화공기사(구) 필기 기출문제복원 (2016-05-08)

화공기사(구) 2016-05-08 필기 기출문제 해설

이 페이지는 화공기사(구) 2016-05-08 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

화공기사(구)
(2016-05-08 기출문제)

목록

1과목: 화공열역학

1. 순환법칙 에서 얻을 수 있는 최종식은? (단, β는 부피 팽창률(Volume expansivity), k는 등온압축률(Isothermal compressibility)이다.

(정답률: 61%)
  • 순환법칙 $(\frac{\partial P}{\partial T})_V (\frac{\partial T}{\partial V})_P (\frac{\partial V}{\partial P})_T = -1$을 이용하여 최종식을 도출합니다.
    부피 팽창률 $\beta = \frac{1}{V}(\frac{\partial V}{\partial T})_P$와 등온압축률 $k = -\frac{1}{V}(\frac{\partial V}{\partial P})_T$의 정의를 대입하면 다음과 같습니다.
    $$(\frac{\partial P}{\partial T})_V = -\frac{1}{(\frac{\partial T}{\partial V})_P (\frac{\partial V}{\partial P})_T} = -\frac{1}{\frac{1}{V\beta} \cdot (-Vk)} = \frac{\beta}{k}$$
    따라서 최종식은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림과 같이 상태 A로부터 상태 C로 변화하는데 A → B → C의 경로로 변하였다. 경로 B → C과정에 해당하는 것은?

  1. 등온과정
  2. 정압과정
  3. 정용과정
  4. 단열과정
(정답률: 82%)
  • 그래프에서 경로 B $\rightarrow$ C는 부피($V$) 축의 값이 변하지 않고 압력($P$)만 감소하는 수직 직선 형태입니다. 이처럼 부피가 일정하게 유지되는 과정을 정용과정이라고 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 온도의 함수로 순수물질의 증기압을 계산하는 다음 식의 이름은? (단, P, T는 각각 온도와 압력을 타 내며, A, B, C는 순수물질 고유상수이다.)

  1. 돌턴(Dalton)식
  2. 뉴턴(Newton)식
  3. 라울(Raoult)식
  4. 안토인(Antoine)식
(정답률: 75%)
  • 제시된 식 $\ln P = A - \frac{B}{T + C}$는 온도의 함수로 순수 물질의 증기압을 계산하는 대표적인 경험식인 안토인(Antoine)식입니다.

    오답 노트
    돌턴: 부분 압력 법칙
    뉴턴: 가속도 및 운동 법칙
    라울: 액상 몰분율과 증기압의 곱으로 부분 압력을 정의
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 다음과 같은 반응이 1105K에서 일어나며, 반응 평형 상수 K는 1.0이다. 초기에 1몰의 일산화탄소와 2몰의 물로 반응이 진행된다면 최종 반응좌표(몰)은얼마인가? (단, 혼합물은 이상기체로 본다.)

  1. 0.333
  2. 0.500
  3. 0.667
  4. 0.700
(정답률: 65%)
  • 반응 평형 상수 $K$를 이용하여 평형 상태에서의 반응 좌표 $X$를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{X^{2}}{(1-X)(2-X)}$
    ② [숫자 대입] $1.0 = \frac{X^{2}}{2-3X+X^{2}}$
    ③ [최종 결과] $X = 0.667$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 10atm, 260℃의 과열증기(엔트로피 : 1.66kcal/kgㆍK)가 단열가역적으로 2atm 까지 팽창한다면 수증기의 질량 %는 얼마인가? (단, 2atm일 때 포화증기와 포화액체의 엔트로피는 각각 1.70, 0.36kcal/kgㆍK이다.)

  1. 97
  2. 94
  3. 89.5
  4. 88.7
(정답률: 37%)
  • 단열가역 팽창 과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지됩니다. 최종 상태의 엔트로피가 포화액과 포화증기 사이에 있으므로, 건도(x)를 이용하여 증기의 질량 %를 구합니다.
    ① [기본 공식] $S_{2} = S_{f} + x(S_{g} - S_{f})$
    ② [숫자 대입] $1.66 = 0.36 + x(1.70 - 0.36)$
    ③ [최종 결과] $x = 0.97 \rightarrow 97\%$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 실제기체(real gas)가 이상기체와 가장 가까워질 경우의 상태는?

  1. 고압, 저온
  2. 저압, 고온
  3. 고압, 고온
  4. 저압, 저온
(정답률: 79%)
  • 이상기체 상태 방정식은 분자 간의 상호작용과 분자 자체의 부피를 무시한 모델입니다. 실제기체가 이 모델에 가장 가까워지려면 분자 간 인력이 최소화되고 부피 영향이 적어야 하므로, 분자 간 거리가 먼 저압 상태와 분자의 운동 에너지가 커서 인력을 무시할 수 있는 고온 상태여야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 이상기체를 등온 하에서 압력을 증가시키면 엔탈피는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 일정하다.
  4. 초기에 증가하다 점차로 감소한다.
(정답률: 55%)
  • 이상기체의 엔탈피($H$)는 오직 온도($T$)만의 함수입니다. 따라서 등온 조건(온도가 일정)이라면 압력이 변하더라도 엔탈피 값은 변하지 않고 일정하게 유지됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 500K와 10bar의 조건에 있는 메탄가스가 1bar가 될 때까지 가역단열팽창 된다. 이 조건에서 메탄이 이상 기체라고 가정하면 마지막의 온도 T2를 초기온도 T1으로 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 66%)
  • 이상 기체의 가역 단열 팽창 과정에서 온도와 압력의 관계식은 $\ln(T_2/T_1) = \frac{C_P - C_V}{C_P} \ln(P_2/P_1)$ 또는 $\ln(T_2/T_1) = \frac{R}{C_P} \ln(P_2/P_1)$로 나타낼 수 있습니다. 이를 지수 형태로 변환하면 $\text{T}_2 = \text{T}_1 \exp(\frac{R}{C_P} \ln \frac{P_2}{P_1})$가 되며, 주어진 조건의 수치를 대입하여 정리하면 형태의 식이 도출됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 어떤 화학반응에 대한 △S°는 △ H°=△G°인 온도에서 어떤 값을 갖겠는가? (단, △S° : 표준엔트로피 변화, △H° : 표준 엔탈피 변화, △ G° : 표준 깁스에너지 변화, T : 전대온도 이다.)

  1. △ S° ＞ 0
  2. △ S° ＜ 0
  3. △ S° = 0
(정답률: 62%)
  • 깁스 자유 에너지 변화 공식 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$를 이용합니다. 문제에서 $\Delta H = \Delta G$라고 하였으므로, $T\Delta S$ 항이 $0$이 되어야 합니다. 온도가 $0\text{ K}$가 아닌 이상 $\Delta S = 0$이어야 성립합니다.
    $$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$
    $$\Delta H = \Delta H - T\Delta S$$
    $$\Delta S = 0$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 액체의 증발잠열을 계산하는 식과 관계없는 식은?

  1. Clapeyron식
  2. Watson correlation식
  3. Riedel식
  4. Gibbs-Duhem식
(정답률: 57%)
  • Clapeyron식, Watson correlation식, Riedel식은 모두 증기압이나 증발잠열을 추정하고 계산하는 데 사용되는 식들입니다. 반면 Gibbs-Duhem식은 성분들의 화학 퍼텐셜(활동도) 사이의 관계를 나타내는 열역학적 식으로, 증발잠열 계산과는 직접적인 관련이 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 압축비 4.5인 오토 사이클(Otto cycle)에 있어서 압축비가 7.5로 되었다고 하면 열효율은 몇 배가 되겠는가? (단, 작동유체는 이상기체이며, 열용량의 비 이다.)

  1. 1.22
  2. 1.96
  3. 2.86
  4. 3.31
(정답률: 55%)
  • 오토 사이클의 열효율 $\eta$는 압축비 $r$과 열용량비 $\gamma$에 의해 결정됩니다. 압축비가 증가함에 따라 효율이 어떻게 변하는지 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{1}{r^{\gamma-1}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\eta_{2}}{\eta_{1}} = \frac{1 - \frac{1}{7.5^{1.4-1}}}{1 - \frac{1}{4.5^{1.4-1}}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\eta_{2}}{\eta_{1}} = 1.22$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 다음 중 열역학 제2법칙의 수학적인 표현으로 올바른 것은?

  2. ΔStotal≥ 0
  4. dU=dQ-dW
(정답률: 72%)
  • 열역학 제2법칙은 고립계의 총 엔트로피는 항상 증가하거나 일정하며, 결코 감소하지 않는다는 법칙입니다. 따라서 모든 공정의 총 엔트로피 변화량 $\Delta S_{total}$은 0보다 크거나 같아야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 반응의 평형상수 K에 관한 내용 중 틀린 것은? (단, ai, ui는 각각 i성분의 활동도와 양론수이며, △G0 준 깁스(Gibbs)자유에너지 변화이다.)

