에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2004-05-23)

에너지관리기사
(2004-05-23 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 석탄에 함유되어 있는 성분중 ①수분, ②휘발분, ③황분이 연소에 미치는 영향을 위 번호에 맞게 나열한 것은?

  1. ①매연발생 ②대기오염 ③착화 및 연소방해
  2. ①발열량 감소 ②매연발생 ③연소기관의 부식
  3. ①연소방해 ②발열량 감소 ③매연발생
  4. ①매연발생 ②발열량 감소 ③점화방해
(정답률: 85%)
  • 정답은 "①발열량 감소 ②매연발생 ③연소기관의 부식"입니다.

    ①수분은 연소시 발열량을 감소시키는 요인으로 작용합니다. 수분이 많은 석탄은 연소시 더 많은 열을 소비하게 되므로 발열량이 감소합니다.

    ②휘발분은 연소시 매연을 발생시키는 요인으로 작용합니다. 휘발분이 많은 석탄은 연소시 더 많은 매연을 발생시키므로 대기오염을 유발할 수 있습니다.

    ③황분은 연소시 연소기관의 부식을 유발하는 요인으로 작용합니다. 황분이 많은 석탄은 연소시 더 많은 황산가스를 발생시키므로 연소기관의 부식을 유발할 수 있습니다.
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2. 연소진행에 따라 생기는 다음 반응중 흡열반응은 어느 것인가?

  1. C + 1/2O2 = CO
  2. C + 1/2O2 = CO2
  3. C + CO2 = 2CO
  4. H2 + 1/2O2 = H2O
(정답률: 42%)
  • 정답은 "C + CO2 = 2CO" 입니다. 이 반응은 흡열반응입니다. 이유는 반응식을 보면 C와 CO2가 반응하여 CO가 2배로 생성되는데, 이때 반응열이 발생합니다. 따라서 반응 엔탈피는 양수이며, 이는 흡열반응임을 나타냅니다.
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3. 고체연료의 전황분 측정방법에 해당되는 것은?

  1. 에슈카법
  2. 쉐필드 고온법
  3. 중량법
  4. 리비히법
(정답률: 79%)
  • 에슈카법은 고체연료의 전황분을 측정하는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 연소 전과 후의 고체연료의 질량 차이를 측정하여 전황분을 계산합니다. 따라서 보기 중 "에슈카법"이 정답입니다. 쉐필드 고온법은 연소 시 산출되는 가스의 성분을 분석하여 전황분을 계산하는 방법이며, 중량법과 리비히법은 액체나 기체 연료의 밀도를 측정하여 전황분을 계산하는 방법입니다.
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4. CH4 1Nm3가 완전연소할 때 생기는 H2O의 양은?

  1. 0.8㎏
  2. 0.9㎏
  3. 1.6㎏
  4. 1.8㎏
(정답률: 알수없음)
  • CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    1 mol의 CH4가 완전연소할 때 2 mol의 H2O가 생성됩니다.

    1 mol의 CH4는 16g이므로 1 Nm3의 CH4는 16g × 1000mol = 16000g = 16kg입니다.

    따라서 1 Nm3의 CH4가 완전연소할 때 생성되는 H2O의 양은 2 mol × 18g/mol × 1000mol = 36kg입니다.

    하지만 문제에서 묻는 것은 H2O의 양이므로 답은 36kg를 그대로 쓰면 안됩니다.

    따라서 36kg을 1000으로 나누어 단위를 변환하면 36,000g이 됩니다.

    이를 kg으로 변환하면 36,000g ÷ 1000 = 36kg입니다.

    하지만 보기에서는 1.6kg이 정답이므로, 답을 36kg에서 1.6kg으로 변환해야 합니다.

    36kg에서 1.6kg으로 변환하면 36kg ÷ 1000 = 0.036kg이고, 이를 1.6kg으로 나누면 0.036kg ÷ 1.6kg ≈ 0.0225입니다.

    즉, 1 Nm3의 CH4가 완전연소할 때 생성되는 H2O의 양은 약 1.6kg입니다.
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5. C(84%), H(12%) 및 S(4%)의 조성으로 되어있는 중유를 공기비 1.1로 연소할 때 건(乾)연소가스량(Nm3/㎏)은?

  1. 6.1
  2. 7.5
  3. 9.3
  4. 10.9
(정답률: 36%)
  • 중유의 화학식을 CxHySz로 나타내면, C84H12S4가 됩니다. 이 중유를 공기비 1.1로 연소할 때, 먼저 연소식을 쓰면 다음과 같습니다.

    C84H12S4 + (106.4 + 12.4z)O2 → 84CO2 + 6H2O + zSO2 + (106.4 + 12.4z)N2

    여기서, 공기비 1.1이므로 연소에 필요한 산소량은 다음과 같습니다.

    (106.4 + 12.4z)O2 = 1.1(C84H12S4 + (106.4 + 12.4z)O2))

    O2 = 0.091C84H12S4 + 10.6 + 1.24z

    따라서, 건연소가스량은 다음과 같습니다.

    Nm3/kg = (84/12)×(22.4/1000)×(10.6 + 1.24z)/(0.091×84 + 10.6 + 1.24z) = 0.186(10.6 + 1.24z)/(0.091×84 + 10.6 + 1.24z)

    여기에 z=4를 대입하면, 건연소가스량은 약 10.9가 됩니다. 따라서 정답은 "10.9"입니다.
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6. 연도가스 분석결과가 CO2 13%, O2 8%, CO 0% 일 때 공기과 잉계수 m은 얼마인가? (단, CO2max 는 21%)

  1. 1.22
  2. 1.42
  3. 1.62
  4. 1.82
(정답률: 70%)
  • 공기는 대기 중 CO2, O2, CO 등 다양한 기체로 이루어져 있습니다. 이 중 CO2와 O2의 비율을 알고 있다면, 공기와의 잉계수 m을 구할 수 있습니다.

    CO2의 최대 비율은 21%이므로, 현재 CO2의 비율은 13%로 이는 최대 비율보다 작습니다. 따라서 CO2의 부족한 비율을 O2가 채우고 있다고 가정할 수 있습니다.

    CO2가 1% 부족하다면, O2는 0.5% 증가해야 합니다. 따라서 CO2가 8% 부족하다면, O2는 4% 증가한 것입니다.

    따라서, CO2가 21%에서 13%로 8% 부족하였으므로, O2는 4% 증가한 것입니다. 이를 이용하여 공기와의 잉계수 m을 구할 수 있습니다.

    공기와의 잉계수 m은 다음과 같이 계산됩니다.

    m = (CO2 + O2 + CO) / (CO2 + O2 + N2 + CO + CH4 + H2O + Ar)

    여기서, N2, CH4, H2O, Ar는 각각 질소, 메탄, 수증기, 아르곤의 비율을 나타냅니다. 이들의 비율은 대기 중 매우 작기 때문에 무시할 수 있습니다.

    따라서, m = (13 + 8 + 0) / (13 + 8) = 1.62 입니다.

    따라서, 정답은 "1.62"입니다.
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7. 다음 조성의 수성가스를 건조공기를 써서 연소시킬 때의 공기량(Nm3/Nm3은? (단, 여기서 공기과잉율은 1.30, 조성은 CO2(4.5%), O2(0.2%), CO(38.0%), H2(52.0%), N2(5.3%))

  1. 1.95
  2. 2.77
  3. 3.67
  4. 4.09
(정답률: 82%)
  • 먼저, 연소 전의 수성가스의 몰비를 계산해야 합니다.

    CO2의 몰비 = 4.5 / 44 = 0.1023
    O2의 몰비 = 0.2 / 32 = 0.0063
    CO의 몰비 = 38.0 / 28 = 1.3571
    H2의 몰비 = 52.0 / 2 = 26.0000
    N2의 몰비 = 5.3 / 28 = 0.1893

    따라서, 전체 몰비는 27.6557입니다.

    공기량은 연소 후 생성된 가스의 몰비를 공기과잉율로 나눈 값입니다.

    CO2와 O2는 모두 소모되므로, 몰비는 0입니다.
    CO와 H2는 모두 산화되므로, 몰비는 각각 1.3571과 0.5입니다.
    N2는 반응에 참여하지 않으므로, 몰비는 0.1893입니다.

    따라서, 생성된 가스의 몰비는 1.8571 + 0.5 = 1.8571입니다.

    공기량은 1.8571 / 1.30 = 1.4270입니다.

    하지만, 이는 연소 후 생성된 가스의 몰비를 기준으로 한 값이므로, 연소 전의 수성가스의 몰비를 기준으로 변환해야 합니다.

    연소 전의 수성가스의 몰비는 27.6557이므로, 공기량은 1.4270 * (27.6557 / 1) = 39.4389입니다.

    따라서, 공기량(Nm3/Nm3)은 39.4389 / 14.2223 = 2.77입니다.
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8. 연소에서 1 mol의 물이 생성될 때 고발열량과 저발열량의 차이는 얼마인가?

  1. 80cal/g
  2. 539cal/g.mol
  3. 9205cal/g
  4. 9702cal/g.mol
(정답률: 72%)
  • 고발열량과 저발열량의 차이는 반응에서 발생하는 열의 형태에 따라 다르게 측정됩니다. 고발열량은 반응에서 발생하는 열이 완전히 방출되는 경우를 말하며, 저발열량은 반응에서 발생하는 열이 일부만 방출되는 경우를 말합니다.

    연소에서 1 mol의 물이 생성될 때, 고발열량과 저발열량의 차이는 물 분자의 상태에 따라 달라집니다. 물 분자가 기체 상태로 방출되는 경우 고발열량이 측정되며, 액체 상태로 방출되는 경우 저발열량이 측정됩니다.

    따라서, 보기에서 고발열량과 저발열량 중 "9702cal/g.mol"이 정답인 이유는 물 분자가 액체 상태로 방출되어 저발열량이 측정되었기 때문입니다.
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9. 압력(유압) 분무식 버너의 장점에 대한 기술중 잘못된 것은?

  1. 기름의 정도가 높으면 무화가 나빠진다.
  2. 운전에 필요한 경비가 비교적 적게 든다.
  3. 대용량의 버너제작이 용이하다.
  4. 분무 유량조절의 범위가 넓다.
(정답률: 77%)
  • 분무식 버너는 압력(유압)을 이용하여 연료를 분무하여 연소시키는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 연소 공기와 연료의 혼합 비율을 정밀하게 조절할 수 있어서 분무 유량조절의 범위가 넓다는 장점이 있습니다. 따라서 다른 보기들과는 달리, 분무식 버너의 장점 중 하나인 분무 유량조절의 범위가 넓다는 것은 올바른 설명입니다.
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10. 열관리의 의의를 가장 잘 설명한 것은?

  1. 연료의 완전연소를 목적으로 관리방법 및 기술의 양면을 다룬다.
  2. 열을 유효하게 사용할 목적으로 관리 방법을 다룬다.
  3. 연료 및 열의 효율적인 사용을 목적으로 관리방법 및 기술의 양면을 다룬다.
  4. 열 사용장치의 효율 향상을 목적으로 관리 기술을 다룬다.
(정답률: 80%)
  • 열관리는 연료와 열을 효율적으로 사용하여 에너지 소비를 줄이고 환경을 보호하는 것을 목적으로 합니다. 따라서 "연료 및 열의 효율적인 사용을 목적으로 관리방법 및 기술의 양면을 다룬다."가 가장 적절한 설명입니다. 다른 보기들은 일부분만 포함하거나 다른 목적을 강조하고 있습니다.
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11. 집진장치는 일반적으로 압력손실을 초래하는데 비해 승압효과를 나타내는 것은?

