가스기능사 필기시험 7회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 가스기능사 필기시험 7회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

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1. 연소 및 화재 안전

1.1. 완전 연소의 조건

완전 연소는 연료가 산소와 충분히 반응하여 연소 생성물(주로 CO2와 H2O)이 되는 현상입니다.

충분한 시간: 연소에 충분한 시간을 부여합니다.
적정 온도: 연소실 내의 온도를 연소 조건에 맞게 유지합니다. (연료는 인화점 이상으로 공급)
적정 공기량: 적정량의 공기를 공급하여 연료와 잘 혼합합니다.
연소의 3요소: 가연물, 산소(공기), 점화원.

1.2. 위험도 및 폭발 범위

가스의 위험도는 폭발 범위가 넓을수록, 폭발 하한이 낮을수록 커집니다.

폭발 하한치 비교 (가장 낮은 것): 부탄 (1.8%)이 가장 낮아 쉽게 폭발할 수 있습니다.
위험도 (H) 비교 (가장 큰 것): 아세틸렌이 가장 큽니다.
- 공식: 위험도 (H) = (폭발 상한 - 폭발 하한) / 폭발 하한

1.3. 화재 구분

A급 화재: 일반 화재 (목재, 종이 등)
B급 화재: 유류 화재 (휘발유, 경유 등)
C급 화재: 전기 화재
D급 화재: 금속 화재 (칼륨, 나트륨, 마그네슘 등)

1.4. 소화 효과

질식 효과: 산소 공급을 차단하여 소화하는 방법 (예: CO2로 가연물을 덮는 경우).
냉각 효과: 발화점 이하로 온도를 낮추어 소화하는 방법 (예: 물 소화).
제거 효과: 가연물을 제거하여 소화하는 방법.

2. 고압가스 관련 법규 및 규정

2.1. 용어의 정의

가연성 가스: 공기 중에서 연소하는 가스로서 폭발 한계의 하한이 10% 이하인 것, 또는 폭발 한계의 상한과 하한의 차가 20% 이상인 것을 말합니다.
독성 가스: 인체에 유해한 독성을 가진 가스로서 허용 농도가 100만분의 5,000 이하인 것을 말합니다.
액화 가스: 대기압에서의 비점이 40°C 이하 또는 상용의 온도 이하인 것을 말합니다.

2.2. 시설 안전 및 점검

정압기 분해 점검 주기: 일반 도시가스 사업자의 정압기는 2년에 1회 이상 분해 점검합니다.
가스 누출 경보기 점검 주기: 도시가스 사용 시설의 정압기실에 설치된 가스 누출 경보기는 1주일 1회 이상 점검합니다.
용기 보관실 안전 조치:
- 누출된 가스의 점화원 방지를 위해 전기 설비는 방폭 구조로 합니다.
- 가스 누출 시 신속한 검지를 위해 분리형 가스 누출 경보기를 설치합니다. (일체형 X)
게시판 색상 ('화기엄금'): 백색 바탕에 적색 문자.
LPG -> 도시가스 연료 전환: 도시가스 공급 전에 일반 도시가스 사업자가 연소기 열량의 변경 사실을 확인해야 합니다.

3. 가스 물리 및 화학적 특성

3.1. 압력 단위 및 환산

표준 대기압 (1 기압) 기준의 단위 환산은 중요합니다.

1atm = 760mmHg = 10.332mH2O = 101,325Pa (약 101.3kPa)

3.2. 액화석유가스 (LPG) 특성

기화 및 액화가 용이하며, 증발 잠열이 큽니다.
공기보다 무겁습니다.
액상의 LPG는 물보다 가볍습니다. (밀도: 물 약 1.0, LPG 약 0.5 내외)
용기 내용적 계산:
- 공식: 용기의 내용적 (L) = 충전 가스 무게 (kg) X 충전 상수 (2.35)
- 예시: 20kg LPG 용기 내용적 = 20 X 2.35 = 47L

3.3. 주요 가스의 성질

산소 (O2): 무색 무취의 조연성 가스이며, 그 자신은 연소하지 않습니다. 일반 공업용 용기 도색은 녹색입니다.
오존 (O3): 약간의 푸른색을 띠고 특유의 냄새를 지닌 기체입니다.
사이안화수소 (HCN): 독성이 매우 강하며, 소량의 수분이나 알칼리성 물질을 함유하면 중합이 촉진됩니다.
프로판, 부탄: 다른 가스에 비해 비점이 높아 상온에서 액화가 쉽습니다.

