가스기능사 필답형 2021년 3회 기출문제

가스기능사 필답형 2021년 3회 기출문제 

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문제 1

• 문제번호 1 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐ (2회)
• 관련 키워드: 배관 이음쇠, 소켓, 니플, 유니온, 플랜지

문제 내용

동일 직경의 관을 직선으로 연결할 때 사용되는 이음쇠 2가지를 쓰시오.

정답

소켓(socket), 니플(nipple), 유니온, 플랜지

해설

배관 이음쇠의 종류 및 용도:

1. 소켓(Socket):
   • 양쪽 끝에 암나사 구멍
   • 나사가 달린 관을 끼워 연결
   • 직선 연결, 간단한 구조
2. 니플(Nipple):
   • 짧은 관 양쪽에 수나사
   • 두 개의 암나사 구멍(소켓)을 연결
   • 연장 연결에 사용
3. 유니온(Union):
   • 분리 및 재연결 가능
   • 유지보수 시 편리
4. 플랜지(Flange):
   • 넓은 원판 모양
   • 큰 구경 배관에 사용

동일 직경 직선 연결: 소켓, 니플 이 2가지 가장 일반적

암기팁

"소켓(Socket) = 구멍 / 니플(Nipple) = 튀어나옴" Socket의 S = Sunken hole (파인 구멍) Nipple의 N = Nose (튀어나온 코)

주의할 함정

❌ 다양한 이음쇠를 모두 나열 → 문제에서는 2가지만 요구 ❌ "엘보"나 "티" 같은 방향 변환 이음쇠 답하기 ❌ 이음쇠 명칭을 한글로만 알고 영문명 모르기

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문제 2

• 문제번호 2 | 계산형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (4회, 저장능력 계산 빈출)
• 관련 키워드: 액화가스 저장능력, 내용적, 비중, 가스정수

문제 내용

액화가스 탱크 내용적이 3000L, 비중이 0.77일 때 충전량 저장능력(kg)은? (단, 공식: G = 0.9dv)

정답

2,079 kg

해설

액화가스 저장능력 계산 공식:

G = 0.9 × d × v

여기서:
- G: 저장능력(kg)
- d: 비중(0.77)
- v: 내용적(3000 L)
- 0.9: 충전계수(90% 충전이 기준)

계산:
G = 0.9 × 0.77 × 3000
  = 0.693 × 3000
  = 2,079 kg

충전계수 0.9의 의미:

• 안전상 100% 가득 채우지 않음
• 온도 상승 시 팽창 여유 확보
• 최대 90%까지만 충전 허용

암기팁

"0.9dv" 공식을 정확히 외우기!

• 0.9는 절대 빠뜨리면 안 됨
• 충전계수 = 안전의 여유

계산 순서:

1. 0.9 × 비중 = 0.693
2. × 3000 = 2,079 kg

주의할 함정

❌ 0.9를 빠뜨리고 계산 → d × v = 2,310 kg (오답) ❌ 내용적 단위를 m³로 혼동 ❌ 비중과 내용적을 곱하는 순서 실수 ❌ "0.9"의 의미 모르고 단순 암기만 하기

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문제 3

• 문제번호 3 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회, 정압기 특성 최빈출)
• 관련 키워드: 정압기 특성, 동특성, 정특성, 부하 변동, 응답속도

문제 내용

정압기의 특성중 동특성에 대하여 설명하시오.

정답

부하 변화가 큰 곳에 사용되는 정압기에 대한 중요한 특성으로 부하 변동에 대한 응답의 신속성과 안정성이 요구된다. 2차측 부하를 급격히 변화시켰을 때의 2차압과의 과도응답성을 가리키는 것이다.

(간단 답변: "부하 변동 시 2차압의 과도응답성")

해설

정압기의 4가지 특성 정리:

1. 동특성(Dynamic characteristic):
   • 부하 변동에 대한 응답 속도
   • 2차 부하를 급격히 변화시켰을 때 압력이 얼마나 빨리 안정되는가
   • 부하 변화가 큰 곳에서 중요
   • 예: 도시가스 사용량이 수시로 변하는 경우
2. 정특성(Static characteristic):
   • 정상 상태에서의 압력 제어 정밀도
   • 유량 변화에 따른 2차압 변화의 크기
   • 송출유량과 2차압의 관계
3. 유량특성(Flow characteristic):
   • 메인밸브 개도(열림 정도)와 유량의 관계
   • 밸브가 얼마나 열려야 얼마의 가스가 흐르는가
4. 사용최대차압(Maximum differential pressure):
   • 1차압과 2차압의 최대 차이
   • 정압기가 견딜 수 있는 최대 차압
5. 작동최소차압(Minimum operating differential pressure):
   • 파일로트식 정압기가 작동하기 위한 최소 차압

