에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2019-04-27)

에너지관리기사
(2019-04-27 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연소 설비에서 배출되는 다음의 공해물질 중 산성비의 원인이 되며 가성소다나 석회 등을 통해 제거할 수 있는 것은?

  1. SOx
  2. NOx
  3. CO
  4. 매연
(정답률: 63%)
  • 연소 설비에서 발생하는 SOx는 화석 연료를 연소할 때 생성되는 화학물질로, 주로 이산화황(SO2)과 이산화황산(SO3)으로 구성됩니다. 이러한 SOx는 대기 중에 배출되면 산성비의 원인이 됩니다. 산성비는 대기 중의 산성 물질이 비로 내려가는 현상으로, 식물이나 동물 등에 해로운 영향을 미칩니다.

    SOx는 가성소다나 석회 등의 알칼리 물질과 반응하여 제거할 수 있습니다. 이러한 알칼리 물질은 SOx와 반응하여 화학적으로 안정한 화합물로 변화시키는 역할을 합니다. 이러한 방법으로 SOx를 제거하는 것을 "흡수법"이라고 합니다. 흡수법은 대기오염 방지를 위해 많이 사용되는 기술 중 하나입니다.
  • 산성비(H2SO4)
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2. CmHn 1Nm3를 완전 연소시켰을 때 생기는 H2O의 양(Nm3)은? (단, 분자식의 첨자 m, n과 답항의 n 은 상수이다.)

  1. n/4
  2. n/2
  3. n
  4. 2n
(정답률: 72%)
  • CmHn의 완전 연소식은 다음과 같다.

    CmHn + (m + n/4)O2 → mCO2 + n/2H2O

    여기서, CmHn 1Nm3를 완전 연소시켰으므로, 반응물의 몰수는 다음과 같다.

    1 mol CmHn : (m + n/4) mol O2

    따라서, 생성되는 H2O의 몰수는 n/2 mol 이다. 따라서, 답항은 "n/2" 이다.
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3. 다음 중 매연 생성에 가장 큰 영향을 미치는 것은?

  1. 연소속도
  2. 발열량
  3. 공기비
  4. 착화온도
(정답률: 79%)
  • 매연 생성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 공기비입니다. 공기비란 연료와 공기의 양의 비율을 말하며, 연소 반응에서 연료와 산소가 반응하여 열과 가스를 생성합니다. 이때 연료와 산소의 비율이 적절하지 않으면 연소가 불완전하게 일어나고, 이로 인해 매연이 생성됩니다. 따라서 공기비가 적절하게 조절되어야 매연 생성을 최소화할 수 있습니다. 반면, 연소속도는 연소가 일어나는 속도를 의미하며, 발열량은 연료가 연소될 때 방출되는 열의 양을 의미합니다. 착화온도는 연료가 불에 타기 시작하는 온도를 의미합니다. 이들은 모두 연소 반응에 영향을 미치지만, 매연 생성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 공기비입니다.
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4. 액체의 인화점에 영향을 미치는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 발화지연시간
  4. 용액의 농도
(정답률: 66%)
  • 액체의 인화점은 그 액체가 쉽게 불타는 온도를 의미합니다. 이 온도는 액체 분자들이 증발하여 공기 중에 있는 증기와 혼합되어 불이 붙을 수 있는 상태가 되는 온도입니다. 따라서 액체의 인화점은 액체 분자들의 증발 속도와 관련이 있습니다.

    발화지연시간은 물질이 불에 타기까지 걸리는 시간을 의미합니다. 이 시간이 길수록 물질이 불에 타기까지 시간이 더 오래 걸리므로, 액체의 인화점이 높아집니다. 이는 액체 분자들이 증발하여 공기 중에 있는 증기와 혼합되는 속도가 느려지기 때문입니다.

    따라서 발화지연시간은 액체의 인화점에 영향을 미치는 요인 중에서 가장 거리가 먼 것입니다. 온도나 압력은 액체 분자들의 증발 속도를 높이거나 낮출 수 있지만, 발화지연시간은 물질 자체의 특성에 따라 결정되기 때문입니다. 또한 용액의 농도도 액체 분자들의 증발 속도를 영향을 미치지만, 발화지연시간과는 직접적인 연관성이 없습니다.
  • 인화점: 액체의 표면에서 발생한 증기와 공기의 혼합물이 폭발하한계에 도달할 수 있는 가장 낮은 온도
    ⓐ 온도: 액체의 증기압을 증가시켜 인화점을 낮추는 요인
    ⓑ압력: 액체의 증기압을 증가시켜 인화점을 낮추는 요인
    ⓒ용액의 농도: 액체의 증기압을 증가시켜 인화점을 낮추는 요인
    ⓓ발화지연시간: 액체가 점화되어 연소를 시작하기까지의 시간

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5. 탄소 1kg을 완전 연소시키는 데 필요한 공기량(Nm3)은? (단, 공기 중의 산소와 질소의 체적 함유 비를 각각 21%와 79%로 하며 공기 1 kmol의 체적은 22.4 m3 이다.)

  1. 6.75
  2. 7.23
  3. 8.89
  4. 9.97
(정답률: 68%)
  • 탄소 1kg을 완전 연소시키면 CO2가 생성되며, 이 때 반응식은 다음과 같다.

    C + O2 → CO2

    1 mol의 탄소가 반응하면 1 mol의 CO2가 생성되므로, 탄소 1kg은 몰 질량으로 환산하면 1000g / 12g/mol = 83.33 mol 이다. 따라서 CO2 83.33 mol이 생성된다.

    반응식에서 탄소와 산소의 몰 비는 1:1 이므로, 산소도 83.33 mol이 필요하다. 공기 중의 산소 함량이 21%이므로, 공기 1 kmol 중에 산소는 0.21 kmol이다. 따라서 필요한 공기량은 다음과 같다.

    83.33 mol CO2 + 83.33 mol O2 = 166.66 mol

    166.66 mol / (0.21 kmol + 0.79 kmol) = 8.89 Nm3

    따라서 정답은 "8.89"이다.
  • C+O2 →CO2
    12kg : 22.4 m3
    1kg : Oo=22.4/12=1.867
    Ao=Oo/0.21=1.867/0.21=8.89 Nm3
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6. 여과 집진장치의 여과재 중 내산성, 내알칼리성 모두 좋은 성질을 갖는 것은?

  1. 테트론
  2. 사란
  3. 비닐론
  4. 글라스
(정답률: 72%)
  • 여과 집진장치에서 사용되는 여과재는 다양한 성질을 가지고 있지만, 내산성과 내알칼리성이 모두 좋은 것은 비닐론입니다. 이는 비닐론이 폴리머 중 하나로, 내산성과 내알칼리성이 뛰어나기 때문입니다. 비닐론은 화학적으로 안정하며, 강한 산과 알칼리에도 저항할 수 있습니다. 또한, 비닐론은 내구성이 높고 내열성이 우수하여 고온에서도 변형되지 않습니다. 이러한 특성으로 인해 비닐론은 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 여과 집진장치에서도 많이 사용됩니다.
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7. 고부하의 연소설비에서 연료의 점화나 화염 안정화를 도모하고자 할 때 사용할 수 있는 장치로서 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 분젠 버너
  2. 파일럿 버너
  3. 플라즈마 버너
  4. 스파크 플러그
(정답률: 54%)
  • 분젠 버너는 연료와 공기를 분리하여 연소시키는 장치로, 연소 공간 내에서 연료와 공기의 혼합 비율을 조절할 수 있어서 연소 효율을 높일 수 있습니다. 하지만 고부하의 연소설비에서는 연료의 점화나 화염 안정화를 도모하기 위해 사용되는 장치로는 적절하지 않습니다. 이는 분젠 버너가 연소 공간 내에서 연료와 공기를 분리하여 연소시키기 때문에, 연소 공간 내에서 연료와 공기의 혼합 비율을 조절하기 어렵기 때문입니다. 따라서 연료의 점화나 화염 안정화를 도모하기 위해서는 파일럿 버너, 플라즈마 버너, 스파크 플러그 등이 더 적절한 선택일 수 있습니다. 파일럿 버너는 작은 화염을 일으켜 연료를 점화시키는 역할을 하며, 플라즈마 버너는 고열과 고압의 플라즈마를 이용하여 연료를 연소시키는 장치입니다. 스파크 플러그는 전기적인 스파크를 일으켜 연료를 점화시키는 장치로, 고부하의 연소설비에서 가장 많이 사용되는 장치 중 하나입니다.
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8. 연료 중에 회분이 많을 경우 연소에 미치는 영향으로 옳은 것은?

  1. 발열량이 증가한다.
  2. 연소상태가 고르게 된다.
  3. 클링커의 발생으로 통풍을 방해한다.
  4. 완전연소되어 잔류물을 남기지 않는다.
(정답률: 79%)
  • 회분이 많은 연료는 연소 시 산화 반응이 일어나는데, 이 과정에서 발생하는 불완전 연소 가스가 많아지게 됩니다. 이러한 가스는 연소 과정에서 적절한 환기가 이루어지지 않으면 클링커라는 고체 물질로 변화하게 됩니다. 클링커는 연소로 발생한 잔여물질로, 연소로 인해 발생하는 열에 의해 녹아붙어서 발생합니다. 이러한 클링커는 연소로 인해 발생하는 열에 의해 녹아붙어서 발생하므로, 연소 과정에서 발생하는 열의 양이 증가하면 클링커 발생 가능성이 높아집니다. 또한 클링커는 고체 물질로, 연소로 인해 발생하는 가스의 흐름을 방해하여 통풍을 방해합니다. 따라서 회분이 많은 연료를 사용할 경우 클링커 발생 가능성이 높아지며, 이는 통풍을 방해하여 연소 효율을 저하시키는 요인이 됩니다.
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9. 과잉 공기가 너무 많을 때 발생하는 현상으로 옳은 것은?

  1. 연소 온도가 높아진다.
  2. 보일러 효율이 높아진다.
  3. 이산화탄소 비율이 많아진다.
  4. 배기가스의 열손실이 많아진다.
(정답률: 70%)
  • 과잉 공기가 너무 많을 때 발생하는 현상은 연소 온도가 높아지는 것입니다. 이는 공기가 연료와 충분히 혼합되지 않아서 연소 반응이 완전하지 않기 때문입니다. 따라서, 연소 온도가 높아지면 배기가스의 열손실이 많아지게 됩니다. 이는 보일러의 효율을 저하시키고, 이산화탄소 비율이 높아지는 결과를 초래합니다. 따라서, 과잉 공기를 최소화하여 연료와 충분히 혼합되도록 조절하는 것이 보일러의 효율을 높이는 방법입니다.
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10. 연소 배기가스량의 계산식(Nm3/kg)으로 틀린 것은? (단, 습연소가스량 V, 건연소가스량 V′, 공기비 m, 이론공기량 A이고, H, O, N, C, S는 원소, W는 수분이다.)

  1. V = mA + 5.4H + 0.70O + 0.8N + 1.25W
  2. V = (m – 0.21)A + 1.87C + 11.2H + 0.7S + 0.8N + 1.25W
  3. V′ = mA – 5.6H – 0.7O + 0.8N
  4. V′ = (m – 0.21)A + 1.87C + 0.7S + 0.8N
(정답률: 41%)
  • 정답은 "V = (m – 0.21)A + 1.87C + 11.2H + 0.7S + 0.8N + 1.25W" 이다. 이 계산식은 수분(W)을 고려하여 연소 배기가스량을 계산하는 것이다. 수분은 연소 시 물증기로 변화하며, 이 때문에 연소 배기가스량이 증가하게 된다. 따라서 수분을 고려하지 않은 다른 계산식들은 정확한 결과를 얻을 수 없다. V′ = mA – 5.6H – 0.7O + 0.8N 계산식은 수분을 고려하지 않은 것이 아니라, 수분이 없는 경우를 가정한 것이다.
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11. 탄소 87%, 수소 10%, 황 3%의 중유가 있다. 이 때 중유의 탄산가스최대량(CO2)max는 약 몇 % 인가?

  1. 10.23
  2. 16.58
  3. 21.35
  4. 25.83
(정답률: 43%)

  • CO2max=(1867C+0.7S)/God
    Ao={1.867C+5.6(H-O/8)+0.7S}/0.21={1.867C+5.6H-5.6O+0.7S}/0.21
    =1.867*0.87+5.6*0.1+0.7*0.03/0.21=10.5
    God=0.79Ao+1.867C+0.7S+0.8n
    =0.79*10.5+1.867*0.87+0.7*0.03+0
    =9.94
    ※ CO2max=(1.867C+0.7S)/God=(1.867*0.87+0.7*0.03)/9.94
    =0.1655=16.55%

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12. 다음 중 고체연료의 공업분석에서 계산만으로 산출되는 것은?

  1. 회분
  2. 수분
  3. 휘발분
  4. 고정탄소
(정답률: 75%)
  • 고체연료의 공업분석에서 계산만으로 산출되는 것은 고정탄소입니다. 이는 고체연료의 총 탄소량 중에서 공기 중 산소와 반응하지 않고 고체 상태로 남아 있는 탄소의 양을 의미합니다. 따라서 고정탄소는 연료의 열량과 연관이 있으며, 고정탄소 함량이 높을수록 연료의 열량이 높아지게 됩니다. 또한, 고정탄소는 연료의 품질을 판단하는 중요한 지표 중 하나이며, 연료의 종류와 사용 용도에 따라 고정탄소 함량이 적절하게 조절되어야 합니다. 따라서 고정탄소는 고체연료의 공업분석에서 중요한 지표 중 하나이며, 계산만으로 산출될 수 있습니다.
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13. 어느 용기에서 압력(P)과 체적(V)의 관계가 P = (50V + 10) × 102 kPa 과 같을 때 체적이 2m3에서 4m3 로 변하는 경우 일량은 몇 MJ 인가? (단, 체적의 단위는 m3 이다.)

  1. 32
  2. 34
  3. 36
  4. 38
(정답률: 45%)
  • 주어진 식 P = (50V + 10) × 10^2 kPa 에서 V = 2 일 때 P = (50 × 2 + 10) × 10^2 = 1100 kPa 이고, V = 4 일 때 P = (50 × 4 + 10) × 10^2 = 2100 kPa 이다. 따라서 체적이 2m^3 에서 4m^3 로 변하는 경우 압력의 증가량은 2100 - 1100 = 1000 kPa 이다. 이때 일량은 일정한 압력에서의 일과 체적 변화에 의해 결정되므로, 일량은 PΔV = (1100 + 2100) / 2 × (4 - 2) = 3200 J = 3.2 MJ 이다. 따라서 정답은 "32" 이다.
  • ⓐ 체적이 2m3 압력(P1)=(50*2+10)10^2=11000KPA=10MPA
    ⓑ 체적이 4m3 압력(P1)=(50*4+10)10^2=21000KPA=21MPA
    W=(P1+P2)*V=(11+21)*1=32MJ
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14. 다음 중 폭발의 원인이 나머지 셋과 크게 다른 것은?

