[가스설비] 제1장 기체의 성질(고압가스의 종류 및 분류)

 안녕하세요. 여러분, 미루고 미뤄왔던 가스기사에 대한 포스팅을 시작하려고 합니다. 이제 긴호흡으로 주욱 달려볼텐데요.  개인적으로 가스기사는 수험서만 가지고 준비하기에는 다소 부족하고다고 느꼈습니다. 그래서 수험서로 공부하시면서 고법, 도법, 액법의 3가지 법령과 KGS Code를 곁들이는 방법을 추천드립니다.

 먼저, 가스기사 필기 5과목 중 '가스설비'  과목을 알아보겠는데요.  '가스설비'는 실기시험에서도 그 출제 비중이 높아 60점만 넘는다는 생각은 지양하고, 가능한 최고 득점을 목표로 공부하는 것을 추천드립니다.(그래도 고득점은 힘들건데, 고득점일수록 실기통과 확률이 올라갑니다.)

 아울러 가스기사 시험 자체가 암기량이 아주 많은 시험이라 자주 보고 또 보고 해야하는데, 잠깐 잠깐 시간이 되실때 가볍게 활용하기 좋은 포스팅을 해보는 것이 목표가 되겠습니다. 꼭 암기해야 하는 부분과 저만의 필살 암기법을 종종 넣을 예정이니, 합격하시는데 조금이나마 보탬이 되었으면 좋겠습니다. 자! 시작하겠습니다.

목차

 

제1장 기체의 성질

1. 고압가스의 종류 및 분류

가. 고압가스의 정의(고압가스 안전관리법 시행령 제2조(고압가스의 종류 및 범위)  필수암기 ★ ★

• 상용의 온도에서 압력(게이지 압력을 말한다. 이하 같다.)이 1MPa 이상이 되는 압축가스로서 실제로 그 압력이 1MPa 이상이 되는 것 또는 35℃의 온도에서 압력이 1MPa이상이 되는 압축가스(아세틸렌(C2H2)가스를 제외한다.)
• 15℃의 온도에서 압력이 0Pa을 초과하는 아세틸렌가스
• 상용의 온도에서 압력이 0.2MPa 이상이 되는 액화가스로서 실제로 그 압력이 0.2MPa 이상이 되는 것 또는 그 압력이 0.2MPa이 되는 경우에 온도가 35℃ 이하인 액화가스 
• 35℃의 온도에서 압력이 0Pa을 초과하는 액화가스 중 액화시안화수소(HCN), 액화브롬화메탄(CH3Br) 및 액화산화에틸렌가스(C2H4O2)

▶ 상용의 온도란? 먼저, 상용(常用)은 항상 상( 常 )자와 쓸 용(用)자를 사용하여 '일상적으로 씀'이라는 의미가 있습니다. 따라서 상용의 온도는 해당 유체를 사용하는 온도(=운전온도)로 이해하시면 되겠습니다.

 

<고압가스 확인방법> 아래↓ 더보기 클릭  

 고압가스는 정의에 따라 정해진 가스외에도 가스 운전조건에 따라 고압가스가 되기도 하고, 저압가스가 되기도하여 어려운 부분이 있습니다. 고압 압축가스는 크게 ①고압 압축가스, ②고압 액화가스, ③용해가스로 나뉩니다.

 

① 고압 압축가스

• 상용의 온도에서 압력이 1.0MPa 이상이 되는 압축가스
• 35 ℃에서 압력이 1.0MPa 이상이 되는 압축가스

 정리하면, 기상인 가스가 35℃ 이상이면서 운전압력이 1.0MPa 이상이면, 고압가스에 해당되고, 35℃ 미만이면 해당 운전온도에서 압력을 35 ℃ 의 압력으로 환산하여 구한 압력이 1.0MPa 이상이면 고압가스에 해당됩니다.

 환산하는 방법은 보일-샤를의 법칙을 이용하면 되고, 예를 들어 현재 가스의 온도가 -25 ℃인 경우 그 때의 압력이 게이지압력으로 0.8MPa이고 완전기체로 가정된다고 할때, 35℃로 환산하면

  이 경우는 현재 상태에서 1MPa 미만의 가스도 35℃로 환산하면 1MPa 되기 때문에 고압가스가 됩니다.

