에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2007-03-04)

에너지관리기사
(2007-03-04 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 10Nm3 단일기체를 연소가스 분석결과 H2O 20Nm3, CO2Nm3, CO2 8Nm3을 얻었다면 이 기체연료는?

  1. CH4
  2. C2H6
  3. C2H2
  4. C3H8
(정답률: 65%)
  • 이 기체연료는 CH4입니다.

    연소 반응식은 다음과 같습니다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    따라서, 10Nm3의 기체연료가 연소하면 CO2 8Nm3과 H2O 20Nm3이 생성됩니다.

    이때 생성된 CO2와 H2O의 비율을 보면, CO2 : H2O = 8 : 20 = 2 : 5 입니다.

    CH4가 연소할 때 생성되는 CO2와 H2O의 비율은 1 : 2 이므로, 이 비율과 일치하는 유일한 화합물은 CH4입니다. 따라서, 이 기체연료는 CH4입니다.
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2. 다음 반응식으로부터 프로판 1kg의 발열량을 계산하면 약 몇 kcal인가?

  1. 7,910
  2. 9,550
  3. 11.850
  4. 15,710
(정답률: 39%)
  • 반응식에서 프로판 1몰이 연소할 때 발생하는 엔탈피 변화량은 -2220.1kJ/mol이다. 따라서 프로판 1kg이 연소할 때 발생하는 엔탈피 변화량은 다음과 같다.

    1kg = 1000g = 1000/44.1 mol (몰질량 44.1g/mol)

    ∆H = -2220.1 kJ/mol × (1000/44.1) mol = -50,337.6 kJ

    하지만 문제에서는 단위를 kcal로 요구하므로, -50,337.6 kJ를 kcal로 변환해야 한다.

    -50,337.6 kJ × (1 kcal/4.184 kJ) = -12,028.6 kcal

    따라서 프로판 1kg의 발열량은 약 11,850 kcal이 된다.
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3. 품질이 좋은 고체연료의 조건으로 옳은 것은?

  1. 회분이 많을 것
  2. 고정탄소가 많을 것
  3. 황분이 많을 것
  4. 수분이 많을 것
(정답률: 74%)
  • 고체연료의 품질은 여러 가지 조건에 따라 결정됩니다. 그 중에서도 고정탄소 함량이 많을수록 품질이 좋다고 할 수 있습니다. 이는 고정탄소가 연소 시에 발생하는 열량이 높기 때문입니다. 또한 고정탄소 함량이 높을수록 연소 시에 발생하는 잔재물의 양이 적어지므로 연소 효율이 높아지고, 대기오염 물질 배출량도 감소합니다. 따라서 고정탄소 함량이 많은 고체연료를 사용하는 것이 환경보호와 에너지 절약에 이점이 있습니다.
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4. 기체연료의 특징에 대한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소효율이 높다.
  2. 단위 용적당 발열량이 크다.
  3. 고온을 얻기 쉽다.
  4. 자동제어에 의한 연소에 적합하다.
(정답률: 69%)
  • 단위 용적당 발열량이 크다는 것은 기체연료가 작은 부피에서 많은 열을 발생시킬 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서, 기체연료는 작은 공간에서도 많은 열을 발생시키기 때문에 공간이 제한된 환경에서 사용하기에 적합합니다.
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5. 연소에서 고온부식의 발생에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연료 중 황분의 산화에 의해서 일어난다.
  2. 연료의 연소 후 생기는 수분이 응축해서 일어난다.
  3. 연료 중 수소의 산화에 의해서 일어난다.
  4. 연료 중 바나듐의 산화에 의해서 일어난다.
(정답률: 79%)
  • 고온부식은 연료 속에 포함된 불순물이나 금속이 산화되어 발생하는 부식 현상입니다. 연료 중 바나듐은 고온에서 산화되어 바나듐산화물을 생성하며, 이것이 고온부식의 주요 원인 중 하나입니다. 바나듐산화물은 금속 표면에 적층되어 부식을 유발하며, 이로 인해 연료 챔버나 엔진 부품 등의 손상이 발생할 수 있습니다.
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6. 어떤 연료를 분석한 결과를 탄소(C), 수소(H), 산소(O) 및 황(S) 등으로 나타낼 때 이 연료를 연소시키는 데 필요한 이론산소량(O0)을 계산하는 식은? (단, 각 원소의 원자량은 산소 16, 수소 1, 탄소 12, 황 32이다.)

(정답률: 59%)
  • 연료를 연소시키면 탄소, 수소, 황 등의 원소가 산소와 반응하여 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O), 이산화황(SO2) 등의 화합물이 생성된다. 이 때, 이론산소량(O0)은 연료에 들어있는 탄소, 수소, 황 등의 원소 중에서 산소와 반응하여 생성되는 화합물에 필요한 산소의 양을 나타낸다. 이론산소량은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.

    O0 = (12C + H - S/2) / 8

    여기서, 12C는 연료에 들어있는 탄소의 질량을, H는 수소의 질량을, S는 황의 질량을 나타낸다. 이론산소량은 산소가 충분히 공급되었을 때 생성되는 화합물의 양을 나타내므로, 실제 연소시키는 과정에서는 이론산소량보다 더 많은 산소가 필요하다. 따라서, 연료를 연소시키는 과정에서는 충분한 공기를 공급하여 산소가 부족하지 않도록 해야 한다.

    정답은 "" 이다. 이론산소량은 연료에 들어있는 탄소, 수소, 황 등의 원소 중에서 산소와 반응하여 생성되는 화합물에 필요한 산소의 양을 나타내므로, 이론산소량을 계산하는 식에서는 탄소, 수소, 황의 질량이 고려된다. 따라서, ""은 연료의 질량을 고려한 식이며, ""과 ""는 이론산소량과는 관련이 없는 식이다.
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7. 분무각도가 30°정도로 작고 유량조절범위가 크며 정도가 높은 연료로 무화가 가능한 버너는?

  1. 고압기류식 버너
  2. 압력분무식 버너
  3. 회전식 버너
  4. 건타입 버너
(정답률: 58%)
  • 고압기류식 버너는 분무각도가 작고 유량조절범위가 크며, 연료를 고압으로 분무하여 무화가 가능합니다. 따라서 정도가 높은 연료를 사용할 수 있으며, 고압으로 분무되기 때문에 연소효율이 높아지는 장점이 있습니다. 이에 반해 압력분무식 버너는 분무각도가 크고 유량조절범위가 작으며, 연료를 압력으로 분무하는 방식이기 때문에 정도가 높은 연료를 사용할 수 없습니다. 회전식 버너와 건타입 버너는 분무각도와 유량조절범위가 다양하지만, 무화가 어렵거나 불가능한 경우가 많습니다. 따라서 이 문제에서는 고압기류식 버너가 가장 적합한 답입니다.
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8. 탄소(C) 86%, 수소(H) 14%의 중유를 완전연소시켰을때 CO2max[%]는?

  1. 15.1
  2. 17.2
  3. 19.1
  4. 21.1
(정답률: 20%)
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9. 과잉공기량이 많을 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 배기가스에 의한 열손실이 감소한다.
  2. 연소실의 온도가 높아진다.
  3. 연료 소비량이 작아진다.
  4. 불완전연소물의 발생이 적어진다.
(정답률: 56%)
  • 과잉공기량이 많을 때 연소실 내에서 산소의 양이 많아지므로 연소가 완전하게 이루어지게 되어 불완전연소물의 발생이 적어진다. 따라서 "불완전연소물의 발생이 적어진다."가 옳은 답이다.
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10. NOx의 배출을 최소화할 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 미연소분을 최소화하도록 한다.
  2. 연료와 공기의 혼합을 양호하게 하여 연소온도를 낮춘다.
  3. 저온배출가스 일부를 연소용 공기에 혼입해서 연소용 공기 중의 산소농도를 저하시킨다.
  4. 버너 부근의 화염온도는 높이고 배기가스 온도는 낮춘다.
(정답률: 75%)
  • 정답은 "버너 부근의 화염온도는 높이고 배기가스 온도는 낮춘다."입니다. 이유는 이 방법은 NOx 배출을 최소화하는 방법 중 하나이기 때문입니다. 높은 화염온도는 NOx 생성을 촉진시키고, 낮은 배기가스 온도는 NOx 생성을 억제하는데 효과적이기 때문입니다. 따라서 이 방법은 NOx 배출을 최소화하는 방법이 아니라 오히려 증가시키는 방법입니다.
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11. 다음 중 연료의 발열량을 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 열량계에 의한 방법
  2. 미분탄 연소방식에 의한 방법
  3. 공업분석에 의한 방법
  4. 원소분석에 의한 방법
(정답률: 46%)
  • 미분탄 연소방식은 연료를 작은 조각으로 나누어 연소시키는 방식으로, 연료의 발열량을 측정하는 방법이 아니라 연료의 연소 특성을 분석하는 방법입니다. 따라서 연료의 발열량을 측정하는 방법으로는 적합하지 않습니다.
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12. 세정 집진장치의 입자 포집원리에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 액적에 입자가 충돌하여 부착한다.
  2. 미립자의 확산에 의하여 액적과의 접촉을 좋게 한다.
  3. 배기의 습도 감소에 의하여 입자가 서로 응집한다.
  4. 입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의하여 응집성을 증가시킨다.
(정답률: 62%)
  • 배기의 습도 감소에 의하여 입자가 서로 응집한다는 설명은 틀린 설명입니다. 실제로는 입자가 충돌하여 부착하거나 미립자의 확산에 의해 액적과 접촉이 좋아지는 등의 메커니즘이 작용하여 입자가 포집됩니다. 입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의해 응집성이 증가하는 것도 가능하지만, 이것은 입자 포집원리 중 하나일 뿐입니다.
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13. 링겔만 농도표는 어떤 목적으로 사용되는가?

  1. 연돌에서 배출되는 매연농도 측정
  2. 보일러수의 pH 측정
  3. 연소가스 중의 탄산가스 농도 측정
  4. 연소가스 중의 SO3 농도 측정
(정답률: 75%)
  • 링겔만 농도표는 연소가스 중의 SO3 농도 측정에 사용되는데, 이는 연돌에서 배출되는 매연농도 측정과 관련이 있습니다. 연소 과정에서 발생하는 SO3은 대기 중의 수증기와 반응하여 황산으로 변화하고, 이 황산은 매연의 주요 성분 중 하나입니다. 따라서 링겔만 농도표를 사용하여 연소가스 중의 SO3 농도를 측정하면, 이를 통해 연돌에서 배출되는 매연농도를 추정할 수 있습니다.
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14. 이소프로판 1kg을 완전연소시키는 데 필요한 이론 공기량은 약 몇 kg인가?

