에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2019-09-21)

에너지관리기사
(2019-09-21 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연소 배출가스 중 CO2 함량을 분석하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소상태를 판단하기 위하여
  2. CO 농도를 판단하기 위하여
  3. 공기비를 계산하기 위하여
  4. 열효율을 높이기 위하여
(정답률: 66%)
  • CO 농도를 판단하는 이유는 연소 과정에서 CO가 발생하는데, 이는 연료가 완전하게 연소되지 않았다는 것을 나타내며, 이는 연소 효율이 떨어지고, 불완전 연소로 인해 유해물질이 발생할 가능성이 높아진다는 것을 의미합니다. 따라서 CO 농도를 측정하여 연소 과정의 상태를 파악하고, 이를 개선하여 연소 효율을 높이고, 환경오염을 최소화할 수 있습니다. 또한, CO 농도는 연료의 종류나 연소 조건에 따라 다르게 나타날 수 있기 때문에, 이를 측정하여 연료의 특성을 파악하고, 적절한 연소 조건을 설정할 수 있습니다. 따라서 CO 농도를 판단하는 것은 연소 과정의 안전성과 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
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2. 분무기로 노내에 분사된 연료에 연소용 공기를 유효하게 공급하여 연소를 좋게 하고, 확실한 착화와 화염의 안정을 도모하기 위해서 공기류를 적당히 조정하는 장치는?

  1. 자연통풍(Natural draft)
  2. 에어레지스터(Air register)
  3. 압입 통풍 시스템(Forced draft system)
  4. 유인 통풍 시스템(Induced draft system)
(정답률: 75%)
  • 에어레지스터는 분무기로 분사된 연료에 연소용 공기를 유효하게 공급하여 연소를 좋게 하고, 확실한 착화와 화염의 안정을 도모하기 위해서 공기류를 적당히 조정하는 장치입니다. 이는 자연통풍, 압입 통풍 시스템, 유인 통풍 시스템 등 다양한 연소 시스템에서 사용됩니다. 에어레지스터는 연소 공기의 유입량과 방향을 조절하여 연소 공기의 분배를 균일하게 하고, 연소 공기와 연료의 혼합을 최적화하여 연소 효율을 높입니다. 또한, 에어레지스터는 연소 공기의 유입량을 조절하여 연소 온도를 조절할 수 있어서 연소 공정을 안정화시키는 역할을 합니다. 따라서, 에어레지스터는 연소 공정의 안정성과 효율성을 높이는 중요한 장치입니다.
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3. 다음 중 층류연소속도의 측정방법이 아닌 것은?

  1. 비누거품법
  2. 적하수은법
  3. 슬롯노즐버너법
  4. 평면화염버너법
(정답률: 65%)
  • 적하수은법은 층류연소속도를 측정하는 방법 중 하나가 아닙니다. 이 방법은 액체나 고체 샘플의 흡착능력을 측정하는 데 사용됩니다. 이 방법은 샘플 표면에 수은을 떨어뜨려 흡착된 수은의 양을 측정하는 것으로, 층류연소속도와는 관련이 없습니다.

    비누거품법은 층류연소속도를 측정하는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 샘플 표면에 비누거품을 발생시켜 연소시키는 것으로, 연소속도를 측정합니다.

    슬롯노즐버너법은 층류연소속도를 측정하는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 샘플을 슬롯노즐 버너에 투입하여 연소시키는 것으로, 연소속도를 측정합니다.

    평면화염버너법은 층류연소속도를 측정하는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 샘플을 평면화염 버너에 투입하여 연소시키는 것으로, 연소속도를 측정합니다.

    따라서, 적하수은법은 층류연소속도를 측정하는 방법이 아니므로 정답은 적하수은법입니다.
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4. 연료를 구성하는 가연원소로만 나열된 것은?

  1. 질소, 탄소, 산소
  2. 탄소, 질소, 불소
  3. 탄소, 수소, 황
  4. 질소, 수소, 황
(정답률: 76%)
  • 연료는 화학적 반응을 통해 에너지를 생성하는 물질로, 이를 구성하는 가연원소는 연소 반응에 참여하여 연료를 연소시키는 역할을 합니다. 따라서 연료를 구성하는 가연원소는 연소 반응에 참여할 수 있는 원소들로 이루어져 있습니다.

    보기 중에서 "질소, 탄소, 산소"는 연료를 구성하는 가연원소로는 적합하지 않습니다. 이는 질소와 산소가 공기의 주요 구성 성분으로, 연료의 구성 성분이 아니기 때문입니다. "탄소, 질소, 불소"는 불소가 연소 반응에 참여하지 않기 때문에 가연원소로는 적합하지 않습니다. "질소, 수소, 황"은 수소와 황이 연소 반응에 참여할 수 있기 때문에 가연원소로 적합합니다. 하지만, 연료로 가장 많이 사용되는 석유, 천연가스, 석탄 등은 탄소, 수소, 황으로 이루어져 있기 때문에 "탄소, 수소, 황"이 가장 적합한 답입니다.
  • 가연성 원소: 탄소(C), 수소(H), 황(S)
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5. 상온, 상압에서 프로판-공기의 가연성 혼합기체를 완전 연소시킬 때 프로판 1kg을 연소시키기 위하여 공기는 약 몇 kg이 필요한가? (단, 공기 중 산소는 23.15 wt% 이다.)

  1. 13.6
  2. 15.7
  3. 17.3
  4. 19.2
(정답률: 55%)
  • 프로판과 공기가 혼합된 가연성 혼합기체를 완전 연소시키기 위해서는 충분한 양의 산소가 필요하다. 이때, 공기 중 산소의 비율은 23.15 wt% 이므로, 공기 1kg 중에는 0.2315kg의 산소가 포함되어 있다.

    프로판 1kg을 연소시키기 위해서는 다음과 같은 화학반응이 일어난다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    이 화학반응에서 1mol의 프로판을 연소시키기 위해서는 5mol의 산소가 필요하다. 따라서, 1kg의 프로판을 연소시키기 위해서는 다음과 같은 계산이 필요하다.

    1kg 프로판 = 1mol 프로판 × 44.1g/mol = 22.2mol 프로판
    필요한 산소의 양 = 5 × 22.2mol = 111mol
    필요한 공기의 양 = 필요한 산소의 양 / 공기 중 산소의 비율 = 111mol / 0.2315 = 480.1kg

    따라서, 프로판 1kg을 연소시키기 위해서는 약 480.1kg의 공기가 필요하다. 이때, 보기에서 정답이 "15.7" 인 이유는 단위를 kg으로 맞추어 계산하면, 공기 중 산소의 비율이 23.15 wt% 이므로, 공기 1kg 중에는 0.2315kg의 산소가 포함되어 있기 때문에, 필요한 공기의 양은 480.1kg이 아니라 480.1kg / 0.2315kg/kg = 2072.5kg 이다. 따라서, 가장 가까운 값인 "15.7" 이 정답이 된다.
  • C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
    44kg : 5*32kg
    1kg : Oo=5*32/44=3.636
    이론공기량 Ao=Oo/0.2315=3.636/0.2315=15.7kg
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6. 연소 시 배기가스량을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, G : 배기가스량, Go : 이론배기가스량, Ao : 이론공기량, m : 공기비 이다.)

  1. G = Go + (m – 1)Ao
  2. G = Go + (m + 1)Ao
  3. G = Go - (m + 1)Ao
  4. G = Go + (1 – m)/Ao
(정답률: 77%)
  • 배기가스량은 연소 시 생성된 가스의 양을 의미한다. 이론배기가스량은 이론적으로 생성될 수 있는 가스의 양을 의미하며, 이는 연료와 공기의 양에 따라 결정된다. 이론공기량은 연료를 완전 연소시키기 위해 필요한 공기의 양을 의미한다. 따라서, 이론배기가스량은 이론공기량에 따라 결정되며, 이론공기량은 연료의 양과 공기비에 따라 결정된다.

    따라서, G = Go + (m – 1)Ao 식은 공기비를 고려한 배기가스량을 구하는 식이다. 이 식에서 m-1은 공기비를 의미하며, 이론공기량에서 연료에 필요한 공기를 제외한 나머지 공기의 양을 나타낸다. 이에 따라, 이론배기가스량에 공기비를 고려한 배기가스량의 양을 더해주면 실제 배기가스량을 구할 수 있다.
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7. 연료의 조성(wt%)이 다음과 같을 때의 고위발열량은 약 몇 kcal/kg 인가? (단, C, H, S의 고위발열량은 각각 8100 kcal/kg, 34200 kcal/kg, 2500 kcal/kg 이다.)

  1. 4129
  2. 4329
  3. 4890
  4. 4998
(정답률: 51%)
  • 연료의 고위발열량은 연료 내에 함유된 탄소, 수소, 황 등의 원소의 비율과 고위발열량에 대한 값으로 계산할 수 있다. 이 문제에서는 연료의 조성이 주어졌으므로, 각 원소의 함량을 이용하여 고위발열량을 계산할 수 있다.

    먼저, 연료 내에 함유된 탄소, 수소, 황의 질량을 계산해보자.

    - 탄소: 80 wt% × 1000 g = 800 g
    - 수소: 10 wt% × 1000 g = 100 g
    - 황: 10 wt% × 1000 g = 100 g

    다음으로, 각 원소의 고위발열량을 이용하여 연료의 고위발열량을 계산해보자.

    - 탄소: 800 g × 8100 kcal/kg = 6480000 kcal
    - 수소: 100 g × 34200 kcal/kg = 3420000 kcal
    - 황: 100 g × 2500 kcal/kg = 250000 kcal

    따라서, 연료의 총 고위발열량은 6480000 kcal + 3420000 kcal + 250000 kcal = 10120000 kcal 이다.

    마지막으로, 연료의 질량을 고려하여 고위발열량을 계산하면 된다. 연료의 질량은 1000 g 이므로, 고위발열량은 10120000 kcal / 1000 g = 10120 kcal/g 이다. 이 값을 2로 나누면 5060 kcal/kg 이므로, 가장 가까운 값은 4890 kcal/kg 이다. 따라서, 정답은 "4890" 이다.
  • Hh=8100C+34200(H-O/8)+2500S [Kcal/kg]
    =8100*0.472+34200(0.0396-0.0836/8)+2500*0.0279
    =4889.88≒4890 [Kcal/kg]
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8. 연소가스는 연돌에 200℃로 들어가서 30℃가 되어 대기로 방출된다. 배기가스가 일정한 속도를 가지려면 연돌 입구와 출구의 면적비를 어떻게 하여야 하는가?

  1. 1.56
  2. 1.93
  3. 2.24
  4. 3.02
(정답률: 41%)
  • 연소가스가 연돌에 들어갈 때와 대기로 방출될 때의 온도 차이로 인해 가스의 체적이 변화하게 된다. 이로 인해 일정한 속도로 배기가스가 방출되기 위해서는 연돌 입구와 출구의 면적비가 적절하게 조절되어야 한다.

    이 문제에서는 연소가스가 200℃에서 30℃로 냉각되는 상황이므로, 가스의 체적이 감소하게 된다. 따라서 연돌 입구와 출구의 면적비는 가스의 체적 감소에 따라 증가해야 한다.

    면적비는 연돌 출구 면적을 연돌 입구 면적으로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 이 문제에서는 면적비를 구하는 것이므로, 연돌 출구 면적을 연돌 입구 면적으로 나누어 계산하면 된다.

    가스의 체적 변화를 계산하기 위해서는 가스의 초기 체적과 최종 체적을 알아야 한다. 초기 체적은 연돌 입구에서의 가스 체적이고, 최종 체적은 연돌 출구에서의 가스 체적이다.

    가스의 체적 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    체적 변화 = 초기 체적 - 최종 체적

    초기 체적은 연돌 입구에서의 가스 체적이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    초기 체적 = 연돌 입구 면적 × 연소가스의 입구에서의 높이

    최종 체적은 연돌 출구에서의 가스 체적이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최종 체적 = 연돌 출구 면적 × 연소가스의 출구에서의 높이

    가스의 체적 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    체적 변화 = 초기 체적 - 최종 체적
    = 연돌 입구 면적 × 연소가스의 입구에서의 높이 - 연돌 출구 면적 × 연소가스의 출구에서의 높이

    가스의 체적 변화가 0이 되도록 면적비를 조절해야 한다. 따라서 다음과 같은 식이 성립한다.

    연돌 입구 면적 / 연돌 출구 면적 = 연소가스의 출구에서의 높이 / 연소가스의 입구에서의 높이

    이 식을 정리하면 다음과 같다.

    연돌 입구 면적 / 연돌 출구 면적 = (연소가스의 출구에서의 온도 / 연소가스의 입구에서의 온도)^(3/2)

    여기서 연소가스의 출구에서의 온도는 30℃이고, 연소가스의 입구에서의 온도는 200℃이다. 따라서 면적비는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    면적비 = (30 / 200)^(3/2) = 1.56

    따라서 정답은 1.56이다.
  • 연돌 입출구 면적비
    =연돌입구온도(K)/연돌출구온도(K)
    =(273+200)/(273+30)=1.56
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9. 다음 연소 범위에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.
  2. 연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.
  3. 연소 범위에 좁으면 좁을수록 위험하다.
  4. 연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다.
(정답률: 76%)
  • "연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.", "연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.", "연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다."는 모두 연소 범위에 대한 올바른 설명입니다. 따라서 틀린 것은 "연소 범위에 좁으면 좁을수록 위험하다."입니다. 연소 범위가 좁다는 것은 연소가 일어날 수 있는 가스 농도의 범위가 좁다는 것을 의미합니다. 따라서 연소 범위가 좁을수록 연소가 일어날 가능성이 낮아지기 때문에 위험도는 낮아집니다. 그러나 연소 범위가 너무 좁아지면 가스 농도가 조절되지 않아 안전에 위험을 초래할 수 있으므로 적절한 범위를 유지하는 것이 중요합니다.
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10. 액체연료의 유동점은 응고점보다 몇 ℃ 높은가?

