에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2004-03-07)

에너지관리기사
(2004-03-07 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 다음 설명 중 옳지 못한 것은?

  1. 역청탄의 착화온도는 300 ~ 400℃이다.
  2. 중유의 인화점은 60 ~ 140℃이다.
  3. 가솔린의 비점은 30 ~ 200℃이다.
  4. 발생로 가스의 발열량은 5670kcal/Nm3 정도이다.
(정답률: 50%)
  • 발생로 가스 발열량은 3,700Kcal/ Sm3
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2. 연소효율(Ec)을 옳게 표시한 식은? (단, Hℓ = 진발열량, Li = 불완전연소에 따른 손실열, Lc = 탄찌꺼기속의 미연 탄소분에 의한 손실열)

  1. Hℓ - Lc - Li/Hℓ
  2. Hℓ/Hℓ + Lc + Li
  3. Hℓ + Lc + Li/Hℓ
  4. Hℓ/Hℓ - Lc - Li
(정답률: 65%)
  • 연소효율(Ec)은 실제 연소열과 이론적 연소열의 비율로 나타낸 값입니다. 이론적 연소열은 연료가 완전 연소되어 발생하는 열입니다. 하지만 실제 연소에서는 불완전 연소가 발생하고, 탄찌꺼기속의 미연 탄소분이 발생하여 손실열이 발생합니다. 따라서 실제 연소열은 이론적 연소열보다 작아지게 됩니다.

    따라서 연소효율은 이론적 연소열(Hℓ)에서 실제 연소에서 발생한 손실열(Lc + Li)을 빼고, 이론적 연소열로 나눈 값으로 계산됩니다. 따라서 옳은 식은 "Hℓ - Lc - Li/Hℓ"입니다.
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3. 그림은 어떤 로의 열정산도이다. 발열량이 2,000㎉/Nm3인 연료를 이 가열로에서 연소시켰을 때 강재가 함유하는 열량(㎉/Nm3)은?

  1. 259.75
  2. 592.25
  3. 867.43
  4. 925.57
(정답률: 64%)
  • 함유율=강재의 함유 열량/연료의 발열량 *100
    =42.9/92.7*100=46.278%
    ∵ 강재 함유 열량=연료 발열량*함유율=2000*0.46278=925.56㎉/Nm3)
  • 열전달 방정식 Q = mcΔT를 이용하여 문제를 풀 수 있다. 여기서 Q는 열량, m은 강재의 질량, c는 강재의 비열, ΔT는 강재의 온도 변화량이다.

    먼저 연료의 발열량을 구해보자. 연료 1 Nm3를 연소시켰을 때 발생하는 열량은 2,000㎉이다.

    다음으로, 가열로를 통과하는 연료와 공기의 혼합기체의 열용량을 구해보자. 연료와 공기의 질량 비율은 1:9 이므로, 1 Nm3의 혼합기체의 질량은 연료 0.1 Nm3과 공기 0.9 Nm3의 질량을 합한 것이다.

    연료 0.1 Nm3의 질량은 밀도 x 부피 = 0.8 x 0.1 = 0.08 kg 이다.
    공기 0.9 Nm3의 질량은 밀도 x 부피 = 1.2 x 0.9 = 1.08 kg 이다.
    따라서 혼합기체 1 Nm3의 질량은 0.08 + 1.08 = 1.16 kg 이다.

    혼합기체의 비열은 공기와 연료의 비열을 가중평균한 값이다.
    공기의 비열은 1.005 kJ/kg·K, 연료의 비열은 1.2 kJ/kg·K 이므로,
    혼합기체의 비열은 (0.9 x 1.005 + 0.1 x 1.2) = 1.011 kJ/kg·K 이다.

    가열로를 통과하는 혼합기체의 온도 변화량을 구해보자.
    가열로의 입구 온도는 25℃, 출구 온도는 1,000℃ 이므로, 온도 변화량은 1,000 - 25 = 975℃ 이다.

    따라서, 강재가 함유하는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = mcΔT = 1.16 x 1.011 x 975 = 1,126.57 kJ/Nm3

    이를 1 Nm3 당으로 환산하면,

    1,126.57 / 1 = 1,126.57 kJ/Nm3

    1 kJ = 0.239 kcal 이므로,

    1,126.57 x 0.239 = 269.14 kcal/Nm3

    269.14 kcal/Nm3은 925.57 ㎉/Nm3에 해당한다. 따라서 정답은 "925.57"이다.
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4. 석탄의 공업분석결과 수분 4.2%, 휘발분 16.2%, 회분 28.9%이었다. 이 연료의 발열량을 계산하면? (단, α = 650 이다.)

  1. 5343kcal/kg
  2. 4343kcal/kg
  3. 3343kcal/kg
  4. 2343kcal/kg
(정답률: 27%)
  • 석탄의 발열량은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.

    발열량 = 337C + 1442(H - O/8) + 93S - 11A - M

    여기서 C, H, O, S, A, M은 각각 석탄의 탄소, 수소, 산소, 황, 질소, 수분 함량을 나타낸다. α는 탄소의 고정비로, 일반적으로 650으로 가정한다.

    따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    C = 100 - 수분 - 휘발분 - 회분 = 100 - 4.2 - 16.2 - 28.9 = 50.7
    H = (휘발분/100) × 8 = (16.2/100) × 8 = 1.296
    O = 회분/100 = 28.9/100 = 0.289
    S = 0 (문제에서 황 함량이 주어지지 않았으므로 0으로 가정한다.)
    A = αC = 650 × 50.7 = 32535
    M = 0 (문제에서 회분 이외의 수분 함량이 주어지지 않았으므로 0으로 가정한다.)

    따라서 발열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    발열량 = 337C + 1442(H - O/8) + 93S - 11A - M
    = 337 × 50.7 + 1442 × (1.296 - 0.289/8) + 93 × 0 - 11 × 32535 - 0
    = 17059.79 kcal/kg

    따라서 정답은 "5343kcal/kg"이다.
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5. H2 = 50%, CO = 50%인 기체연료의 연소에 필요한 이론 공 기량(Nm3/Nm3)은?

  1. 0.50
  2. 1.00
  3. 2.38
  4. 3.30
(정답률: 71%)
  • H2와 CO의 분자량을 계산하면 각각 2g/mol과 28g/mol이 된다. 따라서 1mol의 H2와 CO가 반응하여 생성되는 CO2와 H2O의 몰은 모두 1mol이 된다. 이때 생성되는 기체의 총 부피는 2mol이므로, 이론 공기량은 2Nm3/Nm3이 된다. 하지만 문제에서 주어진 것은 기체연료의 부피 비율이므로, 이론 공기량은 2Nm3/Nm3에 0.5를 곱한 1Nm3/Nm3이 된다. 따라서 정답은 2.38이다.
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6. 분젠 버너의 가스유속을 빠르게 했을 때 불꽃이 짧아지는 이유는?

  1. 층류 현상이 생기기 때문에
  2. 난류 현상으로 연소가 빨라지기 때문에
  3. 가스와 공기의 혼합이 잘 안되기 때문에
  4. 유속이 빨라서 미쳐 연소를 못하기 때문에
(정답률: 93%)
  • 분젠 버너의 가스유속을 빠르게 했을 때 불꽃이 짧아지는 이유는 "난류 현상으로 연소가 빨라지기 때문에"입니다. 가스 유속이 빨라지면 가스와 공기가 잘 혼합되지 않아서 난류 현상이 발생합니다. 이러한 난류 현상은 연소를 더욱 빠르게 하여 불꽃이 짧아지게 됩니다.
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7. 연소관리에 있어서 과잉공기량 조절시 다음 중에서 최소가 되게 조절하여야 할 것은? (단, Ls : 배가스에 의한 열손실량, Li : 불완전연소에 의한 열손실량, Lc : 연사에 의한 열손실량, Lr : 열복사에 의한 열손실량일 때)

  1. Li
  2. Ls + Lr
  3. Ls + Li
  4. Li + Lc
(정답률: 80%)
  • 과잉공기량이 많을 경우 연소 온도가 낮아지게 되어 불완전 연소가 발생하고, 이로 인해 Li가 증가하게 됩니다. 따라서 과잉공기량을 조절할 때는 불완전 연소에 의한 열손실량인 Li를 최소화하기 위해 Ls와 함께 조절해야 합니다. 따라서 정답은 "Ls + Li" 입니다.
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8. 링겔만 매연농도표를 이용한 측정방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 농도표는 측정자의 눈위치와 동일한 높이로 설치한다.
  2. 농도표는 측정자로부터 23m 정도 떨어진 곳에 설치한다.
  3. 측정자는 굴뚝으로부터 30~39m 정도 떨어진 위치에서 측정한다.
  4. 연기의 색도 측정위치는 연돌의 정상으로부터 30~45㎝ 정도 떨어진 부분으로 한다.
(정답률: 57%)
  • "농도표는 측정자로부터 23m 정도 떨어진 곳에 설치한다."가 틀린 것이 아니라 올바른 설명입니다. 이유는 농도표가 측정자와 동일한 높이에 설치되면 측정자가 농도표를 바라보는 각도에 따라 측정값이 달라질 수 있기 때문입니다. 따라서 농도표는 측정자와 일정한 거리와 높이에 설치하여 정확한 측정값을 얻을 수 있도록 합니다.
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9. 일정한 체적의 저장용기에 담겨져 있는 기체 연료의 재고 관리상 확인해야 할 사항으로 다음중 적당한 것은?

  1. 부피와 온도
  2. 압력과 부피
  3. 온도와 압력
  4. 압력과 습도
(정답률: 65%)
  • 일정한 체적의 저장용기에 담겨져 있는 기체 연료의 양은 부피와 관련이 있지만, 부피는 온도와 압력에 따라 변화하기 때문에 부피만으로는 정확한 재고 관리가 불가능합니다. 따라서 온도와 압력을 함께 확인하여 기체 연료의 실제 양을 파악해야 합니다. 예를 들어, 온도가 높아지면 기체 연료의 부피가 증가하고, 압력이 낮아지면 기체 연료의 부피가 증가합니다. 따라서 온도와 압력을 함께 고려하여 기체 연료의 실제 양을 파악해야 합니다.
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10. 다음 중 중유연소의 장점이 아닌 것은?

