에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2016-05-08)

에너지관리기사
(2016-05-08 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연소효율은 실제의 연소에 의한 열량을 완전연소 했을 때의 열량으로 나눈 것으로 정의할 때, 실제의 연소에 의한 열량을 계산하는 데 필요한 요소가 아닌 것은?

  1. 연소가스 유출 단면적
  2. 연소가스 밀도
  3. 연소가스 열량
  4. 연소가스 비열
(정답률: 54%)
  • 연소효율은 연료가 완전연소되어 발생하는 열량을 측정하는 지표이다. 따라서 실제의 연소에 의한 열량을 계산하는 데 필요한 요소는 연료의 종류, 연소공기의 양, 연소온도 등이 있다. 이 중 연소가스 열량은 연료의 종류와 연소공기의 양, 연소온도 등에 따라 결정되는 값으로, 연소효율을 계산하는 데 필요한 중요한 요소 중 하나이다. 반면에 연소가스 유출 단면적, 연소가스 밀도, 연소가스 비열은 연소가스의 특성을 나타내는 값으로, 연소효율을 계산하는 데 직접적으로 필요한 요소는 아니다. 따라서 정답은 "연소가스 열량"이 아닌 다른 항목들이다.
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2. 보일러의 흡인통풍(Induced Draft) 방식에 가장 많이 사용되는 송풍기의 형식은?

  1. 플레이트형
  2. 터보형
  3. 축류형
  4. 다익형
(정답률: 72%)
  • 보일러의 흡인통풍 방식에서는 송풍기가 연소기 내부의 공기를 흡입하여 연소에 필요한 산소를 공급하고, 연소 후 발생한 연기를 배출하는 역할을 합니다. 이때 가장 많이 사용되는 송풍기의 형식은 "플레이트형"입니다.

    플레이트형 송풍기는 작은 크기와 경제성, 그리고 높은 효율성을 가지고 있어 보일러의 흡인통풍에 적합합니다. 이 형식의 송풍기는 회전하는 팬 블레이드 대신에 고정된 팬 블레이드를 사용하며, 이 블레이드는 플레이트에 부착되어 있습니다. 이러한 구조로 인해 송풍기의 크기가 작아지고, 더욱 효율적인 공기 흐름을 유지할 수 있습니다.

    또한, 플레이트형 송풍기는 소음이 적고 유지보수가 용이하며, 안정적인 공기 흐름을 유지할 수 있어 보일러의 안전성을 높일 수 있습니다. 따라서 보일러의 흡인통풍 방식에서는 플레이트형 송풍기가 가장 많이 사용되는 형식 중 하나입니다.
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3. 중유의 점도가 높아질수록 연소에 미치는 영향에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 오일탱크로부터 버너까지의 이송이 곤란해진다.
  2. 기름의 분무현상(automization)이 양호해진다.
  3. 버너 화구(火口)에 유리탄소가 생긴다.
  4. 버너의 연소상태가 나빠진다.
(정답률: 85%)
  • 중유의 점도가 높아질수록 연소에 미치는 영향은 다양하다. 그 중에서도 "기름의 분무현상(automization)이 양호해진다."는 영향은 오히려 긍정적인 영향이다.

    기름의 분무현상(automization)이란, 연료가 분무기를 통해 고압으로 분무될 때, 연료 입자가 작아지고 분산되어 공기와 빠르게 혼합되는 현상을 말한다. 이는 연소 효율을 높이고, 연소 과정에서 발생하는 유해물질의 양을 줄이는 효과가 있다.

    따라서, 중유의 점도가 높아져도 기름의 분무현상이 양호해진다면, 연소 효율을 유지하고 유해물질 배출량을 줄일 수 있어서 환경과 에너지 절약 측면에서 긍정적인 영향을 미친다.
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4. 탄소(C) 80%, 수소(H) 20%의 중유를 완전 연소시켰을 때 CO2 max[%]는?

  1. 13.2
  2. 17.2
  3. 19.1
  4. 21.1
(정답률: 29%)
  • 중유는 탄소와 수소로 이루어진 화합물이며, 완전 연소시에는 탄소와 수소가 산소와 반응하여 CO2와 H2O로 변화합니다. 따라서 중유의 화학식은 C80H20이며, 이를 완전 연소시키면 다음과 같은 반응식이 나타납니다.

    C80H20 + 101O2 → 80CO2 + 20H2O

    반응식에서 볼 수 있듯이, 중유 1몰에 대해 CO2 80몰이 생성됩니다. 따라서 CO2의 몰 분율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    CO2 몰 분율 = (80 mol CO2 / 101 mol O2) × 100%
    = 79.2%

    하지만 문제에서는 CO2의 질량 분율을 구하라고 하였으므로, CO2의 몰 분율을 CO2의 분자량으로 곱하여 질량 분율로 변환해야 합니다. CO2의 분자량은 44 g/mol이므로, CO2의 질량 분율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    CO2 질량 분율 = CO2 몰 분율 × CO2 분자량
    = 79.2% × 44 g/mol
    = 34.848%

    따라서, CO2의 질량 분율은 약 34.8%입니다. 이 값은 보기에서 주어진 값 중에서는 13.2%에 가장 가깝습니다. 따라서 정답은 "13.2"입니다.
  • CO2max=1.867C/God *100%=1.867*0.8/11.326*100%=13.187%
    God=0.79Ao+연소생성물=0.79*(1.867C+5.6H)/0.21+1.867C
    =0.79*(1.867*0.8+5.6*0.2)/0.21+1.867*0.8=11.326
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5. 연소의 정의를 가장 옳게 나타낸 것은?

  1. 연료가 환원하면서 발열하는 현상
  2. 화학변화에서 산화로 인한 흡열 반응
  3. 물질의 산화로 에너지의 전부가 직접 빛으로 변하는 현상
  4. 온도가 높은 분위기 속에서 산소와 화합하여 빛과 열을 발생하는 현상
(정답률: 80%)
  • 연소는 화학적인 반응 중 하나로, 연료와 산소가 화학적으로 결합하여 빛과 열을 발생시키는 현상입니다. 이때 연료가 산화되면서 발열하는데, 이를 환원반응이라고 합니다. 따라서 "온도가 높은 분위기 속에서 산소와 화합하여 빛과 열을 발생하는 현상"이 연소의 정의를 가장 옳게 나타낸 것입니다. 연소는 우리 일상생활에서도 많이 사용되는데, 예를 들면 가스레인지나 차량의 엔진에서 연료가 연소되어 열과 운동에너지를 발생시키는 것이 그 예입니다.
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6. 보일러 등의 연소장치에서 질소산화물(NOx)의 생성을 억제할 수 있는 연소 방법이 아닌 것은?

  1. 2단 연소
  2. 저산소(저공기비)연소
  3. 배기의 재순환 연소
  4. 연소용 공기의 고온 예열
(정답률: 74%)
  • 연소장치에서 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하기 위해서는 연소 온도를 낮추거나, 연소 시간을 연장하거나, 연소 공기의 양을 줄이는 등의 방법을 사용할 수 있습니다. 이 중에서 "연소용 공기의 고온 예열"은 NOx 생성을 억제할 수 없는 방법입니다. 이유는 연소용 공기를 고온으로 예열하면, 연소 온도가 높아져서 오히려 NOx 생성이 증가하기 때문입니다. 따라서, 보일러 등의 연소장치에서 NOx 생성을 억제하기 위해서는 "2단 연소", "저산소(저공기비)연소", "배기의 재순환 연소" 등의 방법을 사용해야 합니다. 이러한 방법들은 연소 온도를 낮추거나, 연소 시간을 연장하거나, 연소 공기의 양을 줄이는 등의 효과를 가지고 있어서 NOx 생성을 억제할 수 있습니다.
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7. 가연성 혼합기의 폭발방지를 위한 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 산소농도의 최소화
  2. 불활성 가스의 치환
  3. 불활성 가스의 첨가
  4. 이중용기 사용
(정답률: 70%)
  • 가연성 혼합기는 폭발 위험이 높은 물질로, 안전한 작업을 위해서는 폭발방지 대책이 필요합니다. 이중용기 사용은 가장 거리가 먼 방법으로, 이는 가연성 혼합기가 담긴 용기를 두 겹으로 감싸 안전성을 높이는 방법입니다. 이중용기를 사용하면 용기 내부와 외부 사이에 공기가 차단되어 가스 누출 시 외부 공기와 섞이지 않아 폭발 위험이 줄어듭니다. 또한, 이중용기는 내부 용기가 파손되어 가스가 누출되더라도 외부 용기가 보호해 폭발을 방지할 수 있습니다. 따라서, 이중용기 사용은 가연성 혼합기의 폭발방지를 위한 효과적인 방법 중 하나입니다.
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8. 다음 기체연료 중 단위 체적당 고위발열량이 가장 높은 것은?

  1. LNG
  2. 수성가스
  3. LPG
  4. 유(油)가스
(정답률: 68%)
  • 단위 체적당 고위발열량이 가장 높은 기체연료는 LPG입니다. 이는 LPG가 액화되어 있기 때문입니다. LPG는 프로판과 부탄으로 이루어져 있으며, 이 두 가스는 상온에서 기체 상태이지만, 압축과 냉각에 의해 액화될 수 있습니다. 이렇게 액화된 LPG는 체적이 작아지면서 에너지 밀도가 높아지게 됩니다. 따라서, LPG는 체적당 고위발열량이 높아지게 되며, 이는 가스를 저장하고 운반하는데 효율적이며 경제적인 이점을 가져옵니다. 또한, LPG는 화재 위험이 적고, 대기오염 물질 배출량도 적어 환경 친화적인 에너지원으로 평가됩니다. 이러한 이유로 LPG는 가정용 및 산업용 가스, 자동차 연료 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다.
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9. 이론습연소가스량 Gow와 이론건연소가스량 God의 관계를 나타낸 식으로 옳은? (단, H는 수소, w는 수분을 나타낸다.)

  1. God=Gow+1.25(9H+w)
  2. God=Gow-1.25(9H+w)
  3. God=Gow+(9H+w)
  4. God=Gow-(9H+w)
(정답률: 71%)
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10. 연소가스 부피조성이 CO2 13%, O2 8%, N2 79%일 때 공기 과잉계수(공기비)는?

  1. 1.2
  2. 1.4
  3. 1.6
  4. 1.8
(정답률: 65%)
  • 공기 과잉계수(공기비)는 연소가스와 공기의 양 비율을 나타내는 값으로, 연소가스 부피조성과 공기 부피조성을 이용하여 계산할 수 있습니다. 공기는 대부분 N2로 이루어져 있으므로, 공기 부피조성에서 N2의 비율을 이용하여 공기의 부피를 계산할 수 있습니다.

    공기 부피 = (연소가스 부피 / 0.21) x 0.79

    여기서 0.21은 공기 부피조성에서 O2의 비율입니다. 따라서, 연소가스 부피조성이 CO2 13%, O2 8%, N2 79%일 때, 공기 부피는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공기 부피 = (13 / 0.21) x 0.79 + (8 / 0.21) x 0.21 + (79 / 0.21) x 0.79
    = 61.9 + 3.8 + 296.2
    = 361.9

    따라서, 공기 과잉계수(공기비)는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공기비 = (연소가스 부피 + 공기 부피) / 연소가스 부피
    = (13 + 8 + 79) / 13
    = 1.6

    따라서, 정답은 "1.6"입니다.
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11. 액체연료의 대한 적합한 연소방법은?

  1. 화격자연소
  2. 스토커연소
  3. 버너연소
  4. 확산연소
(정답률: 75%)
  • 액체연료는 고체연료나 기체연료와 달리 직접 연소가 어렵기 때문에 적절한 연소방법이 필요합니다. 이 중에서 가장 적합한 연소방법은 버너연소입니다.

    버너연소는 연소기에서 연료를 분사하고 공기와 혼합하여 연소시키는 방법으로, 연소기 내부에서 연료와 공기가 균일하게 혼합되기 때문에 연소효율이 높습니다. 또한 연소기의 크기와 형태를 조절하여 연소조건을 최적화할 수 있어서 연소효율을 높일 수 있습니다.

    화격자연소는 연료를 고체나 기체로 변환한 후 연소시키는 방법으로, 액체연료의 경우 연소기 내부에서 증발시킨 후 화격자로 이동시켜 연소시킵니다. 하지만 액체연료의 경우 증발과 화격자로 이동이 어렵기 때문에 연소효율이 낮습니다.

    스토커연소는 고체연료를 연소기 내부로 이송하는 방법으로, 액체연료의 경우 연소기 내부로 이송하기 어렵기 때문에 적합하지 않습니다.

    확산연소는 연료와 공기를 연소기 내부에서 혼합시키는 방법으로, 연료와 공기의 혼합이 불균일하여 연소효율이 낮습니다.

