가스기사 필기 2018년 3회 기출문제 정답 및 해설

1번

매끄러운 원관에서 유량 Q, 관의 길이 L, 직경 D, 동점성계수 ν가 주어졌을 때 손실수두 hf를 구하는 순서로 옳은 것은? (단, f는 마찰계수, Re는 Reynolds 수, V는 속도이다.)

1. Moody 선도에서 f를 가정한 후 Re를 계산하고 hf를 구한다.

2. hf를 가정하고 f를 구해 확인한 후 Moody 선도에서 Re로 검증한다.

3. Re를 계산하고 Moody 선도에서 f를 구한 후 hf를 구한다.

4. Re를 가정하고 V를 계산하고 Moody 선도에서 f를 구한 후 hf를 계산한다.

정답 3번

해설. ③ 유량 Q와 직경 D로 평균속도 V = 4Q/(πD²)를 구하고, Re = VD/ν 를 계산한 뒤 Moody 선도에서 (매끄러운 관의) 마찰계수 f를 읽어 달시-바이스바흐 식 hf = f(L/D)(V²/2g)로 손실수두를 구한다.
①·② f나 hf를 가정할 필요가 없고, ④ Re는 V로부터 바로 계산되므로 가정하지 않는다. 가정·반복 계산은 유량이나 관경이 미지수일 때 필요하다.

2번

베르누이 방정식에 관한 일반적인 설명으로 옳은 것은?

1. 같은 유선상이 아니더라도 언제나 임의의 점에 대하여 적용된다.

2. 주로 비정상류 상태의 흐름에 대하여 적용된다.

3. 유체의 마찰 효과를 고려한 식이다.

4. 압력수두, 속도수두, 위치수두의 합은 일정하다.

정답 4번

해설. ④ 베르누이 방정식은 비압축성·비점성(마찰 무시)·정상류 유체가 같은 유선을 따라 흐를 때 압력수두 + 속도수두 + 위치수두 = 일정 함을 나타낸다.
① 원칙적으로 같은 유선상에서만 적용되고(비회전 흐름이면 임의의 점), ② 정상류에 적용되며, ③ 마찰 효과(손실)는 무시한 식이다. 손실을 고려하려면 손실수두 항을 더한 수정 베르누이 식을 쓴다.

3번

수직충격파가 발생될 때 나타나는 현상은?

1. 압력, 마하수, 엔트로피가 증가한다.

2. 압력은 증가하고 엔트로피와 마하수는 감소한다.

3. 압력과 엔트로피가 증가하고 마하수는 감소한다.

4. 압력과 마하수는 증가하고 엔트로피는 감소한다.

정답 3번

해설. ③ 수직충격파를 지나면 초음속 흐름이 아음속으로 급변하면서 압력·온도·밀도는 증가하고 마하수와 속도는 감소한다. 충격파는 비가역 과정이므로 엔트로피는 증가한다(전압력은 감소).
①은 마하수가 증가한다는 점, ②는 엔트로피가 감소한다는 점, ④는 마하수 증가·엔트로피 감소가 틀렸다.

4번

어떤 비행체의 마하각을 측정하였더니 45°를 얻었다. 이 비행체가 날고 있는 대기 중에서 음파의 전파속도가 310m/s일 때 비행체의 속도는 얼마인가?

1. 340.2m/s

2. 438.4m/s

3. 568.4m/s

4. 338.9m/s

정답 2번

해설. ② 마하각 μ와 마하수 M의 관계 sin μ = 1/M 을 쓴다.
풀이: M = 1/sin45° = 1/0.7071 = 1.414
V = M × C = 1.414 × 310 = 438.4 m/s
따라서 비행체는 초음속(M ≒ 1.41)으로 날고 있다.

5번

음속을 C, 물체의 속도를 V라고 할 때, Mach 수는?

1. V/C

2. V/C²

3. C/V

4. C²/V

정답 1번

해설. ① 마하수는 유체(물체)의 속도 V와 그 상태의 음속 C의 비, M = V/C 이다.
M < 1 아음속, M = 1 음속, M > 1 초음속으로 구분하며 압축성 유동의 특성을 나타내는 무차원수이다. ③은 역수이고, ②·④는 차원이 맞지 않는다.

6번

펌프작용이 단속적이라서 맥동이 일어나기 쉬우므로 이를 완화하기 위하여 공기실을 필요로 하는 펌프는?

1. 원심펌프

2. 기어펌프

3. 수격펌프

4. 왕복펌프

정답 4번

해설. ④ 왕복펌프는 피스톤(플런저)의 왕복운동으로 액체를 단속적으로 토출하므로 맥동이 생기기 쉽고, 이를 완화하기 위해 토출측에 공기실을 둔다.
① 원심펌프와 ② 기어펌프(회전펌프)는 토출이 연속적이어서 맥동이 거의 없고, ③ 수격펌프는 수격작용의 압력을 이용해 물을 높은 곳으로 올리는 장치이다.

7번

충격파와 에너지선에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 충격파는 아음속 흐름에서 갑자기 초음속 흐름으로 변할 때에만 발생한다.

2. 충격파가 발생하면 압력, 온도, 밀도 등이 연속적으로 변한다.

3. 에너지선은 수력구배선보다 속도수두만큼 위에 있다.

4. 에너지선은 항상 상향 기울기를 갖는다.

정답 3번

해설. ③ 에너지선(EL)은 수력구배선(HGL = 압력수두 + 위치수두)보다 속도수두 V²/2g 만큼 위에 있다.
① 충격파는 초음속 흐름이 아음속으로 바뀔 때 생기고, ② 충격파에서는 압력·온도·밀도가 불연속적으로 변하며, ④ 에너지선은 마찰손실 때문에 흐름 방향으로 내려가는 기울기를 가진다(펌프로 에너지를 가하는 곳 제외).

8번

유체가 흐르는 배관 내에서 갑자기 밸브를 닫았더니 급격한 압력변화가 일어났다. 이때 발생할 수 있는 현상은?

1. 공동 현상

2. 서어징 현상

3. 워터해머 현상

4. 숏피닝 현상

정답 3번

해설. ③ 관로의 밸브를 급히 닫으면 유체의 운동에너지가 압력에너지로 바뀌어 압력파가 관 속을 왕복하며 큰 압력 상승과 충격음이 생기는데, 이를 워터해머(수격작용)라 한다.
① 공동현상은 압력이 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 생기는 현상, ② 서어징은 펌프·송풍기의 주기적 압력·유량 변동, ④ 숏피닝은 금속 표면을 강화하는 가공법이다.

9번

내경 25mm인 원관 속을 평균유속 29.4m/min로 물이 흐르고 있다면 원관의 길이 20m에 대한 손실 수두는 약 몇 m가 되겠는가? (단, 관 마찰계수는 0.0125이다.)

1. 0.123

2. 0.250

3. 0.500

4. 1.225

정답 1번

해설. ① 달시-바이스바흐 식 hf = f(L/D)(V²/2g)를 쓴다.
풀이: V = 29.4/60 = 0.49 m/s
hf = 0.0125 × (20/0.025) × 0.49²/(2 × 9.8)
= 0.0125 × 800 × 0.01225 = 0.1225 ≒ 0.123 m

10번

그림과 같은 물딱총 피스톤을 미는 단위 면적당 힘의 세기가 P[N/m²]일 때 물이 분출되는 속도 V는 몇 m/s인가? (단, 물의 밀도는 ρ[kg/m³]이고, 피스톤의 속도와 손실은 무시한다.)

1. √(2P)

2. √(2g/ρ)

3. √(2P/(gρ))

4. √(2P/ρ)

정답 4번

해설. ④ 피스톤면(1)과 분출구(2)에 베르누이 식을 세운다. 피스톤 속도 V₁ ≒ 0이고 출구는 대기압(게이지압 0)이므로
P/ρ + 0 = 0 + V²/2 → V = √(2P/ρ)
SI 단위에서 압력 P[Pa]를 밀도 ρ[kg/m³]로 나누면 m²/s²가 되므로 중력가속도 g는 들어가지 않는다(③은 중량단위계 식을 섞은 것이다).

11번

점도 6cP를 Pa·s로 환산하면 얼마인가?

1. 0.0006

2. 0.006

3. 0.06

4. 0.6

정답 2번

해설. ② 1 P(poise) = 1 g/(cm·s) = 0.1 Pa·s 이므로 1 cP = 0.001 Pa·s 이다.
풀이: 6 cP = 6 × 0.001 = 0.006 Pa·s
참고로 20℃ 물의 점도가 약 1 cP(= 1 mPa·s)이다.

12번

유선(stream line)에 대한 설명 중 잘못된 내용은?

1. 유체흐름 내 모든 점에서 유체흐름의 속도벡터의 방향을 갖는 연속적인 가상곡선이다.

2. 유체흐름 중의 한 입자가 지나간 궤적을 말한다.

