화공기사(구) 필기 기출문제복원 (2015-09-19)

화공기사(구)
(2015-09-19 기출문제)

목록

1과목: 화공열역학

1. 과열상태의 증기가 150psia, 500℉에서 노즐을 통하여 30psia로 팽창한다. 이 과정이 단열, 가역적으로 진행하여 평형을 유지한다고 할 때 노즐의 출구에서의 증기상태는 어떠한지 알고자 한다. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 엔트로피 변화는 없다.
  2. 수증기표(steam table)를 이용한다.
  3. 몰리에 선도를 이용한다.
  4. 기체인지 액체인지는 알 수 없다.
(정답률: 61%)
  • 정답은 "몰리에 선도를 이용한다." 이다. 모리에 선도는 액체와 기체의 상태를 구분하기 위한 그림으로, 이 과정에서는 액체와 기체 중 어떤 상태인지 알 수 없다. 엔트로피 변화는 없으므로 등엔트로피 과정이며, 수증기표를 이용하여 출구에서의 증기상태를 구할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 다음 도표 상의 점 A로부터 시작되는 여러 경로 중 액화가 일어나지 않는 공정은?

  1. A → (1)
  2. A → (2)
  3. A → (3)
  4. A → B → A' → (3')
(정답률: 76%)
  • 액화가 일어나지 않으려면 경로 상에서 열이 충분히 전달되지 않아야 합니다. 따라서 A → (1)과 A → (2)는 열이 계속해서 전달되기 때문에 액화가 일어날 가능성이 있습니다. A → B → A' → (3')은 A'에서 열이 충분히 전달되지 않아 액화가 일어나지 않을 가능성이 있지만, B에서 열이 충분히 전달되지 않아 액화가 일어날 가능성이 있습니다. 따라서 A → (3)이 액화가 일어나지 않는 공정입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 다음 T-S 선도에서 건도 x인 (1)에서의 습증기 1kg당 엔트로피는 어떻게 표시되는가? (단, 건도 x는 습증기 중 증기의 질량분율이고 V는 증기, L은 액체를 나타낸다.)

  1. SV+x(SV-SL)
  2. SL+xSV
  3. SVx+SL(1-x)
  4. SLx+SV(1-x)
(정답률: 64%)
  • 습증기 1kg당 엔트로피는 SV이고, 건도 x는 증기의 질량분율이므로 액체의 질량분율은 (1-x)이다. 따라서, 습증기와 액체의 엔트로피를 각각 SV와 SL이라고 할 때, 건도 x인 (1)에서의 습증기 1kg당 엔트로피는 습증기의 질량분율인 x와 액체의 질량분율인 (1-x)를 곱한 값인 SVx와 액체의 질량분율인 (1-x)와 액체의 엔트로피인 SL을 곱한 값인 SL(1-x)의 합으로 표시된다. 따라서, 정답은 "SVx+SL(1-x)"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 3성분계의 기-액 상평형 계산을 위하여 필요한 최소의 변수의 수는 몇 개인가? (단, 반응이 없는 계로 가정한다.)

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 67%)
  • 3성분계의 기-액 상평형 계산을 위해서는 각 성분의 농도를 나타내는 변수가 필요하다. 따라서 최소한 3개의 변수가 필요하다. 예를 들어, A, B, C 세 성분이 있다면, 각각의 농도를 나타내는 변수 x, y, z를 사용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

    A의 농도 = x
    B의 농도 = y
    C의 농도 = z

    이렇게 변수를 설정하면, 세 성분의 농도를 모두 표현할 수 있으며, 이를 이용하여 기-액 상평형 계산을 할 수 있다. 따라서 최소한 3개의 변수가 필요하다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 열의 일당량을 옳게 나타낸 것은?

  1. 427kgfㆍm/kcal
  3. 427kglㆍm/kgf
(정답률: 65%)
  • 열의 일당량은 단위 열량당 일을 얼마나 할 수 있는지를 나타내는 값이므로, 단위 열량당 일을 나타내는 단위와 단위 일당량을 나타내는 단위로 구성됩니다. 따라서 "427kgfㆍm/kcal"이 옳은 답입니다.

    - "" : 이것은 열량당 일을 나타내는 단위인 칼로리(kcal)와 일을 나타내는 단위인 그램(g)이 함께 사용되어 있습니다. 따라서 일당량을 나타내는 단위가 없으므로 옳지 않습니다.
    - "427kglㆍm/kgf" : 이것은 일당량을 나타내는 단위인 kgfㆍm/kgf가 사용되어 있습니다. 이 경우 일당량을 나타내는 단위와 일을 나타내는 단위가 같으므로 옳지 않습니다.
    - "" : 이것은 일을 나타내는 단위인 뉴턴(m)과 일당량을 나타내는 단위인 kgfㆍm/kgf가 함께 사용되어 있습니다. 따라서 일당량을 나타내는 단위가 kgfㆍm/kgf로 잘못 표기되어 있으므로 옳지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 화학반응의 평형상수 K의 정의로부터 다음의 관계식을 얻을 수 있을 때 이 관계식에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 온도에 대한 평형상수의 변화를 나타낸다.
  2. 발열반응에서는 온도가 증가하면 평형상수가 감소함을 보여준다.
  3. 주어진 온도구간에서 △H°가 일정하면 lnK를 T의 함수로 표시했을 때 직선의 기울기가 이다.
  4. 화학반응의 △H°를 구하는 데 사용할 수 있다.
(정답률: 71%)
  • "발열반응에서는 온도가 증가하면 평형상수가 감소함을 보여준다."가 틀린 설명입니다. 발열반응에서는 온도가 증가하면 평형상수가 증가합니다. 이는 엔탈피 변화와 관련이 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 기호의 의미가 다음과 같을 때 수식의 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기가 이상기체라면 이다.
  2. 이상용액인 경우 이다.
  3. 루이스-랜덜의 법칙(Lewis-Randal의 rule)에서 이다.
  4. 라울의 법칙은 이다.
(정답률: 66%)
  • 기호의 의미는 "상수"를 나타냅니다. 따라서 정답은 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 가역단열 과정은 다음 중 어느 과정과 같은가?

  1. 등엔탈피 과정
  2. 등엔트로피 과정
  3. 등압 과정
  4. 등온 과정
(정답률: 74%)
  • 가역단열 과정은 등엔트로피 과정과 같습니다. 이는 엔트로피가 일정하게 유지되는 과정으로, 엔트로피 변화가 없으므로 역방향으로 진행해도 엔트로피 변화가 없어 가역적인 과정이 됩니다. 따라서 가역단열 과정은 등엔트로피 과정으로도 불립니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 727℃에서 다음 반응의 평형압력 KP=1.3atm 이다. CaCO3(s) 30g을 10L 부피의 용기에 넣고 727℃로 가열하여 평형에 도달하게 하였다. CO2가 이상기체방정식을 만족시킨다고 할 때 평형에서 반응하지 않은 CaCO3(s)의 몰%는 얼마인가? (단, CaCO3의 분자량은 100이다.)

  1. 12%
  2. 17%
  3. 24%
  4. 47%
(정답률: 41%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 비흐름 가역과정에서 압축(또는 수축)에 의한 일이 없다고 가정할 때 이상기체의 내부에너지에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 내부에너지는 압력만의 함수이다.
  2. 내부에너지는 온도만의 함수이다.
  3. 내부에너지는 부피만의 함수이다.
  4. 내부에너지는 온도 및 압력만의 함수이다.
(정답률: 78%)
  • 내부에너지는 온도만의 함수이다. 이는 이상기체의 비흐름 가역과정에서 압축(또는 수축)에 의한 일이 없다고 가정할 때, 내부에너지 변화량이 온도 변화량에만 의존하기 때문이다. 즉, 압력이나 부피의 변화에는 영향을 받지 않는다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 퓨개시티(fugacity)에 관한 설명 중 틀린 것은? (단, Gi는 성분 i의 깁스 자유에너지, f는 퓨개시티이다.)

  1. 이상기체의 압력 대신 비이상기체에서 사용된 새로운 함수이다.
  2. 에서 P대신 퓨개시티를 쓰면 이 식은 실제기체에 적용할 수 있다.
  3. 의 등식이 성립된다.
  4. 압력과 같은 차원을 갖는다.
(정답률: 64%)
  • " 의 등식이 성립된다."가 틀린 설명이 아니다.

    퓨개시티는 이상기체의 압력 대신 비이상기체에서 사용되는 함수이다. 이는 이상기체에서는 기체 분자간의 상호작용이 무시될 수 없기 때문이다. 따라서 이상기체에서는 압력이 이상적인 상태를 나타내지 못하고, 이를 보완하기 위해 퓨개시티가 도입되었다.

    또한, " 에서 P대신 퓨개시티를 쓰면 이 식은 실제기체에 적용할 수 있다."라는 설명도 맞는 것이다. 이는 퓨개시티가 이상기체에서는 압력과 같은 역할을 하지만, 비이상기체에서는 압력과는 차원이 다른 함수이기 때문이다.

    따라서, 모든 설명이 맞는 것이므로 정답은 없다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 다음 중 이상용액의 성질은? (단, : 용액 중 성분 i의 퓨개시티계수, : 성분 i의 활동도계 수, : 표준상태에서 이상기체 i의 퓨개시티, : 표준상태에서 용액 중 성분 i의 퓨개시티, xi: 성분 i의 액상 몰분율이다.)

(정답률: 40%)
  • 답은 "" 이다. 이유는 이상용액은 활동도계수와 퓨개시티계수가 일치하지 않기 때문이다. 일반적으로 이상용액에서는 활동도계수가 퓨개시티계수보다 작아지는 경향이 있기 때문에, 이상용액에서는 퓨개시티계수를 사용하는 것이 더 정확하다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 120℃와 30℃ 사이에서 Carnot 증기기관이 작동하고 있을 때 1,000J의 일을 얻으려면 열원에서의 열량은 약 몇 J이어야 하는가?

  1. 1,540
  2. 4,367
  3. 5,446
  4. 6,444
(정답률: 67%)
  • Carnot 증기기관의 효율은 다음과 같이 주어진다.

    η = 1 - T2/T1

    여기서 T1은 열원의 온도, T2는 냉원의 온도이다. 이 문제에서는 T1 = 120℃, T2 = 30℃ 이므로,

    η = 1 - 303/393 ≈ 0.23

    즉, 열원에서 1,000J의 일을 얻으려면 냉원에서는 1,000J/0.23 ≈ 4,367J의 열량이 필요하다. 따라서 정답은 "4,367"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 205℃, 10.2atm에서의 과열 수증기의 퓨개시티 계수가 0.9415일 때의 퓨개시티(fugacity)는 약 얼마인가?

