제2장 고압가스의 제조 및 용도(수소/산소/질소)

 안녕하세요. 여러분, 미루고 미뤄왔던 가스기사에 대한 포스팅을 시작하려고 합니다. 이제 긴 호흡으로 주욱 달려볼 텐데요.가스기사는 수험서만 가지고 준비하기에는 다소 부족하고 다고 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 힘들건대, 고득점일수록 실기통과 확률이 올라갑니다.)

 아울러 가스기사 시험 자체가 암기량이 아주 많은 시험이라 자주 보고 또 보고 해야하는데, 잠깐 잠깐 시간이 되실 때 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.

 

 

제2장 고압가스의 제조 및 용도

1. 수소(수소는 '주황색' 연상)

(1) 특징

가. 물리적 특징

• 무색·무취·무미의 가스이다.
• 고온에서는 강재, 금속재료를 쉽게 투과한다.
• 확산속도(1.8km/s)가 대단히 크다.
• 열전도율이 대단히 크고, 열에 대하여 안정하다.

나. 화학적 성질

• 폭발범위가 넓다. (공기 중 폭발범위: 4~75v%)

▶ 압력이 상승하면 폭발범위가 좁아지다가 10atm이상 상승하면 폭발범위가 다시 넓어지는 특징이 있다.

• 폭굉속도는 1400~3500m/s에 달한다.
• 염소폭명기: 수소와 염소의 혼합가스는 빛(직사광선)과 접촉하면 심하게 반응한다.

• 고온·고압 하에서 질소와 반응하여 암모니아를 생성한다.

• 수소취성: 고온·고압하에서 강제 중의 탄소와 반응항 탈탄작용을 일으킨다.

▶ 수소취성 방지원소: 텅스텐(W), 크롬(Cr) , 몰리브덴(Mo),  티타늄(Ti), 바나듐(V) ★ 암기법: '텅크몰티바'

<<<공업용 가스용기 도색 필수 암기 ★★★ >>>

가스명	LPG	산소	탄산가스	염소	아세틸렌	암모니아	질소	수소
색상	밝은 회색	녹색	청색	갈색	노란색	백색	회색	주황색
암기법	발달(밝은 회색)린 LPG 가스통이 산(산소)녹(청색)이 우거진 단(탄산가스)청(청색)이 그려진 절로 들어가서 갈색 염소에게  아(아세틸렌)노(노란색)~ 암(암모니아)백(백색)~ 하니 7(질소)회(회색)에 걸쳐 술(수소) 줬(주황색)다.

 

<<<의료용 가스용기 도색 필수 암기 ★ >>>

가스명	에틸렌	헬륨	탄산가스		싸이크로 프로판	질소	이산화질소	산소
색상	자색	갈색	회색		주황색	검은색	파랑색	백색
암기법	애(에틸렌)기 잘(자색)때  지옥(헬륨)갈(갈색)치와 탄회(회색)를  남편에게 싸(싸이크로 프로판)주(주황색)니 질겅(검은색)질겅 먹어 아파(파랑색)  산백 병원에 갔다.

 

(2) 제조법

가. 공업적 제조법 필수 암기 ★

• 물의 전기분해에 의하여 제조
• 수성가스법(석탁, 코크스의 가스화)
• 천연가스 분해법
  • 수증기 개질법
  • 부분산화법
• 석유분해법
• 일산화탄소 전화법

나. 용도

• 암모니아, 염산, 메탄올 등의 합성원료로 사용
• 환원성을 이용한 금속 제련에 사용
• 백금, 석영 등의 세공에 사용
• 기구나 풍선의 부양용 가스로 사용
• 연료전지의 연료나 로켓의 연료로 사용

<<< 가연성 가스 폭발범위 및 암기법 >>>

순번		가연성 가스 종류		폭발범위	암기법
1			아세틸렌	2.5~81	아(아세틸렌)~ 이(2)오(5)~ 팔(8)아(하나)파~
2			산화아세틸렌	3~80	산화하게 에뛸레(산화에틸렌) 삼팔(38)선에서
3			수소	4~75	술(수소) 사! 싫(7)오(5)!
4			일산화탄소	12.5~74	일산(CO)아 ~ 일리와(125) 찍싸(74)  ▶ 수소를 기준으로 뒷부분 비슷
5			황화수소	4.3~45	황화(황화수소)강에서 산삼(43) 사와(45) ▶ 수소를 기준으로 앞부분 비슷
6			시안화수소	6~41	시(시안화수소)진핑! 육(6)시럴(41)~
7			암모니아	15~28	암(암모니아)! 십어(15) ~ 이빨로(28)
8			메탄	5~15	메(메탄)우(5) 십어(15)
9			프로판	2.1~9.5	프(프로판)로는 이를(21) 구워(95)
10			부탄	1.8~8.4	부 1884

 

2. 산소(산소는 '흰색' 드래그 하시오.)