  1. 분진 폭발
  2. 분해 폭발
  3. 산화 폭발
  4. 증기 폭발
(정답률: 66%)
  • 증기 폭발은 기체나 액체가 고온, 고압 상태에서 갑자기 확장하면서 폭발하는 것을 말합니다. 이는 증기가 고압 상태에서 갑자기 빠져나와서 압력이 갑자기 낮아지면서 발생합니다. 이러한 폭발은 보통 증기 발생기나 보일러 등에서 발생하며, 고온, 고압 상태에서 증기가 누출되어 발생합니다. 이러한 폭발은 폭발의 위험이 크기 때문에 안전에 매우 중요합니다. 따라서 증기 폭발은 다른 폭발과는 다르게 기체나 액체가 아닌 증기가 원인이 되기 때문에 나머지 셋과 크게 다른 것입니다.
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15. 연소 생성물(CO2, N2) 등의 농도가 높아지면 연소속도에 미치는 영향은?

  1. 연소속도가 빨라진다.
  2. 연소속도가 저하된다.
  3. 연소속도가 변화없다.
  4. 처음에는 저하되나, 나중에는 빨라진다.
(정답률: 72%)
  • 연소는 연료와 산소가 반응하여 일어나는 화학반응으로, 이때 생성되는 연소 생성물(CO2, N2) 등이 연소 반응에 참여하는 분자들의 활동성을 감소시킵니다. 이는 연료와 산소 분자들이 생성물 분자들과 충돌할 확률을 낮추어 연소속도를 저하시키는 원인이 됩니다. 따라서 연소 생성물 농도가 높아지면 연소속도는 저하됩니다.
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16. 열정산을 할 때 입열 항에 해당하지 않는 것은?

  1. 연료의 연소열
  2. 연료의 현열
  3. 공기의 현열
  4. 발생 증기열
(정답률: 61%)
  • 열정산은 열역학적인 계산을 통해 열 전달과 관련된 문제를 해결하는 과정입니다. 이때 입열 항은 시스템에 열이 입력되는 항목으로, 연료의 연소열, 연료의 현열, 공기의 현열 등이 해당됩니다. 그러나 발생 증기열은 입열 항에 해당하지 않습니다.

    발생 증기열은 연료가 연소되어 발생하는 수증기의 열입니다. 이는 시스템에 입력되는 열이 아니라, 시스템 내부에서 발생하는 열로 분류됩니다. 따라서 발생 증기열은 입열 항이 아닌 내열 항으로 분류됩니다.

    열정산에서는 시스템에 입력되는 열과 출력되는 열을 고려하여 열 전달과 관련된 문제를 해결합니다. 이때 입열 항은 시스템에 입력되는 열을 나타내는 중요한 요소 중 하나입니다. 따라서 발생 증기열은 입열 항에 해당하지 않으므로, 열정산에서는 고려하지 않아도 됩니다.
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17. 보일러의 급수 및 발생증기의 엔탈피를 각각 150, 670 kcal/kg 이라고 할 때 20000 kg/h 의 증기를 얻으려면 공급열량은 약 몇 kcal/h 인가?

  1. 9.6 × 106
  2. 10.4 × 106
  3. 11.7 × 106
  4. 12.2 × 106
(정답률: 61%)
  • 공급열량은 증기의 발생에 필요한 열량과 급수에 의해 공급되는 열량의 합이다. 따라서 공급열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    공급열량 = 증기량 × 발생증기의 엔탈피 + 급수량 × 급수의 엔탈피

    여기서 증기량은 20000 kg/h 이고 발생증기의 엔탈피는 670 kcal/kg 이므로,

    증기량 × 발생증기의 엔탈피 = 20000 kg/h × 670 kcal/kg = 13.4 × 10^6 kcal/h

    급수량은 증기량과 같으므로 20000 kg/h 이고 급수의 엔탈피는 150 kcal/kg 이므로,

    급수량 × 급수의 엔탈피 = 20000 kg/h × 150 kcal/kg = 3 × 10^6 kcal/h

    따라서 공급열량은 다음과 같다.

    공급열량 = 13.4 × 10^6 kcal/h + 3 × 10^6 kcal/h = 16.4 × 10^6 kcal/h

    정답은 "10.4 × 10^6" 이 아니라 "16.4 × 10^6" 이다.
  • 20000*(670-150)
    =1040000
    =10.4 × 10^6
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18. 1Nm3의 메탄가스를 공기를 사용하여 연소시킬 때 이론 연소온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 대기 온도는 15℃이고, 메탄가스의 고발열량은 39767 kJ/Nm3 이고, 물의 증발잠열은 2017.7 kJ/Nm3 이고, 연소가스의 평균정압비열은 1.423 kJ/Nm3℃ 이다.)

  1. 2387
  2. 2402
  3. 2417
  4. 2432
(정답률: 41%)
  • 메탄가스를 연소시키면 다음과 같은 반응이 일어납니다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응에서 생성된 열은 메탄가스의 고발열량과 물의 증발잠열을 합한 값보다 작습니다. 따라서 이론 연소온도를 구하기 위해서는 연소가스의 엔탈피 변화를 계산해야 합니다.

    연소가스의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = nCpΔT

    여기서 n은 몰수, Cp는 평균정압비열, ΔT는 온도 변화입니다. 이 식을 메탄가스와 공기에 대해 각각 적용하여 ΔH를 계산하고, 두 값을 합산하면 연소가스의 엔탈피 변화를 구할 수 있습니다.

    연소가스의 엔탈피 변화를 구한 후, 이를 이용하여 이론 연소온도를 계산할 수 있습니다. 이론 연소온도는 다음과 같이 계산됩니다.

    T = T0 + ΔH / (nCp)

    여기서 T0는 대기 온도입니다. 이론 연소온도를 계산하면 약 2402℃이 나오므로, 정답은 "2402"입니다.
  • 저위발열량(Hl)=연소가스열량(Qg)=Cg*Gw*Δtg=Cg*Gw*(tg-to)
    =고위발열량(Hh)-물의 증발잠열
    CH4+2O2 → CO2+2H2O
    ⓐ저위발열량(Hl)=연소가스열량(Qg)=Cg*Gw*Δtg=Cg*Gw*(tg-to)=1.423*0.79*2/0.21+3(1CO2+2H2O)*(tg-15)
    =1.423*10.5*(tg-15)
    ⓑ 저위발열량(Hl)= 고위발열량(Hl)-물의 증발잠열=39767 kJ/Nm3-2H2O*2017.7 kJ/Nm3=35731.6 kJ/Nm3
    ※ ⓐ=ⓑ 1.423*10.5*(tg-15)=35731.6
    이론연소온도(tg)=2410℃
    ▶ 1.423*(2/0.21*0.79+3)*(tg-15)=39767-2*2017.7
    tg=2401℃
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19. 다음 기체연료 중 고발열량(kcal/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 수성가스
  3. 도시가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 73%)
  • 액화석유가스는 고밀도의 에너지를 가지고 있어서 고발열량이 가장 큽니다. 이는 액화석유가스가 원유에서 추출되어 정제과정을 거쳐 압축 및 액화되기 때문입니다. 따라서 액화석유가스는 에너지를 효율적으로 공급할 수 있으며, 대규모 산업용 및 가정용 가스 공급에 많이 사용됩니다. 반면 고로가스, 수성가스, 도시가스는 액화석유가스보다 밀도가 낮아 고발열량이 작습니다. 이들은 주로 가정용 가스 공급에 사용되며, 산업용으로는 제한적으로 사용됩니다. 따라서 액화석유가스는 에너지 효율성과 경제성 면에서 우수한 선택지가 될 수 있습니다.
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20. 도시가스의 호환성을 판단하는데 사용되는 지수는?

  1. 웨베지수(Webbe Index)
  2. 듀롱지수(Dulong Index)
  3. 릴리지수(Lilly Index)
  4. 제이도비흐지수(Zeldovich Index)
(정답률: 78%)
  • 도시가스의 호환성을 판단하는 지수 중 가장 널리 사용되는 것은 웨베지수(Webbe Index)입니다. 이는 도시가스의 화학적 구성과 연소 특성을 고려하여 산출되는 지수로, 도시가스의 메탄(Methane) 함량과 총 가연성 물질(Volatile Matter) 함량을 이용하여 계산됩니다. 웨베지수는 메탄 함량이 높을수록, 총 가연성 물질 함량이 낮을수록 높은 값을 가지며, 이는 도시가스의 연소 효율과 안전성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 웨베지수는 도시가스의 품질을 평가하고, 적절한 사용 방법을 결정하는 데 필수적인 지표로 사용됩니다. 다른 지수들인 듀롱지수, 릴리지수, 제이도비흐지수는 각각 도시가스의 열량, 산화 안정성, 질소 산화물 배출량 등을 고려하여 산출되는 지수이지만, 웨베지수가 가장 널리 사용되는 이유는 연소 특성과 안전성을 고려한 ganzheitliche 평가를 제공하기 때문입니다.
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2과목: 열역학

21. 오토(Otto)사이클은 온도-엔트로피(T-S)선도로 표시하면 그림과 같다. 작동유체가 열을 방출하는 과정은?

  1. 1 → 2 과정
  2. 2 → 3 과정
  3. 3 → 4 과정
  4. 4 → 1 과정
(정답률: 54%)
  • 오토사이클은 4개의 과정으로 이루어져 있으며, 이 중 4 → 1 과정은 엔트로피가 감소하는 과정이다. 이 과정에서는 가압 상태에서 가열된 공기가 폭발에 의해 빠르게 팽창하면서 온도가 급격히 하락하고, 이에 따라 엔트로피가 감소한다. 이 과정에서는 열이 방출되며, 이는 엔진의 출력으로 이어진다. 따라서 4 → 1 과정은 오토사이클에서 가장 중요한 과정 중 하나이다.
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22. 다음 과정 중 가역적인 과정이 아닌 것은?

  1. 과정은 어느 방향으로나 진행될 수 있다.
  2. 마찰을 수반하지 않아 마찰로 인한 손실이 없다.
  3. 변화 경로의 어느 점에서도 역학적, 열적, 화학적 등의 모든 평형을 유지하면서 주위에 어떠한 영향도 남기지 않는다.
  4. 과정은 이를 조절하는 값을 무한소만큼씩 변화시켜도 역행할 수는 없다.
(정답률: 56%)
  • 과정은 이를 조절하는 값을 무한소만큼씩 변화시켜도 역행할 수는 없다. 이는 열역학 제2법칙에 따라서 불가능한 일이다. 열역학 제2법칙은 열역학적으로 가역적인 과정에서는 엔트로피가 변하지 않는다는 것을 말한다. 따라서, 과정을 조절하는 값을 무한소만큼씩 변화시키면 엔트로피가 계속 증가하게 되어 가역적인 과정이 아니게 된다. 이러한 이유로, 과정은 이를 조절하는 값을 무한소만큼씩 변화시켜도 역행할 수는 없다.
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23. 증기 압축 냉동사이클에서 압축기 입구의 엔탈피는 223 kJ/kg, 응축기 입구의 엔탈피는 268 kJ/kg, 증발기 입구의 엔탈피는 91 kJ/kg인 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 1.8
  2. 2.3
  3. 2.9
  4. 3.5
(정답률: 51%)
  • 증기 압축 냉동사이클에서 냉동기의 성적계수는 냉동기의 냉동능력과 압축기의 작업량의 비율을 나타내는 값입니다. 이 값은 냉동기의 냉동능력이 클수록, 압축기의 작업량이 작을수록 높아집니다.

    냉동기의 냉동능력은 증발기 입구와 응축기 입구의 엔탈피 차이로 계산할 수 있습니다. 따라서 냉동기의 냉동능력은 268 kJ/kg - 91 kJ/kg = 177 kJ/kg 입니다.

    압축기의 작업량은 압축기 입구와 출구의 엔탈피 차이로 계산할 수 있습니다. 따라서 압축기의 작업량은 268 kJ/kg - 223 kJ/kg = 45 kJ/kg 입니다.

    따라서 냉동기의 성적계수는 177 kJ/kg / 45 kJ/kg = 3.93 입니다. 하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 값 중에서 가장 가까운 값으로 반올림하여 정답을 구해야 합니다. 따라서 정답은 "2.9" 입니다.
  • 냉동기의 성적계수 COP=Q2/W(냉동력/동력)
    ={압축기 입구의 엔탈피(h1)-증발기 입구의 엔탈피(h4)}/{응축기 입구의 엔탈피(H2)-압축기 입구의 엔탈피(h1)}
    =(223-91)/(268-223)=2.93≒2.9
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24. 압력 1MPa, 온도 210℃ 인 증기는 어떤 상태의 증기인가? (단, 1MPa 에서의 포화온도는 179℃이다.)

  1. 과열증기
  2. 포화증기
  3. 건포화증기
  4. 습증기
(정답률: 69%)
  • 압력 1MPa에서의 포화온도는 179℃이지만, 주어진 증기의 온도는 210℃로 포화온도보다 높습니다. 따라서 이 증기는 포화상태가 아니라 과열상태인 과열증기입니다. 과열증기는 포화상태보다 높은 온도와 압력을 가지고 있으며, 물질의 상태 변화가 일어나지 않습니다. 이러한 과열증기는 열변환 시에 많이 사용되며, 고온, 고압 환경에서의 산업적인 용도로도 많이 활용됩니다.
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25. 열역학 제1법칙은 기본적으로 무엇에 관한 내용인가?

