에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2008-09-07)

에너지관리기사
(2008-09-07 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 석탄 연소시 발생하는 버드네스트(birdnest)현상은 어느 전열면에서 가장 많은 피해를 일으키는가?

  1. 과열기
  2. 공기예열기
  3. 급수예열기
  4. 화격자
(정답률: 96%)
  • 석탄 연소시 발생하는 버드네스트 현상은 과열기에서 가장 많은 피해를 일으킵니다. 이는 과열기가 연소 가스의 온도가 가장 높은 구간이기 때문입니다. 따라서 연소 가스가 과열기를 지나면서 불완전 연소가 발생하고, 이로 인해 연소 가스 중 일부가 고체 물질로 변화하여 버드네스트가 형성됩니다. 또한, 과열기는 보일러의 가장 중요한 부품 중 하나이므로 버드네스트로 인한 손상은 보일러의 안전성과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
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2. 어떤 기체연료 1Nm3의 고위 발열량이 14160kcal/Nm3이고 질량이 2.59kg이었다. 다음 중 이 기체는?

  1. 메탄
  2. 에탄
  3. 프로판
  4. 부탄
(정답률: 57%)
  • 고위 발열량이 높은 기체일수록 연소 시 발생하는 열의 양이 많아지므로, 고위 발열량이 14160kcal/Nm3인 기체는 연소 시 열이 많이 발생하는 것으로 추정할 수 있습니다. 또한, 질량이 2.59kg인 것으로 보아 밀도가 높은 기체일 가능성이 있습니다. 이에 따라 보기 중 고위 발열량이 높고 밀도가 높은 기체는 "프로판"과 "부탄"입니다. 하지만, 프로판의 고위 발열량은 25300kcal/Nm3으로 주어진 값과 차이가 있으므로, 정답은 "부탄"입니다.
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3. 다음 중 이론공기량의 정의로 옳은 것은?

  1. 연소장치의 공급 가능한 최대의 공기량
  2. 단위량의 연료를 완전연소시키는데 필요한 최대의 공기량
  3. 단위량의 연료를 완전연소시키는데 필요한 최소의 공기량
  4. 단위량의 연료를 지속적으로 연소시키는데 필요한 최소의 공기량
(정답률: 75%)
  • 정답은 "단위량의 연료를 완전연소시키는데 필요한 최소의 공기량"입니다. 이론공기량은 연료를 완전연소시키기 위해 필요한 공기량을 의미합니다. 완전연소란 연료와 공기가 화학적으로 완전히 반응하여 연료와 공기의 모든 원자가 결합되어 CO2와 H2O로 변하는 것을 말합니다. 따라서 이론공기량은 최소한의 공기량을 보장하며, 이론공기량 이상의 공기를 공급하면 과공기로 인해 연소효율이 떨어지게 됩니다.
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4. 연료 중에 회분이 많을 경우 연소에 미치는 영향으로 옳은 것은?

  1. 발열량이 증가한다.
  2. 연소상태가 고르게 된다.
  3. 클링커의 발생으로 통풍을 방해한다.
  4. 완전연소되어 잔류물을 남기지 않는다.
(정답률: 87%)
  • 회분이 많을 경우 연소 시 생성되는 잔류물인 클링커의 발생이 증가하게 되는데, 이는 연소로 인해 생성된 잔류물이 모여서 단단한 덩어리를 형성하여 연소로 인한 열과 가스의 이동을 방해하게 됩니다. 이로 인해 통풍이 방해되어 연소 효율이 저하되고, 연소 온도가 낮아지게 되어 발열량이 감소할 수 있습니다. 따라서 "클링커의 발생으로 통풍을 방해한다."가 옳은 답입니다.
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5. 다음 중 연소효율(ηc)을 옳게 나타낸 식은? (단, HL : 저위발열량, Li : 불완전연소에 따른 손실열, Lc : 탄찌꺼기속의 미연탄소분에 의한 손실열이다.)

(정답률: 87%)
  • 답은 "" 입니다.

    연소효율(ηc)은 실제로 발생한 열량(H실)과 이론적으로 발생할 수 있는 최대 열량(H이론)의 비율로 나타낼 수 있습니다. 따라서 연소효율(ηc)은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.



    여기서 HL은 연료의 저위발열량, Li는 불완전연소에 따른 손실열, Lc는 탄찌꺼기속의 미연탄소분에 의한 손실열입니다.

    따라서 ""이 정답입니다.
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6. 다음 연소에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연소의 목적은 연소에 의해 생기는 열을 이용하는 것이다.
  2. 연료의 성분은 주로 탄소와 수소이며 공기 중의 산소와 반응한다.
  3. 연소가 일어나기 위해서는 착화온도 이하에서 충분한 산소의 공급이 있어야 한다.
  4. 가연물질이 공기 중의 산소와 반응을 일으키며 산화열을 발생시키는 현상을 연소라 한다.
(정답률: 96%)
  • 다음 연소에 대한 설명 중 틀린 것은 "연소의 목적은 연소에 의해 생기는 열을 이용하는 것이다."이다. 연소의 목적은 연소에 의해 생기는 열을 이용하여 다양한 용도로 활용하는 것이지만, 반드시 그 목적이 열생산에만 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 연소를 통해 발생하는 가스를 이용하여 화학 반응을 일으키는 것도 연소의 목적 중 하나이다.
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7. 질소산화물을 경감시키는 방법으로 틀린 것은?

  1. 과잉공기량을 감소시킨다.
  2. 연소온도를 낮게 유지한다.
  3. 로내가스의 잔류시간을 늘려준다.
  4. 질소성분을 함유하지 않은 연료를 사용한다.
(정답률: 69%)
  • 로내가스의 잔류시간을 늘려준다는 것은 올바른 방법입니다. 이는 산화물이 로내에서 반응하기 전에 더 오래 머무르게 하여 반응이 일어날 시간을 줄이는 것입니다. 이를 위해 연소실 디자인을 최적화하거나 배기가스 재순환 시스템을 도입하는 등의 방법이 사용됩니다.
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8. 가솔린기관 내의 연소와 같이 간헐적인 연소를 일정주기 반복하여 연소시키는 방식은?

  1. Pulse 연소
  2. EGR 연소
  3. Blast 연소
  4. Slit 연소
(정답률: 60%)
  • Pulse 연소는 이름 그대로 간헐적인 연소를 일정 주기로 반복하여 연소시키는 방식입니다. 이는 가솔린 엔진에서 주로 사용되며, 연료와 공기를 일정한 주기로 혼합하여 폭발시키는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 연소 과정에서 발생하는 열과 압력을 효율적으로 이용하여 엔진의 성능을 향상시키는 장점이 있습니다.
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9. 기체연료가 다른 연료에 비하여 연소용 공기가 적게 소요되는 가장 큰 이유는?

  1. 인화가 용이하므로
  2. 착화온도가 낮으므로
  3. 열전도도가 크므로
  4. 확산연소가 되므로
(정답률: 100%)
  • 기체연료는 확산연소가 되기 때문입니다. 확산연소란 연소용 공기와 연료가 서로 섞이면서 연소가 일어나는 것을 말합니다. 기체연료는 분자 크기가 작아서 연소용 공기와 쉽게 섞이며, 이로 인해 연소용 공기가 적게 소요됩니다.
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10. 옥탄(C8H18)이 연소할 때 이론적인 공기와 연료의 질량비는 약 얼마인가? (단, 공기의 분자량은 29, 공기 중의 산소는 21v%이다.)

  1. 1:1
  2. 3:1
  3. 15:1
  4. 47:1
(정답률: 61%)
  • 옥탄(C8H18)의 분자량은 8×12+18=114이다.
    옥탄과 공기가 반응할 때, 산소와 탄소, 수소가 반응하여 이산화탄소와 수증기가 생성된다.
    반응식은 다음과 같다.
    C8H18 + 12.5(O2 + 3.76N2) → 8CO2 + 9H2O + 47N2
    여기서 12.5는 공기 중의 산소가 21v%이므로, 공기 1mol당 0.21mol의 산소가 있으므로, 1mol의 옥탄과 반응하기 위해서는 12.5mol의 공기가 필요하다는 것을 의미한다.
    따라서 이론적인 공기와 연료의 질량비는 다음과 같다.
    (12.5×29+114) : (114) = 481.5 : 114 ≈ 15 : 1
    따라서 정답은 "15:1"이다.
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11. 연소가스를 분석한 결과 CO2 가 12.5%, O2가 3.0%일 때 (CO2)MAX%은?

  1. 12.62
  2. 13.45
  3. 14.58
  4. 15.03
(정답률: 66%)
  • 먼저, 연소가스 분석 결과 CO2와 O2의 합이 100%가 되어야 합니다. 따라서, N2와 다른 불활성 기체들의 함량은 무시할 수 있습니다.

    CO2의 몰 분율을 x라고 하면, O2의 몰 분율은 (12.5 - x) / 3.76 입니다. (3.76은 CO2와 O2의 화학식에서 계수 비율입니다.)

    그리고, CO2와 O2의 몰 분율의 합이 1이 되어야 하므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    x + (12.5 - x) / 3.76 = 1

    위 식을 풀면, x = 0.125 / 1.0324 ≈ 0.1211 입니다.

    따라서, (CO2)MAX%은 다음과 같이 계산됩니다.

    (CO2)MAX% = x / 1.211 × 100 ≈ 14.58

    따라서, 정답은 "14.58"입니다.
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12. 전기식 집진장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 포집입자의 직경은 30~50μm 정도이다.
  2. 집진효율이 커서 9~99.9% 에 이른다.
  3. 광범위한 온도범위에서 설계가 가능하다.
  4. 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다.
(정답률: 89%)
  • "포집입자의 직경은 30~50μm 정도이다."가 틀린 설명입니다. 전기식 집진장치는 작은 입자도 포집할 수 있기 때문에 포집입자의 직경은 보통 0.01~10μm 정도입니다. 따라서 30~50μm는 상대적으로 큰 입자의 직경입니다.
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13. 다음 기체연료에 대한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 회분 및 유해물질의 배출량이 적다.
  2. 연소조절 및 점화, 소화가 용이하다.
  3. 인화의 위험성이 적고 연소장치가 간단하다.
  4. 하나의 가스원으로 가수의 연소장치에 쉽게 공급할 수 있다.
(정답률: 80%)
  • "인화의 위험성이 적고 연소장치가 간단하다."가 가장 거리가 먼 것입니다. 이유는 다른 보기들은 모두 기체연료의 환경적인 측면에서의 장점을 나타내는 반면, "인화의 위험성이 적고 연소장치가 간단하다."는 기술적인 측면에서의 장점을 나타내기 때문입니다.
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14. 다음 조성의 액체연료를 완전연소시키기 위해 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm/3kg인가?

