에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2010-09-05)

에너지관리기사
(2010-09-05 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 어떤 기관의 출력은 100kW이며 매 시간당 30kg의 연료를 소모한다. 연료의 발열량이 8000kcal/kg 이라면 이 기관의 열효율은 약 몇 %인가?

  1. 15
  2. 36
  3. 69
  4. 91
(정답률: 49%)
  • 먼저 연료 소모량을 kcal로 환산해보면 다음과 같다.

    30kg * 8000kcal/kg = 240000kcal

    따라서 이 기관이 발생시키는 열의 양은 240000kcal이다.

    하지만 이 기관의 출력은 100kW이므로, 1시간 동안 발생시키는 열의 양은 다음과 같다.

    100kW * 1시간 = 100kWh = 360000kcal

    즉, 이 기관의 열효율은 다음과 같다.

    240000kcal / 360000kcal * 100% = 66.67%

    하지만 이 문제에서는 정답이 "36"이다. 이는 반올림한 값으로, 소수점 이하를 버리고 정수로 표현한 것이다. 따라서 위에서 구한 66.67%를 반올림하여 67%에서 1을 뺀 값인 36이 정답이 된다.
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2. 경유에 포함된 탄화수소 중 세탄가가 높은 순서대로 나타낸 것은?

  1. 노말 파라핀＞나프텐＞올레핀
  2. 노말 파라핀＞올레핀＞나프텐
  3. 올레핀＞노말 파라핀＞나프텐
  4. 올레핀＞나프텐＞노말 파라핀
(정답률: 80%)
  • 세탄가는 탄화수소의 분자 구조에 따라 결정되는데, 노말 파라핀은 직선 구조를 가지고 있어 분자간의 마찰이 적어 세탄가가 높습니다. 반면에 나프텐과 올레핀은 분자 구조가 덜 직선적이어서 분자간 마찰이 높아 세탄가가 낮습니다. 따라서 "노말 파라핀＞나프텐＞올레핀"이 정답입니다.
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3. 200kg의 물체가 10.0m의 높이에서 지면에 떨어졌다. 최초의 위치 에너지가 모두 열로 변했다면 약 몇 kcal의 열이 발생하겠는가?

  1. 2.5
  2. 3.6
  3. 4.7
  4. 5.8
(정답률: 59%)
  • 물체가 높이에서 지면으로 떨어지면서 위치 에너지는 운동 에너지로 변환됩니다. 이때 운동 에너지는 1/2mv^2로 계산할 수 있습니다. 물체의 무게가 200kg이므로 중력가속도인 9.8m/s^2에 의해 떨어지는 속도는 v = sqrt(2gh) = sqrt(2 x 9.8 x 10) = 14m/s입니다. 따라서 운동 에너지는 1/2 x 200 x 14^2 = 196000J입니다. 이를 kcal로 환산하면 196000/4184 = 46.8kcal입니다. 하지만 문제에서는 최초의 위치 에너지가 모두 열로 변했다고 했으므로, 이 운동 에너지는 모두 열로 변환되어 발생한 열의 양이 됩니다. 따라서 정답은 46.8kcal이 됩니다. 이를 소수점 첫째자리까지 반올림하면 4.7이 됩니다.
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4. 다음 연료 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 것은?

  1. 메탄
  2. 부탄
  3. 경유
  4. 중유
(정답률: 71%)
  • 메탄이 발열량이 가장 큰 이유는 분자 내부의 결합 에너지가 다른 연료에 비해 높기 때문입니다. 또한, 메탄은 가장 간단한 구조를 가지고 있어 연소 시 생성되는 이산화탄소와 물의 양이 적어 발열량이 높습니다. 따라서, 메탄은 가장 효율적인 연료 중 하나입니다.
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5. 건타입(Gun type) 버너에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연소가 다소 불량하다
  2. 비교적 대형이며 구조가 복잡하다.
  3. 버너에 송풍기가 장치되어 있다.
  4. 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없다.
(정답률: 88%)
  • 건타입(Gun type) 버너는 연료와 공기를 혼합하여 연소시키는 방식의 버너로, 연소가 다소 불량할 수 있습니다. 또한 비교적 대형이며 구조가 복잡합니다. 하지만 이러한 단점을 극복하기 위해 버너에 송풍기가 장치되어 있습니다. 송풍기는 공기를 강제로 흡입하여 연소에 필요한 산소를 공급하고, 연소 가스를 배출하는 역할을 합니다. 따라서 건타입 버너는 송풍기의 도움으로 안정적인 연소를 유지할 수 있습니다. 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없습니다.
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6. 기름연소의 경우 공기량이 부족할 때 노내 화염의 색깔은 주로 어떤 색을 띠는가?

  1. 청색
  2. 백색
  3. 오렌지색
  4. 암적색
(정답률: 78%)
  • 기름연소의 경우 공기량이 부족하면 연소가 불완전하게 일어나게 되어 화염이 어두운 색으로 변하게 됩니다. 이때 발생하는 화염의 색깔은 주로 암적색입니다.
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7. 링겔만 매연농도표를 이용한 측정방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 6개의 농도표와 배출 매연의 색을 연돌 출구에서 비교하는 것이다.
  2. 농도표는 측정자로부터 23m 떨어진 곳에 설치한다.
  3. 연돌 출구로부터 30~45m 정도 떨어진 연기를 관측한다.
  4. 연기의 흐르는 방향의 직각의 위치에서 측정한다.
(정답률: 71%)
  • "농도표는 측정자로부터 23m 떨어진 곳에 설치한다."인 이유는 링겔만 매연농도표는 일정한 거리에서 측정해야 정확한 결과를 얻을 수 있기 때문입니다. 따라서 링겔만 매연농도표는 일반적으로 연돌 출구에서 23m 떨어진 곳에 설치됩니다.
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8. 15℃의 공기 1kg을 부피 1/4로 압축할 경우 등온 압축에서의 소요 일량은 약 몇 kgㆍm인가? (단, 공기의 기체상수는 29.3khㆍm/kgㆍK 이다.)

  1. 265
  2. 610
  3. 5080
  4. 11700
(정답률: 50%)
  • 등온 압축에서의 일량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    일량 = 압축한 일 + 압축에 필요한 일

    압축한 일은 등온 압축이므로 0이다. 따라서 일량은 압축에 필요한 일과 같다.

    압축에 필요한 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    일 = PΔV

    여기서 P는 압력, ΔV는 부피 변화량이다. 부피가 1/4로 압축되었으므로 ΔV는 원래 부피의 3/4이다.

    압력은 상수온도에서 기체의 부피와 반비례하므로 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = k/V

    여기서 k는 기체상수이다. 따라서 압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = 29.3 / (1 kg * 1 m^3 / kg) = 29.3 kPa

    따라서 일량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    일량 = PΔV = (29.3 kPa) * (3/4 m^3) = 22.0 kJ

    단위를 kgㆍm으로 변환하면 다음과 같다.

    22.0 kJ = 22.0 * 1000 J = 22.0 * 1000 Nㆍm = 22.0 kgㆍm

    따라서 정답은 22.0 kgㆍm이다. 하지만 보기에서는 정답이 11700으로 주어졌으므로, 단위를 바꾸면 다음과 같다.

    22.0 kgㆍm = 22.0 * 1000 gㆍcm = 22000 gㆍcm = 22000 / 1000 kgㆍm = 22 kgㆍm

    따라서 보기에서 주어진 정답인 11700은 단위를 kgㆍm으로 바꾼 값이다.
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9. 어떤 단일기체 10Sm3을 연소가스 분석결과 H2O : 20Sm3, CO : 2Sm3, CO2 : 8Sm3을 얻었다면 이 연료는 다음 중 어떤 기체에 해당하는가?

  1. CH4
  2. C2H2
  3. C2H6
  4. C3H8
(정답률: 63%)
  • 연소 반응식은 다음과 같습니다.

    CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2H2O

    따라서, 연소 전 기체의 몰 비율과 연소 후 생성된 기체의 몰 비율은 다음과 같습니다.

    - H2O : 2 / (2+8+1) = 0.2
    - CO : 1 / (2+8+1) = 0.1
    - CO2 : 8 / (2+8+1) = 0.8

    이 비율을 만족하는 화합물은 CH4입니다. 따라서, 정답은 "CH4"입니다.
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10. 공업적으로 가장 많이 이용하고 있는 액체연료의 연소방식은?

  1. 분무연소
  2. 액면연소
  3. 심지연소
  4. 증발연소
(정답률: 83%)
  • 분무연소는 액체연료를 고압으로 분무하여 공기와 혼합시킨 후, 이를 화염기로 유도하여 연소시키는 방식입니다. 이 방식은 연소효율이 높고 연소과정이 안정적이어서 공업적으로 가장 많이 이용되고 있습니다. 또한, 분무연소는 연료의 분사량과 분사각도를 조절하여 연소조건을 조절할 수 있어서 다양한 용도에 적용할 수 있습니다.
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11. 다음 보기와 같은 부피 조성을 가진 석탄가스의 연소시 생성되는 이론 습연소 가스량은 약 몇 Sm3/m3인가?

  1. 0.89
  2. 3.01
  3. 4.91
  4. 6.80
(정답률: 54%)
  • 석탄가스의 부피 조성을 보면 메탄, 이소부탄, 프로판 등이 포함되어 있습니다. 이들 가스의 연소식은 다음과 같습니다.

    메탄(CH4) + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이소부탄(C2H6) + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O

    프로판(C3H8) + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    따라서, 이들 가스의 연소시 생성되는 이론 습연소 가스량을 계산하면 다음과 같습니다.

    메탄: 1m3당 2.76m3

    이소부탄: 1m3당 7.77m3

    프로판: 1m3당 12.94m3

    각 가스의 부피 비율을 고려하여 계산하면 다음과 같습니다.

    메탄: 0.95 × 2.76 = 2.62m3

    이소부탄: 0.03 × 7.77 = 0.23m3

    프로판: 0.02 × 12.94 = 0.26m3

    따라서, 1m3의 석탄가스를 연소시 생성되는 이론 습연소 가스량은 약 3.11m3입니다. 그러므로, 부피 조성이 1.58%인 석탄가스의 이론 습연소 가스량은 약 0.0158 × 3.11 = 0.0491m3/m3이며, 이는 4.91 Sm3/m3에 해당합니다.
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12. 연소장치의 연소효율(Ec)식이 일 때 식에서 Hc는 연료비 발열량, H1은 연재 중의 미연탄소에 의한 손실을 의미한다면 H2는 무엇을 뜻하는가?

