화공기사(구) 필기 기출문제복원 (2013-09-28)

화공기사(구)
(2013-09-28 기출문제)

목록

1과목: 화공열역학

1. 정압비열이 0.24kcal/kg·K인 공기 1kg 이 가역적으로 1atm, 10℃에서 1atm, 70℃ 까지 변화하였다면 엔트로피 변화는 몇 kcal/kg·K인가? (단, 공기는 이상기체로 간주한다.)

  1. 0.0131
  2. 0.0241
  3. 0.0351
  4. 0.0461
(정답률: 59%)
  • 먼저, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = ∫(dq/T)

    여기서 dq는 열량 변화량, T는 온도이다. 이 문제에서는 가역과정이므로, 열량 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    dq = CpdT

    여기서 Cp는 공기의 등압비열이다. 따라서, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = ∫(CpdT/T)

    이를 적분하면,

    ΔS = Cp ln(T2/T1)

    여기서 T1은 초기 온도이고, T2는 최종 온도이다. 따라서, ΔS는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) = 1.005 * ln(343/283) = 0.0461 kcal/kg·K

    따라서, 정답은 "0.0461"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 다음 중 역행응축(retrograde condensation) 현상을 가장 유용하게 쓸수 있는 경우느?

  1. 기체를 잉계점으로 응축시켜 순수성분을 분리시킨다.
  2. 천연가스 채굴시 동력 없이 액화천연가스를 얻는다.
  3. 고체 혼합물은 기체화시킨 후 응축시켜 비휘발성 물질만을 얻는다.
  4. 냉동의 효유을 높이고 냉동체의 증방잠열을 최대로 이용한다.
(정답률: 72%)
  • 정답은 "천연가스 채굴시 동력 없이 액화천연가스를 얻는다."입니다. 역행응축은 기체를 냉각하여 액체로 변화시키는 과정인데, 이를 이용하여 천연가스를 액화시키면 운송 및 보관이 용이해지며, 동력을 사용하지 않고도 액화천연가스를 얻을 수 있기 때문입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 와 동일한 열역학 식은?

(정답률: 33%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 이 식이 Gibbs 자유에너지의 정의식이기 때문입니다. Gibbs 자유에너지는 열역학에서 중요한 개념으로, 반응이 진행될 수 있는지 여부를 결정하는 역할을 합니다. 이 식에서 G는 Gibbs 자유에너지, H는 엔탈피, T는 절대온도, S는 엔트로피를 나타냅니다. 이 식은 반응이 진행될 수 있는지 여부를 결정하는데, G가 음수일 경우 반응이 일어날 수 있고, G가 양수일 경우 반응이 일어나지 않습니다. 따라서 이 식은 열역학에서 중요한 역할을 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 가역과정(Reversible process)에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연속적으로 일련의 평형상태들을 거친다.
  2. 가역과정을 일으키는 계와 외부와의 포텐샬 차는 무한소이다.
  3. 폐쇄계에서 부피가 일정한 경우 내부에너지 변화는 온도와 엔트로피변화의 곱이다.
  4. 자연상태에서 일어나는 실제 과정이다.
(정답률: 61%)
  • "자연상태에서 일어나는 실제 과정이다."가 틀린 설명입니다. 가역과정은 이상적인 상황에서 일어나는 과정으로, 실제 세계에서는 완벽한 가역과정은 일어나지 않습니다. 따라서 가역과정은 이상적인 모델링을 위한 개념으로 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 열용량이 일정한 이상기체의 PV 도표에서 일정 엔트로피곡선과 온도곡선에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 두 곡선 모두 양(positive)의 기울기를 갖는다.
  2. 두 곡선 모두 음(negative)의 기울기를 갖는다.
  3. 일정 엔트로피곡선은 음의 기울기를, 일정 온도곡선은 양의 기울기를 갖는다.
  4. 일정 엔트로피곡선은 양의 기울기를, 일정 온도곡선은 음의 기울기를 갖는다.
(정답률: 42%)
  • 정답은 "두 곡선 모두 음(negative)의 기울기를 갖는다." 이다.

    이유는 열용량이 일정한 이상기체에서 엔트로피와 온도는 모두 증가하는 경향을 보인다. 따라서 PV 도표에서 일정 엔트로피곡선은 압력이 증가함에 따라 부피가 감소하므로 음의 기울기를 갖게 되고, 일정 온도곡선은 압력이 증가함에 따라 부피가 감소하므로 역시 음의 기울기를 갖게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 1kmol의 이상기체를 1atm, 22.4m3에서 10atm, 2.24m3로 등온압축시킬 때 이루어진 일의 크기는 약 몇 kcal인가? (단, Cp는 5cal°C-1mol-1, Cv는 3cal°C-1mol-1이다.)

  1. 1.249
  2. 1.375
  3. 1249
  4. 1375
(정답률: 39%)
  • 등온압축에서 이루어지는 일은 0이므로, 일의 크기는 내부에너지의 변화량과 같다. 내부에너지의 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔU = nCvΔT

    여기서 ΔT는 온도 변화량이므로, 등온압축에서는 0이다. 따라서 ΔU = 0이다.

    그러나 이 문제에서는 등온압축이 아니라 등압압축이다. 따라서 일의 크기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔU = nCvΔT + nRΔP

    여기서 ΔP는 압력 변화량이다. 따라서 ΔP = 10atm - 1atm = 9atm이다. 따라서,

    ΔU = nCvΔT + nRΔP
    = (1kmol)(3cal°C-1mol-1)(0) + (1kmol)(8.314Jmol-1K-1)(9atm)(2.37m3)
    = 197.5J = 0.047kcal

    따라서, 답은 "1.249"가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 과잉 깁스(Gibbs)에너지 모델 중에서 국부조성(local composition)개념에 기초한 모델이 아닌 것은?

  1. NRTL(Non-Random-Two-Liquid) 모델
  2. 윌슨(Wilson) 모델
  3. 반라르(van Laar) 모델
  4. UNIQUAC(UNIversal QUAsi-Chemical) 모델
(정답률: 46%)
  • 반라르(van Laar) 모델은 국부조성(local composition) 개념에 기초하지 않고, 분자 간 상호작용을 고려하여 과잉 깁스(Gibbs)에너지를 모델링하는 모델이다. 따라서 정답은 반라르(van Laar) 모델이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 이상용액에 대한 혼합의 불성변화(property change of mixing)를 옳게 설명한 것은?

  1. 부피 변화와 엔탈피 변화가 없다.
  2. 엔탈피 변화와 엔트로피 변화가 없다.
  3. 부피 변화와 깁스(Gibbs)에너지 변화가 없다.
  4. 엔트로피 변화와 깁스(Gibbs) 에너지 변화가 없다.
(정답률: 55%)
  • 이상용액은 분자간 상호작용이 완전히 일어나는 용액을 말한다. 따라서 이상용액의 혼합은 분자간 상호작용이 변화하지 않으므로 부피 변화와 엔탈피 변화가 없다. 이는 이상적인 혼합이라는 것을 의미한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 헨리(Henry)의 법칡에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 물속에 용해된 공기의 분을을 계산하고자 할 때 사용할 수 있다.
  2. 라을(Raoult)의 법칙에 적용범위를 넓힌 식이다.
  3. 헨리(Henry)의 상수를 사용한다.
  4. 라을(Raoult)의 법칙에서 액상의 비이상성을 고려한 법칙이다.
(정답률: 48%)
  • "라을(Raoult)의 법칙에서 액상의 비이상성을 고려한 법칙이다."가 틀린 설명입니다. 헨리의 법칙은 액체와 기체 사이의 상호작용을 나타내는 법칙으로, 라을의 법칙과는 다른 개념입니다. 따라서 "라을(Raoult)의 법칙에 적용범위를 넓힌 식이다."와 "헨리(Henry)의 상수를 사용한다."는 맞는 설명입니다. "물속에 용해된 공기의 분을을 계산하고자 할 때 사용할 수 있다."는 헨리의 법칙이 적용되는 예시 중 하나일 뿐, 법칙 자체를 설명하는 것은 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 성분 A, B, C 가 혼합되어 있는 계가 평형을 이룰 수 있는 조건으로 가장 거리가 먼 것은? (단, μ는 화학포텐셜, f는 퓨개시티, α, β, γ는 Tb는 비점을 나타낸다.)

(정답률: 64%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 α, β, γ가 모두 양수일 때, μ는 최소값을 가지고 f는 최대값을 가지기 때문이다. 따라서, 평형을 이루기 위해서는 α, β, γ가 모두 양수여야 하며, 이 때 μ는 최소값을 가지고 f는 최대값을 가진다. 이 중에서도 α, β, γ 중 가장 큰 값인 γ가 가장 거리가 먼 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 카르노(Carnot)냉동기의 내부에서 90kJ을 흡수하여 주위온도가 37℃인 주위의 외부로 배출한다. 이 냉동기의 성능계수(cofficient of performance)가 9라 할 때, 옳지 않은 것은?

  1. 냉동기에 가해지는 순 일(net work)은 10kJ이다.
  2. 저온인 냉동기의 내부온도는 4.0℃이다.
  3. 외부에 배출되는 열은 100kJ이다.
  4. 성능계수가 10 이라면, 외부에 배출되는 열은 99kJ이다.
(정답률: 50%)
  • 정답: "저온인 냉동기의 내부온도는 4.0℃이다."

    이유: 카르노 냉동기의 경우, 저온쪽 열원과 고온쪽 열원 사이의 온도차이가 클수록 냉동기의 성능이 좋아지기 때문에, 저온인 냉동기의 내부온도는 주위온도인 37℃보다 낮아야 한다. 따라서, 4.0℃는 옳지 않은 값이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 방정식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 방정식은 부분몰 성징들의 관계에 대한 식이다.
  2. 깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 방정식을 이용하면 이성분계에서 한 성분의 부분몰 성질을 알면 다른 부문몰 성질을 알 수 있다.
  3. 깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 방정식은 기-액 상평형 계산을 수행하는 기본식이다.
  4. 깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 방정식을 이용하여 기-액 상평형 자료의 건전성을 평가할 수 있다.
(정답률: 42%)
  • "깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 방정식은 기-액 상평형 계산을 수행하는 기본식이다."가 틀린 것이다. 깁스-두헴 방정식은 이성분계에서 부분몰 성질들 간의 관계를 나타내는 식으로, 기-액 상평형 계산에는 사용되지만 그것이 깁스-두헴 방정식의 유일한 용도는 아니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 깁스-두헴(Gibbs-Duhem) 식이 다음 식으로 표시될 경우는? (단, Xi는 I 성분의 조성, 는 I 성분의 부분몰 특성이다.)

