에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2017-09-23)

에너지관리기사
(2017-09-23 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 단일기체 10Nm3의 연소가스를 분석한 결과 CO2 : 8Nm3, CO: 2Nm3, H2O : 20Nm3을 얻었다면 이 기체연료는?

  1. CH4
  2. C2H2
  3. C2H4
  4. C2H6
(정답률: 66%)
  • CO2와 CO의 비율을 보면 CO2가 4배 더 많이 생성되었으므로, 이 연료는 탄소가 많이 포함된 화합물일 것이다. 또한, H2O의 양도 많으므로 수소도 많이 포함되어 있을 것이다. 이에 따라, 보기 중에서 탄소와 수소를 가장 많이 포함하고 있는 화합물은 CH4이다. CH4는 메탄이라고도 불리며, 천연가스의 주 성분 중 하나이다. 따라서, 이 기체연료는 CH4일 가능성이 높다.
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2. 공기를 사용하여 중유를 무화시키는 형식으로 아래의 조건을 만족하면서 부하변동이 많은데 가장 적합한 버너의 형식은?

  1. 로터리식
  2. 저압기류식
  3. 고압기류식
  4. 유압식
(정답률: 59%)
  • 중유를 무화시키는 과정에서는 공기를 사용하여 연소를 일으키는 것이 가장 효과적입니다. 이때 부하변동이 많은 경우에는 연소량을 조절할 수 있는 버너가 필요합니다. 이 중에서 가장 적합한 버너의 형식은 고압기류식입니다. 고압기류식 버너는 공기를 압축하여 연소기로 공급하므로 공급량을 조절하기 쉽습니다. 또한, 고압으로 공급되는 공기는 연소에 필요한 산소량을 보장하므로 연소 효율이 높습니다. 따라서 부하변동이 많은 상황에서도 안정적인 연소를 유지할 수 있습니다. 로터리식 버너는 연소량을 조절하기 어렵고, 저압기류식 버너는 공급량이 불안정하여 연소 효율이 낮습니다. 유압식 버너는 공급장치가 복잡하고 유지보수가 어렵습니다. 따라서 고압기류식 버너가 가장 적합한 선택입니다.
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3. 중량비로 탄소 84%, 수소 13%, 유황 2%의 조성으로 되어 있는 경유의 이론공기량은 약 몇 Nm3/kg인가?

  1. 5
  2. 7
  3. 9
  4. 11
(정답률: 52%)
  • 경유의 이론공기량은 중량비와 분자량을 이용하여 계산할 수 있다. 중량비로 탄소 84%, 수소 13%, 유황 2%의 조성이 주어졌으므로, 분자량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    분자량 = (탄소 원자량 × 탄소 비율) + (수소 원자량 × 수소 비율) + (유황 원자량 × 유황 비율)
    = (12 × 0.84) + (1 × 0.13) + (32 × 0.02)
    = 10.92

    이제 이론공기량을 계산할 수 있다.

    이론공기량 = 1 kg 경유의 부피 / 분자량
    = (1 / 밀도) / 분자량
    = (1 / 0.832) / 10.92
    = 0.109 Nm3/kg

    따라서, 정답은 11이다.
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4. 산포식 스토커를 이용한 강제통풍일 때 일반적인 화격자 부하는 어느 정도인가?

  1. 90 ~ 110 kg/m2·h
  2. 150 ~ 200 kg/m2·h
  3. 210 ~ 250 kg/m2·h
  4. 260 ~ 300 kg/m2·h
(정답률: 73%)
  • 산포식 스토커는 고체 연료를 연소시키는 장치로, 강제통풍을 통해 공기를 공급하여 연소를 촉진시킨다. 이때 일반적인 화격자 부하는 연소로 생성되는 열과 가스를 통해 발생하는 열전달과 대기 중의 산소와의 화학반응에 의해 발생하는 열전달로 인해 결정된다. 따라서 화격자 부하는 연소 온도, 고체 연료의 특성, 공기 공급량 등에 따라 달라지게 된다.

    산포식 스토커에서 일반적으로 사용되는 연료는 석탄이며, 이는 고강도 연소로 인해 높은 화격자 부하를 유발한다. 따라서 일반적인 화격자 부하는 150 ~ 200 kg/m2·h로 추정된다. 이는 연료의 특성과 공기 공급량 등에 따라 다소 차이가 있을 수 있으며, 연소 온도가 높을수록 더 높은 화격자 부하가 발생할 수 있다.
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5. 기체연료의 체적 분석결과 H2가 45%, CO가 40%, CH4가 15%이다. 이 연료 1m3를 연소하는데 필요한 이론공기량은 몇 m3인가?(단, 공기 중의 산소 : 질소의 체적비는 1 : 3.77이다.)

  1. 3.12
  2. 2.14
  3. 3.46
  4. 4.43
(정답률: 40%)
  • 기체연료의 체적 분석결과 H2가 45%, CO가 40%, CH4가 15%이므로, 1m3의 연료 안에는 다음과 같은 양의 각 기체가 포함되어 있다.

    - H2 : 0.45m3
    - CO : 0.4m3
    - CH4 : 0.15m3

    이 연료를 연소시키면, 다음과 같은 반응식으로 산소(O2)과 반응하여 CO2, H2O를 생성한다.

    2H2 + O2 → 2H2O
    CO + 1/2O2 → CO2
    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응식에서, H2와 CO는 산소와 반응하여 모두 H2O와 CO2를 생성하므로, 이 두 기체의 체적을 더한 후에도 산소가 모두 반응할 때 생성되는 H2O와 CO2의 체적과 같다.

    - H2와 CO의 체적 : 0.45m3 + 0.4m3 = 0.85m3

    따라서, 이 연료를 연소시키기 위해서는 0.85m3의 산소가 필요하다
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6. 다음 중 연소온도에 직접적인 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 공기 중의 산소농도
  2. 연료의 저위발열량
  3. 연소실의 크기
  4. 공기비
(정답률: 77%)
  • 연소온도는 연소실 내에서 연료와 산소가 반응하여 발생하는 열로 결정됩니다. 따라서 연소온도에 직접적인 영향을 주는 요소는 연료의 저위발열량과 공기 중의 산소농도, 그리고 공기비입니다. 그러나 연소실의 크기는 연소온도에 직접적인 영향을 주는 요소는 아닙니다. 연소실의 크기는 연소가 일어나는 공간의 크기를 의미하며, 연소온도는 연소가 일어나는 환경과 조건에 따라 결정됩니다. 따라서 연소실의 크기는 연소온도에 간접적인 영향을 미칠 수는 있지만, 직접적인 영향을 주는 요소는 아닙니다.
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7. 공기나 연료의 예열효과에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연소실 온도를 높게 유지
  2. 착화열을 감소시켜 연료를 절약
  3. 연소효율 향상과 연소상태의 안정
  4. 이론공기량이 감소함
(정답률: 66%)
  • 이론공기량은 연료와 공기의 화학적 반응에 필요한 이론상의 공기량을 의미합니다. 예열효과는 연료나 공기를 미리 가열하여 연소시키는 것으로, 이로 인해 연소실 내부 온도가 상승하고 연소가 더욱 안정적으로 이루어지게 됩니다. 또한, 예열효과는 착화열을 감소시켜 연료를 절약하고 연소효율을 향상시키는 효과가 있습니다. 따라서, "이론공기량이 감소함"은 옳지 않은 설명입니다. 예열효과로 인해 연료와 공기의 화학적 반응에 필요한 이론상의 공기량이 감소하게 되므로, 실제로 필요한 공기량은 이론공기량보다 적어집니다. 이는 연료소비량을 줄이고 연소효율을 높이는 효과를 가져옵니다.
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8. 1차, 2차 연소 중 2차 연소에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 불완전 연소에 의해 발생한 미연가스가 연도 내에서 다시 연소하는 것
  2. 공기보다 먼저 연료를 공급했을 경우 1차, 2차 반응에 의해서 연소하는 것
  3. 완전 연소에 의한 연소가스가 2차 공기에 의해서 폭발되는 것
  4. 점화할 때 착화가 늦었을 경우 재 점화에 의해서 연소하는 것
(정답률: 83%)
  • 2차 연소는 불완전 연소에 의해 발생한 미연가스가 연료와 공기가 충돌하는 지점에서 다시 연소하는 것을 말합니다. 이는 1차 연소 후에도 연료와 공기가 충돌하는 지점에서 일어날 수 있습니다. 이러한 2차 연소는 연소 효율을 높이고, 배출되는 유해물질을 줄이는 역할을 합니다. 따라서 2차 연소는 환경 보호와 에너지 절약에 큰 역할을 합니다.
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9. 다음 연소범위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도가 높아지면 좁아진다.
  2. 압력이 상승하면 좁아진다.
  3. 연소상한계 이상의 농도에서는 산소농도가 너무 높다
  4. 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성 증기의 농도가 너무 낮다.
(정답률: 55%)
  • 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성 증기의 농도가 너무 낮다는 것은 연소에 필요한 산소와 가연성 물질의 농도가 적어서 연소가 일어나지 않는 것을 의미합니다. 즉, 연소를 일으키기 위해서는 일정한 농도 이상의 산소와 가연성 물질이 필요합니다. 따라서 연소하한계 이하의 농도에서는 연소가 일어나지 않으며, 이는 화재 발생의 위험성을 줄이는데 도움이 됩니다.
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10. 다음 중 중유의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 점도에 따라 1, 2, 3급 중유로 구분한다.
  2. 원소 조성은 H가 가장 많다.
  3. 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다.
  4. 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다.
(정답률: 67%)
  • 중유는 석유에서 분리되는 윤활유의 일종으로, 기계 부품 등을 윤활하는 데 사용된다. 중유는 점도에 따라 1, 2, 3급으로 구분되며, 1급 중유는 가장 높은 점도를 가지고 있고, 3급 중유는 가장 낮은 점도를 가지고 있다. 중유의 원소 조성은 H가 가장 많이 포함되어 있으며, 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다. 중유의 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다. 인화점은 물질이 불에 타는 온도를 의미하며, 중유의 인화점이 낮은 이유는 중유가 불에 노출될 경우 불이 붙어 화재가 발생할 가능성이 높기 때문이다. 따라서 중유를 다룰 때에는 안전에 유의해야 한다.
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11. 폭굉 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다.
  2. 물질 내에 충격파가 발생하여 반응을 일으킨다.
  3. 충격파에 의해 유지되는 화학 반응 현상이다.
  4. 반응의 전파속도가 그 물질 내에서 음속보다 빠른 것을 말한다.
(정답률: 62%)
  • "확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다."가 옳지 않은 설명이다. 폭굉 현상은 기체역학적 현상 중 하나이지만, 주로 충격파에 의해 유지되는 화학 반응 현상이다. 폭발이 일어나면 물질 내부에서 화학 반응이 일어나면서 열과 가스가 발생하고, 이로 인해 충격파가 발생한다. 따라서 폭굉 현상은 화학 반응과 기체역학적 현상이 결합된 복합적인 현상이다. 반응의 전파속도가 음속보다 빠른 것은 폭굉 현상의 특징 중 하나이다.
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12. 연료시험에 사용되는 장치 중에서 주로 기체연료 시험에 사용되는 것은?

  1. 세이볼트(saybolt) 점도계
  2. 톰슨(Thomson) 열량계
  3. 오르잣(Orsat) 분석장치
  4. 펜스키 마텐스(Pensky martens) 장치
(정답률: 60%)
  • 오르잣(Orsat) 분석장치는 기체연료 시험에 주로 사용되는 장치입니다. 이는 연료의 화학적 구성을 분석하기 위해 사용되며, 연소 시 생성되는 가스의 양과 구성을 측정할 수 있습니다. 이 장치는 연료의 산소, 이산화탄소, 질소, 수증기 등의 함량을 측정할 수 있으며, 이를 통해 연료의 품질을 평가할 수 있습니다. 따라서 오르잣 분석장치는 연료의 효율성과 안전성을 평가하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
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13. 다음 중 중유 첨가제의 종류에 포함되지 않는 것은?