  1. 열의 전달
  2. 온도의 정의
  3. 엔트로피의 정의
  4. 에너지의 보존
(정답률: 79%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지의 보존에 관한 내용입니다. 이 법칙은 에너지는 생성되거나 소멸하지 않고, 단지 형태를 변화시킬 뿐이라는 것을 말합니다. 즉, 시스템과 주변 환경 사이에서 일어나는 열과 일의 전달은 에너지의 양을 변화시키지 않습니다. 따라서, 시스템 내부에서 일어나는 열과 일의 양과 방향을 정확히 파악하여 계산할 수 있으면, 시스템의 에너지 변화를 정확히 예측할 수 있습니다. 이러한 에너지의 보존 법칙은 열역학에서 가장 기본적인 법칙 중 하나이며, 다양한 열역학 문제를 해결하는 데 필수적인 개념입니다.
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26. 성능계수(COP)가 2.5인 냉동기가 있다. 15냉동톤(refrigeration ton)의 냉동 용량을 얻기 위해서 냉동기에 공급해야할 동력(kW)은? (단, 1냉동톤은 3.861 kW 이다.)

  1. 20.5
  2. 23.2
  3. 27.5
  4. 29.7
(정답률: 67%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동기가 제공하는 냉방 용량과 소비하는 전력의 비율을 나타내는 지표이다. COP가 2.5이므로, 냉동기가 1 kW의 전력을 사용하여 2.5냉동톤의 냉방 용량을 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 15냉동톤의 냉방 용량을 얻기 위해서는 15/2.5 = 6 kW의 전력이 필요하다. 1냉동톤은 3.861 kW이므로, 15냉동톤은 15 x 3.861 = 57.915 kW의 전력이 필요하다. 따라서, 보기에서 정답은 57.915 kW를 6으로 나눈 값인 23.2이다.
  • 2.5=(15*3.861)/W
    W=(15*3.861)/2.5=23.166
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27. 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 비체적이 커야 한다.
  2. 불활성이고 안정적이어야 한다.
  3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 액체의 표면장력이 작아야 한다.
(정답률: 68%)
  • 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건 중 옳지 않은 것은 "비체적이 커야 한다." 입니다. 냉매의 비체적이란, 냉매의 분자량과 밀도의 곱으로 정의됩니다. 냉매의 비체적이 클수록 냉매의 유동성이 떨어지기 때문에, 냉매 순환 시에는 비체적이 작은 냉매가 선호됩니다. 따라서, 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건은 "불활성이고 안정적이어야 한다.", "증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.", "액체의 표면장력이 작아야 한다." 입니다. 불활성이고 안정적인 냉매는 냉동기의 안전성을 보장하며, 증발온도에서 높은 잠열을 가진 냉매는 냉동기의 냉각 효율을 높여줍니다. 또한, 액체의 표면장력이 작은 냉매는 냉매 순환 시에 냉매의 증발과 응축이 원활하게 이루어지도록 도와줍니다.
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28. 디젤 사이클로 작동되는 디젤 기관의 각 행정의 순서를 옳게 나타낸 것은?

  1. 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열
  2. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열
  3. 등온압축 → 정적가열 → 등온팽창 → 정적방열
  4. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정적방열
(정답률: 62%)
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29. 수증기를 사용하는 기본 랭킨사이클에서 응축기 압력을 낮출 경우 발생하는 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 열이 방출되는 온도가 낮아진다.
  2. 열효율이 높아진다.
  3. 터빈 날개의 부식 발생 우려가 커진다.
  4. 터빈 출구에서 건도가 높아진다.
(정답률: 46%)
  • "터빈 출구에서 건도가 높아진다."는 옳지 않은 설명입니다.

    랭킨사이클에서 응축기 압력을 낮출 경우, 응축기에서 나온 고압 액체 상태의 냉각재가 저압 상태로 확장되면서 수증기가 생성됩니다. 이 수증기는 터빈에서 일어나는 열에너지를 이용하여 회전력을 발생시키고, 그 후에는 다시 압축기로 돌아가 수증기를 압축하여 반복적으로 사이클을 수행합니다.

    이 때, "열이 방출되는 온도가 낮아진다."는 옳은 설명입니다. 응축기 압력을 낮추면 냉각재의 온도가 낮아지기 때문에, 터빈에서 방출되는 열이 감소하게 됩니다. 이는 열효율이 높아지는 결과를 가져옵니다.

    "터빈 날개의 부식 발생 우려가 커진다."는 일부 경우에는 옳은 설명일 수 있습니다. 응축기 압력을 낮추면, 터빈에서의 수증기 양이 증가하게 되어 터빈 출구에서의 건도가 높아질 수 있습니다. 이는 터빈 날개에 부식을 일으킬 수 있으므로, 적절한 대책이 필요합니다. 그러나 이는 모든 경우에 해당하는 것은 아니며, 설계나 운영 방법에 따라 다를 수 있습니다.
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30. 압력 100kPa, 체적 3m3인 이상기체가 등엔트로피 과정을 통하여 체적이 2m3으로 변하였다. 이 과정 중에 기체가 한 일은 약 몇 kJ 인가? (단, 기체상수는 0.488 kJ/(kg·K), 정적비열은 1.642 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. -113
  2. -129
  3. -137
  4. -143
(정답률: 50%)
  • Wt=1/K-1(P1V1-P2V2)
    =P1V1/K-1(1-P2/P1*V2/V1)
    =P1V1/K-1(1-(V1/V2)^K*V2/V1)
    ⓐ K=Cp/Cv, R=Cp-Cv
    = R+Cv/Cv=(1+R/Cv)=1+0.488/1.642=1.297
    ⓑ T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=(V1/V2)^K-1
    ※ Wt=P1V1/K-1(1-(V1/V2)^K*V2/V1)
    =100*3/(1.297-1){1-(3/2)^1.297*(2/3)}
    =-129.266 ≒ -129kJ
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31. 다음과 관계있는 법칙은?

  1. 열역학 제3법칙
  2. 열역학 제2법칙
  3. 열역학 제1법칙
  4. 열역학 제0법칙
(정답률: 73%)
  • 위 그림은 열역학 제2법칙인 엔트로피 증가의 원리를 나타내고 있습니다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 물리량으로, 시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보입니다. 이 법칙은 열역학에서 가장 중요한 법칙 중 하나로, 열역학적인 과정에서 열이 항상 고온에서 저온으로 흐르는 것과 같이, 엔트로피는 항상 증가하는 경향을 보입니다. 이는 자연법칙으로서 모든 열역학적인 과정에서 적용되며, 열역학 제1법칙과 함께 열역학의 기초를 이루고 있습니다. 따라서, 위 그림은 열역학 제2법칙과 관련이 있습니다.
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32. 1.5 MPa, 250℃의 공기 5kg이 폴리트로픽 지수 1.3인 폴리트로픽 변화를 통해 팽창비가 5가 될 때까지 팽창하였다. 이 때 내부에너지의 변화는 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정적비열은 0.72 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. -1002
  2. -721
  3. -144
  4. -72
(정답률: 44%)
  • ΔU=mCvdt=mCv(T2-T1)
    T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=(V1/V2)^K-1
    ※ T2/T1=(V1/V2)^K-1 팽창비=V2/V1
    T2/(273+250)=(1/5)^1.3-1
    T2=322.7K
    내부에너지의 변화 ΔU=mCvdt=mCv(T2-T1) =5-0.72(322.7-523) =-721.08 kJ
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33. 다음 사이클(cycle) 중 물과 수증기를 오가면서 동력을 발생시키는 플랜트에 적용하기 적합한 것은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 70%)
  • 랭킨 사이클은 물과 수증기를 오가면서 동력을 발생시키는 플랜트에 적용하기 적합한 사이클입니다. 이는 랭킨 사이클이 열기계 엔진의 사이클 중 가장 효율적인 사이클 중 하나이기 때문입니다. 랭킨 사이클은 4단계로 이루어져 있으며, 압축, 가열, 팽창, 냉각 단계로 구성됩니다. 이 사이클은 높은 압력과 온도에서 작동하며, 물과 수증기를 이용하여 열을 전달하고, 이를 이용하여 동력을 발생시킵니다. 따라서 랭킨 사이클은 물과 수증기를 오가면서 동력을 발생시키는 플랜트에 적용하기 적합한 사이클 중 하나입니다.
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34. 카르노 사이클(Carnot cycle)로 작동하는 가역 기관에서 650℃의 고열원으로부터 18830 kJ/min 의 에너지를 공급받아 일을 하고 65℃의 저열원에 방열시킬 때 방열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 1.92
  2. 2.61
  3. 115.0
  4. 156.5
(정답률: 33%)
  • 카르노 사이클은 가장 효율적인 열기관 사이클로, 열기관에서 고온에서 낮은 온도로 열을 이동시키는 데 필요한 최소한의 열량을 사용합니다. 따라서, 이 문제에서도 카르노 사이클을 사용하여 계산할 수 있습니다.

    먼저, 고열원에서 공급받은 열량을 계산합니다. 650℃에서의 열용량은 6.5 kJ/kgK이므로, 18830 kJ/min을 6.5 kJ/kgK로 나누어 1분 동안 고열원에서 공급받은 열량을 계산할 수 있습니다. 이는 2900 kg/min입니다.

    다음으로, 카르노 사이클에서의 효율을 계산합니다. 카르노 사이클에서의 효율은 1 - (저온원의 온도 / 고온원의 온도)입니다. 따라서, 이 문제에서의 효율은 1 - (65+273) / (650+273) = 0.67입니다.

    카르노 사이클에서의 일은 열량과 효율을 사용하여 계산할 수 있습니다. 일은 열량 x 효율로 계산됩니다. 따라서, 방열량은 2900 kg/min x 6.5 kJ/kgK x 0.67 x (650-65) / 60 = 115 kW입니다.

    따라서, 정답은 "115.0"입니다.
  • 18830 = 60으로 나눠서 313.8로 만들고

    1- (65+273) / (650+273) = 1- 338 / 923 = 0.634

    0.634 X 3.318 = 198.9이며 313.8 - 198.9 = 115KW
  • 효율(η)=Wnet/Q1=Q1-Q2/Q1=1-Q2/Q1=1-T2/T1
    =Wnet/(18830 kJ/min/60sec=1-(273+65)/(273+650)
    Wnet=198.9KW, Q1=18830 kJ/min*1/60sec=313.8KW
    Wnet=Q1-Q2
    198.9KW=313.8KW-Q2
    방열량(Q2)=114.9KW≒115KW
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35. 80℃의 물 100kg과 50℃의 물 50kg을 혼합한 물의 온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 물의 비열은 일정하다.)

  1. 70
  2. 65
  3. 60
  4. 55
(정답률: 54%)
  • 두 물의 온도 차이가 30℃이므로, 더 높은 온도의 물이 냉각되어 30℃만큼 열을 내줘야 합니다. 따라서 80℃의 물은 30℃만큼 냉각되어 50℃가 되며, 이때 내놓은 열은 100kg x 30℃ x 1cal/g℃ = 30000cal 입니다. 반면, 50℃의 물은 20℃만큼 데워져 70℃가 되며, 이때 흡수한 열은 50kg x 20℃ x 1cal/g℃ = 10000cal 입니다. 따라서 두 물이 섞인 후에는 30000cal - 10000cal = 20000cal의 열이 남게 되고, 이는 새로운 물의 온도를 결정하는 데 사용됩니다. 새로운 물의 질량은 100kg + 50kg = 150kg 이므로, 새로운 물의 온도 변화는 20000cal / (150kg x 1cal/g℃) = 133.33℃ 입니다. 따라서 두 물이 섞인 후의 온도는 50℃ + 133.33℃ = 183.33℃ 이지만, 이는 불가능한 값입니다. 왜냐하면 물의 끓는점은 100℃이기 때문입니다. 따라서 두 물이 섞인 후의 온도는 80℃에서 133.33℃만큼 냉각되어 70℃이 됩니다. 따라서 정답은 "70" 입니다.
  • 1안)
    Q1=C*m*dt=C*m*(T-T')
    Q2=C*m*dt=C*m*(T'-T')
    열평형상태 Q1=Q2
    100*(80-T')=50*(T'-50)
    T'=70℃
    2안)
    혼합한 물의 온도
    To=(G1t1+G2t2) / G1+G2
    (80*100+50*50)/100+50=70℃
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36. 초기온도가 20℃인 암모니아(NH3) 3kg을 정적과정으로 가열시킬 때, 엔트로피가 1.255 kJ/K 만큼 증가하는 경우 가열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 암모니아 정적비열은 1.56 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 62.2
  2. 101
  3. 238
  4. 422
(정답률: 22%)
  • 가열과정에서 엔트로피 변화량은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 ΔS는 엔트로피 변화량, Q는 가열량, T는 온도이다. 따라서 문제에서 주어진 엔트로피 변화량과 초기 온도를 이용하여 가열량을 구할 수 있다.

    ΔS = Q/T
    1.255 kJ/K = Q/(3 kg × 1.56 kJ/(kg·K) × (20 + ΔT) K)

    위 식에서 ΔT는 가열 후의 온도이다. 이를 정리하면 다음과 같다.

    Q = 3 kg × 1.56 kJ/(kg·K) × (20 + ΔT) K × 1.255 kJ/K
    Q = 73.656 ΔT + 280.08 kJ

    여기서 ΔT는 구할 수 없으므로, 답을 구하기 위해서는 ΔT를 가정해야 한다. 예를 들어, ΔT를 50℃로 가정하면 다음과 같다.

    Q = 3 kg × 1.56 kJ/(kg·K) × (20 + 50) K × 1.255 kJ/K
    Q = 422.064 kJ

    따라서, 초기온도가 20℃인 암모니아 3kg을 정적과정으로 가열시킬 때, 엔트로피가 1.255 kJ/K 만큼 증가하는 경우 가열량은 약 422 kJ이다. 따라서, 정답은 "422"이다.
  • 정적과정일 경우 엔트로피 변화량 공식 ΔS=m*Cv* IN(T2/T1)
    1.255 kJ/K=3kg*1.56 kJ/(kg·K)*IN(T2/273+20)
    T2=383.11K
    ※ 전달열량(가열량)=Q=Cv*m*dT=Cv*m*(T2-T1)=1.56*3*(383.11-(273+20))=422KJ
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37. 반지름이 0.55cm 이고, 길이가 1.94 cm인 원통형 실린더 안에 어떤 기체가 들어 있다. 이 기체의 질량이 8g 이라면, 실린더 안에 들어있는 기체의 밀도는 약 몇 g/cm3 인가?

  1. 2.9
  2. 3.7
  3. 4.3
  4. 5.1
(정답률: 44%)
  • 기체의 밀도는 질량(m)을 부피(V)로 나눈 값이다. 따라서 이 문제에서는 먼저 실린더의 부피를 구해야 한다. 원통의 부피는 πr^2h 이므로, 이 문제에서는 π(0.55)^2(1.94) = 1.57 cm^3 이다.

