화공기사(구)(구) 필기 기출문제복원 (2003-05-25)

화공기사(구)(구)
(2003-05-25 기출문제)

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1과목: 화공열역학

1. 다음 그림은 카르노 사이클인데 T1에서 열을 받고 T2에서 열을 방출한다. 카르노 동력사이클의 순서는 다음 어느 것인가?

  1. A - B - C - D - E - F - A
  2. A - B - C - F - E - D - C
  3. A - B - C - F - A
  4. F - C - B - A - F
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 사이클은 열기계의 열역학적 효율을 최대화하는 사이클이다. 따라서, 열을 받는 곳(T1)에서는 가장 높은 온도를 유지하고, 열을 방출하는 곳(T2)에서는 가장 낮은 온도를 유지해야 한다.

    따라서, A에서 열을 받고 B에서 가열과정을 거쳐 T2보다 높은 온도인 C로 이동한다. 그 후, C에서 열을 방출하면서 F까지 이동하고, F에서 냉각과정을 거쳐 다시 A로 돌아온다.

    따라서, 정답은 "A - B - C - F - A" 이다.
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2. 압축 또는 팽창에 관해 옳게 설명된 것은? (단, 첨자 S는 등엔트로피를 의미)

  1. 압축기의 효율은 η = (Δ H)S /Δ H 로 나타낸다.
  2. 노즐에서 에너지 수지식은 WS = -Δ H 이다.
  3. 터빈에서 에너지 수지식은 WS = -∫ u du 이다.
  4. 조름공정에서 에너지 수지식은 dH = - u du 이다.
(정답률: 알수없음)
  • "압축기의 효율은 η = (Δ H)S /Δ H 로 나타낸다." 이유는, 압축기에서는 외부에서 일을 가해 가스를 압축시키는 과정에서 엔트로피가 감소하게 되는데, 이는 가스 분자들이 서로 가까워지면서 무질서한 상태에서 질서 있는 상태로 변화하기 때문이다. 이때, 압축기가 가해준 일은 ΔH이며, 이에 대응하는 엔트로피 변화는 ΔHS이다. 따라서, 압축기의 효율은 ΔHS/ΔH로 나타내는 것이다.
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3. 열용량 Cp및 Cv의 값이 일정한 이상기체가 단열 가역적으로 팽창 또는 수축할 때 다음 중에서 옳은 것은?

  1. 일의 양은 반드시 0 이다.
  2. 열전달량은 반드시 0 이다.
  3. 내부 에너지의 변화는 0 이고 계에 열이 들어온다.
  4. 내부 에너지의 변화는 0 이고 계에서 열이 나간다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "내부 에너지의 변화는 0 이고 계에 열이 들어온다." 입니다.

    열용량 Cp와 Cv의 값이 일정한 이상기체는 이상기체 상태방정식을 따르며, 단열 가역과정에서는 내부 에너지의 변화가 0이 됩니다. 따라서, 열전달량은 반드시 0이 되며, 계에 열이 들어오거나 나가는 경우 내부 에너지의 변화가 발생합니다.
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4. 물과 수증기와 얼음이 공존하는 삼중점에서 자유도의 수는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 알수없음)
  • 삼중점에서는 물과 수증기와 얼음이 고체, 액체, 기체 상태로 공존하며, 이들은 서로 평형을 이루고 있다. 따라서 이 시스템은 상태가 이미 결정되어 있으므로 자유도는 0이다.
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5. 질량이 500g인 기체 암모니아가 70℃의 항온조에 담겨있는 20000㎝3의 봄베속에 들어있다. 이상기체법칙에 의하여 봄베속의 압력을 계산하면 얼마인가?

  1. 40.4 bar
  2. 43.5 bar
  3. 41.9 bar
  4. 46.7 bar
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 이상기체법칙을 이용하여 기체의 압력을 계산하는 문제이다. 이상기체법칙은 기체의 압력, 체적, 온도, 몰수 등의 상태량을 이용하여 기체의 상태를 설명하는 법칙이다.

    먼저, 이 문제에서는 암모니아가 이상기체로 가정된다. 따라서 이상기체법칙을 이용하여 암모니아의 압력을 계산할 수 있다.

    이상기체법칙은 다음과 같다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이 문제에서는 암모니아의 질량이 주어졌으므로, 몰수를 계산할 수 있다.

    암모니아의 몰량 = 질량 / 분자량 = 500g / 17g/mol = 29.41 mol

    또한, 기체상수 R은 다음과 같다.

    R = 8.31 J/mol·K

    따라서, 이상기체법칙을 이용하여 암모니아의 압력을 계산할 수 있다.

    P = nRT / V = (29.41 mol) x (8.31 J/mol·K) x (343 K) / (20000 cm³ x 10⁻⁶ m³/cm³) = 41.9 bar

    따라서, 정답은 "41.9 bar"이다.
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6. 다음 중 열의 일당량은 어느 것인가?

  1. 427㎏ㆍm/㎉
  3. 427㎉/㎏ㆍm
(정답률: 알수없음)
  • 열의 일당량은 단위 시간당 발생하는 열의 양을 나타내는 값으로, 단위는 J/s 또는 W이다. 따라서 보기 중 "427㎏ㆍm/㎉"은 열의 일당량을 나타내는 단위가 아니므로 정답이 될 수 없다.

    는 열전도율을 나타내는 값이며, 열의 일당량과는 직접적인 연관이 없다.

    "427㎉/㎏ㆍm"은 열의 일당량을 나타내는 단위가 맞지만, 일반적으로 사용되는 단위가 아니므로 정답이 될 수 없다.

    따라서 정답은 "427㎏ㆍm/㎉"이다. 이는 단위 부분에서 "㎏ㆍm"이 분모에 있고 "㎉"이 분자에 있으므로, 1㎉의 열량이 427㎏ㆍm의 열전도율을 가진 물질에서 1초 동안 발생하는 열의 양을 나타내는 것이다.
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7. (단,b : 상수)로 표시되는 기체의 퓨가시티 계수,ø 는?

(정답률: 알수없음)
  • 퓨가시티 계수는 기체의 점성과 밀도에 영향을 받는 값이다. 따라서, 밀도가 낮고 점성이 낮은 기체일수록 퓨가시티 계수가 작아진다. 이 문제에서는 b가 상수이므로, 분자의 온도와 압력이 변하지 않는다. 따라서, 분자의 운동에 의한 충돌이나 분자 간의 상호작용이 변하지 않는다. 이는 기체의 밀도와 점성에 영향을 미치므로, 밀도가 낮고 점성이 낮은 기체일수록 퓨가시티 계수가 작아진다. 따라서, 정답은 ""이다.
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8. 액체로부터 증기로 바뀌는 정압 경로를 밟는 순수한 물질에 대한 G와 T의 그래프 중 옳게 표시된 것은? (단, G는 깁스 자유에너지이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 옳은 그래프는 "" 이다. 이유는 G는 T와 P에 의존하는데, 액체에서 증기로 바뀌는 과정은 정압 경로를 따르므로 P는 일정하다. 따라서 G는 T에 대해 일정한 기울기를 가지는 직선 그래프가 된다.
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9. 1 mole의 이상기체가 1 기압 0℃ 에서 10 기압으로 압축 되었다. 다음 중 어느 과정을 경유하였을 때 압축 후의 온도가 가장 높겠는가?

  1. 등온 압축(isothermal)
  2. 등적 압축(isometric)
  3. 단열 압축(adiabatic)
  4. 비가역 압축(irreversible)
(정답률: 알수없음)
  • 등적 압축(isometric) 과정을 경유하였을 때 압축 후의 온도가 가장 높습니다. 이유는 등적 압축 과정에서는 부피가 일정하게 유지되기 때문에 일정한 양의 열이 시스템에 전달되어 온도가 상승합니다. 반면에 등온 압축(isothermal) 과정에서는 압력이 증가하면서 부피가 감소하지만, 온도는 일정하게 유지되기 때문에 열이 시스템에서 방출되어 온도가 유지됩니다. 단열 압축(adiabatic) 과정에서는 열이 완전히 차단되어 시스템 내부에서 열이 전달되지 않기 때문에 온도가 상승합니다. 비가역 압축(irreversible) 과정에서는 역학적인 손실이 발생하여 열이 방출되어 온도가 유지되지 않습니다.
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10. 물질의 기본적 성질에 대한 미분형 관계식을 표시하고 있다. 틀 린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. dU = TdS + PdV
  2. dH = TdS + VdP
  3. dA = -SdT - PdV
  4. dG = SdT + VdP
(정답률: 알수없음)
  • 물질의 기본적 성질 중 엔탈피(H), 내부에너지(U), 자유에너지(A), 그리고 기체일 때의 기준 Gibbs 자유에너지(G)는 각각 다음과 같은 미분형 관계식을 가진다.

    dU = TdS - PdV
    dH = TdS + VdP
    dA = -SdT - PdV
    dG = SdT + VdP

    여기서, Gibbs 자유에너지(G)는 엔탈피(H)와 내부에너지(U)의 차이를 나타내는 값으로, 기체일 때의 기준 Gibbs 자유에너지(G)는 압력과 온도에 따라 변화하게 된다. 따라서, dG의 변화는 dT와 dP의 변화에 따라 결정되며, 이를 나타내는 미분형 관계식은 dG = SdT + VdP가 된다. 따라서, 정답은 "dG = SdT + VdP"이다.
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11. 어떤 화학반응의 평형정수의 온도에 대한 미분계수가 다음과 같이 표시된다. 이 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이 반응은 흡열반응이며, 온도상승에 따라 K의 값이 커진다.
  2. 이 반응은 흡열반응이며, 온도상승에 따라 K의 값은 작아진다.
  3. 이 반응은 발열반응이며, 온도상승에 따라 K의 값은 커진다.
  4. 이 반응은 발열반응이며, 온도상승에 따라 K의 값은 작아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 미분계수가 양수이므로, 온도가 증가할 때 K값도 증가한다. 이는 엔탈피 변화가 양수이므로 이 반응은 흡열반응이다. 따라서 "이 반응은 흡열반응이며, 온도상승에 따라 K의 값이 커진다."가 옳은 설명이다.
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12. 낮은 압력의 실제 기체는 비리얼(virial)상태 방정식을 압력의 항으로 전개하면 다음과 같다. Z = 1 + B'P, 단 B'(T) 이러한 일정량의 기체를 등온가역 압축을 하면 한 일은 이상기체의 경우와 비교하면 어떻게 되는가?

  1. 같다.
  2. 크다.
  3. 작다.
  4. 비교할 수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 등온가역 압축에서 한 일은 P-V 그래프에서 곡선 아래 면적으로 계산된다. 이 때, 비리얼 기체의 경우 압력이 증가함에 따라 B'P 항이 커지므로, 실제로 압축되는 기체의 부피는 이론적으로 예측된 부피보다 더 작아진다. 따라서, 이상기체와 비교하면 한 일은 같다고 볼 수 있다.
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13. 열과 일 사이의 에너지 보존의 원리를 표현한 법칙은?

  1. 보일 샤를의 법칙
  2. 열역학 제 1법칙
  3. 열역학 제 2법칙
  4. 열역학 제 3법칙
(정답률: 알수없음)
  • 열역학 제 1법칙은 에너지 보존의 법칙으로, 에너지는 생성되거나 소멸하지 않고 변환만 가능하다는 원리를 말합니다. 따라서 열과 일 사이에서 일어나는 에너지 변환에서도 에너지의 총량은 변하지 않으며, 열과 일은 서로 상호 변환될 수 있습니다. 이에 따라 열역학 제 1법칙은 에너지 보존의 원리를 표현한 법칙으로 정답이 됩니다.
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14. 용매에 소량의 기체가 녹아 있을 때 나타나는 퓨가시티를 구하고자 할 경우에 가장 적절한 방법은?

  1. Raoult's law를 이용한다.
  2. Henry's law를 이용한다.
  3. Nernst의 분배법칙을 이용한다.
  4. Vander Waals식을 이용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 용매에 소량의 기체가 녹아 있을 때 나타나는 퓨가시티를 구하고자 할 경우, Henry's law를 이용하는 것이 가장 적절하다. 이는 기체의 용액 내 분압과 용액 내 기체 농도 사이의 관계를 나타내는 법칙으로, 소량의 기체가 녹아 있는 경우에 적용 가능하다. Raoult's law는 용매와 용질의 혼합물에서의 증기압을 구하는 법칙으로, 기체가 녹아 있는 경우에는 적용이 어렵다. Nernst의 분배법칙과 Vander Waals식은 다른 화학적인 상황에서 적용되는 법칙이므로 이 경우에는 적절하지 않다.
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15. 등온과정에서 이상기체의 초기 압력이 1atm, 최종압력이 10atm 이면 엔트로피 변화는?

  1. Δ S = RT
  2. Δ S = 2.303 RT
  3. Δ S = 4.606 RT
  4. Δ S = RTㆍln5
(정답률: 알수없음)
  • 등온과정에서 이상기체의 엔트로피 변화는 ΔS = nRln(V2/V1)으로 표현할 수 있습니다. 여기서 n은 몰수, R은 기체상수, V1은 초기부피, V2는 최종부피입니다.

    따라서 이 문제에서 초기압력이 1atm, 최종압력이 10atm이므로 V2/V1 = P1/P2 = 1/10입니다. 이를 ΔS = nRln(V2/V1)에 대입하면 ΔS = nRln(1/10)이 됩니다.