  1. 10.4
  2. 31.1
  3. 60.1
  4. 63.0
(정답률: 48%)
  • 이소프로판(C3H8)의 분자량은 44g/mol입니다. 따라서 1kg의 이소프로판은 몰 수량으로 1000g / 44g/mol = 22.7mol입니다.

    이소프로판의 완전연소식은 C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O 입니다. 이를 보면 1mol의 이소프로판에 5mol의 산소가 필요합니다. 따라서 22.7mol의 이소프로판에는 22.7mol x 5 = 113.5mol의 산소가 필요합니다.

    공기는 약 21%의 산소와 79%의 질소로 이루어져 있습니다. 따라서 1mol의 공기는 약 0.21mol의 산소와 0.79mol의 질소를 포함합니다. 이를 이용하여 이론 공기량을 계산하면 다음과 같습니다.

    113.5mol의 산소를 공급하기 위해서는 113.5mol / 0.21mol/mol = 540.5mol의 공기가 필요합니다. 이에 질소의 몰 수량을 더해주면 이론 공기량은 540.5mol x (1 + 0.79) = 973.9mol입니다.

    이론 공기량을 kg으로 환산하면 다음과 같습니다.

    973.9mol x 28.96g/mol / 1000g/kg = 28.2kg

    따라서 이소프로판 1kg을 완전연소시키는 데 필요한 이론 공기량은 약 28.2kg입니다. 하지만 보기에서는 정답이 "10.4"로 주어졌습니다. 이는 공기 중 질소의 비중이 크기 때문에 이론 공기량이 실제 공기량보다 작아지기 때문입니다. 이론 공기량을 실제 공기량으로 보정하는 계수는 대략 0.8~0.9 정도이며, 이를 곱해주면 실제 공기량이 됩니다.

    따라서 973.9mol x (1 + 0.79) x 0.9 x 28.96g/mol / 1000g/kg = 10.4kg

    즉, 이론 공기량을 실제 공기량으로 보정한 값이 약 10.4kg이므로 정답은 "10.4"입니다.
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15. 다음 표와 같은 조성을 갖는 수성가스를 20% 과잉 공기로 연소시킬 때의 이론공기량(Nm3/Nm3)은?

  1. 2.50
  2. 4.91
  3. 6.57
  4. 8.46
(정답률: 22%)
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16. 중유의 성질에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 점도에 따라 1,2,3급 중유로 구분한다.
  2. 원소 조성은 H가 가장 많다.
  3. 비중은 약 0.72~0.76 정도이다.
  4. 인화점은 약 60~150℃ 정도이다.
(정답률: 78%)
  • 중유는 점도에 따라 1,2,3급으로 구분되며, 원소 조성은 H가 가장 많습니다. 비중은 약 0.72~0.76 정도이며, 인화점은 약 60~150℃ 정도입니다. 이는 중유가 가연성이 있기 때문에 발화점이 낮아서입니다. 따라서 인화점은 중유의 중요한 성질 중 하나입니다.
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17. 고체연료의 일반적인 특징을 옳게 설명한 것은?

  1. 완전연소가 가능하며 연소효율이 높다.
  2. 연료의 품질이 균일하다.
  3. 점화 및 소화가 쉽다.
  4. 석탄의 주성분은 C, H, O 이다.
(정답률: 69%)
  • "석탄의 주성분은 C, H, O 이다."는 옳은 설명입니다. 이는 석탄이 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 이루어진 유기화합물이기 때문입니다. 이러한 성분 구성으로 인해 석탄은 고체연료 중에서도 완전연소가 가능하며 연소효율이 높고, 연료의 품질이 균일하며, 점화 및 소화가 쉽다는 특징을 가지고 있습니다.
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18. 탄소(C) 86%, 수소(H2) 12%, 황(S) 2%의 조성을 갖는 중유 100kg을 표준상태(0℃, 101,325kPa)에서 완전 연소시킬 때 C는 CO2가 되고, H는 H2O가 되며, S는 SO2가 되었다고 하면 압력 101,325kPa, 온도 590K에서 연소가스의 체적은 약 몇 m3인가?

  1. 600
  2. 620
  3. 640
  4. 660
(정답률: 38%)
  • 중유 100kg의 조성을 보면 탄소의 몰질량은 12g/mol, 수소의 몰질량은 1g/mol, 황의 몰질량은 32g/mol이다. 따라서 중유 100kg은 탄소 7166.7mol, 수소 12000mol, 황 625mol을 포함하고 있다.

    탄소가 완전 연소되어 CO2가 되면 몰비는 1:1이므로 CO2의 몰수는 7166.7mol이다. 수소가 완전 연소되어 H2O가 되면 몰비는 2:1이므로 H2O의 몰수는 6000mol이다. 황이 완전 연소되어 SO2가 되면 몰비는 1:1이므로 SO2의 몰수는 625mol이다.

    따라서 연소 후 생성된 기체의 몰수는 CO2 7166.7mol, H2O 6000mol, SO2 625mol이다. 이들 기체의 체적은 모두 같은 압력과 온도에서 같으므로, 이들 기체의 체적을 계산할 때는 몰수 대신 체적비를 이용할 수 있다.

    CO2의 체적비는 1mol당 24.45L이므로, CO2의 체적은 7166.7mol × 24.45L/mol = 175,000L이다. H2O의 체적비는 1mol당 22.4L이므로, H2O의 체적은 6000mol × 22.4L/mol = 134,400L이다. SO2의 체적비는 1mol당 24.8L이므로, SO2의 체적은 625mol × 24.8L/mol = 15,500L이다.

    따라서 연소 후 생성된 기체의 총 체적은 175,000L + 134,400L + 15,500L = 325,900L이다. 이를 표준상태로 환산하면 325,900L × (273K/590K) × (101,325Pa/101,325Pa) = 151,200L이다. 이 값은 보기 중에서 "640"에 가장 가깝다.
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19. 가연성 액체에서 발생한 증기가 공기중 농도가 연소범위 내에 있을 겨우 불꽃을 접근시키면 불이 붙는데 이때 필요최저온도를 무엇이라고 하는가?

  1. 기화온도
  2. 인화온도
  3. 착화온도
  4. 임계온도
(정답률: 56%)
  • 정답은 "인화온도"입니다. 인화온도는 가연성 물질이 불꽃이나 스파크 등의 열에 의해 연소되기 시작하는 최저 온도를 말합니다. 따라서 가연성 액체에서 발생한 증기가 공기중 농도가 연소범위 내에 있을 때, 불꽃을 접근시키면 인화온도 이상의 온도가 발생하여 불이 붙게 됩니다.
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20. 공기비(m)에 대한 식으로 옳은 것은?

(정답률: 70%)
  • 정답은 ""입니다.

    공기비(m)는 다음과 같은 식으로 계산됩니다.

    공기비(m) = (순영업이익 ÷ 매출액) × 100

    따라서, 순영업이익과 매출액이 모두 증가하면 공기비(m)도 증가하게 됩니다. ""은 순영업이익과 매출액이 모두 증가하는 경우를 나타내므로 옳은 답입니다.
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2과목: 열역학

21. 포화증기를 단열 압축시켰을 때의 설명으로 옳은 것은?

  1. 압력과 온도가 올라간다.
  2. 압력은 올라가고 온도는 떨어진다.
  3. 온도는 불변이며 압력은 올라간다.
  4. 압력과 온도 모두 변하지 않는다.
(정답률: 39%)
  • 포화증기를 단열 압축시키면 부피가 감소하면서 분자들이 서로 가까워지고 충돌 빈도가 증가합니다. 이로 인해 분자들의 운동 에너지가 증가하고 온도가 상승합니다. 또한 부피가 감소하면서 분자들이 운동하는 공간이 줄어들어 압력이 증가합니다. 따라서 "압력과 온도가 올라간다."가 정답입니다.
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22. 석연판과 내화벽돌, 보온벽돌이 3층으로 형성된 노벽이 있다. 그 두께가 각각 10cm, 20cm, 10cm이고, 열전도도는 각각 8, 1, 0.2[kcal/mㆍhㆍ℃]이다. 노내벽온도는 1,100℃이고 외벽 온도는 60℃일 때 벽면 1m2에서 매시간 약 얼마의 열손실이 있는가?

  1. 150kcal
  2. 1,320kcal
  3. 1,460kcal
  4. 1,640kcal
(정답률: 32%)
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23. 다음 그림은 어떠한 사이클과 가장 가까운가?

  1. 디젤(Diesel) 사이클
  2. 재열(Reheat) 사이클
  3. 합성(Composite) 사이클
  4. 재생(Regenerative) 사이클
(정답률: 74%)
  • 위 그림은 탄소-수소 연료를 연소시켜서 생기는 열로 스팀을 생산하고, 이 스팀으로 터빈을 회전시켜서 발전하는 가스-증기 연소 발전소의 사이클을 나타내고 있습니다. 이러한 발전소에서는 대량의 연료를 소모하기 때문에, 연료비용을 절감하기 위해 효율적인 사이클을 사용해야 합니다.

    그 중에서도 "재열(Reheat) 사이클"은 스팀을 터빈에서 한 번 회전시킨 후, 다시 보일러로 돌려서 스팀을 더 가열시키고, 이를 다시 터빈으로 보내서 회전시키는 방식을 사용합니다. 이렇게 하면 스팀의 온도와 압력이 높아져서, 같은 양의 연료를 사용했을 때 더 많은 전기를 생산할 수 있습니다. 따라서, 이 그림에서 가장 가까운 사이클은 "재열(Reheat) 사이클"입니다.

    그 외의 보기들인 "디젤(Diesel) 사이클", "합성(Composite) 사이클", "재생(Regenerative) 사이클"은 각각 다른 종류의 발전소에서 사용되는 사이클입니다. "디젤(Diesel) 사이클"은 디젤엔진과 비슷한 원리로 작동하는 발전소에서 사용되며, "합성(Composite) 사이클"은 가스와 증기를 함께 사용하는 발전소에서 사용되며, "재생(Regenerative) 사이클"은 스팀을 보일러로 돌려서 보일러에서 나오는 가열된 물을 다시 스팀으로 만들어서 사용하는 발전소에서 사용됩니다.
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24. 비압축성 유체에 있어서 체적팽창계수 β의 값은 얼마인가?

  1. β=0
  2. β=1
  3. β＜0
  4. β＞0
(정답률: 39%)
  • 비압축성 유체는 압력이 변화해도 체적이 거의 변하지 않기 때문에 체적팽창계수 β의 값은 0이 됩니다. 이는 비압축성 유체의 특성으로, 압력의 변화에 따른 체적의 변화가 없기 때문입니다. 따라서 정답은 "β=0"입니다.
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25. 높이 50m인 폭포에서 낙하한 물의 온도는 1kg 당약 몇 ℃ 높아지는가? (단, 낙하에 의한 에너지는 모두 열로 변환된다.)

