가스기능사 필기시험 5회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 가스기능사 필기시험 5회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

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I. 가스 기초 화학 및 성질

  • 주요 가스 분자량 (MW)

    • 프로판 (C3H8): 44

    • 메탄 (CH4): 16 (CNG의 주성분)

    • 부탄 (C4H10): 58

  • 공기 비중 (Air MW 약 29)

    • 공기보다 무거운 가스 (바닥 체류): 프로판 (44), 염소 (71), 포스겐 (99), 부탄 (58)

    • 공기보다 가벼운 가스: 수소 (2), 헬륨 (4), 암모니아 (17), 아세틸렌 (26)

  • 폭발 하한값 (LEL)

    • 공기 중에서 폭발하한값이 가장 낮은 가스: 프로판 (2.2%)

  • 가스 성질 및 용도

    • 암모니아 (NH3): 무색의 자극성 기체이며, 물에 잘 녹아 헨리의 법칙에 잘 적용되지 않습니다. (오답: 무취의 가스이다)

    • 부양 기구 대체 가스: 수소 대신 헬륨 (불연성, 가벼움) 사용.

    • 불연성 가스: 아르곤, 이산화탄소 (CO2), 질소 (N2). (일산화탄소 CO는 가연성임)

  • 착화 및 연소 현상

    • 인화 온도: 가연성 액체/고체 표면에 연소 하한계 농도의 가연성 혼합기가 형성되는 최저 온도 (착화원 존재 시)

    • 산소 농도 증가 시: 연소 속도는 빨라지고, 발화 온도는 낮아진다.

    • 옐로 팁 (Yellow Tip): 불꽃이 적황색으로 연소하는 현상 (그을음 발생, 불완전 연소 징후)



II. 가스 시설 기준 및 안전 거리

  • 배관 설치 기준

    • 배관 고정 간격 (도시가스)

      • 관 지름 13mm 미만: 1m마다

      • 관 지름 13mm 이상 33mm 미만: 2m마다 (예: 20mm 배관은 2m마다 고정)

      • 관 지름 33mm 이상: 3m마다

    • 지하 매설 배관 이격 거리 (가스 도매사업)

      • 중압 이하 배관과 고압 배관 간 거리: 2m 이상

      • 철도 부지 매설 시, 궤도 중심까지: 4m 이상

      • 시가지 도로 노면 밑: 노면으로부터 배관 외면까지 1.5m 이상

    • 하천 횡단 배관 이격 거리 (계획 하상 높이 기준)

      • 일반 하천: 4.0m 이상

      • 소하천, 수로: 2.5m 이상

      • 좁은 수로: 1.2m 이상

    • PE 배관 노출 사용: 지상 배관과 연결 시 금속관으로 보호하고, 지면에서 30cm 이하로 노출 시공 가능.

  • 저장 탱크 및 용기

    • 지하 매설 저장 탱크: 지면으로부터 탱크 정상부까지의 깊이 60cm 이상. 주위 빈 공간은 세립분이 없도록 마른 모래를 채운다.

    • 고압 용접 용기 동판 두께 차: 평균 두께의 10% 이하.

    • 가스 홀더 (300m³ 이상) 간 거리: (최대 지름 A + 최대 지름 B) * 1/4

  • 안전 및 방식

    • 방식법: Mg (마그네슘)과 같은 이종 금속을 연결하여 방식하는 방법은 희생 양극법

    • 퍼지 가스: 천연가스 지하 매설 배관 퍼지용으로 주로 질소 (N2) 사용.

    • 독성 가스 식별 표지: 가스 명칭 적색, 그 외 글씨 흑색.

    • HCN (사이안화수소) 충전 용기 정치 시간: 충전 후 24시간 정치.

  • 보호 시설 및 안전 거리

    • 제1종 보호시설: 수용 인원 300인 이상 건축물, 면적 1,000m² 이상 건축물. (단독/공동 주택은 제2종)

    • 독성 가스 안전 거리: 저장 능력 25ton의 암모니아 (NH3) 저장 탱크 (2만 초과 3만 이하)에서 제2종 보호시설까지의 안전 거리: 16m

  • 재검사 용기 파기 방법

    • 잔가스 제거 후 절단 등으로 파기하여 원형 가공 불가능하게 할 것.

    • 파기 시 검사원이 직접 실시할 것.

    • (주의) 허가 관청에 신고 절차는 필요 없음.



