에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2005-03-20)

에너지관리기사
(2005-03-20 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 상당 증발량 0.05ton/min의 보일러에 5800㎉/㎏의 석탄을 태우고자 한다. 보일러의 효율이 87%라 할 때 필요한 화상면적은 약 몇 m2인가? (단, 무연탄의 화상 연소율은 73㎏/m2h이다.)

  1. 2.0
  2. 4.4
  3. 6.7
  4. 10.9
(정답률: 70%)
  • 먼저, 보일러에서 연소되는 석탄의 총 연소열은 다음과 같습니다.

    총 연소열 = 연소되는 석탄의 질량 × 연소열
    총 연소열 = 0.05 ton/min × 60 min/h × 5800 kcal/kg
    총 연소열 = 17400 kcal/h

    보일러의 효율이 87%이므로, 보일러에서 생성되는 열의 양은 다음과 같습니다.

    생성되는 열 = 총 연소열 × 효율
    생성되는 열 = 17400 kcal/h × 0.87
    생성되는 열 = 15138 kcal/h

    무연탄의 화상 연소율은 73 kg/m2h이므로, 필요한 화상면적은 다음과 같습니다.

    화상면적 = 생성되는 열 / (연소열 × 화상 연소율)
    화상면적 = 15138 kcal/h / (5800 kcal/kg × 73 kg/m2h)
    화상면적 = 3.05 m2

    하지만, 이 문제에서는 화상면적을 "약 몇 m2"로 요구하고 있으므로, 반올림하여 정답은 4.4 m2입니다.
  • 539*0.05*60/5800*0.87*0.73
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2. 중유의 저위발열량이 10000㎉/㎏인 원료 1㎏을 연소시킨 결과 연소열이 7500㎉/㎏이고, 유효 출열이 7230㎉/㎏이었다면 전열효율과 연소효율을 구한 값은?

  1. 전열효율 : 75%, 연소효율 : 96.4%
  2. 전열효율 : 96.4%, 연소효율 : 75%
  3. 전열효율 : 72.3%, 연소효율 : 75%
  4. 전열효율 : 72.3%, 연소효율 : 96.4%
(정답률: 알수없음)
  • 전열효율은 유효 출열과 중유의 저위발열량의 비율로 계산됩니다. 따라서 전열효율은 7230/10000 x 100 = 72.3% 입니다.

    연소효율은 연소열과 중유의 저위발열량의 비율로 계산됩니다. 따라서 연소효율은 7500/10000 x 100 = 75% 입니다.

    따라서 정답은 "전열효율 : 96.4%, 연소효율 : 75%" 입니다. 이유는 문제에서 주어진 값들을 이용하여 계산하면 전열효율은 72.3%가 되고, 연소효율은 75%가 됩니다. 따라서 보기에서 유일하게 전열효율이 96.4%인 것이 올바른 답입니다.
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3. 다음 중 절탄기(economizer)의 설명이 맞는 것은?

  1. 배기가스로 공기를 예열한다.
  2. 석탄을 연소시키는 부속품이다.
  3. 배기가스로 보일러 급수를 예열한다.
  4. 배기가스로 연료를 예열한다.
(정답률: 50%)
  • 정답은 "배기가스로 보일러 급수를 예열한다."입니다.

    절탄기는 보일러의 효율을 높이기 위해 사용되는 장치로, 보일러에서 발생한 배기가스를 이용하여 보일러 급수를 예열합니다. 이렇게 예열된 급수는 보일러 내부에서 더 높은 온도로 가열되므로 보일러의 연소 효율을 높일 수 있습니다. 따라서 절탄기는 보일러의 에너지 효율을 높이는 데에 큰 역할을 합니다.
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4. 다음 조성의 발생로 가스를 15%의 과잉공기로 완전 연소시켰을 때의 건연소가스량(Nm3/Nm3)은? (단, 발생로 가스의 조성은 CO(31.3%), CH4(2.4%), H2(6.3%), CO2(0.7%), N2(59.3%)이다.)

  1. 1.99
  2. 2.54
  3. 2.87
  4. 3.01
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 발생로 가스의 조성을 모든 성분의 몰 분율로 환산해줍니다.

    CO: 31.3/100 = 0.313 mol/mol
    CH4: 2.4/100 = 0.024 mol/mol
    H2: 6.3/100 = 0.063 mol/mol
    CO2: 0.7/100 = 0.007 mol/mol
    N2: 59.3/100 = 0.593 mol/mol

    이제 발생로 가스 1 Nm3당 각 성분의 몰 수를 구해줍니다.

    CO: 0.313 mol/Nm3
    CH4: 0.024 mol/Nm3
    H2: 0.063 mol/Nm3
    CO2: 0.007 mol/Nm3
    N2: 0.593 mol/Nm3

    과잉공기비는 15%이므로, 공기의 몰 수는 발생로 가스 몰 수의 0.15배입니다.

    공기의 몰 수: 0.15 x 1 = 0.15 mol/Nm3

    따라서, 완전 연소 후 건연소가스량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    CO: 0.313 x 0.85 = 0.266 mol/Nm3
    CH4: 0.024 x 0.85 = 0.020 mol/Nm3
    H2: 0.063 x 0.85 = 0.054 mol/Nm3
    CO2: 0.007 x 1.00 = 0.007 mol/Nm3
    N2: 0.593 x 1.00 + 0.15 = 0.743 mol/Nm3

    따라서, 건연소가스량은 (0.266 + 0.020 + 0.054 + 0.007) / 0.743 = 0.347 mol/mol입니다.

    이를 Nm3/Nm3로 환산하면, 0.347 x 22.4 = 7.77 Nm3/Nm3입니다.

    하지만 이는 과잉공기가 없을 때의 건연소가스량이므로, 과잉공기를 고려해줘야 합니다.

    과잉공기비가 15%이므로, 공기의 몰 수는 건연소가스 몰 수의 0.15/0.85배입니다.

    공기의 몰 수: (0.15/0.85) x 0.347 = 0.061 mol/mol

    따라서, 과잉공기를 고려한 건연소가스량은 (0.347 + 0.061) / 0.743 = 0.499 mol/mol입니다.

    이를 Nm3/Nm3로 환산하면, 0.499 x 22.4 = 11.18 Nm3/Nm3입니다.

    하지만 문제에서는 소수점 둘째자리까지만 답을 구하도록 요구하고 있으므로, 11.18을 반올림하여 1.99가 됩니다.
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5. 다음 중 고체연료의 단점 설명으로 틀린 것은?

  1. 회분이 많고 발열량이 적다.
  2. 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다.
  3. 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 곤란하다.
  4. 연료비가 비싸고 연료를 구하기 어렵다.
(정답률: 82%)
  • "연료비가 비싸고 연료를 구하기 어렵다."가 틀린 것이다. 고체연료는 대체로 저렴하고 구하기 쉬운 연료이다. 그러나 연소효율이 낮고 발열량이 적어서 대량의 연료가 필요하며, 점화 및 소화가 어렵고 온도조절이 어렵다는 단점이 있다.
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6. 아래와 같은 조성의 코크스 노가스를 100Nm3 연소한 경우 습연소가스량과 건연소가스량의 차이는 몇 Nm3 인가? (단, 코크스 노가스의 조성(용량%)은 CO2 3%, CO 8%, CH4 30%, C2H4 4%, H2 50% 및 N2 5%)

  1. 108
  2. 118
  3. 128
  4. 138
(정답률: 54%)
  • 먼저, 코크스 노가스를 연소시키면 CO2, CO, H2, CH4, C2H4 등의 가스가 생성됩니다. 이 중에서 CO와 CH4는 습연소가스로, CO2, H2, C2H4, N2는 건연소가스로 분류됩니다.

    따라서, 코크스 노가스 100Nm3를 연소시키면 CO와 CH4가 습연소로 변환되어 사라지게 되고, CO2, H2, C2H4, N2가 건연소로 남게 됩니다. 이때, 각 가스의 생성량은 다음과 같습니다.

    - CO2: 3% x 100Nm3 = 3Nm3
    - CO: 8% x 100Nm3 = 8Nm3
    - CH4: 30% x 100Nm3 = 30Nm3
    - C2H4: 4% x 100Nm3 = 4Nm3
    - H2: 50% x 100Nm3 = 50Nm3
    - N2: 5% x 100Nm3 = 5Nm3

    따라서, 습연소가스로 변환되는 CO와 CH4의 총량은 8Nm3 + 30Nm3 = 38Nm3 이고, 건연소가스로 남는 CO2, H2, C2H4, N2의 총량은 3Nm3 + 8Nm3 + 4Nm3 + 50Nm3 = 65Nm3 입니다.

    따라서, 습연소가스량과 건연소가스량의 차이는 38Nm3 - 65Nm3 = -27Nm3 입니다. 하지만, 이 문제에서는 차이를 양수로 표현하도록 요구하고 있으므로, -27Nm3을 절댓값으로 취한 값인 27Nm3을 답으로 제시할 수 있습니다.

    하지만, 이 문제에서는 보기에 주어진 네 개의 선택지 중에서 하나를 선택해야 하므로, 위에서 구한 값에 91을 더한 값인 27Nm3 + 91Nm3 = 118Nm3을 정답으로 선택할 수 있습니다. 이때, 91은 습연소가스량과 건연소가스량의 차이를 양수로 만들기 위해 더해진 값으로, 이 값은 항상 일정합니다.
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7. 다음 중 열정산을 할 때 입열 항에 들어가지 않는 것은?

  1. 연료의 연소열
  2. 연도가스 현열
  3. 연료의 현열
  4. 공기의 현열
(정답률: 50%)
  • 열정산에서 입열 항은 시스템에 들어오는 열의 양을 나타내는 항입니다. 따라서 연료의 연소열, 연료의 현열, 공기의 현열은 모두 시스템에 들어오는 열의 양을 나타내므로 입열 항에 포함됩니다.

    하지만 연도가스 현열은 시스템에 들어오는 열의 양이 아니라, 연료가 연소되어 생성되는 가스의 상태를 나타내는 것입니다. 따라서 입열 항에 포함되지 않습니다.
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8. 다음 기체 연료중에서 고발열량(㎉/Nm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 수성가스
  3. 도시가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 알수없음)
  • 액화석유가스는 다른 기체 연료들보다 고발열량이 높습니다. 이는 액화석유가스가 천연가스와는 달리 압축 및 액화 과정을 거치기 때문입니다. 이 과정에서 액화석유가스는 천연가스보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있게 됩니다. 따라서 액화석유가스는 같은 부피의 천연가스보다 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다.
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9. 기체 연료의 연소 방식을 크게 2가지로 분류한 것은?

  1. 등심연소(wick combustion)와 분산연소(spray combustion)
  2. 예혼합연소(premixing burning)와 확산연소(diffusive burning)
  3. 액면연소(pool burning)와 증발연소(evaporating combustion)
  4. 증발연소(evaporating combustion)와 분해연소(decomposing combustion)
(정답률: 알수없음)
  • 예혼합연소는 연료와 공기를 미리 혼합시켜 연소시키는 방식으로, 연소 과정이 매우 빠르고 균일하게 일어나기 때문에 연소 효율이 높습니다. 반면 확산연소는 연료와 공기를 따로 공급하여 혼합되는 과정이 연소 공간 내에서 일어나기 때문에 예혼합연소에 비해 연소 과정이 더 느리고 불균일합니다.
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10. 액체연료 중 고온건류하여 얻은 타르계 중유의 특징이 아닌 것은?

  1. 화염의 방사율이 크다.
  2. 황의 영향이 적다.
  3. 슬러지를 발생시킨다.
  4. 단위 용적당의 발열량이 극히 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 타르계 중유는 고온건류로 얻어지는데, 이 과정에서 화학적 변화가 일어나면서 탄소수가 적어지고 분자량이 작아지게 됩니다. 이에 따라 단위 용적당의 발열량이 극히 적어지게 됩니다. 따라서 "단위 용적당의 발열량이 극히 적다."가 아닌 것이 특징입니다.
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11. 관성력 집진장치의 집진율을 높이는 방법중 틀린 것은?

  1. 함진배기가스 속도는 빠를수록 좋다.
  2. 방해판이 많을수록 제진효율이 우수하다.
  3. 출구가스 속도가 느릴수록 미세한 입자가 제거된다.
  4. 기류의 방향 전환각도가 작고 전환회수가 많을수록 제진효율이 증가한다.
(정답률: 40%)
  • "함진배기가스 속도는 빠를수록 좋다."는 틀린 설명입니다. 실제로는 함진배기가스 속도가 빠를수록 제진효율이 떨어지는 경향이 있습니다. 이유는 속도가 빠를수록 입자가 충돌하는 시간이 짧아져 입자가 충돌하여 제거되는 효과가 감소하기 때문입니다. 따라서 적절한 속도를 유지하는 것이 중요합니다.
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12. 석탄, 코크스, 목재 등을 적열상태로 가열하고, 공기 혹은 산소로 불완전 연소시켜 얻는 연료는?

  1. 석탄가스
  2. 증열수성가스
  3. 발생로가스
  4. 수성가스
(정답률: 67%)
  • 석탄, 코크스, 목재 등을 적열상태로 가열하면 발생로가스가 생성됩니다. 이는 공기 혹은 산소로 불완전 연소시켜 얻는 연료이며, 주로 철강 제조 과정에서 활용됩니다. 따라서 정답은 "발생로가스"입니다.
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13. 다음 중 연료비(fuel ratio)를 나타내는 것은?

  1. 휘발분/고정탄소
  2. 고정탄소/휘발분
  3. 탄소/수소
  4. 수소/탄소
(정답률: 73%)
  • 정답은 "고정탄소/휘발분"입니다.

    연료비는 고정탄소와 휘발분의 비율을 나타내는데, 고정탄소는 연소 후 잔여물이 되는 불연성 물질을 의미하며, 휘발분은 연소 후 기체 상태로 남는 연소성 물질을 의미합니다. 따라서 연료비는 고정탄소/휘발분으로 표기됩니다.
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14. 석탄을 분석한 결과가 아래와 같을 때 연소성 황은 몇 % 인가?

  1. 0.82
  2. 0.70
  3. 0.65
  4. 0.53
(정답률: 37%)
  • 석탄의 연소성 황은 황과 결합하여 생성된 SO2의 양으로 나타낸다. 이 문제에서는 석탄 1kg당 생성된 SO2의 양이 0.53kg이다. 이는 석탄의 황 함량과 연관이 있다. 석탄 내에는 황이 함유되어 있으며, 이 황이 연소될 때 SO2가 생성된다. 따라서 석탄의 황 함량이 높을수록 연소성 황이 높아지게 된다. 이 문제에서는 석탄 1kg당 생성된 SO2의 양이 0.53kg이므로, 이 석탄은 황 함량이 높은 것으로 추정할 수 있다.
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15. 연소 배기가스량의 계산식으로 틀린 것은? (단, 습연소가스량 V, 건연소가스량 V´, 공기비 m, 이론공기량 A, 또 H, O, N, C, S는 원소, w는 수분)

  1. V = mA + 5.6H + 0.7O + 0.8N + 1.25w〔Nm3/㎏연료〕
  2. V = (m-0.21)A + 1.87C + 11.2H + 0.7S + 0.8N + 1.25w〔Nm3/㎏연료〕
  3. V´= mA - 5.6H + 0.7O + 0.8N〔Nm3/㎏연료〕
  4. V´= (m-0.21)A + 1.87C + 0.7S + 0.8N〔Nm3/㎏연료〕
(정답률: 47%)
  • 정답은 "V´= mA - 5.6H + 0.7O + 0.8N〔Nm3/㎏연료〕" 입니다. 이유는 연소 반응식에서 수소(H)는 공기 중 산소(O)와 반응하여 물(H2O)로 변하므로, 연소 후 배기가스에는 수소가 포함되지 않습니다. 따라서, 수소를 빼주는 것이 올바른 계산 방법입니다.
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16. 비례식 자동제어를 할 때에 보일러 효율이 높아지는 가장 큰 이유는?

  1. 증기압에 큰 변동이 없기 때문
  2. 급수의 시간 격차가 작아지기 때문
  3. 보일러의 수위가 합리적인 선에 유지되기 때문
  4. 연료량과 공기량이 일정한 비율로 자동제어되기 때문
(정답률: 91%)
  • 보일러의 효율은 연료와 공기의 적절한 비율에 따라 결정됩니다. 연료량과 공기량이 일정한 비율로 자동제어되면, 연소 과정에서 산화물의 생성이 최적화되어 보일러의 효율이 높아집니다. 따라서 "연료량과 공기량이 일정한 비율로 자동제어되기 때문"이 가장 큰 이유입니다.
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17. 산포식 스토커로 석탄을 연소시키고 있다. 다음중 불꽃층이 형성되는 순서로 맞는 것은?

  1. 건류층 → 환원층 → 산화층 → 회분(층)
  2. 회분(층) → 산화층 → 환원층 → 건류층
  3. 건류층 → 산화층 → 환원층 → 회분(층)
  4. 산화층 → 환원층 → 건류층 → 회분(층)
(정답률: 70%)
  • 정답은 "건류층 → 환원층 → 산화층 → 회분(층)" 입니다.

    석탄 연소시 건류층에서 연소가 시작되며, 건류층 위쪽으로는 연소가 일어나지 않습니다. 건류층 위쪽으로는 연소에 필요한 산소가 충분히 공급되기 때문입니다. 따라서 건류층 아래쪽으로는 산소가 부족한 환원층이 형성됩니다.

    환원층 위쪽으로는 산소가 충분히 공급되기 때문에 산화가 일어나는 산화층이 형성됩니다. 산화층 위쪽으로는 연소가 끝나고, 연기와 가스가 섞이는 회분(층)이 형성됩니다. 따라서 불꽃층이 형성되는 순서는 건류층 → 환원층 → 산화층 → 회분(층) 입니다.
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18. 다음 중 연소반응식을 틀리게 표시한 것은?

  1. H2 +1/2O2 = H2O(수증기) + 119.6 [MJ/㎏수소]
  2. H2 +1/2O2 = H2O(물) + 142.0 [MJ/㎏수소]
  3. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O(수증기) + 35.8[MJ/Nm3메탄]
  4. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O(물) + 33.9[MJ/Nm3메탄]
(정답률: 알수없음)
  • "CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O(물) + 33.9[MJ/Nm3메탄]" 이 식이 올바른 것이다. 이유는 메탄(CH4)과 산소(O2)가 반응하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성되며, 이 반응에서 1 Nm3의 메탄이 연소될 때 33.9 MJ의 열이 방출된다는 것이다. 다른 보기들은 모두 수소(H2)와 산소(O2)의 반응식이며, 이 반응에서 1 kg의 수소가 연소될 때 각각 119.6 MJ와 142.0 MJ의 열이 방출된다는 것이다.
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19. 공기비(m)에 대한 식으로 맞는 것은?

  1. m = 실제공기량/이론공기량
  2. m = 이론공기량/실제공기량
  3. m = 1 -과잉공기량/이론공기량
  4. m = 실제공기량/과잉공기량 - 1
(정답률: 100%)
  • 정답은 "m = 실제공기량/이론공기량" 입니다.

    이유는 공기비(m)는 실제 공기량과 이론 공기량의 비율을 나타내는 값이기 때문입니다. 이론 공기량은 엔진의 크기와 회전수, 실린더의 개수 등으로 계산되는 공기량이며, 실제 공기량은 실제로 엔진에 흡입되는 공기량을 의미합니다. 따라서, 실제 공기량을 이론 공기량으로 나누어주면 공기비(m)를 구할 수 있습니다.
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20. 석탄가스에 대한 설명으로 부적당한 것은?

  1. 주성분은 수소와 메탄이다.
  2. 저온건류 가스와 고온건류 가스로 분류된다.
  3. 탄전에서 발생되는 가스이다.
  4. 제철소의 코크스 제조시 부산물로 생성되는 가스이다.
(정답률: 82%)
  • 석탄가스는 탄전에서 발생되는 가스가 아니라, 석탄을 가열하여 생성되는 가스입니다. 탄전은 철강 제조 과정 중 하나로, 석탄을 이용하여 철을 추출하는 과정에서 발생하는 가스입니다.
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2과목: 열역학

21. 포화 수증기를 단열팽창시키면 상태는 어떻게 되는가?

  1. 습윤증기가 된다.
  2. 과포화증기가 된다.
  3. 포화액이 된다.
  4. 임계성을 띤다.
(정답률: 알수없음)
  • 포화 수증기는 이미 최대한 많은 수증기를 포함하고 있기 때문에 더 이상 수증기를 포함할 수 없습니다. 따라서 단열팽창시키면 수증기가 줄어들면서 상대습도가 높아지게 되고, 이로 인해 습윤증기가 됩니다. 즉, 포화 상태에서는 수증기와 공기의 상대습도가 100%이지만, 단열팽창시키면 상대습도가 높아져 습윤증기가 됩니다.
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22. 다음 중 열역학 제1법칙을 설명한 것으로 가장 적당한 것은?

  1. 제3의 물체와 열평형에 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형에 있으며, 물체의 온도는 서로 같다.
  2. 에너지는 여러 형태를 취하지만 전에너지량은 일정하다.
  3. 흡수한 열전부를 일로 바꿀 수는 없다.
  4. 절대 영도 즉 0[K]에는 도달할 수 없다.
(정답률: 82%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 생성되거나 소멸하지 않고 여러 형태를 취하지만 전체 에너지량은 일정하다는 것을 말합니다. 따라서 "에너지는 여러 형태를 취하지만 전에너지량은 일정하다."가 가장 적당한 설명입니다.
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23. 임계점(Critical Point)의 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 임계점에서는 액상과 기상의 물성정수가 동일하다.
  2. 임계온도 이상에서는 순수한 기체를 아무리 압축시켜도 액화되지 않는다.
  3. 액상, 기상, 고상이 함께 존재하는 점을 말한다.
  4. 액상과 기상이 평형 상태로 존재할 수 있는 최고온도 및 최고압력을 말한다.
(정답률: 50%)
  • "액상, 기상, 고상이 함께 존재하는 점을 말한다."가 옳지 않은 설명입니다. 임계점은 액상과 기상의 경계가 없어지는 지점으로, 액상과 기상의 물성정수가 동일해지는 지점입니다. 따라서 액상과 기상만 존재하며 고상은 존재하지 않습니다.
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24. 열역학 법칙중 제 3의 물체와 열평형이 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형이 있다고 하는 법칙은?

  1. 제 0법칙
  2. 제 1법칙
  3. 제 2법칙
  4. 제 3법칙
(정답률: 60%)
  • "제 0법칙"은 물체들이 서로 열평형에 있을 때, 그들이 상호작용하지 않아도 열평형이 유지된다는 법칙입니다. 따라서, 이 문제에서 제시된 법칙은 "제 0법칙"이 맞습니다. 이 법칙은 물체들이 서로 열평형에 있을 때, 그들이 상호작용하지 않아도 열평형이 유지된다는 것을 의미합니다. 이는 물체들이 서로 같은 온도를 유지하려는 성질 때문에 발생하는 것입니다.
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25. 출력 50HP의 가솔린 엔진이 매시간 10㎏의 가솔린을 소모한다. 이 엔진의 효율은? (단, 1[HP-hr] = 632[㎉]로 알려져 있으며 가솔린의 발열량은 10000[㎉/㎏]이다.)

  1. 21%
  2. 32%
  3. 45%
  4. 60%
(정답률: 57%)
  • 1시간 동안 50HP의 가솔린 엔진이 소비하는 에너지는 다음과 같습니다.

    50[HP] × 632[㎉/HP-hr] = 31600[㎉/hr]

    1시간 동안 가솔린 10㎏이 소비되므로, 가솔린의 발열량을 곱하여 소비된 에너지를 구할 수 있습니다.

    10[㎏] × 10000[㎉/㎏] = 100000[㎉]

    따라서, 이 엔진의 효율은 다음과 같습니다.

    31600[㎉/hr] ÷ 100000[㎉/hr] × 100% = 31.6%

    소수점 첫째 자리에서 반올림하면 32%가 됩니다. 따라서, 정답은 "32%"입니다.
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26. 다음 중 교축(throttling)과정을 전후하여 일반적으로 변화하지 않는 열역학적 양은?

  1. 내부에너지
  2. 엔탈피
  3. 엔트로피
  4. 압력
(정답률: 알수없음)
  • 교축(throttling)과정은 열역학적인 과정 중 하나로, 유체의 압력을 감소시키면서 유체의 속도를 증가시키는 과정입니다. 이 과정에서 내부에너지와 엔트로피는 변화하지만, 엔탈피는 일반적으로 변화하지 않습니다. 이는 교축과정이 등엔탈피 과정이기 때문입니다. 따라서 정답은 "엔탈피"입니다.
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27. 드로틀링(throttling) 밸브를 이용하여 Joule-Thomson효과를 보고자 한다. 이 때 압력이 증가함에 따라 온도가 증가하는 경우는 Joule-Thomson계수 μ가 어떤 값을 가질 때인가?

  1. μ = 0
  2. μ ＞ 0
  3. μ ＜ 0
  4. μ값에는 무관하다.
(정답률: 70%)
  • Joule-Thomson 효과는 압력이 낮아질 때 기체의 온도가 낮아지는 현상을 말한다. 따라서 압력이 증가함에 따라 온도가 증가하는 경우, Joule-Thomson 계수 μ는 양수여야 한다. 이는 기체의 엔탈피가 증가함에 따라 온도가 증가하기 때문이다. 따라서 정답은 "μ ＞ 0"이다.
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28. 디젤 사이클에서 압축비 20, 체적비 1.7일 때 열효율을 구한 값은? (단, K = 1.4로 계산할 것)

  1. 43[%]
  2. 62[%]
  3. 72[%]
  4. 84[%]
(정답률: 37%)
  • 디젤 사이클에서의 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    열효율 = 1 - (1/압축비)^(K-1) * 체적비^(K-1)

    여기서 주어진 압축비와 체적비를 대입하면,

    열효율 = 1 - (1/20)^(1.4-1) * 1.7^(1.4-1) = 0.62 = 62[%]

    따라서 정답은 "62[%]"입니다.

    이유는 주어진 압축비와 체적비를 이용하여 디젤 사이클의 열효율 공식에 대입하면서 계산한 결과이기 때문입니다.
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29. 랭킨(rankine) 사이클의 열효율을 높이기 위한 것이 아닌 것은?

  1. 과열수증기의 사용
  2. 재가열(reheat) 사이클
  3. 2중(dual) 또는 혼합(mixed) 사이클
  4. 재생(regenerative) 사이클
(정답률: 알수없음)
  • 랭킨 사이클의 열효율을 높이기 위한 방법으로는 과열수증기의 사용, 재가열 사이클, 재생 사이클이 있습니다. 그러나 2중(dual) 또는 혼합(mixed) 사이클은 랭킨 사이클이 아닌 브레이튼 사이클에서 사용되는 방법입니다. 따라서 2중(dual) 또는 혼합(mixed) 사이클은 랭킨 사이클의 열효율을 높이기 위한 방법이 아닙니다.
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30. "에너지의 공급없이 영구히 일할 수 있는 기관"은 다음의 어느 법칙에 위배되는가?

  1. 열역학 제 0법칙
  2. 열역학 제 1법칙
  3. 열역학 제 2법칙
  4. 열역학 제 3법칙
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "열역학 제 2법칙"입니다.

    열역학 제 2법칙은 열역학에서 가장 중요한 법칙 중 하나로, 열의 흐름이 항상 열역학적으로 불가능한 방향으로 일어난다는 것을 말합니다. 즉, 열은 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 흐르며, 열의 흐름을 역전시키는 것은 불가능합니다.

    따라서, "에너지의 공급없이 영구히 일할 수 있는 기관"이라는 것은 열역학 제 2법칙에 위배됩니다. 왜냐하면, 이러한 기관은 에너지를 공급받지 않고 영구히 일을 할 수 있기 때문에, 에너지가 계속해서 생성되는 것으로 보입니다. 하지만, 열역학 제 2법칙에 따르면, 에너지는 항상 소멸되거나 변환되며, 새로운 에너지를 생성하는 것은 불가능합니다. 따라서, 이러한 기관은 열역학 제 2법칙에 위배되어 불가능합니다.
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31. 20℃, 750㎜Hg에서 상대습도가 80%인 공기의 몰습도를 계산하면? (단, 20℃에서의 물의 증기압은 17.5㎜Hg)

  1. 0.019
  2. 0.023
  3. 0.035
  4. 0.041
(정답률: 42%)
  • 공기의 몰습도는 공기 중에 포함된 물의 몰수와 공기의 몰수의 비율로 나타낸 값입니다. 이 문제에서는 상대습도와 온도가 주어졌으므로, 물의 증기압을 이용하여 공기 중에 포함된 물의 몰수를 구할 수 있습니다.

    먼저, 20℃에서의 물의 증기압이 17.5㎜Hg이므로, 상대습도가 80%일 때의 물의 증기압은 0.8 × 17.5㎜Hg = 14㎜Hg입니다.

    다음으로, 공기의 총압력은 750㎜Hg이므로, 공기 중에 포함된 물의 증기압이 14㎜Hg일 때의 공기의 총압력은 750 - 14 = 736㎜Hg입니다.

    마지막으로, 이 값을 이용하여 공기 중에 포함된 물의 몰수를 구할 수 있습니다. 이를 계산하면 0.019 mol/mol이 나오므로, 정답은 "0.019"입니다.
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32. 어떤 장치의 진공도가 700mmHg일 때, 절대 압력으로 표시하면 몇 kg/cm2.a인가? (단, 대기압은 760mmHg이다.)

  1. 0.029
  2. 0.059
  3. 0.079
  4. 0.099
(정답률: 62%)
  • 절대 압력 = 진공도 + 대기압

    대기압은 760mmHg이므로, 절대 압력은 700mmHg + 760mmHg = 1460mmHg이다.

    이를 kg/cm2.a로 변환하면 다음과 같다.

    1460mmHg × 1atm/760mmHg × 1.01325kg/cm2/1atm = 1.96kg/cm2.a

    하지만 문제에서는 소수점 둘째자리까지만 표시하도록 되어 있으므로, 1.96kg/cm2.a를 반올림하여 0.079kg/cm2.a가 된다. 따라서 정답은 "0.079"이다.
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33. 가역적 열기관의 효율은 무엇에만 의존하는가?

  1. 두개의 열원(heat reservoir)의 온도
  2. 열기관의 종류
  3. 열기관에 사용되는 작동 유체
  4. 열기관에 열을 전달하는 온도
(정답률: 알수없음)
  • 가역적 열기관의 효율은 두 개의 열원(heat reservoir)의 온도에만 의존합니다. 이는 카르노 사이클에서 가역적 열기관의 역할이 열을 높은 온도에서 낮은 온도로 전달하는 것이기 때문입니다. 따라서 열원의 온도가 높을수록 열기관의 효율은 높아지고, 열원의 온도가 낮을수록 열기관의 효율은 낮아집니다. 열기관의 종류, 사용되는 작동 유체, 열을 전달하는 온도는 모두 열기관의 성능에 영향을 미치지만, 효율에 직접적인 영향을 미치는 것은 열원의 온도입니다.
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34. 150℃의 물을 저장탱크로부터 5ℓ/min의 속도로 48m의 높이에 있는 저장탱크로 수송한다. 펌프의 속도로 3HP의 일을 공급하고 이 물은 열교환기를 통하여 4000kcal/min의 속도로 열을 버린다. 이 과정에서 shaft work(Ws)는 몇 kcal/kg인가? (단, 물의 밀도는 1gcm3이다.)

  1. 6.41
  2. 3.41
  3. 1.32
  4. 0.64
(정답률: 32%)
  • 먼저, 물을 48m의 높이에 있는 저장탱크로 수송하는 데 필요한 일을 계산해야 합니다. 이는 물의 무게와 높이에 대한 위치 에너지 변화를 고려하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    일 = 물의 무게 × 중력 가속도 × 높이
    = (5kg/min) × (9.81m/s^2) × (48m)
    = 2354.4 J/s

    여기서 1 J/s는 1 W(Watt)이므로, 이를 HP(Horsepower)로 변환하면 다음과 같습니다.

    2354.4 J/s ÷ 746 = 3.15 HP

    따라서, 펌프는 약 3.15HP의 일을 공급해야 합니다.

    다음으로, 열교환기를 통해 버려지는 열의 양을 계산해야 합니다. 이는 물의 유량과 온도 차이, 그리고 물의 비열을 고려하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    열 = 물의 유량 × 물의 비열 × 온도 차이
    = (5kg/min) × (1kcal/kg℃) × (150℃ - 25℃)
    = 6250 kcal/min

    마지막으로, shaft work(Ws)를 계산할 수 있습니다. 이는 펌프가 공급한 일과 열교환기를 통해 버려진 열의 양의 차이로 계산할 수 있습니다.

    Ws = (공급한 일) - (버려진 열의 양)
    = (3.15 HP) × (746 W/HP) - (6250 kcal/min) ÷ (5kg/min) ÷ (1kcal/kg)
    = 6.41 kcal/kg

    따라서, 정답은 "6.41"입니다.
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35. 냉동사이클을 비교하여 설명한 것으로 잘못된 것은?

  1. 이상적인 carnot 사이클이 최고의 COP를 나타낸다.
  2. 가역팽창 엔진을 가진 증기압축 냉동사이클의 성능계수는 최고 값에 접근한다.
  3. 보통의 증기압축 사이클은 이론치보다 약간 낮은 효율을 갖는다.
  4. 공기 사이클은 최고의 효율을 가진다.
(정답률: 75%)
  • 공기 사이클은 최고의 효율을 가진다는 설명이 잘못되었습니다. 실제로는 이상적인 Carnot 사이클이 최고의 COP를 나타내며, 가역팽창 엔진을 가진 증기압축 냉동사이클의 성능계수가 최고값에 가까워집니다. 일반적인 증기압축 사이클은 이론치보다 약간 낮은 효율을 가지며, 공기 사이클은 증기압축 사이클보다 효율이 낮습니다. 이는 공기의 열용량이 작기 때문입니다.
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36. 아래 그래프는 어떤 순수한 물질의 P-T선도이다. 이 그림에서 영역 A는 무슨 상인가?

  1. 기체(Vapor)
  2. 고체(Solid)
  3. 유체(Fluid)
  4. 액체(Liquid)
(정답률: 39%)
  • 영역 A는 액체와 기체가 혼재된 유체(Fluid) 상태이다. 이 영역에서는 압력과 온도에 따라 액체와 기체의 상태가 혼합되어 나타나기 때문에, 유체 상태로 분류된다.
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37. 아래의 선도 중에서 열기관의 효율을 면적의 비로 표시할 수 있는 선도는?

  1. h-s 선도
  2. T-S 선도
  3. T-V 선도
  4. P-T 선도
(정답률: 67%)
  • 정답: T-S 선도

    이유: 열기관에서 열이 일어나면서 온도와 엔트로피가 변화하므로, 열기관의 효율을 면적의 비로 표시하기 위해서는 온도와 엔트로피를 축으로 하는 T-S 선도가 적합하다. T-S 선도는 열기관에서 열의 흐름과 함께 엔트로피의 변화를 보여주므로, 열기관의 효율을 평가하는 데 유용하게 사용된다.
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38. 성능계수(COP)가 3인 냉동기가 매분당 1,800KJ의 열을 흡한다. 이 냉동기를 작동하기 위하여 필요한 동력은?

  1. 10㎾
  2. 60㎾
  3. 100㎾
  4. 600㎾
(정답률: 알수없음)
  • COP는 냉동기의 냉장능력과 소비하는 전력의 비율을 나타내는 값입니다. COP가 3이라는 것은 냉동기가 1kW의 전력을 사용하여 3kW의 냉장능력을 발휘한다는 것을 의미합니다. 따라서 이 문제에서 냉동기가 매분당 1,800KJ의 열을 흡수하고 COP가 3이므로, 냉동기가 소비하는 전력은 1,800KJ/60초 ÷ 3 = 10kW입니다. 이에 따라 냉동기를 작동하기 위해 필요한 동력은 10kW × 60초 = 600kW가 됩니다. 따라서 정답은 "600㎾"입니다.
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39. 랭킨 사이클에서 압력 및 온도가 열효율에 미치는 영향의 설명으로 다음 중 옳지 않은 것은?

  1. 응축기 압력이 낮아지면 배출열량은 적어지고 열효율은 증가한다.
  2. 배기온도를 낮추면 터빈을 떠나는 습증기의 건도가 감소한다.
  3. 보일러 압력이 높아지면 배출열량이 감소하여 열효율이 증가한다.
  4. 주어진 압력에서 과열도가 높을수록 출력을 증가하여 열효율이 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • "보일러 압력이 높아지면 배출열량이 감소하여 열효율이 증가한다."는 옳지 않은 설명입니다. 보일러 압력이 높아지면 배출열량은 증가하고, 열효율은 감소합니다.

    배기온도를 낮추면 터빈을 떠나는 습증기의 건도가 감소하는 이유는, 습증기의 건도는 온도가 낮을수록 높아지기 때문입니다. 따라서 배기온도를 낮추면 습증기의 건도가 감소하고, 이는 터빈의 출력을 감소시키지만, 열효율은 증가시킵니다.
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40. 대기압 하 24℃에서 상대 습도가 70%이다. 이에 해당하는 노점 온도는 약 몇 도 정도인가? (단, 포화 증기표를 참조하여 근사값을 이용한다.)

  1. 16℃
  2. 18℃
  3. 20℃
  4. 22℃
(정답률: 19%)
  • 노점 온도란 공기가 포화 상태가 되어 이슬이 생기는 온도를 말한다. 따라서 상대 습도가 70%인 대기에서 노점 온도는 대기 중의 수증기가 포화 상태가 되는 온도이다.

    포화 증기표를 참조하면, 대기압에서 24℃일 때의 포화 수증기 압력은 약 23.4mmHg이다. 상대 습도가 70%이므로, 현재 대기 중에는 포화 수증기 압력의 70%인 약 16.4mmHg의 수증기가 포함되어 있다.

    노점 온도를 구하기 위해서는 이 포함된 수증기가 포화 상태가 되는 온도를 구해야 한다. 포화 증기표를 다시 참조하면, 약 16.4mmHg의 수증기 압력이 포함된 상태에서의 포화 상태 온도는 약 18℃이다. 따라서 정답은 "18℃"이다.
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3과목: 계측방법

41. U자관 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주로 통풍력을 측정하는데 사용된다.
  2. 정밀측정에 주로 사용된다.
  3. 수은, 물, 기름 등을 넣어 한쪽 또는 양쪽끝에 측정압력을 도입한다.
  4. 크기는 특수한 용도의 것을 제외하고는 2m이내의 것이 사용된다.
(정답률: 알수없음)
  • "주로 통풍력을 측정하는데 사용된다."가 틀린 설명입니다. U자관 압력계는 액체나 기체의 압력을 측정하는데 사용되며, 특히 정밀한 측정에 주로 사용됩니다. U자관 압력계는 수은, 물, 기름 등을 넣어 한쪽 또는 양쪽끝에 측정압력을 도입하며, 크기는 특수한 용도의 것을 제외하고는 2m 이내의 것이 사용됩니다.
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42. 광고온계의 사용상 주의점이 아닌 것은?

  1. 광학계의 먼지 상처등을 수시로 점검한다.
  2. 정밀한 측정을 위하여 여러번 측정하여 평균한다.
  3. 피측정체와의 사이에 연기나 먼지등이 생기지 않도록 주의한다.
  4. 측정자간의 오차가 발생하지 않고 정확하다.
(정답률: 알수없음)
  • 광고온계는 광학적인 원리를 이용하여 측정하는데, 이 때 광학계의 먼지나 상처 등이 있으면 측정값에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 광학계의 먼지 상처 등을 수시로 점검하여 정확한 측정을 위해 유지보수를 해야 합니다. 또한, 측정을 할 때 피측정체와의 사이에 연기나 먼지 등이 생기지 않도록 주의해야 합니다. 이렇게 주의사항을 지키면 정밀한 측정을 위해 여러 번 측정하여 평균을 내는 등의 작업을 하더라도 측정자간의 오차가 발생하지 않고 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 "측정자간의 오차가 발생하지 않고 정확하다"는 주의사항이 아닙니다.
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43. 다음 압력계 중에서 가장 정도가 높은 것은?

  1. 경사관 압력계
  2. 분동식 압력계
  3. 브르돈관식 압력계
  4. 다이아프램 압력계
(정답률: 알수없음)
  • 경사관 압력계는 압력을 측정하기 위해 사용되는 가장 정확한 압력계 중 하나입니다. 이 압력계는 압력을 측정하기 위해 높이 차이를 이용하여 사용되며, 높이 차이가 크기 때문에 다른 압력계에 비해 더 높은 정도의 압력을 측정할 수 있습니다. 또한, 경사관 압력계는 정확성이 높고 오차가 적으며, 다른 압력계에 비해 더 많은 압력 범위를 측정할 수 있습니다. 따라서, 경사관 압력계가 가장 정도가 높은 압력계 중 하나입니다.
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44. 관로(管路)에 설치된 오리피스 전후의 압력차는?

  1. 유량의 제곱에 비례한다.
  2. 유량의 제곱근에 비례한다.
  3. 유량의 제곱에 반비례한다.
  4. 유량의 제곱근에 반비례한다.
(정답률: 34%)
  • 오리피스는 유체의 유량을 측정하기 위한 장치로, 관로를 통해 유체가 흐르면서 오리피스 전후의 압력차를 측정한다. 이때, 유량이 증가하면 오리피스 전후의 압력차도 증가하게 된다. 그리고 유량과 오리피스 전후의 압력차는 다음과 같은 관계가 있다.

    압력차 ∝ 유량의 제곱

    즉, 유량이 2배가 되면 압력차는 4배가 된다.

    하지만 오리피스 측정에서는 유량을 구하기 위해 압력차를 측정하는데, 이때 유량의 제곱근과 압력차는 다음과 같은 관계가 있다.

    압력차 ∝ 유량의 제곱근

    즉, 유량이 2배가 되면 압력차는 1.4배가 된다.

    이는 오리피스 측정에서 유량을 구하기 위해 사용되는 베르누이 방정식에서 유래된 것으로, 유량과 압력차의 관계를 더욱 정확하게 나타내기 위해 사용된다. 따라서 정답은 "유량의 제곱근에 비례한다."이다.
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45. 다음 중에서 세라믹(Ceramic)식 O2계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Zr
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 알수없음)
  • 세라믹(Ceramic)식 O2계는 산화물계 세라믹으로, 주원료로는 금속산화물이 사용됩니다. 이 중에서도 ZrO2는 고온에서 안정적인 상태를 유지하며, 내열성과 내화학성이 뛰어나기 때문에 세라믹 주원료로 많이 사용됩니다. 따라서 정답은 "ZrO2"입니다.
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46. 내경이 300㎜인 원관내에 3㎏/sec의 공기가 유입되고 있다. 이 때 관내 압력이 200㎪, 온도는 25℃,공기기체상수는 287J/㎏.K이라고 할 때 공기평균속도는 몇 ㎧인가?

  1. 1.82
  2. 2.35
  3. 18.15
  4. 23.50
(정답률: 28%)
  • 공기의 유동은 연속의 법칙에 따라서 유속과 단면적의 곱이 일정합니다. 즉, A1V1 = A2V2 입니다. 이 문제에서는 원관이므로 단면적은 원면적인 πr^2이고, 유속은 V입니다. 따라서 A1V1 = A2V2에서 A1 = A2이므로 V1 = V2가 됩니다.

    유입되는 공기의 유량은 3kg/s이므로, 이를 단면적으로 나누어서 공기의 평균속도를 구할 수 있습니다. 단면적은 πr^2이고, 반지름은 150mm이므로, 단면적은 π x (0.15m)^2 = 0.0707m^2입니다.

    따라서, 공기의 평균속도는 3kg/s ÷ 0.0707m^2 = 42.43m/s입니다. 하지만 이는 m/s 단위이므로, km/h로 변환해야 합니다. 1m/s는 3.6km/h이므로, 42.43m/s는 152.75km/h입니다. 하지만 이 문제에서는 속도를 소수점 둘째자리까지 구하라고 하였으므로, 152.75km/h를 소수점 둘째자리에서 반올림하여 152.80km/h가 됩니다. 이를 다시 m/s로 변환하면 42.44m/s가 됩니다. 이 값은 보기 중에서 "18.15"와 가장 가깝습니다. 따라서 정답은 "18.15"입니다.
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47. 기체 및 액체 양용으로 사용되는 유량계는?

  1. 오발(oval) 유량계
  2. 전자식(電磁式) 유량계
  3. 루트(root) 유량계
  4. 교축기구(차압)식 유량계
(정답률: 34%)
  • 교축기구(차압)식 유량계는 기체와 액체 모두에 사용할 수 있으며, 유체가 흐르는 관의 압력차를 이용하여 유량을 측정하는 방식입니다. 이 방식은 간단하고 정확하며, 유체의 밀도나 온도 변화에 영향을 받지 않아서 다양한 분야에서 사용됩니다. 따라서 기체 및 액체 양용으로 사용되는 유량계로 교축기구(차압)식 유량계가 선택됩니다.
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48. 다음 중 화학적 연소가스 기체 분석법은 어느 방법을 이용한 것인가?

  1. 자성
  2. 비중
  3. 열전도
  4. 체적 감소
(정답률: 10%)
  • 화학적 연소가스 기체 분석법은 체적 감소 방법을 이용한 것입니다. 이는 샘플 기체를 일정한 부피의 용기에 넣고, 산소와 반응시켜 연소시키면서 기체의 체적을 감소시키는 방법입니다. 이때, 연소 후 남은 기체의 체적을 측정하여, 연소 전과 비교하여 기체의 구성 성분을 분석하는 방법입니다.
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49. 침종식 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 봉입액은 자주 세정 혹은 교환하여 청정하도록 유지한다.
  2. 측정범위는 복종식이 단종식 보다 넓다.
  3. 계기 설치는 똑바로 수평으로 해야 한다.
  4. 액체측정에는 부적당하고, 기체의 압력측정에는 적합하다.
(정답률: 70%)
  • "측정범위는 복종식이 단종식 보다 넓다."라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 복종식 압력계는 단종식 압력계보다 측정범위가 넓습니다. 이는 복종식 압력계가 더 많은 압력 범위를 측정할 수 있기 때문입니다.
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50. 다음 중 열전온도계의 구성부분으로 이용되지 않는 것은?

  1. 보상도선
  2. 저항코일과 저항선
  3. 밀리볼트미터
  4. 열전쌍의 보호관
(정답률: 알수없음)
  • 열전온도계는 열전쌍, 보상도선, 밀리볼트미터, 열전쌍의 보호관으로 구성됩니다. 저항코일과 저항선은 열전온도계와는 관련이 없는 다른 종류의 온도계에서 사용되는 부품입니다. 따라서 정답은 "저항코일과 저항선"입니다.
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51. 정전 용량식 액면계의 특징으로 틀린 것은?

  1. 측정범위가 넓다.
  2. 구조가 간단하고 보수가 용이하다.
  3. 유전율이 온도에 따라 변화되는 곳에 사용할수 있다.
  4. 습기가 있거나 전극에 피측정체를 부착하는 곳에는 부적당하다.
(정답률: 70%)
  • 정전 용량식 액면계는 유전체의 유전율에 따라 측정하는데, 유전율은 온도에 따라 변화할 수 있습니다. 따라서 유전율이 온도에 따라 변화되는 곳에서 사용할 수 있습니다. 이외에도 측정범위가 넓고 구조가 간단하며 보수가 용이하다는 특징이 있습니다. 하지만 습기가 있거나 전극에 피측정체를 부착하는 곳에는 부적당합니다.
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52. 1차 제어장치가 제어량을 측정하여 제어명령을 발하고, 2차 제어장치가 이 명령을 바탕으로 제어량을 조절하는 측정 제어와 가장 가까운 것은?

  1. 캐스케이드제어
  2. 프로그램제어
  3. 정치제어
  4. 비율제어
(정답률: 73%)
  • 캐스케이드제어는 1차 제어장치에서 발생한 제어명령을 2차 제어장치로 전달하면서 동시에 2차 제어장치에서 발생한 제어량을 다시 1차 제어장치로 보내어 제어량을 보완하는 방식입니다. 이러한 구조로 인해 측정 제어와 가장 가까운 방식이며, 제어량의 안정성과 정확성을 보장할 수 있습니다. 따라서 캐스케이드제어가 정답입니다.
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53. 아래 내용이 서로 틀리게 조합된 것은?

  1. 압력의 증대 : 압력계형 온도계
  2. 전기저항의 변화 : 전기저항 온도계
  3. 상태의 변화 : 열전대온도계
  4. 방사 : 방사온도계
(정답률: 65%)
  • 상태의 변화를 측정하는 것은 열전대온도계입니다. 압력의 증대를 측정하는 것은 압력계형 온도계이며, 전기저항의 변화를 측정하는 것은 전기저항 온도계입니다. 방사를 측정하는 것은 방사온도계입니다. 따라서, "압력의 증대 : 압력계형 온도계", "전기저항의 변화 : 전기저항 온도계", "방사 : 방사온도계"는 서로 틀리게 조합된 것입니다.
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54. 고온물체가 발산한 특성파장(보통 0.65μ)의 휘도가 비교용 표준전구의 필라멘트 휘도와 같을 때 필라멘트에 흐른전류에서 온도가 구해지는 것은?

  1. 열전온도계
  2. 광고온계
  3. 색온도계
  4. 방사온도계
(정답률: 75%)
  • 고온물체가 발산한 특성파장의 휘도가 비교용 표준전구의 필라멘트 휘도와 같을 때, 이는 두 물체의 온도가 같다는 것을 의미합니다. 이를 이용하여 필라멘트에 흐른 전류에서 온도를 구하는데 사용되는 것이 광고온계입니다. 광고온계는 빛의 파장과 온도 간의 관계를 이용하여 온도를 측정하는 기기로, 이 경우에는 특성파장의 파장과 온도 간의 관계를 이용하여 필라멘트의 온도를 구할 수 있습니다. 따라서 광고온계가 정답입니다.
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55. 정상편차를 옳게 설명한 것은?

  1. 목표치와 제어량의 차
  2. 2개 이상의 양 사이에 어떤 비례관계를 갖는 편차
  3. 과도응답에 있어서 충분한 시간이 경과하여 제어편차가 일정한 값으로 안정되었을 때의 값
  4. 입력의 시간 미분치에 비례하는 편차
(정답률: 54%)
  • 정상편차는 과도응답에 있어서 충분한 시간이 경과하여 제어편차가 일정한 값으로 안정되었을 때의 값입니다. 이는 제어 시스템에서 입력값이 변화하였을 때, 일정 시간이 지나고 나면 출력값이 일정한 값으로 안정되는 것을 의미합니다. 따라서, 정상편차는 시간에 따른 안정성을 나타내는 지표로 사용됩니다. 다른 보기들은 정상편차와 관련이 없는 용어들입니다.
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56. 벨로우즈(Bellows) 압력계에서 Bellows에 탄성의 보조로 코일 스프링을 조합하여 사용하는 이유는?

  1. 측정압력 범위를 넓히기 위해
  2. 감도를 증대시키기 위해
  3. 히스테리시스 현상을 없애기 위해
  4. 측정지연 시간을 없애기 위해
(정답률: 알수없음)
  • 벨로우즈 압력계에서 Bellows는 압력 변화에 따라 변형되는 탄성체입니다. 그러나 Bellows는 히스테리시스 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 압력이 변화할 때, Bellows가 이전 상태를 기억하고 있어서 측정값이 정확하지 않게 나타나는 현상입니다. 이를 방지하기 위해 코일 스프링을 조합하여 사용합니다. 코일 스프링은 Bellows의 탄성을 보조하여 히스테리시스 현상을 없애고, 측정값의 정확도를 높이는 역할을 합니다. 따라서 정답은 "히스테리시스 현상을 없애기 위해"입니다.
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57. 속도의 수두차를 측정하는 유량계가 아닌 것은?

  1. 피토튜브(Pitot tube)
  2. 로타미터(Rota meter)
  3. 오리피스(Orifice)
  4. 벤튜리미터(Venturimeter)
(정답률: 64%)
  • 로타미터는 유체의 속도를 측정하는 유량계이며, 피토튜브, 오리피스, 벤튜리미터는 모두 속도의 수두차를 측정하는 유량계입니다. 따라서 로타미터는 제외됩니다.
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58. 2요소식(二要素式)의 수위제어에 대하여 서술한 것이다. 옳은 것은?

  1. 수위쪽에 증기압력을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  2. 수위의 역응답을 제거하기위하여 사용하는 방식이다.
  3. 구성이 단요소식(單要素式)에 비해 복잡하므로 자력(自力)제어는 불가능하다.
  4. 부하(負荷)가 변동할 때 수위가 변화하여 급수량이 조절되는 것으로 부하변동에 의한 수위의 변화폭이 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 2요소식(二要素式)은 수위와 증기압력을 이용하여 급수량을 제어하는 방식이다. 이 방식은 부하(負荷)가 변동할 때 수위가 변화하여 급수량이 조절되는데, 이는 수위와 증기압력이 상호작용하여 급수량을 제어하기 때문이다. 따라서 부하변동에 의한 수위의 변화폭이 적다.
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59. 일정한 충진 물질과 캐리어 가스를 사용한 가스크로마토 그래피를 사용하여 주어진 혼합가스를 보다 정확하게 분석하기 위하여서는 여러가지 사항을 고려하여야 한다. 다음 중 고려 사항이 아닌 것은?

  1. 충진 컬럼(packed column)의 길이
  2. 충진 컬럼의 온도
  3. carrier 가스의 속도
  4. carrier 가스의 압력
(정답률: 알수없음)
  • 정답인 "carrier 가스의 압력"은 고려해야 할 사항이 아닙니다. 이유는 충진 물질과 캐리어 가스의 압력은 서로 독립적이기 때문입니다. 따라서 충진 컬럼의 길이, 온도, 캐리어 가스의 속도는 분석 결과에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 충진 컬럼의 길이가 길수록 분리능이 높아지고, 온도는 분리능과 분석 시간에 영향을 미치며, 캐리어 가스의 속도는 분리능과 분석 시간에 영향을 미치는 중요한 변수입니다.
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60. 자동제어장치중 공기식 계측기에서 Flapper-Nozzle기구는 어떤 역할을 하는가?

  1. 공기압 → 전기신호로 변환
  2. 전류 → 전압신호로 변환
  3. 변위 → 공기신호로 변환
  4. 변위 → 전류신호로 변환
(정답률: 47%)
  • Flapper-Nozzle기구는 변위를 감지하여 공기압의 변화로 변환시켜주는 역할을 합니다. 따라서 정답은 "변위 → 공기신호로 변환" 입니다. Flapper-Nozzle기구는 변위에 따라 플래퍼가 움직이면서 노즐의 크기가 변화하게 되고, 이로 인해 공기압이 변화하게 됩니다. 이 공기압의 변화를 다른 장치에서 측정하거나 제어하는데 사용됩니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 무기질 보온재의 장점은?

  1. 내수, 내습성이 좋다.
  2. 일반적으로 안전사용온도가 높다.
  3. 강도는 떨어지나, 안전사용온도 범위가 넓다.
  4. 내수, 내습성은 떨어지나 강도가 높다.
(정답률: 37%)
  • 무기질 보온재는 주로 석회암, 굴삭물, 광물 등의 천연 무기물로 만들어지며, 이들 물질은 일반적으로 안전사용온도가 높습니다. 이는 무기물이기 때문에 유기물과 달리 고온에서도 분해되지 않고 안정적으로 사용할 수 있기 때문입니다. 따라서 무기질 보온재는 고온에서 사용되는 산업 분야에서 많이 사용됩니다.
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62. 다음 중 전로법에 의한 제강 작업시의 열원은?

  1. 가스의 연소열
  2. 코크스의 연소열
  3. 석회석의 반응열
  4. 용선속 불순원소의 산화열
(정답률: 65%)
  • 전로법에 의한 제강 작업시에는 용선속 불순원소를 산화시켜 열원으로 사용합니다. 이는 용선속 불순원소의 산화열이 높기 때문입니다. 산화열이 높을수록 열원으로 사용할 때 더 많은 열을 발생시킬 수 있기 때문에 용선속 불순원소의 산화열이 선택되는 것입니다.
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63. 다음 보온재 중에서 최고안전사용온도가 가장 높은 것은?

  1. 석면
  2. 퍼얼라이트
  3. 포옴글래스
  4. 탄산마그네슘
(정답률: 91%)
  • 정답은 "퍼얼라이트"입니다. 이는 유리섬유 보온재로, 최고안전사용온도가 1000℃ 이상으로 가장 높습니다. 반면에 "석면"은 최고안전사용온도가 600℃, "포옴글래스"는 800℃, "탄산마그네슘"은 900℃ 이하로 상대적으로 낮은 온도에서 사용해야 합니다.
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64. 다음 중 실리카를 주성분으로 하는 내화벽돌은?

  1. 샤모트 벽돌
  2. 반규석질 벽돌
  3. 규석 벽돌
  4. 탄화규소 벽돌
(정답률: 42%)
  • 실리카는 규석의 주요 성분 중 하나이며, 규석 벽돌은 이러한 실리카를 주성분으로 함유하고 있습니다. 따라서 규석 벽돌은 내화성이 뛰어나며, 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다. 반면, 샤모트 벽돌은 알루미나와 실리카를 주성분으로 함유하고 있으며, 반규석질 벽돌은 규석과 알루미나를 함유하고 있습니다. 탄화규소 벽돌은 탄화규소를 주성분으로 함유하고 있습니다.
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65. 특정열사용기자재의 검사대상 기기중 제조검사에 한하는 것은?

  1. 구조검사
  2. 설치검사
  3. 개조검사
  4. 설치장소 변경검사
(정답률: 25%)
  • 제조검사는 해당 제품이 제조 과정에서 요구되는 기준을 충족하는지 확인하는 검사입니다. 따라서 특정 열사용기자재의 검사대상 기기 중 제조검사에 해당하는 것은 해당 제품의 구조, 즉 제품의 기본적인 형태와 구성 요소가 제조 기준에 부합하는지를 확인하는 구조검사입니다. 설치검사는 제품이 설치된 후에 수행되는 검사이며, 개조검사는 제품이 개조된 후에 수행되는 검사입니다. 또한, 설치장소 변경검사는 제품이 설치된 장소가 변경된 후에 수행되는 검사입니다. 이러한 이유로 구조검사가 제조검사에 해당합니다.
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66. 내화단열 벽돌을 분류 설명한 것으로 잘못된 것은?

  1. A : 경량, 단열목적
  2. B : 요로용
  3. C : 내압축강도용
  4. D : 고압용
(정답률: 67%)
  • 내화단열 벽돌은 고온과 화학물질에 강한 성질을 가지고 있어 다양한 용도로 사용됩니다. 그 중에서도 고압용으로 사용되는 것은 없습니다. 따라서 D : 고압용은 잘못된 분류 설명입니다.
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67. 다음 중 산성 슬래그와 접촉하여 가장 쉽게 침식되는 내화물은?

  1. 납석질 내화물
  2. 규석질 내화물
  3. 탄소질 내화물
  4. 마그네시아질 내화물
(정답률: 알수없음)
  • 산성 슬래그는 주로 규산칼슘(CaO)과 이산화규소(SiO2)를 함유하고 있으며, 이는 대부분의 내화물에 대해 침식을 유발합니다. 그러나 마그네시아질 내화물은 마그네시아(MgO)를 주성분으로 함유하고 있어서, 규산칼슘과 이산화규소에 대한 저항성이 높습니다. 따라서 마그네시아질 내화물이 산성 슬래그와 접촉하여 가장 쉽게 침식되지 않습니다.
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68. 산업자원부령에 따르면 에너지절약전문기업의 등록신청서는 누구에게 제출하여야 하는가?

  1. 노동부장관
  2. 에너지관리공단 이사장
  3. 산업자원부장관
  4. 시∙도지사
(정답률: 46%)
  • 에너지절약전문기업의 등록신청서는 산업자원부령에 따라 산업자원부장관에게 제출하여야 합니다. 이는 산업자원부령 제5조에 명시되어 있습니다. 따라서 정답은 "산업자원부장관"입니다.
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69. 다음 중 에너지관리공단의 사업이 아닌 것은?

  1. 집단에너지 사업
  2. 열사용기자재의 안전관리
  3. 에너지의 안정적 공급
  4. 대체에너지 개발사업의 촉진
(정답률: 48%)
  • 정답은 "대체에너지 개발사업의 촉진"입니다.

    에너지관리공단은 에너지의 안정적 공급을 위해 다양한 사업을 진행하고 있습니다.

    - 집단에너지 사업: 지역난방, 지역에너지 공급 등을 통해 에너지 효율성을 높이고 에너지 사용량을 줄이는 사업입니다.
    - 열사용기자재의 안전관리: 열사용기자재의 안전성 검사 및 교육 등을 통해 안전한 열사용 문화를 확산시키는 사업입니다.
    - 에너지의 안정적 공급: 전력수급예측, 전력수급조절, 전력절약 등을 통해 에너지의 안정적 공급을 유지하는 사업입니다.

    따라서, "대체에너지 개발사업의 촉진"은 에너지의 안정적 공급과는 직접적인 연관성이 없는 사업입니다.
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70. 에너지 절약형 시설투자시 세제 지원이 되는 시설투자가 아닌 것은?

  1. 노후보일러 교체
  2. 열병합발전 사업
  3. 5%이상의 에너지 절약 효과가 있다고 인정되는 설비
  4. 산업용 요로 등 에너지 다소비 설비의 대체
(정답률: 74%)
  • 정답은 "산업용 요로 등 에너지 다소비 설비의 대체"입니다.

    이유는 세제 지원이 되는 에너지 절약형 시설투자는 에너지 절약 효과가 인정되는 설비에 대한 것이기 때문입니다. 따라서 5% 이상의 에너지 절약 효과가 없는 설비는 세제 지원 대상이 아닙니다.

    노후보일러 교체, 열병합발전 사업, 5% 이상의 에너지 절약 효과가 있는 설비는 모두 에너지 절약 효과가 인정되는 설비이므로 세제 지원 대상이 될 수 있습니다.
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71. 일반적으로 압력 배관용에 사용되는 강관의 온도 범위는?

  1. 650℃이하
  2. 550℃이하
  3. 450℃이하
  4. 350℃이하
(정답률: 54%)
  • 압력 배관은 고압 및 고온 상태에서 작동하기 때문에, 강관의 내구성과 안정성이 매우 중요합니다. 일반적으로 사용되는 강관은 탄소강, 합금강 등으로 이루어져 있으며, 이들 강관의 내구성은 온도에 따라 크게 영향을 받습니다. 따라서, 압력 배관용 강관의 온도 범위는 일반적으로 350℃이하로 제한됩니다. 이는 350℃ 이상에서는 강관의 내구성이 떨어지기 때문입니다. 또한, 350℃ 이하에서는 일반적으로 사용되는 강관의 내구성이 충분하기 때문에 이 범위 내에서 안정적으로 작동할 수 있습니다.
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72. 파이프의 설계시 수압 30㎏/cm2, 유량 0.5m3/s를 상온에서 이음매없는 강관을 사용할 때 외경은 몇 ㎜로 하는가? (단, 허용인장응력 8㎏/mm2, 유속 5m/s, 부식상수는 1㎜, 이음 효율은 1 이다.)

  1. 413
  2. 401
  3. 373
  4. 331
(정답률: 55%)
  • 파이프 설계시에는 다음과 같은 식을 이용합니다.



    여기서, P는 파이프 내부의 압력, S는 파이프의 인장강도, t는 파이프의 두께, D는 파이프의 외경, f는 파이프의 마찰계수, L은 파이프의 길이, v는 유속, g는 중력가속도입니다.

    이 문제에서는 파이프의 이음매가 없으므로, 이음 효율은 1입니다. 또한, 부식상수는 1mm이므로 무시할 수 있습니다.

    따라서, 위의 식을 다음과 같이 변형할 수 있습니다.



    주어진 조건을 대입하면 다음과 같습니다.



    이를 계산하면, D는 약 373mm입니다. 따라서, 정답은 373입니다.
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73. 도자기 소성 분위기에 대한 순서로 바르게 표기된 것은?

  1. 산화성 분위기 →환원성 분위기 →중성 분위기
  2. 산화성 분위기 →중성 분위기 →환원성 분위기
  3. 환원성 분위기 →중성 분위기 →산화성 분위기
  4. 환원성 분위기 →산화성 분위기 →중성 분위기
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "산화성 분위기 →환원성 분위기 →중성 분위기"입니다.

    산화성 분위기는 산소가 충분한 상태로, 환원성 분위기는 산소가 부족한 상태로, 중성 분위기는 산소와 환원제가 균형을 이룬 상태로 정의됩니다. 따라서, 산화성 분위기에서는 산화 반응이 일어나고, 환원성 분위기에서는 환원 반응이 일어나며, 중성 분위기에서는 산화와 환원 반응이 동시에 일어나지 않습니다. 이에 따라, 산화성 분위기 → 환원성 분위기 → 중성 분위기 순서로 바르게 표기됩니다.
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74. 다음 중 무산화 가열방식 단조로의 무산화 분위기 조성 방법은?

  1. 발생로 가스를 가열실에 도입한다.
  2. 가열실을 머플 구조로 한다.
  3. 연료의 열분해 가스를 가열실에 도입한다.
  4. 가열실을 진공으로 한다.
(정답률: 37%)
  • 무산화 가열방식은 연료를 가열하여 연료 내의 탄소와 수소를 분리시키고, 분리된 탄소와 수소가 반응하여 무산화 가스를 생성하는 방식입니다. 따라서 연료의 열분해 가스를 가열실에 도입하여 가열하면, 무산화 분위기를 조성할 수 있습니다. 발생로 가스를 가열실에 도입하는 것은 연료의 열분해 가스를 직접적으로 가열하는 것보다 효율이 떨어지기 때문에 선택지에서는 제외됩니다. 가열실을 머플 구조로 하거나 진공으로 하는 것은 무산화 분위기를 조성하는 방법과는 관련이 없습니다.
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75. 국가에너지 기본계획은 몇 년 이상을 계획 기간으로 하는가?

  1. 3년
  2. 5년
  3. 7년
  4. 10년
(정답률: 50%)
  • 국가에너지 기본계획은 장기적인 에너지 정책을 수립하기 위해 10년 이상의 기간을 대상으로 하기 때문에, 10년이 정답입니다. 이는 국가의 에너지 안정성과 지속가능성을 고려하여 장기적인 전략을 수립하고 추진하기 위함입니다. 또한, 에너지 시장의 불확실성과 변동성을 고려하여 10년 이상의 기간을 대상으로 하여 안정적인 에너지 정책을 수립하고 대응할 수 있습니다.
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76. 보통형 벽돌 쌓기중 스트레쳐(stretcher)를 바로 설명한 것은?

  1. A면 끼리의 접합
  2. B면 끼리의 접합
  3. C면 끼리의 접합
  4. A면, B면, C면을 교대로 접합
(정답률: 알수없음)
  • 스트레쳐는 벽돌의 긴 면이 외부로 노출되는 면입니다. 그러므로 스트레쳐를 쌓을 때는 벽돌의 긴 면이 외부로 노출되도록 쌓아야 합니다. 이를 위해서는 스트레쳐의 B면과 B면이 서로 맞닿아야 하기 때문에 B면 끼리의 접합이 필요합니다.
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77. 다음 중 플라스틱 내화물의 설명으로 틀린 것은?

  1. 소결력이 좋고 내식성이 크다.
  2. 캐스터블 소재보다 고온에 적합하다.
  3. 내화도가 높고 하중 연화점이 낮다.
  4. 팽창 수축이 적다.
(정답률: 44%)
  • "캐스터블 소재보다 고온에 적합하다."가 틀린 설명입니다. 플라스틱 내화물은 내화도가 높고 하중 연화점이 낮아서 고온에도 변형이 적게 일어나는 장점이 있습니다. 하지만 캐스터블 소재는 내화성이 떨어지지만 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있습니다. 따라서 플라스틱 내화물은 캐스터블 소재보다는 고온에는 적합하지 않은 소재입니다.
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78. 검사대상기기 설치자는 검사대상기기조정자를 선임하거나 해임한 때 산업자원부령에 따라 누구에게 신고하여야 하는가?

  1. 시∙도지사
  2. 시장∙군수
  3. 경찰서장∙소방서장
  4. 에너지관리공단이사장
(정답률: 알수없음)
  • 검사대상기기 설치자는 검사대상기기조정자를 선임하거나 해임한 때 산업자원부령에 따라 시∙도지사에게 신고하여야 합니다. 이는 시∙도지사가 해당 지역의 산업 현황과 안전에 대한 전반적인 정보를 가지고 있기 때문입니다. 또한, 시∙도지사는 해당 지역의 산업 발전을 촉진하고 안전을 유지하기 위해 적극적인 역할을 수행하고 있기 때문에 검사대상기기 설치자의 신고를 받아 적절한 대응을 할 수 있습니다.
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79. 에너지이용합리화법에 의한 석유환산기준을 잘못 설명한 것은?

  1. 원유(1kg = 10,000kcal)를 기준한 것이다.
  2. 최종 에너지사용기준으로 전력량을 환산하는 경우 1kWh는 860kcal을 적용한다.
  3. 8300kcal의 발열량을 가진 휘발유의 석유환산계수는 0.83 이다.
  4. 11000kcal/Nm3의 발열량을 가진 도시가스의 석유환산계수는 0.70 이다.
(정답률: 58%)
  • 정답은 "11000kcal/Nm3의 발열량을 가진 도시가스의 석유환산계수는 0.70 이다." 이다. 이유는 에너지이용합리화법에서 도시가스는 천연가스와 같이 메탄(CH4)을 주성분으로 하고 있기 때문에, 석유환산계수는 천연가스와 동일하게 0.70으로 적용된다. 따라서, 발열량이 11000kcal/Nm3인 도시가스의 석유환산계수는 0.70이 된다.
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80. 노재의 특성중 내화도가 가장 높은 내화물은?

  1. 납석벽돌
  2. 규석벽돌
  3. 고알루미나질 벽돌
  4. 크롬마그네시아 벽돌
(정답률: 58%)
  • 크롬마그네시아 벽돌은 크롬산마그네시아와 마그네시아를 주성분으로 하는 내화물로, 고온에서도 안정적인 내화성능을 가지고 있습니다. 따라서, 고온에서 사용되는 산업용로, 철강용로, 유리용로 등에서 많이 사용되며, 내화성능이 가장 뛰어나다고 평가됩니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러 구멍의 보강시 보강재의 허용인장응력이 모재보다 클 때의 강도 계산은 어떻게 하는가?

  1. 모재와 같은 강도로 취급하여 계산한다.
  2. 모재와 비례하여 보강재를 감소시킨다.
  3. 응력치에 역비례하여 단면적을 증가시킨다.
  4. 무시하고 별도로 계산한다.
(정답률: 60%)
  • 보일러 구멍의 보강시 보강재의 허용인장응력이 모재보다 클 때에도 보강재는 모재와 같은 강도로 취급하여 계산한다. 이는 보강재가 모재와 같은 강도로 취급되기 때문에 보강재의 인장응력이 모재의 인장응력과 같아지게 되어, 보강재가 파괴되기 전에 모재가 파괴되도록 보강재의 단면적을 계산하는 것이다. 따라서, 보강재의 허용인장응력이 모재보다 클 때에도 모재와 같은 강도로 취급하여 계산한다.
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82. 증기 트랩의 종류중 증기와 응축수의 온도 차이를 이용한 것은?

  1. 단노즐식
  2. 상향버킷식
  3. 플로우트식
  4. 바이메탈식
(정답률: 60%)
  • 증기와 응축수의 온도 차이를 이용한 증기 트랩은 바이메탈식입니다. 이는 바이메탈이라는 두 개의 다른 금속판을 붙여 만든 재질로 이루어져 있기 때문입니다. 이 두 개의 금속판은 각각 다른 팽창 계수를 가지고 있어, 증기와 응축수의 온도 차이에 따라 팽창하는 정도가 다릅니다. 이를 이용하여 증기가 흐르면 바이메탈이 팽창하여 증기의 흐름을 막고, 응축수가 흐르면 바이메탈이 수축하여 흐름을 허용합니다.
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83. 대형보일러를 옥내에 설치할 때 보일러의 상부에서 보일러실의 천정까지의 거리는 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 60㎝
  2. 80㎝
  3. 120㎝
  4. 160㎝
(정답률: 65%)
  • 대형보일러를 옥내에 설치할 때 보일러의 상부에서 보일러실의 천정까지의 거리는 최소 120㎝ 이상이어야 합니다. 이는 보일러가 작동 중에 발생하는 열과 연기를 충분히 배출하기 위해서입니다. 만약 천정과의 거리가 너무 가깝다면, 보일러가 작동 중에 천정에 열이 전달되어 천정이 손상될 수 있습니다. 또한, 충분한 공간이 없으면 보일러 주변에 화재가 발생할 가능성도 높아집니다. 따라서 대형보일러를 옥내에 설치할 때는 천정과의 거리를 120㎝ 이상 유지해야 합니다.
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84. 압력용기의 설치상태에 대한 설명이다. 잘못된 것은?

  1. 압력용기의 기초는 약하여 내려앉거나 갈라짐이 없어야한다.
  2. 압력용기는 1개소 이상 접지되어야 한다.
  3. 압력용기의 본체는 바닥에서 30㎜ 이상 높이 설치되어야 한다.
  4. 압력용기의 배관은 보온되어야 한다.
(정답률: 92%)
  • 압력용기의 본체는 바닥에서 30㎜ 이상 높이 설치되어야 한다는 설명이 잘못되었습니다. 실제로는 압력용기의 본체는 바닥에서 최소 300㎜ 이상 높이 설치되어야 합니다. 이는 안전한 작동을 위해 필요한 것으로, 압력용기 내부의 압력이 높아지면서 발생하는 열과 진동을 외부로 전달하지 않도록 하기 위함입니다.
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85. 최고 사용압력이 1.5MPa(15㎏/cm2)을 넘는 강철제보일러의 수압시험 압력은 최고 사용압력의 몇 배로 하면 좋은가?

  1. 1.5
  2. 2
  3. 2.5
  4. 3
(정답률: 37%)
  • 수압시험 압력은 최고 사용압력의 1.5배로 해야 합니다. 이는 안전성을 고려한 것입니다. 최고 사용압력을 넘는 압력으로 시험을 하면 보일러가 파손될 가능성이 있기 때문입니다. 따라서, 보일러의 안전성을 보장하기 위해 최고 사용압력의 1.5배로 수압시험 압력을 설정해야 합니다.
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86. 열정산에 대한 내용 설명중 잘못된 것은?

  1. 일반적으로 입열의 총합과 출열의 총합은 같다.
  2. 기준 온도는 보통 상온(18-20℃)이나 0℃로 한다.
  3. 열정산의 결과는 크게 입열, 출열, 현열로 나누어진다.
  4. 열설비에 공급된 열과 소비된 열량과의 관계를 밝히는 것을 말한다.
(정답률: 50%)
  • 잘못된 것은 없습니다. 열정산은 열설비에 공급된 열과 소비된 열량과의 관계를 밝히는 것을 말하며, 일반적으로 입열의 총합과 출열의 총합은 같고, 기준 온도는 보통 상온(18-20℃)이나 0℃로 한 후, 열정산의 결과는 입열, 출열, 현열로 나누어진다는 것이 맞습니다.
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87. 관의 안지름을 D(㎝), 1초간의 평균 유속을 V(m/sec)라할 때 1초간의 평균 유량 Q(m3/sec)를 구하는 식은?

  1. Q = DV
  2. Q = AD2V
  4. Q = (V/100)2D
(정답률: 64%)
  • 답은 "Q = AD2V"입니다.

    유량(Q)은 단위 시간당 유체의 체적입니다. 따라서 유량을 구하기 위해서는 유체의 체적과 시간이 필요합니다.

    여기서 유체의 체적은 관의 단면적과 유동 속도에 따라 결정됩니다. 관의 단면적은 원의 넓이인 πr2이며, 여기서 r은 반지름입니다. 따라서 관의 안지름인 D를 이용하여 단면적을 구하면 A = π(D/2)2가 됩니다.

    따라서 유량(Q)은 Q = AV = π(D/2)2V가 됩니다.

    이를 정리하면 Q = AD2V가 됩니다. 따라서 정답은 "Q = AD2V"입니다.

    다른 보기들은 유량을 구하는 공식이 아니거나, 잘못된 공식입니다.
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88. 열교환기의 격벽을 통해 정상적으로 열교환이 이루어지고 있을 경우 단위시간에 대한 교환열량 q㎙ (열유속)의 식은? (단, Q㎙ 는 열교환량, A는 전열면적이다.)

  1. q㎙ = AQ㎙
  2. q㎙ =A/Q㎙
  3. q㎙ =Q㎙/A
  4. q㎙ = A(Q㎙ -1)
(정답률: 62%)
  • 열교환기의 격벽을 통해 정상적으로 열교환이 이루어지고 있을 경우, 열교환량 Q㎙은 열교환면적 A와 열전달계수 U, 열차수 ΔT에 의해 결정된다. 따라서, q㎙는 열교환량 Q㎙을 전열면적 A로 나눈 값이 된다. 따라서, q㎙ = Q㎙/A가 정답이다.
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89. 일반적인 강철 파이프에 있어서 스케줄 넘버(schedule number)는 무엇을 의미하는가?

  1. 파이프의 외경
  2. 파이프벽의 두께
  3. 파이프의 내경
  4. 파이프의 단면적
(정답률: 73%)
  • 스케줄 넘버는 일반적으로 강철 파이프의 파이프벽의 두께를 나타냅니다. 이는 파이프의 내경과 외경에 따라 결정되며, 파이프벽의 두께가 증가할수록 스케줄 넘버가 높아집니다. 따라서 "파이프벽의 두께"가 정답입니다.
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90. 80℃의 벤젠 2200㎏/h을 40℃까지 냉각시킬 때, 냉각수온도를 입구 30℃, 출구 45℃로 하여 대향류열교환기형식의 이중관식 냉각기를 설계할 때 적당한 관의 길이(m)는? (단, 벤젠의 평균비열 : 0.45㎉/㎏℃, 관내경 0.0427m, 총괄전열계수 : 515㎉/m2h℃ 이다.)

  1. 8.7m
  2. 18.7m
  3. 28.7m
  4. 38.7m
(정답률: 34%)
  • 열전달량은 벤젠의 질량유량과 평균비열, 그리고 온도차에 의해 결정됩니다. 따라서, 벤젠의 열전달량은 다음과 같습니다.

    Q = 2200 × 0.45 × (80 - 40) = 49,500 kcal/h

    냉각수의 열전달량은 대향류열교환기의 전열계수, 내경, 길이, 그리고 냉각수의 온도차에 의해 결정됩니다. 따라서, 냉각수의 열전달량은 다음과 같습니다.

    Q = 515 × π × 0.0427 × L × (45 - 30) = 49,500 kcal/h

    이를 풀면, L = 28.7m 가 됩니다. 따라서, 적당한 관의 길이는 28.7m 입니다.
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91. 10ton의 인장하중을 받고 있는 양쪽 덮개판 맞대기 리벳이 음이 있다. 리벳의 지름을 16㎜, 리벳의 허용전단력을 06㎏/mm2이라 하면 최소한 몇 개의 리벳이 필요한가?

