2015년 산업안전지도사 2차 기출문제 풀이 (화공안전)

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

 

1. 위험성평가 기법 중 정성적 평가기법 5가지를 쓰시오

• 사고 예상 질문지 법 (P-83-2012)
• 체크리스트 법
• 이상 위험 분석법 (FMEA)
• 위험과 운전 분석법 (HAZOP)
• 예비 위험 분석법 (PHA)
• 상대 위험순위 결정법 (Dow and Mond)

 

2. 분해 폭발성 가스의 종류 5가지를 쓰시오

• 에틸렌
• 산화에틸렌
• 아세틸렌
• 과산화물
• 히드라진

 

3. 산업안전보건에 관한 기준상 사업주가 위험물을 저장 취급하는 화학설비 및 그 부속설비를 설치하는 경우에는 폭발이나 화재에 따른 피해를 줄 수 있도록 설비 및 시설 간의 안전거리를 유지하여야 한다. 다만 다른 법령에 따라 안전거리 또는 보유공지를 유지하거나 산업안전보건법 제49조의 2에 따른 공정안전보고서를 제추하여 피해 최소화를 위한 위험성 평가를 통해 그 안전성을 확인받은 경우에는 그러히지 아니하다. 아래의 표에 안전거리를 순서대로 쓰시오

산업안전보건 기준에 관한 규칙 271조 및 별표 8 참조

• 1: 20 m
• 2: 10 m
• 3: 20 m

4. 누출된 가스가 대기 중으로 확산될 때 영향을 주는 주요 변수 5가지를 쓰시오

1. 지표면 풍속
2. 대기안정도
3. 물질의 공기 비중
4. 연속 누출 및 순간 누출
5. 누출 속도
6. 누출 시간

 

5. 전면 부식의 방지 또는 감소대책 4가지를 쓰시오

1. 부식환경 제거: 용존산소 제거, pH 조절, 용해 성분 제거, 제습
2. 부식억제제 (예: 규산, 인산계 방식제 사용)
3. 유속 제어 (1.5 m/s이하)
4. 배관제 선정: 내구성/내식성/내열성/C-PVC 배관(지하매설배관)
5. 라이닝 - 유기질 코팅
6. 전기방식 법 - 음극 방식 법 (희생 양극법/외부 전원 법), 양극 방식 법

 

6. 가스폭발 한계의 측정에 영향을 주는 요소 중 온도, 산소, 압력에 관하여 쓰시오

 

화공안전 화재폭발 예방, 산업안전공단 (안전분야-교육자료) 20009-347-1069 참조

화재폭발예방(표준강의용교안).pdf

0.96MB

 

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참고)

폭발 한계의 정의

• 가연성 가스와 공기(또는 산소)의 혼합물에서 가연성 가스의 농도가 낮을 때나 높을 때 화염의 전파가 일어나지 않는 농도가 있다. 농도가 낮을 경우를 폭발 하한계, 높을 경우를 폭발상한계라고 하고, 그사이를 폭발범위라고 한다. 그리고 연소한계, 가연한계라고도 한다

폭발하한계 (LEL)

• 발화원이 있을 때 불꽃이 전파되는 증기 혹은 가스의 최소 농도로서 공기나 산소 중의 농도로 나타낸다. 단위는 %

폭발 상한계 (UEL)

• 발화원과 접촉 시 그이 상의 농도에서는 화염이 전파되지 않는 기체나 증기의 공기 중의 최대 농도를 나타낸다. 단위는 %

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폭발 한계에 영향을 주는 요소

1) 온도의 영향

• 일반적으로 폭발 범위는 온도 상승에 의하여 넓어지게 되며 폭발 한계의 온도 의존은 비교적 규칙적이다
• 공기 중에서 연소 하한계는 온도가 섭씨 100도 증가함에 따라 약 8% 감소한다
• 공기 중에서 연소 상한계는 온도가 섭씨 100도 증가함에 따라 약 8% 증가한다

2) 압력의 영향

• 압력이 상승돼도 폭발 하한계는 거의 영향을 받지 않으나 연소 상한계는 크게 증가한다

3) 산소의 영향

• 공기 중과 비교하여 폭발 하한계는 거의 영향이 없으나, 상한계는 크게 증가하여 전체적인 폭발 범위는 넓어짐
• 예) 수소의 폭발 범위 예시 : 공기 중 : 4~72%, 산소 중 4~94%