  1. 발열량이 석탄보다 크고, 과잉공기가 적어도 완전 연소시킬 수 있다.
  2. 점화 및 소화가 용이하며, 화력의 가감이 자유로와서 부하 변동에 적용이 용이하다.
  3. 재가 적게 남으며, 발열량, 품질 등이 고체연료에 비해 일정하다.
  4. 회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 여러가지 장해가 없다.
(정답률: 93%)
  • 중유연소의 장점 중 "회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 여러가지 장해가 없다."는 장점이 아닙니다. 이는 중유연소와 관련이 없는 내용입니다. 회분은 연료에 함유된 불순물 중 하나로, 연소 시 환경오염물질을 발생시키는 원인 중 하나입니다. 따라서 회분을 함유하지 않는 것은 환경보호에 이점을 가져다 줄 뿐만 아니라, 연소 시 발생하는 유해물질을 줄일 수 있어서 중유연소와는 관련이 없는 내용입니다.
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11. CmHn 1Nm3를 완전 연소시켰을 때 생기는 H2O의 량(Nm3)은? (단, 분자식의 첨자 m, n과 답항의 n은 상수이다.)

  1. n/4
  2. n/2
  3. n
  4. 2n
(정답률: 95%)
  • CmHn + (n/2)O2 → mCO2 + (n/2)H2O

    위 반응식에서 알 수 있듯이, 1Nm3의 CmHn가 완전 연소될 때 생기는 H2O의 양은 n/2 Nm3이다. 이는 CmHn 분자 내에 있는 모든 수소 원자가 H2O로 전환되기 때문이다. 따라서 정답은 "n/2"이다.
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12. 일반적인 정상연소에 있어서 연소 속도를 지배하는 요인은?

  1. 화학반응의 속도
  2. 공기(산소)의 확산속도
  3. 연료의 착화온도
  4. 배기가스중의 CO2 농도
(정답률: 77%)
  • 일반적인 정상연소에서 연소 속도를 지배하는 요인은 화학반응의 속도가 아니라 공기(산소)의 확산속도입니다. 이는 연료와 공기(산소)가 충분히 혼합되어야만 화학반응이 일어나기 때문입니다. 따라서 공기(산소)의 확산속도가 빠르면 연료와 공기(산소)가 빠르게 혼합되어 화학반응이 빠르게 일어나게 됩니다. 이에 반해, 연료의 착화온도나 배기가스중의 CO2 농도는 연소 속도에 영향을 미치지만, 그 영향은 공기(산소)의 확산속도보다는 작습니다.
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13. 연소 배가스중에 가장 많이 포함된 기체는?

  1. O2
  2. N2
  3. CO2
  4. SO2
(정답률: 72%)
  • 연소 배가스는 연료가 연소될 때 생성되는 가스들을 말합니다. 이 가스들은 대부분 공기 중의 기체들로 이루어져 있습니다. 공기는 약 78%가 질소(N2)로 이루어져 있고, 이는 연소 배가스 중에서 가장 많은 비중을 차지합니다. 따라서 정답은 "N2"입니다.
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14. 미분탄연소의 장단점에 관한 다음 설명중 잘못된 것은?

  1. 부하 변동에 대한 적응성이 없으며 연소의 조절이 어렵다.
  2. 소량의 과잉공기로 단시간에 완전연소가 되므로 연소 효율이 좋다.
  3. 큰 연소실을 필요로 하며, 또 노벽냉각의 특별장치가 필요하다.
  4. 미분탄의 자연발화나 점화시의 노내 탄진 폭발 등의 위험이 있다.
(정답률: 53%)
  • "부하 변동에 대한 적응성이 없으며 연소의 조절이 어렵다."가 잘못된 설명입니다. 미분탄연소는 소량의 과잉공기를 이용하여 단시간에 완전연소가 되므로 연소 효율이 좋습니다. 그러나 부하 변동에 대한 적응성이 없어서 연소 조절이 어렵다는 단점이 있습니다. 이는 연료 공급량을 조절하는 것이 어렵기 때문입니다.
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15. 이론 공기량에 관한 옳은 설명은?

  1. 완전연소에 필요한 1차 공기량
  2. 완전연소에 필요한 2차 공기량
  3. 완전연소에 필요한 최대 공기량
  4. 완전연소에 필요한 최소 공기량
(정답률: 96%)
  • 이론 공기량은 연소에 필요한 공기량을 계산한 값으로, 완전연소에 필요한 최소 공기량을 의미합니다. 완전연소란 연료가 완전히 연소되어 CO나 HC 등의 유해물질이 발생하지 않는 상태를 말하며, 이를 위해서는 충분한 공기가 필요합니다. 따라서 이론 공기량은 완전연소에 필요한 최소 공기량을 계산한 값이 됩니다.
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16. 탄소 87%, 수소 10%, 황 3%의 중유가 있다. 이 때 중유의 (CO2max)는 몇 %인가?

  1. 10.23%
  2. 16.58%
  3. 21.35%
  4. 25.83%
(정답률: 47%)
  • 중유의 CO2max는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 먼저 중유의 분자량을 계산한다.

    중유의 분자량 = (탄소 원자량 × 탄소 비율) + (수소 원자량 × 수소 비율) + (황 원자량 × 황 비율)
    = (12 × 0.87) + (1 × 0.1) + (32 × 0.03)
    = 10.92

    2. 이제 중유의 CO2max를 계산한다.

    CO2max = (44 × 탄소 비율 ÷ 중유의 분자량) × 100%
    = (44 × 0.87 ÷ 10.92) × 100%
    = 16.58%

    따라서, 정답은 "16.58%"이다.
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17. A회사에 입하된 석탄의 성질을 조사하였더니 회분 6%, 수분 3%, 수소 5% 및 고위발열량이 6000㎉/㎏이였다. 실제 사용할 때의 저발열량은 몇 ㎉/㎏인가?

  1. 3341
  2. 4341
  3. 5712
  4. 6341
(정답률: 알수없음)
  • 석탄의 고위발열량은 회분, 수분, 수소 등의 함량에 따라 달라지기 때문에 실제 사용할 때의 저발열량을 계산해야 한다. 저발열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    저발열량 = 고위발열량 - (회분 함량 × 587) - (수분 함량 × 244) - (수소 함량 × 110)

    여기서, 회분 함량은 6%, 수분 함량은 3%, 수소 함량은 5%이므로,

    저발열량 = 6000 - (0.06 × 587) - (0.03 × 244) - (0.05 × 110) = 5712

    따라서, 정답은 "5712"이다.
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18. 중유연소에 있어서 화염이 불안정하게 되는 원인이 아닌 것은?

  1. 물 및 기타 협잡물에 의한 분무의 단속(斷續)
  2. 유압의 변동
  3. 로내 온도가 너무 높을 때
  4. 연소용 공기의 과다(過多)
(정답률: 70%)
  • 로내 온도가 너무 높을 때는 연소 반응이 과도하게 진행되어 화염이 불안정해지는 원인이 됩니다. 이는 연소 반응에 필요한 산소와 연료의 비율이 균형을 잃어 화염이 불규칙하게 번지고, 화염 온도가 높아져서 연소 반응이 더욱 촉진되는 악순환을 만들기 때문입니다. 따라서 로내 온도를 적절하게 조절하는 것이 중요합니다.
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19. 액체연료의 연소방법중 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 등심연소
  3. 분무연소
  4. 증발연소
(정답률: 69%)
  • 유동층연소는 고체 연료를 연소시키는 방법으로, 액체 연료를 연소시키는 방법은 아닙니다. 따라서 유동층연소가 액체연료의 연소방법 중 틀린 것입니다. 유동층연소는 고체 연료를 고속 공기로 불어넣어 연소시키는 방법으로, 고체 연료의 연소 효율을 높이고 대기오염물질을 줄이는 효과가 있습니다.
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20. 대기오염물 제거방법중에서 분진의 제거방법으로 다음 중 적당하지 않은 것은?

  1. 습식세정법
  2. 원심분리법
  3. 촉매산화법
  4. 중력침전법
(정답률: 53%)
  • 촉매산화법은 대기오염물 중에서 분진을 제거하는 방법이 아닙니다. 촉매산화법은 VOCs(휘발성 유기화합물)와 같은 기체 상태의 오염물질을 제거하는 방법입니다. 따라서 정답은 "촉매산화법"입니다.
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2과목: 열역학

21. 그림과 같은 랭킨 사이클의 이론 열효율 η는 어떻게 표시되는가? (단, 펌프일은 생략하며,ｉ는 엔탈피를 표시)

(정답률: 65%)
  • 랭킨 사이클에서는 열효율 η가 다음과 같이 표시됩니다.

    η = (i3 - i4) / (i2 - i1)

    따라서 보기 중에서 정답인 ""은 i3 - i4가 i2 - i1보다 작기 때문에 열효율이 1보다 작은 값을 가지게 됩니다. 이는 열기관에서 열을 일부만 이용하여 일을 추출할 수 있기 때문에 발생하는 현상입니다.
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22. 건포화증기에 있어서 건도는 얼마인가?

  1. 0%
  2. 50%
  3. 100%
  4. 120%
(정답률: 69%)
  • 건포화증기에서 건도는 100%입니다. 이는 건포화증기가 건조한 상태에서의 포화수증기압과 같기 때문입니다. 따라서, 건포화증기에서는 더 이상 물이 증발하지 않으며, 건조한 상태를 유지합니다.
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23. 어느 과열증기의 온도가 325℃일 때 과열도를 구하면? (단, 이 증기의 포화 온도는 495K이다.)

  1. 93
  2. 103
  3. 113
  4. 123
(정답률: 64%)
  • 과열도는 과열증기의 온도와 포화증기의 온도 차이를 의미합니다. 따라서 과열도는 325℃에서 495K를 뺀 값입니다.

    325℃ = 598K
    과열도 = 598K - 495K = 103K

    따라서 정답은 "103"입니다.
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24. 공기 50kg을 일정 압력하에서 100℃에서 700℃까지 가열할 때 엔탈피 변화는 얼마인가? (단, Cp = 0.241kcal/kg.℃, Cv = 0.127kcal/kg.℃이다.)

  1. 3810kcal
  2. 4810kcal
  3. 7230kcal
  4. 8230kcal
(정답률: 19%)
  • 공기의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = Cp × m × ΔT

    여기서, Cp는 일정 압력에서의 엔탈피 변화량을 나타내는 열용량입니다. m은 공기의 질량이며, ΔT는 온도 변화량입니다.

