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화공기술사 시험에도 이런한 류의 문제도 나옵니다.

마치 대기환경이나 화공안전을 연상시키네요..

11. 유독물질 누출에 따른 확산예측에 사용되는 정량적 분산모델(Quantitative Dispersion Analysis)에 영향을 주는 매개변수 4가지를 설명하시오.

간단히 모델에 대한 분류를 알아보면...

1. 대기오염모델의 종류

2. 확산방정식

- 상자모델 : 대상 지역을 상자로 간주하여 그 공간 내 평균 농도 산정으로 부정확함.

- 가우시안(Gaussian) 모델 : 현재 환경영향평가 등에서 가장 널리 사용 중

- 3차원 수치모델 : Lagrangian, Eulerian 모델 등으로 매우 정교하나 고도의 기술 필요

3. 연기 확산 형태

- 플륨(plume)모델 : 연기가 배출구에서부터 착지점까지 연속되는 것으로 계산

- 퍼프(puff)모델 : 단위시간에 배출된 연기를 커다란 하나의 연기 덩어리로 나오는 것으로 가

  정하여 시간에 따른 풍향변화와 안정도별 확산계수에 따라 농도를 계산

- Eulerian 모델 : 대상지역을 작은 상자로 나누어 각 상자에서의 바람장과 확산도, 화학반응 등을 계산

가우시안 모델로 접근하려고 했으나 현재 문제에서는 좀 일반적인 형태에 대한

질문을 한 듯하여..

매개변수는

1. 바람의 속도

누출지점에서의 농도가 최대가 되고, 공기중으로 분산.혼합이 이루어짐에 따라

바람이 부는 방향으로 농도가 감소된다

2. 대기의 안정도

대기 안정도는 공기의 수직혼합과 관계가 있다. 특히 낮 동안의 대기온도는 고

도가 증가함에 따라 급격히 감소하며 수직이동의 증가를 가져온다.

때로는 대기의 역전현상이 일어나 대기 안정도가 매우 좋아져 오염이 심해지기

는 하지만 이 또한 밤이나 새벽에 발생한다.

3. 대지조건

대지조건은 표면에서의 열역학적 혼합과 높이에 따라 바람의 특성에 영향을 주

는데 호수나 개방된 영역은 혼합 효과를 줄이는 반면 나무와 빌딩은 혼합을 증

가시킨다.

4. 누출고도

누출고도는 대지의 농도에 큰 영향인자 인데 누출고도가 높으면 높을수록 대지

의 농도는 감소한다.

5. 누출된 초기물질의 부력

누출된 물질의 부피와 운동량은 누출고도의 영향력 변화를 가져오는데

누출된 영향력은 초기의 운동량과 부력이 사라진 후에야 주위의 난류혼합이

주도된다.

만약 가우시안 모델로 접근해야 한다면..

1. 모델링 개요

Gaussian 플름 모델은 일반적으로 공기보다 가벼운 기체의 연속누출 확산 평가에

사용되며 다음과 같은 가정 하에 정립된 모델이다.

- 오염원으로부터 연속배출 : 단위시간당 오염물질 배출은 연속적이며, 그 배출량은 시간에 따라 변하지 않고 일정함.

- 질량보전 : 오염원에서 수용자까지 오염물질이 이동하는 동안 오염원에서 배출된 오염물질은 화학반응, 중력침강, 난류의 

  영향 등에 의해 제거되지 않음.

- 정상상태 : 기상조건은 오염원으로부터 수용자까지 이동하는 동안 일정하게 유지됨.

- 오염물질의 수평 및 수직분포 : 풍하 쪽의 어느 지점에서 수평 및 수직방향으로 오염물질의 평균농도분포는 가우시안 분포

  를 가짐.

2. 확산방정식

가우시안 플름모델은 다음과 같은 논리에 의해 계산된다.

먼저 σ z < 1.6 Hm에 대해,

여기서,

HE: 유효높이 (m)

Q: 질량속도 (kg/sec)

σ z: 바람수직방향의 확산계수 (m)

u: 실제누출높이(Hs)에서의 바람의 속도 (m/sec)

Hm: 혼합높이 (m)

가 되며, σ z ≥ 1.6 Hm에 대해선

를 적용할 수 있다.

