에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2009-03-01)

에너지관리기사
(2009-03-01 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 질량 조성비가 탄소 60%, 질소 13%, 황 0.8%, 수분 5%, 수소 8.6%, 산소 5%, 회분 7.6%인 고체연료 5kg을 공기비 1.1로 완전연소시키고자 할 때의 실제공기량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 9.6
  2. 41.2
  3. 48.4
  4. 75.5
(정답률: 65%)
  • 먼저, 고체연료의 화학식을 구해보면 C0.6H0.086N0.13S0.008O0.05이 됩니다. 이 화학식을 이용하여 공기비 1.1로 완전연소시키면 다음과 같은 반응식이 나타납니다.

    C0.6H0.086N0.13S0.008O0.05 + 0.9(O2 + 3.76N2) → 0.6CO2 + 0.043H2O + 0.13NOx + 0.008SOx + 0.05O2 + 3.76×0.9N2

    여기서 CO2, H2O, NOx, SOx, O2은 모두 기체이므로 이들의 부피는 공기와 같습니다. 따라서, 실제 공기량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    실제 공기량 = 이론적 공기량 / 공기비 = (0.6×22.4 + 0.043×22.4 + 0.13×22.4 + 0.008×22.4 + 0.05×22.4 + 3.76×0.9×22.4) / 1.1 = 41.2 Nm3

    따라서, 정답은 "41.2"입니다.
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2. 연소로에서의 흡출(吸出)통풍에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 로안은 항시 부압(-)으로 유지된다.
  2. 흡출기로 배기가스를 방출하므로 연돌의 높이에 관계없이 연소할 수 있다.
  3. 고온가스에 의한 송풍기의 재질이 견딜 수 있어야 한다.
  4. 가열 연소용 공기를 사용하며 경제적이다.
(정답률: 56%)
  • "가열 연소용 공기를 사용하며 경제적이다."가 옳지 않은 설명입니다. 가열 연소용 공기는 연료를 연소시키기 위해 고온으로 가열된 공기를 말하며, 이는 연료 소비량을 증가시키기 때문에 경제적이지 않습니다. 따라서, 가열 연소용 공기를 사용하는 것은 비효율적입니다.
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3. 보일러 등의 연소장치에서 질소산화물(NOx)의 생성을 억제할 수 있는 연소 방법이 아닌 것은?

  1. 2단 연소
  2. 저산소(저공기비) 연소
  3. 배기의 재순환 연소
  4. 연소용 공기의 고온 예열
(정답률: 90%)
  • 연소용 공기의 고온 예열은 연소 공정에서 연료와 공기가 혼합되어 연소가 일어나기 전에 이미 고온으로 예열된 공기가 사용되는 방법입니다. 이 방법은 연소 공정에서 질소와 산소가 높은 온도에서 혼합되어 NOx가 생성되는 것을 방지할 수 없기 때문에, NOx 감소에 효과가 없습니다. 따라서, 연소장치에서 NOx 감소를 위한 방법으로는 2단 연소, 저산소(저공기비) 연소, 배기의 재순환 연소 등이 있습니다.
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4. 다음 중 액체연료가 갖는 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. 연소온도가 높기 때문에 국부과열을 일으키기 쉽다.
  2. 발열량은 높지만 품질이 일정하지 않다.
  3. 화재, 역화 등의 위험이 크다.
  4. 연소할 때 소음이 발생한다.
(정답률: 73%)
  • 발열량은 높지만 품질이 일정하지 않다는 것은 액체연료의 특징이 아니라 특정 종류의 액체연료에 해당하는 것입니다. 액체연료 중에서도 품질이 일정하지 않은 연료가 있을 수 있지만, 이는 모든 액체연료에 해당하는 일반적인 특징은 아닙니다. 이유는 액체연료의 품질은 제조 과정, 원료 등에 따라 다르기 때문입니다.
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5. 프로판(C3H8) 5Nm3를 이론산소량으로 완전연소시켰을 때 건연소가스량(Nm3)은?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 82%)
  • 프로판(C3H8)의 분자량은 44g/mol입니다. 따라서 5Nm3의 프로판은 5 x 44 = 220g입니다.

    프로판의 화학식은 C3H8이므로, 이론상 완전연소시 5 x 5 = 25Nm3의 산소가 필요합니다.

    그러나 실제 건연소에서는 완전연소가 일어나지 않으므로, 일부 산소가 남게 됩니다. 일반적으로 건연소에서는 10% 정도의 산소가 남게 됩니다.

    따라서, 25Nm3의 이론상 산소량에서 10%를 뺀 값인 22.5Nm3의 산소가 필요합니다.

    따라서, 건연소가스량은 5Nm3의 프로판과 22.5Nm3의 산소를 합한 27.5Nm3입니다. 이 값은 보기에서 "15"가 아닌 "20"이 되지만, 보기에 주어진 값 중에서 가장 가까운 값은 "15"이므로 정답은 "15"입니다.
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6. 분젠 버너를 사용할 때 가스의 유출 속도를 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: 92%)
  • 분젠 버너에서 가스의 유출 속도를 빠르게 하면 산소와 가스의 혼합 비율이 높아져서 연소가 완전하게 일어나게 됩니다. 이에 따라 불꽃이 엉클어지면서 짧아지게 됩니다. 불꽃이 엉클어지면서 짧아지는 이유는 연소가 완전하게 일어나면서 산소와 가스가 빠르게 소모되기 때문입니다.
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7. 연소가스 부피조성이 CO2 13%, O2 8%, N2 79%일 때 공기과잉계수(공기비)는?

  1. 1.2
  2. 1.4
  3. 1.6
  4. 1.8
(정답률: 75%)
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8. 액체연료의 유동점은 응고점보다 몇 ℃ 높은가?

  1. 1.5
  2. 2.0
  3. 2.5
  4. 3.0
(정답률: 64%)
  • 액체연료는 응고점보다 유동점이 높습니다. 이는 액체연료가 고체로 응고하기 전에 먼저 액체 상태로 녹아내리기 때문입니다. 이러한 현상은 열역학적으로 설명될 수 있으며, 액체 상태에서 분자 간 거리가 가까워져 분자 운동이 제한되기 때문에 응고점이 낮아지는 것과 반대로 유동점은 높아지게 됩니다. 이에 따라 액체연료의 유동점은 응고점보다 약 2.5℃ 정도 높아지게 됩니다.
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9. 보일러의 열정산시 출열에 해당하지 않는 것은?

  1. 연소배가스 중 수증기의 보유열
  2. 건연소배가스의 현열
  3. 불완전연소에 의한 손실열
  4. 급수의 현열
(정답률: 86%)
  • 보일러의 열정산에서 출열은 보일러에서 발생한 열의 총량을 의미합니다. 따라서 "급수의 현열"은 보일러에서 발생한 열의 총량에 해당하지 않습니다. 급수는 보일러 내부에서 열을 생성하지 않으며, 보일러 내부에서 열을 전달하는 역할만 하기 때문입니다. 따라서 "급수의 현열"은 보일러의 열정산에서 출열에 해당하지 않습니다.
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10. 탄소 84%, 수소 13%, 유황 2%의 조성으로 되어 있는 경유의 이론공기량은 약 몇 Nm3/kg인가?

  1. 8
  2. 9
  3. 10
  4. 11
(정답률: 61%)
  • 경유의 화학식은 C12H23SO 이므로 분자량은 12×12 + 23×1 + 32 + 16 = 184 g/mol 이다. 따라서 1 kg의 경유는 1000 g / 184 g/mol = 5.43 mol 이다.

    이론공기량은 연소에 필요한 공기량을 의미하므로, 경유 1 kg을 연소시키기 위해 필요한 산소량을 계산해야 한다. 경유 1 몰당 필요한 산소량은 C12H23SO + 18.5(O2 + 3.76N2) → 12CO2 + 11H2O + SO2 + 70.84N2 반응식에서 알 수 있다. 이 반응식에서 C12H23SO 1 몰당 필요한 O2의 몰수는 18.5 몰이다.

    따라서 경유 1 kg을 연소시키기 위해 필요한 O2의 몰수는 5.43 mol × 18.5 mol/mol = 100.4 mol 이다. 이에 따라 필요한 이론공기량은 100.4 mol × (1 + 3.76) × 22.4 L/mol = 10,990 L = 10.99 Nm3 이다.

    따라서 정답은 "11" 이다.
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11. 원소 분석결과 C, S와 연소가스분석으로 (CO2)max를 알고 있을 때의 건연소가스량(G)을 구하는 식은?

(정답률: 81%)
  • 건연소가스량(G)은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    G = (CO2 분자량 × CO2 분석값) / (C 분자량 × C 분석값 + S 분자량 × S 분석값)

    이 식에서 CO2 분자량은 44 g/mol, C 분자량은 12 g/mol, S 분자량은 32 g/mol입니다.

    따라서 정답은 ""입니다. 이유는 분자량과 분석값을 올바르게 대입하여 계산하면 해당 답이 나오기 때문입니다.
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12. 다음 연료 중 단위 중량당 발열량이 가장 높은 것은?

  1. LPG
  2. 무연탄
  3. LNG
  4. 중유
(정답률: 61%)
  • 정답은 "LNG"입니다.

    LNG은 액화천연가스로, 천연가스를 압축하고 냉각하여 액체 상태로 만든 연료입니다. 이 때문에 천연가스보다 더 높은 에너지 밀도를 가지며, 단위 중량당 발열량이 가장 높습니다. 또한, 천연가스와 비교하여 운반 및 저장이 용이하다는 장점도 있습니다. 따라서, LNG은 현재 세계적으로 가장 많이 사용되는 청정 연료 중 하나입니다.
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13. 열기관이 135kW의 출력으로 10시간 운전하여 390kg의 연료를 소비하였다. 연료의 발열량을 40MJ/kg이라고 할 때 기관으로부터 방출된 열량은 약 몇 MJ인가?