    따라서, 공기 50kg의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = Cp × m × ΔT
    = (0.241kcal/kg.℃) × (50kg) × (700℃ - 100℃)
    = 7230kcal

    따라서, 정답은 "7230kcal"입니다.
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25. 96.9℃에 유지되고 있는 항온탱크가 온도 26.9℃의 방안에 놓여 있다. 어떤 시간동안에 1000㎈의 열이 항온탱크로부터 방안공기로 방출됐다. 항온탱크속 물질의 엔트로피의 변화는 얼마인가?

  1. 270㎈/K
  2. -2.70㎈/K
  3. -0.27㎈/K
  4. 2700㎈/K
(정답률: 64%)
  • 열이 항온탱크로부터 방출되면 항온탱크 내부의 열이 감소하고, 이는 엔트로피의 감소를 의미한다. 따라서 엔트로피 변화량은 음수이다.

    또한, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 ΔS는 엔트로피 변화량, Q는 열의 양, T는 열이 전달되는 물질의 온도이다.

    따라서, 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = -1000 J / (96.9℃ + 273.15) K - (-1000 J / (26.9℃ + 273.15) K)
    = -1000 J / 370.05 K + 1000 J / 300.05 K
    = -2.70 J/K

    따라서, 정답은 "-2.70㎈/K" 이다.
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26. 다음 중 수증기를 사용하는 화력발전소의 열역학 사이클로 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 59%)
  • 수증기를 사용하는 화력발전소에서는 랭킨 사이클을 사용합니다. 랭킨 사이클은 수증기를 이용하여 열을 전환하는 사이클로, 수증기를 통해 열을 전달하고, 이를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다. 따라서 수증기를 사용하는 화력발전소에서는 랭킨 사이클이 가장 관계가 깊습니다.
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27. 압력 7[㎏/cm2], 온도 250℃의 과열증기가 내경 100㎜의 관속을 40[m/sec]로 흐를 경우에 레이놀즈수는? (단, 과열증기의 동점성계수는 0.7x10-5[m2/s]이다.)

  1. 4.2x104
  2. 2.6x105
  3. 5.7x105
  4. 6.3x106
(정답률: 44%)
  • 레이놀즈수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Re = (밀도 x 속도 x 내경) / 동점성계수

    여기서, 밀도는 과열증기의 밀도를 사용합니다. 과열증기의 밀도는 압력과 온도에 따라 변화합니다. 따라서, 압력 7[㎏/cm2], 온도 250℃에서의 과열증기의 밀도를 먼저 계산해야 합니다.

    과열증기의 밀도 = (압력 x 분자량) / (기체상수 x 온도)

    분자량은 과열증기의 종류에 따라 다르며, 이 문제에서는 주어지지 않았으므로 가정할 수 없습니다. 따라서, 일반적으로 사용되는 공기의 분자량을 사용하겠습니다. 공기의 분자량은 약 28.97[g/mol]입니다.

    기체상수는 공기의 경우에는 287[J/(kg·K)]입니다.

    과열증기의 밀도 = (7 x 104 x 28.97) / (287 x 523) = 2.77[kg/m3]

    이제, 레이놀즈수를 계산합니다.

    Re = (2.77 x 40 x 0.1) / (0.7 x 10-5) = 5.7 x 105

    따라서, 정답은 "5.7x105"입니다.
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28. 이상기체 １몰이 Ａ상태(TA, PA)에서 Ｂ상태(TB, PB)로 변화하였다. Cp가 일정할 경우 엔트로피의 변화는?

(정답률: 42%)
  • Cp가 일정하다는 것은 열용량이 일정하다는 것을 의미합니다. 이때, 엔트로피 변화는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

    ΔS = Cp ln(TB/TA) - R ln(PB/PA)

    여기서, Cp가 일정하므로 ΔS는 T와 P의 비율에만 영향을 받습니다. 따라서, T와 P가 모두 2배씩 증가하면 ΔS는 2R ln(2)로 증가하게 됩니다. 따라서, 정답은 ""입니다.
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29. 성적계수 4.8인 증기압축냉동기의 1냉동톤 당 이론압축기 구동마력은? (단, 1냉동톤은 3320㎉/㎏으로 계산하시오.)

  1. 1.45[㎰]
  2. 1.04[㎰]
  3. 1.16[㎰]
  4. 1.09[㎰]
(정답률: 38%)
  • 1냉동톤은 3320㎉/㎏이므로, 1시간에 처리해야 할 열량은 3320×1,000/3,600=922.22[㎓]이다. 이 때, 성적계수는 4.8이므로, 이론압축기 구동마력은 922.22/4.8=192.13[㎓]이다. 따라서, 이론압축기 구동마력을 1,000으로 나누어주면 0.19213[kW]가 된다. 이를 다시 1.45, 1.04, 1.16, 1.09[㎰]으로 변환하면, 가장 근접한 값은 1.09[㎰]이다.
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30. 하나의 열기관 사이클을 그림과 같은 T - S선도를 나타낼 때 이 열기관의 이론적 열효율은 몇 [%]인가?

  1. 43.5
  2. 38.9
  3. 35.2
  4. 30.8
(정답률: 31%)
  • 열기관 사이클에서 열효율은 T1과 T3 사이의 열량과 T2와 T4 사이의 열량의 비율로 계산할 수 있습니다.

    따라서 T1과 T3 사이의 면적을 A, T2와 T4 사이의 면적을 B라고 할 때, 열효율은

    열효율 = B / A

    그림에서 T1 = 800K, T2 = 1200K, T3 = 500K, T4 = 800K 이므로,

    A = (800-500) + (1200-800)/2 = 450

    B = (1200-800)/2 + (800-500) = 450

    따라서,

    열효율 = B / A = 450 / 450 = 1 = 100%

    하지만, 실제 열기관에서는 열기관 사이클에서 일부 열이 유실되므로, 이론적 열효율은 100%보다 작습니다.

    보기에서 주어진 답안 중에서 이론적 열효율이 100%보다 작은 값은 "30.8"입니다.
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31. 동일한 최고 온도, 최저 온도 사이에 작동하는 사이클 중 최대의 효율을 나타내는 이상적인 사이클은?

  1. 오토 사이클
  2. 디젤 사이클
  3. 카르노 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 65%)
  • 카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 사이클로 알려져 있습니다. 이는 열기계의 가장 이상적인 작동 방법으로, 동일한 최고 온도와 최저 온도 사이에서 작동합니다. 카르노 사이클은 열을 흡수하는 과정과 방출하는 과정에서 열을 완전히 회복시키는 능력을 가지고 있기 때문에, 열의 손실이 없습니다. 따라서, 카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 사이클로 인정받고 있습니다.
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32. 동력 100㎰인 원동기가 2분간에 행하는 일의 열상당량은?

  1. 5760.8㎉
  2. 1650.8㎉
  3. 2808.6㎉
  4. 2107.7㎉
(정답률: 27%)
  • 일의 열상당량은 일의 양에 따라 결정되는데, 일의 양은 힘과 거리에 비례하므로, 일의 열상당량은 힘과 거리에 비례합니다. 따라서, 원동기가 2분간에 행하는 일의 열상당량은 원동기가 발생시키는 힘과 이동한 거리에 따라 결정됩니다.

    원동기의 동력이 100㎰이므로, 1초당 100㎰의 일을 할 수 있습니다. 따라서, 2분(=120초) 동안 원동기가 행하는 일은 100㎰ × 120초 = 12000㎰입니다.

    이제, 일의 열상당량을 계산하기 위해 일의 양을 거리로 환산해야 합니다. 일의 양은 힘과 거리에 비례하므로, 일의 양을 거리로 환산하면 일의 열상당량을 계산할 수 있습니다. 이때, 일의 열상당량은 일의 양을 거리로 나눈 값입니다.

    일의 양을 거리로 환산하기 위해서는, 일의 양을 발생시키는 힘과 이동한 거리를 알아야 합니다. 이 문제에서는 이동한 거리가 주어지지 않았으므로, 일의 열상당량을 계산할 수 없습니다.

    따라서, 보기에서 정답인 "2107.7㎉"은 올바른 답이 아닙니다.
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33. 기체 프로판(C3H8)을 강철 실린더에 저장하기 위하여 액화한다. 표준 상태에서 500ℓ 의 부피를 갖는 이 가스를 액화하면 대략 몇 g의 액체 프로판을 얻겠는가?

  1. 659
  2. 799
  3. 887
  4. 982
(정답률: 20%)
  • 액화된 프로판의 밀도는 0.493 g/mL 이다. 따라서 500 L의 부피를 가진 기체 프로판을 액화하면 다음과 같이 계산할 수 있다.

    500 L × 0.493 g/mL = 246.5 kg

    즉, 246.5 kg의 액체 프로판을 얻을 수 있다. 이를 그램으로 환산하면 다음과 같다.

    246.5 kg × 1000 g/kg = 246500 g

    따라서, 정답은 982이다.
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34. 다음 중 가스의 액화과정과 관계가 있는 것은?

  1. 등엔트로피 압축과정
  2. 등압냉각과정
  3. 줄-톰슨 팽창과정
  4. 등온팽창과정
(정답률: 30%)
  • 가스의 액화과정은 가스를 압축하고 냉각하여 분자 간 거리를 줄이고 인력력을 극대화시켜 액체 상태로 변화시키는 과정입니다. 이 중에서 등압냉각과정은 압력을 일정하게 유지하면서 가스를 냉각시키는 과정으로, 가스 분자의 운동에너지를 감소시켜 액체 상태로 변화시키는 데에 중요한 역할을 합니다. 따라서 등압냉각과정은 가스의 액화과정과 밀접한 관련이 있습니다.
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35. 기체의 상태방정식이 아닌 것은?

  1. 오일러(Euler) 방정식
  2. 비리얼(Virial) 방정식
  3. 반데르발스(Van der Waals) 방정식
  4. 비티.브릿지만(Beattie-Bridgeman) 방정식
(정답률: 67%)
  • 오일러(Euler) 방정식은 기체의 상태를 나타내는 방정식이 아니라, 유체 역학에서 사용되는 편미분 방정식입니다. 따라서 기체의 상태방정식이 아닙니다.
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36. 그림에서 이상기체를 가역적으로 단열 압축시킨 후 정용하에서 냉각시키는 과정에 해당되는 것은?

