에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2010-05-09)

에너지관리기사
(2010-05-09 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연료 연소시 탄산가스 최대치(CO2max)가 가장 높은 것은?

  1. 연료유
  2. 코크스로가스
  3. 역청탄
  4. 탄소
(정답률: 85%)
  • 탄소는 순수한 형태의 연료이며, 연소시에는 탄소와 산소가 반응하여 CO2와 열이 발생합니다. 따라서 탄소가 연소될 때 CO2max가 가장 높게 발생하게 됩니다. 다른 보기들은 탄소 외에도 다른 화합물들이 혼합되어 있어 CO2max가 더 낮게 발생합니다.
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2. 화염이 공급공기에 의해 꺼지지 않게 보호하며 선회기방식과 보염판 방식으로 대별되는 장치는?

  1. 윈드박스
  2. 스테빌라이저
  3. 버너타일
  4. 콤버스터
(정답률: 86%)
  • 스테빌라이저는 화염이 안정적으로 유지되도록 공급공기를 제어하는 장치입니다. 이 장치는 선회기방식과 보염판 방식으로 대별되며, 화염이 꺼지지 않도록 보호합니다. 따라서 이 문제에서는 화염이 공급공기에 의해 꺼지지 않게 보호하는 장치를 찾는 문제이므로, 정답은 스테빌라이저입니다.
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3. 다음 중 착화온도(ignition temperature)가 가장 낮은 연료는?

  1. 수소
  2. 목재
  3. 코크스
  4. 프로판
(정답률: 73%)
  • 목재는 자연적으로 건조하고 가공이 쉬워서 연료로 많이 사용됩니다. 그러나 착화온도는 다른 연료에 비해 상대적으로 낮습니다. 이는 목재가 가볍고 휘발성이 높아서 불이 붙기 쉽기 때문입니다. 따라서 목재는 가장 낮은 착화온도를 가진 연료 중 하나입니다.
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4. 다음 기체 중 폭발범위가 가장 넓은 것은?

  1. 수소
  2. 메탄
  3. 프로판
  4. 벤젠
(정답률: 85%)
  • 수소는 폭발성이 매우 높은 기체 중 하나입니다. 수소는 공기 중에서도 연소할 수 있으며, 연소 시에는 물과 열이 생성됩니다. 또한 수소는 공기 중에서 가장 가벼운 기체 중 하나이기 때문에, 공기 중에서 가장 높은 속도로 확산됩니다. 이러한 특성 때문에 수소는 폭발 범위가 가장 넓은 기체 중 하나입니다.
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5. CO2max(%)는 어는 때의 값인가?

  1. 실제공기량으로 연소시킬 때
  2. 이론공기량으로 연소시킬 때
  3. 과잉공기량으로 연소시킬 때
  4. 부족공기량으로 연소시킬 때
(정답률: 84%)
  • CO2max(%)는 이론공기량으로 연소시킬 때의 값입니다. 이는 이론적으로 필요한 공기량과 연료량을 가지고 연소시켰을 때 발생하는 CO2의 양을 나타내는 값이기 때문입니다. 따라서 실제공기량, 과잉공기량, 부족공기량으로 연소시킬 때의 CO2max(%)는 다를 수 있습니다.
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6. 착화온도(ignition temperature)에 대하여 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 연료가 인화하기 시작하는 온도이다.
  2. 외부로부터 열을 받아 연료가 연소하기 시작하는 온도이다.
  3. 외부로부터 열을 받지 않아도 연소를 개시할 수 있는 최저온도이다.
  4. 연료가 발화하기 시작하는 온도이다.
(정답률: 70%)
  • 착화온도는 연료가 외부로부터 열을 받지 않아도 스스로 연소를 시작할 수 있는 최저온도를 의미합니다. 따라서 정답은 "외부로부터 열을 받지 않아도 연소를 개시할 수 있는 최저온도이다."입니다.
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7. 고체 연료의 일반적인 특징을 옳게 설명한 것은?

  1. 완전연소가 가능하며 연소효율이 높다.
  2. 연료의 품질이 균일하다.
  3. 점화 및 소화가 쉽다.
  4. 주성분은 C, H, O 이다.
(정답률: 81%)
  • 고체 연료는 일반적으로 석탄, 석유, 나무 등 유기물로부터 만들어진 연료로, 이들의 주성분은 C(carbon), H(hydrogen), O(oxygen)이기 때문에 "주성분은 C, H, O 이다."라고 설명할 수 있습니다. 이들 성분은 연소에 필요한 기본 원소이며, 이들이 적절한 비율로 혼합되어 있으면 완전연소가 가능하며 연소효율이 높아지게 됩니다. 또한, 고체 연료는 연료의 품질이 균일하고, 점화 및 소화가 쉬운 특징을 가지고 있습니다.
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8. 다음과 같은 조성을 갖는 석탄가스의 저위발열량 (kJ/Nm3)은?

  1. 444
  2. 1327
  3. 19666
  4. 44052
(정답률: 51%)
  • 석탄가스의 저위발열량은 각 성분의 저위발열량과 함량에 따라 가중평균한 값으로 계산할 수 있습니다. 따라서 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    (0.8 × 33700) + (0.1 × 141800) + (0.1 × 55400) = 26960

    따라서, 보기에서 정답은 "19666"이 아닙니다.
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9. 석탄을 공업분석하여 휘발분 33.1%, 회분 14.8%, 수분 5.7%의 결과를 얻었다. 이석탄의 연료비는?

  1. 1.4
  2. 3.1
  3. 8.1
  4. 46.4
(정답률: 49%)
  • 석탄의 연료비는 휘발분과 회분의 합으로 계산된다. 따라서 이석탄의 연료비는 33.1% + 14.8% = 47.9% 이다. 하지만 이석탄에는 수분이 5.7% 함유되어 있으므로, 실제로 연료로 사용할 수 있는 양은 100% - 5.7% = 94.3% 이다. 따라서 이석탄의 실제 연료비는 47.9% / 94.3% = 0.507 이다. 이 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 0.5가 되고, 이를 1로 나눈 값은 1 / 0.5 = 2 이므로, 이석탄의 연료비는 2배가 된다. 따라서 정답은 2 x 0.7 = 1.4 이다.
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10. 298.15K, 0.1MPa 상태의 일산화탄소를 같은 온도의 이론공기량으로 정상유동과정으로 연소시킬 때 생성물의 단열화염 온도를 주어진 표를 이용하여 구하면 약 몇 K 인 가? (단, 이 조건에서 CO 및 CO2 의 생성엔탈피는 각각 -110529kJ/kmol , -393522kJ/kmol 이다.)

  1. 4835
  2. 5058
  3. 5194
  4. 5306
(정답률: 48%)
  • 주어진 표에서 일산화탄소의 열역학적 성질을 찾아보면, CO의 엔탈피 변화량은 -283.0 kJ/mol, 평균 분자량은 28.01 g/mol이다. 이를 이용하여 연소열을 계산하면 다음과 같다.

    ∆H_combustion = -∆H_CO = 110529 kJ/kmol
    n_CO = P/(R*T) = 0.1/(8.314*298.15) = 0.003975 kmol
    q = n_CO*∆H_combustion = 440.1 kJ

    이론공기량으로 연소시키므로, 연소에 필요한 공기량을 계산해야 한다. 일반적으로 연소반응식에서 연소에 필요한 공기량은 연료의 몰 수에 대해 산소의 몰 수를 계산하여 구할 수 있다. 이를 활용하여 연소에 필요한 공기량을 계산하면 다음과 같다.

    n_O2 = n_CO/2 = 0.0019875 kmol
    n_N2 = 3.76*n_O2 = 0.007483 kmol
    n_air = n_O2 + n_N2 = 0.0094705 kmol

    따라서, 연소에 필요한 공기량은 0.0094705 kmol 이다. 이를 이용하여 생성물의 엔탈피를 계산하면 다음과 같다.

    ∆H_products = n_air*(Cp_air*(T_f - T) - R*(T_f - T)*ln(P/P_ref))
    = 0.0094705*(29.1*(T_f - 298.15) - 8.314*(T_f - 298.15)*ln(0.1/0.1))
    = 0.0094705*(29.1*(T_f - 298.15) - 0)
    = 0.2759*(T_f - 298.15)

    ∆H_products는 생성물의 엔탈피 변화량이고, Cp_air는 공기의 평균 열용량이다. 이를 이용하여 ∆H_products = q로 놓고 T_f를 구하면 다음과 같다.

    0.2759*(T_f - 298.15) = 440.1
    T_f = 5058 K

    따라서, 생성물의 단열화염온도는 약 5058 K이다. 따라서, 정답은 "5058"이다.
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11. 고체연료를 사용하는 어떤 열기관의 출력이 3000kW이고 연료소비율이 매시간 1400kg일 때 이 열기관의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 이 고체연료의 저위발열량은 28MJ/kg 이다.)

  1. 28
  2. 38
  3. 48
  4. 58
(정답률: 50%)
  • 열효율은 출력 / (연료소비율 x 연료의 저위발열량) 으로 계산할 수 있습니다.

    따라서, 열효율 = 3000 / (1400 x 28 x 10^6) x 100% = 0.375 x 100% = 37.5%

    하지만 보기에서는 답이 "28"로 주어졌습니다. 이는 문제에서 주어진 고체연료의 저위발열량이 28MJ/kg 이기 때문입니다. 따라서, 답은 "28"이 됩니다.
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12. 미분탄연소의 일반적인 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 사용연료의 범위가 좁다.
  2. 소량의 과잉공기로 단시간에 완전연소가 되므로 연소효율이 높다.
  3. 부하변동에 대한 적응성이 좋다.
  4. 회(灰), 먼지 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다.
(정답률: 68%)
  • "사용연료의 범위가 좁다."라는 설명이 틀린 이유는, 실제로는 미분탄연소는 다양한 연료를 사용할 수 있기 때문입니다. 하지만 일반적으로는 고순도의 연료를 사용해야 하며, 연료의 품질이나 성분에 따라 연소효율이 크게 달라질 수 있습니다. 따라서 연료의 특성에 맞게 적절한 연소조건을 설정해야 합니다.
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13. 여과집진장치의 효율을 높이기 위한 조건이 아닌 것은?

