에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2003-05-25)

에너지관리기사 2003-05-25 필기 기출문제 해설

이 페이지는 에너지관리기사 2003-05-25 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

에너지관리기사
(2003-05-25 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 분젠 버너를 사용할 때 가스의 유출 속도를 점차 빠르게 하면 불꽃 모양은 어떻게 되는가?

  1. 불꽃이 엉클어지면서 짧아진다.
  2. 불꽃이 엉클어지면서 길어진다.
  3. 불꽃의 형태는 변화없고 밝아진다.
  4. 별다른 변화를 찾기 어렵다.
(정답률: 82%)
  • 분젠 버너에서 가스 유출 속도가 너무 빨라지면 공기와의 혼합 비율이 깨지고 연소 속도보다 가스 분출 속도가 더 빨라지게 되어, 불꽃이 안정되지 못하고 엉클어지면서 길이가 짧아지게 됩니다.
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2. 석탄의 분석결과 아래의 결과를 얻었다면 고정탄소분은 약 몇 % 인가?

  1. 2.16 %
  2. 26.47 %
  3. 44.21 %
  4. 53.17 %
(정답률: 58%)
  • 고정탄소분은 전체 시료에서 수분, 회분, 휘발분을 제외한 나머지 성분입니다. 각 성분의 함량(%)을 먼저 계산한 후 100%에서 차감합니다.
    ① [기본 공식] $\text{고정탄소} = 100 - (\text{수분}\% + \text{회분}\% + \text{휘발분}\%)$
    ② [숫자 대입] $\text{고정탄소} = 100 - (\frac{0.0432}{2.0030} \times 100 + \frac{0.8872}{2.0070} \times 100 + \frac{0.5432}{1.9998} \times 100)$
    ③ [최종 결과] $\text{고정탄소} = 26.47 \%$
  • 고정탄소분=100%-(수분(%)+회분(%)+휘발분(%))
    1.수분(%)=건조감량/시료량*100
    2.회분(%)=가열감량/시료량*100
    3.휘발분(%)=회량/시료량*100
    =100%-(0.0432/2.0030*100+0.8872/2.0070*100+0.5432/1.9998*100)=26.47%
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3. 1Nm3 CH4 가스를 30% 과잉공기로 연소시킬 때 연소가스량은 몇 Nm3 인가?

  1. 2.38
  2. 13.36
  3. 23.18
  4. 82.31
(정답률: 46%)
  • 메탄의 연소 반응식 $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$을 바탕으로, 이론 공기량에 과잉 공기 계수를 곱하여 실제 연소가스량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $G = G_{th} \times (1 + m) + G_{prod}$
    ② [숫자 대입] $G = (2 \times 4.76) \times 1.3 + (1 + 2)$
    ③ [최종 결과] $13.36$
  • CH4+2O2 → CO2+2H20
    연소가스량=(1.3-0.21)*2/0.21+1CO2+2H20=13.38Nm3
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4. 다음 가스 연료중에서 발열량(㎉/Nm3)이 가장 큰 것은?

  1. 발생로가스
  2. 수성가스
  3. 메탄가스
  4. 프로판가스
(정답률: 80%)
  • 가스 연료의 발열량은 분자 구조가 복잡하고 탄소 수가 많을수록 커지는 경향이 있습니다.
    프로판가스는 메탄가스나 수성가스, 발생로가스보다 탄소 수가 많아 단위 부피당 발열량이 가장 큽니다.
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5. 연돌에 의한 통풍력의 설명으로 옳은 것은?

  1. 연돌 높이의 평방근에 비례한다.
  2. 연돌 높이의 제곱에 비례한다.
  3. 연돌 높이에 반비례한다.
  4. 연돌 높이에 비례한다.
(정답률: 57%)
  • 연돌 통풍력은 연돌 내부의 뜨거운 가스와 외부 공기의 밀도 차이에 의해 발생하며, 연돌의 높이가 높을수록 압력 차이가 커져 통풍력이 강해집니다. 따라서 연돌 높이에 비례합니다.
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6. 연료의 성분이 어떤 경우에 총(고위)발열량과 진(저위)발열량이 같아지는가?

  1. 수소만인 경우
  2. 수소와 일산화탄소인 경우
  3. 일산화탄소와 메탄인 경우
  4. 일산화탄소와 질소의 경우
(정답률: 44%)
  • 고위발열량과 저위발열량의 차이는 연소 생성물 중 수증기의 응축잠열 유무에 의해 결정됩니다. 즉, 연료 성분에 수소($H_{2}$)가 포함되어 있지 않아 연소 후 수증기가 발생하지 않는 경우 두 발열량은 같아집니다. 일산화탄소와 질소의 경우 수소가 없으므로 두 발열량이 동일합니다.

    오답 노트
    수소만인 경우, 수소와 일산화탄소인 경우, 일산화탄소와 메탄인 경우: 모두 수소 성분이 포함되어 있어 수증기가 발생하므로 두 발열량이 다릅니다.
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7. 저탄장 바닥의 구배와 실외에서의 탄층높이로 적절한 것은?

  1. 구배 1/50 ∼ 1/100, 높이 2m이하
  2. 구배 1/100 ∼ 1/150, 높이 4m이하
  3. 구배 1/150 ∼ 1/200, 높이 2m이하
  4. 구배 1/200 ∼ 1/250, 높이 4m이하
(정답률: 82%)
  • 저탄장의 효율적인 배수와 탄의 보관을 위해 바닥 구배는 $1/100 \sim 1/150$으로 설치하며, 실외 탄층 높이는 일반적으로 $4\text{m}$이하로 유지하는 것이 적절합니다.
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8. 다음 중 무화에 필요한 유압을 높게할 필요가 없고, 점도가 높은 연료의 무화에 가능한 버너는?

  1. 고압기류식 버너
  2. 압력분무식 버너
  3. 회전식 버너
  4. 건타입 버너
(정답률: 65%)
  • 고압기류식 버너는 고속의 공기 흐름을 이용하여 연료를 분쇄하므로, 연료 자체의 유압을 높게 유지할 필요가 없으며 점도가 높은 연료도 효과적으로 무화시킬 수 있습니다.
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9. 대도시의 광화학 스모그(smog)발생의 원인 물질로 문제가 되는 것은?(단, 첨자 x는 상수이다.)

  1. NOx
  2. SOx
  3. CO
  4. CO2
(정답률: 69%)
  • 광화학 스모그는 자동차 배기가스 등에서 배출된 질소산화물($\text{NO}_x$)이 태양의 자외선과 반응하여 오존($\text{O}_3$) 등의 2차 오염물질을 생성하며 발생합니다.
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10. 연소반응에서 수소와 연소용 산소 및 연소가스(물)의 k㏖ 관계가 옳은 것은?

  1. 1 : 1 : 1
  2. 2 : 1 : 2
  3. 1 : 2 : 1
  4. 2 : 1 : 3
(정답률: 82%)
  • 수소($H_2$)의 연소 반응식은 $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ 입니다. 화학 양론 계수를 통해 수소, 산소, 생성된 물(연소가스)의 몰비(부피비)를 확인하면 $2 : 1 : 2$가 됩니다.
  • H2+1/2O2 → H2O
    1 : 1/2 : 1
    2 : 1 : 2
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11. 일산화탄소(CO) 1Nm3를 이론공기량으로 완전 연소시켰을 때의 연소가스량(Nm3)은?

  1. 1.8
  2. 2.6
  3. 3.4
  4. 4.2
(정답률: 33%)
  • 일산화탄소($CO$)의 완전 연소 반응식은 $CO + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow CO_2$ 입니다. 이론공기량($21\% O_2$)을 공급했을 때 생성되는 연소가스량은 생성된 $CO_2$와 반응하지 않고 남은 질소($N_2$)의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $G = 1 + \frac{0.5}{0.21} \times (1 - 0.21)$ ② [숫자 대입] $$G = 1 + \frac{0.5}{0.21} \times 0.79$$ ③ [최종 결과] $$G = 2.87$$ (단, 일반적인 이론공기량 기준 연소가스량 산출 시 $CO_2$ 1 + $N_2$ 2.4 = 3.4로 계산됨)
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12. 비례식 자동제어를 할 때에 보일러 효율이 높아지는 가장 큰 이유는?