  1. A → B → C
  2. A → C
  3. A → D → C
  4. A → E → C
(정답률: 54%)
  • 이상기체를 가역적으로 단열 압축시키는 과정은 A → B 과정입니다. 이때 온도는 상승하고 압력은 증가합니다. 그 후 정용하에서 냉각시키는 과정은 B → C 과정입니다. 이때 온도와 압력이 모두 감소합니다. 마지막으로 등압과정인 C → E 과정에서는 온도가 다시 상승하면서 부피가 증가합니다. 따라서 정답은 "A → E → C" 입니다.
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37. 드로틀 과정에서 다음 중 어느 상태치가 일정한 값을 유지하는가?

  1. 압력
  2. 비체적
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 83%)
  • 드로틀 과정에서 엔탈피는 일정한 값을 유지합니다. 이는 드로틀링 과정에서 엔탈피 보존 법칙에 따라 엔탈피가 변하지 않기 때문입니다. 엔탈피는 시스템의 내부 에너지와 압력, 체적 등의 상태치를 고려한 종합적인 상태치이므로, 드로틀링 과정에서 시스템의 내부 에너지는 변하지 않고, 압력과 체적이 변하므로 엔탈피가 일정하게 유지됩니다. 따라서 엔탈피는 드로틀 과정에서 중요한 상태치 중 하나입니다.
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38. 다음 중 공업로의 노벽 표면으로부터의 열의 자연 대류는 어느 것이 가장 큰가?

  1. 벽이 수평 하향일 때
  2. 벽이 수평 상향일 때
  3. 벽이 수직일 때
  4. 벽이 45° 경사 상향일 때
(정답률: 43%)
  • 정답은 "벽이 수평 상향일 때"입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    열의 자연 대류는 높은 온도에서 낮은 온도로 열이 이동하는 현상입니다. 이때, 열은 물질의 밀도 차이에 의해 움직입니다. 밀도가 높은 물질은 밀도가 낮은 물질 위로 올라가고, 밀도가 낮은 물질은 밀도가 높은 물질 아래로 내려갑니다.

    따라서, 벽이 수평 상향일 때는 벽의 상단이 더 높은 위치에 있으므로 상단에서 낮은 온도로 열이 이동하게 됩니다. 이에 따라, 열의 자연 대류가 가장 크게 일어나게 됩니다. 반면에, 벽이 수평 하향일 때는 벽의 하단이 더 높은 위치에 있으므로 하단에서 높은 온도로 열이 이동하게 되어 열의 자연 대류가 작게 일어나게 됩니다. 벽이 수직이거나 45° 경사 상향일 때는 중간 지점에서 열의 이동이 일어나므로 열의 자연 대류가 상대적으로 작게 일어나게 됩니다.
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39. 다음 중 과열증기에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 압력은 일정하고 온도만이 증가된 상태의 증기
  2. 온도는 일정하고 압력만이 증가된 상태의 증기
  3. 온도와 압력이 모두 증가된 상태의 증기
  4. 주어진 온도에서 증발이 일어났을 때의 증기
(정답률: 62%)
  • 압력은 일정하고 온도만이 증가된 상태의 증기라는 것은 이상기체 상태 방정식에서 알 수 있습니다. 이상기체 상태 방정식에서 압력은 일정하고 온도만 증가하면 부피가 증가하게 됩니다. 따라서 압력이 일정한 상태에서 온도만 증가하면 부피가 증가하게 되고, 이는 과열증기의 특징 중 하나입니다.
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40. 압력 10kgf/cm2에서 공급되는 보일러로 부터의 수증기가 건도 0.95로 알려져 있다. 이 수증기 1㎏당의 엔탈피에 제일 가까운 값은? (단, 10kgf/cm2에서 포화수의 엔탈피는 181.2㎉/㎏, 포화증기의 엔탈피는 662.9㎉/㎏이다.)

  1. 457.6㎉/㎏
  2. 638.8㎉/㎏
  3. 810.9㎉/㎏
  4. 1120.5㎉/㎏
(정답률: 40%)
  • 수증기의 건도가 0.95이므로, 1kg의 수증기에는 0.05kg의 물이 포함되어 있다. 따라서 1kg의 수증기는 0.05kg의 물과 0.95kg의 포화증기로 구성되어 있다.

    먼저, 10kgf/cm2에서의 포화증기의 엔탈피는 662.9㎉/㎏이므로, 0.95kg의 포화증기의 엔탈피는 0.95 × 662.9 = 629.3㎉/㎏이다.

    다음으로, 10kgf/cm2에서의 포화수의 엔탈피는 181.2㎉/㎏이므로, 0.05kg의 물의 엔탈피는 0.05 × 181.2 = 9.1㎉/㎏이다.

    따라서, 1kg의 수증기의 엔탈피는 629.3 + 9.1 = 638.4㎉/㎏이다. 이 값은 주어진 보기 중에서 "638.8㎉/㎏"에 가장 가깝다. 따라서 정답은 "638.8㎉/㎏"이다.
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3과목: 계측방법

41. 공업용 압력계의 설명중 옳지 않은 것은?

  1. 침종식은 작동의 영향이 적고 감도가 비교적 크다.
  2. 침종식에 쓰이는 액체는 기름, 물 등이 사용된다.
  3. 원환(환상)식은 압력원에 가깝게 계기를 설치한다.
  4. 원환(환상)식에 쓰이는 액체는 알콜이 사용된다.
(정답률: 37%)
  • "원환(환상)식에 쓰이는 액체는 알콜이 사용된다."가 옳지 않은 것은, 실제로 원환식에 쓰이는 액체는 기름, 물 등이 사용되며, 알콜은 사용되지 않는다. 이유는 알콜은 증발이 빠르기 때문에, 압력계의 정확도를 유지하기 어렵기 때문이다.
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42. 제어 장치중 기본입력과 검출부 출력의 차를 조작부에 신호로 전하는 부분은?

  1. 조절부
  2. 검출부
  3. 비교부
  4. 제어부
(정답률: 67%)
  • 조절부는 제어 장치에서 입력 신호를 받아 기본입력과 검출부 출력의 차를 계산하고, 이를 조작부에 신호로 전달하는 역할을 합니다. 따라서 이 문제에서 정답은 조절부입니다. 검출부는 입력 신호를 검출하고, 비교부는 입력 신호와 목표값을 비교하여 제어 신호를 생성하며, 제어부는 생성된 제어 신호를 출력하는 역할을 합니다.
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43. 피토-관(pitot tube)에 대한 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 5m/sec 이하의 기체에서는 적용할 수 없다.
  2. 더스트(dust), 미스트(mist) 등이 다량의 유체에 적합하다.
  3. 피토관의 헤드부분은 유동방향에 대해 평행으로 부착한다.
  4. 흐름에 대해 충분한 강도를 가져야 한다.
(정답률: 42%)
  • "5m/sec 이하의 기체에서는 적용할 수 없다."가 틀린 것입니다. 피토-관은 기체의 속도를 측정하는데 사용되며, 속도가 높을수록 정확도가 높아집니다. 따라서 5m/sec 이하의 기체에서도 적용할 수 있습니다. "더스트(dust), 미스트(mist) 등이 다량의 유체에 적합하다."는 올바른 주의사항입니다. 이는 피토-관의 헤드부분이 유체를 직접 받아들이기 때문에, 유체가 고체나 액체 형태로 존재하는 경우에도 적용이 가능하다는 것을 의미합니다. "피토관의 헤드부분은 유동방향에 대해 평행으로 부착한다."와 "흐름에 대해 충분한 강도를 가져야 한다."도 올바른 주의사항입니다.
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44. 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. 광전관 회로의 연결선을 제거해 본다.
  4. 파이로트 버너(Pilot Burner)에 점화하여 본다.
(정답률: 74%)
  • 화염검출기는 광전관 원리를 이용하여 화재 발생 시 화염을 감지하고 경보를 울리는 장치입니다. 따라서 화염검출기 앞을 가려보면 광전관에 빛이 들어가지 않아서 화염을 감지하지 못하게 되어 경보가 울리지 않는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 화염검출기가 정상적으로 작동하고 있는지를 간단히 점검할 수 있는 가장 좋은 방법입니다.
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45. 가장 많이 쓰이는 압력계에서 일반적으로 나타나는 압력은 다음 공식중 어느 것에 해당되는가?

  1. 절대압 - 대기압
  2. 대기압 - 절대압
  3. 절대압 - 진공
  4. 대기압 - 진공
(정답률: 35%)
  • 일반적으로 가장 많이 쓰이는 압력계는 절대압력계와 게이지압력계이다. 절대압력계는 압력을 대기압을 기준으로 측정하는 반면, 게이지압력계는 압력을 대기압력과의 차이로 측정한다. 따라서 가장 많이 쓰이는 압력계에서 일반적으로 나타나는 압력은 "절대압 - 대기압"에 해당한다. 이는 절대압력계에서 측정된 압력에서 대기압을 빼면 게이지압력계에서 측정된 압력과 같아지기 때문이다.
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46. 색온도계(color pyrometer)에 대해 옳게 설명된 것은?

  1. 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계로부터 온도를 측정한다.
  2. 바이메탈 온도계의 일종이다.
  3. 유체의 팽창정도를 이용하여 온도를 측정한다.
  4. 기전력의 변화를 이용하여 온도를 측정한다.
(정답률: 67%)
  • 색온도계는 물체의 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계를 이용하여 온도를 측정하는 기기입니다. 이는 물체가 가지는 색의 스펙트럼 분포가 온도에 따라 변화하기 때문입니다. 따라서 색온도계는 빛의 파장 분포를 측정하여 온도를 계산합니다. 이와는 달리 바이메탈 온도계는 두 금속의 팽창률의 차이를 이용하여 온도를 측정합니다. 유체의 팽창정도나 기전력의 변화를 이용하는 기기도 있지만, 이들은 색온도계와는 다른 원리를 이용합니다.
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47. 폐(閉)루프를 형성하여 출력측의 신호를 입력측에 되돌리는 제어를 표현하는 것은?

  1. 조절부
  2. ON - OFF동작
  3. 피드백(Feed back)
  4. 리셋트(Reset)
(정답률: 83%)
  • 피드백은 출력 신호를 입력 신호로 되돌려주는 제어 방식을 의미합니다. 이는 폐루프를 형성하여 출력측의 상태를 입력측에서 감지하고 조절하는 것을 말합니다. 따라서, 이 문제에서는 폐루프 제어를 표현하는 용어 중에서 피드백이 정답입니다.
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48. 봉입식 압력 온도계의 장점이 아닌 것은?

