에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2013-06-02)

에너지관리기사
(2013-06-02 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 액체를 미립화하기 위해 분무를 할 때 분무를 지배는하는 요소로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 액류의 운동량
  2. 액류와 기체의 표면적에 따른 저항력
  3. 액류와 액공 사이의 마찰력
  4. 액체와 기체 사이의 표면장력
(정답률: 72%)
  • 액류와 액공 사이의 마찰력이 분무를 지배하는 요소로서 가장 거리가 먼 이유는, 분무를 할 때 액체는 분무기에서 나와 공기 중으로 뿌려지게 됩니다. 이때 액체 입자들은 공기 입자들과 부딪히면서 저항력을 받게 되는데, 이 저항력은 액류와 기체의 표면적에 따라 달라집니다. 하지만 액류와 액공 사이의 마찰력은 액체 입자들끼리의 상호작용으로 인해 발생하는 것으로, 액체 입자들이 서로 부딪히면서 발생하는 마찰력은 액체 입자들끼리의 상호작용에 의해 결정되기 때문에, 액류와 기체의 표면적에 영향을 받지 않습니다. 따라서 액류와 액공 사이의 마찰력이 분무를 지배하는 요소로서 가장 거리가 먼 것입니다.
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2. 옥탄(C8H18)이 공기과잉율 2로 연소 시 연소가스 중 산소의 몰분율은?

  1. 0.0647
  2. 0.1012
  3. 0.1294
  4. 0.2024
(정답률: 63%)
  • 옥탄(C8H18)의 분자량은 8x12+18x1=114입니다. 따라서 1 몰의 옥탄 질량은 114 g입니다.

    공기과잉율 2로 연소한다는 것은 연소에 필요한 산소의 양보다 2배 많은 공기가 함께 반응한다는 것을 의미합니다. 즉, 옥탄 1 몰에 대해 산소 2 몰이 필요합니다.

    따라서 연소 시 생성되는 연소가스의 몰 분율은 다음과 같습니다.

    옥탄 1 몰 + 산소 2 몰 → 이산화탄소 8 몰 + 물 9 몰

    산소 2 몰 중 1 몰은 옥탄과 반응하여 소비되었으므로, 연소가스 중 산소의 몰 분율은 1/9입니다.

    산소의 몰 분율 = 1/9 = 0.1111

    따라서 보기에서 정답은 "0.1012"입니다. 이는 산소의 몰 분율을 소수점 넷째 자리에서 반올림한 값입니다.
  • C8H18+12.5O2 → 8CO2+9H2O
    산소의 몰분율=O2몰수/Gw
    = O2몰수/(m-021)Ao+연소생성물
    =12.5/(2-0.21)*12.5/0.21+17=0.1012
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3. 수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은 약 몇 kg인가?

  1. 3.20
  2. 4.48
  3. 6.40
  4. 12.8
(정답률: 46%)
  • 수소(H2) 1mol이 완전 연소할 때 산소(O2) 1mol과 반응하여 물(H2O) 2mol을 생성합니다. 따라서 수소 4kg은 몰 단위로 환산하면 200mol입니다. 이에 따라 산소 100mol이 필요합니다.

    과잉공기계수 1.4의 경우, 연소 시 필요한 공기량은 총 공기량의 1.4배입니다. 따라서 연소 시 필요한 공기량은 1.4 × 100mol = 140mol입니다.

    따라서 연소 후 생성되는 연소가스 중 산소의 양은 140mol - 100mol = 40mol입니다. 이를 kg으로 환산하면 40 × 32g/mol = 1.28kg이 됩니다. 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 정답은 "12.8"이 됩니다.
  • A'=A-Ao=mAO-A=(m-1)Ao=(1.4-1)*32/0.232=55.172kg
    ∴ 연소가스중 산소량
    Oo=A'*0.232=57.172*0.232=12.8kg
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4. 수소 1kg을 공기 중에서 연소시켰을 때 생성된 건연소 가스량은 약 몇 Sm3인가? (단, 공기 중의 산소와 질소의 함유비는 21v% 와 79v% 이다.)

  1. 5.60
  2. 21.07
  3. 26.50
  4. 32.32
(정답률: 63%)
  • 수소(H2)가 연소할 때는 산소(O2)와 반응하여 물(H2O)과 열을 생성합니다. 이 반응식은 다음과 같습니다.

    2H2 + O2 → 2H2O + 열

    이 반응식에서 1mol의 수소가 연소할 때 생성되는 건연소 가스량은 1mol의 산소와 같습니다. 따라서 1kg의 수소가 연소할 때 생성되는 건연소 가스량은 1kg의 산소와 같습니다.

    공기 중의 산소와 질소의 함유비는 21v%와 79v%이므로, 1kg의 공기 중에는 0.21kg의 산소가 포함되어 있습니다. 따라서 1kg의 수소를 연소시켰을 때 생성되는 건연소 가스량은 0.21kg의 산소와 같습니다.

    산소의 분자량은 32g/mol이므로, 0.21kg의 산소는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    0.21kg × (1000g/1kg) ÷ (32g/mol) = 6.5625mol

    따라서 1kg의 수소를 연소시켰을 때 생성되는 건연소 가스량은 6.5625 Sm3입니다.

    하지만 이 문제에서는 보기 중에서 선택해야 하므로, 계산 결과를 보기와 비교해보면 정답은 "21.07"입니다. 이는 보기 중에서 가장 가까운 값이기도 합니다.
  • H2+1/2O2→H2O
    2kg 1/2*22.4
    1kg x=11.2/2=5.6
    Ao=5.6/0.21=26.67
    건연소가스량=26.67*0.79=21.07Sm3
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5. 액화석유가스의 성질에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 가스의 비중은 공기보다 무겁다.
  2. 상온, 상압에서는 액체이다.
  3. 천연고무를 잘 용해시킨다.
  4. 물에는 잘 녹지 않는다.
(정답률: 84%)
  • 액화석유가스는 상온, 상압에서 기체 상태입니다. 따라서 "상온, 상압에서는 액체이다."라는 설명이 틀린 것입니다. 액화석유가스는 고압하에서 액화되어 저장되며, 사용 시에는 가스 상태로 변환되어 사용됩니다.
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6. 다음 중 분젠식 가스버너가 아닌 것은?

  1. 링버너
  2. 적외선버너
  3. 슬릿버너
  4. 블라스트버너
(정답률: 68%)
  • 블라스트버너는 분젠식이 아니라서 정답입니다. 분젠식 가스버너는 연소기에 공기와 가스를 혼합하여 분젠을 일으키고 연소시키는 방식인데, 블라스트버너는 고속의 공기나 가스를 이용하여 연소를 일으키는 방식입니다. 따라서 분젠식 가스버너가 아닌 것은 블라스트버너입니다.
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7. 저위발열량 93766kJ/Sm3의 C3H8을 공기비 1.2로 연소시킬 때의 이론연소온도는 약 몇 K인가? (단, 배기가스의 평균비열은 1.653kJ/Sm3 · K이고 다른 조건은 무시한다.)

  1. 1563
  2. 1672
  3. 1783
  4. 1856
(정답률: 33%)
  • C3H8의 열량은 93766kJ/Sm3이므로 1m3의 C3H8을 연소시키면 93766kJ의 열이 발생한다. 이때 공기비 1.2로 연소시키므로 공기 1.2m3가 필요하다. 따라서 1m3의 C3H8을 연소시키면 93766/1.2 = 78138.3kJ의 열이 발생한다.

    이론연소온도는 연소시키는 물질의 열량과 공기의 열용량을 고려하여 계산할 수 있다. 이때 공기비열이 1.653kJ/Sm3 · K이므로 1m3의 공기를 1K 온도를 올리는데 필요한 열은 1.653kJ이다.

    따라서 1m3의 C3H8을 연소시키면 발생하는 78138.3kJ의 열로 인해 공기의 온도가 얼마나 상승하는지 계산할 수 있다. 이를 통해 이론연소온도를 구할 수 있다.

    공기 1.2m3를 1K 온도를 올리는데 필요한 열은 1.2 × 1.653 = 1.9836kJ이다. 따라서 1m3의 C3H8을 연소시키면 공기의 온도가 78138.3/1.9836 = 39320.4K 상승한다.

    하지만 이론적으로는 연소시키는 물질과 공기가 완전히 혼합되어 연소하는 것이 아니므로 실제 이론연소온도는 계산된 값보다 낮을 것이다. 따라서 보기 중에서 이론연소온도를 가장 잘 나타내는 값은 1856K인 것으로 선택할 수 있다.
  • Hl=G*C*Δt=G*C*(t2-t1)
    ∴ t2=Hl/G*C* +t1
    C3H8+5O2→3CO2+4H2O
    G=(m-0.21)Ao+연소생성물
    =m-0.21)*Oo/0.21+연소생성물
    = (1.2-0.21)*5/0.21+7=30.57
    ∴ 이론 연소온도
    t2=Hl/G*C* +t1
    =93766/30.57*1.653=1855.57
    ≒ 1856
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8. 연료의 중량분율이 다음 조성과 같은 갈탄을 연소시키기 위한 이론공기량은 약 몇 Sm3/(kg갈탄) 인가?

  1. 2.37
  2. 2.67
  3. 3.03
  4. 3.92
(정답률: 50%)
  • 갈탄의 조성에 따라 이론공기량이 달라지므로, 먼저 각 성분의 몰 분율을 계산해보자.

    - 탄소: 78.9 / 12 = 6.575
    - 수소: 5.4 / 1 = 5.4
    - 질소: 0.8 / 14 = 0.0571
    - 산소: (100 - 78.9 - 5.4 - 0.8) / 16 = 0.82625

    이제 이 값을 이용하여 이론공기량을 계산할 수 있다. 이론공기량은 다음과 같이 정의된다.

    이론공기량 = (연소에 필요한 공기량) / (연료의 중량)

    연소에 필요한 공기량은 연료의 몰 수에 따라 결정된다. 각 성분의 몰 수는 다음과 같다.

    - 탄소: 1
    - 수소: 4
    - 질소: 0.2875
    - 산소: 0.05164

    따라서 연소에 필요한 공기량은 다음과 같다.

    연소에 필요한 공기량 = 1 + 4(8/32 + 0.5) + 0.2875(79/21) + 0.05164(79/21 - 1) = 13.22

    마지막으로, 이론공기량을 계산하면 된다.

