가스기능사 필답형 2022년 2회 기출문제

가스기능사 필답형 2022년 2회 (1~12번)

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1번 가스 특성 분류 (5점)

빈출도: ⭐⭐⭐⭐⭐

문제 다음의 보기의 가스 중에서 설명에 해당하는 것을 모두 골라 번호를 쓰시오. (5점)

[보기: 수소, 염소, 산소, 암모니아, 질소, 메탄]

(가)-1 밀도가 가장 작은 가스는?
(가)-2 밀도가 가장 큰 가스는?
(나) 조연성 가스는?
(다) 독성이면서 가연성 가스는?
(라) 공기액화분리기로 얻을 수 있는 가스는?
(마) 압축가스?

정답

• (가)-1 수소 (H₂) - 분자량 2
• (가)-2 염소 (Cl₂) - 분자량 71
• (나) 산소, 염소 - 조연성 가스
• (다) 암모니아 (NH₃) - 가연성+독성
• (라) 질소, 산소 (+ 아르곤) - 공기액화분리
• (마) 수소, 질소, 산소, 메탄 - 압축가스

해설

(가) 분자량 비교 (밀도와 정비례):

가스 분자식 분자량

수소	H₂	2 ✅ 최소
메탄	CH₄	16
암모니아	NH₃	17
질소	N₂	28
산소	O₂	32
염소	Cl₂	71 ✅ 최대

(나) 조연성 가스 (산불 오염성):

• 산소(O₂) ✅ 다른 물질 연소 촉진
• 염소(Cl₂) ✅ 조연성 성질
• 불소(F₂), 오존(O₃)도 조연성이지만 보기에 없음

(다) 가연성+독성: 가연성+독성 가스 암호: 이황시 브롬산 염탄일암

• 이황화탄소(CS₂)
• 황화수소(H₂S)
• 시안화수소(HCN)
• 브롬화메탄(CH₃Br)
• 산화에틸렌(C₂H₄O)
• 염화메탄(CH₃Cl)
• 일산화탄소(CO)
• 암모니아(NH₃) ✅ (보기에서)

(라) 공기액화분리장치: 공기를 -196℃까지 냉각하여 액화 후 비등점 차이로 분리

• 질소(N₂): -196℃
• 산소(O₂): -183℃
• 아르곤(Ar): -186℃

(마) 압축가스: 끓는점이 너무 낮아 상온에서 액화 불가능 → 압축만 함

• 비점 낮은 순서: H₂ < N₂ < O₂ < CH₄

암기팁

• 분자량: "수소 2, 염소 71" 극단값 외우기
• 조연성: "산소와 염소" 2개만 기억
• 가연성+독성: "이황시(CS₂, H₂S) + 브롬산(HCN, CH₃Br) + 염탄일암(CH₃Cl, C₂H₄O, CO, NH₃)"
• 공기액화: "질소, 산소, 아르곤" 3가지
• 압축가스: "비점 낮은 기체" 기본 원리로 파악

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2번 보일의 법칙

빈출도: ⭐⭐⭐⭐⭐

문제 온도가 일정할 때, 일정량의 기체가 차지하는 체적은 압력에 반비례한다는 법칙을 무엇이라 하는가?

정답 보일의 법칙 (Boyle's Law)

해설 보일의 법칙

• 공식: P₁V₁ = P₂V₂ (온도 일정)
• 의미: 압력 × 부피 = 상수
• 압력 ↑ → 부피 ↓ (반비례 관계)

관련 법칙:

법칙명 조건 관계식

보일의 법칙	온도 일정	P₁V₁ = P₂V₂
샤를의 법칙	압력 일정	V₁/T₁ = V₂/T₂
게이뤼삭 법칙	부피 일정	P₁/T₁ = P₂/T₂
보일-샤를 법칙	모든 변수 변함	P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

암기팁

• "보일의 법칙" = "Boyle" = "온도 일정"
• 샤를(Charles) = 온도 변수
• P×V = 상수 → 반비례 관계 확실히

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3번 추량식 가스미터 종류

빈출도: ⭐⭐⭐

문제 추량식 가스미터의 종류 2가지를 쓰시오.