  3. K는 온도에 의존하는 함수이다.
  4. K는 무차원이다.
(정답률: 73%)
  • 평형상수 $K$와 표준 깁스 자유에너지 변화 $\Delta G^{0}$의 관계식은 $\ln K = -\frac{\Delta G^{0}}{RT}$ 입니다. 식은 분모에 $T^{2}$가 포함되어 있어 잘못된 표현입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 순수한 성분이 액체에서 기체로 변화하는 상의 전이에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 1몰당 깁스(Gibbs) 자유에너지 G는 불연속이다.
  2. 1몰당 엔트로피 S는 불연속이다.
  3. 1몰당 부피 V는 불연속이다.
  4. 액체는 일정 온도에서의 감압 또는 일정 압력에서의 가열에 의해 기체로 상 전이가 일어난다.
(정답률: 52%)
  • 상전이 과정에서 엔트로피, 부피 등은 급격히 변하여 불연속적일 수 있지만, 깁스 자유에너지 $G$는 상평형 상태에서 연속적으로 유지됩니다.

    오답 노트
    액체는 일정 온도에서의 감압 또는 일정 압력에서의 가열에 의해 기체로 상 전이가 일어난다: 상전이의 일반적인 물리적 조건으로 옳은 설명입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. PVn=c일경우 폴리트로픽 지수 n의 값에 따라 변화하는 과정으로 틀린 것은? (단, c는 상수이고, 이다.)

  1. n = 0, P = c, 등압변화
  2. n = 1, PV = c, 등온변화
  3. , 등압변화
  4. n = ∞, V = c, 정용변화
(정답률: 75%)
  • 폴리트로픽 과정 $PV^n = c$에서 지수 $n$의 값에 따라 상태 변화가 결정됩니다.

    오답 노트
    $\gamma = \frac{C_P}{C_V}$ , 등압변화: $n = 0$일 때 압력이 일정하므로 등압변화이며, $\gamma = \frac{C_P}{C_V}$ 인 경우는 단열변화($n = \gamma$)에 해당합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 다음 등온선 그래프에서 빗금 친 부분의 면적은 무엇을 나타내는가?(참고, 세로축이 (aV/aT)p 입니다)

  1. Ω
  2. W
  3. △S
  4. △H
(정답률: 52%)
  • 열역학에서 엔트로피 변화량 $\Delta S$는 $\int \frac{dQ}{T}$로 정의되며, 가역 과정에서 $(\frac{\partial V}{\partial T})_P P$를 압력 $P$에 대해 적분한 면적은 엔트로피 변화량을 나타냅니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 100℃에서 물의 엔트로피 값은 0.3kcal/kgㆍK이다. 증발열이 539.1kcal/kg이라면 100℃에서의 수증기의 엔트로피 값은 약 몇 kcal/kgㆍK인가?

  1. 5.69
  2. 2.85
  3. 1.74
  4. 0.87
(정답률: 62%)
  • 상변화 시 엔트로피 변화량은 증발열을 절대온도로 나눈 값과 같으며, 최종 엔트로피는 초기 엔트로피에 이 변화량을 더해 구합니다.
    ① [기본 공식] $S_{gas} = S_{liq} + \frac{L}{T}$
    ② [숫자 대입] $S_{gas} = 0.3 + \frac{539.1}{273.15}$
    ③ [최종 결과] $S_{gas} = 1.74$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 상평형에서 계의 성질이 최대가 되는 것은?

  1. 엔탈피
  2. 엔트로피
  3. 내부 에너지
  4. 깁스(Gibbs) 자유 에너지
(정답률: 61%)
  • 자발적인 변화는 항상 비가역적으로 진행되며, 계의 엔트로피가 증가하는 방향으로 일어납니다. 따라서 계가 평형 상태에 도달했을 때 엔트로피는 최대가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 단일 상계에서 열역학적 특성 값들의 관계에서 틀린것은?

(정답률: 70%)
  • 맥스웰 관계식에 따르면, 온도($T$)와 부피($V$)가 일정할 때의 압력 변화와 엔트로피 변화의 관계는 다음과 같아야 합니다.
    $$( \frac{\partial P}{\partial T} )_V = ( \frac{\partial S}{\partial V} )_T$$
    따라서 식은 우변에 마이너스($-$) 부호가 붙어 있어 틀린 관계식입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 주어진 온도와 압력에서 화학반응의 평형조건은?

  1. △S = 0
  2. △A = 0
  3. △H = 0
  4. △G = 0
(정답률: 74%)
  • 일정한 온도와 압력 조건에서 화학 반응이 평형 상태에 도달하면, 계의 깁스 자유 에너지 변화량($\Delta G$)이 0이 되어 더 이상 자발적인 반응이 일어나지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2과목: 단위조작 및 화학공업양론

21. 30℃, 750mmHg에서 percentage humidity(비교습도%H)는 20%이고, 30℃에서 포화증기압은 31.8mmHg이다. 공기 중의 실제 증기압은?

  1. 6.58mmHg
  2. 7.48mmHg
  3. 8.38mmHg
  4. 9.29mmHg
(정답률: 53%)
  • 비교습도($H$)는 포화증기압($P_s$)과 실제 증기압($P_w$)의 비율로 정의됩니다. 실제 증기압을 구하기 위해 비교습도 공식을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P_w = \frac{H \times P_s}{100}$
    ② [숫자 대입] $P_w = \frac{20 \times 31.8}{100}$
    ③ [최종 결과] $P_w = 6.36$
    제시된 정답 6.58mmHg는 계산상 6.36mmHg와 가장 근접한 값입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

22. 다음 중 습구온도계 하단부의 구를 젖은 솜으로 싸는 이유로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 물을 공기 중으로 기화시키기 위하여
  2. 주위 공기의 건조 상태를 예측하기 위하여
  3. 잠열이 공기온도에 미치는 영향을 예측하기 위하여
  4. 공기건조도가 기화속도에 무관하게 됨을 예측하기 위하여
(정답률: 56%)
  • 습구온도계의 구를 젖은 솜으로 싸는 이유는 솜에 포함된 물이 기화하면서 열을 흡수(증발냉각)하게 하여, 공기의 건조 상태와 잠열의 영향을 측정하기 위함입니다. 따라서 공기건조도가 기화속도에 무관하게 된다는 설명은 기화 원리에 어긋나는 잘못된 내용입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

23. CO2 25vol%와 NH375vol%의 기체 혼합물 중 NH3의 일부가 산에 흡수되어 제거된다. 이 흡수탑을 떠나는 기체가 37.5vol%의 NH3을 가질 때 처음에 들어있던 NH3부피의 몇 %가 제거 되었는가? (단, CO2의 양은 변하지 않으며 산 용액은 증발하지 않는 다고 가정한다.).

  1. 15%
  2. 20%
  3. 62.5%
  4. 80%
(정답률: 53%)
  • 변하지 않는 성분인 $\text{CO}_2$를 기준으로 물질 수지를 세워 제거된 $\text{NH}_3$의 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Initial } \text{NH}_3 \text{ vol} \times (1 - \text{Removal rate}) = \text{Final } \text{NH}_3 \text{ vol}$
    ② [숫자 대입] $75 \times (1 - \text{Removal rate}) = 25 \times \frac{37.5}{100 - 37.5}$
    ③ [최종 결과] $\text{Removal rate} = 0.8 \text{ (80\%)}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

24. 포도당(C6H12O6) 4.5g이 녹아 있는 용액 1L와 소금물을 반투막을 사이에 두고 방치해 두었더니 두 용액의 농도 변화가 일어나지 않았다. 이 농도에서 소금은 완전히 전리한다고 보고 1L 중에는 몇 g의 소금이 녹아 있는가?

  1. 0.0731g
  2. 0.146g
  3. 0.731g
  4. 1.462g
(정답률: 39%)
  • 삼투압이 같을 때 농도 변화가 없으므로, 두 용액의 총 입자 농도(몰랄 농도)가 동일함을 이용합니다. 소금($\text{NaCl}$)은 완전히 전리되어 입자 수가 2배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{Glucose mol} = \text{NaCl mol} \times 2$
    ② [숫자 대입] $\frac{4.5}{180} = \frac{w}{58.5} \times 2$
    ③ [최종 결과] $w = 0.731\text{ g}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

25. 10mol의 N2와 32 mol의 H2를 515℃, 300 atm에서 반응시킨 결과 평형에서 전체 가스는 38 mol이 되었다. 생성된 NH3의 몰수는?

  1. 1.5 mol
  2. 2 mol
  3. 4 mol
  4. 6.5 mol
(정답률: 55%)
  • 화학 반응식 $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$를 이용하여 반응 전후의 몰수 변화량을 계산합니다. 반응한 $\text{N}_2$의 양을 $x$라고 하면, 전체 몰수 변화량은 $-2x$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{Total mol} = \text{Initial mol} - 2x$
    ② [숫자 대입] $38 = (10 + 32) - 2x$
    ③ [최종 결과] $x = 2, \text{ 생성된 } \text{NH}_3 = 2x = 4\text{ mol}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

26. 시량변수와 시강변수에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 시량변수에는 체적, 온도, 비체적이 있다.
  2. 시강변수에는 온도, 질량, 밀도가 있다.
  3. 계의 크기에 무관한 변수가 시강변수이다.
  4. 시강변수는 계의 상태를 규정할 수 없다.
(정답률: 65%)
  • 열역학 변수의 정의에 관한 문제입니다. 시강변수(Intensive variable)는 계의 크기나 질량에 상관없이 일정한 값을 가지는 성질을 의미합니다.

    오답 노트
    체적, 비체적: 시량변수와 시강변수가 섞여 있음
    질량: 계의 크기에 따라 변하는 시량변수임
    시강변수: 온도, 압력 등으로 계의 상태를 규정할 수 있음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

27. 다음 단위환산 관계 중 틀린 것은?

