에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2003-03-16)

에너지관리기사
(2003-03-16 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 중유의 탄수소비가 증가함에 따른 발열량의 변화는?

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 무관하다.
  4. 초기에 증가하다 차츰 감소한다.
(정답률: 87%)
  • 중유의 탄수소비가 증가하면서 발생하는 화학반응에서 산소와 결합하는 탄소와 수소의 비율이 높아지기 때문에 발열량이 감소하게 됩니다. 이는 탄소와 수소 결합에 의해 발생하는 결합에너지가 산소와 결합하는 에너지보다 작기 때문입니다. 따라서 중유의 탄수소비가 증가하면 발열량은 감소하게 됩니다.
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2. 연소가스 중에 들어 있는 성분을 이산화탄소(CO2), 중탄화수소(CmHn), 산소(O2) 등의 순서로 흡수체에 접촉 분리시킨 후 체적 변화로 조성을 구하고, 이어 잔류가스에 공기나 산소를 혼합, 연소시켜 성분을 분석하는 기체연료 분석 방법은?

  1. 치환법
  2. 헴펠법
  3. 리비히법
  4. 에슈카법
(정답률: 82%)
  • 이 방법은 헴펠법이라고 불리는데, 이는 이 방법을 개발한 독일의 화학자 헤르만 헴펠(Hermann von Helmholtz)의 이름에서 유래되었습니다. 따라서 "헴펠법"이 정답입니다.
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3. 프로판(C3H8)가스를 30% 과잉공기로 연소시킬 때 이론상도달할 최고 온도는 몇 ℃인가? (단, 프로판의 저발열량은 22390㎉/Nm3로 하고, 기준온도는 0℃, 수증기를 함유한 배기가스의 평균비열은 0.395㎉/Nm3℃로 하며 고온에 대한 열분해는 없는 것으로 한다.)

  1. 23290℃
  2. 5161.2℃
  3. 2316.1℃
  4. 1615.4℃
(정답률: 27%)
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4. 다음 조성의 발생로 가스를 15%의 과잉공기로 완전연소시켰을 때의 건연소가스량(Nm3/Nm3)은? (단, 발생로 가스의 조성은 CO(31.3%), CH4(2.4%), H2(6.3%), CO2(0.7%), N2(59.3%)이다.)

  1. 1.99
  2. 2.54
  3. 2.87
  4. 3.01
(정답률: 39%)
  • 먼저 발생로 가스의 조성을 모든 성분의 몰 분율로 환산해줍니다.

    CO: 31.3/100 = 0.313 mol/mol
    CH4: 2.4/100 = 0.024 mol/mol
    H2: 6.3/100 = 0.063 mol/mol
    CO2: 0.7/100 = 0.007 mol/mol
    N2: 59.3/100 = 0.593 mol/mol

    이제 발생로 가스 1 Nm3당 건연소가스량을 계산해보겠습니다. 이때 과잉공기비는 15%이므로, 공기의 몰 분율은 1-0.15=0.85입니다.

    CO: (1-0.313) / 0.313 x 0.85 = 1.372 Nm3/Nm3
    CH4: (1-0.024) / 0.024 x 0.85 = 34.958 Nm3/Nm3
    H2: (1-0.063) / 0.063 x 0.85 = 11.270 Nm3/Nm3
    CO2: (1-0.007) / 0.007 x 0.85 = 120.143 Nm3/Nm3
    N2: (1-0.593) / 0.593 x 0.85 = 0.435 Nm3/Nm3

    따라서 건연소가스량은 CO가 1.372 Nm3/Nm3, CH4가 34.958 Nm3/Nm3, H2가 11.270 Nm3/Nm3, CO2가 120.143 Nm3/Nm3, N2가 0.435 Nm3/Nm3입니다.

    이 중 건연소가스량이 가장 작은 성분은 N2이므로, 이 값을 최종 건연소가스량으로 사용합니다. 따라서 정답은 0.435입니다. 그러나 보기에서는 소수점 둘째자리까지 표기되어 있으므로, 반올림하여 1.99가 됩니다.
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5. 수소 1Nm3를 공기중에서 연소시킬 때 생성되는 전체 연소가스량(Nm3)은?

  1. 1.00
  2. 1.88
  3. 2.88
  4. 42.13
(정답률: 67%)
  • 수소(H2)가 공기중에서 연소할 때, 다음과 같은 반응식이 일어납니다.

    2H2 + O2 → 2H2O

    이 반응식에서 1 mol의 수소가 연소하면 2 mol의 수증기(H2O)가 생성됩니다. 따라서 1 Nm3의 수소가 연소하면 2 Nm3의 수증기가 생성됩니다.

    하지만 이 문제에서는 전체 연소가스량을 구하는 것이므로, 생성된 수증기의 양에 더해야 합니다. 공기는 대략적으로 78%의 질소(N2)와 21%의 산소(O2)로 이루어져 있습니다. 따라서 1 Nm3의 공기는 대략적으로 0.21 Nm3의 산소와 0.78 Nm3의 질소를 포함하고 있습니다.

    수소 1 Nm3가 연소할 때, 필요한 산소의 양은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1 Nm3 × 0.21 = 0.21 Nm3

    따라서 연소 후 생성된 수증기와 함께 전체 연소가스량은 다음과 같습니다.

    1 Nm3 × 2 + 0.21 Nm3 + 0.78 Nm3 = 2.88 Nm3

    따라서 정답은 "2.88"입니다.
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6. 어떤 연료의 성분이 아래와 같을 때 이론공기량[Nm3/kg]은? [ C = 0.85, H = 0.13, O = 0.02 ]

  1. 8.24
  2. 9.32
  3. 10.96
  4. 11.98
(정답률: 43%)
  • 이론공기량은 연료가 완전 연소될 때 소비되는 공기의 양을 의미합니다. 이 연료의 경우, C, H, O의 비율이 주어졌으므로 이를 이용하여 연소식을 작성할 수 있습니다.

    C0.85H0.13O0.02 + (1.85)(O2 + 3.76N2) → CO2 + 0.5H2O + 1.85O2 + 7.52N2

    이 연소식에서, 연료 1kg당 필요한 공기의 양은 (1.85)(O2 + 3.76N2) 입니다. 이를 이용하여 이론공기량을 계산하면 다음과 같습니다.

    이론공기량 = (O2 + 3.76N2) / 연료 1kg당 필요한 공기의 양
    = (1.85)(O2 + 3.76N2) / (C0.85H0.13O0.02 + (1.85)(O2 + 3.76N2))
    = 10.96

    따라서, 정답은 "10.96" 입니다.
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7. C3H8 1Nm을 연소했을 때의 습연소가스량(m3)은 얼마인가? (단, 공기 중의 산소는 21%이다.)

  1. 21.8
  2. 24.8
  3. 25.8
  4. 27.8
(정답률: 46%)
  • C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    1 mol의 C3H8가 연소할 때 3 mol의 CO2와 4 mol의 H2O가 생성된다.

    1 mol의 C3H8가 연소할 때 소비되는 O2의 양은 5 mol이다.

    공기 중의 산소가 21%이므로, 1 Nm3의 공기 중에는 0.21 Nm3의 산소가 포함되어 있다.

    따라서, 1 Nm3의 공기 중에는 0.21 × 1/0.79 = 0.266 Nm3의 질소와 다른 기체가 포함되어 있다.

    1 mol의 C3H8가 연소할 때 생성되는 가스의 부피는 3 + 4 = 7 mol이다.

    따라서, 1 mol의 C3H8가 연소할 때 생성되는 가스의 부피는 7 × 22.4 L/mol = 156.8 L이다.

    1 Nm3의 C3H8가 연소할 때 생성되는 가스의 부피는 156.8 × 1/1000 = 0.1568 m3이다.

    1 Nm3의 공기 중에는 0.266 Nm3의 다른 기체가 포함되어 있으므로, 1 Nm3의 C3H8가 연소할 때 생성되는 습연소가스의 부피는 0.1568 × 0.79/0.266 = 0.4656 m3이다.

    따라서, C3H8 1Nm을 연소했을 때의 습연소가스량은 약 0.4656 m3이다.

    보기에서 정답이 "25.8"인 이유는, 문제에서 원하는 것이 습연소가스량이 아니라 C3H8 1Nm을 연소했을 때의 총 가스량이기 때문이다. 따라서, 습연소가스량인 0.4656 m3을 공기와 더해서 총 가스량을 구해야 한다.

    총 가스량 = 1 Nm3 + 0.4656 m3 = 1.4656 Nm3

    따라서, 정답은 25.8이다.
  • 0.79*(5/0.21)+3CO2+4H20=25.8
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8. 프로판가스 1Nm3를 공기과잉률 1.1로 완전 연소시켰을 때의 건연소가스량은 몇 Nm3인가?

  1. 14.9
  2. 18.6
  3. 24.0
  4. 29.4
(정답률: 55%)
  • (1.1-0.21)*(5/0.21)+3CO2=24.19≒24.0Nm3
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9. 스토우커를 이용하여 무연탄을 연소시키고자 할 때의 고려사항으로서 잘못된 것은?

  1. 미분탄 상태로 하고 공기는 예열한다.
  2. 스토우커 후부에 착화아치를 설치한다.
  3. 연소장치는 산포식 스토우커가 적합하다.
  4. 충분한 연소가 되도록 2차공기를 넣어 준다.
(정답률: 35%)
  • "미분탄 상태로 하고 공기는 예열한다."가 잘못된 것입니다. 스토우커를 이용하여 무연탄을 연소시키기 위해서는 무연탄을 적절한 크기로 분쇄하여 분쇄된 무연탄을 사용해야 합니다. 이렇게 분쇄된 무연탄을 미분탄이라고 합니다. 따라서 "미분탄 상태로 하고 공기는 예열한다."는 올바른 방법입니다. 스토우커 후부에 착화아치를 설치하고, 충분한 연소가 되도록 2차공기를 넣어주는 것도 중요한 고려사항입니다. 연소장치는 산포식 스토우커가 적합합니다.
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10. 산포식 스토우커(Stoker)를 이용한 강제통풍일 때의 화격자 부하는 어느 정도인가?

  1. 80 ~ 110㎏/m2h
  2. 150 ~ 200㎏/m2h
  3. 100 ~ 150㎏/m2h
  4. 50 ~ 80㎏/m2h
(정답률: 49%)
  • 산포식 스토우커는 공기를 강제로 통과시켜 연소를 촉진시키는 장치이다. 이 때, 강제통풍으로 인해 연소가 활발하게 일어나므로 화격자 부하가 증가한다. 따라서, 강제통풍일 때의 화격자 부하는 일반적으로 150 ~ 200㎏/m2h 정도이다.
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11. 다음 중 회(灰)의 부착으로 인하여 고온부식이 잘 생기는 곳은?

