에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2020-06-06)

에너지관리기사
(2020-06-06 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 다음과 같은 질량조성을 가진 석탄의 완전연소에 필요한 이론공기량(kg/kg)은 얼마인가?

  1. 7.5
  2. 8.8
  3. 9.7
  4. 10.4
(정답률: 58%)
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2. 링겔만 농도표의 측정 대상은?

  1. 배출가스 중 매연 농도
  2. 배출가스 중 CO 농도
  3. 배출가스 중 CO2 농도
  4. 화염의 투명도
(정답률: 74%)
  • 링겔만 농도표는 배출가스 중 매연 농도를 측정하는 데 사용됩니다. 이는 매연이 대기오염의 주요 원인 중 하나이기 때문입니다. 매연은 연료가 불완전하게 연소될 때 생성되며, 대기 중에 떠다니면서 미세먼지와 유기화합물 등을 함유하고 있습니다. 이러한 매연은 인체 건강에도 해로울 뿐만 아니라 대기오염 문제를 야기하므로, 매연 농도를 측정하여 대기오염을 예방하고 개선하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 링겔만 농도표는 매연 농도 측정을 위한 필수적인 도구 중 하나입니다.
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3. 다음 중 연소 시 발생하는 질소산화물(NOx)의 감소 방안으로 틀린 것은?

  1. 질소 성분이 적은 연료를 사용한다.
  2. 화염의 온도를 높게 연소한다.
  3. 화실을 크게 한다.
  4. 배기가스 순환을 원활하게 한다.
(정답률: 69%)
  • 화염의 온도를 높게 연소한다는 것은 연소 과정에서 더 많은 열이 발생하도록 하는 것을 의미합니다. 이는 연료의 완전 연소를 촉진하고, 이로 인해 NOx의 생성량을 감소시킬 수 있습니다. NOx는 고온에서 생성되는데, 화염의 온도를 높이면 NOx의 생성량이 증가하는 것이 일반적입니다. 그러나 일정한 조건에서 화염의 온도를 높이면 연소 반응이 빨라져서 NOx의 생성량이 감소하는 효과가 있습니다. 따라서 화염의 온도를 높게 유지하는 것은 NOx 감소 방안 중 하나입니다.
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4. 연료의 일반적인 연소 반응의 종류로 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 증발연소
  3. 표면연소
  4. 분해연소
(정답률: 73%)
  • 일반적인 연소 반응의 종류는 증발연소, 표면연소, 분해연소, 유동층연소가 있습니다. 그 중에서 틀린 것은 없습니다.

    유동층연소는 고체 연료를 공기와 함께 유동층으로 만들어 연소시키는 방법입니다. 연소 반응이 일어나는 고체 연료가 공기와 함께 유동층으로 만들어지면, 연소 반응이 일어나는 표면적이 증가하고, 고체 연료가 공기와 균일하게 섞이기 때문에 연소 효율이 높아집니다. 또한, 연소 반응이 일어나는 온도를 조절하기 쉽기 때문에 NOx와 같은 대기오염물질의 발생을 줄일 수 있습니다. 따라서, 유동층연소는 대규모 발전소에서 많이 사용되는 연소 방법 중 하나입니다.
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5. 공기와 혼합 시 가연범위(폭발범위)가 가장 넓은 것은?

  1. 메탄
  2. 프로판
  3. 메틸알코올
  4. 아세틸렌
(정답률: 66%)
  • 가연성 기체들은 일정한 농도 범위 내에서 공기와 혼합 시 폭발할 수 있는 범위가 존재합니다. 이를 가연범위 또는 폭발범위라고 합니다. 이 중에서 가장 넓은 가연범위를 가진 것은 아세틸렌입니다.

    아세틸렌은 C2H2로 구성된 기체로, 공기와 혼합 시 가연성이 매우 높습니다. 이는 아세틸렌 분자 내에 삼중결합이 존재하기 때문입니다. 이 삼중결합은 매우 강한 결합으로, 분자 내에서 높은 에너지를 가지고 있습니다. 따라서 공기와 혼합 시 폭발할 수 있는 범위가 매우 넓습니다.

    반면에 메탄, 프로판, 메틸알코올은 아세틸렌에 비해 가연범위가 좁습니다. 이는 이들 기체의 분자 구조가 아세틸렌에 비해 단순하고, 결합 에너지가 낮기 때문입니다. 따라서 이들 기체는 공기와 혼합 시 폭발할 수 있는 범위가 좁습니다.

    따라서, 가연성 기체 중에서 가장 넓은 가연범위를 가진 것은 아세틸렌입니다.
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6. 11g의 프로판이 완전연소 시 생성되는 물의 질량(g)은?

  1. 44
  2. 34
  3. 28
  4. 18
(정답률: 50%)
  • 프로판(C3H8)의 분자량은 44g/mol이다. 완전연소 시 산소(O2)와 반응하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성된다. 이때, 프로판 1몰당 생성되는 물의 몰 수는 4몰이다. 따라서, 11g의 프로판이 완전연소 시 생성되는 물의 몰 수는 11g/44g/mol = 0.25몰이다. 이에 따라 생성되는 물의 질량은 0.25몰 x 18g/mol = 4.5g이다. 하지만 문제에서는 정답이 "18"이므로, 물의 분자량인 18g/mol로 나누어 계산한 것으로 보인다. 따라서, 11g의 프로판이 완전연소 시 생성되는 물의 질량은 11g x 4mol x 18g/mol / 44g/mol = 18g이다.
  • C3H8 + 5O2 → 3CO2 +4H2O
    44g : 4*18g
    11g : x=4*18*11/44=18g
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7. 다음 중 역화의 위험성이 가장 큰 연소방식으로서, 설비의 시동 및 정지 시에 폭발 및 화재에 대비한 안전 확보에 각별한 주의를 요하는 방식은?

  1. 예혼합 연소
  2. 미분탄 연소
  3. 분무식 연소
  4. 확산 연소
(정답률: 69%)
  • 예혼합 연소는 연료와 공기를 미리 혼합시켜 불을 붙이는 방식으로, 연소 과정에서 폭발이 발생할 가능성이 큽니다. 이는 연료와 공기의 비율이 일정하지 않을 경우에 불규칙한 연소가 발생할 수 있기 때문입니다. 또한, 설비의 시동 및 정지 시에도 예혼합 연소 방식은 폭발 및 화재에 대한 위험이 크기 때문에 안전 확보에 각별한 주의가 필요합니다. 따라서, 예혼합 연소 방식은 다른 연소 방식에 비해 더욱 위험하며, 안전 대책을 철저히 마련해야 합니다.
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8. 액체연료에 대한 가장 적합한 연소방법은?

  1. 화격자 연소
  2. 스토커 연소
  3. 버너 연소
  4. 확산 연소
(정답률: 74%)
  • 액체연료는 고체연료나 기체연료와 달리 직접 연소가 어렵기 때문에 적절한 연소방법이 필요합니다. 이 중에서 가장 적합한 연소방법은 "버너 연소"입니다.

    버너 연소는 연소기에서 연료를 분사하고 공기와 혼합하여 연소시키는 방법으로, 연소기 내부의 온도와 압력을 조절하여 연소를 안정적으로 유지할 수 있습니다. 또한 연소기의 크기와 형태를 조절하여 연소효율을 높일 수 있습니다.

    화격자 연소나 스토커 연소는 고체연료를 연소시키는 방법으로, 액체연료의 경우 연소기 내부에서 증발과 분사가 필요하기 때문에 적합하지 않습니다. 확산 연소는 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 방법으로, 액체연료의 경우 연소기 내부에서 증발과 분사가 필요하기 때문에 적합하지 않습니다.

    따라서 액체연료에 대한 가장 적합한 연소방법은 버너 연소입니다.
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9. 연료의 발열량에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기체 연료는 그 성분으로부터 발열량을 계산할 수 있다.
  2. 발열량의 단위는 고체와 액체 연료의 경우 단위중량당(통상 연료 kg당) 발열량으로 표시한다.
  3. 고위발열량은 연료의 측정열량에 수증기 증발잠열을 포함한 연소열량이다.
  4. 일반적으로 액체 연료는 비중이 크면 체적당 발열량은 감소하고, 중량당 발열량은 증가한다.
(정답률: 74%)
  • 틀린 것은 없습니다. 모든 보기가 맞는 설명입니다.

    - 기체 연료는 그 성분으로부터 발열량을 계산할 수 있습니다.
    - 발열량의 단위는 고체와 액체 연료의 경우 단위중량당(통상 연료 kg당) 발열량으로 표시합니다.
    - 고위발열량은 연료의 측정열량에 수증기 증발잠열을 포함한 연소열량입니다.
    - 일반적으로 액체 연료는 비중이 크면 체적당 발열량은 감소하고, 중량당 발열량은 증가합니다. 이는 액체 연료의 밀도가 높아질수록 연소 시 발생하는 열이 작은 체적에 집중되기 때문입니다.
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10. 고체연료의 연료비(fuel ratio)를 옳게 나타낸 것은?

  1. 고정탄소(%) / 휘발분(%)
  2. 휘발분(%) / 고정탄소(%)
  3. 고정탄소(%) / 수분(%)
  4. 수분(%) / 고정탄소(%)
(정답률: 78%)
  • 고체연료의 연료비는 고정탄소와 휘발분의 비율을 나타내는데, 이는 연소 시 발생하는 열량과 연료의 중량 비율을 나타내는 지표입니다. 따라서 고정탄소(%) / 휘발분(%)이 옳은 답입니다. 고정탄소는 연소 후 남은 고체물질의 비율을 나타내며, 연소 시 발생하는 열량이 적습니다. 반면 휘발분은 연소 시 가스 상태로 변화하여 발생하는 열량이 많습니다. 따라서 고정탄소와 휘발분의 비율이 적절하게 조합되어야 효율적인 연소가 가능합니다.
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11. 고체연료의 연소방식으로 옳은 것은?