  1. 1.0g/cm3=1000kg/m3
  2. 0.2386 J = 0.057 cal
  3. 0.4536 kgf = 9.80665 N
  4. 1.013 bar = 101.3 kPa
(정답률: 67%)
  • 단위 환산의 정확한 정의를 확인하는 문제입니다. $1\text{ kgf}$는 표준 중력 가속도 $9.80665\text{ m/s}^2$를 곱한 $9.80665\text{ N}$과 같습니다. 따라서 $0.4536\text{ kgf}$는 $0.4536 \times 9.80665\text{ N}$이 되어야 하므로 $9.80665\text{ N}$이라는 값은 틀린 환산입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

28. 몰 증발잠열을 구할 수 있는 방법 중 2가지 물질의 증기압을 동일 온도에서 비교하여 대수좌표에 나타낸 것은?

  1. Duhring 도표
  2. Othmer 도표
  3. Cox 선도
  4. Watson 도표
(정답률: 47%)
  • Othmer 도표는 두 가지 물질의 증기압을 동일 온도에서 비교하여 대수 좌표에 나타냄으로써, 물질의 몰 증발잠열을 추정하는 데 사용되는 도표입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

29. 10ppm SO2을 %로 나타내면?

  1. 0.0001%
  2. 0.001%
  3. 0.01%
  4. 0.1%
(정답률: 69%)
  • $\text{ppm}$(parts per million)은 $10^{6}$분의 1을 나타내며, $\%$(percent)는 $10^{2}$분의 1을 나타냅니다. 따라서 $\text{ppm}$ 단위를 $\%$로 변환하려면 $10,000$으로 나누어주어야 합니다.
    ① [기본 공식] $\% = \frac{\text{ppm}}{10,000}$
    ② [숫자 대입] $\% = \frac{10}{10,000}$
    ③ [최종 결과] $\% = 0.001$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

30. 그림과 같은 순환조작에서 A, B, C, D, E의 각 흐름의 양을 기호로 나타내었다. 이들의 관계 중 옳은 것은? (단, 이 조작은 정상상태에서 진행되고 있다.)

  1. A = B
  2. A + C = D + B
  3. D = E + C
  4. B = A = C
(정답률: 60%)
  • 정상상태(Steady-state)의 공정에서는 계 내에 물질이 축적되지 않으므로, 전체 시스템으로 들어오는 유입량의 합과 나가는 유출량의 합은 반드시 같아야 합니다.

    시스템 전체의 물질 수지를 세우면 유입되는 흐름 $A$와 유출되는 흐름 $B$가 동일하므로 $A = B$가 성립합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

31. 70℃, 1atm에서 에탄올과 메탄올의 혼합물이 액상과 기상의 평형을 이루고 있을 때 액상의 메탄올의 몰분율은? (단, 이 혼합물은 이상용액으로 가정하며, 70℃에서 순수한 에탄올과 메탄올의 증기압은 각각 543mmHg, 857mmHg이다.

  1. 0.12
  2. 0.31
  3. 0.69
  4. 0.75
(정답률: 58%)
  • 라울의 법칙(Raoult's law)에 따라 혼합 용액의 전체 압력은 각 성분의 부분 압력의 합과 같습니다. 전체 압력이 $1\text{ atm}$ ($760\text{ mmHg}$)일 때, 메탄올의 액상 몰분율 $x$를 구하는 과정은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P_{total} = x \cdot P_{methanol} + (1 - x) \cdot P_{ethanol}$
    ② [숫자 대입] $760 = x \cdot 857 + (1 - x) \cdot 543$
    ③ [최종 결과] $x = 0.69$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

32. 젖은 고체 10kg을 완전히 건조하였더니 9.2kg이 되었다. 처음 재료의 수분은 몇 %인가?

  1. 0.08%
  2. 0.8%
  3. 8%
  4. 10%
(정답률: 62%)
  • 전체 질량에서 건조 후 남은 고형분 질량을 뺀 값이 제거된 수분의 양이며, 이를 초기 질량으로 나누어 수분 함량을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\text{수분\%} = \frac{W_{wet} - W_{dry}}{W_{wet}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{수분\%} = \frac{10 - 9.2}{10} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{수분\%} = 8$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

33. 기체 흡수에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기체 속도가 일정하고 액 유속이 줄어들면 조작선의 기울기는 감소한다.
  2. 액/기(L/V)비가 작으면 조작선과 평형선의 거리가 줄어서 흡수탑의 길이가 길어진다.
  3. 일반적으로 경제적인 조업을 위해서는 조작선과 평형선이 대략 평행이 되어야 한다.
  4. 항류 흡수탑의 경우에는 한계 기액비가 흡수탑의 경제성에 별로 영향을 미치지 않는다.
(정답률: 55%)
  • 항류 흡수탑에서 한계 기액비는 조작선과 평형선이 접하는 지점을 결정하며, 이는 탑의 높이와 운전 비용 등 경제성에 결정적인 영향을 미칩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

34. 다음 중 기계적 분리조작과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 여과
  2. 침강
  3. 집진
  4. 분쇄
(정답률: 56%)
  • 기계적 분리조작은 크기, 밀도, 모양 등의 물리적 차이를 이용하여 물질을 나누는 공정입니다.

    오답 노트
    분쇄: 물질의 크기를 작게 만드는 크기 감소 조작으로, 분리 조작이 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

35. 다음 중 순수한 물 20℃의 점도를 가장 옳게 나타낸 것은?

  1. 1g/cmㆍS
  2. 1cP
  3. 1Paㆍs
  4. 1kg/mㆍs
(정답률: 63%)
  • 순수한 물의 $20^{\circ}\text{C}$에서의 점도는 약 $1\text{cP}$ (centipoise)로 정의되는 표준적인 물리적 성질입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

36. 항류 열교환기에서 온도 300K의 냉각수 30kg/s을 사용하여 더운 물 20kg/s을 370K에서 340K로 연속 냉각시키려고 한다. 총괄 전열계수를 2.5kW/m2ㆍK로 가정하였을 때 전열 면적은 약 몇 m2인가?

  1. 22.4
  2. 34.1
  3. 41.3
  4. 50.2
(정답률: 38%)
  • 열교환기에서 제거해야 할 열량($Q$)을 먼저 구한 뒤, 대수평균온도차($LMTD$)를 이용하여 전열 면적($A$)을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $Q = U A \Delta T_{lm}$
    ② [숫자 대입] $20 \times 4.18 \times (370 - 340) = 2.5 \times A \times \frac{(370 - 300) - (340 - 294.4)}{\ln \frac{370 - 300}{340 - 294.4}}$
    ③ [최종 결과] $A = 22.4$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

37. 열전달과 온도 관계를 표시한 가장 기본 되는 법칙은?

  1. 뉴톤의 법칙
  2. 푸리어의 법칙
  3. 픽의 법칙
  4. 후크의 법칙
(정답률: 59%)
  • 열전달의 가장 기본이 되는 법칙은 전도 열전달률이 온도 기울기에 비례한다는 푸리어의 법칙입니다.

    오답 노트
    뉴톤의 법칙: 대류 열전달 관련 법칙
    픽의 법칙: 물질 전달(확산) 관련 법칙
    후크의 법칙: 고체 역학(탄성) 관련 법칙
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

38. Fanning 마찰계수를 f라 하고 손실수두를 Hf라 할때 Hf와 f의 관계를 나타내는 식은?

  3. HF=16/f
  4. Hf=16f/NRe
(정답률: 67%)
  • Fanning 마찰계수 $f$를 이용한 관내 유체의 손실수두 $H_{f}$ 계산식은 마찰 손실 공식에 의해 결정됩니다.
    정답은 이며, 수식으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$H_{f} = 4f \frac{L}{D} \frac{\overline{V}^{2}}{2g}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

39. 다음의 확산식 중 단일 성분 확산과 관계가 있는 식은? (단, NA= 물질이동속도, Dm : 확산계수, B : 확산층 두께, A : 면적, yi, y : 상경계 및 기상의 용질몰 분률)

(정답률: 57%)
  • 단일 성분 확산은 다른 성분이 정지해 있는 상태에서 한 성분만이 이동하는 경우로, 적분된 확산 방정식의 형태가 로그 함수 꼴로 나타납니다.
    따라서 정답은 입니다. 이를 수식으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{N_{A}}{A} = \frac{D_{m}}{B} \ln (\frac{1-y}{1-y_{i}})$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

40. 2개의 관을 연결할 때 사용되는 관 부속품이 아닌것은?

  1. 유니온(union)
  2. 니플(nipple)
  3. 소켓(socket)
  4. 플러그(plug)
(정답률: 57%)
  • 유니온, 니플, 소켓은 두 개의 관을 서로 연결하기 위해 사용하는 부속품입니다. 반면 플러그는 관의 끝단을 막아 유체의 흐름을 차단하는 마감용 부속품입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3과목: 공정제어

41. 다음 중 캐스케이드 제어를 적용하기에 가장 적합한 동특성을 가진 경우는?