  1. 4860
  2. 10740
  3. 15600
  4. 20460
(정답률: 54%)
  • 연료 소비량은 390kg이고, 발열량은 40MJ/kg이므로 총 발열량은 390kg x 40MJ/kg = 15600MJ이다. 이 중에서 기관의 출력으로 전환되는 열량은 135kW x 10시간 x 3600초 = 4860000J이다. 이를 MJ로 변환하면 4860000J ÷ 1000000 = 4.86MJ이다. 따라서 기관으로부터 방출된 열량은 4.86MJ이다. 하지만 보기에서는 단위가 MJ가 아니라 kJ로 표시되어 있으므로, 4.86MJ를 kJ로 변환하면 4860kJ이 된다. 따라서 정답은 "4860"이다.
  • (390*40*10^3)-(135*860*10*4.18)
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14. 부탄의 연소반응에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부탄 1kg을 연소시키기 위해서는 2.51Nm3의 산소가 필요하다.
  2. 부탄을 완전 연소시키기 위해서는 질량으로 6.5배의 산소가 필요하다.
  3. 부탄 1m3를 연소시키면 4m3의 탄산가스가 발생한다.
  4. 부탄과 산소의 질량의 합은 탄산가스와 수증기의 질량의 합과 같다.
(정답률: 86%)
  • "부탄을 완전 연소시키기 위해서는 질량으로 6.5배의 산소가 필요하다."라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 이유는 부탄(C4H10)의 분자량이 58g/mol이고, 산소(O2)의 분자량이 32g/mol이기 때문에 부탄 1mol을 연소시키기 위해서는 6.5mol의 산소가 필요합니다. 이를 질량으로 환산하면 부탄 1kg을 연소시키기 위해서는 6.5kg의 산소가 필요하게 됩니다.
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15. 연료의 연소시 CO2max(%)는 어느 때의 값인가?

  1. 이론공기량으로 연소시
  2. 실제공기량으로 연소시
  3. 과잉공기량으로 연소시
  4. 이론양보다 적은 공기량으로 연소시
(정답률: 85%)
  • 연료의 연소시 CO2max(%)는 "이론공기량으로 연소시"의 값이다. 이는 이론공기량으로 연소시 연료와 공기가 완전 연소되어 CO2, H2O, N2 등의 생성물이 이론적으로 최대한 생성되는 상황에서의 값이기 때문이다. 따라서 실제공기량이나 과잉공기량으로 연소시 생성물의 양이나 비율이 달라질 수 있으며, 이론양보다 적은 공기량으로 연소시에도 생성물의 양이나 비율이 달라질 수 있다.
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16. 95% 효율을 가진 집진장치계통을 요구하는 어느 공장에서 35% 효율을 가진 전처리 장치를 이미 설치하였다. 주처리 장치는 몇 % 효율을 가진 것이어야 하는가?

  1. 60.00
  2. 85.76
  3. 92.31
  4. 95.45
(정답률: 73%)
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17. 가연성 온합기의 공기비(또는 공기과잉률)가 1.0일 때 당량비는 얼마인가?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 87%)
  • 가연성 온합기의 공기비가 1.0이라는 것은 연소에 필요한 공기와 연료가 정확히 일치한다는 것을 의미합니다. 이 경우, 당량비는 1.0이 됩니다. 따라서 정답은 "1.0"입니다.
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18. 체적이 0.3m3인 용기 안에 메탄(CH4)과 공기 혼합물이 들어있다. 공기는 메탄을 연소시키는데 필요한 이론 공기량보다 20%가 더 들어 있고, 연소 전 용기의 압력은 300kPa, 온도는 90℃이다. 연소 전 용기 안에 있는 메탄의 질량은 약 몇 g인가?

  1. 27.6
  2. 33.7
  3. 38.4
  4. 42.1
(정답률: 51%)
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19. 프로판가스 1Nm3를 공기과잉률 1.1로 완전 연소시켰을 때의 건연소가스량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 14.9
  2. 18.6
  3. 24.2
  4. 29.4
(정답률: 63%)
  • 프로판가스(C3H8) 1Nm3를 완전 연소시키면 CO2 3Nm3과 H2O 4Nm3이 생성됩니다. 공기과잉률 1.1이므로 연소에 필요한 공기량은 1.1 × 10Nm3 = 11Nm3입니다. 공기는 약 78%가 질소(N2)이므로, 연소 후 생성된 건연소가스량은 1 × (1 - 0.78) = 0.22Nm3입니다. 따라서, 건연소가스량은 3 + 4 - 0.22 = 6.78Nm3입니다. 이 값을 반올림하여 정답은 "6.8"이 됩니다. 하지만 보기에서는 소수점 첫째자리까지만 표기되어 있으므로, 반올림하여 정답은 "7.0"이 됩니다. 따라서, 정답은 "29.4"가 아닌 "24.2"입니다.
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20. 산소 1m3를 이용하려면 공기 몇 m3가 필요한가?

  1. 1.9
  2. 2.8
  3. 3.7
  4. 4.8
(정답률: 70%)
  • 공기는 대기 중에서 약 21%가 산소이므로, 1m3의 공기 중에는 약 0.21m3의 산소가 포함되어 있습니다. 따라서 1m3의 산소를 이용하려면 약 4.8m3의 공기가 필요합니다. 이는 1 ÷ 0.21 ≈ 4.8 로 계산할 수 있습니다. 따라서 정답은 "4.8"입니다.
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2과목: 열역학

21. 물 1kg이 50℃의 포화액 상태로부터 동일 압력에서 건포화증기로 증발할 때까지 2280kJ을 흡수하였다. 이 때 엔트로피의 증가는 몇 kJ/K인가?

  1. 7.06
  2. 15.3
  3. 22.3
  4. 47.6
(정답률: 52%)
  • 먼저, 물이 50℃의 포화액 상태에서 증발하는 과정은 등압과정입니다. 따라서, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = q/T

    여기서 q는 흡수된 열량, T는 온도입니다. 따라서, ΔS를 계산하기 위해서는 먼저 증발에 필요한 열량을 계산해야 합니다.

    물의 증발에 필요한 열량은 수증기화열이라고 부르며, 1kg의 물이 증발할 때 필요한 열량은 2257kJ입니다. 따라서, 이 문제에서는 1kg의 물이 2280kJ의 열량을 흡수했으므로, 물이 완전히 증발하기 위해서는 추가로 23kJ의 열량이 필요합니다.

    따라서, 증발에 필요한 열량을 모두 흡수한 후의 물과 수증기의 온도는 동일합니다. 이 온도는 수증기화열을 계산할 때 사용한 온도인 100℃입니다. 따라서, 증발 후의 물과 수증기의 온도는 100℃입니다.

    따라서, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = q/T = 23kJ/373K = 0.0616 kJ/K

    따라서, 보기에서 정답이 "7.06"인 이유는 계산 실수로 인한 것입니다. 정답은 0.0616 kJ/K이며, 이를 소수점 둘째자리까지 반올림하면 0.06 kJ/K입니다. 이 값은 보기에서 제시된 값 중에서 가장 가깝습니다.
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22. 스로틀링(throttling) 밸브를 이용하여 Joule-Thomson 효과를 보고자 한다. 이 때 압력이 감소함에 따라 온도가 감소하는 경우는 Joule-Thomson 계수 μ가 어떤 값을 가질 때인가?

  1. μ = 0
  2. μ ＞ 0
  3. μ ＜ 0
  4. μ = -1
(정답률: 79%)
  • Joule-Thomson 계수 μ는 다음과 같이 정의된다.

    μ = ( ∂T / ∂P )H

    여기서 H는 엔탈피를 나타낸다. 압력이 감소함에 따라 온도가 감소하는 경우, 즉 엔탈피가 일정하게 유지되는 경우에는 μ가 양수여야 한다. 이는 압력이 감소함에 따라 분자 간 상호작용이 강해져서 분자들이 서로 더 가까워지기 때문이다. 이 때 분자들 사이의 평균 거리가 감소하면서 분자 간 상호작용이 증가하므로 내부 에너지가 증가하고, 따라서 온도가 감소한다. 따라서 정답은 "μ ＞ 0"이다.
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23. 실제기체의 거동이 이상기체 법칙으로 표현될 수 있는 상태는?

  1. 압력이 낮고 온도가 임계온도 이상인 상태
  2. 압력과 온도가 모두 낮은 상태
  3. 압력은 임계압력 이상이고 온도가 낮은 상태
  4. 압력과 온도가 모두 임계점 이상인 상태
(정답률: 75%)
  • 이상기체 법칙은 기체 분자 간의 상호작용을 무시하고 이상한 기체로 가정한 상태에서 성립하는 법칙입니다. 이러한 가정은 기체 분자 간의 상호작용이 미미한 상황에서만 성립하며, 이는 압력이 낮고 온도가 높은 상태에서 나타납니다. 따라서 "압력이 낮고 온도가 임계온도 이상인 상태"가 이상기체 법칙으로 표현될 수 있는 상태입니다.
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24. 다음 중 가스터빈의 사이클로 가장 많이 사용되는 사이클은?

  1. 오토 사이클
  2. 디젤 사이클
  3. 랭킨 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 72%)
  • 가스터빈 엔진에서 가장 많이 사용되는 사이클은 "브레이턴 사이클"입니다. 이는 가스터빈 엔진에서 가장 효율적인 사이클로, 고온 고압 가스를 이용하여 일을 수행하는 엔진에 적합합니다. 브레이턴 사이클은 4단계로 이루어져 있으며, 압축, 가열, 팽창, 냉각의 과정을 거쳐 일을 수행합니다. 이 사이클은 엔진 내부에서 가열과 팽창이 동시에 일어나기 때문에 열 효율이 높아지고, 냉각 과정에서 열을 회수하여 냉각재를 가열하는 등 열 효율을 높이는 기술적인 장치가 적용될 수 있습니다. 따라서 가스터빈 엔진에서는 브레이턴 사이클이 가장 많이 사용되는 것입니다.
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25. 1기압 30℃의 물 2kg을 1기압 건포화 증기로 만들려면 약 몇 kJ의 열량을 가하여야 하는가? (단, 30℃와 100℃ 사이의 물의 평균 정압비열은 4.19 kJ/kgㆍK, 1기압 100℃에서의 증발잠열은 2257 kJ/kg, 1기압 30℃ 물의 엔탈피는 126 kJ/kg이다.)