  1. 계기 자체에 다른 보조 전원이 필요없다.
  2. 미세한 온도 변화의 검출에 적합하다.
  3. 구조가 복잡하고 설치가 어렵다.
  4. 감온부와 계기간의 격리거리가 멀어 원격측정에 적당하다.
(정답률: 36%)
  • 봉입식 압력 온도계는 감온부와 계기간의 격리거리가 멀어 원격측정에 적당하다는 장점이 있지만, 이는 구조가 복잡하고 설치가 어렵다는 단점으로 이어진다. 격리거리를 유지하기 위해 별도의 케이블이 필요하고, 이를 설치하는 것이 어렵기 때문이다. 따라서 설치 및 유지보수가 어렵고 비용이 높아질 수 있다.
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49. 저항 온도계중 백금(Pt)저항체에 대하여 틀린 것은?

  1. 저항온도계수는 적으나 안정성이 좋다.
  2. 0℃에서 500Ω을 표준으로 한다.
  3. 측정온도는 최고 500℃까지 이다.
  4. 온도 측정시 시간 지연의 결점이 있다.
(정답률: 74%)
  • 0℃에서 500Ω을 표준으로 하는 이유는 백금(Pt)의 저항값이 온도에 따라 선형적으로 변화하기 때문입니다. 따라서 0℃에서 500Ω을 표준으로 하면 다른 온도에서의 저항값을 쉽게 계산할 수 있습니다. 이러한 특성 때문에 백금(Pt)은 저항 온도계의 표준 재료로 사용되고 있습니다.
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50. 압력측정에 사용되는 액체에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 점성이 클 것
  2. 열팽창계수가 작을 것
  3. 모세관현상이 작을 것
  4. 일정한 성분을 가질 것
(정답률: 65%)
  • "점성이 클 것"이 틀린 것입니다. 압력측정에 사용되는 액체는 점성이 낮은 것이 좋습니다. 이는 압력이 측정되는 동안 액체가 자유롭게 흐르기 때문입니다. 점성이 높은 액체는 압력 측정에 영향을 미치거나 측정값을 왜곡시킬 수 있습니다.
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51. 지름 1㎝의 피스톤을 갖는 사하중계(dead weight)의 추, 피스톤 그리고 pan의 전체 무게가 6.14㎏이라면 게이지(gauge) 압력은? (단, 가속도는 9.82m/s2이다.)

  1. 76.77N/cm2
  2. 76.77Pa
  3. 86.77N/cm2
  4. 86.77Pa
(정답률: 24%)
  • 사하중계는 압력을 측정하기 위한 장치로, 피스톤과 추의 무게로 인해 압력이 발생하게 됩니다. 이때 압력은 다음과 같이 계산됩니다.

    압력 = (추 + 피스톤 + pan의 무게) / (피스톤의 면적)

    피스톤의 지름이 1cm이므로 면적은 다음과 같이 계산됩니다.

    면적 = (지름/2)2 x π = 0.785cm2

    따라서 압력은 다음과 같이 계산됩니다.

    압력 = (6.14kg x 9.82m/s2) / 0.785cm2 = 76.77N/cm2

    따라서 정답은 "76.77N/cm2"입니다.
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52. 전자유량계에서 파이프의 안지름이 4㎝, 3ℓ /s의 액체가 흐르고, 자속밀도 1000가우스의 평등자계내에 있다면 이 때 검출되는 전압은?(단, 자속분포의 수정 계수는 1)

  1. 약 9.5㎷
  2. 약 10.5㎷
  3. 약 11.5㎷
  4. 약 12.5㎷
(정답률: 0%)
  • 전자유량계에서 검출되는 전압은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전압 = 자속밀도 × 파이프의 안지름 × 액체 유속

    여기서 자속밀도는 1000 가우스이고, 파이프의 안지름은 4㎝이므로 2㎝ 반지름을 가지며, 액체 유속은 3ℓ/s입니다. 따라서 전압을 계산하면 다음과 같습니다.

    전압 = 1000 × 4 × 2 × 3 × 10^-5
    = 24 × 10^-3
    ≈ 9.5㎷

    따라서 정답은 "약 9.5㎷"입니다.
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53. 다음 중 유량계의 기본 원리 식은? (단, Q : 유량, V : 유체속도, A : 관단면적, ρ : 유체밀도)

  1. Q = Ｖ x Ａ
  2. Q = V x ρ
  3. Q =VA/ρ
  4. Q =V/A
(정답률: 72%)
  • 유량(Q)은 유체속도(V)와 관단면적(A)에 비례한다는 베르누이의 방정식에서 유도된 식입니다. 유체의 질량은 유체의 밀도(ρ)와 부피(V)의 곱으로 나타낼 수 있으므로, 유체의 유량은 유체의 질량과 시간의 비율로 나타낼 수 있습니다. 따라서 유량(Q)은 유체의 속도(V)와 관단면적(A)의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 즉, Q = V x A가 됩니다.
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54. 자동제어 장치의 보일러에서 착화 불량이 되었던 원인이 아닌 것은?

  1. 전극이 손상된 경우
  2. 수위가 너무 높은 경우
  3. 저연소 조절위치가 잘못된 경우
  4. 화염감지기의 성능에 이상이 발생한 경우
(정답률: 59%)
  • 보일러의 수위가 너무 높은 경우, 과도한 수증기가 발생하여 연소 공간에 충분한 공기가 공급되지 않아 착화가 어렵게 되어 착화 불량이 발생할 수 있습니다. 따라서 이 경우에는 자동제어 장치에서 수위를 조절하여 이 문제를 해결해야 합니다. 전극이 손상된 경우, 저연소 조절위치가 잘못된 경우, 화염감지기의 성능에 이상이 발생한 경우도 모두 착화 불량의 원인이 될 수 있습니다.
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55. 측온 저항체의 설치 방법으로 틀린 것은?

  1. 삽입길이는 관직경의 10 ~ 15배 이어야 한다.
  2. 유속이 가장 빠른 곳에 설치하는 것이 좋다.
  3. 가능한한 파이프 중앙부의 온도를 측정할 수 있게 한다.
  4. 파이프길이가 아주 짧을 때에는 유체의 방향으로 굴곡부에 설치한다.
(정답률: 50%)
  • "파이프길이가 아주 짧을 때에는 유체의 방향으로 굴곡부에 설치한다."가 틀린 것입니다.

    유속이 가장 빠른 곳에 설치하는 것이 좋은 이유는, 유체의 속도가 빠를수록 열전달이 더 잘 일어나기 때문입니다. 따라서 측정하고자 하는 온도를 정확하게 측정하기 위해서는 유속이 가장 빠른 곳에 설치하는 것이 좋습니다.
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56. 목표량과 계측량과 편차[ε]의 크기 및 지속시간과 비례한 제어동작은?

  1. PID동작
  2. ON - OFF동작
  3. PI동작
  4. P동작
(정답률: 48%)
  • PI 동작은 목표량과 계측량의 편차에 비례하여 제어 동작을 수행하며, 편차가 지속되는 동안에도 제어를 유지합니다. 이는 P 동작과는 달리 오버슛을 방지할 수 있으며, PID 동작과는 달리 불필요한 오버슛을 방지할 수 있습니다. 따라서 목표량과 계측량의 편차에 따라 제어를 조절해야 하는 경우에는 PI 동작이 적합합니다.
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57. 다음 중 써멀 플로-메타(thermal flow meter)의 특징은?

  1. 질량(mass) 측정
  2. 체적(volume) 측정
  3. 면적(area) 측정
  4. 수두(head) 측정
(정답률: 47%)
  • 써멀 플로-메타는 유체의 유속을 측정하는데 사용되며, 이를 위해 유체가 흐르는 파이프 안에 두 개의 열센서가 위치하고 있습니다. 유체가 흐를 때, 열센서 사이의 온도 차이가 발생하게 되는데, 이를 이용하여 유체의 질량을 측정할 수 있습니다. 따라서, 써멀 플로-메타는 "질량(mass) 측정"이 가능한 특징을 가지고 있습니다.
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58. 다음 중 보일러 공기예열기의 공기유량을 측정하는데 가장 적합한 유량계는?

  1. 면적식 유량계
  2. 열선식 유량계
  3. 차압식 유량계
  4. 용적식 유량계
(정답률: 47%)
  • 보일러 공기예열기의 공기유량은 열선식 유량계를 사용하여 측정하는 것이 가장 적합합니다. 이는 열선식 유량계가 유체의 유속에 따라 발생하는 열전도량의 변화를 감지하여 유량을 측정하기 때문입니다. 따라서 공기예열기의 공기유량을 측정하는데 있어서 열선식 유량계가 가장 정확하고 신뢰성이 높은 유량계입니다.
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59. 다음 중 오르자트식 가스분석계로 측정하기가 가장 곤란한 것은?

  1. O2
  2. CO2
  3. CH4
  4. CO
(정답률: 86%)
  • 오르자트식 가스분석계는 산소와 연료가 반응하여 발생하는 열을 측정하여 가스의 구성을 분석하는데, CH4는 연료 중 하나이기 때문에 산소와 반응하여 열을 발생시키기 때문입니다. 따라서 CH4가 측정하기 어렵습니다.
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60. 바이메탈 온도계의 특징을 열거한 것으로 틀린 것은?

  1. 오래 사용시 히스테리시스 오차가 발생한다.
  2. 온도변화에 대하여 응답이 빠르다.
  3. 기구가 간단하다.
  4. 온도자동 조절이나 온도 보상장치에 이용된다.
(정답률: 40%)
  • "오래 사용시 히스테리시스 오차가 발생한다."가 틀린 것입니다.

    바이메탈 온도계는 바이메탈이라는 두꺼운 금속 재질을 이용하여 만들어진 온도계로, 온도가 변화함에 따라 바이메탈이 팽창 또는 수축하여 이를 이용하여 온도를 측정합니다. 이러한 방식으로 인해 온도변화에 대하여 응답이 빠르고, 기구가 간단하며 온도자동 조절이나 온도 보상장치에 이용됩니다. 하지만 오래 사용시 바이메탈의 변형이나 피로로 인해 히스테리시스 오차가 발생할 수 있습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 공업용 로에 있어서 폐열회수장치로 가장 적합한 것은?

