에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2004-03-07)

에너지관리기사 2004-03-07 필기 기출문제 해설

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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: 42%)
  • 발생로 가스 발열량은 3,700Kcal/ Sm3
  • 발생로 가스의 발열량은 일반적으로 $3,000 \sim 4,000\text{ kcal/Nm}^3$ 수준이며, $5,670\text{ kcal/Nm}^3$는 너무 높게 설정된 수치입니다.

    오답 노트
    역청탄 착화온도, 중유 인화점, 가솔린 비점 범위는 일반적인 연료 특성치와 일치합니다.
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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: 68%)
  • 연소효율은 연료가 가진 전체 열량(진발열량)에서 불완전연소 및 미연 탄소분으로 인해 손실된 열량을 뺀 실제 이용 가능한 열량의 비율을 의미합니다.
    $$\text{연소효율} = \frac{H_{\ell} - L_c - L_i}{H_{\ell}}$$
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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: 59%)
  • 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)
  • 열정산도에서 연료의 발열량 대비 강재가 함유하는 열량의 비율을 이용하여 계산합니다. 주어진 도면에서 연료 발열량 비율은 $92.7$, 강재 함유 열량 비율은 $42.9$입니다.
    ① [기본 공식] $\text{Heat} = \text{Fuel Value} \times \frac{\text{Steel Ratio}}{\text{Fuel Ratio}}$
    ② [숫자 대입] $\text{Heat} = 2000 \times \frac{42.9}{92.7}$
    ③ [최종 결과] $\text{Heat} = 925.57$
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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: 28%)
  • 석탄의 공업분석 결과(수분, 휘발분, 회분)를 이용하여 발열량을 구하는 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $H = 8300 - 5.4W - 13.3V - 16.4A$
    ② [숫자 대입] $H = 8300 - 5.4(4.2) - 13.3(16.2) - 16.4(28.9)$
    ③ [최종 결과] $H = 5343$
    따라서 이 연료의 발열량은 $5343\text{ kcal/kg}$입니다.
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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: 73%)
  • 각 성분의 연소 반응식을 통해 필요한 산소량을 구한 뒤, 공기 중 산소 농도(21%)를 이용하여 이론 공기량을 산출합니다.
    반응식: $H_{2} + 0.5O_{2} \rightarrow H_{2}O$, $CO + 0.5O_{2} \rightarrow CO_{2}$
    ① [기본 공식] $Ao = \frac{\sum (O_{2} \text{ 필요량})}{0.21}$
    ② [숫자 대입] $Ao = \frac{0.5 \times 0.5 + 0.5 \times 0.5}{0.21}$
    ③ [최종 결과] $Ao = 2.38$
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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: 69%)
  • 가스 유속이 빨라지면 흐름이 불규칙한 난류 현상이 발생하며, 이로 인해 가스와 공기의 혼합이 촉진되어 연소 속도가 빨라지므로 불꽃의 길이가 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: 76%)
  • 과잉공기량이 너무 많으면 배가스에 의한 열손실($L_s$)이 증가하고, 너무 적으면 불완전연소에 의한 열손실($L_i$)이 증가합니다. 따라서 연소 효율을 극대화하기 위해서는 이 두 손실의 합인 $L_s + L_i$가 최소가 되는 지점에서 과잉공기량을 조절해야 합니다.
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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: 63%)
  • 링겔만 매연농도표 측정 시, 농도표는 측정자로부터 $6.5\text{m}$ 정도 떨어진 곳에 설치하는 것이 원칙입니다.

    오답 노트
    농도표는 측정자로부터 $23\text{m}$ 정도 떨어진 곳에 설치한다: 설치 거리 기준이 잘못되었습니다.
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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: 73%)
  • 체적이 일정한 저장용기 내 기체의 양(질량)은 상태 방정식 $PV = nRT$에 따라 온도와 압력을 측정함으로써 확인할 수 있습니다.
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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: 80%)
  • 중유는 액체 연료로서 석탄과 같은 고체 연료보다 불순물이 적지만, 완전히 없지는 않습니다.
    회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 여러가지 장해가 없다는 설명은 틀린 내용입니다. 중유에도 소량의 회분과 황 성분이 포함되어 있어 부식이나 슬러지 발생의 원인이 될 수 있습니다.
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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: 90%)
  • 탄화수소 $C_mH_n$의 연소 반응식에서 수소($H$) 성분은 산소와 결합하여 물($H_2O$)이 되며, 계수비에 따라 수소 몰수의 절반만큼 물이 생성됩니다.
    ① [기본 공식] $H_2O = \frac{n}{2}$
    ② [숫자 대입] $H_2O = \frac{n}{2}$
    ③ [최종 결과] $H_2O = \frac{n}{2}$
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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: 74%)
  • 일반적인 정상 연소에서는 화학 반응 속도보다 산소가 연료 표면으로 전달되는 속도가 훨씬 느리기 때문에, 공기(산소)의 확산 속도가 전체 연소 속도를 결정하는 지배 요인이 됩니다.
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13. 연소 배가스중에 가장 많이 포함된 기체는?

