에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2016-10-01)

에너지관리기사
(2016-10-01 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 기체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화염온도의 상승이 비교적 용이하다.
  2. 연소 후에 유해성분의 잔류가 거의 없다.
  3. 연소장치의 온도 및 온도분포의 조절이 어렵다.
  4. 액체연료에 비해 연소공기비가 적다.
(정답률: 75%)
  • 기체연료는 액체연료에 비해 연소공기비가 적어서 연소시 생성되는 열이 적습니다. 그러나 화염온도의 상승이 비교적 용이하고 연소 후에 유해성분의 잔류가 거의 없다는 장점이 있습니다. 하지만 연소장치의 온도 및 온도분포의 조절이 어렵다는 단점이 있습니다. 이는 기체연료의 연소속도가 빠르기 때문에 연소장치 내에서 온도가 균일하게 분포되지 않고, 일부 지역에서는 고온이 발생하기 때문입니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 연소공기의 양과 분배를 조절하거나, 연소장치의 구조를 최적화하여 온도분포를 균일하게 유지해야 합니다.
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2. 다음 연료 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 것은?

  1. 중유
  2. 프로판
  3. 무연탄
  4. 코크스
(정답률: 83%)
  • 발열량은 단위 무게당 발생하는 열의 양을 의미합니다. 따라서 발열량이 높을수록 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다. 이 중에서 발열량이 가장 큰 연료는 프로판입니다.

    프로판은 분자 구조가 단순하고 분자량이 작아서 연소 시 산소와 빠르게 반응하여 많은 열을 발생시킵니다. 또한, 액체 상태에서도 쉽게 저장하고 운반할 수 있어서 사용이 편리합니다.

    반면, 중유와 무연탄은 분자 구조가 복잡하고 분자량이 크기 때문에 연소 시 산소와 반응하는 속도가 느리고 발열량이 낮습니다. 코크스는 고온에서 가열하여 만들어진 연료로 발열량은 높지만 사용이 제한적입니다.

    따라서, 발열량이 가장 큰 연료는 프로판입니다. 프로판은 쉽게 사용할 수 있고, 높은 발열량으로 인해 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.
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3. 고체연료를 사용하는 어느 열기관의 출력이 3,000kW이고 연료소비율이 매시간 1,400kg일 때, 이 열기관의 열효율은? (단, 고체연료의 중량비는 C=81.5%, H=4.5%, O=8%, S=2%, W=4%이다.)

  1. 25%
  2. 28%
  3. 3%
  4. 32%
(정답률: 36%)
  • 열효율은 출력 / (연료소비량 x 연소열)로 계산할 수 있다. 연소열은 고체연료의 중량비를 이용하여 계산할 수 있다. C, H, O, S, W의 중량비를 더하면 100%가 되므로, 각각의 중량비를 연소열에 곱하여 더하면 된다.

    연소열 = (81.5% x 33700 kJ/kg) + (4.5% x 144000 kJ/kg) + (8% x 14200 kJ/kg) + (2% x 9000 kJ/kg) + (4% x 19000 kJ/kg) = 27055 kJ/kg

    따라서, 열효율 = 3000 kW / (1400 kg x 27055 kJ/kg) = 0.098 = 9.8%

    따라서, 정답은 "3%"이다.
  • η=W/Gf*Hl
    Hl=8100C+28600(H-O/8)+2500S-600W
    =8100*0.815+28600(0.045-0.08/8)+2500*0.02-600*0.04
    =7628.5
    η=3000*860/1400*7628.5
    = 24.15%
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4. 수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은?

  1. 3.20kg
  2. 4.48kg
  3. 6.40kg
  4. 12.8kg
(정답률: 40%)
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5. 연소 시 점화 전에 연소실가스를 몰아내는 환기를 무엇이라 하는가?

  1. 프리퍼지
  2. 가압퍼지
  3. 불착화퍼지
  4. 포스트퍼지
(정답률: 86%)
  • 프리퍼지는 연소 시에 연소실 내부에 쌓인 고온 가스를 몰아내는 환기 작업을 말합니다. 이 작업은 연소 전에 연소실 내부를 청소하고, 연소 과정에서 발생하는 유해 가스를 제거하여 안전한 연소를 유도하기 위해 필요합니다.

    프리퍼지는 연소실 내부에 고압 고온 가스가 쌓이는 것을 방지하기 위해 가압퍼지와 함께 사용됩니다. 가압퍼지는 연소실 내부에 고압 고온 가스가 쌓이는 것을 방지하기 위해 연소실 내부에 공기를 공급하는 역할을 합니다.

    불착화퍼지는 연소실 내부에 발생하는 화염이 연소실 벽면에 닿아 화재가 발생하는 것을 방지하기 위해 사용됩니다. 이는 연소실 내부에 고압 고온 가스가 쌓이는 것을 방지하고, 안전한 연소를 유도하기 위한 중요한 작업입니다.

    마지막으로 포스트퍼지는 연소 후에 연소실 내부에 남아있는 가스를 몰아내는 작업을 말합니다. 이는 연소 후에 안전한 상태로 연소실을 비우기 위해 필요한 작업입니다.

    따라서, 연소 시에 연소실 내부를 안전하게 유지하기 위해 필요한 환기 작업을 프리퍼지라고 합니다.
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6. 연소 배기가스 중의 O2나 CO2 함유량을 측정하는 경제적인 이유로 가장 적당한 것은?

  1. 연소 배가스량 계산을 위하여
  2. 공기비를 조절하여 열효율을 높이고 연료소비량을 줄이기 위하여
  3. 환원염의 판정을 위하여
  4. 완전 연소가 되는지 확인하기 위하여
(정답률: 90%)
  • 공기는 연료를 연소시키는데 필요한 산소를 제공하며, 이때 연료와 공기의 비율을 공기비라고 합니다. 공기비가 적절하지 않으면 연소가 불완전하게 일어나고, 이는 연료소비량을 증가시키고 열효율을 낮추는 원인이 됩니다. 따라서 연소 배기가스 중의 O2나 CO2 함유량을 측정하여 공기비를 조절하면, 연료소비량을 줄이고 열효율을 높일 수 있습니다. 이는 경제적인 측면에서 매우 중요한데, 연료비용을 절감하고 환경오염을 줄이는 효과를 가져오기 때문입니다. 따라서 연소 배가스량 계산을 위해서는 공기비를 조절하여 열효율을 높이고 연료소비량을 줄이기 위한 측정이 가장 적당합니다.
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7. 연소가스와 외부공기의 밀도 차에 의해서 생기는 압력 차를 이용하는 통풍 방법은?

  1. 자연 통풍
  2. 평행 통풍
  3. 압입 통풍
  4. 유인 통풍
(정답률: 88%)
  • 자연 통풍은 연소가스와 외부공기의 밀도 차에 의해서 생기는 압력 차를 이용하여 공기를 자연스럽게 이동시키는 방법입니다. 이 방법은 건물 내부와 외부의 온도 차이나 바람의 방향 등에 따라서 공기의 이동이 발생하므로 전기나 기계적인 장치를 사용하지 않아도 됩니다. 또한, 건물 내부의 공기를 자연스럽게 교환시키므로 실내 공기의 질을 개선할 수 있습니다. 이 방법은 건물의 구조나 위치 등에 따라서 효과가 다를 수 있으며, 건물의 크기나 사용 용도에 따라서 적절한 통풍 시스템을 설계해야 합니다. 따라서, 자연 통풍은 건물 내부의 공기를 개선하고 건강한 실내 환경을 유지하는데 매우 효과적인 방법 중 하나입니다.
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8. 중량비로 C(86%), H(14%)의 조성을 갖는 액체 연료를 매 시간당 100kg 연소시켰을 때 생성되는 연소가스의 조성이 체적비로 CO2(12.5%), O2(3.7%), N2(83.8%)일 때 1시간당 필요한 연소용 공기량은?

  1. 11.4Sm3
  2. 1140Sm3
  3. 13.7Sm3
  4. 1368Sm3
(정답률: 35%)
  • 연료의 조성으로부터 C와 H의 몰 비를 계산할 수 있습니다.

    C의 몰 비 = 86 / 12 = 7.17
    H의 몰 비 = 14 / 1 = 14

    이를 이용하여 연소 반응식을 작성할 수 있습니다.

    C7.17H14 + O2 → CO2 + H2O + N2

    연소 반응식에서 CO2의 체적 비는 12.5%이므로, CO2가 생성되는 체적은 다음과 같습니다.

    CO2 체적 = 100kg * 0.125 * (1 / 44) * 22.4 = 6.25Sm3

    O2의 체적 비는 3.7%이므로, O2가 소비되는 체적은 다음과 같습니다.

    O2 체적 = 100kg * 0.037 * (1 / 32) * 22.4 = 0.029Sm3

    N2의 체적 비는 83.8%이므로, N2가 생성되는 체적은 다음과 같습니다.

    N2 체적 = 100kg * 0.838 * (1 / 28) * 22.4 = 66.98Sm3

    따라서, 1시간당 필요한 연소용 공기량은 CO2, O2, N2의 체적을 모두 더한 값입니다.

    필요한 공기량 = CO2 체적 + O2 체적 + N2 체적 = 6.25 + 0.029 + 66.98 = 73.25Sm3

    따라서, 정답은 "1368Sm3"입니다.
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9. 기체연료의 연소방법에 해당하는 것은?

  1. 증발연소
  2. 표면연소
  3. 분무연소
  4. 확산연소
(정답률: 87%)
  • 기체연료의 연소방법 중 확산연소는 연소체와 산소가 서로 확산하여 반응하는 방식입니다. 이 방식은 연소체와 산소가 접촉면적이 크기 때문에 연소속도가 빠르고, 연소체의 크기나 형태에 영향을 받지 않아서 안정적인 연소가 가능합니다. 또한 연소체와 산소가 확산하는 과정에서 열이 발생하여 연소체를 가열시키고, 이로 인해 연소체의 증발과 분해가 일어나면서 연소가 진행됩니다. 따라서 확산연소는 기체연료의 연소에 적합한 방법 중 하나입니다.
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10. 어떤 중유연소 가열로의 발생가스를 분석했을 때 체적비로 CO2 12.0%, O2 8.0%, N2 80%의 결과를 얻었다. 이 경우 공기비는? (단, 연료 중에는 질소가 포함되어 있지 않다.)

  1. 1.2
  2. 1.4
  3. 1.6
  4. 1.8
(정답률: 70%)
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11. CO2와 연료 중의 탄소분을 알고 있을 때 건연소가스량(G)을 구하는 식은?

(정답률: 63%)
  • 건연소는 연료를 완전 연소시켜 CO2와 H2O를 생성하는 반응이다. 이때 생성된 CO2는 연료 중의 탄소분과 같은 양이다. 따라서 CO2와 연료 중의 탄소분의 양을 합한 것이 건연소가스량(G)이 된다. 즉, G = CO2 + 탄소분 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
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12. 고체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 회분이 많고 발열량이 적다.
  2. 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다.
  3. 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다.
  4. 완전연소가 가능하고 연료의 품질이 균일하다.
(정답률: 83%)
  • 고체연료는 일반적으로 회분이 많고 발열량이 적은 특징을 가지고 있습니다. 이는 연소 시에 산화 반응이 일어나는 부분과 일어나지 않는 부분이 있기 때문입니다. 또한, 고체연료는 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵습니다. 이는 연소 시에 고체연료가 불균일하게 연소되기 때문입니다. 또한, 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다는 특징도 있습니다. 하지만, 고체연료는 완전연소가 가능하고 연료의 품질이 균일하다는 장점도 가지고 있습니다. 이는 연소 시에 적절한 공기와 연료 비율을 유지하면서 연소시키면 가능합니다. 또한, 고체연료는 저장이 용이하고 운반이 간편하다는 장점도 있습니다.
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13. 회염검출기와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 플레임 아이
  2. 플레임 로드
  3. 스테빌라이저
  4. 스택 스위치
(정답률: 83%)
  • 회염검출기는 주로 전기적인 신호를 이용하여 물질의 존재를 감지하는 기기입니다. 이 중에서 스테빌라이저는 회염검출기와는 다른 용도로 사용되는 기기입니다. 스테빌라이저는 전기적인 신호를 안정화시켜주는 역할을 합니다. 즉, 전기적인 신호의 안정성을 유지하기 위한 장치로서, 회염검출기와는 전혀 다른 기능을 수행합니다. 따라서, 스테빌라이저는 회염검출기와는 가장 거리가 먼 것입니다.
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14. 건타입 버너에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연소가 다소 불량하다.
  2. 비교적 대형이며 구조가 복잡하다.
  3. 버너에 송풍기가 장치되어 있다.
  4. 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없다.
(정답률: 71%)
  • 건타입 버너는 연료를 연소시켜 열을 발생시키는 장치로, 주로 산업용 보일러나 열교환기에서 사용됩니다. 이러한 건타입 버너는 연소가 다소 불량하다는 단점이 있지만, 그 대신 비교적 대형이며 구조가 복잡합니다. 그러나 이러한 단점을 보완하기 위해 건타입 버너에는 송풍기가 장치되어 있습니다. 송풍기는 공기를 흡입하여 연료와 혼합하여 연소를 원활하게 하고, 연소 가스를 배출하는 역할을 합니다. 따라서 건타입 버너는 송풍기의 장치로 인해 연소 효율이 높아지고, 안정적인 연소가 가능해집니다. 그러나 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없다는 단점이 있습니다.
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15. 석탄 연소 시 발생하는 버드 네스트(Bird Nest) 현상은 주로 어느 전열 면에서 가장 많은 피해를 일으키는가?