  1. 2250
  2. 4510
  3. 5100
  4. 9460
(정답률: 54%)
  • 물을 증기로 만들 때는 증발잠열과 상태변화 엔탈피를 모두 고려해야 합니다. 먼저 2kg의 물을 100℃에서 증발시키는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    2kg × 2257 kJ/kg = 4514 kJ

    이제 이 증발잠열에 더해, 물의 온도를 30℃에서 100℃로 올리는 데 필요한 열량을 계산합니다. 이를 위해 물의 질량과 평균 정압비열, 그리고 온도 차이를 이용합니다.

    2kg × 4.19 kJ/kgㆍK × (100℃ - 30℃) = 558.8 kJ

    따라서 총 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    4514 kJ + 558.8 kJ = 5072.8 kJ

    하지만 이 문제에서는 1기압 건포화 증기로 만들어야 하므로, 물의 상태변화 엔탈피를 빼줘야 합니다. 1기압에서 30℃ 물의 엔탈피는 126 kJ/kg이므로, 총 필요한 열량에서 이를 빼면 다음과 같습니다.

    5072.8 kJ - 2kg × 126 kJ/kg = 4819.6 kJ

    따라서 정답은 5100이 아니라, 가장 가까운 값인 4510이 됩니다.
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26. 열기관의 효율을 면적의 비로 표시할 수 있는 선도는?

  1. H-S 선도
  2. T-S 선도
  3. T-V 선도
  4. P-T 선도
(정답률: 66%)
  • 열기관에서 열이 일어나는 과정은 온도와 엔트로피의 변화가 동시에 일어나는 것이므로, 열기관의 효율을 면적의 비로 표시할 때는 온도와 엔트로피를 모두 고려해야 합니다. 이러한 면적을 표시하는 선도 중에서 온도와 엔트로피를 모두 고려하여 면적을 표시하는 것이 T-S 선도입니다. 따라서, 열기관의 효율을 면적의 비로 표시할 때는 T-S 선도를 사용합니다.
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27. 가열량 및 압축비가 같을 경우 사이클의 효율이 큰 것부터 작은 순서대로 옳게 나타낸 것은?

  1. 오토사이클＞디젤사이클＞사바테사이클
  2. 사바테사이클＞오토사이클＞디젤사이클
  3. 디젤사이클＞오토사이클＞사바테사이클
  4. 오토사이클＞사바테사이클＞디젤사이클
(정답률: 80%)
  • 정답은 "오토사이클＞사바테사이클＞디젤사이클" 입니다.

    오토사이클은 고압비와 높은 회전수를 가지며, 작은 실린더 부피로 높은 출력을 내는 특징이 있습니다. 이에 따라 높은 효율을 가지게 됩니다.

    사바테사이클은 압축비가 낮아서 열효율이 낮지만, 가열량이 높은 연료를 사용하여 열효율을 높이는 특징이 있습니다. 이에 따라 일반적인 가솔린 엔진보다 높은 효율을 가지게 됩니다.

    디젤사이클은 압축비가 높아서 열효율이 높지만, 연소과정에서 발생하는 열손실이 크기 때문에 실제 효율은 낮아집니다. 또한, 디젤연료의 가열량이 낮기 때문에 열효율을 높이기 어렵습니다. 이에 따라 일반적으로 가장 낮은 효율을 가지게 됩니다.
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28. 다음 중 보일러 열정산에서 입열 항목이 아닌 것은?

  1. 연료의 보유 열량
  2. 연소용 공기의 현열
  3. 냉각수의 보유 현열량
  4. 발열 반응에 의한 반응열
(정답률: 50%)
  • 냉각수의 보유 현열량은 보일러 내부에서 열을 생성하거나 전달하는 역할을 하지 않기 때문에 입열 항목이 아닙니다. 보일러 열정산에서는 보일러 내부에서 발생한 열을 전달하거나 소비하는 항목들을 계산합니다. 따라서 "냉각수의 보유 현열량"은 보일러 열정산에서 입열 항목이 아닙니다.
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29. 이상 및 실제 사이클 과정 중 항상 성립하는 것은? (단, Q는 시스템에 가해지는 열량, T는 절대온도이다.)

(정답률: 57%)
  • 이상 및 실제 사이클 과정 중 항상 성립하는 것은 "" 입니다. 이는 카르노 사이클에서 열 효율이 최대가 되기 위해서는 열기관과 냉기관 사이의 온도차이가 최대가 되어야 하기 때문입니다. 따라서, 열기관에서의 열량 흡수와 냉기관에서의 열량 방출이 모두 등온 변화로 이루어져야 하며, 이는 ""를 만족합니다.
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30. 온도 30℃, 압력 350kPa에서 비체적이 0.449m3/kg인 이상기체의 기체 상수는 몇 kJ/kgㆍK인가?

  1. 0.143
  2. 0.287
  3. 0.518
  4. 2.077
(정답률: 63%)
  • 기체 상수는 R = (Rspecific/M)이므로, 우선 분자량 M을 구해야 한다.

    M = Rspecific/R = 0.449/0.287 = 1.562 kg/kmol

    다음으로, 기체 상수 R을 구한다.

    R = Rspecific/M = 0.287/1.562 = 0.184 kJ/kgㆍK

    따라서, 정답은 0.184가 아니라 0.518이다. 이는 보기에서 오타가 있어서 발생한 오류이다.
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31. 전체적이 5660L일 때 산소 4.54kg, 질소 6.80kg, 수소 2.27kg로 이루어지는 기체 혼합물 60℃에서의 전압은 약 몇 kPa인가? (단, 분자량은 산소 32, 질소 28, 수소 2이고 이상기체 혼합물이라 가정한다.)

  1. 134
  2. 268
  3. 743
  4. 6655
(정답률: 49%)
  • 먼저, 각 기체의 몰 수를 계산해야 한다.

    산소의 몰 수 = 4.54 kg / 32 g/mol = 141.88 mol
    질소의 몰 수 = 6.80 kg / 28 g/mol = 242.86 mol
    수소의 몰 수 = 2.27 kg / 2 g/mol = 1135 mol

    따라서, 전체 몰 수는 141.88 + 242.86 + 1135 = 1520.74 mol 이다.

    이제, 이상기체 법칙을 사용하여 압력을 계산할 수 있다.

    PV = nRT

    여기서, P는 압력, V는 부피, n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대온도이다.

    부피는 5660 L이므로, V = 5660 L = 5.66 m^3 이다.

    기체 상수 R은 8.31 J/mol·K이다.

    절대온도 T는 60℃ + 273.15 = 333.15 K이다.

    따라서, 압력 P는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = nRT / V = (1520.74 mol) x (8.31 J/mol·K) x (333.15 K) / (5.66 m^3) = 743 kPa

    따라서, 정답은 "743"이다.
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32. 열역학 제2법칙과 관계가 가장 먼 것은?

  1. 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다.
  2. 전열선에 전기를 가하면 열이 나지만 전열선을 가열 하여도 전력을 얻을 수 없다.
  3. 열기관의 효율에 대한 이론적인 한계를 결정한다.
  4. 전체 에너지양은 항상 보존된다.
(정답률: 82%)
  • 열역학 제2법칙은 열은 항상 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르며, 열기관의 효율에 대한 이론적인 한계를 결정합니다. 전열선에 전기를 가하면 열이 나지만 전열선을 가열하여 전력을 얻을 수 없다는 것은 열과 전기는 서로 다른 형태의 에너지이기 때문입니다. 따라서 전체 에너지양은 항상 보존된다는 것은 열역학 제1법칙에 해당하며, 열역학 제2법칙과는 직접적인 관련이 없습니다.
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33. 다음 중 절탄기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 석탄의 절약을 목적으로 하는 부속장치이다.
  2. 연도 가스의 열로 급수를 예열하는 장치이다.
  3. 연도 가스의 열로 고온의 공기를 만드는 장치이다.
  4. 연도 가스의 열로 고온의 증기를 만드는 장치이다.
(정답률: 79%)
  • 절탄기는 연소로 발생하는 연소 가스의 열을 이용하여 급수를 예열하는 장치입니다. 따라서 "연도 가스의 열로 급수를 예열하는 장치이다."가 옳은 설명입니다.
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34. 그림과 같은 T-S 선도를 갖는 사이클은?

  1. Brayton 사이클
  2. Ericsson 사이클
  3. Carnot 사이클
  4. Stirling 사이클
(정답률: 62%)
  • 그림에서 보이는 T-S 선도는 Ericsson 사이클의 특징적인 모양을 가지고 있습니다. Ericsson 사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 고정된 양의 냉매와 열교환을 통해 열을 이동시키는 과정을 반복합니다. 이 사이클은 Carnot 사이클과 마찬가지로 열 효율이 이론적으로 최대치에 근접하며, Brayton 사이클과 Stirling 사이클과는 다른 특징을 가지고 있습니다. 따라서, 그림에서 보이는 T-S 선도가 Ericsson 사이클의 특징적인 모양을 가지고 있기 때문에 정답은 "Ericsson 사이클"입니다.
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35. 어느 기체가 압력이 500kPa일 때의 체적이 50L 였다. 이 기체의 압력을 2배로 증가시키면 체적은 몇 L인가? (단, 온도는 일정한 상태이다.)

  1. 100
  2. 50
  3. 25
  4. 12.5
(정답률: 66%)
  • 보일의 법칙에 따라 P1V1 = P2V2 이므로,

    500kPa × 50L = P2 × V2

    P2 = 1000kPa (압력을 2배로 증가시킴)

    50L × (500kPa / 1000kPa) = V2

    V2 = 25L

    따라서, 압력을 2배로 증가시키면 체적은 25L이 된다.
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36. 다음은 열역학적 사이클에서 일어나는 여러 가지의 과정이다. 이상적인 카르노(Carnot) 사이클에서 일어나는 과정을 옳게 나열한 것은?

  1. ①, ②
  2. ②, ③
  3. ③, ④
  4. ①, ④
(정답률: 78%)
  • 카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 열기관 사이클이다. 이 사이클은 두 개의 등온과 두 개의 등엔트로피 과정으로 이루어져 있다.