3. x, y, z 방향에 대한 속도성분을 각각 u, v, ω라고 할 때 유선의 미분방정식은 dx/u = dy/v = dz/ω 이다.

4. 정상유동에서 유선과 유적선은 일치한다.

정답 2번

해설. ② 한 유체입자가 지나간 궤적은 유적선(path line)이다. 유선은 어느 순간 흐름 속 각 점의 속도벡터에 접하는 가상의 연속 곡선이다.
①·③ 유선의 정의와 미분방정식 dx/u = dy/v = dz/ω 는 옳고, ④ 정상유동에서는 유선·유적선·유맥선이 일치한다.

13번

U자관 마노미터를 사용하여 오리피스 유량계에 걸리는 압력차를 측정하였다. 오리피스를 통하여 흐르는 유체는 비중이 1인 물이고, 마노미터 속의 액체는 비중 13.6인 수은이다. 마노미터 읽음이 4㎝일 때 오리피스에 걸리는 압력차는 약 몇 Pa인가?

1. 2470

2. 4940

3. 7410

4. 9880

정답 2번

해설. ② 오리피스 양쪽이 물로 차 있는 시차 액주계이므로 ΔP = (수은 비중 − 물 비중) × 물의 비중량 × h 이다.
풀이: ΔP = (13.6 − 1) × 9800 N/m³ × 0.04 m = 4939 Pa ≒ 4940 Pa
물 비중을 빼지 않으면 5331 Pa로 틀린 값이 된다.

14번

2차원 직각좌표계 (x, y)상에서 속도 포텐셜(φ, velocity potential)이 φ = Ux로 주어지는 유동장이 있다. 이 유동장의 흐름함수(ψ, stream function)에 대한 표현식으로 옳은 것은? (단, U는 상수이다.)

1. U(x + y)

2. U(−x + y)

3. Uy

4. 2Ux

정답 3번

해설. ③ 속도 포텐셜 φ와 흐름함수 ψ는 u = ∂φ/∂x = ∂ψ/∂y, v = ∂φ/∂y = −∂ψ/∂x 의 관계를 갖는다.
풀이: φ = Ux → u = U, v = 0
∂ψ/∂y = U, ∂ψ/∂x = 0 → ψ = Uy
x 방향으로 속도 U인 균일유동을 나타낸다.

15번

큰 탱크에 정지하고 있던 압축성 유체가 등엔트로피 과정으로 수축-확대 노즐을 지나면서 노즐의 출구에서 초음속으로 흐른다. 다음 중 옳은 것을 모두 고른 것은?
㉮ 노즐의 수축 부분에서의 속도는 초음속이다.
㉯ 노즐의 목에서의 속도는 초음속이다.
㉰ 노즐의 확대 부분에서의 속도는 초음속이다.

1. ㉮

2. ㉯

3. ㉰

4. ㉯, ㉰

정답 3번

해설. ③ 출구에서 초음속이 되는 수축-확대 노즐에서는 수축부에서 아음속으로 가속되고, 목(throat)에서 마하수 1(음속)에 도달한 뒤 확대부에서 초음속으로 가속된다.
따라서 ㉮(수축부 초음속)와 ㉯(목에서 초음속)는 틀리고 ㉰만 옳다.

16번

온도 20℃, 압력 5kgf/cm²인 이상기체 10cm³를 등온 조건에서 5cm³까지 압축시키면 압력은 약 몇 kgf/cm²인가?

1. 2.5

2. 5

3. 10

4. 20

정답 3번

해설. ③ 등온 과정이므로 보일의 법칙 P₁V₁ = P₂V₂ 가 성립한다.
풀이: P₂ = P₁ × V₁/V₂ = 5 × 10/5 = 10 kgf/cm²
부피가 절반이 되면 압력은 2배가 된다.

17번

압축성 계수 β를 온도 T, 압력 P, 부피 V의 함수로 옳게 나타낸 것은?

1. β = (1/V)(∂V/∂P)_T

2. β = (1/P)(∂P/∂V)_T

3. β = −(1/P)(∂P/∂V)_T

4. β = −(1/V)(∂V/∂P)_T

정답 4번

해설. ④ 압축률(압축성 계수) β는 일정 온도에서 압력 변화에 대한 부피의 감소율이다.
β = −(1/V)(∂V/∂P)_T
압력이 오르면 부피가 줄어 ∂V/∂P < 0 이므로 β를 양수로 만들기 위해 − 부호를 붙인다. β의 역수가 체적탄성계수 K = −V(∂P/∂V)_T 이다.

18번

다음 무차원수의 물리적인 의미로 옳은 것은?

1. Weber No. : 관성력/표면장력

2. Euler No. : 관성력/압력

3. Reynolds No. : 점성력/관성력

4. Mach No. : 점성력/관성력

정답 1번

해설. ① 웨버수 We = ρV²L/σ = 관성력/표면장력 으로 옳다.
② 오일러수 Eu = ΔP/(ρV²) = 압력/관성력, ③ 레이놀즈수 Re = ρVL/μ = 관성력/점성력, ④ 마하수 M = V/C 로 관성력과 탄성력의 비(M² = 관성력/탄성력)와 관련되므로 나머지는 틀렸다.

19번

지름이 10㎝인 파이프 안으로 비중이 0.8인 기름을 40㎏/min의 질량유속으로 수송하면 파이프 안에서 기름이 흐르는 평균속도는 약 몇 m/min인가?

1. 6.37

2. 17.46

3. 20.46

4. 27.46

정답 1번

해설. ① 질량유량 ṁ = ρAV 에서 V를 구한다.
풀이: ρ = 0.8 × 1000 = 800 kg/m³
A = π × 0.1²/4 = 0.007854 m²
V = ṁ/(ρA) = 40/(800 × 0.007854) = 6.37 m/min

20번

지름이 0.1m인 관에 유체가 흐르고 있다. 임계 레이놀즈수가 2100이고, 이에 대응하는 임계유속이 0.25m/s이다. 이 유체의 동점성계수는 약 몇 cm²/s인가?

1. 0.095

2. 0.119

3. 0.354

4. 0.454

정답 2번

해설. ② 레이놀즈수 Re = VD/ν 에서 ν = VD/Re 이다.
풀이: ν = 0.25 × 0.1/2100 = 1.19 × 10⁻⁵ m²/s
1 m²/s = 10⁴ cm²/s 이므로 ν = 0.119 cm²/s

21번

기체상태의 평형이동에 영향을 미치는 변수와 가장 거리가 먼 것은?

1. 온도

2. 압력

3. pH

4. 농도

정답 3번

해설. ③ 르샤틀리에 원리에 따라 기체 반응의 평형은 온도·압력·농도가 바뀌면 그 변화를 줄이는 방향으로 이동한다. pH는 수용액의 수소이온 농도 지표로 기체상태 평형이동의 변수와 거리가 멀다.
참고로 촉매는 평형에 도달하는 속도만 빠르게 할 뿐 평형 위치는 바꾸지 않는다.

22번

다음 보기에서 비등액체팽창증기폭발(BLEVE) 발생의 단계를 순서에 맞게 나열한 것은?
A. 탱크가 파열되고 그 내용물이 폭발적으로 증발한다.
B. 액체가 들어있는 탱크의 주위에서 화재가 발생한다.
C. 화재로 인한 열에 의하여 탱크의 벽이 가열된다.
D. 화염이 열을 제거시킬 액은 없고 증기만 존재하는 탱크의 벽이나 천장(roof)에 도달하면, 화염과 접촉하는 부위의 금속의 온도는 상승하여 탱크는 구조적 강도를 잃게 된다.
E. 액위 이하의 탱크 벽은 액에 의하여 냉각되나, 액의 온도는 올라가고, 탱크 내의 압력이 증가한다.

1. E - D - C - A - B

2. E - D - C - B - A

3. B - C - E - D - A

4. B - C - D - E - A

정답 3번

해설. ③ BLEVE는 B(탱크 주위 화재) → C(화재열로 탱크 벽 가열) → E(액위 아래 벽은 액이 냉각하지만 액온·내압 상승) → D(증기부 벽이 과열되어 강도 저하) → A(탱크 파열, 내용물 폭발적 증발) 순으로 진행된다.
파열 때 방출된 가연성 증기가 착화되면 파이어볼(fireball)이 생긴다.

23번

이상기체에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 압축인자 Z＝1이 된다.

2. 상태 방정식 PV＝nRT를 만족한다.

3. 비리얼방정식에서 V가 무한대가 되는 것이다.

4. 내부에너지는 압력에 무관하고 단지 부피와 온도만의 함수이다.

정답 4번

해설. ④ 이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이며 압력이나 부피와는 무관하다(줄의 법칙).
① 이상기체는 압축인자 Z = PV/nRT = 1, ② 상태방정식 PV = nRT를 만족하고, ③ 비리얼방정식 Z = 1 + B/V + C/V² + … 에서 V가 무한대가 되면 Z → 1 이 되어 이상기체가 된다.

24번

엔탈피에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

1. 열량을 일정한 온도로 나눈 값이다.

