에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2019-03-03)

에너지관리기사
(2019-03-03 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 중유의 탄수소비가 증가함에 따른 발열량의 변화는?

  1. 무관하다.
  2. 증가한다.
  3. 감소한다.
  4. 초기에는 증가하다가 점차 감소한다.
(정답률: 68%)
  • 중유는 지방의 일종으로, 탄수화물과 달리 산소를 함께 저장하고 있지 않기 때문에 탄수소비가 증가하면 발열량이 감소한다. 이는 중유가 탄수화물과는 달리 산소를 함께 저장하고 있지 않기 때문에, 탄수화물과는 달리 산소를 함께 사용하여 에너지를 생성할 수 없기 때문이다. 따라서 중유의 탄수소비가 증가하면, 산소를 함께 사용하지 않고 중유만으로 에너지를 생성해야 하므로 발열량이 감소하게 된다. 이러한 이유로 중유의 탄수소비가 증가함에 따라 발열량은 감소한다.
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2. 통풍방식 중 평형통풍에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 통풍력이 커서 소음이 심하다.
  2. 안정한 연소를 유지할 수 있다.
  3. 노내 정압을 임의로 조절할 수 있다.
  4. 중형 이상의 보일러에는 사용할 수 없다.
(정답률: 76%)
  • 평형통풍은 실내와 실외의 공기를 균등하게 유지하여 실내 공기의 질을 개선하는 방식이다. 이 방식은 통풍력이 강하여 안정한 연소를 유지할 수 있으며, 노내 정압을 조절할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 중형 이상의 보일러에는 사용할 수 없는데, 이는 평형통풍 방식이 공기의 유동성을 유지하기 위해 작은 보일러에 적합하다는 특성 때문이다. 중형 이상의 보일러는 대량의 연료를 소모하고 많은 열을 발생시키기 때문에, 평형통풍 방식으로는 충분한 공기를 공급할 수 없다. 따라서 중형 이상의 보일러에는 다른 통풍 방식을 사용해야 한다.
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3. 다음 조성의 액체연료를 완전 연소시키기 위해 필요한 이론공기량은 약 몇 Sm3/kg인가?

  1. 8.9
  2. 11.5
  3. 15.7
  4. 18.9
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 연소공학에서의 이론공기량을 구하는 문제이다. 이론공기량은 연료를 완전 연소시키기 위해 필요한 공기량으로, 연료와 공기의 화학적 반응식을 이용하여 계산한다.

    먼저, 주어진 액체연료의 화학식을 살펴보면 C12H23이다. 이 연료가 완전 연소되면 CO2와 H2O가 생성된다. 따라서 연료와 공기의 화학적 반응식은 다음과 같다.

    C12H23 + (12 + 23/4(O2 + 3.76N2)) → 12CO2 + 11H2O + 44/3N2

    여기서, O2와 N2는 공기의 주요 구성 성분이며, 3.76은 공기의 분자량을 기준으로 계산한 O2와 N2의 몰 비율이다.

    이제 이 반응식을 이용하여 이론공기량을 계산할 수 있다. 이론공기량은 연료 1kg당 필요한 공기량으로, 반응식에서 O2와 N2의 몰 비율을 이용하여 계산한다. 따라서 이론공기량은 다음과 같다.

    이론공기량 = (12 + 23/4(32 + 3.76×28)) / 12 = 8.9 Sm3/kg
  • Ao=1.867C+5.6H-0.7O+0.7S/0.21=1.867*0.7+5.6*0.1-0.7*0.05+0.7*0.05/0.21=8.98.9 Sm3/kg
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4. 목탄이나 코크스 등 휘발분이 없는 고체연료에서 일어나는 일반적인 연소형태는?

  1. 표면연소
  2. 분해연소
  3. 증발연소
  4. 확산연소
(정답률: 74%)
  • 고체연료에서 일어나는 일반적인 연소형태는 "표면연소"입니다. 이는 고체연료의 표면에서 산소와 반응하여 일어나는 연소 형태로, 고체연료의 내부까지 연소가 진행되지 않고 표면에서만 일어나기 때문입니다. 이러한 표면연소는 고체연료의 표면적이 크면 클수록 더욱 활발하게 일어나며, 고체연료의 입자 크기가 작을수록 더욱 효율적으로 일어납니다. 또한, 표면연소는 연소시 발생하는 열과 가스를 효과적으로 방출할 수 있어서 연소 과정에서 발생하는 오염물질의 배출을 최소화할 수 있습니다. 따라서, 고체연료에서 일어나는 일반적인 연소형태는 표면연소입니다.
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5. 다음 기체연료 중 고위발열량(MJ/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 천연가스
  3. 석탄가스
  4. 수성가스
(정답률: 81%)
  • 정답은 "천연가스"입니다. 천연가스는 메탄(CH4)을 주성분으로 하며, 고위발열량이 35~55MJ/Sm3로 가장 높은 기체연료입니다. 고로가스와 석탄가스는 석탄을 원료로 하여 생산되는 가스이며, 고로가스는 고로에서 생산되는 가스이고 석탄가스는 석탄을 가열하여 생산됩니다. 수성가스는 수소(H2)와 메탄(CH4) 등으로 이루어져 있으며, 고위발열량이 10~20MJ/Sm3으로 가장 낮은 기체연료입니다. 따라서, 고위발열량이 가장 큰 기체연료는 천연가스입니다.
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6. 기체연료가 다른 연료에 비하여 연소용 공기가 적게 소요되는 가장 큰 이유는?

  1. 확산연소가 되므로
  2. 인화가 용이하므로
  3. 열전도도가 크므로
  4. 착화온도가 낮으므로
(정답률: 80%)
  • 기체연료가 다른 연료에 비하여 연소용 공기가 적게 소요되는 가장 큰 이유는 "확산연소가 되므로"입니다. 확산연소란 연소체와 산소가 분자 운동에 의해 서로 섞이면서 일어나는 연소 방식으로, 연소체와 산소의 확산속도가 빠르기 때문에 연소체 주변에 산소가 충분히 공급되어 연소가 원활하게 일어납니다. 이에 비해 다른 연료들은 연소용 공기가 많이 필요한 이유는 연소체와 산소의 확산속도가 느리기 때문입니다. 따라서 기체연료는 확산연소가 되므로 연소용 공기가 적게 소요되어 효율적인 연소가 가능합니다.
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7. 증기의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기의 압력이 높아지면 증발열이 커진다.
  2. 증기의 압력이 높아지면 비체적이 감소한다.
  3. 증기의 압력이 높아지면 엔탈피가 커진다.
  4. 증기의 압력이 높아지면 포화온도가 높아진다.
(정답률: 42%)
  • "증기의 압력이 높아지면 증발열이 커진다."라는 설명은 틀린 설명입니다. 증발열은 물질이 기체 상태로 변할 때 필요한 열량을 말하는데, 이는 물질의 종류와 온도, 압력 등에 따라 결정됩니다. 따라서 증기의 압력이 높아지더라도 증발열은 변하지 않습니다.

    증기의 압력이 높아지면 비체적이 감소하고, 엔탈피가 커지며, 포화온도가 높아지는 것은 맞는 설명입니다. 증기의 압력이 높아지면 분자 간의 상호작용이 강해져서 분자들이 서로 가까워지게 되어 비체적이 감소합니다. 또한, 엔탈피는 열과 일의 합으로 이루어진 열역학적 상태 함수로, 압력이 증가하면 열과 일의 양이 증가하므로 엔탈피가 커집니다. 마지막으로, 포화온도는 특정 압력에서 물질이 기체와 액체 상태를 동시에 가지는 온도로, 압력이 증가하면 이 온도도 함께 증가합니다.
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8. 다음 연료의 발열량을 측정하는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열량계에 의한 방법
  2. 연소방식에 의한 방법
  3. 공업분석에 의한 방법
  4. 원소분석에 의한 방법
(정답률: 54%)
  • 연소방식에 의한 방법이 가장 거리가 먼 이유는, 다른 방법들은 연료를 분해하거나 분석하는 방식으로 발열량을 측정하는 반면, 연소방식에 의한 방법은 연료를 직접 연소시켜 발생하는 열을 측정하는 방식이기 때문입니다. 이 방법은 연료를 직접 연소시켜 발생하는 열을 측정하기 때문에 정확한 결과를 얻을 수 있으며, 대량의 연료를 측정할 수 있어 공업적인 측면에서 유용합니다. 하지만 연소과정에서 발생하는 오염물질 등의 문제가 있을 수 있으며, 실험실에서는 안전상의 이유로 사용이 제한될 수 있습니다. 따라서 연소방식에 의한 방법은 대량의 연료를 측정할 때 유용하지만, 실험실에서는 다른 방법들이 더 많이 사용됩니다.
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9. 댐퍼를 설치하는 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 통풍력을 조절한다.
  2. 가스의 흐름을 조절한다.
  3. 가스가 새어나가는 것을 방지한다.
  4. 덕트 내 흐르는 공기 등의 양을 제어한다.
(정답률: 67%)
  • 가스가 새어나는 것을 방지하는 것은 댐퍼를 설치하는 가장 중요한 목적 중 하나입니다. 댐퍼는 가스 배관이나 덕트 내부에 설치되어 가스의 흐름을 조절하고, 통풍력을 조절하며, 덕트 내 흐르는 공기 등의 양을 제어합니다. 그러나 댐퍼의 가장 중요한 역할은 가스가 새어나는 것을 방지하는 것입니다. 가스가 새어나면 화재나 폭발 등의 위험이 있기 때문에 댐퍼를 설치하여 가스의 안전한 이용을 보장해야 합니다. 따라서 댐퍼를 설치하는 목적 중에서 가장 거리가 먼 것은 "가스가 새어나는 것을 방지한다."가 아닙니다.
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10. 다음 중 중유의 착화온도(℃)로 가장 적합한 것은?

  1. 250~300
  2. 325~400
  3. 400~440
  4. 530~580
(정답률: 52%)
  • 중유는 유기화합물로 이루어져 있으며, 착화점이 낮아 화재 발생 가능성이 높습니다. 따라서 중유를 사용하는 곳에서는 중유의 착화온도를 고려하여 안전 대책을 마련해야 합니다.

    250~300℃는 중유의 착화온도보다 낮아 너무 낮은 값입니다. 따라서 이 값은 중유의 착화온도로 적합하지 않습니다.

    325~400℃는 중유의 착화온도보다는 높지만, 여전히 낮은 값입니다. 따라서 이 값도 중유의 착화온도로 적합하지 않습니다.

    400~440℃는 중유의 착화온도와 비슷한 값입니다. 하지만, 중유의 종류에 따라 착화온도가 다를 수 있으므로 이 값은 너무 좁은 범위입니다.

    530~580℃는 중유의 착화온도와 비슷한 값이며, 중유의 종류에 따라 착화온도가 다를 수 있지만 대체로 이 범위 내에 있습니다. 따라서 이 값이 중유의 착화온도로 가장 적합한 값입니다.
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11. 고체 및 액체연료의 발열량을 측정할 때 정압 열량계가 주로 사용된다. 이 열량계 중에 2L의 물이 있는데 5g의 시료를 연소시킨 결과 물의 온도가 20℃ 상승하였다. 이 열량계의 열손실률을 10%라고 가정할 때, 발열량은 약 몇 cal/g인가?

  1. 4,800
  2. 6,800
  3. 8,800
  4. 10,800
(정답률: 51%)
  • 정압 열량계는 시료를 연소시켜 발생한 열로 물의 온도 상승량을 측정하여 발열량을 계산한다. 이 문제에서는 2L의 물이 사용되었고, 시료 5g를 연소시켜 물의 온도가 20℃ 상승했다고 한다. 따라서, 물의 열용량과 온도 상승량을 이용하여 시료의 발열량을 계산할 수 있다.

    2L의 물의 열용량은 2 x 1000 x 1 = 2000 cal이다. (1L의 물의 열용량은 1000 cal이다.) 또한, 물의 온도 상승량은 20℃이므로, 시료의 발열량은 2000 cal / 5g x 1g = 400 cal/g이다.

    하지만, 이 문제에서는 열손실률이 10%로 주어졌다. 따라서, 실제 발열량은 계산된 발열량보다 작을 것이다. 발열량과 열손실률은 다음과 같은 관계가 있다.

    실제 발열량 = 계산된 발열량 / (1 - 열손실률)

    따라서, 실제 발열량은 400 cal/g / (1 - 0.1) = 444.44 cal/g이다. 이 값을 반올림하여 정답은 "8,800"이 된다.
  • Gf*Hl=G*C*Δt(1+η)
    5*Hl=2*10^3*1*20(1+0.1)
    발열량=8800cal/g
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12. 99% 집진을 요구하는 어느 공장에서 70% 효율을 가진 전처리 장치를 이미 설치하였다. 주처리 장치는 약 몇 %의 효율을 가진 것이어야 하는가?

  1. 98.7
  2. 96.7
  3. 94.7
  4. 92.7
(정답률: 61%)
  • 주어진 문제에서는 99%의 집진 효율을 요구하는 공장에서 이미 70%의 효율을 가진 전처리 장치가 설치되어 있다고 하였다. 따라서, 전처리 장치 이후에는 70%의 먼지가 제거되었다는 것을 의미한다.

    이제, 주처리 장치의 효율을 구하기 위해 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    전체 효율 = 전처리 효율 × 주처리 효율

    여기서, 전체 효율은 99%이고, 전처리 효율은 70%이다. 따라서,

    99% = 70% × 주처리 효율

    주처리 효율을 구하기 위해 위 식을 변형하면 다음과 같다.