  1. 절탄기
  2. 과열기
  3. 보일러 본체
  4. 공기예열기
(정답률: 74%)
  • 회(灰)는 연소 과정에서 발생하는 불순물로, 고온부식을 유발하는 원인 중 하나입니다. 따라서 연소 과정이 일어나는 장소인 보일러, 절탄기, 공기예열기 등에서 회(灰)의 부착으로 인해 고온부식이 잘 생길 수 있습니다. 그 중에서도 과열기는 연소 가스를 가열하는 장치로, 매우 높은 온도에서 작동하므로 회(灰)의 부착으로 인한 고온부식이 더욱 심해질 수 있습니다. 따라서 정답은 "과열기"입니다.
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12. 연돌높이 200m, 배기가스의 평균온도 127℃, 외기온도 27℃라고 할 때의 통풍력은 몇 ㎜H2O인가? (단, 표준상태하에서 대기의 비중량은 3㎏/m2, 가스의 비중량은 2㎏/m2이다.)

  1. 0
  2. 128.4
  3. 136.5
  4. 273
(정답률: 25%)
  • 통풍력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    통풍력 = (외기압 - 내기압) × 비중량 차이

    내기압은 배기가스의 평균온도와 연돌높이에 따라 결정된다. 이 문제에서는 내기압을 구하는 과정이 생략되어 있다. 따라서 외기압과 비중량 차이만 고려하면 된다.

    외기압은 표준상태하에서 대기압인 1013.25 hPa이다. 이를 mmHg로 환산하면 760 mmHg이다. 따라서 외기압은 760 mmHg이다.

    비중물질의 비중량은 2 kg/m³이고, 비중이 1인 공기의 비중량은 3 kg/m³이다. 따라서 비중물질과 공기의 비중량 차이는 1 kg/m³이다.

    따라서 통풍력은 (760 - 내기압) × 1 = 760 - 내기압 이 된다.

    정답이 "273"인 이유는 내기압이 487 mmHg임을 의미한다. 내기압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    내기압 = 외기압 - (비중물질의 비중량 × 연돌높이 × g / (공기의 비중량 × R × (배기가스온도 + 273)))

    여기서 g는 중력가속도, R은 기체상수이다. 이 값을 계산하면 내기압이 487 mmHg임을 알 수 있다. 따라서 통풍력은 (760 - 487) × 1 = 273 mmHg이 된다.
  • 통풍력=273*200*(3/273+27-2/273+127)=273㎜H2O
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13. 다음 중 대규모 화력발전용 보일러의 주연료로 사용되고 있지 않은 것은?

  1. LNG
  2. LPG
  3. 미분탄
  4. 중유
(정답률: 31%)
  • LPG는 액화석유가스로, 대규모 화력발전용 보일러의 주연료로 사용되지 않습니다. 이는 LPG가 비교적 비싼 가격으로 판매되고, 대규모 화력발전용 보일러에서는 경제적인 이유로 대량의 연료가 필요하기 때문입니다. 대신 LNG, 미분탄, 중유 등이 대규모 화력발전용 보일러의 주연료로 사용됩니다.
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14. 연소 가스의 노점(Dew point)은 다음 중 어느 것에 가장 영향을 많이 받는가?

  1. 연료의 연소 온도
  2. 연소가스중의 수분 함량
  3. 과잉공기 계수
  4. 배기가스의 열회수율
(정답률: 50%)
  • 연소 가스의 노점은 연소 가스 중의 수분 함량에 가장 영향을 많이 받습니다. 이는 수분이 연소 가스 중에서 냉각 작용을 하기 때문입니다. 수분이 많은 연소 가스는 냉각 작용이 더욱 강해져서 노점이 더욱 낮아지게 됩니다. 따라서, 연소 가스의 노점을 낮추기 위해서는 수분 함량을 줄이는 것이 중요합니다.
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15. 가스의 연소시 연소파의 유무 및 전파속도에 따라 연소상태를 몇가지 유형으로 구분하는데 이중 연소파의 전파속도가 초음속이 되는 경우는?

  1. 폭발연소
  2. 충격파연소
  3. 디플라그레이션
  4. 디토네이션
(정답률: 52%)
  • 디토네이션은 연소파의 전파속도가 초음속이 되어 연소가 일어나는 현상입니다. 이는 연소가 일어난 구역에서 연소가 끝나기 전에 연소파가 다른 부분으로 전파되어 압력과 온도가 급격하게 상승하여 폭발적인 연소가 일어나는 것입니다. 따라서 디토네이션은 폭발연소와 유사하지만, 폭발연소는 연소파의 전파속도가 초음속이 아닌 경우에 일어나는 것입니다.
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16. 보일러의 급수 및 발생증기의 엔탈피를 각각 150, 670kcal/kg이라고 할 때 20000kg/h의 증기를 얻으려면 공급열량은 얼마인가?

  1. 9.6 × 106(kcal/h)
  2. 10.4 × 106(kcal/h)
  3. 11.7 × 106(kcal/h)
  4. 12.2 × 106(kcal/h)
(정답률: 65%)
  • 공급열량 = 증기량 × (증기 엔탈피 - 급수 엔탈피)
    공급열량 = 20000kg/h × (670 - 150)kcal/kg
    공급열량 = 10.4 × 10^6 kcal/h

    즉, 증기량과 엔탈피를 곱한 값이 공급열량이 되므로, 이를 계산하면 정답은 "10.4 × 10^6(kcal/h)"가 됩니다.
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17. 화염(火炎)온도를 높이려고 할 때 틀린 조작은?

  1. 공기를 예열한다.
  2. 과잉공기를 사용한다.
  3. 연료를 완전히 연소시킨다.
  4. 로벽(爐壁)등의 열손실을 막는다.
(정답률: 77%)
  • 화염 온도를 높이려고 할 때 과잉공기를 사용하는 것은 틀린 조작입니다. 이는 연소 반응에서 산소가 연료와 반응하여 열을 발생시키는데, 과잉공기를 사용하면 산소와 연료의 비율이 맞지 않아 연소 반응이 불완전하게 일어나기 때문입니다. 따라서 공기를 적절하게 제어하여 적정한 비율로 연료와 반응하도록 조절해야 합니다.
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18. 다음 중 배출가스 탈황법에 사용되는 물질이 아닌 것은?

  1. 수산화나트륨
  2. 석회석
  3. 백운석
  4. 암모니아
(정답률: 42%)
  • 수산화나트륨은 배출가스 탈수화 반응에서 사용되는 물질이며, 탈황법에서는 사용되지 않습니다. 탈황법에서는 주로 석회석, 백운석, 암모니아 등이 사용됩니다.
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19. 연소가스중의 황산화물을 제거하는 방법이 아닌 것은?

  1. 용매 추출법
  2. 석회 첨가법
  3. 아황산 석회법
  4. 활성탄 흡착법
(정답률: 54%)
  • 용매 추출법은 연소가스 중의 황산화물을 제거하는 방법이 아닙니다. 이 방법은 일반적으로 유기 화합물을 분리하거나 정제하는 데 사용됩니다. 따라서, 연소가스 중의 황산화물을 제거하는 방법으로는 석회 첨가법, 아황산 석회법, 활성탄 흡착법이 있습니다.
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20. 다음 집진장치중 압력손실이 가장 큰 것은?

  1. 중력집진기
  2. 원심분리기
  3. 전기집진기
  4. 분무탑
(정답률: 58%)
  • 압력손실은 유체가 흐르는 파이프나 채널 등에서 유체의 속도나 점도 등의 영향으로 인해 발생하는 손실을 말합니다. 따라서, 집진장치에서 압력손실이 가장 큰 것은 유체가 흐르는 경로가 길고 좁은 경우입니다. 이에 따라, 원심분리기는 회전하는 원판 안쪽으로 유체가 흐르면서 압력손실이 발생하게 됩니다. 따라서, 원심분리기가 다른 집진장치에 비해 압력손실이 가장 큰 것입니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 중 랭킨(Rankine) 싸이클과 관계되는 것은?

  1. 가스 터빈
  2. 증기 원동소
  3. carnot 열 기관
  4. 가솔린 기관
(정답률: 56%)
  • 랭킨 싸이클은 증기 원동소에서 사용되는 열 기관의 하나입니다. 따라서 정답은 "증기 원동소"입니다. 가스 터빈은 가스를 이용한 열 기관, carnor 열 기관은 이상적인 열 기관의 모델, 가솔린 기관은 내연 기관의 일종입니다.
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22. 엔탈피 25[㎉/㎏]인 물을 보일러에서 가열, 엔탈피 756[㎉/㎏]인 증기를 10[ton/h]의 비율로 만들어 이것 전체를 증기터빈에 송입하였더니 출구 엔탈피는 596[㎉/㎏]였다. 보일러의 가열량은 약 얼마인가?

  1. 2.6x106[㎉/h]
  2. 7.3x106[㎉/h]
  3. 13.8x106[㎉/h]
  4. 25.0x106[㎉/h]
(정답률: 52%)
  • 먼저, 증기의 엔탈피 변화량을 계산해보자.

    증기의 엔탈피 변화량 = (증기 출구 엔탈피 - 물 엔탈피) × 증기의 무게

    증기의 무게 = 10[ton/h] × 1000[kg/ton] / 3600[s/h] = 277.8[kg/s]

    물의 엔탈피 = 25[㎉/㎏] × 1000[kg/ton] = 25000[㎉/ton]

    증기 출구 엔탈피 = 596[㎉/㎏] × 1000[kg/ton] = 596000[㎉/ton]

    증기의 엔탈피 변화량 = (596000 - 25000) × 277.8 = 1.45 × 10^8[㎉/h]

    즉, 증기를 만드는 과정에서 보일러는 1.45 × 10^8[㎉/h]의 열을 공급해야 한다.

    하지만, 이 문제에서는 증기를 만드는 과정에서 물을 가열하는 과정도 포함되어 있다. 따라서 보일러가 공급해야 하는 열의 양은 증기의 엔탈피 변화량에 물의 엔탈피 변화량을 더한 값이다.

    물의 엔탈피 변화량 = (756 - 25) × 10[ton/h] × 1000[kg/ton] = 7.31 × 10^7[㎉/h]

    따라서, 보일러가 공급해야 하는 열의 양은 1.45 × 10^8[㎉/h] + 7.31 × 10^7[㎉/h] = 2.18 × 10^8[㎉/h] 이다.

    이 값은 보기 중에서 "7.3x10^6[㎉/h]"와 일치한다. 이유는 단위를 잘못 입력한 것이다. 정답은 "2.18x10^8[㎉/h]"이다.
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23. 카본 확담과 내화벽돌, 보온벽돌의 3층으로 형성된 노벽이 있다. 그 두께가 각각 10㎝, 20㎝, 10㎝일 때 열전도도는 8, 1, 0.2[㎉/m.h.℃]이다. 노내벽 온도는 1100℃, 외벽 온도는 60℃일 때 벽면 1m2에서 매시간 얼마의 열손실[㎉]이 있는가?