 

 

② 고압 액화가스

•   상용의 온도에서 압력이 0.2MPa 이상이 되는 액화가스
•   0.2MPa이 되는 경우의 온도가 35℃ 이하인 액화가스

 정리하면, 액화가스의 운전온도에서 포화증기압이 0.2MPa 이상이면 고압가스가 된다는 의미이고, 포화증기압이 0.2MPa일 때의 온도가 35℃ 이하인 가스는 고압액화가스라는 의미입니다.

 "포화증기압이란? 액체나 고체에서 증발하는 압력으로, 증기가 고체나 액체와 평형상태에 있을 때의 압력을 말합니다. 밀폐된 용기에서 액체가 증발하면 어느 한도에 이르면 증발이 일어나지 않고, 이 상태에 있을 때 기체를 그 액체의 포화증기, 그 압력을 포화증기압이라 합니다."

③ 마지막으로 아세틸렌(C2H2)과 시안화수소(HCN), 브롬화메탄(CH3Br), 산화에틸렌 가스(C2H4O)는 아래와 같이 별도로 정의되어 있습니다.

• 아세틸렌은 용기에 충전할 때에는 다공물질에 침윤시켜 용제에 용해시켜 충전하기 때문에 일반적으로 용해 아세틸렌이라고 부르기도 하지만, 법령에서는 전부 압축아세틸렌가스로 부르며, 압축가스로 취급하고 있습니다. 아세틸렌가스를 특히 다른 압축가스보다 낮은 압력에서 고압가스로 취급하는 것은 자기분해성을 가진 특히 위험한 가스이기 때문입니다.
•   35℃에서 압력이 0Pa 초과하는 액화가스 중 액화 시안화수소, 액화브롬화메탄, 액화산화에틸렌

 참고로, 위 3가지 경우에 해당되더라도 고법에서 제외되는 사항이 있는데요. 해당 내용은 고법 시행령 [별표1]에 정리되어 있으며, 대표적으로 몇가지 적어 본다면,

1.   에너지이용 합리화법의 적용을 받는 보일러 안과 그 도관 안의 고압증기
2.   청도차량의 에어컨디셔너 안의 고압가스 등이 있습니다. 등등등...

 

 

 

나. 고압가스의 분류

(1)상태에 따른 분류

• 압축가스: 비등점이 극히 낮거나 임계온도가 낮아 상온에서 압력을 가하여도 액화되지 않는 가스로서 일정한 압력에 의하여 압축되어 있는 가스
  • 종류: 헬륨(He), 수소(H2), 네온(Ne), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 불소(F2), 아르곤(Ar), 산소(O2), 산화질소(NO), 메탄(CH4) 등
• 액화가스: 가압, 냉각에 의하여 액체 상태로 되어 있는 것으로서 대기압에서 비점이 40℃이하 또는 상용의 온도 이하인 것
  • 종류: 프로판(C3H8), 부탄(C4H10), 염소(Cl2), 암모니아(NH3), 이산화탄소(CO2), 산화에틸렌(C2H4O), 시안화수소(HCN), 황화수소(H2S)
• 용해가스: 아세틸렌(C2H2)과 같이 용제 속에 가스를 용해시켜 취급되는 고압가스

★★필수암기(비등점과 저장용기)★★
가 스 명	끓는점(=비등점, 비점(℃))*	분  류	저장용기
수소(H2)	-252	압축가스	무이음용기
질소(N2)	-196
일산화탄소(CO)	-192
산소(O2)	-183
메탄(CH4)	-162		용접용기
프로판(C3H8)	-42	액화가스
염소(Cl2)	-34
암모니아(NH3)	-33
부탄(C4H10)	-0.5
아세틸렌(C2H2)**
* 끓는점(=한자로 비등점(沸騰点), 비점(沸点)):  액체가 기화되는 온도 즉, 위 가스들은 상온에서 기체로 존재하게 된다. 기체는 부피가 크기 때문에 액체로 운반하게 되는데, 압력은 끓는점에 비례하여 압력을 높여 압축 또는 액화시켜 운반한다. ** 아세틸렌(C2H2): 대기압, 상온에서 기체이며, 조금 특이하게 대기압하에서는 액체를 만들수 없다. -84℃이하에서 고체로 존재하다가 승화한다.