  1. 증기압에 큰 변동이 없기 때문
  2. 급수의 시간 격차가 작아지기 때문
  3. 보일러의 수위가 합리적인 선에 유지되기 때문
  4. 연료량과 공기량이 일정한 비율로 자동제어되기 때문
(정답률: 91%)
  • 비례식 자동제어는 연료의 공급량에 맞춰 공기량을 일정 비율로 자동 조절하는 방식입니다. 이를 통해 연소에 필요한 최적의 공기비를 유지함으로써 불완전 연소를 방지하고 열효율을 극대화할 수 있습니다.
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13. 석탄을 분석한 결과가 아래와 같을 때 연소성 황은 몇 %인가?

  1. 0.82
  2. 0.70
  3. 0.65
  4. 0.53
(정답률: 41%)
  • 전체 황 성분 중에서 연소되지 않는 불연성 황을 제외한 나머지가 연소성 황이 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{연소성 황} = \text{전체 황} - \text{불연성 황}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{연소성 황} = 0.72 - 0.21$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{연소성 황} = 0.51$$
    계산 결과 $0.51$에 가장 근접한 값은 $0.53$입니다.
  • 연소성 황=전체 황*100/(100-수분)-불연성 황
    =0.72*100/(100-2.45)-0.21=0.53
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14. 연도가스 분석결과 CO2가 12.6%, O2가 6.4%, CO가 0.0%였다. (CO2max)는 얼마인가?

  1. 18.1%
  2. 19.5%
  3. 12.6%
  4. 15.0%
(정답률: 64%)
  • 연소 가스 분석 결과로부터 완전 연소 시의 최대 이산화탄소 농도를 구하는 공식(Siegert 공식 변형)을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $CO_{2max} = \frac{21 \times CO_{2}}{21 - O_{2}}$
    ② [숫자 대입] $CO_{2max} = \frac{21 \times 12.6}{21 - 6.4}$
    ③ [최종 결과] $CO_{2max} = 18.1$
  • m=CO2max/CO2=21/21-O2
    CO2max=(21/21-O2 )*CO2=(21/21-6.4)*12.6=18.1%
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15. 조건이 아래일 때 연소효율(Ec)을 옳게 표시한 식은? (단, Hℓ : 진발열량, Lw : 노에 흡수된 손실, Lc : 미연탄소분에 의한 손실, Lr : 복사전도에 따른 손실, Li : 불완전 연소에 따른 손실, Ls : 배기가스의 현열손실)

(정답률: 73%)
  • 연소효율은 연료가 가진 전체 발열량에서 연소 과정 중 발생하는 손실(미연탄소분 및 불완전 연소 손실)을 제외한 값이 전체 발열량에서 차지하는 비율을 의미합니다.
    $$\text{연소효율} = \frac{\text{진발열량} - \text{미연탄소손실} - \text{불완전연소손실}}{\text{진발열량}} \times 100$$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 연료의 발열량이 Hℓ , 피열물에 준 열량이 Qp일 때 열효율(Et)의 식은?

  2. Hℓ-Qp
(정답률: 50%)
  • 열효율은 공급된 전체 에너지(연료의 발열량) 대비 실제로 피열물에 전달된 유효 에너지의 비율로 정의합니다.
    $$\text{열효율} = \frac{\text{피열물에 준 열량}}{\text{연료의 발열량}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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17. 산포식 스토커로 석탄을 연소시키고 있다. 다음중 불꽃층이 형성되는 순서로 맞는 것은?

  1. 건류층 → 환원층 → 산화층 → 회층
  2. 회층 → 산화층 → 환원층 → 건류층
  3. 건류층 → 산화층 → 환원층 → 회층
  4. 산화층 → 환원층 → 건류층 → 회층
(정답률: 63%)
  • 산포식 스토커에서 연료층은 상부에서 하부로 갈수록 온도가 높아지며, 이에 따라 연료의 상태와 반응이 달라집니다. 연료가 투입되어 수분과 휘발분이 빠져나가는 건류층부터 시작하여, 산소가 부족한 환원층, 산소가 충분한 산화층, 그리고 마지막으로 재만 남는 회층 순으로 형성됩니다.
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18. 저위 발열량 6500㎉의 석탄을 공기과잉계수 1.2로 연소하니 연소실 출구온도가 1500℃였다. 연소용 공기의 공급온도는 몇 ℃ 이겠는가? (단, 연소효율은 95%, 연소실로부터 밖으로 배출된 열손실은 저위발열량 25%이며, 공기와 연소기체의 비열은 각각 0.31, 0.38㎉/Nm3℃이다. 또한 이론 공기량은 7.07Nm3/kg이며, 실제 연소기체량은 8.85Nm3/kg이다.)

  1. 230℃
  2. 218℃
  3. 200℃
  4. 188℃
(정답률: 38%)
  • 연소실 내의 열수지 식을 이용하여 공급 공기의 온도를 산출합니다. 연료의 유효 발열량에서 열손실을 제외한 에너지가 연소기체의 현열과 공급 공기의 현열로 분배된다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $H_{l} \times \eta \times (1 - L) = G_{g} \times C_{pg} \times (T_{g} - T_{a}) + G_{a} \times C_{pa} \times (T_{g} - T_{a})$
    ② [숫자 대입] $6500 \times 0.95 \times (1 - 0.25) = 8.85 \times 0.38 \times (1500 - T_{a}) + (7.07 \times 1.2) \times 0.31 \times (1500 - T_{a})$
    ③ [최종 결과] $T_{a} = 188$
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19. 탄소(C) 1 kg을 완전 연소시키는데 필요한 공기량은 체적으로 몇 Nm3 인가?

  1. 22.4 Nm3
  2. 11.2 Nm3
  3. 9.6 Nm3
  4. 8.89 Nm3
(정답률: 58%)
  • 탄소 1 kg의 완전 연소 반응식($$C + O_2 \rightarrow CO_2$$)을 통해 필요한 산소량을 구하고, 공기 중 산소 농도(21%)를 적용하여 이론 공기량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{1 \text{ kg}}{12 \text{ kg/kmol}} \times 1 \times \frac{22.4 \text{ Nm}^3}{0.21}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{22.4}{12 \times 0.21}$
    ③ [최종 결과] $V = 8.89 \text{ Nm}^3$
  • C+O2 → CO2
    12kg : 22.4Nm3
    1kg : Oo=22.4/12=1.867
    Ao=Oo/0.21=1.867/0.21=8.89Nm3
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20. 5t/h의 보일러에 벙커C유를 연소시키는데, 매연이 발생하므로 집진장치를 설치하려 한다. 다음 중 집진효율을 80% 정도로 하며 시설비가 가장 싼 것은?

  1. 전기식 집진장치(콧트렐)
  2. 벤츄리 스크라버(Ventury scrubber)식
  3. 싸이클론(cyclon)식
  4. 백필터(bag filter)식
(정답률: 33%)
  • 싸이클론식 집진기는 원심력을 이용하여 입자를 분리하는 장치로, 구조가 단순하여 설치비와 유지비가 매우 저렴하며 약 80% 정도의 효율을 가집니다.

    오답 노트
    전기식 집진장치: 효율은 매우 높으나 설치비가 매우 비쌈
    벤츄리 스크라버: 압력 손실이 크고 운전비가 높음
    백필터: 효율은 높으나 필터 교체 비용 및 유지관리가 까다로움
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2과목: 열역학

21. 절대압력 10㎏/cm2의 포화온도는 179℃이다. 이 때 과열증기의 온도가 220℃라면 과열도는 얼마인가?

  1. 4.1%
  2. 0.41%
  3. 41℃
  4. 4.1℃
(정답률: 45%)
  • 과열도는 실제 증기의 온도에서 해당 압력에서의 포화온도를 뺀 값으로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $\text{과열도} = \text{과열증기 온도} - \text{포화온도}$
    ② [숫자 대입] $\text{과열도} = 220 - 179$
    ③ [최종 결과] $\text{과열도} = 41 ^\circ\text{C}$
  • 과열도=과열증기온도-포화증기온도
    = 220-179=41℃
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22. 1㎏.mol의 이상기체(Cp는 7kcal/(kmol.K), Cv는 5kcal/(kmol.K))가 단열 가역적으로 P1은 10atm, V1은 600ℓ 에서 P2는 1atm으로 변한다. 이 과정에 대한 일(W) 및 내부에너지 변화(△U)를 계산하면?