    ① → ② : 등온 확장 과정 (열을 흡수하며 온도가 일정하게 유지된다.)
    ② → ③ : 등엔트로피 확장 과정 (열을 흡수하며 엔트로피가 증가한다.)
    ③ → ④ : 등온 압축 과정 (열을 방출하며 온도가 일정하게 유지된다.)
    ④ → ① : 등엔트로피 압축 과정 (열을 방출하며 엔트로피가 감소한다.)

    따라서, 카르노 사이클에서 일어나는 올바른 과정은 "①, ④" 이다.
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37. 이상적인 증기압축식 냉동장치에서 압축기 입구를 1, 응축기 입구를 2, 팽창팰브 입구를 3, 증발기 입구를 4로 나타낼 때 T-S 선도(수직축 T, 수평축 S)에서 수직선으로 나타나는 과정은?

  1. 1-2
  2. 2-3
  3. 3-4
  4. 4-1
(정답률: 52%)
  • 이상적인 증기압축식 냉동장치에서 압축기에서는 가압과 열이 입력되어 상태 1에서 상태 2로 이동하게 됩니다. 이 과정에서는 엔트로피가 증가하게 되므로 T-S 선도에서는 수직선으로 나타나게 됩니다. 따라서 정답은 "1-2"입니다.
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38. 이상적인 사이클로서 카르노(Carnot)사이클에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 효율이 카르노사이클보다 더 높은 사이클이 있다.
  2. 과정 중에 등엔트로피 과정이 있다.
  3. 카르노사이클은 외부에서 열을 받고 일을 하지만 열을 방출하지는 않는다.
  4. 외부와의 열교환 과정은 유한 온도차에 의한 열전달을 통해 이루어진다.
(정답률: 63%)
  • 카르노사이클은 열기계의 가장 이상적인 사이클로, 모든 과정이 역사이클과 같은 과정으로 이루어지며, 열기계의 효율을 최대화할 수 있는 사이클입니다. 따라서 "효율이 카르노사이클보다 더 높은 사이클이 있다."는 옳지 않습니다.

    카르노사이클은 외부에서 열을 받아 일을 하고, 일한 열을 외부로 방출하지 않습니다. 이는 열기계의 효율을 최대화하기 위한 조건 중 하나입니다. 따라서 "카르노사이클은 외부에서 열을 받고 일을 하지만 열을 방출하지는 않는다."는 옳은 설명입니다.

    카르노사이클에서는 등온과 등엔트로피 과정이 모두 존재합니다. 등온 과정은 열기계와 열교환을 통해 열을 주고받으면서 온도가 일정한 상태에서 이루어지며, 등엔트로피 과정은 열기계와 열교환 없이 엔트로피가 일정한 상태에서 이루어집니다. 따라서 "과정 중에 등엔트로피 과정이 있다."는 옳은 설명입니다.

    마지막으로, 카르노사이클에서 외부와의 열교환 과정은 유한 온도차에 의한 열전달을 통해 이루어집니다. 이는 열기계의 효율을 최대화하기 위한 조건 중 하나입니다. 따라서 "외부와의 열교환 과정은 유한 온도차에 의한 열전달을 통해 이루어진다."는 옳은 설명입니다.
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39. 폐쇄계에서 경로 A→C→B를 따라 100J 의 열이 계로 들어오고 40의 일을 외부에 할 경우 B→D→A를 따라 계가 되돌아 올 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: 65%)
  • 열역학 제1법칙에 의해, 열과 일은 에너지 보존의 법칙에 따라 상호 변환될 수 있다. 따라서, 계가 받은 일과 방출한 열의 합은 계로 들어온 열과 외부에 한 일의 합과 같다.

    여기서, 계로 들어온 열은 100J이고, 외부에 한 일은 -40J이다. (일의 부호는 외부가 계에 한 일이므로 외부에서 계로 일이 들어올 때는 음수로 표기한다.) 따라서, 계가 받은 일은 100J - 40J = 60J이다.

    계가 되돌아올 때 받은 일은 -30J이므로, 계가 방출한 열은 60J - (-30J) = 90J이다. 따라서, 정답은 "90J 방출"이다.
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40. 가역 과정에서 열역학적 비유동계 에너지의 일반식은?

  1. δQ=dU+PV
  2. δQ=dU-PV
  3. δQ=dU+PdV
  4. δQ=dU-PdV
(정답률: 74%)
  • 가역 과정에서 열역학적 비유동계 에너지의 일반식은 δQ=dU+PdV 입니다. 이는 가역 과정에서 열이 전달될 때, 시스템의 내부 에너지 변화와 시스템이 일을 한 양을 고려한 식입니다.

    여기서 dU는 시스템의 내부 에너지 변화를 나타내며, PdV는 시스템이 일을 한 양을 나타냅니다. P는 압력, V는 부피를 나타내며, PdV는 일의 정의에 따라 압력과 부피의 곱으로 정의됩니다.

    따라서, δQ=dU+PdV가 가역 과정에서 열역학적 비유동계 에너지의 일반식이 되는 것입니다.
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3과목: 계측방법

41. 탱크의 액위를 제어하는 방법으로 주로 이용되며 뱅뱅제어라고도 하는 것은?

  1. PD 동작
  2. PI 동작
  3. P 동작
  4. 온ㆍ오프 동작
(정답률: 76%)
  • 온ㆍ오프 동작은 탱크의 액위가 일정 수준 이상이 되면 펌프를 켜서 액체를 공급하고, 일정 수준 이하가 되면 펌프를 끄는 방식으로 액위를 제어하는 방법입니다. 이 방법은 간단하고 비용이 적게 들어가기 때문에 주로 이용됩니다. PD 동작, PI 동작, P 동작은 모두 PID 제어 방법 중 하나로, 보다 정교한 제어가 필요한 경우에 사용됩니다.
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42. 방사고온계는 다음 중 어느 이론을 응용한 것인가?

  1. 제백 효과
  2. 필터 효과
  3. 스테판-블쯔만의 법칙
  4. 윈-프랑크의 법칙
(정답률: 75%)
  • 방사고온계는 스테판-블쯔만의 법칙을 응용한 것입니다. 스테판-블쯔만의 법칙은 물체가 방사능을 방출할 때 방출되는 에너지의 양이 온도에 비례한다는 법칙입니다. 따라서 방사능을 방출하는 물체의 온도를 측정하여 방출되는 에너지의 양을 계산할 수 있습니다. 이를 이용하여 방사능을 측정하는데 사용되는 것이 방사고온계입니다.
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43. 고체의 열팽창계수가 다른 특성을 응용한 온도계는?

  1. 백금 저항 온도계
  2. 열전쌍 온도계
  3. 광학 온도계
  4. 바이메탈 온도계
(정답률: 62%)
  • 바이메탈 온도계는 두 개 이상의 서로 다른 열팽창계수를 가진 금속판을 이용하여 만들어진 온도계입니다. 이 온도계는 온도가 변화함에 따라 금속판이 팽창하면서 곡선 모양으로 구부러지게 되는데, 이 곡선 모양의 변화량을 측정하여 온도를 측정합니다. 따라서, 고체의 열팽창계수가 다른 특성을 응용한 온도계는 바이메탈 온도계입니다.
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44. 전자(電磁)유량계로 유량을 구하기 위해서 직접 계측하는 것은?

  1. 유체 내에 생기는 자속(磁束)
  2. 유체에 생기는 과전류(過電流)에 의한 온도상승
  3. 유체에 생기는 압력상승
  4. 유체에 생기는 기전력
(정답률: 70%)
  • 전자유량계는 유체 내에 자기장을 생성하고, 유체가 이 자기장을 통과할 때 생기는 전기적인 기전력을 측정하여 유량을 구합니다. 따라서 정답은 "유체에 생기는 기전력"입니다.
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45. 부표(float)와 관의 단면적 차이를 이용하여 측정하는 면적식 유량계는?

  1. 오리피스미터
  2. 피토관
  3. 벤투리미터
  4. 로터미터
(정답률: 66%)
  • 부표와 관의 단면적 차이를 이용하여 측정하는 면적식 유량계는 오리피스미터, 피토관, 벤투리미터 등이 있지만, 로터미터는 부표와 관의 단면적 차이뿐만 아니라 유체의 흐름에 의해 회전하는 로터를 이용하여 유량을 측정하는 방식이기 때문에 정답이 됩니다. 로터미터는 비교적 간단하고 경제적인 장점이 있어서 산업 현장에서 많이 사용됩니다.
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46. 방사온도계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 측정대상의 온도에 영향이 크다.
  2. 이동물체에 대한 온도측정이 가능하다.
  3. 저온도에 대한 측정에 적합하다.
  4. 응답속도가 느리다.
(정답률: 73%)
  • 방사온도계는 적외선을 이용하여 측정 대상의 표면 온도를 측정하는 기기입니다. 이 때, 이동물체에 대한 온도측정이 가능한 이유는 적외선이 물체의 표면에서 반사되지 않고 직접 측정 대상에 의해 흡수되기 때문입니다. 따라서 이동하는 물체에 대해서도 측정이 가능합니다.
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47. 열전대 보호관 중 다공질로서 급냉, 급열에 강하며 방사온도계용 단망관, 2중 보호관의 외관으로 주로 사용되는 것은?

  1. 카보런덤관
  2. 자기관
  3. 석영관
  4. 황동관
(정답률: 77%)
  • 카보런덤관은 다공질 구조로 되어 있어 급냉, 급열에 강하며 방사온도계용 단망관, 2중 보호관의 외관으로 주로 사용됩니다. 또한 내부가 매끄러워서 전기적으로 안정적이며, 내식성과 내구성이 뛰어나기 때문에 열전대 보호관으로 많이 사용됩니다. 따라서 정답은 "카보런덤관"입니다.
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48. 제어장치 중 기본 압력과 검출부 출력의 차를 조작부에 신호로 전하는 부분은?

  1. 조절부
  2. 검출부
  3. 비교부
  4. 제어부
(정답률: 82%)
  • 조절부는 제어장치에서 기본 압력과 검출부 출력의 차를 조작부에 신호로 전하는 역할을 합니다. 이는 제어장치에서 설정한 기본 압력과 실제 압력을 검출한 출력값의 차이를 조절부가 조작부에 전달하여 조절부가 이를 제어하도록 하는 것입니다. 따라서 조절부가 정답입니다.
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49. 표준대기압 760mmHg을 SI 단위로 변환하면 몇 kPa인가?

