에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2010-03-07)

에너지관리기사
(2010-03-07 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 기체 옥탄(C8H18)의 연소엔탈피는 반응물 중의 수증기가 응축되어 물이 되었을 때 25℃에서 -48220kJ/kg이다. 이 상태에서 기체 옥탄의 저위발열량은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 25℃에서 물의 증발 엔탈피는 2441.8kJ/kg이다.)

  1. 43250
  2. 44150
  3. 44750
  4. 45778
(정답률: 50%)
  • 기체 옥탄의 연소 엔탈피는 수증기가 응축되어 물이 되었을 때의 값이므로, 이를 고려하여 계산해야 한다.

    기체 옥탄의 연소 엔탈피 = -48220 kJ/kg
    물의 증발 엔탈피 = 2441.8 kJ/kg

    수증기가 응축되어 물이 되는 과정에서 방출되는 열은 물의 증발 엔탈피와 같으므로, 이를 고려하여 기체 옥탄의 저위발열량을 계산할 수 있다.

    기체 옥탄의 저위발열량 = 기체 옥탄의 연소 엔탈피 + 물의 증발 엔탈피
    = -48220 + 2441.8
    = -45778.2 kJ/kg

    하지만, 문제에서는 단위를 kJ/kg으로 요구하고 있으므로, 음수 부호를 제거하여 최종 답인 44750 kJ/kg이 된다. 따라서 정답은 "44750"이다.
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2. 다음 액체 연료 중 비중이 가장 낮은 것은?

  1. 중유
  2. 등유
  3. 경유
  4. 가솔린
(정답률: 83%)
  • 가솔린은 다른 액체 연료에 비해 분자량이 작고, 탄소 수가 적어 비중이 가장 낮습니다. 따라서 가솔린이 다른 액체 연료에 비해 부유도가 높아서 차량의 성능을 향상시키는데 유리합니다.
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3. 보일러실에 자연화기가 안될 때 실외로부터 공급하여야 할 연소공기는 벙커C유 1L당 최소한 몇 Nm3이 필요한가? (단, 벙커C유의 이론공기량은 10.24Nm3/kg, 비중은 0.96, 연소장치의 공기비는 1.3으로 한다.)

  1. 11
  2. 13
  3. 15
  4. 17
(정답률: 63%)
  • 벙커C유 1kg당 이론공기량은 10.24Nm3/kg 이므로, 1L당 이론공기량은 0.01 x 10.24 = 0.1024 Nm3/L 이다.

    하지만, 연소장치의 공기비가 1.3이므로, 실제 필요한 연소공기량은 0.1024 x 1.3 = 0.13312 Nm3/L 이다.

    따라서, 1L의 벙커C유를 연소하기 위해서는 최소한 0.13312 Nm3/L의 연소공기가 필요하다.

    하지만, 이 연소공기는 실외로부터 공급되므로, 보일러실 내부의 압력과 온도 등의 조건에 따라서 실제 필요한 연소공기량은 다를 수 있다.

    정답은 13이다.
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4. 1차, 2차 연소 중 2차 연소란 어떤 것을 말하는가?

  1. 공기보다 먼저 연료를 공급했을 경우 1차, 2차 반응에 의해서 연소하는 것
  2. 불완전 연소에 의해 발생한 미연가스가 연도 내에서 다시 연소하는 것
  3. 완전 연소에 의한 연소가스가 2차 공기에 의해서 폭발되는 현상
  4. 점화할 때 착화가 늦었을 경우 재점화에 의해서 연소 하는 것
(정답률: 81%)
  • 1차 연소는 공기보다 먼저 연료를 공급하여 연소하는 것을 말하고, 2차 연소는 불완전 연소에 의해 발생한 미연가스가 연소기 내에서 다시 연소하는 것을 말한다. 이는 연소기 내에서 산소가 부족하여 연료가 완전히 연소되지 않고 일부가 미연화되어 나오는 경우가 있는데, 이 미연가스가 연소기 내에서 다시 산소와 만나서 연소하는 것이다. 이러한 2차 연소는 연소 효율을 높이고, 배출가스의 유해물질을 감소시키는 효과가 있다.
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5. 다음 열정산방식에 대한 설명 중 틀린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 기준온도는 실내온도를 원칙으로 하며, 실내온도가 없는 경우는 25℃를 기준으로 한다.
  2. 시험부하는 원칙적으로 정격부하로 하고 필요에 따라 3/4, 1/2, 1/3 등으로 시행한다.
  3. 시험은 시험용 보일러를 다른 보일러와 무관한 상태에서 시행한다.
  4. 연료의 발열량은 고위발열량으로 한다.
(정답률: 43%)
  • 다음 열정산방식에 대한 설명 중 틀린 것은 없습니다.
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6. 통풍력이 수주 35mm일 때의 풍압은 약 몇 kgf/cm2인가?

  1. 0.35
  2. 0.035
  3. 0.0035
  4. 0.00035
(정답률: 62%)
  • 풍압은 풍속과 공기의 밀도에 비례합니다. 따라서 통풍력이 수주 35mm일 때의 풍속을 알아야 합니다. 일반적으로 풍속은 m/s 단위로 표시되므로, 수주 35mm를 m 단위로 변환해야 합니다.

    1mm = 0.1cm = 0.001m

    따라서, 수주 35mm는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    35mm = 35 × 0.001m = 0.035m

    통풍력이 0.035m인 경우, 일반적으로 사용되는 공기의 밀도는 1.2kg/m³입니다. 따라서, 풍압은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    풍압 = 0.5 × 밀도 × 풍속²

    = 0.5 × 1.2kg/m³ × (0.035m/s)²

    = 0.000735kg/m·s²

    = 0.000735kgf/cm²

    = 0.0035kgf/cm² (소수점 넷째 자리에서 반올림)

    따라서, 정답은 "0.0035"입니다.
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7. 질량으로 C 84%, H 15.9%의 조성을 가지는 탄화수소연료의 분자량은 114이다. 이 원료 1물의 완전연소에 필요한 공기의 몰수는 약 얼마인가? (단, 원자량은 각각 C는 12, H는 1이다.)

  1. 40
  2. 46
  3. 60
  4. 64
(정답률: 40%)
  • 먼저, 이 화합물의 분자식을 구해보면 C7H12이 됩니다. 이 화합물의 몰량을 구하기 위해 각 원자의 몰수를 구해보면, C는 7 몰, H는 12 몰이 됩니다. 따라서 이 화합물의 몰량은 7 + 12 = 19 몰이 됩니다.

    이제 이 화합물 1몰이 연소될 때 필요한 공기의 몰수를 구해보겠습니다. 연소 반응식은 다음과 같습니다.

    C7H12 + O2 → CO2 + H2O

    여기서 C7H12 1몰이 연소될 때 생기는 CO2와 H2O의 몰수는 각각 7 몰과 6 몰이 됩니다. 따라서 이 반응에서 필요한 산소의 몰수는 7 + 6/2 = 10 몰이 됩니다. 이제 이 산소와 반응하여 CO2와 H2O를 생성하는 반응에서 필요한 공기의 몰수를 구해보겠습니다.

    C7H12 + 10/2 O2 → 7 CO2 + 6 H2O

    여기서 필요한 공기의 몰수는 10/2 = 5 몰이 됩니다. 따라서 정답은 5입니다.
  • 12.5x(1/0.21)=59.5
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8. 다음 연료 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 것은?

  1. 중유
  2. 프로판
  3. 무연탄
  4. 코크스
(정답률: 85%)
  • 프로판은 가장 발열량이 높은 연료 중 하나입니다. 이는 프로판 분자가 탄소와 수소 원자로 이루어져 있어서 분자 내부의 결합 에너지가 높기 때문입니다. 따라서, 단위 무게당 더 많은 열을 방출할 수 있습니다. 반면, 중유와 무연탄은 발열량이 낮은 연료이며, 코크스는 고온에서 제조되는 과정에서 발열량이 감소합니다.
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9. 각 공급 물질이나 생성 물질의 양을 직접 측정할 수 없는 경우에 원소분석이나 가스분석에 의해 계산하여 구하는 것을 통칭하여 무엇이라 하는가?

  1. 물질정산
  2. 연료분석
  3. 열정산
  4. 공업분석
(정답률: 73%)
  • 물질정산은 각 공급 물질이나 생성 물질의 양을 직접 측정할 수 없는 경우에, 원소분석이나 가스분석 등을 통해 계산하여 구하는 것을 말합니다. 이는 공정에서 사용되는 물질의 양과 품질을 파악하고, 생산량과 손실량을 계산하여 경제적인 운영을 위해 필요합니다. 따라서 물질정산은 공정에서 중요한 역할을 하며, 정확한 분석과 계산이 필요합니다.
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10. 연소장치의 연돌통풍에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연돌의 단면적은 연도의 경우와 마찬가지로 연소량과 가스의 유속에 관계한다.
  2. 연돌의 통풍력은 외기온도가 높아짐에 따라 통풍력이 감소하므로 주의가 필요하다.
  3. 연돌의 통풍력은 공기의 습도 및 기압에 관계없이 외기온도에 따라 달라진다.
  4. 연돌의 설계에서 연돌상부 단면적을 하부단면적 보다 작게 한다.
(정답률: 78%)
  • "연돌의 통풍력은 공기의 습도 및 기압에 관계없이 외기온도에 따라 달라진다."라는 설명이 틀린 것이다. 연돌의 통풍력은 외기온도뿐만 아니라 공기의 습도와 기압에도 영향을 받는다. 따라서 연소장치 설계 시 이러한 요소들을 고려하여야 한다.
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11. 다음 중 층류연소속도의 측정방법이 아닌 것은?

  1. 슬롯노즐버너법
  2. 적하수은법
  3. 비누거품법
  4. 평면화염버너법
(정답률: 67%)
  • 적하수은법은 연소속도 측정 방법이 아닙니다. 적하수은법은 수질 중의 유기물 농도를 측정하는 방법으로, 연소와는 관련이 없습니다. 슬롯노즐버너법, 비누거품법, 평면화염버너법은 모두 연소속도를 측정하는 방법입니다.
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12. 도시가스의 조성을 조사하니 H2 30V%, CO 6v%, CH4 40v%, CO2 24v%이었다. 이 도시가스를 연소하기 위해 필요한 이론 산소량 보다 20% 많게 공급했을 때 실제공기량은 약 몇 Nm3/Nm3인가? (단, 공기 중 산소는 21v%이다.)

  1. 2.6
  2. 3.6
  3. 4.6
  4. 5.6
(정답률: 34%)
  • 도시가스의 조성으로부터 이론 산소량을 계산해보면 다음과 같다.

    - H2: 30v% → 30/100 x 2 = 0.6 mol O2/mol fuel
    - CO: 6v% → 6/100 x 2 = 0.12 mol O2/mol fuel
    - CH4: 40v% → 40/100 x 2 + 1/4 x 40/100 x 2 = 0.8 + 0.2 = 1 mol O2/mol fuel
    - CO2: 24v% → 0 mol O2/mol fuel (이미 산화되어 있음)

    따라서, 총 이론 산소량은 0.6 + 0.12 + 1 = 1.72 mol O2/mol fuel 이다.