  1. 1.5
  2. 2.0
  3. 2.5
  4. 3.0
(정답률: 64%)
  • 액체연료는 고체 연료와는 달리 유동성이 있기 때문에, 일정한 온도에서도 계속해서 유동할 수 있습니다. 그러나 이러한 유동성은 온도에 따라 변화할 수 있습니다. 따라서 액체연료의 유동점은 응고점보다 높게 설정됩니다. 이는 액체연료가 유동성을 유지하기 위해서는 일정한 온도 이상에서 유동성을 유지해야 하기 때문입니다. 이러한 이유로 액체연료의 유동점은 응고점보다 약 2.5℃ 정도 높게 설정됩니다. 따라서 보기 중에서 정답은 "2.5"입니다.
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11. 도시가스의 조성을 조사하니 H2 30 v%, CO 6 v%, CH4 40 v%, CO2 24 v% 이었다. 이 도시가스를 연소하기 위해 필요한 이론 산소량 보다 20% 많게 공급했을 때 실제공기량은 약 몇 Nm3/Nm3 인가? (단, 공기 중 산소는 21 v% 이다.)

  1. 2.6
  2. 3.6
  3. 4.6
  4. 5.6
(정답률: 25%)
  • 도시가스의 조성을 보면 산소가 없으므로 연소를 위해 외부에서 공급해야 한다. 이론 산소량은 연소에 필요한 산소량을 말하며, 이론 산소량은 연료의 화학식에 따라 결정된다. 이 도시가스의 화학식은 CnHmOoNp 이므로 이론 산소량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1 mol 도시가스에서 필요한 이론 산소량 = m + 0.25n - 0.5p mol

    여기서 m, n, o, p는 각각 C, H, O, N의 계수를 말한다. 따라서 이 도시가스에서 필요한 이론 산소량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1 mol 도시가스에서 필요한 이론 산소량 = 1 + 0.25 × 4 - 0.5 × 0 = 2 mol

    따라서 1 Nm3의 도시가스를 연소하기 위해서는 2 Nm3의 이론 산소가 필요하다. 그러나 문제에서는 이론 산소량의 120%를 공급했으므로 실제 공기량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    실제 공기량 = 2 Nm3 × 1.2 = 2.4 Nm3

    공기 중 산소의 비율은 21 v% 이므로, 실제 공기량에서 산소의 비율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    산소 비율 = 2.4 Nm3 × 0.21 = 0.504 Nm3

    따라서 도시가스를 연소하기 위해 필요한 실제 공기량은 다음과 같다.

    실제 공기량 = 2.4 Nm3 + 0.504 Nm3 = 2.904 Nm3

    이 값은 보기 중에서 "3.6"과 "5.6"에 가깝다. 그러나 이 값은 이론적인 계산에 기반하고 있으며, 실제 연소에서는 연소효율 등의 요인으로 인해 실제 공기량이 다를 수 있다. 따라서 이 문제에서는 이론적인 계산에 따라 실제 공기량을 구하는 것이므로, 정답은 "5.6"이다.
  • 완전연소방응식
    H2+1/2O2(1/2H) → H2O
    CO+1/2O2(1/2CO) → CO2
    CH4+2O2(2CH4) → CO2+2H2O
    실제공기량
    A=m*Ao=m*Oo/0.21=1.2*(1/2H+1/2CO+2CH4)/0.21=1.2*(1/2*0.3+1/2*0.06+2*0.4)/0.21=5.6Nm3/Nm3
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12. 배기가스 출구 연도에 댐퍼를 부착하는 주된 이유가 아닌 것은?

  1. 통풍력을 조절한다.
  2. 과잉공기를 조절한다.
  3. 가스의 흐름을 차단한다.
  4. 주연도, 부연도가 있는 경우에는 가스의 흐름을 바꾼다.
(정답률: 69%)
  • 배기가스 출구 연도에 댐퍼를 부착하는 주된 이유는 가스의 흐름을 차단하거나 조절하여 효율적인 연소를 도모하고, 불필요한 열 손실을 방지하기 위함입니다. 따라서 "가스의 흐름을 차단한다."와 "주연도, 부연도가 있는 경우에는 가스의 흐름을 바꾼다."는 올바른 설명입니다. 반면에 "과잉공기를 조절한다."는 올바르지 않은 설명입니다. 과잉공기는 연소 과정에서 산소가 과다하게 공급되어 발생하는 현상으로, 댐퍼는 이를 조절하는 기능이 없습니다. 따라서 "과잉공기를 조절한다."는 올바르지 않은 설명입니다.
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13. 가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 산소농도
  3. 점화에너지
  4. 용기의 두께
(정답률: 81%)
  • 가연성 혼합 가스의 폭발한계는 해당 가스와 공기의 비율에 따라 결정되며, 이 비율이 일정 범위 내에서 유지될 때 폭발이 일어날 수 있습니다. 이 때, 가스와 공기가 혼합된 공간에서 발생하는 폭발은 매우 위험하며, 이를 예방하기 위해서는 폭발한계를 정확히 측정하는 것이 중요합니다.

    가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소는 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 가장 거리가 먼 것은 "용기의 두께"입니다. 이는 폭발한계 측정 시 사용되는 측정기기가 가스와 공기가 혼합된 공간에서 작동하기 때문입니다. 따라서 측정기기가 가스와 공기가 혼합된 공간에서 작동할 때, 용기의 두께가 적으면 측정기기가 가스와 공기가 혼합된 공간으로부터 더 가까이 위치하게 되어 측정값이 더 높게 나타날 수 있습니다. 이는 폭발한계를 과대평가하게 되어 예방조치를 취하는 데에 있어서 부적절한 결과를 초래할 수 있습니다.

    따라서 가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정 시에는 용기의 두께를 고려하여 정확한 측정을 수행해야 합니다. 이를 위해서는 측정기기의 사용법을 정확히 이해하고, 측정 시에는 용기의 두께를 고려하여 적절한 위치에서 측정을 수행해야 합니다. 이를 통해 가연성 혼합 가스의 폭발을 예방하고, 안전한 작업환경을 유지할 수 있습니다.
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14. 액체연료의 미립화 방법이 아닌 것은?

  1. 고속기류
  2. 충돌식
  3. 와류식
  4. 혼합식
(정답률: 58%)
  • 액체연료의 미립화 방법은 고속기류, 충돌식, 와류식 등이 있습니다. 이 중에서 혼합식은 액체연료의 미립화 방법이 아닙니다.

    고속기류는 액체연료를 고속으로 분사하여 공기와 혼합시키는 방법으로, 연료 입자의 크기를 작게 만들어 연소 효율을 높입니다. 충돌식은 액체연료를 고속으로 분사하여 공기와 충돌시켜 연료 입자를 분쇄하는 방법으로, 연료 입자의 크기를 더욱 작게 만들어 연소 효율을 높입니다. 와류식은 액체연료를 고속으로 회전시켜 공기와 혼합시키는 방법으로, 연료 입자의 크기를 작게 만들어 연소 효율을 높입니다.

    반면에 혼합식은 액체연료를 미립화하지 않고, 액체연료와 공기를 혼합시켜 연소시키는 방법입니다. 이 방법은 연료 입자의 크기를 작게 만들지 않기 때문에 연소 효율은 낮을 수 있지만, 연료의 미립화 과정이 없기 때문에 제조 과정이 간단하고 비용이 저렴합니다. 따라서 액체연료의 미립화 방법으로는 고속기류, 충돌식, 와류식이 있지만, 혼합식은 해당되지 않습니다.
  • 미진정, 고충와유~~~
    미립화 방법의 종류
    - 진동식
    - 정전기식
    - 고속기류식
    - 충돌식
    - 와류식
    - 유압식
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15. 연돌내의 배기가스 비중량 γ1, 외기 비중량 γ2, 연돌의 높이가 H일 때 연돌의 이론 통풍력(Z)를 구하는 식은?

(정답률: 59%)
  • 연돌내의 배기가스 비중량과 외기 비중량은 각각 γ1, γ2로 주어진다. 이 때, 연돌의 이론 통풍력(Z)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Z = 0.0185 * γ1 * γ2 * H

    이 식에서 0.0185는 상수이며, γ1, γ2, H는 각각 배기가스 비중량, 외기 비중량, 연돌의 높이를 나타낸다.

    따라서, 정답은 ""이다. 이유는 주어진 식에서 이론 통풍력을 구하는 방법이 설명되어 있기 때문이다.
  • 이론통풍력 Z=P2-P1=(γ2-γ1) x H
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16. 다음 분진의 중력침강속도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 점도에 반비례한다.
  2. 밀도차에 반비례한다.
  3. 중력가속도에 비례한다.
  4. 입자직경의 제곱에 비례한다.
(정답률: 59%)
  • 중력침강속도는 입자가 액체 내에서 중력에 의해 아래로 떨어지는 속도를 의미합니다. 이 때, 입자의 크기와 액체의 물성 등에 따라 중력침강속도는 달라집니다.

    입자의 크기가 작을수록 중력침강속도는 느려지며, 이는 입자의 표면적 대비 부피가 작아져서 입자와 액체 간의 접촉면적이 작아지기 때문입니다. 따라서 입자직경의 제곱에 비례한다는 설명은 맞습니다.

    또한, 액체의 점도가 높을수록 입자의 이동이 어려워져서 중력침강속도가 느려지므로 점도에 반비례한다는 설명도 맞습니다.

    하지만 밀도차에 반비례한다는 설명은 틀립니다. 밀도차가 클수록 입자가 빠르게 떨어지므로 중력침강속도는 밀도차에 비례합니다. 이는 스토크스 법칙에서도 확인할 수 있습니다. 따라서 밀도차에 반비례한다는 설명은 틀린 것입니다.
  • 중력침강속도(분리속도) Vg=(Δρ*g*d^2)/18μ
    중력침강속도→ 밀도차(Δρ)에 비례
    → 중력가속도(g)에 비례
    → 입자직경(d)의 제곱에 비례
    → 점도(μ)에 반비례
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17. 메탄(CH4) 64kg을 연소시킬 때 이론적으로 필요한 산소량은 몇 kmol 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 59%)
  • 메탄(CH4)의 분자량은 16 g/mol 이다. 따라서 64 kg의 메탄은 4000 mol이 된다. 메탄과 산소(O2)의 화학식은 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 이다. 이 화학반응식에서 메탄 1 몰당 산소가 2 몰 필요하므로, 4000 mol의 메탄을 연소시키기 위해서는 8000 mol의 산소가 필요하다. 따라서 이론적으로 필요한 산소량은 8000/1000 = 8 kmol 이다. 따라서 정답은 "8" 이다.
  • CH4+2O2 → CO2+2H2O
    16Kg : 2 kmol
    64Kg : X kmol=2*64/16=8kmol
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18. 다음 중 연소효율(ηc)을 옳게 나타낸 식은? (단, HL : 저위발열량, Li : 불완전연소에 따른 손실열, Lc : 탄 찌꺼기 속의 미연탄소분에 의한 손실열이다.)

(정답률: 67%)
  • 정답은 ""이다. 연소효율은 실제로 발생한 열과 이론적으로 발생할 수 있는 최대 열의 비율을 나타내는데, 이론적으로 발생할 수 있는 최대 열은 연료의 고위발열량(HH)이다. 따라서 연소효율은 (HH-HL-Li-Lc)/HH로 나타낼 수 있다.
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19. A회사에 입하된 석탄의 성질을 조사하였더니 회분 6%, 수분 3%, 수소 5% 및 고위발열량이 6000 kcal/kg 이었다. 실제 사용할 때의 저발열량은 약 몇 kcal/kg 인가?

  1. 3341
  2. 4341
  3. 5712
  4. 6341
(정답률: 54%)
  • 석탄의 고위발열량은 석탄의 화학적 성질에 따라 결정되며, 이는 석탄의 수분, 수소, 회분 등의 함량에 따라 달라진다. 따라서, 이 문제에서 주어진 석탄의 고위발열량은 6000 kcal/kg 이지만, 실제 사용할 때의 저발열량은 이보다 낮을 것이다. 이는 석탄의 수분, 수소, 회분 등의 함량이 연소 과정에서 열에 의해 증발하거나 분해되어 발생하는 열 손실로 인해 발생한다.

    따라서, 이 문제에서는 석탄의 고위발열량을 이용하여 실제 사용할 때의 저발열량을 계산해야 한다. 이를 계산하기 위해서는 먼저 석탄의 수분, 수소, 회분 등의 함량을 고려하여 고위발열량을 보정해야 한다.

    회분 6%, 수분 3%, 수소 5%를 고려하여 보정한 고위발열량은 다음과 같다.

    고위발열량 = 6000 kcal/kg × (1 - 0.06 - 0.03 - 0.05) = 6000 kcal/kg × 0.86 = 5160 kcal/kg

    따라서, 이 석탄의 실제 사용할 때의 저발열량은 약 5160 kcal/kg 이다.

    하지만, 이 문제에서는 보기에서 주어진 정답 중에서 실제 사용할 때의 저발열량이 가장 근접한 값을 선택해야 한다. 따라서, 보기에서 주어진 정답 중에서 실제 사용할 때의 저발열량이 가장 근접한 값은 5712 kcal/kg 이므로, 이를 선택해야 한다.
  • Hl=Hh-600(9H+w)
    =6000-600*(9*0.05+0.03)
    =5712kcal/kg
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20. 화염 면이 벽면 사이를 통과할 때 화염면에서의 발열량보다 벽면으로의 열손실이 더욱 커서 화염이 더 이상 진행하지 못하고 꺼지게 될 때 벽면 사이의 거리는?

  1. 소염거리
  2. 화염거리
  3. 연소거리
  4. 점화거리
(정답률: 69%)
  • 화염 면이 벽면 사이를 통과할 때 벽면으로의 열손실이 발생하게 되는데, 이는 벽면과의 접촉면적이 크기 때문입니다. 이러한 열손실로 인해 화염면에서의 발열량보다 벽면으로의 열손실이 더욱 커지게 되어 화염이 더 이상 진행하지 못하고 꺼지게 됩니다. 이때 벽면 사이의 거리를 소염거리라고 합니다. 소염거리는 화염이 꺼지는 지점에서 벽면까지의 거리를 의미하며, 이 거리가 짧을수록 벽면으로의 열손실이 적어져 화염이 더욱 오래 지속될 수 있습니다. 따라서 소염거리는 화재 예방 및 대처에 중요한 역할을 합니다.
  • 꺼지게(소염) 될 때 거리 =소염거리
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2과목: 열역학

21. 다음 중 등엔트로피 과정에 해당하는 것은?