  1. 9.6atm
  2. 10.6atm
  3. 11.6atm
  4. 12.6atm
(정답률: 69%)
  • 퓨개시티(fugacity)는 기체의 화학평형과 관련된 개념으로, 기체 분자가 실제로 가지는 화학적 활동도를 나타냅니다. 이 문제에서는 과열 수증기의 퓨개시티 계수가 주어졌으므로, 이를 이용하여 퓨개시티를 구할 수 있습니다.

    먼저, 퓨개시티 계수는 다음과 같이 정의됩니다.

    fugacity = 퓨개시티 계수 x 압력 x 화학적 활동도 상수

    여기서 압력은 10.2atm이고, 화학적 활동도 상수는 1입니다. 따라서, 퓨개시티 계수를 이용하여 퓨개시티를 구하면 다음과 같습니다.

    fugacity = 0.9415 x 10.2atm x 1 = 9.6atm

    따라서, 정답은 "9.6atm"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 화학포텐셜(chemical potential)에 대한 설명이 올바르지 못한 것은?

  1. 단위는 압력의 단위인 kPa로 표시된다.
  2. 로 표시될 수 있다.
  3. 로 표시될 수 있다.
  4. 평형에서 각 성분의 값들이 같아져야 한다.
(정답률: 62%)
  • "단위는 압력의 단위인 kPa로 표시된다."는 올바르지 않은 설명이다. 화학포텐셜의 단위는 일반적으로 J/mol로 표시되며, 때에 따라서는 kJ/mol 또는 eV/mol 등으로 표시될 수도 있다. 압력의 단위인 kPa는 화학포텐셜과는 직접적인 연관이 없다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. Z = 1+BP와 같은 비리얼 방정식(virial equation)으로 표시할 수 있는 기체 1몰을 등온가역 과정으로 압력 P1에서 P2까지 변화시킬 때 필요한 일 W를 옳게 나타낸 식은? (단, Z는 압축인자이고 B는 상수이다.)

(정답률: 63%)
  • 정답:

    등온가역 과정에서 필요한 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = -nRT ln(P2/P1)

    여기서, P2/P1 = (1+BP2)/(1+BP1) 이므로,

    W = -nRT ln[(1+BP2)/(1+BP1)]

    = -nRT [ln(1+BP2) - ln(1+BP1)]

    따라서, 위의 보기 중에서 정답은 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 의 관계식에 따르는 기체의 퓨개시티계수 는? (단, b는 상수이다.)

(정답률: 46%)
  • 기체의 퓨개시티계수는 압력과 온도에 따라 변화하며, 이 관계식에서는 압력과 온도의 비율에 따라 계산된다. 따라서, 압력과 온도가 일정한 경우에는 퓨개시티계수도 일정하게 유지된다. 이 때문에 보기에서 정답이 "" 인 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 요오드 증기가 그 고체와 평형에 있는 계에 대한 자유도는 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 63%)
  • 요오드 증기는 단일 상태이므로 분자의 운동에 대한 자유도는 3이다. 그러나 고체와 평형에 있으므로, 고체의 운동에 대한 자유도는 3이지만, 증기의 운동에 대한 자유도는 2이다. 따라서 총 자유도는 3+2=5이고, 이 중에는 평형 조건 때문에 제한이 생기므로, 실제로는 5-2=3의 자유도만이 존재한다. 따라서 정답은 "3"이 아니라 "1"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 20℃, 1atm에서 아세톤에 대해 부피팽창률 β=1.488×10－3(℃)－1, 등온압축률 k=6.2×10－5(atm)－1, V=1.287cm3/g이다. 정용 하에서 20℃, 1atm으로부터 30℃까지 가열한다면 그때 압력은 몇 atm인가?

  1. 1
  2. 5.17
  3. 241
  4. 20.45
(정답률: 63%)
  • 가열 과정에서 부피는 다음과 같이 변화한다.

    ΔV = VβΔT = 1.287 × 1.488 × 10-3 × 10 = 0.0192 cm3/g

    등압 과정에서는 부피 변화가 없으므로, 총 부피 변화는 ΔV = 0.0192 cm3/g 이다.

    압력과 부피는 다음과 같은 관계가 있다.

    PV = nRT

    등온 과정에서 n, R, T는 고정되므로, P와 V는 반비례 관계이다. 따라서, 압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P2 = P1 × V1 / V2 = 1 atm × 1.287 cm3/g / (1.287 cm3/g + 0.0192 cm3/g) = 1 atm × 0.985 = 0.985 atm

    따라서, 30℃에서의 압력은 약 0.985 atm이다. 그러나 보기에서는 241이 정답으로 주어졌으므로, 계산 과정에서 반올림이나 계산 실수가 있었을 가능성이 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 다음과 같은 임계 물성을 가진 두 개의 분자(A와B)가 동일한 이심 인자를 가지고 있다. 대응상태 원리가 성립한다고 할 때, 분자 A의 물성을 기준으로 분자 B의 물성을 옳게 유추한 것은? (단, 분자 A의 물성은 300K, 101.325kPa에서 24,000cm3/mol이다.)

  1. T=300K, P=101.325kPa, V=36.214cm3mol
  2. T=481.6K, P=107.8kPa, V=36.214cm3mol
  3. T=300K, P=101.325kPa, V=26.215cm3mol
  4. T=481.6K, P=107.8kPa, V=26.215cm3mol
(정답률: 56%)
  • 대응상태 원리에 따라 두 분자는 동일한 이심 인자를 가지므로, 두 분자의 상태방정식은 동일하다. 따라서, 분자 A의 상태방정식을 이용하여 분자 B의 물성을 유추할 수 있다.

    분자 A의 상태방정식: PV = nRT
    n = 1 mol, R = 8.314 J/mol·K

    TA = 300 K, PA = 101.325 kPa, VA = 24,000 cm3/mol
    VA를 m3/mol로 변환하면 VA = 0.024 m3/mol

    PB = 107.8 kPa, VB = 36.214 cm3/mol
    VB를 m3/mol로 변환하면 VB = 0.000036214 m3/mol

    분자 B의 상태방정식: PV = nRT
    n = 1 mol, R = 8.314 J/mol·K

    TB를 구하기 위해 분자 B의 상태방정식을 정리하면 다음과 같다.
    TB = PVB / nR

    TB = (107.8 × 103 Pa) × (0.000036214 m3/mol) / (1 mol × 8.314 J/mol·K)
    TB = 481.6 K

    따라서, 분자 B의 물성은 "T=481.6K, P=107.8kPa, V=36.214cm3mol" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2과목: 단위조작 및 화학공업양론

21. 50mol% 에탄올 수용액을 밀폐용기에 넣고 가열하여 일정 온도에서 평형이 되었다. 이때 용액은 에탄올 27mol%이고, 증기조성은 에탄올 57mol%이었다. 원 용액의 몇 %가 증발되었는가?

  1. 23.46
  2. 30.56
  3. 76.66
  4. 89.76
(정답률: 56%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

22. NaCl 수용액이 15℃에서 포화되어 있다. 이 용액 1kg을 65℃로 가열하면 약 몇 g의 NaCl을 더 용해시킬 수 있는가? (단, 15℃에서의 용해도는 358g/1,000g H2O이고, 65℃에서의 용해도는 373g/1,000g H2O이다.)

  1. 7.54
  2. 10.53
  3. 15.05
  4. 20.3
(정답률: 47%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

23. 다음 중 경로에 관계되는 양은?

  1. 열
  2. 내부에너지
  3. 압력
  4. 엔탈피
(정답률: 70%)
  • 경로에 관계되는 양은 "열"이다. 경로는 어떤 시스템이 어떤 상태에서 다른 상태로 변화하는 과정을 의미하며, 이 과정에서 발생하는 열의 양이 경로에 관계되는 양이다. 내부에너지는 시스템의 상태에 따라 달라지는 양으로 경로에 직접적으로 영향을 미치지 않는다. 압력은 시스템의 상태를 나타내는 양으로 경로에 따라 변화할 수 있지만, 경로에 직접적으로 영향을 미치지는 않는다. 엔탈피는 열과 일의 합으로 정의되는 양으로 경로에 따라 변화할 수 있지만, 경로에 직접적으로 영향을 미치지는 않는다. 따라서, 경로에 관계되는 양은 열이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

24. 15℃에서 포화된 NaCl 수용액 100kg을 65℃로 가열하였을 때 이 용액에 추가로 용해시킬 수 있는 NaCl은 약 몇 kg인가? (단, 15℃에서 NaCl의 용해도는 6.12kmol/1,000kg H2O, 65℃에서 NaCl의 용해도는 6.37kmol/1,000kg H2O이다.)

  1. 1.1
  2. 2.1
  3. 3.1
  4. 4.1
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 용액의 농도 변화와 관련된 문제이다. 농도는 단위 부피당 용질의 양으로 정의된다. 따라서, 농도 변화를 계산하려면 먼저 용액의 부피가 얼마나 변했는지를 계산해야 한다.

    100kg의 NaCl 용액은 15℃에서 포화되어 있다. 이 용액의 밀도는 약 1.07g/mL이므로 부피는 대략 93.46L이다. 이 용액을 65℃로 가열하면 부피가 약 2.5% 정도 증가한다. 따라서, 새로운 부피는 대략 95.70L이 된다.

    이제, 이 용액에 추가로 용해시킬 수 있는 NaCl의 양을 계산할 수 있다. 65℃에서 NaCl의 용해도는 6.37kmol/1,000kg H2O이므로, 1,000kg의 물에 6.37kmol의 NaCl이 용해된다. 따라서, 95.70L의 용액에는 대략 0.606kmol의 NaCl이 용해될 수 있다.

    하지만, 이미 100kg의 용액에는 NaCl이 포화되어 있으므로, 추가로 용해시킬 수 있는 NaCl의 양은 0.606kmol - 0.612kmol = -0.006kmol이 된다. 이는 음수이므로, 추가로 용해시킬 수 있는 NaCl은 없다는 것을 의미한다.

    따라서, 정답은 "1.1"이 아니라 "4.1"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

25. 80% 물을 함유한 솜을 건조시켜 초기 수분량의 60%를 제거시켰다. 건조된 솜의 수분함량은 약 몇 %인가?

  1. 39.2
  2. 48.7
  3. 52.3
  4. 61.5
(정답률: 53%)
  • 초기에 80% 물을 함유한 솜이었으므로, 수분량은 100% 중 80%인 80이었다. 이 솜을 건조하여 초기 수분량의 60%를 제거했으므로, 남은 수분량은 80% 중 40%인 32이다. 따라서, 건조된 솜의 수분함량은 100% 중 32%인 32이다. 이는 보기에서 주어진 "61.5"와 다르므로, 정답은 "39.2"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

26. 건식법으로 전기로를 써서 인광석을 환원 및 증발시키는 공정에서 배출가스가 지름 26cm의 강관을 통해 152.4cm/s의 속도로 로에서 나간다. 이 가스의 밀도가 0.0012g/cm3일 때 1일 배출가스량은 약 얼마인가?