 

 

(2) 연소성에 의한 분류

• 가연성 가스: 공기 중에서 연소하는 가스로 폭발한계의 하한이 10% 이하의 것과 폭발한계의 산한과 하한의 차가 20% 이상의 것
  • 종류: 아크릴로니트릴, 아세트알데히드, 아세틸렌(C2H2), 암모니아(NH3), 수소(H2), 황화수소(H2S), 시안화수소(HCN), 일산화탄소(CO), 이황화탄소, 메탄(NH4), 염화메탄, 브롬화메탄, 에탄(C2H6), 염화에탄, 염화비닐, 에틸렌(C2H4), 산화에틸렌(C2H4O), 프로판(C3H8), 시클로프로판, 프로필렌(C3H6), 산화프로필렌, 부탄(C4H10), 부타디엔, 부틸렌(C4H8), 메틸에테르, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 벤젠, 에틸벤젠 등
• 조연성 가스: 다른 가연성 가스의 연소를 도와주거나 촉진시켜 주는 것
  • 종류: 산소(O2), 오존(O3), 불소(F2), 염소(Cl2), 산화질소(NO), 아산화질소(N2O)
• 불연성 가스: 가스 자신이 연소하지도 않고 다른 물질도 연소시키지 않는 가스로서 보통 장치에서 가연성 가스의 치환용으로 사용된다.
  • 종류: 헬륨(He), 네온(Ne), 질소(N2), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2) 등

          

(3) 독성에 의한 분류

• 독성 가스: 공기 중에 일정량 이상 존재하는 경우 인체에 유해한 독성을 가진 가스로서 허용농도가 100만분의 5,000이하인 것
  • 종류: 아크릴로니트릴, 아크릴알데히드, 아황산가스, 암모니아(NH3), 일산화탄소(CO), 이황화탄소, 불소(F), 염소(Cl2), 브롬화메탄, 염화메탄, 염화프렌, 산화에틸렌(C2H4O), 시안화수소(HCN), 황화수소(H2S), 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 벤젠, 포스겐(COCl2), 요오드화수소, 브롬화수소, 염화수소, 불화수소, 겨자가스, 알진, 모노실란, 디실란, 디보레인, 세렌화수소, 포스핀, 모노게르만 등
• 비독성 가스: 독성가스 이외의 독성이 없는 가스

암기법 ★★★

1. 독성이 강한 순서 - 보스오인시 / 불염황 / 아브불  / 아황산에 / 염일암
  - 순서대로 (포스겐, 오존, 인화수소, 시안화수소 / 불소 , 염소, 황화수소 / 아크릴로니트릴, 브롬화메탄, 불화수소 / 아황산가스, 산화에틸렌 / 염화수소, 일산화탄소, 암모니아)

2. 2중관을 사용해야 하는 독성가스의 종류 - 염소포황시 / 아황산에 / 염탄암
  - 순서대로 (염소, 포스겐, 시안화 수소 / 아황산가스, 산화에틸렌 / 염화메탄, 암모니아)

3. 가연성가스이면서 독성가스인 가스의 종류 - 모노디트리 / 일이황시 / 브롬산에 / 염탄암)
  - 순서대로 (모노메틸아연, 디메틸아연, 트리메틸아연 / 일산화탄소, 이황화수소, 시안화수소 / 브롬화메탄, 산화에틸렌 / 염화메탄, 암모니아) 

<<반드시 짚고 가야할 개념 >>
고압가스안전관리법의 '독성가스'  VS 산업안전보건법의 '급성 독성물질' 
(우리는 안전법아니라 고법을 배우고 있죠. 당연히 하용농도 5,000ppm이 기준이 됩니다.)

1. 독성가스: 공기 중에 일정량 이상 존재하는 경우 인체에 유해한 독성을 가진 가스로서 허용농도가 5,000ppm 이하인 것
  ㅇ 그 종류는 위와 같다.(아크릴로 니르릴 등...)

2. 급성 독성물질: 쥐에 대한 4시간 동안의 흡입 실험에 의하여 실험동물의 50%를 사망시킬 수 있는 물질의 농도가 아래와 같은 것
  ㅇ 가스 LC50(쥐, 4시간 흡입)이 2,500ppm 이하인 화학물질
  ㅇ 증기 LC50(쥐, 4시간 흡입)이 10mg/L 이하인 화학물질, 분진 또는 미스트 1mg/L 이하인 화학물질을 말한다.

※ ppm(Parts-per million, 백만분율, 1%=10,000ppm): 주로 미세먼지 농도나 하천의 오염도, 대기 중 특정 기체의 농도를 나타낼 때 사용한다.