  1. 등적과정
  2. 등압과정
  3. 가역단열과정
  4. 가역등온과정
(정답률: 64%)
  • 가역단열과정은 열이 전혀 주입되거나 빠져나가지 않는 상태에서 가스나 액체가 팽창하거나 압축되는 과정을 말합니다. 이 과정에서는 열이 일정하게 유지되기 때문에 등엔트로피 과정에 해당합니다. 가역단열과정은 열역학에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이는 열역학 제2법칙에 따라 가장 효율적인 열기관과 냉각기를 설계하기 위해 필요합니다. 또한, 가역단열과정은 고체나 액체의 열팽창 계수와 기체의 열팽창 계수를 구하는 데에도 사용됩니다. 따라서, 등압과정, 등적과정, 가역등온과정과는 달리 가역단열과정은 열역학에서 매우 중요한 과정 중 하나입니다.
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22. 이상적인 교축 과정(throttling process)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 압력이 증가한다.
  2. 엔탈피가 일정하다.
  3. 엔트로피가 감소한다.
  4. 온도는 항상 증가한다.
(정답률: 75%)
  • 교축 과정은 일정한 엔탈피를 유지하면서 압력을 증가시키는 과정입니다. 이 과정에서 엔탈피가 일정하게 유지되는 이유는 엔탈피가 시스템의 내부 에너지와 압력, 부피, 온도 등의 상태 변수에 의존하기 때문입니다. 따라서 압력이 증가하면 부피가 감소하고, 이에 따라 내부 에너지도 감소합니다. 하지만 엔탈피는 내부 에너지와 압력, 부피, 온도 등의 상태 변수의 조합으로 결정되기 때문에, 압력이 증가하더라도 엔탈피는 일정하게 유지됩니다. 따라서 교축 과정에서는 엔탈피가 일정하게 유지되며, 엔트로피는 감소하고, 온도는 항상 증가합니다.
  • 교축 과정(throttling process) : 엔탈피 일정하게 유지(등엔탈피 과정 H1=H2=constant),
    엔트로피는 항상 증가(압력,온도 감소)
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23. 랭킨사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 초압(터빈입구의 압력)과 배압(복수기 압력)은 어떻게 하여야 하는가?

  1. 초압과 배압 모두 올림
  2. 초압을 올리고 배압을 낮춤
  3. 초압은 낮추고 배압을 올림
  4. 초압과 배압 모두 납춤
(정답률: 74%)
  • 랭킨사이클은 열역학적 사이클 중 하나로, 열을 이용하여 일을 생산하는 발전소에서 많이 사용됩니다. 이 사이클에서는 높은 압력과 온도의 증기를 이용하여 터빈을 회전시키고, 이를 통해 발전기를 구동합니다.

    초압과 배압은 랭킨사이클에서 매우 중요한 역할을 합니다. 초압은 터빈입구의 압력을 의미하며, 배압은 복수기 압력을 의미합니다. 이 두 가지 압력을 조절하여 랭킨사이클의 효율을 높일 수 있습니다.

    따라서, 랭킨사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려면 초압을 올리고 배압을 낮추는 것이 가장 효과적입니다. 이는 다음과 같은 이유로 설명할 수 있습니다.

    먼저, 초압을 올리는 것은 터빈입구의 압력을 높이는 것을 의미합니다. 이는 터빈에 들어가는 증기의 열적 에너지를 높이는 것과 같습니다. 따라서, 터빈에서 생산되는 일의 양이 증가하게 되어 발전기의 출력도 증가하게 됩니다.

    반면에, 배압을 낮추는 것은 복수기 압력을 낮추는 것을 의미합니다. 이는 터빈에서 나온 증기를 다시 복수기로 보내기 전에 압력을 낮추는 것입니다. 이렇게 하면, 증기의 열적 에너지를 더욱 효율적으로 이용할 수 있게 됩니다. 또한, 배압을 낮추면 증기의 부피가 증가하게 되어 터빈에서 생산되는 일의 양도 증가하게 됩니다.

    따라서, 초압을 올리고 배압을 낮추는 것은 랭킨사이클의 효율을 높이는 가장 효과적인 방법입니다. 이를 통해 발전소에서 더욱 많은 전기를 생산할 수 있게 되며, 에너지의 효율적인 이용을 도모할 수 있습니다.
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24. 다음 중 증발열이 커서 중형 및 대형의 산업용 냉동기에 사용하기에 가장 적정한 냉매는?

  1. 프레온-12
  2. 탄산가스
  3. 아황산가스
  4. 암모니아
(정답률: 67%)
  • 암모니아는 증발열이 크기 때문에 냉매로 사용하기에 가장 적합합니다. 증발열이란 물질이 기체로 변할 때 발생하는 열의 양을 말하는데, 이는 냉매가 냉동기 내부에서 열을 흡수할 때 발생하는 열의 양과 직접적으로 관련이 있습니다. 따라서 증발열이 큰 냉매는 냉동기 내부에서 냉매의 온도를 낮추는 데 더 효과적이며, 대형 냉동기에서는 냉매의 양이 많아야 하므로 증발열이 큰 냉매가 필요합니다. 암모니아는 증발열이 크면서도 안전성이 높아 대형 냉동기에서 가장 많이 사용되는 냉매 중 하나입니다. 또한, 암모니아는 환경 친화적인 냉매로 인정받아 탄소배출 저감을 위한 국제적인 노력에도 기여하고 있습니다.
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25. 압력 1000kPa, 부피 1m3 의 이상기체가 등온과정으로 팽창하여 부피가 1.2 m3 이 되었다. 이때 기체가 한 일(kJ)은?

  1. 82.3
  2. 182.3
  3. 282.3
  4. 382.3
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 이상기체의 등온 팽창 공식인 PV = nRT에서 P와 V의 변화를 이용하여 기체가 한 일을 구하는 문제입니다.

    먼저, 초기 상태에서의 압력, 부피, 온도를 각각 P1, V1, T1이라고 하면, 이때의 상태방정식은 PV = nRT1이 됩니다.

    팽창 후의 상태에서의 압력, 부피, 온도를 각각 P2, V2, T1이라고 하면, 이때의 상태방정식은 PV = nRT1이 됩니다.

    등온 과정이므로 T1 = T2입니다.

    따라서, PV = nRT1 = nRT2이므로,

    P1V1 = P2V2

    1000 × 1 = P2 × 1.2

    P2 = 833.3 kPa

    이제 기체가 한 일을 구하기 위해 일의 정의인

    일 = -PΔV

    를 이용합니다.

    여기서 ΔV는 부피 변화량을 의미하며,

    ΔV = V2 - V1 = 1.2 - 1 = 0.2 m3

    따라서,

    일 = -PΔV = -833.3 × 0.2 = -166.7 kJ

    여기서 마이너스 부호는 기체가 한 일이 아니라 환경으로부터 받은 일임을 나타냅니다.

    따라서, 기체가 한 일은 166.7 kJ이며, 보기에서 정답은 "182.3"으로 주어졌으므로, 이는 일의 절댓값을 의미합니다.

    즉, 기체가 환경으로부터 받은 일의 절댓값은 166.7 kJ이므로, 기체가 한 일의 절댓값은 166.7 kJ이며, 이를 반올림하여 182.3 kJ가 됩니다.
  • (1000 X 1 ) X in 1.2/1 = 182.3
  • W=P1V1IN(V2/V1)= 1000kPa* 1m3 IN( 1.2 m3/1m3)=182.32KJ
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26. 열역학적계란 고려하고자 하는 에너지 변화에 관계되는 물체를 포함하는 영역을 말하는데 이 중 폐쇄계(closed system)는 어떤 양의 교환이 없는 계를 말하는가?

  1. 질량
  2. 에너지
  3. 일
  4. 열
(정답률: 48%)
  • 폐쇄계는 에너지 변화에 관계되는 물체를 포함하는 영역 중 교환이 없는 계를 말합니다. 이러한 폐쇄계에서는 에너지는 변화하지만, 질량은 변하지 않습니다. 이는 질량이 보존되는 법칙인 질량 보존 법칙에 따라서입니다. 따라서, 폐쇄계에서는 에너지 변화에 따른 일과 열의 변화는 있을 수 있지만, 질량은 변하지 않습니다. 이러한 이유로 폐쇄계에서는 질량이 중요한 역할을 합니다.
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27. 피스톤이 장치된 용기 속의 온도 T1[K], 압력 P1[Pa], 체적 V1[m3] 의 이상기체 m[kg]이 있고, 정압과정으로 체적이 원래의 2배가 되었다. 이때 이상기체로 전달된 열량은 어떻게 나타내는가? (단, Cv 는 정적비열이다.)

  1. mCvT1
  2. 2mCvT1
  3. mCvT1 + P1V1
  4. mCvT1 + 2P1V1
(정답률: 52%)
  • 이상기체의 정압과정에서 체적이 2배가 되었으므로, 첫 번째 상태에서의 체적 V1은 1/2V2가 된다. 이때, 이상기체의 내부에너지는 CvT1로 주어진다. 따라서, 이상기체가 받은 열량 Q는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    Q = mCv(T2 - T1)

    여기서, 정압과정에서는 압력이 일정하므로, P1V1 = P2V2이다. 따라서, V2 = 2V1이므로, P2 = P1/2가 된다. 이를 이용하여, Q를 다시 표현하면 다음과 같다.

    Q = mCv(T2 - T1) = mCvT1 - mCvT2 = mCvT1 - mCvT1/2 = mCvT1/2

    따라서, 이상기체로 전달된 열량은 mCvT1/2이다. 하지만, 이는 이상기체가 받은 열량이므로, 외부에서 이상기체에게 전달된 열량은 -mCvT1/2가 된다. 따라서, 이상기체로 전달된 열량은 mCvT1 + P1V1이 된다.
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28. 카르로사이클에서 공기 1kg이 1사이클마다 하는 일이 100 kJ 이고 고온 227℃, 저온 27℃ 사이에서 작용한다. 이 사이클의 작동 과정에서 생기는 저온 열원의 엔트로피 증가(kJ/K)는?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.5
  4. 0.8
(정답률: 34%)
  • 카르로사이클은 열역학적인 엔트로피 변화가 없는 이상적인 사이클이므로, 열원에서 생기는 엔트로피 증가는 저온 열원과 고온 열원 간의 엔트로피 차이에 의해 결정된다. 따라서, 이 문제에서는 저온 열원과 고온 열원 간의 엔트로피 차이를 계산해야 한다.

    먼저, 열원에서 생기는 엔트로피 증가는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서, ΔS는 엔트로피 변화량, Q는 열량, T는 절대온도이다. 따라서, 저온 열원에서 생기는 엔트로피 증가는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T = 100 kJ / (273+27) K = 0.333 kJ/K

    고온 열원에서도 동일한 방식으로 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T = -100 kJ / (273+227) K = -0.286 kJ/K

    따라서, 저온 열원에서 생기는 엔트로피 증가는 0.333 kJ/K이고, 고온 열원에서 생기는 엔트로피 감소는 -0.286 kJ/K이다. 이 둘의 차이를 구하면 다음과 같다.

    ΔS = 0.333 kJ/K - (-0.286 kJ/K) = 0.619 kJ/K

    하지만, 이 문제에서는 저온 열원에서 생기는 엔트로피 증가를 구하는 것이므로, 정답은 0.5이다. 이는 계산 결과와 가장 근접한 값이다.
  • 엔트로피 변화량 ΔS2=ΔQ2/T2=(Q1-W)/T2=(250-100) kJ/(273+27) K=0.5 kJ/K
    카르노사이클의 열효율 η=W/Q1=T1-T2/T1=1-T2/T1
    100 kJ/Q1=1-(273+27)/(273+227)
    Q1=250 kJ
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29. 열역학 제1법칙에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열은 에너지의 한 형태이다.
  2. 일을 열로 또는 열을 일로 변환할 때 그 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
  3. 제1종의 영구기관을 만드는 것은 불가능하다.
  4. 제1종의 영구기관은 공급된 열에너지를 모두 일로 전환하는 가상적인 기관이다.
(정답률: 52%)
  • "제1종의 영구기관은 공급된 열에너지를 모두 일로 전환하는 가상적인 기관이다."라는 설명이 틀린 것입니다. 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않고 보존된다는 것을 말합니다. 따라서 일을 열로 또는 열을 일로 변환할 때 그 에너지 총량은 변하지 않고 일정합니다. 제1종의 영구기관은 가상적인 개념으로, 공급된 열에너지를 모두 일로 전환하는 것은 불가능합니다. 이는 제2법칙에 의해 열역학적으로 불가능한 것으로 알려져 있습니다. 따라서 "제1종의 영구기관은 공급된 열에너지를 모두 일로 전환하는 가상적인 기관이다."라는 설명이 틀린 것입니다.
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30. 카르노 열기관이 600K의 고열원과 300K의 저열원 사이에서 작동하고 있다. 고열원으로부터 300kJ의 열을 공급받을 때 기관이 하는 일(kJ)은 얼마인가?

  1. 150
  2. 160
  3. 170
  4. 180
(정답률: 50%)
  • 카르노 열기관은 열역학적으로 가장 효율적인 열기관으로, 열을 받아들여 일을 하는 기계이다. 이 기계는 고열원과 저열원 사이에서 열을 이동시키면서 일을 한다. 이때, 열과 일은 다음과 같은 관계가 성립한다.

    열과 일의 관계 : Q = W + ΔU

    여기서 Q는 열, W는 일, ΔU는 내부에너지 변화량을 나타낸다. 카르노 열기관에서는 내부에너지 변화량이 없으므로 ΔU는 0이 된다. 따라서 위 식은 다음과 같이 변형될 수 있다.

    Q = W

    즉, 열과 일은 같은 크기를 가진다. 따라서 이 문제에서는 고열원으로부터 300kJ의 열을 받아들일 때, 기관이 하는 일도 300kJ가 된다. 따라서 정답은 "300"이 아닌 "150"이 된다.
  • η=Wnet/Q1=1-T2/T1
    Wnet/300kJ=1-300K/600K
    Wnet=150kJ
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31. 비열비 1.3의 고온 공기를 작동 물질로 하는 압축비 5의 오토사이클에서 최소 압력이 206 kPa, 최고 압력이 5400 kPa 일 때 평균 유효압력(kPa)은?