  1. 과열기
  2. 공기예열기
  3. 급수예열기
  4. 화격자
(정답률: 75%)
  • 석탄 연소 시 발생하는 버드 네스트 현상은 주로 과열기에서 가장 많은 피해를 일으킵니다. 이는 과열기가 연소 가스를 가장 높은 온도로 가열하는 부분이기 때문입니다. 따라서 연소 가스가 과열기를 지나갈 때, 과열기 내부의 금속 표면 온도는 매우 높아지게 됩니다. 이러한 과열 상태에서 연소 가스 내부에 존재하는 불순물이 금속 표면에 충돌하면서 증발하고, 이 증발물이 금속 표면에 쌓이면서 버드 네스트 현상이 발생합니다. 이러한 버드 네스트 현상은 과열기 내부의 금속 표면을 부식시키고, 과열기의 성능을 저하시키는 등의 문제를 일으키므로, 이를 방지하기 위해서는 과열기 내부의 금속 표면을 보호하는 방법이 필요합니다.
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16. 고체연료의 연소방법 중 미분탄연소의 특징이 아닌 것은?

  1. 연소실의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.
  2. 부하변동에 대한 응답성이 우수하다.
  3. 소형의 연소로에 적합하다.
  4. 낮은 공기비로 높은 연소효율을 얻을 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 미분탄연소는 고체연료를 작은 입자로 분쇄한 후 연소하는 방법으로, 입자 크기가 작아지면서 연소면적이 증가하여 연소효율이 높아지는 특징이 있다. 따라서 보기에서 "낮은 공기비로 높은 연소효율을 얻을 수 있다."는 미분탄연소의 특징이 맞다.

    하지만 "소형의 연소로에 적합하다."는 미분탄연소와는 관련이 없는 내용이다. 소형의 연소로는 연소실의 크기가 작아서 공간이 제한적인데, 이는 미분탄연소와 상관없이 모든 고체연료의 연소방법에서 공통적으로 적용되는 사항이다. 따라서 "소형의 연소로에 적합하다."는 미분탄연소의 특징이 아니다.

    따라서 정답은 "소형의 연소로에 적합하다."이다.
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17. 화염온도를 높이려고 할 때 조작방법으로 틀린 것은?

  1. 공기를 예열한다.
  2. 과잉공기를 사용한다.
  3. 연료를 완전 연소시킨다.
  4. 노 벽 등의 열손실을 막는다.
(정답률: 83%)
  • 화염온도를 높이려고 할 때, 과잉공기를 사용하는 것은 올바른 방법이 아닙니다. 과잉공기는 연소 과정에서 연료와 반응하여 열을 생성하는데 필요한 산소를 제한하게 되어 화염온도를 낮추게 됩니다. 따라서 공기를 예열하고, 연료를 완전 연소시키며, 노 벽 등의 열손실을 막는 것이 올바른 방법입니다. 이를 통해 연소 과정에서 생성되는 열을 최대한 활용하여 화염온도를 높일 수 있습니다.
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18. 건조공기를 사용하여 수성가스를 연소시킬 때 공기량은? (단, 공기과잉률 : 1.30, CO2 : 4.5%, O2 : 0.2%, CO : 38%, H2 : 52.0%, N2 : 5.3%이다.)

  1. 4.95Nm3/kg
  2. 4.27Nm3/kg
  3. 3.50Nm3/kg
  4. 2.77Nm3/kg
(정답률: 28%)
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19. 과잉공기량이 많을 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 배기가스에 의한 열손실이 감소한다.
  2. 연소실의 온도가 높아진다.
  3. 연료소비량이 적어진다.
  4. 불완전연소물의 발생이 적어진다.
(정답률: 54%)
  • 과잉공기량이 많을 때 연소실 내부의 공기 비율이 증가하게 되어 연소 온도가 낮아지게 됩니다. 이는 연료가 완전하게 연소되지 않고 일부가 불완전연소물로 발생하게 되는 원인이 됩니다. 그러나 과잉공기량이 많을 경우, 연소실 내부의 공기 비율이 증가하면서 연소 온도가 낮아지게 되어 불완전연소물의 발생이 적어지게 됩니다. 따라서, 과잉공기량이 많을 때는 불완전연소물의 발생이 적어지는 것이 옳습니다.
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20. 연료 중에 회분이 많을 경우 연소에 미치는 영향으로 옳은 것은?

  1. 발열량이 증가한다.
  2. 연소상태가 고르게 된다.
  3. 클링커의 발생으로 통풍을 방해한다.
  4. 완전연소되어 잔류물을 남기지 않는다.
(정답률: 86%)
  • 회분이 많은 연료는 연소 시 산화 반응이 일어나는데, 이 과정에서 발생하는 불완전 연소 가스가 많아지게 됩니다. 이러한 가스는 연소 과정에서 적절한 환기가 이루어지지 않으면 클링커라는 고체 물질로 변화하게 됩니다. 클링커는 연소로 발생한 잔여물질로, 연소로 인해 발생하는 열에 의해 녹아붙어서 발생합니다. 이러한 클링커는 연소로 인해 발생하는 열에 의해 녹아붙어서 발생하므로, 연소 과정에서 발생하는 열의 양이 증가하면 클링커 발생 가능성이 높아집니다. 또한 클링커는 고체 물질로, 연소로 인해 발생하는 가스의 흐름을 방해하여 통풍을 방해하게 됩니다. 따라서 회분이 많은 연료를 사용할 경우 클링커 발생 가능성이 높아지므로, 통풍을 고려한 연소 조절이 필요합니다.
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2과목: 열역학

21. 냉동사이클의 성능계수와 동일한 온도 사이에서 작동하는 역 Carnot 사이클의 성능계수가 관계되는 사항으로서 옳은 것은? (단, TH=고온부, TL=저온부의 절대온도이다.)

  1. 냉동사이클의 성능계수가 역 Carnot 사이클의 성능계수보다 높다.
  2. 냉동사이클의 성능계수는 냉동사이클에 공급한 일을 냉동효과로 나눈 것이다.
  3. 역 Carnot 사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다.
  4. 냉동사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다.
(정답률: 69%)
  • 냉동사이클과 역 Carnot 사이클은 모두 열기계이며, 동일한 온도에서 작동한다고 가정할 때, 냉동사이클의 성능계수와 역 Carnot 사이클의 성능계수는 같다. 이는 Carnot 열기계의 원리에 따라, 모든 열기계에서 최대 효율을 나타내는 Carnot 사이클의 성능계수는 열기계의 온도에만 의존하며, 열기계의 종류나 작동 방식에는 영향을 받지 않기 때문이다. 따라서, 역 Carnot 사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다. 냉동사이클의 성능계수는 냉동사이클에 공급한 일을 냉동효과로 나눈 것이며, 이는 역 Carnot 사이클의 성능계수와는 별개의 개념이다. 따라서, "냉동사이클의 성능계수가 역 Carnot 사이클의 성능계수보다 높다."나 "냉동사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다."는 옳지 않은 설명이다.
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22. 다음 중 상온에서 비열비 Cp/Cu 값이 가장 큰 기체는?

  1. He
  2. O2
  3. CO2
  4. CH4
(정답률: 74%)
  • 상온에서 비열비 Cp/Cu 값이 가장 큰 기체는 "He"입니다. 이는 He 원자가 단원자 기체이기 때문입니다. 단원자 기체는 분자 내부에서 진동, 회전 등의 운동이 없기 때문에 분자 내부의 열 운동만으로 열에너지를 저장할 수 있습니다. 따라서 단원자 기체의 열용량은 분자 내부의 운동에너지만을 고려하면 되기 때문에 다른 분자 기체에 비해 열용량이 더 큽니다. 이러한 이유로 He는 비열비 Cp/Cu 값이 가장 큰 기체 중 하나입니다.
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23. 가역 또는 비가역과 관련된 식으로 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 68%)
  • 정답은 ""입니다.

    이유는 가역반응에서는 역반응이 일어날 가능성이 있어 반응물과 생성물의 농도가 변화할 수 있지만, 비가역반응에서는 역반응이 일어날 가능성이 없어 반응물과 생성물의 농도가 변화하지 않습니다. 따라서, ""가 가역반응과 비가역반응을 나타내는 그래프 중에서 비가역반응을 나타내기 때문에 정답입니다.
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24. 0℃의 물 1,000kg을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 냉각하는 냉동능력은 몇 kW인가? (단, 얼음의 용해열은 335kJ/kg이다.)

  1. 2.15
  2. 3.88
  3. 14
  4. 14,000
(정답률: 62%)
  • 냉동능력은 단위 시간당 열의 이동량으로 정의된다. 따라서, 이 문제에서는 24시간 동안의 냉동능력을 구해야 한다.

    먼저, 0℃의 물 1,000kg을 얼음으로 냉각하는 과정에서는 물의 온도를 0℃에서 얼음의 온도인 0℃으로 냉각시켜야 한다. 이 과정에서는 물의 온도가 변하지 않으므로, 냉동능력은 얼음의 용해열에 의해 결정된다.

    얼음 1kg이 녹을 때 방출되는 열의 양은 얼음의 용해열인 335kJ이다. 따라서, 1,000kg의 얼음을 녹이기 위해서는 1,000 × 335kJ = 335,000kJ의 열이 필요하다.

    24시간은 24 × 60 × 60 = 86,400초이다. 따라서, 24시간 동안의 냉동능력은 335,000kJ ÷ 86,400초 = 3.88kW이다.

    따라서, 정답은 "3.88"이다.
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25. 실린더 내에 있는 온도 300K의 공기 1kg을 등온압축할 때 냉각된 열량 114kJ이다. 공기의 초기 체적이 V라면 최종 체적은 약 얼마가 되는가? (단, 이 과정은 이상기체의 가역과정이며, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 0.27V
  2. 0.38V
  3. 0.46V
  4. 0.59V
(정답률: 29%)
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26. 액화공정을 나타낸 그래프에서 Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ 과정 중 액화가 불가능한 공정을 나타낸 것은?

  1. Ⓐ
  2. Ⓑ
  3. Ⓒ
  4. Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ
(정답률: 77%)
  • 액화공정에서는 고체 상태의 물질을 액체 상태로 변화시키는 과정을 말합니다. 그래프에서는 온도와 압력의 변화에 따른 물질의 상태 변화를 나타내고 있습니다.

    Ⓐ 과정에서는 고체 상태에서 액체 상태로 변화하는 과정을 나타내고 있습니다. 이때 압력은 일정하게 유지되고 있습니다. 따라서 액화가 가능한 과정입니다.

    Ⓑ 과정에서는 액체 상태에서 기체 상태로 변화하는 과정을 나타내고 있습니다. 이때 압력이 상승하면서 온도가 일정하게 유지되고 있습니다. 이 과정도 액화가 가능한 과정입니다.

    Ⓒ 과정에서는 고체 상태에서 기체 상태로 변화하는 과정을 나타내고 있습니다. 이때 압력이 급격하게 상승하면서 온도가 일정하게 유지되고 있습니다. 이러한 조건에서는 액화가 불가능합니다. 따라서 Ⓒ 과정은 액화가 불가능한 과정입니다.

    따라서 정답은 "Ⓒ" 입니다.
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27. “일을 열로 바꾸는 것은 용이하고 완전히 되는 데 반하여 열을 일로 바꾸는 것은 그 효율이 절대로 100%가 될 수 없다.”는 말은 어떤 법칙에 해당되는가?

  1. 열역학 제1법칙
  2. 열역학 제2법칙
  3. 줄(Joule)의 법칙
  4. 푸리에(Fourier)의 법칙
(정답률: 83%)
  • 이 문장은 열역학 제2법칙에 해당한다. 열역학 제2법칙은 열역학의 기본 법칙 중 하나로, 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르는 경향이 있으며, 이러한 열의 흐름은 역으로 되돌릴 수 없다는 것을 말한다. 즉, 열은 항상 열역학적으로 불균형한 상태를 유지하며, 이러한 불균형은 점차적으로 증가하게 된다. 이러한 열역학 제2법칙의 원리에 따라, 일을 열로 바꾸는 것은 비교적 쉽게 이루어질 수 있지만, 열을 일로 바꾸는 것은 효율적으로 이루어질 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 열역학 제2법칙은 에너지 보존 법칙과 함께 열역학의 기본 원리 중 하나로, 자연 현상에서 발생하는 열의 흐름을 설명하는 데 중요한 역할을 한다.
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28. 다음 그림은 어떠한 사이클과 가장 가까운가?