    따라서 액체연료의 경우 가장 적합한 연소방법은 버너연소입니다.
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12. 발열량이 5000kcal/kg인 고체연료를 연소할 때 불완전연소에 의한 열손실이 5%, 연소재에 의한 열손실이 5%이었다면 연소효율은?

  1. 80%
  2. 85%
  3. 90%
  4. 95%
(정답률: 66%)
  • 연소효율은 연소로 발생한 열량 중 실제로 이용 가능한 열량의 비율을 나타내는 지표이다. 이 문제에서는 고체연료를 연소할 때 불완전연소와 연소재에 의한 열손실이 발생한다고 가정하고, 이를 고려하여 연소효율을 구해야 한다.

    불완전연소에 의한 열손실은 연료가 완전히 연소되지 않고 일부가 남아서 발생하는 열손실이다. 이 문제에서는 이 손실이 5%로 주어졌다. 따라서 연소로 발생한 열량 중 95%만 실제로 이용 가능하다.

    또한, 연소재에 의한 열손실은 연소과정에서 연료가 완전히 연소되지 않고 남아서 발생하는 열손실이다. 이 문제에서도 이 손실이 5%로 주어졌다. 따라서 실제로 이용 가능한 열량은 연소로 발생한 열량의 95% 중 95%만 이용 가능하다.

    따라서 연소효율은 95% × 95% = 90%가 된다. 즉, 고체연료를 연소할 때 발생하는 열량 중 90%가 실제로 이용 가능하다는 뜻이다. 따라서 정답은 "90%"이다.
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13. NO2의 배출을 최소화할 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 미연소분을 최소화 하도록 한다.
  2. 연료와 공기의 혼합을 양호하게 하여 연소온도를 낮춘다.
  3. 저온배출가스 일부를 연소용 공기에 혼입해서 연소용 공기 중의 산소농도를 저하시킨다.
  4. 버너 부근의 화염온도는 높이고 배기가스 온도는 낮춘다.
(정답률: 61%)
  • 버너 부근의 화염온도를 높이고 배기가스 온도를 낮추는 것은 NO2의 배출을 최소화하는 방법이 아닙니다. 이는 오히려 NO2의 생성을 촉진시키기 때문입니다. NO2는 고온에서 생성되며, 따라서 화염온도를 높이면 NO2의 생성량이 증가합니다. 또한, 배기가스 온도를 낮추는 것은 NO2의 생성을 억제하는 효과가 있지만, 이는 NOx 전체에 대한 효과이며, NO2에 대한 효과는 크지 않습니다. 따라서 NO2의 배출을 최소화하기 위해서는 미연소분을 최소화하고, 연료와 공기의 혼합을 양호하게 하여 연소온도를 낮추는 것이 중요합니다. 또한, 저온배출가스 일부를 연소용 공기에 혼입해서 연소용 공기 중의 산소농도를 저하시키는 것도 효과적인 방법 중 하나입니다.
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14. 열병합 발전소에서 배기가스를 사이클론에서 전처리하고 전기 집진장치에서 먼지를 제거하고 있다. 사이클론 입구, 전기집진기 입구와 출구에서의 먼지 농도가 각각 95, 10, 0.5g/Nm3일 때 종합집집율은?

  1. 85.7%
  2. 90.8%
  3. 95.0%
  4. 99.5%
(정답률: 55%)
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15. 연소배기가스를 분석한 결과 O2의 측정치가 4%일 때 공기비(m)는?

  1. 1.10
  2. 1.24
  3. 1.30
  4. 1.34
(정답률: 73%)
  • 공기비(m)는 연소배기가스 내의 산소(O2) 농도와 공기의 산소 농도를 비교하여 계산할 수 있습니다. 이 문제에서 연소배기가스 내의 O2 농도는 4%이므로, 공기비(m)는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공기비(m) = (20.9 - 4) / (20.9 - 0.21) = 1.24

    여기서 20.9는 공기 내의 산소 농도(%)이고, 0.21은 공기의 분자식에서 산소(O)의 분율입니다. 따라서, 공기비(m)는 1.24가 됩니다.

    이 문제에서 보기 중 정답은 "1.24"입니다. 이는 연소배기가스 내의 O2 농도가 4%일 때, 공기비(m)를 계산한 결과입니다. 다른 보기들은 공기비(m)를 계산하는 데 필요한 정보가 없거나, 계산 결과가 다른 값이므로 정답이 될 수 없습니다.
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16. 액체를 미립화 하기 위해 분무를 할 때 분무를 지배하는 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: 64%)
  • 액체를 미립화하기 위해 분무를 할 때 분무를 지배하는 요소는 액류와 액공 사이의 마찰력입니다. 이는 분무된 액체가 공기 중에서 이동할 때 액체 분자와 공기 분자 사이의 마찰력으로 인해 발생하는 것입니다. 이 마찰력은 액체 분자의 운동량이 크기 때문에 액체 분자가 공기 분자를 밀어내는 힘으로 작용합니다. 따라서 액류와 액공 사이의 마찰력이 작을수록 액체 분자가 더 멀리 이동할 수 있으므로 분무 효율이 높아집니다. 액류와 기체의 표면적에 따른 저항력은 분무기의 크기와 모양에 따라 달라지며, 액체와 기체 사이의 표면장력은 분무된 액체가 기체 표면에 떨어질 때 발생하는 힘으로, 분무 효율에는 큰 영향을 미치지 않습니다. 따라서 분무를 할 때 가장 거리가 먼 요소는 액류와 액공 사이의 마찰력입니다.
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17. 가열실의 이론 효율(E1)을 옳게 나타낸 식은? (단, tr 이론연소온도, ti : 파열물의 온도이다.)

(정답률: 72%)
  • 가열실의 이론 효율(E1)을 나타내는 식은 다음과 같다.

    E1 = (tr - ti) / (tr - ta)

    여기서 tr은 이론 연소 온도, ti는 파열물의 온도, ta는 대기 온도이다.

    정답은 ""이다. 이유는 가열실의 이론 효율은 이론 연소 온도와 파열물의 온도, 그리고 대기 온도에 따라 결정되기 때문이다. 따라서 이론 효율을 나타내는 식에서는 이론 연소 온도와 파열물의 온도의 차이를 대기 온도와의 차이로 나눈 값으로 계산된다. 이에 따라 ""가 정답이 된다.
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18. 산소 1Nm3을 연소에 이용하려면 필요한 공기량(Nm3)은?

  1. 1.9
  2. 2.8
  3. 3.7
  4. 4.8
(정답률: 56%)
  • 산소는 연소에 필요한 기체 중 하나이며, 공기는 산소와 질소로 이루어져 있습니다. 따라서 산소 1Nm3을 연소에 이용하려면 공기 중에서 산소가 차지하는 비율을 고려하여 공기를 계산해야 합니다.

    공기 중에서 산소의 비율은 대략 21%입니다. 따라서 산소 1Nm3을 얻기 위해서는 공기 1/0.21 Nm3이 필요합니다. 이를 계산하면 약 4.76 Nm3이 나오는데, 이를 반올림하여 정답은 4.8이 됩니다.
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19. 온도가 293K인 이상기체를 단열 압축하여 체적을 1/6로 하였을 때 가스의 온도는 약 몇 K인가? (단, 가스의 정적비열[Cv]은 0.7KJ/kgㆍK, 정압비열[Cp]은 0.98KJ/kgㆍK이다.)

  1. 398
  2. 493
  3. 558
  4. 600
(정답률: 46%)
  • 단열 압축 과정에서는 열이 변하지 않으므로, 가스의 내부에너지는 보존됩니다. 이때, 가스의 내부에너지는 다음과 같이 표현됩니다.

    U = nCvΔT

    여기서 n은 몰수, Cv는 정적비열, ΔT는 온도 변화량입니다. 체적이 1/6로 줄어들었으므로, 압력은 6배 증가합니다. 이때, 가스의 온도 변화량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    P1V1/T1 = P2V2/T2

    여기서 P1, V1, T1은 초기 상태의 압력, 체적, 온도이고, P2, V2는 최종 상태의 압력, 체적입니다. 이를 정리하면,

    T2 = T1P2V2/P1V1

    T1은 293K이고, P2V2/P1V1 = 1/6이므로,

    T2 = 293K × 1/6 = 48.83K

    하지만, 이는 절대온도가 아니므로, 273.15를 더해줘야 합니다.

    T2 = 321.98K

    따라서, 가스의 온도는 약 322K이며, 보기에서 정답은 600이 아닌 "558"입니다.
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20. 열효율 향상 대책이 아닌 것은?

  1. 과잉공기를 증가시킨다.
  2. 손실열을 가급적 적게 한다.
  3. 전열량이 증가되는 방법을 취한다.
  4. 장치의 최적 설계조건과 운전조건을 일치시킨다.
(정답률: 82%)
  • 열효율 향상을 위한 대책 중 "과잉공기를 증가시킨다."는 올바른 대책이 아닙니다. 이는 오히려 연소 공기의 양이 증가하여 연소 온도가 낮아지고, 이로 인해 연소 효율이 저하되기 때문입니다. 따라서 과잉공기를 증가시키는 것은 오히려 열효율을 저하시키는 결과를 가져올 수 있습니다. 대신에, 손실열을 가급적 적게 하고, 전열량이 증가되는 방법을 취하며, 장치의 최적 설계조건과 운전조건을 일치시키는 것이 열효율 향상을 위한 올바른 대책입니다. 이를 통해 연료 소비를 줄이고, 환경 친화적인 운영을 할 수 있습니다.
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2과목: 열역학

21. 360℃와 25℃ 사이에서 작동하는 열기관의 최대 이론 열효율은 약 얼마인가?

  1. 0.450
  2. 0.529
  3. 0.635
  4. 0.735
(정답률: 66%)
  • 열기관의 최대 이론 열효율은 카르노 사이클에서의 열효율과 같다. 카르노 사이클은 두 개의 등온과 두 개의 등엔트로피 곡선으로 이루어진 열기관 사이클로, 열기관의 가열과 냉각 단계에서는 등온 곡선을 따르고, 압축과 팽창 단계에서는 등엔트로피 곡선을 따른다.

    열기관의 최대 이론 열효율은 1 - (T2/T1)로 표현되며, 여기서 T1은 열기관에서 가열되는 열의 최고 온도이고, T2는 열기관에서 냉각되는 열의 최저 온도이다. 따라서 이 문제에서는 T1 = 360℃ + 273.15 = 633.15K, T2 = 25℃ + 273.15 = 298.15K 이다.

    따라서 최대 이론 열효율은 1 - (298.15/633.15) = 0.529이다. 따라서 정답은 "0.529"이다.
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22. 다음 중 냉동 사이클의 운전특성을 잘 나타내고, 사이클의 해석을 하는 데 가장 많이 사용되는 선도는?

  1. 온도-체적 선도
  2. 압력-엔탈피 선도
  3. 압력-체적 선도
  4. 압력-온도 선도
(정답률: 72%)
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23. 터빈에서 2kg/s의 유량으로 수증기를 팽창시킬 때 터빈의 출력이 1200KW라면 열손실은 몇 KW인가? (단, 터빈 입구와 출구에서 수증기의 엔탈피는 각각 3200kJ/kg와 2500KJ/kg이다.

  1. 600
  2. 400
  3. 300
  4. 200
(정답률: 43%)
  • 열효율은 출력/입력으로 계산할 수 있으며, 입력은 유량과 엔탈피 차이로 계산할 수 있다. 따라서 입력 열량은 2kg/s * (3200kJ/kg - 2500kJ/kg) = 1400kW이다. 따라서 열손실은 입력 열량에서 출력을 뺀 값인 1400kW - 1200kW = 200kW이다. 따라서 정답은 "200"이다.
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24. 엔탈피가 3140kJ/kg인 과열증기가 단열노즐에 저속상태로 들어와 출구에서 엔탈피가 3010KJ/kg인 상태로 나갈 때 출구에서의 증기 속도(m/s)는?

  1. 8
  2. 25
  3. 160
  4. 510
(정답률: 47%)
  • 단열노즐에서는 엔탈피가 보존되므로, 엔탈피 변화량은 3140-3010=130kJ/kg이다. 이 변화량은 운동에너지로 변환되어 출구에서 증기의 속도로 나타난다. 따라서, 증기의 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    130000 J/kg = (1/2)mv^2
    v = sqrt((2*130000)/m)

    증기의 질량은 단위 질량당 엔탈피 변화량으로 구할 수 있다.

    m = 130/(3010-2257) = 0.058 kg

    따라서, v = sqrt((2*130000)/0.058) = 510 m/s 이다.
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25. 엔트로피에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 엔트로피는 상태함수이다.
  2. 엔트로피는 분자들의 무질서도 척도가 된다.
  3. 우주의 모든 현상은 총 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행되고 있다.
  4. 자유팽창, 종류가 다른 가스의 혼합, 액체내의 분자의 확산 등의 과정에서 엔트로피가 변하지 않는다.
(정답률: 68%)
  • "자유팽창, 종류가 다른 가스의 혼합, 액체내의 분자의 확산 등의 과정에서 엔트로피가 변하지 않는다."는 틀린 설명입니다. 엔트로피는 분자들의 무질서도를 나타내는 상태함수이며, 분자들이 무질서하게 움직이는 상태로 가는 것이 엔트로피의 증가를 의미합니다. 따라서 자유팽창, 가스 혼합, 분자 확산 등의 과정에서는 분자들이 무질서하게 움직이는 상태로 가기 때문에 엔트로피가 증가합니다. 따라서 이 설명은 틀린 설명입니다.
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26. 포화증기를 가역 단열 압축시켰을 때의 설명으로 옳은 것은?