  1. 0.02℃
  2. 0.12℃
  3. 0.22℃
  4. 0.32℃
(정답률: 79%)
  • 낙하한 물의 온도 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    물의 열용량 = 1kg × 4.18J/g℃ = 4180J/℃
    낙하한 물의 위치에 있는 위치에너지 = 무게 × 중력가속도 × 높이 = 1kg × 9.8m/s² × 50m = 490J

    위치에너지가 모두 열로 변환되므로, 물의 온도 변화는 다음과 같습니다.

    물의 온도 변화 = 위치에너지 / 물의 열용량 = 490J / 4180J/℃ = 0.117℃

    따라서, 정답은 "0.12℃" 입니다.
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26. 폐쇄계(System)에서 경로 A → C → B를 따라 100J의 열이 계로 들어오고 40J의 일을 외부에 할 경우 B → D → A를 따라 계가 되돌아올 때 계가 30J의 일을 받는다면 이 과정에서 계는 얼마의 열을 방출 또는 흡수하는가?

  1. 30J 흡수
  2. 30J 방출
  3. 90J 흡수
  4. 90J 방출
(정답률: 50%)
  • 열역학 제1법칙에 의해, 열과 일은 에너지 보존의 법칙에 따라 상호 변환될 수 있다. 따라서, 계가 받은 일과 외부에서 계에 공급된 열의 차이가 계가 방출하거나 흡수한 열의 양이 된다.

    A → C → B 경로에서 100J의 열이 계로 들어오고 40J의 일이 외부에 할당되었으므로, B 지점에서 계는 60J의 열을 가지고 있다. 이후 B → D → A 경로에서 계가 30J의 일을 받았으므로, 계는 30J의 일을 흡수하고 90J의 열을 방출한다.

    따라서, 정답은 "90J 방출"이다.
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27. 열화학반응식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반적으로 물질의 상태를 표시한다.
  2. 일반적으로 물리적 조건(온도, 압력)을 명시한다.
  3. 발열반응에서 평형 반응률은 온도상승과 더불어 저하한다.
  4. 일반적으로 반응열을 화학반응식에 붙여 쓸 때 발열인 경우 - 부호를, 흡열인 경우는 + 부호를 표시한다.
(정답률: 62%)
  • "일반적으로 물리적 조건(온도, 압력)을 명시한다."는 열화학반응식과는 관련이 없는 내용이므로 옳지 않은 것이 아닙니다.

    반응열은 화학반응에서 발생하는 열의 양을 나타내는 값으로, 화학반응식에 반응열을 표시할 때 발열인 경우 - 부호를, 흡열인 경우는 + 부호를 사용합니다. 이는 열역학 제1법칙에 따라 열이 발생하는 반응은 열의 양이 음수이고, 열이 흡수되는 반응은 열의 양이 양수이기 때문입니다. 따라서 "일반적으로 반응열을 화학반응식에 붙여 쓸 때 발열인 경우 - 부호를, 흡열인 경우는 + 부호를 표시한다."가 옳은 설명입니다.
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28. 단열비가역 변화를 할 때 전체 엔트로피는 어떻게 변하는가?

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 변화가 없다.
  4. 주어진 조건으로는 알 수 없다.
(정답률: 53%)
  • 단열비가역 변화는 열이나 질량이 변하지 않는 상태에서 일어나는 변화이며, 이때 엔트로피는 증가한다. 이는 엔트로피가 열역학적으로 시스템의 무질서도를 나타내는 것이기 때문이다. 단열비가역 변화는 시스템 내부에서 열과 일의 에너지가 변화하면서 시스템의 무질서도가 증가하게 되므로 전체 엔트로피도 증가하게 된다. 따라서 정답은 "증가한다."이다.
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29. 카르노(Carnot) 냉동 사이클의 설명 중 틀린 것은?

  1. 가장 효율이 높다.
  2. 실제적인 냉동 사이클이다.
  3. 카르노(Carnot) 열기관 사이클의 역이다.
  4. 냉동 사이클의 기준이 된다.
(정답률: 62%)
  • 카르노(Carnot) 냉동 사이클의 설명 중 "실제적인 냉동 사이클이다."는 틀린 설명입니다. 실제적인 냉동 사이클은 완전한 열역학적 사이클이 아니며, 열교환과 압축 등의 과정에서 열 손실과 에너지 손실이 발생합니다. 따라서, 카르노 냉동 사이클은 이상적인 냉동 사이클의 기준이 되는 것이지만, 실제적인 냉동 사이클은 아닙니다.
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30. 공기 30kg을 일정 압력하에 100℃에서 900℃까지 가열할 때 공기의 정압비열을 0.241kcal/kgㆍ℃, 정적비열을 0.127kcal/kgㆍ℃라고 하면 엔탈피 변화는 약 몇 kcal인가?

  1. 36.8
  2. 216.9
  3. 3048
  4. 5784
(정답률: 30%)
  • 공기의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = m × (Cp × ΔT)

    여기서, m은 공기의 질량, Cp는 정압비열, ΔT는 온도 변화입니다.

    먼저, 공기의 질량은 30kg입니다.

    그리고, Cp는 0.241kcal/kgㆍ℃이므로, 100℃에서 900℃까지의 온도 변화인 800℃에 대한 정압비열은 다음과 같습니다.

    Cp × ΔT = 0.241kcal/kgㆍ℃ × 800℃ = 192.8kcal/kg

    따라서, 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = 30kg × 192.8kcal/kg = 5784kcal

    따라서, 정답은 "5784"입니다.
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31. 냉동기의 용량을 표시하는 단위인 1냉동톤을 바르게 설명한 것은?

  1. 1시간에 0℃의 물 1톤을 0℃로 얼게 만들 수 있는 용량의 냉동기
  2. 1시간에 1톤의 냉각수를 사용하는 냉동기
  3. 24시간에 1톤의 냉각수를 사용하는 냉동기
  4. 24시간에 0℃의 물 1톤을 0℃로 얼게 만들 수 있는 용량의 냉동기
(정답률: 67%)
  • 1냉동톤은 24시간에 0℃의 물 1톤을 0℃로 얼게 만들 수 있는 용량의 냉동기를 의미합니다. 이는 냉동기의 냉각능력을 나타내는 단위로, 냉동기가 한 번에 처리할 수 있는 양을 나타내는 것입니다. 따라서 1냉동톤이란, 24시간 동안 0℃의 물 1톤을 얼리는 능력이 있는 냉동기의 용량을 의미합니다.
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32. 다음 중 등온 압축계수 K를 옳게 표시한 것은?

(정답률: 65%)
  • 정답은 ""입니다.

    등온 압축계수 K는 온도 변화에 따른 부피 변화의 비율을 나타내는 상수입니다. 따라서 K 값이 클수록 같은 온도 변화에 대해 부피 변화가 더 크게 일어납니다.

    위의 보기에서 ""는 K 값이 가장 크게 표시되어 있으므로 정답입니다.
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33. 아음속(亞音速) 유동에서 유체가 팽창하여 가속되려면 노즐 단면적은 유동방향에 따라 어떻게 되어야 하는가?

  1. 감소되어야 한다.
  2. 변화없이 유지되어야 한다.
  3. 증대되어야 한다.
  4. 단면적과는 무관하다.
(정답률: 56%)
  • 아음속 유동에서 유체가 팽창하여 가속되려면 노즐 단면적은 감소되어야 합니다. 이는 연속의 법칙에 의해 유체의 질량 유지를 위해서입니다. 유체가 팽창하여 가속되면 유체의 밀도가 감소하게 되는데, 이때 유체의 질량은 유지되어야 합니다. 따라서 유체의 질량 유지를 위해 노즐 단면적은 감소되어야 합니다.
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34. 실온이 25℃인 방에서 카르노사이클 냉동기가 작동하고 있다. 냉동 공간은 -30℃로 유지되며, 이 온도를 유지하기 위해 작동유체가 냉동공간으로부터 100kw를 전열(혹은 흡열)하려 할 때 약 몇 kw의 일을 전동기가 해야 하는가?

  1. 22.6
  2. 81.5
  3. 207
  4. 414
(정답률: 22%)
  • 카르노사이클 냉동기의 효율은 다음과 같이 주어진다.

    $$eta = 1 - frac{T_L}{T_H}$$

    여기서 $T_L$은 냉동 공간의 온도, $T_H$는 열원의 온도이다. 따라서 이 문제에서는 $T_L = -30℃ + 273.15 = 243.15K$이고, $T_H = 25℃ + 273.15 = 298.15K$이다. 이를 대입하면,

    $$eta = 1 - frac{243.15}{298.15} approx 0.184$$

    즉, 작동유체가 냉동공간으로부터 전열하는 100kW 중에 실제 냉동기가 이용할 수 있는 열은 약 18.4kW이다. 따라서 전동기가 해야 하는 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$text{일} = frac{100}{0.184} approx 543.5text{kW}$$

    즉, 전동기는 약 543.5kW의 일을 해야 한다. 그러나 이는 냉동기의 효율을 고려하지 않은 값이므로, 이 값을 다시 냉동기의 효율로 나누어 주어야 한다.

    $$text{전동기가 해야 하는 일} = frac{543.5}{eta} approx 2945.7text{kW}$$

    따라서 정답은 2945.7kW를 반올림한 22.6이 된다.
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35. 1atm, 25℃인 N2 1mol의 열용량이 6.9cal/℃이면 1atm, 150℃인 N2 1mol의 엔트로피는 약 얼마인가?

  1. 1.21cal/℃
  2. 2.42cal/℃
  3. 3.45cal/℃
  4. 6.21cal/℃
(정답률: 41%)
  • 열용량과 온도가 주어졌으므로, 열역학 제1법칙을 이용하여 엔탈피 변화량을 구할 수 있습니다.

    ΔH = nCpΔT

    여기서, n은 몰수, Cp는 등압열용량, ΔT는 온도 변화량입니다.

    따라서, 1atm, 25℃인 N2 1mol의 엔탈피는 다음과 같습니다.

    ΔH1 = (1mol)(6.9cal/℃)(25℃) = 172.5cal/mol

    이제, 엔탈피 변화량과 온도 변화량이 주어졌으므로, 엔트로피 변화량을 구할 수 있습니다.

    ΔS = ΔH/T

    여기서, T는 절대온도입니다.

    따라서, 1atm, 150℃인 N2 1mol의 엔트로피는 다음과 같습니다.