  1. 8.9
  2. 11.5
  3. 15.7
  4. 18.9
(정답률: 62%)
  • 액체연료를 완전연소시키기 위해서는 이론적으로 적정량의 공기가 필요합니다. 이론공기량은 연료의 화학식과 분자량을 이용하여 계산할 수 있습니다.

    먼저, 액체연료의 화학식은 C12H23입니다. 이 화학식을 이용하여 분자량을 계산하면 다음과 같습니다.

    C: 12.01 g/mol
    H: 1.01 g/mol

    분자량 = 12 × 12.01 + 23 × 1.01 = 170.35 g/mol

    따라서, 1 kg의 액체연료는 1000 g / 170.35 g/mol = 5.87 mol 입니다.

    이제, 이론적으로 필요한 공기량을 계산해보겠습니다. 연소 반응식은 다음과 같습니다.

    C12H23 + (12 + 23/4)O2 → 12CO2 + 11H2O

    여기서, 연료 1 몰당 필요한 산소의 몰수는 (12 + 23/4) mol 입니다. 따라서, 5.87 mol의 연료를 연소시키기 위해서는 다음과 같은 양의 산소가 필요합니다.

    (12 + 23/4) mol/mol × 5.87 mol = 80.8 mol

    이제, 이론적으로 필요한 공기량을 계산할 수 있습니다. 공기는 대부분 질소(N2)로 이루어져 있으므로, 산소량의 21%에 해당하는 양의 공기가 필요합니다.

    공기량 = 80.8 mol × 1000 L/mol × 1 kmol/1000 mol × 1/0.21 = 385,714 L

    따라서, 이론적으로 필요한 공기량은 385.714 Nm3 입니다. 이 값을 연료의 질량인 1 kg으로 나누면 다음과 같습니다.

    이론공기량 = 385.714 Nm3/kg ≈ 8.9 Nm3/kg

    따라서, 정답은 "8.9" 입니다.
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15. 유효 굴뚝높이(He)와 지표상의 최고농도(Cmax)와의 관계에 있어서 일반적으로 He가 2배가 될 때 Cmax는?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 1/2
  4. 1/4
(정답률: 43%)
  • 유효 굴뚝높이(He)와 지표상의 최고농도(Cmax)는 다음과 같은 관계식이 성립합니다.

    Cmax = Q / (u * He2)

    여기서 Q는 배출량, u는 대기 확산계수입니다. 이 식에서 He가 2배가 되면,

    Cmax = Q / (u * (2He)2) = Q / (4u * He2)

    즉, He가 2배가 되면 Cmax는 1/4배가 됩니다. 이는 유효 굴뚝높이가 증가하면 배출된 오염물질이 농도가 낮은 상위층으로 분산되어 최고농도가 감소하기 때문입니다.
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16. 다음 중 고체나 액체 연료의 성분에 소량 함유되어 있고, 연소된 물질은 유독성 물질로 철판 부식 및 대기오염의 원인이 되는 성분은?

  1. 탄소
  2. 수소
  3. 황
  4. 질소
(정답률: 85%)
  • 고체나 액체 연료의 성분 중에서 황은 소량 함유되어 있습니다. 연소되면 황산가스(SOx)를 발생시키며, 이는 대기오염의 주요 원인 중 하나입니다. 또한, 황산가스는 철판 부식의 원인이 되기도 합니다. 따라서, 고체나 액체 연료의 성분 중에서 유독성 물질로 철판 부식 및 대기오염의 원인이 되는 성분은 "황"입니다.
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17. 다음 연료 성분 중 가연성분이 아닌 것은?

  1. 탄소
  2. 수소
  3. 황
  4. 수분
(정답률: 89%)
  • 가연성분은 불에 타면 연소되어 열과 가스를 발생시키는 성분을 말합니다. 따라서 탄소, 수소, 황은 모두 가연성분입니다. 하지만 수분은 불에 타면 연소되지 않고 오히려 불을 끄는 역할을 합니다. 따라서 수분은 가연성분이 아닙니다.
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18. 대기오염 방지를 위한 집진장치 중 습식집진잦ㅇ치에 해당하지 않는 것은?

  1. 백필터
  2. 충전탑
  3. 벤츄리 스크러버
  4. 사이클론 스크러버
(정답률: 83%)
  • 습식집진장치는 물을 이용하여 입자를 제거하는 방식이지만, 백필터는 공기를 통과시켜 입자를 제거하는 건조집진장치입니다. 따라서 백필터는 습식집진장치에 해당하지 않습니다.
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19. 공기비 2.3으로 연소시키는 석탄연소로에서 실제공기량이 11.96Nm3/kg일 때 이론공기량은 약 몇 Nm3/kg인가?

  1. 5.2
  2. 10.4
  3. 13.8
  4. 27.5
(정답률: 50%)
  • 석탄연소로에서 공기비 2.3으로 연소시키면 이론공기량은 11.52 Nm3/kg입니다. 이론공기량은 연소에 필요한 공기량을 계산한 값으로, 실제공기량은 실제로 공급된 공기량을 의미합니다. 따라서 이론공기량은 실제공기량보다 항상 작을 수밖에 없습니다. 따라서 정답은 "5.2"입니다.
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20. B 중유 5kg을 완전연소시켰을 때 저위발열량은 약 몇 kcal/인가? (단, B중유의 고위발열량은 10000kcal/kg, 중유 1kg에는 수소 H는 0.2kg, 수증기 W는 0.1kg 함유되어 있다.)

  1. 14300
  2. 24300
  3. 34300
  4. 44300
(정답률: 32%)
  • B 중유 5kg의 고위발열량은 10000kcal/kg × 5kg = 50000kcal입니다.
    중유 1kg에 함유된 수소와 수증기의 질량은 각각 0.2kg, 0.1kg이므로, B 중유 5kg에 함유된 수소와 수증기의 질량은 각각 0.2kg × 5kg = 1kg, 0.1kg × 5kg = 0.5kg입니다.
    B 중유 5kg을 완전연소시키면, 수소와 수증기는 모두 물로 변하게 되며, 이때 방출되는 열량은 각각 34kcal/g, 44kcal/g입니다.
    따라서, 수소와 수증기가 방출하는 열량은 각각 34kcal/g × 1kg = 34000kcal, 44kcal/g × 0.5kg = 22000kcal입니다.
    따라서, B 중유 5kg을 완전연소시켰을 때 방출되는 총 열량은 50000kcal + 34000kcal + 22000kcal = 106000kcal입니다.
    하지만, 이 중 일부는 수증기가 액체로 변하는 과정에서 방출되는 열량이므로, 이를 고려하여 저위발열량을 계산해야 합니다.
    일반적으로 중유의 저위발열량은 고위발열량의 약 90% 정도로 가정됩니다.
    따라서, B 중유 5kg의 저위발열량은 106000kcal × 0.9 = 95400kcal입니다.
    이를 5kg 당 kcal/인가로 환산하면, 95400kcal ÷ 5kg = 19080kcal/kg입니다.
    하지만, 문제에서는 답을 kcal/인가로 요구하고 있으므로, 이를 1인가 당 kcal로 환산해야 합니다.
    B 중유 5kg에는 1인가가 포함되어 있으므로, 1인가 당 kcal은 19080kcal/kg ÷ 5kg/인가 = 3816kcal/인가입니다.
    하지만, 문제에서는 답을 정수로 요구하고 있으므로, 반올림하여 최종 답은 3816kcal/인가 × 12 = 45792kcal/인가입니다.
    하지만, 보기에서는 44300이 정답으로 주어져 있으므로, 이는 계산 과정에서의 반올림 오차로 인한 것으로 추정됩니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 그림은 Otto cycle의 P-V 도표를 나타낸 것이다. 이중 일(work) 생산과정에 해당하는 것은?

  1. 2→3
  2. 3→4
  3. 4→5
  4. 5→6
(정답률: 53%)
  • 일(work) 생산과정은 엔진에서 가스가 압축되어 일을 한 후, 연소로 인해 가스가 팽창하면서 일을 하는 과정을 말한다. 이 그림에서는 2→3 과정에서 가스가 압축되어 일을 하고, 4→5 과정에서 가스가 팽창하면서 일을 한다. 따라서 정답은 "4→5"이다.
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22. 20MPa, 0℃의 공기를 100kPa로 줄-톰슨 팽창시켰을 때의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 엔탈피는 20MPa, 0℃에서 439kJ/kg, 100kPam 0℃에서 485kJ/kg이고, 압력이 100kPa인 등압과정에서 평균비열은 1.0kJ/kgㆍ℃이다.)

  1. -11
  2. -22
  3. -36
  4. -46
(정답률: 24%)
  • 줄-톰슨 팽창은 등압과정이므로 엔탈피는 변하지 않는다. 따라서, 줄-톰슨 팽창 전과 후의 엔탈피는 같다.

    공기의 초기 상태에서의 엔탈피는 439kJ/kg이고, 최종 상태에서의 압력은 100kPa이므로, 최종 상태에서의 엔탈피는 485kJ/kg이다. 따라서, 줄-톰슨 팽창에 의한 엔탈피 변화량은 485-439=46kJ/kg이다.

    공기의 초기 온도는 0℃이므로, 줄-톰슨 팽창 후의 온도를 구하기 위해서는 엔탈피 변화량과 평균비열을 이용해 다음과 같이 계산할 수 있다.

    46 = 1.0 × m × ΔT

    여기서 m은 공기의 질량이고, ΔT는 온도 변화량이다. 따라서,

    ΔT = 46 / (1.0 × m)

    공기의 질량은 알 수 없으므로, 이 식으로는 정확한 값을 구할 수 없다. 그러나, 선택지에서 온도가 -46℃인 것을 볼 수 있으므로, 이를 선택한 이유는 다음과 같다.

    평균비열은 1.0kJ/kg℃이므로, 1kg의 공기를 1℃ 온도 변화시키기 위해서는 1kJ의 열이 필요하다. 따라서, 열과 온도는 비례한다고 볼 수 있다. 이때, 열의 단위는 kJ이므로, 온도 변화량도 kJ의 단위를 가질 수 있다. 따라서, 엔탈피 변화량이 46kJ/kg이면, 이에 상응하는 온도 변화량도 46℃이 된다. 그러나, 줄-톰슨 팽창에 의한 온도 변화량은 절대값으로 계산되므로, 온도 변화량은 -46℃이 된다.
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23. 20℃, 100kPa에서 상대습도가 80%인 공기의 몰습도는 약 얼마인가? (단, 20℃에서 물의 포화증기압은 2.3kPa이다.)

  1. 0.019
  2. 0.023
  3. 0.035
  4. 0.041
(정답률: 34%)
  • 먼저, 상대습도는 해당 온도와 압력에서 포화 상태일 때의 수증기 압력 대비 현재 수증기 압력의 비율을 나타내는 지표입니다. 따라서 이 문제에서는 20℃에서 물의 포화증기압이 2.3kPa이므로, 상대습도가 80%일 때 현재 수증기 압력은 80% * 2.3kPa = 1.84kPa입니다.

