록
- 분자 구조가 복잡할수록
착화온도 상승 조건
- 압력이 작을수록 (착화온도가 낮아지는 조건이 아님)
인화온도 (Flash Point): 가연성 액체나 고체 표면에 연소 하한계 농도의 가연성 혼합기가 형성되어 착화원이 있을 때 불이 붙는 최저 온도.
폭발 범위: 고온 및 고압일 때 폭발 범위는 대부분 넓어지는 경향이 있습니다.
가장 무거운 가스: 프로판 (C3H8), 분자량 44 g/mol (메탄 16, 암모니아 17, 헬륨 4 대비).
프레온의 성질: 불연성이며, 무색, 무취입니다. 증발 잠열이 크며 가압에 의해 액화되기 쉽습니다.

2. 가스 분류 및 특성

가연성 가스: 수소 (H2), 일산화탄소 (CO), 산화에틸렌 (C2H4O).
조연성 가스: 산소 (O2), 염소 (Cl2).
독성/조연성 가스: 염소 (Cl2).
독성 (TLV-TWA)이 강한 가스: 아황산가스 (SO2)는 제시된 보기 중 독성이 가장 강한 편에 속합니다.
가스별 작용 및 현상
- 수소 (H2): 탈탄작용을 일으킵니다.
- 아세틸렌 (C2H2): 아세틸라이드를 생성합니다.
- 일산화탄소 (CO): 카르보닐을 생성합니다.
- 염소 (Cl2): 부식을 일으킵니다.

3. 기체 법칙 및 개념

이상 기체 (Ideal Gas): 분자 상호 간의 인력과 분자 자체의 부피를 무시합니다. 온도가 높고 압력이 작을수록 이상 기체에 가까워집니다.
임계 상태 (Critical State): 순수한 물질이 평형에서 기체와 액체로 존재할 수 있는 최고 온도 및 압력 상태입니다.
아보가드로의 법칙: 기체의 종류에 관계없이 모든 기체 1 mol은 표준상태 (0°C, 1 atm)에서 22.4 L의 부피를 차지합니다.
샤를의 법칙: 일정한 압력에서 기체의 부피는 절대 온도에 비례합니다. 부피가 2배가 되려면 절대 온도도 2배가 되어야 합니다.
- 공식: T2 = (V2 / V1) * T1
- 예시: V2 = 2 * V1 일 때, T2 = 2 * 273 K = 546 K (-> 273°C).
헨리의 법칙: 일정한 온도에서 일정량의 용매에 녹는 기체의 질량은 압력에 비례합니다. 난용성 기체에만 적용되며, 물에 잘 녹는 **암모니아 (NH3)**와 같은 기체에는 잘 적용되지 않습니다.

II. 가스 설비 및 계측

1. 압축 및 냉동 설비

증기 압축식 냉동기 순환 경로:
압축기 -> 응축기 -> 팽창밸브 -> 증발기
흡수식 냉동 능력: 발생기를 가열하는 1 h의 입열량 6,640 kcal를 1일의 냉동 능력 1톤으로 봅니다.
원심식 압축기 날개 각도: 터보형의 날개 출구 각도는 90°보다 작습니다.

2. 계측 및 분석

액주식 압력계 액체 구비 조건:
- 화학적으로 안정되어야 합니다.
- 모세관 현상이 없어야 합니다.
- 점도와 팽창 계수가 작아야 합니다.
- 온도 변화에 의한 밀도 변화가 작아야 합니다.
압력계 오차 계산:
- 표준 압력 공식: 표준 압력 (P_std) kg/cm^2 = (추와 피스톤의 무게) / (1/4 * 3.14 * (실린더 지름)^2)
- 오차 공식: 오차 (%) = ( |표준 압력 - 계기 압력| / 계기 압력 ) * 100
오르자트법 성분 분석 순서: 이산화탄소 (CO2) -> 산소 (O2) -> 일산화탄소 (CO).
수소염이온화식 (FID) 가스검출기: 감도가 우수하며, 연소하는 동안 시료가 파괴됩니다. 유기 화합물의 가스 검지에 적합하며, CO2와 NO2는 검출할 수 없습니다.

