개념 한 쪽
방폭구조의 이름과 원리 짝짓기가 세트의 축이다. 내압방폭(폭발 압력을 견딤)·유입방폭(절연유에 잠김)·압력방폭(가스 유입 차단)과 위험장소 0·1·2종 분류, 착화원이 될 수 없는 베릴륨 공구가 반복된다.
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출제기준 단원 「폭발범위·종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 사고 원인 오답 | 1 | 비활성 기체의 위험 여부 판단 |
| 위험 압력 이유 | 1 | 아세틸렌 고압 충전 시 분해 폭발 위험 이유 |
| 영향 인자 선별 | 1 | 폭발범위를 좌우하지 않는 물성 고르기 |
방폭구조는 원리로 이름을 읽는다. 내압방폭구조는 용기 내부에서 가연성가스가 폭발해도 그 압력을 견디고, 접합면·개구부를 통해 외부의 가연성가스에 인화되지 않게 한 구조다. 유입방폭구조는 용기 내부에 절연유를 주입해 불꽃·아크·고온 발생부가 기름 속에 잠기게 함으로써 기름면 위의 가연성가스 인화를 막는다(Oil Immersion = 기름 잠금). 압력방폭구조는 가연성 가스가 용기 내부로 유입되지 않도록 압력을 유지하는 방식이고, 본질안전방폭은 점화 에너지 자체를 제한한다. 1종 장소의 변압기처럼 위험도가 높은 곳에는 가장 강한 내압방폭구조가 요구된다.
위험장소는 0종(가스가 상시 존재)·1종(정상 상태에서 존재)·2종(비정상 상태에서 존재) 세 가지뿐이고 「3종」은 존재하지 않는다. 폭발등급 분류의 최소점화전류비(MICR)는 기준 가스 메탄의 최소 점화전류를 1로 두고 다른 가스의 상대값을 재는 것이며, 수소·아세틸렌은 메탄보다 점화전류가 작아 MICR가 1보다 작다.
착화원 관리도 같은 세트에 나온다. 착화점은 발열량·활성도·산소농도가 증가할수록 낮아지고, 분자 구조가 복잡해지면 활성화 에너지가 커져 오히려 높아진다. 정전기, 촉매 접촉, 밸브 급조작은 착화원이 될 수 있지만, 베릴륨 합금(베릴륨 청동) 공구는 비철금속 특성으로 스파크가 생기지 않는 불꽃 안전 공구라 착화원이 될 수 없다. 사고 원인 판별에서는 아르곤 같은 비활성 기체는 수은과도 반응하지 않아 위험 물질을 만들지 않는다는 함정이 나오고, 산소 배관 발화, 염소-암모니아 폭발, 아세틸렌-구리 반응은 검증된 사고 원리다. 방폭 성능이 요구되는 것은 가연성 가스(수소·프로판·일산화탄소 등)의 제조설비 전기설비이며, 암모니아는 타지 않는 가스로 분류되어 대상에서 제외된다.
출제 패턴은 세 가지다. ① 방폭구조 정의 매칭 — 「내부 폭발 압력을 견디고 외부 인화 차단」=내압, 「절연유에 잠김」=유입, 「가스 유입 차단 위해 압력 유지」=압력방폭. ② 목록·등급의 허수 찾기 — 위험장소 「3종」은 없고, 방폭 대상 가스에서 암모니아(비가연성)를 빼는 문제가 나온다. ③ 착화원 여부 — 베릴륨 공구만 「착화원 아님」, 아르곤은 「반응하지 않는 비활성 기체」로 함정을 건다. MICR 문제는 「기준=메탄(=1)」만 고정하면 된다.
폭발 등의 사고발생 원인을 기술한 것중 틀린 것은?
정답 ③ · 아르곤은 비활성 기체로 수은과 접촉해도 반응하지 않으며 '아르곤 수은'이라는 위험 물질이 생성되지 않습니다. 반면 나머지 보기들은 산소 고압 배관의 급격한 개폐에 의한 발화, 염소와 암모니아의 반응, 아세틸렌과 구리의 반응 등 사실적인 사고 원인들을 기술하고 있습니다.
아르곤은 비활성 기체로 수은과 반응하지 않아 위험 물질을 생성하지 않으므로, 이를 위험 요인으로 본 보기가 틀린 설명이다.
순수 아세틸렌을 1.5㎏/㎝2 이상 압축시 위험하다. 그 이유는?
정답 ② · 시안화수소(HCN)는 장기간 저장 시 공기 중의 수분이나 불순물과 혼합되거나 자체적으로 중합 반응을 일으켜 폭발의 위험이 있습니다. 따라서 이러한 중합 폭발을 방지하고 안전성을 기하기 위해서 장기간 저장을 하지 못하도록 규정하고 있습니다.
아세틸렌은 1.5kg/cm² 이상 압축 시 자체 분해 폭발 위험이 있다.
가스의 폭발범위에 영향을 주는 인자가 아닌 것은?
정답 ① · 가스의 폭발범위는 일반적으로 온도가 상승하면 넓어지고, 압력이 증가하면 넓어지는 경향이 있습니다. 또한 가스량 혼합비에 따라 폭발 가능성이 결정되므로 이들 요소는 모두 폭발범위에 영향을 주는 인자입니다.
폭발범위는 온도·압력·혼합비 등 환경 조건에 민감하지만, 비열은 열적 관성만 나타낼 뿐 폭발 한계 자체를 결정하지 않는다.
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