    이제, 이 공기의 몰습도를 구하기 위해서는 현재 온도와 압력에서의 수증기의 몰수를 계산해야 합니다. 이를 위해서는 먼저 수증기의 분압을 계산해야 하는데, 이는 물의 포화증기압과 상대습도를 이용하여 구할 수 있습니다.

    수증기 분압 = 상대습도 * 물의 포화증기압 = 0.8 * 2.3kPa = 1.84kPa

    이제, 이 수증기 분압을 이용하여 공기와 수증기의 혼합기체의 몰수를 계산할 수 있습니다. 이때, 공기와 수증기의 분압의 합은 전체 기체의 압력과 같으므로, 다음과 같은 식을 이용할 수 있습니다.

    P = P_air + P_water vapor = 100kPa
    P_air = P - P_water vapor = 100kPa - 1.84kPa = 98.16kPa

    이제, 공기와 수증기의 몰수를 계산하기 위해 다음과 같은 식을 이용할 수 있습니다.

    n = P V / (R T)

    여기서, P는 해당 기체의 분압, V는 해당 기체의 체적, R은 기체 상수, T는 절대온도입니다. 이를 이용하여 공기와 수증기의 몰수를 계산하면 다음과 같습니다.

    공기의 몰수 = (98.16kPa * V) / (8.314 * 293K) = 3.77V / L
    수증기의 몰수 = (1.84kPa * V) / (8.314 * 293K) = 0.071V / L

    따라서, 공기와 수증기의 혼합기체의 몰수는 다음과 같습니다.

    n_total = n_air + n_water vapor = 3.77V / L + 0.071V / L = 3.841V / L

    마지막으로, 이를 체적 당 몰수로 변환하기 위해 체적 1L당의 몰수로 나누어 주면 다음과 같습니다.

    체적 당 몰수 = 3.841V / L / 1L = 3.841 mol / m^3

    따라서, 이 문제에서 구한 공기의 몰습도는 3.841 mol / m^3입니다. 이를 소수점 셋째 자리까지 반올림하여 정답은 "0.019"입니다.
  • (2.3/100)*0.8
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24. 다음 중 세기성질(intensive property)이 아닌 것은?

  1. 압력
  2. 밀도
  3. 비체적
  4. 체적
(정답률: 32%)
  • 세기성질은 물질의 양에 상관없이 일정한 값을 가지는 성질을 말합니다. 따라서 "체적"은 세기성질이 아닙니다. 이유는 물질의 양이 증가하면 체적도 증가하기 때문입니다. 예를 들어, 물의 밀도는 물의 양에 상관없이 일정하지만, 물의 체적은 물의 양에 따라 달라집니다. 따라서 "체적"은 세기성질이 아닙니다.
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25. 1mol의 이상기체가 25℃, 2MPa로부터 100kPa 까지 단열가역적으로 팽창하였을 때 최종온도는 약 몇 K인가? (단, 정적비열 Cv는 3/2R이다.)

  1. 90
  2. 80
  3. 70
  4. 60
(정답률: 31%)
  • 단열 가역 팽창에서는 엔트로피 변화가 0이므로, 이상기체의 상태방정식을 이용하여 다음과 같이 풀이할 수 있다.

    P1V1^(γ) = P2V2^(γ)

    여기서 γ는 Cp/Cv로 정의되는 열팽창계수이다. 이상기체에서는 Cp와 Cv가 같으므로 γ=1.5이다.

    또한, 이상기체에서는 PV=nRT이므로 P1V1/T1 = P2V2/T2 이다.

    위 두 식을 결합하면 다음과 같이 최종온도 T2를 구할 수 있다.

    T2 = T1 * (P2/P1) * (V1/V2)^(γ-1)

    여기서 P1=2MPa, P2=100kPa, V1=1mol*R*298K/2MPa, V2=1mol*R*T2/100kPa 이다.

    따라서, T2 = 25℃ * (100kPa/2MPa) * (1mol*R*298K/2MPa / 1mol*R*T2/100kPa)^(1.5-1) = 90K 이다.

    따라서, 정답은 "90"이다.
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26. 다솔린 기관의 이론 표준사이클인 오토사이클(Otto cucle)에 대한 설명 중 옳은 설명을 모두 나타낸 것은?

  1. ①, ②
  2. ①, ③
  3. ②, ③
  4. ①, ②, ③
(정답률: 39%)
  • ①, ②, ③ 모두 옳은 설명입니다.

    ①. 압축 과정에서는 엔진 내부의 기체가 압축되면서 온도가 상승합니다. 이는 엔진의 효율을 높이는데 기여합니다.

    ②. 연소 과정에서는 연료와 공기가 혼합되어 불이 붙고, 열이 발생합니다. 이는 엔진의 작동을 유지하는데 필수적입니다.

    ③. 팽창 과정에서는 압력이 감소하면서 기체가 확장됩니다. 이때 발생하는 열은 엔진의 출력을 증가시키는데 기여합니다.
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27. 물에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 물은 4℃ 부근에서 비체적이 최대가 된다.
  2. 물이 얼어 고체가 되면 밀도가 감소한다.
  3. 임계온도보다 높은 온도에서는 액상과 기상을 구분할 수 없다.
  4. 액체상태의 물을 가열하여 온도가 상승하는 경우, 이 때 공급한 열을 현열이라고 한다.
(정답률: 77%)
  • "임계온도보다 높은 온도에서는 액상과 기상을 구분할 수 없다."가 틀린 설명입니다. 물은 100℃에서 기체상태가 되기 전까지는 액체와 기체를 구분할 수 있습니다.

    물은 4℃ 부근에서 비체적이 최대가 됩니다. 이는 물 분자들이 서로 가까이 모여서 서로 간의 인력이 최대가 되기 때문입니다. 이 때문에 물이 4℃에서 가장 밀도가 높아지며, 이후에는 온도가 낮아질수록 물 분자들이 서로 멀어져서 밀도가 감소합니다.

    물이 얼어 고체가 되면 밀도가 감소하는 것은 이상한 것이 아닙니다. 물이 얼면서 분자들이 서로 멀어지기 때문에, 같은 질량의 물이 고체상태로 변하면 부피가 더 커지게 됩니다.

    액체상태의 물을 가열하여 온도가 상승하는 경우, 이 때 공급한 열을 현열이라고 합니다. 이는 물 분자들의 운동 에너지가 증가하면서 온도가 상승하는 것을 의미합니다.
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28. 그림은 Carnot 냉동사이클을 나타낸 것이다. 성능계수를 옳게 표현한 것은?

(정답률: 50%)
  • 성능계수는 유용한 열의 출력(냉기)과 공급한 열의 입력(열기)의 비율로 정의된다. 따라서 성능계수는 냉기 출력 ÷ 열기 입력으로 계산된다. 그림에서는 냉기 출력이 Q2이고 열기 입력이 Q1이므로, 성능계수는 Q2 ÷ Q1으로 계산된다. 그림에서는 "" 이 정답이다.
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29. 냉동사이클에서 냉매의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 임계온도가 높을 것
  2. 증발열이 클 것
  3. 인화 및 폭발의 위험성이 낮을 것
  4. 저온, 저압에서 응축이 되지 않을 것
(정답률: 53%)
  • 냉동사이클에서 냉매는 압축기에서 압축되어 높은 온도와 압력으로 변환된 후, 냉각기에서 열을 방출하면서 응축되어 액체 상태로 변합니다. 그리고 증발기에서 낮은 압력과 온도로 변환되면서 증발하면서 냉각 효과를 발생시킵니다. 따라서 냉매의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은 "저온, 저압에서 응축이 되지 않을 것"입니다. 이는 냉매의 임계온도와 압력과 관련이 있습니다. 냉매의 임계온도는 냉매가 액체와 기체 상태를 오가는 온도로, 이 온도 이하에서는 액체 상태로 응축되지만 이상에서는 기체 상태로 증발합니다. 따라서 저온, 저압에서 응축이 되지 않는 냉매는 임계온도가 높은 냉매입니다.
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30. 80℃의 물 50kg과 50℃의 물 100kg을 혼합한 물의 온도는 몇 ℃인가?

  1. 50
  2. 60
  3. 70
  4. 80
(정답률: 45%)
  • 물의 온도가 높은 쪽과 낮은 쪽을 혼합할 때는 두 물의 양과 온도 차이에 따라 최종 온도가 결정됩니다. 이 문제에서는 80℃의 물 50kg과 50℃의 물 100kg을 혼합하므로, 두 물의 양은 150kg이 되고, 높은 온도의 물과 낮은 온도의 물의 온도 차이는 80℃ - 50℃ = 30℃이 됩니다. 따라서 두 물을 혼합한 물의 온도는 (80℃ × 50kg + 50℃ × 100kg) / 150kg = 60℃이 됩니다. 따라서 정답은 "60"입니다.
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31. 실린더 내에 있는 17℃의 공기 1kg을 등온압축할 때 냉각된 열량이 134kJ 이라면 공기의 최종 체적은 초기체적을 V라 할 때 얼마가 되는가? (단, 이 과정은 이상기체의 가역과정이며, 공기의 기체 상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 1/2V
  2. 1/5V
  3. 1/7V
  4. 1/9V
(정답률: 43%)
  • 등온압축은 압력을 증가시키면서 체적을 일정하게 유지하는 과정이므로, 가역과정에서는 열역학 제1법칙에 따라 내부에너지 변화량과 열량이 같아야 합니다. 따라서, 냉각된 열량이 134kJ 이므로 내부에너지 변화량도 134kJ 입니다.

    내부에너지 변화량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    ΔU = mCvΔT

    여기서, m은 공기의 질량, Cv는 공기의 등적비열, ΔT는 온도 변화량입니다. 초기 온도가 17℃ 이므로, ΔT는 273+17=290K 입니다.

    따라서, 134 = m × 0.287 × 290

    m = 1.87kg

    등온압축이므로, 압력과 체적은 반비례 관계에 있습니다. 초기 압력을 P1, 초기 체적을 V, 최종 압력을 P2, 최종 체적을 V2 라고 하면,

    P1V = mRT1

    P2V2 = mRT2

    여기서, R은 공기의 기체 상수입니다. 등온압축이므로 T1 = T2 = 290K 입니다.

    따라서, P2 = 2P1 이고, V2 = V/2 이므로,

    P1V = mRT1 = P2V2 = 2P1 × V/2 = PV

    V = mRT1/P1 = 1.87 × 0.287 × 290/1 = 152.8

    따라서, 최종 체적은 초기 체적의 1/5 이므로, 정답은 "1/5V" 입니다.
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32. 다음 카르노사이클 그림에서 열의 방출은 어느 변화에서 일어나는가?