2. 경로에 따라 변화하지 않는 상태함수이다.

3. 엔탈피의 측정에는 흐름열량계를 사용한다.

4. 내부에너지와 유통일(흐름 일)의 합으로 나타낸다.

정답 1번

해설. ① 열량을 절대온도로 나눈 값(dS = δQ/T)은 엔트로피이다.
엔탈피 H = U + PV 는 내부에너지와 유동일(흐름일)의 합이며(④), 경로와 무관한 상태함수이고(②), 정압과정에서 출입한 열량과 같으므로 흐름열량계로 측정한다(③).

25번

압력 0.2MPa, 온도 333K의 공기 2㎏이 이상적인 폴리트로픽 과정으로 압축되어 압력 2MPa, 온도 523K로 변화하였을 때 그 과정에서의 일량은 약 몇 kJ인가?

1. -447

2. -547

3. -647

4. -667

정답 1번

해설. ① 폴리트로픽 과정 T₂/T₁ = (P₂/P₁)^((n−1)/n) 로 n을 먼저 구한다.
풀이: (n−1)/n = ln(523/333)/ln(2/0.2) = 0.4515/2.3026 = 0.196 → n ≒ 1.244
W = mR(T₁ − T₂)/(n − 1) = 2 × 0.287 × (333 − 523)/0.244 ≒ −447 kJ
음(−)의 값은 기체가 외부로부터 일을 받았음(압축)을 뜻한다.

26번

기체연료의 연소속도에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 보통의 탄화수소와 공기의 혼합기체 연소속도는 약 400~500cm/s 정도로 매우 빠른 편이다.

2. 연소속도는 가연 한계 내에서 혼합기체의 농도에 영향을 크게 받는다.

3. 연소속도는 메탄의 경우 당량비 농도 근처에서 최고가 된다.

4. 혼합기체의 초기온도가 올라갈수록 연소속도도 빨라진다.

정답 1번

해설. ① 보통의 탄화수소-공기 혼합기의 층류 연소속도는 약 30~50 cm/s(0.3~0.5 m/s) 정도로 느린 편이므로 400~500 cm/s는 틀렸다.
② 연소속도는 가연한계 안에서 혼합기 농도의 영향을 크게 받고, ③ 메탄은 당량비 1 부근에서 최고가 되며, ④ 혼합기의 초기온도가 높을수록 빨라진다.

27번

불활성화에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 가연성 혼합가스 중의 산소농도를 최소산소농도(MOC) 이하로 낮게하여 폭발을 방지하는 것이다.

2. 일반적으로 실시되는 산소농도의 제어점은 최소산소농도(MOC)보다 약 4% 낮은 농도이다.

3. 이너트 가스로는 질소, 이산화탄소, 수증기가 사용된다.

4. 일반적으로 가스의 최소산소농도 (MOC)는 보통 10% 정도이고 분진인 경우에는 1% 정도로 낮다.

정답 4번

해설. ④ 가스의 최소산소농도(MOC)는 보통 약 10% 정도이고, 분진도 대개 약 8% 안팎으로 가스와 비슷하다. 분진의 MOC가 1% 정도로 낮다는 것은 틀렸다.
① 불활성화는 산소농도를 MOC 이하로 낮추어 폭발을 막는 것이고, ② 산소농도 제어점은 MOC보다 약 4% 낮게 잡으며, ③ 이너트가스로 질소·이산화탄소·수증기를 쓴다.

28번

열기관의 효율을 길이의 비로 나타낼 수 있는 선도는?

1. P-T선도

2. T-S선도

3. H-S선도

4. P-V선도

정답 3번

해설. ③ H-S선도(몰리에르 선도)는 세로축이 엔탈피이므로 각 과정의 열량과 일이 세로 길이(엔탈피 차)로 나타난다. 따라서 열효율 = (터빈일 − 펌프일)/공급열량 을 길이의 비로 구할 수 있다.
T-S선도는 열량을, P-V선도는 일을 면적으로 나타내고, P-T선도는 상평형 표시에 쓴다.

29번

공기비가 클 경우 연소에 미치는 현상으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 연소실 내의 연소온도가 내려간다.

2. 연소가스 중에 CO₂가 많아져 대기오염을 유발한다.

3. 연소가스 중에 SOₓ가 많아져 저온 부식이 촉진된다.

4. 통풍력이 강하여 배기가스에 의한 열손실이 많아진다.

정답 2번

해설. ② 공기비가 크면 과잉공기로 연소가스가 희석되어 CO₂ 농도는 오히려 낮아진다.
① 과잉공기를 가열하느라 연소온도가 내려가고, ③ 과잉산소로 SO₃ 생성이 늘어 저온부식이 촉진되며(NOₓ도 증가), ④ 배기가스량이 늘어 배기가스에 의한 열손실이 커진다.

30번

층류연소속도의 측정법이 아닌 것은?

1. 분젠버너법

2. 슬롯버너법

3. 다공버너법

4. 비누방울법

정답 3번

해설. ③ 층류 연소속도 측정법에는 분젠버너법, 슬롯(slot)버너법, 비누방울법, 평면화염버너법, 구형 폭탄법(정적법) 등이 있다. 다공버너법은 층류 연소속도 측정법이 아니다.
분젠버너법은 화염 원추의 면적과 유량으로, 비누방울법은 비누방울 속 혼합기의 화염 전파로 속도를 구한다.

31번

오토사이클에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

1. 열효율은 압축비에 대한 함수이다.

2. 압축비가 커지면 열효율은 작아진다.

3. 열효율은 공기표준 사이클보다 낮다.

4. 이상연소에 의해 열효율은 크게 제한을 받는다.

정답 2번

해설. ② 오토사이클의 열효율 η = 1 − (1/ε)^(k−1) 은 압축비 ε만의 함수이며, 압축비가 커질수록 열효율은 커진다.
① 열효율은 압축비의 함수이고, ③ 실제 사이클의 열효율은 공기표준 사이클보다 낮으며, ④ 노킹(이상연소) 때문에 압축비를 무한히 높일 수 없어 열효율이 제한을 받는다.

32번

집진효율이 가장 우수한 집진장치는?

1. 여과 집진장치

2. 세정 집진장치

3. 전기 집진장치

4. 원심력 집진장치

정답 3번

해설. ③ 전기 집진장치는 코로나 방전으로 입자를 대전시켜 집진극에 모으며, 0.1 μm 이하의 미세입자까지 90~99.9% 정도로 집진효율이 가장 높다. 압력손실이 작고 고온가스도 처리할 수 있다.
여과 집진장치도 효율이 높은 편이나, 세정식·원심력식(사이클론)은 상대적으로 효율이 낮다.

33번

밀폐된 용기 내에 1atm, 37℃로 프로판과 산소의 비율이 2 : 8로 혼합되어 있으며 그것이 연소하여 아래와 같은 반응을 하고 화염온도는 3000K가 되었다면 이 용기 내에 발생하는 압력은 약 몇 atm인가?
2C₃H₈ + 8O₂ → 6H₂O + 4CO₂ + 2CO + 2H₂

1. 13.5

2. 15.5

3. 16.5

4. 19.5

정답 1번

해설. ① 밀폐용기(정적)이므로 P₂ = P₁ × (n₂/n₁) × (T₂/T₁) 이다.
풀이: 반응 전 몰수 n₁ = 2 + 8 = 10, 반응 후 n₂ = 6 + 4 + 2 + 2 = 14
T₁ = 37 + 273 = 310 K
P₂ = 1 × (14/10) × (3000/310) = 13.5 atm

34번

어떤 물질이 0.1MPa(게이지압)에서 UFL(연소상한계)이 12.0(vol%) 일 경우 7.0MPa(게이지압)에서는 UFL(vol%)이 약 얼마인가?

1. 31

2. 41

3. 50

4. 60

정답 3번

해설. ③ 압력에 따른 연소상한계 추정식 UFLₚ = UFL + 20.6(log P + 1) (P는 MPa)을 쓴다.
풀이: UFLₚ = 12.0 + 20.6 × (log 7.0 + 1) = 12.0 + 20.6 × 1.845 ≒ 50.0 vol%
압력이 높아지면 연소하한계는 거의 변하지 않지만 상한계는 크게 넓어진다.

35번

열역학 제 2법칙에 대한 설명이 아닌 것은?

1. 엔트로피는 열의 흐름을 수반한다.

2. 계의 엔트로피는 계가 열을 흡수하거나 방출해야만 변화한다.

3. 자발적인 과정이 일어날 때는 전체 (계와 주위)의 엔트로피는 감소하지 않는다.

4. 계의 엔트로피는 증가할 수도 있고 감소할 수도 있다.

정답 2번

해설. ② 엔트로피는 열의 출입뿐 아니라 마찰·혼합·자유팽창 등 계 내부의 비가역성에 의해서도 증가하므로, 열을 흡수하거나 방출해야만 변한다는 설명은 틀렸다.
① 엔트로피 변화는 열의 흐름을 수반하고, ③ 자발적 과정에서 고립계(계와 주위 전체)의 엔트로피는 감소하지 않으며, ④ 계 자체의 엔트로피는 열을 방출하면 감소할 수도 있다.