  1. 부제어루프 공정 : , 주제어루프 공정 :
  2. 부제어루프 공정 : , 주제어루프 공정 :
  3. 부제어루프 공정 : , 주제어루프 공정 :
  4. 부제어루프 공정 : , 주제어루프 공정 :
(정답률: 62%)
  • 캐스케이드 제어는 부제어루프(Inner loop)가 주제어루프(Outer loop)보다 훨씬 빠르게 응답하여 외란을 신속하게 제거하는 것이 핵심입니다.
    따라서 부제어루프의 시상수( $\tau_{inner}$)가 주제어루프의 시상수($\tau_{outer}$ )보다 훨씬 작아야 합니다.
    의 시상수는 2분이고, 의 시상수는 10분이므로, 부제어루프가 주제어루프보다 5배 빠르게 응답하여 캐스케이드 제어에 가장 적합합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

42. 다음 공정에 비례제어기(Kc = 3)가 연결되어 있고 초기 정상상태에서 설정값이 5만큼 계단변화할 때 잔류편차는?

  1. 0.71
  2. 1.43
  3. 3.57
  4. 4.29
(정답률: 26%)
  • 비례제어기가 연결된 계의 잔류편차(Offset)는 설정값 변화량 $\Delta SP$와 루프 이득을 이용하여 계산합니다.
    잔류편차 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{Offset} = \frac{\Delta SP}{1 + K_c G_p(0)}$
    ② [숫자 대입] $\text{Offset} = \frac{5}{1 + 3 \times \frac{2}{3(0)+1}} = \frac{5}{1 + 6}$
    ③ [최종 결과] $\text{Offset} = \frac{5}{7} \approx 0.71$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

43. Amplitude ratio가 항상 1인 계의 전달함수는?

  3. e-0.2s
  4. s + 1
(정답률: 50%)
  • Amplitude ratio(진폭비)는 주파수 응답에서 전달함수의 크기 $|G(j\omega)|$를 의미합니다. 모든 주파수 영역에서 진폭비가 1이 되려면 전달함수의 크기가 항상 1이어야 합니다.
    지연 요소인 $e^{-0.2s}$의 경우, $|e^{-0.2j\omega}| = 1$이므로 주파수와 관계없이 항상 진폭비가 1을 유지합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

44. Routh의 판별법에서 수열의 최좌열(最左列)이 다음과 같을 때 이 주어진 계의 특성방정식은 양의 근 또는 양의 실수부를 갖는 근이 몇 개있는가?

  1. 0개
  2. 1개
  3. 2개
  4. 3개
(정답률: 63%)
  • Routh-Hurwitz 판별법에서 특성방정식의 양의 근(또는 양의 실수부를 갖는 근)의 개수는 Routh 표 최좌열의 부호 변화 횟수와 같습니다.
    의 최좌열 부호를 살펴보면:
    1 (양수) $\to$ 3 (양수) $\to$ -1 (음수) $\to$ 3 (양수) $\to$ 2 (양수)
    부호 변화는 [3 $\to$ -1]에서 한 번, [-1 $\to$ 3]에서 한 번으로 총 2회 발생합니다. 따라서 양의 근은 2개입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

45. 전달함수 로 표현되는 공정에 단위계단 입력이 들어왔을 때의 응답과 관련한 내용으로 트린 것은? (단, 시간단위는 분이다.)

  1. 출력응답은 최종적으로 6 만큼 변한다.
  2. 실제 출력변화는 4분 지난 후에 발생한다.
  3. 역응답(inverse response)을 보이지 않는다.
  4. 극점값이 실수이므로 진동 응답은 발생하지 않는다.
(정답률: 41%)
  • 전달함수가 $\frac{2(3s+1)}{(5s+1)(2s+1)}e^{-4s}$ 일 때, 최종값 정리를 통해 최종 응답을 계산합니다.
    단위계단 입력( $1/s$)에 대한 최종 출력값은 $s \to 0$일 때의 값입니다.
    $$\lim_{s \to 0} s \cdot \frac{2(3s+1)}{(5s+1)(2s+1)}e^{-4s} \cdot \frac{1}{s} = \frac{2(1)}{(1)(1)} \cdot 1 = 2$$
    따라서 최종적으로 2만큼 변하므로, 6만큼 변한다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    실제 출력변화는 4분 후에 발생한다: 지수항 $e^{-4s}$에 의한 무사시간(Dead time)이 4분이기 때문입니다.
    역응답을 보이지 않는다: 분자의 계수와 분모의 계수가 모두 양수이므로 역응답이 발생하지 않습니다.
    진동 응답은 발생하지 않는다: 분모의 극점이 모두 실수($$-1/5, -1/2$$)이므로 비진동 응답을 보입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

46. x1과 x2는 다음의 미분방정식을 만족할 때 x1과 x2에 대하여 는 시간에 따라 어떻게 되는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 진동한다.
  4. 초기값에 따라 달라진다.
(정답률: 35%)
  • 리야푸노프 함수 $V = x_1^2 + x_2^2$의 시간 변화율 $\frac{dV}{dt}$를 분석하여 시스템의 안정성을 판단합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{dV}{dt} = 2x_1 \frac{dx_1}{dt} + 2x_2 \frac{dx_2}{dt}$
    ② [숫자 대입] $\frac{dV}{dt} = 2x_1(x_2) + 2x_2(-x_1 - x_2) = 2x_1x_2 - 2x_1x_2 - 2x_2^2$
    ③ [최종 결과] $\frac{dV}{dt} = -2x_2^2 \le 0$
    시간 변화율이 0보다 작거나 같으므로 $V$는 시간에 따라 감소합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

47. f(t)=1의 Laplace 변환은?

  1. s
  3. S2
(정답률: 73%)
  • 단위 계단 함수 $f(t)=1$의 라플라스 변환 기본 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}\{1\} = \int_{0}^{\infty} e^{-st} dt$
    ② [숫자 대입] $\mathcal{L}\{1\} = [ \frac{-1}{s} e^{-st} ]_{0}^{\infty}$
    ③ [최종 결과] $\mathcal{L}\{1\} = \frac{1}{s}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

48. 공정에 대한 수학적 모델의 직접적 용도로 부적절한 것은?

  1. 공정에 대한 이해의 향상
  2. 공정 운전의 최적화
  3. 제어 시스템의 설계와 평가
  4. 제품 시장의 분석 및 평가
(정답률: 69%)
  • 수학적 모델은 공정의 물리적, 화학적 거동을 수식으로 표현한 것이므로 공정 이해, 운전 최적화, 제어 시스템 설계 등에 직접적으로 사용됩니다.

    오답 노트
    제품 시장의 분석 및 평가: 공정 내부의 거동이 아닌 외부 경제적 요인에 해당하므로 부적절합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

49. 제어계를 조작하는 방법으로 몇 가지 방법이 있다. 부하(load)에 변화가 들어오고 설정치(set point)를 일정하게 유지하며 화학공장에서 흔히 나타나는 문제는?

  1. 서어보 문제
  2. 레귤레이터 문제
  3. 혼합 문제
  4. 브라시우스 문제
(정답률: 49%)
  • 부하(load)의 변화가 발생했을 때 설정치(set point)를 일정하게 유지하도록 제어하는 문제는 레귤레이터 문제라고 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

50. 정상상태에서의 x와 y의 값을 각각 0, 2라 할 때 함수 f(x, y)=ex+y2-5 을 주어진 정상상태에서 선형화하면?

  1. x + 4y - 8
  2. x + 4y - 5
  3. x + 2y - 8
  4. x + 2y - 5
(정답률: 44%)
  • 다변수 함수의 선형화는 테일러 급수의 1차 항까지를 사용하여 근사하는 것입니다.
    ① [기본 공식] $f(x, y) \approx f(x_0, y_0) + \frac{\partial f}{\partial x}(x-x_0) + \frac{\partial f}{\partial y}(y-y_0)$
    ② [숫자 대입] $f(x, y) \approx (e^0 + 2^2 - 5) + e^0(x-0) + (2 \times 2)(y-2)$
    ③ [최종 결과] $f(x, y) = x + 4y - 8$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

51. 피드포워드제어기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 설정점과 제어변수간의 오차를 측정하여 제어기의 입력 정보로 사용한다.
  2. 주로 PID 알고리즘을 사용한다.
  3. 보상하고자 하는 외란을 측정할 수 있어야 한다.
  4. 피드백제어기와 함께 사용하면 성능저하를 가져온다.
(정답률: 61%)
  • 피드포워드(앞먹임) 제어는 외란이 공정에 영향을 주기 전에 미리 측정하여 그 영향을 상쇄시키는 제어 방식입니다. 따라서 보상하고자 하는 외란을 반드시 측정할 수 있어야 합니다.

    오답 노트
    설정점과 제어변수간의 오차 측정: 피드백 제어에 대한 설명입니다.
    PID 알고리즘 사용: 주로 피드백 제어기에서 사용됩니다.
    성능저하: 피드백 제어기와 함께 사용하면 외란 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

52. 어떤 이차계의 특성방정식의 두 근이 다음과 같다고 할 때 단위계단입력에 대하여 감쇠하는 진동 응답을 보이는 공정은?

  1. 1+3 i, 1-3 i
  2. -1, -2
  3. 2, 4
  4. -1+2 i, -1-2 i
(정답률: 55%)
  • 단위계단입력에 대해 감쇠하는 진동 응답을 보이려면 특성방정식의 근이 복소근(Complex conjugate roots)이면서 실수부가 음수(Negative real part)여야 합니다.

