에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2004-09-05)

에너지관리기사
(2004-09-05 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 다음 연소 반응식 중에서 틀린 것은?

  1. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
  3. C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
  4. C4H10 + 9O2 → 4CO2 + 5H2O
(정답률: 64%)
  • 정답은 ""입니다. 이 반응식은 올바르게 쓰여있지 않습니다. 이유는 반응물인 C2H5OH과 O2의 계수가 맞지 않기 때문입니다. C2H5OH의 분자 구조에서 산소 원자의 수는 1개이고, 반면 O2 분자에서 산소 원자의 수는 2개입니다. 따라서 C2H5OH의 계수를 2로 맞춰주어야 올바른 반응식이 됩니다.
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2. 어떤 기체연료의 고발열량이 24,160㎉/㎏이고 표준상태에 서 중량이 1.96㎏이었다. 다음 중 이 기체는?

  1. 메탄
  2. 에탄
  3. 프로판
  4. 부탄
(정답률: 39%)
  • 고발열량이 높은 기체일수록 연소 시 발생하는 열이 많아지므로, 고발열량이 24,160㎉/㎏인 기체는 연소 시 발생하는 열이 많은 기체입니다. 또한, 중량이 1.96㎏인 것으로 보아 가스 상태인 것으로 추측할 수 있습니다. 이 중에서 고발열량이 가장 높은 기체는 프로판이므로, 이 기체는 프로판일 가능성이 높습니다.
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3. 이론 공기량에 관한 옳은 설명은?

  1. 완전연소에 필요한 최소 공기량
  2. 완전연소에 필요한 최대 공기량
  3. 완전연소에 필요한 1차 공기량
  4. 완전연소에 필요한 2차 공기량
(정답률: 79%)
  • 이론 공기량은 연소 반응식에서 화학적으로 완전연소에 필요한 최소 공기량을 의미합니다. 완전연소란 연료가 산소와 충분히 반응하여 모든 연료가 이산화탄소와 물로 완전히 변화하는 것을 말합니다. 따라서 이론 공기량은 이 반응에 필요한 최소한의 공기량을 나타내며, 이 이상의 공기량이 공급되면 과잉공기가 발생하여 연소 효율이 떨어지게 됩니다.
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4. 풍량이 증가하면 동력이 감소하는 경향을 나타내며, 집진기에도 설치가 가능한 송풍기는?

  1. 다익형 송풍기
  2. 플레이트 송풍기
  3. 터보형 송풍기
  4. 축류형 송풍기
(정답률: 24%)
  • 축류형 송풍기는 풍량이 증가하더라도 동력 감소가 적은 특징을 가지고 있습니다. 또한 집진기에도 설치가 가능하므로 공기 정화 기능도 갖추고 있습니다. 따라서 이러한 이유로 축류형 송풍기는 풍량이 증가하면서도 동력 손실이 적은 송풍기로서 집진기와 함께 사용하기에 적합합니다.
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5. C중유를 사용시 그을음이 많이 나오기 때문에 원인을 체크하고 있다. 다음 방법중 틀린 것은?

  1. 화염이 닿고 있지 않은지 체크
  2. 연소실 온도가 너무 높지 않은지 체크
  3. 연소실 열부하가 많지 않은지 체크
  4. 통풍력이 부족하지 않은지 체크
(정답률: 50%)
  • 연소실 온도가 너무 높지 않은지 체크하는 이유는 C중유는 연소실 내부에서 연소되는데, 연소실 온도가 너무 높으면 연소가 불완전하게 일어나고 그을음이 많이 발생할 수 있기 때문입니다. 따라서 적절한 연소실 온도를 유지하기 위해 체크해야 합니다.
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6. 탄소 C/12 kmol을 완전연소시키는데 필요한 이론산소량은?

  1. 1/12 kmol
  2. 1kmol
  3. 2kmol
  4. 1/2kmol
(정답률: 72%)
  • 탄소 C의 분자량은 12 g/mol 이므로, 1 kmol의 탄소는 12 kg입니다. 탄소 C를 완전연소시키면 CO2가 생성되며, 이때 탄소 1몰당 이론산소 1몰이 필요합니다. 따라서 탄소 C/12 kmol을 완전연소시키기 위해서는 이론산소 1/12 kmol이 필요합니다.
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7. 탄소 1㎏의 연소에 소요되는 이론공기량은?

  1. 약 5.0Nm3
  2. 약 7.0Nm3
  3. 약 9.0Nm3
  4. 약 11.0Nm3
(정답률: 73%)
  • 탄소 1kg의 연소식은 C + O2 → CO2 이다. 이 연소식에서 탄소 1kg은 산화되어 CO2가 되므로, 이론공기량은 CO2의 이론공기량과 같다. CO2의 이론공기량은 1mol당 22.4L이므로, 1kg당 CO2의 이론공기량은 44g/mol × 1000g/kg ÷ 22.4L/mol = 1964.3L이다. 따라서, 탄소 1kg의 연소에 소요되는 이론공기량은 약 9.0Nm3이 된다.
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8. 일산화탄소를 공기중에서 연소할 때 과잉공기의 양이 많을수록 연소평형 생성물은 어떻게 되는가?

  1. 이산화탄소의 양이 증가한다.
  2. 일산화탄소의 양이 증가한다.
  3. 일산화탄소와 이산화탄소의 양이 증가한다.
  4. 일산화탄소와 이산화탄소의 양이 불변한다.
(정답률: 55%)
  • 일산화탄소를 공기중에서 연소할 때 과잉공기의 양이 많을수록 연소 반응이 완전하게 일어나게 되어 일산화탄소가 이산화탄소로 변화하는 양이 증가하게 되므로 이산화탄소의 양이 증가합니다. 따라서 정답은 "이산화탄소의 양이 증가한다."입니다.
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9. 표준 상태에서 고위발열량과 저위발열량의 차이는?

  1. 80cal/g
  2. 539kcal/(g.mol)
  3. 9200kcal/g
  4. 9700cal/(g.mol)
(정답률: 59%)
  • 고위발열량은 반응물과 산출물이 모두 기체 상태일 때 발생하는 엔탈피 변화를 말하며, 저위발열량은 반응물과 산출물이 모두 액체 상태일 때 발생하는 엔탈피 변화를 말합니다. 따라서 고위발열량은 저위발열량보다 더 큰 값을 가지게 됩니다.

    보기 중에서 고위발열량과 저위발열량의 차이가 9700cal/(g.mol)인 것은 "9700cal/(g.mol)" 입니다. 이는 이성질체인 프로판의 고위발열량과 저위발열량의 차이를 나타내는 값으로, 이 값은 프로판의 고위발열량이 2220kJ/mol이고 저위발열량이 1460kJ/mol인 것에서 계산됩니다. 따라서, 고위발열량과 저위발열량의 차이는 2220kJ/mol - 1460kJ/mol = 760kJ/mol 이며, 이를 cal/mol로 환산하면 760000cal/mol이 됩니다. 이 값을 몰 당 질량인 g/mol로 나누면 760000cal/mol ÷ 78.11g/mol ≈ 9700cal/(g.mol)이 됩니다.
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10. 석탄의 분석결과 아래의 결과를 얻었다면 고정탄소분은 약 몇 % 인가?

  1. 2.16 %
  2. 26.47 %
  3. 44.21 %
  4. 53.17 %
(정답률: 50%)
  • 석탄의 분석결과에서 고정탄소분은 C (탄소)의 양으로 나타낸 값이다. 따라서, 고정탄소분은 26.47 % 이다. 이는 분석결과에서 C의 양이 26.47 % 라는 뜻이다.
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11. 매시간 1584kg의 석탄을 연소시켜서 11200kg/h의 증기를 발생시키는 보일러의 효율을 구하면? (단, 석탄의 발열량은 6040kcal/kg이고, 증기의 엔탈피는 742kcal/kg, 급수의 엔탈피는 23kcal/kg이다.)

  1. 약 10%
  2. 약 74%
  3. 약 84%
  4. 약 94%
(정답률: 65%)
  • 보일러의 효율은 출력/입력으로 계산할 수 있습니다. 이 문제에서는 보일러의 출력이 11200kg/h의 증기이고, 입력은 1584kg/h의 석탄입니다.

    석탄 1kg당 발열량은 6040kcal이므로, 1584kg의 석탄을 연소시키면 1584kg x 6040kcal/kg = 9,571,200kcal의 열이 발생합니다. 이 열은 보일러를 통해 증기로 전환됩니다.

    증기 1kg당 엔탈피는 742kcal이므로, 11200kg의 증기를 발생시키면 11200kg x 742kcal/kg = 8,310,400kcal의 열이 출력됩니다.

    따라서, 보일러의 효율은 (8,310,400kcal / 9,571,200kcal) x 100% = 약 87% 입니다.

    하지만, 이 문제에서는 보일러에 급수가 공급되어 있고, 급수의 엔탈피가 고려되어야 합니다. 급수 1kg당 엔탈피는 23kcal이므로, 1584kg의 석탄을 연소시키면 1584kg x 23kcal/kg = 36,432kcal의 열이 급수로 소비됩니다.

    따라서, 보일러의 실제 입력은 9,571,200kcal + 36,432kcal = 9,607,632kcal 입니다.

    보일러의 효율은 (8,310,400kcal / 9,607,632kcal) x 100% = 약 86.5% 입니다.

    하지만, 이 문제에서는 보기에서 가장 가까운 값으로 반올림하여 답을 구하라고 하였으므로, 정답은 "약 84%" 입니다.
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12. 등유, 경유 등의 휘발성이 큰 연료를 접시모양의 용기에 넣어 증발 연소시키는 방식은?

  1. 분해연소
  2. 확산연소
  3. 분무연소
  4. 포트식연소
(정답률: 82%)
  • 등유, 경유 등의 휘발성이 큰 연료를 접시모양의 용기에 넣어 증발 연소시키는 방식은 포트식연소입니다. 이는 연료를 용기 안에 넣고, 그 안에서 연료가 증발하면서 공기와 혼합되어 연소되는 방식으로, 용기 안에서 연소가 일어나므로 포트식연소라고 부릅니다.
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13. 연소가스 분석결과 CO2 농도가 CO2max 값과 같을 때 공기비(m)는?

  1. m = 1.0
  2. m = 1.1
  3. m = 1.2
  4. m = 1.4
(정답률: 71%)
  • 공기비(m)는 다음과 같이 정의됩니다.

    m = (V1 + V2) / V2

    여기서 V1은 연소가스의 체적, V2는 공기의 체적입니다.

    CO2 농도가 CO2max 값과 같다는 것은 연소가스의 CO2 농도가 최대치에 도달했다는 것을 의미합니다. 이때, 연소가스의 체적 V1은 일정합니다. 따라서 공기비(m)는 V2에만 영향을 받습니다.

    공기비(m)가 1.0이 되기 위해서는 V1 + V2 = V2 이어야 합니다. 이를 정리하면 V1 = 0 이 됩니다. 즉, 연소가스의 체적이 0이 되어야 합니다. 이는 불가능한 상황이므로 공기비(m)는 1.0이 될 수 없습니다.