정답

• 델타식 (Delta type)
• 터빈식 (Turbine type)
• 오리피스식, 벤추리식 (이들은 차압식)

해설

가스미터 분류

분류 종류 특징

추량식 (간접식)	델타식	용량 추정 방식
	터빈식	회전수로 계산
차압식	오리피스	압력 손실 이용 (가장 많이 사용)
	벤추리	압력 손실 적음
	플로우노즐	중간 수준
실측식 (직접식)	습식	물 이용 (정확도 높음)
	막식	다이어프램 방식
	회전자식	피스톤식

추량식(Inferential)의 특징:

• 직접 부피 측정하지 않음
• 유속 등을 간접적으로 추정
• 구조 간단, 비용 저렴

암기팁

• 추량식 2가지: 델타, 터빈
• 차압식 3가지: 오리피스, 벤추리, 플로우노즐 → 오벤플
• 실측식 3가지: 습식, 막식, 회전자식

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4번 PE배관 최고사용압력

빈출도: ⭐⭐⭐⭐

문제 지하에 매설하는 PE배관의 최고사용압력(㎫)을 쓰시오.

정답 0.4 ㎫ (이하)

해설 PE(폴리에틸렌) 배관의 압력 기준:

• 지하매설: 0.4 ㎫ 이하
• 지상 매설: 조건에 따라 다름

PE 배관 특징:

• 유연성 있음
• 부식 내성 강함
• 저압용 배관
• 저온에서 취성 증가

배관 규격 비교:

배관종류 사용압력 용도

PE	0.4 ㎫ 이하	저압, 지하매설
강관	일반 0.6~1.0 ㎫	고압배관
동관	고압용	고급 배관

암기팁

• "PE 배관 = 0.4 ㎫" 숫자 정확히 외우기
• "저압 배관"이라는 개념으로 기억
• "지하매설"은 추가 조건

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5번 강제기화기

빈출도: ⭐⭐⭐⭐⭐

문제 자연기화로는 기화량에 한계가 있어 설치하는 장치로서, 한냉 시에도 연속적 가스공급이 가능하며, 가스 조성이 일정하지만, 초기설치비(인건비, 설비비)가 드는 기화방식을 무엇이라고 하는지 쓰시오.

정답 강제기화기 (Force vaporizer)

해설

LPG 기화 방식 비교

항목 자연기화 강제기화

작동 원리	외부 열로 자동 기화	열원(온수, 증기, 전열) 이용
기화량	제한적 (한냉기 부족)	연속적 (온도 조절)
가스 조성	변함 (액체 성분 편차)	일정함 ✅
기화 온도	외부 온도 의존	설정 온도 유지
초기 설치비	저렴	높음 ✅
운전비	낮음	높음
용도	소규모, 온난지역	대규모, 한냉지역

강제기화 방식의 종류:

1. 온수가열식: 온수탱크 이용 (가정용)
2. 증기가열식: 보일러 증기 이용 (산업용)
3. 전열식: 전열기구 이용 (소규모)
4. 공기혼합식: LPG+공기 혼합으로 열량 조절

암기팁

• 강제기화의 3가지 장점: 연속공급, 일정조성, 초기비용 high
• "자연 = 약함, 강제 = 강함"으로 기억
• 한냉기에 필요 → 겨울 대비 시스템

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6번 아세틸렌의 위험도 계산

빈출도: ⭐⭐⭐⭐⭐

문제 아세틸렌의 위험도를 계산하시오. (단, 아세틸렌의 폭발범위는 2.5 ~ 81vol%이다.)

정답 (81 - 2.5) / 2.5 = 31.4

해설

위험도(Hazard Index) 공식: 

여기서:

• H = 위험도
• U = 폭발상한값 (Upper Explosive Limit)
• L = 폭발하한값 (Lower Explosive Limit)

계산 과정:

• 폭발상한값(U) = 81%
• 폭발하한값(L) = 2.5%
• 위험도 = (81 - 2.5) / 2.5 = 78.5 / 2.5 = 31.4

주요 가스의 위험도:

가스 폭발범위 위험도

아세틸렌	2.5~81%	31.4 ✅
수소	4~75%	17.75
메탄	5~15%	2.0
일산화탄소	12.5~74%	4.92
에탄	3~12.5%	3.17

해석:

• 위험도 높을수록 → 폭발 위험 높음 → 더 위험한 가스
• 아세틸렌(31.4) > 수소(17.75) > 일산화탄소(4.92) > 메탄(2.0)
• 아세틸렌이 가장 위험함!

암기팁

• 위험도 공식: "상한 - 하한 / 하한" 순서 정확히
• 아세틸렌은 "2.5 ~ 81%" 수치 정확히 외우기
• 위험도 높음 = 폭발범위 넓음 = 위험한 가스

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7번 측정 관련 용어

빈출도: ⭐⭐⭐

문제 다음 물음에 답하시오.