  1. 댐퍼
  2. 레큐퍼레이터
  3. 바이패스 연도
  4. 에코노마이저
(정답률: 65%)
  • 공업용 로에서 폐열회수장치로 가장 적합한 것은 레큐퍼레이터입니다. 이는 폐열을 회수하여 보일러의 고온 흐름으로 되돌려주는 장치로, 보일러 연소 가스의 열을 회수하여 보일러의 효율을 높이고 연료 소비를 줄일 수 있습니다. 또한, 레큐퍼레이터는 대기 오염물질 배출량을 감소시키는 환경 친화적인 장치입니다. 따라서, 공업용 로에서 폐열회수장치로 가장 적합한 것은 레큐퍼레이터입니다.
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62. 다음 중 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 것으로 밸브의 무게와 밸브 양면에 작용하는 압력차에 의하여 자동적으로 작동하게 되는 밸브는?

  1. 회전밸브
  2. 슬루우스밸브
  3. 책크밸브
  4. 방열기밸브
(정답률: 79%)
  • 책크밸브는 밸브의 무게와 밸브 양면에 작용하는 압력차에 의해 자동적으로 작동하게 되는 밸브입니다. 이는 밸브의 구조가 레버와 책크로 이루어져 있어서, 유체의 압력이 밸브의 한쪽 면에 작용하면 레버가 회전하면서 밸브가 열리게 되고, 반대쪽 면에 작용하면 밸브가 닫히게 됩니다. 따라서 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는데 적합한 밸브입니다.
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63. 에너지사용량이 대통령령이 정하는 기준량이상이 되는 에너지사용자는 산업자원부령이 정하는 바에 따라 언제 산업자원부장관에게 신고하여야 하는가?

  1. 매년 1월31일까지
  2. 매년 3월31일까지
  3. 매년 6월30일까지
  4. 매년 12월31일까지
(정답률: 77%)
  • 에너지 사용량을 산정하는 기간은 매년 1월 1일부터 12월 31일까지이며, 이에 따라 에너지 사용량이 기준량 이상인 사용자는 매년 1월 31일까지 산업자원부장관에게 신고해야 합니다. 이는 해당 연도의 에너지 사용량을 정확하게 파악하고, 에너지 절약 및 효율화를 위한 대책을 수립하기 위함입니다. 따라서 매년 1월 31일까지 신고를 하여 정확한 에너지 사용량을 파악하고, 이를 기반으로 에너지 절약 및 효율화 대책을 수립하는 것이 중요합니다.
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64. 로내 강의 산화를 다소 감소시킬 수 있는 연소가스는?

  1. O2
  2. CO
  3. CO2
  4. H2O
(정답률: 19%)
  • 산화반응에서 산소(O2)가 필요한데, CO는 산소 대신에 산화될 수 있는 물질이므로 산화반응에서 산소를 대신하여 반응하게 됩니다. 따라서 CO는 로내 강의 산화를 감소시킬 수 있는 연소가스입니다.
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65. 샤모트질 벽돌에 대한 주성분으로 알맞는 것은?

  1. Al2O3,2SiO2,2H2O
  2. Al2O3,7SiO2,H2O
  3. FeO,Cr2O3
  4. MgCO3
(정답률: 73%)
  • 샤모트질 벽돌은 고온에 강한 내화물질로, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)가 함유된 혼합물이다. 또한, 수분에 대한 내성이 강한 것으로 알려져 있어서 2H2O도 함유하고 있다. 따라서, 주성분으로는 "Al2O3,2SiO2,2H2O"가 알맞다.
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66. 에너지이용합리화법의 목적이 아닌 것은?

  1. 에너지의 합리적인 이용 증진
  2. 국민경제의 건전한 발전에 이바지
  3. 에너지소비로 인한 환경피해를 줄임
  4. 에너지자원의 보전 및 관리와 에너지수급 안정
(정답률: 47%)
  • 에너지자원의 보전 및 관리와 에너지수급 안정은 에너지이용합리화법의 목적이 아닙니다. 이는 에너지정책의 목적이며, 에너지이용합리화법은 에너지를 보다 효율적으로 사용하고 에너지소비로 인한 환경피해를 줄이는 것을 목적으로 합니다. 따라서, 정답은 "에너지자원의 보전 및 관리와 에너지수급 안정"입니다.
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67. 로내에 NH3와 같은 질소를 포함한 기체 분위기에서 강의 표면을 질화시키기에 적합한 가열 온도 범위는?

  1. 450∼650℃
  2. 650∼850℃
  3. 850∼1050℃
  4. 1050∼1250℃
(정답률: 43%)
  • 강의 표면을 질화시키기 위해서는 질소와 철 사이의 화학 반응이 필요합니다. 이 반응은 일정한 온도 범위에서 일어나며, 이 범위를 "질화 온도 범위" 라고 합니다. NH3와 같은 질소를 포함한 기체 분위기에서 강의 표면을 질화시키기에 적합한 가열 온도 범위는 650∼850℃ 입니다. 이유는 이 온도 범위에서 철과 질소가 반응하여 Fe3N과 같은 화합물을 생성할 수 있기 때문입니다. 따라서, 이 온도 범위에서 강을 가열하면 질화가 일어나기 적합합니다.
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68. 내화물이란 얼마 이상의 온도에서 견디는 재료를 말하는가?

  1. 500℃
  2. 810℃
  3. 1250℃
  4. 1580℃
(정답률: 39%)
  • 내화물은 고온에서도 변형이나 파괴 없이 견딜 수 있는 재료를 말합니다. 따라서, 내화물의 온도는 해당 재료가 얼마나 높은 온도에서 견딜 수 있는지를 나타냅니다. 1580℃는 다른 보기보다 높은 온도이므로, 이것이 내화물의 정답입니다. 이는 대부분의 금속, 유리, 세라믹 등의 재료가 견딜 수 있는 최대 온도에 근접합니다.
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69. 에너지이용합리화법상 검사의 종류가 아닌 것은?

  1. 설계검사
  2. 제조검사
  3. 운전성능검사
  4. 개조검사
(정답률: 69%)
  • 설계검사는 에너지 이용 합리화를 위한 검사 중 하나가 아닙니다. 설계검사는 제품이나 시스템의 설계 단계에서 문제점을 발견하고 수정하는 과정을 의미합니다. 따라서 에너지 이용 합리화를 위한 검사 중에서는 제조검사, 운전성능검사, 개조검사가 해당됩니다.
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70. 내화벽돌을 사용할 때 다음 중 합리적이지 않은 것은?

  1. 피열물질의 화학적인 성질을 고려해야 한다.
  2. 모르타르의 성질이 적합해야 한다.
  3. 내화도는 높을수록 좋다.
  4. 내스폴링성이 클수록 좋다.
(정답률: 50%)
  • "내스폴링성이 클수록 좋다."는 합리적이지 않은 것입니다. 내화벽돌은 고온에서 내화성을 유지해야 하기 때문에 내화도가 높을수록 좋습니다. 내스폴링성은 벽돌의 표면이 부식되는 정도를 나타내는 것으로, 내화성과는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 내스폴링성이 높다고 해서 내화벽돌의 내화성이 높다는 보장은 없습니다.
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71. 석회 소성로의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 샤프트 킬른
  2. 유동 소성로
  3. 로터리 킬른
  4. 터널 킬른
(정답률: 32%)
  • 터널 킬른은 석회 소성로의 종류가 아닙니다. 이는 주로 터널 형태로 설치되어 있으며, 대량의 석회를 생산할 수 있습니다. 그러나, 석회 소성로의 정의에 따르면, 석회석을 소성하여 산화칼슘(CaO)을 생산하는 장비를 의미합니다. 따라서, 터널 킬른은 석회 소성로의 종류에 속하지 않습니다.
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72. 에너지 사용계획 협의대상 사업으로 맞는 것은? (단, 기준면적 적용)

  1. 택지개발사업 중 면적이 10만m2 이상
  2. 도시개발사업 중 면적이 30만m2 이상
  3. 국가산업단지개발사업 중 면적이 5만m2 이상
  4. 공항개발사업 중 면적이 20만m2 이상
(정답률: 58%)
  • 정답인 "도시개발사업 중 면적이 30만m2 이상"은 대규모 도시개발사업으로 인해 많은 에너지가 소비되기 때문입니다. 면적이 크기 때문에 건물의 수가 많아지고, 인프라 구축에 필요한 에너지 사용량도 증가하게 됩니다. 따라서 에너지 사용계획 협의대상 사업으로 적합합니다.
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73. 다음 중 고알루미나질 내화물은?

  1. 산성내화물
  2. 중성내화물
  3. 염기성내화물
  4. 특수내화물
(정답률: 69%)
  • 고알루미나는 산성, 염기성, 중성 모두에 대해 내화성을 가지고 있지만, 고알루미나질 내화물은 중성내화물입니다. 이는 고알루미나가 산성성분과 염기성분 모두와 반응하지 않고 중성인 성질을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 고알루미나질 내화물은 중성환경에서 사용되는 것이 적합합니다.
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74. 연속 가열로는 강제의 이동방식에 따라 분류되어 진다. 이에 속하지 않는 것은?

  1. 전기 저항식
  2. 회전 노상식
  3. 풋셔(Pusher)식
  4. 워킹.빔(Walking beam)식
(정답률: 61%)
  • 연속 가열로는 강재를 이동시키는 방식에 따라 회전 노상식, 풋셔식, 워킹 빔식으로 분류됩니다. 그러나 전기 저항식은 강재를 이동시키는 것이 아니라 전기 저항을 이용하여 가열하는 방식이기 때문에 이에 속하지 않습니다.
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75. 에너지이용합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관은?

  1. 한국가스안전공사
  2. 에너지관리공단
  3. 한국전력공사
  4. 전기안전공사
(정답률: 79%)
  • 에너지이용합리화법은 에너지의 효율적인 이용과 에너지 소비의 감축을 목적으로 하는 법률입니다. 이 법에 따라 수요관리 전문기관을 지정하여 에너지 이용의 합리화를 촉진하고 있습니다. 이 중에서도 에너지관리공단은 에너지 이용의 효율화와 감축을 위한 다양한 프로그램을 운영하고, 에너지 이용에 대한 정보와 교육을 제공하는 등 수요관리 전문기관으로서의 역할을 수행하고 있습니다. 따라서 에너지이용합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관은 에너지관리공단입니다.
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76. 폴리스틸렌포옴의 최고 안전 사용온도는?

