2020 산업안전지도사 10회 기출문제 풀이

2020년 기출문제풀이입니다. 해당사항은 제가 개인적으로 풀어본 내용이니, 참조만 하시면 좋을듯합니다.

 

1. 부식에 영향을 미치는 인자(요인) 5가지를 쓰시오

내적 요인

1. 금속의 조직 영향 : 1) 금속표면의 균일 정도 2) 금속표면의 형상
2. 가공 : 냉간압연 (내식성이 떨어짐)
3. 열처리 : 잔류 응력 제거 시 내식성 높아짐

외적 요인

1. 용존산소량
2. 용해 성분(Cl-등)
3. pH : 9~10.5가 최소
4. 상대습도 : 60% 이상
5. 유속 :빠를수록 부식률 상승
6. 온도: 높을수록 상승하는 경향

 

2. 폭발의 거동에 영향을 미치는 인자(요인) 5가지를 쓰시오

• 주위의 1)온도, 2)기하학적 조건(밀페계>개방계), 3)압력
• 가연성물질의 4)양, 5)유동상태(난류), 6)방출속도
• 폭발성물질의 7)조성, 8)물리적 상태(휘발성등)
• 착화원의 9)지연시간 10)성질

3. 산업안전보건 기준에 관한 규칙상 과압에 따른 폭발을 방지하기 위하여, 안전밸브 또는 파열판을 설치해야하는 설비 5가지를 쓰시오

산업안전보건기준에 관한 규칙 제261조참조

1. 압력용기(안 지름이 150밀리 미터 이하인 압력용기는 제외, 관형 열교환기는 관이 파열로 인한 상승 압력이 압력용기의 최고 사용압력을 초과할 우려가 있는 경우만 해당)
2. 정변 위 압축기
3. 정변위 펌프(토출 측에 차단밸브가 설치된 것만 해당한다)
4. 배관 2개 이상의 밸브에 의하여 차단되어 대기온도에서 액체의 열팽창에 의해 파열될 우려가 있는 것으로 한정한다)
5. 그 밖의 화학설비 및 부속설비로서 해당 설비의 최고 사용압력을 초과할 우려가 있는 것

 

4. 산업안전산업안전보건 기준에 관한 규칙상 계측장비(온도계, 유량계, 압력계 등)를 설치해야 하는 특수화학설비 5가지를 쓰시오.(단 위험물은 기준량 이상으로 제조하거나 취급하고 있다)

2021.04.24 - [산업안전지도사/4. 2차 시험(화공안전)] - 2020년 기출문제 4번 특수화학설비 5가지

2020년 기출문제 4번 특수화학설비 5가지

5. 화학공정의 화재, 폭발 방지 설계를 위하여 예방 및 피해 최소화 전략을 사용한다. 이 전략에 대한 구체적인 방법 5가지를 쓰시오

(이 부분은 답이 다양하게 나올 수 있을 것 같다. 만약에 내가 보는 시험에 이문제가 나온다면 봉 차불 폭폭 안을 쓰지 않을 까 싶긴 하다, 일단 아래와 같이 정리해보도록 하자)

 

폭발 예방대책(예안위공발)

1. 폭발 위험예지
2. 안전대책 검토
3. 위험성 분석
4. 공장 배출물 관리
5. 발화원 관리

폭발 방호대책 5단계(물대 위국경)

1. 물질에 대한 위험성 검토
2. 대상물 검토
3. 위험성평가
4. 피해의 국한화 : 봉 차불 폭폭 안
5. 피해의 경감화: 방위 입장 불가긴

 

피해의 국한화(봉 차불 폭폭 안)

1. 봉쇄: 폭발에 견디도록 강하게 제작 혹은 구획화 (압 방차- 압력용기, 방폭 벽, 차단물)
2. 차단: 초고속 감지 (spark, pressure)-> 초고속 차단장치 (긴급 차단)
3. 불꽃 방지기
4. 폭발 압력
5. 폭발 진압 설비(폭발 억제 설비):
6. 안전거리: 과압, 복사열, 파편 도달 등을 고려하여 이격 

 

피해의 경감화 (방위 입장 불가긴)

1. 방호벽 설치:
2. 위험작업 무인화/자동화
3. 입지조건 : 1) 자연현상 고려 및 2) 주위의 환경 고려(문화재/학교 등)
4. 장치 배치
5. 블로우다운: 방출 시킨 가연물을 회수탱크로 회수하기위한 목적임 (대기중으로 방출시 피해 확산 방지)
6. 가연물의 양을 줄이는 대책 및 화재 대책:  1) 누설, 체류 방지 2) 감지기 설치 3) 내화구조 4) 긴급 차단장치 5) 소화설비
7. 긴급사고 대책 (emergency evacuation plan)

 

6. 메탄(CH4), 에탄(C2 H6), 공기가 4:1:95의 부피로 혼합된 혼합가스를 사용하고 있다. 다음 물음에 답하시오

1) Jones의 법칙을 이용하여 메탄과 에탄가스의 폭발 하한계를 각각 계산하시오

1. 화학식을 구한다.

CH4+2O2 -> CO2+2 H2O

C2H6+7/2O2 -> 2 CO2+ 6 H2 O

2. Cst를 구한다

Cst= 연료의 몰수 / 공기의 몰수+연료의 볼 수 x 100

(단, 공기의 몰수 = 산소의 몰수/0,21)

3. LEL을 구한다

LEL=0.55 Cst 

계산을 해보면 메탄: 5.2%, 에탄: 3.11%

 

2) 이 혼합가스의 폭발 하한계를 계산하시오

르샤틀리엘의 법칙 100/L = V1/L1 + V2/L2

100/L = 80/ 5.2+ 20/ 3.11 = 4.5 %

 

3) 이 혼합가스의 가연성 여부에 대하여 판단하시오 (단 폭발 상한계는 폭발 하한계의 2배 이상이라고 가정한다)

LEL = 4.5 %, UEL= 9 %

혼합가스가 5%이므로, 가연성 범위 안에 있다.