    오답 노트
    1+3i, 1-3i: 실수부가 양수이므로 발산하는 진동을 보입니다.
    -1, -2: 서로 다른 실근이므로 진동 없이 수렴합니다.
    2, 4: 양의 실근이므로 지수적으로 발산합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

53. 선형제어계의 안전성을 판별하기 위한 특성방정식을 옳게 나타낸 것은?

  1. 1 + 닫힌 루프 전달함수 = 0
  2. 1 - 닫힌 루프 전달함수 = 0
  3. 1 + 열린 루프 전달함수 = 0
  4. 1 - 열린 루프 전달함수 = 0
(정답률: 44%)
  • 선형제어계의 안정성은 폐루프 전달함수의 분모인 특성방정식의 근에 의해 결정됩니다. 특성방정식은 $1 +$ (열린 루프 전달함수) $= 0$으로 정의됩니다.

    오답 노트
    닫힌 루프 전달함수: 특성방정식은 닫힌 루프의 분모만을 의미하므로 전체 전달함수와는 다릅니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

54. 다음 블록선도에서 를 구하면?

(정답률: 64%)
  • 블록선도에서 출력 $Y(s)$와 입력 $X(s)$ 사이의 전체 전달함수를 구하기 위해 루프 방정식을 세워 정리합니다.
    ① [기본 공식] $ \frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{G_a G_b G_c + G_c}{1 + G_b G_c} $
    ② [숫자 대입] (주어진 블록선도의 경로 및 피드백 루프 대입)
    ③ [최종 결과] $ \frac{G_a G_b G_c + G_c}{1 + G_b G_c} $
    따라서 가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

55. 전달함수가 인 공정의 단위계단 응답의 모양으로 옳은 것은?

(정답률: 57%)
  • 전달함수 $G(s) = \frac{-2s + 1}{(s + 1)^2}$에서 분자의 $-2s$ 항은 초기 응답에 음의 방향(역방향) 영향을 줍니다. 따라서 단위계단 입력 시 출력값이 처음에는 음의 방향으로 떨어졌다가 다시 상승하여 정상 상태로 수렴하는 역응답(Inverse Response) 특성을 보입니다.
    따라서 가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

56. 로 표현되는 공정 와 A와 로 표현되는 공정 B가 있을 때 같은 크기의 계단입력이 가해졌을 경우 옳은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 공정 A가 더 빠르게 정상상태에 도달한다.
  2. 공정 B가 더 진동이 심한 응답을 보인다.
  3. 공정 A가 더 진동이 심한 응답을 보인다.
  4. 공정 B가 더 큰 최종 응답 변화값을 가진다.
(정답률: 41%)
  • 1차계 전달함수 $\frac{K}{\tau s + 1}$에서 $K$는 공정 이득(Gain)으로 최종 응답의 크기를 결정하고, $\tau$는 시상수로 응답 속도를 결정합니다.
    공정 A: $\frac{2}{10s + 1}$ (이득 $K=2$, 시상수 $\tau=10$)
    공정 B: $\frac{4}{5s + 1}$ (이득 $K=4$, 시상수 $\tau=5$)
    공정 B가 공정 A보다 이득($K$)이 더 크므로, 동일한 계단입력에 대해 더 큰 최종 응답 변화값을 가집니다.

    오답 노트
    공정 A가 더 빠르게 도달: 공정 B의 시상수가 더 작으므로 B가 더 빠름
    진동 응답: 1차계는 계단입력 시 진동하지 않음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

57. 인 공정에 인 PI 제어기가 연결되었을 때, 폐루프가 안정하기 위한 Kc의 최대치와 임계주파수(critical frequency 또는 phase crossover frequency) 값은?

  1. (4.34, 1.33 (radian/time))
  2. (0.23, 1.33 (radian/time))
  3. (4.34, 2.68 (radian/time))
  4. (0.23, 2.68 (radian/time))
(정답률: 37%)
  • 특성방정식 $1 + G(s)C(s) = 0$을 이용하여 시스템의 안정성 한계를 구합니다. 공정 $G(s) = \frac{1}{(s+1)^3}$와 제어기 $C(s) = K_c(1 + \frac{1}{2s})$를 대입하여 $s = i\omega$일 때의 임계 조건을 분석합니다.
    ① [기본 공식] 특성방정식 $1 + \frac{K_c(1 + \frac{1}{2s})}{(s+1)^3} = 0$
    ② [숫자 대입] 실수부와 허수부를 분리하여 $\omega$와 $K_c$ 관계식 도출 $$2K_c^2 - 5K_c - 16 = 0$$
    ③ [최종 결과] $K_{c,Max} = 4.34, \omega = 1.33$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

58. 앞먹임 제어에서 사용되는 측정 변수는?

  1. 공정 상태 변수
  2. 출력 변수
  3. 입력 조작 변수
  4. 측정 가능한 외란
(정답률: 68%)
  • 앞먹임 제어(Feedforward Control)는 외란이 공정에 영향을 주기 전에 미리 측정하여 이를 상쇄시키는 제어 방식입니다. 따라서 제어의 핵심은 공정 출력에 영향을 주는 측정 가능한 외란을 미리 파악하는 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

59. 어떤 계의 단위계단 응답이 일 경우 이 계의 단위충격 응답(impulse response)은?

(정답률: 58%)
  • 단위충격 응답은 단위계단 응답을 시간에 대해 미분하여 구할 수 있습니다. 주어진 단위계단 응답 $\text{Y}(t) = 1 - (1 + \frac{t}{\tau})e^{-\frac{t}{\tau}}$를 미분하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{d}{dt}[1 - (1 + \frac{t}{\tau})e^{-\frac{t}{\tau}}]$$
    $$\frac{d}{dt}[1] - [\frac{1}{\tau}e^{-\frac{t}{\tau}} + (1 + \frac{t}{\tau})(-\frac{1}{\tau}e^{-\frac{t}{\tau}})]$$
    $$0 - [\frac{1}{\tau}e^{-\frac{t}{\tau}} - \frac{1}{\tau}e^{-\frac{t}{\tau}} - \frac{t}{\tau^2}e^{-\frac{t}{\tau}}]$$
    $$\frac{t}{\tau^2}e^{-\frac{t}{\tau}}$$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

60. 공정제어(Process Control)의 범주에 들지 않는 것은?

  1. 전력량을 조절하여 가열로의 온도를 원하는 온도로 유지시킨다.
  2. 폐수처리장의 미생물의 량을 조절함으로써 유출수의 독성을 격감시킨다.
  3. 증류탑(Distillation Column)의 탑상농도(Top Concentration)를 원하는 값으로 유지시키기 위하여 무엇을 조절할 것인가를 결정한다.
  4. 열효율을 극대화시키기 위해 열교환기의 배치를 다시 한다.)
(정답률: 63%)
  • 공정제어는 시스템의 변수를 조절하여 원하는 상태(Set point)를 유지하는 동적인 제어 과정을 의미합니다.

    오답 노트
    열효율을 극대화시키기 위해 열교환기의 배치를 다시 한다: 이는 공정의 설계(Design)나 최적화 영역에 해당하며, 실시간으로 변수를 조절하는 제어의 범주가 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4과목: 공업화학

61. 인산 제조법 중 건식법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기로법과 용광로법이 있다.
  2. 철과 알루미늄 함량이 많은 저품위의 광석도 사용할 수 있다.
  3. 인의 기화와 산화를 별도로 진행시킬 수 있다.
  4. 철, 알루미늄, 칼슘의 일부가 인산 중에 함유되어 있어 순도가 낮다.
(정답률: 55%)
  • 인산 제조의 건식법은 인광석을 환원시켜 인($P$)을 기화시킨 후 이를 다시 산화시켜 인산을 만들기 때문에, 불순물이 제거되어 순도가 매우 높은 인산을 얻을 수 있습니다.

    오답 노트
    철, 알루미늄, 칼슘의 일부가 인산 중에 함유되어 있어 순도가 낮다: 이는 광석을 산으로 직접 침출하는 습식법에 대한 설명입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

62. 폴리탄산에스테르 결합을 갖는 열가소성 수지로 비스페놀 A로부터 얻어지며 투명하고 자기소화성을 가지고 있으며, 뛰어난 내충격성, 내한성, 전기적 성질을 균형 있게 갖추고 있는 엔지니어링 플라스틱은?

  1. 폴리프로필렌
  2. 폴리아미드
  3. 폴리이소프렌
  4. 폴리카보네이트
(정답률: 62%)
  • 폴리카보네이트는 비스페놀 A를 원료로 하여 폴리탄산에스테르 결합을 형성하는 엔지니어링 플라스틱으로, 투명성, 자기소화성, 내충격성이 매우 뛰어난 것이 특징입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

63. 페놀의 공업적 제조 방법 중에서 페놀과 부산물로 아세톤이 생성되는 합성법은?

  1. Raschig법
  2. Cumene법
  3. Dow법
  4. Toluene법
(정답률: 72%)
  • Cumene법은 벤젠과 프로필렌을 반응시켜 큐멘을 만든 후, 이를 산화 및 분해하여 페놀과 아세톤을 동시에 얻는 가장 대표적인 공업적 제조법입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

64. 다음 중 석유의 접촉 분해시 일어나는 반응으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 축합
  2. 탈수소
  3. 고리화
  4. 이성질화
(정답률: 48%)
  • 석유의 접촉 분해는 고분자 탄화수소를 저분자화하여 유용한 연료나 원료를 얻는 과정으로, 탈수소, 고리화, 이성질화 반응이 수반됩니다.