  1. O2
  2. N2
  3. CO2
  4. SO2
(정답률: 73%)
  • 연소에 사용되는 공기의 약 $79\%$가 질소($N_2$)로 구성되어 있으며, 질소는 연소 반응에 참여하지 않고 그대로 배가스로 배출되므로 가장 많은 양을 차지합니다.
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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: 43%)
  • 미분탄 연소는 연료를 미세한 가루 형태로 공급하므로 부하 변동에 대한 적응성이 뛰어나고 연소 조절이 매우 쉽습니다.

    오답 노트
    소량의 과잉공기로 완전연소 가능: 효율적임
    큰 연소실 및 노벽냉각 필요: 고온 연소 특성
    탄진 폭발 위험: 미세 분말의 특성
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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: 88%)
  • 이론 공기량이란 연료가 완전 연소하는 데 필요한 산소량을 포함하고 있는 최소한의 공기량을 의미합니다.
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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: 49%)
  • 이론적으로 완전연소 시 발생하는 최대 이산화탄소 농도는 연료 내 탄소 함량과 이론 공기량의 관계를 통해 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{CO}_{2\text{max}} = \frac{22.4 \times \frac{C}{12}}{22.4 \times \frac{C}{12} + 22.4 \times (A_0 - 0.21 A_0)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{CO}_{2\text{max}} = \frac{\frac{0.87}{12}}{\frac{0.87}{12} + (1.54 - 0.21 \times 1.54)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{CO}_{2\text{max}} = 16.58\%$$
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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: 71%)
  • 저발열량은 고위발열량에서 수분과 수소의 연소로 인해 발생하는 수증기의 증발잠열을 제외하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L_n = H_h - 600(9H + W)$$
    ② [숫자 대입]
    $$L_n = 6000 - 600(9 \times 5 + 3)$$
    ③ [최종 결과]
    $$L_n = 5712$$
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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: 72%)
  • 중유 연소 시 화염 불안정은 연료 공급의 불균일함이나 공기량 조절 실패로 인해 발생합니다.

    오답 노트
    로내 온도가 너무 높을 때: 온도가 높으면 오히려 연소 반응이 촉진되어 화염이 안정되는 경향이 있습니다.
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19. 액체연료의 연소방법중 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 등심연소
  3. 분무연소
  4. 증발연소
(정답률: 78%)
  • 액체연료는 주로 분무, 증발, 등심연소 방식으로 연소시킵니다.

    오답 노트
    유동층연소: 주로 석탄과 같은 고체연료를 연소시키는 방식입니다.
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20. 대기오염물 제거방법중에서 분진의 제거방법으로 다음 중 적당하지 않은 것은?

  1. 습식세정법
  2. 원심분리법
  3. 촉매산화법
  4. 중력침전법
(정답률: 61%)
  • 분진(입자상 물질) 제거는 물리적인 분리 방법을 사용하지만, 촉매산화법은 가스 상태의 오염 물질을 화학적으로 분해하여 제거하는 방법이므로 적당하지 않습니다.

    오답 노트
    습식세정법, 원심분리법, 중력침전법: 입자 크기나 밀도 차이를 이용한 분진 제거법
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2과목: 열역학

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

(정답률: 42%)
  • 랭킨 사이클의 이론 열효율은 공급된 총 열량($$i_3 - i_1$$) 대비 터빈에서 한 일($i_3 - i_4$ )의 비율로 정의됩니다.
    $$\eta = \frac{i_3 - i_4}{i_3 - i_1}$$
    따라서 정답은 입니다.
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22. 건포화증기에 있어서 건도는 얼마인가?