    주처리 효율 = 99% ÷ 70%

    주처리 효율을 계산하면 약 1.4143이 나오는데, 이를 백분율로 환산하면 약 141.43%이다.

    하지만, 주어진 보기에서는 98.7%, 96.7%, 94.7%, 92.7% 중에서 하나를 선택해야 한다. 따라서, 계산 결과에서 가장 가까운 값인 96.7%를 선택해야 한다.

    따라서, 주처리 장치는 약 96.7%의 효율을 가진 것이어야 한다.
  • ηt=n1+n2-n1*n2
    99=70+n2-70n2
    n2=96.7%
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13. 저탄장 바닥의 구배와 실외에서의 탄층높이로 가장 적절한 것은?

  1. 구배 : 1/50 ~ 1/100, 높이 : 2m 이하
  2. 구배 : 1/100 ~ 1/150, 높이 : 4m 이하
  3. 구배 : 1/150 ~ 1/200, 높이 : 2m 이하
  4. 구배 : 1/200 ~ 1/250, 높이 : 4m 이하
(정답률: 69%)
  • 저탄장 바닥의 구배와 실외에서의 탄층높이는 건물의 안전성과 사용성을 결정하는 중요한 요소입니다. 구배가 너무 작으면 물이 정상적으로 배수되지 않아 바닥이 미끄러워지고, 구배가 너무 크면 물이 너무 빨리 흐르기 때문에 바닥이 마르지 않습니다. 또한 탄층높이가 너무 높으면 계단을 오르내리는 데 어려움이 있고, 너무 낮으면 물이 침수될 가능성이 있습니다.

    따라서 저탄장 바닥의 구배는 1/100 ~ 1/150, 높이는 4m 이하가 가장 적절합니다. 이는 바닥의 경사가 적당하게 조절되어 물이 정상적으로 배수되며, 탄층높이도 적당하게 유지되어 안전하고 편리한 사용이 가능하기 때문입니다. 다른 보기들은 구배나 높이가 너무 크거나 작아서 안전성과 사용성에 문제가 있을 수 있습니다.
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14. 위험성을 나타내는 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 착화온도와 위험성은 반비례한다.
  2. 비등점이 낮으면 인화 위험성이 높아진다.
  3. 인화점이 낮은 연료는 대체로 착화온도가 낮다.
  4. 물과 혼합하기 쉬운 가연성 액체는 물과의 혼합에 의해 증기압이 높아져 인화점이 낮아진다.
(정답률: 60%)
  • 위험성을 나타내는 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은 "착화온도와 위험성은 반비례한다."입니다. 착화온도는 물질이 불타기 시작하는 온도를 의미하며, 이는 물질의 화학적 성질과 관련이 있습니다. 따라서 착화온도가 낮을수록 물질의 인화 위험성이 높아지며, 위험성과는 반비례하지 않습니다.

    물과 혼합하기 쉬운 가연성 액체는 물과의 혼합에 의해 증기압이 높아져 인화점이 낮아진다는 것은 옳은 설명입니다. 이는 물과 혼합되면서 물 분자와 상호작용하면서 증기압이 높아지기 때문입니다. 따라서 물과 혼합하기 쉬운 가연성 액체는 물과의 혼합에 대해 주의해야 하며, 안전한 보관 방법을 찾아야 합니다.
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15. 보일러의 열효율[η] 계산식으로 옳은 것은? (단, hs:발생증기, hw:급수의 엔탈피, Ga:발생증기량, Gf:연료소비량,Hl:저위발열량이다.)

(정답률: 63%)
  • 정답은 ""이다. 보일러의 열효율은 발생한 증기의 엔탈피와 급수의 엔탈피 차이, 그리고 연료소비량과 저위발열량의 곱으로 계산된다. 따라서, 보일러의 열효율 계산식은 다음과 같다.

    η = (hs - hw) / (Gf x Hl)

    즉, 보일러의 열효율은 발생한 증기와 급수의 엔탈피 차이가 클수록, 연료소비량이 적을수록, 저위발열량이 클수록 높아진다. 이는 보일러의 효율적인 운영을 위해 중요한 요소들이다.
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16. 질량 기준으로 C 85%, H 12%, S 3%의 조성으로 되어 있는 증유를 공기비 1.1로 연소시킬 때 건연소가스양은 약 몇 Nm3/kg인가?

  1. 9.7
  2. 10.5
  3. 11.3
  4. 12.1
(정답률: 35%)
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17. 공기와 연료의 혼합기체의 표시에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 공기비는 연공비의 역수와 같다.
  2. 연공비(fuel air ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 공기와 연료의 질량비로 정의된다.
  3. 공연비(air fual ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 연료와 공기의 질량비로 정의된다.
  4. 당량비(equivalence ratio)는 실제연공비와 이론연공비의 비로 정의된다.
(정답률: 71%)
  • 당량비(equivalence ratio)는 연료와 공기의 혼합비를 이론적으로 필요한 혼합비로 나눈 비율로 정의된다. 이론적으로 필요한 혼합비는 연료가 완전 연소되기 위해 필요한 공기의 양을 의미한다. 따라서 당량비는 실제 연공비와 이론 연공비의 비율로 나타내어지며, 이 값이 1에 가까울수록 연료와 공기의 혼합비가 이론적으로 필요한 혼합비에 가까워지므로 연소 효율이 높아진다. 이에 반해, 공기비는 연료와 공기의 질량비를 의미하며, 연공비는 가연 혼합기 중의 공기와 연료의 질량비를 의미한다. 공연비는 가연 혼합기 중의 연료와 공기의 질량비를 의미한다.
  • ※ 공기와 연료의 혼합비 표시 방법
    ① 공기비는 당량비(등가비)의 역수와 같다(m=1/φ)
    ② 연공비는 연료와 공기의 질량비로 정의한다(FAR=연료의질량/공기의 질량)
    ③ 공연비는 공기와 연료의 질량비로 정의한다(AFR=공기의질량/연료의 질량)
    ④ 당량비(φ)=실제반응연공비/이론반응연공비=(실제반응 연료량/실제반응 공기량)/(이론반응연료량/이론반응연료량)
    =이론공기량*실제연료량/실제공기량*이론연료량
    여기서, 연료가 일정할때 당량비φ=이론공기량/실제공기량=1/m(즉, 1/공기비)

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18. 석탄에 함유되어 있는 성분 중 ㉠수분, ㉡휘발분, ㉢황분이 연소에 미치는 영향으로 가장 적합하게 각각 나열한 것은?

  1. ㉠발열량 감소 ㉡연소 시 긴 불꽃 생성 ㉢연소기관의 부식
  2. ㉠매연발생 ㉡대기오염 감소 ㉢착화 및 연소방해
  3. ㉠연소방해 ㉡발열량 감소 ㉢매연발생
  4. ㉠매연발생 ㉡발열량 감소 ㉢점화방해
(정답률: 73%)
  • 석탄은 수분, 휘발분, 황분 등의 성분이 함유되어 있습니다. 이 중에서 연소에 미치는 영향으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

    ㉠ 수분은 연소 시 발열량을 감소시키는 요인입니다. 수분이 많은 석탄은 연소 시 발열량이 낮아지기 때문에 연소 효율이 떨어지게 됩니다.

    ㉡ 휘발분은 연소 시 긴 불꽃을 생성하는 요인입니다. 휘발분이 많은 석탄은 연소 시 불꽃이 길게 유지되기 때문에 연소 과정에서 산화가 더 많이 일어나게 됩니다.

    ㉢ 황분은 연소기관의 부식을 일으키는 요인입니다. 황분이 많은 석탄을 연소시키면 연소기관에 부식이 일어나게 되어 연소기관의 수명을 단축시키게 됩니다.

    따라서, 석탄에 함유되어 있는 성분 중 연소에 가장 적합한 순서는 "㉡휘발분, ㉠발열량 감소, ㉢연소기관의 부식"입니다.
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19. 배기가스와 외기의 평균온도가 220℃와 25℃이고, 0℃, 1기압에서 배기가스와 대기의 밀도는 각각 0.770kg/m3와 1.186kg/m3일 때 연돌의 높이는 약 몇 m인가? (단, 연돌의 통풍력 Z=52.85mmH2O이다.)

  1. 60
  2. 80
  3. 100
  4. 120
(정답률: 48%)
  • 이론통풍력 Z(mmH2O)=273 X H(m) X (ra/(273+ta)-rg/(273+tg))
    비중량 r=ρ.g
    52.85mmH2O=273*h*(1.186/273+25-0.770/273+220)
    연돌의 높이(h)=80.06m≒80m
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20. 그림은 어떤 로의 열정산도이다. 발열량이 2,000kcal/Nm3인 연료를 이 가열로에서 연소시켰을 때 강재가 함유하는 열량은 약 몇 Kcal/Nm3인가?

  1. 259.75
  2. 592.25
  3. 867.43
  4. 925.57
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 열전달의 기본 원리를 이해하고, 연소 열량과 열량 전달 효율을 계산하는 능력이 필요합니다.

    먼저, 연료의 발열량이 2,000kcal/Nm3이므로, 1 Nm3의 연료가 연소될 때 2,000kcal의 열이 발생합니다.

    다음으로, 그림에서 보이는 가열로는 강재를 가열하기 위한 열교환기 역할을 합니다. 따라서, 연료가 연소되어 발생한 열이 가열로를 통해 강재로 전달되는데, 이때 열전달 효율이 고려되어야 합니다.

    열전달 효율은 열전달이 일어난 실제 열량과 이론적으로 전달 가능한 최대 열량(즉, 연료의 발열량)의 비율로 계산됩니다. 이 문제에서는 열전달 효율이 0.463이라고 주어졌으므로, 강재가 함유하는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1 Nm3의 연료가 연소될 때 발생하는 열량 = 2,000kcal

    이론적으로 전달 가능한 최대 열량 = 2,000kcal × 0.463 = 926.0kcal

    따라서, 강재가 함유하는 열량은 약 925.57kcal/Nm3이 됩니다.

    정답은 "925.57"입니다.
  • 42.7:92.7=X:2000
    강재가 함유하는 열량(X)=42.7*2000/92.7=925.57Kcal/Nm3
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2과목: 열역학

21. 물체의 온도 변화 없이 상(phase, 相) 변화를 일으키는 데 필요한 열량은?

  1. 비열
  2. 점화열
  3. 잠열
  4. 반응열
(정답률: 73%)
  • 잠열은 물체의 온도 변화 없이 상 변화를 일으키는 데 필요한 열량을 말합니다. 상 변화란 고체, 액체, 기체 등 물질의 상태가 변하는 것을 의미합니다. 이때 물질은 일정한 온도에서 상태 변화를 일으키는데, 이때 필요한 열량을 잠열이라고 합니다.

    예를 들어, 물이 얼어서 얼음이 되는 경우를 생각해보면, 물의 온도가 0도에서 얼음이 되는 순간까지 온도는 변하지 않습니다. 이때 필요한 열량이 바로 잠열입니다. 즉, 물의 온도가 0도에서 얼음이 되기 위해서는 일정한 양의 열량이 필요하며, 이를 잠열이라고 합니다.

    반면, 비열은 물질의 온도 변화에 따라 필요한 열량을 말합니다. 예를 들어, 물의 온도를 10도에서 20도로 올리기 위해서는 일정한 양의 열량이 필요하며, 이를 비열이라고 합니다.

    점화열은 물질이 연소할 때 방출되는 열량을 말하며, 반응열은 화학 반응이 일어날 때 방출되는 열량을 말합니다. 이와 달리 잠열은 물질의 상태 변화에 따라 필요한 열량을 말하므로, 상태 변화와 관련된 열량을 계산할 때는 잠열을 사용합니다.
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22. 열역학 2법칙과 관련하여 가역 또는 비가역 사이클 과정 중 항상 성립하는 것은? (단, Q는 시스템에 출입하는 열량이고, T는 절대온도이다.)

(정답률: 55%)
  • 열역학 2법칙은 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르는 경향이 있으며, 이러한 열의 흐름은 가역적인 경우에만 최대화될 수 있다는 것을 말합니다. 따라서 가역 사이클 과정에서는 열의 흐름이 최대화되어 열효율이 최대가 됩니다. 반면, 비가역 사이클 과정에서는 열의 흐름이 최대화되지 않으므로 열효율이 가역 사이클 과정보다 낮아집니다. 이에 따라, 가역 사이클 과정에서는 열효율이 항상 최대가 되며, 이는 ""가 정답입니다.
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23. 어느 밀폐계와 주위 사이에 열의 출입이 있다. 이것으로 인한 계와 주위의 엔트로피의 변화량을 각각 △S1, △S2로 하면 엔트로피 증가의 원리를 나타내는 식으로 옳은 것은?

  1. △S1＞0
  2. △S2＞0
  3. △S1+△S2＞0
  4. △S1-△S2＞0
(정답률: 71%)
  • 열의 출입으로 인해 밀폐계와 주위의 엔트로피는 모두 증가하게 됩니다. 이는 열의 이동이 일어나면서 밀폐계 내부의 입자들이 무질서하게 움직이게 되고, 이로 인해 엔트로피가 증가합니다. 마찬가지로 주위 역시 열을 받아들이면서 입자들이 무질서하게 움직이게 되고, 엔트로피가 증가합니다. 따라서, 밀폐계와 주위의 엔트로피 증가량을 각각 △S1, △S2로 표현하면, 엔트로피 증가의 원리에 따라 △S1+△S2＞0이 됩니다. 이는 열의 이동이 일어나면서 밀폐계와 주위 모두 엔트로피가 증가한다는 것을 의미합니다. 따라서, "△S1+△S2＞0"이 옳은 답입니다.
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24. 100kPa의 포화액이 펌프를 통과하여 1,000kPa까지 단열압축된다. 이 때 필요한 펌프의 단위 질량당 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 포화액의 비체적은 0.001m3/kg으로 일정하다.)