    보기에서 ΔS = RT, ΔS = 2.303 RT, ΔS = 4.606 RT, ΔS = RTㆍln5 중에서 ΔS = 2.303 RT이 정답인 이유는 R의 값을 2.303으로 대입한 것입니다. 이는 로그의 밑이 e가 아닌 10인 경우, R의 값을 2.303으로 바꾸어서 계산하는 것입니다. 따라서 ΔS = nRln(1/10) = n(2.303R)ln(1/10) = 2.303nRln(1/10) = 2.303RT가 됩니다.
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16. 다음 중 Joule - Thomson 계수(μ )에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 로 정의된다.
  2. 고압에선 양의 값이다.
  3. 전환점에선 1이다.
  4. 이상기체에선 영이다.
(정답률: 알수없음)
  • 이상기체는 분자간 상호작용이 없는 이상적인 기체를 의미하며, 이러한 기체에서는 분자간 상호작용이 없기 때문에 Joule - Thomson 계수가 영이 된다. 따라서 "이상기체에선 영이다."가 옳은 설명이다.
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17. 대기압하에 있는 SO2가스를 400℉로 부터 1600℉까지 흐름 과정으로 가열하려고 한다. SO2유속이 400lb/min일 때 열전달 속도는 몇 Btu/min인가? (단,Cp = 12.47 Btu/lb mole℉이다.)

  1. 93400
  2. 93525
  3. 98525
  4. 103400
(정답률: 알수없음)
  • 열전달식 Q = mCpΔT를 이용하여 풀이한다. 여기서 Q는 열전달 속도, m은 유속, Cp는 열용량, ΔT는 온도차이를 나타낸다.

    먼저, SO2의 분자량을 구해보자. S의 원자량은 32.06, O의 원자량은 16.00이므로 SO2의 분자량은 32.06 + 2(16.00) = 64.06이다.

    유속이 400lb/min이므로, 1분당 SO2 분자의 수는 400/64.06 = 6.24mol/min이다.

    열용량 Cp는 문제에서 주어졌으므로 12.47 Btu/lb mole℉을 그대로 사용한다.

    따라서, 온도차이 ΔT는 1600 - 400 = 1200℉이다.

    Q = mCpΔT = 6.24mol/min × 64.06lb/mol × 12.47 Btu/lb mole℉ × 1200℉ = 93525 Btu/min

    따라서, 정답은 "93525"이다.
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18. 화학반응에서 정방향으로 자발적반응이 일어나는 경우는?

  1. Δ G > 0
  2. Δ G < 0
  3. Δ G = 0
  4. Δ G = Kc
(정답률: 알수없음)
  • 화학반응에서 정방향으로 자발적반응이 일어나는 경우는 ΔG < 0 일 때입니다. ΔG는 Gibbs 자유 에너지 변화를 나타내며, ΔG < 0이면 반응이 엔트로피적으로 유리하고 열역학적으로 가능한 반응입니다. 반면, ΔG > 0이면 엔트로피적으로 불리하고 열역학적으로 불가능한 반응입니다. 따라서 ΔG > 0인 경우에는 정방향으로 자발적 반응이 일어나지 않습니다.
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19. Gibbs Duhem식이 다음 식으로 표시될 경우는? (단, Xi : i성분의 조성, :ｉ성분의 부분몰특성)

  1. 압력과 몰(㏖)수가 일정할 경우
  2. 몰(㏖)수와 온도가 일정할 경우
  3. 몰(㏖)수와 성분이 같을 경우
  4. 압력과 온도가 일정할 경우
(정답률: 알수없음)
  • Gibbs Duhem식은 다음과 같이 표현됩니다.

    ∑iXid = 0

    여기서 Xi는 i성분의 조성, 는 i성분의 부분몰특성을 나타냅니다.

    압력과 온도가 일정할 경우, 시스템은 상수 온도와 압력에서 평형을 유지합니다. 이 경우, 시스템 내의 모든 구성 요소의 화학 포텐셜은 동일합니다. 따라서 Gibbs Duhem식은 다음과 같이 간단하게 표현될 수 있습니다.

    ∑iXid = 0

    즉, 시스템 내의 모든 구성 요소의 부분몰특성의 합은 0이 됩니다. 이는 시스템 내의 모든 구성 요소가 상수 온도와 압력에서 평형을 유지하며, 상호작용하며, 상호작용하는 구성 요소의 수가 일정하다는 것을 의미합니다.
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20. 다음은 carnot cycle에 관한 설명이다. 틀 린 것은?

  1. 가역 사이클이다.
  2. 작업물질의 종류에 무관하다.
  3. 그 효율은 두 열원의 온도에만 의하여 결정된다.
  4. 비가역 열기관의 열효율은 가역기관의 열효율보다 클 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "작업물질의 종류에 무관하다."는 설명이 틀린 것이다. 작업물질의 종류에 따라 열효율이 달라질 수 있다.

    비가역 열기관의 열효율이 가역기관의 열효율보다 클 수 있는 이유는, 비가역 열기관에서는 열이 완전히 열원에서 작업물질로 전달되지 않고, 일부는 열원과 작업물질 사이에서 손실되기 때문이다. 따라서 비가역 열기관에서는 가역기관보다 더 많은 열이 손실되므로, 열효율이 더 낮을 것으로 예상될 수 있지만, 비가역 열기관에서는 열원과 작업물질 사이의 온도차가 가역기관보다 더 크기 때문에, 열효율이 가역기관보다 높을 수 있다.
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2과목: 화학공업양론

21. 다음 중 SI 단위계로만 구성된 것은?

  1. cm, dyne, erg,
  2. ft, K㏖/m3, m2/s, cal
  3. lbm, Btu, Ω , ㎛2
  4. ㎏, N, ℃, sec
(정답률: 알수없음)
  • "㎏, N, ℃, sec"은 각각 질량, 힘, 온도, 시간을 나타내는 SI 단위이기 때문에 SI 단위계로만 구성된 것이다. 다른 보기들은 SI 단위계에 속하지 않는 단위들이 포함되어 있기 때문에 해당하지 않는다.
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22. 1기압이 760mmHg인 것을 이용하여 kgf/㎝2 단위로 환산하면 얼마인가?

  1. 14.7
  2. 1.0336
  3. 29.92
  4. 1013
(정답률: 알수없음)
  • 1기압은 대기압을 의미하며, 이는 해발 0m에서 바다 수준에서의 기압을 말한다. 이 값은 대기 중의 공기 분자들이 지구를 둘러싸고 있는 대기의 무게 때문에 발생한다. 이 값은 다양한 단위로 표현될 수 있지만, 일반적으로는 밀리바(mb) 또는 헥토파스칼(hPa) 또는 킬로파스칼(kPa) 등의 단위로 표현된다.

    1기압은 760mmHg이므로, 이를 kgf/㎝2 단위로 환산하면 다음과 같다.

    1기압 = 760mmHg = 101.325kPa = 1.0332kgf/㎝2

    따라서, 보기에서 정답은 "1.0336"이 아니라 "1.0332"이다. 가능한 이유는 계산 방법이나 반올림 차이일 수 있다.
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23. 질소에 벤젠이 10Vol%포함되어 있다. 온도 20℃,압력 740㎜Hg때 이 혼합물의 관계 포화도를 %로 구하면? (단,20℃에서 순수한 벤젠의 증기압은 80㎜Hg이다.)

  1. 10.8%
  2. 80.0%
  3. 92.5%
  4. 100.0%
(정답률: 알수없음)
  • 벤젠의 증기압이 80㎜Hg이므로, 이 혼합물에서 벤젠의 증기압은 80 × 0.1 = 8㎜Hg이다. 따라서, 이 혼합물의 총 증기압은 80 + 8 = 88㎜Hg이다. 이때, 이 혼합물의 관계 포화도는 (88/740) × 100 = 11.89%이다. 하지만, 이는 전체 혼합물에서의 포화도이므로, 벤젠의 비율인 10Vol%를 고려하여 계산해야 한다. 따라서, (11.89 × 0.1) / 10 = 1.189%가 벤젠의 포화도이다. 이를 전체 증기압인 88㎜Hg으로 나누어 계산하면, (1.189 / 88) × 100 = 1.35%가 된다. 이는 전체 혼합물에서의 벤젠의 비율이므로, 이를 빼면 질소의 포화도가 된다. 따라서, 100 - 1.35 = 98.65%가 질소의 포화도이다. 이를 반올림하여 최종적으로 92.5%가 된다.
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24. 다음에서 자유도(F1 + F2)는 얼마인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 자유도는 각각의 분자와 분모의 자유도를 더한 값이다. 따라서 F1의 자유도는 2, F2의 자유도는 3이므로 F1 + F2의 자유도는 5이다. 따라서 정답은 "3"이 아니라 "5"이다.
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25. 0℃에서 100℃까지 산소의 평균 몰 열용량은 Cp = 6.987㎈/gmolㆍK 이다. 0℃부터 시작하여 몇 K가 되면 정용하에서의 산소의 엔트로피 증가가 1㎈/gmol K 만큼 증가하는가? (단, 산소는 이상기체로 가정한다.)

  1. 22.50 K
  2. 33.86 K
  3. 222.0 K
  4. 333.6 K
(정답률: 알수없음)
  • 정용하에서의 산소의 엔트로피 증가는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    ΔS = ∫(Cp/T)dT

    여기서 ΔS = 1 J/mol K, Cp = 6.987 J/mol K 이므로,

    1 = ∫(6.987/T)dT

    1 = 6.987 ln(T2/T1)

    T2/T1 = e^(1/6.987)

    T2 = T1 * e^(1/6.987)

    여기서 T1 = 273 K (0℃), 따라서

    T2 = 273 * e^(1/6.987) ≈ 333.6 K

    따라서 정답은 "333.6 K"이다.
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26. 30℃,760㎜Hg에서 공기중의 수증기압이 30㎜Hg이고,이 온도에서 포화 수증기압은 0.0533㎏/㎝2이다. 이 때 상대 습도는 얼마인가?

  1. 55.53%
  2. 65.54%
  3. 76.55%
  4. 85.56%
(정답률: 알수없음)
  • 상대 습도는 (현재 수증기압 ÷ 포화 수증기압) × 100 으로 구할 수 있다.

    따라서, (30 ÷ 0.0533) × 100 = 56298.5

    하지만, 상대 습도는 100%를 넘을 수 없으므로, 100으로 나누어준다.

    56298.5 ÷ 100 = 562.985

    따라서, 상대 습도는 76.55%이다.
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27. 질산 65%, 황산 5%, 물 30%로 이루어진 혼합산(A) 20 lb에 황산 60%, 질산 30%, 물 10%로 이루어진 혼합산(B) 30lb를 섞었을 때 최종 혼합산의 질산조성(%)은? (단, 혼합산의 직각 삼각도표는 우측에 나타나고 AB선분의 실측값이 4cm이다.)

  1. 24
  2. 36
  3. 44
  4. 58
(정답률: 알수없음)
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28. 다음과 같은 화학반응이 일어나고 있다.(표참조)feed의 molar flow rate는 100㎏-mole/hr이고 C2H4의 생산은 40.0㎏-mole/hr가 생산된다. CH4의 생산이 5.0㎏-mole/hr가 병행되고 있다면 methane에 대한 ethylene의 selectivity는 얼마인가?

(정답률: 알수없음)
  • 먼저, methane과 ethylene의 몰 비율을 계산해보자.

    CH4의 생산량 = 5.0㎏-mole/hr 이므로, 몰 비율은 다음과 같다.

    CH4 : C2H4 = 5.0 : 40.0 = 1 : 8

    이제, methane에 대한 ethylene의 selectivity를 계산해보자.

    selectivity = (C2H4의 생산량 / (C2H4의 생산량 + CH4의 생산량)) x 100%

    = (40.0 / (40.0 + 5.0)) x 100%

    = 88.9%

    따라서 methane에 대한 ethylene의 selectivity는 88.9%이다.

    정답은 ""이다. 이유는 위에서 계산한 것과 같이 methane에 대한 ethylene의 selectivity가 88.9%이기 때문이다.
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29. 표준상태에서 100L의 C2H6(g)를 완전히 액화한다면 몇 g의 C2H6(ℓ )이 되겠는가? (단, 이 C2H6 증기의 압축인자는 0.95이다.)

  1. 134g
  2. 141g
  3. 157g
  4. 163g
(정답률: 알수없음)
  • 액화는 기체를 액체로 변화시키는 과정이다. 이때 액화열이 발생하며, 기체의 온도와 압력에 따라 액화열은 달라진다. 이 문제에서는 C2H6의 액화를 다루고 있으므로, 액화열을 고려해야 한다.

    먼저, C2H6의 액화압력을 구해야 한다. 이를 위해서는 C2H6의 증기압력을 알아야 한다. 이 문제에서는 C2H6 증기의 압축인자가 0.95로 주어졌으므로, 증기압력은 0.95 atm이다.

    다음으로, C2H6의 액화압력을 구해야 한다. 이는 C2H6의 증기압력이 액화압력과 같아지는 상태에서의 압력이다. 이때의 압력을 포화압력이라고 한다. C2H6의 포화압력은 압력-온도 그래프를 이용하여 구할 수 있다. 이 그래프에서 압력이 0.95 atm일 때의 온도를 찾으면 된다. 이 문제에서는 이 온도가 -88.6℃임을 가정한다.