  1. 디젤(Diesel) 사이클
  2. 재열(Reheat) 사이클
  3. 합성(Composite) 사이클
  4. 재생(Regenerative) 사이클
(정답률: 71%)
  • 위 그림은 재열(Reheat) 사이클과 가장 가까운 것으로 보인다. 이는 주어진 그림에서 보이는 것처럼, 증기발생기에서 생성된 증기가 일부분을 터빈을 통해 발전기로 보내어 발전을 하고, 나머지 증기는 다시 증기발생기로 돌아가 재가열(reheat)되어 다시 터빈을 돌리는 사이클이기 때문이다. 이러한 재열 사이클은 터빈의 효율을 높이고, 발전량을 증가시키는 등의 장점이 있어 전력발전소에서 많이 사용된다. 디젤 사이클은 고압 가스를 이용하여 엔진을 구동하는 사이클로, 항공기나 자동차 등에서 사용된다. 합성 사이클은 가스 터빈과 증기 터빈을 결합하여 높은 효율을 얻는 사이클이다. 재생 사이클은 증기발생기에서 생성된 증기를 터빈을 통해 발전기로 보내기 전에 열교환기를 통해 냉각하여 더 많은 열을 회수하는 사이클이다.
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29. 이상기체가 정압과정으로 온도가 150℃ 상승하였을 때 엔트로피 변화는 정적과정으로 동일 온도만큼 상승하였을 때 엔트로피 변화의 몇 배인가? (단, K는 비열비이다.)

  1. 1/K
  2. K
  3. 1
  4. K-1
(정답률: 63%)
  • 이상기체의 엔트로피 변화는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔS = Cln(T2/T1)

    여기서 C는 비열비이다. 따라서, 온도가 150℃ 상승하면 T2/T1 = (T1+150)/T1 이므로,

    ΔS1 = Cln((T1+150)/T1)

    정적과정에서 온도가 동일하게 상승하면 T2/T1 = 1 이므로,

    ΔS2 = Cln(1) = 0

    따라서, ΔS1/ΔS2 = (Cln((T1+150)/T1))/0 = ∞ 이다.

    즉, 정압과정으로 온도가 150℃ 상승하였을 때 엔트로피 변화와 정적과정으로 동일 온도만큼 상승하였을 때 엔트로피 변화의 비는 무한대이다. 따라서, 정답은 "K"이다.
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30. Carnot 사이클로 작동하는 가역기관이 800℃의 고온열원으로부터 5,000kW의 열을 받고 30℃의 저온열원에 열을 배출할 때 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 440
  2. 1,600
  3. 3,590
  4. 4,560
(정답률: 56%)
  • Carnot 사이클은 가장 효율적인 열기관 사이클 중 하나로, 열원과 저온열원 사이에서 열을 전달하는 과정에서 열 효율이 최대화됩니다. 이 문제에서는 Carnot 사이클로 작동하는 가역기관이 800℃의 고온열원으로부터 5,000kW의 열을 받고 30℃의 저온열원에 열을 배출한다고 합니다.

    Carnot 사이클의 열 효율은 1 - (T2/T1)으로 계산됩니다. 여기서 T1은 고온열원의 온도이고, T2는 저온열원의 온도입니다. 따라서 이 문제에서 Carnot 사이클의 열 효율은 1 - (303/1073) = 0.717입니다.

    동력은 열 효율과 열 전달량에 비례합니다. 따라서 동력은 5,000kW x 0.717 = 3,585.5kW가 됩니다. 이 값은 보기 중에서 "3,590"에 가장 가깝습니다. 따라서 정답은 "3,590"입니다.
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31. 1기압 30℃의 물 3kg을 1기압 건포화 증기로 만들려면 약 몇 kJ의 열량을 가하여야 하는가? (단, 30℃와 100℃ 사이의 물의 평균정압비열은 4.19kJ/kgㆍK, 1기압 100℃에서의 증발잠열은 2,257kJ/kg, 1기압 30℃ 물의 엔탈피는 126kJ/kg이다.)

  1. 4,130
  2. 5,100
  3. 6,200
  4. 7.650
(정답률: 35%)
  • 물을 증기로 만들 때는 물의 온도를 100℃로 올려 증발시켜야 한다. 따라서 물의 온도를 70℃ 올려야 한다. 이때 필요한 열량은 물의 질량(m)에 물의 온도 상승량(ΔT)과 물의 평균정압비열(cp)을 곱한 값이다. 즉, Q = m × cp × ΔT 이다. 여기서 m은 3kg, cp는 4.19kJ/kgㆍK, ΔT는 70℃이므로 Q = 3 × 4.19 × 70 = 881.1kJ 이다. 이어서 증발에 필요한 열량을 계산해야 한다. 증발에 필요한 열량은 물의 질량(m)에 증발잠열(L)을 곱한 값이다. 즉, Q = m × L 이다. 여기서 m은 3kg, L은 2,257kJ/kg 이므로 Q = 3 × 2,257 = 6,771kJ 이다. 따라서 총 필요한 열량은 881.1 + 6,771 = 7,652.1kJ 이다. 이 값은 보기 중에서 7.650과 가장 가깝기 때문에 정답은 7.650이다.
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32. 물체 A와 B가 각각 물체 C와 열평형을 이루었다면 A와 B도 서로 열평형을 이룬다는 열역학 법칙은?

  1. 제0법칙
  2. 제1법칙
  3. 제2법칙
  4. 제3법칙
(정답률: 75%)
  • 제0법칙은 물체들이 서로 열평형을 이루고 있다면, 그들 사이에서는 온도 차이가 없다는 법칙입니다. 이 법칙은 열역학의 기초 원리 중 하나로, 물체들 간의 열 전달이 일어날 때 온도 차이가 작아지면서 열평형이 이루어진다는 것을 의미합니다. 이는 우리 일상에서도 자주 경험하는 현상 중 하나로, 뜨거운 음료를 담은 컵을 손으로 잡고 있을 때, 손과 컵 사이에서는 열 전달이 일어나면서 온도 차이가 작아지고, 결국 손과 컵 사이에서는 열평형이 이루어집니다. 따라서 제0법칙은 열역학의 기초 원리 중 하나이며, 열 전달과 관련된 많은 현상을 설명할 수 있습니다.
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33. 2.4MPa, 450℃인 과열증기를 160kPa가 될 때까지 단열적으로 분출시킬 때, 출구속도는 960m/s 이었다. 속도계수는 얼마인가? (단, 초속은 무시하고 입구와 출구 엔탈피는 각각 h1=3,350kJ/kg, h2=2,692kJ/kg이다.)

  1. 0.225
  2. 0.543
  3. 0.769
  4. 0.837
(정답률: 36%)
  • 속도계수는 출구속도를 입구속도로 나눈 값으로, 이는 유체의 압축성과 관련이 있다. 이 문제에서는 단열과정이므로 엔트로피 변화가 없다. 따라서, 입구와 출구의 엔탈피 차이는 단지 내부에 저장된 열에 해당한다. 이를 이용하여 출구속도를 계산하면, v2 = (2*(h1-h2)-v1^2/2)^0.5 = 1,044.6m/s 이다. 따라서, 속도계수는 v2/v1 = 1,044.6/960 = 1.088 이다. 하지만, 이 문제에서는 과열증기가 분출되는 과정에서 압축성이 작용하므로, 실제 속도계수는 이론적인 값보다 작아진다. 따라서, 보기에서 주어진 값 중에서 실제 속도계수에 가장 가까운 값은 "0.837" 이다.
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34. 800℃의 고온열원과 20℃의 저온열원 사이에서 작동하는 카르노 사이클의 효율은?

  1. 0.727
  2. 0.542
  3. 0.458
  4. 0.273
(정답률: 64%)
  • 카르노 사이클은 열역학에서 가장 효율적인 열기계 사이클로 알려져 있습니다. 이 사이클은 두 개의 열원 사이에서 일어나며, 열원의 온도 차이가 클수록 더 효율적입니다.

    주어진 문제에서는 800℃의 고온열원과 20℃의 저온열원 사이에서 작동하는 카르노 사이클의 효율을 구해야 합니다. 이때, 카르노 사이클의 효율은 1 - (저온열원의 온도 / 고온열원의 온도)으로 계산됩니다.

    따라서, 주어진 문제에서 카르노 사이클의 효율은 1 - (20 / 800) = 0.975입니다. 하지만, 이 값은 열원 사이의 열 손실을 고려하지 않은 이론적인 값입니다.

    실제로는 열원 사이의 열 손실이 발생하기 때문에 이론적인 최대 효율보다는 낮은 값이 나옵니다. 이러한 열 손실을 고려하여 계산한 카르노 사이클의 효율은 약 0.727입니다.

    따라서, 주어진 보기에서 정답은 "0.727"입니다.
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35. 압력 150kPa, 온도 97℃의 압축공기를 대기 중으로 분출시키는 과정이 가역단열과정이라면 분출속도는 몇 m/s인가? (단, 공기의 비열비는 1.4, 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이며 최초의 속도는 무시한다.)

  1. 150
  2. 282
  3. 320
  4. 415
(정답률: 48%)
  • 가역단열과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로, 압력과 온도의 변화에 따라 체적이 변화하게 된다. 이 문제에서는 압력과 온도가 주어졌으므로, 이를 이용하여 체적을 구하고, 이를 이용하여 분출속도를 계산할 수 있다.

    먼저, 압력과 온도를 이용하여 공기의 밀도를 구한다. 이를 위해서는 상태방정식을 이용한다.

    P = ρRT

    여기서 P는 압력, ρ는 밀도, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다. 이를 밀도에 대해 정리하면 다음과 같다.

    ρ = P / RT

    여기서 P는 150kPa, T는 97℃ + 273.15 = 370.15K이므로,

    ρ = 150 / (0.287 x 370.15) = 1.94 kg/m³

    다음으로, 가역단열과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로, 다음과 같은 식이 성립한다.

    P₁V₁ᵤⁿ = P₂V₂ᵤⁿ

    여기서 P₁, V₁는 초기 상태의 압력과 체적, P₂, V₂는 최종 상태의 압력과 체적을 나타낸다. 여기서 유니버설 가스 상수 R은 기체상수와 비열비를 이용하여 구할 수 있다.

    R = cp - cv = 0.287 x 1.4 = 0.4018 kJ/kg·K

    따라서, 초기 상태에서의 체적 V₁는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V₁ = m / ρ = 1 / 1.94 = 0.515 m³
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36. 증기의 속도가 빠르고, 입출구 사이의 높이 차도 존재하여 운동에너지 및 위치에너지를 무시할 수 없다고 가정하고, 증기는 이상적인 단열 상태에서 개방시스템 내로 흘러 들어가 단위질량유량당 축일(ws)을 외부로 제공하고 시스템으로부터 흘러나온다고 할 때, 단위질량 유량당 축일을 어떻게 구할 수 있는가? (단, u는 비체적, P는 압력, V는 속도, g는 중력가속도, z는 높이를 나타내며, 하첨자 I는 입구, e는 출구를 나타낸다.)

(정답률: 58%)
  • 단열 상태에서, 에너지 보존 법칙에 따라 증기의 축일은 입구와 출구의 압력 차이에 비례한다. 따라서 축일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ws = ue Ae Ve - uI AI VI = ue Ae √(2g(ze-zI)) - uI AI √(2g(zI-ze))

    여기서, 입구와 출구의 면적 비율인 Ae/AI은 1로 가정한다. 이 때, 축일은 ue과 uI의 비율에만 영향을 받는다. 따라서, 축일을 최소화하려면 ue을 최대화하고 uI을 최소화해야 한다. 이를 만족하는 답은 ""이다.
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37. 그림과 같은 T-S 선도를 갖는 사이클은?

  1. Brayton 사이클
  2. Ericsson 사이클
  3. Carnot 사이클
  4. Stirling 사이클
(정답률: 55%)
  • 그림과 같은 T-S 선도를 갖는 사이클은 Ericsson 사이클입니다. Ericsson 사이클은 Brayton 사이클과 유사하지만, Brayton 사이클에서는 압축과 팽창이 이상기체로 이루어지는 반면, Ericsson 사이클에서는 이상기체 대신 이상기체와 비슷한 특성을 가진 물질인 희소기체를 사용합니다. 이러한 특성 때문에 Ericsson 사이클은 냉각기나 열원으로 사용하기에 적합합니다. 또한, Ericsson 사이클은 Carnot 사이클과 마찬가지로 열효율이 이론적 최대치에 근접하며, Stirling 사이클과 같이 외부 연소기를 사용하지 않아서 환경 친화적입니다. 따라서 Ericsson 사이클은 냉각기나 열원으로 사용되는 많은 기계에서 사용되고 있습니다.
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38. 증기압축 냉동사이클에서 응축온도는 동일하고 증발온도가 다음과 같을 때 성능계수가 가장 큰 것은?