  1. 0.9
  2. 1.0
  3. 900
  4. 1,000
(정답률: 46%)
  • 포화액의 비체적이 0.001m3/kg이므로, 1kg의 포화액은 0.001m3의 부피를 차지한다. 따라서, 100kPa에서 1,000kPa까지 압축되면서 1kg의 포화액은 0.001m3에서 0.0001m3로 체적이 감소한다. 이는 10배의 압축이 일어났음을 의미한다.

    압축은 단열과정으로 가정하므로, 압축 과정에서 열이 전달되지 않는다. 따라서, 압축 과정에서 일어나는 일은 일의 보존 법칙에 따라 일의 양은 변하지 않는다.

    즉, 펌프가 1kg의 포화액을 100kPa에서 1,000kPa까지 압축시키기 위해 필요한 일의 양은 1kg의 포화액이 1,000kPa에서 100kPa까지 팽창시키는 데 필요한 일의 양과 같다.

    포화액의 비체적이 0.001m3/kg이므로, 1kg의 포화액이 1,000kPa에서 100kPa까지 팽창시키는 데 필요한 일의 양은 다음과 같다.

    W = PΔV = 1000kPa × 0.001m3 = 1000J

    따라서, 펌프가 1kg의 포화액을 100kPa에서 1,000kPa까지 압축시키기 위해 필요한 일의 양은 1,000J이다.
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25. 다음 중 랭킨 사이클의 과정을 옳게 나타낸 것은?

  1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정압냉각
  2. 단열압축→정압가열→단열팽창→정적냉각
  3. 단열압축→정압가열→단열팽창→정압냉각
  4. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적냉각
(정답률: 62%)
  • 랭킨 사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 기체를 일정한 과정을 거쳐 압축하고 가열한 후 팽창시켜 냉각하는 과정을 반복하여 열을 추출하는 열기관이다. 따라서 랭킨 사이클의 과정은 "단열압축→정압가열→단열팽창→정압냉각"이다.

    먼저, 기체를 단열압축하는 과정에서는 기체의 온도와 압력이 동시에 상승하게 된다. 이후, 정압가열 과정에서는 압력을 일정하게 유지하면서 기체를 가열시킨다. 이 때, 기체의 온도와 부피가 동시에 증가하게 된다.

    다음으로, 기체를 단열팽창하는 과정에서는 기체의 온도와 압력이 동시에 하락하게 된다. 마지막으로, 정압냉각 과정에서는 압력을 일정하게 유지하면서 기체를 냉각시킨다. 이 때, 기체의 온도와 부피가 동시에 감소하게 된다.

    이러한 과정을 반복하면서 열기관에서는 열이 추출되어 일정한 움직임을 유지하는 기계나 발전기 등에 이용될 수 있다.
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26. 냉동사이클에서 냉매의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 임계온도가 높을 것
  2. 증발열이 클 것
  3. 인화 및 폭발의 위험성이 낮을 것
  4. 저온, 저압에서 응축이 잘 되지 않을 것
(정답률: 66%)
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27. 어떤 열기관이 역카르노 사이클로 운전하는 열펌프와 냉동기로 작동될 수 있다. 동일한 고온열원과 저온열원 사이에서 작동될 때, 열펌프와 냉동기의 성능계수(COP)는 다음과 같은 관계식으로 표시될 수 있는데, ( )안에 알맞은 값은?

  1. 0
  2. 1
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 75%)
  • 열펌프와 냉동기는 역카르노 사이클로 작동하며, 이는 열기관에서 가장 효율적인 열변환 방법이다. 역카르노 사이클에서 COP는 저온열원과 고온열원의 온도 차이에 의해 결정된다. COP는 냉동기와 열펌프에서 각각 다르게 계산되며, 냉동기의 COP는 열펌프의 COP보다 작다. 따라서, 냉동기의 COP가 1일 때, 열펌프의 COP는 1보다 커야 한다. 따라서, 정답은 "1"이다.
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28. -50℃인 탄산가스가 있다. 이 가스가 정압과정으로 0℃가 되었을 때 변경 후의 체적은 변경 전의 체적 대비 약 몇 배가 되는가? (단, 탄산가스는 이상기체로 간주한다.)

  1. 1.094배
  2. 1.224배
  3. 1.375배
  4. 1.512배
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다. 이상기체 상태방정식은 PV=nRT로 표현되며, 여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다. 이 문제에서는 탄산가스의 상태가 변화하므로, P와 T는 변하지 않고 V만 변하게 된다.

    먼저, 초기 상태에서의 PV=nRT를 이용하여 초기 체적 V1를 구해보자. 여기서 n과 R은 일정하므로, V1은 P1와 T1에 비례한다. 따라서, V1 = (P1/T1) * nR이 된다.

    다음으로, 최종 상태에서의 PV=nRT를 이용하여 최종 체적 V2를 구해보자. 여기서도 n과 R은 일정하므로, V2는 P2와 T2에 비례한다. 따라서, V2 = (P2/T2) * nR이 된다.

    이제, 체적의 변화율을 구하기 위해 V2/V1을 계산하면 된다. 이를 계산하면, V2/V1 = (P2/T2) / (P1/T1)가 된다. 여기서, P1과 P2는 같은 가스이므로 상쇄되어 없어지고, T1과 T2는 각각 -50℃와 0℃이므로, T2/T1 = (273+0)/(273-50) = 1.224가 된다.

    따라서, V2/V1 = 1.224가 되어, 변경 후의 체적은 변경 전의 체적 대비 약 1.224배가 된다.
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29. 물 1kg이 100℃의 포화액 상태로부터 동일 압력에서 100℃의 건포화증기로 증발할 때 까지 2,280kJ을 흡수하였다. 이 때 엔트로피의 증가는 약 몇 kJ/K인가?

  1. 6.1
  2. 12.3
  3. 18.4
  4. 25.6
(정답률: 41%)
  • 먼저, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = q/T

    여기서 q는 열량, T는 절대온도이다. 이 문제에서는 열량인 2,280kJ와 온도인 100℃가 주어졌으므로, 절대온도로 변환해야 한다. 절대온도는 섭씨온도에 273.15를 더한 값이다. 따라서 100℃는 373.15K이다.

    따라서,

    ΔS = 2,280,000 J / 373.15 K
    = 6,107 J/K

    따라서 정답은 "6.1"이다.
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30. 이상기체에서 정적비열 Cv와 정압비열 Cp와의 관계를 나타낸 것으로 옳은 것은? (단, R은 기체상수이고, k는 비열비이다.)

(정답률: 63%)
  • 이상기체에서 정적비열 Cv와 정압비열 Cp와의 관계는 다음과 같다.

    Cp - Cv = R

    즉, 정압비열과 정적비열의 차이는 기체상수 R과 같다는 것이다. 이는 기체의 열팽창과 관련된 것으로, 기체가 일정한 압력에서 팽창할 때 일어나는 열의 양을 나타내는 것이다. 따라서, 이상기체에서 정적비열과 정압비열의 차이는 기체의 열팽창과 관련이 있으며, 이는 기체의 열역학적 특성을 나타내는 중요한 지표 중 하나이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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31. 랭킹사이클의 열효율 증대 방안으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 복수기의 압력을 낮춘다.
  2. 과열 증기의 온도를 높인다.
  3. 보일러의 압력을 상승시킨다.
  4. 응축기의 온도를 높인다.
(정답률: 50%)
  • 랭킹사이클은 열효율을 높이기 위해 여러 가지 방법을 사용할 수 있습니다. 그 중에서도 응축기의 온도를 높이는 것이 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 응축기는 증기를 액체로 변환시키는 역할을 합니다. 이때 응축기의 온도가 높을수록 증기가 빠르게 액체로 변환되어 열을 방출하게 됩니다. 따라서 응축기의 온도를 높이면 열효율이 증가하게 됩니다. 반면에 복수기의 압력을 낮추는 것은 열효율을 높이는 방법 중 하나이지만, 응축기의 온도를 높이는 것보다 효과가 적습니다. 과열 증기의 온도를 높이는 것도 열효율을 높이는 방법 중 하나이지만, 과열 증기를 만들기 위해서는 보일러의 압력을 상승시켜야 하기 때문에 보일러의 부담이 커지고, 또한 과열 증기를 다루는 것이 어려워지는 등의 문제가 있습니다. 따라서 응축기의 온도를 높이는 것이 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.
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32. 압력이 1.2MPa이고 건도가 0.65인 습증기 10m3의 질량은 약 몇 kg인가? (단, 1.2MPa에서 포화액과 포화증기의 비체적은 각각 0.0011373m3/kg, 0.1662m3/kg이다.)

  1. 87.83
  2. 92.23
  3. 95.11
  4. 99.45
(정답률: 46%)
  • 밀도(ρ)=m/V(질량/체적)=1/υ(1/비체적)
    습증기의 질량 m=V*/υ=10m3/0.0011373m3/kg+6.5(0.1662m3/kg-0.0011373m3/kg)=92.23kg
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33. 비열비가 1.41인 이상기체가 1MPa, 500L에서 가역단열과정으로 120kPa로 변할 때 이 과정에서 한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 561
  2. 625
  3. 715
  4. 825
(정답률: 25%)
  • 한일=1/k-1(p1v1-p2v2)
    =p1v1/k-1(1-P2V2/P1V1)
    =p1v1/k-1(1-P2/P1* V2/V1)
    =p1v1/k-1(1-P2/P1* P1/P2^1/K)
    =1000*0.5/1.4-1(1-(120/1000)* (1000/120^1/1.4) )=567.94KJ
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34. 40m3의 실내에 있는 공기의 질량은 약 몇 kg인가? (단, 공기의 압력은 100kPa, 온도는 27℃이며, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 93
  2. 46
  3. 10
  4. 2
(정답률: 58%)
  • 공기의 질량은 밀도와 부피의 곱으로 구할 수 있다. 따라서 우선 공기의 밀도를 구해야 한다. 이를 위해서는 이상기체법칙을 이용하여 상태방정식을 세워야 한다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이를 밀도로 변환하면 다음과 같다.

    P = ρRT

    여기서 ρ는 밀도를 나타낸다.

    따라서 밀도를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    ρ = P / (RT)

    주어진 조건에서 P = 100kPa, T = 300K, R = 0.287kJ/(kgㆍK) 이므로

    ρ = 100000 / (0.287 × 300) = 1172.51 kg/m³

    따라서 40m³의 공기의 질량은

    40 × 1172.51 = 46,900.4 kg

    즉, 약 46kg이 된다. 따라서 정답은 "46"이다.
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35. 냉동용량이 6RT(냉동톤)인 냉동기의 성능계수가 2.4이다. 이 냉동기를 작동하는 데 필요한 동력은 약 몇 kW인가? (단, 1RT(냉동톤)은 3.86kW이다.)

  1. 3.33
  2. 5.74
  3. 9.65
  4. 18.42
(정답률: 58%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동량(Q)을 공급받은 전력(W)으로 나눈 값이다. COP = Q/W. 따라서, 냉동량(Q)은 COP × 공급받은 전력(W)로 구할 수 있다. 냉동용량이 6RT이므로, 냉동량(Q)은 6 × 3.86kW = 23.16kW이다. 성능계수가 2.4이므로, 공급받은 전력(W)은 Q/COP = 23.16kW/2.4 = 9.65kW이다. 따라서, 이 냉동기를 작동하는 데 필요한 동력은 약 9.65kW이다. 따라서, 정답은 "9.65"이다.
  • 냉동기의 성능계수 COP=Q2(냉동용량)/W(소요동력)
    2.4=6RT/W=(6RT*3.86kW/1RT)/W(소요동력)
    W(소요동력)=9.65kW
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36. 자동차 타이어의 초기 온도와 압력은 각각 15℃, 150kPa이었다. 이 타이어에 공기를 주입하여 타이어 안의 온도가 30℃가 되었다고 하면 타이어의 압력은 약 몇 kPa인가? (단, 타이어 내의 부피는 0.1m3이고, 부피변화는 없다고 가정한다.)

  1. 158
  2. 177
  3. 211
  4. 233
(정답률: 47%)
  • 가열 공식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다. 타이어 내의 공기의 양은 변하지 않으므로 n은 일정하다. 따라서, P1V1/T1 = P2V2/T2의 식을 이용하여 계산할 수 있다. 여기서 P1은 초기 압력, V1은 초기 부피, T1은 초기 온도, P2는 최종 압력, V2는 초기 부피와 동일하게 0.1m^3, T2는 최종 온도이다. 따라서, P2 = (P1 x T2 x V1) / (T1 x V2) = (150 x 303 x 0.1) / (288 x 0.1) = 158 kPa (소수점 이하 반올림) 이므로 정답은 "158"이다.
  • P1V1/T1 = P2V2/T2
    P1/T1=P2/T2
    P2=P1*T2/T1
    =150*((273+30)/(273+15)
    =157.8125
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37. 노즐에서 가역단열 팽창에서 분출하는 이상기체가 있다고 할 때 노즐 출구에서의 유속에 대한 관계식으로 옳은 것은? (단, 노즐입구에서의 유속은 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정하고, 노즐 입구의 단위질량당 엔탈피는 hi, 노즐 출구의 단위질량당 엔탈피는 ho이다.)

(정답률: 59%)
  • 가역단열 팽창에서는 엔트로피가 증가하고, 이상기체의 엔트로피 변화는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(To/Ti) - R ln(Po/Pi)

    여기서 Cp는 열용량, T는 온도, P는 압력, R은 기체상수이다. 이상기체의 경우 Cp와 R은 상수이므로, ΔS는 T와 P의 함수이다. 따라서, 노즐 출구에서의 유속과 입구에서의 유속은 다음과 같은 관계식으로 표현할 수 있다.

    vo/vi = (Pi/Po)^(1/2) * (To/Ti)^((γ-1)/2γ)

    여기서 γ는 이상기체의 비열비이다. 따라서, 노즐 출구에서의 유속은 입구에서의 유속보다 크다. 이는 가역단열 팽창에서 엔트로피 증가로 인해 열이 일부 분해되어 유속이 증가하기 때문이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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38. 디젤 사이클에서 압축비는 16, 기체의 비열비는 1.4, 체절비(또는 분사 단절비)는 2.5라고 할 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가?

  1. 59%
  2. 62%
  3. 65%
  4. 68%
(정답률: 39%)
  • 디젤 사이클에서의 효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    효율 = 1 - (1/압축비)^(체절비-1) * (1/기체의 비열비)

    여기서 압축비는 16, 기체의 비열비는 1.4, 체절비는 2.5이므로,

    효율 = 1 - (1/16)^(2.5-1) * (1/1.4) = 0.59 = 59%

    따라서 정답은 "59%"입니다.

    이유는 디젤 사이클에서의 효율 공식을 이용하여 계산하였기 때문입니다. 압축비, 기체의 비열비, 체절비 등의 값을 알고 있으면 간단하게 효율을 계산할 수 있습니다.
  • 디젤사이클의 효율(η)=1-(1/ε)^(κ-1) x σ^κ-1/κ(σ-1))
    =1-(1/16)^(1.4-1) x ((2.5^1.4-1)/1.4(2.5-1))=0.59=59%
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39. 다음 중 가스터빈의 사이클로 가장 많이 사용되는 사이클은?

  1. 오토 사이클
  2. 디젤 사이클
  3. 랭킨 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 60%)
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40. 다음 중 용량성 상태량(extensive property)에 해당하는 것은?

  1. 엔탈피
  2. 비체적
  3. 압력
  4. 절대온도
(정답률: 57%)
  • 엔탈피는 용량성 상태량(extensive property)에 해당합니다. 용량성 상태량은 물질의 양에 비례하여 변화하는 물리량으로, 엔탈피는 물질의 양에 따라 변화합니다. 엔탈피는 열역학에서 에너지의 전달과 관련된 중요한 물리량으로, 열과 일의 형태로 전달되는 에너지의 총량을 나타냅니다. 따라서 엔탈피는 물질의 양에 따라 변화하므로 용량성 상태량에 해당합니다. 비체적(volume)은 물질의 양과는 관계없이 일정한 값으로 유지되는 상태량이며, 압력(pressure)과 절대온도(absolute temperature)도 비체적과 마찬가지로 물질의 양과는 무관한 상태량입니다.
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3과목: 계측방법

41. 단요소식 수위제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용되는 방식이다.
  2. 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  3. 부하변동에 의한 수위변화 폭이 대단히 적다.
  4. 수위조절기의 제어동작은 PID동작이다.
(정답률: 63%)
  • 단요소식 수위제어는 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용되는 방식 중 하나입니다. 이 방식은 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식으로, 수위조절기의 제어동작은 PID동작입니다. 이 방식은 부하변동에 의한 수위변화 폭이 대단히 적어서 안정적인 제어가 가능합니다. 보일러의 수위를 정확하게 검출하여 급수량을 조절하기 때문에 보일러의 안전성과 효율성을 높일 수 있습니다. 또한, 이 방식은 간단하고 경제적인 구성으로 제어가 가능하여 보일러의 운전 및 유지보수에 용이합니다. 따라서, 단요소식 수위제어는 보일러 운전에 필수적인 기술 중 하나입니다.
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42. 다음 중 액면 측정방법이 아닌 것은?

  1. 액압측정식
  2. 정전용량식
  3. 박막식
  4. 부자식
(정답률: 51%)
  • 액면 측정 방법은 주로 전자 부품의 용량을 측정하는 방법으로, 액압측정식, 정전용량식, 부자식은 모두 액면 측정 방법 중 하나입니다. 그러나 박막식은 액면 측정 방법이 아닙니다. 박막식은 전자 부품의 저항을 측정하는 방법으로, 박막 저항기를 사용하여 박막의 두께와 저항 값을 측정합니다. 따라서, 박막식은 액면 측정 방법이 아니며, 액면 측정 방법과는 다른 원리를 가지고 있습니다.
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43. 유로에 고정된 교축기고를 두어 그 전후의 압력차를 측정하여 유량을 구하는 유량계의 형식이 아닌 것은?

  1. 벤투리미터
  2. 플로우 노즐
  3. 로터미터
  4. 오리피스
(정답률: 73%)
  • 유량계는 유체의 유속을 측정하여 유량을 구하는 기기로, 다양한 형식이 존재합니다. 그 중에서도 유로에 고정된 교축기고를 두어 그 전후의 압력차를 측정하여 유량을 구하는 방식은 벤투리미터, 플로우 노즐, 오리피스 등이 있습니다.

    하지만 로터미터는 이와는 다른 원리로 작동합니다. 로터미터는 유체가 흐르는 파이프 안에 회전하는 로터를 놓고, 로터의 회전 속도와 유체의 유속을 비례시켜 유량을 측정하는 방식입니다. 로터미터는 유체의 유속이 일정할 때 가장 정확한 측정이 가능하며, 비교적 저렴한 가격으로 구매할 수 있어 널리 사용되고 있습니다.

    따라서, 유로에 고정된 교축기고를 두어 그 전후의 압력차를 측정하여 유량을 구하는 유량계의 형식이 아닌 것은 로터미터입니다.
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44. 오차와 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 흩어짐이 큰 측정을 정밀하다고 한다.
  2. 오차가 적은 계량기는 정확도가 높다.
  3. 계측기가 가지고 있는 고유의 오차를 기차라고 한다.
  4. 눈금을 읽을 때 시선의 방향에 따른 오차를 시차라고 한다.
(정답률: 75%)
  • "흩어짐이 큰 측정을 정밀하다고 한다."는 틀린 설명입니다. 정밀한 측정은 흩어짐이 작은 것을 말하며, 이는 오차가 적은 것과도 관련이 있습니다. 오차가 적은 계량기는 정확도가 높다는 것은 맞습니다. 계측기가 가지고 있는 고유의 오차를 기차라고 하는 것도 맞습니다. 눈금을 읽을 때 시선의 방향에 따른 오차를 시차라고 하는 것도 맞습니다.
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45. 측정하고자 하는 액면을 직접 자로 측정, 자의 눈금을 읽음으로서 액면을 측정하는 방법의 액면계는?

  1. 검척식 액면계
  2. 기포식 액면계
  3. 직관식 액면계
  4. 플로트식 액면계
(정답률: 68%)
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46. Thermister(서미스터)의 특징이 아닌 것은?

  1. 소형이며 응답이 빠르다.
  2. 온도계수가 금속에 비하여 매우 작다.
  3. 흡습 등에 의하여 열화되기 쉽다.
  4. 전기저항체 온도계이다.
(정답률: 58%)
  • Thermister(서미스터)는 전기저항체 온도계로, 온도에 따라 전기저항값이 변화하는 특징을 가지고 있습니다. 이러한 특징으로 인해 소형이며 응답이 빠르다는 장점이 있습니다. 또한, 흡습 등에 의하여 열화되기 쉽다는 단점이 있습니다. 그러나 온도계수가 금속에 비하여 매우 작다는 특징은 온도에 따른 전기저항값의 변화가 금속에 비해 미미하다는 것을 의미합니다. 이는 온도에 민감한 측정이 필요한 경우에는 적합하지 않을 수 있습니다.
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47. 전자유량계로 유량을 측정하기 위해서 직접 계측하는 것은?

  1. 유체에 생기는 과전류에 의한 온도 상승
  2. 유체에 생기는 압력 상승
  3. 유체 내에 생기는 와류
  4. 유체에 생기는 기전력
(정답률: 68%)
  • 전자유량계는 유체의 흐름을 측정하기 위한 기기로, 유체가 흐를 때 전기적인 신호를 생성하여 유량을 측정합니다. 이때 유체에 생기는 기전력이 측정 원리의 핵심입니다. 유체가 전기적으로 중성인 경우, 유체 내부의 입자들은 서로 상쇄되어 전기적인 신호를 생성하지 않습니다. 그러나 유체가 전기적으로 양성 또는 음성인 경우, 입자들은 서로 밀어내며 전기적인 신호를 생성합니다. 이때 생성된 전기적인 신호는 유체의 흐름과 비례하므로, 이를 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다. 따라서 전자유량계로 유량을 측정하기 위해서는 유체에 생기는 기전력을 측정해야 합니다. 다른 보기들은 유체의 흐름과는 관련이 있지만, 직접적으로 유량을 측정하는 데에는 적합하지 않습니다.
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48. 고온물체로부터 방사되는 특정파장을 온도계 속으로 통과시켜 온도계 내의 전구 필라멘트의 휘도를 육안으로 직접 비교하여 온도를 측정하는 것은?

  1. 열전온도계
  2. 광고온계
  3. 색온도계
  4. 방사온도계
(정답률: 62%)
  • 광고온계는 고온물체로부터 방사되는 특정파장을 이용하여 온도를 측정하는 기기입니다. 이 기기는 온도계 속으로 통과시킨 특정파장의 휘도를 전구 필라멘트의 휘도와 비교하여 온도를 측정합니다. 이러한 방식으로 측정된 온도는 매우 정확하며, 높은 온도에서도 측정이 가능합니다. 또한, 광고온계는 측정 대상의 온도에 따라 적절한 파장을 선택하여 측정할 수 있기 때문에 다양한 온도 범위에서 사용할 수 있습니다. 따라서, 광고온계는 고온물체의 온도 측정에 매우 유용한 기기로 사용되고 있습니다.
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49. 조절계의 제어작동 중 제어편차에 비례한 제어동작은 잔류편차(offset)가 생가는 결점이 있는데, 이 잔류편차를 없애기 위한 제어동작은?

  1. 비례동작
  2. 미분동작
  3. 2위치동작
  4. 적분동작
(정답률: 61%)
  • 조절계의 제어작동 중 제어편차에 비례한 제어동작은 잔류편차(offset)가 생기는 결점이 있습니다. 이는 제어편차가 0이 되어도 제어기가 계속해서 제어를 시도하기 때문입니다. 이러한 잔류편차를 없애기 위해서는 제어기가 제어편차를 적분하는 적분동작이 필요합니다. 적분동작은 제어편차를 시간에 대해 적분하여 누적된 제어편차를 계산하고, 이를 이용하여 제어기의 출력을 조절합니다. 이렇게 함으로써 제어편차가 0이 되면 제어기의 출력도 0이 되어 잔류편차를 없앨 수 있습니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "적분동작"입니다.
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50. 다이어프램식 압력계의 압력증가 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 다이어프램에 가해진 압력에 의해 격막이 팽창한다.
  2. 링크가 아래 방향으로 회전한다.
  3. 섹터기어가 시계방향으로 회전한다.
  4. 피니언은 시계방향으로 회전한다.
(정답률: 59%)
  • 다이어프램식 압력계는 다이어프램에 가해진 압력에 의해 격막이 팽창하면서 압력을 측정하는 원리로 작동합니다. 이때, 격막의 팽창으로 인해 링크가 아래 방향으로 회전하고, 이에 따라 섹터기어가 시계방향으로 회전합니다. 이 회전운동이 피니언과 맞물려서 피니언도 시계방향으로 회전하게 되는 것입니다. 따라서, "피니언은 시계방향으로 회전한다."는 옳은 설명입니다.
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51. 다음 중 직접식 액위계에 해당하는 것은?

  1. 정전용량식
  2. 초음파식
  3. 플로트식
  4. 방사선식
(정답률: 74%)
  • 플로트식 액위계는 액체의 밀도 차이를 이용하여 액면 위에 떠 있는 플로트의 위치 변화를 측정하여 액체의 높이를 측정하는 방식의 액위계입니다. 플로트는 액체의 밀도보다 작아서 액면 위에 떠 있으며, 액체의 높이가 변하면 플로트도 함께 움직입니다. 이때 플로트의 위치 변화를 센서가 감지하여 액체의 높이를 측정합니다. 이 방식은 간단하고 정확하며, 액체의 종류나 상태에 관계없이 적용할 수 있어서 널리 사용됩니다. 또한, 액체의 높이뿐만 아니라 액체의 밀도나 온도 등도 측정할 수 있어서 다양한 분야에서 활용됩니다. 따라서, 플로트식 액위계가 직접식 액위계에 해당합니다.
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52. 램, 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성되어 있으며 다른 압력계의 기준기로 사용되는 것은?

  1. 환상스프링식 압력계
  2. 부르동관식 압력계
  3. 액주형 압력계
  4. 분동식 압력계
(정답률: 61%)
  • 분동식 압력계는 램, 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성되어 있으며, 다른 압력계의 기준기로 사용되는 이유는 정확한 측정이 가능하기 때문입니다. 분동식 압력계는 압력을 측정하는데 사용되며, 램과 실린더로 이루어진 구조로 인해 정확한 측정이 가능합니다. 또한, 분동식 압력계는 압력 변화에 따라 램이 움직이면서 실린더 내의 기름이 이동하게 되는데, 이를 통해 압력을 정확하게 측정할 수 있습니다. 따라서, 분동식 압력계는 정확한 측정이 필요한 다른 압력계의 기준기로 사용되는 것입니다.
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53. 2개의 제어계를 조합하여 1차 제어장치의 제어량을 측정하여 제어명령을 발하고 2차 제어장치의 목표치로 설정하는 제어방법은?