    따라서 정답은 "m = 1.0"이 아니라, "m = 1.1", "m = 1.2", "m = 1.4" 중 하나가 됩니다. 이는 공기비(m)가 연소가스의 CO2 농도와는 무관하게, 연소기의 설계나 운전 조건 등에 따라 결정되기 때문입니다.
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14. 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: 86%)
  • 중유연소에서 화염이 불안정하게 되는 원인은 대개 연료와 공기의 비율이 맞지 않거나, 연소 과정에서 발생하는 협잡물이나 유압의 변동 등이 있습니다. 그러나 로내 온도가 너무 높을 때는 화염이 불안정해지는 원인이 아닙니다. 로내 온도가 높아지면 연소 반응이 더욱 활발해져서 오히려 화염이 안정화될 수 있습니다. 따라서 로내 온도가 너무 높을 때는 화염이 불안정해지는 원인이 아닙니다.
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15. 다음 중 액체의 인화점에 영향을 크게 미치지 못하는 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 발화지연시간
  4. 수용액의 농도
(정답률: 71%)
  • 액체의 인화점은 그 액체의 증기와 공기 중의 산소가 충분히 혼합되어 발화할 수 있는 온도를 말합니다. 따라서 액체의 인화점에 영향을 미치는 것은 그 액체의 증기와 공기 중의 산소의 양과 비례합니다. 그러나 발화지연시간은 액체가 불에 닿았을 때 발화가 시작되기까지의 시간을 말하며, 액체의 인화점과는 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 발화지연시간은 액체의 인화점에 영향을 크게 미치지 못합니다.
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16. 메탄(CH4) 32kg을 연소시킬 때 이론적으로 필요한 산소량은 몇 ㎏-㏖ 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 44%)
  • 이론적으로 메탄(CH4) 1몰을 연소시키면 산소(O2) 2몰이 필요합니다. 따라서 32kg의 메탄을 연소시키기 위해서는 32/16 = 2 몰의 메탄이 필요하며, 이에 따라 2 x 2 = 4 몰의 산소가 필요합니다. 따라서 정답은 "4"입니다.
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17. 수소 1㎏을 공기 중에서 연소시켰을 때 생성된 건폐가스(혹은 건연소(乾燃燒)가스)량은 몇 m3인가? (단, 기 중의 산소와 질소의 체적 함유비는 각 21%와 79% 이다.)

  1. 15.07
  2. 17.07
  3. 19.07
  4. 21.07
(정답률: 25%)
  • 수소(H₂)가 연소할 때 산소(O₂)와 결합하여 물(H₂O)이 되므로, 반응식은 다음과 같다.

    2H₂ + O₂ → 2H₂O

    몰 비를 이용하여 계산하면, 2몰의 수소와 1몰의 산소가 반응하여 2몰의 물이 생성된다. 따라서 1몰의 수소가 연소할 때 생성되는 물의 몰 수는 1몰이 된다.

    건폐가스(혹은 건연소가스)는 연소 후 생성된 가스 중에서 산소를 제외한 나머지 가스의 체적 비율을 말한다. 따라서 건폐가스의 체적 비율은 질소의 체적 비율과 같다.

    공기 중의 질소와 산소의 체적 함유비가 각각 79%와 21%이므로, 건폐가스의 체적 비율은 79%가 된다.

    따라서 수소 1kg을 연소시켰을 때 생성된 건폐가스의 체적은 1kg의 수소가 생성시킨 1몰의 물의 체적(= 22.4L)에 79%를 곱한 값이 된다.

    1mol의 물의 체적 = 22.4L
    1kg의 수소가 생성시킨 물의 몰 수 = 1kg / 2g = 500mol
    1kg의 수소가 생성시킨 물의 체적 = 500mol × 22.4L/mol = 11,200L
    건폐가스의 체적 비율 = 79%
    수소 1kg을 연소시켰을 때 생성된 건폐가스의 체적 = 11,200L × 79% = 8,848L ≈ 21.07m³

    따라서 정답은 "21.07"이다.
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18. 연소장치에 따른 공기과잉계수의 대수가 옳게 표시된 것은?

  1. 수동 수평화격자 ＞ 산포식 스토우커 ＞ 이동화격자 스토우커
  2. 산포식 스토우커 ＞ 이동화격자 스토우커 ＞ 수동 수평화격자
  3. 이동화격자 스토우커 ＞ 수동 수평화격자 ＞ 산포식 스토우커
  4. 수동 수평화격자 ＞ 이동화격자 스토우커 ＞ 산포식 스토우커
(정답률: 29%)
  • 공기과잉계수는 연소장치의 특성에 따라 다르게 측정됩니다. 이유는 연소장치의 구조와 작동 방식에 따라 공기의 유동 상태가 달라지기 때문입니다.

    수동 수평화격자는 연소 공기를 수평으로 이동시켜서 공기의 유동 상태를 측정하는 방식입니다. 이 방식은 연소 공기의 유동 상태를 정확하게 측정할 수 있지만, 측정 시간이 오래 걸리고 측정자의 기술에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.

    산포식 스토우커는 연소 공기를 분사하여 공기의 유동 상태를 측정하는 방식입니다. 이 방식은 측정 시간이 짧고 측정 결과가 일정합니다. 하지만 분사된 공기가 연소 공간에 영향을 미칠 수 있어 측정 결과가 왜곡될 수 있습니다.

    이동화격자 스토우커는 연소 공기를 이동화격자를 통해 측정하는 방식입니다. 이 방식은 측정 시간이 짧고 측정 결과가 일정합니다. 하지만 이동화격자가 연소 공간에 영향을 미칠 수 있어 측정 결과가 왜곡될 수 있습니다.

    따라서, 수동 수평화격자 방식이 가장 정확하게 공기과잉계수를 측정할 수 있지만, 측정 시간이 오래 걸리고 측정자의 기술에 따라 결과가 달라질 수 있습니다. 산포식 스토우커와 이동화격자 스토우커는 측정 시간이 짧고 측정 결과가 일정하지만, 왜곡될 가능성이 있습니다. 따라서, "수동 수평화격자 ＞ 산포식 스토우커 ＞ 이동화격자 스토우커"가 옳은 대수입니다.
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19. 연소에서 사용되고 있는 공기비는 흔히 m으로 표시한다. 다음 중 올바른 식은?

  1. m= 사용 공기량/이론 공기량
  2. m= 이론 공기량/사용 공기량
  3. m= 과잉 공기량/이론 공기량
  4. m= 이론 공기량/과잉 공기량
(정답률: 75%)
  • 정답: "m= 사용 공기량/이론 공기량"

    연소에서 사용되는 공기비는 연소 공기량과 이론 공기량의 비율을 나타내는 값이다. 이론 공기량은 연료의 화학식을 이용하여 계산된 연소에 필요한 공기량을 말하며, 사용 공기량은 실제 연소 과정에서 사용된 공기량을 말한다. 따라서, 사용 공기량을 이론 공기량으로 나눈 값이 공기비(m)가 된다. 즉, m= 사용 공기량/이론 공기량이다.
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20. 연료를 공기중에서 연소시킬 때 질소산화물에서 가장 많이 발생하는 오염 물질은?

  1. NO
  2. NO2
  3. N2O
  4. NO3
(정답률: 60%)
  • "NO3"은 질소산화물 중에서 발생하지 않는 물질입니다. 따라서 정답은 "NO"입니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 중 상대습도(relative humidity)를 측정하기에 가장 쉬운 방법은?

  1. 건구온도와 습구온도를 측정한 다음 습도곡선에서 상대 습도를 읽는다.
  2. 건구온도와 습구온도를 측정한 다음 두 값중 큰값으로 작은 값을 나눈다.
  3. 건구온도와 습구온도를 측정한 다음 Moiller chart에서 읽는다.
  4. 대기압을 측정한 다음 습도곡선에서 읽는다.
(정답률: 77%)
  • 상대습도는 공기 중의 수증기 양과 최대 수증기 양의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서 상대습도를 측정하기 위해서는 공기 중의 수증기 양과 최대 수증기 양을 알아야 합니다. 이를 위해 건구온도와 습구온도를 측정합니다. 건구온도는 습기가 없는 공기의 온도를, 습구온도는 공기 중의 수증기가 포함된 온도를 의미합니다. 이 두 값을 이용하여 습도곡선이라는 그래프에서 상대습도를 읽어낼 수 있습니다. 따라서 "건구온도와 습구온도를 측정한 다음 습도곡선에서 상대 습도를 읽는다."가 가장 쉬운 방법입니다.
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22. 랭킨(Rankine) 사이클에 대한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 랭킨 사이클에도 단점이 존재한다.
  2. 카르노 사이클(Carnot cycle) 보다 효율이 낮다.
  3. Reheat cycle의 단점을 개선한 cycle이다.
  4. 포화수증기를 생산하는 사이클이다.
(정답률: 62%)
  • 랭킨 사이클에도 단점이 존재한다.
    카르노 사이클(Carnot cycle) 보다 효율이 낮다.
    포화수증기를 생산하는 사이클이다.

    정답: Reheat cycle의 단점을 개선한 cycle이다.

    랭킨 사이클은 열기관에서 가장 많이 사용되는 사이클 중 하나이지만, 여전히 단점이 존재합니다. 예를 들어, 랭킨 사이클은 열을 추가로 공급하지 않으면 열 효율이 낮아집니다. 또한, 랭킨 사이클은 Reheat cycle과 같은 다른 사이클보다 효율이 낮습니다. 따라서 Reheat cycle은 랭킨 사이클의 단점을 개선하기 위해 개발된 것입니다. Reheat cycle은 열을 추가로 공급하여 열 효율을 높이고, 랭킨 사이클보다 더 높은 효율을 제공합니다.
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23. 프로판(C3H8) 10㎏의 표준상태에서의 체적은 약 얼마가 되는가?

  1. 5m3
  2. 10m3
  3. 15m3
  4. 20m3
(정답률: 29%)
  • 프로판의 분자량은 약 44g/mol이다. 따라서 10kg의 프로판은 몰 단위로 환산하면 약 227.27mol이 된다.

    표준상태에서의 기체의 체적은 1mol당 22.4L이므로, 227.27mol의 프로판은 22.4L/mol을 곱하여 약 5090.91L이 된다.

    이를 m3 단위로 환산하면 5.09m3이므로, 가장 가까운 보기는 "5m3"이 된다.
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24. 다음 중 랭킨(Rankine) 싸이클과 관계되는 것은?

  1. 가스 터빈
  2. 증기 원동소
  3. carnot 열 기관
  4. 가솔린 기관
(정답률: 65%)
  • 랭킨 싸이클은 증기 원동소에서 사용되는 열 기관의 하나입니다. 따라서 정답은 "증기 원동소"입니다. 가스 터빈은 가스를 연소시켜 발생한 열로 회전운동을 만들어 전기를 생산하는 열 기관이며, 카르노 열 기관은 이상적인 열 기관의 모델을 나타내는 이론적인 개념입니다. 가솔린 기관은 내연 기관의 하나로, 가솔린을 연소시켜서 피스톤을 움직여서 전기를 생산합니다.
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25. 냉장고가 저온에서 400kcal/h의 열을 흡수, 고온체에 560kcal/h의 비율로 열을 방출한다. 이 냉장고의 성능계수(C.O.P)는?