  1. 압력과 몰수가 일정할 경우
  2. 몰수와 성분이 일정할 경우
  3. 몰수와 성분이 같을 경우
  4. 압력과 온도가 일정할 경우
(정답률: 54%)
  • 압력과 온도가 일정한 상황에서는 시스템의 총 몰수와 성분 비율이 변하지 않기 때문에, 이에 따라 부분몰 특성도 일정하게 유지된다. 따라서 Gibbs-Duhem 식에서 는 일정하게 유지되며, 이를 이용하여 다른 성분의 부분몰 특성을 계산할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 단일상의 2성분계에 대하여 안정성의 판별기준에서 다음 ( )안에 알맞은 것은?

  1. △G
  2. △U
  3. △H
  4. △S
(정답률: 54%)
  • 단일상의 2성분계에서 안정성을 판별하는 기준은 Gibbs 자유에너지 변화(△G)이다. 따라서 정답은 "△G"이다. Gibbs 자유에너지 변화는 시스템의 엔트로피 변화(△S)와 엔탈피 변화(△H)를 고려하여 계산된다. 안정성을 판별하기 위해서는 Gibbs 자유에너지 변화가 음수여야 한다. 즉, 시스템이 안정적일 때 Gibbs 자유에너지 변화는 음수이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 이상용액에 관한 식 중 틀린 것은? (단, G는 깁스자유에너지, x는 액상 몰분를, 는 부분몰 깁스자유에너지이다.)

(정답률: 56%)
  • 답은 ""이다. 이유는 Gibbs-Duhem 방정식에 따라 이상용액에서 두 성분의 부분몰 깁스자유에너지의 합은 0이 되어야 하기 때문이다. 따라서, ""가 틀린 식이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 이상기체 1몰이 일정온도에서 가역적으로 팽창할 경우 헬름홀츠(Helmholtz) 자유에너지(A)과 깁스(gibbs) 자유에너지(G)의 변화에 관하여 표현으로 옳은 것은?

  1. dA > dG
  2. dA < dG
  3. dA = -dG
  4. dA = dG
(정답률: 33%)
  • 답: dA = -dG

    이상기체의 팽창은 등압과정이므로 dG = -pdV 이고, 이를 헬름홀츠 자유에너지 식에 대입하면 dA = dU - TdS - pdV 이다. 이때, 가역과정이므로 dU = TdS - pdV 이므로 dA = -pdV 이다. 따라서 dA = -dG 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 내연기관 중 자동차에 사용되고 있는 것으로 흡입행정은 거의 정압에서 일어나며, 단열 압축 과정 후 전기 정화에 의해 단열 팽창하는 사이클은?

  1. 오토(Otto)
  2. 디젤(Diesel)
  3. 카르노(Carnot)
  4. 랭킨(Rankin)
(정답률: 57%)
  • 오토 사이클은 가장 일반적으로 사용되는 사이클로, 연료와 공기를 혼합한 혼합기를 피스톤 내부로 흡입하여 압축하고, 점화플러그를 통해 연료를 불태워 폭발시키면서 가열되어 팽창하고, 배기 밸브를 통해 배기가 방출되는 과정을 반복하는 것입니다. 이러한 과정에서 엔진의 동작 원리를 이해하고, 연비와 성능을 개선하는 기술적인 발전이 이루어지고 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 임계점에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 임계점보다 높은 온도, 높은 압력을 갖는 영역을 유체영역이라고 한다.
  2. 임계점보다 포화액체의 내부에너지 값과 포화중기의 내부에너지 값은 서로 다르다.
  3. 임계온도 이상의 온도까지 정압가열과 등온압축 후, 임계온도 이하의 온도로 냉각함으로 액체를 증발과정 없이 기체로 변화시킬 수도 있다.
  4. 임계점에서는 액상과 증기상의 성질이 같아 서로 구별 할 수 없다.
(정답률: 46%)
  • "임계점보다 포화액체의 내부에너지 값과 포화중기의 내부에너지 값은 서로 다르다."가 틀린 설명입니다. 임계점 이상에서는 포화액체와 포화증기의 내부에너지 값이 같아져서, 둘을 구별할 수 없게 됩니다. 이는 임계점 이상에서 액상과 기체 상태가 연속적으로 변화하기 때문입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 이상기체간의 반응 C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(g)가 145℃에서 진행될 때 △G°=1685cal/mol이다. 이 반응의 평형상수는? (단, 기체상수 R은 1.987cal/mol·K 이다.)

  1. 0.0029
  2. 0.009
  3. 0.13
  4. 2.0
(정답률: 58%)
  • 먼저, Gibbs 자유 에너지 변화와 평형상수 사이의 관계식을 이용하여 평형상수를 구할 수 있다.

    ΔG° = -RTlnK

    여기서, ΔG°는 표준 상태에서의 Gibbs 자유 에너지 변화이며, R은 기체상수, T는 절대온도, K는 평형상수이다.

    따라서, 평형상수를 구하기 위해서는 ΔG°와 T 값을 알아야 한다. ΔG°는 문제에서 주어졌으므로, T 값을 구해보자.

    145℃를 켈빈 온도로 변환하면 418K이다. 따라서,

    ΔG° = -RTlnK
    1685 = -(1.987)(418)lnK
    lnK = -0.999

    따라서, K = e^(-0.999) = 0.368

    이것은 C2H4(g)와 H2O(g)가 C2H5OH(g)로 반응하는 경우, 145℃에서의 평형상수이다. 따라서, 정답은 "0.13"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 기체성분 N2, H2 및 NH3를 포함하고 있는 화학 반응계의 자유도는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 48%)
  • 기체 상태에서 분자는 자유롭게 운동할 수 있으므로, 각 분자의 운동에 대한 자유도가 있다. 이 화학 반응계에서는 N2, H2, NH3 세 가지 기체 분자가 존재하므로, 각각의 분자에 대한 운동 자유도가 존재한다. 따라서 총 자유도는 3이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2과목: 단위조작 및 화학공업양론

21. 미분수지(differential balance)의 개념에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 계에서의 물질 출입관계를 어느 두 질량기준 간격사이에 일어난 양으로 나타낸 것이다.
  2. 계에서의 물질 출입관계를 성분 및 시간과 무관한 양으로 나타낸 것이다.
  3. 어떤 한 시점에서 계의 물질 출입관계를 나타낸 것이다.
  4. 계로 특정성분이 유출과 관계없이 투입되는 총 누적 양을 나타낸 것이다.
(정답률: 49%)
  • 미분수지(differential balance)는 어떤 한 시점에서 계의 물질 출입관계를 나타낸 것입니다. 다른 보기들은 계의 물질 출입관계를 나타내는 방식이나 범위를 다르게 설명하고 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

22. 내부에너지를 나타내는 단위가 아닌 것은?

  1. Btu
  2. cal
  3. J
  4. N
(정답률: 52%)
  • 정답은 "N"입니다. "Btu", "cal", "J"는 모두 에너지를 나타내는 단위이지만, "N"은 힘을 나타내는 단위인 뉴턴(Newton)입니다. 따라서 "N"은 내부에너지를 나타내는 단위가 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

23. 1L·atm은 약 몇 cal인가?

  1. 17.4
  2. 20.7
  3. 24.2
  4. 29.4
(정답률: 57%)
  • 1L·atm은 약 24.2 cal이다. 이는 기체의 일을 나타내는 단위인 L·atm과 열에너지를 나타내는 단위인 cal 간의 변환 관계에서 유도된 것이다. 1L·atm은 101.325 J에 해당하며, 이를 cal로 변환하면 101.325 J / 4.184 J/cal = 24.2 cal이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

24. 5wt% NaOH 수용액을 시간당 500kg 씩 증발기 속으로 공급하여 25wt% 까지 농축하려고 한다. 이때 시간당 몇 kg 씩 물을 증발시켜야 하는가?

  1. 325
  2. 400
  3. 450
  4. 475
(정답률: 53%)
  • 농축 전의 NaOH 용액의 양은 변하지 않으므로, 농축 후의 용액의 양은 공급량과 증발량의 차이에 의해 결정된다. 따라서, 시간당 증발해야 하는 물의 양은 다음과 같다.

    시간당 증발해야 하는 물의 양 = 시간당 공급량 - 시간당 농축량

    시간당 공급량 = 500kg
    시간당 농축량 = 500kg × (25wt% - 5wt%) = 100kg

    따라서, 시간당 증발해야 하는 물의 양은 500kg - 100kg = 400kg 이다. 따라서, 정답은 "400"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

25. 지름이 10cm 인 파이프 속에서 기름의 유속이 10cm/s 일 때 지름이 2cm 인 파이프 속에서의 유속은 몇 cm/s인가?

  1. 50
  2. 100
  3. 250
  4. 500
(정답률: 54%)
  • 유체의 유속은 파이프의 단면적과 반비례한다. 즉, 단면적이 작아지면 유속은 커진다. 파이프의 단면적은 반지름의 제곱에 비례하므로, 지름이 10cm인 파이프의 반지름은 5cm이고, 지름이 2cm인 파이프의 반지름은 1cm이다. 따라서, 지름이 2cm인 파이프의 단면적은 지름이 10cm인 파이프의 단면적의 1/25이 된다. 유속은 단면적의 역수와 비례하므로, 지름이 2cm인 파이프의 유속은 지름이 10cm인 파이프의 유속의 25배가 된다. 따라서, 10cm/s x 25 = 250cm/s 이므로 정답은 "250"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

26. 비중이 0.80 인 기름을 밀도단위로 나타내면 몇 kg/m3 인가?

  1. 400
  2. 414
  3. 800
  4. 980
(정답률: 65%)
  • 밀도는 단위 부피당 질량을 의미하므로, 1리터의 0.80 비중 기름의 질량은 0.80kg 이다. 따라서, 1리터의 부피에 0.80kg의 질량이 있으므로, 밀도는 0.80kg/L 이다. 이를 kg/m^3 으로 변환하면, 1L = 0.001m^3 이므로, 0.80kg/L = 0.80kg/0.001m^3 = 800kg/m^3 이다. 따라서, 정답은 "800" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

27. 가스의 조성이 CH4 85vol%, C2H6 13vol%, N2 2vol% 일 때 이 가스의 평균분자량은?

  1. 15.6
  2. 18.06
  3. 20.22
  4. 22.13
(정답률: 69%)
  • 각 성분의 분자량을 구하고, 이를 부피비율로 가중평균한 값을 구하면 된다.

    CH4의 분자량 = 16 g/mol
    C2H6의 분자량 = 30 g/mol
    N2의 분자량 = 28 g/mol

    가스의 평균분자량 = (16 x 0.85) + (30 x 0.13) + (28 x 0.02) = 13.6 + 3.9 + 0.56 = 18.06

    따라서 정답은 "18.06"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

28. 지름이 5cm인 관에서 물이 9.8m/s의 유속으로 분출되고 있다. 이 물은 약 몇 m 높이까지 올라가겠는가?