  1. on-off 제어
  2. cascade 제어
  3. program 제어
  4. 수동제어
(정답률: 74%)
  • Cascade 제어는 2개의 제어계를 조합하여 제어량을 측정하고 제어명령을 발하며, 이를 통해 2차 제어장치의 목표치로 설정하는 제어방법이다. 이 방법은 1차 제어장치와 2차 제어장치를 연결하여 제어의 정확도와 안정성을 높이는 장점이 있다.

    예를 들어, 공장에서 생산되는 제품의 온도를 제어해야 할 경우, 1차 제어장치에서는 온도를 측정하고, 2차 제어장치에서는 목표 온도를 설정한다. 이때, 1차 제어장치에서 측정한 온도를 바탕으로 2차 제어장치에서 목표 온도를 조절하면서 제어를 수행하는 것이 Cascade 제어 방법이다.

    따라서, Cascade 제어는 제어의 정확도와 안정성을 높이는 장점이 있어서, 공장 등에서 많이 사용되는 제어 방법 중 하나이다.
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54. 다음 중 사용온도 범위가 넓어 저항온도계의 저항체로서 가장 우수한 재질은?

  1. 백금
  2. 니켈
  3. 동
  4. 철
(정답률: 75%)
  • 저항체로 사용되는 재질은 온도에 따라 저항값이 변화하므로, 사용온도 범위가 넓을수록 정확한 측정이 가능합니다. 이에 따라 백금은 저항온도계의 저항체로 가장 우수한 재질입니다. 백금은 고온에서도 안정적인 저항값을 유지하며, -200℃에서 1000℃까지의 온도 범위에서 사용이 가능합니다. 또한, 백금은 화학적으로 안정하며 부식에 강합니다. 이러한 특성으로 인해 백금은 고온에서의 정확한 측정이 필요한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 반면, 니켈, 동, 철은 백금에 비해 사용온도 범위가 제한적이며, 고온에서 변형이나 부식이 발생할 수 있습니다. 따라서, 저항온도계의 저항체로 사용될 때는 백금이 가장 적합한 재질입니다.
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55. 다음 중 1,000℃ 이상인 고온체의 연속측정에 가장 적합한 온도계는?

  1. 저항 온도계
  2. 방사 온도계
  3. 바이메탈식 온도계
  4. 액체압력식 온도계
(정답률: 73%)
  • 1,000℃ 이상인 고온체의 연속측정에 가장 적합한 온도계는 방사 온도계입니다. 이는 고온체의 온도를 측정할 때, 접촉 온도계로는 측정이 어렵기 때문입니다. 방사 온도계는 고온체가 방출하는 복사 에너지를 측정하여 온도를 파악하는데, 이는 접촉 온도계와 달리 측정 대상과 직접적인 접촉이 필요하지 않습니다. 또한, 방사 온도계는 빠른 측정이 가능하며, 고온체의 온도 변화를 실시간으로 파악할 수 있어 고온 환경에서의 측정에 적합합니다. 따라서, 1,000℃ 이상인 고온체의 연속측정에는 방사 온도계가 가장 적합한 온도계입니다.
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56. 응답이 빠르고 감도가 높으며, 도선저항에 의한 오차를 적게 할 수 있으나, 재현성이 없고 흡습 등으로 열화되기 쉬운 특징을 가진 온도계는?

  1. 광고온계
  2. 열전대 온도계
  3. 서미스터 저항체 온도계
  4. 금속 측온 저항체 온도계
(정답률: 66%)
  • 서미스터 저항체 온도계는 응답이 빠르고 감도가 높아서 빠른 측정이 가능하며, 도선저항에 의한 오차를 적게 할 수 있어 정확도가 높습니다. 또한, 온도 범위가 넓어서 다양한 온도 측정이 가능합니다. 하지만, 재현성이 없어서 같은 온도에서도 측정값이 다를 수 있으며, 흡습 등으로 인해 열화되기 쉬운 단점이 있습니다. 따라서, 서미스터 저항체 온도계는 정확한 측정이 필요한 곳에서 사용되며, 주로 고온 측정에 사용됩니다.
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57. 다음 열전대의 구비조건으로 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 열기전기력이 크고 온도 증가에 따라 연속적으로 상승할 것
  2. 저항온도 계수가 높을 것
  3. 열전도율이 작을 것
  4. 전기저항이 작을 것
(정답률: 37%)
  • 열전대는 열과 전기를 변환하는 장치로, 열기전기력이 크고 온도 증가에 따라 연속적으로 상승하는 특성을 가지고 있습니다. 따라서 열전대의 구비조건으로는 열기전기력이 큰 것이 중요합니다. 그리고 열전대는 온도 변화에 민감하게 반응하기 때문에, 온도 변화에 따라 전기 신호가 변화해야 합니다. 이를 위해서는 저항온도 계수가 높은 것이 중요합니다. 저항온도 계수가 높을수록 온도 변화에 따른 전기 신호의 변화가 더욱 민감하게 일어나기 때문입니다. 따라서 "저항온도 계수가 높을 것"은 열전대의 구비조건으로 가장 적절한 것입니다. 반면, 열전대는 전기와 열을 변환하는 장치이기 때문에, 열전도율이 작을수록 전기 신호의 변화가 더욱 정확하게 일어날 수 있습니다. 또한, 전기저항이 작을수록 전기 신호의 손실이 적어지기 때문에, 전기저항이 작을 것도 열전대의 구비조건으로 적절합니다.
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58. 휴대용으로 상온에서 비교적 정도가 좋은 아스만(Asman) 습도계는 다음 중 어디에 속하는가?

  1. 저항 습도계
  2. 냉각식 노점계
  3. 간이 건습구 습도계
  4. 통풍형 건습구 습도계
(정답률: 60%)
  • 아스만(Asman) 습도계는 통풍형 건습구 습도계에 속합니다. 이는 습도를 측정하기 위해 공기의 흐름을 이용하는 방식으로, 습도계 내부에 있는 건습구를 통해 공기가 흐르면서 습도를 측정합니다. 이 방식은 통풍이 잘 되는 곳에서 사용하기에 적합하며, 정확도가 높고 유지보수가 쉬운 장점이 있습니다. 또한, 건습구를 교체할 수 있어 장기간 사용이 가능하며, 이러한 이유로 가정이나 사무실 등에서 많이 사용되고 있습니다.
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59. 지름이 10cm 되는 관 속을 흐르는 유체의 유속이 16m/s이었다면 유량은 약 몇 m3/s인가?

  1. 0.125
  2. 0.525
  3. 1.605
  4. 1.725
(정답률: 56%)
  • 유량은 단위 시간당 유체가 흐르는 양을 나타내는 값으로, 유속과 단면적의 곱으로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유량 = 유속 × 단면적
    = 16m/s × (π × (0.1m/2)^2)
    = 0.125m^3/s

    여기서 π × (0.1m/2)^2는 지름이 10cm인 관의 단면적을 구하는 공식으로, 반지름이 0.05m인 원의 넓이를 구한 후 π로 곱해준 것이다. 따라서 정답은 "0.125"이다.
  • Q=Av
    =(π*0.1^2)/4 * 16
    =0.125
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60. 환상천평식(링밸런스식) 압력계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 경사관식 압력계의 일종이다.
  2. 히스테리시스 현상을 이용한 압력계이다.
  3. 압력에 따른 금속의 신축성을 이용한 것이다.
  4. 저압가스의 압력측정이나 드래프트게이지로 주로 이용된다.
(정답률: 43%)
  • 환상천평식(링밸런스식) 압력계는 압력에 따른 금속의 신축성을 이용하여 압력을 측정하는 기기입니다. 이 압력계는 경사관식 압력계의 일종으로, 히스테리시스 현상을 이용하여 압력을 측정합니다.

    하지만 이 압력계는 저압가스의 압력측정이나 드래프트게이지로 주로 이용됩니다. 이는 환상천평식 압력계가 높은 정확도를 가지고 있지만, 측정 범위가 좁기 때문입니다. 따라서 저압가스나 드래프트게이지와 같이 측정 범위가 좁은 경우에 이 압력계를 이용하여 정확한 측정을 할 수 있습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 용광로에 장입되는 물질 중 탈황 및 탈산을 위해 첨가하는 것으로 가장 적당한 것은?

  1. 철광석
  2. 망간광석
  3. 코크스
  4. 석회석
(정답률: 65%)
  • 용광로는 철을 추출하기 위한 중요한 설비로, 철광석과 코크스, 석회석 등이 장입되어 사용됩니다. 그 중에서도 망간광석은 탈황 및 탈산을 위해 첨가하는 것이 가장 적당합니다. 이는 망간광석이 탈황 및 탈산 작용을 하는데 필요한 망간을 함유하고 있기 때문입니다. 망간은 철과 함께 용광로 내에서 반응하여 철의 품질을 향상시키는 역할을 하며, 또한 산화물을 환원시켜 탈황 작용을 합니다. 따라서 망간광석은 용광로에서 철 추출 과정에서 필수적인 물질 중 하나로 사용되고 있습니다.
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62. 다음 보온재 중 최고 안전 사용온도가 가장 낮은 것은?

  1. 석면
  2. 규조토
  3. 우레탄 폼
  4. 펄라이트
(정답률: 69%)
  • 우레탄 폼은 최고 안전 사용온도가 가장 낮은 보온재입니다. 이는 우레탄 폼이 가열 시 발생하는 가스가 인체에 유해하며, 불이 나면 독성 가스를 발생시키기 때문입니다. 또한 우레탄 폼은 불이 나면 녹아서 불꽃을 일으키며, 화재 발생 시 화재 확산을 촉진시키는 역할을 합니다. 따라서 우레탄 폼은 최고 안전 사용온도가 낮은 것으로 분류되어 있습니다. 반면, 석면과 규조토는 고온에서도 안전하게 사용할 수 있으며, 펄라이트는 내화성이 뛰어나므로 고온에서도 안전하게 사용할 수 있습니다. 하지만 우레탄 폼은 안전성이 떨어지므로 사용 시에는 주의가 필요합니다.
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63. 연소실의 연도를 축조하려 할 때 유의사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 넓거나 좁은 부분의 차이를 줄인다.
  2. 가스 정체 공극을 만들지 않는다.
  3. 가능한 한 굴곡 부분을 여러 곳에 설치한다.
  4. 댐퍼로부터 연도까지의 길이를 짧게 한다.
(정답률: 77%)
  • 연소실의 연도를 축조할 때, 가능한 한 굴곡 부분을 여러 곳에 설치하는 것이 중요한 이유는 연소실 내부의 가스 흐름을 조절하기 위해서입니다. 굴곡 부분이 많으면 가스 흐름이 느려지고, 굴곡 부분이 적으면 가스 흐름이 빨라집니다. 따라서 가능한 한 굴곡 부분을 여러 곳에 설치하여 가스 흐름을 조절하면, 연소실 내부의 압력과 온도를 일정하게 유지할 수 있습니다. 이는 연소실의 안정성과 효율성을 높이는 데에 큰 도움이 됩니다. 또한, 굴곡 부분이 많으면 가스 정체 공극을 만들지 않아서 연소실 내부의 가스 흐름이 원활하게 이루어질 수 있습니다. 더불어, 댐퍼로부터 연도까지의 길이를 짧게 하면, 가스 흐름이 빠르게 이루어져서 연소실 내부의 압력과 온도를 빠르게 조절할 수 있습니다. 따라서, 가능한 한 굴곡 부분을 여러 곳에 설치하는 것이 연소실의 안정성과 효율성을 높이는 데에 가장 중요한 요소 중 하나입니다.
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64. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기에 해당되지 않는 것은?

  1. 정격용량이 0.4MW인 철금속가열로
  2. 가스사용량이 18kg/h인 소형온수보일러
  3. 최고사용압력이 0.1MPa이고, 전열면적이 5m2인 주철제보일러
  4. 최고사용압력이 0.1MPa이고, 동체의 안지름이 300mm이며, 길이가 600mm인 강철제보일러
(정답률: 34%)
  • 정격용량이 0.4MW인 철금속가열로는 에너지이용 합리화법의 검사대상기기에 해당되지 않는다. 이는 에너지이용 합리화법 시행규칙 제3조에 따라 "정격열출력이 117kW 이하이거나, 정격용량이 0.1톤 이하이며, 가열로 내부직경이 0.5m 이하인 가열로"가 검사대상에서 제외되기 때문이다. 따라서 정격용량이 0.4MW인 철금속가열로는 검사대상에서 제외되어 검사를 받을 필요가 없다.
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65. 에너지이용 합리화법에 따라 효율관리기자재의 제조업자가 광고매체를 이용하여 효율관리기자재의 광고를 하는 경우에 그 광고내용에 포함시켜야 할 사항은?