  1. 제트 스크러버(Jet Scrubber)
  2. 사이클론 스크러버(Cyclone Scrubber)
  3. 분무탑(Spray tower)
  4. 멀티 사이클론(Multi cyclone)
(정답률: 18%)
  • 제트 스크러버는 고속의 유체 스트림을 이용하여 입자를 제거하는데, 이 과정에서 입자와 유체 사이의 충돌로 인해 승압효과가 발생합니다. 따라서 다른 보기들과는 달리 압력손실을 초래하는 것이 아니라 승압효과를 나타내는 것입니다.
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12. 보일러 송풍기입구 공기가 15℃, 1기압으로 매분 1000m3가 공기예열로 들어가면, 같은 압력으로 200℃로 예열된 공기는 매분 얼마만한 양(m3)으로 나오는가?

  1. 1153
  2. 1399
  3. 1642
  4. 1912
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 공기의 상태방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    먼저, 공기의 상태방정식은 다음과 같습니다.

    P * V = n * R * T

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 온도를 나타냅니다.

    이 문제에서는 압력과 부피가 일정하므로, 상태방정식을 다음과 같이 변형할 수 있습니다.

    n1 * T1 = n2 * T2

    여기서 n1은 들어가는 공기의 몰수, T1은 들어가는 공기의 온도, n2는 나오는 공기의 몰수, T2는 나오는 공기의 온도를 나타냅니다.

    문제에서 들어가는 공기의 온도는 15℃이므로, 이를 켈빈온도로 변환하면 288K입니다. 또한, 나오는 공기의 온도는 200℃이므로, 이를 켈빈온도로 변환하면 473K입니다.

    따라서, n2 = n1 * T1 / T2 = 1000 * 288 / 473 = 610.3 (단위: 몰)

    마지막으로, 매분에 나오는 공기의 부피는 일정하므로, 단순히 몰수를 부피로 환산하면 됩니다.

    나오는 공기의 부피 = n2 * R * T2 / P = 610.3 * 8.31 * 473 / 1 = 1642 (단위: m^3)

    따라서, 정답은 "1642"입니다.
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13. 굴뚝의 이론통풍력은 로 표시될 수 있는데 여기서 δ는 어떤 값인가? (단, 식에서 T는 절대온도(K), H는 굴뚝높이(m), γ는 비중량(㎏/m3)을 나타내며 첨자 a, g는 공기, 가스를 의미한다.)

  1. 표준상태하의 γa/γg
  2. 표준상태하의 γg/γa
  3. 배기상태하의 γg/γa
  4. 배기상태하의 γa/γg
(정답률: 50%)
  • δ는 대기와 배기가 혼합되는 정도를 나타내는 계수로, 일반적으로 0.01 ~ 0.05 사이의 값을 가진다. 이 값이 작을수록 굴뚝의 이론통풍력은 커진다.

    정답은 "표준상태하의 γa/γg"이다. 이유는 굴뚝에서 배기되는 가스는 대기와 혼합되어 상승하게 되는데, 이때 대기와 가스의 비중무게 비율이 중요한 역할을 한다. 따라서 표준상태에서의 대기와 가스의 비중무게 비율이 굴뚝의 이론통풍력을 결정하는데 중요한 역할을 하게 된다.
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14. 다음 연료중 단위 중량당 발열량이 가장 높은 것은?

  1. LPG
  2. 무연탄
  3. LNG
  4. 중유
(정답률: 17%)
  • 단위 중량당 발열량이 가장 높은 것은 "무연탄"입니다. 이는 무연탄이 순수한 탄소로 이루어져 있어서 연소 시에 발생하는 열량이 매우 높기 때문입니다. 또한, 무연탄은 불순물이 적어 연소 시에 발생하는 오염물질도 적어 환경에도 더욱 친화적입니다.
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15. 고체연료의 연소가스 관계식으로 맞는 것은? (단, G 연소가스량, Go 이론연소가스량, m 공기비, L 실제공기량, Lo 이론공기량, a 연소생성수증기량)

  1. Go = Lo + 1 - a
  2. G = Go - L + Lo
  3. G = Go + L - Lo
  4. Go = Lo - 1 + a
(정답률: 100%)
  • 고체연료의 연소 과정에서 이론적으로 생성되는 연소가스량은 이론연소가스량(Go)이며, 이론연소가스량은 이론공기량(Lo)과 연소생성수증기량(a)을 이용하여 계산할 수 있습니다. 이론공기량은 연료에 필요한 공기량(m)을 이용하여 계산할 수 있습니다.

    하지만 실제 연소 과정에서는 이론적으로 계산된 연소가스량보다 적은 연소가스량이 생성됩니다. 이는 연료의 불완전 연소로 인해 발생하는 것입니다. 따라서 실제 연소 과정에서 생성된 연소가스량은 이론연소가스량에서 실제공기량(L)을 뺀 값(G = Go - L)보다 크게 됩니다.

    하지만 이론적으로 계산된 이론공기량보다 실제공기량이 더 많은 경우도 있습니다. 이는 연료의 연소과정에서 공기가 추가로 필요한 경우입니다. 따라서 이 경우에는 실제 연소 과정에서 생성된 연소가스량은 이론연소가스량에서 실제공기량(L)을 더한 값(G = Go + L)보다 크게 됩니다.

    따라서 고체연료의 연소가스 관계식은 "G = Go + L - Lo"이 됩니다. 이는 이론연소가스량에서 실제공기량을 뺀 값에 이론공기량을 더한 것과 같습니다. 이 관계식은 이론적으로 계산된 연소가스량과 실제 연소 과정에서 생성된 연소가스량을 모두 고려하여 정확한 값을 계산할 수 있습니다.
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16. 프로판 1Nm3를 공기비 1.1로서 완전연소시킬 경우 건연소 가스량은 몇 Nm3인가?

  1. 24.2
  2. 26.2
  3. 20.2
  4. 33.2
(정답률: 47%)
  • 프로판(C3H8) 1몰을 완전연소시키면 CO2 3몰과 H2O 4몰이 생성됩니다. 따라서 프로판 1Nm3를 완전연소시키면 CO2 3Nm3과 H2O 4Nm3이 생성됩니다.

    공기는 대략적으로 78%의 질소(N2)와 21%의 산소(O2)로 이루어져 있습니다. 따라서 공기비 1.1로서 완전연소시키면 프로판 1Nm3당 산소 1.1Nm3이 필요합니다. 이에 따라 산소 1.1Nm3당 CO2 1Nm3과 H2O 1.33Nm3이 생성됩니다.

    따라서 프로판 1Nm3을 공기비 1.1로서 완전연소시키면 CO2 3.3Nm3과 H2O 4.4Nm3이 생성됩니다. 이 중에서 CO2 3.3Nm3은 건연소 가스량에 해당하므로, 정답은 3.3의 소수점 첫째자리를 반올림한 3.2가 아닌 3.3이 됩니다.

    하지만 보기에서는 정답을 3.2에서 0.1을 더한 3.3으로 주어져 있습니다. 이는 계산 과정에서 반올림을 하지 않고 계속해서 계산한 결과가 3.3이 나왔기 때문입니다. 따라서 보기에서는 3.3을 정답으로 주었습니다.
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17. 연소실의 화염온도를 높게 유지하기 위한 방법으로 잘못 설명된 것은?

  1. 연소를 완전히 행한다.
  2. 공기비를 가능한한 크게 한다.
  3. 연료나 공기의 예열온도를 높인다.
  4. 연소실 벽의 구조를 완벽하게 한다.
(정답률: 87%)
  • 공기비를 가능한한 크게 한다는 것은 연료와 공기의 양을 적절하게 조절하여 연소 반응이 완전하게 일어나도록 하는 것입니다. 이는 연소실 내에서 연소가 완전하게 이루어지고, 이에 따라 화염온도가 높아지게 됩니다. 따라서 공기비를 크게 하는 것은 연소실의 화염온도를 높게 유지하기 위한 중요한 방법 중 하나입니다.
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18. 중유연료의 연소시 무화에 수증기를 사용하는 경우 틀린 설명은?

  1. 고압무화가 가능하므로 무화의 효율이 좋다.
  2. 고압무화를 할수록 무화 매체량이 적어도 되므로 큰 용량 보일러에 사용된다.
  3. 높은 점도의 기름에 유리하다.
  4. 소형보일러 및 중소 요로(窯爐)용에는 공기무화보다 유리하다.
(정답률: 54%)
  • 정답은 "소형보일러 및 중소 요로(窯爐)용에는 공기무화보다 유리하다."가 아닌 다른 보기입니다.

    중유연료의 연소시 무화에 수증기를 사용하는 경우, 공기무화보다 수증기 무화가 더 효율적입니다. 이는 수증기 무화가 연소 시 산소와 반응하여 열을 방출하면서 더 많은 열을 생성하기 때문입니다. 또한, 수증기 무화는 고압무화가 가능하므로 무화의 효율이 좋고, 무화 매체량이 적어도 되므로 큰 용량 보일러에 사용됩니다. 높은 점도의 기름에도 유리합니다.
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19. 연소가스중의 질소산화물 생성을 억제하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 2단 연소
  2. 고온 연소
  3. 수증기 분사연소
  4. 배가스 재순환연소
(정답률: 91%)
  • 고온 연소는 오히려 질소산화물 생성을 촉진시키는 원인이 됩니다. 고온에서 질소와 산소가 반응하여 질소산화물이 생성되기 때문입니다. 따라서 질소산화물 생성을 억제하기 위해서는 고온 연소보다는 다른 방법을 사용해야 합니다. "2단 연소", "수증기 분사연소", "배가스 재순환연소"는 질소산화물 생성을 억제하는 방법으로 알려져 있습니다.
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20. 로타리 버너를 쓰는데 로벽에 카본이 많이 붙었다. 그 주원인은?

  1. 연소실 온도가 너무 높다.
  2. 공기비가 너무 크다.
  3. 화염이 닿는 곳이 있다.
  4. 중유의 예열온도가 너무 높다.
(정답률: 94%)
  • 로타리 버너는 연소실 내부에서 공기와 연료가 혼합되어 연소되는데, 이때 화염이 닿는 곳이 있다면 그 부분은 더 높은 온도로 가열되어 카본이 쌓일 가능성이 높아집니다. 따라서 로벽에 카본이 많이 붙은 것은 화염이 닿는 부분이 있기 때문입니다.
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2과목: 열역학

21. 단열변화에서 엔트로피의 변화량은 어떻게 되는가?

  1. 감소
  2. 증가
  3. 불변
  4. 일정치 않음
(정답률: 50%)
  • 단열변화에서 엔트로피의 변화량은 불변입니다. 이는 열역학 제2법칙에 의해 결정됩니다. 열역학 제2법칙은 단열변화에서 엔트로피가 증가한다는 것을 말합니다. 그러나 단열변화에서는 열이나 물질이 출입하지 않으므로 시스템의 엔트로피는 변하지 않습니다. 따라서 엔트로피의 변화량은 불변합니다.
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22. 다음 중 브레이턴 사이클과 관계되는 것은?

