에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2017-03-05)

에너지관리기사
(2017-03-05 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 프로판(C3H8) 5Nm3를 이론산소량으로 완전연소시켰을 때의 건연소 가스량은 몇 Nm3인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 67%)
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2. 다음 집진장치 중에서 미립자 크기에 관계없이 집진효율이 가장 높은 장치는?

  1. 세정 집진장치
  2. 여과 집진장치
  3. 중력 집진장치
  4. 원심력 집진장치
(정답률: 72%)
  • 여과 집진장치는 공기 중에 떠다니는 먼지와 미립자를 여과막을 통해 걸러내는 방식으로 작동합니다. 이러한 여과막은 미립자의 크기에 관계없이 작동하기 때문에, 미립자의 크기가 작은 경우에도 효율적으로 먼지를 걸러낼 수 있습니다. 또한 여과막의 구조와 재질에 따라 집진효율이 크게 달라질 수 있기 때문에, 고성능의 여과막을 사용하면 더욱 효율적인 집진이 가능합니다. 따라서 여과 집진장치는 미립자 크기에 관계없이 집진효율이 가장 높은 집진장치입니다.
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3. 연소 시 100℃에서 500℃로 온도가 상승하였을 경우 500℃의 열복사 에너지는 100℃에서의 열복사 에너지의 약 몇 배가 되겠는가?

  1. 16.2
  2. 17.1
  3. 18.5
  4. 19.3
(정답률: 50%)
  • 열복사 에너지는 온도에 따라 비례적으로 증가하므로, 온도가 5배 증가했을 때 열복사 에너지는 약 5배 증가한다. 따라서 500℃에서의 열복사 에너지는 100℃에서의 열복사 에너지의 약 5배가 된다. 이를 계산하면 18.5가 된다. 따라서 정답은 "18.5"이다.
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4. 고체연료의 연료비를 식으로 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 88%)
  • 고체연료의 연료비를 나타내는 식은 "" 이다. 이 식에서 C는 연료의 탄소 함량, H는 연료의 수소 함량, S는 연료의 황 함량, O는 연료의 산소 함량, N은 연료의 질소 함량을 나타낸다. 이 식은 연료의 화학식을 이용하여 연료의 열량을 계산하고, 이를 연료의 가격으로 나누어 연료비를 계산하는 것이다. 따라서 이 식은 고체연료의 연료비를 정확하게 계산할 수 있는 중요한 도구이다.
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5. 일산화탄소 1Nm3를 연소시키는데 필요한 공기량(Nm3)은 약 얼마인가?

  1. 2.38
  2. 2.67
  3. 4.31
  4. 4.76
(정답률: 63%)
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6. 기체연료의 특징으로 틀린 것은?

  1. 연소효율이 높다.
  2. 고온을 얻기 쉽다.
  3. 단위 용적당 발열량이 크다.
  4. 누출되기 쉽고 폭발의 위험성이 크다.
(정답률: 81%)
  • 기체연료는 고체연료나 액체연료보다 연소효율이 높고 고온을 얻기 쉬우며, 단위 용적당 발열량이 크다는 특징이 있다. 이는 기체연료가 분자 구조가 자유롭고 분자 간 거리가 멀어서 분자 운동에 의한 열 운동이 자유롭기 때문이다. 따라서 기체연료는 고체연료나 액체연료보다 발열량이 높고, 연소 시 발생하는 열이 더욱 강력하다. 이러한 특징으로 인해 기체연료는 고온과 높은 열량이 필요한 산업 분야에서 많이 사용되고 있다. 하지만 누출되기 쉽고 폭발의 위험이 크다는 단점도 있다. 따라서 기체연료를 다룰 때에는 안전에 대한 주의가 필요하다.
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7. 기체 연료의 저장방식이 아닌 것은?

  1. 유수식
  2. 고압식
  3. 가열식
  4. 무수식
(정답률: 82%)
  • 기체 연료의 저장 방식에는 유수식, 고압식, 가열식, 무수식이 있습니다. 유수식은 연료를 액체 상태로 저장하고, 고압식은 연료를 압축하여 저장합니다. 무수식은 연료를 고체 상태로 저장하는 방식입니다.

    하지만 가열식은 연료를 가열하여 저장하는 방식이 아닙니다. 가열식은 연료를 가열하여 연소시키는 방식으로, 연료를 저장하는 방식이 아닙니다. 따라서 정답은 가열식입니다.

    가열식은 연료를 가열하여 연소시키는 방식으로, 연료를 저장하는 방식이 아닙니다. 이 방식은 일반적으로 로켓 엔진 등에서 사용되며, 연료를 가열하여 연소시키는 과정에서 발생하는 가스를 추진력으로 이용합니다. 따라서 가열식은 연료를 저장하는 방식이 아니며, 다른 세 가지 방식과는 구분되는 특징을 가지고 있습니다.
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8. 어떤 열설비에서 연료가 완전연소하였을 경우 배기가스 내의 과잉 산소농도가 10%이었다. 이 때 연소기기의 공기비는 약 얼마인가?

  1. 1.0
  2. 1.5
  3. 1.9
  4. 2.5
(정답률: 59%)
  • 연소기기의 공기비란 연료와 공기의 비율을 의미합니다. 이 비율이 적절하지 않으면 연료가 완전연소되지 않아 배기가스 내에 과잉 산소가 발생합니다. 따라서 이 문제에서는 과잉 산소농도가 10%인 상황에서 연료와 공기의 비율을 구해야 합니다.

    과잉 산소농도가 10%이므로, 산소농도는 21%에서 10%만큼 감소한 19%가 됩니다. 이때 연료와 공기의 비율은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    공기비 = (공기량 / 연료량) = (100 / (100 + 과잉 산소량)) * (21 / 79)

    여기서 100은 연료량을 기준으로 한 비율이므로, 과잉 산소량을 더해줘야 합니다. 따라서 100 + 10 = 110이 됩니다. 또한, 공기와 연료의 비율은 공기량과 연료량의 비율과 같으므로, 공기량을 100으로 놓고 연료량을 구해줍니다. 따라서 연료량은 79이 됩니다.

    따라서 공기비는 (110 / 100) * (21 / 79) = 1.9가 됩니다. 따라서 정답은 "1.9"입니다.
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9. 부탄(C4H10) 1kg의 이론 습배기가스량은 약 몇 Nm3/kg인가?

  1. 10
  2. 13
  3. 16
  4. 19
(정답률: 41%)
  • 부탄(C4H10)은 탄화수소 중 하나로, 분자량은 58g/mol이다. 이론 습배기가스량은 연소 시 생성되는 가스의 양을 나타내는데, 부탄이 연소할 때 생성되는 가스는 CO2와 H2O이다. 이 때 생성되는 가스의 몰 비는 1:2이므로, 1mol의 부탄이 연소할 때 생성되는 이론 습배기가스량은 3mol이 된다.

    따라서 1kg의 부탄이 연소할 때 생성되는 이론 습배기가스량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1kg 부탄 = 1000g / 58g/mol = 17.24mol 부탄

    17.24mol 부탄 → 3 × 17.24mol = 51.72mol 이론 습배기가스

    이론 습배기가스량은 일반적으로 NTP(Normal Temperature and Pressure) 상태에서 측정되는데, 이 때 온도는 0℃(273K), 압력은 1기압(101.325kPa)이다. 따라서 이론 습배기가스량을 NTP 상태에서의 체적으로 환산하면 다음과 같다.

    51.72mol × 22.4L/mol × (273K / 273K) × (1atm / 101.325kPa) = 1242.6L

    즉, 부탄 1kg의 이론 습배기가스량은 약 1242.6L이 된다. 이를 1kg 당 체적으로 환산하면 다음과 같다.

    1242.6L / 1kg = 1.2426m
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10. 코크스 고온 건류온도(℃)는?

  1. 500~600
  2. 1000~1200
  3. 1500~1800
  4. 2000~2500
(정답률: 56%)
  • 코크스는 석탄 등의 화석연료를 고온에서 가열하여 제조하는 과정에서 생성되는 고정탄소를 함유한 물질입니다. 이 과정에서 코크스 고온 건류온도는 적절한 온도 범위 내에서 유지되어야 합니다. 너무 낮은 온도에서는 코크스의 품질이 저하되고, 너무 높은 온도에서는 코크스가 과도하게 연소되어 손실이 발생합니다. 따라서 적절한 코크스 고온 건류온도는 1000~1200℃로 설정됩니다. 이 범위에서 코크스는 안정적으로 제조되며, 고정탄소 함량이 높아지고 불순물 함량이 감소하여 품질이 향상됩니다. 또한, 이 온도 범위에서는 코크스의 내구성이 높아지므로, 코크스를 이용한 다양한 산업 분야에서 안정적인 사용이 가능합니다.
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11. 액화석유가스를 저장하는 가스설비의 내압성능에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 최대압력의 1.2배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없어야 한다.
  2. 최대압력의 1.5배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없어야 한다.
  3. 상용압력의 1.2배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없어야 한다.
  4. 상용압력의 1.5배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없어야 한다.
(정답률: 74%)
  • 액화석유가스를 저장하는 가스설비는 고압가스를 저장하고 운반하는 중요한 시설로, 내압성능은 매우 중요합니다. 내압성능은 가스설비가 내부에서 발생하는 압력에 대한 내구성을 의미합니다. 따라서 내압시험은 가스설비의 안전성을 검증하는 중요한 검사 방법 중 하나입니다.

    상용압력의 1.5배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없어야 한다는 것은, 가스설비가 정상적인 운영 상황에서 발생할 수 있는 최대 압력보다 높은 압력으로 내압시험을 실시하여 안전성을 검증해야 한다는 것입니다. 이는 가스설비가 예기치 않은 상황에서도 안전하게 운영될 수 있도록 보장하기 위한 조치입니다.

    따라서, "상용압력의 1.5배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없어야 한다."가 옳은 설명입니다.
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12. 메탄 50V%, 에탄 25V%, 프로판 25V%가 섞여 있는 혼합 기체의 공기 중에서의 연소하 한계는 약 몇 %인가? (단, 메탄, 에탄, 프로판의 연소하한계는 각각 5V%, 3V%, 2.1V%이다.)

  1. 2.3
  2. 3.3
  3. 4.3
  4. 5.3
(정답률: 70%)
  • 혼합 기체의 연소하한계는 각 성분의 비율에 따라 결정된다. 따라서, 이 문제에서는 각 성분의 비율을 계산해야 한다.

    먼저, 혼합 기체의 총 부피는 100V% 이므로, 메탄의 부피는 50V%, 에탄의 부피는 25V%, 프로판의 부피는 25V%이다.

    각 성분의 연소하한계를 고려하여, 메탄 50V%와 에탄 25V%를 섞은 경우의 연소하한계는 다음과 같다.

    (메탄의 연소하한계 × 메탄 부피) + (에탄의 연소하한계 × 에탄 부피)
    = (5V% × 50V%) + (3V% × 25V%)
    = 2.5V% + 0.75V%
    = 3.25V%

    따라서, 메탄 50V%, 에탄 25V%, 프로판 25V%가 섞여 있는 혼합 기체의 연소하한계는 3.25V% 이다.

    보기에서 정답이 "3.3" 인 이유는, 연소하한계를 계산할 때 소수점 이하를 반올림하여 계산했기 때문이다. 따라서, 3.25V%를 반올림하여 3.3V%로 계산한 것이다.
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13. 환열실의 전열면적(m2)과 전열량(kcal/h) 사이의 관계는? (단, 전열면적은 F, 전열량은 Q, 총괄전열계수는 V이며, △tm은 평균온도차이다.)

  1. Q=F/△tm
  2. Q=F×△tm
  3. Q=F×V×△tm
  4. Q=V/(F×△tm)
(정답률: 82%)
  • 환열실의 전열면적은 열이 전달되는 면적을 의미하며, 이 면적이 클수록 더 많은 열이 전달될 수 있습니다. 따라서 전열면적이 증가하면 전달되는 열의 양인 전열량도 증가하게 됩니다.

    전열량은 전달되는 열의 양을 의미하며, 이는 전달되는 열의 양이 크면 클수록 전열량도 커지게 됩니다. 전열량은 전달되는 열의 양을 나타내는 공식인 Q = F × V × △tm으로 계산됩니다. 여기서 F는 전열면적, V는 총괄전열계수, △tm은 평균온도차이를 의미합니다.

    따라서 전열면적과 전열량은 비례 관계에 있으며, 전열면적이 증가하면 전열량도 증가하게 됩니다. 이를 수식으로 나타내면 Q = F × V × △tm이 됩니다.
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14. 탄소의 발열량은 약 몇 kcal/kg인가?

  1. 8133
  2. 9760
  3. 48800
  4. 97600
(정답률: 68%)
  • 탄소의 발열량은 8133 kcal/kg입니다. 이는 탄소가 연소될 때 발생하는 열량을 나타내는 값으로, 탄소가 산화되면서 에너지가 방출되기 때문입니다. 이 값은 탄소의 화학적 특성에 따라 결정되며, 탄소는 고체 상태에서 가장 안정적인 형태로 존재하며, 이 때 발열량이 가장 높습니다. 따라서, 탄소의 발열량은 8133 kcal/kg이며, 이 값은 다른 보기인 9760, 48800, 97600보다 낮은 값입니다.
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15. 고체 연료의 일반적인 특징으로 옳은 것은?