3. 열량 및 계산

필요 열량 계산: 물을 가열하고 기화시키는 데 필요한 총 열량 (Q_total)
공식: Q_total = (물의 양 * 물의 비열 * 온도차) + (물의 양 * 증발 잠열)
LPG 소모량 (열효율 고려):
공식: LPG의 양 (kg) = (물의 양 (kg) * 물의 비열 * 온도차) / (LPG 발열량 * 열효율)
안전 공간 계산:
공식: 안전 공간 (%) = ( (내용적 - 액체 부피) / 내용적 ) * 100
- 여기서 액체 부피 V (L) = 무게 (kg) / 밀도 (kg/L).

III. 안전 관리 및 법규

1. 시설 기준 및 점검

LPG 저장탱크 충전 용량: 상용 온도에서 저장탱크 내용적의 **90%**를 초과하지 아니하여야 합니다.
정압기 분해 점검 주기: 일반 도시가스 사업자의 정압기는 2년에 1회 이상 분해 점검해야 합니다.
고압가스 특정 제조 시설 안전 관리원: 2명 이상 선임해야 합니다.
고압가스 판매 시설 계측 설비: 가스 압력계와 가스 계량기를 갖추어야 합니다.
LPG용 강제 용기: 내용적이 125 L 미만인 용기입니다.
LPG 용기 실내 보관 금지 표시: 내용적 15 L 이하의 용기에 대해 확인해야 합니다.
LPG 충전소 게시판 색깔: '화기엄금'은 흰색 바탕에 적색 글씨입니다.

2. 안전 장치 및 재료

인터로크 제어 장치: 설비가 잘못 조작되거나 비정상적인 제조 시 자동으로 원재료 공급을 차단하는 등 제조를 제어할 수 있는 장치입니다.
역화 방지기 (Flashback Arrestor): 산소와 함께 사용하는 LPG 사용 시설에서 압력 조정기와 토치 사이에 설치하여 역화로 인한 폭발을 방지합니다.
수소 취급 고온/고압 장치용 재료: 18-8 스테인리스강, 크롬-바나듐강 등이 적합합니다. 탄소강은 수소 취급에 부적합합니다.
암모니아용 압력계 재질: 암모니아는 동을 부식시키므로, 연강이 가장 적당합니다.
아세틸렌 압축 희석제: 프로판, 메탄, 에틸렌, 질소, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등이 사용되며, 황화수소는 사용하지 않습니다.
염소 누출 제독제: 가성소다 수용액, 탄산소다 수용액, 소석회 등이 있으며, 암모니아수는 사용하지 않습니다.
습식 아세틸렌 발생기 온도: 표면 온도는 70°C 이하를 유지해야 합니다.

3. 법규 및 사고 대처

외부 전원법 (전기 방식법): 땅속의 애노드에 강제 전압을 가하여 피방식 금속제를 캐소드로 하는 전기 방식법입니다.
도시가스 사용시설: 내관, 연소기, 공동주택 외벽 가스 계량기 등은 해당되나, 본관은 가스 사용 시설에 해당되지 않습니다.
LPG -> 도시가스 전환 안전 조치: 일반 도시가스 사업자는 도시가스를 공급하기 전에 연소기 변경 사실을 확인해야 합니다. (공급 이후가 아님)
LPG 불꽃 치솟음 사고 원인: 가스레인지를 사용하는 도중 불꽃이 치솟는 사고는 주로 압력 조정기 불량으로 인해 발생합니다.

IV. 화학 반응 및 기타

하버-보시법 (암모니아 합성): 반응식은 N2 + 3H2 -> 2NH3 입니다.
- 44 g의 NH3를 제조하려면 표준 상태에서 약 87 L의 H2가 필요합니다. (비례식: 3 * 22.4 L : 2 * 17 g = x L : 44 g)
나프타 PONA 값: P (파라핀계), O (올레핀계), N (나프텐계), A (방향족 탄화수소).
도시가스 부취제 DMS: 마늘 냄새가 납니다.

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