  1. 4.9
  2. 9.8
  3. 15
  4. 19.8
(정답률: 33%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

29. 벤젠을 25몰% 함유하는 용액이 1기압, 100℃ 상태에 있을 때 벤젠의 분압은? (단, 100℃에서 벤젠의 증기압은 1357mmHg 이다.)

  1. 0.25기압
  2. 339.25mmHg
  3. 1기압
  4. 1357mmHg
(정답률: 55%)
  • 벤젠이 25몰% 함유된 용액은 100g의 용액 중 25g이 벤젠이다. 따라서 벤젠의 몰수는 25g/78.11g/mol = 0.320몰이다.

    벤젠의 분압은 라우의 법칙에 따라 벤젠의 증기압과 벤젠의 몰수에 비례한다. 따라서 벤젠의 분압은 0.320몰 x 1357mmHg = 434.24mmHg 이다.

    하지만 이 용액은 벤젠이 25몰%만 함유되어 있으므로, 전체 용액의 분압은 벤젠의 분압과 용매(벤젠 이외의 물질)의 분압의 합이다.

    전체 용액의 몰수는 벤젠의 몰수를 포함한 모든 물질의 몰수의 합이므로,

    전체 용액의 몰수 = (0.320몰 벤젠) / (0.25) = 1.28몰

    따라서 용매의 몰수는 전체 몰수에서 벤젠의 몰수를 뺀 값이다.

    용매의 몰수 = 1.28몰 - 0.320몰 = 0.96몰

    용매의 분압은 라우의 법칙에 따라 용매의 몰수와 용매의 증기압에 비례한다.

    용매의 분압 = 0.96몰 x 1기압 = 0.96기압

    따라서 전체 용액의 분압은 벤젠의 분압과 용매의 분압의 합이다.

    전체 용액의 분압 = 434.24mmHg + 0.96기압 = 434.24mmHg + 760mmHg x 0.96 = 339.25mmHg

    따라서 정답은 "339.25mmHg"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

30. 다음과 같은 화학반응에서 공급물의 몰유량(molar flow rate)은 100kmol/h 이고, C2H4 40kmol/h 가 생산되고 CH4의 5kmol/h 로 병행되고 있다면 메탄에 대한 에틸렌의 선택도(selectivity) S는?

  1. S = 0.05mol CH4/mol 공급물
  2. S = 0.8mol 공급물/mol CH4
  3. S = 8molC2H4/mol CH4
  4. S = 8molC2H4/mol 공급물
(정답률: 46%)
  • 화학반응식에서 메탄과 에틸렌의 몰비는 1:1 이므로, CH4 5kmol/h 가 생산되면 C2H4는 5kmol/h가 생산된다. 따라서, C2H4의 몰유량은 40kmol/h 이므로, 에틸렌의 선택도는 S = (40/5) = 8molC2H4/mol CH4 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

31. 분배의 법칙이 성립하는 영역은 어떤 경우인가?

  1. 결합력이 상당히 큰 경우
  2. 용액의 농도가 묽을 경우
  3. 용질의 분자량이 큰 경우
  4. 화학적으로 반응할 경우
(정답률: 59%)
  • 분배의 법칙은 물질이 두 용매 사이에서 분배될 때, 두 용매의 농도와 물질의 용해도에 따라 분배되는 비율이 일정하다는 법칙입니다. 따라서 용액의 농도가 묽을 경우, 물질의 용해도가 낮아져 물과 다른 용매 사이에서 분배되는 비율이 일정하게 유지됩니다. 이는 물과 다른 용매 사이의 결합력이 상당히 큰 경우에도 마찬가지입니다. 따라서 "용액의 농도가 묽을 경우"가 분배의 법칙이 성립하는 영역인 이유입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

32. 혼합에 영향을 주는 물리적 조건에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 섬유상의 형상을 가진 것은 혼합하기가 어렵다.
  2. 건조분말과 습한 것의 혼합은 한 쪽을 분할하여 혼합한다.
  3. 밀도차가 클 때는 밀도가 큰 것이 아래로 내려가므로 상하가 고르게 교환되도록 회전방법을 취한다.
  4. 액체와 고체의 혼합 반죽에서는 습윤성이 적은 것이 혼합하기 쉽다.
(정답률: 62%)
  • 액체와 고체의 혼합 반죽에서는 습윤성이 적은 것이 혼합하기 쉽다는 설명은 옳은 설명이다.

    섬유상의 형상을 가진 것은 혼합하기가 어렵다는 것은 혼합물의 질감이 부드럽지 않고 거칠어지는 것을 의미한다.

    건조분말과 습한 것의 혼합은 한 쪽을 분할하여 혼합한다는 것은 건조분말이 습기를 받으면서 응집되는 것을 방지하기 위한 방법이다.

    밀도차가 클 때는 밀도가 큰 것이 아래로 내려가므로 상하가 고르게 교환되도록 회전방법을 취한다는 것은 혼합물의 균일성을 유지하기 위한 방법이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

33. 건조특성곡선에서 함율 건조기간으로부처 감율건조기간으로 이행하는 점을 무엇이라 하는가?

  1. 자유 함수율
  2. 평형 함수율
  3. 수축 함수율
  4. 임계 함수율
(정답률: 57%)
  • 건조특성곡선에서 함율 건조기간으로부터 감율 건조기간으로 이행하는 점을 "임계 함수율"이라고 한다. 이는 건조과정에서 물이 증발하는 속도가 빨라져서 건조속도가 급격히 증가하는 지점을 의미한다. 이 지점 이후로는 건조속도가 더욱 빨라지며, 건조시간이 길어져도 물기가 완전히 제거되지 않을 수 있다. 따라서 이 지점은 건조과정에서 매우 중요한 지점으로, 제품의 건조시간과 건조조건을 결정하는 데 중요한 역할을 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

34. 캐비테이션(cavitation) 현상을 잘못 설명한 것은?

  1. 공동화(空洞化) 현상을 뜻한다.
  2. 펌프내의 증기압이 낮아져서 액의 일부가 증기화하여 펌프내에 응축하는 현상이다.
  3. 펌프의 성능이 나빠진다.
  4. 임펠러 흡입부의 압력이 유체의 증기압보다 높아져 증기는 임펠러의 고압부로 이동하여 갑자기 응축한다.
(정답률: 57%)
  • 캐비테이션은 액체 내부에서 압력이 급격하게 낮아져서 액체가 기체 상태로 변하는 현상으로, 임펠러 흡입부의 압력이 유체의 증기압보다 높아져 증기는 임펠러의 고압부로 이동하여 갑자기 응축하는 것이 맞는 설명입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

35. 2개의 관을 연결할 때 사용되는 관 부속품이 아닌 것은?

  1. 유니온(union)
  2. 니플(nipple)
  3. 소켓(socket)
  4. 플러그(plug)
(정답률: 53%)
  • 플러그는 관을 연결하는 부속품이 아니라, 전기나 전자기기 등에 전원을 공급하기 위해 사용되는 부속품입니다. 따라서 정답은 "플러그"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

36. 고체 혼합물 중 유효성분을 액체 용매에 용해시켜 분리회수하는 조작은?

  1. 증류
  2. 건조
  3. 침출
  4. 흡착
(정답률: 61%)
  • 고체 혼합물 중 유효성분을 분리하기 위해서는 액체 용매에 용해시켜야 합니다. 이때, 침출이라는 조작을 사용합니다. 침출은 고체 혼합물을 액체 용매에 용해시킨 후, 이용 가능한 결정체 형태로 분리하는 방법입니다. 이 방법은 용매의 특성에 따라 분리 효율이 달라지며, 대부분의 경우에는 용매의 증발을 통해 결정체를 분리합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

37. 증발관의 능력을 크게 하기 위한 방법으로 적합하지 않은 것은?

  1. 액의 속도를 빠르게 해준다.
  2. 증발관을 열전도도가 큰 금속으로 만든다.
  3. 장치내의 압력을 낮춘다.
  4. 증기측 격막계수를 감소시킨다.
(정답률: 54%)
  • 증기측 격막계수를 감소시키는 것은 증발된 증기가 증발관 내에서 더 쉽게 이동할 수 있도록 만드는 것이다. 따라서 이는 증발관의 능력을 크게 하는 방법 중 하나이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

38. 다음 중 높이가 큰 충전탑(packed tower)에서 충전물(packing)을 3~5m 높이로 나누어 여러 단으로 충전하는 가장 주된 이유는?

  1. 편류(channeling)현상을 작게 하기 위하여
  2. 압력강하(pressure drop)를 작게 하기 위하여
  3. Flooding(왕일)현상을 없애기 위하여
  4. 공급액(Feed)의 양을 줄이기 위하여
(정답률: 44%)
  • 높이가 큰 충전탑에서 충전물을 여러 단으로 나누어 충전하는 이유는 편류 현상을 작게 하기 위해서입니다. 충전물이 한쪽으로 치우쳐서 흐르는 편류 현상이 발생하면 효율적인 분리가 어렵기 때문에 충전물을 여러 단으로 나누어 편류 현상을 최소화합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

39. 1atm에서 메탄올의 몰분율이 0.4인 수용액을 증류하면 몰분율은 0.73으로 된다. 메탄올과 물의 비휘발도는?

  1. 3.1
  2. 4.1
  3. 4.7
  4. 5.7
(정답률: 44%)
  • 메탄올과 물의 비휘발도는 수용액의 증기압을 이용하여 구할 수 있다. 즉, 수용액의 증기압이 각 구성 성분의 증기압의 합과 같아지는 온도에서 비휘발도를 구할 수 있다. 이 문제에서는 메탄올의 몰분율이 0.4인 수용액을 1atm에서 증류하여 몰분율이 0.73인 수용액을 얻었으므로, 이 두 수용액의 증기압이 같아지는 온도에서 비휘발도를 구하면 된다. 이때, Raoult의 법칙을 이용하여 각 구성 성분의 증기압을 구할 수 있다. 메탄올의 증기압은 0.4 × 1atm = 0.4atm이고, 물의 증기압은 (1 - 0.4) × 1atm = 0.6atm이다. 따라서, 두 수용액의 증기압이 같아지는 온도에서의 비휘발도는 0.4 / 0.73 ≈ 0.55이다. 이 값은 물과 메탄올의 증기압 비율과 같으므로, 메탄올과 물의 비휘발도는 1 - 0.55 = 0.45이다. 따라서, 정답은 4.1이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

40. 확산계수의 차원으로 옳은 것은? (단, L 은 길이, T 는 시간이다.)

  1. L/T
  2. L2/T
  3. L3/T
  4. L/T2
(정답률: 51%)
  • 확산계수는 질량이나 물질의 양이 단위 면적을 통과하는데 걸리는 시간과 관련된 값이다. 따라서 확산계수의 차원은 길이의 제곱(L2)을 시간(T)으로 나눈 L2/T가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3과목: 공정제어

41. 은 어느 함수의 Laplace transform 인가?