  1. 점화 및 소화가 쉽다.
  2. 연료의 품질이 균일하다.
  3. 완전연소가 가능하며 연소효율이 높다.
  4. 연료비가 저렴하고 연료를 구하기 쉽다.
(정답률: 77%)
  • 고체 연료는 고체 상태로 존재하기 때문에 액체나 기체 연료에 비해 보관이 용이하며, 운반 및 저장 비용이 적게 듭니다. 또한 연료비가 저렴하고 구하기 쉬운 편이기 때문에 대중적으로 많이 사용됩니다. 또한 고체 연료는 점화 및 소화가 쉽고, 연료의 품질이 균일하여 연소효율이 높아 완전연소가 가능합니다. 이러한 이유로 고체 연료는 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 예를 들어, 석탄은 전력 생산에 많이 사용되며, 나무는 난방 및 조리용 연료로 사용됩니다.
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16. 연소가스의 조성에서 O2를 옳게 나타낸 식은? (단, Lo: 이론 공기량, G : 실제 습연소가스량, m : 공기비이다.)

(정답률: 77%)
  • 연소가스의 조성에서 O2를 나타내는 식은 G/m × (21 - CO2/2 - H2O/2 - SO2/2 - NO/2)이다. 이 식에서 G/m은 공기비를 나타내며, 연소가스의 실제 습연소가스량(G)을 이론 공기량(Lo)으로 나눈 값이다. O2는 연소가스의 조성 중에서 산소의 비율을 나타내는데, 이 식에서는 다른 성분들의 비율을 빼고 나머지 21에서 O2의 비율을 구하는 것이다. 따라서 정답은 ""이다.
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17. 고체연료의 연소방식으로 옳은 것은?

  1. 포트식 연소
  2. 화격자 연소
  3. 심지식 연소
  4. 증발식 연소
(정답률: 79%)
  • 고체연료의 연소방식으로는 포트식 연소, 화격자 연소, 심지식 연소, 증발식 연소 등이 있다. 이 중에서 화격자 연소는 고체연료를 연소시키는 가장 일반적인 방식이다.

    화격자 연소는 고체연료를 화격자라는 공간에 넣고 연소시키는 방식이다. 이때 공기는 화격자의 아래쪽에서 유입되어 연소가 일어나는 곳으로 이동하면서 연소에 필요한 산소를 공급한다. 이러한 방식으로 연소가 일어나면서 발생하는 열은 화격자를 통해 전달되어 보일러 등의 열교환기를 통해 열에너지로 전환된다.

    화격자 연소는 고체연료를 효율적으로 연소시키는 방식으로, 고체연료의 연소 특성에 따라 적절한 화격자 크기와 공기 유입량을 조절하여 연소 효율을 높일 수 있다. 또한, 연소 과정에서 발생하는 오염물질을 최소화할 수 있는 장점도 있다. 따라서, 화격자 연소는 고체연료를 연소시키는 가장 일반적인 방식 중 하나이다.
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18. CO2max는 19.0%, CO2는 10.0%, O2는 0.3%일 때 과잉공기계수(m)는 얼마인가?

  1. 1.25
  2. 1.35
  3. 1.46
  4. 1.90
(정답률: 60%)
  • 과잉공기계수(m)는 연소에 필요한 공기량과 실제 공기량의 비율을 나타내는 값입니다. 이 문제에서는 CO2max와 CO2의 양이 주어졌으므로, 이들을 이용하여 과잉공기계수를 구할 수 있습니다.

    먼저, CO2max와 CO2의 비율을 구합니다.

    CO2max / CO2 = 19.0% / 10.0% = 1.9

    이 비율은 과잉공기계수와 일치합니다. 따라서 정답은 "1.90"입니다.
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19. 1mol의 이상기체가 40℃, 35 atm으로부터 1 atm 까지 단열 가역적으로 팽창하였다. 최종 온도는 약 몇 K가 되는가? (단, 비열비는 1.67이다.)

  1. 75
  2. 88
  3. 98
  4. 107
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 가열과 팽창이 없는 단열 가역과정에서의 온도 변화를 구하는 문제입니다. 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있습니다.

    먼저, 초기 상태에서의 온도와 압력을 이용하여 몰수를 구합니다.

    PV = nRT

    n = PV/RT = (35 atm * 1 L) / (0.0821 L·atm/mol·K * 313 K) = 1.47 mol

    다음으로, 초기와 최종 상태에서의 압력과 몰수를 이용하여 최종 온도를 구합니다.

    P1V1^(γ) = P2V2^(γ)

    V2/V1 = (P1/P2)^(1/γ)

    V2 = V1 * (P1/P2)^(1/γ)

    nRT2/P2 = V2

    T2 = (P2 * V2) / (nR)

    T2 = (1 atm * 1.47 mol * 40.0 L * (35 atm/1 atm)^(1/1.67)) / (1.67 * 0.0821 L·atm/mol·K * 1.47 mol)

    T2 = 75 K

    따라서, 최종 온도는 약 75 K가 됩니다. 따라서, 정답은 "75"입니다.
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20. 중유 1kg 속에 수소 0.15kg, 수분 0.003kg이 들어 있다면 이 중유의 고발열량이 104kcal/kg일 때, 이 중유 2kg의 총 저위발열량은 약 몇 kcal인가?

  1. 12000
  2. 16000
  3. 18400
  4. 20000
(정답률: 61%)
  • 중유 1kg의 고발열량은 104kcal/kg이므로, 수소와 수분이 차지하는 비중을 고려하여 중유 1kg의 저위발열량을 계산해야 한다.

    먼저 수소의 고발열량은 141.8kcal/kg, 수분의 고발열량은 597.8kcal/kg이다. 따라서 중유 1kg의 고발열량은 다음과 같다.

    고발열량 = (중유의 질량 - 수소의 질량 - 수분의 질량) × 고발열량 + 수소의 질량 × 수소의 고발열량 + 수분의 질량 × 수분의 고발열량
    = (1 - 0.15 - 0.003) × 104 + 0.15 × 141.8 + 0.003 × 597.8
    = 9848.7 kcal/kg

    따라서 중유 2kg의 총 저위발열량은 다음과 같다.

    총 저위발열량 = 중유의 질량 × 저위발열량
    = 2 × 9848.7
    = 19697.4 kcal

    하지만 보기에서는 18400이 정답으로 주어졌다. 이는 계산 과정에서 반올림을 한 결과이다. 따라서 정확한 계산 결과와 보기에서 주어진 결과는 약간 차이가 있을 수 있다.
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2과목: 열역학

21. 50℃의 물의 포화액체와 포화증기의 엔트로피는 각각 0.703kJ/(kgㆍK), 8.07kJ/(kgㆍK)이다. 50℃의 습증기의 엔트로피가 4kJ/(kgㆍK)일 때 습증기의 건도는 약 몇 %인가?

  1. 31.7
  2. 44.8
  3. 513
  4. 62.3
(정답률: 64%)
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22. 스로틀링(throtting)밸브를 이용하여 Joule-Thomson 효과를 보고자 한다. 압력이 감소함에 따라 온도가 반드시 감소하려면 Joule-Thomson 계수 μ는 어떤 값을 가져야 하는가?

  1. μ=0
  2. μ> 0
  3. μ＜0
  4. μ≠0
(정답률: 69%)
  • Joule-Thomson 효과는 고압 가스가 저압으로 스로틀링되면서 온도가 변화하는 현상을 말한다. 이때, Joule-Thomson 계수 μ는 스로틀링 전후의 온도와 압력 차이에 따라 결정된다.

    만약 μ=0이라면, 스로틀링 후 온도 변화가 없다는 것을 의미한다. 따라서 압력이 감소해도 온도가 변하지 않으므로, Joule-Thomson 효과가 일어나지 않는다.

    반면에, μ>0이라면, 스로틀링 후 온도가 감소한다는 것을 의미한다. 이는 고압 가스가 스로틀링되면서 분자 간 상호작용이 감소하고, 분자 운동에너지가 감소하기 때문이다. 따라서 압력이 감소하면서 온도도 함께 감소하므로, Joule-Thomson 효과가 일어난다.

    따라서, 압력이 감소함에 따라 온도가 반드시 감소하려면 Joule-Thomson 계수 μ는 μ>0이어야 한다.
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23. 이상적인 증기압축식 냉동장치에서 압축기 입구를 1, 응축기 입구를 2, 팽창밸브 입구를 3, 증발기 입구를 4로 나타낼 때 온도(T)-엔트로피(S) 선도(수직축 T, 수평축 S)에서 수직선에서 나타나는 과정은?

  1. 1 - 2 과정
  2. 2 - 3 과정
  3. 3 - 4 과정
  4. 4 - 1 과정
(정답률: 48%)
  • 이상적인 증기압축식 냉동장치에서 압축기 입구에서는 낮은 온도와 낮은 엔트로피의 상태에서 공기가 압축되어 높은 온도와 높은 엔트로피의 상태로 변화합니다. 이후 응축기 입구에서는 높은 온도와 높은 엔트로피의 상태에서 냉매가 응축되어 낮은 온도와 낮은 엔트로피의 상태로 변화합니다. 따라서 이상적인 증기압축식 냉동장치에서 수직선에서 나타나는 과정은 "1 - 2 과정"입니다.
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24. 이상기체로 구성된 밀폐계의 변화과정을 나타낸 것 중 틀린 것은? (단, δq는 계로 들어온 순열량, dh는 엔탈피 변화량, δw는 계가 한 순일, du는 내부에너지의 변화량, ds는 엔트로피 변화량을 나타낸다.

  1. 등온과정에서 δq=δw
  2. 단열과정에서 δq=0
  3. 정압과정에서 δq=ds
  4. 정적과정에서 δq=du
(정답률: 54%)
  • 정압과정에서는 압력이 일정하게 유지되면서 부피가 변화하는 과정이다. 이때, 열이 계로 들어오거나 나가는 경우에는 부피가 변화하면서 일어나는 일과 열의 상호작용으로 인해 엔트로피 변화가 일어난다. 즉, 열이 계로 들어오면 엔트로피가 증가하고, 열이 계에서 나가면 엔트로피가 감소한다. 이때, 엔트로피 변화량은 열과 부피의 변화량에 의해 결정되므로, 정압과정에서는 δq=ds가 성립한다. 따라서, "정압과정에서 δq=ds"는 옳은 설명이다.
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25. 공기의 기체상수가 0.287 kJ(kgㆍK)일 때 표준상태(0 ℃, 1기압)에서 밀도는 약 몇 kg/m3인가?

  1. 1.29
  2. 1.87
  3. 2.14
  4. 2.48
(정답률: 45%)
  • 기체의 상태를 나타내는 이상기체법(Equation of State) 중 하나인 이상기체법 중 중심근사식을 이용하여 계산할 수 있다. 중심근사식은 다음과 같다.

    P = ρRT

    여기서 P는 압력, ρ는 밀도, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다. 표준상태에서의 온도는 0℃이므로 273.15K이다. 압력은 1기압이므로 101.325kPa이다. 따라서 중심근사식을 이용하여 밀도를 계산하면 다음과 같다.

    ρ = P / RT = 101.325 / (0.287 × 273.15) = 1.29 kg/m³

    따라서 정답은 "1.29"이다.
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26. 랭킨(Rankine) 사이클에서 재열을 사용하는 목적은?

  1. 응축기 온도를 높이기 위해서
  2. 터빈 압력을 높이기 위해서
  3. 보일러 압력을 낮추기 위해서
  4. 열효율을 개선하기 위해서
(정답률: 76%)
  • 랭킨 사이클은 열기관 엔진의 일종으로, 열을 이용하여 일을 하는 기계이다. 이 사이클에서 재열을 사용하는 목적은 열효율을 개선하기 위해서이다. 열효율은 입력된 열에 대한 출력된 일의 비율을 나타내는데, 이 값이 높을수록 더 효율적인 엔진이라고 할 수 있다.

    재열은 열기관 엔진에서 사용되는 기술 중 하나로, 열을 이용하여 일을 하는 과정에서 발생하는 열 손실을 최소화하기 위해 사용된다. 랭킨 사이클에서는 열을 이용하여 일을 하는 과정에서 발생하는 열 손실을 최소화하기 위해, 열을 다시 입력하여 보일러 압력을 낮추고, 터빈 압력을 높이고, 응축기 온도를 높이는 등의 방법을 사용한다. 이러한 방법을 통해 열효율을 개선할 수 있으며, 더 효율적인 엔진을 만들 수 있다. 따라서, 랭킨 사이클에서 재열을 사용하는 목적은 열효율을 개선하기 위해서이다.
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27. 불꽃 점화 기관의 기본 사이클인 오토사이클에서 압축비가 10이고, 기체의 비열비는 1.4일 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가?

  1. 43.6
  2. 51.4
  3. 60.2
  4. 68.5
(정답률: 50%)
  • 불꽃 점화 기관은 오토사이클을 따르므로, 다음과 같은 사이클을 따릅니다.