(1) 특징

가. 물리적 성질

• 공기 중에 약 21v% 함유하고 있다.(중량은 23.2w%)
• 조연성 가스이다.
• 액화산소는 담청색이다.(얕은 청색)
• 산화력이 아주 크다.
• 고압에서 유기물과 접촉시키면 위험하다.

(2) 제조법

가. 공업적 제조법

• 물의 전기분해에 의해 제조한다.
• 공기의 액화분리에 의해 제조한다.

나. 공기액화 분리장치에 의한 산소 제조 공정

• 공기여과기: 먼지, 매연 등 원료 공기 중의 불순물을 제거한다.
• 이산화탕소, 흡수탑: 원료 공기중 이산화탄소가 존재하면 저온장치 내에서 드라이아이스(고체탄산)가 되어 밸브 및 배관을 폐쇄하므로 가성소다(NaOH) 수용액을 이용하여 제거한다.
• 공기 압축기: 고압식에서는 왕복동형 다단 압축기가, 저압식에서는 원심식 압축기가 사용된다.
• 중간 냉각기예냉기): 압축기에서 압축된 공기를 냉각시킨다.
• 유분리기: 압축기에서 압축된 원료 공기 중에 혼입된 윤활유를 분리시킨다.
• 건조기
  • 소다 건조기: 입상의 가성소다를 이용하여 미량의 수분과 이산화탕소를 제거한다.
  • 갤 건조기: 실리카 겔, 활성알루미나, 소바이드 등의 건조제를 사용하며, 수분은 제거하나 이산화탄소는 제거하지 못한다.
• 팽창기: 압축기에서 압축된 고압이 공기를 저온도로 변화시켜 주는 것으로 자유팽창에 의한 방법과 단열팽창에 의한 방법이 사용된다.
• 열교환기: 압축기에서 압축된 공기와 분리기에서 나오는 저온의 산소, 질소와 열교환하여 분리기로 가는 공기를 -140℃까지 냉각시킨다.
• 정류탑: 열교환기에서 냉각된 공기를 정류장치에서 산소와 질소의 비등점 차이에 의해 정류 분리되며, 단식 정류탑과 복식 정류탑이 있다.
• 공기액화 분리장치의 폭발원인 필수암기 ★★★
  • 공기 취입구로부터 아세틸렌의 혼입
  • 압축기용 윤활유 분해에 따른 탄화수소의 생성
  • 공기 중 질소화합물(NO, NO_2)의 혼입
  • 액체공기 중에 오존(O_3)의 혼입
• 폭발방지 대책 필수암기 ★★★
  • 장치 내 여과기를 설치한다.
  • 아세틸렌이 흡입되지 않는 장소에 공기 흡입구를 설치하낟.
  • 양질의 압축기 윤활유를 사용한다.
  • 장치는 1년에 1회 정도 내부를 사염화탄소(CCl_4)를 사용하여 세척한다.

(3) 취급 시 주의사항 필수암기 ★★★

• 석유류, 유지류, 글리세린은 산소 압축기 내부 윤활제로 사용해서는 안 된다.

▶ 내부 윤활제: 물 또는 10% 이하의 묽은 글리세린수

<<<가스 종류에 따른 비등점과 저장용기 필수암기 ★★★ >>>

가스명	비등점( ℃)	저장용기
수소(H_2)	-252	무이음
질소(N_2)	-196
일산화탄소(CO)	-192
산소(O_2)	-183
메탄(CH_4)	-162	용접용기
프로판(C_3H_8)	-42
염소(Cl_2)	-34
암모니아(NH_3)	-33
부탄(C_4H_10)	-0.5
아세틸렌(C_2H_2)	-

 

3. 질소(질소는 회색)

(1) 특징

가. 물리적 성질

• 대기 중에 78v% 함유되어 있다.
• 무색·무취 ·무미의 기체이고, 액체나 고체 상태에서도 무색이다.
• 상온에서 대단히 안정도니 가스이나, 고온에서는 금속과 반응한다.

나. 화학적 성질

• 불연성 가스이고, 상온에서 다른 원소와 반응하지 않는다.
• 수소와 반응하여 암모니아를 생성한다.
• 고온에서 산소와 반응하여 질소산화물(NO_x)을 만든다.

(2) 제조법

• 공기액화 분리장치에서 산소를 제조 시 회수한다.

(3) 용도

• 암모니아 합성용으로 가장 많이 사용한다.
• 암모니아로부터 질산, 비료, 염료 등을 제조한다.
• 가연성 가스를 사용하는 장치 및 설비의 치환용(퍼지, Purse) 가스로 사용된다.
• 액체질소는 야채, 육류의 급속 냉동에 사용된다.