3과목 가스 일반 – 핵심 개념
1. 기체의 기본 성질
- 보일의 법칙 (P₁V₁ = P₂V₂) → 온도 일정
- 샤를의 법칙 (V₁/T₁ = V₂/T₂) → 압력 일정
- 이상기체 상태방정식: PV = nRT
- 단위 환산
- 1 atm = 760 mmHg = 1.033 kgf/cm² ≈ 101.3 kPa
- 0℃, 1atm에서 기체 1몰 = 22.4 L
2. 주요 가스 특성 (비중·발열량·폭발범위)
- LNG(메탄, CH₄)
- 비중: 0.6 (공기보다 가벼움 → 위로 확산)
- 발열량: 약 8,600 kcal/Nm³
- 폭발범위: 5~15%
- 발화점: 약 650℃
- LPG (프로판·부탄)
- 프로판(C₃H₈): 비중 1.5, 발열량 22,000 kcal/Nm³, 폭발범위 2~10%
- 부탄(C₄H₁₀): 비중 2.0, 발열량 28,000 kcal/Nm³, 폭발범위 1.9~8.5%
- 특징: 공기보다 무거움 → 바닥에 고임
- 수소(H₂)
- 비중: 0.07 (아주 가벼움)
- 발열량: 2,600 kcal/Nm³ (낮음)
- 폭발범위: 4~75% (아주 넓음 → 위험↑)
- 발화점: 560℃
- 아세틸렌(C₂H₂)
- 비중: 0.9
- 발열량: 11,000 kcal/Nm³
- 폭발범위: 2.5~80% (폭발범위 가장 넓음)
- 특징: 불안정 → 저장 시 아세톤에 흡수시켜 용기에 충전
- 일산화탄소(CO)
- 무색·무취·독성 강함 (헤모글로빈과 결합)
- 폭발범위: 12.5~74%
- 산소(O₂)
- 비중: 1.1 (공기와 비슷)
- 발화점 없음 (스스로 타지 않음, 산화만 도움)
- 질소(N₂)
- 불활성가스, 비중: 0.97
- 폭발범위 없음
3. 가스의 제조법
- LNG: 천연가스 액화
- LPG: 석유 정제 과정에서 부산물
- 수소: 천연가스 개질(SMR), 물 전기분해
- 아세틸렌: 카바이드(CaC₂) + 물 반응 → C₂H₂ + Ca(OH)₂
- 일산화탄소: 불완전연소, 가스화 반응(C + CO₂ → 2CO)
4. 가스의 저장
- LNG: 극저온(-162℃), 단열탱크
- LPG: 압력용기(액화 상태), 상온에서 압축 저장
- 수소: 고압용기(350~700bar), 액화탱크
- 아세틸렌: 고압 상태 불안정 → 다공성 물질 + 아세톤 흡수
5. 연소 및 폭발
- 연소 조건: 가연물 + 산소 + 점화원
- 폭발 조건: 가연성 혼합가스 농도가 폭발범위 내 존재
- 역화(Flash back): 혼합가스 속도 < 화염속도일 때 발생
- Lift up(불꽃 이탈): 혼합가스 속도 > 화염속도일 때 발생
암기 리스트 (가스 일반 필수)
- 비중 (공기=1)
- 메탄: 0.6
- 프로판: 1.5
- 부탄: 2.0
- 수소: 0.07
- 아세틸렌: 0.9
- 질소: 0.97
- 폭발범위
- 메탄: 5~15%
- 프로판: 2~10%
- 부탄: 1.9~8.5%
- 수소: 4~75%
- 아세틸렌: 2.5~80%
- 일산화탄소: 12.5~74%
- 발화점
- 메탄: 650℃
- 프로판: 470℃
- 수소: 560℃
- 아세틸렌: 305℃ (아주 낮음 → 위험)
- 발열량(kcal/Nm³)
- 수소: 2,600
- 메탄: 8,600
- 아세틸렌: 11,000
- 프로판: 22,000
- 부탄: 28,000
- 아세틸렌 저장법: 다공성 물질 + 아세톤에 흡수
정리
- 3과목(가스 일반)은 숫자·성질 암기과목
- 폭발범위, 발화점, 비중, 발열량은 그대로 시험에 반복 출제
- 계산문제는 PV=nRT, 단위환산 정도만 나오므로 “암기 위주 + 기본법칙”만 챙기면 충분
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