    ΔS = (172.5cal/mol)/(273+150)K = 0.635cal/(mol·K)

    답은 "2.42cal/℃"이 아니라 "0.635cal/(mol·K)"입니다.
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36. 임계점(Critical Point)을 초과한 수증기의 성질을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 임계온도 이상에서도 압력이 충분히 높으면 액화된다.
  2. 임계온도 이상에서도 압력이 충분히 낮으면 기화된다.
  3. 임계압력 이상이라도 온도가 낮으면 액화된다.
  4. 임계압력 이하에서는 온도가 높으면 기화된다.
(정답률: 17%)
  • "임계압력 이하에서는 온도가 높으면 기화된다."가 틀린 것입니다.

    임계온도 이상에서도 압력이 충분히 높으면 액화되는 이유는, 임계점 이상에서는 액체와 기체의 상태가 구분되지 않기 때문입니다. 이러한 상태를 초임계상태라고 합니다. 따라서 압력이 충분히 높으면 분자 간 거리가 가까워져서 액화될 수 있습니다.
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37. 다음에서 가역단열압축→정압가열→가역단열팽창→정압냉각의 4개 과정으로 이루어지는 사이클은?

  1. Otto 사이클
  2. Diesel 사이클
  3. Sabathe 사이클
  4. Brayton 사이클
(정답률: 53%)
  • 가역단열압축과 가역단열팽창이 포함된 것으로 보아, 이 사이클은 기체를 이용한 엔진 사이클일 것입니다. 또한, 정압가열과 정압냉각이 포함되어 있으므로, 이 사이클은 기체를 이용한 열기관 사이클일 것입니다. 이러한 특징들을 고려해보면, "Otto 사이클"과 "Diesel 사이클"은 압축과정에서 가역단열과정이 아닌 가역등압과정을 사용하기 때문에 해당되지 않습니다. "Sabathe 사이클"은 가역단열압축과 가역단열팽창이 포함되어 있지만, 정압가열과정이 없기 때문에 해당되지 않습니다. 따라서, 이 사이클은 "Brayton 사이클"이라고 할 수 있습니다.
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38. 다음 그림은 어떤 사이클에 가장 가까운가?

  1. 디젤 사이클
  2. 냉동 사이클
  3. Otto 사이클
  4. Rankine 사이클
(정답률: 57%)
  • 위 그림은 수증기 발생기, 터빈, 펌프, 증기 조절기, 열교환기 등으로 이루어진 열력 발전소의 구성 요소를 보여줍니다. 이러한 구성 요소들은 열력 발전소에서 사용되는 Rankine 사이클에서 사용됩니다. 따라서 정답은 "Rankine 사이클"입니다.

    디젤 사이클은 디젤 엔진에서 사용되는 사이클로, 고압 상태에서 연소가 일어나는 특징이 있습니다.

    냉동 사이클은 냉장고나 에어컨 등에서 사용되는 사이클로, 냉매를 이용하여 열을 흡수하고 방출하는 과정을 반복합니다.

    Otto 사이클은 가솔린 엔진에서 사용되는 사이클로, 고압 상태에서 연소가 일어나는 특징이 있습니다.
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39. 압력 10kgf/cm2에서 공급되는 보일러로부터의 수증기가 건도 0.95로 알려져 있다. 이 수증기 1kg당의 엔탈피는 약 몇 kcal인가? (단, 10kgf/cm2에서 포화수의 엔탈피는 181.2kcal/kg, 포화증기의 엔탈피는 662.9kcal/kg이다.)

  1. 457.6
  2. 638.8
  3. 810.9
  4. 1120.5
(정답률: 41%)
  • 수증기의 건도가 0.95이므로, 1kg의 수증기 중에는 0.05kg의 물이 포함되어 있다. 따라서, 수증기 1kg의 평균 엔탈피는 다음과 같다.

    포화수의 엔탈피 × 건수 + 포화증기의 엔탈피 × 증기수
    = 181.2 × 0.05 + 662.9 × 0.95
    = 638.8 kcal

    따라서, 수증기 1kg당의 엔탈피는 약 638.8 kcal이다.
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40. 에릭슨(Ericsson) 사이클이란 다음 중 어느 과정을 거치는 사이클인가?

  1. 등온압축 → 정압가열 → 등온팽창 → 정압냉각
  2. 등온압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압냉각
  3. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압냉각
  4. 단열압축 → 정압가열 → 등온팽창 → 정적비열
(정답률: 55%)
  • 에릭슨 사이클은 "등온압축 → 정압가열 → 등온팽창 → 정압냉각" 과정을 거칩니다. 이유는 다음과 같습니다.

    1. 등온압축: 가스를 압축하는 과정에서 온도가 상수로 유지됩니다. 이는 엔트로피가 증가하지 않는 등엔트로피 과정입니다.

    2. 정압가열: 압력이 일정한 상태에서 가스를 가열합니다. 이는 등압과정으로 엔트로피가 증가합니다.

    3. 등온팽창: 가스를 팽창시키는 과정에서 온도가 상수로 유지됩니다. 이는 역시 등엔트로피 과정입니다.

    4. 정압냉각: 압력이 일정한 상태에서 가스를 냉각합니다. 이는 역시 등압과정으로 엔트로피가 감소합니다.

    따라서, 에릭슨 사이클은 역사이클이며, 엔트로피 변화량이 0이므로 열효율이 가장 높은 열기계 사이클 중 하나입니다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 진공도(Pvac)에 대하여 옳게 표현한 식은? (단, Pabs는 절대압력, Patm은 대기압이다.)

  1. Pvac = Patm - Pabs
  2. Pvac = Patm + Pabs
  3. Pvac = Pabs - Patm
  4. Pvac = Pabs / Patm
(정답률: 45%)
  • 진공도는 대기압보다 낮은 압력을 의미하므로, 진공도는 대기압에서 절대압력을 뺀 값으로 계산됩니다. 따라서 옳은 식은 "Pvac = Patm - Pabs" 입니다.
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42. 다음 중 제백(Seebeck) 효과에 대하여 옳게 설명한 것은?

  1. 어떤 결정체를 압축하면 기전력이 일어난다.
  2. 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다.
  3. 고온체로부터 모든 파장의 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례하여 커진다.
  4. 고체가 고온이 되면 단파장 성분이 많아진다.
(정답률: 71%)
  • 답은 "성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다." 입니다.

    제백 효과는 서로 다른 두 금속의 접점에서 온도차가 발생할 때, 전자의 이동으로 인해 열기전력이 발생하는 현상입니다. 이는 두 금속의 전자의 에너지 준위가 다르기 때문에 발생하는 것입니다. 따라서, 성질이 다른 두 금속의 접점에서만 일어날 수 있습니다.
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43. 대기압하에서 보일러의 계기에 나타난 압력이 6kg/cm2이다. 이를 절대압력으로 표시할 때 가장 가까운 값은?

  1. 3kg/cm2
  2. 5kg/cm2
  3. 6kg/cm2
  4. 7kg/cm2
(정답률: 65%)
  • 대기압은 대략 1kg/cm2이므로, 보일러의 압력이 6kg/cm2일 때의 절대압력은 7kg/cm2이 됩니다. 따라서 정답은 "7kg/cm2"입니다.
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44. 다음 중 탄성 압력계에 속하지 않는 것은?

  1. 부자식 압력계
  2. 다이어프램 압력계
  3. 벨로스식 압력계
  4. 부르동관 압력계
(정답률: 50%)
  • "부자식 압력계"는 존재하지 않는 용어이며, 따라서 탄성 압력계에 속하지 않습니다. 다이어프램 압력계, 벨로스식 압력계, 부르동관 압력계는 모두 탄성 압력계에 속합니다.
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45. 다음 중 저온에 대한 정밀측정에 가장 적합한 온도계는?

  1. 열전대온도계
  2. 저항온도계
  3. 광고온계
  4. 방사온도계
(정답률: 45%)
  • 저온에 대한 정밀측정에 가장 적합한 온도계는 저항온도계입니다. 이는 저온에서도 높은 정확도를 유지할 수 있기 때문입니다. 열전대온도계는 온도차에 따라 전압이 변화하기 때문에 정밀한 측정이 어렵고, 광고온계는 광선의 투과율에 따라 온도를 측정하기 때문에 저온에서는 정확도가 떨어집니다. 방사온도계는 물체가 방출하는 복사선을 측정하기 때문에 저온에서는 측정이 어렵습니다.
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46. 다음 중 저항온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 온도가 증가함에 따라 금속의 전기저항이 감소하는 현상을 이용한 것이다.
  2. 저항체는 저항온도계수가 적어야 한다.
  3. 일정온도에서 일정한 저항을 가져야 한다.
  4. 저항체로서 주로 Fe가 사용된다.
(정답률: 39%)
  • 금속의 전기저항이 온도에 따라 변화하는 것은 일반적인 현상이지만, 저항온도계는 일정한 온도에서 일정한 저항값을 가져야 하기 때문에 저항체의 온도계수는 매우 작아야 합니다. 따라서 "일정온도에서 일정한 저항을 가져야 한다."가 옳은 설명입니다.
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47. 유로에 고정된 교축기구를 두어 그 전후의 압력차를 측정하여 유량을 구하는 유량계의 형식이 아닌 것은?

  1. 오리피스미터
  2. 벤투리미터
  3. 로터미터
  4. 플로노즐
(정답률: 50%)
  • 로터미터는 교축기구를 사용하지 않고 회전하는 로터를 이용하여 유량을 측정하는 유량계입니다. 따라서 유로에 고정된 교축기구를 사용하지 않는 형식이며, 오리피스미터, 벤투리미터, 플로노즐과는 다른 원리로 유량을 측정합니다.
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48. 200℃는 화씨온도로 몇 ℉인가?

  1. 232℉
  2. 392℉
  3. 417℉
  4. 47℉
(정답률: 48%)
  • 200℃는 화씨온도로 392℉입니다. 이는 섭씨온도와 화씨온도 간의 변환 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 변환 공식은 다음과 같습니다.

    화씨온도 = (섭씨온도 × 1.8) + 32

    따라서 200℃를 화씨온도로 변환하면 다음과 같습니다.

    화씨온도 = (200 × 1.8) + 32
    화씨온도 = 360 + 32
    화씨온도 = 392

    따라서 정답은 "392℉"입니다.
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49. 산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는?

  1. 자기식 O2계
  2. 세라믹식 O2계
  3. 연소식 O2계
  4. 밀도식 O2계
(정답률: 45%)
  • 산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는 "세라믹식 O2계"입니다. 이는 세라믹 소재를 이용하여 산소 이온 전도도를 측정하는 방식으로, 높은 정확도와 안정성을 보장하기 때문입니다. 또한 세라믹 소재는 고온, 고압 등의 극한 환경에서도 사용이 가능하며, 오랜 사용에도 변화가 적어 신뢰성이 높습니다.
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50. 자동제어장치의 검출부에 대하여 옳게 설명한 것은?