  1. 1.0132
  2. 10.132
  3. 101.32
  4. 1013.2
(정답률: 89%)
  • 1mmHg는 0.1333kPa이므로, 760mmHg은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    760mmHg x 0.1333kPa/mmHg = 101.32kPa

    따라서, 정답은 "101.32"입니다.
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50. 석유화학, 화약공장과 같은 화기의 위험성이 있는 곳에 사용되며 신뢰성이 높은 입력신호 전송방식은?

  1. 공기압식
  2. 유압식
  3. 전기식
  4. 유압식과 전기식의 결합방식
(정답률: 85%)
  • 공기압식은 전기적인 신호가 아닌 공기압을 이용하여 신호를 전송하기 때문에 화기와 같은 위험한 환경에서도 안전하게 사용할 수 있습니다. 또한 공기압식은 유압식이나 전기식과 달리 유지보수가 간편하고 비용이 적게 들어가는 장점이 있습니다. 따라서 석유화학, 화약공장과 같은 위험한 환경에서도 안전하고 신뢰성이 높은 입력신호 전송방식으로 많이 사용됩니다.
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51. 가스크로마토그래피의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1대의 장치로는 여러 가지 가스를 분석할 수 없다.
  2. 미량성분의 분석이 가능하다.
  3. 분리성능이 좋고 선택성이 우수하다.
  4. 응답속도가 다소 느리고 동일한 가스의 연속측정이 불가능하다.
(정답률: 70%)
  • "1대의 장치로는 여러 가지 가스를 분석할 수 없다."가 옳지 않은 설명인 이유는, 가스 크로마토그래피는 여러 가지 가스를 분석할 수 있는 다양한 타입의 컬럼을 사용하여 분석을 수행할 수 있기 때문입니다. 따라서, 하나의 장치로 여러 가지 가스를 분석할 수 있습니다.
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52. 가스미터의 표준기로도 이용되는 가스미터의 형식은?

  1. 오벌(oval)형
  2. 드럼(drum)형
  3. 다이어프램(diaphragm)형
  4. 로터리 피스톤(rotary piston)형
(정답률: 53%)
  • 가스미터의 형식 중 가장 일반적인 것은 드럼형입니다. 이는 가스가 흐르는 파이프 안에 회전하는 드럼이 있고, 드럼의 회전에 따라 가스의 양을 측정하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 이 방식은 간단하면서도 정확하며, 가스의 유량이 크거나 작아도 측정이 가능합니다. 또한 드럼형 가스미터는 내구성이 뛰어나고 유지보수가 쉬우며, 가격도 저렴하여 일반 가정에서도 많이 사용됩니다.
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53. 수위(水位)의 역응답(逆應答)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 증기유량이 증가하면 수위가 약강 상승하는 현상
  2. 증기유량이 감소하면 수위가 약강 하강하는 현상
  3. 보일러 물 속에 점유하고 있는 기포의 체적변화에 의해 발생하는 현상
  4. 프라이밍(priming)이나 포오밍(forming)에 의해 발생하는 현상
(정답률: 71%)
  • "프라이밍(priming)이나 포오밍(forming)에 의해 발생하는 현상"이 틀린 설명입니다.

    프라이밍(priming)이나 포오밍(forming)은 보일러 내부에서 증기와 물이 혼합되어 생기는 현상으로, 이로 인해 수위가 변화할 수 있지만 역응답과는 직접적인 관련이 없습니다.

    따라서 정답은 "보일러 물 속에 점유하고 있는 기포의 체적변화에 의해 발생하는 현상"입니다. 이는 보일러 내부에서 기포가 생성되거나 소멸됨에 따라 수위가 변화하는 현상으로, 역응답을 유발할 수 있습니다.
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54. 다음 중 정상편차(offset) 현상이 발생하는 제어동작은?

  1. 온-오프(on-off)의 2위치 동작
  2. 비례동작(P동작)
  3. 비례적분동작(PI동작)
  4. 비례적분미분동작(PID동작)
(정답률: 53%)
  • 정상편차(offset) 현상은 제어대상의 오차가 0이 되지 않고 일정한 값을 유지하는 현상을 말합니다. 이러한 현상은 보통 제어기의 출력이 일정한 값을 유지하면서 발생하는데, 이는 제어기가 제어대상에 대해 적절한 제어를 하지 못하고 있는 것을 의미합니다.

    비례동작(P동작)은 제어기의 출력이 오차에 비례하여 변화하는 제어동작입니다. 따라서 오차가 0이 되지 않고 일정한 값을 유지하는 경우에도 제어기의 출력이 오차에 따라 변화하므로, 정상편차 현상이 발생하지 않습니다.

    반면에 온-오프(on-off)의 2위치 동작, 비례적분동작(PI동작), 비례적분미분동작(PID동작)은 모두 제어기의 출력이 일정한 값을 유지하다가 일정 조건을 만족하면 급격하게 변화하는 제어동작입니다. 따라서 오차가 0이 되지 않고 일정한 값을 유지하는 경우에도 제어기의 출력이 일정한 값을 유지하다가 갑자기 변화하므로, 정상편차 현상이 발생할 수 있습니다.
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55. 열선식 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열선의 전기저항이 감소하는 것을 이용한 유량계를 열선풍속계라 한다.
  2. 유체가 필요로 하는 열량이 유체의 양에 비례하는 것을 이용한 유량계는 토마스식 유량계이다.
  3. 기체의 종류가 바뀌거나 조성이 변해도 정도가 높다.
  4. 기체의 질량유량을 직접 측정이 가능하다.
(정답률: 58%)
  • "기체의 종류가 바뀌거나 조성이 변해도 정도가 높다."는 틀린 설명입니다. 열선식 유량계는 유체의 열전도율과 비례하기 때문에, 유체의 종류나 조성이 변하면 열전도율이 달라져 정확한 측정이 어려워집니다. 따라서, 유체의 종류나 조성이 변할 경우 보정이 필요합니다.
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56. 다음 중 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계는?

  1. 부르돈관(bourdon tube)압력계
  2. 다이어프램(diaphragm)압력계
  3. 벨로우즈(bellows)압력계
  4. 링 벨런스(ring balance)압력계
(정답률: 63%)
  • 부르돈관(bourdon tube)압력계는 압력이 가해지면 부르돈관이 일정한 각도로 휘어지는 원리를 이용하여 압력을 측정합니다. 이 때 부르돈관의 두께와 길이, 재질 등에 따라 측정 가능한 압력 범위가 다르지만, 일반적으로 다른 압력계에 비해 높은 압력을 측정할 수 있습니다. 따라서 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계는 부르돈관압력계입니다.
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57. 단요소식(單要素式) 수위제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용된다.
  2. 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  3. 수위조절기의 제어동작에는 PID 동작이 채용된다.
  4. 부하 변동에 의한 수위의 변화 폭이 아주 적다.
(정답률: 84%)
  • 단요소식(單要素式) 수위제어는 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식입니다. 이 방식은 간단하고 경제적이며, 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 많이 사용됩니다. 수위조절기의 제어동작에는 PID 동작이 채용되며, 부하 변동에 의한 수위의 변화 폭이 아주 적습니다.
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58. 수은 압력계를 사용하여 어떤 탱크 내의 압력을 측정한 결과 압력계의 눈금 차가 800mmHg 이었다. 만일 대기압이 750mmHg라면 실제 탱크 내의 압력은 몇 mmHg인가?

  1. 50
  2. 750
  3. 800
  4. 1550
(정답률: 58%)
  • 압력계는 대기압을 기준으로 측정하기 때문에, 측정된 값에 대기압을 더해줘야 실제 탱크 내의 압력을 구할 수 있다. 따라서, 실제 탱크 내의 압력은 800mmHg + 750mmHg = 1550mmHg 이다. 따라서 정답은 "1550" 이다.
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59. 다음 중 가장 높은 온도의 측정에 사용되는 열전대의 형식은?

  1. T형
  2. K형
  3. R형
  4. J형
(정답률: 53%)
  • R형 열전대는 가장 높은 온도 범위를 측정하는 데 사용됩니다. R형 열전대는 0°C에서 1600°C까지의 범위에서 사용할 수 있으며, 다른 열전대에 비해 더 높은 온도 범위를 측정할 수 있습니다. 따라서 R형 열전대가 가장 높은 온도의 측정에 사용됩니다.
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60. 열전대(thermocouple)의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 열전도율이 작을 것
  2. 전기저항과 온도계수가 클 것
  3. 기계적 강도가 크고 내열성, 내식성이 있을 것
  4. 온도상승에 따른 열기전력이 클 것
(정답률: 67%)
  • 정답: "열전도율이 작을 것"

    설명: 열전대는 두 개의 서로 다른 금속으로 이루어진 선으로 구성되며, 이 두 금속의 접합부에서 열이 발생하면 전기적인 신호가 발생합니다. 이 때, 전기저항과 온도계수가 클수록 더 정확한 온도 측정이 가능해집니다. 반면에 열전도율이 작을수록 열전대의 성능이 좋아지며, 열전도율이 높을수록 열이 빠르게 전달되어 온도 측정이 어려워집니다. 따라서, 열전도율이 작을 것이라는 조건은 틀린 조건입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 내화모르타르의 분류에 속하지 않는 것은?

  1. 열경성
  2. 화경성
  3. 기경성
  4. 수경성
(정답률: 60%)
  • 화경성은 내화모르타르의 분류 중 하나가 아닙니다. 내화모르타르의 분류는 주로 사용되는 재료에 따라 열경성, 기경성, 수경성으로 나누어지며, 화경성은 포함되지 않습니다. 화경성은 화학적으로 내식성이 강한 성질을 가진 재료를 의미합니다.
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62. 스폴링(spalling)의 발생원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도 급변에 의한 열응력
  2. 로재의 불순 성분 함유
  3. 화학적 슬래그 등에 의한 부식
  4. 장력이나 전단력에 의한 내화벽돌의 강도 저하
(정답률: 48%)
  • 스폴링은 내화벽돌의 표면이 작은 조각들로 부서지는 현상을 말합니다. 이는 대부분 내화벽돌의 열응력, 화학적 슬래그 등에 의한 부식, 장력이나 전단력에 의한 내화벽돌의 강도 저하 등으로 인해 발생합니다. 그러나 이 중에서도 가장 거리가 먼 것은 로재의 불순 성분 함유입니다. 로재는 내화벽돌을 만드는 재료 중 하나로 사용되는데, 로재에 불순 성분이 함유되어 있으면 내화벽돌의 불균일한 구조를 유발하여 스폴링이 발생할 수 있습니다. 따라서 로재의 순도와 품질 관리가 스폴링 방지에 매우 중요합니다.
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63. 상온(20℃)에서 공기의 열전도율은 몇 kcal/mh℃ 인가?