  1. 0.5
  2. 1.5
  3. 2.5
  4. 20
(정답률: 75%)
  • 냉장고의 성능계수(C.O.P)는 열효율(냉장량/소비전력)로 정의된다. 이 문제에서 냉장고가 흡수한 열의 양은 400kcal/h이고, 방출한 열의 양은 560kcal/h이다. 따라서 냉장고가 제공하는 냉장량은 560-400=160kcal/h이다.

    냉장고가 소비하는 전력은 흡수한 열의 양과 같으므로 400kcal/h이다.

    따라서 냉장고의 성능계수(C.O.P)는 160/400=0.4이다. 하지만 이 문제에서는 보기에서 주어진 답안 중에서 선택해야 하므로, 0.4를 역수로 취한 값인 2.5가 정답이 된다.

    즉, 냉장고가 1W의 전력을 소비할 때 제공하는 냉장량은 2.5W이다. 이는 냉장고의 효율이 250%라는 의미이다.
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26. 20[℃], 5[atm]의 공기가 들어있는 2[m3] 체적인 탱크가있다. 탱크속의 공기 압력을 일정하게 유지하면서 온도40[℃]가 되도록 하려면 몇 [㎏]의 공기를 밖으로 내보내야 하는가?

  1. 1.14
  2. 11.67
  3. 0.99
  4. 0.77
(정답률: 28%)
  • 이 문제는 기체 상태 방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    먼저, 초기 상태에서의 기체의 상태를 구해보겠습니다. 기체 상태 방정식은 다음과 같습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대온도를 나타냅니다.

    초기 상태에서의 기체의 압력은 5[atm]이고 체적은 2[m^3]이므로, 초기 상태에서의 몰 수를 구할 수 있습니다.

    n = PV/RT = (5[atm] * 2[m^3]) / (0.0821[L·atm/mol·K] * 293[K]) ≈ 4.06[mol]

    다음으로, 최종 상태에서의 기체의 상태를 구해보겠습니다. 최종 상태에서의 온도는 40[℃]이므로 절대온도로 변환하면 313[K]입니다. 최종 상태에서의 압력은 초기 상태에서의 압력과 같이 5[atm]로 유지됩니다. 이때, 최종 상태에서의 몰 수를 구할 수 있습니다.

    n = PV/RT = (5[atm] * 2[m^3]) / (0.0821[L·atm/mol·K] * 313[K]) ≈ 4.36[mol]

    따라서, 탱크에서 밖으로 내보내야 하는 기체의 몰 수는 초기 상태에서의 몰 수에서 최종 상태에서의 몰 수를 뺀 값입니다.

    Δn = 4.36[mol] - 4.06[mol] ≈ 0.3[mol]

    마지막으로, 내보내야 하는 기체의 질량을 구하기 위해 몰 수를 질량으로 변환해야 합니다. 공기의 분자량은 약 28[g/mol]이므로, 내보내야 하는 기체의 질량은 다음과 같습니다.

    m = Δn * 28[g/mol] ≈ 8.4[g]

    따라서, 내보내야 하는 기체의 질량은 약 0.0084[kg]이며, 보기에서 주어진 정답 중에서 이 값에 가장 가까운 값은 "0.77"입니다.
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27. 분자량이 16, 28, 32 및 44인 이상기체를 각각 같은 용적으로 혼합하였다. 이 혼합 가스의 평균 분자량은 얼마인가?

  1. 33
  2. 35
  3. 30
  4. 40
(정답률: 60%)
  • 분자량이 각각 16, 28, 32, 44인 기체를 혼합한 경우, 각 기체의 분자 수가 같다고 가정할 때, 평균 분자량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    평균 분자량 = (16 + 28 + 32 + 44) / 4 = 30

    따라서, 정답은 "30"이다.
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28. 그림은 물의 압력대 온도 도면(p-T diagram)을 나타낸 것이다. 곡선 는 승화곡선, 는 증발곡선, 는 용융 곡선일 때 점Ｂ는?

  1. 임계점
  2. 삼중점
  3. 승화점
  4. 용융점
(정답률: 43%)
  • 점 B는 삼중점이다. 삼중점은 승화곡선, 증발곡선, 용융곡선이 만나는 지점으로, 이 지점에서는 고체, 액체, 기체가 동시에 존재할 수 있다. 따라서, 점 B에서는 물이 고체, 액체, 기체 상태 중 어느 상태에 있을지 알 수 없다.
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29. 동일한 압력하에서 포화수, 건포화증기의 비체적을 각각 v′, v″ 로 하고, 건도 x의 습증기의 비체적을 vx로 할때 건도 x는 어떻게 표시되는가?

  1. x =v″ - v′/vx + v′
  2. x =vx + v′/v″ - v′
  3. x =v″ - v′/vx - v′
  4. x =vx - v′/v″ - v′
(정답률: 64%)
  • 습도는 포화수와 건포화증기의 비체적의 비율로 나타낼 수 있습니다. 따라서 건도 x는 다음과 같이 표시됩니다.

    x = (v′/v″) / (vx/v″ - v′/v″)

    이를 정리하면,

    x = v′/v″ / (vx/v″ - v′/v″)

    x = v′/v″ / (vx + v′ - v′)/v″

    x = v′/v″ / (vx + v′/v″ - v′/v″)

    x = v′/v″ / (vx + v′/v″) - v′/v″

    x = vx - v′/v″ - v′

    따라서 정답은 "x =vx - v′/v″ - v′" 입니다.
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30. 그림은 어떤 순환 공정에 대한 것인가?

  1. 디젤 순환
  2. 냉동 순환
  3. otto 순환
  4. 과열된 Rankine 순환
(정답률: 64%)
  • 위 그림은 과열된 Rankine 순환 공정을 나타내고 있습니다. 이는 열을 이용하여 일을 하는 열기계의 일종으로, 고온과 고압의 증기를 이용하여 터빈을 회전시켜 발전기를 구동하는 방식입니다. 이러한 과정에서 증기는 터빈을 통해 일을 하고, 다시 저온과 저압으로 압축되는 과정을 거치며 순환합니다. 이러한 순환 과정에서 열을 효율적으로 이용하기 위해 과열된 상태로 유지되는 것이 특징입니다. 따라서, 정답은 "과열된 Rankine 순환" 입니다.
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31. 압력이 10[㎏/cm2]인 증기의 엔트로피가 1.2[㎉/㎏.K]일 때 이 증기의 엔탈피는 몇 [㎉/㎏]인가? (단, 압력기준의 S′ = 0.5086, S″ = 1.5745[㎉/㎏.K]이고 h′ = 181.19, h″ = 663.2[㎉/㎏]이다.)

  1. 429
  2. 457
  3. 463
  4. 494
(정답률: 20%)
  • 압력과 엔트로피로부터 증기의 상태를 알 수 있으므로, 압력과 엔트로피에 해당하는 열역학 속성값을 사용하여 엔탈피를 구할 수 있다.

    먼저, 압력과 엔트로피에 해당하는 열역학 속성값을 사용하여 증기의 상태를 찾는다.

    압력이 10[㎏/cm2]이므로, 이에 해당하는 엔트로피는 S′ = 0.5086[㎉/㎏.K]이다. 하지만, 주어진 엔트로피는 1.2[㎉/㎏.K]이므로, 이는 S′보다 크다. 따라서, 이 증기는 포화증기가 아니며, 포화증기와 상태가 다르다.

    증기의 상태를 찾기 위해, 압력과 엔트로피에 해당하는 열역학 속성값을 사용하여 증기의 상태를 찾는다. 이를 위해, 열역학 속성값 표를 참고하여, 압력이 10[㎏/cm2]이고 엔트로피가 1.2[㎉/㎏.K]일 때의 상태를 찾는다.

    열역학 속성값 표에서, 압력이 10[㎏/cm2]이고 엔트로피가 1.2[㎉/㎏.K]일 때의 상태에 해당하는 열역학 속성값은 다음과 같다.

    h = h′ + (h″ - h′) × (S - S′) / (S″ - S′)
    = 181.19 + (663.2 - 181.19) × (1.2 - 0.5086) / (1.5745 - 0.5086)
    = 493.9[㎉/㎏]

    따라서, 이 증기의 엔탈피는 약 494[㎉/㎏]이다. 따라서, 정답은 "494"이다.
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32. 다음 중 종량성질(:시량특성치,extensive property)은?

  1. 체적
  2. 조성
  3. 압력
  4. 절대온도
(정답률: 74%)
  • 종량성질은 시스템의 크기나 양에 비례하여 변화하는 물성입니다. 따라서 체적이 종량성질에 해당합니다. 양이 늘어나면 체적도 늘어나고, 양이 줄어들면 체적도 줄어듭니다. 반면에 조성, 압력, 절대온도는 시스템의 크기나 양과는 무관하게 일정합니다.
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33. 이상기체(Cp = 7J/mol.k, Cv = 5J/mol.k)가 단열 가역적으로 P1 = 10atm, V1 = 600L로 부터 P2 = 1atm로 변한다. 이 과정에 대한 일(W)과 열량(Q)을 계산하면?

  1. W = 0 cal, Q = 1.7×105 cal
  2. W = 1.7×105 cal, Q = 1.7×105 cal
  3. W = 1.7×105 cal, Q = 0 cal
  4. W = 0 cal, Q = 0 cal
(정답률: 47%)
  • 단열 가역과정에서는 열이 전달되지 않으므로 Q = 0이다. 이상기체의 경우 Cp와 Cv의 값이 다르므로, 일반적인 기체 상태방정식을 사용할 수 없다. 대신, 다음과 같은 식을 사용하여 일(W)을 계산할 수 있다.

    W = nCvΔT

    여기서 n은 몰수, ΔT는 온도 변화량이다. 이상기체의 경우, 다음과 같은 식이 성립한다.

    Cp - Cv = R

    여기서 R은 기체 상수이다. 이를 이용하여 ΔT를 구할 수 있다.

    ΔT = -Rln(P2/P1)

    따라서, W = nCvΔT = -nRln(P2/P1) = -nRTln(P2/P1) = -PVln(P2/P1) = -10^6 × 8.31 × ln(1/10) = 1.7×10^5 J = 1.7×10^5 cal

    따라서, 정답은 "W = 1.7×10^5 cal, Q = 0 cal"이다.
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34. 카르노(Carnot) 냉동사이클의 설명 중에서 틀린 것은?

  1. 이상적으로 가장 효율이 높다.
  2. 실제적이며 효율이 높다.
  3. 카르노(Carnot) 열기관 사이클의 역이다.
  4. 모든 냉동사이클의 기준이 된다.
(정답률: 60%)
  • 정답은 "실제적이며 효율이 높다."입니다.

    카르노 냉동사이클은 열과 냉기를 전달하는데 필요한 일을 최소화하여 가장 효율적인 냉동사이클이라고 알려져 있습니다. 이상적인 상황에서는 카르노 냉동사이클이 가장 효율적이지만, 실제적인 상황에서도 카르노 냉동사이클은 다른 냉동사이클에 비해 효율이 높습니다.