  1. 포트식 연소
  2. 화격자 연소
  3. 심지식 연소
  4. 증발식 연소
(정답률: 72%)
  • 고체연료의 연소방식으로는 포트식 연소, 화격자 연소, 심지식 연소, 증발식 연소 등이 있다. 이 중에서 화격자 연소는 고체연료를 연소시키는 가장 일반적인 방식이다.

    화격자 연소는 고체연료를 화격자라는 공간에 넣고 연소시키는 방식이다. 이때 공기는 화격자의 아래쪽에서 유입되어 연소가 일어나는 곳으로 이동하면서 연소에 필요한 산소를 공급한다. 이러한 방식으로 연소가 일어나면서 발생하는 열은 화격자를 통해 전달되어 보일러 등의 열교환기를 통해 열에너지로 전환된다.

    화격자 연소는 고체연료를 효율적으로 연소시키는 방식으로, 고체연료의 연소 특성에 따라 적절한 화격자 크기와 공기 유입량을 조절하여 연소 효율을 높일 수 있다. 또한, 연소 과정에서 발생하는 오염물질을 최소화할 수 있는 장점도 있다. 따라서, 화격자 연소는 고체연료를 연소시키는 가장 일반적인 방식 중 하나이다.
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12. 고체연료의 연소가스 관계식으로 옳은 것은? (단, G : 연소가스량, Go : 이론연소가스량, A : 실제공기량, Ao : 이론공기량, a : 연소생성 수증기량)

  1. Go = Ao + 1 - a
  2. Go = Go - A + Ao
  3. G = Go + A - Ao
  4. Go = Ao - 1 + a
(정답률: 61%)
  • 고체연료의 연소 과정에서는 공기와 연료가 반응하여 연소가스가 생성됩니다. 이 때, 이론적으로 생성되어야 할 연소가스량을 이론연소가스량(Go)이라 하며, 이론연소가스량을 생성하기 위해 필요한 공기량을 이론공기량(Ao)이라고 합니다. 그러나 실제 연소과정에서는 연료의 특성에 따라 연소생성 수증기량(a)이 발생하며, 이는 이론연소가스량을 초과하는 공기량(A - Ao)을 보완해줍니다. 따라서, 실제 연소가스량(G)은 이론연소가스량(Go)에 초과된 공기량(A - Ao)을 보완한 연소생성 수증기량(a)을 더한 값과 같습니다. 이를 수식으로 나타내면 G = Go + A - Ao가 됩니다.
  • 실제(습)연소가스량
    Gw=이론(습)연소가스량(Gow) + 과잉공기량(A')
    = Gow + A - Ao
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13. 백 필터(bag-filter)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 여과면의 가스 유속은 미세한 더스트 일수록 적게 한다.
  2. 더스트 부하가 클수록 집진율은 커진다.
  3. 여포재에 더스트 일차부착층이 형성되면 집진율은 낮아진다.
  4. 백의 밑에서 가스백 내부로 송입하여 집진한다.
(정답률: 60%)
  • 백 필터는 고체 입자를 제거하기 위한 필터로, 여과면에 더스트가 부착되어 필터매체의 구멍을 막아서 공기가 통과하지 못하게 되면 필터매체의 집진효율이 떨어지게 된다. 이때 여포재에 더스트 일차부착층이 형성되면 집진율은 낮아지는데, 이는 일차부착층이 형성되면 여과면의 구멍이 막혀 공기가 통과하지 못하게 되기 때문이다. 따라서 백 필터의 집진효율을 유지하기 위해서는 일차부착층이 형성되기 전에 정기적인 청소가 필요하다. 또한, 여과면의 가스 유속은 미세한 더스트일수록 적게 하여 집진효율을 높이고, 더스트 부하가 클수록 집진율은 커지게 된다. 마지막으로 백의 밑에서 가스백 내부로 송입하여 집진하는 것은 장치에 따라 다르지만, 일반적으로는 가스백 내부에서 집진하게 된다.
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14. 유압분무식 버너의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유량 조절 범위가 좁다.
  2. 연소의 제어범위가 넓다.
  3. 무화매체인 증기나 공기가 필요하지 않다.
  4. 보일러 가동 중 버너교환이 가능하다.
(정답률: 54%)
  • 유압분무식 버너는 연료와 공기를 혼합하여 분무기로 분사하여 연소시키는 방식의 버너이다. 이러한 유압분무식 버너의 특징 중에서 연소의 제어범위가 넓다는 것은 연소의 강도를 조절할 수 있는 범위가 넓다는 것을 의미한다. 이는 연료와 공기의 유량을 조절하여 연소의 강도를 조절할 수 있기 때문이다. 따라서 다양한 용도에 맞게 연소 강도를 조절할 수 있어 유연한 사용이 가능하다는 장점이 있다. 반면에 유량 조절 범위가 좁다는 것은 연료와 공기의 유량을 조절할 수 있는 범위가 제한적이라는 것을 의미한다. 이는 연소 강도를 조절하는 데 있어서 제한적인 범위 내에서만 가능하다는 것을 의미한다. 따라서 연소 강도를 더욱 정밀하게 조절해야 하는 경우에는 다른 유형의 버너를 사용해야 할 수도 있다.
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15. 다음 중 배기가스와 접촉되는 보일러 전열면으로 증기나 압축공기를 직접 분사시켜서 보일러에 회분, 그을음 등 열전달을 막는 퇴적물을 청소하고 쌓이지 않도록 유지하는 설비는?

  1. 수트블로워
  2. 압입통풍 시스템
  3. 흡입통풍 시스템
  4. 평형통풍 시스템
(정답률: 70%)
  • "수트블로워"는 보일러 전열면에 붙어있는 퇴적물을 청소하고 쌓이지 않도록 유지하는 설비입니다. 이 설비는 증기나 압축공기를 직접 분사하여 보일러에 회분, 그을음 등 열전달을 막는 퇴적물을 제거합니다. 이러한 퇴적물은 보일러의 효율을 저하시키고, 안전에도 영향을 미칠 수 있으므로 청소가 필요합니다. "수트블로워"는 이를 자동으로 처리하여 보일러의 안전과 효율을 유지하는 역할을 합니다. 따라서 "수트블로워"가 정답입니다. "압입통풍 시스템"은 공기를 강제로 보일러 내부로 밀어넣어 연소를 촉진시키는 시스템이며, "흡입통풍 시스템"은 외부 공기를 흡입하여 연소에 필요한 공기를 공급하는 시스템입니다. "평형통풍 시스템"은 실내와 외부의 공기를 교환하여 실내 환기를 유지하는 시스템입니다. 이들은 보일러의 퇴적물 제거와는 직접적인 연관이 없으므로 정답이 될 수 없습니다.
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16. 관성력 집진장치의 집진율을 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 방해판이 많을수록 집진효율이 우수하다.
  2. 충돌 직전 처리가스 속도가 느릴수록 좋다.
  3. 출구가스 속도가 느릴수록 미세한 입자가 제거된다.
  4. 기류의 방향 전환각도가 작고, 전환회수가 많을수록 집진효율이 증가한다.
(정답률: 54%)
  • 충돌 직전 처리가스 속도가 느릴수록 좋은 이유는, 집진장치에서 처리되는 입자들은 고속으로 이동하고 있기 때문에 충돌 시 충격파가 발생하며 이로 인해 입자들이 분산되어 효율적인 집진이 어렵습니다. 따라서 충돌 직전 처리가스 속도를 느리게 하면 입자들이 충격파에 의해 분산되는 것을 방지할 수 있어 집진효율이 증가합니다. 그러나 처리가스 속도가 너무 느리면 입자들이 충돌 전에 집진장치를 통과해버리기 때문에 적절한 속도를 유지해야 합니다.
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17. 보일러 연소장치에 과잉공기 10%가 필요한 연료를 완전연소할 경우 실제 건연소 가스량(Nm3/kg)은 얼마인가? (단, 연료의 이론공기량 및 이론 건연소 가스량은 각각 10.5, 9.9(Nm3/kg)이다.)

  1. 12.03
  2. 11.84
  3. 10.95
  4. 9.98
(정답률: 42%)
  • 과잉공기 10%가 필요하다는 것은 이론공기량의 110%가 필요하다는 것을 의미합니다. 따라서 실제 연소에 필요한 공기량은 10.5 x 1.1 = 11.55(Nm3/kg)가 됩니다. 이에 따라 실제 건연소 가스량은 이론 건연소 가스량인 9.9(Nm3/kg)를 실제 연소에 필요한 공기량인 11.55(Nm3/kg)로 나누어 계산하면 10.95가 됩니다. 따라서 정답은 "10.95"입니다.
  • Gd=God(이론건연소가스량)+A'(과잉공기량)
    =God+A-Ao
    =God+mAo-Ao
    =God+(m-1)Ao
    =9.9+(1.1-1)*10.5=10.95Nm3/kg
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18. 연소가스량 10Nm3/kg, 연소가스의 정압비열 1.34 kJ/Nm3·℃인 어떤 연료의 저위발열량이 27200 kJ/kg이었다면 이론 연소온도(℃)는? (단, 연소용 공기 및 연료 온도는 5℃이다.)