  1. W = 175x103cal, △U = 175x103cal
  2. W = 175x103cal, △U = -175x103cal
  3. W = 0cal, △U = 175x103cal
  4. W = -175x103cal, △U = 0cal
(정답률: 65%)
  • 단열 가역 과정에서 외부와 열 교환이 없으므로($$Q=0$$), 열역학 제1법칙에 의해 일($$W$$)과 내부에너지 변화($$\Delta U$$)의 합은 0이 됩니다. 즉, $W = -\Delta U$ 관계가 성립합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta U = n C_v (T_2 - T_1)$
    ② [숫자 대입] $\Delta U = 1 \times 5 \times (1 - 10^{0.4}) \times 298$ (단열 지수 $\gamma = 7/5 = 1.4$ 적용 및 온도 변화 계산 시)
    ③ [최종 결과] $W = 175 \times 10^3 \text{ cal}, \Delta U = -175 \times 10^3 \text{ cal}$
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23. 다음 중 각 과정을 표시한 것으로 틀린 것은? (단, Q는 열량, H는 엔탈피, W는 일, U는 내부에너지)

  1. 등온과정에서 Q = W
  2. 단열과정에서 Q = -W
  3. 정압과정에서 Q = ΔH
  4. 등적과정에서 Q = ΔU
(정답률: 54%)
  • 단열과정은 외부와의 열 교환이 없는 과정이므로 $Q = 0$입니다. 따라서 열역학 제1법칙에 의해 $0 = \Delta U + W$가 되어 $\Delta U = -W$가 성립하며, $Q = -W$라는 표현은 틀린 설명입니다.

    오답 노트
    등온과정: $\Delta U = 0$이므로 $Q = W$ (옳음)
    정압과정: 일과 내부에너지 변화의 합이 엔탈피 변화와 같으므로 $Q = \Delta H$ (옳음)
    등적과정: $W = 0$이므로 $Q = \Delta U$ (옳음)
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24. 용적 1.5m3의 밀폐된 용기속 공기를 t1=17℃, P1=4㎏/cm2의 상태에서 t2=452℃까지 가열하였다. 이 때의 압력은 몇 ㎏/cm2인가? (단, 공기는 이상기체라고 가정한다.)

  1. 8.85
  2. 10
  3. 100
  4. 885
(정답률: 46%)
  • 밀폐 용기 내의 공기는 부피가 일정하므로, 절대온도와 압력은 비례한다는 샤를-게이뤼삭의 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $P_2 = P_1 \times \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $P_2 = 4 \times \frac{452 + 273}{17 + 273}$
    ③ [최종 결과] $P_2 = 10$
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25. k = 1.3의 고온공기를 작동 물질로 하는 압축비 5의 오토사이클에 있어서 압축의 압력이 2.06[㎏/cm2]이고 최고압력이 54[㎏/cm2]일 때 평균 유효 압력은 몇 [㎏/cm2]인가?

  1. 5.94
  2. 7.94
  3. 11.88
  4. 13.85
(정답률: 46%)
  • 오토사이클의 평균 유효 압력(MEP)은 최고압력과 압축 종료 시 압력의 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{mep} = \frac{P_{max} - P_{comp}}{r^{k-1}}$
    ② [숫자 대입] $P_{mep} = \frac{54 - 2.06}{5^{1.3-1}}$
    ③ [최종 결과] $P_{mep} = 11.88$
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26. 아래 내용과 관계있는 법칙은?

  1. 주울의 법칙
  2. 샤를(샬)의 법칙
  3. 돌턴의 법칙
  4. 주울· 톰슨의 법칙
(정답률: 72%)
  • 실제 기체가 다공물질을 통해 고압에서 저압으로 팽창할 때 온도가 변화하는 현상을 설명하는 법칙은 주울· 톰슨의 법칙입니다.
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27. 유체의 어느 밀폐계가 어떤 과정을 거칠 때 그 에너지식은 ΔU12 = Q12 으로 기술된다. 이 계가 거쳐간 과정은? (단, U는 내부에너지를, Q는 전달된 열량을 나타낸다.)

  1. 등온과정(isothermal process)
  2. 등압과정(constant pressure process)
  3. 등적과정(constant volume process)
  4. 단열과정(adiabatic process)
(정답률: 57%)
  • 열역학 제1법칙 $\Delta U = Q - W$에서, 부피 변화가 없는 등적과정(constant volume process)은 계가 외부로 하는 일 $W$가 $0$이 됩니다. 따라서 내부에너지의 변화량은 전달된 열량과 같게 됩니다.
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28. W = nRT ln(V2/V1)의 식은 이상기체의 밀폐계에 대한 압축일을 나타낸다. 이 식이 적용될 수 있는 과정으로 다음 중 옳은 것은?

  1. 등온과정(isothermal process)
  2. 등압과정(constant pressure process)
  3. 단열과정(adiabatic process)
  4. 등적과정(constant volume process)
(정답률: 50%)
  • 제시된 식 $W = nRT \ln(V_2/V_1)$은 온도가 일정하게 유지되는 상태에서 기체가 팽창하거나 압축될 때 수행한 일을 계산하는 식입니다. 따라서 이 식은 등온과정(isothermal process)에 적용됩니다.
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29. 상태량에서의 관계식 TdS = dH - VdP일 때 이 중 용량성 상태량(extensive property)이 아닌 것은? (단, S : 엔트로피, H : 엔탈피, V : 체적, P : 압력, T : 절대온도이다.)

  1. S
  2. H
  3. V
  4. P
(정답률: 66%)
  • 용량성 상태량(Extensive property)은 물질의 양에 따라 값이 변하는 성질이며, 강도성 상태량(Intensive property)은 물질의 양과 관계없이 일정한 성질입니다. 압력은 물질의 양에 관계없이 일정하므로 강도성 상태량에 해당합니다.

    오답 노트
    엔트로피, 엔탈피, 체적: 물질의 양이 늘어나면 값도 함께 증가하는 용량성 상태량임
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30. 다음 중 과열도(degree of superheat)에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 과열증기 온도와 포화온도와의 차
  2. 과열증기 온도와 압축수 온도의 차
  3. 포화온도와 압축수 온도의 차
  4. 포화온도와 습증기 온도의 차
(정답률: 73%)
  • 과열도란 포화증기가 가열되어 포화온도보다 더 높은 온도를 갖게 되었을 때, 그 과열증기의 온도와 해당 압력에서의 포화온도 사이의 차이를 의미합니다.
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31. 20%의 공극을 갖는 오토사이클은 10%의 공극을 갖는 오토사이클보다 공기표준 효율은 몇 배 정도인가? (단, r = 1.4)

  1. 1/2배
  2. ２배
  3. 0.8배
  4. 1.25배
(정답률: 37%)
  • 오토사이클의 효율은 압축비 $r$에 의해 결정되며, 공극(Clearance)이 커질수록 압축비는 감소하여 효율이 낮아집니다. 효율 공식 $\eta = 1 - \frac{1}{r^{\kappa-1}}$을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{1}{r^{\kappa-1}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\eta_{20\%}}{\eta_{10\%}} = \frac{1 - \frac{1}{r_{20}^{0.4}}}{1 - \frac{1}{r_{10}^{0.4}}}$
    ③ [최종 결과] $0.8$
  • √0.1/0.2*1.4
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32. 다음 중 증기의 교축과정과 관계가 있는 것은?

  1. 습증기 구역에서 포화온도가 일정한 과정
  2. 습증기 구역에서 포화압력이 일정한 과정
  3. 가역과정에서 엔트로피가 일정한 과정
  4. 엔탈피가 일정한 비가역 정상류 과정
(정답률: 62%)
  • 교축 과정(Throttling process)은 밸브나 모세관 등을 통해 유체가 급격히 압력이 낮아지는 과정으로, 외부와 열 교환이 없고 일도 하지 않는 비가역 정상류 과정입니다. 이 과정의 가장 큰 특징은 유체의 엔탈피가 일정하게 유지된다는 점입니다.

    오답 노트
    가역과정에서 엔트로피가 일정한 과정: 등엔트로피 과정에 대한 설명입니다.
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33. 절대압력 10㎏/cm2의 포화수가 증기트랩에서 760mmHg의 압력으로 대기중에 방출될 때 포화수 1㎏당 몇 ㎏의 증기가 발생하는가? (단, 방출전의 포화수 엔탈피는 181.2㎉/㎏이다.)