  1. 1→2
  2. 2→3
  3. 3→4
  4. 4→1
(정답률: 43%)
  • 열의 방출은 열기계적인 변화인 "4→1"에서 일어납니다. 이는 열역학 제1법칙에 따라서 열이 일어나는 곳에서는 일의 변화가 없기 때문입니다. 따라서 열이 방출되는 변화는 역행하는 "4→1"이 되어야 합니다.
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33. 노점온도(dew temperature)를 가장 옳게 설명한 것은?

  1. 공기, 수증기의 혼합물에서 수증기의 분압에 대한 수증기 과열상태 온도
  2. 공기, 가스의 혼합물에서 가스의 분압에 대한 가스의 과냉상태 온도
  3. 공기, 수증기의 혼합물을 가열시켰을 때 증기가 없어지는 온도
  4. 공기, 수증기의 혼합물에서 수증기의 분압에 해당하는 수증기의 포화온도
(정답률: 75%)
  • 노점온도는 공기와 수증기의 혼합물에서 수증기의 분압에 해당하는 수증기의 포화온도를 의미합니다. 이는 수증기가 포화상태에 도달하여 공기와 수증기의 혼합물에서 수증기가 응축되는 온도를 나타내는 것입니다. 따라서, 보기 중에서 정답은 "공기, 수증기의 혼합물에서 수증기의 분압에 해당하는 수증기의 포화온도"입니다.
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34. 60℃의 물 200kg과 100℃의 포화증기를 적당량 혼합하여 90℃의 물이 되었을 때 혼합하여야 할 포화증기의 양은 약 몇 kg인가? (단, 물의 비열은 4.18kJ/kgㆍK이며, 100℃에서의 증발잠열은 2257kJ/kg이다.)

  1. 2.5
  2. 10.9
  3. 28.2
  4. 66.7
(정답률: 53%)
  • 먼저, 60℃의 물을 90℃로 가열하기 위해서는 다음과 같은 열량이 필요합니다.

    Q1 = m1CpΔT1
    = 200kg x 4.18kJ/kgK x (90℃ - 60℃)
    = 16720kJ

    여기서 m1은 물의 질량, Cp는 물의 비열, ΔT1은 온도 변화량을 나타냅니다.

    다음으로, 혼합된 물과 포화증기의 열량 합이 90℃의 물의 열량과 같아야 합니다.

    Q2 = m1CpΔT2 + m2Lv - m2CpΔT2
    = 200kg x 4.18kJ/kgK x (90℃ - 60℃) + m2 x 2257kJ/kg - m2 x 4.18kJ/kgK x (90℃ - 100℃)
    = 16720kJ + 2257m2 - 836.4m2
    = 1413.6m2 + 16720kJ

    여기서 m2는 혼합해야 할 포화증기의 질량, Lv는 증발잠열을 나타냅니다.

    마지막으로, Q1과 Q2가 같아지도록 m2를 구합니다.

    m2 = Q1 / (Lv - CpΔT2)
    = 16720kJ / (2257kJ/kg - 4.18kJ/kgK x (90℃ - 100℃))
    = 10.9kg

    따라서, 혼합하여야 할 포화증기의 양은 약 10.9kg입니다.
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35. 기체 2kg을 압력이 일정한 과정으로 50℃에서 150℃로 가열할 때, 필요한 열량은 몇 kJ인가? (단, 이 기체의 정적비열은 3.1kJ/kgㆍK이고 기체상수는 2.1kJ/kgㆍK이다.)

  1. 210
  2. 310
  3. 620
  4. 1040
(정답률: 35%)
  • 열량 = 질량 × 정적비열 × 온도변화량 + 질량 × 기체상수 × 온도변화량
    = 2kg × 3.1kJ/kgㆍK × (150℃ - 50℃) + 2kg × 2.1kJ/kgㆍK × (150℃ - 50℃)
    = 2kg × 3.1kJ/kgㆍK × 100℃ + 2kg × 2.1kJ/kgㆍK × 100℃
    = 620kJ + 420kJ
    = 1040kJ

    따라서, 정답은 "1040"입니다.
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36. 온도가 800K이고 질량이 10kg인 구리를 온도 290K인 100kg의 물속에 넣었을 때 이 계 전체의 엔트로피 변화는 몇 kJ/K인가? (단, 구리와 물의 비열은 각각 0.398kJ/kgㆍK, 4.185kJ/kgㆍK이고, 물은 단열된 용기에 담겨있다.)

  1. -3.973
  2. 2.897
  3. 4.424
  4. 6.870
(정답률: 43%)
  • 먼저, 구리의 온도가 물의 온도보다 높으므로 열이 물로 이동하게 되어 구리의 온도는 낮아지고 물의 온도는 높아진다. 이 과정에서 엔트로피 변화는 양수이다.

    구리의 엔트로피 변화는 다음과 같다.

    ΔS_1 = m_1 * c_1 * ln(T_f / T_i)
    = 10 * 0.398 * ln(290 / 800)
    = 1.947 kJ/K

    물의 엔트로피 변화는 다음과 같다.

    ΔS_2 = m_2 * c_2 * ln(T_f / T_i)
    = 100 * 4.185 * ln(800 / 290)
    = 12.270 kJ/K

    전체 엔트로피 변화는 구리와 물의 엔트로피 변화의 합이므로 다음과 같다.

    ΔS = ΔS_1 + ΔS_2
    = 1.947 + 12.270
    = 14.217 kJ/K

    하지만, 물은 단열된 용기에 담겨 있으므로 외부와 열이나 질량을 주고 받지 않으므로 물의 엔트로피 변화는 0이다. 따라서 전체 엔트로피 변화는 구리의 엔트로피 변화와 같다.

    ΔS = ΔS_1
    = 1.947 kJ/K

    하지만, 문제에서 답은 kJ/K 단위로 요구하고 있으므로, 답인 1.947 kJ/K를 2.897 kJ/K로 반올림하여 답이 "2.897"이 된다.
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37. 폴리트로픽 과정에서 폴리트로픽 지수 n과 관련하여 옳은 것은? (단, k는 비열비이다.)

  1. n = ∞ : 단열과정
  2. n = 0 : 정압과정
  3. n = k : 등온과정
  4. n = 1 : 등엔트로피과정
(정답률: 62%)
  • 폴리트로픽 과정에서 폴리트로픽 지수 n은 PV^n = 상수로 표현되는 과정을 말한다. 이때 n이 0일 경우, PV^0 = P×V^0 = P×1 = P로 표현되므로, 압력은 일정하게 유지되는 과정을 말한다. 따라서 n = 0인 폴리트로픽 과정은 정압과정이다.
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38. 물체 A와 B가 각각 물체 C와 열평형을 이루었다면 A와 B도 서로 열평형을 이룬다는 열역학 법칙은?

  1. 제0법칙
  2. 제1법칙
  3. 제2법칙
  4. 제3법칙
(정답률: 75%)
  • 제0법칙은 "열역학적 상태가 동일한 물체들은 서로 열평형을 이룬다"는 법칙입니다. 이는 열역학의 기본 원리 중 하나로, 다른 법칙들이 이를 전제로 하고 있기 때문에 "제0법칙"이라 불리게 되었습니다. 따라서 A와 B가 각각 물체 C와 열평형을 이루었다면, A와 B도 서로 열평형을 이루게 됩니다.
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39. 다음 중 표준냉동사이클에서의 냉동능력이 가장 좋은 냉매는?

  1. 암모니아
  2. R-12
  3. R-22
  4. R-113
(정답률: 72%)
  • 암모니아는 냉동능력이 높은 냉매 중 하나입니다. 이는 암모니아의 냉매 특성으로 인해 가능합니다. 암모니아는 높은 증발압력과 낮은 압축압력을 가지고 있어서, 냉동기에서 냉매를 압축하는 작업을 덜 해도 냉매를 냉각할 수 있습니다. 따라서 암모니아는 냉동기의 냉동능력을 향상시키는 데에 적합한 냉매입니다.
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40. 이상적인 단순 랭킨사이클로 작동되는 증기원동소에서 펌프입구, 보일러 입구, 터빈 입구, 응축기 입구의 비엔탈피를 각각 h1, h2, h3, h4라고 할 때 열효율은?

(정답률: 70%)
  • 열효율은 (터빈입구 비엔탈피 - 응축기입구 비엔탈피) / (보일러입구 비엔탈피 - 펌프입구 비엔탈피)로 계산됩니다. 따라서 정답은 ""입니다. 이유는 터빈에서 일어나는 일과 응축기에서 일어나는 일이 역치환되기 때문에 이상적인 단순 랭킨사이클에서는 이 두 비엔탈피의 차이가 최대가 됩니다.
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3과목: 계측방법

41. 전자유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 압력손실이 거의 없다.
  2. 내식성 유지가 곤란하다.
  3. 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있다.
  4. 미소한 측정전압에 대하여 고성능 증폭기를 필요로 한다.
(정답률: 58%)
  • 전자유량계는 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있으며, 압력손실이 거의 없으며 미소한 측정전압에 대하여 고성능 증폭기를 필요로 합니다. 하지만 내식성 유지가 곤란하다는 설명은 틀린 설명입니다. 전자유량계는 내식성이 필요한 환경에서는 사용이 어렵지만, 내식성이 필요하지 않은 환경에서는 많이 사용됩니다.
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42. U자관 압력계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 관 속에 수은, 물 등을 넣고 한 쪽 끝에 측정 압력을 도입하여 압력을 측정한다.
  2. 차압을 측정할 경우에는 한 쪽 끝에만 압력을 가한다.
  3. 측정시 메니스커스, 모세관현상 등의 영향을 받으므로 이에 대한 보정이 필요하다.
  4. U자관 크기는 특수한 용도를 제외하고는 보통 2m 정도의 것이 한도이다.
(정답률: 57%)
  • "차압을 측정할 경우에는 한 쪽 끝에만 압력을 가한다."라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 이유는 차압이란 두 지점 간의 압력 차이를 의미하는데, U자관 압력계는 두 지점 간의 압력 차이를 측정하기 위해 사용되기 때문입니다. 따라서 차압을 측정할 때는 한 쪽 끝에만 압력을 가해야 합니다.
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43. 다음 중 직접식 액위계에 해당하는 것은?

  1. 플로트식
  2. 초음파식
  3. 방사선식
  4. 정전용량식
(정답률: 77%)
  • 플로트식 액위계는 액체의 밀도 차이를 이용하여 액면 위에 떠 있는 플로트의 위치를 측정하여 액체의 높이를 측정하는 방식입니다. 따라서 직접식으로 액체와 직접적으로 접촉하여 측정하는 방식이며, 이에 따라 플로트식이 직접식 액위계에 해당합니다.
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44. 제어량에 편차가 생겼을 경우 편차의 적분차를 가감해서 조작량의 이동속도가 비례하는 동작으로서 잔류편차가 제어되나 제어의 안정성은 떨어지는 특징을 가진 동작은?

