가스기능사 필답형 2021년 2회 기출문제

가스기능사 필답형 2021년 2회 기출문제 

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문제 1

• 문제번호 1 | 계산형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (매년 1회 이상, 보일-샤를 법칙 빈출)
• 관련 키워드: 보일-샤를 법칙, 절대온도, 절대압력, 기체의 상태변화

문제 내용

25℃ 상태에서 100㎥ 고압가스 용기에 압력이 0.1MPa으로 충전되어 있다. 이 용기의 온도가 -150℃ 압력이 5MPa일 때 체적은 몇 L인가?

정답

825.50 L (또는 825.503 L)

해설

보일-샤를의 법칙 적용: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

계산 과정:

초기 상태:
P₁ = 0.1 MPa = 0.1 ㎫
V₁ = 100 ㎥ = 100,000 L
T₁ = 25 + 273 = 298 K

최종 상태:
P₂ = 5 MPa = 5 ㎫
T₂ = -150 + 273 = 123 K
V₂ = ?

보일-샤를 법칙:
(0.1 × 100,000) / 298 = (5 × V₂) / 123
V₂ = (0.1 × 100,000 × 123) / (298 × 5)
V₂ = 1,230,000 / 1,490 = 825.50 L

암기팁

"절대온도 = ℃ + 273" 항상 적용! "절대압력 = MPa 그대로 사용" (게이지압력이 아님) 계산 순서: 온도 변환 → 압력·부피 대입 → 풀기

주의할 함정

❌ 절대온도 변환 빠뜨리기 → +273 필수 ❌ MPa를 kPa로 혼동하여 계산 복잡하게 하기 ❌ ㎥를 L로 변환할 때 실수 (1㎥ = 1,000L) ❌ 음수 온도(-150℃)에서 계산 실수 → 273을 더하면 양수가 됨

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문제 2

• 문제번호 2 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (5회)
• 관련 키어드: 가스누출검지장치, 자동차단장치 구성, 제어부, 차단부, 검지부

문제 내용

가스자동차단 장치 구성요소를 3가지를 쓰시오.

정답

① 검지부 ② 제어부 ③ 차단부

해설

가스누출 자동차단장치의 3대 구성:

• 검지부: 가스 누출 감지 센서 (가연성가스 검지기, 온도 센서 등)
• 제어부: 검지 신호를 받아 판단/처리하는 장치 (제어 회로, PLC)
• 차단부: 실제로 가스 공급을 차단하는 솔레노이드 밸브

작동 원리: 검지 → 제어 → 차단

암기팁

"검제차" 순서로 외우기

• 검: 지부 (센서)
• 제: 어부 (제어)
• 차: 단부 (밸브)

주의할 함정

❌ 순서를 "제어 → 검지 → 차단"으로 착각 ❌ "감지부" "감응부" 등 정확하지 않은 용어 사용 ❌ 2가지만 쓰면 불완전 → 3가지 모두 필수

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문제 3

• 문제번호 3 | 계산형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐ (3회)
• 관련 키워드: 온도 단위 변환, 화씨, 섭씨, 켈빈, 랭킨

문제 내용

다음 ( ) 안에 +와 -중에 알맞은 것을 쓰시오.
가: 절대압력 = 대기압 ( + ) 게이지압력
나: 절대압력 = 대기압 ( - ) 진공압력

정답

가: + (더하기) 나: - (빼기)

해설

압력 관계식 정리:

가) 절대압력 = 대기압 + 게이지압력
   ↳ 게이지압력: 대기압을 기준(0)으로 한 상대 압력
   ↳ 예: 게이지압력 1 atm = 절대압력 2 atm

나) 절대압력 = 대기압 - 진공압력
   ↳ 진공압력: 대기압 아래의 상대 압력
   ↳ 예: 진공압력 0.5 atm = 절대압력 0.5 atm

암기팁

"게이지는 + / 진공은 -" 게이지(Gauge) = 측정기 → 추가 압력 → 더함 진공(Vacuum) = 부족 → 빼기

주의할 함정

❌ 두 식을 헷갈리기 쉬움 → 반드시 구분 확실히 ❌ "게이지압력"과 "진공압력"의 개념 혼동

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문제 4

• 문제번호 4 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐⭐ (5년 내 5회 이상, 최빈출 가스)
• 관련 키워드: 아세틸렌, 분자량, 아세틸라이드, 분해폭발, 위험한 가스

문제 내용

다음은 아세틸렌에 대한 설명이다.
가. 아세틸렌의 분자량은 ( )이다.
나. 아세틸렌은 동 또는 동합금과 결합시 폭발성 물질인 ( )이 생성된다.
다. 아세틸렌은 카바이드와 ( )과의 반응으로 생성된다.
라. 아세틸렌은 흡열반응으로 압축하면 ( ) 할 수 있다.
마. 아세틸렌의 공기 중 폭발범위는 ( ) % ~ 81 %이다.