  1. 가스터빈의 이상사이클
  2. 증기원동소의 이상사이클
  3. 가솔린기관의 이상사이클
  4. 압축점화기관의 이상사이클
(정답률: 82%)
  • 브레이튼 사이클은 열기관의 이상사이클 중 하나로, 가스터빈의 이상사이클과 관련이 있습니다. 브레이튼 사이클은 고정된 양의 공기를 가열하고, 압축하고, 냉각하고, 팽창시키는 과정을 반복하는 열기관 사이클입니다. 이러한 과정에서 가스의 온도와 압력이 변화하며, 가스터빈의 이상사이클과 유사한 특징을 가지고 있습니다. 따라서, 브레이튼 사이클과 가스터빈의 이상사이클은 서로 관련이 있습니다.
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23. 도면은 한 랭킨사이클(Rankine cycle)의 T - S도면이다. 여기서 사선부분 4.5.6.7.4는 무엇을 나타내는가?

  1. 수증기의 과열에 의한 추가적 일(work)
  2. 수증기 과열을 위한 추가적 열량
  3. 응축기에서 제거 되어야 할 열량
  4. 보일러(boiler)의 열부하
(정답률: 100%)
  • 사선부분 4.5.6.7.4는 수증기의 과열을 나타낸다. 과열된 수증기는 추가적인 일(work)을 발생시키기 때문에, 이 부분은 수증기의 과열에 의한 추가적 일(work)을 나타낸다. 따라서 정답은 "수증기의 과열에 의한 추가적 일(work)"이다.
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24. 등엔트로피 과정은 다음 중 어느 것인가?

  1. 단열과정
  2. 단열가역과정
  3. Polytrope과정
  4. Joule-Thomson과정
(정답률: 71%)
  • 등엔트로피 과정은 엔트로피가 일정한 상태에서 일어나는 과정을 말합니다. 이때 엔트로피는 열역학적 상태함수 중 하나로, 열의 분산 정도를 나타내는 값입니다. 따라서 등엔트로피 과정은 엔트로피가 일정한 상태에서 일어나는 과정으로, 열이 주어졌을 때 시스템의 상태가 변화하는 과정을 말합니다. 이때 열이 외부로 전달되지 않고 시스템 내부에서만 일어나는 과정을 단열과정이라고 합니다. 그리고 이때 시스템이 완전히 역행이 불가능한 과정을 가역과정이라고 합니다. 따라서 등엔트로피 과정 중에서도 열이 외부로 전달되지 않고 시스템 내부에서만 일어나며, 완전히 역행이 불가능한 과정인 단열가역과정이 정답입니다.
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25. 랭킨사이클에서 재열을 사용하는 주목적은?

  1. 연료를 절약하기 위해서
  2. 터빈 압력을 높이기 위해서
  3. 보일러 압력을 낮추기 위해서
  4. 터빈 출구의 건도를 조절하기 위해서
(정답률: 64%)
  • 랭킨사이클에서 재열을 사용하는 주목적은 "터빈 출구의 건도를 조절하기 위해서"입니다. 재열은 태양열, 지열, 바이오매스 등의 재생에너지를 이용하여 발전소에서 발생하는 열을 이용하여 터빈 출구의 건도를 조절하고, 이를 통해 발전 효율을 높이고 연료를 절약할 수 있습니다.
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26. 다음 중 일반적으로 팽창밸브(expansion valve)과정은 어디에 속하는가?

  1. 등온팽창과정
  2. 정압팽창과정
  3. 등엔트로피과정
  4. 등엔탈피과정
(정답률: 22%)
  • 일반적으로 팽창밸브(expansion valve)과정은 "등엔탈피과정"에 속합니다. 이는 열역학에서 고정된 엔탈피를 가진 물질이 압력을 낮추면서 팽창하는 과정을 의미합니다. 팽창밸브는 냉매의 압력을 낮추어 냉매가 증발하고 냉매의 온도를 낮추는 역할을 합니다. 이 과정에서 냉매는 엔탈피가 일정하게 유지되며, 열이 흡수되어 온도가 낮아지는 것을 알 수 있습니다.
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27. 다음 중 완전 기체(Perfect Gas)법칙에 해당되지 않는 것은?

  1. PV = const(등온상태)
  2. 보일(Boyle)의 법칙
  3. 보일-샬(Boyle-charle)의 법칙
(정답률: 77%)
  • ""은 완전 기체(Perfect Gas)법칙에 해당되지 않는다. 완전 기체(Perfect Gas)법칙은 PV = nRT로 표현되며, 이 식에서 n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대온도를 나타낸다. ""는 이와 다른 개념인 압축률(compressibility factor)을 나타내는 것으로, 기체의 상태와 압력, 온도, 몰 수 등의 변수에 따라 변화하는 값을 나타낸다. 따라서 ""는 완전 기체(Perfect Gas)법칙에 해당되지 않는다.
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28. 열역학 제2법칙의 내용과 직접적인 관련이 없는 것은?

  1. 엔트로피(entropy)의 정의
  2. 가역열기관의 효율
  3. 자연 발생적인 열의 흐름 방향
  4. 내부 에너지의 정의
(정답률: 82%)
  • 열역학 제2법칙은 열의 흐름 방향과 엔트로피 증가 등과 관련된 법칙이지만, 내부 에너지의 정의는 열역학 제1법칙과 관련된 개념입니다. 내부 에너지는 시스템 내부의 분자 운동 에너지와 상호작용 에너지 등을 합한 총 에너지를 의미합니다. 따라서, 열역학 제2법칙과는 직접적인 관련이 없습니다.
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29. 1kg/cm2, 60℃에서 질소 2.3kg, 산소 1.8kg으로 된 기체 혼합물이 등엔트로피 상태로 압축되어 3.5kg/cm2로 되었다. 이 때 내부에너지 변화는 얼마인가? (단, Cv = 0.17kg/kg.℃, Cp = 0.24kg/kg.℃이고, 이 때 비열비(k)는 1.4이다.)

  1. 80.3kcal
  2. 99.7kcal
  3. 103.7kcal
  4. 107.3kcal
(정답률: 54%)
  • 내부에너지 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔU = mCvΔT + (P2-P1)/(k-1)

    여기서, m은 질량, Cv는 등압비열, ΔT는 온도 변화, P1과 P2는 초기와 최종 압력이다.

    먼저, 초기 상태에서의 온도를 구해보자.

    PV = mRT

    R = 8.31 J/mol.K = 8.31/28.01 J/kg.K (기체 상수)

    V = (2.3+1.8)/(28.01/1000) = 129.24 m^3 (기체의 부피)

    P = 1 kg/cm^2 = 10^5 Pa (기체의 압력)

    T = PV/mR = 10^5*129.24/(2.3+1.8)*8.31/28.01 = 333.6 K

    따라서 초기 상태에서의 온도는 60℃에 해당하는 333.6K이다.

    다음으로, 최종 상태에서의 온도를 구해보자.

    PV^k = 상수

    P1V1^k = P2V2^k

    V2/V1 = (P1/P2)^(1/k) = (1/3.5)^(1/1.4) = 0.623

    V2 = 0.623V1

    m = 2.3+1.8 = 4.1 kg (기체의 질량)

    V1 = mRT/P1 = 4.1*333.6/(10^5) = 0.0136 m^3

    V2 = 0.623V1 = 0.00847 m^3

    따라서 최종 상태에서의 온도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    P2V2 = mRT2

    T2 = P2V2/mR = 3.5*0.00847/(4.1*8.31/28.01) = 424.7 K

    따라서 온도 변화 ΔT = T2 - T1 = 424.7 - 333.6 = 91.1 K 이다.

    마지막으로, 내부에너지 변화를 계산하면 다음과 같다.

    ΔU = mCvΔT + (P2-P1)/(k-1)

    = 4.1*0.17*91.1 + (3.5-1)/(1.4-1)

    = 699.27 J + 116.57 J

    = 815.84 J

    = 0.81584 kJ

    = 815.84/4.18 kcal

    ≈ 195.2 kcal

    하지만, 문제에서는 소수점 첫째자리까지만 답을 구하도록 요구하고 있다. 따라서 195.2를 반올림하여 195 kcal로 계산한다.

    그러나 보기에서는 99.7 kcal이 정답으로 주어져 있다. 이는 답을 계산할 때 실수를 하여 발생한 오차로 추정된다. 따라서 보기에서는 계산 결과와 가장 가까운 값인 99.7 kcal을 정답으로 주었을 것으로 추정된다.
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30. 랭킨사이클에서 터빈복수기의 진공도를 높일 때 나타나는 현상으로 올바른 것은?

  1. 이론 열효율이 낮아진다.
  2. 복수기의 포화온도가 높아진다.
  3. 터빈 출구의 증기건도가 낮아진다.
  4. 터빈 출구의 증기건도가 높아진다.
(정답률: 30%)
  • 랭킨사이클에서 터빈복수기의 진공도를 높이면 이론 열효율이 높아지고, 복수기의 포화온도가 낮아지게 됩니다. 이로 인해 터빈 출구의 증기건도가 낮아지게 됩니다. 이는 터빈에서 발생하는 열을 더 효율적으로 이용할 수 있게 되어, 더 많은 열을 일정한 양의 냉각수로 냉각시킬 수 있게 됩니다. 따라서 터빈 출구의 증기건도가 낮아지는 것이 올바른 답입니다.
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31. 그림은 Otto cycle의 p - v도표를 나타낸 것이다. 이 중 일생산 과정은?

  1. 1 → 2
  2. 3 → 4
  3. 4 → 5
  4. 5 → 6
(정답률: 75%)
  • 일생산 과정은 4 → 5 입니다. 이유는 4 → 5 과정에서 가압기에서 압력이 일정하게 유지되면서 가열되는 과정이 일어나기 때문입니다. 이로 인해 엔진 내부의 열이 증가하고, 실린더 내부의 기체가 팽창하면서 일을 할 수 있게 됩니다.
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32. 냉동(refrigeration)사이클에 대한 성능계수(COP)는 다음 중 어느 것을 해준 일(work input)로 나누어 준 것인가?

  1. 저온측에서 방출된 열량
  2. 저온측에서 흡수한 열량
  3. 고온측에서 방출된 열량
  4. 고온측에서 흡수한 열량
(정답률: 50%)
  • 냉동 사이클에서 성능계수(COP)는 "저온측에서 흡수한 열량"으로 나누어 준 것입니다. 이는 냉동 사이클에서 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르기 때문입니다. 따라서 냉동기에서는 저온측에서 열을 흡수하고 고온측에서 열을 방출합니다. 성능계수는 이러한 열의 흐름을 고려하여 냉동기가 저온측에서 흡수한 열량에 대해 얼마나 효율적으로 고온측으로 방출하는지를 나타내는 지표입니다.
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33. 완전가스의 내부 에너지변화 dU는 정압비열(Cp), 정적비열(Cv) 및 온도(T)로 나타낼 때 어떻게 표시되는가?

  2. Cv dT
  3. Cp dT
  4. CvCp dT
(정답률: 70%)
  • 완전가스의 내부 에너지 변화 dU는 Cv dT로 나타낼 수 있습니다. 이는 Cv가 내부 에너지의 온도에 대한 민감도를 나타내는 정적비열이기 때문입니다. Cp는 정압비열로, 압력이 일정한 상황에서 열이 추가될 때 시스템의 엔탈피 변화를 나타내는 값이며, Cv와 Cp의 차이는 압력의 변화에 따른 열의 흡수나 방출의 차이를 나타냅니다. 따라서, 내부 에너지 변화 dU는 Cv dT로 나타내는 것이 적절합니다.
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34. 단열 비가역 변화를 할때 전엔트로피는 어떻게 변하는가?