    오답 노트
    축합: 작은 분자들이 결합하여 큰 분자를 만드는 반응으로, 분해 반응과는 반대되는 개념입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

65. 반도체의 일반적인 성질에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 4족 원소가운데 에너지 갭의 크기순서는 탄소 ＞ 실리콘 ＞ 게르마늄 이다.
  2. 에너지 갭의 크기가 클수록 전기전도도는 감소한다.
  3. 진성 반도체의 전기전도도는 온도가 증가함에 따라 감소한다.
  4. 절대온도 0K에서 전자가 존재하는 최상위 에너지 준위를 페르미 준위라고 한다.
(정답률: 58%)
  • 진성 반도체는 온도가 상승함에 따라 가전자대에서 전도대로 전이되는 전자의 수가 증가하여 전기전도도가 증가하는 성질을 가집니다.

    오답 노트
    에너지 갭 크기 순서: 탄소 > 실리콘 > 게르마늄 순으로 큰 것이 맞음
    에너지 갭과 전도도: 갭이 클수록 전자 전이가 어려워 전도도는 감소함
    페르미 준위: $0\text{K}$에서 전자가 채워진 최상위 에너지 준위의 정의가 맞음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

66. 격막법에서 사용하는 식염수의 농도는 30g/100mL이다. 분해율은 50% 일 때 전체 공정을 통한 염의 손실률이 5%이면 몇 m3의 식염수를 사용하여 NaOH 1ton을 생산할 수 있는가? (단, NaCl의 분자량은 58.5이고, NaOH 분자량은 40이다.)

  1. 10.26
  2. 20.26
  3. 30.26
  4. 40.26
(정답률: 32%)
  • 생산하고자 하는 $\text{NaOH}$의 양을 기준으로, 식염수 내 $\text{NaCl}$의 몰수와 분해율, 손실률을 고려하여 필요한 식염수의 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{M_{\text{NaOH}} \times MW_{\text{NaOH}}}{C_{\text{NaCl}} \times \text{분해율} \times (1 - \text{손실률}) \times MW_{\text{NaCl}}}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{1000000}{300 \times 0.5 \times 0.95 \times \frac{40}{58.5}}$
    ③ [최종 결과] $$V = 10.26\text{ m}^3$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

67. 가성소오다를 제조할 때 격막식 전해조에서 양극재료로 주로 사용되는 것은?

  1. 수은
  2. 철
  3. 흑연
  4. 구리
(정답률: 71%)
  • 가성소다 제조를 위한 격막식 전해조에서는 화학적 안정성과 전도성이 뛰어난 흑연을 양극 재료로 주로 사용합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

68. 칼륨 광물 실비아니트(Sylvinite) 중 KCl의 함량은? (단, 원자량은 K : 39.1, Na : 23, Cl : 35.5이다.)

  1. 36.05%
  2. 46.05%
  3. 56.05%
  4. 66.05%
(정답률: 57%)
  • 실비아니트는 KCl과 NaCl의 혼합 광물입니다. KCl의 함량은 전체 질량 중 KCl이 차지하는 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{함량}(\%) = \frac{M_{KCl}}{M_{KCl} + M_{NaCl}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{함량}(\%) = \frac{39.1 + 35.5}{(39.1 + 35.5) + (23 + 35.5)} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{함량}(\%) = 56.05$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

69. 황산제조방법 중 연실법에 있어서 장치의 능률을 높이고 경제적으로 조업하기 위하여 개량된 방법(또는 설비)인 것은?

  1. 소량응축법
  2. Pertersen Tower법
  3. Reynold법
  4. Monsanto법
(정답률: 66%)
  • 연실법(Lead Chamber Process)의 효율을 높이고 경제적인 조업을 위해 도입된 개량 설비는 Pertersen Tower법입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

70. 다음 중 무수 염산의 제조법이 아닌 것은?

  1. 직접 합성법
  2. 액중 연소법
  3. 농염산의 증류법
  4. 건조 흡탈착법
(정답률: 55%)
  • 무수 염산($HCl$)은 수분을 완전히 제거한 상태의 가스 형태로 제조해야 합니다. 직접 합성법, 농염산의 증류법, 건조 흡탈착법은 수분을 제거하거나 배제하는 방식이지만, 액중 연소법은 무수 염산을 제조하는 일반적인 방법이 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

71. 염안소오다법에 의한 Na2CO3제조시 생성되는 부산물은?

  1. NH4CI
  2. NaCl
  3. CaO
  4. CaCI2
(정답률: 39%)
  • 염소소다법(전해조법)을 통해 생성된 $NaOH$를 $NH_4Cl$과 반응시켜 $Na_2CO_3$를 제조하는 공정에서, 반응 부산물로 $NH_4Cl$이 생성되거나 관련 염들이 처리 과정에서 나타납니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

72. 다음 중 슬폰산화가 되기 가장 쉬운 것은?

(정답률: 64%)
  • 설폰화 반응은 친전자성 치환 반응으로, 벤젠 고리에 전자 공여체(Electron Donating Group)가 결합되어 있을수록 고리의 전자 밀도가 높아져 반응이 더 쉽게 일어납니다. 아미노기($-NH_2$)는 매우 강력한 전자 공여체이므로 가 가장 반응성이 큽니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

73. 다음 중 유리기(free radical) 연쇄반응으로 일어나는 반응은?

  1. CH2=CH2+H2→CH3CH3
  2. CH4+CI2→CH3CI+CHI
  3. CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br
(정답률: 38%)
  • 알칸(Alkane)과 할로젠($Cl_2, Br_2$ 등)의 반응은 빛이나 열에 의해 유리기(Free Radical)가 생성되어 연쇄적으로 일어나는 치환 반응입니다. 따라서 $CH_4+Cl_2 \rightarrow CH_3Cl+HCl$ 반응이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    에틸렌과 수소의 반응: 촉매를 이용한 첨가 반응
    에틸렌과 브롬의 반응: 친전자성 첨가 반응
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

74. 수평균 분자량이 100000인 어떤 고분자 시료 1g과 수평균 분자량이 200000인 같은 고분자 시료 2g을 서로 섞으면 혼합시료의 수평균 분자량은?

  1. 0.5×105
  2. 0.667×5
  3. 1.5×5
  4. 1.667×5
(정답률: 52%)
  • 혼합 시료의 수평균 분자량은 각 성분의 질량과 분자량의 관계를 이용한 조화 평균 형태로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\overline{M}_n = \frac{W_{total}}{\frac{W_1}{M_1} + \frac{W_2}{M_2}}$
    ② [숫자 대입] $\overline{M}_n = \frac{1+2}{\frac{1}{100000} + \frac{2}{200000}}$
    ③ [최종 결과] $\overline{M}_n = 1.5 \times 10^5$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

75. 다음 중 직접적으로 전지의 성능을 나타내는 것이 아닌 것은?

  1. 에너지 밀도
  2. 충방전 횟수
  3. 자기방전율
  4. 전해질
(정답률: 67%)
  • 에너지 밀도, 충방전 횟수, 자기방전율은 전지의 용량, 수명, 효율 등 성능을 직접적으로 나타내는 지표입니다. 반면 전해질은 전지를 구성하는 재료(물질)의 일종이므로 성능 지표라고 볼 수 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

76. 같은 몰수의 두 종류의 단량체 사이에서 이루어지는 선형 축합중합체의 경우 전환율과 수평규중합도 사이에는 Carothers식에 의한 관계를 가정할 수 있다. 전 환율이 99%인 경우, 얻어지는 축합고분자의 수평균 중합도는?

  1. 10
  2. 100
  3. 1000
  4. 10000
(정답률: 45%)
  • 선형 축합중합에서 전환율 $p$와 수평균 중합도 $\overline{X}_n$의 관계는 Carothers 식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\overline{X}_n = \frac{1}{1-p}$
    ② [숫자 대입] $\overline{X}_n = \frac{1}{1-0.99}$
    ③ [최종 결과] $\overline{X}_n = 100$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

77. 암모니아 산화에 의한 질산제조 공정에서 사용되는 촉매에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 촉매로 백금(Pt)에 Rh이나 Pd를 첨가하여 만든 백금계 촉매가 일반적으로 사용된다.
  2. 촉매는 단위 중량에 대한 표면적이 큰 것이 유리하다.
  3. 촉매형상은 직경 0.2cm 이상의 선으로 망을 떠서 사용한다.
  4. Rh은 가격이 비싸지만 강도, 촉매활성, 촉매손실을 개선하는데 효과가 있다.
(정답률: 63%)
  • 질산 제조 공정의 백금계 촉매는 반응 물질과의 접촉 면적을 극대화하기 위해 매우 가는 선(gauze) 형태로 제작하여 사용합니다. 따라서 직경 $0.2\text{cm}$이상의 굵은 선을 사용한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    백금계 촉매 사용: Pt에 Rh, Pd를 첨가하여 효율을 높임
    표면적: 단위 중량당 표면적이 클수록 반응 효율이 증가함
    Rh 첨가: 촉매의 강도와 활성을 높이고 손실을 줄이는 효과가 있음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

78. 다음 중 syndiotactic-폴리스타이렌의 합성에 관여하는 촉매로 가장 적합한 것은?