가. 측정값과 참값의 차이를 무엇이라고 하는가?
나. 같은 양을 몇 번이고 반복하여 측정하면 측정값은 흩어진다. 이 흩어짐이 작은 정도를 무엇이라 하는가?
다. 측정이 얼마나 정확하게 이루어졌는지를 나타내는 것을 무엇이라 하는가?
라. 측정량의 변화에 민감한 정도를 무엇이라 하는가?

정답

• 가. 오차(Error)
• 나. 정밀도(Precision, 精密度)
• 다. 정확도(Accuracy)
• 라. 감도(Sensitivity, 感度)

해설

측정 관련 용어 비교:

용어 정의 예시

오차	측정값 - 참값	참값 100 → 측정값 105 = 오차 5
정밀도	반복 측정의 일관성	100, 99.8, 99.7, 99.9 (흩어짐 작음)
정확도	측정값이 참값에 가까운 정도	100에 가까운 값 측정
감도	측정량 변화에 반응하는 정도	1℃ 변화에 지침이 크게 움직임

정밀도 vs 정확도:

• 정밀도: "다트 과녁 여러 개 모두 같은 작은 영역에" → 반복성 좋음
• 정확도: "다트 과녁 모두 중앙에" → 참값과 가까움

구체 사례:

참값: 10.00 mL

Case 1: 10.01, 10.02, 10.03 → 정밀도 높음, 정확도 높음 ✅
Case 2: 10.50, 10.51, 10.52 → 정밀도 높음, 정확도 낮음
Case 3: 9.99, 10.50, 10.01 → 정밀도 낮음, 정확도 낮음

암기팁

• 오차 = |측정값 - 참값|
• 정밀도 = 반복성 (Repeat의 P와 Precision의 P)
• 정확도 = 참값에 가까움 (Accuracy)
• 감도 = 반응성 (민감함)

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8번 도시가스의 장단점

빈출도: ⭐⭐⭐

문제 도시가스(메탄, CH₄)의 장단점을 1가지씩 쓰시오.

정답

장점:

• 경제적이다
• 안정적인 공급이 가능하다
• 배관을 통한 안전한 공급
• 저장이 불필요

단점:

• 초기 설치비용이 비싸다
• 발열량이 적다 (LPG 대비)
• 무색무취로 식별이 어렵다
• 초기 인프라 구축 비용

해설

도시가스 vs LPG 비교

항목 도시가스(천연가스) LPG(액화석유가스)

주성분	메탄(CH₄)	프로판(C₃H₈), 부탄(C₄H₁₀)
공급방식	배관	용기, 탱크로리
발열량	8,500~9,000 kcal/㎥	10,000~11,000 kcal/㎥
냄새	무색무취 (부취제 첨가)	무색무취 (부취제 첨가)
초기비용	높음 (배관 설치)	낮음
운영비	저렴	다소 비쌈
지역제한	배관 설치된 지역만	어디서나 가능

도시가스의 장점:

• ✅ 안정적 공급 (배관 통해 연속 공급)
• ✅ 경제성 (운영비 저렴)
• ✅ 안전성 (저압 배관 공급)

도시가스의 단점:

• ❌ 초기 설치비 (배관 설치 비용 큼)
• ❌ 발열량 낮음 (LPG 대비 20% 낮음)
• ❌ 무색무취 (누출 판단 어려움 → 부취제 필수)
• ❌ 지역 제한 (배관 설치 지역만 가능)

암기팁

• 도시가스 = "메탄 = 저가격 = 초기설치비 높음"
• "안정적 공급" vs "발열량 낮음"은 상충관계
• 부취제는 필수 (무색무취 문제 해결)

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9번 기밀시험

빈출도: ⭐⭐⭐

문제 가스 배관에 상용압력 이상의 압력으로 하되, 0.7 ㎫를 초과하는 경우에는 0.7 ㎫ 이상의 압력으로 실시하는 시험을 무엇이라 하는지 쓰시오.

정답 기밀시험(Leakage Test, Tightness Test)

해설

가스 배관 시험의 종류:

시험명 목적 압력 시간 판정 기준

기밀시험	누출 여부 확인	0.7 ㎫ 이상	-	누출 없음
내압시험	내구성 확인	설계압력×1.5배	장시간	변형, 파열 없음
강도시험	최대 견딜 수 있는 압력	설계압력×2배 이상	단시간	파열 압력

기밀시험 진행:

1. 배관을 상용압력 이상으로 가압
2. 0.7 ㎫ 초과 시 0.7 ㎫ 이상의 압력 적용
3. 비누액 도포하여 거품 발생 여부 확인
4. 거품 없으면 합격 (누출 없음)

관련 기준:

• 도시가스: 상용 압력에 1.5배
• 고압 배관: 더 높은 기준 적용

암기팁

• 기밀(氣密) = "기체가 새지 않음"
• 기밀시험 = "누출 확인" 시험
• 압력 기준: 0.7 ㎫ 숫자 외우기

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10번 황의 이산화황 연소

빈출도: ⭐⭐

문제 황(S)을 이산화황(SO₂)로 완전연소에 필요한 이론산소량(kg/kg)은 얼마인지 쓰시오.