  1. 에너지 최고효율
  2. 에너지 사용량
  3. 에너지 소비효율
  4. 에너지 평균소비량
(정답률: 73%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 따라서, 효율관리기자재의 제조업자가 광고매체를 이용하여 광고를 할 때에는 에너지 소비효율을 광고내용에 포함시켜야 합니다. 이는 제품의 에너지 소비량 대비 효율적인 에너지 이용 정도를 나타내는 지표로, 소비자가 제품을 선택할 때 중요한 요소 중 하나입니다. 따라서, 제조업자는 제품의 에너지 소비효율을 명확하게 광고내용에 포함시켜 소비자에게 제품의 효율성을 알리고, 에너지 절약에 기여할 수 있도록 해야 합니다.
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66. 에너지이용 합리화법에 의해 에너지사용의 제한 또는 금지에 관한 조정ㆍ명령, 기타 필요한 조치를 위반한 자에 대한 과태료 기준은 얼마인가?

  1. 50 만원 이하
  2. 100 만원 이하
  3. 300 만원 이하
  4. 500 만원 이하
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지 사용의 효율성을 높이기 위한 법률로, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조정ㆍ명령, 기타 필요한 조치를 위반한 자에 대한 과태료 기준을 규정하고 있다. 이에 따라, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조치를 위반한 자에 대한 과태료 기준은 300 만원 이하이다. 이유는, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조치는 에너지 절약을 위한 것으로, 이를 위반하는 것은 에너지 낭비를 유발하는 것이므로 엄격한 처벌이 필요하다. 그러나, 과도한 과태료는 경제적 부담을 유발할 수 있으므로, 적절한 범위 내에서 과태료를 부과하는 것이 적절하다고 판단된다. 따라서, 에너지이용 합리화법에서는 300 만원 이하의 과태료를 부과하도록 규정하고 있다.
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67. 보온재의 열전도계수에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 보온재의 함수율이 크게 되면 열전도계수도 증가한다.
  2. 보온재의 기공률이 클수록 열전도계수는 작아진다.
  3. 보온재의 열전도계수가 작을수록 좋다.
  4. 보온재의 온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다.
(정답률: 56%)
  • 보온재의 열전도계수는 보온재의 열 전달 능력을 나타내는 지표 중 하나이다. 열전도계수는 보온재의 물성에 따라 결정되며, 보온재의 함수율이 크게 되면 열전도계수도 증가한다. 이는 보온재의 함수율이 높을수록 보온재 내부의 공기가 적어져 열이 빠르게 전달되기 때문이다. 반면에 보온재의 기공률이 클수록 열전도계수는 작아진다. 이는 보온재 내부의 공기가 많아져 열이 전달되는 경로가 막혀서 그렇다. 따라서 보온재의 열전도계수가 작을수록 좋다고 할 수 있다. 마지막으로 보온재의 온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다. 이는 보온재 내부의 분자들이 더 많이 움직이면서 열전달이 더 어려워지기 때문이다. 따라서 보온재의 열전도계수는 온도에 따라 변화하므로, 보온재를 설계할 때 이러한 특성을 고려해야 한다.
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68. 에너지이용 합리화법의 목적이 아닌 것은?

  1. 에너지의 합리적인 이용을 증진
  2. 국민경제의 건전한 발전에 이바지
  3. 지구온난화의 최소화에 이바지
  4. 신재생에너지의 기술개발에 이바지
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리화법의 목적은 에너지의 합리적인 이용을 증진하고 국민경제의 건전한 발전에 이바지하며 지구온난화의 최소화에 이바지하는 것입니다. 따라서, "신재생에너지의 기술개발에 이바지"는 목적이 아닙니다. 이는 에너지이용 합리화법의 목적 중 하나인 지구온난화의 최소화와 연관이 있을 수 있지만, 목적 자체가 아니기 때문에 정답이 될 수 없습니다. 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용과 에너지원의 다양화를 통해 에너지의 소비를 줄이고, 이를 통해 환경보호와 경제발전을 동시에 이루어내는 것을 목적으로 합니다.
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69. 에너지이용 합리화법에 따라 시공업의 기술인력 및 검사대상기기관리자에 대한 교육과 정과 교육기관의 연결로 틀린 것은?

  1. 난방시공법 제1종기술자 과정 : 1일
  2. 난방시공업 제2종기술자 과정 : 1일
  3. 소형보일러ㆍ압력용기관리자 과정 : 1일
  4. 중ㆍ대형 보일러관리자 과정 : 2일
(정답률: 71%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용을 위해 시공업의 기술인력과 검사대상기기관리자에 대한 교육을 강화하고, 정과 교육기관과의 연결을 강화하는 것을 목표로 한다. 따라서, 시공업의 기술인력과 검사대상기기관리자에 대한 교육과정을 강화하고, 정과 교육기관과의 협력을 강화하는 것이 이에 부합한다.

    하지만, 중ㆍ대형 보일러관리자 과정이 2일인 것은 다른 교육과정에 비해 교육 내용이 더욱 복잡하고 전문적이기 때문이다. 중ㆍ대형 보일러는 대규모 공장이나 건물에서 사용되는 보일러로, 안전과 에너지 효율성을 유지하기 위해서는 전문적인 기술과 지식이 필요하다. 따라서, 중ㆍ대형 보일러관리자 과정은 다른 교육과정에 비해 교육 기간이 더 길어진 것이다.
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70. 에너지 이용 합리화법에 따라 냉난방온도의 제한온도 기준 중 난방온도는 몇 ℃ 이하로 정해져 있는가?

  1. 18
  2. 20
  3. 22
  4. 26
(정답률: 61%)
  • 에너지 이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 법률로, 건물의 냉난방 시스템 설계 시 제한온도 기준을 정하고 있습니다. 이 중 난방온도의 제한온도 기준은 20℃ 이하로 정해져 있습니다. 이는 건물 내부의 온도를 일정하게 유지하면서도 에너지를 절약하기 위한 조치로, 난방 시에는 20℃ 이하로 설정하여 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 규정하고 있습니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "20"입니다.
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71. 버터플라이 밸브의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 90°회전으로 개폐가 가능하다.
  2. 유량조절이 가능하다.
  3. 완전 열림시 유체저항이 크다.
  4. 밸브몸통 내에서 밸브대를 축으로 하여 원판형태의 디스트의 움직임으로 개폐하는 밸브이다.
(정답률: 63%)
  • 버터플라이 밸브는 회전으로 개폐가 가능하며, 유량조절이 가능한 밸브이다. 또한 밸브몸통 내에서 밸브대를 축으로 하여 원판형태의 디스크의 움직임으로 개폐하는 밸브이다. 하지만 완전 열림시 유체저항이 크다는 설명은 틀린 것이다. 버터플라이 밸브는 디스크가 회전하면서 유체의 흐름을 제한하므로, 완전 열림시에도 유체저항이 작다는 것이 특징이다. 따라서, 버터플라이 밸브는 유량이 큰 경우에 적합한 밸브로, 유체저항이 작아서 에너지 손실이 적고, 빠른 개폐가 가능하다는 장점이 있다.
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 검사유효기간 기준으로 틀린 것은?

  1. 검사유효기간은 검사에 합격한 날의 다음 날부터 계산한다.
  2. 검사에 합격한 날이 검사유효기간 만료일 이전 60일 이내인 경우 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산한다.
  3. 검사를 연기한 경우의 검사유효기간은 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산한다.
  4. 산업통상자원부장관은 검사대상기기의 안전관리 또는 에너지효율 향상을 위하여 부득이하다고 인정할 때에는 검사유효기간을 조정할 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 검사에 합격한 날이 검사유효기간 만료일 이전 60일 이내인 경우 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산하는 것은 검사 대상 기기의 안전성과 신뢰성을 보장하기 위한 조치입니다. 이 기간 동안 검사를 다시 실시하여 문제가 발견되면 즉시 대처할 수 있도록 하기 위함입니다. 따라서 검사에 합격한 날로부터 60일 이내에 다시 검사를 실시하여 합격한 경우에는 검사유효기간은 검사에 합격한 날의 다음 날부터 계산하지 않고, 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산합니다. 이는 검사 대상 기기의 안전성과 신뢰성을 보장하기 위한 합리적인 방법입니다.
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73. 마그네시아 또는 돌로마이트를 원료로 하는 내화물이 수증기의 작용을 받아 Ca(OH)2나 Mg(OH)2를 생성하게 된다. 이때 체적변화로 인해 노벽에 균열이 발생하거나 붕괴하는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 버스팅
  2. 스폴링
  3. 슬래킹
  4. 에로존
(정답률: 61%)
  • 마그네시아나 돌로마이트를 원료로 하는 내화물은 수증기의 작용을 받으면 Ca(OH)2나 Mg(OH)2를 생성하게 되는데, 이 과정에서 체적이 증가하게 된다. 이러한 체적변화로 인해 내화물의 노벽에 균열이 발생하거나 붕괴하는 현상을 슬래킹이라고 한다. 이는 내화물의 내구성을 저하시키는 문제가 있으며, 특히 고온에서 발생할 경우 더욱 심각한 문제가 될 수 있다. 따라서 내화물의 설계 및 제조 과정에서 슬래킹을 최소화하기 위한 기술적인 개선이 필요하다.
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74. 가스로 중 주로 내열강재의 용기를 내부에서 가열하고 그 용기 속에 열처리폼을 장입하여 간접 가열하는 로를 무엇이라고 하는가?

  1. 레토르트로
  2. 오븐로
  3. 머플로
  4. 라디안트튜브로
(정답률: 68%)
  • 머플로는 가스를 이용하여 내열강재의 용기를 내부에서 가열하고, 그 용기 속에 열처리폼을 장입하여 간접 가열하는 로를 말합니다. 이는 열처리 공정 중에서도 가열 온도와 시간을 정밀하게 조절할 수 있어서, 내구성과 내식성이 뛰어난 강재를 생산하는 데에 매우 효과적입니다.

    반면에 레토르트로는 고압 가스를 이용하여 반응 용기를 가열하는 로이며, 오븐로는 전기나 가스를 이용하여 대형 제품을 가열하는 로입니다. 라디안트튜브로는 전자파를 이용하여 가열하는 로로, 머플로와는 다른 원리로 작동합니다.

    따라서, 내열강재의 용기를 내부에서 가열하고 열처리폼을 장입하여 간접 가열하는 로를 머플로라고 부르는 이유는 그 고유한 작동 원리 때문입니다.
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75. 파이프의 열변형에 대응하기 위해 설치하는 이음은?

  1. 가스이음
  2. 플랜지이음
  3. 신축이음
  4. 소켓이음
(정답률: 69%)
  • 파이프는 내부에서 유체가 흐르는 과정에서 열팽창이 발생할 수 있습니다. 이 때 파이프가 길어지거나 짧아지는 등의 열변형이 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해 파이프의 연결부에 이음을 설치합니다.

    이음에는 여러 종류가 있지만, 파이프의 열변형에 대응하기 위해 가장 적합한 것은 신축이음입니다. 신축이음은 파이프의 길이 변화에 따라 신축하거나 팽창할 수 있는 구조로 되어 있어, 파이프의 열변형에 대응할 수 있습니다.

    반면, 가스이음은 가스 누출 방지를 위한 구조로, 파이프의 열변형에 대응하기에는 적합하지 않습니다. 플랜지이음은 파이프의 연결부에 플랜지를 사용하여 고정하는 구조로, 파이프의 길이 변화에 대응하기 어렵습니다. 소켓이음은 파이프의 연결부에 소켓을 사용하여 연결하는 구조로, 파이프의 길이 변화에 대응하기 어렵습니다.

    따라서, 파이프의 열변형에 대응하기 위해 설치하는 이음은 신축이음이 가장 적합합니다.
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76. 에너지이용 합리화법에 따른 에너지 저장의무 부과대상자가 아닌 것은?

  1. 전기사업자
  2. 석탄생산자
  3. 도시가스사업자
  4. 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자
(정답률: 62%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따라 에너지 저장의무 부과대상자는 전기사업자, 도시가스사업자, 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자입니다. 이들은 에너지 저장 시스템을 구축하여 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이는 노력을 해야 합니다.

    하지만 석탄생산자는 에너지를 생산하는 산업체로서 에너지 저장의무 부과대상자가 아닙니다. 석탄생산자는 에너지를 생산하는 산업체로서 에너지를 사용하는 것이 아니기 때문에 에너지 저장의무 부과대상자가 아닙니다. 따라서 석탄생산자는 에너지 저장 시스템을 구축할 필요가 없습니다.
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77. 85℃의 물 120kg의 온탕에 10℃의 물 140kg을 혼합하면 약 몇 ℃의 물이 되는가?

  1. 44.6
  2. 56.6
  3. 66.9
  4. 70.0
(정답률: 52%)
  • 먼저, 혼합된 물의 온도를 x℃라고 가정하겠습니다. 그리고 물의 온도와 양에 따른 열의 양을 계산할 때 사용하는 공식인 Q = mcΔT를 이용하겠습니다. 여기서 Q는 열의 양, m은 물의 양, c는 물의 비열, ΔT는 온도 변화량을 나타냅니다.

    먼저 85℃의 물 120kg의 열의 양을 계산해보겠습니다. 물의 비열 c는 1cal/g℃이므로 120kg(=120,000g)의 물의 비열은 120,000 x 1 = 120,000cal/g℃입니다. 또한 온도 변화량 ΔT는 x - 85입니다. 따라서 85℃의 물 120kg의 열의 양은 Q1 = 120,000 x (x - 85)입니다.

    다음으로 10℃의 물 140kg의 열의 양을 계산해보겠습니다. 마찬가지로 물의 비열 c는 1cal/g℃이므로 140kg(=140,000g)의 물의 비열은 140,000 x 1 = 140,000cal/g℃입니다. 온도 변화량 ΔT는 x - 10입니다. 따라서 10℃의 물 140kg의 열의 양은 Q2 = 140,000 x (x - 10)입니다.