III. 연소 및 폭발의 원리

  • 폭발 종류

    • 화학적 폭발: 중합 폭발, 분해 폭발, 산화 폭발.

    • 물리적 폭발: 증기 폭발.

  • 폭굉 (Detonation): 가스 중 음속보다 화염 전파 속도가 큰 충격파 발생. 연소 속도는 1,000~3,500m/s



IV. 가스 설비 및 기기

  • 펌프 및 압축기

    • 원심 펌프 병렬 연결: 유량 증가.

    • 원심 펌프 직렬 연결: 양정 (압력) 증가.

    • 왕복식 펌프: 플런저 펌프, 피스톤 펌프, 다이어프램 펌프.

    • 압축기 윤활유: 인화점 높을 것, 잔류 탄소량 적을 것, 점도 적당, 항유화성 클 것, 사용 가스와 화학 반응 없을 것.

  • 조정기 및 계측

    • 지하 지역정압기 조명도: 150룩스 이상

    • 도시가스용 저압 조정기 (1단 감압식)

      • 최대 폐쇄 압력: 3.5kPa 이하

      • 합격 표시: 바깥 지름 5mm의 'k'자 각인

    • 유량계 (차압식): 오리피스, 벤투리, 플로노즐

    • 가스 누출 검지기 (탄화수소): FID (수소 이온화 검출기, 수소 불꽃 이용)

    • 도시가스 품질 검사: 주로 가스 크로마토그래피법 (GC) 사용.

  • 안전 장치 및 설비

    • 역화 방지기: 산소와 LPG 사용 시설에서 압력 조정기와 토치 사이에 설치하여 불꽃 역류에 의한 폭발을 방지.

    • 가스 검지 시험지:

      • 하리슨 시험지: 포스겐 (COCl2)

      • 연당지 (초산 납지): 황화수소 (H2S)

      • 염화팔라듐지: 일산화탄소 (CO)

      • KI 전분지: 염소 (Cl2)

    • LP 가스 공급 방식: 자연 기화 방식은 기화 능력이 낮아 대량 소비에 부적합하며, 가스 조성 및 발열량 변화량이 크다. (강제 기화 방식이 대량 소비에 적합)

    • LPG 이송 중단 사유: 과충전, 누출, 주위 화재 발생 시. (자동차가 충전 중인 경우는 해당 안 됨)

    • 진공 단열법:

      • 고진공 단열법: 공기에 의한 전열이 특정 압력 이하로 내려가면 급격히 감소하는 성질을 이용.

  • 열처리

    • 풀림 (Annealing): 금속의 내부 응력 제거, 가공 경화된 재료 연화, 결정 조직 균일화 목적으로 하는 열처리.

  • 배관 부식

    • 수소 취성 (탈탄소화): 고온, 고압 하에서 수소가 강재 중 탄소와 반응하여 메탄 가스를 생성하며 탈탄 작용을 일으킴.



V. 열역학 및 가스 계산

  • 열역학 법칙

    • 제1법칙 (에너지 보존의 법칙): 열과 일은 일정한 관계로 상호 교환되며, 제1종 영구 기관의 작동은 불가능하다.

    • 제2법칙: 열은 항상 고온에서 저온으로 흐른다.

  • 온도 환산 공식 (순수 텍스트 기반)

    • 섭씨 온도 (°C) -> 절대 온도 (K): K = °C + 273

    • 화씨 온도 (°F) -> 섭씨 온도 (°C): °C = (°F - 32) * 5/9

  • 이론 공기량 (A0) 계산

    • 이론 공기량 = (완전 연소 시 필요한 산소량) / (공기 중 산소 비율: 0.21)

    • 메탄 (CH4): CH4 + 2O2 -> ... 이므로, 2 / 0.21 = 약 9.5배

    • 부탄 (C4H10): C4H10 + 6.5O2 -> ... 이므로, 6.5 / 0.21 = 약 31 Nm^3 / Nm^3

  • 열량 및 질량 계산 공식 (순수 텍스트 기반)

    • 탱크 침입 열량 (Qin) 계산:

      Qin (kcal/h) = (액체의 증발 잠열 (kcal/kg) * 방출량 (kg)) / 방치 시간 (h)

    • 물 가열에 필요한 LPG 양 (MLPG) 계산:

      MLPG (kg) = (물의 질량 (kg) * 물의 비열 * 온도 차이 (°C)) / (LPG 발열량 (kcal/kg) * 열효율)

  • 일반 기체 상수 (R) 단위: kg * m / (kmol * K)







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