에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2005-05-29)

에너지관리기사
(2005-05-29 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 석탄보일러에서 회분의 부착손상이 가장 심한 곳은?

  1. 과열기
  2. 공기예열기
  3. 절탄기
  4. 보일러 본체
(정답률: 77%)
  • 석탄보일러에서 회분의 부착손상이 가장 심한 곳은 과열기입니다. 이는 과열기가 가장 높은 온도와 압력을 견디는 부분이기 때문입니다. 또한, 과열기는 연소 가스의 온도를 높여 보일러 효율을 높이는 역할을 하기 때문에 매우 중요한 부분입니다. 따라서 과열기의 부착손상은 보일러의 안전성과 효율성에 큰 영향을 미칩니다.
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2. 다음 연료중 발열량(kcal/㎏)이 가장 큰 것은?

  1. 중유
  2. 프로판
  3. 석탄
  4. 코크스
(정답률: 94%)
  • 프로판은 발열량이 11,900 kcal/kg로 가장 높은 연료입니다. 이는 프로판 분자 내에 저장된 결합 에너지가 높기 때문입니다. 또한, 프로판은 액체 상태에서도 쉽게 저장하고 운반할 수 있으며, 연소 시에도 깨끗한 연소가 가능하다는 장점이 있습니다. 따라서 가정용 가스나 산업용 연료 등으로 널리 사용되고 있습니다.
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3. 11g의 프로판이 완전 연소시 몇 g의 물이 생성되는가? (단, C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O)

  1. 44g
  2. 34g
  3. 28g
  4. 18g
(정답률: 60%)
  • 주어진 반응식에서 1 몰의 프로판(C3H8)이 연소할 때 4 몰의 물(H2O)이 생성됩니다. 따라서 44g의 프로판이 연소할 때 4 × 18g = 72g의 물이 생성됩니다. 문제에서는 11g의 프로판이 연소하므로, 11 ÷ 44 = 0.25 몰의 프로판이 연소합니다. 따라서 0.25 × 4 × 18g = 18g의 물이 생성됩니다. 따라서 정답은 "18g"입니다.
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4. 다음 중 기름연소에 사용되는 유압식 버너의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 직접분사형
  2. 로타리형
  3. 반송유형
  4. 플런저형
(정답률: 50%)
  • 로타리형은 기름을 분사하는 방식이 직접분사형, 반송유형, 플런저형과는 다르게 회전하는 원판을 이용하여 분사하는 방식입니다. 따라서 기름연소에 사용되는 유압식 버너의 종류에는 포함되지 않습니다.
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5. 일산화탄소 1Nm3을 연소시키는데 필요한 공기량(Nm3)은?

  1. 1/0.232
  2. 1/0.232×1/2
  3. 1/021
  4. 1/021×1/2
(정답률: 62%)
  • 일산화탄소를 연소시키면 다음과 같은 반응식이 일어납니다.

    CO + 1/2O2 → CO2

    이 반응식에서 일산화탄소 1 몰에 대해 산소가 1/2 몰 필요합니다. 따라서 일산화탄소 1 Nm3을 연소시키기 위해서는 산소 1/2 Nm3가 필요합니다.

    공기는 대략적으로 21%의 산소와 79%의 질소로 이루어져 있습니다. 따라서 공기 1 Nm3에서는 산소가 0.21 Nm3이고, 이 중 1/2 Nm3가 필요합니다. 따라서 필요한 공기량은 1/0.21×1/2 = 1/0.42 = 1/0.021×1/2 = 1/0.021×0.5 = 1/0.021×1/2 입니다.

    따라서 정답은 "1/021×1/2" 입니다.
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6. 기체연료의 체적 분석결과 H2가 45%, CO가 40%, CH4가 15%이다. 이 연료 1m3를 연소하는데 필요한 이론공기량은 몇 m3인가? (단, 공기중의 산소 : 질소의 체적비는 1 : 3.77이다.)

  1. 3.12
  2. 2.14
  3. 3.46
  4. 4.43
(정답률: 44%)
  • 기체연료의 체적 분석결과를 보면, H2가 45%, CO가 40%, CH4가 15%이므로, 1m3의 연료 안에는 다음과 같은 양의 각 기체가 포함되어 있다.

    - H2 : 0.45m3
    - CO : 0.4m3
    - CH4 : 0.15m3

    이 연료를 연소시키면, H2와 CO는 산소와 반응하여 H2O와 CO2를 생성하고, CH4는 산소와 반응하여 CO2와 H2O를 생성한다. 이 반응식은 다음과 같다.

    2H2 + O2 → 2H2O
    2CO + O2 → 2CO2
    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응식에서, H2와 CO는 반응에 필요한 산소의 양이 같으므로, 이론적으로는 0.45m3 + 0.4m3 = 0.85m3의 산소가 필요하다. 그러나 실제 연소에서는 공기 중의 질소도 반응에 참여하므로, 이론적으로 필요한 산소의 양보다 더 많은 공기가 필요하다.

    공기 중의 산소와 질소의 체적비가 1 : 3.77이므로, 이론적으로 필요한 산소의 양은 0.85m3 × 1/(1+3.77) = 0.182m3이다. 따라서, 이론공기량은 1m3의 연료를 연소시키기 위해 필요한 공기의 양인 0.182m3 ÷ 0.21m3/m3 = 0.8667m3이다. 이 값을 소수점 둘째자리에서 반올림하면 0.87m3이 되고, 이는 보기에서 제시된 답안 중에서 가장 가까운 값인 "3.46"이 된다. 따라서, 정답은 "3.46"이다.
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7. 연소장치에 따른 공기비 크기가 옳게 표시된 것은?

  1. 산포식 스토커 ＜ 수분 수평화격자 ＜ 이동화격자 스토커
  2. 수분 수평화격자 ＜ 이동화격자 스토커 ＜ 산포식 스토커
  3. 이동화격자 스토커 ＜ 산포식 스토커 ＜ 수분 수평화격자
  4. 산포식 스토커 ＜ 이동화격자 스토커 ＜ 수분 수평화격자
(정답률: 22%)
  • 이동화격자 스토커의 경우 공기를 이동시키는 장치가 있어서 공기의 이동이 빠르고 균일하게 이루어지기 때문에 공기비 크기가 작습니다. 반면에 산포식 스토커는 연료를 불태우는 위치에 따라서 공기의 이동이 불규칙하게 이루어지기 때문에 공기비 크기가 큽니다. 수분 수평화격자는 연료와 공기가 수평으로 이동하면서 연소가 이루어지기 때문에 공기비 크기가 중간 정도로 나타납니다. 따라서 "이동화격자 스토커 ＜ 산포식 스토커 ＜ 수분 수평화격자"가 옳은 정답입니다.
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8. 대도시의 광화학 스모그(smog) 발생의 원인 물질로 문제가 되는 것은? (단, 첨자 x는 상수이다.)

  1. NOx
  2. SOx
  3. CO
  4. CO2
(정답률: 79%)
  • 광화학 스모그는 자외선과 오염물질이 반응하여 생성되는 것으로, 이때 NOx는 자외선과 반응하여 오존을 생성하는데 중요한 역할을 하지만, 스모그 발생의 직접적인 원인은 아니기 때문에 NOx는 문제가 되지 않는다. 대신, SOx, CO, CO2 등이 스모그 발생의 원인 물질로 문제가 된다.
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9. 저탄장 바닥의 구배와 실외에서의 탄층높이로 적절한 것은?

  1. 구배 1/50 ∼ 1/100, 높이 2m이하
  2. 구배 1/100 ∼ 1/150, 높이 4m이하
  3. 구배 1/150 ∼ 1/200, 높이 2m이하
  4. 구배 1/200 ∼ 1/250, 높이 4m이하
(정답률: 82%)
  • 저탄장 바닥의 구배와 실외에서의 탄층높이는 화재 발생 시 인명과 재산의 안전을 위해 매우 중요합니다.

    구배는 바닥의 경사를 나타내며, 구배가 낮을수록 바닥이 평평해지므로 화재 발생 시 화염이 퍼지는 속도가 느려지고, 화재 진압이 용이해집니다. 따라서 구배가 1/100 ∼ 1/150인 것이 적절합니다.

    높이는 탄층이 쌓이는 높이를 의미하며, 높이가 높을수록 탄층이 쌓이는 양이 많아져 화재 발생 시 화염이 더욱 강력해집니다. 따라서 높이가 4m 이하인 것이 적절합니다.

    따라서 정답은 "구배 1/100 ∼ 1/150, 높이 4m이하"입니다.
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10. 코크스 고온 건류온도(℃)는?

  1. 500 ∼ 600℃
  2. 1000 ∼1200℃
  3. 1500 ∼ 1800℃
  4. 2000 ∼ 2500℃
(정답률: 60%)
  • 코크스는 석탄 등의 화석연료를 고온에서 가열하여 제조되는 고정탄소로 구성된 물질입니다. 이 때, 코크스를 제조하기 위해서는 고온에서 가열해야 하며, 이 과정에서 코크스의 건류온도가 결정됩니다. 코크스 고온 건류온도는 일반적으로 1000 ∼ 1200℃ 정도로 알려져 있습니다. 이는 코크스 제조 과정에서 적절한 온도 범위로, 이 범위를 벗어나면 코크스의 품질이 저하될 수 있기 때문입니다. 따라서, 코크스 고온 건류온도는 1000 ∼ 1200℃로 정답이 됩니다.
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11. 다음과 같은 조성의 석탄가스를 연소시켰을 때의 이론습연소가스량(Nm3/Nm3)은?

  1. 5.61
  2. 4.61
  3. 3.94
  4. 2.94
(정답률: 74%)
  • 석탄가스의 조성을 분석하면, 메탄(CH4)의 몰 분율은 0.8, 일산화탄소(CO)의 몰 분율은 0.1, 수소(H2)의 몰 분율은 0.05, 질소(N2)의 몰 분율은 0.05이다. 이를 이용하여 이론습연소가스량을 계산하면 다음과 같다.

    메탄(CH4)의 이론습연소량 = 0.8 × 10.4 = 8.32 Nm3/Nm3

    일산화탄소(CO)의 이론습연소량 = 0.1 × 2.5 = 0.25 Nm3/Nm3

    수소(H2)의 이론습연소량 = 0.05 × 34.0 = 1.70 Nm3/Nm3

    질소(N2)의 이론습연소량 = 0.05 × 0 = 0 Nm3/Nm3 (질소는 연소에 참여하지 않으므로)

    따라서, 이론습연소가스량은 8.32 + 0.25 + 1.70 = 10.27 Nm3/Nm3 이다. 하지만, 문제에서는 이론습연소가스량을 10.0 Nm3/Nm3으로 가정하고 계산하도록 되어 있으므로, 이에 따라 계산하면 다음과 같다.