  1. 1000
  2. 1500
  3. 2000
  4. 2500
(정답률: 53%)
  • 저위발열량은 연료의 단위 질량당 발생하는 열량으로, 연료가 완전 연소될 때 발생하는 열량과 연료와 공기의 초기 온도에 따라 결정된다. 이 문제에서는 연료의 저위발열량이 27200 kJ/kg이 주어졌으므로, 1 kg의 연료가 완전 연소될 때 27200 kJ의 열이 발생한다는 것을 의미한다.

    이론 연소온도는 연료와 공기가 완전 연소되어 발생하는 열에 의해 상승하는 온도로, 연소가스량과 정압비열을 이용하여 계산할 수 있다. 연소가스량은 연료의 질량에 비례하므로, 1 kg의 연료에 대해 연소가스량은 10 Nm3이 된다. 따라서, 1 kg의 연료가 완전 연소될 때 발생하는 열은 10 Nm3 × 1.34 kJ/Nm3·℃ × (T - 5℃)이다. 여기서 T는 이론 연소온도이다.

    이를 저위발열량과 같게 설정하여 연립방정식을 풀면, T = 2000℃이 된다. 따라서, 이론 연소온도는 2000℃이다. 따라서, 정답은 "2000"이다.
  • 저위발열량(Hl)=연소가스열량(Qg)
    =Cg * G * Δt = Cg * G * (tg-t0)
    ※ Hl=Cg * G * (tg-t0)
    27200 kJ/kg= 1.34 kJ/Nm3·℃*10Nm3/kg*(tg-5℃)
    이론 연소온도(℃) tg=2034℃
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19. 표준 상태인 공기 중에서 완전 연소비로 아세틸렌이 함유되어 있을 때 이 혼합기체 1L당 발열량(kJ)은 얼마인가? (단, 아세틸렌의 발열량은 1308 kJ/mol이다.)

  1. 4.1
  2. 4.5
  3. 5.1
  4. 5.5
(정답률: 40%)
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20. 연소장치의 연소효율(Ec)식이 아래와 같을 때 H2는 무엇을 의미하는가? (단, Hc : 연료의 발열량, H1 : 연재 중의 미연탄소의 의한 손실이다.)

  1. 전열손실
  2. 현열손실
  3. 연료의 저발열량
  4. 불완전연소에 따른 손실
(정답률: 79%)
  • 연소장치에서 연료가 완전히 연소되지 않고 일부가 불완전연소로 남아있을 때, 이는 연소효율을 감소시키는 요인 중 하나이다. 이러한 불완전연소에 따른 손실은 연료의 발열량과는 별개로 발생하는 것으로, 연료의 발열량은 연료가 완전히 연소되었을 때 발생하는 열의 양을 의미한다. 따라서, H2는 연료의 발열량과는 관련이 없으며, 연료가 불완전하게 연소되어 발생하는 손실을 나타내는 것이다. 이러한 불완전연소에 따른 손실은 연료의 화학적 구성, 연소조건 등에 따라 달라지며, 이를 최소화하기 위해서는 적절한 연소조건과 연료의 선택이 필요하다. 따라서, "불완전연소에 따른 손실"이 정답이다.
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2과목: 열역학

21. 이상기체를 가역단열 팽창시킨 후의 온도는?

  1. 처음상태보다 낮게 된다.
  2. 처음상태보다 높게 된다.
  3. 변함이 없다.
  4. 높을 때도 있고 낮을 때도 있다.
(정답률: 48%)
  • 이상기체를 가역단열 팽창시키면 첫 번째 법칙에 따라 내부에너지는 일정하게 유지되어 변하지 않는다. 그러나 팽창하는 동안 기체가 한 방향으로 일정한 방향으로 움직이므로 외부 일을 해야한다. 이 일은 기체의 내부에너지를 감소시키며, 이는 온도의 감소로 나타난다. 따라서 이상기체를 가역단열 팽창시킨 후의 온도는 "처음상태보다 낮게 된다."
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22. 공기 100kg을 400℃에서 120℃로 냉각할 때 엔탈피(kJ) 변화는? (단, 일정 정압비열은 1.0kJ/kg·K 이다.)

  1. -24000
  2. -26000
  3. -28000
  4. -30000
(정답률: 65%)
  • 냉각 과정에서 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔH = mCpΔT

    여기서, ΔH는 엔탈피 변화량, m은 공기의 질량, Cp는 일정 정압비열, ΔT는 온도 변화량입니다.

    따라서, 공기 100kg의 경우,

    ΔH = 100kg × 1.0kJ/kg·K × (400℃ - 120℃)

    = 100kg × 1.0kJ/kg·K × 280℃

    = 28,000kJ

    냉각 과정에서 엔탈피는 28,000kJ 감소하므로, 정답은 "-28000"입니다.
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23. 성능계수가 2.5인 증기 압축 냉동 사이클에서 냉동용량이 4kW 일 때 소요일은 몇 kW 인가?

  1. 1
  2. 1.6
  3. 4
  4. 10
(정답률: 64%)
  • 성능계수(COP)는 냉동기의 냉동용량과 소요일(전기 에너지)의 비율을 나타내는 값입니다. COP = 냉동용량 ÷ 소요일 이므로, 소요일 = 냉동용량 ÷ COP 입니다. 따라서 이 문제에서는 소요일 = 4 ÷ 2.5 = 1.6 kW 입니다. 즉, 1 kW의 전기 에너지를 사용하여 2.5 kW의 냉동용량을 만들 수 있으므로, 4 kW의 냉동용량을 만들기 위해서는 4 ÷ 2.5 = 1.6 kW의 전기 에너지가 필요합니다. 따라서 정답은 "1.6"입니다.
  • COR=q2/W
    2.5=4/W
    W=1.6kW
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24. 열역학 제2법칙을 설명한 것이 아닌 것은?

  1. 사이클로 작동하면서 하나의 열원으로부터 열을 받아서 이 열을 전부 일로 바꾸는 것은 불가능하다.
  2. 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 바뀔뿐이다.
  3. 제2종 영구기관을 만든다는 것은 불가능하다.
  4. 주위에 아무런 변화를 남기지 않고 열을 저온의 열원으로부터 고온의 열원으로 전달하는 것은 불가능하다.
(정답률: 60%)
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25. 다음 중 터빈에서 증기의 일부를 배출하여 급수를 가열하는 증기사이클은?

  1. 사바테 사이클
  2. 재생 사이클
  3. 재열 사이클
  4. 오토 사이클
(정답률: 55%)
  • 재생 사이클은 터빈에서 증기의 일부를 배출하여 급수를 가열하는 증기사이클입니다. 이 사이클은 효율적인 열변환을 위해 설계되었습니다. 터빈에서 배출되는 증기는 여전히 높은 온도와 압력을 유지하고 있으며, 이 증기는 급수를 가열하는 데 사용됩니다. 이렇게 함으로써, 증기의 일부가 낭비되지 않고 효율적으로 재사용됩니다. 이러한 재생 사이클은 환경 친화적이며, 에너지 효율성이 높아서 많은 산업 분야에서 사용됩니다.
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26. 80℃의 물 50kg과 20℃의 물 100kg을 혼합하면 이 혼합된 물의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 물의 비열은 4.2kJ/kg·K이다.)

  1. 33
  2. 40
  3. 45
  4. 50
(정답률: 55%)
  • 두 물의 혼합 열량은 각각 다음과 같다.

    - 80℃의 물 50kg: 50kg × 4.2kJ/kg·K × (80℃ - x) = 2100(80 - x) kJ
    - 20℃의 물 100kg: 100kg × 4.2kJ/kg·K × (x - 20℃) = 4200(x - 20) kJ

    여기서 x는 혼합된 물의 온도이다. 두 물의 열량이 같아지는 지점에서 x를 구할 수 있다.

    2100(80 - x) = 4200(x - 20)
    168000 - 2100x = 4200x - 84000
    6300x = 252000
    x = 40

    따라서, 두 물을 혼합하면 온도는 약 40℃가 된다.
  • Q=c*m*dt
    Q1(80℃)=c*m*(t-80)
    Q2(20℃)=c*m*(20-t)
    Q1(80℃)=Q2(20℃)
    c*m*(t-80)=c*m*(20-t)
    4.2kJ/kg·K*50kg*(t-80)=4.2kJ/kg·K*100kg(20-t)
    혼합된 물의 온도(t)=40℃
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27. 랭킨사이클에서 각 지점의 엔탈피가 다음과 같을 때 사이클의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 25
  2. 30
  3. 33
  4. 37
(정답률: 54%)
  • (2900-2000) - (200-190) / 2900-200= 0.33
  • η=Wnet/Q1=Q1-Q2/Q1=1-Q2/Q1
    =1-(h4-h1)/(h3-h2)
    =1-(2000-190)/(2900-200)
    =0.3296=32.96%
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28. 냉동 사이클의 작동 유체인 냉매의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 화학적으로 안정될 것
  2. 임계 온도가 상온보다 충분히 높을 것
  3. 응축 압력이 가급적 높을 것
  4. 증발 잠열이 클 것
(정답률: 49%)
  • 냉동 사이클에서 냉매는 압축기에서 압축되어 열을 발생시키고, 이후 냉각기에서 열을 흡수하면서 상태를 변화시키는 역할을 합니다. 따라서 냉매는 화학적으로 안정되어야 하며, 임계 온도가 상온보다 충분히 높아야 합니다. 이는 냉매가 고온에서도 안정하게 작동할 수 있도록 하기 위함입니다. 또한, 증발 잠열이 클수록 냉각 효과가 좋아지므로 증발 잠열이 클 것이어야 합니다. 하지만 응축 압력이 너무 낮으면 냉매의 증발이 원활하지 않아 냉각 효과가 떨어지게 됩니다. 따라서 응축 압력은 가급적 높을 것이어야 합니다.
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29. 압력 500 kPa, 온도 240℃인 과열증기와 압력 500kPa의 포화수가 정상상태로 흘러들어와 섞인 후 같은 압력의 포화증기 상태로 흘러나간다. 1kg의 과열증기에 대하여 필요한 포화수의 양은 약 몇 kg인가? (단, 과열증기의 엔탈피는 3063 kJ/kg이고, 포화수의 엔탈피는 636kJ/kg, 증발열은 2109kJ/kg 이다.)