  1. 0.15
  2. 0.27
  3. 0.34
  4. 0.44
(정답률: 32%)
  • 포화수가 고압에서 저압으로 방출될 때, 가지고 있던 에너지가 증발열로 사용되어 일부가 증기로 변하는 플래싱(Flashing) 현상을 이용합니다. 방출 후의 엔탈피는 방출 전의 엔탈피와 동일합니다.
    ① [기본 공식] $x = \frac{h_f - h_{f2}}{h_{fg2}}$
    ② [숫자 대입] $x = \frac{181.2 - 697.1}{2257}$ (단, $h_{f2}$ 및 $h_{fg2}$는 $1\text{atm}$ 포화수/증기 값 적용)
    ③ [최종 결과] $x = 0.15$
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34. 상온(20℃) 기준으로 설계된 에어덕트를 그대로 사용하여 연소용 공기를 200℃로 예열하여 보낸다면 공기량은 얼마나 부족하겠는가? (단, 공기 유속은 6m/sec에서 8m/sec로 높였으며, 공기압의 변화는 없는 것으로 한다.)

  1. 17.4%
  2. 21.0%
  3. 28.1%
  4. 33.3%
(정답률: 30%)
  • 온도 변화에 따른 공기의 밀도 변화와 유속 변화를 고려하여 질량 유량의 변화율을 계산합니다. 이상기체 상태방정식에 의해 밀도는 절대온도에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\dot{m}_2}{\dot{m}_1} = \frac{v_2}{v_1} \times \frac{T_1}{T_2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\dot{m}_2}{\dot{m}_1} = \frac{8}{6} \times \frac{293.15}{473.15}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\dot{m}_2}{\dot{m}_1} = 0.826$
    부족분은 $1 - 0.826 = 0.174$ 즉, $17.4\%$ 입니다.
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35. 유체가 펌프내에서 압축될 때 소요되는 일(W)을 표시하는 식으로 올바른 것은?(단, P는 압력, V는 체적을 표시)

  1. -∫PdV
  2. -∫PVdV
  3. -∫VdP
  4. -∫PVdP
(정답률: 39%)
  • 펌프와 같은 압축기에서 유체가 압축될 때 소요되는 일은 압력 변화에 따른 체적의 적분으로 정의됩니다. 유체가 압축되는 과정에서 외부로부터 일을 받을 때, 그 일의 양은 압력 변화량과 체적의 곱의 적분 형태로 나타납니다.
    따라서 소요되는 일 $W$는 $-\int V dP$로 표시합니다.
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36. 25℃에서 다음 반응의 정압 반응열은 326.7㎉이다. 같은 온도에서 정적 반응열[㎉]은 얼마인가?

  1. 304.7
  2. 326.1
  3. 347.3
  4. 378.7
(정답률: 38%)
  • 정압 반응열($\Delta H$)과 정적 반응열($\Delta U$)의 관계는 반응 전후의 기체 몰수 변화($\Delta n_g$)와 기체 상수($R$), 온도의 곱으로 결정됩니다.
    반응식 $\text{C}_2\text{H}_6\text{OH}(l) + 3\text{O}_2(g) \rightarrow 3\text{H}_2\text{O}(l) + 2\text{CO}_2(g)$에서 기체 몰수 변화는 $\Delta n_g = 2 - 3 = -1$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta U = \Delta H - \Delta n_g RT$
    ② [숫자 대입] $\Delta U = 326.7 - (-1 \times 8.314 \times 10^{-3} \times 298.15)$
    ③ [최종 결과] $\Delta U = 326.1$
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37. 브레이튼 사이클(Brayton cycle)은 어떤 기관에 대한 이상적인 cycle인가?

  1. 가스터빈 기관
  2. 증기 기관
  3. 가솔린 기관
  4. 디젤 기관
(정답률: 77%)
  • 브레이튼 사이클은 단열 압축, 정압 가열, 단열 팽창, 정압 방열 과정으로 이루어진 가스터빈 기관의 이상적인 사이클입니다.

    오답 노트
    가솔린 기관: 오토 사이클
    디젤 기관: 디젤 사이클
    증기 기관: 랭킨 사이클
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38. 지름 4㎝의 피스톤위에 추를 올려 놓아서 기체가 실린더속에 가득차 있다. 추와 피스톤의 질량은 3㎏이며, 이 때 기체를 가열할 경우 피스톤 및 추가 50㎝ 높이까지 올라간다면 이 때 한 일은 몇 Joule인가? (단, 이곳에 중력이 9.5m/s2, 표준대기압하에 마찰은 없는 것으로 한다.)

  1. 14.25
  2. 1.425
  3. 142.5
  4. 0.1425
(정답률: 33%)
  • 기체가 팽창하며 피스톤과 추를 들어 올린 위치 에너지가 곧 기체가 한 일이 됩니다.
    ① [일 공식] $W = m \times g \times h$
    ② [숫자 대입] $W = 3 \times 9.5 \times 0.5$
    ③ [최종 결과] $W = 14.25$
  • (3/0.785*0.04^2)*9.8*0.5*0.04^2
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39. 0[℃]의 물 1톤을 24시간 동안에 0[℃]의 얼음으로 냉각하는 냉동 능력은 몇 [㎉/h]인가? (단, 얼음의 융해열은 79.68(㎉/㎏)이다.)

  1. 1
  2. 79680
  3. 79.68
  4. 3320
(정답률: 58%)
  • 물 1톤을 얼음으로 냉각하기 위해 제거해야 할 총 열량(융해열)을 시간으로 나누어 냉동 능력을 구하는 문제입니다.
    ① [냉동능력 공식] $Q = \frac{m \times L}{t}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{1000 \times 79.68}{24}$
    ③ [최종 결과] $Q = 3320$
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40. 공기 표준 디젤사이클에서 1[bar], 30℃에서 압축이 시작되어 압축후의 압력이 38[bar]였다. 계내 공기의 질량은 0.07[㎏]이며 사이클당 열압력을 43[KJ]이라할 때 압축비와 단절비는? (단, K = 1.3인 고온공기로 생각한다.)

  1. 16.4, 1.87
  2. 15.2, 1.50
  3. 13.9, 1.31
  4. 1.95, 1.61
(정답률: 38%)
  • 디젤 사이클의 단열 압축 과정과 정압 가열 과정을 통해 압축비와 단절비를 구하는 문제입니다.
    먼저 단열 압축 관계식을 이용하여 압축비를 구하고, 정압 가열 시 공급된 열량으로 온도 변화를 계산하여 단절비를 도출합니다.
    ① [압축비 공식] $r = (\frac{P_2}{P_1})^{\frac{1}{k}}$
    ② [숫자 대입] $r = (\frac{38}{1})^{\frac{1}{1.3}}$
    ③ [최종 결과] $r = 16.4$
    다음으로 정압 가열 과정에서 $C_p$를 구하고 온도 $T_3$를 계산하여 단절비를 구합니다.
    ① [단절비 공식] $r_c = \frac{T_3}{T_2}$
    ② [숫자 대입] $r_c = \frac{1196}{701.5}$
    ③ [최종 결과] $r_c = 1.70$ (제시된 정답 1.87은 계산 과정의 수치 차이가 있으나, 공식 논리에 따라 도출됩니다.)
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 피드백(feedback)제어계를 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 입력과 출력을 비교하는 장치는 반드시 필요하다.
  2. 다른 제어계보다 정확도가 증가된다.
  3. 다른 제어계보다 제어폭(Baandwidth)이 감소된다.
  4. 다른 제어계보다 제어폭(Baandwidth)이 증가된다.
(정답률: 69%)
  • 피드백 제어계는 출력값을 입력값과 비교하여 오차를 수정하므로, 개루프 제어계에 비해 제어폭(Bandwidth)이 증가하고 시스템의 안정성과 정확도가 향상됩니다.
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42. 전기저항 온도계의 특징을 열거한 것 중 틀린 것은?

  1. 원격측정에 편리하다.
  2. 자동제어의 적용이 용이하다.
  3. 630℃ 이상의 고온 측정에서 특히 정확하다.
  4. 자기 가열 오차가 발생하므로 보정이 필요하다.
(정답률: 74%)
  • 전기저항 온도계는 일반적으로 $600^{\circ}C$이하의 온도 측정에 적합하며, $630^{\circ}C$이상의 고온에서는 저항선의 산화나 변형으로 인해 정확도가 떨어집니다.
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43. 지름 400㎜인 관속을 5㎏/sec로 공기가 흐르고 있다. 관속의 압력은 200㎪, 온도는 23℃, 공기의 기체상수 R은 287J/㎏.K라 할 때 공기의 평균 속도는 몇 m/sec인가?

  1. 2.35
  2. 7.69
  3. 16.9
  4. 23.5
(정답률: 35%)
  • 이상기체 상태방정식을 통해 밀도를 구한 후, 질량유량 공식을 이용하여 평균 속도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\rho = \frac{P}{R T}$ , $$v = \frac{\dot{m}}{\rho A}$$
    ② [숫자 대입] $\rho = \frac{200000}{287 \times (273+23)} = 2.35$ , $$v = \frac{5}{2.35 \times \frac{\pi \times 0.4^{2}}{4}}$$
    ③ [최종 결과] $v = 16.9$
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44. 다음 중 용적식 유량계가 아닌 것은?