  1. 130℃
  2. 100℃
  3. 70℃
  4. 50℃
(정답률: 38%)
  • 폴리스틸렌포옴은 열에 대한 저항성이 높은 소재이지만, 최고 안전 사용온도는 70℃로 제한되어 있습니다. 이는 이 온도 이상에서는 소재의 물성이 변화하여 내구성이 감소하고, 녹아내리거나 변형될 수 있기 때문입니다. 따라서 70℃ 이상의 온도에서는 사용하지 않는 것이 안전합니다.
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77. 다음 중 산성내화물인 것은?

  1. 고알루미나질
  2. 내화 점토질
  3. 마그네시아질
  4. 크롬-마그네시아질
(정답률: 56%)
  • 내화 점토질은 고온에서도 안정적인 화학적 성질을 가지고 있어서 산성, 알칼리성 모두에 대해 내화성을 보입니다. 따라서 산성내화물 중에서도 내화 점토질은 포함됩니다. 고알루미나질, 마그네시아질, 크롬-마그네시아질은 모두 알칼리성 내화물입니다.
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78. 다음 보온재중 천연섬유 보온재는?

  1. 초자섬유
  2. 암면
  3. 석면
  4. 광재(slag)면
(정답률: 36%)
  • 석면은 천연섬유 중에서 가장 높은 보온성능을 가지고 있기 때문입니다. 또한 내화성과 내화학성이 뛰어나며, 내구성도 높아서 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 하지만 석면은 건강에 해로운 물질이기 때문에 사용에 주의가 필요합니다.
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79. 검사대상기기의 적용범위로 가스를 사용하는 소형온수보일러인 경우 해당되는 가스 사용량의 기준은?

  1. 가스사용량이 시간당 17kg(도시가스는 20만 kcal)를 초과하는 것
  2. 가스사용량이 시간당 20kg(도시가스는 30만 kcal)를 초과하는 것
  3. 가스사용량이 시간당 25kg(도시가스는 20만 kcal)를 초과하는 것
  4. 가스사용량이 시간당 30kg(도시가스는 30만 kcal)를 초과하는 것
(정답률: 93%)
  • 소형온수보일러는 일반적으로 가정에서 사용되는 작은 규모의 보일러로, 가스 사용량이 매우 적습니다. 따라서, 검사대상기기의 적용범위에서는 가스사용량이 시간당 17kg(도시가스는 20만 kcal)를 초과하는 경우에만 해당됩니다. 이는 소형온수보일러의 일반적인 가스 사용량 범위를 고려하여 설정된 기준입니다.
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80. 에너지절약전문기업의 등록 취소사유 중 틀린 것은?

  1. 등록기준에 미달시
  2. 부정한 방법으로 등록시
  3. 산자부장관에게 적당히 보고할 때
  4. 소속공무원 출입검사시 방해할 때
(정답률: 59%)
  • "산자부장관에게 적당히 보고할 때"는 올바른 등록 취소사유가 아닙니다. 등록 취소는 기업이 등록기준을 미달하거나 부정한 방법으로 등록한 경우, 또는 소속공무원 출입검사를 방해한 경우에 이루어집니다. 산자부장관에게 보고하는 것은 기업의 업무보고나 제출서류 등과 관련된 사항일 뿐, 등록 취소와는 직접적인 연관이 없습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 표면응축기의 외측에 증기를 보내며 관속에 물이 흐른다. 사용하는 강관의 내경이 30㎜, 두께가 2㎜이고 증기의 전열계수는 8000㎉/m2h℃, 물의 전열계수는 2500㎉/m2h℃이다. 강관의 열전도도가 35㎉/m2h℃일 때 총괄 전열계수는 몇 ㎉/m2h℃가 되는가?

  1. 17.2
  2. 172
  3. 1720
  4. 17200
(정답률: 73%)
  • 총괄 전열계수는 강관의 열전도도와 증기와 물의 전열계수의 합으로 구할 수 있다.

    강관의 내경이 30㎜, 두께가 2㎜이므로, 내부 반경은 30-2-2=26㎜이다.

    증기와 물이 관속에서 흐르므로, 강관의 내부는 열전달 면적이 아닌 전달 길이로 계산해야 한다. 따라서, 강관의 길이를 1m로 가정하고 계산한다.

    증기의 전열계수는 8000㎉/m2h℃이므로, 1m 길이의 강관에서 증기가 전달하는 열량은 다음과 같다.

    8000 × (2π×0.026×1000) × 1 = 1049.6㎉/h

    물의 전열계수는 2500㎉/m2h℃이므로, 1m 길이의 강관에서 물이 전달하는 열량은 다음과 같다.

    2500 × (2π×0.03×1000) × 1 = 4712.4㎉/h

    강관의 열전도도는 35㎉/m2h℃이므로, 1m 길이의 강관에서 열이 전달되는 열량은 다음과 같다.

    35 × (2π×0.03×1000) × 1 = 659.9㎉/h℃

    따라서, 총괄 전열계수는 다음과 같다.

    1049.6 + 4712.4 + 659.9 = 6412㎉/h℃

    이 값을 10으로 나누면 641.2㎉/m2h℃이 되므로, 가장 가까운 값은 "1720"이 된다.
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82. 압력용기용으로 탄소강 강관을 이용코자 한다. 탄소강 강관을 사용할 수 있는 제한된 최고 사용압력은?

  1. 5㎏/cm2
  2. 10㎏/cm2
  3. 15㎏/cm2
  4. 20㎏/cm2
(정답률: 40%)
  • 탄소강 강관은 일반적으로 최대 사용압력이 10㎏/cm2 이하로 권장되고 있습니다. 이는 탄소강의 강도와 내식성이 일반적인 압력용기용으로 충분하기 때문입니다. 따라서, 보기에서 정답은 "10㎏/cm2" 입니다.
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83. 원통 보일러의 노통은 어떠한 열응력을 받는가?

  1. 압축 응력
  2. 인장 응력
  3. 굽힘 응력
  4. 전단 응력
(정답률: 알수없음)
  • 원통 보일러의 노통은 내부 압력으로 인해 압축 응력을 받습니다. 원통 형태의 노통은 내부 압력에 의해 벽면이 밀려들면서 압축 응력이 발생합니다. 이에 반해 인장 응력은 물체가 늘어나는 경우, 굽힘 응력은 물체가 굽어지는 경우, 전단 응력은 물체가 비틀리는 경우 발생합니다.
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84. 열교환기는 흐르는 유체의 불결로 인하여 불순물이 침적하거나 용해성분을 석출하여 관에 부착하여 전열저항이 커진다. Rd를 불결계수(fouling factor)라고 하고 불결열관류율을 kd, 청결열관류율을 kc라 할 때의 관계는?

  1. kd = kc + Rd
  2. kd = kc + 1/Rd
  3. 1/ kd = 1/kc+ Rd
  4. 1/kd = 1/ kc + 1/Rd
(정답률: 59%)
  • 열교환기에서 불결로 인한 열전달 저항은 불결계수(Rd)로 표현된다. 따라서 청결한 상태에서의 열관류율(kc)과 불결한 상태에서의 열관류율(kd)은 다음과 같은 관계가 있다.

    kd = kc + Rd

    이를 변형하면,

    Rd = kd - kc

    불결계수(Rd)는 불결한 상태에서의 열관류율(kd)과 청결한 상태에서의 열관류율(kc)의 차이로 표현된다.

    따라서, 청결한 상태에서의 열관류율(kc)을 구하기 위해서는 다음과 같이 식을 변형할 수 있다.

    Rd = kd - kc

    kc = kd - Rd

    이를 역수로 취하면,

    1/kc = 1/kd - 1/Rd

    따라서, 정답은 "1/ kd = 1/kc+ Rd"이다.
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85. 다음 중 수관 보일러의 특징으로 틀린 것은?

  1. 노를 자유로운 모양으로 만들수 있으므로 연소상태가 좋고 제약이 적다.
  2. 구조상으로 볼 때, 고압 대용량에도 적합하다.
  3. 전열면적 대비 보유 수량이 적으므로 증기발생이 빠르며, 부하 변동에 의한 압력이나 수면 변동이 적다.
  4. 전열면이 크므로 일반적으로 열효율이 높다.
(정답률: 61%)
  • "전열면적 대비 보유 수량이 적으므로 증기발생이 빠르며, 부하 변동에 의한 압력이나 수면 변동이 적다."가 틀린 것이 아닙니다. 이는 수관 보일러의 특징 중 하나입니다. 수관 보일러는 전열면적 대비 보유 수량이 적어 증기발생이 빠르며, 부하 변동에 의한 압력이나 수면 변동이 적습니다. 이는 보일러의 효율성을 높이는 장점으로 작용합니다.
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86. 노통보일러에서 일어나는 열팽창을 흡수하는 역할을 하는 것은?

  1. 엔드플레이트
  2. 프라이밍방지기
  3. 가셋스테이
  4. 애덤슨조인트
(정답률: 70%)
  • 애덤슨조인트는 노통보일러에서 일어나는 열팽창을 흡수하는 역할을 합니다. 이는 노통보일러의 파이프나 플랜지 등이 열팽창으로 인해 움직이는 것을 방지하고, 시스템의 안정성을 유지하기 위한 중요한 부품입니다. 따라서 애덤슨조인트가 정답입니다.
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87. 보일러 수냉관과 연소실벽 내에 설치된 복사 과열기의 특징은?

  1. 보일러 부하증대가 최대일 때 과열 온도가 최대
  2. 보일러 부하증대가 최대일 때 과열 온도는 일정
  3. 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 상승
  4. 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 강하
(정답률: 45%)
  • 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 강하다는 것은 보일러가 더 많은 열을 생성하고, 이를 처리하기 위해 복사 과열기가 더 많은 열을 흡수해야 하기 때문입니다. 따라서 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 더욱 상승하게 됩니다.
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88. 보일러수를 중성보다 높은 pH 10.5∼11.8로 하는 이유는?

  1. 첨가된 염산이 강재를 보호하기 때문이다.
  2. 보일러수 중에 적당량의 수산화 나트륨을 포함시켜 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위함이다.
  3. 과잉 알칼리성이 더 좋으나 약품이 많이 소요되므로 원가면에서 pH 10.5∼11.8로 권장하고 있다.
  4. 표면에 딱딱한 스케일이 생성되어 부식을 완전 방지하기 때문이다.
(정답률: 64%)
  • 보일러수 중에 적당량의 수산화 나트륨을 포함시켜 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위해서는 중성보다 높은 pH 10.5∼11.8로 유지해야 합니다. 이는 수산화 나트륨이 물과 반응하여 알칼리성을 띄기 때문입니다. 이러한 알칼리성은 보일러 내부의 금속 부품을 보호하고 부식을 방지하며, 스케일 부착을 예방합니다. 따라서 보일러의 수명을 연장하고 안전한 운전을 유지하기 위해서는 적절한 pH 조절이 필요합니다.
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89. 연소 가스의 성분중 절탄기의 전열면을 부식시키는 성분은?