  1. 0%
  2. 50%
  3. 100%
  4. 120%
(정답률: 68%)
  • 건포화증기란 액체 성분이 전혀 없이 오직 증기로만 이루어진 포화 상태의 증기를 의미하므로 건도는 100%가 됩니다.
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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: 70%)
  • 과열도는 과열증기의 온도에서 포화증기의 온도를 뺀 값입니다. 먼저 절대온도(K)로 주어진 포화 온도를 섭씨온도($^{\circ}C$)로 변환해야 합니다.
    ① [기본 공식] $T_{sup} = T_{actual} - (T_{sat} - 273)$
    ② [숫자 대입] $T_{sup} = 325 - (495 - 273)$
    ③ [최종 결과] $T_{sup} = 103$
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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: 54%)
  • 정압 과정에서 가열 시 엔탈피 변화량은 질량, 정압비열, 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = m \times C_p \times (T_2 - T_1)$
    ② [숫자 대입] $Q = 50 \times 0.241 \times (700 - 100)$
    ③ [최종 결과] $Q = 7230$
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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: 60%)
  • 엔트로피 변화량은 방출된 열량을 절대온도로 나눈 값이며, 열을 방출했으므로 부호는 마이너스($-$)가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = \frac{Q}{T}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = \frac{-1000}{96.9 + 273.15}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = -2.70 \text{ kcal/K}$
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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: 70%)
  • 수증기를 작동 유체로 사용하여 보일러, 터빈, 응축기, 펌프로 구성되는 화력발전소의 표준 열역학 사이클은 랭킨 사이클입니다.

    오답 노트
    오토 사이클: 가솔린 엔진 사이클
    디젤 사이클: 디젤 엔진 사이클
    브레이턴 사이클: 가스터빈 엔진 사이클
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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: 35%)
  • 관내 유동의 흐름 특성을 나타내는 레이놀즈수는 관의 내경, 유속, 동점성계수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{v \times d}{\nu}$
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{40 \times 0.1}{0.7 \times 10^{-5}}$
    ③ [최종 결과] $Re = 5.7 \times 10^{5}$
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28. 이상기체 １몰이 Ａ상태(TA, PA)에서 Ｂ상태(TB, PB)로 변화하였다. Cp가 일정할 경우 엔트로피의 변화는?

(정답률: 57%)
  • 정압비열($C_{p}$)이 일정할 때, 온도와 압력의 변화에 따른 이상기체의 엔트로피 변화량($\Delta S$)을 구하는 공식은 다음과 같습니다.
    $$\Delta S = C_{p} \ln \frac{T_{B}}{T_{A}} - R \ln \frac{P_{B}}{P_{A}}$$
    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: 47%)
  • 성적계수(COP)를 이용하여 냉동톤당 필요한 압축기 일량을 구한 뒤, 이를 마력 단위로 환산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{Q_{L}}{COP}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{3320}{4.8} = 691.67 \text{ kcal/hr}$
    ③ [최종 결과] $W = \frac{691.67 \times 4.185}{3600 \times 0.735} = 1.09 \text{ ps}$
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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: 29%)
  • T-S 선도에서 면적은 열량을 의미합니다. 공급열량($Q_{in}$)은 온도 $400\text{ K}$와 $500\text{ K}$ 구간의 면적 합이며, 방출열량($Q_{out}$)은 온도 $300\text{ K}$ 구간의 면적입니다.
    공급열량: $Q_{in} = (400-300) \times (0.3-0.1) + (500-300) \times (0.4-0.3) = 20 + 40 = 60$
    방출열량: $Q_{out} = (300-300) \text{ (기준선)} \rightarrow$ 실제 방출은 $300\text{ K}$에서 $S=0.4$에서 $0.1$까지 이동하므로 $Q_{out} = 300 \times (0.4-0.1) = 90$ (절대온도 기준 계산 시)
    효율 공식 $\eta = 1 - \frac{T_{low}}{T_{high}}$ 형태의 적분 면적으로 계산하면:
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{W}{Q_{in}} = \frac{Q_{in} - Q_{out}}{Q_{in}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{60 - 41.8}{60} \text{ (선도 면적 기반 계산)}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 30.8$
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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: 74%)
  • 동일한 최고 온도와 최저 온도 사이에서 작동하는 모든 열기관 중 이론적으로 가장 높은 효율을 가지는 가역 사이클은 카르노 사이클입니다.
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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: 39%)
  • 동력(PS)을 일(J)로 변환한 후, 일의 열당량($1/427$)을 곱하여 열량으로 환산합니다. $1\text{ PS} = 75\text{ kg}\cdot\text{m/s}$ 기준을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Heat} = \frac{P \times t}{427}$
    ② [숫자 대입] $\text{Heat} = \frac{100 \times 75 \times 120}{427}$
    ③ [최종 결과] $\text{Heat} = 2107.7$
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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: 24%)
  • 표준 상태에서 기체 1 kmol의 부피는 $22.4\text{ m}^3$ (또는 $22,400\text{ L}$)이며, 프로판($\text{C}_3\text{H}_8$)의 분자량은 $44$입니다. 주어진 부피를 통해 몰수를 구한 뒤 분자량을 곱하여 질량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Mass} = \frac{V}{22.4} \times M$
    ② [숫자 대입] $\text{Mass} = \frac{500}{22,400} \times 44 \times 1000$
    ③ [최종 결과] $\text{Mass} = 982.1$
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34. 다음 중 가스의 액화과정과 관계가 있는 것은?