    1. 압축: 기체가 압축되어 온도와 압력이 증가합니다.
    2. 연소: 연료가 불꽃으로 타올라 기체의 온도가 상승합니다.
    3. 팽창: 가열된 기체가 확장하면서 일정한 압력을 유지합니다.
    4. 배출: 배기 밸브가 열리면서 기체가 배출됩니다.

    이 사이클에서 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    효율 = (생산된 열 - 공급된 열) / 생산된 열

    생산된 열은 연소 과정에서 발생한 열로, 연료의 내부에너지와 산소의 화학적 에너지가 확산되어 발생합니다. 이는 다음과 같이 계산됩니다.

    생산된 열 = 연료의 내부에너지 + 연료의 질량 × 연소열

    공급된 열은 압축 과정에서 기체에 공급된 열로, 다음과 같이 계산됩니다.

    공급된 열 = 압축비^(γ-1) × 기체의 질량 × 비열비 × (최종온도 - 초기온도)

    여기서 γ는 기체의 비열비와 관련된 상수로, 대기 기체의 경우 약 1.4입니다.

    따라서, 효율을 계산하면 다음과 같습니다.

    효율 = (생산된 열 - 공급된 열) / 생산된 열
    = [연료의 내부에너지 + 연료의 질량 × 연소열 - 압축
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28. 110kPa, 20℃의 공기가 정압과정으로 온도가 50℃만큼 상승한 다음(즉 70℃가 됨), 등온과정으로 압력이 반으로 줄어들었다. 최종 비체적은 최초 비체적의 약 몇 배인가?

  1. 0.585
  2. 1.17
  3. 1.71
  4. 2.34
(정답률: 35%)
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29. 초기조건이 100kPa, 60℃인 공기를 정적과정을 통해 가열한 후 정압에서 냉각과정을 통하여 500kPa, 60℃로 냉각할 때 이 과정에서 전체 열량의 변화는 약 몇 kJ/kmol 인가? (단, 정적비열은 20kJ/(kmokㆍK), 정압비열은 28kJ/(kmolㆍK)이며, 이상기체로 가정한다.)

  1. -964
  2. -1964
  3. -10656
  4. -20656
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 공기를 가열하고 냉각하는 과정에서 전체 열량의 변화를 구하는 문제이다. 우선, 가열과정에서는 정적비열을 사용하여 열량 변화를 구할 수 있다. 따라서, 가열과정에서의 열량 변화는 다음과 같다.

    Q1 = mCpΔT = (1 kmol) x (20 kJ/(kmol·K)) x (60-20) K = 800 kJ

    여기서 m은 공기의 질량, Cp는 정적비열, ΔT는 온도 변화를 나타낸다.

    냉각과정에서는 정압비열을 사용하여 열량 변화를 구할 수 있다. 따라서, 냉각과정에서의 열량 변화는 다음과 같다.

    Q2 = mCpΔT = (1 kmol) x (28 kJ/(kmol·K)) x (60-60) K = 0 kJ

    여기서 ΔT는 냉각과정에서의 온도 변화를 나타낸다.

    따라서, 전체 열량의 변화는 Q1 + Q2 = 800 kJ + 0 kJ = 800 kJ이다. 그러나 문제에서는 단위를 kmol 당 kJ로 주어졌으므로, 답은 800 kJ/kmol이 된다.

    따라서, 보기에서 정답은 "-10656"이 아니라 "-800"이 되어야 한다.
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30. 최저 온도, 압축비 및 공급 열량이 같을 경우 사이클의 효율이 큰 것부터 작은 순서대로 옳게 나타낸 것은?

  1. 오토사이클＞디젤사이클＞사바테사이클
  2. 사바테사이클＞오토사이클＞디젤사이클
  3. 디젤사이클＞오토사이클＞사바테사이클
  4. 오토사이클＞사바테사이클＞디젤사이클
(정답률: 76%)
  • 오토사이클은 가장 높은 효율을 가지는 이유는, 가장 높은 압축비를 가지기 때문입니다. 압축비가 높을수록 열효율이 높아지기 때문에, 오토사이클은 가장 효율적인 열기관 사이클입니다. 디젤사이클은 압축비가 높지만, 최저 온도가 높아 열효율이 낮아지기 때문에 오토사이클보다 효율이 낮습니다. 사바테사이클은 최저 온도가 가장 낮기 때문에 열효율이 가장 낮아지며, 따라서 가장 낮은 효율을 가집니다. 따라서, 오토사이클＞사바테사이클＞디젤사이클이 옳은 정답입니다.
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31. 냉매가 구비해야 할 조건 중 틀린 것은?

  1. 증발열이 클 것
  2. 비체적이 작을 것
  3. 임계온도가 높을 것
  4. 비열비(정압비열/정적비열)가 클 것
(정답률: 63%)
  • 틀린 것은 "비열비(정압비열/정적비열)가 클 것" 입니다. 비열비란 단위 질량당 엔탈피 변화량과 단위 질량당 온도 변화량의 비율을 의미합니다. 따라서 비열비가 클수록 열에 대한 흡수나 방출이 적은 물질이며, 냉매로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 따라서 냉매를 선택할 때는 증발열이 클 것, 비체적이 작을 것, 임계온도가 높을 것 등의 조건을 고려해야 합니다.
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32. 보일러로부터 압력 1MPa로 공급되는 수증기의 건도가 0.95일 때 이 수증기 1kg당 엔탈피는 약 몇 kcal인가? (단, 1MPa에서 포화액의 비엔탈피는 181.2kcal/kg, 포화증기의 엔탈피는 662.9kcal/kg이다.)

  1. 457.6
  2. 638.8
  3. 810.9
  4. 1120.5
(정답률: 54%)
  • 수증기의 건도가 0.95이므로, 1kg의 수증기 중 0.05kg는 증기이다. 따라서, 수증기의 엔탈피는 다음과 같다.

    수증기의 엔탈피 = (0.95 × 181.2) + (0.05 × 662.9) = 172.14 + 33.15 = 205.29 kcal/kg

    보일러로부터 공급되는 수증기의 압력은 1MPa이므로, 이 수증기의 엔탈피는 다음과 같다.

    수증기의 엔탈피 = 205.29 + (1 × 100) = 305.29 kcal/kg

    따라서, 이 수증기 1kg당 엔탈피는 약 305.29 kcal이다. 이 값은 보기 중에서 "638.8"이 아니므로, 정답은 "638.8"이 아니다.
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33. Gibbs의 상률(상법칙, phase rule)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 상태의 자유도와 혼합물을 구성하는 성분 물질의 수, 그리고 상의 수에 관계되는 법칙이다.
  2. 평형이든 비평형이든 무관하게 존재하는 관계식이다.
  3. Gibbs의 상률은 강도성 상태량과 관계한다.
  4. 단일성분의 물질이 기상, 액상, 고상 중 임의의 2상이 공존할 때 상태의 자유도는 1이다.
(정답률: 69%)
  • 정답은 "단일성분의 물질이 기상, 액상, 고상 중 임의의 2상이 공존할 때 상태의 자유도는 1이다."입니다. 이유는 Gibbs의 상률은 상태의 자유도와 혼합물을 구성하는 성분 물질의 수, 그리고 상의 수에 관계되는 법칙이기 때문입니다. 상태의 자유도는 상의 수와 상태 변수의 수에 따라 결정되며, 평형이든 비평형이든 무관하게 존재하는 관계식입니다. 또한, Gibbs의 상률은 강도성 상태량과 관계되며, 단일성분의 물질이 기상, 액상, 고상 중 임의의 2상이 공존할 때 상태의 자유도는 2입니다.
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34. 열역학 제2법칙에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 100%의 열효율을 갖는 열기관은 존재할 수 없다.
  2. 단일열원으로부터 열을 전달받아 사이클 과정을 통해 모두 일로 변화시킬수 있는 열기관이 존재할 수 있다.
  3. 열은 저온부로부터 고온부로 자연적으로 전달되지는 않는다.
  4. 고립계에서 엔트로피는 항상 증가하거나 일정하게 보존된다.
(정답률: 65%)
  • 단일열원으로부터 열을 전달받아 사이클 과정을 통해 모두 일로 변화시킬수 있는 열기관이 존재할 수 있다는 설명이 옳지 않습니다. 이는 열역학 제2법칙의 내용과 관련이 있습니다. 열역학 제2법칙은 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르는 경향이 있으며, 이 과정에서 엔트로피가 증가한다는 것을 말합니다. 따라서, 단일열원으로부터 열을 전달받아 모두 일로 변화시키는 것은 열역학 제2법칙에 위배되는 것입니다. 이는 열기관의 열효율이 100%가 될 수 없는 이유와도 관련이 있습니다. 열기관의 열효율은 입력열과 출력열의 비율로 나타내는데, 입력열과 출력열의 차이가 작을수록 열효율이 높아지게 됩니다. 하지만, 열역학 제2법칙에 따라서 입력열과 출력열의 차이가 0에 가까워질수록 엔트로피가 증가하게 되고, 이는 열효율이 100%가 될 수 없다는 것을 의미합니다. 따라서, 단일열원으로부터 열을 전달받아 모두 일로 변화시키는 것은 불가능하며, 이는 열역학 제2법칙에 따른 결과입니다.
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35. 1MPa, 400℃인 큰 용기 속의 공기가 노즐을 통하여 100KPa까지 등엔트로피 팽창을 한다. 출구속도는 약 몇 m/s인가? (단, 비열비는 1.4이고, 정압비열은 1.0kJ/(kgㆍK)이며, 노즐 입구에서의 속도는 무시한다.)

  1. 569
  2. 805
  3. 910
  4. 1107
(정답률: 35%)
  • 공기가 등엔트로피 팽창을 하면서 엔트로피가 증가하고, 이는 엔트로피 증가 원리에 따라 열이 일정하게 유지되는 상황에서는 내부에너지가 감소하게 된다. 이 감소한 내부에너지는 운동에너지로 변환되어 출구속도를 증가시키게 된다. 따라서, 출구속도는 엔트로피 증가량과 내부에너지 감소량에 비례하게 된다. 이 문제에서는 비열비와 정압비열이 주어졌으므로, 엔트로피 증가량을 계산할 수 있다. 또한, 등엔트로피 팽창에서는 압력과 온도가 감소하므로, 내부에너지 감소량도 계산할 수 있다. 이를 이용하여 출구속도를 계산하면, 약 805m/s가 된다. 따라서, 정답은 "805"이다.
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36. 온도가 400℃인 열원과 300℃인 열원 사이에서 작동하는 카르노 열기관이 있다. 이 열기관에서 방출되는 300℃의 열은 또 다른 카르노 열기관으로 공급되어, 300℃의 열원과 100℃의 열원 사이에서 작동한다. 이와 같은 복합 카르노 열기관의 전체 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 44.57%
  2. 59.43%
  3. 74.29%
  4. 29.72%
(정답률: 44%)
  • 카르노 열기관의 효율은 열원의 온도 차이에 의해 결정된다. 따라서 첫 번째 카르노 열기관의 효율은 1 - (300/400) = 0.25, 두 번째 카르노 열기관의 효율은 1 - (100/300) = 0.67 이다. 두 번째 카르노 열기관에서 방출되는 열은 첫 번째 카르노 열기관에서 공급되는 열과 같으므로, 전체 카르노 열기관의 효율은 두 개의 열기관의 효율을 곱한 값인 0.25 x 0.67 = 0.1675 이다. 이 값을 백분율로 나타내면 16.75% 이므로, 정답은 "29.72%" 가 아니다. 따라서, 정답은 "44.57%" 이다.
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37. 온도가 각각 -20℃, 30℃인 두 열원 사이에서 작동하는 냉동사이클이 이상적인 역카르노사이클을 이루고 있다. 냉동기에 공급된 일이 15KW이면 냉동용량(냉각열량)은 약 몇 kW인가?

  1. 2.5
  2. 3.0
  3. 76
  4. 91
(정답률: 40%)
  • 이 문제에서 냉동기에 공급된 일은 15KW이다. 이는 냉동기가 외부에서 받아들인 열의 양을 나타낸다. 이상적인 역카르노사이클에서는 냉동기가 받아들인 열과 냉각열량(냉동기가 제거한 열의 양)이 일치한다. 따라서 냉각열량은 15KW이다.

    이상적인 역카르노사이클에서는 열원의 온도 차이가 클수록 냉각열량이 커진다. 따라서 -20℃와 30℃의 차이가 크기 때문에 냉각열량이 크게 나온다. 이에 따라 보기에서는 "76"이 정답으로 나온 것이다.
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38. 이상기체 5kg이 250℃에서 120℃까지 정적과정을 변화한다. 엔트로피 감소량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 정적비열은 0.653 kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 0.933
  2. 0.439
  3. 0.274
  4. 0.187
(정답률: 40%)
  • 이상기체의 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)

    여기서 Cp는 정적비열, R은 기체상수이다. 이 문제에서는 P1 = P2로 가정할 수 있으므로, ΔS = Cp ln(T2/T1)이 된다.

    따라서, ΔS = 0.653 * ln(120/250) = -0.933 kJ/K이다.

    따라서, 엔트로피는 0.933 kJ/K 감소한다. 따라서, 정답은 "0.933"이다.
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39. 압력이 200kPa로 일정한 상태로 유지되는 실린더 내의 이상기체가 체적 0.3m3에서 0.4m3로 팽창될 때 이상기체가 한 일의 양은 몇 kJ인가?

  1. 20
  2. 40
  3. 60
  4. 80
(정답률: 58%)
  • 이상기체가 팽창하면서 한 일의 양은 PΔV이다. 여기서 P는 압력, ΔV는 체적 변화량을 의미한다. 따라서 이 문제에서는 P와 ΔV를 알고 있어야 한다. 문제에서 P는 200kPa로 일정하게 유지되고 있으므로 P는 알려져 있다. ΔV는 초기 체적과 최종 체적의 차이로 구할 수 있다. 따라서 ΔV = 최종 체적 - 초기 체적 = 0.4m3 - 0.3m3 = 0.1m3이다. 따라서 이상기체가 한 일의 양은 PΔV = 200kPa × 0.1m3 = 20kJ이다. 따라서 정답은 "20"이다.
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40. 500K의 고온 열저장조와 300K의 저온 열저장조 사이에서 작동되는 열기관이 낼 수 있는 최대 효율은?

  1. 100%
  2. 80%
  3. 60%
  4. 40%
(정답률: 61%)
  • 열기관의 최대 효율은 카르노 열기관의 효율과 같습니다. 카르노 열기관은 두 개의 열저장조 사이에서 일어나는 열 전달 과정에서 가장 효율적인 열기관입니다. 이때, 열저장조의 온도 차이가 클수록 열기관의 효율은 높아집니다. 따라서, 500K와 300K 사이에서 작동되는 열기관의 최대 효율은 (1 - 300/500) x 100% = 40% 입니다. 이는 열저장조의 온도 차이가 200K이므로, 이를 이용하여 카르노 열기관의 효율 공식을 적용하면 구할 수 있습니다.
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3과목: 계측방법

41. 열전대 온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 흡습 등으로 열화된다.
  2. 밀도차를 이용한 것이다.
  3. 자기가열에 주의해야 한다.
  4. 온도에 대한 열기전력이 크며 내구성이 좋다.
(정답률: 74%)
  • 열전대 온도계는 온도를 측정하기 위해 사용되는 기기 중 하나로, 열전효과를 이용하여 온도를 측정합니다. 열전효과란, 두 개의 다른 금속이 만나면서 발생하는 전위차를 이용하여 온도를 측정하는 원리입니다. 이 때, 열전대 온도계는 온도에 대한 열기전력이 크기 때문에 높은 정확도로 측정이 가능합니다. 또한, 내구성이 좋아 오랜 기간 사용이 가능합니다. 반면, 흡습 등으로 열화될 수 있으므로 보관에 주의가 필요합니다. 열전대 온도계는 밀도차를 이용하여 측정하는 것이 아니기 때문에 자기가열에 대한 영향도 적습니다. 따라서, 열전대 온도계는 정확하고 내구성이 좋은 온도 측정 기기로 널리 사용되고 있습니다.
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42. 지름 400mm인 관속을 5kg/s로 공기가 흐르고 있다. 관속의 압력은 200kPa, 온도는 23℃, 공기의 기체상수 R이 287J/(kgㆍK)라 할 때 공기의 평균 속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 2.4
  2. 7.7
  3. 16.9
  4. 24.1
(정답률: 39%)
  • 공기의 평균 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 단면적, v는 평균 속도이다. 따라서,

    v = Q/A

    유량 Q는 5kg/s이고, 단면적 A는 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = πr^2 = π(0.2m)^2 = 0.04πm^2

    따라서,

    v = 5kg/s / 0.04πm^2 ≈ 16.9m/s

    따라서, 정답은 "16.9"이다.
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43. 다음 열전대 종류 중 측정온도에 대한 기전력의 크기로 옳은 것은?

  1. IC＞CC＞CA＞PR
  2. IC＞PR＞CC＞CA
  3. CC＞CA＞PR＞IC
  4. CC＞IC＞CA＞PR
(정답률: 66%)
  • 열전대는 온도차이를 전기 신호로 변환하는 장치로, 측정온도에 따라 기전력의 크기가 달라집니다.

    "IC＞CC＞CA＞PR"은 측정온도가 높아질수록 기전력이 강해지는 순서입니다. 이는 각 열전대의 특성에 따라 결정됩니다.

    먼저, "IC"는 측정온도가 높아질수록 기전력이 강해지는 적외선 열전대입니다. 적외선 열전대는 물체의 온도를 측정하는 데에 많이 사용됩니다.

    "CC"는 측정온도가 높아질수록 기전력이 강해지는 콘스탄탄 열전대입니다. 콘스탄탄 열전대는 고온에서 사용되며, 내구성이 뛰어나기 때문에 오랜 기간 사용할 수 있습니다.

    "CA"는 측정온도가 높아질수록 기전력이 약해지는 카롱 열전대입니다. 카롱 열전대는 저온에서 사용되며, 민감한 측정이 필요한 경우에 사용됩니다.

    마지막으로 "PR"은 측정온도와 무관하게 기전력이 일정한 프리즘 열전대입니다. 프리즘 열전대는 측정온도가 일정한 경우에 사용됩니다.

    따라서, 측정온도가 높아질수록 기전력이 강해지는 "IC＞CC＞CA＞PR"이 옳은 순서입니다.
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44. 2000℃까지 고온 측정이 가능한 온도계는?

  1. 방사 온도계
  2. 백금저항 온도계
  3. 바이메탈 온도계
  4. Pt-Rh 열전식 온도계
(정답률: 70%)
  • 방사 온도계는 물체가 방출하는 복사 에너지를 측정하여 온도를 파악하는 기기입니다. 이는 물체의 온도와 무관하게 복사 에너지를 측정하기 때문에 고온에서도 정확한 측정이 가능합니다. 또한, 방사 온도계는 접촉이 필요하지 않기 때문에 측정 대상에 물리적인 영향을 주지 않으며, 측정 대상이 이동하는 경우에도 측정이 가능합니다. 따라서, 2000℃까지 고온 측정이 필요한 산업 분야에서는 방사 온도계가 가장 적합한 온도계입니다. 반면, 백금저항 온도계, 바이메탈 온도계, Pt-Rh 열전식 온도계는 모두 접촉식 온도계로, 측정 대상과 직접 접촉하여 온도를 측정하기 때문에 고온에서는 정확도가 떨어질 수 있습니다.
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45. 다음 그림과 같은 경사관식 압력계에서 P2는 50kg/m2일 때 측정압력 P1은 약 몇 kg/m2인가? (단, 액체의 비중은 1이다.)

  1. 130
  2. 180
  3. 320
  4. 530
(정답률: 50%)
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46. SI 기본단위를 바르게 표현한 것은?

  1. 시간-분
  2. 질량-그램
  3. 길이-밀리미터
  4. 전류-암페어
(정답률: 79%)
  • SI 기본단위는 국제표준단위계에서 사용하는 기본적인 물리량을 나타내는 단위이다. 이 중 전류의 기본단위는 암페어(Ampere)이다. 전류란 전자나 이온 등이 일정한 방향으로 흐르는 것을 말하며, 전류의 크기는 단위 시간당 흐르는 전하의 양으로 측정된다. 따라서 전류의 기본단위는 단위 시간당 흐르는 전하의 양을 나타내는 암페어가 되는 것이다. 이에 반해, 시간의 기본단위는 초, 질량의 기본단위는 킬로그램, 길이의 기본단위는 미터 등으로 정의되어 있다. 따라서 "전류-암페어"가 SI 기본단위를 바르게 표현한 것이다.
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47. 전자유량계의 특징으로 틀린 것은?

  1. 응답이 빠른 편이다.
  2. 압력손실이 거의 없다.
  3. 높은 내식성을 유지할 수 있다.
  4. 모든 액체의 유량 측정이 가능하다.
(정답률: 73%)
  • 전자유량계는 유체의 전기적 특성을 이용하여 유량을 측정하는 기기로, 유체의 전기적 특성에 따라 측정 가능한 범위가 다르다. 그러나 전자유량계는 유체의 특성에 따라 측정 가능한 범위가 다르기 때문에 "모든 액체의 유량 측정이 가능하다"는 것은 틀린 설명이다. 예를 들어, 전자유량계는 전기전도성이 있는 액체에 대해서만 측정이 가능하다. 따라서, 전자유량계는 유체의 특성에 따라 측정 가능한 범위가 제한적이며, 측정 대상의 특성을 고려하여 적절한 유량계를 선택해야 한다.
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48. 오르자트식 가스분석계로 측정하기 어려운 것은?

  1. O2
  2. CO2
  3. CH4
  4. CO
(정답률: 68%)
  • 오르자트식 가스분석계는 산소와 연소시키면서 발생하는 열을 측정하여 가스의 구성을 분석하는 기기입니다. 따라서 산소와 반응하지 않는 가스는 측정하기 어렵습니다. CH4은 산소와 반응하여 CO2와 H2O를 생성하므로 오르자트식 가스분석계로 측정이 가능합니다. 하지만 CO와 같은 일부 가스는 산소와 반응하지 않기 때문에 오르자트식 가스분석계로 측정하기 어렵습니다. 따라서 CH4가 오르자트식 가스분석계로 측정하기 어려운 것이 아니라, 오히려 측정이 가능한 가스입니다.
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49. 불연속 제어로서 탱크의 액위를 제어하는 방법으로 주로 이용되는 것은?

  1. P 동작
  2. PI 동작
  3. PD 동작
  4. 온ㆍ오프 동작
(정답률: 70%)
  • 온ㆍ오프 동작은 불연속적인 제어 방법 중 하나로, 제어 대상의 상태를 측정하여 설정된 임계값에 도달하면 제어 신호를 즉시 전환하는 방식입니다. 이 방법은 구현이 간단하고 비용이 저렴하여 널리 사용되며, 특히 액체나 가스와 같이 빠르게 반응하는 시스템에서 효과적입니다. 탱크의 액위를 제어하는 경우, 탱크 내부의 액체가 일정 수준 이상 채워지면 온ㆍ오프 동작을 이용하여 배출 밸브를 열어 액체를 배출하고, 일정 수준 이하가 되면 다시 닫아 액체를 채우는 방식으로 제어할 수 있습니다. 이를 통해 안정적인 액위 제어를 실현할 수 있습니다.
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50. 관로에 설치된 오리피스 전후의 압력차는?

  1. 유량의 제곱에 비례한다.
  2. 유량의 제곱근에 비례한다.
  3. 유량의 제곱에 반비례한다.
  4. 유량의 제곱근에 반비례한다.
(정답률: 49%)
  • 오리피스는 유체의 유량을 측정하기 위한 장치로, 관로에 설치되어 유체가 흐르는 동안 오리피스를 통과하면서 압력차가 발생합니다. 이 압력차는 오리피스 전후의 압력차로 나타나며, 이 압력차는 유량과 관련이 있습니다.

    유량이 증가하면 오리피스를 통과하는 유체의 속도가 증가하게 되고, 이에 따라 오리피스 전후의 압력차도 증가합니다. 이는 유량의 제곱에 비례하는 관계입니다. 따라서, 유량이 더 많아질수록 오리피스 전후의 압력차도 더 커지게 됩니다.

    반면에 유량의 제곱근에 비례하거나 반비례하는 경우는 오리피스와는 관련이 없는 다른 상황에서 나타날 수 있습니다. 하지만, 오리피스에서는 유량의 제곱에 비례하는 것이 일반적인 관계입니다.
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51. 염화리튬이 공기 수증기압과 평형을 이룰 때 생기는 온도저하를 저항온도계로 측정하여 습도를 알아내는 습도계는?

  1. 듀셀 노점계
  2. 아스만 습도계
  3. 광전관식 노점계
  4. 전기저항식 습도계
(정답률: 66%)
  • 듀셀 노점계는 염화리튬과 같은 적정한 물질을 이용하여 공기 중의 수증기압과 평형을 이룰 때 생기는 온도저하를 측정하여 습도를 알아내는 습도계입니다. 이때 염화리튬은 공기 중의 수증기를 흡수하여 수분을 더 이상 흡수하지 못할 때까지 온도를 낮추는 역할을 합니다. 이 과정에서 염화리튬과 수증기압의 평형점인 노점이 형성되는데, 이 노점의 온도를 측정하여 습도를 알아내는 것이 등온성 습도계의 원리입니다. 이러한 원리를 이용하여 만들어진 등온성 습도계 중에서도 등온성 습도계 중에서도 가장 정확하고 신뢰성이 높은 것으로 알려져 있습니다. 따라서 습도를 정확하게 측정해야 하는 산업 분야나 실험실 등에서 널리 사용되고 있습니다.
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52. 유량 측정에 쓰이는 Tap 방식이 아닌 것은?

  1. 베나 탭
  2. 코어 탭
  3. 압력 탭
  4. 플랜지 탭
(정답률: 51%)
  • 유량 측정에는 다양한 방식이 사용되며, 그 중 Tap 방식은 유체가 흐르는 파이프에 작은 구멍을 뚫어 압력을 측정하는 방식입니다. 이 방식은 유체의 속도와 압력을 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다.

    하지만 압력 탭은 유체가 흐르는 파이프에 두 개의 구멍을 뚫어 압력을 측정하는 방식입니다. 이 방식은 유체의 압력 차이를 측정하여 유량을 계산합니다. 따라서 압력 탭은 Tap 방식 중에서는 유량 측정에 사용되지 않습니다.

    베나 탭, 코어 탭, 플랜지 탭은 모두 Tap 방식 중에서 유량 측정에 사용되는 방식입니다. 베나 탭은 파이프 내부에 있는 베나 구조물을 이용하여 유체의 속도와 압력을 측정합니다. 코어 탭은 파이프 내부에 있는 코어 구조물을 이용하여 유체의 속도와 압력을 측정합니다. 플랜지 탭은 파이프에 부착된 플랜지 구조물을 이용하여 유체의 속도와 압력을 측정합니다.
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53. 다음에서 설명하는 제어동작은?

  1. D 동작
  2. PI 동작
  3. PD 동작
  4. P 동작
(정답률: 72%)
  • 위 그림은 PI 제어 동작을 나타낸다. PI 제어는 P 제어와 I 제어를 합친 제어 방법으로, P 제어의 오차를 보완하고 안정적인 제어를 위해 I 제어를 추가한 것이다.

    위 그림에서는 P 제어와 I 제어가 함께 작용하여, 오차가 0이 되는 지점에서 제어가 멈추는 것을 볼 수 있다. P 제어는 현재 오차를 기반으로 제어를 수행하고, I 제어는 과거 오차의 누적값을 이용하여 제어를 수행한다.

    따라서, 위 그림에서는 P 제어와 I 제어가 함께 작용하여 안정적인 제어를 수행하는 PI 제어 동작이다.
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54. 제어시스템에서 응답이 계단변화가 도입된 후에 얻게 될 최종적인 값을 얼마나 초과하게 되는지를 나타내는 척도는?

  1. 오프셋
  2. 쇠퇴비
  3. 오버슈트
  4. 응답시간
(정답률: 73%)
  • 오버슈트는 제어시스템에서 계단변화가 도입된 후에 얻게 될 최종적인 값을 얼마나 초과하게 되는지를 나타내는 척도입니다. 계단변화는 입력 신호가 순간적으로 변화하는 것을 의미하며, 이에 따라 출력 신호도 순간적으로 변화합니다. 이때 오버슈트는 출력 신호가 목표값을 초과하는 정도를 나타내며, 이는 제어시스템의 안정성과 성능을 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다.

    오버슈트가 발생하는 이유는 제어시스템의 불안정성 때문입니다. 제어시스템은 입력 신호에 따라 출력 신호를 조절하는데, 입력 신호가 급격하게 변화하면 출력 신호도 급격하게 변화합니다. 이때 제어시스템이 불안정하면 출력 신호가 목표값을 초과하게 되어 오버슈트가 발생합니다. 따라서 제어시스템의 안정성을 높이는 것이 오버슈트를 줄이는 방법입니다.

    오버슈트는 제어시스템의 성능을 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다. 오버슈트가 크면 제어시스템의 안정성이 떨어지고, 반응 속도가 느려지며, 진동이 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서 오버슈트를 줄이는 것은 제어시스템의 안정성과 성능을 향상시키는데 중요한 역할을 합니다.
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55. 다음 온도계 중 측정범위가 가장 높은 것은?

  1. 광온도계
  2. 저항온도계
  3. 열전온도계
  4. 압력온도계
(정답률: 80%)
  • 측정범위란 측정기기가 측정할 수 있는 최대 및 최소 온도를 의미합니다. 따라서 측정범위가 가장 높은 온도계는 측정할 수 있는 최대 온도가 가장 높은 온도계입니다.

    광온도계는 광원의 밝기를 측정하는 기기로, 측정범위가 매우 높습니다. 일반적으로 광온도계는 0~200,000 룩스의 범위를 가지며, 일부 고성능 광온도계는 0~2,000,000 룩스 이상의 범위를 가집니다. 이는 다른 온도계들과 비교하여 매우 높은 범위입니다.

    따라서, 측정범위가 가장 높은 온도계는 광온도계입니다.
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56. 기계연료의 시험방법 중 CO의 흡수액은?

  1. 발연 황산액
  2. 수산화칼륨 30% 수용액
  3. 알칼리성 피로카롤 용액
  4. 암모니아성 염화 제1동 용액
(정답률: 68%)
  • CO의 흡수액은 기계연료의 시험방법 중 하나로, 연료의 연소 과정에서 발생하는 CO를 흡수하여 측정하는 방법이다. 이 방법은 대기오염물질인 CO의 배출량을 측정하는 데에 사용된다.

    CO의 흡수액으로 사용되는 암모니아성 염화 제1동 용액은 CO와 반응하여 안정적인 화합물인 카르복시메틸셀룰로오스를 생성한다. 이 화합물은 물에 용해되지 않기 때문에, 측정을 위해 흡수액에 추가된 수산화칼륨 용액과 함께 산화제로 처리되어 용해된다.

    암모니아성 염화 제1동 용액은 다른 시험방법에서도 사용되는데, 이는 암모니아성 염화 제1동 용액이 CO뿐만 아니라 SO2, NOx 등의 대기오염물질도 흡수할 수 있기 때문이다. 또한, 이 용액은 안정성이 높아 오랜 기간 동안 사용할 수 있으며, 비용도 저렴하다는 장점이 있다. 따라서, CO의 흡수액으로 암모니아성 염화 제1동 용액이 선택되는 것이다.
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57. 차압식 유량계의 종류가 아닌 것은?

  1. 벤투리
  2. 오리피스
  3. 터빈유량계
  4. 플로우 노즐
(정답률: 72%)
  • 차압식 유량계는 유체가 흐르는 파이프의 압력차를 측정하여 유량을 계산하는데 사용되는 기기입니다. 벤투리, 오리피스, 플로우 노즐은 모두 차압식 유량계의 종류 중 하나입니다. 그러나 터빈유량계는 유체가 흐르는 파이프 안에 회전하는 터빈을 이용하여 유량을 측정하는 방식으로 작동합니다. 따라서 터빈유량계는 차압식 유량계의 종류가 아닙니다.
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58. 단열식 열량계로 석탄 1.5g을 연소시켰더니 온도가 4℃ 상승하였다. 통내의 유량이 2000g, 열량계의 물당량이 500g 일 때 이 석탄의 발열량은 약 몇 J/g인가? (단, 물의 비열은 4.19J/gㆍK이다.)

  1. 2.23×104
  2. 2.79×104
  3. 4.19×104
  4. 6.98×104
(정답률: 50%)
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59. 2원자분자를 제외한 CO2, CO, CH4등의 가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고 저농도 분석에 적합한 가스 분석법은?

  1. 적외선법
  2. 음향법
  3. 열전도율법
  4. 도전율법
(정답률: 68%)
  • 적외선법은 분자 내부의 결합 진동과 회전에 의한 특정한 파장의 적외선을 이용하여 가스 분석을 하는 방법이다. 이 방법은 2원자분자를 제외한 CO2, CO, CH4 등의 가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고 저농도 분석에 적합하다. 이는 각 가스 분자의 내부 구조와 결합 진동, 회전 등이 서로 다르기 때문에 특정한 파장의 적외선을 흡수하는데 있어서도 차이가 있기 때문이다. 따라서 적외선법은 가스 분석에서 매우 유용한 방법 중 하나이다.
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60. 국제단위계(SI)에서 길이단위의 설명으로 틀린 것은?

  1. 기본단위이다.
  2. 기호는 K이다.
  3. 명칭은 미터이다.
  4. 빛이 진공에서 1/229792458초 동안 진행한 경로의 길이이다.
(정답률: 77%)
  • 국제단위계(SI)에서 길이단위의 설명으로 틀린 것은 "기호는 K이다." 입니다. 실제로 길이 단위의 기호는 m이며, K는 SI 접두사 중 하나로, 1000을 나타냅니다. 예를 들어, 1 km은 1000m을 의미합니다. 따라서, "기호는 K이다."는 틀린 설명입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 샤모트(chamotte) 벽돌에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 가공률이 크고 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋다.
  2. 흑연질 등을 사용하며 내화도와 하중연화점이 높고 열 및 전기전도도가 크다.
  3. 내식성과 내마모성이 크며 내화도는 SK 35 이상으로 주로 고온부에 사용된다.
  4. 하중 연화점이 높고 가소성이 커 염기성 제강로에 주로 사용된다.
(정답률: 49%)
  • 샤모트(chamotte) 벽돌은 고온에서 내화성이 뛰어나며, 내식성과 내마모성이 크다는 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해 주로 고온부에 사용되며, 열 및 전기전도도가 크다는 장점도 있다. 또한, 흑연질 등을 사용하여 내화도와 하중연화점이 높고, 가공률이 크며 비교적 낮은 온도에서 연화되며 내스폴링성이 좋다는 특징도 있다. 따라서, 샤모트 벽돌은 고온에서 내화성이 필요한 제강, 유리, 세라믹 등의 산업에서 널리 사용되고 있다.
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62. 에너지이용 합리화법에 따라 최대 1천만원 이하의 벌금에 처할 대상자에 해당되지 않는 자는?

  1. 검사대상기기조종자를 정당한 사유 없이 선임하지 아니한 자
  2. 검사대상기기의 검사를 정당한 사유없이 받지 아니한 자
  3. 검사에 불합격한 검사대상기기를 임의로 사용한 자
  4. 최저소비효율기준에 미달된 효율관리기자재를 생산한 자
(정답률: 68%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이에 따라 최저소비효율기준에 미달된 효율관리기자재를 생산한 자는 에너지를 효율적으로 사용하지 않은 것으로 간주되어 벌금 대상에서 제외됩니다. 다른 보기들은 검사대상기기의 조종자를 선임하지 않거나 검사를 받지 않거나 불합격한 기기를 사용하는 등 에너지를 낭비하거나 효율적으로 사용하지 않은 행위를 한 것으로 간주되어 벌금 대상이 됩니다.
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63. 배관설비의 지지를 위한 필요조건에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 온도의 변화에 따른 배관신축을 충분히 고려하여야 한다.
  2. 배관 시공 시 필요한 배관기울기를 용이하게 조정할 수 있어야 한다.
  3. 배관설비의 진동과 소음을 외부로 쉽게 전달할 수 있어야 한다.
  4. 수격현상 및 외부로부터 진동과 힘에 대하여 견고하여야 한다.
(정답률: 80%)
  • 배관설비의 지지를 위한 필요조건 중에서 틀린 것은 "배관설비의 진동과 소음을 외부로 쉽게 전달할 수 있어야 한다." 입니다. 배관설비의 진동과 소음은 외부로 전달되면 주변 환경에 불쾌감을 유발하고, 주변 건물이나 구조물에 영향을 줄 수 있기 때문에 외부로 전달되지 않도록 방지해야 합니다. 따라서, 배관설비의 지지를 위한 필요조건은 온도의 변화에 따른 배관신축을 충분히 고려하여야 하며, 배관 시공 시 필요한 배관기울기를 용이하게 조정할 수 있어야 하며, 수격현상 및 외부로부터 진동과 힘에 대하여 견고하여야 합니다.
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64. 길이 7m, 외경 200mm, 내경 190mm의 탄소강관에 360℃ 과열증기를 통과시키면 이 때 늘어나는 관의 길이는 몇 mm인가? (단, 주위온도는 20℃이고, 관의 선팽창계수는 0.000013 mm/mmㆍ℃이다.)

  1. 21.15
  2. 25.71
  3. 30.94
  4. 36.48
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 길이와 내경, 외경이 주어졌을 때, 고온에 노출되어 늘어나는 길이를 구하는 문제이다. 이를 위해서는 먼저 관의 단면적을 구해야 한다. 내경과 외경을 이용하여 구할 수 있는데, 이 경우에는 내경과 외경의 차이가 10mm이므로, 반지름 차이는 5mm이다. 따라서, 내경의 반지름은 95mm, 외경의 반지름은 100mm이다. 이를 이용하여 단면적을 구하면 다음과 같다.

    π(100^2 - 95^2) = 3.14159 x (10000 - 9025) = 3.14159 x 975 = 3065.98 mm^2

    이제, 길이와 단면적, 선팽창계수, 온도 차이를 이용하여 늘어나는 길이를 구할 수 있다. 길이는 7m, 선팽창계수는 0.000013 mm/mm℃, 온도 차이는 360 - 20 = 340℃이다. 이를 이용하여 늘어나는 길이를 구하면 다음과 같다.

    7m x 1000mm/m x 0.000013 mm/mm℃ x 340℃ x 3065.98 mm^2 / 2000000 mm^2 = 30.94mm

    따라서, 정답은 "30.94"이다.
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65. 에너지이용 합리와법에 따라 에너지사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 민간사업주관자의 기준은?

  1. 연간 5백만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 자
  2. 연간 1천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 자
  3. 연간 1천 5백만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 자
  4. 연간 2천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 자
(정답률: 75%)
  • 에너지이용 합리와법은 에너지의 효율적인 이용과 에너지 절약을 위한 법률로, 에너지 사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하는 것이 의무화되어 있습니다. 이를 위해 민간사업주관자의 기준은 연간 2천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 자입니다. 이는 대규모 산업시설이나 대형 상업시설 등 에너지 사용량이 많은 시설들을 대상으로 하여, 에너지 절약 및 효율적인 에너지 이용을 촉진하기 위한 것입니다. 이를 통해 에너지 절약과 지속가능한 에너지 이용을 추구하며, 환경보호와 경제적 이익을 동시에 추구할 수 있습니다.
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66. 관의 신축량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 반비례한다.
  2. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 비례한다.
  3. 신축량은 관의 길이, 온도차에는 비례하지만, 열팽창계수에는 반비례한다.
  4. 신축량은 관의 열팽창계수에 비례하고 온도차와 길이에 반비례한다.
(정답률: 77%)
  • 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 비례한다. 이는 관의 신축량이 열팽창계수와 길이, 온도차에 따라 결정된다는 것을 의미한다. 열팽창계수는 물질의 열팽창 정도를 나타내는 값으로, 물질이 가열될 때 길이나 부피가 얼마나 증가하는지를 나타낸다. 따라서 열팽창계수가 클수록 물질이 가열될 때 길이나 부피가 더 많이 증가하므로 신축량도 더 많아진다. 또한, 길이가 길고 온도차가 크면 물질이 더 많이 팽창하므로 신축량도 더 많아진다. 따라서 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 비례한다.
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67. 에너지이용 합리와법에 따라 인정검사대상기기 조종자의 교육을 이수한 자가 조종할 수 없는 것은?

  1. 압력 용기
  2. 용량이 581.5킬로와트인 열매체를 가열하는 보일러
  3. 용량이 700 킬로와트의 온수발생 보일러
  4. 최고사용압력이 1MPa 이하이고, 전열면적이 10 제곱미터 이하인 증기보일러
(정답률: 72%)
  • 에너지이용 합리와법은 에너지를 효율적으로 이용하고 환경을 보호하기 위한 법이다. 이 법에 따라 인정검사대상기기를 조종하는 사람은 해당 기기의 교육을 이수한 자여야 한다. 그러나 용량이 700 킬로와트의 온수발생 보일러는 이 법에 따라 교육을 이수한 사람도 조종할 수 없다. 이는 해당 보일러가 인정검사대상기기 중에서 가장 위험한 기기 중 하나이기 때문이다. 이 보일러는 높은 온도와 압력을 유지하고 있기 때문에 조종자의 안전을 위해 전문적인 기술과 경험이 필요하다. 따라서 이 보일러를 조종하기 위해서는 해당 분야의 전문가나 교육을 받은 자만이 조종할 수 있다.
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68. 에너지이용 합리화법상의 “목표에너지원단위”란?

  1. 열사용기기당 단위시간에 사용할 열의 사용목표량
  2. 각 회사마다 단위기간 동안 사용할 열의 사용목표량
  3. 에너지를 사용하여 만드는 제품의 단위당 에너지사용목표량
  4. 보일러에서 증기 1톤을 발생할 때 사용할 연료의 사용목표량
(정답률: 79%)
  • “목표에너지원단위”는 에너지이용 합리화법에서 사용되는 개념으로, 에너지를 사용하여 만드는 제품의 단위당 에너지사용목표량을 의미합니다. 즉, 제품을 생산할 때 사용되는 에너지의 양을 제한하고, 효율적인 에너지 사용을 촉진하기 위한 목표량을 설정하는 것입니다. 이를 통해 기업은 에너지 사용을 최소화하고, 경제적인 생산을 실현할 수 있습니다. 따라서 “열사용기기당 단위시간에 사용할 열의 사용목표량”, “각 회사마다 단위기간 동안 사용할 열의 사용목표량”, “보일러에서 증기 1톤을 발생할 때 사용할 연료의 사용목표량”과 같은 다른 보기들은 “목표에너지원단위”와는 다른 개념입니다.
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69. 에너지이용 합리화법상의 효율관리기자재에 속하지 않는 것은?

  1. 전기철도
  2. 삼상유도전동기
  3. 전기세탁기
  4. 자동차
(정답률: 65%)
  • 에너지이용 합리화법상의 효율관리기자재는 에너지를 효율적으로 사용하고 절약하는데 도움을 주는 기자재들을 말합니다. 이 중에서 전기철도는 효율관리기자재에 속하지 않습니다. 전기철도는 대중교통 수단으로서 환경친화적이지만, 에너지 절약을 위한 기자재가 아닙니다. 반면, 삼상유도전동기는 모터의 효율을 높여 에너지 손실을 줄이는 역할을 하고, 전기세탁기는 세탁 시간과 에너지 소비를 최적화하여 에너지를 절약합니다. 또한 자동차는 연비 향상을 위한 기술 개발이 이루어지며, 하이브리드나 전기차 등 저탄소 차량으로 전환하는 것도 에너지 절약에 큰 도움이 됩니다. 따라서 전기철도는 대중교통 수단으로서 중요하지만, 에너지이용 합리화법상의 효율관리기자재에는 속하지 않습니다.
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70. 가마를 축조할 때 단열재를 사용함으로써 얻을 수 있는 효과로 틀린 것은?

  1. 작업 온도까지 가마의 온도를 빨리 올릴 수 있다.
  2. 가마의 벽을 얇게 할 수 있다.
  3. 가마내의 온도 분포가 균일하게 된다.
  4. 내화벽돌의 내ㆍ외부 온도가 급격히 상승한다.
(정답률: 70%)
  • 가마를 축조할 때 단열재를 사용하면 작업 온도까지 가마의 온도를 빨리 올릴 수 있고, 가마의 벽을 얇게 할 수 있으며, 가마내의 온도 분포가 균일하게 된다. 그러나 내화벽돌의 내ㆍ외부 온도가 급격히 상승하는 것은 틀린 것이다. 이는 내화벽돌이 단열재로 인해 외부로부터의 열 전달을 막아주기 때문이다. 따라서 내화벽돌의 내부 온도는 작업 온도에 도달하기까지 천천히 상승하게 된다. 이는 내화벽돌의 내부 온도가 급격히 상승하지 않는다는 것을 의미한다.
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71. 에너지이용 합리와법에 따라 검사대상기기 조종자의 신고사유가 발생한 경우 발생한 날로부터 며칠 이내에 신고해야 하는가?

  1. 7일
  2. 15일
  3. 30일
  4. 60일
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리와법은 에너지를 효율적으로 이용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따르면 검사대상기기를 조종하는 사람이 신고사유가 발생한 경우, 발생한 날로부터 30일 이내에 신고해야 합니다. 이는 검사대상기기가 안전하게 사용되고 유지보수되도록 하기 위한 조치입니다. 검사대상기기는 일반적으로 위험한 화학물질, 전기, 기계 등을 다루는 곳에서 사용되므로 안전사고를 예방하기 위해 신속한 조치가 필요합니다. 따라서 검사대상기기 조종자는 신고사유가 발생한 경우 즉시 신고하여 안전사고를 예방하고 법적인 책임을 다해야 합니다.
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72. 다음은 보일러의 급수밸브 및 체크밸브 설치 기준에 관한 설명이다. ()안에 알맞은 것은?

  1. ㄱ : 5A, ㄴ : 10A
  2. ㄱ : 10A, ㄴ : 15A
  3. ㄱ : 15A, ㄴ : 20A
  4. ㄱ : 20A, ㄴ : 30A
(정답률: 75%)
  • 보일러의 급수밸브와 체크밸브는 보일러의 안전한 운전을 위해 필수적인 부품입니다. 급수밸브는 보일러 내부의 수위를 유지하고, 체크밸브는 보일러 내부의 압력을 안정적으로 유지하기 위해 설치됩니다. 이 때, 급수밸브와 체크밸브의 크기는 보일러의 용량과 연관이 있습니다.

    따라서, 보일러의 용량이 크다면 급수밸브와 체크밸브의 크기도 커져야 합니다. 이 문제에서는 보일러의 용량이 1,000kg/h 이므로, 급수밸브와 체크밸브의 크기는 15A와 20A가 적절합니다. 만약 급수밸브와 체크밸브의 크기가 작다면, 보일러 내부의 수위와 압력을 유지하기 어렵고, 이는 보일러의 안전에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 보일러의 용량에 맞는 적절한 크기의 급수밸브와 체크밸브를 설치하는 것이 중요합니다.
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73. 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관은 에너지를 합리적으로 이용하게 하기 위하여 몇 년 마다 에너지이용 합리화에 관한 기본계획을 수립하여야 하는가?

  1. 2년
  2. 3년
  3. 5년
  4. 10년
(정답률: 77%)
  • 에너지는 우리 사회에서 매우 중요한 자원으로 여겨지고 있습니다. 그러나 에너지는 한정된 자원이기 때문에 합리적으로 이용해야 합니다. 이를 위해 산업통상자원부장관은 에너지이용 합리화법에 따라 에너지를 합리적으로 이용하게 하기 위한 기본계획을 수립하여야 합니다. 이 기본계획은 몇 년 마다 수립되어야 하는데, 이는 에너지 이용의 변화와 기술의 발전 등을 고려하여 적절한 주기로 수립되어야 합니다. 따라서, 에너지이용 합리화에 관한 기본계획은 5년 마다 수립되어야 합니다. 이는 에너지 이용의 변화와 기술의 발전을 고려하여 적절한 주기로 수립되어, 합리적인 에너지 이용을 위한 기본계획을 수립할 수 있도록 합니다.
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74. 산성 내화물이 아닌 것은?

  1. 규석질 내화물
  2. 납석질 내화물
  3. 샤모트질 내화물
  4. 마그네시아 내화물
(정답률: 74%)
  • 산성 내화물은 고온에서 산성 환경에서 안정적으로 사용할 수 있는 내화물을 말합니다. 이러한 내화물은 고온에서 산성 가스가 발생하는 환경에서 사용되는데, 이러한 환경에서는 알칼리성 내화물은 분해되어 사용할 수 없습니다. 따라서, 산성 내화물은 고온에서 산성 가스가 발생하는 환경에서 안정적으로 사용할 수 있습니다.

    그러나 마그네시아 내화물은 산성 내화물이 아닙니다. 마그네시아 내화물은 알칼리성 내화물로, 고온에서 알칼리성 가스가 발생하는 환경에서 안정적으로 사용할 수 있습니다. 따라서, 마그네시아 내화물은 산성 내화물이 아닙니다.

    규석질 내화물, 납석질 내화물, 샤모트질 내화물은 모두 산성 내화물입니다. 이러한 내화물은 고온에서 산성 가스가 발생하는 환경에서 안정적으로 사용할 수 있습니다.
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75. 고압 배관용 탄소강관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 관의 소재로는 킬드강을 사용하여 이음매 없이 제조된다.
  2. KS 규격 기호로 SPPS 라고 표기한다.
  3. 350℃이하, 100kg/cm2 이상의 압력범위에 사용이 가능하다.
  4. NH3 합성용 배관, 화학공법의 고압유체 수송용에 사용한다.
(정답률: 78%)
  • "KS 규격 기호로 SPPS 라고 표기한다."는 틀린 설명입니다. 고압 배관용 탄소강관은 KS 규격 기호로 SPST 또는 SPHT로 표기됩니다. SPPS는 일반적인 구조용 탄소강관의 규격 기호입니다. 이외의 설명은 모두 맞는 내용입니다. 고압 배관용 탄소강관은 킬드강을 사용하여 이음매 없이 제조되며, 350℃이하, 100kg/cm2 이상의 압력범위에 사용이 가능하며, NH3 합성용 배관, 화학공법의 고압유체 수송용에 사용됩니다.
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76. 크롬이나 크롬마그네시아 벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은?

  1. 버스팅(bursting)
  2. 스폴링(spalling)
  3. 슬래킹(slaking)
  4. 큐어링(curing)
(정답률: 73%)
  • 크롬이나 크롬마그네시아 벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하면서 산화철이 부풀어 오르고 벽돌 표면에서 떨어져 나가는 현상을 "버스팅(bursting)"이라고 합니다. 이는 벽돌 내부에서 산화철이 생성되면서 벽돌 내부 압력이 증가하고, 이 압력이 벽돌 표면에서 폭발적으로 발생하여 벽돌 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 것입니다. 이러한 현상은 벽돌의 내구성을 저하시키고, 건축물의 안전성을 위협할 수 있으므로 주의가 필요합니다.
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77. 내화물의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 상온에서 압축강도가 작을 것
  2. 내마모성 및 내침식성을 가질 것
  3. 재가열 시 수축이 적을 것
  4. 사용온도에서 연화변형하지 않을 것
(정답률: 73%)
  • 내화물은 고온에서 사용되는 재료로서, 내화성과 내열성이 중요한 구비조건이다. 따라서 내화물의 구비조건으로 "상온에서 압축강도가 작을 것"은 틀린 것이다. 내화물은 고온에서 사용되기 때문에, 상온에서의 압축강도는 큰 의미가 없다. 오히려 내화물은 고온에서의 압축강도가 높아야 하며, 내화성과 내열성을 보장할 수 있어야 한다. 따라서 내화물의 구비조건으로는 내마모성 및 내침식성, 재가열 시 수축이 적을 것, 사용온도에서 연화변형하지 않을 것 등이 중요하다. 이러한 구비조건을 충족하는 내화물은 고온에서 안정적인 성능을 발휘할 수 있으며, 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.
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78. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자가 아닌 자는?

  1. 전기사업법에 의한 전기사업자
  2. 도시가스사업법에 의한 도시가스사업자
  3. 풍력사업법에 의한 풍력사업자
  4. 석탄산업법에 의한 석탄가공업자
(정답률: 69%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 이용하고 에너지 소비를 절감하기 위한 법률로, 이를 위해 에너지저장의무를 부과하고 있습니다. 이에 따라 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자는 전기사업법에 의한 전기사업자, 도시가스사업법에 의한 도시가스사업자, 석탄산업법에 의한 석탄가공업자 등이 포함됩니다.

    하지만 풍력사업법에 의한 풍력사업자는 에너지를 생산하는 측면에서는 중요한 역할을 하지만, 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자는 아닙니다. 이는 풍력 발전이 기상 조건에 따라 생산량이 불안정하고 예측하기 어렵기 때문에, 에너지저장이 필요하지 않기 때문입니다. 따라서 풍력사업자는 에너지 생산에만 집중하고, 에너지저장의무를 부과받지 않습니다.
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79. 배관의 신축이음에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용한다.
  2. 루프형은 고압에 잘 견디며, 주로 고압증기의 옥외 배관에 사용한다.
  3. 벨로즈형은 신축으로 인한 응력을 받지 않는다.
  4. 스위블형은 온수 또는 저압증기의 배관에 사용하며, 큰 신축에 대하여는 누설의 염려가 있다.
(정답률: 60%)
  • "슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용한다."라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용하는 것이 맞습니다.

    루프형은 고압에 잘 견디며, 주로 고압증기의 옥외 배관에 사용한다는 설명도 맞습니다.

    벨로즈형은 신축으로 인한 응력을 받지 않는다는 설명도 맞습니다.

    스위블형은 온수 또는 저압증기의 배관에 사용하며, 큰 신축에 대하여는 누설의 염려가 있다는 설명도 맞습니다.

    따라서, 주어진 보기 중에서 틀린 것은 없습니다.
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80. 에너지이용 합리화법에 따른 특정열 사용기자재가 아닌 것은?

  1. 주철제 보일러
  2. 금속 소둔로
  3. 2종 압력용기
  4. 석유 난로
(정답률: 70%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 낭비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법률에 따라 특정열 사용기자재는 인증을 받아야 합니다. 이 중에서 "석유 난로"는 특정열 사용기자재가 아닙니다. 이는 석유를 연소하여 열을 발생시키는 가정용 난로로, 에너지 효율성이 낮아 에너지 낭비를 유발하고 대기 오염물질을 배출하기 때문입니다. 따라서 에너지이용 합리화법에 따라 인증을 받지 못한 것입니다. 반면 "주철제 보일러", "금속 소둔로", "2종 압력용기"는 에너지 효율성이 높아 인증을 받은 특정열 사용기자재입니다. 이러한 제품들을 사용함으로써 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 낭비를 줄일 수 있습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 급수에서 ppm 단위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 물 1mL 중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것
  2. 물 100mL 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것
  3. 물 1000mL 중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것
  4. 물 1000mL 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것
(정답률: 77%)
  • ppm은 parts per million의 약자로, 백만분의 일을 나타내는 단위입니다. 따라서, "물 1000mL 중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것"이 옳은 설명입니다. 이는 물 1L(=1000mL) 중에 시료가 몇 밀리그램(mg) 함유되어 있는지를 나타내는 것으로, 물의 양이 일정하므로 시료의 양이 ppm으로 표시됩니다. 예를 들어, 물 1000mL 중에 1mg의 시료가 함유되어 있다면, 이는 1ppm의 농도를 가진다고 말할 수 있습니다. 따라서, ppm은 농도를 나타내는 중요한 단위 중 하나입니다.
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82. 그림과 같이 가로×세로×높이가 3×1.5×0.03m 인 탄소 강판이 놓여 있다. 열전도계(K)가 43W/mㆍK이며, 표면온도는 20℃였다. 이 때 탄소강판 아래 면에 열유속(q“=q/A) 600kcal/m2ㆍh을 가할 경우, 탄소강판에 대한 표면온도 상승[△T(℃)]은?

  1. 0.243℃
  2. 0.264℃
  3. 0.486℃
  4. 1.973℃
(정답률: 34%)
  • 열전도계(K)가 43W/mㆍK이므로, 탄소강판의 열전도율은 1/43 (mㆍK/W)이다. 따라서, 탄소강판의 열저항(R)은 다음과 같다.

    R = 두께/열전도율 = 0.03/ (1/43) = 1.29 (m²K/W)

    열유속(q") = 600 kcal/m²h = 600/3600 kW/m² = 0.167 kW/m²

    열전달식을 이용하여 탄소강판의 표면온도 상승(△T)을 구하면 다음과 같다.

    q" = (T1 - T2)/R

    T1 - T2 = q" × R = 0.167 × 1.29 = 0.215 (K)

    따라서, 탄소강판의 표면온도 상승은 0.215℃이다. 하지만 문제에서는 표면온도가 이미 20℃이므로, 실제 상승한 온도는 20.215℃이 된다. 따라서, 정답은 0.215 - 20 = 0.486℃이다.
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83. 금속판을 전열체로 하여 유체를 가열하는 방식으로 열팽창에 대한 염려가 없고 플랜지이음으로 되어 있어 내부수리가 용이한 열교환기 형식은?

  1. 유동두식
  2. 플레이트식
  3. 융그스트롬식
  4. 스파이럴식
(정답률: 52%)
  • 스파이럴식 열교환기는 금속판을 전열체로 하여 유체를 가열하는 방식으로, 유체가 스파이럴 모양으로 흐르면서 열을 교환하는 구조를 가지고 있습니다. 이 구조는 플랜지이음으로 되어 있어 내부수리가 용이하며, 열팽창에 대한 염려가 없는 장점이 있습니다. 또한 스파이럴식 열교환기는 유체가 스파이럴 모양으로 흐르기 때문에, 유동저항이 적어서 유량 손실이 적고, 열전달 효율이 높은 장점이 있습니다. 따라서 스파이럴식 열교환기는 대용량의 열교환을 필요로 하는 산업용 열교환기나 에어컨디셔너 등에 많이 사용되고 있습니다.
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84. 보일러의 용량을 산출하거나 표시하는 값으로 적합하지 않은 것은?

  1. 상당증발량
  2. 보일러마력
  3. 전열면적
  4. 재열계수
(정답률: 71%)
  • 재열계수는 보일러의 용량을 산출하거나 표시하는 값으로 적합하지 않습니다. 이는 보일러의 효율성을 나타내는 값으로, 보일러 내부에서 연소되는 연료의 열량을 전달하는 능력을 나타냅니다. 따라서 보일러의 용량을 산출하거나 표시하는 값으로는 적합하지 않습니다. 상당증발량은 보일러가 발생시키는 수증기의 증발량을 나타내며, 보일러마력은 보일러가 발생시키는 열의 양을 나타내는 값입니다. 전열면적은 보일러의 열교환 표면적을 나타내며, 이는 보일러의 용량을 산출하는데 중요한 요소 중 하나입니다.
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85. 강제 순환식 수관 보일러는?

  1. 라몬트(Lamont) 보일러
  2. 타쿠마(Takuma) 보일러
  3. 슐저(Sulzer) 보일러
  4. 벤슨(Benson) 보일러
(정답률: 59%)
  • 강제 순환식 수관 보일러는 고온, 고압 상태에서 물을 가열하여 증기를 생산하는 보일러로, 라몬트(Lamont) 보일러는 이러한 보일러 중 하나입니다. 라몬트 보일러는 수관을 통해 물을 강제로 순환시키는 방식으로 열을 전달하며, 이를 위해 펌프가 필요합니다. 이러한 방식은 물의 온도와 압력을 정확하게 조절할 수 있어 안정적인 운전이 가능하며, 또한 물의 순환으로 인해 열 효율이 높아지는 장점이 있습니다. 라몬트 보일러는 대량 생산이 가능하며, 전력 발전소 등에서 널리 사용되고 있습니다.
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86. 연료 1kg이 연소하여 발생하는 증가량의 비를 무엇이라고 하는가?

  1. 열발생률
  2. 환산증발배수
  3. 전열면 증발률
  4. 증기량 발생률
(정답률: 58%)
  • 연료가 연소될 때 발생하는 증가량은 주로 열과 가스 형태의 물질로 나타납니다. 이 중에서도 가스 형태의 물질은 액체나 고체 상태로 변환될 수 있으며, 이러한 변환 과정에서 발생하는 열의 양은 일정하지 않습니다. 따라서 연료 1kg이 연소하여 발생하는 증가량의 비를 나타내는 지표로는 환산증발배수가 사용됩니다.

    환산증발배수는 연료가 연소될 때 발생하는 열과 가스 형태의 물질 중에서 액체 상태로 변환될 수 있는 물질의 양을 나타내는 지표입니다. 이는 연료의 종류나 연소 조건에 따라 달라질 수 있으며, 연료의 효율성을 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다. 따라서 환산증발배수는 연료의 효율성을 비교하거나 연료의 사용량을 계산하는 데에 매우 유용한 지표입니다.
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87. 저온부식의 방지 방법이 아닌 것은?

  1. 과잉공기를 적게 하여 연소한다.
  2. 발열량이 높은 황분을 사용한다.
  3. 연료첨가제(수산화마그네슘)를 이용하여 노점온도를 낮춘다.
  4. 연소 배기가스의 온도가 너무 낮지 않게 한다.
(정답률: 68%)
  • 저온부식은 금속이나 합금이 고온에서 산화되어 생기는 부식 현상 중 하나로, 저온에서 발생하는 부식으로서 금속의 표면에 물이나 습기가 노출되어 있을 때 발생한다. 따라서 저온부식을 방지하기 위해서는 금속의 표면을 보호하는 방법이 필요하다.

    과잉공기를 적게 하여 연소하는 방법은 연소 시 발생하는 산화물질의 양을 줄여서 부식을 방지할 수 있다. 연료첨가제를 이용하여 노점온도를 낮추는 방법은 연소 시 발생하는 열을 효율적으로 이용하여 부식을 방지할 수 있다. 연소 배기가스의 온도를 높게 유지하는 것은 금속의 표면을 건조하게 유지하여 부식을 방지할 수 있다.

    하지만 발열량이 높은 황분을 사용하는 것은 저온부식을 방지하는 방법이 아니다. 황분은 금속의 표면을 보호하는 역할을 하지 않으며, 발열량이 높은 황분을 사용한다고 해서 부식을 방지할 수 있는 것은 아니다. 따라서 "발열량이 높은 황분을 사용한다."는 저온부식을 방지하는 방법이 아니다.
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88. 보일러 송풍장치의 회전수 변환을 통한 급기풍량 제어를 위하여 2극 유도전동기에 인버터를 설치하였다. 주파수가 55Hz일 대 유도전동기의 회전수는?

  1. 1650 RPM
  2. 1800 RPM
  3. 3300 RPM
  4. 3600 RPM
(정답률: 50%)
  • 인버터는 주파수를 변환하여 전기 모터의 속도를 제어하는 장치입니다. 이 경우, 주파수가 55Hz일 때 인버터는 2극 유도전동기의 회전수를 제어하여 급기풍량을 조절합니다.

    2극 유도전동기는 1초당 60회전을 하므로, 주파수가 60Hz일 때 회전수는 3600 RPM이 됩니다. 따라서, 주파수가 55Hz일 때 회전수는 3300 RPM이 됩니다.

    즉, 인버터를 통해 주파수를 55Hz로 낮추면 유도전동기의 회전수도 3600 RPM에서 3300 RPM으로 감소하게 되어 급기풍량을 조절할 수 있습니다. 따라서, 정답은 "3300 RPM"입니다.
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89. 보일러의 성능시험방법 및 기준에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기건도의 기준은 강철제 또는 주철제로 나누어 정해져 있다.
  2. 측정은 매 1시간 마다 실시한다.
  3. 수위는 최초 측정치에 비해서 최종 측정치가 적어야 한다.
  4. 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용한다.
(정답률: 65%)
  • 보일러의 성능시험은 보일러의 안전성과 효율성을 검증하기 위해 실시된다. 이 중에서 증기건도는 보일러의 효율성을 나타내는 중요한 지표 중 하나이다. 증기건도는 증기의 수분 함량을 나타내며, 강철제와 주철제로 나누어 기준이 정해져 있다. 강철제 보일러의 경우 증기건도는 0.5% 이하, 주철제 보일러의 경우 1% 이하로 유지되어야 한다.

    성능시험에서는 측정이 매 1시간 마다 실시되며, 수위는 최초 측정치에 비해서 최종 측정치가 적어야 한다. 이는 보일러의 안전성을 검증하기 위한 조치로, 수위가 높아지면 보일러 내부 압력이 증가하여 폭발 위험이 있기 때문이다.

    측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용해야 하며, 이는 보일러의 성능시험 결과를 정확하게 분석하기 위한 필수적인 요소이다. 따라서 제조사에서 제공하는 측정기록 및 계산양식을 엄격하게 준수해야 한다. 이러한 성능시험을 통해 보일러의 안전성과 효율성을 검증하고, 필요한 조치를 취하여 안전하고 효율적인 보일러 운영을 유지할 수 있다.
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90. 동일 조건에서 열교환기의 온도효율이 높은 순서대로 나열한 것은?

  1. 항류＞직교류＞병류
  2. 병류＞직교류＞항류
  3. 직교류＞향류＞병류
  4. 직교류＞병류＞향류
(정답률: 75%)
  • 열교환기의 온도효율은 열전달 효율을 나타내는 지표로, 열교환기의 구조와 유체의 흐름 방향에 따라 달라진다.

    항류는 두 유체가 같은 방향으로 흐르는 구조로, 열전달 효율이 가장 높다. 이는 두 유체의 온도차가 크게 유지되기 때문이다.

    직교류는 두 유체가 직각으로 교차하는 구조로, 항류에 비해 열전달 효율이 낮지만, 유체의 저항이 적어 대량의 유체를 처리할 수 있다는 장점이 있다.

    병류는 두 유체가 반대 방향으로 흐르는 구조로, 열전달 효율이 가장 낮다. 이는 두 유체의 온도차가 작아지기 때문이다.

    따라서, 항류＞직교류＞병류 순으로 온도효율이 높은 이유는 항류가 두 유체의 온도차를 크게 유지할 수 있기 때문이고, 직교류는 대량의 유체를 처리할 수 있으면서도 열전달 효율이 높은 구조이기 때문이다. 반면, 병류는 두 유체의 온도차가 작아져 열전달 효율이 낮아지기 때문이다.
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91. 어떤 연료 1kg당 발열량이 6320kcal이다. 이 연료 50kg/h을 연소시킬 때 발생하는 열이 모두 일로 전환된다면 이 때 발생하는 동력은?

  1. 300 PS
  2. 400 PS
  3. 500 PS
  4. 600 PS
(정답률: 49%)
  • 50kg/h의 연료를 연소시킬 때 발생하는 열은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    50kg/h x 6320kcal/kg = 316,000kcal/h

    이 발생한 열이 모두 일로 전환된다면, 이 때 발생하는 동력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    316,000kcal/h / 0.29307107 = 1,078.3 horsepower

    여기서 0.29307107은 kcal/h를 horsepower로 변환하기 위한 상수입니다.

    따라서, 발생하는 동력은 약 1,078.3 마력이 됩니다. 그러나 보기에서는 500 PS가 정답으로 주어졌습니다. 이는 PS와 마력이 서로 다른 단위이기 때문에 변환이 필요합니다. PS는 독일어 Pferdestärke의 약자로, 1 PS는 0.9863 마력에 해당합니다. 따라서, 1,078.3 마력을 PS로 변환하면 다음과 같습니다.

    1,078.3 horsepower x 0.9863 = 1,063.5 PS

    이 값은 보기에서 주어진 500 PS보다 크기 때문에, 정답은 "500 PS"가 아닌 다른 보기가 됩니다.
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92. 유체의 압력손실은 배관 설계 시 중요한 인자이다. 압력손실과의 관계로 틀린 것은?

  1. 압력손실은 관마찰계수에 비례한다.
  2. 압력손실은 유속의 제곱에 비례한다.
  3. 압력손실은 관의 길이에 반비례한다.
  4. 압력손실은 관의 내경에 반비례한다.
(정답률: 67%)
  • 압력손실은 유체가 흐르는 배관 내부에서 발생하는 손실로, 유체의 저항과 관련된 인자들에 따라 결정된다. 이 중에서도 가장 큰 영향을 미치는 인자는 유체의 유속이다. 유속이 높을수록 압력손실도 커지며, 이는 유속의 제곱에 비례한다. 또한, 유체와 배관 사이의 마찰력도 압력손실에 영향을 미치는데, 이를 나타내는 관마찰계수는 압력손실과 비례한다. 반면에, 관의 길이와 내경은 압력손실과 반비례하는데, 이는 유체가 흐르는 거리가 길수록 압력손실이 커지는 것이 아니라, 흐르는 거리가 짧을수록 압력손실이 커지기 때문이다. 따라서, "압력손실은 관의 길이에 반비례한다."는 설명은 틀린 설명이다.
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93. 공기예열기의 효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연소효율을 증가시킨다.
  2. 과잉공기량을 줄일 수 있다.
  3. 배기가스 저항이 줄어든다.
  4. 저질탄 연소에 효과적이다.
(정답률: 56%)
  • 공기예열기는 연료가 연소될 때 발생하는 열을 이용하여 공기를 가열시켜 연소에 필요한 산소량을 증가시키는 장치입니다. 이를 통해 연소효율을 증가시키고, 과잉공기량을 줄일 수 있습니다. 또한, 가열된 공기는 배기가스를 흡수하여 배기가스의 온도를 낮추고, 배기가스 저항을 줄여서 엔진의 성능을 향상시킵니다. 따라서, 공기예열기는 저질탄 연소에 효과적이며, 배기가스 저항이 줄어든다는 설명도 맞습니다.
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94. 이중 열교환기의 총괄전열계수가 69kcal/m2ㆍhㆍ℃일 때, 더운 액체와 찬 액체를 향류로 접속시켰더니 더운 면의 온도가 65℃에서 25℃로 내려가고 찬 면의 온도가 20℃에서 53℃로 올라갔다. 단위면적당의 열교환량은?

  1. 498 kcal/m2ㆍh
  2. 552 kcal/m2ㆍh
  3. 2415 kcal/m2ㆍh
  4. 2760 kcal/m2ㆍh
(정답률: 41%)
  • 이중 열교환기의 총괄전열계수는 69kcal/m2ㆍhㆍ℃이다. 이중 열교환기는 두 개의 유체가 열을 교환하는 장치로, 더운 액체와 찬 액체를 향류로 접속시켰을 때 더운 면의 온도가 65℃에서 25℃로 내려가고 찬 면의 온도가 20℃에서 53℃로 올라갔다. 이때, 단위면적당의 열교환량을 구하면 된다.

    열교환량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = U × A × ΔT

    여기서 Q는 열교환량, U는 총괄전열계수, A는 면적, ΔT는 온도차이이다.

    면적은 1m2이므로, 면적은 생략하고 계산하면 다음과 같다.

    더운 면에서의 열교환량 = 69 × (65 - 25) = 2760 kcal/h

    찬 면에서의 열교환량 = 69 × (53 - 20) = 2277 kcal/h

    따라서, 단위면적당의 열교환량은 (2760 + 2277) / 2 = 2518.5 kcal/m2ㆍh이다.

    하지만, 이중 열교환기는 두 개의 유체가 열을 교환하는 장치이므로, 열교환량은 두 면의 평균값을 사용해야 한다. 따라서, 단위면적당의 열교환량은 2518.5 / 2 = 1259
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95. 연관식 패키지 보일러와 랭카셔 보일러의 장ㆍ단점에 대한 비교 설명으로 틀린 것은?

  1. 열효율은 연관식 패키지 보일러가 좋다.
  2. 부하변동에 대한 대응성은 랭카셔 보일러가 좋다.
  3. 설치 면적당의 증발량은 연관식 패키지 보일러가 크다.
  4. 수처리는 연관식 패키지 보일러가 더 간단하다.
(정답률: 58%)
  • "수처리는 연관식 패키지 보일러가 더 간단하다."라는 정답은 틀린 것이 아닙니다. 연관식 패키지 보일러는 물 처리가 필요하지 않으며, 랭카셔 보일러는 물 처리가 필요합니다. 따라서 연관식 패키지 보일러가 더 간단하고 편리합니다.

    연관식 패키지 보일러는 높은 열효율과 작은 설치 면적당 증발량을 가지고 있습니다. 반면 랭카셔 보일러는 부하변동에 대한 대응성이 뛰어나고, 높은 안정성을 가지고 있습니다.

    따라서, 선택해야 할 보일러의 용도와 환경에 따라 적합한 보일러를 선택해야 합니다.
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96. 인젝터의 작동순서로 옳은 것은?

  1. ㉮→㉯→㉰→㉱
  2. ㉮→㉰→㉯→㉱
  3. ㉱→㉯→㉰→㉮
  4. ㉱→㉰→㉯→㉮
(정답률: 66%)
  • 인젝터의 작동순서는 다음과 같습니다.

    1. ㉮: 연료가 인젝터에 들어옵니다.
    2. ㉰: 인젝터 내부의 솔레노이드가 작동하여 연료가 분사됩니다.
    3. ㉯: 분사된 연료가 실린더 내부로 들어가서 연소됩니다.
    4. ㉱: 인젝터에서 분사된 연료의 양을 제어하는 제어기가 작동하여 다음 분사를 준비합니다.

    따라서, 옳은 작동순서는 "㉮→㉰→㉯→㉱" 입니다. 먼저 연료가 인젝터에 들어오고, 그 다음에 솔레노이드가 작동하여 연료가 분사되고, 분사된 연료가 실린더 내부로 들어가서 연소되며, 마지막으로 제어기가 작동하여 다음 분사를 준비합니다. 이러한 작동순서를 통해 엔진의 원활한 동작이 가능해집니다.
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97. 프라이밍 및 포밍 발생 시의 조치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시킨다.
  2. 증기 취출을 서서히 한다.
  3. 연소량을 줄인다.
  4. 저압운전을 하지 않는다.
(정답률: 54%)
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98. 방열 유체의 전열 유니트(NTU)가 3.5, 온도차가 105℃이고, 열교환기의 전열효율이 1 일 때 대수평균온도차(LMTD)는?

  1. 22.3℃
  2. 30℃
  3. 62℃
  4. 367.5℃
(정답률: 52%)
  • 대수평균온도차(LMTD)는 열교환기에서 유체가 흐르면서 경험하는 온도차의 평균값을 나타내는 지표입니다. LMTD는 다음과 같은 공식으로 계산됩니다.

    LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)

    여기서 ΔT1은 열교환기의 입구와 출구에서의 온도차이이고, ΔT2는 출구와 입구에서의 온도차이입니다.

    이 문제에서는 온도차가 105℃이므로 ΔT1 = 105℃입니다. 전열효율이 1이므로, 열교환기에서 열이 완전히 전달된다는 것을 의미합니다. 따라서, 열교환기를 통과하는 두 유체의 온도차는 동일합니다. 따라서 ΔT2도 105℃입니다.

    NTU가 3.5이므로, 열교환기의 크기와 효율성을 나타내는 지표인 평균전달단열계수(UA)와 열용량(C)의 비율인 C/UA는 3.5입니다.

    LMTD는 위의 공식에 따라 계산하면,

    LMTD = (105 - 105) / ln(105 / 105) = 0 / ln(1) = 0

    따라서, 보기에서 정답인 "30℃"은 올바르지 않습니다. LMTD는 0입니다.
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99. 보일러수로서 가장 적절한 pH는?

  1. 5 전후
  2. 7 전후
  3. 11 전후
  4. 14 이상
(정답률: 78%)
  • 보일러수는 금속 부식과 노화를 방지하기 위해 적절한 pH를 유지해야 합니다. pH는 산성도를 나타내는 지표로, 0부터 14까지의 범위를 가지며, 7이 중성을 나타냅니다.

    pH가 5 전후인 경우, 보일러수는 산성이므로 금속 부식이 심해질 수 있습니다. 또한, pH가 14 이상인 경우에는 알칼리성이 강해져 보일러 내부의 부식물질이 용해되어 시스템에 문제가 발생할 수 있습니다.

    따라서, 보일러수의 pH는 7 전후에서 11 전후 사이가 가장 적절합니다. 이 범위에서는 보일러 내부의 금속 부식을 최소화하면서도 시스템 안정성을 유지할 수 있습니다. 또한, pH 조절을 위해 화학제품을 사용할 경우, pH가 11 전후인 경우에는 화학제품의 효과가 가장 좋기 때문에 이 범위가 가장 적합합니다.
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100. 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소 두께(t)를 결정하는 식은? (단, P는 최고 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.)

  1. 10PD
(정답률: 72%)
  • 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소 두께(t)를 결정하는 식은 "t = 10PD / C" 이다. 이 식에서 P는 최고 사용압력(MPa)이며, D는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치(mm)이다. C는 노통의 종류에 따른 상수이다.

    이 중에서 ""이 정답인 이유는, 이 상수는 노통의 종류에 따라 결정되는 값으로, 노통의 파형부가 짧을수록 노통의 내부 압력이 높아지기 때문에 노통의 종류에 따라 상수가 다르게 결정된다. 따라서, 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소 두께를 결정하는 식에서는 이 상수가 ""로 결정되는 것이다.
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