여기서,

C: (x,y,z)에서 누출물질의 농도 (kg/m3)

HE: 유효높이 (m)

Q: 질량속도 (kg/sec)

σ y: 바람단면방향의 확산계수 (m)

σ z: 바람수직방향의 확산계수 (m)

u: 실제누출높이(Hs)에서의 바람의 속도 (m/sec)

Hm: 혼합높이 (m)

N: reflection term의 수 (일반적으로 3 또는 4의 값을 가짐, 무차원)

만약 유효높이 HE과 z에 대해, σ z < 0.4Hm이면, 수식1에서 Σ 부분이 사라져서 식은 아래와 같이 간단해진다.

이외에도 다양한 상황에서 수식이 변경이 되지만..

시험치실때 가장 무난히 쓸수 있는 식은 수식 3이라고 생각이 듭니다.

다만 조건을 명시해야 겠죠... 바람수직방향의 확산계수가 혼합높이 x 0.4 보다 작을때...

1. 촉매의 정의 :

촉매(觸媒, catalyst)란 반응과정에서 소모되거나 변화되지 않으면서 반응속도를 빠르거나 느리게 변화시키는 물질을 말한다. 촉매는 소량만 있어도 반응 속도에 영향을 미칠 수 있다.

일반적으로 촉매가 있으면 반응은 더 빠르게 발생하는데, 그 이유는 더 적은 활성화 에너지를 필요로 하기 때문이다. 촉매 반응 구조에서 촉매는 일반적으로 일시적인 중간 물질을 형성하기 위해 반응하며 그 다음 원래의 촉매를 재발생시키는 순환적인 과정을 거치게 된다.

더 좋은 답안을 위해서는 촉매와 활성화 에너지 관련 곡선하나 첨부하셔도 좋을 듯 합니다.

2. 촉매의 기능 

촉매의 가장 기본적인 기능은 첫째로 화학반응의 반응속도를 높이는 “활성”을 갖는 것이다.

두 번째의 기능은 특정한 반응만을 일으키는 “선택성”이다.

촉매를 사용하면 활성이 높아진다는 것은 촉매반응은 무촉매반응에 비해 활성화에너지가 작다는 것을 뜻한다. 같은 온도에서 활성화에너지가 작다는 것은 동일 온도에서 반응속도가 빠르다는 것을 의미한다. 따라서 촉매를 사용할 경우 촉매를 사용하지 않는 화학반응과 동일한 반응속도를 유지 위해 필요한 반응온도를 크게 낮출 수 있게 된다.

즉, 촉매반응은 에너지를 절약하고 부산물을 적게 생산하여 환경오염을 줄이는 효과가 있다.

반응물로부터 여러 생성물들을 얻을 수 있는 가능한 여러 반응경로 중에서 원하는 특정 생성물이 얻어지는 반응경로의 활성화에너지를 낮출 수 있는 촉매를 사용할 경우 특정생성물에 대한 선택도(selectivity)를 높일 수 있다. 이처럼 촉매를 사용할 경우 화학반응의 전체 반응속도를 증가시킬 수도 있으며 혹은 특정 생성물의 선택도를 높일 수 있다.

3. 촉매분류

촉매와 촉매 반응계의 상(phase)에 따라 촉매를 구별하는 것으로 균일계 촉매 (homogeneous catalyst), 불균일계 촉매(heterogeneous catalyst) 및 생촉매(enzymatic catalyst)로 구별할 수 있다.

균일계 촉매는 반응물, 생성물 및 촉매가 하나의 상(phase)으로 이루어진 것을 말하며, 불균일계 촉매는 이들이 2 개 이상의 상으로 되어있는 것을 말한다.

일반적으로 석유화학공정의 촉매반응계는 균일계 촉매반응과 불균일계 촉매반응으로 구성된다. 균일계 촉매반응의 경우에는 액상반응물-액상촉매가 대부분이며, 불균일계 촉매반응의 경우 액상반응물-고체촉매 혹은 기상 반응물-고체촉매계가 대부분의 석유화학공정을 차지한다.

반응속도는 반응생성물의 생산속도, 다시 말해서 경제성의 문제와 직결된다. 대부분의 촉매반응 속도는 반응온도의 증가에 따라 증가하기 때문에 대량생산을 지향하는 콤비나트형 현대 석유화학공정에서는 대부분 기상반응물-고체촉매계인 불균일계 촉매반응공정이 운전되고 있다. 반면에 특수 용도의 소량 생산품 혹은 특수 반응계가 요구되는 반응의 경우 액상반응물-액상촉매(균일계 촉매반응) 혹은 액상반응물-고체촉매(불균일계 촉매반응)계가 이용된다.

4. 전형적 반응식

가) 아래 내용은 일반적인 구조인데

전형적인 반응식이며, C는 촉매, A 및 B는 반응물, D는 A와 B의 생성물이다.

A + C → AC  -> 반응1

B + AC → ABC -> 반응 2

ABC → CD -> 반응 3

CD → C + D -> 반응 4

촉매가 반응 1에 의해 소비 되더라도,

반응 4에 의해 촉매가 생성되기 때문에 전체 반응식에는 나타나지 않는다.

A + B →D

반응에서 촉매가 재생되기 때문에 반응 속도를 높이기 위해서는 일반적으로 적은 양만이 필요하다. 그러나 실제로는 2 차 공정에서 촉매가 소모되는 경우가 있다.

촉매는 일반적으로 속도 방정식에 나타난다.

위 반응식의 속도 결정 단계가 제 1 단계 A + C → AC 일 때,

촉매화 된 반응은 촉매의 농도 [C]에 비례하는 속도 방정식 v = kcat [A] [C]

나) 만약 촉매와 관련하여 2,3,4교시 문제가 나온다면 아마

촉매의 반응속도론적 관점이 나올수 있을 것입니다.

이와 관련하여 심화학습이 필요하면 포글러 제10장 촉매반응을 보시면 됩니다.

특히 반응속도의 결정단계가 어딘지?

9. 석유정제 또는 석유화학공업 등 고압가스 특정제조시설 내부반응감시장치의 종류와 설치방법에 대하여 설명하시오.

이 문제도 법 관련 이야기입니다.

(산업안전보건기준에 관한 규칙/화학물질관리법등에서도 찾아볼 수 있습니다.

하지만 문제에서는 고법을 언급했으므로)

또한, 고압가스 기술검토서 작성 혹은 화공/가스/화공안전/소방 기술사등 시험대비를 위해서는 

KGS CODE FP 111부터 113 좀 자세히 확인해봐야 할 듯 합니다.

왠지 가스 기술사 공부하는듯 합니다..

먼저 고압가스 안전관리법 시행령 제3조 (고압가스 제조허가 등의 종류 및 기준등)

1. 고압가스 특정제조(시행령 제3조)

산업통상자원부령으로 정하는 시설에서 압축·액화 또는 그 밖의 방법으로 고압가스를 제조(용기 또는 차량에 고정된 탱크에 충전하는 것을 포함한다)하는 것으로서 그 저장능력 또는 처리능력이 산업통상자원부령으로 정하는 규모 이상인 것

2. 시행규칙 3조

제3조(고압가스 특정제조허가의 대상) 「고압가스 안전관리법 시행령」 (이하 "영"이라 한다) 제3조제1항제1호에 따른 고압가스 특정제조허가의 대상은 다음 각 호와 같다.

1. 석유정제업자의 석유정제시설 또는 그 부대시설에서 고압가스를 제조하는 것으로서 그 저장능력이 100톤 이상인 것

2. 석유화학공업자(석유화학공업 관련사업자를 포함한다)의 석유화학공업시설(석유화학 관련시설을 포함한다) 또는 그 부대시설에서 고압가스를 제조하는 것으로서 그 저장능력이 100톤 이상이거나 처리능력이 1만 세제곱미터 이상인 것

3. 철강공업자의 철강공업시설 또는 그 부대시설에서 고압가스를 제조하는 것으로서 그 처리능력이 10만 세제곱미터 이상인 것

4. 비료생산업자의 비료제조시설 또는 그 부대시설에서 고압가스를 제조하는 것으로서 그 저장능력이 100톤 이상이거나 처리능력이 10만 세제곱미터 이상인 것

5. 그 밖에 산업통상자원부장관이 정하는 시설에서 고압가스를 제조하는 것으로서 그 저장능력 또는 처리능력이 산업통상자원부장관이 정하는 규모 이상인 것

3. 시행규칙 별표 4.

고압가스 제조(특정제조·일반제조 또는 용기 및 차량에 고정된 탱크 충전)의 시설·기술·검사·감리 및 정밀안전검진 기준

4. KGS CODE : FP111 2017 고압가스 특정제조의 시설.기술.검사.감리.정밀안전검진기준

2.6.14 내부반응감시 설비 설치

고압가스설비 중반응기 또는이와유사한 설비로서현저한 발열반응또는부차적으로발생하는2차

반응으로인하여폭발등의위해(危害)가발생할가능성이큰다음의반응설비(이하“특수반응설비”라

한다)에는 그 위해(危害)의 발생을 방지하기 위하여 그 특수반응설비의 상황에 따라 그 내부에서의

반응상황을정확히계측하고, 특수반응설비안의온도·압력및유량등이정상적인반응조건을벗어나거나

벗어날우려가있을경우에자동으로경보를발할수있는온도감시장치, 압력감시장치, 유량감시장치

그 밖의 내부 반응감시장치를 다음 기준에 따라 설치한다. 이 경우 그 내부반응감시장치 중 온도의

상승, 압력의상승그밖에이상사태의발생을가장먼저검지할수있는것에대하여계측결과를자동으로

기록할 수 있는 장치를 설치한다.

(1) 암모니아 2차 개질로

(2) 에틸렌제조시설의 아세틸렌수첨탑

(3) 산화에틸렌제조시설의 에틸렌과 산소 또는 공기와의 반응기

(4) 싸이크로헥산제조시설의 벤젠수첨반응기

(5) 석유정제에 있어서 중유직접수첨탈황반응기 및 수소화분해반응기

(6) 저밀도폴리에틸렌중합기

(7) 메탄올합성반응탑

2.6.14.1 온도감시장치, 압력감시장치, 유량감시장치그밖의내부반응감시장치(이하“각종감시장치”

라한다)는다음 중2이상의것을설치하고, 동시에그검출부의설치장소및감시장치의설치개수는

다음 기준에 적합한 것으로 한다.

2.6.14.1.1 온도감시장치

해당 특수반응설비 안의 국부과열 등으로 인한 이상온도 변화상태를 정확히 측정할 수 있는 장소에

그 온도를 측정하기에 충분한 수로 한다.

2.6.14.1.2 압력감시장치

해당 특수반응설비 안의 상용압력이 상당한 정도로 달라지거나 또는 달라질 우려가 있는 부위 2곳

이상에설치한다. 다만, 기존제조시설에압력감시장치가설치되어있는특수반응설비에새로압력감시장치를추가로설치함으로써설비자체의안전확보에지장이있는경우에는압력감시장치를설치하지아니할수 있다.

2.6.14.1.3 유량감시장치

해당 특수반응설비와 관련되는 원재료의 송·출입계통 부위마다 1곳 이상 설치한다.

2.6.14.1.4 가스의 밀도·조성 등의 감시장치

해당특수반응설비안의가스의밀도·조성등을정확하게측정할수있는장소에1개이상설치한다.

2.6.14.2 각종감시장치의경보는다단화하며, 경보감지(계측결과를자동적으로기록할수있는것은

그 기록의 감시를 포함한다)는 계기실에서도 알 수 있는 것으로 한다.

2.6.14.3 각종감시장치는정전시또는그밖의경우에는그측정기능을수행할수있도록비상전력

시설 등을 확보한다.

2.6.14.4 각종감시장치중온도또는압력의이상상승또는강하 등그밖의이상사태발생을조기에

검지할수있는장소에각종감시장치를설치하고계측결과를자동으로기록하는장치는시간의경과에

따라계측결과를확인할수있는것으로하며, 그기록간격은이상상태를확인하기에필요하고충분한

것으로 한다.

화공기술사 기출정리.xlsx

화공기술사 공부방법 요령 및 단기간 합격 방법론.

결국 기술사는 60점만 넘기면 되는데 만만치 않습니다만.

1-2년간의 장.단기 플랜만 잘 짜신다면 화공기술사는 충분히 합격 하실 수 있습니다.

왜냐하면..

첫번째 화공기술사는 경쟁률이 별로 세지 않습니다. 최근 2016년을 제외하고서는

필기 합격률이 10 ~ 20 퍼센트 사이입니다.

두번째 정형화된 틀이 없는 편이고 입맛에 맞는 수험서가 별로 없습니다.

따라서, 처음에 공부에 접근하기가 다른 기술사 특히 안전기술사에 비해 힘듭니다만..

공정(Process)라는 특성상 기술사 시험장에서 창의적이면서 번뜩이는 재치등을 발휘할 수 있습니다. 

암기가 중요한 합격의 포인트가 아닐수도 있다는 것입니다.

세번째 Chemical Process 라는 측면에서 아주 특정적인 분야이며 자신의 노하우에 대한 언급에 대한 메리트.  

그리고 아무리 유사분야의 기술사라고 한들 이 화공기술사 시험을 접하면 많이들 이야기 하시죠.

아..답안을 채우는데 한계가 있다는 것입니다.

자 그럼 어떻게 공부해야 할까요?

1단계 기본 : 화공기사 혹은 공무원 수험서를 가볍게 읽어봅니다.

                아무리 기술사라고 한들 기사나 공무원 수험서의 내용이 그 기본이 된다고 할 수 있습니다.

2단계 기출문제 분석 : 2006년부터 12개년 문제 혹은 시간이 되시는 분은 20개년 정도(20세기에 출제된 문제까지)     

화공기술사는 2006년부터 4개의 기술사(장치,공장,고분자,공업)가 통합되어 화공기술사가 되었죠..

여튼 문제 쫙 보시고 공통적 개념을 한번 정리해보세요..

이때 화공기사 혹은 공무원 수험서가 제일 필요합니다.

예를 들면 단위조작에서 정류파트 기본개념정리

            고분자에서 유리전인온도 기본개념정리

            공정제어에서 feed back 제어 기본개념정리

                기출문제 정리와 관련해서 이번 스터디 모임분들이 정리해 놓은 파일을 올려 놓았으

                참조만 하세요.. 직접 하셔야 합니다.

3단계 심화 : 이제 자주 나오는 기본개념 정리와 기출문제 분석까지 하셨다면

                 좀 더 깊이 있게 들어가셔서 기본개념에 심화된 부분 그리고 변형된

                 부분을 한번 정리해보십시오.

                 예를 들면 단위조작에서 추출/공비 증류와 관련하여 기본개념을 정리하셨다면

                 이에 대한 심화/변형인 (Pressure Swing Distillation)을 106회 3교시 5번을 정리해 보세요.

반응공학에서 반응기의 설계방정식의 기본개념을 정리하셨다면.

CSTR의 체류시간 계산(계산문제 풀이는 권하지는 않습니다만) 106회 4교시 5번을

한번 정리해보십시오..

대학교재나 참고서적을 물어보시는데 결국 심화/변형문제에 대한 풀이를 위해서는

1-2권을 권장해드립니다.

위의 반응공학의 문제를 보면 결국 대학교재인 포글러나 레번스필에서 추출해서

나온 문제입니다. 해당되는 SETION 만 보시면 되죠..

참고로 반응공학의 심화학습은 포글러의 3,4,5,6장 정도만 보시면 됩니다.

4단계 : 서브노트 작성: 결국 3단계까지는 나만의 해답을 찾아나가는 과정입니다.

                 이렇게 분석을 하셨으면 서브노트 작성하세요..

                  그리고 반복학습..