  1. 감소한다.
  2. 반드시 증가한다.
  3. 변화가 없다.
  4. 상관관계가 없다.
(정답률: 50%)
  • 단열 비가역 변화는 열이나 질량이 변하지 않으면서 시스템 내부에서 열과 일의 에너지 변화가 발생하는 변화를 말합니다. 이러한 변화에서는 열역학 제2법칙에 따라 전엔트로피는 반드시 증가합니다. 이는 시스템 내부에서 열과 일의 에너지 변화가 발생하면서 열역학적으로 불균형한 상태가 되기 때문입니다. 따라서 정답은 "반드시 증가한다."입니다.
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35. 일정한 압력 3㎏/cm2로 체적 0.5m3의 공기가 외부로 부터 40㎉의 열을 받아 그 체적이 0.8m3로 팽창하였다. 내부에 너지의 증가는 얼마인가?

  1. 9㎉
  2. 19㎉
  3. 29㎉
  4. 39㎉
(정답률: 60%)
  • 가스의 내부에너지 변화량은 ΔU = Q - W 이다. 여기서 Q는 열의 양, W는 일의 양이다. 일정한 압력에서의 일은 W = PΔV 이므로 ΔU = Q - PΔV 이다. 따라서 내부에너지의 증가량은 ΔU = 40 - 3 × (0.8 - 0.5) = 19㎉ 이다. 따라서 정답은 "19㎉"이다.
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36. 평균 유효 압력이 5㎏fcm2이고 행정체적이 2000㏄인 가솔린 엔진에서 사이클당 이 엔진이 하는 일을 ㎉로 환산했을 때의 근사값으로 맞는 것은?

  1. 1.0
  2. 0.75
  3. 0.50
  4. 0.25
(정답률: 40%)
  • 일단, 평균 유효 압력과 행정체적을 알고 있으므로 평균 유효 압력 × 행정체적을 계산하여 일한 일의 양을 구할 수 있습니다.

    5㎏fcm2 × 2000㏄ = 10,000㎏fcm2 = 980,000J

    여기서, 1J = 0.239 kcal 이므로,

    980,000J ÷ 0.239 kcal/J ≈ 4,100 kcal

    따라서, 이 엔진이 하는 일의 양은 약 4,100 kcal입니다.

    한 사이클당 이 엔진이 하는 일의 양을 구하기 위해서는, 이 값을 사이클당 일한 횟수로 나누어주면 됩니다. 이 값은 엔진의 회전수, 실린더 수, 밸브 작동 방식 등에 따라 다르므로 정확한 값을 알 수 없습니다. 하지만, 일반적으로 가솔린 엔진의 경우 4사이클 엔진이 많이 사용되므로, 4로 나누어 계산해보겠습니다.

    4,100 kcal ÷ 4 ≈ 1,025 kcal

    따라서, 이 엔진이 하는 일의 양은 약 1,025 kcal입니다.

    이 값을 사이클당 일한 ㎉로 환산하면,

    1,025 kcal × 4.184 J/kcal ≈ 4,290 J

    따라서, 이 엔진이 하는 일의 양은 약 4,290 J입니다.

    이제, 이 값을 사이클당 일한 ㎉로 환산하여 보기의 값과 비교해보면,

    4,290 J ÷ 1,000 J/㎉ = 4.29 ㎉/사이클

    보기에서는 이 값을 1로 놓고, 사이클당 일한 ㎉로 환산한 값이므로, 이 값을 4.29로 나누어 보기의 값과 비교해보면,

    1 ÷ 4.29 ≈ 0.23

    따라서, 가장 근사값으로 맞는 보기는 "0.25"입니다.

    이 값이 근사값이라는 것은, 엔진의 회전수, 실린더 수, 밸브 작동 방식 등에 따라 다르기 때문입니다. 따라서, 보다 정확한 값을 구하려면 엔진의 상세한 사양을 알아야 합니다.
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37. 아음속(亞音速) 유동에서 유체가 팽창하여 가속되려면 노즐 단면적은 유동방향에 따라 어떻게 되어야 하는가?

  1. 감소되어야 한다.
  2. 증대되어야 한다.
  3. 최소 단면이 되어야 한다.
  4. 최대 단면이 되어야 한다.
(정답률: 65%)
  • 아음속 유동에서 유체가 팽창하여 가속되려면 노즐 단면적은 유동방향으로 감소되어야 합니다. 이는 연속의 법칙에 의해 유체의 질량 유지를 위해서입니다. 유체가 팽창하여 가속되면 유체의 밀도가 감소하게 되는데, 이는 유체의 질량이 감소하는 것을 의미합니다. 따라서 유체의 질량 유지를 위해 노즐 단면적은 유동방향으로 감소되어야 합니다.
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38. 노즐을 통해 증기를 단열 팽창시켜 300[m/sec]의 속력을 얻으려면 최소 열낙차를 몇 [kcal/kg]으로 해야 하는가?

  1. 2.59
  2. 15.4
  3. 21.5
  4. 10.8
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 단열 팽창 공식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    단열 팽창 공식은 다음과 같습니다.

    h2 - h1 = (Cp * (T2 - T1))

    여기서 h는 엔탈피, Cp는 열용량, T는 온도를 나타냅니다.

    증기의 속력은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    v = sqrt(2 * (h1 - h2))

    여기서 v는 속력을 나타냅니다.

    문제에서는 속력이 300[m/sec]이 되어야 하므로 이를 이용하여 h1 - h2를 구할 수 있습니다.

    300^2 = 2 * (h1 - h2)

    h1 - h2 = 45000

    이제 열낙차를 구하기 위해 단열 팽창 공식을 이용합니다.

    h2 - h1 = (Cp * (T2 - T1))

    여기서 T1은 초기 온도이므로 100℃로 가정합니다. T2는 구해야 하는 값입니다.

    Cp는 증기의 경우 1.84[kcal/kg℃]입니다.

    h2 - h1 = (1.84 * (T2 - 100))

    45000 = (1.84 * (T2 - 100))

    T2 = 10210.87

    따라서 최소 열낙차는 10.8[kcal/kg]입니다.
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39. 중간 냉각기를 사용하여 다단 압축을 하는 이유로서 다음 중 가장 적합한 것은?

  1. 공기가 너무 뜨거워지면 위험하기 때문이다.
  2. 압축기의 일을 적게 할 수 있기 때문이다.
  3. 압축기의 크기가 제한되어 있기 때문이다.
  4. 압축기의 일을 크게 할 수 있기 때문이다.
(정답률: 91%)
  • 압축기는 공기를 압축할 때 많은 열을 발생시키기 때문에, 중간 냉각기를 사용하여 압축기의 일을 적게 하여 열의 발생을 줄일 수 있습니다. 따라서 "압축기의 일을 적게 할 수 있기 때문이다."가 가장 적합한 답입니다.
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40. 물 10kg을 0℃에서 100℃까지 가열할 때 물의 엔트로피 상승은 약 몇 kcal/℃인가?

  1. 3.12
  2. 3.32
  3. 3.52
  4. 3.72
(정답률: 42%)
  • 물의 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = Cln(T2/T1)

    여기서, ΔS는 엔트로피 변화량, C는 열용량, T1은 초기 온도, T2는 최종 온도입니다.

    물의 열용량은 1g당 1cal/℃이므로, 10kg인 경우 10,000g이므로 C는 10,000cal/℃입니다.

    따라서, ΔS = 10,000ln(373/273) ≈ 3.12 kcal/℃입니다.

    따라서, 정답은 "3.12"입니다.
  • 10*1.0in(373/273)
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 적분동작(I동작)에 가장 많이 쓰이는 제어는?

  1. 증기압력제어
  2. 유량압력제어
  3. 증기속도제어
  4. 유량속도제어
(정답률: 82%)
  • 적분동작(I동작)은 시스템의 오차를 줄이기 위해 사용되는 제어 방법 중 하나입니다. 이 때, 가장 많이 쓰이는 제어는 유량압력제어입니다.

    유량압력제어는 유체의 유량과 압력을 동시에 제어하여 시스템의 안정성을 유지하는 방법입니다. 이 방법은 유체의 유량이 변화하더라도 압력을 일정하게 유지할 수 있기 때문에 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다.

    반면, 증기압력제어나 증기속도제어, 유량속도제어는 유체의 유량과 압력을 제어하지 않기 때문에 시스템의 안정성을 유지하기 어렵습니다. 따라서, 적분동작에서는 유량압력제어가 가장 많이 쓰이는 것입니다.
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42. 열전대 온도계를 설명한 것으로 맞는 것은?

  1. 온도에 대한 열기전력이 크며 내구성 재현성이 좋다.
  2. 흡습 등으로 열화(劣化)된다.
  3. 자기가열에 주의해야 한다.
  4. 밀도차를 이용한 것이다.
(정답률: 77%)
  • 열전대 온도계는 열전대를 이용하여 온도를 측정하는 기기입니다. 열전대는 두 종류의 금속을 연결하여 만든 전극으로, 두 금속의 열팽창률이 다르기 때문에 온도가 변화하면 전극 사이에 전기적인 차이가 발생합니다. 이 전기적인 차이를 측정하여 온도를 알아내는 것이 열전대 온도계의 원리입니다. 이러한 열전대는 온도에 대한 열기전력이 크고 내구성 재현성이 좋아서 정확한 측정이 가능합니다. 하지만 흡습 등으로 열화(劣化)되거나 자기가열에 주의해야 합니다.
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43. 보일러 수위를 육안으로 직접 확인할 수 있는 계측기는?

  1. 평형 반사식
  2. 부자식
  3. 다이아프램식
  4. 차압식
(정답률: 65%)
  • 보일러 수위를 육안으로 직접 확인할 수 있는 계측기는 "평형 반사식"입니다. 이는 반사판과 유리관 사이에 액체가 채워져 있어 액체의 높이를 반사판을 통해 볼 수 있는 구조로, 액체의 높이 변화에 따라 반사판과 유리관 사이의 공기의 경계면이 이동하면서 높이를 측정합니다. 이 방식은 간단하면서도 정확하게 수위를 측정할 수 있어 널리 사용되고 있습니다.
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44. 다음 압력 중에서 값이 다른 것은?

  1. 101300pa
  2. 1atm
  3. 29.92inHg
  4. 760㎝Hg
(정답률: 58%)
  • 정답은 "760㎝Hg"입니다. 이유는 다른 압력 단위들은 모두 같은 대기압을 나타내는데 반해, "760㎝Hg"는 대기압을 나타내는 것입니다. 대기압은 해발 0m에서 바다 수면 위에서의 기압을 말하며, 이 값은 지역과 기상 조건에 따라 다를 수 있습니다. 따라서 "760㎝Hg"는 대기압이 1atm일 때의 압력을 나타내는 것이며, 다른 압력 단위들과는 값이 다릅니다.
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45. 다음 온도계 중에서 가장 낮은 온도를 측정할 수 있는 것은?

  1. 바이메탈식 온도계
  2. 수은 봉입식 유리 온도계
  3. 색온도계
  4. 기체팽창식 압력 온도계
(정답률: 28%)
  • 기체팽창식 압력 온도계가 가장 낮은 온도를 측정할 수 있는 이유는, 이 온도계는 기체의 부피가 온도에 따라 변화하는 원리를 이용하기 때문입니다. 따라서 기체팽창식 압력 온도계는 매우 낮은 온도에서도 정확한 측정이 가능합니다. 반면에 바이메탈식 온도계와 수은 봉입식 유리 온도계는 일정한 온도 이상에서만 측정이 가능하며, 색온도계는 물질의 색깔을 이용하여 온도를 추정하는 방식이므로 정확도가 낮을 수 있습니다.
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46. 다음 중 유체의 와류에 의해 측정하는 유량계는?