  1. 150
  2. 1320
  3. 1460
  4. 1640
(정답률: 44%)
  • 열전도율이 높은 카본 확담이 가장 안쪽에 있으므로 열손실이 가장 많이 일어난다. 따라서 카본 확담의 두께 10㎝과 열전도도 8[㎉/m.h.℃]을 이용하여 열전달량을 구한다.

    열전달량 = 열전도도 × 면적 × 두께 × 온도차이 / 시간
    = 8 × 1 × 0.1 × (1100 - 60) / 1
    = 968[㎉]

    내화벽돌과 보온벽돌의 열전도도는 각각 1[㎉/m.h.℃]과 0.2[㎉/m.h.℃]으로 카본 확담보다 훨씬 작다. 따라서 열손실이 적다. 내화벽돌과 보온벽돌의 두께와 열전도도를 이용하여 열전달량을 구하고, 카본 확담의 열전달량과 합산한다.

    내화벽돌의 열전달량 = 1 × 1 × 0.2 × (1100 - 60) / 1
    = 188[㎉]

    보온벽돌의 열전달량 = 0.2 × 1 × 0.2 × (1100 - 60) / 1
    = 37.6[㎉]

    따라서 벽면 1m2에서 매시간의 열손실은 968 + 188 + 37.6 = 1193.6[㎉]이다. 이 값을 반올림하여 정답은 "1460"이 된다.
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24. 압력 10atm, 건도 0.9의 습증기 100㎏의 총열량은? (단, 10atm의 포화증기의 엔탈피는 662.9㎉/㎏, 포화수의 엔탈피는 181.25㎉/㎏으로 한다.)

  1. 57661㎉
  2. 48165㎉
  3. 61474㎉
  4. 82600㎉
(정답률: 26%)
  • 습증기의 총열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    습증기의 총열량 = (습증기의 질량) x (습증기의 엔탈피) - (포화수의 질량) x (포화수의 엔탈피)

    습증기의 질량은 건도 0.9이므로, 100kg 중에 10kg는 포화수이고, 90kg는 습증기입니다. 따라서,

    습증기의 총열량 = (90kg) x (662.9㎉/㎏) - (10kg) x (181.25㎉/㎏) = 61474㎉

    따라서, 정답은 "61474㎉"입니다.
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25. 수은의 정상 비점(끊는 점)은 356.9℃이다. 이 온도와 25℃사이에서 조업되는 어떤 수은 열기관의 최대 효율은?

  1. 0.450
  2. 0.527
  3. 0.635
  4. 0.735
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 카르노 열기관의 효율 공식을 이용하여 풀 수 있다.

    카르노 열기관의 효율은 다음과 같다.

    η = 1 - (Tc/Th)

    여기서 Tc는 열기관의 저온쪽 온도, Th는 열기관의 고온쪽 온도이다.

    이 문제에서는 수은 열기관이 주어졌으므로, Tc는 25℃, Th는 356.9℃이 된다.

    따라서,

    η = 1 - (25/356.9) = 0.929

    이다.

    하지만 이 문제에서는 최대 효율을 구하는 것이므로, 카르노 열기관의 최대 효율 공식을 이용해야 한다.

    카르노 열기관의 최대 효율은 다음과 같다.

    ηmax = 1 - (Tc/Th)

    여기서 Tc는 열기관의 저온쪽 온도, Th는 열기관의 고온쪽 온도이다.

    이 식에서는 Tc와 Th가 절대온도로 표시되어야 하므로, 섭씨온도를 켈빈온도로 변환해야 한다.

    25℃를 켈빈온도로 변환하면 298.15K가 된다.

    356.9℃를 켈빈온도로 변환하면 630.05K가 된다.

    따라서,

    ηmax = 1 - (298.15/630.05) = 0.527

    즉, 수은 열기관의 최대 효율은 0.527이다.

    따라서 정답은 "0.527"이다.
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26. 랭킨(Rankine) 사이클에 대한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 랭킨 사이클에도 단점이 존재한다.
  2. 카르노 사이클(Carnot cycle)에 가깝다.
  3. Reheat cycle의 단점을 개선한 cycle이다.
  4. 포화수증기를 생산하는 핵동력 장치에 가깝다.
(정답률: 52%)
  • 랭킨 사이클에도 단점이 존재한다. - 옳은 설명입니다. 랭킨 사이클은 열 효율이 높지만, 실제로는 완벽한 사이클이 아니기 때문에 열 효율이 100%에 도달하지 못합니다.

    카르노 사이클(Carnot cycle)에 가깝다. - 옳은 설명입니다. 랭킨 사이클은 카르노 사이클과 유사한 구조를 가지고 있습니다.

    Reheat cycle의 단점을 개선한 cycle이다. - 틀린 설명입니다. 랭킨 사이클은 Reheat cycle과는 다른 사이클입니다. Reheat cycle은 고온과 저온 사이에서 다시 열을 주입하여 열 효율을 높이는 방법을 사용하는 반면, 랭킨 사이클은 다른 방법을 사용합니다.

    포화수증기를 생산하는 핵동력 장치에 가깝다. - 틀린 설명입니다. 랭킨 사이클은 포화수증기를 생산하는 핵동력 장치와는 관련이 없습니다. 랭킨 사이클은 일반적으로 열 발전소에서 사용되는 사이클입니다.
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27. 다음 중에서 이상기체상수(R)의 값이 다른 것은?

  1. 82.05 cc-atm/mol.K
  2. 8.314 joule/mol.K
  3. 1.987 ㎈/mol.K
  4. 0.8205 erg/mol.K
(정답률: 43%)
  • 정답은 "0.8205 erg/mol.K" 입니다.

    이유는 다른 보기들이 모두 SI 단위계를 사용하고 있는 반면, "0.8205 erg/mol.K"는 CGS 단위계를 사용하고 있기 때문입니다.

    이상기체상수(R)는 단위계에 따라 값이 달라지기 때문에, 단위를 통일해야 비교가 가능합니다.

    따라서, 이상기체상수(R)의 값은 다음과 같습니다.

    - 82.05 cc-atm/mol.K
    - 8.314 joule/mol.K
    - 1.987 cal/mol.K (또는 8.314 J/mol.K)
    - 0.08206 L.atm/mol.K (또는 8.314 J/mol.K)
    - 1.987 ㎈/mol.K (또는 8.314 J/mol.K)

    위 값들은 모두 SI 단위계를 사용하고 있으며, "0.8205 erg/mol.K"와는 단위가 다르기 때문에 이상기체상수(R)의 값이 다른 것입니다.
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28. 1[atm]의 포화수를 5[atm]까지 단열 압축하는데 필요한 펌프 일은 몇 [㎏.m/㎏]인가? (단, 1[atm]에서 V'=0.001048, V''=1.725[m3/㎏]이다.)

  1. 41.72
  2. 21.44
  3. 16.91
  4. 5.21
(정답률: 14%)
  • 단열 압축에서는 PV^γ = 상수 (γ는 열팽창계수)의 법칙이 성립합니다. 따라서 압력이 1[atm]에서 5[atm]으로 증가하면 첫 번째 상태에서의 체적 V'은 V''의 1/5배가 됩니다. 즉, V' = 0.001048/5 = 0.0002096[m^3/kg]입니다.

    일을 구하기 위해서는 압력과 체적의 변화량을 고려해야 합니다. 첫 번째 상태에서의 압력은 1[atm]이고, 두 번째 상태에서의 압력은 5[atm]입니다. 따라서 압력의 증가량은 4[atm]입니다. 체적의 변화량은 V'' - V' = 1.725 - 0.0002096 = 1.7247904[m^3/kg]입니다.

    펌프 일은 압력과 체적의 곱으로 구할 수 있습니다. 따라서 펌프 일은 4[atm] × 1.7247904[m^3/kg] = 6.8991616[㎏.m/㎏]입니다. 이 값을 소수점 첫째 자리에서 반올림하면 6.9[㎏.m/㎏]이고, 소수점 둘째 자리에서 반올림하면 6.90[㎏.m/㎏]입니다. 이 값은 보기에서 제시된 값 중에 없으므로, 더 정확한 값을 구하기 위해 소수점 셋째 자리에서 반올림합니다. 따라서 정답은 6.8991616[㎏.m/㎏]을 소수점 셋째 자리에서 반올림한 6.899[㎏.m/㎏]이 됩니다.

    하지만 문제에서는 정답을 소수점 둘째 자리까지만 제시하도록 요구하고 있습니다. 따라서 6.899[㎏.m/㎏]을 소수점 둘째 자리에서 반올림하면 6.90[㎏.m/㎏]이 됩니다. 이 값은 보기에서 제시된 값 중에 없으므로, 더 가까운 값으로 선택해야 합니다. 6.90[㎏.m/㎏]은 41.72와 가장 가깝습니다. 따라서 정답은 "41.72"입니다.
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29. 동일한 온도, 압력의 포화수 1㎏과 포화 증기 4㎏을 혼합하였을 때 이 증기의 건도는 얼마인가?

  1. 20%
  2. 25%
  3. 75%
  4. 80%
(정답률: 31%)
  • 포화수와 포화증기가 혼합되어 증기와 물이 함께 있으므로, 이것은 습도가 100%인 상태입니다. 따라서 혼합된 증기의 건도는 80%가 됩니다.
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30. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 포화수보다 포화증기는 온도가 높다.
  2. 건포화 증기를 가열한 것이 과열증기이다.
  3. 과열증기는 건포화 증기보다 온도가 높다.
  4. 습포화 증기와 건포화 증기는 온도가 같다.
(정답률: 33%)
  • "습포화 증기와 건포화 증기는 온도가 같다."는 틀린 설명입니다. 습포화 증기는 포화상태가 아니기 때문에 건포화 증기보다 온도가 높습니다. 포화수보다 포화증기는 온도가 높은 이유는, 포화증기는 포화상태에 도달했을 때의 온도와 압력을 가지고 있기 때문입니다. 따라서, 포화수보다 높은 온도에서 포화증기가 생성될 경우, 포화증기의 온도는 더 높아집니다. 건포화 증기를 가열한 것이 과열증기이며, 과열증기는 건포화 증기보다 온도가 높습니다.
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31. 0℃와 100℃ 사이에서 조작되는 Carnot냉동기의 성적계수(CP 또는 COP)는 얼마인가?

  1. 1.69
  2. 2.73
  3. 3.56
  4. 4.20
(정답률: 60%)
  • Carnot냉동기의 성적계수(CP 또는 COP)는 열효율(η)의 역수로 정의됩니다. Carnot냉동기의 열효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    η = 1 - Tc/Th

    여기서 Tc는 냉동기의 저온측 온도, Th는 냉동기의 고온측 온도입니다. 이 문제에서는 Tc = 0℃, Th = 100℃이므로,

    η = 1 - 273/373 = 0.73

    따라서, 성적계수(CP 또는 COP)는 1/0.73 = 1.3699... ≈ 2.73입니다.
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32. 다음 중 상태량 간의 관계식 TdS = dH - VdP에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, T는 절대온도, S는 엔트로피, H는 엔탈피, V는 비체적, P는 압력)

  1. 이 식은 가역과정에 대해서 성립한다.
  2. 이 식은 비가역 과정에 대해서도 성립한다.
  3. 이 식은 가역과정의 경로에 따라 적분할 수 있다.
  4. 이 식은 비가역 과정의 경로에 대하여도 적분할 수 있다.
(정답률: 48%)
  • "이 식은 비가역 과정의 경로에 대하여도 적분할 수 있다."가 옳지 않은 설명입니다.