정답 1 kg/kg (1:1 무게비)

해설

황의 완전연소 반응식: S + O₂ -> SO₂

계산 과정:

1. 몰비 확인:
   • 황(S) : 산소(O₂) = 1 : 1 (몰비)
2. 분자량:
   • 황(S): 32
   • 산소(O₂): 16 × 2 = 32
3. 무게비:
   • S : O₂ = 32 : 32 = 1 : 1 ✅
4. 결론:
   • 황 1 kg 연소에 필요한 산소 = 1 kg

다른 원소의 연소:

원소 반응식 산소량

탄소(C)	C + O₂ → CO₂	12:32 = 2.67 kg/kg
수소(H)	2H₂ + O₂ → 2H₂O	4:32 = 0.125 kg/kg
황(S)	S + O₂ → SO₂	32:32 = 1 kg/kg ✅

암기팁

• 황의 이산화황 = "1:1" 무게비 (분자량이 같음)
• 탄소는 2.67배, 수소는 매우 적음과 구분

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11번 가스누출자동차단장치

빈출도: ⭐⭐⭐⭐

문제 가스누출경보기로 누출되는 가스를 검지하여 자동으로 가스의 공급을 차단하는 장치의 이름을 쓰시오.

정답 가스누출자동차단장치 (또는 가스자동차단장치, 자동차단기)

해설

가스누출자동차단장치의 구성:

부분 역할

검지부	센서로 가스 누출 감지
제어부	신호 처리 및 판단
차단부	전자밸브로 가스 공급 차단

동작 원리:

1. 검지부 → 가스 누출 감지 (센서 반응)
2. 신호 전송 → 제어부에서 판단
3. 차단부 → 자동 차단 (전자밸브 닫음)
4. 경보음/표시 → 사용자 알림

설치 기준:

• 가연성 가스: 폭발하한계의 25% 이하에서 작동
• 독성 가스: TLV-TWA 기준농도 이상에서 작동
• 시간 지연: 일반적으로 5~10초

관련 장치:

장치명 기능

가스누출검지기	누출 감지 (알림만)
가스누출경보기	누출 감지 + 경보음
가스누출자동차단장치	누출 감지 + 경보 + 자동 차단 ✅

암기팁

• "자동" = 자동으로 꺼짐 = 가장 안전한 장치
• 3가지 구성: 검지 → 제어 → 차단
• 검지 기준: 가연성 25%, 독성 TLV-TWA

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12번 가스설비 치환작업

빈출도: ⭐⭐⭐

문제 가스설비 치환작업 관련하여, 다음 ( ) 에 알맞은 단어를 쓰시오.

산소의 농도가 18%~22%까지로 된 것이 확인될 때까지 (   ) 로 반복하여 치환한다. 독성가스 농도는 (   ) 기준농도 이하인 것을 재확인한다.

정답

• 첫 번째 ( ): 공기
• 두 번째 ( ): TLV-TWA

해설

가스설비 치환(Purging) 공정:

목적:

• 배관 내 이전 가스 제거
• 새로운 가스 충전 전 정제
• 안전사고 예방

치환 과정:

단계 내용 기준

1단계	공기로 치환	산소 18~22% 확인
2단계	독성가스 농도 확인	TLV-TWA 이하
3단계	최종 검사	불활성가스로 추가 치환

산소 농도 기준 (18~22%):

• 공기 중 산소: 약 21%
• 치환 완료 기준: 산소가 21%±3% (18~24%) 범위
• 18%~22% = 공기와 유사한 상태 = 이전 가스 제거됨

독성가스 농도 (TLV-TWA):

• TLV-TWA: Threshold Limit Value - Time Weighted Average
• 근로자가 8시간 노출 가능한 최대 허용 농도
• 독성가스가 TLV-TWA 이하로 감소 → 안전

치환 대상:

1. 산소 제거: 공기로 치환
2. 독성가스 제거: TLV-TWA 기준으로 확인
3. 카본몬옥사이드(CO): 0 ppm에 가깝게
4. 황화수소(H₂S): 10 ppm 이하

암기팁

• 치환 순서: **공기 → 산소 확인 → 독성가스