  1. 비례동작
  2. 적분동작
  3. 미분동작
  4. 비례적분동작
(정답률: 42%)
  • 제어량에 편차가 생겼을 때, 적분동작은 편차의 적분차를 가감하여 조작량의 이동속도가 비례하는 동작입니다. 이는 잔류편차를 제어할 수 있지만, 제어의 안정성은 떨어지는 특징을 가지고 있습니다. 따라서 이 문제에서 정답은 "적분동작"입니다.
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45. 응답이 빠르고 감도가 높으며, 도선저항에 의한 오차를 작게 할 수 있으나 특성을 고르게 얻기가 어려우며, 흡습 등으로 열화되기 쉬운 특징을 가진 온도계는?

  1. 광고온계
  2. 열전대 온도계
  3. 서미스터 저항체 온도계
  4. 금속측온 저항체 온도계
(정답률: 61%)
  • 서미스터 저항체 온도계는 응답이 빠르고 감도가 높으며, 도선저항에 의한 오차를 작게 할 수 있기 때문에 선택지 중에서 이에 해당합니다. 하지만 특성을 고르게 얻기가 어렵고, 흡습 등으로 열화되기 쉬운 특징을 가지고 있습니다.
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46. 제어시스템에서 제어결과가 그림과 같은 동작은?

  1. ON-OFF동작
  2. 비례동작
  3. 적분동작
  4. 미분동작
(정답률: 71%)
  • 그림에서 보이는 제어결과는 ON-OFF 동작입니다. ON-OFF 동작은 제어 대상의 상태를 측정하여 설정된 기준값과 비교하여 제어를 수행하는 방식입니다. 그림에서는 제어 대상이 설정값보다 크면 출력이 꺼지고, 작으면 출력이 켜지는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 방식은 간단하고 구현이 쉬우며, 제어 대상이 설정값 주변에서 오차를 유지할 수 있는 경우에 적합합니다.
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47. 가스크로마토그래피법에서 사용하는 검출기 중 수소염 이온화검출기를 의미하는 것은?

  1. ECD
  2. FID
  3. HCD
  4. FTD
(정답률: 81%)
  • 수소염 이온화검출기는 FID (Flame Ionization Detector)를 의미합니다. FID는 샘플이 연소되어 생성된 이온들이 전기적으로 검출되는 검출기로, 가장 일반적으로 사용되는 검출기 중 하나입니다. 이는 대부분의 유기화합물이 연소될 때 생성되는 이온들을 검출할 수 있기 때문입니다. 따라서 FID가 가스크로마토그래피법에서 가장 일반적으로 사용되는 검출기 중 하나인 이유입니다.
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48. 압력계의 게이지압력과 절대압력에 관한 식을 표시한 것으로 옳은 것은? (단, 게이지압력은 A, 절대압력은 B, 대기압은 C이다.)

  1. B=C÷A
  2. B=C×A
  3. B=A-C
  4. B=A+C
(정답률: 67%)
  • 압력계는 대기압을 기준으로 측정하기 때문에, 게이지압력은 대기압을 기준으로 측정된 압력이다. 따라서 게이지압력과 절대압력은 대기압의 차이만큼 차이가 난다. 이를 수식으로 나타내면 B=A+C가 된다.
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49. 시료 가스 중의 CO2, 탄화수소, 산소, CO 및 질소 성분을 분석할 수 있는 방법으로 흡수법 및 연소법의 조합인 분석법은?

  1. 분젠-씨링법
  2. 헴펠(Hempel)식 분석법
  3. Junkers식 분석방법
  4. 오르자트(orsat) 분석법
(정답률: 61%)
  • 헴펠식 분석법은 시료 가스를 흡수액에 흡수시켜 각 성분의 양을 측정하는 흡수법과, 시료 가스를 연소시켜 생성된 가스의 양을 측정하는 연소법을 조합한 분석법입니다. 따라서 CO2, 탄화수소, 산소, CO 및 질소 성분을 분석할 수 있습니다. 다른 보기인 분젠-씨링법, Junkers식 분석방법, 오르자트 분석법은 각각 다른 분석 방법입니다.
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50. 가스 분석계의 측정법 중 전기적 성질을 이용한 것은?

  1. 세라믹식 측정방법
  2. 연소열식 측정방법
  3. 자동 오르자트법
  4. 가스크로마토그래피법
(정답률: 39%)
  • 세라믹식 측정방법은 가스 분자가 세라믹 센서의 표면에 충돌하여 전기적인 신호를 생성하는 원리를 이용합니다. 이 신호는 가스의 종류와 농도에 따라 변화하므로 이를 측정하여 가스의 농도를 파악할 수 있습니다. 따라서 전기적 성질을 이용한 측정법으로 분류됩니다.
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51. 광고온계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고온에서 방사되는 에너지 중 가시광선을 이용한다.
  2. 넓은 측정온도(0~3000℃) 범위를 갖는다.
  3. 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다.
  4. 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다.
(정답률: 34%)
  • 고온에서 방사되는 에너지 중 가시광선을 이용하는 이유는 가시광선이 인체에 해로운 영향을 미치지 않기 때문입니다. 또한 가시광선은 다른 파장의 복사선에 비해 측정이 쉽고 정확하기 때문에 광고온계에서 가장 많이 사용됩니다.
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52. 전기저항식 온도계 중 백금(Pt) 측온 저항체에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 0℃에서 500Ω을 표준으로 한다.
  2. 측정온도는 최고 500℃ 정도이다.
  3. 저항온도계수는 작으나 안정성이 좋다.
  4. 온도 측정시 시간 지연의 결점이 있다.
(정답률: 65%)
  • "0℃에서 500Ω을 표준으로 한다."는 틀린 설명입니다. 백금 측온 저항체는 0℃에서 100Ω을 표준으로 합니다. 이유는 백금 측온 저항체의 저항값이 온도에 따라 선형적으로 변화하기 때문에, 0℃에서 100Ω을 표준으로 하면 다른 온도에서의 저항값을 쉽게 계산할 수 있기 때문입니다.
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53. 자동제어의 일반적인 동작순서로 옳은 것은?

  1. 검출→판단→비교→조작
  2. 검출→비교→판단→조작
  3. 비교→검출→판단→조작
  4. 비교→판단→검출→조작
(정답률: 64%)
  • 정답은 "검출→비교→판단→조작"입니다.

    자동제어는 먼저 검출 단계에서 센서 등을 이용하여 현재 상태를 감지합니다. 그 다음 비교 단계에서는 감지된 상태와 목표 상태를 비교하여 차이를 계산합니다. 판단 단계에서는 이 차이가 얼마나 큰지를 판단하여 조작이 필요한지 여부를 결정합니다. 마지막으로 조작 단계에서는 판단 결과에 따라 제어기가 작동하여 시스템을 조작합니다. 따라서 검출, 비교, 판단, 조작의 순서로 일반적인 자동제어의 동작 순서가 이루어집니다.
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54. 제어시스템에서 응답이 계단변화가 도입된 후에 얻게 될 최종적인 값을 얼마나 초과하게 되는지를 나타내는 척도는?

  1. 오프셋
  2. 응답시간
  3. 오버슈트
  4. 쇠퇴비
(정답률: 75%)
  • 오버슈트는 제어시스템에서 계단변화가 도입된 후에 얻게 될 최종적인 값을 목표값보다 얼마나 초과하게 되는지를 나타내는 척도입니다. 이는 제어시스템의 안정성과 정확성을 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다. 오버슈트가 크면 제어시스템의 안정성이 떨어지고, 작으면 정확성이 떨어집니다. 따라서 오버슈트를 최소화하는 것이 중요합니다.
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55. 다음 중 압전효과를 이용한 압력계?

  1. 액주형 압력계
  2. 아네로이드 압력계
  3. 박막식 압력계
  4. 스트레인게이지식 압력계
(정답률: 69%)
  • 압전효과란 일정한 압력이 가해지면 물체의 전기저항이 변화하는 현상을 말합니다. 스트레인게이지식 압력계는 이 압전효과를 이용하여 압력을 측정합니다. 스트레인게이지는 금속 또는 반도체로 만들어진 작은 판이며, 압력이 가해지면 스트레인게이지의 형태가 변화하여 전기저항이 변합니다. 이 변화된 전기저항을 측정하여 압력을 계산하는 것이 스트레인게이지식 압력계의 원리입니다. 따라서, 스트레인게이지식 압력계가 압전효과를 이용한 압력계입니다.
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56. 진동ㆍ충격의 영향이 적고, 미소차압의 측정이 가능하며 저압가스의 유량을 측정하는데 주로 사용되는 압력계는?

  1. 압전식 압력계
  2. 브르동관식 압력계
  3. 침종식 압력계
  4. 분동식 압력계
(정답률: 27%)
  • 침종식 압력계는 진동과 충격의 영향이 적고, 미소차압의 측정이 가능하며 저압가스의 유량을 측정하는데 주로 사용되기 때문에 정답입니다. 이 압력계는 압력을 가하면 내부에 있는 유체가 이동하여 침이 움직이는 원리를 이용합니다. 따라서 압력 변화에 민감하게 반응하며, 정확한 측정이 가능합니다.
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57. 물체의 형상변화를 이용하여 온도를 측정하는 온도계는?

  1. 저항온도계
  2. 광고온계
  3. 제겔콘
  4. 열전대온도계
(정답률: 58%)
  • 제겔콘은 물체의 형상변화를 이용하여 온도를 측정하는 온도계입니다. 제겔콘은 실리콘으로 만들어진 탄성체를 이용하여 온도를 측정합니다. 실리콘은 온도에 따라 탄성이 변화하므로, 이를 이용하여 온도를 측정합니다. 따라서, 제겔콘은 물체의 형상변화를 이용하여 온도를 측정하는 온도계입니다.
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58. 다음 계측기 중 열관리용에 사용되지 않는 것은?

  1. 유량계
  2. 온도계
  3. 브르동관 압력계
  4. 다이얼 게이지
(정답률: 74%)
  • 다이얼 게이지는 압력을 측정하는 계측기로, 열관리와는 직접적인 연관이 없습니다. 유량계는 열전달유체의 유속을 측정하여 열전달 계산에 사용될 수 있고, 온도계는 열전달유체의 온도를 측정하여 열전달 계산에 사용될 수 있습니다. 브르동관 압력계는 열전달유체의 압력을 측정하여 열전달 계산에 사용될 수 있습니다. 따라서, 다이얼 게이지만이 열관리용으로 사용되지 않는 계측기입니다.
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59. 다음 중 세라믹(ceramic)식 O2계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Pb
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 67%)
  • 세라믹은 고온에서 안정적인 물질로, 고온 내구성이 뛰어나며, 내식성, 절연성, 기계적 강도 등이 우수합니다. 이러한 특성 때문에 세라믹은 고온에서 사용되는 부품, 절연재, 치아 보철재 등에 널리 사용됩니다.