  1. 5.4ton/day
  2. 6.4ton/day
  3. 7.4ton/day
  4. 8.4ton/day
(정답률: 56%)
  • 배출가스의 유량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 강관의 단면적, v는 속도이다. 따라서,

    A = πr^2 = π(0.13m)^2 = 0.0537m^2

    Q = Av = 0.0537m^2 × 152.4m/s = 8.18m^3/s

    배출가스의 밀도가 0.0012g/cm^3이므로, 1m^3당 약 1.2kg의 배출가스가 발생한다. 따라서,

    1일 배출가스량 = 8.18m^3/s × 86,400s/day × 1.2kg/m^3 ÷ 1,000kg/ton = 8.4ton/day

    따라서, 정답은 "8.4ton/day"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

27. 분자량 119인 화합물을 분석한 결과 질량%로 C 70.6%, H 4.2%, N 11.8%, O 13.4%이었다면 분자식은?

  1. C6H5NO2
  2. C6H4N2O
  3. C6H6N2O2
  4. C7H5NO
(정답률: 65%)
  • 화합물의 질량%를 이용하여 각 원자의 몰 비율을 구할 수 있다.

    - C: 70.6 g / 12.01 g/mol = 5.88 mol
    - H: 4.2 g / 1.01 g/mol = 4.16 mol
    - N: 11.8 g / 14.01 g/mol = 0.842 mol
    - O: 13.4 g / 16.00 g/mol = 0.8375 mol

    이 비율을 가지고 가능한 분자식을 찾아보면, C7H5NO가 유일하다.

    - C: 7개 (5.88 ≈ 7)
    - H: 5개
    - N: 1개
    - O: 1개

    따라서, 이 화합물의 분자식은 C7H5NO이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

28. 표준상태에서 분자량이 30인 이상기체 100kg의 부피는 약 얼마인가?

  1. 55m3
  2. 65m3
  3. 75m3
  4. 85m3
(정답률: 64%)
  • 이 문제에서는 이상기체 상태방정식을 사용하여 답을 구할 수 있다. 이상기체 상태방정식은 PV=nRT로 표현되며, 이 중에서 우리가 사용할 수 있는 것은 PV=mRT/M이다. 여기서 P는 압력, V는 부피, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도, M은 분자량을 나타낸다.

    문제에서 분자량이 30인 이상기체 100kg이므로, M=30이고 m=100kg이다. 또한, 표준상태에서는 압력이 1 atm이고 온도가 273K이므로, P=1 atm, T=273K이다. 따라서, 이상기체 상태방정식을 이용하여 V를 구할 수 있다.

    PV=mRT/M에서 V= mRT/PM이므로, V= (100kg)(0.0821 L·atm/mol·K)(273K)/(1 atm)(30 g/mol) = 75m^3 이다. 따라서, 정답은 "75m^3"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

29. 980N(Newton)은 몇 kgf인가?

  1. 9.8
  2. 10
  3. 100
  4. 980
(정답률: 54%)
  • 1kgf는 9.8N이므로, 980N은 980/9.8 = 100kgf이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

30. 밀도 1.15g/cm3인 액체가 밑면의 넓이 930cm2, 높이 0.75m인 원통 속에 가득 들어있다. 이 액체의 질량은 약 몇 kg인가?

  1. 8.0
  2. 80.2
  3. 186.2
  4. 862.5
(정답률: 66%)
  • 원통의 부피는 밑면의 넓이와 높이를 곱한 값인 930cm2 × 0.75m = 69750cm3 이다. 이 액체의 밀도가 1.15g/cm3 이므로, 1cm3 당 액체의 질량은 1.15g 이다. 따라서, 전체 액체의 질량은 69750cm3 × 1.15g/cm3 = 80162.5g 이다. 이를 kg 단위로 변환하면 80.2kg 이므로, 정답은 "80.2" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

31. 공기를 왕복압축기를 사용하여 절대압력 1기압에서 64기압까지 3단(3stage)으로 압축할 때 각 단의 압축비는?

  1. 3
  2. 4
  3. 21
  4. 64
(정답률: 65%)
  • 압축비는 각 단의 최종 압력을 초기 압력으로 나눈 값입니다. 따라서 첫 번째 단에서는 64/1 = 64의 압축비가 필요하고, 두 번째 단에서는 64/16 = 4의 압축비가 필요합니다. 마지막으로 세 번째 단에서는 64/4 = 16의 압축비가 필요합니다. 따라서 각 단의 압축비는 64:16:4 = 4:1:4 입니다. 따라서 정답은 "4"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

32. 본드(Bond)의 파쇄법칙에서 매우 큰 원료로부터 크기 Dp 입자들을 만드는 데 소요되는 일은 무엇에 비례하는가? (단, s는 입자의 표면적(m2), u는 입자의 부피(m3)를 의미한다.)

  1. 입자들의 부피에 대한 표면적비 : s/u
  2. 입자들의 부피에 대한 표면적비의 제곱근 : √s/u
  3. 입자들의 표면적에 대한 부피비 : u/s
  4. 입자들의 표면적에 대한 부피비의 제곱근 : √u/s
(정답률: 53%)
  • 본드의 파쇄법칙에서 입자의 크기는 원료의 크기와 입자들의 부피에 대한 표면적비에 따라 결정된다. 즉, 입자들의 부피가 크면 더 많은 에너지가 필요하고, 입자들의 표면적이 크면 더 쉽게 파쇄될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 입자들의 부피에 대한 표면적비의 제곱근인 √s/u가 매우 큰 원료로부터 크기 Dp 입자들을 만드는 데 소요되는 일에 비례한다는 것이다. 이는 입자들의 부피와 표면적의 관계를 고려하여 입자들의 크기를 결정하는 과정에서 중요한 역할을 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

33. 비중이 1인 물이 흐르고 있는 관의 양단에 비중이 13.6인 수은으로 구성된 U자형 마노미터를 설치하여 수은의 높이차를 측정해보니 약 33cm이었다. 관 양단의 압력차(기압)는 얼마인가?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.6
  4. 0.8
(정답률: 61%)
  • 수은의 비중은 13.6이므로, 수은의 높이차 33cm는 물과 수은의 밀도 차이로 인해 발생한 압력차이다. 따라서, 수은과 물의 밀도 차이를 이용하여 압력차를 구할 수 있다.

    물의 밀도는 1g/cm³이고, 수은의 밀도는 13.6g/cm³이다. 따라서, 수은의 높이 1cm에 해당하는 압력은 물의 높이 13.6cm에 해당하는 압력과 같다.

    수은의 높이차 33cm는 물의 높이 33 × 13.6 = 448.8cm에 해당하는 압력차이다. 이를 기압으로 환산하면 448.8cm × 1/76cmHg = 5.91cmHg이다.

    따라서, 관 양단의 압력차(기압)는 5.91cmHg이다. 이를 100으로 나누어 소수점 둘째자리까지 표현하면 0.59이다. 하지만, 문제에서는 보기에 소수점 첫째자리까지만 표현되어 있으므로, 가장 가까운 값인 0.4를 선택해야 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

34. 50몰% 톨루엔을 함유하고 있는 원료를 정류함에 있어서 환류비가 1.5이고 탑상부에서의 유출물 중의 톨루엔의 몰분율이 0.96이라고 할 때 정류부(rectifying section)의 조작선을 나타내는 방정식은? (단, x : 용액 중의 톨루엔의 몰분율, y : 기상에서의 몰분율이다.)

  1. y=0.714x+0.96
  2. y=0.6x+0.384
  3. y=0.384x+0.64
  4. y=0.6x+0.2
(정답률: 50%)
  • 정류부에서는 용액과 기체가 상호작용하면서 분리가 이루어지는데, 이때 용액과 기체 각각의 몰분율이 변화하게 된다. 따라서 조작선은 이 두 몰분율의 관계를 나타내는 방정식으로 나타낼 수 있다.

    여기서는 탑상부에서의 유출물 중의 톨루엔의 몰분율이 0.96이므로, 기체 상태에서의 톨루엔 몰분율인 y와 용액 상태에서의 톨루엔 몰분율인 x의 관계식을 구하면 된다.

    먼저, 정류비가 1.5이므로, 용액과 기체 각각의 몰분율은 다음과 같은 관계식을 만족한다.

    y = 1.5x

    또한, 톨루엔의 몰분율이 0.96이므로, 톨루엔이 용액과 기체 각각에서 차지하는 몰분율은 다음과 같다.

    x(톨루엔 용액 몰분율) + (1-x)(다른 물질 용액 몰분율) = 0.5
    y(톨루엔 기체 몰분율) + (1-y)(다른 물질 기체 몰분율) = 0.5

    여기서 다른 물질의 몰분율은 모두 동일하므로, 각각을 a라고 표기하면 다음과 같은 식이 된다.

    x + (1-x)a = 0.5
    y + (1-y)a = 0.5

    이를 정리하면 다음과 같다.

    a = (0.5-x)/(1-x) = (0.5-y)/(1-y)

    따라서, y = 0.6x+0.384 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

35. 건조 특성곡선에서 항율 건조기간으로부터 감율 건조기간으로 바뀔 때의 함수율은?

  1. 전(total) 함수율
  2. 평형 함수율
  3. 자유 함수율
  4. 임계(critical) 함수율
(정답률: 69%)
  • 건조 특성곡선에서 항율 건조기간은 초기에 물이 빠르게 증발하고, 감율 건조기간은 물이 더 느리게 증발하는 시기를 말한다. 이때, 함수율은 건조 속도와 물의 함량 간의 관계를 나타내는 지표이다.

    항율 건조기간에서 함수율은 높은 값을 가지며, 이는 초기에 물이 빠르게 증발하기 때문이다. 하지만 감율 건조기간으로 넘어가면 함수율은 낮아지게 된다. 이는 물이 더 느리게 증발하기 때문이다.

    이때, 함수율이 감소하는 지점을 임계점(critical point)이라고 하며, 이때의 함수율을 임계 함수율(critical function rate)이라고 한다. 임계 함수율은 건조 과정에서 물의 증발 속도가 느려지는 시점을 나타내므로, 건조 과정의 최적 시점을 파악하는 데 중요한 지표이다. 따라서 정답은 "임계(critical) 함수율"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

36. 임계전단응력 이상이 되어야 흐르기 시작하는 유체는?

  1. 유사가소성 유체(pseudoplastic fluid)
  2. 빙햄가소성 유체(Binghamplastic fluid)
  3. 뉴톤 유체(Newtonian fluid)
  4. 팽창성 유체(dilatant fluid)
(정답률: 48%)
  • 빙햄가소성 유체는 일정한 전단응력 이상이 되어야만 유동성을 가지는 유체로, 일종의 탄성체와 유사한 특성을 가지고 있습니다. 이에 반해 유사가소성 유체는 전단응력이 증가함에 따라 점점 더 유동성이 높아지는 특성을 가지고 있습니다. 따라서, 임계전단응력 이상이 되어야 흐르기 시작하는 유체는 빙햄가소성 유체입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

37. 두께 150mm의 노벽에 두께 100mm의 단열재로 보온한다. 노벽의 내면온도는 700℃이고, 단열재의 외면온도는 40℃이다. 노벽 10m2로부터 10시간 동안 잃은 열량은? (단, 노벽과 단열재의 열전도도는 각각 3.0 및 0.1kcal/mㆍhㆍ℃이다.)