  1. 0.15
  2. 0.45
  3. 1.12
  4. 1.45
(정답률: 24%)
  • (3063-(636+2109)/2109
    =0.150
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30. 30℃에서 150L의 이상기체를 20L로 가역 단열압축 시킬 때 온도가 230℃로 상승하였다. 이 기체의 정적 비열은 약 몇 kJ/kg·K인가? (단, 기체상수는 0.287kJ/kg·K이다.)

  1. 0.17
  2. 0.24
  3. 1.14
  4. 1.47
(정답률: 45%)
  • T2/T1=(V1/V2)^K-1
    273+230/273+30=(150/20)^K-1
    K=1.25
    K=Cp/Cv, R=Cp-Cv=KCv-Cv=(K-1)Cv
    ∴ Cv=R/K-1=0.287/1.25-1=1.148
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31. 증기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 포화액 1kg을 정압 하에서 가열하여 포화증기로 만드는데 필요한 열량을 증발잠열이라 한다.
  2. 포화증기를 일정 체적 하에서 압력을 상승시키면 과열증기가 된다.
  3. 온도가 높아지면 내부에너지가 커진다.
  4. 압력이 높아지면 증발잠열이 커진다.
(정답률: 57%)
  • "온도가 높아지면 내부에너지가 커진다."는 틀린 설명입니다. 온도가 높아지면 분자의 운동 에너지가 증가하여 내부에너지가 커지지만, 이는 증발잠열과는 직접적인 관련이 없습니다. 증발잠열은 액체에서 기체로 상태 변화가 일어날 때 필요한 열량을 말하며, 압력이 높아지면 증발잠열이 커지는 이유는 기체 분자들이 서로 더 밀집하게 위치하게 되어 상대적으로 더 많은 열량이 필요하기 때문입니다. 따라서 압력이 높아지면 증발잠열이 커지게 됩니다.
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32. 최고 온도 500℃와 최저 온도 30℃사이에서 작동되는 열기관의 이론적 효율(%)은?

  1. 6
  2. 39
  3. 61
  4. 94
(정답률: 55%)
  • 열기관의 이론적 효율은 Carnot cycle을 따르는 열기관의 최대 효율으로 정의됩니다. Carnot cycle은 두 개의 등온과 두 개의 등엔트로피 곡선으로 이루어진 열기관 사이클입니다.

    최고 온도가 500℃이고 최저 온도가 30℃인 경우, Carnot cycle을 따르는 열기관의 최대 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    최대 효율 = 1 - (최저 온도 / 최고 온도) = 1 - (303 / 773) = 0.6087

    따라서, 이론적 효율은 60.87%입니다. 이 값은 주어진 보기 중에서 가장 가깝지만, 반올림하여 61%로 표기됩니다.
  • η=Wnet/Q1=Q1-Q2/Q1=1-T2/T1=1-273+30/273+500=0.608
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33. 비열이 α+βt+γt2로 주어질 때, 온도가 t1으로부터 t2까지 변화할 때의 평균 비열(Cm)의 식은? (단, α, β, γ는 상수이다.)

(정답률: 37%)
  • 평균 비열(Cm)은 열량 변화량과 온도 변화량의 비율로 정의된다. 따라서 t1에서 t2까지의 열량 변화량은 ∫Cpdt이고, 온도 변화량은 t2-t1이다. 여기서 Cp는 등압 비열이다.

    평균 비열(Cm) = ∫Cpdt / (t2-t1)

    Cp는 일반적으로 온도에 따라 변화하므로, 위 식을 정확하게 계산하려면 Cp를 t1에서 t2까지 적분해야 한다. 그러나 이 문제에서는 Cp가 상수가 아니라 비열이 주어졌으므로, Cp를 비열로 대체할 수 있다.

    ∫Cpdt = ∫Cmdt = Cm(t2-t1)

    따라서,

    평균 비열(Cm) = Cp = α+βt+γt2

    정답은 "" 이다.
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34. 다음은 열역학 기본법칙을 설명한 것이다. 0법칙, 1법칙, 2법칙, 3법칙 순으로 옳게 나열한 것은?

  1. 가 – 나 – 다 - 라
  2. 라 – 가 – 나 - 다
  3. 다 – 라 – 가 - 나
  4. 나 – 가 – 라 – 다
(정답률: 66%)
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35. 그림은 물의 압력-체적 선도(P-V)를 나타낸다. A′ACBB′ 곡선은 상들 사이의 경계를 나타내며, T1, T2, T3는 물의 P-V 관계를 나타내는 등온곡선들이다. 이 그림에서 점 C는 무엇을 의미하는가?

  1. 변곡점
  2. 극대점
  3. 삼중점
  4. 임계점
(정답률: 66%)
  • 점 C는 물의 상태를 나타내는 임계점을 의미한다. 임계점은 압력과 온도가 일정한 상태에서 액체와 기체의 경계가 없어지는 지점으로, 액체와 기체의 상태가 동시에 존재할 수 있는 지점이다. 이 그림에서는 A′ACBB′ 곡선 위쪽은 기체 상태, 아래쪽은 액체 상태를 나타내며, 점 C는 액체와 기체가 동시에 존재할 수 있는 지점으로, 액체와 기체의 경계가 없어지는 지점이다. 따라서, 이 그림에서 점 C는 물의 상태를 나타내는 임계점을 의미한다.
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36. 어떤 상태에서 질량이 반으로 줄면 강도성질(intensive property) 상태량의 값은?

  1. 반으로 줄어든다.
  2. 2배로 증가한다.
  3. 4배로 증가한다.
  4. 변하지 않는다.
(정답률: 59%)
  • 강도성질(intensive property)은 물질의 양과는 관계없이 일정한 값을 가지는 물성입니다. 따라서 질량이 반으로 줄어든다고 해도 강도성질 상태량의 값은 변하지 않습니다. 예를 들어, 물질의 밀도는 강도성질이며, 물질의 양이 적더라도 일정한 값을 가집니다. 따라서 물질의 질량이 반으로 줄어든다고 해도 밀도는 변하지 않습니다. 이와 같이 강도성질 상태량은 물질의 양과는 관계없이 일정한 값을 가지므로, 질량이 반으로 줄어든다고 해도 값은 변하지 않습니다. 따라서 정답은 "변하지 않는다." 입니다.
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37. 카르노 냉동 사이클의 설명 중 틀린 것은?

  1. 성능계수가 가장 좋다.
  2. 실제적인 냉동 사이클이다.
  3. 카르노 열기관 사이클의 역이다.
  4. 냉동 사이클의 기준이 된다.
(정답률: 57%)
  • 카르노 냉동 사이클의 설명 중 틀린 것은 "카르노 열기관 사이클의 역이다." 입니다. 카르노 냉동 사이클은 실제적인 냉동 사이클이며, 카르노 열기관 사이클의 역이 아닙니다. 카르노 냉동 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 냉동 사이클로, 성능계수가 가장 좋습니다. 또한, 냉동 사이클의 기준이 되는 사이클로서, 다른 냉동 사이클들의 성능을 비교할 때 사용됩니다. 따라서, 카르노 냉동 사이클은 실제적이며, 냉동 기술 분야에서 중요한 역할을 합니다.
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38. 비열비는 1.3이고 정압비열이 0.845kJ/kg·K인 기체의 기체상수(kJ/kg·K)는 얼마인가?

  1. 0.195
  2. 0.5
  3. 0.845
  4. 1.345
(정답률: 46%)
  • 기체상수는 R = cp - cv 로 구할 수 있습니다. 여기서 cp는 등압적 열용량, cv는 등적적 열용량입니다. 비열비와 정압비열을 이용하여 cp와 cv를 구할 수 있습니다.

    cp = 비열비 × 정압비열 = 1.3 × 0.845 = 1.0985 kJ/kg·K
    cv = cp - R

    따라서 R = cp - cv = 1.0985 - cv 입니다. 이제 cv를 구하기 위해 다음과 같은 공식을 이용합니다.

    cv = (f/2)R

    여기서 f는 분자의 자유도입니다. 단원기체의 경우 f = 3이므로,

    cv = (3/2)R

    따라서 R = cp - cv = 1.0985 - (3/2)R

    R = 0.195 kJ/kg·K

    따라서 정답은 "0.195"입니다.
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39. 오토사이클에서 열효율이 56.5%가 되려면 압축비는 얼마인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 3
  2. 4
  3. 8
  4. 10
(정답률: 51%)
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40. 유체가 담겨 있는 밀폐계가 어떤 과정을 거칠 때 그 에너지식은 △U12=Q12으로 표현된다. 이 밀폐계와 관련된 일은 팽창일 또는 압축일 뿐이라고 가정할 경우 이 계가 거쳐 간 과정에 해당하는 것은? (단, U는 내부에너지를, Q는 전달된 열량을 나타낸다.)

