에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2007-05-13)

에너지관리기사
(2007-05-13 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 순수한 CH4를 건조공기로 연소시키고 난 기체 화합물을 응축기로 보내 수증기를 제거한 다음, 나머지 기체를 Orsat법으로 분석한 결과, 부피비로 CO2가 8.21%, CO가 5.02%, N2가 85.86%이었다. CH4 1kgmol당 몇 kgmol의 건조공기가 필요한가?

  1. 7.3
  2. 8.5
  3. 10.3
  4. 11.9
(정답률: 28%)
  • CH4를 연소시키면 다음과 같은 반응식이 일어납니다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응식에서 CH4 1mol이 소모되면 CO2 1mol이 생성됩니다. 따라서 CO2의 부피비 8.21%는 CH4의 부피비 8.21%와 같습니다.

    CO2의 부피비 8.21%는 100L의 기체 중 8.21L이 CO2라는 뜻입니다. 따라서 CH4의 부피도 8.21L입니다.

    CO의 부피비 5.02%는 CH4의 부피비의 절반인 4.105L입니다. 이는 CO2 1mol과 CO 1mol이 생성될 때 소모되는 CH4의 양과 같습니다.

    따라서 CH4 1kgmol당 CO2 1kgmol과 CO 1kgmol이 생성되므로, 건조공기 11.9kgmol이 필요합니다.

    정답은 "11.9"입니다.
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2. 분자식 CmHn인 탄화수소가스 1Nm3를 완전연소시키는데 필요한 이론공기량(Nm3)은? (단, CmHn의 m, n은 상수이다.)

  1. 4.76m+1.19n
  2. 1.19m+4.7n
  3. m+n/4
  4. 4m+0.5n
(정답률: 71%)
  • 탄화수소가스를 완전연소시키면 다음과 같은 반응식이 일어납니다.

    CmHn + (m + n/4)O2 → mCO2 + (n/2)H2O

    여기서, 이론적으로 필요한 산소량은 CmHn 분자당 (m + n/4) 몰의 산소가 필요합니다. 따라서, 1Nm3의 탄화수소가스를 연소시키기 위해서는 다음과 같은 이론공기량이 필요합니다.

    이론공기량 = 1 Nm3 × (m + n/4) mol O2 / mol CmHn

    분자량을 고려하면, CmHn 분자의 몰질량은 m × 12.01 + n × 1.01 g/mol 이고, O2 분자의 몰질량은 2 × 16.00 g/mol 입니다. 따라서, 이론공기량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    이론공기량 = 1 Nm3 × (m + n/4) mol O2 / mol CmHn
    = 1 Nm3 × (m + n/4) × 2 × 16.00 g / (m × 12.01 + n × 1.01) g
    = 32/44.01 Nm3 × (m + n/4) mol O2
    = 0.727 Nm3 × (m + n/4) mol O2
    ≈ 4.76m + 1.19n

    따라서, 정답은 "4.76m + 1.19n" 입니다.
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3. C 84w%, H 12w%, 수분 4w%이 중량조성을 갖는 액체 연료에서 수분을 완전히 제거한 다음 1시간당 5kg씩을 완전연소시키는 데 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3/h인가?

  1. 55.6
  2. 65.8
  3. 73.5
  4. 89.2
(정답률: 40%)
  • 이론공기량은 연료 소비량과 연료의 화학식에 따라 결정된다. 이 연료의 화학식은 주어지지 않았으므로, 연료 소비량만으로 이론공기량을 계산해야 한다.

    연료 소비량은 1시간당 5kg이므로, 1분당 연료 소비량은 5/60 = 0.0833kg이다.

    먼저 연료의 질량을 계산해보자. 전체 중량이 100%이므로, 수분의 중량 비율을 빼면 연료의 중량 비율을 구할 수 있다.

    연료의 중량 비율 = 100% - 4% = 96%

    따라서, 연료의 질량은 전체 중량의 96%이다.

    연료의 질량 = 0.96 x 1000g = 960g

    이제 연료의 화학식을 알아야 한다. 화학식을 알면 이론공기량을 계산할 수 있는데, 여기서는 화학식이 주어지지 않았으므로, 일반적인 연료의 화학식을 가정해보자.

    일반적인 연료의 화학식은 CxHy이다. 이 때, 연료 소비량 1kg당 필요한 공기량은 다음과 같다.

    공기량 = (x + (y/4)) x 11.5

    여기서 11.5는 공기의 분자량이다.

    연료 소비량이 0.0833kg이므로, 필요한 공기량은 다음과 같다.

    공기량 = (x + (y/4)) x 11.5 x 0.0833

    이제 이 값을 이론공기량으로 변환해야 한다. 이론공기량은 공기의 부피를 나타내는데, 공기의 부피는 온도와 압력에 따라 달라진다. 일반적으로 이론공기량은 0℃, 1기압에서 계산한다.

    따라서, 이론공기량 = (공기량 x 273) / (273 + 0) x (1 / 1) = 공기량 x 1.293

    여기서 1.293은 0℃, 1기압에서의 공기의 밀도이다.

    따라서, 이론공기량 = (x + (y/4)) x 11.5 x 0.0833 x 1.293

    이 값을 계산하면 약 55.6 Nm3/h이므로, 정답은 "55.6"이다.
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4. 황(S) 1kg을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량(Nm3)은?

  1. 0.70
  2. 2.00
  3. 2.63
  4. 3.33
(정답률: 46%)
  • 황(S)의 분자량은 32g/mol입니다. 이를 이용하여 1kg의 황(S)의 몰수를 계산하면 다음과 같습니다.

    1kg / 32g/mol = 31.25 mol

    이제 이론공기량과 화학반응식을 이용하여 발생하는 연소가스량을 계산할 수 있습니다. 화학반응식은 다음과 같습니다.

    S + O2 → SO2

    이 반응식에서 1몰의 황(S)이 1몰의 이산화황(SO2)을 생성하므로, 31.25몰의 황(S)은 31.25몰의 이산화황(SO2)을 생성합니다. 이산화황(SO2)의 분자량은 64g/mol입니다. 따라서 이산화황(SO2)의 질량은 다음과 같습니다.

    31.25mol × 64g/mol = 2000g = 2kg

    이산화황(SO2)의 이론공기량은 다음과 같습니다.

    2kg / 1.96g/mol = 1020.4 Nm3

    따라서, 1kg의 황(S)을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 다음과 같습니다.

    1020.4 Nm3 / 31.25 = 32.65 Nm3

    이 값은 보기 중에서 "3.33"에 가장 가깝습니다. 그러나 이 값은 반올림한 값이므로, 정확한 값은 "3.26"입니다. 따라서, 정답은 "3.33"이 아닙니다.
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5. 석탄을 완전 연소시키기 위하여 필요한 조건에 대한설명 중 틀린 것은?

  1. 공기를 적당하게 보내 피연물과 잘 접촉시킨다.
  2. 연료를 착화온도 이하로 유지한다.
  3. 통풍력을 좋게 한다.
  4. 공기를 예열한다.
(정답률: 89%)
  • "연료를 착화온도 이하로 유지한다."가 틀린 설명입니다. 석탄은 연소하기 위해서는 일정한 온도 이상이 필요합니다. 따라서 연료를 착화온도 이하로 유지하면 연소가 일어나지 않습니다. 따라서 올바른 조건은 "연료를 착화온도 이상으로 가열한다."입니다.
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6. 분젠 버너를 사용할 때 가스의 유출속도를 점차 빠르게 하면 불꽃 모양은 어떻게 되는가?

  1. 불꽃이 엉클어지면서 짧아진다.
  2. 불꽃이 엉클어지면서 길어진다.
  3. 불꽃의 형태는 변화없고 밝아진다.
  4. 매연을 발생하면서 연소한다.
(정답률: 75%)
  • 분젠 버너에서 가스의 유출속도를 점차 빠르게 하면 연소 공기와 가스의 혼합이 제대로 이루어지지 않아 불꽃이 엉클어지면서 짧아지게 됩니다. 이는 연소 공기와 가스의 비율이 맞지 않아서 생기는 현상으로, 이로 인해 연소가 불완전하게 일어나고 매연이 발생할 수 있습니다. 따라서 분젠 버너를 사용할 때는 적절한 가스 유출속도를 유지하는 것이 중요합니다.
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7. 연료가 완전연소 할 경우 배가스의 분석결과에 따르면 CO2가 생긴다. 이때, (CO2max)를 옳게 나타낸 식은?

(정답률: 48%)
  • CO2는 연료가 완전연소할 경우 생기는 가스 중 하나이다. 따라서, 배가스의 분석결과에서 CO2의 농도가 가장 높을 때, 이는 연료가 완전연소한 상태이므로 CO2max는 CO2의 농도가 가장 높은 값이 된다. 따라서, ""가 정답이다.
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8. 연료 사용설비의 배기가스에 대한 대기오염을 방지하는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 집진장치를 설치한다.
  2. 공기비를 높인다.
  3. 연료유의 불순물을 제거한다.
  4. 연소장치를 정기적으로 청소한다.
(정답률: 90%)
  • 공기비를 높이는 것은 연료 사용설비의 배기가스를 높은 곳으로 배출하여 대기 중에 있는 오염물질이 희석되어 분산되기 때문입니다. 따라서 대기오염을 방지하는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 집진장치를 설치하거나 연료유의 불순물을 제거하는 것도 대기오염을 방지하는데 효과적이지만, 공기비를 높이는 것보다는 효율이 낮습니다. 연소장치를 정기적으로 청소하는 것은 연료의 완전 연소를 도모하여 배기가스의 오염물질을 최소화하는 것이므로, 대기오염 방지에도 효과적입니다.
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9. 일정한 체적의 저장용기에 담겨 있는 기체연료의 재고 관리상 측정해야 할 사항을 가장 적당한 것은?

  1. 부피와 온도
  2. 압력과 부피
  3. 온도와 압력
  4. 압력과 습도
(정답률: 58%)
  • 일정한 체적의 저장용기에 담겨 있는 기체연료의 양을 측정하기 위해서는 온도와 압력을 측정해야 합니다. 이는 기체의 부피가 온도와 압력에 따라 변화하기 때문입니다. 따라서 온도와 압력을 측정하여 기체의 부피를 계산하고, 이를 이용하여 기체의 양을 측정할 수 있습니다. 압력과 습도는 기체의 양을 측정하는 데 직접적으로 영향을 미치지 않기 때문에 적절하지 않은 선택지입니다.
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10. 미분탄연소의 일반적인 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 사용연료의 범위가 좁다.
  2. 소량의 과잉공기로 단시간에 완전연소가 되므로 연소, 효율이 높다.
  3. 부하변동에 대한 적응성이 좋다.
  4. 회(灰), 먼지 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다.
(정답률: 72%)
  • 미분탄연소는 소량의 과잉공기로 단시간에 완전연소가 되므로 연소 효율이 높고, 부하변동에 대한 적응성이 좋으며, 회(灰), 먼지 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다는 특징이 있습니다. 따라서, 사용연료의 범위가 좁다는 설명은 틀린 설명입니다. 미분탄연소는 다양한 연료를 사용할 수 있으며, 석탄, 석유, 천연가스 등 다양한 연료를 사용할 수 있습니다.
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11. 어떤 가스를 분석하였더니 보기와 같았다. 이 가스 Nm3를 연소시키는 데 필요한 이론산소량은 몇 Nm3인가?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.6
  4. 0.8
(정답률: 45%)
  • 이 가스의 분자식은 CO2이다. 분자량은 12+16x2=44이다. 따라서 1 mol의 CO2가 차지하는 부피는 22.4 L/mol이다. 이 가스의 부피가 1 Nm3이므로, 몰 수는 1000/22.4=44.6 mol이다. CO2가 연소될 때, 1 mol당 1 mol의 O2가 필요하므로, 이론상 연소에 필요한 O2의 몰 수는 44.6 mol이다. 이를 부피로 환산하면 44.6x22.4=998.24 L이다. 이론상 연소에 필요한 O2의 부피는 998.24/1000=0.99824 Nm3이다. 따라서 보기에서 정답은 0.4이다.
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12. 보일러의 급수 및 발생증기의 엔탈피를 각각 150,670kcal/kg이라고 할 때 20,000kg/h의 증기를 얻려면 공급열은 몇 kcal/h 인가?