36번

내압방폭구조의 폭발등급 분류 중 가연성가스의 폭발 등급 A에 해당하는 최대안전 틈새의 범위 (mm)는?

1. 0.9 이하

2. 0.5 초과 0.9 미만

3. 0.5 이하

4. 0.9 이상

정답 4번

해설. ④ 내압방폭구조의 가연성가스 폭발등급은 최대안전틈새(MESG)로 구분하며, A등급은 0.9 mm 이상, B등급은 0.5 mm 초과 0.9 mm 미만, C등급은 0.5 mm 이하이다.
틈새가 작을수록 화염이 좁은 틈으로도 전파되는 위험한 가스(수소·아세틸렌 등은 C등급)이다.

37번

과잉공기계수가 1.3일 때 230Nm³ 공기로 탄소(C) 약 몇 kg을 완전 연소시킬 수 있는가?

1. 4.8kg

2. 10.5kg

3. 19.9kg

4. 25.6kg

정답 3번

해설. ③ 실제공기량 = 이론공기량 × 과잉공기계수 이므로 이론공기량부터 구한다.
풀이: A₀ = 230/1.3 = 176.9 Nm³ → 필요한 O₂ = 176.9 × 0.21 = 37.15 Nm³
C + O₂ → CO₂ 에서 C 12 kg당 O₂ 22.4 Nm³ 이므로
C = 37.15 × 12/22.4 = 19.9 kg

38번

연료와 공기를 미리 혼합시킨 후 연소시키는 것으로 고온의 화염면(반응면)이 형성되어 자력으로 전파되어 일어나는 연소 형태는?

1. 확산연소

2. 분무연소

3. 예혼합연소

4. 증발연소

정답 3번

해설. ③ 연료와 공기를 미리 혼합한 뒤 연소시키면 화염면(반응면)이 스스로 전파되는 예혼합연소가 된다. 화염이 짧고 고온이며 역화 위험이 있다.
① 확산연소는 연료와 공기를 따로 공급하여 확산·혼합하면서 타고, ② 분무연소는 액체연료를 미립화하여, ④ 증발연소는 액체가 증발하면서 타는 형태이다.

39번

체적이 0.8m³인 용기 내에 분자량이 20인 이상기체 10kg이 들어 있다. 용기 내의 온도가 30℃라면 압력은 약 몇 MPa인가?

1. 1.57

2. 2.45

3. 3.37

4. 4.35

정답 1번

해설. ① 이상기체 상태식 PV = (m/M)R̄T 를 쓴다(R̄ = 8.314 kJ/kmol·K).
풀이: P = (10/20) × 8.314 × (30 + 273.15)/0.8
= 1575 kPa ≒ 1.57 MPa

40번

상온, 상압하에서 가연성가스의 폭발에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

1. 폭발범위가 클수록 위험하다.

2. 인화점이 높을수록 위험하다.

3. 연소속도가 클수록 위험하다.

4. 착화점이 높을수록 안전하다.

정답 2번

해설. ② 인화점이 낮을수록 낮은 온도에서도 가연성 증기가 발생하므로 위험하다. 인화점이 높을수록 위험하다는 것은 틀렸다.
① 폭발범위가 넓을수록, ③ 연소속도가 클수록 위험하고, ④ 착화점(발화점)이 높을수록 쉽게 발화하지 않으므로 안전하다.

41번

용기 속의 잔류가스를 배출시키려 할 때 다음 중 가장 적정한 방법은?

1. 큰 통에 넣어 보관한다.

2. 주위에 화기가 없으면 소화기를 준비할 필요가 없다.

3. 잔가스는 내압이 없으므로 밸브를 신속히 연다.

4. 통풍이 있는 옥외에서 실시하고, 조금씩 배출한다.

정답 4번

해설. ④ 용기 속 잔류가스는 통풍이 잘 되는 옥외의 화기가 없는 곳에서 조금씩 배출하여 가스가 한곳에 체류하거나 급격히 분출되지 않게 한다.
① 통 속에 넣으면 가스가 체류하고, ② 만일에 대비해 소화기를 준비해야 하며, ③ 잔가스에도 압력이 있으므로 밸브는 서서히 연다.

42번

토출량 5m³/min, 전양정 30m, 비교회전수 90rpm·m³/min·m인 3단 원심펌프의 회전수는 약 몇 rpm인가?

1. 226

2. 255

3. 326

4. 343

정답 1번

해설. ① 다단펌프의 비교회전수 Ns = N√Q / (H/n)^(3/4) (n: 단수)에서 N을 구한다.
풀이: 1단당 양정 H/n = 30/3 = 10 m
N = Ns × (H/n)^(3/4)/√Q = 90 × 10^0.75/√5
= 90 × 5.623/2.236 ≒ 226 rpm

43번

헬륨가스의 기체상수는 약 몇 kJ/kg·K인가?

1. 0.287

2. 2

3. 28

4. 212

정답 2번

해설. ② 기체상수 R = R̄/M = 8.314/M [kJ/kg·K] 이다.
풀이: 헬륨(He)의 분자량 M = 4 → R = 8.314/4 = 2.08 ≒ 2 kJ/kg·K
참고로 공기는 8.314/29 = 0.287 kJ/kg·K 이다.

44번

하버-보시법에 의한 암모니아 합성 시 사용되는 촉매는 주 촉매로 산화철(Fe₃O₄)에 보조촉매를 사용한다. 보조촉매의 종류가 아닌 것은?

1. K₂O

2. MgO

3. Al₂O₃

4. MnO

정답 4번

해설. ④ 하버-보시법 암모니아 합성 촉매는 산화철(Fe₃O₄)을 주촉매로 하고 보조촉매(촉진제)로 K₂O, Al₂O₃, MgO, CaO 등을 쓴다. MnO는 보조촉매로 쓰지 않는다.
Al₂O₃는 촉매 구조를 안정시키고, K₂O는 활성을 높이는 역할을 한다.

45번

부취제 주입방식 중 액체 주입식이 아닌 것은?

1. 펌프 주입방식

2. 적하 주입방식

3. 바이패스 증발식

4. 미터 연결 바이패스 방식

정답 3번

해설. ③ 부취제 주입방식 중 액체 주입식에는 펌프 주입방식, 적하 주입방식, 미터 연결 바이패스 방식이 있다. 바이패스 증발식은 위크 증발식과 함께 부취제를 증발시켜 가스에 섞는 증발식이다.
액체 주입식은 대규모, 증발식은 소규모 설비에 적합하다.

46번

정압기의 운전 특성 중 정상상태에서의 유량과 2차 압력과의 관계를 나타내는 것은?

1. 정특성

2. 동특성

3. 사용최대차압

4. 작동최소차압

정답 1번

해설. ① 정압기의 정특성은 정상상태에서 유량과 2차 압력의 관계로, 로크업·오프셋·시프트 등으로 평가한다.
② 동특성은 부하 변동에 대한 응답의 신속성과 안정성, ③ 사용최대차압은 실용적으로 사용할 수 있는 1차·2차 압력차의 최대값, ④ 작동최소차압은 정압기가 작동할 수 있는 최소 압력차이다.

47번

펌프의 특성 곡선상 체절운전(체절양정)이란 무엇인가?

1. 유량이 0일 때의 양정

2. 유량이 최대일 때의 양정

3. 유량이 이론값일 때의 양정

4. 유량이 평균값일 때의 양정

정답 1번

해설. ① 체절운전은 토출밸브를 닫아 유량이 0인 상태로 운전하는 것이며, 이때의 양정을 체절양정이라 한다. 원심펌프에서는 일반적으로 이때 양정이 가장 높다.
체절운전을 오래 하면 액온 상승·과열이 생기므로 최소유량 순환(바이패스) 배관을 두기도 한다.

48번

배관의 전기방식 중 희생양극법에서 저전위 금속으로 주로 사용되는 것은?

1. 철

2. 구리

3. 칼슘

4. 마그네슘

정답 4번

해설. ④ 희생양극법(유전양극법)은 배관(철)보다 전위가 낮은(이온화 경향이 큰) 금속을 연결하여 그 금속이 대신 부식되게 하는 방법으로, 주로 마그네슘(Mg)을 쓰고 아연(Zn)·알루미늄도 쓴다.
① 철은 보호 대상이고, ② 구리는 철보다 전위가 높으며, ③ 칼슘은 반응성이 지나치게 커서 양극재로 쓰지 않는다.

49번

석유화학 공장 등에 설치되는 플레어 스택에서 역화 및 공기 등과의 혼합폭발을 방지하기 위하여 가스 종류 및 시설 구조에 따라 갖추어야 하는 것에 포함되지 않는 것은?