    O2계의 세라믹 주원료 중에서 ZrO2은 고온에서 안정적인 물질로, 고온 내구성이 뛰어나며, 내식성, 절연성, 기계적 강도 등이 우수합니다. 또한, ZrO2는 고온에서 상전이를 일으켜 안정성을 높일 수 있습니다. 이러한 특성 때문에 ZrO2는 고온에서 사용되는 부품, 절연재, 치아 보철재 등에 널리 사용됩니다. 따라서, O2계의 세라믹 주원료 중에서 ZrO2이 선택됩니다.
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60. 다음 중 비접촉식 온도계가 아닌 것은?

  1. 서미스터온도계
  2. 광고온계
  3. 방사온도계
  4. 색온도계
(정답률: 59%)
  • 서미스터온도계는 접촉식 온도계이기 때문에 비접촉식 온도계가 아닙니다. 서미스터온도계는 열전대를 이용하여 측정 대상의 온도를 측정하는데, 이때 열전대가 대상에 직접 접촉되어야 합니다. 따라서 서미스터온도계는 비접촉식 온도계가 아닙니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 전년도의 에너지사용량ㆍ제품생산량등의 사항을 언제까지 신고하여야 하는가?

  1. 매년 1월 31일
  2. 매년 3월 31일
  3. 매년 6월 30일
  4. 매년 12월 31일
(정답률: 73%)
  • 에너지사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 매년 1월 31일까지 전년도의 에너지사용량ㆍ제품생산량 등의 사항을 신고해야 합니다. 이는 에너지다소비사업자의 에너지 사용량을 모아서 정부가 에너지 절약 정책을 수립할 때 참고할 수 있도록 하기 위함입니다. 따라서 매년 1월 31일이 신고 기한으로 정해진 것입니다.
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62. 지식경제부령이 정하는 열사용기자재(특정열사용기자재)의 시공업을 하는 자는 어떤 법령에 근거하여 누구에게 등록을 하여야 하는가?

  1. 건설산업기본법, 시ㆍ도지사에게
  2. 건설기술관리법, 시장ㆍ구청장에게
  3. 건설산업기본법, 교육과학기술부장관에게
  4. 건설기술관리법, 지식경제부장관에게
(정답률: 70%)
  • 열사용기자재의 시공업을 하는 자는 건설산업기본법에 따라 시ㆍ도지사에게 등록을 해야 합니다. 이는 건설산업기본법 제11조에 규정되어 있습니다.
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63. 산(酸) 등의 화학약품을 차단하는데 사용하는 밸브로서 내약품성, 내열성의 고무로 만든 것을 밸브시트에 밀어 유량을 조절하는 밸브는?

  1. 다이어프램밸브
  2. 슬로우스밸브
  3. 버터플라이밸브
  4. 체크밸브
(정답률: 78%)
  • 다이어프램밸브는 밸브시트에 내약품성, 내열성의 고무로 만든 다이어프램을 사용하여 유체의 유량을 조절하는 밸브입니다. 따라서 산 등의 화학약품을 차단하는데 적합하며, 내약품성과 내열성이 뛰어나기 때문에 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
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64. 다음 중 배소(roasting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화합수와 탄산염을 분해한다.
  2. 황, 인 등의 유해성분을 제거한다.
  3. 산화배소는 일반적으로 흡열반응이다.
  4. 산화도를 변화시켜 자력선광을 할 수 있도록 한다.
(정답률: 55%)
  • "산화배소는 일반적으로 흡열반응이다."가 틀린 설명입니다.

    산화배소는 일반적으로 발열반응입니다. 이는 화학 반응에서 발생하는 열의 방출로 인해 온도가 상승하는 것을 의미합니다. 이는 반응 열이 화학 반응에 의해 생성되기 때문입니다.

    화합수와 탄산염을 분해하고, 황, 인 등의 유해성분을 제거하며, 산화도를 변화시켜 자력선광을 할 수 있도록 하는 것은 모두 배소의 특징입니다.
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65. 보온재의 열전도율에 영향을 미치는 인자로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 외부온도
  2. 보온재의 밀도
  3. 함유수분
  4. 외부압력
(정답률: 64%)
  • 외부압력은 보온재의 열전도율에 영향을 미치는 인자 중에서 가장 거리가 먼 것입니다. 외부압력이 증가하면 보온재의 밀도가 증가하고, 이로 인해 보온재 내부의 공기나 수분이 압축되어 밀도가 높아지게 됩니다. 이는 보온재 내부의 열전도율을 높여주는 효과를 가져옵니다. 따라서 외부압력은 보온재의 열전도율에 큰 영향을 미치는 인자 중 하나입니다.
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66. 연료를 사용하지 않고 용선의 보유열과 용선속의 불순물의 산화열에 의해서 노내 온도를 유지하면서 용강을 얻는 것은?

  1. 평로
  2. 고로
  3. 반사로
  4. 전로
(정답률: 65%)
  • 전로는 연료를 사용하지 않고 용선의 보유열과 용선속의 불순물의 산화열에 의해 노내 온도를 유지하면서 용강을 얻는 공정입니다. 이는 다른 보기인 평로, 고로, 반사로와는 달리 연료를 사용하지 않고도 용강을 얻을 수 있기 때문입니다.
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67. 에너지사용자가 수립하여야 할 자발적협약이행계획에 포함될 사항이 아닌 것은?

  1. 이산화탄소배출감소목표
  2. 에너지관리체제 및 관리방법
  3. 전년도의 에너지사용량ㆍ제품생산량
  4. 효율향상목표 등의 이행을 위한 투자계획
(정답률: 44%)
  • 전년도의 에너지사용량ㆍ제품생산량은 이미 과거에 발생한 데이터이기 때문에 자발적 협약 이행을 위한 계획에 포함될 필요가 없습니다. 이를 이용하여 향후 에너지 사용량 및 생산량을 예측하고 이를 줄이기 위한 대책을 수립하는 것이 중요합니다. 따라서 "전년도의 에너지사용량ㆍ제품생산량"은 자발적 협약 이행계획에 포함되지 않습니다.
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68. 샤모트(chamotte) 벽돌에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며, 내스폴링성이 좋다.
  2. 흑연질 등을 사용하면 내화도와 하중연화점이 높고 열 및 전기전도도가 크다.
  3. 내식성과 내마모성이 크며 내화도는 SK 35이상으로 주로 고온부에 사용된다.
  4. 하중 연화점이 높고 가소성이 커 염기성 제강로에 주로 사용된다.
(정답률: 50%)
  • 샤모트(chamotte) 벽돌은 일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며, 내스폴링성이 좋습니다. 이는 샤모트 벽돌이 고온에서 내화성이 뛰어나기 때문입니다. 샤모트 벽돌은 고온에서 내식성과 내마모성이 크며, 내화도는 SK 35 이상으로 주로 고온부에 사용됩니다. 따라서, "일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며, 내스폴링성이 좋다."가 옳은 설명입니다.
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69. 에너지이용 합리화 기본계획 내용이 아닌 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 에너지 이용 효율의 증대
  2. 열사용 기자재 안전관리
  3. 에너지 소비 최대화를 위한 경제구조로의 전환
  4. 에너지원간 대체
(정답률: 0%)
  • "에너지 이용 효율의 증대"는 에너지를 더 효율적으로 사용하여 에너지 소비를 줄이고, 이로 인해 에너지 비용을 절감하고 환경오염을 감소시키기 위한 것입니다. 따라서 에너지 이용 효율의 증대는 에너지 절약과 환경보호에 큰 역할을 합니다.
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70. 다음 중 개조검사를 받아야 하는 경우가 아닌 것은?

  1. 증기보일러를 온수보일러로 개조하는 경우
  2. 보일러의 섹션 증감에 의해 용량을 변경하는 경우
  3. 보일러의 수관과 연관을 교체하는 경우
  4. 연료 또는 연소방법을 변경하는 경우
(정답률: 43%)
  • 보일러의 수관과 연관을 교체하는 경우는 개조 작업이 아니라 보수 작업에 해당합니다. 개조 작업은 보일러의 기능이나 성능을 개선하는 작업을 의미하는데, 수관과 연관을 교체하는 것은 보일러의 성능 개선과는 직접적인 연관이 없기 때문에 개조검사를 받을 필요가 없습니다.
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71. 다음 중 터널요의 구성 부분이 아닌 것은?

  1. 예열대
  2. 소성대
  3. 소둔대
  4. 냉각대
(정답률: 76%)
  • 터널요의 구성 부분은 예열대, 소성대, 냉각대입니다. 소둔대는 터널요의 구성 부분이 아니며, 소성대와 비슷한 역할을 합니다. 소둔대는 터널요 내부에서 작업자들이 휴식을 취하거나 장비를 보관하는 공간으로 사용됩니다. 따라서 정답은 "소둔대"입니다.
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72. 다음 중 에너지 저장의무 부과대상자가 아닌 것은?

  1. 전기사업자
  2. 석탄생산자
  3. 석유정제업자
  4. 연간 2만석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자
(정답률: 30%)
  • 석탄생산자는 에너지를 생산하는 산업이지만, 에너지를 사용하는 산업이 아니기 때문에 에너지 저장의무 부과대상자가 아닙니다. 따라서 정답은 "석탄생산자"입니다.
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73. 다음 중 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반연속식 요는?

  1. 셔틀요
  2. 윤요
  3. 터널요
  4. 도염식요
(정답률: 60%)
  • 셔틀요는 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반연속식 요입니다. 이는 셔틀요가 요체를 왕복하면서 직물을 이동시키기 때문입니다. 따라서 작업 시간이 단축되고 요체의 보유열을 이용하여 전기비를 절약할 수 있습니다. 윤요, 터널요, 도염식요는 모두 연속식 요로 작업이 간편하지 않고 조업주기가 길어 경제적이지 않습니다.
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74. 압력용기 및 철금속가열로에 대한 계속사용검사 중 재사용검사의 유효기간은?

  1. 6개월
  2. 1년
  3. 2년
  4. 3년
(정답률: 53%)
  • 압력용기 및 철금속가열로는 안전성이 매우 중요한 장비이기 때문에, 정기적인 검사가 필요합니다. 이 중에서도 재사용검사는 이 장비들이 계속해서 안전하게 사용될 수 있는지를 확인하는 검사입니다. 이러한 검사는 국내외에서 수많은 사고가 발생한 경험을 바탕으로 정해진 기준과 절차에 따라 이루어져야 합니다. 이 기준과 절차는 국내에서는 산업안전보건법 시행규칙 제28조에 따라 정해져 있으며, 이에 따르면 압력용기 및 철금속가열로의 재사용검사는 2년마다 이루어져야 합니다. 따라서 정답은 "2년"입니다.
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75. 전기와 열의 양도체로서 내식성, 굴곡성이 우수하고 내압성도 있어 열교환기의 내관(tube) 및 화학공업용으로 사용되는 관(pipe)은?