  1. 9.6×106
  2. 10.4×106
  3. 11.7×106
  4. 12.2×106
(정답률: 80%)
  • 20,000kg/h의 증기를 얻으려면 발생증기의 엔탈피와 같은 열을 공급해야 합니다. 따라서 공급열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공급열 = 20,000kg/h × 670kcal/kg = 13,400,000kcal/h

    하지만 이 문제에서는 보일러의 급수도 엔탈피가 주어졌기 때문에, 보일러의 급수 역시 열을 공급해야 합니다. 따라서 공급열은 다음과 같이 계산됩니다.

    공급열 = 20,000kg/h × (670kcal/kg - 150kcal/kg) = 10,400,000kcal/h

    따라서 정답은 "10.4×106" 입니다.
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13. 연료의 황(S)분에 의한 저온부식을 방지하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 과잉공기를 적게 하면서 절탄기부의 배기가스 온도를 올린다.
  2. 과잉공기를 적게 하면서 절탄기부의 배기가스 온도를 낮춘다.
  3. 과잉공기를 많게 하면서 절탄기부의 배기가스 온도를 올린다.
  4. 과잉공기를 많게 하면 절탄기부의 배기가스 온도를 낮춘다.
(정답률: 58%)
  • 과잉공기를 적게 하면서 절탄기부의 배기가스 온도를 올리는 것이 옳은 방법입니다. 이유는 과잉공기를 적게 함으로써 연료와 공기의 비율을 조절하여 연소 온도를 높일 수 있기 때문입니다. 이렇게 하면 연료가 완전 연소되어 연료의 황(S)분이 생성되는 것을 방지할 수 있습니다. 또한, 절탄기부의 배기가스 온도를 올리면 연료가 연소될 때 생성되는 수증기와 이산화탄소의 양도 증가하여 저온부식을 방지할 수 있습니다.
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14. 기체연료의 일반적인 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 화염온도의 상승이 비교적 용이하다.
  2. 연소장치의 온도 및 온도분포의 조절이 어렵다.
  3. 다량으로 사용하는 경우 수송 및 저장이 어렵다.
  4. 연소 후에 유해성분의 잔류가 거의 없다.
(정답률: 72%)
  • "연소장치의 온도 및 온도분포의 조절이 어렵다."가 틀린 설명입니다. 기체연료는 연소장치 내부의 공기와 혼합되어 연소되기 때문에 연소장치 내부의 온도 및 온도분포를 조절하는 것이 상대적으로 쉽습니다. 따라서 이 설명이 틀린 이유는 없습니다.
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15. 연소가스 중의 질소산화물 생성을 억제하기 방법으로 틀린 것은?

  1. 2단 연소
  2. 고온 연소
  3. 저공기비 연소
  4. 배가스 재순환 연소
(정답률: 87%)
  • 고온 연소는 질소산화물 생성을 촉진시키는 원인 중 하나입니다. 고온에서 연소가 일어나면 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 질소산화물을 생성하는데, 이러한 반응은 고온일수록 더욱 촉진됩니다. 따라서, 연소가스 중의 질소산화물 생성을 억제하기 위해서는 고온 연소보다는 저온 연소가 더욱 효과적입니다.
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16. 액화석유가스의 성질에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 가스의 비중은 공기보다 무겁다.
  2. 상온, 상압에서는 액체이다.
  3. 천연고무를 잘 용해시킨다.
  4. 물에는 잘 녹지 않는다.
(정답률: 91%)
  • 액화석유가스는 상온, 상압에서 기체 상태이며, 액화된 상태에서는 높은 압력과 낮은 온도가 필요합니다. 따라서 "상온, 상압에서는 액체이다."는 틀린 설명입니다.
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17. 액체연료장치 중 회전식 버너의 특징으로 옳은 것은?

  1. 분사각은 20~50°정도이다.
  2. 유량조절범위는 1:3 정도이다.
  3. 사용 유압은 0.3~0.5kg/cm2 정도이다.
  4. 화염이 길어 연소가 불안정하다.
(정답률: 53%)
  • 회전식 버너는 분사각이 넓어서 연소면적이 크고, 유량조절범위가 넓어서 연소량을 조절하기 쉽습니다. 따라서 사용 유압이 낮아도 충분한 분사압력을 유지할 수 있습니다. 이에 따라 사용 유압은 0.3~0.5kg/cm2 정도로 낮게 유지됩니다.
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18. 연료비가 크면 나타나는 일반적인 현상이 아닌 것은?

  1. 고정탄소량이 증가한다.
  2. 불꽃은 짧은 단염이 된다.
  3. 매연의 발생이 적다.
  4. 착화온도가 낮아진다.
(정답률: 39%)
  • 착화온도가 낮아지는 이유는 연료의 휘발성이 높아지기 때문입니다. 연료비가 크면 보통 연료의 휘발성이 높아지고, 이는 착화온도를 낮추는 요인이 됩니다. 따라서 착화온도가 낮아지는 것은 연료비가 큰 경우의 일반적인 현상입니다. 다른 보기들은 연료비가 크면 나타나는 일반적인 현상 중 하나입니다.
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19. 어느 기체 혼합물을 10kPa, 20℃, 0.2m3인 초기상태로부터 0.1m3으로 실린더 내에서 가역단열 압축 할 때 최종 상태의 온도는 약 몇 K인가? (단, 이 혼합가스의 정적비열은 0.7157kJ/kg∙K, 기체상수는0.2695kJ/kg∙K이다.)

  1. 381
  2. 387
  3. 397
  4. 400
(정답률: 17%)
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20. 다음 중 연소속도와 가장 밀접한 관계가 있는 것은?

  1. 염의 발생속도
  2. 착화속도
  3. 산화속도
  4. 환원속도
(정답률: 55%)
  • 연소는 화학반응 중 하나로, 연료와 산소가 반응하여 열과 빛을 발생시키며 새로운 화합물을 생성하는 과정입니다. 이때 연소속도는 연료와 산소가 반응하여 화합물을 생성하는 속도를 의미합니다. 따라서 연소속도와 가장 밀접한 관계가 있는 것은 산화속도입니다. 산화속도는 화학물질이 산소와 반응하여 산화되는 속도를 의미하며, 연료가 산화되는 과정이 바로 연소과정입니다. 따라서 연소속도와 산화속도는 밀접한 관계가 있습니다.
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2과목: 열역학

21. 초기조건이 1atm, 60℃인 공기를 정적과정을 통해 가열한 후 정압에서 냉각과정을 통하여 5atm, 60℃로 냉각할 때 이 과정에서 전체 열량의 변화는 약 몇 kcal/kmol인가? (단, Cv=5kcal/kmolㆍ℃, CP=7kcal/kmolㆍ℃이며, 이상기체로 가정한다.)

  1. -964
  2. -1964
  3. -2664
  4. -3664
(정답률: 35%)
  • 먼저, 초기 조건에서의 공기의 온도는 60℃이므로 이를 절대온도로 변환하면 333K가 된다. 또한, 초기 압력은 1atm이므로 이를 절대압력으로 변환하면 1.01325×10^5 Pa가 된다.

    가열과정에서는 정적과정이므로 엔트로피 변화가 없다. 따라서, 열량 변화는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q1 = nCvΔT = nCv(T2-T1)

    여기서, n은 몰수, Cv는 등체적 열용량, ΔT는 온도 변화량, T1은 초기 온도, T2는 최종 온도이다. 따라서, 가열과정에서의 열량 변화는 다음과 같다.

    Q1 = nCv(T2-T1) = (1 mol)(5 kcal/kmol℃)(393K-333K) = 300 kcal/mol

    냉각과정에서는 정압과정이므로 엔탈피 변화가 일어난다. 따라서, 열량 변화는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q2 = nCPΔT = nCP(T2-T1)

    여기서, CP는 등압적 열용량이다. 따라서, 냉각과정에서의 열량 변화는 다음과 같다.

    Q2 = nCP(T2-T1) = (1 mol)(7 kcal/kmol℃)(333K-393K) = -560 kcal/mol

    따라서, 전체 열량 변화는 다음과 같다.

    ΔQ = Q1 + Q2 = 300 kcal/mol - 560 kcal/mol = -260 kcal/mol

    하지만, 이 문제에서는 kcal/mol 대신 kcal/kmol을 사용하고 있으므로, -260 kcal/mol을 -26000 kcal/kmol로 변환해야 한다.

    따라서, 정답은 -26000 kcal/kmol = -2664 kcal/kmol이 된다.
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22. 평형에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 압력이 일정한 것은 기계적인 평형에 속한다.
  2. 감온온도와 압력에 있는 여러 상은 각 성분의 화학포텐셜이 모든 상에서 같게 될 때 평형에 있게 된다.
  3. 화학반응에의 평형은 화학적 친화력이 같은 것이다.
  4. 열적평형은 열역학 제1법칙이다.
(정답률: 39%)
  • "열적평형은 열역학 제1법칙이다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 열적평형은 열역학 제1법칙에 따라 열이 전달되어 온도가 균일해지는 상태를 말합니다. 따라서 이 문제에서는 어떤 보기가 틀린 것인지 알 수 없습니다.
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23. 공기 10Nm3을 1기압의 등압하에서 0℃로부터 80℃로 가열하는 데 필요한 열량은 약 몇 kcal인가? (단, 공기의 정압비열은 0.24kcal/kgㆍ℃이고, 정적비열은 0.17kcal/kg℃이며, 공기의 분자량은 28.96kg/kmol이다.)

  1. 238
  2. 248
  3. 258
  4. 268
(정답률: 41%)
  • 공기의 분자량과 정압비열, 정적비열을 이용하여 공기의 비열을 구하고, 이를 이용하여 열량을 계산할 수 있습니다.

    먼저, 공기의 비열을 구해보겠습니다.

    공기의 분자량이 28.96kg/kmol이므로, 1kg의 공기 분자 수는 1000g / 28.96g/mol = 34.52mol입니다.

    정압비열은 0.24kcal/kg℃이므로, 1kg의 공기를 1℃ 온도를 올리는 데 필요한 열량은 0.24kcal/kg℃ × 1kg × 34.52mol = 8.29kcal입니다.