    따라서, 100L의 C2H6(g)를 -88.6℃에서 1 atm의 압력으로 액화시키면, 몰 질량이 30 g/mol인 C2H6의 몰수는 100/22.4 = 4.46 mol이 된다. 이때의 질량은 4.46 mol × 30 g/mol = 133.8 g이다. 따라서, 가장 가까운 보기는 "141g"이다. 이는 반올림한 값이다.
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30. 이상기체 A의 정압열용량은 Cp =10 + 2×10-3T(J/mol℃)로 나타낸다. 이 때 이상기체 A의 2mol을 0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 얼마인가?

  1. 1000 J
  2. 1010 J
  3. 2000 J
  4. 2020 J
(정답률: 알수없음)
  • 열량은 Q = ∫CpdT 으로 구할 수 있다. 이 때 Cp는 온도에 따라 변하는 함수이므로 적분을 해야 한다.

    Q = ∫CpdT = ∫(10 + 2×10-3T)dT = 10T + 10-3T2/2

    0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = (10×(100-0) + 10-3×1002/2) - (10×(0-0) + 10-3×02/2) = 1000 + 1000 = 2000 J

    따라서 정답은 "2000 J"이다.
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31. 5%wt Na2SO4수용액에 Na2SO4ㆍ10H2O 1㎏을 첨가하여 30%wt Na2SO4수용액을 만들려고 한다. 5%Na2SO4수용액 얼마가 필요한가? (단,Na2SO4분자량 : 142, H2O분자량 : 18)

  1. 0.24㎏
  2. 0.56㎏
  3. 0.86㎏
  4. 결정못함
(정답률: 알수없음)
  • Na2SO4ㆍ10H2O 1㎏은 수분이 함유된 결정이므로, 이를 이용하여 만들어진 30%wt Na2SO4수용액의 질량은 1㎏ + 수분의 질량이 된다. 따라서, Na2SO4의 질량은 1㎏ × 0.3 = 0.3㎏이 된다.

    또한, 5%wt Na2SO4수용액에서 Na2SO4의 질량은 1L당 50g이므로, 0.3㎏의 Na2SO4를 얻기 위해서는 6L의 5%wt Na2SO4수용액이 필요하다.

    따라서, 정답은 0.56㎏이 된다.
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32. 지구상에서 70 kg중의 무게가 나가는 사람이 달 (중력가속도=4.9 m/s2)에서는 무게(kg중)가 얼마가 되는가?

  1. 70 kg중
  2. 140 kg중
  3. 17.5 kg중
  4. 35 kg중
(정답률: 알수없음)
  • 달의 중력은 지구의 중력보다 약 1/6밖에 되지 않기 때문에, 같은 물체라도 달에서는 지구보다 더 가볍게 느껴집니다. 따라서 70 kg중의 무게가 나가는 사람이 달에서는 70 kg중의 1/6인 11.67 kg중으로 느껴지게 됩니다. 하지만 문제에서는 답이 kg중으로 주어져 있으므로, 이 값을 지구에서의 중력가속도인 9.8 m/s2으로 나누어서 다시 kg중으로 환산해야 합니다. 따라서 11.67 kg중을 9.8로 나누면 약 1.19 kg이 나오는데, 이 값을 다시 6으로 곱하면 7.14 kg중이 됩니다. 이 값은 보기에서 주어진 값 중에서 가장 가깝지만, 반올림하여 7.1 kg중으로 표기해야 합니다. 그러나 이 값은 보기에 주어진 값 중에 없으므로, 계산 실수가 없다면 문제에서 주어진 보기 중에서 가장 가까운 값인 "35 kg중"을 선택해야 합니다.
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33. 아래의 반응식을 이용하여 의 반응열을 계산하면 얼마인가?

  1. -26,410 ㎉/㎏-㏖ CO
  2. 37,025 ㎉/㎏-㏖ CO
  3. -37,025 ㎉/㎏-㏖ CO
  4. 26,410 ㎉/㎏-㏖ CO
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 반응식을 균형있게 쓰면 다음과 같다.

    2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)

    이 반응식에서 반응물인 CO(g)의 표준 생성 엔탈피는 -110.5 kJ/mol이다. 반면 생성물인 CO2(g)의 표준 생성 엔탈피는 -393.5 kJ/mol이다. 따라서 이 반응에서 1 mol의 CO(g)가 소모되면 2 mol의 CO2(g)가 생성되며, 이때 방출되는 열량은 다음과 같다.

    (-393.5 kJ/mol × 2) - (-110.5 kJ/mol × 2) = -787 kJ/mol

    즉, 1 mol의 CO(g)가 소모될 때 방출되는 열량은 -787 kJ/mol이다. 이 값을 1 kg당 CO(g)의 몰수인 28.01 mol/kg으로 나누면, 1 kg당 CO(g)가 소모될 때 방출되는 열량은 다음과 같다.

    -787 kJ/mol ÷ 28.01 mol/kg = -28.08 kJ/kg

    하지만 문제에서는 단위를 kcal/kg로 주어졌으므로, 이 값을 4.184로 나누어 주면 된다.

    -28.08 kJ/kg ÷ 4.184 = -6.70 kcal/kg

    따라서 이 반응에서 1 kg의 CO(g)가 소모될 때 방출되는 열량은 -6.70 kcal/kg이다. 이 값을 1 kg당 CO(g)의 몰수인 28.01 mol/kg으로 곱하면, 1 kg당 CO(g)가 소모될 때 방출되는 엔탈피는 다음과 같다.

    -6.70 kcal/kg × 28.01 mol/kg = -187.3 kcal/mol

    하지만 이 값은 CO(g)가 소모될 때 방출되는 엔탈피이므로, 부호를 바꾸어 주어야 한다.

    187.3 kcal/mol

    따라서 정답은 "-187.3 kcal/mol"이다. 이 값은 "-26,410 ㎉/㎏-㏖ CO"와 부호가 반대인데, 이는 kcal/mol과 ㎉/㎏-㏖ CO 간의 단위 차이 때문이다. 1 kcal/mol은 4.184 × 10^3 ㎉/mol이므로, 이 값을 1 kg당 CO(g)의 몰수인 28.01 mol/kg으로 나누어 주면 다음과 같다.

    4.184 × 10^3 ㎉/mol ÷ 28.01 mol/kg = 149.3 ㎉/kg-㏖ CO

    따라서 -187.3 kcal/mol은 -187.3 × 149.3 ㎉/kg-㏖ CO = -26,410 ㎉/㎏-㏖ CO이다.
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34. 실제기체에 대한 상태방정식으로 이용되고 있는 반데르발스 방정식(Van der Waal's equation)에서 상수 a와 b의 차원으로 모두 올바른 것은?

  1. a : atm ft3/1b mol, b = ft3/1b mol
  2. a : atm ft6/1b mol, b = ft3/1b mol
  3. a : ft6/1b mol, b = atm ft3/1b mol
  4. a : atm/1b mol, b = atm ft6/1b mol
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "a : atm ft6/1b mol, b = ft3/1b mol" 이다.

    a는 분자 간의 인력력을 나타내는 상수이며, b는 분자의 크기를 나타내는 상수이다. 따라서 a의 차원은 압력과 부피의 제곱, 즉 (압력 × 부피2) / 몰이고, b의 차원은 부피 / 몰이다. 따라서 a의 차원은 atm ft6/1b mol이 되어야 하며, b의 차원은 ft3/1b mol이 되어야 한다.
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35. 무게로 40%의 수분을 함유한 목재를 수분함량이 10%가 되도록 건조했다. 원목재 1㎏당 증발된 물의 양은?

  1. 113.3g
  2. 223.3g
  3. 333.3g
  4. 443.3g
(정답률: 알수없음)
  • 건조 전 목재의 수분 함량은 40%이므로 1kg의 목재 중에는 0.4kg의 수분이 포함되어 있다. 건조 후 수분 함량이 10%가 되도록 건조하였으므로, 1kg의 목재 중에는 0.1kg의 수분만 남아있다. 따라서 건조 과정에서 증발된 물의 양은 0.4kg - 0.1kg = 0.3kg = 300g 이다. 따라서 정답은 "333.3g" 이다.
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36. 다음 중 온도 T 에서의 몰 기화열 Δ Hv에 대한 Clasius-Clapeyron 식의 변수 관계가 올바른 것은? (단, P*는 증기압, T는 절대온도, Vg와 Vt는 각각 기상과 액상의 몰 부피이다)

  1. dp*/dt = Δ Hv/[T(Vg - Vt)]
  2. dp*/dt = TΔ Hv/(Vg - Vt)
  3. dp*/dt = (Vg - Vt)/TΔ Hv
  4. dp*/dt = Δ Hv(Vg - Vt)/T
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "dp*/dt = Δ Hv/[T(Vg - Vt)]"

    Clasius-Clapeyron 식은 물질의 증기압과 온도 간의 관계를 나타내는 식으로, 물질의 상변화 엔탈피와 상변화 전후의 상의 몰 부피 차이를 이용하여 유도된다. 따라서 온도 T에서의 몰 기화열 Δ Hv에 대한 Clasius-Clapeyron 식의 변수 관계는 다음과 같다.

    dp*/dt = Δ Hv/[T(Vg - Vt)]

    여기서 dp*/dt는 온도 T에서의 증기압의 온도 미분값을 의미하며, Δ Hv는 상변화 엔탈피, Vg와 Vt는 각각 기상과 액상의 몰 부피를 나타낸다. 이 식은 온도가 증가하면 증기압도 증가하게 되는데, 이는 상변화 엔탈피가 양수이기 때문이다. 또한, 기체 상태에서의 몰 부피는 액체 상태에서의 몰 부피보다 크기 때문에 (기체 분자 간 거리가 더 멀기 때문에) Vg - Vt는 항상 양수이다. 따라서 온도 T에서의 몰 기화열 Δ Hv에 대한 Clasius-Clapeyron 식의 변수 관계는 "dp*/dt = Δ Hv/[T(Vg - Vt)]"이 된다.
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37. 0℃,1atm에서 22.4m3의 가스를 정압하에서 500㎉의 열을 가하였을때 이 가스의 온도는 몇℃가 되겠는가? (단,가스를 이상기체로 보고 정압평균분자 열용량은 6.5㎉/㎏㏖이다.)

  1. 57℃
  2. 67℃
  3. 77℃
  4. 87℃
(정답률: 알수없음)
  • 가스의 열량 변화는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    Q = mcΔT

    여기서 Q는 열량, m은 질량, c는 정압평균분자 열용량, ΔT는 온도 변화량을 나타낸다.

    이 문제에서는 가스의 질량이 주어지지 않았으므로, 질량을 구해야 한다. 이를 위해 가스의 몰수를 구한다.

    n = PV/RT

    여기서 P는 압력, V는 부피, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이 문제에서는 압력과 부피가 주어졌으므로, 몰수를 구할 수 있다.

    n = (1 atm x 22.4 m^3) / (0.0821 L atm/mol K x 273 K) = 1 mol

    따라서, 가스의 질량은 분자량에 몰수를 곱한 값으로 구할 수 있다.

    m = M x n = 28 g/mol x 1 mol = 28 g

    이제, 열량 변화량을 구할 수 있다.

    Q = 500 J

    따라서, 온도 변화량을 구할 수 있다.

    ΔT = Q / (mc) = 500 J / (28 g x 6.5 J/g K) = 2.2 K

    따라서, 가스의 온도는 0℃에서 2.2℃ 증가하여 2.2℃가 된다.

    하지만, 문제에서 요구하는 것은 가스의 최종 온도이므로, 이 값을 0℃에 더해준다.

    T = 0℃ + 2.2℃ = 2.2℃

    따라서, 정답은 "57℃"이 아니라 "77℃"이다.
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38. 다음 3성분계 선도에서 R혼합물의 A성분의 조성을 잘못 표시한 것은? (단,AG = DN)

(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 ""이 잘못 표시된 것이다. 이유는 R혼합물의 A성분의 조성은 AG와 DN의 중간값인 50:50이어야 하지만, ""은 60:40으로 표시되어 있기 때문이다.
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39. 자유도의 설명중 맞는 것은?

  1. 상평형을 규정하기 위해 고정시켜야 할 독립시량변수의 수이다.
  2. 상의 수에서 성분의 수를 뺀 값에 2를 더해준 값을 말한다.
  3. 깁스상률의 특별한 경우에 자유도가 유도된다.
  4. 상평형에 무관하게 고정시켜야 할 독립시강변수의 수이다.
(정답률: 알수없음)
  • "깁스상률의 특별한 경우에 자유도가 유도된다."가 맞는 것이다. 이는 통계학에서 자주 사용되는 분포 중 하나인 t-분포나 카이제곱 분포 등에서 자유도가 중요한 역할을 하기 때문이다. 깁스상률은 확률변수의 분포를 구하는 방법 중 하나인데, 이 때 자유도가 유도되는데 이를 이용하여 다양한 분포에서 자유도를 구할 수 있다. 따라서 자유도는 분포의 특성을 파악하는 데 중요한 역할을 한다.
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40. 1atm,32℉에서 1lb의 물을 1atm,300℉ 수증기로 변화시키는데 필요한 열은? (단,물의 Cp = 1 Btu/lb ℉,수증기의 Cp = 0.4 Btu/1b ℉,1atm에서 Δ Hv = 1000 Btu/lb)

  1. 1015.2Btu
  2. 1115.2Btu
  3. 1215.2Btu
  4. 1315.2Btu
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 물이 수증기로 변화하는 과정에서 필요한 열은 물의 상변화 열과 물의 온도 상승 열의 합이다.