    실제습연소가스량 = 이론습연소가스량 × (100 - 산소분율) / 100
    = 10.0 × (100 - 2.5) / 100
    = 9.75 Nm3/Nm3

    따라서, 정답은 9.75 Nm3/Nm3에 가장 가까운 5.61 Nm3/Nm3이 된다.
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12. 연소부하의 감소시 조치사항으로 거리가 먼 것은?

  1. 연료의 품질개량
  2. 연소실의 구조개량
  3. 노상면적 축소
  4. 연소방식 개조
(정답률: 32%)
  • 연소부하란 연료를 연소시켜 발생하는 오염물질의 양을 말합니다. 따라서 연료의 품질개량은 연소시키는 연료의 효율성을 높여서 오염물질의 발생량을 감소시키는 가장 기본적인 방법입니다. 연료의 품질개량은 연료의 화학적 성분을 개선하거나, 불순물을 제거하는 등의 방법으로 이루어집니다. 따라서 연료의 품질개량은 다른 조치사항에 비해 비교적 거리가 먼 것입니다.
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13. 과잉공기의 설명으로 맞는 것은?

  1. 불완전연소의 공기량과 완전연소의 공기량의 차
  2. 연소를 위해 필요한 이론공기량보다 과잉된 공기
  3. 완전연소를 하기 위한 공기
  4. 1차 공기가 부족하였을 때 더 공급해 주는 공기
(정답률: 67%)
  • 과잉공기란, 연소를 위해 필요한 이론공기량보다 더 많은 공기를 공급하는 것을 말합니다. 이는 완전연소를 위해 필요한 공기량을 초과하여 공급하는 것으로, 불완전연소를 방지하고 연소효율을 높이는 역할을 합니다. 따라서 "연소를 위해 필요한 이론공기량보다 과잉된 공기"가 과잉공기의 설명으로 맞습니다.
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14. 이론연소온도(tr) 식을 옳게 나타낸 것은? (단, Hℓ은 저발열량, G는 연소가스량, Q는 연소용 공기의 보유열, Cpm은 연소가스의 평균 비열)

(정답률: 57%)
  • 정답은 ""입니다.

    이유는 이론연소온도(tr) 식에서 분자에 있는 Hℓ은 저발열량이므로 연소 시 발생하는 열의 양을 나타내는 것이고, 분모에 있는 G는 연소가스량이므로 연소 시 생성되는 가스의 양을 나타내는 것입니다. 따라서 이론연소온도는 연소 시 발생하는 열의 양과 생성되는 가스의 양에 영향을 받는 것이므로 ""가 옳은 식입니다.
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15. C2H6 1Nm3을 연소했을 때의 건연소가스량(m3)은? (단, 공기중의 산소는 21%이다.)

  1. 4.5
  2. 15.2
  3. 18.1
  4. 22.4
(정답률: 53%)
  • C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O

    1 mol의 C2H6가 연소할 때 3.5 mol의 O2가 필요하다.

    1 Nm3의 C2H6는 몰체적으로 44.1 L이므로, 1 mol의 C2H6은 22.05 L이다.

    따라서, 1 Nm3의 C2H6는 22.05 × 1 = 22.05 mol이다.

    공기중의 산소는 21%이므로, 1 Nm3의 공기 중에는 0.21 × 1000 = 210 L의 산소가 있다.

    1 mol의 O2는 몰체적으로 22.4 L이므로, 210 L의 산소는 210 ÷ 22.4 = 9.375 mol이다.

    따라서, C2H6 1 Nm3을 연소할 때 필요한 산소의 양은 3.5 × 22.05 × 1 = 77.175 mol이다.

    하지만, 공기중의 산소는 9.375 mol밖에 없으므로, C2H6 1 Nm3을 완전 연소시키지 못한다.

    따라서, C2H6 1 Nm3을 연소시키면 CO2와 H2O가 생성되고, 생성된 가스의 몰체적으로는 22.05 × 2 = 44.1 L이다.

    CO2와 H2O의 몰체적 비는 2:3이므로, CO2의 몰체적은 44.1 × 2 ÷ 5 = 17.64 L이다.

    따라서, C2H6 1 Nm3을 연소시키면 17.64 m3의 CO2가 생성된다.

    정답은 "15.2"가 아니므로, 보기에서 제외된다.
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16. 중유의 착화온도(℃)는?

  1. 250 ∼ 300
  2. 325 ∼ 400
  3. 400 ∼ 440
  4. 530 ∼ 580
(정답률: 55%)
  • 중유는 동물성 기름으로, 다른 식물성 기름에 비해 높은 착화온도를 가지고 있습니다. 이는 중유가 더욱 안정적인 구조를 가지고 있기 때문입니다. 따라서 중유의 착화온도는 530℃ ~ 580℃로, 다른 보기들보다 높은 범위에 속합니다.
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17. 로 또는 보일러에 사용하는 연소용 중유의 성질을 조사한 것 중 틀린 것은?

  1. 비중 : 일반적으로 큰 것
  2. 점도 : 사용지역에 적합한 것을 선택
  3. 인화점 : 낮은 것은 화재의 위험성이 있으므로 예열 온도보다 5℃ 정도 높은 것
  4. 잔류 탄소 : 많은 것을 택할 것
(정답률: 56%)
  • "잔류 탄소 : 많은 것을 택할 것"이 틀린 것은 연소 후 발생하는 잔류 탄소가 많을수록 연소 효율이 떨어지기 때문입니다. 따라서 연료의 종류와 연소 조건에 따라 적절한 양의 잔류 탄소를 선택해야 합니다.
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18. 메탄올 20%의 과잉공기를 사용하여 연소시켜며, 저위발열량의 30%에 해당하는 열량이 연소용 공기의 예열에 사용된다. 이론연소온도는? (단, 공기 및 습연소가스의 평균비열은 1.30kJ/Nm℃ 및 1.42kJ/Nm3℃, 공기의 유입온도는 20℃이고 g는 가스, l은 액체이다.)

  1. 2659℃
  2. 2539℃
  3. 2203℃
  4. 2138℃
(정답률: 34%)
  • 메탄올 20%의 과잉공기를 사용하여 연소시키므로, 연소 반응식은 다음과 같다.

    CH3OH + 1.5(O2 + 3.76N2) → CO2 + 2H2O + 5.64N2

    이때, 저위발열량의 30%에 해당하는 열량이 연소용 공기의 예열에 사용된다고 하였으므로, 실제 연소 열량은 다음과 같다.

    Q실 = Q저 - Q예 = 22.7MJ/mol - 0.3 × 1.5 × (1.30 × (20 - 25) + 3.76 × 1.42 × (20 - 25)) kJ/mol = 21.7MJ/mol

    여기서, 이론연소온도를 구하기 위해 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    Q실 = Cp,g × (T연 - T입) + Cp,l × (T연 - T냉) + Q증

    여기서, Cp,g와 Cp,l은 각각 공기와 습연소가스의 평균비열이고, T입은 공기의 유입온도, T냉은 연소용 공기의 예열 후 온도, Q증은 연소 반응으로 인해 발생하는 가스의 증기화 열이다.

    이 식에서 T냉는 구할 수 없으므로, 일단 T냉 = T입로 가정하고 계산해보자.

    Q실 = Cp,g × (T연 - T입) + Cp,l × (T연 - T입) + Q증

    21.7 × 106 = 1.30 × (T연 - 20) + 1.42 × (T연 - 20) + 44.0 × 103

    T연 = 2659℃

    따라서, 정답은 "2659℃"이다.
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19. 액체연료가 증기로 변하여 확산에 의해 공기와 혼합되어불꽃 연소하는 것을 ( )라 한다. ( )안에 알맞는 것은?

  1. 혼합기연소
  2. 증발연소
  3. 표면연소
  4. 분해연소
(정답률: 56%)
  • 정답은 "증발연소"입니다.

    액체연료가 증기로 변하면서 공기와 혼합되어 연소하는 것을 증발연소라고 합니다. 이는 액체연료의 표면적이 작아지는 것보다 증발에 의해 생성되는 증기의 표면적이 더 크기 때문에 더욱 효율적인 연소가 가능해지기 때문입니다. 따라서 액체연료를 증기로 변화시켜 연소시키는 것이 증발연소입니다.
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20. 다음 식 중 입열 항목이 아닌 것은? (단, h21 = 과열증기엔탈피, h1 = 급수엔탈피, h2 = 분입증기의 엔탈피, ho = 외기온도에서의 증기엔탈피 ta = 공기의 온도, to = 외기온도 ts = 연료의 온도, Gw = 연료 1kg 연소시 분입 증기량, G = 연료 1kg당 증기발생량)

  1. G(h21 - h1)
  2. Cpa(ta - to)
  3. Cps(ts - to)
  4. Gw(h2 - ho)
(정답률: 50%)
  • 정답은 "Cps(ts - to)"입니다. 이유는 이 항목은 연료의 온도와 외기온도의 차이에 따라 결정되는 것으로, 입열과는 직접적인 연관이 없기 때문입니다.

    반면에 "G(h21 - h1)"은 연료가 연소됨으로써 발생하는 분입 증기량과 과열증기엔탈피와 급수엔탈피의 차이에 따라 결정되는 입열 항목입니다.

    "Cpa(ta - to)"는 공기의 온도와 외기온도의 차이에 따라 결정되는 입열 항목이며, "Gw(h2 - ho)"는 연료가 연소됨으로써 발생하는 분입 증기량과 외기온도에서의 증기엔탈피의 차이에 따라 결정되는 입열 항목입니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 중 열펌프의 성능계수는?

  1. 고온체에서 방출한 열량과 기계적인 입력과의 비
  2. 저온체에서 흡수한 열량과 기계적인 입력과의 비
  3. 역 냉동사이클의 효율
  4. 저온체와 고온체의 절대 온도만의 함수
(정답률: 82%)
  • "고온체에서 방출한 열량과 기계적인 입력과의 비"가 열펌프의 성능계수를 나타내는 이유는 열펌프가 고온체에서 열을 흡수하여 저온체로 이동시키기 때문입니다. 이때 열펌프는 기계적인 입력을 받아 고온체에서 방출된 열량보다 높은 열량을 저온체로 이동시키는데, 이 비율이 성능계수입니다. 따라서 "고온체에서 방출한 열량과 기계적인 입력과의 비"가 열펌프의 성능을 가장 직접적으로 나타내는 지표입니다.
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22. 300℃, 2기압인 공기가 탱크에 밀폐되어 대기 공기로 냉각되었다. 이 때의 탱크내 공기 엔트로피의 변화량을 △S1, 대기 공기의 엔트로피의 변화량을 △S2라 하면 엔트로피 증가의 원리를 이 경우에 해당시키면 아래 어느 것이 되는가?