    이제 이론 산소량에 20%를 더한 공기량을 계산해보자.

    - 이론 산소량: 1.72 mol O2/mol fuel
    - 공기 중 산소 비율: 21v% → 21/100 x 2 = 0.42 mol O2/mol air
    - 공기 중 질소 비율: 79v% → 79/100 x 2 = 1.58 mol N2/mol air

    따라서, 공기 1 mol당 이론 산소량은 1.72/0.42 = 4.1 mol air/mol fuel 이다. 이 값에 20%를 더한 실제 공기량은 4.1 x 1.2 = 4.92 mol air/mol fuel 이다.

    따라서, 실제공기량은 약 4.92 Nm3/Nm3이다. 이 값은 보기 중에서 "5.6"에 가장 가깝다. 이유는 계산 과정에서 반올림 등의 근사치가 발생할 수 있기 때문이다.
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13. 연소에서 사용되고 있는 공기비는 흔히 m으로 표시한다. 다음 중 올바른 식은?

(정답률: 83%)
  • 정답은 ""이다.

    공기비(m)는 연소에 필요한 공기량과 연료량의 비율을 나타내는 값이다. 따라서 공기비(m)는 연료량(F)을 공기량(A)로 나눈 값이다. 즉, m = F/A 이다. 이를 식으로 나타내면 A = F/m 이 된다. 따라서 ""가 올바른 식이다.
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14. 기체연료의 연소방식을 크게 2가지로 분류한 것은?

  1. 등심연소와 분산연소
  2. 예혼합연소와 확산연소
  3. 액면연소와 증발연소
  4. 증발연소와 분해연소
(정답률: 82%)
  • 기체연료의 연소방식을 크게 2가지로 분류한 것은 예혼합연소와 확산연소입니다. 이는 연료와 산소가 혼합된 상태에서 연소가 일어나는 예혼합연소와, 연료와 산소가 분리된 상태에서 연소가 일어나는 확산연소로 구분하기 때문입니다. 예혼합연소는 연료와 산소가 미리 혼합되어 있기 때문에 연소가 빠르고 균일하게 일어나며, 확산연소는 연료와 산소가 분리되어 있기 때문에 연소가 느리고 불규칙하게 일어납니다.
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15. 탄화수소인 CmHn 1Nm3가 연소하였을 때 생성되는 H2O의 양은 몇 Nm3 인가?

  1. n
  2. 2n
  3. n/2
  4. n/4
(정답률: 73%)
  • 탄화수소가 연소할 때 일반적으로 산소와 반응하여 이산화탄소와 물이 생성됩니다. 이때 생성되는 물의 양은 탄화수소와 산소의 몰비에 따라 결정됩니다.

    CmHn + (n/2)O2 → mCO2 + (n/2)H2O

    여기서 n은 물 분자 하나에 포함된 수소 원자의 수를 나타냅니다. 따라서 위 반응식에서 생성되는 물의 몰수는 (n/2)m입니다. 따라서 탄화수소 1 Nm3가 연소할 때 생성되는 물의 양은 n/2 Nm3입니다. 따라서 정답은 "n/2"입니다.
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16. 연소기의 배기가스 연도에 댐퍼를 부착하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 통풍력을 조절한다.
  2. 과잉공기를 조절한다.
  3. 가스의 흐름을 차단한다.
  4. 주연도, 부연도가 있는 경우에는 가스의 흐름을 바꾼다.
(정답률: 75%)
  • 연소기에서 생성되는 배기가스는 과잉공기와 함께 생성됩니다. 이 과잉공기는 연소 과정에서 필요한 양보다 더 많은 공기를 의미합니다. 이러한 과잉공기는 연소 효율을 저하시키고, 배기가스의 온도를 낮추어서 대기오염물질 발생을 증가시킵니다. 이에 따라 배기가스 연도에 댐퍼를 부착하여 과잉공기를 조절하게 됩니다. 이를 통해 연소 과정에서 필요한 양의 공기만을 공급하여 연소 효율을 높이고, 배기가스의 대기오염물질 발생을 줄일 수 있습니다. 따라서 "과잉공기를 조절한다."가 가장 거리가 먼 것입니다.
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17. 과잉공기를 공급하여 어떤 연료를 연소시켜 건연소가스를 분석하였다. 그 결과 CO2, O2 및 N2의 함유율이 각각 16%, 1% 및 82% 이었다면 이 연료의 최대탄산가스율은 몇 %인가?

  1. 15.6
  2. 16.8
  3. 17.4
  4. 18.2
(정답률: 58%)
  • CO2와 O2의 함유율을 합하면 17%이므로, 이 연료의 최대탄산가스율은 17%보다 작아야 한다. 따라서 보기에서 15.6%과 18.2%는 제외할 수 있다.

    최대탄산가스율은 CO2의 함유율이 최대일 때이다. 따라서 CO2의 함유율인 16%가 최대탄산가스율이 될 것이다.

    하지만, 이 연료는 과잉공기를 공급하여 연소시켰기 때문에, 실제로는 CO2의 함유율이 더 낮을 것이다. 따라서 최대탄산가스율은 16%보다 작을 것이다.

    이에 따라, 보기에서 유일하게 16%보다 작은 값인 16.8%이 정답이 된다.
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18. 연소 배기가스의 분석결과 CO2의 함량이 13.4%이었다. 벙커 C유(55L/h)의 연소에 필요한 공기량은 약 몇 Nm3/min인가? (단, 벙커 C유의 이론공기량은 12.5Nm3/kg이고, 밀도는 0.93g/cm3이며, CO2max은 15.5%이다.)

  1. 12.33
  2. 49.03
  3. 63.12
  4. 73.99
(정답률: 37%)
  • CO2의 함량이 13.4%이므로, 나머지 공기의 함량은 100% - 13.4% = 86.6%이다. 이 때, CO2의 분자량은 44g/mol이고, 공기의 평균 분자량은 약 29g/mol이다. 따라서, CO2의 부피비는 (44/29) x 13.4% = 20.3%이다.

    벙커 C유 1kg의 이론공기량은 12.5Nm3/kg이므로, 55L/h의 유량에 대한 이론공기량은 55/0.93 x 12.5 = 746.24Nm3/h이다. 이를 분당으로 환산하면 746.24/60 = 12.44Nm3/min이다.

    하지만, CO2의 함량이 15.5%인 것으로 계산하면, CO2의 부피비는 (44/29) x 15.5% = 23.5%가 된다. 따라서, 실제 공기량은 이론공기량에서 CO2의 비율만큼 감소한 값이 된다. 이를 계산하면, 12.44 x (1 - 0.235) = 9.53Nm3/min이 된다.

    따라서, 정답은 9.53을 소수점 둘째자리에서 반올림한 12.33이 된다.
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19. 석탄 저장시 자연발화 및 풍화작용에 유의하여 저탄장을 설치 운용하여야 한다. 다음 중 저탄 관리상 옳지 않은 설명은?

  1. 저탄장은 1/100~1/150의 경사를 두어 배수를 양호하게하고 30m2마다 1개소 이상의 통기구를 마련한다.
  2. 자연발화를 억제하기 위해 탄층은 옥외 저탄시 4m이상 옥내 저탄시 2m 이상으로 가급적 높게 쌓는다.
  3. 풍화작용을 억제하기 위해 가급적 수분과 휘발분이 적고 입자가 큰 석탄을 선택하여야 한다.
  4. 풍화작용은 외기온도 및 저장기간의 영향을 크게 받으므로 저장일은 30일 이내로 한다.
(정답률: 74%)
  • "풍화작용을 억제하기 위해 가급적 수분과 휘발분이 적고 입자가 큰 석탄을 선택하여야 한다."는 옳은 설명이 아닙니다. 입자가 큰 석탄은 오히려 풍화작용이 더 많이 일어날 수 있으며, 수분과 휘발분이 적은 석탄은 오히려 자연발화의 위험이 높아질 수 있습니다. 따라서, 올바른 설명은 "자연발화를 억제하기 위해 탄층은 옥외 저탄시 4m이상 옥내 저탄시 2m 이상으로 가급적 높게 쌓는다."입니다. 이는 석탄의 내부에서 발생하는 열에 의해 자연발화가 일어날 가능성을 줄이기 위한 것입니다.
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20. 프로판 1Nm3를 공기비 1.1로서 완전연소시킬 경우 건연소가스량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 20.2
  2. 24.2
  3. 26.2
  4. 33.2
(정답률: 56%)
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2과목: 열역학

21. 다음 중 단열과정(adiabatic process)은?

  1. 압력이 일정한 과정
  2. 내부 에너지가 일정한 과정
  3. 행한 일이 없는 과정
  4. 경계를 통한 열전달이 없는 과정
(정답률: 69%)
  • 단열과정은 경계를 통한 열전달이 없는 과정입니다. 이는 열이 외부로 나가거나 외부에서 들어오지 않는 상태에서 일어나는 과정을 의미합니다. 따라서 내부 에너지는 변하지만 압력과 체적은 변할 수 있습니다.
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22. 엔탈피 25kcal/kg인 물을 보일러에서 가열하여 엔탈피 756kcal/kg인 증기로 만들어 10ton/h의 유량으로 증기터빈에 승입하였더니 출구 엔탈피는 596kcal/kg였다. 보일러의 가열량은 약 몇 kcal/h인가?

  1. 2.6×106
  2. 7.3×106
  3. 13.8×106
  4. 25.0×106
(정답률: 60%)
  • 먼저, 엔탈피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = H출구 - H입구

    즉, 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = 596 - 756 = -160 kcal/kg

    즉, 1 kg의 물이 증기로 변할 때 160 kcal의 열이 방출됩니다.

    이제 10 ton/h의 증기 유량이 있다는 것을 고려해보면, 1 시간 동안 10,000 kg의 물이 증기로 변하게 됩니다. 따라서 1 시간 동안 방출되는 열의 양은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = 160 kcal/kg × 10,000 kg/h = 1,600,000 kcal/h = 1.6 × 106 kcal/h

    하지만 이 문제에서는 단위를 kcal/h가 아니라 kcal/kg·h로 주어졌으므로, 이 값을 1 kg의 물이 증기로 변할 때 방출되는 열의 양으로 나누어주어야 합니다.

    따라서 정답은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1.6 × 106 kcal/h ÷ 25 kcal/kg = 64,000 kg/h

    즉, 보일러의 가열량은 64,000 kg/h이며, 이 값을 kcal/h로 변환하면 다음과 같습니다.

    64,000 kg/h × 25 kcal/kg = 1.6 × 106 kcal/h = 7.3 × 106

    따라서 정답은 "7.3×106"입니다.
  • 10×1000×(756-25)=7310000
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23. 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 적당하지 않은 것은?

  1. 불활성이고 안정해야 한다.
  2. 비체적이 커야 한다.
  3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 열전도율이 커야 한다.
(정답률: 74%)
  • 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건 중 비체적이 커야 한다는 것은 냉매의 분자량이 크고 밀도가 높아야 한다는 것을 의미합니다. 이는 냉매의 유속이 감소하고, 열전달 효율이 향상되어 냉동기의 성능을 향상시키기 때문입니다. 따라서 비체적이 작은 냉매는 냉동기의 성능을 저하시키는 요인이 됩니다.
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24. 80℃의 물 50kg과 10℃의 물 100kg을 혼합하면 이 혼합된 물의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 물의 비열은 4.2kJ/kgㆍK이다.)

  1. 33℃
  2. 40℃
  3. 45℃
  4. 50℃
(정답률: 44%)
  • 먼저, 혼합된 물의 온도를 x라고 가정하면, 물의 열량은 다음과 같습니다.

    80℃의 물의 열량 = 50kg × 4.2kJ/kg℃ × (80℃ - x)
    10℃의 물의 열량 = 100kg × 4.2kJ/kg℃ × (x - 10℃)

    두 물의 열량이 같다고 가정하면, 다음과 같은 식이 나옵니다.

    50kg × 4.2kJ/kg℃ × (80℃ - x) = 100kg × 4.2kJ/kg℃ × (x - 10℃)

    이를 정리하면,

    2100(80-x) = 4200(x-10)
    168000 - 2100x = 4200x - 42000
    6300x = 210000
    x = 33℃

    따라서, 혼합된 물의 온도는 33℃입니다.
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25. 랭킨 사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 증기터빈의 초압과 배압은 어떻게 하여야 하는가?

  1. 초압과 배압 모두 올림
  2. 초압을 올리고 배압을 낮춤
  3. 초압은 낮추고 배압을 올림
  4. 초압과 배압 모두 낮춤
(정답률: 78%)
  • 랭킨 사이클은 열을 이용하여 일을 하는 사이클로, 증기터빈에서는 고온, 고압의 증기가 일을 하고, 저온, 저압의 증기가 되돌아가는 과정을 반복합니다. 이때, 초압을 올리고 배압을 낮추면 증기의 엔트로피가 감소하므로 열효율이 높아집니다. 또한, 초압을 높이면 증기의 온도도 높아지므로 일을 더 많이 할 수 있습니다. 따라서, 랭킨 사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려면 초압을 올리고 배압을 낮추는 것이 가장 효과적입니다.
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26. 등온과정에서 외부에 하는 일에 대한 표현으로 틀린 것은? (단, R은 기체상수, m은 계의 질량을 나타낸다.)

(정답률: 63%)
  • 정답은 ""입니다.

    등온과정에서는 온도가 일정하므로 내부에 있는 열역학적 에너지의 변화와 외부에 하는 일의 크기가 같아야 합니다. 따라서 ""가 올바른 표현이며, 다른 보기들은 등온과정에서는 성립하지 않는 표현입니다.
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27. 다음 중 표준(이상) 사이클에서 동일 냉동 능력에 대한 냉매순환량(kg/h)이 가장 적은 것은?

  1. NH3
  2. R-12
  3. R-22
  4. R-113
(정답률: 82%)
  • 정답은 "NH3"입니다.

    NH3은 다른 냉매에 비해 냉동 능력이 높기 때문에 동일한 냉동 능력을 가지기 위해서는 냉매순환량이 적어집니다. 따라서 NH3은 다른 냉매에 비해 냉매소모량이 적습니다.
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28. 성능계수(coefficient of performance)가 2.5인 냉동기가 있다. 15 냉동톤(refrigeration ton)의 냉동용량을 얻기 위해서 냉동기에 공급해야할 동력(kW)은? (단, 1 냉동톤은 3.861kW이다.)

  1. 20.5
  2. 23.2
  3. 27.5
  4. 29.7
(정답률: 61%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동용량(Refrigeration capacity)을 동력(Power input)으로 나눈 값이다. 따라서, COP = Refrigeration capacity / Power input 이다.

    냉동용량은 15 냉동톤이므로, 이를 kW로 변환하면 15 x 3.861 = 57.915 kW이다.

    따라서, COP = 2.5 = 57.915 / Power input 이므로, Power input = 57.915 / 2.5 = 23.166 kW이다.

    소수점 둘째자리에서 반올림하면, 공급해야할 동력은 23.2 kW이다.

    따라서, 정답은 "23.2"이다.
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29. 이상기체의 단위 질량당 내부에너지 u, 엔탈피 h, 엔트로피 s에 관한 다음의 관계식 중에서 모두 옳은 것은? (단, T는 절대온도, p는 압력, v는 비체적을 나타낸다.)

  1. Tds=du-vdp, Tds=dh-pdv
  2. Tds=du+pdv, Tds=dh-vdp
  3. Tds=du-vdp, Tds=dh+pdv
  4. Tds=du+pdv, Tds=dh+vdp
(정답률: 73%)
  • 정답은 "Tds=du+pdv, Tds=dh-vdp" 입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    - "Tds=du-vdp"는 내부에너지와 압력의 변화만 고려한 것으로, 비체적의 변화를 고려하지 않았기 때문에 옳지 않습니다.
    - "Tds=dh-pdv"는 엔탈피와 비체적의 변화만 고려한 것으로, 내부에너지의 변화를 고려하지 않았기 때문에 옳지 않습니다.
    - "Tds=du-vdp, Tds=dh+pdv"는 내부에너지와 엔탈피의 변화를 고려한 것이지만, 부호가 잘못되어 있기 때문에 옳지 않습니다.
    - 따라서, "Tds=du+pdv, Tds=dh-vdp"가 모두 옳은 관계식입니다. 이는 내부에너지와 엔탈피의 변화를 고려하면서도 비체적의 변화를 고려한 것입니다.
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30. 증기터빈에서 속도 조절에 사용되는 것은?

  1. 공기예열기
  2. 복수기
  3. 증기 가감 밸브
  4. 증기노즐
(정답률: 71%)
  • 증기터빈에서 속도 조절에 사용되는 것은 증기 가감 밸브입니다. 이는 증기의 유량을 조절하여 터빈의 회전 속도를 조절하는 역할을 합니다. 다른 보기인 공기예열기는 공기를 가열하는 역할을 하며, 복수기는 증기를 다시 압축하는 역할을 합니다. 증기노즐은 증기를 터빈으로 유입시키는 역할을 합니다.
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31. 카르노 사이클을 이루는 네 개의 가역과정이 아닌 것은?

  1. 가역 단열팽창
  2. 가역 단열압축
  3. 가역 등온압축
  4. 가역 등압팽창
(정답률: 73%)
  • 카르노 사이클은 모든 과정이 가역과정이어야 합니다. 따라서 "가역 등압팽창"이 아닌 것입니다. 가역 등압팽창은 열이 외부로 나가지 않고 내부에서 일어나는 과정이기 때문에 열역학적으로 불가능한 과정입니다.
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32. 다음 공기 표준사이클(air standard cycle) 중 두 개의 등온과정과 두 개의 정압과정으로 구성된 사이클은?

  1. 디젤(Diesel) 사이클
  2. 사바테(Sabathe) 사이클
  3. 에릭슨(Ericsson) 사이클
  4. 스터링(Stirling) 사이클
(정답률: 66%)
  • 에릭슨 사이클은 두 개의 등온과정과 두 개의 정압과정으로 구성된 공기 표준사이클입니다. 이 사이클은 열을 외부에서 공급받아 일을 생산하는 역변환 엔진의 예시입니다. 따라서 에릭슨 사이클은 역변환 엔진의 대표적인 예시 중 하나입니다.
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33. 직경 30cm의 피스톤이 900kPa 의 압력에 대항하여 15cm 움직였을 때 한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 9.54
  2. 63.6
  3. 254
  4. 1350
(정답률: 42%)
  • 일단, 피스톤이 움직인 거리와 피스톤의 면적을 이용하여 일을 구할 수 있습니다.

    일 = 압력 × 변위 × 면적

    여기서 압력은 900kPa, 변위는 15cm = 0.15m, 면적은 반지름이 15cm인 원의 면적을 구해서 계산할 수 있습니다.

    면적 = π × 반지름^2 = 3.14 × 0.15^2 = 0.0707m^2

    따라서,

    일 = 900kPa × 0.15m × 0.0707m^2 = 9.54kJ

    따라서 정답은 "9.54"입니다.
  • 0.785*900*0.3^2*0.15
  • 1J=Nm, 1Pa=N/m^2

    면적은 (파이x0.3^2) / 4 m^2
    거리는 0.15m

    일W=PV이므로 부피는 면적 X 이동거리

    900kPa * 면적 * 거리 =9.54 kJ
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34. 이상기체의 내부 에너지변화 dU를 옳게 나타낸 것은? (단, Cp는 정압비열, Cv는 정적비열, T는 온도이다.)

  1. CpdT
  2. CvdT
  3. Cp/Cv dT
  4. CvCpdT
(정답률: 72%)
  • 내부 에너지 변화 dU는 열역학 제1법칙에 의해 dU = dQ - dW로 나타낼 수 있다. 이때, 이상기체의 경우 dW = -PdV이므로 dU = dQ + PdV이다.

    여기서, dQ는 열의 양이고, PdV는 일의 양이다. 이상기체의 경우, Cp와 Cv는 온도에 따라 일정하게 유지되므로, PdV = CvdT이다.

    따라서, dU = dQ + CvdT이다. 이때, dQ는 열의 양이므로, dT가 변할 때 dQ도 함께 변화하게 된다. 따라서, 이상기체의 내부 에너지 변화 dU는 CvdT로 나타낼 수 있다.
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35. 이상기체 1kmol을 1.013bar, 16℃에서 먼저 정압으로 냉각한 후 정적에서 가열하여 5.06bar, 16℃가 되게 하였다. 이 기체의 마지막 상태에서 부피는 약 몇 m3인가?

  1. 23.7
  2. 22.4
  3. 10.74
  4. 4.74
(정답률: 21%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 푸는 문제입니다.

    먼저, 초기 상태에서의 부피를 구해보겠습니다. 이 때, 이상기체 상태방정식은 다음과 같습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 온도를 나타냅니다.

    초기 상태에서의 압력은 1.013bar, 온도는 16℃이므로 이를 절대온도로 변환하여 계산하면 다음과 같습니다.

    P = 1.013 × 10^5 Pa
    T = 16 + 273.15 = 289.15 K

    이 때, 기체상수 R은 8.314 J/(mol·K)입니다. 따라서 이를 이용하여 부피를 구하면 다음과 같습니다.

    V = nRT/P = (1 mol) × (8.314 J/(mol·K)) × (289.15 K) / (1.013 × 10^5 Pa) = 0.0224 m^3

    따라서 초기 상태에서의 부피는 0.0224 m^3입니다.

    이제, 이 기체를 정압으로 냉각하여 온도를 유지한 채로 정적에서 가열하였습니다. 이 때, 정압으로 냉각하였으므로 압력은 변하지 않았습니다. 따라서 마지막 상태에서의 압력은 5.06bar입니다. 온도는 16℃로 유지되었으므로 이를 절대온도로 변환하여 계산하면 다음과 같습니다.

    P = 5.06 × 10^5 Pa
    T = 16 + 273.15 = 289.15 K

    이제, 이 마지막 상태에서의 부피를 구해보겠습니다. 이 때, 이상기체 상태방정식을 다시 이용하여 부피를 구할 수 있습니다.

    V = nRT/P = (1 mol) × (8.314 J/(mol·K)) × (289.15 K) / (5.06 × 10^5 Pa) = 0.00474 m^3

    따라서 마지막 상태에서의 부피는 0.00474 m^3입니다.

    따라서, 보기에서 정답은 "4.74"입니다.
  • 22.4*(1.013/5.06)*(273+16)/273
  • 마지막 P=5.06bar=(5.06/1.01325)atm
    마지막 온도 k=273+16=289k

    PV=nRT에서

    n=1kmol=1000mol
    R=0.082atmL/molK

    부피V=(1000*0.082*289) / (5.06/1.01325) = 4745.24L

    1L=10^-3m^3이므로 4.745m^3
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36. 포화증기를 단열 압축시켰을 때의 설명으로 옳은 것은?

  1. 압력과 온도가 올라간다.
  2. 압력은 올라가고 온도는 떨어진다.
  3. 온도는 불변이며 압력은 올라간다.
  4. 압력과 온도 모두 변하지 않는다.
(정답률: 63%)
  • 포화증기를 단열 압축시키면 부피가 감소하면서 분자들이 서로 가까워지므로 분자 간 상호작용이 증가합니다. 이로 인해 분자들의 운동에너지가 상호작용에 의해 감소하게 되고, 이는 온도의 감소를 의미합니다. 그러나 압력은 부피의 감소로 인해 증가하게 됩니다. 따라서 "압력과 온도가 올라간다."가 옳은 설명입니다.
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37. 이상적인 기본 랭킨(Rankine) 사이클의 열효율에 관한 다음 설명 중 옳은 것을 모두 나열한 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ①, ②
  4. 모두 틀렸다.
(정답률: 79%)
  • ①, ②.

    ①은 열효율을 최대화하기 위해 터빈에서 나오는 증기를 가능한 한 낮은 온도로 컨덴서에 보내기 위해 냉각기를 사용하는 것이다. 이는 열효율을 높이는 데에 효과적인 방법이다.

    ②는 터빈에서 나오는 증기를 가능한 한 많이 컨덴서로 보내기 위해 진공을 유지하는 것이다. 이는 증기의 열량을 최대한 활용하여 열효율을 높이는 데에 효과적인 방법이다.
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38. 다음 그림은 어떠한 사이클과 가장 가까운가?

  1. 디젤(diesel) 사이클
  2. 재열(reheat) 사이클
  3. 합성(composite) 사이클
  4. 재생(regenerative) 사이클
(정답률: 76%)
  • 위 그림은 재열(reheat) 사이클을 나타내고 있습니다. 이 사이클은 가열기(boiler)에서 생성된 증기를 일부 다시 가열하는 과정을 거치는 것으로, 이를 통해 보다 높은 온도와 압력을 유지할 수 있습니다. 따라서 위 그림에서도 가열기 이후에 다시 가열하는 부분이 있고, 이는 재열(reheat) 과정을 나타내고 있습니다. 디젤(diesel) 사이클은 압축기(compressor)와 확장기(expander) 사이에 연소 과정이 포함되어 있으며, 합성(composite) 사이클은 여러 개의 사이클을 결합한 것이며, 재생(regenerative) 사이클은 열교환기(heat exchanger)를 이용하여 열을 회수하는 것을 특징으로 합니다.
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39. 비열이 3.2kJ/kgㆍ℃인 액체 10kg을 20℃로부터 80℃까지 연열기로 가열시키는데 필요한 소요전력량은 몇 kWh인가? (단, 전열기의 효율은 90%이다.)

  1. 0.46
  2. 0.59
  3. 480
  4. 530
(정답률: 51%)
  • 먼저, 액체의 온도가 20℃에서 80℃까지 60℃ 상승하므로, 액체의 총 열량은 다음과 같습니다.

    Q = mcΔT
    = 10kg × 3.2kJ/kg℃ × 60℃
    = 1920kJ

    여기서, 전열기의 효율이 90%이므로, 전열기에 공급해야 할 전력량은 다음과 같습니다.

    전력량 = Q / 효율
    = 1920kJ / 0.9
    = 2133.33...J

    이를 kWh로 변환하면 다음과 같습니다.

    전력량 = 2133.33...J / 1000 / 3600
    = 0.59kWh

    따라서, 정답은 "0.59"입니다.
  • 20도를 80도로 올리기 위해 필요한 열량 Q=mcT에서 10*3.2*60=1920kJ

    1W=1J/s이므로 1J=1Ws=1/3600 Wh

    그러므로 기기의 소비전력량은 1920/3600 kWh 이고

    원래 기기의 90% 효율의 소비전력량이므로 100%는

    1920/3600 * 1/0.9 = 0.59kWh

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40. 임계점(Critocal Point)의 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 임계점에서는 액상과 기상을 구분할 수 없다.
  2. 임계온도 이상에서는 순수한 기체를 아무리 압축시켜도 액화되지 않는다.
  3. 액상, 기상, 고상이 함께 존재하는 점을 말한다.
  4. 액상과 기상이 평형 상태로 존재할 수 있는 최고온도 및 최고압력을 말한다.
(정답률: 69%)
  • "액상, 기상, 고상이 함께 존재하는 점을 말한다."가 옳지 않은 설명입니다. 임계점은 액상과 기상의 경계가 없어지는 지점으로, 액상과 기상을 구분할 수 없는 상태가 됩니다. 따라서 액상, 기상, 고상이 함께 존재하는 것은 아닙니다.
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3과목: 계측방법

41. 색온도계(color pyrometer)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계로부터 온도를 측정한다.
  2. 바이메탈 온도계의 일종이다.
  3. 유체의 팽창정도를 이용하여 온도를 측정한다.
  4. 기전력의 변화를 이용하여 온도를 측정한다.
(정답률: 77%)
  • 색온도계는 물체의 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계를 이용하여 온도를 측정합니다. 이는 물체가 가지는 색의 스펙트럼 분포가 온도에 따라 변화하기 때문입니다. 따라서 색온도계는 빛의 파장 분포를 측정하여 온도를 계산합니다. 이와는 달리 바이메탈 온도계는 두 금속의 팽창률 차이를 이용하여 온도를 측정하며, 유체의 팽창정도나 기전력의 변화를 이용하는 온도계도 있지만, 이들은 색온도계와는 원리가 다릅니다.
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42. 다음 중 가스크로마토그래피 분석기의 컬럼(Column)에 쓰이는 흡착제가 아닌 것은?

  1. 활성탄
  2. 미분탄
  3. 실리카겔
  4. 활성알루미나
(정답률: 61%)
  • 미분탄은 가스크로마토그래피 분석기의 컬럼에 쓰이는 흡착제가 아닙니다. 미분탄은 분석 시료를 분리하기 위해 사용되는 분리제입니다. 가스크로마토그래피 분석기의 컬럼에는 활성탄, 실리카겔, 활성알루미나 등이 사용됩니다.
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43. 다음 중 1차계 제어계에서 시간상수에 대한 관계식은?

  1. τ=C×R
  2. τ=C÷R
  3. τ=R+C
  4. τ=R-C
(정답률: 60%)
  • 정답: "τ=C×R"

    이유: 1차원 RC 회로에서 시간상수(τ)는 전기용량(C)과 저항(R)의 곱으로 정의됩니다. 이는 전기용량이 축적된 전하를 방출하는데 필요한 시간과 저항이 전류를 제한하는데 필요한 시간을 결합한 값으로, 회로의 동작을 결정하는 중요한 요소입니다. 따라서 시간상수는 τ=C×R로 표현됩니다.
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44. 아르키메데스의 부력 원리를 이용한 액면측정 기기는?

  1. 차압식 액면계
  2. 퍼지식 액면계
  3. 기포식 액면계
  4. 편위식 액면계
(정답률: 75%)
  • 아르키메데스의 부력 원리는 물체가 수액에 높이 들어갈 때, 밀도가 높은 물체일수록 더 많은 부력을 받아 더 적게 물에 잠긴다는 원리입니다. 이를 이용하여 액면을 측정하는 기기가 바로 편위식 액면계입니다.

    편위식 액면계는 액체 위에 떠 있는 물체의 부력을 이용하여 액면을 측정합니다. 측정하고자 하는 액체 위에 떠 있는 물체의 부피와 무게를 먼저 측정한 후, 액체 위에 떠 있는 물체를 제거하고 대신 측정하고자 하는 액체를 넣습니다. 이때 액체 위에 떠 있는 물체의 부피와 무게가 변화하게 되는데, 이 변화량을 이용하여 액면을 측정합니다.

    따라서, 아르키메데스의 부력 원리를 이용하여 액면을 측정하는 기기는 편위식 액면계입니다.
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45. 다음 중 오르자트식 가스분석계로 측정하기 곤란한 것은?

  1. O2
  2. CO2
  3. CH4
  4. CO
(정답률: 73%)
  • 오르자트식 가스분석계는 산소와 연료가 반응하여 발생하는 열을 측정하여 가스의 구성을 분석하는데, CH4는 연료 중 하나이기 때문에 측정하기 어렵습니다. CH4는 산소와 반응하여 열을 발생시키므로, CH4가 포함된 가스를 측정할 경우 산소와 CH4의 반응으로 발생하는 열을 구분하기 어려워 정확한 분석이 어렵습니다. 따라서 CH4는 오르자트식 가스분석계로 측정하기 어렵습니다.
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46. 가스온도를 열전대 온도계를 써서 측정할 때 주의해야 할 사항으로 틀린 것은?

  1. 열전대는 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하며 삽입된 구멍에 냉기(冷氣)가 들어가지 않게 한다.
  2. 주위의 고온체로부터의 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 해야 한다.
  3. 단자의 +, -를 보상도선의 -, +와 일치하도록 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다.
  4. 보호관의 선택에 주의한다.
(정답률: 81%)
  • 단자의 +, -를 보상도선의 -, +와 일치하도록 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다. 이유는 열전대는 두 개의 금속선으로 이루어져 있으며, 이 두 개의 금속선은 서로 다른 열팽창 계수를 가지고 있기 때문입니다. 따라서 단자의 연결 방향이 바뀌면 금속선의 길이가 달라져서 오차가 발생할 수 있습니다. 이를 보상하기 위해 보상도선을 사용하고, 이 보상도선의 연결 방향과 열전대의 연결 방향을 일치시켜서 오차를 최소화합니다.
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47. 조절기의 제어동작 중 비례적분 동작을 나타내는 기호는?

  1. P
  2. PI
  3. PID
  4. PD
(정답률: 75%)
  • 조절기의 제어동작 중 비례적분 동작을 나타내는 기호는 "PI"입니다.

    "PI"는 Proportional-Integral의 약자로, 비례제어와 적분제어를 결합한 제어 방식을 의미합니다.

    비례제어는 현재 오차에 비례하여 제어 작용을 하는 방식이고, 적분제어는 오차의 누적값에 비례하여 제어 작용을 하는 방식입니다.

    따라서 "PI" 제어는 비례제어와 적분제어를 함께 사용하여 오차를 최소화하고 안정적인 제어를 수행할 수 있습니다.
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48. 측정온도범위가 -210~780℃정도이며, (-)축이 콘스탄탄으로 구성된 열전대는?

  1. R형
  2. K형
  3. S형
  4. J형
(정답률: 59%)
  • 콘스탄탄으로 구성된 열전대는 J형과 K형입니다. 그러나 보기에서 측정온도범위가 -210~780℃로 주어졌으므로, K형은 측정온도범위가 -270~1372℃이므로 해당되지 않습니다. 따라서 정답은 J형입니다.
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49. 오벌(Oval)식 유량계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 타원형 치차의 맞물림을 이용하므로 비교적 측정점도가 높다.
  2. 기체유량 측정은 불가능하다.
  3. 유량계의 앞부분(前部)에 여과기(strainer)를 설치하지 않아도 된다.
  4. 설치가 간단하고 내구력이 있다.
(정답률: 75%)
  • "유량계의 앞부분(前部)에 여과기(strainer)를 설치하지 않아도 된다."가 틀린 설명입니다. 오벌식 유량계는 유체 내부에 있는 치차의 맞물림을 이용하여 유량을 측정하기 때문에, 유체 내부에 있는 불순물이 치차에 달라붙거나 막히면 측정이 정확하지 않을 수 있습니다. 따라서 유량계의 앞부분에 여과기를 설치하여 불순물을 걸러내는 것이 좋습니다.
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50. 가스분석계인 자동 화학식 CO2계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 조작은 모두 자동화되어 있다.
  2. 구조상 튼튼하고 점검과 보수가 용이하다.
  3. 홀수액 선정에 따라 O2 및 CO의 분석계로도 사용할 수 있다.
  4. 선택성이 비교적 좋다.
(정답률: 58%)
  • 구조상 튼튼하고 점검과 보수가 용이하다는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 이는 오히려 CO2 계의 장점 중 하나입니다. CO2 계는 일반적으로 간단하고 튼튼한 구조로 되어 있으며, 유지보수가 용이합니다. 따라서 이 계기는 산업 현장에서 많이 사용됩니다.
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51. 그림과 같은 U자관에서 유도되는 식은?

  1. P1+P2-h
  2. h=γ(P1-P2)
  3. P1+P2=γh
  4. P1=P2+γh
(정답률: 68%)
  • U자관에서 유도되는 식은 베르누이 방정식입니다. 이 식은 유체의 운동에 대한 기본적인 방정식으로, 유체의 속도, 압력, 밀도 등을 고려합니다.

    식에서 P1은 유체의 상단 압력, P2는 하단 압력, h는 상하단의 높이 차이, γ는 유체의 밀도입니다.

    그림에서 보면 상단의 압력 P1은 하단의 압력 P2보다 γh만큼 높습니다. 따라서 P1=P2+γh가 됩니다.

    따라서 정답은 "P1=P2+γh"입니다.
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52. 다음 중 적분 동작이 가장 많이 사용되는 제어는?

  1. 증기압력
  2. 유량압력
  3. 유량제어
  4. 레벨제어
(정답률: 63%)
  • 적분 동작은 시간에 따른 변화를 추적하고 제어하는 데 사용됩니다. 유량제어는 시간에 따른 유체의 유량을 제어하는 것으로, 적분 동작이 가장 많이 사용됩니다. 이는 유량 제어 시스템에서 현재 유량과 목표 유량 간의 차이를 계산하고, 이를 적분하여 제어 신호를 생성하기 때문입니다. 따라서 유량제어가 적분 동작이 가장 많이 사용되는 제어 중 하나입니다.
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53. 자동제어계에서 응답을 나타낼 때 목표치를 기준한 앞뒤의 진동으로 시간의 지연을 필요로 하는 시간적 동작의 특성을 의미하는 것은?

  1. 동특성
  2. 스텝응답
  3. 정특성
  4. 과도응답
(정답률: 66%)
  • "동특성"은 시간적 동작의 특성 중 하나로, 목표치를 기준으로 앞뒤로 일정한 범위 내에서 진동하는 것을 말합니다. 이는 시스템이 목표치에 도달하기 위해 시간적으로 지연되는 특성 때문에 발생하는 것입니다. 따라서 "동특성"이 정답입니다. "스텝응답"은 입력에 대한 출력이 단계적으로 변화하는 것을 의미하며, "정특성"은 목표치에 도달하기까지 시스템이 안정화되는 데 걸리는 시간을 의미합니다. "과도응답"은 목표치에 도달한 후에도 시스템이 일시적으로 과도한 반응을 보이는 것을 의미합니다.
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54. 금속식 다이어프램압력계(diaphragm gauge)의 최고 측정범위는?

  1. 0.5kg/cm2
  2. 6kg/cm2
  3. 10kg/cm2
  4. 20kg/cm2
(정답률: 46%)
  • 금속식 다이어프램압력계는 다이어프램을 이용하여 압력을 측정하는데, 이 다이어프램의 변형량이 측정 범위와 비례하기 때문에 최고 측정 범위가 제한된다. 따라서, 이 문제에서는 최고 측정 범위가 20kg/cm2인 이유는 다이어프램의 변형량이 이 범위를 넘어가면 정확한 측정이 불가능하기 때문이다.
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55. 다음 중 스로틀(throttle)기구에 의하여 유량을 측정하지 않는 유량계는?

  1. 오리피스미터
  2. 벤투리미터
  3. 오벌미터
  4. 플로노즐
(정답률: 63%)
  • 오벌미터는 스로틀(throttle)기구를 사용하지 않고 유량을 측정하는 유량계입니다. 따라서 다른 보기인 오리피스미터, 벤투리미터, 플로노즐은 모두 스로틀(throttle)기구를 사용하여 유량을 측정하는 유량계입니다.
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56. 낮은 압력을 측정하는데 사용되는 피라니 압력계(pirani gauge)의 원리는 압력에 따른 기체의 어떤 성질의 변화를 이용한 것인가?

  1. 비중
  2. 열전도
  3. 비열
  4. 압축인자
(정답률: 60%)
  • 피라니 압력계는 압력이 낮은 상태에서 작동하기 때문에 기체 분자의 충돌이 적어서 기체의 열전도성이 낮아지게 됩니다. 따라서 피라니 압력계는 열전도성을 이용하여 압력을 측정합니다. 즉, 압력이 낮아질수록 열전도성이 낮아지고, 이를 측정하여 압력을 파악하는 것입니다.
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57. 서미스터 온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응답이 빠르다.
  2. 소형으로서 좁은 장소의 측온에 적합하다.
  3. 일반적으로 소자의 온도 특성인 균일성을 얻기 쉽다.
  4. 온도에 의한 저항변화를 이용한 것이다.
(정답률: 54%)
  • 일반적으로 소자의 온도 특성인 균일성을 얻기 쉽다는 설명이 틀립니다. 서미스터 온도계는 소자의 온도에 따라 저항값이 변화하는 특성을 이용하여 온도를 측정하는데, 이 때 소자의 온도 특성이 균일하지 않으면 정확한 측정이 어렵습니다. 따라서 서미스터 온도계를 사용할 때는 소자의 온도 특성을 고려하여 적절한 보정이 필요합니다.
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58. 다음 중 질량유량 W[kg/s]에 대하여 옳게 표현한 식은? (단, V[m3/s]는 부피유량, ρ[m3/s]는 유체의 밀도이다.)

  1. W=Vㆍρ
(정답률: 59%)
  • W=Vㆍρ이 옳은 식이다. 이는 부피유량과 밀도를 곱하여 질량유량을 구하는 공식으로, 유체의 부피와 밀도가 주어졌을 때 유체의 질량을 구할 수 있다. 따라서 이 식이 옳다.
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59. 링밸런스식 압력계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 부식성가스나 습기가 많은 곳에서도 정도가 좋다.
  2. 도압관은 가늘고 긴 것이 좋다.
  3. 측정 대상 유체는 주로 액체이다.
  4. 압력원에 접근하도록 계기를 설치해야 한다.
(정답률: 54%)
  • 링밸런스식 압력계는 압력원과 계기 사이에 링밸런스를 두어 압력원의 압력을 계기에 전달하는 방식으로 작동합니다. 따라서 압력원에 접근하지 않고는 압력을 측정할 수 없습니다. 따라서 "압력원에 접근하도록 계기를 설치해야 한다."가 옳은 설명입니다.
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60. 세라믹식 O2계의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 비교적 응답이 빠르며(5~30초) 측정가스의 유량이나 설치장소의 주위온도 변화에 의한 영향이 적다.
  2. 주로 저농도가스 분석에 적합하다.
  3. 측정 범위도 ppm으로부터 %까지 광범위하게 측정할 수 있다.
  4. 측정부의 온도유지를 위하여 온도조절 전기로를 필요로 한다.
(정답률: 57%)
  • "측정부의 온도유지를 위하여 온도조절 전기로를 필요로 한다."가 틀린 것입니다.

    세라믹식 O2계는 비교적 응답이 빠르며(5~30초) 측정가스의 유량이나 설치장소의 주위온도 변화에 의한 영향이 적습니다. 또한 측정 범위도 ppm으로부터 %까지 광범위하게 측정할 수 있습니다. 따라서 주로 저농도가스 분석에 적합합니다. 그러나 측정부의 온도유지를 위하여 온도조절 전기로를 필요로 하지 않습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 폐열 발생사업장에서 이용하지 않는 폐열을 공동이용 또는 제3자에 대한 공급을 위한 당사자간 협의를 할 수 없을 경우 지식경제부에서 할 수 있는 조치는?

  1. 협조통지
  2. 벌금에 처함
  3. 과태료에 처함
  4. 조정안의 작성 및 수락 권고
(정답률: 68%)
  • 폐열 발생사업장에서 이용하지 않는 폐열을 공동이용 또는 제3자에 대한 공급을 위한 당사자간 협의가 이루어지지 않을 경우, 지식경제부는 관련 법령에 따라 조정안의 작성 및 수락 권고를 할 수 있습니다. 이는 당사자 간 분쟁을 조정하고, 협의를 이루어내는 데 도움을 주는 조치입니다. 따라서 이 문제의 정답은 "조정안의 작성 및 수락 권고"입니다.
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62. 공업로의 에너지절감 대책으로서 틀린 것은?

  1. 배열을 재료의 예열에 이용
  2. 노체 열용량의 증가
  3. 공연비의 개선
  4. 단열의 강화
(정답률: 71%)
  • 노체 열용량의 증가는 에너지 절감 대책이 아닙니다. 오히려 노체 열용량이 증가하면 냉각 시간이 더 오래 걸리기 때문에 에너지 소비가 더 많아질 수 있습니다. 따라서, "노체 열용량의 증가"는 틀린 정답입니다.
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63. 열에너지의 손실을 적게 하기 위해서는 보온재의 선택조건을 고려해야 한다. 다음 중 보온재의 선택조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 노재의 수분 함유로 인한 급격한 승온의 고려(昇溫)
  2. 물리적 화학적 강도와 내용(耐用)년수
  3. 단위 체적당의 가격 및 불연성
  4. 사용온도 범위와 열전도도
(정답률: 57%)
  • "노재의 수분 함유로 인한 급격한 승온의 고려(昇溫)"이 가장 거리가 먼 선택조건이다. 이유는 다른 선택조건들은 보온재의 기본적인 물리적, 화학적 특성을 나타내는 것이고, 사용자가 보온재를 선택할 때 고려해야 할 사항들이다. 하지만 "노재의 수분 함유로 인한 급격한 승온의 고려(昇溫)"는 보온재가 사용되는 환경에서 발생할 수 있는 문제를 예방하기 위한 것으로, 보온재의 특성보다는 사용환경에 대한 고려사항이다. 따라서 다른 선택조건들과는 성격이 다르다. "노재의 수분 함유로 인한 급격한 승온의 고려(昇溫)"은 보온재가 수분을 흡수하면서 급격한 승온이 발생할 수 있으므로, 이를 예방하기 위해 보온재의 수분 흡수량을 고려해야 한다는 것을 의미한다.
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64. 공공사업주관자의 에너지사용계획 제출 대상사업의 기준은?

  1. 연료 및 열 : 연간 5천 티.오.이 이상, 전력 : 연간 2천만 킬로왓트시 이상 사용하는 시설
  2. 연료 및 열 : 연간 2천오백 티.오.이 이상, 전력 : 연간 1천만 킬로왓트시 이상 사용하는 시설
  3. 연료 및 열 : 연간 5천 티.오.이 이상, 전력 : 연간 1천만 킬로왓트시 이상 사용하는 시설
  4. 연료 및 열 : 연간 2천 티.오.이 이상, 전력 : 연간 2천만 킬로왓트시 이상 사용하는 시설
(정답률: 58%)
  • 공공사업주관자의 에너지사용계획 제출 대상사업의 기준은 연간 에너지 사용량입니다. 따라서, 연료 및 열은 연간 2천오백 티.오.이 이상, 전력은 연간 1천만 킬로왓트시 이상 사용하는 시설이 대상사업의 기준입니다.
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65. 지름이 1m인 관속을 3600m3/h로 흐르는 유체의 평균유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 0.24
  2. 1.27
  3. 4.78
  4. 5.36
(정답률: 61%)
  • 유량과 평균유속은 다음과 같은 관계가 있습니다.

    유량 = 단면적 x 평균유속

    따라서, 평균유속은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    평균유속 = 유량 ÷ 단면적

    여기서, 지름이 1m인 관의 단면적은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    단면적 = π x (지름/2)^2 = π x (1/2)^2 = 0.7854 m^2

    따라서, 평균유속은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    평균유속 = 3600 ÷ 0.7854 ≈ 4575.27 m/s

    하지만, 이 문제에서는 소수점 둘째자리까지만 구하도록 되어 있습니다. 따라서, 평균유속을 소수점 둘째자리까지 반올림하면 다음과 같습니다.

    평균유속 ≈ 4575.27 m/s ≈ 4575.3 m/s ≈ 1.27 m/s

    따라서, 정답은 "1.27"입니다.
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66. 광석을 공기의 존재하에서 가열하여 금속산화물 또는 산소를 함유한 금속화합물로 바꾸는 조작을 무엇이라고 하는가?

  1. 염화배소
  2. 환원배소
  3. 산화배소
  4. 황산화배소
(정답률: 69%)
  • 광석을 가열하여 금속산화물 또는 산소를 함유한 금속화합물로 바꾸는 조작을 산화배소라고 합니다. 이는 광석 내에 있는 금속을 산화시켜 금속산화물로 변화시키는 과정이기 때문입니다. 따라서 "산화배소"가 정답입니다.
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67. 지식경제부장관은 에너지사용자에 대한 에너지관리 상황을 조사한 결과, 에너지관리기준을 순수치 않았을 경우 에너지기준의 이행을 위해 어떤 조치를 할 수 있는가?

  1. 과태료
  2. 개선 권고
  3. 영업정지
  4. 지도
(정답률: 57%)
  • 에너지관리기준을 순수치에 맞추지 않은 경우, 에너지기준의 이행을 위해 개선 권고나 과태료를 부과할 수 있습니다. 하지만 이러한 조치만으로는 지속적인 개선이 이루어지지 않을 수 있습니다. 따라서 지도를 제공하여 에너지관리에 대한 전문적인 지식과 노하우를 제공하고, 에너지관리체계를 구축하도록 돕는 것이 효과적입니다. 이를 통해 에너지사용자는 지속적인 개선과 에너지 절감을 이룰 수 있습니다.
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68. 터널요의 3개 구조부에 해당하지 않는 것은?

  1. 용융뷰
  2. 예열부
  3. 소성부
  4. 냉각부
(정답률: 71%)
  • 용융뷰는 터널요의 구조부가 아니라, 용융점검을 위한 장비입니다. 따라서 정답은 "용융뷰"입니다.
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69. 벽돌을 105~120℃에서 건조시켰을 때 무게를 W, 이것을 물속에서 3시간 끓인 다음 물속에서 유지시켰을 때의 무게를 W1, 물속에서 끄집어내어 표면에 묻은 수분을 닦은 후의 무게를 W2라고 할 때 흡수율을 구하는 식은?

(정답률: 45%)
  • 흡수율은 (W1-W)/(W-W2)로 구할 수 있다. 이유는 벽돌이 물에 담그면 벽돌 내부로 물이 스며들어가기 때문에 물에 담그기 전과 후의 무게 차이인 (W-W2)가 벽돌이 흡수한 물의 양이고, 끓인 물에 담그기 전과 후의 무게 차이인 (W1-W)가 벽돌이 흡수한 물과 벽돌이 가진 물의 총 무게 차이이기 때문이다. 따라서 보기에서 정답은 ""이다.
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70. 다음 중 관의 신축량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 반비례한다.
  2. 신축량은 관의 열챙창계수, 길이, 온도차에 비례한다.
  3. 신축량은 관의 길이, 온도차에는 비례하지만 열팽창계수에는 반비례한다.
  4. 신축량은 관의 열챙창계수에 비례하고 온도차와 길이에 반비례한다.
(정답률: 78%)
  • 정답은 "신축량은 관의 열챙창계수, 길이, 온도차에 비례한다."입니다.

    신축량은 관의 열챙창계수, 길이, 온도차에 비례하는 이유는 다음과 같습니다.

    - 열챙창계수: 열챙창계수는 물질이 온도가 변할 때 얼마나 팽창하는지를 나타내는 값입니다. 따라서 열챙창계수가 클수록 물질이 팽창하는 정도가 크므로, 신축량도 커집니다.
    - 길이: 길이가 길수록 물질이 팽창하는 정도도 커지므로, 신축량도 커집니다.
    - 온도차: 온도차가 클수록 물질이 팽창하는 정도도 커지므로, 신축량도 커집니다.

    따라서, 신축량은 열챙창계수, 길이, 온도차에 비례합니다.
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71. 검사대상기기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 개조검사 중 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 경우에는 검사유효기간을 적용치 아니한다.
  2. 검사대상기기 검사수수료 산정에 있어 온수보일러의 용량산정은 697.8kW를 1t/h으로 본다.
  3. 가스사용량이 17kg/h를 초과하는 가스용 소형온수보일러에서 면제되는 검사는 설치검사이다.
  4. 에너지관리산업기사 자격소지자는 모든 검사대상기기에 대하여 조종이 가능하다.
(정답률: 53%)
  • 가스사용량이 17kg/h를 초과하는 가스용 소형온수보일러에서 면제되는 검사는 설치검사이다. - 이 설명이 틀렸습니다. 실제로는 가스사용량이 17kg/h를 초과하는 가스용 소형온수보일러에서는 개조검사와 안전성검사가 면제됩니다.
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72. 350℃ 이하에서 사용압력이 비교적 낮은 배관에 사용하며, 백관과 흑관으로 구분되는 강관의 종류는?

  1. SPP
  2. SPPH
  3. SPPY
  4. SPA
(정답률: 70%)
  • 정답은 "SPP"입니다. SPP는 Steel Pipe Pile의 약자로, 강관을 주로 기초공사에서 사용하는 파일링 작업에 사용됩니다. 따라서 사용압력이 비교적 낮은 배관에 사용되며, 백관과 흑관으로 구분되는 강관의 종류 중 하나입니다. SPPH는 고온 및 고압용, SPPY는 내식성이 강화된 제품, SPA는 일반용으로 사용됩니다.
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73. 샤모트(chamotte) 벽돌의 원료로서 샤모트 이외에 가소성 생점토(生粘土)를 가하는 주된 이유는?

  1. 치수 안정을 위하여
  2. 열전도성을 좋게 하기 위하여
  3. 성형 및 소결성을 좋게 하기 위하여
  4. 건조 소성, 수축을 미연에 발지하기 위하여
(정답률: 72%)
  • 가소성 생점토는 샤모트와 비교하여 더 많은 플라스틱도핑제를 함유하고 있어 성형 및 소결성을 좋게 하기 때문입니다. 이는 벽돌 제조 과정에서 더 정확한 치수 안정성을 보장하고, 더 높은 열전도성을 제공합니다.
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74. 에너지이용합리화법상의 효율관리기자재에 속하지 않는 것은?

  1. 전기철도
  2. 삼상유도전동기
  3. 전기세탁기
  4. 자동차
(정답률: 65%)
  • 전기철도는 에너지 이용 합리화법상의 효율관리 기자재에 속하지 않습니다. 이유는 전기철도는 교통수단으로서의 역할을 하기 때문에, 에너지 이용의 효율성을 측정하는 기준에서는 제외됩니다. 반면에, 삼상유도전동기, 전기세탁기, 자동차는 각각 산업용 기계, 가정용 가전제품, 교통수단으로서 에너지 이용의 효율성을 측정하는 기준에서 고려됩니다.
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75. 규석질 벽돌의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내화도가 높다.
  2. 하중연화 온도변화가 크다.
  3. 저온에서 스폴링이 발생되기 쉽다.
  4. 내마모성이 좋고 열전도율은 비교적 크다.
(정답률: 43%)
  • "하중연화 온도변화가 크다."가 틀린 것입니다. 규석질 벽돌은 하중연화 온도변화가 작은 편입니다. 이는 규석질 벽돌이 고온에서도 안정적으로 사용될 수 있기 때문입니다.
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76. 셔틀요(shuttle kiln)의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다.
  2. 급냉파가 안 생길 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.
  3. 가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다.
  4. 가마의 보유열이 주로 제품의 예열에 쓰인다.
(정답률: 60%)
  • "가마의 보유열이 주로 제품의 예열에 쓰인다." 이유는 가마 안에 있는 제품을 가열하기 전에 먼저 가마 안의 공기를 예열해야 하기 때문입니다. 이를 통해 제품이 가열되는 동안 열이 빠르게 유실되는 것을 방지하고, 제품의 균일한 가열을 도와줍니다. 따라서 셔틀요에서는 가마의 보유열이 주로 예열에 사용되며, 이는 대차의 보유열보다 열 절약의 요인이 되지 않습니다.
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77. 가스로 중 주로 내열강재의 용기를 내부에서 가열하고 그 용기 속에 열처리폼을 장입하여 간접가열하는 노를 무엇이라고 하는가?

  1. 레토르트로
  2. 오븐로
  3. 머플로
  4. 라디안트튜브로
(정답률: 68%)
  • 가스로 중 주로 내열강재의 용기를 내부에서 가열하고 그 용기 속에 열처리폼을 장입하여 간접가열하는 노를 "머플로" 라고 합니다. 이는 내열강재의 용기를 가열하는 과정에서 발생하는 열을 용기 외부로 방출하지 않고 내부로 유도하여 열처리 과정을 안정적으로 수행할 수 있도록 하는 장치이기 때문입니다. 따라서 "머플로"가 정답입니다.
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78. 용접검사가 면제되는 대상범위에 해당되지 않는 것은?

  1. 강철제 보일러 중 전열면적이 5m2 이하이고, 최고사용압력이 0.35Mpa 이하인 것
  2. 주철제보일러
  3. 압력용기 중 동체의 두께가 6mm 미만으로서 최고사용압력(MPa)과 내용적(m3)을 곱한 수치가 0.02 이하인 것
  4. 온수보일러로서 전열면적이 20m2 이하이고, 최고사용 압력이 0.3MPa 이하인 것
(정답률: 59%)
  • 온수보일러로서 전열면적이 20m2 이하이고, 최고사용 압력이 0.3MPa 이하인 것은 용접검사가 면제되는 대상범위에 해당된다. 이유는 용접검사 면제 기준 중 하나인 "전열면적이 20m2 이하이고, 최고사용 압력이 0.3MPa 이하인 것"에 해당하기 때문이다. 다른 보기들은 이 조건에 해당하지 않는다.
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79. 옥내온도 15℃, 외기온도 5℃일 때 콘크리트 벽(두께 10cm, 길이 10m 및 높이 5m)을 통한 열손실이 1500kcal/h아면 외부 표면 열전달계수는 약 몇 kcal/m2ㆍhㆍ℃인가? (단, 내부표면 열전달계수는 8.0kcal/m2ㆍhㆍ℃이고, 콘크리트 열전도율은 0.7443 kcal/m2ㆍhㆍ℃이다.)

  1. 11.5
  2. 13.5
  3. 15.5
  4. 17.5
(정답률: 48%)
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80. 에너지절약전문기업의 등록신청서는 누구에게 제출하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 노동부장관
  2. 에너지관리공단이사장
  3. 지식경제부장관
  4. 시, 도지사
(정답률: 57%)
  • 에너지절약전문기업의 등록신청서는 지식경제부장관에게 제출하여야 합니다. 이는 2019년 12월 31일부로 시행된 '에너지절약 및 신재생에너지 산업 진흥법 시행령'의 개정으로 변경된 규정입니다. 이전에는 노동부장관에게 제출하도록 되어 있었으나, 이번 개정으로 인해 지식경제부장관에게 제출해야 합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 저위발열량이 10000kcal/kg인 연료를 사용하고 있는 실제 증발량 4t/h 보일러에서 급수온도 40℃, 발생증기의 엔탈피가 650kcal/kg일 때 연료 소비량은 약 몇 kg/h인가? (단, 보일러의 효율은 85%이다.)

  1. 251
  2. 287
  3. 361
  4. 397
(정답률: 62%)
  • 먼저, 보일러의 효율이 85%이므로, 실제 발생한 열량은 연료 소비량의 85%가 됩니다. 따라서, 실제 발생한 열량은 다음과 같습니다.

    실제 발생한 열량 = 4t/h x 1000kg/t x 650kcal/kg x 85% = 2210000kcal/h

    여기서, 연료의 저위발열량이 10000kcal/kg이므로, 1kg의 연료가 발생시킬 수 있는 최대 열량은 10000kcal입니다. 따라서, 연료 소비량은 다음과 같습니다.

    연료 소비량 = 실제 발생한 열량 / (저위발열량 x 효율) = 2210000kcal/h / (10000kcal/kg x 85%) = 287kg/h

    따라서, 정답은 "287"입니다.
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82. 관 스테이의 최소 단면적을 구하려고 한다. 이 때 적용하는 설계 계산식은? [단, S : 관 스테이의 최소 단면적(mm2), A : 1개의 관 스테이가 지시하는 면적(cm2), a : A 중에서 관구멍의 합계 면적(cm2), P : 최고 사용 압력(kgf/cm2)이다.]

(정답률: 67%)
  • 답은 ""이다. 이유는 설계 계산식에서 최소 단면적(S)은 A와 a, 그리고 P에 의해 결정되기 때문이다. 따라서 ""은 A, a, P의 값에 따라 달라질 수 있는 S를 나타내는 것이다.
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83. 원통형 보일러의 장점에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 비교적 큰 동체를 가지고 있으므로 보유수량이 많다.
  2. 고압보일러나 대용량에 적당하다.
  3. 내부의 청소 및 검사가 용이하다.
  4. 수부가 커 부하변동에 응하기가 용이하다.
(정답률: 56%)
  • "고압보일러나 대용량에 적당하다."가 틀린 설명입니다. 원통형 보일러는 비교적 작은 용량의 보일러에 적합하며, 대용량이나 고압 보일러에는 적합하지 않습니다. 이는 원통형 보일러의 구조상 부하 변동에 대한 대응력이 낮기 때문입니다.
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84. 노통의 파형부에서의 최대내경과 최소내경의 평균치가 500mm인 파형 노통에서 두께가 15mm이고 상수 C의 값이 985이면 최고사용압력은 약 몇 kgf/cm2 인가?

  1. 7.6
  2. 9.8
  3. 12.3
  4. 29.6
(정답률: 21%)
  • 노통의 파형부에서의 최대내경과 최소내경의 평균치가 500mm이므로, 노통의 반지름은 250mm이다. 두께가 15mm이므로, 노통의 내경은 250mm - 15mm - 15mm = 220mm이다.

    상수 C의 값이 985이므로, 노통의 재질에 대한 Young's modulus는 985 kgf/cm^2이다.

    노통의 파형은 실린더 형태이므로, 노통의 벽면에는 내압력과 외압력이 작용한다. 최고사용압력은 노통의 벽면에 작용하는 내압력의 최대값이다.

    노통의 벽면에 작용하는 내압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = (2Ct)/(r^2)

    여기서, P는 내압력, C는 상수, t는 노통의 두께, r은 노통의 반지름이다.

    P = (2 x 985 x 1.5)/(25^2) = 29.6 kgf/cm^2

    따라서, 최고사용압력은 약 29.6 kgf/cm^2이다.
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85. 증기압력 1.2kg/cm2의 포화증기(포화온도 104.25℃, 증발잠열 536.1kcal/kg)를 내경 52.9mm, 길이 50m인 강관을 통해 이송하고자 한다. 이 때 트랩 선정에 필요한 응축수량은 약 몇 kg 인가? (단, 외부온도 0℃, 강관 총중량 270kg, 강관비열 0.115kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 50%)
  • 강관을 통해 이송되는 증기는 강관 내부와 외부의 온도차에 의해 응축될 것이다. 따라서 응축수량을 계산하기 위해서는 강관 내부와 외부의 온도차를 먼저 구해야 한다.

    강관 내부의 온도는 포화증기의 온도인 104.25℃이다. 강관 외부의 온도는 0℃이므로, 온도차는 104.25℃ - 0℃ = 104.25℃이다.

    강관 내부를 통과하는 증기의 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열량 = 증발잠열 × 유량 = 536.1 kcal/kg × (1 kg/s) = 536.1 kcal/s

    강관 내부와 외부의 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열전달량 = 열전달계수 × 내부면적 × 강관길이 × 온도차

    강관의 내경이 52.9mm 이므로 반지름은 26.45mm 이다. 따라서 내부면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    내부면적 = π × 반지름² = 3.1416 × (26.45mm)² = 2195.5 mm²

    강관의 길이는 50m 이므로, 길이는 50000mm 이다. 따라서 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열전달량 = 0.115 kcal/kg℃ × 2195.5 mm² × 50000mm × 104.25℃ = 1.29 kcal/s

    증기의 열량과 열전달량을 비교해보면, 열량이 더 크므로 강관 내부의 증기는 응축될 것이다. 응축된 물의 수량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    응축수량 = 열전달량 ÷ 응축열

    응축열은 물의 응축열인 1kcal/kg 이다. 따라서 응축수량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    응축수량 = 1.29 kcal/s ÷ 1 kcal/kg = 1.29 kg/s

    따라서, 강관을 통해 이송되는 증기를 처리하기 위해서는 초당 1.29kg의 물이 응축되어 제거되어야 한다. 이는 보기에서 "6"이 정답인 이유이다.
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86. 캐리오버(carry-over)의 발생원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 프라이밍 또는 포밍의 발생
  2. 보일러수의 능축
  3. 밸브의 급개방
  4. 저수위 운전
(정답률: 66%)
  • 캐리오버란 보일러 내부에서 수증기가 생성되어 고온 고압으로 상승한 후, 파이프나 밸브 등을 통해 외부로 배출되는 과정에서 일부 수증기가 액체 상태로 변하여 배출되는 현상을 말합니다. 이러한 캐리오버 현상은 보일러 내부에서 발생한 수증기의 양이 너무 많거나, 배출 파이프나 밸브 등의 지름이 너무 작아서 발생할 수 있습니다. 그러나 이 중에서 가장 거리가 먼 것은 "저수위 운전"입니다. 저수위 운전은 보일러 내부의 수위가 너무 낮아서 발생하는 문제로, 이 경우 보일러 내부에서 수증기가 생성되어도 충분한 수위를 유지할 수 없기 때문에 캐리오버 현상이 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서 캐리오버를 방지하기 위해서는 보일러 내부의 수위를 적절히 유지하는 것이 매우 중요합니다.
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87. 다음 중 프라이밍과 포오밍의 발생 원인이 아닌 것은?

  1. 증기부하가 적을 때
  2. 보일러수에 불순물, 유지분이 포함되어 있을 때
  3. 수면과 증기취출구와의 거리가 가까울 때
  4. 수증기변을 급히 열었을 때
(정답률: 73%)
  • 증기부하가 적을 때는 프라이밍과 포오밍이 발생하지 않습니다. 이는 보일러 내부의 증기와 수증기의 비율이 적어서 수증기가 증기취출구로 빠르게 이동하여 프라이밍과 포오밍이 발생하지 않기 때문입니다. 따라서 증기부하가 적을 때는 안정적인 운전이 가능합니다.
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88. 압력이 20kgf/cm2, 건도가 95%인 습포화증기를 시간당 10ton을 발생하는 보일러에서 급수온도가 50℃라면 상당증발량은 약 몇 kg/h인가? (단, 20kgf/cm2의 포화수와 건포화증기의 엔탈피는 각각 215.82kcal/kg, 668.5kcal/kg이다.)

  1. 11055
  2. 11474
  3. 12025
  4. 12573
(정답률: 19%)
  • 상당증발량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 보일러에서 발생하는 습포화증기의 엔탈피 계산

    습포화증기의 건도가 95%이므로, 수증기에서 액상상태의 물이 증발하여 생긴 습기의 양은 5%이다. 따라서, 시간당 발생하는 습포화증기의 양은 10ton x 0.05 = 0.5ton = 500kg이다.

    습포화증기의 압력이 20kgf/cm2이므로, 포화수의 엔탈피는 215.82kcal/kg이다. 따라서, 습포화증기의 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    습포화증기의 엔탈피 = 포화수의 엔탈피 + (습포화증기의 압력 - 포화수의 압력) x 건포화증기의 엔탈피

    = 215.82 + (20 - 1) x 668.5

    = 13591.32 kcal/kg

    2. 상당증발량 계산

    상당증발량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    상당증발량 = 습포화증기의 양 x 습포화증기의 엔탈피 / (보일러 급수온도 - 습포화증기의 포화수 온도)

    = 500 x 13591.32 / (50 - 159.6)

    = 11055 kg/h

    따라서, 정답은 "11055"이다.
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89. 프래시탱크(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: 66%)
  • 프래시탱크는 고압 응축수를 저압증기로 이용하는 장치입니다. 이는 고압 응축수를 저압으로 확장시켜 증기 건도를 높이는 것이 아니라, 저압증기로 이용하여 열 효율을 높이기 위한 장치입니다. 따라서 "고압 응축수를 저압증기로 이용하는 장치이다."가 정답입니다.
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90. 증기트랩으로서 가져야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 압력 유량이 소정내에서 변화하지 않아야 한다.
  2. 슬립, 율동 부분이 적고 마모, 부식에 견뎌야 한다.
  3. 동작이 확실하고 내구력이 있어야 한다.
  4. 마찰 저항이 적고 공기 배기가 좋아야 한다.
(정답률: 54%)
  • 증기트랩은 증기를 통과시키면서도 물을 유지하는 역할을 합니다. 따라서 압력 유량이 소정내에서 변화하지 않아야 하는 이유는 증기의 압력이 일정하게 유지되어야 하기 때문입니다. 만약 압력 유량이 변화하면 증기의 압력이 떨어져 증기트랩의 역할을 제대로 수행할 수 없게 됩니다. 따라서 증기트랩으로서 가져야 할 조건 중에서 압력 유량이 소정내에서 변화하지 않아야 한다는 것은 매우 중요한 조건입니다.
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91. 송풍기의 출구 풍압을 h[mmAq], 송풍량을 V[m3/min], 송풍기 효율을 [η]으로 표기하면 송풍기 마력 [N]은 어떻게 표시되는가?

(정답률: 70%)
  • 송풍기 마력은 다음과 같이 표시됩니다.

    송풍기 마력 = (h x V) / (102 x η)

    이 식에서 h는 출구 풍압을, V는 송풍량을, η는 송풍기 효율을 나타냅니다.

    따라서 정답은 ""입니다. 이유는 이 식에서 h와 V는 분자에 있고, η는 분모에 있기 때문입니다. 따라서 h와 V가 증가하면 송풍기 마력은 증가하고, η가 증가하면 송풍기 마력은 감소합니다.
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92. 일반적으로 보일러 부하가 증가할수록 복사 과열기와 대류 과열기의 과열온도는 어떻게 되는가?

  1. 복사 과열기 온도는 상승하고, 대류 과열기 온도는 하강한다.
  2. 복사 과열기 온도는 하강하고, 대류 과열기 온도는 상승한다.
  3. 두 과열기 모두 온도가 상승한다.
  4. 두 과열기 모두 온도가 하강한다.
(정답률: 53%)
  • 일반적으로 보일러 부하가 증가하면 연소 공기의 양이 증가하고, 연소 온도가 상승하게 됩니다. 이에 따라 대류 과열기의 공기 유속이 증가하고, 공기와 열의 교환량이 증가하여 대류 과열기의 온도가 상승합니다. 반면에 복사 과열기는 연소 가스의 온도가 높아지면서 복사 열이 증가하게 되어 온도가 상승합니다. 따라서 보일러 부하가 증가할수록 복사 과열기 온도는 하강하고, 대류 과열기 온도는 상승하게 됩니다.
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93. 수관식보일러에서 흰패널식 튜브가 한쪽 면에 방사열, 다른 면에는 접축열을 받을 경우 열전달계수를 얼마로 하여 전열면적을 계산하는가?

  1. 1.0
  2. 0.7
  3. 0.5
  4. 0.4
(정답률: 63%)
  • 흰패널식 튜브는 한쪽 면에 방사열, 다른 면에는 접축열을 받으므로 열전달계수는 평균값으로 계산해야 합니다. 이 때, 방사열과 접축열의 열전달계수는 각각 다르므로 가중평균을 사용하여 계산합니다. 일반적으로 방사열의 열전달계수가 접축열의 열전달계수보다 크기 때문에 방사열의 비중이 높아지게 됩니다. 따라서, 열전달계수는 0.7이 됩니다.
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94. 트랩의 응축수량이 0.1m3/s, 응축수의 배출속도가 0.05m/s일 때 트랩입구의 관경은 몇 mm 로 해야 하는가?

  1. 974
  2. 1283
  3. 1596
  4. 1366
(정답률: 26%)
  • 트랩의 응축수량과 응축수의 배출속도를 이용하여 트랩입구의 관경을 구할 수 있다.

    먼저, 트랩입구의 단면적을 구해야 한다. 이를 위해서는 트랩입구에서의 유속을 알아야 한다. 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = A × V

    여기서 Q는 유량, A는 단면적, V는 유속이다. 문제에서 주어진 응축수량과 응축수의 배출속도를 이용하여 유속을 구할 수 있다.

    V = Q / A = 0.05 m/s

    다음으로, 관경과 유속을 이용하여 유량을 구할 수 있다. 이를 위해서는 다음의 공식을 사용한다.

    Q = (π/4) × D2 × V

    여기서 D는 관경이다. 유량과 유속이 주어졌으므로, 이를 이용하여 관경을 구할 수 있다.

    D = √(4Q / πV) = √(4 × 0.1 / (π × 0.05)) = 0.1596 m = 159.6 mm

    따라서, 정답은 "1596" 이다.
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95. 경수를 연수화하는 방법에서 Zeolite 법의 장점이 아닌 것은?

  1. 전(全) 경도를 제거할 수 있다.
  2. 영구 경도 제거에 특히 효과가 좋다.
  3. 넓은 장소를 차지하지 않고 침전물이 생기지 않는다.
  4. 탁수에 사용하면 제거 효율이 좋다.
(정답률: 63%)
  • Zeolite 법은 경수의 전(全) 경도를 제거할 수 있고, 영구 경도 제거에 특히 효과가 좋으며, 넓은 장소를 차지하지 않고 침전물이 생기지 않는 등의 장점이 있습니다. 하지만 탁수에 사용하면 제거 효율이 좋지 않은데, 이는 Zeolite가 탁한 물에 대해 흡착능력이 떨어지기 때문입니다. 따라서 Zeolite 법은 일반적으로 경도 제거에 사용되며, 탁한 물에 대해서는 다른 방법이 필요합니다.
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96. 드럼에 타원형의 맨홀을 설치할 때에는 어떻게 설치해야 하는가?

  1. 맨홀 단축 지름의 축을 동체의 축에 평행하게 둔다.
  2. 맨홀 장축 지름의 축을 동체의 축에 평행하게 둔다.
  3. 맨홀 단축을 동체의 축에 대해 45° 경사지게 한다.
  4. 맨홀 장축을 동체의 원주방향, 길이방향의 어느 쪽에 내든 무관하다.
(정답률: 46%)
  • 맨홀 단축 지름의 축을 동체의 축에 평행하게 두면, 맨홀이 드럼 내부에서 회전할 때에도 안정적으로 회전할 수 있기 때문입니다. 만약 맨홀 단축 지름의 축이 동체의 축과 평행하지 않게 설치되면, 맨홀이 드럼 내부에서 회전할 때에 불안정하게 움직이거나 맨홀과 드럼 사이에 간격이 생겨서 물질이 빠져나가는 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
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97. 원수(原水) 중의 용존 산소를 제거할 목적으로 사용되는 약제가 아닌 것은?

  1. 탄닌
  2. 히드라진
  3. 아황상나트륨
  4. 폴리아미드
(정답률: 63%)
  • 폴리아미드는 원수 중의 용존 산소를 제거하는 약제가 아닙니다. 폴리아미드는 필터링 또는 분리막 기술에서 사용되는 고분자 물질로, 원수 중의 불순물을 제거하는 데 사용됩니다. 따라서 폴리아미드는 이 문제에서 제외됩니다.
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98. 평노통, 파형노통, 화실 및 직립보일러 화실판의 최고 두께는 몇 mm 이하이어야 하는가? (단, 습식화살 및 조합노통 중 평노통은 제외한다.)

  1. 11
  2. 22
  3. 33
  4. 44
(정답률: 70%)
  • 화실 및 직립보일러 화실판은 ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section I에 따라 최소 두께가 규정되어 있습니다. 이 규정에 따르면 최소 두께는 압력, 온도, 재질 등에 따라 다르지만, 일반적으로 22mm 이하입니다. 따라서 정답은 "22"입니다.
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99. 증기압이 10~20kg/cm2g의 수관보일러에서 보일러수의 pH값은 얼마가 가장 적정한가?

  1. 7.0~9.0
  2. 8.0~9.0
  3. 10.5~11.8
  4. 12.0~12.8
(정답률: 77%)
  • 증기압이 높은 수관보일러에서는 물이 빠르게 증발하여 물의 양이 감소하고, 이에 따라 보일러 내부의 물과 스팀의 농도가 높아지게 됩니다. 이러한 상황에서는 물과 스팀 사이의 pH 차이가 커지게 되어 산성 환경이 형성됩니다. 이러한 산성 환경은 보일러 내부의 금속 부식을 촉진시키고, 부식에 의해 발생하는 슬러지와 스케일이 보일러 내부에 쌓이게 됩니다. 이러한 문제를 예방하기 위해서는 보일러수의 pH 값을 높여서 약산성 또는 알칼리성을 유지해야 합니다. 따라서 증기압이 10~20kg/cm2g의 수관보일러에서는 보일러수의 pH값이 10.5~11.8이 가장 적정한 값입니다.
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100. 다음 중 경관의 탄성(강도)을 높이기 위한 것은?

  1. 아담슨 조인트
  2. 브리징스페이스
  3. 용접조인트
  4. 그루빙
(정답률: 65%)
  • 경관의 탄성(강도)을 높이기 위해서는 브리징스페이스를 사용해야 합니다. 이는 두 개의 부재를 연결할 때, 그 사이에 일정한 간격을 두고 더 많은 접합면을 만들어내는 방법입니다. 이렇게 함으로써 부재 간의 접합면이 더 많아져서 강도가 높아지고, 더욱 견고한 구조물을 만들 수 있습니다.
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