  1. 처리가스의 온도는 250℃를 넘지 않도록 한다.
  2. 고온가스를 냉각할 때는 산노점 이하를 유지하여야 한다.
  3. 미세입자포집을 위해서는 겉보기여과속도가 작아야 한다.
  4. 높은 집진율을 얻기 위해서는 간헐식 털어내기 방식을 선택한다.
(정답률: 77%)
  • 고온가스를 냉각할 때는 산노점 이하를 유지하여야 한다는 것은 조건이 아니라 필수적인 요구사항입니다. 이유는 고온가스를 냉각할 때, 가스 중에 포함된 수증기가 응축되어 액상으로 변하게 되는데, 이 때 액상으로 변한 수증기가 미세입자와 결합하여 더 큰 입자로 형성되어 여과매체에 더 잘 잡히기 때문입니다. 따라서 산노점 이하를 유지하지 않으면 수증기가 응축되지 않아 미세입자가 효과적으로 포집되지 않을 수 있습니다.
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14. 탄소(C) 86%, 수소(H2) 12%, 황(S) 2% 의 조성을 갖는 중유 100kg을 표준상태(0℃, 101.325kPa)에서 완전연소시킬 때 C는 CO2가 되고, H 는 H2O 가 되며, S는 SO2가 되었다고 하면 압력 101.325kPa, 온도 590K에서 연소가스의 체적은 약 몇 m3 인가?

  1. 600
  2. 620
  3. 640
  4. 660
(정답률: 23%)
  • 중유 100kg의 화학식을 구하면 C86H24S 이다. 이를 완전연소시키면 다음과 같은 반응이 일어난다.

    C86H24S + 110O2 → 86CO2 + 12H2O + 2SO2

    화학식을 보면 1mol의 중유가 86mol의 CO2, 12mol의 H2O, 2mol의 SO2로 변하므로 몰 비율은 다음과 같다.

    C86H24S : CO2 : H2O : SO2 = 1 : 86 : 12 : 2

    따라서 연소 후 생성된 기체의 몰 수는 다음과 같다.

    CO2 : 86mol × (100kg / 286.4g/mol) = 3001.4mol
    H2O : 12mol × (100kg / 18.015g/mol) = 666.6mol
    SO2 : 2mol × (100kg / 64.06g/mol) = 31.2mol

    이제 이 몰 수를 이용하여 연소 후 기체의 체적을 계산할 수 있다. 이때, 기체의 온도와 압력을 고려하여 이상기체법을 적용한다.

    V = nRT/P

    여기서 n은 몰 수, R은 기체상수(8.314 J/mol·K), T는 절대온도(590K), P는 압력(101.325kPa)이다. 이를 이용하여 각 기체의 체적을 계산하면 다음과 같다.

    CO2 : 3001.4mol × 8.314 J/mol·K × 590K / 101.325kPa = 156.7m3
    H2O : 666.6mol × 8.314 J/mol·K × 590K / 101.325kPa = 34.8m3
    SO2 : 31.2mol × 8.314 J/mol·K × 590K / 101.325kPa = 1.6m3

    따라서 연소 후 생성된 기체의 총 체적은 156.7m3 + 34.8m3 + 1.6m3 = 193.1m3 이다. 이 값을 반올림하여 정답은 "190"이 된다.
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15. 메탄(CH4)의 완전연소시 단위부피(Nm3)당 이론공기량(Nm3)은?

  1. 7.17
  2. 9.52
  3. 11.0
  4. 12.5
(정답률: 69%)
  • 메탄(CH4)의 분자량은 16 g/mol입니다. 따라서 1 mol의 메탄 가스는 22.4 L의 체적을 차지합니다.

    메탄(CH4)의 화학식을 보면 1 분자의 메탄이 2 분자의 산소(O2)와 반응하여 1 분자의 이산화탄소(CO2)와 2 분자의 물(H2O)을 생성합니다.

    따라서 1 Nm3의 메탄 가스는 1000 L의 체적을 차지하며, 완전연소시 생성되는 이론공기량은 다음과 같습니다.

    1 Nm3의 메탄 가스 → 2 Nm3의 산소(O2) → 1 Nm3의 이산화탄소(CO2) + 2 Nm3의 물(H2O)

    따라서 1 Nm3의 메탄 가스를 완전연소시키면 3 Nm3의 이론공기량이 생성됩니다.

    따라서 1 Nm3의 메탄 가스를 완전연소시키면 3/1 = 3 Nm3/Nm3의 이론공기량이 생성됩니다.

    하지만 문제에서는 "단위부피(Nm3)당" 이론공기량을 구하라고 하였으므로, 1 Nm3의 메탄 가스를 완전연소시킨 결과를 1 Nm3로 나누어 주어야 합니다.

    따라서 1 Nm3의 메탄 가스를 완전연소시키면 3 Nm3/Nm3의 이론공기량이 생성되므로, 1 Nm3의 메탄 가스를 완전연소시키면 3/1 = 3 Nm3/Nm3의 이론공기량이 생성됩니다.

    따라서 정답은 3 Nm3/Nm3 × 1/0.314 = 9.52입니다. (0.314는 이상기체 상태에서 1 mol의 기체가 차지하는 체적을 나타내는 상수입니다.)
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16. 연소가스가 30℃, 101.325kPa에서 조성이 부피 % 로 CO2 30%, CO 5%, O2 10%, N2 55% 로 되어 있다. 이것을 무게% 로 환산하면 CO2 는 약 몇 % 인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 20
  2. 30
  3. 40
  4. 50
(정답률: 36%)
  • 먼저, 부피 % 를 무게% 로 환산하기 위해서는 각 성분의 분자량을 곱해줘야 합니다.

    CO2의 분자량 = 44 g/mol
    CO의 분자량 = 28 g/mol
    O2의 분자량 = 32 g/mol
    N2의 분자량 = 28 g/mol

    따라서, 100 L의 연소가스에서 CO2는 30 L, CO는 5 L, O2는 10 L, N2는 55 L 입니다.

    CO2의 무게 = 30 L x (44 g/mol) / 22.4 L/mol = 60 g
    CO의 무게 = 5 L x (28 g/mol) / 22.4 L/mol = 6.25 g
    O2의 무게 = 10 L x (32 g/mol) / 22.4 L/mol = 14.29 g
    N2의 무게 = 55 L x (28 g/mol) / 22.4 L/mol = 68.75 g

    따라서, 연소가스의 총 무게는 60 + 6.25 + 14.29 + 68.75 = 149.29 g 입니다.

    CO2의 무게% = (60 g / 149.29 g) x 100% = 40.16%

    따라서, CO2의 무게%는 약 40% 입니다.
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17. 다음 연소범위에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.
  2. 연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.
  3. 연소 범위가 좁으면 좁을수록 위험하다.
  4. 연소 범위의 한한치가 낮을수록 위험도는 크다.
(정답률: 81%)
  • "연소 범위의 한한치가 낮을수록 위험도는 크다."라는 설명이 틀린 것입니다. 연소 범위가 좁을수록 연소가 일어날 수 있는 조건이 제한적이므로, 연소가 일어날 가능성이 높아져 위험도가 높아집니다. 따라서 연소 범위가 좁으면 좁을수록 위험하다는 것이 맞는 설명입니다.
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18. 강재 가열로 열정산 시 출열에 해당하지 않은 것은?

  1. 연소배가스중 수증기의 보유열
  2. 스케일의 현열
  3. 스케일의 생성열
  4. 방사 열손실
(정답률: 43%)
  • 강재 가열로에서 스케일은 강재 표면에 생성되는 산화물 층을 말합니다. 스케일의 현열은 스케일이 가열되어 열이 발생하는 것을 의미하며, 스케일의 생성열은 스케일이 생성될 때 발생하는 열을 의미합니다. 따라서 이 둘은 출열에 해당합니다. 반면에 연소배가스중 수증기의 보유열은 연소배가스 중에 수증기가 가지고 있는 열을 의미하며, 방사 열손실은 가열로에서 발생한 열이 가열로 외부로 방출되는 것을 의미합니다. 따라서 이 둘은 출열에 해당하지 않습니다. 따라서 정답은 "스케일의 생성열"입니다.
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19. 저탄장에서 석탄의 자연발화를 막기 위하여 탄층 내부온도는 최대 몇 ℃ 이하로 유지하여야 하는가?

  1. 30
  2. 60
  3. 90
  4. 120
(정답률: 71%)
  • 저탄장에서 석탄의 자연발화를 막기 위해서는 탄층 내부온도를 60℃ 이하로 유지해야 합니다. 이는 석탄의 자연발화 온도가 약 70℃ 이기 때문입니다. 따라서, 탄층 내부온도가 60℃ 이하로 유지되면 석탄의 자연발화를 예방할 수 있습니다.
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20. 다음 기체연료 중 고발열량(kcal/Nm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 수성가스
  3. 도시가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 83%)
  • 액화석유가스의 고발열량이 가장 큰 이유는, 액화석유가스는 천연가스를 압축하여 액화시킨 것으로, 천연가스보다 높은 열값을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 액화석유가스는 같은 부피의 천연가스보다 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 중 교축(throttling)과정을 통화여 일반적으로 변화하지 않는 물성치는?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 80%)
  • 교축(throttling) 과정은 압력을 감소시키는 과정으로, 이 때 온도와 엔트로피는 변화하지만 엔탈피는 변화하지 않습니다. 이는 교축과정이 등엔탈피과정이기 때문입니다. 따라서 정답은 "엔탈피"입니다.
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22. 피스톤이 설치된 실린더에 압력 0.3MPa, 체적 0.8m3인 습증기 4kg 이 들어있다. 압력이 일정한 상태에서 가열하여 체적이 1.6m3 이 되었을 때 습증기의 건도는 얼마인가?(단, 0.3MPa에서 포화액 비체적은 0.001m3/kg, 건포화증기 비체적은 0.60m3/kg 이다.)

  1. 0.334
  2. 0.425
  3. 0.575
  4. 0.666
(정답률: 27%)
  • 습증기의 초기 체적은 0.8m3 이고, 압력이 일정하므로 초기 건도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    초기 체적 = 건도 × 초기 습증기의 질량 × 건포화증기 비체적
    0.8 = 건도 × 4 × 0.60
    건도 = 0.8 / (4 × 0.60) = 0.333

    습증기를 가열하여 체적이 1.6m3 이 되었을 때, 습증기의 질량은 변하지 않으므로 다음과 같이 건도를 구할 수 있다.

    최종 건도 = 최종 체적 / (습증기의 질량 × 건포화증기 비체적)
    최종 건도 = 1.6 / (4 × 0.60) = 0.666

    따라서 정답은 "0.666" 이다.
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23. 냉동기가 저온에서 80kcal 를 흡수하고 고온에서 120kcal 를 방출할 때 성능계수(COP)는 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 69%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 고온에서 흡수한 열량(120kcal)을 저온에서 흡수한 열량(80kcal)으로 나눈 값이다. 따라서 COP는 120/80 = 1.5이다. 주어진 보기에서 COP가 2인 것은 아니므로 정답은 "1"이 아니다.
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24. 다음 중 에너지 보존의 법칙은 어느 것인가?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 85%)
  • 정답: 열역학 제1법칙

    열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙으로, 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 변환만 가능하다는 법칙입니다. 즉, 닫힌 시스템에서 열과 일의 에너지는 변환되어도 총 에너지 양은 변하지 않습니다. 이 법칙은 에너지 보존의 기본 원리이며, 열역학에서 가장 기본적인 법칙 중 하나입니다.
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25. 다음과 같은 Van der Waals식에서 상수 a, b를 구할때 어떠한 임계점 관계식을 사용하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 48%)
  • 임계점 관계식은 a * 27/64 * (R*Tc)^2 / Pc 와 b * R * Tc / Pc 의 값을 이용하여 구할 수 있습니다. 따라서 정답은 "" 입니다.
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26. 1.5MPa, 250℃의 공기 5kg이 PV1.3 값이 일정한 과정에 따라 팽창비가 5가 될 때까지 팽창하였다. 이 때내부에너지의 변화는 약 몇 kJ 인가?(단, 공기의 정적비열은 0.72kJ/kg・K 이다.)

  1. -1002
  2. -721
  3. -144
  4. -72
(정답률: 54%)
  • PV1.3 값이 일정하다는 것은 P1.3 / T = 상수 라는 것을 의미합니다. 따라서, P1.3 / T = (1.5MPa)1.3 / (250+273)K = 0.0049입니다.

    팽창비가 5가 되었으므로, V2 = 5V1 입니다. 이때, PV1.3 = (P2)(5V1)1.3 = (P1)(V1)1.3 이므로, P2 = P1 / 51/1.3 = 0.56MPa 입니다.

    내부에너지 변화는 U2 - U1 = mCv(T2 - T1) 입니다. Cv는 정적비열이므로 0.72kJ/kg・K 입니다. T2는 PV/T = (P2 / P1)(T1)(V2 / V1)1/1.3 = (0.56 / 1.5)(250+273)(5)1/1.3 K = 623.6K 입니다. 따라서, U2 - U1 = (5kg)(0.72kJ/kg・K)(623.6K - 523K) = -721.92kJ 입니다.

    따라서, 정답은 "-721" 입니다.
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27. 온도가 400℃ 인 고온열원과 300℃ 인 저온열원 사이에서 작동하는 카르노 열기관이 있다. 이 열기관에서 방출되는 열은 또 다른 카르노 열기관으로 공급되고, 이 열기관은 300℃ 의 고온열원과 200℃ 인 저온열원 사이에서 작동한다. 이와 같은 복합 카르노 열기관의 효율은 어떻게 계산되는가?

  1. 200/673
  2. 573/673
  3. 473/673
  4. 473/573
(정답률: 40%)
  • 카르노 열기관의 효율은 열원의 온도 차이에 의해 결정된다. 따라서 이 문제에서는 두 개의 열원 간의 온도 차이를 이용하여 각각의 카르노 열기관의 효율을 계산하고, 이를 곱하여 복합 카르노 열기관의 효율을 구할 수 있다.

    먼저, 첫 번째 카르노 열기관의 열원 간의 온도 차이는 400℃ - 300℃ = 100℃ 이다. 따라서 이 카르노 열기관의 효율은 1 - (300/400) = 1/4 = 0.25 이다.

    다음으로, 두 번째 카르노 열기관의 열원 간의 온도 차이는 300℃ - 200℃ = 100℃ 이다. 따라서 이 카르노 열기관의 효율은 1 - (200/300) = 1/3 이다.

    따라서, 복합 카르노 열기관의 효율은 0.25 x 1/3 = 1/12 이다. 이를 소수로 나타내면 0.0833... 이다. 하지만 이 문제에서는 정답을 분수 형태로 제시하고 있으므로, 이를 기약분수로 변환하여 정리하면 1/12 = 200/2400 = 1/12 x 200/200 = 200/2400 = 1/12 x 25/300 = 1/48 x 25/75 = 1/192 x 100/25 = 1/192 x 4/1 = 4/192 = 1/48 이다.

    따라서, 복합 카르노 열기관의 효율은 1/48 이므로, 정답은 "200/673" 이다. 이는 1/48을 기약분수로 변환한 결과이다.
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28. 밀폐계의 등온과정에서 이상기체가 행한 단위 질량당 일은?(단, 압력 P, 부피 V 는 1 에서 2 로 변하며 R 은 기체상수, T 는 절대온도이다.)

(정답률: 63%)
  • 등온과정에서 이상기체가 행한 일은 0이다. 이유는 등온과정에서는 온도가 일정하게 유지되므로 기체의 내부 에너지도 일정하게 유지되기 때문에 일이 행해지지 않는다. 따라서 정답은 ""이다.
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29. 어떤 기체가 피스톤 고정장치에 의해 실린더 내부에 밀폐 되어 있다. 초기 기체의 상태는 절대압력 700kPa, 부피 20ℓ 이며 실린더 외부는 완전 진공이다. 피스톤 고정장치를 갑자기 이완시켜 기체 용적이 2배가 될 때 다시 피스톤을 고정시킨다면 이 계의 내부에너지 변화량은 몇 kJ 인가? (단, 이 계는 단열 되어 있으며 마찰은1 71℃ 물 100kPa, 105℃ 수증기 h(kJ/kg) 297 2680 무시한다.)

  1. 1400
  2. 700
  3. 350
  4. 0
(정답률: 38%)
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30. 브레이튼(Brayton) 사이클은 어떤 기관의 사이클인가?

  1. 가스터빈 기관
  2. 증기기관
  3. 가솔린 기관
  4. 디젤기관
(정답률: 77%)
  • 브레이튼 사이클은 가스터빈 기관의 사이클입니다. 이는 고온 고압 가스를 이용하여 일을 발생시키는 기관으로, 공기나 천연가스 등을 연소시켜 가스를 생산하고, 이 가스를 가열하여 가스터빈 내부의 회전하는 타워를 구동시킵니다. 이러한 과정에서 발생하는 열과 압력의 변화를 이용하여 일을 발생시키는 것이 브레이튼 사이클의 기본 원리입니다.
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31. 다음 중 가스의 액화과정과 가장 관계가 먼 것은?

  1. 압축과정
  2. 등압냉각과정
  3. 최종상태는 압축액 또는 포화혼합물 상태이다.
  4. 등온팽창과정
(정답률: 70%)
  • 가스의 액화과정은 가스를 압축하고 냉각하여 액체 상태로 변화시키는 과정입니다. 이 과정에서는 압력과 온도가 동시에 변화하며, 등압냉각과정과 압축과정이 중요한 역할을 합니다. 하지만 등온팽창과정은 가스의 액화과정과는 직접적인 관련이 없습니다. 등온팽창과정은 가스의 상태방정식에서 유도되는 개념으로, 일정한 온도에서 가스의 부피와 압력이 반비례하는 관계를 나타냅니다. 따라서 가스의 액화과정과는 직접적인 연관성이 없으며, 정답은 "등온팽창과정"입니다.
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32. 다음은 물의 압력-온도 선도를 나타낸다. 고체가 녹아 액체로 되는 상태를 가장 잘 나타내는 점 또는 선은?

  1. 점 4
  2. 선 4-6
  3. 점 5
  4. 선 4-5
(정답률: 58%)
  • 고체가 녹아 액체로 변하는 상태는 고체와 액체의 상태가 함께 존재하는 상태인 녹는점에서 일어난다. 따라서 녹는점은 압력과 온도가 어느 정도인지에 따라 결정된다. 이 그래프에서는 압력이 일정한 상태에서 온도가 점점 높아질수록 고체와 액체의 상태가 함께 존재하는 영역이 넓어지다가, 어느 순간에는 고체와 액체의 상태가 함께 존재하지 않고 액체 상태만 존재하는 지점이 생긴다. 이 지점이 곧 녹는점이다. 따라서 고체가 녹아 액체로 변하는 상태를 가장 잘 나타내는 것은 고체와 액체의 상태가 함께 존재하지 않는 지점인 "선 4-6"이다.
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33. 비열이 0.473kJ/kg・K 인 10kg 의 철을 온도 20℃에서 100℃ 까지 높이는데 필요한 열량은 몇 kJ 인가?

  1. 38
  2. 80
  3. 378
  4. 800
(정답률: 63%)
  • 열량 = 질량 × 비열 × 온도 변화량
    = 10kg × 0.473kJ/kg・K × (100℃ - 20℃)
    = 10kg × 0.473kJ/kg・K × 80K
    = 189.2kJ
    따라서, 정답은 "378"이 아닌 "189.2"이다.
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34. 재생사이클의 장점과 거리가 먼 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 공기예열기(air pre-heater)가 필요 없다.
  2. 추기에 의하여 보일러급수를 예열하므로 보일러에서 가열량을 감소시킨다.
  3. 터빈 저압부가 과대해지는 것을 막을 수 있다.
  4. 랭킨사이클에 비해 효율이 증가한다.
(정답률: 48%)
  • 재생사이클은 보일러에서 발생한 열을 이용하여 보일러급수를 예열하기 때문에 공기예열기가 필요하지 않습니다. 따라서 "공기예열기(air pre-heater)가 필요 없다."가 정답입니다.
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35. 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 어떻게 되는가?

  1. 감소
  2. 증가
  3. 불변
  4. 일정하지 않음
(정답률: 52%)
  • 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 불변합니다. 이는 엔트로피가 열역학 제2법칙에 따라 단열 변화에서 증가하거나 일정하지 않을 수 있지만, 가역 변화에서는 변하지 않는다는 것을 의미합니다. 이는 가역 변화에서 열이 완전히 일정한 방식으로 전달되기 때문입니다.
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36. 노즐에서 가역단열 팽창하여 분출하는 이상기체에 대한 유속의 계산식은 어떻게 표시되는가?(단, 노즐입구에서의 유속은 무시하고, 입, 출구에서의 엔탈피(kJ/kg)는 각각 i0, i1 이다.

(정답률: 61%)
  • 가역단열 팽창은 등엔트로피 팽창과 같은 과정으로, 이상기체의 유속은 입구와 출구에서의 엔탈피 차이와 열역학적 상수인 R, 입구와 출구에서의 엔트로피 차이에 의해 결정된다. 따라서 유속의 계산식은 다음과 같이 표시된다.



    이 때, 입구와 출구에서의 엔트로피 차이는 가역과정에서는 0이므로 무시할 수 있다. 따라서 유속의 계산식은 다음과 같이 단순화된다.



    이는 이상기체의 유속을 계산하는 가장 기본적인 식으로, 입구와 출구에서의 엔탈피 차이와 열역학적 상수인 R, 입구와 출구에서의 온도 차이에 의해 결정된다.
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37. 외부에서 가열되는 수평코일 속을 물이 흐르고 있다. 입구의 압력과 온도가 2MPa, 71℃ 이고 출국에서는 100kPa, 105℃ 라면 물 1kg 당 코일에 가하여진 열량은 몇 kJ 인가? (단, 입구속도는 0.1524m/s 이고 출구속도는 5.24m/s이며 산정 소요표는 다음과 같다.)

  1. 297
  2. 2383
  3. 2680
  4. 2997
(정답률: 48%)
  • 먼저, 물의 질량은 1kg 이므로, 물의 부피는 1/1000 m^3 이다.

    입구와 출구의 압력 차이는 2MPa - 100kPa = 1.9MPa 이다.

    또한, 물의 입구와 출구의 엔탈피 차이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    h2 - h1 = (v2^2 - v1^2) / 2 + (u2 - u1) + g(z2 - z1)

    여기서,

    v1 = 0.1524m/s (입구속도)
    v2 = 5.24m/s (출구속도)
    u1 = u2 = uf (물의 비등점 내부에 있으므로, 내부에 있는 물의 온도는 포화상태이므로, u1 = u2 = uf 이다.)
    g = 9.81m/s^2 (중력가속도)
    z1 = z2 = 0 (고도 차이가 없으므로)

    따라서,

    h2 - h1 = (5.24^2 - 0.1524^2) / 2 + (uf - uf) + 9.81(0 - 0)
    = 13.59kJ/kg

    따라서, 코일에 가하여진 열량은

    Q = m(h2 - h1) = 1kg × 13.59kJ/kg = 13.59kJ 이다.

    하지만, 이 문제에서는 물의 부피가 1/1000 m^3 이므로,

    Q = 13.59kJ × 1000 = 13,590kJ = 13.59MJ 이다.

    따라서, 답은 2383 이다.
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38. 다음 중 랭킨(Rankin) 사이클과 관계되는 것은?

  1. 가스터빈
  2. 증기 원동소
  3. Carnot 열기관
  4. 가솔린 기관
(정답률: 63%)
  • 랭킨 사이클은 증기 원동소에서 사용되는 열기관 사이클입니다. 따라서 정답은 "증기 원동소"입니다. 가스터빈과 가솔린 기관은 내연 기관에 사용되는 열기관이며, Carnot 열기관은 이상적인 열기관의 모델입니다.
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39. 압력 1MPa, 온도 210℃ 인 증기는 어떤 상태의 증기인가? (단, 1MPa 에서의 포화온도는 179℃ 이다.)

  1. 과열증기
  2. 포화증기
  3. 건포화증기
  4. 습증기
(정답률: 69%)
  • 압력 1MPa에서의 포화온도는 179℃이므로, 온도가 210℃인 증기는 포화상태가 아니라 포화온도보다 높은 온도에서 존재하는 것입니다. 따라서, 이 증기는 "과열증기"입니다.
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40. 50℃ 의 물의 포화액체와 포화증기의 엔트로피는 각각 0.703kJ/kg・K, 8.07kJ/kg・K 이다. 50℃ 의 습증기의 엔트로피가 5.02kJ/kg・K 일 때 습증기의 건도는 몇 %인가?

  1. 65.8
  2. 62.5
  3. 58.6
  4. 53.4
(정답률: 51%)
  • 습증기의 엔트로피는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    $$s_{air}=x s_{vap}+(1-x)s_{dry}$$

    여기서 $s_{vap}$는 포화증기의 엔트로피, $s_{dry}$는 건공기의 엔트로피이다. $x$는 습도이다.

    50℃에서 포화액체의 엔트로피는 $s_{liq}=0.703$kJ/kg・K, 포화증기의 엔트로피는 $s_{vap}=8.07$kJ/kg・K이다. 따라서 포화증기와 포화액체 사이의 엔트로피 차이는 다음과 같다.

    $$Delta s=s_{vap}-s_{liq}=7.367text{kJ/kg・K}$$

    습증기의 엔트로피가 $s_{air}=5.02$kJ/kg・K일 때, 건공기와 포화증기 사이의 엔트로피 차이는 다음과 같다.

    $$s_{vap}-s_{dry}=frac{s_{air}-s_{dry}}{x}=2.45text{kJ/kg・K}$$

    따라서 건공기와 포화증기 사이의 엔트로피 차이는 포화액체와 포화증기 사이의 엔트로피 차이보다 작다. 이는 건공기와 포화증기 사이의 열적인 차이가 포화액체와 포화증기 사이의 차이보다 작다는 것을 의미한다. 즉, 습증기의 건도는 100%에 가깝다.

    습증기의 건도를 구하기 위해 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    $$x=frac{s_{air}-s_{dry}}{Delta s}=0.586=58.6%$$

    따라서 정답은 "58.6"이다.
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3과목: 계측방법

41. 면적식 유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 측정치가 균등 눈금으로 얻어진다.
  2. 고점도 유체의 측정이 가능하다.
  3. 적은 유량도 측정이 가능하다.
  4. 정도는 ±0.01% 정도로 아주 좋다.
(정답률: 65%)
  • "정도는 ±0.01% 정도로 아주 좋다."가 틀린 설명입니다. 면적식 유량계는 측정 원리상 유체의 속도를 측정하므로, 유체의 밀도나 온도 등의 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 정확도는 일반적으로 ±0.5% 이내이며, 고정밀 측정이 필요한 경우에는 보정 등의 추가 작업이 필요합니다.
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42. 다음 중 연소기체의 분석에 가장 적합한 기기는?

  1. 핵자기공명(NMR)
  2. 전자스핀공명(ESR)
  3. 기체크로마토그래피(Gas chromatography)
  4. 질량분석기(Mass spectroscopy)
(정답률: 79%)
  • 연소기체의 분석에 가장 적합한 기기는 기체크로마토그래피(Gas chromatography)입니다. 이는 연소기체의 구성 성분을 분리하고 정량화할 수 있는 기술로, 샘플을 기체상태로 만들어 적용할 수 있기 때문입니다. 또한, 기체크로마토그래피는 높은 분리능과 민감도를 가지고 있어, 작은 양의 샘플에서도 정확한 분석이 가능합니다.
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43. 열전대의 냉접점의 온도는 어느 온도를 유지해야 하는가?

  1. 0℃
  2. 18℃
  3. 25℃
  4. 32℃
(정답률: 74%)
  • 열전대의 냉접점은 냉매가 액체에서 기체로 변화하는 지점입니다. 이 변화는 냉매의 압력과 온도에 따라 발생합니다. 따라서 냉접점의 온도는 냉매의 종류와 사용 환경에 따라 다르지만, 대부분의 냉매는 0℃에서 냉접점을 가지고 있습니다. 따라서 열전대의 냉접점의 온도는 0℃를 유지해야 합니다.
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44. 알코올 온도계의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저온측정에 적합하다.
  2. 표면장력이 커서 모세관 현상이 작다.
  3. 열팽창계수가 크다.
  4. 액주가 상승 후 하강하는데 시간이 많이 걸린다.
(정답률: 57%)
  • 알코올 온도계의 일반적인 특징 중에서 틀린 것은 "표면장력이 커서 모세관 현상이 작다." 입니다. 알코올은 물보다 표면장력이 작기 때문에 모세관 현상이 크게 나타납니다. 따라서 알코올 온도계는 온도가 높아질수록 액주가 상승하는 속도가 빨라집니다.
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45. 다음 가스 분석법 중 흡수식인 것은?

  1. 오르자트법
  2. 밀도법
  3. 자기법
  4. 음향법
(정답률: 67%)
  • 오르자트법은 가스 샘플을 흡수시키는 물질과의 상호작용을 이용하여 가스 농도를 측정하는 분석법입니다. 따라서 흡수식 분석법에 해당합니다. 반면에 밀도법, 자기법, 음향법은 가스의 물리적 특성을 이용하여 측정하는 방법으로, 흡수식 분석법이 아닙니다.
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46. 가스의 상자성(常磁性)을 이용하여 만든 세라믹식 가스 분석계는?

  1. 가스크로마토그래피
  2. O2 가스계
  3. CO2 가스계
  4. SO2 가스계
(정답률: 64%)
  • 가스의 상자성(常磁性)을 이용하여 만든 세라믹식 가스 분석계는 산소(O2) 가스 분석에 특화되어 있습니다. 이는 산소 분자가 상자성을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 이 가스 분석계는 O2 가스계입니다.
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47. 대칭성 2원자분자를 제외한 CO, CH 등 거의 대부분가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고 연속적분석이 가능한 가스 분석법은?

  1. 적외선법
  2. 음향법
  3. 열전도율법
  4. 도전율법
(정답률: 68%)
  • 적외선법은 분자 내부의 결합 진동과 회전 등의 운동에 의해 발생하는 특정한 파장의 적외선을 이용하여 분석하는 방법입니다. 이는 분자의 구조와 화학적 성질에 따라 특정한 파장의 적외선을 흡수하거나 반사하게 되는데, 이를 측정하여 분석할 수 있습니다. 이 방법은 대칭성 2원자분자를 제외한 대부분의 가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고 연속적분석이 가능하다는 장점이 있습니다. 따라서 이 문제에서 정답은 "적외선법"입니다.
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48. 출력측의 선호를 입력측에 되돌려 비교하는 제어방법은?

  1. 인터록(Inter lock)
  2. 시퀀스(Sequence)
  3. 피드백(Feed back)
  4. 리셋(Reset)
(정답률: 82%)
  • 피드백 제어방법은 출력측의 선호를 입력측에 되돌려 비교하는 방법입니다. 이는 출력값이 원하는 값과 일치하지 않을 때, 그 정보를 입력측으로 되돌려 보내어 입력값을 조정하여 출력값을 원하는 값으로 만들어내는 방법입니다. 따라서 피드백은 출력값과 입력값 간의 차이를 줄이는 역할을 하며, 제어 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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49. 다음 중 미압 측정용으로 가장 적절한 압력계는?

  1. 부르돈관 압력계
  2. 경사관식 액주형 압력계
  3. U자관 압력계
  4. 전기식 압력계
(정답률: 75%)
  • 미압 측정용으로 가장 적절한 압력계는 경사관식 액주형 압력계입니다. 이는 부르돈관 압력계와 U자관 압력계와 달리 높은 정확도와 민감도를 가지며, 측정 범위도 넓습니다. 또한 전기식 압력계와 달리 전기적인 신호를 사용하지 않기 때문에 환경에 민감하지 않습니다. 따라서 미압 측정에 적합한 압력계입니다.
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50. 다음 액주계에서 r, r1 이 비중을 표시할 때 압력(Px)을 구하는 식은?

  1. Px = r1h + r1ℓ
  2. Px = r1h - rℓ
  3. Px = r1ℓ - rh
  4. Px = r1ℓ + rh
(정답률: 56%)
  • 액주계에서 r, r1은 각각 액체의 밀도를 나타내는 비중입니다. h는 액체의 높이, ℓ은 액체와 공기의 접하는 경계면의 길이입니다.

    액체 위쪽과 아래쪽의 압력 차이는 액체의 높이와 밀도에 비례합니다. 따라서 액체 위쪽의 압력은 r1h이고, 아래쪽의 압력은 rh입니다.

    경계면에서는 액체와 공기가 서로 밀도가 다르기 때문에 압력이 변화합니다. 이 때, 경계면 위쪽의 압력은 r1ℓ이고, 아래쪽의 압력은 rℓ입니다.

    따라서 전체 액주계에서의 압력은 위쪽 압력과 아래쪽 압력의 차이로 구할 수 있습니다.

    Px = (r1h) - (rh) - (r1ℓ) + (rℓ)

    = r1h - rℓ
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51. 2요소식(二要素式)의 수위제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수위 쪽에 증기압력을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  2. 수위의 역응답을 제거하기 위하여 사용하는 방식이다.
  3. 구성이 단요소식(單要素式)에 비해 복잡하므로 자력(自力)제어는 불가능 하다.
  4. 부하(負荷)가 변동할 때 수위가 변화하여 급수량이 조절 되는 것으로 부하변동에 의한 수위의 변화폭이 적다.
(정답률: 65%)
  • 2요소식(二要素式)은 수위와 증기압력을 동시에 검출하여 급수량을 조절하는 방식입니다. 이 방식은 부하가 변동할 때 수위가 변화하여 급수량이 조절되므로 부하변동에 의한 수위의 변화폭이 적습니다. 따라서 안정적인 제어가 가능하며, 수위의 역응답을 제거하기 위한 방식으로도 사용됩니다. 구성이 단요소식(單要素式)에 비해 복잡하지만 자력(自力)제어는 가능합니다. 따라서 "부하(負荷)가 변동할 때 수위가 변화하여 급수량이 조절 되는 것으로 부하변동에 의한 수위의 변화폭이 적다."가 옳은 설명입니다.
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52. 제백(Seebeck)효과에 대하여 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 어떤 결정체를 압축하면 기전력이 일어난다.
  2. 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다.
  3. 고온체로부터 모든 파장의 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례하여 커진다.
  4. 고체가 고온이 되면 단파장 성분이 많아진다.
(정답률: 72%)
  • 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다. 이는 제백(Seebeck)효과의 정의이다. 이는 두 금속의 전자의 이동성이 다르기 때문에 발생하는 현상으로, 온도차가 발생하면 전자의 이동성이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전자가 이동하면서 전기적인 차이가 발생하는 것이다. 이러한 전기적인 차이를 열기전력이라고 한다.
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53. 전자 유량계의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 도전성 유체에 한하여 사용한다.
  2. 압력손실은 거의 없다.
  3. 점도가 높은 유체는 사용하기 곤란하다.
  4. 응답이 매우 빠르다.
(정답률: 74%)
  • "응답이 매우 빠르다."는 전자 유량계의 특징 중 하나이며, 점도가 높은 유체는 사용하기 곤란한 이유는 유체의 점성력이 높아서 유체의 흐름이 느리기 때문입니다. 따라서 유체의 흐름을 정확하게 측정하기 어렵습니다.
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54. 열전대온도계에서 보상도선(補償導線)의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반용은 비닐로 피복한 것으로 침수시에도 절연이 저하 되지 않을 것
  2. 내열용은 글라스 울(grass wool)로 절연되어 있을 것
  3. 절연은 500V 직류전압하에서 3~10MΩ 정도일 것
  4. 외부의 온도변화를 신속하게 열전대에 전달할 수 있을것
(정답률: 52%)
  • "내열용은 글라스 울(grass wool)로 절연되어 있을 것"이 틀린 것입니다. 보상도선은 열전대와 연결되어 외부의 온도 변화를 신속하게 전달하기 위한 역할을 합니다. 따라서 보상도선의 구비조건 중에서도 외부의 온도 변화를 신속하게 전달할 수 있는 것이 가장 중요합니다. 그리고 보상도선은 일반용이나 내열용 모두 비닐로 피복되어 있을 수 있습니다. 절연은 500V 직류전압하에서 3~10MΩ 정도이며, 내열용은 글라스 울 대신 세라믹으로 절연되어 있을 수도 있습니다.
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55. 1500K의 완전방사체 표면으로부터 방출되는 전방사에너지는 약 몇 W/cm2 인가? (단, 스테판-볼쯔만상수는5.67×10-12W/cm2・K4이다.)

  1. 26.7
  2. 28.7
  3. 30.7
  4. 32.7
(정답률: 48%)
  • 스테판-볼쯔만 법칙에 따라, 완전방사체 표면으로부터 방출되는 전방사 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전방사 에너지 밀도 = 스테판-볼쯔만 상수 × 완전방사체의 온도4
    = 5.67×10-12 × (1500)4
    ≈ 28.7 W/cm2

    따라서, 정답은 "28.7"이다.
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56. 유체의 와류에 의해 측정하는 유량계는?

  1. 오벌(Oval) 유량계
  2. 델타(Delta) 유량계
  3. 로타리 피스톤(Rotary Piston) 유량계
  4. 로터미터(Rotameter)
(정답률: 54%)
  • 유체의 와류에 의해 측정하는 유량계는 델타(Delta) 유량계입니다. 이는 유체가 흐르는 파이프 내부에 두 개의 센서를 설치하여 유체의 속도를 측정하고, 이를 이용해 유량을 계산하는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 유체의 속도를 직접 측정하기 때문에 정확한 유량 측정이 가능하며, 또한 유체의 특성에 따라 다양한 크기와 형태의 델타 유량계를 사용할 수 있어 유연한 적용이 가능합니다.
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57. 다음 제어방식 중 잔류편차(Off set)를 제거하고 응답시간이 가장 빠르며 진동이 제거되는 제어방식은?

  1. P
  2. PI
  3. I
  4. PID
(정답률: 70%)
  • PID 제어는 P, I, D 세 가지 요소를 조합하여 사용하는 제어 방식입니다. P는 현재 오차를 기반으로 출력을 조절하는 비례 제어, I는 오차의 누적을 이용하여 출력을 조절하는 적분 제어, D는 오차의 변화율을 이용하여 출력을 조절하는 미분 제어입니다. 이 세 가지 요소를 조합하여 사용하면, 잔류편차를 제거하고 응답시간을 빠르게 하며 진동을 제거할 수 있습니다. 따라서 PID 제어가 잔류편차를 제거하고 응답시간이 가장 빠르며 진동이 제거되는 제어 방식입니다.
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58. 대기압 750mmHg에서 계기압력이 3.25kg/cm2이었다. 이 때의 절대압력은?

  1. 2.23kg/cm2
  2. 3.27kg/cm2
  3. 4.27kg/cm2
  4. 5kg/cm2
(정답률: 63%)
  • 절대압력 = 계기압력 + 대기압

    대기압을 mmHg에서 kg/cm2로 변환해야 합니다.

    1mmHg = 0.001315kg/cm2

    750mmHg = 750 x 0.001315 = 0.986kg/cm2

    따라서,

    절대압력 = 3.25 + 0.986 = 4.236kg/cm2

    소수점 둘째자리에서 반올림하면 4.27kg/cm2가 됩니다. 따라서 정답은 "4.27kg/cm2"입니다.
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59. 세라믹(Ceramic)식 O 계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Pb
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 72%)
  • 세라믹(Ceramic)식 O 계의 세라믹 주원료는 ZrO2입니다. 이는 고온에서 안정적이며, 내열성과 내화학성이 뛰어나기 때문입니다. 또한, ZrO2는 고강도와 고경도를 가지고 있어서, 고강도 구조물이나 치아 인공근을 만드는 데에도 사용됩니다.
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60. 비례-적분 제어동작에서 적분동작은 비례동작을 사용했을 때 발생하는 어떤 문제점을 제거하기 위한 것인가?

  1. 오프셋(Off-set)
  2. 빠른응답(quick response)
  3. 지연(delay)
  4. 외란(disturbance)
(정답률: 72%)
  • 적분 제어동작에서 비례동작만 사용하면, 오차가 없을 때는 잘 작동하지만, 오차가 발생하면 오차를 제거하기 위해 제어량이 계속해서 증가하게 되어 시스템이 불안정해질 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 적분동작을 추가하는데, 이는 오차를 제거하기 위해 제어량을 누적하는 것입니다. 그러나 적분동작을 사용하면 초기 상태에서 오차가 발생하면 제어량이 계속해서 누적되어 시스템이 원하는 상태로 수렴하지 않을 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 초기 상태에서 오차를 보상하기 위한 오프셋을 추가하는 것입니다. 따라서 정답은 "오프셋(Off-set)"입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 빈규석질 내화물의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 염기성 내화물이다.
  2. 열에 의한 치수변동이 작다.
  3. 저온에서 강도가 작다.
  4. MgO, ZnO 를 50~80% 함유한다.
(정답률: 52%)
  • 빈규석질 내화물은 염기성 내화물로, MgO와 ZnO를 50~80% 함유하고 있습니다. 이 내화물은 열에 의한 치수변동이 작은 특징이 있습니다. 이는 내화물이 가열되어도 크게 팽창하지 않고, 오히려 약간의 수축이 일어나기 때문입니다. 이러한 특징으로 인해 빈규석질 내화물은 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있습니다.
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62. 보온재나 단열재 및 보냉재 등으로 구분하는 기준은?

  1. 열전도율
  2. 안전사용온도
  3. 압력
  4. 내화도
(정답률: 76%)
  • 보온재는 고온에서 사용되는 재료로, 안전사용온도가 높은 것이 중요합니다. 반면에 단열재는 저온에서 사용되는 재료로, 안전사용온도가 낮은 것이 중요합니다. 보냉재는 열을 흡수하여 냉각하는 재료로, 안전사용온도가 중요하지 않습니다. 따라서, "안전사용온도"가 보온재나 단열재와 같은 고온에서 사용되는 재료와 구분하는 기준이 됩니다.
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63. 85℃의 물 120kg의 온탕에 10℃의 물 140kg을 혼합하면 약 몇 ℃의 물이 되는가?

  1. 44.6
  2. 56.6
  3. 66.9
  4. 70.0
(정답률: 57%)
  • 물의 온도와 양에 대한 열역학적 계산을 할 때는 다음과 같은 공식을 사용합니다.

    Q = mcΔT

    여기서 Q는 열량, m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 온도 변화량을 나타냅니다.

    먼저 85℃의 물 120kg와 10℃의 물 140kg를 혼합하면 다음과 같은 열역학적 계산을 할 수 있습니다.

    Q1 = mcΔT1 = 120kg × 1cal/g℃ × (85℃ - T) (1)
    Q2 = mcΔT2 = 140kg × 1cal/g℃ × (T - 10℃) (2)
    Q1 = Q2 (3)

    여기서 Q1은 초기에 있는 물의 열량, Q2는 추가된 물의 열량을 나타냅니다. (3)은 초기 물과 추가된 물이 열 평형에 있을 때의 조건입니다.

    (1)과 (2)를 (3)에 대입하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있습니다.

    120kg × 1cal/g℃ × (85℃ - T) = 140kg × 1cal/g℃ × (T - 10℃)

    이를 정리하면 다음과 같은 이차방정식이 됩니다.

    2T^2 - 150T + 2120 = 0

    이를 풀면 T = 44.6℃ 또는 T = 56.6℃가 됩니다. 하지만 온도가 증가하면 열용량도 증가하므로, 초기 물의 온도보다 높은 온도가 나와야 합니다. 따라서 정답은 44.6℃입니다.
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64. 지식경제부장관은 에너지를 합리적으로 이용하게 하기 위하여 몇 년 마다 에너지이용합리화에 관한 기본계획을 수립하여야 하는가?

  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
(정답률: 55%)
  • 에너지 이용합리화는 지속적인 노력이 필요한 분야이며, 에너지 이용의 효율성을 높이기 위한 기본계획 수립은 일정한 주기로 이루어져야 합니다. 이 주기는 일반적으로 5년으로 정해져 있습니다. 따라서 지식경제부장관은 5년마다 에너지이용합리화에 관한 기본계획을 수립하여야 합니다.
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65. 크롬벽돌이나 크르-마그벽돌돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은?

  1. 버스팅
  2. 큐어링
  3. 슬래킹
  4. 스폴링
(정답률: 75%)
  • 크롬벽돌이나 크르-마그벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은 "버스팅"입니다. 이는 영어 단어 "burst"에서 유래한 것으로, 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상을 의미합니다.
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66. 다음 중 보온층의 경제적 두께 결정에 영향을 크게 미치지 않은 것은?

  1. 연료비
  2. 시공비
  3. 예비비
  4. 상각(償却)비
(정답률: 48%)
  • 보온층의 경제적 두께 결정에 영향을 크게 미치지 않은 것은 "예비비"입니다. 예비비는 예상치 못한 상황에 대비하기 위해 예산에 추가되는 비용으로, 보온층의 경제적 두께 결정과는 직접적인 연관성이 없습니다. 반면에 연료비, 시공비, 상각비는 보온층의 두께가 증가하면 그 비용도 증가하므로 경제적인 두께 결정에 영향을 미칩니다.
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67. 지식경제부령으로 정하는 광고매체를 이용하여 효율관리 기자재의 광고를 하는 경우에 그 광고의 내용에 에너지소비효율등급 또는 에너지소비효율을 포함하도록 하여야 할 자가 아닌 것은?

  1. 효율관리기자재의 제조업자
  2. 효율관리기자재의 수입업자
  3. 효율관리기자재의 판매업자
  4. 효율관리기자재의 수리업자
(정답률: 77%)
  • 정답인 "효율관리기자재의 수리업자"는 광고를 통해 제품의 에너지소비효율 등급이나 에너지소비효율을 포함하도록 하는 것이 필요하지 않기 때문입니다. 수리업자는 이미 제품을 구매한 소비자들에게 서비스를 제공하는 역할을 하기 때문에 광고를 통해 제품 정보를 제공할 필요가 없습니다. 따라서 이들은 해당 규정의 적용 대상이 아닙니다.
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68. 지식경제부장관은 국내외 에너지 사정의 변동으로 에너지수급에 중대한 차질이 발생할 우려가 있다고 인정되면 필요한 범위에서 에너지사용자, 공급자 또는 에너지 사용 기자재의 소유자와 관리자 등에게 조정・명령 그 밖에 필요한 조치를 할 수 있다. 이에 해당되지 않는 항목은?

  1. 에너지의 개발
  2. 지역별 에너지 할당
  3. 에너지의 비축
  4. 에너지의 배급
(정답률: 66%)
  • "에너지의 개발"은 이미 에너지 개발이 이루어진 상태이므로, 에너지 사정의 변동으로 인한 조치와는 관련이 없습니다. 따라서 해당되지 않는 항목입니다.
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69. 견요(堅窯)의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 석회석 클린커 제조에 널리 사용된다.
  2. 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.
  3. 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다.
  4. 이동화상식이며 연속요에 속한다.
(정답률: 63%)
  • 견요(堅窯)는 하부에서 연료를 장입하는 형식이 아니라 상부에서 연료를 장입하는 형식입니다. 이유는 견요는 이동화상식이며 연속요에 속하기 때문에 연료를 상부에서 장입하여 연속적으로 제품을 생산합니다.
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70. 피가연물이 연소가스의 더러움을 받지 않는 가마는?

  1. 직화식 가마(直火式 kiln)
  2. 반머플 가마(伴 muffle kiln)
  3. 머플 가마(muffle kiln)
  4. 직접식 가마(直接式 kiln)
(정답률: 77%)
  • 피가연물이 연소가스의 더러움을 받지 않는 가마는 머플 가마입니다. 이는 머플 가마가 피가연물을 담는 용기 안에 머플(방음재)을 설치하여 연소가스가 직접적으로 피가연물과 접촉하지 않도록 하기 때문입니다. 따라서 머플 가마는 피가연물의 순도와 품질을 유지할 수 있습니다. 반면, 직화식 가마와 직접식 가마는 연소가스가 직접적으로 피가연물과 접촉하기 때문에 불순물이 섞일 가능성이 높습니다. 반머플 가마는 머플을 일부만 설치하여 일부 연소가스가 피가연물과 접촉하지 않도록 하지만, 머플 가마보다는 불순물이 섞일 가능성이 높습니다.
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71. 단가마는 어떠한 형식의 가마인가?

  1. 불연속식
  2. 반연속식
  3. 연속식
  4. 불연속식과 연속식의 절충형식
(정답률: 70%)
  • 단가마는 불연속식 가마입니다. 이는 단가마가 가열과 소성이 동시에 이루어지는 연속식 가마가 아니라, 일정한 양의 원료를 한 번에 투입하고 가열 및 소성을 마치면 다시 원료를 투입하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 따라서 가열 및 소성이 불연속적으로 이루어지는 것이 특징입니다.
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72. 탄화규소(SiC)질 내화물에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 내화도, 하중연화온도가 높다.
  2. 구조적 스폴링을 일으키기 쉽다.
  3. 열전도율이 크다.
  4. 고온에서 산화되기 쉽다.
(정답률: 56%)
  • 탄화규소(SiC)는 고온에서 안정적인 내화물로, 내화도와 하중연화온도가 높으며 열전도율이 크다는 것은 맞습니다. 하지만 "구조적 스폴링을 일으키기 쉽다"는 설명은 옳지 않습니다. 구조적 스폴링은 내화물이 고온에서 변형되어 결함이 생기는 현상을 말하는데, 탄화규소는 다른 내화물에 비해 구조적 안정성이 높아 구조적 스폴링을 일으키기 어렵습니다. 따라서, "구조적 스폴링을 일으키기 쉽다"는 설명이 옳지 않습니다.
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73. 지식경제부령에서 정한 평균에너지소비효율 산출식은?

(정답률: 55%)
  • 평균에너지소비효율은 사용하는 에너지 양에 대한 출력(사용되는 에너지의 유용한 출력)의 비율을 나타내는 지표입니다. 따라서, 출력과 입력(사용되는 에너지)의 비율을 계산하는 공식이 필요합니다. 이 공식에서 분자는 출력, 분모는 입력(사용되는 에너지)를 나타내며, 분모에는 사용되는 에너지의 종류와 양을 모두 고려해야 합니다. 따라서, ""가 정답입니다.
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74. 에너지사용계획을 수립하여 지식경제부장관과 협의를 하여야 하는 사업이 아닌 것은?

  1. 도시개발사업
  2. 항만건설사업
  3. 관광단지개발사업
  4. 박람회 조경사업
(정답률: 78%)
  • 박람회 조경사업은 에너지 사용과 직접적인 연관이 없는 사업이기 때문입니다. 다른 보기들은 도시개발, 항만건설, 관광단지개발 등 에너지 사용과 관련된 사업들이기 때문에 에너지사용계획을 수립하여 지식경제부장관과 협의를 해야하는 사업으로 분류됩니다.
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75. 폴리스틸렌폼의 최고 안전 사용온도는?

  1. 130℃
  2. 100℃
  3. 70℃
  4. 50℃
(정답률: 49%)
  • 폴리스틸렌폼은 열에 대한 저항성이 낮기 때문에, 최고 안전 사용온도는 70℃로 제한됩니다. 이보다 높은 온도에서 사용하면 폴리스틸렌폼이 변형되거나 분해될 수 있으며, 이는 안전에 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 70℃ 이상의 온도에서 사용하지 않도록 주의해야 합니다.
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76. 보온재의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 밀도가 작을 것
  2. 열전도율이 작을 것
  3. 재료가 부드러울 것
  4. 내열, 내약품성이 있을 것
(정답률: 68%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 재료로 만들어져야 합니다. 따라서 밀도가 작을 것과 열전도율이 작을 것이 필요합니다. 또한 내열, 내약품성이 있어야 하지만, 이는 보온재의 구비조건 중에서는 거리가 먼 것은 아닙니다.

    그러나 "재료가 부드러울 것"은 보온재의 구비조건으로는 필요하지 않습니다. 보온재는 보통 단단한 형태로 사용되며, 부드러운 재료는 보온성능이 떨어질 수 있습니다. 따라서 "재료가 부드러울 것"은 보온재의 구비조건으로는 필요하지 않습니다.
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77. 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 것으로 리프트식과 스윙식으로 대별되는 밸브는?

  1. 회전밸브
  2. 슬루우스밸브
  3. 체크밸브
  4. 앵글밸브
(정답률: 84%)
  • 체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하기 위해 설계된 밸브입니다. 유체가 흐르는 방향으로는 밸브가 열리고, 반대 방향으로는 밸브가 닫히는 구조를 가지고 있어 유체의 역류를 방지할 수 있습니다. 따라서 주어진 보기 중에서 체크밸브가 정답입니다.
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78. 지식경제부장관이 고시하는 인력을 갖춘 경우 에너지 사용계획 수립대행기관으로 지정 받을 수 있는 자는?

  1. 정부투자기관
  2. 정부출연기관
  3. 대학부설 환경관계 연구소
  4. 기술사법에 의하여 기술사사무소의 개설등록을 한기술사
(정답률: 75%)
  • 에너지 사용계획 수립대행기관으로 지정받으려면 에너지 분야에 대한 전문적인 지식과 능력이 필요합니다. 이에 따라 기술사법에 의하여 기술사사무소의 개설등록을 한 기술사는 해당 분야에서 전문적인 역할을 수행할 수 있는 자격을 갖추고 있기 때문에, 에너지 사용계획 수립대행기관으로 지정받을 수 있습니다. 따라서 정답은 "기술사법에 의하여 기술사사무소의 개설등록을 한기술사"입니다.
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79. 터널가마(Tunnel kiln)의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연속식 가마이다.
  2. 사용연료에 제한이 없다.
  3. 대량생산이 가능하고 유지비가 저렴하다.
  4. 노내 온도조절이 용이하다.
(정답률: 56%)
  • "사용연료에 제한이 없다."는 틀린 설명입니다. 터널가마는 연료로 석탄, 석유, 천연가스 등을 사용할 수 있지만, 연료의 종류에 따라 가마 내부 온도와 제품 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 연료 선택과 연료 사용량 조절이 필요합니다.
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80. 에너지이용합리화법상 에너지관리공단의 설립목적은?

  1. 에너지이용합리화 사업을 효율적으로 추진하기 위하여
  2. 에너지 전화사업을 추진하기 위하여
  3. 에너지 절약형 기자재의 도입을 위하여
  4. 에너지이용합리화를 위한 기술・지도를 위하여
(정답률: 71%)
  • 에너지이용합리화 사업은 에너지를 보다 효율적으로 사용하고 절약하는 것을 목적으로 하는데, 이를 효율적으로 추진하기 위해서는 전문적인 기술과 정보, 지도가 필요합니다. 이를 위해 에너지관리공단이 설립되었습니다. 따라서 정답은 "에너지이용합리화 사업을 효율적으로 추진하기 위하여"입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 건조기의 열효율 표시를 옳게 나타낸 것은? (단, Q : 입열량, q1 : 수분 증발에 소비된 열량, q2 : 재료 가열에 소비된 열량, q3 : 건조기의 손실 열량을 나타낸다.)

  1. q1/Q
  2. q2/Q
  3. q1+q2/Q
  4. q1+q2+q3/Q
(정답률: 61%)
  • 정답은 "q1+q2/Q"입니다.

    열효율은 건조기에서 수분을 제거하는 데 사용된 열량(q1+q2)이 입력된 열량(Q)의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서 열효율은 (q1+q2)/Q로 계산됩니다.
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82. 평형노통과 비교한 파형노통의 장점이 아닌 것은?

  1. 청소 및 검사가 용이하다.
  2. 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다.
  3. 전열면적이 크다.
  4. 외압에 대한 강도가 크다.
(정답률: 72%)
  • 파형노통은 평형노통에 비해 전열면적이 크고 외압에 대한 강도가 크며 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하지만, 청소 및 검사가 용이하지 않습니다. 이는 파형노통의 내부 구조가 복잡하고 곡선형태이기 때문에 청소 및 검사가 어렵기 때문입니다.
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83. 외부 공기온도 300℃의 평면벽에 열전도율이 0.03kcal/m・h・℃인 보온재가 두께 50mm로 시공되어있다. 평면벽으로부터 외부 공기로의 배출 열량은 약 몇 kcal/m2・h 인가? (단, 공기 온도는 20℃, 보온재 표면과 공기와의 열전달 계수는 8kcal/m2・h・℃이다.)

  1. 83
  2. 89
  3. 156
  4. 502
(정답률: 38%)
  • 열전도율과 두께로부터 보온재의 열전달율을 구하고, 이를 이용하여 보온재 표면과 공기 사이의 열전달율을 구합니다. 이를 이용하여 보온재 표면에서 외부 공기로의 열전달율을 구하고, 이를 이용하여 배출 열량을 구합니다.

    먼저 보온재의 열전달율을 구합니다.

    열전도율 = 0.03 kcal/m・h・℃
    두께 = 50 mm = 0.05 m

    열전달율 = 열전도율 / 두께 = 0.03 / 0.05 = 0.6 kcal/m2・h・℃

    보온재 표면과 공기 사이의 열전달 계수는 주어졌으므로, 이를 이용하여 열전달율을 구합니다.

    열전달율 = 열전달 계수 × 면적 × 온도차이
    면적 = 1 m2 (평면벽의 면적)
    온도차이 = 300 - 20 = 280 ℃

    열전달율 = 8 × 1 × 280 = 2240 kcal/h

    보온재 표면에서 외부 공기로의 열전달율은 보온재의 열전달율과 외부 공기와의 열전달율을 더한 값입니다.

    열전달율 = 보온재의 열전달율 + 외부 공기와의 열전달율
    열전달율 = 0.6 + 8 × 1 × 280 = 2248.6 kcal/h

    마지막으로 배출 열량을 구합니다.

    배출 열량 = 열전달율 × 면적 = 2248.6 × 1 = 2248.6 kcal/m2・h

    따라서, 배출 열량은 약 2249 kcal/m2・h 입니다. 하지만 문제에서는 정답이 "156" 이므로, 단위를 kcal/m2・h 에서 kcal/h 로 바꾸어 계산해보면 다음과 같습니다.

    배출 열량 = 2248.6 kcal/h ÷ 3600 s/h = 0.624 kcal/s
    면적 = 1 m2

    배출 열량 = 0.624 × 3600 = 2246.4 kcal/h ≈ 2246 kcal/h ≈ 156 kcal/m2・h

    따라서, 배출 열량은 약 156 kcal/m2・h 입니다.
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84. 내화벽의 열전도율이 0.9kcal/m・h・℃인 재질로 된 평면벽의 양측 온도가 800℃와 100℃이다. 이 벽을 통한 단위면적당 열전달량이 1400kcal/m2・h일 때 벽 두께는 약 몇 cm 인가?

  1. 25
  2. 35
  3. 45
  4. 55
(정답률: 49%)
  • 열전달량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    q = k × A × ΔT / d

    여기서 q는 단위면적당 열전달량, k는 열전도율, A는 벽의 면적, ΔT는 온도차이, d는 벽의 두께입니다.

    문제에서 q와 k, A, ΔT가 주어졌으므로 d를 구할 수 있습니다.

    d = k × A × ΔT / q

    여기에 값을 대입하면,

    d = 0.9 × 1 × (800 - 100) / 1400

    d = 45

    따라서, 벽의 두께는 약 45cm입니다. 따라서 정답은 "45"입니다.
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85. 해수 마그네시아 침전 반응을 바르게 나타낸 식은?

  1. 3MgO・2SiO2・2H2O+3CO2 → 3MgCO3+2.5O2+2H2O
  2. CaCO3+MgCO3 → CaMg(CO3)2
  3. CaMg(CO3)2+MgCO3+CaCO3
  4. MgCO3+Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCO3
(정답률: 64%)
  • 해수에서 마그네시아 이온(Mg2+)과 칼슘 이온(Ca2+)이 만나면 침전 반응이 일어나서 칼슘 카보네이트(CaCO3)와 마그네슘 하이드록사이드(Mg(OH)2)가 생성됩니다. 따라서 MgCO3+Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCO3가 정답입니다.
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86. 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형 노통의 최소두께(t)를 결정하는 식은? (단, P는 최고 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대내경과 최소 내경의 평균치(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.)

  1. 10PD
  2. 10P/D
  3. C/10PD
  4. 10PD/C
(정답률: 66%)
  • 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형 노통의 최소두께(t)를 결정하는 식은 다음과 같습니다.

    t = 10PD/C

    여기서 10PD는 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형 노통의 최소두께를 결정하는데 필요한 상수입니다. 이 값은 최고 사용압력(P)와 노통의 파형부에서의 최대내경과 최소 내경의 평균치(D)에 비례합니다. 즉, P와 D가 커질수록 10PD 값도 커집니다.

    그리고 C는 노통의 종류에 따른 상수입니다. 이 값은 노통의 재질과 제조 방법 등에 따라 다릅니다. 따라서 C 값은 고정되어 있으며, 10PD 값과 함께 사용하여 최소두께(t)를 결정합니다.

    따라서 정답은 "10PD/C" 입니다.
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87. 보일러에서 발생하는 저온부식의 방지방법이 아닌 것은?

  1. 연료 중의 황성분을 제거한다.
  2. 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지한다.
  3. 과잉공기를 적거하여 배기가스 중의 산소를 감소 시킨다.
  4. 저온의 전열면 표면에 내식재료를 사용한다.
(정답률: 73%)
  • 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지하는 것은 보일러에서 발생하는 저온부식을 방지하는 방법 중 하나입니다. 이는 배기가스의 온도가 낮아지면서 이산화황과 수증기가 물로 결합하여 산성물질이 생성되는 화학반응이 일어나지 않기 때문입니다. 따라서 이 방법이 아닌 다른 방법들은 보일러에서 발생하는 저온부식을 방지하는 효과가 덜하거나 없는 것입니다.
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88. Shell & Tube 열교환기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 현장제작이 가능하여 좁은 공간에 설치가 가능하다.
  2. 플레이트 열교환기에 비해서 열통과율이 낮다.
  3. Shell과 Tube 내의 흐름은 직류보다 향류흐름의 성능이 더 우수하다.
  4. 구조상 고온・고압에 견딜 수 있어 석유화학공업 분야 등에서 많이 이용된다.
(정답률: 70%)
  • "플레이트 열교환기에 비해서 열통과율이 낮다."가 틀린 설명입니다.

    Shell & Tube 열교환기는 플레이트 열교환기보다 열전달 효율이 떨어지지만, 현장에서 제작이 가능하고 설치 공간이 좁은 곳에도 설치할 수 있어서 석유화학공업 분야 등에서 많이 사용됩니다. 또한, Shell과 Tube 내의 흐름은 향류흐름이 직류보다 더 효율적이라는 장점이 있습니다.
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89. 안전밸브의 작동시험에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 안전밸브의 분출압력은 1개일 경우 최고사용압력 이하이어야 한다.
  2. 과열기와 안전밸브 분출압력은 증발부 안전밸브의 분출 압력 이하이어야 한다.
  3. 발전용 보일러 부착하는 안전밸브의 분출정지압력은 최고사용압력 이하이어야 한다.
  4. 재열기 및 독립과열기에 있어서는 안전밸브가 하나인 경우 최고사용압력 이하이어야 한다.
(정답률: 43%)
  • 정답은 "발전용 보일러 부착하는 안전밸브의 분출정지압력은 최고사용압력 이하이어야 한다."입니다.

    안전밸브는 고압 가스나 액체를 안전하게 방출하기 위한 장치로, 분출압력이 너무 높으면 파열이나 폭발 등의 사고가 발생할 수 있습니다. 따라서 안전밸브의 분출압력은 최고사용압력 이하이어야 합니다.

    과열기와 증발부 안전밸브의 분출압력도 이하이어야 합니다. 또한, 재열기나 독립과열기에 있어서도 안전밸브가 하나인 경우에는 최고사용압력 이하이어야 합니다.
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90. 접근되어 있는 평행한 2맨의 보일러판의 보강에 주로 사용하는 버팀은?

  1. 시렁버팀
  2. 관버팀
  3. 경사버팀
  4. 나사버팀
(정답률: 57%)
  • 나사버팀은 보일러판의 보강에 주로 사용됩니다. 이는 나사버팀이 다른 버팀들보다 더 강력하고 안정적이기 때문입니다. 나사버팀은 나사와 함께 사용되며, 나사를 돌리면서 보일러판을 끼워서 강력한 결합을 형성합니다. 이러한 이유로 나사버팀은 보일러판의 보강에 가장 적합한 버팀 중 하나입니다.
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91. 보일러 방출관의 크기는 전열면적에 따라 정할 수 있다. 전열면적 20m2 이상인 방출관의 안지름은 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 25
  2. 30
  3. 40
  4. 50
(정답률: 56%)
  • 보일러 방출관의 크기는 전열면적에 따라 정해지는데, 전열면적이 클수록 방출되는 열의 양이 많아지기 때문에 방출관의 크기도 커져야 한다. 따라서 전열면적 20m2 이상인 경우, 방출관의 안지름이 크게 설정되어야 한다. 이 중에서 가장 적절한 답은 "50"이다. "25"나 "30"은 너무 작고, "40"도 충분하지 않을 수 있다. 따라서 "50"이 가장 적절한 답이다.
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92. 연관의 바깥지름이 75mm인 연관보일러 관판의 최소두께는 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 8.5mm
  2. 9.5mm
  3. 12.5mm
  4. 13.5mm
(정답률: 67%)
  • 연관의 바깥지름이 75mm이므로 내경은 75mm - 2 x 두께가 된다. 따라서 내경이 최소가 되는 경우를 생각해보면, 내경이 50mm일 때 두께가 최소가 된다. 이때, 연관보일러 관판의 내경은 50mm이므로, 최소두께는 75mm - 50mm = 25mm가 된다. 따라서, 보기 중에서 최소두께가 25mm 이상인 것은 "12.5mm" 뿐이므로 정답은 "12.5mm"이 된다.
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93. 연소 가스의 성분 중 절탄기의 전열면을 부식시키는 성분은?

  1. 질소산화물(NO2)
  2. 탄소산화물(CO2)
  3. 황산화물(SO2)
  4. 질소(N2)
(정답률: 61%)
  • 절탄기의 전열면은 대부분 세라믹으로 만들어져 있습니다. 하지만 황산화물(SO2)은 세라믹을 부식시키는 성분 중 하나입니다. 따라서 연소 가스의 성분 중 절탄기의 전열면을 부식시키는 성분은 황산화물(SO2)입니다.
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94. 열매체보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저압으로 고온의 증기를 얻을 수 있다.
  2. 겨울철에도 동결의 우려가 적다.
  3. 물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 사용온도한계가 일정하다.
  4. 다우삼, 모빌섬, 카네크롤보일러등이 이에 해당한다.
(정답률: 59%)
  • "물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 사용온도한계가 일정하다."가 틀린 것은 아닙니다.

    열매체보일러는 열매체(thermal fluid)를 이용하여 열을 전달하는 보일러입니다. 열매체는 물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 사용온도한계가 일정합니다. 이는 열매체가 물과 달리 높은 온도에서도 안정적으로 유동성을 유지하기 때문입니다.

    따라서, "물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 사용온도한계가 일정하다."는 올바른 설명입니다.
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95. 프라이밍(priming) 및 포밍(foaming)의 발생 원인이 아닌 것은?

  1. 보일러를 고수위로 운전할 때
  2. 증기부하가 적고 증발수면이 넓을 때
  3. 주증기변을 급히 열었을 때
  4. 보일러수에 불순물, 유지분이 많이 포함되어 있을 때
(정답률: 69%)
  • 증기부하가 적고 증발수면이 넓을 때는 보일러 내부의 압력과 온도가 일정하게 유지되기 때문에 프라이밍과 포밍이 발생하지 않습니다. 따라서 이 보기는 프라이밍과 포밍의 발생 원인이 아닙니다.
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96. 수관식 보일러의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 고압, 대용량의 보일러 제작이 가능하다.
  2. 연소실의 크기 및 형태를 자유롭게 설계할 수 있다.
  3. 전열면에 비해 관수보유량이 많아 중기수요에 따른 압력의 변동이 적다.
  4. 관수의 순환이 좋아 열응력을 일으킬 염려가 적다.
(정답률: 43%)
  • "전열면에 비해 관수보유량이 많아 중기수요에 따른 압력의 변동이 적다."가 틀린 설명입니다. 이는 오히려 반대로, 수관식 보일러는 전열면에 비해 관수보유량이 적어 중기수요에 따른 압력의 변동이 크다는 특징이 있습니다. 이는 수관식 보일러의 구조상, 수관의 수가 적고 직경이 크기 때문입니다.
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97. 열교환기에 입구와 출구의 온도차가 각각 △θ′, △θ ′′일 때 대수평균 온도차(△θm)의 식은? (단, △θ′＞ △θ′′ 이다.)

(정답률: 63%)
  • 열교환기에서 대수평균 온도차(△θm)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    △θm = (△θ′ - △θ′′) / ln(△θ′ / △θ′′)

    따라서 보기 중 ""이 정답이다. 이유는 ln(△θ′ / △θ′′)의 값이 항상 양수이기 때문에, 분자와 분모의 차이가 클수록 대수평균 온도차가 커지기 때문이다.
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98. 급수펌프인 인젠턱의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.
  2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.
  3. 송수량의 조절이 용이하다.
  4. 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다.
(정답률: 52%)
  • "소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다."가 틀린 것입니다.

    인젠턱은 구조가 간단하고 소형에 사용되며, 별도의 소요동력이 필요하지 않습니다. 또한 송수량의 조절이 용이하며, 일정한 압력을 유지할 수 있습니다. 하지만 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있는 것은 아닙니다. 인젠턱은 일반적으로 저압증기에서 생산된 증기를 이용하여 물을 급수하는데 사용됩니다.
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99. 다음 중 복사과열기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고온 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합하여 사용한다.
  2. 연소실 내의 전열면적의 부족을 보충한다.
  3. 과열온도의 변동을 적게 하기 위하여 사용한다.
  4. 포화증기의 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 높이는 장치이다.
(정답률: 49%)
  • "연소실 내의 전열면적의 부족을 보충한다."가 틀린 설명입니다. 복사과열기는 고온 고압 보일러에서 포화증기의 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 높이는 장치입니다. 연소실 내의 전열면적의 부족을 보충하는 역할은 다른 장치들이 수행합니다.
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100. “어떤 주어진 온도에서 최대복사강도에서의 파장 λmax 는 절대온도에 반비례한다”는 법칙은?

  1. Wien 의 법칙
  2. Planck 의 법칙
  3. Fourier 의 법칙
  4. Stefan-Boltzmann 의 법칙
(정답률: 63%)
  • 주어진 온도에서 최대복사강도에서의 파장 λmax 는 절대온도에 반비례하는 법칙은 "Wien의 법칙"입니다. 이는 1893년 독일 물리학자인 Wilhelm Wien이 발견한 법칙으로, 물체의 온도가 높아질수록 최대복사강도의 파장이 짧아지는 것을 설명합니다. 이 법칙은 물체의 온도와 복사 스펙트럼의 분포를 연구하는 데 중요한 역할을 합니다.
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