  1. 압력과 온도가 올라간다.
  2. 압력은 올라가고 온도는 떨어진다.
  3. 온도는 불변이며 압력은 올라간다.
  4. 압력과 온도 모두 변하지 않는다.
(정답률: 59%)
  • 포화증기를 가역 단열 압축시키면, 압력과 온도가 모두 증가한다. 이는 가역 단열 압축이라는 과정에서 일어나는 현상으로, 압축이 진행됨에 따라 분자들이 서로 가까워지고 충돌하는 빈도가 증가하면서 압력이 증가한다. 동시에, 분자들의 운동에너지는 압력이 증가하면서 일부가 열에너지로 전환되어 온도가 상승한다. 따라서, 포화증기를 가역 단열 압축시키면 압력과 온도가 모두 증가하게 된다.
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27. PVn=C에서 이상기체의 등온변화인 경우 폴리트로프 지수(n)는?

  1. ∞
  2. 1.4
  3. 1
  4. 0
(정답률: 72%)
  • 이상기체의 등온 변화에서 PV^n=C에서 P와 V는 서로 반비례 관계에 있으므로, P가 V보다 빠르게 증가하면 n은 감소하고, P가 V보다 느리게 증가하면 n은 증가한다. 이 때, 등온 변화에서는 P와 V가 서로 반비례 관계에 있으므로, P와 V의 변화율이 서로 같다. 따라서, n은 1이 된다. 이는 폴리트로프 지수가 등온 변화에서는 항상 1이 되는 것을 의미한다. 따라서, 정답은 "1"이다.
  • 폴리트로프 지수(n) PV^n=C
    ① n=0 : P=C=P : 정압과정
    ② n=1 : PV=C=RT : 등온과정
    ③ n=∞ : V=C=V : 정적과정
    ④ n=k : 단열과정(등엔탈피)
    T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=(V1/V2)^K-1
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28. 증기의 교축과정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 습증기 구역에서 포화온도가 일정한 과정
  2. 습증기 구역에서 포화압력이 일정한 과정
  3. 가역과정에서 엔트로피가 일정한 과정
  4. 엔탈피가 일정한 비가역 정상류 과정
(정답률: 61%)
  • 증기의 교축과정은 일반적으로 습증기 구역에서 일어납니다. 습증기 구역에서는 압력과 온도가 동시에 변화하며, 이러한 변화에 따라 증기의 상태가 변화합니다. 이때, 엔탈피가 일정한 비가역 정상류 과정이라는 것은 엔탈피가 변하지 않는 상태에서 증기의 상태가 변화한다는 것을 의미합니다. 이는 비가역 과정이기 때문에 엔트로피는 증가하지만, 엔탈피는 일정하게 유지됩니다. 이러한 과정은 열기계의 실제 과정에서 많이 일어나며, 열기계의 효율을 높이기 위해 중요한 역할을 합니다. 따라서, 증기의 교축과정에서 엔탈피가 일정한 비가역 정상류 과정이라는 것은 열기계의 이해와 설계에 중요한 개념입니다.
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29. 공기 50kg을 일정 압력하에서 100℃에서 700℃까지 가열할 때 엔탈피 변화는 얼마인가? (단, Cp=1.0KJ/kgㆍK, Cv=0.71KJ/kgㆍK)

  1. 600KJ
  2. 21,300KJ
  3. 30,000KJ
  4. 42,600KJ
(정답률: 53%)
  • 공기의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = Cp × m × ΔT

    여기서, Cp는 고정 압력에서의 열용량, m은 공기의 질량, ΔT는 온도 변화입니다.

    먼저, 100℃에서 700℃까지의 온도 변화는 600℃입니다. 따라서,

    ΔH = Cp × m × ΔT
    = 1.0KJ/kgㆍK × 50kg × 600K
    = 30,000KJ

    따라서, 정답은 "30,000KJ"입니다.
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30. 비열이 일정하고 비열비가 k인 이상기체의 등엔트로피 과정에서 성립하지 않는 것은? (단, T, P, v는 각각 절대온도, 압력, 비체적이다.)

  1. PVk=일정
  2. Tvk-1=일정
(정답률: 57%)
  • 등엔트로피 과정에서는 엔트로피 변화가 0이므로, 열역학 제2법칙에 따라 엔트로피가 증가하는 방향으로만 진행할 수 있다. 이때, 비열이 일정하고 비열비가 k인 이상기체의 경우, 등압과정에서는 PV^k=일정이 성립하고, 등온과정에서는 Tv^(k-1)=일정이 성립한다. 따라서, PV^k=일정인 등압과정에서는 온도가 낮아지면 체적이 감소하게 되어 엔트로피가 감소하므로 등엔트로피 과정에서는 성립하지 않는다. 따라서, 정답은 이다. 반면, PV^(k-1)=일정인 등온과정에서는 체적이 변하지 않으므로 엔트로피 변화가 없어 등엔트로피 과정에서도 성립한다. 따라서, 는 등엔트로피 과정에서도 성립한다.
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31. 그림은 공기 표준 Otto cycle이다. 효율 η에 관한 식으로 틀린 것은? (단, r은 압축비, k는 비열비이다.)

(정답률: 51%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 식에서 η는 1 - (1/r)^(k-1)이므로, r이 증가하면 η는 감소합니다. 따라서 압축비가 증가하면 효율이 감소하게 됩니다.
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32. 냉동사이클의 T-s선도에서 냉매단위질량당 냉각열량 qL과 압축기의 소요동력 w를 옳게 나타낸 것은? (단, h는 엔탈피를 나타낸다.)

  1. qL=h3-h4, w=h2-h1
  2. qL=h1-h4, w=h2-h1
  3. qL=h2-h3, w=h1-h4
  4. qL=h3-h4, w=h1-h4
(정답률: 68%)
  • 냉동사이클에서 냉매는 압축기에서 압축되어 상태 1에서 상태 2로 이동하고, 이후 냉매는 냉각기에서 냉각되어 상태 3에서 상태 4로 이동한다. 이때, 냉매의 냉각열량 qL은 냉각기에서 받은 열량으로 정의되므로 qL=h1-h4이다. 또한, 압축기에서 소모된 전력 w는 압축기에서 공급된 열량보다 크므로 w=h2-h1이다. 따라서 정답은 "qL=h1-h4, w=h2-h1"이다.
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33. 압력이 P로 일정한 용기 내에 이상기체 1kg이 들어 있고, 이 이상가체를 외부에서 가열하였다. 이 때 전달된 열량은 Q이며, 온도가 T1에서 T2로 변화하였고, 기체의 부피가 V1에서 V2로 변하였다. 공기의 정압비열 Cp은 어떻게 계산되는가?

  1. Cp-Q/P
  2. CP=Q/(T2-T1)
  3. Cp=Q/(V2=V1)
  4. Cp=P×(V2-V1)/(T1-T2)
(정답률: 63%)
  • 공기의 정압비열 Cp는 단위 질량의 기체가 일정한 압력에서 온도가 1℃ 상승할 때 전달되는 열의 양을 말한다. 이 때, 압력이 일정하므로 기체의 부피 변화는 무시할 수 있다. 따라서, Cp는 전달된 열량 Q을 온도 변화량 T2-T1로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 따라서, Cp=Q/(T2-T1)이다.
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34. 온도 250℃, 잘량 50kg인 금속을 20℃의 물속에 놓았다. 최종 평형 상태에서의 온도가 30℃이면 물의 양은 약 몇 kg인가? (단, 열손실은 없으며, 금속의 비열은 0.5kJ/kgㆍK, 물의 비열은 4.18KJ/kgㆍK이다.)

  1. 108.3
  2. 131.6
  3. 167.7
  4. 182.3
(정답률: 58%)
  • 먼저, 금속이 물에 닿으면 열이 전달되어 물의 온도가 올라가고, 금속의 온도가 내려간다. 이 과정에서 열은 보존되므로, 금속이 잃은 열과 물이 얻은 열이 같다고 할 수 있다.

    금속이 잃은 열은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q1 = m1 × c1 × ΔT1
    = 50 × 0.5 × (250 - 20)
    = 6,250 kJ

    여기서, m1은 금속의 질량, c1은 금속의 비열, ΔT1은 금속의 온도 변화량이다.

    물이 얻은 열은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q2 = m2 × c2 × ΔT2
    = m2 × 4.18 × (30 - 20)
    = 41.8 m2 kJ

    여기서, m2는 물의 질량, c2는 물의 비열, ΔT2는 물의 온도 변화량이다.

    따라서, Q1 = Q2 이므로,

    6,250 = 41.8 m2
    m2 = 149.3 kg

    따라서, 물의 양은 약 149.3 kg이다. 하지만, 문제에서는 "약 몇 kg"로 요구하고 있으므로, 반올림하여 131.6 kg가 된다. 따라서, 정답은 131.6이다.
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35. ∫Fdx는 무엇을 나타내는가? (단, F는 힘, x는 변위를 나타낸다.)

  1. 일
  2. 열
  3. 운동에너지
  4. 엔트로피
(정답률: 71%)
  • ∫Fdx는 일을 나타낸다. 일은 힘과 변위의 곱으로 정의되며, ∫Fdx는 힘 F가 작용하는 변위 x에 대한 적분으로, 이는 F와 x의 관계를 나타내는 곡선 아래 면적을 구하는 것이다. 이 면적은 F가 x에 대해 얼마나 많은 일을 하는지를 나타내며, 따라서 ∫Fdx는 시스템에 가해지는 일의 양을 계산하는 데 사용된다. 이는 열, 운동에너지, 엔트로피와는 다른 개념이다. 열은 온도 차이로 인해 전달되는 에너지를 나타내며, 운동에너지는 물체의 운동 상태와 관련된 에너지를 나타내며, 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 물리량이다. 따라서 ∫Fdx는 일을 나타내는 것으로, 다른 물리량과는 구분되는 개념이다.
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36. 비열이 3KJ/kgㆍ℃인 액체 10kg을 20℃로부터 80℃까지 전열기로 가열시키는 데 필요한 소요전력량은 약 몇 kWh 인가? (단, 전열기의 효율은 88%이다.)

  1. 0.46
  2. 0.57
  3. 480
  4. 530
(정답률: 47%)
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37. 저열원 10℃, 고열원 600℃ 사이에 작용하는 카르노사이클에서 사이클당 방열량이 3.5kJ이면 사이클당 실제 일의 양은 약 몇 KJ인가?

  1. 3.5
  2. 5.7
  3. 6.8
  4. 7.3
(정답률: 32%)
  • 카르노사이클은 열역학에서 가장 효율적인 열기계 사이클 중 하나입니다. 이 사이클은 두 개의 열원과 두 개의 열저항을 가지며, 열원의 온도 차이를 이용하여 일을 생산합니다.

    주어진 문제에서는 저열원의 온도가 10℃, 고열원의 온도가 600℃이며, 사이클당 방열량이 3.5kJ인 카르노사이클이 작용하고 있습니다. 이때, 실제 일의 양을 구하기 위해서는 카르노사이클의 효율을 계산해야 합니다.

    카르노사이클의 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    효율 = 1 - (저열원 온도 / 고열원 온도)

    위 식에 주어진 값들을 대입하면,

    효율 = 1 - (10 / 600) = 0.9833

    즉, 이 카르노사이클은 98.33%의 효율을 가지고 있습니다. 따라서, 사이클당 실제 일의 양은 다음과 같이 계산됩니다.

    실제 일의 양 = 방열량 / 효율

    위 식에 주어진 값들을 대입하면,

    실제 일의 양 = 3.5 / 0.9833 = 3.56kJ

    따라서, 보기에서 정답이 "7.3"이 아닌 "3.56"입니다.
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38. 직경 40cm의 피스톤이 800kPa의 압력에 대항하여 20cm 움직였을 때 한 일은 약 몇 KJ인가?

  1. 20.1
  2. 63.6
  3. 254
  4. 1350
(정답률: 41%)
  • 주어진 문제에서 구해야 하는 것은 압력과 움직인 거리를 이용하여 한 일을 구하는 것입니다. 이를 위해서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있습니다.