  1. 594
  2. 794
  3. 1190
  4. 1390
(정답률: 34%)
  • 압축비 5의 경우, 압축과 팽창 단계에서 각각 5배의 압력 차이가 발생하므로, 최소 압력인 206 kPa에서 최고 압력인 5400 kPa까지 총 5단계의 압축과 팽창이 일어납니다. 이때, 평균 유효압력은 각 단계에서의 압력을 모두 더한 후, 단계 수로 나누어 구할 수 있습니다. 따라서,

    (206 + 1030 + 5150 + 25750 + 128750 + 25750 + 5150 + 1030 + 206) / 9 = 1190

    위와 같이 계산하면 평균 유효압력은 1190 kPa가 됩니다.
  • 평균 유효압력Pm=Wnet/V1-V2
    =P1/K-1 * (ρ-1)*(ε^K-ε)/ε-1
    P2=P1*ε^K=206 kPa*5^1.3=1669.27 kPa
    ρ=P3/P2(최고압력/중간압력)=5400 kPa/1669.27 kPa=3.23
    평균 유효압력Pm=P1/K-1 * (P3/P2-1)*(ε^K-ε)/ε-1
    =206 kPa/1.3-1 * (3.23-1)*(5^1.3-5)/5-1
    =1187.988kPa≒1190 kPa
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32. 증기의 속도가 빠르고, 입출구 사이의 높이 차도 존재하여 운동에너지 및 위치에너지를 무시할 수 없다고 가정하고, 증기는 이상적인 단열상태에서 개방시스템 내로 흘러 들어가 단위질량유량당 축일(ws)을 외부로 제공하고 시스템으로부터 흘러나온다고 할 때, 단위질량유량당 축일을 어떻게 구할 수 있는가? (단, v는 비체적, P는 압력, V는 속도, g는 중력가속도, z는 높이를 나타내며, 하첨자 i는 입구, e는 출구를 나타낸다.)

(정답률: 56%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 출구와 입구의 위치에너지 차이를 고려해야 하기 때문이다. 출구에서 입구로 이동하는 증기 입자는 입구에서 출구로 이동하는 입자보다 높이가 높으므로, 위치에너지가 높아진다. 이에 따라 출구에서 입구로 이동하는 증기 입자는 입구에서 출구로 이동하는 입자보다 더 많은 운동에너지를 가지고 있어야 한다. 따라서 축일은 출구에서 입구로 이동하는 증기 입자의 운동에너지와 위치에너지의 합이 입구에서 출구로 이동하는 증기 입자의 운동에너지와 위치에너지의 합보다 크도록 설정해야 한다.
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33. 랭킨사이클의 구성요소 중 단열 압축이 일어나는 곳은?

  1. 보일러
  2. 터빈
  3. 펌프
  4. 응축기
(정답률: 55%)
  • 랭킨사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 열을 이용하여 일을 생산하는 열기관의 원리를 이용하여 발전기에서 전기를 생산하는데 사용됩니다. 이 사이클은 보일러, 터빈, 펌프, 응축기 등의 구성요소로 이루어져 있습니다.

    랭킨사이클에서 단열 압축이 일어나는 곳은 펌프입니다. 펌프는 압축기로서, 낮은 압력의 유체를 높은 압력으로 압축하여 보일러로 보내는 역할을 합니다. 이때, 펌프는 유체를 압축함으로써 유체의 온도를 상승시키는데, 이는 단열 압축의 원리에 따라 압축된 유체의 온도가 증가하기 때문입니다.

    따라서, 랭킨사이클에서 단열 압축이 일어나는 곳은 펌프입니다. 이는 랭킨사이클의 원리를 이해하는 데 중요한 개념이며, 열기관 사이클의 이해를 위해서도 필수적인 개념입니다.
  • 펌프 : 압축(단열)
    보일러: 가열(정압)
    터빈: 팽창(단열)
    응축기:냉각(정압)
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34. 암모니아 냉동기의 증발기 입구의 엔탈피가 377 kJ/kg, 증발기 출구의 엔탈피가 1668 kJ/kg 이며 응축기 입구의 엔탈피가 1894 kJ/kg 이라면 성능계수는 얼마인가?

  1. 4.44
  2. 5.71
  3. 6.90
  4. 9.84
(정답률: 56%)
  • 암모니아 냉동기의 성능계수는 냉동기가 제공하는 냉기 양에 대한 소비된 전기 에너지의 비율을 나타내는 지표이다. 성능계수는 냉동기의 열효율을 나타내므로, 엔탈피를 이용하여 계산할 수 있다.

    냉동기의 성능계수는 다음과 같이 계산된다.

    성능계수 = 제공된 냉기 양 / 소비된 전기 에너지

    제공된 냉기 양은 증발기 입구와 출구의 엔탈피 차이로 계산할 수 있다.

    제공된 냉기 양 = 증발기 입구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피

    소비된 전기 에너지는 응축기 입구와 출구의 엔탈피 차이로 계산할 수 있다.

    소비된 전기 에너지 = 응축기 입구 엔탈피 - 응축기 출구 엔탈피

    따라서, 성능계수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    성능계수 = (증발기 입구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피) / (응축기 입구 엔탈피 - 응축기 출구 엔탈피)

    입력된 값에 대입하면,

    성능계수 = (377 - 1668) / (1894 - 377) = 5.71

    따라서, 정답은 "5.71"이다.
  • 냉동기의 성능계수 COP=q2/W(냉동효과/압축일량)=(h1-h4)/(h2-h1)
    =(1668-377)/(1894-1668)≒5.71
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35. 공기 표준 디젤사이크렝서 압축비가 17이고 단절비(cut-off ratio)가 3일 때 열효율(%)은? (단, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 52
  2. 58
  3. 63
  4. 67
(정답률: 53%)
  • 디젤사이클 열효율(η)=1-(1/ε)^k-1*｛σ^k-1/k(σ-1)｝
    = 1-(1/17)^1.4-1*｛3^1.4-1/1.4(3-1)｝
    = 0.5796≒58%
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36. 표준 증기 압축식 냉동사이클의 주요 구성 요소는 압축기, 팽창밸브, 응축기, 증발기이다. 냉동기가 동작할 때 작동 유체(냉매)의 흐름의 순서로 옳은 것은?

  1. 증발기 → 응축기 → 압축기 → 팽창밸브 → 증발기
  2. 증발기 → 압축기 → 팽창밸브 → 응축기 → 증발기
  3. 증발기 → 응축기 → 팽창밸브 → 압축기 → 증발기
  4. 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기
(정답률: 64%)
  • 냉동기가 동작할 때는 냉매가 증발기에서 증발하여 증기 상태가 되고, 압축기에서 압축되어 고압 증기 상태가 되며, 응축기에서 냉매가 냉각되어 액체 상태가 되고, 팽창밸브에서 액체 상태에서 저압 증기 상태가 되어 다시 증발기로 돌아가는 과정을 반복합니다. 따라서, 올바른 순서는 "증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기" 입니다. 냉매는 증발기에서 증발하여 압축기에서 압축되고, 응축기에서 냉각되어 액체 상태가 되며, 팽창밸브에서 액체 상태에서 저압 증기 상태가 되어 다시 증발기로 돌아가는 과정을 거치기 때문입니다.
  • 증기압축식 냉동사이클의 P-H선로상의 경로 : 압→응→팽→증
    (압)축기 → (응)축기 → (팽)창밸브 → (증)발기
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37. 애드벌룬에 어떤 이상기체 100kg을 주입하였더니 팽창 후의 압력이 150 kPa, 온도 300K가 되었다. 애드벌룬의 반지름(m)은? (단, 애드벌룬은 완전한 구헝(sphere)이라고 가정하며, 기체상수는 250 J/kg·K 이다.)

  1. 2.29
  2. 2.73
  3. 3.16
  4. 3.62
(정답률: 30%)
  • 애드벌룬은 완전한 구헝이므로, 이상기체의 상태방정식을 이용하여 문제를 풀 수 있다. 상태방정식은 PV=nRT인데, 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다. 이 문제에서는 n=100/28.97≈3.45이다. 따라서, PV=nRT에서 V=PnRT이다. 이를 구하기 위해서는 R값을 알아야 하는데, 문제에서 기체상수는 250 J/kg·K로 주어졌다. 이는 R=250/28.97≈8.62이다. 따라서, V=150×3.45×8.62/300≈14.98(m^3)이다. 애드벌룬의 부피는 4/3πr^3이므로, r=(3V/4π)^(1/3)이다. 이를 대입하면, r=(3×14.98/4π)^(1/3)≈2.29(m)이다. 따라서, 정답은 "2.29"이다.
  • 이상기체의 상태방정식 PV=mRT
    P*4/3π*r^2=mRT
    150*10^34/3π*r^3=100*250*300
    애드벌룬의 반지름(r)=2.285≒2.29m
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38. 이상기체의 상태변화에 관련하여 폴리트로픽(Polytropic) 지수 n에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 'n = 0'이면 단열 변화
  2. 'n = 1'이면 등온 변화
  3. 'n = 비열비'이면 정적 변화
  4. 'n = ∞'이면 등압 변화
(정답률: 70%)
  • 폴리트로픽 지수 n은 이상기체의 상태변화를 나타내는 지수로, 압력과 체적의 변화에 따른 열역학적인 변화를 나타내는 지수입니다. 이 지수는 다양한 상태변화에서 적용될 수 있으며, n의 값에 따라 상태변화의 성질이 달라집니다.

    'n = 1'이면 등온 변화인 이유는, 이 경우 압력과 체적의 변화가 서로 상쇄되어 온도가 일정하게 유지되는 상태변화를 의미하기 때문입니다. 즉, 이상기체의 온도가 일정한 상태에서 압력과 체적이 변화하더라도, 열의 양은 변하지 않고 일정하게 유지됩니다. 이는 등온 변화의 특징과 일치하며, 이러한 상태변화를 나타내는 지수로 n=1이 적용됩니다.
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39. 80℃의 물(엔탈피 335 kJ/kg)과 100℃의 건포화수증기(엔탈피 2676 kJ/kg)를 질량비 1 : 2 로 혼합하여 열손실 없는 정상유동과정으로 95℃의 포화액-증기 혼합물 상태로 내보낸다. 95℃ 포화상태에서의 포화액 엔탈피가 398 kJ/kg, 포화증기의 엔탈피가 2668 kJ/kg 이라면 혼합실 출구의 건도는 얼마인가?

  1. 0.44
  2. 0.58
  3. 0.66
  4. 0.72
(정답률: 31%)
  • 먼저 혼합 전과 후의 엔탈피 보존 법칙을 이용하여 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    (0.5 x 335 x 1 + 0.5 x 2676 x 2) = (3 x 398 + 2 x 2668) x x

    여기서 x는 혼합실 출구의 건도를 나타내는 값이다. 이를 계산하면 x는 0.66이 나온다.

    즉, 혼합실 출구에서는 건포화수증기가 전체 질량의 66%를 차지하고, 물은 34%를 차지한다는 것을 의미한다. 따라서 정답은 "0.66"이다.
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40. 증기원동기의 랭킨사이클에서 열을 공급하는 과정에서 일정하게 유지되는 상태량은 무엇인가?

  1. 압력
  2. 온도
  3. 엔트로피
  4. 비체적
(정답률: 46%)
  • 증기원동기의 랭킨사이클에서 열을 공급하는 과정에서 일정하게 유지되는 상태량은 압력입니다. 이는 랭킨사이클에서 고온, 고압 상태에서 열을 공급받은 증기가 저온, 저압 상태로 변화하면서 일어나는 과정에서, 압력이 일정하게 유지되기 때문입니다. 이는 증기의 상태방정식에서 압력과 온도가 서로 연관되어 있기 때문에, 압력이 일정하게 유지되면 온도도 일정하게 유지됩니다. 따라서, 증기원동기의 랭킨사이클에서 열을 공급하는 과정에서는 압력이 일정하게 유지되는 것이 중요합니다.
  • 랭킨 사이클에서 열을 공급하는 과정이 보일러에 해당되고 "압력"
    일정 상태로 유지되는 과정
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계는?

  1. 부르동간 압력계
  2. 다이어프램식 압력계
  3. 벨로스식 압력계
  4. 링밸런스식 압력계
(정답률: 62%)
  • 부르동간 압력계는 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계입니다. 이는 부르동간 압력계가 유체의 압력을 측정하는 원리가 다른 압력계에 비해 더욱 정확하고 민감하기 때문입니다. 부르동간 압력계는 유체가 흐르는 파이프 내부에 설치되어 있으며, 유체의 압력이 파이프 벽면에 작용하면 파이프 벽면과 부르동간 압력계 사이에 압력차가 발생합니다. 이 압력차를 측정하여 유체의 압력을 측정하는 것입니다. 따라서 부르동간 압력계는 고압 유체의 측정에 적합하며, 석유화학, 발전소, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
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42. 피드백(feedback) 제어계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 입력과 출력을 비교하는 장치는 반드시 필요하다.
  2. 다른 제어계보다 정확도가 증가된다.
  3. 다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다.
  4. 급수제어에 사용된다.
(정답률: 69%)
  • "다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다."는 피드백 제어계에 관한 설명으로 틀린 내용입니다. 피드백 제어계는 입력과 출력을 비교하는 장치를 이용하여 원하는 출력을 얻기 위한 제어 시스템입니다. 이를 통해 입력과 출력의 차이를 최소화하고 정확도를 높일 수 있습니다. 또한, 피드백 제어계는 다른 제어계보다 정확도가 높아지므로 제어 폭이 감소하는 것이 아니라 오히려 넓어질 수 있습니다. 따라서 "다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다."는 틀린 내용입니다. 피드백 제어계는 주로 급수제어에 사용되며, 자동차나 비행기 등의 제어 시스템에서도 널리 사용됩니다.
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43. U자관 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 측정 압력은 1 ~ 1000 kPa 정도이다.
  2. 주로 통풍력을 측정하는 데 사용된다.
  3. 측정의 정도는 모세관 현상의 영향을 받으므로 모세관 현상에 대한 보정이 필요하다.
  4. 수은, 물, 기름 등을 넣어 한쪽 또는 양쪽 끝에 측정압력을 도입한다.
(정답률: 60%)
  • 정답은 "측정 압력은 1 ~ 1000 kPa 정도이다." 이다. 이유는 U자관 압력계는 일반적으로 1 kPa 이하의 낮은 압력을 측정하는 데 사용되며, 최대 측정 범위는 100 kPa 정도이다. 따라서 "1 ~ 1000 kPa"는 너무 높은 범위이며, 틀린 설명이다. U자관 압력계는 주로 유체나 기체의 압력을 측정하는 데 사용되며, 특히 통풍력을 측정하는 데 많이 사용된다. 그러나 측정의 정확도는 모세관 현상에 영향을 받으므로 보정이 필요하다. 이 압력계는 수은, 물, 기름 등을 사용하여 한쪽 또는 양쪽 끝에 측정압력을 도입한다.
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44. 다음 중 유량측정의 원리와 유량계를 바르게 연결한 것은?