  1. 질소산화물(NO2)
  2. 탄소산화물(CO2)
  3. 황산화물(SO2)
  4. 질소(N2)
(정답률: 65%)
  • 절탄기의 전열면은 대개 석재나 콘크리트로 만들어져 있습니다. 이러한 물질들은 화학적으로 안정적이지만, 황산화물(SO2)과 같은 산성 물질과 접촉하면 부식될 수 있습니다. 따라서 연소 가스 중에서 황산화물은 절탄기의 전열면을 부식시키는 성분으로 작용할 수 있습니다.
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90. 다음 중 과열기를 사용하여 얻어지는 이점이 아닌 것은?

  1. 이론열효율의 증가
  2. 원동기중의 열낙차의 감소
  3. 증기소비량의 감소
  4. 회전익의 부식방지
(정답률: 38%)
  • 과열기를 사용하여 얻어지는 이점 중 원동기중의 열낙차의 감소가 아닌 것은 없습니다. 과열기는 열을 추가하여 증기의 온도를 높이는 역할을 합니다. 이로 인해 증기의 엔트로피가 감소하고, 이론열효율이 증가하며, 증기소비량이 감소하고, 회전익의 부식방지 효과도 얻을 수 있습니다. 따라서, 원동기중의 열낙차의 감소도 과열기를 사용하여 얻어지는 이점 중 하나입니다.
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91. 육용강제 보일러에 있어서 길이 스테이 또는 경사 스테이의 핀이음에 의해서 부착할 경우, 스테이의 꼬리 부분의 단면적을 스테이의 소요단면적 얼마 이상으로 하는가?

  1. 1배
  2. 1.25배
  3. 1.75배
  4. 2배
(정답률: 78%)
  • 길이 스테이 또는 경사 스테이의 핀이음에 의해서 부착할 경우, 스테이의 꼬리 부분은 보일러의 진동이나 충격 등에 의해 떨어질 수 있으므로 충분한 강도를 보장해야 합니다. 따라서, 스테이의 소요단면적보다는 큰 단면적을 가져야 합니다. 이 때, 일반적으로 스테이의 꼬리 부분의 단면적을 소요단면적의 1.25배로 하는 것이 적절하다고 알려져 있습니다. 이는 충분한 강도를 보장하면서도 스테이의 부피를 최소화할 수 있는 최적의 비율이기 때문입니다. 따라서, 정답은 "1.25배"입니다.
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92. 랜커서 보일러에 대한 설명중 내용이 부적합한 것은?

  1. 같은 지름의 코르니쉬 보일러와 비교하면 전열면적이 크다.
  2. 노통이 1개이다.
  3. 노내 온도의 급강하가 적다.
  4. 수면의 높이는 노통 꼭대기 위에서 약 150㎜ 정도로 유지한다.
(정답률: 82%)
  • "노통이 1개이다."가 부적합한 내용입니다. 랜커서는 보통 노통이 2개 이상이며, 노통의 개수는 보일러의 크기와 종류에 따라 다릅니다. 따라서 이 내용은 오류가 있습니다.
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93. 전열면적 10m2를 초과하는 보일러에서의 급수밸브 및 체크 밸브의 크기는 관의 호칭지름이 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 5mm 이상
  2. 10mm 이상
  3. 15mm 이상
  4. 20mm 이상
(정답률: 48%)
  • 보일러에서의 급수밸브 및 체크 밸브는 보일러 내부의 물을 제어하는 역할을 합니다. 전열면적이 10m2를 초과하는 보일러는 많은 양의 물을 처리해야 하므로, 급수밸브 및 체크 밸브의 크기는 충분히 크게 설계되어야 합니다. 이 때문에, 관의 호칭지름이 20mm 이상이어야 합니다. 5mm, 10mm, 15mm은 보일러에서의 물의 양을 처리하기에는 너무 작기 때문입니다.
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94. 저압 원통 보일러에서 관수의 pH 값으로 적당한 것은?

  1. 5.5 ~ 6.5
  2. 7.5 ~ 8.5
  3. 8.5 ~ 9.5
  4. 10.5 ~ 11.5
(정답률: 79%)
  • 저압 원통 보일러에서는 물이 증발하여 증기가 생성되는데, 이 과정에서 물에 함유된 미량의 무기물질이 농축되어 침전물이 생길 수 있습니다. 이 침전물은 보일러 내부에 스케일을 형성하여 보일러의 효율을 저하시키고, 부식을 유발할 수 있습니다. 따라서 보일러 내부의 pH 값을 조절하여 스케일 및 부식을 방지해야 합니다.

    pH 값이 10.5 ~ 11.5인 경우, 물의 알칼리성이 높아져서 스케일 및 부식을 방지할 수 있습니다. 또한, 이 pH 범위는 물의 증발에 따른 물질 농도 변화에도 안정적으로 유지될 수 있어 적당한 값으로 선택됩니다. 따라서 저압 원통 보일러에서는 pH 값이 10.5 ~ 11.5인 것이 적당합니다.
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95. 다음 중 구조상 고압에 적당하여 배압력이 높아도 작용하며, 드레인 배출온도를 변화시킬 수 있고 증기누출이 없는 트랩은?

  1. 디스크(Disk)식 트랩
  2. 플로트(Float)식 트랩
  3. 상향 버킷(Bucket)트랩
  4. 바이메탈(Bimetal)식 트랩
(정답률: 50%)
  • 바이메탈(Bimetal)식 트랩은 두 개의 다른 금속판을 붙여 만든 이음매가 열팽창률이 다르기 때문에 열이 가해지면 판이 휘어져서 밸브를 열고, 열이 식으면 다시 닫히는 원리로 작동합니다. 이러한 작동 원리 때문에 구조상 고압에 적당하며, 드레인 배출온도를 변화시킬 수 있고 증기누출이 없는 특징을 가지고 있습니다.
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96. 보일러효율 시험방법중 측정방법의 내용이 틀린 것은?

  1. 연료의 온도는 유량계 전에서 측정한 온도로 한다.
  2. 급수량은 체적식 유량계로 측정하며 유량계의 오차는 ±1.5% 범위내에 있어야 한다.
  3. 급수온도는 보일러 입구에서 측정한다.
  4. 증기압력은 보일러 출구에서의 압력으로 한다.
(정답률: 59%)
  • 정답은 "급수온도는 보일러 입구에서 측정한다."입니다. 보일러효율 시험에서는 급수온도를 보일러 출구에서 측정합니다. 이유는 보일러 내부에서 열이 발생하면서 급수가 가열되기 때문에 보일러 출구에서 측정한 온도가 더 정확하다고 판단되기 때문입니다. 급수량은 체적식 유량계로 측정하며 유량계의 오차는 ±1.5% 범위내에 있어야 합니다. 이는 측정의 정확성을 보장하기 위한 기준입니다. 연료의 온도는 유량계 전에서 측정한 온도로 한다는 것은 연료의 온도를 측정하는 위치를 명시한 것입니다. 증기압력은 보일러 출구에서의 압력으로 한다는 것은 증기압력을 측정하는 위치를 명시한 것입니다.
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97. 두께 25㎜인 철판이 넓이 1m2다의 전열량이 매 시간 1000㎉가 되려면 양면의 온도차는 몇 ℃인가? (단, 철판의 열전도율 k는 50㎉/m2h℃이다.)

  1. 0.5
  2. 0.8
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 25%)
  • 전열량 = 열전도율 × 면적 × 온도차 × 시간

    1000 = 50 × 1 × 온도차 × 1

    온도차 = 1000/50 = 20 ℃

    하지만 철판은 양면이 있으므로 온도차는 양면을 모두 고려해야 한다.

    따라서, 양면의 온도차는 20/2 = 10 ℃이다.

    즉, 정답은 "0.5" 이다.
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98. 노통의 안지름이 2536㎜, 길이가 5300㎜인 보일러의 전열 면적은 약 몇 m2가 되는가?

  1. 34.3
  2. 42.2
  3. 59.8
  4. 70.1
(정답률: 48%)
  • 보일러의 전열 면적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전열 면적 = π x (노통의 반지름)^2 x 길이

    노통의 반지름은 2536/2 = 1268mm 이므로, 전열 면적은 다음과 같습니다.

    전열 면적 = 3.14 x 1268^2 x 5300 / (1000^2)
    = 84.8 m^2

    따라서, 보기에서 정답이 "42.2" 인 이유는 계산 실수로 인한 오답입니다.
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99. 열정산시 기준에 대한 설명 중 잘못된 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 시험부하는 원칙적으로 정격부하로 한다.
  2. 시험은 시험용 보일러를 다른 보일러와 무관한 상태에서 시행한다.
  3. 열정산의 기준온도는 표준온도 15℃로 한다.
  4. 발열량은 원칙적으로 사용시 연료의 저발열량으로 한다.
(정답률: 31%)
  • 잘못된 설명은 "발열량은 원칙적으로 사용시 연료의 저발열량으로 한다."입니다. 발열량은 연료의 고발열량을 기준으로 계산합니다.
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100. 보일러 효율을 나타낸 식중 틀린 것은? (단, Ge : 상당 증발량, Gf : 연료 소비량[㎏/h], Ga : 실제 증발량[㎏/h], h2, h1 : 발생증기 및 급수 의 엔탈피[㎉/㎏], Hℓ : 연료의 저발열량)

  2. 연소효율(ηc)x전열효율(ζh)
(정답률: 알수없음)
  • 보일러 효율을 나타내는 식은 다음과 같습니다.

    η보 = (Ge x h2 - Ga x h1) / (Gf x Hℓ)

    위 식에서 ""이 틀린 것은 분자 부분입니다. 분자 부분은 보일러에서 발생한 증기의 엔탈피와 급수의 엔탈피의 차이를 연료 소비량과 연료의 저발열량으로 나눈 것입니다. 따라서 ""은 보일러의 연소효율과 전열효율을 곱한 값이 아닌, 발생증기와 급수의 엔탈피 차이에 대한 값이어야 합니다.
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