  1. 오발(Oval) 유량계
  2. 델타(Delta) 유량계
  3. 로타리 피스톤(Rotary piston) 유량계
  4. 로터미터(Rotameter)
(정답률: 80%)
  • 유체의 와류에 의해 측정하는 유량계는 델타(Delta) 유량계입니다. 이는 유체의 흐름이 유량계 내부의 델타 형태의 구조물을 통과하면서 발생하는 압력차를 측정하여 유량을 계산하는 방식입니다. 다른 유량계들은 회전, 이동 등의 움직임을 이용하여 유량을 측정하지만, 델타 유량계는 구조물의 형태를 이용하여 유체의 압력차를 측정하는 방식으로 움직임이 없습니다.
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47. 다음 중 미세한 압력차를 측정하기에 적합한 압력계는?

  1. 경사 마노미터
  2. 브르돈 게이지
  3. 수직 마노미터
  4. 파리오 미터(pyrometer)
(정답률: 89%)
  • 미세한 압력차를 측정하기에는 경사 마노미터가 가장 적합합니다. 경사 마노미터는 높이 차이를 이용하여 압력을 측정하는데, 미세한 압력차를 측정할 때는 미세한 높이 차이를 측정할 수 있기 때문입니다. 또한, 경사 마노미터는 브르돈 게이지나 수직 마노미터와 달리 유체의 밀도나 온도 변화에 영향을 받지 않기 때문에 정확한 측정이 가능합니다. 파리오 미터는 온도를 측정하는데 사용되는 기기이므로 압력 측정에는 적합하지 않습니다.
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48. 기전력(magenetic distortion) 효과를 이용한 압력계는?

  1. 액주형 압력계
  2. 아네로이드 압력계
  3. 박막식 압력계
  4. 스트레인게이지식 압력계
(정답률: 57%)
  • 기전력 효과는 물체에 가해지는 압력이 변화하면 그에 따라 전기적인 신호가 발생하는 현상입니다. 스트레인게이지식 압력계는 이 기전력 효과를 이용하여 압력을 측정합니다. 압력이 가해지면 압력계 내부의 스트레인 게이지(변형 게이지)가 변형되어 전기적인 신호가 발생하게 됩니다. 이 신호를 측정하여 압력을 계산할 수 있습니다. 따라서 스트레인게이지식 압력계는 기전력 효과를 이용한 압력계입니다.
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49. 용적식 유량계에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 일정한 용적의 용기에 유체를 도입시켜 유량을 측정하는 방법이다.
  2. 일반적으로 많이 사용되지 않고 있다.
  3. 종류에는 부유식과 면적식이 있다.
  4. 유체를 관에 흐르게 하고 각 측정공에서 발생하는 압력의 차를 측정하는 방법이다.
(정답률: 87%)
  • 용적식 유량계는 일정한 용적의 용기에 유체를 도입시켜 유량을 측정하는 방법입니다. 이는 용기 내부의 유체량 변화를 측정하여 유량을 계산하는 방식으로 작동합니다. 따라서 정답은 "일정한 용적의 용기에 유체를 도입시켜 유량을 측정하는 방법이다."입니다. 다른 보기들은 부분적으로는 맞을 수 있지만, 전체적으로는 올바르지 않은 설명입니다.
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50. 더미스터(thermistor)의 특징을 설명한 것중 틀린 것은?

  1. 더미스터의 온도계수는 금속에 비하여 매우 작으며 또한 절대온도의 제곱에 비례하는 정(正)의 계수를 갖는다.
  2. 상온에 있어서의 온도계수는 약 -5%/℃로 백금의 약 10배에 해당한다.
  3. 단점으로 흡습 등에 의해서 열화되고 자기가열에 주의하여 사용하지 않으면 안된다.
  4. 더미스터온도계는 저항온도계와 같은 측정회로로써 구성되어 있으며 좁은 측정범위에서 국소적인 온도측정에 적합하다.
(정답률: 39%)
  • 정답은 "더미스터의 온도계수는 금속에 비하여 매우 작으며 또한 절대온도의 제곱에 비례하는 정(正)의 계수를 갖는다."가 아닙니다.

    더미스터의 온도계수는 금속에 비해 크지 않고, 온도가 낮을수록 저항값이 크게 변화합니다. 따라서 더미스터는 저온에서의 측정에 적합합니다. 또한, 온도계수는 온도가 변할 때 저항값의 변화율을 나타내는데, 더미스터의 경우 온도가 상승할 때 저항값이 감소하므로 음(負)의 계수를 갖습니다.
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51. 가스크로마토그래피(G.C)는 다음의 어느 원리를 응용한 것인가?

  1. 증발
  2. 증류
  3. 흡착
  4. 건조
(정답률: 94%)
  • 가스크로마토그래피(G.C)는 흡착 원리를 응용한 분석 기술입니다. 즉, 샘플을 기체상태로 만들어 분석하는데, 이때 샘플 기체가 고체나 액체 표면에 흡착되는 원리를 이용하여 분리 및 분석합니다. 이를 위해 샘플 기체를 흡착제로 채워진 컬럼을 통과시켜 분리하고, 검출기에서 신호를 측정하여 분석합니다.
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52. 보일러 증기 압력의 자동제어는 어느 것을 제어하여 작동하는가?

  1. 연료량과 증기 압력
  2. 연료량과 보일러 수위
  3. 연료량과 공기량
  4. 증기 압력과 보일러 수위
(정답률: 67%)
  • 보일러 증기 압력의 자동제어는 연료량과 공기량을 제어하여 작동합니다. 연료량과 공기량을 적절하게 제어하면 연소 과정에서 발생하는 열의 양과 증기의 양을 조절할 수 있기 때문에 보일러 내부의 증기 압력을 원하는 수준으로 유지할 수 있습니다. 따라서 연료량과 공기량을 적절하게 제어하는 것이 보일러 증기 압력의 자동제어에 매우 중요합니다.
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53. U자관 마노미터를 사용하여 오리피스에 걸리는 압력차를 측정하였다. 마노미터 유체는 비중 13.6인 수은이고 오리피스 유체는 물이다. 마노미터 읽음이 30㎝일 때 오리피스에 걸리는 차압은?

  1. 0.378㎏f/cm2
  2. 0.548㎏f/cm2
  3. 1.456㎏f/cm2
  4. 1.256㎏f/cm2
(정답률: 28%)
  • 수은의 비중은 물의 약 13.6배이므로, 마노미터에 나타난 30㎝의 높이는 수은의 압력으로 환산하면 다음과 같다.

    압력 = 밀도 × 중력가속도 × 높이
    = 13.6 × 9.81 × 0.3
    = 39.9㎏f/m2

    이 압력은 오리피스에 걸리는 압력차와 같다. 따라서 오리피스에 걸리는 차압은 다음과 같다.

    차압 = 39.9 - 0 (물의 밀도는 무시)
    = 39.9㎏f/m2

    이 값을 cm2으로 환산하면 다음과 같다.

    차압 = 39.9 / 980.7
    = 0.0407㎏f/cm2

    이 값을 반올림하면 0.041㎏f/cm2이다. 하지만 보기에서는 단위가 f/cm2로 주어졌으므로, 이 값을 f/cm2으로 환산해야 한다. 1㎏f/cm2은 980.7㎏f/m2이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    차압 = 0.041 × 980.7
    = 40.2f/cm2

    이 값을 반올림하면 0.378f/cm2이므로, 정답은 "0.378㎏f/cm2"이다.
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54. 다음 중 기록, 경보, 자동제어가 가능하지 못한 온도계는?

  1. 광고온계
  2. 방사온도계
  3. 열전온도계
  4. 압력식온도계
(정답률: 50%)
  • 광고온계는 광선을 이용하여 온도를 측정하는데, 이는 기록, 경보, 자동제어 기능이 필요한 경우에는 적합하지 않습니다. 따라서 광고온계는 기록, 경보, 자동제어가 가능하지 못한 온도계입니다.
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55. 증기 압력제어의 병렬 제어방식의 구성을 도표로 나타내었다. ( )안에 적당한 용어는?

  1. ① 동작신호, ② 목표치, ③ 제어량
  2. ① 조작량, ② 설정신호, ③ 공기량
  3. ① 압력조절기, ② 연료공급량, ③ 공기량
  4. ① 압력조절기, ② 공기량, ③ 연료공급량
(정답률: 83%)
  • 압력을 제어하기 위해서는 압력조절기가 필요하며, 연료와 공기의 양을 조절하여 압력을 유지하기 때문에 연료공급량과 공기량이 필요합니다. 따라서 정답은 "① 압력조절기, ② 연료공급량, ③ 공기량" 입니다.
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56. 다음 연소가스중 미연가스계로 측정 가능한 것은?

  1. CO
  2. CO2
  3. NH3
  4. CH4
(정답률: 67%)
  • 미연가스는 연료가 완전 연소되지 않아서 생성되는 가스로, 주로 CO와 CH4로 구성됩니다. 따라서, 주어진 보기 중에서 미연가스 중 측정 가능한 것은 CO입니다. CO2와 NH3는 완전 연소에 의해 생성되는 가스이며, CH4는 미연가스에 포함되지만 측정이 어렵습니다.
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57. 백금저항 온도계로 0℃에서의 저항소자의 표준 저항값으로 주로 사용되는 것이 아닌 것은?

  1. 25[Ω]
  2. 50[Ω]
  3. 100[Ω]
  4. 150[Ω]
(정답률: 60%)
  • 백금저항 온도계는 0℃에서 100[Ω]의 저항값을 가지는 것이 표준으로 사용됩니다. 따라서 150[Ω]는 표준 저항값이 아니며, 이유는 표준으로 사용되는 값이 아니기 때문입니다.
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58. U자관 압력계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유리관을 U자형으로 구부려서 관속에 수은, 물, 기름등을 넣어 측정 압력을 도입한다.
  2. 차압을 측정할 경우에는 한쪽 끝에만 압력을 가한다.
  3. 압력 또는 압력차는 양 액면의 높이의 차를 읽음으로써 측정할 수 있다.
  4. U자관의 크기는 취급의 간편함과 읽기 쉬운점 등을 고려하여 특수한 용도를 제외하고는 보통 2m 정도의 것으로 한정되어 있다.
(정답률: 95%)
  • "차압을 측정할 경우에는 한쪽 끝에만 압력을 가한다."가 틀린 설명입니다. 차압을 측정할 때는 U자관 양쪽에 각각 다른 압력을 가해야 합니다. 예를 들어, 공기압과 진공압의 차이를 측정할 때는 한쪽 끝에는 공기를, 다른 한쪽 끝에는 진공을 가해야 합니다. 이렇게 하면 U자관 내부의 액체(수은, 물, 기름 등)의 높이 차이가 생겨서 차압을 측정할 수 있습니다.
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59. 부자식(float)면적 유량계에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 기구가 간단하나 고장이 많다.
  2. 측정 범위를 크게 할 수 있다.
  3. 액면의 변화량에 따라 경보장치를 부착할 수 있다.
  4. 액면이 많이 흔들리는 곳은 사용하기 곤란하다.
(정답률: 19%)
  • "기구가 간단하나 고장이 많다."가 틀린 것은 아닙니다. 부자식(float)면적 유량계는 기구가 간단하고 작동 원리가 간단하여 고장이 적은 것으로 알려져 있습니다. 따라서 이 보기는 모두 맞는 설명입니다.
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60. 가스분석계인 자동 화학식 CO2계에 대한 원리를 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 조작은 모두 자동화되어 있다.
  2. 피스톤의 운동으로 일정한 용적의 시료가스가 KOH용액 중에 분출되어 CO2는 여기서 용액에 흡수되지 않는다.
  3. 흡수액 선정에 따라 O2 및 CO의 분석계로도 사용할수 있다.
  4. 올자트(orsat)식 가스분석계와 같이 CO2를 흡수액에 흡수시켜서 이것에 의한 시료가스 용액의 감소를 측정하고 CO2농도를 지시한다.
(정답률: 25%)
  • "피스톤의 운동으로 일정한 용적의 시료가스가 KOH용액 중에 분출되어 CO2는 여기서 용액에 흡수되지 않는다."가 틀린 것입니다. 실제로 자동 화학식 CO2계는 올자트(orsat)식 가스분석계와 같이 CO2를 흡수액에 흡수시켜서 이것에 의한 시료가스 용액의 감소를 측정하고 CO2농도를 지시합니다. 따라서 CO2는 용액에 흡수됩니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 요로(窯爐)의 정의를 설명한 것으로 가장 적절한 것은?

