안녕하세요. 여러분, 미루고 미뤄왔던 가스기사에 대한 포스팅을 시작하려고 합니다. 이제 긴 호흡으로 주욱 달려볼 텐데요.가스기사를 공부하며 수험서만 가지고는 부족함을 느꼈습니다. 그래서수험서에고법, 도법, 액법의 3가지 법령과 특히,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.
아울러가스기사 시험 자체가 암기량이 아주 많은 시험이라 자주 보고 또 보고 해야하는데,대중교통을 이용할 때 등잠깐 잠깐 시간이 되실 때 가볍게 활용하기 좋은 포스팅으로 생각해주시면 감사하겠습니다.꼭 암기해야 하는 부분과제가 만든 암기법이나재야에 떠돌고있는필살 암기법을 종종 넣을 예정이니, 합격하시는데 조금이나마 보탬이 되었으면 좋겠습니다. 자! 시작하겠습니다.
1. 고압설비의 개요
(1) 고압설비 재료의 성질
기계적 성질: 재료가 외력에 의해 어떻게 반응하는가에 대한 성질
강도(Strength, 변형에 대한 내성): 물체가 얼마나 강한가를 나타내는 척도로서 재료가 변형에 저항하는 정도를 나타냄. 다시 말해 강도가 높은 물질이라것은 쉽게 변형되지 않는다는 것을 의미하며, 인장강도, 전단강도, 압축강도 등이 있다.
경도(Hardness, 긁힘에 대한 내성): 재료의 표면 특성으로써 국소부의 표면 변형(긁힘, 찍힘 등)의 저항정도를 말한다. 대표적으로 경도가 높은 것은 유리가 있으며, 낮은 것은 석고가 있다.
탄성(Elasticity): 외부 하중이 가해졌다 제거되면 초기 형태로 복원되는 성질. 용수철을 생각해보자.
소성(Plasticity): 재료가 외력에 의해 영구적으로 변형되는 특성을 말한다. 자유자재로 변형되어 고정되는 철사를 생각해보자.
인성(Toughness): 재료가 파괴되기까지 받는 모든 에너지의 합으로 응력-변형률 선도에서 파단점까지 총 아래면적이 인성값이다. 아래 그림을 보면 이해가 빠르겠지만, 취성재료와 연성재료 모두 인성을 갖고, 인성이 큰 재료를 선택하는 것이 좋다.
연성(Ductility): 물체가 가느다랗게 늘릴 수 있는 성질. 다시말해 재료의 파괴가 일어날 떄까지의 소성 변형을 일으키는 성질
취성(Brittleness): 재료가 파괴될 때 변형이 거의 없이 급작스럽게 파괴되는 성질, 아래 그림 처럼 취성재료의 경우 변형율이 연성 재료에 비해 작다는 점을 알 수 있다.
크리프(Creep): 재료가 시간과 온도의 영향에 의해 파손이 발생하는 현상, 고온에서 일정 하중을 걸어 오랜 시간 사용하면 동일한 응력이 작용함에도 불구하고 시간이 지남에 따라 변형률이 증가하는 현상, 여기서 고온은 재료의 녹는점의 1/3 이상의 온도를 말한다.
물리적 성질: 비중, 용융점, 비열, 선팽창계수, 열전도율, 전기전도도(도전율), 금속과 합금의 색, 자성, 융해잠열 등
화학적 성질: 내열성, 내식성 등
제작상 성질: 주조성, 단조성, 용접성, 절삭성 등
(2) 강도 계산
응력(Stress): 재료에 하중을 가했을 때, 재료의 내부에서는 하중과 크기가 같은 반대방향의 내압이 발생하는데 이것을 응력이라 한다. 단위 면적당 작용하는 힘으로서 압력단위를 갖는다.
변형률(Strain): 물체에 하중을 가하면 변형하며, 초기 길이에 대한 변형의 비율을 말한다. 가로 변형률(축방향)과 세로 변형률(축에 직각 방향)이 있다.
인장시험: 시험편을 인장시험기의 양 끝에 고정시켜 시험편의 축방향으로 당겼을 때 시험편에 작용하는 하중과 그 하중으로 시험편이 변형된 크기를 측정하여 응력 변형률 선도에 재료의 항복점, 탄성한도, 인장강도, 연신율을 측정하는 것이다.
응력-변형률 선도(Stress-Strain Diagram): 인장시험 시, 물체의 변형과 응력이 같이 증가하게 되는데, 이때 물체의 변형률을 수평축에 응력을 수직축에 나타낸 그래프를 말한다.
비례한도: 재료가 응력과 변형률이 선형 관계를 가지는 최대 지점을 말하며, 하중을 가하기 시작한 때부터 비례한도 까지는 후크의 법칙이 적용된다.
레질리언스: 비례한도 내에서 재료가 단위 체적당 흡수할 수 있는 에너지로 응력-변형률 선도에서 비례한도 아래 삼각형 면적값이다. 같은 말로는 변형에너지밀도, 최대탄성에너지, 단위체적당 탄성에너지가 있다.
탄성한도: 하중을 제거했을 때 물체가 원형으로 되돌아오는 최대 지점을 말하며, 비선형구간이 존재하기에 비례한도와 구분된다.
항복점: 재료가 영구 변형을 시작하는 지점을 말하며, 상항복점과 하항복점이 있으며 상항복점은 일시적이므로 일반적으로 하항복점 값을 취한다.