정답

가) 26g (또는 26) 나) 아세틸라이드 다) 물 (H₂O) 라) 분해폭발 마) 2.5

해설

아세틸렌(C₂H₂)의 모든 것을 다루는 종합 문제:

1. 분자량: C₂H₂ = 12×2 + 1×2 = 26g
2. 아세틸라이드 생성:
   • C₂H₂ + 2Cu → Cu₂C₂ + H₂
   • 동과 만나면 폭발성 물질 형성 → 동 배관 사용 금지
3. 생성 반응:
   • CaC₂(카바이드) + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂
   • 습식 아세틸렌 발생기의 원리
4. 분해폭발:
   • 흡열반응: C₂H₂ → 2C + H₂ + 열
   • 압축·가열 시 폭발 위험 → 2.5 MPa 이하로 제한
5. 폭발범위: 2.5~81 vol% (매우 넓음 = 매우 위험)

암기팁

아세틸렌 = "5가지 위험 요소"

• 분자량 26 (가벼움 → 확산 빠름)
• 동과 반응 (배관 선택 중요)
• 물과 반응 (습도 주의)
• 분해폭발 (압축 위험)
• 폭발범위 넓음 (소량도 위험)

주의할 함정

❌ 분자량을 "26"이 아닌 다른 숫자로 답하기 ❌ "아세틸나이드" 등 표기 오류 → 아세틸라이드 ❌ 물이 아닌 다른 물질로 답하기 ❌ 폭발범위를 "2.1~81" 등 다른 숫자로 착각 ❌ "폭발" 대신 "분해"라고만 답하기 → "분해폭발"

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문제 5

• 문제번호 5 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회)
• 관련 키워드: 가스 분류, 조연성, 가연성, 불연성, 독성 여부

문제 내용

다음 ( ) 안에 들어갈 알맞은 말을 고르시오. 염소(Cl₂)는 상태에 따라 ( ) 가스, 연소성에 따라 ( ) 가스, 독성 여부에 따라 ( ) 가스로 분류된다.

정답

상태: 액화  연소성: 조연성  독성: 독성

해설

염소(Cl₂)의 특성 분류:

1. 상태에 따른 분류:
   • 액화가스: 상온 상압에서 액체 상태 → 염소 ✓
   • 압축가스: 상온 상압에서 기체 상태를 압축 → 수소, 산소 등
2. 연소성에 따른 분류:
   • 가연성: 연소 가능 → 수소, 메탄 등
   • 불연성: 연소 불가 → 질소, CO₂ 등
   • 조연성: 자체는 연소 안 하지만 연소 촉진 → 염소, 산소, 불소
3. 독성 여부:
   • 독성: 인체 유해 → 염소, 암모니아, 황화수소 등
   • 비독성: 인체 무해 → 질소, 산소 등

암기팁

"염소 = 액화 + 조연성 + 독성"
조연성 가스 4가지: 산불아염 (산소, 불소, 아르곤 아님, 염소) → 정정: 산불염 (산소, 불소, 염소) + 오존

주의할 함정

❌ 상태를 "압축가스"로 답하기 → 염소는 액화가스 ❌ 연소성을 "불연성"이라고만 답하기 → "조연성"이 정확 ❌ 조연성을 "자체가 연소한다"고 착각 → 자체는 연소 안 함

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문제 6

• 문제번호 6 | 계산형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (4회)
• 관련 키워드: 전기분해, 수소, 산소, 화학 반응식, 발생 기체 비율

문제 내용

물을 전기분해할 때 물에 묽은황산, 수산화나트륨을 넣고 직류로 인가하는데 이 때 양극 +와 음극 -에서 발생하는 가스를 쓰고, 산소와 수소의 비율을 쓰시오.