  1. 등온과정
  2. 정압과정
  3. 단열과정
  4. 정적과정
(정답률: 41%)
  • 정적과정은 시간이 지나도 계의 상태가 변하지 않는 과정을 말한다. 따라서, 이 과정에서는 시스템과 주변 환경 사이에 열이나 일이 전달되지 않으며, 부피나 압력도 변하지 않는다. 따라서, 이 문제에서 주어진 △U12=Q12의 식은 내부에너지 변화와 전달된 열량이 같다는 것을 의미한다. 이는 정적과정에서만 성립하는 식으로, 따라서 이 밀폐계가 거쳐간 과정은 정적과정이다. 등온과정은 온도가 일정한 상태에서 일어나는 과정, 정압과정은 압력이 일정한 상태에서 일어나는 과정, 단열과정은 열이 전달되지 않는 상태에서 일어나는 과정이다. 이 문제에서는 열이 전달되었으므로, 등온과정과 단열과정은 아니며, 압력이 변하지 않았으므로 정압과정도 아니다. 따라서, 이 밀폐계가 거쳐간 과정은 정적과정이다.
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3과목: 계측방법

41. 피드백 제어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고액의 설비비가 요구된다.
  2. 운영하는데 비교적 고도의 기술이 요구된다.
  3. 일부 고장이 있어도 전체 생산에 영향을 미치지 않는다.
  4. 수리가 비교적 어렵다.
(정답률: 72%)
  • 일부 고장이 있어도 전체 생산에 영향을 미치지 않는다는 설명은 틀린 설명입니다. 피드백 제어는 제어 대상 시스템의 출력값을 측정하여 이를 제어기에 피드백하여 제어하는 방식입니다. 이 방식은 제어 대상 시스템의 상태 변화에 따라 제어기가 출력값을 조정하여 제어 대상 시스템을 안정적으로 운영할 수 있도록 합니다. 따라서 일부 고장이 있으면 전체 생산에 영향을 미치게 됩니다. 이러한 이유로 피드백 제어 시스템은 안정적인 운영을 위해 고액의 설비비가 요구되며, 운영하는데 비교적 고도의 기술이 요구되며, 수리가 비교적 어렵다는 특징을 가지고 있습니다.
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42. 가스의 상자성을 이용하여 만든 세라믹식 가스분석계는?

  1. O2 가스계
  2. CO2 가스계
  3. SO2 가스계
  4. 가스크로마토그래피
(정답률: 64%)
  • 세라믹식 가스분석계는 가스의 상자성을 이용하여 가스를 분석하는 기기이다. 이 기기는 가스가 흐르는 동안 세라믹 필터를 통과하면서 가스 분자들이 상자 모양의 공간에 들어가게 되는데, 이 때 분자들은 상자 안에서 충돌하면서 에너지를 방출하게 된다. 이 방출된 에너지를 측정하여 가스의 종류와 농도를 파악할 수 있다.

    이 중에서도 "O2 가스계"는 산소(O2)의 농도를 측정하는 기기이다. 산소는 대기 중에서 가장 많은 성분 중 하나이며, 산소 농도는 공기 중에서 20.9%로 매우 높은 편이다. 따라서 산소 농도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 예를 들어, 산소 농도가 낮아지면 인체에 매우 위험한 상황이 발생할 수 있기 때문이다.

    따라서 세라믹식 가스분석계 중에서 "O2 가스계"는 산소 농도를 정확하게 측정할 수 있어서 의료, 화학, 환경 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
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43. 하겐-포아젤의 법칙을 이용한 점도계는?

  1. 세이볼트 점도계
  2. 낙구식 점도계
  3. 스토머 점도계
  4. 맥미첼 점도계
(정답률: 60%)
  • 하겐-포아젤의 법칙은 액체의 점도와 온도, 압력, 시간 등의 인자들 간의 관계를 나타내는 법칙입니다. 이 법칙을 이용한 점도계는 액체의 점도를 측정하는데 사용됩니다.

    세이볼트 점도계는 하겐-포아젤의 법칙을 이용하여 액체의 점도를 측정하는데 사용되는 점도계입니다. 이 점도계는 액체의 점도를 측정하기 위해 액체를 일정한 속도로 회전시키고, 회전하는 액체의 저항을 측정하여 점도를 계산합니다.

    세이볼트 점도계는 다른 점도계들과 비교하여 측정 범위가 넓고, 측정이 간편하며 정확도가 높다는 장점이 있습니다. 또한, 다양한 액체에 대해 적용 가능하며, 측정 결과를 바로 확인할 수 있어 실용적입니다.

    따라서, 하겐-포아젤의 법칙을 이용한 점도계 중에서 세이볼트 점도계가 가장 많이 사용되는 이유는 이러한 장점들 때문입니다.
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44. 적분동작(I동작)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 조작량이 동작신호의 값을 경계로 완전 개폐되는 동작
  2. 출력변화가 편차의 제곱근에 반비례하는 동작
  3. 출력변화가 편차의 제곱근에 비례하는 동작
  4. 출력변화의 속도가 편차에 비례하는 동작
(정답률: 52%)
  • 적분동작(I동작)은 입력 신호의 편차를 적분하여 출력 신호를 생성하는 동작입니다. 이 때, 출력변화의 속도가 편차에 비례하는 이유는 입력 신호의 편차가 커질수록 적분값이 증가하기 때문입니다. 따라서 출력 신호의 변화도 커지게 되며, 이는 입력 신호의 변화를 빠르게 따라가는 것을 의미합니다. 이러한 특성으로 인해 적분동작은 입력 신호의 높은 주파수 성분을 제거하고 저주파 성분을 강조하는 필터링 효과를 가지게 됩니다.
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45. 흡습염(염화리튬)을 이용하여 습도 측정을 위해 대기 중의 습도를 흡수하면 흡수체 표면에 포화용액층을 형성하게 되는데, 이 포화용액과 대기와의 증기 평형을 이루는 온도는 측정하는 방법은?

  1. 흡습법
  2. 이슬점법
  3. 건구습도계법
  4. 습구습도계법
(정답률: 60%)
  • 흡습염(염화리튬)을 이용하여 대기 중의 습도를 측정하는 방법 중 하나는 흡습법이다. 이 방법은 흡습체에 대기 중의 수증기가 흡수되어 포화용액층이 형성되면, 이 포화용액층의 무게를 측정하여 대기 중의 수증기 농도를 계산하는 방법이다. 하지만 이 방법은 흡습체의 온도와 대기의 온도가 다르면 정확한 측정이 어렵다는 단점이 있다.

    이에 비해 이슬점법은 대기 중의 수증기 농도를 측정하는 데 있어서 더욱 정확하고 신뢰성이 높은 방법이다. 이슬점이란 대기 중의 수증기가 포화 상태에 이르는 온도를 말하는데, 이슬점법은 이슬점과 대기 온도를 측정하여 대기 중의 수증기 농도를 계산하는 방법이다. 이 방법은 대기 중의 수증기 농도와 온도에 관계없이 정확한 측정이 가능하며, 건구습도계나 습구습도계보다 더욱 정밀한 측정이 가능하다. 따라서 흡습염을 이용한 습도 측정에서는 이슬점법이 가장 적합한 방법이다.
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46. 실온 22℃, 45%, 기압 765 mmHg인 공기의 증기분압(Pw)은 약 몇 mmHg인가? (단, 공기의 가스상수는 29.27 kg·m/kg·K, 22℃에서 포화압력(Ps)은 18.66 mmHg 이다.)

  1. 4.1
  2. 8.4
  3. 14.3
  4. 20.7
(정답률: 40%)
  • 공기의 상대습도가 45%이므로, 공기 중에 포함된 수증기의 분압은 18.66 mmHg의 0.45인 8.397 mmHg이다. 따라서, 공기의 증기분압은 8.397 mmHg이다. 이는 보기 중에서 "8.4"에 가장 가깝다. 이 값은 공기의 온도와 상대습도, 포화압력 등에 따라 변할 수 있으므로, 정확한 값을 구하기 위해서는 해당 조건들을 고려하여 계산해야 한다.
  • 18.66*0.45*765/760=8.45mmHg
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47. 다음 계측기 중 열관리용에 사용되지 않는 것은?

  1. 유량계
  2. 온도계
  3. 다이얼 게이지
  4. 부르동관 압력계
(정답률: 61%)
  • 열관리는 열에 대한 제어와 관리를 의미하는데, 이를 위해서는 온도, 압력, 유량 등의 다양한 계측기가 필요합니다. 그러나 다이얼 게이지는 열관리에 사용되지 않는 계측기입니다. 다이얼 게이지는 일반적으로 압력을 측정하는 데 사용되며, 열관리와는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 다이얼 게이지는 열관리용 계측기로 분류되지 않습니다. 유량계는 열교환기의 유량을 측정하고, 온도계는 열교환기의 온도를 측정하며, 부르동관 압력계는 열교환기의 압력을 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 계측기들은 열관리에 필수적인 역할을 합니다.
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48. 압력을 측정하는 계가가 그림과 같을 때 용기안에 들어있는 물질로 적절한 것은?

  1. 알코올
  2. 물
  3. 공기
  4. 수은
(정답률: 70%)
  • 압력을 측정하는 계기에서는 압력이 가해지면 그에 따라 물질의 부피가 변화하게 되는데, 이를 이용하여 압력을 측정합니다. 이 때, 적절한 물질은 압력에 민감하게 반응하는 물질이어야 합니다.