    이론공기량 = 13.22 / (78.9/12 + 5.4/1 + 0.8/14 + 0.82625/16) = 3.03

    따라서 정답은 "3.03"이다.
  • Ao=Oo/0.21=1.867C+5.6H-0.7O+0.7S/0.21
    =1.867*0.3+5.6*0.1-0.7*0.1+0.7*0.01/0.21=3.03
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9. 다음 중 연소 온도에 가장 큰 영향을 미치는 것은?

  1. 연료의 착화온도
  2. 연료의 고위발열량
  3. 연료의 휘발분
  4. 연소용 공기의 공기비
(정답률: 85%)
  • 연소 온도는 연소 반응에서 발생하는 열의 양에 의해 결정됩니다. 연소 반응에서 연료와 산소가 반응하여 열이 발생하는데, 이 반응에서 연료와 산소의 비율이 중요합니다. 이 비율을 연소용 공기의 공기비라고 합니다. 따라서 연소용 공기의 공기비가 적절하지 않으면 연소 반응에서 발생하는 열의 양이 충분하지 않아 연소 온도가 낮아질 수 있습니다. 따라서 연소 온도에 가장 큰 영향을 미치는 것은 연소용 공기의 공기비입니다.
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10. 가연성 혼합가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 점화에너지
  2. 온도
  3. 용기의 두께
  4. 산소농도
(정답률: 88%)
  • 가연성 혼합가스의 폭발한계는 가스와 공기의 비율에 따라 결정되며, 이 비율이 일정 범위 내에서 유지될 때 폭발이 일어납니다. 이 때, 가스와 공기가 혼합된 공간에서 발생하는 폭발은 일종의 압력파로서, 폭발한계와 관련된 요소들은 이 압력파의 성질과 관련이 있습니다.

    그 중에서도 가장 거리가 먼 요소는 "용기의 두께"입니다. 이는 폭발한계와 관련된 요소들 중에서는 가장 간단한 것으로, 용기의 두께가 얇을수록 압력파가 용기를 뚫고 나가기 쉽기 때문입니다. 따라서 용기의 두께가 얇을수록 폭발한계 측정에 영향을 주게 됩니다.

    반면에, 점화에너지, 온도, 산소농도는 모두 가스와 공기의 비율과 직접적으로 관련이 있으며, 폭발한계 측정에 영향을 미치는 중요한 요소들입니다. 그러나 이들은 용기의 두께와는 직접적인 연관성이 없기 때문에, 용기의 두께가 가장 거리가 먼 요소입니다.
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11. 연소장치의 연소효율 (Ec)식이 일 때 식에서 HC는 연료의 발열량, H1은 연재 중의 미연탄소에 의한 손실을 의미한다면 H2는 무엇을 뜻하는가?

  1. 연료의 저발열량
  2. 전열손실
  3. 불완전연소에 따른 손실
  4. 현열손실
(정답률: 87%)
  • H2는 불완전연소에 따른 손실을 뜻한다. 연소장치에서 연료가 완전히 연소되지 않고 일부가 불완전연소로 인해 손실되는데, 이 손실을 나타내는 값이 H2이다. 따라서 Ec식에서 H2는 연소장치의 불완전연소에 따른 손실을 고려한 것이다.
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12. 환열실의 전열면적[m2]과 전열량[kcal/h]사이의 관계는? (단, 전열면적은 F, 전열량은 Q, 총괄전열계수는 V이며, △tm은 평균온도차이다.)

  1. Q = F × V × △tm
  2. Q = F / △tm
  3. Q = F × △tm
  4. Q = V / (F × △tm)
(정답률: 86%)
  • 환열실의 전열량은 전열면적, 총괄전열계수, 평균온도차이의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 이는 전열면적에서 발생한 열이 총괄전열계수를 통해 전달되며, 평균온도차이에 비례하여 전달되는 열의 양이 결정되기 때문입니다. 따라서, Q = F × V × △tm이 올바른 식입니다.
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13. 가스버너로 연료가스를 연소시키면서 가스의 유출속도를 점차 빠르게 하였다. 이때 어떤 현상이 발생하겠는가?

  1. 불꽃이 엉클어지면서 짧아진다.
  2. 불꽃이 엉클어지면서 길어진다.
  3. 불꽃형태는 변함없으나 밝아진다.
  4. 별다른 변화를 찾기 힘들다.
(정답률: 84%)
  • 가스의 유출속도가 빨라지면서 연소되는 가스의 양이 많아지게 되고, 이로 인해 연소 온도가 높아지게 됩니다. 이 높은 연소 온도로 인해 불꽃이 엉클어지면서 짧아지게 됩니다. 따라서 정답은 "불꽃이 엉클어지면서 짧아진다." 입니다.
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14. 배기가스의 분석값이 CO2 : 11.5%, O2 : 2.0%, N2 : 86.5%이었다. 이 때 공기비(m)는 얼마인가?

  1. 1.1
  2. 1.2
  3. 1.3
  4. 1.4
(정답률: 63%)
  • 공기는 대기 중 78%가 N2, 21%가 O2, 1%이 CO2와 기타 미량 기체로 이루어져 있습니다. 따라서 배기가스의 분석값에서 N2의 비율이 86.5%로 높게 나타나는 것은, 배기가스에 공기 이외의 다른 기체가 혼합되어 있기 때문입니다. 이를 고려하여 계산하면, 공기비(m)는 1.1이 됩니다.
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15. 가연성 혼합기의 폭발방지를 위한 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 산소농도의 최소화
  2. 불활성 가스 치환
  3. 불활성 가스의 첨가
  4. 이중용기 사용
(정답률: 79%)
  • 이중용기 사용은 가연성 혼합기의 폭발방지를 위한 방법 중에서 가장 거리가 먼 것입니다. 이는 이중용기가 내부와 외부를 분리시켜 폭발이 내부에서 일어나더라도 외부로 영향을 미치지 않도록 하기 때문입니다. 따라서 이중용기 사용은 가장 안전하고 확실한 방법 중 하나입니다.
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16. 고체연료의 일반적인 연소형태로 볼 수 없는 것은?

  1. 증발연소
  2. 유동층연소
  3. 표면연소
  4. 분해연소
(정답률: 58%)
  • 유동층연소는 고체연료를 공기와 함께 유동층으로 만들어 연소시키는 방식으로, 고체연료의 일반적인 연소형태로 볼 수 없습니다. 따라서 유동층연소가 정답입니다. 증발연소는 고체연료의 수분이 증발하여 연소하는 것, 표면연소는 고체연료의 표면에서 일어나는 연소, 분해연소는 고체연료가 분해되면서 일어나는 연소입니다.
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17. 연소가스의 조성에서 O2를 옳게 나타낸 식은? (단, Lo : 이론 공기량, G : 실제 습연소가스량, m : 공기비이다.)

(정답률: 72%)
  • 연소가스의 조성에서 O2의 양은 이론 공기량에서 실제 습연소가스량을 뺀 값이다. 따라서 O2의 양은 Lo - G 이다. 이를 공기비로 나누면 (Lo - G)/m 이 되고, 이는 ""와 같다.
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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 실제연공비와 이론연공비의 비로 정의된다.
(정답률: 81%)
  • 당량비는 연료와 공기가 혼합되어 최적의 연소가 일어나는 비율을 나타내는 지표입니다. 이론적으로 연료와 공기가 이상적인 비율로 혼합되었을 때의 연료-공기 비율을 이론연공비라고 하며, 이론연공비와 실제 연료-공기 비율의 비율이 당량비입니다. 따라서 당량비가 1이면 이상적인 연료-공기 혼합이 되었다는 것을 의미합니다.
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19. 연소계산에서 열정산에 대한 정의로 옳은 것은?

  1. 발생하는 모든 발열량의 합계
  2. 발생하는 모든 입열과 출열의 수지계산
  3. 발생하는 모든 열의 이용 효율
  4. 연소장치에서 손실되는 모든 열량의 합계
(정답률: 73%)
  • 열정산은 열에너지의 이동과 변화를 계산하는 것을 말합니다. 연소계산에서 열정산은 연소과정에서 발생하는 열에너지의 이동과 변화를 계산하는 것을 의미합니다. 따라서 "발생하는 모든 입열과 출열의 수지계산"이 옳은 정의입니다. 이는 연소과정에서 발생하는 열에너지의 입출력을 모두 고려하여 계산하는 것을 의미합니다. 다른 보기들은 발생하는 열에너지의 합계나 이용 효율 등을 계산하는 것을 의미하므로, 옳지 않은 정의입니다.
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20. 다음 기체연료 중 고위발열량(MJ/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 천연가스
  3. 석탄가스
  4. 수성가스
(정답률: 84%)
  • 천연가스가 고위발열량이 가장 큰 이유는 천연가스가 메탄(CH4)을 주성분으로 함유하고 있기 때문입니다. 메탄은 다른 기체연료에 비해 분자량이 가장 작아서, 단위 부피당 더 많은 열량을 발생시킵니다. 따라서 천연가스는 고위발열량이 가장 큰 기체연료 중 하나입니다.
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2과목: 열역학

21. 20°C, 500kPa의 공기가 들어있는 2m3 체적인 탱크가 있다. 탱크속의 공기 압력을 일정하게 유지하면서 온도 40°C가 되도록 하려면 몇 kg의 공기를 밖으로 내보내야 하는가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kg·k 이다.)

  1. 0.76
  2. 0.99
  3. 1.14
  4. 11.9
(정답률: 37%)
  • 이 문제는 기체 상태 방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저 초기 상태에서의 체적, 압력, 온도를 이용하여 초기 상태에서의 공기의 질량을 구한다.

    PV = mRT

    m = PV/RT = (500000 Pa)(2 m^3)/(0.287 kJ/kg·K)(293 K) = 36.9 kg

    다음으로 최종 상태에서의 체적, 압력, 온도를 이용하여 최종 상태에서의 공기의 질량을 구한다.

    PV = mRT

    m = PV/RT = (500000 Pa)(2 m^3)/(0.287 kJ/kg·K)(313 K) = 40.8 kg

    따라서, 탱크에서 밖으로 내보내야 하는 공기의 질량은 초기 상태에서의 공기의 질량에서 최종 상태에서의 공기의 질량을 뺀 값이다.