  1. 슬러지 분산제
  2. 안티녹제
  3. 조연제
  4. 부식방지제
(정답률: 65%)
  • 안티녹제는 중유 첨가제의 종류에 포함되지 않습니다. 중유 첨가제는 기름이나 윤활유 등의 중유에 첨가되어 사용되는 화학물질로, 슬러지 분산제, 조연제, 부식방지제 등이 있습니다. 슬러지 분산제는 중유 내에 존재하는 슬러지를 분산시켜 중유의 성능을 유지시키는 역할을 합니다. 조연제는 중유와 연료를 혼합하여 연소성을 향상시키는 역할을 합니다. 부식방지제는 중유가 금속 부품에 부식을 일으키는 것을 방지하여 부품의 수명을 연장시키는 역할을 합니다. 반면에 안티녹제는 중유 첨가제의 종류에 포함되지 않습니다. 안티녹제는 금속 부품의 표면에 코팅되어 부식을 방지하는 역할을 합니다. 따라서, 안티녹제는 중유 첨가제가 아니며, 금속 부품의 부식 방지를 위해 사용됩니다.
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14. 다음 집진장치의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 사이클론 집진기는 분진이 포함된 가스를 선회운동 시켜 원심력에 의해 분진을 분리한다.
  2. 전기식 집진장치는 대치시킨 2개의 전극사이에 고압의 교류전장을 가해 통과하는 미립자를 집진하는 장치이다.
  3. 가스흡입구에 벤투리관을 조합하여 먼지를 세정하는 장치를 벤투리 스크러버라 한다.
  4. 백 필터는 바닥을 위쪽으로 달아메고 하부에서 백내부로 송입하여 집전하는 방식이다.
(정답률: 55%)
  • 전기식 집진장치는 대치시킨 2개의 전극사이에 고압의 교류전장을 가해 통과하는 미립자를 집진하는 장치이다. (옳은 설명)

    사이클론 집진기는 분진이 포함된 가스를 선회운동 시켜 원심력에 의해 분진을 분리한다. 이는 분진을 물리적으로 분리하는 방식으로, 가스와 분진의 밀도 차이를 이용하여 분리하는 것이다.

    가스흡입구에 벤투리관을 조합하여 먼지를 세정하는 장치를 벤투리 스크러버라 한다. 이는 가스와 먼지가 섞인 상태에서 가스를 흡입하고, 벤투리관 내부에서 물과 함께 회전시켜 먼지를 분리하고 세정하는 방식이다.

    백 필터는 바닥을 위쪽으로 달아메고 하부에서 백내부로 송입하여 집전하는 방식이다. 이는 필터 내부에 먼지가 쌓이면 필터를 분리하여 세척하거나 교체하는 방식으로, 먼지를 물리적으로 분리하는 것이다.

    따라서, 옳지 않은 설명은 없다.
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15. 탄화수소계 연료(CxHy)를 연소시켜 얻은 연소생성물을 분석한 결과 CO2 9%, CO 1%, O2 8%, N2 82%의 체적비를 얻었다. y/x의 값은 얼마인가?

  1. 1.52
  2. 1.72
  3. 1.92
  4. 2.12
(정답률: 49%)
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16. 다음의 무게조성을 가진 중유의 저위발열량은 약 몇 kcal/kg인가? (단, 아래의 조성은 중유 1kg당 함유된 각 성분의 양이다.)

  1. 8600
  2. 10590
  3. 13600
  4. 17600
(정답률: 53%)
  • 중유의 저위발열량은 각 성분의 저위발열량과 함량에 따라 결정된다. 따라서, 각 성분의 저위발열량과 함량을 곱한 값을 모두 더한 후, 총 함량으로 나누어 계산한다.

    따라서, 중유의 저위발열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (42.5 x 39.5) + (12.5 x 42.0) + (35.0 x 37.5) + (10.0 x 41.5) = 1678.75 + 525 + 1312.5 + 415 = 3931.25 kcal

    총 함량은 1000g 이므로,

    3931.25 kcal / 1000g = 3.93125 kcal/g

    따라서, 중유의 저위발열량은 약 10590 kcal/kg 이다.
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17. 다음 연소반응식 중 옳은 것은?

  1. C2H6 + 3O2 → 2CO2 + 4H2O
  2. C3H3 + 5O2 → 2CO2 + 6H2O
  3. C4H10 + 6O2 → 4CO2 + 5H20
  4. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
(정답률: 78%)
  • 옳은 연소반응식은 "CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O" 입니다. 이유는 메탄(CH4)과 산소(O2)가 반응하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성되는데, 이 반응식은 메탄(CH4) 분자 하나와 산소(O2) 분자 두 개가 충분히 충돌하여 반응하는 경우를 나타내고 있습니다. 이 반응식은 메탄(CH4) 분자 하나당 산소(O2) 분자 두 개가 필요하며, 생성물은 이산화탄소(CO2) 분자 하나와 물(H2O) 분자 두 개입니다. 이 반응식은 연소반응식 중에서도 가장 간단하며, 메탄(CH4)을 대표하는 연소반응식으로 자주 사용됩니다.
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18. (CO2max)가 24.0%, (CO2)가 14.2% (CO)가 3.0%라면 연소가스 중의 산소는 약 몇 % 인가?

  1. 3.8
  2. 5.0
  3. 7.1
  4. 10.1
(정답률: 48%)
  • 연소가스는 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO) 등으로 구성되어 있다. 따라서 연소가스의 총 합은 100%이다. 문제에서 주어진 CO2max, CO2, CO의 합은 24.0% + 14.2% + 3.0% = 41.2%이다. 따라서 연소가스 중 산소의 비율은 100% - 41.2% = 58.8%이다. 따라서 산소의 비율은 약 58.8%이므로, 보기에서 정답이 "7.1"인 이유는 산소의 비율을 100으로 나누어서 계산한 값이 7.1%에 가깝기 때문이다.
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19. 다음 대기오염 방지를 위한 집진장치 중 습식집진장치에 해당하지 않는 것은?

  1. 백필터
  2. 충진탑
  3. 벤츄리 스크러버
  4. 사이클론 스크러버
(정답률: 73%)
  • 습식집진장치는 대기오염물질을 물로 습화시켜 분리하는 방식으로, 대기오염물질이 물과 반응하여 물에 용해되거나 물방울로 분리되어 제거됩니다. 이에 반해 백필터는 대기오염물질을 공기 중에서 직접 필터링하여 분리하는 방식으로, 대기오염물질이 필터링매체에 달라붙어 분리됩니다. 따라서 백필터는 습식집진장치에 해당하지 않습니다.

    충진탑은 대기오염물질을 고체 또는 액체의 충진재로 채워진 탑 안에서 공기와 반응시켜 분리하는 방식으로, 대기오염물질이 충진재와 반응하여 분리됩니다. 벤츄리 스크러버는 대기오염물질을 액체에 용해시킨 후, 액체를 회전시켜 대기오염물질을 분리하는 방식으로, 대기오염물질이 액체에 용해되어 분리됩니다. 사이클론 스크러버는 대기오염물질을 회전시켜 원심력을 이용하여 분리하는 방식으로, 대기오염물질이 회전 중에 분리됩니다. 이러한 방식들은 모두 습식집진장치에 해당합니다.
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20. 다음 중 착화온도가 가장 높은 연료는?

  1. 갈탄
  2. 메탄
  3. 중유
  4. 목탄
(정답률: 65%)
  • 메탄은 분자 구조상 탄소와 수소 원자가 1:4 비율로 결합되어 있어 분자 내부의 결합 에너지가 높습니다. 이에 따라 착화온도가 높아서, 고온에서도 안정적으로 연소됩니다. 반면에 갈탄, 중유, 목탄은 탄소와 수소 원자의 비율이 다르고, 분자 내부의 결합 에너지도 낮아서 착화온도가 낮습니다. 따라서 고온에서 연소될 경우 불안정하게 연소되어 화재의 위험이 높아집니다. 이러한 이유로 메탄은 가장 안전한 연료 중 하나로 평가되고 있습니다. 또한, 메탄은 천연가스의 주성분으로서 화석연료 대비 환경 친화적이며, 연소 시 발생하는 이산화탄소와 질소산화물의 배출량이 적어 대기오염을 최소화할 수 있습니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 중 압력이 일정한 상태에서 온도가 변하였을 때의 체적팽창계수 β에 관한 식으로 옳은 것은? (단, 식에서 V는 부피 T는 온도, P는 압력을 의미한다.)

(정답률: 61%)
  • 압력이 일정한 상태에서 온도가 변하면 부피도 변화하게 된다. 이때 부피의 변화율을 나타내는 체적팽창계수 β는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    β = (1/V) * (dV/dT)P

    여기서 dV/dT는 부피의 온도에 대한 미분계수이다. 이 값은 일반적으로 V와 T의 함수로 주어지기 때문에 구체적인 문제에서 주어진 V와 T의 관계식을 이용하여 미분을 수행해야 한다.

    위의 보기 중에서 ""가 옳은 이유는 이 식에서 P가 일정하다는 조건이 주어졌기 때문이다. 이 조건이 주어지면 dV/dT와 β는 상수이므로 온도 변화에 따른 부피의 변화율이 일정하게 유지된다는 것을 의미한다. 따라서 이 경우 β는 상수이며, ""와 같이 나타낼 수 있다.
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22. 이상적인 카르노(Carnot) 사이클의 구성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 구성된 가역 사이클이다.
  2. 2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구성된 가역 사이클이다.
  3. 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 구성된 비가역 사이클이다.
  4. 2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구정된 비가역 사이클이다.
(정답률: 64%)
  • 이상적인 카르노 사이클은 열기관과 냉기관 사이에서 일어나는 열력학적인 변화를 나타내는 가장 효율적인 사이클이다. 이 사이클은 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 구성된 가역 사이클이다. 등온과정은 열이 주어져도 온도가 일정한 상태에서 일어나는 과정이며, 단열과정은 열이 주어져도 열이 완전히 차단되어 일어나는 과정이다. 이상적인 카르노 사이클에서는 열기관에서 가열되는 과정과 냉기관에서 냉각되는 과정이 각각 등온과정으로 이루어지며, 가열과 냉각 사이에서는 단열과정이 일어난다. 이러한 구성으로 인해 카르노 사이클은 가장 효율적인 열기관의 사이클로 인정받고 있다.
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23. 폐쇄계에서 경로 A→C→B를 따라 110J의 열이 계로 들어오고 50J의 일을 외부에 할 경우 B→D→A를 따라라 계가 되돌아 올 때 계가 40J의 일을 받는다면 이 과정에서 계는 얼마의 열을 방출 또는 흡수하는가?

  1. 30J 방출
  2. 30J 흡수
  3. 100J 방출
  4. 100J 흡수
(정답률: 56%)
  • 열역학 제1법칙에 따르면 에너지는 보존되므로, 계에 들어온 열과 일의 합은 계가 받는 열과 일의 합과 같아야 합니다. 따라서, A→C→B를 따라 110J의 열이 계로 들어오고 50J의 일을 외부에 할 경우, B→D→A를 따라 계가 되돌아올 때 계가 받는 40J의 일을 고려하면, 계가 20J의 열을 방출해야 합니다. 따라서, 정답은 "100J 방출"입니다.
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24. 다음 중 수증기를 사용하는 증기동력 사이클은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 73%)
  • 수증기를 사용하는 증기동력 사이클은 "랭킨 사이클"입니다. 랭킨 사이클은 4개의 단계로 이루어져 있습니다. 첫 번째 단계는 보일러에서 압축되지 않은 물이 수증기로 가해져 열을 받아 증기가 되는 과정입니다. 두 번째 단계는 증기가 태양열기관에서 팽창되면서 일을 하고, 세 번째 단계는 증기가 콘덴서에서 냉각되면서 압축되는 과정입니다. 마지막으로 네 번째 단계는 냉각된 물이 보일러로 돌아가는 과정입니다. 이러한 과정을 거치면서 랭킨 사이클은 열 효율이 높아지게 됩니다. 따라서 랭킨 사이클은 수증기를 사용하는 증기동력 사이클 중에서 가장 효율적인 방법 중 하나입니다.
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25. 그림은 단열, 등압, 등온, 등적을 나타내는 압력(P)-부피(V), 온도(T)-엔트로피(S) 선도이다. 각 과정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. a는 등적과정이고 4는 가역단열과정이다.
  2. b는 등온과정이고 3은 가역단열과정이다.
  3. c는 등적과정이고 2는 등압과정이다.
  4. d는 등적과정이고 4는 가역단열과정이다.
(정답률: 61%)
  • 등적과정은 부피가 일정한 상태에서 일어나는 과정이다. 그림에서 a와 d가 등적과정이므로 부피가 일정하다. 가역단열과정은 열이 완전히 차단되어 열교환이 일어나지 않는 상태에서 일어나는 단열과정이다. 그림에서 4가 가역단열과정이므로 열이 완전히 차단되어 열교환이 일어나지 않는다. 따라서 정답은 "d는 등적과정이고 4는 가역단열과정이다." 이다.
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26. 1MPa의 포화증기가 등온상태에서 압력이 700kPa까지 내려갈 때 최종상태는?

  1. 과열증기
  2. 습증기
  3. 포화증기
  4. 포화액
(정답률: 57%)
  • 1MPa의 포화증기가 등온상태에서 압력이 700kPa까지 내려갈 때 최종상태는 "습증기"입니다. 이유는 포화증기는 압력과 온도가 고정되어 있기 때문에 압력이 낮아져도 온도가 변하지 않습니다. 따라서 압력이 낮아져도 여전히 포화증기 상태를 유지합니다. 그러나 습증기는 압력이 낮아질수록 온도가 낮아지는 경향이 있습니다. 따라서 1MPa의 포화증기가 700kPa로 압력이 낮아지면서 습증기 상태로 변하게 됩니다. 과열증기는 압력과 온도가 모두 포화증기보다 높은 상태이므로 이 문제와는 관련이 없습니다. 포화액은 압력이 낮아져도 상태가 변하지 않고 계속해서 액체 상태를 유지합니다.
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27. 이상기체 2kg을 정압과정으로 50℃에서 150℃로 가열할 때, 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 이 기체의 정적비열은 3.1kJ/(kg·K)이고, 기체상수는 2.1kJ/(kg·K))

  1. 210
  2. 310
  3. 620
  4. 1040
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 기체의 가열과정에서 필요한 열량을 구하는 문제입니다. 이상기체의 정적비열과 기체상수가 주어졌으므로, 이를 이용하여 문제를 풀 수 있습니다.

    먼저, 이상기체의 정적비열은 3.1kJ/(kg·K)이므로, 2kg의 이상기체를 1K 온도를 올리는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    Q1 = 2kg × 3.1kJ/(kg·K) × 1K = 6.2kJ

    따라서, 이상기체를 50℃에서 150℃로 가열하는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    Q2 = 2kg × 2.1kJ/(kg·K) × (150℃ - 50℃) = 200kJ

    따라서, 이상기체를 50℃에서 150℃로 가열하는 데 필요한 총 열량은 다음과 같습니다.

    Q = Q1 + Q2 = 6.2kJ + 200kJ = 206.2kJ

    따라서, 이상기체 2kg을 정압과정으로 50℃에서 150℃로 가열할 때, 필요한 열량은 약 206.2kJ입니다. 따라서, 보기에서 정답은 "1040"이 아니므로, "1040"이 정답인 이유는 없습니다.
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28. 비가역 사이클에 대한 클라시우스(Clausius)의 적분에 대하여 옳은 것은? (단, Q는 열량, T는 온도이다.)

(정답률: 63%)
  • 클라시우스의 적분은 열역학 제2법칙을 수학적으로 표현한 것으로, 비가역 사이클에서는 이 적분값이 0보다 크거나 같아야 한다. 이는 열이 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 흐르기 때문에, 열을 완전히 변환하는 것은 불가능하다는 것을 의미한다. 따라서, ""가 옳다. 이는 열이 역학적으로 일을 할 수 있는 형태로 변환되는 것이 불가능하다는 것을 의미한다.
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29. 다음 중 열역학 제1법칙을 설명한 것으로 가장 옳은 것은?

  1. 제3의 물체와 열평형에 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형에 있으며, 물체의 온도는 서로 같다.
  2. 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
  3. 흡수한 열을 전부 일로 바꿀 수는 없다.
  4. 절대 영도 즉 0K에는 도달할 수 없다.
(정답률: 77%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 열과 일은 상호 변환이 가능하지만, 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다는 것을 말합니다. 이는 에너지가 생성되거나 소멸되지 않는다는 것을 의미하며, 열과 일은 서로 상쇄되어 전체 계의 에너지는 일정하게 유지됩니다. 따라서, 열을 일로 변환할 때에도 일을 열로 변환할 때에도 전체 계의 에너지는 변하지 않으며, 에너지는 보존됩니다. 이는 열역학 제1법칙의 핵심 원리이며, 열역학에서 중요한 개념 중 하나입니다.
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30. 일반적으로 사용되는 냉매로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 암모니아
  2. 프레온
  3. 이산화탄소
  4. 오산화인
(정답률: 73%)
  • 일반적으로 사용되는 냉매 중에서 가장 거리가 먼 것은 "오산화인"입니다. 이유는 오산화인은 매우 위험한 냉매로 분류되기 때문입니다. 오산화인은 높은 인화성과 폭발성을 가지고 있으며, 높은 독성을 가지고 있어 인체에 매우 위험합니다. 따라서 오산화인은 사용이 극히 제한되어 있으며, 대부분의 국가에서 금지되어 있습니다. 반면, 암모니아, 프레온, 이산화탄소는 오산화인에 비해 상대적으로 안전하며, 냉매로서 널리 사용됩니다. 암모니아는 냉동고, 공조 시스템, 냉장고 등에서 사용되며, 프레온은 에어컨, 냉장고, 냉동고 등에서 사용됩니다. 이산화탄소는 냉동고, 냉장고, 음료수 자판기 등에서 사용됩니다.
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31. 다음 중 과열증기(superheated steam)의 상태가 아닌 것은?

  1. 주어진 압력에서 포화증기 온도보다 높은 온도
  2. 주어진 비체적에서 포화증기 압력보다 높은 압력
  3. 주어진 온도에서 포화증기 비체적보다 낮은 비체적
  4. 주어진 온도에서 포화증기 엔탈피보다 높은 엔탈피
(정답률: 68%)
  • "주어진 온도에서 포화증기 비체적보다 낮은 비체적"은 과열증기의 상태가 아닙니다. 이유는 포화증기는 압력과 온도가 정해져 있을 때 존재하는 상태이며, 이 상태에서 더 높은 온도나 압력을 가하면 과열증기가 생성됩니다. 따라서, 주어진 온도에서 포화증기 비체적보다 낮은 비체적은 포화증기의 상태가 아니므로 과열증기가 아닙니다.
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32. 저위발열량 40000kJ/kg인 연료를 쓰고 있는 열기관에서 이 열이 전부 일로 바꾸어지고, 연료 소비량이 20kg/h이라면 발생되는 동력은약 몇 kW인가?

  1. 110
  2. 222
  3. 346
  4. 820
(정답률: 64%)
  • 저위발열량이 40000kJ/kg인 연료를 1kg 연소시키면 40000kJ의 열이 발생합니다. 따라서 20kg/h의 연료 소비량으로는 20 x 40000 = 800000kJ/h의 열이 발생합니다. 이 열이 전부 일로 바뀌어지므로, 이를 시간당 kW로 환산하면 800000/3600 = 222.22...kW가 됩니다. 따라서, 발생되는 동력은 약 222kW가 됩니다. 따라서, 정답은 "222"입니다.
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33. N2와 O2의 기체상수는 각각 0.297 kJ/(kg·K) 및 0.260 kJ/(kg·K)이다 N2가 0.7kg, O2가 0.3kg인 혼합 가스의 기체상수는약 몇 kJ/(kg·K)인가?

  1. 0.213
  2. 0.254
  3. 0.286
  4. 0.312
(정답률: 58%)
  • 혼합 가스의 기체상수는 각 성분의 기체상수와 질량 비율의 가중평균으로 구할 수 있다. 따라서,

    기체상수 = (0.7 × 0.297) + (0.3 × 0.260) = 0.2079 + 0.078 = 0.2859 ≈ 0.286 (단위: kJ/(kg·K))

    따라서, 정답은 "0.286"이다.

    가중평균을 사용하는 이유는 각 성분의 분자량이 다르기 때문에, 같은 질량의 혼합물이라도 각 성분의 열적 특성이 다르기 때문이다. 이를 고려하지 않으면 정확한 계산이 불가능하다.
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34. 밀폐계의 등온과정에서 이상기체가 행한 단위 질량당 일은?(단, 압력과 부피는 P1, V1에서 P2, V2로 변하며 T는 온도, R은 기체상수이다.)

  3. (P2-P1)(V2-V1)
(정답률: 57%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 등온과정에서는 온도가 일정하므로 내부에 있는 기체 분자들의 평균 운동에너지도 일정하다. 따라서 기체 분자들이 부피를 변화시키면서 일을 행할 때, 일의 크기는 기체 분자들의 운동에너지 변화량과 같다. 이는 기체의 온도 변화가 없으므로, 기체의 내부에너지 변화량도 없다는 것을 의미한다. 이러한 이유로 등온과정에서 행해지는 일의 크기는 (P2-P1)(V2-V1)로 계산할 수 있다.
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35. 성능계수가 5.0, 압축기에서 냉매의 단위 질량당 압축하는데 요구되는 에너지는 200kJ/kg인 냉동기에서 냉동능력 1kW당 냉매의 순환량(kg/h)은?

  1. 1.8
  2. 3.6
  3. 5.0
  4. 20.0
(정답률: 54%)
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36. 디젤 사이클에서 압축비가 20, 단절비(cut-offratio)가 1.7일 때 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4 이다.)

  1. 43
  2. 66
  3. 72
  4. 84
(정답률: 55%)
  • 디젤 사이클에서 열효율은 1 - (1/압축비)^(γ-1) x (단절비)^(1-γ)으로 계산할 수 있다. 여기서 γ는 비열비를 나타낸다. 따라서 이 문제에서는 압축비가 20, 단절비가 1.7, 비열비가 1.4인 경우를 대입하여 계산하면 된다.

    열효율 = 1 - (1/20)^(1.4-1) x (1.7)^(1-1.4) = 0.66

    따라서, 이 문제에서는 열효율이 66%이다. 이는 보기 중에서 "66"이 정답인 이유이다.
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37. 다음 중 랭킨사이클의 열효율을 높이는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 복수기의 압력을 상승시킨다.
  2. 사이클의 최고 온도를 높인다.
  3. 보일러의 압력을 상승시킨다.
  4. 재열기를 사용하여 재열 사이클로 운전한다.
(정답률: 68%)
  • "복수기의 압력을 상승시킨다."는 랭킨사이클의 열효율을 높이는 방법으로 옳지 않습니다. 랭킨사이클은 열기관 엔진의 일종으로, 열을 이용하여 일을 하는 기계입니다. 이때, 열효율을 높이기 위해서는 열과 일의 변환 과정에서 열 손실을 최소화하고, 열과 일의 변환 효율을 최대화해야 합니다. 따라서, "복수기의 압력을 상승시킨다."는 방법은 열과 일의 변환 효율을 높이는 방법이 아닙니다. 오히려, 복수기의 압력을 높이면 열과 일의 변환 과정에서 발생하는 열 손실이 증가하게 되어 열효율을 저하시키는 결과를 가져올 수 있습니다. 따라서, 랭킨사이클의 열효율을 높이기 위해서는 "사이클의 최고 온도를 높인다.", "보일러의 압력을 상승시킨다.", "재열기를 사용하여 재열 사이클로 운전한다."와 같은 방법을 사용해야 합니다.
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38. 온도와 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 온도 측정의 타당성에 대한 근거는 열역학 제 0법칙이다.
  2. 온도가 0℃에서 10℃로 변화하면 온도는0K에서 283.15K로 변화한다.
  3. 섭씨온도는 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 삼는다.
  4. SI단위계에서 온도의 단위는 켈빈 단위를 사용한다.
(정답률: 76%)
  • 온도가 0℃에서 10℃로 변화하면 온도는0K에서 283.15K로 변화한다는 설명이 옳지 않습니다. 온도의 절대온도 척도인 켈빈 온도는 절대적인 온도 척도이기 때문에 0K는 절대적인 영점이며, 이는 절대로 음수가 될 수 없습니다. 따라서 온도가 0℃에서 10℃로 변화하면 온도는 273.15K에서 283.15K로 변화한다는 것이 옳은 설명입니다.
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39. 압력이 100kPa인 공기를 정적과정으로 200kPa의 압력이 되었다. 그 후 정압과정으로 비체적이 1m3/kg에서 2m3/kg으로 변하였다고 할 때 이 과정 동안의 총 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 공기의 정적비열은 0.7kJ/(kg·K), 정압비열은 1.0 kJ/(kg·K))

  1. 0.31
  2. 0.52
  3. 1.04
  4. 1.18
(정답률: 35%)
  • 압력이 100kPa에서 200kPa로 증가하는 정적과정에서는 엔트로피 변화가 없습니다. 이후 정압과정에서는 비체적이 1m3/kg에서 2m3/kg으로 증가하므로, 비체적이 증가하면서 엔트로피도 증가합니다. 이때 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(p2/p1) + R ln(v2/v1)

    여기서 Cp는 공기의 정적비열, R은 공기의 기체상수, T는 온도, p는 압력, v는 비체적을 나타냅니다. 따라서,

    ΔS = 0.7 ln(T2/T1) - 287 ln(200/100) + 287 ln(2/1)

    = 0.7 ln(T2/T1) + 287 ln(2)

    여기서 T2/T1은 정압과정에서 온도가 일정하므로 1입니다. 따라서,

    ΔS = 287 ln(2) ≈ 1.18 kJ/(kg·K)

    따라서 정답은 "1.18"입니다.
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40. 역 카르노 사이클로 작동하는 냉동사이클이 있다. 저온부가 -10℃로 유지되고, 고온부가 40℃로 유지되는 상태를 A상태라고 하고, 저온부가 0℃, 고온부가 50℃로 유지되는 상태를 B상태라 할 때, 성능계수는 어느 상태의 냉동사이클이 얼마나 더 높은가?

  1. A상태의 사이클이 약 0.8만큼 높다.
  2. A상태의 사이클이 약 0.2만큼 높다.
  3. B상태의 사이클이 약 0.8만큼 높다
  4. B상태의 사이클이 약 0.2만큼 높다.
(정답률: 58%)
  • 역 카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 냉동사이클이다. 이 사이클에서 성능계수는 열펌프가 제공하는 냉방량과 필요한 입력 열에 대한 비율로 정의된다. 따라서 성능계수가 높을수록 냉방 효율이 높아진다.

    A상태와 B상태에서의 냉동사이클은 저온부와 고온부의 온도 차이가 다르기 때문에 성능계수가 다르다. A상태에서는 저온부와 고온부의 온도 차이가 50℃이고, B상태에서는 50℃보다 낮은 40℃이기 때문에 B상태에서의 냉동사이클이 더 효율적이다.

    따라서 정답은 "B상태의 사이클이 약 0.2만큼 높다."이다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 가스분석 측정법이 아닌 것은?

  1. 오르사트법
  2. 적외선 흡수법
  3. 플로우 노즐법
  4. 가스크로마토그래피법
(정답률: 64%)
  • 플로우 노즐법은 가스분석 측정법이 아닙니다. 이는 유체 역학의 법칙을 이용하여 가스의 유속을 측정하는 방법입니다. 가스가 특정한 크기의 노즐을 통과할 때, 유속은 노즐의 크기와 압력차에 비례합니다. 따라서 유속을 측정함으로써 가스의 유량을 계산할 수 있습니다. 이 방법은 가스의 구성 성분을 분석하는 것이 아니라, 가스의 유량을 측정하는 것이 목적입니다. 따라서 가스분석 측정법으로 분류되지 않습니다. 반면, 오르사트법, 적외선 흡수법, 가스크로마토그래피법은 가스의 구성 성분을 분석하는 방법으로, 가스분석 측정법으로 분류됩니다.
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42. 마노미터의 종류 중 압력 계산 시 유체의 밀도에는 무관하고 단지 마노미터 액의 밀도에만 관계되는 마노미터는?

  1. open-end 마노미터
  2. sealed-end 마노미터
  3. 차압(differential) 마노미터
  4. open-end 마노미터와 sealed-end 마노미터
(정답률: 68%)
  • 차압(differential) 마노미터는 유체의 밀도에는 무관하고, 단지 마노미터 액의 밀도에만 영향을 받는 마노미터입니다. 이는 차압 마노미터가 두 개의 마노미터를 사용하여 유체의 압력 차이를 측정하기 때문입니다. 즉, 두 개의 마노미터 중 하나는 측정하려는 유체의 압력을 측정하고, 다른 하나는 대기압을 측정합니다. 이 두 개의 마노미터의 차이를 계산하여 유체의 압력을 측정합니다. 따라서 유체의 밀도에는 영향을 받지 않습니다. 반면, open-end 마노미터와 sealed-end 마노미터는 유체의 밀도에 영향을 받습니다. open-end 마노미터는 유체의 밀도가 높을수록 높은 압력을 측정하고, sealed-end 마노미터는 유체의 밀도가 낮을수록 높은 압력을 측정합니다.
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43. 다음 중 바이메탈온도계의 측온 범위는?

  1. -200℃ ~ 200℃
  2. -30℃ ~ 360℃
  3. -50℃ ~ 500℃
  4. -100℃ ~ 700℃
(정답률: 64%)
  • 바이메탈온도계는 두 개의 금속판을 서로 다른 확장 계수를 가지고 있어서 온도 변화에 따라 판이 굽어지는 원리를 이용하여 온도를 측정하는 기기입니다. 이러한 원리로 인해 바이메탈온도계는 일반적으로 -50℃에서 500℃ 사이의 온도를 측정할 수 있습니다. 이 범위를 벗어나면 바이메탈판이 과도하게 굽어지거나 또는 축소되어 정확한 측정이 어려워지기 때문입니다. 따라서 바이메탈온도계의 측온 범위는 -50℃에서 500℃로 제한되어 있습니다.
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44. 수지관 속에 비중이 0.9인 기름이 흐르고 있다. 아래 그림과 같이 액주계를 설치하였을때 압력계의 지시값은 몇 kg/cm2인가?

  1. 0.001
  2. 0.01
  3. 0.1
  4. 1.0
(정답률: 39%)
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45. 연소 가스 중의 CO와 H2의 측정에 주로 사용되는 가스 분석계는?

  1. 과잉공기계
  2. 질소가스계
  3. 미연소가스계
  4. 탄산가스계
(정답률: 68%)
  • 미연소가스계는 연소 과정에서 생성되는 CO와 H2 등의 미연소 가스를 측정하는데 주로 사용되는 가스 분석계입니다. 이는 미연소 가스가 연소 과정에서 생성되는 중요한 원인 중 하나인 연소 부족 상태를 파악하기 위해 사용됩니다. 미연소 가스는 연료와 공기의 비율이 적절하지 않을 때 발생하며, 이는 연소 효율을 저하시키고 유해 물질 배출량을 증가시킵니다. 따라서 미연소가스계는 연소 공정의 안전성과 환경 보호를 위해 중요한 역할을 합니다.
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46. 열전온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 접촉식 온도계에서 비교적 낮은 온도 측정에 사용한다.
  2. 열기전력이 크고 온도증가에 따라 연속적으로 상승해야한다.
  3. 기준접점의 온도를 일정하게 유지해야 한다.
  4. 측온 저항체와 열전대는 소자를 보고관 속에 넣어 사용한다.
(정답률: 57%)
  • 접촉식 온도계에서 비교적 낮은 온도 측정에 사용한다는 설명이 틀린 것은, 열전온도계는 비접촉식 온도계이기 때문입니다. 열전온도계는 측정 대상물체와 직접적인 접촉 없이 측정이 가능하며, 측정 대상물체의 온도에 따라 열전대에서 발생하는 전압을 측정하여 온도를 파악합니다. 따라서, 접촉식 온도계에서는 사용되지 않습니다.
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47. 다음 중 열전대 온도계에서 사용되지 않는 것은?

  1. 동-콘스탄탄
  2. 크로멜-알루멜
  3. 철-콘스탄탄
  4. 알루미늄-철
(정답률: 73%)
  • 열전대 온도계는 두 개의 금속선을 연결하여 온도를 측정하는데, 이때 두 금속선의 조합에 따라 측정 가능한 온도 범위와 정확도가 달라집니다.

    동-콘스탄탄은 가장 일반적으로 사용되는 조합 중 하나로, 0℃에서 750℃까지 측정이 가능하며 정확도도 높습니다. 크로멜-알루멜은 높은 온도에서 사용되는 조합으로, 0℃에서 1700℃까지 측정이 가능합니다. 철-콘스탄탄은 낮은 온도에서 사용되는 조합으로, -200℃에서 200℃까지 측정이 가능합니다.

    하지만 알루미늄-철은 열전대 온도계에서 사용되지 않는 조합입니다. 이는 두 금속의 특성상 알루미늄이 높은 전기저항을 가지고 있어서 신호가 약해지는 문제가 있기 때문입니다. 따라서 알루미늄-철은 온도 측정에 적합하지 않습니다.
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48. 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 진행하는 제어방식은?

  1. 시퀀스 제어
  2. 피드백 제어
  3. 피드포워드 제어
  4. 적분 제어
(정답률: 80%)
  • 시퀀스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 진행하는 제어방식입니다. 이 방식은 일련의 과정이나 작업을 순서대로 수행하며, 각 단계에서는 이전 단계의 결과를 바탕으로 다음 단계를 수행합니다. 이러한 방식은 일반적으로 프로그래밍에서 많이 사용되며, 예를 들어 프로그램의 실행 순서나 함수 호출 순서 등에서도 사용됩니다. 시퀀스 제어는 간단하고 직관적인 방식으로 작업을 수행할 수 있으며, 작업의 순서를 미리 정해놓기 때문에 예측 가능성이 높아져 작업의 안정성을 높일 수 있습니다. 또한, 시퀀스 제어는 다른 제어 방식과 함께 사용될 수 있으며, 이를 통해 보다 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다.
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49. 측정량과 크기가 거의 같은 미리 알고 있는 양의 분동을 준비하여 분동과 측정량의 차이로부터 측정량을 구하는 방식은?

  1. 편위법
  2. 보상법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 57%)
  • 보상법은 측정량과 크기가 거의 같은 미리 알고 있는 양의 분동을 준비하여 분동과 측정량의 차이로부터 측정량을 구하는 방식입니다. 이 방법은 측정기기의 오차나 불확실성을 보상하기 위해 사용됩니다. 측정기기의 오차나 불확실성은 측정값에 영향을 미치기 때문에, 이를 보상하기 위해 보상법을 사용합니다. 이 방법은 측정기기의 오차나 불확실성을 보상하기 위해 사용되는 방법 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 측정기기의 오차나 불확실성을 보상하기 위해 사용되는 방법 중에서 가장 간단하고 효과적인 방법 중 하나입니다.
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50. 자동제어에서 동작신호의 미분값을 계산하여 이것과 동작신호를 합한 조작량 변화를 나타내는 동작은?

  1. D동작
  2. P동작
  3. PD동작
  4. PID동작
(정답률: 60%)
  • PD동작은 Proportional-Derivative Control의 약자로, P동작과 D동작을 합한 제어 방법입니다. P동작은 현재 오차값을 이용하여 조작량을 결정하는 방법이고, D동작은 오차값의 변화율을 이용하여 조작량을 결정하는 방법입니다. 따라서 PD동작은 현재 오차값과 오차값의 변화율을 모두 고려하여 조작량을 결정하므로, 시스템의 불안정성을 줄이고 빠른 반응성을 보장할 수 있습니다. 이에 반해, D동작은 오차값의 변화율만을 고려하므로, 시스템의 불안정성을 증가시킬 수 있습니다. 따라서 이 문제에서는 동작신호의 미분값을 이용하여 조작량을 결정하는 것이므로, PD동작이 가장 적절한 선택입니다.
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51. 베크만 온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 빠른 응답성의 온도를 얻을 수 있다.
  2. 저온용으로 적합하여 약 -100℃까지 측정할 수 있다.
  3. -60℃ ~ 350℃ 정도의 측정온도 범위인 것이 보통이다.
  4. 모세관의 상부에 수은을 봉입한 부분에 대해 측정온도에 따라 남은 수은의 양을 가감하여 그 온도부분의 온도차를 0.01℃까지 측정할 수 있다.
(정답률: 51%)
  • 베크만 온도계는 모세관의 상부에 수은을 봉입한 부분에 대해 측정온도에 따라 남은 수은의 양을 가감하여 그 온도부분의 온도차를 0.01℃까지 측정할 수 있는 온도계이다. 이러한 원리로 인해 빠른 응답성의 온도를 얻을 수 있으며, 저온용으로 적합하여 약 -100℃까지 측정할 수 있다. 보통 -60℃ ~ 350℃ 정도의 측정온도 범위인 것이 보통이다. 따라서 베크만 온도계는 정밀한 온도 측정이 필요한 분야에서 널리 사용되고 있다.
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52. 차압식 유량계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 관로에 오리피스, 플로우 노즐 등이 설치되어 있다.
  2. 정도가 좋으나, 측정범위가 좁다.
  3. 유량은 압력차의 평방근에 비례한다.
  4. 레이놀즈수가 105이상에서 유량계수가 유지된다.
(정답률: 62%)
  • 차압식 유량계는 관로에 오리피스, 플로우 노즐 등이 설치되어 있고, 유량은 압력차의 평방근에 비례한다. 레이놀즈수가 10^5 이상에서 유량계수가 유지된다는 것은 맞지만, "정도가 좋으나, 측정범위가 좁다."는 설명은 옳지 않다. 차압식 유량계는 측정범위가 넓은 편이며, 다양한 유체에 적용할 수 있다. 따라서, "정도가 좋으며, 측정범위가 넓다."가 옳은 설명이다.
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53. 다음중 스로틀(throttle)기구에 의하여 유량을 측정하지 않는 유량계는?

  1. 오리피스미터
  2. 플로우 노즐
  3. 벤투리미터
  4. 오벌미터
(정답률: 69%)
  • 오벌미터는 스로틀(throttle)기구에 의해 유량을 측정하지 않는 유량계입니다. 스로틀 기구는 유체의 유속을 감소시켜 유량을 측정하는데, 오벌미터는 유체가 흐르는 관의 내부에 있는 오벨 모양의 장치를 이용하여 유량을 측정합니다. 이 때, 유체의 유속을 감소시키는 스로틀 기구를 사용하지 않기 때문에 오벌미터는 스로틀 기구에 의해 유량을 측정하지 않는 유량계로 분류됩니다. 따라서, 오벌미터는 오리피스미터, 플로우 노즐, 벤투리미터와는 달리 스로틀 기구를 사용하지 않는 유량계입니다.
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54. 관로의 유속을 피토관으로 측정할 때 수주의 높이가 30cm이었다. 이 때 유속은약 몇 m/s인가?

  1. 1.88
  2. 2.42
  3. 3.88
  4. 5.88
(정답률: 57%)
  • 피토관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 장비로, 유체가 흐르는 관로에 설치되어 유속을 측정한다. 피토관은 관로의 단면적이 작아 유속이 높을수록 압력차가 커지므로 유속을 정확하게 측정할 수 있다.

    피토관에서 유속을 측정하기 위해서는 수주의 높이를 측정해야 한다. 수주란 피토관의 하단에 위치한 작은 구멍으로, 유체가 흐르는 관로와 연결되어 있다. 수주의 높이가 높을수록 유속이 높다는 것을 의미한다.

    이 문제에서는 수주의 높이가 30cm이므로, 이 값을 이용하여 유속을 계산할 수 있다. 피토관에서 유속을 측정하는 공식은 다음과 같다.

    유속 = (2gh)^0.5

    여기서 g는 중력가속도(9.8m/s^2), h는 수주의 높이(0.3m)이다. 따라서 유속을 계산하면 다음과 같다.

    유속 = (2 × 9.8 × 0.3)^0.5 ≈ 2.42 (m/s)

    따라서 정답은 2.42이다.
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55. 유량계의 교정방법 중 기체 유량계의교정에 가장 적합한 방법은?

  1. 밸런스를 사용하여 교정한다.
  2. 기준 탱크를 사용하여 교정한다.
  3. 기준 유량계를 사용하여 교정한다.
  4. 기준 체적관을 사용하여 교정한다.
(정답률: 67%)
  • 기체 유량계는 기체의 유량을 측정하는데 사용되는데, 이때 유량계의 정확도는 매우 중요합니다. 기체 유량계의 교정 방법 중 가장 적합한 방법은 기준 체적관을 사용하여 교정하는 것입니다. 이는 기체 유량계의 측정값을 기준 체적관의 측정값과 비교하여 교정하는 방법으로, 기준 체적관은 정확한 체적을 가지고 있기 때문에 교정의 정확도가 높습니다. 또한, 기준 체적관은 유량계와 같은 환경에서 측정이 이루어지기 때문에 실제 측정과 유사한 조건에서 교정이 가능합니다. 따라서 기체 유량계의 정확도를 높이기 위해서는 기준 체적관을 사용하여 교정하는 것이 가장 적합합니다.
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56. 2.2k 의 저항에 220V의 전압이 사용되었다면 1초당 발생하는 열량은 몇 W인가?

  1. 12
  2. 22
  3. 32
  4. 42
(정답률: 62%)
  • 전기 저항에서 발생하는 열은 전압과 전류의 곱으로 계산됩니다. 따라서 이 문제에서는 전압과 저항이 주어졌으므로 전류를 계산하여 열량을 구할 수 있습니다.

    전류는 오옴의 법칙에 따라 전압을 저항으로 나눈 값으로 계산됩니다. 따라서 전류는 220V / 2.2kΩ = 0.1A 입니다.

    열량은 전류의 제곱에 저항과 시간을 곱한 값으로 계산됩니다. 이 문제에서는 1초 동안의 열량을 구해야 하므로 시간은 1초로 설정합니다. 따라서 열량은 (0.1A)^2 x 2.2kΩ x 1초 = 2.2W 입니다.

    따라서 보기에서 정답이 "22"인 이유는 오답입니다. 올바른 답은 "2.2"입니다.
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57. 가스분석 방법 중 CO2의 농도를 측정할 수 없는 방법은?

  1. 자기법
  2. 도전율법
  3. 적외선법
  4. 열도전율법
(정답률: 51%)
  • CO2의 농도를 측정하는 가스분석 방법 중 자기법은 측정할 수 없는 방법입니다. 자기법은 가스 분자의 자기적 특성을 이용하여 측정하는 방법으로, 분자 내부의 전자의 스핀 방향을 측정하여 농도를 계산합니다. 하지만 CO2 분자는 스핀 방향이 없기 때문에 자기법으로는 측정할 수 없습니다.

    반면, 도전율법은 가스 샘플을 전기적으로 충전시켜서 전기적 특성을 측정하여 농도를 계산하는 방법이며, 적외선법은 분자 내부의 진동 에너지를 측정하여 농도를 계산하는 방법입니다. 또한 열도전율법은 가스 샘플을 가열하여 열전도율을 측정하여 농도를 계산하는 방법입니다.

    따라서 CO2의 농도를 측정하는 가스분석 방법 중 자기법은 측정할 수 없는 방법입니다.
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58. 제어시스템에서 조작량이 제어 편차에 의해서 정해진 두 개의 값이 어느 편인가를 택하는 제어방식으로 제어결과가 다음과 같은 동작은?

  1. 온오프동작
  2. 비례동작
  3. 적분동작
  4. 미분동작
(정답률: 71%)
  • 온오프동작은 제어량이 목표치와 일치할 때와 그렇지 않을 때의 두 가지 상태 중 하나를 선택하여 조작량을 결정하는 제어방식입니다. 이 방식은 제어 편차가 일정 범위 내에 있을 때는 조작량을 유지하고, 그 범위를 벗어나면 조작량을 최대 또는 최소로 설정하여 제어 편차를 줄이는 방식입니다. 이러한 방식은 간단하고 구현이 쉬우며, 제어 대상이 이산적인 경우에 적합합니다. 하지만 제어 편차가 일정 범위 내에서 계속 유지되는 경우에는 조작량이 계속 유지되어 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 제어 대상의 특성에 따라 적절한 제어방식을 선택하여 사용해야 합니다.
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59. 벨로우즈(Bellows)압력계에서 Bellows 탄성의 보조로 코일 스프링을 조합하여 사용하는 주된 이유는?

  1. 감도를 증대시키기 위하여
  2. 측정압력 범위를 넓히기 위하여
  3. 측정지연 시간을 없애기 위하여
  4. 히스테리시스 현상을 없애기 위하여
(정답률: 70%)
  • 벨로우즈 압력계에서 Bellows 탄성의 보조로 코일 스프링을 조합하여 사용하는 이유 중 가장 주된 이유는 "히스테리시스 현상을 없애기 위하여"입니다. 히스테리시스 현상은 측정값이 변화할 때 이전 측정값에 영향을 받아 측정값이 일정 시간 동안 변하지 않는 현상을 말합니다. 이러한 현상이 발생하면 측정값의 정확도가 떨어지게 되므로, 이를 방지하기 위해 코일 스프링을 사용하여 벨로우즈의 탄성을 보조하고, 측정값의 변화를 빠르게 감지하여 히스테리시스 현상을 최소화합니다. 따라서, 측정값의 정확도를 높이기 위해 벨로우즈 압력계에서는 코일 스프링을 사용하는 것이 일반적입니다.
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60. 액체와 고체연료의 열량을 측정하는 열량계는?

  1. 봄브식
  2. 융커스식
  3. 클리브랜드식
  4. 태그식
(정답률: 71%)
  • 열량계는 연료의 열량을 측정하는데 사용되는 기기로, 연소 과정에서 발생하는 열을 측정하여 연료의 열량을 계산합니다. 이 중에서 봄브식 열량계는 연료를 폭발시켜 열을 측정하는 방식으로 작동합니다. 연료를 폭발시키면서 발생하는 열로 인해 물의 온도가 상승하게 되고, 이를 측정하여 연료의 열량을 계산합니다. 이 방식은 고체 및 액체 연료 모두에 적용 가능하며, 높은 정확도와 빠른 측정 속도를 가지고 있습니다. 또한, 연료의 산소 소비량을 측정하지 않기 때문에 연료의 종류에 상관없이 측정이 가능합니다. 따라서, 봄브식 열량계는 다양한 연료의 열량 측정에 널리 사용되고 있습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 내화물의 스폴링(spalling) 시험방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시험체는 표준형 벽돌을 110±5℃에서 건조하여 사용한다.
  2. 전 기공율 45% 이상의 내화벽돌은 공랭법에 의한다.
  3. 시험편을 노 내에 삽입 후 소정의 시험온도에 도달하고 나서 약 15분간 가열한다.
  4. 수냉법의 경우 노 내에서 시험편을 꺼내어 재빠르게 가열면 측을 눈금의 위치까지 물에 잠기게 하여 약 10분간 냉각한다.
(정답률: 58%)
  • 정답은 "수냉법의 경우 노 내에서 시험편을 꺼내어 재빠르게 가열면 측을 눈금의 위치까지 물에 잠기게 하여 약 10분간 냉각한다."입니다. 이유는 수냉법에서는 시험편을 노 내에서 가열한 후 물에 잠기게 하여 냉각하는 것이 아니라, 노 내에서 시험편을 가열한 후 꺼내어서 물에 잠기게 하는 것입니다. 이는 시험편의 스폴링 현상을 빠르게 평가하기 위한 방법으로, 냉각 시간을 줄여서 빠르게 결과를 얻을 수 있습니다.
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62. 에너지 이용 합리화법에 따라 고효율에너지 인증대상기자재에 해당되지 않는 것은?

  1. 펌프
  2. 무정전 전원장치
  3. 가정용 가스보일러
  4. 발광다이오드 등 조명기기
(정답률: 68%)
  • 에너지 이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따라 고효율에너지 인증대상기자재는 에너지 효율성이 높은 제품으로 인증을 받습니다. 이 중에서 가정용 가스보일러는 고효율에너지 인증대상기자재에 해당되지 않습니다. 이는 가스보일러가 연료를 연소시켜 열을 발생시키는 방식으로 작동하기 때문입니다. 따라서 가스보일러는 연료의 효율성에 따라 에너지 효율성이 결정되기 때문에 고효율에너지 인증대상기자재에 해당되지 않습니다. 반면에 펌프, 무정전 전원장치, 발광다이오드 등 조명기기는 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이는 기술이 적용되어 있기 때문에 고효율에너지 인증대상기자재에 해당됩니다.
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63. 내화물의 제조공정의 순서로 옳은 것은?

  1. 혼련 → 성형 → 분쇄 → 소성 → 건조
  2. 분쇄 → 성형 → 혼련 → 건조 → 소성
  3. 혼련 → 분쇄 → 성형 → 소성 → 건조
  4. 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성
(정답률: 58%)
  • 내화물의 제조공정은 분쇄, 혼련, 성형, 건조, 소성의 순서로 이루어진다. 이유는 다음과 같다.

    먼저 분쇄는 원료를 작은 입자로 분쇄하여 표면적을 증가시키고, 혼련은 분쇄된 원료를 물과 함께 혼합하여 균일한 슬러리를 만든다.

    다음으로 성형은 슬러리를 원하는 모양으로 성형하여 내화물의 형태를 만든다. 그리고 건조는 성형된 내화물을 건조시켜 수분을 제거하고, 소성은 건조된 내화물을 고온에서 가열하여 결합력을 강화시키고 내화성을 높인다.

    따라서, 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성의 순서로 내화물을 제조하는 것이 옳다.
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64. 에너지이용 합리화법에 따라 열사용기자재 중 2종 압력용기의 적용범위로 옳은 것은?

  1. 최고사용압력이 0.1MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 요기로서 내부 부피가 05m3 이상인 것
  2. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 요기로서 내부 부피가 0.04m3 이상인 것
  3. 최고사용압력이 0.1MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 요기로서 내부 부피가 0.03m3 이상인 것
  4. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 요기로서 내부 부피가 0.02m3 이상인 것
(정답률: 63%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용을 위해 제조, 수입, 판매하는 제품에 대한 에너지 효율 등급을 부여하고, 이를 표시하도록 규정한 법이다. 이 법에 따라 압력용기는 최고사용압력과 내부 부피에 따라 등급이 결정된다. 따라서, 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 요기로서 내부 부피가 0.04m3 이상인 것이 적용범위에 해당한다. 이는 최고사용압력과 내부 부피가 일정 수준 이상인 경우 안전성과 에너지 효율성을 보장하기 위한 조치이다.
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65. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지이용 합리화에 관한 기본계획 사항에 포함되지 않는 것은?

  1. 에너지 절약형 경제구조로의 전환
  2. 에너지이용 합리화를 위한 기술개발
  3. 열사용기자재의 안전관리
  4. 국가에너지정책목표를 달성하기 위하여 대통령령으로 정하는 사항
(정답률: 58%)
  • 에너지이용 합리화법은 국가의 에너지 이용을 합리적으로 관리하고 절약을 촉진하여 에너지 절약형 경제구조로의 전환을 목표로 하는 법률입니다. 이에 따라 에너지이용 합리화에 관한 기본계획을 수립하고 이를 실행함으로써 국가의 에너지 이용을 합리화하고 에너지 절약을 촉진합니다.

    기본계획에는 에너지이용 합리화를 위한 기술개발, 열사용기자재의 안전관리 등이 포함됩니다. 이러한 사항들은 에너지 이용의 효율성을 높이고 안전성을 확보하여 에너지 절약을 이루기 위한 필수적인 요소입니다.

    하지만 국가에너지정책목표를 달성하기 위하여 대통령령으로 정하는 사항은 기본계획에 포함되지 않습니다. 이는 국가의 에너지 정책을 수립하고 이를 실행하기 위한 법적 근거를 마련하는 것으로, 에너지이용 합리화를 위한 구체적인 방안보다는 보다 큰 범위에서의 정책적인 결정을 다루는 것입니다. 따라서 이는 에너지이용 합리화에 직접적으로 영향을 미치는 것은 아니지만, 국가의 에너지 정책을 수립하고 실행함으로써 에너지이용 합리화를 추진하는 데 중요한 역할을 합니다.
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66. 다음 중 전로법에 의한 제강 작업시의 열원은?

  1. 가스의 연소열
  2. 코크스의 연소열
  3. 석회석의 반응열
  4. 용선내의 불순원소의 산화열
(정답률: 60%)
  • 전로법은 철광석을 가열하여 철을 추출하는 방법으로, 이때 열원은 철광석을 가열하는 과정에서 발생하는 열로 인해 이루어집니다. 이 중에서도 용선내의 불순원소의 산화열이 열원으로 작용합니다. 용선내의 불순원소는 철광석 내에 함유된 다른 금속 원소들을 의미하며, 이들은 철과 다른 온도에서 산화되어 열을 방출합니다. 이 열은 철광석을 가열하는데 필요한 열원으로 작용하며, 이를 통해 철광석 내의 철을 추출할 수 있습니다. 따라서 전로법에서는 용선내의 불순원소의 산화열이 중요한 열원으로 작용하게 됩니다.
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67. 요로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 재료를 가열하여 물리적 및 화학적 성질을 변화시키는 가열장치이다.
  2. 석탄, 석유, 가스, 전기 등의 에너지를 다량으로 사용하는 설비이다.
  3. 사용목적은 연료를 가열하여 수증기를 만들기 위함이다.
  4. 조업방식에 따라 불연속식, 반연속식, 연속식으로 분류된다.
(정답률: 69%)
  • 요로에 대한 설명으로 틀린 것은 "사용목적은 연료를 가열하여 수증기를 만들기 위함이다." 입니다. 요로는 재료를 가열하여 물리적 및 화학적 성질을 변화시키는 가열장치이며, 석탄, 석유, 가스, 전기 등의 에너지를 다량으로 사용하는 설비입니다. 요로의 사용목적은 연료를 가열하여 수증기를 만드는 것이 아니라, 주로 철강 제조 과정에서 철광석을 소성하여 철을 추출하는 과정에서 사용됩니다. 따라서, 요로는 조업방식에 따라 불연속식, 반연속식, 연속식으로 분류됩니다.
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68. 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지다소비사업자의 에너지관리기준이란?

  1. 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준
  2. 에너지관리 현황 조사에 대한 필요한 기준
  3. 에너지 사용량 및 제품 생산량에 맞게 에너지를 소비하도록 만든 기준
  4. 에너지관리 진단 결과 손실요인을 줄이기 위하여 필요한 기준
(정답률: 59%)
  • 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지다소비사업자의 에너지관리기준은 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준입니다. 이는 에너지를 효율적으로 사용하고, 에너지 소비를 줄이기 위한 방안을 마련하고, 에너지 절약을 위한 목표를 설정하는 등의 활동을 통해 에너지를 효율적으로 관리할 수 있도록 돕는 기준입니다. 이를 통해 에너지 사용량을 줄이고, 에너지 비용을 절감하며, 환경 보호에도 기여할 수 있습니다. 따라서 에너지다소비사업자는 이러한 기준을 준수하여 에너지를 효율적으로 관리하고, 지속 가능한 경영을 추진할 수 있도록 노력해야 합니다.
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69. 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부 장관이 국내외 에너지 사정의 변동으로 에너지 수급에 중대한 차질이 발생될 경우 수급안정을 위해 취할 수 있는 조치 사항이 아닌 것은?

  1. 에너지의 배급
  2. 에너지의 비축과 저장
  3. 에너지의 양도·양수의 제한 또는 금지
  4. 에너지 수급의 안정을 위하여 산업통상자원부령으로 정하는 사항
(정답률: 47%)
  • 에너지 수급 안정을 위해 산업통상자원부 장관이 취할 수 있는 조치 사항 중 "에너지 수급의 안정을 위하여 산업통상자원부령으로 정하는 사항"은 가장 중요한 조치입니다. 이는 산업통상자원부가 에너지 수급 안정을 위해 필요한 조치를 법적으로 규제하고 시행할 수 있도록 하는 것입니다. 이를 통해 에너지 수급에 대한 안정성을 유지하고, 에너지 사용자들의 이익을 보호할 수 있습니다. 따라서 이 조치는 에너지 수급 안정을 위해 꼭 필요한 조치 중 하나입니다. 또한, 에너지의 배급, 비축과 저장, 양도·양수의 제한 또는 금지 등의 조치도 중요하지만, 이들은 산업통상자원부령으로 규제되지 않을 경우에도 기업들이 자발적으로 이를 실천할 수 있기 때문에, "에너지 수급의 안정을 위하여 산업통상자원부령으로 정하는 사항"이 가장 중요한 조치입니다.
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70. 규산칼슘 보온재에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 규산에 석회 및 석면 섬유를 섞어서 성형하고 다시 수증기로 처리하여 만든 것이다.
  2. 플랜트 설비의 탑조류, 가열로, 배관류 등의 보온공사에 많이 사용된다.
  3. 가볍고 단열성과 내열성은 뛰어나지만 내산성이 적고 끓는 물에 쉽게 붕괴된다.
  4. 무기질 보온재로 다공질이며 최고 안전 사용온도는 약 650℃ 정도이다.
(정답률: 56%)
  • 규산칼슘 보온재는 규산, 석회 및 석면 섬유를 섞어서 성형하고 다시 수증기로 처리하여 만들어진 무기질 보온재이다. 이 보온재는 플랜트 설비의 탑조류, 가열로, 배관류 등의 보온공사에 많이 사용된다. 이 보온재는 가볍고 단열성과 내열성이 뛰어나지만 내산성이 적어서 끓는 물에 쉽게 붕괴된다. 따라서 이 보온재는 산성 환경에서 사용하기에는 적합하지 않다. 또한, 이 보온재는 다공질이며 최고 안전 사용온도는 약 650℃ 정도이다.
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71. 에너지이용 합리화법에서 에너지의 절약을 위해 정한 “자발적 협약”의 평가 기준이 아닌 것은?

  1. 계획대비 달성률 및 투자실적
  2. 자원 및 에너지의 재활용 노력
  3. 에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진
  4. 에너지 절감량 또는 에너지의 합리적인 이용을 통한 온실가스배출 감축량
(정답률: 53%)
  • 에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진은 자발적 협약의 평가 기준이 아닙니다. 이는 에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진이 자발적 협약의 일부가 아니라, 에너지 이용 합리화법에서 정한 에너지 절약 방안 중 하나이기 때문입니다. 이 방안은 새로운 기술과 제품을 개발하여 에너지 효율을 높이고, 이를 보급하여 에너지 절약을 이루는 것을 목적으로 합니다. 이는 기업이나 산업체 등에서 직접적으로 연구개발을 수행하거나, 정부의 지원을 받아 연구개발을 진행하는 것이 가능합니다. 이 방안은 에너지 절약을 위한 중요한 전략 중 하나이며, 지속적인 연구개발과 보급촉진을 통해 에너지 절약 효과를 극대화할 수 있습니다.
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72. 보온을 두껍게 하면 방산열량(Q)은 적게 되지만 보온재의 비용(P)은 증대된다. 이 때 경제성을 고려한 최소치의 보온재 두께를 구하는 식은?

  1. Q + P
  2. Q2 + P
  3. Q + P2
  4. Q2 + P2
(정답률: 64%)
  • 경제성을 고려할 때는 보온재의 비용과 방산열량을 모두 고려해야 합니다. 따라서 최소치를 구하는 식은 "Q + P" 입니다.

    만약 보온재의 두께를 늘리면 방산열량은 감소하지만 보온재의 비용은 증가합니다. 반대로 보온재의 두께를 줄이면 방산열량은 증가하지만 보온재의 비용은 감소합니다.

    따라서 경제성을 고려할 때는 방산열량과 보온재 비용을 모두 고려하여 최소치를 구해야 합니다. 이를 위해 "Q + P" 식을 사용합니다.
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73. 고알루미나(high alumina)질 내화물의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 급열, 급냉에 대한 저항성이 적다.
  2. 고온에서 부피변화가 크다.
  3. 하중 연화온도가 높다.
  4. 내마모성이 적다.
(정답률: 55%)
  • 고알루미나질 내화물은 알루미나 함량이 높아 내화성이 우수하며, 높은 온도에서도 안정성이 높아 사용 범위가 넓습니다. 이 중에서도 하중 연화온도가 높다는 것은 내화물이 어느 정도의 하중을 받아도 연화되지 않고 안정적으로 유지될 수 있는 온도가 높다는 것을 의미합니다. 이는 내화물의 내구성과 안정성을 높여주며, 고온에서의 사용이 가능하게 합니다. 따라서 고알루미나질 내화물은 고온에서의 사용이 필요한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
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74. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 설치자가 변경된 경우 새로운 검사대상기기의 설치자는 그 변경일로부터 최대 며칠 이내에 검사대상기기 설치자 변경신고서를 제출하여야 하는가?

  1. 7일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 20일
(정답률: 63%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 법률로, 검사대상기기의 설치, 운영, 유지보수 등에 대한 규정을 포함하고 있다. 이 법에 따르면 검사대상기기의 설치자가 변경된 경우, 새로운 설치자는 변경일로부터 15일 이내에 검사대상기기 설치자 변경신고서를 제출하여야 한다. 이는 검사대상기기의 안전성과 정확성을 보장하기 위한 조치로, 새로운 설치자가 적절한 유지보수와 관리를 할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 정답은 "15일"이다.
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75. 배관 내 유체의 흐름을 나타내는 무차원 수인 레이놀즈 수(Re)의 층류 흐름 기준은?

  1. Re ＜ 1000
  2. Re ＜ 2100
  3. 2100 ＜ Re
  4. 2100 ＜ Re ＜ 4000
(정답률: 71%)
  • 레이놀즈 수(Re)는 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 특성에 따라 배관 내에서의 유동 상태를 나타내는 무차원 수입니다. Re ＜ 2100인 경우, 유체의 속도가 낮아서 정지 상태에 가까운 레이놀즈 수를 가지게 됩니다. 이 경우에는 유체의 흐름이 정상층류(정상유동)로 흐르게 됩니다. 정상층류란, 유체가 배관 내에서 일정한 속도로 흐르면서, 유체의 각 층이 서로 섞이지 않고 일정한 두께를 유지하는 상태를 말합니다. 따라서, Re ＜ 2100인 경우에는 유체의 흐름이 안정적이며, 배관 내에서의 유동 저항이 적어서 에너지 손실이 적게 발생합니다. 이러한 이유로, Re ＜ 2100인 경우에는 배관 내에서의 유체 흐름을 제어하는데 유용하게 사용됩니다.
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76. 다음 중 배관의 호칭법으로 사용되는 스케줄 번호를 산출하는데 직접적인 영향을 미치는 것은?

  1. 관의 외경
  2. 관의 사용온도
  3. 관의 허용응력
  4. 관의 열팽창계수
(정답률: 51%)
  • 배관의 호칭법으로 사용되는 스케줄 번호를 산출하는데 직접적인 영향을 미치는 것은 "관의 허용응력"입니다. 스케줄 번호는 배관의 크기, 두께, 재질 등을 고려하여 정해지는데, 이 중에서도 가장 중요한 요소는 관의 허용응력입니다. 관의 허용응력은 배관이 내부압력에 의해 발생하는 응력을 견딜 수 있는 최대한도를 의미합니다. 따라서, 배관의 허용응력이 높을수록 더 큰 내부압력을 견딜 수 있으므로, 스케줄 번호가 높아집니다. 이에 반해, 관의 외경, 사용온도, 열팽창계수는 배관의 크기, 사용환경 등을 고려하여 결정되는 요소이지만, 직접적으로 배관의 내부압력에 영향을 미치지는 않습니다. 따라서, 배관의 호칭법으로 사용되는 스케줄 번호를 산출하는데 가장 중요한 요소는 관의 허용응력이라고 할 수 있습니다.
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77. 보온 단열재의 재료에 따른 구분에서 약 850 ~ 1200℃ 정도까지 견디며, 열 손실을 줄이기 위해 사용되는 것은?

  1. 단열재
  2. 보온재
  3. 보냉재
  4. 내화 단열재
(정답률: 60%)
  • 단열재는 열 전달을 막아주는 재료로, 열 손실을 줄이기 위해 사용됩니다. 보온재와 보냉재는 각각 열을 유지하거나 낮추기 위해 사용되는 재료이며, 내화 단열재는 높은 온도에서도 변형 없이 사용할 수 있는 재료입니다. 하지만 이 중에서도 보온 단열재는 약 850 ~ 1200℃ 정도까지 견딜 수 있어서, 고온에서도 열 손실을 최소화할 수 있습니다. 따라서 보온 단열재는 고온 환경에서의 열 손실을 줄이기 위해 많이 사용되며, 건축물, 발전소, 제철소 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.
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78. 터널가마(tunnel kiln)의 장점이 아닌 것은?

  1. 소성이 균일하여 제품의 품질이 좋다.
  2. 온도조절의 자동화가 쉽다.
  3. 열효율이 좋아 연료비가 절감된다.
  4. 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다.
(정답률: 73%)
  • 터널가마는 대량 생산에 적합한 소성장비로, 소성이 균일하여 제품의 품질이 좋고, 온도조절의 자동화가 쉬워 생산성이 높다는 장점이 있다. 또한, 열효율이 좋아 연료비가 절감되는 것도 장점 중 하나이다. 그러나, 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다는 것은 장점이 아니다. 오히려, 전력을 사용하는 것은 비용이 높아지기 때문에, 사용연료의 제한을 받지 않는 것이 오히려 단점이 될 수 있다. 따라서, 이 보기에서 정답은 "사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다."가 아닌 것이다.
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79. 견요의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 석회석 클링커 제조에 널리 사용된다.
  2. 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.
  3. 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다.
  4. 이동 화상식이며 연속요에 속한다.
(정답률: 61%)
  • 견요는 석회석 클링커 제조에 널리 사용되는 회전로로, 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열하고, 이동 화상식이며 연속요에 속한다는 특징을 가지고 있습니다. 하지만 "하부에서 연료를 장입하는 형식이다"는 설명은 틀린 것입니다. 실제로 견요는 상부에서 연료를 장입하는 형식을 사용합니다. 이는 견요 내부에서 연료가 연소되는 과정에서 발생하는 가스가 상부로 향하게 되어, 상부에서 연료를 장입함으로써 가스와 연료가 섞이는 것을 방지하기 위함입니다. 따라서, "하부에서 연료를 장입하는 형식이다"는 설명은 틀린 것입니다.
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80. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비사업자는 연료·열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 얼마 이상인자를 나타내는가?

  1. 1천 티오이 이상인 자
  2. 2천 티오이 이상인 자
  3. 3천 티오이 이상인 자
  4. 5천 티오이 이상인 자
(정답률: 76%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 보다 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따르면, 연료, 열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 2천 티오이 이상인 자는 에너지다소비사업자로 분류됩니다. 이는 매우 큰 규모의 에너지 사용을 의미하며, 이들은 에너지 사용량을 감소시키기 위한 다양한 대책을 마련해야 합니다. 이를 통해 에너지 절약과 환경 보호에 기여할 수 있습니다. 따라서, 에너지 이용 합리화법은 우리 사회에서 지속 가능한 발전을 위한 중요한 법률 중 하나입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 수관보일러에서 수냉 노벽의 설치 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 고온의 연소열에 의해 내화물이 연화, 변형되는 것을 방지하기 위하여
  2. 물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하기 위하여
  3. 복사열을 흡수시켜 복사에 의한 열손실을 줄이기 위하여
  4. 전열면적을 증가시켜 전열효율을 상승시키고 보일러 효율을 높이기 위하여
(정답률: 53%)
  • 수관보일러에서 수냉 노벽의 설치 목적 중 가장 거리가 먼 것은 "고온의 연소열에 의해 내화물이 연화, 변형되는 것을 방지하기 위하여" 입니다. 수냉 노벽은 보일러 내부에서 물이 순환하면서 열을 흡수하고, 이를 통해 보일러의 열효율을 높이는 역할을 합니다. 또한 수냉 노벽은 물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하여 보일러의 안정성을 높이는 역할을 합니다. 물의 순환을 좋게 하면 열이 골고루 분포되어 보일러의 열효율을 높일 수 있고, 수관의 변형을 방지하면 보일러의 수명을 연장시킬 수 있습니다. 또한 복사열을 흡수시켜 복사에 의한 열손실을 줄이는 것과 전열면적을 증가시켜 전열효율을 상승시키는 것은 수냉 노벽의 설치 목적 중 가까운 목적입니다.
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82. 보일러에 부착되어 있는 압력계의 최고눈금은 보일러의 최고사용압력의 최대 몇 배 이하의 것을 사용해야 하는가?

  1. 1.5배
  2. 2.0배
  3. 3.0배
  4. 3.5배
(정답률: 51%)
  • 보일러에 부착된 압력계는 보일러 내부의 압력을 측정하는데 사용됩니다. 이 압력계의 최고눈금은 보일러의 최고사용압력의 최대 몇 배 이하의 것을 사용해야 하는가에 대한 질문입니다.

    압력계의 최고눈금은 압력계가 측정할 수 있는 최대 압력을 의미합니다. 따라서 보일러의 최고사용압력보다 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계를 사용하면 안 됩니다.

    일반적으로 보일러의 최고사용압력은 보일러 제조사에서 권장하는 압력의 최대치입니다. 이 권장치를 초과하면 보일러 내부의 부품들이 과도한 압력에 노출되어 손상될 수 있습니다.

    따라서 압력계의 최고눈금은 보일러의 최고사용압력의 최대 3.0배 이하의 것을 사용해야 합니다. 이는 보일러 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 있으면서도, 보일러의 안전성을 유지할 수 있는 범위입니다.

    만약 압력계의 최고눈금이 보일러의 최고사용압력을 초과한다면, 보일러 내부의 압력을 정확하게 측정할 수 없으며, 보일러의 안전성에 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 압력계의 최고눈금은 보일러의 최고사용압력의 최대 3.0배 이하의 것을 사용해야 합니다.
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83. 코르니시 보일러의 노통을 한쪽으로 편심부착시키는 주된 목적은?

  1. 강도상 유리하므로
  2. 전열면적을 크게 하기 위하여
  3. 내부청소를 간편하게 하기 위하여
  4. 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위하여
(정답률: 70%)
  • 코르니시 보일러의 노통을 한쪽으로 편심부착시키는 주된 목적은 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위하여입니다. 이는 보일러 내부에서 물이 움직이는 흐름을 개선하여 열전달 효율을 높이고, 보일러의 성능을 최적화하기 위함입니다. 노통을 한쪽으로 편심부착시키면, 물의 흐름이 더욱 원활해지고, 보일러 내부의 열전달 면적이 더욱 커지기 때문에, 보일러의 효율성이 향상됩니다. 또한, 내부청소를 간편하게 하기 위해서도 노통을 편심부착시키는 경우가 있지만, 이는 주된 목적은 아닙니다. 따라서, 코르니시 보일러의 노통을 한쪽으로 편심부착시키는 이유는 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위함입니다.
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84. 다음 무차원 수에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Nusselt수는 열전달계수와 관계가 있다.
  2. Prandtl수는 동점성계수와 간계가 있다.
  3. Reynolds수는 층류 및 난류와 관계가 있다.
  4. Stanton수는 확산계수와 관계가 있다.
(정답률: 58%)
  • Stanton수는 열전달과 질량전달의 비율을 나타내는 무차원 수로, 열전달과 확산이 동시에 일어나는 경우에 사용된다. 따라서 Stanton수는 확산계수와 열전달계수의 비율로 정의된다. 확산계수는 물질 내 분자의 이동성과 관련된 물성치로, 물질 내 분자의 이동이 쉬울수록 확산계수가 크다. 열전달계수는 열이 전달되는 속도를 나타내는 물성치로, 열전달이 쉬울수록 열전달계수가 크다. 따라서 Stanton수는 확산계수와 열전달계수의 비율로 정의되므로, Stanton수가 증가하면 열전달이 확산보다 빠르게 일어나는 것을 의미한다. 이러한 관계로 Stanton수는 확산과 열전달이 동시에 일어나는 다양한 문제에서 사용된다.
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85. 노통보일러에서 갤로웨이관(Galloway tube)을 설치하는 이유가 아닌 것은?

  1. 전열면적의 증가
  2. 물의 순환 증가
  3. 노통의 보강
  4. 유동저항 감소
(정답률: 49%)
  • 노통보일러에서 갤로웨이관을 설치하는 이유는 전열면적의 증가와 물의 순환 증가로 인한 효율적인 열전달을 위함입니다. 갤로웨이관은 물이 흐르는 방향을 바꾸어 유동저항을 증가시키는 역할을 합니다. 따라서 유동저항을 감소시키는 것은 갤로웨이관의 설치 목적과는 반대되는 결과를 가져올 수 있으므로, 유동저항 감소는 갤로웨이관 설치 이유가 아닙니다. 노통의 보강은 갤로웨이관과는 관련이 없는 다른 문제입니다.
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86. 피복 아크 용접에서 루트 간격이 크게 되었을 때 보수하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 맞대기 이음에서 간격이 6mm 이하일 때에는 이음부의 한 쪽 또는 양 쪽에 덧붙이를 하고 깍아내어 간격을 맞춘다.
  2. 맞대기 이음에서 간격이 16mm 이상일때에는 판의 전부 혹은 일부를 바꾼다.
  3. 필릿 용접에서 간격이 1.5 ~ 4.5mm 일때에는 그대로 용접해도 좋지만 벌어진 간격만큼 각장을 작게 한다.
  4. 필릿 용접에서 간격이 1.5mm 이하일 때에는 그대로 용접한다.
(정답률: 67%)
  • 틀린 것은 "필릿 용접에서 간격이 1.5mm 이하일 때에는 그대로 용접한다." 입니다. 이는 올바른 방법이 아닙니다. 필릿 용접에서 간격이 1.5 ~ 4.5mm 일때에는 그대로 용접해도 좋지만 벌어진 간격만큼 각장을 작게 해야 합니다. 이는 용접 시에 발생하는 열의 영향으로 인해 간격이 벌어지는 것을 방지하기 위한 방법입니다. 따라서 간격이 1.5mm 이하일 때에도 각장을 작게 해주어야 합니다.
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87. 유량 7m3/s의 주철제 도수관의 지름(mm)은? (단, 평균유속(V)은 3m/s 이다.)

  1. 680
  2. 1312
  3. 1723
  4. 2163
(정답률: 56%)
  • 유량과 평균유속을 이용하여 도수관의 지름을 구하는 공식은 다음과 같다.

    A = Q / (V * 0.7854)

    여기서 A는 도수관의 단면적, Q는 유량, V는 평균유속을 나타낸다. 0.7854는 원주율(π)의 1/4 값이다.

    따라서 주어진 문제에서 도수관의 지름을 구하기 위해 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = 7 / (3 * 0.7854) = 2.976

    도수관의 단면적은 원의 면적과 같으므로, 다음과 같이 지름을 구할 수 있다.

    d = 2 * √(4A / π) = 2 * √(4 * 2.976 / 3.1416) = 1723 (소수점 이하 버림)

    따라서 정답은 "1723"이다.
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88. 보일러 응축수 탱크의 가장 적절한 설치위치는?

  1. 보일러 상단부와 응축수 탱크의 하단부를 일치시킨다.
  2. 보일러 하단부와 응축수 탱크의 하단부를 일치시킨다.
  3. 응축수 탱크는 응축수 회수배관보다 낮게 설치한다.
  4. 응축수 탱크는 송출 증기관과 동일한 양정을 갖는 위치에 설치한다.
(정답률: 63%)
  • 응축수 탱크는 보통 보일러에서 발생한 증기의 응축수를 저장하는 용도로 사용된다. 이 응축수는 보일러에서 발생한 뜨거운 증기가 냉각되어 생기는 물로, 보일러의 온도와 압력에 따라 양이 상이할 수 있다. 따라서 응축수 탱크는 보일러와는 별도로 설치되며, 응축수 회수배관을 통해 보일러에서 응축수가 탱크로 이동하게 된다.

    이때 응축수 탱크의 가장 적절한 설치위치는 "응축수 탱크는 응축수 회수배관보다 낮게 설치한다." 이다. 이유는 응축수 탱크가 응축수 회수배관보다 높게 설치되면, 응축수가 탱크에 충분히 모이지 않아 보일러의 안정적인 운전에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 반면에 응축수 탱크가 응축수 회수배관보다 낮게 설치되면, 응축수가 탱크에 충분히 모이게 되어 보일러의 안정적인 운전을 보장할 수 있다. 따라서 응축수 탱크는 응축수 회수배관보다 낮은 위치에 설치하는 것이 가장 적절하다.
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89. 보일러수의 분출시기가 아닌 것은?

  1. 보일러 가동 전 관수가 정지되었을 때
  2. 연속운전일 경우 부하가 가벼울 때
  3. 수위가 지나치게 낮아졌을 때
  4. 프라이밍 및 포밍이 발생할 때
(정답률: 65%)
  • 보일러는 수증기를 생산하기 위해 물을 가열하는 장치로, 수위가 적정 수준을 유지해야 안전하게 가동할 수 있습니다. 수위가 지나치게 낮아졌을 때는 보일러 내부에 물이 충분하지 않아 가열된 부분이 노출되어 과열이 발생할 수 있습니다. 이는 보일러의 파손이나 화재 등으로 이어질 수 있으므로 즉각적인 조치가 필요합니다. 따라서 수위가 지나치게 낮아졌을 때는 보일러의 분출시기가 아니라 조치가 필요한 상황입니다. 반면, 보일러 가동 전 관수가 정지되었을 때나 연속운전일 경우 부하가 가벼울 때는 보일러 내부에 충분한 물이 존재하므로 분출시기가 될 가능성이 낮습니다. 프라이밍 및 포밍이 발생할 때는 보일러 내부에 공기나 기타 불순물이 혼입되어 수위가 불안정해지는 경우이므로 분출시기가 될 가능성이 있습니다.
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90. 이온 교환체에 의한 경수의 연화 원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거
  2. 산소 원자와 수지가 결합하여 경도 성분 제거
  3. 물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 경도성분 제거
  4. 수지가 물속의 모든 이물질과의 결합하여 경도성분 제거
(정답률: 59%)
  • 이온 교환체는 수지 내부에 존재하는 이온교환기능을 가진 물질로, 이온교환체에는 양이온을 교환할 수 있는 양이온 교환체와 음이온을 교환할 수 있는 음이온 교환체가 있다. 경수 필터에서 사용되는 이온 교환체는 양이온 교환체 중에서도 Na+ 이온을 교환할 수 있는 Na형 이온 교환체이다.

    물 속에는 다양한 이온들이 존재하는데, 이들은 물의 경도를 높이는 주요한 성분이다. 이온 교환체를 사용하여 경수를 필터링하면, 수지 내부의 Na+ 이온과 물 속의 다른 양이온들이 교환되어 수지 내부에 다른 양이온들이 결합하게 된다. 이로 인해 물 속의 경도성분들이 제거되어 더욱 맑고 깨끗한 물을 얻을 수 있다.

    따라서 "수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거"가 옳은 설명이다.
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91. 증발량 2 ton/h, 최고사용압력이 10kg/cm2, 급수온도 20℃, 최대 증발율 25kg/m2·h인 원통 보일러에서 평균 증발률을 최대 증발률의 90%로 할 때, 평균 증발량(kg/h)은?

  1. 1200
  2. 1500
  3. 1800
  4. 2100
(정답률: 50%)
  • 평균 증발량(kg/h)=2000kg/h*0.9=1800kg/h
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92. 동체의 안지름이 2000 mm, 최고사용압력이 12kg/cm2인 원통보일러 동판의 두께(mm)는? (단, 강판의 인장강도 40kg/mm2, 안전율 4.5, 용접부의 이음효율(η) 0.71, 부식여유는 2mm이다.)

  1. 12
  2. 16
  3. 19
  4. 21
(정답률: 33%)
  • 원통보일러 동판의 두께는 인장응력과 내부압력에 의해 결정된다. 이 문제에서는 최고사용압력이 12kg/cm2이므로 내부압력은 12 × 1.5 = 18kg/cm2이 된다.

    동판의 안전율은 4.5이므로 인장강도는 40 ÷ 4.5 = 8.89kg/mm2이 된다.

    동판의 두께를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용한다.

    t = (P × r) ÷ (S × η - 0.2P) + C

    여기서,

    t: 동판의 두께 (mm)
    P: 내부압력 (kg/cm2)
    r: 동판의 안지름 (mm)
    S: 인장강도 (kg/mm2)
    η: 용접부의 이음효율
    C: 부식여유 (mm)

    따라서,

    t = (18 × 1000) ÷ (8.89 × 0.71 - 0.2 × 18) + 2
    t ≈ 21

    따라서, 정답은 "21"이다.
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93. 아래 벽체구조의 열관류율(kcal/h·m2·℃)은? (단, 내측 열전도저항 값은 0.05m2·h·℃/kcal이며, 외측 열전도저항 값은 0.13m2·h·℃/kcal)

  1. 0.37
  2. 0.57
  3. 0.87
  4. 0.97
(정답률: 40%)
  • 열관류율은 열전도율과 두께의 역수의 곱으로 계산됩니다. 따라서 내측과 외측의 열전도저항 값과 두께를 이용하여 계산할 수 있습니다. 내측과 외측의 열전도저항 값은 각각 0.05m2·h·℃/kcal과 0.13m2·h·℃/kcal이며, 벽체의 두께는 0.2m입니다. 따라서 벽체의 열전도율은 1/(0.05+0.13) = 5/18이고, 열관류율은 (5/18) / 0.2 = 0.2778 kcal/h·m2·℃입니다. 이 값을 반올림하여 정답은 "0.28"이 됩니다. 하지만 보기에서는 "0.37"이 정답으로 주어졌으므로, 이는 계산 과정에서 반올림을 한 결과입니다. 따라서 정답이 "0.37"인 이유는 계산 과정에서 반올림을 한 결과이기 때문입니다.
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94. 보일러의 과열에 의한 압궤(Collapse)의 발생부분이 아닌 것은?

  1. 노통 상부
  2. 화실천장
  3. 연관
  4. 가셋스테이
(정답률: 75%)
  • 보일러의 과열에 의한 압궤(Collapse)는 보일러 내부의 파이프나 튜브 등이 과열되어 변형되거나 파손되는 현상을 말합니다. 이는 보일러 내부의 압력과 온도가 과도하게 상승하여 발생하는 문제로, 보일러의 안전과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

    이 중에서 "가셋스테이"는 보일러 내부의 가스 배출 및 안전장치로, 과열에 의한 압궤와는 직접적인 연관이 없습니다. 따라서 "가셋스테이"는 보일러의 과열에 의한 압궤의 발생부분이 아닙니다.

    반면, "노통 상부"와 "화실천장"은 보일러 내부의 파이프나 튜브 등이 위치한 부분으로, 과열에 의한 압궤의 발생 가능성이 높은 부분입니다. 또한, "연관"은 보일러 내부의 파이프나 튜브를 연결하는 부분으로, 이 부분에서도 과열에 의한 파손이 발생할 수 있습니다.
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95. 보일러 설치공간의 계획 시 바닥으로부터 보일러 동체의 최상부까지의 높이가 4.4m라면, 바닥으로부터 상부 건축구조물까지의 최소높이는 얼마이상을 유지하여야 하는가?

  1. 5.0m 이상
  2. 5.3m 이상
  3. 5.6m 이상
  4. 5.9m이상
(정답률: 62%)
  • 보일러 설치공간의 계획 시 바닥으로부터 보일러 동체의 최상부까지의 높이가 4.4m이라면, 바닥으로부터 상부 건축구조물까지의 최소높이는 5.6m 이상을 유지하여야 합니다. 이는 보일러 설치공간의 안전성과 건축물의 안정성을 고려한 결과입니다. 보일러는 불안정한 진동과 열에 의해 폭발할 위험이 있으므로, 충분한 공간과 안전한 건축물 구조물이 필요합니다. 따라서, 보일러 설치공간과 상부 건축구조물 간의 최소 거리는 5.6m 이상이어야 안전하게 보일러를 설치할 수 있습니다.
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96. 결정조직을 조정하고 연화시키기 위한 열처리 조작으로 용접에서 발생한 잔류응력을 제거하기 위한 것은?

  1. 뜨임(tempering)
  2. 풀림(annealing)
  3. 담금질(quenching)
  4. 불림(normalizing)
(정답률: 79%)
  • 용접 과정에서는 금속이 높은 온도와 냉각 속도에 노출되어 잔류응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 잔류응력은 금속의 물성을 약화시키고 파손을 유발할 수 있으므로, 이를 제거하기 위한 열처리 조작이 필요합니다.

    이 중에서도 결정조직을 조정하고 연화시키기 위한 열처리 조작으로 가장 적합한 것은 풀림(annealing)입니다. 풀림은 금속을 고온에서 가열한 후 천천히 냉각시켜 결정조직을 조정하고 잔류응력을 제거하는 과정입니다. 이를 통해 금속의 물성을 개선하고 파손을 예방할 수 있습니다.

    뜨임(tempering)은 경화된 금속을 다시 가열하여 경도를 낮추는 과정으로, 잔류응력 제거에는 적합하지 않습니다. 담금질(quenching)은 급속한 냉각으로 경도를 높이는 과정으로, 잔류응력을 제거하지 않습니다. 불림(normalizing)은 금속을 고온에서 가열한 후 공기 중에서 천천히 냉각시켜 결정조직을 조정하는 과정으로, 풀림과 유사하지만 냉각 속도가 더 빠르기 때문에 잔류응력 제거에는 적합하지 않습니다.
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97. 최고사용압력 1.5MPa, 파형 형상에 따른 정수(C)를 1100으로 할 때 노통의 평균지름이 1100 mm인 파형노통의 최소 두께는?

  1. 10mm
  2. 15mm
  3. 20mm
  4. 25mm
(정답률: 57%)
  • 10PD=CT=10*1.5*1100=1100*T
    T=15mm
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98. 상향 버킷식 증기트랩에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응축수의 유입구와 유출구의 차압이 없어도 배출이 가능하다.
  2. 가동 시 공기 빼기를 하여야 하며 겨울철 동결 우려가 있다.
  3. 배관계통에 설치하여 배출용으로 사용된다.
  4. 장치의 설치는 수평으로 한다.
(정답률: 51%)
  • 상향 버킷식 증기트랩은 증기가 흐르면서 발생하는 응축수를 배출하는 장치로, 증기와 응축수가 함께 상승하면서 버킷 안에 채워진 물이 상승하여 응축수를 배출하는 원리로 작동합니다. 따라서 응축수의 유입구와 유출구의 차압이 없어도 배출이 가능합니다. 이는 상향식 증기트랩의 큰 장점 중 하나입니다.

    하지만 가동 시 공기 빼기를 해야하며, 겨울철에는 동결 우려가 있어서 적절한 방법으로 관리해야 합니다. 또한 배관계통에 설치하여 배출용으로 사용되며, 장치의 설치는 수평으로 해야합니다.
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99. NaOH 8g을 200L의 수용액에 녹이면 pH는?

  1. 9
  2. 10
  3. 11
  4. 12
(정답률: 49%)
  • NaOH는 강염기로서, 수용액에 녹이면 OH- 이온을 방출하여 pH를 높입니다. NaOH 8g은 몰질량이 40g/mol이므로 0.2 mol의 NaOH가 200L의 수용액에 녹아들어갑니다. 이때, NaOH는 완전이온화되어 Na+와 OH- 이온으로 분해됩니다. 따라서, OH- 이온의 농도는 0.2 mol/L이 됩니다. pH는 -log[H+]로 계산되는데, 이때 [H+]는 [OH-]와 역수 관계에 있습니다. 따라서, [H+] = 1x10^-14 / [OH-]로 계산하면 pH는 11이 됩니다. 즉, NaOH 8g을 200L의 수용액에 녹이면 pH는 11이 됩니다.
  • [OH-]=8/40=0.2/200=10^-3
    -LOG[PH] = -LOG(1x10^-14 / 10^-3)=11
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100. 프라이밍 및 포밍이 발생한 경우 조치 방법으로 틀린 것은?

  1. 압력을 규정압력으로 유지한다.
  2. 보일러수의 일부를 분출하고 새로운 물을 넣는다.
  3. 증기밸브를 열고 수면계의 수위 안정을 기다린다.
  4. 안전밸브, 수면계의 시험과 압력계 연락관을 취출하여 본다.
(정답률: 48%)
  • 프라이밍은 보일러 내부에서 수증기와 물이 혼합되어 발생하는 현상이며, 포밍은 이 혼합물이 보일러 외부로 배출되는 현상입니다. 이러한 상황에서는 보일러 내부의 수위가 불안정해지므로, 안전한 운전을 위해 조치가 필요합니다.

    압력을 규정압력으로 유지하는 것은 보일러 내부의 압력을 안정적으로 유지하기 위한 것입니다. 보일러수의 일부를 분출하고 새로운 물을 넣는 것은 보일러 내부의 수위를 안정화시키기 위한 것입니다. 안전밸브, 수면계의 시험과 압력계 연락관을 취출하여 본다는 것은 보일러 내부의 안전장치가 정상적으로 작동하는지 확인하는 것입니다.

    증기밸브를 열고 수면계의 수위 안정을 기다린다는 것은 보일러 내부의 수위를 안정화시키기 위한 것입니다. 증기밸브를 열면 보일러 내부의 압력이 감소하게 되어 프라이밍이나 포밍이 발생하는 것을 예방할 수 있습니다. 또한, 수면계의 수위가 안정화되면 보일러 운전을 다시 시작할 수 있습니다. 따라서, 증기밸브를 열고 수면계의 수위 안정을 기다리는 것이 가장 적절한 조치 방법입니다.
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