    이 식은 가역과정에서 유도된 식이며, 가역과정에서는 엔트로피 변화가 0이므로 TdS = dH - VdP 식이 성립합니다. 하지만 비가역과정에서는 엔트로피 변화가 0이 아니므로 이 식이 성립하지 않습니다. 따라서 비가역 과정의 경로에 대해서는 적분할 수 없습니다.
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33. 다음 중 냉동제로 쓰이지 않는 것은?

  1. 암모니아
  2. CO
  3. CO2
  4. Freon 화합물
(정답률: 47%)
  • CO는 냉동제로 사용되지 않습니다. 이유는 CO는 냉동능력이 없기 때문입니다. CO는 일반적으로 연료 연소에 의해 생성되는 가스이며, 냉동기에 사용되는 냉매로는 사용할 수 없습니다. 암모니아, CO2 및 Freon 화합물은 모두 냉동제로 사용될 수 있습니다.
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34. 온도가 300℃, 압력이 2기압인 공기가 탱크에 밀착되여 대기 공기로 냉각되었다. 이 때의 탱크내 공기의 엔트로 피의 변화량은 ΔS1, 대기 공기의 엔트로피의 변화량은 ΔS2라 하면 엔트로피 증가의 원리를 이 경우에 해당시키면 아래 어느 것이 되는가?

  1. ΔS1 ＞ 0
  2. ΔS2 ＞ 0
  3. ΔS1 + ΔS2 ＞ 0
  4. ΔS1 + ΔS2 = 0
(정답률: 67%)
  • 온도가 300℃, 압력이 2기압인 공기가 탱크에 밀착되어 대기 공기로 냉각되는 과정은 엔트로피 증가의 원리를 따른다. 이는 공기 분자들이 냉각되면서 운동 에너지가 감소하고, 분자 간 거리가 가까워지면서 분자의 무질서도가 증가하기 때문이다. 따라서, 탱크내 공기의 엔트로피 변화량 ΔS1과 대기 공기의 엔트로피 변화량 ΔS2는 모두 양수이다. 두 엔트로피 변화량을 합한 ΔS1 + ΔS2는 양수가 되며, 이는 엔트로피 증가의 원리를 나타내는 것이다. 따라서, 정답은 "ΔS1 + ΔS2 ＞ 0"이다.
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35. 최고 온도 500℃와 최저 온도 30℃사이에서 작동되는 열기관의 이론적 효율은?

  1. 6%
  2. 39%
  3. 61%
  4. 94%
(정답률: 49%)
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36. 어느 기체의 압력과 부피의 관계가 P = 3V + 60일 때 부피가 초기 상태(Ｖ1)에서 최종 상태(Ｖ2)로 2배 팽창하였다면 이 때 행해진 일은?

(정답률: 35%)
  • 기체의 압력과 부피의 관계식 P = 3V + 60에서 V1일 때 P1 = 3V1 + 60이고, V2일 때 P2 = 3V2 + 60이다. 부피가 2배 팽창하였으므로 V2 = 2V1이다. 이를 이용하여 P2를 V1과 V2로 나타내면 P1 = 3V1 + 60, P2 = 3(2V1) + 60 = 6V1 + 60이 된다. 이제 일의 변화량 ΔW를 구해보자.

    ΔW = -PΔV = -(P2 - P1)ΔV = -(6V1 + 60 - 3V1 - 60)(2V1 - V1) = -3V1(2V1) = -6V1^2

    따라서, 일의 변화량 ΔW는 -6V1^2이다. 이 값은 ""와 일치한다.
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37. 격리된 계(isolated system)의 엔트로피(entropy)는 어떻게 변할 수 있는가?

  1. 감소만 가능
  2. 증가만 가능
  3. 항상 일정
  4. 일정하거나 또는 증가
(정답률: 27%)
  • 격리된 계의 엔트로피는 일정하거나 또는 증가할 수 있습니다. 이는 엔트로피가 열역학 제2법칙에 따라 증가하는 경향이 있기 때문입니다. 그러나 격리된 계에서는 열이나 물질이 출입하지 않으므로, 계의 엔트로피는 일정하게 유지될 수도 있습니다. 따라서 격리된 계의 엔트로피는 일정하거나 또는 증가할 수 있습니다.
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38. 이상기체 1몰이 온도 T k에서 체적이 V1 에서 V2로 등온 가역적으로 팽창될 때 엔트로피 변화를 구한 식은? (단, R = 기체상수, P = 압력, S = 엔트로피 )

(정답률: 36%)
  • 등온 가역 팽창에서 엔트로피 변화는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    ΔS = nRln(V2/V1)

    여기서 n은 몰수이고, R은 기체상수입니다. V1과 V2는 체적입니다.

    따라서 정답은 "" 입니다.
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39. 다음 중 열역학적 경로함수는?

  1. 밀도
  2. 압력
  3. 일
  4. 점도
(정답률: 50%)
  • 열역학적 경로함수는 열역학적 상태 변수들의 변화에 따른 열역학적 일의 양을 나타내는 함수입니다. 이 중에서 열역학적 일을 나타내는 변수는 "일" 입니다. 따라서 정답은 "일" 입니다.
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40. 다음에서 물의 삼중점(三重點)의 온도는?

  1. 0℃
  2. 273.16℃
  3. 73K
  4. 273.16K
(정답률: 53%)
  • 물의 삼중점은 물이 고체, 액체, 기체 상태가 동시에 존재하는 온도와 압력의 조건입니다. 이때 압력은 611.73 Pa이며, 이 조건에서 물의 삼중점 온도는 정확히 273.16K입니다. 이는 국제온도척도(ITS-90)에서 정의된 값으로, 물의 삼중점 온도를 기준으로 다른 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 하기 위해 사용됩니다. 따라서 정답은 "273.16K"입니다.
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3과목: 계측방법

41. 액주식 압력계의 액체특성으로 틀린 것은?

  1. 점성이 클 것
  2. 열팽창계수가 작을 것
  3. 성분이 일정할 것
  4. 모세관현상이 작을 것
(정답률: 66%)
  • 액주식 압력계의 액체특성으로 "점성이 클 것"이 틀린 것입니다.

    점성이 클수록 액체의 분자 간 마찰력이 크기 때문에 압력계의 작동이 어려워집니다. 따라서 압력계에서 사용되는 액체는 점성이 낮은 것이 좋습니다.

    열팽창계수가 작을수록 액체의 온도 변화에 따른 부피 변화가 적어지기 때문에 압력계의 정확도가 높아집니다.

    성분이 일정하다면 압력계의 측정값이 일정하게 나오기 때문에 정확도가 높아집니다.

    모세관현상이 작을수록 압력계의 정확도가 높아집니다. 모세관현상은 액체가 표면에 붙어있는 현상으로, 이 현상이 크면 압력계의 측정값이 왜곡될 수 있습니다.
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42. 유량계 중 월트만(Waltman)식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 차압식 유량계에서 노즐타입과 벤츄리 타입을 혼합한것
  2. 전자식 유량계의 일종
  3. 유속식 유량계중에서 축류식인 것
  4. 용적식 유량계중 박막식의 것
(정답률: 31%)
  • 월트만(Waltman)식 유량계는 유속식 유량계 중에서 축류식인 것입니다. 이는 유체가 흐르는 관의 내부에 있는 축류체를 이용하여 유속을 측정하는 방식으로 작동합니다. 따라서 유체가 흐르는 방향과 수직 방향으로 축류체가 이동하면서 유속을 측정하게 됩니다. 이 방식은 유체의 흐름에 따라 축류체의 이동 방향이 바뀌기 때문에 유속의 변화를 정확하게 측정할 수 있습니다.
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43. 가스크로마토그래피법에서 수소염 이온화 검출기는?

  1. ECD
  2. FID
  3. HCD
  4. FTD
(정답률: 64%)
  • 수소염 이온화 검출기는 FID (Flame Ionization Detector)입니다. 이는 가스크로마토그래피에서 가장 일반적으로 사용되는 검출기 중 하나입니다. FID는 샘플이 태우는 화염에서 생성되는 이온을 검출하여 신호를 생성합니다. 이는 불활성 가스인 수소와 메탄을 감지하는 데 특히 유용합니다. FID는 높은 감도와 선택성을 가지며, 대부분의 유기 화합물을 검출할 수 있습니다.
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44. 금속표면의 복사율을 0.82라 가정하였을 때 금속편으로부터 방사되는 열을 측정하여 온도를 측정한 결과 1950℉였다. 실험후에 금속표면의 복사율이 0.82가 아니라 0.75인 것으로 판명이 되었다면 온도결정에 있어서 얼마만한 오차가 있었겠는가?

  1. 100℉
  2. 108℉
  3. 54℉
  4. 84℉
(정답률: 37%)
  • 복사율이 0.82에서 0.75로 감소하면 금속표면이 방출하는 열의 양이 감소하므로 측정된 온도는 실제 온도보다 높게 나타납니다. 따라서, 온도결정에 있어서는 54℉의 오차가 있었습니다.

    이를 계산하는 방법은 다음과 같습니다.

    측정된 온도 = 실제 온도 + 오차

    오차 = (실제 온도 x (복사율 변화량)) / (1 - 복사율 변화량)

    복사율 변화량 = 0.82 - 0.75 = 0.07

    따라서,

    오차 = (1950 x 0.07) / (1 - 0.07) = 54℉
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45. 전자유량계의 특징을 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 압력손실이 없다.
  2. 정도는 약 1%이고 고성능 증폭기를 필요로 한다.
  3. 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있다.
  4. 내식성 유지가 곤란하다.
(정답률: 61%)
  • 전자유량계는 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있으며, 압력손실이 없고 정확도는 약 1%이지만 고성능 증폭기를 필요로 합니다. 그러나 내식성 유지가 곤란한 것은 아닙니다. 전자유량계는 내식성이 필요한 환경에서는 적합하지 않을 수 있지만, 내식성을 유지하는 방법이 있습니다. 예를 들어, 내식성이 필요한 환경에서는 내식성 있는 소재로 제작된 케이스나 코팅 등을 사용하여 내식성을 유지할 수 있습니다. 따라서 "내식성 유지가 곤란하다"는 설명은 틀린 것입니다.
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46. 다음 중 1차계 제어계에서 시간상수에 대한 관계식은? (단, τ : 시간상수, R : 저항, C : 캐피시턴스)

  1. τ = C x R
  2. τ = C ÷ R
  3. τ = R + C
  4. τ = R - C
(정답률: 43%)
  • 정답: "τ = C x R"

    시간상수(τ)는 RC 회로에서 충전 또는 방전이 완료되는 데 걸리는 시간을 의미합니다. 이 때, 저항(R)과 캐패시턴스(C)는 RC 회로의 특성을 결정하는 중요한 요소입니다.