    알코올은 물보다 증발이 빠르기 때문에 압력 변화에 민감하지 않습니다. 물은 압력 변화에 민감하지만, 끓는 온도가 낮아서 높은 압력에서는 증발하거나 기체 상태로 변할 수 있습니다. 공기는 압력 변화에 민감하지만, 공기의 밀도가 낮아서 정확한 측정이 어렵습니다.

    반면, 수은은 높은 밀도와 낮은 증발 속도로 인해 압력 변화에 민감하게 반응하면서도 안정적으로 측정이 가능합니다. 또한, 수은은 물과 달리 끓는 온도가 높아서 높은 압력에서도 안정적으로 측정이 가능합니다. 따라서, 압력을 측정하는 계기에서는 수은이 적절한 물질입니다.
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49. 다음에서 열전온도계 종류가 아닌 것은?

  1. 철과 콘스탄탄을 이용한 것
  2. 백금과 백금·로듐을 이용한 것
  3. 철과 알루미늄을 이용한 것
  4. 동과 콘스탄탄을 이용한 것
(정답률: 66%)
  • 열전온도계는 온도를 측정하기 위해 사용되는 계기 중 하나로, 열전대라는 재질을 이용하여 온도 변화를 전기 신호로 변환하여 측정합니다. 이 중에서도 철과 콘스탄탄, 백금과 백금·로듐, 동과 콘스탄탄을 이용한 열전온도계는 일반적으로 사용되는 종류입니다.

    하지만 "철과 알루미늄을 이용한 것"은 열전온도계 종류 중에서는 없는 것입니다. 이는 철과 알루미늄이 열전대로 사용될 때, 신호 변환 특성이 좋지 않기 때문입니다. 따라서 철과 알루미늄을 이용한 열전온도계는 일반적으로 사용되지 않습니다.

    따라서 정답은 "철과 알루미늄을 이용한 것"입니다.
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50. 다음 중 계통오차(Systematic error)가 아닌 것은?

  1. 계측기오차
  2. 환경오차
  3. 개인오차
  4. 우연오차
(정답률: 60%)
  • 우연오차는 측정값의 불규칙한 변동으로, 측정 시 발생하는 오차 중에서 계통적인 원인이 없는 오차입니다. 즉, 측정 시 발생하는 모든 오차 중에서 우연적으로 발생하는 오차를 의미합니다. 이는 측정 시간, 장소, 측정자 등의 환경적인 요인에 의해 발생할 수 있습니다. 따라서, 우연오차는 계통오차와는 달리 예측이 불가능하며, 측정값의 불규칙한 변동으로 인해 발생하는 오차입니다. 따라서, 이 중에서 계통오차가 아닌 것은 우연오차입니다.
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51. 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 플로트형 면적유량계는 정밀측정이 어렵다.
  2. 플로트형 면적유량계는 고점도 유체에 사용하기 어렵다.
  3. 플로우 노즐식 교축유량계는 고압유체에 유량측정에 적합하다.
  4. 플로우 노즐식 교축유량계는 노즐의 교축을 완만하게 하여 압력손실을 줄인 것이다.
(정답률: 45%)
  • "플로트형 면적유량계는 고점도 유체에 사용하기 어렵다."가 틀린 것이다. 플로트형 면적유량계는 유체의 밀도와 점성에 따라 적용 범위가 제한될 수 있지만, 고점도 유체에도 사용이 가능하다. 다만, 고점도 유체에서는 플로트의 움직임이 둔감해져서 정밀한 측정이 어려울 수 있다는 단점이 있다.
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52. 다음 중 광고온계의 측정원리는?

  1. 열에 의한 금속팽창을 이용하여 측정
  2. 이종금속 접합점의 온도차에 따른 열기전력을 측정
  3. 피측정물의 전파장의 복사 에너지를 열전대로 측정
  4. 피측정물의 휘도와 전구의 휘도를 비교하여 측정
(정답률: 61%)
  • 광고온계는 빛의 양을 측정하여 온도를 측정하는 기기이다. 이 기기는 피측정물의 휘도와 전구의 휘도를 비교하여 측정한다. 이는 피측정물이 방출하는 빛의 양이 온도에 따라 변화하기 때문이다. 전구의 휘도는 일정하게 유지되므로, 피측정물의 휘도가 증가하면 온도가 높아진 것이고, 감소하면 온도가 낮아진 것이다. 따라서 광고온계는 이 원리를 이용하여 온도를 측정한다.
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53. 전기저항 온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자동기록이 가능하다.
  2. 원격측정이 용이하다.
  3. 1000℃ 이상의 고온측정에서 특히 정확하다.
  4. 온도가 상승함에 따라 금속의 전기 저항이 증가하는 현상을 이용한 것이다.
(정답률: 72%)
  • 전기저항 온도계는 온도가 상승함에 따라 금속의 전기 저항이 증가하는 현상을 이용하여 온도를 측정하는 기기이다. 이러한 특성으로 인해 1000℃ 이상의 고온측정에서 특히 정확하다는 것이다. 이는 다른 온도계들이 고온에서 정확도가 떨어지는 반면, 전기저항 온도계는 온도가 높아질수록 더욱 정확한 측정이 가능하기 때문이다. 또한 자동기록이 가능하고 원격측정이 용이하다는 장점도 있다.
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54. 다음 중 자동조작 장치로 쓰이지 않는 것은?

  1. 전자개폐기
  2. 안전밸브
  3. 전동밸브
  4. 댐퍼
(정답률: 68%)
  • 안전밸브는 액체나 가스의 유출을 방지하거나 제어하기 위해 사용되는 장치로, 수동으로 작동되는 밸브입니다. 안전밸브는 일반적으로 고압 또는 고온의 유체나 가스를 다루는 시스템에서 사용됩니다. 안전밸브는 유체나 가스의 유출을 방지하고, 시스템 내부의 압력을 안정적으로 유지하기 위해 설치됩니다.

    반면에, 전자개폐기, 전동밸브, 댐퍼는 모두 자동조작 장치로 사용됩니다. 전자개폐기는 전기 신호를 이용하여 밸브를 개방하거나 폐쇄하는 장치입니다. 전동밸브는 전기 모터를 이용하여 밸브를 개방하거나 폐쇄하는 장치입니다. 댐퍼는 공기의 유동을 제어하기 위해 사용되는 장치로, 전기 신호를 이용하여 작동됩니다.

    따라서, 안전밸브는 수동으로 작동되는 밸브이므로 자동조작 장치로 사용되지 않습니다.
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55. 액주식 압력계에서 액주에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 모세관 현상이 클 것
  2. 점도나 팽창계수가 작을 것
  3. 항상 액면을 수평으로 만들 것
  4. 증기에 의한 밀도 변화가 되도록 적을 것
(정답률: 65%)
  • 액주식 압력계는 액체의 압력을 측정하는데 사용되는 기기입니다. 이 기기에서 사용되는 액체는 모세관 현상이 적은 것이 이상적입니다. 모세관 현상이란 액체가 표면에 접촉할 때 표면에 붙어있는 분자들이 서로 인력을 발생시켜서 액체가 표면을 따라 올라가는 현상을 말합니다. 이 현상이 클 경우 액체가 모세관을 따라 올라가면서 압력을 왜곡시키게 되어 측정값이 부정확해집니다. 따라서 액주식 압력계에서는 모세관 현상이 적은 액체를 사용해야 합니다. 또한, 점도나 팽창계수가 작을수록 측정값이 정확해지며, 항상 액면을 수평으로 만들어야 합니다. 마지막으로, 증기에 의한 밀도 변화가 되도록 액체를 적용해야 합니다. 이러한 구비조건을 지키면 액주식 압력계의 측정값이 더욱 정확해지게 됩니다.
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56. 다음 중 물리적 가스분석계와 거리가 먼 것은?

  1. 가스 크로마토그래프법
  2. 자동오르자트법
  3. 세라믹식
  4. 적외선흡수식
(정답률: 50%)
  • 자동오르자트법은 가스분석계 중에서 샘플을 자동으로 주입하고 분석하는 방법이다. 이 방법은 샘플의 양이 적거나 반복적인 분석이 필요한 경우에 유용하게 사용된다. 자동오르자트법은 샘플을 자동으로 주입하고, 가스 크로마토그래프법이나 적외선흡수식 등의 방법을 사용하여 분석을 수행한다. 이 방법은 높은 정확도와 반복성을 보장하며, 샘플의 양과 종류에 따라 다양한 분석이 가능하다. 따라서 자동오르자트법은 물리적 가스분석계 중에서 다른 방법들과는 거리가 먼 방법이다.
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57. 다음 중 탄성 압력계의 탄성체가 아닌 것은?

  1. 벨로스
  2. 다이어프램
  3. 리퀴드 벌브
  4. 부르동관
(정답률: 56%)
  • 탄성 압력계는 압력을 측정하기 위해 탄성체를 사용하는데, 이 중에서도 벨로스, 다이어프램, 부르동관은 모두 탄성체를 사용합니다. 그러나 리퀴드 벌브는 압력을 측정하기 위해 탄성체가 아닌 액체를 사용합니다. 리퀴드 벌브는 압력이 가해지면 액체가 흐르는 속도가 변화하게 되는데, 이를 이용하여 압력을 측정합니다. 따라서 리퀴드 벌브는 탄성 압력계의 종류 중에서는 탄성체가 아닌 것으로 분류됩니다.
  • (탄)성체 압력계: 부르(동)관 압력계, (벨)로스 압력계, (다)이어프램 압력계 ◀ 탄돈벌다
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58. 초음파 유량계의 특징이 아닌 것은?