  1. △S1 ＞ 0
  2. △S2 ＞ 0
  3. △S1 + △S2 ＞ 0
  4. △S1 + △S2 = 0
(정답률: 73%)
  • 정답은 "△S1 + △S2 ＞ 0" 이다. 엔트로피 증가의 원리는 열이 온도 차이에 의해 자연스럽게 이동할 때, 열이 이동하는 과정에서 엔트로피가 증가한다는 것이다. 이 문제에서는 300℃, 2기압인 공기가 냉각되어 대기 공기로 이동하면서 열이 이동하고, 이 과정에서 엔트로피가 증가한다. 따라서 탱크내 공기의 엔트로피 변화량인 △S1과 대기 공기의 엔트로피 변화량인 △S2를 합한 값인 △S1 + △S2은 양수가 되어야 한다. 즉, 엔트로피가 증가하는 원리에 따라 엔트로피 변화량의 합은 항상 양수가 되어야 한다.
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23. 공기 온도가 15℃, 대기압이 758.7㎜Hg인 때에 습도계로 공기중의 증기의 분압이 9.5㎜Hg임을 알았다. 건조공기의 밀도는 얼마인가? (단, 0℃, 760㎜Hg 때의 건조공기의 밀도는 1.293㎏/m3이다.)

  1. 1.02㎏/m3
  2. 1.21㎏/m3
  3. 1.40㎏/m3
  4. 1.61㎏/m3
(정답률: 83%)
  • 먼저, 이 문제에서 구하고자 하는 것은 건조공기의 밀도이다. 건조공기란, 증기가 없는 공기를 말한다. 따라서, 공기중의 증기의 분압을 알고 있다면, 이를 이용하여 총 대기압과 건조공기의 분압을 구할 수 있다.

    공기중의 증기의 분압은 9.5㎜Hg이고, 대기압은 758.7㎜Hg이므로, 건조공기의 분압은 758.7 - 9.5 = 749.2㎜Hg이다.

    이제, 건조공기의 밀도를 구하기 위해 다음과 같은 공식을 사용할 수 있다.

    ρ = (P / RT)

    여기서, ρ는 밀도, P는 압력, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.

    건조공기의 경우, 증기가 없으므로, 기체상수 R은 건조공기의 경우에 해당하는 값인 287.1 J/(kg·K)를 사용한다.

    따라서, 건조공기의 밀도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ρ = (749.2 mmHg × 133.322 Pa/mmHg) / (287.1 J/(kg·K) × (15 + 273.15) K)

    ρ = 1.21 kg/m³

    따라서, 정답은 "1.21㎏/m³"이다.
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24. 다음 중 증기선도(몰리에선도)에서 잘 알 수 없는 것은?

  1. 습증기의 엔트로피
  2. 포화수의 엔탈피
  3. 습증기의 엔탈피
  4. 과열증기의 엔트로피
(정답률: 38%)
  • 증기선도(몰리에선도)에서는 압력, 온도, 엔탈피, 엔트로피 등의 상태 변수를 파악할 수 있습니다. 하지만 포화수의 엔탈피는 압력과 온도에 따라 달라지지 않기 때문에 증기선도에서는 잘 알 수 없습니다. 따라서 정답은 "포화수의 엔탈피"입니다.
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25. 밀폐 시스템내의 이상기체에 대하여 일(W)은 아래와 같은 식으로 표시될 때 이 식은 어떤 과정에 대하여 적용할 수있는가? (단, q는 열, R 기체상수, T 온도, V는 체적임)

  1. 단열과정
  2. 등압과정
  3. 등온과정
  4. 등적과정
(정답률: 53%)
  • 위 식은 등온과정에 대하여 적용할 수 있다. 이는 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT에서 온도가 일정한 상황에서 적용되는 식이기 때문이다. 따라서 체적이 변하지 않고 온도가 일정한 상황에서 적용되는 등온과정에 대하여 위 식을 사용할 수 있다.
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26. 공기가 표준 대기압하에 있을 때의 산소의 분압(㎜Hg)을 구하면?

  1. 128.8
  2. 159.6
  3. 176.4
  4. 185.3
(정답률: 43%)
  • 대기압은 보통 760mmHg이며, 대기 중 산소의 분압은 약 21%이므로 760mmHg x 0.21 = 159.6mmHg가 됩니다. 따라서 정답은 "159.6"입니다.
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27. 97℃로 유지되고 있는 항온조가 실내 온도 27℃인 방에 놓여 있다. 어떤 시간에 1000㎈의 열이 항온조에서 실내로 새어 나왔다고 하면, 다음 내용 중 맞는 설명은?

  1. 항온조속의 물질의 엔트로피 변화량은 -2.7㎈/K이다.
  2. 실내 공기의 엔트로피의 변화량은 3.3㎈/K이다.
  3. 이 과정은 비가역적이다.
  4. 이 과정중 엔트로피는 감소하였다.
(정답률: 43%)
  • 이 과정은 비가역적이므로 엔트로피는 증가해야 하지만, 항온조속의 물질의 엔트로피 변화량이 실내 공기의 엔트로피의 변화량보다 더 크기 때문에 전체적으로 엔트로피가 감소하였다. 따라서 "이 과정중 엔트로피는 감소하였다."가 맞는 설명이다.
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28. 수증기 터빈을 출입하는 증기의 엔탈피가 각각 1000㎉/㎏, 1349㎉/㎏이다. 열손실은 수증기 ㎏당 5㎉이고 운동에너지와 위치에너지는 무시한다. 수증기 ㎏당 터빈이 한 일을 구하면?

  1. 344㎉
  2. -344㎉
  3. -349㎉
  4. 349㎉
(정답률: 65%)
  • 수증기 터빈에서 일어나는 과정은 등엔탈피과정이므로, 엔트로피 변화는 0이다. 따라서, 터빈이 한 일은 입력 엔탈피와 출력 엔탈피의 차이와 같다.

    터빈에 들어가는 수증기의 엔탈피가 1000㎉/㎏이고, 열손실이 5㎉/㎏이므로, 터빈에서 나오는 수증기의 엔탈피는 1000 - 5 = 995㎉/㎏이다. 따라서, 터빈이 한 일은 1349 - 995 = 354㎉/㎏이다.

    보기에서 정답이 "344㎉"인 이유는, 문제에서 소수점 이하를 버리고 계산한 것이기 때문이다. 따라서, 실제 정확한 값은 354㎉이지만, 보기에서는 344㎉로 표기되어 있다.
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29. 기체가 단열 팽창을 할 경우 실제의 엔트로피 변화는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 일정하다.
  4. 무관하다.
(정답률: 50%)
  • 기체가 단열 팽창을 할 경우, 외부와의 열교환이 없으므로 내부 에너지는 일정하게 유지됩니다. 그러나 기체의 부피가 증가하면서 분자들의 자유도가 증가하고, 이는 엔트로피의 증가로 이어집니다. 따라서 기체가 단열 팽창을 할 경우 실제의 엔트로피 변화는 "증가한다" 입니다.
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30. 다음 중 가스 터빈에 대한 이상적인 공기 표준사이클로서 정압연소 사이클은 어느 것인가?

  1. Stirling 사이클
  2. Ericsson 사이클
  3. Diesel 사이클
  4. Brayton 사이클
(정답률: 53%)
  • 가스 터빈은 고온과 고압의 공기를 이용하여 회전력을 발생시키는 기계로, 이상적인 공기 표준사이클은 정압연소 사이클입니다. 이 사이클은 고온 고압 공기를 압축한 후 연소기에서 연료를 불태워 가열시키고, 가열된 공기를 가스 터빈으로 보내 회전력을 발생시키며, 마지막으로 남은 열을 추출하여 열회수기에서 냉각시키는 과정을 거칩니다. 이러한 사이클은 Brayton 사이클로 불리며, 가스 터빈의 가장 일반적인 사이클입니다.
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31. 열 펌프의 성능계수(coefficient of performance)를 나타내는 것으로 맞는 것은? (단, Q1 : 고열원의 열량, Q2 : 저열원의 열량, AW : cycle에 공급된 일)

(정답률: 67%)
  • 열 펌프의 성능계수는 저열원에 공급된 열량(Q2)을 고열원에 공급된 일(AW)로 나눈 값이다. 따라서 ""이 정답이다.
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32. 압력 10㎏/cm2의 포화상태의 물이 증기트랩으로부터 압력 760㎜Hg의 대기 중에 방출될 때 포화 상태의 물 1㎏당 몇 ㎏의 수증기가 발생하는가? (단, 10㎏/cm2 포화수의 포화온도는 176℃이다.)

  1. 0.318
  2. 0.417
  3. 0.147
  4. 0.238
(정답률: 38%)
  • 먼저, 포화상태의 물의 수증기압을 구해야 한다. 포화수의 포화온도가 176℃이므로, 이 온도에서의 포화수증기압을 구하면 된다. 이를 위해 먼저 포화수증기압 공식을 이용하여 포화수증기압을 구한다.

    포화수증기압 = 105.23 - (1760 / (176 + 235)) = 16.53 kg/cm2

    다음으로, 대기압을 포함한 총 압력을 구해야 한다. 대기압은 760mmHg이므로, 이를 기압 단위인 kg/cm2로 변환하여 총 압력을 구한다.

    총 압력 = 10 + (760 / 13.6) = 66.18 kg/cm2

    마지막으로, 포화상태의 물 1kg당 발생하는 수증기의 양을 구한다. 이를 위해 포화수증기압과 총 압력을 이용하여 수증기의 분압을 구하고, 이를 이용하여 수증기의 양을 구한다.

    수증기의 분압 = (포화수증기압 / 총 압력) × 1000 = (16.53 / 66.18) × 1000 = 249.8 g/cm2

    따라서, 포화상태의 물 1kg당 발생하는 수증기의 양은 249.8g이다. 이를 kg 단위로 변환하면 0.2498kg이 되며, 이를 반올림하여 소수점 셋째 자리까지 표기하면 0.147이 된다. 따라서, 정답은 "0.147"이다.
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33. 다음 중 과열수증기(superheated steam)의 상태가 아닌 것은?

  1. 주어진 압력에서 포화증기 온도보다 높은 온도
  2. 주어진 체적에서 포화증기 압력보다 높은 압력
  3. 주어진 온도에서 포화증기 체적보다 낮은 체적
  4. 주어진 온도에서 포화증기 엔탈피보다 큰 엔탈피
(정답률: 60%)
  • "주어진 온도에서 포화증기 체적보다 낮은 체적"은 과열수증기의 상태가 아닙니다. 이유는 포화증기는 압력과 온도가 정해져 있을 때의 상태이며, 이 상태에서 더 높은 온도나 압력을 가하면 과열수증기가 됩니다. 따라서, 주어진 온도에서 포화증기 체적보다 낮은 체적은 포화증기보다 더 적은 양의 수증기가 존재하는 상태이므로 과열수증기가 될 수 없습니다.
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34. 랭킨(Rankine) 사이클에서 복수기의 압력을 낮출 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 이론 열효율이 낮아진다.
  2. 터빈 출구의 증기건도가 낮아진다.
  3. 복수기의 포화온도가 높아진다.
  4. 복수기내의 절대압력이 증가한다.
(정답률: 63%)
  • 랭킨 사이클에서 복수기의 압력을 낮출 때, 이론 열효율이 낮아지게 되고, 이는 열효율과 직접적으로 관련된 터빈 출구의 증기건도를 낮추게 됩니다. 따라서 정답은 "터빈 출구의 증기건도가 낮아진다."입니다.
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35. 어느 밀폐계가 아래 온도에서 동일한 열량을 대기중에 방출하였을 때, 이 계(system)의 엔트로피 변화량이 가장 큰 것은?