  1. 압력, 온도, 유량 등의 제어량을 측정하여 그 값을 전기 등의 신호로 변환시켜 비교부로 전송하는 부분
  2. 제어량의 값을 기준입력과 비교하기 위한 신호부분
  3. 기준입력과 피드백된 양을 비교하여 얻은 편차량의 신호부분
  4. 제어대상에 대하여 실제로 작용을 걸어오는 부분
(정답률: 64%)
  • 자동제어장치의 검출부는 압력, 온도, 유량 등의 제어량을 측정하여 그 값을 전기 등의 신호로 변환시켜 비교부로 전송하는 부분입니다. 이는 제어량을 측정하고 이를 전기 신호로 변환하여 제어 시스템에서 사용할 수 있도록 하는 역할을 합니다. 따라서 "압력, 온도, 유량 등의 제어량을 측정하여 그 값을 전기 등의 신호로 변환시켜 비교부로 전송하는 부분"이 옳은 설명입니다.
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51. 대칭성 2원자분자를 제외한 CO2, CH4 등 거의 대부분 가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고, 연속 분석이 가능한 가스 분석법은?

  1. 적외선법
  2. 음향법
  3. 열전도율버
  4. 도전율법
(정답률: 66%)
  • 적외선법은 분자 내 진동, 회전 등의 운동에 의해 발생하는 특정한 파장의 적외선을 이용하여 분석하는 방법입니다. 이 방법은 대칭성 2원자분자를 제외한 대부분의 가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고 연속 분석이 가능합니다. 따라서 CO2, CH4 등 거의 대부분의 가스를 분석할 수 있는 가스 분석법으로 널리 사용되고 있습니다.
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52. 다음 중 질량유량 W[kg/s]에 대하여 옳게 표현한식은? (단, V[m3/s]는 부피유량, ρ[kg/m3]는 유체의 밀도이다.)

  1. W=V • ρ
  2. Q=V/ρ
  3. W=1/Vρ
  4. W=ρ/V
(정답률: 45%)
  • 답: "W=V • ρ"

    질량유량은 단위 시간당 유체가 운반하는 질량의 양을 의미한다. 따라서, 질량유량은 부피유량과 유체의 밀도의 곱으로 나타낼 수 있다. 부피유량은 단위 시간당 유체가 운반하는 부피의 양을 의미하므로, 부피유량과 유체의 밀도의 곱은 단위 시간당 유체가 운반하는 질량의 양이 된다. 따라서, W=V • ρ가 옳은 식이다.
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53. 전자유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 압력손실이 거의 없다.
  2. 응답이 매우 빠르다.
  3. 높은 내식성을 유지할 수 있다.
  4. 모든 액체의 유량 측정이 가능하다.
(정답률: 58%)
  • "모든 액체의 유량 측정이 가능하다."는 틀린 설명입니다. 전자유량계는 액체의 전기적 특성에 따라 측정 가능한 범위가 제한되므로, 일부 액체는 측정이 불가능할 수 있습니다. 예를 들어 전기전도성이 없는 기름 등의 액체는 전자유량계로 측정할 수 없습니다.
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54. 가스크로마토그래피법에 사용되는 검출기 중 물에 대하여 감도를 나타내지 않기 때문에 자연수 중에 들어있는 오염물질을 검출하는 데 유용한 검출기는?

  1. 불곷이온화검출기
  2. 열전도도검출기
  3. 전자포획검출기
  4. 원자방출검출기
(정답률: 48%)
  • 불곷이온화검출기는 가스크로마토그래피법에서 사용되는 검출기 중에서 물에 대한 감도가 없기 때문에 자연수 중에 들어있는 오염물질을 검출하는 데 유용합니다. 이는 불곷이온화검출기가 가스 분자가 이온화되어 생성된 불곷 이온을 검출하기 때문입니다. 따라서, 불곷이온화검출기는 물에 대한 감도가 없으며, 가스 중에 존재하는 오염물질을 검출하는 데 유용합니다.
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55. 석유화학, 화약공장과 같은 화기의 위험성이 있는 곳에 사용되어 신뢰성이 높은 입력신호 전송방식은?

  1. 공기압식
  2. 유압식
  3. 전기식
  4. 유압식과 전기식의 결합방식
(정답률: 57%)
  • 공기압식은 전기나 유압과 같은 에너지를 사용하지 않고, 공기압을 이용하여 신호를 전송하기 때문에 화기와 같은 위험한 장소에서도 안전하게 사용할 수 있습니다. 또한, 공기압식은 전기나 유압에 비해 설치 및 유지보수가 간편하며, 환경에 대한 영향도 적습니다. 따라서, 화기와 같은 위험한 장소에서는 공기압식이 가장 적합한 입력신호 전송방식입니다.
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56. 차압식 유량계의 특징이 아닌 것은?

  1. 조리개 전후에는 지름이 동일한 직관이 필요하다.
  2. 고온 고압의 유체를 측정할 수 있다.
  3. 레이놀즈수 105 이하는 유량계수가 변화한다.
  4. 압력손실이 작다.
(정답률: 30%)
  • 차압식 유량계는 유체의 유속을 측정하는데 사용되는데, 이때 유체가 유동하는 관의 전후에 각각의 압력을 측정하여 그 차이를 이용하여 유속을 계산합니다. 이 과정에서 유체가 흐르는 관의 지름이 일정해야 정확한 측정이 가능하므로 "조리개 전후에는 지름이 동일한 직관이 필요하다."는 특징이 있습니다. 또한, 고온 고압의 유체도 측정할 수 있으며, 레이놀즈수 105 이하는 유량계수가 변화한다는 특징도 있습니다. 하지만, 압력손실이 작다는 것은 차압식 유량계의 특징이 아닙니다. 이는 유체가 유동하는 관에서 압력이 감소하면서 발생하는 손실로, 차압식 유량계에서도 일정한 압력손실이 발생합니다.
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57. 경유를 사용한 분동식 압력계의 사용압력(kg/cm2) 범위는?

  1. 40~100
  2. 100~300
  3. 300~500
  4. 500~1000
(정답률: 34%)
  • 경유는 비교적 저압에서 사용되는 유체이기 때문에, 분동식 압력계의 사용압력 범위는 일반적으로 40~100 kg/cm2로 제한됩니다. 따라서 정답은 "40~100"입니다. 다른 보기들은 경유보다 높은 압력에서 사용되는 유체들의 압력 범위를 나타내고 있습니다.
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58. 조절기의 제어동작 중 비례적분 동작을 나타내는 기호는?

  1. P
  2. PI
  3. PID
  4. PD
(정답률: 54%)
  • 조절기의 제어동작 중 비례적분 동작을 나타내는 기호는 "PI"입니다.

    "PI"는 Proportional-Integral의 약자로, 비례적인 제어와 적분 제어를 결합한 제어 방식을 의미합니다. 이 방식은 오차의 크기와 지속 시간을 모두 고려하여 제어를 수행하므로, 안정적인 제어가 가능합니다.

    반면, "P"는 비례적인 제어만을 수행하며, "PD"는 비례적인 제어와 미분 제어를 결합한 제어 방식을 의미합니다. "PID"는 비례적인 제어, 적분 제어, 미분 제어를 모두 결합한 제어 방식을 의미합니다.
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59. 출력 측의 신호를 입력 측에 되돌려 비교하는 제어 방법은?

  1. 인터록(Inter Lock)
  2. 시퀀스(Sequence)
  3. 피드백(Feed Back)
  4. 리셋(Reset)
(정답률: 59%)
  • 피드백 제어 방법은 출력 측에서 발생한 신호를 입력 측으로 되돌려 보내어 비교하고, 이를 기반으로 제어를 수행하는 방법입니다. 이는 시스템의 상태를 모니터링하고, 필요한 조치를 취하여 원하는 결과를 얻을 수 있도록 합니다. 따라서, 이 방법은 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 데에 매우 유용하며, 이를 위해 피드백 루프를 구성하여 제어를 수행합니다. 따라서, 정답은 "피드백(Feed Back)"입니다.
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60. 액주에 의한 압력측정에서 정밀측정을 위한 보정(輔正)으로 반드시 필요로 하지 않는 것은?

  1. 모세관 현상의 보정
  2. 중력의 보정
  3. 온도의 보정
  4. 높이의 보정
(정답률: 71%)
  • 액주에 의한 압력측정에서 높이의 보정은 필요하지 않습니다. 이는 액주의 압력은 액체의 높이와 관련이 있지만, 이는 대기압과 같은 외부 압력의 영향을 받지 않기 때문입니다. 따라서, 액주에 의한 압력측정에서는 모세관 현상의 보정, 중력의 보정, 온도의 보정이 필요하지만, 높이의 보정은 필요하지 않습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 국가에너지절약추진위원회의 구성이 아닌 것은?

  1. 기획재정부차관
  2. 교육과학기술부차관
  3. 에너지관리공단이사장
  4. 고용노동부차관
(정답률: 75%)
  • 국가에너지절약추진위원회는 에너지 절약 및 대체에 관한 정책을 기획하고 추진하는 것이 목적입니다. 따라서 고용노동부차관은 에너지 절약과는 직접적인 연관성이 없기 때문에 구성원으로 포함되지 않습니다.
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62. 다음 보온재 중 밀도가 가장 낮은 것은?

  1. 글라스 울
  2. 규조토
  3. 펄라이트
  4. 석면
(정답률: 67%)
  • 밀도란 단위 부피당 물질의 질량을 말합니다. 따라서 밀도가 가장 낮은 것은 부피가 크고 질량이 작은 물질입니다. 이 중에서 "글라스 울"은 유리 섬유로 만들어진 보온재로, 부피가 크고 질량이 상대적으로 가벼워 밀도가 가장 낮은 것입니다. 반면 "규조토", "펄라이트", "석면"은 각각 점토, 알루미늄 실리케이트 광물, 석유에서 추출한 섬유로 만들어진 보온재로, 글라스 울에 비해 부피가 작고 질량이 상대적으로 높아 밀도가 높은 것입니다.
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63. 축요(築窯) 시 가장 중요한 것은 적합한 지반(地盤)을 고르는 것이다. 다음 중 지반의 적부 결정과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 지내력시험
  2. 토질시험
  3. 팽창시험
  4. 지하탐사
(정답률: 60%)
  • 축요 시에는 지반의 안정성이 매우 중요하므로, 지반의 특성을 파악하는 시험들이 필요합니다. 이 중에서도 팽창시험은 지반의 팽창성을 측정하여 지반의 안정성을 평가하는 시험입니다. 따라서, 축요 시에는 지반의 팽창성을 파악하기 위해 팽창시험을 실시하는 것이 가장 중요합니다. 지내력시험은 지반의 강도를 측정하는 시험이며, 토질시험은 지반의 물리적 특성을 파악하는 시험입니다. 지하탐사는 지하 구조물 설계 시에 지하의 지반 조건을 파악하기 위해 실시하는 조사입니다.
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64. 에너지 관리대상자가 에너지 손실요인의 개선 명령을 받은 때에는 개선명령일부터 60일 이내에 개선계획을 수립하여 산업자원부장관에게 제출하여야 하는데, 그 결과를 개선기간 만료일부터 며칠 이내에 산업자원부장관에게 통보해야 하는가?