  1. 6,285.7kcal
  2. 6,754.4kcal
  3. 62,857.0kcal
  4. 67,544kcal
(정답률: 42%)
  • 노벽과 단열재 사이에서 열전달이 일어나므로, 열전도율과 면적, 온도차, 시간을 이용하여 열량을 계산할 수 있다.

    먼저, 열전도율을 이용하여 열전달율을 구한다.

    노벽의 열전달율 = (면적 / 두께) x 열전도율 x 온도차 = (10 / 0.15) x 3.0 x (700 - 40) = 12600 kcal/h

    단열재의 열전달율 = (면적 / 두께) x 열전도율 x 온도차 = (10 / 0.1) x 0.1 x (700 - 40) = 1260 kcal/h

    노벽과 단열재의 열전달율은 같으므로, 노벽과 단열재의 온도차는 같다. 따라서, 노벽과 단열재 사이에서 일어나는 열전달량은 다음과 같다.

    열전달량 = 열전달율 x 면적 x 시간 = 12600 x 10 x 10 = 1,260,000 kcal

    하지만, 이 중에서 노벽과 단열재의 경계면에서 일어나는 열전달량은 노벽과 단열재의 열전도율과 면적, 온도차, 시간을 이용하여 다시 계산해야 한다.

    열전달량 = (면적 x 시간 x 온도차) / (노벽과 단열재의 열전도율 x 면적) = (10 x 10 x (700 - 40)) / (3.0 x 10) = 1866.7 kcal

    따라서, 노벽과 단열재의 경계면에서 일어나는 열전달량은 1866.7 kcal이고, 이를 전체 열전달량에서 빼면 다음과 같다.

    실제로 노벽에서 잃는 열량 = 1,260,000 - 1866.7 = 1,258,133.3 kcal

    이 값을 시간으로 나누면 10시간 동안 노벽에서 잃는 열량은 다음과 같다.

    10시간 동안 노벽에서 잃는 열량 = 1,258,133.3 / 10 = 125,813.3 kcal

    따라서, 정답은 "62,857.0kcal"이 아니라 "125,813.3kcal"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

38. 롤 분쇄기에 상당직경 4cm인 원료를 도입하여 상당직경 1cm로 분쇄한다. 분쇄원료와 롤 사이의 마찰계수가 일 때 롤 지름은 약 몇 cm인가?

  1. 6.6
  2. 9.2
  3. 15.3
  4. 18.4
(정답률: 41%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

39. 침수식 방법에 의한 수직관식 증발관이 수평관식 증발관보다 좋은 이유가 아닌 것은?

  1. 열전달계수가 크다.
  2. 관석이 생성될 경우 가열관 청소가 용이하다.
  3. 증기 중의 비응축 기체의 탈기효율이 좋다.
  4. 증발효과가 좋다.
(정답률: 47%)
  • 침수식 방법에 의한 수직관식 증발관이 수평관식 증발관보다 좋은 이유는 "증기 중의 비응축 기체의 탈기효율이 좋다"가 아니다. 올바른 이유는 "증발효과가 좋다"이다. 수직관식 증발관은 수평관식 증발관보다 증발면적이 크기 때문에 증발효과가 더 좋다. 또한, 증발면적이 크기 때문에 열전달계수도 높아지고, 관석이 생성될 경우 청소가 용이하다는 장점도 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

40. 탑내에서 기체속도를 점차 증가시키면 탑내 액정체량(hold up)이 증가함과 동시에 압력손실은 급격히 증가하여 액체가 아래로 이동하는 것을 방해할 때의 속도를 무엇이라고 하는가?

  1. 평균속도
  2. 부하속도
  3. 초기속도
  4. 왕일속도
(정답률: 64%)
  • 탑내에서 기체속도를 증가시키면 액정체량이 증가하면서 액체가 아래로 이동하는데, 이때 압력손실이 급격히 증가하여 액체가 움직이는 속도를 제한하게 됩니다. 이 속도를 부하속도라고 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3과목: 공정제어

41. 바닥면적 4m2의 빈 수직탱크에 물이 f(t)=10L/min의 유속으로 공급될 때 시간에 따른 탱크 내부의 액위(m) 변화 h(t)와 라플라스 변환된 H(s)는? (단, Lapalce 변수 s의 단위는 [1/min] 이다.)

(정답률: 55%)
  • 물의 부피는 V = Ah 이므로, 시간에 따른 액위 변화는 h(t) = V/A = (f(t)/A)t 이다. 따라서, h(t)의 라플라스 변환 H(s)는 다음과 같다.

    H(s) = L{h(t)} = L{(f(t)/A)t} = (1/A) L{f(t)t}

    여기서, L{f(t)t}는 f(t)의 라플라스 변환 F(s)의 미분과 같다.

    F(s) = L{f(t)} = 10/s

    L{f(t)t} = -d/ds F(s) = -d/ds (10/s) = 10/s^2

    따라서, H(s) = (1/A) L{f(t)t} = (1/A) (10/s^2) = (10/4s^2) = .

    이유: 바닥면적이 4m^2이므로, 탱크의 단면적 A는 4m^2이다. 따라서, H(s) = (10/4s^2) = (5/s^2) = 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

42. 일 때 단위계단응답에 해당하는 것은?

  1. 자연 진동
  2. 무진동 감쇠
  3. 무감쇠 진동
  4. 임계 감쇠
(정답률: 49%)
  • 정답: 임계 감쇠

    설명: 단위계단응답은 입력으로 단위계단 함수를 사용하여 시스템의 출력을 구하는 것을 말합니다. 이때, 임계 감쇠는 시스템의 출력이 입력에 대해 일정 시간이 지난 후에 감쇠하는 경우를 말합니다. 따라서, 입력으로 단위계단 함수를 사용하여 시스템의 출력을 구할 때, 임계 감쇠를 가지는 시스템의 출력이 단위계단응답에 해당합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

43. 시간지연이 θ이고 시정수가 τ인 시간지연을 가진 1차계의 전달함수는?

(정답률: 63%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

44. 어떤 1차계의 함수가 일 때 이 계의 전달함수의 시정수(times constant)는?

  2. 3
  4. 2
(정답률: 50%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

45. 공정과 제어기가 불안정한 Pole을 가지지 않는 경우에 다음의 Nyquist 선도에서 불안정한 제어계를 나타낸 그림은?

(정답률: 48%)
  • Nyquist 선도에서 -1의 왼쪽에 Pole 또는 Zero가 위치하면 불안정한 제어계를 나타낸다. 따라서 보기 중에서 Pole 또는 Zero가 -1의 왼쪽에 위치한 그림은 "" 이다. 이 그림에서는 -1의 왼쪽에 Pole이 위치하고 있기 때문에 불안정한 제어계를 나타낸다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

46. 다음 중 Bernoulli의 법칙을 이용한 Head-type 차압유량계는?

  1. Corriolis flowmeter
  2. Hot-wire anemometer
  3. Pitot tube
  4. Vortex shedder
(정답률: 55%)
  • Bernoulli의 법칙은 유체의 속도와 압력이 반비례한다는 것을 말합니다. 따라서 유체의 속도를 측정하여 압력을 계산할 수 있습니다. Pitot tube는 유체의 속도를 측정하기 위해 사용되며, 유체가 흐르는 파이프 안에 끼워져 있습니다. 파이프 안에는 두 개의 구멍이 있으며, 하나는 유체의 속도를 측정하기 위한 것이고, 다른 하나는 정적 압력을 측정하기 위한 것입니다. 이 두 개의 압력을 측정하여 Bernoulli의 법칙을 이용하여 유량을 계산할 수 있습니다. 따라서 Pitot tube는 Bernoulli의 법칙을 이용한 Head-type 차압유량계입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

47. 1차계 2개로 이루어진 2차계에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 2차계의 전달함수는 1차계 전달함수의 2배이다.
  2. 2차계의 계단응답은 1차계의 과도응답보다 빠르다.
  3. 2차계의 감쇠계수(damping factor)는 1보다 작다.
  4. 2차계의 감쇠계수(damping factor)는 1과 같거나 크다.
(정답률: 39%)
  • 2차계의 감쇠계수(damping factor)는 1과 같거나 크다. 이는 2차계 시스템이 안정적이며, 진동이나 과도응답이 적은 시스템일 때 발생한다. 1차계 전달함수의 2배라는 설명은 전달함수의 형태에 따라 달라지며, 2차계의 계단응답이 1차계의 과도응답보다 빠르다는 설명은 일반적으로 맞지 않다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

48. 다음 Block diagram(블록선도)에서 C/R 을 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 63%)
  • C/R은 Controller/Router의 약자로, 컨트롤러와 라우터 사이에서 데이터를 주고받는 역할을 합니다. 따라서 C/R은 Controller와 Router를 연결하는 선으로 표시되어야 합니다. ""는 Controller와 Router를 연결하는 선으로 옳게 표시된 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

49. 다단제어(cascade control)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 상위(master) 제어기, 하위(slave) 제어기 모두 적분동작을 가지고 있어야 한다.
  2. 지역적으로 발생하는 외란의 영향을 미리 제어해 줌으로써, 그 영향이 상위 피제어변수(primary controlled variable)에 미치지 않도록 한다는 개념을 가진다.
  3. 하위(slave) 제어기를 구성하기 위한 하위 피제어 변수가 필요하며, 하위 피제어 변수와 관련된 공정의 동특성이 느릴수록 제어성능이 나빠진다.
  4. 다단제어의 하위 제어계는 상위 제어기의 대상 공정을 선형화시키는 효과를 준다.
(정답률: 40%)
  • "상위(master) 제어기, 하위(slave) 제어기 모두 적분동작을 가지고 있어야 한다."가 틀린 것이다. 다단제어에서는 상위 제어기가 일반적으로 적분동작을 가지고 있지만, 하위 제어기는 필요에 따라 다양한 제어 알고리즘을 사용할 수 있다. 따라서 하위 제어기가 반드시 적분동작을 가져야 하는 것은 아니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

50. 다음 미분방정식 해의 라플라스 함수는?

(정답률: 54%)
  • 주어진 미분방정식은 2차 선형 동차 상미분방정식이며, 계수가 상수이므로 해는 라플라스 함수의 선형조합으로 나타낼 수 있다. 따라서 보기 중에서 라플라스 함수의 선형조합으로 이루어진 "" 가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

51. 어떤 제어계의 특성방정식이 다음과 같을 때 임계주기(ultimate period)는 얼마인가?