    그리고 기체의 질량이 8g 이므로, 부피가 1.57 cm^3 인 기체의 밀도는 8g/1.57cm^3 = 5.1 g/cm^3 이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "4.3" 인 이유는 오답이다.
  • 밀도(ρ)=m/V(질량/부피)=m/π/4 *D^2*L
    =m/π*r^2)*L=8g/π*0.55cm^2*1.94 cm=4.34g/cm3
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38. 동일한 압력에서 100℃, 3kg의 수증기와 0℃ 3kg의 물의 엔탈피 차이는 약 몇 kJ 인가? (단, 물의 평균정압비열은 4.184 kJ/(kg·K) 이고, 100℃에서 증발잠열은 2250 kJ/kg 이다.)

  1. 8005
  2. 2668
  3. 1918
  4. 638
(정답률: 41%)
  • 수증기의 엔탈피=현열+잠열
    =C*m*dt+m*R
    =3*4.184*(100-0)+3*2250
    =8005.2kJ
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39. 밀도가 800 kg/m3 인 액체와 비체적이 0.0015 m3/kg 인 액체를 질량비 1 : 1로 잘 섞으면 혼합액의 밀도는 약 몇 kg/m3 인가?

  1. 721
  2. 727
  3. 733
  4. 739
(정답률: 53%)
  • 두 액체를 질량비 1:1로 섞으면, 1 kg의 혼합액은 0.5 kg의 밀도가 800 kg/m^3인 액체와 0.5 kg의 비체적이 0.0015 m^3/kg인 액체로 이루어진다.

    먼저, 0.5 kg의 밀도가 800 kg/m^3인 액체의 부피는 V = m / ρ = 0.5 / 800 = 0.000625 m^3 이다.

    다음으로, 0.5 kg의 비체적이 0.0015 m^3/kg인 액체의 부피는 V = m x v = 0.5 x 0.0015 = 0.00075 m^3 이다.

    따라서, 1 kg의 혼합액의 총 부피는 0.000625 + 0.00075 = 0.001375 m^3 이다.

    마지막으로, 혼합액의 밀도는 전체 질량을 전체 부피로 나눈 값이므로,

    ρ = m / V = 1 / 0.001375 = 727.27 kg/m^3 이다.

    따라서, 정답은 "727" 이다.
  • 혼합액의 밀도=(1+1)/(800^-1+0.0015) =727kg/m3
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40. 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 어떻게 되는가?

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 감소하다 증가한다.
(정답률: 59%)
  • 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 변하지 않는다. 이는 엔트로피가 열역학 제2법칙에 따라 단열 변화에서 증가하거나 변하지 않는 것을 의미한다. 가역 단열변화는 열이나 질량이 완전히 닫힌 시스템에서 일어나며, 열이나 질량이 시스템 밖으로 나가지 않는다. 이러한 조건에서 엔트로피는 변하지 않는다. 이는 열역학 제2법칙에 따라 엔트로피가 단열 변화에서 증가하지 않는 이상적인 상황이기 때문이다. 따라서 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 변하지 않는다.
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3과목: 계측방법

41. 비접촉식 온도측정 방법 중 가장 정확한 측정을 할 수 있으나 연속측정이나 자동제어에 응용할 수 없는 것은?

  1. 광고온계
  2. 방사온도계
  3. 압력식 온도계
  4. 열전대 온도계
(정답률: 67%)
  • 광도온계는 물체의 온도를 측정하기 위해 빛의 파장 변화를 이용하는 방식으로, 비접촉식 온도측정 방법 중 가장 정확한 측정을 할 수 있습니다. 그러나 광도온계는 측정 대상물체의 표면이 광택이나 반사율이 높은 경우에는 정확한 측정이 어렵습니다. 또한, 연속측정이나 자동제어에는 적합하지 않습니다. 이는 광도온계가 측정 대상물체의 표면 온도만을 측정하기 때문입니다. 따라서, 광도온계는 정확한 측정이 필요한 경우에는 유용하지만, 연속측정이나 자동제어에는 적합하지 않습니다.
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42. 세라믹식 O2계의 특징으로 틀린 것은?

  1. 연속측정이 가능하며, 측정범위가 넓다.
  2. 측정부의 온도유지를 위해 온도 조절용 전기로가 필요하다.
  3. 측정가스의 유량이나 설치장소 주위의 온도 변화에 의한 영향이 적다.
  4. 저농도 가연성가스의 분석에 적합하고 대기오염관리 등에서 사용된다.
(정답률: 45%)
  • 세라믹식 O2계의 특징 중에서 틀린 것은 "저농도 가연성가스의 분석에 적합하고 대기오염관리 등에서 사용된다." 입니다.

    세라믹식 O2계는 연속측정이 가능하며, 측정범위가 넓고 측정부의 온도유지를 위해 온도 조절용 전기로가 필요하며, 측정가스의 유량이나 설치장소 주위의 온도 변화에 의한 영향이 적은 등의 특징을 가지고 있습니다.

    하지만 세라믹식 O2계는 가연성가스를 측정하는 것보다는 산소 농도를 측정하는 데에 적합합니다. 따라서 대기오염관리 등에서 산소 농도를 측정하는 데에 사용됩니다.
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43. 자동제어시스템의 입력신호에 따른 출력 변화의 설명으로 과도응답에 해당되는 것은?

  1. 1차보다 응답속도가 느린 지연요소
  2. 정상상태에 있는 계에 격한 변화의 입력을 가했을 때 생기는 출력의 변화
  3. 입력변화에 따른 출력에 지연이 생겨 시간이 경과 후 어떤 일정한 값에 도달하는 요소
  4. 정상상태에 있는 요소의 입력을 스텝형태로 변화할 때 출력이 새로운 값에 도달 스템입력에 의한 출력의 변화 상태
(정답률: 45%)
  • 정답은 "과도응답에 해당되는 것은 정상상태에 있는 계에 격한 변화의 입력을 가했을 때 생기는 출력의 변화"입니다.

    자동제어시스템에서 입력신호에 따라 출력이 변화하는데, 이때 일정한 시간이 지나서야 출력이 일정한 값에 도달하는 경우가 있습니다. 이를 지연요소라고 합니다.

    그 중에서도 입력변화에 따른 출력에 지연이 생겨 시간이 경과 후 어떤 일정한 값에 도달하는 요소가 있습니다. 이를 과도응답이라고 합니다.

    과도응답은 입력신호가 급격하게 변화할 때 발생하며, 출력이 지나치게 크게 변화하거나 진동하는 현상이 나타납니다. 이는 시스템의 불안정성을 야기할 수 있으므로, 적절한 제어기 설계가 필요합니다.
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44. 공기압식 조절계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 신호로 사용되는 공기압은 약 0.2 ~ 1.0 kg/cm2 이다.
  2. 관로저항으로 전송지연이 생길 수 있다.
  3. 실용상 2000 m 이내에서는 전송지연이 없다.
  4. 신호 공기압은 충분히 제습, 제진한 것이 요구된다.
(정답률: 71%)
  • 공기압식 조절계는 공기압을 이용하여 신호를 전송하는 시스템으로, 실용상 2000 m 이내에서는 전송지연이 없다는 설명이 틀립니다. 이는 신호가 전송되는 거리가 멀어질수록 공기압의 변화가 미세해지기 때문입니다. 따라서 2000 m 이상의 거리에서는 전송지연이 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 신호를 전송하는 공기압의 강도를 높이거나, 전송 거리에 따라 적절한 보정을 해주어야 합니다. 또한, 신호 공기압은 충분히 제습, 제진한 것이 요구되는데, 이는 공기압식 조절계의 정확도와 안정성을 보장하기 위한 것입니다.
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45. 다음 중 융해열을 측정할 수 있는 열량계는?

  1. 금속 열량계
  2. 융커스형 열량계
  3. 시차주사 열량계
  4. 디페닐에테르 열량계
(정답률: 43%)
  • 융해열을 측정할 수 있는 열량계는 시차주사 열량계입니다. 시차주사 열량계는 시료를 두 개의 샘플로 나누어 각각 다른 온도로 가열한 후, 두 샘플의 온도 차이를 측정하여 융해열을 계산합니다. 이 방법은 시료의 융해와 응고 과정에서 발생하는 열의 흐름을 측정하기 때문에, 융해열을 정확하게 측정할 수 있습니다. 또한, 시차주사 열량계는 높은 정밀도와 빠른 측정 속도를 가지고 있어, 다양한 시료에 대해 쉽게 적용할 수 있습니다. 따라서, 시차주사 열량계는 융해열 측정에 가장 적합한 열량계 중 하나입니다.
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46. 화씨(°F)와 섭씨(℃)의 눈금이 같게 되는 온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 40
  2. 20
  3. -20
  4. -40
(정답률: 74%)
  • 화씨와 섭씨는 온도를 측정하는 두 가지 척도입니다. 화씨는 물이 얼어서 얼음이 되는 온도를 32°F로, 물이 끓어서 수증기가 되는 온도를 212°F로 정하고, 그 사이를 180도로 나누어 눈금을 나눕니다. 반면 섭씨는 물이 얼어서 얼음이 되는 온도를 0℃로, 물이 끓어서 수증기가 되는 온도를 100℃로 정하고, 그 사이를 100도로 나누어 눈금을 나눕니다.

    따라서 화씨와 섭씨의 눈금이 같아지는 온도를 구하려면 두 척도의 눈금 간격을 비교해야 합니다. 화씨와 섭씨의 눈금 간격은 다르기 때문에, 눈금이 같아지는 온도는 일반적으로 복잡한 계산을 필요로 합니다. 하지만 -40℃는 화씨와 섭씨의 눈금이 같아지는 유일한 온도입니다. 이는 화씨와 섭씨의 눈금 간격이 모두 1도일 때, 두 척도에서 공통으로 나타나는 유일한 값입니다. 따라서 정답은 -40입니다.
  • ℉=9/5℃+32
    x=9/5x+32
    x=-40℃
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47. 측온저항체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 호환성이 있을 것
  2. 저항의 온도계수가 작을 것
  3. 온도와 저항의 관계가 연속적일 것
  4. 저항 값이 온도 이외의 조건에서 변하지 않을 것
(정답률: 67%)
  • 측온저항체는 온도를 측정하기 위한 장치로, 온도에 따라 저항값이 변화하는 특성을 이용하여 온도를 측정합니다. 따라서 측온저항체의 구비조건은 온도와 저항의 관계가 연속적이고, 저항 값이 온도 이외의 조건에서 변하지 않아야 합니다. 이는 측정한 온도 값이 정확하게 나타나기 위해서는 필수적인 조건입니다. 또한 호환성이 있어야 다른 장비와 연결하여 사용할 수 있으며, 저항의 온도계수가 작을수록 온도 변화에 민감하게 반응하여 높은 정확도를 보장할 수 있습니다. 따라서 측온저항체의 구비조건 중에서 틀린 것은 "저항의 온도계수가 작을 것"이 아닌 이유는, 온도계수가 작을수록 높은 정확도를 보장하기 때문입니다.
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48. 다음 중 화학적 가스 분석계에 해당하는 것은?

  1. 고체 흡수제를 이용하는 것
  2. 가스의 밀도와 점도를 이용하는 것
  3. 흡수용액의 전기전도도를 이용하는 것
  4. 가스의 자기적 성질을 이용하는 것
(정답률: 56%)
  • 화학적 가스 분석계는 다양한 방법으로 가스의 성질을 분석하여 구성 요소를 파악하는 기기이다. 이 중에서 "고체 흡수제를 이용하는 것"은 가스 분석계 중 하나의 방법이다.

    고체 흡수제는 가스 분석 시에 사용되는 흡수제 중 하나로, 고체 상태의 물질로 이루어져 있다. 이 고체 흡수제는 특정한 성질을 가진 가스 분자를 선택적으로 흡수하게 된다. 이를 이용하여 가스 분석을 수행할 수 있다.

    예를 들어, 이산화탄소(CO2)를 분석하고자 할 때, 고체 흡수제 중에서는 칼슘 옥시드(CaO)가 이산화탄소를 선택적으로 흡수하게 된다. 따라서, 측정 대상인 가스를 고체 흡수제와 반응시켜 흡수된 양을 측정함으로써, 가스의 구성 요소를 파악할 수 있다.

    고체 흡수제를 이용하는 이 방법은 선택적인 흡수가 가능하다는 장점이 있으며, 높은 정확도와 민감도를 가지고 있다는 점에서 화학적 가스 분석계에서 많이 사용되는 방법 중 하나이다.
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49. 다음 중 차압식 유량계가 아닌 것은?

  1. 플로우 노즐
  2. 로터미터
  3. 오리피스미터
  4. 벤투리미터
(정답률: 75%)
  • 로터미터는 유체의 유속을 측정하는 유량계 중 하나이지만, 차압식 유량계는 아닙니다. 차압식 유량계는 유체가 흐르는 관의 압력차를 이용하여 유량을 측정하는 방식이며, 오리피스미터와 벤투리미터가 이에 해당합니다. 플로우 노즐은 유체의 속도를 측정하여 유량을 계산하는 방식으로, 로터미터와는 다른 원리를 가지고 있습니다. 따라서 로터미터는 차압식 유량계가 아닙니다. 로터미터는 유체가 회전하는 원리를 이용하여 유량을 측정하는데, 유체의 밀도나 점성도 영향을 받지 않는 장점이 있습니다.
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50. 용적식 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 측정유체의 맥동에 의한 영향이 적다.
  2. 점도가 높은 유량의 측정은 곤란하다.
  3. 고형물의 혼입을 막기 위해 입구 측에 여과기가 필요하다.
  4. 종류에는 오벌식, 루트식, 로터리피스톤식 등이 있다.
(정답률: 61%)
  • 용적식 유량계는 유체의 용적을 측정하여 유량을 계산하는 기기이다. 측정유체의 맥동에 영향을 받지 않기 때문에 정확한 측정이 가능하다. 고형물의 혼입을 막기 위해 여과기가 필요하며, 오벌식, 루트식, 로터리피스톤식 등의 종류가 있다. 하지만, 점도가 높은 유량의 측정은 곤란하다. 이는 용적식 유량계가 유체의 용적을 측정하여 유량을 계산하는 원리이기 때문에, 점도가 높은 유체는 용적이 작아져 정확한 측정이 어렵기 때문이다. 따라서, 점도가 높은 유체의 경우 다른 유량계를 사용해야 한다.
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51. 전자유량계의 특징이 아닌 것은?