 

7. 간단한 운전과 운전 기법(HAZOP)의 수행사례로서 연속식 공정으로 인산과 암모니아가 반응하여 제2인 산 암모늄(DAP)이 생성된다. 이 DAP 생성을 위하여 가이드 워드와 이탈을 참조해서 연속공정의 원인에 대한 결과를 쓰시오(단 밸브 A는 인산 공급배관, 밸브 B는 암모니아 공급 배관이다)

인산과 투입은 off spec이고, 인산에 비해 암모니아가 많이 들어가면 미반응 암모니아가 carry over 됨

 

8. 수소 설비에서 발생 가능한 수소 손상에 대하여 다음을 설명하시오

출처:

 https://suflux.tistory.com/202

https://hello-onl.tistory.com/6

 

1) 수소 손상의 특징

수소 손상은 pitting현상을 거의 감지할수 없고, 응력균열부식에 비해 훨씬 짧은시간에 크랙까지 확대됨

또한 수소손상은 H2S, H2, HF acid의 영향에 의해서 발생함

수소손상은 수소 원료를 사용 및 발생 혹은 탈황, 중질유 분해 등과 같은 고온고압의 수소 분위기에 많이 노출되는 원자력발전, 정유공장, 석유공장 등과 같은 산업체에서 많이 발생함

 

2) 수소 손상의 종류

1. 수소취성 (Hydrogen embrittlement) : 금속재료 중에 흡수된 수소에 의해 낮은 응력이 적용될 때 강의 연성을 잃게 됨

• 저온에서 이루어지는 현상으로 강재 내에 수소가 존재하고, 이수 소원자가 강재 내부에서 변형율이나 연성을 감소시키는 현상 (예: 수소원자가 전이된 탄소강의 경우 연성 42%-> 7%로 급격히 떨어진다)
• 이러한 수소취성은 순간적으로 일어나며, 수소취성이 일어난 강재에 하중이 가해지면 정저기로에 의해 파괴가 일어난다.
• 기계적/환경적/재료 적상 황이 겹쳤을 때 발생
• 이를 방지해주려면 열을 가하여(단, 315C이상은 고온 수소 공격 이발 생활수 있으니 피함) 수소원자 방출 필요함

 

수소 공격(Hydrogen Attack, Blistering & stepwise cracking): 강의 내부에 기공을 형성함

• 고온, 고압 하에서 탄화철이 수소와 반응하여 탈탄 현상이 벌어지고, 메탄이 생성하여 균열이 발생됨
• Cr-Mo합 급사용 혹은 Nelson Chart 사용/ STS 등

Nelson Chart란? 일반 탄소강에 Cr, Mo이 첨가된 저 합금강이 고온, 고압의 수소 분위기에서 사용될 수 있는 임계온도와 수소 분압과의 관계를 실험식으로 구한 것

 

수소 유도 부식(Hydrogen Induced Corrosion): 높은 강도를 가진 강에서 많이 발생하는 자발적 크렉 

(Hydrogen Embrittlement와 비슷해 보이는데)

• HF나 H2S와 같은 용재를 정장하면서 발생하는 자발적인 크랙을 말한다
• 수소에 의한 표면 손상은 가장자리로 확대되며 step wise 크랙킹으로 나타내기도 하며, 수소취 성도 수반한다
• 수소를 포함하는 분위기에서 용접할 경우 용접된 금속을 냉각하면서, 용접 경계부에 과포화 및 수소 확산이 일어나게 되면서 용접부의 박리와 같은 부식이 일어나게 된다
• 방지 방법은 용접 시에 강도를 제한하여 수축 응력에 의한 부식 예방

 

3) 수소취성의 방지대책

1. 열을 가하여(단, 315C이상은 고온 수소 공격 이발 생활수 있으니 피함) 수소원자 방출 필요함(베이킹)
2. 혹은 저온으로 냉각
3. 킬드강 이상의 온도를 갖는 재질을 사용해야 한다
4. 금속 코팅 라이닝
5. 산처리를 할 때는 산 억제제(inhibitor)를 첨가한다

 

9. 다음은 화학 반응기의 안전시스템에 의한 것이다. 이 시스템이 고압 상태에 도달할 경우에 대한 전체 고장률, 고장 확률, 신뢰도 및 평균 고장 간격(MTBF)을 구하시오 (단, 기간은 1년으로 한다)

○ 고압 경보시스템: 반응 압력에 도달하게 되면 작업자에게 알리는 고압 경보기이다. 이 경보기는 경보 지시계와 연결된 반응 기내의 압력스위치(#1)로 구성되어 있다.

○ 자동 고압 반응 시스템: 위험 압력보다 높을 경우 자동적으로 반응기의 작동을 중지시킨다. 이 시스템은 경보시스템보다 고압일 경우 작동되며, 반응기 주입라인(feed line) 내에 있는 솔레노이드 밸브와 연결된 압력스위치(#2)로 구성되어 있다. 이 자동시스템은 위험한 압력이 발생했을 경우 반응물의 유입을 차단하게 된다.

○ 경보시스템과 주입구 차단시스템은 병렬로 연결되어 있다.

 

기출문제는 하기에서 다운로드 받으실수 있으십니다.

2021.03.16 - [산업안전지도사/4. 2차 시험(화공안전)] - 산업안전지도사 화공안전 2차 기출정리

산업안전지도사 화공안전 2차 기출정리

기숙사 방안.. 저때 청소하고 찍은건데 지금보니 엄청 지저분하네요^^;;