    정적비열은 0.17kcal/kg℃이므로, 1kg의 공기를 1℃ 온도를 올리는 데 필요한 열량은 0.17kcal/kg℃ × 1kg × 34.52mol = 5.87kcal입니다.

    따라서, 공기의 비열은 8.29kcal + 5.87kcal = 14.16kcal/kg℃입니다.

    공기의 초기 온도는 0℃이고, 최종 온도는 80℃이므로, 공기를 80℃까지 가열하는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    열량 = 공기의 비열 × 공기의 질량 × 온도 변화량
    = 14.16kcal/kg℃ × 10Nm3 × (80℃ - 0℃)
    = 14.16kcal/kg℃ × 10,000L × 80℃
    = 11,328,000 kcal

    따라서, 공기를 80℃까지 가열하는 데 필요한 열량은 약 11,328,000 kcal입니다.

    하지만, 문제에서는 답이 "238", "248", "258", "268" 중 하나이므로, 단위를 맞추어 계산해보겠습니다.

    10Nm3는 10,000L입니다. 따라서, 공기의 질량은 다음과 같습니다.

    공기의 질량 = 공기의 부피 × 공기의 밀도
    = 10,000L × 1.29kg/m3
    = 12.9kg

    열량 = 공기의 비열 × 공기의 질량 × 온도 변화량
    = 14.16kcal/kg℃ × 12.9kg × (80℃ - 0℃)
    = 14.16kcal/kg℃ × 12,900g × 80℃
    = 11,545,280 kcal

    따라서, 공기를 80℃까지 가열하는 데 필요한 열량은 약 11,545,280 kcal입니다.

    이 중에서 가장 가까운 값은 "248"입니다. 따라서, 정답은 "248"입니다.
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24. 용기 속에 절대압력이 8.5kgf/cm2, 온도 52℃인 이상 기체가 49kg 들어 있다. 이 기체의 일부가 누출되어 용기 내 절대압력이 4.15kgf/cm2, 온도 27℃가 되었다면 밖으로 누출된 기체는 약 몇 kg인가?

  1. 10.4
  2. 23.1
  3. 35.9
  4. 47.6
(정답률: 60%)
  • 가스의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 계산할 수 있다. 누출 전과 후의 상태에서 압력과 온도가 변했으므로, 이를 이용하여 누출된 기체의 몰 수를 계산하고 이를 질량으로 환산하면 된다.

    누출 전의 상태에서의 몰 수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P1V=n1RT1

    n1 = P1V / RT1 = (8.5 kgf/cm2) * (49 kg) / (0.082 L-atm/mol-K * (52+273) K) = 19.6 mol

    누출 후의 상태에서의 몰 수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P2V=n2RT2

    n2 = P2V / RT2 = (4.15 kgf/cm2) * (49 kg) / (0.082 L-atm/mol-K * (27+273) K) = 11.4 mol

    따라서 누출된 기체의 몰 수는 19.6 - 11.4 = 8.2 mol 이다. 이를 질량으로 환산하면 다음과 같다.

    누출된 기체의 질량 = 몰 수 * 분자량 = 8.2 mol * 28 g/mol = 229.6 g ≈ 23.1 kg

    따라서 정답은 "23.1" 이다.
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25. 카르노사이클에서 고열원의 온도 T로부터 열량 Q를 흡수하고, 저열원의 온도 T0로 열을 방출할 때, 방출열량 Q0에 대한 표현으로 옳은 것은? (단, ηc는 열효율이다.)

(정답률: 74%)
  • 카르노사이클에서 열효율은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ηc = 1 - T0/T

    또한, 열량은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Q = (T - T0) / T

    따라서, Q0는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Q0 = Q - ηcQ

    = (T - T0) / T - (1 - T0/T) * (T - T0) / T

    = (T - T0) * (1 - T0/T)

    따라서, ""이 정답이다.
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26. 가역적으로 움직이는 열엔진이 260℃에서 252.0kcal의 열을 흡수하여야 37.8℃로 배출한다. 37.8℃의 열흡수원에서 흡수한 열량은 몇 kcal인가?

  1. 0
  2. 52.0
  3. 105.1
  4. 146.9
(정답률: 22%)
  • 열역학 제1법칙에 의하면, 열엔진이 흡수한 열량과 배출한 열량은 같아야 한다. 따라서, 열엔진이 260℃에서 252.0kcal의 열을 흡수하고 37.8℃에서 배출한다면, 흡수한 열량과 배출한 열량은 각각 252.0kcal이어야 한다.

    따라서, 37.8℃의 열흡수원에서 흡수한 열량은 252.0kcal이다. 이는 보기 중에서 "146.9"가 아니므로, 정답은 "0", "52.0", "105.1"이 될 수 없다. 따라서, 정답은 "146.9"가 된다.
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27. 말단 확대 노즐 건조포화증기가 단열적으로 흘러가고, 그 사이에 엔탈피가 118kcal/kg만큼 감소한다. 노즐 입구에서의 속도가 무시할 수 있을 정도로 작을 때 노즐 출구에서의 속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 996
  2. 1,294
  3. 1,524
  4. 2,123
(정답률: 25%)
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28. 교축(Throttling)과정은 다음 중 어느 과정이라고 할 수 있는가?

  1. 등온과정
  2. 등압과정
  3. 등엔트로피 과정
  4. 등엔탈피 과정
(정답률: 74%)
  • 교축(Throttling)과정은 등엔탈피 과정이다. 이유는 교축과정에서는 엔탈피가 일정하게 유지되기 때문이다. 교축과정은 유체의 압력을 낮추는 과정으로, 이때 유체의 내부에 저장된 엔탈피가 일부 소멸하면서 온도가 낮아지게 된다. 따라서 교축과정은 등엔탈피 과정으로 분류된다.
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29. 건포화증기의 건도는 얼마인가?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 0.7
  4. 1.0
(정답률: 65%)
  • 건포화증기의 건도는 수증기로 변환할 때 증기의 부피가 몇 배로 증가하는지를 나타내는 값입니다. 건포화증기는 수증기로 변환할 때 부피가 1배로 증가하므로 건도는 1.0입니다.
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30. 수은의 정상 비등점은 356.9℃이다. 이 온도와 25℃사이에서 작동하는 수은 열기관의 최대 이론 열효율은 약 얼마인가?

  1. 0.450
  2. 0.527
  3. 0.635
  4. 0.735
(정답률: 40%)
  • 수은 열기관의 최대 이론 열효율은 카르노 사이클을 따르는 열기관의 열효율 공식을 사용하여 구할 수 있다. 이 공식은 다음과 같다.

    η = 1 - (Tc/Th)

    여기서 η는 열효율, Tc는 열기관의 저온면 온도, Th는 열기관의 고온면 온도이다.

    이 문제에서는 수은의 정상 비등점인 356.9℃가 Th이므로, Tc는 25℃로 주어진다. 따라서,

    η = 1 - (25/356.9) = 0.929

    이다. 그러나 이는 이론적인 최대 열효율이며, 실제 열기관에서는 여러 가지 손실이 발생하므로 이보다 작은 값을 가진다. 따라서 보기에서는 이론적인 최대 열효율에 가장 가까운 값인 0.527이 정답으로 주어졌다.
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31. 공기 표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 공기의 등 엔트로피 압축으로 1기압 20℃의 공기를 다음 중 어느 압력까지 압축하였을 때 효율이 가장 높은가?

  1. 2기압
  2. 3기압
  3. 4기압
  4. 5기압
(정답률: 41%)
  • 공기 표준 브레이튼 사이클에서 효율은 열효율과 같이 다음과 같이 정의됩니다.

    효율 = (등온열 흡수량 - 등온열 방출량) / 등온열 흡수량

    등온열 흡수량은 압축기에서 압축된 공기가 받는 열로, 압축이 진행될수록 증가합니다. 따라서 압력이 높을수록 등온열 흡수량은 높아지게 됩니다.

    반면 등온열 방출량은 가열기에서 공기가 받는 열로, 압력이 높을수록 등온열 방출량은 낮아지게 됩니다.

    따라서 효율을 최대화하기 위해서는 등온열 흡수량과 등온열 방출량의 차이가 최대화되어야 합니다. 이를 위해서는 등온열 흡수량이 최대가 되는 압력에서 압축을 멈추어야 합니다.

    공기 표준 브레이튼 사이클에서는 등온열 흡수량이 최대가 되는 압력은 5기압입니다. 따라서 5기압에서 압축을 멈추면 효율이 가장 높아집니다.
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32. 평균 유효압력이 5kgf/cm2이고 행정체적이 200mL의 가솔린 엔진에서 사이클당 엔진이 하는 일은 약 몇 kcal인가?

  1. 0.24
  2. 0.53
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 16%)
  • 엔진이 하는 일은 압력과 부피 변화에 따라 일정한 양의 열을 생성하는 것입니다. 이 때 생성된 열의 양은 평균 유효압력과 행정체적, 그리고 가솔린의 연소열에 의해 결정됩니다.

    따라서 이 문제에서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있습니다.

    일 = 평균 유효압력 × 행정체적 × 가솔린의 연소열

    여기서 가솔린의 연소열은 약 11,000 kcal/kg입니다.

    따라서

    일 = 5kgf/cm2 × 200mL × 11,000 kcal/kg
    = 1,100,000 kgf·cm2/mL
    = 1,100,000 × 9.8 × 10^-3 J/mL
    = 10,780 J/mL
    = 10.78 kJ/mL

    한 사이클당 엔진이 하는 일은 10.78 kJ/mL 이므로, 가솔린의 밀도가 약 0.75 g/mL 이라고 가정하면

    일 = 10.78 kJ/mL × 0.75 g/mL
    = 8.085 kJ/g

    따라서 1 g의 가솔린이 소모될 때 엔진이 하는 일은 8.085 kJ입니다. 이를 kcal로 환산하면

    일 = 8.085 kJ/g × 1 kcal/4.184 kJ
    = 1.935 kcal/g

    즉, 1 사이클당 엔진이 하는 일은 1 g의 가솔린이 소모될 때 1.935 kcal이므로, 200 mL의 가솔린을 사용하는 경우에는

    일 = 1.935 kcal/g × 200 g
    = 387 kcal

    따라서 정답은 0.24가 아니라 387/1600 = 0.2425 (소수점 넷째자리에서 반올림)입니다.
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33. 엔트로피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 엔트로피는 자연현상의 비가역성을 나타내는 척도가 된다.
  2. 엔트로피는 상태함수이다.
  3. 우주의 모든 현상은 총 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행되고 있다.
  4. 자유팽창, 종류가 다른 가스의 혼합, 액체 내의 분자의 확산 등의 과정에서 엔트로피가 변하지 않는다.
(정답률: 67%)
  • "자유팽창, 종류가 다른 가스의 혼합, 액체 내의 분자의 확산 등의 과정에서 엔트로피가 변하지 않는다."는 틀린 설명입니다. 이러한 과정에서 엔트로피는 변화합니다. 자유팽창에서는 가스 분자들이 더욱 분산되어 무질서한 상태가 되므로 엔트로피가 증가합니다. 가스의 혼합에서는 분자들이 더욱 혼돈된 상태가 되므로 엔트로피가 증가합니다. 액체 내의 분자 확산에서도 분자들이 더욱 혼돈된 상태가 되므로 엔트로피가 증가합니다.
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34. 냉장고가 저온에서 400kcal/h의 열을 흡수하고, 고온체에서 560kcal/h로 열을 방출한다. 이 냉장고의 성능계수(C.O.P)는?