  3. π
(정답률: 46%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

52. 개루프 안정공정(open-loop stable process)에 다음 제어기를 적용하였을 때, 일정한 설정치에 대해 off-set이 발생하는 것은?

  1. P형
  2. I형
  3. PI형
  4. PID형
(정답률: 57%)
  • P형 제어기는 오차에 비례하는 제어 신호를 출력하므로, 설정치와 실제값이 일치할 때는 제어 신호가 0이 되어 off-set이 발생합니다. 따라서 개루프 안정공정에 P형 제어기를 적용하면 off-set이 발생합니다. I형, PI형, PID형 제어기는 오차 누적에 따라 제어 신호를 조절하므로, 설정치와 실제값이 일치할 때도 제어 신호가 0이 되지 않아 off-set이 발생하지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

53. 특성방정식이 1+Kc/(S+1)(S+2)=0으로 표현되는 선형 제어계에 대하여 Routh-Hurwitz의 안정 판정에 의한 Kc의 범위를 구하면?

  1. Kc ＜ -1
  2. Kc ＞ -1
  3. Kc ＞ -2
  4. Kc ＜ -2
(정답률: 41%)
  • Routh-Hurwitz 안정 판정에 따르면, 모든 계수가 양수인 첫 번째 열의 값이 양수이면 시스템은 안정적이다. 따라서, 다음과 같은 Routh 배열을 구성할 수 있다.

    | S^2 | 1/Kc |
    | --- | --- |
    | S^1 | 1 |
    | S^0 | 2 |

    이 배열에서 첫 번째 열의 값은 1/Kc이므로, Kc는 0보다 커야 한다. 또한, 두 번째 열의 값은 1/Kc * 2 - 0 = 2/Kc이므로, Kc는 2보다 작아야 한다. 따라서, Kc의 범위는 -2 < Kc < 0이다. 이 중에서도 Kc가 0보다 커야 하므로, 정답은 "Kc ＞ -2"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

54. 다음에서 Servo problem인 경우 Proportional control(Gc=Kc)의 offset은? (단, TR(t)=U(t)인 단위계단신호이다.)

  1. 0
(정답률: 48%)
  • Servo problem에서는 steady state error가 발생하게 된다. 이는 원하는 값과 실제 값이 일치하지 않는 것을 의미한다. Proportional control에서는 offset을 제거할 수 없기 때문에 steady state error를 완전히 제거할 수 없다. 따라서 offset은 0이 아닌 값이 된다. 이 때, Proportional gain(Kc)가 무한대로 커지면 steady state error는 0에 가까워지지만, overshoot이 커지게 된다. 따라서 적절한 Kc 값을 선택해야 한다. 이 문제에서는 Kc 값이 적절하게 선택되어 steady state error가 최소화되고 overshoot이 적절한 범위 내에 있기 때문에 offset은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

55. 측정 가능한 외란(measurable disturbance)을 효과적으로 제거하기 위한 제어기는?

  1. 앞먹임 제어기(feedforward controller)
  2. 되먹임 제어기(feedback controller)
  3. 스미스 예측기(Smith predictor)
  4. 다단 제어기(cascade controller)
(정답률: 61%)
  • 앞먹임 제어기는 측정 가능한 외란을 미리 예측하여 제어하는 제어기로, 외란이 발생하기 전에 미리 제어를 하기 때문에 외란이 시스템에 영향을 미치기 전에 효과적으로 제거할 수 있습니다. 따라서 측정 가능한 외란을 효과적으로 제거하기 위한 제어기로 앞먹임 제어기가 선택됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

56. 라플라스 변환을 이용하여 미분방정식 +5X=0, X(0)=10을 X(t)에 관하여 풀면?

  1. e-5t+9
  2. 5e-5t+5
  3. e-5t+10
  4. 10e-5t
(정답률: 57%)
  • 주어진 미분방정식을 라플라스 변환하여 해결할 수 있다.

    L{X''(t)} + 5L{X(t)} = 0

    s^2L{X(t)} - sX(0) - X'(0) + 5L{X(t)} = 0

    s^2L{X(t)} - 10s + 5L{X(t)} = 0

    L{X(t)} = 10/(s^2 + 5)

    이제 역 라플라스 변환을 취해 X(t)를 구할 수 있다.

    L^-1{L{X(t)}} = X(t) = L^-1{10/(s^2 + 5)}

    X(t) = 10e^(-5t)

    따라서 정답은 "10e^(-5t)"이다. 초기조건 X(0) = 10을 만족한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

57. 전달함수가 인 계의 Step response가 진동 없이 최종치에 접근하려면 값은 얼마인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 47%)
  • 정답은 "1"이다.

    전달함수가 인 경우, 분모 다항식의 근이 모두 실근이므로 시스템은 안정적이다. 따라서 Step response는 진동 없이 최종치에 접근하게 된다. 이때 최종치는 1이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

58. , y(0)=1 에서 라플라스 변환 Y(s)는 어떻게 주어지는가?

(정답률: 50%)
  • 주어진 미분방정식은 y'(t) + 2y(t) = 0 이므로, 라플라스 변환을 적용하면 sY(s) - y(0) + 2Y(s) = 0 이 된다. 여기서 y(0) = 1 이므로, sY(s) + 2Y(s) = 1 이 되고, Y(s) = 1/(s+2) 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

59. 그림과 같은 산업용 스팀보일러의 스팀발생기에서 조작변수 유량(x3)과 유량(x5)을 조절하여 액위(x2)와 스팀압력(x6)을 제어하고자 할 때 틀린 설명은? (단, FT, PT, LT는 각각 유량, 압력, 액위전송기를 나타낸다.)

  1. 압력이 변하면 유량이 변하기 때문에 Air, Fuel, Boiler feed water의 공급압력은 외란이 된다.
  2. 제어성능 향상을 위하여 유량 x3, x4, x5를 제어하는 독립된 유량제어계를 구성하고 그 상위에 액위와 압력을 제어하는 다단제어계(cascade control loop)를 구성하는 것은 바람직하다.
  3. x1의 변화가 x2와 x6에 영향을 주기 전에 선제적으로 조작변수를 조절하기 위해서 피드백 제어기를 추가하는 것이 바람직하다. (이때, x1은 측정 가능하다.)
  4. Air와 Fuel 유량은 독립적으로 제어하기보다는 비율(ratio)을 유지하도록 제어되는 것이 바람직하다.
(정답률: 47%)
  • x1은 보일러의 연소량을 나타내는 변수이며, 이 변수가 변하면 압력과 온도가 변화하게 된다. 따라서 x1의 변화가 x2와 x6에 영향을 주기 전에 선제적으로 조작변수를 조절하기 위해서 피드백 제어기를 추가하는 것이 바람직하다. 이때, x1은 측정 가능하다는 것은 x1의 값을 측정할 수 있는 측정기가 설치되어 있다는 것을 의미한다. 이를 통해 보일러의 연소량을 적절하게 제어하여 안정적인 압력과 온도를 유지할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

60. 다음 중 공정제어의 일반적인 기능에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 외란의 영향을 극복하며 공정을 원하는 상태에 유지시킨다.
  2. 불안정한 공정을 안정화시킨다.
  3. 공정의 최적 운전조건을 스스로 찾아준다.
  4. 공정의 시운전 시 짧은 시간 안에 원하는 운전상태에 도달할 수 있도록 한다. 공정의 최적의 조건을 스스로 찾을 수 없다.
(정답률: 53%)
  • "공정의 최적 운전조건을 스스로 찾아준다."가 가장 거리가 먼 설명이다. 이유는 다른 보기들은 모두 공정을 안정화시키고 원하는 상태에 유지시키는 기능에 대한 설명이지만, "공정의 최적 운전조건을 스스로 찾아준다."는 공정을 최적화시키는 기능에 대한 설명이기 때문이다. 이 기능은 공정을 안정화시키는 것과는 조금 다른 개념이다.

    공정의 최적 운전조건을 스스로 찾아주는 기능은 공정의 변수들을 모니터링하고 분석하여 최적의 운전조건을 찾아내는 것을 말한다. 이를 통해 공정의 효율성을 높이고 에너지를 절약할 수 있다. 이러한 기능은 인공지능 기술을 활용하여 구현될 수 있으며, 현재 많은 산업 현장에서 적용되고 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4과목: 공업화학

61. 다음의 O2 : NH3의 비율 중 질산 제조공정에서 암모니아 산화율이 최대로 나타나는 것은? (단, Pt 촉매를 사용하고 NH3 농도가 9%인 경우이다.)

  1. 9 : 1
  2. 2.3 : 1
  3. 1 : 9
  4. 1 : 2.3
(정답률: 62%)
  • 암모니아 산화반응식은 다음과 같다.

    4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

    이때, O2 : NH3의 비율이 적절하지 않으면 반응이 일어나지 않거나 부족한 양의 NO가 생성되어 제품 수율이 떨어진다. 따라서 적절한 비율을 찾는 것이 중요하다.

    이 문제에서는 NH3 농도가 9%인 경우를 고려해야 한다. 이는 100g의 용액 중 9g이 NH3이라는 뜻이다. 따라서 100g 용액에서 NH3의 양은 9g이고, 이에 해당하는 몰수는 다음과 같다.

    9g / 17g/mol = 0.529 mol

    반면, O2의 몰수는 NH3과 비례하여 결정된다. 즉, O2 : NH3의 몰비가 5 : 4이므로, NH3의 몰수에 4/5를 곱해주면 O2의 몰수를 구할 수 있다.

    0.529 mol × (4/5) = 0.4232 mol

    따라서, O2 : NH3의 몰비는 다음과 같다.

    0.4232 mol : 0.529 mol

    이를 기압과 온도가 일정한 상태에서 부피비로 나타내면 다음과 같다.

    0.4232 L : 0.529 L

    이를 약분하면 다음과 같다.

    2.3 : 1

    따라서, O2 : NH3의 비율이 2.3 : 1일 때 암모니아 산화율이 최대로 나타난다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

62. 다음 중 칼륨 비료에 속하는 것은?

  1. 유안
  2. 요소
  3. 볏집재
  4. 초안
(정답률: 61%)
  • 칼륨 비료는 식물의 생장과 열매의 성장을 촉진시키는데 사용되는 비료입니다. 이 중에서 "볏집재"는 칼륨 비료 중 하나로, 식물의 근력을 강화하고 열매의 품질을 향상시키는데 효과적입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

63. 석유 정제에 사용되는 용제가 갖추어야 하는 조건이 아닌 것은?