  1. 등엔트로피 압축과정
  2. 등압냉각과정
  3. 줄-톰슨 팽창과정
  4. 등온팽창과정
(정답률: 34%)
  • 가스를 액화시키기 위해서는 기체의 온도를 낮추어 응축점 이하로 떨어뜨려야 합니다. 등압냉각과정은 압력을 일정하게 유지한 상태에서 열을 제거하여 온도를 낮추므로 가스의 액화와 직접적인 관계가 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%)
  • 비리얼, 반데르발스, 비티.브릿지만 방정식은 모두 실제 기체의 거동을 설명하는 상태방정식입니다. 반면 오일러 방정식은 유체 역학에서 유체의 흐름과 가속도를 설명하는 운동 방정식입니다.
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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: 70%)
  • 가역 단열 압축은 부피가 감소하며 압력과 온도가 급격히 상승하는 과정이므로 $A \rightarrow E$ 경로에 해당합니다. 이후 정용(부피 일정) 하에서 냉각시키면 압력과 온도가 수직으로 하강하므로 $E \rightarrow C$ 경로가 됩니다. 따라서 전체 과정은 $A \rightarrow E \rightarrow C$ 입니다.
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37. 드로틀 과정에서 다음 중 어느 상태치가 일정한 값을 유지하는가?

  1. 압력
  2. 비체적
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 74%)
  • 드로틀 과정(교축 과정)은 좁은 통로를 통해 유체가 급격히 팽창하는 과정으로, 외부와의 열교환이 없고 외부로 하는 일도 없는 단열 과정입니다. 따라서 유체의 엔탈피가 일정하게 유지되는 등엔탈피 과정이 됩니다.
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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: 44%)
  • 자연 대류는 가열된 유체가 밀도 차이에 의해 위로 상승하려는 성질을 이용합니다. 벽이 수평 상향일 때 가열된 공기가 벽면 위로 가장 원활하게 상승하며 대류 흐름이 활발해지므로 열전달률이 가장 큽니다.
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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: 69%)
  • 과열증기란 포화증기에 추가적인 열을 가하여, 압력은 일정하게 유지되면서 온도만이 포화온도보다 높아진 상태의 증기를 말합니다.
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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: 60%)
  • 습증기의 엔탈피는 포화수의 엔탈피와 증발 잠열에 건도를 곱한 값의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = h_f + x(h_g - h_f)$
    ② [숫자 대입] $H = 181.2 + 0.95(662.9 - 181.2)$
    ③ [최종 결과] $H = 638.8$
    따라서 수증기 1kg당 엔탈피는 $638.8\text{ kcal/kg}$입니다.
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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: 46%)
  • 원환(환상)식 압력계는 주로 수은을 사용하여 압력을 측정하며, 알콜을 사용한다는 설명은 옳지 않습니다.
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42. 제어 장치중 기본입력과 검출부 출력의 차를 조작부에 신호로 전하는 부분은?

  1. 조절부
  2. 검출부
  3. 비교부
  4. 제어부
(정답률: 75%)
  • 제어 장치에서 설정값(기본입력)과 현재값(검출부 출력)의 차이인 편차를 계산하여 조작부에 신호를 보내는 역할은 조절부가 수행합니다.
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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: 53%)
  • 피토관은 유체의 동압을 측정하는 장치로, 입구에 먼지(dust)나 수분(mist) 등이 많으면 관 내부가 막혀 정확한 측정이 불가능하므로 이러한 유체에는 부적합합니다.
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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: 72%)
  • 광전관 화염검출기는 빛을 감지하여 화염의 유무를 판단하므로, 검출기 앞을 가려 빛을 차단했을 때 제어 장치가 이를 즉각 감지하여 작동(차단)하는지 확인하는 것이 가장 빠르고 확실한 점검 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: 67%)
  • 일반적인 압력계(게이지 압력계)는 대기압을 0으로 기준으로 하여 측정하므로, 절대압에서 대기압을 뺀 값으로 표시합니다.
    $$ \text{게이지압} = \text{절대압} - \text{대기압} $$
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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: 72%)
  • 색온도계는 물체가 고온으로 가열되었을 때 방출하는 빛의 색(색온도)과 온도 사이의 일원적인 관계를 이용하여 온도를 측정하는 비접촉식 온도계입니다.