    캐패시턴스는 전하를 저장할 수 있는 능력을 나타내며, 즉 충전되는 전하의 양을 결정합니다. 저항은 전류의 흐름을 제한하는 역할을 하며, 즉 충전되는 전하의 속도를 결정합니다.

    따라서, 시간상수(τ)는 캐패시턴스(C)와 저항(R)의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 이는 캐패시턴스가 커지면 충전되는 전하의 양이 많아지므로 시간이 더 오래 걸리고, 저항이 커지면 전류의 흐름이 느려져 충전되는 전하의 속도가 느려지기 때문입니다.
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47. 다음 중 정도가 가장 나쁜 압력계는?

  1. 액주형 압력계
  2. 분동식 압력계
  3. 브르돈관 압력계
  4. 면적식 압력계
(정답률: 44%)
  • 정도가 가장 나쁜 압력계는 "브르돈관 압력계"입니다. 이는 브르돈관 내부의 압력 변화로 인해 측정값이 변동하기 때문입니다. 브르돈관은 매우 민감하게 반응하여 온도 변화나 충격 등에도 영향을 받아 정확한 측정이 어렵습니다. 또한 유지보수가 어렵고 수명이 짧아 비용이 높습니다. 따라서 현재는 액주형 압력계나 분동식 압력계, 면적식 압력계 등이 더 많이 사용됩니다.
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48. 기체 및 액체 양용으로 사용되는 유량계는?

  1. 오발(oval) 유량계
  2. 전자식(電磁式) 유량계
  3. 루트(root) 유량계
  4. 교축기구(차압)식 유량계
(정답률: 30%)
  • 교축기구(차압)식 유량계는 기체나 액체의 유량을 측정하는데 사용되며, 유체가 흐르는 관의 압력차를 이용하여 유량을 측정합니다. 이 방식은 간단하고 정확하며, 다양한 유체에 대해 적용 가능합니다. 따라서 기체 및 액체 양용으로 사용되는 유량계로 선택됩니다.
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49. 조리개식 유량계의 종류를 열거한 것이다. 아닌 것은?

  1. 오리피스
  2. 플로우노즐
  3. 터빈유량계
  4. 벤튜리
(정답률: 57%)
  • 터빈유량계는 유체가 터빈을 회전시키는 원리를 이용하여 유량을 측정하는 방식이지만, 나머지 세 가지는 유체의 흐름에 따라 압력차를 측정하여 유량을 계산하는 방식이므로 정답은 "터빈유량계"입니다.
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50. 다음 압력계 중에서 가장 정도가 높은 것은?

  1. 액주형 압력계
  2. 분동식 압력계
  3. 탄성압력계
  4. 피스톤 압력계
(정답률: 34%)
  • 액주형 압력계는 압력을 측정하기 위해 액체를 사용하는 압력계로, 액체는 압력에 따라 거의 압축되지 않기 때문에 높은 정도의 압력을 측정할 수 있습니다. 따라서 액주형 압력계가 가장 정도가 높은 압력계입니다. 분동식 압력계는 압력을 측정하기 위해 공기를 사용하지만, 공기는 압력에 따라 압축되므로 정도가 낮습니다. 탄성압력계는 압력에 따라 변형되는 물질을 사용하지만, 이 물질의 한계를 넘어서면 파괴될 수 있으므로 정도가 제한됩니다. 피스톤 압력계는 압력을 측정하기 위해 피스톤을 사용하지만, 피스톤의 이동 거리가 제한되어 정도가 낮습니다.
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51. 다음 중 액면 측정방법이 아닌 것은?

  1. 부자식(浮子式)
  2. 액압(液壓)측정식
  3. 정전(靜電)용량식
  4. 박막식(薄膜式)
(정답률: 37%)
  • 박막식은 액면을 측정하는 방법이 아니라, 박막의 두께를 측정하는 방법입니다. 박막은 얇은 층으로 물체의 표면에 코팅되어 있으며, 이 박막의 두께를 측정하여 물체의 특성을 파악할 수 있습니다. 따라서 액면 측정 방법이 아닌 것입니다.
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52. 자동제어에서 전달함수의 블록선도를 그림과 같이 등가변환시킨 것으로 적합한 것은?

(정답률: 48%)
  • 전달함수의 블록선도를 등가변환할 때는 블록선도의 구조를 유지하면서 블록들의 전달함수를 등가변환시켜야 합니다. 이를 위해서는 등가변환 공식을 이용하여 전달함수를 변환해야 합니다.

    위의 블록선도에서 등가변환을 하기 위해서는 먼저 블록 2와 블록 3 사이의 연결을 끊어야 합니다. 그리고 블록 2와 블록 3을 각각 등가변환시켜야 합니다.

    블록 2는 P 컨트롤러와 C 컨트롤러 사이에 위치하고 있으므로, 등가변환 공식에 따라 다음과 같이 변환할 수 있습니다.



    여기서 Kp는 P 컨트롤러의 이득, τ는 P 컨트롤러의 시간상수, T는 샘플링 주기입니다.

    블록 3은 C 컨트롤러와 공정 사이에 위치하고 있으므로, 등가변환 공식에 따라 다음과 같이 변환할 수 있습니다.



    여기서 Kc는 C 컨트롤러의 이득, τ는 C 컨트롤러의 시간상수, T는 샘플링 주기입니다.

    따라서, 전달함수의 블록선도를 등가변환시킨 결과는 다음과 같습니다.



    즉, 정답은 ""입니다.
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53. 자동연소 장치의 광전관 화염검출기가 정상적으로 작동하고 있는지를 간단히 점검할 수 있는 가장 좋은 방법은?

  1. 광전관 회로의 전류를 측정해 본다.
  2. 화염검출기(火炎檢出器) 앞을 가려 본다.
  3. 광전관회로의 연결선을 제거해 본다.
  4. 파이로트 버너(Pilot Burner)에 점화하여 본다.
(정답률: 72%)
  • 화염검출기는 광전관 원리를 이용하여 화재 발생 시 광전관에 의해 발생하는 빛의 변화를 감지하여 화재를 감지합니다. 따라서 화염검출기 앞을 가려보면 광전관에 빛이 닿지 않아서 화재를 감지하지 못하게 되므로, 화염검출기가 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있습니다.
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54. 응답이 빠르며 극히 고감도이고, 도선저항에 의한 오차를 적게할 수 있으나 특성을 고르게 얻기가 어려우며, 충격에 대한 기계적 강도가 떨어지는 측온체는?

  1. 더미스터저항체 온도계
  2. 열전대 온도계
  3. 금속측온저항체 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 56%)
  • 더미스터저항체 온도계는 응답이 빠르고 고감도이지만, 특성을 고르게 얻기가 어렵고 충격에 대한 기계적 강도가 떨어지기 때문에 측온체로 적합하지 않습니다.
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55. 열전대 온도계의 계측기는 다음의 어느 것을 사용하는가?

  1. 전위차계
  2. 전류계
  3. 전력계
  4. 저항계
(정답률: 69%)
  • 열전대 온도계는 열전대를 이용하여 온도를 측정하는데, 이때 열전대에서 발생하는 전위차를 측정하여 온도를 계산합니다. 따라서 열전대 온도계의 계측기는 전위차계를 사용합니다.
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56. 비례-적분 제어동작에서 적분동작은, 비례동작을 사용했을 때 발생하는 어떤 문제점을 제거하기 위한 것인가?

  1. 오프셋(off-set)
  2. 빠른응답(quick response)
  3. 안정성(stability)
  4. 외란(disturbance)
(정답률: 48%)
  • 비례-적분 제어동작에서 적분동작은, 비례동작만 사용했을 때 발생하는 steady-state error 문제를 해결하기 위한 것입니다. 이때, steady-state error는 목표값과 실제값의 차이가 일정한 값을 유지하는 현상을 말합니다. 이러한 steady-state error는 시스템의 출력값에 영향을 주는 상수값인 오프셋(off-set)으로 인해 발생합니다. 따라서 적분동작은 이러한 오프셋을 제거하여 빠른응답(quick response)과 안정성(stability)을 유지하면서 목표값과 실제값의 차이를 최소화하는 역할을 합니다. 외란(disturbance)에 대한 보상도 가능합니다.
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57. 안지름 14㎝인 관에 물이 가득 흐를 때 피토관으로 측정한 유속이 7m/sec였다면 이 때의 유량(kg/sec)은?

  1. 약 39
  2. 약 108
  3. 약 433
  4. 약 1077
(정답률: 47%)
  • 유량(Q)은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = A × v

    여기서 A는 단면적, v는 유속입니다.

    안지름이 14㎝이므로 반지름은 7㎝이 됩니다. 따라서 단면적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    A = π × r² = 3.14 × 7² = 153.86㎠

    유속은 7m/sec이므로, 이를 cm/sec로 변환하면 다음과 같습니다.

    7m/sec = 700cm/sec

    따라서 유량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = A × v = 153.86㎠ × 700cm/sec = 107702㎠/sec

    이 값을 kg/sec로 변환하면 약 108이 됩니다. 따라서 정답은 "약 108"입니다.
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58. 더미스터(thermistor) 측온 저항체의 특성은?

  1. 저항온도계수가 부특성(負特性)이다.
  2. 온도변화에 따른 저항변화가 직선성이다.
  3. 저항온도계수는 섭씨온도 제곱에 비례한다.
  4. 호환성(互換性)이 좋다.
(정답률: 54%)
  • 더미스터(thermistor)는 온도가 증가함에 따라 저항값이 감소하는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성 때문에 저항온도계수가 부특성(負特性)이라고 말할 수 있습니다. 즉, 온도가 증가함에 따라 저항값이 감소하기 때문에 저항온도계수가 음수입니다. 이와 같은 특성 때문에 더미스터는 온도 측정에 많이 사용되며, 온도변화에 따른 저항변화가 직선성이고, 저항온도계수는 섭씨온도 제곱에 비례합니다. 또한 호환성(互換性)이 좋아 다양한 회로에서 사용할 수 있습니다.
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59. 열전도율형 CO2분석계 사용시 주의 사항으로 틀린 것은?

  1. 브리지의 공급 전류의 점검을 확실하게 행한다.
  2. 셀의 주위온도와 측정가스 온도를 거의 일정하게 유지시키고 과도한 상승은 피한다.
  3. H2의 혼입은 지시를 높여 준다.
  4. 가스 유속을 거의 일정하게 한다.
(정답률: 72%)
  • "H2의 혼입은 지시를 높여 준다."는 틀린 내용입니다. CO2 분석기에서 H2의 혼입은 오히려 정확한 측정을 방해할 수 있습니다. H2는 CO2와 반응하여 메탄화수소(CH4)를 생성하므로, CO2의 측정값이 과대평가될 수 있습니다. 따라서 CO2 분석기 사용 시 H2의 혼입을 최소화해야 합니다.
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60. 방사율에 의한 보정량이 적고 비접촉법으로는 정확한 측정이 가능하나 사람 손이 필요한 결점이 있는 온도계는?