1. Vacuum Breaker

2. Flame Arrestor

3. Vapor Seal

4. Molecular Seal

정답 1번

해설. ① 플레어스택에는 역화 및 공기 등과의 혼합폭발을 방지하기 위해 가스 종류와 시설 구조에 따라 Liquid Seal, Flame Arrestor, Vapor Seal, Purge Gas의 지속적인 주입, Molecular Seal 중 필요한 것을 갖춘다.
Vacuum Breaker(진공파괴장치)는 저장탱크 등의 부압 파괴를 막는 장치로 여기에 해당하지 않는다.

50번

가스화의 용이함을 나타내는 지수로서 C/H비가 이용된다. 다음 중 C/H비가 가장 낮은 것은?

1. Propane

2. Naphtha

3. Methane

4. LPG

정답 3번

해설. ③ C/H비(탄소/수소 질량비)는 수소가 많을수록 작다. 메탄(CH₄)은 12/4 = 3으로 가장 낮다.
프로판(C₃H₈)은 36/8 = 4.5, 부탄(C₄H₁₀, LPG)은 48/10 = 4.8, 나프타는 약 5~6으로 크다. C/H비가 낮을수록 가스화가 쉽다.

51번

LP가스 충전설비 중 압축기를 이용하는 방법의 특징이 아닌 것은?

1. 잔류가스 회수가 가능하다.

2. 베이퍼록 현상 우려가 있다.

3. 펌프에 비해 충전시간이 짧다.

4. 압축기 오일이 탱크에 들어가 드레인의 원인이 된다.

정답 2번

해설. ② 압축기 방식은 탱크로리 기상부를 가압해 액을 밀어내므로 흡입측 압력저하가 없어 베이퍼록 우려가 없다. 베이퍼록은 펌프 방식의 단점이다.
압축기 방식은 ① 잔가스 회수가 가능하고, ③ 펌프에 비해 충전시간이 짧으나, ④ 압축기 오일이 탱크에 들어가 드레인의 원인이 되고 재액화 우려가 있다.

52번

도시가스 원료로서 나프타(Naphtha)가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

1. 황분이 적을 것

2. 카본 석출이 적을 것

3. 탄화물성 경향이 클 것

4. 파라핀계 탄화수소가 많을 것

정답 3번

해설. ③ 도시가스 원료용 나프타는 파라핀계 탄화수소가 많고, 황분이 적으며, 카본 석출이 적어야 한다. 탄화물(카본)성 경향이 크면 촉매가 열화되고 설비가 막히므로 작아야 한다.
나프타에 방향족·나프텐계 성분이 많으면 카본이 잘 석출된다.

53번

원심압축기의 특징이 아닌 것은?

1. 설치면적이 적다.

2. 압축이 단속적이다.

3. 용량조정이 어렵다.

4. 윤활유가 불필요하다.

정답 2번

해설. ② 원심압축기는 임펠러 회전으로 연속적으로 압축하므로 맥동이 없다. 압축이 단속적인 것은 왕복압축기이다.
원심압축기는 ① 설치면적이 작고, ③ 용량조정 범위가 좁아 조정이 어려우며(서징 우려), ④ 압축실 내부에 윤활유가 필요 없는 무급유식이다.

54번

펌프의 이상현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 수격작용이란 유속이 급변하여 심한 압력변화를 갖게 되는 작용이다.

2. 서징(surging)의 방지법으로 유량조정밸브를 펌프 송출측 직후에 배치시킨다.

3. 캐비테이션 방지법으로 관경과 유속을 모두 크게 한다.

4. 베이퍼록은 저비점 액체를 이송시킬 때 입구 쪽에서 발생되는 액체비등 현상이다.

정답 3번

해설. ③ 캐비테이션을 막으려면 흡입관경을 크게 하고 유속은 작게 하여 흡입측 손실을 줄여야 한다. 유속을 크게 하면 오히려 압력이 떨어져 캐비테이션이 생기기 쉽다.
① 수격작용 설명, ② 서징 방지를 위해 유량조정밸브를 송출측 직후에 두는 것, ④ 베이퍼록 설명은 옳다.

55번

압축기의 실린더를 냉각하는 이유로서 가장 거리가 먼 것은?

1. 체적효율 증대

2. 압축효율 증대

3. 윤활기능 향상

4. 토출량 감소

정답 4번

해설. ④ 압축기 실린더를 냉각하면 체적효율과 압축효율이 커지고 윤활유 열화를 막아 윤활기능이 향상되며, 결과적으로 토출량은 오히려 증가한다. 토출량 감소는 냉각의 이유가 아니다.
그 밖에 이상 온도 상승 방지, 기계 수명 연장 등의 효과가 있다.

56번

2단 감압방식의 장점에 대한 설명이 아닌 것은?

1. 공급압력이 안정적이다.

2. 재액화에 대한 문제가 없다.

3. 배관 입상에 의한 압력손실을 보정할 수 있다.

4. 연소기구에 맞는 압력으로 공급이 가능하다.

정답 2번

해설. ② 2단 감압방식은 1차 조정기에서 비교적 높은 압력으로 배관을 보내므로 배관 내 재액화 우려가 있다(단점). 재액화 문제가 없다는 것은 장점이 아니다.
장점은 ① 공급압력이 안정되고, ③ 배관 입상에 의한 압력손실을 보정할 수 있으며, ④ 연소기구에 맞는 압력으로 공급할 수 있고 중간 배관을 가늘게 할 수 있다는 것이다.

57번

용기밸브의 충전구가 왼나사 구조인 것은?

1. 브롬화메탄

2. 암모니아

3. 산소

4. 에틸렌

정답 4번

해설. ④ 가연성가스(암모니아·브롬화메탄 제외) 용기밸브의 충전구는 왼나사, 그 밖의 가스는 오른나사로 한다. 에틸렌은 가연성가스이므로 왼나사이다.
① 브롬화메탄과 ② 암모니아는 가연성이지만 예외로 오른나사이고, ③ 산소는 조연성가스이므로 오른나사이다.

58번

LP가스의 일반적인 성질에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. 증발잠열이 작다.

2. LP가스는 공기보다 가볍다.

3. 가압하거나 상압에서 냉각하면 쉽게 액화한다.

4. 주성분은 고급탄화수소의 화합물이다.

정답 3번

해설. ③ LP가스(프로판·부탄)는 임계온도가 높아 상온에서 가압하거나 상압에서 냉각하면 쉽게 액화한다.
① 증발잠열이 커서 냉각제로도 쓰이고, ② 기체는 공기보다 1.5~2배 무거우며, ④ 주성분은 탄소수 3~4인 저급 탄화수소(프로판·부탄 등)이다.

59번

스테인리스강을 조직학적으로 구분하였을 때 이에 속하지 않는 것은?

1. 오스테나이트계

2. 보크사이트계

3. 페라이트계

4. 마텐자이트계

정답 2번

해설. ② 스테인리스강은 조직에 따라 오스테나이트계(18-8강), 페라이트계(Cr계), 마텐자이트계(고탄소 Cr계) 및 석출경화계 등으로 나뉜다.
보크사이트는 알루미늄의 원료 광석으로 스테인리스강 조직과 관계가 없다.

60번

고압가스 장치 재료에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 고압가스 장치에는 스테인리스강 또는 크롬강이 적당하다.

2. 초저온 장치에는 구리, 알루미늄이 사용된다.

3. LPG 및 아세틸렌 용기 재료로는 Mn강을 주로 사용한다.

4. 산소, 수소 용기에는 Cr강이 적당하다.

정답 3번

해설. ③ LPG 및 아세틸렌 용기는 주로 탄소강 용접용기로 만든다. Mn강은 산소·수소 등 압축가스용 이음매 없는 용기에 주로 쓴다.
① 고압장치에는 스테인리스강·크롬강이 적당하고, ② 초저온 장치에는 저온취성이 없는 구리·알루미늄·18-8 스테인리스강을 쓰며, ④ 산소·수소 용기에는 Cr강(크롬-몰리브덴강 등)이 적당하다.

61번

가연성가스의 검지경보장치 중 방폭구조로 하지 않아도 되는 가연성가스는?

1. 아세틸렌

2. 프로판

3. 브롬화메탄

4. 에틸에테르

정답 3번

해설. ③ 가연성가스의 가스설비 중 전기설비는 방폭성능을 가져야 하지만, 암모니아·브롬화메탄 및 공기 중에서 자기 발화하는 가스는 제외된다(고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 4). 따라서 브롬화메탄용 검지경보장치는 방폭구조로 하지 않아도 된다.
아세틸렌·프로판·에틸에테르는 방폭구조로 해야 한다.

62번

역화방지장치를 설치하지 않아도 되는 곳은?