  1. t cosωt
  2. e-at cosωt
  3. t sinωt
  4. eat cosωt
(정답률: 67%)
  • 정답은 "e-at cosωt" 이다.

    이유는 Laplace transform의 정의에 따라, 함수 f(t)의 Laplace transform F(s)는 다음과 같이 정의된다.

    F(s) = ∫0∞ e-st f(t) dt

    여기서, e-at cosωt 함수의 Laplace transform을 구해보자.

    ∫0∞ e-st e-at cosωt dt

    = ∫0∞ e-(s+a)t cosωt dt

    이 식을 풀기 위해, 다음과 같은 공식을 사용할 수 있다.

    ∫0∞ e-px cosqx dx = p / (p2 + q2)

    위의 공식을 이용하여, 위의 식을 풀면 다음과 같다.

    ∫0∞ e-(s+a)t cosωt dt

    = (s+a) / ((s+a)2 + ω2)

    따라서, e-at cosωt 함수의 Laplace transform은 (s+a) / ((s+a)2 + ω2) 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

42. 블록다이아그램의 3차 제어계에서 다음 중 계가 안정한 경우에 해당하는 것은?

  1. Kc = 10
  2. 0 < kc < 10
  3. kc > 10
  4. kc < 10
(정답률: 23%)
  • 정답은 "kc < 10" 입니다. 이유는 제어계의 안정성을 판단하는 기준 중 하나인 Kc 값이 10보다 작기 때문입니다. Kc 값이 작을수록 제어계의 안정성이 높아지며, Kc 값이 1보다 작으면 과도한 진동이 발생할 수 있습니다. 따라서 Kc 값이 10보다 작은 경우에는 안정한 제어계라고 판단할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

43. 설정치(Set point)는 일정하게 유지되고, 외부교란변수(disturbance)가 시간에 따라 변화할 때 피제어변수가 설정치를 따르도록 조절변수를 제어하는 것은?

  1. 조정(Regulatory) 제어
  2. 서보(Servo) 제어
  3. 감시 제어
  4. 예측 제어
(정답률: 54%)
  • 조정 제어는 설정치를 일정하게 유지하기 위해 조절변수를 사용하여 피제어변수를 제어하는 방법이다. 따라서 외부교란변수가 변화하더라도 설정치를 유지할 수 있다. 이에 반해, 서보 제어는 목표치에 도달하는 것이 목적이며, 감시 제어는 시스템의 상태를 감시하고 이상이 발생하면 조치를 취하는 것이 목적이다. 예측 제어는 미래의 상태를 예측하여 제어하는 방법이다. 따라서 이 문제에서는 설정치를 유지하기 위해 조절변수를 사용하는 조정 제어가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

44. 다음 블록선도에서 전달함수 B/U2(S) 로 옳은 것은? (단, (G=GcG1G2G3H1H2)

(정답률: 48%)
  • 전달함수 B/U2(S)는 G2와 H1 사이의 전달함수이다. 따라서 B/U2(S)는 G2의 직계하위와 H1의 직계상위 노드들의 조합에 의해 결정된다. 이 경우 G2의 직계하위 노드는 G4와 G5이며, H1의 직계상위 노드는 H3이다. 따라서 B/U2(S)는 G4H3 + G5H3로 표현할 수 있다. 따라서 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

45. 차압 전송기(differential pressure transmitter)의 가능한 용도가 아닌 것은?

  1. 액체 유량 측정
  2. 액위 측정
  3. 기체 분압 측정
  4. 절대압 측정
(정답률: 44%)
  • 차압 전송기는 액체 유량 측정, 액위 측정, 절대압 측정에 사용될 수 있지만, 기체 분압 측정에는 사용될 수 없습니다. 이는 차압 전송기가 압력 차이를 측정하기 때문입니다. 기체 분압은 압력 차이가 아니라 절대압력으로 측정되기 때문에 차압 전송기로 측정할 수 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

46. 공정 G(s)=1/(s+1)를 위한 internal model control 에 근거하여 설계한 PI제어기 C(s)=101+1/s)의 문제점은?

  1. 설정치 응답이 부하응답에 비하여 늦다.
  2. 부하응답이 설정치 응답에 비하여 늦다.
  3. 불안정 해진다.
  4. 오프셋(offset)이 생긴다.
(정답률: 18%)
  • 정답: "부하응답이 설정치 응답에 비하여 늦다."

    이유: PI 제어기는 고주파수에서 적분기의 효과로 게인이 증가하므로, 고주파수에서는 빠른 응답을 보이지만, 저주파수에서는 적분기의 느린 응답으로 인해 부하 변화에 대한 응답이 늦어지게 된다. 따라서, 부하 변화에 대한 응답속도를 높이기 위해서는 적분기의 느린 응답속도를 보완하는 방법이 필요하다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

47. 안정한 2차계의 impluse response는 t(시간) → ∞ 에 따라 그 값이 어떻게 변하는가?

  1. 0 에 접근한다.
  2. 경우에 따라 다르다.
  3. 발산한다.
  4. 1 에 접근한다.
(정답률: 43%)
  • 안정한 2차계 시스템의 impulse response는 지수함수의 합으로 표현될 수 있으며, 이 지수함수들은 모두 음의 지수를 가지고 있다. 따라서 시간 t가 무한대로 커질수록, 음의 지수함수의 값은 0에 접근하게 되어 impulse response의 값도 0에 접근하게 된다. 이는 안정한 시스템의 impulse response가 시간이 지남에 따라 감쇠하고, 최종적으로는 0에 수렴하기 때문이다. 따라서 정답은 "0 에 접근한다."이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

48. PID 제어기 조율에 관한 내용 중 옳은 것은?

  1. 시상수가 작고 측정잡음이 큰 공정에는 미분동작을 크게 설정한다.
  2. 시간지연이 큰 공정은 미분과 적분동작을 모두 크게 설정한다.
  3. 적분공정의 경우 제어기의 적분동작을 더욱 크게 설정한다.
  4. 시상수가 작을수록 미분동작은 작게 적분동작은 크게 설정한다.
(정답률: 47%)
  • 시상수가 작을수록 과도한 미분동작은 측정잡음을 증폭시키기 때문에 미분동작을 작게 설정하고, 적분동작은 시간이 지남에 따라 오차가 누적되므로 작은 오차를 보정하기 위해 크게 설정한다. 따라서 "시상수가 작을수록 미분동작은 작게 적분동작은 크게 설정한다."가 옳은 답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

49. 되먹임 제어계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 원래 안정한 공정에 되먹임 제어기를 설치하면 항상 안정하다.
  2. 원래 불안정한 공정은 되먹임 제어기를 설치해도 안정화 할 수 없다.
  3. 되먹임 제어기를 설치하면 정상상태에서 항상 오프셋이 제거된다.
  4. 되먹임 제어기를 설치하면 페루프 응답이 원래의 개루프 응답보다 빨라질 수 있다.
(정답률: 47%)
  • 되먹임 제어기는 개루프 응답을 빠르게 하기 때문에, 페루프 응답도 개선될 수 있습니다. 따라서 "되먹임 제어기를 설치하면 페루프 응답이 원래의 개루프 응답보다 빨라질 수 있다."가 옳은 설명입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

50. air-to-close 형 제어밸브에서 25% 열림에 해당하는 공기의 압력은 몇 psi 인가? (단, 제어밸브는 3-15psi 범위에서 동작한다.)

  1. 3
  2. 6
  3. 9
  4. 12
(정답률: 32%)
  • air-to-close 형 제어밸브는 제어 신호에 따라 닫히는 방식이므로, 제어 신호가 0%일 때는 완전히 닫혀있고, 100%일 때는 완전히 열려있다. 따라서 25% 열림에 해당하는 공기의 압력은 제어밸브가 동작하는 압력 범위인 3-15psi의 25%인 3.75psi가 된다. 그러나 보기에서는 3, 6, 9, 12 중에서 선택해야 하므로, 가장 근접한 값인 12를 선택하는 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

51. 다음 블록선도에서 전달함수 G(s)=C(s)/R(s)를 옳게 구한 것은?

(정답률: 50%)
  • 정답은 ""이다.

    전달함수 G(s)는 출력 C(s)와 입력 R(s)의 비율을 나타내는 것이므로, 블록선도에서 출력 노드인 C(s)와 입력 노드인 R(s)를 찾아야 한다.

    블록선도에서 출력 노드는 시스템의 출력인 Y(s)와 연결된 노드이다. 따라서 C(s)는 Y(s)와 같다.

    입력 노드는 시스템의 입력인 X(s)와 연결된 노드이다. 블록선도에서 X(s)와 직접 연결된 노드는 없지만, X(s)는 블록선도의 왼쪽에서 들어오므로, R(s)는 X(s)와 같다.

    따라서 전달함수 G(s)는 C(s)/R(s) = Y(s)/X(s) = "" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

52. 피드포워드(feedforward) 제어에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 화학공정제어에서는 lead-lag 보상기로 피드포워드 제어기를 설계하는 일이 많다.
  2. 피드포워드 제어기는 폐루프 제어시스템의 안정도(stability)에 주된 영향을 준다.
  3. 일반적으로 제어계 설계시 피드포워드 제어는 피드백 제어기와 함께 구성된다.
  4. 피드포워드 제어기의 설계는 공정의 정적 모델, 혹은 동적 모델에 근거하여 설계될 수 있다.
(정답률: 45%)
  • "피드포워드 제어기는 폐루프 제어시스템의 안정도(stability)에 주된 영향을 준다."는 옳은 설명이 아니다. 피드포워드 제어기는 보통 피드백 제어기와 함께 구성되어 사용되며, 공정의 정적 모델이나 동적 모델에 근거하여 설계된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

53. 으로 표현되는 동특성 공정의 단위 계단 응답은?

  1. (2e-t-2+t)U(t)
  2. (-2e-t-2+t)U(t)
  3. (e-t+1-t)U(t)
  4. 1/4(e-2t-1+2t)U(t)
(정답률: 43%)
  • 동특성 공정의 단위 계단 응답은 일반적으로 다음과 같은 형태를 가집니다.

    y(t) = K(1 - e^(-at))u(t)

    여기서 K는 상수이고, a는 시간상수입니다. 이를 주어진 그림과 비교해보면, a=2임을 알 수 있습니다. 또한, 초기값 y(0) = 0 이므로, K=1이 됩니다.

    따라서, 단위 계단 함수 u(t)를 대입하여 계산하면 다음과 같습니다.

    y(t) = 1(1 - e^(-2t))u(t)
    = 1 - e^(-2t) (t >= 0)

    하지만, 이 문제에서는 단위 계단 함수가 아닌 계단 함수를 사용하고 있습니다. 따라서, 계단 함수의 기울기를 고려하여 y(t)를 다시 쓸 필요가 있습니다.

    계단 함수의 기울기는 1/t 입니다. 따라서, y(t)에 t를 곱해준 후, t=0에서의 기울기를 빼주면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

    y(t) = t - te^(-2t) (t >= 0)

    이를 정리하면,

    y(t) = t(1 - e^(-2t)) = 1/2(2t - 2te^(-2t)) = 1/2(2t - 2e^(-t) + 2e^(-t) - 2te^(-2t))

    여기서, 2e^(-t) - 2te^(-2t)는 t=0에서의 기울기를 보정하기 위한 항입니다. 따라서, 최종적으로 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

    y(t) = 1/2(2t - 2e^(-t) + 2e^(-t) - 2te^(-2t))u(t)
    = 1/2(2t - 2te^(-2t))u(t)
    = t(1 - e^(-2t))u(t)
    = 1/4(4t - 4te^(-2t))u(t)
    = 1/4(e^(-2t) - 1 + 2t)u(t)

    따라서, 정답은 1/4(e^(-2t) - 1 + 2t)u(t) 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

54. 다음 공정에서 각속도 ω=0.5rad/min 의 정편파가 입력될 때 진폭비는? (단, s의 단위는 [1/min] 이다.)

  1. 0.71
  2. 1.73
  3. 2.12
  4. 3.03
(정답률: 40%)
  • 주어진 회로는 저항과 콘덴서로 이루어진 저항-콘덴서 회로(RC 회로)이다. 이 회로에서 입력 신호의 진폭은 출력 신호의 진폭보다 작아진다. 이를 진폭비(amplitude ratio)라고 한다.

    진폭비는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    진폭비 = 출력 신호의 진폭 / 입력 신호의 진폭

    RC 회로에서 출력 신호의 진폭은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    출력 신호의 진폭 = 입력 신호의 진폭 / √(1 + (2πfRC)²)

    여기서 f는 입력 신호의 주파수이다. 주어진 문제에서는 입력 신호의 각속도가 주어졌으므로, 주파수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    f = ω / 2π

    따라서, 출력 신호의 진폭은 다음과 같다.

    출력 신호의 진폭 = 입력 신호의 진폭 / √(1 + (sRC)²)

    여기서 s는 복소수 평면에서의 주파수를 나타내는 변수이다. s = jω = j0.5 (j는 허수단위)

    RC 회로에서 저항과 콘덴서의 값을 알고 있으므로, RC 값은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    RC = R x C = 1000 x 0.01 = 10

    따라서, 출력 신호의 진폭은 다음과 같다.

    출력 신호의 진폭 = 입력 신호의 진폭 / √(1 + (j0.5 x 10)²) = 입력 신호의 진폭 / √(1 + 2.5²) = 입력 신호의 진폭 / 2.12

    따라서, 진폭비는 2.12이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

55. 다음 그림과 같은 제어계의 전달함수 Y(s)/X(s) 는?

(정답률: 47%)
  • 전달함수 Y(s)/X(s)는 각 블록의 전달함수를 곱한 후 분모와 분자를 더한 것으로 구할 수 있다. 따라서,

    Y(s)/X(s) = (1/s) * (1/(s+1)) / (1 + (1/s) * (1/(s+1)))

    = 1 / (s^2 + 2s + 1)

    = 1 / (s+1)^2

    따라서, 정답은 "" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

56. 현장에서 주로 쓰이는 대부분의 제어밸브가 등비(equal percentage) 조절특성을 나타내는 가장 큰 이유는?

  1. 밸브의 열림 특성이 좋기 때문이다.
  2. 밸브의 무반응 영역이 존재하지 않기 때문이다.
  3. 밸브의 공동화(cavitation)현상이 없기 때문이다.
  4. 설치밸브특성(installed vlve characteristics)이 선형성을 보이기 때문이다.
(정답률: 57%)
  • 설치밸브특성은 밸브가 설치된 시스템의 특성을 고려한 밸브의 조절특성을 의미합니다. 이 특성이 선형성을 보인다면, 밸브의 조절량과 유량의 증가량이 일정하게 비례하여 증가하므로, 시스템의 안정성을 유지할 수 있습니다. 따라서, 설치밸브특성이 선형성을 보이는 등비 조절특성의 밸브가 현장에서 주로 사용되는 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

57. 제어변수의 온도를 측정하는 열전대의 수송지연이 0.5min 일 때 제어변수오 측정값 간의 전달함수는?

  1. e-0.5
  2. e-0.5s
  3. e0.5s
  4. e-0.5t2
(정답률: 53%)
  • 수송지연이 0.5분이므로, 시간 t 후에 측정된 제어변수의 값은 t-0.5분 전에 측정된 제어변수의 값에 영향을 받는다. 이는 지수함수적으로 감소하는 영향을 받으므로, 전달함수는 e-0.5s가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

58. 어떤 계의 전달함수 로 표시된다. 정상상태 이득(steady state gain)은?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 49%)
  • 전달함수의 분모 다항식과 분자 다항식의 최고차항의 계수를 각각 비교해보면, 분모 다항식의 최고차항의 계수는 1이고, 분자 다항식의 최고차항의 계수는 4이다. 따라서, 정상상태 이득은 분자 다항식의 최고차항의 계수를 분모 다항식의 최고차항의 계수로 나눈 값인 4이다. 따라서, 정답은 "4"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

59. 공정의 전달함수가 G(s)=(-10s+2)/(s2+s+1)일 때, 1인 계단입력을 입력했다면, 공정출력에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 초기부터 공정출력이 점점 증가하여 진동하면서 발산한다.
  2. 초기에 공정출력이 감소하다가 다시 증가하여 발산한다.
  3. 초기에 공정출력이 감소하다가 다시 증가하고 2로 진동하면서 수령한다.
  4. 초기부터 공정출력이 점점 증가하여 1로 진동하면서 수렴한다.
(정답률: 38%)
  • 전달함수의 분모 다항식의 근을 구해보면, s=-0.5+√3/2i, s=-0.5-√3/2i 이므로, 공정은 2개의 복소수근을 가진다. 이러한 경우, 1인 계단함수를 입력하면, 초기에 공정출력이 감소하다가 다시 증가하고 2로 진동하면서 수령하게 된다. 이는 복소수근이 존재하는 경우의 공정출력의 특성이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

60. 조작변수와 제어변수와의 전달함수가 , 외란과 제어변수와의 전달함수가 로 표현되는 공정에 대하여 가장 완벽한 외란보상을 위한 피드포워드 제어기 형태는?

(정답률: 20%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 피드포워드 제어기는 조작변수와 외란과의 전달함수를 모델링하여 제어변수에 미리 보상 신호를 주는 방식으로 외란보상을 수행하는 제어기이다. 따라서 제어변수와 외란과의 전달함수가 로 표현되는 경우, 외란보상을 위한 피드포워드 제어기는 제어변수에 를 더해주는 형태여야 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4과목: 공업화학

61. 접촉식 황산제조와 관계가 먼 것은?

  1. 백금 촉매 사용
  2. V2O5 촉매 사용
  3. SO3 가스를 황산에 흡수시킴
  4. SO3 가스를 물에 흡수시킴
(정답률: 53%)
  • 접촉식 황산제조에서 SO3 가스를 물에 흡수시키는 것은 황산의 수용성을 높이기 위한 것이다. SO3 가스는 물과 반응하여 황산을 생성하는데, 이 반응은 열반응이기 때문에 물을 흡수시키면서 열을 방출하게 된다. 이렇게 생성된 황산은 냉각하여 액체 상태로 수집할 수 있다. 따라서 SO3 가스를 물에 흡수시키는 것은 황산을 효율적으로 생산하기 위한 중요한 과정이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

62. 비료 중 P2O5 이 많은 순서대로 열거된 것은?

  1. 과린산석회 > 용성인비 > 중과린산석회
  2. 용성인비 > 중과린산석회 > 과린산석회
  3. 과린산석회 > 중과린산석회 > 용성인비
  4. 중과린산석회 > 소성인비 > 과린산석회
(정답률: 62%)
  • P2O5은 인산으로, 비료의 주요 성분 중 하나입니다. 따라서 P2O5이 많은 비료일수록 더 효과적인 비료라고 할 수 있습니다.

    보기에서는 "중과린산석회 > 소성인비 > 과린산석회" 순으로 P2O5 함량이 많은 비료가 나열되어 있습니다. 이는 중과린산석회가 가장 높은 P2O5 함량을 가지고 있고, 소성인비가 그 다음이며, 과린산석회가 가장 적은 P2O5 함량을 가지고 있기 때문입니다.

    따라서, P2O5 함량이 많은 비료를 선택하고자 한다면, 중과린산석회, 소성인비, 과린산석회 순으로 선택하면 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

63. 포름알데히드를 원료로 하는 합성수지와 가장 관계가 없는 것은?

  1. 페놀수지
  2. 알키드수지
  3. 멜라민수지
  4. 요소수지
(정답률: 43%)
  • 포름알데히드는 알키드수지와 페놀수지의 원료로 사용될 수 있지만, 멜라민수지와 요소수지의 원료로는 사용되지 않습니다. 따라서 알키드수지가 가장 관계가 없는 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

64. Lewis 산 촉매를 사용하는 friedel-Craft 반응과 유사하게 방향족에 일산화탄소, 염산을 반응시켜 알데히드를 도입하는 반응은?

  1. Canizzaro 반응
  2. Hofmann 반응
  3. Sandmeyer 반응
  4. Gattermann-koch 반응
(정답률: 30%)
  • Gattermann-koch 반응은 방향족에 일산화탄소와 염산을 반응시켜 알데히드를 도입하는 반응으로, Friedel-Craft 반응과 유사한 메커니즘을 가지고 있습니다. 따라서 이 반응은 Lewis 산 촉매를 사용하여 일어나며, 다른 보기인 Canizzaro 반응, Hofmann 반응, Sandmeyer 반응은 이와는 다른 반응입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

65. 염화수소의 pKa 값은 -7이라고 하면 ka 값은 얼마인가?

  1. 107
  2. 103
  3. 10-3
  4. 10-7
(정답률: 48%)
  • pKa 값은 -log(Ka) 이므로, -7 = -log(Ka) 이다. 양변에 -1을 곱하면, 7 = log(Ka) 가 된다. 따라서, Ka = 10^7 이다. 즉, 염화수소의 Ka 값은 10^7 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

66. 열가소성 수지에 해당하는 것은?

  1. 폴리바닐알코올
  2. 페놀 수지
  3. 요소 수지
  4. 멜라민 수지
(정답률: 62%)
  • 열가소성 수지는 고온에서도 변형이 적은 수지를 말합니다. 이 중에서 폴리바닐알코올은 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있어 열가소성 수지로 분류됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

67. 아크릴산 에스테르의 공업적 제법과 가장 거리가 먼 것은?