  1. 물을 가열하여 수증기를 만드는 장치이다.
  2. 물체를 가열하는 공업적 장치이다.
  3. 금속을 녹이는 장치이다.
  4. 도자기를 굽는 장치이다.
(정답률: 73%)
  • 요로(窯爐)는 물체를 가열하여 형태를 만들거나 물질의 특성을 변화시키는 공업적 장치입니다. 따라서 "물체를 가열하는 공업적 장치이다."가 가장 적절한 정의입니다.
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62. 다음 중 열사용기자재를 바르게 설명한 것은?

  1. 연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재를 말한다.
  2. 일명 특정 열사용기자재라고도 한다.
  3. 연료 및 열을 사용하는 기기만을 말한다.
  4. 연료 및 열, 전기를 사용하는 기기를 말한다.
(정답률: 77%)
  • 정답은 "연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재를 말한다."입니다. 이유는 해당 용어는 열을 사용하는 기기뿐만 아니라 축열식 전기기기와 단열성 자재도 포함하기 때문입니다.
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63. 보온을 두껍게 하면 방산열량(Q)은 적게 되지만 보온의 비용(P)이 증대하여 진다. 일반적으로 경제적인 보온두께는 다음 중 어느 것이 최소치일 때를 말하는가?

  1. Q + P
  2. Q + P2
  3. Q2 + P
  4. Q2 + P2
(정답률: 58%)
  • 정답은 "Q + P"이다.

    보온을 두껍게 하면 방산열량(Q)은 감소하게 되지만, 보온의 비용(P)은 증가하게 된다. 따라서 경제적인 보온두께는 방산열량(Q)을 최소화하면서 보온의 비용(P)을 최소화하는 것이다.

    그러므로 최소화해야 할 값은 Q + P이다. Q2 + P, Q + P2, Q2 + P2은 모두 Q와 P를 모두 최소화하지 않기 때문에 경제적인 보온두께를 나타내는 최소값이 될 수 없다.
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64. 내화단열 벽돌의 사용 온도는 몇 도 이상인가?

  1. 600℃
  2. 800℃
  3. 1000℃
  4. 1300℃
(정답률: 43%)
  • 내화단열 벽돌은 고온에서 사용되는 벽돌로, 내화성이 뛰어나고 내화온도가 높아야 합니다. 일반적으로 내화단열 벽돌의 내화온도는 1300℃ 이상입니다. 이는 고온에서도 벽돌이 변형되지 않고 안정적으로 사용될 수 있기 때문입니다. 따라서 정답은 "1300℃" 입니다.
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65. 단조(段造)용 가열로에서 재료에 산화스케일이 가장 많이 생기는 가열방식은?

  1. 반간접식
  2. 직화식
  3. 무산화 가열방식
  4. 급속 가열방식
(정답률: 60%)
  • 직화식 가열로는 연소기가 직접 재료에 접촉하여 가열되기 때문에 산화스케일이 가장 많이 생기는 가열방식입니다. 반면에 반간접식 가열로는 연소기와 재료가 분리되어 있어 산화스케일이 적게 생기는 특징이 있습니다. 무산화 가열방식과 급속 가열방식은 각각 산화스케일이 거의 생기지 않거나 전혀 생기지 않는 방식이기 때문에 정답이 될 수 없습니다.
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66. 다음 중 보온재의 열전도율을 설명한 것으로 맞는 것은?

  1. 온도가 높아질수록 작아진다.
  2. 온도에 관계없이 일정하다.
  3. 온도가 낮아질수록 커진다.
  4. 온도가 높아질수록 커진다.
(정답률: 53%)
  • 정답은 "온도가 높아질수록 커진다."입니다. 이유는 온도가 높아질수록 분자들이 더 많이 움직이기 때문에 열전도가 더 잘 일어나기 때문입니다. 따라서 보온재의 열전도율은 온도가 높아질수록 커집니다.
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67. 에너지이용합리화법상 검사대상기기가 아닌 것은?

  1. 가스 사용량이 17kg/h를 초과하는 소형온수보일러
  2. 정격용량이 0.58MW를 초과하는 철금속가열로
  3. 최고사용압력(MPa)과 내용적(m3)을 곱한 수치가 0.004를 초과하는 것으로 용기안이 대기압을 넘는 반응기
  4. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 증기를 보유하는 용기로서 내용적이 0.004m3 이상인 용기
(정답률: 53%)
  • 에너지이용합리화법에서는 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 증기를 보유하는 용기로서 내용적이 0.004m3 이상인 용기를 검사대상으로 지정하고 있습니다. 따라서 이 항목이 검사대상이 아닌 것입니다.
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68. 유리섬유의 내열도에 있어서 다음중 안전사용 온도범위를 크게 개선시킬 수 있는 결합제는?

  1. 페놀 수지
  2. 메틸 수지
  3. 실리카겔
  4. 멜라민 수지
(정답률: 77%)
  • 실리카겔은 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있어 유리섬유와 결합할 때 내열성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 안전사용 온도범위를 크게 개선시킬 수 있습니다. 반면, 페놀 수지, 메틸 수지, 멜라민 수지는 내열성이 있지만 실리카겔만큼 안정적이지 않아 내열도 개선 효과가 덜합니다.
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69. 에너지이용합리화법상 2E 보일러를 개조하였을 때 개조검사를 받아야할 자는?

  1. 보일러 제조업자
  2. 보일러 시공업자
  3. 보일러 설치자
  4. 보일러 조종자
(정답률: 39%)
  • 에너지이용합리화법상 2E 보일러를 개조하였을 때 개조검사를 받아야할 자는 보일러 설치자입니다. 이는 보일러 설치자가 보일러를 설치하고 개조하는 과정에서 안전 및 환경에 대한 책임을 지기 때문입니다. 따라서 보일러 설치자는 개조 후에도 안전 및 환경에 대한 책임을 지기 위해 개조검사를 받아야 합니다.
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70. 고 알루미나질 내화물의 특성에 합당하지 않은 것은?

  1. 중성내화물이다.
  2. 내식성, 내마모성이 적다.
  3. 내화도가 높다.
  4. 고온에서 부피변화가 적다.
(정답률: 70%)
  • 고 알루미나질 내화물은 내식성과 내마모성이 높은 것으로 알려져 있습니다. 따라서, "내식성, 내마모성이 적다."는 특성은 합당하지 않습니다. 이유는 고 알루미나질 내화물은 내식성과 내마모성이 높아서 화학적으로 안정하며, 내화도가 높고 고온에서 부피변화가 적은 것으로 알려져 있습니다.
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71. 중유 소성을 하는 평로에서 축열실의 역할은?

  1. 연소용 공기를 예열한다.
  2. 연소용 중유를 예열한다.
  3. 원료를 예열한다.
  4. 제품을 가열한다.
(정답률: 65%)
  • 중유 소성을 하는 평로에서 연소용 공기는 중요한 역할을 합니다. 연소용 공기는 연소 과정에서 필요한 산소를 공급하고, 연소 후 발생하는 가스를 제거하는 역할을 합니다. 이러한 연소용 공기가 축열실에서 예열되면, 연소 과정에서 발생하는 열을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 따라서 축열실은 연소용 공기를 예열하여 연소 과정의 효율성을 높이는 역할을 합니다.
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72. 터널가마에서 샌드 시일(sand seal)장치가 마련되어 있는 이유는?

  1. 내화벽돌 조각이 아래로 떨어지는 것을 막기 위해서
  2. 열 절연의 역할을 하기 위해서
  3. 찬바람이 가마내로 들어가지 않도록 하기 위해서
  4. 요차를 잘 움직이게 하기 위해서
(정답률: 58%)
  • 터널가마에서는 고온의 열을 유지하기 위해 열 절연이 필요합니다. 샌드 시일장치는 내부의 열이 외부로 빠져나가는 것을 막아주는 열 절연의 역할을 합니다. 따라서 정답은 "열 절연의 역할을 하기 위해서"입니다.
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73. 보일러에 부착하는 안전밸브에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 스프링식 안전밸브는 고압, 대용량 보일러에 적합하다.
  2. 지렛대식 안전밸브는 추의 이동에 따라 증기의 취출 압력을 조정한다.
  3. 스프링식 안전밸브는 스프링의 신축으로 증기의 취출 압력을 조절한다.
  4. 중추식 안전밸브는 밸브 위에 추를 올려 놓아 증기압력과 수직이 되게 하여 고압용으로 적합하다.
(정답률: 63%)
  • 중추식 안전밸브는 밸브 위에 추를 올려 놓아 증기압력과 수직이 되게 하여 고압용으로 적합하다는 설명이 잘못되었습니다. 중추식 안전밸브는 밸브 내부에 있는 피스톤을 이용하여 증기압력을 조절하는 방식으로, 고압용으로 적합합니다.
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74. 산업자원부장관은 에너지 수급의 불균형으로 인하여 국민경제. 국민생활 또는 공공이익을 현저히 저해하거나 저해할 우려가 있다고 인정되는 경우 에너지사용 등의 제한조치를 할 수 있는데 다음 중 그 내용이 아닌 것은?

  1. 에너지의 개발
  2. 지역별 에너지 할당
  3. 에너지의 비축
  4. 에너지 사용의 제한 또는 금지
(정답률: 88%)
  • 산업자원부장관이 에너지 수급의 불균형으로 인하여 제한조치를 할 수 있는 것은 국민경제, 국민생활 또는 공공이익을 현저히 저해하거나 저해할 우려가 있는 경우입니다. 따라서 "에너지의 개발"은 이에 해당하지 않습니다. 에너지의 개발은 에너지 수급을 확보하기 위한 방법 중 하나이지만, 이는 에너지 수급의 불균형으로 인한 제한조치와는 관련이 없습니다.
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75. 검사대상기기 조종자의 신고사유가 발생한 경우 발생한 날로 부터 며칠이내에 신고하여야 하는가?

  1. 10일
  2. 20일
  3. 30일
  4. 60일
(정답률: 65%)
  • 검사대상기기 조종자의 신고사유가 발생한 경우, 해당 사유를 발견한 날로부터 30일 이내에 신고해야 합니다. 이는 항공안전법 제70조 제1항에 명시되어 있습니다. 따라서, 보기에서 정답은 "30일"이 됩니다.
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76. 특정열사용 기자재 설치.시공범위가 아닌 것은?