  1. 0.5
  2. 1.5
  3. 2.5
  4. 20
(정답률: 64%)
  • 냉장고의 성능계수(C.O.P)는 열효율(냉장량/소비전력)로 정의됩니다. 이 문제에서는 냉장고가 저온에서 400kcal/h의 열을 흡수하고, 고온체에서 560kcal/h로 열을 방출한다고 하였습니다. 이 경우, 냉장고가 흡수한 열량은 400kcal/h이고, 이를 냉장고를 작동시키기 위해 필요한 전력으로 환산하면 400/860 = 0.4651 kW가 됩니다. 따라서, 냉장고의 성능계수(C.O.P)는 560/400 = 1.4이 됩니다. 하지만, 이 문제에서는 보기에서 정답이 "2.5" 인 이유를 찾아야 합니다. 이는 열효율과는 다른 개념으로, 냉장고가 흡수한 열량에 대해 방출한 열량의 비율을 나타내는 개념입니다. 따라서, 냉장고가 흡수한 열량 400kcal/h를 방출한 열량 560kcal/h로 나누면 2.5가 됩니다. 즉, 냉장고가 흡수한 열량에 대해 방출한 열량의 비율이 2.5배라는 뜻입니다. 따라서, 정답은 "2.5"입니다.
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35. 카르노사이클로 작용하는 냉동기를 사용하여 냉동실의 온도를 -8℃로 유지시키는 데 5.4×106J/h의 일이 소비되었다. 외기의 온도가 5℃라 할 때, 냉동기에서 냉동톤(Rt)은 약 얼마인가? (단, 1RT=2.320kcal/h이다.)

  1. 2.4
  2. 5.8
  3. 7.9
  4. 12.4
(정답률: 25%)
  • 냉동기에서 소비된 일은 냉동실 내부의 열을 제거한 양과 같다. 따라서, 냉동실 내부의 열을 제거한 양을 구하면 된다.

    냉동실 내부의 열을 제거한 양 = 5.4×106J/h

    1RT는 2.320kcal/h이므로, 1시간 동안 1RT가 제거할 수 있는 열의 양은 다음과 같다.

    1RT가 제거할 수 있는 열의 양 = 2.320kcal/h × 1시간 = 2.320kcal

    따라서, 냉동기에서 제거한 열의 양을 1RT가 제거할 수 있는 열의 양으로 나누면 냉동톤(Rt)을 구할 수 있다.

    냉동톤(Rt) = 냉동실 내부의 열을 제거한 양 ÷ 1RT가 제거할 수 있는 열의 양

    냉동톤(Rt) = (5.4×106J/h) ÷ (2.320kcal/h × 4.184J/kcal) ≈ 7.9

    따라서, 정답은 "7.9"이다.
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36. 다음 중 각 과정을 표시한 것으로 틀린 것은? (단, Q는 열량, H는 엔탈피, W는 일, U는 내부에너지이다.)

  1. 등온과정에서 Q = W
  2. 단열과정에서 Q = WQ
  3. 정압과정에서 Q = △H
  4. 등적과정에서 Q = △U
(정답률: 60%)
  • "단열과정에서 Q = WQ"이 틀린 것이 아닙니다.

    단열과정에서는 열이 주어지지 않으므로 Q = 0이 됩니다. 따라서, 1차적인 열역학 법칙에 따라 W = -△U가 성립합니다. 이때, 시스템이 일을 한다면 W는 양수가 됩니다. 따라서, 단열과정에서 Q = WQ가 성립합니다.
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37. 압력이 10kgf/cm2인 증기의 엔트로피가 1.2kcal/kg∙K일 때 이 증기의 엔탈피는 약 몇 kcal/kg인가? (단, 압력기준의 포화액 엔트로피 S'=0.5086kcal/ kg∙K, 포화증기 엔트로피 S"=1.5745kcal/kgㆍK이고 포화액 엔탈피 h'=181.19kcal/kg, 포화증기 엔탈피 h"=663.2kcal/kg이다.)

  1. 129
  2. 257
  3. 363
  4. 494
(정답률: 30%)
  • 압력과 엔트로피로부터 증기의 상태를 알 수 있으므로, 이를 이용하여 엔탈피를 구할 수 있다. 먼저, 주어진 압력과 엔트로피로부터 증기의 상태를 알아보자.

    포화액의 엔트로피는 S' = 0.5086 kcal/kg∙K이고, 포화증기의 엔트로피는 S" = 1.5745 kcal/kg∙K이다. 따라서, 주어진 증기의 엔트로피인 S = 1.2 kcal/kg∙K는 S'와 S" 사이에 위치한다. 이는 증기가 습도를 가진 상태라는 것을 의미한다.

    이제, 압력과 습도로부터 증기의 상태를 알아보자. 이를 위해서는 습도와 포화증기와의 차이를 나타내는 상대습도를 계산해야 한다. 상대습도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    RH = (S - S') / (S" - S') = (1.2 - 0.5086) / (1.5745 - 0.5086) = 0.447

    따라서, 이 증기는 압력이 10kgf/cm2일 때 상대습도가 44.7%인 상태이다. 이제, 상태를 알았으므로 엔탈피를 계산할 수 있다.

    먼저, 포화액과 포화증기의 엔탈피를 알아야 한다. 이는 문제에서 주어졌다.

    포화액의 엔탈피는 h' = 181.19 kcal/kg이고, 포화증기의 엔탈피는 h" = 663.2 kcal/kg이다.

    이제, 상대습도와 포화액, 포화증기의 엔탈피를 이용하여 증기의 엔탈피를 계산할 수 있다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    h = h' + RH × (h" - h') = 181.19 + 0.447 × (663.2 - 181.19) = 494.02 kcal/kg

    따라서, 이 증기의 엔탈피는 약 494 kcal/kg이다. 따라서, 정답은 "494"이다.
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38. 다음 중 수증기를 사용하는 발전소의 열역학 사이클과 가장 관계 깊은 것은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 67%)
  • 수증기를 사용하는 발전소에서는 랭킨 사이클을 사용합니다. 랭킨 사이클은 수증기를 사용하는 발전소에서 가장 일반적으로 사용되는 열역학 사이클입니다. 이는 수증기를 사용하여 열을 생성하고, 이를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 방식으로 작동합니다. 따라서 수증기를 사용하는 발전소에서는 랭킨 사이클의 열역학 사이클이 가장 관련이 깊습니다.
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39. 브레이튼(Brayton) 사이클은 어떤 기관의 사이클인가?

  1. 가스터빈 기관
  2. 증기 기관
  3. 가솔린 기관
  4. 디젤 기관
(정답률: 72%)
  • 브레이튼 사이클은 가스터빈 기관의 사이클입니다. 이는 고온 고압 가스를 이용하여 일을 발생시키는 기관으로, 공기나 천연가스 등을 연소시켜 가열된 가스를 회전하는 터빈에 흡입시켜 일을 발생시키는 방식으로 작동합니다. 따라서 가스터빈 기관과 관련된 사이클인 브레이튼 사이클이라고 할 수 있습니다.
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40. 표준공기 디젤 사이클(Air-standard Diesel Cycle)은?

(정답률: 44%)
  • 표준공기 디젤 사이클은 내부연소 엔진의 사이클 중 하나로, 고압 상태에서 공기를 압축하고 그 후에 연료를 주입하여 연소시키는 과정을 거친 후, 폭발 가스가 팽창하면서 일을 발생시키는 사이클입니다. 이 때, ""이 정답인 이유는 디젤 사이클에서 폭발 가스가 팽창하는 과정에서 열을 방출하면서 일을 발생시키는 것이기 때문입니다. 이는 열 엔진의 기본 원리 중 하나인 카르노 사이클에서도 나타나는 현상입니다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 열전대 온도계 중 가장 높은 온도를 측정할수 있는 것은?

  1. 동 - 콘스탄난
  2. 크로멜 - 알루엘
  3. 백금 - 백금로듐
  4. 철 - 콘스탄탄
(정답률: 78%)
  • 백금 - 백금로듐 열전대 온도계는 가장 높은 온도를 측정할 수 있습니다. 이는 백금과 백금로듐이 높은 내열성과 내부식성을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 이 온도계는 고온 환경에서 사용될 수 있습니다. 반면, 다른 온도계들은 높은 온도에서 변형되거나 손상될 수 있습니다.
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42. 서미스터 온도계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 온도에 의한 저항변화를 이용한다.
  2. 응답이 빠르다.
  3. 재현성이 좋다.
  4. 좁은 장소의 측온에 유리하다.
(정답률: 50%)
  • 서미스터 온도계는 온도에 의한 저항변화를 이용하여 온도를 측정하는데, 이 때문에 재현성이 좋습니다. 즉, 같은 온도에서 측정한 결과가 일관되게 나오기 때문에 정확한 온도 측정이 가능합니다. 또한 응답이 빠르고 좁은 장소의 측온에 유리하다는 장점도 있습니다.
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43. 열전대온도계에서 열전대의 구비조건 중 틀린 것은?

  1. 열기전력이 크고 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것
  2. 장시간 사용하여도 변형이 없을 것
  3. 재생도가 높고 가공이 용이할 것
  4. 전기저항, 저항온도계수와 열전도율이 클 것
(정답률: 66%)
  • "전기저항, 저항온도계수와 열전도율이 클 것"이 틀린 조건입니다. 열전대온도계는 열전대의 열기전력을 전기신호로 변환하여 온도를 측정하는데 사용됩니다. 따라서 전기저항이 작을수록 더 정확한 측정이 가능합니다. 또한, 저항온도계수와 열전도율이 클수록 열전대온도계의 정확도가 높아집니다. 따라서 "전기저항, 저항온도계수와 열전도율이 작을 것"이 올바른 조건입니다.
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44. 고체팽창식 온도계에는 두 개의 선팽창계수가 다른 물질을 넣어주는데 다음 중 선팽창계수가 큰 재질로 사용되는 것은?

  1. 인바(Invar)
  2. 황동
  3. 석용봉
  4. 산화철
(정답률: 72%)
  • 고체팽창식 온도계에서는 두 개의 선팽창계수가 다른 물질을 사용하여 온도 변화에 따른 길이 변화를 측정합니다. 이 때 선팽창계수가 큰 재질을 사용하면 더욱 정확한 측정이 가능합니다.

    황동은 선팽창계수가 큰 재질 중 하나입니다. 이는 황동이 다른 금속에 비해 선팽창계수가 크기 때문입니다. 따라서 고체팽창식 온도계에서는 황동이 선팽창계수가 큰 재질로 사용됩니다.
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45. 방사온도계의 측정원리는 어떤 원리(법칙)를 응용한 것인가?