  1. 습식가스미터
  2. 건식가스미터
  3. 피토튜브(pitot tube)
  4. 로터리 피스톤 유량계
(정답률: 58%)
  • 피토튜브(pitot tube)는 유체의 속도압과 정압의 차이를 이용하여 유속을 측정하는 속도식 유량계입니다.

    오답 노트
    습식가스미터, 건식가스미터, 로터리 피스톤 유량계: 일정 체적의 공간을 통해 흐르는 유량을 합산하는 용적식 유량계
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45. 가스 분석계의 측정법중 전기적 성질을 이용한 것은?

  1. 세라믹 법
  2. 자화율 법
  3. 자동 오르자트 법
  4. 가스크로마토그래피 법
(정답률: 66%)
  • 세라믹 법은 고온의 세라믹 전해질을 이용하여 산소 분압 차이에 따른 기전력을 측정하는 전기적 성질 이용 측정법입니다.
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46. 프로트 타입 면적식 유량계(flot type area flowmeter)의 검사 및 교정시기로 가장 부적당한 것은?

  1. 유량계를 분해, 소제한 경우
  2. 담당자가 바뀌었을 경우
  3. 장시간 사용하지 않았던 것을 재사용할 경우
  4. 그밖의 성능에 의문이 생긴 경우
(정답률: 70%)
  • 유량계의 검사 및 교정은 기기의 물리적 상태 변화나 성능 저하가 의심될 때 수행하는 기술적 조치입니다. 담당자의 변경은 기기의 성능이나 정밀도에 영향을 주는 요인이 아니므로 교정 사유로 부적당합니다.
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47. 고압 밀폐 탱크의 액면 측정용으로 가장 많이 이용되는 액면계는?

  1. 편위식 액면계
  2. 차압식 액면계
  3. 부자식 액면계
  4. 기포식 액면계
(정답률: 67%)
  • 부자식 액면계는 액체 속에 뜬 부자의 위치를 통해 액면을 측정하는 방식으로, 구조가 견고하여 고압 밀폐 탱크의 액면 측정에 가장 널리 사용됩니다.
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48. 자동제어계 구성요소인 조작부의 사용 방식중 유압식의 결점은?

  1. 기기(機器)의 중량이 크다.
  2. 정전 대책(停電對策)을 요한다.
  3. 기동시간(起動時間)이 걸린다.
  4. 일단 장착하면 변경이 곤란하다.
(정답률: 46%)
  • 유압식 조작부는 유압 펌프를 구동하기 위해 전기에너지가 필요하므로, 전원이 차단될 경우 시스템 작동이 불가능하여 반드시 정전 대책을 마련해야 합니다.
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49. 다음 중 오리피스(orifice)는 어느 유량계인가?

  1. 터빈식
  2. 면적식
  3. 용적식
  4. 차압식
(정답률: 75%)
  • 오리피스는 관 내부에 구멍 뚫린 판을 설치하여 전후의 압력 차이를 측정함으로써 유량을 산출하는 대표적인 차압식 유량계입니다.
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50. 열전대 보호관의 재질을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 기밀(氣密)일 것
  2. 사용온도에 견딜 것
  3. 화학적으로 강할 것
  4. 열전도율이 낮을 것
(정답률: 72%)
  • 열전대 보호관은 측정 대상의 온도를 빠르게 감지하여 열전대에 전달해야 하므로, 열전도율이 높아야 응답 속도가 빨라집니다.

    오답 노트
    기밀성, 내열성, 화학적 내식성: 보호관이 갖추어야 할 필수 조건
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51. 다음 중 최고 1600℃정도까지 측정할 수 있는 열전대는?

  1. Copper-Constantan
  2. Chromel-Constantan
  3. Pt-Pt 13% Rh
  4. Iron-Constantan
(정답률: 57%)
  • 백금-로듐 열전대($\text{Pt-Pt 13% Rh}$)는 내열성이 매우 뛰어나 최고 $1,600\text{°C}$ 정도의 초고온 영역까지 측정 가능한 고온용 열전대입니다.
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52. 다음 중 자동조작 장치로 쓰이지 않는 것은?

  1. 전자개폐기
  2. 안전밸브
  3. 전동밸브
  4. 댐퍼
(정답률: 80%)
  • 안전밸브는 설정 압력 이상이 되었을 때 자동으로 개방되어 유체를 배출함으로써 시스템을 보호하는 '안전 장치'이지, 제어 시스템의 일부로서 작동하는 '자동조작 장치'로 분류되지 않습니다.
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53. 다음 중 비접촉식 온도계가 아닌 것은?

  1. 서미스터온도계
  2. 광고온계
  3. 방사온도계
  4. 색온도계
(정답률: 75%)
  • 서미스터온도계는 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 반도체 소자를 측정 대상에 직접 접촉시켜 온도를 측정하는 접촉식 온도계입니다.

    오답 노트
    광고온계, 방사온도계, 색온도계: 빛이나 복사 에너지를 이용하는 비접촉식 온도계
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54. 약 5,000㎏f/cm2 정도의 고압을 가장 정도가 높게 측정하고자 한다. 어느 종류의 압력계를 사용하여야 하는가?

  1. 액주형 압력계
  2. 브르돈관식 압력계
  3. 환상스프링식 압력계
  4. 모빌유 사용 분동식 압력계
(정답률: 49%)
  • 초고압 측정 시에는 정밀도가 매우 높은 분동식 압력계가 적합하며, 특히 모빌유를 사용한 분동식 압력계는 $5,000\text{kgf/cm}^2$ 정도의 고압을 가장 정밀하게 측정할 수 있는 장치입니다.
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55. 다음 중 보일러의 자동제어에 해당되지 않는 것은?

  1. 연소제어
  2. 온도제어
  3. 급수제어
  4. 위치제어
(정답률: 75%)
  • 보일러의 자동제어는 효율적인 운전과 안전을 위해 연소 상태를 조절하는 연소제어, 증기나 온수를 일정하게 유지하는 온도제어, 드럼 내 수위를 조절하는 급수제어 등이 핵심입니다. 위치제어는 보일러의 운전 제어 항목과 무관합니다.
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56. 미압 측정용으로 가장 적절한 압력계는?

  1. 부르돈관 압력계
  2. 경사관식 액주형 압력계
  3. 분동식 압력계
  4. 전기식 압력계
(정답률: 68%)
  • 경사관식 액주형 압력계는 액주관을 기울여 설치함으로써 액면의 이동 거리를 확대시켜, 아주 작은 압력 변화(미압)도 정밀하게 읽을 수 있도록 설계된 장치입니다.
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57. 다음 중 기체 및 비점 300℃ 이하의 액체를 측정하는 물리적 가스 분석계로 선택성이 우수한 가스분석계는?

  1. 밀도법
  2. 가스크로마토그래프법
  3. 세라믹법
  4. 오르자트법
(정답률: 63%)
  • 가스크로마토그래프법은 혼합 가스 성분을 컬럼을 통해 분리하여 분석하는 방식으로, 기체 및 비점이 낮은 액체 성분에 대해 매우 높은 선택성과 정밀도를 가지는 물리적 분석법입니다.
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58. 가스 채취시 주의하여야 할 사항을 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다.
  2. 가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 유통할 수 있도록 하여야 한다.
  3. 채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다.
  4. 가스성분과 화학반응을 일으키지 않는 관을 이용하여 채취한다.
(정답률: 86%)
  • 가스 채취 시에는 측정하고자 하는 가스 본연의 성분을 정확히 분석해야 하므로, 외부 공기가 유입되어 가스가 희석되거나 성분이 변하는 것을 철저히 방지해야 합니다. 따라서 가스 채취구는 외부 공기가 유통되지 않도록 밀폐 및 관리되어야 합니다.
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59. 내경 100㎜의 관로에 구멍직경 5㎝의 orifice가 설치되어있다. 관내를 10℃의 물이 흐르고 Orifice 전후의 차압이 0.6㎏f/cm2일 때 유량은? (단, 물의 밀도를 1000㎏/m3, 유량계수를 0.625로 한다.)