정답

양극(+): 산소(O₂)
음극(-): 수소(H₂)
비율: 수소 : 산소 = 2 : 1

해설

물의 전기분해 반응식:

2H₂O → 2H₂(수소) + O₂(산소)

양극(+): 4OH⁻ - 4e⁻ → O₂ + 2H₂O (산화 반응)
음극(-): 4H₂O + 4e⁻ → 2H₂ + 4OH⁻ (환원 반응)

발생 가스:

• 수소: 음극에서 발생 (가연성, 냄새 없음)
• 산소: 양극에서 발생 (조연성, 냄새 없음)
• 부피 비: 수소 2 : 산소 1
• 질량 비: 수소 1 : 산소 8

암기팁

"음극에 수소, 양극에 산소" "2 대 1" (쌍을 이룬다)

• 수소 2개 원자 + 산소 1개 원자 = 물 1개 분자

주의할 함정

❌ 양극과 음극을 역으로 답하기 ❌ 비율을 "1:2"로 역답하기 ❌ "전기분해"와 "전기도금" 혼동

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문제 7

• 문제번호 7 | 개념형 | 난이도 ⭐ | 우선순위 참고
• 빈출도: ⭐ (1회)
• 관련 키워드: LNG, 액화천연가스, 영문 약자

문제 내용

액화천연가스를 영문약자로 쓰시오.

정답

LNG (Liquified Natural Gas)

해설

가스 관련 영문 약자:

• LNG: Liquified Natural Gas (액화천연가스)
  • 주성분: 메탄(CH₄)
  • 온도: -161℃ 이하
• LPG: Liquified Petroleum Gas (액화석유가스)
  • 주성분: 프로판(C₃H₈), 부탄(C₄H₁₀)
  • 온도: -42℃ 정도

암기팁

"N = Natural(천연) → LNG" "P = Petroleum(석유) → LPG"

주의할 함정

❌ LNG와 LPG 혼동 ❌ "Liquefied" 스펠링 오류 → Liquified (한국 시험 기준)

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문제 8

• 문제번호 8 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (4회)
• 관련 키워드: 다단압축, 압축기, 에너지 효율

문제 내용

압축기를 다단압축하는 목적을 2가지 쓰시오.

정답

① 1단 단열압축과 비교한 일량의 절약
② 이용효율의 증가 
③ 힘의 평형 개선 
④ 가스 온도 상승 방지)

해설

다단압축(Multi-stage Compression)의 목적:

1. 일량 절약:
   • 단계적 압축으로 여러 번 냉각
   • 최종 일량이 1단 압축보다 적음
2. 효율 증가:
   • 각 단계마다 냉각으로 밀도 증가
   • 다음 단 압축에서 효율 향상
3. 온도 제어:
   • 중간 냉각으로 과열 방지
   • 장비 손상 예방
4. 기계적 안정:
   • 압력 차이를 줄여 부하 분산
   • 각 단의 힘 평형 개선

암기팁

"다단 = 냉각의 반복" 냉각으로 → 일량 절약 → 효율 증가 → 온도 제어

주의할 함정

❌ "비용 절감"이라고 답하기 → 초기 설치비는 높음 ❌ 1가지만 답하기 → 2가지 이상 필요

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문제 9

• 문제번호 9 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회)
• 관련 키워드: 정압기 구조, 다이어프램, 스프링, 메인밸브

문제 내용

정압기의 기본구조는 2차압력을 감지하고, 2차압력의 변동을 밸브에 전하는 ( ) 과 조정하여야 할 압력을 설정하는 부분인 ( ), 가스의 유량을 밸브의 열린 정도에 의해 직접 조정하는 ( ))로 구성된다.

정답

첫 번째: 다이어프램 (diaphragm)
두 번째: 스프링 (spring)
세 번째: 메인밸브 (main valve)

해설

정압기의 3대 구성요소:

1. 다이어프램:
   • 얇은 금속 또는 탄성 막
   • 2차 압력 변화 감지
   • 감지 신호를 스프링에 전달
2. 스프링:
   • 설정 압력 결정
   • 스프링 압축량으로 조정 압력 설정
   • 다이어프램의 움직임에 저항
3. 메인밸브:
   • 실제로 가스 유량 조절
   • 밸브 개도(열린 정도)로 유량 제어
   • 다이어프램의 움직임에 따라 개폐

작동 원리: 2차 압력 ↑ → 다이어프램 위로 움직임 → 메인밸브 좁혀짐 → 유량 감소

암기팁

"감지(다이어프램) → 설정(스프링) → 조절(메인밸브)" "감설조" 순서로 외우기

주의할 함정

❌ "파일롯" "파일럿" 등 다른 밸브와 혼동 ❌ 3가지 모두 구분 못 하기 ❌ "다이아프램" 스펠링 오류 → 다이어프램

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문제 10

• 문제번호 10 | 계산형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (4회)
• 관련 키워드: 액체의 저장능력, 가스정수, 액화가스 용기 충전량