4) 불활성 가스

• 질소, 탄산 가스등과 같은 불활성 가스를 첨가하면 폭발 하한계는 약간 높아지고, 폭발 상한계는 크게 낮아져 전체적인 폭발 범위가 좁아짐
• 예) 가솔린의 폭발 범위 예시 공기중 : 1.4~7.6% 질소 40%첨가시 1.5~3 %

 

인자	폭발범위	하한계(LEL)	상한계(UFL)
산소	증가	거의 불변	크게 높아짐
불활성 가스	감소	약간 낮아짐	크게 낮아짐
압력	증가	거의 불변	현저히 높아짐
온도	증가	낮아짐	높아짐

 

7. 동일 조건에서 아세틸렌가스의 완전연소 (발열량=312.4 kcal/mol) 시와 아세틸렌가스의 분해 폭발(발열량=54.2 Kcal/mol) 시의 각각의 화학반응식을 완결하고, 아세틸렌가스의 발열량(kcal/L)을 계산하여 어느 쪽의 발열량이 높은 지를 쓰시오

 

이건 정확히 답이 맞는지가 헷갈림. 분해 폭발이 발열량도 많고, 연소 속도도 빠를 것으로 생각했는데, 완전연소가 더 높네.

1) 화학반응식 완결

• 완전연소: C2H2 + 5/2O2 -> 2CO2 + H2O +312.4 kcal/mol
• 분해 폭발: C2H2 -> 2C+ H2 +54.2 kcal/mol

2) 아세틸렌가스의 발열량 (kcal/L)을 계산

• 완전연소 : 312.4 x 1 mol/22.4 L = 13.9 Kcal/L (0 C, 1 atm)
• 분해 폭발: 54.2 x 1 mol/22.4 L = 2.4  Kcal/L 

 

8. 아염소산 나트륨의 위험성과 저장취급에 관하여 쓰시오

2020년 11월 19일 아염소산 나트륨 취급작업 중 폭발사고(재해사례- 화재폭발, 산업안전공단 참조)

아염소산나트륨_폭발사고(OPL)_210430_174240.pdf

0.55MB

 

 

아염소산 나트륨은 살균제 원료로 주로 사용됨

위험성

• 급성독성물질 LD50 (경구, 쥐): 140 mg/kg
• 물, 높은 습도, 산, 나무, 종이 유기물과 격렬히 반응하여 반응 폭주를 일으키거나 이산화염소(ClO2) 오 같은 인화성 가스를 발생시킴 (이산 화염 소또 한 급성독성 물질이자 인화성 가스임)

저장취급

• 운반 및 취급 시에는 수분과의 접촉, 습도 관리가 필수적으로 필요함
• 가연성 물질, 유기물 등에 의해 오염되는 경우 그 자체만으로도 격렬히 반응할 수 있으므로 가능한 물에 용해된 저농도 제품을 취급할 것을 권장함

 

9. 다음은 화학 반응기 냉각 코일에 흐르는 물이 그림에 나타낸 시스템에 의하여 제어되고 있다. 냉각수의 유량은 차압 장치 (differential pressure:DP) 장치에 의해 측정되고, 제어기는 적절한 냉각방법을 결정하여 제어밸브에 의해 냉매의 유량을 제어하며 각 구성요소에 대한 고장 및 신뢰에 대한 제원은 표와 같이 가정한다. 

 

1)  신뢰도

제어밸브-제어기-DP셀 가 직렬로 연결되어 있기 때문에 신뢰도의 경우 각  component를 곱해야 한다 

0.56 x 0.76 x 0.25 = 0.106 

2) 비 신뢰도

비 신뢰도는 1- 0.106 = 0.894

3) 전체 고장률

R(전체 고장률) = e-λt (t=1) 

ln R=- λ

λ = - ln (0.106) = 2.24 회/년

4) 평균 고장률 (MBTF)에 관하여 쓰시오 (단, 운전기간은 1년으로 함)

MTBF = 1 / λ = 1 / 2.24 = 0.44 년