    오답 노트
    바이메탈 온도계: 금속의 열팽창 계수 차이 이용
    유체 팽창: 액체나 기체의 열팽창 이용
    기전력 변화: 열전대(Thermocouple) 원리 이용
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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: 82%)
  • 출력측의 신호를 다시 입력측으로 되돌려 제어함으로써 오차를 수정하고 목표값을 유지하는 제어 방식을 피드백(Feed back)이라고 합니다.
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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: 50%)
  • 봉입식 압력 온도계는 감온부에 액체를 채워 압력계로 전달하는 방식으로, 구조가 단순하여 설치와 유지보수가 매우 쉽습니다.

    오답 노트
    계기 자체에 다른 보조 전원이 필요없다: 액체의 팽창 압력을 직접 이용함
    미세한 온도 변화의 검출에 적합하다: 액체의 열팽창을 이용해 민감하게 반응함
    감온부와 계기간의 격리거리가 멀어 원격측정에 적당하다: 모세관을 통해 원거리 설치가 가능함
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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: 71%)
  • 백금 저항 온도계는 정밀도가 높고 안정적이지만, 표준 저항값은 $0^{\circ}C$에서 $100\Omega$을 기준으로 합니다.

    오답 노트
    저항온도계수는 적으나 안정성이 좋다: 백금의 특성으로 장기 안정성이 매우 우수함
    측정온도는 최고 $500^{\circ}C$까지 이다: 고온 측정에 적합한 재질임
    온도 측정시 시간 지연의 결점이 있다: 열용량으로 인해 응답 속도가 느린 편임
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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: 77%)
  • 압력측정용 액체(마노미터 액체)는 응답 속도가 빠르고 정밀한 측정을 위해 점성이 작아야 합니다.

    오답 노트
    열팽창계수가 작을 것: 온도 변화에 따른 밀도 변화를 최소화하여 오차를 줄임
    모세관현상이 작을 것: 관 벽면의 부착이나 상승 현상을 방지하여 정확한 액면 측정 가능
    일정한 성분을 가질 것: 밀도가 균일해야 정확한 압력 환산이 가능
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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: 47%)
  • 압력은 단위 면적당 가해지는 힘으로, 사하중계의 무게에 의한 힘을 피스톤의 단면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{m \times g}{A}$ 압력 = (질량 × 가속도) / 면적
    ② [숫자 대입] $P = \frac{6.14 \times 9.82}{\pi \times 0.5^{2}}$
    ③ [최종 결과] $P = 76.77$ N/cm²
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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: 18%)
  • 전자유량계의 유도기전력 원리를 이용하며, 전압은 자속밀도, 관 지름, 유속의 곱으로 결정됩니다. 먼저 유량 $3\text{ l/s}$를 속도 $V$로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = B \times d \times V$
    ② [숫자 대입] $E = 0.1 \times 0.04 \times \frac{0.003}{\pi \times 0.02^{2}}$
    ③ [최종 결과] $E = 9.5 \times 10^{-3}$
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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: 67%)
  • 유량은 단위 시간당 흐르는 유체의 부피를 의미하며, 이는 유체의 평균 속도와 관의 단면적의 곱으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $Q = V \times A$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $Q = V \times A$
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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: 68%)
  • 착화 불량은 점화 전극의 손상, 저연소 설정 오류, 화염 감지기 고장 등 연소 계통의 문제로 발생합니다. 수위가 높은 것은 보일러의 수위 제어 문제이지, 연료의 점화(착화) 과정과는 직접적인 상관이 없습니다.
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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: 68%)
  • 측온 저항체는 유속이 너무 빠른 곳에 설치하면 유체에 의한 진동이나 마모가 발생하여 측정 오차가 생기거나 소자가 손상될 수 있으므로 적절한 유속 지점에 설치해야 합니다.
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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: 50%)
  • 제어동작에서 편차의 크기에 비례하는 것은 P(비례) 동작이며, 편차의 지속시간(적분)에 비례하는 것은 I(적분) 동작입니다. 따라서 이 두 가지가 결합된 PI동작이 정답입니다.
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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: 39%)
  • 써멀 플로-메타(열선 유량계)는 유체가 열선을 냉각시키는 속도를 측정하여 유량을 산출하므로, 온도와 압력의 영향을 직접적으로 받는 체적이 아닌 질량(mass) 유량을 측정하는 특징이 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: 67%)
  • 열선식 유량계는 유체의 냉각 작용을 이용해 측정하며, 특히 보일러 공기예열기와 같이 유속이 빠르고 밀도가 낮은 기체의 유량을 측정하는 데 매우 적합합니다.
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59. 다음 중 오르자트식 가스분석계로 측정하기가 가장 곤란한 것은?

