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배관기능장 가스용접 — 샤를의 법칙·용접법 분류·안전

가스용접 관련 개념은 가스의 물리적 성질, 여러 용접법의 보호 매질과 원리, 안전관리 및 소모량 계산으로 나뉜다. 고정 용기 내 기체의 압력과 온도 관계는 샤를의 법칙을 적용하여 절대온도로 계산하며, 보호 방식에 따라 용접법을 구별한다. 또한 가스 저장·취급과 장비 사용 시 안전수칙을 지켜야 한다.

2026-10-23 기준 · 배관기능장 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「가스용접」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
흡입구 잠김 깊이 계산1관 직경에 대한 흡입구의 최소 잠김 깊이를 계산하고 선택한다
기체 압력-온도 변화 계산1일정 용적 용기에서 온도 변화에 따른 내부 압력을 절대온도로 계산한다
용접법 원리 판별1용제 공급 등 보호 방식으로 용접법을 식별한다

뜻

고정된 부피의 용기 내 기체는 온도 변화에 따라 압력이 비례하여 변한다는 원리는 샤를의 법칙으로 설명한다. 계산 시에는 섭씨온도를 꼭 절대온도(K)로 변환(섭씨+273)하여 비례식을 세운다. 예를 들어 산소병 내부 압력 변화 문제는 P1/T1=P2/T2 공식을 적용하여 해석한다.

용접법은 보호 매질과 열의 발생 원리에 따라 구분한다. 용제(플럭스)를 공급하여 모재와 전극을 덮어 아크와 용융 금속을 대기로부터 차단하는 방식은 서브머지드 아크용접(Submerged Arc Welding)으로 분류한다. 불활성가스나 이산화탄소로 아크를 보호하는 방식, 슬래그의 저항열을 이용하는 일렉트로 슬래그 용접 등과 구별하여 각 공정의 핵심 키워드를 통해 선택한다.

가스 연료의 용량과 소모량을 이용해 연속 사용 가능 시간을 산정하는 문제는 총 발생 가스량을 시간당 소모량으로 나누어 구한다. 예컨대 용해 아세틸렌 1kg당 905L의 발생량 정보를 이용하면 전체 가스량을 산정하고, 프랑스식 200번 팁의 표준 소모량(약 200L/h)을 적용하여 사용 시간을 계산한다.

작업 안전은 가스용접의 핵심 요소이며 저장 온도, 장비 배치 거리, 결빙 처리 방법 등 구체적 규정을 준수해야 한다. 예컨대 산소병은 고온 보관을 피하여 서늘한 장소에 보관하고, 가스 작업용 장비는 화기와 거리를 유지하여 위험을 낮춘다.

예제

1) 샤를의 법칙 적용 예시: 산소병에서 압력이 5 kgf/cm²이고 온도가 0℃(273K)일 때, 온도가 70℃(343K)로 상승하면 P2 = 5 × (343/273) ≈ 6.28 kgf/cm²로 약 6.3 kgf/cm²가 된다. 계산 과정은 섭씨를 절대온도로 바꾼 뒤 P1/T1=P2/T2로 풀이한다.

2) 아세틸렌 사용시간 계산 예시: 용해 아세틸렌 2kg는 905L/kg 기준으로 총 1,810L의 가스를 생성한다. 프랑스식 200번 팁의 표준 소모량을 시간당 약 200L로 보면 사용 시간은 1,810 ÷ 200 ≈ 9.05시간으로 약 9시간 연속 용접이 가능하다.

3) 용접법 식별 예시: 문제 지문에 '용제(flux)를 모재 위에 뿌려 아크와 용융 금속을 대기로부터 차단한다'는 설명이 나오면 서브머지드 아크용접을 정답으로 연결한다. '용제가 아닌 가스로 보호'라는 표현이 있으면 TIG나 MIG 계열로 분류한다.

대표 기출 3문항

다음 용접의 종류 중 가스용접에 속하지 않는 것은?

  1. 산소 아세틸렌 용접
  2. 공기 아세틸렌 용접
  3. 산소 수소 용접
  4. CO2(탄산가스) 아크 용접
정답과 해설 보기

정답 ④ · 문항은 가스용접에 속하지 않는 용접 종류를 찾는 문제이다. 산소-아세틸렌, 공기-아세틸렌, 산소-수소 등은 연료가스와 산소를 이용해 불꽃을 생성하는 가스용접에 해당한다.

가스용접용 산소 병에서 압력 5㎏/cm² 의 산소가스 온도가 0℃에서 70℃로 상승했을 때 압력은 약 몇 ㎏/cm²인가?

  1. 4.2
  2. 5.5
  3. 6.0
  4. 6.3
정답과 해설 보기

정답 ④ · 일정한 부피를 가진 용기 내부의 기체 압력은 절대온도에 비례한다는 샤를의 법칙(P1/T1 = P2/T2)을 적용합니다. 섭씨 0℃는 절대온도 273K, 70℃는 343K입니다.

정적 용기 내 기체는 절대온도에 비례하므로 샤를의 법칙(P1/T1=P2/T2)을 적용해 절대온도로 변환 후 계산한다.

자동 금속 아크용접법으로 모재 이음 표면에 미세한 입상 모양의 용제를 공급하고, 용제속에 연속적으로 전극 와이어를 송급하여 모재 및 전극 와이어를 용융시켜 용접부를 대기로부터 보호하면서 용접하는 방법인 것은?

  1. 일렉트로 슬래그용접
  2. 불활성가스용접
  3. 이산화탄소 아크용접
  4. 서브머지드 아크용접
정답과 해설 보기

정답 ④ · 설명은 용제(플럭스)로 덮인 상태에서 전극 와이어를 연속 송급해 대기로부터 용접부를 보호하는 자동 아크용접 방법을 묻고 있다. 이러한 방식은 용제(플럭스)가 아크 및 용융금속을 덮어 보호하는 서브머지드 아크용접(Submerged Arc Welding)으로, 플럭스 공급과 연속와이어 송급이 특징이다.

모재와 전극을 용제(플럭스)로 덮어 아크와 용융 금속을 차단하는 방식은 서브머지드 아크용접이다.

자주 묻는 물음

샤를의 법칙을 적용할 때 주의할 점은 무엇인가?
섭씨온도를 절대온도(K)로 변환(섭씨+273)한 뒤 P1/T1=P2/T2의 비례식을 세워 계산해야 한다.
서브머지드 아크용접의 특징은 무엇인가?
모재 위에 용제(flux)를 공급하여 아크와 용융 금속을 대기로부터 차단하므로 스패터가 적고 두꺼운 재료의 용접에 적합하다는 점이 특징이다.
아세틸렌 용기 사용 시간을 구할 때 계산 방법은 무엇인가?
총 발생 가스량(kg당 발생량×kg)을 구하고, 사용하는 팁의 시간당 소모량으로 나누어 연속 사용 시간을 산정한다.
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