1. 아세틸렌 충전용 지관

2. 가연성가스를 압축하는 압축기와 오토크레이브 사이의 배관

3. 가연성가스를 압축하는 압축기와 충전용 주관과의 사이

4. 아세틸렌 고압건조기와 충전용 교체밸브 사이 배관

정답 3번

해설. ③ 역화방지장치는 가연성가스를 압축하는 압축기와 오토크레이브 사이의 배관, 아세틸렌 고압건조기와 충전용 교체밸브 사이 배관, 아세틸렌 충전용 지관 등에 설치한다.
가연성가스를 압축하는 압축기와 충전용 주관 사이에는 역화방지장치가 아니라 역류방지밸브를 설치한다.

63번

공기액화 분리기의 액화공기 탱크와 액화산소 증발기와의 사이에는 석유류, 유지류 그 밖의 탄화수소를 여과, 분리하기 위한 여과기를 설치해야 한다. 이때 1시간의 공기 압축량이 몇 m³ 이하의 것은 제외하는가?

1. 100m³

2. 1000m³

3. 5000m³

4. 10000m³

정답 2번

해설. ② 공기액화분리기의 액화공기 탱크와 액화산소 증발기 사이에는 석유류·유지류 그 밖의 탄화수소를 여과·분리하는 여과기를 설치해야 하며, 1시간의 공기 압축량이 1000 m³ 이하인 것은 제외한다.
원료공기 중 탄화수소가 액화산소에 농축되면 폭발 원인이 되기 때문이다.

64번

시안화수소(HCN) 가스의 취급 시 주의사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 금속부식주의

2. 노출주의

3. 독성주의

4. 중합폭발주의

정답 1번

해설. ① 시안화수소(HCN)는 독성가스이면서 가연성가스이고, 수분(2% 이상)이 있으면 중합이 촉진되어 중합폭발을 일으킬 수 있다. 따라서 노출·독성·중합폭발에 주의해야 한다.
순수한 시안화수소는 금속에 대한 부식성이 크지 않아 금속부식주의는 거리가 멀다. 중합 방지를 위해 황산·인산 등 안정제를 넣는다.

65번

가스용기의 도색으로 옳지 않은 것은? (단, 의료용 가스 용기는 제외한다.)

1. O₂ : 녹색

2. H₂ : 주황색

3. C₂H₂ : 황색

4. 액화암모니아 : 회색

정답 4번

해설. ④ 공업용 액화암모니아 용기의 도색은 백색이다.
고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 24에 따라 액화석유가스는 밝은 회색, 수소 주황색, 아세틸렌 황색, 액화염소 갈색, 액화암모니아 백색이고, 그 밖의 가스 용기는 산소 녹색, 액화탄산가스 청색, 질소 회색이다.

66번

공기압축기의 내부 윤활유로 사용할 수 있는 것은?

1. 잔류탄소의 질량이 전질량의 1% 이하이며 인화점이 200℃ 이상으로서 170℃에서 8시간 이상 교반하여 분해되지 않는 것

2. 잔류탄소의 질량이 전질량의 1% 이하이며 인화점이 270℃ 이상으로서 170℃에서 12시간 이상 교반하여 분해되지 않는 것

3. 잔류탄소의 질량이 1% 초과 1.5% 이하이며 인화점이 200℃ 이상으로서 170℃에서 8시간 이상 교반하여 분해되지 않는 것

4. 잔류탄소의 질량이 1% 초과 1.5% 이하이며 인화점이 270℃ 이상으로서 170℃에서 12시간 이상 교반하여 분해되지 않는 것

정답 1번

해설. ① 공기압축기의 내부윤활유는 재생유가 아닌 것으로서 잔류탄소의 질량이 전질량의 1% 이하이며 인화점이 200℃ 이상으로 170℃에서 8시간 이상 교반하여 분해되지 않는 것, 또는 잔류탄소 1% 초과 1.5% 이하이며 인화점 230℃ 이상으로 170℃에서 12시간 이상 교반하여 분해되지 않는 것을 쓴다.
②·③·④는 인화점·교반시간 조합이 틀렸다.

67번

다음 중 고유의 색깔을 가지는 가스는?

1. 염소

2. 황화수소

3. 암모니아

4. 산화에틸렌

정답 1번

해설. ① 염소(Cl₂)는 황록색의 자극성 가스로 고유의 색을 가진다.
② 황화수소(H₂S)는 무색으로 달걀 썩는 냄새가 나고, ③ 암모니아(NH₃)는 무색의 자극성 냄새 가스, ④ 산화에틸렌은 무색의 가스이다.

68번

염소가스 운반 차량에 반드시 비치하지 않아도 되는 것은?

1. 방독마스크

2. 안전장갑

3. 제독제

4. 수소 충전용기

정답 4번

해설. ④ 염소와 아세틸렌·암모니아·수소는 한 차량에 적재하여 운반하지 않아야 하므로 수소 충전용기는 비치 대상이 아니다(오히려 함께 실으면 안 된다).
독성가스인 염소를 운반하는 차량에는 방독마스크·안전장갑 등 보호구, 제독제(소석회 등)와 공구·자재, 그리고 소화설비를 갖추어야 한다.
※ 현행 고압가스 안전관리법 시행규칙 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

69번

암모니아를 실내에서 사용할 경우 가스누출 검지경보장치의 경보농도는?

1. 25ppm

2. 50ppm

3. 100ppm

4. 200ppm

정답 2번

해설. ② 가스누출 검지경보장치의 경보농도는 가연성가스는 폭발하한계의 1/4 이하, 독성가스는 TLV-TWA 기준농도 이하로 하되, 암모니아를 실내에서 사용하는 경우에는 50 ppm으로 한다.
암모니아의 TLV-TWA 기준농도는 25 ppm이다.

70번

이동식부탄연소기(카세트식)의 구조에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 용기장착부 이외에 용기가 들어가는 구조이어야 한다.

2. 연소기는 50% 이상 충전된 용기가 연결된 상태에서 어느 방향으로 기울여도 20°이내에서는 넘어지지 아니 하여야 한다.

3. 연소기는 2가지 용도로 동시에 사용할 수 없는 구조로 한다.

4. 연소기에 용기를 연결할 때 용기 아랫부분을 스프링의 힘으로 직접 밀어서 연결하는 방법 또는 자석에 의하여 연결하는 방법이어야 한다.

정답 3번

해설. ③ 이동식부탄연소기(카세트식)는 2가지 용도로 동시에 사용할 수 없는 구조로 한다.
① 용기장착부 이외에는 용기가 들어가지 않는 구조이어야 하고, ② 50% 이상 충전된 용기를 연결한 상태에서 어느 방향으로 15° 이내로 기울여도 넘어지지 않아야 하며(20°가 아님), ④ 용기 아랫부분을 스프링의 힘으로 직접 밀어서 연결하거나 자석으로 연결하는 방법이 아니어야 한다(용기 이탈·과열 위험).

71번

액화석유가스 외의 액화가스를 충전하는 용기의 부속품을 표시하는 기호는?

1. AG

2. PG

3. LG

4. LPG

정답 3번

해설. ③ 용기부속품 기호는 AG 아세틸렌가스 충전용기, PG 압축가스 충전용기, LG 액화석유가스 외의 액화가스 충전용기, LPG 액화석유가스 충전용기, LT 초저온용기 및 저온용기의 부속품이다(고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 24).

72번

고압가스의 운반기준에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 차량 앞뒤에 경계표지를 할 것

2. 충전 탱크의 온도는 40℃ 이하를 유지할 것

3. 액화가스를 충전하는 탱크에는 그 내부에 방파판 등을 설치할 것

4. 2개 이상 탱크를 동일차량에 고정하여 운반하지 말 것

정답 4번

해설. ④ 2개 이상의 탱크를 동일 차량에 고정하여 운반할 수 있으며, 이 경우 탱크마다 주밸브를 설치하고 충전관에는 안전밸브·압력계·긴급탈압밸브를 설치한다. 운반하지 말라는 것은 틀렸다.
① 차량 앞뒤에 '위험 고압가스' 경계표지, ② 차량에 고정된 탱크는 항상 40℃ 이하 유지(시행규칙 별표), ③ 액화가스 탱크에는 액면요동방지를 위한 방파판 등을 설치한다.

73번

다음 중 가연성가스이지만 독성이 없는 가스는?

1. NH₃

2. CO

3. HCN

4. C₃H₆

정답 4번

해설. ④ 프로필렌(C₃H₆)은 가연성가스이지만 독성가스가 아니다.
① 암모니아(NH₃), ② 일산화탄소(CO), ③ 시안화수소(HCN)는 고압가스 안전관리법 시행규칙 제2조의 가연성가스이면서 독성가스 목록에도 들어 있다.

74번

공급자의 안전점검 기준 및 방법과 관련하여 틀린 것은?

1. 충전용기의 설치 위치

2. 역류방지장치의 설치 여부

3. 가스 공급 시 마다 점검 실시

4. 독성가스의 경우 흡수장치 · 제해장치 및 보호구 등에 대한 적합 여부

정답 2번

해설. ② 공급자의 안전점검기준에는 역류방지장치가 아니라 역화방지장치의 설치 여부(용접·용단 작업용으로 액화석유가스를 사용하는 시설에 산소를 공급하는 자에 한정)가 들어 있다.
① 충전용기의 설치위치, ③ 가스 공급 시마다 점검 실시, ④ 독성가스의 흡수장치·제해장치·보호구 적합 여부는 고압가스 안전관리법 시행규칙 별표 14의 점검기준·방법에 포함된다.