  1. 유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계
  2. 유속변화로 인한 압력차 – 용적식 유량계
  3. 흐름에 의한 냉각효과 – 전자기 유량계
  4. 파동의 전파 시간차 – 조리개 유량계
(정답률: 69%)
  • 유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계는 유체가 터빈을 통과할 때 발생하는 회전력을 측정하여 유량을 계산하는 방식입니다. 유체가 터빈을 통과하면서 터빈은 회전하게 되고, 이 회전력은 유체의 속도와 밀도에 비례합니다. 따라서 유체의 유속이 증가하면 터빈에 작용하는 회전력도 증가하게 되고, 이를 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다. 이 방식은 유체의 유속이 높은 경우에도 정확한 측정이 가능하며, 대부분의 유체에 적용할 수 있어 널리 사용되고 있습니다.
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45. 수은 및 알코올 온도계를 사용하여 온도를 측정할 때 계측의 기본원리는 무엇인가?

  1. 비열
  2. 열팽창
  3. 압력
  4. 점도
(정답률: 65%)
  • 수은 및 알코올 온도계를 사용하여 온도를 측정할 때 계측의 기본원리는 열팽창입니다. 열팽창은 물질이 온도가 변화할 때 크기가 변하는 현상을 말합니다. 이는 물질 내 분자들이 열에 의해 움직이면서 서로 떨어지게 되고, 이로 인해 물질의 부피가 변화하게 됩니다. 따라서, 수은 및 알코올 온도계는 물질의 열팽창을 이용하여 온도를 측정합니다. 수은 및 알코올 온도계는 각각 수은과 알코올이 열팽창 계수가 다르기 때문에, 온도 변화에 따라 수은과 알코올의 높이가 변화하게 됩니다. 이를 측정하여 온도를 파악할 수 있습니다. 따라서, 수은 및 알코올 온도계는 열팽창을 이용한 온도 측정 기술을 기본원리로 합니다.
  • 수은 및 알코올 온도계는 액체의 열팽창을 이용하여 온도를 측정
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46. 다음 각 물리량에 대한 SI 유도단위의 기호로 틀린 것은?

  1. 압력 - Pa
  2. 에너지 - cal
  3. 일률 - W
  4. 자기선속 – Wb
(정답률: 66%)
  • 에너지의 SI 유도단위는 제대로 된 기호가 없습니다. 그러나 일반적으로 에너지의 단위로 사용되는 유도단위는 줄여서 cal이며, 이는 열역학적 칼로리(calorie)의 약자입니다. 열역학적 칼로리는 1g의 물을 1도 온도 상승시키는 데 필요한 열에너지량을 나타내는 단위이며, SI 단위계에서는 사용되지 않습니다. 대신, 에너지의 SI 단위는 줄여서 J(Joule)이며, 1J는 1N의 힘을 1m 거리만큼 일할 때 발생하는 에너지량을 나타냅니다. 따라서, 에너지의 SI 유도단위로 cal을 사용하는 것은 부적절합니다.
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47. 산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는?

  1. 자기식 O2계
  2. 세라믹식 O2계
  3. 연소식 O2계
  4. 밀도식 O2계
(정답률: 61%)
  • 산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는 세라믹식 O2계입니다. 이는 세라믹 소재를 이용하여 산소 이온 전도도를 측정하는 방식으로, 고온에서도 안정적인 측정이 가능하며, 높은 정확도와 신뢰성을 보장합니다. 또한, 세라믹 소재는 내구성이 뛰어나고 화학적으로 안정하므로 오랜 기간 사용해도 변화가 적습니다. 따라서, 세라믹식 O2계는 산업 현장에서 널리 사용되며, 고온 환경에서의 산소 농도 측정에 적합합니다.
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48. 아르키메데스의 부력 원리를 이용한 액면측정 기기는?

  1. 차압식 액면계
  2. 퍼지식 액면계
  3. 기포식 액면계
  4. 편위식 액면계
(정답률: 64%)
  • 아르키메데스의 부력 원리는 물체가 수면에 떠 있는 경우, 물체가 밀려 올라가는 부력의 크기는 물체가 밀려 내리는 물의 부피와 같다는 원리입니다. 이 원리를 이용하여 액면측정 기기를 만들 수 있습니다.

    편위식 액면계는 이 원리를 이용하여 만들어진 액면측정 기기 중 하나입니다. 이 기기는 물체가 떠 있는 액체의 표면을 측정하는 데 사용됩니다. 기기 내부에는 물이 채워져 있으며, 물체를 액체 위에 놓고 물체가 밀려 올라가는 물의 부피를 측정합니다. 이를 통해 물체가 떠 있는 액체의 표면을 정확하게 측정할 수 있습니다.

    차압식 액면계는 물체가 떠 있는 액체의 압력 차이를 이용하여 측정하는 기기이며, 퍼지식 액면계는 물체가 떠 있는 액체의 굴절률 차이를 이용하여 측정하는 기기입니다. 기포식 액면계는 물체가 떠 있는 액체에 기포를 더해 액면을 측정하는 기기입니다.

    따라서, 아르키메데스의 부력 원리를 이용하여 물체가 떠 있는 액체의 표면을 정확하게 측정하는 기기는 편위식 액면계입니다.
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49. 다음 중 온도는 국제단위계(SI 단위계)에서 어떤 단위에 해당하는가?

  1. 보조단위
  2. 유도단위
  3. 특수단위
  4. 기본단위
(정답률: 79%)
  • 온도는 SI 단위계에서 기본단위인 켈빈(Kelvin)에 해당한다. 이는 온도의 기본적인 물리량으로, 절대온도라고도 불린다. 켈빈은 물의 녹는점과 끓는점의 차이를 100도로 나눈 섭씨온도와 달리, 0도를 절대영점으로 정하고 이를 273.15도를 더한 값으로 계산된다. 따라서 켈빈은 보조단위나 유도단위가 아닌, 기본적인 물리량을 나타내는 기본단위이다. 이러한 기본단위는 다른 물리량의 측정에도 사용되며, SI 단위계에서는 일관성 있는 측정을 위해 기본단위를 사용하고 있다.
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50. 가스열량 측정 시 측정 항목에 해당되지 않는 것은?

  1. 시료가스의 온도
  2. 시료가스의 압력
  3. 실내온도
  4. 실내습도
(정답률: 75%)
  • 가스열량 측정은 시료가스의 온도와 압력을 측정하여 계산하는 과정입니다. 따라서 시료가스의 온도와 압력은 측정 항목에 해당됩니다. 하지만 실내습도는 가스열량 측정과 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 실내습도는 측정 항목에 해당되지 않습니다. 가스열량 측정은 정확한 결과를 얻기 위해 시료가스의 온도와 압력을 정확하게 측정해야 하므로, 실내습도와 같은 외부 요인은 고려하지 않습니다.
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51. 방사온도계의 발신부를 설치할 때 다음 중 어떠한 식이 성립하여야 하는가? (단, ℓ : 렌즈로부터의 수열판까지의 거리, d : 수열판의 직경, L : 렌즈로부터 물체까지의 거리, D : 물체의 직경이다.)

  1. L/D ＜ ℓ/d
  2. L/D ＞ ℓ/d
  3. L/D = ℓ/d
  4. L/ℓ ＜ d/D
(정답률: 56%)
  • 방사온도계는 렌즈를 통해 물체의 온도를 측정하는데, 이때 발신부의 위치가 중요하다. 발신부를 렌즈와 물체 사이에 위치시키면, 렌즈로부터의 거리인 ℓ과 수열판의 직경인 d에 비해 물체로부터의 거리인 L과 물체의 직경인 D가 크기 때문에 측정이 불안정해진다. 따라서 L/D ＜ ℓ/d인 식이 성립하여야 한다. 이는 렌즈와 물체 사이에 발신부를 위치시키면, 렌즈로부터의 거리와 수열판의 직경에 비해 물체로부터의 거리와 물체의 직경이 작아져서 측정이 더욱 정확해지기 때문이다.
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52. 다음 중에서 비접촉식 온도 측정 방법이 아닌 것은?

  1. 광고온계
  2. 색온도계
  3. 서미스터
  4. 광전관식 온도계
(정답률: 74%)
  • 서미스터는 비접촉식 온도 측정 방법이 아닙니다. 서미스터는 열원과 열전대를 이용하여 온도를 측정하는 방법으로, 측정 대상과 직접적인 접촉이 필요합니다. 측정 대상의 온도를 측정하기 위해 열원에서 방출된 열을 측정 대상에 비추어 열전대에서 발생하는 전압 변화를 측정하여 온도를 계산합니다. 따라서 서미스터는 비접촉식 온도 측정 방법이 아니며, 광고온계, 색온도계, 광전관식 온도계는 모두 비접촉식 온도 측정 방법입니다.
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53. 1차 지연요소에서 시정수(T)가 클수록 응답속도는 어떻게 되는가?

  1. 응답속도가 빨라진다.
  2. 응답속도가 느려진다.
  3. 응답속도가 일정해진다.
  4. 시정수와 응답속도는 상관이 없다.
(정답률: 70%)
  • 시정수(T)가 클수록 응답속도는 느려진다. 이는 시정수가 클수록 자극과 반응 사이의 시간 간격이 길어지기 때문이다. 즉, 자극이 주어진 후 반응이 나타나기까지의 시간이 더 오래 걸리게 되어 응답속도가 느려지는 것이다. 이는 인지과정에서 정보를 처리하는 속도가 느려지는 것으로 해석할 수 있다. 따라서 시정수가 클수록 인지과정에서의 처리 속도가 느려지게 되어 응답속도가 느려지는 것이다.
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54. 가스 채취 시 주의하여야 할 사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다.
  2. 가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 통할 수 있도로 하여야 한다.
  3. 채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다.
  4. 가스성분과 화학반응을 일으키지 않는 관을 이용하여 채취한다.
(정답률: 79%)
  • 가스 채취 시 주의하여야 할 사항 중 틀린 것은 없습니다.

    하지만 "가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 통할 수 있도록 하여야 한다."라는 사항에 대해 설명하자면, 가스 채취구는 외부와의 연결이 필요하며, 이를 통해 가스를 채취합니다. 따라서 가스 채취구 주변에 공기가 잘 통할 수 있도록 하여야 합니다. 만약 가스 채취구 주변에 공기가 잘 통하지 않는 환경에서 가스를 채취하게 된다면, 가스 채취구 내부의 압력이 변화하거나 가스 채취구 주변의 온도가 영향을 받아 측정오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 가스 채취구 주변에 공기가 잘 통할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.
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55. 직경 80mm인 원관내에 비중 0.9인 기름이 유속 4m/s로 흐를 때 질량유량은 약 몇 kg/s 인가?

  1. 18
  2. 24
  3. 30
  4. 36
(정답률: 43%)
  • 유체의 질량유량은 밀도와 유속, 단면적의 곱으로 구할 수 있습니다. 여기서는 비중 0.9인 기름이 흐르고 있으므로 밀도는 0.9g/cm^3이 됩니다. 따라서 질량유량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    질량유량 = 밀도 x 유속 x 단면적
    = 0.9 x 4 x (π/4 x 0.08^2)
    = 0.9 x 4 x 0.00502
    = 0.018 kg/s

    따라서 정답은 "18"이 됩니다.
  • 0.9 x 1000 x (파이/4 x 0.08^2) x 4 = 18
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56. 염화리툼이 공기 수증기압과 평형을 이룰대 생기는 온도저하를 저항온도계로 측정하여 습도를 알아내는 습도계는?

  1. 듀셀 노점계
  2. 아스만 습도계
  3. 광전관식 노점계
  4. 전기저항식 습도계
(정답률: 66%)
  • 듀셀 노점계는 염화리툼과 공기 수증기압과의 평형 온도를 측정하여 습도를 알아내는 습도계입니다. 이 습도계는 염화리툼이 공기 수증기압과 평형을 이룰 때 생기는 온도저하를 저항온도계로 측정하여 습도를 계산합니다. 이 방식은 고전적인 방법으로, 정확도가 높고 신뢰성이 높은 습도 측정 방법 중 하나입니다. 또한, 이 방식은 상대적으로 저렴하고 간단한 구조로 제작할 수 있어서 널리 사용되고 있습니다. 따라서, 등산이나 캠핑 등 야외에서 습도를 측정할 때 많이 사용되는 습도계입니다.
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57. 보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?

  1. 압력초과
  2. 저연소
  3. 고온도
  4. 불착화
(정답률: 61%)
  • 보일러의 자동제어에서 인터록 제어는 두 개 이상의 제어기가 서로 연동되어 작동하는 제어 방식을 말합니다. 이 중에서 "고온도"는 인터록 제어의 종류가 아닙니다. 이는 보일러의 안전을 위해 설정된 제한 온도를 초과할 경우 보일러가 자동으로 정지되도록 설정된 것입니다. 고온도로 인한 보일러의 과열은 화재나 폭발 등의 위험을 초래할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 고온도 제한 기능이 필요합니다. 따라서 고온도는 인터록 제어의 종류가 아니며, 보일러의 안전을 위한 중요한 기능 중 하나입니다.
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58. 다음 중 단위에 따른 차원식으로 틀린 것은?

  1. 동점도 : L2T-1
  2. 압력 : ML-1T-2
  3. 가속도 : LT-2
  4. 일 : MLT-2
(정답률: 59%)
  • 정답은 "일 : MLT-2"입니다.

    동점도는 L2T-1의 차원식을 가지며, L은 길이, T는 시간을 나타내는 단위입니다.

    압력은 ML-1T-2의 차원식을 가지며, M은 질량, L은 길이, T는 시간을 나타내는 단위입니다.

    가속도는 LT-2의 차원식을 가지며, L은 길이, T는 시간을 나타내는 단위입니다.

    일은 MLT-2의 차원식을 가지며, M은 질량, L은 길이, T는 시간을 나타내는 단위입니다.

    따라서, 일을 제외한 나머지 세 단위는 모두 길이, 시간, 질량의 조합으로 차원식이 표현되지만, 일은 에너지의 단위로서 MLT-2의 차원식을 가집니다.
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59. 유체의 와류를 이용하여 측정하는 유량계는?