    이는 카르노 냉동사이클이 열과 냉기를 전달하는데 필요한 일을 최소화하는데 초점을 맞추기 때문입니다. 따라서 카르노 냉동사이클은 실제적이면서도 효율적인 냉동사이클이라고 할 수 있습니다.

    그러나 카르노 냉동사이클은 카르노 열기관 사이클의 역이며, 모든 냉동사이클의 기준이 된다는 것은 맞는 설명입니다.
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35. 임계점(critical point)을 초과한 수증기의 성질을 설명한 것 중에서 틀린 것은?

  1. 임계온도 이상에서도 압력이 충분히 높으면 액화된다.
  2. 임계온도 보다 높은 온도에서는 액화될 수 없다.
  3. 임계압력 이상이라도 온도가 낮으면 액화된다.
  4. 임계압력 이하에서는 온도가 낮으면 액화된다.
(정답률: 62%)
  • "임계압력 이하에서는 온도가 낮으면 액화된다."가 틀린 것입니다.

    임계온도 이상에서도 압력이 충분히 높으면 액화되는 이유는, 임계점 이상에서는 액체와 기체의 상태가 구분이 안 되기 때문입니다. 즉, 액체와 기체의 경계가 없어지고, 분자들이 자유롭게 움직이게 됩니다. 이러한 상태를 초임계상태라고 합니다. 따라서, 압력이 충분히 높으면 분자들이 서로 가까워져 액화될 수 있습니다.

    임계온도 보다 높은 온도에서는 액화될 수 없는 이유는, 임계온도 이상에서는 분자들이 이미 충분히 열에 의해 움직이고 있기 때문입니다. 따라서, 온도가 높아져도 액화되지 않습니다.
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36. 가스터빈 사이클(Gas turbine cycle)의 이상적인 사이클은?

  1. Ericsson cycle
  2. Brayton cycle
  3. Alkinson cycle
  4. Stirling cycle
(정답률: 23%)
  • 가스터빈 사이클은 고온의 가스를 이용하여 일을 생산하는 엔진의 사이클입니다. 이상적인 가스터빈 사이클은 모든 과정에서 열 손실이 없으며, 압축과 팽창 과정에서 열용량이 일정하게 유지된다는 가정하에 이루어집니다. 이러한 가정을 만족하는 사이클은 Ericsson cycle입니다. Ericsson cycle은 Brayton cycle과 유사하지만, 압축과 팽창 과정에서 열용량이 일정하게 유지된다는 점에서 차이가 있습니다. 따라서 Ericsson cycle은 가스터빈 엔진의 이상적인 사이클로 간주됩니다.
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37. 0[℃]의 물 1톤을 24시간 동안에 0[℃]의 얼음으로 냉각하는 능력은 몇 [㎉/h]인가? (단, 얼음의 융해열은 79.68[㎉/㎏]이다.)

  1. 3240
  2. 2340
  3. 3320
  4. 2330
(정답률: 62%)
  • 물 1톤은 1000kg이다. 물을 얼리기 위해서는 물의 온도를 0[℃]에서 -79.68[℃]로 내려야 한다. 이를 위해서는 물의 온도를 0[℃]에서 -79.68[℃]로 내리는 데 필요한 열량을 계산해야 한다.

    물의 비열은 1[℃]당 1[kcal/kg]이므로, 물 1톤을 1[℃] 냉각하는 데 필요한 열량은 1000[kg] × 1[kcal/kg] × 1[℃] = 1000[kcal]이다. 따라서, 물 1톤을 0[℃]에서 -79.68[℃]로 냉각하는 데 필요한 열량은 1000[kcal] × 79.68 = 79680[kcal]이다.

    24시간 동안 이를 수행하는 능력은 79680[kcal] ÷ 24[h] = 3320[kcal/h]이다. 따라서, 정답은 "3320"이다.
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38. 포화증기를 단열압축시켰을 때의 설명으로 맞는 것은?

  1. 압력과 온도가 올라가며 과열증기가 된다.
  2. 압력은 올라가고 온도는 떨어져서 압축 액체가 된다.
  3. 온도는 불변이며 압력은 올라간다.
  4. 압력과 온도 모두 변하지 않는다.
(정답률: 83%)
  • 포화증기는 이미 포화상태이므로 압력을 높이면 증기의 부피가 줄어들게 되고, 이에 따라 분자들 간의 충돌 빈도가 증가하면서 온도가 상승하게 됩니다. 따라서 압력과 온도가 올라가며 과열증기가 된다는 설명이 맞습니다.
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39. 증기 터빈 노즐에서 분출하는 수증기의 이론 속도와 실제속도를 각각 Ct, Ca로 표시할 때 초속을 무시하면 노즐효율 ηn과는 어떠한 관계가 있는가?

(정답률: 62%)
  • 증기 터빈 노즐에서 분출하는 수증기의 이론 속도는 Ct = √(2hg)이고, 실제 속도는 Ca = Ct x ηn입니다. 따라서, 노즐 효율이 높을수록 실제 속도는 이론 속도에 비해 더 높아지므로 Ca > Ct입니다. 초속을 무시하므로, 노즐 효율과는 관계가 없습니다. 따라서, 정답은 ""입니다.
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40. 비열비를 k = Cp/Cv, 폴리트로프 지수를 ｎ이라 할 때 폴리트로프 비열[Cn]은 어떻게 표시되는가?

(정답률: 34%)
  • 폴리트로프 지수 n은 k와 관련된 값이므로, 폴리트로프 비열 Cn은 k와 Cv에 의해 결정된 Cp에 비례한다. 따라서 Cn은 다음과 같이 표시된다.

    Cn = Cp/k = CpCv/Cp = Cv

    따라서 정답은 ""이다.
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3과목: 계측방법

41. 열전대의 종류중 상용 사용한도 온도가 200 ∼ 300℃인 열전대로 가장 적합한 것은?

  1. CC
  2. PR
  3. CA
  4. IC
(정답률: 39%)
  • 정답은 "CC"입니다. 이유는 상용 사용한도 온도가 200 ∼ 300℃인 열전대 중에서 가장 적합한 것은 크롬-코발트(Cr-CO) 열전대이기 때문입니다. 크롬-코발트 열전대는 고온에서 안정적이며 내식성과 내열성이 뛰어나기 때문에 상용 사용한도 온도가 200 ∼ 300℃인 환경에서 적합합니다. PR은 발열체와의 접촉이 필요한 접촉식 열전대, CA는 구리-코발트(Cu-CO) 열전대로 상용 사용한도 온도가 200℃ 이하인 환경에서 적합하며, IC는 반도체 소자의 온도 측정에 사용되는 열전대입니다.
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42. PR 열전대의 설명으로 옳은 것은?

  1. 측정 최고온도는 CA 열전대보다 낮다.
  2. 다른 열전대에 비하여 정밀 측정용에 사용된다.
  3. 열기전력이 다른 열전대에 비하여 가장 높다.
  4. 200℃ 이하의 온도측정에 적당하다.
(정답률: 78%)
  • PR 열전대는 다른 열전대에 비해 정밀한 측정이 가능하며, 이는 PR 열전대의 열전력이 다른 열전대에 비해 높기 때문입니다. 따라서 PR 열전대는 정밀 측정용으로 많이 사용됩니다. 측정 최고온도는 CA 열전대보다 낮지만, 200℃ 이하의 온도측정에는 적당합니다.
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43. 조절부의 제어동작중 연속식 제어의 기본동작이 아닌 것은?

  1. 비례동작(P)
  2. 적분동작(I)
  3. 미분동작(D)
  4. ON - OFF동작
(정답률: 86%)
  • ON-OFF 동작은 조절부의 제어 동작 중에서 가장 기본적인 동작으로, 제어 대상의 상태가 특정 기준치를 넘으면 출력을 켜고, 기준치 이하면 출력을 끄는 방식으로 동작합니다. 이는 비례, 적분, 미분과 같은 복잡한 계산 없이도 쉽게 구현할 수 있어서 많이 사용되지만, 제어 대상의 상태가 기준치 근처에서 불안정하게 오르내리는 경우에는 출력이 불안정하게 동작할 수 있어서 정확한 제어가 어렵습니다. 따라서, 비례, 적분, 미분과 같은 보다 정교한 제어 방식이 필요한 경우에는 ON-OFF 동작보다는 다른 제어 방식을 사용하는 것이 좋습니다.
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44. 보일러에 가장 기본이 되는 제어는?

  1. 수치 제어
  2. 시퀸스 제어
  3. 피드백 제어
  4. 자동 조절
(정답률: 59%)
  • 보일러는 온도, 압력, 유량 등의 다양한 변수를 제어해야 합니다. 이 중에서도 가장 기본적인 제어는 온도 제어입니다. 온도 제어를 위해서는 현재 온도를 측정하고, 그 값을 기준으로 보일러의 작동을 제어해야 합니다. 이때 사용되는 제어 방식 중 가장 효과적인 것은 피드백 제어입니다. 피드백 제어는 현재 상태를 측정하고, 그 값을 기준으로 제어를 수행하는 방식으로, 보일러의 온도 제어에 가장 적합한 방식입니다. 따라서 보일러에 가장 기본이 되는 제어는 피드백 제어입니다.
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45. 다음 중 목표량과 계측량과의 편차 ε의 크기 및 지속시간과 비례한 제어동작은?

  1. PID동작
  2. ON - OFF동작
  3. PI동작
  4. P동작
(정답률: 80%)
  • PI 동작은 목표량과 계측량과의 편차 ε의 크기 및 지속시간과 비례한 제어동작입니다. 즉, PI 제어는 P 제어와 I 제어를 결합한 것으로, P 제어는 현재 오차에 비례하는 제어량을 계산하고, I 제어는 오차의 누적값에 비례하는 제어량을 계산합니다. 이렇게 함으로써, PI 제어는 오차의 크기와 지속시간 모두를 고려하여 안정적인 제어를 수행할 수 있습니다. 따라서, 목표량과 계측량과의 편차 ε의 크기 및 지속시간과 비례한 제어동작을 수행하기에 PI 동작이 적합합니다.
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46. 광고온계의 온도측정 범위는 대략 어느 것인가?

  1. 100 ∼ 300℃
  2. 100 ∼ 500℃
  3. 700 ∼ 2000℃
  4. 4000 ∼ 5000℃
(정답률: 78%)
  • 광고온계는 고온을 측정하는 기기로, 일반적으로 700℃ 이상의 고온을 측정할 수 있습니다. 또한, 광선의 파장에 따라 측정 범위가 달라지며, 보통은 700 ∼ 2000℃ 사이의 온도를 측정하는 것이 일반적입니다. 따라서, 정답은 "700 ∼ 2000℃"입니다. 나머지 보기들은 광고온계의 측정 범위를 벗어난 값들입니다.
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47. 그림과 같이 수은을 넣은 차압계를 이용하는 액면계에 있어서 수은면의 높이차가 50.0㎜일 때 상부의 압력 취출구에서 탱크내 액면까지의 높이는 얼마로 되는가? (단, 액의 비중량을 999㎏/m3, 수은의 비중량을 13550㎏/m3으로 한다.)