암기팁

"동 = 움직임의 속도" "정 = 정확함"

동특성: 빠르고 안정적인 응답 → 부하 변화 잘 대응 정특성: 정상 상태에서 정밀함 → 압력 정확히 제어

주의할 함정

❌ "동특성"과 "정특성"을 혼동하기 쉬움 ❌ 동특성을 단순히 "응답성"이라고만 답하기 → 과도응답성 명시 필요 ❌ "정특성"과 혼동하여 "정상 상태"만 언급

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문제 4

• 문제번호 4 | 개념형 | 난이도 ⭐ | 우선순위 참고
• 빈출도: ⭐⭐ (2회)
• 관련 키워드: 온도 단위, 섭씨, 화씨, 켈빈, 랭킹

문제 내용

온도단위를 2가지를 쓰시오.

정답

섭씨온도(℃), 화씨온도(℉), 또는 켈빈(K), 랭킨(°R)

해설

온도 단위의 4가지 체계:

1. 섭씨온도(Celsius, ℃):
   • 물의 빙점: 0℃
   • 물의 끓는점: 100℃
   • 일상 생활에서 가장 많이 사용
2. 화씨온도(Fahrenheit, ℉):
   • 물의 빙점: 32℉
   • 물의 끓는점: 212℉
   • 주로 미국에서 사용
3. 켈빈(Kelvin, K) - 절대온도:
   • 절대영도: 0 K = -273℃
   • 물의 빙점: 273 K
   • 과학 실험에서 표준
4. 랭킨(Rankine, °R):
   • 절대영도: 0°R
   • 화씨의 절대온도 표시
   • 별로 사용 안 함

온도 변환 공식:

℉ = ℃ × 1.8 + 32
K = ℃ + 273
°R = ℉ + 460 = (℃ + 273) × 1.8

암기팁

"섭화켈랭" 4가지 순서로 외우기 시험에서는 보통 섭씨와 화씨 또는 섭씨와 켈빈 조합

주의할 함정

❌ 온도 단위명을 불완전하게 답하기 (예: "섭" "화" 등 한글자만) ❌ 단위 기호 빠뜨리기

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문제 5

• 문제번호 5 | 계산형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회, 압력 변환 및 계산 최빈출)
• 관련 키워드: 대기압, 게이지압력, 절대압력, 단위 변환

문제 내용

대기압이 755 mmHg이고, 게이지압력이 1.25 kgf/㎠일 때 절대압력(kgf/㎠,a) 은 얼마인가?

정답

2.28 kgf/㎠,a

해설

절대압력 계산 단계:

1. 대기압을 kgf/㎠로 변환:
   • 표준 대기압: 760 mmHg = 1.0332 kgf/㎠
   • 주어진 대기압: 755 mmHg
   • 변환: (755/760) × 1.0332 = 1.0316 kgf/㎠
2. 절대압력 계산:
3. 절대압력 = 대기압 + 게이지압력 = 1.0316 + 1.25 = 2.2816 kgf/㎠,a ≈ 2.28 kgf/㎠,a

압력 단위 변환 참고:

• 1 atm = 760 mmHg
• 1 atm = 1.0332 kgf/㎠
• 1 atm = 101.325 kPa
• 1 atm = 0.101325 MPa

암기팁

"절대 = 대기 + 게이지" 절대로 빼먹지 말 것!

대기압 변환:

• 표준 대기압(760 mmHg) = 1.0332 kgf/㎠
• 문제에서 755 mmHg 주어지면 비례식으로 계산

주의할 함정

❌ 대기압을 그대로 1.0332 kgf/㎠ 사용 → 755 mmHg이므로 변환 필요 ❌ 절대압력을 구하지 않고 게이지압력만 답하기 ❌ 단위를 mpaf/㎠ 등으로 혼동 ❌ 계산기 없을 때 소수점 처리 어려움 → 대략 2.28 정도로 답하기

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문제 6

• 문제번호 6 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (3회)
• 관련 키워드: 질소, 공기액화분리, 특성

문제 내용

질소는 공기 중 78% 존재하고 분자량은 28g, 공기 중에 연소되지 않는 불연성 가스이다.
질소는 고온, 고압 하에서 수소와 반응하여 (암모니아)가 생성된다.
질소는 공기를 압축하여 비등점의 차이를 이용하여 공기액화분리장치로 제조 시 (액화산소)와 (액화질소)로 만들어 진다.