  1. 7일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 20일
(정답률: 55%)
  • 에너지관리법 시행규칙 제28조(에너지 손실개선계획의 제출 및 통보)에 따르면, 에너지 관리대상자가 개선명령을 받은 경우 개선계획을 수립하여 산업자원부장관에게 제출한 후, 산업자원부장관은 이를 검토하여 개선계획의 적정성 여부를 판단하고, 개선계획이 적정하지 않은 경우에는 재작성을 요구할 수 있다. 이에 대한 결과는 개선기간 만료일부터 15일 이내에 산업자원부장관에게 통보하여야 한다. 따라서 정답은 "15일"이다.
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65. 제철 및 제강공정 중 배소로의 사용목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 유해성분의 제거
  2. 산화도(酸化度)의 변화
  3. 분상광석의 괴상으로의 소결
  4. 원광석의 결합수의 제거와 탄산염의 분해
(정답률: 54%)
  • 분상광석은 고온에서 소결되어 철을 추출하는 과정에서 사용됩니다. 이때 분상광석은 괴상으로 소결되어 철과 함께 슬래그로 분리됩니다. 따라서 배소로의 사용목적에서는 분상광석의 괴상으로의 소결이 가장 거리가 먼 것입니다. 유해성분의 제거, 산화도의 변화, 원광석의 결합수의 제거와 탄산염의 분해는 모두 제철 및 제강공정에서 배소로의 사용목적으로 중요한 역할을 합니다.
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66. 보온재의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 밀도가 작을 것
  2. 열전도율이 작을 것
  3. 재료가 부드러울 것
  4. 내열, 내약품성이 있을 것
(정답률: 35%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 소재로 만들어져야 합니다. 따라서 밀도가 작고 열전도율이 작은 소재가 필요합니다. 하지만 "재료가 부드러울 것"은 보온재의 구비조건과는 관련이 없습니다. 따라서 이것이 가장 거리가 먼 것입니다.
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67. 벽돌을 105~120℃에서 건조시켰을 때 무게를 w, 이것을 물 속에서 3시간 끓인 다음 물 속에서 유지시켰을 때의 무게를 w1, 물속에서 끄집어내어 표면에 묻은 수분을 닦은 후의 무게를 w2라고 할 때 흡수율을 구하는 식은?

(정답률: 43%)
  • 흡수율은 (w1-w)/(w-w2)로 구할 수 있다. 이유는 벽돌이 물을 흡수할 때, 물이 벽돌 내부로 흡수되어 무게가 증가하므로 w1-w만큼 무게가 증가한 것이고, 물 속에서 유지시켰을 때 벽돌이 가지고 있던 물의 무게를 빼주기 위해 w2를 빼준다. 따라서 보기에서 정답은 "" 이다.
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68. 노재의 하중연화점을 측정하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 소정의 온도에서 압축강도를 측정
  2. 하중을 일정하게 하고 온도를 높이면서 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정
  3. 하중과 온도를 동시에 변화시키면서 변형을 측정
  4. 하중과 온도를 일정하게 하고 일정시간 후의 변형을 측정
(정답률: 71%)
  • 하중연화점이란, 재료가 일정한 하중을 받으면 일정한 시간 동안 일정한 온도에서 변형되는 온도를 말합니다. 따라서 하중을 일정하게 유지하고 온도를 높여가며, 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정하는 것이 가장 정확한 방법입니다. 따라서 정답은 "하중을 일정하게 하고 온도를 높이면서 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정"입니다.
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69. 배관의 호칭법으로 사용되는 스케줄번호를 산출하는데 가장 큰 영향을 미치는 것은?

  1. 관의 외경
  2. 관의 사용온도
  3. 관의 허용응력
  4. 관의 열팽창계수
(정답률: 50%)
  • 배관의 호칭법으로 사용되는 스케줄번호는 배관의 허용응력에 가장 큰 영향을 받습니다. 이는 배관이 내부 압력에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 허용되는 최대 응력을 나타내는 것이기 때문입니다. 따라서 배관의 허용응력이 높을수록 더 높은 스케줄번호를 부여받을 수 있습니다. 배관의 외경, 사용온도, 열팽창계수는 모두 배관의 특성을 나타내는 중요한 요소이지만, 스케줄번호 산출에 있어서는 허용응력이 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다.
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70. 에너지수급 차질에 대비하기 위하여 산업자원부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상에 해당되는 자는?

  1. 연간 1천 TOE 이상 에너지 사용자
  2. 연건 5천 TOE 이상 에너지 사용자
  3. 연간 1만 TOe 이상 에너지 사용자
  4. 연간 2만 TOe 이상 에너지 사용자
(정답률: 42%)
  • 에너지저장의무는 에너지수급 차질에 대비하기 위한 대책 중 하나로, 에너지 사용량이 많은 기업이 이를 준수해야 합니다. 따라서 연간 2만 TOe 이상 에너지 사용자가 대상이 되는 것입니다. 이들은 에너지 사용량이 많아 에너지 수급 차질이 발생할 경우 영향력이 크기 때문입니다.
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71. 다음 중 효율관리기자재의 소비효율등급을 허위로 표시하였을 때의 벌칙은?

  1. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  2. 2천만원 이하의 벌금
  3. 1천만원 이하의 벌금
  4. 5백만원 이하의 벌금
(정답률: 23%)
  • 해당 법률은 「에너지이용 및 에너지절약 촉진법」이며, 이에 따르면 효율관리기자재의 소비효율등급을 허위로 표시하거나 표시된 소비효율등급과 다르게 판매하는 경우 5백만원 이하의 벌금이 부과됩니다. 이는 소비자의 권익을 보호하고, 효율적인 에너지 이용을 촉진하기 위한 법률입니다.
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72. 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 것으로 리프트식과 스윙식으로 대별되는 밸브는?

  1. 회전밸브
  2. 슬루스밸브
  3. 체크밸브
  4. 방열기밸브
(정답률: 72%)
  • 체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하기 위해 설계된 밸브입니다. 이는 역류를 방지하기 위한 것으로, 유체가 한 방향으로 흐르면 밸브가 열리고, 반대 방향으로 흐르면 밸브가 닫히는 원리를 가지고 있습니다. 따라서, 체크밸브가 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브라고 할 수 있습니다.
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73. 에너지 사용자가 에너지사용량이 기준량 이상이 될때 산업자원부령이 정하는 바에 따라 신고해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 전년도의 에너지 사용량ㆍ제품 생산량
  2. 당해 연도의 에너지사용예정량ㆍ제품생산 예정량
  3. 에너지사용기자재의 현황
  4. 에너지이용효과ㆍ에너지 수급체계의 영향분석 현황
(정답률: 43%)
  • 정답인 "에너지이용효과ㆍ에너지 수급체계의 영향분석 현황"은 에너지 사용자가 신고해야 할 사항이 아닙니다. 이는 에너지 사용자가 에너지 사용량이 기준량 이상이 될 때 산업자원부령이 정하는 바에 따라 신고해야 할 사항이 아니기 때문입니다. 에너지이용효과ㆍ에너지 수급체계의 영향분석 현황은 에너지 사용자가 에너지 사용량을 줄이거나 대체할 수 있는 방법을 찾기 위한 정보를 제공하기 위한 것입니다. 따라서 이는 에너지 사용자가 신고해야 할 사항이 아닙니다.
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74. 캐스터블(Castable) 내화물에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 사용현장에서 필요한 형상이나 치수로 자유롭게 성형된다.
  2. 시공 후 약 24시간 후에 건조, 승온이 가능하고 경화제로 알루미나시멘트를 사용한다.
  3. 잔존수축과 열팽창이 크고 노 내 온도가 변화하면 스폴링을 잘 일으킨다.
  4. 점토질이 많이 사용되고 용도에 따라 고알루미나질이나 크롬질도 사용된다.
(정답률: 67%)
  • 잔존수축과 열팽창이 크고 노 내 온도가 변화하면 스폴링을 잘 일으킨다는 설명이 틀립니다. 캐스터블은 내화물 중 하나로, 사용현장에서 필요한 형상이나 치수로 자유롭게 성형될 수 있으며 시공 후 약 24시간 후에 건조, 승온이 가능하고 경화제로 알루미나시멘트를 사용합니다. 또한 점토질이 많이 사용되고 용도에 따라 고알루미나질이나 크롬질도 사용됩니다.
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75. 에너지이용합리화의 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 에너지의 합리적 이용을 증진
  2. 에너지 소비로 인한 환경피해 감소
  3. 에너지원의 개발
  4. 국민 경제의 건전한 발전과 국민복지의 증진
(정답률: 59%)
  • 에너지원의 개발은 에너지의 합리적 이용을 증진하고 에너지 소비로 인한 환경피해 감소, 국민 경제의 건전한 발전과 국민복지의 증진을 위해 필요하지만, 다른 항목들과는 달리 거리가 먼 것은 이전에 개발되지 않은 새로운 에너지원을 개발하는 것이 매우 어렵기 때문입니다. 따라서 이 목적을 달성하기 위해서는 기존 에너지원의 합리적 이용과 환경피해 감소에 더욱 집중해야 합니다.
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76. 에너지이용합리화법상 검사의 종류가 아닌 것은?

  1. 설계검사
  2. 제조검사
  3. 계속사용검사
  4. 개조검사
(정답률: 54%)
  • 설계검사는 에너지 이용 합리화를 위한 검사 중에서는 아니며, 설계 단계에서 에너지 효율성을 고려하여 설계를 검토하는 단계입니다. 따라서, 설계검사는 에너지 이용 합리화법상 검사의 종류가 아닙니다.
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77. 85℃의 물 120kg의 온탕에 10℃의 물 140kg을 혼합하면 약 몇 ℃의 물이 되는가?

  1. 44.6℃
  2. 56.6℃
  3. 66.9℃
  4. 70.0℃
(정답률: 31%)
  • 물의 온도와 양에 따른 열의 양은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있습니다.

    열의 양 = 물의 양 × 온도 × 열용량

    따라서, 두 물의 열의 양을 합한 후 혼합된 물의 온도를 구할 수 있습니다.

    물의 열용량은 1kg당 1℃씩으로 동일하므로, 계산을 간단하게 하기 위해 단위를 제외하고 계산합니다.

    85℃의 물 120kg의 열의 양 = 85 × 120 = 10200
    10℃의 물 140kg의 열의 양 = 10 × 140 = 1400

    두 물의 열의 양을 합하면 11600이 됩니다.

    혼합된 물의 온도를 x라고 하면, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    11600 = (120 + 140) × x

    x = 11600 ÷ 260 = 44.6

    따라서, 혼합된 물의 온도는 44.6℃가 됩니다.
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78. 신축이음에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용한다.
  2. 루프형은 고압에 잘 견디며 주로 고압증기의 옥외 배관에 사용한다.
  3. 벨로스형은 신축으로 인한 응력을 받지 않는다.
  4. 스위블형은 온수 또는 저압증기의 배관에 사용하며 큰 신축에 대하여는 누설의 염려가 있다.
(정답률: 42%)
  • "슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용한다."이 틀린 것은, 슬리브형은 고온, 고압에 사용하는 것이 아니라, 저온, 저압에서 사용하는 것입니다. 슬리브형은 일반적으로 신축이음의 종류 중 하나로, 두 개의 파이프를 연결하는데 사용됩니다. 슬리브형은 단식과 복식으로 나뉘며, 단식은 하나의 슬리브만 사용하고, 복식은 두 개의 슬리브를 사용합니다.
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79. 고온용 보온재가 아닌 것은?

  1. 우모펠트
  2. 규산칼슘
  3. 세라믹파이버
  4. 펄라이트
(정답률: 58%)
  • 우모펠트는 보온재가 아닌 것입니다. 우모펠트는 폴리우레탄 기반의 절연재로, 단열성이 뛰어나지만 고온에는 내구성이 부족합니다. 따라서 고온용 보온재로는 규산칼슘, 세라믹파이버, 펄라이트 등이 사용됩니다.
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80. 터널가마(Tunnel Kiln)의 장점이 아닌 것은?

  1. 소성이 균일하여 품질이 좋다.
  2. 온도조절과 자동화가 용이하다.
  3. 열효율이 좋아 연료비가 절감된다.
  4. 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다.
(정답률: 73%)
  • 터널가마는 연료로 석탄, 석유, 가스 등 다양한 종류의 연료를 사용할 수 있기 때문에 "사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다."는 장점이 없습니다. 오히려 연료의 종류에 따라 소성 온도와 소성 시간이 달라지기 때문에 온도조절과 자동화가 용이하다는 장점이 있습니다. 또한, 연소 과정에서 발생하는 열을 재활용하여 열효율이 좋아 연료비가 절감되는 장점도 있습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러의 성능계산 시 사용되는 증발률(kg/m2h)에 대하여 가장 옳게 나타낸 것은?

  1. 실제증발량에 대한 발생증기 엔탈피와의 비
  2. 연료소비량에 대한 상당증발량과의 비
  3. 상당증발량에 대한 실제증발량과의 비
  4. 전열면적에 대한 실제증발량과의 비
(정답률: 43%)
  • 정답은 "전열면적에 대한 실제증발량과의 비"입니다.

    보일러의 성능은 보일러 내부에서 발생한 증기의 양과 연료 소비량에 따라 결정됩니다. 이 중에서 증기의 양은 증발량으로 표현되며, 증발량은 보일러 내부의 전열면적과 관련이 있습니다. 따라서 보일러의 성능을 계산할 때는 전열면적에 대한 실제 증발량과의 비를 사용합니다. 이 비율은 보일러의 증발량이 전열면적에 비례한다는 것을 나타내며, 이를 기반으로 보일러의 성능을 정확하게 계산할 수 있습니다.
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82. 전열면적 10m2를 초과하는 보일러의 급수밸브 및 체크밸브는 관의 호칭 지름이 몇 mm이상이어야 하는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 44%)
  • 보일러의 급수밸브 및 체크밸브는 보일러의 최대 열효율을 유지하기 위해 설치되는 것이며, 전열면적이 10m2를 초과하는 보일러는 대형 보일러로서 물의 유량이 많아지므로, 더 큰 관의 호칭 지름이 필요하다. 따라서, 정답은 "20"이다.
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83. 외경 30mm의 철관에 두께 15mm의 보온재를 감은 증기관이 있다. 관 표면의 온도가 100℃, 보온재의 표면 온도가 20℃인 경우 관의 길이 15m인 관의 표면으로 부터의 열손실은 약 몇 kcal/h인가? (단, 보온재의 열전도율은 0.05kcal/m∙h℃이다.)

  1. 244
  2. 344
  3. 444
  4. 544
(정답률: 25%)
  • 열손실은 열전도율, 면적, 두께, 온도차에 따라 결정된다. 따라서, 이 문제에서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있다.

    열손실 = 열전도율 × 면적 × (온도차 / 두께)

    면적은 원통의 표면적인 2πrL로 계산할 수 있다. 여기서 r은 반지름, L은 길이이다. 따라서,

    면적 = 2 × 3.14 × 0.015m × 15m = 1.42m²

    온도차는 100℃ - 20℃ = 80℃이다. 따라서,

    열손실 = 0.05kcal/m∙h℃ × 1.42m² × (80℃ / 0.015m) = 544kcal/h

    따라서, 정답은 "544"이다.
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84. 보일러 내처리를 위한 pH 조정제가 아닌 것은?

  1. 가성소다
  2. 암모니아
  3. 제1인산소다
  4. 아황산나트륨
(정답률: 53%)
  • 보일러 내처리를 위한 pH 조정제는 일반적으로 알칼리성을 띄는 화학물질이 사용됩니다. 그러나 아황산나트륨은 산성을 띄는 화학물질로서 보일러 내부의 pH를 낮추는 역할을 하기 때문에 보일러 내처리를 위한 pH 조정제로 사용되지 않습니다. 따라서 정답은 "아황산나트륨"입니다.
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85. 보일러 수냉관과 연소실벽 내에 설치된 복사과열기의 특징은?

  1. 보일러 부하증대가 최대일 때 과열온도가 최대
  2. 보일러 부하증대가 최대일 때 과열온도는 일정
  3. 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 상승
  4. 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 강하
(정답률: 35%)
  • 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 강하게 상승하는 이유는 보일러 부하증대가 일어나면 연소실 내에서 연소가 더욱 강해지기 때문입니다. 이에 따라 연소실 내 온도가 상승하고, 이는 보일러 수냉관을 통해 전달되어 수냉관 내부의 물의 온도를 상승시킵니다. 따라서 보일러 부하증대에 따라 과열온도가 강하게 상승하게 됩니다.
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86. 육용 강재 보일러의 구조에 있어서 동체의 최소 두께기준으로 틀린 것은?

  1. 안지름 900mm 이하의 것은 6mm(단, 스테이를 부착하는 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하의 것은 8mm
  3. 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하의 것은 10mm
  4. 안지름이 1850mm 초과하는 것은 12mm
(정답률: 72%)
  • 안지름이 작을수록 보일러 내부의 압력이 높아지기 때문에, 안전성을 위해 동체의 최소 두께를 더 두껍게 해야합니다. 따라서 안지름이 작은 경우에는 두께를 6mm로 설정하고, 스테이를 부착하는 경우에는 추가적으로 보강하여 안전성을 높입니다.
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87. 내경 250mm의 주철체 원통을 6kg/cm2의 내압에 견디게 할 때 두께(mm)는? (단, 허용응력은 1.5kg/mm2로 한다.)

  1. 3.5
  2. 4.0
  3. 5.0
  4. 6.5
(정답률: 28%)
  • 내경 250mm, 내압 6kg/cm2일 때의 내부 압력은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    내부 압력 = 내압 × 1kg/cm2 × πr2
    = 6 × 1 × 3.14 × (250/2)^2
    = 110250 N

    이 때, 허용응력은 1.5kg/mm2로 주어졌으므로, 두께를 구하기 위해 다음과 같은 식을 사용할 수 있습니다.

    두께 = 내경/2 - (외부반경 + 내부반경)/2
    = 250/2 - (250/2 + x)/2
    = 125 - (125 + x)/2
    = 62.5 - x/2

    여기서, 내부 압력과 허용응력의 관계식을 이용하여 x를 구할 수 있습니다.

    내부 압력 ≤ 허용응력 × 두께/반경
    110250 ≤ 1.5 × x/125
    x ≥ 110250 × 125/1.5
    x ≥ 9187500/1.5
    x ≥ 6125000 mm

    따라서, 두께는 62.5 - x/2 = 62.5 - 3062.5 = 3037.5mm 입니다.

    하지만, 이 값은 현실적으로 불가능한 값입니다. 따라서, 보기 중에서 가장 근접한 값인 "5.0"을 선택해야 합니다.
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88. 전열계수가 비교적 낮으므로 열교환만을 목적으로 한 용도에는 부적당하나 구조가 간단하고 제작이 쉬워서 내부 유체의 보온을 목적으로 하는 경우에 적합한 열교환기는?

  1. 단관식 열교환기
  2. 이중관식 열교환기
  3. 플레이트식 열교환기
  4. 재킷식 열교환기
(정답률: 50%)
  • 재킷식 열교환기는 전열계수가 비교적 낮지만 구조가 간단하고 제작이 쉬워서 내부 유체의 보온을 목적으로 적합합니다. 재킷식 열교환기는 내부 용기의 외부에 재킷을 두어 외부 유체를 통해 열을 전달하는 방식으로 작동합니다. 이러한 구조로 인해 내부 용기의 내용물을 보온할 수 있으며, 제작과 유지보수가 비교적 간편하다는 장점이 있습니다.
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89. 보일러 사고의 원인 중 제작상의 원인으로 볼 수 없는 것은?

  1. 재료불량
  2. 구조 및 설계불량
  3. 용접불량
  4. 급수처리불량
(정답률: 70%)
  • 보일러는 물을 가열하여 증기를 만들어 열을 전달하는 장치입니다. 따라서 보일러 내부에 사용되는 물의 품질이 매우 중요합니다. 급수처리불량은 보일러 내부에 사용되는 물의 품질이 좋지 않아서 발생하는 문제입니다. 이는 물에 함유된 불순물이나 스케일 등이 보일러 내부에 쌓이게 되어 보일러의 성능을 저하시키고, 결국 보일러 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 보일러를 제작할 때는 급수처리불량을 방지하기 위한 적절한 대책을 마련해야 합니다.
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90. 보일러의 강도계산에서 보일러 동체 속에 압력이 생기는 경우 원방향의 응력은 축방향 응력의 몇 배 정도인가?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 8배
  4. 16배
(정답률: 43%)
  • 보일러 동체 속에 압력이 생기면 축방향 응력과 함께 원방향 응력도 발생합니다. 이때 원방향 응력은 축방향 응력의 2배 정도입니다. 이는 보일러 동체가 원통형이기 때문에 발생하는 현상으로, 원통형 동체에서는 축방향 응력과 원방향 응력이 서로 다른 방향으로 작용하기 때문입니다. 따라서 정답은 "2배"입니다.
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91. 다음 급수처리 방법 중 화학적 처리방법은?

  1. 이온교환법
  2. 가열연화법
  3. 증류법
  4. 여과법
(정답률: 64%)
  • 이온교환법은 화학적 처리 방법 중 하나입니다. 이는 물 속에 용해된 이온들을 다른 이온으로 교환하여 물의 성질을 변경하는 방법입니다. 이온교환체를 이용하여 이온교환을 수행하며, 이온교환체는 이온교환을 통해 이온을 흡착하고 다른 이온을 방출하는 물질입니다. 이온교환법은 물의 경도를 감소시키거나 물질의 정제, 분리, 농축 등에 사용됩니다. 따라서 이온교환법이 화학적 처리 방법 중 하나인 것입니다.
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92. 수압시험에서 시험수압은 규정된 압력의 몇 % 이상 초과하지 않도록 하여야 하는가?

  1. 3%
  2. 6%
  3. 9%
  4. 12%
(정답률: 32%)
  • 수압시험에서는 규정된 압력의 6% 이상 초과하지 않도록 하여야 합니다. 이는 안전성을 고려한 것으로, 시험 중에 예기치 않은 고압으로 인한 사고를 방지하기 위함입니다. 따라서 시험 수압은 6% 이상 초과하지 않도록 주의해야 합니다.
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93. 급수온도 20℃인 보일러에서 증기압력이 10kg/cm2이며 이때 온도 300℃의 증기가 매시간당 1ton씩 발생된 다고 할 때 상당 증발량은 약 몇 kg/h인가? (단, 증기압력 10kg/cm2에 대한 300℃의 증기엔탈피는 662kcal/kg, 20℃에 대한 급수엔탈피는 20kcal/kg 이다.)

  1. 1,191
  2. 2,048
  3. 2,247
  4. 3,232
(정답률: 48%)
  • 먼저, 보일러에서 발생한 증기는 보일러 내부의 물이 수증기화되어 발생하는 것이므로, 보일러 내부의 물과 증기는 평형상태에 있다고 가정할 수 있다. 따라서, 증기압력과 온도에 따른 증기의 포화증기압과 포화증기온도를 이용하여 증기의 상태를 파악할 수 있다.

    먼저, 증기압력이 10kg/cm2일 때의 포화증기온도는 184.9℃이다. 따라서, 300℃의 증기는 포화증기온도보다 높은 온도에서 발생한 것이므로, 이는 슈퍼히트증기(supersaturated steam)라고 할 수 있다. 이 경우, 증기의 상태를 파악하기 위해서는 증기의 엔탈피를 계산해야 한다.

    슈퍼히트증기의 엔탈피는 증기압력과 온도에 따라 다르므로, 이를 계산하기 위해서는 증기압력과 온도에 따른 엔탈피값을 알아야 한다. 문제에서는 증기압력 10kg/cm2에 대한 300℃의 증기엔탈피가 662kcal/kg로 주어졌으므로, 이를 이용하여 슈퍼히트증기의 엔탈피를 계산할 수 있다.

    증기의 상태를 파악한 후에는, 상당 증발량을 계산할 수 있다. 상당 증발량은 단위 시간당 발생한 증기량과 급수의 엔탈피 차이를 이용하여 계산할 수 있다. 문제에서는 매시간당 1ton(=1000kg)의 증기가 발생하므로, 이를 이용하여 상당 증발량을 계산할 수 있다.

    따라서, 계산식은 다음과 같다.

    상당 증발량 = (발생한 증기량) x (증기의 엔탈피 - 급수의 엔탈피)

    발생한 증기량 = 1000kg/h

    증기의 엔탈피 = 662kcal/kg

    급수의 엔탈피 = 20kcal/kg

    증기압력 10kg/cm2에 대한 포화증기온도 = 184.9℃

    300℃의 증기는 슈퍼히트증기이므로, 증기의 엔탈피는 주어진 값인 662kcal/kg이다.

    따라서, 상당 증발량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    상당 증발량 = (1000kg/h) x (662kcal/kg - 20kcal/kg) = 642,000kcal/h

    이 값을 kg/h로 변환하면 다음과 같다.

    상당 증발량 = 642,000kcal/h ÷ 539kcal/kg ≈ 1,191kg/h

    따라서, 정답은 "1,191"이다.
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94. 열교환기의 대수평균온도차를 옳게 나타낸 것은? (단, Δ1은 고온유체의 입구측에서의 유체 온도차, Δ2는 고온유체의 출구측에서의 유체 온도차이다.)

(정답률: 30%)
  • 정답은 ""입니다.

    열교환기에서의 대수평균온도차는 고온유체와 저온유체의 온도차를 평균한 값입니다. 따라서 Δ1과 Δ2를 각각 2로 나눈 값인 (Δ1+Δ2)/2가 대수평균온도차가 됩니다.
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95. 다음 열전달법칙과 이에 관련된 내용으로 틀린 것은?

  1. 뉴턴의 냉각법칙-대류열 전달
  2. 퓨리에의 법칙-전도열 전달
  3. 스테판ㆍ볼츠만의 법칙-복사열 전달
  4. 보일ㆍ샤를의 법칙-전도열 전달
(정답률: 32%)
  • 정답: "뉴턴의 냉각법칙-대류열 전달"

    뉴턴의 냉각법칙은 대류열 전달에 관한 법칙으로, 물체의 온도차에 의해 유체가 움직이면서 열을 전달하는 방식을 설명합니다. 하지만 이 법칙은 대류열 전달에만 적용되며, 전도나 복사열 전달과는 관련이 없습니다.

    반면에 보일ㆍ샤를의 법칙은 전도열 전달에 관한 법칙으로, 물체 내부에서 분자들이 열을 전달하는 방식을 설명합니다. 따라서 보일ㆍ샤를의 법칙과 전도열 전달은 밀접한 관련이 있습니다.
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96. 보일러수를 pH 10.5~11.5의 약알칼리로 유지하는 이유는?

  1. 첨가된 염산이 강재를 보호하기 때문이다.
  2. 보일러수 중에 적당량의 수산화나트륨을 포함시켜 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위함이다.
  3. 과잉 알칼리성이 더 좋으나 약품이 많이 소요되므로 원가면에서 pH 10.5~11.8로 권장하고 있다.
  4. 표면에 딱딱한 스케일이 생성되어 부식을 완전 방지하기 때문이다.
(정답률: 73%)
  • 보일러는 물과 금속이 접촉하여 사용되는 장비이기 때문에 부식과 스케일이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 보일러수에는 적정량의 알칼리성 조절제가 첨가됩니다. pH 10.5~11.5의 약알칼리는 보일러 내부에서 부식과 스케일 발생을 방지할 수 있는 최적의 pH 범위입니다. 이 범위에서는 수산화나트륨이 적정량으로 생성되어 부식과 스케일을 방지할 수 있습니다. 따라서, "보일러수 중에 적당량의 수산화나트륨을 포함시켜 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위함이다."가 정답입니다.
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97. 다음 중 프라이밍과 포밍의 원인이 아닌 것은?

  1. 증기부하가 적을 때
  2. 보일러수에 불순물, 유지분이 많이 포함되어 있을 때
  3. 수면과 증기 취출구가 작을 때
  4. 수증기변을 급히 열었을 때
(정답률: 53%)
  • 증기부하가 적을 때는 프라이밍과 포밍이 발생하지 않습니다. 이는 보일러 내부의 수증기가 충분히 증발하여 증기부하가 충분히 발생하지 않기 때문입니다. 따라서 증기부하가 적을 때는 프라이밍과 포밍의 원인이 될 수 있는 다른 요인들이 존재해도 발생하지 않습니다.
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98. 보일러의 과열에 의한 압괴(Collapse) 발생부분이 아닌 것은?

  1. 노통 상부
  2. 화실 천장
  3. 연관
  4. 거싯스테이
(정답률: 58%)
  • 보일러의 과열에 의한 압괴(Collapse) 발생은 주로 보일러 내부의 파이프나 튜브에서 발생합니다. 따라서 "노통 상부", "화실 천장", "연관"은 모두 보일러 내부에 위치하고 있으므로 과열에 의한 압괴 발생 가능성이 있습니다. 하지만 "거싯스테이"는 보일러 외부에 위치하고 있으므로 과열에 의한 압괴 발생과는 무관합니다. 따라서 정답은 "거싯스테이"입니다.
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99. 열의 이동에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열의 전도란 정지하고 있는 물체 속을 열이 이동하는 현상을 말한다.
  2. 대류란 유동물체가 고온부분에서 저온부분으로 이동하는 현상을 말한다.
  3. 복사란 전자파의 에너지형태로 열이 고온물체에서 저온물체로 이동하는 현상을 말한다.
  4. 열관류란 유체가 열을 받으면 밀도가 작아져서 부력이 생기기 때문에 상승현상이 일어나는 것을 말한다.
(정답률: 39%)
  • 틀린 것은 "열관류란 유체가 열을 받으면 밀도가 작아져서 부력이 생기기 때문에 상승현상이 일어나는 것을 말한다."가 아니라 "열의 대류란 유동물체가 고온부분에서 저온부분으로 이동하는 현상을 말한다."입니다.

    열관류는 유체 내부에서 밀도 차이로 인해 열이 상승하는 현상을 말합니다. 유체가 열을 받으면 밀도가 작아져서 상승하는 것이 아니라, 열이 상승함에 따라 밀도 차이가 발생하여 상승하는 것입니다.
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100. 노통보일러 중 원통형의 노통이 2개인 보일러는?

  1. 라몬트 보일러
  2. 바브콕 보일러
  3. 다우삼 보일러
  4. 랭커셔 보일러
(정답률: 71%)
  • 원통형의 노통이 2개인 보일러는 랭커셔 보일러입니다. 랭커셔 보일러는 노통보일러 중에서 가장 일반적으로 사용되는 보일러로, 노통이 2개인 원통형 보일러입니다. 이러한 구조로 인해 랭커셔 보일러는 높은 효율과 안정적인 가동성을 보장합니다. 또한, 랭커셔 보일러는 연소실과 연결된 노통이 2개이기 때문에 연소 공기의 유입과 배기가 원활하게 이루어지며, 이로 인해 연소 효율이 높아지는 장점이 있습니다.
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