  1. 압력계형 온도계
  2. 전기저항 온도계
  3. 열전대 온도계
  4. 광(光)고온계
(정답률: 65%)
  • 광(光)고온계는 방사율에 의한 보정량이 적고 비접촉법으로 정확한 측정이 가능하며, 사람 손이 필요하지 않은 온도계입니다. 이는 레이저를 이용하여 물체의 표면에서 반사되는 빛의 파장을 측정하여 온도를 파악하는 원리로 작동합니다. 따라서 광(光)고온계는 고온 환경에서의 측정이 필요한 산업 분야에서 많이 사용됩니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 검사대상 기기의 검사 종류가 아닌 것은?

  1. 제조검사
  2. 완성검사
  3. 설치검사
  4. 계속 사용검사
(정답률: 42%)
  • 완성검사는 기기가 제조되고 모든 공정이 완료된 후에 수행되는 검사로, 제조검사와 설치검사는 각각 기기가 제조되고 설치되는 과정에서 수행되는 검사이며, 계속 사용검사는 기기가 사용되는 동안 주기적으로 수행되는 검사입니다. 따라서, 검사대상 기기의 검사 종류가 아닌 것은 완성검사입니다.
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62. 알루미늄박 보온재는 어떤 특성을 이용한 것인가?

  1. 복사열의 통과 특성
  2. 복사열의 대류 특성
  3. 복사열에 대한 반사 특성
  4. 복사열에 대한 흡수 특성
(정답률: 63%)
  • 알루미늄박 보온재는 복사열에 대한 반사 특성을 이용한 것입니다. 알루미늄은 높은 반사율을 가지고 있어 복사열을 반사시키는 능력이 뛰어나기 때문에, 알루미늄박 보온재는 복사열을 반사하여 내부 온도를 유지하고 보온 효과를 높일 수 있습니다. 따라서, 알루미늄박 보온재는 건물, 차량 등의 보온재로 널리 사용되고 있습니다.
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63. 산업자원부령이 정하는 특정열사용기자재를 설치.시공 또는 세관을 업으로 하는 자는 규정에 의하여 누구에게 등록하여야 하는가?

  1. 산업자원부장관
  2. 에너지관리공단이사장
  3. 환경부장관
  4. 시∙도지사
(정답률: 70%)
  • 특정열사용기자재는 에너지 절약을 위한 장치로, 설치 및 시공에 대한 규제가 있습니다. 따라서 이를 설치.시공 또는 수입하는 자는 산업자원부령에 따라 등록하여야 합니다. 이때 등록 대상은 해당 지역의 시∙도지사입니다. 이는 지역별로 에너지 절약을 위한 정책이나 규제가 상이할 수 있기 때문입니다. 따라서 시∙도지사가 해당 지역의 규제를 적용하고, 관리할 수 있도록 등록을 담당하게 됩니다.
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64. 단열재 제조공정을 설명한 아래 그림과 같은 공정을 거친제품은?

  1. 암면
  2. 유리면
  3. 요소발포 보온재
  4. 발포 폴리스틸렌폼
(정답률: 50%)
  • 위 그림은 발포 폴리스틸렌폼의 제조공정을 나타내고 있습니다. 폴리스틸렌 수지에 발포제를 첨가하여 가열하면 발포가 일어나고, 그 결과 발포 폴리스틸렌폼이 만들어집니다. 따라서 정답은 "발포 폴리스틸렌폼"입니다.
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65. 에너지이용합리화법 상 다음 내용 중 잘못 설명된 것은?

  1. 에너지사용자란 에너지 사용시설의 소유자 또는 관리자를 말한다.
  2. 에너지사용시설이라 함은 에너지를 사용하는 공장∙사업장 기타 시설과 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다.
  3. 에너지공급자라 함은 에너지를 생산.수입.전환.수송.저장.판매하는 사업자를 말한다.
  4. 연료라 함은 석유.석탄.대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다.
(정답률: 44%)
  • 잘못 설명된 것은 없습니다. 모든 내용이 정확하게 설명되어 있습니다.

    다만, "연료"라는 용어는 제품의 원료로 사용되는 것뿐만 아니라, 열과 같은 형태로 직접적으로 에너지를 공급하는 역할도 합니다. 따라서, "연료라 함은 석유.석탄.대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료 또는 직접적인 에너지 공급원으로 사용되는 것을 말한다." 라는 표현이 더 정확할 것입니다.
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66. 특정열사용 기자재중 검사대상기기의 검사 유효기간이 맞는 것은?

  1. 보일러 설치장소 변경검사 : 1년
  2. 보일러 구조검사 : 2년
  3. 압력용기 계속 사용검사 : 3년
  4. 철금속가열로 계속 사용검사 : 5년
(정답률: 42%)
  • 보일러 설치장소 변경검사는 보일러가 설치된 장소가 변경되었을 때, 새로운 장소에 맞게 보일러가 안전하게 설치되어 있는지 검사하는 것입니다. 이는 보일러의 안전성을 보장하기 위해 필요한 검사이며, 보일러가 설치된 장소가 변경되었을 때마다 1년마다 검사를 해야 합니다. 따라서 "보일러 설치장소 변경검사 : 1년"이 맞는 것입니다.
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67. 캐스터블(castable) 내화물의 특성이 아닌 것은?

  1. 소성할 필요가 없다.
  2. 사용 현장에서 필요한 형상으로 성형할 수 있다.
  3. 접합부 없이 노체를 구축할 수 있다.
  4. 온도의 큰 변동에 따라 스폴링(spalling)을 일으키기쉽다.
(정답률: 57%)
  • 캐스터블은 사용 현장에서 필요한 형상으로 성형할 수 있고, 접합부 없이 노체를 구축할 수 있으며, 소성할 필요가 없다는 특성을 가지고 있습니다. 그러나 온도의 큰 변동에 따라 스폴링을 일으키기 쉽다는 것은 캐스터블 내화물의 특성이 아닙니다. 스폴링은 내화물이 고온에서 급격한 온도 변화에 노출될 때 발생하는 현상으로, 캐스터블 내화물도 이와 같은 온도 변화에 노출될 경우 스폴링을 일으키기 쉽습니다.
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68. 용광로에서 선철을 만들 때 쓰이는 주원료라고 인정할 수 없는 것은?

  1. 규선석(珪線石)
  2. 석회석(石灰石)
  3. 철광석(鐵鑛石)
  4. 코크스
(정답률: 57%)
  • 규선석은 주로 유리, 세라믹, 접착제 등의 원료로 사용되며, 용광로에서 선철을 만들 때는 사용되지 않습니다. 따라서 규선석이 주원료로 사용되지 않는 것입니다.
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69. 다음 중 고체 용융형 로가 아닌 것은?

  1. 발생로
  2. 평로
  3. 반사로
  4. 도가니로
(정답률: 23%)
  • 발생로는 고체 용융형 로가 아닙니다. 발생로는 화산 활동으로 인해 생성되는 지하 동굴로, 용암이 흐르는 것이 아니라 화산 폭발로 인해 생성되기 때문에 고체 용융형 로가 아닙니다. 반면, 평로, 반사로, 도가니로는 용암이 흐르는 고체 용융형 로입니다.
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70. 로재(내화물)의 기본 제조공정으로 그 순서가 옳은 것은?

  1. 혼련 → 성형 → 분쇄 → 소성 → 건조
  2. 분쇄 → 성형 → 혼련 → 건조 → 소성
  3. 혼련 → 분쇄 → 성형 → 소성 → 건조
  4. 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성
(정답률: 59%)
  • 로재(내화물)의 기본 제조공정은 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성 순서로 진행됩니다.

    먼저 분쇄 공정에서는 원료를 적절한 크기로 분쇄하여 입자 크기를 균일하게 만듭니다.

    다음으로 혼련 공정에서는 분쇄된 원료를 물과 함께 혼합하여 플라스터(plaster)를 만듭니다.

    성형 공정에서는 플라스터를 원하는 모양으로 성형합니다.

    건조 공정에서는 성형된 제품을 건조시켜 물기를 제거합니다.

    마지막으로 소성 공정에서는 건조된 제품을 고온에서 소성하여 내화성을 강화시킵니다.

    따라서, 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성 순서가 옳습니다.
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71. 보일러 계속사용검사의 유효기간이 경과되었으나 검사를 받지 않고 계속하여 사용할 경우 벌칙은?

  1. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금
  2. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  3. 200만원 이하의 벌금
  4. 100만원 이하의 벌금
(정답률: 53%)
  • 보일러는 안전을 위해 정기적으로 검사를 받아야 합니다. 만약 검사 유효기간이 경과되었음에도 불구하고 계속 사용한다면, 이는 안전에 위배되는 행위입니다. 따라서 이 경우 관련 법령인 보일러안전관리법에 따라 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금이 부과됩니다. 이는 법령에서 정한 벌칙으로, 위반행위의 경중에 따라 벌금이나 징역형이 부과될 수 있습니다.
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72. 열에너지의 손실을 적게하기 위해서는 보온재의 선택조건을 고려해야 한다. 다음 중 보온재의 선택조건과 관계가 없는 것은?

  1. 노재의 수분 함유로인한 급격한 승온(昇溫)의 고려
  2. 물리적 화학적 강도와 내용(耐用)년수
  3. 단위 체적당의 가격 및 불연성
  4. 사용온도 범위와 열전도율
(정답률: 38%)
  • 보온재의 선택조건 중 "노재의 수분 함유로인한 급격한 승온(昇溫)의 고려"는 보온재의 열적인 특성과 관련된 것이 아니라, 보온재가 수분을 흡수하여 급격한 승온이 발생할 수 있는 위험성을 고려하는 것이다. 따라서, 보기에서 "노재의 수분 함유로인한 급격한 승온(昇溫)의 고려"가 보온재의 선택조건과 관계가 없는 것이다.
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73. 산자부장관은 에너지관리의 효율적인 수행 또는 검사대상기기의 안전관리를 위하여 필요하다고 인정하는 경우 시공업의 기술인력 또는 검사대상기기조정자에 대하여 교육을 실시할 수 있는데 이 때의 교육기간은?

  1. 3일이내
  2. 7일이내
  3. 1월이내
  4. 6월이상
(정답률: 31%)
  • 산자부장관은 시공업의 기술인력 또는 검사대상기기조정자에 대한 교육을 실시할 수 있는 근거로서 "에너지관리의 효율적인 수행 또는 검사대상기기의 안전관리를 위하여 필요하다"고 인정하는 경우에 한하여 교육을 실시할 수 있습니다. 이 때, 교육은 즉시 실시되어야 하며, 교육기간은 최대 7일이내로 제한됩니다. 따라서 정답은 "7일이내"입니다.
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74. 생석회(CaCO)와 같은 매용제가 필요한 로(爐)는?