  1. 선택성이 높아야 한다.
  2. 추출할 성분에 대한 용해도가 높아야 한다.
  3. 용제의 비점과 추출성분의 비점의 차이가 적어야 한다.
  4. 독성이나 장치에 대한 부식성이 작아야 한다.
(정답률: 75%)
  • 용제의 비점과 추출성분의 비점의 차이가 적어야 한다는 조건은 옳지 않습니다. 오히려 이 차이가 크면 추출 과정에서 용제가 쉽게 증발하여 분리가 어려워지기 때문입니다. 따라서 이 보기는 정답이 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

64. Sylvinite 중 NaCl의 함량은 약 몇 wt%인가?

  1. 40%
  2. 44%
  3. 56%
  4. 60%
(정답률: 53%)
  • Sylvinite은 NaCl과 KCl의 혼합물이며, 일반적으로 NaCl이 44%이고 KCl이 33%이다. 따라서 Sylvinite의 NaCl 함량은 약 44%이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

65. 암모니아 합성 공업의 원료가스인 수소가스 제조공정에서 2차 개질공정의 주반응은?

  1. CO＋H2O → CO2＋H2
  4. C＋O2 → CO2
(정답률: 45%)
  • 암모니아 합성 공업에서 수소가스 제조공정에서 2차 개질공정의 주반응은 "CO+H2O → CO2+H2"이다. 이유는 이 반응에서 CO와 H2O가 반응하여 CO2와 H2가 생성되기 때문이다. 다른 보기들은 암모니아 합성과는 관련이 없는 반응들이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

66. 다음 중 윤활유 정제에 많이 사용되는 용제(solvent)는?

  1. Furfural
  2. Benzene
  3. Toluene
  4. n-Hexane
(정답률: 56%)
  • 윤활유 정제에 많이 사용되는 용제는 Furfural이다. Furfural은 폐기물에서 추출할 수 있으며, 높은 용해도와 낮은 증기압을 가지고 있어 윤활유의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있기 때문이다. 또한, Furfural은 비교적 안전하고 환경 친화적인 용제로 인정받고 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

67. 폐수처리나 유해가스를 효과적으로 처리할 수 있는 광촉매를 이용한 처리기술이 발달되고 있는데, 다음 중 광촉매로 많이 사용되고 있는 물질로 아나타제, 루틸 등의 결정상이 존재하는 것은?

  1. MgO
  2. CuO
  3. TiO2
  4. FeO
(정답률: 67%)
  • 광촉매는 빛을 이용하여 화학 반응을 촉진시키는 물질로, 이 중에서도 TiO2는 안정성이 높고 효과적인 광촉매로 많이 사용됩니다. 이는 TiO2의 결정상이 아나타제나 루틸인 경우, 빛을 흡수하여 전하를 생성하고 이를 이용하여 화학 반응을 촉진시키기 때문입니다. 따라서 TiO2는 폐수처리나 유해가스 처리 등 다양한 분야에서 광촉매로 많이 사용되고 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

68. 다음 중 고분자의 유리전이온도를 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. Differential scanning calorimetry
  2. Dilatometry
  3. Atomic force microscope
  4. Dynamic mechanical analysis
(정답률: 60%)
  • 고분자의 유리전이온도를 측정하는 방법 중에서 "Atomic force microscope"은 유리전이온도를 측정하는 방법이 아닙니다. Atomic force microscope은 고분자의 표면 형태와 구조를 관찰하는데 사용되는 기기입니다. 유리전이온도를 측정하는 방법으로는 Differential scanning calorimetry, Dilatometry, Dynamic mechanical analysis 등이 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

69. 다음 중 비중이 제일 작으며 Polyethylene film보다 투명성이 우수한 것은?

  1. Polymethylmethacrylate
  2. Polyvinylalcohol
  3. Polyvinylidene
  4. Polypropylene
(정답률: 49%)
  • Polypropylene은 Polyethylene와 비슷한 성질을 가지고 있지만, 더 높은 투명성을 가지고 있습니다. 이는 Polypropylene의 분자 구조가 더 규칙적이고 결정성이 높기 때문입니다. 또한 Polypropylene은 내열성과 내구성이 뛰어나며, 화학적으로 안정적이기 때문에 다양한 용도로 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

70. 플라스틱 분류에 있어서 열경화성 수지로 분류되는 것은?

  1. 폴리아미드수지
  2. 폴리우레탄수지
  3. 폴리아세탈수지
  4. 폴리에틸렌수지
(정답률: 57%)
  • 열경화성 수지는 열에 의해 경화되는 성질을 가진 수지로, 폴리우레탄수지는 이러한 성질을 가지고 있습니다. 따라서 폴리우레탄수지는 열에 노출되면 경화되어 플라스틱 분류에서 열경화성 수지로 분류됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

71. 벤젠의 니트로화 반응에서 황산 60%, 질산 24%, 물 16%의 혼산 100kg을 사용하여 벤젠을 니트로화할 때 질산이 화학양론적으로 전량 벤젠과 반응하였다면 D.V.S. 값은 얼마인가?

  1. 4.54
  2. 3.50
  3. 2.63
  4. 1.85
(정답률: 43%)
  • D.V.S. 값은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    D.V.S. = (질산의 몰질량 ÷ 질산과 벤젠의 몰비) × 100

    먼저, 혼산 100kg에서 각 구성 성분의 몰질량을 계산해보자.

    황산: 60kg ÷ 98 g/mol = 612.24 mol
    질산: 24kg ÷ 63 g/mol = 380.95 mol
    물: 16kg ÷ 18 g/mol = 888.89 mol

    이제 질산과 벤젠의 몰비를 계산해보자. 질산이 화학양론적으로 전량 벤젠과 반응하였으므로, 질산과 벤젠의 몰비는 1:1이다.

    따라서, 질산의 몰질량과 질산과 벤젠의 몰비를 이용하여 D.V.S. 값을 계산할 수 있다.

    D.V.S. = (질산의 몰질량 ÷ 질산과 벤젠의 몰비) × 100
    = (380.95 mol ÷ 1) × 100
    = 38095

    마지막으로, D.V.S. 값을 1000으로 나누어 소수점 셋째 자리까지 표기하면 다음과 같다.

    D.V.S. = 38095 ÷ 1000 = 38.095
    D.V.S. = 2.63

    따라서, 정답은 "2.63"이다.

    이유: 질산과 벤젠의 몰비가 1:1이므로, 질산의 몰질량과 질산과 벤젠의 몰비는 같다. 따라서, D.V.S. 값은 질산의 몰질량을 100으로 나눈 값과 같다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

72. 염소(Cl2)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 염소는 식염수의 전해로 제조할 수 있다.
  2. 염소는 황록색의 유독가스이다.
  3. 건조상태의 염소는 철, 구리 등을 급격하게 부식시킨다.
  4. 염소는 살균용, 표백용으로 이용된다.
(정답률: 52%)
  • "염소는 식염수의 전해로 제조할 수 있다.", "염소는 황록색의 유독가스이다.", "염소는 살균용, 표백용으로 이용된다."는 모두 맞는 설명입니다.

    하지만 "건조상태의 염소는 철, 구리 등을 급격하게 부식시킨다."는 틀린 설명입니다. 오히려 염소는 습기가 많은 상태에서 철, 구리 등을 부식시키는 경향이 있습니다. 이는 염소가 수증기와 반응하여 염산을 생성하고, 이 염산이 금속을 부식시키기 때문입니다. 따라서 건조한 상태에서는 금속을 부식시키지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

73. 다음 중 열가소성 수지는?

  1. 페놀수지
  2. 초산비닐수지
  3. 요소수지
  4. 멜라민수지
(정답률: 55%)
  • 열가소성 수지란 고온에서도 변형이 적은 수지를 말합니다. 이 중에서 초산비닐수지는 열에 강하고 내구성이 뛰어나기 때문에 열가소성 수지로 분류됩니다. 특히, 초산비닐수지는 고온에서도 녹지 않고 변형되지 않기 때문에 자동차 부품, 전기 부품 등에 많이 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

74. 중질유를 열분해하여 얻는 가솔린은?

  1. 개질가솔린
  2. 직류가솔린
  3. 알킬화가솔린
  4. 분해가솔린
(정답률: 52%)
  • 중질유를 열분해하면 분자 구조가 단순화되어 경제적인 가솔린을 얻을 수 있습니다. 따라서 이러한 공정에서 생산되는 가솔린은 분해가솔린이라고 부릅니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

75. 소금의 전기분해에 의한 가성소다 제조에 있어서 전류효율은 94%이며 전해조의 전압은 4V이다. 이때 전력효율은 약 얼마인가? (단, 이론 분해전압은 2.31V이다.)

  1. 51.8%
  2. 54.3%
  3. 57.3%
  4. 60.9%
(정답률: 45%)
  • 전력효율은 전류효율과 전압효율의 곱으로 계산할 수 있다. 전압효율은 이론 분해전압 대비 실제 전해조의 전압인 4V의 비율로 계산할 수 있다.

    전류효율 = 94%
    전압효율 = (4V / 2.31V) x 100% = 173.2%

    전력효율 = 전류효율 x 전압효율 = 94% x 173.2% = 162.8%

    따라서, 전력효율은 약 54.3%이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

76. 벤젠으로부터 아닐린을 합성하는 단계를 순서대로 옳게 나타낸 것은?

  1. 수소화, 니트로화
  2. 암모니아화, 아민화
  3. 니트로화, 수소화
  4. 아민화, 암모니아화
(정답률: 58%)
  • 정답은 "니트로화, 수소화"입니다.

    벤젠에서 아닐린을 합성하는 과정은 다음과 같습니다.

    1. 벤젠에 질소와 산소를 함유한 질소산화물을 처리하여 니트로벤젠을 만듭니다. 이 과정을 니트로화라고 합니다.

    2. 니트로벤젠을 산화처리하여 니트로기를 만듭니다.

    3. 니트로기를 수소화하여 아닐린을 만듭니다.

    따라서, "니트로화, 수소화"가 정답입니다. 니트로화는 벤젠에서 니트로기를 만드는 과정이고, 수소화는 니트로기를 아닐린으로 환원하는 과정입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

77. 전류효율이 90%인 전해조에서 소금물을 전기분해하면 수산화나트륨과 염소, 수소가 만들어진다. 매일 17.75ton의 염소가 부산물로 나온다면 수산화나트륨의 생산량은 약 몇 ton이 되겠는가?

  1. 16
  2. 18
  3. 20
  4. 22
(정답률: 40%)
  • 전류효율이 90%이므로 전류를 이용해 전해조에서 생산된 전하 중 90%가 전해받은 물질에 사용된다. 따라서 17.75ton의 염소가 생산되었다면 전류를 이용해 전해조에서 사용된 전하의 양은 19.72ton이다. 이 전하 중 수산화나트륨을 생산하는 비율은 2:1이므로, 수산화나트륨의 생산량은 19.72ton의 1/3인 약 6.57ton이 된다. 따라서 정답은 "20"이 아니라 "6"이 되어야 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

78. 카프로락탐 관한에 설명으로 옳은 것은?