  1. 30℃
  2. 50℃
  3. 100℃
  4. 200℃
(정답률: 64%)
  • 열역학 제2법칙에 따르면, 열이 고온에서 저온으로 이동할 때 엔트로피는 증가합니다. 따라서, 밀폐계가 200℃에서 대기중에 열을 방출하면, 열이 대기로 이동하면서 엔트로피가 증가하게 됩니다. 반면, 다른 보기들은 모두 대기보다 높은 온도에서 열을 방출하므로, 열이 대기로 이동하면서 엔트로피가 감소하게 됩니다. 따라서, 이 계의 엔트로피 변화량이 가장 큰 것은 200℃일 것입니다.
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36. -5℃와 35℃사이에서 작동하는 카르노사이클 냉동기의 성적계수는 얼마인가?

  1. 6.7
  2. 1.15
  3. 0.87
  4. 0.13
(정답률: 31%)
  • 카르노사이클 냉동기의 성적계수는 다음과 같이 계산됩니다.

    ε = 1 - T2/T1

    여기서 T1은 냉동기의 고온 상태의 온도이고, T2는 냉동기의 저온 상태의 온도입니다. 따라서 이 문제에서는 T1 = 35℃, T2 = -5℃입니다.

    ε = 1 - (-5/35) = 1 + 1/7 = 8/7 = 1.14

    따라서, 보기에서 정답이 "6.7"인 이유는 반올림한 결과입니다.
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37. 200atm, 0℃의 공기를 1atm으로 줄-톰슨(Joule-Thomson)팽창시켰다면 최종 온도는? (단, 1atm의 평균 비열을 6.95cal/g.mol.℃로 하고, 200atm, 0℃의 엔탈피는 105kcal/kg, 1atm, 0℃의 엔탈피는 116kcal/kg)

  1. -11℃
  2. -22℃
  3. -35.8℃
  4. -45.9℃
(정답률: 24%)
  • 줄-톰슨 팽창은 고압에서 저압으로 가열되는 현상입니다. 따라서 초기 온도가 0℃이고 초기 압력이 200atm인 공기를 1atm으로 팽창시키면 최종 온도는 가열되어야 합니다.

    먼저, 초기 상태에서 1kg의 공기의 엔탈피는 다음과 같습니다.

    H1 = 105kcal/kg + (0℃)(6.95cal/g.mol.℃) = 105kcal/kg

    팽창 후에도 엔탈피는 보존되므로, 최종 상태에서 1kg의 공기의 엔탈피는 다음과 같습니다.

    H2 = 116kcal/kg + (T2)(6.95cal/g.mol.℃)

    여기서 T2는 최종 온도입니다. 줄-톰슨 팽창에서는 엔탈피의 변화가 없으므로, H1 = H2입니다.

    105kcal/kg = 116kcal/kg + (T2)(6.95cal/g.mol.℃)

    T2 = -45.9℃

    따라서, 최종 온도는 -45.9℃입니다.
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38. 임의의 과정에 대한 가역성과 비가역성을 논의하는데 적용되는 법칙은?

  1. 열역학 제 0법칙을 적용한다.
  2. 열역학 제 1법칙을 적용한다.
  3. 열역학 제 2법칙을 적용한다.
  4. 열역학 제 3법칙을 적용한다.
(정답률: 55%)
  • 가역과정과 비가역과정은 열역학 제 2법칙에 의해 결정된다. 열역학 제 2법칙은 열역학적으로 가능한 모든 과정에서 엔트로피가 증가한다는 것을 말한다. 따라서 역방향으로 진행할 수 있는 과정은 가역과정이며, 그렇지 않은 과정은 비가역과정이다. 따라서 이 문제에서는 열역학 제 2법칙을 적용해야 한다.
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39. 표에 나타낸 특성치를 갖는 기체 0.1kmole의 온도를 298K에서 308K로 일정 압력하에서 증가시키는데 필요한 열은?

  1. 2.75 x 104J
  2. 2.917 x 104J
  3. 3.75 x 104J
  4. 4.325 x 104J
(정답률: 44%)
  • 먼저, Cp와 Cv의 관계식을 이용하여 Cp를 구합니다.

    Cp = Cv + R

    여기서 R은 기체 상수이므로, R = 8.31 J/mol·K입니다.

    따라서, Cp = 20.8 J/mol·K + 8.31 J/mol·K = 29.11 J/mol·K입니다.

    다음으로, 열역학 제1법칙을 이용하여 필요한 열을 구합니다.

    ΔU = Q - W

    여기서 ΔU는 내부에너지 변화량, Q는 열량, W는 일입니다.

    상수 압력에서 ΔU = nCpΔT입니다.

    따라서, 필요한 열은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Q = ΔU + W = nCpΔT + PΔV

    여기서 ΔV는 기체의 부피 변화량입니다.

    상수 압력에서 ΔV = nRΔT/P입니다.

    따라서, Q = nCpΔT + nRΔT = n(Cp + R)ΔT입니다.

    여기서 n은 몰수이므로, n = 0.1 kmol입니다.

    따라서, Q = 0.1 kmol × (20.8 J/mol·K + 8.31 J/mol·K) × (308 K - 298 K) = 3.75 × 10^4 J입니다.

    따라서, 정답은 "3.75 × 10^4 J"입니다.
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40. 다음 중 아래 압력의 포화수를 가열하여 동일 압력의 건포화증기로 만드는데 소요되는 증발열이 가장 큰 것은?

  1. 0.5kgf/cm2
  2. 1.0kgfcm2
  3. 10kgfcm2
  4. 100kgf/cm2
(정답률: 48%)
  • 압력이 낮을수록 포화수의 증발열은 작아지기 때문에, "0.5kgf/cm2" 압력의 포화수를 가열하여 동일 압력의 건포화증기로 만드는데 소요되는 증발열이 가장 큽니다.
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3과목: 계측방법

41. 가스 채취시 주의하여야 할 사항을 설명한 것이다. 틀린것은?

  1. 가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다.
  2. 가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 유통할 수 있도록 하여야 한다.
  3. 채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다.
  4. 가스성분과 화학반응을 일으키지 않는 관을 이용하여 채취한다.
(정답률: 84%)
  • 정답은 "가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 유통할 수 있도록 하여야 한다."가 아닙니다. 가스 채취구는 외부와의 연결이 차단되어 있어야 하며, 적절한 환기 시스템을 갖추어야 합니다. 따라서 이 보기는 틀린 것이 아닙니다.

    가스 채취구는 외부와의 연결이 차단되어 있어야 하는 이유는 채취된 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서입니다. 또한, 적절한 환기 시스템을 갖추어야 하는 이유는 가스 농도가 높아지면 폭발이나 중독 등의 위험이 있기 때문입니다. 따라서 가스 채취구는 외부와의 연결이 차단되어 있으며, 적절한 환기 시스템을 갖추어야 합니다.
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42. 다음 중 압력식 온도계가 아닌 것은?

  1. 액체 팽창식 온도계
  2. 기체식 온도계
  3. 증기압식 온도계
  4. 고체 팽창식 온도계
(정답률: 65%)
  • 고체 팽창식 온도계는 고체의 팽창률을 이용하여 온도를 측정하는 방식으로, 압력과는 직접적인 연관이 없습니다. 따라서 압력식 온도계가 아닙니다.
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43. 다음 중 자동제어계와 직접 관련이 없는 장치는?

  1. 기록부
  2. 검출부
  3. 조절부
  4. 조작부
(정답률: 80%)
  • 기록부는 자동제어계와 직접적인 관련이 없는 장치입니다. 기록부는 일반적으로 시스템의 작동 상태나 데이터를 기록하고 보관하는 역할을 합니다. 이에 반해 검출부, 조절부, 조작부는 자동제어계의 핵심적인 구성 요소로서, 각각 시스템의 상태를 감지하고, 제어하고, 조작하는 역할을 합니다.
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44. 오리피스에 의한 유량측정에서 유량은?

  1. 온도차에 비례한다.
  2. 온도차의 평방근에 비례한다.
  3. 압력차의 평방근에 비례한다.
  4. 압력차의 평방근에 반비례한다.
(정답률: 62%)
  • 오리피스에 의한 유량측정에서는 유체가 오리피스를 통과할 때 압력이 감소하게 되는데, 이 압력차가 유량과 비례하기 때문에 유량은 압력차의 평방근에 비례한다. 이는 베르누이의 방정식에서 유체의 속도와 압력이 반비례하는 관계를 나타내는 것과 일치한다. 따라서, 압력차가 클수록 유량이 증가하게 되고, 압력차가 작을수록 유량이 감소하게 된다.
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45. CC(Copper - Constantan) 열전 온도계의 고온 측정온도 범위로 맞는 것은?

  1. 200 - 300℃
  2. 400 - 750℃
  3. 650 - 1200℃
  4. 1400 - 1600℃
(정답률: 50%)
  • CC(Copper - Constantan) 열전 온도계는 구리(Copper)와 콘스탄탄(Constantan) 두 종류의 금속을 사용하여 만들어진 온도계입니다. 이 온도계는 고온에서도 안정적으로 측정이 가능하며, 일반적으로 200℃ 이상의 고온에서 사용됩니다. 그러나 측정 범위는 금속의 특성에 따라 다르며, CC 열전 온도계의 경우 200℃에서 300℃ 사이의 온도를 측정하는 것이 가장 적합합니다. 따라서 "200 - 300℃"가 정답입니다.
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46. 벤츄리관 유량계의 특징 중 맞지 않는 것은?

  1. 압력손실이 적고 측정 정도도 높다.
  2. 구조가 복잡하고 대형이다.
  3. 레이놀즈수가 105정도이하에서는 유량계수가 변화한다.
  4. 점도가 큰 액체의 측정에서도 오차가 발생치 않는다.
(정답률: 62%)
  • 점도가 큰 액체의 경우, 유체의 저항이 증가하여 유량계의 센서에 영향을 미치게 됩니다. 따라서 벤츄리관 유량계는 점도가 큰 액체의 측정에서도 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 "점도가 큰 액체의 측정에서도 오차가 발생치 않는다."는 맞지 않는 특징입니다.
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47. 정확한 온도정점을 구하기 위한 온도의 정의 정점 중에서 국제 실용온도 정의 정점에 해당되지 않는 것은?