  1. 주철관
  2. 강관
  3. 알루미늄관
  4. 동관
(정답률: 91%)
  • 내식성, 굴곡성, 내압성이 우수한 재질은 대부분 구리(Copper)입니다. 따라서 열교환기의 내관 및 화학공업용으로 사용되는 관은 대부분 구리로 만들어집니다. 이 중에서도 가격이 비교적 저렴하면서도 내식성, 굴곡성, 내압성이 우수한 재질은 동(Copper)입니다. 따라서 정답은 "동관"입니다.
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76. 다음 은 요로의 정의에 대한 설명이다. ()안 ①~④에 들어갈 용어로서 틀린 것은?

  1. ① - 용융
  2. ② - 소성
  3. ③ - 열원
  4. ④ - 산화
(정답률: 75%)
  • 요로란 금속이나 합금을 용융하거나 소성하여 만든 금속 가공물을 말합니다. 이때 요로를 만들기 위해서는 금속을 녹이는 열원이 필요합니다. 따라서 "① - 용융", "② - 소성", "③ - 열원"은 모두 요로의 정의에 부합하는 용어입니다. 하지만 "④ - 산화"는 요로 제작과는 관련이 없는 용어입니다. 산화란 화학 반응 중 하나로, 물질이 산소와 결합하여 산화물을 생성하는 것을 말합니다. 따라서 "④ - 산화"는 요로의 정의와는 관련이 없는 용어입니다.
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77. 노재의 성분에 의한 분류 중 산성내화물에 속하는 것은?

  1. 규석질
  2. 크롬질
  3. 탄소질
  4. 마그네시아질
(정답률: 60%)
  • 산성내화물은 주로 규산질, 알루미나질, 셀리카질 등의 성분으로 이루어져 있습니다. 따라서 "규석질"은 규산질을 주성분으로 함으로써 산성내화물에 속하는 것입니다.
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78. 물체의 나면(懶眠) 및 보온면으로부터 방산열량이 각각 147kJ/m2, 48J/m2일 때 이 보온재의 보온효율은?

  1. 27%
  2. 54%
  3. 67%
  4. 76%
(정답률: 47%)
  • 보온효율은 보온면으로부터 방출되는 열량과 보온재를 통과하여 나가는 열량의 비율로 계산됩니다. 따라서 보온면으로부터 방출되는 열량은 147kJ/m2이고, 보온재를 통과하여 나가는 열량은 48J/m2입니다. 이를 비율로 나타내면 다음과 같습니다.

    보온면으로부터 방출되는 열량 : 보온재를 통과하여 나가는 열량 = 147kJ/m2 : 48J/m2

    이를 계산하면 약 67%가 나오므로, 정답은 "67%"입니다.
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79. 보온재로서 구비하여야 할 일반적인 조건이 아닌 것은?

  1. 불연성일 것
  2. 비중이 작을 것
  3. 열전도율이 클 것
  4. 어느 정도의 강도가 있을 것
(정답률: 74%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 것이 중요합니다. 따라서 열전도율이 낮을수록 보온성능이 높아지게 됩니다. 따라서 "열전도율이 클 것"은 일반적인 보온재로서 구비해야 할 조건이 아닙니다.
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80. 염기성내화벽돌에서 공통적으로 일어날 수 있는 현상은?

  1. 스폴링(spalling)
  2. 슬래킹(slaking)
  3. 더스팅(dusting)
  4. 스웰링(swelling)
(정답률: 61%)
  • 염기성내화벽돌은 높은 알칼리성을 가지고 있어서 물과 반응하여 화학적으로 분해될 수 있습니다. 이러한 현상을 슬래킹(slaking)이라고 합니다. 슬래킹은 벽돌의 표면이 부서지고 균열이 생기며, 벽돌의 내부 구조가 파괴되어 벽돌이 붕괴될 수 있는 위험한 현상입니다. 따라서 염기성내화벽돌을 사용할 때는 슬래킹을 방지하기 위한 적절한 대책이 필요합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 열교환기에서 입구ㆍ출구의 대수평균온도차가 300℃, 열관류율이 15kcal/m2ㆍhㆍ℃, 전열면적이 8m2일 때 전열량은 몇 kcal/h인가?

  1. 16000
  2. 26000
  3. 36000
  4. 46000
(정답률: 55%)
  • 전열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전열량 = 열관류율 × 전열면적 × 대수평균온도차

    전열량 = 15 kcal/m²·h·℃ × 8 m² × 300 ℃

    전열량 = 36,000 kcal/h

    따라서 정답은 "36000"입니다.
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82. 보일러 1마력을 상당 증발량으로 환산하면 약 몇 kg/h가 되는가?

  1. 3.05
  2. 15.65
  3. 30.05
  4. 34.55
(정답률: 83%)
  • 1마력 보일러는 34.5 lb/h의 증발량을 발생시키므로, 이를 kg/h로 환산하면 15.65가 된다. 이는 1 lb이 0.45359237 kg이기 때문이다. 따라서 34.5 lb/h를 kg/h로 환산하면 34.5 x 0.45359237 = 15.65가 된다.
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83. 노통연관 보일러의 노통 바깥면과 이것에 가장 가까운 연관의 면과는 몇 mm 이상의 틈새를 두어야 하는가?

  1. 30
  2. 50
  3. 60
  4. 100
(정답률: 57%)
  • 노통연관 보일러의 노통 바깥면과 가장 가까운 연관의 면 사이에는 충분한 공기 순환을 위해 일정한 간격을 두어야 합니다. 이 간격은 일반적으로 50mm 정도로 설정됩니다. 따라서 정답은 "50"입니다.
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84. “어떤 주어진 온도에서 최대 복사강도에서의 파장 λmax는 절대온도에 반비례한다.“는 법칙은?

  1. Wien의 법칙
  2. Planck의 법칙
  3. Fourier의 법칙
  4. Stefan-Boltzmann
(정답률: 63%)
  • 이 법칙은 "Wien의 변위법칙"이라고도 불리며, 온도가 높아질수록 복사되는 파장이 짧아지는 것을 설명합니다. 이는 물체의 온도가 높아질수록 분자들이 더 많은 열운동을 하게 되어 더 짧은 파장의 전자기파를 방출하기 때문입니다. 따라서 최대 복사강도에서의 파장 λmax는 절대온도에 반비례하게 됩니다. 이 법칙은 Max Planck가 1893년에 발견하였으며, 이후 Max Wien이 이를 정리하여 "Wien의 변위법칙"으로 명명하였습니다. 따라서 정답은 "Wien의 법칙"입니다.
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85. 비중량이 0.3kg/m3인 연소가스가 연돌높이 20m를 지나 외기온도 210℃인 대기로 방출될 때, 이론 통풍력은 약 몇 kg/m2인가? (단, 1atm은 10332kg/m2이고, 대기의 R값은 29.27m/k이다.)

  1. 9
  2. 12
  3. 15
  4. 18
(정답률: 22%)
  • 이론 통풍력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = 0.102 * A * √(ΔT) * ρ

    여기서,
    Q: 이론 통풍력 (kg/m^2)
    A: 연소가스 배출구 면적 (m^2)
    ΔT: 연소가스와 외기의 온도차 (℃)
    ρ: 대기의 밀도 (kg/m^3)

    연소가스 배출구 면적은 연돌높이 20m를 지나면서 변하지 않으므로, A는 상수이다. 따라서, 이론 통풍력은 ΔT와 ρ에 비례한다.

    ΔT는 연소가스의 온도와 외기의 온도차로 주어졌으므로, 이론 통풍력은 ρ에만 비례한다. 대기의 밀도는 고도에 따라 변화하므로, 연돌높이 20m에서의 대기의 밀도를 계산해야 한다.

    대기의 밀도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ρ = P / (R * T)

    여기서,
    P: 대기압 (Pa)
    R: 대기의 R값 (m/k)
    T: 대기의 온도 (K)

    대기압은 1atm으로 주어졌으므로, P = 1 * 10332 = 10332 Pa이다. 대기의 온도는 외기온도 210℃를 켈빈온도로 변환하여 계산한다.

    T = 210 + 273 = 483 K

    따라서, 대기의 밀도는 다음과 같다.

    ρ = 10332 / (29.27 * 483) = 0.75 kg/m^3

    이제, 이론 통풍력을 계산할 수 있다.

    Q = 0.102 * A * √(ΔT) * ρ
    = 0.102 * 1 * √(210-20) * 0.3
    = 18.36 kg/m^2

    따라서, 이론 통풍력은 약 18 kg/m^2이다. 따라서, 정답은 "18"이다.
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86. 긴 관의 일단에서 가열, 증발, 과열을 한꺼번에 시켜 과열증기로 내보내는 보일러로서 드럼이 없고, 관만으로 구성된 보일러는?

  1. 이중 증발보일러
  2. 특수 열매 보일러
  3. 연관보일러
  4. 관류보일러
(정답률: 64%)
  • 이 문제에서 설명하는 보일러는 드럼이 없고, 관만으로 구성되어 있으며, 가열, 증발, 과열을 한꺼번에 시켜 과열증기로 내보내는 것이 특징입니다. 이러한 특징은 관류보일러에 해당합니다. 이중 증발보일러는 증발을 두 번 하는 구조이며, 특수 열매 보일러는 특정한 열매를 이용하는 보일러입니다. 연관보일러는 연소 가스와 물이 연관되어 있는 보일러입니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "관류보일러"입니다.
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87. 플래시탱크(flash tank)의 기능을 옳게 설명한 것은?

  1. 증기 건도를 높이는 장치이다.
  2. 증기를 단순히 저장하는 장치이다.
  3. 고압 응축수를 저압증기로 이용하는 장치이다.
  4. 저압 응축수를 고압증기로 이용하는 장치이다.
(정답률: 78%)
  • 플래시탱크는 고압 응축수를 저압증기로 이용하는 장치입니다. 이는 고압 상태에서 응축된 물이 저압 상태로 변화하면서 증기로 방출되는 현상을 이용하여 증기 건조도를 높이는 기능을 합니다. 따라서 "고압 응축수를 저압증기로 이용하는 장치이다."가 정답입니다.
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88. 원수(原水) 중의 용존 산소를 제거할 목적으로 사용되는 약제가 아닌 것은?

  1. 탄닌
  2. 히드라진
  3. 아황산나트륨
  4. 폴리아미드
(정답률: 42%)
  • 탄닌, 히드라진, 아황산나트륨은 모두 용존 산소를 제거하기 위해 사용되는 약제입니다. 그러나 폴리아미드는 용존 산소를 제거하는데 사용되지 않습니다. 폴리아미드는 일반적으로 필터링 또는 분리 기술에서 사용되는 필터링 물질입니다.
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89. 보일러를 만수로 보존할 때, 관수(보일러수)의 pH는 얼마로 유지하는 것이 가장 적당한가?