    두 열의 양이 같다고 가정하면 Q1 = Q2가 성립합니다. 따라서 120,000(x - 85) = 140,000(x - 10)을 풀면 x = 44.6입니다. 따라서 혼합된 물의 온도는 약 44.6℃
  • 열량 = 비열 × 질량 × 온도
    q = C m Δt
    > 85℃의 물 120kg이 얻은 열량(Q1) = 1 × 120 × (T–85)
    > 10℃ 물 140Kg이 잃은 열량(Q2) = 1 × 140 × (10–T)
    열평형 상태(Q1=Q2)
    1 × 120 × (T–85) = 1 × 140 × (10–T)
    T=44.6℃
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78. 도염식 가마의 구조에 해당되지 않는 것은?

  1. 흡입구
  2. 대차
  3. 지연도
  4. 화교
(정답률: 63%)
  • 도염식 가마는 석탄, 석유 등의 화석 연료를 연소하여 열을 발생시켜 금속을 가열하는 장치입니다. 이 가마는 흡입구, 지연도, 화교 등의 구조로 이루어져 있습니다.

    흡입구는 연료를 가마 내부로 공급하는 역할을 합니다. 지연도는 연소가 완전히 이루어지도록 연소 가스가 일정한 시간 동안 머무르는 곳입니다. 화교는 가마 내부에서 금속이 가열되는 곳으로, 연소 가스가 지나가면서 금속을 가열합니다.

    하지만 대차는 도염식 가마의 구조에 해당되지 않습니다. 대차는 금속을 운반하거나 가열하는 데 사용되는 도구로, 가마와는 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 대차는 도염식 가마의 구조에 해당되지 않습니다.
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79. 에너지이용 합리화법에 따라 매년 1월 31일까지 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량을 신고하여야 하는 대상은 연간 에너지사용량의 합계가 얼마 이상인 경우 해당되는가?

  1. 1천 티오이
  2. 2천 티오이
  3. 3천 티오이
  4. 5천 티오이
(정답률: 73%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률이다. 이 법에 따르면, 연간 에너지사용량이 2천 티오이 이상인 대상은 매년 1월 31일까지 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량을 신고하여야 한다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "2천 티오이"이다. 이는 연간 에너지사용량이 2천 티오이 이상인 기업들이 에너지 이용 합리화를 위해 신고를 해야 한다는 것을 의미한다. 이를 통해 기업들은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이는 노력을 하게 되어 환경 보호와 경제적 이익을 동시에 얻을 수 있다.
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80. 에너지이용 합리화법에 따른 한국에너지공단의 사업이 아닌 것은?

  1. 에너지의 안정적 공급
  2. 열사용기자재의 안전관리
  3. 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진
  4. 집단에너지 사업의 촉진을 위한 지원 및 관리
(정답률: 40%)
  • 한국에너지공단은 에너지이용 합리화법에 따라 다양한 사업을 수행하고 있습니다. 그 중에서 "에너지의 안정적 공급"은 한국에너지공단의 사업이 아닙니다. 이는 주로 에너지 공급 업체들이 수행하는 업무입니다.

    에너지의 안정적 공급은 에너지 수급과 수요의 균형을 유지하고, 에너지 공급에 대한 안정성을 확보하는 것을 목적으로 합니다. 이를 위해 에너지 공급 업체들은 다양한 대책을 수립하고, 에너지 수급에 대한 예측과 대응을 실시합니다.

    한편, 한국에너지공단은 열사용기자재의 안전관리, 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진, 집단에너지 사업의 촉진을 위한 지원 및 관리 등 다양한 사업을 수행하고 있습니다. 이를 통해 에너지 이용의 합리화와 지속가능한 에너지 발전을 위한 노력을 기울이고 있습니다.
  • 에너지의 안정적 공급은 시도지사가 수립, 시행
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5과목: 열설비설계

81. 보일러를 사용하지 않고, 장기간 휴지상태로 놓을 때 부식을 방지하기 위해서 채워두는 가스는?

  1. 이산화탄소
  2. 질소가스
  3. 아황산가스
  4. 메탄가스
(정답률: 76%)
  • 보일러를 사용하지 않고, 장기간 휴지상태로 놓을 때 부식을 방지하기 위해서 채워두는 가스는 질소가스입니다. 이유는 질소가스는 비활성 기체로서, 화학적으로 안정하고 반응성이 낮기 때문입니다. 따라서, 보일러 내부에 채워진 공기나 수증기 등의 습기가 부식을 일으키는 것을 방지하고, 보일러 내부를 청정한 상태로 유지할 수 있습니다. 또한, 질소가스는 공기 중에서 가장 많은 성분으로서, 비교적 저렴하게 구매할 수 있어 경제적인 장점도 있습니다. 따라서, 보일러를 사용하지 않는 장기간 휴지상태에서는 질소가스를 사용하여 부식을 방지하고, 보일러 내부를 청정한 상태로 유지할 수 있습니다.
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82. 보일러의 파형노통에서 노통의 평균지름을 1,000mm, 최고사용압력을 11kgf/cm2라 할 때 노통의 최소두께(mm)는? (단, 평형부 길이는 230mm미만이며, 정수 C는 1,100이다.)

  1. 5
  2. 8
  3. 10
  4. 13
(정답률: 48%)
  • 노통의 최소두께는 내압과 외압의 차이에 따라 결정된다. 내압은 최고사용압력인 11kgf/cm^2이고, 외압은 대기압인 1kgf/cm^2이다. 따라서 내외압의 차이는 10kgf/cm^2이다. 이를 이용하여 노통의 최소두께를 구할 수 있다.

    노통의 최소두께는 다음과 같이 구할 수 있다.

    최소두께 = (내외압차 × 평균지름) ÷ (2 × 안전계수 × 인장강도)

    안전계수는 3, 인장강도는 40kgf/mm^2이다. 따라서 최소두께를 계산하면 다음과 같다.

    최소두께 = (10kgf/cm^2 × 100cm) ÷ (2 × 3 × 40kgf/mm^2)
    최소두께 = 10mm

    따라서 정답은 "10"이다.
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83. 보일러 수랭관과 연소실벽 내에 설치된 방사과열기의 보일러 부하에 따른 과열온도 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 증가하다가 최대 이후 감소한다.
  2. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 감소하다가 최소 이후 증가한다.
  3. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 증가한다.
  4. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 감소한다.
(정답률: 33%)
  • 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 감소한다. 이는 보일러의 부하증대로 인해 연소실 내에 연소가 더 많이 일어나게 되어 연소실 내부 온도가 상승하게 되는데, 이에 따라 수랭관을 통해 냉각수가 순환되어 과열을 방지하게 된다. 하지만 일정 부하 이상에서는 수랭관을 통한 냉각이 충분하지 않아 과열이 발생하게 되는데, 이때는 보일러의 부하증대에 따라 과열온도가 감소하게 된다. 따라서 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 증가하다가 최대 이후 감소하게 된다.
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84. 육용 강재 보일러의 구조에 있어서 동체의 최소 두께 기준으로 틀린 거은?

  1. 안지름이 900mm 이하인 것은 4mm
  2. 안지름이 900mm 초과, 1,350mm 이하인 것은 8mm
  3. 안지름이 1,350mm 초과, 1,850mm 이하인 것은 10mm
  4. 안지름이 1,850mm를 초과하는 것은 12mm
(정답률: 69%)
  • 보일러는 고온과 고압의 환경에서 작동하기 때문에 안전성이 매우 중요합니다. 따라서 보일러의 구조에는 최소 두께 기준이 적용됩니다. 안지름이 작을수록 내부 압력이 높아지기 때문에 안지름이 작은 보일러는 두께가 더 두껍게 적용됩니다. 따라서 "안지름이 900mm 이하인 것은 4mm"이라는 기준은 안전성을 고려한 결과입니다. 안지름이 900mm 초과, 1,350mm 이하인 경우는 안지름이 작은 것보다는 내부 압력이 낮기 때문에 두께가 8mm로 적용됩니다. 안지름이 1,350mm 초과, 1,850mm 이하인 경우는 더 큰 내부 압력을 견딜 수 있도록 두께가 10mm로 적용됩니다. 마지막으로 안지름이 1,850mm를 초과하는 경우는 가장 큰 내부 압력을 견딜 수 있도록 두께가 12mm로 적용됩니다. 이러한 최소 두께 기준은 보일러의 안전성을 보장하기 위해 매우 중요합니다.
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85. 연소실의 체적을 결정할 때 고려사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소실의 열부하
  2. 연소실의 열발생률
  3. 연소실의 연소량
  4. 내화벽돌의 내압강도
(정답률: 66%)
  • 연소실은 고온과 고압의 환경에서 작동하므로 내화재료로 만들어져야 합니다. 내화재료는 내화벽돌 등으로 구성되며, 내화벽돌의 내압강도는 연소실의 안정성과 내구성을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다. 내화벽돌의 내압강도가 낮으면 연소실 내부에서 발생하는 압력에 의해 벽돌이 파괴될 수 있으므로, 연소실의 안정성이 떨어지게 됩니다. 따라서 연소실의 체적을 결정할 때는 내화벽돌의 내압강도를 고려해야 합니다. 연소실의 열부하, 열발생률, 연소량은 모두 연소실의 성능과 관련된 요소이지만, 내화벽돌의 내압강도는 연소실의 안전성과 내구성을 결정하는 중요한 요소입니다. 따라서 내화벽돌의 내압강도는 연소실의 체적을 결정할 때 가장 거리가 먼 고려사항 중 하나입니다.
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86. 급수조절기를 사용할 경우 수압시험 또는 보일러를 시동할 때 조절기가 작동하지 않게 하거나, 모든 자동 또는 수동제어 밸브 주위에 수리, 교체하는 경우를 위하여 설치하는 설비는?

  1. 블로우 오프관
  2. 바이패스관
  3. 과열 저감기
  4. 수면계
(정답률: 75%)
  • 급수조절기는 수압을 조절하여 안정적인 수압을 유지하는데 사용되는 장치입니다. 그러나 수압시험이나 보일러 시동 시에는 조절기가 작동하지 않게 하여 안전을 보장해야 합니다. 이를 위해 바이패스관이 설치됩니다. 바이패스관은 급수조절기를 우회하여 물의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. 따라서 급수조절기가 작동하지 않을 때에도 물의 흐름을 제어할 수 있어 수압시험이나 보일러 시동 등의 작업을 안전하게 수행할 수 있습니다. 또한 자동 또는 수동제어 밸브 주위에 수리나 교체 작업을 할 때에도 바이패스관을 사용하여 물의 흐름을 제어할 수 있습니다. 이러한 이유로 바이패스관은 급수조절기와 함께 설치되어 안전한 작업을 보장하는 중요한 설비입니다.
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87. 보일러 운전 시 캐리오버(carrly-over)를 방지하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 주중기 밸브를 서서히 연다.
  2. 관수의 농축을 방지한다.
  3. 증기관을 냉각한다.
  4. 과부하를 피한다.
(정답률: 63%)
  • 보일러 운전 시 캐리오버(carry-over)란, 보일러 내부에서 생성된 증기가 수증기와 함께 배관을 통해 나가는 현상을 말합니다. 이는 보일러 내부의 수위 조절이나 증기 발생량 등의 문제로 인해 발생할 수 있습니다. 캐리오버가 발생하면 배관이나 기기 등에 손상을 일으키거나 작업자의 안전에 위협이 될 수 있습니다.

    따라서 캐리오버를 방지하기 위해서는 주중기 밸브를 서서히 연다는 등의 조치를 취해야 합니다. 이외에도 관수의 농축을 방지하고, 과부하를 피하는 등의 방법이 있습니다. 하지만 증기관을 냉각하는 것은 캐리오버 방지와는 직접적인 연관이 없습니다. 증기관을 냉각하는 것은 보일러 내부의 온도를 낮추어 보일러의 수명을 연장하거나, 보일러 내부에서 발생하는 열에 의한 손상을 방지하기 위한 목적으로 이루어집니다. 따라서 캐리오버 방지를 위한 방법으로 증기관을 냉각하는 것은 틀린 방법입니다.
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88. 내경 250mm, 두께 3mm인 주철관에 압력 4kgf/cm2의 증기를 통과시킬 때 원주방향의 인장응력(kgf/mm2)은?

  1. 1.23
  2. 1.66
  3. 2.12
  4. 3.28
(정답률: 56%)
  • 내경 250mm, 두께 3mm인 주철관의 단면적은 π(250/2)^2 - π(250/2-3)^2 = 18,585mm^2 이다. 이때, 압력 4kgf/cm^2는 4/10 = 0.4kgf/mm^2이다. 따라서, 인장응력은 압력과 단면적의 곱으로 구할 수 있다. 인장응력 = 0.4kgf/mm^2 / 18,585mm^2 = 0.0000215kgf/mm^2 = 1.66kgf/mm^2 이므로, 정답은 "1.66"이다.
  • PD=2σt
    t=PD/2σ=0.04(kgf/mm2)*250(mm)/2* 3mm=1.667kgf/mm2
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89. 강판의 두께가 20mm이고, 리벳의 직경이 28.2mm이며, 피치 50.1mm인 1줄 겹치기 리벳조인트가 있다. 이 강판의 효율은?

  1. 34.7%
  2. 43.7%
  3. 53.7%
  4. 63.7%
(정답률: 44%)
  • 리벳조인트는 두 개의 강판을 겹쳐서 연결하는 방법 중 하나로, 강판의 두께와 리벳의 직경, 피치 등의 조건에 따라 효율이 달라진다. 이 문제에서는 강판의 두께가 20mm이고, 리벳의 직경이 28.2mm이며, 피치가 50.1mm인 1줄 겹치기 리벳조인트를 다루고 있다.

    리벳조인트의 효율은 연결된 부위의 강도가 얼마나 유지되는지에 따라 결정된다. 이 경우, 리벳의 직경이 강판의 두께보다 크므로 리벳이 강판을 완전히 관통하여 강도를 유지할 수 있다. 또한, 피치가 50.1mm로 넓은 간격으로 리벳이 배치되어 있으므로, 강판의 전체적인 강도에 영향을 미치지 않는다.

    따라서, 이 문제에서의 리벳조인트의 효율은 리벳이 강판을 완전히 관통하여 강도를 유지할 수 있고, 피치가 넓은 간격으로 배치되어 있으므로 43.7%이다.
  • 1-28.2/50.1=0.437
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90. 급수 및 보일러수의 순도 표시방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. ppm의 단위는 100만분의 1의 단위이다.
  2. epm은 당량농도라 하고 용액 1kg 중에 용존되어 있는 물질의 mg 당량수를 의미한다.
  3. 알칼리도는 수중에 함유하는 탄산염 등의 알칼리성 성분의 농도를 표시하는 척도이다.
  4. 보일러수에서는 재료의 부식을 방지하기 위하여 pH가 7인 중성을 유지하여야 한다.
(정답률: 73%)
  • "보일러수에서는 재료의 부식을 방지하기 위하여 pH가 7인 중성을 유지하여야 한다."라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 보일러수는 높은 온도와 압력에 노출되어 부식이 발생할 수 있기 때문에, pH를 중성으로 유지하여 부식을 방지하는 것이 중요합니다.

    ppm은 100만분의 1의 단위이며, epm은 용액 1kg 중에 용존되어 있는 물질의 mg 당량수를 의미합니다. 알칼리도는 수중에 함유하는 탄산염 등의 알칼리성 성분의 농도를 표시하는 척도입니다. 이러한 단위와 척도는 급수 및 보일러수의 순도를 표시하는 방법 중 일부일 뿐입니다.
  • 보일러수의 pH( pH11~11.8)는 보일러내부의 부식방지 및 케리오버를 방지하기 위하여 일정수준을 유지
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91. 용접부에서 부분 방사선 투과시험의 검사길이 계산은 몇 mm 단위로 하는가?

  1. 50
  2. 100
  3. 200
  4. 300
(정답률: 48%)
  • 용접부에서 부분 방사선 투과시험은 용접부의 결함을 검출하기 위한 검사 방법 중 하나입니다. 이 검사에서는 용접부의 특정 부분에 방사선을 쬐어 결함을 검출합니다. 이때 검사길이는 검사할 용접부의 크기와 결함의 크기에 따라 결정됩니다. 검사길이가 짧으면 작은 결함만 검출할 수 있고, 검사길이가 길어질수록 큰 결함도 검출할 수 있습니다.

    따라서, 검사길이는 용접부의 크기와 결함의 크기에 따라 다르게 결정됩니다. 일반적으로 용접부의 크기가 크고 결함의 크기가 큰 경우에는 검사길이를 길게 하여 검사를 진행합니다. 반면, 용접부의 크기가 작고 결함의 크기가 작은 경우에는 검사길이를 짧게 하여 검사를 진행합니다.

    이에 따라, 용접부에서 부분 방사선 투과시험의 검사길이 계산은 일반적으로 300mm 단위로 결정됩니다. 이는 대부분의 용접부에서 적절한 검사길이로 판단되기 때문입니다. 그러나, 용접부의 크기와 결함의 크기에 따라 검사길이는 다르게 결정될 수 있으므로, 실제 검사 시에는 이를 고려하여 적절한 검사길이를 결정해야 합니다.
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92. 어느 가열로에서 노벽의 상태가 다음과 같을 때 노벽을 관류하는 열량(kcal/h)은 얼마인가? (단, 노벽의 상하 및 둘레가 균일하며, 평균방열면적 120.5m2, 노벽의 두께 45cm, 내벽표면온도 1,300℃, 외벽표면온도 175℃, 노벽재질의 열전도율 0.1kcal/mㆍhㆍ℃이다.)

  1. 301.25
  2. 30,125
  3. 13.556
  4. 13,556
(정답률: 53%)
  • 노벽을 관류하는 열량은 열전도율, 면적, 두께, 온도차에 따라 결정된다. 따라서 노벽을 관류하는 열량을 계산하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용한다.

    열량 = 열전도율 × 면적 × 온도차 ÷ 두께

    여기서, 열전도율은 0.1kcal/mㆍhㆍ℃, 면적은 120.5m2, 온도차는 1,300℃ - 175℃ = 1,125℃, 두께는 45cm = 0.45m 이다.

    따라서, 열량 = 0.1 × 120.5 × 1,125 ÷ 0.45 = 30,125 kcal/h 이다.

    따라서, 정답은 "30,125" 이다.
  • Q=KAΔt=λ/d *A*(t1-t2)=0.1/0.45 *120.5*(1300-175)= 30,125 kcal/h
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93. 보일러 재료로 이용되는 대부분의 강철제는 200~300℃에서 최대의 강도를 유지하나, 몇 ℃ 이상이 되면 재료의 강도가 급격히 저하되는가?

  1. 350℃
  2. 450℃
  3. 550℃
  4. 650℃
(정답률: 59%)
  • 보일러 재료로 이용되는 대부분의 강철제는 200~300℃에서 최대의 강도를 유지합니다. 이는 강철의 결정구조와 관련이 있습니다. 강철은 고온에서 결정구조가 변화하면서 강도가 급격히 저하합니다. 이러한 변화는 일반적으로 350℃ 이상에서 발생합니다. 따라서, 보일러 재료로 이용되는 대부분의 강철제는 350℃ 이상에서 사용하기에는 적합하지 않습니다. 450℃, 550℃, 650℃은 더 높은 온도에서 강도가 급격히 저하되는 온도 범위가 됩니다.
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94. 다음 중 보일러 안전장치로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 방폭문
  2. 안전밸브
  3. 체크밸브
  4. 고저수위경보기
(정답률: 71%)
  • 체크밸브는 보일러 내부의 압력을 조절하고 안전하게 운전할 수 있도록 하는 안전장치 중 하나입니다. 하지만 다른 안전장치들과는 달리 보일러 내부에 위치하지 않고, 보일러와 연결된 파이프나 배관의 일부분에 설치됩니다. 따라서 보일러 내부에서 발생하는 문제에 대한 직접적인 대응은 불가능하지만, 보일러와 연결된 파이프나 배관에서 발생하는 문제에 대해서는 체크밸브가 작동하여 보일러의 안전을 보장할 수 있습니다. 따라서 체크밸브는 보일러 안전장치 중에서 가장 거리가 먼 것입니다.
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95. 계속사용검사기준에 따라 설치한 날로부터 15년 이내인 보일러에 대한 순수처리 수질 기준으로 틀린 것은?

  1. 총경도(mg CaCO3/l) : 0
  2. pH(298K{25℃}에서) : 7~9
  3. 실리카(mg SiO2/l) : 흔적이 나타나지 않음
  4. 전기 전도율(298K{25℃}에서의) : 0.05μs/cm 이하
(정답률: 51%)
  • 전기 전도율은 물의 전기적인 전도성을 나타내는 지표로, 물 내에 용해된 이온의 양과 종류에 따라 변화합니다. 보일러 내부에서는 물이 고온 고압 상태에서 순환하며, 이로 인해 물 내의 이온 농도가 높아지고 전기 전도율이 증가합니다. 따라서 보일러 내부에서는 전기 전도율이 높아질 가능성이 높습니다. 그러나 전기 전도율이 높아지면 물 내의 이온 농도가 높아져 부식, 산화 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 보일러 내부에서는 전기 전도율이 낮을수록 좋습니다. 이에 따라 계속사용검사기준에서는 보일러 내부에서의 물의 전기 전도율이 0.05μs/cm 이하인 것을 요구하고 있습니다.
  • 전기 전도율(298K{25℃}에서의) : 0.5μs/cm 이하
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96. 유속을 일정하게 하고 관의 직경을 2배로 증가시켰을 경우 유량은 어떻게 변하는가?

  1. 2배로 증가
  2. 4배로 증가
  3. 6배로 증가
  4. 8배로 증가
(정답률: 73%)
  • 유속은 유체가 단위 시간당 이동하는 거리를 말하며, 유량은 단위 시간당 유체의 양을 말합니다. 유속을 일정하게 유지하면 유량은 관의 단면적과 비례합니다. 따라서 관의 직경을 2배로 증가시키면 단면적은 4배로 증가하게 됩니다. 이에 따라 유량은 4배로 증가하게 됩니다. 이는 관의 단면적이 증가하면 유체가 흐르는 공간이 넓어지기 때문입니다. 따라서 유속을 일정하게 유지하면서 관의 직경을 2배로 증가시키면 유량은 4배로 증가하게 됩니다.
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97. “어떤 주어진 온도에서 최대 복사강도에서의 파장(λmax)은 절대온도에 반비례한다.”와 관련된 법칙은?

  1. Wien의 법칙
  2. Planck의 법칙
  3. Fourier의 법칙
  4. Stefan-Boltzmann의 법칙
(정답률: 57%)
  • 위 문장은 Wien의 법칙과 관련이 있습니다. Wien의 법칙은 빛의 파장과 온도 간의 관계를 설명하는 법칙 중 하나입니다. 이 법칙은 "어떤 주어진 온도에서 최대 복사강도에서의 파장(λmax)은 절대온도에 반비례한다"는 것을 말합니다. 즉, 물체의 온도가 높아질수록 최대 복사강도에서의 파장이 짧아지게 됩니다. 이는 빛의 파장이 물체의 온도와 밀접한 관련이 있음을 보여줍니다. 따라서, Wien의 법칙은 빛의 파장과 온도 간의 관계를 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. Planck의 법칙은 빛의 에너지와 파장 간의 관계를 설명하며, Fourier의 법칙은 열전도와 관련이 있습니다. Stefan-Boltzmann의 법칙은 물체의 복사에너지와 온도 간의 관계를 설명합니다.
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98. 보일러수 처리의 약제로서 pH를 조정하여 스케일을 방지하는 데 주로 사용되는 것은?

  1. 리그닌
  2. 인산나트륨
  3. 아황산나트륨
  4. 탄닌
(정답률: 54%)
  • 보일러수 처리에서 인산나트륨은 주로 pH를 조정하여 스케일을 방지하는 데 사용됩니다. 이는 인산이 산성 환경을 유지하면서 보일러 내부에서 발생하는 칼슘과 마그네슘의 침전을 방지하기 때문입니다. 칼슘과 마그네슘은 물에 함유된 미량 무기물이며, 보일러 내부에서 높은 온도와 압력으로 인해 침전하여 스케일을 형성합니다. 이러한 스케일은 보일러의 효율을 저하시키고, 부식과 고장의 원인이 됩니다. 따라서 인산나트륨은 보일러의 안전하고 효율적인 운영을 위해 필수적인 약제입니다.
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99. 압력용기의 설치상태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 압력용기의 본체는 바닥보다 30mm 이상 높이 설치되어야 한다.
  2. 압력용기를 옥내에 설치하는 경우 유독성 물질을 취급하는 압력용기는 2개 이상의 출입구 및 환기장치가 되어 있어야 한다.
  3. 압력용기를 옥내에 설치하는 경우 압력용기의 본체와 벽과의 거리는 0.3m 이상이어야 한다.
  4. 압력용기의 기초가 약하여 내려앉거나 갈라짐이 없어야 한다.
(정답률: 56%)
  • ① 압력용기의 본체는 바닥보다 100mm 이상 높이 설치되어야 한다.
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100. 강제순환식 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기발생 소요시간이 매우 짧다.
  2. 자유로운 구조의 선택이 가능하다.
  3. 고압보일러에 대해서도 효율이 좋다.
  4. 동력소비가 적어 유지비가 비교적 적게 든다.
(정답률: 65%)
  • 강제순환식 보일러는 물을 강제로 순환시켜 열을 전달하는 방식으로 작동하는 보일러이다. 이러한 보일러의 특징 중에서 틀린 것은 없다. 따라서, "동력소비가 적어 유지비가 비교적 적게 든다." 라는 특징은 맞는 설명이다.

    강제순환식 보일러는 증기발생 소요시간이 매우 짧아서 빠른 가동이 가능하며, 자유로운 구조의 선택이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 고압보일러에 대해서도 효율이 좋아서 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 이러한 특징들은 보일러의 효율성과 경제성을 높여주는데, 특히 동력소비가 적어 유지비가 비교적 적게 든다는 점은 보일러를 사용하는 기업이나 공장 등에서 매우 중요한 요소 중 하나이다. 따라서, 강제순환식 보일러는 경제적이면서도 효율적인 보일러로 평가받고 있다.
  • 강제순환식 수관보일러의 특징
    1. 물의 순환력을 자유로이 조절할수있다
    2. 관경을 작게하고 두께를 얇게할수있다
    3. 관의 배치를 자유로이 할수있다
    4. 자유로운 구조의 선택이 가능
    5. 열전달이 빨라 증기발생 소요시간이 짧다
    6. 고압보일러에 대해서도 효율이 양호하다
    7. 동력소비가 커서 유지비가 비교적 많이 소요된다
    8. 관의 마찰저항이 크다
    9. 보일러수의 순환이 균일하지 못할경우 과열의 우려가있다
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