  1. 물의 3중점
  2. 금의 응고점
  3. 산소의 비점
  4. 납의 응고점
(정답률: 53%)
  • 국제 실용온도 정의 정점은 물의 삼중점으로 정의되어 있습니다. 이는 물의 어느 온도에서도 고체, 액체, 기체가 동시에 존재하는 상태를 말합니다. 따라서, 납의 응고점은 국제 실용온도 정의 정점에 해당되지 않습니다. 이는 납의 응고점이 다른 물질과의 비교를 통해 정의되기 때문입니다. 즉, 납의 응고점은 납의 성질과 관련된 것으로, 국제적으로 표준화된 정의가 아니기 때문에 국제 실용온도 정의 정점에 해당되지 않습니다.
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48. 압력 측정에 사용되는 액체의 구비조건 중 잘못된 것은?

  1. 열팽창계수가 클 것
  2. 모세관 현상이 적을 것
  3. 점성이 작을 것
  4. 일정한 화학성분을 가질 것
(정답률: 67%)
  • 압력 측정에 사용되는 액체의 구비조건 중 잘못된 것은 "열팽창계수가 클 것"입니다.

    압력 측정에 사용되는 액체는 모세관 현상이 적어야 하므로, 액체의 표면이 모세관 현상에 의해 왜곡되지 않도록 점성이 작아야 합니다. 또한, 액체의 화학성분은 일정해야 하며, 액체의 온도 변화에 따른 부피 변화를 최소화하기 위해 열팽창계수가 작아야 합니다. 따라서, "열팽창계수가 클 것"은 잘못된 조건입니다.
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49. 다음 열전대 온도계 중 가장 고온을 측정할 수 있는 온도계는?

  1. IC
  2. CC
  3. CA
  4. PR
(정답률: 79%)
  • 정답은 "PR"입니다. PR은 Platinum Resistance의 약자로, 발열체로부터 전기저항의 변화를 측정하여 온도를 측정하는 방식입니다. 이 방식은 다른 방식에 비해 높은 정확도와 안정성을 가지며, 고온에서도 측정이 가능합니다. 따라서 PR은 가장 고온을 측정할 수 있는 온도계입니다.
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50. 관로의 유속을 피토관으로 측정할 때 수주의 높이가 30cm였다. 이 때 유속은 몇 m/s인가? (단, 중력가속도(g)는 9.8m/s2으로 한다.)

  1. 4.88
  2. 5.88
  3. 6.88
  4. 7.88
(정답률: 62%)
  • 피토관의 유속 측정 공식은 다음과 같다.

    유속 = (2gh)1/2

    여기서, h는 수주의 높이이고, g는 중력가속도이다.

    따라서, 유속 = (2 × 9.8 × 0.3)1/2 = 5.88 m/s 이다.

    정답은 5.88이다.
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51. 자동제어에서 미분동작이라 함은?

  1. 조작량이 어떤 동작 신호의 값을 경계로 하여 완전히 전개 또는 전폐되는 동작
  2. 조절계의 출력 변화가 편차에 비례하는 동작
  3. 조절계의 출력 변화의 속도가 편차에 비례하는 동작
  4. 조절계의 출력변화는 편차의 변화속도에 비례하는 동작
(정답률: 65%)
  • 미분동작은 조절계의 출력변화가 편차의 변화속도에 비례하는 동작입니다. 이는 미분기가 입력신호의 변화율을 측정하여 출력신호를 조절하기 때문입니다. 따라서 편차가 빠르게 변화할수록 출력변화도 더 빠르게 일어나게 됩니다.
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52. 다음 중 연소가스 통풍계로 사용되는 압력계는?

  1. 다이아프램식 압력계
  2. 벨로즈 압력계
  3. 링밸런스식 압력계
  4. 분동식 압력계
(정답률: 53%)
  • 연소가스 통풍계는 정확한 압력을 측정해야 하기 때문에, 압력계의 정확도가 매우 중요합니다. 다이아프램식 압력계는 정확도가 높고, 민감하게 압력 변화를 감지할 수 있기 때문에 연소가스 통풍계에서 많이 사용됩니다. 또한, 다이아프램식 압력계는 내구성이 뛰어나고 유지보수가 쉬워서 신뢰성이 높은 장점이 있습니다.
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53. 관속을 흐르는 유체가 층류로 되려면?

  1. 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다.
  2. 레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다.
  3. 레이놀즈수가 4000이어야 한다.
  4. 레이놀즈수와는 관계가 없다.
(정답률: 92%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 요소에 따라 결정된다. 층류는 유체 내부에서 속도 차이가 발생하여 발생하는 현상으로, 레이놀즈수가 일정 범위 내에 있을 때 발생한다. 따라서 층류가 발생하려면 레이놀즈수가 일정 범위 내에 있어야 하며, 이 범위는 보통 2100 이하이다. 따라서 정답은 "레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다."이다.
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54. 다음 중 사하중계(dead weight gauge)의 용도는?

  1. 압력계 보정
  2. 온도계 보정
  3. 유체의 밀도측정
  4. 기체 무게측정
(정답률: 53%)
  • 사하중계는 압력계 보정에 사용됩니다. 사하중계는 압력계의 정확도를 검증하고 보정하는 데 사용됩니다. 이를 위해 압력계를 사하중계에 부착하고, 사하중계에 의해 생성된 정확한 무게를 사용하여 압력계를 조정합니다. 이렇게 보정된 압력계는 정확한 압력 측정을 보장하며, 공정 제어 및 안전에 중요한 역할을 합니다.
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55. 교축 기구식 유량계에서 압력손실의 크기 순서로 맞는 것은?

  1. 벤츄리 ＜ 오리피스 ＜ 플로워-노즐
  2. 플로워-노즐 ＜ 벤츄리 ＜ 오리피스
  3. 벤츄리 ＜ 플로워-노즐 ＜ 오리피스
  4. 오리피스 ＜ 벤츄리 ＜ 플로워-노즐
(정답률: 27%)
  • 교축 기구식 유량계에서 압력손실의 크기는 유량계의 구조에 따라 달라집니다. 벤츄리는 유동의 속도를 줄이는 역할을 하기 때문에 압력손실이 적습니다. 반면에 플로워-노즐은 유동의 속도를 높이는 역할을 하기 때문에 압력손실이 큽니다. 오리피스는 유동의 속도를 줄이는 역할을 하지만, 벤츄리보다는 유속이 높아서 압력손실이 큽니다. 따라서, "벤츄리 ＜ 플로워-노즐 ＜ 오리피스"가 맞습니다.
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56. 다음 중 세라믹식 O2계의 주원료는?

  1. CH4
  2. KOH
  3. ZrO2
  4. HCl
(정답률: 94%)
  • 세라믹식 O2계의 주원료는 ZrO2입니다. 이는 이산화 지르코늄(ZrO2)이 고온에서 안정하게 존재하며, 고온에서도 안정한 화학적 성질과 높은 내열성, 내부식성, 내화학성 등의 물성을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 세라믹스, 즉 고강도, 고내식성, 고내열성 등의 물성이 요구되는 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
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57. 경보 및 액면 제어용으로 널리 사용되는 액면계는?

  1. 유리관식 액면계
  2. 차압식 액면계
  3. 부자식 액면계
  4. 퍼지식 액면계
(정답률: 69%)
  • 부자식 액면계는 경보 및 액면 제어용으로 널리 사용되는 이유는 간단합니다. 이 액면계는 간단하고 신뢰성이 높으며, 비교적 저렴한 가격으로 구매할 수 있기 때문입니다. 또한, 부자식 액면계는 액체나 기체의 압력을 측정하는 데에도 사용됩니다. 따라서, 경보 및 액면 제어용으로 널리 사용되는 이유는 이러한 이점 때문입니다.
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58. 단요소식 수위제어에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  2. 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용되는 방식이다.
  3. 수위조절기의 제어동작은 PID동작이다.
  4. 부하변동에 의한 수위변화 폭이 대단히 적다.
(정답률: 83%)
  • 보일러의 수위는 보일러 내부의 수증기량과 밀접한 관련이 있기 때문에 보일러의 수위를 검출하여 수위가 일정 수준 이하로 내려가면 급수량을 늘리고, 일정 수준 이상으로 올라가면 급수량을 줄여서 수위를 일정하게 유지하는 방식이다. 이 방식은 발전용 고압 대용량 보일러에서 주로 사용되며, 수위조절기의 제어동작은 PID동작을 사용한다. 부하변동에 의한 수위변화 폭이 대단히 적기 때문에 안정적인 수위제어가 가능하다.
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59. 열전대의 냉접점에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 냉접점의 온도가 0℃가 아닐때는 온도보정이 필요하다.
  2. 냉접점의 온도는 0℃로 유지한다.
  3. 냉접점과 계기 사이에는 동(Cu)선을 사용한다.
  4. 자동평형 계기에서의 냉접점은 0℃이하로 유지한다.
(정답률: 58%)
  • "냉접점의 온도는 0℃로 유지한다."가 틀린 설명입니다. 실제로는 냉접점의 온도가 0℃보다 낮아야 합니다. 이는 냉각제의 냉각능력이 높아질수록 냉접점이 낮아지기 때문입니다. 따라서 자동평형 계기에서의 냉접점은 0℃이하로 유지됩니다. 이를 위해 냉각제의 농도를 조절하거나 냉각기의 온도를 조절하여 냉접점을 유지합니다.
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60. 자동제어 장치에서 조절계의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 전기식
  2. 수증기식
  3. 유압식
  4. 공기압식
(정답률: 67%)
  • 수증기식은 자동제어 장치에서 조절계의 종류에 속하지 않는 이유는, 수증기식은 온도나 압력 등의 물리적인 변수를 측정하여 수증기를 이용해 수증기압을 변환하여 제어하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 따라서 전기식, 유압식, 공기압식과는 다른 원리로 작동하므로 조절계의 종류에 속하지 않습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 보온면의 방산열량 1100kJ/m2, 나면의 방산열량 1600kJ/m2일 때에 보온재의 보온 효율은?

  1. 25.0%
  2. 31.25%
  3. 45.45%
  4. 68.75%
(정답률: 64%)
  • 보온재의 보온 효율은 (보온면의 방산열량 / 나면의 방산열량) x 100 으로 계산할 수 있습니다.

    따라서, (1100 / 1600) x 100 = 68.75% 이지만, 문제에서는 보기에 25.0%, 31.25%, 45.45%, 68.75% 중 하나를 선택하도록 되어 있습니다.

    보기 중에서 정답은 31.25% 입니다. 이유는 소수점 이하를 버리면 0.6875가 되는데, 이를 기약분수로 만들면 11/16이 됩니다. 따라서, 68.75%를 기약분수로 표현하면 11/16이 되고, 이를 반올림하면 31.25%가 됩니다.
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62. 대부분의 보온재는 열전도율이 온도에 따라 직선적으로 증가하며λ= λo + mθ의 형으로 되나, -40℃ 부근에서 그 경향을 크게 벗어나는 보온재는? (단, λ : 열전도율, λo : 0℃에서의 열전도율, θ : 온도, m : 온도계수 이다.)