  1. O2
  2. CO2
  3. CH4
  4. CO
(정답률: 76%)
  • 오르자트 분석계는 각 성분 가스를 선택적으로 흡수시키는 화학적 흡수제를 사용하여 측정합니다. $CH_{4}$(메탄)은 화학적으로 매우 안정하여 일반적인 흡수제로 제거하기 어렵기 때문에 측정이 가장 곤란합니다.
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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: 46%)
  • 바이메탈 온도계는 서로 다른 열팽창 계수를 가진 두 금속판을 접합한 구조로, 열전달 속도가 느려 온도 변화에 대한 응답 속도가 느린 것이 특징입니다.

    오답 노트
    기구가 간단함, 온도 자동 조절 및 보상장치 이용, 장기 사용 시 히스테리시스 오차 발생은 바이메탈의 올바른 특징입니다.
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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: 72%)
  • 레큐퍼레이터는 배가스의 폐열을 이용하여 연소용 공기를 예열하는 장치로, 공업용 로의 열효율을 높이는 폐열회수장치로 가장 적합합니다.
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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. 체크밸브
  4. 방열기밸브
(정답률: 72%)
  • 체크밸브는 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브로, 밸브 자체의 무게와 압력차에 의해 자동으로 개폐되는 특성을 가집니다.
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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: 84%)
  • 에너지이용 합리화법에 따라 에너지사용량 신고 대상자는 매년 1월 31일까지 산업자원부장관에게 신고하여야 합니다.
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64. 로내 강의 산화를 다소 감소시킬 수 있는 연소가스는?

  1. O2
  2. CO
  3. CO2
  4. H2O
(정답률: 41%)
  • 일산화탄소($CO$)는 강한 환원성을 가지고 있어, 로내 강의 산화물과 반응하여 산소를 제거함으로써 강의 산화를 억제하는 역할을 합니다.
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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: 68%)
  • 샤모트질 벽돌은 알루미나($Al_{2}O_{3}$)와 실리카($SiO_{2}$)를 주성분으로 하는 내화벽돌입니다. 따라서 $Al_{2}O_{3}, 2SiO_{2}, 2H_{2}O$ 성분이 포함된 구성이 정답입니다.
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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: 50%)
  • 에너지이용합리화법은 에너지의 합리적인 이용을 증진하고, 에너지 소비로 인한 환경 피해를 줄임으로써 국민경제의 건전한 발전에 이바지함을 목적으로 합니다.

    오답 노트
    에너지자원의 보전 및 관리와 에너지수급 안정: 이는 에너지이용합리화법이 아닌 에너지법의 목적에 해당합니다.
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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: 45%)
  • 강의 표면을 질화시키기 위해 $\text{NH}_3$와 같은 질소 포함 기체 분위기를 사용할 때, 질소가 강철 내부로 적절히 확산되어 경화층을 형성하기에 가장 적합한 가열 온도 범위는 $650\sim850\text{℃}$입니다.
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68. 내화물이란 얼마 이상의 온도에서 견디는 재료를 말하는가?

  1. 500℃
  2. 810℃
  3. 1250℃
  4. 1580℃
(정답률: 38%)
  • 내화물은 고온에서도 물리적, 화학적 성질을 유지하며 견딜 수 있는 재료를 말하며, 일반적으로 $1580\text{℃}$이상의 온도에서 견디는 재료를 의미합니다.
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69. 에너지이용합리화법상 검사의 종류가 아닌 것은?

  1. 설계검사
  2. 제조검사
  3. 운전성능검사
  4. 개조검사
(정답률: 63%)
  • 에너지이용합리화법에서 규정하는 검사의 종류에는 제조검사, 개조검사, 운전성능검사가 포함됩니다. 설계검사는 법정 검사 종류에 해당하지 않습니다.
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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: 33%)
  • 내화벽돌의 내화도는 사용 목적과 온도 조건에 맞게 적절히 선정하는 것이 중요하며, 무조건 높다고 해서 항상 합리적인 것은 아닙니다. 과도하게 높은 내화도는 오히려 경제성이 떨어지거나 열팽창 계수 차이로 인한 균열을 유발할 수 있습니다.
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71. 석회 소성로의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 샤프트 킬른
  2. 유동 소성로
  3. 로터리 킬른
  4. 터널 킬른
(정답률: 30%)
  • 석회 소성로는 일반적으로 샤프트 킬른, 유동 소성로, 로터리 킬른 등이 사용되며, 터널 킬른은 석회 소성용이 아닌 주로 세라믹이나 벽돌 소성 등에 사용되는 로입니다.
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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: 71%)
  • 에너지 사용계획 협의대상 사업의 기준면적에 따르면, 도시개발사업은 면적이 $30\text{만m}^2$이상일 때 협의 대상에 해당합니다.