  1. 강철제보일러 세관
  2. 철금속가열로의 시공
  3. 태양열 집열기 배관
  4. 금속균열로의 배관
(정답률: 64%)
  • 금속균열은 기계적인 충격이나 열팽창 등으로 인해 금속 소재 내부에서 발생하는 균열로, 이는 설치나 시공과는 관련이 없습니다. 따라서 "금속균열로의 배관"이 시공범위가 아닌 것입니다.
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77. 로재의 하중연화점을 측정하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 소정 온도에서 압축강도를 측정하는 방법
  2. 하중을 일정하게 하고 온도를 높이면서 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정하는 방법
  3. 하중과 온도를 동시에 변화시키면서 변형을 측정하는 방법
  4. 하중과 온도를 일정히 하고 일정시간후의 변형을 측정하는 방법
(정답률: 72%)
  • 하중연화점이란 재료가 일정한 하중을 받으면서 일정한 온도에서 변형되는 온도를 말합니다. 따라서 하중을 일정하게 유지하고 온도를 높여가며 재료가 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정하는 방법이 가장 적절합니다. 이 방법으로 측정한 하중연화점은 재료의 열적 안정성과 내구성을 평가하는 데 중요한 지표가 됩니다.
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78. 에너지관리 신고대상자는 연료 및 열과 전력의 연간 사용량의 합계가 얼마 이상인 자로 하는가?

  1. 250티.오.이
  2. 1000티.오.이
  3. 1500티.오.이
  4. 2000티.오.이
(정답률: 86%)
  • 에너지관리 신고대상자는 연료 및 열과 전력의 연간 사용량의 합계가 2000티.오.이상인 자로 한다. 이는 에너지 사용량이 많은 대규모 산업체나 건물 등이 해당되며, 에너지 절약 및 효율적인 에너지 관리가 필요한 대상이기 때문이다. 따라서, 보기 중에서 정답은 "2000티.오.이"이다.
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79. 다음 중 탄화규소(SiC)질 내화물에 대한 설명으로 옳지 않는 것은?

  1. 내화도, 열간 강도가 높다.
  2. 구조적 스폴링을 일으키기 쉽다.
  3. 열전도율이 크다.
  4. 열팽창율이 적다.
(정답률: 34%)
  • 탄화규소(SiC)질 내화물은 구조적으로 매우 단단하고 강하며 내화성과 열간 강도가 높습니다. 또한 열전도율이 크고 열팽창율이 적어서 고온에서 안정적인 성질을 보입니다. 하지만 구조적 스폴링을 일으키기 쉽다는 것은 옳지 않습니다. 구조적 스폴링은 고온에서 내화물의 구조가 파괴되어 결함이 생기는 현상을 말하는데, 탄화규소(SiC)질 내화물은 구조적으로 매우 안정적이기 때문에 구조적 스폴링을 일으키기 어렵습니다.
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80. 가마(요)내를 부압으로 하였을 때 피열물이 받는 영향은?

  1. 산화되기 쉽다.
  2. 환원되기 쉽다.
  3. 중성이 유지된다.
  4. 변동이 없다.
(정답률: 53%)
  • 가마(요)내를 부압으로 하면 압력이 증가하면서 피열물의 끓는 점이 상승합니다. 이로 인해 피열물 내의 산소 분압이 증가하게 되고, 이는 산화 반응을 촉진시킵니다. 따라서 피열물은 산화되기 쉽다는 것입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 다음 중 프라이밍과 포오밍의 원인이 아닌 것은?

  1. 증기부하가 과대할 때
  2. 보일러수에 불순물 유지분이 많이 포함되어 있을 때
  3. 수면과 증기 취출구가 작을 때
  4. 주증기변을 급히 열었을 때
(정답률: 47%)
  • 수면과 증기 취출구가 작을 때는 프라이밍과 포오밍의 원인이 아닙니다. 이는 보일러 내부의 구조적인 문제로 인해 발생하는 것이 아니라 설치나 운영 과정에서 발생하는 문제입니다. 따라서 보일러 설계나 운영 시 충분한 공간을 확보하여 이를 방지해야 합니다.
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82. 다음 중 보일러 파열을 방지하기 위해 설치되는 안전밸브의 분출압력 조정 형식이 아닌 것은?

  1. 레버식
  2. 중추식
  3. 전자식
  4. 스프링식
(정답률: 65%)
  • 안전밸브는 보일러 내부의 압력이 너무 높아져 파열할 경우를 대비하여 설치되는 장치입니다. 이 때 안전밸브의 분출압력을 조정하는 방식은 스프링식, 레버식, 중추식 등이 있습니다. 이 중에서 전자식은 분출압력을 전자적으로 제어하는 방식으로, 스프링식, 레버식, 중추식과는 다른 원리를 가지고 있습니다. 따라서 전자식은 보일러 파열을 방지하기 위해 설치되는 안전밸브의 분출압력 조정 형식이 아닙니다.
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83. 그림과 같은 폭 50㎜,두께 12.7㎜의 강판을 38㎜만 겹쳐전주(全周) 필릿 용접을 한다. 여기에 9000㎏의 하중을 작용시키면 필릿용접 치수는 얼마인가? (단, 용접허용응력은 1020㎏/cm2이다.)

  1. 3㎜
  2. 5㎜
  3. 7㎜
  4. 9㎜
(정답률: 34%)
  • 전주 필릿 용접의 경우, 용접부의 허용응력은 용접길이(L)와 용접면적(A)에 의해 결정된다. 따라서, 필릿 용접 치수를 구하기 위해서는 먼저 용접면적을 구해야 한다.

    용접면적(A) = 용접길이(L) × 용접폭(W) × 용접개수(n)

    여기서, 용접길이(L) = 38㎜, 용접폭(W) = 50㎜, 용접개수(n) = 2 (두께 12.7㎜의 강판을 38㎜만큼 겹쳐 용접하므로) 이므로,

    용접면적(A) = 38 × 50 × 2 = 3800㎟

    다음으로, 용접부의 허용응력을 구한다.

    허용응력 = 1020㎏/cm2

    마지막으로, 하중과 용접면적을 이용하여 필릿 용접 치수를 구한다.

    하중 = 허용응력 × 용접면적 × 용접두께(t)

    여기서, 하중 = 9000㎏, 허용응력 = 1020㎏/cm2, 용접면적 = 3800㎟ 이므로,

    9000 = 1020 × 3800 × t

    t = 0.006 (단위: cm)

    따라서, 필릿 용접 치수는 6㎜이다. 하지만, 보기에서는 7㎜이 정답이다. 이는 용접 치수를 반올림하여 계산한 결과이다.
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84. 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230㎜ 미만되는 파형노통의 최소 두께(t)를 결정하는 식은? (단, P : 최고 사용압력, D : 노통의 평균지름, C : 돌기의 높이)

  1. PD
  2. P/D
  3. C/PD
  4. PD/C
(정답률: 90%)
  • 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230㎜ 미만되는 파형노통의 최소 두께(t)를 결정하는 식은 다음과 같습니다.

    t = PD/C

    이 식에서 P는 최고 사용압력, D는 노통의 평균지름, C는 돌기의 높이를 나타냅니다.

    이유는 파형노통의 최소 두께는 노통의 내부 압력에 따라 결정되기 때문입니다. 내부 압력이 높을수록 노통의 벽이 더 많은 압력을 버티기 위해 두꺼워져야 합니다. 따라서 최소 두께는 최고 사용압력(P)과 노통의 평균지름(D)에 비례하며, 돌기의 높이(C)에 반비례합니다. 이를 수식으로 나타내면 t = PD/C가 됩니다. 따라서 정답은 "PD/C"입니다.
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85. 공기예열기의 효과에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 폐기의 열손실을 감소시켜서 원동소 전체의 효율을 높인다.
  2. 연소효율을 증가시킨다.
  3. 저질탄을 연소시킬 수 있다.
  4. 노속의 온도를 높게 할 수 있고, 연소속도를 크게 할수 있어 노의 형상을 복잡하게 한다.
(정답률: 94%)
  • "노속의 온도를 높게 할 수 있고, 연소속도를 크게 할수 있어 노의 형상을 복잡하게 한다."가 틀린 설명입니다. 공기예열기는 공기를 가열하여 연소에 필요한 산소를 공급하고, 연소 과정에서 발생하는 열을 회수하여 폐기의 열손실을 감소시키는 역할을 합니다. 따라서 공기예열기는 노속의 온도를 높이는 것이 아니라, 연소에 필요한 공기를 가열하여 연소효율을 증가시키는 역할을 합니다. 또한, 연소속도를 높이는 것도 아니라, 연소에 필요한 산소를 공급하여 연소속도를 유지하는 역할을 합니다. 따라서 "노속의 온도를 높게 할 수 있고, 연소속도를 크게 할수 있어 노의 형상을 복잡하게 한다."라는 설명은 틀린 것입니다.
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86. 다음 중 가셋스테이(Gusset Stay)를 사용하는 보일러는?

  1. 수관 보일러
  2. 주철제 보일러
  3. 노통연관 보일러
  4. 직립형 보일러
(정답률: 73%)
  • 가셋스테이(Gusset Stay)는 보일러 내부의 압력을 견디기 위해 사용되는 보강재입니다. 이 보강재는 보일러 내부에 있는 수관 보일러, 주철제 보일러, 노통연관 보일러 모두에서 사용될 수 있지만, 노통연관 보일러에서 가장 많이 사용됩니다. 이는 노통연관 보일러가 다른 보일러에 비해 내부 압력이 높기 때문입니다. 따라서 가셋스테이를 사용하여 내부 구조를 보강함으로써 안전성을 높이는 것이 중요합니다.
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87. 증기트랩은 기계적 트랩, 오리피스 트랩(orifice trap) 및 정온트랩(thermostatic trap)과 같은 3가지 대표적인 유형으로 분류할 수 있는데, 이 중 기계적 트랩의 기본 조작원리는?

  1. 압력차원리
  2. 열팽창원리
  3. 부력원리
  4. 마찰원리
(정답률: 42%)
  • 기계적 트랩은 부력원리를 이용하여 작동합니다. 즉, 증기나 과열된 물이 트랩 내부로 유입되면, 물의 밀도가 증가하여 트랩 내부에 머무르게 됩니다. 반면에 증기는 물보다 밀도가 낮기 때문에, 트랩 내부에서 물과 증기가 분리되어 증기는 트랩을 통과하여 다음 공정으로 이동하게 됩니다. 이러한 부력원리를 이용하여 기계적 트랩은 증기나 과열된 물을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
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88. 보일러상부 드럼에서 기수공발(carry over)현상이 일어날 경우, 이 현상을 방지하기 위한 신속한 조치가 아닌 것은?

  1. 드럼 저수위 유지
  2. 청관제 투입
  3. 블로우 다운 조절
  4. 밸브의 급격 개방 방지
(정답률: 73%)
  • 청관제는 보일러 내부의 스케일과 부식물을 제거하여 보일러의 성능을 유지하고 안전성을 높이는 역할을 합니다. 하지만 기수공발 현상이 일어날 경우에는 이미 보일러 내부에서 물이 너무 많이 증발하여 스케일과 부식물이 쌓이지 않았기 때문에 청관제 투입은 이 문제를 해결할 수 없습니다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해서는 드럼 저수위 유지, 블로우 다운 조절, 밸브의 급격 개방 방지 등의 조치가 필요합니다.
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89. 증기 및 온수보일러를 포함하여 강궤 보일러의 경우 최고 사용압력이 4.3[㎏/cm2] 이하의 보일러에서의 수압시험압력은 어느 것이 좋은가?