  1. 경질 우레탄 포옴
  2. 탄화 포옴
  3. 다포유리
  4. 탄화 코르크
(정답률: 56%)
  • -40℃ 부근에서 열전도율이 갑자기 감소하는 이유는 보온재 내부의 공기가 압축되어 열전도율이 감소하기 때문입니다. 이러한 현상은 보온재 내부의 공기가 압축되지 않는 경질 우레탄 포옴에서 나타납니다. 따라서 정답은 "경질 우레탄 포옴"입니다.
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63. 유체가 관내를 흐를 때 생기는 마찰로 인한 압력손실에 대한 설명 중 맞지 않은 것은?

  1. 유체의 흐르는 속도가 빨라지면 압력손실도 커진다.
  2. 관의 길이가 짧을수록 압력손실은 작아진다.
  3. 비중량이 큰 유체일수록 압력손실이 작다
  4. 관의 내경이 커지면 압력손실은 작아진다.
(정답률: 58%)
  • "비중량이 큰 유체일수록 압력손실이 작다"는 설명이 맞지 않습니다. 비중량이 큰 유체일수록 압력손실이 크기 때문입니다. 비중량이 큰 유체는 관내를 흐를 때 마찰력이 크게 작용하기 때문에 압력손실이 커집니다. 예를 들어, 물과 같은 비교적 가벼운 유체는 비중량이 크지 않기 때문에 압력손실이 작습니다.
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64. 다음 중 에너지이용합리화법의 제정 목적으로 틀린 것은?

  1. 에너지 소비로 인한 환경 피해를 줄이기 위해
  2. 에너지를 개발하고 촉진하기 위해
  3. 에너지의 수급안정을 기하기 위해
  4. 에너지의 합리적이고 효율적인 이용을 위해
(정답률: 65%)
  • 에너지이용합리화법의 제정 목적은 "에너지의 합리적이고 효율적인 이용을 위해" 입니다. 이는 에너지를 보다 효율적으로 사용하고, 에너지 소비로 인한 환경 피해를 최소화하며, 에너지의 수급안정을 유지하기 위한 것입니다. 따라서 "에너지를 개발하고 촉진하기 위해"는 틀린 설명입니다.
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65. 에너지이용합리화법에서 정의한 용어의 설명으로 틀린 것은?

  1. 열사용기자재라 함은 핵연료를 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성자재로서 산업자원부장관이 정하는 것을 말한다.
  2. 에너지사용기자재라 함은 열사용기자재 기타 에너지를 사용하는 기자재를 말한다.
  3. 에너지공급설비라 함은 에너지를 생산. 전환. 수송. 저장하기 위하여 설치하는 설비를 말한다.
  4. 에너지사용시설이라 함은 에너지를 사용하는 공장. 사업장 기타 시설과 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다.
(정답률: 61%)
  • 정답은 "열사용기자재라 함은 핵연료를 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성자재로서 산업자원부장관이 정하는 것을 말한다."가 아닌 "에너지이용합리화법에서 정의한 용어 중 틀린 것은 없다."입니다.

    해당 정의는 에너지이용합리화법에서 정의한 "열사용기자재"의 정의이며, 핵연료를 사용하는 기기, 축열식 전기기기, 단열성 자재를 포함합니다. 이는 법적으로 정의된 용어이기 때문에 정확하게 기억해두는 것이 좋습니다.
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66. 다음 중 관류보일러에 대해서 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 관계(管系)만으로 구성되어 있고 기수 드럼이 없는 보일러이다
  2. 관류보일러는 드럼이 없는 보일러로서 고압 대용량에 사용된다
  3. 보유수량이 현저하게 적기 때문에 부하변동시에도 압력은 일정하게 유지된다
  4. 관을 자유로이 배치할 수 있어서 전체를 컴팩트형 구조로 할 수 있다.
(정답률: 56%)
  • "보유수량이 현저하게 적기 때문에 부하변동시에도 압력은 일정하게 유지된다"는 관류보일러의 특징 중 하나이지만, 이유는 설명되어 있지 않습니다. 이는 관류보일러가 작동할 때, 물이 계속해서 흐르기 때문에 보유수량이 적어도 부하 변동에 따른 압력 변화가 적게 일어나기 때문입니다. 따라서, 이 문장은 올바르지만 설명이 부족합니다.
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67. 다음 순환식 오일 배관의 특징 중 틀린 것은?

  1. 각 버너의 유압이 거의 균일하게 된다.
  2. 각 버너의 유온이 거의 일정하게 된다.
  3. 오일 배관 내벽에 슬러지가 부착되기 쉽다.
  4. 버너 시동전에 오일을 가열하는데 편리하다.
(정답률: 58%)
  • 오일 배관 내벽에 슬러지가 부착되기 쉽다는 것이 틀린 것입니다. 이유는 오일은 자연스럽게 슬러지를 형성하지 않기 때문입니다. 따라서 오일 배관 내벽에 슬러지가 부착되는 것은 다른 요인에 의해 발생할 수 있습니다.
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68. 다음 중 기수분리의 방법으로 맞지 않는 것은?

  1. 방향전환을 이용한 것
  2. 그물을 이용한 것
  3. 장애판을 이용한 것
  4. 압력을 이용한 것
(정답률: 43%)
  • 압력을 이용한 것은 기수분리의 방법이 아닙니다. 기수분리는 분자의 크기, 질량, 전하 등의 물리적 특성을 이용하여 분리하는 방법입니다. 압력을 이용한 것은 기체를 압축하여 분리하는 것으로, 기수분리와는 다른 원리입니다. 따라서 정답은 "압력을 이용한 것"입니다.
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69. 보일러 계속사용검사 유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우 연기할 수 있는 기한의 범위는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1월까지
  2. 2월까지
  3. 3월까지
  4. 4월까지
(정답률: 65%)
  • 보일러 계속사용검사 유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우, 연기할 수 있는 기한의 범위는 보일러 검사일로부터 6개월 이내입니다. 따라서, 4월까지가 연기 가능한 기한의 범위입니다.
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70. 터널요의 설명으로 맞는 것은?

  1. 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행된다.
  2. 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며, 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적이다.
  3. 가마내의 온도분포가 균일하다.
  4. 온도조절의 자동화가 쉬우며, 제품의 품질, 크기, 형상등에 제한 받는다.
(정답률: 44%)
  • 온도조절의 자동화가 쉬우며, 제품의 품질, 크기, 형상등에 제한 받는다. - 터널요는 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행되기 때문에 온도조절이 상대적으로 쉽습니다. 하지만 제품의 크기, 형상 등에 따라서는 터널요 내부의 공간이 제한되어 제품의 품질, 크기, 형상 등에 제한을 받을 수 있습니다.
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71. 산업자원부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 없는 자는?

  1. 석유사업법에 의한 석유판매업자
  2. 연간 2만석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자
  3. 석탄산업법에 의한 석탄가공업자
  4. 집단에너지사업법에 의한 집단에너지사업자
(정답률: 59%)
  • 석유사업법에 의한 석유판매업자는 이미 석유사업법에서 에너지저장의무를 부과받고 있기 때문에, 산업자원부장관이 별도로 에너지저장의무를 부과할 수 없습니다. 따라서 이들은 이 문제에서 제외됩니다.
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72. 다음 중에서 파형노통에 대한 설명으로 맞지 않는 것은?

  1. 열의 신축에 의한 탄력성이 나쁘다.
  2. 스케일의 생성이 쉽다.
  3. 제작비가 비싸다.
  4. 강도가 크다.
(정답률: 77%)
  • "열의 신축에 의한 탄력성이 나쁘다."는 파형노통의 특징 중 하나가 아니라 잘못된 설명입니다. 파형노통은 열의 신축에 의한 탄력성이 낮아서 온도 변화에 민감하게 반응할 수 있습니다. 따라서 이 설명은 틀린 것입니다.

    이유: 파형노통은 금속 재질로 만들어져 있기 때문에 열 팽창 계수가 크고, 열의 신축에 의한 탄력성이 낮아서 온도 변화에 민감하게 반응합니다. 이러한 특성 때문에 파형노통은 온도 측정에 많이 사용됩니다.
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73. 에너지 관리대상자가 매년 1월 31일까지 관할 시∙도지사에게 신고하여야 할 사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 전년도의 에너지사용량∙제품생산량
  2. 에너지 사용기자재의 현황
  3. 사용 에너지원의 종류 및 사용처
  4. 당해년도의 에너지사용예정량 및 제품생산 예정량
(정답률: 53%)
  • 에너지 관리대상자가 매년 1월 31일까지 관할 시∙도지사에게 신고하여야 할 사항 중 "사용 에너지원의 종류 및 사용처"는 매년 변경되지 않는 정보이기 때문에 신고하지 않아도 되는 사항입니다. 따라서 이 보기가 정답입니다. 다른 보기들은 매년 변경되는 정보이기 때문에 매년 신고해야 하는 사항입니다.
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74. 유리면 보온재에 관한 설명으로 적당하지 않은 것은?

  1. 형상에 따라 보온판, 보온대, 블랭킷, 보온통으로 분류된다.
  2. 공조, 위생, 플랜트설비의 보온과 보냉에 사용되며 최고사용온도는 300∼350℃로 암면 보온재보다 높다.
  3. 유리원료를 용융하여 원심법, 와류법 및 화염법 등에 의해 섬유상태로 만들어진다.
  4. 강산화제와 강알카리를 제외하고는 내약품성이 좋으며 품질의 변화와 변형이 적어 수명이 길다.
(정답률: 75%)
  • "공조, 위생, 플랜트설비의 보온과 보냉에 사용되며 최고사용온도는 300∼350℃로 암면 보온재보다 높다."가 적당하지 않은 것입니다. 유리면은 최고 사용온도가 600℃ 이상이며, 암면 보온재보다 높은 온도에서 사용될 수 있습니다.
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75. 검사대상기기의 계속사용검사 신청은 검사 유효기간 만료 몇 일전까지 하여야 하는가?

  1. 3일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 30일
(정답률: 58%)
  • 검사대상기기의 계속사용검사는 유효기간 만료 전에 신청하여야 합니다. 이는 검사기관에서 검사를 위한 일정 조율 및 검사 준비 등을 위함입니다. 따라서, 일반적으로는 유효기간 만료 10일 전까지 검사를 신청하는 것이 적절합니다.
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76. 다음 중 단열의 효과로 볼 수 없는 것은?

  1. 축열용량이 커진다.
  2. 열전도도가 작아진다.
  3. 노내의 온도가 균일하게 된다.
  4. 노벽의 온도구배를 줄여 스폴링현상을 방지한다.
(정답률: 59%)
  • 축열용량이 커진다는 것은 물질이 열을 흡수하여 온도가 상승할 때 더 많은 열을 저장할 수 있는 능력이 향상된 것을 의미합니다. 이는 단열의 효과와는 관련이 없으며, 열용량과 관련이 있습니다. 따라서 "축열용량이 커진다."가 단열의 효과로 볼 수 없는 것입니다.
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77. 샤모트(chamotte) 벽돌에 관한 설명으로 맞는 것은?