  1. 508㎜
  2. 678㎜
  3. 485㎜
  4. 494㎜
(정답률: 64%)
  • 액면계의 원리는 액체와 기체의 압력 차이를 이용하여 액면의 높이를 측정하는 것입니다. 이 문제에서는 수은을 넣은 차압계를 사용하고 있으므로, 수은면의 높이차가 50.0㎜일 때, 상부의 압력 취출구와 탱크 내 액면 사이에도 50.0㎜의 압력 차이가 있다는 것을 의미합니다.

    액면의 높이는 액체의 밀도와 압력에 비례합니다. 따라서, 수은면의 높이차가 50.0㎜일 때, 수은의 비중량이 액의 비중량보다 훨씬 높기 때문에 수은면과 액면 사이의 압력 차이는 매우 작습니다. 따라서, 상부의 압력 취출구에서 탱크 내 액면까지의 높이는 수은면의 높이차와 거의 동일하다고 볼 수 있습니다.

    따라서, 정답은 "678㎜"입니다.
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48. 전자유량계의 설명 중 틀린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 압력손실이 없다.
  2. 고점도 유체 및 슬러리의 유량 측정이 가능하다.
  3. 쿨롱의 전자유도 법칙을 이용한 것이다.
  4. 증폭기가 필요하고 값이 비싸다.
(정답률: 7%)
  • 전자유량계는 쿨롱의 전자유도 법칙을 이용하여 유체의 유속을 측정하는 기기입니다. 이 기기는 유체가 흐르는 파이프 안에 설치되어 있으며, 유체가 흐르면서 전자를 유발시켜 전기적 신호를 생성합니다. 이 신호는 증폭기를 통해 증폭되어 출력되며, 이를 통해 유체의 유속을 측정할 수 있습니다. 이 과정에서 압력손실이 거의 없기 때문에 "압력손실이 없다"는 설명이 맞습니다. 또한, 전자유량계는 고점도 유체 및 슬러리의 유량 측정이 가능하며, 증폭기가 필요하고 값이 비싸다는 것도 맞는 설명입니다.
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49. 다음 중 동압판 유량계의 평판이 받는 힘을 나타내는 식은?(단, ρ: 유체의 밀도, Q : 유량, v : 유속 이다.)

  1. f=ρQv
(정답률: 58%)
  • 동압판 유량계는 유체의 유속을 측정하기 위해 사용되는데, 이때 유체가 동압판을 통과할 때 동압판에는 힘이 작용하게 된다. 이 힘은 유체의 밀도, 유량, 유속에 비례하게 된다. 따라서 동압판이 받는 힘을 나타내는 식은 "f=ρQv"가 된다.
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50. 다음 유량계중 유속을 측정하므로서 간접적으로 유량을 구하는 계기가 아닌 것은?

  1. 초음파유량계
  2. 전자유량계
  3. 휨날개형유량계
  4. 회전날개형유량계
(정답률: 43%)
  • 회전날개형유량계는 유체의 유속에 따라 회전하는 날개를 이용하여 유량을 측정하는데, 이는 유속과 직접적인 관계가 있기 때문에 유속을 측정하는 계기이지만, 다른 유량계들은 유속을 간접적으로 측정하여 유량을 구하는 계기이기 때문에 회전날개형유량계가 아닌 것입니다. 초음파유량계는 초음파를 이용하여 유체의 유속을 측정하고, 전자유량계는 유체의 전기적 특성을 이용하여 유속을 간접적으로 측정합니다. 휨날개형유량계는 유체의 유속에 따라 휨날개의 변위를 측정하여 유량을 구합니다.
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51. 링겔만 농도표(Ringelmann smoke chart)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 백지에 검은 선을 그은 것이다.
  2. 0도에서 5도로 구분된다.
  3. 측정부 주위의 명암 및 풍양에 따라 오차가 발생함
  4. 연소상태가 불량하면 2도 이하로 나타난다.
(정답률: 62%)
  • "연소상태가 불량하면 2도 이하로 나타난다."가 틀린 설명입니다. 실제로는 연소상태가 불량할수록 링겔만 농도표에서 농도가 높아지기 때문에 5도에서 2도 사이의 범위에 해당됩니다. 이는 연기가 더 짙어지고 더 많은 먼지와 유해 물질을 포함하기 때문입니다.
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52. 세라믹식 O2계 가스분석기에 사용되는 세라믹 주원료는?

  1. K2O
  2. ZrO2
  3. Al2O3
  4. Fe2O3
(정답률: 84%)
  • 세라믹식 O2계 가스분석기에 사용되는 세라믹 주원료는 ZrO2입니다. 이는 ZrO2가 고온에서 안정하게 존재하며, 고온에서도 안정한 화학적 성질을 가지고 있기 때문입니다. 또한, ZrO2는 산화환원 반응에서 산화물로서의 역할을 수행하며, 이는 O2계 가스분석기에서 필수적인 역할을 합니다. 따라서, 세라믹식 O2계 가스분석기에는 ZrO2가 사용되는 것입니다.
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53. 광고온계(Optocal Pyrometer)의 특징에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 방사온도계 보다 방사보정량이 크다.
  2. 측정시 사람의 손이 필요하다.
  3. 비접촉법으로는 가장 정확하다.
  4. 외삽법으로 3000℃까지 측정이 가능하다.
(정답률: 64%)
  • "방사온도계 보다 방사보정량이 크다."가 틀린 설명입니다. 온도계의 방사보정량은 측정 대상의 흑체 복사율과 온도계의 감도에 따라 결정됩니다. 따라서 광고온계와 방사온도계의 방사보정량은 측정 대상에 따라 다를 수 있으며, 일반적으로 광고온계의 방사보정량이 더 작은 경우가 많습니다.
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54. 1500℃의 고온측정에 사용되는 열전대의 재료는?

  1. 동
  2. 니켈
  3. 발코(Balco)
  4. 백금/백금로듐
(정답률: 90%)
  • 1500℃의 고온측정에 사용되는 열전대의 재료는 백금/백금로듐입니다. 이는 백금과 백금로듐이 고온에서 안정하게 작동하며, 높은 내식성과 내부식성을 가지고 있기 때문입니다. 또한, 백금과 백금로듐은 전기저항이 작아서 민감한 온도 변화를 감지할 수 있으며, 고온에서도 변형이 적어 정확한 측정이 가능합니다. 따라서, 백금/백금로듐은 고온측정에 가장 적합한 열전대 재료 중 하나입니다.
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55. 기체 연료의 시험방법중 CO2는 어느 흡수액에 흡수시키는 가?

  1. 수산화 칼륨 30% 수용액
  2. 암모니아성 염화 제1동
  3. 알칼리성 피로갈롤 용액
  4. 발연 황산액
(정답률: 82%)
  • CO2는 수산화 칼륨과 반응하여 칼륨 카보네이트로 변화하기 때문에, 수산화 칼륨 30% 수용액에 흡수시키는 것이 가장 효과적이다. 따라서 이것이 CO2 시험에서 가장 많이 사용되는 흡수액이다.
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56. U자관 마노미터(manometer)가 오리피스미터에 설치되어 있는데 마노미터 밑부분은 비중이 13.6인 수은으로 채워져 있고 수은 윗부분은 비중이 1.6인 유기질 액체로 채워져 있다. 만일 마노미터 눈금의 차이가 200㎜이라고 한다면 압력 차이는 N/m2의 단위로 얼마인가? (단, g/gc = 9.80665m/s2, 물의 밀도 = 1g/cm3)

  1. 23536N/m2
  2. 23.536N/m2
  3. 19876N/m2
  4. 19.876N/m2
(정답률: 28%)
  • 압력 차이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압력 차이 = 밀도 × 중력 가속도 × 높이 차이

    먼저 수은의 밀도는 13.6g/cm3 이므로 1cm3당 무게는 13.6g이다. 따라서 마노미터 밑부분에 있는 수은의 높이는 200/13.6 ≈ 14.7cm 이다.

    유기질 액체의 밀도는 1.6g/cm3 이므로 1cm3당 무게는 1.6g이다. 따라서 마노미터 윗부분에 있는 유기질 액체의 높이는 200/1.6 ≈ 125cm 이다.

    따라서 압력 차이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압력 차이 = (13.6 - 1.6) × 9.80665 × (125 - 14.7) = 23536 N/m2

    따라서 정답은 "23536N/m2" 이다.
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57. 제어에 대한 다음의 설명중 옳은 것은?

  1. 1차 제어장치가 제어량을 측정하여 제어명령을 발하고, 2차 제어장치가 이 명령을 바탕으로 제어량을 조절하는 측정제어는 프로그램 제어이다.
  2. 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어의 각 단계를 진행하는 자동제어 방식으로 작동명령은 기동, 정지, 개폐 등과의 타이머, 릴레이등을 이용하여 행하는것을 사이러스 제어라고 한다.
  3. 제어장치의 조절계의 종류는 공기식, 수증기식, 전기식 등 3가지이다.
  4. 제어량에서 목표 값을 뺀 값을 제어편차라고 한다.
(정답률: 44%)
  • 정답은 "미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어의 각 단계를 진행하는 자동제어 방식으로 작동명령은 기동, 정지, 개폐 등과의 타이머, 릴레이등을 이용하여 행하는것을 사이러스 제어라고 한다." 이다. 이유는 사이러스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어의 각 단계를 진행하는 자동제어 방식으로 작동명령은 기동, 정지, 개폐 등과의 타이머, 릴레이등을 이용하여 행하는 것이 특징이기 때문이다.
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58. 개방형 마노미터로 측정한 공기의 압력은 150㎜H2O였다. 공기의 절대압력은 얼마인가?

  1. 150㎏/m2
  2. 150㎏/cm2
  3. 151.033㎏/cm2
  4. 10480㎏/m2
(정답률: 35%)
  • 개방형 마노미터로 측정한 압력은 기압과의 차이를 나타내므로, 절대압력을 구하기 위해서는 기압을 더해주어야 한다.

    한편, 기압은 해발고도, 기온 등에 따라 변화하므로, 문제에서 기압이 명시되어 있지 않다면 일반적으로 표준대기압인 1013.25hPa(=1013.25mbar)를 사용한다.

    따라서, 공기의 절대압력은 150㎜H2O + 1013.25hPa = 1151.25hPa 이다.

    이를 kg/m2로 환산하면, 1151.25hPa × 1.01325kg/L ÷ 9.80665m/s2 = 118.3kg/m2 이다.

    하지만, 문제에서 보기에는 이 값과 다른 값들이 나와 있으므로, 단위 환산을 해주어야 한다.

    150㎜H2O는 150/1000mH2O = 0.15mH2O 이다.

    따라서, 공기의 절대압력은 0.15mH2O + 1013.25hPa = 10480kg/m2 이다.

    따라서, 정답은 "10480㎏/m2" 이다.
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59. 유량계 종류중에서 적산식(積算式) 유량계는?

  1. 용적 유량계
  2. 차압 유량계
  3. 면적 유량계
  4. 동압 유량계
(정답률: 50%)
  • 적산식 유량계는 유체가 흐르는 시간에 따른 적산량을 측정하는 유량계입니다. 이 중에서 용적 유량계는 유체가 흐르는 파이프나 채널의 내부 크기와 유체의 속도를 측정하여 유체의 용적 유량을 계산하는 유량계입니다. 따라서 용적 유량계는 유체의 용적을 직접 측정하기 때문에 적산식 유량계 중에서 용적 유량계라고 할 수 있습니다.
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60. 다음 중 드로틀(throttle)기구에 의하여 유량을 측정하지 않는 유량계는?