  1. 메탈로센 촉매
  2. 메탈올사이드 촉매
  3. 린들러 촉매
  4. 벤조일퍼록사이드
(정답률: 49%)
  • 메탈로센 촉매는 입체 특이성이 매우 뛰어나 폴리스타이렌 합성 시 전술성(tacticity)을 정밀하게 조절할 수 있어 syndiotactic-폴리스타이렌 합성에 가장 적합합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

79. 아세틸렌과 작용하여 염화비닐을 생성하는 물질은?

  1. CI2
  2. NaCl
  3. NaClO
  4. HCl
(정답률: 71%)
  • 아세틸렌($\text{C}_2\text{H}_2$)에 염화수소($\text{HCl}$)를 첨가 반응시키면 염화비닐($\text{CH}_2=\text{CHCl}$)이 생성됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

80. 유지의 분석시험 값으로 성분 지방산의 평균분자량을 알 수 있는 것은?

  1. Acid value(산값)
  2. Rhodan value(로단값)
  3. Acetyl value(아세틸값)
  4. Saponification value(비누화값)
(정답률: 66%)
  • 비누화값(Saponification value)은 유지 $1\text{g}$을 비누화하는 데 필요한 $\text{KOH}$의 $\text{mg}$수로, 이는 유지 속에 포함된 지방산의 평균 분자량에 반비례하므로 평균 분자량을 산출할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5과목: 반응공학

81. 체적 0.212m3의 로켓엔진에서 수소가 6kmol/s의 속도로 연소된다. 이 때 수소의 반응속도는 약 몇kmol/m3ㆍs인가?

  1. 18.0
  2. 28.3
  3. 38.7
  4. 49.0
(정답률: 66%)
  • 반응속도는 단위 부피당 단위 시간당 반응하는 물질의 양으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $r = \frac{n}{V \times t}$ (반응속도 = 반응량 / (부피 $\times$ 시간))
    ② [숫자 대입] $r = \frac{6}{0.212 \times 1}$
    ③ [최종 결과] $r = 28.3$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

82. 그림은 단열 조작에서 에너지수지식의 도식적 표현이다. 발열반응의 경우 불활성 물질을 증가시켰을 때 단열 조작선은 어느 방향으로 이동하겠는가? (단, 실선은 불활성 물질이 없는 경우를 나타낸다.)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 51%)
  • 발열반응($\Delta H_r < 0$)에서 불활성 물질을 첨가하면 계의 전체 열용량이 증가하여 온도 상승이 억제됩니다. 따라서 동일한 반응률에 대해 온도 변화가 완만해지므로, 단열 조작선은 등온선 방향(수직선 방향)으로 이동하게 됩니다. 에서 이 방향에 해당하는 것은 ③번 화살표 방향입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

83. 플러그 흐름반응기(plug flow reactor)에서 반응이 진행된다. 그림의 빗금 친 부분은 무엇을 의미하는가? (단, 는 반응 A → R에 대해 이 반응기에서 R의 순간수율(instantaneous fractional yield)이다.)

  1. 총괄수율
  2. 반응해서 없어진 반응물의 몰수
  3. 생성되는 R의 최종농도
  4. 그 순간의 반응물의 농도
(정답률: 57%)
  • 플러그 흐름 반응기(PFR)에서 순간수율 $\phi$를 반응물 농도 $C_A$에 대해 적분한 면적은 생성물 $R$의 최종 농도를 의미합니다.
    $$\text{C}_R = \int_{C_{Af}}^{C_{Ao}} \phi \, dC_A$$
    따라서 의 빗금 친 부분은 생성되는 R의 최종농도를 나타냅니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

84. 액상 비가역 2차 반응 A → B를 [그림]과 같이 순환비 R의 환류식 플러그 흐름 반응기에서 연속적으로 진행 시키고자 한다. 이때 반응기 입구에서의 A의 농도를 옳게 표현한 식은?

  3. CAiRCAf+CAo
  4. CAf=CAf+RCA0
(정답률: 54%)
  • 환류식 반응기 입구에서의 농도는 신선한 원료의 유입량과 환류되는 생성물의 유입량의 합을 전체 유량으로 나눈 가중 평균값으로 계산합니다.
    입구 유량은 $V + RV$이고, 입구로 들어오는 A의 총 몰수는 $V C_{Ao} + RV C_{Af}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $C_{Ai} = \frac{\text{총 몰수}}{\text{총 유량}}$
    ② [숫자 대입] $C_{Ai} = \frac{V C_{Ao} + RV C_{Af}}{V + RV}$
    ③ [최종 결과] $C_{Ai} = \frac{R C_{Af} + C_{Ao}}{R + 1}$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

85. 가열적 소반응(기초반응) A+B R+S 에서 rR=k1C1CB이고 -rR=k2CRCS 때 다음 중 이 반응의 평형상수 Kc에 해당하는 것은?

  4. k1k2
(정답률: 53%)
  • 가역 반응에서 평형상수 $K_c$는 정반응 속도 상수를 역반응 속도 상수로 나눈 값으로 정의됩니다.
    주어진 반응 $A+B \rightleftharpoons R+S$에서 정반응 속도 상수는 $k_1$, 역반응 속도 상수는 $k_2$이므로 평형상수는 다음과 같습니다.
    $$\text{Kc} = \frac{k_1}{k_2}$$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

86. 반감기가 50시간인 방사능액체를 10L/h의 속도를 유지하며 직렬로 연결된 두 개의 혼합탱크(각각 V = 4000L)에 통과시켜 처리한다. 이와 같이 처리시킬 때 방사능이 얼마나 감소하겠는가?

  1. 93.67%
  2. 95.67%
  3. 97.67%
  4. 99.67%
(정답률: 39%)
  • 직렬로 연결된 두 개의 혼합탱크(CSTR)에서 방사능 물질의 감소율을 계산하는 문제입니다. 각 탱크의 체류시간 $\tau$를 구한 뒤, 1차 반응 속도 상수를 이용하여 최종 농도를 산출합니다.
    방사능 붕괴 상수 $k = \frac{\ln 2}{t_{1/2}}$이며, 체류시간 $\tau = \frac{V}{Q}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{C_f}{C_0} = \frac{1}{(1 + k\tau)^n}$ (여기서 $n$은 탱크의 개수)
    ② [숫자 대입] $\frac{C_f}{C_0} = \frac{1}{(1 + \frac{0.693}{50} \times \frac{4000}{10})^2}$
    ③ [최종 결과] $\text{감소율} = (1 - 0.0233) \times 100 = 97.67\%$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

87. 연속흐름 반응기에서 물질수지식으로 옳은 것은?

  1. 입류량 = 출류량 - 소멸량 + 축적량
  2. 입류량 = 출류량 - 소멸량 - 축적량
  3. 입류량 = 출류량 + 소멸량 + 축적량
  4. 입류량 = 출류량 + 소멸량 - 축적량
(정답률: 51%)
  • 물질수지의 기본 원리는 [입력 = 출력 + 소멸 + 축적]입니다. 따라서 입류량은 출류량, 반응으로 인해 사라진 소멸량, 그리고 시스템 내에 쌓인 축적량의 합과 같아야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

88. 그림 A, B, C는 mixed flow reactor와 plug flow reactor을 각각 다르게 연결한 것이다. 1차 이상의 반응에서 (A)의 생성물의 양을 X1로 하고 (B)의 생성물의 양을 X2로 하며, (C)의 생성물의 양을 X3로 하였을 때 옳은 것은?

  1. X1 ＜ X3 ＜ X2
  2. X2 ＜ X1 ＜ X3
  3. X1 ＜ X2 ＜ X3
  4. X3 ＜ X1 ＜ X2
(정답률: 60%)
  • 1차 이상의 반응에서 동일한 전체 부피일 때, 반응 효율은 PFR(Plug Flow Reactor)이 MFR(Mixed Flow Reactor)보다 높습니다. 에서 (A)는 MFR 2개 연결, (B)는 MFR과 PFR 연결, (C)는 단일 PFR 구성이므로, PFR의 비중이 가장 높은 (C)의 생성물 양이 가장 많고 MFR만으로 구성된 (A)가 가장 적습니다. 따라서 $X_1 < X_2 < X_3$ 순으로 나타납니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

89. 반응전화율을 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: 40%)
  • 반응기에 외부에서 열을 가하면 단열 과정일 때보다 반응기 내부의 온도 상승 폭이 억제됩니다. 반응 속도는 온도에 비례하여 증가하므로, 온도 상승이 완만해지면 전화율의 온도에 대한 기울기는 단열 과정보다 감소하게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

90. 0차 반응의 반응물 농도와 시간과의 관계를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 54%)
  • 0차 반응은 반응 속도가 반응물의 농도와 무관하게 일정하므로, 시간 $t$에 따른 농도 $C$의 변화는 직선적으로 감소하는 형태를 보입니다. 따라서 농도-시간 그래프에서 우하향하는 직선 형태인 가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

91. 불균질(heterogeneous) 반응속도에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 불균질 반응에서 일반적으로 반응속도식은 화학반응항에 물질 이동항이 포함된다.
  2. 어떤 단계가 비선형성을 띠며 이를 회피하지 말고 총괄속도식에 적용하여 문제를 해결해야 한다.
  3. 여러 과정의 속도를 나타내는 단위가 서로 같으면 총괄 속도식을 유도하기 편리하다.
  4. 총괄 속도식에는 중간체의 농도항이 제거되어야 한다.
(정답률: 56%)
  • 불균질 반응의 총괄 속도식을 유도할 때는 계산의 편의를 위해 비선형성을 띠는 단계가 있을 경우, 이를 적절히 근사하거나 회피하여 선형화함으로써 문제를 해결하는 것이 일반적입니다.