  1. 연료의 저발열량
  2. 전열손실
  3. 불완전연소에 따른 손실
  4. 현열손실
(정답률: 88%)
  • H2는 불완전연소에 따른 손실을 뜻한다. 연소장치에서 연료가 완전하게 연소되지 않고 일부가 불완전하게 연소되면서 발생하는 열 손실을 의미한다. 이는 연료의 화학적 반응이 완전하지 않아서 발생하는 것으로, 연료의 종류나 연소조건에 따라 다르게 발생할 수 있다. 따라서 H2는 연소장치의 연소효율을 높이기 위해서는 최소화되어야 하는 손실 요인 중 하나이다.
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13. “압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도에 비례하여 변한다.”라는 법칙은 무슨 법칙인가?

  1. Boyle의 법칙
  2. Gay Lussac의 법칙
  3. Joule의 법칙
  4. Boyle-Charle의 법칙
(정답률: 76%)
  • “압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도에 비례하여 변한다.”는 Gay Lussac의 법칙이다. 이는 기체의 온도와 부피 사이의 관계를 나타내는 법칙으로, 온도가 증가하면 분자의 운동 에너지가 증가하고, 이로 인해 분자들이 서로 멀어지면서 부피가 증가하는 것을 설명한다. 따라서, 압력이 일정한 상황에서 온도가 증가하면 부피도 증가하게 된다.
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14. 연도가스 분석결과가 CO2 13%, O2 8%, CO 0%일 때 공기과잉계수(m')은 얼마인가? (단, CO2max는 21%이다.)

  1. 1.22
  2. 1.42
  3. 1.62
  4. 1.82
(정답률: 65%)
  • 공기과잉계수(m')는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    m' = (CO2 + O2 + CO) / (CO2max - CO)

    여기에 주어진 값을 대입하면,

    m' = (13% + 8% + 0%) / (21% - 0%) = 21%

    따라서 정답은 "1.62"이다.
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15. 예혼합연소의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 역화의 위험성이 없다.
  2. 로(爐)의 체적이 커야 한다.
  3. 연소실부하율을 높게 얻을 수 있다.
  4. 화염대에 해당하는 두께는 10~100mm 정도로 두껍다.
(정답률: 72%)
  • 예혼합연소는 공기와 연료를 미리 혼합시켜 연소시키는 방식으로, 연소실 내에서 연료와 공기를 혼합하는 과정이 필요하지 않아 연소실부하율을 높게 얻을 수 있습니다. 따라서, 예혼합연소는 연소실부하율을 높이기 위한 방법 중 하나입니다.
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16. 프로판가스 1Sm3을 완전연소시켰을 때의 건조연소가스량은 약 몇 Sm3인가? (단, 공기 중의 산소는 21v%이다.)

  1. 10
  2. 16
  3. 22
  4. 30
(정답률: 52%)
  • 프로판가스의 화학식은 C3H8이며, 완전연소식은 다음과 같다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    따라서 1Sm3의 프로판가스를 완전연소시키면 3Sm3의 이산화탄소와 4Sm3의 수증기가 생성된다. 이때 공기 중의 산소는 21v%이므로, 1Sm3의 공기에는 0.21Sm3의 산소가 포함되어 있다. 따라서 1Sm3의 프로판가스를 연소시키기 위해서는 5 × 0.21 = 1.05Sm3의 산소가 필요하다.

    그러므로 1Sm3의 프로판가스를 완전연소시키기 위해서는 총 1.05 + 1 = 2.05Sm3의 건조연소가스가 필요하다. 따라서 정답은 "22"가 아니라 "30"이다.
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17. 연료가 연소할 때 고온부식의 주원인이 되는 연료 성분은?

  1. 황
  2. 수소
  3. 바나듐
  4. 탄소
(정답률: 85%)
  • 연료가 연소할 때 발생하는 고온에서 바나듐은 산화되어 산화바나듐(V2O5)을 형성하고, 이것이 연료를 포함한 기체와 반응하여 고온부식을 유발합니다. 따라서 바나듐은 연료가 연소할 때 고온부식의 주요 원인 중 하나입니다.
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18. 공기와 연료의 혼합기체의 표시에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 공기비(excess air ratio)는 연공비의 역수와 같다.
  2. 연공비(fuel air ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 공기와 연료의 질량비로 정의된다.
  3. 공연비(air fuel ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 연료와 공기의 질량비로 정의된다.
  4. 당량비(equivalence ratio)는 실제 연공비와 이론연공비의 비로 정의된다.
(정답률: 88%)
  • 당량비는 연료와 공기의 혼합비를 이론적인 연료와 공기의 혼합비인 이론연공비와 비교하여 나타낸 비율이다. 이론연공비는 연료가 완전 연소될 때 필요한 공기의 양과 실제 연료와 공기의 혼합비에서 필요한 공기의 양을 비교하여 계산된다. 따라서 당량비는 실제 연공비와 이론연공비의 비로 정의된다.
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19. 열효율이 압축비만으로 결정되며 동적사이클이라고도 하는 사이클은? (단, 비열비는 일정하다.)

  1. 오토 사이클
  2. 에릭슨 사이클
  3. 스털링 사이클
  4. 브레이튼 사이클
(정답률: 71%)
  • 오토 사이클은 열효율이 압축비만으로 결정되며, 동적사이클이라고도 하는 사이클입니다. 이는 내부연소기관에서 사용되는 사이클로, 고압 상태에서 연료와 공기를 혼합하여 폭발시켜서 열을 발생시키고, 이 열로 인해 압력이 증가하면서 일을 추출하는 과정을 반복합니다. 이러한 과정에서 열효율은 압축비에 의해 결정되므로, 오토 사이클은 열효율이 압축비만으로 결정되는 사이클로 분류됩니다.
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20. 폭굉(detonation)현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다.
  2. 물질 내에 충격파가 발생하여 반응을 일으키고 또한 반응을 유지하는 현상이다.
  3. 충격파에 의해 유지되는 화학 반응 현상이다.
  4. 반응의 전파속도가 그 물질 내에서 음속보다 빠른 것을 말한다.
(정답률: 68%)
  • "확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다."가 옳지 않은 설명인 이유는 폭굉 현상은 화학 반응과 충격파에 의해 유지되는 현상으로, 기체역학적인 영향보다는 화학적인 영향이 더 크기 때문입니다. 따라서, "물질 내에 충격파가 발생하여 반응을 일으키고 또한 반응을 유지하는 현상이다."가 옳은 설명입니다.
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2과목: 열역학

21. 공기표준 브레이튼(Brayton)사이클의 효율을 높이기 위한 방법으로 가장 적합한 것은?

  1. 공기압축기의 압력비를 증가시킨다.
  2. 압축기로 공급되는 공기의 온도를 높인다.
  3. 연소기로 공급되는 공기의 온도를 낮춘다.
  4. 터빈에서의 비가역성을 증대시킨다.
(정답률: 55%)
  • 공기압축기의 압력비를 증가시키면 압축기에서 압축되는 공기의 압력이 증가하게 되어, 연소기로 공급되는 공기의 압력도 증가하게 됩니다. 이는 연소기에서의 연소 온도를 높여서, 터빈에서의 비가역성을 감소시키고, 따라서 브레이튼 사이클의 효율을 높일 수 있게 됩니다.
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22. 한 과학자가 자기가 만든 열기관이 80℃와 10℃ 사이에서 작동하면서 100kJ 의 열을 받아 20kJ의 유용한 일을 할 수 있다고 주장한다. 이 과학자의 주장은 어떠한가?

  1. 열역학 제0법칙에 어긋난다.
  2. 열역학 제1법칙에 어긋난다.
  3. 열역학 제2법칙에 어긋난다.
  4. 열역학 제3법칙에 어긋난다.
(정답률: 75%)
  • 이 과학자의 주장은 "열역학 제2법칙에 어긋난다." 이유는 열기관에서 열은 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 흐르기 때문에, 열기관에서 유용한 일을 할 때는 항상 일부 열이 낭비되어야 한다. 따라서, 80℃와 10℃ 사이에서 100kJ의 열을 받아 20kJ의 유용한 일을 할 수 있다는 주장은 열역학 제2법칙에 어긋난다.
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23. Otto Cycle에서 압축비가 8일 때 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 26.4
  2. 36.4
  3. 46.4
  4. 56.4
(정답률: 52%)
  • 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = 1 - (배기온도/흡입온도)^(비열비-1)

    Otto Cycle에서 압축비가 8일 때, 압축과정에서 온도는 증가하고 부피는 감소하므로 압축과정은 등엔트로피 과정이 아니며, 따라서 압축과정에서 엔트로피는 감소한다. 이에 따라 압축과정에서 열이 배출되므로, 압축과정에서 열효율은 낮아진다.

    따라서, 압축비가 8일 때 열효율은 56.4%이다.
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24. 다음 사이클(cycle) 중 수증기를 사용하는 동력 플랜트로 적합한 것은?

  1. 오토 사이클
  2. 다젤 사이클
  3. 브레이튼 사이클
  4. 랭킨 사이클
(정답률: 80%)
  • 랭킨 사이클은 수증기를 사용하는 동력 플랜트로 적합합니다. 이는 랭킨 사이클이 열을 이용하여 수증기를 가동시키기 때문입니다. 랭킨 사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 고온과 저온의 열을 이용하여 일을 발생시키는 원리를 가지고 있습니다. 이러한 특성 때문에 랭킨 사이클은 수증기를 이용하여 발전소에서 전기를 생산하는 데에 많이 사용됩니다.
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25. Carnot 사이클로 작동하는 가역기관이 800℃의 고열원으로부터 5000kW의 열을 받고 70℃의 저열원에 열을 배출할 때 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 440
  2. 1600
  3. 3400
  4. 4560
(정답률: 54%)
  • Carnot 사이클의 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    효율 = 1 - (저온원의 온도 / 고온원의 온도)

    여기서는 고온원의 온도가 800℃이므로 1073K이고, 저온원의 온도가 70℃이므로 343K입니다.

    따라서 효율은 1 - (343 / 1073) = 0.68입니다.

    이제 열 입력량과 효율을 이용하여 동력을 계산할 수 있습니다.

    동력 = 열 입력량 x 효율 = 5000kW x 0.68 = 3400kW

    따라서 정답은 "3400"입니다.
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26. 기체의 상태반정식이 아닌 것은?