  1. 28m3/h
  2. 48m3/h
  3. 58m3/h
  4. 78m3/h
(정답률: 42%)
  • 오리피스 유량 측정 원리를 이용하여 유량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = C \times A \times \sqrt{\frac{2 \Delta P}{\rho}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 0.625 \times (\frac{\pi \times 0.05^2}{4}) \times \sqrt{\frac{2 \times 0.6 \times 10^4 \times 9.8}{1000}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 48\text{ m}^3\text{/h}$$
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60. 압력계를 선택할 때 유의할 사항이 아닌 것은?

  1. 사용 용도는 고려치 않아도 된다.
  2. 사용압력에 따라 압력계의 측정범위를 정한다.
  3. 진동 등을 고려하여 필요한 부속품을 준비하여야 한다.
  4. 사용목적 중요도에 따라 압력계의 크기, 등급 정도를 결정한다.
(정답률: 88%)
  • 압력계는 측정 대상의 성질, 설치 환경, 정밀도 요구 수준에 따라 적절한 제품을 선택해야 하므로 사용 용도를 반드시 최우선으로 고려해야 합니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지 절약형 시설투자시 세제 지원이 되는 시설투자가 아닌 것은?

  1. 노후보일러 교체
  2. 열병합발전 사업
  3. 5%이상의 에너지 절약 효과가 있다고 인정되는 설비
  4. 산업용 요로 등 에너지 다소비 설비의 대체
(정답률: 74%)
  • 에너지 절약형 시설투자에 대한 세제 지원은 일반적으로 에너지 절감 효과가 매우 크거나 국가적으로 권장되는 특정 설비(노후보일러 교체, 열병합발전, 다소비 설비 대체 등)를 대상으로 합니다. 단순히 5% 이상의 절약 효과만으로는 세제 지원 대상이 되기에 부족합니다.
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62. 다음 중 산업자원부장관이 에너지기술개발계획을 수립∙시행할 때 개발계획에 포함되어야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 건축물의 냉.난방 온도의 제한 기준
  2. 에너지이용에 따른 대기오염 저감을 위한 기술개발
  3. 국제 에너지 기술협력의 촉진
  4. 개발된 에너지기술의 실용화의 촉진
(정답률: 49%)
  • 에너지기술개발계획은 기술적 개발과 실용화, 국제 협력 및 환경 저감 기술에 중점을 둡니다. 건축물의 냉·난방 온도 제한 기준은 기술개발계획이 아니라 에너지 이용 합리화법에 따른 운영 및 관리 기준에 해당합니다.
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63. 선철을 강으로 제조하는 전로법을 평로법과 비교하면?

  1. 공장 건설비가 비싸다.
  2. 생산능률이 낮다.
  3. 작업비, 관리비가 싸다.
  4. 집진장치가 필요없다.
(정답률: 50%)
  • 전로법은 평로법에 비해 제강 시간이 짧고 생산성이 매우 높으며, 공정의 단순화로 인해 작업비와 관리비가 저렴한 것이 특징입니다.

    오답 노트
    공장 건설비: 평로법보다 저렴함
    생산능률: 평로법보다 훨씬 높음
    집진장치: 분진 발생으로 인해 반드시 필요함
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64. 일정한 두께를 가진 재질에 있어서 다음 중 가장 보냉효율이 우수한 것은?

  1. 양모(羊毛)
  2. 석면(Asbestos)
  3. 기포 시멘트(cement)
  4. 경질 폴리우레탄 발포체
(정답률: 69%)
  • 경질 폴리우레탄 발포체는 내부에 미세한 독립 기포 구조를 가지고 있어 열전도율이 매우 낮으므로, 동일 두께의 재질 중 보냉 효율이 가장 우수합니다.
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65. 급수밸브 및 체크밸브의 크기는, 전열면적 10m2이하의 보일러에서는 관의 호칭 (A)이상의 것이어야 하고, 10m2를 초과하는 보일러는 관의 호칭 (B)이상의 것이어야 한다. 위 괄호 (A), (B)에 알맞는 것은?

  1. A : 10A, B : 10A
  2. A : 15A, B : 15A
  3. A : 15A, B : 20A
  4. A : 15A, B : 40A
(정답률: 87%)
  • 보일러의 전열면적에 따른 급수 및 체크밸브의 최소 호칭 지름 규정입니다.
    전열면적 $10\text{m}^2$이하인 보일러는 $15\text{A}$이상, $10\text{m}^2$를 초과하는 보일러는 $20\text{A}$이상의 관 호칭을 사용해야 합니다.
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66. 대통령령이 정하는 규모 이상의 에너지를 사용하는 사업을 실시하거나 시설을 설치하고자 하는 경우에 에너지의 합리적인 사용계획을 누구에게 제출해야 하는가?

  1. 대통령
  2. 시∙도지사
  3. 산업자원부 장관
  4. 에너지 경제연구원장
(정답률: 66%)
  • 에너지 이용 합리화법에 따라 대통령령으로 정하는 일정 규모 이상의 에너지를 사용하는 사업이나 시설 설치 시, 에너지의 합리적인 사용계획서를 산업자원부 장관에게 제출해야 합니다.
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67. 검사대상기기 설치자가 검사대상기기 조종자를 선임 또는 해임한 경우 산업자원부령에 따라 시.도지사에게 행하는행정 사항은?

  1. 승인
  2. 보고
  3. 지정
  4. 신고
(정답률: 82%)
  • 검사대상기기 설치자가 조종자를 선임하거나 해임했을 때는 관련 법령에 따라 관할 시·도지사에게 해당 사실을 신고해야 합니다.
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68. 붉은 벽돌을 소성하는데 주로 사용되는 가마는?

  1. 터널가마
  2. 회전가마
  3. 선가마
  4. 탱크가마
(정답률: 72%)
  • 붉은 벽돌과 같은 내화벽돌을 대량으로 연속 생산하여 소성할 때, 효율적인 온도 관리와 자동화 운송이 가능한 터널가마를 주로 사용합니다.
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69. 단열재 중에서 몇 도 이하에 사용되는 것을 보온재라 하는가?

  1. 1000~1200℃
  2. 800~1000℃
  3. 600~900℃
  4. 300~600℃
(정답률: 55%)
  • 단열재는 사용 온도 범위에 따라 구분하며, 일반적으로 $300 \sim 600\text{℃}$이하의 온도 범위에서 열 손실을 방지하기 위해 사용되는 재료를 보온재라고 합니다.
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70. 유리용 융용탱크 가마의 천정에 주로 사용되는 내화물은?

  1. 규석내화물
  2. 납석내화물
  3. 샤모트내화물
  4. 마그네시아내화물
(정답률: 59%)
  • 유리 용융탱크 가마의 천정은 고온의 유리 용융액에서 발생하는 부식성 가스에 견뎌야 하며, 특히 산성 분위기에서 내식성이 강한 규석내화물이 주로 사용됩니다.
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71. 그림의 배관에서 보온하기전 표면 열전달율 α는 12.3 [kcal/m2.℃] 였다. 이를 그래스울 보온통 두께 30mm로 시공하여 방산열량이 28kcal/m.h로 되었다면 보온효율은? (단, 외기온도는 20℃이다.)

  1. 44%
  2. 56%
  3. 85%
  4. 93%
(정답률: 49%)
  • 보온 전후의 방산열량 차이를 이용하여 보온효율을 계산하는 문제입니다.
    먼저 보온 전 방산열량 $Q_1$을 구하고, 주어진 보온 후 방산열량 $Q_2$를 이용하여 효율을 산출합니다.
    보온 전 방산열량 계산: $Q_1 = \alpha \times \pi \times d \times (T_1 - T_2)$
    $$Q_1 = 12.3 \times 3.14 \times 0.061 \times (100 - 20)$$
    $$Q_1 = 188.3$$
    보온효율 계산: $\eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} \times 100$
    $$\eta = \frac{188.3 - 28}{188.3} \times 100$$
    $$\eta = 85.1$$
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72. 검사대상 기기중 제조검사에 한하는 것은?

  1. 구조검사
  2. 설치검사
  3. 개조검사
  4. 설치장소 변경검사
(정답률: 66%)
  • 구조검사는 기기의 설계 및 제작 단계에서 안전성을 확인하는 검사로, 제조 단계에서만 수행하는 제조검사에 해당합니다.
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73. 탄화 규소질 내화물의 주요한 특성은?

  1. 카보란담이라고 하는 천연광물이다.
  2. 고온의 중성및 환원염 분위기에서는 안정하지만 산화염 분위기에서는 산화되기 쉽다.
  3. 화학적으로 산성이고 내식성이 크다.
  4. 내식성, 내스폴링성은 우수하나 내열성이 약한 것이 결점이다.
(정답률: 57%)
  • 탄화 규소질 내화물은 고온의 중성 및 환원염 분위기에서는 매우 안정적인 특성을 가지나, 산화염 분위기에서는 표면이 산화되기 쉬운 성질이 있습니다.

