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산업안전기사 각종 장치 — plug flow 연속반응기, 폐회로 제어 순서, 캐비테이션 방지와 NPSH, 단열압축 온도식, 가스용접 밸브 조작

공정을 이루는 장치의 원리와 조작을 묻는 문제다. 반응기의 조작 방식과 제어계의 신호 순서가 한 축이고, 펌프의 공동현상과 압축의 온도 상승이 다른 축이며, 안전방출장치의 형식과 용접 밸브 조작이 세 번째 축이다.

2026-10-21 기준 · 산업안전기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「각종 장치(제어장치, 송풍기,압축기, 배관 및 피팅류)」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
반응기 형식 선택1연속 조작에 해당하는 반응기를 고른다
제어 순서 배열1폐회로 제어계의 올바른 작동 순서를 고른다
방지조치 옳지 않음 판정1공동현상 방지 조치 중 틀린 것을 고른다

뜻

반응기는 원료를 넣고 생성물을 빼는 방식으로 갈린다. 원료를 연속적으로 도입하면서 생성물을 연속적으로 배출시켜 반응을 진행하는 조작이 연속반응기이고 그 대표는 plug flow reactor이다. 회분식은 넣고 빼는 문을 닫고 반응시키는 방식, 반회분식은 한쪽만 연속으로 움직이는 방식과 대비된다. 반응기를 안전하게 설계할 때 주요 인자는 운전압력과 온도 범위, 다루는 물질의 상 형태이고, 액과 가스 양의 비율은 운전마다 달라지는 변동값이라 설계 인자에서는 빈다.

화학공장의 제어는 폐회로로 신호가 순환한다. 공정설비의 상태를 검출부가 측정하고, 조절계가 측정값을 목표값과 비교해 연산하며, 조작부가 조작밸브를 움직여 다시 공정설비에 작용한다. 공정설비에서 검출부로, 조절계를 거쳐 조작부로 돌아가는 순서가 바뀐 보기를 골라 내면 된다. 안전방출장치도 조건에 맞게 고른다. 뒤쪽 압력이 존재하고 증기압 변화량을 제어할 목적이라면 디스크 뒷면을 밸로즈로 밀봉한 밸로즈식을 쓴다.

펌프의 공동현상은 흐르는 물의 어느 부분 정압이 그 온도의 증기압보다 낮아질 때 증기 기포가 생겼다 붕괴하며 부식과 침식을 일으키는 현상이다. 방지의 핵심은 유효흡입수두를 필요흡입수두보다 크게 유지하는 것으로, 흡입관의 손실을 줄이고 펌프 설치 위치를 낮추며 흡입비속도를 작게 한다. 회전수를 높이면 필요흡입수두가 커져 오히려 공동현상을 유발하므로 틀린 조치이다.

가스를 압축하면 온도가 오른다. 압축이 급속하면 열손실이 적어 단열압축이 되는데, 이때 압축 뒤 온도는 처음 온도에 압력비를 비열비에서 1을 뺀 값을 비열비로 나눈 지수로 거듭제곱한 값을 곱해 구해진다. 화학공정의 백업시스템은 이상 압력 때 대기 중으로 방출하거나 소각하는 최후의 수단이고, 인터록은 미리 차단하는 능동 제어라 백업시스템에 넣지 않는다. 아세틸렌 용접기의 역화와 역류는 토치 과열, 노즐 막힘, 토치 성능 불량이 원인이고 호스의 길이는 원인이 아니다. 산소와 아세틸렌 용접에서 점화할 때는 연료인 아세틸렌 밸브를 먼저 열어 점화한 뒤 산소로 화염을 조절하고, 마감할 때는 산소 밸브를 먼저 잠근다.

예제

반응기 문제는 투입과 배출이 동시에 계속된다는 문구가 보이면 plug flow reactor로 답한다. 제어 순서는 검출부가 재고 조절계가 연산하고 조작부가 움직인다는 흐름 하나로 줄을 세운다. 공동현상은 회전수를 높인다는 보기를 골라 내고, 단열압축은 압력비의 지수 식을 확인해 답한다. 용접 밸브는 켤 때 아세틸렌 먼저, 끌 때 산소 먼저로 외운다.

대표 기출 3문항

원료를 연속적으로 반응기에 도입하는 동시에 반응 생성물을 연속적으로 반응기에서 배출시키면서 반응을 진행 시키도록 조작하는 연속반응기에 해당하는 것은?

  1. batch reactor
  2. plug flow reactor
  3. semi batch reactor
  4. stirred tank reactor
정답과 해설 보기

정답 ② · 연속반응기의 정의에 해당하는 반응기 형식을 묻는 문제이다. 연속반응기는 원료의 투입과 생성물의 배출이 동시에 연속적으로 이루어지면서 반응이 진행되는 조작 방식이다.

연속 반응의 대표형인 plug flow reactor는 원료 투입과 생성물 배출이 동시에 계속된다.

화학공장의 폐회로방식 제어계의 작동 순서 중 올바른 것은?

  1. 공정설비 - 검출부 - 조작부 - 조절계 - 공정설비
  2. 공정설비 - 검출부 - 조절계 - 조작부 - 공정설비
  3. 공정설비 - 조작부 - 검출부 - 조절계 - 공정설비
  4. 공정설비 - 조작부 - 조절계 - 검출부 - 공정설비
정답과 해설 보기

정답 ② · 화학공장 폐회로방식 제어계의 올바른 작동 순서를 묻는 문제이다. 폐회로 제어에서는 공정설비의 상태를 검출부가 측정하고, 조절계가 측정값을 목표값과 비교하여 연산한 후, 조작부가 조작밸브 등을 움직여 공정설비에 작용하는 순서로 신호가 순환한다.

폐회로 제어는 공정설비→검출부→조절계→조작부→공정설비 순으로 신호가 순환한다.

펌프 사용시 공동현상(Cavitation)을 방지하려 한다. 다음 조치사항 중 틀린 것은?

  1. 펌프의 회전수를 높인다.
  2. 흡입비 속도를 작게 한다.
  3. 펌프의 흡입관의 두 손실을 줄인다.
  4. 펌프의 설치위치를 되도록 낮추고 유효흡인 head를 크게 한다.
정답과 해설 보기

정답 ① · 펌프의 공동현상 방지를 위한 조치 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 공동현상 방지의 핵심은 유효흡입수두 NPSHa를 필요흡입수두 NPSHr보다 크게 유지하는 것이다.

캐비테이션 방지는 NPSH 확보가 핵심 — 회전수를 높이면 필요 NPSH가 커져 오히려 유발된다.

자주 묻는 물음

연속반응기의 대표 형식은 무엇인가요?
plug flow reactor입니다. 원료의 투입과 생성물의 배출이 동시에 연속적으로 이루어지면서 반응이 진행되는 조작 방식입니다.
폐회로 제어계의 작동 순서는 어떻게 되나요?
공정설비에서 검출부가 상태를 측정하고, 조절계가 목표값과 비교해 연산한 뒤, 조작부가 밸브 등을 움직여 다시 공정설비에 작용하는 순서입니다.
캐비테이션 방지를 위해 하지 말아야 할 조치는 무엇인가요?
펌프의 회전수를 높이는 것입니다. 회전수를 높이면 필요흡입수두가 커져 오히려 공동현상을 유발합니다. 흡입관 손실을 줄이고 설치 위치를 낮추는 것이 올바른 조치입니다.
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