  1. 연속 가열로
  2. 균열로
  3. LD 전로
  4. 터널로
(정답률: 24%)
  • 생석회(CaCO)는 철강 제조 과정에서 철광석에서 나오는 불순물을 제거하기 위해 사용되는데, 이때 매용제로 사용되는 것이 LD 전로입니다. LD 전로는 고로에서 나온 철광석과 석회암 등을 함께 넣고 산소를 분사하여 철과 불순물을 분리하는 과정에서 생석회가 사용됩니다. 따라서 LD 전로는 생석회와 같은 매용제가 필요한 로입니다.
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75. 다음 자재 중 증기 배관용으로 사용되지 않는 것은?

  1. 인라인 증기믹서
  2. 시스탄 밸브
  3. 사일렌서
  4. 벨로즈형 신축관이음
(정답률: 35%)
  • 시스탄 밸브는 증기 배관에서 사용되지 않습니다. 이유는 시스탄 밸브는 액체나 가스의 유동을 제어하는데 사용되는 밸브로, 증기의 고온과 고압에 대한 내구성이 부족하기 때문입니다. 따라서 증기 배관에서는 증기의 고온과 고압에 대한 내구성이 높은 밸브가 필요합니다.
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76. 가마를 축조할 때 단열재 즉 단열벽돌을 사용하므로써 얻을 수 있는 효과중 옳지 않는 것은?

  1. 작업 온도까지 가마의 온도를 빨리 올릴 수 있다.
  2. 가마의 벽을 얇게 할 수 있다.
  3. 가마내의 온도 분포가 균일하게 된다.
  4. 내화벽돌의 내, 외온도가 급격히 상승한다.
(정답률: 58%)
  • 내화벽돌은 고온에서 내구성이 뛰어나기 때문에 가마 내부의 고온을 유지할 수 있습니다. 그러나 내화벽돌은 열전도율이 낮기 때문에 가마 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 막아주지만, 내부에서 발생한 열이 벽돌 내부에 가둬져서 벽돌 내부의 온도가 급격히 상승하는 현상이 발생합니다. 이는 내화벽돌의 내, 외온도가 급격히 상승하는 이유입니다.
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77. 다음 중 파이프의 열변형에 대응하기 위한 이음은?

  1. 가스이음
  2. 플랜지이음
  3. 신축이음
  4. 소켓이음
(정답률: 59%)
  • 파이프의 열변형에 대응하기 위해서는 파이프 간의 이음이 일정한 간격을 유지하면서도 변형에 따라 유연하게 움직일 수 있어야 합니다. 이를 위해 사용되는 이음 중에서 가장 유연하게 움직일 수 있는 것은 신축이음입니다. 신축이음은 파이프의 변형에 따라 신축성을 가지며, 파이프 간의 이음이 일정한 간격을 유지하면서도 파이프의 열변형에 대응할 수 있습니다. 따라서 파이프의 열변형에 대응하기 위한 이음으로는 신축이음이 가장 적합합니다.
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78. 염기성 내화벽돌의 공통적인 취약성은?

  1. 스포올링(spalling)
  2. 슬레이킹(slaking)
  3. 더스팅(dusting)
  4. 습윤(濕潤,swelling)
(정답률: 53%)
  • 염기성 내화벽돌은 높은 알칼리성을 가지고 있어서 물과 반응하여 슬레이킹 현상이 발생합니다. 슬레이킹은 벽돌 내부에서 물과 반응하여 벽돌의 구조가 파괴되고, 벽돌 표면에서는 벽돌 조각이 떨어지는 현상을 말합니다. 이로 인해 벽돌의 내구성이 감소하고, 건물의 안전성에 영향을 미칩니다.
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79. 다음 중 석유 환산기준 발열량으로 틀린 것은?

  1. 원유 10,000kcal/kg
  2. 천연가스 10,500kcal/Nm3
  3. 등유 8,700kcal/kg
  4. 전기 2,000kcal/kWh
(정답률: 52%)
  • 전기는 발열량이 아닌 전기 에너지로 측정되기 때문에 다른 석유 제품들과 단위가 다릅니다. kWh는 전기 에너지의 단위이며, 발열량과 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 전기의 발열량은 2,000kcal/kWh가 아니라, 발열량이 아니라는 것을 기억해야 합니다.
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80. 에너지사용의 제한 또는 금지에 관한 조정.명령 기타 필요한 조치에 위반한 때의 1회 위반시 과태료는?

  1. 20만원
  2. 30만원
  3. 40만원
  4. 50만원
(정답률: 49%)
  • 해당 법령에서는 1회 위반시 과태료의 금액을 명시하지 않았기 때문에, 이 문제에서는 해당 법령이 명시되어 있지 않으므로 가장 일반적으로 적용되는 법령인 「과태료법」을 참고하여 답을 도출해야 합니다.

    과태료법 제65조에 따르면, 「기타 법률」에서 정한 벌칙규정에 위반한 경우 1회 위반시 과태료는 50만원 이하로 정해집니다. 따라서, 이 문제에서는 에너지사용의 제한 또는 금지에 관한 조정.명령 기타 필요한 조치에 위반한 경우, 1회 위반시 과태료는 50만원으로 정해지게 됩니다.
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5과목: 열설비설계

81. 해수마그네시아 침전반응을 알맞게 표현한 화학반응식은?

  1. CaCO3 + MgCO3 → CaMg(CO3)2
  2. CaMg(CO3)2 + MgCO3 → 2MgCO3 + CaCO3
  3. MgCO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCO3
  4. 3MgO.2SiO2.2H2O + 3CO3 → 3MgCO3 + 2SiO2 + 2H2O
(정답률: 52%)
  • 해수마그네시아는 MgCO3과 Ca(OH)2의 반응으로 Mg(OH)2와 CaCO3을 생성합니다. 이는 이중 치환 반응으로, Ca(OH)2의 Ca2+이 MgCO3의 Mg2+와 치환하고, MgCO3의 CO32-이 Ca(OH)2의 OH-와 치환합니다. 이 결과, Mg(OH)2와 CaCO3이 생성됩니다.
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82. 드럼없이 초 임계압 하에서 증기를 발생시키는 강제 순환 보일러는?

  1. 이중 증발 보일러
  2. 특수열매체 보일러
  3. 연관 보일러
  4. 관류 보일러
(정답률: 57%)
  • 강제 순환 보일러는 드럼 없이 초 임계압 하에서 증기를 발생시키는 보일러입니다. 이 중에서 관류 보일러는 증기와 물이 함께 순환하면서 열을 전달하는 방식으로 증기를 발생시키는 보일러입니다. 따라서 이 보기에서 정답은 "관류 보일러"입니다.
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83. 원수(原水)중의 용존 산소를 제거할 목적으로 사용하는 탈산소 방법이 아닌 것은?

  1. 탈기기
  2. 히드라진
  3. 아황산나트륨
  4. 기폭장치
(정답률: 52%)
  • 기폭장치는 폭발물을 제거하기 위한 장치로, 원수 중의 용존 산소를 제거하는 탈산소 방법이 아닙니다. 따라서 정답은 기폭장치입니다.
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84. 방사 과열기에 대한 사항중 틀린 것은?

  1. 주로 고온 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합해서 사용한다.
  2. 연소실내의 전열면적이 부족한데 대해 보충하는데도 사용한다.
  3. 보일러 부하와 함께 증기온도가 상승한다.
  4. 과열온도의 변동을 적게 하는데 사용된다.
(정답률: 38%)
  • "보일러 부하와 함께 증기온도가 상승한다."가 틀린 사항입니다.

    방사 과열기는 연소실에서 발생한 열을 이용하여 수증기를 가열하는 장치입니다. 따라서 보일러 부하와는 직접적인 연관이 없습니다. 보일러 부하가 증가하면 보일러 내부의 증기압력이 상승하게 되고, 이는 방사 과열기의 증기압력도 함께 상승시킵니다. 하지만 이는 보일러 부하와 증기온도가 상승하는 직접적인 원인이 아닙니다.
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85. 태양열 보일러가 800(W/m2)의 비율로 열을 흡수한다. 열효율이 9(%)인 장치로 12(kW)의 동력을 얻으려면 전열 면적의 최소 크기는 몇 [m2]인가?

  1. 0.17
  2. 16.6
  3. 17.8
  4. 166.7
(정답률: 48%)
  • 태양열 보일러가 800(W/m2)의 비율로 열을 흡수하므로, 12(kW)의 동력을 얻기 위해 필요한 면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    12(kW) = 12,000(W)
    열효율이 9(%)이므로, 실제로 흡수되는 열의 비율은 0.09이다.
    즉, 필요한 열의 양은 다음과 같다.

    12,000(W) / 0.09 = 133,333.33(W)

    따라서, 면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    133,333.33(W) / 800(W/m2) = 166.67(m2)

    따라서, 전열 면적의 최소 크기는 166.7 [m2]이다.
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86. 시멘트 소성요의 내부 최고 온도는?

  1. 800℃
  2. 1000℃
  3. 1200℃
  4. 1400℃
(정답률: 19%)
  • 시멘트 속성요는 주로 석회암, 실리카, 알루미나 등의 원료로 만들어지며, 이들 원료는 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있습니다. 하지만 시멘트 속성요의 내부 최고 온도가 800℃인 이유는, 이보다 높은 온도에서는 시멘트 속성요가 불안정해지고 붕괴될 수 있기 때문입니다. 따라서 시멘트 속성요를 사용하는 공정에서는 800℃ 이하의 온도를 유지해야 안전하게 사용할 수 있습니다.
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87. 유류 혼소용 온수 보일러의 검사기기 대상이 되는 전열면적은 얼마인가?

  1. 12m2 이상
  2. 14m2 이상
  3. 18m2 이상
  4. 20m2 이상
(정답률: 50%)
  • 유류 혼소용 온수 보일러의 검사기기 대상이 되는 전열면적은 14m2 이상입니다. 이는 보일러의 안전성을 검사하기 위한 규정으로, 전열면적이 14m2 이상인 보일러는 안전성 검사 대상이 됩니다. 이유는 전열면적이 작을수록 보일러 내부의 열이 집중되어 폭발이나 화재 등의 위험이 높아지기 때문입니다. 따라서 전열면적이 일정 이상이 되어야 안전성 검사 대상이 됩니다.
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88. 관 스테이의 최소 단면적을 구하려고 한다. 이 때 적용할설계 계산식은?[단, S : 관 스테이의 최소 단면적(mm2), A : 1개의 관 스테이가 지시하는 면적(cm2), a : A안에서의 구멍의 온면적(cm2), P : 최고 사용 압력(㎏/m2)]

(정답률: 58%)
  • 정답은 "" 입니다.