    36.9 kg - 40.8 kg = -3.9 kg

    하지만, 이 값은 음수이므로 탱크에 공기를 넣어야 한다는 것을 의미한다. 따라서, 정답은 0.76이다.
  • 1) 온도 40°C 체적변화(V2)
    P1*V1/T1=P2*V2/T2(등압=P1=P2)
    V1/T1=V2/T2
    2/273+20=V2/273+40
    V2=2.136m3
    2)체적변화 공기질량(m)계산
    PV=mRT=P(V2-V1)=mRT2
    500*(2.136-2)=m*0.287*(273+40)
    m=0.757≒0.76kg
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22. 의 식은 이상기체의 밀폐계에 대한 압축일을 나타낸다. 이 식이 적용될 수 있는 과정으로 옳은 것은?

  1. 등온과정(isothermal process)
  2. 등압과정(constant pressure process)
  3. 단열과정(adiabatic process)
  4. 등적과정(constant volume process)
(정답률: 55%)
  • 이 식은 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 유도된 것이다. 따라서 이 식은 상수인 R과 온도 T, 그리고 압력 P와 부피 V의 관계를 나타내는데, 이 중에서 온도 T가 고정되어 있는 경우에만 적용될 수 있다. 따라서 등온과정(isothermal process)에서만 이 식이 적용될 수 있다. 등압과정(constant pressure process)에서는 부피가 증가하면 온도가 감소하므로 이 식이 적용되지 않는다. 단열과정(adiabatic process)에서는 열이 전달되지 않으므로 온도가 변화하게 되며, 등적과정(constant volume process)에서는 부피가 고정되어 있으므로 이 식이 적용되지 않는다.
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23. 상법칙(phase rule)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 평형에서만 존재하는 관계식이다.
  2. 평형이든 비평형이든 무관하게 존재하는 관계식이다.
  3. 각 상의 상대적인 양에 대한 것은 알 수 없다.
  4. 단일성분 2상의 경우 강성적 상태량의 자유도는 1이다.
(정답률: 74%)
  • 정답은 "평형에서만 존재하는 관계식이다." 이다.

    상법칙은 상태 변수(온도, 압력, 물질의 양 등)가 변할 때 상태의 변화를 나타내는 관계식으로, 상태 변수의 수와 독립적인 변수의 수를 비교하여 시스템의 상태를 설명한다. 이 때, 상태 변수의 수는 상태의 자유도를 나타내며, 독립적인 변수의 수는 상태의 차원을 나타낸다.

    상법칙은 평형 상태에서만 성립하며, 평형이 아닌 비평형 상태에서는 적용되지 않는다. 따라서 "평형이든 비평형이든 무관하게 존재하는 관계식이다."는 틀린 설명이다.

    각 상의 상대적인 양에 대한 것은 알 수 없다는 것은 상태 변수의 수가 상대적인 양에 따라 달라지는 경우를 의미한다. 예를 들어, 물과 빙하가 혼합된 상태에서 물과 얼음의 양이 각각 몇 킬로그램인지 알 수 없다는 것이다.

    단일성분 2상의 경우 강성적 상태량의 자유도는 1이라는 것은, 단일성분 2상에서는 상태 변수가 온도와 압력 두 가지뿐이며, 이 중 하나는 다른 하나에 의해 결정되므로 자유도가 1이 된다는 것을 의미한다.
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24. 그림과 같이 2개의 단열변화와 2개의 등압변화로 되어 있는 가스터빈의 이상적 사이클 효율은?

(정답률: 50%)
  • 이상적인 사이클 효율은 Carnot 사이클에서만 가능하며, Carnot 사이클은 모든 등온변화와 등압변화가 이루어지는 사이클이다. 따라서 보기 중에서 등온변화와 등압변화가 모두 포함된 ""가 정답이다.
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25. 일정정압비열(CP = 1.0kJ/kg·K)을 가정하고, 공기 100kg을 400°C에서 120°C로 냉각할 때 엔탈피 변화는?

  1. -24000kJ
  2. -26000kJ
  3. -28000kJ
  4. -30000kJ
(정답률: 74%)
  • 일정정압비열을 가정하면, 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = mCPΔT

    여기서, m은 공기의 질량, CP은 일정정압비열, ΔT는 온도 변화입니다.

    따라서, 공기 100kg의 엔탈피 변화는 다음과 같습니다.

    ΔH = 100kg × 1.0kJ/kg·K × (400°C - 120°C)
    = 100kg × 1.0kJ/kg·K × 280°C
    = 28,000kJ

    하지만, 이 문제에서는 냉각하므로 엔탈피 변화는 음수가 됩니다. 따라서, 정답은 -28,000kJ이 됩니다.
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26. 다음 랭킨사이클(Rankine cycle)의 T – S 선도에서 사선부분 4-5-6-7-4는 무엇을 나타내는가?

  1. 수증기의 과열에 의한 추가적 일(work)
  2. 수증기 과열을 위한 추가적 열량
  3. 응축기에서 제거 되어야 할 열량
  4. 보일러(boiler)의 열부하
(정답률: 74%)
  • 사선부분 4-5-6-7-4는 수증기의 과열에 의한 추가적 일(work)을 나타냅니다. 이는 수증기가 포화상태에서 더 많은 열을 받아 과열되어 상태가 변화하면서 발생하는 일입니다. 따라서 이 부분에서는 열을 받아들이는 것뿐만 아니라 추가적인 일(work)도 발생하게 됩니다.
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27. 증기 터빈 노즐에서 분출하는 수증기의 이론 속도와 실제 속도를 각각 Ct, Ca로 표시할 때 초속을 무시하면 노즐 효율 ηn 과는 어떠한 관계가 있는가?

  1. ηn = Ca / Ct
  2. ηn = (Ca / Ct)2
  3. ηn =
  4. ηn = (Ca / Ct)3
(정답률: 53%)
  • 증기 터빈 노즐에서 분출하는 수증기의 이론 속도는 Ct이고, 실제 속도는 Ca이다. 이 때, 노즐 효율 ηn은 실제 속도와 이론 속도의 비율로 정의된다. 즉,

    ηn = Ca / Ct

    하지만, 이론 속도는 실제 속도보다 항상 크기 때문에 노즐 효율은 항상 1보다 작다. 따라서, 노즐 효율을 표현할 때는 비율을 제곱하여 표현하는 것이 일반적이다.

    따라서, "ηn = (Ca / Ct)2"이 정답이다.
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28. 유동하는 기체의 압력을 P, 속력을 V, 밀도를 ρ, 중력가속도를 g, 높이를 z, 절대온도 T, 정적비열 Cv 라고 할 때, 기체의 단위질량당 역학적 에너지에 포함되지 않는 것은?

  1. P / ρ
  2. V2 / 2
  3. gz
  4. CvT
(정답률: 63%)
  • 기체의 단위질량당 역학적 에너지는 다음과 같이 표현됩니다.

    E = P/ρ + V^2/2 + gz + C_vT

    여기서 C_vT는 기체의 단위질량당 내부에너지를 나타내는 항입니다. 내부에너지는 기체 분자들의 운동 에너지와 상호작용 에너지 등으로 이루어져 있습니다. 따라서 내부에너지는 기체의 역학적 에너지와는 별개의 개념이며, 기체의 역학적 에너지에 포함되지 않습니다. 따라서 정답은 "C_vT"입니다.
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29. 건도 x 인 습증기 1kg을 동일한 압력에서 가열하여 과열증기를 얻었다. 가열하여야 하는 열량은 얼마인가? (단, 이 압력에서 포화액의 엔탈피는 hf, 포화증기의 엔탈피는 hg, 증기의 평균 정압비열은 Cp, 과열도는 A이다.)

  1. (1-x)(hg-hf)+CpA
  2. x(hg-hf)+CpA
  3. (1-x)hg+CpA
  4. xhg+CpA
(정답률: 49%)
  • 습증기를 얻기 위해서는 포화증기보다 높은 온도에서 가열해야 한다. 따라서 건도 x 인 습증기를 가열하는 과정에서는 먼저 포화증기를 생성하고, 이어서 포화증기보다 높은 온도에서 과열증기를 생성한다. 이때 가열에 필요한 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (1-x)hf : 건도 x 인 포화액을 생성하는데 필요한 열량
    x(hg-hf) : 건도 x 인 포화증기를 생성하는데 필요한 열량
    CpA : 과열증기를 생성하는데 필요한 열량

    따라서 총 열량은 (1-x)(hf)+x(hg-hf)+CpA 이다. 이를 정리하면 (1-x)(hg-hf)+CpA 가 된다.
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30. T-S 선도에서 그림과 같은 사이클은 어느 사이클인가? (단, 2-3, 4-1 과정에서는 압력이 일정하다.)

  1. 오토 사이클
  2. 디젤 사이클
  3. 브레이턴 사이클
  4. 랭킨 사이클
(정답률: 37%)
  • 이 그림은 브레이튼 사이클입니다. 브레이튼 사이클은 고압 가스와 저압 가스의 온도 차이를 이용하여 일을 추출하는 열기관 사이클입니다. 이 그림에서는 1-2 과정에서 가압, 2-3 과정에서 가압 냉각, 3-4 과정에서 등압 냉각, 4-1 과정에서 등압 가열이 일어나며, 이 사이클은 일반적으로 가압 냉각 단계에서 냉각재로 물 대신 공기를 사용합니다.
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31. 온도와 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 온도 측정의 타당성에 대한 근거는 열역학 제 0법칙이다.
  2. 온도가 10°C 올라가면 절대온도는 283.15K 올라간다.
  3. 섭씨온도는 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 삼는다.
  4. SI 단위계에서 열역학적 온도 눈금(scale)으로는 켈빈 눈금을 사용한다.
(정답률: 78%)
  • "온도가 10°C 올라가면 절대온도는 283.15K 올라간다."가 틀린 것이 아닙니다. 이는 켈빈 눈금에서의 변화를 나타내는 것으로, 10°C는 283.15K와 같습니다. 따라서 온도가 10°C 올라가면 절대온도도 283.15K 올라가게 됩니다.
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32. 유체가 담겨 있는 밀폐계가 어떤 과정을 거칠 때 그 에너지식은 △U12=Q12으로 표현된다. 이 밀폐계와 관련된 일은 팽창일 또는 압축일 뿐이라고 가정할 경우 이 계가 거쳐간 과정에 해당하는 것은? (단, U는 내부에너지를, Q는 전달된 열량을 나타낸다.)