75번

용기에 의한 액화석유가스 사용시설에 설치하는 기화장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 최대 가스소비량 이상의 용량이 되는 기화장치를 설치한다.

2. 기화장치의 출구배관에는 고무호스를 직접 연결하여 열차단이 되게 하는 조치를 한다.

3. 기화장치의 출구측 압력은 1MPa 미만이 되도록 하는 기능을 갖거나, 1MPa 미만에서 사용한다.

4. 용기는 그 외면으로부터 기화장치까지 3m 이상의 우회거리를 유지한다.

정답 2번

해설. ② 기화장치의 출구배관에는 고무호스를 직접 연결하지 않아야 한다(금속 배관 등으로 연결).
① 최대 가스소비량 이상의 용량인 기화장치를 설치하고, ③ 기화장치 출구측 압력은 1 MPa 미만이 되도록 하며, ④ 용기는 그 외면으로부터 기화장치까지 3 m 이상의 우회거리를 유지한다.

76번

고압가스 충전용기 등의 적재, 취급, 하역 운반요령에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

1. 교통량이 많은 장소에서는 엔진을 켜고 용기 하역작업을 한다.

2. 경사진 곳에서는 주차 브레이크를 걸어놓고 하역작업을 한다.

3. 충전용기를 적재한 차량은 제1종 보호시설과 10m 이상의 거리를 유지한다.

4. 차량의 고장 등으로 인하여 정차하는 경우는 적색표지판 등을 설치하여 다른 차와의 충돌을 피하기 위한 조치를 한다.

정답 4번

해설. ④ 차량 고장 등으로 부득이하게 정차하는 경우에는 적색표지판 등을 설치하여 다른 차와의 충돌을 피하기 위한 조치를 한다.
① 하역 작업 시에는 엔진을 정지시키고, ② 경사진 곳을 피하여 하역하며, ③ 충전용기 적재 차량은 보호시설 부근을 피해 주정차하되 제1종 보호시설과는 15 m 이상 떨어져야 한다.

77번

고압가스 저장탱크에 아황산가스를 충전할 때 그 가스의 용량이 그 저장탱크 내용적의 몇 %를 초과하는 것을 방지하기 위한 과충전방지조치를 강구하여야 하는가?

1. 80%

2. 85%

3. 90%

4. 95%

정답 3번

해설. ③ 아황산가스·암모니아·염소 등 독성가스의 저장탱크에는 그 가스의 용량이 저장탱크 내용적의 90%를 초과하는 것을 방지하는 과충전방지조치를 강구한다.
과충전방지장치는 액면이 90%에 이르면 경보를 울리거나 충전을 차단한다.

78번

액화석유가스 고압설비를 기밀시험하려고 할 때 가장 부적당한 가스는?

1. 산소

2. 공기

3. 이산화탄소

4. 질소

정답 1번

해설. ① 기밀시험에는 공기 또는 위험성이 없는 불활성가스(질소, 이산화탄소 등)를 사용한다.
산소는 조연성가스로, 가연성가스인 LPG 설비 속에 남아 있는 가스·유분과 반응하여 폭발할 위험이 있으므로 가장 부적당하다.

79번

내용적이 3000L인 차량에 고정된 탱크에 최고 충전압력 2.1MPa로 액화가스를 충전하고자 할 때 탱크의 저장능력은 얼마가 되는가? (단, 최고충전압력 2.1MPa에서 가스의 충전정수는 2.35이다.)

1. 1277kg

2. 142kg

3. 705kg

4. 630kg

정답 1번

해설. ① 액화가스 용기·차량에 고정된 탱크의 저장능력은 W = V/C 이다(V: 내용적 L, C: 충전정수).
풀이: W = 3000/2.35 = 1276.6 ≒ 1277 kg

80번

가스사고를 사용처별로 구분했을 때 가장 빈도가 높은 곳은?

1. 공장

2. 주택

3. 공급시설

4. 식품접객업소

정답 2번

해설. ② 가스사고를 사용처별로 보면 주택에서 발생하는 사고가 가장 많고, 식품접객업소·공장·공급시설 등이 그 뒤를 잇는다.
주택은 사용자 수가 많고 연소기 취급 부주의, 호스 이탈, 시설 미비 등으로 사고가 잦다.

81번

산소(O₂)는 다른 가스에 비하여 강한 상자성체이므로 자장에 대하여 흡인되는 특성을 이용하여 분석하는 가스분석계는?

1. 세라믹식 O₂계

2. 자기식 O₂계

3. 연소식 O₂계

4. 밀도식 O₂계

정답 2번

해설. ② 자기식 O₂계는 산소가 강한 상자성체여서 자장에 흡인되는 성질(자기풍)을 이용한다.
① 세라믹식은 고온 지르코니아의 산소이온 전도(농담전지), ③ 연소식은 가연성가스와의 반응열, ④ 밀도식은 가스 밀도 차를 이용한다.

82번

다음 중 연당지로 검지할 수 있는 가스는?

1. COCl₂

2. CO

3. H₂S

4. HCN

정답 3번

해설. ③ 연당지(초산납 시험지)는 황화수소(H₂S)와 반응하여 흑색(흑갈색)으로 변한다.
① 포스겐(COCl₂)은 하리슨 시험지(심등색), ② 일산화탄소는 염화팔라듐지(흑색), ④ 시안화수소는 질산구리벤젠지(청색)로 검지한다.

83번

불꽃이온화검출기 (FID)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

1. 감도가 아주 우수하다.

2. FID에 의한 탄화수소의 상대 감도는 탄소수에 거의 반비례한다.

3. 구성요소로는 시료가스, 노즐, 컬렉터 전극, 증폭부, 농도 지시계 등이 있다.

4. 수소 불꽃 속에 탄화수소가 들어가면 불꽃의 전기전도도가 증대하는 현상을 이용한 것이다.

정답 2번

해설. ② FID의 탄화수소 상대감도는 탄소수에 거의 비례한다. 반비례한다는 것은 틀렸다.
① 감도가 매우 높고, ③ 시료가스·노즐·컬렉터 전극·증폭부·농도지시계로 구성되며, ④ 수소불꽃 속에서 탄화수소가 이온화되어 전기전도도가 커지는 현상을 이용한다. H₂·O₂·CO₂ 등 무기가스에는 거의 감응하지 않는다.

84번

경사관 압력계에서 P₁의 압력을 구하는 식은? (단, γ : 액체의 비중량, P₂ : 가는 관의 압력, θ : 경사각, X : 경사관 압력계의 눈금이다.)

1. P₁ = P₂/sinθ

2. P₁ = P₂γcosθ

3. P₁ = P₂ + γX cosθ

4. P₁ = P₂ + γX sinθ

정답 4번

해설. ④ 경사관 눈금 X에 해당하는 수직 액주 높이는 h = X sinθ 이므로 P₁ − P₂ = γh = γX sinθ 이다.
∴ P₁ = P₂ + γX sinθ
경사각을 작게 하면 같은 압력차에서도 X가 길어져 미소 압력을 정밀하게 읽을 수 있다.

85번

부르동관 재질 중 일반적으로 저압에서 사용하지 않는 것은?

1. 황동

2. 청동

3. 인청동

4. 니켈강

정답 4번

해설. ④ 부르동관 재질은 저압용으로 황동·청동·인청동 등 동합금을, 고압용으로 니켈강·스테인리스강 등 강재를 쓴다. 따라서 니켈강은 일반적으로 저압에 쓰지 않는다.
암모니아·아세틸렌용 압력계는 동합금을 쓰지 못하고 강재를 쓴다.

86번

구리-콘스탄탄 열전대의 (-)극에 주로 사용되는 금속은?

1. Ni-Al

2. Cu-Ni

3. Mn-Si

4. Ni-Pt

정답 2번

해설. ② 구리-콘스탄탄(T형) 열전대는 (+)극이 구리, (−)극이 콘스탄탄(Cu-Ni 합금, 약 Cu 55%·Ni 45%)이다.
① Ni-Al(알루멜)은 K형(크로멜-알루멜)의 (−)극이고, 백금-백금로듐(R형)은 고온용이다.

87번

압력계측 장치가 아닌 것은?

1. 마노미터 (manometer)

2. 벤투리미터 (Venturi meter)

3. 부르동 게이지 (Bourdon gauge)

4. 격막식 게이지 (diaphragm gauge)

정답 2번

해설. ② 벤투리미터는 조임부 전후의 차압을 이용하는 차압식 유량계이다.
① 마노미터(액주식), ③ 부르동 게이지(탄성식), ④ 격막식(다이어프램) 게이지는 모두 압력계측 장치이다.