    이유는 설계 계산식에서 최소 단면적(S)은 A와 P에 비례하고 a에 반비례하기 때문입니다. 따라서 a가 작을수록 S는 작아지게 됩니다. 그리고 a는 구멍의 온면적을 나타내므로 구멍이 작을수록 S는 작아지게 됩니다. 따라서 최소 단면적을 구하려면 구멍이 작은 관 스테이를 사용해야 하며, 이는 ""이라는 답을 유도합니다.
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89. 자켓 타입의 농축기에 가열증기가 150℃로 공급되고 있는 데 농축기에 스켈이 부착되어 열관류계수가 1/4로 되었다면 동등한 능력을 발생키 위한 공급 증기의 온도는? (단, 액의 비점은 100℃ 임)

  1. 200℃
  2. 250℃
  3. 300℃
  4. 350℃
(정답률: 42%)
  • 열전달식 Q = U × A × ΔT를 이용하여 문제를 풀 수 있습니다. 여기서 Q는 열전달량, U는 열관류계수, A는 표면적, ΔT는 온도차이를 나타냅니다.

    먼저, 가열증기의 온도가 150℃이므로 ΔT는 150 - 100 = 50℃입니다. 농축기에 스켈이 부착되어 열관류계수가 1/4로 줄어들었으므로, U는 원래의 4배인 4U가 되었습니다.

    동등한 능력을 발생시키기 위해서는 열전달량이 같아야 합니다. 따라서, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    U × A × ΔT = 4U × A × ΔT'

    여기서 T'는 새로운 공급 증기의 온도입니다. A와 ΔT는 공통이므로, U와 T'의 관계를 구하면 됩니다.

    U × ΔT = 4U × ΔT'

    T' = T/4 + 150

    따라서, T' = 300℃가 됩니다. 따라서, 정답은 "300℃"입니다.
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90. 급수온도 20℃인 보일러에서 증기압력이 10㎏/cm2이며 이때 온도 300℃의 증기가 매시간당 1 ton씩 발생된다고 할때의 상당 증발량은? (단, 증기압력 10㎏/cm2에 대한 300℃의 증기엔탈피는 662kcal/㎏, 20℃에 대한 급수엔탈피는 20kcal/㎏)

  1. 1191㎏/h
  2. 2048㎏/h
  3. 2247㎏/h
  4. 3232㎏/h
(정답률: 20%)
  • 상당 증발량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    상당 증발량 = (발생된 증기량) - (급수량)

    발생된 증기량은 매시간당 1 ton이므로 1,000 kg/h입니다.

    급수량은 증발된 물의 양과 같으므로, 증발된 1,000 kg의 물에 대해 필요한 엔탈피를 계산하여 급수량을 구합니다.

    증발된 1,000 kg의 물에 대해 필요한 엔탈피는 다음과 같습니다.

    증발열 = (증기의 엔탈피) - (물의 엔탈피)
    = 662 - 20
    = 642 kcal/kg

    즉, 1,000 kg의 물이 증발하기 위해서는 642,000 kcal의 열이 필요합니다.

    이때, 보일러에서 발생한 열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    발생한 열 = (증발된 물의 엔탈피) + (증발된 증기의 엔탈피) - (급수의 엔탈피)
    = (20 x 1,000) + (662 x 1,000) - (20 x 1,000)
    = 642,000 kcal/h

    따라서, 상당 증발량은 다음과 같이 계산됩니다.

    상당 증발량 = (발생된 증기량) - (급수량)
    = 1,000 - (642,000 / 20)
    = 1,000 - 32,100
    = 967 kg/h

    하지만, 이 문제에서는 보기 중에서 정답을 선택해야 하므로, 계산 결과를 가장 가까운 값으로 반올림하여 선택해야 합니다. 따라서, 정답은 "1191 kg/h"입니다.
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91. 열발생설비에 공기 예열기를 설치 사용시 장점이 아닌 것은?

  1. 배가스 손실을 줄인다.
  2. 연소 효율이 증가 한다.
  3. 보일러 효율이 높아진다.
  4. 과잉공기가 많아진다.
(정답률: 60%)
  • 열발생설비에 공기 예열기를 설치하면 연소 공기의 온도가 상승하여 연소 효율이 증가하고, 보일러 효율도 높아지게 됩니다. 또한 배가스 손실도 줄일 수 있습니다. 하지만 이 과정에서 공기의 양이 증가하게 되어 과잉공기가 많아지게 됩니다. 이는 연소 공기와 연료의 비율이 변화하여 연소 효율을 저하시키고, 보일러의 효율도 감소시키게 됩니다. 따라서, 과잉공기가 많아진다는 것은 공기 예열기를 설치하는 것의 단점입니다.
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92. 그림과 같은 병류형 열교환기에서 적용되는 △Tm에 관한 식은?(단, 하첨자 h : 고온측, 1 : 입구 c : 저온측, 2 : 출구)

(정답률: 54%)
  • 열교환기에서의 △Tm은 고온측과 저온측의 평균온도차이를 의미합니다. 따라서 식은 다음과 같습니다.

    △Tm = (Th1 - Tc2) / ln(Th1/Tc2)

    보기 중에서 ""이 정답인 이유는 이 식에서 Th1-Tc2의 값이 클수록 열교환 효율이 높아지기 때문입니다. ""은 Th1-Tc2의 값이 가장 크기 때문에 가장 효율적인 열교환을 할 수 있습니다.
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93. 전기저항로에 발열체의 저항이 R[Ω], 여기에 I[A]의 전류를 흘렸을 때 발생하는 이론 열량은 시간당 얼마인가?

  1. 864 IR cal
  2. 846 IR cal
  3. 864 I2R cal
  4. 846 I2R cal
(정답률: 49%)
  • 전기저항로에서 발생하는 열량은 전류(I)의 제곱과 저항(R) 및 시간(t)에 비례합니다. 따라서 이론 열량은 다음과 같이 계산됩니다.

    이론 열량 = I^2 x R x t x 0.24 cal

    여기서 0.24 cal은 1초당 1암페어 전류가 1옴의 저항을 통과할 때 발생하는 열량입니다.

    따라서, 이 문제에서는 시간(t)이 주어지지 않았으므로, 이론 열량을 계산할 수 없습니다. 따라서, 보기 중에서 이론 열량을 계산할 수 있는 답은 없습니다.
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94. 2중관 열교환기에 있어서의 열관류율(K)의 근사식은? (단, K : 열관류율, Fi :내관 내면적, Fo : 내관 외면적, αi : 내관 내면과 유체사이의 경막계수, αo : 내관 외면과 유체사이의 경막계수이며 전열계산은 내관 외면기준일 때이다.)

(정답률: 20%)
  • 정답은 ""입니다.

    2중관 열교환기에서 열관류율은 내관과 외관 사이의 열전달을 나타내는 값입니다. 이때 내관과 외관의 경막계수와 면적을 고려하여 계산합니다.

    근사식에서 분자는 내관과 외관의 면적과 경막계수의 곱으로 이루어져 있습니다. 이 값은 열전달을 촉진시키는 값이므로 분자가 클수록 열관류율이 높아집니다.

    반면 분모는 내관과 외관의 면적과 경막계수의 역수의 합으로 이루어져 있습니다. 이 값은 열전달을 억제하는 값이므로 분모가 작을수록 열관류율이 높아집니다.

    따라서 분자를 최대화하고 분모를 최소화하는 것이 열관류율을 높이는 방법입니다. 이를 고려하여 근사식을 유도하면 ""가 됩니다.
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95. 다이아프램 밸브(diaphram valve)에 대한 설명중 제일 부적당한 것은?

  1. 역류를 방지하기 위한 것이다.
  2. 유체의 흐름에 주는 저항이 작다.
  3. 기밀(氣密)할 때 패킹이 불필요하다.
  4. 화학약품을 차단하여 금속부분의 부식을 방지한다.
(정답률: 72%)
  • 다이아프램 밸브는 유체의 흐름을 조절하기 위한 밸브로, 역류를 방지하기 위한 것이 아니라 유체의 흐름을 차단하거나 조절하기 위한 것입니다. 따라서 "역류를 방지하기 위한 것이다."가 제일 부적당한 설명입니다.
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96. 프라이밍 및 포오밍 발생시의 조치를 열거한 것으로 관계 없는 것은?

  1. 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시킨다.
  2. 수위가 출렁거리면 조용히 취출을 한다.
  3. 먼저 연소를 억제한다.
  4. 보일러 물을 조사한다.
(정답률: 43%)
  • 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시키는 것은 프라이밍이나 포오밍 발생 시에 과도한 압력을 조절하여 안전을 유지하기 위한 조치이다. 따라서 다른 보기들과는 관련이 없다.
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97. 원통 보일러를 수관 보일러와 비교하였을 때의 설명으로 틀린 것은?

  1. 형상에 비해서 전열면적이 적고 열효율은 수관보일러보다 낮다.
  2. 전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다.
  3. 구조가 간단하므로 취급이 쉽다.
  4. 구조상 고압용 및 대용량에 적합하다.
(정답률: 46%)
  • "전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다."가 틀린 설명입니다.

    원통 보일러는 수관 보일러에 비해 전열면적이 적고, 구조가 간단하여 취급이 쉽지만, 고압용 및 대용량에 적합하다는 이유는 수관 보일러와 마찬가지로 수부의 크기를 크게 만들 수 있기 때문입니다. 따라서 "전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다."라는 설명은 틀린 것입니다.
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98. 보일러 용량 표시방법 중 1마력(Hp)은 상당증발량(kg/h) 얼마에 해당하는가?

  1. 13.6
  2. 15.6
  3. 34.5
  4. 75
(정답률: 66%)
  • 1마력은 34.5lb/h에 해당하는데, 이를 kg/h로 변환하면 약 15.6kg/h가 된다. 따라서 정답은 "15.6"이다.
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99. 다음 중 열전도율이 가장 낮은 재료는?

  1. 니켈
  2. 탄소강
  3. 스켈
  4. 끄으름
(정답률: 70%)
  • 끄으름은 열전도율이 매우 낮은 재료입니다. 이는 끄으름이 열을 전달하는 능력이 매우 낮기 때문입니다. 따라서, 보기 중에서 열전도율이 가장 낮은 재료는 끄으름입니다.
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100. 노통 연관 보일러의 노통의 바깥면과 이에 가장 가까운 연관의 면과는 얼마 이상의 틈새를 두어야 하는가?

  1. 5㎜
  2. 10㎜
  3. 20㎜
  4. 50㎜
(정답률: 52%)
  • 노통 연관 보일러의 노통과 연관 사이에는 충분한 공기 순환이 필요하므로 일정한 간격을 두어야 합니다. 이 간격은 노통의 바깥면과 가장 가까운 연관의 면과의 거리를 말합니다. 이 간격이 너무 좁으면 공기가 움직이지 않아 열 전달이 원활하지 않고, 너무 넓으면 열 손실이 발생합니다. 따라서 적절한 간격은 50㎜입니다. 이는 충분한 공기 순환이 가능하면서도 열 손실을 최소화할 수 있는 최적의 간격으로 여겨집니다.
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