    오답 노트
    택지개발사업: $10\text{만m}^2$이상이 아님
    국가산업단지개발사업: $5\text{만m}^2$이상이 아님
    공항개발사업: $20\text{만m}^2$이상이 아님
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73. 다음 중 고알루미나질 내화물은?

  1. 산성내화물
  2. 중성내화물
  3. 염기성내화물
  4. 특수내화물
(정답률: 75%)
  • 고알루미나질 내화물은 화학적 성질상 산성도 염기성도 아닌 중성 내화물로 분류됩니다.
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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: 64%)
  • 연속 가열로는 피열물을 이동시키는 방식에 따라 분류됩니다. 회전 노상식, 풋셔(Pusher)식, 워킹.빔(Walking beam)식은 모두 강제 이동 방식에 해당하지만, 전기 저항식은 가열 에너지의 공급 방식(열원)에 따른 분류이므로 이동 방식과는 무관합니다.
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75. 에너지이용합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관은?

  1. 한국가스안전공사
  2. 에너지관리공단
  3. 한국전력공사
  4. 전기안전공사
(정답률: 77%)
  • 에너지이용합리화법에 따라 에너지 효율 향상과 수요 관리를 전문적으로 수행하는 기관은 에너지관리공단입니다.
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76. 폴리스틸렌포옴의 최고 안전 사용온도는?

  1. 130℃
  2. 100℃
  3. 70℃
  4. 50℃
(정답률: 62%)
  • 폴리스틸렌폼(EPS)은 열가소성 수지로, 열에 취약하여 변형이 일어나지 않는 최고 안전 사용온도는 $70\text{℃}$입니다.
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77. 다음 중 산성내화물인 것은?

  1. 고알루미나질
  2. 내화 점토질
  3. 마그네시아질
  4. 크롬-마그네시아질
(정답률: 53%)
  • 내화물은 화학적 성질에 따라 산성, 중성, 염기성으로 분류하며, 내화 점토질은 대표적인 산성 내화물에 해당합니다.

    오답 노트
    고알루미나질: 중성 내화물
    마그네시아질, 크롬-마그네시아질: 염기성 내화물
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78. 다음 보온재중 천연섬유 보온재는?

  1. 초자섬유
  2. 암면
  3. 석면
  4. 광재(slag)면
(정답률: 37%)
  • 석면은 자연계에 존재하는 광물에서 얻어지는 대표적인 천연섬유 보온재입니다.

    오답 노트
    초자섬유, 암면, 광재면: 인공적으로 제조한 인조섬유 보온재
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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: 84%)
  • 에너지이용합리화법에 따른 검사대상기기 중 가스를 사용하는 소형온수보일러의 적용 범위는 가스사용량이 시간당 $17\text{kg}$(도시가스는 $20\text{만 kcal}$)를 초과하는 경우입니다.
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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: 53%)
  • 에너지절약전문기업의 등록 취소 사유는 법적 기준 미달, 부정 등록, 검사 방해 등 엄격한 법규 위반 사항에 해당해야 합니다.

    오답 노트
    산자부장관에게 적당히 보고할 때: 보고의 성실도나 방식이 등록 취소라는 행정 처분의 직접적인 법적 근거가 되지는 않습니다.
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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: 47%)
  • 총괄 전열계수는 각 층의 열전달 저항의 합의 역수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{U} = \frac{1}{h_o} + \frac{d}{2k} + \frac{1}{h_i}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{U} = \frac{1}{8000} + \frac{0.002}{2 \times 35} + \frac{1}{2500}$
    ③ [최종 결과] $U = 1720$
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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: 36%)
  • 압력용기 설계 기준상 탄소강 강관을 사용할 때 제한되는 최고 사용압력은 $10\text{kg/cm}^2$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: 71%)
  • 원통 보일러의 노통은 고온의 연소 가스에 의해 가열되어 팽창하려 하지만, 외곽의 동체에 의해 팽창이 억제되기 때문에 압축 응력을 받게 됩니다.
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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: 35%)
  • 열관류율의 역수는 전열저항을 의미합니다. 불결열관류율의 전체 저항은 청결 상태의 저항에 불결계수(fouling factor)로 인한 저항이 더해진 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{k_d} = \frac{1}{k_c} + R_d$
    ② [숫자 대입] (해당 없음)
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{k_d} = \frac{1}{k_c} + R_d$
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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: 54%)
  • 수관 보일러는 전열면적 대비 보유 수량이 적어 증기 발생 속도는 매우 빠르지만, 수량이 적기 때문에 부하 변동 시 압력이나 수면 변동이 크게 일어나는 특징이 있습니다.
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86. 노통보일러에서 일어나는 열팽창을 흡수하는 역할을 하는 것은?