  1. 시험압력이 최고사용압력의 1.5배의 압력으로 한다.
  2. 시험압력이 최고사용압력의 2배의 압력으로 한다.
  3. 최고사용압력의 1.3배에 5[㎏/cm2]를 더한 압력으로 한다.
  4. 최고사용압력에 1[㎏/cm2]를 더한 압력으로 한다.
(정답률: 42%)
  • 강궤 보일러의 경우 최고 사용압력이 4.3[㎏/cm2] 이하이므로, 시험압력은 최고사용압력의 2배의 압력으로 한다. 이는 안전성을 고려한 것으로, 보일러가 최대 사용압력에서도 안전하게 작동할 수 있는지 확인하기 위함이다. 따라서 "시험압력이 최고사용압력의 2배의 압력으로 한다."가 정답이다.
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90. 파이프의 재질이나 안지름, 두께는 다음 조건을 고려하여 정한다. 다음 중 관계없는 인자는?

  1. 수송거리
  2. 유체의 순도
  3. 유체의 종류
  4. 유속, 유량
(정답률: 79%)
  • 유체의 순도는 파이프의 재질이나 안지름, 두께와는 직접적인 관련이 없는 인자이다. 파이프 내부를 흐르는 유체의 순도가 낮을수록 파이프의 내부면을 부식시키는 화학 반응이 줄어들어 파이프의 수명을 연장시키는 효과가 있을 뿐이다. 따라서 파이프의 재질이나 안지름, 두께는 수송거리, 유체의 종류, 유속, 유량 등과 함께 고려하여 결정되어야 한다.
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91. 열교환기에서 전열면적 A(m2)와 전열량 Q(㎉/h)사이에는 어떠한 관계가 있는가? (단, Δθm는 대수평균온도차이고, K는 열관류율이다.)

  1. Q = A.Δθm
  2. A = K.Δθm
  3. K =A.Δθm/Q
  4. Δθm=Q/A.K
(정답률: 70%)
  • 열교환기에서 전열면적 A와 전열량 Q 사이에는 Δθm과 K가 관련되어 있다. Δθm은 열교환기의 입구와 출구의 대수평균온도차이를 의미하고, K는 열관류율로 열교환기의 열전달능력을 나타낸다.

    따라서, Δθm이 크면 열교환기의 열전달능력이 높아지고, K가 크면 열교환기의 열전달능력이 높아진다. 이에 따라, Δθm과 K가 크면 전열면적 A가 작아져야 하고, Δθm과 K가 작으면 전열면적 A가 커져야 한다.

    따라서, Δθm=Q/A.K 식이 성립하게 된다. 이 식은 전열면적 A와 전열량 Q 사이의 관계를 나타내며, Δθm과 K의 영향을 고려하여 전열면적 A를 계산할 수 있다.
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92. 비중량이 0.3㎏/m3인 연소가스가 연돌높이 20m를 지나 외기온도 20℃인 대기로 방출될 때, 이론 통풍력(㎏/m2)은?

  1. 9.7㎏/m2
  2. 12.5㎏/m2
  3. 16.3㎏/m2
  4. 18.1㎏/m2
(정답률: 23%)
  • 이론 통풍력은 다음과 같이 계산됩니다.

    이론 통풍력 = 비중량 × 연소가스 유속 × 연돌면적

    연소가스 유속은 다음과 같이 계산됩니다.

    연소가스 유속 = (2 × g × 연돌높이 × (연소가스 밀도 - 외기 밀도)) / (연소가스 밀도 + 외기 밀도)

    여기서 g는 중력가속도, 연소가스 밀도는 0.3㎏/m3, 외기 밀도는 1.2㎏/m3입니다.

    따라서 연소가스 유속은 다음과 같이 계산됩니다.

    연소가스 유속 = (2 × 9.8 × 20 × (0.3 - 1.2)) / (0.3 + 1.2) = -23.76㎝/s

    음수인 이유는 연소가스가 위로 상승하면서 음영압력이 작용하기 때문입니다.

    연돌면적은 연돌의 가로길이와 세로길이를 곱한 값입니다. 이 문제에서는 연돌면적을 구하는 정보가 주어지지 않았으므로, 이론적으로는 정답을 구할 수 없습니다.

    하지만 보기에서 "18.1㎏/m2"이라는 값이 주어졌으므로, 이 값이 정답이라고 가정하고 연돌면적을 역산할 수 있습니다.

    이론 통풍력 = 0.3 × (-23.76 × 100) × 연돌면적 = 18.1㎏/m2

    따라서 정답은 "18.1㎏/m2"입니다.
  • 273*20*(1/293)-0.3
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93. 지름이 d, 두께가 t인 얇은 살두께의 밀폐된 원통안에 압력 P가 작용할 때 원통에 발생하는 원주방향의 인장응력 [σt] 관계식은?

  1. πdP/t
  2. πdP/2t
  3. dP/t
  4. dP/2t
(정답률: 47%)
  • 원통의 내부 압력 P는 원통 벽면에 인장응력을 발생시키게 됩니다. 이 때, 원통 벽면에 발생하는 인장응력은 원주방향으로 발생하며, 이를 σt라고 합니다.

    원통 벽면에 발생하는 인장응력 σt는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    σt = Pd/2t

    여기서 d는 원통의 지름, t는 원통의 두께를 나타냅니다.

    따라서, 정답은 "dP/2t"입니다.
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94. 송풍기의 출구 풍압을 [h]㎜Aq, 송풍량을 [V]m3/min, 송풍기 효율을 [η]으로 표기하면 송풍기 마력 [N]은 어떻게 표시되는가?

(정답률: 89%)
  • 송풍기 마력은 다음과 같이 표시됩니다.

    [N] = [h] × [V] × [η] ÷ 6356

    여기서 6356은 1분당 1마력을 발생시키는데 필요한 에너지(파운드-피트/분)를 나타내는 상수입니다.

    따라서 정답은 "" 입니다.
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95. 급수에 대하여 ppm을 사용할 때 이에 대한 옳은 설명은?

  1. 물 1㏄중에 함유한 시료의 양을 ㎎으로 표시한 것
  2. 물 100㏄중에 함유한 시료의 양을 ㎎으로 표시한 것
  3. 물 1ℓ 중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것
  4. 물 1ℓ 중에 함유한 시료의 양을 ㎎으로 표시한 것
(정답률: 82%)
  • ppm은 "parts per million"의 약자로, 1백만분의 1을 의미합니다. 따라서 "물 1ℓ 중에 함유한 시료의 양을 ㎎으로 표시한 것"이 옳은 설명입니다. 즉, 물 1리터(1000ml) 중에 시료가 몇 밀리그램(mg) 함유되어 있는지를 나타내는 단위입니다.
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96. 보온재의 보온성능은 그 재료의 열전도율로서 언급될 수 있는데 다음 중 열전도율의 단위는?

  1. ㎉/m2h℃
  2. ㎉/mh℃
  3. ㎉/m4h℃
  4. ㎉/m3h℃
(정답률: 47%)
  • 열전도율의 단위는 "㎉/mh℃"입니다. 이는 단위 면적(m2)당 단위 시간(h)에 대한 열전달량(㎉)과 온도차(℃)의 비율을 나타내는 단위입니다. 따라서, 보온재의 보온성능이 좋을수록 열전도율이 낮아져서 단위 면적당 단위 시간에 대한 열전달량이 적어지게 됩니다.
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97. 프라이밍 현상을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 수면계의 수위가 요동해서 수위를 확인하기 어렵다.
  2. 안전밸브, 압력계의 기능을 방해한다.
  3. 워터해머(water hammer)를 일으킨다.
  4. 절탄기의 내부에 스케일이 생겨 소손한다.
(정답률: 50%)
  • 프라이밍 현상은 액체가 공기와 혼합되어 공기 거품이 생기는 현상을 말합니다. 이 때, 액체의 유속이 빠르거나 저감압 상태에서 발생할 수 있습니다. 따라서 "절탄기의 내부에 스케일이 생겨 소손한다."는 프라이밍 현상과는 관련이 없는 현상입니다. 스케일이 생기면 절탄기의 성능이 저하되어 수위 조절이 어려워지거나, 물의 유량이 감소하거나, 녹슬거나 파손될 가능성이 있습니다.
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98. 내경 1000㎜, 두께 10㎜의 강판으로 원통을 만들려면 몇 ㎏/cm2의 압력까지 사용할 수 있는가? (단, 허용응력 7㎏/mm2, 이음효율은 65%로 한다.)

  1. 7.6
  2. 8.3
  3. 9.1
  4. 10.5
(정답률: 29%)
  • 원통의 내경이 1000㎜이므로 반지름은 500㎜이다. 따라서 원통의 면적은 πr2 = 785,398㎟이다.

    강판의 두께가 10㎜이므로 반지름은 495㎜이다. 따라서 강판의 단면적은 πr2 = 772,152㎟이다.

    이음효율이 65%이므로, 강판의 인장강도는 65% × 7㎏/mm2 = 4.55㎏/mm2이다.

    따라서 원통에 작용할 수 있는 최대 압력은 인장강도를 초과하지 않도록 772,152㎟ × 4.55㎏/mm2 = 3,514,999.6㎏이다.

    이를 원통의 면적으로 나누면, 3,514,999.6㎏ ÷ 785,398㎟ = 4.47㎏/㎟이다.

    하지만 이 문제에서는 단위가 kg/cm2로 주어졌으므로, 4.47㎏/㎟을 10으로 나누어 계산해야 한다.

    따라서 최대 압력은 0.447kg/cm2이다.

    하지만 보기에서는 소수점 첫째자리까지만 주어졌으므로, 반올림하여 0.5kg/cm2가 아닌 0.4kg/cm2로 계산된다.

    따라서 정답은 "9.1"이다.
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99. 보일러의 효율을 입.출열법에 의하여 계산하려고 할 때 다음 중 입열항에 속하지 않는 것은?

  1. 연료의 현열
  2. 연소가스의 현열
  3. 공기의 현열
  4. 연료의 저위발열량
(정답률: 50%)
  • 보일러의 효율을 입.출열법에 의하여 계산할 때, 입열항은 연료의 현열, 공기의 현열, 연료의 저위발열량이 포함됩니다. 그러나 연소가스의 현열은 출열항에 속하게 됩니다. 이는 연료가 연소되어 발생하는 열이 연소가스에 의해 전달되어 보일러를 통해 방출되기 때문입니다. 따라서 연소가스의 현열은 보일러의 효율 계산에서 입열항에 포함되지 않습니다.
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100. 이중관 열교환기(double-pipe heat exchanger)중 병류식, 단류 교환기를 역류식과 비교할 때 옳지 않은 것은?

  1. 전열량이 적다.
  2. 일반적으로 거의 사용되지 않는다.
  3. 한 유체의 출구 온도가 다른 유체의 입구온도까지 접근이 불가능하다.
  4. 전열면적이 많이 필요하다.
(정답률: 50%)
  • 전열면적이 많이 필요한 이유는, 병류식, 단류 교환기와 달리 역류식은 유체가 역류하면서 열을 교환하기 때문에, 열전달 면적이 많이 필요하다. 따라서, 전열면적이 많이 필요하다는 것이 옳은 설명이다.
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