정답

첫 번째 빈칸: 암모니아 (또는 NH₃) 두 번째, 세 번째 빈칸: 액화산소, 액화질소 (또는 액화아르곤)

해설

질소(N₂)의 주요 특성과 반응:

1. 하버-보슈 공정 (Haber-Bosch Process):
   • 암모니아 생성 (비료 제조의 핵심)
   • 질소 비료로 매우 중요
2. N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ (고온, 고압, 촉매 필요)
3. 공기액화분리 (Air Separation):
   • 액체 질소: -196℃ 에서 액화
   • 액체 산소: -183℃ 에서 액화
   • 비등점 차이로 분리 가능
   • 추가: 액체 아르곤(-186℃)도 얻을 수 있음
4. 질소의 특성:
   • 불활성 (불연성)
   • 무색무취
   • 산업용 불활성 가스로 광범위 사용
   • 초저온 냉각제로 사용

암기팁

"질소 + 수소 = 암모니아" 하버-보슈 공정 기억 "공기액화 = 산소 + 질소 + 아르곤" 3가지 주요 산물

주의할 함정

❌ 암모니아를 "질소"로 답하기 ❌ 공기액화의 산물을 "질소, 산소"만 답하고 아르곤 빠뜨리기 ❌ "니트로겐"이라고 답하기 → 분자는 N₂이지만 답은 질소 또는 암모니아

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문제 7

• 문제번호 7 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐ (2회)
• 관련 키워드: 가스 분석, 흡수분석법, 오르자트법, 헤펠법

문제 내용

가스 분석에서 흡수분석법 종류 2가지를 쓰시오.

정답

오르자트법(Orsat), 헤펠법(Hempel), 게겔법

해설

흡수분석법(Absorption Analysis Method):

• 각종 기체 흡수제와 시료기체를 혼합
• 흡수제에 흡수된 양을 측정으로 정량
• 정성분석 및 정량분석 모두 가능

주요 흡수분석법:

1. 오르자트법(Orsat Method):
   • 가장 일반적인 방법
   • 비교적 간단하고 정확
   • 실험실 표준 방법
   • CO₂, O₂, CO 등 분석 가능
2. 헤펠법(Hempel Method):
   • 오르자트법과 유사
   • 장시간 분석 시 사용
3. 게겔법(Geigel Method):
   • 특정 기체 분석용

암기팁

"오헤게" 3가지 순서로 외우기 문제에서는 보통 오르자트, 헤펠 2가지 요구

주의할 함정

❌ 스펠링 오류 ("오사트" "헤펄" 등) ❌ 흡수분석법이 아닌 다른 분석법 답하기

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문제 8

• 문제번호 8 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (4회, 지하매설배관 방식 빈출)
• 관련 키워드: 지하매설배관, 전기방식법, 희생양극, 외부전원법, 배류법

문제 내용

지하매설배관 전기방식법 2가지를 쓰시오.

정답

희생양극법, 외부전원법, 배류법)

해설

지하매설배관의 부식 방지를 위한 전기방식법:

1. 희생양극법 (Sacrificial Anode Method):
   • 장점: 구조 간단, 유지보수 적음
   • 단점: 양극 금속 주기적 교체 필요
   • 소규모 시설에 적합
2. 이온화 경향이 강한 금속 (마그네슘, 아연 등)을 지중에 설치하고 배관과 전선으로 연결 → 양극 금속이 먼저 산화되어 배관 보호
3. 외부전원법 (Impressed Current Method):
   • 장점: 전류 조절 가능, 오래 사용
   • 단점: 전력 공급 필요, 설비비 큼
   • 대규모 시설에 적합
4. 외부 직류전원장치 사용 - 양극: 토양/수중에 설치 - 음극: 배관에 접속 → 배관을 음극으로 만들어 부식 방지
5. 배류법 (Drainage Method):
   • 배관의 전위가 주변 금속 구조물보다 높을 때
   • 누출 전류를 다른 구조물로 회피
   • 잘 사용 안 함

암기팁

"희생 + 외부" 이 2가지가 가장 중요

• 희생: 산화 희생 → 양극 금속 먼저 녹음
• 외부: 전원 공급 → 배관을 음극으로 유지

주의할 함정

❌ "아연 도금"과 혼동 ❌ 희생양극법을 "음극보호"라고만 답하기 ❌ 전기방식법이 아닌 다른 부식 방지법 답하기 (예: 코팅)

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문제 9

• 문제번호 9 | 개념형 | 난이도 ⭐ | 우선순위 참고
• 빈출도: ⭐⭐ (2회)
• 관련 키워드: 웨버지수, 가스 호환성, 가스 연소성

문제 내용

가스의 총발열량(kcal/㎥)을 가스 비중의 제곱근으로 나눈 값으로 가스의 연소성, 호환성을 판정하는 지수를 무엇이라고 하는가?