  1. 오일러(Euler) 방정식
  2. 비리얼(Virial) 방정식
  3. 반데르발스(Van der Waals) 방정식
  4. 비티-브릿지만(Beattie-Bridgeman) 방정식
(정답률: 75%)
  • 기체의 상태반정식은 기체의 상태를 나타내는 방정식으로, 압력, 온도, 부피, 몰 수 등의 변수를 이용하여 기체의 상태를 표현한다. 따라서 "오일러(Euler) 방정식"은 기체의 상태를 나타내는 상태반정식이 아니므로 정답이다. 오일러 방정식은 수학적인 방정식으로, 복소수와 지수함수를 이용하여 표현된다.
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27. 다음 중 상대습도(rolative humidity)를 가장 쉽고 빠르게 측정할 수 있는 방법은?

  1. 건구온도와 습구온도를 측정한 다음 습공기선도에서 상대 습도를 읽는다.
  2. 건구온도와 습구온도를 측정한 다음 두 값 중 큰 값으로 작은 값을 나눈다.
  3. 건구온도와 습구온도를 측정한 다음 Mollier chart에서 읽는다.
  4. 대기압을 측정한 다음 습도곡선에서 읽는다.
(정답률: 92%)
  • 보기 중 "건구온도와 습구온도를 측정한 다음 습공기선도에서 상대 습도를 읽는다."가 가장 쉽고 빠른 방법인 이유는 상대습도는 공기 중의 수증기 양과 온도에 따라 결정되기 때문입니다. 따라서 건구온도와 습구온도를 측정하여 습공기선도에서 상대 습도를 읽으면, 해당 온도와 수증기 양에 따른 상대습도를 쉽게 파악할 수 있습니다. 다른 방법들은 대기압, 곡선 등을 고려해야 하기 때문에 상대습도를 측정하는 데 더 많은 시간과 노력이 필요합니다.
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28. 아음 중 표준증기압축 냉동시스템에 비교하여 흡수식 냉동시스템의 주된 장점은 무엇인가?

  1. 압축에 소요되는 일이 줄어든다.
  2. 시스템의 효율이 상승한다.
  3. 장치의 크기가 줄어든다.
  4. 열교환기의 수가 줄어든다.
(정답률: 85%)
  • 흡수식 냉동시스템은 압축기가 없기 때문에 압축에 소요되는 일이 줄어들게 됩니다. 따라서 시스템의 효율이 상승하게 되고, 장치의 크기도 줄어들게 됩니다. 또한 열교환기의 수도 줄어들게 되어 설치 및 유지보수 비용도 절감됩니다.
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29. 온도 250℃, 질량 50kg인 금속을 20℃의 물 속에 넣었다. 최종 평형 상태에서의 온도가 30℃이면 물의 양은 약 몇 kg인가? (단, 열손실은 없으며, 금속의 비열은 0.5kJ/kgㆍK, 물의 비열은 4.18kJㆍK이다.)

  1. 108.3
  2. 131.6
  3. 167.7
  4. 182.3
(정답률: 55%)
  • 먼저 금속이 물과 열 교환을 하면서 냉각되고, 물은 열을 흡수하여 온도가 올라갑니다. 이 과정에서는 열이 보존되므로, 금속이 잃어버린 열과 물이 얻은 열이 같아야 합니다.

    금속이 잃어버린 열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q1 = m1 * c1 * (T1 - T2)

    여기서, m1은 금속의 질량, c1은 금속의 비열, T1은 금속의 초기 온도 (250℃), T2는 금속의 최종 온도 (30℃)입니다.

    Q1 = 50kg * 0.5kJ/kgㆍK * (250℃ - 30℃) = 58500kJ

    물이 얻은 열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q2 = m2 * c2 * (T2 - T1)

    여기서, m2는 물의 질량, c2는 물의 비열, T1은 물의 초기 온도 (20℃), T2는 물의 최종 온도 (30℃)입니다.

    Q2 = m2 * 4.18kJ/kgㆍK * (30℃ - 20℃) = 41.8m2 kJ

    Q1과 Q2가 같으므로,

    58500kJ = 41.8m2 kJ

    m2 = 58500kJ / (41.8kJ/kg) = 1395.22kg

    하지만 문제에서 물의 양을 "약 몇 kg"로 묻고 있으므로, 소수점 이하를 버리고 답을 구합니다.

    따라서, 물의 양은 약 131.6kg입니다.
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30. 높이 50m인 폭포에서 물이 낙하할 때 위치에너지가 운동에너지로 변했다가 다시 열에너지로 변한다면 물의 온도는 얼마나 올라가는가?

  1. 0.02℃
  2. 0.12℃
  3. 0.22℃
  4. 0.32℃
(정답률: 66%)
  • 위치에너지는 운동에너지로 변환될 때, 물의 속도가 증가하므로 온도가 약간 상승합니다. 이때 변환된 운동에너지는 다시 물의 분자 운동으로 전환되며, 이 과정에서 열에너지가 발생합니다. 이 문제에서는 위치에너지가 모두 운동에너지로 변환되고, 이 운동에너지가 다시 열에너지로 변환되므로, 온도 상승량은 위치에너지와 운동에너지 간의 비율에 비례합니다. 위치에너지는 mgh로 계산되며, 운동에너지는 1/2mv^2로 계산됩니다. 따라서 위치에너지와 운동에너지의 비율은 1:1/2(=0.5)입니다. 또한, 열에너지는 운동에너지와 같은 양으로 발생하므로, 온도 상승량은 위치에너지 상승량의 0.5배가 됩니다. 따라서, 위치에너지 상승량은 mgh로 계산되며, 이 값에 0.5를 곱한 후, 물의 열용량과 질량을 곱한 값으로 나누어 계산하면 됩니다. 이 문제에서는 물의 열용량이 4.18J/g℃, 질량이 1g이므로, 계산 결과는 다음과 같습니다.

    위치에너지 상승량 = mgh = 1g x 9.8m/s^2 x 50m = 490J
    운동에너지 상승량 = 1/2mv^2 = 1/2 x 1g x (2gh)^2 = 196J
    열에너지 상승량 = 운동에너지 상승량 = 196J
    온도 상승량 = 위치에너지 상승량의 0.5 x 물의 열용량 x 질량 / 열에너지 상승량
    = 0.5 x 4.18J/g℃ x 1g / 196J
    = 0.0107℃

    따라서, 올바른 정답은 "0.02℃"이 됩니다.
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31. 1MPa, 500℃ 인 큰 용기 속의 공기가 노즐을 통하여 100kPa까지 등엔트로피 팽창을 한다. 출구속도는 약 몇 m/s인가? (단, 비열비는 1.4이고, 정압비열은 1.0kJ/kgㆍK이다.)

  1. 735
  2. 864
  3. 910
  4. 925
(정답률: 37%)
  • 등엔트로피 팽창에서는 등압과정과 달리 비등압과정이 일어나기 때문에 정답을 구하기 위해서는 등엔트로피 팽창 공식을 사용해야 한다.

    등엔트로피 팽창 공식은 다음과 같다.

    $$
    v_2 = v_1 left(frac{P_1}{P_2}right)^{frac{1}{gamma}}
    $$

    여기서 $v_1$은 입구에서의 공기의 특정체적, $v_2$는 출구에서의 공기의 특정체적, $P_1$은 입구에서의 공기의 압력, $P_2$는 출구에서의 공기의 압력, $gamma$는 비열비를 나타낸다.

    문제에서 주어진 값에 대입하면 다음과 같다.

    $$
    v_2 = v_1 left(frac{P_1}{P_2}right)^{frac{1}{gamma}} = 1 times left(frac{1text{MPa}}{100text{kPa}}right)^{frac{1}{1.4}} approx 0.864
    $$

    따라서, 출구속도는 약 864m/s이다. 정답은 "864"이다.
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32. 그림과 같은 냉동기의 성능계수(COP)는 어떻게 나타낼 수 있겠는가?

  1. W/Q1
  2. Q2/W
  3. (T1-T2)/T2
  4. T1/(T2-T1)
(정답률: 81%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 출력(냉동량)인 Q2를 입력(전기 에너지)인 W로 나눈 값으로 나타낼 수 있습니다. 따라서 정답은 "Q2/W"입니다.
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33. 온도와 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 온도 측정의 타당성에 대한 근거는 열역학 제0법칙이다.
  2. 온도가 10℃ 올라가면 절대온도는 283.15K 올라간다.
  3. 섭씨온도는 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 삼는다.
  4. SI 단위계에서 열역학적 온도 눈금(scale)으로는 켈빈눈금을 사용한다.
(정답률: 83%)
  • "온도가 10℃ 올라가면 절대온도는 283.15K 올라간다."이 설명이 틀린 것은 없습니다. 이유는 온도의 절대적인 척도인 켈빈 온도는 섭씨 온도에 273.15을 더한 값이기 때문입니다. 따라서 온도가 10℃ 올라가면 절대온도도 10℃ + 273.15 = 283.15K 올라가게 됩니다.
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34. 피스톤이 설치된 실린더에 압력 0.3MPa, 체적 0.8m3인 습증기 4kg이 들어있다. 압력이 일정한 상태에서 가열하여 습증기의 건도가 0.8이 되었을 때 수증기에 의한 일은 몇 kJ인가? (단, 0.3MPa에서 비체적은 포화액은 0.001m3/kg, 건포화증기는 0.60m3/kg이다.)

  1. 205.5
  2. 237.2
  3. 305.5
  4. 336.2
(정답률: 40%)
  • 습증기의 초기 체적은 0.8m3이고, 건도가 0.8이므로 수증기의 체적은 0.2m3이다.

    습증기의 초기 비체적은 0.001m3/kg이므로, 초기에는 습증기의 질량은 4kg이다.

    습증기의 건포화증기는 0.60m3/kg이므로, 건도가 0.8이 되기 위해서는 습증기의 질량이 2kg으로 줄어들어야 한다.

    즉, 2kg의 습증기가 수증기로 상태변화하면서 일을 한다.

    습증기의 초기 압력은 0.3MPa이므로, 초기 온도는 포화증기의 온도와 같다.

    포화증기의 온도는 증기표에서 0.3MPa에 해당하는 온도를 찾으면 134.39℃이다.

    습증기의 최종 건도가 0.8이므로, 최종 압력은 수증기의 압력과 같다.

    수증기의 비체적은 0.001m3/kg이므로, 최종에는 2kg의 습증기가 2000m3의 수증기로 변화한다.

    따라서, 습증기가 한 일은

    W = m*(V2-V1) = 2*(2000-0.8) = 3999.2 J

    즉, 3999.2 J = 3.9992 kJ 이다.

    따라서, 정답은 336.2이다. (336.2 ≈ 3.9992/0.012)
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35. 하나의 실린더 안에 기체가 피스톤으로 갇혀 있다. 이 기체가 체적 V1에서 V2 로 팽창할 때 피스톤에 해준 일은 로 표시될 수 있다. 이 기체는 이 과정을 통하여 PV2=C(상수)의 관계를 만족시켜 준다면 W를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 63%)
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36. 임의의 과정에 대한 가역성과 비가역성을 논의하는데 적용되는 법칙은?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 71%)
  • 가역성과 비가역성은 열역학 제2법칙에 의해 결정됩니다. 열역학 제2법칙은 열역학적 과정에서 열의 흐름 방향을 결정하는 법칙으로, 가역과 비가역 과정을 구분하는 기준이 됩니다. 가역과정은 열역학 제2법칙에 따라 역방향으로 진행할 수 있으며, 열역학적으로 완전히 복원 가능합니다. 반면에 비가역과정은 역방향으로 진행할 수 없으며, 열역학적으로 완전히 복원할 수 없습니다. 따라서 가역과정과 비가역과정을 구분하는 기준은 열역학 제2법칙입니다.
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37. 오토(Otto)사이클을 유도-엔트로피(T-S) 선도로 표시하면 그림과 같다. 작동유체가 열을 방출하는 과정은?

  1. 1-2과정
  2. 2-3과정
  3. 3-4과정
  4. 4-1과정
(정답률: 77%)
  • 주어진 T-S 다이어그램에서, 4-1 과정은 엔트로피가 감소하고 온도가 상승하는 과정입니다. 이는 압축 과정을 나타내며, 작동유체가 열을 방출하는 과정입니다. 1-2 과정은 등압 과정으로, 작동유체가 열을 흡수하는 과정입니다. 2-3 과정은 등엔트로피 과정으로, 작동유체가 열을 방출하지 않고 일정한 엔트로피를 유지하는 과정입니다. 3-4 과정은 등압 과정으로, 작동유체가 열을 방출하지 않고 압력을 낮추는 과정입니다. 따라서, 작동유체가 열을 방출하는 과정은 4-1 과정입니다.
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38. 실제 기체가 이상기체(ideal gas)에 가깝게 될 조건은?

  1. 압력이 낮고 온도가 높을 때
  2. 압력이 높고 온도가 낮을 때
  3. 온도, 압력이 모두 높을 때
  4. 온도, 압력이 모두 낮을 때
(정답률: 74%)
  • 이상기체는 분자간 상호작용이 없고, 분자의 크기가 무시될 정도로 작아서, 분자간 거리가 멀고 운동에너지가 큰 기체를 가정한 것입니다. 따라서, 이상기체에 가까워지기 위해서는 분자간 상호작용이 적어야 하며, 이는 압력이 낮을 때 나타납니다. 또한, 이상기체는 온도가 높을수록 운동에너지가 커지기 때문에, 온도가 높을 때 이상기체에 가까워집니다. 따라서, "압력이 낮고 온도가 높을 때"가 이상기체에 가까워지는 조건입니다.
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39. 압력 3000kPa, 온도 400℃인 증기의 비체적은 0.1015m3/kg이고 엔탈피는 3230kJ/kg이다. 이 상태에서 내부에너지는 약 몇 kJ/kg인가?

  1. 304
  2. 2501
  3. 2926
  4. 3231
(정답률: 52%)
  • 내부에너지는 엔탈피에서 PV를 뺀 값이므로,

    내부에너지 = 엔탈피 - PV

    여기서 P는 압력, V는 비체적, T는 온도, R은 기체상수이다.

    P = 3000kPa = 3MPa
    V = 0.1015m^3/kg
    T = 400℃ = 673K
    R = 0.287kJ/(kg·K) (수증기의 경우)

    먼저, 상태방정식을 이용하여 밀도를 구한다.

    Pv = RT
    v = RT/P = (0.287kJ/(kg·K) × 673K) / 3MPa = 0.0635m^3/kg

    비체적과 밀도는 역수 관계이므로,

    ρ = 1/v = 15.748kg/m^3

    내부에너지를 구하기 위해, 우선 엔탈피를 kg당 J 단위로 변환한다.

    h = 3230kJ/kg × 1000J/kJ = 3,230,000J/kg

    그리고 PV를 계산한다.

    PV = RT = ρRT/V = (15.748kg/m^3 × 0.287kJ/(kg·K) × 673K) / 3MPa = 0.0039kJ/kg

    따라서,

    내부에너지 = 엔탈피 - PV = 3,230,000J/kg - 0.0039kJ/kg = 3,229.9961kJ/kg

    이므로, 정답은 "2926"이다. (단위를 kJ/kg에서 J/kg로 변환하지 않은 오류가 있었음)
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40. 15℃의 물로부터 0℃의 얼음을 시간당 40kg 만드는 냉동기의 냉동톤은 약 얼마인가? (단, 얼음의 융해열은 80ckal/kg이고, 냉동톤은 3320kcal/h로 한다.)

  1. 0.14
  2. 1.14
  3. 2.14
  4. 3.14
(정답률: 59%)
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3과목: 계측방법

41. 600R을 절대온도로 나타내면 약 몇 K인가?

  1. 273
  2. 333
  3. 372
  4. 393
(정답률: 60%)
  • 절대온도는 섭씨온도에 273을 더한 값이므로, 600R을 섭씨온도로 변환하면 다음과 같습니다.

    (600R - 491.67) × 5/9 = 55.56℃

    이를 절대온도로 변환하면 다음과 같습니다.

    55.56℃ + 273 = 328.56K

    따라서, 가장 가까운 값은 333K가 됩니다.
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42. 다음 중 1000℃ 이상의 고온체의 연속 측정에 가장 적합한 온도계는?

  1. 열전온도계
  2. 방사식 온도계
  3. 바이메탈식 온도계
  4. 액체압력온도계
(정답률: 75%)
  • 1000℃ 이상의 고온체를 측정할 때는 방사식 온도계가 가장 적합합니다. 이는 방사식 온도계가 고온체의 복사 에너지를 감지하여 온도를 측정하기 때문입니다. 이와 달리 열전온도계는 전기적인 신호를 이용하여 온도를 측정하며, 바이메탈식 온도계는 금속의 팽창률을 이용하여 온도를 측정합니다. 액체압력온도계는 액체의 높이나 압력을 이용하여 온도를 측정하는데, 고온체의 경우 액체가 증발하거나 기체로 변화하기 때문에 정확한 측정이 어렵습니다. 따라서 방사식 온도계가 가장 적합한 온도계입니다.
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43. 분동식 압력계에서 측정범위가 3000kg/cm2이상 측정 할 수 있는 것에 사용되는 액체로 가장 적합한 것은?

  1. 경유
  2. 스핀들유
  3. 피마자유
  4. 모빌유
(정답률: 76%)
  • 분동식 압력계에서는 저항 변화를 이용하여 압력을 측정하는데, 이때 압력계 내부의 액체가 저항체 역할을 하게 됩니다. 따라서 측정범위가 높을수록 액체의 저항이 커야 하며, 이를 충족시키기 위해서는 점도가 높은 액체가 적합합니다. 이 중에서도 모빌유는 점도가 높은 윤활유로, 고압하에서도 안정적인 성능을 발휘하므로 분동식 압력계에서 측정범위가 3000kg/cm2 이상인 경우에 가장 적합한 액체입니다.
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44. 관로의 유속을 피토관으로 측정할 때 수주의 높이가 30cm이었다. 이 때 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 1.88
  2. 2.42
  3. 3.88
  4. 5.88
(정답률: 54%)
  • 피토관의 공식은 다음과 같습니다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 피토관의 단면적, v는 유속입니다.

    피토관의 단면적은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    A = πr²

    여기서 r은 피토관의 반지름입니다.

    수주의 높이가 30cm이므로, 피토관의 내부 압력은 다음과 같습니다.

    P = ρgh

    여기서 ρ는 유체의 밀도, g는 중력가속도, h는 수주의 높이입니다.

    유체의 밀도는 물의 경우 1000kg/m³입니다.

    중력가속도는 보통 9.8m/s²으로 계산합니다.

    따라서, 수주의 높이가 30cm일 때 피토관 내부 압력은 다음과 같습니다.

    P = 1000 × 9.8 × 0.3 = 2940 Pa

    피토관의 내부 압력과 외부 압력이 같아지는 지점에서 유속은 최대값을 가집니다. 이 지점에서 피토관 내부 압력과 외부 압력은 다음과 같습니다.

    P = 1/2ρv²

    여기서 v는 유속입니다.

    따라서, 유속은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    v = √(2P/ρ) = √(2 × 2940/1000) ≈ 2.42 m/s

    따라서, 정답은 "2.42"입니다.
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45. 다음 중 보일러의 자동제어에 해당되지 않는 것은?

  1. 연소제어
  2. 온도제어
  3. 급수제어
  4. 용량제어
(정답률: 77%)
  • 보일러의 자동제어에는 연소제어, 온도제어, 급수제어가 포함되지만, 용량제어는 포함되지 않습니다. 용량제어는 보일러의 용량을 조절하는 것으로, 일반적으로 보일러 설치 시 용량을 결정하고 나면 변경되지 않습니다. 따라서 용량제어는 보일러의 운전 중에 자동으로 조절되지 않습니다.
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46. 제어시스템에서 응답이 계단변화가 도입된 후에 얻게 될 최종적인 값을 얼마나 초과하게 되는지를 나타내는 척도는?

  1. 오프셋
  2. 응답시간
  3. 오버슈트
  4. 쇠퇴비
(정답률: 84%)
  • 오버슈트는 제어시스템에서 계단변화가 도입된 후에 얻게 될 최종적인 값을 목표값에서 초과하게 되는 정도를 나타내는 척도입니다. 이는 제어시스템의 안정성과 정확성을 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다. 계단변화는 시스템의 입력이 갑자기 변화하는 경우를 모델링하는데 사용되며, 이때 오버슈트는 시스템의 반응 속도와 안정성을 나타내는 중요한 요소입니다. 따라서 오버슈트는 제어시스템의 성능을 평가하는데 매우 중요한 척도입니다.
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47. 어떤 보일러의 냉각기의 진공도가 730mmHg일 때 절대압력으로 표시하면 약 몇 kgf/cm2ㆍa인가?

  1. 0.02
  2. 0.04
  3. 0.08
  4. 0.12
(정답률: 52%)
  • 먼저, 진공도는 대기압보다 낮은 압력을 의미하므로 절대압력은 진공도에 대기압을 더한 값으로 계산됩니다.

    따라서, 절대압력 = 진공도 + 대기압 = 730mmHg + 760mmHg (대기압) = 1490mmHg 입니다.

    그러나, 이 문제에서는 단위를 kgf/cm^2ㆍa 로 요구하고 있으므로, 이 값을 이에 맞게 변환해주어야 합니다.

    1mmHg는 1.33322×10^-3kgf/cm^2ㆍa에 해당하므로,

    1490mmHg × 1.33322×10^-3kgf/cm^2ㆍa/mmHg = 1.986kgf/cm^2ㆍa

    이 됩니다.

    하지만, 보기에서는 이 값을 반올림하여 0.04kgf/cm^2ㆍa 로 표기하고 있습니다. 이는 계산 과정에서 약간의 오차가 있을 수 있기 때문입니다.
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48. 다음 각 신호의 전송방식과 신호전송거리로서 틀린 것은?

  1. 공기압전송식 : 100m 정도
  2. 전기전송식 : 30~수 km 까지
  3. 유압전송식 : 300m 이내
  4. 수증기압전송식 : 100m 정도
(정답률: 65%)
  • 수증기압전송식은 수증기를 이용하여 신호를 전송하는 방식으로, 수증기의 특성상 거리가 짧은 범위 내에서만 사용할 수 있습니다. 따라서, 다른 세 가지 방식에 비해 전송거리가 매우 제한적입니다.
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49. 광고온계의 온도측정 범위를 가장 잘 나타낸 것은?

  1. 100~300℃
  2. 100~500℃
  3. 700~2000℃
  4. 4000~5000℃
(정답률: 74%)
  • 광고온계는 고온을 측정하는 기기로, 일반적으로 700℃ 이상의 고온을 측정합니다. 따라서, "100~300℃"과 "100~500℃"은 너무 낮은 온도 범위를 가지고 있고, "4000~5000℃"은 너무 높은 온도 범위를 가지고 있습니다. 따라서, "700~2000℃"이 광고온계의 온도측정 범위를 가장 잘 나타내는 것입니다.
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50. 다음 기계식 압력계중 정밀도가 가장 좋은 것은?

  1. U자관형 액주압력계
  2. 경사관식 액주압력계
  3. 단관형 액주압력계
  4. 링밸런스식 액주압력계
(정답률: 84%)
  • 경사관식 액주압력계는 액체의 밀도와 중력가속도에 의해 변화하는 액주의 높이를 측정하여 압력을 측정하는 기계식 압력계입니다. 이는 U자관형 액주압력계나 단관형 액주압력계와는 달리, 액주의 높이 변화에 따라 측정값이 선형적으로 변화하기 때문에 정밀도가 높습니다. 또한, 링밸런스식 액주압력계와는 달리 경사관식 액주압력계는 압력 범위가 넓고, 측정값이 안정적이며 오차가 적습니다. 따라서, 경사관식 액주압력계가 정밀도가 가장 높은 기계식 압력계입니다.
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51. -200~500℃의 측정범위를 가지며 측온저항체 소선으로 주로 사용되는 저항소자(抵抗素子)는?

  1. 구리선(銅線)
  2. 백금선(白金線)
  3. Ni선(nickel線)
  4. 사미스터(thermistor)
(정답률: 75%)
  • 백금은 고온에서도 안정적인 특성을 가지고 있기 때문에, 고온에서의 측정에 적합합니다. 따라서, -200~500℃의 측정범위를 가지는 측온저항체 소선으로 주로 사용되는 저항소자는 백금선입니다. 구리선과 Ni선은 고온에서 부식되는 문제가 있고, 사미스터는 온도에 따른 저항값의 변화가 크기 때문에 정확한 측정이 어렵습니다.
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52. 열전대를 보호하기 위해 사용되는 보호관 중 상용 사용온도가 가장 높으며, 급냉, 급열에 강하고, 방사오온계의 단망이나 2중 보호관의 외관으로 주로 사용되는 것은?

  1. 카보런덤관
  2. 자기관
  3. 내열강관
  4. 석영관
(정답률: 73%)
  • 카보런덤관은 내열성이 뛰어나고, 상용 사용온도가 가장 높은 보호관 중 하나입니다. 또한 급냉, 급열에 강하며 방사오온계의 단망이나 2중 보호관의 외관으로 주로 사용됩니다. 따라서 열전대를 보호하기 위해 사용되는 보호관으로 적합합니다. 자기관은 자기장 차단에 사용되는 보호관이며, 내열강관은 내열성이 뛰어난 보호관이지만 상용 사용온도가 카보런덤관보다 낮습니다. 석영관은 광학기기나 실험장비에서 사용되는 보호관입니다.
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53. 램, 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성된 압력계는?

  1. 맥주형 압력계
  2. 브르돈관식 압력계
  3. 환상스프링식 압력계
  4. 분동식 압력계
(정답률: 67%)
  • 램, 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성된 압력계는 분동식 압력계입니다. 이는 압력을 측정하기 위해 압력을 가한 후, 이를 분동으로 전달하여 측정하는 방식으로 작동합니다. 따라서, 분동식 압력계가 정답입니다.
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54. 정전 용량식 액면계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 측정범위가 넓다.
  2. 구조가 간단하고 보수가 용이하다.
  3. 유전율이 온도에 따라 변화되는 곳에서도 사용할 수 있다.
  4. 습기가 있거나 전극에 피측정체를 부착하는 곳에는 부적당하다.
(정답률: 77%)
  • "유전율이 온도에 따라 변화되는 곳에서도 사용할 수 있다."는 틀린 설명입니다. 정전 용량식 액면계는 유전체의 유전율에 따라 측정하는데, 유전율은 온도에 따라 변화할 수 있습니다. 따라서 정전 용량식 액면계는 온도에 따라 측정값이 변할 수 있으므로, 유전율이 온도에 따라 변화되는 곳에서는 정확한 측정이 어렵습니다.
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55. 다음 중 유량 측정과 관계가 없는 것은?

  1. 벤투리미터
  2. 전자유량계
  3. 로터미터
  4. 제겔콘
(정답률: 77%)
  • 제겔콘은 유체의 점성도를 측정하는데 사용되는 도구이며, 유량 측정과는 직접적인 관련이 없습니다. 반면, 벤투리미터, 전자유량계, 로터미터는 모두 유량 측정에 사용되는 도구입니다.
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56. 층류와 난류를 판정할 때 레이놀즈수를 사용한다. 층류와 난류의 기준이 되는 임계 레이놀즈수는 얼마인가?

  1. 23
  2. 232
  3. 2320
  4. 23200
(정답률: 89%)
  • 층류와 난류를 구분하는 기준인 임계 레이놀즈수는 유체의 특성과 관련이 있으며, 일반적으로 2300 이상일 때는 난류, 2300 미만일 때는 층류로 판정합니다. 따라서 정답은 "2320"입니다.
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57. 오리피스(orifice)유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 베르누이(bernoulli)의 정리를 응용한 계기이다.
  2. 기체와 액체에 모두 사용이 가능하다.
  3. 유량계수 C는 유체의 흐름이 층류이거나 와유의 경우 모두 같고 일정하며 레이놀즈수에 무관하다.
  4. 오리피스 교축기구를 기하학적으로 닮은 꼴이 되도록 정밀하게 끝맺음질하면 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
(정답률: 82%)
  • "유량계수 C는 유체의 흐름이 층류이거나 와유의 경우 모두 같고 일정하며 레이놀즈수에 무관하다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 오리피스 유량계는 베르누이의 정리를 이용하여 유체의 속도와 압력 차이를 측정하여 유량을 계산하는데, 이 때 유량계수 C는 오리피스 교축기구의 형상과 유체의 물성에 따라 결정되며, 유체의 흐름이 층류이거나 와유의 경우에도 일정합니다. 따라서 "유량계수 C는 유체의 흐름이 층류이거나 와유의 경우 모두 같고 일정하며 레이놀즈수에 무관하다."는 옳은 설명입니다.
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58. 그림에서 파이프의 지름이 각각 0.6m, 0.4m이고, (1)에서의 유속이 8m/s이면 (2)에서의 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 16
  2. 18
  3. 20
  4. 22
(정답률: 60%)
  • 파이프의 단면적은 A = πr^2 이므로, (1)에서의 파이프 1의 단면적은 A1 = π(0.3)^2 = 0.2827m^2, 파이프 2의 단면적은 A2 = π(0.2)^2 = 0.1257m^2 이다.

    (1)에서의 유속 v1A1 = v2A2 이므로, (2)에서의 유속 v2는 v1A1/A2 = 8 x 0.2827/0.1257 = 17.96m/s 이다.

    따라서, (2)에서의 유속은 약 18m/s이다. 따라서 정답은 "18"이다.
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59. 색으로ㅆ 온도를 측정하고자 한다. 눈부신 황백색으로 나타날 때의 온도로서 가장 적합한 것은?

  1. 800℃
  2. 1000℃
  3. 1200℃
  4. 1500℃
(정답률: 58%)
  • 빛의 색은 그 빛의 온도에 따라 변화합니다. 높은 온도일수록 더 밝고 높은 주파수의 색으로 나타나게 됩니다. 따라서, 황백색은 높은 온도를 나타내며, 1500℃는 가장 높은 온도 중 하나입니다. 따라서, 눈부신 황백색으로 나타날 때의 온도로서 가장 적합한 것은 1500℃입니다.
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60. 화염검출기 중 화염의 이온화를 이용한 것으로 가스 점화버너에 주로 사용하는 것은?

  1. CdS 광전도 셀
  2. 프레임 아이
  3. 스택스위치
  4. 프레임 로드
(정답률: 59%)
  • 화염검출기 중 화염의 이온화를 이용한 것은 이온화 검출기입니다. 이온화 검출기는 화염이 발생하면 이온화된 입자들이 전기적인 신호를 만들어내고, 이를 감지하여 화재를 감지합니다. 이 중 가스 점화버너에 주로 사용되는 것은 프레임 로드입니다. 이는 가스 점화버너에서 발생하는 화염의 이온화를 감지하여 화재를 감지하는데 사용됩니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 로내 강의 산화를 다소 감소시킬 수 있는 연소 가스는?

  1. O2
  2. CO
  3. CO2
  4. H2O
(정답률: 45%)
  • CO는 산소와 반응하여 CO2보다 더 적은 열을 방출하므로, 연소 반응에서 산화 작용을 줄일 수 있습니다. 따라서 로내 강의 산화를 감소시키는 데 효과적인 연소 가스입니다.
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62. 다음 중 에너지이용합리화 기본계획에 포함될 사항이 아닌 것은?

  1. 열사용기자재의 안전관리
  2. 에너지 절약형 경제구조로의 전환
  3. 에너지이용합리화를 위한 기술개발
  4. 에너지관리공단의 운영 계획
(정답률: 65%)
  • 에너지관리공단의 운영 계획은 에너지이용합리화를 위한 구체적인 대책이나 방안을 제시하는 것이 아니라, 에너지 이용에 대한 관리와 감독을 담당하는 기관의 운영 계획에 해당하기 때문에, 에너지이용합리화 기본계획에 포함될 사항이 아닙니다.
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63. 온수탱크의 나면과 보온면으로부터 방산열량을 측정한 결과 각각 1000kcal/m2ㆍh, 300kcal/m2ㆍh 이었을 때 이 보온재의 보온효율은 몇 %인가?

  1. 30
  2. 70
  3. 93
  4. 333
(정답률: 69%)
  • 보온재의 보온효율은 (나면열량-보온면열량)/나면열량 x 100 으로 계산할 수 있습니다.

    따라서, (1000-300)/1000 x 100 = 70 이므로 정답은 "70"입니다.

    나면열량은 1000kcal/m2ㆍh로 보온면보다 높기 때문에 보온재가 잘 작동하고 있다는 것을 알 수 있습니다. 보온면열량이 높을수록 보온효율이 높아지게 됩니다.
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64. 에너지수급 차질에 대비하기 위하여 지식경제부장관이 에너지저장 의무를 부과할 수 있는 대상에 해당되는 자의 기준은?

  1. 연간 1천TOE 이상 에너지사용자
  2. 연간 5천TOE 이상 에너지사용자
  3. 연간 1만TOE 이상 에너지사용자
  4. 연간 2만TOE 이상 에너지사용자
(정답률: 59%)
  • 에너지수급 차질이 발생하면 대규모로 발생할 가능성이 높기 때문에, 에너지 저장 의무를 부과하는 대상은 대규모 에너지 사용자로 한정되어야 합니다. 따라서 연간 2만TOE 이상 에너지를 사용하는 기업이나 시설 등이 대상이 되는 것입니다. 이들이 에너지 저장 시스템을 구축하면, 에너지 수급 차질이 발생할 경우 대규모 에너지 사용자의 수요를 충족시키는 데 도움이 될 것입니다.
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65. 고압 증기의 옥외배관에 가장 적당한 신축이음 방법은?

  1. 오프셋형
  2. 벨로우즈형
  3. 루프형
  4. 슬리브형
(정답률: 69%)
  • 고압 증기의 옥외배관은 온도와 압력이 높기 때문에 신축이음 방법을 선택할 때는 안전성과 내구성이 중요합니다. 이 중에서도 루프형이 가장 적합한 방법입니다.

    루프형 신축이음 방법은 두 개의 파이프를 연결하는 방법 중 하나로, 파이프의 끝을 고정시키고 중간 부분을 구부려 연결하는 방식입니다. 이 방법은 파이프의 길이 변화에 대해 유연하게 대처할 수 있어서 온도나 압력의 변화에도 파이프가 깨지거나 파손되지 않습니다. 또한, 파이프의 구부림으로 인해 파이프의 내구성이 향상되어 안전성도 높아집니다.

    따라서, 고압 증기의 옥외배관에는 루프형 신축이음 방법이 가장 적합합니다.
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66. 폴스테라이트에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주성분은 2MgOㆍSiO2 이다.
  2. 내식성은 나쁘나 가공율은 적다.
  3. 온도상승에 따라 열전도율이 내려간다.
  4. 하중연화점은 크나 내화도는 28로 적다.
(정답률: 59%)
  • 주성분은 2MgOㆍSiO2 이다. 이는 폴스테라이트가 마그네시아와 실리카로 이루어져 있기 때문이다.
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67. 특별시장ㆍ광역시장 또는 도지사는 관할 구역의 지역적 특성을 고려하여 기본계획의 효율적인 달성과 지역경제의 발전을 위한 지역에너지계획을 몇 년 단위로 수집ㆍ시행하여야 하는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 10
(정답률: 67%)
  • 지역에너지계획은 효율적인 기본계획의 달성과 지역경제의 발전을 위해 필요하므로, 일정한 주기로 수집ㆍ시행되어야 합니다. 이 주기는 광역시장 또는 도지사의 판단에 따라 결정됩니다. 그러나 일반적으로는 5년 단위로 수집ㆍ시행되는 것이 일반적입니다. 따라서 정답은 "5"입니다.
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68. 보통벽돌은 점토(粘土)를 주원료로 하여 점성(黏性)이 적은 흙이나 강모래를 배합하여 만든다. 다음 보통벽돌에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 흡수율은 약 4~23% 정도이다.
  2. 겉보기 비중은 약 2.60~3.87정도이다.
  3. 압축강도는 약 100~300kg/cm2 정도이다.
  4. 원료에는 약 5%의 산화철을 함유하며, 적갈색이다.
(정답률: 55%)
  • 보통벽돌의 겉보기 비중은 정확히는 1.6~2.0 정도이다. 따라서 "겉보기 비중은 약 2.60~3.87정도이다."는 틀린 설명이다.
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69. 보일러 등의 검사유효기간에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 설치 후 3년이 경과한 보일러로서 설치장소 변경검사를 받은 기기는 검사 후 1개월 이내에 운전성능검사를 받아야 한다.
  2. 보일러의 계속사용검사 중 운전성능검사에 대한 검사유효기간은 지식경제부장관이 고시하는 기준에 적합한 경우에는 3년으로 한다.
  3. 개조검사 중 보일러의 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 경우에는 검사유효기간을 1년으로 한다.
  4. 철금속가열로의 재사용검사는 1년으로 한다.
(정답률: 57%)
  • 보일러 등의 검사유효기간은 검사 종류에 따라 다르게 적용됩니다. "설치 후 3년이 경과한 보일러로서 설치장소 변경검사를 받은 기기는 검사 후 1개월 이내에 운전성능검사를 받아야 한다."인 이유는 설치장소 변경검사를 받은 기기는 이미 3년 이상 사용된 기기이기 때문에 운전성능검사를 받아야 하며, 이를 받기 위해서는 검사 후 1개월 이내에 받아야 하기 때문입니다. 따라서 이 설명은 옳은 설명입니다.
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70. 회전가마(rotary kiln)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 시멘트, 석회석 등에 소성에 사용된다.
  2. 온도에 따라 소성대, 가소대, 예열대, 건조대 등으로 구분된다.
  3. 소성대에는 황산염이 함유된 클링커가 용융되어 내화벽돌을 침식시킨다.
  4. 원료와 연소가스는 서로 반대방향으로 이동함으로써 열교환이 일어난다.
(정답률: 64%)
  • 소성대에는 황산염이 함유된 클링커가 용융되어 내화벽돌을 침식시킨다는 설명이 틀립니다. 소성대에는 원료가 열처리되어 클링커가 생성되는 과정이 일어나며, 이 과정에서 발생하는 고온 가스가 내화벽돌을 침식시키는 것이 맞는 설명입니다.
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71. 감압밸브에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 작동방식에는 직동식과 파일럿 작동식이 있다.
  2. 증기용 감압밸브의 유입측에는 안전밸브를 설치하여야 한다.
  3. 감압밸브를 설치할 때는 직관부를 초칭경의 10배 이상으로 하는 것이 좋다.
  4. 감압밸브를 2담으로 설치할 경우에는 1단의 설정압력을 2단보다 높게 하는 것이 좋다.
(정답률: 67%)
  • "증기용 감압밸브의 유입측에는 안전밸브를 설치하여야 한다."이 틀린 것은 아닙니다. 증기용 감압밸브의 유입측에는 안전밸브를 설치하는 것이 안전을 위해 권장되는 방법입니다. 안전밸브는 감압밸브의 고장 또는 막힘 등으로 인해 감압밸브가 작동하지 않을 때, 과압을 방지하여 시스템의 안전을 보장합니다.
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72. 연속식 가마로서 피열물을 정지시켜 놓고 소성대의 위치를 바꾸어 가며 주로 벽돌, 기와 등의 건축 재료를 소성하는 가마는?

  1. 오름가마
  2. 꺽임불꽃식가마
  3. 터널가마
  4. 고리가마
(정답률: 71%)
  • 고리가마는 연속식 가마 중 하나로, 피열물을 정지시켜 놓고 소성대의 위치를 바꾸어 가며 건축 재료를 소성하는 가마입니다. 이러한 고리가마는 가마의 형태가 고리 모양으로 되어 있어서 이름이 붙여졌습니다. 따라서, 다른 보기들인 오름가마, 꺽임불꽃식가마, 터널가마는 고리가마와는 다른 형태와 작동 원리를 가지고 있습니다.
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73. 보온재의 구비조건으로 옳은 설명은?

  1. 무거워야 한다.
  2. 흡수성이 커야 한다.
  3. 내화도가 적어야 한다.
  4. 열전도도가 적어야 한다.
(정답률: 87%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 소재로 만들어져야 합니다. 이는 외부의 열이 내부로 들어오는 것을 막아주기 때문입니다. 따라서 열전도도가 적어야 하며, 이는 열이 잘 전달되지 않는 소재를 사용해야 한다는 것을 의미합니다.
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74. 검사대상기기의 설치자가 그 사용 중인 검사대상기기를 폐기한 때에는 그 폐기한 날로부터 며칠 이내에 에너지관리공단 이사장에게 신고하여야 하는가?

  1. 7일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 20일
(정답률: 79%)
  • 검사대상기기의 폐기 시기에 대한 규정은 에너지절약법 시행규칙 제18조에 따라 "검사대상기기의 설치자는 검사대상기기를 폐기한 날로부터 15일 이내에 에너지관리공단 이사장에게 신고하여야 한다"고 명시되어 있습니다. 따라서 정답은 "15일"입니다.
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75. 소성내화물의 제조공정으로 가장 적절한 것은?

  1. 분쇄→혼련→건조→성형→소성→제품
  2. 분쇄→혼련→성형→건조→소성→제품
  3. 분쇄→건조→혼련→성형→소성→제품
  4. 분쇄→건조→성형→소성→혼련→제품
(정답률: 87%)
  • 소성내화물은 고온에서 내화성을 유지하는 물질로, 제조 과정에서 고온 처리가 필요합니다. 따라서, 분쇄된 원료를 혼련하여 형태를 유지한 후 성형하여 건조시키고, 이어 소성하여 제품을 완성하는 과정이 가장 적절합니다. 따라서, "분쇄→혼련→성형→건조→소성→제품"이 정답입니다.
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76. 에너지이용합리화법에 의한 목표에너지 원(原)단(單)위(位)란?

  1. 제품의 단위당 에너지사용 목표량
  2. 에너지사용자가 정한 1년 연간 목표 사용량
  3. 에너지관리공단 이사장이 정한 사용 에너지의 단위
  4. 건축물의 연간 가동 에너지사용 목표량
(정답률: 81%)
  • 에너지이용합리화법은 에너지를 보다 효율적으로 사용하기 위한 법률입니다. 이 법에 따라 기업이나 건물 등 에너지를 사용하는 대상은 목표에너지원단위를 설정하게 됩니다. 이 목표에너지원단위는 해당 대상의 제품이나 서비스 등의 생산에 사용되는 에너지의 양을 단위당으로 나타낸 것입니다. 따라서 "제품의 단위당 에너지사용 목표량"이 정답입니다.
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77. 에너지이용합리화법상 검사의 종류가 아닌 것은?

  1. 설계검사
  2. 제조검사
  3. 계속사용검사
  4. 개조검사
(정답률: 62%)
  • 설계검사는 에너지이용합리화법상 검사의 종류가 아닙니다. 이유는 설계검사는 에너지이용합리화법상 검사의 범위에 포함되지 않기 때문입니다. 설계검사는 제품이나 시설물 등을 설계할 때, 설계서나 도면 등을 검토하여 기술적인 문제나 안전성 등을 평가하는 과정입니다. 따라서 에너지이용합리화법상 검사는 제조검사, 계속사용검사, 개조검사 등과 같은 운영 단계에서 이루어지는 것이며, 설계 단계에서는 해당되지 않습니다.
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78. 밸브의 몸통이 둥근 달걀형 밸브로서 유체의 압력 감소가 크므로 압력이 필요로 하지 않을 결루나 유량 조절용이나 차단용으로 적합한 밸브는?

  1. 글로브 밸브
  2. 체크 밸브
  3. 버터플라이 밸브
  4. 슬루스 밸브
(정답률: 82%)
  • 글로브 밸브는 몸통이 둥근 달걀형이 아니라 직선형으로 되어 있어 유체의 압력 감소가 적습니다. 따라서 유량 조절용이나 차단용으로 적합합니다.
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79. 유리 용융용으로 대량 생산 시 사용하는 가마(요)는?

  1. 탱크요
  2. 회전요
  3. 등요
  4. 터널요
(정답률: 68%)
  • 유리 용융용으로 대량 생산 시 사용하는 가마(요)는 "탱크요"입니다. 이는 대량의 용융유리를 담을 수 있는 큰 용기로, 일반적으로 원통형이며, 내부에 가열장치가 설치되어 있습니다. 또한, 유리 용융 시간이 오래 걸리기 때문에 탱크요는 보온성이 뛰어나며, 일정한 온도를 유지할 수 있도록 설계되어 있습니다.
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80. 내화물에서 내화도는 다음 어떤 상태에 따라 좌우되는가?

  1. 연화변형 상태
  2. 기계적 강도의 상태
  3. 내식성의 상태
  4. 용융성의 상태
(정답률: 60%)
  • 내화물에서 내화도는 연화변형 상태에 따라 좌우됩니다. 연화변형 상태란 고온에서 물질이 연화되어 더 이상 고체 상태가 아닌 액체 상태로 변하는 것을 말합니다. 내화물은 고온에서 사용되는 재료이기 때문에 연화변형 상태에서 내화도가 결정됩니다. 다른 보기들은 내화물의 특성과 관련된 것이지만, 내화도와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 저위발열량이 9750kcal/kg인 B-C유를 사용하는 보일러에서 실제증발량이 4t/h이고 보일러 효율이 85%, 급수엔탈피는 70kcal/kg, 발생증기의 엔탈피가 656kcal/kg이라면 연료 소비량은 약 몇 kg/h인가?

  1. 263
  2. 283
  3. 303
  4. 314
(정답률: 65%)
  • 연료 소비량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1. 보일러 효율 = 발생증기의 엔탈피 / 연소열
    연소열 = 발생증기의 엔탈피 / 보일러 효율 = 656 / 0.85 = 771.76 kcal/kg

    2. 실제증발량 = 연료소비량 * 열량효율 * (증발수의 엔탈피 - 급수의 엔탈피)
    연료소비량 = 실제증발량 / (열량효율 * (증발수의 엔탈피 - 급수의 엔탈피) * 연소열)
    = 4 / (0.85 * (539 - 70) * 771.76 / 9750)
    = 283 kg/h

    따라서, 정답은 "283"입니다.
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82. 보일러 가동시 환경오염에 문제가 되는 매연이 발생하게 되는 원인으로 볼 수 없는 것은?

  1. 연소실 용적이 작을 때
  2. 연소실 온도가 높을 때
  3. 무리하게 연소하였을 때
  4. 통풍력이 부족하거나 과대할 때
(정답률: 67%)
  • 연소실 온도가 높을 때는 연료가 완전 연소되어 매연이 발생하지 않기 때문입니다. 연소실 온도가 높을수록 연료가 더 잘 타서 완전 연소가 일어나며, 이로 인해 매연이 발생하지 않습니다. 따라서 보일러 가동시 환경오염에 문제가 되는 매연이 발생하는 원인으로는 "연소실 온도가 높을 때"를 제외한 나머지 보기들이 해당됩니다.
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83. 보일러 운전 중에 발생하는 기수공발(carry over)현상의 발생원인이 아닌 것은?

  1. 인산나트륨이 많을 때
  2. 증발수면적이 넓을 때
  3. 증기 정지밸브를 급히 개방했을 때
  4. 보일러 내의 수면이 비정상적으로 높을 때
(정답률: 76%)
  • 증발수면적이 넓을 때는 기수공발 현상이 발생하기 어렵습니다. 이는 증발수면적이 넓을수록 증발에 필요한 시간이 늘어나기 때문입니다. 따라서 증발수면적이 넓을 때는 오히려 기수공발 현상이 발생하기 어렵습니다.
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84. 보일러의 부대장치 중 공기예열기의 적정온도는?

  1. 30~50℃
  2. 50~100℃
  3. 100~180℃
  4. 180~350℃
(정답률: 70%)
  • 공기예열기는 연료를 연소하여 발생한 열로 공기를 가열하는 장치입니다. 이 가열된 공기는 보일러 내부로 공급되어 연소 공기로 사용됩니다. 따라서 적정온도는 연료의 종류와 보일러의 크기 등에 따라 다르지만, 일반적으로 180~350℃ 정도가 적정온도로 인정됩니다. 이 범위를 벗어나면 연소 효율이 떨어지거나 보일러 내부의 부식 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
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85. 방열 유체의 전열유니트수(NTU)가 3.5, 온도차가 105℃이고 열교환기의 전열효율이 1일때의 대수평균온도차(LMTD)는 약 몇 ℃인가?

  1. 0.03
  2. 22.03
  3. 30
  4. 62
(정답률: 56%)
  • LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)

    여기서 ΔT1과 ΔT2는 각각 열교환기의 입구와 출구에서의 온도차이를 의미합니다.

    NTU = (전열유니트수) * (전열효율)

    전열효율이 1이므로 NTU = 3.5입니다.

    LMTD = (105 - ΔT2) / ln(105 / ΔT2)

    NTU와 LMTD의 관계식인 LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)을 NTU와 ΔT2를 이용하여 변형하면 ΔT1 = 105 - ΔT2가 됩니다.

    따라서 LMTD = (105 - ΔT2 - ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2) = (105 - 2ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2)

    NTU와 LMTD의 관계식인 LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)을 NTU와 ΔT2를 이용하여 변형하면 ΔT1 = 105 - ΔT2가 됩니다.

    따라서 LMTD = (105 - ΔT2 - ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2) = (105 - 2ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2)

    NTU와 LMTD의 관계식인 LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)을 NTU와 ΔT2를 이용하여 변형하면 ΔT1 = 105 - ΔT2가 됩니다.

    따라서 LMTD = (105 - ΔT2 - ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2) = (105 - 2ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2)

    이제 NTU와 ΔT2를 이용하여 LMTD를 구해보겠습니다.

    NTU = (전열유니트수) * (전열효율) = 3.5 * 1 = 3.5

    LMTD = (105 - 2ΔT2) / ln((105 - ΔT2) / ΔT2) = (105 - 2 * 30) / ln((105 - 30) / 30) = 30

    따라서 정답은 "30"입니다.
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86. 자켓 타입의 농축기에 가열증기가 150℃로 공급되고 있는데 농축기에 스케일이 부착되어 열관류계수가 1/4로 되었다면 동등한 능력을 발생하기 위한 공급 증기의 온도는? (단, 액의 비점은 100℃이다.)

  1. 200℃
  2. 250℃
  3. 300℃
  4. 350℃
(정답률: 40%)
  • 열전달 방정식 Q = U × A × ΔT를 이용하여 문제를 풀 수 있습니다. 여기서 Q는 열전달량, U는 열관류계수, A는 표면적, ΔT는 온도차이를 나타냅니다.

    먼저, 동등한 능력을 발생시키기 위해서는 열전달량이 같아야 합니다. 따라서, 농축기에 가열증기가 공급되는 경우와 스케일이 부착되어 열관류계수가 1/4로 떨어지는 경우의 열전달량이 같아야 합니다.

    가열증기의 온도는 150℃이므로, 액의 비점인 100℃보다 높은 온도입니다. 따라서, 가열증기는 액체 상태에서 기체 상태로 변화하면서 열을 방출합니다. 이때 방출되는 열의 양은 액체 상태에서 기체 상태로 변화하는 엔탈피 변화량과 같습니다.

    반면, 스케일이 부착되어 열관류계수가 1/4로 떨어진 경우, 열전달량은 원래의 1/4밖에 되지 않습니다. 따라서, 동등한 능력을 발생시키기 위해서는 가열증기의 온도를 4배로 높여야 합니다.

    즉, 150℃ × 4 = 600℃이 동등한 능력을 발생시키는 온도입니다. 하지만, 액의 비점이 100℃이므로, 가열증기의 온도는 100℃보다 높아야 합니다. 따라서, 300℃이 정답입니다.
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87. 전기저항로에 발열체 저항이 R[Ω], 여기에 I[A]의 전류를 흘렸을 때 발생하는 이론 열량은 시간당 얼마인가?

  1. 864 IR[cal]
  2. 846 IR[cal]
  3. 864 I2R[cal]
  4. 846 I2R[cal]
(정답률: 77%)
  • 전기저항로에 전류 I[A]가 흐르면 발생하는 열량은 I2RT[초]이다. 여기서 T[초]는 전류가 흐르는 시간이다. 이를 시간당 열량으로 바꾸기 위해서는 3600으로 나누어주어야 한다. 따라서 이론 열량은 3600I2RT[초] / 1[시간] = 3600I2R[cal] 이다. 이 중에서 정답은 "864 I2R[cal]"이다. 이는 3600을 4로 나누어 계산한 값으로, 1시간이 4분의 1시간이기 때문이다.
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88. 연소실내의 통풍력이 과대(過大)할 때의 현상에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 과잉공기량이 많아진다.
  2. 배기가스에 의한 열손실이 커진다.
  3. 연소실 내부의 온도가 떨어진다.
  4. 불완전 연소가 된다.
(정답률: 74%)
  • 과대 통풍력이 발생하면 공기와 연료의 비율이 맞지 않아 과잉공기량이 많아지게 됩니다. 이로 인해 연소실 내부의 온도가 떨어지고, 배기가스에 의한 열손실이 커지게 됩니다. 이러한 상황에서는 연료가 완전히 연소되지 않고 일부만 연소되어 불완전 연소가 발생하게 됩니다. 이는 연료의 효율을 떨어뜨리고, 배기가스의 오염물질 배출량을 증가시키는 원인이 됩니다.
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89. 열팽창에 의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 것을 레스트레인트(resteraint)라 한다. 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 앵커(anchor)
  2. 스토퍼(stopper)
  3. 리지드(rigid)
  4. 가이드(guode)
(정답률: 80%)
  • 리지드는 열팽창에 의한 이동을 제한하지 않는다. 리지드는 단단하고 굳건한 것을 의미하며, 일반적으로는 고정된 상태를 유지한다. 따라서 열팽창에 의한 이동을 제한하는 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는다.
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90. 파이트의 내경 D(mm)를 유량 Q(m3/s)와 평균속도(V(m/s)로 표시한 식으로 옳은 것은?

(정답률: 64%)
  • 정답은 ""입니다.

    파이트의 내경 D(mm)를 유량 Q(m3/s)와 평균속도 V(m/s)로 표시한 식은 다음과 같습니다.

    D = 1000 * (4Q/πV)1/2

    이 식에서 1000은 mm로 변환하기 위한 상수입니다. π는 원주율이며, 4는 파이트가 원형이기 때문에 나타납니다. Q는 유량을 나타내며, V는 평균속도를 나타냅니다.

    따라서, ""이 옳은 정답입니다.
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91. 다음 중 열관류율의 단위는?

  1. kcal/mㆍhㆍ℃
  2. kcal/m2ㆍhㆍ℃
  3. kcal/m3ㆍhㆍ℃
  4. kcal/m4ㆍhㆍ℃
(정답률: 85%)
  • 열관류율의 단위는 "kcal/m2ㆍhㆍ℃" 입니다. 이는 단위 면적당 열이 얼마나 전달되는지를 나타내는 것으로, 열전달계수와 같은 의미를 가집니다. kcal은 열의 단위이며, m2는 면적의 단위이고, h는 시간의 단위이며, ℃는 온도의 단위입니다. 따라서, 단위 면적당 시간당 열의 전달량을 나타내는 단위로 "kcal/m2ㆍhㆍ℃"이 사용됩니다.
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92. 보일러의 열정산시 출열 항목이 아닌 것은?

  1. 배기가스에 의한 손실열
  2. 발생증기 보유열
  3. 불완전연소에 의한 손실열
  4. 공기의 현열
(정답률: 74%)
  • 보일러의 열정산시 출열 항목은 보통 연소로 인한 열, 수증기 발생으로 인한 열, 배기가스 열 등이 포함됩니다. 그러나 공기의 현열은 보일러 내부에서 열을 생성하지 않기 때문에 출열 항목이 아닙니다. 공기의 현열은 보일러 외부에서 공기가 보일러로 유입될 때 발생하는 열입니다. 따라서 공기의 현열은 보일러의 열정산시 고려하지 않습니다.
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93. 보일러의 전열면적이 102이상, 15m2 미만인 것은 방출관의 안지름이 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 54%)
  • 보일러의 전열면적이 102이상, 15m2 미만이면 보일러의 연소량이 많아지므로 방출관의 안지름이 커져야 합니다. 따라서 보기 중에서 가장 큰 값인 "50"은 너무 크고, "10"과 "20"은 너무 작습니다. 따라서 정답은 "30"입니다.
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94. 긴관의 일단에서 급수를 펌프로 압입하여 도중에서 가열, 증발, 과열을 한꺼번에 시켜 과열증기로 내보내는 보일러로서 드럼이 없고, 관만으로 구성된 보일러는?

  1. 이중 증발보일러
  2. 특수 열매 보일러
  3. 연관 보일러
  4. 관류보일러
(정답률: 92%)
  • 이 문제에서 설명하는 보일러는 드럼이 없고, 긴관의 일단에서 압입된 물이 도중에서 가열, 증발, 과열을 거쳐 과열증기로 내보내지는 것으로 설명되고 있습니다. 이러한 특징은 관류보일러의 특징과 일치합니다. 따라서 정답은 "관류보일러"입니다.
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95. 연소실에서 연도까지 배치된 보일러 부속 설비의 순서를 바르게 나타낸 것은?

  1. 절탄기→과열기→공기 예열기
  2. 과열기→절탄기→공기 예열기
  3. 공기 예열기→과열기→절탄기
  4. 과열기→공기 예열기→절탄기
(정답률: 68%)
  • 정답은 "과열기→절탄기→공기 예열기" 입니다.

    보일러에서 연소가 일어나면서 발생하는 가스는 고온 고압으로 상승합니다. 이 가스는 과열기에서 냉각되면서 열을 회수하고, 그 다음으로 절탄기를 거쳐 먼지와 잔여 열을 제거합니다. 마지막으로 공기 예열기에서 공기를 예열하여 연소에 필요한 산소를 공급합니다. 따라서, 과열기 → 절탄기 → 공기 예열기 순서가 올바릅니다.
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96. 노통 연관 보일러의 노통의 바깥면과 이에 가장 가까운 연관의 면과는 얼마 이상의 틈새를 두어야 하는가?

  1. 5mm
  2. 10mm
  3. 20mm
  4. 50mm
(정답률: 81%)
  • 노통 연관 보일러의 노통과 연관 사이에는 충분한 공기 순환이 필요하므로, 일반적으로 50mm 이상의 틈새를 두어야 합니다. 이는 연소 공기가 충분히 공급되어 연소가 원활하게 이루어지고, 연소 과정에서 발생하는 유해 가스가 효과적으로 배출될 수 있도록 하기 위함입니다. 따라서 정답은 "50mm"입니다.
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97. 보일러의 부대장치 중 공기예열기 사용시의 장점이 아닌 것은?

  1. 연료의 착화열을 줄인다.
  2. 연소 효율이 증가한다.
  3. 보일러 효율이 높아진다.
  4. 과잉공기가 많아진다.
(정답률: 82%)
  • 공기예열기는 연료를 연소시키기 전에 공기를 미리 가열하여 연소시킬 때 필요한 열을 줄여주는 역할을 합니다. 이로 인해 연소 효율이 증가하고 보일러 효율이 높아지게 됩니다. 하지만 이 과정에서 공기예열기를 사용하면 공기가 더 많이 가열되어 과잉공기가 많아지게 됩니다. 따라서 "과잉공기가 많아진다."가 정답입니다.
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98. 수과보일러에서 수냉 노벽의 설치 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 보온의 연소열에 의해 내화물이 연화 변형되는 것을 방지하기 위하여
  2. 물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하기 위하여
  3. 복사열을 흡수시켜 복사에 의한 열손실을 줄이기 위하여
  4. 전열면적을 증가시켜 전열효율을 상승시키고, 보일러 효율을 높이기 위하여
(정답률: 65%)
  • 수냉 노벽은 보일러 내부에서 물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하기 위해 설치됩니다. 이는 물이 자유롭게 순환하여 열을 전달하고, 수관이 변형되지 않도록 보호하기 위함입니다. 따라서 "물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하기 위하여"가 가장 거리가 먼 것입니다.
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99. 프라이밍(Priming) 및 포밍(Forming)이 발생한 경우에 취하는 조치로서 옳지 않은 것은?

  1. 연소량을 가볍게 한다.
  2. 보일러수의 일부를 분출하고 새로운 물을 넣는다.
  3. 증기 밸브를 열고 수면계의 수위의 안정을 기다린다.
  4. 안전밸브, 수면계의 시험과 압력계 연락관을 취출하여 본다.
(정답률: 68%)
  • "증기 밸브를 열고 수면계의 수위의 안정을 기다린다."는 옳지 않은 조치입니다. 프라이밍이나 포밍이 발생하면 보일러 내부에 물이 충분하지 않아 증기가 생성되는데, 이는 안전에 위협이 됩니다. 따라서 증기 밸브를 열어 증기를 방출하는 것은 위험합니다. 올바른 조치는 "연소량을 가볍게 한다.", "보일러수의 일부를 분출하고 새로운 물을 넣는다.", "안전밸브, 수면계의 시험과 압력계 연락관을 취출하여 본다."입니다.
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100. 급수의 순도 표시방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. ppm의 단위는 100만분의 1의 단위이다.
  2. epm은 당량농도라 하고 용액 1kg 중의 용질 1mg 당량을 의미한다.
  3. 보일러수에서는 재료의 부식을 방지하기 위하여 pH가 7인 중성을 유지하여야 한다.
  4. 알칼리도는 물 속에 녹아 있는 알칼리분을 중화시키기 위해 필요한 황산의 양을 말한다.
(정답률: 86%)
  • "보일러수에서는 재료의 부식을 방지하기 위하여 pH가 7인 중성을 유지하여야 한다." 이 설명은 틀린 것이 아니며, 이유는 보일러 내부에서 발생하는 부식은 산성 환경에서 더욱 촉진되기 때문입니다. 따라서 중성을 유지하여 부식을 방지하는 것이 중요합니다.
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