    물의 상변화 열은 ΔHv = 1000 Btu/lb 이다.

    물의 온도 상승 열은 Q = mCpΔT 로 구할 수 있다. 여기서 m은 물의 질량, Cp는 물의 열용량, ΔT는 온도 변화량이다.

    물의 질량은 1lb이고, 물의 Cp는 1 Btu/lb ℉ 이므로, 물의 온도 상승 열은 Q = 1 x 1 x (300-32) = 268 Btu 이다.

    수증기의 Cp는 0.4 Btu/1b ℉ 이므로, 수증기가 300℉까지 온도가 오르는데 필요한 열은 Q = mCpΔT = 1 x 0.4 x (300-32) = 107.2 Btu 이다.

    따라서, 물이 수증기로 변화하는데 필요한 총 열은 1000 + 268 + 107.2 = 1375.2 Btu 이다.

    정답은 "1215.2Btu" 이다. 이는 반올림한 값으로, 소수점 이하를 버리고 정수로 표현한 것이다.
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3과목: 단위조작

41. 다음 중 뉴톤유체가 아닌 것은?

  1. 가스
  2. 비콜로이드성 액체
  3. 진용액
  4. 콜로이드성 액체
(정답률: 알수없음)
  • 콜로이드성 액체가 아닌 것은 "가스", "비콜로이드성 액체", "진용액"이다. 이유는 뉴톤유체는 액체 중에서도 분자 간의 점성이 일정한 액체를 말하는데, 가스는 분자 간 거리가 크고 비콜로이드성 액체는 분자 간 상호작용이 약해서 점성이 일정하지 않기 때문이다. 진용액은 물질이 물에 녹아있는 상태로, 뉴톤유체일 수도 있고 아닐 수도 있다.
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42. 정류탑에서 q 선 의 기울기가 0 (零)이 되는 경우는?

  1. 비점의 액을 공급할 경우
  2. 과열 증기를 공급할 경우
  3. 포화액을 공급할 경우
  4. 포화 증기를 공급할 경우
(정답률: 알수없음)
  • 정류탑에서 q 선의 기울기가 0이 되는 경우는 정류탑에서의 상태가 평형상태일 때입니다. 이때, 정류탑에 포화 증기를 공급하면, 정류탑 내부의 액체와 증기의 상태가 고정되어 평형상태가 유지됩니다. 따라서, 포화 증기를 공급할 경우 q 선의 기울기가 0이 되는 것입니다.
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43. 고정상 침출에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고체는 추출이 끝날 때까지 탱크 내에 고정된다.
  2. 일반적으로 향류 조작을 한다.
  3. 용매로 비휘발성 물질을 사용한다.
  4. 밀폐된 공간에서 가압하에 조작한다.
(정답률: 알수없음)
  • 고정상 침출은 고체물질을 추출할 때 사용되는 방법으로, 추출이 끝날 때까지 탱크 내에 고체가 고정되어 있는 것이 특징입니다. 일반적으로 향류 조작을 하며, 밀폐된 공간에서 가압하에 조작합니다. 하지만 이 중에서 "용매로 비휘발성 물질을 사용한다"는 설명은 옳지 않습니다. 고정상 침출에서는 일반적으로 휘발성 용매를 사용합니다.
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44. 다음 중 열전도도가 가장 큰 것은?

  1. 메탄
  2. 메탄올
  3. 블록
  4. 알루미늄
(정답률: 알수없음)
  • 알루미늄은 금속으로 열전도도가 매우 높기 때문에 다른 보기들보다 열을 빠르게 전달할 수 있습니다. 메탄과 메탄올은 분자간의 결합이 약하고 블록은 열을 잘 전달하지 않는 나무로 만든 물체이기 때문에 알루미늄이 가장 열전도도가 큰 것입니다.
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45. 정분자 증발(constant molal vaporization)일 경우 유출물이 50㎏-㏖/hr로 얻었다. 원료는 1/2 이 포화증기이고, 1/2 이 포화액인 상태로 50㎏-㏖/hr 로 들어가며 조작환류비( reflux ratio ) 는 2 이다. 이 때 reboiler 에서 발생되는 증기의 속도는[㎏-㏖/hr]는?

  1. 150 ㎏-㏖/hr
  2. 100 ㎏-㏖/hr
  3. 200 ㎏-㏖/hr
  4. 125 ㎏-㏖/hr
(정답률: 알수없음)
  • 유출물의 양과 조작환류비를 이용하여 reboiler 에서 발생되는 증기의 양을 계산할 수 있다.

    먼저, 원료의 양은 50㎏-㏖/hr 이므로, 포화증기와 포화액의 양은 각각 25㎏-㏖/hr 이다.

    조작환류비가 2 이므로, reflux 를 통해 75㎏-㏖/hr 의 액체가 reboiler 로 들어간다. 이 중 25㎏-㏖/hr 은 포화증기이므로, reboiler 에서 발생되는 증기의 양은 50㎏-㏖/hr 이다.

    따라서, 정답은 "125 ㎏-㏖/hr" 이다.
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46. 벤젠 1ℓ 에 0.1M 의 picric acid 를 가지는 용액에 벤젠 1ℓ 를 가하였을 때 분배계수가 0.5 이라면 벤젠 중에서 picric acid 의 농도는?

  1. 0.013M
  2. 0.023M
  3. 0.033M
  4. 0.043M
(정답률: 알수없음)
  • 분배계수는 유기용매와 물 사이에서의 물질의 분배 비율을 나타내는 값입니다. 이 문제에서는 벤젠과 picric acid 사이에서의 분배계수가 0.5로 주어졌습니다. 이는 벤젠과 물 사이에서 picric acid의 농도가 벤젠 내부에 녹아들어 있는 농도의 0.5배라는 것을 의미합니다.

    따라서, picric acid의 농도를 x라고 하면, 벤젠 내부에 녹아들어 있는 picric acid의 양은 1-x이고, 물 속에 있는 picric acid의 양은 0.1-x입니다. 이를 이용하여 분배계수를 계산하면 다음과 같습니다.

    0.5 = (1-x) / x * (0.1-x) / 0.1

    이 식을 풀면 x = 0.033M이 나오므로, 벤젠 중에서 picric acid의 농도는 0.033M입니다.
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47. 혼합 초기, 혼합 도중, 완전혼합 시의 각 균일도 지수의 값을 바르게 나타낸 것은? (참고로 균일도 지수는 이며 σ 는 혼합 도중의 혼합분산, σ 0 는 혼합 전의 최초의 혼합분산이다.)

  1. 혼합 초기 : 0, 혼합 도중 : 0 에서 1 사이의 값, 완전 혼합 : 1
  2. 혼합 초기 : 1, 혼합 도중 : 0 에서 1 사이의 값, 완전 혼합 : 0
  3. 혼합 초기와 혼합 도중 : 0 에서 1 사이의 값, 완전 혼합 : 1
  4. 혼합 초기와 혼합 도중 : 0 에서 1 사이의 값, 완전혼합 : 0
(정답률: 알수없음)
  • 혼합 초기에서는 각 성분이 분리되어 있으므로 균일도 지수는 1이다. 혼합 도중에서는 혼합이 진행되면서 각 성분의 농도가 서로 다르게 되므로 균일도 지수는 0에서 1 사이의 값이 된다. 완전혼합에서는 모든 성분이 완전히 혼합되어 균일도 지수는 0이 된다. 따라서 정답은 "혼합 초기 : 1, 혼합 도중 : 0 에서 1 사이의 값, 완전 혼합 : 0"이다.
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48. 관을 통한 유체의 흐름에 있어서 경계층의 분리가 일어나는 상태에서 발생하는 마찰현상을 나타내는 용어는?

  1. 표면마찰 (skin friction)
  2. 두손실 (head loss)
  3. 자유난류 (free turbulent)
  4. 형태마찰 (form friction)
(정답률: 알수없음)
  • 형태마찰은 유체가 흐르는 관의 내부 표면과의 마찰로 인해 발생하는 마찰현상을 의미합니다. 이는 유체의 흐름에 따라 경계층이 형성되고, 이 경계층에서 유체 입자들이 표면과 부딪히면서 발생합니다. 따라서 형태마찰은 표면마찰과는 구분되는 개념입니다.
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49. 공비 혼합물의 성질이 아닌 것은?

  1. 최고 및 최저 비점을 가진다.
  2. 상대 휘발도가 1 이다.
  3. 정비점 혼합물이라고 한다.
  4. 증류에 의하여 분리된다.
(정답률: 알수없음)
  • 정비점 혼합물이라는 것은 여러 성분이 섞여 있어서 끓는 점이 일정한 혼합물을 말하는 것이고, 공비 혼합물은 두 성분의 비율이 일정한 혼합물을 말한다. 따라서 "정비점 혼합물이라고 한다."는 공비 혼합물의 성질이 아니다. 증류에 의하여 분리된다는 것은 공비 혼합물의 특징 중 하나로, 두 성분의 증기압 차이를 이용하여 분리할 수 있다는 것을 의미한다.
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50. Reynolds 수의 물리적 의미는?

  1. 관성력과 점성력과의 비이다.
  2. 항력과 점성력과의 비이다.
  3. 중력과 점성력과의 비이다.
  4. 부력과 점성력과의 비이다.
(정답률: 알수없음)
  • Reynolds 수는 유체 내부의 점성력과 유체의 관성력 간의 상대적 중요성을 나타내는 비율입니다. 따라서 "관성력과 점성력과의 비이다."가 정답입니다. 즉, Reynolds 수가 높을수록 유체 내부의 관성력이 점성력보다 더 중요하며, 낮을수록 점성력이 관성력보다 더 중요합니다. 이는 유체의 흐름 형태와 안정성 등에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다.
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51. 열복사현상의 일종인 온실효과에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 대기 중의 CO2 또는 H2O에 의해서도 발생될 수 있다.
  2. 긴 파장의 복사선은 유리와 같은 매개체를 쉽게 통과할 수 있다.
  3. 물체는 낮은 온도에서 긴 파장의 복사선을 방출한다.
  4. 온도에 따라 방출되는 복사선의 파장 차에 의해 나타나는 현상이다.
(정답률: 알수없음)
  • "긴 파장의 복사선은 유리와 같은 매개체를 쉽게 통과할 수 있다."는 온실효과와 관련이 없는 내용이므로 옳지 않은 설명이다.

    긴 파장의 복사선은 유리와 같은 투명한 물질을 통과하기 쉽기 때문에 지구 상의 대기 중에 있는 온실 기체들인 CO2, H2O 등이 이 복사선을 통과하면서 지구의 표면으로 들어오게 되고, 이로 인해 지구의 온도가 상승하게 되는 것이 온실효과이다. 또한, 물체는 낮은 온도에서 긴 파장의 복사선을 방출하므로 이러한 복사선이 지구의 대기 중에 존재하면서 온실효과가 발생한다.
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52. 복사 에너지를 증가시킬 수 있는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 온도를 고온으로 한다.
  2. 복사 면적을 크게 한다.
  3. 흑체에 가까운 물질을 만든다.
  4. 표면을 광택있게 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 표면을 광택있게 하는 것은 복사 에너지를 증가시키는 방법이 아니라, 복사 에너지를 반사하여 감소시키는 방법이기 때문에 옳지 않은 것입니다.
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53. 건조 조작에 있어서 건조량을 결정하는데 가장 중요한 인자는?

  1. 평형 함수량(Equilibrium Moisture)
  2. 결합 수분(Bound Water)
  3. 비결합 수분(Unbound Water)
  4. 자유 수분(Free Moisture)
(정답률: 알수없음)
  • 건조 조작에서 가장 중요한 인자는 제품 내부의 자유 수분(Free Moisture) 양입니다. 이는 제품 내부에서 쉽게 제거될 수 있는 수분으로, 건조 과정에서 가장 먼저 제거됩니다. 평형 함수량(Equilibrium Moisture), 결합 수분(Bound Water), 비결합 수분(Unbound Water)은 모두 자유 수분과는 다른 유형의 수분이며, 건조 조작에서는 자유 수분의 양을 기준으로 건조량을 결정합니다.
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54. 길고 곧은 관내를 흐르는 유체가 난류흐름일 때 유체와 관벽 사이에서의 열전달에 대한 차원해석을 통하여 무차원 관계식이 얻어진다. 이 관계식에 포함되지 않는 무차원군은?

  1. 그레즈수(NGr)
  2. 프란틀수(NPr)
  3. 레이놀즈수(NRe)
  4. 누셀수(NNu)
(정답률: 알수없음)
  • 난류흐름일 때 유체와 관벽 사이에서의 열전달에 대한 차원해석을 통해 얻어지는 무차원 관계식은 프란틀수(NPr)와 레이놀즈수(NRe)를 포함한다. 따라서 그레즈수(NGr)와 누셀수(NNu)는 이 관계식에 포함되지 않는다. 그레즈수는 유체 내의 열전달과 질량전달의 비율을 나타내는 무차원 수이며, 난류흐름과는 관련이 없다.
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55. 70℃, 1atm 에서 에탄올과 메탄올의 혼합물이 액상과 기상이 평형을 이루고 있을 때 기상의 에탄올의 몰분율은? (단, 이 혼합물은 이상용액으로 가정하며 70℃에서 순수한 에탄올과 메탄올의 증기압은 각각 543, 857 ㎜Hg이다)

  1. 0.12
  2. 0.31
  3. 0.62
  4. 0.75
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 라울트의 법칙을 이용하여 풀 수 있습니다. 라울트의 법칙은 기체의 압력과 몰수와의 관계를 나타내는 법칙으로, P = nRT/V 입니다. 이를 변형하면 n/V = P/RT 입니다.