정답

웨버지수 (Weber Index, WI)

해설

웨버지수의 정의 및 의미:

웨버지수(WI) = 가스 발열량(kcal/㎥) / √(가스 비중)
             = Hg / √d

활용:

• 도시가스 안전성 평가
• 가스간 호환성 판정
• 서로 다른 가스를 혼합할 수 있는지 판단
• 높을수록 연소성 좋음

예시:

• 메탄(CH₄): WI 약 100
• 프로판(C₃H₈): WI 약 85
• 혼합가스: 평균 WI로 판정

암기팁

"총발열량 ÷ √비중" 공식 정확히 암기 "웨버지수 = 가스 호환성 지수"

주의할 함정

❌ 공식을 역으로 √비중 ÷ 발열량으로 계산 ❌ 비중의 제곱근을 빠뜨리고 단순히 비중으로 나누기 ❌ 다른 가스 특성 지수와 혼동

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문제 10

• 문제번호 10 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (3회)
• 관련 키워드: 시안화수소, 중합폭발, 안정제, 보관 주의사항

문제 내용

HCN(시안화수소)는 장기간 보관하지 않는데, 그 이유를 설명하시오.

정답

중합폭발의 위험이 있기 때문 (또는: 중합반응이 일어나 폭발할 수 있음)

해설

시안화수소(HCN, Hydrogen Cyanide)의 위험성:

1. 중합폭발의 원리:
2. 일정 온도와 압력에서 단량체(HCN) → 중합체(높은 분자량의 화합물) → 폭발적 에너지 방출 → 폭발
3. 시안화수소의 특수성:
   • 독성가스: TLV = 10 ppm (매우 낮음)
   • 중합폭발 위험 매우 높음
   • 순도 98% 이상 필수
   • 안정제 첨가 필수
4. 안정화 조건:
   • 황산, 아황산가스, 동, 오산화인, 염화칼슘 등의 안정제 첨가
   • 충전 후 24시간 정치
   • 이후 1일 1회 이상 검사 (질산구리벤젠지 이용)
   • 검사지 반응색: 청색
5. 3가지 폭발 유형:
   • 산화폭발: 가스 누설 + 점화원
   • 분해폭발: 아세틸렌, 산화에틸렌 등이 분해하면서 폭발
   • 중합폭발: 시안화수소 → 분자량 큰 중합체로 변환하며 폭발

암기팁

"HCN = 중합폭발" 직결해서 외우기 "장기 보관 금지" 가장 중요한 특성 "안정제 + 24시간 정치 + 매일 검사" 관리 기준

주의할 함정

❌ "독성이 높아서"라고만 답하기 → 주된 이유는 중합폭발 ❌ 아세틸렌의 분해폭발과 혼동 ❌ 안정제 종류나 검사 방법 모르기

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문제 11

• 문제번호 11 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐ | 우선순위 중점
• 빈출도: ⭐⭐⭐ (4회)
• 관련 키워드: 캐비테이션, 공동 현상, 펌프, 저비점 액체

문제 내용

빠른 속도로 액체가 운동할 때 액체압력이 증기압 이하로 낮아져서 액체 내 증기 기포가 발생하는 현상을 무엇이라고 하는가?

정답

캐비테이션 (Cavitation, 공동 현상)

해설

캐비테이션(Cavitation)의 원리:

1. 발생 메커니즘:
2. 액체의 빠른 흐름 → 국소 압력 저하 → 액체 증기압 이하로 떨어짐 → 기포(공동) 발생 → 기포 붕괴 시 충격파 발생
3. 발생 위치:
   • 펌프 흡입구 (저압 영역)
   • 배관 좁은 부분
   • 모서리 부분
4. 피해:
   • 장비 손상
   • 펌프 성능 저하
   • 소음 및 진동
   • 재료 침식
5. 방지 방법:
   • 흡입관 직경 크게
   • 유속 낮추기
   • 흡입부 압력 높게 유지
   • 펌프 입구에 필터 설치
   • 저비점 액체 사용 시 특별 주의