0.2% 항복 강도: 일반적으로 연강 이외의 금속재료들은 뚜렷한 항복점이 없다. 따라서 동, 알루미늄 등과 같은 재료들은 0.2%의 영구 변형률을 가지는 점을 항복점 대신으로 생각하는데 이것을 0.2% 오프셋 항복강도라고 한다.
탄성영역: 응력과 변형률이 비례관계를 가지는 영역, 물체에 하중을 제거했을 때 물체가 원래의 모양으로 복원되는 영역
소성영역: 물체에 하중을 제거하면 영구적으로 변형이 남는 영역
변형도 경화영역: 응력과 변형률이 비선형적으로 증가하는 영역
파괴영역: 변형률은 증가하지만 응력은 감소하며 넥킹현상에 의해 파단이 발생하는 영역
파괴점: 시험편(재료)이 파단되는 지점을 말한다.(연성재료의 경우 파단면은 하중이 가해지는 방향과 45º의 파단면을 보통 가진다고 한다. 이 사실을 근거로 하면 연성재료에서는 전단이 파손의 주요 원인임을 알수 있다.)
인장강도: 재료의 시험편이 견디는 최대하중을 말하며 하중을 시험편 평행부의 원단면적으로 나눈 값이다. 아래 그림에서는 극한강도를 말한다.
고체: 고체 상태에서 입자들은 서로 가까이 있기 때문에 특별한 운동을 하지 않고, 오직 제자리에서 진동 운동만 합니다. 따라서 고체는 운동에 관심을 기울였던 기체와는 달리, 어떻게 배열되어 있느냐를 더 주목합니다.
단위격자(=단위세포, Unit cell): 고체 안에서 분자 또는 원자들은 큰 인력에 의해 규칙적인 배열을 하고 있다. 따라서 고체 안에는 반복되는 단위가 있다. 비유를 들자면 화장실 바닥의 타일을 생각할 수 있는데, 여러 장의 타일들의 무늬가 계속 반복되는 것으로 볼수 있고, 이와 같이 계속 반복되는 가장 작은 단위를 단위격자라고 한다.
평방과 입방은 넓이와 부피를 말한다. 예를들어 '6㎡'는 '육 평방미터'라 부르고, '6㎥'는 '육 입방미터'라 부른다.
입방체(=정육면체, 입방 단위격자): 고체를 이루는 단위격자 중 가장 간단한 것을 말하며, 단순입방격자, 체심입방격자, 면심입방격자로 나뉜다.
고용체(Solid Solution): 고체의 경우를 보면외부원자가 철에 침투했을 때 이것을 고용되었다라고 하며, 그 물질을 고용체라 합니다. 액체의 경우 물에 소금을 녹이면 소금물이 되는데, 이때 소금이 물에 '용해' 되었다고 한다.
용매: 고용체를 구성하는 두 성분 중 큰 원자를 말한다. (ex. 물, 철 등)
용질: 고용체를 구성하는 두 성부 중 작은 원자를 말한다. (ex. 소금, 탄소 등)
치환형 고용체: 용질원자가 용매원자를 치환하는 방식으로 그 자리를 바꿔 버리는 경우
침입형 고용체: 용질원자가 용매원자들 사이사이의 빈자리를 채우는 경우, 철에 탄소를 침투시키는 방법을 '침탄법'이라 한다.(원자 반경이 작은 비금속원자들이 흔히 침입한다. Ex) 탄소)
단위격자당 원자 수: 말 그대로 하나의 단위격자에 포함된 원자 수를 의미함
체심입방격자(BCC, Body Centered Cubic): 입방체(=정육면체)의 각 꼭짓점에 1/8원자가 8개, 입방체의 중심에 1개의 원자가 배열된 결정구조이다. 원자가 점유하고 있는 비율(충진율)은 약 68%이고, 원자가 없는 빈공간은 32%로 FCC 구조에 비해 빈 공간이 많지만, 가운데 공간을 원자 1개가 온전히 차지하고 있어 탄소가 고용된 수 있는 공간이 없다. BCC의 단위격자당 원자 수는 총 2개이다. 배위수(Coordination number, 그 원자 주위에 있는 최근접 원자의 수)는 8개(단위격자 정가운데의 원자를 기준으로 생각하면 각 모서리의 8개)이다.
BCC 내부 공간은 원자 지름의 20% 정도라고 합니다. 탄소 원자의 지름은 철 원자의 40%정도라 잘 고용되지 못합니다.
면심입방격자(FCC, Face Centered Cubic): 입방체(정육면체)의 각 꼭짓점에 1/8 원자가 8개, 각 면의 중심에 1/2 원자가 6개 배열된 결정구조이다. 원자 충전율은 약 74%이고, 원자가 없는 빈 공간은 26%이다. FCC는 총4개의 원자로 되어 있으며, 26%의 중앙 빈 공간에는 탄소 원자가 들어갈 공간이 있다. 배위수는 12개(단위격자를 2개 이어 붙인다 생각하면 1/2원자가 하나의 원자가 되는데 이것을 중심으로 붙어있는 원자들을 생각, 1/8 원자가 4개, 1/2 원자가 각 단위격자 마다 4개) 이다.
FCC의 내부 공간은 원자 지름의 약 40% 정도이며 따라서 철 원자의 40% 정도의 크기를 가지고 있는 탄소원자가 잘 고용될 수 있다.
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