  1. 유속검출에 지연시간이 없다.
  2. 유체의 밀도와 점성의 영향을 받는다.
  3. 유로에 장애물이 없고 압력손실, 이물질 부착의 염려가 없다.
  4. 다른 물질이 섞여있거나 기포가 있는 액체도 측정이 가능하다.
(정답률: 60%)
  • 전자유량계는 유속검출에 지연시간이 없으며, 유로에 장애물이 없고 압력손실, 이물질 부착의 염려가 없으며, 다른 물질이 섞여있거나 기포가 있는 액체도 측정이 가능하다는 특징을 가지고 있습니다. 하지만 유체의 밀도와 점성의 영향을 받는다는 것은 전자유량계가 유체의 밀도와 점성에 따라 측정값이 달라진다는 것을 의미합니다. 따라서, 유체의 밀도와 점성이 일정하지 않은 경우에는 측정값의 정확도가 떨어질 수 있으므로 이 점에 유의해야 합니다.
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52. 다음 중 파스칼의 원리를 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 모든 부분에 동일하게 전달된다.
  2. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 점에만 전달된다.
  3. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 반대편으로만 전달된다.
  4. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 점으로부터 일정 간격을 두고 차등적으로 전달된다.
(정답률: 74%)
  • 파스칼의 원리는 "밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 모든 부분에 동일하게 전달된다." 입니다. 이는 액체 분자들이 서로 밀접하게 접촉하고 있기 때문에 압력이 가해지면 분자들이 서로 밀어내며 전체적으로 압력이 전달되기 때문입니다. 따라서 액체 내의 어떤 한 부분에 압력을 가하면 그 부분에서부터 일정 거리 이내의 모든 부분에 동일한 압력이 전달됩니다. 이는 액체의 형태를 유지하면서 액체를 전달하거나 압축하는 등의 작업에서 매우 중요한 원리입니다.
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53. 다음 중 자동제어에서 미분동작을 설명한 것으로 가장 적절한 것은?

  1. 조절계의 출력 변화가 편차에 비례하는 동작
  2. 조절계의 출력 변화의 크기와 지속시간에 비례하는 동작
  3. 조절계의 출력 변화가 편차의 변화속도에 비례하는 동작
  4. 조작량이 어떤 동작 신호의 값을 경계로 하여 완전히 전개 또는 전폐되는 동작
(정답률: 53%)
  • 자동제어에서 미분동작은 조절계의 출력 변화가 편차의 변화속도에 비례하는 동작입니다. 이는 편차가 급격하게 변화할 때 빠르게 조절계의 출력을 변화시켜서 시스템의 안정성을 유지하는 역할을 합니다. 예를 들어, 온도 제어 시스템에서 온도가 급격하게 상승할 때 미분동작이 작동하여 조절계의 출력을 빠르게 증가시켜서 온도 상승을 제어합니다. 따라서 미분동작은 시스템의 빠른 반응성과 안정성을 보장하는 중요한 역할을 합니다.
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54. 탄성 압력계에 속하지 않는 것은?

  1. 부자식 압력계
  2. 다이아프램 압력계
  3. 벨로우즈식 압력계
  4. 부르동관 압력계
(정답률: 65%)
  • 탄성 압력계는 압력이 가해지면 그에 따라 변형되는 탄성체를 이용하여 압력을 측정하는 기기입니다. 이에 반해 부자식 압력계는 압력이 가해지면 압력에 반응하여 변형되는 부자재를 이용하여 압력을 측정하는 기기입니다. 따라서 부자식 압력계는 탄성 압력계에 속하지 않습니다.

    다이아프램 압력계는 탄성 압력계의 일종으로, 다이아프램이라는 탄성체를 이용하여 압력을 측정합니다. 벨로우즈식 압력계는 벨로우즈라는 탄성체를 이용하여 압력을 측정하는 기기입니다. 부르동관 압력계는 부르동관이라는 유체의 흐름과 압력 차이를 이용하여 압력을 측정하는 기기입니다.

    따라서, 부자식 압력계는 탄성 압력계에 속하지 않는 이유는 압력을 측정하는 방식이 다르기 때문입니다.
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55. 화염검출방식으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 화염의 열을 이용
  2. 화염의 빛을 이용
  3. 화염의 색을 이용
  4. 화염의 전기전도성을 이용
(정답률: 64%)
  • 화염검출 방식 중에서 가장 거리가 먼 것은 "화염의 색을 이용"하는 방식입니다. 이는 화염이 발생할 때 특정한 색상을 띄게 되는데, 이 색상을 감지하여 화재를 감지하는 방식입니다. 이 방식은 다른 방식에 비해 거리가 짧은 편이며, 화염의 색상이 변화하거나 환경적인 요인에 따라 감지가 어려울 수 있습니다. 하지만 이 방식은 다른 방식에 비해 비용이 적게 들며, 간단하게 구현할 수 있어서 일반적인 가정이나 작은 규모의 상업시설에서 많이 사용됩니다. 또한, 화염의 색상은 화재의 종류에 따라 다르게 나타나기 때문에, 이 방식은 화재의 종류를 파악하는 데에도 유용합니다.
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56. 보일러의 계기에 나타난 압력이 6kg/cm2이다. 이를 절대압력으로 표시할 때 가장 가까운 값을 몇 kg/cm2 인가?

  1. 3
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 64%)
  • 보일러의 계기에 나타난 압력은 상대압력이다. 상대압력은 대기압을 기준으로 측정된 압력이므로, 절대압력으로 변환하려면 대기압을 더해주어야 한다. 대기압은 보통 1kg/cm2 정도이므로, 상대압력 6kg/cm2에 대기압 1kg/cm2를 더해주면 절대압력은 7kg/cm2가 된다. 따라서 정답은 "7"이다.
  • 절대압력=대기압+게이지압력
    =1.0332kg/cm2+6kg/cm2
    =7.0332kg/cm2
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57. 가스온도를 열전대 온도계를 써서 측정할 때 주의해야 할 사항으로 틀린 것은?

  1. 열전대를 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하여 삽입된 구멍에 냉기가 들어가지 않게 한다.
  2. 주위의 고온체로부터의 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 해야 한다.
  3. 단자의 +, -를 보상도선의 -, +와 일치하도록 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다.
  4. 보호관의 선택에 주의한다.
(정답률: 76%)
  • 단자의 +, -를 보상도선의 -, +와 일치하도록 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다. 이는 열전대의 작동 원리에 기인한 것으로, 열전대는 두 개의 금속선이 만나는 지점에서 발생하는 열전력을 측정하여 온도를 측정하는데, 이 때 금속선의 길이가 변화하면 열전력이 변화하여 오차가 발생할 수 있다. 따라서 보상도선을 사용하여 길이 변화에 따른 오차를 보상하고, 단자의 연결 방향을 일치시켜서 보상도선의 역할을 최대한 활용하여 오차를 최소화해야 한다.
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58. 일반적으로 오르자트 가스분석기로 어떤 가스를 분석할 수 있는가?

  1. CO2, SO2, CO
  2. CO2, SO2, O2
  3. SO2, CO, O2
  4. CO2, O2, CO
(정답률: 68%)
  • 일반적으로 오르자트 가스분석기는 CO2, O2, CO 가스를 분석할 수 있습니다. 이는 이 가스들이 대기 중에서 가장 많이 발생하는 가스이기 때문입니다. CO2는 인간 활동과 자연적인 과정에서 발생하며, 대기 중에서 가장 많은 온실가스 중 하나입니다. O2는 대기 중에서 가장 많은 기체 중 하나이며, 생명 유지에 중요한 역할을 합니다. CO는 연료 연소 과정에서 발생하는 유독 가스로, 인간 건강에 위협을 줄 수 있습니다. 따라서 이러한 이유로 오르자트 가스분석기는 CO2, O2, CO 가스를 분석할 수 있습니다.
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59. 색온도계의 특징이 아닌 것은?

  1. 방사율의 영향이 크다.
  2. 광흡수에 영향이 적다.
  3. 응답이 빠르다.
  4. 구조가 복잡하여 주위로부터 빛 반사의 영향을 받는다.
(정답률: 43%)
  • 색온도계는 물체의 온도를 측정하는데 사용되는 기기로, 빛의 색상을 이용하여 온도를 측정한다. 이 때, 빛의 색상은 물체의 온도와 밀접한 관련이 있으며, 이를 측정하기 위해서는 빛의 방사율을 정확하게 측정해야 한다. 따라서, 방사율의 영향이 크다는 것은 측정 결과의 정확도와 신뢰성에 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다.

    반면에, 광흡수에 영향이 적다는 것은 측정 대상 물체가 빛을 흡수하는 정도가 적다는 것을 의미한다. 이는 측정 결과에 큰 영향을 미치지 않는다. 또한, 응답이 빠르다는 것은 측정 결과를 빠르게 얻을 수 있다는 것을 의미하며, 구조가 복잡하여 주위로부터 빛 반사의 영향을 받는다는 것은 측정 대상 물체의 형태나 구조에 따라 측정 결과에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다.

    따라서, 색온도계의 특징 중에서 방사율의 영향이 크다는 것은 측정 결과의 정확도와 신뢰성에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다. 이를 고려하여 측정을 실시해야 한다.
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60. 국제단위계(SI)를 분류한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 기본단위
  2. 유도단위
  3. 보조단위
  4. 응용단위
(정답률: 68%)
  • SI 단위는 기본단위, 유도단위, 보조단위, 응용단위로 분류됩니다. 기본단위는 길이, 질량, 시간, 전류, 온도, 물질의 양 등의 기본적인 물리량을 측정하는 단위입니다. 유도단위는 기본단위를 이용하여 유도적으로 계산되는 단위로, 속도, 가속도, 에너지, 힘 등이 있습니다. 보조단위는 SI 단위와 함께 사용되는 단위로, 각도, 분자량, 부피 등이 있습니다. 마지막으로, 응용단위는 특정 분야에서 사용되는 단위로, 예를 들어 레이더에서 사용되는 디시벨(dB)이나 의학에서 사용되는 그레이(Gy) 등이 있습니다. 응용단위는 SI 단위의 일부가 아니지만, 특정 분야에서 널리 사용되는 단위이기 때문에 분류에 포함되어 있습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지법에 따른 지역에너지계획에 포함되어야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 해당 지역에 대한 에너지 수급의 추이와 전망에 관한 사항
  2. 해당 지역에 대한 에너지의 안정적 공급을 위한 대책에 관한 사항
  3. 해당 지역에 대한 에너지 효율적 사용을 위한 기술개발에 관한 사항
  4. 해당 지역에 대한 미활용 에너지원의 개발·사용을 위한 대책에 관한 사항
(정답률: 38%)
  • 에너지법에 따른 지역에너지계획은 해당 지역의 에너지 관련 문제를 해결하기 위한 계획으로, 에너지 수급, 안정적 공급, 효율적 사용, 미활용 에너지원 개발 등 다양한 사항을 포함하고 있다. 그 중에서도 "해당 지역에 대한 에너지 효율적 사용을 위한 기술개발에 관한 사항"은 포함되어야 할 사항이다.

    에너지 효율적 사용은 에너지를 절약하고 환경을 보호하는데 중요한 역할을 한다. 따라서 지역에너지계획에서는 해당 지역의 에너지 사용 현황을 파악하고, 효율적인 에너지 사용을 위한 기술개발에 대한 계획을 수립해야 한다. 이를 통해 에너지 절약 효과를 극대화하고, 지속 가능한 에너지 사용을 실현할 수 있다.

    따라서 "해당 지역에 대한 에너지 효율적 사용을 위한 기술개발에 관한 사항"은 지역에너지계획에 포함되어야 할 필수적인 사항이다.
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62. 노통연관보일러에서 파형노통에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 강도가 크다.
  2. 제작비가 비싸다.
  3. 스케일의 생성이 쉽다.
  4. 열의 신축에 의한 탄력성이 나쁘다.
(정답률: 63%)
  • 노통연관보일러에서 파형노통은 물의 흐름에 따라 파동이 발생하여 열을 전달하는 방식입니다. 이 방식은 강도가 크고 스케일의 생성이 쉬우며, 물의 흐름이 빠를수록 효율이 높아집니다. 하지만 열의 신축에 의한 탄력성이 나쁘다는 것은 노통연관보일러가 열팽창에 따른 변형이 크기 때문에 발생하는 문제입니다. 이는 보일러의 수명을 단축시키고 유지보수 비용을 증가시키는 원인이 됩니다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 보일러의 재질과 구조를 개선하는 연구가 진행되고 있습니다.
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63. 제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수방법으로서 배기가스의 현열을 흡수하여 공기나 연료가스 예열에 이용될 수 있도록 한 장치는?

  1. 축열실
  2. 환열기
  3. 폐열 보일러
  4. 판형 열교환기
(정답률: 68%)
  • 제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수방법은 배기가스의 열을 회수하여 에너지를 절약하는 방법입니다. 이 방법 중 하나인 배기가스 축열실은 배기가스가 축적되는 공간으로, 배기가스의 열을 흡수하여 공기나 연료가스를 예열하는 역할을 합니다. 이렇게 예열된 공기나 연료가스는 환열기나 폐열 보일러 등에서 추가적인 열을 공급받아 더욱 효율적인 연소가 가능해집니다. 따라서 축열실은 제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수방법 중에서도 중요한 역할을 수행하는 장치입니다.
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64. 볼밸브의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유로가 배관과 같은 형상으로 유체의 저항이 적다.
  2. 밸브의 개폐가 쉽고 조작이 간편하여 자동조작밸브로 활용된다.
  3. 이음쇠 구조가 없기 때문에 설치공간이 작아도 되며 보수가 쉽다.
  4. 밸브대가 90°회전하므로 패킹과의 원주방향 움직임이 크기 때문에 기밀성이 약하다.
(정답률: 70%)
  • 밸브대가 90°회전하므로 패킹과의 원주방향 움직임이 크기 때문에 기밀성이 약하다는 것이 틀린 설명입니다. 실제로는 이러한 회전 방식으로 인해 밸브의 개폐가 쉽고 조작이 간편하여 자동조작밸브로 활용될 수 있으며, 이음쇠 구조가 없기 때문에 설치공간이 작아도 되며 보수가 쉽다는 장점이 있습니다. 또한 유로가 배관과 같은 형상으로 유체의 저항이 적다는 특징도 있습니다.
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65. 에너지용 합리화법에 따라 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조정·명령, 그 밖에 필요한 조치를 위반한 에너지사용자에 대한 과태료 부과 기준은?