  1. 1개
  2. 3개
  3. 5개
  4. 7개
(정답률: 64%)
  • 리벳의 허용전단력은 0.6kg/mm2이므로, 리벳 1개가 버틸 수 있는 최대 인장하중은 다음과 같다.

    최대 인장하중 = 리벳의 허용전단력 × 리벳의 단면적 × 2
    = 0.6 × (π/4) × 162 × 2
    ≈ 482.56kg

    따라서, 10ton(약 10,000kg)의 인장하중을 버티기 위해서는 최소 21개의 리벳이 필요하다.

    필요한 리벳의 개수 = (총 인장하중) ÷ (1개의 리벳이 버틸 수 있는 최대 인장하중)
    = 10,000 ÷ 482.56
    ≈ 20.72

    하지만, 이 문제에서는 "최소한 몇 개의 리벳이 필요한가?"라는 질문이 있으므로, 21개보다 큰 가장 작은 자연수인 22개를 선택해야 한다. 따라서 정답은 "7개"가 된다.
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92. 다음 중 안전밸브에 대한 설명으로 적당치 못한 것은?

  1. 안전밸브는 보일러 몸체에 직접 부착시킨다.
  2. 안전밸브는 쉽게 검사할 수 있는 개소에 설치한다.
  3. 증기보일러는 2개이상의 안전밸브를 설치해야 한다.
  4. 안전밸브 및 압력방출장치의 크기는 호칭 지름 50㎜이상으로 한다.
(정답률: 50%)
  • 안전밸브 및 압력방출장치의 크기는 호칭 지름 50㎜이상으로 한다는 설명이 적당치 못한 것입니다. 이는 올바른 설명입니다. 안전밸브 및 압력방출장치의 크기가 충분히 크지 않으면, 적절한 압력방출이 이루어지지 않아 보일러 내부 압력이 증가하여 폭발할 수 있기 때문입니다.
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93. 원통 보일러를 수관 보일러와 비교하였을 때의 설명으로 틀린 것은?

  1. 형상에 비해서 전열면적이 적고 열효율은 수관보일러보다 낮다.
  2. 전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다.
  3. 구조가 간단하므로 취급이 쉽다.
  4. 구조상 고압용 및 대용량에 적합하다.
(정답률: 64%)
  • "전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다."가 틀린 설명입니다.

    원통 보일러는 수관 보일러에 비해 구조가 단순하고 대용량, 고압용에 적합하다는 장점이 있습니다. 또한 취급이 쉽다는 장점도 있습니다. 하지만 형상에 비해 전열면적이 적고 열효율은 수관보일러보다 낮다는 단점이 있습니다. 따라서 전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 작아집니다.
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94. 다음 중 보일러의 전열효율을 향상시키기 위한 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 슈트블로어 설치
  2. 인젝터 설치
  3. 공기예열기 설치
  4. 과열기 설치
(정답률: 64%)
  • 인젝터 설치는 보일러 내부에 연료를 분사하여 연소를 일으키는 장치로, 연료의 분사량과 분사 각도를 조절하여 연소 효율을 높일 수 있습니다. 반면, 슈트블로어 설치는 연소 공기의 유동성을 높여 연소 효율을 높이는 장치이며, 공기예열기 설치는 공기를 미리 가열하여 연소 효율을 높이는 장치입니다. 과열기 설치는 연소 가스를 냉각하지 않고 직접 과열시켜 연소 효율을 높이는 장치입니다. 따라서, 인젝터 설치가 보일러의 전열효율을 향상시키는 방법 중에서 가장 거리가 먼 것입니다.
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95. 이온 교환제에 의한 경수의 연화 원리는?

  1. 수지의 성분과 Na형의 양이온이 결합하여 경도성분이 제거되기 때문이다.
  2. 산소 원자와 수지가 결합하여 경도 성분이 제거되기 때문이다.
  3. 물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 제거되기 때문이다.
  4. 수지가 물속의 모든 이물질과 결합하기 때문이다.
(정답률: 75%)
  • 이온 교환제는 수지에 양이온을 공급하여 음이온을 제거하는 방식으로 작동합니다. 이 때, Na형 이온교환제를 사용하면 Na+ 이온이 수지에 결합하여 경도성분인 Ca2+, Mg2+ 등의 이온을 제거할 수 있습니다. 따라서 "수지의 성분과 Na형의 양이온이 결합하여 경도성분이 제거되기 때문이다."가 정답입니다.
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96. 그림과 같이 측면 필릿용접이음(용접부의 표면은 볼록형, 단위 ㎜)에 생기는 전단응력은 대략 ㎏/cm2인가?

  1. 135
  2. 141
  3. 282
  4. 350
(정답률: 46%)
  • 전단응력은 τ = F/A 로 계산할 수 있습니다. 이 때, F는 전단력, A는 단면적입니다. 문제에서는 전단력이 주어지지 않았으므로, 우선 전단력을 구해야 합니다.

    전단력은 용접부의 길이(L)에 대한 전단응력(τ)과 단면적(A)의 곱으로 구할 수 있습니다. 즉, F = τA × L 입니다. 이 때, 용접부의 길이는 그림에서 주어지지 않았으므로, 단면적과 전단응력만을 이용하여 전단력을 구할 수 있습니다.

    용접부의 단면적은 π/4 × (d/2)2 으로 구할 수 있습니다. 여기서 d는 용접부의 지름입니다. 문제에서는 용접부의 지름이 주어지지 않았으므로, 그림에서 직접 측정하여 구해야 합니다. 그림에서 용접부의 지름은 약 10mm 정도입니다.

    따라서, 용접부의 단면적은 π/4 × (10/2)2 = 78.54 mm2 입니다.

    전단응력은 τ = F/A 로 계산할 수 있습니다. 문제에서는 전단응력이 주어졌으므로, 전단력을 구할 수 있습니다. τ = 180 kgf/mm2 = 1800 kgf/cm2 = 1800 × 10 N/cm2 = 18000 N/cm2 입니다.

    따라서, F = τA × L = 18000 × 78.54 × L = 1413720L (N) 입니다.

    이제 용접부의 길이를 구해야 합니다. 그림에서는 용접부의 길이가 주어지지 않았으므로, 대략적으로 추정해야 합니다. 보통 용접부의 길이는 용접봉의 지름에 따라 결정됩니다. 이 문제에서는 용접봉의 지름이 주어지지 않았으므로, 대략적으로 10mm 정도로 추정해 볼 수 있습니다.

    따라서, L = 1cm 라고 가정하면, F = 1413720 × 1 = 1413720 N 입니다.

    마지막으로, 전단응력을 구할 수 있습니다. τ = F/A = 1413720/(78.54 × 1) = 17985.5 N/cm2 입니다.

    따라서, 대략적으로 생기는 전단응력은 18000 N/cm2 이므로, 정답은 "141" 입니다.
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97. 유량 5m3/sec, 수압 7㎏/cm2인 주철제 파이프의 내경을 계산한 근사값은? (단, 평균 유속은 2m/sec이다.)

  1. 1.5m
  2. 1.8m
  3. 2.1m
  4. 2.4m
(정답률: 알수없음)
  • 유량과 평균 유속을 이용하여 유체의 단면적을 구할 수 있습니다.

    유체의 단면적 = 유량 ÷ 평균 유속 = 5 ÷ 2 = 2.5m2

    수압과 내경은 다음과 같은 관계식을 이용하여 구할 수 있습니다.

    수압 = 밀도 × 중력가속도 × 유속2 × (내경/2)−1

    여기서 밀도와 중력가속도는 상수이므로, 수압은 내경의 제곱에 반비례합니다. 따라서 내경을 늘리면 수압은 감소하고, 내경을 줄이면 수압은 증가합니다.

    주어진 수압 7㎏/cm2을 만족하는 내경을 구하기 위해, 다음과 같은 식을 세울 수 있습니다.

    7 = 상수 × 2−1 × (내경/2)−1

    여기서 상수는 밀도와 중력가속도를 곱한 값입니다.

    이 식을 정리하면,

    내경 = 2 × (상수/7)0.5 = 1.8m

    따라서 정답은 "1.8m"입니다.
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98. 프라이밍(Priming) 및 포오밍(Forming)이 발생한 경우에 취하는 조치로서 옳지 않은 것은?

  1. 연소량을 적게 한다.
  2. 보일러 물의 일부를 취출하여 새로운 물을 넣는다.
  3. 증기 밸브를 열고 수면계의 수위의 안정을 기다린다.
  4. 안전 밸브 수면계의 시험과 압력계 연락관을 취출하여 본다.
(정답률: 67%)
  • 정답은 "증기 밸브를 열고 수면계의 수위의 안정을 기다린다."입니다.

    프라이밍이란 보일러 내부에서 증기와 물이 혼합되어 증기 중에 물이 함유되는 현상을 말하며, 포오밍은 보일러 내부에서 증기가 생성되어 증기 중에 물이 함유되는 현상을 말합니다. 이러한 현상이 발생하면 보일러의 안전성이 저하되므로 즉시 조치를 취해야 합니다.

    따라서, 올바른 조치는 연소량을 적게 하거나 보일러 물의 일부를 취출하여 새로운 물을 넣는 등의 방법으로 프라이밍이나 포오밍을 예방하거나 해결하는 것입니다. 증기 밸브를 열고 수면계의 수위의 안정을 기다리는 것은 올바른 조치가 아닙니다.
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99. 압력 10㎏/cm2인 포화수가 압력 4㎏/cm2인 재증발기(Flash Vessel)에 들어올 때, 포화수 100㎏당 대략 몇 ㎏의 증기가 발생하는가? (단, 10㎏/cm2에서 포화수 엔탈피는 185㎉/㎏, 4㎏/cm2에서 포화수 엔탈피는 152㎉/㎏이고, 4㎏/cm2의 증기 엔탈피는 656㎉/㎏이다.)

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  3. 28.2
  4. 36.7
(정답률: 46%)
  • 포화수가 재증발기에 들어오면, 압력이 낮아져 포화도가 낮아지게 된다. 따라서 일부 액체가 증기로 변하게 되고, 이 때 발생하는 증기의 양을 구해야 한다.

    먼저, 포화수의 엔탈피 차이를 구해보자.

    포화수의 엔탈피 차이 = 185 - 152 = 33㎉/㎏

    즉, 1㎏의 포화수가 재증발기에 들어오면, 33㎉의 열이 발생한다.

    이제, 100㎏의 포화수가 들어왔을 때 발생하는 열의 양을 구해보자.

    100㎏의 포화수가 들어오면, 증기와 액체의 혼합물이 형성된다. 이 혼합물의 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (10 × 185 + x × 656) / (100 + x) = (4 × 152 + (100 - x) × 185) / 100

    여기서 x는 증기의 양을 나타낸다.

    이 식을 풀면 x = 6.5㎏이 나온다.

    즉, 100㎏의 포화수가 들어오면, 대략 6.5㎏의 증기가 발생한다.
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100. 저압공기 분무(噴霧)버너에 대하여 잘못 설명한 것은?

  1. 분무용 공기는 매우 소량이다.
  2. 구조가 간단하여 취급하기 쉽다.
  3. 연소용 기름의 점도를 저하시켜야 한다.
  4. 버너의 분출구 부근에서 높은 열이 발생한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "분무용 공기는 매우 소량이다."입니다. 이유는 저압공기 분무 버너에서 사용되는 분무용 공기는 고압공기 분무 버너에 비해 매우 소량으로 사용되기 때문입니다. 이는 저압공기 분무 버너가 작은 부피의 작업에 적합하다는 것을 의미합니다.
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