3.4. 물리 법칙

보일의 법칙: 기체의 온도가 일정할 때, 기체의 체적은 압력에 반비례합니다.
확산 속도: 가스의 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례합니다. 분자량이 작을수록 빠릅니다. (CH4가 가장 빠름)
엔트로피 단위: kcal / kg·K

3.5. 비열 (C)

단위: kcal / kg·°C 또는 kcal / kg·K
관계: 정압 비열 (Cp)은 정적 비열 (Cv)보다 큽니다. (Cp > Cv)
비열비: 항상 1보다 큽니다.
비열 비교: 물의 비열 (1)은 공기의 비열 (0.24)보다 훨씬 큽니다.

4. 설비 및 부식 방지

4.1. 펌프 및 압축기 현상

맥동 현상 (Pulsation): 펌프 운전 시 송출 압력과 유량이 주기적으로 변동하며 압력계 지침이 흔들리는 현상입니다.
서징 (Surging): 터보 압축기에서 주로 발생하며, 운전 중 한숨 쉬는 것과 같은 상태가 되어 입출구 압력계 지침이 흔들리고 송출 유량이 변화하는 현상입니다.

4.2. 저온 재료

액화 산소, LNG 등 초저온 가스에는 저온에서 취화하지 않는 재료를 사용해야 합니다.

적합 재료: 18-8 스테인리스강, 9% 니켈강, Al 및 Al 합금, Cu 및 Cu 합금.
부적합 재료: 탄소강, 고장력 주철강 (저온에서 취화 우려)

4.3. 부식 현상 및 방지

수소 취성 (탈탄 작용): 고온 고압 하에서 수소가 강재 중의 탄소와 반응하여 메탄 가스를 생성하고 탈탄 작용을 일으킵니다.
질소 부식: 질소 취급 시 Cr, Al, Mo, Ti 등 질소 친화력이 큰 원소와 반응하여 질화성이 커져 부식이 일어납니다. (Ni는 내질화성 증대 원소 X)
황화수소 (H2S): 수분이 존재할 때 일반 강재를 부식시킵니다.
정전기 방지: 가연성 가스 제조 설비의 탑류, 벤트스택 등은 단독으로 접지합니다.

4.4. 배관 및 설비

배관 스케줄 번호 (Sch. No.) 계산:
- 1단계: 재료의 허용 응력 = 인장 강도 / 안전율
- 2단계: 스케줄 번호 (Sch No.) = (사용 압력 (kg/mm²) / 재료의 허용 응력 (kg/mm²)) X 10
- 예시: 사용 압력 2MPa, 인장 강도 20kg/mm², 안전율 4 일 때 Sch No. = 40 (허용 응력: 20/4 = 5, Sch No: (20/5) X 10 = 40)
파이프 리머: 파이프 커터로 강관 절단 시 생기는 거스러미 (Burr)를 제거하는 공구입니다.

5. 가스 분석 및 측정

5.1. 가스 흡수제

이산화탄소 (CO2): 33% 수산화칼륨 (KOH) 용액
산소 (O2): 파이로갈롤 시약
일산화탄소 (CO): 동암모니아 시약

5.2. 액주식 압력계

액주식 압력계에 사용되는 액체는 온도 변화에 의한 밀도 변화가 작아야 하며, 화학적으로 안정하고, 점도와 팽창 계수가 작아야 합니다.

5.3. 열전대 온도계

백금-백금로듐 열전대: 온도 측정 범위 0 ~ 1,700°C의 고온 측정용으로 쓰입니다.

5.4. 열량 계산 (LPG 소모량)

1단계: 물의 가열에 필요한 열량 (Q, kcal)
- Q = 물의 양 (kg) X 물의 비열 (1 kcal/kg·°C) X 온도 차이 (°C)
2단계: 열효율을 고려한 필요한 연료의 총 열량 (kcal)
- 필요 열량 = Q / 열효율 (비율, 예: 50%는 0.5)
3단계: LPG 소모량 (kg)
- LPG 소모량 (kg) = 필요 열량 / LPG 발열량 (kcal/kg)

6. 기타 중요 내용

6.1. 연소 현상

옐로 팁 (Yellow Tip): 불꽃이 적황색으로 연소하는 현상으로, 2차 공기 부족에 의한 불완전 연소의 징후입니다.
정상 연소 속도: 0.1 ~ 10m/s
폭굉 시 연소 속도: 1,000 ~ 3,500m/s

6.2. 퍼지 작업

저장 탱크 퍼지 작업 시 액화석유가스는 공기보다 무겁기 때문에 가스를 상부가 아닌 하부 맨홀 등으로 안전하게 배출하거나 치환해야 합니다.

질소 퍼지 기준: 가연성 가스 농도가 폭발 하한계의 1/4 이하가 될 때까지 치환합니다.

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