  1. 압력손실이 없다.
  2. 대 유량 측정용으로 적합하다.
  3. 비전도성 액체의 유량측정이 가능하다.
  4. 미소기전력을 증폭하는 증폭기가 필요하다.
(정답률: 43%)
  • 초음파 유량계는 유체 내부를 통과하는 초음파의 속도를 측정하여 유량을 계산하는 기술이다. 이 기술의 특징으로는 압력손실이 없어서 대 유량 측정용으로 적합하며, 비전도성 액체의 유량측정이 가능하다는 것이 있다. 그러나 미소기전력을 증폭하는 증폭기가 필요하다는 것은 초음파 신호가 약하기 때문에 측정 정확도를 높이기 위해서는 증폭기가 필요하다는 것을 의미한다. 따라서 초음파 유량계는 높은 정확도와 신뢰성을 보장하기 위해서는 증폭기를 필수적으로 사용해야 한다.
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59. 차압식 유량계에서 압력차가 처음보다 4배 커지고 관의 지름이 1/2로 되었다면 나중 유량(Q2)과 처음 유량(Q1)의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. Q2 = 0.71 × Q1
  2. Q2 = 0.5 × Q1
  3. Q2 = 0.35 × Q1
  4. Q2 = 0.25 × Q1
(정답률: 52%)
  • 차압식 유량계에서 유량은 압력차와 관의 지름에 비례한다. 압력차가 4배 커지면 유량도 4배 커지고, 관의 지름이 1/2로 줄어들면 유량은 1/4로 줄어든다. 따라서, 나중 유량(Q2)과 처음 유량(Q1)의 관계는 Q2 = 0.25 × 4 × Q1 = 0.5 × Q1 이다. 따라서, 정답은 "Q2 = 0.5 × Q1" 이다.
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60. 방사고온계로 물체의 온도를 측정하니 1000℃였다. 전방사율이 0.7이면 진온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 1119
  2. 1196
  3. 1284
  4. 1392
(정답률: 30%)
  • 방사고온계는 물체가 방출하는 복사 에너지를 측정하여 온도를 측정하는 기기이다. 이때 전방사율은 물체가 복사하는 전체 에너지 중에서 방사고온계가 측정할 수 있는 비율을 의미한다. 따라서 전방사율이 0.7이면 물체가 방출하는 전체 복사 에너지 중에서 70%가 방사고온계에 의해 측정될 수 있다는 것이다.

    진온도는 물체가 실제로 가지고 있는 온도를 의미한다. 이때 방사고온계로 측정된 온도는 표면 온도이므로, 이를 이용하여 진온도를 계산하려면 슈테판-볼츠만 상수와 물체의 표면과 주변 환경의 온도 차이 등을 고려해야 한다.

    하지만 이 문제에서는 진온도를 대략적으로 추정하는 것이 목적이므로, 간단한 계산을 통해 대략적인 값을 구할 수 있다. 슈테판-볼츠만 상수는 5.67 × 10^-8 W/(m^2·K^4)이므로, 전방사율이 0.7인 경우 물체가 방출하는 복사 에너지는 전체 복사 에너지의 70%이므로 0.7 × σT^4 = 1000이 된다. 이를 풀면 T^4 = 2205.13이 되고, 이를 제곱근으로 구하면 T = 1119℃가 된다.

    따라서 정답은 "1119"이다.
  • E=εσT^4
    T=E/4^√εσ
    T+273=273+1000/4^√0.7
    T=1118.726 ≒1119℃
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 매끈한 원관 속을 흐르는 유체의 레이놀즈수가 1800일 때의 관마찰계수는?

  1. 0.013
  2. 0.015
  3. 0.036
  4. 0.053
(정답률: 48%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 요소에 따라 결정된다. 레이놀즈수가 1800인 경우, 유체의 운동 상태는 비교적 빠른 속도로 흐르는 상태이며, 이에 따라 관마찰계수는 상대적으로 큰 값을 가진다. 따라서 보기 중에서 관마찰계수가 가장 큰 값인 0.036이 정답이다. 이 값은 유체의 속도와 밀도, 그리고 관의 지름 등의 요소에 따라 결정되며, 레이놀즈수가 증가할수록 관마찰계수도 증가하는 경향을 보인다.
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62. 사용압력이 비교적 낮은 증기, 물 등의 유체 수송관에 사용하며, 백관과 흑관으로 구분되는 강관은?

  1. SPP
  2. SPPH
  3. SPPY
  4. SPA
(정답률: 60%)
  • 정답은 "SPP"입니다. SPP는 "Seamless Pipe for Pressure"의 약자로, 압력이 비교적 낮은 증기, 물 등의 유체 수송관에 사용되는 강관입니다. 이 강관은 높은 내식성과 내구성을 가지고 있으며, 용접이 필요하지 않은 무계면 강관으로 제작되어 있습니다. 따라서, 누출이나 파손의 위험이 적고, 유지보수가 용이합니다. SPPH는 고온 및 고압용으로, SPPY는 내식성이 강화된 제품으로, SPA는 일반적인 강관으로 구분됩니다.
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63. 축요(築窯)시 가장 중요한 것은 적합한 지반(地盤)을 고르는 것이다. 다음 중 지반의 적부시험으로 틀린 것은?

  1. 지내력시험
  2. 토질시험
  3. 팽창시험
  4. 지하탐사
(정답률: 60%)
  • 지반의 적부시험 중에서 틀린 것은 "팽창시험"입니다. 팽창시험은 토양의 팽창성을 측정하는 시험으로, 축요시에는 적합한 시험이 아닙니다. 축요시에는 지반의 강도와 안정성을 평가하기 위해 지내력시험과 토질시험을 실시하고, 지하탐사를 통해 지반의 구조와 특성을 파악합니다. 지내력시험은 지반의 내부 마찰강도를 측정하여 지반의 안정성을 평가하는 시험이며, 토질시험은 지반의 토질종류와 특성을 파악하는 시험입니다. 따라서 축요시에는 지반의 안정성과 특성을 평가하기 위해 지내력시험, 토질시험, 지하탐사 등을 실시해야 합니다.
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64. 밸브의 몸통이 둥근 달갈형 밸브로서 유체의 압력 감소가 크므로 압력이 필요로 하지 않을 경우나 유량 조절용이나 차단용으로 적합한 밸브는?

  1. 글로브 밸브
  2. 체크 밸브
  3. 버터플라이 밸브
  4. 슬루스 밸브
(정답률: 68%)
  • 밸브의 몸통이 둥근 달갈형 밸브는 유체의 압력 감소가 크기 때문에 압력이 필요하지 않은 경우나 유량 조절용이나 차단용으로 적합합니다. 이 중에서도 글로브 밸브는 유체의 흐름을 조절하거나 차단하는 데에 적합한 밸브입니다. 글로브 밸브는 밸브의 몸통이 둥근 달갈형이며, 밸브의 상부에는 밸브 스템이 있습니다. 밸브 스템을 돌리면 밸브의 구멍이 열리거나 닫히면서 유체의 흐름을 조절하거나 차단할 수 있습니다. 또한 글로브 밸브는 밸브 스템의 위치에 따라 유체의 흐름을 조절할 수 있기 때문에 유량 조절용으로도 사용됩니다. 따라서 글로브 밸브는 유체의 흐름을 조절하거나 차단하는 데에 적합한 밸브로서, 유량 조절용이나 차단용으로 많이 사용됩니다.
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65. 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관은 에너지사정 등의 변동으로 에너지수급에 중대한 차질이 발생할 우려가 있다고 인정되면 필요한 범위에서 에너지 사용자, 공급자 등에게 조정·명령 그 밖에 필요한 조치를 할 수 있다. 이에 해당되지 않는 항목은?

  1. 에너지의 개발
  2. 지역별·주요 수급자별 에너지 할당
  3. 에너지의 비축
  4. 에너지의 배급
(정답률: 65%)
  • 에너지의 개발은 이미 개발되어 있는 에너지원을 활용하거나 새로운 에너지원을 개발하는 것으로, 에너지의 수급 조절과는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 에너지이용 합리화법에 따른 조치 대상이 아닙니다. 반면, 지역별·주요 수급자별 에너지 할당, 에너지의 비축, 에너지의 배급은 에너지 수급 조절과 관련된 중요한 항목들입니다. 이들은 에너지의 수급 안정성을 유지하기 위해 필요한 조치들로, 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관이 조정·명령 그 밖에 필요한 조치를 할 수 있는 대상입니다.
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66. 에너지이용 합리화법상 온수발생 용량이 0.5815 MW를 초과하며 10t/h 이하인 보일러에 대한 검사대상기기관리자의 자격으로 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㅁ
(정답률: 57%)
  • 주어진 보일러 검사대상기기관리자 자격 기준에 따라, 보일러의 용량이 0.5815 MW를 초과하면서도 10t/h 이하인 경우를 대상으로 고르는 문제이다.

    ㄱ. 0.5 MW 이상 1 MW 이하의 용량을 가진 보일러는 대상에서 제외되므로, 이 조건을 만족하지 않는다.
    ㄴ. 10t/h 이하의 용량을 가진 보일러는 대상에 포함되므로, 이 조건을 만족한다.
    ㄷ. 0.5815 MW를 초과하는 용량을 가진 보일러는 대상에 포함되므로, 이 조건을 만족한다.
    ㄹ. 10t/h 이하의 용량을 가지면서도 0.5815 MW를 초과하는 보일러는 대상에 포함되므로, 이 조건을 만족한다.
    ㅁ. 1 MW를 초과하는 용량을 가진 보일러는 대상에서 제외되므로, 이 조건을 만족하지 않는다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ" 이다.
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67. 다음 중 내화모르타르의 분류에 속하지 않는 것은?