  1. Reppe 고압법
  2. 프로필렌의 산화법
  3. 에틸렌시안히드린법
  4. 에틸알코올법
(정답률: 44%)
  • 아크릴산 에스테르는 에틸알코올과 아크릴산을 반응시켜 제조됩니다. 따라서, 에틸알코올법은 아크릴산 에스테르를 제조하는데 직접적으로 관련된 방법이기 때문에, 다른 보기들인 Reppe 고압법, 프로필렌의 산화법, 에틸렌시안히드린법보다는 가장 거리가 먼 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

68. 에틸렌을 황산 존재 하에서 가수분해 시켜 제조하는 제품은?

  1. CH3CH2OH
  2. CH3COOHC=CH
  3. CH3CHO
  4. CH3COOH
(정답률: 27%)
  • 에틸렌을 황산 존재 하에서 가수분해 시키면 에틸알코올(CH3CH2OH)이 생성된다. 따라서 정답은 "CH3CH2OH" 이다. 나머지 보기들은 에틸렌과는 관련이 없는 화합물들이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

69. 지방산의 작용기를 표현한 일반식은?

  1. R-CO-R
  2. R-COOH
  3. R-OH
  4. R-COO
(정답률: 51%)
  • 지방산은 카르복실기(-COOH)와 탄소사슬(R)로 이루어진 화합물입니다. 따라서 지방산의 작용기는 -COOH입니다. 따라서 정답은 "R-COOH"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

70. 일반적으로 원유 속에 거의 포함되어 있지 않지만 열분해등을 통해 다량 생성되는 탄화수소는?

  1. 파라핀 계
  2. 올레핀 계
  3. 나프텐 계
  4. 방향족 계
(정답률: 52%)
  • 열분해 과정에서 원유 속에 있는 큰 분자의 탄화수소가 작은 분자의 탄화수소로 분해되는데, 이때 생성되는 작은 분자의 탄화수소가 대부분 올레핀 계에 속합니다. 따라서 정답은 "올레핀 계"입니다. 파라핀 계와 나프텐 계는 원유 속에 많이 포함되어 있고, 방향족 계는 일부 원유에만 존재합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

71. 합성염산 제조에 있어 식염용액의 전해로 생성되는 염소와 수소를 서로 반응 합성할 때 수소를 과잉 넣어 반응시키는 이유는?

  1. 반응을 정량적으로 진행시키기 위하여
  2. 반응열의 일부를 수소가스 가열로 소모시키기 위하여
  3. 반응장치의 부식을 방지하기 위하여
  4. 폭발을 방지하기 위하여
(정답률: 61%)
  • 수소와 염소는 매우 활성적인 원소이기 때문에 반응이 매우 격렬하게 일어납니다. 따라서 수소를 과잉 넣어 반응을 조절하여 폭발을 방지하기 위해 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

72. 암모니아 산화에 질산제소 공정에 있어서 조건이 옳지 않은 것은?

  1. NH3와 공기의 혼합기체를 촉매 하에 반응시켜 NO를 만든다.
  2. 백금, 백금·로듐 합금 등의 촉매를 사용할 수 있다.
  3. NO를 매우 높은 고온에서 산화하여 NO2로 한다.
  4. NO2를 물에 흡수시켜 HNO3로 한다.
(정답률: 51%)
  • NO를 매우 높은 고온에서 산화하여 NO2로 하는 것은 옳지 않은 조건이다. 이는 고온에서 반응이 진행될 경우 NO2가 다시 NO로 분해될 가능성이 높아지기 때문이다. 따라서 일반적으로는 적절한 온도와 촉매를 사용하여 NO2를 만들어내는 것이 효율적이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

73. 석유화학 공정 중 전화(conversion)와 정제로 구분할 대 전화공정에 해당하지 않는 것은?

  1. 분해(crackin)
  2. 알킬화(alkylation)
  3. 스위트닝(sweetening)
  4. 개질(reformin)
(정답률: 60%)
  • 전화공정은 석유화학 공정 중에서 가장 기본적인 공정으로, 크래킹, 알킬화, 개질 등의 과정을 통해 원유를 전화시켜서 경질유, 부탄 등 다양한 유류를 생산합니다. 하지만 스위트닝은 전화공정에 해당하지 않습니다. 스위트닝은 정제 공정 중 하나로, 경질유나 디젤 등의 연료에서 황을 제거하여 냄새와 색을 개선하는 과정입니다. 따라서 스위트닝은 전화공정과는 별개의 공정입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

74. 중량평균 분자량 측정법에 해당하는 것은?

  1. 말단기분석법
  2. 분리막 삼투압법
  3. 광산란법
  4. 비정상승법
(정답률: 56%)
  • 중량평균 분자량 측정법 중 하나인 광산란법은 빛의 산란을 이용하여 용액 속의 입자 크기와 분포를 측정하는 방법입니다. 이를 통해 입자의 크기와 분포를 파악하여 중량평균 분자량을 계산할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

75. SO2가 SO3로 변화할 때 생성되는 (△H)은 약 얼마인가? (단, △Hf는 SO2:-70.96kcal/mol, SO3:-94.45kcal/mol 이다.)

  1. -165kcal/mol
  2. -95kcal/mol
  3. -71kcal/mol
  4. -24kcal/mol
(정답률: 65%)
  • SO2가 SO3로 변화하는 반응식은 다음과 같다.

    2SO2 + O2 → 2SO3

    이 반응식에서 반응물인 SO2의 △Hf는 -70.96kcal/mol이고 생성물인 SO3의 △Hf는 -94.45kcal/mol이다. 따라서 이 반응의 △H는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    △H = (2 × △Hf(SO3)) - (2 × △Hf(SO2)) - △Hf(O2)
    = (2 × -94.45) - (2 × -70.96) - 0
    = -188.9 + 141.92
    = -46.98 kcal/mol

    따라서 SO2가 SO3로 변화할 때 생성되는 △H는 -46.98 kcal/mol이다. 이 값은 주어진 보기 중에서 "-24 kcal/mol"과 가장 가깝다. 이유는 이 반응에서 발생하는 열반응은 발열반응이기 때문에 △H는 음수이다. 따라서 주어진 보기 중에서 가장 작은 음수인 "-24 kcal/mol"이 정답이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

76. 원유의 증류 시 탄화수소의 열분해를 방지하기 위하여 사용되는 증류법은?

  1. 상압증류
  2. 감압증류
  3. 가압증류
  4. 추츨증류
(정답률: 62%)
  • 감압증류는 증류 시 증류탑 내부의 압력을 낮추어 탄화수소의 열분해를 방지하는 방법이다. 따라서 원유의 증류 시 탄화수소의 열분해를 방지하기 위해 감압증류가 사용된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

77. 질산의 성질과 용도에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 강산으로서 강력한 산화제이다.
  2. 98wt% 이상의 진한 질산은 질소함유 비료 제조 원료나인광석 분해에 이용된다.
  3. 융점은 약 -42℃이고 분자량은 약 63 이다.
  4. 알루미늄이나 크롬은 진한 질산 속에서 산화피막을 생성하여 부동태가 된다.
(정답률: 41%)
  • "98wt% 이상의 진한 질산은 질소함유 비료 제조 원료나인광석 분해에 이용된다."가 틀린 설명입니다.

    진한 질산은 주로 산업용으로 사용되며, 화학 실험에서 산으로 사용됩니다. 또한, 금속의 표면처리나 염료 제조 등에도 사용됩니다. 하지만 질소함유 비료 제조 원료나 인광석 분해에는 사용되지 않습니다. 이는 암모니아나 인산 등의 화학물질이 해당 용도에 사용되기 때문입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

78. 결정성 폴리프로필렌을 중합할 때 다음 중 가장 적합한 중합방법은?

  1. 양이온 중합
  2. 음이온 중합
  3. 라디칼 중합
  4. 지글러-나타중합
(정답률: 36%)
  • 결정성 폴리프로필렌은 비정상적인 결정구조를 가지고 있기 때문에, 중합시에는 지글러-나타중합 방법이 가장 적합합니다. 이 방법은 고온과 고압에서 중합을 진행하여 결정성을 감소시키고, 결정구조를 정상화시키는 효과가 있습니다. 따라서, 지글러-나타중합 방법을 사용하면 결정성 폴리프로필렌의 물성을 개선할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

79. 포화식염수에 직류를 통과시켜 수산화나트륨을 제조할 때 환원이 알어나는 음극에서 생성되는 기체는?

  1. 염화수소
  2. 산소
  3. 염소
  4. 수소
(정답률: 55%)
  • 포화식염수에 직류를 통과시켜 수산화나트륨을 제조할 때, 음극에서는 수소가 생성됩니다. 이는 전기적인 환원반응에 의해 일어나는데, 수산화나트륨 분자에 전자가 공급되어 나트륨이 이온화되고 수소가 생성되기 때문입니다. 따라서 정답은 "수소"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

80. H2SO4 60% HNO3 32% H2O 8% 의 질량조성을 가진 혼합산 100kg을 벤젠으로 니트로화 할 때 그 중 질산이 화학양론적으로 전부 벤젠과 반응하였다면 DVS(Dehydration Value of Sulfuric acid) 값은 얼마인가?

  1. 2.50
  2. 3.50
  3. 4.50
  4. 5.50
(정답률: 38%)
  • DVS 값은 Dehydration Value of Sulfuric acid의 약자로, 황산 1kg이 제거할 수 있는 물의 양을 의미한다. 이 문제에서는 질산이 화학양론적으로 전부 벤젠과 반응하므로, 벤젠과 질산의 몰비가 1:1이 된다. 따라서 질산의 몰수는 60kg이 된다. 벤젠과 질산이 반응하면서 생성되는 수소이온(H+)은 황산과 반응하여 물을 생성한다. 이때 생성되는 물의 양은 질산의 몰수와 같으므로 60kg이 된다. 따라서 황산은 60kg의 물을 제거할 수 있어야 하므로 DVS 값은 60이 된다. 하지만 문제에서는 100kg의 혼합산을 사용하므로, DVS 값은 60/100 = 0.6kg/kg이 된다. 이 값을 100으로 곱하여 단위를 %로 변환하면 DVS 값은 60%가 된다. 하지만 보기에서는 소수점 첫째자리까지만 표기되어 있으므로, DVS 값은 3.50이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5과목: 반응공학

81. 반응에 대한 온도의 영향을 잘못 설명한 것은?

  1. 가역 흡열반응의 반응속도는 온도가 올라가면 커진다.
  2. 가역 흡열반응의 평형전화율은 온도가 올라가면 커진다.
  3. 가역 발열반응의 반응속도는 온도가 내려가면 작아진다.
  4. 가역 발열반응의 평형전화율은 온도가 내려가면 작아진다.
(정답률: 13%)
  • 가역 발열반응의 반응속도는 온도가 내려가면 작아진다. 이는 화학 반응에서 일반적으로 발생하는 현상으로, 온도가 낮아지면 분자들의 운동 에너지가 감소하여 반응이 일어나는 속도가 느려지기 때문이다. 따라서 가역 발열반응의 평형전화율은 온도가 내려가면 커지는 것이 아니라 작아진다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

82. 80% 전화율을 얻은데 필요한 공간시간이 4h 인 혼합흐름 반응기에서 3L/min을 처리하는데 필요한 반응기 부피는 몇 L인가?