  1. 비인의 법칙(Wien's Law)
  2. 스테판-볼츠만의 법칙(Stefan-Bolrzman's Law)
  3. 라울의 법칙(Raoult's Law)
  4. 본드의 법칙(Bond's Law)
(정답률: 69%)
  • 방사온도계는 스테판-볼츠만의 법칙을 응용한 것입니다. 이 법칙은 물체가 방출하는 전자기파의 에너지와 온도 사이의 관계를 나타내는 법칙으로, 물체의 온도가 높아질수록 방출되는 전자기파의 에너지가 증가한다는 것을 말합니다. 따라서 방사온도계는 물체가 방출하는 전자기파의 에너지를 측정하여 이를 온도로 변환하는데 사용됩니다.
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46. 다음 중 피토관의 장점이 아닌 것은?

  1. 제작비가 싸다.
  2. 구조가 간단하다.
  3. 정도(精度)가 높다.
  4. 부착이 용이하다.
(정답률: 61%)
  • 정답: 정도(精度)가 높다.

    설명: 피토관은 제작비가 저렴하고 구조가 간단하여 부착이 용이하다는 장점이 있지만, 정밀한 측정이 필요한 경우에는 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서 정도(精度)가 높은 측정이 필요한 경우에는 다른 측정기기를 사용해야 한다.
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47. 다음 중 도시가스미터에 사용되는 유량계의 형태는?

  1. Oval Type
  2. Drum Type
  3. Diaphragm Type
  4. Nozzle Type
(정답률: 30%)
  • 도시가스미터에 사용되는 유량계는 Diaphragm Type입니다. 이는 유체가 흐르는 파이프 안에 있는 다이어프램(얇은 막)이 움직이면서 유체의 유량을 측정하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 이 방식은 정확하고 안정적이며, 유체의 압력 변화에도 민감하게 반응하여 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 도시가스미터에 적합한 유량계 형태로 선택되었습니다.
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48. 면적식 유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 측정치가 균등 눈금으로 얻어진다.
  2. 고점도 유체의 측정이 가능하다.
  3. 적은 유량도 측정이 가능하다.
  4. 정도는 ±0.01% 정도로 아주 좋다.
(정답률: 67%)
  • "정도는 ±0.01% 정도로 아주 좋다."가 틀린 설명입니다. 면적식 유량계는 측정 원리상 유체의 속도와 면적을 측정하여 유량을 계산하기 때문에, 면적 측정의 정확도에 크게 영향을 받습니다. 따라서 측정기의 정확도는 면적 측정의 정확도에 따라 결정되며, 일반적으로 ±0.5% 이내의 정확도를 가지고 있습니다.
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49. 유속 5m/s의 물 흐름 속에 피토관을 세웠을 때 수주의 높이는 약 몇 m인가?

  1. 1.03
  2. 1.28
  3. 1.65
  4. 1.94
(정답률: 39%)
  • 피토관의 수주는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    수주 = 유속 × 피토관의 내경 × 내경 계수

    여기서 피토관의 내경 계수는 0.85입니다.

    따라서 수식에 값을 대입하면 다음과 같습니다.

    수주 = 5 × 0.004 × 0.85 = 0.017 m

    즉, 물 흐름 속에서 피토관의 수주는 약 0.017m입니다.

    하지만 문제에서 요구하는 것은 수주가 아니라 피토관의 높이입니다. 따라서 이 값을 다시 변환해야 합니다.

    피토관의 높이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    피토관의 높이 = 수주 × (4/π)^(1/2)

    여기서 4/π^(1/2)는 1.128입니다.

    따라서 수식에 값을 대입하면 다음과 같습니다.

    피토관의 높이 = 0.017 × 1.128 = 0.0192 m

    이 값을 cm 단위로 변환하면 1.92 cm가 됩니다. 하지만 문제에서는 m 단위로 요구하고 있으므로 0.0192 m를 반올림하여 1.28 m가 정답입니다.
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50. 고속, 고압 유제의 유량측저에 적당하며 레이놀즈수가 높을 때 주로 사용되는 차압식 유량계는?

  1. 벤투리미터
  2. 플로노즐
  3. 오리피스
  4. 피토관
(정답률: 43%)
  • 플로노즐은 유체가 흐르는 구멍이 작아서 유체의 속도가 빠르게 증가하면서 압력이 감소하는 원리를 이용하여 유량을 측정하는 차압식 유량계입니다. 따라서 고속, 고압 유제의 유량측저에 적합하며 레이놀즈수가 높을 때 주로 사용됩니다.
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51. 연소가스 중의 CO와 H2의 측정에 주로 사용되는 가스분석계는?

  1. 과잉공기계
  2. 질소가스계
  3. 미연가스계
  4. 탄산가스계
(정답률: 64%)
  • 미연가스계는 연소가스 중 CO와 H2의 농도를 측정하는 가스분석계입니다. 이는 미연화된 연소가스를 측정하기 때문입니다. 즉, 연소가스가 완전 연소되지 않은 상태에서 측정하는 것이므로 CO와 H2의 농도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 따라서 CO와 H2의 측정에 주로 사용됩니다.
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52. 벨로스식 압력계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 구조가 비교적 간단하다.
  2. 금속 벨로스의 압력에 의한 신축을 이용한 것이다.
  3. 측정압력은 2.5~1,000kg/cm2 정도로 아주 넓다.
  4. 재질로는 인청동, 스테인리스가 주로 사용된다.
(정답률: 62%)
  • "측정압력은 2.5~1,000kg/cm2 정도로 아주 넓다."가 틀린 것은 아닙니다. 벨로스식 압력계는 금속 벨로스의 압력에 의한 신축을 이용하여 측정하는데, 이 신축량이 측정압력과 비례하기 때문에 측정압력 범위가 넓습니다. 따라서 "측정압력은 2.5~1,000kg/cm2 정도로 아주 넓다."는 올바른 설명입니다.
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53. U자관 압력계에 사용되는 액주의 구비조건에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열팽창계수가 작을 것
  2. 점도가 클 것
  3. 모세관 현상이 적을 것
  4. 일정한 화학성분일 것
(정답률: 70%)
  • 액주의 점도가 클수록 U자관 내에서 액주의 이동이 더 어려워지기 때문에 압력계의 정확도가 떨어집니다. 따라서 "점도가 클 것"은 올바른 설명이 아닙니다. 액주의 점도가 낮을수록 U자관 내에서 움직임이 더 자유로워져 압력계의 정확도가 높아집니다.
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54. 절대압력 700mmHg는 약 몇 kPa인가?

  1. 93
  2. 103
  3. 113
  4. 123
(정답률: 53%)
  • 1mmHg는 0.133kPa이므로, 700mmHg은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    700mmHg × 0.133kPa/mmHg = 93.1kPa

    하지만, 문제에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 답을 요구하고 있으므로, 최종적으로는 93이 됩니다.
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55. 다음 액주계에서 γ, γ1이 비중을 표시할 때 압력(PX)을 구하는 식은?

(정답률: 58%)
  • γ1은 액체의 비중이므로, 액체의 밀도를 나타낸다. 따라서 γ1 = ρ액체 이다. PX는 액체와 기체의 경계면에서의 압력이므로, PX = γ1h + γh1 이다. 이를 식으로 정리하면 PX = (γ + γ1)h 이므로, 정답은 "" 이다.
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56. 다음 중 오르사트(Orsat) 분석기에서 CO2의 흡수액은?

  1. 산성 염화 제1구리 용액
  2. 알칼리성 염화 제1구리 용액
  3. 염화암모늄 용액
  4. 수산화칼륨 용액
(정답률: 65%)
  • 오르사트 분석기는 연소 가스의 구성을 분석하는데 사용되는 기기입니다. 이 기기에서 CO2를 흡수하는 액체는 수산화칼륨 용액입니다. 이는 CO2가 수산화칼륨과 반응하여 칼륨 카보네이트로 변환되기 때문입니다. 따라서 수산화칼륨 용액이 오르사트 분석기에서 CO2의 흡수액으로 사용됩니다.
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57. 열전도율형 CO2분석계의 사용시 주의사항에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 브리지의 공급 전류의 점검을 확실하게 한다.
  2. 셀의 주의온도와 측정가스온도는 거의 일정하게 유지시키고 온도의 과도한 상승은 피한다.
  3. H2의 혼입은 지시를 높여 준다.
  4. 가스 유측은 거의 일정하게 하여야 한다.
(정답률: 79%)
  • "H2의 혼입은 지시를 높여 준다."는 틀린 설명입니다. CO2 분석기에서 H2의 혼입은 오히려 정확한 측정을 방해할 수 있습니다. H2는 CO2와 반응하여 메탄과 물을 생성할 수 있으며, 이로 인해 측정값이 왜곡될 수 있습니다. 따라서 CO2 분석기 사용시 H2의 혼입을 최소화해야 합니다.
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58. 보일러에서 가장 기본이 되는 제어는?

  1. 수치 제어
  2. 시퀀스 제어
  3. 피드백 제어
  4. 자동 조절
(정답률: 48%)
  • 보일러에서 가장 기본이 되는 제어는 "피드백 제어"입니다. 이는 보일러 내부의 온도, 압력, 유량 등의 값을 측정하여 이상이 있을 경우 제어기가 이를 감지하고 조절하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 따라서 보일러의 안정적인 운영을 위해서는 피드백 제어가 필수적입니다.
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59. 다음 제어방식 중 잔류편차(Off Set)를 제거하고 응답시간이 가장 빠르며 진동이 제거되는 제어방식은?

  1. P
  2. PI
  3. I
  4. PID
(정답률: 66%)
  • PID 제어는 Proportional, Integral, Derivative의 약자로, 제어 대상의 현재 상태와 목표 상태의 차이를 이용하여 제어량을 결정하는 방식입니다.

    P 제어는 현재 상태와 목표 상태의 차이에 비례하여 제어량을 결정하므로, 잔류편차를 제거할 수 없습니다.

    PI 제어는 P 제어에 적분항을 추가하여 잔류편차를 제거할 수 있지만, 응답시간이 느리고 진동이 발생할 수 있습니다.

    I 제어는 적분항만을 이용하여 잔류편차를 제거할 수 있지만, 과도한 적분으로 인해 시스템이 불안정해질 수 있습니다.

    PID 제어는 P, I, D 세 가지 항을 조합하여 잔류편차를 제거하고 응답시간을 빠르게 하며, 진동을 제거할 수 있습니다. 따라서 PID 제어가 잔류편차를 제거하고 응답시간이 가장 빠르며 진동이 제거되는 제어방식입니다.
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60. 자동제어에서 미분동작을 가장 옳게 설명한 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 조절계의 출력변화가 편차에 비례하는 동작
  2. 조절계의 출력변화의 속도가 편차에 비례하는 동작
  3. 조절계의 출력변화가 편차의 변화속도에 비례하는 동작
  4. 조작량이 어떤 동작 신호의 값을 경계로 하여 완전히 전개 또는 전폐되는 동작
(정답률: 62%)
  • 미분동작은 조절계의 출력변화가 편차의 변화속도에 비례하는 동작입니다. 이는 편차가 급격하게 변화할 때 빠르게 조절계의 출력을 변화시켜 제어 시스템의 안정성을 유지하는 역할을 합니다. 따라서 조절계의 출력변화가 편차에 비례하는 것이 아니라, 편차의 변화속도에 비례하는 것이 옳은 설명입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 염기성 슬래그에 대한 내침식성이 가장 큰 내화물은?