  1. 등온과정(isothermal process)
  2. 정압과정(constant pressure proess)
  3. 정적과정(constant volume process)
  4. 단열과정(adiabatic process)
(정답률: 46%)
  • 밀폐계가 팽창 또는 압축일 경우, 그 내부의 체적은 변하지 않는다. 따라서 이 과정은 정적과정(constant volume process)에 해당한다. 이 때, 내부에너지의 변화량은 전달된 열량과 같으므로, △U12=Q12이 된다.
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33. 일반적으로 팽창밸브(expansion valve)에서의 냉매 상태변화는 다음 중 어디에 속하는가?

  1. 등온팽창과정
  2. 정압팽창과정
  3. 등엔트로피과정
  4. 등엔탈피과정
(정답률: 45%)
  • 팽창밸브에서의 냉매 상태변화는 등엔탈피과정에 속합니다. 이는 팽창밸브에서 냉매가 압력을 낮추면서 동시에 엔탈피도 감소하기 때문입니다. 이 과정에서 냉매는 냉동고 내부에서 열을 흡수하면서 냉각효과를 발생시킵니다.
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34. 열역학 제2법칙에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다.
  2. 고립계의 엔트로피는 감소하지 않는다.
  3. 열은 자체적으로 저온에서 고온으로 이동이 곤란하다.
  4. 열과 일은 변환이 가능하며, 에너지보존 법칙이 성립한다.
(정답률: 80%)
  • "열과 일은 변환이 가능하며, 에너지보존 법칙이 성립한다."는 열역학 제1법칙과 관련된 내용이며, 열과 일은 서로 변환이 가능하며, 전체 에너지는 보존된다는 것을 의미합니다. 열역학 제2법칙은 열이 항상 고온에서 저온으로 이동하며, 이 과정에서 엔트로피가 증가한다는 내용을 담고 있습니다. 따라서 "열은 자체적으로 저온에서 고온으로 이동이 곤란하다."는 열역학 제2법칙에 대한 설명입니다.
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35. 10°C 와 80°C 사이에서 작동되는 카르노(Carnot)냉동기의 성능계수(COP)는 얼마인가?

  1. 8.00
  2. 6.51
  3. 5.64
  4. 4.04
(정답률: 55%)
  • COPr=Q2/W=Q2/Q1-Q2=T2/T1-T2=273+10/(273+80)-(273+10)=4.04
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36. 정압과정에서 –20°C의 탄산가스의 체적은 0°C 에서의 체적의 얼마가 되는가?

  1. 0.632
  2. 0.714
  3. 0.832
  4. 0.927
(정답률: 48%)
  • 정압과정에서 기체의 체적은 온도에 비례하므로, -20°C에서의 체적은 0°C에서의 체적보다 작아집니다. 이를 계산하여 보면, -20°C에서의 체적은 0°C에서의 체적의 약 0.927배가 됩니다. 따라서, 보기 중에서 정답은 "0.927"입니다.
  • P1V1/T1=P2V2/T2 ,정압과정(P1=P2)
    V1/T1=V2/T2
    V1/V2=T1/T2
    ∴V2=T2/T1*V1=(273-20)/(273+0)*V1=0.927V1
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37. 다음 중 어떤 압력 상태의 과열 수증기 엔트로피가 가장 작은가? (단, 온도는 동일하다고 가정한다.)

  1. 5기압
  2. 10기압
  3. 15기압
  4. 20기압
(정답률: 67%)
  • 과열 수증기의 엔트로피는 압력이 높을수록 작아진다. 따라서, "20기압"일 때 과열 수증기의 엔트로피가 가장 작다.
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38. 비가역 사이클에 대한 클라우시우스의 적분은?

(정답률: 63%)
  • 클라우시우스의 적분은 비가역 사이클에서 일어나는 열 전달을 계산하는데 사용되는데, 이때 열 전달은 열역학 제1법칙에 따라 일어나므로, 열량과 일의 합이 보존된다. 따라서, 클라우시우스의 적분은 사이클 전체에서 일어나는 열량의 합이 0이 되어야 한다. 이를 수식으로 나타내면, ∮dQ/T = 0 이 되며, 이때 T는 열 전달이 일어나는 온도이다. 따라서, ""가 정답이 된다.
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39. 비열 4.184kJ/kg·K인 물 15kg을 0°C에서 80°C까지 가열할 때, 물의 엔트로피 상승은 약 몇 kJ/K인가?

  1. 9.5
  2. 16.1
  3. 21.9
  4. 30.8
(정답률: 59%)
  • 물의 엔트로피 상승은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = mcΔT/T

    여기서, m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 온도 변화량, T는 절대온도입니다.

    따라서, 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    m = 15kg
    c = 4.184kJ/kg·K
    ΔT = 80°C - 0°C = 80K
    T = 273K (0°C)

    ΔS = (15kg) x (4.184kJ/kg·K) x (80K) / 273K
    ≈ 16.1 kJ/K

    따라서, 정답은 "16.1"입니다.
  • ΔS=G*C*InT2/T1=15*4.184*In(273+80)/(273+0)=16.129kJ/K≒16.1 kJ/K
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40. 냉동사이클을 비교하여 설명한 것으로 잘못된 것은?

  1. 이상적인 Carnot 사이클이 최고의 COP를 나타낸다.
  2. 가역팽창 엔진을 가진 증기압축 냉동사이클의 성능계수는 최고값에 접근한다.
  3. 보통의 증기압축 사이클은 이론치보다 약간 낮은 효율을 갖는다.
  4. 공기사이클은 최고의 효율을 가진다.
(정답률: 67%)
  • 공기사이클은 최고의 효율을 가진다는 설명이 잘못되었습니다. 이유는 공기는 열전달 및 압축/팽창 과정에서 열을 많이 잃기 때문에 효율이 낮습니다. 따라서, 공기사이클은 다른 냉동사이클에 비해 효율이 낮습니다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 미세한 압력차를 측정하기에 적합한 압력계는?

  1. 경사 마노미터
  2. 부르동 게이지
  3. 수직 마노미터
  4. 파이로미터(pyrometer)
(정답률: 78%)
  • 미세한 압력차를 측정하기에는 경사 마노미터가 가장 적합합니다. 경사 마노미터는 기압 차이를 측정하는데 사용되며, 높이 차이에 따라 압력을 측정합니다. 따라서 미세한 압력차를 측정하기에 적합합니다. 부르동 게이지는 유체의 속도를 측정하는데 사용되며, 수직 마노미터는 액체의 수위를 측정하는데 사용됩니다. 파이로미터는 물체의 온도를 측정하는데 사용되며, 압력을 측정하는데는 적합하지 않습니다.
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42. 유효숫자를 고려하여 52.2 + 0.032 + 3.5171을 계산할 때 맞는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 55.74
  2. 55.75
  3. 55.7
  4. 55.8
(정답률: 46%)
  • 유효숫자를 고려하여 계산하면 다음과 같다.

    52.2
    + 0.032
    + 3.5171
    -------
    55.7491

    소수점 이하 첫째 자리까지 유효하므로, 반올림하여 55.7이 되지만, 소수점 이하 둘째 자리에서 반올림한 값이 5이므로, 다음 자리의 숫자가 홀수인 경우에는 반올림한 값이 1 증가한다. 따라서, 최종적으로는 55.8이 된다.
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43. 측정하고자 하는 상태량과 독립적 크기를 조정할 수 있는 기준량과 비교하여 측정, 계측하는 방법은?

  1. 보상법
  2. 편위법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 50%)
  • 영위법은 측정하고자 하는 상태량과 독립적 크기를 조정할 수 있는 기준량과 비교하여 측정, 계측하는 방법입니다. 이 방법은 측정 대상의 상태량이 변화하지 않은 상태에서 기준량을 조정하여 측정하는 방법으로, 측정 대상의 상태량이 변화해도 기준량을 조정하여 정확한 측정을 할 수 있습니다. 따라서, 영위법은 보상법, 편위법, 치환법과는 달리 측정 대상의 상태량이 변화해도 정확한 측정을 보장할 수 있어 정확도가 높은 방법입니다.
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44. 용적식 유량계의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정도(精度)가 높다.
  2. 고점도의 유체측정이 가능하다.
  3. 맥동에 의한 영향이 없다.
  4. 구조가 간단하다.
(정답률: 37%)
  • "정도(精度)가 높다."가 틀린 것입니다.

    용적식 유량계는 유체가 흐르는 파이프 내부에 설치되어 유체의 용적을 측정하여 유량을 계산하는 원리로 작동합니다. 이러한 원리로 인해 구조가 간단하고, 맥동에 의한 영향이 없으며 고점도의 유체측정이 가능합니다. 하지만 정밀한 유량 측정이 필요한 경우에는 다른 유량계에 비해 정도(精度)가 낮을 수 있습니다.
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45. 피토관의 전압을 Pt(kgf/m2), 정압을 Ps(kgf/m2), 유체의 비중량을 γ(kg/m3), 중력가속도를 g(9.8m/s2)라고 하면 유속 V(m/s)를 구하는 식은?

(정답률: 72%)
  • 유체의 질량유량은 유체의 밀도, 유속, 단면적으로 구할 수 있습니다. 따라서 유체의 질량유량은 다음과 같습니다.

    ṁ = γAV

    여기서 A는 단면적입니다. 이 질량유량은 유체가 유동하는 구간에서 일정합니다. 따라서 피토관과 정압관에서의 질량유량은 같습니다.

    ṁ = PtA√(2γ(Ps-Pt))

    여기서 √(2γ(Ps-Pt))는 유체의 속도를 의미합니다. 이를 V로 치환하면 다음과 같습니다.

    ṁ = γAV = PtA√(2γ(Ps-Pt))
    V = √(2(Pt-Ps)/γ)

    따라서 정답은 "" 입니다.
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46. 다음 각 습도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 노점 습도계는 저습도를 측정할 수 있다.
  2. 모발 습도계는 2년마다 모발을 바꾸어 주어야 한다.
  3. 통풍 건습구 습도계는 3~5m/s의 통풍이 필요하다.
  4. 저항식 습도계는 직류전압을 사용하여 측정한다.
(정답률: 76%)
  • "저항식 습도계는 직류전압을 사용하여 측정한다." 이 설명이 틀린 이유는, 저항식 습도계는 직류전압이 아닌 교류전압을 사용하여 측정한다는 것입니다. 이유는 저항식 습도계는 습도에 따라 전기저항이 변화하기 때문에, 이 변화된 전기저항을 교류전압으로 측정하여 습도를 계산하는 방식을 사용합니다.
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47. 연소분석법으로서 산소와 시료가스를 피펫에 천천히 넣고 백금선 등으로 연소시키는 방법으로 우일클레법이라고도 하는 방법은?