문제 내용

액화산소가 내용적 50L인 용기에 충전되어 있을 때 저장능력(kg)은? (단, 가스정수 C는 1.04)

정답

48.08 kg (또는 48 kg)

해설

액화가스 저장능력 계산 공식:

저장능력(kg) = 내용적(L) / 가스정수

계산:
50L / 1.04 = 48.08 kg

가스정수(C) 개념:

• 액화가스 특성에 따른 상수
• 산소: 1.04
• 질소: 1.04
• 아르곤: 1.05
• 값이 작을수록 더 많이 충전 가능

암기팁

"저장능력 = 내용적 ÷ 가스정수" 가스정수는 주어진 값 사용

주의할 함정

❌ 곱하기(×)를 나누기(÷)로 착각 ❌ 가스정수를 1.04가 아닌 다른 값으로 사용 ❌ 단위를 m³로 착각 → L 단위 확인

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문제 11

• 문제번호 11 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회)
• 관련 키워드: 기체 용해도, 헨리의 법칙, 온도, 압력

문제 내용

다음은 기체 용해도에 대한 설명이다. 기체는 온도가 ( ) 수록, 압력이 ( )) 수록 용해가 잘 된다.

정답

온도: 낮을 (또는 낮을수록)
압력: 높을 (또는 높을수록)

해설

기체의 용해도 법칙 (헨리의 법칙):

용해도 ∝ 압력
용해도 ∝ 1/온도

상세:

1. 온도 낮을수록 → 용해도 증가
   • 찬 물이 따뜻한 물보다 가스 더 많이 녹임
   • 예: 냉장고의 물이 더 많은 산소 함유
2. 압력 높을수록 → 용해도 증가
   • 더 많은 가스 분자가 액체에 녹음
   • 예: 탄산음료의 병뚜껑을 열면 거품 발생 (압력 감소)

암기팁

"온도 낮아 → 기체 녹아 / 압력 높아 → 기체 녹아" 역으로 기억하면 안 됨!

주의할 함정

❌ 온도와 압력의 영향을 역으로 답하기 ❌ "온도가 높을수록" 착각 ❌ "압력이 낮을수록" 착각

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문제 12

• 문제번호 12 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회)
• 관련 키워드: 고압가스 충전용기 보관, 안전 관리 기준

문제 내용

고압가스 충전용기 보관장소 관리에 대해 ( )에 알맞은 것을 쓰시오.
가. 용기보관장소의 주위 ( )m 이내에는 화기 또는 인화성물질이나 발화성물질을 두지 않을 것
나. 충전용기는 항상 ( )℃ 이하의 온도를 유지하고, 직사광선을 받지 않도록 조치할 것
다. 충전용기(내용적이 5L 이하인 것은 제외한다)에는 넘어짐 등에 의한 충격 및 ( )의 손상을 방지하는 등의 조치를 하고 난폭한 취급을 하지 않을 것
라. 가연성가스 용기보관장소에는 ( )형 휴대용 손전등 외의 등화를 지니고 들어가지 않을 것
마. 용기보관장소에는 계량기 등 작업에 필요한 물건 외에는 두지 않을 것
바. 충전용기와 잔가스용기는 각각 구분하여 용기보관장소에 놓을 것

정답

가) 2 (m) 나) 40 (℃) 다) 밸브 라) 방폭 (방폭형)

해설

고압가스 충전용기 보관 기준 (중요!):

1. 화기 거리: 2m 이내 금지
   • 최소 2m 이상 떨어져야 함
2. 온도 관리: 40℃ 이하
   • 직사광선 차단
   • 환기 좋은 곳
   • 2021~2025년 5회 연속 출제 가능성
3. 밸브 보호: 충격 및 손상 방지
   • 5L 초과 용기만 해당
   • 넘어짐·부딪힘 방지
4. 등화 관리: 방폭형만 사용
   • 가연성가스 보관 장소 특별 관리
   • 방폭형 손전등 외 불허
5. 보관 구분:
   • 충전용기 ≠ 잔가스용기
   • 별도 구역 보관

암기팁

"2m, 40도, 밸브, 방폭형" 4가지 필수 수치! 이 4가지는 무조건 출제됨

주의할 함정

❌ 온도를 "30℃" "50℃"로 착각 ❌ 거리를 "3m" "1m"으로 답하기 → 2m이 정답 ❌ "밸브" 말고 다른 부품명 답하기 ❌ "방폭" 빼먹기 → "방폭형"이 정확