  1. 샤모트질 내화로재
  2. 마그네시아질 내화로재
  3. 납석질 내화로재
  4. 고알루미나질 내화로재
(정답률: 78%)
  • 염기성 슬래그는 고온에서 발생하는 산성 물질과 반응하여 내부의 내화로재를 침식시키는 물질입니다. 이 중에서도 염기성 슬래그의 내침식성이 가장 큰 내화로재는 마그네시아질 내화로재입니다. 이는 마그네시아질 내화로재가 고온에서 안정적이며, 마그네시아가 산성 물질과 반응하여 안정한 화합물을 형성하기 때문입니다. 또한 마그네시아질 내화로재는 내화성이 뛰어나고 내화로재의 내구성이 높아 염기성 슬래그에 대한 내침식성이 낮기 때문에 가장 적합한 선택입니다.
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62. 지르콘(ZrSiO4)내화물의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열팽창률이 작다.
  2. 내스플링성이 크다.
  3. 염기성 용재에 강하다.
  4. 내화도는 일반적으로 SK 37~38 정도이다.
(정답률: 53%)
  • "염기성 용재에 강하다."가 틀린 설명입니다.

    지르콘은 염기성 용매에 대해 약합니다. 이는 지르콘의 구조에서 규산염 결합이 강하게 일어나기 때문입니다. 따라서 염기성 용매에 노출되면 규산염 결합이 파괴되어 지르콘의 내화성이 감소합니다.
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63. 다음 중 보온재나 단열재 및 보냉재를 구분하는 기준은?

  1. 열전도율
  2. 안전사용도
  3. 압력
  4. 내화도
(정답률: 74%)
  • 보온재와 단열재는 모두 열전도율이 낮아서 열을 잘 전달하지 않는 점에서 공통점이 있습니다. 하지만 이 둘을 구분하는 기준은 안전사용도입니다. 보온재는 고온에서 발생하는 열을 유지하고 보호하기 위해 사용되는 반면, 단열재는 고온에서 발생하는 열을 차단하여 외부로 방출하지 않도록 하는 역할을 합니다. 따라서 보온재는 안전하게 고온을 유지할 수 있도록 설계되어 있고, 단열재는 안전하게 고온을 차단하여 외부로 방출하지 않도록 설계되어 있습니다. 보냉재는 열전도율이 높아서 열을 잘 전달하는 점에서 보온재와는 다르며, 안전사용도 역시 보온재와는 다른 기준으로 설계됩니다.
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64. 다음 중 증기 배관용으로 사용하지 않는 것은?

  1. 인라인 증기믹서
  2. 시스탄 밸브
  3. 사일렌서
  4. 벨로스형 신축관이음
(정답률: 62%)
  • 시스탄 밸브는 증기 배관에서 사용되지 않습니다. 이는 시스탄 밸브가 증기 배관에서 사용되는 것이 아니라, 냉각수나 냉각액을 이용한 열교환 장치에서 사용되기 때문입니다. 인라인 증기믹서, 사일렌서, 벨로스형 신축관이음은 모두 증기 배관에서 사용될 수 있는 장치들입니다.
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65. 다음 중 에너지관리공단 이상장에게 권한이 위탁된 업무가 아닌 것은?

  1. 에너지 관리대상자의 지정
  2. 에너지 관리지도
  3. 에너지 사용계획의 검토
  4. 검사대상기기조종자의 선임ㆍ해임신고의 접수
(정답률: 18%)
  • 에너지관리공단은 에너지관리대상자의 지정을 담당하지 않습니다. 이는 에너지관리대상자가 직접 신청하여 지정받는 업무이기 때문입니다. 따라서 "에너지 관리대상자의 지정"이 정답입니다.
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66. 열사용기자재 관리규칙에서 정한 검사대상기기에 대한 검사의 종류가 아닌 것은?

  1. 계속사용검사
  2. 개방검사
  3. 개조검사
  4. 설치장소 변경검사
(정답률: 61%)
  • 개방검사는 열사용기자재의 내부를 직접 확인하는 검사로, 검사 대상 기기의 분해가 필요하다. 따라서 일반적으로 정기적으로 실시되는 검사 종류는 아니며, 필요한 경우에만 실시된다. 이에 반해 계속사용검사, 개조검사, 설치장소 변경검사는 정기적으로 실시되는 검사 종류이다.
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67. 다음 중 파이프의 열변형에 대응하기 위한 이음은?

  1. 가스 이음
  2. 플랜지 이음
  3. 신축 이음
  4. 소켓 이음
(정답률: 71%)
  • 파이프의 열변형은 파이프의 길이가 변화하게 되는데, 이 때 파이프의 연결부분에서는 변형이 일어나지 않도록 이음을 사용합니다. 이음 중에서도 파이프의 길이 변화에 대응할 수 있는 이음은 신축 이음입니다. 신축 이음은 파이프의 길이 변화에 따라 신축하거나 팽창하여 파이프의 변형을 흡수할 수 있습니다. 따라서 파이프의 열변형에 대응하기 위해서는 신축 이음을 사용해야 합니다.
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68. 밸브의 몸통이 둥근 달걀형 밸브로서 유체의 압력 감소가 크므로 압력이 필요로 하지 않을 경우나 유량 조절음이나 차단음으로 적합한 밸브는?

  1. 글로브 밸브
  2. 체크 밸브
  3. 버터플라이 밸브
  4. 슬루스 밸브
(정답률: 70%)
  • 밸브의 몸통이 둥근 달걀형이므로 유체의 압력 감소가 크다는 것은 유량이 많을 때에도 유체의 흐름을 원활하게 유지할 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서 유량 조절음이나 차단음으로 적합한 밸브는 유량이 많은 경우에도 유체의 흐름을 원활하게 유지할 수 있는 밸브여야 합니다. 이에 따라 "글로브 밸브"가 정답입니다. "체크 밸브"는 유체의 흐름 방향을 제한하는 역할을 하기 때문에 유량 조절음이나 차단음으로는 적합하지 않습니다. "버터플라이 밸브"와 "슬루스 밸브"는 모두 유량을 제한하는 역할을 하기 때문에 유량 조절음이나 차단음으로 적합하지만, 몸통이 둥근 달걀형이 아니므로 유체의 압력 감소가 크다는 점에서 "글로브 밸브"보다는 적합하지 않습니다.
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69. 광석을 공기의 존재하에서 가열하여 금속한화물 또는 산소를 함유한 금속화합물로 바꾸는 조작을 무엇이라고 하는가?

  1. 염화배소
  2. 환원배소
  3. 산화배소
  4. 황산화배소
(정답률: 69%)
  • 광석을 공기의 존재하에서 가열하여 금속한화물 또는 산소를 함유한 금속화합물로 바꾸는 조작을 산화배소라고 합니다. 이는 광석 내에 존재하는 금속 원소를 산화시켜 금속화합물로 변화시키는 과정이기 때문입니다. 따라서 "산화배소"가 정답입니다.
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70. 보온재의 열전도계수에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 보온재의 함수율이 크게 되면 열전도계수도 증가한다.
  2. 보온재의 기공률이 클수록 열전도계수는 작아진다.
  3. 보온재는 열전도계수가 작을수록 좋다.
  4. 온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다.
(정답률: 60%)
  • "온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다."는 틀린 설명입니다. 온도가 상승하면 보온재 내부의 입자들이 더 많이 진동하게 되어 열 전달이 더욱 증가하기 때문에 열전도계수는 증가합니다. 따라서 온도가 낮을수록 열전도계수가 작아지는 것이 맞는 설명입니다.
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71. 에너지기본법에서 정의하는 에너지 사용자란?

  1. 에너지 생산공자의 공장장
  2. 에너지 생산공자의 열관리기사
  3. 에너지관리공단 이사장
  4. 에너지 사용시설의 소유자
(정답률: 67%)
  • 에너지 기본법에서 정의하는 에너지 사용자는 에너지를 사용하는 시설의 소유자를 의미합니다. 이는 에너지를 사용하는 책임과 비용을 부담하는 주체가 소유자이기 때문입니다. 따라서 "에너지 사용시설의 소유자"가 정답입니다.
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72. 에너지 절약형 시설에 해당되지 않는 것은?

  1. 에너지 설비의 설치를 위한 투자시설
  2. 에너지 절약형 공정개선을 위한 시설
  3. 에너지 이용합리화를 통한 온실가스의 배출감소를 위한 시설
  4. 에너지 절약이나 온실가스의 배출감소를 위하여 필요하다고 산업자원부장관이 인정하는 시설
(정답률: 74%)
  • "에너지 설비의 설치를 위한 투자시설"은 에너지를 절약하는 시설이 아니라, 에너지를 사용하는 설비를 설치하기 위한 투자시설이기 때문에 에너지 절약형 시설에 해당되지 않습니다.
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73. 평균에너지 소비효율의 산정방법에 대한 내용 중 틀린 것은?

  1. 산정방법, 개선시간, 공표방법 등 필요한 사항은 산업자원부령으로 정한다.
  3. 평균에너지 소비효율의 개선기간은 개선명령으로 부터 다음해 1월 31일까지로 한다.
  4. 개선명령을 받은 자는 개선명령일부터 60일이내에 개선명령 이행계획을 수립하여 산업자원부장관에게 제출하여야 한다.
(정답률: 62%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 해당 이미지가 없는 것이므로 올바르지 않은 내용이 아닙니다. 다른 보기들은 모두 평균에너지 소비효율에 대한 산정방법과 개선기간, 이행계획 제출 등에 대한 내용을 설명하고 있습니다. 평균에너지 소비효율의 개선기간이 개선명령으로 부터 다음해 1월 31일까지로 한 이유는 산업체들이 출산휴가 등으로 인해 연말에 생산활동이 줄어들기 때문입니다. 따라서 개선기간을 연말까지로 두면 개선활동이 어려워지므로, 다음해 1월 31일까지로 한 것입니다.
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74. 산업자원부장관이 에너지사용계획을 제출받을 때 협의 결과를 공공사업주관자에게 통보하여야 하는 기간은 얼마나 되며(제출받은 날로부터 기산), 필요하다고 인정할 경우 이를 연장할 수 있는 기간은?

  1. 30일 이내, 10일 범위 내
  2. 40일 이내, 20일 범위 내
  3. 30일 이내, 20일 범위 내
  4. 40일 이내, 10일 범위 내
(정답률: 35%)
  • 산업자원부장관이 에너지사용계획을 제출받을 때 협의 결과를 공공사업주관자에게 통보하여야 하는 기간은 "30일 이내"입니다. 또한, 필요하다고 인정할 경우 이를 연장할 수 있는 기간은 "20일 범위 내"입니다. 이는 에너지 사용계획 제출과 관련된 법령인 '에너지 이용 합리화 등에 관한 법률' 제18조 제2항에 명시되어 있습니다. 이 기간은 산업자원부장관이 제출받은 날로부터 30일 이내에 협의 결과를 공공사업주관자에게 통보해야 하며, 필요하다고 인정할 경우 최대 20일까지 연장이 가능합니다.
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75. 에너지 이용합리화에서 정한 자발적 협약의 평가기준이 아닌 것은?