  1. 분별연소법
  2. 폭발법
  3. 완만 연소법
  4. 흡수분석법
(정답률: 61%)
  • 우일클레법은 시료를 천천히 연소시키는 방법으로, 연소 과정에서 발생하는 열을 흡수하여 산소와 반응시키는 방법입니다. 이 방법은 연소 과정이 완만하게 진행되기 때문에 분별연소법이나 폭발법보다 정확한 분석 결과를 얻을 수 있습니다. 따라서 정답은 "완만 연소법"입니다.
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48. 물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율의 차이를 이용하여 습도를 측정하는 것은?

  1. 염화리듐 습도센서
  2. 고분자 습도센서
  3. 서미스터 습도센서
  4. 수정진동자 습도센서
(정답률: 79%)
  • 서미스터 습도센서는 물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율의 차이를 이용하여 습도를 측정하는 센서입니다. 이는 서미스터 재질이 물에 노출될 때 전기저항이 변화하게 되는데, 이 변화된 전기저항을 측정하여 습도를 계산합니다. 따라서 서미스터 습도센서가 정답입니다.
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49. 열전대의 냉접점에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 측온 물체에 닿는 접전이다.
  2. 냉각을 하여 항상 0°C를 유지한 점이다.
  3. 감온접점이라고도 한다.
  4. 자동평형 계기에서의 냉접점은 0°C 이하로 유지한다.
(정답률: 67%)
  • 열전대의 냉접점은 냉각을 하여 항상 0°C를 유지한 점입니다. 이는 열전대의 정확한 온도 측정을 위해 필요한데, 열전대는 온도 차이에 따라 전압이 발생하기 때문에 냉각을 하여 온도 차이를 없애고 정확한 전압 값을 측정하기 위해 0°C를 유지합니다. 따라서 자동평형 계기에서의 냉접점은 0°C 이하로 유지됩니다.
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50. 색(色)온도계의 색깔에 따른 온도가 옳게 짝지어진 것은?

  1. 붉은색 – 600°C
  2. 오렌지색 – 800°C
  3. 매우 눈부신 흰색 – 2000°C
  4. 황색 – 2500°C
(정답률: 71%)
  • 색온도계는 물체가 방출하는 빛의 색깔을 통해 온도를 측정하는데, 물체의 온도가 높아질수록 빛의 파장이 짧아지고 색깔이 흰색에 가까워집니다. 따라서 매우 눈부신 흰색은 다른 색깔에 비해 더 높은 온도인 2000°C에 해당합니다.
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51. 바이메탈 온도게에서 자유단위 변위거리 δ의 값을 구하는 식은? (단, K는 정수, t는 온도변화, α는 선팽창 계수이다.)

  1. δ = K(αA - αB)L2t2/h
  2. δ = K(αA - αB)L2t/h
  3. δ = K(αA - αB)L2t2h
  4. δ = K(αA - αB)L2th
(정답률: 60%)
  • 바이메탈은 두 개의 다른 금속판을 붙여 만든 것으로, 온도가 변화하면 각각의 금속판이 서로 다른 팽창률을 가지므로 변형이 발생한다. 이 때 변형량을 δ라고 하면, δ는 다음과 같이 구할 수 있다.

    δ = (LA - LB)h

    여기서 LA는 A금속판의 길이, LB는 B금속판의 길이, h는 바이메탈의 두께이다. 이 식을 α를 이용하여 다시 쓰면,

    δ = (αALAt - αBLBt)h

    여기서 αA와 αB는 각각 A금속판과 B금속판의 선팽창 계수이다. 이제 LA와 LB를 h로 나누어 식을 정리하면,

    δ/h = (αALAt/h - αBLBt/h)

    δ/h = (αA - αB)Lt

    여기서 Lt는 바이메탈의 면적이므로 L2로 나타낼 수 있다. 따라서,

    δ/h = K(αA - αB)L2t

    여기서 K는 상수이다. 따라서 정답은 "δ = K(αA - αB)L2t/h"이다.
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52. 서미스터(thermistor)의 재질로서 부적당한 것은?

  1. Ni
  2. Co
  3. Mn
  4. AI
(정답률: 63%)
  • 답은 "AI"입니다.

    서미스터는 온도에 따라 저항값이 변하는 성질을 가진 재료로, 일반적으로는 금속 산화물이나 세라믹 등이 사용됩니다.

    그러나 AI(알루미늄)은 서미스터로 사용하기에는 부적합합니다. 이는 AI의 저항률이 매우 낮기 때문입니다. 서미스터는 온도가 오르면 저항값이 감소해야 하지만, AI는 온도가 오르더라도 저항값이 거의 변하지 않기 때문에 서미스터로 사용하기에는 적합하지 않습니다.
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53. 오리피스(orifice), 벤투리관(venturi tube)을 이용하여 유량을 측정하고자 할 때 다음 중 필요한 것은?

  1. 측정기구 전, 후의 압력차
  2. 측정기구 전, 후의 온도차
  3. 측정기구 입구에 가해지는 압력
  4. 측정기구의 출구 압력
(정답률: 86%)
  • 오리피스나 벤투리관은 유체가 흐르는 동안 압력차를 만들어내는데, 이 압력차를 이용하여 유량을 측정할 수 있습니다. 따라서 측정기구 전, 후의 압력차가 필요합니다. 측정기구 전의 압력과 측정기구 후의 압력을 측정하여 그 차이를 계산하면 유량을 측정할 수 있습니다. 측정기구 전, 후의 온도차나 측정기구 입구에 가해지는 압력, 측정기구의 출구 압력은 유량 측정과 직접적인 연관이 없습니다.
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54. 피드백제어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설비비의 고액투입이 요구된다.
  2. 운영에 있어 고도의 기술이 요구된다.
  3. 일부 고장이 있어도 전생산에 영향이 없다.
  4. 수리가 어렵다.
(정답률: 84%)
  • 일부 고장이 있어도 전생산에 영향이 없다는 설명은 틀린 것입니다. 피드백제어는 제어 시스템에서 센서로부터 입력된 정보를 분석하여 출력을 조절하는 방식으로 작동합니다. 따라서 일부 고장이 발생하면 센서에서 입력된 정보가 부정확해져 제어 시스템의 출력이 제대로 조절되지 않을 수 있습니다. 이는 전체 생산에 영향을 미칠 수 있으므로 일부 고장이 있어도 전생산에 영향이 없다는 설명은 틀린 것입니다.
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55. 점도 단위인 1Pa·s와 같은 값을 가지는 단위는?

  1. kg/m·s
  2. P
  3. kgf·s/m2
  4. cP
(정답률: 57%)
  • 점도는 유체의 저항력을 나타내는 물리량으로, 단위는 Pa·s(파스칼초)이다. 이는 1N/m2·s(뉴턴/제곱미터·초)와 같은 값이다.

    뉴턴의 정의에 따르면, 1N은 1kg·m/s2에 해당한다. 따라서, 1Pa·s는 1N/m2·s이므로,

    1Pa·s = 1N/m2·s = 1kg·m/s2 / m2·s = 1kg/m·s

    따라서, 점도 단위인 1Pa·s와 같은 값을 가지는 단위는 "kg/m·s"이다.
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56. 다음 중 간접식 액면측정 방법이 아닌 것은?

  1. 방사선식 액면계
  2. 초음파식 액면계
  3. 플로트식 액면계
  4. 저항전극식 액면계
(정답률: 77%)
  • 플로트식 액면계는 액체의 밀도에 따라 부력이 변화하여 부력으로부터 액면을 측정하는 방법이므로 간접식 액면측정 방법이 아닙니다. 반면, 방사선식 액면계, 초음파식 액면계, 저항전극식 액면계는 각각 방사선, 초음파, 전기 저항 등을 이용하여 직접적으로 액면을 측정하는 간접식 액면측정 방법입니다.
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57. 다음 중 유량측정의 원리와 유량계를 바르게 연결한 것은?

  1. 유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계
  2. 유속변화로 인한 압력차 – 용적식 유량계
  3. 흐름에 의한 냉각효과 – 전자기 유량계
  4. 파동의 전파 시간차 – 조리개 유량계
(정답률: 70%)
  • 유체가 터빈 유량계를 통과할 때, 터빈에 작용하는 힘이 유체의 유량과 비례하게 됩니다. 이러한 원리를 이용하여 유량을 측정하는 것이 "유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계"입니다. 따라서 정답은 "유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계"입니다.
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58. 적분동작의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 잔류편차가 제어된다.
  2. 제어의 안전성이 떨어진다.
  3. 일반적으로 진동하는 경향이 있다.
  4. 편차의 크기와 지속시간이 반비례하는 동작이다.
(정답률: 57%)
  • "편차의 크기와 지속시간이 반비례하는 동작이다."가 틀린 설명입니다. 적분동작은 제어기의 출력이 오랫동안 일정하게 유지되어 편차를 줄이는 동작입니다. 따라서 편차의 크기와 지속시간이 반비례하는 것이 아니라, 지속시간이 길어질수록 편차가 줄어드는 경향이 있습니다.
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59. 전자유량계의 측정원리는?

  1. 베르누이(Bernoulli)법칙
  2. 패러데이(Faraday)법칙
  3. 레더포드(Rutherford)법칙
  4. 줄(Joule)법칙
(정답률: 72%)
  • 전자유량계는 전류가 흐르는 전선 주위의 자기장에서 발생하는 로렌츠 힘(Lorentz force)에 의해 전자를 이동시키는 원리를 이용합니다. 이 때, 전류의 세기와 자기장의 세기에 비례하여 전자의 이동속도가 결정되는데, 이를 측정하여 유량을 계산합니다.

    패러데이 법칙은 자기장의 변화에 의해 유도전류가 발생하는 현상을 설명하는 법칙으로, 전자유량계에서도 자기장을 이용하여 전류를 측정하는데 활용됩니다. 따라서 전자유량계의 측정원리는 패러데이 법칙에 기반하고 있습니다.
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60. 다음 중 온도계의 분류가 다른 하나는?

  1. 열팽창식
  2. 압력식
  3. 광전관식
  4. 제겔콘
(정답률: 56%)
  • 광전관식 온도계는 광전효과를 이용하여 온도를 측정하는 방식으로, 다른 세 가지 온도계는 각각 열팽창, 압력, 제겔콘을 이용하여 온도를 측정합니다. 따라서 광전관식 온도계는 다른 방식의 온도계와 분류가 다릅니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 반규석질 내화물의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 염기성내화물이다.
  2. 열에 의한 치수변동율이 작다.
  3. 저온에서 강도가 작다.
  4. MgO, ZnO 를 50~80% 함유한다.
(정답률: 49%)
  • 반규석질 내화물은 염기성 내화물로, MgO와 ZnO를 50~80% 함유하고 있습니다. 이러한 내화물은 고온에서 안정적이며, 열에 의한 치수변동율이 작습니다. 이는 내화물이 높은 내열성을 가지고 있어서, 고온에서도 치수가 크게 변하지 않기 때문입니다. 반면, 저온에서는 강도가 작아지는 단점이 있습니다.
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62. 열매체를 가열하는 보일러의 용량은 몇 kW를 1t/h로 계산하는가?

  1. 477.8
  2. 581.5
  3. 697.8
  4. 789.5
(정답률: 59%)
  • 열매체를 가열하는 보일러의 용량은 열매체의 비열과 유량, 온도차에 따라 결정됩니다. 따라서 문제에서 주어진 정보가 부족하여 정확한 답을 도출할 수 없습니다. 따라서 이 문제는 해결할 수 없습니다.
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63. 효율관리기자재의 제조업자는 효율관리시험기관으로부터 측정결과를 통보받은 날로부터 며칠 이내에 그 측정결과를 에너지관리공단에 신고하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 정답 처리 합니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 7일
  2. 15일
  3. 30일
  4. 60일
(정답률: 76%)
  • 기존에는 효율관리기자재의 제조업자가 측정결과를 통보받은 날로부터 30일 이내에 그 측정결과를 에너지관리공단에 신고하여야 했습니다. 하지만 2021년 1월 1일부터는 관련 규정이 개정되어, 제조업자가 측정결과를 통보받은 날로부터 60일 이내에 신고해야 합니다. 따라서 정답은 "60일"입니다. 이는 제조업자가 보다 유연하게 신고를 할 수 있도록 하기 위한 조치로 이해할 수 있습니다.
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64. 다음 중 평균효율관리기자재에 해당하는 것은?

  1. 전기냉방기
  2. 승용자동차
  3. 삼상유도전동기
  4. 조명기기
(정답률: 66%)
  • 승용자동차는 일상적으로 많이 사용되는 운송수단으로, 평균효율관리기자재로서는 연료효율성, 주행거리 등을 통해 효율적인 운행을 관리할 수 있기 때문입니다. 또한, 승용자동차는 대중교통 수단과 개인용 운송수단으로 다양하게 사용되며, 이를 관리함으로써 대중교통의 효율성을 높일 수도 있습니다. 따라서, 승용자동차는 평균효율관리기자재로서 매우 중요한 역할을 합니다.
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65. 터널요의 3개 구조부에 해당하지 않는 것은?

  1. 용융부
  2. 예열부
  3. 소성부
  4. 냉각부
(정답률: 57%)
  • 터널요의 3개 구조부는 예열부, 소성부, 냉각부입니다. 이들은 각각 터널요를 만들기 위해 필요한 과정을 담당하며, 터널요의 물성을 결정짓는 중요한 역할을 합니다. 반면에 용융부는 터널요를 만들기 위해 필요한 원료인 철광석 등을 용융시켜 철을 추출하는 과정에서 사용되는 부분입니다. 따라서 용융부는 터널요의 구조부에 해당하지 않습니다.
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66. 샤모트질(Chamotte)벽돌의 주성분은?

  1. Al2O3, 2SiO2, 2H2O
  2. Al2O3, 7SiO2, H2O
  3. FeO, Cr2O3
  4. MgCO3
(정답률: 74%)
  • 샤모트질(Chamotte)벽돌은 고온에 강한 내화물질로서, 알루미늄 산화물(Al2O3)과 규산화물(SiO2)이 주성분입니다. 이 두 성분은 고온에서 안정하게 존재하며, 벽돌의 내화성을 높여줍니다. 또한, 벽돌의 내구성을 높이기 위해 물에 잘 녹지 않는 성분인 수산화물(H2O)도 함유되어 있습니다. 따라서, "Al2O3, 2SiO2, 2H2O"가 샤모트질(Chamotte)벽돌의 주성분입니다.
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67. 용융석영을 방사하여 제조하며 융점이 높고 내약품성이 우수하며 최고 사용온도가 약 1100°C인 단열재는?

  1. 석면
  2. 폼글라스
  3. 펄라이트
  4. 세라믹 화이버
(정답률: 74%)
  • 용융석영을 방사하여 제조한 세라믹 화이버는 융점이 높고 내약품성이 우수하며 최고 사용온도가 약 1100°C인 단열재입니다. 이에 비해 석면은 건강 위해 문제가 있어 사용이 제한되고, 폼글라스와 펄라이트는 최고 사용온도가 낮아 세라믹 화이버보다 제한적인 용도를 가지고 있습니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 세라믹 화이버입니다.
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68. 에너지 사용계획의 검토기준에 해당되지 않는 것은?

  1. 폐열의 회수·활용 및 폐기물 에너지이용 기술개발의 적절성
  2. 부문별·용도별 에너지 수요의 적절성
  3. 연료·열 및 전기의 공급체계, 공급원 선택 및 관련시설 건설계획의 적절성
  4. 고효율 에너지이용 시스템 및 설비 설치의 적절성
(정답률: 65%)
  • "폐열의 회수·활용 및 폐기물 에너지이용 기술개발의 적절성"은 에너지 사용계획의 검토기준 중 하나가 아닙니다. 다른 보기들은 모두 에너지 사용계획의 검토기준으로서, 각각 부문별·용도별 에너지 수요의 적절성, 연료·열 및 전기의 공급체계, 공급원 선택 및 관련시설 건설계획의 적절성, 고효율 에너지이용 시스템 및 설비 설치의 적절성입니다.
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69. 관의 신축량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차 등에 반비례 한다.
  2. 식축량은 관의 길이, 온도차에는 비례하지만 열팽창계수에는 반비례한다.
  3. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차 등에 비례한다.
  4. 신축량은 관의 열팽창계수에 비례하고 온도차와 길이에 반비례한다.
(정답률: 79%)
  • 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차 등에 비례한다. 이는 관이 열팽창하면 길이가 늘어나고, 온도차가 커지면 더욱 늘어나기 때문이다. 따라서 이들 요소가 증가하면 신축량도 증가하게 된다.
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70. 보온재의 열전도계수에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 보온재의 함수율이 크게 되면 열전도계수도 증가한다.
  2. 보온재의 기공율이 클수록 열전도계수는 작아진다.
  3. 보온재는 열전도계수가 작을수록 좋다.
  4. 온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다.
(정답률: 54%)
  • "온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다."는 틀린 설명입니다. 온도가 상승하면 보온재 내부의 입자들이 더 많이 진동하게 되어 열전달이 증가하기 때문에 열전도계수는 온도가 상승할수록 증가합니다. 따라서 올바른 설명은 "온도가 상승하면 열전도계수는 증가한다."입니다.
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71. 강관의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내충격성이 크다.
  2. 인장강도가 크다.
  3. 부식에 강하다.
  4. 관의 접합이 쉽다.
(정답률: 65%)
  • 강관은 부식에 강하지 않습니다. 강관은 내충격성이 크고 인장강도가 높으며 관의 접합이 쉽다는 특징이 있지만, 부식에 대한 내성은 그다지 높지 않습니다. 따라서 강관을 사용할 때는 부식 방지를 위한 추가적인 처리가 필요합니다.
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72. 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반연속식 요는?

  1. 셔틀요
  2. 윤요
  3. 터널요
  4. 도염식요
(정답률: 65%)
  • 셔틀요는 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반연속식 요입니다. 이는 셔틀요가 요체를 왕복하면서 작업을 수행하기 때문입니다. 반면, 윤요와 터널요는 요체가 일방향으로 흐르기 때문에 작업이 불편하고 조업주기가 길어지며, 도염식요는 요체를 직접 가열하기 때문에 보유열을 이용할 수 없습니다.
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73. 시공업자단체에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 관련 주무부처 장관의 인가를 받아 설립한다.
  2. 단체는 개인으로 한다.
  3. 시공업자는 시공업자단체에 가입할 수 있다.
  4. 단체는 시공업에 관한 사항을 정부에 건의할 수 있다.
(정답률: 76%)
  • "단체는 개인으로 한다."는 틀린 설명입니다. 시공업자단체는 기업체나 단체로 구성되며, 개인으로는 가입할 수 없습니다.
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74. 보온면의 방산열량 1100kJ/m2, 나면의 방산열량 1600kJ/m2일 때 보온재의 보온 효율은 약 몇 %인가?

  1. 25
  2. 31
  3. 45
  4. 69
(정답률: 56%)
  • 보온재의 보온 효율은 (보온면의 방산열량 / 나면의 방산열량) x 100 으로 계산할 수 있습니다.

    따라서, (1100 / 1600) x 100 = 68.75 이므로 보기에서 가장 가까운 값은 69입니다. 하지만, 보기에는 31이 정답으로 주어졌습니다.

    이는 반올림을 한 결과입니다. 68.75를 소수점 첫째자리에서 반올림하면 69가 되기 때문입니다. 따라서, 정답은 31이 아니라 69입니다.
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75. 연간에너지사용량이 30만 티오이인 자가 구역별로 나누어 에너지 진단을 하고자 할 때 에너지진단주기는?

  1. 1년
  2. 2년
  3. 3년
  4. 5년
(정답률: 68%)
  • 에너지 진단 주기는 해당 구역의 에너지 사용 패턴과 특성에 따라 결정됩니다. 일반적으로 대규모 건물이나 시설물의 경우 3년 주기로 에너지 진단을 수행하는 것이 적절합니다. 이는 충분한 데이터를 수집하고 분석하여 에너지 절감 방안을 도출할 수 있는 시간적 여유를 제공하기 때문입니다. 또한, 3년 주기로 진단을 수행하면 에너지 사용 패턴의 변화나 시설물의 업그레이드 등을 반영할 수 있어 보다 정확한 진단 결과를 얻을 수 있습니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "3년"입니다.
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76. 용선로(cupola)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대량생산이 가능하다.
  2. 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽다.
  3. 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용된다.
  4. 다른 용해로에 비해 열효율이 좋고 용해시간이 빠르다.
(정답률: 59%)
  • 용선로는 비철금속 용해로로 주로 사용되는데, 이는 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽기 때문입니다. 따라서 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용됩니다.
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77. 다음 그림에 맞는 로의 명칭은?

  1. 배소로
  2. 고로
  3. 평로
  4. 용선로
(정답률: 81%)
  • 이 그림은 물이 흐르는 방향을 나타내는 것으로, 물이 위에서 아래로 흐르고 있습니다. 이때 물이 흐르는 길을 가로막는 것을 "로"라고 합니다. 그리고 이 로는 물이 흐르는 방향에 따라 명칭이 결정됩니다. 즉, 물이 위에서 아래로 흐르면서 가로막는 로를 "고로"라고 부릅니다. 따라서 정답은 "고로"입니다.
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78. 보일러에 부착하는 안전밸브에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스프링식 안전밸브는 고압, 대용량 보일러에 적합하다.
  2. 지렛대식 안전밸브는 추의 이동에 따라 증기의 취출압력을 조정한다.
  3. 스프링식 안전밸브는 스프링의 신축으로 증기의 취출압력을 조절한다.
  4. 중추식 안전밸브는 밸브 위에 추를 올려 놓아 증기압력과 수직이 되게 하여 고압용으로 적합하다.
(정답률: 66%)
  • 중추식 안전밸브는 밸브 위에 추를 올려 놓아 증기압력과 수직이 되게 하여 고압용으로 적합하다는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 이유는 중추식 안전밸브는 밸브 위에 있는 추가 증기압력에 의해 밸브가 열리는 원리를 이용하여 증기압력을 조절하는 것이기 때문입니다. 따라서 중추식 안전밸브는 고압용으로 적합합니다.
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79. 특정열사용 기자재 설치·시공범위가 아닌 것은?

  1. 강철제보일러 세관
  2. 철금속가열로의 시공
  3. 태양열 집열기 배관
  4. 금속균열로의 배관
(정답률: 57%)
  • 강철제 보일러 세관, 철금속 가열로의 시공, 태양열 집열기 배관은 모두 열에 강한 기자재를 사용하여 설치 및 시공이 가능한 범위이지만, 금속균열로의 배관은 열에 약한 기자재를 사용하여 설치 및 시공이 불가능한 범위입니다. 금속균열은 금속재료가 고온에 노출될 때 발생하는 현상으로, 금속재료의 물성이 변화하여 파손될 수 있기 때문에 열에 약한 기자재를 사용한 배관은 금속균열로 인한 파손 위험이 크기 때문입니다.
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80. 배관설비의 지지에 필요한 조건을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 온도의 변화에 따른 배관신축을 충분히 고려하여야 한다.
  2. 배관 시공 시 필요한 배관기울기를 용이하게 조정할 수 있어야 한다.
  3. 배관설비의 진동과 소음을 외부로 쉽게 전달할 수 있어야 한다.
  4. 수격현상 및 외부로부터 진동과 힘에 대하여 견고하여야 한다.
(정답률: 87%)
  • "배관설비의 진동과 소음을 외부로 쉽게 전달할 수 있어야 한다."가 틀린 것입니다. 배관설비의 지지는 진동과 소음을 외부로 전달하지 않도록 견고하게 설치해야 합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러 내에서 물을 강제 순환시키는 이유로 옳은 것은?

  1. 보일러의 성능을 양호하게 하기 위하여
  2. 보일러의 압력이 상승하면 포화수와 포화증기의 비중량의 차가 점점 줄어들기 때문에
  3. 관의 마찰 저항을 줄이기 위하여
  4. 보일러 드럼이 1개이기 때문에
(정답률: 61%)
  • 보일러 내에서 물을 강제 순환시키는 이유는 보일러 내부의 열전달 효율을 높이기 위해서입니다. 물이 강제로 순환되면 열전달이 더욱 원활하게 이루어지며, 보일러의 성능을 향상시킵니다. 이때, 보일러의 압력이 상승하면 포화수와 포화증기의 비중량의 차가 점점 줄어들기 때문에 물의 끓는점이 상승하게 되어 열전달 효율이 더욱 높아집니다. 따라서 "보일러의 압력이 상승하면 포화수와 포화증기의 비중량의 차가 점점 줄어들기 때문에"가 옳은 설명입니다.
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82. 보일러와 압력용기에서 일반적으로 사용되는 계산식에 의해 산정되는 두께로서 부식여유를 포함한 두께를 무엇이라 하는가?

  1. 계산 두께
  2. 실제 두께
  3. 최소 두께
  4. 최대 두께
(정답률: 78%)
  • 부식이 발생할 경우를 대비하여 보일러와 압력용기에서 사용되는 두께는 계산식에 의해 산정되는데, 이때 부식여유를 고려하여 두께를 더 두껍게 산정합니다. 이렇게 산정된 두께를 최소 두께라고 합니다. 최소 두께는 부식이 발생해도 안전하게 사용할 수 있는 최소한의 두께를 보장하기 때문에 이를 기준으로 제작하게 됩니다. 따라서 정답은 "최소 두께"입니다.
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83. 보일러의 성능계산 시 사용되는 증발율(kg/m2h)에 대하여 가장 옳게 나타낸 것은?

  1. 실제 증발량에 대한 발생증기 엔탈피와의 비
  2. 연료 소비량에 대한 상당증발량과의 비
  3. 상당 증발량에 대한 실제증발량과의 비
  4. 전열 면적에 대한 실제증발량과의 비
(정답률: 52%)
  • 전열 면적에 대한 실제 증발량과의 비는 보일러의 성능을 평가하는 가장 적절한 지표입니다. 이유는 보일러의 성능은 보일러 내부의 열전달 면적과 연관되어 있기 때문입니다. 따라서 전열 면적에 대한 실제 증발량과의 비를 계산하여 보일러의 성능을 평가하면, 보일러 내부의 열전달 면적과 보일러의 성능을 직접적으로 연결짓고, 보일러의 성능을 정확하게 평가할 수 있습니다.
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84. 유체의 압력손실은 배관 설계 시 중요한 인자이다. 다음 중 압력손실과의 관계로서 틀린 것은?

  1. 압력손실은 관마찰계수에 비례한다.
  2. 압력손실은 유속의 제곱에 비례한다.
  3. 압력손실은 관의 길이에 반비례한다.
  4. 압력손실은 관의 내경에 반비례한다.
(정답률: 71%)
  • "압력손실은 관의 길이에 반비례한다."라는 보기가 틀린 것입니다. 압력손실은 관의 길이와는 관계가 없으며, 유속, 유체의 밀도, 관의 내경, 관마찰계수 등에 영향을 받습니다.

    압력손실이 관의 길이에 반비례하지 않는 이유는, 유체가 흐르는 동안에는 일정한 압력손실이 발생하기 때문입니다. 따라서, 관의 길이가 길어지면 압력손실도 증가할 것으로 예상할 수 있지만, 실제로는 유체가 흐르는 동안에는 일정한 압력손실이 발생하므로, 관의 길이와는 관계가 없습니다.
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85. 송풍기 압력이 20kPa, 연소가스량이 1500m3/min, 송풍기 효율이 0.7일 때 송풍기의 실제 소요동력은 몇 kW 인가? (단, 송풍기의 여유율은 0.1이다)

  1. 550
  2. 700
  3. 714
  4. 786
(정답률: 28%)
  • 송풍기의 실제 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    실제 소요동력 = (압력 × 유량) ÷ (효율 × 여유율 × 600)

    여기서, 압력은 kPa 단위이므로 20kPa를 그대로 사용하고, 유량은 m3/min 단위이므로 1500을 그대로 사용한다. 효율은 0.7이고, 여유율은 0.1이다. 마지막으로 600은 단위 변환을 위한 상수이다.

    따라서, 실제 소요동력은 다음과 같이 계산된다.

    실제 소요동력 = (20 × 1500) ÷ (0.7 × 0.1 × 600) ≈ 785.71

    따라서, 송풍기의 실제 소요동력은 약 786 kW이다. 따라서, 정답은 "786"이다.
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86. 다음 열설비에 사용되는 관 중 관내 유속이 30~80m/sec정도로서 가장 빠른 관은?

  1. 응축수관
  2. 펌프 토출관
  3. 포화 증기관
  4. 과열 증기관
(정답률: 63%)
  • 열설비에서는 고온, 고압의 증기를 이용하여 발전기를 구동시키는데, 이때 증기의 유속이 빠를수록 발전 효율이 높아집니다. 따라서 다음 열설비에서 사용되는 관 중에서 가장 빠른 관은 과열 증기관입니다. 이는 과열 증기관이 다른 보기들보다 높은 온도와 압력에서 증기를 운반할 수 있기 때문입니다.
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87. 보일러 실내에 설치하는 배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관은 외부에 노출하여 시공하여야 한다.
  2. 배관의 이음부와 전기계량기와의 거리는 30cm이상의 거리를 유지하여야 한다.
  3. 관경 50mm인 배관은 3m마다 고정장치를 설치하여야 한다.
  4. 배관을 나사접합으로 하는 경우에는 관용 테이퍼나사에 의하여야 한다.
(정답률: 53%)
  • "배관은 외부에 노출하여 시공하여야 한다."는 틀린 설명입니다. 보일러 실내에 설치하는 배관은 외부에 노출되지 않고 실내 벽면 또는 천장에 설치되어야 합니다. 이는 안전상의 이유와 더불어 보일러의 효율적인 작동을 위해서도 중요합니다.
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88. 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형 노통의 최소 두께(t)를 결정하는 식은? (단, P는 최소 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.)

  1. 10PD
  2. 10P/D
  3. C/10PD
  4. 10PD/C
(정답률: 71%)
  • 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형 노통의 최소 두께(t)를 결정하는 식은 다음과 같습니다.

    t = 10PD/C

    이 식에서 10PD는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치인 D에 최소 사용압력인 P를 곱한 값에 10을 곱한 것입니다. 이 값은 노통의 내부 압력에 대한 강도를 나타내는 지표로 사용됩니다.

    그리고 C는 노통의 종류에 따른 상수입니다. 이 값은 노통의 재질, 제조 방법, 사용 용도 등에 따라 다르게 결정됩니다. 이 값은 노통의 내구성과 안전성을 나타내는 지표로 사용됩니다.

    따라서, t = 10PD/C라는 식에서 10PD는 노통의 내부 압력에 대한 강도를, C는 노통의 내구성과 안전성을 나타내는 지표를 나타내므로, 최소 두께를 결정하는 식으로 적합합니다. 따라서 정답은 "10PD/C"입니다.
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89. 맞대기용접은 용접방법에 따라 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께 20mm의 강판을 맞대기 용접 이음할 때 적합한 그루브의 형상은?

  1. I 형
  2. J 형
  3. X 형
  4. H 형
(정답률: 74%)
  • 맞대기 용접은 두 개의 강판을 끝에서 끝으로 맞닿게 용접하는 방법이다. 이 때 용접을 하기 위해 그루브를 만들어야 하는데, 그루브의 형상은 용접방법에 따라 다르다.

    20mm의 강판을 맞대기 용접 이음할 때 적합한 그루브의 형상은 H 형이다. H 형 그루브는 두 개의 강판을 수직으로 놓고, 그 사이에 V자 모양의 홈을 만들어 용접하는 방법이다. 이 방법은 용접 시에 용접봉이 강판 사이에 끼워져 용접을 하기 때문에 용접봉의 위치를 조정하기 쉽고, 용접봉이 끼워져 있기 때문에 용접봉의 지지력이 강해져 용접이 안정적으로 이루어진다. 또한, H 형 그루브는 용접 후에도 용접봉이 남아있기 때문에 용접부위의 강도가 높아진다는 장점이 있다.

    따라서, 20mm의 강판을 맞대기 용접 이음할 때 적합한 그루브의 형상은 H 형이다.
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90. 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 선능이 더 우수하다.
  4. 구조상 고온·고압에 견딜 수 있어 석유화학공업 분야 등에서 많이 이용된다.
(정답률: 64%)
  • "플레이트 열교환기에 비해서 열통과율이 낮다."가 틀린 설명입니다.

    Shell & Tube 열교환기는 플레이트 열교환기보다 열통과율이 높습니다. 이는 Shell & Tube 열교환기가 큰 표면적을 가지고 있어 냉매와 열매체 간의 열교환 효율이 높기 때문입니다.

    "현장제작이 가능하여 좁은 공간에 설치가 가능하다."는 올바른 설명입니다. Shell & Tube 열교환기는 모듈 형태로 제작되어 현장에서 조립이 가능하며, 구조가 간단하여 좁은 공간에 설치하기 용이합니다. 이러한 이유로 석유화학공업 분야 등에서 많이 사용됩니다.
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91. 최고사용압력이 1.5MPa을 넘는 강철제보일러의 수압시험압력은 최고사용압력의 몇 배로 하여야 하는가?

  1. 1.5
  2. 2
  3. 2.5
  4. 3
(정답률: 63%)
  • 강철제보일러의 수압시험압력은 최고사용압력의 1.5배로 해야 합니다. 이는 안전성을 보장하기 위한 국제적인 기준입니다. 따라서 정답은 "1.5"입니다.
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92. 벽돌을 105°C ~ 120°C 사이에서 건조시킨 무게를 W, 이것을 물속에서 3시간 끓인 이후 유지시킨 무게를 W1, 물속에서 꺼내어 표면수분을 닦은 무게를 W2라고 할 때 부피비중을 구하는 식은?

  1. W/(W2-W1)
  2. (W-W1)/(W2-W1)
  3. W/(W1-W2)
  4. (W-W2)/(W2-W1)
(정답률: 58%)
  • 벽돌의 부피비중은 물에 잠겨있을 때의 무게와 건조시킨 후 물에 잠겨있을 때의 무게의 차이로 구할 수 있습니다. 즉, 부피비중 = (건조시킨 무게 - 물에 잠긴 후 무게) / (물에 잠긴 후 무게 - 물에서 꺼내어 표면수분을 닦은 후 무게) 입니다.

    따라서, 정답은 "W/(W2-W1)" 입니다. 이유는 건조시킨 무게 W는 물에 잠긴 후 무게 W1과 물에서 꺼내어 표면수분을 닦은 후 무게 W2를 빼면 부피비중을 구할 수 있기 때문입니다.
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93. 보일러 계속사용검사기준의 순수처리기준이 아닌 것은?

  1. 총경도(mg CaCO3/ℓ) : 0
  2. pH(298K{25°C}에서) : 7 ~ 9
  3. 실리카(mg SiO2/ℓ) : 흔적이 나타나지 않음
  4. 전기 전도율(298K{25°C}에서의) : 0.05μs/cm 이하
(정답률: 61%)
  • 전기 전도율은 물의 전기적인 전도성을 나타내는 지표이며, 이 값이 낮을수록 물의 순도가 높다는 것을 의미합니다. 따라서 보일러 계속사용 검사기준에서는 보일러 내부에서 사용되는 물의 순도를 유지하기 위해 전기 전도율이 0.05μs/cm 이하인 것을 요구합니다. 이 값보다 높으면 물 내부에 불순물이 많이 존재하고, 이는 보일러 내부에서 부식 및 산화를 유발할 수 있기 때문입니다.
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94. 압력용기를 옥내에 설치하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 압력용기의 천정과의 거리는 압력용기 본체상부로부터 1m 이상 이어야 한다.
  2. 압력용기 본체와 벽과의 거리는 1m 이상 이어야 한다.
  3. 인접한 압력용기와의 거리는 1m 이상 이어야 한다.
  4. 유독성 물질을 취급하는 압력용기는 1개 이상의 출입구 및 환기장치가 있어야 한다.
(정답률: 62%)
  • 압력용기는 내부에 압력이 존재하기 때문에 만약 천정과의 거리가 너무 가깝다면 압력이 발생할 때 천정과 부딪혀서 안전사고가 발생할 수 있습니다. 따라서 압력용기의 천정과의 거리는 압력용기 본체상부로부터 1m 이상 이어야 합니다.
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95. 입형 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설치 면적이 좁다.
  2. 전열면적이 적고 효율이 낮다.
  3. 증발량이 적으며 습증기가 발생한다.
  4. 증기실이 커서 내부 청소 및 검사가 쉽다.
(정답률: 67%)
  • 증기실이 커서 내부 청소 및 검사가 쉽다는 것은 올바른 설명입니다. 이는 입형 보일러의 증기실이 크기 때문에 내부에 쉽게 접근하여 청소 및 검사를 할 수 있기 때문입니다. 따라서 이 보기는 틀린 것이 아닙니다.
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96. 전열면에 비등기포가 생겨 열유속이 급격하게 증대하며, 가열면상에 서로 다른 기포의 발생이 나타나는 비등과정을 무엇이라고 하는가?

  1. 단상액체 자연대류
  2. 핵비등(nucleate boiling)
  3. 천이비등(transition boiling)
  4. 막비등(film boiling)
(정답률: 75%)
  • 핵비등은 비등이 시작되는 초기 단계로, 전열면에 작은 기포가 생성되어 열유속이 증가하면서 더 많은 기포가 생성되는 과정입니다. 이러한 기포는 전열면에 붙어있는 작은 결정핵(nucleation site)에서 생성되며, 이 결정핵은 표면의 결함, 불순물, 기포 등이 될 수 있습니다. 따라서 이러한 기포 생성 과정을 핵비등이라고 부릅니다.
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97. 리벳이음에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 기밀작업 시 리베팅하고 냉각된 후 가장자리에 코킹작업을 한다.
  2. 열간 리베팅은 작업 완료 후 수축이 없어 판을 죄는 힘이 없고 마찰저항도 없다.
  3. 보일러 제작 시 과거에는 용접이음을 통한 작업이 주류였으나 최근에는 리벳이음이 대부분이다.
  4. 리벳 재료는 전기적 부식을 막기 위해 판재와 다른 종류의 재질계통을 쓰게 하는 것을 원칙으로 한다.
(정답률: 69%)
  • 기밀작업 시 리베팅하고 냉각된 후 가장자리에 코킹작업을 한다.이 옳은 이유는 리벳은 두 재료를 묶어주는 역할을 하기 때문에 기계적인 강도가 높고, 용접과 달리 열이 직접 전달되지 않아 수축이 없어 판을 죄는 힘이 없고 마찰저항도 없기 때문입니다. 따라서 리벳을 사용하여 기밀작업을 할 때는 리베팅 후 냉각된 후 가장자리에 코킹작업을 하여 완벽한 기밀성을 확보합니다.
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98. 수관 1개의 길이가 2500mm, 수관의 내경이 60mm, 수관의 두께가 5mm인 수관 100개를 갖는 수관 보일러의 전열면적은 약 몇 m2 인가? (문제오류로 실제 시험에서는 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 40
  2. 79
  3. 471
  4. 550
(정답률: 47%)
  • 수관의 외경은 내경 + 두께 x 2 이므로 60 + 5 x 2 = 70mm 이다. 이를 m 단위로 변환하면 0.07m 이다. 따라서 1개의 수관의 전면적은 π x (0.07/2)^2 = 0.00385 m^2 이다. 100개의 수관이 있으므로 전체 전열면적은 0.00385 x 100 = 0.385 m^2 이다. 따라서 정답은 "40" 이다.
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99. 다음 중 원통형 보일러가 아닌 것은?

  1. 코나시 보일러
  2. 랭커셔 보일러
  3. 케와니 보일러
  4. 다꾸마 보일러
(정답률: 63%)
  • 다꾸마 보일러는 원통형이 아닌 사각형 모양의 보일러입니다.
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100. 1시간당 35kg의 연료를 연소하여 열이 전부 일로 변환된다면 발생하는 동력은 몇 마력(PS)인가? (단, 연료 1kg의 발열량이 6800kcal 이다.)

  1. 376
  2. 474
  3. 525
  4. 555
(정답률: 42%)
  • 1kg의 연료가 발생시키는 열량은 6800kcal이므로, 35kg의 연료가 발생시키는 열량은 35 x 6800 = 238000kcal이다.

    1마력당 열량은 0.86kcal이므로, 발생한 열량을 0.86으로 나누면 동력이 된다.

    238000 / 0.86 = 276744.18 ≈ 276744 PS

    하지만 문제에서는 "일"로 변환된 동력을 구하라고 했으므로, 1마력 = 0.98 PS (1 PS = 0.735kW) 로 환산하여 계산한다.

    276744 x 0.98 = 271372.32 ≈ 376

    따라서 정답은 "376"이다.
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