  1. 오리피스
  2. 벤츄리
  3. 가스미터
  4. 노즐
(정답률: 80%)
  • 드로틀(throttle)기구는 유체의 유속을 감소시켜 유량을 측정하는 기구입니다. 따라서 가스미터는 유체가 아닌 가스를 측정하기 때문에 드로틀기구를 사용하지 않아도 유량을 측정할 수 있습니다. 따라서 가스미터는 드로틀기구에 의해 유량을 측정하지 않는 유량계입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 스폴링(spalling)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 마그네시아를 원료로 하는 내화물이 체적변화를 일으켜 노벽이 붕괴하는 현상
  2. 온도의 급격한 변동으로 내화물에 열응력이 생겨 표면이 갈라지는 현상
  3. 크롬마그네시아벽돌이 1,600℃이상의 고온에서 산화철을 흡수하여 부풀어 오르는 현상
  4. 내화물이 화학반응에 의하여 녹아내리는 현상
(정답률: 77%)
  • 온도의 급격한 변동으로 내화물에 열응력이 생겨 표면이 갈라지는 현상이 옳은 설명입니다. 스폴링은 내화물의 표면이 갈라지는 현상으로, 내화물이 고온에 노출되어 열응력이 생기면 발생합니다. 이 때 온도의 급격한 변동이 일어나면 내화물의 표면이 갈라지는 것을 볼 수 있습니다.
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62. 에너지이용합리화법 상 다음 내용 중 잘못 설명된 것은?

  1. 에너지사용자란 에너지 사용시설의 소유자 또는 관리자를 말한다.
  2. 에너지사용시설이라 함은 에너지를 사용하는 공장∙사업장 기타 시설과 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다.
  3. 에너지공급자라 함은 에너지를 생산∙수입∙전환∙수송∙저장∙판매하는 사업자를 말한다.
  4. 연료라 함은 석유.석탄.대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다.
(정답률: 62%)
  • 잘못 설명된 것은 없습니다. 모든 내용이 정확하게 설명되어 있습니다.

    다만, "연료"라는 용어는 제품의 원료로 사용되는 것뿐만 아니라, 열과 같은 형태로 직접적으로 에너지로 사용되는 것도 포함됩니다. 따라서, "연료라 함은 석유.석탄.대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료 또는 직접적으로 에너지로 사용되는 것을 말한다."라는 표현이 더 정확할 것입니다.
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63. 다음 중 인정검사대상기기조종자의 교육을 이수한 자가조종할 수 있는 검사대상기기가 아닌 것은?

  1. 출력이 0.58㎿인 온수보일러
  2. 출력이 0.58㎿인 열매체보일러
  3. 압력용기
  4. 최고사용압력이 1.2MPa이고, 전열면적이 10m2인 증기보일러
(정답률: 58%)
  • 인정검사대상기기조종자의 교육을 이수한 자가 조종할 수 있는 검사대상기기는 최고사용압력이 1.2MPa 이하이며, 전열면적이 10m2 이하인 기기입니다. 따라서, "최고사용압력이 1.2MPa이고, 전열면적이 10m2인 증기보일러"가 인정검사대상기기조종자의 교육을 이수한 자가 조종할 수 있는 검사대상기기가 아닙니다.
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64. 땅속에 직접 매설되는 지역난방용 온수배관으로 많이 사용되는 이중보온관(pre-insulated pipe) 공장에서 보온 및 외부보호관까지 일체형으로 제작)에서 주로 사용되는 보온재는?

  1. 펄라이트
  2. 염화비닐폼
  3. 폴리우레탄폼
  4. 폴리스틸비닐폼
(정답률: 70%)
  • 이중보온관은 땅속에 매설되므로 외부환경으로부터 보온 및 보호가 필요합니다. 이를 위해 보온재로는 열전도율이 낮고 내구성이 높은 폴리우레탄폼이 주로 사용됩니다. 폴리우레탄폼은 경제적이면서도 보온성이 우수하며, 내구성이 뛰어나므로 오랜 기간 사용할 수 있습니다. 따라서 이중보온관에서는 폴리우레탄폼이 가장 많이 사용됩니다.
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65. 내화물이 사용중에 균열이 생기거나 표면이 박리되는 현상은?

  1. 스폴링
  2. 버스팅
  3. 연화
  4. 수화
(정답률: 69%)
  • 내화물이 사용 중에 균열이 생기거나 표면이 박리되는 현상을 스폴링이라고 합니다. 이는 내화물의 내열성이나 내화성이 부족하여 사용 중에 열팽창이나 수축으로 인해 내부의 응력이 발생하고, 이에 따라 표면이 균열이 생기거나 박리되는 현상입니다. 따라서 스폴링은 내화물의 내열성이나 내화성이 부족한 경우 발생하는 문제입니다.
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66. 다음 중 요로내에서 생성된 연소가스의 흐름에 관한 설명 으로 틀린 것은?

  1. 가열물의 주변에 저온 가스가 체류하는 것이 좋다.
  2. 같은 흡입 조건하에서 고온 가스는 천정쪽으로 흐른다.
  3. 가연성가스를 포함하는 연소가스는 흐르면서 연소가 진행된다.
  4. 연소가스는 일반적으로 가열실내에 충만되어 흐르는것이 좋다.
(정답률: 75%)
  • "같은 흡입 조건하에서 고온 가스는 천정쪽으로 흐른다."가 틀린 설명입니다.

    가열물의 주변에 저온 가스가 체류하는 것이 좋은 이유는 연소가스가 가열물과 접촉하여 냉각되어 온도가 낮아지고, 이로 인해 연소 반응이 더욱 안정적으로 진행되기 때문입니다. 따라서 연소가스의 흐름은 가열물 주변에 저온 가스가 체류하도록 설계되어야 합니다.

    고온 가스가 천정쪽으로 흐르는 것은 연소가스의 밀도가 공기보다 낮기 때문입니다. 따라서 연소가스의 흐름을 제어하기 위해서는 가열물 주변에 저온 가스를 유입하여 연소가스의 흐름을 안정화시켜야 합니다.
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67. 유리섬유 보온재의 최고사용온도는?

  1. 150℃
  2. 300℃
  3. 500℃
  4. 800℃
(정답률: 60%)
  • 유리섬유 보온재는 유리 섬유로 만들어져 있으며, 이는 고온에도 녹지 않고 변형되지 않는 특성을 가지고 있습니다. 그러므로 유리섬유 보온재는 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있으며, 최고 사용온도는 300℃입니다. 이보다 높은 온도에서는 보온재의 성능이 저하될 수 있습니다.
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68. 다음 중 에너지절약전문기업이 하는 사업에 해당되지 않는 것은?

  1. 노후된 보일러 및 산업용 요로 등 에너지다소비설비의 대체
  2. 대체연료사용을 위한 시설 및 기기류의 설치
  3. 열병합발전사업
  4. 에너지절약을 위한 국가 자금의 대출관리
(정답률: 77%)
  • 에너지절약을 위한 국가 자금의 대출관리는 에너지절약을 실질적으로 이루어내는 사업이 아니라, 에너지절약을 위한 자금을 관리하는 일종의 지원 업무에 해당되기 때문입니다. 따라서 다른 보기들과는 달리 직접적으로 에너지절약을 이루어내는 사업이 아니라서 해당되지 않습니다.
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69. 셔틀요와 관계가 없는 내용은?

  1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다.
  2. 급랭파가 안 생길 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.
  3. 가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다.
  4. 가마의 보유열이 제품의 예열에 쓰인다.
(정답률: 45%)
  • 가마의 보유열이 제품의 예열에 쓰인다는 것은 열을 효율적으로 사용하기 위해 가마 안에 있는 열을 제품 예열에 활용한다는 것을 의미합니다. 따라서 이것이 셔틀요와 관련이 없는 내용입니다.
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70. 에너지이용합리화법에 따라 에너지총조사는 ( )년을 주기로 하여 실시하되 산업자원부장관이 필요하다고 인정할 때에는 간이조사를 실시할 수 있다. 괄호 안에 알맞는 수치는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 5
(정답률: 79%)
  • 에너지이용합리화법에 따르면 에너지총조사는 5년을 주기로 실시해야 하지만, 산업자원부장관이 필요하다고 인정할 때에는 간이조사를 실시할 수 있습니다. 따라서 괄호 안에 알맞는 수치는 "5"가 되어야 하지만, 주어진 보기에서는 "3"이 없으므로 정답은 없습니다.
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71. 길이 7m, 외경 200mm, 내경 190mm의 탄소강관에 360℃ 과 열증기를 통과시키면 이 때 늘어나는 관의 길이는 몇 mm인가? (단, 주위온도는 20℃이고, 관의 선팽창계수는 0.000013이다.)

  1. 21.15mm
  2. 25.71mm
  3. 30.94mm
  4. 36.48mm
(정답률: 50%)
  • 먼저, 열팽창 계수는 다음과 같이 정의됩니다.

    열팽창 계수 = (길이 변화량) / (초기 길이 x 온도 변화량)

    여기서, 길이 변화량을 구하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있습니다.

    길이 변화량 = 초기 길이 x 열팽창 계수 x 온도 변화량

    따라서, 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    초기 길이 = 7m = 7000mm
    초기 내경 = 190mm
    초기 외경 = 200mm
    초기 반경 = (내경 + 외경) / 2 = 195mm
    초기 면적 = π x (외경^2 - 내경^2) / 4 = 2356.19mm^2
    초기 부피 = 초기 면적 x 초기 길이 = 16493.33mm^3

    온도 변화량 = 360℃ - 20℃ = 340℃
    열팽창 계수 = 0.000013

    길이 변화량 = 초기 길이 x 열팽창 계수 x 온도 변화량
    = 7000mm x 0.000013 x 340℃
    = 30.94mm

    따라서, 정답은 "30.94mm" 입니다.
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72. 내화물 SK-26번이면 용융온도 1580℃에 견디어야 한다. SK-30번 이라면 몇 도에 견디어야 하는가?

  1. 1,460℃
  2. 1,670℃
  3. 1,780℃
  4. 1,800℃
(정답률: 95%)
  • SK-30번은 SK-26번보다 내화성능이 높기 때문에 더 높은 온도에 견딜 수 있습니다. 따라서 SK-30번은 1580℃보다 높은 온도인 1670℃에 견디어야 합니다.
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73. 알루미늄박 보온재는 알루미늄판 또는 박(泊)을 사용하여 공기층을 중첩시킨 것으로서 그 표면은 열복사에 대한 방사능을 이용한 것이며 그 공기층의 두께는 ( )이하일 때 효과가 가장 크다. 괄호안에 알맞은 내용은?

  1. 5mm
  2. 10mm
  3. 20mm
  4. 50mm
(정답률: 65%)
  • 알루미늄박 보온재는 열복사에 대한 방사능을 이용하여 보온 효과를 내는데, 이때 공기층의 두께가 일정 이상 이하일 때 가장 효과적이다. 이 최적 두께는 약 10mm 정도이며, 이보다 두꺼울수록 열전달이 느려지지만, 그만큼 무게와 비용이 증가하게 된다. 따라서 알루미늄박 보온재의 효율과 경제성을 고려하여 10mm가 최적의 두께로 선택된 것이다.
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74. 다음 중 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반 연속식요는?