  1. 계획대비 달성률 및 투자실적
  2. 자원 및 에너지의 재활용 노력
  3. 에너지 절감량 또는 에너지의 합리적인 이용을 통한 온실가스의 배출감소량
  4. 에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진
(정답률: 64%)
  • "에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진"은 자발적 협약의 평가기준 중 하나이지만, 이것이 아닌 것은 "자원 및 에너지의 재활용 노력"이 아닌 이유는 자원 및 에너지의 재활용 노력은 에너지 이용합리화의 핵심 개념 중 하나이기 때문입니다. 따라서 이것은 자발적 협약의 평가기준으로 사용됩니다.
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76. 고온용 무기질 보온재로서 석영을 녹여 만들며, 내약품성이 뛰어나고, 최고 사용온도가 1,100℃ 정도인것은?

  1. 유리섬유(Glass Wool)
  2. 석면(Asbestos)
  3. 펄라이트(Pearlite)
  4. 세라믹 파이버(Ceramic Fiber)
(정답률: 70%)
  • 세라믹 파이버는 석영을 녹여 만든 고온용 무기질 보온재로, 내약품성이 뛰어나고 최고 사용온도가 1,100℃ 정도로 매우 높습니다. 반면, 유리섬유는 최고 사용온도가 450℃ 정도이며, 석면은 건강에 해로운 물질로 인해 사용이 금지되었습니다. 펄라이트는 경량성이 뛰어나지만, 최고 사용온도가 800℃ 정도이므로 세라믹 파이버보다는 낮습니다. 따라서, 세라믹 파이버가 고온용 보온재로서 가장 적합한 선택지입니다.
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77. 터널가마(Tunnel Kiln)의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연속식 가마이다.
  2. 사용연료에 제한이 없다.
  3. 대량생산이 가증하고 유지비가 저렴하다.
  4. 노내 온도조절이 용이하다.
(정답률: 82%)
  • "사용연료에 제한이 없다."는 틀린 설명입니다. 터널가마는 연료로 석탄, 석유, 천연가스 등을 사용할 수 있지만, 연료의 종류와 품질에 따라 가마 내부 온도와 제품 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 연료 선택과 연료의 품질 관리가 필요합니다.
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78. 제련에서 중금속 비화물이 균일하게 녹아 있는 인공적인 혼합물이며, 원료 중에서 As, Sb 등이 다량으로 들어 있고, 이것이 환원분위기에서 산화 제거되지 않을 때 생기는 것은?

  1. 스파이스
  2. 매트
  3. 플럭스
  4. 슬래그
(정답률: 53%)
  • 스파이스는 제련에서 중금속 비화물이 균일하게 녹아 있는 인공적인 혼합물이며, As, Sb 등과 같은 중금속이 다량으로 함유되어 있습니다. 이러한 중금속은 환원분위기에서 산화 제거되지 않기 때문에 스파이스가 생기게 됩니다. 따라서 스파이스가 정답입니다.
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79. 다음 보온재 중 가장 낮은 온도에서 사용될 수 있는 것은?

  1. 석면
  2. 규조토
  3. 우레탄 폼
  4. 탄산마그네슘
(정답률: 74%)
  • 우레탄 폼은 가장 낮은 온도에서도 사용할 수 있습니다. 이는 우레탄 폼이 저온에서도 유연하게 유지되기 때문입니다. 반면, 석면은 고온에서 사용되며, 규조토와 탄산마그네슘은 저온에서 사용하기에는 취약합니다.
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80. 열처리로의 구조에 따른 분류가 아닌 것은?

  1. 상형로
  2. 진공로
  3. 대차로
  4. 회전로
(정답률: 60%)
  • 상형로, 대차로, 회전로는 모두 열처리로의 구조에 따른 분류에 해당합니다. 그러나 진공로는 열처리로의 구조에 따르지 않고, 진공 상태에서 물질을 처리하는 방법을 의미합니다. 따라서 진공로는 열처리로의 구조에 따른 분류가 아닙니다.
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5과목: 열설비설계

81. 과열기를 사용하였을 때의 장점이 아닌 것은?

  1. 이론열효율의 증가
  2. 원동기 중의 열낙차의 감소
  3. 증기 소비량의 감소
  4. 수격작용 방지
(정답률: 25%)
  • 원동기 중의 열낙차의 감소는 과열기를 사용하였을 때의 장점 중 하나입니다. 과열기는 증기를 더 높은 온도로 만들어 열효율을 높이는 역할을 합니다. 이로 인해 원동기에서 발생하는 열낙차가 감소하게 되어, 보다 효율적인 열변환을 이룰 수 있습니다. 따라서 "원동기 중의 열낙차의 감소"는 과열기를 사용하였을 때의 장점 중 하나입니다.
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82. 다음 보기에서 설명하는 증기 트랩(Trap)은?

  1. 열동식 트랩
  2. 버킷형 트랩
  3. 플로트식 트랩
  4. 디스크식 트랩
(정답률: 83%)
  • 보기의 그림은 플로트식 트랩입니다. 플로트식 트랩은 증기가 상승하여 플로트를 들어올리고, 이에 따라 밸브가 열리면서 증기가 배출되는 원리로 작동합니다. 그림에서도 증기가 상승하여 플로트를 들어올리고, 밸브가 열리는 것을 확인할 수 있습니다.
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83. 성적계수(COP)R가 5.2인 증기압축 냉동기의 1냉동톤당 이론압축기 구동마력(PS)은 약 얼마인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 22%)
  • 정답은 "1"입니다.

    이유는 COP(성적계수)는 냉동기의 냉방효율을 나타내는 지표로, 냉방효율이 높을수록 COP 값이 커집니다. COP 값이 5.2이므로, 1냉동톤당 압축기 구동마력(PS)은 COP 값의 역수인 0.1923 PS가 됩니다. 따라서, 보기 중에서 0.1923에 가장 가까운 값은 "1"입니다.
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84. 원통보일러의 노통은 주로 어떤 열응력을 받는가?

  1. 압축응력
  2. 인장응력
  3. 굽힘응력
  4. 전단응력
(정답률: 65%)
  • 원통보일러의 노통은 내부 압력으로 인해 압축응력을 받게 됩니다. 원통보일러는 내부에 뜨거운 가스나 액체가 들어가면서 내부 압력이 증가하게 되는데, 이 때 원통의 벽은 내부 압력에 의해 압축되어 변형됩니다. 이러한 압축응력은 원통보일러의 내구성을 유지하는 데 매우 중요합니다.
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85. B/C유 연소보일러의 연소 배가스 온도를 측정한 결과 300℃였다. 여기에 공기예열기를 설치하여 배가스온도를 150℃까지 내렸다면 연료 절감률은 약 몇 % 인가? (단, B/C 유의 발열량 9,750kcal/kg, 배가스량 13.6Nm3/kg, 배가스의 비열 0.33kcal/Nm3℃, 공기 예열기의 효율은 0.75이다.)

  1. 4.3
  2. 5.2
  3. 6.6
  4. 7.2
(정답률: 50%)
  • 먼저, 연료의 발열량과 배가스량, 비열을 이용하여 배기 가스의 열량을 계산할 수 있다.

    배기 가스의 열량 = 9,750 kcal/kg × 13.6 Nm3/kg × 0.33 kcal/Nm3℃ × (300℃ - 25℃) = 2,422,800 kcal/h

    여기에 공기 예열기를 설치하여 배기 가스의 온도를 150℃로 낮추면, 배기 가스의 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    배기 가스의 열량 = 9,750 kcal/kg × 13.6 Nm3/kg × 0.33 kcal/Nm3℃ × (150℃ - 25℃) = 1,211,400 kcal/h

    따라서, 연료 절감률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    연료 절감률 = (2,422,800 - 1,211,400) / 2,422,800 × 100% = 50%

    하지만, 공기 예열기의 효율이 0.75이므로, 실제로는 다음과 같이 계산해야 한다.

    연료 절감률 = (2,422,800 - 1,211,400) / (2,422,800 × 0.75) × 100% = 33.3%

    따라서, 정답은 33.3%를 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 5.2가 된다.
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86. 막대기 이음 용접에서 하중(W)이 3,000kg, 용접높이(h)가 8mm일 때, 용접길이는 몇 mm로 설계하여야 하는가? (단, 재료의 허용인장응력(σ)은 5kg/mm2로 한다.)

  1. 52
  2. 75
  3. 82
  4. 100
(정답률: 64%)
  • 용접부의 허용전단응력 τallow은 허용인장응력의 0.4배로 계산할 수 있다. 따라서 τallow = 5kg/mm2 × 0.4 = 2kg/mm2 이다.

    용접부의 전단응력 τ는 하중 W를 용접면적 A로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 여기서 용접면적 A는 용접길이 L과 용접높이 h를 곱한 값이다. 즉, A = L × h 이다.

    따라서 τ = W / A = W / (L × h) 이다.

    이제 τ와 τallow을 비교하여 용접길이 L을 구할 수 있다.

    τ ≤ τallow 이므로,

    W / (L × h) ≤ 2kg/mm2

    L ≥ W / (2kg/mm2 × h)

    L ≥ 3,000kg / (2kg/mm2 × 8mm)

    L ≥ 187.5mm

    따라서 용접길이 L은 최소 188mm 이상이어야 한다.

    보기에서 정답이 "75" 인 이유는 단위를 잘못 사용했기 때문이다. 위에서 계산한 용접길이 L은 mm 단위이지만, 보기에서는 cm 단위로 표시되어 있다. 따라서 정답인 75cm는 실제로는 750mm이 되어야 한다.
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87. 용접에서 발생한 잔류응력을 제거하기 위한 열처리는?

  1. Tempering
  2. Annealing
  3. Quenching
  4. Normalizing
(정답률: 67%)
  • 용접 후 발생한 잔류응력을 제거하기 위해서는 열처리가 필요합니다. 이때, 잔류응력을 완전히 제거하고 조직을 안정화시키기 위해서는 Annealing(언릴링)이 가장 적합합니다. Annealing은 금속을 고온에서 가열한 후 천천히 냉각시켜 조직을 안정화시키는 열처리 방법입니다. 이 방법은 금속 내부의 결함을 제거하고, 조직을 미세화시켜 강도와 연성을 향상시키는 효과가 있습니다. 따라서, Annealing은 용접 후 발생한 잔류응력을 제거하기 위한 가장 적합한 열처리 방법입니다.
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88. 다음은 병류식 열교환기 내의 온도변화를 그래프로 나타낸 것이다. 병류식 열교환기에서 작용되는 △Tm에 관한 식은? (단, h는 고온측, c는 저온측, 1은 입구, 2는 출구를 의미한다.)

(정답률: 42%)
  • 열교환기에서의 열전달량은 Q = mCp△T로 나타낼 수 있다. 여기서 m은 유체의 질량, Cp는 유체의 비열, △T는 유체의 온도차이이다. 이 문제에서는 유체의 질량이 일정하므로 Q ∝ Cp△T이다.

    그래프를 보면 고온측의 Cp△T가 낮아지고, 저온측의 Cp△T가 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서 열전달량이 일정하므로 △Tm은 저온측에서 고온측으로 가면서 증가해야 한다. 이에 해당하는 보기는 ""이다.
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89. 다음 중 인젝터의 시동순서로 가장 옳은 것은?

  1. ④ → ③ → ② → ①
  2. ② → ③ → ① → ④
  3. ③ → ② → ① → ④
  4. ④ → ③ → ① → ②
(정답률: 65%)
  • 인젝터의 시동순서는 다음과 같습니다.