88번

루트 가스미터의 고장에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 부동 - 회전자는 회전하고 있으나, 미터의 지침이 움직이지 않는 고장

2. 떨림 - 회전자 베어링의 마모에 의한 회전자 접촉 등에 의해 일어나는 고장

3. 기차불량 - 회전자 베어링의 마모에 의한 간격 증대 등에 의해 일어나는 고장

4. 불통 - 회전자의 회전이 정지하여 가스가 통과하지 못하는 고장

정답 2번

해설. ② 회전자 베어링의 마모에 의한 회전자 접촉, 이물질 끼임 등은 회전자를 멈추게 하는 '불통'의 원인이므로 이를 '떨림' 고장으로 설명한 것은 틀렸다.
① 부동은 회전자는 돌지만 지침이 움직이지 않는 고장, ③ 기차불량은 베어링 마모에 의한 간격 증대 등으로 오차가 커지는 고장, ④ 불통은 회전자 회전이 정지하여 가스가 통과하지 못하는 고장이다.

89번

제어계 오차가 검출될 때 오차가 변화하는 속도에 비례하여 조작량을 가·감산하도록 하는 동작은?

1. 미분동작

2. 적분동작

3. 온-오프동작

4. 비례동작

정답 1번

해설. ① 미분동작(D동작)은 편차의 변화속도에 비례하여 조작량을 가감하는 동작으로, 편차가 커지기 전에 미리 수정하므로 응답 지연을 줄이고 진동을 억제한다.
② 적분동작은 편차의 누적(적분)값에 비례, ④ 비례동작은 편차의 크기에 비례하며, ③ 온-오프 동작은 편차의 부호에 따라 조작량을 두 위치로 바꾼다.

90번

가스계량기의 설치장소에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 화기와 습기에서 멀리 떨어지고 통풍이 양호한 위치

2. 가능한 배관의 길이가 길고 꺾인 위치

3. 바닥으로부터 1.6m 이상 2.0m 이내에 수직, 수평으로 설치

4. 전기 공작물과 일정 거리 이상 떨어진 위치

정답 2번

해설. ② 가스계량기는 배관 길이가 짧고 꺾이지 않은 위치, 검침·교체·유지관리가 쉬운 곳에 설치한다.
① 화기·습기에서 멀고 통풍이 양호한 곳, ③ 바닥으로부터 1.6 m 이상 2 m 이내에 수직·수평으로 설치(30 m³/h 미만 계량기), ④ 전기계량기·전기개폐기 등 전기 공작물과 일정 거리 이상 떨어진 위치에 설치한다(도시가스사업법 시행규칙 별표).

91번

다이어프램 압력계의 특징에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. 감도는 높으나 응답성이 좋지 않다.

2. 부식성 유체의 측정이 불가능하다.

3. 미소한 압력을 측정하기 위한 압력계이다.

4. 과잉압력으로 파손되면 그 위험성은 커진다.

정답 3번

해설. ③ 다이어프램(격막식) 압력계는 얇은 막의 변위를 이용하므로 미소한 압력(저압) 측정에 적합하다.
① 감도가 좋고 응답성도 좋으며, ② 격막 재질을 골라 부식성 유체도 측정할 수 있고, ④ 과잉압력으로 격막이 파손되어도 그 위험성은 작다.

92번

교통 신호등은 어떤 제어를 기본으로 하는가?

1. 피드백 제어

2. 시퀀스 제어

3. 캐스케이드 제어

4. 추종 제어

정답 2번

해설. ② 교통 신호등은 미리 정해진 순서와 시간에 따라 신호를 바꾸는 시퀀스 제어(시한 제어)의 대표적인 예이다.
① 피드백 제어는 결과를 검출해 목표값과 비교·수정하고, ③ 캐스케이드 제어는 두 제어계를 조합한 것이며, ④ 추종 제어는 목표값이 임의로 변할 때 따라가는 제어이다.

93번

다음 가스분석 방법 중 흡수분석법이 아닌 것은?

1. 헴펠법

2. 적정법

3. 오르자트법

4. 게겔법

정답 2번

해설. ② 흡수분석법에는 헴펠법, 오르자트법, 게겔법이 있다. 적정법(요오드 적정법 등)은 화학분석법의 하나로 흡수분석법이 아니다.
흡수분석법은 흡수액에 성분을 차례로 흡수시켜 줄어든 부피로 조성을 구한다.

94번

가스크로마토그래피에서 운반가스의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

1. 사용하는 검출기에 적합해야 한다.

2. 순도가 높고 구입이 용이해야 한다.

3. 기체 확산이 가능한 큰 것이어야 한다.

4. 시료와 반응성이 낮은 불활성 기체이어야 한다.

정답 3번

해설. ③ 운반가스(캐리어가스)는 시료 성분의 확산을 최소화할 수 있어야 한다. 기체 확산이 크면 피크가 넓어져 분리능이 떨어지므로 부적당하다.
그 밖에 ① 사용하는 검출기에 적합하고, ② 순도가 높고 구입이 쉬우며, ④ 시료와 반응하지 않는 기체(He, N₂, Ar, H₂ 등)여야 한다.

95번

안전등형 가스검출기에서 청색 불꽃의 길이로 농도를 알 수 있는 가스는?

1. 수소

2. 메탄

3. 프로판

4. 산소

정답 2번

해설. ② 안전등형 가스검출기는 탄광 내 메탄(CH₄) 검출에 쓰이며, 메탄이 있으면 석유램프 불꽃 위에 청색 불꽃(불꽃 캡)이 생기고 그 길이로 농도를 알 수 있다.
수소·프로판·산소의 농도 측정용이 아니다.

96번

습한 공기 205kg 중 수증기가 35kg 포함되어 있다고 할 때 절대습도(kg/kg)는? (단, 공기와 수증기의 분자량은 각각 29, 18로 한다.)

1. 0.106

2. 0.128

3. 0.171

4. 0.206

정답 4번

해설. ④ 절대습도 x는 건조공기 1 kg에 포함된 수증기의 질량[kg/kg(DA)]이다.
풀이: 건조공기 = 205 − 35 = 170 kg
x = 35/170 = 0.206 kg/kg
(분자량은 몰분율·수증기 분압 등을 구할 때 쓰며 여기서는 필요 없다.)

97번

계측기의 감도에 대하여 바르게 나타낸 것은?

1. 지시량의 변화/측정량의 변화

2. 측정량의 변화/지시량의 변화

3. 지시량의 변화-측정량의 변화

4. 측정량의 변화-지시량의 변화

정답 1번

해설. ① 계측기의 감도는 측정량의 변화에 대한 지시량의 변화 비율, 즉 감도 = 지시량의 변화/측정량의 변화 이다.
감도가 좋을수록 작은 측정량 변화에도 지시가 크게 변하지만, 측정 범위가 좁아지고 측정 시간이 길어지는 경향이 있다.

98번

회전수가 비교적 적기 때문에 일반적으로 100m³/h 이하의 소용량 가스계량에 적합하며 독립내기식과 그로바식으로 구분되는 가스미터는?

1. 막식

2. 루트미터

3. 로터리피스톤식

4. 습식

정답 1번

해설. ① 막식 가스미터는 가격이 싸고 유지관리가 쉬우며 일반 가정용 등 소용량(보통 100 m³/h 이하) 계량에 적합하고, 독립내기식과 그로바식(클로버식)으로 구분된다.
② 루트미터는 대용량, ④ 습식은 기준기·실험실용이며, ③ 로터리피스톤식은 회전자형 용적식 계량기이다.

99번

열전대 온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 냉접점이 있다.

2. 보상 도선을 사용한다.

3. 원격 측정용으로 적합하다.

4. 접촉식 온도계 중 가장 낮은 온도에 사용된다.

정답 4번

해설. ④ 열전대 온도계는 고온 측정용으로, 백금-백금로듐(R형)은 약 1600℃까지 측정할 수 있어 접촉식 온도계 중 가장 높은 온도를 측정한다. '가장 낮은 온도'는 틀렸다.
① 기준접점(냉접점)이 있고, ② 보상도선을 사용하며, ③ 열기전력을 전송하므로 원격 측정·자동 기록에 적합하다.

100번

점도의 차원은? (단, 차원기호는 M : 질량, L : 길이, T : 시간이다.)

1. MLT⁻¹

2. ML⁻¹T⁻¹

3. M⁻¹LT⁻¹

4. M⁻¹L⁻¹T

정답 2번

해설. ② 점성계수 μ의 단위는 Pa·s = N·s/m² = kg/(m·s) 이므로 차원은 ML⁻¹T⁻¹ 이다.
풀이: [N] = MLT⁻² → [N·s/m²] = MLT⁻² × T × L⁻² = ML⁻¹T⁻¹
참고로 동점성계수 ν = μ/ρ 의 차원은 L²T⁻¹ 이다.

가스기사 필기 2018년 3회 기출문제

가스유체역학

연소공학

가스설비

가스안전관리

가스계측기기

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