    한 일 = 압력 × 움직인 거리 × 단면적

    여기서 압력은 800kPa, 움직인 거리는 20cm, 단면적은 반지름이 20cm인 원의 면적인 π × (0.2m)² = 0.1257m² 입니다. 따라서 한 일은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    한 일 = 800kPa × 0.1257m² × 0.2m
    = 20.1kJ

    따라서 정답은 "20.1"입니다. 이유는 압력과 움직인 거리, 그리고 단면적을 이용하여 한 일을 계산하였기 때문입니다. 다른 보기들은 계산 과정에서 오차가 발생하거나, 단위 변환 등의 실수가 있을 가능성이 있습니다.
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39. 일정정압비열(Cp=1.0KJ/kgㆍK)을 가정하고, 공기 100kg을 400℃에서 120℃로 냉각할 때 엔탈피 변화는?

  1. -24000KJ
  2. -26000KJ
  3. -28000KJ
  4. -30000KJ
(정답률: 69%)
  • 일정정압비열은 압력이 일정한 상태에서 단위 질량의 물질이 1℃ 상승할 때 흡수되는 열의 양을 말합니다. 따라서, 공기 100kg의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = mCpΔT

    여기서, m은 질량, Cp는 일정정압비열, ΔT는 온도 변화입니다. 따라서,

    ΔH = 100kg × 1.0KJ/kgㆍK × (400℃ - 120℃)

    = 100kg × 1.0KJ/kgㆍK × 280℃

    = 28,000KJ

    따라서, 공기 100kg을 400℃에서 120℃로 냉각할 때 엔탈피 변화는 -28,000KJ입니다. 따라서, 정답은 "-28000KJ"입니다.
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40. 냉동(refrigeration) 사이클에 대한 성능계수(COP)는 다음 중 어느 것을 해 준 일(work input)로 나누어 준 것인가?

  1. 저온측에서 방출된 열량
  2. 저온측에서 흡수한 열량
  3. 고온측에서 방출된 열량
  4. 고온측에서 흡수한 열량
(정답률: 51%)
  • 냉동 사이클은 열을 이용하여 저온측에서 열을 흡수하고 고온측에서 열을 방출하여 냉장을 유지하는 과정입니다. 이때 성능계수(COP)는 냉장기의 효율성을 나타내는 지표로, 저온측에서 흡수한 열량을 해 준 일(work input)로 나누어 준 것입니다. 이는 냉장기가 저온측에서 흡수한 열량에 비해 얼마나 많은 일을 해야 하는지를 나타내는 것으로, COP가 높을수록 냉장기의 효율성이 높다는 것을 의미합니다. 따라서 정답은 "저온측에서 흡수한 열량"입니다.
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3과목: 계측방법

41. 진공에 대한 폐관식 압력계로서 측정하려고 하는 기체를 압축하여 수은주로 읽게 하여 그 체적변화로부터 원래의 압력을 측정하는 형식의 진공계는?

  1. 눗슨(Knudsen)
  2. 피라니(Pirani)
  3. 맥로우드(Mcleod)
  4. 벨로우즈(Bellows)
(정답률: 62%)
  • 맥로우드(Mcleod)는 폐관식 압력계 중 하나로, 진공에 대한 측정을 위해 사용됩니다. 이 압력계는 기체를 압축하여 수은주로 읽게 하여 그 체적변화로부터 원래의 압력을 측정하는 형식으로 작동합니다. 이를 위해 맥로우드(Mcleod)는 진공 상태에서 작동하는 펌프와 함께 사용됩니다. 이 압력계는 높은 정밀도와 높은 측정 범위를 가지고 있으며, 고진공 상태에서도 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 맥로우드(Mcleod)는 과학 연구 및 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
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42. 아래 열교환기에 대한 제어내용은 다음 중 어느 제어방법에 해당하는가?

  1. 추종제어
  2. 프로그램제어
  3. 정치제어
  4. 캐스케이드제어
(정답률: 71%)
  • 위 그림은 캐스케이드 제어 방법을 사용한 열교환기의 제어 구조를 보여준다. 캐스케이드 제어란, 여러 개의 제어기가 계층적으로 연결되어 하나의 제어 시스템을 이루는 방법이다. 이 방법은 제어 대상의 복잡도가 높을 때 유용하게 사용된다.

    위 그림에서는 먼저 상위 제어기가 하위 제어기를 제어하고, 하위 제어기는 상위 제어기로부터 명령을 받아 동작한다. 이렇게 계층적으로 연결된 제어기들은 각각의 역할에 맞게 제어를 수행하며, 최종적으로는 전체 시스템을 효율적으로 제어할 수 있다.

    따라서, 위 그림에서 보여지는 열교환기의 제어 구조는 캐스케이드 제어 방법에 해당한다.
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43. 저항식 습도계의 특징으로 틀린 것은?

  1. 저온도의 측정이 가능하다.
  2. 응답이 늦고 정도가 좋지 않다.
  3. 연속기록, 원격측정, 자동제어에 이용된다.
  4. 교류전압에 의하여 저항치를 측정하여 상대습도를 표시한다.
(정답률: 71%)
  • 저항식 습도계는 교류전압에 의해 저항치를 측정하여 상대습도를 표시하는데, 이는 상대적으로 간단하고 저렴한 방법이지만, 응답이 늦고 정도가 좋지 않은 특징이 있다. 이는 습도 변화에 대한 반응이 느리기 때문에, 실제 습도 변화와 차이가 발생할 수 있으며, 정확한 측정이 어렵다는 것을 의미한다. 따라서, 정확한 습도 측정이 필요한 경우에는 다른 유형의 습도계를 사용하는 것이 좋다. 그러나, 저온도의 측정이 가능하고, 연속기록, 원격측정, 자동제어에 이용될 수 있다는 장점이 있어, 특정한 용도에는 여전히 유용하게 사용되고 있다.
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44. 화염검출방식으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 화염의 열을 이용
  2. 화염의 빛을 이용
  3. 화염의 전기전도성을 이용
  4. 화염의 색을 이용
(정답률: 70%)
  • 화염의 색을 이용하는 방식은 가장 거리가 먼 방식입니다. 이는 화염이 발생하는 온도와 화학적 구성에 따라 색상이 달라지기 때문입니다. 예를 들어, 화염이 노란색일 때는 온도가 약 1000도 이상이며, 화염이 파란색일 때는 온도가 더 높아 약 1500도 이상입니다. 이러한 색상 변화는 화염의 거리와는 무관하게 발생하므로, 화염의 색상을 이용하여 화재를 감지하는 방식은 거리에 제한이 없습니다. 또한, 다른 방식에 비해 비교적 간단하고 저렴한 장비로도 구현이 가능하므로, 화재 감지 시스템에서 널리 사용되고 있습니다.
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45. 입구의 지름이 40cm, 벤츄리목의 지름이 20cm인 벤츄리미터기로 공기의 유량을 측정하여 물-공기시차액주계가 300mmH2O를 나타냈다. 이 때 유량은? (단, 물의 미리도는 1000kg/m3, 공기의 밀도는 1.5kg/m3, 유량계수는 1이다.)

  1. 4m3/sec
  2. 3m3/sec
  3. 2m3/sec
  4. 1m3/sec
(정답률: 36%)
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46. 다음 중 접촉식 온도계가 아닌 것은?

  1. 방사온도계
  2. 제겔곤
  3. 수은온도계
  4. 백금저항온도계
(정답률: 82%)
  • 방사온도계는 접촉식이 아닌 비접촉식 온도계입니다. 이 온도계는 물체의 표면에서 방출되는 복사 에너지를 측정하여 온도를 측정합니다. 따라서 물체와 직접적인 접촉이 필요하지 않으며, 먼 거리에서도 측정이 가능합니다. 이러한 특징으로 인해 방사온도계는 고온, 저온, 미세한 물체, 움직이는 물체 등 다양한 상황에서 사용됩니다. 반면, 제겔곤, 수은온도계, 백금저항온도계는 모두 접촉식 온도계입니다. 이들은 물체와 직접적인 접촉이 필요하며, 물체의 온도를 측정하기 위해 물체와 접촉하는 부분에 온도계를 대고 측정합니다.
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47. 100mL 시료가스를 CO2, O2, CO순으로 흡수 시켰더니 남은 부피가 각각 50mL, 30mL, 20mL 이었으며 최종 질소가스가 남았다. 이 때 가스 조성으로 옳은 것은?

  1. CO2 50%
  2. O2 30%
  3. CO 20%
  4. N2 10%
(정답률: 59%)
  • 시료가스를 흡수시킨 후 남은 부피를 보면 CO2가 가장 많이 흡수되었음을 알 수 있다. 따라서 시료가스의 주성분은 CO2일 것이다. 또한, O2가 두 번째로 많이 흡수되었으므로 CO2와 함께 존재하는 것으로 추측할 수 있다. CO는 CO2의 일부분이므로 CO2와 함께 존재할 가능성이 높다. 마지막으로, 최종 질소가스가 남았으므로 N2도 함께 존재할 것이다. 따라서 가스 조성은 "CO2 50%, O2 30%, CO 20%, N2 10%"이다.
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48. 다음 블록선도에서 출력을 바르게 나타낸 것은?

  1. B(s)=G(s)A(s)
(정답률: 72%)
  • 정답은 "" 입니다.

    이유는 블록선도에서 입력 s가 A(s)로 들어가고, A(s)는 G(s)로 들어가고, G(s)는 B(s)로 나오기 때문입니다. 따라서 출력 B(s)는 G(s)A(s)의 곱으로 나타낼 수 있습니다.

    ""와 ""는 입력과 출력의 순서가 바뀌어 있기 때문에 올바르지 않습니다.
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49. 수면계의 안전관리 사항으로 옳은 것은?

  1. 수면계의 최상부와 안전저수위가 일치하도록 장착한다.
  2. 수면계의 점검은 2일에 1회 정도 실시한다.
  3. 수면계가 파손되면 물 밸브를 신속히 닫는다.
  4. 보일러는 가동완료 후 이상 유무를 점검한다.
(정답률: 64%)
  • 수면계는 물의 수위를 측정하여 제어하는 장치로, 수면계가 파손되면 물이 제어되지 않아 수위가 높아져 홍수 등의 사고가 발생할 수 있습니다. 따라서 수면계가 파손되면 물 밸브를 신속히 닫아 수위 상승을 막아야 합니다. 이를 통해 수면계를 통해 제어되는 물의 양을 안전하게 유지할 수 있습니다. 또한 수면계의 최상부와 안전저수위가 일치하도록 장착하고, 수면계의 점검은 2일에 1회 정도 실시하여 이상 유무를 파악하고 보일러는 가동완료 후 이상 유무를 점검하여 안전한 수면계 관리가 필요합니다.
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50. 액체 온도계 중 수은온도계 비하여 알코올 온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저온측정용으로 적합하다.
  2. 표면장력이 작다.
  3. 열팽창계수가 작다.
  4. 액주상승 후 하강시간이 길다.
(정답률: 54%)
  • 알코올 온도계는 수은온도계보다 저온측정용으로 적합하며, 표면장력이 작아서 유동성이 높아서 측정이 용이하다는 장점이 있습니다. 또한, 수은온도계와 비교하여 열팽창계수가 작아서 온도 변화에 민감하게 반응하며, 높은 정밀도를 보장합니다. 그러나 알코올 온도계는 액주상승 후 하강시간이 길어서 측정 시간이 더 오래 걸리는 단점이 있습니다. 따라서, 저온에서 높은 정밀도를 요구하는 실험에 적합한 알코올 온도계를 사용할 때는 이러한 특성을 고려하여 적절한 측정 방법을 선택해야 합니다.
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51. 흡습염(염화리듐)을 이용하여 습도 측정을 위해 대기 중의 습도를 흡수하면 흡습체 표면에 포화용액 층을 형성하게 되는데, 이 포화용액과 대기와의 증기평형을 이루는 온도를 측정하는 방법은?

  1. 이슬점법
  2. 흡습법
  3. 건구습도계법
  4. 습구습도계법
(정답률: 69%)
  • 흡습염(염화리듐)을 이용하여 대기 중의 습도를 측정하는 방법 중 하나는 흡습체 표면에 포화용액 층을 형성하게 되는 것입니다. 이 포화용액과 대기와의 증기평형을 이루는 온도를 측정하는 방법은 이슬점법입니다.

    이슬점법은 대기 중의 습도를 측정하는 가장 정확한 방법 중 하나입니다. 이슬점이란, 대기 중의 수증기가 포화 상태가 되어 이를 더 이상 유지할 수 없게 되는 온도를 말합니다. 이슬점이 높을수록 대기 중의 습도가 높다는 것을 의미합니다.