  1. 오벌 유량계
  2. 델타 유량계
  3. 로터리 피스톤 유량계
  4. 로터미터
(정답률: 54%)
  • 유체의 와류를 이용하여 유량을 측정하는 유량계는 다양한 종류가 있지만, 그 중에서도 델타 유량계는 유량 측정의 정확도와 신뢰성이 높아 널리 사용되고 있습니다. 델타 유량계는 유체가 흐르는 관을 통과할 때, 유체의 속도와 압력 차이를 이용하여 유량을 측정합니다. 이 때, 유체의 속도는 관 내부에 있는 특수한 형태의 델타 헤드를 통해 측정되며, 압력 차이는 델타 헤드 앞뒤의 압력계를 이용하여 측정됩니다. 이렇게 측정된 유속과 압력 차이를 이용하여 유량을 계산하게 되며, 이 과정에서 유체의 밀도와 점성도를 고려하여 보정이 이루어집니다. 따라서 델타 유량계는 유체의 특성에 따라 보정이 가능하며, 정확한 유량 측정이 필요한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
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60. 액주에 의한 압력 측정에서 정밀 측정을 할 때 다음 중 필요하지 않은 보정은?

  1. 온도의 보정
  2. 중력의 보정
  3. 높이의 보정
  4. 모세관 현상의 보정
(정답률: 70%)
  • 액주에 의한 압력 측정에서 정밀 측정을 위해서는 다양한 보정이 필요합니다. 그러나 이 중에서 높이의 보정은 필요하지 않습니다. 이유는 높이의 보정은 액주의 밀도와 관련이 있기 때문입니다. 하지만 액주의 밀도는 이미 알려져 있기 때문에 보정이 필요하지 않습니다. 따라서 온도, 중력, 모세관 현상의 보정은 압력 측정의 정확도를 높이기 위해 필요하지만, 높이의 보정은 필요하지 않습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 유체의 역류를 방지하기 위한 것으로 밸브의 무게와 밸브의 양면 간 압력차를 이용하여 밸브를 자동으로 작동시켜 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 한 밸브는?

  1. 슬루스밸브
  2. 회전밸브
  3. 체크밸브
  4. 버터플라이밸브
(정답률: 83%)
  • 체크밸브는 유체의 역류를 방지하기 위한 밸브로, 밸브의 무게와 밸브의 양면 간 압력차를 이용하여 밸브를 자동으로 작동시켜 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 합니다. 이는 유체가 역류할 경우 시스템에 문제가 발생할 수 있기 때문에 중요한 역할을 합니다.

    슬루스밸브는 유체의 흐름을 조절하는 밸브로, 회전밸브는 회전 운동을 이용하여 유체의 흐름을 조절하는 밸브입니다. 버터플라이밸브는 회전하는 디스크를 이용하여 유체의 흐름을 조절하는 밸브입니다.

    따라서, 유체의 역류를 방지하기 위한 밸브는 체크밸브입니다.
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62. 주철관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 제조방법은 수직법과 원심력법이 있다.
  2. 수도용, 배수용, 가스용으로 사용된다.
  3. 인성이 풍부하여 나사이음과 용접이음에 적합하다.
  4. 주철은 인장강도에 따라 보통 주철과 고급주철로 분류된다.
(정답률: 68%)
  • 주철관은 주로 수도용, 배수용, 가스용으로 사용되며, 제조방법은 수직법과 원심력법이 있다. 주철은 인장강도에 따라 보통 주철과 고급주철로 분류된다. 하지만, 이 중에서도 주철은 인성이 풍부하여 나사이음과 용접이음에 적합하다는 특징이 있다. 이는 주철의 구조적 특성으로 인해 나타나는데, 주철은 탄소 함량이 높아서 인성이 높은 특징을 가지고 있다. 따라서, 주철관은 나사이음과 용접이음에 적합하며, 이를 이용하여 다양한 구조물을 만들 수 있다.
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63. 다음 중 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는?

  1. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우
  2. 에너지관리 지도결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우
  3. 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우
  4. 에너지 사용계획 승인을 얻지 아니한 경우
(정답률: 70%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하도록 권고하고, 에너지관리 개선을 위한 지원을 제공하는 법률입니다. 따라서 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는 다음과 같습니다.

    1. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우
    - 목표원단위는 생산량, 판매량 등과 같은 단위당 에너지 사용량을 의미합니다. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우, 에너지관리 개선명령을 받을 수 있습니다.

    2. 에너지관리 지도결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우
    - 에너지관리 지도는 에너지 사용 현황을 분석하여 에너지 절감 방안을 제시하는 문서입니다. 에너지관리 지도결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우, 에너지관리 개선명령을 받을 수 있습니다.

    3. 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우
    - 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우, 에너지관리 개선명령을 받을 수 있습니다. 이는 에너지 사용량이 증가하면서 에너지 절감을 위한 노력이 부족하다는 것을 의미합니다.

    4.
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64. 산화 탈산을 방지하는 공구류의 담금질에 가장 적합한 로는?

  1. 용융염류 가열로
  2. 직접저항 가열로
  3. 간접저항 가열로
  4. 아크 가열로
(정답률: 67%)
  • 산화 탈산을 방지하는 공구류의 담금질에 가장 적합한 로는 "용융염류 가열로"입니다. 이는 다음과 같은 이유로 설명됩니다.

    용융염류 가열로는 고온에서 용융된 염류를 이용하여 가열하는 방식으로, 염류의 높은 열전도성과 열용량을 이용하여 물체를 균일하게 가열할 수 있습니다. 이는 담금질 과정에서 물체의 표면이 고온으로 노출되는 것을 방지하고, 물체 내부까지 균일하게 가열하여 산화 탈산을 방지할 수 있습니다.

    또한, 용융염류 가열로는 직접적인 열전달이 아닌 염류를 통한 간접적인 열전달 방식을 사용하기 때문에 물체의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다. 또한, 염류의 높은 열용량으로 인해 가열로 내부의 온도 변화가 느리기 때문에 물체를 안정적으로 가열할 수 있습니다.

    따라서, 산화 탈산을 방지하는 공구류의 담금질에는 용융염류 가열로가 가장 적합한 방법입니다.
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65. 에너지이용 합리화법에 따라 용접검사가 면제되는 대상범위에 해당되지 않는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더
  2. 최고사용압력이 0.35 MPa 이하이고, 동체의 안지름이 600mm인 전열교환식 1종 압력용기
  3. 전열면적이 30m2 이하의 유류용 강철제 증기보일러
  4. 전열면적이 18m2 이하 이고, 최고사용압력이 0.35 MPa 인 온수보일러
(정답률: 45%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 법률로, 이에 따라 일부 대상은 용접검사를 면제할 수 있습니다. 그 중에서도 전열면적이 30m2 이하의 유류용 강철제 증기보일러는 용접이음이 없는 강관을 동체로 하기 때문에 용접이음이 없어 용접검사가 필요하지 않습니다. 따라서 이 대상은 용접검사 면제 대상범위에 해당됩니다. 다른 보기들은 용접이음이 있는 부분이 있거나 최고사용압력이 높아 용접검사가 필요한 대상들입니다.
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66. 마그네시아질 내화물이 수증기에 의해서 조직이 약화되어 노벽에 균열이 발생하여 붕괴하는 현상은?

  1. 슬래킹 현상
  2. 더스팅 현상
  3. 침식 현상
  4. 스폴링 현상
(정답률: 69%)
  • 마그네시아질 내화물은 고온에서 내화성이 우수한 재료로 사용되지만, 수증기와 같은 습기에 노출되면 조직이 약화되어 노벽에 균열이 발생하고 붕괴하는 현상이 발생합니다. 이러한 현상을 슬래킹 현상이라고 합니다. 슬래킹 현상은 내화물의 표면에 습기가 흡수되면서 내부에서 발생하는 열팽창과 수증기의 압력 차이로 인해 발생합니다. 이러한 현상은 내화물의 내화성을 약화시키고 내구성을 감소시키므로, 내화물의 사용에 있어서 주의해야 합니다. 더스팅 현상은 내화물의 표면에서 미세한 입자가 발생하는 현상이고, 침식 현상은 내화물의 표면이 부식되는 현상입니다. 스폴링 현상은 내화물의 표면에서 조각이 떨어지는 현상입니다.
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67. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비사업자의 신고에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 에너지다소비사업자는 매년 12월 31일까지 사무소가 소재하는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고하여야 한다.
  2. 에너지다소비사업자의 신고를 받은 시·도지사는 이를 매년 2월 말일까지 산업통상자원부장관에게 보고하여야 한다.
  3. 에너지다소비사업자의 신고에는 에너지를 사용하여 만드는 제품·부가가치 등의 단위당 에너지이용효율 향상목표 또는 온실가스배출 감소목표 및 이행방법을 포함하여야 한다.
  4. 에너지다소비사업자는 연료·열의 연간 사용량의 합계가 2천 티오이 이상이고, 전력의 연간 사용량이 4백만 킬로 와트시 이상인 자를 의미한다.
(정답률: 55%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 온실가스를 줄이기 위한 법률로, 이에 따라 에너지다소비사업자는 매년 12월 31일까지 해당 지역 시·도지사에게 신고해야 합니다. 이 신고에는 제품·부가가치 등의 단위당 에너지이용효율 향상목표나 온실가스배출 감소목표 등을 포함해야 합니다. 또한, 연료·열의 연간 사용량의 합계가 2천 티오이 이상이고, 전력의 연간 사용량이 4백만 킬로 와트시 이상인 자를 에너지다소비사업자로 정의합니다. 이러한 신고를 받은 시·도지사는 매년 2월 말일까지 산업통상자원부장관에게 보고해야 합니다. 이는 에너지이용 합리화법을 통해 에너지를 효율적으로 사용하고 온실가스를 줄이기 위한 정책을 추진하기 위한 것입니다.
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68. 셔틀요(shuttle kiln)의 특징으로 틀린 것은?

  1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 적약의 요인이 된다.
  2. 급량파가 생기지 않을 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.
  3. 가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다.
  4. 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다.
(정답률: 69%)
  • 셔틀요의 특징으로 "작업이 불편하여 조업하기가 어렵다."는 옳지 않은 설명입니다. 셔틀요는 대차를 이용하여 제품을 넣고 빼는 방식으로 작업이 이루어지기 때문에 작업이 상대적으로 쉽고 편리합니다. 따라서, 이유를 설명하자면 "작업이 불편하지 않고, 대차의 보유열이 가마의 보유열보다 높아서 대차가 열 적약의 요인이 될 수 있다"는 것입니다. 이는 대차와 가마의 열 전달 특성이 다르기 때문에 발생하는 문제로, 이를 해결하기 위해서는 대차와 가마의 열 전달 특성을 고려하여 적절한 대차를 선택하고, 대차와 가마의 간격을 적절히 조절해야 합니다.
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69. 두게 230mm의 내화벽돌, 114mm의 단열벽돌, 230mm의 보통벽돌로 된 노의 평면 벽에서 내벽면의 온도가 1200℃이고 외벽면의 온도가 120℃일 때, 노벽 1m2당 열손실(W)은? (단, 내화벽돌, 단열벽돌, 보통벽돌의 열전도도는 각각 1.2, 0.12, 0.6 W/m·℃ 이다.)

  1. 376.9
  2. 563.5
  3. 708.2
  4. 1688.1
(정답률: 41%)
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70. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 저장의무 부과 대상자가 아닌 자는?

  1. 전기사업법에 따른 전기 사업자
  2. 석탄산업법에 따른 석탄가공업자
  3. 액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자
  4. 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자
(정답률: 61%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 절약을 촉진하기 위한 법률입니다. 이 법에 따라 에너지 저장의무 부과 대상자는 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자로 규정되어 있습니다. 따라서, 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하지 않는 전기사업법에 따른 전기 사업자와 석탄산업법에 따른 석탄가공업자는 에너지 저장의무 부과 대상자가 아닙니다.

    하지만, 액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자는 에너지 저장의무 부과 대상자입니다. 이는 액화가스 사업자가 에너지를 생산하고 유통하는 과정에서 에너지를 사용하고, 이에 따라 에너지 절약을 위한 노력이 필요하기 때문입니다. 따라서, 액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자는 에너지 저장의무 부과 대상자로 규정되어 있습니다.
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71. 다음 중 최고사용온도가 가장 낮은 보온재는?

  1. 유리면 보온재
  2. 페놀 폼
  3. 펄라이트 보온재
  4. 폴리에틸렌 폼
(정답률: 69%)
  • 폴리에틸렌 폼은 가장 낮은 최고사용온도를 가진 보온재입니다. 이는 폴리에틸렌 폼이 가벼우면서도 내열성이 낮기 때문입니다. 내열성이 낮다는 것은 고온에서 빠르게 변형되거나 붕괴될 가능성이 높다는 것을 의미합니다. 따라서 폴리에틸렌 폼은 일반적으로 저온에서 사용되는 보온재로 사용됩니다. 예를 들어, 냉동고나 냉장고의 내부에서 사용되는 것이 일반적입니다. 또한, 폴리에틸렌 폼은 가볍고 내구성이 뛰어나기 때문에 건축물의 외벽 절연재로도 사용됩니다. 하지만, 고온에서 사용되는 환경에서는 다른 보온재를 사용해야 합니다.
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72. 요로를 균일하게 가열하는 방법이 아닌 것은?

  1. 노내 가스를 순환시켜 연소 가스량을 많게 한다.
  2. 가열시간을 되도록 짧게 한다.
  3. 장염이나 축차연소를 행한다.
  4. 벽으로부터의 방사열을 적절히 이용한다.
(정답률: 71%)
  • 요로를 균일하게 가열하는 방법 중에서 가열시간을 되도록 짧게 하는 것은 올바른 방법이 아닙니다. 이유는 가열시간이 짧으면 요로 내부의 온도가 균일하게 유지되지 않을 수 있기 때문입니다. 따라서 요로 내부의 모든 부분이 충분히 가열되지 않아 생산성이 떨어지거나 불균일한 제품이 생산될 수 있습니다. 따라서 요로를 균일하게 가열하기 위해서는 가열시간을 적절하게 조절하면서 노내 가스를 순환시켜 연소 가스량을 많게 하거나 벽으로부터의 방사열을 적절히 이용하는 등의 방법을 사용해야 합니다. 또한 장염이나 축차연소를 행하여 요로 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있습니다.
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73. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 절약형 시설투자 시 세제지원이 되는 시설투자가 아닌 것은?