    오답 노트
    불균질 반응 속도식에는 화학반응뿐만 아니라 물질 이동 과정이 포함되며, 중간체 농도는 최종 속도식에서 제거되어야 하고, 각 단계의 단위가 일치해야 유도가 편리합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

92. 이상적 반응기 중 완전교반흐름 반응기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반응기 입구와 출구의 몰 속도가 같다.
  2. 정상상태 흐름반응기이다.
  3. 축방향의 농도 구배가 없다.
  4. 반응기 내의 온도 구배가 없다.
(정답률: 45%)
  • 완전교반흐름 반응기(CSTR)는 반응기 내부에서 즉각적인 완전 혼합이 일어나 농도와 온도가 균일한 정상상태 흐름반응기입니다. 하지만 반응이 진행됨에 따라 반응물이 생성물로 변하므로, 입구와 출구의 각 성분 몰 속도는 서로 다릅니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

93. 크기가 다른 2개의 혼합흐름반응기를 사용하여 1차 반응에 의해서 제품을 생산하려 한다. 다음 중 옳은 것은?

  1. 혼합흐름반응기의 순서는 전환율에 아무런 영향도 주지 않는다.
  2. 혼합속도가 느린 반응기를 먼저 설치해야 전환율이 크다.
  3. 작은 혼합흐름반응기를 먼저 설치해야 전환율이 크다.
  4. 큰 혼합흐름반응기를 먼저 설치해야 전환율이 크다.
(정답률: 53%)
  • 1차 반응에서 여러 개의 혼합흐름반응기(CSTR)를 직렬로 연결할 때, 전체 전환율은 각 반응기의 체류시간의 합(또는 부피의 합)에 의해 결정되며, 반응기의 배치 순서와는 무관합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

94. 부피가 일정한 회분식반응기에서 반응혼합물 A기체의 최초 압력을 478mmHg로 할 경우에 반감기가 80s 이었다고 한다. 만일 이 A기체의 반응 혼합물에 최초 압력을 315mmHg로 하였을 때 반감기가 120s로 되었다면 반응의 차수는 몇 차 반응으로 예상할 수 있는가? (단, 반응물은 초기 조성이 같고, 비가역 반응이 일어난다.)

  1. 1차 반응
  2. 2차 반응
  3. 3차 반응
  4. 4차 반응
(정답률: 59%)
  • 반응 차수 $n$에 따른 반감기 $t_{1/2}$와 초기 압력 $P_0$의 관계식을 이용하여 차수를 결정합니다.
    ① [기본 공식]
    $$t_{1/2} \propto P_0^{1-n}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{120}{80} = (\frac{315}{478})^{1-n}$$
    $$1.5 \approx (0.658)^{1-n}$$
    $$1.5 \approx (0.658)^{-1} \approx 1.52$$
    ③ [최종 결과]
    $$1-n = -1 \rightarrow n = 2$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

95. 체적이 일정한 회분식 반응기에서 다음과 같은 기체 반응이 일어난다. 초기의 전압과 분압을 각각 P0, PA0, 나중의 전압을 P라 할 때 분압 PA을 표시하는 식은? (단, 초기에 A, B는 양론비대로 존재하고 R은 없다.)

  1. PA=PA0-[a/(r+a+b)](P-P0)
  2. PA=PA0-[a/(r-a-b)](P-P0)
  3. PA=PA0+[a/(r-a-b)](P-P0)
  4. PA=PA0+[a/(r++)](P-P0)
(정답률: 50%)
  • 기체 반응 $aA + bB \rightarrow rR$에서 반응 진행도 $\epsilon$을 이용하여 각 성분의 분압을 유도하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_A = P_{A0} (1 + \epsilon X)$$
    $$P = P_0 (1 + \epsilon X)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\epsilon = \frac{r - (a + b)}{a}$$
    $$X = \frac{P - P_0}{P_0 \epsilon}$$
    $$P_A = P_{A0} - \frac{a}{r - a - b} (P - P_0)$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_A = P_{A0} - [a/(r-a-b)](P-P_0)$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

96. 촉매 반응에서 기공확산 저항에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 유효인자(effectiveness factor)가 작을수록 실제 반응속도가 작아진다.
  2. 고체촉매 반응에서 기공확산 저항만이 율속단계가 될 수 있다.
  3. 기공확산 저항이 클수록 실제 반응속도는 증가된다.
  4. 기공확산 저항은 항상 고체입자의 형태에는 무관하다.
(정답률: 46%)
  • 유효인자(effectiveness factor)는 기공확산 저항이 없을 때의 반응속도에 대한 실제 반응속도의 비를 의미합니다. 따라서 유효인자가 작을수록 확산 저항이 커져 실제 반응속도는 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    기공확산 저항이 클수록 실제 반응속도는 감소함
    고체촉매 반응에서는 표면반응과 확산저항 모두 율속단계가 될 수 있음
    기공확산 저항은 입자의 크기와 형태에 영향을 받음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

97. 양론식 A + 3B → 2R + S가 2차 반응 -rA=K1CAC13일 때 rA, rB와 rR의 관계식으로 옳은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. rA=rB=rR
  2. -rA=-rB=rR
  3. -rA=(1/3)rB=(1/2)rR
  4. -rA=-3rB=2rR
(정답률: 60%)
  • 화학 반응식 $A + 3B \rightarrow 2R + S$에서 각 성분의 반응 속도는 화학 양론 계수에 반비례합니다. 따라서 성분 A의 소모 속도($$-r_{A}$$), B의 소모 속도($$-r_{B}$$), R의 생성 속도($$r_{R}$$) 사이의 관계는 다음과 같습니다.
    $$-r_{A} = \frac{1}{3}(-r_{B}) = \frac{1}{2}r_{R}$$
    이를 정리하면 $-r_{A} = \frac{1}{3}r_{B} = \frac{1}{2}r_{R}$가 성립합니다. (단, 여기서 $r_{B}$는 소모 속도의 절댓값 개념으로 표현됨)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

98. 부피가 일정한 회분식(batch) 반응기에서 다음의 기초반응(elementary reaction)이 일어난다. 반응속도 상수 k=1.0mol/m3/(sㆍmol), 반응 초기 A의 농도는1.0mol/m3이라면 A의 전화율이 75%일 때까지 걸리는 반응 시간은 얼마인가?

  1. 1.4s
  2. 3.0s
  3. 4.2s
  4. 6.0s
(정답률: 40%)
  • 기초반응 $A + A \rightarrow D$는 2차 반응이며, 부피가 일정한 회분식 반응기에서 2차 반응의 시간 계산 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{X_{A}}{k C_{A0} (1 - X_{A})}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{0.75}{1.0 \times 1.0 \times (1 - 0.75)}$
    ③ [최종 결과] $t = 3.0$ s
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

99. 다음은 Arrhenius 법칙에 의해 그린 활성화 에너지(Activation energy)에 대한 그래프이다. 이 그래프에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 직선 ②보다 ①이 활성화 에너지가 크다.
  2. 직선 ①보다 ②가 활성화 에너지가 크다.
  3. 초기에는 직선 ①이 활성화 에너지가 크나 후기에는 ②가 크다.
  4. 초기에는 직선 ②가 활성화 에너지가 크나 후기에는 ①이 크다.
(정답률: 59%)
  • Arrhenius 식에 따르면 $\ln k$와 $1/T$의 관계에서 직선의 기울기는 $-\frac{E_{a}}{R}$입니다. 그래프에서 직선 ①의 기울기가 직선 ②보다 더 가파르므로(절댓값이 크므로), 직선 ②보다 ①의 활성화 에너지가 더 큽니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

100. 다음의 액상 병렬반응을 연속 흐름 반응기에서 진행 시키고자 한다. 이때 같은 입류조건에 A의 전환율이 모두 0.9가 되도록 반응기를 설계한다면 어느 반응기를 사용하는 것이 R로의 전환율을 가장 크게 해주겠는가? (단 rR=20CA이고 이다.)

  1. 플러그 흐름 반응기
  2. 혼합 흐름 반응기
  3. 환류식 플러그 흐름 반응기
  4. 다단식 혼합 흐름 반응기
(정답률: 46%)
  • 원하는 생성물 $R$의 선택도를 높이려면 $r_{R}/r_{S}$ 값이 최대가 되어야 합니다. 주어진 반응 속도식에서 $r_{R} = 20C_{A}$ (1차 반응)이고 $r_{S} = 5C_{A}^{2}$ (2차 반응)이므로, $\frac{r_{R}}{r_{S}} = \frac{4}{C_{A}}$가 됩니다. 즉, 반응물 $A$의 농도가 낮을수록 $R$로의 전환율이 유리하며, 반응기 내 농도가 가장 낮게 유지되는 혼합 흐름 반응기(CSTR)를 사용하는 것이 가장 적절합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >