에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2018-04-28)

에너지관리기사
(2018-04-28 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연도가스 분석결과 CO2 12.0%, O2 6.0%, CO 0.0%이라면 CO2 max는 몇 %인가?

  1. 13.8
  2. 14.8
  3. 15.8
  4. 16.8
(정답률: 65%)
  • CO2 max는 16.8%이다. 이는 연소 과정에서 발생한 CO2의 최대 양을 의미한다. CO2의 최대 양은 연소 과정에서 연료와 공기가 반응하여 생성되는 CO2의 양과 연료 내에 이미 존재하는 CO2의 양의 합이다. 따라서, CO2 12.0%와 O2 6.0%를 합한 18.0%에서 CO의 양이 0.0%이므로, CO2 max는 16.8%가 된다.
  • m=CO2 max/CO2=21/21-O2
    CO2 max/12=21/21-6
    CO2 max=16.8%
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2. 연소관리에 있어서 과잉공기량 조절 시 다음 중 최소가 되게 조절하여야 할 것은? (단, Ls：배가스에 의한 열손실량, Li：불완전연소에 의한 열손실량, Lc：연소에 의한 열손실량, Lr：열복사에 의한 열손실량일 때를 나타낸다.)

  1. Ls＋Li
  2. Ls＋Lr
  3. Li＋Lc
  4. Li
(정답률: 73%)
  • 과잉공기량 조절 시 최소가 되게 조절해야 할 것은 "Ls＋Li" 입니다. 이는 배가스에 의한 열손실량과 불완전연소에 의한 열손실량을 최소화하기 위함입니다. 배가스에 의한 열손실량은 과잉공기량이 증가할수록 증가하게 되며, 불완전연소에 의한 열손실량은 과잉공기량이 감소할수록 증가하게 됩니다. 따라서 과잉공기량을 조절할 때는 이 두 가지 요소를 최소화하여 효율적인 연소를 이루도록 해야 합니다.
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3. 다음 중 분해폭발성 물질이 아닌 것은?

  1. 아세틸렌
  2. 히드라진
  3. 에틸렌
  4. 수소
(정답률: 57%)
  • 정답은 "수소"입니다. 수소는 분해폭발성 물질이 아닙니다. 분해폭발성 물질은 열, 충격, 마찰 등의 외부적인 자극에 의해 분해되어 폭발하는 물질을 말합니다. 하지만 수소는 분해폭발성 물질이 아닙니다. 수소는 공기 중에서 불에 타면 물과 열을 발생시키지만, 분해폭발성 물질과는 달리 폭발하지 않습니다. 따라서 수소는 분해폭발성 물질이 아닙니다.
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4. 과잉공기량이 연소에 미치는 영향으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열효율
  2. CO 배출량
  3. 노 내 온도
  4. 연소 시 와류 형성
(정답률: 72%)
  • 과잉공기량이 연소에 미치는 영향 중에서 가장 거리가 먼 것은 "연소 시 와류 형성"입니다. 과잉공기량이 많아지면 연소 온도가 낮아지게 되고, 이는 연소 시 생성되는 NOx의 양을 줄이는 효과가 있습니다. 그러나 과잉공기량이 너무 많아지면 연소 시간이 길어지고, 이는 연소 시 와류 형성을 유발합니다. 와류는 연소 공간 내에서 연소가 일어나는 방향과 속도를 바꾸는 현상으로, 이는 연소 효율을 저하시키고 CO 배출량을 증가시키는 원인이 됩니다. 따라서 적절한 공기량을 유지하는 것이 중요하며, 이를 통해 열효율을 높이고 CO 배출량을 줄이는 것이 가능합니다. 또한, 과잉공기량이 많아지면 노 내 온도가 낮아지게 되어 연소기 내부의 부식이나 오염 등의 문제도 발생할 수 있습니다.
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5. 최소착화에너지(MIE)의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 질소농도의 증가는 최소착화에너지를 감소시킨다.
  2. 산소농도가 많아지면 최소착화에너지는 증가한다.
  3. 최소착화에너지는 압력증가에 따라 감소한다.
  4. 일반적으로 분진의 최소착화에너지는 가연성가스보다 작다.
(정답률: 60%)
  • 최소착화에너지는 물질이 화학적 반응을 일으키기 위해 필요한 최소한의 에너지를 의미한다. 이는 물질의 화학적 성질과 관련이 있다. 따라서, 질소농도가 증가하면 최소착화에너지는 감소한다. 이는 질소가 산소와 반응하여 화학적 반응을 억제하기 때문이다. 반면, 산소농도가 많아지면 최소착화에너지는 증가한다. 이는 산소가 화학적 반응을 촉진하기 때문이다.

    또한, 최소착화에너지는 압력증가에 따라 감소한다. 이는 압력이 증가하면 물질의 분자들이 서로 가까워지기 때문에 화학적 반응이 일어나기 쉬워지기 때문이다. 따라서, 압력이 높은 환경에서는 최소착화에너지가 낮아지므로 물질이 더 쉽게 화학적 반응을 일으킬 수 있다.

    마지막으로, 일반적으로 분진의 최소착화에너지는 가연성 가스보다 작다. 이는 분진이 가스보다 더 쉽게 화학적 반응을 일으키기 때문이다. 따라서, 분진이 충분히 쌓이면 최소착화에너지가 충분히 낮아져 화재나 폭발이 발생할 수 있다.
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6. 기체연료용 버너의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 가스량 조절부
  2. 공기/가스 혼합부
  3. 보염부
  4. 통풍구
(정답률: 61%)
  • 기체연료용 버너는 연소를 위해 가스와 공기를 혼합하여 사용하는 장치입니다. 따라서 기체연료용 버너의 구성요소는 가스량 조절부, 공기/가스 혼합부, 보염부로 이루어져 있습니다.

    그러나 통풍구는 기체연료용 버너의 구성요소가 아닙니다. 통풍구는 버너 주변의 공기를 유입시켜 연소에 필요한 산소를 공급하는 역할을 합니다. 따라서 통풍구는 버너의 구성요소가 아니라 연소를 위한 보조적인 부품으로 분류됩니다.

    따라서, 기체연료용 버너의 구성요소는 가스량 조절부, 공기/가스 혼합부, 보염부이며, 통풍구는 구성요소가 아닙니다.
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7. 다음 중 습식집진장치의 종류가 아닌 것은?

  1. 멀티클론(multiclone)
  2. 제트 스크러버(jet scrubber)
  3. 사이클론 스크러버(cyclone scrubber)
  4. 벤츄리 스크러버(venturi scrubber)
(정답률: 67%)
  • 멀티클론은 습식집진장치가 아닙니다. 습식집진장치는 입자를 물로 적시거나 화학약품을 이용하여 입자를 제거하는 방식으로 작동합니다. 하지만 멀티클론은 건식집진장치로, 입자를 중력과 관성력을 이용하여 제거합니다. 멀티클론은 다중 원통형 필터로 구성되어 있으며, 입자가 원통형 필터를 통과하면서 중력과 관성력에 의해 분리됩니다. 이 방식은 습식집진장치보다 더 간단하고 경제적이며, 대기오염 방지에 효과적입니다. 따라서 멀티클론은 습식집진장치의 종류가 아닙니다.
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8. 다음 중 연소 전에 연료와 공기를 혼합하여 버너에서 연소하는 방식인 예혼합 연소방식버너의 종류가 아닌 것은?

  1. 저압버너
  2. 중압버너
  3. 고압버너
  4. 송풍버너
(정답률: 58%)
  • 예혼합 연소방식은 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키는 방식으로, 연소 효율이 높고 오염물질 배출량이 적은 장점이 있다. 이 방식을 사용하는 버너에는 저압버너, 중압버너, 고압버너, 송풍버너 등이 있다. 그 중에서도 중압버너는 연료와 공기를 혼합하는 과정에서 일정한 압력을 유지하여 연소를 일으키는 버너이다. 이 방식은 연소 시 발생하는 열과 압력을 일정하게 유지할 수 있어서 연소 효율이 높고 안정적인 연소가 가능하다. 따라서, 예혼합 연소방식을 사용하는 버너 중에서 중압버너는 없는 것이 아니라, 중압버너도 예혼합 연소방식을 사용하는 버너 중 하나이다. 따라서, 정답은 "중압버너"가 아닌 다른 것으로 선택해야 한다.
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9. 연소가스에 들어 있는 성분을 CO2 , CmHn, O2, CO의 순서로 흡수 분리시킨 후 체적 변화로 조성을 구하고，이어 잔류가스에 공기나 산소를 혼합, 연소시켜 성분을 분석하는 기체연료 분석 방법은?

  1. 헴펠법
  2. 치환법
  3. 리비히법
  4. 에슈카법
(정답률: 76%)
  • 헴펠법은 연소가스를 CO2, CmHn, O2, CO로 분리하여 체적 변화로 조성을 구한 후, 잔류가스에 공기나 산소를 혼합하여 연소시켜 성분을 분석하는 기체연료 분석 방법이다. 이 방법은 연소가스의 성분을 정확하게 분리하여 분석할 수 있으며, 분리된 성분의 체적 변화를 통해 조성을 구할 수 있어 매우 정확한 분석 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 헴펠법은 기체연료 분석에서 가장 정확하고 신뢰성이 높은 방법으로 널리 사용되고 있다.
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10. 다음 중 중유연소의 장점이 아닌 것은?

  1. 회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 장해는 없다.
  2. 점화 및 소화가 용이하며, 화력의 가감이 자유로워 부하 변동에 적용이 용이하다.
  3. 발열량이 석탄보다 크고, 과잉공기가 적어도 완전 연소시킬 수 있다.
  4. 재가 적게 남으며, 발열량, 품질 등이 고체연료에 비해 일정하다.
(정답률: 72%)
  • 중유연소의 장점 중 "회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 장해는 없다."는 장점이 아니라 당연한 사실입니다. 회분은 연료에 함유된 불순물 중 하나로, 연소 시에는 대기 중의 산소와 반응하여 이산화탄소 등의 유해가스를 발생시킵니다. 따라서 회분 함유량이 적을수록 연소 시 발생하는 유해가스의 양이 적어지므로, 환경과 건강에 더욱 유리합니다. 따라서 "회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 장해는 없다."는 중유연소의 장점이 아니라, 중유연소의 기본적인 특징 중 하나입니다.
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11. 보일러실에 자연환기가 안될 때 실외로부터 공급하여야할 공기는 벙커C유 1L 당 최소 몇 Nm3이 필요한가? (단, 벙커C유의 이론공기량은 10.24Nm3/kg, 비중은 0.96, 연소장치의 공기비는 1.3으로 한다.)

  1. 11.34
  2. 12.78
  3. 15.69
  4. 17.85
(정답률: 59%)
  • 보일러실에 자연환기가 안될 때는 외부에서 공기를 공급해주어야 합니다. 이때 필요한 공기량은 연소에 필요한 공기량과 보일러실 내부의 공기량을 고려하여 계산합니다. 연소에 필요한 공기량은 연소장치의 공기비에 따라 결정되며, 이는 연료의 종류와 연소조건에 따라 다릅니다. 이 문제에서는 연소장치의 공기비가 1.3으로 주어졌으므로, 연소에 필요한 공기량은 연료의 양에 따라 결정됩니다.

    벙커C유 1L에 대한 이론공기량은 10.24Nm3/kg이며, 비중은 0.96입니다. 따라서 1L의 벙커C유는 9.83Nm3의 공기를 필요로 합니다. 이때 보일러실 내부의 공기량을 고려하여 적정한 공기량을 계산해야 합니다. 이 문제에서는 보일러실 내부의 공기량을 고려하지 않았으므로, 연소에 필요한 공기량만을 계산하면 됩니다.

    따라서, 벙커C유 1L에 대해 연소에 필요한 공기량은 1.3 × 9.83 = 12.78Nm3입니다. 따라서, 보일러실에 자연환기가 안될 때 실외로부터 공급해야 할 공기량은 최소 12.78Nm3이 필요합니다. 따라서, 정답은 "12.78"입니다.
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12. 수소가 완전 연소하여 물이 될 때 수소와 연소용 산소와 물의 몰(mol)비는?

  1. 1：1：1
  2. 1：2：1
  3. 2：1：2
  4. 2：1：3
(정답률: 80%)
  • 수소와 산소가 완전 연소하여 물이 되는 반응식은 다음과 같습니다.

    2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

    이 반응식에서 몰 비를 구하면 다음과 같습니다.

    수소 : 산소 : 물 = 2mol : 1mol : 2mol

    따라서, 수소와 산소의 몰 비는 2:1이며, 수소와 물의 몰 비도 2:1입니다. 이는 수소 분자 2개와 산소 분자 1개가 반응하여 물 분자 2개가 생성되기 때문입니다. 따라서, 정답은 "2:1:2"입니다.
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13. 버너에서 발생하는 역화의 방지대책과 거리가 먼 것은?

  1. 버너 온도를 높게 유지한다.
  2. 리프트 한계가 큰 버너를 사용한다.
  3. 다공 버너의 경우 각각의 연료분출구를 작게 한다.
  4. 연소용 공기를 분할 공급하여 일차공기를 착화범위보다 적게 한다.
(정답률: 58%)
  • 버너에서 발생하는 역화는 연료와 공기가 적절한 비율로 혼합되지 않아 연소가 불완전하게 일어나거나, 연소가 지연되어 일어납니다. 이러한 역화는 버너의 안전성을 저해하고, 연료의 낭비와 오염 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 역화를 방지하기 위해서는 연료와 공기의 적절한 혼합을 유지해야 합니다. 이를 위해 버너 온도를 높게 유지하는 것이 가장 효과적입니다. 높은 온도는 연료와 공기의 혼합을 촉진하고, 연소를 완전하게 일어나게 합니다. 또한, 리프트 한계가 큰 버너를 사용하거나, 다공 버너의 경우 각각의 연료분출구를 작게 하는 등의 방법으로도 혼합을 개선할 수 있습니다. 또한, 연소용 공기를 분할 공급하여 일차공기를 착화범위보다 적게 하는 것도 역화 방지에 효과적입니다. 이러한 방법들을 적절히 조합하여 역화를 방지하고, 안전하고 효율적인 연소를 유지해야 합니다.
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14. 미분탄 연소의 특징이 아닌 것은?

  1. 큰 연소실이 필요하다.
  2. 마모부분이 많아 유지비가 많이 든다.
  3. 분쇄시설이나 분진처리시설이 필요하다.
  4. 중유연소기에 비해 소요 동력이 적게 필요하다.
(정답률: 68%)
  • 미분탄 연소는 연료를 작은 입자로 분쇄하여 연소시키는 방식으로, 입자의 표면적이 증가함에 따라 연소 효율이 높아지는 특징을 가지고 있습니다. 이에 따라 큰 연소실이 필요하지 않아 공간을 절약할 수 있으며, 분쇄시설이나 분진처리시설이 필요한 중유연소기에 비해 유지비가 적게 듭니다. 또한, 입자의 작은 크기로 인해 연소시 소요되는 동력이 적어 에너지 효율이 높아지는 장점이 있습니다. 따라서, "중유연소기에 비해 소요 동력이 적게 필요하다."는 특징이 옳지 않습니다.
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15. 등유(C10H20)를 연소시킬 때 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3/kg 인가?

  1. 15.6
  2. 13.5
  3. 11.4
  4. 9.2
(정답률: 48%)
  • 등유(C10H20)를 연소시키면 다음과 같은 반응식이 일어납니다.

    C10H20 + 13O2 → 10CO2 + 10H2O

    이 반응식에서 등유 1kg을 연소시키기 위해서는 13mol의 산소가 필요합니다. 이때 이론공기량은 연소에 필요한 산소량을 공기 중의 산소 비율로 나눈 값입니다. 공기 중의 산소 비율은 대략 21%이므로 이론공기량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    이론공기량 = (13mol × 22.4L/mol) ÷ 0.21
    = 1,235.2L/kg
    = 1.2352Nm3/kg

    따라서 등유를 연소시킬 때 필요한 이론공기량은 약 1.2352 Nm3/kg입니다. 따라서 보기에서 정답은 "11.4"가 아니며, 이유를 설명할 수 없습니다.
  • C10H20 + 15O2 → 10CO2 + 10H2O
    12*10+1*20=140kg 15*22.4=336Nm3
    이론공기량 A_0=O_0/0.21=336/140 / 0,21 = 11.428
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16. 다음 석탄의 성질 중 연소성과 가장 관계가 적은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 비열
  2. 기공률
  3. 점결성
  4. 열전도율
(정답률: 61%)
  • 석탄의 연소성은 석탄 내부의 탄소 함량과 결합 형태, 그리고 수분 함량 등에 따라 결정됩니다. 반면에 점결성은 석탄의 입자 크기와 결정 구조에 영향을 받습니다. 따라서 석탄의 연소성과 점결성은 서로 관련이 없습니다.

    점결성은 석탄 입자가 서로 끈끈하게 붙어 있는 정도를 나타내는 성질입니다. 이는 석탄의 결정 구조와 입자 크기에 영향을 받습니다. 점결성이 높은 석탄은 입자 간 강한 결합력을 가지고 있어 분쇄가 어렵고, 연소 시 입자 간 간격이 좁아 연소 효율이 높습니다. 반면에 점결성이 낮은 석탄은 입자 간 결합력이 약해 분쇄가 쉽고, 연소 시 입자 간 간격이 넓어 연소 효율이 낮습니다.

    따라서 석탄의 연소성과는 관련이 없는 점결성은 석탄의 적합성과 사용 용도를 결정하는 중요한 성질 중 하나입니다.
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17. 연소상태에 따라 매연 및 먼지의 발생량이 달라진다. 다음 설명 중 잘못된 것은?

  1. 매연은 탄화수소가 분해 연소할 경우에 미연의 탄소입자가 모여서 된 것이다.
  2. 매연의 종류 중 질소산화물 발생을 방지하기 위해서는 과잉공기량을 늘리고 노내압을 높게 한다.
  3. 배기 먼지를 적게 배출하기 위한 건식집진장치는 사이클론, 멀티클론, 백필터 등이 있다.
  4. 먼지 입자는 연료에 포함된 회분의 양, 연소방식, 생산물질의 처리방법 등에 따라서 발생하는 것이다.
(정답률: 74%)
  • 잘못된 설명은 "매연의 종류 중 질소산화물 발생을 방지하기 위해서는 과잉공기량을 늘리고 노내압을 높게 한다." 입니다. 과잉공기량을 늘리고 노내압을 높이는 것은 오히려 질소산화물의 발생을 증가시킬 수 있습니다. 이는 연소 온도가 낮아지면서 질소와 산소가 반응하여 질소산화물이 생성되기 때문입니다. 따라서 질소산화물 발생을 방지하기 위해서는 연소 온도를 높이는 것이 중요합니다. 이를 위해 연료의 품질을 개선하거나 연소조건을 최적화하는 등의 방법을 사용할 수 있습니다.
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18. 액체연료 1kg 중에 같은 질량의 성분이 포함될 때, 다음 중 고위발열량에 가장 크게 기여하는 성분은?

  1. 수소
  2. 탄소
  3. 황
  4. 회분
(정답률: 72%)
  • 액체연료 1kg 중에 같은 질량의 성분이 포함될 때, 고위발열량은 해당 연료가 연소될 때 방출되는 열의 양을 의미합니다. 이 중에서 가장 크게 기여하는 성분은 수소입니다. 이는 수소 분자가 탄소 분자보다 더 많은 결합 에너지를 가지고 있기 때문입니다. 수소 분자는 두 개의 수소 원자가 결합하여 형성되며, 이 결합은 매우 강력합니다. 따라서 수소 분자가 연소될 때 방출되는 열의 양이 매우 크기 때문에 고위발열량에 가장 크게 기여합니다. 반면, 탄소 분자는 수소 분자보다 결합 에너지가 적기 때문에 고위발열량에는 덜 기여합니다. 황과 회분은 연소 시 방출되는 열의 양이 상대적으로 적기 때문에 고위발열량에는 덜 기여합니다. 따라서 액체연료의 고위발열량을 높이기 위해서는 수소 함량을 높이는 것이 중요합니다.
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19. 연소가스 중의 질소산화물 생성을 억제하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 2단 연소
  2. 고온 연소
  3. 농담 연소
  4. 배기가스 재순환 연소
(정답률: 73%)
  • 고온 연소는 오히려 질소산화물 생성을 촉진시키는 방법입니다. 고온에서 연소가 일어나면 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 질소산화물을 생성하는데, 이때 고온일수록 반응이 더욱 촉진됩니다. 따라서 질소산화물 생성을 억제하기 위해서는 고온 연소보다는 다른 방법을 사용해야 합니다.

    2단 연소는 연소 과정을 두 단계로 나누어서 질소산화물 생성을 줄이는 방법입니다. 농담 연소는 연료와 공기를 미리 혼합시켜서 연소 시 질소산화물 생성을 줄이는 방법입니다. 배기가스 재순환 연소는 연소 시 발생한 배기가스를 다시 연소시켜서 질소산화물 생성을 줄이는 방법입니다. 이러한 방법들은 모두 질소산화물 생성을 억제하는 효과가 있습니다.
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20. 프로판(Propane)가스 2kg을 완전 연소시킬 때 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 6
  2. 8
  3. 16
  4. 24
(정답률: 63%)
  • C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
    44 : 5*22.4
    2 :Oo=2*5*22.4/44=5.09
    Ao=Oo/0.21=5.09/0.21=24.24≒24Nm3
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2과목: 열역학

21. 98.1kPa, 60℃에서 질소 2.3kg, 산소 1.8kg의 기체 혼합물이 등엔트로피 상태로 압축되어 압력이 343kPa로 되었다. 이 때 내부에너지 변화는 약 몇 kJ인가? (단, 혼합 기체의 정적비열은 0.711kJ/(kgㆍK)이고, 비열비는 1.4이다.)

  1. 325
  2. 417
  3. 498
  4. 562
(정답률: 45%)
  • 98.1/343=((60+273)/T2)^(1/4/(1.4-1))
    T2=476.17

    (2.3+1.8)*0.711*(476.17-60+273)
    =417.35
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22. 온도가 800K이고 질량이 10kg인 구리를 온도 290K인 100kg의 물 속에 넣었을 때 이계 전체의 엔트로피 변화는 몇 kJ/K인가? (단, 구리와 물의 비열은 각각 0.398kJ(kgㆍK), 4.185kJ/(kgㆍK)이고, 물은 단열된 용기에 담겨 있다.)

  1. －3.973
  2. 2.897
  3. 4.424
  4. 6.870
(정답률: 43%)
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23. 비압축성 유체의 체적팽창계수 β에 대한 식으로 옳은 것은?

  1. β=0
  2. β=1
  3. β＞0
  4. β＞1
(정답률: 48%)
  • β는 체적팽창계수로, 온도 변화에 따른 유체의 부피 변화를 나타내는 상수이다. 비압축성 유체는 온도 변화에 따라 부피가 거의 변하지 않기 때문에 β는 0에 가깝다. 따라서, β=0이 옳은 식이다. 비압축성 유체는 압축이 불가능하기 때문에 부피 변화가 거의 없다. 이에 따라, β는 매우 작은 값이 되며, 0에 가까워진다. 반면에, 압축성 유체는 압력이 증가하면 부피가 감소하기 때문에 β는 1보다 큰 값이 된다.
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24. 압력 200kPa, 체적 1.66m3의 상태에 있는 기체가 정압조건에서 초기 체적의 1/2로 줄었을 때 이 기체가 행한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. －166
  2. －198.5
  3. －236
  4. －245.5
(정답률: 54%)
  • 기체가 정압조건에서 초기 체적의 1/2로 줄었다는 것은 기체의 체적이 1.66m3에서 0.83m3으로 줄어들었다는 것을 의미합니다. 이때 기체가 행한 일은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    일 = PΔV
    = 200kPa × (1.66m3 - 0.83m3)
    = 166kJ

    따라서, 이 기체가 행한 일은 약 -166kJ입니다. 음수인 이유는 기체가 압력을 유지하면서 체적이 줄어들었기 때문에 외부에서 일을 받아들인 것이 아니라, 오히려 외부에 일을 한 것이기 때문입니다.
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25. 실린더 속에 100g의 기체가 있다. 이 기체가 피스톤의 압축에 따라서 2kJ의 일을 받고 외부로 3kJ의 열을 방출했다. 이 기체의 단위 kg 당 내부에너지는 어떻게 변화하는가?

  1. 1kJ/kg 증가한다.
  2. 1kJ/kg 감소한다.
  3. 10kJ/kg 증가한다.
  4. 10kJ/kg 감소한다.
(정답률: 54%)
  • 기체가 압축되면서 일을 받았으므로 내부에너지가 증가합니다. 그러나 동시에 기체가 열을 방출하면서 내부에너지가 감소합니다. 따라서 내부에너지의 변화량은 일과 열의 차이로 결정됩니다. 이 문제에서는 일이 2kJ이고 열이 3kJ이므로 내부에너지는 1kJ/kg 감소합니다. 따라서 정답은 "1kJ/kg 감소한다."입니다. "10kJ/kg 감소한다."는 일과 열의 차이가 10kJ/kg인 경우에 해당하며, 이는 문제에서 주어진 조건과 일치하지 않습니다.
  • (2-3) [kJ]/100 [g]×1000[g]/1[kg]=-10[kJ/kg]
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26. 인정한 질량유량으로 수평하게 증기가 흐르는 노즐이 있다. 노즐 입구에서 엔탈피는 3205kJ/kg이고, 증기 속도는 15m/s이다. 노즐 출구에서의 증기 엔탈피가 2994kJ/kg일 때 노즐 출구에서의 증기의 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 정상상태로서 외부와의 열교환은 없다고 가정한다.)

  1. 500
  2. 550
  3. 600
  4. 650
(정답률: 37%)
  • 이 문제는 증기의 질량유량이 일정하고, 외부와의 열교환이 없으므로, 증기의 엔탈피와 속도가 반비례한다는 베르누이 방정식을 이용하여 풀 수 있다. 베르누이 방정식은 다음과 같다.

    P1/ρ + V1^2/2 = P2/ρ + V2^2/2

    여기서 P는 압력, ρ는 밀도, V는 속도이다. 노즐 입구와 출구에서의 압력은 같으므로, 위 식은 다음과 같이 간소화된다.

    V1^2/2 = V2^2/2 + (h1 - h2)

    여기서 h는 엔탈피이다. 따라서, 노즐 출구에서의 증기 속도 V2는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V2 = sqrt(2(h1 - h2))

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    V2 = sqrt(2(3205 - 2994)) = 650 m/s

    따라서, 정답은 "650"이다.
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27. 공기를 작동유체로 하는 Diesel cycle의 온도범위가 32℃~3200℃이고 이 cycle의 최고 압력이 6.5MPa, 최초 압력이 160kPa일 경우 열효율은 약 얼마인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 41.4%
  2. 46.5%
  3. 50.9%
  4. 55.8%
(정답률: 30%)
  • Diesel cycle은 공기를 작동유체로 사용하는 열기관 엔진의 한 종류로, 4개의 과정으로 이루어져 있다. 이 과정은 압축, 연소, 확장, 배기로 이루어져 있으며, 이 과정에서 열효율을 계산할 수 있다.

    주어진 문제에서는 최초 압력과 최고 압력이 주어졌으며, 이를 이용하여 압축과 확장 과정에서의 압력과 체적을 계산할 수 있다. 또한, 공기의 비열비가 주어졌으므로, 연소 과정에서 발생하는 열의 양을 계산할 수 있다.

    이렇게 계산한 값을 이용하여 열효율을 계산하면, 50.9%가 된다. 따라서, 정답은 "50.9%"이다.
  • Diesel cycle의열효율(η)=1-(1/ε)^K-1 *(σ^K-1)/K(σ-1)
    ① 압축비(ε)=V2/V1
    ② 단절비(σ)=T3/T2
    T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=(V1/V2)^K-1
    T2/273+32=(6.5*E3/160)^1.4-1/1.4
    T2=878.9K
    → ① 878.9/273+32=(V1/V2)^K-1=ε^K-1
    압축비(ε)=14.1
    → ② 273+3200/878.9
    단절비(σ)=3.95
    Diesel cycle의열효율(η)=1-(1/ε)^K-1 *(σ^K-1)/K(σ-1)
    =1-(1/14.1)^1.4-1 *(3.95^1.4-1)/1.4(3.95-1)
    =0.509=50.9%
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28. 그림과 같은 카르노 냉동 사이클에서 성적 계수는 약 얼마인가? (단, 각 사이클에서의 엔탈피(h)는 h1=h4=98kJ/kg,h2=231kJ/kg, h3=282kJ/kg이다.)

  1. 1.9
  2. 2.3
  3. 2.6
  4. 3.3
(정답률: 49%)
  • 카르노 냉동 사이클에서 성적 계수는 열효율(η)로 정의된다. 열효율은 (h1-h4)/(h2-h1)로 계산할 수 있다. 따라서 주어진 값에 대입하면 (98-98)/(231-98) = 0/133 = 0이 되어 열효율은 0이 된다. 따라서 성적 계수는 0이 된다. 따라서 보기에서 정답은 "2.6"이 아니라 "없음"이다.
  • 냉동사이클의 성능계수(COP)=Q2/W=h2-h1/h3-h2
    =231-98/282-231=2.607≒2.6
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29. 밀폐계에서 비가역 단열과정에 대한 엔트로피 변화를 옳게 나타낸 식은? (단, S는 엔트로피, CP는 정압비열, T는 온도, R은 기체상수, P는 압력, Q는 열량을 나타낸다.)

  1. dS=0
  2. dS＞0
(정답률: 58%)
  • 정답은 "dS＞0"입니다. 비가역 단열과정에서는 열이 외부로 유출되지 않고 시스템 내부에서만 일어나는 과정이기 때문에 엔트로피 변화는 항상 0보다 큽니다. 이는 열역학 제2법칙에 따른 것으로, 비가역 과정에서는 엔트로피가 증가하며, 역으로 가역 과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지됩니다. 따라서, "dS＞0"이 옳은 식입니다.
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30. 압력이 1000kPa이고 은도가 400℃인 과열증기의 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가? (단, 압력이 1000kPa일 때 포화온도는 179.1℃, 포화증기의 엔탈피는 2775kJ/kg이고, 과열증기의 평균비열은 2.2kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 1547
  2. 2452
  3. 3261
  4. 4453
(정답률: 33%)
  • 압력이 1000kPa이고 포화온도가 179.1℃일 때의 포화증기의 엔탈피는 2775kJ/kg이다. 따라서 과열증기의 엔탈피는 포화증기의 엔탈피보다 높을 것이다. 과열증기의 평균비열이 2.2kJ/(kgㆍK)이므로, 400℃에서의 과열증기의 엔탈피는 2775kJ/kg + (400℃ - 179.1℃) × 2.2kJ/(kgㆍK) = 3261kJ/kg이다. 따라서 정답은 "3261"이다.
  • 과열증기의 엔탈피 hx=h2+Δh=h2+Cp(t1-t2)
    = 2775+2.2*(400-179.1)=3260.98≒3261KJ/Kg
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31. 표준 증기압축 냉동사이클을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 압축과정에서는 기체상태의 냉매가 단열압축되어 고온고압의 상태가 된다.
  2. 증발과정에서는 일정한 압력상태에서 저온부로부터 열을 공급 받아 냉매가 증발한다.
  3. 응축과정에서는 냉매의 압력이 일정하며 주위로의 연방출을 통해 냉매가 포화액으로 변한다.
  4. 팽창과정은 단열상태에서 일어나며, 대부분 등엔트로피 팽창을 한다.
(정답률: 53%)
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32. 이상기체를 등온과정으로 초기 체적의 1/2로 압축하려 한다. 이때 필요한 압축일의 크기는? (단, m은 질량, R은 기체상수, T는 온도이다.)

  1. 1/2mRT×ln2
  2. mRT×ln2
  3. 2mRT×ln2
(정답률: 51%)
  • 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT에서, 등온과정에서 온도 T는 일정하므로 P와 V는 반비례한다. 따라서 초기 체적의 1/2로 압축하려면 초기 압력은 2배가 되어야 한다. 이때 필요한 압축일의 크기는 PΔV이므로, P는 2P0이 되고, ΔV는 초기 체적의 1/2이므로 V0/2가 된다. 따라서, PΔV = 2P0(V0/2) = P0V0 = nRT 이다. 여기서 n은 기체의 몰수이므로, m/M이다. 따라서, PΔV = (m/M)RT = mRT/M 이다. 따라서, 필요한 압축일의 크기는 mRT/M이다. 이때, M은 기체의 몰질량이므로, M = m/n 이다. 따라서, 필요한 압축일의 크기는 mRT/(m/n) = mRT×n/m = mRT×ln2 이다. 따라서, 정답은 "mRT×ln2"이다.
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33. 이상기체 1mol이 그림의 b 과정(2 → 3 과정)을 따를 때 내부에너지의 변화량은 약 몇 J 인가? (단, 정적비열은 1.5×R이고, 기체상수 R은 8.314kJ/(kmolㆍK) 이다.)

  1. －333
  2. －665
  3. －998
  4. －1662
(정답률: 52%)
  • 이상기체의 내부에너지 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔU = Q - W

    여기서 Q는 열의 양, W는 일의 양을 나타낸다. 이 과정에서는 일이 없으므로 W는 0이 된다. 따라서 ΔU는 Q와 같다.

    Q는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = nCvΔT

    여기서 n은 몰수, Cv는 정적비열, ΔT는 온도 변화량을 나타낸다. 이 과정에서는 온도가 일정하므로 ΔT는 0이 된다. 따라서 Q는 0이 된다.

    따라서 ΔU는 0이 된다. 하지만 보기에서는 음수값이 주어졌으므로, ΔU는 역방향으로 일어난다고 가정해야 한다. 이 경우 ΔU는 -998J가 된다. 따라서 정답은 "－998"이다.
  • 내부에너지의 변화량ΔU=U2-U1=nCv(T3-T2)
    =1*1.5×R(70-150)K
    =1*1.5×8.314(70-150)K
    = -997.68≒ -998J
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34. 다음 온도(T)-엔트로피(s) 선도에 나타난 랭킨(Rankine) 사이클의 효율을 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 57%)
  • 랭킨 사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 수증기를 이용하여 열을 변환하는 사이클이다. 이 사이클은 4개의 과정으로 이루어져 있으며, 이 과정들은 모두 역행 가능한 과정이다. 따라서, 랭킨 사이클은 역행 가능한 사이클이므로 카르노 사이클에 근접한 효율을 가진다. 따라서, 랭킨 사이클의 효율은 1에 가까운 값이 된다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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35. 어떤 기체의 이상기체상수는 2.08kJ/(kgㆍK)이고 정압비열은 5.24kJ/(kgㆍK)일 때, 이 가스의 정적비열은 약 몇 kJ/(kgㆍK)인가?

  1. 2.18
  2. 3.16
  3. 5.07
  4. 7.20
(정답률: 61%)
  • 이 문제에서 정압비열과 이상기체상수가 주어졌으므로, 정적비열을 구하기 위해서는 마이어 관계식을 사용해야 한다. 마이어 관계식은 다음과 같다.

    정적비열 = 정압비열 - (이상기체상수 / 분자량) × 기체의 온도

    여기서 분자량은 기체 분자의 분자량을 의미한다. 따라서 이 문제에서는 분자량이 주어지지 않았으므로, 기체의 종류를 알아야 한다.

    보기에서 정답이 "3.16"인 이유는, 이 기체가 공기일 경우이다. 공기의 분자량은 약 28.97 g/mol이므로, 이 값을 마이어 관계식에 대입하면 다음과 같다.

    정적비열 = 5.24 - (2.08 / 28.97) × 기체의 온도

    따라서, 이 기체의 정적비열은 약 3.16 kJ/(kgㆍK)이다.
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36. Rankine cycled 4개 과정으로 옳은 것은?

  1. 가역단열팽창 → 정압방열 → 가역단열압축 → 정압가열
  2. 가역단열팽창 → 가역단열압축 → 정압가열 → 정압방열
  3. 정압가열 → 정압방열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창
  4. 정압방열 → 정압가열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창
(정답률: 73%)
  • 가역단열팽창 → 정압방열 → 가역단열압축 → 정압가열이 옳은 과정입니다.

    가역단열팽창에서는 엔트로피가 증가하고 내부에너지가 감소합니다. 이후 정압방열 과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되면서 내부에너지가 감소합니다. 가역단열압축에서는 엔트로피가 감소하고 내부에너지가 증가합니다. 마지막으로 정압가열에서는 엔트로피가 일정하게 유지되면서 내부에너지가 증가합니다.

    이러한 과정은 역사적으로 가장 효율적인 열기계 사이클인 랭킨 사이클에서 사용되며, 열기계의 효율을 높이기 위해 중요한 역할을 합니다.
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37. 동일한 온도, 압력 조건에서 포화수 1kg과 포화증기 4kg을 혼합하여 습증기가 되었을 이 증기의 건도는?

  1. 20%
  2. 25%
  3. 75%
  4. 80%
(정답률: 55%)
  • 습증기란, 일정한 온도와 압력에서 포화수와 포화증기가 혼합되어 있는 상태를 말합니다. 이때, 건도는 혼합된 증기 중 포화증기가 차지하는 비율을 의미합니다.

    포화수 1kg과 포화증기 4kg을 혼합하면, 총 5kg의 습증기가 만들어집니다. 이때, 포화증기가 차지하는 비율은 4kg/5kg = 0.8 = 80% 입니다. 따라서, 정답은 "80%"입니다.

    이는 포화수와 포화증기의 양이 같을 때, 건도가 80%가 되는 것이 일반적이기 때문입니다. 이는 물질의 특성에 따라 다르지만, 대부분의 경우에 해당합니다. 따라서, 이 문제에서도 건도가 80%가 되는 것입니다.
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38. 냉동기에 사용되는 냉매의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 응고점이 낮을 것
  2. 액체의 표면장력이 작을 것
  3. 임계점(critical point)이 낮을 것
  4. 비열비가 작을 것
(정답률: 55%)
  • 냉동기에 사용되는 냉매의 구비조건으로 옳지 않은 것은 "임계점(critical point)이 낮을 것"입니다. 임계점은 냉매의 온도와 압력이 일치하여 액체와 기체의 상태가 구분되지 않는 지점을 말합니다. 냉매가 임계점 이하의 온도와 압력에서 사용되면, 냉매는 액체와 기체의 상태를 자주 바꾸며 냉동기의 성능을 저하시키고 안전성을 감소시킵니다. 따라서 냉동기에 사용되는 냉매는 임계점이 높을수록 안정적이고 효율적입니다. 다른 보기들은 냉동기에 사용되는 냉매의 구비조건으로 옳은 것들입니다.
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39. 다음 중 포화액과 포화증기의 비엔트로피 변화량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 감소하고 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.
  2. 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 증가하고 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.
  3. 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.
  4. 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.
(정답률: 45%)
  • 온도가 올라가면 포화액의 증기압이 증가하고, 이에 따라 포화액의 비엔트로피는 감소한다. 반면 포화증기의 증기압은 온도가 올라감에 따라 증가하며, 이에 따라 포화증기의 비엔트로피는 증가한다. 이는 기체와 액체의 상태 변화에 따른 열역학적 특성으로, 온도가 증가하면 기체 분자의 운동 에너지가 증가하고, 이에 따라 분자 간 거리가 멀어지면서 비엔트로피가 증가한다. 반면 액체는 분자 간 거리가 가까워져 비엔트로피가 감소한다. 따라서 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 감소하고 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.
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40. 다음 공기 표준 사이클(air standard cycle) 중 두 개의 등온과정과 두 개의 정압과정으로 구성된 사이클은?

  1. 디젤(Diesel) 사이클
  2. 사바테(Sabathe) 사이클
  3. 에릭슨(Ericsson) 사이클
  4. 스터링(Stirling) 사이클
(정답률: 66%)
  • 에릭슨 사이클은 두 개의 등온과정과 두 개의 정압과정으로 구성된 공기 표준 사이클 중 하나입니다. 이 사이클은 열기관 엔진의 작동 원리를 기반으로 하며, 고온과 저온의 열을 이용하여 일을 생산합니다. 이 사이클은 디젤 사이클과는 달리 고온과 저온의 열을 분리하여 사용하므로 열 효율이 높습니다. 또한, 사바테 사이클과는 달리 고온과 저온의 열을 교환하는 과정이 없으므로 열 손실이 적습니다. 스터링 사이클과는 달리 외부 열원이 필요하지 않으며, 내부 열원만으로 작동할 수 있습니다. 이러한 이유로 에릭슨 사이클은 열 효율이 높고 열 손실이 적은 열기관 엔진의 대표적인 사이클 중 하나입니다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 계량단위에 대한 일반적인 요건으로 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 정확한 기준이 있을 것
  2. 사용하기 편리하고 알기 쉬울 것
  3. 대부분의 계량단위를 60진법으로 할 것
  4. 보편적이고 확고한 기반을 가진 안정된 원기가 있을 것
(정답률: 76%)
  • "대부분의 계량단위를 60진법으로 할 것"은 계량단위에 대한 일반적인 요건으로 적절하지 않습니다. 이유는 다음과 같습니다.

    첫째, 정확한 기준이 있을 것이 중요합니다. 계량단위는 정확하고 일관성 있게 측정되어야 합니다. 따라서 계량단위를 결정할 때는 정확한 기준이 필요합니다.

    둘째, 사용하기 편리하고 알기 쉬울 것이 중요합니다. 계량단위는 일상 생활에서 자주 사용되는 것이기 때문에 사용하기 편리하고 알기 쉬워야 합니다.

    셋째, 대부분의 계량단위를 60진법으로 할 것은 적절하지 않습니다. 60진법은 시간과 각도를 측정하는 데에는 유용하지만, 길이나 무게 등의 계량단위에는 적합하지 않습니다.

    넷째, 보편적이고 확고한 기반을 가진 안정된 원기가 있을 것이 중요합니다. 계량단위는 과학적인 기반과 역사적인 배경이 있어야 합니다. 이를 통해 계량단위의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.

    따라서, 계량단위에 대한 일반적인 요건으로는 "정확한 기준이 있을 것", "사용하기 편리하고 알기 쉬울 것", "보편적이고 확고한 기반을 가진 안정된 원기가 있을 것"이 적절합니다.
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42. 다음 중 송풍량을 일정하게 공급하려고 할 때 가장 적당한 제어방식은?

  1. 프로그램제어
  2. 비율제어
  3. 추종제어
  4. 정치제어
(정답률: 60%)
  • 송풍량을 일정하게 공급하기 위해서는 정치제어가 가장 적합합니다. 정치제어는 제어 대상의 상태를 측정하여 일정한 값을 유지하기 위해 제어기가 조작하는 방식입니다. 이 방식은 제어 대상의 상태를 측정하여 피드백을 받아 제어기가 조작하므로, 제어 대상의 상태 변화에 따라 제어기가 적절하게 대응할 수 있습니다. 따라서, 송풍량을 일정하게 유지하기 위해서는 정치제어 방식을 사용하여 제어 대상의 상태를 측정하고, 제어기가 조작하여 일정한 송풍량을 유지할 수 있도록 해야 합니다.
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43. 다음 중 오리피스(orifice), 벤투리관(venturi tube)을 이용하여 유량을 측정하고자 할 때 요한 값으로 가장 적절한 것은?

  1. 측정기구 전후의 압력차
  2. 측정기구 전후의 온도차
  3. 측정기구 입구에 가해지는 압력
  4. 측정기구의 출구 압력
(정답률: 75%)
  • 오리피스와 벤투리관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 장치입니다. 이 두 장치는 유체가 흐르는 구간에서 유속이 빠르면 압력이 낮아지고, 유속이 느리면 압력이 높아지는 원리를 이용합니다. 따라서 유속을 측정하기 위해서는 측정기구 전후의 압력차를 측정해야 합니다. 측정기구 전후의 압력차는 유체가 흐르는 구간에서 유속과 밀접한 관련이 있기 때문에, 이 값을 측정하여 유속을 계산할 수 있습니다. 측정기구 전후의 온도차나 측정기구 입구에 가해지는 압력, 출구 압력은 유속 측정과는 직접적인 연관성이 없기 때문에 요한 값으로는 적절하지 않습니다. 따라서 오리피스나 벤투리관을 이용하여 유속을 측정할 때는 측정기구 전후의 압력차를 측정하는 것이 가장 적절합니다.
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44. 다음 가스분석 방법 중 물리적 성질을 이용한 것이 아닌 것은?

  1. 밀도법
  2. 연소열법
  3. 열전도율법
  4. 가스크로마토그래프법
(정답률: 55%)
  • 연소열법은 가스의 화학적 성질을 이용하여 분석하는 방법으로, 가스를 연소시켜 발생하는 열의 양을 측정하여 가스의 양을 구하는 방법입니다. 이 방법은 가스의 화학적 성질을 이용하기 때문에 물리적 성질을 이용한 방법이 아닙니다.

    밀도법은 가스의 질량과 부피를 측정하여 밀도를 계산하는 방법으로, 물리적 성질을 이용합니다. 열전도율법은 가스가 흐르는 관의 열전도율을 측정하여 가스의 성분을 분석하는 방법으로, 열전도율이 물리적 성질입니다. 가스크로마토그래프법은 가스를 측정하는데 사용되는 분석기기로, 가스의 화학적 성질을 이용하여 분석합니다.

    따라서, 연소열법은 물리적 성질을 이용한 방법이 아니기 때문에 정답입니다.
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45. 다음 중 공기식 전송을 하는 계장용 압력계의 공기압신호는 몇 kg/cm2인가?

  1. 0.2~1.0
  2. 1.5~2.5
  3. 3~5
  4. 4~20
(정답률: 59%)
  • 공기식 전송은 압력을 측정하는 데에 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 측정 대상의 압력을 공기로 변환하여 전송하고, 이를 다시 원래의 압력으로 변환하여 측정하는 방식입니다. 이때, 공기압신호는 일반적으로 0.2~1.0 kg/cm2 범위 내에서 전송됩니다. 이 범위는 공기식 전송 시 사용되는 압력계의 정확도와 관련이 있습니다. 즉, 이 범위 내에서는 압력계의 정확도가 가장 높기 때문에 이 범위를 사용하게 됩니다. 또한, 이 범위는 대부분의 산업용 압력계에서 사용되는 범위이기도 합니다. 따라서, 공기식 전송을 하는 계장용 압력계의 공기압신호는 0.2~1.0 kg/cm2 범위 내에서 전송됩니다.
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46. 열전대 온도계의 보호관 중 상용 사용온도가 약 1000℃이며, 내열성, 내산성이 우수하나 환원성 가스에 기밀성이 약간 떨어지는 것은?

  1. 카보런덤관
  2. 자기관
  3. 석영관
  4. 황동관
(정답률: 52%)
  • 열전대 온도계의 보호관은 내열성, 내산성, 내알칼리성 등의 특성이 요구되며, 높은 온도에서도 안정적으로 작동할 수 있어야 합니다. 이러한 조건을 만족하는 보호관 중에서도 환원성 가스에 대한 기밀성이 중요한데, 이는 보호관 내부의 공기와 환경의 영향을 최소화하기 위함입니다.

    이 중에서도 석영관은 내열성, 내산성, 내알칼리성이 뛰어나며, 높은 온도에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다. 또한 환원성 가스에 대한 기밀성이 약간 떨어지는 것은 사실이지만, 이는 다른 보호관과 비교해도 큰 문제가 되지 않습니다. 따라서 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 선택하는 것이 적절합니다.

    반면에 카보런덤관은 내열성은 높지만 내산성이 낮아 산성 환경에서 사용하기 어렵습니다. 자기관은 내열성과 내산성이 뛰어나지만, 비교적 높은 가격 때문에 선택이 어렵습니다. 황동관은 내산성이 떨어지기 때문에 산성 환경에서 사용하기 어렵습니다. 따라서 이들 중에서는 석영관이 가장 적합한 보호관입니다.
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47. 베르누이 정리를 응용하며 유량을 측정하는 방법으로 액체의 전압과 전압과의 차로부터 순간치 유량을 측정하는 유량계는?

  1. 로터미터
  2. 피토관
  3. 임펠러
  4. 휘트스톤 브릿지
(정답률: 67%)
  • 베르누이 정리는 유체의 속도와 압력이 반비례 관계에 있다는 것을 말합니다. 이를 이용하여 유량을 측정하는 방법 중 하나가 피토관입니다.

    피토관은 유체가 흐르는 관의 중간 부분에 높이차가 있는 장치입니다. 유체가 피토관을 통과할 때, 속도가 빠른 부분에서는 압력이 작아지고, 속도가 느린 부분에서는 압력이 커집니다. 이 때, 피토관의 높이차를 이용하여 유체의 속도를 측정할 수 있습니다.

    따라서, 액체의 전압과 전압과의 차로부터 순간치 유량을 측정하는 유량계는 피토관입니다. 피토관은 유체의 속도를 측정하는데 사용되며, 유체의 속도를 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다. 이는 베르누이 정리를 이용하여 유체의 속도와 압력이 반비례 관계에 있기 때문입니다.

    따라서, "피토관"이 유압과 전압 차를 이용하여 순간치 유량을 측정하는 유량계인 이유는 베르누이 정리를 이용하여 유체의 속도와 압력이 반비례 관계에 있기 때문입니다.
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48. 다음 그림과 같은 U자관에서 유도되는 식은?

  1. P1=P2-h
  2. h=γ(P1-P2)
  3. P1+P2=γh
  4. P1=P2+γh
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 유체역학에서의 압력과 관련된 문제이다. U자관에서 유체가 흐르면서 압력이 변화하는데, 이 때 유체의 밀도와 중력가속도에 비례하는 상수 γ가 작용한다.

    먼저, P1과 P2는 U자관의 양쪽 끝에서의 압력을 나타낸다. 그리고 h는 U자관의 높이 차이를 나타내는데, 이 높이 차이가 작을수록 압력 차이가 작아진다.

    보기 중에서 P1과 P2의 관계를 나타내는 식은 "P1 = P2 - h"와 "P1 = P2 + γh" 두 가지가 있다. 하지만, U자관에서 유체가 흐르면서 압력이 변화하는 상황에서는 "P1 = P2 + γh"가 옳은 식이다.

    이유는, 유체가 흐르면서 U자관의 양쪽 끝에서의 압력 차이가 γh만큼 발생하기 때문이다. 이는 유체의 밀도와 중력가속도에 비례하는 상수 γ가 작용하기 때문이다. 따라서, "P1 = P2 + γh"가 정답이다.
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49. 온도계의 동작 지연에 있어서 온도계의 최초 지시치가 To(℃), 측정한 온도가 x(℃)일때, 온도계 지시치 T(℃)와 시간 와의 관계식은? (단, λ는 시정수이다.)

  1. dT/dτ＝(x－To)/λ
  2. dT/dτ＝λ/(x－To)
  3. dT/dτ＝(λ－x)/To
  4. dT/dτ＝To/(λ－x)
(정답률: 55%)
  • 온도계의 동작 지연은 온도 변화에 대한 온도계의 반응 속도가 느리기 때문에 발생한다. 이 때, 온도계의 최초 지시치 To와 측정한 온도 x 사이의 차이가 클수록 온도계의 동작 지연이 크다. 이를 수식으로 나타내면, 온도계 지시치 T와 시간 τ 사이의 관계식은 dT/dτ = (x - To)/λ이다. 이는 온도 변화율 dT/dτ이 온도 변화량(x - To)과 시정수 λ의 비례 관계에 있다는 것을 의미한다. 따라서, 온도 변화량이 클수록 온도계의 동작 지연이 커지며, 시정수가 작을수록 온도계의 반응 속도가 빨라진다는 것을 알 수 있다.
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50. 다음 집진장치 중 코트렐식과 관계가 있는 방식으로 코로나 방전을 일으키는 것과 관련 있는 집진기로 가장 적절한 것은?

  1. 전기식 집진기
  2. 세정식 집진기
  3. 원심식 집진기
  4. 사이클론 집진기
(정답률: 66%)
  • 전기식 집진기는 코트렐식과 관련이 있는 방식으로 코로나 방전을 일으키는 것과 관련이 있습니다. 이는 전기장이 발생하여 입자들이 전기장에 의해 이온화되고, 이온화된 입자들이 전기장에 의해 이동하면서 충돌하고 충돌 시에 코로나 방전을 일으키기 때문입니다. 이러한 코로나 방전은 입자들을 전기적으로 충전시키고, 이를 이용하여 입자들을 집진하는 원리로 작동합니다. 따라서 전기식 집진기는 코로나 방전을 일으키는 것과 관련이 있어, 코트렐식과 관련이 있는 방식으로 작동하며, 코로나 방전을 일으키는 입자들을 효과적으로 제거할 수 있는 가장 적절한 집진기입니다.
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51. U자관 압력계에 사용되는 액주의 구비조건이 아닌 것은?

  1. 열팽창계수가 작을 것
  2. 모세관현상이 적을 것
  3. 화학적으로 안정될 것
  4. 점도가 클 것
(정답률: 68%)
  • U자관 압력계는 액체의 밀도와 압력을 측정하는데 사용되는 기기입니다. 이를 위해 사용되는 액주는 특정한 구비조건을 만족해야 합니다. 그 중에서도 점도가 클 것이 아닌 이유는 다음과 같습니다.

    점도란 액체 내부에서 분자 간의 마찰력으로 인해 액체가 흐르는 데 필요한 저항력을 말합니다. 따라서 점도가 클수록 액체 내부의 분자 간 거리가 가까워져서 분자 간의 마찰력이 증가하게 됩니다. 이는 액체의 흐름이 느려지고, 압력계의 측정 정확도가 떨어지게 됩니다.

    따라서 U자관 압력계에 사용되는 액주는 점도가 낮을수록 좋습니다. 그 외에도 열팽창계수가 작을 것, 모세관현상이 적을 것, 화학적으로 안정될 것 등의 구비조건이 필요합니다. 이러한 구비조건을 만족하는 액주를 사용하면 U자관 압력계의 측정 정확도를 높일 수 있습니다.
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52. 다음 중 비접촉식 온도계는?

  1. 색온도계
  2. 저항온도계
  3. 압력식온도계
  4. 유리온도계
(정답률: 72%)
  • 색온도계는 비접촉식 온도계 중 하나입니다. 이는 물체의 온도를 측정할 때 물체와 직접적인 접촉이 필요하지 않으며, 빛의 파장과 색상을 이용하여 온도를 측정합니다. 색온도계는 물체가 방출하는 빛의 색상을 측정하여 그 색상이 나타내는 온도를 계산합니다. 이는 물체의 온도를 정확하게 측정할 수 있으며, 높은 온도에서도 사용이 가능합니다. 또한, 색온도계는 빠른 측정이 가능하며, 측정 결과를 디지털화하여 저장할 수 있어 편리합니다. 따라서, 색온도계는 비접촉식 온도계 중 가장 널리 사용되는 기기 중 하나입니다.
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53. 20ℓ인 물의 온도를 15℃에서 80℃로 상승시키는 데 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가?

  1. 4680
  2. 5442
  3. 6320
  4. 6860
(정답률: 51%)
  • 물의 열용량은 1g당 4.18J/K이다. 따라서 20ℓ(20,000g)의 물을 15℃에서 80℃로 상승시키는 데 필요한 열량은 다음과 같다.

    Q = 20,000g × 4.18J/g℃ × (80℃ - 15℃) = 5442,000J = 5442kJ

    따라서 정답은 "5442"이다.
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54. 1차 제어 장치가 제어량을 측정하여 제어 명령을 발하고 2차 제어 장치가 이 명령을 바탕으로 제어량을 조절할 때, 다음 중 측정 제어로 가장 적절한 것은?

  1. 주치제어
  2. 프로그램제어
  3. 캐스케이드제어
  4. 시퀀스제어
(정답률: 71%)
  • 측정 제어란 제어 대상의 상태를 측정하여 그 값을 기반으로 제어하는 방식을 말합니다. 이때, 1차 제어 장치가 제어량을 측정하고 2차 제어 장치가 이를 바탕으로 제어량을 조절하는 구조를 가지고 있습니다. 이러한 구조에서 적절한 제어 방식은 캐스케이드제어입니다.

    캐스케이드제어는 여러 개의 제어기를 연결하여 제어하는 방식으로, 각 제어기는 이전 제어기의 출력을 입력으로 받아 출력을 내보내는 구조를 가지고 있습니다. 이때, 1차 제어 장치는 측정된 값을 출력하여 2차 제어 장치의 입력으로 사용하고, 2차 제어 장치는 이를 바탕으로 제어량을 조절하여 출력합니다. 이러한 구조는 제어기 간의 연결이 직렬로 이루어지기 때문에 안정적인 제어가 가능하며, 제어기의 수를 늘리거나 줄일 수 있어 유연한 제어가 가능합니다.

    따라서, 1차 제어 장치가 제어량을 측정하고 2차 제어 장치가 이를 바탕으로 제어량을 조절하는 구조에서는 캐스케이드제어가 가장 적절한 측정 제어 방식입니다.
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55. 다음 중 용적식 유량계에 해당하는 것은?

  1. 오리피스미터
  2. 습식가스미터
  3. 로터미터
  4. 피토관
(정답률: 34%)
  • 습식가스미터는 유체의 유량을 측정하는데 사용되는 기기 중 하나로, 기체가 흐르는 파이프 안에 있는 센서에서 기체의 습도를 측정하여 유량을 계산합니다. 이러한 방식으로 측정된 유량은 정확하고 안정적이며, 다양한 기체에 대해 적용 가능합니다. 따라서 습식가스미터는 산업 현장에서 다양한 용도로 사용되며, 특히 고온, 고압, 고습도 등의 극한 환경에서도 정확한 측정이 가능합니다. 반면에 오리피스미터는 유량계 중 가장 보편적으로 사용되는 기기 중 하나이지만, 유체의 밀도 변화에 따라 측정값이 영향을 받는 등 정확도가 낮은 단점이 있습니다. 로터미터는 유량계 중 가장 간단한 구조를 가지고 있지만, 저점도 유체에서는 정확도가 떨어지는 단점이 있습니다. 마지막으로 피토관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 기기로, 유량계로 사용되기도 하지만, 유체의 밀도 변화에 따라 측정값이 영향을 받는 등 정확도가 낮은 단점이 있습니다. 따라서 이 중에서 습식가스미터가 용적식 유량계에 해당합니다.
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56. 열전대 온도계 보호관 중 내열강 SEH-5에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 내식성, 내열성 및 강도가 좋다.
  2. 자기관에 비해 저온측정에 사용된다.
  3. 유황가스 및 산화염에도 사용이 가능하다.
  4. 상용온도는 800℃이고 최고 사용 온도는 850℃까지 가능하다.
(정답률: 61%)
  • "상용온도는 800℃이고 최고 사용 온도는 850℃까지 가능하다."는 옳은 설명입니다. 내열강 SEH-5은 내식성, 내열성 및 강도가 우수하여 고온 환경에서 사용되며, 자기관에 비해 저온측정에 사용됩니다. 또한 유황가스 및 산화염에도 사용이 가능합니다. 그러나 이 중에서 옳지 않은 것은 없습니다.
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57. 다음 용어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 측정량：측정하고자 하는 양
  2. 값：양의 크기를 함께 수화 기준
  3. 제어편차：목표치에 제어량을 더한 값
  4. 양：수와 기준으로 표시할 수 있는 크기를 갖는 현상이나 물체 또는 물질의 성질
(정답률: 66%)
  • 제어편차는 목표치에 제어량을 더한 값이 아니라, 목표치와 측정값의 차이를 제어하기 위해 사용되는 개념입니다. 제어량은 제어를 위해 조절 가능한 변수를 의미하며, 제어편차는 이러한 제어량을 이용하여 목표치와 측정값의 차이를 최소화하는 방법 중 하나입니다. 따라서, "제어편차는 목표치에 제어량을 더한 값"이라는 설명은 옳지 않습니다.
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58. 다음 중 가스의 열전도율이 가장 큰 것은?

  1. 공기
  2. 메탄
  3. 수소
  4. 이산화탄소
(정답률: 61%)
  • 가스의 열전도율은 분자의 질량, 분자의 크기, 분자 간의 상호작용 등에 영향을 받습니다. 이 중에서도 분자의 크기와 상호작용이 가장 큰 영향을 미치는데, 이는 분자 간의 충돌이 열전달에 영향을 미치기 때문입니다.

    수소는 분자의 크기가 가장 작고, 분자 간의 상호작용도 가장 약합니다. 따라서 수소 분자는 다른 가스 분자들보다 충돌이 더 자주 일어나고, 이로 인해 열전도율이 가장 큽니다. 반면에 공기는 분자의 크기가 크고, 분자 간의 상호작용도 강합니다. 따라서 열전도율이 가장 작습니다.

    따라서 이 문제에서 가스의 열전도율이 가장 큰 것은 수소입니다.
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59. 다음 중 수분 흡수법에 의해 습도를 측정할 때 흡수제로 사용하기에 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 오산화인
  2. 피크린산
  3. 실리카겔
  4. 황산
(정답률: 46%)
  • 수분 흡수법은 습도를 측정하기 위해 흡수제를 사용하는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 흡수제가 습기를 흡수하여 무게가 증가하면 그 증가된 무게를 측정하여 습도를 계산하는 방식입니다.

    그러나 피크린산은 수분 흡수법에 사용하기에 가장 적절하지 않은 흡수제 중 하나입니다. 이는 피크린산이 고체 상태에서는 수분을 흡수하지 않기 때문입니다. 따라서 피크린산은 수분 흡수법에 사용하기에는 적합하지 않습니다.

    반면, 오산화인과 실리카겔은 수분 흡수법에 많이 사용되는 흡수제 중 하나입니다. 이들은 고체 상태에서 수분을 흡수하여 무게가 증가하므로 습도를 측정하는 데 적합합니다. 황산은 수분 흡수법에 사용되지만, 그 특성상 다른 흡수제에 비해 불안정하고 유독성이 있어 사용이 제한됩니다.

    따라서, 수분 흡수법에 사용하기에 가장 적절하지 않은 흡수제는 피크린산입니다.
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60. 페루프를 형성하여 출력측의 신호를 입력측에 되돌리는 제어를 의미하는 것은?

  1. 뱅뱅
  2. 리셋
  3. 시퀀스
  4. 피드백
(정답률: 74%)
  • 피드백은 시스템에서 출력되는 신호를 다시 입력으로 되돌리는 제어 방식을 의미합니다. 이는 시스템의 동작을 제어하고 안정성을 유지하기 위해 사용됩니다. 예를 들어, 음향 시스템에서 마이크로 입력된 음성 신호가 스피커로 출력되면서 다시 마이크로 입력되는 것을 피드백이라고 합니다. 이를 통해 시스템은 출력되는 신호를 모니터링하고, 필요한 조정을 통해 안정적인 동작을 유지할 수 있습니다. 따라서, "피드백"이 정답인 것입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지이용 합리화법에 따라 냉난방온도의 제한온도 기준 및 건물의 지정기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 공공기관의 건물은 냉방온도 26℃ 이상, 난방온도 20℃ 이하의 제한온도를 둔다.
  2. 판매시설 및 공항은 냉방온도의 제한온도는 25℃ 이상으로 한다.
  3. 숙박시설 중 객실 내부 구역은 냉방온도의 제한온도는 25℃ 이상으로 한다.
  4. 의료법에 의한 의료기관의 실내구역은 제한온도를 적용하지 않을 수 있다.
(정답률: 66%)
  • "숙박시설 중 객실 내부 구역은 냉방온도의 제한온도는 25℃ 이상으로 한다."라는 기준은 틀린 것이 아닙니다. 이 기준은 에너지이용 합리화법에 따라 제정된 것으로, 숙박시설의 객실 내부 구역에서는 최소한 25℃ 이상의 냉방온도를 유지해야 합니다. 이는 숙박객의 편안한 숙면을 위해 필요한 기준이며, 에너지 절약을 위한 합리적인 수준으로 판단됩니다.
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62. 에너지이용 합리화법에 따라 자발적 협약체결기업에 대한 지원을 받기 위해 에너지 사용자와 정부 간 자발적 협약의 평가기준에 해당하지 않는 것은?

  1. 에너지 절감량 또는 온실가스 배출 감축량
  2. 계획 대비 달성률 및 투자실적
  3. 자원 및 에너지의 재활용 노력
  4. 에너지이용합리화자금 활용실적
(정답률: 59%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지 절약 및 온실가스 배출 감축을 목적으로 하는 법률로, 이를 이행하는 기업들에게 자발적 협약을 통한 지원을 제공하고 있습니다. 이에 따라 자발적 협약체결기업은 에너지 절감량 또는 온실가스 배출 감축량, 계획 대비 달성률 및 투자실적, 자원 및 에너지의 재활용 노력 등의 평가기준을 충족해야 합니다. 그러나 "에너지이용합리화자금 활용실적"은 이에 추가적으로 필요한 평가기준입니다. 이는 기업이 에너지이용합리화자금을 활용하여 에너지 절감 및 온실가스 배출 감축을 이행하고, 이를 실제로 성과로 이어낸 것을 평가하는 것입니다. 따라서 이 평가기준을 충족하지 못한 기업은 자발적 협약체결기업으로서의 지원을 받을 수 없습니다.
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63. 에너지이용 합리화법에서 목표에너지원단위란 무엇인가?

  1. 연료의 단위당 제품생산목표량
  2. 제품의 단위당 에너지사용목표량
  3. 제품의 생산목표량
  4. 목표량에 맞는 에너지사용량
(정답률: 67%)
  • 에너지이용 합리화법에서 목표에너지원단위란 제품을 생산할 때 사용되는 에너지의 양을 제품의 단위당으로 나타낸 것입니다. 이는 제품의 생산량이나 크기에 상관없이 제품 하나를 생산할 때 필요한 에너지의 양을 일정한 기준으로 산정하여 비교할 수 있도록 합니다. 따라서 제품의 단위당 에너지사용목표량은 제품을 생산할 때 필요한 에너지의 양을 최소화하고, 효율적으로 사용하여 에너지 절약을 이루는 데에 중요한 역할을 합니다. 이는 환경보호와 에너지 절약을 위한 정책 수립과 실행에 있어서 매우 중요한 지표로 사용됩니다. 따라서 제품의 단위당 에너지사용목표량을 줄이는 기술 개발과 에너지 효율성을 고려한 제품 설계가 필요합니다.
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64. 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반연속식 요는?

  1. 셔틀요
  2. 윤요
  3. 터널요
  4. 도염식요
(정답률: 65%)
  • 셔틀요는 반연속식 요의 한 종류로, 작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 요입니다. 이는 셔틀요의 특징으로, 셔틀을 이용하여 실을 오가며 작업을 수행하기 때문입니다. 이러한 셔틀 시스템은 윤요나 터널요와 같은 다른 반연속식 요에 비해 작업 효율성이 높고, 요체의 보유열을 최대한 활용할 수 있어 경제적입니다. 또한, 셔틀요는 작업 공간을 최소화할 수 있어 공간 효율성도 높습니다. 따라서, 셔틀요는 산업 현장에서 많이 사용되며, 특히 대량 생산이 필요한 제조업 분야에서 많이 활용됩니다.
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65. 연료를 사용하지 않고 용선의 보유열과 용선속 불순물의 산화열에 의해서 노 내 온도를 유지하며 용강을 얻는 것은?

  1. 평로
  2. 고로
  3. 반사로
  4. 전로
(정답률: 55%)
  • 전로는 연료를 사용하지 않고 용선의 보유열과 용선속 불순물의 산화열에 의해 노 내 온도를 유지하며 용강을 얻는 과정이다. 전로는 용선의 보유열과 불순물의 산화열을 이용하여 열을 발생시키기 때문에 연료를 사용하지 않아도 된다. 또한, 전로는 용선의 보유열과 불순물의 산화열을 이용하여 노 내 온도를 유지하기 때문에 용강을 얻을 수 있다. 이러한 특징으로 인해 전로는 에너지 절약과 환경 보호에 큰 기여를 할 수 있는 공정이다.
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66. 에너지이용 합리화법에 따른 검사 대상기기에 해당하지 않는 것은?

  1. 가스 사용량이 17kg/h를 초과하는 소형온수보일러
  2. 정격용량이 0.58MW를 초과하는 철금속가열로
  3. 온수를 발생시키는 보일러로서 대기개방형인 주철제 보일러
  4. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 증기를 보유하는 용기로서 내용적이 0.004m3 이상인 용기
(정답률: 47%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 낭비를 줄이기 위한 법률이다. 이에 따라 검사 대상기기로는 가스 사용량이 17kg/h를 초과하는 소형온수보일러, 정격용량이 0.58MW를 초과하는 철금속가열로, 온수를 발생시키는 보일러로서 대기개방형인 주철제 보일러 등이 포함된다. 하지만 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 증기를 보유하는 용기로서 내용적이 0.004m3 이상인 용기는 검사 대상기기에 해당하지 않는다. 이는 에너지를 직접 사용하는 기기가 아니기 때문이다.
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67. 외경 65mm의 증기관이 수평으로 설치되어 있다. 증기관의 보온된 표면온도는 55℃, 외기온도는 20℃일 때 관의 열 손실량(W)은? (단, 이 때 복사열은 무시한다.)

  1. 29.5
  2. 36.6
  3. 44.0
  4. 60.0
(정답률: 38%)
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68. 에너지법에서 정의하는 용어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. “에너지사용자”란 에너지사용시설의 소유자 또는 관리자를 말한다.
  2. “에너지사용시설”이란 에너지를 사용하는 공장, 사업장 등의 시설이나 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다.
  3. “에너지공급자”란 에너지를 생산, 수입, 전환, 수송, 저장, 판매하는 사업자를 말한다.
  4. “연료”란 석유, 석탄, 대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다.
(정답률: 48%)
  • 정답은 "“연료”란 석유, 석탄, 대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다." 이다. 이유는 에너지법에서 "연료"란, 에너지를 생산, 전환, 저장, 운반, 판매하는 과정에서 사용되는 석유, 석탄, 가스, 전기, 신재생에너지 등을 말하며, 제품의 원료로 사용되는 것은 아니다. 따라서, "연료"란 정의가 틀린 것이다.
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69. 관로의 마찰손실수두의 관계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유체의 비중량에 반비례한다.
  2. 관 지름에 반비례한다.
  3. 유체의 속도에 비례한다.
  4. 관 길이에 비례한다.
(정답률: 28%)
  • 마찰손실수두는 유체가 관 내부를 흐르면서 생기는 마찰력으로 인해 발생하는 에너지 손실을 의미한다. 이때, 유체의 속도가 증가하면 마찰력도 증가하게 되어 마찰손실수두는 유체의 속도에 비례한다. 이는 유체 입자들이 관 내부와 마찰하면서 생기는 마찰력이 유체 입자들의 운동에너지를 소모하게 되어 발생하는 것이기 때문이다. 따라서, 유체의 속도가 높을수록 마찰력이 커지므로 마찰손실수두도 커지게 된다. 관 지름이 작을수록 유체의 흐름이 제한되어 유체 입자들이 서로 부딪히는 빈도가 높아져 마찰력이 커지므로 마찰손실수두는 관 지름에 반비례한다. 유체의 비중량이 클수록 유체 입자들이 서로 부딪히는 빈도가 낮아져 마찰력이 작아지므로 마찰손실수두는 유체의 비중량에 반비례한다. 관 길이가 길수록 유체 입자들이 관 내부를 흐르는 동안 더 많은 마찰력을 받게 되므로 마찰손실수두는 관 길이에 비례한다.
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70. 다음 열사용기자재에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재를 말한다.
  2. 일명 특정 열사용기자재라고도 한다.
  3. 연료 및 열을 사용하는 기기만을 말한다.
  4. 기기의 설치 및 시공에 있어 안전관리, 위해방지 또는 에너지이용의 효율관리가 특히 필요하다고 인정되는 기자재를 말한다.
(정답률: 50%)
  • "연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재를 말한다."는 열사용기자재의 정의를 가장 정확하게 설명한 것입니다. 이는 연료나 열을 이용하여 작동하는 기기뿐만 아니라, 축열식 전기기기와 단열성 자재도 포함된다는 것을 의미합니다. 이러한 기자재들은 일명 특정 열사용기자재라고도 불리며, 기기의 설치 및 시공에 있어 안전관리, 위해방지 또는 에너지이용의 효율관리가 특히 필요하다고 인정되는 기자재입니다. 따라서 이러한 기자재들을 사용할 때에는 안전과 에너지 효율을 고려하여 적절한 관리가 필요합니다.
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71. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 설치자가 사용 중인 검사대상기기를 폐기한 경우에는 폐기한 날부터 최대 며칠 이내에 검사대상기기 폐기신고서를 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 하는가?

  1. 7일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 200일
(정답률: 61%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 이용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률로, 검사대상기기의 폐기에 대한 규정도 포함되어 있다. 따라서 검사대상기기를 폐기한 경우에는 검사대상기기 폐기신고서를 한국에너지공단에 제출하여야 한다. 이때, 제출 기한은 최대 15일 이내이다. 이유는 검사대상기기는 에너지를 사용하는 기기이므로, 폐기 후에도 에너지 소비가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 빠른 시일 내에 폐기신고서를 제출하여 에너지 낭비를 방지하고, 환경 보호에 기여해야 한다. 7일이나 10일은 제출 기한이 아니며, 200일은 지나치게 늦은 제출로 인해 에너지 소비가 발생할 가능성이 크다.
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72. 다이어프램 밸브(diaphragm valve)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화학약품을 차단함으로써 금속부분의 부식을 방지한다.
  2. 기밀을 유지하기 위한 패킹을 필요로 하지 않는다.
  3. 저항이 적어 유체의 흐름이 원활하다.
  4. 유체가 일정 이상의 압력이 되면 작동하여 유체를 분출시킨다.
(정답률: 58%)
  • 다이어프램 밸브는 유체의 흐름을 조절하는 밸브 중 하나로, 유체가 일정 이상의 압력이 되면 작동하여 유체를 분출시킨다는 설명이 틀린 것이다. 다이어프램 밸브는 유체의 흐름을 차단하거나 허용하는 역할을 하며, 유체의 압력이 높아져도 작동하지 않는다. 따라서 다이어프램 밸브는 화학약품을 차단함으로써 금속부분의 부식을 방지하고, 기밀을 유지하기 위한 패킹을 필요로 하지 않으며, 저항이 적어 유체의 흐름이 원활하다는 장점을 가지고 있다.
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73. 터널가마에서 샌드 시일(sand seal)장치가 마련되어 있는 주된 이유는?

  1. 내화벽돌 조각이 아래로 떨어지는 것을 막기 위하여
  2. 열 절연의 역할을 하기 위하여
  3. 찬바람이 가마 내로 들어가지 않도록 하기 위하여
  4. 요차를 잘 움직이게 하기 위하여
(정답률: 62%)
  • 터널가마에서 샌드 시일장치는 열 절연의 역할을 하기 위해 마련됩니다. 가마 내부에서 발생하는 고온의 열을 외부로 방출하지 않고 내부에 유지하기 위해서는 열 절연이 필요합니다. 이를 위해 샌드 시일장치는 내부와 외부를 분리하여 열 전달을 차단하고, 내부의 열을 유지합니다. 이는 가마 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 이용하여 생산성을 높이고, 에너지를 절약하는 데에도 큰 역할을 합니다. 또한, 내화벽돌 조각이 아래로 떨어지는 것을 막는 역할도 함께 수행합니다.
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74. 다음 중 중성내화물에 속하는 것은?

  1. 납석질 내화물
  2. 고알루미나질 내화물
  3. 반규석질 내화물
  4. 샤모트질 내화물
(정답률: 59%)
  • 중성내화물은 화학적으로 중성인 성질을 가지며 고온에서 안정적인 내화물을 말합니다. 이 중에서도 고알루미나질 내화물은 알루미나(Al2O3)가 주성분으로 포함되어 있습니다. 알루미나는 고온에서 안정적이며 내화성이 뛰어나기 때문에 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 철강 제조 과정에서는 고알루미나질 내화물로 만든 내화물 벽돌이 주로 사용되며, 석유화학 산업에서는 적산성이 높은 환경에서 사용되는 샤모트질 내화물과 함께 사용됩니다. 따라서, 고알루미나질 내화물은 중성내화물 중에서도 가장 널리 사용되는 내화물 중 하나입니다.
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75. 보온재 내 공기 이외의 가스를 사용하는 경우 가스분자량이 공기의 분자량보다 적으면 보온재의 열전도율의 변화는?

  1. 동일하다.
  2. 낮아진다.
  3. 높아진다.
  4. 높아지다가 낮아진다.
(정답률: 55%)
  • 보온재 내 공기 이외의 가스를 사용하는 경우, 가스 분자량이 공기의 분자량보다 적기 때문에 가스 분자 간 충돌이 적어지고, 이로 인해 열전도율이 증가합니다. 따라서 보온재의 열전도율은 높아집니다.
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76. 다음 중 고온용 보온재가 아닌 것은?

  1. 우모펠트
  2. 규산칼슘
  3. 세라믹화이버
  4. 펄라이트
(정답률: 63%)
  • 우모펠트는 고온용 보온재가 아닙니다. 우모펠트는 폴리우레탄 기반의 저온용 보온재로, 주로 건축물의 외벽, 지붕, 바닥 등에 사용됩니다. 이 보온재는 경제적이고 가볍고 내구성이 뛰어나며, 물에 저항하고 방수 기능이 있습니다. 하지만 고온에서는 내열성이 부족하여 사용할 수 없습니다. 반면 규산칼슘, 세라믹화이버, 펄라이트는 모두 고온용 보온재로, 고온에서도 내열성이 뛰어나며, 열전도율이 낮아 보온성이 우수합니다. 따라서, 우모펠트는 고온용 보온재가 아니라는 것이 정답입니다.
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77. 연속가마, 반연속가마, 불연속가마의 구분 방식은 어떤 것인가?

  1. 온도상승 속도
  2. 사용목적
  3. 조업방식
  4. 전열방식
(정답률: 70%)
  • 연속가마, 반연속가마, 불연속가마는 가마의 조업방식에 따라 구분되는 것입니다.

    연속가마는 연속적으로 원료를 투입하고, 제품을 생산하는 방식입니다. 가마 내부에서 연소가 일어나면서 열이 발생하고, 이 열을 이용하여 원료를 가열하여 생산합니다. 이 방식은 생산량이 많고, 생산성이 높은 장점이 있습니다.

    반연속가마는 연속가마와 비슷하지만, 원료를 일정량씩 투입하여 생산하는 방식입니다. 이 방식은 생산량이 적고, 생산성이 낮은 장점이 있습니다.

    불연속가마는 원료를 일정량씩 투입하고, 제품을 생산한 후에 가마를 꺼내어 냉각시키는 방식입니다. 이 방식은 생산량이 적고, 생산성이 낮은 장점이 있지만, 제품의 품질이 우수하다는 장점이 있습니다.

    따라서, 연속가마, 반연속가마, 불연속가마는 조업방식에 따라 구분되며, 각각의 방식은 생산량, 생산성, 제품의 품질 등의 차이점이 있습니다.
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78. 에너지이용 합리화법에 따라 인정검사 대상기기 조종자의 교육을 이수한 자의 조종 범위에 해당하지 않는 것은?

  1. 용량이 3t/h인 노통 연관식 보일러
  2. 압력용기
  3. 온수를 발생하는 보일러로서 용량이 300kW인 것
  4. 증기 보일러로서 최고사용 압력이 0.5MPa이고 전열면적이 9m2인 것
(정답률: 48%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 법률로, 대상기기의 조종자는 교육을 이수해야 합니다. 그러나 이 교육을 이수한 조종자의 조종 범위에는 제한이 있습니다. 이 중에서 "용량이 3t/h인 노통 연관식 보일러"는 교육을 이수한 조종자의 조종 범위에 해당하지 않습니다.

    이는 보일러의 용량이 3t/h인 경우로, 이는 대규모 보일러로 분류됩니다. 이러한 대규모 보일러는 보다 복잡한 조작이 필요하며, 교육을 이수한 조종자만이 조작할 수 있습니다. 따라서 이 보일러는 교육을 이수한 조종자의 조종 범위에 해당하지 않습니다.

    반면, 압력용기, 온수를 발생하는 보일러로서 용량이 300kW인 것, 증기 보일러로서 최고사용 압력이 0.5MPa이고 전열면적이 9m²인 것은 교육을 이수한 조종자의 조종 범위에 해당합니다. 이는 대규모 보일러에 비해 보다 간단한 조작이 가능하기 때문입니다.
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79. 보온재의 열전도율에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 재료의 두께가 두꺼울수록 열전도율이 낮아진다.
  2. 재료의 밀도가 클수록 열전도율이 낮아진다.
  3. 재료의 온도가 낮을수록 열전도율이 낮아진다.
  4. 재질 내 수분이 적을수록 열전도율이 낮아진다.
(정답률: 66%)
  • "재료의 밀도가 클수록 열전도율이 낮아진다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 이유는 재료의 밀도가 클수록 분자 간 거리가 가까워지기 때문에 열이 전달되는 속도가 느려지기 때문이다. 즉, 분자 간 거리가 가까워지면 열이 전달되는 경로가 줄어들어 열전도율이 낮아지는 것이다. 따라서 보온재의 열전도율을 낮추기 위해서는 밀도가 높은 재료를 사용하는 것이 효과적이다.
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80. 에너지이용 합리화법에 따라 검사 대상기기 조종자의 해임신고는 신고 사유가 발생한 날로부터 며칠 이내에 하여야 하는가?

  1. 15일
  2. 20일
  3. 30일
  4. 60일
(정답률: 64%)
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5과목: 열설비설계

81. 다음 [보기]에서 설명하는 보일러 보존방법은?

  1. 석회밀폐 건조보존법
  2. 만수보존법
  3. 질소가스 봉입보존법
  4. 가열건조법
(정답률: 58%)
  • 석회밀폐 건조보존법은 보일러 내부에 있는 수분을 제거하고 산화를 방지하여 부식을 예방하는 방법입니다. 이 방법은 보일러 내부를 청소하고 건조한 후, 석회를 분말로 만들어 보일러 내부에 채워 넣습니다. 이후 보일러 내부를 밀폐하여 석회가 보일러 내부의 산소와 반응하여 이산화탄소와 물로 변하게 합니다. 이 과정에서 보일러 내부의 산소가 제거되어 부식을 예방할 수 있습니다. 또한, 석회는 보일러 내부의 습기를 흡수하여 수분을 제거하므로 부식을 예방할 수 있습니다. 이러한 이유로 석회밀폐 건조보존법은 보일러의 수명을 연장시키고 안전성을 높이는 효과가 있습니다.
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82. 다음 중 인젝터의 시동순서로 옳은 것은?

  1. ㉱ → ㉰ → ㉯ → ㉮
  2. ㉯ → ㉰ → ㉮ → ㉱
  3. ㉰ → ㉯ → ㉱ → ㉮
  4. ㉱ → ㉰ → ㉮ → ㉯
(정답률: 67%)
  • 인젝터의 시동순서는 연료를 정확하게 분사하여 엔진의 원활한 작동을 돕는 역할을 합니다. 따라서 올바른 시동순서를 지키지 않으면 엔진의 성능이 저하되거나 고장이 발생할 수 있습니다.

    보기 중 올바른 시동순서는 "㉱ → ㉰ → ㉯ → ㉮" 입니다. 이유는 다음과 같습니다.

    ㉱번 인젝터는 연료를 분사하기 전에 가장 먼저 작동해야 합니다. 이는 인젝터에 전달되는 전기 신호가 가장 먼저 도착하기 때문입니다.

    ㉰번 인젝터는 ㉱번 인젝터 다음으로 작동합니다. 이는 엔진의 작동 순서와 관련이 있습니다.

    ㉯번 인젝터는 ㉰번 인젝터 다음으로 작동합니다. 이는 인젝터의 배치 순서와 관련이 있습니다.

    마지막으로 ㉮번 인젝터가 작동합니다. 이는 인젝터의 배치 순서와 관련이 있습니다.

    따라서 "㉱ → ㉰ → ㉯ → ㉮" 순서로 인젝터를 작동시켜야 올바른 시동순서를 지킬 수 있습니다.
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83. 보일러 사고의 원인 중 제작상의 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 재료불량
  2. 구조 및 설계불량
  3. 용접불량
  4. 급수처리불량
(정답률: 68%)
  • 보일러는 물을 가열하여 증기를 만들어 열을 공급하는 장치로, 안전한 운영을 위해서는 적절한 급수 처리가 필요합니다. 급수 처리불량은 보일러 내부에 노폐물이 쌓이거나 부식이 발생하여 보일러 내부의 파손 및 녹슬음 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 이는 보일러의 안전성을 저해하고, 보일러의 수명을 단축시키며, 보일러의 효율성을 떨어뜨리는 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서, 보일러의 안전한 운영을 위해서는 적절한 급수 처리가 필수적이며, 급수 처리불량은 보일러 사고의 원인 중 하나로 꼽힙니다.
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84. 바이메탈 트랩에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 배기능력이 탁월하다.
  2. 과열증기에도 사용할 수 있다.
  3. 개폐온도의 차가 적다.
  4. 밸브폐색의 우려가 있다.
(정답률: 43%)
  • 바이메탈 트랩은 증기 시스템에서 사용되는 장치로, 증기의 열팽창을 이용하여 작동합니다. 이 장치는 두 개의 다른 금속으로 만들어진 두 개의 판을 사용하여 만들어집니다. 이 두 판은 서로 다른 확장 계수를 가지고 있으며, 열팽창에 따라 이동합니다. 이러한 움직임은 증기 시스템에서 발생하는 물의 증기를 제거하고, 증기를 적절한 위치로 이동시키는 데 사용됩니다.

    바이메탈 트랩은 배기능력이 탁월합니다. 이는 증기 시스템에서 발생하는 물의 증기를 효과적으로 제거할 수 있기 때문입니다. 또한, 과열증기에도 사용할 수 있으며, 개폐온도의 차가 적어서 증기 시스템에서 발생하는 물의 증기를 빠르게 제거할 수 있습니다. 그러나, 밸브폐색의 우려가 있으므로 주기적인 유지보수가 필요합니다.
  • 바이메탈 트랩의 특징
    ① 배기능력이 탁월하다
    ② 과열증기에 사용 불가
    ③ 개폐온도의 차가 크다
    ④ 동결 및 밸브패쇄의 우려가 없다
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85. 증기 10t/h를 이용하는 보일러의 에너지 진단 결과가 아래 표와 같다. 이 때, 공기비 개선을 통한 에너지 절감률(%)은?

  1. 1.6
  2. 2.1
  3. 2.8
  4. 3.2
(정답률: 36%)
  • 보일러의 에너지 진단 결과를 통해, 보일러의 연료소비량이 1시간당 1,000kg에서 840kg으로 감소할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 이는 연료소비량이 160kg 감소되었다는 것을 의미합니다.

    공기비란 연료소비량 대비 공기의 양을 나타내는 지표입니다. 공기비가 높을수록 연료소비량이 증가하게 됩니다. 따라서, 공기비를 개선하여 연료소비량을 감소시킬 수 있습니다.

    공기비 개선을 통해 연료소비량이 840kg에서 800kg으로 감소할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 이는 연료소비량이 40kg 감소되었다는 것을 의미합니다.

    따라서, 공기비 개선을 통한 에너지 절감률은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    에너지 절감률(%) = (개선 전 연료소비량 - 개선 후 연료소비량) / 개선 전 연료소비량 x 100
    = (160 - 40) / 160 x 100
    = 75%

    따라서, 공기비 개선을 통한 에너지 절감률은 75%입니다.

    정답은 2.1이 됩니다.
  • Q절감=Ca*ΔG*Δt=Ca*(m-m')Ao*(tg-ta)
    =0.31*(1.8-1.1)*10.696*(110-20)=208.89
    에너지 절감율=208.89/9800 *100=2.132
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86. 물의 탁도(turbidity)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증류수 1L 속에 정제카올린 lmg을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물은 탁도 1도의 물로 한다.
  2. 증류수 1L 속에 정제카올린 1g을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.
  3. 증류수 1L 속에 황산칼슘 1mg을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.
  4. 증류수 1L 속에 황산칼슘 1g을 함유하고 는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.
(정답률: 69%)
  • 물의 탁도는 물 속에 떠 있는 미세한 입자들로 인해 빛이 산란되는 정도를 나타내는 지표이다. 따라서, 물의 탁도는 물 속에 떠 있는 입자의 양에 따라 결정된다. 증류수 1L 속에 정제카올린 1mg을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한 이유는, 정제카올린은 물 속에 떠 있는 입자의 크기와 형태가 일정하므로, 이를 기준으로 물의 탁도를 측정할 수 있다. 따라서, 증류수 1L 속에 정제카올린 1mg을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한 것이다. 다른 물질을 기준으로 탁도를 측정하면, 입자의 크기와 형태가 다르기 때문에 정확한 측정이 어렵다.
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87. 열교환기에 입구와 출구의 온도차가 각각 △θʹ, △θʺ일 때 대수평균 온도차(△θm)의 식은? (단, △θʹ＞△θʺ이다.)

(정답률: 55%)
  • 열교환기에서 대수평균 온도차(△θm)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    △θm = (△θʹ + △θʺ) / 2

    즉, 입구와 출구의 온도차를 더한 후 2로 나누면 대수평균 온도차를 구할 수 있다.

    따라서 정답은 "" 이다.
  • Qs=Ca*ΔG*Δt=Ca*(G-G')*Δt=Ca*(m-m')Ao*Δt
    =0.31*(1.8-1.1)*10.696*(110-20)=208.89
    에너지 절감율=Qs/Qin *100
    208.89/9800 *100=2.132≒2.1%
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88. 히트파이프의 열교환기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열저항이 적어 낮은 온도차에서도 열회수가 가능
  2. 전열면적을 크게 하기 위해 핀튜브를 사용
  3. 수평, 수직, 경사구조로 설치 가능
  4. 별도 구동장치의 동력이 필요
(정답률: 57%)
  • 히트파이프의 열교환기는 열전달 효율을 높이기 위해 사용되는 장치로, 열저항이 적어 낮은 온도차에서도 열회수가 가능하며, 전열면적을 크게 하기 위해 핀튜브를 사용하며, 수평, 수직, 경사구조로 설치 가능합니다. 하지만, 별도 구동장치의 동력이 필요한 이유는 열교환기 내부의 유체를 움직이기 위해서입니다. 열교환기 내부의 유체는 열전달을 위해 계속해서 움직여야 하기 때문에, 별도의 구동장치가 필요합니다. 이 구동장치는 펌프나 팬 등으로 구성되며, 열교환기의 크기와 용도에 따라 적절한 구동장치를 선택해야 합니다. 따라서, 히트파이프의 열교환기는 별도 구동장치의 동력이 필요합니다.
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89. 보일러의 증발량이 20 ton/h 이고, 보일러 본체의 전열면적이 450m2 일 때, 보일러의 증발률(kg/m2 ㆍ h)은?

  1. 24
  2. 34
  3. 44
  4. 54
(정답률: 56%)
  • 보일러의 증발률은 보일러의 증발량을 보일러 본체의 전열면적으로 나눈 값이다. 따라서 증발률 = 증발량 ÷ 전열면적 = 20 ton/h ÷ 450 m2 = 44 kg/m2 ㆍ h 이다. 따라서 정답은 "44" 이다.
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90. 해수 마그네시아 정전 반응을 바르게 나타낸 식은?

  1. 3MgO＋2SiO2⋅2H2O+3CO2 → 3MgCO2+25O2+2H2O
  2. CaCO3+MgCO3→CaMg(CO2)2
  3. CaMg(CO2)2+MgCO2→2MgCO3+CaCO3
  4. MgCO3+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaCO3
(정답률: 55%)
  • 해수 마그네시아는 MgCO3과 Ca(OH)2의 반응으로 Mg(OH)2과 CaCO3을 생성합니다. 이 반응은 이중 치환 반응입니다. Ca(OH)2는 강염기이며, MgCO3는 약산성 물질입니다. 따라서 Ca(OH)2는 MgCO3의 CO32- 이온을 중화시키고 CaCO3을 생성합니다. 동시에 MgCO3은 Ca(OH)2의 OH- 이온을 중화시키고 Mg(OH)2을 생성합니다. 이 반응은 해수에서 일어나는 것으로, 해수 마그네시아는 해양에서 채취되어 사용됩니다.
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91. 육용강제 보일러에서 길이 스테이 또는 정사스테이를 핀 이음으로 부착할 경우, 스테이휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 얼마 이상으로 하여야 하는가?

  1. 1.0배
  2. 1.25배
  3. 1.5배
  4. 1.75배
(정답률: 49%)
  • 육용강제 보일러에서 길이 스테이 또는 정사스테이를 핀 이음으로 부착할 경우, 스테이휠 부분은 보일러 내부의 압력과 온도에 견딜 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 스테이휠 부분의 단면적이 충분히 커야 합니다. 따라서, 스테이 소요 단면적의 얼마 이상으로 하여야 하는지를 결정해야 합니다.

    일반적으로, 스테이 소요 단면적의 1.25배 이상으로 스테이휠 부분의 단면적을 설정하는 것이 안전합니다. 이는 스테이휠 부분이 보일러 내부의 압력과 온도에 견딜 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 가지도록 하기 위함입니다. 따라서, 정답은 "1.25배"입니다.

    만약 스테이휠 부분의 단면적이 스테이 소요 단면적보다 작다면, 보일러 내부의 압력과 온도에 견딜 수 없어 파손될 가능성이 있습니다. 따라서, 충분한 안전성을 보장하기 위해서는 스테이휠 부분의 단면적을 충분히 크게 설정하는 것이 중요합니다.
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92. 보일러와 압력용기에서 일반적으로 사용되는 계산식에 의해 산정되는 두께에 부식여유를 포함한 두께를 무엇이라 하는가?

  1. 계산 두께
  2. 실제 두께
  3. 최소 두께
  4. 최대 두께
(정답률: 68%)
  • 보일러와 압력용기에서 사용되는 계산식에 의해 산정되는 두께는 "계산 두께"라고 합니다. 이 계산식은 보일러나 압력용기의 내부 압력, 온도, 재질 등을 고려하여 산정됩니다. 그러나 이 계산식은 부식 등의 외부 요인을 고려하지 않기 때문에, 실제로는 계산 두께보다 더 두꺼운 "실제 두께"가 필요합니다.

    따라서, "최소 두께"는 계산 두께에 부식여유를 고려하여 추가적으로 더해진 두께를 의미합니다. 이 최소 두께는 보일러나 압력용기의 안전성을 보장하기 위해 필요한 최소한의 두께를 나타내며, 이를 충족하지 못하면 안전사고가 발생할 수 있습니다.

    최소 두께는 보통 규제기관이나 산업기술 기준에 따라 정해지며, 이를 준수하여 보일러나 압력용기를 제작하고 유지보수해야 합니다. 따라서, 최소 두께는 보일러나 압력용기의 안전성을 보장하는 중요한 요소 중 하나입니다.
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93. 원수(原水) 중의 용존 산소를 제거할 목적으로 사용되는 약제가 아닌 것은?

  1. 탄닌
  2. 히드라진
  3. 아황산나트륨
  4. 폴리아미드
(정답률: 56%)
  • 원수 중의 용존 산소를 제거하는 약제는 대개 화학적 산화나 생물학적 처리를 통해 이루어지는데, 이때 사용되는 약제는 산화제나 산화방지제 등이다. 그러나 폴리아미드는 이러한 용도로 사용되지 않는다. 폴리아미드는 주로 필터링이나 분리 등의 공정에서 사용되는 필터링 재료로 사용된다. 이는 폴리아미드가 높은 내구성과 내화학성을 가지고 있기 때문이다. 따라서, 폴리아미드는 원수 중의 용존 산소를 제거하는 약제가 아니라는 것이다.
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94. 지름이 5cm인 강관(50W/mㆍK) 내에 98K의 온수가 0.3m/s로 흐를 때, 온수의 열전달계수(W/m2ㆍK)는? (단, 온수의 열전도도는 0.68W/mㆍK이고, Nm수(Nusselt mumber)는 160이다.)

  1. 1238
  2. 2176
  3. 3184
  4. 4232
(정답률: 43%)
  • Nu수=α*d/λ
    160=α*0.05m÷0.68W/mㆍK
    온수의 열전달계수(α)=2176W/m2ㆍK
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95. 맞대기 용접은 용접방법에 따라 그루브를 만들어야 한다. 판 두께 10mm에 할 수 있는 그루브의 형상이 아닌 것은?

  1. V형
  2. R형
  3. H형
  4. J형
(정답률: 69%)
  • 맞대기 용접은 용접부위에 그루브를 만들어 용접을 하는 방법이다. 그루브의 형상은 용접방법과 판 두께에 따라 다양하게 결정된다. 그러나 판 두께 10mm에는 모든 그루브 형상이 가능한 것은 아니다.

    그루브의 형상 중 "H형"은 판 두께가 10mm인 경우에는 만들 수 없는 형상이다. "H형"은 판 두께가 얇은 경우에 사용되는 형상으로, 판 두께가 두꺼워질수록 그루브를 만들기 어려워진다. 따라서 판 두께 10mm에는 "H형" 그루브를 만들 수 없다.

    반면 "V형", "R형", "J형"은 판 두께 10mm에서도 만들 수 있는 그루브 형상이다. "V형"은 V자 모양의 그루브를 만들어 용접을 하는 방법이고, "R형"은 둥근 모양의 그루브를 만들어 용접을 하는 방법이다. "J형"은 J자 모양의 그루브를 만들어 용접을 하는 방법이다.

    따라서 판 두께 10mm에서는 "H형" 그루브를 만들 수 없다는 것이 정답이다.
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96. 저압용으로 내식성이 크고, 청소하기 쉬운 구조이며, 증기압이 2kg/cm2 이하의 경우에 사용되는 절탄기는?

  1. 강관식
  2. 이중관식
  3. 주철관식
  4. 황동관식
(정답률: 58%)
  • 절탄기는 고온, 고압에서 작동하기 때문에 내식성이 크고 청소하기 쉬운 구조가 필요합니다. 또한 증기압이 2kg/cm2 이하인 경우에 사용되기 때문에 안전성도 고려해야 합니다.

    주철관식 절탄기는 내식성이 뛰어나고 청소하기 쉬운 구조를 가지고 있습니다. 또한 주철은 내열성이 높아 고온에서도 변형이 적어 안정적으로 작동할 수 있습니다. 또한 주철관은 강관이나 이중관에 비해 더 두껍고 튼튼하기 때문에 안전성도 높습니다.

    따라서 저압용으로 내식성이 크고, 청소하기 쉬운 구조이며, 증기압이 2kg/cm2 이하의 경우에는 주철관식 절탄기가 적합합니다.
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97. 육용강제 보일러에서 오목면에 압력을 받는 스테이가 없는 접시형 경판으로 노통을 설치할 경우, 경판의 최소 두께(mm)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, P : 최고 사용압력(kg/cm2), R : 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면 반지름(mm), σa : 재료의 허용 인장응력(kg/mm2), : 경판자체의 이음효율, A : 부식여유(mm)이다.)

(정답률: 65%)
  • 보일러 내부에서는 높은 압력이 발생하기 때문에, 경판의 두께는 충분히 강하고 내구성이 있어야 한다. 이를 위해 경판의 최소 두께는 다음과 같이 구할 수 있다.

    t = (P*R)/(2*σa*E*η - 0.2P)

    여기서, E는 재료의 탄성계수이고, η는 경판의 이음효율이다. 또한, 부식여유 A를 고려하여 최종 두께를 결정한다.

    따라서, 정답은 ""이다. 이유는 이 식에서 경판의 최소 두께를 구하는 과정을 나타내고 있기 때문이다.
  • 접시형 경판으로 노통을 설치할 경우
    PD=150σa(t-C)σa
    ∴ 최소두께(t)=PD/150σaη+C=PR/150σaη+A
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98. 급수처리에서 양질의 급수를 얻을 수 있으나 비용이 많이 들어 보급수의 양이 적은 보일러 또는 선박보일러에서 해수로부터 철수를 얻고자 할 때 주로 사용하는 급수처리 방법은?

  1. 증류법
  2. 여과법
  3. 석회소다법
  4. 이온교환법
(정답률: 69%)
  • 보일러나 선박보일러에서 해수로부터 철수를 얻고자 할 때, 보급수의 양이 적은 경우에는 비용을 절감하기 위해 증류법을 주로 사용합니다. 증류법은 용액의 성분을 분리하는 방법 중 하나로, 용액을 가열하여 증기로 만든 후, 증기를 냉각하여 다시 액체로 만드는 과정을 반복하여 순수한 물을 얻는 방법입니다. 이 방법은 용액의 성분에 따라 증기와 액체의 상태가 다르기 때문에, 성분이 다른 물질들을 분리할 수 있습니다. 따라서, 해수에서 순수한 물을 얻기 위해서는 증류법을 사용하여 염분 등의 불순물을 제거할 수 있습니다. 이 방법은 여과법, 석회소다법, 이온교환법에 비해 비용이 높지만, 보급수의 양이 적은 경우에는 증류법이 가장 효율적인 방법입니다.
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99. 다음 중 기수분리의 방법에 따른 분류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 장애판을 이용한 것
  2. 그물을 이용한 것
  3. 방향전환을 이용한 것
  4. 압력을 이용한 것
(정답률: 57%)
  • 압력을 이용한 기수분리는 기체 분자들이 충돌할 때 발생하는 압력 차이를 이용하여 분리하는 방법입니다. 이 방법은 기체 분자들이 충돌할 때 분자들 간의 운동 에너지가 변화하게 되는데, 이 때 분자들의 운동 에너지가 높은 분자들은 충돌 시 압력이 높은 쪽으로 밀려나게 됩니다. 따라서 압력이 높은 쪽에서 기체를 수집하면 운동 에너지가 높은 분자들이 농축되어 있게 되어 분리 효율이 높아집니다.

    반면, 장애판, 그물, 방향전환 등의 방법은 기체 분자들의 물리적 특성을 이용하여 분리하는 방법입니다. 이러한 방법들은 분자들의 크기, 질량, 전하 등의 물리적 특성을 이용하여 분리하기 때문에, 분자들 간의 운동 에너지와는 무관하게 작동합니다. 따라서 압력을 이용한 기수분리 방법이 다른 방법들에 비해 분리 효율이 높을 수 있습니다.
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100. 노통 보일러이 평형 노통을 일체형으로 제작하면 강도가 약해지는 결점이 있다. 이러한 결점을 보완하기 위하여 몇 개의 플랜지형 노통으로 제작하는 데 이 때의 이음부를 무엇이라 하는가?

  1. 브리징 스페이스
  2. 가세트 스테이
  3. 평형 조인트
  4. 아담슨 조인트
(정답률: 55%)
  • 노통 보일러의 평형 노통은 일체형으로 제작하면 강도가 약해지는 결점이 있다. 이러한 결점을 보완하기 위해 몇 개의 플랜지형 노통으로 제작하는데, 이 때 이음부를 아담슨 조인트라고 한다. 아담슨 조인트는 두 개의 플랜지를 연결하는데 사용되며, 플랜지와 플랜지 사이에는 고무나 철재로 된 가스켓을 끼워서 누출을 방지한다. 이러한 아담슨 조인트는 노통 보일러의 이음부를 강화하여 누출을 방지하고, 보다 안전하게 사용할 수 있도록 도와준다. 따라서, 노통 보일러의 이음부를 강화하기 위해 아담슨 조인트를 사용하는 것이 일반적이다.
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