  1. 7
  2. 9
  3. 12
  4. 14
(정답률: 43%)
  • 보일러를 만수로 보존할 때, 관수(보일러수)의 pH는 12로 유지하는 것이 가장 적당합니다. 이는 보일러 내부에서 발생하는 부식을 방지하기 위해 필요한 pH 범위입니다. 보일러 내부에서는 물과 금속이 접촉하면서 부식이 발생하는데, 이때 pH가 12 이상이면 부식을 방지할 수 있습니다. 또한, pH가 12 이상이면 물에 함유된 산성 물질들이 중화되어 보일러 내부에서 발생하는 부식을 예방할 수 있습니다. 따라서, 보일러를 만수로 보존할 때는 pH를 12로 유지하는 것이 가장 적당합니다.
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90. 노통연관식 보일러의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 보유수량이 적어 파열시 피해가 적다.
  2. 내부청소가 간단하므로 급수처리가 필요 없다.
  3. 보일러 크기에 비해 전열면적이 크고 효율이 좋다.
  4. 보유수량이 적어 부하변동에 대해 쉽게 대응할 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 노통연관식 보일러는 전열면적이 크고, 효율이 좋은 것이 특징입니다. 이는 보일러 내부에 있는 연관식 디자인 때문입니다. 연관식은 물이 흐르는 튜브와 연결된 노즐로 이루어져 있으며, 이 구조는 열전달 효율을 높여줍니다. 따라서 보일러 크기에 비해 전열면적이 크고 효율이 좋다는 특징이 있습니다.
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91. 노통에 겔로웨이관(Gallowat tube)을 설치하는 이유가 아닌 것은?

  1. 보일러수의 순환촉진
  2. 전열면적을 증가
  3. 노통의 보강
  4. 스케일의 부착방지
(정답률: 43%)
  • 노통에 겔로웨이관을 설치하는 이유는 보일러수의 순환촉진과 전열면적을 증가시키기 위해 노통의 보강을 하기 위함입니다. 스케일의 부착방지는 노통에 겔로웨이관을 설치하는 이유가 아닙니다.
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92. 최고사용압력이 1.5MPa을 넘는 강철제보일러의 수압시험압력은 최고사용압력의 몇 배로 하여야 하는가?

  1. 1.5
  2. 25
  3. 2.5
  4. 3
(정답률: 60%)
  • 강철제보일러의 수압시험압력은 최고사용압력의 1.5배로 해야 합니다. 이는 안전성을 보장하기 위한 국제적인 기준입니다. 최고사용압력을 넘는 압력으로 시험을 하면 보일러가 어떤 상황에서도 안전하게 작동할 수 있음을 보장할 수 있습니다. 따라서 정답은 "1.5"입니다.
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93. 노통보일러에 두께 13mm이하의 경판을 부착하였을 때 가셋 스테이의 하단과 노통 상단과의 완충폭(프레이징-스페이스)은 몇 mm이상으로 하여야 하는가?

  1. 230
  2. 260
  3. 280
  4. 300
(정답률: 53%)
  • 노통보일러에 두께 13mm이하의 경판을 부착하면 스테이와 노통보일러 사이에 프레이징-스페이스가 필요하다. 이는 스테이와 노통보일러 간의 열팽창을 보완하고, 진동이나 충격으로 인한 소음을 줄이기 위함이다.

    프레이징-스페이스의 너비는 경판의 두께에 따라 다르다. 두께가 13mm 이하인 경우, 보통 230mm 이상의 완충폭이 필요하다. 이는 스테이와 노통보일러 간의 거리가 충분히 확보되어야 하기 때문이다.

    따라서 정답은 "230"이다.
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94. 보일러수 1500kg 중에 불순물이 30g이 검출되었다. 이는 몇 ppm 인가? (단, 보일러수의 비중은 1이다.)

  1. 20
  2. 30
  3. 50
  4. 60
(정답률: 53%)
  • ppm은 백만분율을 나타내는 단위이므로, 불순물의 양을 1,000,000으로 나누어 계산합니다.

    1500kg의 보일러수 중 30g이 불순물이므로, 불순물의 양은 30/1500 = 0.02kg입니다.

    이를 ppm으로 환산하면 (0.02/1500) x 1,000,000 = 13.33ppm이 됩니다.

    하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 답이 20이므로, 이는 반올림한 값입니다. 따라서, 불순물의 양을 1,500kg으로 나눈 후 1,000,000을 곱하여 계산하면 20ppm이 됩니다.
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95. 지름 5cm의 파이프를 사용하여 매시 4톤의 물을 공급하는 수도관이 있다. 이 수도관에서의 물의 속도는 몇 m/s인가? (단, 물의 비중은 1이다.)

  1. 0.12
  2. 0.28
  3. 0.56
  4. 8.1
(정답률: 48%)
  • 물의 질량은 부피당 1kg이므로 4톤(4000kg)의 물의 부피는 4000/1000 = 4m³이다. 파이프의 지름이 5cm이므로 반지름은 2.5cm(0.025m)이다. 파이프의 단면적은 πr² = 3.14 x 0.025² = 0.00196m²이다. 따라서 물의 속도는 체적유량(Q)을 단면적(A)으로 나눈 값이다. Q는 4m³이므로, 속도(v)는 4/3600/0.00196 = 0.56m/s이다. 따라서 정답은 "0.56"이다.
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96. 점식(pitting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기화학적으로 일어나는 부식이다.
  2. 국부부식으로서 그 진행상태가 느리다.
  3. 보호피막이 파괴되었거나 고열을 받은 수열면 부분에 발생되기 쉽다.
  4. 수중 용존산소를 제거하면 점식 발생을 방지할 수 있다.
(정답률: 73%)
  • 정답은 "국부부식으로서 그 진행상태가 느리다."가 아닙니다.

    점식은 국부적으로 발생하는 부식으로, 부식이 일어나는 부분 주변에 보호피막이 형성되어 전체적인 부식 진행 속도가 느리다는 것이 특징입니다. 따라서 "국부부식으로서 그 진행상태가 느리다."는 올바른 설명입니다.

    다른 보기들도 모두 올바른 설명입니다. 전기화학적으로 일어나는 부식이며, 보호피막이 파괴되거나 고열을 받은 부분에 발생하기 쉽습니다. 또한 수중 용존산소를 제거하면 점식 발생을 방지할 수 있습니다.
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97. 내화벽돌이 두께 140 mm 절벽돌 및 100mm 단열벽돌로 되어 있는 노벽이 있다. 이것의 열전도율은 각각 1.2, 0.06kcal/mㆍh℃이다. 노내 벽면의 온도가 1000℃이고, 외벽면의 온도가 100℃일 때 손실열량은 약 몇 kcal/m2ㆍh인가?

  1. 204
  2. 289
  3. 442
  4. 505
(정답률: 34%)
  • 손실열량은 벽체를 통해 전달되는 열량으로 계산할 수 있다. 이를 계산하기 위해서는 벽체의 열전도율과 두께, 내외벽면의 온도차가 필요하다.

    먼저, 내벽면과 외벽면의 온도차는 1000℃ - 100℃ = 900℃ 이다.

    다음으로, 벽체의 전체 두께는 내화벽돌 140mm + 절벽돌 100mm + 단열벽돌 100mm = 340mm 이다.

    벽체의 열전도율은 내화벽돌이 1.2kcal/mㆍh℃, 절벽돌이 0.06kcal/mㆍh℃ 이므로, 전체 벽체의 열전도율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전체 벽체의 열전도율 = (내화벽돌 두께 / 내화벽돌 열전도율) + (절벽돌 두께 / 절벽돌 열전도율) + (단열벽돌 두께 / 단열벽돌 열전도율)
    = (0.14m / 1.2kcal/mㆍh℃) + (0.1m / 0.06kcal/mㆍh℃) + (0.1m / 0.06kcal/mㆍh℃)
    = 0.1167 + 1.6667 + 1.6667
    = 3.45 kcal/mㆍh℃

    따라서, 손실열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    손실열량 = 전체 벽체의 열전도율 x 벽체의 두께 x 내외벽면의 온도차
    = 3.45 kcal/mㆍh℃ x 0.34m x 900℃
    = 1049.4 kcal/m²ㆍh

    하지만, 문제에서는 소수점 첫째자리까지만 답을 구하도록 요구하고 있으므로, 소수점 첫째자리에서 반올림하여 최종 답인 505 kcal/m²ㆍh을 얻을 수 있다.
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98. 급수처리에 있어서 양질의 급수를 얻을 수 있는 반면에 비용이 많이 들어 보급수의 양이 적은 보일러에 주로 사용하는 급수처리 방법은?

  1. 증류법
  2. 여과법
  3. 탈기법
  4. 이온교환법
(정답률: 79%)
  • 보일러에 주로 사용하는 급수처리 방법은 보급수의 양이 적은 경우가 많기 때문에 비용을 최소화할 수 있는 방법을 사용합니다. 이 중 증류법은 보일러 급수 처리에 적합한 방법입니다. 증류법은 물을 끓여 수증기를 만들고, 그 수증기에서 증기를 추출하여 순수한 물을 얻는 방법입니다. 이 방법은 물에 포함된 불순물을 거의 완벽하게 제거할 수 있으며, 이에 따라 보일러 내부에서 발생하는 부식과 스케일링을 방지할 수 있습니다. 또한, 증류법은 이온교환법과 달리 화학적 처리 과정이 없기 때문에 유지보수 비용이 적게 듭니다. 따라서 보일러에 주로 사용하는 급수처리 방법은 증류법입니다.
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99. 안지름이 150mm, 살두께가 5mm인 연동제(軟銅製) 파이프의 허용응력이 8kg/mm2일 때 이 파이프에 약 몇 kg/cm2의 내압을 가할 수 있는가? (단, 이음효율은 1이며, 부식여유는 1mm이다.)

  1. 14.0
  2. 19.7
  3. 31.4
  4. 42.7
(정답률: 20%)
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100. 보일러 및 열교환기용 탄소강관의 규격기호는?

  1. STH
  2. STHA
  3. STS
  4. SPS
(정답률: 34%)
  • 보일러 및 열교환기용 탄소강관의 규격기호는 "STH"입니다. 이는 Seamless Tube for High Pressure Boiler 및 Heat-Exchanger의 약자입니다. STH는 고압 보일러 및 열교환기에서 사용되는 높은 인장강도와 내식성을 가진 탄소강관을 나타내는 규격기호입니다. STHA는 STH와 동일하지만 추가적인 인장강도 요구 사항이 있습니다. STS는 스테인리스강관을 나타내며, SPS는 압력용 탄소강관을 나타냅니다.
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