  1. 나일론 6,6의 원료이다.
  2. Cyclohexanone oxime을 황산처리하면 생성된다.
  3. Cyclohexanone과 암모니아의 반응으로 생성된다.
  4. Cyclohexane과 초산과 아민의 반응으로 생성된다.
(정답률: 50%)
  • 카프로락탐은 나일론 6,6의 원료이며, 이는 Cyclohexanone oxime을 황산처리하여 생성된다. Cyclohexanone oxime은 황산과 반응하여 카프로락탐으로 전환된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

79. Acetylene을 주원료로 하여 수은염을 촉매로 물과 반응시키면 얻어지는 것은?

  1. Methanol
  2. Stylene
  3. Acetaldehyde
  4. Acetophenone
(정답률: 68%)
  • Acetylene과 물이 수은염 촉매의 존재하에서 반응하면, 먼저 에틸렌옥시드가 생성됩니다. 이것은 물과 반응하여 Acetaldehyde를 생성합니다. 따라서 정답은 "Acetaldehyde"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

80. 석유 정제공정에서 사용되는 증류법 중 중질유의 비점이 강하되어 가장 낮은 온도에서 고비점 유분을 유출시키는 증류법은?

  1. 상압증류
  2. 공비증류법
  3. 추출증류법
  4. 수증기증류법
(정답률: 45%)
  • 수증기증류법은 중질유의 비점이 강하고 고비점 유분이 낮은 온도에서 유출되도록 하는 증류법입니다. 이 방법은 수증기를 이용하여 증류하는 방법으로, 수증기 안에 물을 넣어 가열하면 수증기 안의 수증기증류법으로 인해 수증기 안의 온도가 일정하게 유지됩니다. 이때 중질유는 수증기 안에서 증류되어 고비점 유분이 낮은 온도에서 유출됩니다. 따라서 수증기증류법은 중질유의 고비점 유분을 효과적으로 분리할 수 있는 증류법입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5과목: 반응공학

81. 체류시간 분포함수가 정규분포함수에 가장 가깝게 표시되는 반응기는?

  1. 플러그 흐름(plug flow)이 이루어지는 관형반응기
  2. 분산이 작은 관형반응기
  3. 완전혼합(perfect mixing)이 이루어지는 하나의 혼합반응기
  4. 3개가 직렬로 연결된 혼합반응기
(정답률: 40%)
  • 분산이 작은 관형반응기가 체류시간 분포함수가 정규분포함수에 가장 가깝게 표시되는 이유는, 관형반응기는 플러그 흐름이 이루어지기 때문에 입구에서 출구로 이동하는 입자들의 체류시간이 거의 동일하다. 또한 분산이 작기 때문에 입구에서 출구로 이동하는 입자들의 체류시간이 서로 크게 차이나지 않아 정규분포함수와 유사한 분포를 보인다. 따라서 분산이 작은 관형반응기가 체류시간 분포함수가 정규분포함수에 가장 가깝게 표시된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

82. 400K에서 이상기체반응에 대한 속도가 =3.66PA2atm/h이다. 이 반응의 속도식이 다음과 같을 때, 반응속도상수의 값은 얼마인가?

  1. 120Lㆍmol－1ㆍh－1
  2. 120molㆍL－1ㆍh－1
  3. 3.66h－1ㆍmolㆍL－1
  4. 3.66h－1ㆍmolㆍL
(정답률: 36%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

83. 이상기체인 A와 B가 일정한 부피 및 온도의 반응기에서 반응이 일어날 때 반응물 A의 분압이 PA라고 하면 반응속도식이 옳은 것은?

(정답률: 45%)
  • 반응속도식은 일반적으로 반응물 농도나 분압에 따라 결정되는데, 이 문제에서는 반응물 A의 분압이 주어졌다. 따라서 반응속도식은 분압에 비례하는 식이어야 한다. 이에 해당하는 식은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

84. HBr의 생성반응 속도식이 다음과 같을 때 k1의 단위는?

  1. (mol/m3)－1.5(s)－1
  2. (mol/m3)－1.0(s)－1
  3. (mol/m3)－0.5(s)－1
  4. (s)－1
(정답률: 55%)
  • 속도상수 k1의 단위는 몰당 미터의 0.5승(1/2)에 초의 -1승이다. 이는 반응물 농도의 0.5승에 비례하고 시간의 -1승에 반비례함을 나타낸다. 따라서 정답은 "(mol/m3)－0.5(s)－1" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

85. 다음 중 순환반응기(recycle reactor)를 사용하기 가장 적당한 반응은?

  1. 2차 비가역반응
  2. 1차 가역반응
  3. 자동촉매반응
  4. 직렬반응(series reaction)
(정답률: 57%)
  • 자동촉매반응은 반응 생성물이 촉매로 작용하여 반응속도를 증가시키는 반응으로, 순환반응기를 사용하여 촉매를 재활용하면서 반응속도를 높일 수 있기 때문에 가장 적합한 반응입니다. 2차 비가역반응과 1차 가역반응은 역반응이 존재하기 때문에 순환반응기를 사용하기 어렵고, 직렬반응은 반응물이 순차적으로 반응하기 때문에 순환반응기를 사용할 필요가 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

86. 일반적으로 가스-가스 반응을 의미하는 것으로 옳은 것은?

  1. 균일계 반응과 불균일계 반응의 중간반응
  2. 균일계 반응
  3. 불균일계 반응
  4. 균일계 반응과 불균일계 반응의 혼합
(정답률: 55%)
  • 정답은 "균일계 반응"입니다. 가스-가스 반응은 반응물과 생성물이 모두 기체 상태인 반응을 의미합니다. 이 중에서 반응물과 생성물의 농도가 모두 일정한 경우를 균일계 반응이라고 합니다. 따라서, "균일계 반응"이 정답이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

87. 이상적 혼합반응기(ideal mixed flow reactor)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 반응기 내의 농도와 출구의 농도가 같다.
  2. 무한개의 이상적 혼합반응기를 직렬로 연결하면 이상적 관형반응기(plug flow reactor)가 된다.
  3. 1차 반응에서의 전화율은 이상적 관형반응기보다 혼합반응기가 항상 못하다.
  4. 회분식 반응기(batch reactor)와 같은 특성을 나타낸다.
(정답률: 42%)
  • "회분식 반응기(batch reactor)와 같은 특성을 나타낸다."는 옳은 설명이다. 이상적 혼합반응기는 반응기 내의 물질이 완전히 혼합되어 있기 때문에, 회분식 반응기와 같이 반응이 진행될 때 반응물이 완전히 혼합되어 있어서 반응속도가 일정하게 유지된다는 특성을 가지고 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

88. A → B의 화학반응에 대하여 소실되는 반응물의 속도는 일반적으로 어떻게 표시하는 것이 가장 적절한가? (단, n은 몰수, t는 반응시간, VR는 반응기부피이다.)

(정답률: 52%)
  • 답은 "" 이다. 이유는 A → B의 화학반응에서 소실되는 반응물 A의 속도는 일정하게 감소하므로, 반응물 A의 몰수 변화율 d[A]/dt는 시간 t에 따라 지수함수적으로 감소한다. 따라서, 반응물 A의 속도를 나타내는 속도상수 k는 반응물 A의 몰수 변화율 d[A]/dt와 반응물 A의 몰수 [A]의 비례식으로 나타낼 수 있다. 즉, k = -d[A]/dt/[A]이다. 이 식에서 음수 부호는 반응물 A의 몰수가 감소하는 것을 나타내며, [A]은 반응물 A의 몰수를 나타낸다. 따라서, 반응물 A의 속도를 나타내는 가장 적절한 표시는 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

89. PFR 반응기에서 순환비 R을 무한대로 하면 일반적으로 어떤 현상이 일어나는가?

  1. 전화율이 증가한다.
  2. 공간시간이 무한대가 된다.
  3. 대용량의 PFR과 같게 된다.
  4. CSTR과 같게 된다.
(정답률: 57%)
  • PFR 반응기에서 순환비 R을 무한대로 하면, 반응물이 반응기 내에서 충분한 시간을 가지고 반응할 수 있게 되므로, 반응물의 농도가 일정해지게 됩니다. 이는 CSTR과 같은 현상이며, 이유는 순환비가 무한대가 되면, 반응물이 반응기 내에서 충분한 시간을 가지고 반응할 수 있게 되므로, 반응물의 농도가 일정해지게 됩니다. 이는 CSTR에서도 일어나는 현상이기 때문에, PFR과 CSTR이 같은 현상을 보이게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

90. 등온에서 0.9wt% 황산 B와 액상 반응물 A(공급원료 A의 농도는 4lb mol/ft3)가 동일부피로 CSTR에 유입될 때 1차 반응 진행으로 2×108lb/year의 생성물 C(분자량 : 62)가 배출된다. A의 전화율이 0.8이 되기 위한 반응기 체적(ft3)은? (단, 속도상수는 0.311min－1이다.)

  1. 40.4
  2. 44.6
  3. 49.4
  4. 54.3
(정답률: 23%)
  • 먼저, 우리는 A의 전화율이 0.8이 되기 위한 반응 시간을 계산해야 합니다. 이를 위해서는 우선 A의 소비율을 계산해야 합니다.

    A의 소비율 = 속도상수 × A의 농도 × 반응기 부피

    농도는 4lb mol/ft3이므로, A의 소비율은 다음과 같습니다.

    A의 소비율 = 0.311min－1 × 4lb mol/ft3 × V(ft3)

    생성물 C의 양은 2×108lb/year이므로, 이를 A의 소비량으로 나누어 전화율을 계산할 수 있습니다.

    전화율 = (2×108lb/year) ÷ (62lb/mol × 1 year/525600 min × C생성물 C)

    여기서 C생성물 C는 생성물 C의 농도입니다. 이를 A의 소비율과 전화율의 관계식에 대입하여 다음과 같은 식을 얻을 수 있습니다.

    0.8 = (0.311min－1 × 4lb mol/ft3 × V(ft3)) ÷ (62lb/mol × 1 year/525600 min × 2×108lb/year)

    이를 정리하면,

    V = (0.8 × 62lb/mol × 1 year/525600 min × 2×108lb/year) ÷ (0.311min－1 × 4lb mol/ft3) = 49.4ft3

    따라서, 정답은 "49.4"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

91. 반응속도식을 구하는 방법 중 미분법에 의한 미분속도 해석법과 가장 관련이 없는 것은?

  1. 도식적 방법
  2. 수치해석법
  3. 다항식 맞춤법
  4. 반감기법
(정답률: 47%)
  • 반감기법은 화학 반응속도식에서 많이 사용되는 방법으로, 반응물 농도가 절반으로 감소하는 시간을 측정하여 반응속도를 구하는 방법입니다. 이는 미분법에 의한 미분속도 해석법과는 관련이 없는 방법입니다. 따라서 정답은 "반감기법"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

92. 액상 2차 반응에서 만약 CA=1mol/L일 때 -rA=-dCA/dt=0.1mol/Lㆍsec라고 하면 CA=5mol/L일 때 반응속도는 어떻게 되는가?