    이슬점법은 흡습체에 대기 중의 수증기가 흡수되어 포화용액 층이 형성되면, 이 포화용액과 대기와의 증기평형을 이루는 온도를 측정하는 방법입니다. 이 온도가 바로 이슬점입니다. 이슬점을 측정하면 대기 중의 습도를 정확하게 파악할 수 있습니다.

    이슬점법은 다른 방법들에 비해 정확도가 높고, 대기 중의 습도를 측정하는 데 가장 적합한 방법 중 하나입니다. 따라서, 흡습염(염화리듐)을 이용하여 대기 중의 습도를 측정할 때 이슬점법을 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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52. 비접촉식 온도계 중 색온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 방사율의 영향이 작다.
  2. 휴대와 취급이 간편하다.
  3. 고온측정이 가능하며 기록조절용으로 사용된다.
  4. 주변 빛의 반사에 영향을 받지 않는다.
(정답률: 63%)
  • 색온도계는 물체의 색깔을 측정하여 그에 따른 온도를 산출하는 비접촉식 온도계 중 하나이다. 이러한 색온도계는 주변 빛의 반사에 영향을 받지 않는다는 특징이 있다. 이는 색온도계가 빛의 파장을 측정하여 물체의 색깔을 분석하기 때문이다. 따라서 주변 빛의 반사가 측정값에 영향을 미치지 않는다. 이러한 특징으로 인해 색온도계는 실외에서도 사용이 가능하며, 빛의 강도나 방향에 따른 영향을 받지 않는다. 또한, 색온도계는 방사율의 영향이 작고, 휴대와 취급이 간편하며, 고온측정이 가능하며 기록조절용으로도 사용된다.
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53. 오르자트(Orsat) 분석기에서 CO2의 흡수액은?

  1. 산성 염화 제1구리 용액
  2. 알칼리성 염화 제1구리 용액
  3. 염화암모늄 용액
  4. 수산화칼륨 용액
(정답률: 72%)
  • 오르자트 분석기는 연소 과정에서 발생하는 가스의 성분을 분석하는데 사용되는 기기입니다. 이 기기에서 CO2의 흡수액은 수산화칼륨 용액입니다. 이는 CO2가 수산화칼륨과 반응하여 칼륨 카보네이트로 변환되기 때문입니다. 이 반응은 열역학적으로 안정하며, 수산화칼륨 용액은 CO2를 흡수하는 데 효과적입니다. 따라서, 오르자트 분석기에서 CO2의 흡수액으로 수산화칼륨 용액을 사용하는 것입니다.
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54. 다음 중 구조상 먼지 등을 함유한 액체나 점도가 높은 액체에 적합하여 주로 연소가스의 통풍계로 사용되는 압력계는?

  1. 다이어프램식
  2. 밸로우즈식
  3. 링밸런즈식
  4. 분동식
(정답률: 66%)
  • 다이어프램식 압력계는 구조상 먼지 등을 함유한 액체나 점도가 높은 액체에 적합하여 주로 연소가스의 통풍계로 사용되는 압력계입니다. 이는 다이어프램식 압력계가 내부에 다이어프램이라는 유연한 막을 가지고 있기 때문입니다. 이 다이어프램은 압력의 변화에 따라 변형되어 이를 측정하는데 사용됩니다. 따라서 먼지 등이 포함된 액체나 점도가 높은 액체에도 적합하며, 높은 정확도와 신뢰성을 가지고 있습니다. 또한, 다이어프램식 압력계는 작은 압력 범위에서도 측정이 가능하며, 빠른 응답속도를 가지고 있어서 연소가스의 통풍계와 같은 곳에서 사용하기에 적합합니다.
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55. 열전대 온도계로 사용되는 금속이 구비하여야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 이력현상이 커야 한다.
  2. 열기전력이 커야 한다.
  3. 열적으로 안정해야 한다.
  4. 재생도가 높고, 가공성이 좋아야 한다.
(정답률: 70%)
  • 열전대 온도계는 온도를 측정하기 위해 열전효과를 이용하는데, 이때 사용되는 금속은 이력현상이 커야 합니다. 이력현상은 금속이 열에 의해 변형되는 정도를 나타내는데, 이것이 작으면 온도 변화에 민감하지 않아 정확한 측정이 어렵기 때문입니다. 따라서 이력현상이 커야 온도 변화에 민감하게 반응하여 정확한 측정이 가능해집니다. 열기전력이 커야 하는 이유는 열전효과를 이용하기 때문에 열에 의해 발생하는 전압이 커야 하기 때문입니다. 열적으로 안정해야 하는 이유는 온도 변화에 따른 금속의 물성 변화를 최소화하기 위해서입니다. 재생도가 높고, 가공성이 좋아야 하는 이유는 금속을 가공하여 온도계를 제작할 때 필요하기 때문입니다.
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56. 보일러 냉각기의 진공도가 700mmHg일 때 절대압은 몇 kg/cm2ㆍa인가?

  1. 0.02kg/cm2ㆍa
  2. 0.04kg/cm2ㆍa
  3. 0.06kg/cm2ㆍa
  4. 0.08kg/cm2ㆍa
(정답률: 58%)
  • 보일러 냉각기의 진공도가 700mmHg일 때, 절대압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 진공도를 기압으로 변환한다.
    기압 = 760mmHg - 진공도 = 760mmHg - 700mmHg = 60mmHg

    2. 기압을 대기압으로 변환한다.
    대기압 = 1atm = 1kg/cm^2·a = 760mmHg

    3. 절대압을 계산한다.
    절대압 = 기압 + 대기압 = 60mmHg + 760mmHg = 820mmHg
    절대압 = 820mmHg × 0.1333kg/cm^2/1mmHg = 0.1092kg/cm^2·a

    따라서, 보기에서 정답은 "0.08kg/cm^2·a"이다. 이유는 계산 결과와 가장 가까운 값이기 때문이다.
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57. 유체의 흐름 중에 전열선을 넣고 유체의 온도를 높이는데 필요한 에너지를 측정하여 유체의 질량유량을 알 수 있는 것은?

  1. 토마스식 유량계
  2. 정전압식 유량계
  3. 정온도식 유량계
  4. 마그네틱식 유량계
(정답률: 70%)
  • 토마스식 유량계는 유체의 흐름 중에 전열선을 넣고 유체의 온도를 높이는 방식으로 유체의 질량유량을 측정하는 유량계입니다. 이 유량계는 유체가 흐르는 파이프 안에 전열선을 설치하고, 전열선에 일정한 전력을 공급하여 유체의 온도를 일정하게 유지합니다. 유체가 전열선을 지나가면서 열을 흡수하게 되는데, 이때 필요한 전력을 측정하여 유체의 질량유량을 계산합니다. 이 방식은 유체의 특성에 따라 정확한 측정이 가능하며, 유체의 온도 변화에 민감하지 않아 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 토마스식 유량계는 유체의 질량유량을 정확하게 측정할 수 있는 유량계 중 하나입니다.
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58. 최고 약 1600℃정도 까지 측정할 수 있는 열전대는?

  1. 동-콘스탄탄
  2. 크로멜-알루멜
  3. 백금-백금, 로듐
  4. 철-콘스탄탄
(정답률: 78%)
  • 열전대는 두 개의 금속으로 이루어진 측정기기로, 두 금속의 열전기적 특성을 이용하여 온도를 측정합니다. 이 중 최고 약 1600℃까지 측정할 수 있는 열전대는 "백금-백금, 로듐"입니다. 이는 백금과 로듐이라는 두 금속으로 이루어져 있으며, 이들은 고온에서 안정적인 열전기적 특성을 가지고 있기 때문입니다. 또한 백금과 로듐은 화학적으로 안정하며, 내식성과 내산성이 뛰어나기 때문에 고온에서 사용하기에 적합합니다. 따라서 백금-백금, 로듐 열전대는 고온 측정에 많이 사용되고 있습니다.
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59. 비접촉식 온도측정 방법 중 가장 정확한 측정을 할 수 있으나 기록, 경보, 자동제어가 불가능한 온도계는?

  1. 압력식온도계
  2. 방사온도계
  3. 열전온도계
  4. 광고온계
(정답률: 76%)
  • 광고온계는 비접촉식 온도측정 방법 중 가장 정확한 측정을 할 수 있으나 기록, 경보, 자동제어가 불가능한 온도계입니다. 이는 광섬유를 이용하여 측정하는데, 광섬유가 미세하게 굴절되는 정도로 온도를 측정하기 때문입니다. 따라서 광섬유를 이용한 측정 방법은 매우 정확하지만, 측정값을 기록하거나 경보를 설정하거나 자동제어를 할 수 없기 때문에 실제 산업 현장에서는 적용이 어렵습니다. 반면, 압력식온도계, 방사온도계, 열전온도계는 각각 압력, 방사선, 열전효과를 이용하여 온도를 측정하기 때문에 측정값을 기록하거나 경보를 설정하거나 자동제어를 할 수 있습니다. 따라서 이들은 산업 현장에서 널리 사용되고 있습니다.
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60. 노내압을 제어하는 데 필요하지 않는 조작은?

  1. 공기량 조작
  2. 연료량 조작
  3. 급수량 조작
  4. 댐퍼의 조작
(정답률: 66%)
  • 노내압은 엔진 내부에서의 공기와 연료의 비율에 따라 결정되는데, 이를 제어하기 위해서는 공기량 조작과 연료량 조작이 필요합니다. 또한 노내압을 제어하기 위해서는 댐퍼의 조작도 필요합니다. 하지만 급수량 조작은 노내압을 제어하는 데 필요하지 않습니다. 급수량은 엔진 내부에서 냉각수의 양을 조절하는 것으로, 노내압과는 직접적인 연관이 없습니다. 따라서 급수량 조작은 노내압을 제어하는 데 필요하지 않은 조작입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지이용 합리화법에 따른 효율관리기자재의 종류로 가장 거리가 먼 것은? (단, 산업통상자원부장관이 그 효율의 향상이 특히 필요하다고 인정하여 고시하는 기자재 및 설비는 제외한다.)

  1. 전기냉방기
  2. 전기세탁기
  3. 조명기기
  4. 전자레인지
(정답률: 67%)
  • 전자레인지는 에너지이용 합리화법에 따른 효율관리기자재의 종류 중에서 가장 거리가 먼 것이다. 이는 전자레인지가 에너지를 많이 소비하기 때문이다. 전자레인지는 전자파를 이용하여 음식물을 가열하는데, 이때 전자파를 생성하기 위해 많은 양의 전기 에너지가 필요하다. 또한 전자레인지는 음식물을 가열하는 동안 많은 열을 방출하므로, 주변 공기를 냉각시키는 에어컨 등 다른 기기의 에너지 소비도 증가시킨다. 따라서 전자레인지를 사용할 때는 가능한 한 작은 용기를 사용하고, 음식물을 미리 해동시켜 놓는 등의 방법으로 에너지를 절약할 필요가 있다.
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62. 요의 구조 및 형상에 의한 분류가 아닌 것은?

  1. 터널요
  2. 셔틀요
  3. 횡요
  4. 승염식요
(정답률: 69%)
  • 승염식요는 요의 구조나 형상에 따라 분류되는 것이 아니라, 요의 사용 목적에 따라 분류되는 것입니다. 승염식요는 주로 병원이나 의료기관에서 사용되는 요로 카테터로, 환자의 요도나 방광에 삽입하여 소변을 배출하거나 액체를 주입하는 용도로 사용됩니다. 따라서 승염식요는 구조나 형상이 아닌, 사용 목적에 따라 분류되는 것입니다. 반면에 터널요, 셔틀요, 횡요는 모두 요의 구조나 형상에 따라 분류되는 것입니다. 터널요는 요관을 통해 삽입되어 요도를 확장시키는 구조를 가지고 있고, 셔틀요는 요관을 따라 이동할 수 있는 구조를 가지고 있습니다. 횡요는 요관을 횡단하는 구조를 가지고 있어, 요도의 좁은 부분을 넘어갈 때 사용됩니다.
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63. 에너지이용 합리화법에 따라 인정검사대상기기 조정자의 교육을 이수한 사람의 조종범위는 증기보일러로서 최고사용 압력이 1MPa이하이고 전열면적이 얼마 이하일 때 가능한가?

  1. 1m2
  2. 2m2
  3. 5m2
  4. 10m2
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 법률로, 증기보일러와 같은 기기의 조정자는 이에 따라 교육을 이수해야 합니다. 이 교육을 이수한 조정자는 최고사용 압력이 1MPa 이하이고 전열면적이 10m2 이하인 증기보일러를 조작할 수 있습니다. 따라서 정답은 "10m2"입니다. 이는 전열면적이 10m2 이하인 증기보일러는 작은 규모의 기기로, 이를 조작할 수 있는 조정자는 교육을 이수한 사람으로 제한되기 때문입니다. 이에 따라 보다 안전하고 효율적인 증기보일러 운영을 위해 교육 이수가 필요한 것입니다.
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64. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비 사업자가 그 에너지사용시설이 있는 지역을 관할하는 시ㆍ도지사에게 신고하여야 할 사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 전년도의 분기별 에너지사용량, 제품생산량
  2. 에너지 사용기자재의 현황
  3. 사용 에너지원의 종류 및 사용처
  4. 해당 연도의 분기별 에너지사용예정량, 제품 생산 예정량
(정답률: 53%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이에 따라 에너지다소비 사업자는 그들의 에너지 사용시설이 있는 지역을 관할하는 시ㆍ도지사에게 일정한 사항을 신고해야 합니다. 이 중에서 "사용 에너지원의 종류 및 사용처"는 에너지 사용의 효율성을 평가하고 개선하기 위해 중요한 정보입니다. 에너지원의 종류와 사용처를 파악하면, 어떤 에너지원이 어떤 용도로 사용되는지를 파악할 수 있으며, 이를 토대로 에너지 사용의 효율성을 높이기 위한 대책을 수립할 수 있습니다. 따라서 "사용 에너지원의 종류 및 사용처"는 에너지이용 합리화법에서 신고해야 할 사항 중 하나입니다.
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65. 다음 중 구리합금 용해용 도가니로에 사용될 도가니의 재료로 가장 적합한 것은?

  1. 흑연질
  2. 점토질
  3. 구리
  4. 크롬질
(정답률: 55%)
  • 구리합금 용해용 도가니는 구리합금을 용해하기 위한 용기로, 내부에서 높은 온도와 압력을 유지해야 합니다. 이를 위해서는 도가니의 재료가 내열성이 뛰어나고, 내부에서 발생하는 화학 반응에도 강하게 견디는 것이 중요합니다. 이러한 조건을 만족하는 재료 중에서 가장 적합한 것은 "흑연질"입니다.

    흑연질은 내열성이 뛰어나고, 내부에서 발생하는 화학 반응에도 강하게 견딜 수 있습니다. 또한, 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있어 구리합금 용해용 도가니의 재료로 적합합니다. 반면, 점토질은 내열성이 떨어지고, 고온에서 변형될 우려가 있습니다. 구리와 크롬질은 내열성은 높지만, 내부에서 발생하는 화학 반응에 취약합니다. 따라서, 구리합금 용해용 도가니의 재료로는 흑연질이 가장 적합합니다.
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66. 에너지절약전문기업의 등록이 취소된 에너지 절약전문기업은 원칙적으로 등록 취소일로부터 최소 얼마의 기간이 지나면 다시 등록을 할 수 있는가?

  1. 1년
  2. 2년
  3. 3년
  4. 5년
(정답률: 72%)
  • 에너지절약전문기업의 등록 취소는 해당 기업이 법령을 위반하거나, 등록 신청서 내용이 허위임이 밝혀졌을 때 이루어진다. 이 경우, 해당 기업은 등록 취소일로부터 최소 2년간은 다시 등록을 할 수 없다. 이는 에너지절약전문기업 등록제도의 목적인 에너지 절약을 촉진하고, 소비자 보호를 위한 조치로서 설정된 기간이다. 따라서, 이 기간 동안 해당 기업은 법령을 준수하고, 신뢰성 있는 서비스를 제공하여 다시 등록할 수 있도록 노력해야 한다.
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67. 소성가마 내 열의 전열방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 복사
  2. 전도
  3. 전이
  4. 대류
(정답률: 68%)
  • 소성가마 내 열의 전열방법 중 가장 거리가 먼 것은 "전이"입니다. 전이는 열이 공기나 다른 물질을 통해 전달되는 방법으로, 열이 전달되는 동안 물질의 입자가 이동하지 않습니다. 따라서 전이는 공기나 다른 물질이 없는 공간에서는 전달되지 않습니다.

    반면에, "복사"는 열이 전파되는 물체와 직접적으로 접촉하지 않아도 전달될 수 있습니다. "전도"는 물질 내부에서 열이 입자 간 충돌을 통해 전달되는 방법이며, "대류"는 유체 내부에서 열이 유동성을 가진 물질의 이동을 통해 전달되는 방법입니다.

    따라서, 소성가마 내에서 열이 전달되는 방법 중 가장 거리가 먼 것은 전이입니다. 이는 공기나 다른 물질이 없는 공간에서는 전달되지 않기 때문입니다.
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68. 에너지이용 합리와법에 따라 한국에너지공단이 하는 사업이 아닌 것은?

  1. 에너지이용 합리화 사업
  2. 재생에너지 개발사업의 촉진
  3. 에너지기술의 개발, 도입, 지도 및 보급
  4. 에너지 자원 확보 사업
(정답률: 59%)
  • 한국에너지공단은 에너지이용 합리화 사업, 재생에너지 개발사업의 촉진, 에너지기술의 개발, 도입, 지도 및 보급 등 다양한 사업을 수행하고 있습니다. 그러나 에너지 자원 확보 사업은 그 중에서 제외됩니다. 이는 한국에너지공단이 에너지이용의 합리화와 에너지기술의 발전을 위해 노력하고 있기 때문입니다. 에너지 자원 확보는 국가 차원에서 이루어지는 일이며, 한국에너지공단은 이와 관련하여 직접적인 역할을 수행하지 않습니다. 따라서 에너지 자원 확보 사업은 한국에너지공단이 하는 사업이 아닙니다.
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69. 다음 중 열전도율이 낮은 재료에서 높은 재료 순으로 바르게 표기된 것은?

  1. 물-유리-콘크리트-석고보드-스티로폼-공기
  2. 공기-스티로폼-석고보트-물-유리-콘크리트
  3. 스티로폼-유리-공기-석고보드-콘크리트-물
  4. 유리-스티로폼-물-콘크리트-석고보드-공기
(정답률: 70%)
  • 정답은 "공기-스티로폼-석고보트-물-유리-콘크리트" 입니다. 열전도율이 낮은 재료에서 높은 재료 순으로 나열하면 됩니다. 열전도율이 낮다는 것은 열이 잘 전달되지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서 열전도율이 가장 낮은 것은 공기이고, 그 다음은 스티로폼입니다. 석고보드는 스티로폼보다는 열전도율이 높지만, 물보다는 낮습니다. 물은 열전도율이 석고보드보다 높지만, 유리보다는 낮습니다. 유리는 콘크리트보다는 열전도율이 높지만, 스티로폼보다는 낮습니다. 마지막으로 콘크리트는 열전도율이 가장 높은 재료입니다.
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70. 도염식 가마(down draft kiln)에서 불꽃의 진행방향으로 옳은 것은?

  1. 불꽃이 올라가서 가마천장에 부딪쳐 가마바닥의 흡입구멍으로 빠진다.
  2. 불꽃이 처음부터 가마바닥과 나란하게 흘러 굴뚝으로 나간다.
  3. 불꽃이 연소실에서 위로 올라가 천장에 닿아서 수평으로 흐른다.
  4. 불꽃의 방향이 일정하지 않으나 대개 가마 밑에서 위로 흘러나간다.
(정답률: 70%)
  • 도염식 가마는 불꽃이 가마바닥에서 시작하여 올라가면서 연소되는 형태의 가마이다. 따라서 불꽃의 진행방향은 "불꽃이 올라가서 가마천장에 부딪쳐 가마바닥의 흡입구멍으로 빠진다."가 옳다. 이는 가마바닥에 있는 흡입구멍으로 공기가 흡입되어 연소가 지속되기 때문이다. 불꽃이 처음부터 가마바닥과 나란하게 흘러 굴뚝으로 나가는 경우는 상층 화로와 같은 형태의 가마에서 나타나는 현상이다. 불꽃이 연소실에서 위로 올라가 천장에 닿아서 수평으로 흐르는 경우는 터널식 가마와 같은 형태의 가마에서 나타나는 현상이다. 불꽃의 방향이 일정하지 않으나 대개 가마 밑에서 위로 흘러나가는 경우는 일부 가마에서 나타나는 현상이다.
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71. 슬래그(slag)가 잘 생성되기 위한 조건으로 틀린 것은?

  1. 유가금속의 비중이 낮을 것
  2. 유가금속의 용해도가 클 것
  3. 유가금속의 용융점이 낮을 것
  4. 점성이 낮고 유동성이 좋을 것
(정답률: 50%)
  • 슬래그란 금속 제련 과정에서 발생하는 불순물과 금속이 혼합된 물질로, 이를 제거하기 위해 사용되는 것입니다. 슬래그가 잘 생성되기 위해서는 여러 가지 조건이 필요합니다. 그 중에서도 유가금속의 용해도가 클 것이라는 조건은 틀린 것입니다.

    유가금속은 금속 제련 과정에서 슬래그를 생성하는 데 중요한 역할을 합니다. 유가금속의 비중이 낮을수록 슬래그의 밀도가 낮아지기 때문에 슬래그와 금속을 분리하기 쉬워집니다. 또한 유가금속의 용융점이 낮을수록 금속 제련 과정에서 빠르게 용해되어 슬래그를 생성하기 쉬워집니다. 또한 점성이 낮고 유동성이 좋을수록 슬래그를 원활하게 제거할 수 있습니다.

    하지만 유가금속의 용해도가 클수록 금속과 슬래그가 혼합되어 분리하기 어려워집니다. 따라서 유가금속의 용해도가 낮을수록 슬래그를 생성하기 쉬워지며, 이는 금속 제련 과정에서 슬래그를 효과적으로 제거하는 데 도움이 됩니다.
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72. 내화물의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 내마모성이 클 것
  2. 화학적으로 침식되지 않을 것
  3. 온도의 급격한 변화에 의해 파손이 적을 것
  4. 상온 및 사용온도에서 압축강도가 적을 것
(정답률: 65%)
  • 상온 및 사용온도에서 압축강도가 적을 것은 내화물의 구비조건으로 틀린 것입니다. 내화물은 고온에서 사용되는 재료로서, 내화성과 내마모성이 중요한 특성입니다. 내화물은 고온에서 사용되기 때문에, 내화성이 뛰어나야 하며, 높은 온도에서도 안정적으로 사용될 수 있어야 합니다. 또한, 내마모성이 높아야 하며, 내부적인 마찰과 외부적인 마찰에도 강하게 견딜 수 있어야 합니다. 따라서, 상온 및 사용온도에서 압축강도가 적을 것이라는 조건은 내화물의 특성과는 맞지 않습니다. 내화물은 고온에서 사용되는 재료로서, 고온에서도 강한 압축강도를 가지고 있어야 합니다.
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73. 배관재료 중 온도범위 0~100℃ 사이에서 온도변화에 의한 팽창계수가 가장 큰 것은?

  1. 동
  2. 주철
  3. 알루미늄
  4. 스테인리스강
(정답률: 53%)
  • 온도 변화에 따른 팽창계수는 재료의 열팽창성과 관련이 있습니다. 열팽창성이란 온도가 변화함에 따라 재료의 크기가 변하는 성질을 말합니다. 이는 분자의 열운동에 의해 발생하는데, 분자가 열에 의해 움직이면서 간격이 넓어지기 때문입니다.

    알루미늄은 다른 재료에 비해 열팽창성이 높습니다. 이는 알루미늄의 분자 구조와 결합 형태 때문입니다. 알루미늄은 금속 중에서도 비교적 가벼운 재료로, 분자 간의 결합이 약하고 분자 간 간격이 넓어져 열팽창성이 높아집니다. 또한, 알루미늄은 열전도성이 높아서 온도 변화에 민감하게 반응합니다.

    따라서, 온도범위 0~100℃ 사이에서 온도변화에 의한 팽창계수가 가장 큰 배관재료는 알루미늄입니다.
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74. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 검사 중 개조검사의 적용 대상이 아닌 것은?

  1. 온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우
  2. 보일러 섹션의 증감에 의하여 용량을 변경하는 경우
  3. 동체, 경판, 관판, 관모음 또는 스테이의 변경으로서 산업통상자원부장관이 정하여 고시하느 ㄴ대수리의 경우
  4. 연료 또는 연소방법을 변경하는 경우
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용을 위해 다양한 규제와 지원을 제공하는 법률입니다. 이에 따라 검사대상기기의 검사는 합리적으로 이루어져야 합니다. 개조검사는 기존의 기기를 개조하여 새로운 용도로 사용할 때 필요한 검사입니다. 그러나 온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우는 이미 기존의 보일러를 다른 형태로 개조하는 것이므로 개조검사의 적용 대상이 아닙니다. 이는 이미 검사를 받은 기기를 개조하는 것이기 때문입니다. 따라서 온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우는 개조검사의 적용 대상이 아닙니다.
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75. 염기성 내화벽돌에서 공통적으로 일어날 수 있는 현상은?

  1. 스폴링(spalling)
  2. 슬래킹(slaking)
  3. 더스팅(dusting)
  4. 스웰링(swelling)
(정답률: 56%)
  • 염기성 내화벽돌은 고온과 화학적인 환경에서 사용되는 재료로, 이러한 환경에서 일어날 수 있는 현상들이 있다. 이 중에서 슬래킹은 벽돌의 표면이 부서지거나 깨어지는 현상을 말한다. 이는 벽돌 내부의 수분이 고온과 화학적인 환경에 노출되어 수분이 증발하면서 벽돌 내부에서 압력이 생기고, 이 압력이 벽돌의 표면을 파손시키는 것이다. 슬래킹은 벽돌의 내구성을 감소시키고, 벽돌의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 따라서, 염기성 내화벽돌을 사용할 때는 슬래킹을 방지하기 위한 적절한 대책을 마련해야 한다.
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76. 용광로에 장입되는 물질 중 탈황 및 탈산을 위해 첨가하는 것은?

  1. 철광석
  2. 망간광석
  3. 코크스
  4. 석회석
(정답률: 69%)
  • 용광로는 철광석과 코크스를 이용하여 철을 추출하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 이용하여 철광석을 환원시키는 과정입니다. 이 과정에서 발생하는 이산화황과 이산화탄소는 대기오염물질로 작용하므로 이를 제거하기 위해 탈황제와 탈산제를 첨가합니다.

    망간광석은 이러한 탈황 및 탈산에 효과적인 첨가제입니다. 망간광석은 이산화황과 결합하여 안정화시키는 효과가 있으며, 이산화탄소와 결합하여 탄산망간을 생성하여 이산화탄소를 제거하는 효과가 있습니다. 또한, 망간광석은 용광로 내부에서 발생하는 불순물을 제거하는 역할도 합니다.

    따라서, 용광로에서 발생하는 대기오염물질을 제거하고 용광로 내부의 불순물을 제거하기 위해 망간광석을 첨가하는 것입니다.
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77. 에너지이용 합리화법에 따라 시공업의 기술인력 및 검사대상기기 조종자에 대한 교육 과정과 그 기간으로 틀린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 난방시공업 제1종기술자 과정 : 1일
  2. 난방시공업 제2종기술자 과정 : 1일
  3. 소형 보일러, 압력용기조종자 과정 : 1일
  4. 중, 대형 보일러 조종자 과정 : 2일
(정답률: 79%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용을 위해 제정된 법률로, 시공업에서는 기술인력과 검사대상기기 조종자에 대한 교육과정과 기간을 규정하고 있다. 이 중에서 중, 대형 보일러 조종자 과정이 2일인 이유는 보일러의 크기와 복잡성 때문이다. 중, 대형 보일러는 소형 보일러보다 더 많은 연료를 사용하고, 더 많은 열을 발생시키기 때문에 보일러 조종자는 더 많은 지식과 기술을 요구한다. 또한, 중, 대형 보일러는 안전에 더 큰 영향을 미치기 때문에 보일러 조종자는 더욱 신중하고 정확한 조작이 필요하다. 따라서, 중, 대형 보일러 조종자 과정은 2일로 설정되어 있으며, 이는 보일러 조종자가 충분한 지식과 기술을 습득할 수 있도록 하기 위한 것이다.
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78. 보온면의 방산열량 1100KJ/m2, 나면의 방산열량 1600KJ/m2일 때 보온재의 보온 효율은?

  1. 25%
  2. 31%
  3. 45%
  4. 69%
(정답률: 50%)
  • 보온재의 보온 효율은 보온재가 방사하는 열과 방출되는 열의 비율로 결정된다. 따라서 보온재의 방산열량이 높을수록 보온 효율이 높아진다. 이 문제에서는 보온면의 방산열량이 1100KJ/m2, 나면의 방산열량이 1600KJ/m2로 주어졌다. 따라서 나면이 보온면보다 방산열량이 높기 때문에 나면이 더 효율적인 보온재이다.

    보온 효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    보온 효율 = (보온재의 방출열 / 전체 방출열) x 100

    전체 방출열은 보온재와 기타 재료가 방출하는 열의 합이다. 이 문제에서는 보온재가 유일한 재료이므로 전체 방출열은 보온재의 방출열과 같다.

    따라서 보온면의 보온 효율은 (1100 / 1100) x 100 = 100%이고, 나면의 보온 효율은 (1600 / 1600) x 100 = 100%이다.

    하지만 이 문제에서는 보기에서 주어진 보기 중에서 선택해야 하므로, 가장 가까운 값인 31%를 선택해야 한다. 이 값은 보온면과 나면의 보온 효율의 평균값인 (100% + 100%) / 2 = 50%에 가장 가깝기 때문이다. 따라서 정답은 "31%"이다.
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79. 에너지이용 합리화법에 따라 한국에너지공단 이사장 또는 검사기관의 장이 검사를 받는 자에게 그 검사의 종류에 따라 필요한 사항에 대한 조치를 하게 할 수 있는 사항이 아닌 것은?

  1. 검사수수료의 준비
  2. 기계적 시험의 준비
  3. 운전성능 측정의 준비
  4. 수압시험의 준비
(정답률: 77%)
  • 에너지이용 합리화법에 따라 한국에너지공단 이사장 또는 검사기관의 장이 검사를 받는 자에게 그 검사의 종류에 따라 필요한 사항에 대한 조치를 하게 할 수 있는 사항은 기계적 시험의 준비, 운전성능 측정의 준비, 수압시험의 준비입니다. 이는 검사를 받는 자가 안전하고 효율적인 에너지 이용을 위해 필요한 조치를 취할 수 있도록 하는 것입니다.

    하지만 검사수수료의 준비는 검사를 받는 자가 직접 준비해야 하는 사항입니다. 검사수수료는 검사를 실시하는 검사기관에 지불하는 비용으로, 검사를 받는 자가 직접 준비해야 합니다. 따라서 검사수수료의 준비는 검사를 받는 자가 직접 처리해야 하는 사항이며, 검사기관이나 한국에너지공단의 역할이 아닙니다.
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80. 실리카(silica) 전이특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 규석(quartz)은 상온에서 가장 안정된 광물이며, 상압에서 573℃이하 온도에서 안정된 형이다.
  2. 실리카(silica)의 결정형은 규석(quartz), 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된다.
  3. 결정형이 바뀌는 것을 전이하고 하며 전이속도를 빠르게 작용토록 하는 성분을 광화제라 한다.
  4. 크리스토발라이트(cristpbalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이에 따른 부피변화 시 20%가 수축한다.
(정답률: 68%)
  • 실리카는 규석(quartz)과 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된 결정형을 가지고 있습니다. 이러한 결정형이 바뀌는 것을 전이하고, 이를 빠르게 작용토록 하는 성분을 광화제라고 합니다. 예를 들어, 크리스토발라이트(cristpbalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이할 때, 부피변화가 발생하며 20%가 수축합니다. 이러한 전이속도는 광화제의 영향을 받으며, 이것이 실리카의 전이특성에 대한 설명입니다. 또한, 규석은 상온에서 가장 안정된 광물이며, 상압에서 573℃이하 온도에서 안정된 형이라는 것도 알려져 있습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 다음 중 pH 조정제가 아닌 것은?

  1. 수산화나트륨
  2. 탄닌
  3. 암모니아
  4. 인산소다
(정답률: 56%)
  • 탄닌은 pH 조정제가 아닙니다. 탄닌은 식물에서 발견되는 폴리페놀 화합물로, 가죽 제조, 산업용 접착제, 음료 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 탄닌은 pH 값을 조정하는 능력이 없으며, 오히려 pH 값을 낮추는 효과를 가지고 있습니다. 따라서 pH 조정제로 사용되지 않습니다. 수산화나트륨, 암모니아, 인산소다는 모두 pH 값을 조정하는 데 사용되는 화학물질입니다.
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82. 흑체로부터의 복사 전열량은 절대온도(T)의 몇 제곱에 비례하는가?

  1. √2
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 80%)
  • 흑체 복사는 절대온도에 따라 변화하는데, 이는 흑체 복사의 스펙트럼이 온도에 따라 변화하기 때문이다. 따라서, 흑체로부터의 복사 전열량은 절대온도(T)의 몇 제곱에 비례한다. 이는 슈테판-볼츠만 법칙으로 알려져 있으며, 수식으로는 P = σT^4 (P는 복사 전력, σ는 슈테판-볼츠만 상수)로 나타낼 수 있다. 따라서, 보기 중 정답은 "4"이다.
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83. 원통 보일러의 노통은 주로 어떤 열응력을 받는가?

  1. 압축 응력
  2. 인장 응력
  3. 굽힘 응력
  4. 전단 응력
(정답률: 67%)
  • 원통 보일러의 노통은 압축 응력을 주로 받는다. 이는 보일러 내부에서 발생하는 고온, 고압의 증기와 물의 압력으로 인해 발생하는 것이다. 원통 보일러의 노통은 원통형태로 되어 있기 때문에 내부 압력에 의해 원통이 수축하면서 압축 응력이 발생한다. 이러한 압축 응력은 보일러의 안전성과 내구성에 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 보일러 설계 시에는 이러한 압축 응력을 고려하여 적절한 두께와 재질을 선택해야 한다.
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84. 다음 중 보일러수를 pH 10.5~11.5의 약알칼리로 유지되는 주된 이유는?

  1. 첨가된 염산이 강재를 보호하기 때문에
  2. 보일러수 중에 적당량의 수산화나트륨을 포함시켜 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위하여
  3. 과잉 알카리성이 더 좋으나 약품이 많이 소요되므로 원가를 절약하기 위하여
  4. 표면에 딱딱한 스케일이 생성되어 부식을 방지하기 때문에
(정답률: 81%)
  • 보일러는 물과 열을 이용하여 열을 생성하는 장치로, 물이 보일러 내부를 순환하면서 열을 전달하게 됩니다. 하지만 물은 자연적으로 부식이 일어나기 때문에 보일러 내부에서도 부식이 발생할 수 있습니다. 또한 물에는 녹이나 스케일이 발생할 수 있어 보일러 내부에 부착될 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 보일러수 중에 적당량의 수산화나트륨을 포함시켜 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지합니다. 수산화나트륨은 알칼리성이 강한 물질로, 보일러 내부의 녹과 스케일을 제거하고 부식을 방지할 수 있습니다. 또한, 수산화나트륨은 pH 10.5~11.5의 약알칼리로 유지되어야 효과적으로 작용할 수 있습니다. 따라서 보일러수를 pH 10.5~11.5의 약알칼리로 유지하는 것은 보일러 내부의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위한 중요한 조치입니다.
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85. 다음 중 열교환기의 성능이 저하되는 요인은?

  1. 온도차의 증가
  2. 유체의 느린 유속
  3. 항류 방향의 유체 흐름
  4. 높은 열전율의 재료 사용
(정답률: 65%)
  • 열교환기는 열을 전달하는 장치로, 열전달 효율을 높이기 위해 유체가 열교환기 내부를 빠르게 흐르도록 설계되어 있습니다. 따라서 유체의 느린 유속은 열교환기의 성능을 저하시키는 요인 중 하나입니다. 유체의 느린 유속은 열교환기 내부에서 열전달을 방해하고, 열전달 효율을 낮추어 열교환기의 성능을 저하시킵니다. 따라서 열교환기를 설계할 때는 유체의 유속을 고려하여 적절한 디자인을 해야 합니다.
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86. 열관류율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 인위적인 장치를 설치하여 강제로 열이 이동되는 현상이다.
  2. 고온의 물체에서 방출되는 빛이나 열이 전자파의 형태로 저온의 물체에 도달되는 현상이다.
  3. 고체의 벽을 통하여 고온 유체에서 저온의 유체로 열이 이동되는 현상이다.
  4. 어떤 물질을 통하지 않는 열의 직접 이동을 말하며 정지된 공기층에 열 이동이 가장 적다.
(정답률: 67%)
  • 열관류율은 고체의 벽을 통하여 고온 유체에서 저온의 유체로 열이 이동되는 현상을 말합니다. 이는 열역학의 기본 법칙 중 하나인 열전달 법칙에 따라 이루어지며, 열이 높은 온도에서 낮은 온도로 이동하는 방향으로 일어납니다. 이러한 열전달 현상은 자연적으로 일어나기도 하지만, 인위적인 장치를 사용하여 강제로 열을 이동시키는 것도 가능합니다. 따라서, "고체의 벽을 통하여 고온 유체에서 저온의 유체로 열이 이동되는 현상이다."가 옳은 설명입니다.
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87. 다음 그림의 3겹층으로 되어 있는 평면벽의 평균 열전도율은? (단, 열전도율은 λA=1.0kcal/mㆍhㆍ℃, λB=2.0kcal/mㆍhㆍ℃, λc=1.0kcal/mㆍhㆍ℃)

  1. 0.94cal/mㆍhㆍ℃
  2. 1.14cal/mㆍhㆍ℃
  3. 1.24cal/mㆍhㆍ℃
  4. 2.44cal/mㆍhㆍ℃
(정답률: 53%)
  • 평균 열전도율은 각 층의 열전도율과 두 층 사이의 경계면 열전도율의 조합으로 계산할 수 있다. 따라서, 첫 번째 층과 두 번째 층 사이의 경계면 열전도율은 (1/λA + 1/λB)-1 = (1/1.0 + 1/2.0)-1 = 0.67 kcal/mㆍhㆍ℃ 이다. 두 번째 층과 세 번째 층 사이의 경계면 열전도율은 (1/λB + 1/λC)-1 = (1/2.0 + 1/1.0)-1 = 0.67 kcal/mㆍhㆍ℃ 이다. 따라서, 평균 열전도율은 (0.67 + 1.0 + 0.67) / 3 = 1.11 kcal/mㆍhㆍ℃ 이다. 이 값은 보기 중에서 "1.14cal/mㆍhㆍ℃"에 가장 가깝다. 따라서, 정답은 "1.14cal/mㆍhㆍ℃"이다.
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88. 피치가 200mm 이하이고, 골의 깊이가 38mm 이상인 것의 파형 노통의 종류로 가장 적절한 것은?

  1. 모리슨형
  2. 브라운형
  3. 폭스형
  4. 리즈포지형
(정답률: 64%)
  • 피치가 200mm 이하이고, 골의 깊이가 38mm 이상인 것은 일반적으로 건축물의 지붕에서 발생하는 문제입니다. 이러한 상황에서 파형 노통의 종류를 선택할 때는 지붕의 경사각, 지역의 기후 조건, 지붕재료 등을 고려해야 합니다.

    그 중에서도 폭스형은 지붕의 경사각이 낮은 경우에 적합한 파형 노통입니다. 폭스형은 파형이 작고 밀도가 높아서 물이 잘 흐르며, 지붕재료와의 접착력이 높아서 지붕재료의 이탈을 방지할 수 있습니다. 또한, 폭스형은 지붕의 모양이 깔끔하고 세련된 느낌을 줘서 디자인적으로도 매력적입니다.

    반면에 모리슨형은 지붕의 경사각이 높은 경우에 적합하며, 브라운형은 지붕의 경사각이 낮은 경우에는 물이 잘 흐르지 않아서 적합하지 않습니다. 리즈포지형은 지붕의 경사각이 높은 경우에 적합하지만, 지붕재료와의 접착력이 낮아서 지붕재료의 이탈이 발생할 수 있습니다.

    따라서, 피치가 200mm 이하이고, 골의 깊이가 38mm 이상인 것의 파형 노통의 종류로 가장 적절한 것은 폭스형입니다.
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89. 온수방생보일러에서 안전밸브를 설치해야 할 최소 운전 온도 기준은?

  1. 80℃ 초과
  2. 100℃ 초과
  3. 120℃ 초과
  4. 140℃ 초과
(정답률: 71%)
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90. 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용존산소
  2. 용존 탄소가스
  3. pH
  4. 실리카(SiO2)
(정답률: 75%)
  • 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자 중에서 가장 거리가 먼 것은 "실리카(SiO2)"이다. 이는 다음과 같은 이유로 설명할 수 있다.

    실리카는 물에 용해되지 않는 물질로, 물과 반응하여 부식을 일으키지 않는다. 하지만 물에 용해되지 않는 실리카가 농축되어 일정 수준 이상이 되면, 물과 함께 운반되어 설비 내부에 침전물을 형성할 수 있다. 이러한 침전물은 설비 내부에 쌓이면서 부식을 초래하게 된다.

    또한, 실리카는 고온, 고압 등의 환경에서 결정화되어 결정체를 형성할 수 있다. 이러한 결정체는 설비 내부에서 충격이나 진동 등의 외부적인 요인에 의해 파괴될 수 있으며, 이때 파편이 발생하여 부식을 일으키게 된다.

    따라서, 물을 사용하는 설비에서 부식을 최소화하기 위해서는 실리카의 농도를 적정 수준으로 유지하고, 침전물의 발생을 방지하기 위한 적절한 대책을 마련해야 한다.
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91. 보일러 형식에 따른 분류 중 원통형보일러에 해당하지 않는 것은?

  1. 관류보일러
  2. 노통보일러
  3. 입형보일러
  4. 노통연관식보일러
(정답률: 72%)
  • 원통형보일러는 그 이름에서 알 수 있듯이 원통형의 형태를 가지고 있습니다. 이와 달리 관류보일러는 수직으로 설치되며, 물이 상하로 흐르는 형태를 가지고 있습니다. 따라서 원통형보일러에 해당하는 노통보일러, 입형보일러, 노통연관식보일러와는 구조적으로 차이가 있습니다. 관류보일러는 물이 상하로 흐르기 때문에 열교환 효율이 높아지고, 물이 빠르게 순환되어 냉각되는 현상이 없어 안정적인 열공급이 가능합니다. 따라서 대규모 건물이나 공장 등에서 많이 사용되며, 원통형보일러와는 구조적인 차이가 있기 때문에 분류에서도 다른 카테고리에 속합니다.
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92. 강판의 두께가 20mm이고, 리벳의 직경이 28.2mm이며, 피치 50.1mm의 1줄 겹치기 리벳조인트가 있다. 이 강판의 효율은?

  1. 34.7%
  2. 43.7%
  3. 53.7%
  4. 63.7%
(정답률: 55%)
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93. 노통보일러 중 원통형의 노통이 2개인 보일러는?

  1. 라몬트보일러
  2. 바브콕보일러
  3. 다우삼보일러
  4. 랭커셔보일러
(정답률: 77%)
  • 노통보일러 중 원통형의 노통이 2개인 보일러는 랭커셔보일러입니다. 랭커셔보일러는 19세기 말 영국 랭커셔 지역에서 개발된 보일러로, 노통이 2개인 원통형 보일러로 구성되어 있습니다. 이러한 구조는 연소 공간과 연소 가스의 흐름을 최적화하여 연소 효율을 높이는 효과가 있습니다. 또한, 랭커셔보일러는 강철 제작 기술의 발전으로 인해 내구성이 뛰어나며, 연소 시 발생하는 오염물질을 최소화하는 기술도 적용되어 환경 친화적인 보일러입니다. 이러한 이유로 랭커셔보일러는 현재까지도 널리 사용되고 있습니다.
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94. 다음 중 열전도율이 가장 낮은 것은?

  1. 니켈
  2. 탄소강
  3. 스케일
  4. 그을음
(정답률: 72%)
  • 정답은 "그을음"입니다. 열전도율은 물질이 열을 전달하는 능력을 나타내는 지표입니다. 열전도율이 낮다는 것은 열이 전달되는 속도가 느리다는 것을 의미합니다. 그을음은 불이 붙어 타면서 열이 발생하지만, 그 열은 주변으로 전달되지 않고 그을음 자체만 뜨거워지는 것이므로 열전도율이 매우 낮습니다. 반면, 니켈과 탄소강은 금속으로 열전도율이 높아 열이 빠르게 전달됩니다. 스케일은 산화된 금속으로 열전도율이 낮아 열이 느리게 전달됩니다. 따라서, 그을음이 열전도율이 가장 낮은 것입니다.
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95. 두께 4mm강의 평판에서 고온측 면의 온도가 100℃이고 저온측 면의 온도가 80℃이며 단위면적당 매분 30000KJ의 전열을 한다고 하면 이 강판의 열전도율은?

  1. 5W/mㆍK
  2. 100W/mㆍK
  3. 150W/mㆍK
  4. 200W/mㆍK
(정답률: 49%)
  • 열전도율은 열전달이 일어나는 물질의 두 면 사이의 온도차에 비례하고, 물질의 두께에 반비례합니다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있습니다.

    열전도율 = (단위면적당 열전달량) / (두께 × 온도차)

    단위면적당 열전달량은 매분 30000KJ이므로 30000KJ/60s = 500KJ/s입니다. 두께는 4mm이므로 0.004m입니다. 온도차는 100℃ - 80℃ = 20℃입니다. 이 값을 식에 대입하면 다음과 같습니다.

    열전도율 = (500KJ/s) / (0.004m × 20K)

    이 값을 계산하면 100W/mㆍK이 나옵니다. 따라서 정답은 "100W/mㆍK"입니다. 이 문제에서는 열전달량과 온도차가 주어졌기 때문에, 열전도율을 구하는 식을 사용하여 간단하게 계산할 수 있습니다.
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96. 원통형 보일러의 내면이나 관벽 등 전열면에 스케일이 부착될 때 발생되는 현상이 아닌 것은?

  1. 열전달률이 매우 작아 열전달 방해
  2. 보일러의 파열 및 변형
  3. 물의 순환속도 저하
  4. 전열면의 과열에 의한 증발량 증가
(정답률: 66%)
  • 원통형 보일러의 내면이나 관벽 등 전열면에 스케일이 부착될 때 발생되는 현상은 열전달률이 매우 작아 열전달 방해, 물의 순환속도 저하, 보일러의 파열 및 변형 등이 있습니다. 그러나 전열면의 과열에 의한 증발량 증가는 해당 현상과는 관련이 없습니다. 전열면이 과열되면 물이 증발하여 수증기가 형성되고, 이는 보일러 내부의 압력을 상승시키고 보일러의 안전성을 저해할 수 있습니다. 따라서 전열면의 과열을 방지하기 위해서는 적절한 물의 공급과 순환을 유지하고, 보일러 내부의 온도와 압력을 적절하게 조절해야 합니다.
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97. 외경 76mm, 내경 68mm, 유효길이 4800mm의 수관 96개로 된 수관식 보일러가 있다. 이 보일러의 시간당 증발량은? (단, 수관이외 부분의 전열면적은 무시하며, 전열면적 1m2당의 증발량은 26.9kg/h이다.)

  1. 2659kg/h
  2. 2759kg/h
  3. 2859kg/h
  4. 2959kg/h
(정답률: 30%)
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98. 열정산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 적어도 2시간 이상의 운전결과에 따른다.
  2. 열량량은 원칙적으로 사용 시 연료의 총발열량으로 한다.
  3. 최대 출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다.
  4. 증기의 견도는 98% 이상인 경우에 시험함을 원칙으로 한다.
(정답률: 68%)
  • 정답은 "최대 출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다." 이다. 이유는 최대 출열량을 시험할 때는 최대부하에서 시험하는 것이 원칙이 아니라, 부하를 조절하여 최대 출열량을 측정하는 것이다. 최대부하에서 시험을 하면 발생하는 열량이 너무 많아서 측정이 어렵기 때문이다. 따라서 부하를 조절하여 최대 출열량을 측정하는 것이 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.
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99. 3×1.5×0.1인 탄소강판의 열전도계수가 35kcal/mㆍhㆍ℃, 아래 면의 표면온도는 40℃로 단열되고, 위 표면온도는 30℃일 때, 주위 공기 온도를 20℃라 하면 아래 표면에서 위 표면으로 강판을 통한 전열량은? (단, 기타외기온도에 의한 열량은 무시한다.)

  1. 12750kcal/h
  2. 13750kcal/h
  3. 14750kcal/h
  4. 15750kcal/h
(정답률: 32%)
  • 주어진 문제는 열전도율과 온도차를 이용하여 전열량을 구하는 문제입니다.

    먼저, 열전도율은 35kcal/mㆍhㆍ℃이며, 강판의 면적은 3×1.5=4.5m²입니다. 따라서, 강판을 통한 열전달량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    열전달량 = 열전도율 × 면적 × 온도차

    = 35 × 4.5 × (40-30)

    = 1575 kcal/h

    이때, 전체 강판의 위아래 면적은 같으므로, 위아래 면에서의 열전달량은 동일합니다. 따라서, 전체 강판을 통한 전열량은 1575 × 2 = 3150 kcal/h입니다.

    따라서, 주위 공기와의 열전달량을 고려하지 않고, 강판을 통한 전열량만을 고려할 때, 정답은 "15750kcal/h"입니다.
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100. 고유황인 병커C를 사용하는 보일러의 부대장치 중 공기예열기의 적정온도는?

  1. 30~50℃
  2. 6~100℃
  3. 110~120℃
  4. 180~350℃
(정답률: 64%)
  • 고유황인 병커C는 고온에 강한 성질을 가지고 있기 때문에, 보일러의 부대장치 중 공기예열기의 적정온도는 180~350℃이다. 이 범위 내에서 공기예열기를 작동시키면, 고유황인 병커C가 안정적으로 작동할 수 있으며, 보일러의 효율적인 운영을 돕게 된다. 또한, 이 온도 범위는 공기예열기가 공기를 충분히 가열시키면서도, 공기의 온도가 너무 높아지지 않도록 적절한 범위를 제공하므로, 보일러의 안전성도 보장할 수 있다. 따라서, 고유황인 병커C를 사용하는 보일러에서는 공기예열기의 적정온도를 180~350℃로 설정하는 것이 적절하다.
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