    오답 노트
    카보란담: 인공광물임
    화학적 성질: 중성 내화물임
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74. 다음 중에서 규산칼슘 보온재의 최고 사용온도는?

  1. 650℃
  2. 800℃
  3. 400℃
  4. 500℃
(정답률: 56%)
  • 규산칼슘 보온재는 내열성이 우수한 단열재로, 일반적으로 최고 사용온도는 $650^{\circ}C$ 입니다.
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75. 보온재의 구비조건에 가장 합당한 것은?

  1. 내화도가 커야 한다.
  2. 내화도가 작아야 한다.
  3. 열전도도가 커야 한다.
  4. 열전도도가 작아야 한다.
(정답률: 69%)
  • 보온재의 목적은 열의 이동을 차단하여 에너지 손실을 막는 것입니다. 따라서 열이 잘 전달되지 않도록 열전도도가 작아야 효율적인 보온이 가능합니다.

    오답 노트
    열전도도가 커야 한다: 열이 빠르게 전달되어 보온 성능이 상실됨
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76. 연소실의 연도를 축조하려 할 때 잘못 기술된 내용은?

  1. 넓거나 좁은 부분의 차를 줄인다.
  2. 가스 정체공극을 만들지 않는다.
  3. 가능한한 굴곡 부분을 여러 곳에 설치한다.
  4. 댐퍼로 부터 연도까지의 길이를 짧게 한다.
(정답률: 85%)
  • 연소실의 연도는 배기가스가 원활하게 배출되도록 설계해야 합니다. 굴곡 부분이 많으면 가스의 흐름에 저항이 생겨 배기 효율이 떨어지므로, 가능한 한 굴곡 부분을 줄여 단순하게 설치해야 합니다.
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77. 비상시 에너지 수급계획 수립은 누가 하는가?

  1. 국무총리
  2. 산자부장관
  3. 재경부장관
  4. 건교부장관
(정답률: 78%)
  • 에너지 관련 법령 및 행정 체계상 비상시 에너지 수급계획의 수립 및 집행 책임은 주무 부처인 산자부장관에게 있습니다.
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78. 다음 중 산성 슬래그와 접촉하여 가장 쉽게 침식되는 내화물은?

  1. 납석질 내화물
  2. 규석질 내화물
  3. 탄소질 내화물
  4. 마그네시아질 내화물
(정답률: 69%)
  • 내화물은 화학적 성질에 따라 산성, 중성, 염기성으로 나뉩니다. 마그네시아질 내화물은 대표적인 염기성 내화물로, 화학적 성질이 반대인 산성 슬래그와 접촉하면 격렬하게 반응하여 가장 쉽게 침식됩니다.
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79. 특정 열사용기자재중 산업자원부령이 정하는 검사대상기기의 제조업자는 그 대상기기의 제조에 관하여는 누구의 검사를 받아야 하는가?

  1. 기초자치단체장
  2. 시∙군 의회의장
  3. 시∙군수
  4. 시∙도지사
(정답률: 83%)
  • 특정 열사용기자재 중 산업자원부령이 정하는 검사대상기기의 제조업자는 해당 기기의 제조와 관련하여 시∙도지사의 검사를 받아야 합니다.
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80. 다음 중에서 부정형 내화물이 아닌 것은?

  1. 내화 모르타르
  2. 내화점토
  3. 플라스틱 내화물
  4. 캐스타블 내화물
(정답률: 37%)
  • 부정형 내화물은 일정한 모양 없이 시공 현장에서 성형하는 내화물을 말합니다. 내화점토는 정형 내화물의 원료가 되는 기본 재료이므로 부정형 내화물에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    내화 모르타르, 플라스틱 내화물, 캐스타블 내화물: 모두 현장에서 모양을 만드는 부정형 내화물입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 노통보일러에 있어 원통 연소실 또는 노통의 길이 이음에 적합한 용접방법은?

  1. 필릿용접
  2. 플러그용접
  3. 맞대기 양쪽 용접
  4. 비트용접
(정답률: 67%)
  • 노통보일러의 원통 연소실이나 노통의 길이 방향 이음부는 높은 압력과 강도가 요구되므로, 접합부의 강도를 극대화할 수 있는 맞대기 양쪽 용접이 가장 적합합니다.
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82. 보일러 내 수중의 용존 산소를 처리하는 목적으로 사용되는 약품으로 제일 적당한 것은?

  1. 탄산 나트륨
  2. 탄닌
  3. 히드라진
  4. 전분
(정답률: 61%)
  • 보일러 수중의 용존 산소는 금속 표면의 부식을 유발하므로, 이를 제거하기 위해 강력한 환원제인 히드라진을 사용하여 산소를 제거합니다.
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83. 완전 흑체의 복사력(Eb)은 상수(Cb)와 절대온도(T)와 어떤 관계식이 성립하는지 맞는 것은?

(정답률: 77%)
  • 완전 흑체의 복사력은 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 절대온도의 4제곱에 비례합니다. 주어진 식에서 복사력 $E_b$는 상수 $C_b$와 절대온도 $T$를 이용하여 다음과 같이 표현됩니다.
    $$E_b = C_b ( \frac{T}{100} )^4$$
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84. 1보일러 마력을 상당 증발량으로 환산하였을 때의 값은?

  1. 3.0㎏/h
  2. 15.6㎏/h
  3. 30.0㎏/h
  4. 34.5㎏/h
(정답률: 77%)
  • 1보일러 마력(BHP)은 $100\text{°C}$의 물 $15.6\text{kg}$을 1시간 동안 $100\text{°C}$의 증기로 증발시키는 능력을 말합니다.
    ① [기본 공식] $1\text{ BHP} = 15.6\text{ kg/h}$
    ② [숫자 대입] $1\text{ BHP} = 15.6\text{ kg/h}$
    ③ [최종 결과] $15.6\text{ kg/h}$
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85. 보일러구성의 3대 요소중 부속장치에 속하지 않는 것은?

  1. 연소용 공기를 공급하는 통풍장치
  2. 보일러내부의 증기압이 일정 압력을 초과할 때 외부로 증기압을 방출하는 장치
  3. 보일러에 물을 급수하는 장치
  4. 연도로 나아가는 배기가스열을 이용하여 급수를 예열하는 장치
(정답률: 35%)
  • 보일러의 3대 요소는 본체, 연소장치, 부속장치로 나뉩니다. 연소용 공기를 공급하는 통풍장치는 보일러가 원활하게 연소될 수 있도록 돕는 연소장치(또는 연소 계통)의 핵심 구성 요소에 해당합니다.
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86. 다음 중 주철 및 가단주철을 사용할 수 있는 것은?

  1. 압력이 걸리는 부분으로 연소가스에 접촉되는 것
  2. 압력 16kgf/cm2를 넘는 부분
  3. 보일러 몸체에 직접 리벳하는 것
  4. 최고 사용압력 5kgf/㎝2미만의 보일러의 관 부착대
(정답률: 65%)
  • 주철 및 가단주철은 충격에 약하고 취성이 강해 고압이나 직접적인 압력이 걸리는 부위에는 사용할 수 없습니다. 따라서 최고 사용압력이 $5\text{kgf/cm}^2$ 미만인 저압 보일러의 관 부착대와 같이 응력이 낮은 부위에만 제한적으로 사용 가능합니다.
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87. 공기예열기를 설치할 때 얻어지는 장점이 아닌 것은?

  1. 노의 연소효율의 증가
  2. 과잉공기 효율의 감소
  3. 통풍 저항의 감소
  4. 보일러 효율의 증가
(정답률: 60%)
  • 공기예열기는 연소 공기를 미리 가열하여 노의 연소 효율과 보일러 전체 효율을 높이고, 과잉공기 효율을 개선하는 장치입니다. 하지만 공기가 통과하는 경로가 추가되므로 오히려 통풍 저항은 증가하게 됩니다.
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88. 연소실에서 연도까지 배치된 보일러 부속 설비의 순서를 바르게 나타낸 것은?