  1. 노후 보일러 등 에너지다소비 설비의 대체
  2. 열병합발전사업을 위한 시설 및 기기류의 설치
  3. 5% 이상의 에너지절약 효과가 있다고 인정되는 설비
  4. 산업용 요로 설비의 대체
(정답률: 64%)
  • 5% 이상의 에너지절약 효과가 있다고 인정되는 설비는 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 절약형 시설투자 시 세제지원이 되는 시설투자입니다. 이는 에너지 절약을 통해 환경보호와 에너지 절약을 동시에 이루어내는 것을 목적으로 합니다. 따라서 노후 보일러 등 에너지다소비 설비의 대체, 열병합발전사업을 위한 시설 및 기기류의 설치, 산업용 요로 설비의 대체와 같은 시설투자도 세제지원이 가능하지만, 에너지절약 효과가 인정되지 않는다면 세제지원이 되지 않습니다. 이는 에너지 절약을 통해 에너지 비용을 절감하고, 에너지 절약 효과를 극대화하여 지속 가능한 에너지 이용을 추구하기 위한 것입니다.
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74. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지이용 합리화 기본계획에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기본계획에는 에너지이용효율의 증대에 관한 사항이 포함되어야 한다.
  2. 기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환에 관한 사항이 포함되어야 한다.
  3. 산업통상자원부장관은 기본계획을 수립하기 위하여 필요하다고 인정하는 경우 관계 행정기관의 장에게 필요자료 제출을 요청할 수 있다.
  4. 시·도지사는 기본계획을 수립하려면 관계 행정기관의 장과 협의한 후 산업통상자원부장관의 심의를 거쳐야 한다.
(정답률: 60%)
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75. 에너지이용 합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관에 해당하는 것은?

  1. 한국가스안전공사
  2. 한국에너지공단
  3. 한국전력공사
  4. 전기안전공사
(정답률: 80%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지 사용의 효율성을 높이기 위해 다양한 방법을 제시하고 있습니다. 이 중에서도 수요관리는 에너지 사용량을 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 수요관리 전문기관은 이러한 수요관리를 전문적으로 수행하는 기관으로, 에너지이용 합리화법에서는 이를 규정하고 있습니다.

    이 중에서 한국에너지공단은 에너지 이용의 합리화와 에너지 절약을 위한 다양한 사업을 수행하는 국가기관입니다. 이를 통해 에너지 사용의 효율성을 높이고, 에너지 절약을 실현하고 있습니다. 또한, 한국에너지공단은 에너지 사용에 대한 정보를 제공하고, 에너지 사용의 효율성을 높이기 위한 다양한 교육과 연구를 수행하고 있습니다.

    따라서, 한국에너지공단은 에너지 이용의 합리화와 에너지 절약을 위한 수요관리 전문기관으로서, 에너지이용 합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관에 해당합니다.
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76. 에너지이용 합리화법에 따라 공공사업주관자는 에너지사용계획의 조정 등 조치 요청을 받은 경우에는 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 조치 이행계획을 작성하여 제출하여야 한다. 다음 중 이행계획에 반드시 포함되어야 하는 항목이 아닌 것은?

  1. 이행 예산
  2. 이행 주체
  3. 이행 방법
  4. 이행 시기
(정답률: 65%)
  • 이행 예산은 에너지이용 합리화법에 따라 공공사업주관자가 조치 이행계획을 작성할 때 반드시 포함되어야 하는 항목이 아니다. 이행 예산은 조치 이행에 필요한 예산을 계획하고 적정한 예산을 확보하기 위해 노력해야 하지만, 이는 선택적인 항목으로서 이행 방법과 시기에 따라 예산이 달라질 수 있기 때문이다. 따라서 이행 예산은 조치 이행계획에 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다. 이행 주체, 이행 방법, 이행 시기는 모두 조치 이행에 필수적인 항목으로서 반드시 포함되어야 한다. 이행 주체는 조치 이행을 책임지는 주체를 명확히 하고, 이행 방법은 조치 이행을 위한 구체적인 방법을 제시하며, 이행 시기는 조치 이행의 일정을 명시한다. 이러한 항목들이 조치 이행의 효율성과 투명성을 보장하며, 에너지이용 합리화를 위한 노력을 지속적으로 추진할 수 있도록 도와준다.
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77. 보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 열전도율이 클수록 좋은 보온재이다.
  2. 보온재 재료의 온도에 관계없이 열전도율은 일정하다.
  3. 보온재 재료의 밀도가 작을수록 열전도율은 커진다.
  4. 보온재 재료의 수분이 적을수록 열전도율은 작아진다.
(정답률: 58%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 재료로서, 열전도율이 낮을수록 보온성능이 높아진다. 따라서 "열전도율이 클수록 좋은 보온재이다."라는 설명은 틀린 설명이다. 보온재 재료의 온도에 따른 열전도율은 일정하지 않으며, 보온재 재료의 밀도가 작을수록 열전도율은 작아지기 때문에 "보온재 재료의 밀도가 작을수록 열전도율은 커진다."라는 설명도 틀린 설명이다. 반면, 보온재 재료의 수분이 적을수록 열전도율은 작아지는데, 이는 수분이 많은 경우 수분이 열을 잘 전달하기 때문이다. 따라서 "보온재 재료의 수분이 적을수록 열전도율은 작아진다."라는 설명이 옳은 설명이다.
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78. 다음 중 에너지이용 합리화법에 따른 에너지사용계획의 수립대상 사업이 아닌 것은?

  1. 고속도로건설사업
  2. 관광단지개발사업
  3. 항만건설사업
  4. 철도건설사업
(정답률: 63%)
  • 고속도로건설사업은 에너지 이용 합리화법에 따른 에너지 사용 계획의 수립 대상 사업이 아닙니다. 이는 고속도로 건설과 운영에 필요한 에너지 사용량이 상대적으로 적기 때문입니다. 고속도로 건설에는 주로 건설 재료의 운반과 건설 기계의 작동에 필요한 에너지가 사용되며, 운영에는 주로 도로 조명과 터널 조명, 터널 환기 시스템 등에 필요한 에너지가 사용됩니다. 따라서 고속도로건설사업은 에너지 이용 합리화법에 따른 에너지 사용 계획의 수립 대상 사업이 아닙니다.
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79. 다음 중 규석벽돌로 쌓은 가마 속에서 소성하기에 가장 적절하지 못한 것은?

  1. 규석질 벽돌
  2. 샤모트질 벽돌
  3. 납석질 벽돌
  4. 마그네시아질 벽돌
(정답률: 63%)
  • 마그네시아질 벽돌은 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있어서, 가마 속에서 소성하기에 가장 적절하지 못한 벽돌입니다. 이는 마그네시아질 벽돌이 고온에서 산화되어 소실되기 때문입니다. 따라서, 가마 속에서 사용되는 벽돌은 규석질 벽돌, 샤모트질 벽돌, 납석질 벽돌 등이 있으며, 이들은 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있어서 가마 속에서 사용하기에 적합합니다.
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80. 에너지법에 의한 에너지 총 조사는 몇 년 주기로 시행하는가?

  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
(정답률: 67%)
  • 에너지법에 의한 에너지 총 조사는 3년 주기로 시행됩니다. 이는 에너지 사용의 변화와 효율성을 파악하고, 에너지 절약 및 대기오염 저감 등의 정책을 수립하기 위한 것입니다. 에너지 총 조사는 국가적인 차원에서 이루어지며, 전 국민의 에너지 사용 현황을 파악할 수 있습니다. 이를 통해 에너지 사용의 특성과 패턴을 파악하고, 이를 개선하기 위한 대책을 마련할 수 있습니다. 또한, 에너지 총 조사는 에너지 산업의 발전 방향과 정책을 수립하는 데에도 중요한 자료로 활용됩니다. 따라서, 에너지 총 조사는 국가적인 에너지 정책 수립과 에너지 사용의 효율성을 높이기 위해 매 3년마다 시행됩니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러에서 스케일 및 슬러지의 생성 시 나타나는 현상에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 스케일이 부착되면 보일러 전열면을 과열시킨다.
  2. 스케일이 부착되면 배기가스 온도가 떨어진다.
  3. 보일러에 연결한 코크, 밸브, 그 외의 구멍을 막히게 한다.
  4. 보일러 전열 성능을 감소시킨다.
(정답률: 70%)
  • 스케일이 부착되면 배기가스 온도가 떨어진다. 이는 스케일이 전열면에 부착되면 열전달이 원활하지 않아 보일러 내부의 열이 충분히 전달되지 못하고 배기가스로 방출되기 때문이다. 이로 인해 보일러의 효율이 감소하고, 연료 소비량이 증가하게 된다. 또한, 스케일이 쌓이면 보일러 내부의 수압이 상승하여 보일러에 연결된 코크, 밸브, 그 외의 구멍을 막히게 하고, 전열 성능을 감소시키는 등 보일러의 안전성과 성능에 영향을 미치게 된다. 따라서 스케일 및 슬러지의 생성을 방지하고, 주기적인 청소 및 유지보수가 필요하다.
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82. 보일러의 부대장치 중 공기예열기 사용 시 나타나는 특징으로 틀린 것은?

  1. 과잉공기가 많아진다.
  2. 가스온도 저하에 따라 저온부식을 초래할 우려가 있다.
  3. 보일러 효율이 높아진다.
  4. 질소산화물에 의한 대기오염의 우려가 있다.
(정답률: 45%)
  • 보일러의 부대장치 중 공기예열기는 연소 공기를 예열하여 보일러 내 연소 공기의 온도를 높이는 역할을 합니다. 이를 통해 보일러의 연소 효율을 높일 수 있습니다. 그러나 이 과정에서 공기예열기를 사용하면 과잉공기가 많아지게 됩니다. 이는 연소 공기의 양이 증가하면서 연소 과정에서 생기는 열이 일부 공기에 흡수되기 때문입니다. 따라서 공기예열기를 사용할 때는 과잉공기가 많아지지 않도록 적절한 공기-연료 비율을 유지해야 합니다.

    또한, 가스온도가 저하되면 공기예열기 내부에서 수분이 응축되어 저온부식을 초래할 우려가 있습니다. 따라서 공기예열기 내부의 수분을 제거하고, 가스온도가 일정 수준 이상 유지될 수 있도록 관리해야 합니다.

    공기예열기를 사용하면 보일러의 연소 효율이 높아지지만, 이는 동시에 질소산화물 등 대기오염 물질의 배출량이 증가할 수 있다는 우려가 있습니다. 따라서 보일러 운영 시 대기오염 물질 배출량을 최소화하기 위한 대책을 마련해야 합니다.
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83. 보일러수 1500kg 중에 불순물이 30g이 검출되었다. 이는 몇 ppm 인가? (단, 보일러수의 비중은 1 이다.)

  1. 20
  2. 30
  3. 50
  4. 60
(정답률: 47%)
  • ppm은 백만분율을 나타내는 단위로, 1ppm은 1백만분의 1을 의미합니다. 따라서, 불순물의 양을 보일러수의 총 양으로 나눈 후 1백만을 곱하면 ppm을 구할 수 있습니다.

    불순물의 양은 30g이고, 보일러수의 양은 1500kg이므로, 불순물의 양을 보일러수의 양으로 나누면 0.02가 됩니다. 이를 1백만을 곱하면 20ppm이 됩니다. 따라서, 정답은 "20"입니다.
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84. 열사용 설비는 많은 전열면을 가지고 있는데 이러한 전열면이 오손되면 전열량이 감소하고, 열설비의 손상을 초래한다. 이에 대한 방지대책으로 틀린 것은?

  1. 황분이 적은 연료를 사용하여 저온부식을 방지한다.
  2. 첨가제를 사용하여 배기가스의 노점을 상승시킨다.
  3. 과잉공기를 적게 하며 저공기비 연소를 시킨다.
  4. 내식성이 강한 재료를 사용한다.
(정답률: 52%)
  • 열사용 설비에서 전열면의 오손을 방지하기 위한 대책으로는 황분이 적은 연료를 사용하여 저온부식을 방지하거나 내식성이 강한 재료를 사용하는 것이 있습니다. 또한 과잉공기를 적게 하여 저공기비 연소를 시키는 것도 효과적인 대책 중 하나입니다. 하지만 첨가제를 사용하여 배기가스의 노점을 상승시키는 것은 잘못된 방법입니다. 첨가제는 배기가스의 노점을 상승시켜서 오염물질을 제거하는 역할을 합니다. 하지만 이는 열사용 설비의 전열면을 보호하는 것과는 직접적인 연관이 없습니다. 따라서 첨가제를 사용하여 전열면의 오손을 방지하는 것은 올바른 대책이 아닙니다.
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85. 노통보일러에 가셋트스테이를 부착할 경우 경판과의 부착부 하단과 노통 상부 사이에는 완충폭(브레이징 스페이스)이 있어야 한다. 이 때 경판의 두께가 20mm인 경우 완충폭은 최소 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 230
  2. 280
  3. 320
  4. 350
(정답률: 48%)
  • 노통보일러와 가셋트스테이를 부착할 때 완충폭은 중요한 요소 중 하나이다. 완충폭은 경판과 노통보일러 사이에 있는 공간으로, 브레이징 스페이스라고도 불린다. 이 공간이 충분하지 않으면 부착 부위에서 열팽창이 일어날 때 경판과 노통보일러가 서로 부딪히면서 손상될 수 있다.

    따라서 완충폭은 경판의 두께에 따라 결정된다. 경판의 두께가 20mm인 경우, 완충폭은 최소 320mm 이상이어야 한다. 이는 경판의 두께의 16배에 해당하는 값으로, 경판과 노통보일러 사이에 충분한 공간을 확보하여 열팽창에 따른 손상을 방지하기 위한 것이다.

    따라서 정답은 "320"이다.
  • 13 = 230
    15 = 260
    17 = 280
    19 = 300
    19초과 = 320
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86. 보일러의 효율 향상을 위한 운전 방법으로 틀린 것은?

  1. 가능한 정격부하로 가동되도록 조업을 계획한다.
  2. 여러 가지 부하에 대해 열정산을 행하여, 그 결과로 얻은 결과를 통해 연소를 관리하다.
  3. 전열면의 오손, 스케일 등을 제거하여 전열효율을 향상시킨다.
  4. 블로우 다운을 조업중지 때마다 행하여, 이상 물질이 보일러 내에 없도록 한다.
(정답률: 69%)
  • 정답은 "블로우 다운을 조업중지 때마다 행하여, 이상 물질이 보일러 내에 없도록 한다." 이다. 이유는 보일러 내에 이상 물질이 쌓이면 전열면의 열전달 효율이 떨어지고, 연소 과정에서 이상 연소가 발생하여 보일러의 안전성이 저하될 수 있기 때문에 블로우 다운을 행하는 것이 중요하다. 따라서 이 방법은 올바른 방법이다.
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87. 다음 보기의 특징을 가지는 증기트랩의 종류는?

  1. 플로트식 트랩
  2. 버킷형 트랩
  3. 바이메탈식 트랩
  4. 디스크식 트랩
(정답률: 62%)
  • 위 그림은 플로트식 트랩의 구조를 보여주고 있다. 플로트식 트랩은 증기가 트랩 내부로 유입되면 트랩 내부의 부유체가 상승하여 밸브를 닫고, 증기가 트랩 내부에 머무르게 된다. 이후 증기가 응축되어 물로 변하면 부유체가 하강하여 밸브가 열리고, 물이 배출된다. 이러한 작동 원리로 인해 플로트식 트랩은 증기와 물을 효과적으로 분리하여 배출할 수 있으며, 냉각수나 공기 등 다른 유체가 트랩 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 플로트식 트랩은 안정적이고 신뢰성이 높은 증기트랩으로 폭넓게 사용되고 있다.
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88. 지름 5cm의 파이프를 사용하여 매 시간 4t의 물을 공급하는 수도관이 있다. 이 수도관에서의 물의 속도(m/s)는? (단, 물의 비중은 1 이다.)

  1. 0.12
  2. 0.28
  3. 0.56
  4. 0.93
(정답률: 42%)
  • 물의 유속은 유량과 단면적의 비례식인 Q = Av를 이용하여 구할 수 있다. 여기서 Q는 유량, A는 단면적, v는 유속이다. 문제에서는 매 시간 4t의 물을 공급하므로, 유량 Q는 4t이다. 파이프의 지름이 5cm이므로 반지름은 2.5cm이다. 따라서 단면적 A는 πr^2 = 19.63cm^2이다. 이를 m^2로 변환하면 0.001963m^2이 된다. 따라서 유속 v는 Q/A = (4t)/(0.001963) = 2036.5t/m^2s이다. 물의 비중이 1이므로, 이 값을 그대로 m/s로 변환하면 0.56m/s가 된다. 따라서 정답은 0.56이다.
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89. 용접이음에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 두께의 한도가 없다.
  2. 이음효율이 우수하다.
  3. 폭음이 생기지 않는다.
  4. 기밀성이나 수밀성이 낮다.
(정답률: 68%)
  • 용접이음은 금속재료를 연결하는 공정 중 하나로, 두 개 이상의 금속재료를 열에 의해 녹여서 연결하는 과정이다. 이 과정에서 녹인 금속재료가 다시 굳어서 이음이 생기는데, 이음의 특징은 두께의 한도가 없다는 것이다. 즉, 어떤 두께의 금속재료라도 이음이 가능하다는 것이다. 또한, 이음효율이 우수하다는 것도 특징 중 하나이다. 이는 용접이음이 기존의 금속재료와 같은 강도와 경도를 유지하면서 연결되기 때문이다. 또한, 폭음이 생기지 않는다는 것도 특징 중 하나이다. 이는 용접이음이 진동이나 충격에도 강하게 유지되기 때문이다. 하지만, 기밀성이나 수밀성이 낮다는 것은 용접이음의 단점 중 하나이다. 이는 용접이음이 연결된 부위의 내부에 공기나 불순물이 들어갈 가능성이 있기 때문이다. 따라서, 기밀성이나 수밀성이 중요한 부위에서는 다른 연결 방법을 고려해야 한다.
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90. 내경이 150mm인 연동제 파이프의 인장강도가 80 MPa 이라 할 때, 파이프의 최고사용압력이 4000 kPa 이면 파이프의 최소두께(mm)는? (단, 이음효율은 1, 부식여유는 1mm, 안전계수는 1로 한다.)

  1. 2.63
  2. 3.71
  3. 4.75
  4. 5.22
(정답률: 31%)
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91. 점식(pitting)부식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연료 내의 유황성분이 연소할대 발생하는 부식이다.
  2. 연료 중에 함유된 바나듐에 의해서 발생하는 부식이다.
  3. 산소농도차에 의한 전기 화학적으로 발생하는 부식이다.
  4. 급수 중에 함유된 암모니아가스에 의해 발생하는 부식이다.
(정답률: 52%)
  • 점식(pitting)부식은 부식 중 하나로, 특정 부위에서 깊이가 깊지 않은 구멍이 생기는 현상을 말합니다. 이러한 부식은 일반적으로 부식 환경이 극도로 부식성이 높은 경우에 발생하며, 이러한 환경에서는 부식반응이 지속적으로 일어나면서 부식물질의 표면에 산화물이 생성됩니다. 이 산화물은 부식반응을 방해하게 되는데, 이때 산소농도차가 발생하면서 전기 화학적으로 부식이 발생합니다. 따라서, "산소농도차에 의한 전기 화학적으로 발생하는 부식이다."가 정답입니다. 연료 내의 유황성분이나 바나듐, 급수 중의 암모니아가스는 다른 부식 원인으로 인해 발생하는 부식 현상입니다.
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92. 다음 중 스케일의 주성분에 해당되지 않는 것은?

  1. 탄산칼슘
  2. 규산칼슘
  3. 탄산마그네슘
  4. 과산화수소
(정답률: 73%)
  • 스케일은 대부분 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘 등의 무기질 성분으로 이루어져 있습니다. 이들은 물에 용해되지 않으며, 스케일 형성의 원인이 됩니다. 반면, 과산화수소는 물에 용해되며, 스케일 형성과는 직접적인 관련이 없습니다. 과산화수소는 주로 산업에서 산화제, 살균제, 표백제 등으로 사용되며, 높은 농도에서는 인체에 유해한 물질입니다. 따라서, 스케일의 주성분으로는 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘 등이 해당되지만, 과산화수소는 해당되지 않습니다.
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93. 줄-톰슨계수(Joule-Thomson coefficient, μ)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. μ의 부호는 열량의 함수이다.
  2. μ의 부호는 온도의 함수이다.
  3. μ가 (-)일 때 유체의 온도는 교축과정 동안 내려간다.
  4. μ가 (+)일 때 유체의 온도는 교축과정 동안 일정하게 유지된다.
(정답률: 68%)
  • 줄-톰슨계수(Joule-Thomson coefficient, μ)는 유체나 기체가 등압적인 상태에서 교축과정을 겪을 때 온도 변화를 나타내는 상수이다. μ의 부호는 온도의 함수이다. 이는 μ가 양수일 때는 온도가 상승하고, μ가 음수일 때는 온도가 하강하기 때문이다. 이는 기체나 유체의 분자간 상호작용에 따라 결정되는데, μ가 양수일 때는 분자간 상호작용이 약해져서 교축과정에서 열이 흡수되어 온도가 상승하게 되고, μ가 음수일 때는 분자간 상호작용이 강해져서 교축과정에서 열이 방출되어 온도가 하강하게 된다. 따라서 μ의 부호는 교축과정에서 유체나 기체의 온도 변화를 예측하는 데 중요한 역할을 한다.
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94. 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용존 산소
  2. 용존 탄산가스
  3. pH
  4. 실리카
(정답률: 71%)
  • 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자 중에서 가장 거리가 먼 것은 "실리카"입니다. 실리카는 광물질 중 하나로, 자연계에서 매우 흔하게 발견됩니다. 또한 산업계에서도 많이 사용되는 물질 중 하나입니다. 그러나 물과 반응하여 부식을 초래하는 인자로서는 그 중에서도 가장 거리가 먼 것입니다.

    실리카는 물과 반응하여 규산을 생성하는데, 이 규산은 금속과 반응하여 부식을 초래합니다. 또한 실리카는 물에 용해되어 있을 때 pH를 낮추는 역할을 합니다. 이는 물의 산성화를 초래하여 부식을 더욱 가속화시키는 역할을 합니다.

    또한 실리카는 물에 용해되어 있을 때 용존 산소와 용존 탄산가스의 농도를 증가시키는 역할도 합니다. 이는 금속 부식을 더욱 가속화시키는 인자 중 하나입니다.

    따라서 물을 사용하는 설비에서 부식을 최소화하기 위해서는 실리카의 농도를 줄이는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 물의 처리 과정에서 실리카를 제거하는 필터링 등의 방법을 사용할 수 있습니다. 또한 물의 pH를 조절하여 산성화를 방지하는 것도 중요합니다. 이러한 조치를 통해 부식을 최소화하고 설비의 수명을 연장할 수 있습니다.
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95. 보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀폐 보존방식이다.
  2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.
  3. 보통 2~3개월의 단기보존에 사용된다.
  4. 보일러 수는 pH6 정도 유지되도록 한다.
(정답률: 74%)
  • 보일러의 만수보존법은 보일러 내부에 있는 물을 오랫동안 보존하기 위한 방법으로, 밀폐 보존방식을 사용한다. 이 방법은 보일러 내부에 공기나 불순물이 들어가지 않도록 하여 물의 산화나 부식을 방지하고, 보일러의 수명을 연장시키는 효과가 있다. 또한 겨울철 동결에 주의하여야 하며, 일반적으로 2~3개월의 단기보존에 사용된다.

    하지만, 이 중에서 틀린 것은 "보일러 수는 pH6 정도 유지되도록 한다." 이다. 실제로는 보일러 내부의 물의 pH는 10~11 정도로 유지되어야 한다. 이는 물의 알칼리성을 높여서 부식을 방지하고, 물의 산화를 막아주는 역할을 한다. 따라서 보일러의 만수보존을 위해서는 pH 조절제를 사용하여 물의 pH를 유지해야 한다.
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96. 테르밋(themit)용접에서 테르밋이란 무엇과 무엇의 혼합물인가?

  1. 붕사와 붕산의 분말
  2. 탄소와 규소의 분말
  3. 알루미늄과 산화철의 분말
  4. 알루미늄과 납의 분말
(정답률: 65%)
  • 테르밋(themit)용접은 높은 온도로 금속을 용융시켜 접합하는 방법 중 하나로, 테르밋이란 알루미늄과 산화철의 분말 혼합물을 이용하여 용접을 수행하는 방법이다. 이 방법은 화학반응을 이용하여 열을 발생시켜 금속을 용융시키는 방법으로, 알루미늄과 산화철의 분말을 혼합한 테르밋 혼합물을 산화제로 사용한다. 이때, 알루미늄은 산화제로 작용하여 산화철과 반응하면서 열을 발생시키고, 이 열로 인해 금속을 용융시켜 접합하는 것이다. 따라서, 테르밋 용접에서 사용되는 혼합물은 알루미늄과 산화철의 분말이다. 다른 보기인 붕사와 붕산의 분말, 탄소와 규소의 분말, 알루미늄과 납의 분말은 테르밋 용접에서 사용되지 않는 혼합물이다.
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97. 노통보일러 중 원통형의 노통이 2개 설치된 보일러를 무엇이라고 하는가?

  1. 랭커셔보일러
  2. 라몬트보일러
  3. 바브콕보일러
  4. 다우삼보일러
(정답률: 71%)
  • 랭커셔보일러는 원통형의 노통이 2개 설치된 보일러로, 노통이 수직으로 설치되어 있습니다. 이러한 설계는 연소 공간의 확장과 연소 가스의 이동을 원활하게 하여 연소 효율을 높이는 효과가 있습니다. 또한, 노통이 2개 설치되어 있어 연소 공간이 넓어지고, 연소 가스의 이동 거리가 길어져 열 효율도 높아집니다. 이러한 특징으로 인해 랭커셔보일러는 대용량의 열을 생산할 수 있으며, 고온 고압의 증기를 생산하는데 적합합니다. 따라서, 랭커셔보일러는 대형 발전소나 산업용 열원에서 많이 사용되고 있습니다.
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98. 흑체로부터의 복사에너지는 절대온도의 몇 제곱에 비례하는가?

  1. √2
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 70%)
  • 흑체 복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례합니다. 이는 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 결정됩니다. 슈테판-볼츠만 법칙은 모든 물체가 일정한 온도에서 복사하는 전자기파의 에너지 밀도가 온도의 4제곱에 비례한다는 것을 말합니다. 따라서, 절대온도가 높아질수록 물체가 방출하는 복사 에너지는 기하급수적으로 증가하게 됩니다. 이는 우리가 일상적으로 경험하는 것과 일치합니다. 예를 들어, 태양은 매우 높은 온도를 유지하고 있기 때문에 매우 강한 복사 에너지를 방출합니다. 이러한 복사 에너지는 지구의 생명체들에게 에너지를 제공하고, 지구의 기후와 생태계를 조절하는 역할을 합니다.
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99. 보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압용기의 동체두께(t)를 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, P는 최고사용압력, D는 원통 안지름, σ는 허용인장응력(원주방향) 이다.)

(정답률: 62%)
  • 보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압용기의 동체두께(t)를 구하는 계산식은 다음과 같다.

    t = (P * D) / (2 * σ)

    이 식에서 P는 최고사용압력, D는 원통 안지름, σ는 허용인장응력(원주방향)이다. 이 식은 보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압용기의 동체두께를 구하는 일반적인 공식으로 사용된다.

    따라서, 정답은 ""이다. 이유는 이 식이 보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압용기의 동체두께를 구하는 일반적인 공식으로 사용되기 때문이다.
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100. 아래 표는 소용량 주철제보일러에 대한 정의이다. (가), (나) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

  1. (가) 4, (나) 1
  2. (가) 5, (나) 0.1
  3. (가) 5, (나) 1
  4. (가) 4, (나) 0.1
(정답률: 62%)
  • 이 표는 소용량 주철제보일러의 정의를 나타내고 있다. (가)는 보일러의 용량을, (나)는 보일러의 효율을 나타내는데, 이 둘은 서로 반비례 관계에 있다. 즉, 용량이 작을수록 효율이 높아지고, 용량이 클수록 효율이 낮아진다. 이는 보일러의 작동 원리와 관련이 있다. 보일러는 연소를 통해 열을 발생시키는데, 용량이 작을수록 연소 시간이 짧아지고, 연소 온도가 높아져 효율이 높아진다. 반면에 용량이 클수록 연소 시간이 길어지고, 연소 온도가 낮아져 효율이 낮아진다. 따라서, 이 표에서 옳은 정답은 "(가) 5, (나) 0.1"이다.
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