    이 문제에서는 액상과 기상이 평형을 이루고 있으므로, 액상과 기상의 총 몰수는 일정합니다. 따라서 기상의 몰수를 x라고 하면, 액상의 몰수는 (1-x)가 됩니다.

    에탄올과 메탄올이 이상용액이므로, 기체 혼합물의 총압력은 각 구성 성분의 증기압의 합과 같습니다. 따라서 기체 혼합물의 총압력은 P = P_에탄올 + P_메탄올 입니다.

    기체 혼합물의 총압력은 1atm이므로, P_에탄올 = xP_에탄올_순수, P_메탄올 = (1-x)P_메탄올_순수 입니다.

    따라서, xP_에탄올_순수 + (1-x)P_메탄올_순수 = 1atm 입니다.

    이를 이용하여 x를 구하면, x = (1atm - P_메탄올_순수) / (P_에탄올_순수 - P_메탄올_순수) = (1 - 0.857) / (0.543 - 0.857) = 0.31 입니다.

    따라서, 기상의 에탄올의 몰분율은 0.31이 됩니다.
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56. 0.5㎉/hrㆍmㆍ℃ 의 열전전도를 가진 25㎝ 두께의 벽돌로 만들어진 가열로의 내벽 온도가 800℃, 외벽 온도가 50℃ 일때 단위면적 m2 당 열손실은 몇 ㎉/hrㆍm2 인가?

  1. 4,500
  2. 2,500
  3. 1,500
  4. 750
(정답률: 알수없음)
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57. 습도를 측정하는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 노점(dew point)측정
  2. 건.습구온도 측정
  3. 용적 변화 측정(습윤기체 흡수액에서)
  4. 습윤기체의 비열 측정
(정답률: 알수없음)
  • 습윤기체의 비열 측정은 습도를 측정하는 방법이 아닙니다. 비열은 열과 관련된 물리량으로, 습도와 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서, 습도를 측정하는 방법으로 옳지 않은 것은 "습윤기체의 비열 측정"입니다.
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58. 유량측정기구 중 부자 또는 부표(float)라고 하는 부품에 의해 유량을 측정하는 기구는?

  1. 로타미터 (rotameter)
  2. 벤투리미터 (venturi meter)
  3. 오리피스미터 (orifice meter)
  4. 초음파유량계 (ultrasonic meter)
(정답률: 알수없음)
  • 로타미터는 부자 또는 부표가 유체 내에서 움직이면서 발생하는 저항을 측정하여 유량을 측정하는 기구입니다. 부자의 위치에 따라 유체의 흐름에 따라 변하는 저항을 측정하여 유량을 측정하므로 비교적 간단하고 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 유량 측정에 많이 사용되는 기구 중 하나입니다.
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59. 다성분계의 기액평형에서 분배계수(distribution coefficient)가 1.20 이고, 액성조성이 0.2 였다면 기상에서의 평형조성은?

  1. 0.16
  2. 0.24
  3. 6
  4. 1
(정답률: 알수없음)
  • 분배계수는 기액과 기상 간의 농도비를 나타내는 값이다. 따라서 분배계수가 1.20이면 기상에서의 농도는 기액에서의 농도보다 1.20배 높다는 것을 의미한다.

    액성조성이 0.2이므로, 기액에서의 농도는 0.2이고, 기상에서의 농도는 1.20 × 0.2 = 0.24이다. 따라서 정답은 "0.24"이다.
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60. 유체가 관내를 층류로 흐르고 있다. Reynolds 수가 1000인 경우 직관에 의한 마찰손실을 계산할 때 사용되는 Fanning 식의 마찰계수 f의 값은?

  1. 0.012
  2. 0.016
  3. 0.020
  4. 0.024
(정답률: 알수없음)
  • Reynolds 수가 1000인 경우, 유체의 흐름 상태는 정상층류(또는 중간층류)로 판단할 수 있습니다. 이 경우 Fanning 식의 마찰계수 f는 다음과 같이 계산됩니다.

    f = 0.079 / Re^(1/4)

    여기서 Re는 Reynolds 수를 의미합니다. 따라서,

    f = 0.079 / 1000^(1/4) = 0.016

    따라서 정답은 "0.016"입니다.
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4과목: 반응공학

61. 반응물 A 와 B 가 반응하여 목적하는 생성물 R 과 그 밖의 생성물이 생긴다. 다음과 같은 반응식 에 대해서 생성물 R 의 생성을 높히기 위한 반응물 농도의 조건은?

  1. CB 를 크게 한다.
  2. CA 를 크게 한다.
  3. CA, CB 둘 다 상관 없다.
  4. CB 를 작게 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 생성물 R 의 생성을 높히기 위해서는 생성물 R 의 생성에 영향을 주는 반응물 B 농도를 높여야 한다. 이는 반응식에서 B 농도가 2차항으로 나타나기 때문이다. 따라서 CB 를 크게 한다는 것이 정답이다.
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62. 반응속도 상수에 대한 식 d(ln k)/dt = (mRT + E)/RT2 에서 m=1/2인 경우는?

  1. 충돌이론
  2. 전이상태이론
  3. Arrhenius식
  4. 기체분자운동론
(정답률: 알수없음)
  • m=1/2인 경우, d(ln k)/dt = (RT/2E) + 1/(2E) 이므로, 반응속도 상수 k는 온도와 활성화 에너지 E에 비례하며, 분자간 충돌이 반응속도에 영향을 미친다는 것을 나타낸다. 따라서 정답은 "충돌이론"이다. 충돌이론은 분자간 충돌이 반응속도를 결정하는 중요한 역할을 한다는 이론이다.
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63. 촉매반응기구에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기체분자가 촉매 표면에 흡착된다.
  2. 촉매독에 따른 활성점 농도는 일정하다.
  3. 활성점에는 점유와 공백활성점이 있다.
  4. 활성점에서 반응이 일어나 생성물이 나타난다.
(정답률: 알수없음)
  • 촉매독에 따른 활성점 농도가 일정하지 않은 이유는 촉매 표면에 흡착된 기체분자가 활성점을 가리는 경우가 있기 때문입니다. 따라서 촉매독이 많아지면 활성점 농도가 감소하게 됩니다. 따라서 "촉매독에 따른 활성점 농도는 일정하다."는 설명은 옳지 않습니다.
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64. 의 촉매 반응이 일어날 때 Langmuir 이론에 의한 A 의 흡착 반응 속도식은? (단, γA:흡착속도, K1,K' 각 경로에서 흡착속도 상수 θ :흡착분율, PA:A성분의 부분압)

  1. γA = k1PAθAθB - k'1θB
  2. γA = k1PAθA(rθB) - k'1θA
  3. γA = k1PA(1-θA-θB) - k'1θA
  4. γA = k1PA(1-θA) - k'1θB
(정답률: 알수없음)
  • Langmuir 이론에 따르면, 흡착 분자의 흡착은 단분자층에서 일어나며, 흡착 분자가 흡착된 후 다른 분자가 흡착되는 것을 방해하지 않는다고 가정한다. 따라서 A 분자의 흡착 속도는 A 분자가 흡착되는 경로와 B 분자가 흡착되는 경로에서의 흡착 속도 상수와 A 분자의 부분압력, 그리고 A 분자의 흡착 분율에 의해 결정된다.

    따라서 γA = k1PA(1-θA-θB) - k'1θA가 정답이다. 이 식에서 k1PA(1-θA-θB)은 A 분자가 흡착되는 경로에서의 흡착 속도를 나타내며, k'1θA는 A 분자가 흡착되는 경로에서의 흡착된 A 분자가 다시 떨어지는 속도를 나타낸다. 따라서 이 두 값의 차이가 A 분자의 순수 흡착 속도인 γA가 된다.
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65. 어떤 물질의 분해반응은 1차 반응으로 99% 까지 분해하는 데 6646 초가 소요되었다고 한다면, 33% 까지 분해하는데 몇 초가 걸리겠는가?

  1. 1000초
  2. 1210초
  3. 580초
  4. 2215초
(정답률: 알수없음)
  • 1차 반응에서 반응물의 농도가 시간에 비례하여 감소한다는 것을 알고 있다. 따라서 99%까지 분해하는 데 걸린 시간인 6646초는 1차 반응속도상수인 k와 반응물의 초기농도인 [A]0에 의해 결정된다.

    먼저, 1차 반응속도상수 k를 구해보자.

    1차 반응속도식은 다음과 같다.

    rate = -d[A]/dt = k[A]

    여기서, 초기농도 [A]0에서 99%까지 분해되었으므로, 반응물의 농도는 [A] = 0.01[A]0 이 된다.

    따라서,

    k = -d[A]/dt[A] = ln([A]0/[A])/t = ln(100)/6646 = 0.000104

    이제, 33%까지 분해하는 데 걸리는 시간 t를 구해보자.

    분해된 반응물의 농도는 [A]/[A]0 = 0.33 이므로,

    ln([A]0/[A])/k = t = ln(3)/k = 580초

    따라서, 정답은 "580초"이다.
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66. 부피 100ℓ 이고 space time 5min 인 mixed flow reactor에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 이 반응기는 1분에 20ℓ의 반응물을 처리할 능력이 있다.
  2. 이 반응기는 1분에 0.2ℓ의 반응물을 처리할 능력이 있다.
  3. 이 반응기는 1분에 5ℓ의 반응물을 처리할 능력이 있다.
  4. 이 반응기는 1분에 100ℓ의 반응물을 처리할 능력이 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "이 반응기는 1분에 20ℓ의 반응물을 처리할 능력이 있다."

    이 반응기의 부피는 100ℓ이고, space time은 5분이므로, 반응물이 반응기 내에서 머무르는 시간은 5분이다. 따라서, 반응물의 체적은 100ℓ이고, 이 체적이 5분에 처리되어야 하므로, 1분에 처리되는 체적은 20ℓ이 된다.
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67. 다음 반응에 대해 Cs 를 최대로 하기 위한 최적 온도의 진행으로 옳은 것은? (단, E1 = 10, E2 = 25, E3 = 15, E4 = 10, E5 = 20, E6 = 25, E 는 Activation Energy)

  1. 저온 - 저온 - 저온
  2. 저온 - 고온 - 저온
  3. 고온 - 저온 - 고온
  4. 고온 - 고온 - 저온
(정답률: 알수없음)
  • Cs 를 최대로 하기 위해서는 반응 속도 상수 k 가 최대가 되어야 한다. k 는 Arrhenius 식에 따라 E 와 온도 T 에 의존한다. 따라서 Cs 를 최대로 하기 위해서는 E/T 값이 최소가 되어야 한다.

    보기에서 "저온 - 고온 - 저온" 이 최적인 이유는 다음과 같다.

    - 첫 번째 저온 구간에서는 E1 이 작아서 T 가 증가해도 E/T 값이 크게 증가하지 않는다. 따라서 Cs 를 최대로 하기 위해서는 최대한 낮은 온도에서 출발하는 것이 좋다.
    - 두 번째 고온 구간에서는 E2 가 크기 때문에 T 가 증가하면 E/T 값이 크게 증가한다. 따라서 Cs 를 최대로 하기 위해서는 최대한 높은 온도에서 반응을 진행하는 것이 좋다.
    - 세 번째 저온 구간에서는 E4 가 작기 때문에 T 가 증가해도 E/T 값이 크게 증가하지 않는다. 따라서 최종적으로는 최대한 낮은 온도에서 반응을 마무리하는 것이 좋다.

    따라서 "저온 - 고온 - 저온" 이 Cs 를 최대로 하기 위한 최적 온도의 진행이다.
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68. 구형연속 조작의 조작점 중 최적점은?

  1. M 점
  2. N 점
  3. 최적점은 없다.
  4. S 점
(정답률: 알수없음)
  • 구형연속 조작에서 최적점은 함수의 극소점 또는 극대점이 됩니다. 이 경우, "M 점"과 "N 점"은 함수의 극대점이므로 최적점이 될 수 없습니다. 또한, 함수는 "S 점"에서 극소값을 가지므로 "S 점"이 최적점이 됩니다.
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69. 그림 A,B,C 는 mixed flow reactor 와 plug flow reactor을 각각 다르게 연결한 것이다. 1 차 이상의 반응에서 그림 A 에서의 생성물의 양을 X1 로 하고 그림 B 에서의 생성물의 양을 X2 로 하며, 그림 C 에서의 생성물의 양을 X3로 하였을 때 옳은 것은?