  1. 300만원 이하
  2. 100만원 이하
  3. 50만원 이하
  4. 10만원 이하
(정답률: 74%)
  • 에너지용 합리화법은 에너지 사용의 효율성을 높이기 위한 법률로, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조정·명령, 그 밖에 필요한 조치를 위반한 에너지사용자에 대한 과태료 부과 기준을 규정하고 있다. 이에 따라, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조치를 위반한 경우, 과태료 부과 기준은 해당 위반 행위의 심각성에 따라 다르게 적용된다. 그 중에서도, 과태료 부과 기준 중 최고액인 300만원 이하의 기준은, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조치를 위반한 경우 중에서도 가장 심각한 경우에 해당하는 것으로, 이에 따라 더 높은 과태료가 부과될 수 있다. 따라서, 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조치를 위반한 경우, 해당 위반 행위의 심각성에 따라 과태료 부과 기준이 다르게 적용되며, 최고액인 300만원 이하의 기준은 가장 심각한 경우에 해당하는 것이다.
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66. 내화물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 샤모트질 벽돌은 카올린을 미리 SK10~14 정도로 1차 소성하여 탈수 후 분쇄한 것으로서 고온에서 광물상을 안정화한 것이다.
  2. 제겔콘 22번의 내화도는 1530℃ 이며, 내화물은 제겔콘 26번 이상의 내화도를 가진 벽돌을 말한다.
  3. 중성질 내화물은 고알루미나질, 탄소질, 탄화규소질, 크롬질 내화물이 있다.
  4. 용융내화물은 원료를 일단 용융상태로 한 다음에 주조한 내화물이다.
(정답률: 65%)
  • 제겔콘 22번의 내화도는 1530℃ 이며, 내화물은 제겔콘 26번 이상의 내화도를 가진 벽돌을 말한다. 이 설명은 틀렸습니다. 내화물은 제겔콘 22번부터 제겔콘 80번까지 다양한 내화도를 가진 벽돌을 말합니다. 내화물은 고온에서 안정적으로 사용할 수 있는 내화성을 가지고 있으며, 고온에서 내화물이 녹거나 변형되지 않도록 설계된 재료입니다. 내화물은 철강, 유리, 세라믹 등 다양한 산업에서 사용되며, 내화도에 따라 다양한 용도로 활용됩니다.
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67. 에너지이용 합리화법에 따라 온수발생 및 열매체를 가열하는 보일러의 용량은 몇 kW를 1t/h로 구분하는가?

  1. 477.8
  2. 581.5
  3. 697.8
  4. 789.5
(정답률: 42%)
  • 에너지이용 합리화법은 보일러의 용량을 산정할 때 필요한 방법 중 하나이다. 이 방법은 보일러가 발생시키는 열과 열매체의 온도 차이를 이용하여 보일러의 용량을 계산한다. 이 때, 보일러의 용량은 단위 시간당 발생시키는 열의 양으로 표시된다.

    따라서, 이 문제에서는 1t/h의 열매체를 가열하는 보일러의 용량을 구하는 것이다. 이를 위해서는 먼저 열매체의 온도 차이를 알아야 한다. 문제에서는 이 온도 차이가 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 20℃의 차이를 가정하여 계산한다.

    1t/h의 열매체를 가열하기 위해서는 4,186,000 J의 열이 필요하다. 이 때, 보일러의 효율을 80%로 가정하면, 보일러가 발생시키는 열의 양은 5,232,500 J/h가 된다.

    따라서, 보기에서 정답이 "697.8"인 이유는 보일러의 용량이 5,232,500 J/h일 때, 이를 kW로 환산하면 1,453.47 kW가 된다. 이를 1t/h로 나누면 697.8 kW/t/h가 되므로, 정답은 "697.8"이다.
  • 물 1ton/h의 증발잠열
    =(1000kg/h*600kcal/kg)*(1kw/860kcal/h)= 697.67kw
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68. 에너지이용 합리화법에 따라 소형 온수보일러의 적용범위에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 구멍탄용 온수보일러·축열식 전기보일러 및 가스 사용량이 17kg/h 이하인 가스용 온수보일러는 제외한다.)

  1. 전열면적이 10m2 이하이며, 최고사용압력이 0.35MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
  2. 전열면적이 14m2 이하이며, 최고사용압력이 0.35MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
  3. 전열면적이 10m2 이하이며, 최고사용압력이 0.45MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
  4. 전열면적이 14m2 이하이며, 최고사용압력이 0.45MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
(정답률: 43%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용을 위해 제조·수입·판매되는 제품에 대해 에너지효율등급을 부여하고, 일정 등급 이상의 제품만을 사용하도록 권고하고 있다. 이에 따라 소형 온수보일러의 적용범위는 전열면적과 최고사용압력에 따라 결정된다. 전열면적이 작을수록 보일러 내부의 열전달이 빠르게 이루어지므로 보일러의 효율이 높아지며, 최고사용압력이 낮을수록 보일러 내부의 열응력이 작아지므로 보일러의 수명이 늘어난다. 따라서 전열면적이 14m2 이하이며, 최고사용압력이 0.35MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러가 에너지효율등급을 만족하는 범위 내에 해당하므로 옳은 것이다.
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69. 소성이 균일하고 소성시간이 짧고 일반적으로 열효율이 좋으며 온도조절의 자동화가 쉬운 특징의 연속식 가마는?

  1. 터널 가마
  2. 도염식 가마
  3. 승염식 가마
  4. 도염식 둥근가마
(정답률: 73%)
  • 터널 가마는 소성이 균일하고 소성시간이 짧은 특징을 가지고 있습니다. 이는 가마 내부에 연속적으로 움직이는 컨베이어 벨트를 통해 원료가 일정한 속도로 이동하면서 소성되기 때문입니다. 또한, 터널 가마는 일반적으로 열효율이 좋아서 에너지 소비가 적고, 온도조절의 자동화가 쉬워서 운영이 편리합니다. 이러한 이유로 터널 가마는 대량 생산이 필요한 산업에서 많이 사용되며, 특히 식품, 석유화학, 건축자재 등 다양한 산업에서 활용됩니다. 따라서, 위의 보기에서 정답은 "터널 가마"입니다.
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70. 보온재의 열전도율이 작아지는 조건으로 틀린 것은?

  1. 재료의 두께가 두꺼워야 한다.
  2. 재료의 온도가 낮아야 한다.
  3. 재료의 밀도가 높아야 한다.
  4. 재료내 기공이 작고 기공률이 커야 한다.
(정답률: 62%)
  • 보온재의 열전도율이 작아지는 조건은 "재료의 두께가 두꺼워야 한다.", "재료의 온도가 낮아야 한다.", "재료내 기공이 작고 기공률이 커야 한다." 이지만, "재료의 밀도가 높아야 한다."는 옳은 조건이다. 이는 밀도가 높을수록 분자 간 거리가 가까워져 열전도율이 감소하기 때문이다. 따라서 보온재의 열전도율을 감소시키기 위해서는 밀도가 높은 재료를 사용하는 것이 효과적이다.
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71. 에너지이용 합리화법에 따라 효율관리기자재의 제조업자는 효율관리시험기관으로부터 측정결과를 통보받은 날부터 며칠 이내에 그 측정결과를 한국에너지공단에 신고하여야 하는가?

  1. 15일
  2. 30일
  3. 60일
  4. 90일
(정답률: 57%)
  • 에너지이용 합리화법 제10조에 따르면, 효율관리기자재의 제조업자는 측정결과를 통보받은 날부터 90일 이내에 그 측정결과를 한국에너지공단에 신고하여야 합니다. 이는 제조업자가 생산한 제품의 효율성을 검증하고, 이를 통해 에너지를 절약하고 환경을 보호하기 위한 조치로서 필요한 것입니다. 또한, 이러한 신고는 제조업자의 책임하에 이루어져야 하며, 이를 위반할 경우 벌칙이 부과될 수 있습니다. 따라서, 제조업자는 측정결과를 신속하게 한국에너지공단에 신고하여 적극적으로 에너지 절약에 기여해야 합니다.
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 관리대행기관으로 지정(변경지정) 받으려는 자가 첨부하여 제출해야 하는 서류가 아닌 것은?

  1. 장비명세서
  2. 기술인력명세서
  3. 변경사항을 증명할 수 있는 서류(변경지정의 경우만 해당)
  4. 향후 3년 간의 안전관리대행 사업계획서
(정답률: 65%)
  • 정답은 "향후 3년 간의 안전관리대행 사업계획서"입니다. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기를 관리대행기관으로 지정(변경지정) 받으려는 자는 기기의 안전성과 에너지 효율성을 유지하기 위해 안전관리대행 사업을 수행해야 합니다. 이를 위해 관리대행기관은 향후 3년 간의 안전관리대행 사업계획서를 작성하여 제출해야 합니다. 이 계획서는 관리대행기관이 기기의 안전성과 에너지 효율성을 유지하기 위해 수행할 계획과 방법을 상세히 기술한 문서입니다. 따라서 이 서류는 검사대상기기 관리대행기관으로 지정(변경지정) 받으려는 자가 첨부하여 제출해야 하는 필수 서류 중 하나입니다.
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73. 내화물의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 사용온도에서 연화, 변형되지 않을 것
  2. 상온 및 사용온도에서 압축강도가 클 것
  3. 열에 의한 팽창 수축이 클 것
  4. 내마모성 및 내침식성을 가질 것
(정답률: 75%)
  • 내화물은 고온에서 사용되는 재료로서, 내화성이 뛰어나고 내구성이 강한 것이 중요한 구비조건이다. 따라서, 사용온도에서 연화, 변형되지 않아야 하며, 상온 및 사용온도에서 압축강도가 높아야 한다. 또한, 내마모성 및 내침식성을 가지는 것이 중요하다. 그러나, 열에 의한 팽창 수축이 클 경우, 내화물의 물성이 변화하여 사용에 어려움을 초래할 수 있다. 따라서, 내화물의 구비조건으로는 열에 의한 팽창 수축이 적은 것이 바람직하다. 이는 내화물이 고온에서 사용되는 환경에서 안정적으로 작동할 수 있도록 보장하기 위함이다.
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74. 에너지이용 합리화법을 따른 양벌규정 사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 에너지 저장시설의 보유 또는 저장의무의 부과 시 정당한 이유 없이 이를 거부하거나 이행하지 아니한 자
  2. 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자
  3. 검사대상기기관리자를 선임하지 아니한 자
  4. 공무원이 효율관리기자재 제조업자 사무소의 서류를 검사할 때 검사를 방해한 자
(정답률: 71%)
  • 에너지 저장시설의 보유 또는 저장의무의 부과 시 정당한 이유 없이 이를 거부하거나 이행하지 아니한 자, 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자, 검사대상기기관리자를 선임하지 아니한 자는 모두 에너지이용 합리화법에서 규정한 양벌규정 사항에 해당됩니다. 이들은 에너지 절약을 위한 규정을 위반하거나 이행을 거부하는 등 에너지 절약을 방해하는 행위를 한 경우에 해당됩니다. 따라서 이들은 벌칙을 받을 수 있습니다.

    공무원이 효율관리기자재 제조업자 사무소의 서류를 검사할 때 검사를 방해한 자는 양벌규정 사항에 해당되지 않습니다. 이는 에너지이용 합리화법과는 관련이 없는 행위이기 때문입니다. 이 경우에는 다른 법령에 따라 처벌을 받을 수 있습니다.
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75. 다음 중 MgO-SiO2 계 내화물은?

  1. 마그네시아질 내화물
  2. 돌로마이트질 내화물
  3. 마그네시아-크롬질 내화물
  4. 포스테라이트질 내화물
(정답률: 62%)
  • MgO-SiO2 계 내화물 중 포스테라이트질 내화물은 인산염기로 구성되어 있으며, 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있습니다. 또한, 고온에서의 내식성이 우수하며, 내화성도 뛰어나기 때문에 고온에서 사용되는 내화물로 널리 사용됩니다. 이러한 특성 때문에 포스테라이트질 내화물은 철강, 시멘트, 유리 등의 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 반면, 마그네시아질 내화물은 고온에서의 내식성이 떨어지고, 돌로마이트질 내화물은 고온에서의 내화성이 떨어지며, 마그네시아-크롬질 내화물은 크롬의 독성으로 인해 사용이 제한됩니다. 따라서, MgO-SiO2 계 내화물 중 포스테라이트질 내화물이 가장 적합한 선택지입니다.
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76. 다음은 에너지이용 합리화법에서의 보고 및 검사에 관한 내용이다. ⓐ, ⓑ에 들어갈 단어를 나열한 것으로 옳은 것은?

  1. ⓐ : 5, ⓑ : 시·도지사
  2. ⓐ : 10, ⓑ : 시·도지사
  3. ⓐ : 5, ⓑ : 산업통상자원부장관
  4. ⓐ : 10, ⓑ : 산업통상자원부장관
(정답률: 57%)
  • 에너지이용 합리화법에서의 보고 및 검사는 에너지 이용의 합리화를 위해 시행되는 것으로, 이를 위해 에너지 이용 대상자는 매년 에너지 이용계획서를 작성하고 이를 시·도지사에게 보고하여야 한다. 이때, 보고 대상은 에너지 이용량이 5,000 TOE 이상인 대상자로서, 문항에서는 "에너지 이용량이 10,000 TOE 이상인 대상자"로 설정되어 있으므로 ⓐ는 10이 되어야 한다. 또한, 보고 대상자는 시·도지사의 검사를 받아야 하며, 이때 검사 대상은 에너지 이용량이 10,000 TOE 이상인 대상자로서, 산업통상자원부장관의 검사를 받아야 하는 경우도 있지만, 문항에서는 "시·도지사의 검사"로 설정되어 있으므로 ⓑ는 시·도지사가 되어야 한다. 따라서 정답은 "ⓐ : 10, ⓑ : 시·도지사"이다.
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77. 실리카(silica) 전이특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 규석(quartz)은 상온에서 가장 안정된 광물이며 상압에서 573℃ 이하 온도에서 안정된 형이다.
  2. 실리카(silica)의 결정형은 규석(quartz), 트리디마이트(tridymaite), 크리스토발라이트(cristobalite), 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된다.
  3. 결정형이 바뀌는 것을 전이라고 하며 전이속도를 빠르게 작용토록 하는 성분을 광화제라 한다.
  4. 크리스토발라이트(cristobalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이에 따른 부피변화 시 20%가 수축한다.
(정답률: 65%)
  • 실리카는 결정형이 규석, 트리디마이트, 크리스토발라이트, 카올린의 4가지 주형으로 구성되어 있습니다. 이 중에서 결정형이 바뀌는 것을 전이라고 하며, 전이속도를 빠르게 작용토록 하는 성분을 광화제라고 합니다. 예를 들어, 크리스토발라이트에서 용융실리카로 전이할 때 부피변화가 일어나는데, 이때 20%가 수축합니다. 이러한 전이특성은 실리카가 다양한 산업 분야에서 활용되는데, 예를 들어 광학용 유리, 세라믹, 반도체 제조 등에서 사용됩니다.
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78. 다음 중 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관 또는 시·도지사가 한국에너지공단이사장에게 위탁한 업무가 아닌 것은?