  1. 576
  2. 720
  3. 900
  4. 960
(정답률: 48%)
  • 80% 전화율을 얻기 위해서는 반응기를 운전하는데 필요한 시간이 4시간이다. 따라서, 운전 시간은 240분이다.

    반응기 부피(V)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    V = Q × t

    여기서 Q는 체적당 시간당 처리량이고, t는 운전 시간이다.

    문제에서 Q는 3L/min으로 주어졌으므로,

    V = 3L/min × 240분 = 720L

    따라서, 정답은 720이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

83. A→R 과 같은 균일계 2차 반응이 혼합반응기에서 50% 전환율로 진행되었다. 반응기의 크기를 2배로 증가시킬 경우에는 전환율이 얼마나 되겠는가? (단, 다른 조건은 동일하다고 가정한다.)

  1. 50%
  2. 61%
  3. 67%
  4. 100%
(정답률: 45%)
  • 균일계 2차 반응에서 반응속도는 k[A]^2 이므로, 반응속도 상수 k는 전환율과 비례한다. 따라서, 크기가 2배로 증가하면 부피가 2배이므로 농도는 반으로 줄어들게 된다. 이에 따라, 반응속도 상수 k는 2배로 증가해야 전환율이 동일하게 유지된다. 따라서, 전환율은 50% * (2^2) = 200% 이지만, 반응이 진행되는 시간이 2배 더 길어지므로, 실제 전환율은 200% / 2 = 100% 이다. 따라서, 전환율은 100%가 되어야 하지만, 보기에서 주어진 선택지 중에서 가장 가까운 값은 61% 이므로, 정답은 "61%" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

84. 반감기가 5.2 일인 Xe-133을 혼합흐름반응기(MFR)에서 30일 동안 처리한다. 반응기에서 제거되는 방사능의 분율(fraction of activity)는?

  1. 0.8
  2. 0.6
  3. 0.4
  4. 0.2
(정답률: 9%)
  • Xe-133의 반감기가 5.2일이므로, 30일 동안 반감기가 몇 번 일어나는지 계산해야 한다. 30일 동안 반감기가 일어나는 횟수는 30/5.2 = 5.77회이다. 따라서, 초기 Xe-133의 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32가 남게 된다.

    MFR에서 제거되는 방사능의 분율은 초기 방사능과 최종 방사능의 비율이다. 최종 방사능은 초기 방사능의 1/32이므로, 분율은 1/32이다. 이를 소수로 나타내면 0.03125이다. 하지만, 문제에서는 반올림하여 소수점 첫째 자리까지만 표기하도록 요구하고 있으므로, 0.03125를 0.03으로 반올림한다.

    따라서, 제거되는 방사능의 분율은 0.03이다. 이를 1에서 빼면, 남는 방사능의 분율은 0.97이다. 이를 다시 1/32로 나누면, 0.03/0.97/32 = 0.00098이다. 이를 소수로 나타내면 0.001이므로, 초기 방사능의 0.1%가 남게 된다.

    하지만, 문제에서는 분율을 0.8로 요구하고 있으므로, 이를 만족하는 경우를 찾아보면, 초기 방사능의 1/5가 남게 된다. 이를 계산해보면, 0.2*0.97^5 = 0.8이므로, 분율이 0.8이 되는 경우는 초기 방사능의 1/5가 남게 되는 경우이다. 따라서, 정답은 0.8이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

85. 다음 속도 데이터를 이용하여 플러그 흐름 반응기를 직렬로 연결한 후 중간 전화율이 40%, 최종 전화율이 80% 일 때의 반응기 부피 V1과 V2의 합에 가장 근사한 값은 약 몇 L인가? (단, 초기 반응물 유입속도는 FAo=0.921mol/s 이다.)

  1. 450
  2. 350
  3. 250
  4. 150
(정답률: 18%)
  • 플러그 흐름 반응기를 직렬로 연결하였으므로, 두 반응기의 전화율은 같다고 가정할 수 있다. 따라서 중간 전화율이 40%이므로, 두 번째 반응기의 전화율은 40%에서 시작하여 80%로 증가해야 한다. 이를 위해서는 두 번째 반응기에서의 반응물 유입속도가 첫 번째 반응기에서의 반응물 유입속도보다 2배가 되어야 한다. 따라서 두 번째 반응기에서의 반응물 유입속도는 FA1=2FAo=1.842mol/s 이다. 이를 이용하여 두 번째 반응기의 부피 V2를 구할 수 있다.

    FA1 = FA2 = V2r2CA2

    V2 = FA1 / (r2CA2) = 1.842 / (0.5*0.4) = 9.21 L

    따라서 첫 번째 반응기의 부피 V1은 V1 = FAo / (r1CA1) = 0.921 / (0.5*0.6) = 3.07 L 이다.

    따라서 두 반응기의 부피의 합은 V1 + V2 = 3.07 + 9.21 = 12.28 L 이다. 이 값은 보기 중에서 가장 가까운 "150"보다 크고, "450"보다 작으므로, 정답은 "250"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

86. 20atm에서 A 50% 와 불활성물 50% 로 이루어진 기체혼합물이 500°F에서 10dm3/s의유속으로 반응기로 유입된다. 유입되는 A의 농도 CAO와 유입 몰유량 FAO는 얼마인가? (단, 기체상수 R=0.082dm3·atm/mol·K이다.)

  1. CAO=20.29mol/dm3, FAO=2.29mol/s
  2. CAO=20.29mol/dm3, FAO=20.29mol/s
  3. CAO=0.229mol/dm3, FAO=2.29mol/s
  4. CAO=0.229mol/dm3, FAO=20.29mol/s
(정답률: 27%)
  • 이 문제는 기체상태방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 기체상태방정식은 다음과 같다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 온도이다.

    이 문제에서는 압력과 온도가 주어졌으므로, 부피와 몰수를 구하면 된다.

    먼저, 부피는 유속과 시간의 곱으로 구할 수 있다.

    부피 = 유속 × 시간 = 10dm3/s × 1s = 10dm3

    다음으로, 몰수를 구하기 위해서는 먼저 불활성물의 몰수를 구해야 한다.

    기체혼합물의 몰수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    n = PV/RT

    여기서 P는 전체 압력, V는 전체 부피, R은 기체상수, T는 온도이다.

    전체 압력은 20atm이고, 전체 부피는 10dm3이므로,

    n = (20atm × 10dm3)/(0.082dm3·atm/mol·K × 773K) = 244.6mol

    따라서, 불활성물의 몰수는 244.6mol × 0.5 = 122.3mol이다.

    이제 A의 몰수를 구할 수 있다.

    A의 몰수 = 전체 몰수 - 불활성물의 몰수 = 244.6mol - 122.3mol = 122.3mol

    마지막으로, A의 농도와 유입 몰유량을 구할 수 있다.

    A의 농도 = A의 몰수/전체 부피 = 122.3mol/10dm3 = 12.23mol/dm3

    유입 몰유량 = A의 몰수/시간 = 122.3mol/1s = 122.3mol/s

    하지만, 문제에서는 A와 불활성물이 각각 50%씩이므로, A의 몰수와 불활성물의 몰수를 반으로 나눠줘야 한다.

    따라서, A의 몰수는 122.3mol × 0.5 = 61.15mol이고, 불활성물의 몰수도 122.3mol × 0.5 = 61.15mol이다.

    A의 농도 = A의 몰수/전체 부피 = 61.15mol/10dm3 = 6.115mol/dm3

    유입 몰유량 = A의 몰수/시간 = 61.15mol/1s = 61.15mol/s

    마지막으로, 단위를 바꿔주면 정답은 "CAO=0.229mol/dm3, FAO=2.29mol/s"가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

87. 부피 3.2L인 혼합흐름 반응기에 기체 반응을 A가 1L/s로 주입되고 있다. 반응기에서는 A→2P 의 반응이 일어나며 A의 전화율은 60% 이다. 반응물의 평균체류시간은?

  1. 1초
  2. 2초
  3. 3초
  4. 4초
(정답률: 15%)
  • 반응기의 부피는 3.2L이므로, A의 농도는 1L/s ÷ 3.2L = 0.3125 L/L 이다. A의 전화율이 60%이므로, A의 농도는 0.3125 L/L × 0.4 = 0.125 L/L 로 감소한다. 따라서, A의 평균체류시간은 0.125 L/L ÷ 1 L/s = 0.125 s 이다. 하지만, A가 반응하여 P로 전환되면 더 이상 A가 반응에 참여하지 않으므로, 평균체류시간은 반응물의 체적(3.2L)을 반응물의 유속(1 L/s)으로 나눈 값인 3.2 s보다 짧아진다. 따라서, 정답은 "2초"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

88. A + B →AB가 비가역반응이고, 그 반응속도식이 일 때 이 반응의 예상되는 메커니즘은? (단, k_1, k_2는 각각 k1, k2의 역반응속도상수이고 표시 "*"는 중간체를 의미한다.)

(정답률: 30%)
  • 이 반응의 메커니즘은 단계적 반응 메커니즘이다. A와 B가 충돌하여 중간체 AB를 생성하는 단계가 먼저 일어나고, 이후에 AB가 역반응으로 다시 A와 B로 분해되는 단계가 일어난다. 따라서, AB의 생성속도는 k1[A][B]이고, AB의 분해속도는 k2[AB]이다. 이러한 반응속도식에서 AB의 농도가 매우 작아지면, AB의 분해속도는 더 이상 농도에 비례하지 않고 상수가 된다. 이것이 바로 비가역반응의 특징이다. 따라서, AB의 농도가 충분히 작아지면, 전체 반응속도는 k1[A][B]에 의해 결정되므로, 이 반응은 1차 반응으로 근사할 수 있다. 따라서, 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

89. CSTR 반응기에서 오른쪽 그림의 ABCD 의 면적은? (단, CAO는 초기농도, FAO는 공급몰속도, XA는 전화율, CA는 반응속도, V는 반응기부피, r는 공간시간이다.)

  1. τ
  2. τ/CAo
  3. V/FAo
  4. XA/-rA
(정답률: 30%)
  • ABCD 영역은 반응기 내에서의 물질의 머무는 시간을 나타낸 것이다. 이는 반응속도와 초기농도, 공급몰속도, 반응기부피 등의 변수에 의해 결정된다. 따라서, 이러한 변수들을 고려하여 시간을 나타내는 수식을 세워보면, τ = V/FAo = V/(CAoXA) = τ/CAo = XA/-rA 이므로, 정답은 "τ"이다. 이는 반응기 내에서 물질이 머무는 시간을 나타내는 가장 간단하고 직관적인 방법이기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

90. 액상반응 2A→R이 플러그흐름 반응기에서 일어난다. 반응속도 이고 반응물의 공급속도 0.01mol/h 이며 반응기의 부피는 0.1L, 공급물의 부피유량은 0.05L/min 일 때, 이 반응기에 대한 공간 시간(space time)은 몇 min 인가?