  1. 엔드플레이트
  2. 프라이밍방지기
  3. 가셋스테이
  4. 애덤슨조인트
(정답률: 66%)
  • 애덤슨조인트(Adamson Joint)는 노통보일러의 노통이 열팽창할 때 이를 흡수하여 본체에 무리가 가지 않도록 설계된 신축 이음 장치입니다.
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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: 46%)
  • 복사 과열기는 연소실 내의 복사열을 이용하므로, 보일러 부하가 증대되어 증기 발생량이 많아지면 과열기로 흐르는 증기 유량이 증가하여 체류 시간이 짧아지므로 과열 온도는 강하하게 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: 79%)
  • 보일러수에 수산화 나트륨을 첨가하여 pH를 10.5~11.8의 알칼리성으로 유지하면, 강재 표면에 보호막이 형성되어 부식을 억제하고 스케일 부착을 방지할 수 있습니다.
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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: 72%)
  • 연소 가스 중의 황산화물($SO_{2}$)은 수분과 결합하여 황산을 형성하며, 이는 절탄기의 전열면을 부식시키는 주원인이 됩니다.
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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: 44%)
  • 과열기를 사용하면 증기의 온도가 상승하여 열낙차가 증가하므로 효율이 좋아집니다.

    오답 노트
    원동기중의 열낙차의 감소: 과열기는 열낙차를 증가시켜 효율을 높이는 장치입니다.
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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: 81%)
  • 육용강제 보일러의 스테이 핀이음 시, 꼬리 부분의 단면적은 강도 확보를 위해 소요단면적의 $1.25$배 이상으로 설계해야 합니다.
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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: 78%)
  • 랭커셔 보일러는 노통이 2개인 것이 특징입니다.

    오답 노트
    노통이 1개이다: 코르니쉬 보일러의 특징입니다.
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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: 57%)
  • 보일러의 전열면적이 $10\text{m}^2$를 초과하는 경우, 안전한 급수 공급과 역류 방지를 위해 급수밸브 및 체크 밸브의 호칭지름은 $20\text{mm}$이상으로 설치해야 합니다.
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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: 81%)
  • 저압 원통 보일러의 관수는 부식을 방지하기 위해 약알칼리성 상태를 유지해야 하며, 적정 pH 값은 $10.5 \sim 11.5$ 범위입니다.
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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: 44%)
  • 바이메탈식 트랩은 온도 작동식 트랩으로, 구조적으로 고압에 강하고 배압력이 높아도 작동하며, 설정 온도를 통해 드레인 배출 온도를 조절할 수 있고 증기 누설이 거의 없는 것이 특징입니다.
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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: 47%)
  • 보일러 효율 측정 시 급수량 측정 유량계의 허용 오차 범위는 $\pm 1.5\%$가 아니라 $\pm 2\%$이내여야 합니다.
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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: 39%)
  • 열전도 공식(푸리에 법칙)을 이용하여 주어진 전열량과 두께, 열전도율로부터 온도차를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T = \frac{Q \cdot L}{k \cdot A}$
    ② [숫자 대입] $\Delta T = \frac{1000 \cdot 0.025}{50 \cdot 1}$
    ③ [최종 결과] $\Delta T = 0.5$
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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: 47%)
  • 원통형 노통의 전열 면적은 원통의 옆면적 공식을 사용하여 계산합니다.
    $$\text{전열면적} = \pi \times \text{지름} \times \text{길이}$$
    $$\text{전열면적} = 3.14 \times 2.536 \times 5.3$$
    $$\text{전열면적} = 42.2$$
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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: 27%)
  • 열정산의 기준온도는 일반적으로 표준온도 $15^{\circ}\text{C}$가 아닌 $0^{\circ}\text{C}$ 또는 $15^{\circ}\text{C}$ 등 기준에 따라 다르나, 해당 문제의 정답 기준으로는 표준온도 $15^{\circ}\text{C}$로 한다는 설명이 잘못된 것으로 판단됩니다.
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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: 41%)
  • 보일러 효율은 연료가 공급한 총 열량에 대해 실제로 증기가 흡수한 열량의 비로 계산합니다.
    정답인 는 분자에 실제 증발량 $G_a$만 기재되어 있어 열량 단위가 맞지 않으므로 틀린 식입니다. 올바른 효율 식은 다음과 같습니다.
    $$\eta = \frac{G_e(h_2 - h_1)}{G_f \times H_l} \times 100\%$$
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