  1. 에너지사용계획의 검토
  2. 에너지절약전문기업의 등록
  3. 냉난방온도의 유지·관리 여부에 대한 점검 및 실태 파악
  4. 에너지이용 합리화 기본계획의 수립
(정답률: 42%)
  • 정답: "에너지이용 합리화 기본계획의 수립"

    에너지이용 합리화 기본계획은 에너지이용의 합리화를 위한 기본적인 방향과 목표를 수립하는 것으로, 에너지이용의 효율성을 높이고 에너지 절약을 추진하기 위한 중요한 계획입니다. 따라서 이 계획은 에너지이용 합리화를 위한 기본적인 방향과 목표를 제시하므로, 산업통상자원부장관 또는 시·도지사가 한국에너지공단이사장에게 위탁한 업무 중 에너지이용 합리화 기본계획의 수립은 해당되지 않습니다.

    반면, "에너지사용계획의 검토", "에너지절약전문기업의 등록", "냉난방온도의 유지·관리 여부에 대한 점검 및 실태 파악"은 모두 에너지이용 합리화를 위한 구체적인 방안들입니다. 에너지사용계획의 검토는 기업이나 시설의 에너지 사용 현황을 파악하고, 에너지 절약을 위한 계획을 수립하는 것을 말하며, 에너지절약전문기업의 등록은 에너지 절약을 위한 전문 기업들을 등록하여 에너지 이용의 효율성을 높이는 것을 목적으로 합니다. 냉난방온도의 유지·관리 여부에 대한 점검 및 실태 파악은 냉난방 시설의 온도를 적절하게 유지하고, 관리를 철저히 하여 에너지 절약을 추진하는 것을 말합니다.
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79. 소성내화물의 제조공정으로 가장 적절한 것은?

  1. 분쇄 → 혼련 → 건조 → 성형 → 소성
  2. 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성
  3. 분쇄 → 건조 → 혼련 → 성형 → 소성
  4. 분쇄 → 건조 → 성형 → 소성 → 혼련
(정답률: 67%)
  • 소성내화물은 고온에서 사용되는 내화물로, 제조 과정에서 고온에 견딜 수 있는 강도와 내화성을 갖추어야 합니다. 따라서, 제조 과정에서 소성 단계가 가장 중요합니다.

    분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성 과정은 분쇄로 입자 크기를 작게 만들어 혼련 단계에서 재료의 균일한 혼합을 도모하고, 성형 단계에서 원하는 모양으로 제품을 만들어 건조 단계에서 물기를 제거한 후 소성 단계에서 고온에서 소성하여 내화성을 강화시키는 과정입니다.

    반면, "분쇄 → 혼련 → 건조 → 성형 → 소성" 과정은 건조 단계가 성형 단계보다 먼저 오므로, 성형 단계에서 제품의 모양이 변형될 가능성이 있습니다. 또한, "분쇄 → 건조 → 혼련 → 성형 → 소성" 과정은 혼련 단계에서 재료의 균일한 혼합이 어려울 수 있으며, "분쇄 → 건조 → 성형 → 소성 → 혼련" 과정은 혼련 단계가 소성 단계보다 먼저 오므로, 혼련 단계에서 재료의 균일한 혼합이 어려울 수 있습니다.

    따라서, "분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성" 과정이 소성내화물의 제조 과정으로 가장 적절합니다.
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80. 에너지이용 합리화법에 따라 평균에너지 소비효율의 산정방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기자재의 종류별 에너지소비효율의 산정방법은 산업통상자원부장관이 정하여 고시한다.
  2. 평균에너지소비효율은 이다.
  3. 평균에너지소비효율의 개선기간은 개선명령을 받은 날부터 다음해 1월 31일까지로 한다.
  4. 평균에너지소비효율의 개선명령을 받은 자는 개선명령을 받을 날부터 60일 이내에 개선명령 이행계획을 수립하여 제출하여야 한다.
(정답률: 44%)
  • 틀린 것은 없습니다. 에너지이용 합리화법에 따라 기자재의 종류별 에너지소비효율의 산정방법은 산업통상자원부장관이 정하여 고시하며, 평균에너지소비효율은 정해진 공식에 따라 산정됩니다. 평균에너지소비효율의 개선기간은 개선명령을 받은 날부터 다음해 1월 31일까지로 정해져 있습니다. 이 기간 동안 개선명령을 받은 자는 개선명령 이행계획을 수립하여 제출해야 합니다. 이렇게 함으로써 기업들은 에너지를 보다 효율적으로 사용하고, 에너지 낭비를 줄이며, 환경보호에 기여할 수 있습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 다음 그림과 같은 V형 용접이음의 인장응력(σ)을 구하는 식은?

(정답률: 66%)
  • V형 용접이음의 인장응력(σ)을 구하는 식은 σ = F / (2tLcosθ) 이다. 이 식에서 F는 인장력, t는 용접부 두께, L은 용접길이, θ는 용접각을 나타낸다. V형 용접이음은 두 개의 금속판을 V자 모양으로 절단하여 용접한 것으로, 용접각이 45도이므로 cosθ는 1/√2이다. 따라서 인장응력(σ)은 σ = F / (2tL/√2) = F√2 / (4tL) 이다. 이에 따라 정답은 ""이다.
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82. 표면응축기의 외측에 증기를 보내며 관속에 물이 흐른다. 사용하는 강관의 내경이 30mm, 두께가 2mm이고 증기의 전열계수는 6000 kcal/m2·h·℃, 물의 전열계수는 2500 kcal/m2·h·℃ 이다. 강관의 열전도도가 35 kcal/m·h·℃ 일 때 총괄전열계수(kcal/m2·h·℃)는?

  1. 16
  2. 160
  3. 1603
  4. 16031
(정답률: 53%)
  • 표면응축기에서 증기가 응축되면서 열이 방출되고, 이 열은 강관을 통해 물과 전달된다. 이때 전달되는 열의 양은 총괄전열계수에 의해 결정된다. 총괄전열계수는 강관의 열전도도, 증기와 물의 전열계수, 강관의 내경과 두께 등의 요소에 의해 결정된다.

    따라서 이 문제에서는 다음과 같은 식을 이용하여 총괄전열계수를 구할 수 있다.

    1/총괄전열계수 = 1/강관의 열전도도 × (1/증기의 전열계수 + 1/물의 전열계수) × ln(외측면적/내측면적)

    여기서 외측면적은 강관의 외부면적, 내측면적은 강관의 내부면적을 의미한다.

    따라서 각 값에 대입하여 계산하면,

    1/총괄전열계수 = 1/35 × (1/6000 + 1/2500) × ln((30+2×2)/30) = 0.000623

    총괄전열계수 = 1603 kcal/m2·h·℃

    따라서 정답은 "1603"이다.
  • K=1/ΣR(열저항)
    =1/(1/α_in+Σd/λ+1/α_out)
    =1/(1/2500+0.002/35+1/6000)
    =1603.053
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83. 노 앞과 연도 끝에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 임의로 조절할 수 있는 방식은?

  1. 자연통풍식
  2. 압입통풍식
  3. 유인통풍식
  4. 평형통풍식
(정답률: 51%)
  • 노 내의 공기를 통제하기 위해서는 통풍 시스템이 필요합니다. 이때, 통풍 시스템은 자연통풍식, 압입통풍식, 유인통풍식, 평형통풍식 중 하나를 선택할 수 있습니다. 그 중에서도 평형통풍식은 노 내의 압력을 임의로 조절할 수 있는 방식으로, 노 앞과 연도 끝에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 공기를 균일하게 유지할 수 있습니다. 이 방식은 노 내부와 외부의 공기 압력 차이를 최소화하여 노 내부의 공기를 자연스럽게 순환시키는 방식으로, 에너지 소비가 적고 효율적입니다. 또한, 노 내부의 공기가 균일하게 유지되므로 노 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지할 수 있어 작물의 성장에도 도움이 됩니다. 따라서, 농업에서는 평형통풍식이 가장 많이 사용되고 있습니다.
  • * 자연통풍식: 연도 높이의 차에 의해 통풍이 이루어지는 방식
    * 압입통풍식: 노 앞쪽에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 높이는 방식
    * 유인통풍식: 연도 끝에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 낮추는 방식
    * 평형통풍식: 노 앞과 연도 끝에 각각 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 임의로 조절할 수 있는 방식
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84. 보일러 전열면에서 연소가스가 1000℃로 유입하여 500℃로 나가며 보일러수의 온도는 210℃로 일정하다. 열관류율이 150 kcal/m2·h·℃ 일 때, 단위 면적당 열교환량(kcal/m2·h)은? (단, 대수평균온도차를 활용한다.)

  1. 21118
  2. 46812
  3. 67135
  4. 74839
(정답률: 28%)
  • 단위 면적당 열교환량은 열관류율과 대수평균온도차에 비례한다. 대수평균온도차는 (1000-210)/ln(1000/210) = 500.7℃이다. 따라서, 단위 면적당 열교환량은 150 × 500.7 = 74839 kcal/m2·h 이다. 따라서, 정답은 "74839"이다.
  • 교환열 공식 Q=K*A*Δtm=K*A*(Δ1-Δ2)/IN(Δ1/Δ2)
    (단, Δtm: 대수평균온도차)
    1000℃ → 500℃
    210℃ ← 210℃
    Δ1=790℃ Δ2=290℃
    단위 면적당 열교환량(kcal/m2·h)
    ※ Q/A=K*(Δ1-Δ2)/IN(Δ1/Δ2)=150(kcal/m2·h·℃)*(790-290)℃/IN(790℃/290℃)
    =74838.94≒74839kcal/m2·h
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85. 물의 탁도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 카올린 1g이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  2. 카올린 1mg이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  3. 탄산칼슘 1g이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  4. 탄산칼슘 1mg이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
(정답률: 74%)
  • 물의 탁도는 물 속에 떠 있는 미세한 입자들로 인해 빛이 산란되어 물의 투명도가 떨어지는 정도를 나타내는 지표이다. 이 때, 카올린이나 탄산칼슘과 같은 물질을 일정 양만큼 물에 녹여 색을 입힌 후, 그 농도를 기준으로 탁도를 측정한다. 카올린 1mg이 증류수 1L 속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다는 것은, 이 농도가 일반적으로 물의 투명도가 높은 상태라고 판단되기 때문이다. 따라서, 물의 탁도가 낮을수록 물이 깨끗하고 투명하다는 것을 의미한다.
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86. 보일러의 형식에 따른 종류의 연결로 틀린 것은?

  1. 노통식 원통보일러 – 코르니시 보일러
  2. 노통연관식 원통보일러 – 라몽트 보일러
  3. 자연순환식 수관보일러 – 다쿠마 보일러
  4. 관류보일러 – 슐처 보일러
(정답률: 54%)
  • 노통연관식 원통보일러와 라몽트 보일러는 연결 형식이 다릅니다. 노통연관식 원통보일러는 연소 가스가 보일러 내부를 통과하면서 열을 전달하는 방식으로, 연소 가스와 물이 서로 연결되어 있지 않습니다. 반면에 라몽트 보일러는 연소 가스와 물이 서로 연결되어 있어, 연소 가스가 물을 직접 가열시키는 방식으로 열을 전달합니다. 따라서, 노통연관식 원통보일러와 라몽트 보일러는 서로 다른 연결 형식을 가지고 있으므로, 이 문제에서 틀린 것으로 나타납니다.
  • 라몽트-강제수관식
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87. 라미네이션의 재료가 외부로부터 강하게 열을 받아 소손되어 부풀어 오르는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 크랙
  2. 압궤
  3. 블리스터
  4. 만곡
(정답률: 62%)
  • 라미네이션의 재료는 열에 민감한 소재로 이루어져 있기 때문에 외부로부터 강한 열을 받으면 부풀어 오르는 현상이 발생합니다. 이러한 현상을 블리스터(blisters)라고 합니다. 블리스터는 라미네이션의 표면에 작은 돌출부가 생기는 것으로, 이는 라미네이션의 내부에서 발생한 기체나 액체가 표면으로 나오면서 발생합니다. 이러한 블리스터는 라미네이션의 외관을 손상시키고, 내구성을 감소시키는 문제를 일으키기 때문에 라미네이션 제작 과정에서 주의해야 합니다. 따라서 블리스터는 라미네이션 제작 과정에서 발생하는 문제 중 하나이며, 이를 방지하기 위해서는 적절한 열처리와 재료 선택 등이 필요합니다.
  • 블리스터(blister)는 라미네이션의 재료가 외부로부터 강하게 열을 받아 소손되어 부풀어 오르는 현상
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88. 맞대기 용접은 용접방법에 따라서 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 그루브의 형상은? (단, 자동용접은 제외한다.)

  1. V형
  2. H형
  3. R형
  4. A형
(정답률: 75%)
  • 맞대기 용접은 용접할 부위를 그루브 형태로 만들어서 용접을 하는 방법이다. 그루브의 형상은 용접할 판의 두께와 용접방법에 따라 결정된다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에는 그루브의 형상이 중요하다. 이유는 판의 두께가 두꺼울수록 용접할 때 발생하는 열이 많아지기 때문이다. 따라서 그루브의 형상을 적절하게 선택해야 용접할 때 발생하는 열이 분산되어 용접부위가 왜곡되지 않고 안정적으로 용접이 가능하다.

    그루브의 형상 중에서 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 형상은 "H형"이다. H형 그루브는 판의 두께가 두꺼울수록 적합하며, 용접할 부위를 H자 형태로 만들어 용접을 하는 방법이다. H형 그루브는 용접할 부위가 안정적으로 고정되어 용접할 때 발생하는 열이 분산되어 용접부위가 왜곡되지 않고 안정적으로 용접이 가능하다. 또한, H형 그루브는 용접할 부위가 더 넓어져서 용접할 때 발생하는 열이 분산되어 용접부위가 왜곡되지 않고 안정적으로 용접이 가능하다. 따라서, 판의 두께가 50mm 이상인 경우에는 H형 그루브를 선택하는 것이 적합하다.
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89. 직경 200mm 철관을 이용하여 매분 1500L의 물을 흘려보낼 때 철관 내의 유속(m/s)은?

  1. 0.59
  2. 0.79
  3. 0.99
  4. 1.19
(정답률: 54%)
  • 유속은 유체의 흐름 속도를 의미하며, 일반적으로 m/s 단위로 표시됩니다. 유속은 유체의 밀도, 유체의 속도, 유체가 흐르는 관의 지름 등에 영향을 받습니다.

    이 문제에서는 직경 200mm의 철관을 이용하여 매분 1500L의 물을 흘려보내는 상황을 다루고 있습니다. 이때 유속을 구하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있습니다.

    유속 = 유량 / 단면적

    여기서 유량은 매분 1500L이며, 이를 m^3/s 단위로 변환하면 다음과 같습니다.

    유량 = 1500L/min = 0.025 m^3/s

    또한, 철관의 지름이 200mm이므로 반지름은 0.1m이 됩니다. 따라서 철관의 단면적은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    단면적 = π x 반지름^2 = 3.14 x 0.1^2 = 0.0314 m^2

    이제 위의 공식에 값을 대입하여 유속을 계산하면 다음과 같습니다.

    유속 = 0.025 m^3/s / 0.0314 m^2 = 0.795 m/s

    따라서, 철관 내의 유속은 약 0.79m/s가 됩니다. 이 값이 보기에서 제시된 "0.79"의 정답입니다.
  • Q=Av
    1.5m3/60sec=(π*0.2m^2/4)*v
    v= 0.795 m/s
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90. 다음 중 보일러수를 pH 10.5 ~ 11.5 의 약알칼리로 유지하는 주된 이유는?

  1. 첨가된 염산이 강재를 보호하기 때문에
  2. 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위하여
  3. 과잉 알칼리성이 더 좋으나 약품이 많이 소요되므로 원가를 절약하기 위하여
  4. 표면에 딱딱한 스케일이 생성되어 부식을 방지하기 위하여
(정답률: 77%)
  • 보일러는 물과 열을 이용하여 열을 생성하는 장치로, 물과 금속 간의 화학 반응으로 인해 부식과 스케일 부착이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제는 보일러의 수명을 단축시키고, 효율을 저하시키며, 안전에도 영향을 미칩니다. 따라서 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위해 보일러수를 pH 10.5 ~ 11.5의 약알칼리로 유지합니다. 이는 물과 금속 간의 화학 반응을 억제하여 부식을 방지하고, 스케일 부착을 예방하기 위한 것입니다. 이를 위해 첨가된 염산이 강재를 보호하는 역할을 하지만, 주된 이유는 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위함입니다. 이는 보일러의 수명을 연장시키고, 안전하고 효율적인 보일러 운영을 가능하게 합니다.
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91. 다음 급수펌프 종류 중 회전식 펌프는?

  1. 위싱턴펌프
  2. 피스톤펌프
  3. 플런저펌프
  4. 터빈펌프
(정답률: 70%)
  • 회전식 펌프란, 회전 운동을 이용하여 액체를 이동시키는 펌프를 말합니다. 이 중에서 터빈펌프는 회전식 펌프의 한 종류입니다. 터빈펌프는 액체가 펌프에 들어와 회전하는 로터를 만나서 회전 운동을 받고, 중앙 축을 따라서 펌프를 빠져나가게 됩니다. 이 때, 로터와 스테이터 사이의 간격이 매우 작아서, 액체가 펌프를 통과할 때 압력이 상승하게 됩니다. 이러한 원리로 인해, 터빈펌프는 대용량의 액체를 빠르게 이동시키는 데 적합하며, 특히 수력발전소에서 댐으로부터 유입되는 물을 이동시키는 데 많이 사용됩니다.
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92. 다음 보일러 부속장치와 연소가스의 접촉과정을 나타낸 것으로 가장 적합한 것은?

  1. 과열기 → 공기예열기 → 절탄기
  2. 절탄기 → 공기예열기 → 과열기
  3. 과열기 → 절탄기 → 공기예열기
  4. 공기예열기 → 절탄기 → 과열기
(정답률: 64%)
  • 보일러 부속장치 중 과열기는 연소가스를 높은 온도로 가열하여 수증기를 생성하고, 절탄기는 연소가스의 속도를 감소시켜 연소가스와 공기가 섞이도록 하며, 공기예열기는 공기를 가열하여 연소가스와 혼합하여 연소를 원활하게 하기 위한 장치입니다. 따라서, 연소가스가 과열기에서 높은 온도로 가열된 후, 절탄기에서 속도가 감소되어 연소가스와 공기가 혼합되며, 이후 공기예열기에서 공기가 가열되어 연소가스와 혼합하여 연소가 원활하게 이루어지게 됩니다. 따라서, "과열기 → 절탄기 → 공기예열기"가 가장 적합한 답입니다.
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93. 최고사용압력이 3MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질에 대한 기준으로 옳은 것은?

  1. pH(25℃) : 8.0 ~ 9.5, 경도 : 0 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하
  2. pH(25℃) : 10.5 ~ 11.0, 경도 : 2 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하
  3. pH(25℃) : 8.5 ~ 9.6, 경도 : 0 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.007 mgO/L 이하
  4. pH(25℃) : 8.5 ~ 9.6, 경도 : 2 mgCaCo3/L, 용존산소 : 1 mgO/L 이하
(정답률: 40%)
  • 수관보일러는 최고사용압력이 3MPa 이하인 보일러로, 수질이 적절하지 않으면 보일러 내부에서 부식, 산화, 스케일링 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 수질 기준은 다른 보일러와는 다르게 엄격하게 관리되어야 합니다.

    pH(25℃) : 8.0 ~ 9.5은 수질의 산성도를 나타내는 지표로, 이 범위 내에서는 보일러 내부에서 부식이나 산화가 일어나지 않습니다. 경도 : 0 mgCaCo3/L은 수질의 칼슘과 마그네슘 함량을 나타내는 지표로, 이 값이 낮을수록 스케일링이 일어나지 않습니다. 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하는 수질의 산소 함량을 나타내는 지표로, 이 값이 높을수록 부식이나 산화가 일어납니다.

    따라서, 최고사용압력이 3MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질 기준은 pH(25℃) : 8.0 ~ 9.5, 경도 : 0 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하입니다. 이 기준을 준수하면 보일러 내부에서의 문제를 최소화할 수 있습니다.
  • 최고사용압력이 3MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질에 대한 기준 pH(25℃)는 8.0 ~ 9.5, 경도는 0 mgCaCo3/L, 용존산소는 0.1 mgO/L 이하
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94. 내경 800mm이고, 최고사용압력이 12kg/cm2 인 보일러의 동체를 설계하고자 한다. 세로이음에서 동체판의 두께(mm)는 얼마이어야 하는가? (단, 강판의 인장강도는 35kg/mm2, 안전계수는 5, 이음효율은 85%, 부식여유는 1mm로 한다.)

  1. 7
  2. 8
  3. 9
  4. 10
(정답률: 34%)
  • 보일러 동체의 내경이 800mm이므로 반지름은 400mm이다. 최고사용압력이 12kg/cm2 이므로 내부압력은 12 × 10 = 120kg/cm2 이다. 이에 대한 안전계수는 5이므로 내부압력을 견딜 수 있는 인장강도는 120 ÷ 5 = 24kg/mm2 이다. 이음효율이 85%이므로 실제 인장강도는 24 ÷ 0.85 = 28.24kg/mm2 이다. 부식여유는 1mm이므로 동체판의 두께는 2 × (400 + 1) × 28.24 ÷ 35 = 457.6mm 이다. 따라서, 동체판의 두께는 457.6mm 이므로 보기에서 정답은 "9" 이다.
  • PD=200σ(t-C)η
    12*800=200*35/5*(t-1)*0.85
    t=9.067mm
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95. 보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기가 제거하는 대표적인 용존 가스는?

  1. O2
  2. H2SO4
  3. H2S
  4. SO2
(정답률: 70%)
  • 보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기는 일반적으로 산화제와 함께 사용됩니다. 이때 산화제로 사용되는 것이 대표적으로 "O2" 입니다. 이는 산화작용을 통해 녹이나 오염물질을 산화시켜 제거할 수 있기 때문입니다. 반면, "H2SO4"은 황산으로 강한 산성을 가지고 있어 보일러 내부의 금속 부식을 유발할 수 있으며, "H2S"와 "SO2"는 황화수소와 이산화황으로 인체에 유해한 가스이기 때문에 사용이 어렵습니다. 따라서, 보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기에서는 "O2"가 대표적으로 사용되고 있습니다.
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96. 부식 중 점식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기화학적으로 일어나는 부식이다.
  2. 국부부식으로서 그 진행상태가 느리다.
  3. 보호피막이 파괴되었거나 고열을 받은 수열면 부분에 발생되기 쉽다.
  4. 수중 용존산소를 제거하면 점식 발생을 방지할 수 있다.
(정답률: 71%)
  • 정답은 "국부부식으로서 그 진행상태가 느리다."가 아닌 것입니다.

    부식은 금속과 같은 물질이 환경적인 영향으로 인해 손상되는 현상을 말합니다. 점식은 부식 중 하나로, 부식이 일어난 부위에서 국부적으로 손상이 일어나는 것을 말합니다.

    점식은 전기화학적으로 일어나며, 보호피막이 파괴되거나 고열을 받은 수열면 부분에 발생하기 쉽습니다. 또한 수중 용존산소를 제거하면 점식 발생을 방지할 수 있습니다.

    국부부식은 부식의 일종으로, 부식이 일어난 부위에서 국부적으로 손상이 일어나는 것을 말합니다. 따라서 "국부부식으로서 그 진행상태가 느리다."는 옳은 설명입니다. 부식은 일반적으로 진행이 빠르게 일어나지만, 국부부식은 부식이 일어난 부위에서만 손상이 일어나므로 전체적인 진행상태가 느리다는 특징이 있습니다.
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97. 육용강제 보일러에서 동체의 최소 두께로 틀린 것은?

  1. 안지름이 900mm 이하의 것은 6mm(단, 스테이를 부착할 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하의 것은 8mm
  3. 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하의 것은 10mm
  4. 안지름이 1850mm 초과하는 것은 12mm
(정답률: 70%)
  • 육용강제 보일러에서 동체의 안지름이 커질수록 내부 압력에 대한 내구성이 감소하므로, 안전성을 고려하여 최소 두께를 정해야 합니다. 안지름이 900mm 이하인 경우는 작은 크기이므로 6mm의 최소 두께로 충분히 내구성을 확보할 수 있습니다. 하지만 안지름이 900mm을 초과하여 커질수록 내부 압력에 대한 내구성이 감소하므로, 최소 두께를 더 두껍게 해야 합니다. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하인 경우는 8mm, 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하인 경우는 10mm, 안지름이 1850mm 초과하는 경우는 12mm의 최소 두께가 필요합니다. 이는 안전성을 고려하여 정해진 것입니다. 스테이를 부착할 경우에는 안정성을 높이기 위해 최소 두께를 더 두껍게 해야 합니다.
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98. 보일러의 전열면적이 10m2 이상 15m2 미만인 경우 방출관의 안지름은 최소 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 45%)
  • 보일러의 전열면적이 커질수록 방출되는 가스의 양이 많아지기 때문에 방출관의 안지름도 커져야 합니다. 따라서 전열면적이 10m2 이상 15m2 미만인 경우에는 방출관의 안지름이 최소 30mm 이상이어야 합니다. 이는 안전하고 효율적인 가스 배출을 위한 규정으로, 이보다 작은 지름의 방출관을 사용하면 가스 배출이 원활하지 않아 화재나 폭발 등의 위험이 있습니다. 따라서 보일러 설치 시에는 이러한 안전 규정을 준수하여 적절한 방출관을 선택해야 합니다.
  • ※ 전열면적(구간의)최대값 *2= 안지름 값 ↑
    →전열면적 최대값 * 2 = 15*2=30mm
    전열면적(m2) → 방출관의 안지름(mm)
    10 미만 → 25이상
    10이상~15미만 → 30이상
    15이상~20미만 → 40이상
    20이상 → 50이상
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99. 보일러 연소량을 일정하게 하고 저부하 시 잉여증기를 축적시켰다가 갑작스런 부하변동이나 과부하 등에 대처하기 위해 사용되는 장치는?

  1. 탈기기
  2. 인젝터
  3. 재열기
  4. 어큐뮬레이터
(정답률: 73%)
  • 보일러 연소량을 일정하게 유지하면서 생산되는 잉여증기를 축적시켜서 갑작스런 부하변동이나 과부하 등에 대처하기 위해 사용되는 장치는 어큐뮬레이터입니다. 어큐뮬레이터는 일종의 탱크로, 고압증기를 저장할 수 있는 용기입니다. 보일러에서 생산된 고압증기를 어큐뮬레이터에 축적시켜 놓으면, 부하 변동이나 과부하 상황에서 즉시 사용할 수 있습니다. 이렇게 어큐뮬레이터를 사용하면 보일러의 연소량을 일정하게 유지할 수 있으며, 보일러의 효율성을 높일 수 있습니다. 또한, 어큐뮬레이터는 보일러의 수명을 연장시키는 역할도 합니다. 따라서, 어큐뮬레이터는 보일러 시스템에서 중요한 역할을 담당하는 장치입니다.
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100. 랭카셔 보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 노통이 2개이다.
  2. 부하변동 시 압력변화가 적다.
  3. 연관보일러에 비해 전열면적이 작고 효율이 낮다.
  4. 급수처리가 까다롭고 가동 후 증기 발생시간이 길다.
(정답률: 42%)
  • 랭카셔 보일러는 노통이 2개로 구성되어 있어서, 물과 증기가 각각 다른 노통을 통해 이동하므로 안정적인 가동이 가능하다. 또한 부하변동 시 압력변화가 적어서 안정적인 가동이 가능하다. 하지만 연관보일러에 비해 전열면적이 작고 효율이 낮다는 단점이 있다. 또한 급수처리가 까다롭고 가동 후 증기 발생시간이 길다는 단점이 있다. 이는 보일러 내부의 물이나 습기가 제거되지 않으면 보일러 내부에서 부식이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 보일러의 안전한 가동을 위해서는 적절한 유지보수와 청소가 필요하다.
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