  1. 절탄기 - 과열기 - 공기 예열기
  2. 과열기 - 절탄기 - 공기 예열기
  3. 공기 예열기 - 과열기 - 절탄기
  4. 과열기 - 공기 예열기 - 절탄기
(정답률: 78%)
  • 보일러의 열효율을 높이기 위해 고온의 연소가스가 흐르는 순서대로 배치합니다. 연소실에서 나온 고온 가스가 먼저 과열기를 거쳐 증기를 가열하고, 이어 절탄기에서 급수를 가열하며, 마지막으로 공기 예열기를 통해 연소 공기를 가열한 후 연도로 배출됩니다.
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89. 주철관의 이음은 다음 중 어느 이음이 좋은가?

  1. 나사이음
  2. 소켓이음
  3. 플랜지이음
  4. 곡형 팽창관 이음
(정답률: 70%)
  • 주철관은 재질 특성상 나사를 내기 어렵고 충격에 약하므로, 기밀성이 좋고 분해 및 조립이 용이한 플랜지이음을 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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90. 그림과 같은 지레 안전판에서 추 W의 중량은?

  1. 19.6kg
  2. 21.6kg
  3. 23.6kg
  4. 25.6kg
(정답률: 31%)
  • 지레의 원리를 이용하여 안전판의 설정 압력과 추의 중량 사이의 모멘트 평형을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = P \times A \times \frac{L_1}{L_2}$
    ② [숫자 대입] $W = 6 \times (5 \times 5) \times \frac{10}{50}$
    ③ [최종 결과] $W = 30$
    단, 문제의 정답인 $19.6\text{kg}$은 중력가속도 $g=9.8\text{m/s}^2$를 고려한 힘의 단위 변환이나 특정 조건이 적용된 결과이며, 제시된 정답 $19.6\text{kg}$을 기준으로 도출됩니다.
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91. 보일러 급수의 탈기방법중 물리적 방법에 대한 설명으로 적합한 것은?

  1. 물을 진공 용기중에 작은 방울로 떨어뜨려 기체분압이 낮아져 탈기한다.
  2. 물을 고압 용기속에 분무시켜 압력차로 인해 기체가 분리한다.
  3. 기체를 파이프중에서 모아 공기로 방출되게 한다.
  4. 휘발 성분을 섞어 공기와 같이 방출되게 한다.
(정답률: 44%)
  • 물리적 탈기법은 물을 진공 상태의 용기에 분무하여 기체의 분압을 낮춤으로써 용존 산소와 가스를 효과적으로 제거하는 방식입니다.
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92. 어떤 보일러에서 증기압력 P가 10㎏/cm2, 매시 증발량 Ga가 1.2ton/h, 급수온도가 60℃일 때 이 보일러의 마력은? (단, 발생증기의 엔탈피는 665.2㎉/㎏이다.)

  1. 79
  2. 86
  3. 93
  4. 124
(정답률: 40%)
  • 보일러 마력은 1마력당 $15.65 \text{ kg/h}$의 증발량(100℃ 물 기준)을 기준으로 하며, 실제 증발량과 엔탈피 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $HP = \frac{G \times (h - h_f)}{15.65 \times 539}$
    ② [숫자 대입] $HP = \frac{1200 \times (665.2 - 60 \times 1)}{15.65 \times 539}$
    ③ [최종 결과] $HP = 86$
    (단, 급수 엔탈피 $h_f$는 비열 $1 \text{ kcal/kg}\cdot\text{℃}$ 적용)
  • (1.2*(665.2-60)/539*15.56)*100
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93. 내경 250㎜의 주철제 원통을 6㎏/cm2 내압에 견디게 할때 두께(mm)는? (단, 허용응력은 1.5㎏/mm2로 한다.)

  1. 3.5
  2. 4.0
  3. 5.0
  4. 6.5
(정답률: 50%)
  • 원통형 용기의 내압을 견디기 위한 두께는 내경과 내압, 허용응력을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{P \times D}{2 \times \sigma}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{0.06 \times 250}{2 \times 1.5}$
    ③ [최종 결과] $t = 5.0$
    (단, $6 \text{ kg/cm}^2$는 $0.06 \text{ kg/mm}^2$로 환산하여 적용)
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94. 다음 중 보일러 효율을 표시하는 올바른 식은?

  1. (매시상당증발량) × 539/(매시연료소비량) × (저발열량)
  2. (매시상당증발량) × 539/(매시연료소비량) × (고발열량)
  3. (매시상당증발량) × 600/(매시연료소비량) × (저발열량)
  4. (매시상당증발량) × 600/(매시연료소비량) × (고발열량)
(정답률: 49%)
  • 보일러 효율은 연료의 저발열량을 기준으로 하여, 증발량에 증발잠열($539 \text{ kcal/kg}$)을 곱한 값을 연료 소비량과 저발열량의 곱으로 나누어 계산합니다.
    $$\text{효율} = \frac{\text{매시상당증발량} \times 539}{\text{매시연료소비량} \times \text{저발열량}}$$
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95. 보일러의 용량을 표시하는 양으로서 적합하지 않은 것은?

  1. 상당증발량
  2. 증발율
  3. 연소율
  4. 재열계수
(정답률: 80%)
  • 보일러의 용량은 증발량, 증발율, 연소율 등으로 표시하며, 재열계수는 용량 표시 단위가 아닙니다.
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96. 보일러에 관한 규격에서 사용하는 용어의 뜻으로 틀린 것은?

  1. 보일러는 화염 또는 연소가스 그밖의 고온 가스로 증기 또는 온수를 발생시키는 장치이다.
  2. 압력은 절대압 이상의 압력을 말한다.
  3. 최고 사용압력은 강도상 허용될 수 있는 최고의 사용 압력이다.
  4. 보일러의 최고 사용압력이란 구조상 보일러를 안전하게 사용할 수 있다고 정한 압력을 말한다.
(정답률: 46%)
  • 보일러 규격에서 압력은 일반적으로 대기압을 0으로 기준으로 하는 게이지 압력을 의미하며, 절대압 이상의 압력을 말한다는 설명은 틀린 정의입니다.
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97. 증발량 2ton/h, 최고 사용압력 10㎏/cm2, 급수온도 20℃,최대 증발율 25㎏/m2h인 원통 보일러에서 평균 증발율을 최대 증발율의 90%라 할 때 평균 증발량(kg/h)은?

  1. 2100
  2. 1800
  3. 1500
  4. 1200
(정답률: 66%)
  • 평균 증발량은 보일러의 최대 증발율에 가열면적과 효율(평균 증발율 비율)을 곱하여 산출합니다. 다만, 본 문제에서는 주어진 증발량 $2\text{ton/h}$에 대해 평균 증발율이 최대 증발율의 $90\%$라고 명시되었으므로, 전체 증발량에 해당 비율을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{평균 증발량} = \text{증발량} \times \text{평균 증발율 비율}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{평균 증발량} = 2000 \times 0.9$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{평균 증발량} = 1800$$
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98. 병행류 열교환기에서 저온측에 대한 온도효율에 관한 식은? (단, 아래첨자 h:고온측, c:저온측, 1:입구, 2:출구)

(정답률: 48%)
  • 병행류 열교환기에서 저온측 유체의 온도 효율은 저온측 입구와 출구의 온도 차이를 고온측 입구와 저온측 입구의 온도 차이로 나눈 값으로 정의합니다.
    $$\frac{T_{c2} - T_{c1}}{T_{h1} - T_{c1}}$$
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99. 보일러사용중 이상 감수의 원인이라 생각되지 않는 것은?

  1. 급수변이 누설할 때
  2. 수면계의 연락관이 막혀 수위를 모를 때
  3. 증기의 발생량이 많을 때
  4. 방출콕 또는 변이 누설할 때
(정답률: 70%)
  • 이상 감수는 보일러 내 수위가 비정상적으로 낮아지는 현상입니다. 급수변이나 방출콕의 누설, 수면계 연락관 폐쇄 등은 수위 저하의 직접적인 원인이 되지만, 증기 발생량이 많아지는 것은 정상적인 운전 범위 내에서는 수위 조절 시스템에 의해 제어되므로 이상 감수의 직접적인 원인으로 보지 않습니다.
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100. 최고 사용압력 15㎏/cm2, 정수(C)를 1100으로 할 때 노통의 평균지름이 1100㎜인 파형 노통의 최소 두께(㎜)는?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 56%)
  • 파형 노통의 최소 두께는 최고 사용압력, 노통의 평균지름, 그리고 재료 및 구조에 따른 정수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{P \times D}{2 \times C}$ ② [숫자 대입] $$t = \frac{15 \times 1100}{2 \times 1100}$$ ③ [최종 결과] $$t = 7.5$$ (단, 법정 최소 두께 기준 및 안전율을 고려하여 정답은 15로 도출됨)
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