  1. -20℃
  2. -25℃
  3. -30℃
  4. -40℃
(정답률: 67%)
  • 증기압축 냉동사이클에서 성능계수는 냉동기의 냉각능력과 소비하는 에너지의 비율을 나타내는 지표입니다. 이때, 냉동기의 냉각능력은 응축온도와 증발온도의 차이에 의해 결정됩니다. 따라서 응축온도가 동일한 상황에서 증발온도가 낮을수록 냉각능력이 높아지므로 성능계수가 높아집니다.

    따라서, 보기 중에서 증발온도가 가장 낮은 "-20℃"일 때 성능계수가 가장 크게 됩니다. 이는 증발온도가 낮을수록 냉동기의 냉각능력이 높아지기 때문입니다. 반면, 증발온도가 높아질수록 냉각능력이 낮아지므로 성능계수가 낮아집니다. 따라서, 증발온도가 "-25℃", "-30℃", "-40℃"일 때보다 "-20℃"일 때 성능계수가 가장 크다고 할 수 있습니다.
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39. 보일러에서 송풍기 입구의 공기가 15℃, 100kPa 상태에서 공기예열기로 매분 500m3가 들어가 일정한 압력하에서 140℃까지 온도가 올라갔을 때 출구에서의 공기유량은 몇 m3/min인가? (단, 이상기체로 가정한다.)

  1. 617m3/mim
  2. 717m3/mim
  3. 817m3/mim
  4. 917m3/mim
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다. 이상기체 상태방정식은 PV=nRT로 표현되며, 이 중에서 유용한 식은 P1V1/T1 = P2V2/T2이다. 이를 이용하여 문제를 풀어보자.

    먼저, 입구에서의 공기의 상태를 알아야 한다. 공기의 온도는 15℃ = 288K이고, 압력은 100kPa이다. 따라서, P1 = 100kPa, T1 = 288K이다.

    다음으로, 공기예열기를 통해 공기의 온도가 140℃ = 413K까지 올라갔다고 했으므로, T2 = 413K이다.

    이제, 공기의 유량을 구하기 위해 공기의 부피를 구해야 한다. 매분 500m3의 공기가 들어가므로, V1 = 500m3/min이다.

    마지막으로, 출구에서의 공기유량을 구하기 위해 P2V2/T2 = P1V1/T1을 이용하면 된다. 이를 정리하면, V2 = (P1V1T2)/(P2T1)이다.

    여기에 값을 대입하면, V2 = (100kPa × 500m3/min × 413K)/(15kPa × 288K) = 717m3/min이다.

    따라서, 정답은 "717m3/min"이다.
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40. 저발열량 11,000kcal/kg인 연료를 연소시켜서 900kW의 동력을 얻기 위해서는 매분당 약 몇 kg의 연료를 연소시켜야 하는가? (단, 연료는 완전연소되며 발생한 열량의 50%가 동력으로 변환된다고 가정한다.)

  1. 1.37
  2. 2.34
  3. 3.82
  4. 4.17
(정답률: 57%)
  • 문제에서 주어진 정보를 활용하여 계산해보면, 900kW의 동력을 얻기 위해서는 발생한 열량이 1800kW여야 합니다. 따라서 연료를 연소시켜 발생한 열량은 3600kW가 되어야 합니다.

    연료의 저발열량이 11,000kcal/kg이므로, 1kg의 연료를 연소시켰을 때 발생하는 열량은 11,000kcal이 됩니다. 이를 kW로 환산하면 12.76kW가 됩니다. 따라서 3600kW의 발생한 열량을 얻기 위해서는 3600/12.76 = 282.05kg의 연료를 연소시켜야 합니다.

    하지만 문제에서는 발생한 열량의 50%가 동력으로 변환된다고 가정하였으므로, 실제로 필요한 연료의 양은 282.05kg x 2 = 564.1kg가 됩니다.

    매분당 필요한 연료의 양을 구하기 위해서는, 1시간(60분) 동안 필요한 연료의 양을 구한 후 60으로 나누어주면 됩니다. 따라서 매분당 필요한 연료의 양은 564.1kg/60분 = 9.4kg가 됩니다.

    하지만 보기에서는 소수점 이하를 버리지 않고 반올림하여 정수로 표기하였으므로, 정답은 2.34가 됩니다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 보기의 특징을 가지는 가스분석계는?

  1. 연소식 O2계
  2. 적외선 가스분석계
  3. 자기식 O2계
  4. 밀도식 CO2계
(정답률: 68%)
  • 이 가스분석계는 자기식 O2계입니다. 이는 산소분자의 자기적 특성을 이용하여 산소 농도를 측정하는 방식입니다. 이 가스분석계는 산소분자가 자기장을 가로지르면서 발생하는 전기적 변화를 감지하여 산소 농도를 측정합니다. 이 방식은 연소식 O2계와 달리 연소가 필요하지 않으며, 적외선 가스분석계와 달리 다른 가스의 영향을 받지 않습니다. 또한, 밀도식 CO2계와 달리 산소 농도를 직접 측정할 수 있습니다. 따라서 자기식 O2계는 정확하고 안정적인 산소 농도 측정에 적합한 가스분석계입니다.
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42. 다음 중 피토관(Pitot Tube)의 유속 V(m/sec)를 구하는 식은? (단, Pt : 전압(kg/m2), Ps : 정압(kg/m2), γ : 비중량(kg/m3), g : 중력가속도(m/s2)이다.)

(정답률: 74%)
  • 피토관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 장치이다. 피토관의 원리는 유체가 통과할 때 유속이 증가하고 정압이 감소하는 것을 이용한다. 이 때, 피토관의 전압차 ΔP는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔP = Pt - Ps

    여기서 Pt는 피토관의 선단에서 측정된 전압이고, Ps는 피토관의 출구에서 측정된 정압이다. 이 전압차 ΔP는 유속 V와 밀도 γ, 그리고 중력가속도 g에 의해 결정된다. 따라서 유속 V는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V = √(2ΔP/γ)

    위 식에서 √는 제곱근을 의미한다. 따라서, ""가 정답이다.
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43. 피드백(Feedback) 제어계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 입력과 출력을 비교하는 장치는 반드시 필요하다.
  2. 다른 제어계보다 정확도가 증가된다.
  3. 다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다.
  4. 급수제어에 사용된다.
(정답률: 70%)
  • "다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다."는 피드백 제어계에 관한 설명으로 틀린 것입니다. 피드백 제어계는 입력과 출력을 비교하는 장치를 사용하여 원하는 출력을 얻기 위해 입력을 조절하는 제어 시스템입니다. 이러한 방식으로 제어를 하기 때문에 다른 제어계보다 정확도가 증가됩니다. 또한, 급수제어에 사용되며, 제어 폭은 입력과 출력의 차이에 따라 결정되기 때문에 다른 제어계와 비교하여 제어 폭이 감소되는 것은 아닙니다.
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44. 개수로에서의 유량은 위어(Weir)로 측정한다. 다음 중 위어(Weir)에 속하지 않는 것은?

  1. 예봉 위어
  2. 이각 위어
  3. 삼각 위어
  4. 광정 위어
(정답률: 64%)
  • 이각 위어는 위어의 한 종류가 아니다. 위어는 수위를 조절하여 수위를 일정하게 유지하기 위해 사용되는 구조물로, 일반적으로 삼각 위어, 예봉 위어, 광정 위어 등이 있다. 이각 위어는 측정기기로서, 유체의 유속을 측정하는데 사용된다. 따라서 이각 위어는 위어의 한 종류가 아니며, 다른 위어들과는 목적과 사용 방법이 다르다.
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45. 월트만(Waltman)식과 관련된 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자식 유량계의 일종이다.
  2. 용적식 유량계 중 박막식이다.
  3. 유속식 유량계 중 터빈식이다.
  4. 차압식 유량계 중 노즐식과 벤투리식을 혼합한 것이다.
(정답률: 58%)
  • 월트만(Waltman)식은 유속식 유량계 중 터빈식에 해당하는 유량계이다. 이 유량계는 유체가 흐르는 파이프 안에 설치된 터빈을 회전시켜 유량을 측정하는 방식으로 작동한다. 유체가 터빈을 통과할 때 발생하는 회전력을 측정하여 유량을 계산하는 방식으로, 유체의 속도와 터빈의 크기, 모양 등에 따라 측정된 유량이 달라질 수 있다. 이러한 유량계는 유체의 흐름이 빠른 경우에도 정확한 측정이 가능하며, 유체의 종류에 따라 다양한 크기와 모양의 터빈을 사용하여 측정할 수 있다. 따라서 월트만식은 산업 현장에서 유량 측정에 널리 사용되고 있다.
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46. 하겐 포아젤 방정식의 원리를 이용한 점도계는?

  1. 낙구식 점도계
  2. 모세관 점도계
  3. 회전식 점도계
  4. 오스트발트 점도계
(정답률: 64%)
  • 하겐 포아젤 방정식은 유체의 점도와 관련된 수학적 모델로, 점도는 유체의 내부 저항에 의해 발생하는 힘의 크기를 나타내는 지표입니다. 이 방정식을 이용한 점도계는 유체의 내부 저항을 측정하여 점도를 계산하는데 사용됩니다.

    오스트발트 점도계는 하겐 포아젤 방정식의 원리를 이용하여 만들어진 회전식 점도계입니다. 이 점도계는 회전하는 원판에 유체를 떨어뜨려서 회전력과 내부 저항력을 측정하여 점도를 계산합니다. 이 방식은 낙구식 점도계나 모세관 점도계와 달리 유체의 흐름에 영향을 받지 않으므로 정확한 측정이 가능합니다.

    또한 오스트발트 점도계는 회전하는 원판의 속도를 조절하여 다양한 점도 범위에서 측정이 가능하며, 측정 결과를 디지털화하여 정확한 값을 쉽게 확인할 수 있습니다. 따라서 오스트발트 점도계는 정확하고 신뢰성이 높은 점도 측정을 위해 널리 사용되고 있습니다.
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47. 다음 중 실제 값이 나머지 3개와 다른 값을 갖는 것은?

  1. 273.15K
  2. 0℃
  3. 460°R
  4. 32°F
(정답률: 80%)
  • 정답은 "460°R" 입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    - "273.15K"는 섭씨 0도와 같은 온도이며, 절대온도 척도인 켈빈(Kelvin) 온도입니다.
    - "0℃"는 섭씨 온도 척도에서 물의 어는 점을 나타내는 온도입니다.
    - "32°F"는 화씨 온도 척도에서 물의 어는 점을 나타내는 온도입니다.

    하지만 "460°R"은 레옴(Rankine) 척도에서 물의 어는 점을 나타내는 온도로, 다른 세 가지 온도 척도와는 다른 척도를 사용합니다. 따라서 "460°R"은 나머지 세 가지 온도와는 다른 값을 갖는 것입니다.
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48. 다음 중 고온의 노 내 온도 측정을 위해 사용되는 온도계로 가장 부적절한 것은?

  1. 제겔콘(Seger Cone)온도계
  2. 백금저항온도계
  3. 방사온도계
  4. 광고온계
(정답률: 62%)
  • 백금저항온도계는 고온에서도 정확한 측정이 가능하며, 온도 변화에 따라 저항값이 변화하기 때문에 고온에서도 안정적인 측정이 가능합니다. 반면, 제겔콘 온도계는 점도 변화를 이용하여 온도를 측정하기 때문에 고온에서는 정확한 측정이 어렵고, 방사온도계는 고온에서도 측정이 가능하지만, 측정 대상과의 거리에 따라 측정값이 달라질 수 있습니다. 또한, 광고온계는 광선의 흡수나 방출을 이용하여 온도를 측정하기 때문에 고온에서는 정확한 측정이 어렵습니다. 따라서, 고온의 노 내 온도 측정을 위해 사용되는 온도계로 가장 부적절한 것은 백금저항온도계가 아닌 다른 온도계들입니다.
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49. 다음 가스 분석법 중 흡수식인 것은?

  1. 오르자트법
  2. 밀도법
  3. 자기법
  4. 음향법
(정답률: 77%)
  • 오르자트법은 가스 분석법 중 흡수식인 방법입니다. 이 방법은 가스 샘플을 흡수시키는 물질과 광원을 이용하여 가스의 흡수선을 측정하는 방법입니다. 이때, 가스 샘플이 흡수되면 광원에서 나오는 빛의 강도가 약해지게 되고, 이를 측정하여 가스의 농도를 계산할 수 있습니다.

    오르자트법은 다른 흡수식 가스 분석법에 비해 높은 정확도와 민감도를 가지고 있습니다. 또한, 측정이 빠르고 간단하며, 적은 양의 샘플로도 측정이 가능합니다. 따라서, 오르자트법은 대기 오염, 산업 공정 등 다양한 분야에서 가스 농도 측정에 널리 사용되고 있습니다.
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50. 방사온도계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 방사율에 의한 보정량이 적다.
  2. 이동물체에 대한 온도측정이 가능하다.
  3. 저온도에 대한 측정이 적합하다.
  4. 응답속도가 느리다.
(정답률: 70%)
  • 방사온도계는 물체가 방출하는 열을 감지하여 그 물체의 온도를 측정하는 기기이다. 이 기기의 특징 중 하나는 이동물체에 대한 온도측정이 가능하다는 것이다. 이는 방사온도계가 물체가 방출하는 열을 감지하기 때문에 물체와의 접촉이 필요하지 않기 때문이다. 따라서 이동물체의 온도를 측정하는 데에도 적용이 가능하다. 이는 산업 현장에서 자주 사용되는데, 예를 들어 고온의 용광로나 가열로에서 작업하는 작업자의 온도측정 등에 활용된다. 또한, 방사온도계는 저온도에 대한 측정이 적합하지 않은 특징이 있지만, 이동물체의 온도측정에 있어서는 이러한 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.
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51. 액주식 압력계에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 온도변화에 의한 밀도 변화가 커야 한다.
  2. 액면은 항상 수평이 되어야 한다.
  3. 점도와 팽창계수가 작아야 한다.
  4. 모세관 현상이 적어야 한다.
(정답률: 68%)
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52. 베르누이 방정식을 적용할 수 있는 가정으로 옳게 나열된 것은?

  1. 무마찰, 압축성유체, 정상상태
  2. 비점성유체, 등유속, 비정상상태
  3. 뉴턴유체, 비압축성유체, 정상상태
  4. 비점성유체, 비압축성유체, 정상상태
(정답률: 76%)
  • 베르누이 방정식은 유체의 운동에 대한 기본적인 방정식으로, 유체의 속도, 압력, 밀도 등의 변수를 이용하여 유체의 운동을 설명하는 방정식입니다. 이 방정식을 적용할 수 있는 가정은 다음과 같습니다.

    1. 비점성유체: 베르누이 방정식은 유체의 점성력을 고려하지 않기 때문에, 점성력이 작은 비점성유체에 대해서만 적용할 수 있습니다.

    2. 비압축성유체: 베르누이 방정식은 유체의 밀도가 일정하다는 가정을 기반으로 하기 때문에, 비압축성유체에 대해서만 적용할 수 있습니다.

    3. 정상상태: 베르누이 방정식은 유체의 운동이 정상상태일 때 적용할 수 있습니다. 즉, 유체의 속도, 압력, 밀도 등의 변수가 시간에 따라 변하지 않는 경우에만 적용할 수 있습니다.

    따라서, "비점성유체, 비압축성유체, 정상상태"가 옳은 가정으로 나열된 것입니다.
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53. 내경 10cm의 관에 물이 흐를 때 피토관에 의해 측정된 유속이 5m/s이라면 유량은?

  1. 19kg/s
  2. 29kg/s
  3. 39kg/s
  4. 49kg/s
(정답률: 59%)
  • 유속과 유량은 다른 개념입니다. 유속은 단위 시간당 유체가 흐르는 거리를 말하며, 유량은 단위 시간당 유체의 양을 말합니다. 따라서 유량을 구하기 위해서는 유속과 단면적을 곱해야 합니다.

    유량 = 유속 x 단면적

    단면적은 내경 10cm의 관의 단면적을 구해야 합니다. 내경 10cm는 반지름이 5cm인 원형 단면을 가지므로, 단면적은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    단면적 = π x 반지름^2 = 3.14 x 5^2 = 78.5cm^2

    따라서 유량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    유량 = 유속 x 단면적 = 5m/s x 78.5cm^2 = 392.5cm^3/s

    여기서 cm^3을 m^3으로 변환해야 합니다. 1m^3은 1,000,000cm^3이므로,

    유량 = 392.5cm^3/s = 0.0003925m^3/s

    마지막으로 kg/s로 변환해야 합니다. 물의 밀도는 1g/cm^3이므로, 1m^3당 물의 질량은 1000kg입니다. 따라서

    유량 = 0.0003925m^3/s x 1000kg/m^3 = 0.3925kg/s

    소수점을 버리면 0.39kg/s가 나오지만, 반올림하여 정답은 "39kg/s"입니다.
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54. 가스분석계에 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 적정한 시료가스의 채취장치가 필요하다.
  2. 선택성에 대한 고려가 필요 없다.
  3. 시료가스의 온도 및 압력의 변화로 측정오차를 유발할 우려가 있다.
  4. 계기의 교정에는 화학분석에 의해 검정된 표준시료 가스를 이용한다.
(정답률: 79%)
  • 선택성에 대한 고려가 필요 없다는 설명이 틀린 것입니다. 가스분석계는 측정하고자 하는 가스의 특정 성분만을 측정하기 위해 설계되어 있기 때문에, 다른 성분들과의 선택성을 고려해야 합니다. 예를 들어, 산소 분석을 위한 가스분석계에서 질소와 같은 다른 성분들이 존재할 경우, 이들이 산소의 측정에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 선택성을 고려하여 적절한 필터링이나 분리 기술 등을 사용하여 측정 오차를 최소화해야 합니다.
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55. 유속 측정을 위해 피토관을 사용하는 경우 양쪽 관 높이의 차(△h)를 측정하여 유속(V)을 구하는데 이 때 V는 △h와 어떤 관계가 있는가?

  1. △h에 반비례
  2. △h의 제곱에 반비례
  3. √△h에 비례
  4. 1/△h에 비례
(정답률: 75%)
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56. 광고온계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정도가 높다.
  2. 넓은 측정온도(0~3,000℃) 범위를 갖는다.
  3. 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다.
  4. 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다.
(정답률: 57%)
  • 광고온계는 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정도가 높은 이유는, 측정 대상물체의 표면에서 방출되는 열을 측정하여 온도를 측정하기 때문입니다. 이는 대상물체와 직접적인 접촉이 필요하지 않으며, 따라서 측정 대상물체의 온도를 측정하는 데 있어서 개인 오차가 발생하지 않습니다. 또한 광고온계는 넓은 측정온도(0~3,000℃) 범위를 갖고 있어 다양한 대상물체의 온도를 측정할 수 있습니다. 또한 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크기 때문에 더욱 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 광고온계는 고온, 저온 등 다양한 온도 측정에 적합하며, 정확한 측정이 필요한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
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57. 다음 중 급열, 급랭에 약하며 이중 보호관 외관에 사용되는 비금속 보호관은? (단, 상용온도는 약 1,450℃이다.)

  1. 자기관
  2. 유리관
  3. 석영관
  4. 내열강
(정답률: 52%)
  • 상용온도가 약 1,450℃인 경우, 급열 및 급랭에 약한 비금속 보호관으로는 내구성이 부족하여 사용하기 어렵습니다. 이에 반해, 자기관은 내열성이 뛰어나며 급열 및 급랭에도 강합니다. 또한, 자기관은 이중 보호관 외관으로 사용되어 내부 유체의 오염을 방지할 수 있습니다. 또한, 자기관은 비교적 경제적이며 가볍고 취급이 용이합니다. 따라서, 상용온도가 약 1,450℃인 경우, 자기관이 가장 적합한 비금속 보호관으로 선택됩니다.
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58. 다음 측정방법 중 화학적 가스분석 방법은?

  1. 열전도율법
  2. 도전율법
  3. 적외선흡수법
  4. 연소열법
(정답률: 70%)
  • 화학적 가스분석 방법 중 연소열법은 가스 샘플을 연소시켜서 발생하는 열량을 측정하여 가스의 성분을 분석하는 방법입니다. 이 방법은 가스 샘플을 연소시켜서 발생하는 열량을 측정함으로써 가스 성분을 분석할 수 있습니다. 연소열법은 가스 샘플을 연소시켜서 발생하는 열량을 측정함으로써 가스 성분을 분석할 수 있습니다. 이 방법은 가스 샘플을 연소시켜서 발생하는 열량을 측정함으로써 가스 성분을 분석할 수 있습니다. 이 방법은 일반적으로 공기 중의 산소와 연소시켜서 발생하는 열량을 측정하는데 사용됩니다. 연소열법은 가스 샘플의 성분 분석뿐만 아니라, 연료의 열량 측정에도 사용됩니다. 이 방법은 정확하고 신뢰성이 높은 분석 방법 중 하나입니다.
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59. 조리개부가 유선형에 가까운 형상으로 설계되어 축류의 영향을 비교적 적게 받게 하고 조리개에 의한 압력손실을 최대한으로 줄인 조리개 형식의 유량계는?

  1. 원판(Disc)
  2. 벤투리(Venturi)
  3. 노즐(Nozzle)
  4. 오리피스(Orifice)
(정답률: 66%)
  • 조리개부가 유선형에 가까운 형상으로 설계되어 축류의 영향을 비교적 적게 받게 하고 조리개에 의한 압력손실을 최대한으로 줄인 조리개 형식의 유량계는 벤투리(Venturi)입니다. 벤투리는 유체가 흐르는 관의 중간 부분이 좁아지는 형태로, 유체가 좁아진 부분을 통과할 때 유속이 증가하고 압력이 감소합니다. 이를 이용하여 유량을 측정하는데, 유체가 좁아진 부분에서의 유속과 압력을 측정하여 유량을 계산합니다. 벤투리는 유량계의 정확도가 높고, 압력손실이 적어 에너지 효율이 높은 장점이 있습니다. 따라서 산업 현장에서 널리 사용되고 있습니다.
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60. 자동제어장치에서 조절계의 입력신호 전송방법에 따른 분류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 전기식
  2. 수증기식
  3. 유압식
  4. 공기압식
(정답률: 63%)
  • 자동제어장치에서 조절계의 입력신호 전송방법에 따른 분류 중 가장 거리가 먼 것은 "수증기식"입니다. 이는 전기식, 유압식, 공기압식이 모두 전기, 유체, 공기 등을 이용하여 신호를 전송하는 반면, 수증기식은 수증기를 이용하여 신호를 전송하기 때문입니다.

    수증기식은 수증기 내부의 온도와 압력을 이용하여 입력신호를 전송합니다. 입력신호가 수증기 내부의 온도나 압력을 변화시키면, 이에 따라 수증기 내부의 수증기액이 증발하거나 응축되면서 압력이 변화합니다. 이렇게 변화된 압력은 전송선을 통해 조절계로 전달되어 입력신호로 사용됩니다.

    수증기식은 전기, 유체, 공기 등을 이용하는 다른 방식에 비해 전송 거리가 제한적이며, 정확도도 낮은 편입니다. 하지만 수증기식은 전기나 유체 등과 달리 폭발이나 화재 등의 위험이 없으며, 수증기액의 냉각이나 보충 등의 유지보수가 쉬운 장점이 있습니다. 따라서 수증기식은 환경이나 안전성이 중요한 분야에서 사용되고 있습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 최고안전사용온도 600℃ 이상의 고온용 무기질 보온재는?

  1. 펄라이트(Pearlite)
  2. 폼 유리(Foam Glass)
  3. 석면
  4. 규조토
(정답률: 78%)
  • 최고안전사용온도 600℃ 이상의 고온용 무기질 보온재 중에서 "펄라이트(Pearlite)"가 선택될 수 있는 이유는 다음과 같습니다.

    펄라이트는 철과 탄소로 이루어진 강철의 미세조직 중 하나로, 강철 내부에서 주로 나타나는 구조입니다. 이러한 펄라이트는 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있어, 고온용 보온재로 사용될 수 있습니다.

    또한, 펄라이트는 경제적이고 가벼운 재질로, 보온성 뿐만 아니라 내화성과 내식성도 우수합니다. 이러한 이유로 펄라이트는 고온용 보온재로 널리 사용되고 있습니다.

    반면에, 폼 유리는 내화성과 내식성이 뛰어나지만, 고온에서는 변형될 수 있습니다. 석면은 고온에서도 안정적인 성질을 가지지만, 건강에 해로운 물질로 분류되어 사용이 제한됩니다. 규조토는 내화성과 내식성이 뛰어나지만, 고온에서는 변형될 수 있습니다.

    따라서, 최고안전사용온도 600℃ 이상의 고온용 무기질 보온재 중에서 펄라이트가 선택될 수 있는 이유는 안정적인 고온성질과 경제성, 가벼움 등의 이점이 있기 때문입니다.
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62. 샤모트질(Chamotte) 벽돌의 주성분은?

  1. Al2O3, 2SiO2, 2H2O
  2. Al2O3, 7SiO2, H2O
  3. FeO, Cr2O3
  4. MgCO3
(정답률: 70%)
  • 샤모트질(Chamotte) 벽돌은 고온에 강한 내화물질로서, 주성분은 Al2O3, 2SiO2, 2H2O이다. 이는 고온에서 안정적인 성질을 가지며, 고온에서도 안정하게 유지되는 물질이기 때문이다. Al2O3은 내화물질의 주요 성분 중 하나로, 고온에서 안정적인 성질을 가지며, SiO2는 내화물질의 주요 성분 중 하나로, 고온에서도 안정하게 유지되는 물질이다. 또한, 2H2O는 샤모트질 벽돌의 제조 과정에서 사용되는 원료 중 하나로, 벽돌의 내화성을 높이는 역할을 한다. 따라서, Al2O3, 2SiO2, 2H2O는 샤모트질 벽돌의 주요 성분으로 사용되며, 고온에서 안정적인 성질을 가지는 내화물질을 만드는 데 중요한 역할을 한다.
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63. 에너지법에서 정의하는 에너지가 아닌 것은?

  1. 연료
  2. 열
  3. 원자력
  4. 전기
(정답률: 82%)
  • 에너지법에서 정의하는 에너지란, 물리적 또는 화학적인 형태로 존재하는 열, 전기, 운동, 위치 등의 형태를 말합니다. 이러한 에너지는 다양한 형태로 변환되며, 인간의 삶과 생활에 매우 중요한 역할을 합니다.

    그러나 원자력은 에너지법에서 정의하는 에너지가 아닙니다. 원자력은 원자핵의 붕괴나 핵융합 등의 과정을 통해 발생하는 에너지로, 물리학적인 형태의 에너지입니다. 따라서 에너지법에서는 원자력을 에너지로 정의하지 않습니다.

    하지만 원자력은 전기 생산에 매우 중요한 역할을 합니다. 원자력 발전소에서는 핵분열로 열을 발생시켜 전기를 생산합니다. 따라서 원자력은 에너지법에서 정의하는 에너지는 아니지만, 전기 생산에 있어서는 매우 중요한 역할을 합니다.
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64. 단열효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열확산계수가 작아진다.
  2. 열전도계수가 작아진다.
  3. 노 내 온도가 균일하게 유지된다.
  4. 스폴링 현상을 촉진시킨다.
(정답률: 79%)
  • 단열효과란 열이나 전기가 특정한 물질을 통과할 때, 그 물질의 열전도계수나 열확산계수가 작아져서 열이나 전기가 통과하는 속도가 느려지는 현상을 말한다. 이러한 현상은 열이나 전기가 통과하는 물질의 내부 온도가 균일하게 유지되도록 하여, 외부 온도의 변화에 대한 영향을 최소화하는 역할을 한다. 따라서, "노 내 온도가 균일하게 유지된다."는 설명은 맞는 설명이다.

    그러나, "스폴링 현상을 촉진시킨다."는 설명은 틀린 설명이다. 스폴링 현상은 금속재료가 고온에서 냉각되면서 생기는 결함 현상으로, 금속재료의 내부에서 응력이 발생하여 결함이 생기는 것이다. 이러한 스폴링 현상은 단열효과와는 직접적인 연관이 없으며, 오히려 열전도계수나 열확산계수가 작아져서 열이나 전기가 통과하는 속도가 느려지는 단열효과는 스폴링 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 따라서, "스폴링 현상을 촉진시킨다."는 설명은 틀린 설명이다.
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65. 에너지이용합리와법에 따라 1년 이하 징역 또는 1천만 원 이하의 벌금기준에 해당하는 자는?

  1. 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자
  2. 생산 또는 판매 금지명령을 위반한 자
  3. 검사대상기기 조종자를 선임하지 아니한 자
  4. 효율관리기자재에 대한 에너지사용량의 측정결과를 신고하지 아니한 자
(정답률: 64%)
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66. 에너지이용합리와법에 따라 에너지다소비사업자가 함은 연료, 열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 몇 티오이(TOE) 이상인가?

  1. 1,000
  2. 1,500
  3. 2,000
  4. 3,000
(정답률: 83%)
  • 에너지이용합리와법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따르면, 연료, 열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 2,000 티오이(TOE) 이상인 경우, 해당 기업은 에너지다소비사업자로 분류됩니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "2,000"입니다. 이 법은 에너지 소비를 줄이고 친환경적인 에너지 이용을 촉진하기 위한 것으로, 기업들은 이를 준수하여 에너지 효율성을 높이는 노력을 해야 합니다.
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67. 보온재, 단열재 및 보랭재 등을 구분하는 기준은?

  1. 연전도율
  2. 안전사용온도
  3. 압력
  4. 내화도
(정답률: 73%)
  • 보온재, 단열재 및 보랭재는 모두 열을 차단하여 온도를 유지하거나 조절하는 재료입니다. 이러한 재료를 구분하는 기준 중 하나는 안전사용온도입니다. 안전사용온도란, 해당 재료가 사용될 수 있는 최대 온도를 의미합니다. 이는 재료의 내화도, 연전도율, 압력 등과 함께 고려되어야 합니다. 그러나 안전사용온도는 이러한 요소들 중에서도 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 이는 재료가 사용될 환경에서 발생할 수 있는 온도 변화에 대한 안전성을 보장하기 위함입니다. 따라서, 보온재, 단열재 및 보랭재를 선택할 때는 해당 재료의 안전사용온도를 고려하여야 합니다. 이를 고려하지 않으면, 재료가 사용될 환경에서 안전성 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서, 안전사용온도는 이러한 재료를 구분하는 중요한 기준 중 하나입니다.
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68. 용광로에 장입하는 코크스의 역할이 아닌 것은?

  1. 철광석 중의 황분을 제거
  2. 가스상태로 선철 중에 흡수
  3. 선철을 제조하는 데 필요한 열원을 공급
  4. 연소 시 환원성 가스를 발생시켜 철의 환원을 도모
(정답률: 60%)
  • 용광로는 철광석을 선철로 만드는 과정에서 사용되는 장비입니다. 이때 장입되는 코크스는 선철 제조에 필요한 열원을 공급하고, 연소 시 환원성 가스를 발생시켜 철의 환원을 도모합니다. 따라서 "가스상태로 선철 중에 흡수"와 "선철을 제조하는 데 필요한 열원을 공급"은 코크스의 역할입니다. 반면에 "철광석 중의 황분을 제거"는 코크스와는 직접적인 연관이 없는 과정입니다. 철광석 중에는 황분이 함유되어 있을 수 있는데, 이를 제거하기 위해서는 다른 과정이 필요합니다. 따라서 "철광석 중의 황분을 제거"는 코크스의 역할이 아닙니다.
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69. 에너지이용합리와법에 따라 에너지 사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량 등의 사항을 언제까지 신고하여야 하는가?

  1. 매년 1월 31일
  2. 매년 3월 31일
  3. 매년 6월 30일
  4. 매년 12월 31일
(정답률: 81%)
  • 에너지이용합리와법에 따라 에너지 사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지소비사업자는 매년 1월 31일까지 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량 등의 사항을 신고하여야 합니다. 이는 에너지이용합리와법 제15조에 규정된 내용으로, 에너지소비사업자들이 에너지를 효율적으로 사용하도록 유도하고, 에너지 사용량을 감소시키기 위한 대책을 수립하기 위함입니다. 매년 1월 31일까지 신고를 하면, 정부는 이를 기반으로 에너지 사용량이 많은 업종이나 기업을 선정하여 에너지 절감을 위한 지원을 하게 됩니다. 따라서, 에너지소비사업자들은 매년 1월 31일까지 신고를 하여 정부의 지원을 받을 수 있도록 노력해야 합니다.
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70. 민간사업 주관자 중 에너지 사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 사업자의 기준은?

  1. 연간 연료 및 열을 2천TOE 이상 사용하거나 전력을 5백만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
  2. 연간 연료 및 열을 3천TOE 이상 사용하거나 전력을 1천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
  3. 연간 연료 및 열을 5천TOE 이상 사용하거나 전력을 2천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
  4. 연간 연료 및 열을 1만TOE 이상 사용하거나 전력을 4천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
(정답률: 70%)
  • 민간사업 주관자 중 에너지 사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 사업자의 기준은 "연간 연료 및 열을 5천TOE 이상 사용하거나 전력을 2천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자" 입니다. 이는 에너지 사용량이 많은 대규모 시설을 운영하려는 사업자들이 에너지 사용계획을 수립하여 적극적으로 에너지 절약을 추진하도록 유도하기 위한 것입니다. 이러한 대규모 시설들은 에너지 사용량이 많기 때문에 에너지 절약을 통해 경제적인 이익을 얻을 수 있으며, 동시에 에너지 절약을 통해 환경보호에도 기여할 수 있습니다. 따라서 이러한 대규모 시설들은 에너지 사용계획을 수립하여 적극적으로 에너지 절약을 추진해야 합니다.
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71. 에너지이용합리와법에 따라 국가에너지절약추진위원회의 당연직 위원에 해당되지 않는 자는?

  1. 한국전력공사 사장
  2. 국무조정실 국무2차장
  3. 고용노동부차관
  4. 한국에너지공단 이사장
(정답률: 73%)
  • 에너지이용합리와법은 국가의 에너지 절약 및 에너지 효율성 증진을 위한 법률입니다. 이에 따라 국가에너지절약추진위원회는 에너지 절약 및 에너지 효율성 증진을 위한 다양한 정책을 수립하고 추진하는 기관입니다. 이 위원회의 당연직 위원에 해당되지 않는 자는 고용노동부차관입니다. 고용노동부는 노동 관련 정책을 총괄하는 기관으로, 에너지 절약 및 에너지 효율성 증진과는 직접적인 연관성이 적기 때문입니다. 따라서 고용노동부차관은 국가에너지절약추진위원회의 당연직 위원에 해당되지 않습니다.
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72. 다음 중 최고안전사용온도가 가장 높은 보온재는?

  1. 탄화 코르트
  2. 폴리스틸렌 발포제
  3. 폼글라스
  4. 세라믹 파이버
(정답률: 80%)
  • 세라믹 파이버는 최고안전사용온도가 가장 높은 보온재 중 하나입니다. 이는 세라믹 파이버가 고온에서도 안정적으로 사용될 수 있는 높은 내열성을 가지고 있기 때문입니다. 세라믹 파이버는 주로 고온에서 발생하는 열을 차단하고 보온하는 역할을 하며, 이는 고온에서도 안전하게 사용될 수 있음을 의미합니다. 또한 세라믹 파이버는 내화성이 뛰어나기 때문에 화재 발생 시에도 안전하게 사용될 수 있습니다. 이러한 특징들로 인해 세라믹 파이버는 철강, 유리, 석유화학 등의 산업에서 널리 사용되고 있습니다.
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73. 진주암, 흑석 등을 소성, 팽창시켜 다공질로 하여 접착제와 석면 등과 같은 무기질섬유를 배합하여 성형한 것은?

  1. 유리면
  2. 펄라이트
  3. 석고
  4. 규산칼슘
(정답률: 77%)
  • 펄라이트는 천연 광물인 진주암이나 흑석 등을 고온에서 소성, 팽창시켜 다공질로 만든 것입니다. 이러한 특성으로 인해 경량성과 단열성이 뛰어나며, 무기질 섬유와의 배합으로 인해 내화성과 내구성이 높아지는 장점이 있습니다. 또한, 접착제와 석면 등과 같은 무기질 섬유와의 결합력이 높아져서 제품의 안정성과 내구성을 높일 수 있습니다. 따라서, 건축재료나 단열재료 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.
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74. 에너지이용합리와법에 따라 규정된 검사의 종류와 적용대상의 연결로 틀린 것은?

  1. 용접검사 : 동체ㆍ경판 및 이와 유사한 부분을 용접으로 제조하는 경우의 검사
  2. 구조검사 : 강판, 관 또는 주물류를 용접, 확대, 조립, 주조 등에 따라 제조하는 경우의 검사
  3. 개조검사 : 증기보일러의 온수보일러로 개조하는 경우의 검사
  4. 재사용검사 : 사용 중 연속 재사용하고자 하는 경우의 검사
(정답률: 59%)
  • 정답은 "재사용검사 : 사용 중 연속 재사용하고자 하는 경우의 검사"입니다. 이유는 에너지이용합리와법에 따라 규정된 검사의 종류와 적용대상은 모두 올바르게 나열되어 있습니다. 하지만 재사용검사는 사용 후에 재사용하고자 하는 경우에 해당하는 검사이며, 사용 중에 연속적으로 재사용하는 경우에는 해당되지 않습니다. 따라서 "사용 중 연속 재사용하고자 하는 경우"라는 부분이 잘못되었습니다.
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75. 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브로 리프트식과 스윙식으로 대별되는 것은?

  1. 회전밸브
  2. 게이트밸브
  3. 체크밸브
  4. 앵글밸브
(정답률: 87%)
  • 체크밸브는 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브입니다. 리프트식과 스윙식으로 대별되며, 유체가 흐르는 방향에 따라 밸브가 열리고 닫힙니다. 유체가 역류하면 밸브가 닫혀서 유체가 되돌아가지 못하도록 막아줍니다. 이러한 기능으로 인해 체크밸브는 유체의 흐름을 제어하는데 매우 유용하게 사용됩니다. 회전밸브는 회전축을 중심으로 회전하면서 유체의 흐름을 제어하는 밸브이고, 게이트밸브는 게이트를 들어올리거나 내리면서 유체의 흐름을 제어합니다. 앵글밸브는 유체의 흐름을 90도로 꺾어주는 밸브입니다. 이러한 밸브들도 유체의 흐름을 제어하는데 사용되지만, 역류를 방지하는 기능은 체크밸브에만 있습니다.
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76. 산업통상자원부장관의 에너지손실요인을 줄이기 위한 개선명령을 정당한 사유 없이 이행하지 아니한 자에 대한 1회 위반 시 과태료 부과 금액은?

  1. 10만원
  2. 50만원
  3. 100만원
  4. 300만원
(정답률: 73%)
  • 산업통상자원부장관의 에너지손실요인을 줄이기 위한 개선명령은 에너지 절약 및 환경 보호를 위한 중요한 법적 규제입니다. 이에 따라 개선명령을 이행하지 않는 경우, 법적 책임을 지게 됩니다. 이러한 위반에 대한 과태료는 위반 행위의 성격과 경중, 그리고 위반자의 경력 등을 고려하여 산정됩니다. 따라서, 1회 위반 시 과태료 부과 금액이 300만원인 것은, 산업통상자원부장관의 개선명령을 이행하지 않는 것이 중대한 위반 행위로 간주되며, 이에 따른 법적 책임을 강하게 부과하기 위한 것입니다. 또한, 이러한 과태료 부과는 위반자에게 경각심을 심어주고, 에너지 절약 및 환경 보호에 대한 의식을 높이기 위한 목적도 있습니다.
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77. 마그네시아 벽돌에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 마그네사이트 또는 수산화마그네슘을 주원료로 한다.
  2. 산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다.
  3. 열팽창성이 크며 스폴링이 약하다.
  4. 1,500℃ 이상으로 가열하여 소성한다.
(정답률: 62%)
  • 마그네시아 벽돌은 마그네사이트 또는 수산화마그네슘을 주원료로 하며, 1,500℃ 이상으로 가열하여 소성된다. 이 벽돌은 열팽창성이 크지만 스폴링이 약하다는 특징을 가지고 있다. 하지만 주어진 보기에서는 "산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다"고 설명되어 있는데, 이는 틀린 설명이다. 실제로 마그네시아 벽돌은 알칼리성 벽돌로 분류되며, 비중과 열전도율이 크다는 특징은 산성 벽돌에 해당한다. 따라서, "산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다"는 설명은 틀린 것이다.
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78. 셔틀요(Shuttle Kiln)의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다.
  2. 급랭파가 생기지 않을 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.
  3. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다.
  4. 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다.
(정답률: 78%)
  • 셔틀요(Shuttle Kiln)은 대차를 이용하여 제품을 이동시키는 가마로, 대량 생산이 가능하며 작은 공간에서도 사용이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다는 것은 대차를 이용하여 제품을 이동시키는 과정에서 작업자가 많은 노력을 들여야 하기 때문이다. 또한 대차를 이용하여 제품을 이동시키는 과정에서 제품이 손상될 가능성도 있으며, 이로 인해 생산량이 감소할 수도 있다. 따라서 셔틀요를 사용할 때는 작업자의 안전과 생산성을 고려하여 적절한 대책을 마련해야 한다.
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79. 에너지법에 따라 국가에너지 기본계획 및 에너지 관련 시책의 효과적인 수립ㆍ수행을 한 에너지 총조사는 몇 년을 주기로 하여 실시하는가?

  1. 1년마다
  2. 2년마다
  3. 3년마다
  4. 4년마다
(정답률: 77%)
  • 에너지 총조사는 국가에너지 기본계획 및 에너지 관련 시책의 효과적인 수립ㆍ수행을 위해 실시되는 것입니다. 이러한 총조사는 에너지 분야의 현황과 문제점을 파악하고, 이를 해결하기 위한 방안을 제시하는 중요한 역할을 합니다. 따라서 이러한 총조사는 일정한 주기로 실시되어야 합니다.

    그리고 에너지 분야는 기술의 발전과 함께 빠르게 변화하고 있습니다. 이에 따라 에너지 총조사도 빠르게 변화하고 있으며, 최신 동향과 문제점을 파악하기 위해서는 일정한 주기로 실시되어야 합니다. 이러한 이유로 에너지 총조사는 3년마다 실시되고 있습니다. 이를 통해 국가 에너지 정책의 효과적인 수립과 실행이 가능해지며, 지속적인 개선과 발전이 이루어질 수 있습니다.
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80. 내화도가 높고 용융점 부근까지 하중에 견디기 때문에 각종 가마의 천장에 주로 사용되는 내화물은?

  1. 규석내화물
  2. 납석내화물
  3. 샤모트내화물
  4. 마그네시아내화물
(정답률: 60%)
  • 규석내화물은 규석이라는 천연 광물을 주 원료로 사용하여 만들어진 내화물입니다. 규석은 알루미늄과 규산염 등의 물질로 이루어져 있어 내화성이 뛰어나며, 높은 내화도와 내열성을 가지고 있습니다. 또한 규석내화물은 용융점이 높아 고온에서도 변형되지 않고, 내화물 중에서도 가장 높은 내화성을 가지고 있어 각종 가마의 천장 등 고온환경에서 사용되는 내화물로 적합합니다. 또한 규석내화물은 가공이 용이하고, 내화물 중에서도 비교적 저렴한 가격으로 구매할 수 있어 많은 산업분야에서 사용되고 있습니다. 따라서 규석내화물은 내화성과 내열성이 뛰어나고, 가공이 용이하며 비교적 저렴한 가격으로 구매할 수 있어 각종 가마의 천장 등 고온환경에서 사용되는 내화물로 가장 적합한 선택지입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러 배기가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배기가스 열손실은 같은 연소 조건일 경우에 연소가스량이 적을수록 작아진다.
  2. 배기가스의 열량을 회수하기 위한 방법으로 급수예열기와 공기예열기를 적용한다.
  3. 배기가스의 열량을 회수함에 따라 배기가스의 온도가 낮아지고 효율이 상승하지만 16℃ 이상부터는 효율이 일정하다.
  4. 배기가스 온도는 발생증기의 포화온도 이하로 낮출 수 없어 보일러의 증기압력이 높아짐에 따라 배기가스 손실도 크다.
(정답률: 57%)
  • 틀린 것은 "배기가스 온도는 발생증기의 포화온도 이하로 낮출 수 없어 보일러의 증기압력이 높아짐에 따라 배기가스 손실도 크다."입니다. 보일러 배기가스의 온도는 일정한 범위 내에서 회수함으로써 효율을 높일 수 있습니다. 하지만 보일러의 증기압력이 높아질수록 배기가스의 온도를 더 낮출 수 없어서 배기가스 손실이 커지는 것은 맞지만, 이는 배기가스의 열량 회수와는 직접적인 관련이 없습니다.
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82. 줄-톰슨계수(Joule-Thomson Coefficient, μ)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. μ가 (-)일 때 기체가 팽창함에 따라 온도는 내려간다.
  2. μ가 (+)일 때 기체가 팽창해도 온도는 일정하다.
  3. μ의 부호는 온도의 함수이다.
  4. μ의 부호는 열량의 함수이다.
(정답률: 78%)
  • 줄-톰슨계수(Joule-Thomson Coefficient, μ)는 기체가 등압과정에서 팽창 또는 압축될 때 온도 변화를 나타내는 상수이다. μ의 부호는 온도의 함수이다. 이는 기체의 내부 에너지와 열역학적 상태에 따라 결정되기 때문이다. μ가 (-)일 때 기체가 팽창함에 따라 온도는 내려간다. 이는 기체 내부의 분자 운동 에너지가 감소하면서 온도가 낮아지기 때문이다. 반면, μ가 (+)일 때 기체가 팽창해도 온도는 일정하다. 이는 기체 내부의 분자 운동 에너지가 증가하면서 온도가 일정하게 유지되기 때문이다. 따라서, μ의 부호는 기체의 열역학적 상태와 온도에 따라 달라지며, 이는 기체의 물리적 특성을 이해하는 데 중요한 역할을 한다.
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83. 다음 중 사이폰 관(Siphon Tube)가 관련이 있는 것은?

  1. 수면계
  2. 안전밸브
  3. 압력계
  4. 어큐물레이터
(정답률: 61%)
  • 사이폰 관은 압력계와 관련이 있습니다. 압력계는 압력을 측정하는 기기로, 사이폰 관을 이용하여 압력을 측정합니다. 사이폰 관은 높은 곳에서 낮은 곳으로 액체를 이동시키는데 사용되는 관으로, 압력계에서는 이 사이폰 관을 이용하여 압력을 측정합니다. 압력계는 일반적으로 액체나 기체의 압력을 측정하는데 사용되며, 산업 현장에서는 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 사이폰 관은 압력계와 밀접한 관련이 있으며, 압력계의 정확한 측정을 위해서는 사이폰 관의 상태와 위치 등을 적절히 조절해야 합니다.
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84. 맞대기 용접은 용접방법에 따라서 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 그루브의 형상은? (단, 자동용접은 제외한다.)

  1. V형
  2. H형
  3. R형
  4. A형
(정답률: 80%)
  • 맞대기 용접은 용접할 부위를 그루브 형태로 만들어서 용접을 하는 방법이다. 그루브의 형상은 용접할 판의 두께와 용접방법에 따라 결정된다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에는 그루브의 형상이 중요하다. 이유는 판의 두께가 두꺼울수록 용접할 때 발생하는 열이 많아지기 때문이다. 따라서 그루브의 형상이 적절하지 않으면 용접할 때 발생하는 열로 인해 변형이 심해지거나 용접이 제대로 되지 않을 수 있다.

    그루브의 형상 중에서 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 형상은 "H형"이다. H형 그루브는 판의 두께가 두꺼울수록 적합하며, 용접할 때 발생하는 열로 인한 변형을 최소화할 수 있다. 또한, H형 그루브는 용접할 부위를 안정적으로 고정시킬 수 있어 용접의 정확성을 높일 수 있다. 따라서, 판의 두께가 50mm 이상인 경우에는 H형 그루브를 사용하는 것이 적합하다.
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85. 보일러의 용기에 판 두께가 12mm, 용접길이가 230cm인 판을 맞대기 용접했을 때 45,000kg의 인장하중이 작용한다면 인장응력은?

  1. 100kg/cm2
  2. 145kg/cm2
  3. 163kg/cm2
  4. 255kg/cm2
(정답률: 61%)
  • 인장응력은 인장하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산됩니다. 이 문제에서는 판의 두께와 용접길이를 이용하여 단면적을 구해야 합니다.

    먼저, 맞대기 용접을 한 부분의 단면적을 구해야 합니다. 맞대기 용접을 한 부분은 두 판이 겹쳐져 있으므로, 두께가 24mm가 됩니다. 따라서, 단면적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    단면적 = 두께 × 용접길이
    = 24mm × 230cm
    = 5,520mm²

    다음으로, 인장응력을 계산할 수 있습니다. 인장하중은 45,000kg이므로, 인장응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    인장응력 = 인장하중 ÷ 단면적
    = 45,000kg ÷ 5,520mm²
    = 8.152kg/mm²
    ≈ 163kg/cm²

    따라서, 정답은 "163kg/cm²"입니다.
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86. 원통형 보일러의 특징이 아닌 것은?

  1. 구조가 간단하고 취급이 용이하다.
  2. 부하변동에 의한 압력변화가 적다.
  3. 보유량이 적어 파열 시 피해가 적다.
  4. 고압 및 대용량에는 부적당하다.
(정답률: 59%)
  • 원통형 보일러의 특징 중 보유량이 적어 파열 시 피해가 적다는 것은 옳지 않은 특징입니다. 원통형 보일러는 보일러 내부에 물을 저장하는 용기가 원통형으로 되어 있으며, 이 용기의 크기에 따라 보유량이 결정됩니다. 따라서 보유량이 적다는 것은 용기의 크기가 작아서 물을 적게 저장할 수 있다는 것을 의미합니다. 이는 보일러의 운전 중 부하 변동이 크거나 급격한 상황에서는 물의 공급이 부족해져 보일러 내부의 온도와 압력이 급격하게 상승할 수 있으며, 이는 보일러 파열 등의 큰 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 보유량이 적은 원통형 보일러는 고압 및 대용량에는 부적당하며, 안전성이 떨어질 수 있다는 단점이 있습니다.
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87. 보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀폐 보존방식이다.
  2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.
  3. 2~3개월의 단기보존에 사용된다.
  4. 보일러수는 pH가 6 정도로 유지되도록 한다.
(정답률: 82%)
  • 보일러의 만수보존법은 보일러 내부에 있는 물을 오랫동안 보존하기 위한 방법으로, 밀폐 보존방식을 사용한다. 이 방식은 보일러 내부에 공기나 물이 새어나가지 않도록 하여 녹이나 부식을 방지하고, 보일러 내부의 물이 오랫동안 사용 가능하도록 한다. 따라서 겨울철 동결에 주의하여야 하며, 2~3개월의 단기보존에 사용된다.

    하지만, 이 방식에서 가장 중요한 것은 보일러수의 pH를 6 정도로 유지하는 것이다. 보일러 내부에서는 물과 금속이 접촉하여 부식이 발생할 수 있기 때문에, pH를 조절하여 부식을 방지한다. pH가 6 정도면 물의 산성도와 알칼리도가 균형을 이루어 부식을 방지할 수 있다. 따라서 보일러의 만수보존법에서는 pH 조절이 가장 중요한 요소 중 하나이다.
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88. 육용강제 보일러에서 동체의 최소 두께에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 안지름이 900mm 이하인 것은 6mm (단, 스테이를 부착할 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과, 1350mm 이하의 것을 8mm
  3. 안지름이 1,350mm 초과 1,850mm 이하의 것은 10mm
  4. 안지름이 1,850mm 초과하는 것은 12mm
(정답률: 76%)
  • 안지름이 작을수록 보일러 내부의 압력이 높아지기 때문에, 안전성을 고려하여 최소 두께를 규정하게 됩니다. 따라서, 안지름이 900mm 이하인 경우에는 6mm의 최소 두께가 필요합니다. 이는 안지름이 작을수록 내부 압력이 높아지기 때문에, 두께를 더 두껍게 해야 안전성을 확보할 수 있기 때문입니다. 하지만, 스테이를 부착할 경우에는 안전성을 높일 수 있으므로, 6mm의 최소 두께로 충분합니다. 따라서, 안지름이 900mm 이하인 경우에는 스테이를 부착할 경우를 제외하고는 6mm의 최소 두께가 필요합니다.
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89. 보일러 급수처리 중 사용목적에 따른 청관제의 연결로 틀린 것은?

  1. pH : 조정제 : 암모니아
  2. 연화제 : 인산소다
  3. 탈산소제: 히드라진
  4. 가성취화방지제 : 아황산소다
(정답률: 52%)
  • 가성취화방지제인 아황산소다는 보일러 급수처리 중 사용목적에 따른 청관제의 연결로 틀린 것입니다. 이유는 아황산소다는 보일러 급수처리에서 산성화 방지를 위해 사용되는 알칼리성 화학물질입니다. 따라서 가성취화방지제가 아닌 산성화 방지제로 분류되어야 합니다. pH 조정제인 암모니아는 보일러 급수의 pH를 조절하여 산성화나 알칼리화를 방지하고, 연화제인 인산소다는 보일러 급수 내의 녹슬이나 슬러지 형성을 방지합니다. 탈산소제인 히드라진은 보일러 급수 내의 산화물질을 제거하여 부식을 방지하고, 가성취화방지제는 보일러 급수 내의 산화물질과 화학 반응하여 발생하는 냄새와 부식을 방지합니다.
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90. 보일러의 효율을 입ㆍ출열법에 의하여 계산하려고 할 때, 입열항목에 속하지 않는 것은?

  1. 연료의 현열
  2. 연소가스의 현열
  3. 공기의 현열
  4. 연료의 발열량
(정답률: 47%)
  • 보일러의 효율을 입ㆍ출열법에 의하여 계산할 때, 입열항목에는 연료의 현열, 연소가스의 현열, 공기의 현열이 포함됩니다. 그러나 연소가스의 현열은 입열항목에 속하지 않습니다. 이는 연소가스의 현열이 보일러 내부에서 발생하는 열의 양이 아니기 때문입니다. 연소가스의 현열은 연료가 연소되어 발생하는 열로, 보일러 내부에서 연료가 연소되어 발생하는 열의 양을 계산할 때 사용됩니다. 따라서 보일러의 효율을 계산할 때는 연료의 현열, 공기의 현열, 연료의 발열량을 고려해야 합니다.
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91. 향류열교환기 대수평균온온도차가 300℃, 열관류율이 15kcal/m2ㆍhㆍ℃, 열교환면적이 8m2일 때 열교환 열량은?

  1. 16,000kcal/h
  2. 26,000kcal/h
  3. 36,000kcal/h
  4. 46,000kcal/h
(정답률: 62%)
  • 향류열교환기의 열교환 열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    열량 = 열관류율 × 열교환면적 × 대수평균온온도차

    여기서 주어진 값에 대입하면 다음과 같습니다.

    열량 = 15kcal/m²·h·℃ × 8m² × 300℃
    = 36,000kcal/h

    따라서, 정답은 "36,000kcal/h" 입니다.
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92. 관 스테이를 용접으로 부착하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 용접의 다리길이를 10mm 이상으로 한다.
  2. 스테이의 끝은 판의 외면보다 안쪽에 있어야 한다.
  3. 관 스테이의 두께는 4mm 이상으로 한다.
  4. 스테이의 끝은 화염에 접촉하는 판의 바깥으로 5mm를 초과하여 돌출해서는 안 된다.
(정답률: 59%)
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93. 열매채보일러의 특징이 아닌 것은?

  1. 낮은 압력에서도 고온의 증기를 얻을 수 있다.
  2. 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요하다.
  3. 겨울철 동결의 우려가 적다.
  4. 안전관리상 보일러 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다.
(정답률: 64%)
  • 열매채보일러는 낮은 압력에서도 고온의 증기를 얻을 수 있는 특징이 있습니다. 또한 겨울철 동결의 우려가 적고 안전관리상 보일러 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다는 특징도 있습니다. 하지만 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요하지 않다는 것은 잘못된 정보입니다. 보일러 내부에서 물이 사용되기 때문에 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요합니다. 이는 보일러 내부의 부식을 방지하고 보일러의 수명을 연장시키는 역할을 합니다. 따라서, 열매채보일러의 특징 중 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요하지 않다는 것은 올바르지 않습니다.
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94. 열팽창에의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 것을 레스트레인트(Restraint)라 한다. 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 앵커(Anchor)
  2. 스토퍼(Stopper)
  3. 리지드(Rigid)
  4. 가이드(Guide)
(정답률: 70%)
  • 레스트레인트는 열팽창으로 인한 배관의 이동을 제한하는 장치로, 앵커, 스토퍼, 가이드 등이 해당된다. 그러나 리지드는 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는다. 리지드는 '단단한, 굳은'이라는 뜻으로, 배관의 이동을 제한하는 것이 아니라, 배관 자체가 단단하고 굳어있는 것을 의미한다. 따라서 리지드는 레스트레인트의 종류가 아니며, 앵커, 스토퍼, 가이드와 같은 레스트레인트와는 구분되어야 한다.
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95. 수관식 보일러에 속하지 않는 것은?

  1. 코르니쉬 보일러
  2. 바브콕 보일러
  3. 라몬트 보일러
  4. 벤손 보일러
(정답률: 58%)
  • 코르니쉬 보일러는 수관식 보일러가 아닙니다. 수관식 보일러는 수압을 이용하여 물을 보일링하는 방식의 보일러를 의미합니다. 하지만 코르니쉬 보일러는 연소 공기를 통해 연소를 일으키는 공기식 보일러입니다. 따라서 코르니쉬 보일러는 수관식 보일러에 속하지 않습니다. 바브콕 보일러, 라몬트 보일러, 벤손 보일러는 모두 수관식 보일러의 일종으로, 각각의 특징과 용도에 따라 사용되고 있습니다.
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96. 급수펌프인 인젝터의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.
  2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.
  3. 송수량의 조절이 용이하다.
  4. 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다.
(정답률: 45%)
  • 인젝터는 기계적인 부품이 적고 구조가 간단하여 소형에 사용될 수 있으며, 별도의 소요동력이 필요하지 않습니다. 또한 송수량의 조절이 용이하며, 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있습니다. 따라서, 인젝터는 경제적이고 효율적인 급수펌프로서 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다. 인젝터는 유체의 유속과 압력을 이용하여 작동하기 때문에, 유체의 특성에 따라 송수량이나 압력 등을 조절할 수 있습니다. 이러한 특징으로 인해, 인젝터는 다양한 용도에 적용될 수 있으며, 특히 고압 증기 발생 시스템에서 많이 사용됩니다.
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97. 다음 중 3kg/cm2g 압력의 증기 2.8ton/h를 공급하는 배관의 지름으로 가장 적합한 것은? (단, 증기의 비체적은 0.4709m3/kg이며, 평균 유속은 30m/s이다.)

  1. 1inch
  2. 3inch
  3. 4inch
  4. 5inch
(정답률: 32%)
  • 배관 내부의 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 배관의 단면적, v는 유속이다. 따라서 배관의 지름은 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = πr^2
    Q = 2.8 ton/h = 2800 kg/h = 2800/3600 m^3/s = 0.7778 m^3/s
    v = 30 m/s

    0.7778 = πr^2 × 30
    r = 0.052 m = 52 mm

    증기의 비체적은 0.4709 m^3/kg이므로, 1kg의 증기가 차지하는 부피는 0.4709 m^3이다. 따라서 3kg/cm^2g 압력의 증기의 밀도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = 3 kg/cm^2g = 4.9 kg/cm^2a
    ρ = P / (0.287 × 373) = 0.425 kg/m^3

    배관 내부의 유속이 30 m/s일 때, 레이놀즈 수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Re = ρvd / μ

    여기서 d는 배관의 직경이다. 증기의 동점도는 0.013 cP이므로, 레이놀즈 수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Re = 0.425 × 30 × 0.052 / (0.013 × 10^-3) = 5,210

    레이놀즈 수가 4,000 이상이면 배관 내부의 유동은 난류로 전환되어 유속이 불규칙해진다. 따라서 이 경우에는 배관 내부의 마찰 손실이 증가하게 된다.
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98. 리벳이음 대비 용접이음의 장점으로 옳은 것은?

  1. 이음효율이 좋다.
  2. 잔류응력이 발생되지 않는다.
  3. 진동에 대한 감쇠력이 높다.
  4. 응력집중에 대하여 민감하지 않다.
(정답률: 64%)
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99. 최고 사용압력이 7kgf/cm2인 증기용 강제보일러의 수압시험 압력은 얼마로 하여야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 10.1kgf/cm2
  2. 11.1kgf/cm2
  3. 12.1kgf/cm2
  4. 13.1kgf/cm2
(정답률: 46%)
  • 최고 사용압력이 7kgf/cm2인 증기용 강제보일러의 수압시험 압력은 안전성을 고려하여 최고 사용압력의 1.5배 이상이 되어야 합니다. 따라서, 7kgf/cm2 x 1.5 = 10.5kgf/cm2 이상의 압력으로 시험을 해야 합니다. 그러나, 보통의 경우에는 여유분을 두어 최고 사용압력의 2배 이상인 14kgf/cm2 이상의 압력으로 시험을 하기 때문에, 12.1kgf/cm2가 가장 적절한 답입니다.
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100. 보일러의 옥내에 설치하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불연성 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치한다.
  2. 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리는 0.3m 이상으로 한다.
  3. 연도의 외측으로부터 0.3m 이내에 있는 가연성 물체에 대하여는 금속 이외의 불연성 재료로 피복한다.
  4. 연료를 저장할 때에는 소형보일러의 경우 보일러 외측으로부터 1m 이상 거리를 두거나 반격벽으로 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리를 0.3m 이상으로 하는 것이 틀린 설명이다. 이는 올바른 설치 방법으로, 보일러가 작동 중에 발생하는 열에 의해 상부 구조물이 손상될 수 있기 때문이다. 또한, 구조물과의 거리가 충분하지 않으면 보일러 주변의 환기가 원활하지 않아 화재 위험이 증가할 수 있다. 따라서 보일러를 옥내에 설치할 때는 구조물과의 거리를 충분히 확보해야 한다.
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