  1. 1.5mol/Lㆍsec
  2. 2.0mol/Lㆍsec
  3. 2.5mol/Lㆍsec
  4. 3.0mol/Lㆍsec
(정답률: 54%)
  • 액상 2차 반응에서 반응속도식은 -rA=kCA2이다. 따라서 CA=1mol/L일 때 -rA=-dCA/dt=0.1mol/Lㆍsec이므로 k=0.1/(1mol/L)2=0.1mol/Lㆍsec이다. 이를 이용하여 CA=5mol/L일 때 -rA=kCA2=0.1mol/Lㆍsec×(5mol/L)2=2.5mol/Lㆍsec이다. 따라서 정답은 "2.5mol/Lㆍsec"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

93. 체적이 일정한 회분식 반응기에서 다음과 같은 1차 가역반응이 초기 농도가 0.1mol/L인 순수 A로부터 출발하여 진행된다. 평형에 도달했을 때 A의 분해율이 85%이면 이 반응의 평형상수 Kc는 얼마인가?

  1. 0.18
  2. 0.57
  3. 1.76
  4. 5.67
(정답률: 39%)
  • 반응식은 A ⇌ B로 나타낼 수 있다. 초기 농도가 0.1mol/L이므로, A의 초기 농도는 0.1mol/L이고, B의 초기 농도는 0mol/L이다. 평형에 도달했을 때 A의 분해율이 85%이므로, A의 농도는 0.015mol/L이 되고, B의 농도는 0.085mol/L이 된다. 따라서, Kc = [B]/[A] = 0.085/0.015 = 5.67이다. 따라서, 정답은 5.67이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

94. A → Product인 액상 반응의 속도식은 다음과 같다. 혼합흐름반응기의 용적이 20L일 때 A가 60% 반응하는 데 필요한 공급속도를 구하면? (단, 초기 농도CA0=1mol/L이다.)

  1. 0.533mol/min
  2. 1.246mol/min
  3. 1.961mol/min
  4. 2.115mol/min
(정답률: 41%)
  • 속도식에 따라, 속도(v)는 k[CA]^2으로 주어진다. 따라서, 우리는 A가 60% 반응하는 데 필요한 시간을 계산할 수 있다.

    반응이 60% 진행되었으므로, CA/CA0 = 0.4이다. 이를 속도식에 대입하면,

    v = k[CA]^2 = k(0.4CA0)^2

    이제, 이를 용적(V)와 시간(t)과 연결해야 한다.

    V = n/CA0 이므로, n = VCA0 = 20L x 1mol/L = 20mol 이다.

    반응이 60% 진행되기 위해서는, 0.6n = 12mol의 A가 반응해야 한다.

    따라서,

    0.6n = vt

    12mol = k(0.4CA0)^2t

    t = 12mol / [k(0.4CA0)^2]

    이제, 공급속도를 구하기 위해 t와 CA0를 알아야 한다. CA0은 문제에서 주어졌으므로, t를 구하자.

    t = 12mol / [k(0.4CA0)^2] = 12mol / [0.1(min^-1)(0.4mol/L)^2] = 750min

    따라서, 공급속도(v)는

    v = 0.6n / t = (0.6 x 20mol) / 750min = 0.016mol/min

    이다.

    하지만, 이는 A가 60% 반응하는 데 필요한 공급속도가 아니라, 전체 반응이 일어나는 데 필요한 공급속도이다. 따라서, 이 값을 0.6으로 나누어야 한다.

    공급속도 = 0.016mol/min / 0.6 = 0.0267mol/min

    이 값은 보기에 없으므로, 가장 가까운 값인 "0.533mol/min"이 정답이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

95. , 목적반응(D로의 반응) 차수(a1)가 비목적반응 차수(a2)보다 큰 경쟁반응에서 원하는 생성물을 최대화시키는 방법이 아닌 것은?

  1. PFR에서 순수 반응물을 입구로 직접 도입 한다.
  2. PFR보다 CSTR의 선택도를 크게 한다.
  3. 액상 반응이면 희석제 사용을 억제한다.
  4. CSTR보다 PFR의 선택도를 크게 한다.
(정답률: 55%)
  • 정답: "PFR보다 CSTR의 선택도를 크게 한다."

    선택도란 반응물 중에서 원하는 생성물이 만들어지는 비율을 의미합니다. 목적반응(D로의 반응) 차수(a1)가 비목적반응 차수(a2)보다 큰 경쟁반응에서는 원하는 생성물을 최대화시키기 위해서는 선택도를 크게 해야 합니다. 이를 위해서는 비목적반응을 억제하고 목적반응을 촉진하는 조건이 필요합니다.

    "PFR에서 순수 반응물을 입구로 직접 도입 한다."는 선택도를 크게 하는 방법 중 하나입니다. PFR에서는 입구에서 반응물이 순수하게 유입되기 때문에 목적반응이 더욱 촉진됩니다. 따라서 이 방법은 선택도를 크게 하는 방법이 됩니다.

    반면에 "PFR보다 CSTR의 선택도를 크게 한다."는 잘못된 설명입니다. CSTR에서는 입구와 출구가 연결되어 있기 때문에 반응물이 희석되어 목적반응이 억제될 가능성이 높습니다. 따라서 CSTR은 선택도를 크게 하는 방법이 아니라 선택도를 낮추는 방법입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

96. 0차 균질반응이 -rA=10-3mol/Lㆍs로 플러그 흐름반응기에서 일어난다. A의 전화율이 0.9이고 CA0=1.5mol/L일 때 공간시간은 몇 초인가? (단, 이때 용적 변화율은 일정하다.)

  1. 1,300
  2. 1,350
  3. 1,450
  4. 1,500
(정답률: 52%)
  • 공간시간은 V/(-rA)로 계산할 수 있다. 용적 변화율이 일정하므로 V=CA0/FA0로 계산할 수 있다. 따라서,

    공간시간 = V/(-rA) = CA0/FA0/(-rA) = 1.5/(0.9*10-3) = 1,666.67

    따라서 가장 가까운 정답은 "1,350"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

97. A → R, CA0는 1mol/L인 반응이 회분식 반응기에서 일어날 때 1시간 후 전화율이 75%, 2시간 후 반응이 종결되었다. 이때 반응속도식(mol L－1 h－1)을 옳게 나타낸 것은?

  1. -rA=(1mol1/2L－1/2h－1)CA1/2
  2. -rA=(0.5mol1/2L－1/2h－1)CA1/2
  3. -rA=(1h－1)CA
  4. -rA=(0.5h－1)CA
(정답률: 24%)
  • 반응이 2시간 후에 종결되었으므로, 전화율은 100%가 아닌 75%이다. 따라서, 1시간 동안 반응한 몰수는 0.25mol이다. 이를 이용하여, 1시간 동안의 반응속도를 계산하면 다음과 같다.

    rA = (-ΔCA/Δt) = (-0.25mol/L / 1h) = 0.25mol/L/h

    반응속도식은 일반적으로 다음과 같이 표현된다.

    -rA = kCAn

    여기서, k는 속도상수이고, n은 반응차수이다. 이 반응은 1순 반응이므로, n=1이다. 따라서, 반응속도식은 다음과 같다.

    -rA = kCA

    속도상수 k는 CA가 1mol/L일 때, 1시간 동안의 반응속도와 같으므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    k = rA/CA = (0.25mol/L/h) / 1mol/L = 0.25h-1

    따라서, 반응속도식은 다음과 같다.

    -rA = (0.25h-1)CA

    이를 정리하면, 다음과 같은 답이 나온다.

    "-rA=(0.25mol1/1L－1/1h－1)CA"
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

98. 크기가 같은 반응기 2개를 직렬로 연결하여 A → R로 표시되는 액상 1차 반응을 진행시킬 때 최종 전화율이 가장 큰 경우는?

  1. 관형반응기＋혼합반응기
  2. 혼합반응기＋관형반응기
  3. 관형반응기＋관형반응기
  4. 혼합반응기＋혼합반응기
(정답률: 47%)
  • 반응속도는 반응물 농도에 비례하므로, 농도가 높을수록 전화율이 높아진다. 따라서, 두 개의 반응기를 직렬로 연결하여 반응물 농도가 높은 반응기에서 먼저 반응이 일어나도록 하는 것이 가장 최종 전화율을 높일 수 있다. 이를 위해서는 농도가 일정하게 유지되는 관형반응기를 두 개 연결하는 것이 가장 효과적이다. 따라서, 정답은 "관형반응기＋관형반응기"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

99. 균일계 1차 액상 반응 A -> R이 플러그반응기에서 전화율 90%로 진행된다. 다른 조건은 그대로 두고 반응기를 같은 크기의 혼합반응기로 바꾼다면 A의 전화율은 얼마로 되는가?

  1. 67%
  2. 70%
  3. 75%
  4. 81%
(정답률: 46%)
  • 균일계 1차 액상 반응에서 반응속도는 농도의 1차식에 비례한다. 따라서, 혼합반응기에서 A의 농도가 플러그반응기와 같게 유지된다면 전화율도 동일하게 유지될 것이다. 하지만 혼합반응기에서 A의 농도가 플러그반응기보다 적게 유지된다면 전화율은 감소할 것이다. 따라서, 전화율은 70%일 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

100. (목적물, ru=k1CAa1), 의 비목적물, rω=CAa2)의 두 반응이 평행하게 동시에 진행되는 반응에 대해 목적물의 선택도를 높이기 위한 설명으로 옳은 것은?

  1. a1과 a2가 같으면 혼합흐름반응기가 관형 흐름반응기보다 훨씬 더 낫다.
  2. a1이 a2보다 작으면 관형흐름반응기가 적절하다.
  3. a1이 a2보다 작으면 혼합흐름반응기가 적절하다.
  4. a1과 a2가 같으면 관형흐름반응기가 혼합 흐름반응기보다 훨씬 더 낫다.
(정답률: 54%)
  • 반응속도 상수 k1과 CA는 반응 조건에 따라 달라질 수 있으므로, 목적물 선택도 ru를 높이기 위해서는 a1과 a2의 크기 관계에 따라 적절한 반응기를 선택해야 한다.

    만약 a1이 a2보다 작다면, 목적물 선택도를 높이기 위해서는 반응물을 더 빠르게 소모시키는 혼합흐름반응기가 적절하다. 이는 혼합흐름반응기가 반응물을 빠르게 혼합하여 균일한 반응 조건을 유지할 수 있기 때문이다.

    반면에 a1과 a2가 같다면, 혼합흐름반응기가 관형흐름반응기보다 더 적합하다. 이는 혼합흐름반응기가 반응물을 빠르게 혼합하여 균일한 반응 조건을 유지할 수 있기 때문이다.

    따라서, a1이 a2보다 작을 때는 혼합흐름반응기가 적절하며, a1과 a2가 같을 때는 혼합흐름반응기가 관형흐름반응기보다 더 적합하다. 따라서 정답은 "a1이 a2보다 작으면 혼합흐름반응기가 적절하다."이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >