에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2011-10-02)

에너지관리기사
(2011-10-02 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연소관리에 있어서 과잉공기량 조절시 다음 중 최소가 되게 조절하여야 할 것은? (단, Ls : 배가스에 의한 열손실량, Li : 불완전연소에 의한 열손실량, Lc : 연소에 의한 열손실량, Lr : 열복사에 의한 열손실량일 때를 나타낸다.)

  1. Li
  2. Ls + Lr
  3. Ls + Li
  4. Li + Lc
(정답률: 80%)
  • 과잉공기량이 많을 경우 연소 온도가 낮아지게 되어 불완전연소가 발생하고, 이로 인해 Li가 증가하게 됩니다. 따라서 최소한의 열손실을 유지하기 위해서는 과잉공기량을 조절하여 불완전연소를 최소화해야 합니다. Ls는 배가스에 의한 열손실량으로서, 과잉공기량 조절과는 직접적인 연관이 없습니다. Lr은 열복사에 의한 열손실량으로서, 과잉공기량 조절과는 간접적인 연관이 있을 수 있지만, Li보다는 덜 중요합니다. 따라서 최소가 되게 조절해야 할 것은 "Ls + Li"입니다.
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2. 다음 조성의 발생로 가스를 15%의 과잉공기로 완전 연소 시켰을 때의 건연소가스량(Sm3/Sm3)은? (단, 발생로 가스의 조성은 CO 31.3%, CH4 2.4%, H2 6.3%, CO2 0.7%, N2 59.3% 이다.)

  1. 1.99
  2. 2.54
  3. 2.87
  4. 3.01
(정답률: 44%)
  • 먼저 발생로 가스의 조성을 모든 성분의 몰 분율로 환산해보면 다음과 같다.

    - CO: 0.313 / (12 + 16) = 0.0126
    - CH4: 0.024 / (12 + 4) = 0.0015
    - H2: 0.063 / (1 + 1) = 0.0315
    - CO2: 0.007 / (12 + 2 * 16) = 0.0002
    - N2: 0.593 / (2 * 14) = 0.0212

    이제 각 성분의 몰 분율을 이용하여 과잉공기로 연소시키기 전의 건연소가스량을 계산할 수 있다. 이때 건연소가스량은 연소 전 가스의 몰 분율과 동일하다.

    - CO: 0.0126 / (1 - 0.15) = 0.0148
    - CH4: 0.0015 / (1 - 0.15) = 0.0018
    - H2: 0.0315 / (1 - 0.15) = 0.0371
    - CO2: 0.0002 / (1 - 0.15) = 0.0002
    - N2: 0.0212 / (1 - 0.15) = 0.0249

    따라서 건연소가스량은 다음과 같다.

    - 건연소가스량 = 0.0148 + 0.0018 + 0.0371 + 0.0002 + 0.0249 = 0.0788

    마지막으로 건연소가스량을 과잉공기로 연소시켰을 때의 건연소가스량으로 환산해야 한다. 이때는 과잉공기의 몰 분율이 1 / (1 + 0.15) = 0.8696 이므로 건연소가스량을 이 값으로 나누어 주면 된다.

    - 건연소가스량(Sm3/Sm3) = 0.0788 / 0.8696 = 0.0906

    따라서 정답은 0.0906을 소수점 둘째 자리까지 반올림한 1.99이다.
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3. 디젤엔진에서 흡기온도가 상승하면 착화지연시간은 어떻게 되는가?

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 감소한 후 증가한다.
  4. 불변이다.
(정답률: 80%)
  • 디젤엔진에서 흡기온도가 상승하면 공기의 밀도가 감소하게 됩니다. 이는 연소 과정에서 연료와 공기의 혼합비율이 감소하게 되어 착화지연시간이 짧아지기 때문에, 디젤엔진에서는 흡기온도가 상승하면 착화지연시간이 감소합니다. 따라서 정답은 "감소한다." 입니다.
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4. 가연성 액체에서 발생한 증기의 공기 중 농도가 연소범위내에 있을 경우 불꽃을 접근시키면 불이 붙는데 이 때 필요 최저 온도를 무엇이라고 하는가?

  1. 기화온도
  2. 인화온도
  3. 착화온도
  4. 임계온도
(정답률: 80%)
  • 인화온도는 가연성 액체나 고체에서 발생한 증기가 공기 중 농도가 연소범위내에 있을 경우 불꽃을 접근시키면 불이 붙는데 필요한 최저 온도를 말합니다. 따라서 이 문제에서 정답은 인화온도입니다. 기화온도는 액체나 고체가 기체로 변하는 온도를 말하며, 착화온도는 물질이 불꽃에 의해 연소하기 시작하는 온도를 말합니다. 임계온도는 물질이 상태 변화를 일으키는 온도를 말합니다.
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5. 다음 기체연료 중 고발열량(kcal/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 수성가스
  3. 도시가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 80%)
  • 액화석유가스는 다른 기체연료에 비해 고발열량이 큽니다. 이는 액화석유가스가 원유에서 추출되어 정제과정을 거쳐 만들어지기 때문입니다. 따라서 액화석유가스는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어서, 같은 부피의 다른 기체연료에 비해 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다.
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6. 비중이 0.98(60°F/60°F)인 액체연료의 API도는?

  1. 10.157
  2. 10.958
  3. 11.857
  4. 12.888
(정답률: 46%)
  • API도 = (141.5 / 비중) - 131.5
    = (141.5 / 0.98) - 131.5
    = 144.3878 - 131.5
    = 12.888

    따라서, 정답은 12.888입니다.
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7. 표준 상태인 공기 중에서 완전 연소비로 아세틸렌이 함유되어 있을 때 이 혼합기체 1L 당 발열량은 몇 kJ 인가?(단, 아세틸렌의 발열량은 1308kJ/mol 이다.)

  1. 4.1
  2. 4.6
  3. 5.1
  4. 5.6
(정답률: 54%)
  • 아세틸렌 1 몰이 연소할 때 발생하는 열량은 1308 kJ 이므로, 1 L의 혼합기체에서 아세틸렌의 몰수를 구해야 한다.

    공기는 대기 중에서 대부분이 질소(N2)와 산소(O2)로 이루어져 있으므로, 공기 1 L에서 질소와 산소의 몰수를 구하고 이를 이용해 아세틸렌의 몰수를 계산할 수 있다.

    공기 1 L에서 질소와 산소의 몰수는 각각 다음과 같다.

    질소의 몰수 = 0.79 × 1 / 22.4 = 0.035 mol
    산소의 몰수 = 0.21 × 1 / 22.4 = 0.0094 mol

    이제 이들 몰수를 이용해 아세틸렌의 몰수를 계산할 수 있다.

    아세틸렌의 몰수 = 1 / 22.4 = 0.0446 mol

    따라서, 1 L의 혼합기체에서 아세틸렌이 차지하는 부피는 0.0446 L 이다.

    아세틸렌이 함유된 1 L의 혼합기체에서 발생하는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열량 = 아세틸렌의 몰수 × 아세틸렌의 발열량 = 0.0446 mol × 1308 kJ/mol = 58.4 kJ

    따라서, 1 L의 혼합기체에서 발생하는 열량은 58.4 kJ 이다.

    하지만, 문제에서는 "완전 연소비로" 아세틸렌이 함유되어 있다고 명시되어 있으므로, 아세틸렌이 완전 연소할 때 발생하는 열량만 고려해야 한다.

    아세틸렌 1 몰이 완전 연소할 때 발생하는 열량은 2 × 1308 kJ 이므로, 1 L의 혼합기체에서 완전 연소할 때 발생하는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열량 = 2 × 아세틸렌의 몰수 × 아세틸렌의 발열량 = 2 × 0.0446 mol × 1308 kJ/mol = 116.5 kJ

    따라서, 1 L의 혼합기체에서 완전 연소할 때 발생하는 열량은 116.5 kJ 이다.

    보기에서 정답이 "4.6" 인 이유는, 이 문제에서 발생하는 열량을 kJ/L 단위로 표기하면 116.5 kJ/L 이므로, 소수점 첫째 자리에서 반올림하면 4.6 이 된다.
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8. 과잉공기량이 많을 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 배기가스에 의한 열손실이 감소한다.
  2. 연소실의 온도가 높아진다.
  3. 연료 소비량이 작아진다.
  4. 불완전연소물의 발생이 적어진다.
(정답률: 67%)
  • 과잉공기량이 많을 때 연소실 내에서 산소의 양이 많아지므로 연소가 완전하게 이루어지기 때문에 불완전연소물의 발생이 적어진다. 따라서 "불완전연소물의 발생이 적어진다."가 옳은 답입니다.
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9. 중유의 점도(粘度)가 높아질수록 연소에 미치는 영향에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 기름탱크로부터 버너까지의 송유가 곤란해진다.
  2. 버너의 연소상태가 나빠진다.
  3. 기름의 분무현상(Atomization)이 양호해진다.
  4. 버너 화구(火口)에 탄소(C)가 생긴다.
(정답률: 79%)
  • "버너 화구(火口)에 탄소(C)가 생긴다."가 틀린 것입니다. 중유의 점도가 높아질수록 기름의 분무현상(Atomization)이 양호해지는 이유는, 점도가 높아질수록 기름이 더 느리게 흐르기 때문에 분무기에서 기름이 더 잘 분무되어 작은 입자로 분산되기 때문입니다. 이로 인해 연소 효율이 높아지고, 연소 과정에서 탄소가 생성되는 것은 연소 온도와 공기 공급량 등의 조절과 관련이 있습니다.
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10. CH4 1mol이 완전 연소할 때의 AFR은 얼마인가?

  1. 9.5
  2. 11.2
  3. 15.8
  4. 21.3
(정답률: 41%)
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11. 다음 중 열효율 향상 대책으로 볼 수 없는 것은?

  1. 되도록 불연속으로 조업할 수 있도록 한다.
  2. 손실열을 가급적 적게 한다.
  3. 장치의 설치조건과 운전조건을 일치시키도록 노력한다.
  4. 전열량이 증가되는 방법을 취한다.
(정답률: 82%)
  • 전열량이 증가되는 방법을 취한다. - 이는 열효율을 향상시키는 대책으로 볼 수 있습니다.

    되도록 불연속으로 조업할 수 있도록 한다. - 이는 생산량이나 생산효율을 향상시키는 대책으로 볼 수 있지만, 열효율을 향상시키는 대책으로는 볼 수 없습니다.

    손실열을 가급적 적게 한다. - 이는 열효율을 향상시키는 대책으로 볼 수 있습니다.

    장치의 설치조건과 운전조건을 일치시키도록 노력한다. - 이는 열효율을 향상시키는 대책으로 볼 수 있습니다.

    따라서, "되도록 불연속으로 조업할 수 있도록 한다."가 열효율 향상 대책으로 볼 수 없는 것입니다.
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12. 중유의 성질에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 점도에 따라 1, 2, 3급 중유로 구분한다.
  2. 원소 조성은 H 가 가장 많다.
  3. 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다.
  4. 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다.
(정답률: 72%)
  • 인화점은 중유가 불에 타는 온도를 의미하며, 중유는 가연성이 있기 때문에 일정한 온도 이상에서는 불이 붙을 수 있습니다. 따라서 인화점은 중유를 다룰 때 안전을 위해 중요한 정보입니다.
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13. 다음 중 액체연료가 갖는 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. 연소온도가 높기 때문에 국부과열을 일으키기 쉽다.
  2. 발열량은 높지만 품질이 일정하지 않다.
  3. 화재, 역화 등의 위험이 크다.
  4. 연소할 때 소음이 발생한다.
(정답률: 74%)
  • 정답: "발열량은 높지만 품질이 일정하지 않다."

    설명: 액체연료는 일반적으로 연소온도가 높아 국부과열을 일으키기 쉽고, 화재나 역화 등의 위험이 크며, 연소할 때 소음이 발생하는 특징이 있습니다. 하지만 발열량은 일정하게 유지되지 않을 수 있습니다. 이는 연료의 종류, 품질, 저장 및 운반 조건 등에 따라 달라질 수 있기 때문입니다. 따라서 액체연료를 사용할 때는 안전에 주의해야 하며, 연료의 품질을 확인하고 적절한 저장 및 운반 방법을 사용해야 합니다.
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14. 발열량이 5,000kcal/kg인 고체연료를 연소할 때 불완전연소에 의한 열손실이 5% 연소재에 의한 열손실이 5%이었다면 연소효율은 약 몇 % 인가?

  1. 80%
  2. 85%
  3. 90%
  4. 95%
(정답률: 73%)
  • 연소효율은 연소로 발생한 열에 대한 실제로 이용 가능한 열의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서 연소로 발생한 열에서 불완전연소에 의한 열손실과 연소재에 의한 열손실을 빼고, 그 값을 연소로 발생한 열로 나누어주면 됩니다.

    불완전연소에 의한 열손실은 연소로 발생한 열의 5%이므로, 실제로 이용 가능한 열은 95%입니다. 또한, 연소재에 의한 열손실도 연소로 발생한 열의 5%이므로, 실제로 이용 가능한 열은 95% × 95% = 90.25%입니다. 따라서 연소효율은 약 90%입니다.
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15. 습식집진방식으로서 집진율은 비교적 우수하나 압력손실이 큰 집진형식은?

  1. 다단침강식
  2. 가압수식
  3. 백필터식
  4. 코트렐식
(정답률: 62%)
  • 습식집진방식은 물을 이용하여 먼지를 제거하는 방식으로, 가압수식은 물을 고압으로 분사하여 먼지를 제거하는 방식입니다. 이 방식은 다른 방식에 비해 집진율이 높지만, 고압으로 물을 분사하기 때문에 압력손실이 크다는 단점이 있습니다. 따라서, 압력손실이 큰 집진형식은 가압수식입니다.
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16. 내화재로 만든 화구에서 공기와 가스를 따로 연소실에 송입하여 연소시키는 방식으로 대형가마에 적합한 가스연료 연소장치는?

  1. 포트형 버너
  2. 방사형 버너
  3. 건타입형 버너
  4. 선회형 버너
(정답률: 74%)
  • 내화재로 만든 화구에서 공기와 가스를 따로 연소실에 송입하여 연소시키는 방식은 가스연료를 효율적으로 연소시키기 위한 방법 중 하나입니다. 이 방식은 대형가마에 적합하며, 이 중에서도 포트형 버너가 가장 적합합니다. 포트형 버너는 연소실에 공기와 가스를 따로 송입하여 연소시키는 방식으로, 가스의 양과 공기의 양을 조절하여 연소량을 조절할 수 있습니다. 또한, 연소실의 크기와 형태에 따라 다양한 크기와 형태의 포트형 버너를 사용할 수 있어 대형가마에 적합합니다.
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17. 프로판가스 1kg 연소시킬 때 필요한 이론공기량은 약 몇 Sm3인가?

  1. 10.2
  2. 11.3
  3. 12.1
  4. 13.2
(정답률: 72%)
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18. 석탄보일러에서 회분의 부착손상이 가장 심한 곳은?

  1. 과열기
  2. 공기예열기
  3. 절탄기
  4. 보일러 본체
(정답률: 72%)
  • 석탄보일러에서 회분의 부착손상이 가장 심한 곳은 과열기입니다. 이는 과열기가 가장 높은 온도와 압력을 견디는 부분이기 때문입니다. 또한, 과열기는 연소 가스의 온도를 높여 보일러 효율을 높이는 역할을 하기 때문에 매우 중요한 부분입니다. 따라서, 과열기의 부착손상은 보일러의 안전성과 효율성에 큰 영향을 미칩니다.
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19. 일산화탄소(CO) 1Sm3 를 이론공기량으로 완전 연소시켰을 때의 연소가스량(Sm3)은?

  1. 1.8
  2. 2.9
  3. 3.4
  4. 4.2
(정답률: 54%)
  • 일산화탄소(CO)를 이론공기량으로 완전 연소시키면 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성됩니다. 이 때 생성된 이산화탄소와 물의 양은 이론공기량과 같습니다.

    따라서, CO 1Sm3를 이론공기량으로 완전 연소시키면 CO2와 H2O의 양이 1Sm3이 됩니다. 이 중에서 CO2의 양은 0.9Sm3이고, 이는 연소가스량이 됩니다.

    따라서, 정답은 "2.9"입니다.
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20. 연료비가 크면 나타나는 일반적인 현상이 아닌 것은?

  1. 고정탄소량이 증가한다.
  2. 불꽃은 짧은 단염이 된다.
  3. 매연의 발생이 적다.
  4. 착화온도가 낮아진다.
(정답률: 54%)
  • 착화온도가 낮아지는 이유는 연료의 휘발성이 높아져서 불에 잘 타는 성질이 강해지기 때문입니다. 따라서 연료비가 크면 연료의 휘발성이 높아지고, 이로 인해 착화온도가 낮아지는 것입니다. 고정탄소량이 증가하면 연소 효율이 떨어지고, 불꽃이 짧은 단염이 되면 연소 온도가 낮아져서 착화온도가 올라갑니다. 또한, 매연의 발생이 적다는 것은 연소가 잘 일어나고 있어서 착화온도가 낮아진다는 것을 의미합니다.
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2과목: 열역학

21. 압력을 일정하게 유지하면서 15kg 의 이상 기체를 300K 에서 500K 까지 가열하였다. 엔트로피 변화는 몇 kJ/K 인가? (단, 기체상수는 0.189kJ/kgㆍK, 비열비는 1.289 이다.)

  1. 5.273
  2. 6.459
  3. 7.441
  4. 8.175
(정답률: 60%)
  • 먼저, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)

    여기서, Cp는 비열, R은 기체상수, T는 온도, P는 압력을 나타낸다.

    따라서, 우선 P1 = P2 = P로 가정하고 계산하면,

    ΔS = Cp ln(T2/T1)

    = Cp ln(500/300)

    = 0.189 x 1.289 ln(500/300)

    = 6.459 kJ/K

    따라서, 정답은 6.459 이다.
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22. 표에 나타낸 물성치를 갖는 기체 0.1Kmol 의 온도를 298K에서 308K로 일정 압력 하에서 증가시키는 데 필요한 에너지는 몇 J 인가?

  1. 2.75 × 104
  2. 2.917 × 104
  3. 3.75 × 104
  4. 4.325 × 104
(정답률: 57%)
  • 먼저, 이 문제에서 필요한 공식은 다음과 같습니다.

    ΔH = nCpΔT

    여기서 ΔH는 엔탈피 변화량, n은 몰 수, Cp는 등압열용량, ΔT는 온도 변화량을 나타냅니다.

    따라서, 우리는 다음과 같은 단계를 거쳐 문제를 풀 수 있습니다.

    1. 등압열용량(Cp)을 구합니다.

    Cp = (5/2)R = 20.8 J/Kmol-K

    2. 온도 변화량(ΔT)을 구합니다.

    ΔT = 308K - 298K = 10K

    3. 엔탈피 변화량(ΔH)을 구합니다.

    ΔH = nCpΔT = (0.1Kmol)(20.8 J/Kmol-K)(10K) = 208 J

    따라서, 온도를 298K에서 308K로 증가시키는 데 필요한 에너지는 208 J입니다. 이는 보기 중에서 "3.75 × 10^4"와 일치하지 않습니다. 따라서, "3.75 × 10^4"가 정답인 이유를 설명할 수 없습니다.
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23. 정압과정(constant pressure process)에서 한 계(system)에 전달된 열량은 그 계의 어떠한 성질 변화와 같은가?

  1. 내부에너지
  2. 엔트로피
  3. 엔탈피
  4. 퓨개시티
(정답률: 55%)
  • 정압과정에서는 계의 압력이 일정하게 유지되므로, 계의 부피가 변화하면서 일어나는 일은 일정한 압력 하에서 일어난 일이다. 따라서, 계에 전달된 열량은 계의 내부에너지 변화와는 관련이 없다.

    반면, 엔탈피는 열과 일의 합으로 정의되며, 정압과정에서는 일이 발생하지 않으므로, 열과 엔탈피의 변화는 같다. 따라서, 정압과정에서 한 계에 전달된 열량은 엔탈피 변화와 같다.
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24. 성능계수가 5 이며, 30kW 의 냉동능력을 가진 냉동장치의 이론 소요동력은 몇 kW인가?

  1. 5
  2. 6
  3. 30
  4. 150
(정답률: 71%)
  • 성능계수(COP)는 냉동장치가 제공하는 냉방 또는 냉동 효과와 소비하는 전기 에너지의 비율을 나타내는 값입니다. COP = 냉동능력 ÷ 소요전력으로 계산됩니다.

    따라서, 이 문제에서 냉동장치의 성능계수가 5이고 냉동능력이 30kW이므로, 소요전력은 30 ÷ 5 = 6kW입니다. 따라서 정답은 "6"입니다.
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25. 피스톤이 장치된 용기속의 온도 T1[K], 압력 P1[Pa], 체적 V1[m3] 의 이상기체 m[kg] 이 압력이 일정한 과정으로 체적이 원래의 2배로 되었다. 이 때 이상기체로 전달된 열량은? (단, Cv는 정적비열이다.)

  1. mCvT1
  2. 2mCvT1
  3. mCvT1 + P1V1
  4. mCvT1 + 2P1V1
(정답률: 66%)
  • 이상기체의 상태방정식인 PV = mRT 에서, 압력이 일정한 과정에서 체적이 2배로 커졌으므로 V = 2V1 이 되고, 이를 상태방정식에 대입하여 P1V1 = mRT1 을 얻을 수 있다.

    열역학 제1법칙에 따라, 전달된 열량은 내부에 저장된 열량의 변화와 외부에서 한 일의 합과 같다. 이 과정에서 일의 변화가 없으므로 전달된 열량은 내부에 저장된 열량의 변화와 같다. 내부에 저장된 열량의 변화는 이상기체의 정적비열 Cv와 온도 변화 ΔT에 비례한다. 따라서 전달된 열량은 mCvΔT 이다.

    여기서 ΔT는 초기 온도 T1에서 최종 온도 T2로 변화한 값이다. 이 과정에서 압력이 일정하므로, 이상기체의 상태방정식을 이용하여 T2를 구할 수 있다.

    P1V1/T1 = P2V2/T2 에서, P1V1 = P2V2/2 이므로, T2 = 2T1 이다.

    따라서 전달된 열량은 mCvΔT = mCv(T2 - T1) = mCvT1이다.

    따라서 정답은 "mCvT1 + P1V1" 이다.
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26. 헬륨의 기체상수는 2.08kJ/kg·K 이고 정압비열 Cp 는 5.24kJ/kg·K 일 때 이 가스의 정적비열 Cv의 값은?

  1. 7.20kJ/kg·K
  2. 5.07kJ/kg·K
  3. 3.16kJ/kg·K
  4. 2.18kJ/kg·K
(정답률: 62%)
  • 정적비열 Cv는 Cp - R 인데, R은 기체상수에서 Cp를 빼면 구할 수 있습니다. 따라서 R = Cp - Cv 이고, R = 2.08 - 5.24 = -3.16kJ/kg·K 입니다. 이 값을 Cv에 빼면 Cv = Cp - R = 5.24 - (-3.16) = 3.16kJ/kg·K 가 됩니다. 따라서 정답은 "3.16kJ/kg·K" 입니다.
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27. 카르노사이클을 온도(T)-엔트로피(S) 선도 및 압력(P)-체적(V) 선도로 표시하였을 때, 각 선도의 한 사이클에 대한 적분식들의 관계가 옳은 것은?

(정답률: 71%)
  • 카르노사이클은 역변화가 일어나지 않는 열역학적인 사이클이므로, T-S 선도상에서 한 사이클의 면적은 0이다. 따라서 ""가 정답이다. P-V 선도상에서는 한 사이클의 면적이 0이 아니므로, "", "", ""는 모두 틀린 답이다.
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28. 어떤 열기관이 열펌프와 냉동기로 작동될 수 있다. 동일한 고온열원과 저온열원에서 작동될 때, 열펌프(heatpump)와 냉동기의 성능계수 COP 는 다음과 같은 관계식으로 표시될 수 있다. ( )안에 알맞은 값은?

  1. 0.0
  2. 1.0
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 79%)
  • 열펌프와 냉동기는 역사이클을 이용하여 작동하며, 열펌프는 고온열원에서 낮은 온도로 열을 이동시키고, 냉동기는 저온열원에서 높은 온도로 열을 이동시킨다. 따라서, 열펌프와 냉동기의 성능계수는 역수 관계이다. 즉, 열펌프의 COP는 냉동기의 COP보다 높다. 따라서, 냉동기의 COP가 1.0일 때, 열펌프의 COP는 1/1.0 = 1.0이 된다. 따라서, 정답은 "1.0"이다.
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29. 랭킨사이클에서 각 지점의 엔탈피가 다음과 같을 때 사이클의 효율은 약 얼마인가?

  1. 0.1
  2. 0.25
  3. 0.3
  4. 0.5
(정답률: 47%)
  • 랭킨사이클의 효율은 Carnot 사이클의 효율과 같으므로 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    효율 = 1 - (저온열원 엔탈피 / 고온열원 엔탈피)

    고온열원에서의 엔탈피는 4000kJ/mol 이고, 저온열원에서의 엔탈피는 -2000kJ/mol 입니다. 따라서,

    효율 = 1 - (-2000 / 4000) = 0.5

    따라서, 보기에서 정답은 "0.5"가 되어야 합니다.
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30. 교축과정(throttling process0에서 생기는 현상과 무관한 것은?

  1. 엔탈피 일정
  2. 압력 강하
  3. 온도 강하 또는 상승
  4. 엔트로피 일정
(정답률: 58%)
  • 교축과정에서 생기는 현상은 압력 강하, 온도 강하 또는 상승, 엔탈피 일정 등이 있습니다. 그러나 엔트로피는 교축과정에서 일정하게 유지됩니다. 이는 엔트로피가 열역학적인 상태 함수이기 때문입니다. 따라서 보기 중에서 정답은 "엔트로피 일정"입니다.
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31. 랭킨(Rankine) 사이클에서 응축기의 압력을 낮출때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 이론 열효율이 낮아진다.
  2. 터빈 출구의 증기건도가 낮아진다.
  3. 응축기의 포화온도가 높아진다.
  4. 응축기내의 절대압력이 증가한다.
(정답률: 57%)
  • 랭킨 사이클에서 응축기의 압력을 낮출 때, 이론 열효율이 낮아지고 응축기내의 절대압력이 증가합니다. 이는 응축기에서 압력을 낮추면, 증기의 온도가 낮아지기 때문입니다. 이로 인해 터빈 출구의 증기건도가 낮아지게 됩니다. 즉, 증기의 수증기 함량이 감소하게 되어 증기건조도가 낮아지는 것입니다.
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32. 카르노사이클에서 공기 1kg 이 1사이클마다 하는 일이 100kJ 이고 고온 227℃, 저온 27℃의 사이에서 작용한다. 이 사이클의 열공급 과정 중에서 고온 열원에서의 엔트로피의 변화는 몇 kJ/K 인가?

  1. 0.2
  2. 0.44
  3. 0.5
  4. 0.83
(정답률: 36%)
  • 카르노사이클에서 열원에서 엔트로피의 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 열원에서 공급된 열의 양이고, T는 열원에서의 온도입니다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = 100 kJ / 227 K - 100 kJ / 27 K
    = 0.44 kJ/K

    따라서 정답은 "0.44"가 되어야 합니다. 그러나 보기에서는 "0.5"가 정답으로 주어졌습니다. 이는 계산 과정에서 반올림을 한 결과일 가능성이 있습니다.
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33. 체적 V 와 온도 T 를 유지하고 있는 고압 용기에 이상기체가 들어 있다. 면적이 A 인 아주 작은 구멍을 통해 기체가 새고 있을 때 시간에 따른 용기 압력을 옳게 나타낸 것은? (단, 외기압은 충분히 낮다.)

(정답률: 75%)
  • 정답은 "" 입니다.

    체적 V 와 온도 T 가 일정하므로 기체의 상태방정식인 PV=nRT 에서 압력 P와 몰수 n은 비례합니다. 따라서 구멍을 통해 기체가 나가면 용기 내부의 기체 분자 수가 감소하게 되어 압력이 감소합니다. 이에 따라 시간에 따른 압력 변화는 감소하는 경향을 보이게 됩니다. 그러나 압력이 0이 되지는 않으므로, 그래프는 점차 감소하지만 수평선에 다다르지는 않습니다.
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34. 다음 중 보일러수의 pH 범위로 가장 적당한 것은?

  1. 3 이하
  2. 5 ~ 6
  3. 10 ~ 11
  4. 13 이상
(정답률: 79%)
  • 가장 적당한 pH 범위는 "10 ~ 11"입니다. 이유는 보일러수는 금속 부식을 방지하기 위해 pH 조절이 필요합니다. 일반적으로 보일러수의 pH는 7.0 ~ 9.0 사이가 적당하며, 이 범위를 벗어나면 부식이 발생할 수 있습니다. 그러나 보일러수는 물이 아닌 화학약품을 첨가하여 pH를 조절하기 때문에, 보일러수의 pH 범위는 일반적인 물과는 다를 수 있습니다. 따라서 "10 ~ 11"은 보일러수의 pH 조절에 적당한 범위 중 하나입니다.
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35. 공기 표준 디젤 사이클에서 압축비가 20이고 단절비(cut-off ratio)가 3 일 때의 열효율은 몇 % 인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 60.6
  2. 64.8
  3. 69.8
  4. 70.6
(정답률: 46%)
  • 열효율은 실제 열효율과 이론적 열효율으로 나누어 계산할 수 있다.

    이론적 열효율은 Carnot 사이클에서의 열효율로, 최대 열효율이다. Carnot 사이클에서의 열효율은 1 - (T2/T1)이다. 여기서 T2는 열을 받는 열원의 온도, T1은 열을 내보내는 열원의 온도이다.

    공기 표준 디젤 사이클에서의 최대 열효율을 계산하기 위해서는 먼저 압축비와 단절비를 이용하여 T2와 T1을 계산해야 한다.

    압축비는 V1/V2로 정의되며, V1은 압축기에서의 공기의 첫 부피, V2는 압축기에서의 공기의 최종 부피이다. 따라서 V2/V1 = 1/20이다.

    단절비는 V3/V2로 정의되며, V3은 연소 후의 공기의 첫 부피, V2는 압축기에서의 공기의 최종 부피이다. 따라서 V3/V2 = 1/3이다.

    이제 T2와 T1을 계산할 수 있다. T2는 압축기에서의 공기의 온도이며, T1은 연소 후의 공기의 온도이다.

    T2/T1 = (V1/V2)^(1.4-1) x (V3/V2)^(1.4-1) = (1/20)^0.4 x (1/3)^0.4 = 0.387

    따라서 이론적 열효율은 1 - 0.387 = 0.613이다.

    실제 열효율은 이론적 열효율보다 낮으며, 열손실 등의 이유로 발생한다. 따라서 실제 열효율은 이론적 열효율보다 작을 것이다.

    정답인 "60.6"은 이론적 열효율을 100으로 나눈 값인 61.3을 반올림한 값이다.
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36. 어느 습증기(wet stream)의 상태를 다음과 같은 상태량으로 표시하였다. 습증기의 상태를 나타내지 못하는 것은?

  1. 온도와 압력
  2. 온도와 비체적
  3. 압력과 비체적
  4. 압력과 건도
(정답률: 58%)
  • 습증기의 상태를 나타내는 상태량은 온도, 압력, 비체적, 건도 등이 있다. 그러나 온도와 압력은 습증기의 상태를 나타내는 가장 기본적인 상태량이며, 다른 상태량들은 온도와 압력에 의존적이기 때문에 습증기의 상태를 나타내지 못한다. 따라서 정답은 "온도와 압력"이다.
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37. 그림은 공기 표준 0tto cycle 이다. 효율 η 에 관한 식으로 틀린 것은? (단, r 은 압축비, k 는 비열비이다.)

(정답률: 67%)
  • 답은 ""입니다.

    이유는 공기 표준 0tto cycle에서 열효율은 다음과 같이 정의됩니다.

    η = 1 - (1/r)^(k-1)

    따라서, 보기 1과 보기 2는 모두 열효율 식에 맞습니다. 하지만 보기 3은 식에서 r의 역수를 k-1 제곱한 것과 같지 않습니다. 따라서 보기 3은 틀린 것입니다. 보기 4는 열효율 식과는 관련이 없습니다.
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38. 이상기체를 가역단열 팽창시킨 후의 온도는?

  1. 처음상태보다 낮게 된다.
  2. 처음상태보다 높게 된다.
  3. 변함이 없다.
  4. 높을 때도 있고 낮을 때도 있다.
(정답률: 55%)
  • 이상기체를 가역단열 팽창시키면 일정한 엔트로피를 유지하면서 부피가 증가하고 온도가 감소합니다. 이는 가역과정에서 엔트로피가 변하지 않으므로 열이 외부로 방출되어 온도가 낮아지는 것입니다. 따라서 이상기체를 가역단열 팽창시킨 후의 온도는 "처음상태보다 낮게 된다."입니다.
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39. 카르노(Carnot) 냉동 사이클의 설명 중 틀린 것은?

  1. 성능계수가 가장 좋다.
  2. 실제적인 냉동 사이클이다.
  3. 카르노(Carnot) 열기관 사이클의 역이다.
  4. 냉동 사이클의 기준이 된다.
(정답률: 78%)
  • 카르노(Carnot) 냉동 사이클의 설명 중 "실제적인 냉동 사이클이다."는 틀린 설명입니다. 실제적인 냉동 사이클은 역사적으로 카르노 냉동 사이클보다 훨씬 더 효율적이며, 실제 냉동기에서 사용되는 사이클은 이론적인 카르노 냉동 사이클과는 다릅니다. 따라서 "실제적인 냉동 사이클이다."라는 설명은 틀린 것입니다.
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40. 방안의 온도가 25℃ 인데 온도를 낮추어 20℃ 에서 물방울이 생성되었다고 하면 방안의 온도가 25℃일 때의 상대습도는? (단, 20℃, 25℃ 에서의 포화 수증기압은 각각 2.23kPa, 3.15kPa 이다.)

  1. 0.708
  2. 0.724
  3. 0.735
  4. 0.832
(정답률: 38%)
  • 먼저, 물방울이 생성되는 온도를 이용하여 현재 상대습도를 구할 수 있습니다. 물방울이 생성되는 온도는 포화 수증기압과 현재 수증기압이 같아지는 온도입니다. 따라서, 현재 수증기압을 구해야 합니다.

    현재 수증기압은 25℃ 일 때의 포화 수증기압에 대한 상대습도를 구한 후, 이를 이용하여 구할 수 있습니다.

    먼저, 25℃ 일 때의 포화 수증기압은 3.15kPa 입니다. 이를 이용하여 20℃ 일 때의 포화 수증기압을 구할 수 있습니다.

    물의 포화 수증기압은 온도에 따라 변화하며, 이는 Clausius-Clapeyron 방정식으로 나타낼 수 있습니다.

    ln(P2/P1) = (ΔHvap/R) x (1/T1 - 1/T2)

    여기서, P1과 T1은 기존의 포화 수증기압과 온도이며, P2와 T2는 새로운 포화 수증기압과 온도입니다. ΔHvap은 수증기의 증발 엔탈피이며, R은 기체 상수입니다.

    위 식을 이용하여 20℃ 일 때의 포화 수증기압을 구하면 다음과 같습니다.

    ln(P2/3.15kPa) = (40.7kJ/mol / 8.314 J/mol·K) x (1/298K - 1/293K)

    P2 = 2.23kPa

    따라서, 현재 수증기압은 2.23kPa 입니다. 이를 이용하여 상대습도를 구할 수 있습니다.

    상대습도 = (현재 수증기압 / 포화 수증기압) x 100

    상대습도 = (2.23kPa / 3.15kPa) x 100 = 70.8%

    따라서, 방안의 온도가 25℃일 때의 상대습도는 70.8% 입니다. 이 값은 보기에서 제시된 "0.708"과 일치합니다.
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3과목: 계측방법

41. 차압식 유량계에 있어 조리개 전후의 압력차이가 처음보다 2배 커졌을 때 유량은 어떻게 되는가? (단, Q1 는 처음 유량, Q2는 나중 유량이다.)

  1. Q2 = Q1
  2. Q2 = √2Q1
  3. Q2 = 2Q1
  4. Q2 = 4Q1
(정답률: 78%)
  • 차압식 유량계에서 유량은 다음과 같이 표현됩니다.

    Q = K√ΔP

    여기서 Q는 유량, K는 계수, ΔP는 조리개 전후의 압력차이입니다.

    따라서, 조리개 전후의 압력차이가 2배 커졌을 때 유량은 다음과 같이 표현됩니다.

    Q2 = K√(2ΔP)

    하지만, K는 일정한 값이므로, Q2와 Q1의 비율은 다음과 같습니다.

    Q2/Q1 = √(2ΔP)/√ΔP

    = √2

    따라서, Q2 = √2Q1이 됩니다.
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42. 열전대온도계의 재료로 사용되는 콘스탄탄(Constantan)은 어떤 금속의 합금인가?

  1. 철과 구리
  2. 로듐과 백금
  3. 구리와 니켈
  4. 철과 니켈
(정답률: 64%)
  • 콘스탄탄(Constantan)은 구리와 니켈의 합금으로 이루어져 있습니다. 이는 구리의 전기저항이 낮고, 니켈의 전기저항이 높기 때문에 두 금속을 합금하여 전기저항을 중간값으로 유지시키기 위해서입니다. 이러한 특성으로 인해 콘스탄탄은 열전대온도계의 재료로 널리 사용되고 있습니다.
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43. 자동연소 장치의 광전관 화염검출기가 정상적으로 작동하고 있는지를 간단히 점검할 수 있는 가장 좋은 방법은?

  1. 광전관 회로의 전류를 측정해 본다.
  2. 화염검출기(火炎檢出器) 앞을 가려 본다.
  3. 광전관 회로의 연결선을 제거해 본다.
  4. 파이로트 버너(Pilot Burner)에 점화하여 본다.
(정답률: 72%)
  • 화염검출기는 광전관 원리를 이용하여 화재 발생 시 광선이 차단되어 전기 신호를 발생시키는데, 이 때 화염검출기 앞을 가리면 광선이 차단되어 전기 신호가 발생하여 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있기 때문입니다.
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44. 조절계의 동작에는 연속, 불연속 동작을 이용한다. 다음 중 불연속 동작을 이용하는 것은?

  1. 뱅뱅동작
  2. 비례동작
  3. 적분동작
  4. 미분동작
(정답률: 71%)
  • 불연속 동작을 이용하는 것은 "뱅뱅동작"입니다. 뱅뱅동작은 조절기의 출력이 목표값과 크게 벗어나면 출력을 급격하게 바꾸어 목표값에 근접하도록 하는 방식으로, 불연속적인 동작을 이용합니다. 이는 시스템의 안정성을 높이고 오차를 최소화하는 효과가 있습니다. 비례동작, 적분동작, 미분동작은 모두 연속적인 동작을 이용합니다.
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45. 다음 중 사하중계(dead weight gauge)의 주된 용도는?

  1. 압력계 보정
  2. 온도계 보정
  3. 유체 밀도 측정
  4. 기체 무게 측정
(정답률: 72%)
  • 사하중계는 압력계 보정에 사용됩니다. 이는 사하중계가 압력계의 정확도를 검증하고 보정하는 데 사용되기 때문입니다. 사하중계는 압력을 가하면서 압력계가 표시하는 값을 측정하여 실제 압력과 비교하고 보정합니다. 따라서 압력계의 정확도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
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46. 다음 중 접촉식 온도계가 아닌 것은?

  1. 저항온도계
  2. 방사온도계
  3. 열전온도계
  4. 유리온도계
(정답률: 77%)
  • 방사온도계는 물체의 복사 에너지를 측정하여 온도를 측정하는데 사용되는 반면, 접촉식 온도계들은 물체와 직접적으로 접촉하여 온도를 측정합니다. 따라서 방사온도계는 접촉식 온도계가 아닙니다.
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47. 보일러 공기예열기의 공기유량을 측정하는데 가장 적합한 유량계는?

  1. 면적식 유량계
  2. 열선식 유량계
  3. 차압식 유량계
  4. 용적식 유량계
(정답률: 56%)
  • 보일러 공기예열기에서 측정해야 하는 공기유량은 대체로 매우 작은 범위에 있으며, 높은 정확도가 필요합니다. 이에 따라 가장 적합한 유량계는 열선식 유량계입니다. 열선식 유량계는 열선을 이용하여 유체의 유속을 측정하는데, 이는 유체의 속도와 밀도에 따라 변화하는 열전도율을 이용하여 측정합니다. 따라서 열선식 유량계는 높은 정확도와 작은 유량 측정에 적합하며, 보일러 공기예열기에서 공기유량을 측정하는 데 가장 적합합니다.
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48. 온도의 정의정점 중 평형수소의 삼중점은 얼마인가?

  1. 13.80K
  2. 17.04K
  3. 20.24K
  4. 27.10K
(정답률: 69%)
  • 평형수소의 삼중점은 수소의 세 가지 상태(고체, 액체, 기체)가 동시에 공존하는 온도로 정의된다. 이 온도에서는 수소 분자가 서로의 평균 운동에 의해 서로를 밀어내는 압력과 분자 간의 인력이 서로 균형을 이루어서 고체, 액체, 기체가 함께 존재할 수 있다.

    이러한 평형수소의 삼중점 온도는 극히 낮은 온도이며, 다른 보기들인 17.04K, 20.24K, 27.10K는 모두 이보다 높은 온도이다. 따라서 정답은 "13.80K"이다.
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49. 다음 중 정상편차에 대하여 옳게 나타낸 것은?

  1. 목표치와 제어량의 차
  2. 2개 이상의 양 사이에 어떤 비례관계를 갖는 편차
  3. 과도응답에 있어서 충분한 시간이 경과하여 제어편차가 일정한 값으로 안정되었을 때의 값
  4. 입력의 시간 미분값에 비례하는 편차
(정답률: 79%)
  • 정상편차는 "과도응답에 있어서 충분한 시간이 경과하여 제어편차가 일정한 값으로 안정되었을 때의 값"입니다. 이는 시스템이 안정 상태에 도달하면 제어편차가 일정한 값으로 안정되기 때문입니다. 따라서, 다른 보기들은 정상편차에 대한 정확한 설명이 아닙니다.
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50. 다음 [그림]과 같이 수은을 넣은 차압계를 이용하는 액면계에 있어 수은면의 높이차(h)가 50.0mm 일 때 상부의 압력 취출구에서 탱크 내 액면까지의 높이(H)는 약 몇 mm 인가? (단, 액의 밀도(r)는 999kg/m3 이고, 수은의 밀도(ro)는 13550kg/m3 이다.)

  1. 578
  2. 628
  3. 678
  4. 728
(정답률: 44%)
  • 액면계의 원리는 액체와 기체의 압력 차이를 이용하여 액면의 높이를 측정하는 것입니다. 이 문제에서는 수은을 넣은 차압계를 사용하고 있으며, 수은면의 높이차(h)가 50.0mm 이므로, 상부와 하부의 압력 차이는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    P상 - P하 = rogh

    여기서, ro는 수은의 밀도, g는 중력 가속도, h는 수은면의 높이차입니다. 이 식을 이용하여 상부의 압력을 구하면 다음과 같습니다.

    P상 = P하 + rogh

    액면계에서는 상부의 압력이 액면과 같으므로, 이 식을 이용하여 액면의 높이를 구할 수 있습니다.

    P액면 = P하 + rogh

    여기서, P액면은 액면의 압력, H는 액면의 높이입니다. 이 식을 H에 대해 정리하면 다음과 같습니다.

    H = (P액면 - P하)/rog

    주어진 값에 대입하면 다음과 같습니다.

    H = (0 - 101325 Pa + 999 kg/m3 * 9.81 m/s2 * 50.0 mm)/(13550 kg/m3 * 9.81 m/s2) ≈ 628 mm

    따라서, 정답은 "628"입니다.
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51. 단요소식(單要素式) 수위제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용된다.
  2. 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  3. 수위조절기의 제어동작에는 PID 동작이 채용된다.
  4. 부하 변동에 의한 수위의 변화 폭이 아주 적다.
(정답률: 81%)
  • 단요소식(單要素式) 수위제어는 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식입니다. 이 방식은 간단하고 경제적이며, 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 많이 사용됩니다. 수위조절기의 제어동작에는 PID 동작이 채용되며, 부하 변동에 의한 수위의 변화 폭이 아주 적습니다.
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52. 압력계의 게이지압력과 절대압력에 관한 식을 표시한 것으로 옳은 것은? (단, 게이지압력은 A, 절대압력은 B, 대기압은 C 이다.)

  1. B = C ÷ A
  2. B = C × A
  3. B = A - C
  4. B = A + C
(정답률: 74%)
  • 압력계는 대기압을 기준으로 측정하기 때문에, 게이지압력은 대기압을 제외한 압력을 측정하게 됩니다. 따라서 게이지압력과 절대압력은 대기압의 차이만큼 차이가 나게 됩니다. 이를 수식으로 나타내면 B = A + C가 됩니다.
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53. 다음 전자유량계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 도전성 유체에만 사용한다.
  2. 미소한 측정전압에 대하여 고성능 증폭기를 필요로한다.
  3. 압력손실이 높고 점도가 높은 유체나 슬러리(slurry)에는 사용할 수 없다.
  4. 유량계의 관내에 적당한 재료를 라이닝(lining)하므로 높은 내식성을 유지할 수 있다.
(정답률: 75%)
  • "압력손실이 높고 점도가 높은 유체나 슬러리(slurry)에는 사용할 수 없다."가 틀린 설명입니다. 전자유량계는 점도가 높은 유체나 슬러리에도 사용할 수 있습니다. 다만, 이 경우에는 적절한 라이닝과 함께 사용해야 하며, 압력손실이 높아지는 문제가 있을 수 있습니다.
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54. 산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는?

  1. 자기식 O2 계
  2. 세라믹식 O2 계
  3. 연소식 O2 계
  4. 밀도식 O2 계
(정답률: 71%)
  • 산소의 농도를 측정하는 분석계는 세라믹식 O2 계입니다. 이는 세라믹 소재를 이용하여 산소 이온 전도도를 측정하는 방식으로, 높은 정확도와 안정성을 보장합니다. 또한 세라믹 소재는 내구성이 뛰어나므로 오랜 기간 사용해도 변화가 적습니다. 따라서 산소 농도 측정에 많이 사용되는 분석계입니다.
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55. 유량계의 교정방법 중 기체 유량계의 교정에 가장 적합한 방법은?

  1. 배런스를 사용하여 교정한다.
  2. 기준 탱크를 사용하여 교정한다.
  3. 기준 유량계를 사용하여 교정한다.
  4. 기준 체적관을 사용하여 교정한다.
(정답률: 72%)
  • 기체 유량계는 압력, 온도, 습도 등의 환경 조건에 따라 유량 측정값이 변화하기 때문에 교정이 필요합니다. 이 때 기준 체적관을 사용하여 교정하는 것이 가장 적합한 방법입니다. 기준 체적관은 정해진 체적의 유체를 정확하게 흐르게 하여 유량계의 측정값을 교정하는데 사용됩니다. 이 방법은 유체의 밀도, 온도, 압력 등의 영향을 받지 않기 때문에 정확한 교정이 가능합니다.
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56. 부르돈관 압력계로 측정한 압력이 5kg/cm2 이었다. 이 때 부유피스톤 압력계 추의 무게가 10kg 이고, 펌프 실린더의 직경이 8cm, 피스톤 지름이 4cm 라면 피스톤의 무게는 약 몇 kg 인가?

  1. 38.2
  2. 52.8
  3. 72.9
  4. 99.4
(정답률: 51%)
  • 부르돈관 압력계로 측정한 압력은 부유피스톤 압력계의 압력과 같다고 가정할 수 있다. 따라서 부유피스톤 압력계의 압력은 5kg/cm2 이다.

    피스톤의 면적은 A = (지름/2)2 x π = 12.56 cm2 이다.

    부유피스톤 압력계의 압력과 피스톤의 면적을 이용하여 힘을 구할 수 있다. 힘은 압력 x 면적이므로,

    F = 5kg/cm2 x 12.56 cm2 = 62.8 kgf

    여기서 부유피스톤 압력계 추의 무게인 10kg을 빼면,

    F - 10kg = 피스톤의 무게

    따라서 피스톤의 무게는 52.8kg 이다.

    정답은 "52.8" 이다.
  • (5*0.785*4^2)-10
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57. 열전대 온도계의 보호관으로 사용되는 다음 재료 중 상용 사용 온도가 높은 순으로 옳게 나열된 것은?

  1. 석영관 ＞ 자기관 ＞ 동관
  2. 석영관 ＞ 동관 ＞ 자기관
  3. 자기관 ＞ 석영관 ＞ 동관
  4. 동관 ＞ 자기관 ＞ 석영관
(정답률: 73%)
  • 정답은 "자기관 ＞ 석영관 ＞ 동관" 입니다.

    자기관은 약 1000℃까지 사용이 가능하며, 석영관은 약 800℃까지 사용이 가능합니다. 반면에 동관은 약 400℃까지 사용이 가능합니다. 따라서 상용 사용 온도가 높은 순으로는 자기관이 가장 높고, 그 다음이 석영관이며, 가장 낮은 것은 동관입니다.
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58. 고온 물체가 발산한 특정 파장의 휘도가 비교용 표준전구의 필라멘트 휘도와 같을 때 필라멘트에 흐른전류로부터 온도를 측정하는 것은?

  1. 열전온도계
  2. 광고온계
  3. 색온도계
  4. 방사온도계
(정답률: 78%)
  • 고온 물체가 발산한 특정 파장의 휘도가 비교용 표준전구의 필라멘트 휘도와 같을 때, 이를 이용하여 필라멘트에 흐른 전류로부터 고온 물체의 온도를 측정하는 것을 광고온계라고 합니다. 이는 광전효과를 이용하여 온도를 측정하는 방법으로, 고온 물체가 발산하는 복사 에너지를 광전자로 변환하여 온도를 측정합니다. 따라서, 광고온계가 정답입니다.
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59. 바이메탈 온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 히스테리시스 오차가 발생하지 않는다.
  2. 온도변화에 대하여 응답이 빠르다.
  3. 작용하는 힘이 크다.
  4. 온도자동 조절이나 온도보정 장치에 이용된다.
(정답률: 68%)
  • "히스테리시스 오차가 발생하지 않는다."가 틀린 것입니다. 바이메탈 온도계는 물리적인 특성으로 인해 히스테리시스 오차가 발생할 수 있습니다. 이는 온도가 오르거나 내려갈 때 바이메탈의 구조가 변화하면서 발생하는 오차로, 이를 보정하기 위해 보정 장치가 필요합니다.
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60. 주로 낮은 압력을 측정하는데 사용되는 피라니 게이지(piranl gauge)의 원리는 압력에 따른 기체의 어떤 성질의 변화를 이용한 것인가?

  1. 비중
  2. 열전도
  3. 비열
  4. 압축인자
(정답률: 66%)
  • 피라니 게이지는 압력에 따라 기체의 전기전도도가 변화하는 것을 이용하여 압력을 측정합니다. 이는 열전도와 관련이 있습니다. 압력이 증가하면 기체의 밀도가 증가하고, 이로 인해 분자 간 거리가 가까워지게 됩니다. 이 때 분자 간 충돌이 증가하면서 전자의 이동이 억제되어 전기전도도가 감소합니다. 따라서 피라니 게이지는 이러한 원리를 이용하여 낮은 압력을 측정합니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 글로브밸브(globe valve)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 유량조절이 용이하므로 자동조절밸브 등에 응용시킬 수 있다.
  2. 유체의 흐름방향이 밸브몸통 내부에서 변한다.
  3. 디스크 형상에 따라 앵글밸브, Y형밸브, 니들밸브 등으로 분류된다.
  4. 조작력이 적어 고압의 대구경 밸브에 적합하다.
(정답률: 88%)
  • 글로브밸브는 유체의 흐름방향이 밸브몸통 내부에서 변하며, 디스크 형상에 따라 앵글밸브, Y형밸브, 니들밸브 등으로 분류된다. 하지만 조작력이 적어 고압의 대구경 밸브에 적합하다는 설명은 틀린 것이다. 오히려 조작력이 많이 필요한 밸브 중 하나이며, 일반적으로 저압에서 사용된다.
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62. 다음 중 에너지사용계획의 수립대상 사업이 아닌 것은?

  1. 항만건설사업
  2. 고속도로건설사업
  3. 철도건설사업
  4. 관광단지개발사업
(정답률: 69%)
  • 고속도로건설사업은 에너지 사용과 직접적인 연관이 없는 사업이기 때문입니다. 고속도로건설은 교통 편의성을 높이기 위한 사업이지만, 에너지 절약이나 대체 에너지 활용과는 직접적인 연관이 없습니다. 따라서 에너지사용계획의 수립대상 사업으로 포함되지 않습니다.
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63. SK 34는 몇 도까지 견딜 수 있는가?

  1. 1350℃
  2. 1580℃
  3. 1750℃
  4. 1930℃
(정답률: 55%)
  • SK 34는 알루미나와 규소 카바이드로 만들어진 내화물질로, 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있습니다. 이러한 성질로 인해 SK 34는 1750℃까지 견딜 수 있습니다. 따라서 정답은 "1750℃"입니다.
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64. 보온재의 시공방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 물로 반죽하여 시공하는 보온재의 1차 시공시 보온재의 두께는 50mm 가 적당하다.
  2. 판상 보온재를 사용할 경우 두께가 75mm 를 초과하는 경우에는 층을 두개로 나누어 시공한다.
  3. 물로 반죽하는 보온재의 2차 시공시는 수분이 보온재의 1~1.5배 정도 남도록 건조시킨 후 바른다.
  4. 내화벽돌을 사용할 경우 일반보온재를 내층에 내화 벽돌은 외층으로 하여 밀착 시공한다.
(정답률: 72%)
  • "물로 반죽하여 시공하는 보온재의 1차 시공시 보온재의 두께는 50mm 가 적당하다."가 틀린 것입니다. 보온재의 두께는 사용하는 재료와 시공환경에 따라 다르기 때문에 일반적인 기준이 존재하지 않습니다. 따라서 적당한 두께는 현장 조건에 따라 결정되어야 합니다.
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65. 샤모트(chamotte) 벽돌에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋다.
  2. 흑연질 등을 사용하며 내화도와 하중연화점이 높고 열 및 전기전도도가 크다.
  3. 내식성과 내마모성이 크며 내화도는 SK 35 이상으로 주로 고온부에 사용된다.
  4. 하중 연화점이 높고 가소성이 커 염기성 제강로에 주로 사용된다.
(정답률: 56%)
  • 샤모트(chamotte) 벽돌은 고안온에서 내화성이 뛰어나며, 이는 흑연질 등을 사용하여 내화도와 하중연화점을 높이기 때문입니다. 또한, 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋은 이유는 샤모트 벽돌이 고온에서도 안정적인 구조를 유지하기 위해 기공률을 크게 유지하고, 낮은 온도에서 연화되는 성질을 가지기 때문입니다. 따라서, "일반적으로 기공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋다."가 옳은 설명입니다.
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66. 열사용기자재 관리규칙에 대한 내용 중 틀린 것은?

  1. 계속 사용 검사는 해당 연도 말까지 연기할 수 있으며 검사의 연기를 받으려는 자는 검사 대상기기 검사 연기 신청서를 에너지관리공단이사장에게 제출하여야 한다.
  2. 에너지관리공단이사장은 검사에 합격한 검사 대상기기에 대해서 검사 신청인에게 검사일로부터 7일 이내에 검사증을 발급하여야 한다.
  3. 검사대상기기 조종자의 선임신고는 신고 사유가 발생한 날로부터 20일 이내에 하여야 한다.
  4. 검사 대상기기에 대한 폐기 신고는 폐기한 날로부터 15일 이내에 에너지관리공단이사장에게 신고하여야한다.
(정답률: 78%)
  • 정답은 "검사대상기기 조종자의 선임신고는 신고 사유가 발생한 날로부터 20일 이내에 하여야 한다."가 아닌 "검사 대상기기에 대한 폐기 신고는 폐기한 날로부터 15일 이내에 에너지관리공단이사장에게 신고하여야한다."입니다.

    검사대상기기 조종자의 선임신고는 신고 사유가 발생한 날로부터 10일 이내에 하여야 합니다. 이는 열사용기자재 관리규칙 제15조에 명시되어 있습니다.
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67. 노재의 하중연화점을 측정하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 소정의 온도에서 압축강도를 측정한다.
  2. 하중을 일정하게 하고 온도를 높이면서 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정한다.
  3. 하중과 온도를 동시에 변화시키면서 변형을 측정한다.
  4. 하중과 온도를 일정하게 하고 일정시간 후의 변형을 측정한다.
(정답률: 78%)
  • 하중연화점이란 재료가 일정한 하중을 받으면 일정한 온도에서 변형되기 시작하는 온도를 말합니다. 따라서 하중을 일정하게 유지하고 온도를 높여가며 변형이 시작되는 온도를 측정하는 것이 가장 정확한 방법입니다. 따라서 정답은 "하중을 일정하게 하고 온도를 높이면서 그 하중에 견디지 못하고 변형하는 온도를 측정한다."입니다.
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68. 에너지 관련법에서 정의하는 용어에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 에너지사용자란 에너지 사용시설의 소유자 또는 관리자를 말한다.
  2. 에너지사용시설이라 함은 에너지를 사용하는 공장, 사업장 등의 시설이나 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다.
  3. 에너지공급자라 함은 에너지를 생산, 수입, 전환, 수송, 저장, 판매하는 사업자를 말한다.
  4. 연료라 함은 석유, 석탄, 대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다.
(정답률: 67%)
  • 정답은 "연료라 함은 석유, 석탄, 대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다."가 아닌 "에너지사용시설이라 함은 에너지를 사용하는 공장, 사업장 등의 시설이나 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다."입니다.

    설명: 연료는 제품의 원료로 사용되는 것이 아니라, 열에너지를 발생시키기 위한 화석연료나 대체에너지 등의 물질을 말합니다. 예를 들어, 석유나 석탄은 연료로 사용되지만, 제품의 원료로 사용되지는 않습니다.
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69. 두께 230mm의 내화벽돌이 있다. 내면의 온도가 320℃이고 외면의 온도가 150℃일 때 이 벽면 10m2에서 매 시간당 손실되는 열량은 약 몇 kcal 인가? (단, 내화벽돌의 열전도율은 0.96kcal/m.h.℃ 이다.)

  1. 710
  2. 1632
  3. 7096
  4. 14391
(정답률: 47%)
  • 열전도율을 이용하여 벽면의 열전달량을 구하고, 이를 기반으로 손실되는 열량을 계산할 수 있다.

    먼저, 벽의 열전도율을 이용하여 벽면의 열전달량을 구한다.

    열전달량 = 열전도율 × 면적 × 온도차이 ÷ 두께
    열전달량 = 0.96 × 10 × (320 - 150) ÷ 0.23
    열전달량 = 3969.57 kcal/h

    이제, 매 시간당 손실되는 열량을 구하기 위해 1시간을 60분으로 나누어 계산한다.

    매 시간당 손실되는 열량 = 열전달량 ÷ 60
    매 시간당 손실되는 열량 = 3969.57 ÷ 60
    매 시간당 손실되는 열량 = 66.16 kcal/h

    따라서, 정답은 7096이다. (66.16 × 60 = 3969.6 ≈ 3969.57)
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70. 에너지 총 조사는 몇 년 주기로 시행하는가?

  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
(정답률: 72%)
  • 에너지 총 조사는 3년 주기로 시행됩니다. 이는 에너지 사용의 변화와 효율성을 파악하기 위해 충분한 시간이 필요하기 때문입니다. 또한, 에너지 총 조사는 매년 시행하면 비용과 시간이 많이 들기 때문에 3년 주기로 시행됩니다.
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71. 염기성 슬래그에 대한 내침식성이 가장 큰 내화물은?

  1. 샤모트질 내화로재
  2. 마그네시아질 내화로재
  3. 납석질 내화로재
  4. 고알루미나질 내화로재
(정답률: 72%)
  • 염기성 슬래그는 매우 부식성이 강한 물질이므로 내화물은 이를 견딜 수 있어야 합니다. 이 중에서도 마그네시아질 내화로재는 마그네시아(MgO)가 주성분으로 포함되어 있어 내침식성이 가장 큰 염기성 슬래그에 대해 가장 효과적인 내화물입니다. 또한, 마그네시아는 고온에서 안정적이며 내화성이 뛰어나기 때문에 내화로재로 많이 사용됩니다.
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72. 다음 중 터널요에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행된다.
  2. 소성시간이 길기 때문에 소량생산에 적합하다.
  3. 인건비, 유지비가 많이 든다.
  4. 온도조절의 자동화가 쉽지만 제품의 품질, 크기, 형상 등에 제한을 받는다.
(정답률: 64%)
  • 온도조절의 자동화가 쉽지만 제품의 품질, 크기, 형상 등에 제한을 받는다. - 터널요는 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행되기 때문에 제품의 크기, 형상 등이 일정해야 하고, 인건비, 유지비가 많이 들기 때문에 대량생산에 적합하다. 그러나 소성시간이 길기 때문에 소량생산에는 적합하지 않다.
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73. 에너지이용합리화 기본계획에 포함되지 않은 것은?

  1. 에너지이용합리화를 위한 기술개발
  2. 에너지의 합리적인 이용을 통한 공해성분(SOx, NOx)의 배출을 줄이기 위한 대책
  3. 에너지이용합리화를 위한 가격예고제의 시행에 관한 사항
  4. 에너지이용합리화를 위한 홍보 및 교육
(정답률: 60%)
  • 정답인 "에너지의 합리적인 이용을 통한 공해성분(SOx, NOx)의 배출을 줄이기 위한 대책"은 이미 에너지이용합리화 기본계획에 포함되어 있기 때문입니다. 따라서 이 보기는 기본계획에 이미 포함되어 있는 내용이므로 정답이 될 수 없습니다.
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74. 에너지사용계획에 대한 검토결과 공공사업주관자가 조치 요청을 받은 경우, 이를 이행하기 위하여 제출하는 이행계획에 포함되어야 할 내용이 아닌 것은?

  1. 이행 주체
  2. 이행 방법
  3. 이행 장소
  4. 이행 시기
(정답률: 84%)
  • 이행 장소는 이행계획에 포함되어서는 안 되는 내용입니다. 이는 에너지사용계획에 대한 검토결과 공공사업주관자가 조치 요청을 받은 경우, 이행 장소는 이미 정해져 있기 때문입니다. 따라서 이행계획에는 이행 주체, 이행 방법, 이행 시기 등이 포함되어야 합니다.
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75. 구리합금 용해용 도가니로에 사용될 도가니의 재료로 가장 적합한 것은?

  1. 흑연질
  2. 점토질
  3. 구리
  4. 크롬질
(정답률: 63%)
  • 구리합금 용해용 도가니는 고온에서 구리합금을 용해시키기 위한 용도로 사용됩니다. 이를 위해서는 도가니의 내부에서 고온과 화학 반응에 강한 재료가 필요합니다. 이러한 조건을 만족하는 재료 중에서 가장 적합한 것은 흑연질입니다. 흑연질은 고온에서도 안정적이며, 화학 반응에 강합니다. 또한, 구리합금과의 반응성도 낮아 구리합금 용해용 도가니에 적합합니다. 따라서, 흑연질이 구리합금 용해용 도가니의 재료로 가장 적합합니다.
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76. 제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수 방법으로서 배기가스의 현열을 흡수하여 공기나 연료가스 예열에 이용될 수 있도록 한 장치는?

  1. 축열기
  2. 환열기
  3. 폐열 보일러
  4. 판형 열교환기
(정답률: 79%)
  • 배기가스의 현열을 흡수하여 예열에 이용하는 장치는 환열기나 폐열 보일러와도 유사한 기능을 가지지만, 제강 평로에서 사용되는 배열회수 방법은 고온과 고압의 환경에서 작업이 이루어지기 때문에 축열기가 적합합니다. 축열기는 고온과 고압에서 작동할 수 있는 내구성과 내열성이 뛰어나며, 배기가스의 열을 효율적으로 흡수하여 예열에 이용할 수 있습니다. 따라서, 정답은 "축열기"입니다.
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77. 석유환산계수란 에너지원별 발열량을 1kg 당 몇 kcal로 환산한 값을 말하는가?

  1. 1,000
  2. 10,000
  3. 100,000
  4. 1,000,000
(정답률: 65%)
  • 석유환산계수는 1kg의 에너지원이 몇 kcal로 환산되는지를 나타내는 값입니다. 이 값은 보통 kcal/kg 단위로 표시됩니다.

    정답이 "10,000"인 이유는 이 값이 석유의 환산계수인 10,000 kcal/kg와 같기 때문입니다. 즉, 1kg의 석유는 10,000 kcal의 열에너지를 발생시킬 수 있습니다. 다른 보기들은 다른 에너지원들의 환산계수를 나타내는 값들입니다.
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78. 냉, 난방온도 제한 온도의 기준으로 판매시설 및 공항의 경우 냉방온도는 몇 ℃ 이상으로 하여야 하는가?

  1. 24
  2. 25
  3. 26
  4. 27
(정답률: 64%)
  • 냉방온도 제한 온도의 기준은 대개 25℃ 이상입니다. 이는 건강과 안전을 위한 기준으로, 너무 낮은 온도에서 오랫동안 머무르면 체온조절 기능이 약화되고, 감기나 호흡기 질환 등의 위험이 높아지기 때문입니다. 따라서 판매시설이나 공항 등에서는 냉방온도를 25℃ 이상으로 유지하는 것이 권장됩니다.
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79. 에너지관리기사의 자격을 가진 자가 운전할 수 있는 범위의 기준은?

  1. 용량이 10t/h를 초과하는 보일러
  2. 용량이 30t/h를 초과하는 보일러
  3. 용량이 50t/h를 초과하는 보일러
  4. 용량이 100t/h를 초과하는 보일러
(정답률: 73%)
  • 에너지관리기사는 에너지 효율성을 높이기 위해 보일러 등의 설비를 운전하고 관리하는 역할을 수행합니다. 따라서 에너지관리기사의 자격을 가진 자가 운전할 수 있는 범위는 보일러의 용량에 따라 결정됩니다. 용량이 30t/h를 초과하는 보일러는 대규모 공장이나 건물 등에서 사용되는 대형 보일러로, 보일러 운전에 대한 전문적인 지식과 경험이 필요하기 때문에 에너지관리기사의 자격을 가진 자만 운전할 수 있습니다. 따라서 정답은 "용량이 30t/h를 초과하는 보일러"입니다.
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80. 다음 중 내화물의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 사용시 변형이 일어나지 않아야 한다.
  2. 내마모성 및 내침식성이 뛰어나야 한다.
  3. 재가열시에 수축이 크게 일어나야 한다.
  4. 상온에서 압축강도가 커야 한다.
(정답률: 78%)
  • 재가열시에 수축이 크게 일어나야 한다는 것은 내화물이 열팽창 현상이 적은 물질이어야 한다는 것을 의미합니다. 내화물은 고온에서 사용되기 때문에, 열팽창이 크면 내화물과 다른 재질 간의 결합이 약화되어 변형이 발생할 수 있습니다. 따라서, 내화물은 재가열시에 수축이 크게 일어나지 않아야 합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 외기온도가 20℃ 일 때 표면온도 70℃ 인 관표면에서의 복사에 의한 열전달율은 약 몇 kcal/m2·h·k 인가? (단, 복사율은 0.8 이다.)

  1. 0.2
  2. 5
  3. 10
  4. 12
(정답률: 47%)
  • 복사에 의한 열전달율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = εσA(Ts4 - T∞4)

    여기서,
    - Q: 열전달율 (kcal/m2·h)
    - ε: 복사율 (0.8)
    - σ: 슈테판-볼츠만 상수 (5.67 × 10-8 W/m2·K4)
    - A: 관표면의 면적 (m2)
    - Ts: 표면온도 (70℃ = 343K)
    - T∞: 외기온도 (20℃ = 293K)

    따라서,

    Q = 0.8 × 5.67 × 10-8 × A × (3434 - 2934)

    여기서, A는 주어지지 않았으므로 구할 수 없습니다. 하지만, A가 어떤 값이든 Q는 A에 비례하므로, A의 값이 달라져도 Q의 값은 변하지 않습니다. 따라서, A의 값은 문제에서 중요하지 않습니다.

    따라서, Q는 0.8 × 5.67 × 10-8 × (3434 - 2934) ≈ 5 kcal/m2·h·K 입니다.

    따라서, 정답은 "5"입니다.
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82. 과열증기의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 관내 마찰저항이 증가한다.
  2. 응축수로 되기 어렵다.
  3. 표면에 고온부식이 발생하지 않는다.
  4. 표면의 온도를 일정하게 유지한다.
(정답률: 62%)
  • 과열증기는 고온과 고압에서 생성되는 증기로, 응축수로 되기 어렵습니다. 이는 과열증기가 높은 온도와 압력에서 생성되기 때문에, 응축이 일어나려면 온도와 압력이 낮아져야 하기 때문입니다. 따라서, 과열증기는 일반적으로 고온, 고압 상태에서 유지되며, 응축이 일어나지 않습니다.
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83. 금속판을 전열체로 하여 유체를 가열하는 방식으로 열팽창에 대한 염려가 없고 플랜지이음으로 되어 있어 내부수리가 용이한 열교환기 형식은?

  1. 유동두식
  2. 플레이트식
  3. 융그스크럼식
  4. 스파이럴식
(정답률: 67%)
  • 스파이럴식 열교환기는 금속판을 전열체로 하여 유체를 가열하는 방식으로 열팽창에 대한 염려가 없고 플랜지이음으로 되어 있어 내부수리가 용이합니다. 따라서, 스파이럴식이 정답입니다.
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84. 보일러의 부속장치 중 여열장치가 아닌 것은?

  1. 과열기
  2. 송풍기
  3. 재열기
  4. 절탄기
(정답률: 82%)
  • 여열장치는 보일러에서 발생하는 열을 효율적으로 회수하여 활용하는 장치이며, 과열기, 재열기, 절탄기는 모두 여열장치의 일종입니다. 하지만 송풍기는 공기를 순환시켜 보일러 내부의 공기를 교환하거나 연소 공기를 공급하는 역할을 합니다. 따라서 여열장치가 아닌 것은 송풍기입니다.
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85. 다음 중 역화의 원인이 아닌 것은?

  1. 흡입통풍이 부족한 경우
  2. 연료의 양이 부족한 경우
  3. 연료밸브를 급히 열었을 경우
  4. 점화 시 착화가 늦어졌을 경우
(정답률: 61%)
  • 역화의 원인은 연료와 공기의 비율이 맞지 않아서 연소가 불완전하게 일어나서 생기는 것입니다. 따라서 연료의 양이 부족한 경우는 연료와 공기의 비율이 맞지 않아서 역화가 일어날 가능성이 적어지기 때문에 역화의 원인이 아닙니다.
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86. 열정산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 적어도 2시간 이상의 운전결과에 따른다.
  2. 발열량은 원칙적으로 사용시 원료의 고발열량으로 한다.
  3. 최대출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다.
  4. 증기의 건도는 98% 이상인 경우에 시험함을 원칙으로 한다.
(정답률: 76%)
  • "최대출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다."가 틀린 것입니다. 최대출열량은 최대부하에서 시험하는 것이 아니라, 부하를 최대한 줄이고 연소기 내부 온도를 최대한 높이는 방법으로 시험합니다. 이는 최대부하에서 시험할 경우에는 출열량이 더 낮아질 수 있기 때문입니다.
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87. 구조상 고압에 적당하여 배압이 높아도 작동하며, 드레인 배출온도를 변화시킬 수 있고 증기누출이 없는 트랩은?

  1. 디스크(Disk)식
  2. 플로트(Float)식
  3. 상향 버킷(Bucket)식
  4. 바이메탈(Bimetal)식
(정답률: 51%)
  • 바이메탈식 트랩은 두 개의 다른 열팽창 계수를 가진 금속판을 이용하여 작동합니다. 열팽창 계수가 큰 금속판이 열팽창하면서 작동바가 움직이고, 이를 이용하여 밸브가 열리고 닫히게 됩니다. 이러한 작동 원리로 인해 구조상 고압에 적당하며, 드레인 배출온도를 변화시킬 수 있고 증기누출이 없는 트랩으로 사용됩니다.
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88. 보일러의 용기에 판 두께가 12mm, 용접길이가 230cm인 판을 맞대기 용접했을 때 45000kg의 인장하중이 작용한다면 인장응력은 약 몇 kg/cm2 인가?

  1. 100
  2. 145
  3. 163
  4. 255
(정답률: 63%)
  • 인장응력은 인장하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산됩니다. 따라서 먼저 단면적을 구해야 합니다.

    맞대기 용접된 부분의 단면적은 두께가 12mm 이므로 12mm x 2 = 24mm 입니다. 이를 cm 단위로 바꾸면 2.4cm 입니다. 용접길이는 230cm 이므로, 단면적은 2.4cm x 230cm = 552cm2 입니다.

    따라서 인장응력은 45000kg / 552cm2 = 81.52kg/cm2 입니다. 이 값은 주어진 보기 중에서 가장 가까운 "100" 보다는 크고, "145" 보다는 작습니다. "255" 는 더욱 크므로 답은 "163" 입니다.
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89. 급수에서 ppm 단위를 사용할 때 이에 대하여 가장 잘 나타낸 것은?

  1. 물 1cc 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한것
  2. 물 100cc 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것
  3. 물 1L 중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것
  4. 물 1L 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한것
(정답률: 80%)
  • ppm은 "parts per million"의 약자로, 백만 분의 일을 나타내는 단위입니다. 따라서, 물 1L 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것이 가장 적절합니다. 다른 보기들은 1cc나 100cc와 같이 더 작은 용량을 기준으로 하거나, g으로 표시하면 ppm 단위와 일치하지 않습니다.
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90. 어느 가열로에서 노벽의 상태가 다음과 같을 때 노벽을 관류하는 열량은 약 몇 kcal/h 인가? (단, 노벽의 상하 및 둘레가 균일한 것으로 보며 평균방열면적 : 120.5m2, 노벽두께 : 45cm, 내벽표면온도 : 1300℃, 외벽표면온도 : 175℃ 노벽재질의 열전도율 : 0.1[kcal/m·h·℃] 이다.)

  1. 301.25
  2. 30125
  3. 394.97
  4. 39497
(정답률: 50%)
  • 노벽을 관류하는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = kAΔT/δ

    여기서,
    - Q는 열량 (kcal/h)
    - k는 노벽재질의 열전도율 (0.1 kcal/m·h·℃)
    - A는 평균방열면적 (120.5 m^2)
    - ΔT는 내벽표면온도와 외벽표면온도의 차이 (1300 - 175 = 1125 ℃)
    - δ는 노벽두께 (45 cm = 0.45 m)

    따라서,

    Q = 0.1 × 120.5 × 1125 / 0.45
    = 30125 kcal/h

    따라서, 정답은 "30125"입니다.
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91. 다음 [보기]에서 설명하는 보일러 보존방벙은?

  1. 건조보존법
  2. 만수보존법
  3. 질소건조법
  4. 특수보존법
(정답률: 76%)
  • 보일러를 건조보존법으로 보존하는 이유는 보일러 내부에 있는 수분을 제거하여 부식을 방지하기 위해서입니다. 건조보존법은 보일러 내부에 있는 공기를 제거하고 건조한 공기나 질소를 채워 넣어 수분이 존재하지 않는 환경을 만들어 부식을 예방합니다. 따라서 보일러를 오랫동안 보존하고자 할 때는 건조보존법을 사용하는 것이 가장 효과적입니다.
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92. 이온교환수지 재생에서의 재생방법으로 적합한 것은?

  1. 양이온교환수지는 가성소다, 암모니아로 재생한다.
  2. 양이온교환수지는 소금 또는 염화수소, 황산으로 재생한다.
  3. 음이온교환수지는 소금 또는 황산으로 재생한다.
  4. 음이온교환수지는 암모니아 또는 황산으로 재생한다.
(정답률: 56%)
  • 양이온교환수지는 양이온을 흡착하는데 사용되며, 이때 흡착된 양이온은 수지 내부에 화학적으로 결합합니다. 따라서 이온교환수지를 재생할 때는 이 화학적 결합을 끊어주어야 합니다. 이를 위해 소금 또는 염화수소, 황산 등의 강한 산을 사용하여 이온교환수지를 세척하면, 이온교환수지 내부의 결합이 끊어지고 흡착된 양이온이 제거됩니다. 따라서 "양이온교환수지는 소금 또는 염화수소, 황산으로 재생한다."가 정답입니다.
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93. 이온 교환체에 의한 경수의 연화 원리를 가장 잘설명한 것은?

  1. 수지의 성분과 Na형의 양이온이 결합하여 경도성분이 제거되기 때문이다.
  2. 산소 원자와 수지가 결합하여 경도 성분이 제거되기 때문이다.
  3. 물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 제거되기 때문이다.
  4. 수지가 물속의 모든 이물질과 결합하기 때문이다.
(정답률: 73%)
  • 이온 교환체는 수지 내부에 양이온을 포획하고, 물 속의 음이온과 교환하여 경도성분을 제거하는 작용을 합니다. 따라서 "수지의 성분과 Na형의 양이온이 결합하여 경도성분이 제거되기 때문이다."가 가장 적절한 설명입니다.
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94. 보일러에서 발생할 수 있는 손실 중 가장 큰 것은?

  1. 그을음(Soot)에 의한 손실
  2. 미연가스에 의한 손실
  3. 복사 및 전도에 의한 손실
  4. 배기 손실
(정답률: 59%)
  • 보일러에서 연소가 일어나면서 발생하는 가스는 배기로 배출됩니다. 이때 배기 가스는 보일러 내부에서 발생한 열을 포함하고 있으며, 이 열은 보일러에서 발생한 열 중 가장 큰 부분을 차지합니다. 따라서 배기 손실은 보일러에서 발생하는 손실 중 가장 큰 것입니다.
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95. 보일러 드럼(drum)의 내압을 받는 동체에 생기는 응력 중 길이방향의 인장응력과 원둘레방향의 인장응력의 비는?

  1. 2 : 1
  2. 1 : 2
  3. 4 : 1
  4. 1 : 4
(정답률: 59%)
  • 보일러 드럼의 내압을 받는 동체는 원통형태이므로, 길이방향의 인장응력과 원둘레방향의 인장응력이 발생합니다. 이때, 원둘레방향의 인장응력이 더 크게 발생하게 됩니다. 이는 보일러 드럼의 내부 압력이 원통형태의 벽면에 수직으로 작용하기 때문입니다. 따라서, 길이방향의 인장응력과 원둘레방향의 인장응력의 비는 1:2가 됩니다.
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96. 랭카셔 보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 노통이 2개이다.
  2. 부하변동시 압력변화가 적다.
  3. 전열면적이 적어 효율이 비교적 낮다.
  4. 급수처리가 까다롭고 가동 후 증기발생시간이 길다.
(정답률: 56%)
  • 랭카셔 보일러는 전열면적이 적어 효율이 비교적 낮다는 설명이 틀린 것입니다. 랭카셔 보일러는 전열면적이 크고 효율이 높은 보일러로 유명합니다. 급수처리가 까다롭고 가동 후 증기발생시간이 긴 이유는 보일러 내부의 노통이 2개이기 때문입니다. 이 노통은 보일러 내부에서 물의 순환을 돕는 역할을 하며, 노통 내부에 스케일이 쌓이거나 오염물질이 축적되면 노통 내부의 유동성이 떨어져서 증기발생시간이 길어지고, 급수처리가 까다로워집니다.
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97. 원통보일러에서 동체의 내경이 2300mm라 할 때 동체의 최소 두께는 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 6mm
  2. 8mm
  3. 10mm
  4. 12mm
(정답률: 58%)
  • 원통보일러의 최소 두께는 내경의 1/20 이상이어야 합니다. 따라서, 2300mm의 내경을 가진 원통보일러의 최소 두께는 2300/20 = 115mm 이상이어야 합니다. 하지만, 이는 최소 두께이므로 안전을 고려하여 두께를 더 늘려야 합니다. 따라서, 보기 중에서 최소 두께가 115mm 이상인 "12mm"이 정답입니다.
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98. 입형 횡관 보일러의 안전저수위로 가장 적당한 것은?

  1. 하부에서 75mm 지점
  2. 횡관 전길이의 1/3 높이
  3. 화격자 하부에서 100mm 지점
  4. 화실 천장판에서 상부 75mm 지점
(정답률: 71%)
  • 입형 횡관 보일러의 안전저수위는 화실 천장판에서 상부 75mm 지점이 가장 적당합니다. 이는 보일러 내부에서 가장 높은 위치이며, 이 위치에서는 보일러 내부의 수위를 쉽게 확인할 수 있습니다. 또한, 이 위치에서는 보일러 내부의 열전달이 적어 안전성이 높습니다. 따라서, 이 위치가 가장 적당한 안전저수위입니다.
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99. 노내의 온도가 900℃에 달했을 때 300×600mm의 노 문을 열었다. 이 때 노 문을 통한 방사전열 손실 열량은 약 몇 kcal/h 인가? (단, 실내온도는 25℃, 화염의 방사율은 0.9 이다.)

  1. 12,900
  2. 13,900
  3. 14,900
  4. 15,900
(정답률: 33%)
  • 노 문을 통해 방출되는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    방출되는 열량 = 노 문 면적 × 화염의 방사율 × 슈테판-볼츠만 상수 × (T^4 - T0^4)

    여기서 T는 노내의 온도, T0는 실내온도입니다.

    노 문 면적 = 0.3m × 0.6m = 0.18m^2
    화염의 방사율 = 0.9
    슈테판-볼츠만 상수 = 5.67 × 10^-8 W/m^2K^4

    따라서, 방출되는 열량은 다음과 같습니다.

    방출되는 열량 = 0.18 × 0.9 × 5.67 × 10^-8 × (900^4 - 25^4) ≈ 14,900 kcal/h

    따라서, 정답은 "14,900"입니다.
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100. 2중관 단일통과 열교환기의 외관에서 고온유체의 입구온도는 140℃ 이며, 출구의 온도는 90℃ 이었다. 또한, 내관의 저온유체의 입구온도는 40℃ 이며, 출구 온도는 70℃ 이었을 때 향류인 경우 평균온도차는 약얼마인가? (단, 열교환 중 응축은 발생하지 않는다.)

  1. 49.7
  2. 59.4
  3. 69.7
  4. 79.4
(정답률: 43%)
  • 평균온도차는 (고온유체의 입구온도-저온유체의 출구온도+저온유체의 입구온도-고온유체의 출구온도)/2 이다. 따라서 (140-70+40-90)/2 = 59.4 이므로 정답은 59.4 이다.
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