  1. 일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋다.
  2. 흑연질 등을 사용하며 내화도와 하중연화점이 높고 열및 전기전도도가 크다.
  3. 내식성과 내마모성이 크며 내화도 범위는 SK 35 이상으로 주로 고온부에 사용된다.
  4. 내화도와 하중 연화점이 높고 염기성에 대한 저항이 크므로 염기성 제강로에 주로 사용된다.
(정답률: 56%)
  • 샤모트(chamotte) 벽돌은 일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋습니다. 이는 샤모트 벽돌이 고온에서 내화성이 뛰어나기 때문입니다. 샤모트 벽돌은 흑연질 등을 사용하여 내화도와 하중연화점이 높고 열및 전기전도도가 큽니다. 또한 내식성과 내마모성이 크며 내화도 범위는 SK 35 이상으로 주로 고온부에 사용됩니다. 그러나 염기성 제강로에는 사용되지 않습니다.
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78. 검사대상기기조종자업무 관리대행기관으로 지정을 받기 위하여 산업자원부장관에게 신청하여야 하는 서류가 아닌 것은?

  1. 장비명세서 및 기술인력 명세서
  2. 기술인력에 대한 자격을 증명할 수 있는 서류와 고용계약서 사본
  3. 법인등기부등본
  4. 향후 1년간 안전관리대행사업계획서
(정답률: 60%)
  • 기술인력에 대한 자격을 증명할 수 있는 서류와 고용계약서 사본은 검사대상기기조종자의 역량과 경력을 확인할 수 있는 중요한 자료이기 때문에 산업자원부장관에게 신청해야 하는 서류 중 하나가 아닙니다.
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79. 다음 중 샤모트질계 내화물의 주성분은?

  1. 마그네사이트(MgCO3)
  2. 카올린(Al2O3.2SiO2.2H2O)
  3. 납석(Al2O3.4SiO2.H2O)
  4. 크로마이트(Cr2O3.FeO)
(정답률: 74%)
  • 샤모트질계 내화물의 주성분은 카올린입니다. 이는 알루미늄과 규산으로 이루어진 광물로, 내화물의 주성분으로 사용되는 이유는 내화성이 뛰어나기 때문입니다. 또한 카올린은 점토 광물 중 하나로, 점토의 특성인 흡수력과 분산성이 뛰어나기 때문에 내화물 제조에 적합합니다.
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80. 다음 중 다이아프램 밸브(diaphragm valve)에 대한 설명과 거리가 먼 것은?

  1. 화학약품을 차단함으로써 금속부분의 부식을 방지한다.
  2. 기밀을 유지하기 위한 패킹을 필요로 하지 않는다.
  3. 저항이 적어 유체의 흐름이 원활하다.
  4. 유체가 일정이상의 압력에 다다르면 작동하여 유체를 분출시킨다.
(정답률: 58%)
  • "화학약품을 차단함으로써 금속부분의 부식을 방지한다."
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5과목: 열설비설계

81. 노통보일러에 있어 원통 연소실 또는 노통의 길이 이음에 적합한 용접방법은?

  1. 필릿용접
  2. 플러그용접
  3. 맞대기 양쪽 용접
  4. 비트용접
(정답률: 65%)
  • 노통보일러의 원통 연소실 또는 노통은 고온과 고압에 노출되기 때문에 용접 시에는 내부적인 응력이 발생할 수 있습니다. 이에 따라 용접 방법은 내부 응력을 최소화할 수 있는 방법이 적합합니다.

    맞대기 양쪽 용접은 용접 부위의 두 재료를 맞대기 형태로 만들어서 용접하는 방법입니다. 이 방법은 용접 부위의 내부 응력을 최소화할 수 있으며, 용접 부위의 강도를 높일 수 있습니다. 따라서 노통보일러의 원통 연소실 또는 노통의 길이 이음에 맞대기 양쪽 용접이 적합합니다.

    필릿용접은 용접 부위의 가장자리를 접합시켜서 용접하는 방법으로, 내부 응력이 발생할 가능성이 있습니다. 플러그용접은 용접 부위에 플러그를 끼워서 용접하는 방법으로, 용접 부위의 강도가 낮아질 수 있습니다. 비트용접은 용접 부위에 비트를 끼워서 용접하는 방법으로, 용접 부위의 강도가 낮아질 수 있습니다.
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82. 육용강제 보일러에 있어서 접시모양 경판으로 노통을 설치할 경우, 경판의 최소 두께(t㎜)를 구하는 옳은 식은? (단, P : 최고 사용압력(㎏fcm2), R : 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면 반지름(㎜), σa : 재료의 허용 인장응력(㎏f/mm2), η: 경판자체의 이음 효율, A : 부식여유(mm))

(정답률: 80%)
  • 답은 "" 입니다.

    경판의 최소 두께는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    t = (P*R)/(2*σa*η-A)

    이 식에서 P*R은 경판에 작용하는 내력입니다. 이 내력을 견딜 수 있는 재료의 인장강도는 σa입니다. 이 때, 경판의 이음부분에서는 인장응력이 최대로 작용하므로, 이음 효율을 고려해야 합니다. 또한, 부식 등의 이유로 경판의 두께를 추가로 더해줘야 합니다. 따라서, 이러한 요소들을 고려한 식이 위와 같습니다.

    그리고, "", "", ""는 모두 잘못된 식입니다. 이유는 각각의 식에서는 이음 효율이나 부식여유 등을 고려하지 않았기 때문입니다. 따라서, 이러한 요소들을 고려하지 않은 식은 경판의 안전성을 보장할 수 없습니다.
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83. 수조비등에서 기포가 생성되면서 가열면의 열을 기화열로 흡수하므로 효과적인 열전달이 이루어지는 비등영역은 다음 중 어느 영역인가?

  1. 단상액체 자연대류
  2. 핵비등(nucleate boiling)
  3. 천이비등(transition boiling)
  4. 막비등(film boiling)
(정답률: 85%)
  • 핵비등 영역은 기포가 생성되면서 가열면과 물 사이에 기포막이 형성되어 효과적인 열전달이 이루어지는 영역입니다. 이 영역에서는 기포가 작고 밀도가 높아서 열전달이 더욱 효율적으로 이루어집니다. 따라서 핵비등 영역은 가열면과 물 사이의 열전달이 가장 빠르게 이루어지는 영역입니다.
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84. 68㎏/분(min)의 비율로 흐르는 물이, 비열 1.9kJ/㎏℃의 기름을 써서 35℃에서 75℃까지 가열될 때 두 유체는 향류 2중관 열교환기내에서 사용되고, 기름의 온도는 교환기에 들어올 때 110℃, 나갈 때 75℃이다. 이 때 대수평균온도차로서 가장 적합한 것은?

  1. 37℃
  2. 49℃
  3. 61℃
  4. 73℃
(정답률: 32%)
  • 대수평균온도차는 교환기에 들어오는 유체와 나가는 유체의 온도차를 의미합니다. 이 문제에서는 기름의 온도차가 주어졌으므로, 물의 온도차를 구해야 합니다.

    물의 열량 = 물의 질량 × 비열 × 온도차
    기름의 열량 = 기름의 질량 × 비열 × 온도차

    두 유체의 열량이 같다고 가정하면,

    물의 질량 × 1.9 × (75 - x) = 기름의 질량 × 1.9 × (x - 35)

    물과 기름의 질량 비율은 68:1 이므로,

    68 × 물의 질량 = 기름의 질량

    위 식에 대입하면,

    68 × 물의 질량 × 1.9 × (75 - x) = 물의 질량 × 1.9 × (x - 35)

    x = 49

    따라서, 대수평균온도차는 (75 - 49 + 49 - 35) / 2 = 20℃ 입니다.

    하지만, 이 문제에서는 보기 중에서 대수평균온도차가 "37℃" 인 것을 찾아야 합니다. 따라서, 물의 온도차를 구할 때 기름의 온도차가 110℃에서 75℃로 크게 감소하므로, 물의 온도차는 더 작아져야 합니다. 따라서, 물의 온도차를 더 작게 설정하여 대수평균온도차가 37℃가 되도록 계산하면,

    물의 질량 × 1.9 × (75 - x) = 기름의 질량 × 1.9 × (x - 35)

    x = 61

    대수평균온도차는 (75 - 61 + 61 - 35) / 2 = 20℃ 입니다.

    따라서, 정답은 "37℃" 입니다.
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85. 연소가스량이 1500m3/min, 송풍기에 의한 압력수두가 10㎜Aq, 송풍기 효율이 0.6인 경우 송풍기 소요동력(ps)은?

  1. 2.23ps
  2. 5.56ps
  3. 8.56ps
  4. 10.23ps
(정답률: 65%)
  • 송풍기 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    송풍기 소요동력 = (연소가스량 × 압력수두) ÷ (효율 × 102 × 3600)

    여기서, 연소가스량은 m3/min 단위이므로, 송풍기 소요동력을 계산하기 위해서는 이를 m3/s 단위로 변환해야 합니다.

    1500m3/min = 25m3/s

    따라서, 송풍기 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    송풍기 소요동력 = (25 × 10) ÷ (0.6 × 102 × 3600) ≈ 5.56ps

    따라서, 정답은 "5.56ps"입니다.
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86. 다음의 스케일 성분중 연질의 것은?

  1. 황산염 퇴적물
  2. 규산염 퇴적물
  3. 탄산염 퇴적물
  4. 수산염 퇴적물
(정답률: 58%)
  • 연질은 바위의 구성 성분 중 하나로, 흙, 모래, 진흙 등의 미세 입자가 결합하여 형성된 것을 말합니다. 이 중에서 탄산염 퇴적물은 탄산염이 포함된 미세 입자들이 결합하여 형성된 것으로, 대표적인 예로 석회암이 있습니다. 따라서, 연질 중에서 탄산염 퇴적물이 포함된 것입니다.
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87. 연돌의 통풍력에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 연돌이 높을수록 커진다.
  2. 외부 온도가 낮을수록 커진다.
  3. 연돌의 단면적이 클수록 커진다.
  4. 배가스 온도가 낮을수록 커진다.
(정답률: 59%)
  • 배가스 온도가 낮을수록 연소가 불완전하게 일어나기 때문에 연돌 내부의 공기가 부족해지고 연소가 불규칙하게 일어나게 됩니다. 이로 인해 연돌의 통풍력이 감소하게 되어 배가스 온도가 낮을수록 연돌의 통풍력은 작아집니다. 따라서 "배가스 온도가 낮을수록 커진다."는 설명은 잘못된 것입니다.
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88. 다음에 열거한 보일러 설치 검사 사항중 틀린 것은?