  1. 셔틀요
  2. 윤요
  3. 터널요
  4. 도염식요
(정답률: 64%)
  • 셔틀요는 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반 연속식요입니다. 이는 셔틀요가 요체를 왕복하면서 실을 수 있기 때문입니다. 따라서 작업 효율성이 높아지고 요체의 보유열을 최대한 활용할 수 있어 경제적인 장점이 있습니다.
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75. 그림의 균열로에서 리큐퍼레이터는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 77%)
  • 그림의 균열에서 리큐퍼레이터는 2번째 보기인 "균열을 복원하는 프로그램"이다. 리큐퍼레이터는 데이터나 파일 등이 손상되었을 때 이를 복원하는 프로그램을 말하는데, 그림의 균열에서는 균열이 발생한 부분을 복원하는 것이 필요하기 때문에 2번째 보기가 정답이 된다.
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76. 다음 중 고압배관용 탄소강 강관(KS-D-3564)의 호칭지름의 기준이 되는 것은?

  1. 배관의 안지름
  2. 배관의 바깥지름
  3. 배관의 (안지름+바깥지름)/2
  4. 배관나사의 바깥지름
(정답률: 63%)
  • 고압배관용 탄소강 강관(KS-D-3564)의 호칭지름의 기준은 배관의 바깥지름입니다. 이는 배관의 크기를 측정하는 가장 일반적인 방법 중 하나이며, 배관의 바깥지름이 크기가 크고 강도가 높은 고압배관에 적합하기 때문입니다. 또한, 배관의 안지름은 배관 내부의 공간을 측정하는 것으로, 배관의 크기를 측정하는 데에는 적합하지 않습니다. 배관의 (안지름+바깥지름)/2나 배관나사의 바깥지름도 배관의 크기를 측정하는 데에는 적합하지 않습니다.
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77. 에너지이용합리화 기본계획 내용이 아닌 것은?

  1. 에너지 절약형 경제구조로의 전환
  2. 에너지 이용 효율의 증대
  3. 에너지 이용 및 수립조정을 위한 에너지 사용량 제한
  4. 열사용 기자재의 안전관리
(정답률: 48%)
  • "에너지 이용 및 수립조정을 위한 에너지 사용량 제한"은 에너지 이용합리화를 위한 기본계획 내용이 아닙니다. 이는 에너지 사용량을 제한하는 것으로, 에너지 이용합리화를 위한 방안 중 하나일 수 있지만, 기본계획의 핵심적인 내용은 "에너지 절약형 경제구조로의 전환"과 "에너지 이용 효율의 증대"입니다. 이를 통해 에너지 사용량을 줄이고, 보다 효율적으로 에너지를 이용하는 것이 목표입니다. "열사용 기자재의 안전관리"는 에너지 이용합리화를 위한 방안 중 하나이지만, 기본계획의 핵심적인 내용은 아닙니다.
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78. 제조업자 또는 수입업자는 시험기관으로부터 등급표시 기자재에 대한 에너지의 소비효율 또는 사용량을 측정받아 측정결과와 등급을 누구에게 통보하여야 하는가?

  1. 과기부장관
  2. 산업자원부장관
  3. 재정경제부장관
  4. 환경부장관
(정답률: 84%)
  • 제조업자 또는 수입업자는 시험기관으로부터 등급표시 기자재에 대한 에너지의 소비효율 또는 사용량을 측정받아 측정결과와 등급을 산업자원부장관에게 통보하여야 합니다. 이는 에너지절약법 제9조에 명시되어 있습니다. 따라서 정답은 "산업자원부장관"입니다.
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79. 금속 등의 내부조직 변화 및 변형을 제거하기 위하여 사용하는 로는 다음 중 어느 것인가?

  1. 머플요
  2. 소성로
  3. 소둔로
  4. 소결로
(정답률: 36%)
  • 정답은 "머플요"입니다. 머플요는 금속 등의 내부조직 변화 및 변형을 제거하기 위해 사용되는 열처리 장비 중 하나입니다. 머플요는 금속을 높은 온도로 가열하면서 내부 조직을 안정화시키는 역할을 합니다. 이는 금속의 경도와 강도를 향상시키는 데 도움이 되며, 금속의 성질을 개선하는 데 사용됩니다. 소성로, 소둔로, 소결로는 모두 금속을 가열하는 역할을 하지만, 머플요와는 목적과 방식이 다릅니다. 따라서 이들은 내부조직 변화 및 변형을 제거하기 위한 목적으로 사용되지 않습니다.
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80. 다음 중 국가에너지기본계획에 포함되어야 할 내용이 아닌 것은?

  1. 에너지이용의 합리화와 이를 통한 온실가스(이산화탄소에 한한다.)의 배출감소를 위한 대책
  2. 환경친화적 에너지의 이용을 위한 대책
  3. 에너지 절약형 산업 구조로의 전환
  4. 국내외 에너지 수급 정세의 추이와 전망
(정답률: 29%)
  • 에너지 절약형 산업 구조로의 전환은 국가에너지기본계획에 포함되어야 할 내용입니다. 이는 에너지 이용의 합리화와 이를 통한 온실가스 배출 감소를 위한 대책과 환경친화적 에너지의 이용을 위한 대책을 실현하기 위한 중요한 전략입니다. 따라서, 모든 보기가 국가에너지기본계획에 포함되어야 할 내용입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 증발량 2ton/h, 최고 사용압력 10㎏/cm2, 급수온도 20℃, 최대 증발율 25㎏/m2h인 원통 보일러에서 평균 증발율을 최대 증발율의 90%로 할 때 평균 증발량(kg/h)은?

  1. 2100
  2. 1800
  3. 1500
  4. 1200
(정답률: 50%)
  • 평균 증발율은 최대 증발율의 90%이므로, 최대 증발율은 25㎏/m2h에서 90%를 적용하여 22.5㎏/m2h가 됩니다. 이를 보일러의 증발면적으로 환산하면 2/22.5 = 0.0889m2/h가 됩니다.

    따라서, 보일러의 증발면적을 구해야 합니다. 보일러의 내경이나 길이가 주어지지 않았으므로, 보일러의 부피를 구하기 위해 보일러의 지름을 1m로 가정합니다. 이 경우, 보일러의 부피는 πr2h = 3.14 x 0.52 x 1 = 0.785m3가 됩니다.

    보일러의 부피와 증발면적을 이용하여 증발물의 농도를 구할 수 있습니다. 보일러에 들어가는 물의 양은 2톤/h = 2000kg/h이므로, 1시간에 보일러 내에서 증발되는 물의 양은 2000 x 0.0889 = 177.8kg/h가 됩니다.

    증발되는 물의 양이 177.8kg/h이므로, 보일러 내의 농도 변화량은 177.8/0.785 = 226.5kg/m3가 됩니다.

    따라서, 보일러 내의 초기 농도가 20℃에서 226.5kg/m3로 증가하므로, 이를 이용하여 평균 증발량을 구할 수 있습니다. 초기 농도가 20℃일 때의 물의 밀도는 998kg/m3이므로, 평균 증발량은 (226.5-998) x 0.785 x 3600 = 1800kg/h가 됩니다.

    따라서, 정답은 "1800"입니다.
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82. 그림과 같은 병류형 열교환기에서 적용되는 △Tm에 관한 식은? (단, 하첨자 h : 고온측, 1 : 입구c : 저온측, 2 : 출구)

(정답률: 60%)
  • 열교환기에서의 열전달량은 Q = U × A × △Tm 으로 표현됩니다. 여기서 U는 열전달계수, A는 열교환면적, △Tm은 평균온도차입니다. 따라서 △Tm이 작을수록 열전달량이 작아지므로, 열교환기의 효율이 떨어집니다. 따라서 정답은 ""입니다.
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83. 스테이의 평균피치 75㎜, 관판의 두께 8㎜, C가 2010인 연관보일러 관판의 최고사용압력은 몇 ㎏f/cm2인가?

  1. 15
  2. 20
  3. 23
  4. 25
(정답률: 18%)
  • 연관보일러 관판의 최고사용압력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    최고사용압력 = (스테이의 평균피치 × 2) ÷ (관판의 두께 × C)

    여기서 스테이의 평균피치는 75㎜, 관판의 두께는 8㎜, C는 2010입니다.

    최고사용압력 = (75 × 2) ÷ (8 × 2010) ≈ 0.00467 ≈ 0.047 kgf/cm²

    따라서, 보기에서 정답은 "23"이 아니라 "15"입니다.
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84. 보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압기의 강도 계산식(두께 계산식)은? (단, t는 원통형 두께, P는 내부 압력, D는 원통 안지름 및 σ는 인장응력(원통 단면의 원형 접선 방향))

(정답률: 63%)
  • 보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압기는 내부 압력에 의해 인장응력이 발생하게 됩니다. 이 때, 원통 단면의 원형 접선 방향의 인장응력을 σ라고 하면, σ는 P, t, D에 의해 결정됩니다. 따라서, σ의 계산식은 P*D/(2*t)가 되며, 이를 t에 대해 정리하면 t=P*D/(2*σ)가 됩니다. 따라서, 보기 중에서 t=P*D/(2*σ)인 ""이 정답입니다.
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85. 조건이 아래와 같을 때 보일러 전열면 환산증발율을 구하는 공식은? (단, B : 보일러 전열면 환산 증발율, hx : 증기엔탈피, W : 매시 발생 증기량, S : 보일러 전열면적, he : 보일러 급수의 엔탈피)

(정답률: 39%)
  • 보일러 전열면 환산증발율은 보일러 급수의 엔탈피와 증기의 엔탈피 차이에 따라 결정되므로, 보기 중에서 보일러 급수의 엔탈피와 증기의 엔탈피 차이를 나타내는 공식을 찾아야 합니다. 따라서 정답은 "" 입니다. 이 공식은 보일러 급수의 엔탈피에서 증기의 엔탈피를 뺀 값에 매시 발생 증기량과 보일러 전열면적을 곱한 후, 증기의 엔탈피를 나누어 구합니다.
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86. 유속을 일정하게 하고 관의 직경을 2배로 증가시켰을 경우 유량은 어떻게 변화하는가?

  1. 2배로 증가
  2. 4배로 증가
  3. 8배로 증가
  4. 처음과 동일
(정답률: 71%)
  • 유속은 일정하므로 유량은 관의 단면적과 비례합니다. 관의 직경을 2배로 증가시키면 단면적은 4배로 증가하게 됩니다. 따라서 유량은 4배로 증가하게 됩니다. 따라서 정답은 "4배로 증가"입니다.
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87. 고압 보일러에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 자연 순환식 보일러에는 순환력을 증대하기 위하여 고압으로 하여야 한다.
  2. 고온,고압 보일러 일수록 급수 중의 불순물이 수관에 미치는 영향이 크다.
  3. 고압으로 됨에 따라 수압을 크게 하여야 한다.
  4. 고압으로 됨에 따라 포화수와 포화증기의 밀도차가 감소된다.
(정답률: 43%)
  • "자연 순환식 보일러에는 순환력을 증대하기 위하여 고압으로 하여야 한다."이 설명이 틀린 것입니다. 자연 순환식 보일러는 외부의 도움 없이도 물이 스스로 움직이는 원리를 이용하기 때문에 고압으로 하지 않아도 됩니다. 오히려 고압으로 하면 물의 밀도가 감소하여 순환력이 감소할 수 있습니다.
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88. 피복 아크용접에서 루트의 간격이 크게 되었을 때 보수하는 방법 중 잘못된 것은?

  1. 맞대기 이음에서 간격이 6mm이하일 때는 이음부의 한쪽 또는 양쪽에 덧붙이를 하고 깍아내어 간격을 맞춘다.
  2. 맞대기 이음에서 간격이 16mm이상일 때에는 판을 전부 혹은 일부를 바꾼다.
  3. 필렛 용접에서 간격이 1.5~4.5mm일 때에는 그대로 용접해도 좋지만 벌어진 간격만큼 각장을 작게 한다.
  4. 필렛 용접에서 간격이 1.5mm이하일 때는 그대로 용접한다.
(정답률: 69%)
  • "필렛 용접에서 간격이 1.5~4.5mm일 때에는 그대로 용접해도 좋지만 벌어진 간격만큼 각장을 작게 한다."가 잘못된 것은 아닙니다. 이유는 용접 시에는 루트 간격이 일정 범위 내에서 유지되어야 용접이 안정적으로 이루어지기 때문입니다. 따라서 간격이 벌어진 경우에는 각장을 작게 하여 루트 간격을 맞추는 것이 올바른 보수 방법입니다.
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89. 열교환기의 효율을 상승시키기 위한 방법으로 틀린 설명은?

  1. 유체의 흐름의 방향을 병류로 한다.
  2. 열전도율이 높은 재질을 사용한다.
  3. 전열면적을 증가한다.
  4. 유체의 유속을 빠르게 한다.
(정답률: 74%)
  • "유체의 흐름의 방향을 병류로 한다."는 틀린 설명입니다. 열교환기에서는 유체의 흐름 방향을 역류로 하는 것이 효율적입니다. 이는 역류로 유체가 흐르면 열전달 면적이 증가하고, 열전달 경로가 길어져 열전달 효율이 높아지기 때문입니다.
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90. 저압 및 중압 보일러 수처리의 주요 약제로서 pH를 조절하여 스케일을 방지하는데 주로 사용되는 것은?

  1. 히드라진
  2. 인산소다
  3. 암모니아
  4. 가성소다
(정답률: 27%)
  • 인산소다는 알칼리성이 강한 화학물질로, 물의 pH를 높여줍니다. 이로 인해 보일러 내부에서 발생하는 스케일 현상을 방지할 수 있습니다. 또한 인산소다는 물에 용해되어 쉽게 처리가 가능하며, 안전성이 높아 보일러 수처리에 적합합니다. 따라서 저압 및 중압 보일러 수처리의 주요 약제로서 인산소다가 사용됩니다.
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91. 다음 보일러 부속장치와 연소가스의 접촉과정을 나타낸 것으로 가장 적합한 것은?

  1. 과열기 → 공기예열기 → 절탄기
  2. 절탄기 → 공기예열기 → 과열기
  3. 과열기 → 절탄기 → 공기예열기
  4. 공기예열기 → 절탄기 → 과열기
(정답률: 69%)
  • 정답은 "과열기 → 절탄기 → 공기예열기"입니다.

    보일러에서 연료가 연소되면서 발생한 연소가스는 과열기에서 먼저 과열되어 온도가 높아집니다. 이후 절탄기에서 연소가스의 속도를 감소시켜 연소가스 내의 먼지와 같은 불순물이 제거됩니다. 마지막으로 공기예열기에서 연소가스와 공기가 열교환을 통해 열을 주고 받으면서 연소가스의 온도를 낮추고 공기를 예열합니다. 이렇게 예열된 공기는 연소에 필요한 산소를 공급하고, 연소가스와 함께 배출됩니다. 따라서 "과열기 → 절탄기 → 공기예열기"가 가장 적합한 순서입니다.
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92. 다음 중 보일러 가동시 환경오염에 문제가 되는 매연이 발생하게 되는 원인으로 볼 수 없는 것은?

  1. 연소실 용적이 작을 때
  2. 연소실 온도가 높을 때
  3. 무리하게 연소하였을 때
  4. 통풍력이 부족하거나 과대할 때
(정답률: 70%)
  • 연소실 온도가 높을 때는 연료가 완전 연소되어 매연이 발생하지 않기 때문입니다. 연소실 온도가 높을수록 연료가 더 잘 타서 더 깨끗한 연소가 가능해지기 때문입니다. 따라서, 보일러 가동시 환경오염에 문제가 되는 매연이 발생하는 원인은 "연소실 용적이 작을 때", "무리하게 연소하였을 때", "통풍력이 부족하거나 과대할 때"입니다.
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93. 강판의 두께 12㎜, 리벳의 직경 22.2㎜, 피치 48㎜의 1줄 겹치기 리벳 조인트가 있다. 1피치당 하중을 1200㎏이라 할 때 리벳에 생기는 전단응력은 얼마인가?

  1. 3.1㎏/mm2
  2. 16.3㎏/mm2
  3. 34.5㎏mm2
  4. 53.0㎏/mm2
(정답률: 29%)
  • 리벳에 작용하는 하중은 1200kg/피치 이므로 1줄 겹치기 리벳 조인트에서는 2개의 리벳이 하중을 나눠서 받게 된다. 따라서 각 리벳에 작용하는 하중은 600kg/피치가 된다.

    리벳에 작용하는 하중은 전단력으로 작용하므로, 리벳에 생기는 전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전단응력 = 하중 / (리벳 단면적)

    리벳의 단면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    리벳 단면적 = (π/4) x (리벳 직경)2

    따라서 전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전단응력 = 600kg/피치 / [(π/4) x (22.2mm)2]

    전단응력을 계산하면 약 3.1kg/mm2가 된다. 따라서 정답은 "3.1㎏/mm2"이다.
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94. 건조기의 열효율 표시를 옳게 나타낸 것은? (단, Q : 입열량, q1 : 수분 증발에 소비된 열량, q2 : 재료 가열에 소비된 열량, q3 : 건조기의 손실 열량)

  1. q1/Q
  2. q2/Q
  3. (q1 + q2)/Q
  4. (q1 + q2 + q3 )/Q
(정답률: 57%)
  • 정답은 "(q1 + q2)/Q"입니다.

    건조기의 열효율은 출력 열량인 (q1 + q2)와 입력 열량인 Q의 비율로 나타낼 수 있습니다. 이는 건조기가 입력된 열량 중에서 실제로 유용하게 사용된 열량의 비율을 나타내는 것입니다. 따라서 (q1 + q2)/Q가 옳은 표시입니다. q3은 건조기 내부에서 발생하는 열 손실로, 유용하게 사용되지 않기 때문에 이를 고려하지 않습니다.
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95. EPM(Equivalent Per Million)이란 무엇인가?

  1. 물 1L에 함유되어 있는 불순물의 양을 mg으로 나타낸것
  2. 물 1 ton중에 함유되어 있는 불순물의 양을 mg으로 나타낸 것
  3. 물 1L 중에 용해되어 있는 물질을 mg 당량수로 나타낸 것
  4. 물 1 gallon중에 함유된 grain의 양을 나타낸 것
(정답률: 63%)
  • EPM(Equivalent Per Million)은 1백만 분의 1을 의미하는 단위로, 물 1L 중에 용해되어 있는 물질을 mg 당량수로 나타낸 것이다. 즉, 물 1L에 얼마나 많은 양의 물질이 용해되어 있는지를 나타내는 단위이다.
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96. 어느 가열로에서 노벽의 상태가 아래와 같을 때 노벽을 관류하는 열량은 얼마인가? (단, 노벽의 상하 및 둘레가 균일한 것으로 본다.)

  1. 30,125kcal/h
  2. 301.25kcal/h
  3. 39,497kcal/h
  4. 394.97kcal/h
(정답률: 27%)
  • 노벽의 열전도율과 열방출율을 이용하여 열량을 계산할 수 있다.

    노벽의 열전도율은 0.05kcal/m·h·℃이다. 따라서, 노벽의 열방출율은 다음과 같다.

    열방출율 = 열전도율 × 면적 × 온도차

    = 0.05 × (2 × 3 + 2 × 4) × (100 - 20)

    = 30kcal/h

    따라서, 노벽을 관류하는 열량은 30,125kcal/h이다. 이는 노벽의 열방출율에 물의 비열과 유량을 곱한 값이다.
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97. 보일러의 스테이를 수리.변경하였을 경우 실시하는 검사에 적합한 용어는?

  1. 설치 검사
  2. 대체 검사
  3. 개체 검사
  4. 개조 검사
(정답률: 60%)
  • 보일러의 스테이를 수리 또는 변경하는 경우, 해당 보일러의 구조나 기능이 변경되므로 개조 검사를 실시해야 합니다. 개조 검사는 기존의 설비를 개조, 보수, 교체하는 경우에 실시하는 검사로, 변경된 부분이 안전하게 작동하는지 확인하는 과정입니다. 따라서 이 경우에는 "개조 검사"가 적합한 용어입니다.
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98. 파이프의 내경 D(mm)는 유량 Q(m3/s)와 평균속도 V(㎧)로 표시될 때 다음 식중 옳은 것은?

(정답률: 54%)
  • 이 옳은 식입니다.

    파이프의 내경 D는 다음과 같은 관계식으로 표시됩니다.

    D = (4Q/πV)^0.5

    이 식에서 Q는 유량, V는 평균속도를 나타내며, 파이프의 내경 D는 이 두 값에 의해 결정됩니다. 따라서, 옵션 중에서 D와 Q만을 이용한 식인 "" 이 옳은 식입니다.
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99. 원수(原水) 중의 용존 산소를 제거할 목적으로 사용하는 탈산소 방법이 아닌 것은?

  1. 탈기기
  2. 히드라진
  3. 아황산나트륨
  4. 기폭장치
(정답률: 48%)
  • 기폭장치는 폭발적인 화학반응을 일으켜 물질을 파괴하는 장치이므로, 용존 산소를 제거하는 탈산소 방법이 아닙니다. 따라서 기폭장치가 정답입니다.
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100. 다음 설명 중 옳지 못한 것은?

  1. Nusselt수는 대류 열전달 계수와 관계가 있다.
  2. Prandtl수는 점성계수와 관계가 있다.
  3. Reynolds수는 층류 및 난류와 관계가 있다.
  4. Stanton수는 열전도 계수와 관계가 있다.
(정답률: 50%)
  • Stanton수는 열전도 계수와 관계가 있다는 설명이 옳지 못하다. Stanton수는 열전달과 내부 에너지 소비의 비율을 나타내는 수치로, 열전도 계수와는 직접적인 관계가 없다. Stanton수는 대류 열전달 계수와 열용량, 유속, 열전달면적 등의 변수에 의해 결정된다.
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