암기팁

"캐비 = 공기 기포가 생김" "압력 낮음 → 기포 발생 → 충격 → 손상" 순서 암기

관련 펌프 현상:

• 캐비테이션: 기포 발생 (압력 낮을 때)
• 워터 해머링: 급격한 압력 상승 (밸브 급폐)
• 베이퍼 락: 마찰열로 액체 끓음 (저비점 액체)

주의할 함정

❌ "베이퍼 락"과 혼동 → 캐비테이션은 압력 저하, 베이퍼락은 온도 상승 ❌ 스펠링: "케비테이션" 아님 → 캐비테이션 ❌ "공동 현상"이라는 한글명을 모르기

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문제 12

• 문제번호 12 | 개념형 | 난이도 ⭐⭐⭐ | 우선순위 필수
• 빈출도: ⭐⭐⭐⭐ (5회)
• 관련 키워드: 방호벽, 철근콘크리트, 폭발 방지, 설치 기준

문제 내용

당해 충전장소와 당해 가스 충전용기 보관장소의 사이 등에 높이 2m 이상, 두께 12cm 이상의 철근콘크리트 또는 이와 동등 이상의 강도를 가지는 시설을 무엇이라고 하는가?

정답

방호벽 (Protection Wall)

해설

방호벽의 정의 및 용도:

1. 정의:
   • 한 쪽에서 발생하는 위해요소가 다른 쪽으로 전이되는 것을 방지하기 위해 설치
2. 설치 기준:
   • 높이: 2m 이상
   • 두께: 12cm 이상
   • 재질: 철근콘크리트 또는 이와 동등 이상 강도
   • 철근배근: 직경 9mm 이상, 가로세로 400mm 이하 간격
   • 모서리 철근: 확실히 결속
3. 설치 위치:
   • 충전장소와 보관장소 사이
   • 인접한 위험시설 분리
   • 폭발 에너지 차단
4. 목적:
   • 폭발 시 피해 확대 방지
   • 충돌파 및 파편 차단
   • 열 방사 차단

암기팁

"2m, 12cm" 두 수치는 절대 잊지 말 것!

• 높이 2m (세로)
• 두께 12cm (가로)
• 2-1-2 또는 2-12 순서로 외우기

2021~2025년 시험에서 거의 확실히 출제:

• 1회: 문제 4 (직접 출제)
• 2회: 문제 12 (직접 출제)
• 3회: 문제 12 (직접 출제)

주의할 함정

❌ 높이를 "1m" "3m"으로 답하기 ❌ 두께를 "10cm" "15cm"로 답하기 ❌ "방어벽" "방음벽" 등 다른 명칭으로 답하기 ❌ 설치 기준 수치 중 하나만 답하기 → 높이와 두께 모두 명시

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📊 2021년 3회 종합 분석

구분 문제번호 유형 난이도 빈출도

저장능력 계산	2	계산형	⭐⭐	⭐⭐⭐
압력 변환	5	계산형	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
정압기 특성	3	개념형	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
방호벽 기준	12	개념형	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐
기타 개념	1,4,6,7,8,9,10,11	개념형	⭐⭐	⭐⭐⭐

2021년 1, 2, 3회 비교 분석:

항목 1회 2회 3회

계산형	3문제	3문제	2문제
개념형	9문제	9문제	10문제
최상 난이도	문제 9	문제 1, 4	문제 5
필수 암기 항목	온도, 거리	아세틸렌 5가지	방호벽 2-12
함정 많음	문제 4, 9	문제 4	문제 5, 12

2026년 시험 대비 절대 암기 사항:

✅ 수치 암기 (거의 확실히 출제):

• 방호벽: 높이 2m, 두께 12cm
• 보관 온도: 40℃ 이하
• 화기 거리: 2m 이상
• 호스 길이: 0.3~3m

✅ 계산 공식 (매년 출제):

• 저장능력: G = 0.9dv
• 절대압력: 절대압 = 대기압 + 게이지압
• 보일-샤를: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

✅ 개념 구분 (많은 오답자):

• 동특성 vs 정특성
• 게이지압 vs 절대압
• 캐비테이션 vs 베이퍼락
• 가연성 vs 조연성 vs 불연성

✅ 위험 물질 특성 (매년 필출):

• 아세틸렌: 분자량 26, 폭발범위 2.5~81, 분해폭발
• 시안화수소: 중합폭발, 장기 보관 금지
• 염소: 액화가스, 조연성, 독성