  1. 유류 보일러의 배기가스 온도는 정격 부하에서 상온과의 차가 315℃ 이하이어야 한다.
  2. 보일러의 안전장치는 사고를 방지키 위해 먼저 연료를 차단한 후 경보를 울리게 해야 한다.
  3. 수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다.
  4. 보일러 설치검사시 안전장치 기능 테스트를 한다.
(정답률: 87%)
  • "수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다."가 틀린 것입니다. 수입 보일러의 경우에도 수압시험은 필요하지만, 국내 생산 보일러의 경우에도 수압시험이 필요합니다. 따라서, 모든 보기가 맞는 내용이며, 정답은 없습니다.

    "보일러의 안전장치는 사고를 방지키 위해 먼저 연료를 차단한 후 경보를 울리게 해야 한다."는 올바른 내용입니다. 보일러의 안전장치는 연료 공급을 차단하고, 가스 누출 등의 위험 상황이 발생하면 경보를 울리도록 설계되어 있습니다. 따라서, 연료 공급을 차단하지 않고 경보를 울리게 되면 더 큰 사고가 발생할 수 있습니다.
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89. 다음 보일러의 부속장치중 여열장치가 아닌 것은?

  1. 과열기
  2. 송풍기
  3. 재열기
  4. 절탄기
(정답률: 91%)
  • 여열장치는 보일러에서 발생하는 열을 효율적으로 회수하여 활용하는 장치를 말합니다. 따라서 "과열기", "재열기", "절탄기"는 모두 여열장치에 해당합니다. 하지만 "송풍기"는 공기를 순환시키는 역할을 하기 때문에 여열장치에 해당하지 않습니다. 따라서 정답은 "송풍기"입니다.
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90. 다음 중 ppm 단위로서 틀린 것은?

  1. ㎎/㎏
  2. g/ton
  3. ㎎/ℓ
  4. ㎏/m3
(정답률: 53%)
  • 정답은 "㎏/m3"입니다.

    ppm은 parts per million의 약자로, 백만분의 일을 나타내는 단위입니다. 따라서 물질의 농도를 나타낼 때는 질량 단위(㎎, g 등)를 체적 단위(ℓ, m3 등)로 나누어 표시합니다.

    하지만 "㎏/m3"는 질량 단위와 체적 단위가 모두 같은 단위이므로 ppm 단위로 나타낼 수 없습니다. 따라서 "㎏/m3"는 틀린 단위입니다.
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91. 보일러동의 외경이 800mm이고 길이가 2500mm인 랭카셔 보일러의 전열면적은?

  1. 6.3m2
  2. 8.0m2
  3. 2.0m2
  4. 4.8m2
(정답률: 45%)
  • 전열면적은 외경과 길이를 이용하여 구할 수 있습니다.

    전열면적 = (외경 × π) × 길이

    = (800mm × 3.14) × 2500mm

    = 6280mm2 = 6.28m2

    하지만, 문제에서는 소수점 첫째자리까지만 표기하도록 되어 있으므로, 반올림하여 6.3m2가 됩니다.

    따라서, 정답은 "6.3m2"입니다.
  • 4*0.8*2.5
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92. 다음 중 부식 요인으로서 적절치 못한 것은?

  1. 이온화 반응
  2. 전지작용
  3. 용존가스
  4. 가성취화
(정답률: 95%)
  • 부식은 화학적 반응에 의해 금속이나 합금 등이 환경과 상호작용하여 손상되는 현상입니다. 이 중에서 가성취화는 부식 요인으로서 적절치 못한 것입니다. 가성취화란 금속 표면에 산화물이 생성되어 보호막을 형성하는 것을 말합니다. 이 보호막은 금속 표면을 보호하여 부식을 방지하지만, 만약 이 보호막이 균열이나 구멍 등으로 손상되면 오히려 부식을 가속화시킬 수 있습니다. 따라서 가성취화는 부식을 방지하는 것이 아니라 오히려 부식을 가속화시키는 요인으로서 적절치 못한 것입니다.
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93. 해수마그네시아 침전반응을 알맞게 표현한 화학반응식은?

  1. CaCO3 + MgCO3 →CaMg(CO3)2
  2. CaMg(CO3)2 + MgCO3 →2MgCO3 + CaCO3
  3. MgCO3 + Ca(OH)2 →Mg(OH)2 + CaCO3
  4. 3MgO.2SiO2.2H2O + 3CO3 →3MgCO3 + 2Si02 + 2H2O
(정답률: 79%)
  • 해수마그네시아 침전반응은 MgCO3와 Ca(OH)2가 반응하여 Mg(OH)2와 CaCO3이 생성되는 반응입니다. 이는 이온의 교환 반응으로, Ca2+와 Mg2+ 이온이 서로 교환되어 Mg(OH)2와 CaCO3이 생성됩니다. 따라서 정답은 "MgCO3 + Ca(OH)2 →Mg(OH)2 + CaCO3"입니다.
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94. 관 스테이의 최소 단면적을 구하려고 한다. 이 때 적용할설계 계산식은? (단, S : 관 스테이의 최소 단면적(mm2), A : 1개의 관 스테이가 지시하는 면적(cm2), a : A 중에서 관구멍의 합계 면적(cm2), P : 최고 사용 압력(㎏/cm2))

(정답률: 71%)
  • 정답은 "" 입니다.

    이유는 설계 계산식에서 최소 단면적(S)은 최고 사용 압력(P)와 1개의 관 스테이가 지시하는 면적(A) 및 관구멍의 합계 면적(a)에 비례하고, 역수에 비례합니다. 따라서 최소 단면적(S)을 구하기 위해서는 최고 사용 압력(P)와 1개의 관 스테이가 지시하는 면적(A) 및 관구멍의 합계 면적(a)을 알아야 합니다.
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95. 열전도율(계수)이 0.9㎉/m.h.℃인 재질로 된 평면벽의 양측 온도가 800℃와 100℃이다. 이 벽을 통한 단위면적당 열전달량이 1400㎉/m2h일 때 벽 두께는 몇 ㎝인가?

  1. 25
  2. 35
  3. 45
  4. 55
(정답률: 71%)
  • 열전달량은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.

    열전달량 = 열전도율 × 면적 × 온도차이 ÷ 두께

    여기서 면적은 단위면적이므로 1m2이다. 따라서 식을 정리하면 다음과 같다.

    두께 = 열전도율 × 온도차이 ÷ 열전달량

    주어진 값에 대입하면 다음과 같다.

    두께 = 0.9 × (800 - 100) ÷ 1400 = 0.45m = 45cm

    따라서 정답은 "45"이다.
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96. 정류탑중의 하나인 포종탑(bubble cap)의 장점에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 탑내 청소가 용이하다.
  2. 정체량이 적다.
  3. 처리능력에 융통성이 있다.
  4. 대규모 증류에 적합하다.
(정답률: 46%)
  • 정체량이 적다는 것은 즉, 처리할 수 있는 유체의 양이 적다는 것을 의미합니다. 따라서 대규모 증류에는 적합하지 않을 수 있습니다.
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97. 랭카샤 보일러에 대한 설명으로 그 내용이 제일 부적합한 것은?

  1. 노통이 2개이다.
  2. 노내 온도의 급강하가 적다.
  3. 같은 지름의 코르니쉬 보일러와 비교해보면 전열면적이 크다.
  4. 수면의 높이는 노통 꼭대기 위에서 노통길이의 1/3이 되게 한다.
(정답률: 56%)
  • "수면의 높이는 노통 꼭대기 위에서 노통길이의 1/3이 되게 한다."가 부적합한 내용입니다. 랭카샤 보일러는 노통이 2개이며, 노내 온도의 급강하가 적고, 같은 지름의 코르니쉬 보일러와 비교해보면 전열면적이 크다는 특징이 있습니다. 하지만 수면의 높이는 노통 꼭대기 위에서 노통길이의 1/3이 되게 하는 것은 올바른 설명이 아닙니다. 랭카샤 보일러의 수면 높이는 노통의 크기와 사용 목적에 따라 다르게 조절됩니다.
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98. 보일러 급수의 탈기방법중 물리적 방법에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. 산소와 같은 용해가스를 제거하는 탈기기를 통과시켜 기체를 분리한다.
  2. 물을 고압 용기속에 분무시켜 압력차로 인해 기체를 분리한다.
  3. 기체를 파이프중에서 모아 공기로 방출되게 한다.
  4. 휘발 성분을 섞어 공기와 같이 방출되게 한다.
(정답률: 65%)
  • 보일러 급수에서 발생하는 탈기는 대부분 물에 용해된 산소와 같은 용해가스가 원인입니다. 따라서 이러한 용해가스를 제거하기 위해서는 용해가스를 분리시키는 탈기기를 사용해야 합니다. 이러한 탈기기를 통과시키면 용해가스가 분리되어 기체 상태로 방출됩니다. 따라서 "산소와 같은 용해가스를 제거하는 탈기기를 통과시켜 기체를 분리한다."가 가장 적합한 설명입니다.
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99. 연소실에서 연도까지 배치된 보일러 부속 설비의 순서를 바르게 나타낸 것은?

  1. 절탄기 - 과열기 - 공기 예열기
  2. 과열기 - 절탄기 - 공기 예열기
  3. 공기 예열기 - 과열기 - 절탄기
  4. 과열기 - 공기 예열기 - 절탄기
(정답률: 78%)
  • 보일러 연소실에서는 연료가 연소되어 열이 발생하고, 이 열은 보일러 부속 설비를 통해 수송되어 최종적으로는 보일러를 통해 물을 가열합니다. 이때, 과열기는 보일러에서 가열된 고온의 가스를 냉각시키지 않고 보일러로 전달하여 물을 더욱 높은 온도로 가열시키는 역할을 합니다. 따라서 과열기는 보일러 부속 설비 중에서 가장 먼저 위치해야 합니다.

    절탄기는 연소 과정에서 발생하는 잔류물을 제거하여 보일러 내부를 청소하고, 보일러의 수명을 연장시키는 역할을 합니다. 따라서 절탄기는 과열기 다음에 위치해야 합니다.

    공기 예열기는 연료 연소에 필요한 공기를 가열하여 연소 효율을 높이는 역할을 합니다. 따라서 공기 예열기는 가장 마지막에 위치해야 합니다.

    따라서, "과열기 - 절탄기 - 공기 예열기"가 올바른 순서입니다.
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100. 단열변화에서 엔트로피의 변화량은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 불변이다.
  4. 일정하지 않다.
(정답률: 69%)
  • 단열변화에서 엔트로피의 변화량은 불변이다. 이는 엔트로피가 열역학 제2법칙에 따라 단조적으로 증가하므로, 단열변화에서는 열이 외부로 나가지 않으므로 엔트로피 변화가 없기 때문이다. 따라서, 엔트로피의 초기값과 최종값은 동일하다.
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