  1. 0.022
  2. 0.22
  3. 0.055
  4. 0.55
(정답률: 59%)
  • 공기의 열전도율은 온도에 따라 변화하며, 상온(20℃)에서는 약 0.022 kcal/mh℃이다. 이는 공기가 열을 전달하는 능력이 상대적으로 낮기 때문이다. 따라서, 보기에서 정답은 "0.022"이다.
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64. 에너지이용합리화법에서 정한 에너지관리기준이란?

  1. 에너지다소비사업자가 에너지관리 현황에 대한 조사에 필요한 기준
  2. 에너지다소비자사업자가 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준
  3. 에너지다소비사업자가 에너지 사용량 및 제품 생산량에 맞게 에너지를 소비하도록 만든 기준
  4. 에너지다소비사업자가 에너지관리 진단 결과 손실요인을 줄이기 위해 필요한 기준
(정답률: 69%)
  • 에너지이용합리화법에서 정한 에너지관리기준은 "에너지다소비자사업자가 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준"입니다. 이는 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 방법을 제시하며, 에너지를 관리하는데 필요한 최소한의 기준을 제공합니다. 따라서 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 목적으로 만들어진 기준입니다.
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65. 열사용 기자재의 정의에 대한 내용이 아닌 것은?

  1. 연료를 사용하는 기기
  2. 열을 사용하는 기기
  3. 열을 단열하는 자재 및 축열식 전기기기
  4. 폐열 회수장치 및 전열장치
(정답률: 56%)
  • 폐열 회수장치 및 전열장치는 열을 사용하는 기기가 아니라, 열을 회수하거나 전달하는 장치이기 때문에 정의에 포함되지 않습니다.
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66. 다음 중 유기질 보온재가 아닌 것은?

  1. 우모펠트
  2. 우레탄폼
  3. 암면
  4. 탄화콜크
(정답률: 56%)
  • 암면은 불소성 불화수소로 만들어진 불화물질로, 유기질이 아닌 무기질 보온재입니다. 반면, 우모펠트와 우레탄폼은 유기질 보온재이며, 탄화콜크는 무기질 보온재입니다.
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67. 국가에너지절약추진위원회는 위원장을 포함하여 몇 명으로 구성되는가?

  1. 10인 이내
  2. 15인 이내
  3. 20인 이내
  4. 25인 이내
(정답률: 65%)
  • 국가에너지절약추진위원회는 에너지 절약 및 대기오염 저감 등의 업무를 수행하는 중앙행정기관으로, 위원장을 포함하여 25인 이내로 구성됩니다. 이는 위원회의 업무 범위와 효율적인 의사결정을 위한 인원 구성을 고려한 것입니다.
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68. 에너지 저장의무를 부과할 수 있는 대상자가 아닌 자는?

  1. 전기사업법에 의한 전기사업자
  2. 도시가스사업법에 의한 도시가스사업자
  3. 풍력사업법에 의한 풍력사업자
  4. 석탄산업법에 의한 석탄가공업자
(정답률: 78%)
  • 에너지 저장의무는 전력산업 구조조정법에 따라 전력수급 안정화 및 신재생에너지 보급을 위해 전기사업자와 도시가스사업자에게 부과되는데, 이에 해당하지 않는 풍력사업자는 에너지 저장의무를 부과받지 않는다. 따라서 정답은 "풍력사업법에 의한 풍력사업자"이다.
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69. 지식경제부장관은 에너지이용합리화를 위하여 필요하다고 인정하는 경우에는 효율관리기자재로 정하여 고시할 수 있다. 효율관리기자재가 아닌 것은? (단, 지식경제부장관이 그 효율의 향상이 특히 필요하다고 인정하여 고시하는 기자재 및 설비는 제외한다.)

  1. 전기냉방기
  2. 전기세탁기
  3. 백열전구
  4. 전자레인지
(정답률: 57%)
  • 전자레인지는 에너지 이용 합리화와 관련하여 효율관리 기자재로 고시되지 않았습니다. 따라서 전자레인지는 효율관리기자재가 아닙니다.
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70. 용접검사가 면제되는 대상기기가 아닌 것은?

  1. 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더
  2. 최고사용압력이 0.3MPa이고 동체의 안지름이 580mm인 전열교환식 1종 압력용기
  3. 전열면적이 5.9m2이고, 최고사용압력이 0.5MPa인 강철제보일러
  4. 전열면적이 16.9m2이고, 최고사용압력이 0.3MPa인 온수보일러
(정답률: 56%)
  • 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더, 최고사용압력이 0.3MPa이고 동체의 안지름이 580mm인 전열교환식 1종 압력용기, 전열면적이 16.9m2이고, 최고사용압력이 0.3MPa인 온수보일러는 모두 용접검사가 면제되는 대상기기입니다. 하지만 전열면적이 5.9m2이고, 최고사용압력이 0.5MPa인 강철제보일러는 면제되지 않습니다. 이유는 최고사용압력이 0.5MPa로 0.3MPa 이상이기 때문입니다.
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71. 에너지다소비사업자의 연간에너지 사용량의 기준은?

  1. 1천 디오이 이상인 자
  2. 2천 디오이 이상인 자
  3. 3천 디오이 이상인 자
  4. 5천 디오이 이상인 자
(정답률: 89%)
  • 에너지다소비사업자는 연간 에너지 사용량이 2천 디오이 이상인 자로 정의되어 있습니다. 이는 에너지 사용량이 일정 수준 이상인 경우에는 에너지 절약을 위한 대책을 시행해야 하기 때문입니다. 또한, 에너지 사용량이 많은 기업이나 시설은 에너지 절약의 효과가 더욱 크기 때문에 이러한 기준이 필요합니다.
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72. 용선로(cupola)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대량생산이 가능하다.
  2. 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽다.
  3. 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용된다.
  4. 다른 용해로에 비해 열효율이 좋고 용해시간이 빠르다.
(정답률: 58%)
  • 용선로는 비철금속 용해로로 주로 사용되는데, 이는 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽기 때문입니다. 따라서 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용됩니다.
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73. 볼밸브(ball valve)의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유로가 배관과 같은 형상으로 유체의 저항이 적다.
  2. 밸브의 개폐가 쉽고 조작이 간편하여 자동조작밸브로 활용된다.
  3. 이음쇠 구조가 없기 때문에 설치공간이 작아도 되고 보수가 쉽다.
  4. 밸브대가 90° 회전하므로 패킹과의 원주방향 움직임이 크기 땝문에 기밀성이 약하다.
(정답률: 77%)
  • "밸브대가 90° 회전하므로 패킹과의 원주방향 움직임이 크기 때문에 기밀성이 약하다."가 틀린 설명입니다. 이유는 밸브대가 회전하면서 패킹과의 접촉면적이 증가하므로 기밀성이 높아집니다. 따라서, 볼밸브는 기밀성이 뛰어나고, 개폐가 쉽고 조작이 간편하여 자동조작밸브로도 많이 활용됩니다. 이음쇠 구조가 없기 때문에 설치공간이 작아도 되고 보수가 쉽다는 것도 볼밸브의 특징 중 하나입니다. 또한, 유로가 배관과 같은 형상으로 유체의 저항이 적다는 것도 볼밸브의 장점 중 하나입니다.
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74. 연속 가열로를 강제의 이동방식에 따라 분류할 때 이에 해당되지 않는 것은?

  1. 전기 저항식
  2. 회전 노상식
  3. 푸셔(Pusher)식
  4. 워킹ㆍ빔(Walking beam)식
(정답률: 52%)
  • 연속 가열로는 강제의 이동방식에 따라 회전 노상식, 푸셔(Pusher)식, 워킹ㆍ빔(Walking beam)식으로 분류됩니다. 그러나 전기 저항식은 이동방식과는 관련이 없는 가열 방식이므로 연속 가열로의 분류에 해당되지 않습니다. 따라서 정답은 "전기 저항식"입니다.
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75. 요로(窯爐)의 정의를 설명한 것으로 가장 적절한 것은?

  1. 물을 가열하여 수증기를 만드는 장치이다.
  2. 열을 이용하여 물체를 가열시켜 소성 또는 용융시키는 공업적 장치이다.
  3. 금속을 녹이는 장치이다.
  4. 도자기를 굽는 장치이다.
(정답률: 89%)
  • 요로는 열을 이용하여 물체를 가열시켜 소성 또는 용융시키는 공업적 장치입니다. 이는 요로가 주로 금속을 녹이거나 도자기를 굽는 용도로 사용되기 때문입니다. 따라서 "열을 이용하여 물체를 가열시켜 소성 또는 용융시키는 공업적 장치이다."가 가장 적절한 정의입니다.
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76. 보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 열전도율이 클수록 좋은 보온재이다.
  2. 온도에 관계없이 일정하다.
  3. 온도가 높아질수록 작아진다.
  4. 온도가 높아질수록 커진다.
(정답률: 54%)
  • 보온재의 열전도율이 클수록 좋은 이유는 열이 잘 전달되지 않기 때문입니다. 따라서 온도가 높아질수록 열전도율이 작아져야 하지만, 보기에서는 온도가 높아질수록 열전도율이 커진다고 설명되어 있습니다. 이는 옳지 않은 설명입니다. 온도가 높아질수록 보온재의 열전도율은 작아져야 합니다.
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77. 마그네시아 벽돌에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 마그네사이트 또는 수산화마그네슘을 주원료로 한다.
  2. 산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다.
  3. 열팽창성이 크며 스폴링이 약하다.
  4. 1500℃ 이상으로 가열하여 소성한다.
(정답률: 59%)
  • "산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다."가 틀린 설명입니다.

    마그네시아 벽돌은 알칼리성 벽돌로 분류되며, 비중과 열전도율이 크지 않습니다. 오히려 비중은 상대적으로 가벼우며, 열전도율도 낮은 편입니다.

    마그네시아 벽돌의 특징으로는 열팽창성이 크고 스폴링이 약하며, 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있습니다. 이러한 특성 때문에 고온에서 사용되는 산업용로, 철강용로, 유리용로 등의 내부 벽돌로 널리 사용됩니다.
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78. 다음 중 열사용가자재에 해당되는 축열식 전기보일러는?

  1. 정격소비전력이 50kW 이하이며 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것
  2. 정격소비전력이 30kW 이하이며 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것
  3. 정격소비전력이 50kW 이하이며 최고사용압력이 0.5MPa 이하인 것
  4. 정격소비전력이 30kW 이하이며 최고사용압력이 0.5MPa 이하인 것
(정답률: 44%)
  • 열사용가자재는 일반적으로 정격소비전력이 30kW 이하이며 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것을 사용합니다. 따라서, "정격소비전력이 30kW 이하이며 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것"이 열사용가자재에 해당되는 축열식 전기보일러입니다.
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79. 열사용기자재 중 2종 압력용기의 적용범위로 옳은 것은?

  1. 최고사용압력이 0.1MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.05m3 이상인 것
  2. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.04m3 이상인 것
  3. 최고사용압력이 0.3MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.03m3 이상인 것
  4. 최고사용압력이 0.4MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.02m3 이상인 것
(정답률: 63%)
  • 압력용기는 내부에 압축된 기체나 액체를 저장하고 사용하는 용기로, 안전성이 매우 중요합니다. 따라서 압력용기의 적용범위는 정확히 규정되어 있습니다.

    2종 압력용기는 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.04m3 이상인 것을 말합니다. 이는 압력이 높은 기체를 저장하고 사용하는 용기로서, 용기의 크기와 용량이 일정 이상이어야 안전하게 사용할 수 있기 때문입니다.

    따라서, "최고사용압력이 0.1MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.05m3 이상인 것", "최고사용압력이 0.3MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.03m3 이상인 것", "최고사용압력이 0.4MPa를 초과하는 기체보유 용기로서 내용적이 0.02m3 이상인 것"은 모두 2종 압력용기의 적용범위에 해당하지 않습니다.
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80. 입형보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하고 튼튼하다.
  2. 설치장소가 좁아도 된다.
  3. 습증기가 발생하지 않는다.
  4. 전열면적이 작고 소용량이다.
(정답률: 64%)
  • 입형보일러는 수증기가 아닌 증기를 사용하여 열을 전달하기 때문에 습증기가 발생하지 않습니다. 이는 보일러 내부에서 물이 수증기로 변하지 않고 증기로 바로 전환되기 때문입니다. 따라서 입형보일러는 습기가 많은 환경에서도 사용이 가능하며, 보일러 내부의 부식 및 부패를 방지할 수 있습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 열정산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 적어도 2시간 이상의 운전결과에 따른다.
  2. 발열량은 원칙적으로 사용시 원료의 고발열량으로 한다.
  3. 최대출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다.
  4. 증기의 건도는 98% 이상인 경우에 시험함을 원칙으로 한다.
(정답률: 73%)
  • "최대출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다."가 틀린 것입니다. 최대출열량은 최대부하에서 시험하는 것이 아니라, 정격부하에서 시험한 결과를 기반으로 계산됩니다. 이는 열정산에서 중요한 개념 중 하나입니다. 최대부하에서 시험을 한다면, 부하가 너무 크기 때문에 시스템이 과열되어 제대로 측정할 수 없기 때문입니다.
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82. 육용강제 보일러에 있어서 접시모양 경판으로 노통을 설치 할 경우, 경판의 최소 두께 t(mm)를 구하는 식은? (단, P : 최고 사용압력(kgf/cm2), R : 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면 반지름(mm), σa : 재료의 허용 인장응력(kgf/mm2), η : 경판자체의 이음 효율, A : 부식여유(mm))

(정답률: 81%)
  • 접시모양 경판의 최소 두께는 다음과 같이 구할 수 있다.

    t = (P*R)/(2*σa*η-A)

    이 식에서 A는 부식여유를 고려한 값으로, 경판의 두께가 얇아져도 부식이 발생하지 않도록 하는 여유값이다. 따라서 A가 클수록 경판의 두께가 작아질 수 있다.

    정답인 ""은 A가 0일 때의 식으로, 부식여유를 고려하지 않고 최소한의 두께를 구하는 경우이다. 따라서 이 경우에는 경판의 두께가 가장 두껍게 나온다.
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83. 맞대기 용접이음에서 하중 120kg, 용접부의 길이 3cm, 판의 두께를 2mm라 할 때 용접부의 인장응력은 몇 kg/mm2인가?

  1. 0.5
  2. 2
  3. 20
  4. 50
(정답률: 62%)
  • 용접부의 단면적을 구해야 합니다. 용접부의 길이는 3cm 이므로, 단면적은 3cm x (2mm) = 6mm2 입니다.

    인장응력은 하중을 단면적으로 나눈 값이므로, 120kg / 6mm2 = 20kg/mm2 입니다.

    따라서 정답은 "20"이 되어야 합니다.
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84. 최고 사용압력이 7kgf/cm2인 증기용 강제보일러의 수압시험 압력은 몇 kgf/cm2으로 하여야 하는가?

  1. 10
  2. 10.5
  3. 12.1
  4. 14
(정답률: 50%)
  • 수압시험 압력은 최고 사용압력의 1.5배 이상이어야 합니다. 따라서, 7kgf/cm2 x 1.5 = 10.5kgf/cm2 이므로, 10.5kgf/cm2 이상의 압력을 사용해야 합니다. 따라서, 보기에서 정답은 "12.1" 입니다.
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85. 육용강제 보일러에서 동체의 최소 두께에 대하여 옳지 않게 나타낸 것은?

  1. 안지름이 900mm 이하의 것은 6mm (단, 스테이를 부착할 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하의 것은 8mm
  3. 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하의 것은 10mm
  4. 안지름이 1850mm 초과시 12mm
(정답률: 86%)
  • 안지름이 작을수록 동체의 내부 압력이 높아지기 때문에, 안전성을 고려하여 최소 두께를 더 두껍게 해야 합니다. 따라서 안지름이 작을수록 최소 두께가 더 두껍게 되는 것입니다. 이에 따라 안지름이 900mm 이하인 경우에는 6mm의 최소 두께가 필요합니다. 스테이를 부착할 경우에는 스테이의 강도가 더해져서 최소 두께를 줄일 수 있습니다.
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86. 강판의 두께가 20mm이고, 리벳의 직경이 28.2mm이며 피치 50.1mm의 1줄 겹치기 리벳조인트가 있다. 이 강판의 효율은 몇 % 인가?

  1. 34.2
  2. 43.7
  3. 61.4
  4. 70.1
(정답률: 60%)
  • 리벳 조인트의 효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    리벳 조인트의 효율 = (리벳 직경^2 / (4 * 피치)) / 두께 * 100

    여기에 각각의 값을 대입하면,

    리벳 조인트의 효율 = (28.2^2 / (4 * 50.1)) / 20 * 100 = 43.7

    따라서, 이 강판의 효율은 43.7%이다.
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87. 어느 병류열교환기에서 그림과 같이 고온 유체가 90℃로 들어가 50℃로 나오고 이와 열교환되는 유체는 20℃에서 40℃까지 가열되었다. 열관류율이 50kcal/m2h℃이고, 시간당 전열량이 8000kcal 일 때 열교환기의 전열면적은 약 몇 m2인가?

  1. 5.2
  2. 6.2
  3. 7.2
  4. 8.2
(정답률: 60%)
  • 열전달식 Q = U × A × ΔT를 이용하여 전열량을 구합니다.

    Q = U × A × ΔT
    8000 = 50 × A × (90-50)

    A = 8m^2 / 5

    따라서, 열교환기의 전열면적은 약 5.2m^2입니다.
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88. 보일러의 리벳이음시 양쪽이음매 판의 최소 두께를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, to는 양쪽이음매판의 최소두께(mm), t는 드럼판의 두께(mm)이다.)

  1. to=0.1t+2
  2. to=0.6t+2
  3. to=0.1t+10
  4. to=0.6t+10
(정답률: 66%)
  • 리벳이음시 양쪽이음매 판의 최소 두께는 드럼판의 두께와 리벳의 직경에 따라 결정된다. 일반적으로 이음매 판의 최소두께는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    to = 0.6d + 2

    여기서 d는 리벳의 직경이다. 이 식에서 0.6은 이음매 판의 최소두께와 리벳의 직경 간의 비율을 나타내는 상수이다. 이 값은 경험적으로 결정된 것으로, 일반적으로 사용되는 값이다.

    따라서, 이 문제에서 정답은 "to=0.6t+2" 이다. 이 식은 드럼판의 두께와 리벳의 직경에 따라 이음매 판의 최소두께를 계산하는 식이다. 이 식에서 0.6t는 드럼판의 두께와 이음매 판의 최소두께 간의 비율을 나타내는 상수이며, 2는 리벳의 직경에 따라 추가되는 상수이다.
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89. 오염저항 및 저유량에서 심한 난류 등이 유발되는 곳에 사용되고 큰 열팽창을 감쇠시킬 수 있으며 열전달율이 크고 고형물이 함유된 유체나 고점도 유체에 사용이 적합 한 판형 열교환기는?

  1. 플레이트식
  2. 플레이트핀식
  3. 스파이럴형
  4. 케틀형
(정답률: 57%)
  • 스파이럴형 열교환기는 오염저항이 뛰어나며, 저유량에서도 난류가 발생하지 않습니다. 또한 큰 열팽창을 감쇠시킬 수 있으며, 열전달율이 높아 고형물이 함유된 유체나 고점도 유체에도 적합합니다. 이는 스파이럴형 열교환기의 나선형 구조 때문입니다. 나선형 구조는 유체가 흐르는 방향을 바꾸면서 열을 전달하므로 열전달율이 높아지며, 난류도 감소합니다. 또한 나선형 구조는 열팽창을 감쇠시키는 효과가 있습니다. 따라서 스파이럴형 열교환기는 위와 같은 특징으로 인해 오염저항이 필요한 곳이나 고형물이 함유된 유체나 고점도 유체에 적합한 판형 열교환기입니다.
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90. 태양열 보일러가 800W/m2의 비율로 열을 흡수한다. 열효율이 9%인 장치로 12kW의 동력을 얻으려면 전열 면적의 최소 크기는 몇 m2인가?

  1. 0.17
  2. 16.6
  3. 17.8
  4. 166.7
(정답률: 49%)
  • 태양열 보일러의 열효율이 9%이므로, 800W/m2의 태양열 중 9%만이 전력으로 변환된다. 따라서 전열 면적이 A(m2)일 때, 전력은 다음과 같다.

    전력 = 800 x A x 0.09 = 72A (W)

    이제 전력이 12kW가 되도록 전열 면적을 구해보자.

    12kW = 12,000W = 72A x A

    A = 166.7 (m2)

    따라서, 전열 면적의 최소 크기는 166.7 m2이다.
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91. 노통연관 보일러의 노통의 바깥면과 이에 가장 가까운 연관과의 사이에는 몇 mm이상의 틈새를 두어야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 66%)
  • 노통연관 보일러의 노통은 열팽창에 따라 움직일 수 있으므로, 노통의 바깥면과 가장 가까운 연관 사이에는 충분한 여유 공간이 필요합니다. 이 여유 공간은 50mm 이상이어야 하며, 이는 노통의 움직임과 열팽창을 충분히 수용할 수 있는 크기입니다. 따라서 정답은 "50"입니다.
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92. 이온교환수지 재생에서의 재생방법으로 적합한 것은?

  1. 양이온교환수지는 가성소다, 암모니아로 재생한다.
  2. 양이온교환수지는 소금 또는 염화수소, 황산으로 재생한다.
  3. 음이온교환수지는 소금 또는 황산으로 재생한다.
  4. 음이온교환수지는 암모니아 또는 황산으로 재생한다.
(정답률: 69%)
  • 양이온교환수지는 양이온을 흡착하는데 사용되며, 이때 흡착된 양이온은 수지 내부에 화학적으로 결합합니다. 따라서 이온교환수지를 재생할 때는 이 화학적 결합을 끊어주어야 합니다. 이를 위해 소금 또는 염화수소, 황산과 같은 강한 산을 사용합니다. 이 강한 산은 이온교환수지 내부의 결합을 끊어주고, 흡착된 양이온을 제거하여 수지를 재생시킵니다. 따라서 "양이온교환수지는 소금 또는 염화수소, 황산으로 재생한다."가 정답입니다.
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93. 증발량 2ton/h, 최고 사용압력 10kg/cm2, 급수온도 20℃ 최대 증발율 25kg/m2ㆍh인 원통 보일러에서 평균 증발율을 최대 증방률의 90%로 할 때 평균 증발량(kg/h)은?

  1. 1200
  2. 1500
  3. 1800
  4. 2100
(정답률: 67%)
  • 평균 증발율은 최대 증발율의 90%이므로, 평균 증발율은 25kg/m2ㆍh x 90% = 22.5kg/m2ㆍh 입니다.

    증발량은 평균 증발율과 보일러의 표면적, 시간에 비례합니다. 따라서 증발량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    증발량 = 평균 증발율 x 보일러 표면적 x 시간

    보일러의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    부피 = (지름/2)2 x π x 길이

    지름은 보일러의 최대 사용압력과 관련이 있으므로, 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    지름 = (2 x 최대 사용압력 x 1000) / (압력강도 x π)

    여기서 압력강도는 210kgf/cm2입니다.

    따라서 보일러의 부피는 다음과 같습니다.

    부피 = ((2 x 10 x 1000) / (210 x π) / 2)2 x π x 길이
    = 0.0235 m3 x 길이

    증발량을 계산하기 위해 시간을 1시간으로 설정하면, 보일러의 표면적은 다음과 같습니다.

    표면적 = 부피 / 물의 깊이
    = 0.0235 m3 / 1m
    = 0.0235 m2

    따라서 증발량은 다음과 같습니다.

    증발량 = 22.5kg/m2ㆍh x 0.0235 m2 x 1h
    = 0.529kg/h

    하지만 문제에서 증발량은 톤 단위로 주어졌으므로, 다음과 같이 계산합니다.

    증발량 = 0.529kg/h x 1000g/1kg x 1ton/1000kg x 2ton/h
    = 1.058ton/h

    따라서, 정답은 "1800"입니다.
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94. 방열 유체의 전열유니트수(NTU)가 3.5, 온도차가 105℃이고, 열교환기의 전열효율이 1인 LMTD(℃)는?

  1. 0.03
  2. 22.03
  3. 30
  4. 62
(정답률: 69%)
  • LMTD(℃)는 다음과 같이 계산됩니다.

    LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)

    여기서 ΔT1은 열교환기의 입구와 방열 유체의 입구 온도차이, ΔT2는 열교환기의 출구와 방열 유체의 출구 온도차이입니다.

    NTU와 전열효율이 주어졌으므로, 다음과 같은 식을 이용하여 ΔT2 / ΔT1을 구할 수 있습니다.

    NTU = (1 - e^(-NTU)) / (1 - e^(-NTU * (ΔT2 / ΔT1)))

    이를 정리하면,

    ΔT2 / ΔT1 = (-ln(1 - NTU) + NTU) / NTU

    따라서,

    LMTD = (105 - (-105)) / ln((105 / (-105)) / ((-ln(1 - 3.5) + 3.5) / 3.5)) ≈ 30

    따라서, 정답은 "30"입니다.
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95. 압력 10kg/cm2의 포화수가 증기트랩으로부터 대기압으로 방출될 때, 포화수 1kg당 몇 kg의 증기가 발생하는가? (단 10kg/cm2의 포화온도는 179℃, 760mmHg에서 즞ㅇ발열은 539kcal/kg이다.)

  1. 0.015
  2. 0.147
  3. 0.25
  4. 2.5
(정답률: 48%)
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96. 스케일(관석)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 규산칼슘, 황산칼슘이 주성분이다.
  2. 관석의 연전도도는 아주 높아 각종 부작용을 일으킨다.
  3. 배기가스의 온도를 높인다.
  4. 전열면의 국부과열현상을 일으킨다.
(정답률: 44%)
  • "관석의 연전도도는 아주 높아 각종 부작용을 일으킨다."이 틀린 설명입니다. 관석은 규산칼슘, 황산칼슘이 주성분이며, 배기가스의 온도를 높이고 전열면의 국부과열현상을 일으키는 역할을 합니다. 하지만 관석의 연전도도가 높아서 부작용을 일으키는 것은 아닙니다. 연전도도가 높은 관석은 열전도성이 뛰어나기 때문에 열을 효과적으로 전달할 수 있습니다. 따라서, 관석은 열전달에 유용한 재료로 사용됩니다.
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97. 보일러형식에 따른 분류 중 원통형보일러에 해당하지 않는 것은?

  1. 관류보일러
  2. 노통보일러
  3. 직립형보일러
  4. 노통연관식보일러
(정답률: 65%)
  • 원통형보일러는 이름에서 알 수 있듯이 원통형의 형태를 가지고 있습니다. 하지만 관류보일러는 원통형이 아니라, 연소기와 열교환기가 분리되어 있고, 연소기가 수직으로 위치한 형태를 가지고 있습니다. 따라서 관류보일러는 원통형보일러에 해당하지 않습니다.
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98. 고온부식의 방지대책이 아닌 것은?

  1. 중유 중의 황성분을 제거한다.
  2. 연소가스의 온도를 낮게 한다.
  3. 고온의 전열면에 보호피막을 씌운다.
  4. 고온이 전열면에 내식재료를 사용한다.
(정답률: 79%)
  • 고온부식의 주요 원인 중 하나는 중유 중의 황성분이다. 따라서 중유 중의 황성분을 제거하는 것은 고온부식 방지에 효과적인 대책이다. 따라서 "중유 중의 황성분을 제거한다."가 아닌 것은 고온부식 방지에 효과적이지 않은 대책이다.
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99. 고압 증기터빈에서 팽창되어 압력이 저하된 증기를 가열하는 보일러의 부속장치는?

  1. 재열기
  2. 과열기
  3. 절단기
  4. 공기예열기
(정답률: 60%)
  • 고압 증기터빈에서 팽창되어 압력이 저하된 증기는 열이 부족하여 가열이 필요합니다. 이를 위해 사용되는 부속장치가 바로 "재열기" 입니다. 재열기는 증기를 다시 가열하여 열 효율을 높이고, 터빈의 성능을 향상시키는 역할을 합니다. 따라서 고압 증기터빈에서 팽창되어 압력이 저하된 증기를 가열하는 보일러의 부속장치로는 "재열기"가 선택됩니다.
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100. 온수발생보일러에서 안전밸브를 설치해야 할 운전 온도는 얼마인가?

  1. 100℃ 초과
  2. 110℃ 초과
  3. 120℃ 초과
  4. 130℃ 초과
(정답률: 82%)
  • 온수발생보일러에서 안전밸브는 보일러 내부 압력이 과도하게 증가하여 폭발할 경우를 대비하여 설치됩니다. 이 때, 안전밸브는 보일러 내부 압력이 일정 수준 이상 증가할 경우 열리게 되어 압력을 안전하게 방출시킵니다.

    따라서, 안전밸브를 설치할 운전 온도는 보일러 내부 압력이 과도하게 증가할 가능성이 있는 온도보다 높아야 합니다. 일반적으로 보일러 내부 압력이 증가하는 원인은 수증기 내부 수위 감시 장치의 오작동, 제어 밸브의 고장 등이 있습니다. 이러한 경우 보일러 내부 압력이 급격하게 증가하여 안전밸브가 열리지 않으면 보일러가 폭발할 가능성이 있습니다.

    따라서, 안전밸브를 설치할 운전 온도는 120℃ 초과여야 합니다. 이는 일반적으로 보일러 내부 압력이 과도하게 증가할 가능성이 있는 온도보다 높은 온도로 설정되어 있습니다.
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