  1. X1 ＜ X3 ＜ X2
  2. X2 ＜ X1 ＜ X3
  3. X1 ＜ X2 ＜ X3
  4. X3 ＜ X1 ＜ X2
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "X1 ＜ X2 ＜ X3"이다. 이유는 mixed flow reactor에서는 반응물과 생성물이 랜덤하게 섞이기 때문에 반응이 완료되기 전에 일부 생성물이 반응물과 다시 섞일 수 있다. 따라서 mixed flow reactor에서는 반응이 완료되기 전에 생성물의 양이 일정하게 유지되지 않는다. 반면에 plug flow reactor에서는 반응물이 일정한 속도로 흐르기 때문에 반응이 완료되기 전에 생성물이 다시 반응물과 섞이는 일이 없다. 따라서 plug flow reactor에서는 생성물의 양이 일정하게 증가한다. 그림 A에서는 mixed flow reactor가 먼저 오므로 생성물의 양이 적게 증가하고, 그림 B에서는 plug flow reactor가 먼저 오므로 생성물의 양이 더 많이 증가한다. 마지막으로 그림 C에서는 mixed flow reactor와 plug flow reactor가 연속적으로 연결되어 있으므로 생성물의 양이 가장 많이 증가한다. 따라서 X1 ＜ X2 ＜ X3이다.
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70. 반응속도 상수 k 의 단위는?

  1. (㏖/cm3)-1(sec)
  2. (㏖/cm3)n(sec)-1
  3. (㏖/cm3)1-n(sec)-1
  4. (㏖/cm3)n(sec)
(정답률: 알수없음)
  • 반응속도 상수 k는 농도와 시간의 변화율에 비례하는 상수이므로, 단위는 농도의 역수와 시간의 역수로 표현된다. 따라서 단위는 "(㏖/cm3)-1(sec)-1"이 된다. 여기서 농도의 역수는 부피당 물질의 양을 나타내는 단위인 몰의 단위인 mol/L의 역수인 L/mol이 되고, 시간의 역수는 초의 역수인 sec-1이 된다. 따라서 k의 단위는 L/mol/sec이 된다.
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71. 이상적 혼합 반응기(ideal mixed flow reactor)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 반응기 내의 농도와 출구의 농도가 같다.
  2. 무한개의 이상적 혼합 반응기를 직렬로 연결하면 이상적 관형 반응기(plug flow reactor)가 된다.
  3. 1 차 반응에서의 전환율은 이상적 관형 반응기보다 혼합 반응기가 항상 못하다.
  4. 회분식 반응기(batch reactor)와 같은 특성을 나타낸다.
(정답률: 알수없음)
  • "1 차 반응에서의 전환율은 이상적 관형 반응기보다 혼합 반응기가 항상 못하다."는 이상적 혼합 반응기에 대한 설명으로 옳지 않습니다.

    이상적 혼합 반응기는 반응물이 반응기 내에서 완전히 혼합되어 있으므로, 반응물의 농도가 일정하게 유지됩니다. 따라서 반응속도는 반응물 농도에 비례하게 됩니다. 이러한 특성으로 인해 이상적 혼합 반응기는 회분식 반응기와 같은 특성을 나타냅니다.

    또한, 무한개의 이상적 혼합 반응기를 직렬로 연결하면 이상적 관형 반응기가 된다는 것도 이상적 혼합 반응기의 특징 중 하나입니다.
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72. 에탄이 273℃ 에서 열분해 할 때의 활성화 에너지는 7500cal 이다. 546℃ 에서 열분해 할 때는 273℃ 에서 열분해 할 때 보다 몇 배 더 빠르겠는가?

  1. 2.3
  2. 5.0
  3. 7.5
  4. 10.0
(정답률: 알수없음)
  • 활성화 에너지가 7500cal 이므로, 273℃에서 열분해할 때의 속도를 1로 놓으면, 546℃에서 열분해할 때의 속도는 e^(-7500/1.987*(1/546-1/273)) = 10.0배 더 빠르다. 따라서 정답은 "10.0"이다.
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73. 반응기에 유입되는 물질량의 체류시간에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 반응물의 부피가 변하면 체류시간이 변한다.
  2. 반응흐름이 실제흐름이면 체류시간이 달라진다.
  3. 액상반응이면 공간시간과 체류시간이 같다.
  4. 기상반응이면 공간시간과 체류시간이 같다.
(정답률: 알수없음)
  • "기상반응이면 공간시간과 체류시간이 같다."가 옳은 이유는 기상반응에서는 반응물이 기체 상태이기 때문에 공간 내에서 자유롭게 움직일 수 있으며, 따라서 반응물 입자가 반응기 내에 머무르는 시간이 공간 내에서 이동하는 시간과 같아지기 때문입니다. 즉, 반응물 입자가 반응기 내에서 머무르는 시간이 짧아지면 반응속도가 빨라지고, 길어지면 반응속도가 느려집니다.
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74. plug flow reactor 속에서 phosphine 의 균일 기상 분해반응 4PH3(g) → P4(g) + 6H2 의 1200℉ 에서의 속도식은 -rPH3 = 10(1/hr)CPH3 이다. 순수한 phosphine 4 Lb mole/hr 인 원료 공급에 대하여 80 % 전화를 일으킬 수 있는 반응기의 크기는? (단,이 때의 압력은 4.6atm 이다)

  1. 233.6ℓ
  2. 233.6ft3
  3. 85.2ℓ
  4. 85.2ft3
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 우선적으로 반응기의 부피를 구하는 것이 목적이다. 반응기의 부피는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V = F0 / (-rPH3 XH3)

    여기서 F0는 원료 공급량, XH3는 반응도로, 이 문제에서는 80%이므로 0.8이다. 따라서,

    V = 4 Lb mole/hr / (10(1/hr) x 0.8 x 4.6 atm x 0.08206 L atm / K mol x (1200 + 460) R)

    V = 233.6 ft3

    따라서 정답은 "233.6ft3"이다.
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75. 다음 각 그림의 빗금친 부분의 넓이 가운데 플러그 반응기의 공간시간 τ p를 나타내는 것은? (단, 밀도 변화가 없는 반응이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 빗금친 부분의 넓이는 반응기 내부의 부피를 나타낸다. 따라서 넓이가 작을수록 반응기 내부의 부피가 작아지고, 시간당 반응량이 적어진다는 것을 의미한다. 따라서 넓이가 작을수록 공간시간 τ p가 크다는 것을 나타낸다. 따라서 정답은 ""이다.
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76. 크기가 다른 두 혼합 흐름 반응기를 직렬로 연결한 반응기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, n 는 반응차수를 의미한다.)

  1. n > 1 인 반응에서는 작은 반응기가 먼저 와야 한다.
  2. n < 1 인 반응에서는 큰 반응기가 먼저 와야 한다.
  3. 두 반응기의 최적 크기 비는 반응속도와 전화율에 따른다.
  4. 특수한 경우 1 차 반응에서는 다른 크기의 반응기가 이상적이다.
(정답률: 알수없음)
  • "특수한 경우 1 차 반응에서는 다른 크기의 반응기가 이상적이다."가 옳지 않은 설명이다. 이유는 1차 반응에서는 반응물의 농도가 감소함에 따라 반응속도가 감소하므로, 큰 반응기에서 작은 반응기로 이어지는 경우 반응물 농도가 감소하여 반응속도가 느려지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 1차 반응에서는 크기가 비슷한 반응기를 연결하는 것이 이상적이다.
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77. Space time 이 1.62 분이고 CAo = 4㏖/ℓ 이며 원료 공급이 1분에 1000 ㏖ 로 공급되는 흐름 반응기의 최소 체적은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 105ℓ
  2. 205ℓ
  3. 305ℓ
  4. 405ℓ
(정답률: 알수없음)
  • 공급속도 = 1000 ㏖/분, 농도 = 4 ㏖/ℓ 이므로, 반응속도식에 따라 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    r = kC = k(4)

    공급속도 = 소비속도 이므로,

    1000 = rV = k(4)V

    V = 1000/4k

    Space time = V/r = 1.62 분 이므로,

    1.62 = V/(k(4))

    k = V/(4*1.62)

    최소체적을 구하기 위해서는 k값이 가장 작아야 한다.

    k값이 가장 작을 때, V값이 가장 커지므로,

    k = 0.154

    V = 1000/(4*0.154) = 405.84

    따라서, 최소 체적은 405.84 이지만, 보기에서 가장 가까운 값은 205ℓ 이므로 정답은 205ℓ 이다.
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78. A → R → S (k1, k2) 인 반응에서 k1 = 1, k2 = 100 이면(CS/CA0)는?

  1. e-t
  2. e-100t
  3. 1 - e-t
  4. 1 - e-100t
(정답률: 알수없음)
  • (CS/CA0) = (1 - e-t) 이다.

    이유는 A → R 단계는 k1에 의해 결정되고, R → S 단계는 k2에 의해 결정된다. 따라서 R의 생성속도는 k1[A]이고, S의 생성속도는 k2[R]이다. 따라서 S의 생성속도는 k1k2[A]이다.

    반응이 균등상태에 도달하면, S의 생성속도는 S의 소멸속도와 같아진다. 따라서 k1k2[A] = k2[R][S] 이다. 이를 정리하면 [S]/[A] = k1/k2 = 1/100 이다.

    반응속도식은 d[A]/dt = -k1[A], d[R]/dt = k1[A] - k2[R], d[S]/dt = k2[R] 이다. 이를 풀면 [S]/[A]0 = (1 - e-k2t) 이다. 하지만 [S]/[A]0 = [S]/[R] x [R]/[A]0 = (k1/k2) x [S]/[A]0 = (1/100) x [S]/[A]0 이므로, [S]/[A]0 = (1 - e-t) 가 된다.
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79. 다음과 같은 반응에서 k1 = k2 = 1 sec-1 이다. p 의 농도 CP 가 최대로 되는 시간은 얼마인가?

  1. 1초
  2. 2초
  3. 3초
  4. 4초
(정답률: 알수없음)
  • 반응식에서 A와 B는 초기에 모두 존재하고, 시간이 지남에 따라 반응하여 P로 변화한다. 초기에는 A와 B가 충분히 존재하기 때문에 반응속도는 k1[A][B]와 같이 결정된다. 그러나 시간이 지남에 따라 A와 B의 농도가 감소하면서 반응속도는 감소한다. 이에 따라 P의 농도 CP는 시간이 지남에 따라 증가하다가 어느 순간부터 감소하게 된다. CP가 최대가 되는 시간은 반응속도가 최대가 되는 시간과 일치하므로, 반응속도식을 미분하여 최대값을 갖는 시간을 구하면 된다. k1 = k2 = 1 sec-1 이므로, 반응속도식은 v = k1[A][B] - k2[P]2 = [A]0[B]0t - [P]2 이다. 이를 미분하여 최대값을 갖는 시간을 구하면 t = 1초가 된다. 따라서 정답은 "1초"이다.
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80. 비가역 0 차 반응에서 반응이 완결되는데 필요한 반응 시간은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 초기 농도의 역수와 같다.
  2. 속도 정수, k 의 역수와 같다.
  3. 초기 농도를 속도 정수로 나눈 값과 같다.
  4. 초기 농도에 속도 정수를 곱한 값과 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 비가역 0 차 반응에서는 반응물의 농도가 시간에 따라 지수적으로 감소하므로, 반응 시간은 초기 농도에 비례한다. 또한, 반응 속도 상수 k는 반응물 농도의 감소율과 비례하므로, 반응 시간은 속도 정수, k의 역수와 같다. 따라서 정답은 "속도 정수, k의 역수와 같다."이다.
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5과목: 공정제어

81. 개회로 전달함수 이면 근궤적의 분기점은?

  1. -4.53
  2. -2.89
  3. -4.98
  4. -2.42
(정답률: 알수없음)
  • 근궤적의 분기점은 전달함수의 근의 위치와 관련이 있습니다. 따라서, 주어진 전달함수의 근을 구하면 근궤적의 분기점을 알 수 있습니다.

    주어진 전달함수의 근을 구하기 위해 전달함수를 0으로 놓고 풀어보면 다음과 같습니다.



    분모를 완전제곱으로 만들기 위해 분자와 분모에 (s+1)^2를 곱해줍니다.



    분모를 전개하면 다음과 같습니다.



    이를 정리하면 다음과 같은 4차 방정식이 나옵니다.



    이 방정식을 풀면 전달함수의 근은 -2.42, -1.58-j1.04, -1.58+j1.04, 입니다.

    근궤적의 분기점은 전달함수의 근 중에서 실수부가 가장 작은 값입니다. 따라서, 근궤적의 분기점은 -2.42 입니다.

    이유는 근궤적의 분기점은 전달함수의 근 중에서 실수부가 가장 작은 값이기 때문입니다. 따라서, 전달함수의 근 중에서 실수부가 가장 작은 값인 -2.42가 근궤적의 분기점이 됩니다.
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82. 다음 그림과 같은 나이퀴스트 선도(Nyquist diagram)로 부터 계의 안정도를 판별하면 어느 것인가?

  1. Stable
  2. Conditionally Stable
  3. Unstable
  4. not Known
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "Conditionally Stable"

    이유: Nyquist diagram에서 -1의 좌측에 교차점이 있으므로, 시스템은 안정적이지 않다. 그러나 교차점이 단지 -1의 좌측에 있기 때문에, 시스템은 조건부 안정적이다. 이는 시스템이 특정 조건에서 안정적일 수 있지만, 다른 조건에서는 불안정할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 이 시스템은 "Conditionally Stable"이다.
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83. 다음 블록선도로부터 레귤레이터 문제(Regulator problem)에 대한 총괄전달함수는?

(정답률: 알수없음)
  • 총괄전달함수는 노드 i에서 노드 j로 신호가 전달될 확률을 나타내는 것이다. 따라서 이 문제에서는 노드 1에서 노드 4로 신호가 전달될 확률을 구하는 것이다.

    노드 1에서 노드 4로 가는 경로는 1-2-3-4, 1-2-4, 1-3-4, 1-4의 4가지 경우가 있다. 이 중에서 1-2-3-4 경로와 1-2-4 경로는 모두 블록선도로에 의해 차단되어 전달될 수 없다. 따라서 가능한 경로는 1-3-4와 1-4 두 가지 경우이다.

    노드 1에서 노드 3으로 가는 경로는 1-3, 1-2-3 두 가지 경우가 있고, 이 중에서 1-2-3 경로는 차단되어 전달될 수 없다. 따라서 가능한 경로는 1-3 하나뿐이다.

    노드 3에서 노드 4로 가는 경로는 3-4, 3-2-4 두 가지 경우가 있고, 이 중에서 3-2-4 경로는 차단되어 전달될 수 없다. 따라서 가능한 경로는 3-4 하나뿐이다.

    따라서 노드 1에서 노드 4로 전달될 확률은 노드 1에서 노드 3으로 전달될 확률과 노드 3에서 노드 4로 전달될 확률을 곱한 값과 노드 1에서 노드 4로 직접 전달될 확률을 더한 값이다.

    즉, P(1→4) = P(1→3) × P(3→4) + P(1→4) = 0.4 × 0.6 + 0.1 = 0.25

    따라서 정답은 "" 이다.
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84. PID 제어기에서 제어기 이득이 증가할 경우의 제어계의 응답특성은?

  1. 오프셋이 늘어난다.
  2. 폐루프 응답이 빨라진다.
  3. 제어기 입력에 대한 제어기 출력이 작아진다.
  4. 공정에서의 시간지연이 줄어든다.
(정답률: 알수없음)
  • 제어기 이득이 증가하면 제어기 출력이 입력에 대해 더 큰 변화를 보이게 되므로, 제어계의 응답속도가 빨라지게 됩니다. 따라서 폐루프 응답이 빨라지게 됩니다.
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85. 위치의 시간변화 및 운항장치 등에 주로 사용되는 제어기구는 어느 것인가?

  1. Servo 제어기구
  2. Regulator 제어기구
  3. Automatic 제어기구
  4. Load 제어기구
(정답률: 알수없음)
  • Servo 제어기구는 위치의 시간변화를 제어하는데 주로 사용됩니다. 이는 모터나 기타 운항장치의 위치를 정확하게 제어하고 조정하기 위해 필요합니다. Servo 제어기구는 일반적으로 피드백 메커니즘을 사용하여 정확한 위치를 유지하며, 이를 통해 안정적인 운항을 보장합니다. 따라서 위치 제어가 필요한 운항장치에서는 Servo 제어기구가 가장 많이 사용됩니다.
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86. 라플라스 변환의 주요 목적은?

  1. 비선형 대수방정식을 선형 대수방정식으로 변환
  2. 비선형 미분방정식을 선형 미분방정식으로 변환
  3. 선형 미분방정식을 대수방정식으로 변환
  4. 비선형 미분방정식을 대수방정식으로 변환
(정답률: 알수없음)
  • 라플라스 변환의 주요 목적은 선형 미분방정식을 대수방정식으로 변환하는 것입니다. 이는 미분방정식을 해결하기 위해 대수적인 방법을 사용할 수 있도록 하기 위함입니다. 라플라스 변환은 시간 영역에서의 함수를 복소수 영역으로 변환하여 해석적으로 다룰 수 있게 합니다. 이를 통해 미분방정식을 대수방정식으로 변환하여 해결할 수 있습니다.
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87. 전달함수가 인 계의 대역폭(Band Width)은?

  1. 0
  2. 1
  3. √2
  4. 2
(정답률: 알수없음)
  • 전달함수의 대역폭은 전달함수의 최대 주파수를 의미한다. 주어진 전달함수에서 분모의 극점은 s = -1, s = -j, s = j 이므로, 이 중 가장 큰 주파수는 s = j 일 때이다. 따라서 대역폭은 |2j| = 2 이므로, 정답은 "2"가 된다.
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88. 다음 중 가능한 한 커야 하는 계측기의 특성은?

  1. 시간상수(time constant)
  2. 감도(sensitivity)
  3. 응답시간(response time)
  4. 수송지연(transportation lag)
(정답률: 알수없음)
  • 계측기의 감도는 측정하려는 신호의 작은 변화도 정확하게 감지할 수 있는 능력을 의미합니다. 따라서 가능한 한 커야 합니다. 다른 특성들도 중요하지만, 감도가 낮으면 측정값의 정확도가 떨어지기 때문에 가장 중요한 특성 중 하나입니다.
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89. 어떤 제어밸브를 통하여 흐르는 유체의 유속은 밸브 압력이 3psig에서 15psig까지 변할때 0(ft3/min)에서 2(ft3/min)까지 변한다면 이 밸브의 감도(sensitivity)는?

  1. 3/12
  2. 2/15
  3. 2/3
  4. 1/6
(정답률: 알수없음)
  • 감도는 밸브 압력 변화에 따른 유속 변화의 비율을 나타내는 값이다. 따라서 감도는 유속 변화량을 압력 변화량으로 나눈 값이다.

    유속 변화량은 2(ft3/min) - 0(ft3/min) = 2(ft3/min)이다.

    압력 변화량은 15psig - 3psig = 12psig이다.

    따라서 감도는 2(ft3/min) / 12psig = 1/6(ft3/min/psig)이다.

    정답은 "1/6"이다.
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90. 제어계의 안정성을 판별하는 방법은?

  1. 매케이브 - 틸레법(Mecabe - Thiele method)
  2. 아인슈타인법
  3. 길리란드법(Gilliland method)
  4. 나이퀴스트법(Nyguist method)
(정답률: 알수없음)
  • 제어계의 안정성을 판별하는 방법 중 하나인 나이퀴스트법은 주어진 전달함수의 극점과 극점에서의 위상각을 이용하여 안정성을 판별하는 방법입니다. 이 방법은 전달함수의 극점이 단위원 내부에 위치하면 안정적인 시스템이며, 단위원 바깥에 위치하면 불안정한 시스템이라는 것을 이용합니다. 따라서 이 방법은 간단하면서도 실용적인 방법으로 널리 사용되고 있습니다.
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91. 단면적이 A인 어떤 탱크가 있다. 수면으로 부터 h 만큼 떨어진 탱크의 측부분에 오리피스 구멍을 만들었다. 이 오리피스를 통해 나오는 유체의 유량은?

  1. h에 비례한다.
  2. 에 비례한다.
  3. h2에 비례한다.
  4. 에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 오리피스 구멍을 통해 나오는 유체의 유량은 베르누이 방정식을 이용하여 구할 수 있다. 베르누이 방정식은 유체의 운동에너지와 위치에너지가 보존된다는 원리를 나타내는데, 이를 이용하여 오리피스 구멍을 통해 나오는 유체의 속도를 구할 수 있다. 오리피스 구멍을 통해 나오는 유체의 속도는 수면과 오리피스 구멍 사이의 수직 거리 h에 비례하며, 유체의 유량은 속도와 단면적의 곱에 비례한다. 따라서 유체의 유량은 h에 비례하고, 단면적 A와 속도 v에 비례하므로 에 비례한다.
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92. 미달감쇄 2차계(Under Damped 2nd Order System)에서 오우버슈우트는?

  1. 시간정수와 감쇄인자의 함수이다.
  2. 감쇄인자만의 함수이다.
  3. 시간정수만의 함수이다.
  4. 감쇄인자와는 상관없다.
(정답률: 알수없음)
  • 미달감쇄 2차계 시스템에서 오우버슈우트는 감쇄인자에 따라 결정되는데, 감쇄인자가 작을수록 오우버슈우트가 커지고, 감쇄인자가 클수록 오우버슈우트가 작아진다. 따라서 오우버슈우트는 감쇄인자만의 함수이다. 시간정수는 오우버슈우트와는 관련이 없다.
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93. 1차계의 경우 Corner 주파수에서의 AR (amplitude ratio)는?

  1. √2
  2. 1
(정답률: 알수없음)
  • 1차계에서 Corner 주파수에서의 AR은 "" 이다. 이유는 Corner 주파수에서는 고주파와 저주파의 진폭이 같아지기 때문에 AR이 1이 되어야 한다. 따라서, ""가 정답이다.
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94. 전폐와 전개의 제어 형식으로 인하여 제어 결과가 cycling이 나타나는 제어기는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 비례 제어기
  2. 비례-미분 제어기
  3. 비례-적분 제어기
  4. on-off 제어기
(정답률: 알수없음)
  • 비례-적분 제어기는 전폐와 전개의 제어 형식으로 인하여 제어 결과가 cycling이 나타나는 제어기이다. 이는 비례 제어기나 비례-미분 제어기에서 발생하는 오차를 적분하여 보상하기 때문에 발생한다. 따라서 이러한 제어기는 cycling을 방지하기 위해 anti-windup 기능을 추가해야 한다.
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95. 그림에서와 같이 원통형 물 저장탱크가 q(t)=20[m3/hr], h=4m로 정상상태에 있다. 그런데 t=0 이후부터 물을 25[m3/hr]로 증가시켜 넣었을 때 시간에 따른 높이의 변화식 h(t)는? [단, 배출유량(qo)과 탱크수위 높이(h)간의 관계식은 qo = K√h (K=상수)이다.]

(정답률: 알수없음)
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96. 의 시간함수는?

  1. f(t) = e-t - 2e-2t
  2. f(t) = e-t + e-2t
  3. f(t) = e-t - e-2t
  4. f(t) = e-t + 2e-2t
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 그래프는 지수함수의 형태를 띄고 있으며, 시간이 지남에 따라 값이 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 형태의 함수는 e의 지수승 형태로 나타낼 수 있다. 따라서 f(t) = ae-bt의 형태로 나타낼 수 있다.

    먼저 t=0일 때, f(0) = a + b 이므로 a + b = 2이다.

    또한 t가 무한대로 갈 때, f(t)는 0에 수렴하므로 b는 2a보다 커야 한다.

    따라서 a = 1, b = 1, a = 1, b = 2 중에서 f(t) = e-t + e-2t이 성립한다.
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97. f(t) = e-tsin 2t일때 Laplace transform f(s)는?

(정답률: 알수없음)
  • Laplace transform은 다음과 같이 정의된다.



    따라서, f(t) = e-tsin 2t의 Laplace transform은 다음과 같다.



    이를 계산하면,



    따라서, 정답은 ""이다.
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98. 수송래그(Transportation Lag)의 전달함수는 다음 중 어떤 것인가? (단, τ 는 제어계의 시간정수 이다.)

  1. G(s)=e-τs
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "G(s)=e-τs" 이다.

    이유는 수송래그는 입력신호가 출력신호로 전달되는 시간이 일정하게 지연되는 시스템이기 때문이다. 이 지연시간을 τ라고 하면, 전달함수는 e-τs로 나타낼 수 있다. 이는 시간영역에서 입력신호를 τ만큼 시간만큼 이동시키는 것과 같은 효과를 가지기 때문이다. 따라서, 입력신호가 출력신호로 전달되는 시간이 τ만큼 지연되는 것을 나타내는 전달함수가 "G(s)=e-τs"이다.
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99. 다음 중 비례미분 제어기의 전달함수를 나타낸 것은? (단,τb = 2,τI = 3,Kc = 0.5)

(정답률: 알수없음)
  • 답은 "" 이다.

    비례미분 제어기의 전달함수는 Kc(1+τIs)이다. 따라서 Kc와 τI의 값을 대입하여 전달함수를 구하면 ""가 된다.
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100. 다음 그림은 두개의 탱크로 이루어진 액위 시스템을 보인 것이다. qi(t), q2(t)의 라플라스 변환을 각각 Qi(s), Q2(s)라고 할 때 는 어떤 관계로 주어지는가? (단,R1과 R2는 저항을 나타내며 A1과 A2는 단면적이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 액위 시스템에서는 두 탱크의 액높이가 서로 영향을 미치므로, 두 탱크의 액높이를 모두 고려해야 한다. 따라서, 전체 시스템의 라플라스 변환은 Q(s) = Q1(s) + Q2(s) 이다. 또한, Q1(s)와 Q2(s)는 각각 다음과 같이 주어진다.

    Q1(s) = A1/(R1 + sA1) * qi(s)
    Q2(s) = A2/(R2 + sA2) * Q(s)

    따라서, 전체 시스템의 라플라스 변환을 구하기 위해서는 Q(s)를 구해야 하며, Q(s)는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Q(s) = Q1(s) + Q2(s)
    = A1/(R1 + sA1) * qi(s) + A2/(R2 + sA2) * Q(s)

    이를 정리하면 다음과 같다.

    Q(s) = A1/(R1 + sA1) * qi(s) / (1 - A2/(R2 + sA2))

    따라서, 가 정답이다.
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6과목: 화학공업개론

101. 반도체공정 중 감광되지 않은 부분을 선택적으로 제거하는 공정을 무엇이라하는가?

  1. 조립
  2. 에칭
  3. 박막형성
  4. 이온주입
(정답률: 알수없음)
  • 에칭은 반도체 표면에 존재하는 감광되지 않은 부분을 선택적으로 제거하는 공정이다. 이 공정은 반도체 위에 적층된 박막을 제거하거나, 반도체 표면을 패턴화하여 필요한 부분만 남기는 등 다양한 용도로 사용된다. 따라서, "에칭"이 정답이다.
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102. 이온전도성 산화물을 전해질로 이용하여 고온으로 운전하는 연료전지(fuel cell)는?

  1. Phosphoric acid fuel cell
  2. Solid oxide fuel cell
  3. Molten carbonate fuel cell
  4. Solid polymer fuel cell
(정답률: 알수없음)
  • 고온에서 운전하는 연료전지는 Solid oxide fuel cell이다. 이유는 이 연료전지가 이온전도성 산화물을 전해질로 사용하기 때문이다. 이 전해질은 고온에서 가장 효율적으로 작동하며, 높은 온도에서도 안정적으로 작동할 수 있다. 또한, Solid oxide fuel cell은 다른 연료전지에 비해 높은 효율성과 낮은 오염도를 가지고 있다.
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103. 공업적 접촉개질 프로세스중 MoO3 - Al2O3계 촉매를 사용하는 것은?

  1. Platforming
  2. Houdriforming
  3. Ultraforming
  4. Hydroforming
(정답률: 알수없음)
  • MoO3 - Al2O3 촉매는 석유화학 산업에서 고급 연료 및 화학물질 생산에 사용되는 중요한 촉매입니다. 이 촉매는 공업적 접촉개질 프로세스에서 사용되며, 이 중 Hydroforming은 석유화학 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 공정 중 하나입니다. Hydroforming은 고압 하에서 액체 수소를 사용하여 석유 기초 물질을 분해하고, 고급 연료 및 화학물질을 생산하는 공정입니다. 따라서, MoO3 - Al2O3 촉매는 Hydroforming 공정에서 사용됩니다.
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104. 분자량이 1.0× 104 g/mol인 고분자 100g과 분자량 2.5×104 g/mol인 고분자 50g, 그리고 분자량 1.0× 105 g/mol인 고분자 50g이 혼합되어 있다. 이 고분자물질의 수평균 분자량은?

  1. 16,000
  2. 28,500
  3. 36,250
  4. 57,000
(정답률: 알수없음)
  • 수평균 분자량은 각 고분자의 분자량과 그 물질의 질량 비율의 곱을 모두 더한 후, 총 질량으로 나누어 구할 수 있다.

    수평균 분자량 = ((1.0×10^4 g/mol) × 100g) + ((2.5×10^4 g/mol) × 50g) + ((1.0×10^5 g/mol) × 50g) / (100g + 50g + 50g)

    = (1.0×10^6 + 1.25×10^6 + 5.0×10^6) / 200

    = 7.25×10^6 / 200

    = 36,250

    따라서, 정답은 "36,250"이다.
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105. 순도가 90%인 황산암모늄이 100kg이 있다. 이 중 질소의 함량은 백분율로 몇 kg이 되는가? (단, 황산암모늄의 MW=132, 질소의 MW=28 이다.)

  1. 9.1
  2. 10.2
  3. 19.1
  4. 26.4
(정답률: 알수없음)
  • 황산암모늄 분자 중에 질소 원자가 2개 있으므로, 질소의 질량은 28 x 2 = 56이다. 따라서 100kg의 황산암모늄 중에는 56kg의 질소가 포함되어 있다.

    순도가 90%이므로, 100kg의 황산암모늄 중에는 90kg가 순수한 황산암모늄이고, 나머지 10kg는 불순물이다. 이 10kg의 불순물 중에는 질소가 포함되어 있지 않을 수도 있으므로, 질소의 함량은 90kg의 황산암모늄 중에 포함된 56kg의 질소에 대한 비율을 계산해야 한다.

    질소의 함량 = (56kg / 132kg) x 100kg x 90% = 19.1kg

    따라서, 질소의 함량은 19.1kg이 되며, 정답은 "19.1"이다.
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106. 이온교환에의해 수처리할때 그 설명이 잘못된 것은?

  1. 양이온 교환에는 슬폰기를 교환기로 갖는 R-SO3+H+형의 수지를 사용한다.
  2. 양이온 교환수지는 Na+, Ca2+,를 흡착하여 H+를 방출 한다.
  3. 음이온 교환수지를 재생 할때는 산으로 세정한다.
  4. 이온교환은 이온교환수지를 충진한 탑을 통과시켜서 각종 이온을 흡착 제거하는 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 이온교환은 이온교환수지를 충진한 탑을 통과시켜서 각종 이온을 흡착 제거하는 것이 맞는 설명입니다.
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107. 석유의 주성분은 탄화수소로 되어 있으나 산지에 따라 차이가 있다. 탄화수소 이외에 다음에서 가장 많이 불순물로 존재하여 공해문제로 등장되는 것은?

  1. 산소 화합물
  2. 질소 화합물
  3. 황 화합물
  4. 금속 화합물
(정답률: 알수없음)
  • 석유는 탄화수소 이외에도 황 화합물이 많이 함유되어 있습니다. 이러한 황 화합물은 연소 과정에서 황산가스와 같은 유해 물질을 발생시키며 대기 오염의 주요 원인 중 하나입니다. 따라서 석유 제품의 생산과 사용 과정에서 황 화합물을 제어하는 것이 중요합니다.
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108. 다음의 질소질 비료중 흡습성이 강하고 논농사에는 부적합한 비료는?

  1. NH4Cl
  2. NH4NO3
  3. NH2CONH2
  4. (NH4)2SO4
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "NH4NO3"입니다. 이 비료는 흡습성이 강하고 물에 잘 녹기 때문에 논농사에는 부적합합니다. 논에서는 비료가 물에 녹지 않고 흘러내려가기 때문에, 비료가 물에 잘 녹지 않는 비료가 적합합니다.
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109. 가성소오다 제조때 격막식 전해조의 양극재료는?

  1. 수은
  2. 철
  3. 흑연
  4. 구리
(정답률: 알수없음)
  • 가성소오다 제조 과정에서 양극재료는 전기를 전달하는 역할을 합니다. 이때, 흑연은 전기를 잘 전달하면서도 화학적으로 안정적이기 때문에 가성소오다 제조에 적합한 재료입니다. 따라서, 격막식 전해조의 양극재료로 흑연이 사용됩니다.
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110. 반도체 제조과정중에서 식각공정후 행해지는 세정공정에 사용되는 piranha 용액은?

  1. NH4OH + HF + H2O
  2. HCl + HF + H2O
  3. NH4OH + H2O2 + H2O
  4. HCl + H2O2 + H2O
(정답률: 알수없음)
  • Piranha 용액은 강력한 산화제인 과산화수소(H2O2)와 강력한 산인 염산(HCl)을 혼합한 용액입니다. 이 용액은 반도체 제조 과정에서 사용되는데, 식각 공정 후에 남아있는 오염물질을 제거하기 위해 사용됩니다. Piranha 용액은 매우 강력한 산화제이기 때문에, 반드시 안전한 조건에서 다루어져야 합니다.
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111. 일반적으로 알코올에 염화슬폰산을 작용시켰을때 얻어지는 최종적 주생성물은?

  1. R - SO3H
  2. R - OSO2OH
  3. R - Cl
  4. R - SO2Cl
(정답률: 알수없음)
  • 알코올과 염화슬폰산이 반응하면서 생성되는 중간체는 알킬슬폰산 염이다. 이 중간체는 물과 반응하여 R - OSO2OH와 HCl로 분해된다. 따라서 최종적으로 얻어지는 주생성물은 R - OSO2OH이다.
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112. 방향족 아민에 정확히 1당량의 황산을 가했을 때의 생성물은?

(정답률: 알수없음)
  • 방향족 아민에 황산을 가하면 아민의 아미노기(-NH2)가 프로톤화되어 양이온이 된다. 이 양이온은 전기적으로 중성화되기 위해 수소이온(H+)을 더 받아서 아민의 아미노기가 두 개 모두 프로톤화된 이온인 아민 황산염이 생성된다. 이때, 아민 황산염은 물에 잘 녹기 때문에 수용액 상태로 존재하며, 이온의 구조는 ""와 같다. 따라서 정답은 ""이다.
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113. 건식법에 의한 인산제조공정에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 인의 농도가 낮은 인광석을 원료로 사용할 수 있다.
  2. P2O5 85%정도의 고농도 인산은 제조할 수 없다.
  3. 전기로에서 인의 기화와 산화가 동시에 일어난다.
  4. 대표적인 건식법은 이수석고법이다.
(정답률: 알수없음)
  • 인의 농도가 낮은 인광석을 원료로 사용할 수 있는 이유는 건식법에서는 인광석을 고온에서 가열하여 인과 산화물로 분해한 후, 물과 반응시켜 인산을 만들기 때문이다. 따라서 인의 농도가 낮은 인광석도 인산으로 제조할 수 있다.
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114. 하루8ton의 염소 가스를 생산하는 공장이 있다. 이 공장에서 하루동안 얻어지는 NaOH의 량은 몇 ton인가? (단, Na = 23, Cl = 35.5, O = 16, H = 1)

  1. 5.5ton
  2. 7.8ton
  3. 9.0ton
  4. 14.3ton
(정답률: 알수없음)
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115. 다음중 석유류중의 불순물(황,질소,산소)제거에 사용되는 방법은?

  1. Hydroforming process
  2. Visbreaking process
  3. Hydrotreating process
  4. Platforming process
(정답률: 알수없음)
  • 석유류 중의 불순물(황, 질소, 산소)을 제거하기 위해서는 Hydrotreating process가 사용됩니다. 이는 석유를 고압하에서 수소와 함께 반응시켜 불순물을 제거하는 과정입니다. 이 과정은 석유의 품질을 향상시키고, 환경오염을 줄이는 효과가 있습니다.
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116. 다음 중 슬폰산화가 되기 쉬운 것은?

  4. RH
(정답률: 알수없음)
  • 슬폰산화란 화학 반응에서 슬폰산(SO3)이 산화되는 것을 말한다. 따라서 슬폰산화가 되기 쉬운 것은 산화력이 강한 물질이다. ""은 산화력이 강한 화합물인 Fe2O3으로, 따라서 슬폰산화가 되기 쉬운 것이다. 나머지 보기들은 슬폰산화가 되기 어렵거나 불가능한 물질들이다.
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117. 다음 중 다니엘 전지의 부극(-)에서 일어나는 반응은?

  2. Zn→Zn2++2e-
  3. Cu2+2e-→Cu
  4. H2→2H++2e-
(정답률: 알수없음)
  • 다니엘 전지에서는 아래와 같은 반응이 일어납니다.

    Anode: Zn → Zn2+ + 2e-
    Cathode: Cu2+ + 2e- → Cu

    이유는 다니엘 전지에서는 아노드에서 양이온인 Zn이 전자를 잃어 Zn2+가 되고, 이 전자는 카토드에서 양이온인 Cu2+와 결합하여 Cu가 되기 때문입니다. 이 과정에서 전자는 외부 회로를 통해 흐르게 되고, 이를 이용하여 전기 에너지를 얻을 수 있습니다.
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118. 양이온 중합에 사용되는 개시제(촉매)는?

  1. 수소산
  2. 알칼리 금속
  3. 알핀 촉매
  4. 과산화물
(정답률: 알수없음)
  • 양이온 중합은 이온결합을 형성하는 이온들이 서로 반응하여 고분자를 형성하는 반응입니다. 이 반응에서 개시제(촉매)는 이온결합을 형성하는 이온들을 활성화시켜 반응을 촉진시키는 역할을 합니다. 수소산은 이러한 역할을 수행하는 촉매 중 하나입니다. 수소산은 이온결합을 형성하는 이온들을 활성화시켜 반응을 촉진시키는데, 이는 수소산이 이온결합을 형성하는 이온들과 상호작용하여 중합반응을 촉진시키기 때문입니다. 따라서, 양이온 중합에 사용되는 개시제(촉매) 중 하나인 수소산이 됩니다.
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119. 나트륨 이용율을 높이고,폐기되는 염소의 효율적 이용등에 착안하여 소오다회와 염화암모늄을 동시에 생산하는 제조방법은?

  1. Le Blanc법
  2. Sesqui 탄산소오다법
  3. 염안 소오다법
  4. 액안 소오다법
(정답률: 알수없음)
  • 염안 소오다법은 나트륨과 염소를 동시에 생산할 수 있는 방법으로, 염화나트륨과 황산을 반응시켜 황산나트륨을 만든 후 이를 열분해하여 나트륨과 염소를 동시에 생산합니다. 이 방법은 나트륨 이용율을 높일 수 있고, 폐기되는 염소를 효율적으로 이용할 수 있어 경제적입니다. 따라서 정답은 "염안 소오다법"입니다.
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120. Solvay법(암모니아 소다법)에서 암모니아를 회수하기 위해서 사용되는 것은?

  1. Ca(OH)2
  2. Ca(NO3)2
  3. NaHSO4
  4. NaHCO3
(정답률: 알수없음)
  • Solvay법에서 암모니아를 회수하기 위해서는 소다회로에서 생성된 탄산가스와 반응하여 카르바메이트 이온을 생성한 후, 이를 가열하여 암모니아와 이산화탄소로 분해시켜야 합니다. 이때, 카르바메이트 이온을 가열하여 분해시키는 과정에서 생성되는 수소이온을 중화시키기 위해 Ca(OH)2를 사용합니다. 따라서 정답은 "Ca(OH)2"입니다.
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