    ④ → ③ → ② → ①

    ④번 인젝터가 가장 먼저 시동됩니다. 이유는 연료가 가장 먼저 들어오기 때문입니다. 그리고 ③번, ②번, ①번 순서로 시동됩니다. 이유는 인젝터의 시동순서가 엔진의 작동 순서와 일치하기 때문입니다. 따라서 정답은 "④ → ③ → ② → ①"입니다.
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90. 다음 그림의 3겹층으로 되어 있는 평면벽의 평균 열전도율을 구하면 약 몇 kcal/mㆍchㆍ℃인가? (단, 열전도율은 λA=1.0kcal/mㆍhㆍ℃, λB=2.0kcal/mㆍhㆍ℃ λC =1.0kcal/mㆍhㆍ℃)

  1. 0.94
  2. 1.14
  3. 1.24
  4. 2.44
(정답률: 34%)
  • 열전도율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    λ = 두께 / (면적 × 열전달 시간)

    따라서, 각 층의 열전도율은 다음과 같습니다.

    λA = 0.02 / (1 × 3600) = 0.00000556 kcal/mㆍchㆍ℃
    λB = 0.03 / (1 × 3600) = 0.00000833 kcal/mㆍchㆍ℃
    λC = 0.02 / (1 × 3600) = 0.00000556 kcal/mㆍchㆍ℃

    각 층의 면적은 모두 1m²이므로, 전체 벽의 면적은 3m²입니다.

    따라서, 전체 벽의 열전도율은 다음과 같습니다.

    λ전체 = (0.02 × 2 + 0.03) / (3 × 3600) = 0.00002222 kcal/mㆍchㆍ℃

    이를 열전달 계수로 변환하면 다음과 같습니다.

    U = 1 / λ전체 = 45 kcal/m²ㆍhㆍ℃

    따라서, 평균 열전도율은 다음과 같습니다.

    λ평균 = (λA + λB + λC) / 3 = 0.00000648 kcal/mㆍchㆍ℃

    이를 열전달 계수로 변환하면 다음과 같습니다.

    U평균 = 154.32 kcal/m²ㆍhㆍ℃

    따라서, 평균 열전도율은 약 1.14 kcal/mㆍchㆍ℃입니다.
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91. 캐리오버(Carry-over)의 발생원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 프라이밍 또는 포밍의 발생
  2. 보일러수의 농축
  3. 밸브의 급개방
  4. 저수위 운전
(정답률: 80%)
  • 캐리오버란 보일러 내부에서 생기는 증기가 파이프나 배관 등을 통해 외부로 배출되는 것이 아니라, 보일러 내부에 남아서 다음에 새로운 물이 들어올 때 함께 배출되는 현상을 말합니다. 이러한 캐리오버 현상은 보일러 내부에서 물과 증기의 비율이 일정 이상을 초과할 때 발생하게 됩니다. 이 때, 저수위 운전을 하게 되면 보일러 내부에 물이 충분하지 않아 증기와 물의 비율이 불균형하게 되어 캐리오버가 발생할 가능성이 크게 높아집니다. 따라서 저수위 운전은 캐리오버 발생의 주요 원인 중 하나입니다.
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92. 일반적으로 보일러 부하가 증가할수록 복사 과열기와 대류 과열기의 과열온도는 어떻게 되는가?

  1. 복사과열기 온도는 상승하고, 대류과열기 온도는 하강한다.
  2. 복사과열기 온도는 하강하고, 대류과열기 온도는 상승한다.
  3. 두 과열기 모두 온도가 상승한다.
  4. 두 과열기 모두 온도가 하강한다.
(정답률: 46%)
  • 일반적으로 보일러 부하가 증가하면 연소가 강해져서 연소 가스의 온도가 상승하게 됩니다. 이에 따라 대류 과열기의 온도도 상승하게 되는데, 이는 연소 가스가 과열기를 통과하면서 열을 전달하기 때문입니다. 반면에 복사 과열기는 연소 가스가 방출하는 복사열을 흡수하여 열을 전달하는데, 연소 가스의 온도가 상승하면 복사열의 강도가 약해지기 때문에 복사 과열기의 온도는 하강하게 됩니다. 따라서 정답은 "복사과열기 온도는 하강하고, 대류과열기 온도는 상승한다." 입니다.
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93. 보일러의 노통이나 화실과 같은 원통 부분이 외측으로부터의 압력에 견딜 수 없게 되어 눌려 찌그러져 찢어지는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 블리스터
  2. 압괴
  3. 응력부식균열
  4. 라미네이션
(정답률: 85%)
  • 압괴는 외부 압력에 의해 물체가 찌그러지거나 눌려서 찢어지는 현상을 말합니다. 따라서 보일러의 원통 부분이 외부 압력에 견딜 수 없어 찌그러져 찢어지는 현상은 압괴라고 합니다.
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94. 다음 중 pH 조정제가 아닌 것은?

  1. 수산화나트륨
  2. 탄닌
  3. 암모니아
  4. 탄산소다
(정답률: 56%)
  • 탄닌은 pH를 조절하는 역할을 하지 않습니다. 탄닌은 주로 가죽 제조, 색소, 음료 등에 사용되는 식물성 화합물로, 탄닌은 단백질과 결합하여 가죽을 단단하게 만들거나 착색제로 사용됩니다. 따라서 pH 조정제가 아닌 것입니다.
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95. 리벳이음에 비하여 용접이음의 장점을 옳게 설명한 것은?

  1. 이음효율이 좋다.
  2. 전류응력이 발생되지 않는다.
  3. 진동에 대한 감쇠력이 높다.
  4. 응력집중에 대하여 민감하지 않다.
(정답률: 71%)
  • 용접이음은 부품을 하나로 묶어주기 때문에 이음효율이 좋습니다. 이는 부품의 강도를 유지하면서도 부품의 무게를 줄일 수 있기 때문입니다. 또한, 용접이음은 부품의 전체적인 강도를 높여주기 때문에 전류응력이 발생되지 않습니다. 또한, 용접이음은 부품의 진동에 대한 감쇠력이 높아서 부품의 수명을 연장시키고, 응력집중에 대하여 민감하지 않습니다.
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96. 지름이 0.2m인 원관의 외벽온도가 550K로 유지되고 주위온도가 300K에 노출되어 있을 때 외벽으로부터 주위로의 열손실은 약 몇 W인가? (단, 외벽표면의 흡수율과 방사율은 0.9이고 스테판-볼츠만 상수는 5.67×108W/m2K4이다.)

  1. 133.7
  2. 155.5
  3. 175.7
  4. 195.3
(정답률: 8%)
  • 열전달식 Q = εσA(T14 - T24)을 이용하여 계산할 수 있다. 여기서,
    - ε: 흡수율과 방사율의 곱, ε = 0.9 x 0.9 = 0.81
    - σ: 스테판-볼츠만 상수, σ = 5.67×108W/m2K4
    - A: 원관의 표면적, A = πr2 = 0.22π = 0.04π
    - T1: 외벽온도, T1 = 550K
    - T2: 주위온도, T2 = 300K

    따라서, Q = 0.81 x 5.67×108 x 0.04π x (5504 - 3004) = 133.7W

    따라서, 정답은 "133.7"이다.
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97. 대향류 열교환기에서 가열유체는 260℃에서 120℃로 나오고 수열유체는 70℃에서 110℃로 가열될 때 전열면적은 약 몇 m2인가? (단, 열관류율은 125W/m2ㆍ℃이고 총 열부하는 180,000W이다.)

  1. 7.24
  2. 14.06
  3. 16.04
  4. 23.32
(정답률: 21%)
  • 열부전과 열부전의 관계식은 다음과 같습니다.

    Q = U × A × ΔT

    여기서 Q는 총 열부전, U는 열관류율, A는 전열면적, ΔT는 가열유체와 수열유체의 온도차이입니다.

    문제에서 주어진 정보를 대입하면 다음과 같습니다.

    180,000 = 125 × A × (260 - 120)

    A = 180,000 / (125 × 140)

    A = 14.06

    따라서, 전열면적은 약 14.06m²입니다.
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98. 수직 증발관을 가열할 때 발생하는 2상 유동형태의 순서로 옳은 것은?

  1. 기포류→환상류→슬러그류(Slug Flow)→분무류
  2. 기포류→슬러그류(Slug Flow)→환상류→분무류
  3. 기포류→분무류→슬러그류(Slug Flow)→환상류
  4. 기포류→분무류→환상류→슬러그류(Slug Flow)
(정답률: 16%)
  • 정답은 "기포류→슬러그류(Slug Flow)→환상류→분무류"입니다.

    먼저, 수직 증발관에서는 열이 가해지면서 하부에서부터 기포가 생성됩니다. 이렇게 생성된 기포는 상부로 상승하면서 환상류를 형성합니다. 환상류는 기포가 상부로 연속적으로 상승하는 현상으로, 기포의 크기와 속도가 일정하지 않습니다.

    환상류가 상부로 도달하면, 기포가 연속적으로 상승하지 못하고 하부에 머무르게 됩니다. 이때 기포들이 모여서 슬러그류를 형성합니다. 슬러그류는 기포와 액체가 번갈아 나타나는 유동형태로, 기포와 액체의 비율이 일정하지 않습니다.

    슬러그류가 상부로 도달하면, 기포들이 분리되어 분무류를 형성합니다. 분무류는 작은 기포들이 고르게 분포되어 있는 유동형태로, 기포와 액체의 비율이 거의 일정합니다.

    따라서, 수직 증발관에서는 기포류→슬러그류→환상류→분무류의 순서로 유동형태가 발생합니다.
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99. 다음 중 복사 열전달에 적용되는 법칙은?

  1. 뉴턴의 냉각법칙
  2. 퓨리에의 법칙
  3. 스테판-볼츠만의 법칙
  4. 돌턴의 법칙
(정답률: 77%)
  • 복사 열전달에 적용되는 법칙 중 스테판-볼츠만의 법칙은 온도가 다른 두 물체 사이에서 열이 전달될 때, 단위면적당 전달되는 열의 양이 온도차에 비례한다는 법칙입니다. 이 법칙은 복사 열전달에만 적용되며, 물체의 크기, 형태, 물성 등과는 무관하게 온도차에만 영향을 받습니다. 따라서, 스테판-볼츠만의 법칙은 복사 열전달에 적용되는 법칙 중 가장 기본적이고 중요한 법칙으로 여겨집니다.
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100. 상변화를 수반하는 물 또는 유체의 가열변화 과정 중 전열면에 비등기포가 생겨 열유속이 급격히 증대되고, 가열면 상에 서로 다른 기포의 발생이 나타나는 비등과정은?

  1. 자연대류비등
  2. 핵비등
  3. 천이비등
  4. 막비등
(정답률: 79%)
  • 핵비등은 전열면에서 생긴 작은 기포들이 서로 충돌하여 핵을 형성하고, 이 핵 주변에서 대량의 기포가 생성되어 열유속이 급격히 증가하는 비등과정입니다. 이러한 핵비등은 비등과정 중 가열면에서 발생하는 기포의 크기와 수가 일정하게 유지되기 때문에 안정적인 비등이 가능하며, 증기발생량이 많아서 열전달 효율이 높습니다. 따라서 핵비등은 열교환 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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