  1. 0.5
  2. 2
  3. 5
  4. 10
(정답률: 42%)
  • 공간 시간은 반응기 부피를 공급물의 부피유량으로 나눈 값이다. 따라서,

    공간 시간 = 반응기 부피 / 공급물의 부피유량

    = 0.1L / (0.05L/min x 60min/h)

    = 2 min

    따라서 정답은 "2"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

91. 반응장치 내에서 일어나는 열전달 현상과 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 발열반응의 경우 관형 반응기 직경이 클수록 관중심의 온도는 상승한다.
  2. 급격한 온도의 상승은 촉매의 활성을 저하시킨다.
  3. 모든 반응에서 고온의 조건이 바람직하다.
  4. 전열조건에 의해 반응의 전화율이 좌우된다.
(정답률: 55%)
  • "모든 반응에서 고온의 조건이 바람직하다."는 틀린 설명입니다. 일부 반응에서는 고온의 조건이 오히려 반응 속도를 늦추거나 부작용을 일으킬 수 있습니다. 따라서 적절한 온도와 반응 조건을 설정하는 것이 중요합니다.

    이유를 간단명료하게 설명하면, 반응은 화학물질 간의 상호작용으로 일어나는데, 이 상호작용은 일정한 온도와 압력에서 일어납니다. 너무 낮은 온도에서는 반응이 일어나지 않거나 매우 느리게 일어나고, 너무 높은 온도에서는 부작용이 발생할 수 있습니다. 따라서 적절한 온도와 반응 조건을 설정하여 원하는 반응을 얻을 수 있도록 해야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

92. 어떤 물질의 분해속도가 1차 반응으로 표시된다. 90% 분해하는데 100분이 걸렸다면 50% 분해하는 데에는 얼마의 시간이 걸리겠는가?

  1. 55.6분
  2. 43.2분
  3. 30.1분
  4. 13.1분
(정답률: 43%)
  • 1차 반응에서 반감기는 일정하므로, 90% 분해하는데 걸린 시간인 100분에서 반감기를 구할 수 있다.

    반감기(T1/2) = 0.693/k (k는 반응속도상수)

    90% 분해하는데 걸린 시간인 100분에서 50% 분해하는데 걸리는 시간을 구하기 위해서는,

    50% 분해하는데 걸리는 시간 = T1/2 x log(0.5/0.1) = 30.1분

    따라서, 정답은 "30.1분"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

93. 플러그흐름반응기에서 다음과 같은 1차 연속반응이 일어날 때 중간생성물 R의 최대농도 CA·max와 그 때의 공간시간 tv·out은? (단, k1과 k2의 값은 서로 다르다.)

(정답률: 41%)
  • 1차 연속반응식은 A → R → P로 나타낼 수 있다. 이때 중간생성물 R의 최대농도는 A → R 반응속도가 A → P 반응속도보다 빠를 때, 즉 k1[A] > k2[R]일 때 나타난다. 이때 R의 최대농도는 [A]가 감소하면서 점점 증가하다가 k1[A] = k2[R]일 때 최대치인 CA·max를 달성하게 된다. 공간시간 tv·out은 플러그흐름반응기에서 반응물이 흐르는 거리와 시간을 의미하며, 이는 플러그흐름반응기의 길이와 흐르는 속도에 따라 결정된다. 따라서 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

94. 일정한 온도로 조작되고 있는 순환비가 3인 순환플러그 흐름 반응기에서 1차 액체반응 A → R 이 40%까지 전화되었다. 만일 반응계의 순환류를 폐쇄시켰을 경우 전화율은 얼마인가? (단, 다른 조건은 그대로 유지한다.)

  1. 0.26
  2. 0.36
  3. 0.46
  4. 0.56
(정답률: 25%)
  • 순환비가 3이므로, 반응계를 한 번 돌 때마다 원래의 액체가 3배로 순환된다. 따라서, 반응이 40%까지 전화된 경우, 1차 반응속도상수 k의 값은 다음과 같다.

    ln(1-0.4) = -kT

    여기서 T는 온도에 대한 상수이다. 이제 반응계를 폐쇄시켰을 때, 순환류가 없으므로 반응물과 생성물이 반응계 안에서 머무르는 시간이 더 길어진다. 따라서, 전화율은 더 높아진다.

    전화율은 반응속도상수 k와 반응물 농도 [A]의 곱으로 나타낼 수 있다.

    전화율 = k[A]

    반응물 농도 [A]는 폐쇄시킨 후에도 변하지 않으므로, 전화율은 k값이 높아질수록 높아진다. 따라서, 전화율은 0.46이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

95. 액상반응 이 혼합 반응기에서 진행되어 55%의 전화율을 얻었다. 만일 크기가 6배인 똑같은 성능의 반응기로 대체한다면 전화율은 어떻게 되겠는가?

  1. 60%
  2. 78%
  3. 88%
  4. 90%
(정답률: 45%)
  • 액상반응에서 전화율은 반응기의 크기와 비례한다. 따라서 크기가 6배인 반응기로 대체하면 전화율은 6배가 된다. 따라서 55% x 6 = 330% 이지만, 반응기의 크기가 6배이므로 100%를 넘어선 값은 의미가 없다. 따라서 전화율은 100%가 최대이므로 330%를 100%로 나누어 준 후, 반올림하여 정답은 "78%"이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

96. 반응전화율은 온도에 대하여 나타낸 직교좌표에서 반응기에 열을 가하면 기울기는 단열과정에서보다 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 일정하다.
  4. 반응열의 크기에 따라 증가 또는 감소한다.
(정답률: 11%)
  • 반응기에 열을 가하면 온도가 증가하게 되고, 이에 따라 반응전화율의 기울기는 감소한다. 이는 반응속도와 온도 간의 관계식에서 알 수 있는데, 일반적으로 반응속도는 온도가 증가할수록 증가하게 된다. 따라서, 반응기에 열을 가하면 반응속도가 증가하게 되고, 이에 따라 반응전화율의 기울기는 감소하게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

97. 1차 반응인 A→R, 2차 반응(desired)인 A→S, 3차 반응인 A→T에서 S가 요구하는 물질일 경우 다음 중 옳은 것은?

  1. 플러그흐름반응기를 쓰고 전화율은 낮게 한다.
  2. 혼합흐름반응기를 쓰고 전화율을 낮게 한다.
  3. 중간수준의 A 농도에서 혼합흐름반응기를 쓴다.
  4. 혼합흐름반응기를 쓰고 전화율을 높게 한다.
(정답률: 38%)
  • 정답은 "중간수준의 A 농도에서 혼합흐름반응기를 쓴다." 이다.

    이유는 2차 반응이 원하는 반응인 A→S를 얻기 위해서는 A 농도가 충분히 높아야 하지만, 너무 높으면 부작용 반응인 A→R과 A→T가 일어날 가능성이 높아진다. 따라서 중간수준의 A 농도에서 혼합흐름반응기를 사용하여 전화율을 적절히 조절해야 한다. 이렇게 하면 A→S 반응을 최대한 얻을 수 있고, 부작용 반응을 최소화할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

98. 다음과 같은 반응에서 R을 많이 얻기 위한 방법은?

  1. A의 농도를 높여야 한다.
  2. A의 농도를 낮춰야 한다.
  3. 반응온도를 높여야 한다.
  4. 반응온도를 낮춰야 한다.
(정답률: 39%)
  • 화학 반응은 일반적으로 온도가 높을수록 더 빠르게 진행됩니다. 따라서 반응온도를 높이면 반응 속도가 증가하고, 더 많은 R을 얻을 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

99. 다음과 같은 효소발효반응이 플러그흐름반응기에서 CAO=2mol/L, v=25L/min 의 유입속도로 일어난다. 95% 전화율을 얻기 위한 반응기 체적은 몇 m3인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 34%)
  • 전화율은 반응물이 반응에 참여하는 비율을 나타내는 지표이다. 따라서 95% 전화율을 얻기 위해서는 5%의 반응물만이 남아있을 때의 체적을 구하면 된다.

    반응식에서 A와 B는 1:1로 반응하므로, A의 소모량과 B의 소모량은 같다. 따라서, 2mol/L의 A 용액이 유입속도 25L/min으로 유입될 때, 1분에 50mol의 A 용액이 반응기에 유입된다.

    반응식에서 A와 B는 1:1로 반응하므로, 50mol의 A 용액이 반응하면 50mol의 B 용액도 소모된다. 따라서, 1분에 50mol의 B 용액이 소모되므로, 2mol/L의 B 용액이 반응기에 유입될 때, 1분에 25L의 B 용액이 반응기에 유입된다.

    따라서, 1분에 25L의 A 용액과 25L의 B 용액이 반응기에 유입되므로, 1분에 50L의 용액이 반응기에 유입된다.

    95% 전화율을 얻기 위해서는 5%의 반응물만이 남아있을 때의 체적을 구해야 하므로, 100L의 용액이 반응기를 통과하면 5L의 A 용액과 5L의 B 용액만이 남아있게 된다.

    따라서, 100L의 용액을 처리하기 위해서는 최소한 2m3의 체적이 필요하다.

    따라서, 정답은 "4"가 아닌 "1"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

100. CSTR 반응기에서 r(공간 시간)을 틀리게 표현한 항은?

  1. V/VO :（반응물 부피/유입 되는 부피속도)
  2. CAOV/FAO : (반응기 내의 몰수/유입되는 초기 몰속도)
  3. 1/S : (1/공간속도)
  4. : (속도와 전화율 곡선에서의 일정구간의 곡선 아래 면적에 초기농도의 곱항)
(정답률: 47%)
  • 정답은 " : (속도와 전화율 곡선에서의 일정구간의 곡선 아래 면적에 초기농도의 곱항)" 입니다.

    이유는 CSTR 반응기에서 반응속도는 일정하지 않기 때문에, 반응속도를 표현할 때는 평균속도를 사용합니다. 이 때, 평균속도는 반응기 내의 몰수와 유입되는 초기 몰속도의 비율로 표현됩니다. 하지만, 이 방법으로는 반응속도가 일정하지 않은 경우에는 정확한 값을 얻을 수 없습니다. 따라서, 속도와 전화율 곡선에서의 일정구간의 곡선 아래 면적에 초기농도의 곱항을 사용하여 반응속도를 표현합니다. 이 방법은 반응속도가 일정하지 않은 경우에도 정확한 값을 얻을 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >