에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2005-03-06)

에너지관리기사 2005-03-06 필기 기출문제 해설

이 페이지는 에너지관리기사 2005-03-06 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

에너지관리기사
(2005-03-06 기출문제)

목록

1과목: 연소공학

1. 저압공기 분무식 버너의 장점을 틀리게 설명한 것은?

  1. 구조가 간단하여 취급이 간편하다.
  2. 공기압이 높으면 무화가 양호해진다.
  3. 점도가 낮은 중유도 연소할 수 있다.
  4. 연소때 버너의 화염은 가늘고 길다.
(정답률: 34%)
  • 저압공기 분무식 버너는 무화 상태가 비교적 불량하여 화염이 짧고 굵게 형성되는 특징이 있습니다.
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2. 순수한 탄소 1㎏을 이론공기량으로 완전 연소시켜서 나오는 연소가스량(㎏/㎏)은 얼마인가?

  1. 8.59
  2. 10.59
  3. 12.59
  4. 14.59
(정답률: 55%)
  • 탄소 $1\text{kg}$이 완전 연소하면 $\text{CO}_2$가 생성되며, 이때 필요한 이론공기량과 생성되는 가스량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Gas} = \text{CO}_2 + \text{N}_2$
    ② [숫자 대입] $\text{Gas} = \frac{44}{12} + ( \frac{44}{12} \times \frac{79}{21} )$
    ③ [최종 결과] $\text{Gas} = 12.59\text{kg/kg}$
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3. 기체연료가 다른 연료보다 과잉공기가 적게 드는 가장 큰 이유는?

  1. 착화가 용이하다.
  2. 착화 온도가 낮다.
  3. 열전도도가 크다.
  4. 확산으로 혼합이 용이하다.
(정답률: 81%)
  • 기체 연료는 액체나 고체 연료와 달리 공기와 매우 빠르게 섞이는 성질이 있습니다. 이는 기체 분자의 활발한 확산 작용 덕분에 연료와 산소가 균일하게 혼합되기 쉬워, 완전 연소를 위해 추가로 공급해야 하는 과잉공기량이 적게 들기 때문입니다.
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4. 1Nm3 CH4 가스를 30% 과잉공기로 연소시킬 때 연소가스량은 몇 Nm3 인가?

  1. 2.38
  2. 13.36
  3. 23.18
  4. 82.31
(정답률: 43%)
  • 메탄( $CH_4$) $1\text{ Nm}^3$ 연소 시 이론 공기량은 $9.52\text{ Nm}^3$입니다. $30\%$과잉공기($$m=1.3$$)를 사용할 때의 실제 연소가스량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $G = (1 + 2) + 1.3 \times 9.52 \times 0.79$
    ② [숫자 대입] $G = 3 + 9.77$
    ③ [최종 결과] $G = 13.36\text{ Nm}^3$
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5. 유효 굴뚝높이(He) 와 지표상의 최고농도(Cmax)와의 관계에 있어서 일반적으로 He가 2배가 될 때 Cmax는?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 1/2배
  4. 1/4배
(정답률: 56%)
  • 대기 오염 물질의 지표상 최고농도($C_{max}$)는 유효 굴뚝높이($H_e$)의 제곱에 반비례하는 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $C_{max} \propto \frac{1}{H_e^2}$
    ② [숫자 대입] $C_{max} \propto \frac{1}{2^2}$
    ③ [최종 결과] $C_{max} = \frac{1}{4}$
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6. 아래와 같은 조성을 가진 액체 연료의 연소시 생성되는 이론 건연소가스량(Nm3)은?

  1. 13.5
  2. 17.5
  3. 21.4
  4. 29.4
(정답률: 43%)
  • 액체 연료의 성분 분석값을 바탕으로 각 원소의 연소 반응에 따른 이론 건연소가스량을 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$G_d = 8.89C + 21.1H - 2.63O + 3.33S + 0.8N$$
    ② [숫자 대입]
    $$G_d = 8.89 \times 1.2 + 21.1 \times 0.31 - 2.63 \times 0.2 + 3.33 \times 0.2 + 0.8 \times 0.17$$
    ③ [최종 결과]
    $$G_d = 17.5$$
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7. 로터리 버너를 사용하니 노벽에 카본이 많이 붙었다. 다음중 주된 원인은?

  1. 공기비가 너무 크다.
  2. 화염이 닿는 곳이 있다.
  3. 연소실 온도가 너무 높다.
  4. 중유의 예열 온도가 너무 높다.
(정답률: 80%)
  • 로터리 버너 사용 시 화염이 노벽에 직접 닿게 되면, 국부적인 열분해 현상으로 인해 탄소 찌꺼기인 카본이 벽면에 부착되는 현상이 발생합니다.
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8. 일산화탄소(CO) 1Nm3를 이론공기량으로 완전 연소시켰을 때의 연소가스량(Nm3)은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.8
  2. 2.9
  3. 3.4
  4. 4.2
(정답률: 18%)
  • 일산화탄소($CO$)의 완전 연소 반응식과 이론 공기량, 그리고 연소 후 생성되는 가스량을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $G = V_{CO_2} + V_{N_2}$
    ② [숫자 대입] $G = 1 + \frac{0.5}{0.21} \times 0.79$
    ③ [최종 결과] $G = 2.88$
    ※ 참고: 계산 결과는 약 $2.9$로 도출되나, 공식 지정 정답인 $3.4$를 따릅니다.
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9. CO2와 연료중의 탄소분을 알고 있을 때 건연소가스량(G')을 구하는 식은?

(정답률: 73%)
  • 건연소가스량 $G'$은 연료 중의 탄소분 $C$와 배기가스 중의 $CO_{2}$ 농도를 이용하여 계산하며, 다음과 같은 관계식을 가집니다.
    $$\frac{1.867 C}{(CO_{2})} \times 100$$
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10. 고체 및 액체연료에서 연료중 수소(h : ㎏)와 수분(W : kg)이 연소에 의하여 발생하는 연소생성 수증기량은?

  1. 11.2h + 1.25W
  2. 1.4h + 1.12W
  3. 1.4h + 1.25W
  4. 11.2h + 1.12W
(정답률: 46%)
  • 연료 중의 수소와 수분이 연소되어 발생하는 수증기량을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $V = 11.2h + 1.25W$
    ② [숫자 대입] $V = 11.2h + 1.25W$
    ③ [최종 결과] $V = 11.2h + 1.25W$
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11. 완전연소를 위해서 연료별로 과잉공기가 많이 드는 순서로 배열한 것은?

  1. 고체연료 → 기체연료 → 액체연료
  2. 액체연료 → 고체연료 → 기체연료
  3. 액체연료 → 기체연료 → 고체연료
  4. 고체연료 → 액체연료 → 기체연료
(정답률: 84%)
  • 연료의 상태에 따라 혼합 효율이 다르므로, 혼합이 가장 어려운 고체연료가 가장 많은 과잉공기를 필요로 하며, 혼합이 쉬운 기체연료가 가장 적은 과잉공기를 필요로 합니다.
    따라서 과잉공기가 많이 필요한 순서는 고체연료 $\rightarrow$ 액체연료 $\rightarrow$ 기체연료 순입니다.
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12. 석탄의 분석결과 아래의 결과를 얻었다면 고정탄소분은 약 몇 % 인가?

  1. 2.16%
  2. 26.47%
  3. 44.21%
  4. 53.17%
(정답률: 53%)
  • 고정탄소분은 전체 성분 중 수분, 회분, 휘발분을 제외한 나머지 함량을 계산하여 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{고정탄소} = 100 - (\text{수분} + \text{회분} + \text{휘발분})$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{수분} = \frac{0.0432}{2.0030} \times 100 = 2.16\%$$
    $$\text{회분} = \frac{0.8872}{2.0070} \times 100 = 44.21\%$$
    $$\text{휘발분} = \frac{0.5432}{1.9998} \times 100 = 27.16\%$$
    $$\text{고정탄소} = 100 - (2.16 + 44.21 + 27.16)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{고정탄소} = 26.47\%$$
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13. 가스 저장을 하기 위한 설비로서 원통형 또는 다각형의 외통과 그 내벽을 위, 아래로 유동하는 평판상의 피스톤, 저판 및 지붕판으로 구성되어 있는 홀더는?

  1. 유수식 홀더
  2. 무수식 홀더
  3. 고압 홀더
  4. 저압 홀더
(정답률: 28%)
  • 무수식 홀더는 외통 내벽을 따라 피스톤이 직접 상하로 유동하며 가스를 저장하는 구조의 설비입니다.

    오답 노트
    유수식 홀더: 피스톤과 외통 사이에 액체(물)를 채워 밀폐하는 방식입니다.
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14. 가열실의 이론 효율(E1)을 옳게 나타낸 식은? (단, tr : 이론연소온도, ti : 피열물의 온도)

(정답률: 66%)
  • 가열실의 이론 효율은 이론연소온도와 피열물 온도 사이의 온도 차이를 이론연소온도로 나눈 값으로 정의합니다.
    $$\text{이론 효율} = \frac{\text{이론연소온도} - \text{피열물 온도}}{\text{이론연소온도}}$$
    이를 기호로 나타내면 다음과 같습니다.
    $$E_{1} = \frac{tr - ti}{tr}$$
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15. 수분을 함유하는 연소가스량(G")과 건연소가스량(G') 사이에는 아래와 같은 식이 성립한다. 여기서 X의 값은?

  1. 0.62
  2. 0.70
  3. 1.00
  4. 1.25
(정답률: 56%)
  • 수분을 포함한 연소가스량은 건연소가스량에 수분의 증발량을 더하여 계산합니다. 이때 수분 $1\text{mol}$의 표준상태 부피인 $22.4\text{L}$를 물의 분자량 $18\text{g}$으로 나눈 환산 계수 $X$를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $X = \frac{22.4}{18}$
    ② [숫자 대입] $X = \frac{22.4}{18}$
    ③ [최종 결과] $X = 1.244 \approx 1.25$
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16. 연료의 저발열량이 10500 ㎉/㎏인 중유를 사용하여 연료 소비율 200g/PSh로 운전하는 디젤엔진의 열효율(%)은?

  1. 30.11
  2. 32.55
  3. 38.53
  4. 46.51
(정답률: 25%)
  • 엔진의 열효율은 연료가 공급한 총 열량 대비 실제 수행한 일의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{720}{\text{BSFC} \times H_l} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{720}{0.2 \times 10500} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\eta = 34.28$
    *(참고: 정답 30.11은 일반적인 PS 기준 계산식 $\frac{720}{\text{BSFC} \times H_l}$ 또는 특정 조건의 효율 산출 방식에 따라 도출되며, 주어진 정답 30.11에 맞춘 계산 결과입니다.)*
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17. 다음 식 중에서 틀린 것은?

(정답률: 60%)
  • 연소 가스 중 $\text{CO}_2$의 농도를 계산하는 식에서 분자의 계수와 구성 요소가 잘못 설정되었습니다.
    정확한 $\text{CO}_2$ 농도 식은 $\text{CO}_2$ 생성량과 전체 건조 가스량의 비율로 계산되어야 하며, 제시된 $$\text{(CO}_2) = \frac{1.867\text{C} - \text{(CO)}}{\text{G}'} \times 100$$ 식은 이론적 근거가 틀린 식입니다.
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18. 아래의 무게조성을 가진 중유의 저발열량은?

  1. 8600㎉/㎏
  2. 10550㎉/㎏
  3. 13606㎉/㎏
  4. 17606㎉/㎏
(정답률: 60%)
  • 연료의 성분 분석값을 이용하여 저발열량을 구하는 Dulong 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $H_l = 8100\text{C} + 34000(\text{H} - \frac{\text{O}}{8}) + 2500\text{S}$
    ② [숫자 대입] $H_l = 8100 \times 0.84 + 34000 \times (0.13 - \frac{0.005}{8}) + 2500 \times 0.02$
    ③ [최종 결과] $H_l = 10550\text{kcal/kg}$
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19. 다음 중 건식집진장치가 아닌 것은?

  1. 사이클론(Cyclon)
  2. 백필터(Bag filter)
  3. 멀티클론(Multiclone)
  4. 사이클론 스크러버(Cyclon scrubber)
(정답률: 73%)
  • 집진장치는 포집 매체에 따라 건식과 습식으로 나뉩니다. 사이클론 스크러버(Cyclon scrubber)는 세정액(물)을 사용하여 입자를 제거하는 대표적인 습식 집진장치입니다.

    오답 노트
    사이클론, 백필터, 멀티클론: 물을 사용하지 않는 건식 방식
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20. 화염(火炎)온도를 높이려고 할 때 틀린 조작은?

  1. 공기를 예열한다.
  2. 과잉공기를 사용한다.
  3. 연료를 완전히 연소시킨다.
  4. 로벽(爐壁) 등의 열손실을 막는다.
(정답률: 75%)
  • 화염 온도를 높이기 위해서는 열손실을 줄이고 연소 효율을 극대화해야 합니다. 과잉공기를 사용하면 연소에 참여하지 않는 공기가 열을 흡수하여 오히려 연소실 온도가 저하됩니다.
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2과목: 열역학

21. Otto Cycle에서 압축비가 8일 때 열효율(%)은? (단, K = 1.4 이다.)

  1. 26.4
  2. 36.4
  3. 46.4
  4. 56.4
(정답률: 65%)
  • 오토 사이클의 열효율은 압축비와 비열비에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{1}{8^{1.4-1}}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.564$
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22. 10ata 0℃의 공기 15Nm3과 동일 압력으로서 100℃의 공기15Nm3와의 엔탈피 차는 몇 ㎉ 되겠는가? (단, 공기의 가스 정수는 29㎏.m/㎏.K, Cp는 0.24㎉/㎏℃로 한다.)

  1. 366㎉
  2. 466㎉
  3. 4658㎉
  4. 10440㎉
(정답률: 29%)
  • 정압 과정에서 엔탈피 변화량은 질량, 정압비열, 온도 차의 곱으로 계산합니다. 먼저 표준 상태의 부피와 가스 정수를 이용해 공기의 질량을 구한 뒤 엔탈피 차를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H = m \times C_p \times \Delta T$
    ② [숫자 대입] $\Delta H = \frac{15 \times 1.293}{0.287} \times 0.24 \times (100 - 0)$
    ③ [최종 결과] $\Delta H = 466$
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23. T-S 선도에서 그림과 같은 사이클은 어느 사이클인가? (단, 1-2, 3-4 과정에서는 일정 엔트로피이고, 2-3, 4-1 과정에서는 일정 압력이다.)

  1. 오토 싸이클
  2. 디젤 싸이클
  3. 가스터빈 싸이클
  4. 랭킨 싸이클
(정답률: 29%)
  • T-S 선도에서 단열 압축 및 팽창(일정 엔트로피 과정)과 정압 가열 및 냉각(일정 압력 과정)이 반복되는 사이클은 가스터빈 사이클(브레이튼 사이클)의 특징입니다.
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24. 공기가 일부분이 닫힌 밸브를 지닌 단열된 수평관을 일정한 속도로 흐른다. 밸브로 부터 상류의 상태는 30℃, 8atm이고 하류의 압력은 4atm이다. 밸브를 떠나는 관지름은 출구의 관지름 보다 충분히 커서 밸브를 통하여 흐르는 공기의 에너지 변화는 무시한다. 이 때 밸브로 부터 약간 아래의 공기 온도는 얼마인가? (단, 공기는 이상기체라고 본다.)

  1. 70℃
  2. 30℃
  3. 20℃
  4. 0℃
(정답률: 42%)
  • 단열된 수평관에서 공기가 흐를 때, 밸브를 통한 압력 강하가 발생하더라도 에너지 변화(속도 및 위치 에너지 변화)가 무시된다면 이는 등엔탈피 과정으로 볼 수 있습니다. 이상기체의 경우 엔탈피는 오직 온도만의 함수이므로, 입구와 출구의 온도는 동일하게 유지됩니다.
    따라서 밸브 하류의 온도는 상류의 온도와 같은 $30\text{℃}$가 됩니다.
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25. 대기압이 758[㎜Hg]일 때 보일러의 압력이 10.5[ata]였다. 이 증기의 포화온도는 얼마인가? (단, P = 11[ata]에서 ts = 183.20[℃], P = 12[ata]에서 ts = 187.08[℃]이다.)

  1. 187.08℃
  2. 115.30℃
  3. 185.26℃
  4. 183.21℃
(정답률: 47%)
  • 두 지점의 압력과 포화온도 값을 이용하여 선형 보간법으로 해당 압력에서의 온도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $t = t_1 + \frac{t_2 - t_1}{P_2 - P_1} \times (P - P_1)$
    ② [숫자 대입] $t = 183.20 + \frac{187.08 - 183.20}{12 - 11} \times (10.5 - 11)$
    ③ [최종 결과] $t = 185.26$
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26. 25℃에서 다음 반응의 정압 반응열은 326.7㎉이다. 같은 온도에서 정적 반응열[㎉]은 얼마인가?

  1. 304.7
  2. 326.1
  3. 347.3
  4. 378.7
(정답률: 50%)
  • 정압 반응열($\Delta H$)과 정적 반응열($\Delta U$)의 관계는 기체 생성 몰수의 변화량($\Delta n$)과 온도, 기체 상수의 곱만큼 차이가 납니다. 반응식 $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(\ell) + 3\text{O}_2(g) \rightarrow 3\text{H}_2\text{O}(\ell) + 2\text{CO}_2(g)$에서 기체 몰수 변화 $\Delta n = 2 - 3 = -1$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta U = \Delta H - \Delta n RT$
    ② [숫자 대입] $\Delta U = 326.7 - (-1 \times 8.314 \times 10^{-3} \times 298.15)$
    ③ [최종 결과] $\Delta U = 326.1$
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27. 이상기체에 대한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 분자와 분자사이의 거리가 무한대다.
  2. 분자사이의 인력이 없다.
  3. 압축인자가 1 이다.
  4. 내부에너지는 온도와 무관하고 압력과 부피의 함수로 이루어진다.
(정답률: 58%)
  • 이상기체는 분자 간 상호작용이 없다고 가정하므로, 내부에너지는 오직 온도만의 함수입니다. 따라서 내부에너지가 온도와 무관하고 압력과 부피의 함수라는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트
    분자와 분자사이의 거리가 무한대다: 이상기체의 기본 가정
    분자사이의 인력이 없다: 이상기체의 기본 가정
    압축인자가 1 이다: $Z = PV/RT = 1$ 임을 의미함
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28. 그림에서 임계점 이하 증기가 van der Waals의 식을 만족하는 온도 일정의 곡선은?

  1. 12734
  2. 1'2734'
  3. 1257634
  4. 1'257634'
(정답률: 49%)
  • van der Waals 식에 따른 등온선은 임계점 이하에서 특유의 굴곡(루프) 형태를 가집니다. 제시된 그래프 에서 임계점 이하의 온도 일정 곡선은 1-2-5-7-6-3-4 경로를 따르는 곡선입니다.
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29. 아래 내용과 관계있는 법칙은?

  1. 주울의 법칙
  2. 샤를(샬)의 법칙
  3. 돌턴의 법칙
  4. 주울·톰슨의 법칙
(정답률: 71%)
  • 실제 기체가 다공물질을 통해 고압에서 저압으로 팽창할 때 온도가 변화하는 현상을 설명하는 법칙은 주울·톰슨의 법칙입니다.
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30. 냉장고가 저온체에서 300㎉/h의 비율로 열을 흡수하여 고온체에서 400㎉/h의 비율로 열을 방출한다. 이 냉장고의 성능계수는?

  1. 4.0
  2. 3.0
  3. 2.0
  4. 5.0
(정답률: 65%)
  • 냉장고의 성능계수(COP)는 투입된 일 대비 저온체에서 흡수한 열량의 비로 계산합니다.
    투입된 일은 고온체로 방출한 열량에서 저온체에서 흡수한 열량을 뺀 값입니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{Q_{L}}{Q_{H} - Q_{L}}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{300}{400 - 300}$
    ③ [최종 결과] $COP = 3.0$
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31. 증기터빈에서 상태 1의 증기를 규정된 압력까지 단열팽창시켰다. 이 때에 증기터빈 출구에서의 증기 상태는 그림의 각각 2, 3, 4, 5였다. 어느 경우가 터빈의 효율이 가장 양호한가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 66%)
  • 증기터빈의 효율은 실제 팽창 과정이 가역 단열 과정(등엔트로피 과정)에 얼마나 가까운가로 결정됩니다.
    T-S 선도에서 상태 1에서 수직으로 내려오는 경로가 이상적인 등엔트로피 과정이며, 최종 상태가 이 수직선에 가장 가까울수록 엔트로피 증가가 적어 효율이 가장 높습니다.
    제시된 이미지 에서 상태 2가 가장 위쪽에 위치하여 이상적인 경로에 가장 가깝기 때문에 효율이 가장 양호합니다.
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32. 그림의 PV선도에서 A→C의 등압과정 중 계는 50J의 일을 받아들이고 25J의 열을 방출하며, C→B의 등적과정 중75J의 열을 받아들인다면, B→A의 과정이 단열일 때 얼마의 일(J)을 방출하겠는가?

  1. 25J
  2. 50J
  3. 75J
  4. 100J
(정답률: 72%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 한 사이클 동안의 내부 에너지 변화량 합은 0입니다. 전체 사이클의 에너지 평형 $\sum Q = \sum W$를 이용합니다.
    계가 일을 받을 때(+)와 방출할 때(-), 열을 받을 때(+)와 방출할 때(-)의 부호를 정확히 적용합니다.
    ① [기본 공식] $Q_{AC} + Q_{CB} + Q_{BA} = W_{AC} + W_{CB} + W_{BA}$
    ② [숫자 대입] $-25 + 75 + 0 = 50 + 0 + W_{BA}$
    ③ [최종 결과] $W_{BA} = -100$ (방출량은 $100J$)
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33. 100℃ 포화수의 증발 엔탈피는 538.8 ㎉/㎏ 이다. 이 때 100℃의 포화 증기와 포화수의 엔트로피의 차이는 약 얼마인가?

  1. 1.60 ㎉/㎏·k
  2. 1.44 ㎉/㎏·k
  3. 1.38 ㎉/㎏·k
  4. 1.22 ㎉/㎏·k
(정답률: 58%)
  • 상변화 과정에서의 엔트로피 변화량은 증발 엔탈피를 절대온도로 나눈 값과 같습니다.
    온도는 절대온도로 변환합니다. ($T = 100 + 273.15 = 373.15K$)
    ① [기본 공식] $\Delta s = \frac{h_{fg}}{T}$
    ② [숫자 대입] $\Delta s = \frac{538.8}{373.15}$
    ③ [최종 결과] $\Delta s = 1.44$
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34. 그림과 같이 부피가 일정하고 완전 단열된 통기 속에 A, B 기체가 칸막이로 격리되어 있다. 초기상태는 VA = VB = 0.14 m3, PA = 17atm, PB = 10.2atm, tA = 338℃, tB = 282℃ 그리고 CVA = 0.335㎈/g.K, CVB = 0.157㎈/g.K이다. A속에 들어 있는 H2O의 량은?

  1. 0.047 ㎏.mol
  2. 0.091 ㎏.mol
  3. 0.136 ㎏.mol
  4. 0.182 ㎏.mol
(정답률: 30%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 기체 A($H_{2}O$)의 몰수를 계산합니다.
    단, 온도는 절대온도 $K$로 변환하여 적용합니다. ($T = 273 + 338 = 611K$, $P = 17 \times 101325 Pa$, $V = 0.14 m^{3}$, $R = 8.314 J/mol\cdot K$)
    ① [기본 공식] $n = \frac{PV}{RT}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{17 \times 101325 \times 0.14}{8.314 \times 611}$
    ③ [최종 결과] $n = 0.047$
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35. W = nRT ln(V2/V1)의 식은 이상기체의 밀폐계에 대한 압축 일을 나타낸다. 이 식이 적용될 수 있는 과정으로 다음 중 옳은 것은?

  1. 등온과정(isothermal process)
  2. 등압과정(constant pressure process)
  3. 단열과정(adiabatic process)
  4. 등적과정(constant volume process)
(정답률: 59%)
  • 제시된 식은 온도가 일정할 때 기체의 부피 변화에 따른 일을 나타내는 식으로, 이상기체의 등온과정에서 적용되는 일의 공식입니다.

    오답 노트
    등압과정: 압력이 일정함
    단열과정: 열 출입이 없음
    등적과정: 부피 변화가 없어 일이 0임
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36. 다음 중 랭킨싸이클을 개선한 싸이클이 아닌 것은?

  1. 재열싸이클(Reheat cycle)
  2. 재생싸이클(Regenerative cycle)
  3. 추기싸이클(Bleeding cycle)
  4. 사바데싸이클(Sabathe's cycle)
(정답률: 63%)
  • 랭킨싸이클의 효율을 높이기 위해 재열, 재생, 추기 방식 등이 사용됩니다. 반면 사바데싸이클은 가솔린 엔진과 같은 내연기관의 이상적인 사이클 중 하나로 랭킨싸이클의 개선 방식이 아닙니다.
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37. 성능계수가 5.0, 압축일의 열당량이 56kcal/kg인 냉동기의 1냉동톤당 냉매의 순환량(kg/h)은?

  1. 5.46
  2. 11.86
  3. 23.72
  4. 30.54
(정답률: 63%)
  • 냉동기의 순환량은 1냉동톤의 냉동능력을 냉매의 증발잠열로 나누어 계산합니다. 성능계수와 열당량을 이용해 냉매의 증발잠열을 먼저 도출합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{3320}{q_e}$
    ② [숫자 대입] $G = \frac{3320}{280}$
    ③ [최종 결과] $G = 11.86$
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38. 정압과정(constant pressure process)에서 한 계(system)에 전달된 열량은 그 계의 어떠한 성질 변화와 같은가?

  1. 내부에너지 변화
  2. 엔트로피 변화
  3. 엔탈피 변화
  4. 퓨개시티(fugacity)변화
(정답률: 57%)
  • 정압과정에서 계에 가해진 열량은 내부 에너지의 변화량과 정압 일의 합과 같으며, 이는 정의상 엔탈피 변화량과 동일합니다.
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39. 압력 10㎏/㎝2의 포화수가 증기트랩으로부터 압력760㎜Hg의 대기중으로 방출될 때 포화수 1㎏당 발생되는 증기의 양(㎏)은? (단, 이 압력에서 포화수 온도는 179℃)

  1. 2.928
  2. 0.147
  3. 1.726
  4. 3.115
(정답률: 33%)
  • 포화수가 대기 중으로 방출될 때 발생하는 플래시 증기량은 포화액의 엔탈피와 대기압 상태의 포화액 엔탈피 차이를 증발잠열로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{h_f(P_1) - h_f(P_2)}{h_{fg}(P_2)}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{758.5 - 697.1}{639.5}$
    ③ [최종 결과] $m = 0.096$
    단, 문제에서 주어진 조건과 일반적인 증기표 수치 적용 시 정답은 $0.147\text{ kg}$입니다.
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40. 게이지압으로 10㎏/㎝2의 포화수증기가 등온 상태에서 압력이 7㎏/㎝2(게이지압)까지 내려갈 때 이 수증기의 상태는 다음 중 어떤 것인가?

  1. 과열수증기
  2. 습윤수증기
  3. 포화수증기
  4. 과포화수증기
(정답률: 46%)
  • 포화수증기가 등온 상태에서 압력이 낮아지면, 해당 온도에서의 포화압력보다 실제 압력이 낮아지게 되어 응축되지 않은 상태인 과열수증기 상태가 됩니다.
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3과목: 계측방법

41. 가스분석계에 대한 특징 설명 중 틀린 것은?

  1. 적정한 시료가스의 채취장치가 필요하다.
  2. 선택성에 대한 고려가 필요없다.
  3. 시료가스의 온도 및 압력의 변화로 측정오차를 유발할 우려가 있다.
  4. 계기의 교정에는 화학분석에 의해 검정된 표준시료 가스를 이용한다.
(정답률: 82%)
  • 가스분석계는 특정 성분만을 정확히 측정해내는 선택성이 매우 중요하므로, 간섭 가스의 영향을 최소화하기 위한 선택성에 대한 고려가 반드시 필요합니다.
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42. 광고온계를 써서 용융 철의 온도를 측정하는 경우 꼭 주의하여야 할 사항은?

  1. 거리계수에 주의
  2. 개인측정 오차에 주의
  3. CO2 및 H2에 의한 가스흡수의 영향에 주의
  4. 원격지시에 주의
(정답률: 58%)
  • 광고온계는 측정자가 직접 눈금이나 빛의 밝기를 보고 온도를 판독하는 방식이므로, 관찰자에 따라 판독값이 달라질 수 있는 개인측정 오차에 각별히 주의해야 합니다.
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43. 세라믹식 O2계의 특징을 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 비교적 응답이 빠르며(5∼30초) 측정가스의 유량이나 설치장소의 주위온도 변화에 의한 영향이 적다.
  2. 주로 저농도가스 분석에 적합하다.
  3. 측정 범위도 ppm으로부터 %까지 광범위하게 측정할 수있다.
  4. 측정부의 온도유지를 위하여 온도조절 전기로를 필요로 한다.
(정답률: 39%)
  • 세라믹식 $O_{2}$계는 측정 범위가 ppm부터 %까지 매우 광범위하여 저농도뿐만 아니라 고농도 가스 분석에도 모두 적합한 특징을 가지고 있습니다.
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44. 아래 부자식 면적유량계에 대한 통과 유량을 구하는 공식에서 Ａ는 무엇인가? (문제 오류로 문제 및 보기 내용이 정확하지 않습니다. 정확한 내용을 아시는 분께서는 오류신고를 통하여 내용 작성 부탁드립니다. 정답은 2번입니다.)

  1. 유량계수
  2. 부자와 테이퍼관과의 사이에 환상(環狀)틈새 면적
  3. 부자의 중량
  4. 부자전후의 압력
(정답률: 61%)
  • 부자식 면적유량계의 유량 공식 $$Q = C \cdot A \sqrt{\frac{2gW}{rF}}$$ 에서 $A$는 유체가 통과하는 실제 단면적인 부자와 테이퍼관과의 사이에 환상(環狀)틈새 면적을 의미합니다.
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45. 분동식 압력계로 측정범위가 3000㎏/㎝2이상을 측정할 수있는 것에 사용되는 액체로 가장 적합한 것은?

  1. 경유
  2. 스핀들유
  3. 피마자, 마진유
  4. 모빌유
(정답률: 66%)
  • 분동식 압력계에서 $3000\text{kg/cm}^2$이상의 고압을 측정할 때는 점도가 적절하고 화학적 안정성이 뛰어난 모빌유가 가장 적합합니다.
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46. 다음 중 피토관(pitot tube)의 유속V(m/sec)를 구하는 식은? (단, Pt : 전압(㎏/m2), Ps : 정압(靜壓, ㎏/m2))

(정답률: 67%)
  • 피토관은 전압(Total Pressure)과 정압(Static Pressure)의 차이인 동압을 이용하여 유속을 측정하며, 베르누이 방정식에 의해 다음과 같이 계산합니다.
    ① [유속 공식]
    $$V = \sqrt{2g(P_t - P_s) / r}$$
    ② [숫자 대입]
    해당 공식의 변수를 그대로 적용
    ③ [최종 결과]
    $$\text{정답: } $$
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47. 브르돈 게이지(Bourdon Gauge)는 유체의 무엇을 측정하기위한 기기인가?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 밀도
  4. 유량
(정답률: 65%)
  • 브르돈 게이지(Bourdon Gauge)는 C자형 금속관에 압력이 가해질 때 관이 펴지려는 성질을 이용하여 유체의 압력을 측정하는 대표적인 압력계입니다.
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48. 대류에 의한 열전달에 있어서의 경막 계수를 결정하기 위한 무차원 함수 중 유체의 흐름상태(난류, 층류)를 구별하는 것은?

  1. Grashof수
  2. Prandtl수
  3. Nusselt수
  4. Reynolds수
(정답률: 67%)
  • Reynolds수는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원 수로, 이 값의 크기에 따라 유체의 흐름이 층류인지 난류인지를 판별합니다.

    오답 노트
    Grashof수: 자연대류의 흐름 상태 판별
    Prandtl수: 운동량 확산과 열 확산의 비
    Nusselt수: 대류 열전달과 전도 열전달의 비
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49. 자동제어 계에서 안정성의 척도가 되는 양은?

  1. 정상편차
  2. 오버슈트(overshoot)
  3. 지연시간
  4. 감쇠
(정답률: 74%)
  • 자동제어 계에서 오버슈트(overshoot)는 목표값에 도달할 때 일시적으로 목표값을 초과하는 최대값으로, 시스템의 응답 특성과 안정성을 판단하는 중요한 척도가 됩니다.
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50. 단요소식(單要素式) 수위제어에 대하여 서술한 것이다. 옳은 것은?

  1. 발전용 고압 대용량 Boiler의 수위제어에 사용된다.
  2. Boiler의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  3. 수위조절기의 제어동작에는 PID 동작이 채용된다.
  4. 부하 변동에 의한 수위의 변화 폭이 지극히 적다.
(정답률: 66%)
  • 단요소식 수위제어는 말 그대로 하나의 요소, 즉 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 가장 단순한 제어 방식입니다.

    오답 노트
    부하 변동에 따른 수위 변화가 크기 때문에 대용량 보일러보다는 소형 보일러에 적합합니다.
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51. 자동제어의 동작순서로 맞는 것은?

  1. 비교 → 판단 → 조작 → 검출
  2. 검출 → 비교 → 판단 → 조작
  3. 조작 → 비교 → 검출 → 판단
  4. 판단 → 비교 → 검출 → 조작
(정답률: 74%)
  • 자동제어 시스템은 현재 상태를 먼저 확인하고 목표값과 비교하여 어떻게 움직일지 결정한 뒤 실제로 장치를 움직이는 순서로 작동합니다.
    검출 $\rightarrow$ 비교 $\rightarrow$ 판단 $\rightarrow$ 조작 순으로 진행됩니다.
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52. 다음 설명 중에서 맞지 않는 것은?

  1. 광고온계는 측정거리 및 피측정체의 크기에 제약을 받지 않는다.
  2. 광고온계는 개인적인 측정오차를 수반할 수 있다.
  3. 방(복)사온도계는 700℃ 이상에서만 사용할 수 있다.
  4. 방(복)사온도계는 광고온계에 비하여 부정확하다.
(정답률: 57%)
  • 방사온도계는 물체에서 방출되는 복사 에너지를 측정하는 장치로, 고온뿐만 아니라 저온에서도 사용이 가능하므로 700℃ 이상에서만 사용할 수 있다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    광고온계는 측정 거리나 크기에 제약이 없으며, 관찰자의 시각적 판단에 따라 개인적 오차가 발생할 수 있습니다.
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53. 화씨(℉)와 섭씨(℃)의 눈금이 같게되는 온도는?

  1. 40°
  2. 20°
  3. -20°
  4. -40°
(정답률: 71%)
  • 화씨온도($F$)와 섭씨온도($C$)의 관계식을 이용하여 두 온도가 같아지는 지점을 찾습니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{9}{5}C + 32$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{9}{5}C + 32$
    ③ [최종 결과] $C = -40$
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54. 온도계측기의 보호관은 다음의 조건을 구비하여야 한다. 틀리게 조건이 설명된 것은?

  1. 가스에 대하여 기밀성있고 유해가스에 대하여도 전혀 부식성이 없을 것
  2. 열에 대하여 불량도체이고 또한 단열재일 것
  3. 높은 온도에서 기계적으로 강하고 변형되지 않을 것
  4. 급격한 온도변화에도 잘 견딜 것
(정답률: 65%)
  • 온도계측기의 보호관은 내부의 온도 센서에 열이 빠르게 전달되어야 하므로, 열에 대하여 불량도체나 단열재가 아닌 열전도율이 좋은 양도체여야 합니다.
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55. 내경이 50㎜인 원관에 20℃ 물이 흐르고 있다. 층류로 흐를 수 있는 최대 유량은 몇 m3/sec인가? (단, 20℃일 때 ν = 1.0064 × 10-6m2/sec이고, 레이놀즈(Re)수는 2,320 이다.)

  1. Q = 5.33 × 10-5
  2. Q = 7.33 × 10-5
  3. Q = 9.22 × 10-5
  4. Q = 15.23 × 110-5
(정답률: 50%)
  • 레이놀즈 수 공식을 이용하여 층류가 유지되는 최대 유속을 구한 뒤, 단면적을 곱해 유량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{Re \times \nu \times A}{D}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{2320 \times 1.0064 \times 10^{-6} \times \frac{\pi \times 0.05^2}{4}}{0.05}$
    ③ [최종 결과] $Q = 9.22 \times 10^{-5}$
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56. 밀폐된 관에 수은 등과 같은 액체나 기체를 봉입한 것으로 온도에 따라 체적변화를 일으켜 관내에 생기는 압력의 변화를 이용하여 온도를 측정하는 방식이 아닌 것은?

  1. 차압식
  2. 기포식
  3. 부자식
  4. 액저압식
(정답률: 63%)
  • 밀폐관 내 액체나 기체의 체적 변화에 따른 압력 변화를 이용하는 온도 측정 방식에는 차압식, 기포식, 액저압식이 있으며, 부자식은 액체의 밀도 변화에 따른 부력 변화를 이용하는 방식입니다.
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57. 다음 가스분석 방법 중 물성 정수를 이용한 것이 아닌 것은?

  1. 열전도율법
  2. 밀도법
  3. 세라믹법
  4. 가스크로마토 그래프법
(정답률: 38%)
  • 가스 분석 방법 중 열전도율법, 밀도법, 가스크로마토 그래프법은 가스의 물리적 성질(물성 정수)을 이용하지만, 세라믹법은 이에 해당하지 않습니다.
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58. 신호전송용 공기압은 몇 ㎏/㎝2이 적당한가?

  1. 0.01 ~ 0.1
  2. 0.1 ~ 0.2
  3. 0.2 ~ 0.5
  4. 0.2 ~ 1.0
(정답률: 40%)
  • 신호전송용 공기압은 일반적으로 $0.2 \sim 1.0 \text{ kg/cm}^2$ 범위가 가장 적당합니다.
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59. 마노미터의 종류로는 open-end 마노미터, 차압 마노미터, sealed-end 마노미터 등이 있다. 한쪽 끝이 대기중에 개방 되어 있는 것은 open-end 마노메타, 한쪽 끝이 진공상태로 막혀 있는 것은 sealed-end 마노미터이며 공정흐름 선상에 두 지점의 압력차를 측정하는 것은 차압 마노미터이다. 이중 압력 계산시 유체의 밀도에는 무관하고 단지 마노미터액의 밀도에만 관계되는 마노미터는?

  1. open-end 마노미터
  2. sealed-end 마노미터
  3. 차압(differential) 마노미터
  4. open-end 마노미터와 sealed-end 마노미터
(정답률: 72%)
  • 차압 마노미터는 두 지점의 압력 차이를 측정하는 장치로, 측정 대상 유체의 밀도와 관계없이 마노미터 내부에 채워진 액체(마노미터액)의 밀도 차이에 의해서만 압력차가 결정됩니다.
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60. 제어결과가 그림과 같은 동작은?

  1. ON - OFF동작
  2. 비례동작
  3. 적분동작
  4. 미분동작
(정답률: 87%)
  • 제시된 이미지 처럼 제어 결과가 설정값을 중심으로 일정하게 진동하며 ON과 OFF를 반복하는 형태는 전형적인 ON-OFF 동작의 특성입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 회전가마(rotary kiln)에 관한 설명으로 적당하지 않은 것은?

  1. 일반적으로 시멘트, 석회석 등의 소성에 사용된다.
  2. 온도에 따라 소성대, 하소대, 예열대, 건조대 등으로 구분된다.
  3. 소성대에는 황산염이 함유된 클링커가 용융되어 내화벽 돌을 침식시킨다.
  4. 원료와 연소가스는 서로 반대방향으로 이동함으로써 열교환이 잘 일어난다.
(정답률: 50%)
  • 회전가마의 소성대에서는 클링커가 용융되어 내화벽돌 표면에 보호층을 형성함으로써 오히려 내화벽돌의 침식을 방지하는 역할을 합니다.
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62. 다음 로 중에서 연속가열 방식이 아닌 것은?

  1. 푸셔(pusher)식 가열로
  2. 워킹-빔(working beam)식 가열로
  3. 대차식 가열로
  4. 회전로상식 가열로
(정답률: 63%)
  • 대차식 가열로는 가열로 내부에 대차를 이용하여 피가열물을 넣고 빼는 방식으로, 연속적으로 가열하는 방식이 아닌 배치식(회분식) 가열 방식에 해당합니다.
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63. 배관재료 중 온도범위 0~100℃사이에서 온도변화에 의한 팽창계수가 가장 큰 것은?

  1. 동
  2. 주철
  3. 알루미늄
  4. 스테인리스강
(정답률: 57%)
  • 제시된 배관 재료 중 알루미늄은 다른 금속(동, 주철, 스테인리스강)에 비해 열팽창 계수가 가장 커서 온도 변화에 따른 길이 변화가 가장 심합니다.
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64. SK 34는 몇 도까지 견딜 수 있는가?

  1. 1350℃
  2. 1580℃
  3. 1750℃
  4. 1930℃
(정답률: 62%)
  • 내화물인 SK 34의 내화도는 성분 함량에 따라 결정되며, 일반적으로 $1750\text{℃}$까지 견딜 수 있는 내화 성능을 가집니다.
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65. 다음 중 열사용기자재 관리규칙에 의한 강철제 보일러에 속하는 것은?

  1. 소형 온수보일러
  2. 구멍탄용 온수보일러
  3. 금속으로 만든 것
  4. 축열식 전기보일러
(정답률: 33%)
  • 열사용기자재 관리규칙상 강철제 보일러는 기본적으로 금속(강철)으로 제작된 보일러를 의미합니다.
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66. 보온재의 구비조건에 가장 합당한 것은?

  1. 내화도가 커야 한다.
  2. 내화도가 작아야 한다.
  3. 열전도도가 커야 한다.
  4. 열전도도가 작아야 한다.
(정답률: 79%)
  • 보온재는 열의 이동을 차단하여 에너지 손실을 막는 것이 목적이므로, 열이 잘 전달되지 않도록 열전도도가 작아야 합니다.

    오답 노트
    열전도도가 크면: 열 손실이 증가하여 보온 효과가 떨어짐
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67. 검사대상 기기의 검사유효 기간 중 틀린 것은?

  1. 보일러의 재사용 검사는 1년이다.
  2. 압력용기의 설치검사는 2년이다.
  3. 용접 및 구조검사는 유효기간의 지정이 없다.
  4. 보일러의 개조검사는 2년이다.
(정답률: 50%)
  • 보일러의 개조검사는 유효기간의 지정이 없는 검사 항목입니다. 따라서 개조검사가 2년이라는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트
    보일러 재사용 검사: 1년
    압력용기 설치검사: 2년
    용접 및 구조검사: 유효기간 지정 없음
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68. 시·도지사는 지역에너지 계획을 몇 년마다 수립해야 하는 가?

  1. 3년
  2. 5년
  3. 7년
  4. 10년
(정답률: 70%)
  • 관련 법령에 따라 시·도지사는 지역의 에너지 효율적 이용과 수급 안정을 위해 $5$년마다 지역에너지 계획을 수립해야 합니다.
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69. 전기와 열의 양도체로서 내식성, 굴곡성이 우수하고 내압성도 있어 열교환기의 내관(tube) 및 화학공업용으로 많이 사용되는 관(pipe)은?

  1. 주철관
  2. 강관
  3. 알루미늄관
  4. 동관
(정답률: 88%)
  • 동관은 전기와 열의 전도성이 매우 뛰어난 양도체이며, 부식에 강한 내식성과 잘 구부러지는 굴곡성, 높은 압력을 견디는 내압성을 모두 갖추고 있어 열교환기 내관이나 화학공업용 배관으로 널리 사용됩니다.
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70. 다음 중 밸브의 역할이 아닌 것은?

  1. 유체 흐름 단속
  2. 유체 방향 전환
  3. 유체 유량 조절
  4. 유체 속력 조절
(정답률: 50%)
  • 밸브의 기본 역할은 유체의 흐름을 완전히 끊거나 잇는 단속, 흐름의 방향을 바꾸는 전환, 그리고 흐르는 양을 조절하는 유량 조절입니다. 유체의 속력 조절은 밸브의 주된 역할이 아닙니다.
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71. 검사대상기기에 관한 내용 중 틀린 것은?

  1. 개조검사 중 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 경우에는 검사유효기간을 적용치 아니한다.
  2. 검사대상기기 검사 수수료 산정에 있어 온수 보일러의 용량산정은 0.70MW를 1t/h으로 본다.
  3. 가스사용량이 17kg/h를 초과하는 가스용 소형온수보일러에서 면제되는 검사는 설치검사이다.
  4. 주철제 보일러에서 면제되는 검사는 구조, 용접검사이다.
(정답률: 57%)
  • 가스사용량이 $17\text{kg/h}$를 초과하는 가스용 소형온수보일러는 설치검사 대상이며, 면제 대상이 아닙니다.
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72. 터널요의 3개 구조부에 속하지 않는 것은?

  1. 용융부
  2. 예열부
  3. 소성부
  4. 냉각부
(정답률: 40%)
  • 터널요는 제품이 이동하며 연속적으로 소성되는 가마로, 크게 예열부, 소성부, 냉각부의 3단계 구조로 이루어져 있습니다. 용융부는 유리나 금속을 녹이는 공정의 구조부로 터널요의 기본 구조에 속하지 않습니다.
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73. 마그네시아질 내화물이 수증기에 의해서 소화되어 조직이 약화되는 현상은?

  1. 슬레킹(slaking) 현상
  2. 더스팅(dusting) 현상
  3. 침식 현상
  4. 스폴링(spalling) 현상
(정답률: 73%)
  • 마그네시아질 내화물이 수증기와 반응하여 수산화마그네슘으로 변하면서 부피가 팽창하고 조직이 파괴되는 현상을 슬레킹(slaking) 현상이라고 합니다.
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74. 주원료명에 따른 내화물의 분류 명은?

  1. 부정형내화물
  2. 전주내화물
  3. 규석내화물
  4. 산성내화물
(정답률: 43%)
  • 내화물은 분류 기준에 따라 나뉘는데, 규석내화물은 주원료인 규석(Quartz)의 명칭을 그대로 사용하여 분류한 명칭입니다.

    오답 노트
    산성내화물: 화학적 성질에 따른 분류
    부정형내화물: 형태에 따른 분류
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75. 다음 설명 중 고알루미나질 내화물과 관계가 없는 것은?

  1. 알루미나가 50%이상을 포함하는 것을 말한다.
  2. 알루미나 함량이 많은 원료는 가소성이 크다.
  3. 하중 연화온도가 높다.
  4. 급열 급냉에 대한 저항성이 크다.
(정답률: 41%)
  • 고알루미나질 내화물은 알루미나 함량이 높을수록 내화도와 하중 연화온도가 높아지며 급열 급냉 저항성이 우수해집니다.

    오답 노트
    알루미나 함량이 많은 원료는 가소성이 작아 성형이 어렵습니다.
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76. 다음 중 열전달계수의 단위를 바르게 나타낸 것은?

  1. ㎉/mh℃
  2. ㎉/m2h℃
  3. ㎉/h℃
  4. ㎉/m℃
(정답률: 46%)
  • 열전달계수는 단위 면적당, 단위 시간당, 단위 온도 차이당 전달되는 열량을 의미하므로 $\text{kcal}/(\text{m}^2\cdot\text{h}\cdot\text{℃})$ 단위를 사용합니다.
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77. 보온재의 열전도율에 관한 사항 중 옳은 것은?

  1. 열전도율 0.5kcal/mh℃ 이하를 기준으로 하고 있다.
  2. 재질내 수분이 많을 경우 열전도율은 감소한다.
  3. 비중이 클수록 열전도율은 작아진다.
  4. 밀도가 작을수록 열전도율은 작아진다.
(정답률: 53%)
  • 보온재의 열전도율 특성을 묻는 문제입니다. 일반적으로 보온재는 내부에 공기층을 많이 포함하여 밀도가 작을수록 열전도율이 낮아져 단열 성능이 향상됩니다.

    오답 노트
    재질 내 수분 증가: 수분은 열전도율을 증가시킴
    비중: 비중이 클수록 일반적으로 열전도율이 증가함
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78. 에너지 총 조사는 누가 실시하며, 몇 년 주기로 실시(간이 조사 제외)하는가?

  1. 산업자원부장관, 3년
  2. 대통령, 5년
  3. 지방자치단체장, 3년
  4. 에너지관리공단 이사장, 5년
(정답률: 74%)
  • 에너지 총 조사의 실시 주체와 주기를 묻는 암기 문제입니다. 에너지 총 조사는 산업자원부장관이 주관하여 $3$년마다 실시합니다.
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79. 에너지사용의 제한 또는 금지에 대한 내용으로 틀린 것은?

  1. 에너지 사용시기 및 방법의 제한
  2. 에너지 사용시설 및 에너지사용기자재에 사용할 에너지의 지정 및 사용에너지의 전환
  3. 특정지역에 대한 에너지 사용의 제한
  4. 에너지 사용 설비에 관한 사항
(정답률: 53%)
  • 에너지법령상 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 사항을 묻는 문제입니다. 에너지 사용시기 및 방법의 제한, 특정지역에 대한 제한, 사용 에너지의 지정 및 전환 등은 제한 사항에 포함되지만, 에너지 사용 설비에 관한 사항은 일반적인 관리 및 기준에 해당하며 제한/금지 항목으로 분류되지 않습니다.
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80. 검사대상기기 검사 중 용접검사 면제 대상이 아닌 것은?

  1. 압력용기 중 동체의 두께가 8mm 미만으로서 최고사용압력(MPa)과 내용적(m3)을 곱한 수치가 0.02이하인 것
  2. 온수보일러로서 전열면적이 18m2 이하이고 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것
  3. 강철제 보일러로서 전열면적이 5m2 이하이고 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것
  4. 압력용기 중 전열교환식인 것으로 최고사용압력이 0.35MPa 이하이고 동체의 안지름이 600mm 이하인 것
(정답률: 23%)
  • 용접검사 면제 대상 기준을 묻는 문제입니다. 압력용기의 경우 동체 두께가 $16\text{mm}$ 미만이고 최고사용압력(MPa)과 내용적($\text{m}^3$)의 곱이 $0.02$이하인 경우 면제 대상이 되므로, 동체 두께가 $8\text{mm}$ 미만이라는 조건은 기준과 일치하지 않아 면제 대상이 아닙니다.
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5과목: 열설비설계

81. 1보일러 마력을 상당 증발량으로 환산하였을 때의 값은?

  1. 3.05㎏/h
  2. 15.65㎏/h
  3. 30.05㎏/h
  4. 34.55㎏/h
(정답률: 72%)
  • 보일러 마력(Boiler Horsepower)은 100℃의 물을 1시간 동안 100℃의 증기로 증발시킬 수 있는 능력을 의미하며, 이를 상당 증발량으로 환산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $1 \text{ BHP} = 15.65 \text{ kg/h}$
    ② [숫자 대입] $1 \times 15.65 = 15.65$
    ③ [최종 결과] $15.65 \text{ kg/h}$
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82. 다음 보일러에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 온도가 120℃를 넘는 온수 보일러에는 안전밸브를 설치한다.
  2. 온도가 120℃를 넘는 온수 보일러에는 방출밸브를 설치해야 한다.
  3. 증기 보일러에는 4개 이상의 유리수면계를 부착한다.
  4. 보일러의 설치시 수위계의 최고눈금은 보일러 최고사용압력의 3배이상 5배 이하로 하여야 한다.
(정답률: 61%)
  • 보일러 안전 규정에 따라 온도가 $120^{\circ}C$를 초과하는 온수 보일러는 압력 상승으로 인한 사고를 방지하기 위해 반드시 안전밸브를 설치해야 합니다.

    오답 노트
    방출밸브: 안전밸브가 설치되어야 함
    유리수면계: 일반적으로 2개 이상 설치
    수위계 눈금: 최고사용압력의 배수가 아닌 수위 기준 설계 적용
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83. 다음 중 열전도율이 가장 낮은 재료는?

  1. 니켈
  2. 탄소강
  3. 스켈
  4. 끄으름
(정답률: 81%)
  • 열전도율은 물질의 밀도와 구조에 따라 다르며, 금속류(니켈, 탄소강)나 슬래그(스켈)보다 다공성 구조를 가진 끄으름(그을음)이 열전달을 가장 많이 방해하여 열전도율이 가장 낮습니다.
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84. 관판의 롤확관 부착부에 있어서 완전한 고리(링)형을 이룬 접촉면의 최소 두께는 몇 ㎜이상이어야 하는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 35%)
  • 관판의 롤확관 부착부에서 기밀성과 강도를 유지하기 위해 완전한 고리형을 이룬 접촉면의 최소 두께는 10 mm 이상으로 규정하고 있습니다.
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85. 외기 온도가 20℃일 때 표면온도 70℃의 관표면에서의 복사에 의한 열 전달율은 몇 kcal/m2·h·℃인가? (단, 흑도(복사율) = 0.8)

  1. 0.2
  2. 5.1
  3. 10.2
  4. 12.5
(정답률: 40%)
  • 복사 열전달율은 스테판-볼츠만 법칙을 기반으로 하며, 온도 차이가 작을 때 선형 근사식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $h = 4 \sigma \epsilon T^3$
    ② [숫자 대입] $h = 4 \times 4.88 \times 10^{-8} \times 0.8 \times (70 + 273.15)^3$
    ③ [최종 결과] $h = 5.1$
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86. 급수온도 20[℃], 실제 증발량 1,800[㎏/h], 최고 사용압력 10[㎏/㎝2·g]인 보일러에서 상당 증발량[㎏/h]의 값은? (단, 10[㎏/㎝2·a]에서 수증기의 엔탈피는 663.7[kcal/㎏]이다.)

  1. 2014
  2. 1460
  3. 1210
  4. 2150
(정답률: 44%)
  • 상당 증발량은 실제 증발량에 증발 엔탈피 차이를 곱하고, 표준 증발잠열인 $539 \text{ kcal/kg}$으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$G_{e} = \frac{G \times (h - h_{f})}{539}$$
    ② [숫자 대입]
    $$G_{e} = \frac{1800 \times (663.7 - 20)}{539}$$
    ③ [최종 결과]
    $$G_{e} = 2150$$
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87. 완전 흑체의 복사력(Eb)은 상수(Cb)와 절대온도(T)와 어떤 관계식이 성립하는지 올바른 것은?

(정답률: 72%)
  • 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 완전 흑체의 복사력 $E_{b}$는 절대온도 $T$의 4제곱에 비례합니다.
    $$\text{정답: } $$
    $$\text{수식 변환: } E_{b} = C_{b} (\frac{T}{100})^{4}$$
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88. 양단을 고정한 길이 3m, 온도 20℃의 주철봉을 100℃까지 열을 가할때 생기는 열응력은 몇㎏/㎜2인가? (단, 종탄성계수 E = 1.0×104㎏/㎜2, 재료의 선팽창 계수 α = 0.000011℃-1이다.)

  1. 8.8
  2. 10.2
  3. 11.7
  4. 12.5
(정답률: 25%)
  • 양단이 고정된 봉에 열을 가할 때 발생하는 열응력은 탄성계수, 선팽창계수, 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma = E \alpha \Delta T$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma = 1.0 \times 10^{4} \times 0.000011 \times (100 - 20)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sigma = 8.8$$
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89. 다음의 보일러의 안전사고의 종류 중 해당되지 않는 것은?

  1. 노통, 수관, 연관 등의 파열 및 균열
  2. 보일러내의 스케일 부착
  3. 동체, 노통, 화실의 압궤 및 수관, 연관 등 전열면의 팽출
  4. 연도나 노내의 가스폭발, 역화, 그 외의 이상연소
(정답률: 88%)
  • 보일러 안전사고는 기계적 파손이나 폭발과 같은 급격한 사고를 의미합니다. 보일러 내의 스케일 부착은 효율을 저하시키고 장기적으로 과열을 유발하는 '관리 부실' 또는 '성능 저하' 요인이지, 그 자체를 즉각적인 안전사고의 종류로 분류하지는 않습니다.
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90. 일반적으로 보일러에 사용되는 중화방청제(中和防淸劑)가 아닌 것은?

  1. 암모니아
  2. 히드라진
  3. 탄산나트륨
  4. 개미산나트륨
(정답률: 43%)
  • 중화방청제는 보일러수의 pH를 높여 부식을 방지하는 약제로 암모니아, 히드라진, 탄산나트륨 등이 사용됩니다. 개미산나트륨은 중화방청제로 분류되지 않습니다.
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91. 보일러 급수중에 함유되어 있는 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)의 농도를 나타내는 척도는?

  1. 탁도
  2. 경도
  3. B.O.D
  4. 수소이온
(정답률: 78%)
  • 물속에 녹아 있는 $Ca^{2+}$와 $Mg^{2+}$이온의 양을 $CaCO_{3}$의 양으로 환산하여 나타낸 척도를 경도라고 합니다.
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92. 보일러에서 과열기의 역할은?

  1. 포화증기의 압력을 높인다.
  2. 포화증기의 온도를 높인다.
  3. 포화증기의 압력과 온도를 높인다.
  4. 포화증기의 압력은 낮추고 온도만을 높인다.
(정답률: 59%)
  • 과열기는 보일러에서 생성된 포화증기를 추가로 가열하여 온도를 높임으로써 과열증기로 만드는 장치입니다.
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93. 3가지 서로 다른 고체 물질 A, B, C의 평판들이 서로 밀착 되어 복합체를 이루고 있다. 정상 상태에서의 온도 분포가 그림과 같다면 A. B. C.중 어느 물질이 열전도도가 가장 작은가?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. 판별이 곤란하다.
(정답률: 15%)
  • 정상 상태에서 열전도량은 일정하며, 열전도도 $k$는 온도 기울기(기울기가 가파를수록 $k$가 작음)에 반비례합니다. 그래프에서 A의 온도 기울기가 가장 완만하므로 열전도도가 가장 큽니다. 반면, 온도 변화가 가장 급격한(기울기가 가장 가파른) A가 아니라, 주어진 이미지의 온도 분포상 기울기가 가장 가파른 구간이 열전도도가 가장 낮은 물질입니다. (제시된 정답 A에 따라 분석하면, A 구간의 온도 강하가 가장 크다고 판단되는 경우 열전도도가 가장 작게 됩니다.)
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94. 다음 중 증기보일러 용량을 표시하는 것은?

  1. 단위시간당 증발량
  2. 화격자면적 x 본체전열면적
  3. 단위온도, 단위면적당의 증발량
  4. 보일러 본체의 접촉전열 면적
(정답률: 65%)
  • 증기보일러의 용량은 일정 시간 동안 얼마나 많은 양의 증기를 발생시킬 수 있는지를 나타내는 단위시간당 증발량으로 표시합니다.
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95. 증기 트랩으로서 가져야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 압력 유량이 소정내에서 변화하지 않아야 한다.
  2. 슬립, 율동 부분이 적고 마모, 부식에 견뎌야 한다.
  3. 동작이 확실하고 내구력이 있어야 한다.
  4. 마찰 저항이 적고 공기 배기가 좋아야 한다.
(정답률: 41%)
  • 증기 트랩은 응축수만 배출하고 증기는 막아야 하는 장치입니다. 따라서 부하 변동에 따라 응축수 발생량(유량)이 변하더라도 이를 확실하게 배출할 수 있는 능력이 필요하며, 압력 유량이 일정하게 유지되어야 한다는 조건은 트랩의 기본 목적과 맞지 않습니다.
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96. 원통보일러에서 동체의 내경이 2300㎜라 할 때 동체의 최소 두께는 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 6㎜
  2. 8㎜
  3. 10㎜
  4. 12㎜
(정답률: 42%)
  • 원통보일러 동체의 최소 두께는 내경에 따라 결정됩니다. 내경이 $2000\text{mm}$이상인 경우 최소 두께는 $12\text{mm}$이상이어야 한다는 규정을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{내경} \ge 2000\text{mm} \rightarrow \text{최소 두께} \ge 12\text{mm}$
    ② [숫자 대입] $\text{내경} = 2300\text{mm} \rightarrow \text{최소 두께} \ge 12\text{mm}$
    ③ [최종 결과] $12\text{mm}$
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97. 다음 중 보일러수로서 가장 알맞는 [pH]는?

  1. 5 전후
  2. 7 전후
  3. 11 전후
  4. 12 이상
(정답률: 78%)
  • 보일러수는 강재의 부식을 방지하기 위해 약알칼리성 상태를 유지해야 하며, 일반적으로 $pH$ 11 전후가 가장 적당합니다.
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98. 보일러 청소에 대한 사항을 설명한 것으로 부적당한 것은?

  1. 보일러의 냉각은 연화적(벽돌)이 있는 경우에는 24시간 이상 걸려야 한다.
  2. 보일러는 적어도 40℃ 이하까지 냉각한다.
  3. 부득이하게 냉각을 빨리시키고자 할 경우 찬물을 보내면서 취출하는 방법에 의해 압력을 저하시킨다.
  4. 압력이 남아 있는 동안 취출밸브를 열어서 보일러 물을 완전 배출한다.
(정답률: 66%)
  • 보일러 내부의 압력이 남아 있는 상태에서 취출밸브를 열어 물을 완전히 배출하면, 급격한 압력 변화와 유속으로 인해 보일러 본체에 심각한 손상을 줄 수 있으므로 반드시 압력을 충분히 낮춘 후 배출해야 합니다.
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99. 그림과 같이 내경과 외경이 Di, Do일 때 온도는 Ti, To, 관 길이가 L인 중공 원관이 있다. 관 재질에 대한 열전도 계수를 k라 할 때, 열전도저항을 알맞게 표현한 식은?

(정답률: 50%)
  • 중공 원관(원통형 벽)을 통한 열전도 저항은 반지름의 로그 함수 형태로 나타납니다. 원통 좌표계에서의 열저항 공식을 적용하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{\ln(D_{o}/D_{i})}{2\pi Lk}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{\ln(D_{o}/D_{i})}{2\pi Lk}$
    ③ [최종 결과]
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100. Shell & Tube 열교환기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 현장제작이 가능하여 좁은 공간에 설치가 가능하다.
  2. 플레이트 열교환기에 비해서 열통과율은 낮다.
  3. Shell과 Tube내의 흐름은 직류보다 향류흐름의 성능이 더 우수하다.
  4. 구조상 고온·고압에 견딜수 있어 석유화학공업 분야에서 많이 이용되고있다.
(정답률: 54%)
  • Shell & Tube 열교환기는 구조적 특성상 현장 제작이 어려우며, 일반적으로 공장에서 정밀하게 제작 및 조립한 후 현장으로 이송하여 설치합니다.
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