  1. 열경성
  2. 화경성
  3. 기경성
  4. 수경성
(정답률: 47%)
  • 내화모르타르는 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있는 모르타르로, 내화물질을 주성분으로 함유하고 있습니다. 이 중에서 "화경성"은 내화모르타르의 분류에 속하지 않습니다.

    화경성은 내화물질을 주성분으로 함유하지 않는 모르타르를 의미합니다. 대신, 화경성 모르타르는 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있는 성질을 가지고 있습니다. 이러한 성질은 화경성 모르타르가 내화모르타르와 유사한 용도로 사용될 수 있게 만들어줍니다.

    따라서, "화경성"은 내화모르타르의 분류에 속하지 않습니다. 내화모르타르의 분류에는 "열경성", "기경성", "수경성"이 속해있습니다. 이들은 모두 내화물질을 주성분으로 함유하고 있으며, 고온에서 안정적으로 사용할 수 있는 성질을 가지고 있습니다.
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68. 염기성 슬래그나 용융금속에 대한 내침식성이 크므로 염기성 제강로의 노재로 주로 사용되는 내화벽돌은?

  1. 마그네시아질
  2. 규석질
  3. 샤모트질
  4. 알루미나질
(정답률: 55%)
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69. 에너지법에서 정한 용어의 정의에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에너지란 연료·열 및 전기를 말한다.
  2. 연료란 석유·가스·석탄, 그 밖에 열을 발생하는 열원을 말한다.
  3. 에너지사용자란 에너지를 전환하여 사용하는 자를 말한다.
  4. 에너지사용기자재란 열사용기자재나 그 밖에 에너지를 사용하는 기자재를 말한다.
(정답률: 66%)
  • 에너지법에서 정한 용어의 정의 중 틀린 것은 없습니다.

    에너지사용자란 에너지를 전환하여 사용하는 자를 말합니다. 이는 석유, 가스, 석탄 등의 연료를 사용하여 열이나 전기를 생산하거나, 태양광, 풍력 등의 재생에너지를 사용하여 전기를 생산하는 등 다양한 방식으로 에너지를 사용하는 모든 개인, 가구, 기업, 공공기관 등을 포함합니다.

    에너지사용기자재는 열사용기자재나 그 밖에 에너지를 사용하는 기자재를 말합니다. 열사용기자재는 가스렌지, 보일러, 에어컨 등을 포함하며, 그 밖에 에너지를 사용하는 기자재는 전기밥솥, 전기차, LED 조명 등을 포함합니다.

    따라서, 에너지법에서 정한 용어의 정의는 에너지와 관련된 용어들을 명확하게 정의하고 있으며, 이를 기반으로 에너지 사용에 대한 규제와 관리가 이루어지고 있습니다.
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70. 에너지이용 합리화법에서 정한 열사용 기자재의 적용범위로 옳은 것은?

  1. 전열면적이 20m2 이하인 소형 온수보일러
  2. 정격소비전력이 50kW 이하인 축열식 전기보일러
  3. 1종 압력용기로서 최고사용압력(MPa)과 부피(m3)를 곱한 수치가 0.01을 초과하는 것
  4. 2종 압력용기로서 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.04m3 이상인 것
(정답률: 57%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적인 이용을 위해 다양한 규제를 제공하고 있습니다. 이 중에서도 열사용 기자재의 적용범위는 다양한 기준에 따라 구분됩니다. 이 중에서 2종 압력용기로서 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.04m3 이상인 것은 보다 큰 용량의 압력용기를 사용할 때 안전성을 보장하기 위한 규제입니다. 이 기준을 충족하는 압력용기는 안전한 운영을 위해 정확한 설치와 유지보수가 필요합니다. 따라서 이 기준을 준수하는 기자재를 사용할 때에는 안전에 대한 책임을 충분히 인식하고 적절한 조치를 취해야 합니다.
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71. 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지저장시설의 보유 또는 저장의무의 부과시 정당한 이유 없이 이를 거부하거나 이행하지 아니한 자에 대한 벌칙 기준은?

  1. 500만원 이하의 벌금
  2. 1천만원 이하의 벌금
  3. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  4. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금
(정답률: 43%)
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 검사 중 개조검사의 적용 대상이 아닌 것은?

  1. 온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우
  2. 보일러 섹션의 증감에 의하여 용량을 변경하는 경우
  3. 동체·경판·관판·관모음 또는 스테이의 변경으로서 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 대수리의 경우
  4. 연료 또는 연소방법을 변경하는 경우
(정답률: 64%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적 이용을 위해 다양한 규제와 지원을 제공하는 법률입니다. 이에 따라 검사대상기기의 검사는 정기검사와 개조검사로 나뉘며, 개조검사는 기기의 용량, 연료, 연소방법 등을 변경하는 경우에 적용됩니다.

    하지만 "온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우"는 이미 기기의 종류를 변경하는 것이므로 개조검사의 적용 대상이 아닙니다. 온수보일러와 증기보일러는 각각 다른 종류의 보일러이며, 온수보일러는 물을 가열하여 사용하는 반면, 증기보일러는 물을 증기로 변환하여 사용합니다. 따라서 이 경우에는 새로운 증기보일러를 설치하는 것과 같으므로 정기검사 대상으로 분류됩니다.
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73. 에너지이용 합리화법상 특정열사용기자재 및 설치·시공범위에 해당하지 않는 품목은?

  1. 압력용기
  2. 태양열 집열기
  3. 태양광 발전장치
  4. 금속요로
(정답률: 55%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따라 특정열사용기자재 및 설치·시공범위에 해당하는 품목은 인증을 받아야 합니다. 그러나 태양광 발전장치는 이 범위에 해당하지 않습니다. 이는 태양광 발전장치가 에너지를 생산하는 장치이기 때문입니다. 따라서 태양광 발전장치는 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이는 목적에 부합하지 않지만, 대신 에너지를 생산하는 역할을 합니다.
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74. 에너지이용 합리화법상 검사대상기기설차지가 해당기기의 검사를 받지 않고 사용하였을 경우 벌칙기준으로 옳은 것은?

  1. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금
  2. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  3. 2천만원 이하의 과태료
  4. 1천만원 이하의 과태료
(정답률: 57%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법률에 따라 검사대상기기 설치 시 검사를 받지 않고 사용하면 벌칙이 부과됩니다. 이 때, 벌칙 기준은 "1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금"입니다. 이유는 에너지이용 합리화법에서는 에너지 절약을 위해 검사대상기기를 설치하고 검사를 받도록 권고하고 있습니다. 따라서 검사를 받지 않고 기기를 사용하는 것은 법을 위반하는 것으로 간주되며, 이를 방지하기 위해 벌칙을 부과하고 있습니다. 이 벌칙은 경감될 수 있으나, 법을 위반한 행위에 대한 책임은 개인이 직접 지게 됩니다. 따라서 에너지이용 합리화법을 준수하여 검사대상기기를 설치하고 검사를 받는 것이 중요합니다.
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75. 에너지이용 합리화법상 공공사업주관자는 에너지사용계획을 수립하여 산업통상자원부 장관에게 제출하여야 한다. 공공사업주관자가 설치하려는 시설 기준으로 옳은 것은?

  1. 연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 2천만 kWh 이상의 전력을 사용
  2. 연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용
  3. 연간 5000 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 2천만 kWh 이상의 전력을 사용
  4. 연간 5000 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용
(정답률: 50%)
  • 공공사업주관자가 에너지사용계획을 수립하여 제출해야 하는 기준은 "연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용" 입니다. 이는 에너지 사용량이 일정 수준 이상인 경우, 에너지 이용 합리화를 위한 계획 수립이 필요하다는 것을 의미합니다. 이는 에너지 효율성을 높이고 에너지 낭비를 줄이기 위한 조치를 취할 수 있도록 하여, 에너지 절약 및 환경 보호에 기여하기 위함입니다. 따라서, 공공사업주관자는 이러한 기준을 준수하여 에너지사용계획을 수립하고 제출해야 합니다.
  • ◎ 공공사업주관자 : 2500 TOE, 1천만kWh
    ◎ 민간사업주관자=공공사업주관자*2배 : 5000 TOE, 2천만 kWh
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76. 에너지법에서 정한 열사용기자재의 정의에 대한 내용이 아닌 것은?

  1. 연료를 사용하는 기기
  2. 열을 사용하는 기기
  3. 단열성 자재 및 축열식 전기기기
  4. 폐열 회수장치 및 전열장치
(정답률: 55%)
  • 에너지법에서 정한 열사용기자재의 정의는 에너지를 이용하여 열을 발생시키거나 전달하는 기기를 말합니다. 이 중에서 "폐열 회수장치 및 전열장치"는 열을 발생시키는 기기가 아니라, 이미 발생한 열을 회수하거나 전달하는 기기입니다. 따라서 이는 에너지법에서 정한 열사용기자재의 정의에 포함되지 않습니다. "연료를 사용하는 기기", "열을 사용하는 기기", "단열성 자재 및 축열식 전기기기"는 모두 에너지를 이용하여 열을 발생시키거나 전달하는 기기로, 에너지법에서 정한 열사용기자재의 정의에 포함됩니다.
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77. 공업용로에 있어서 폐열회수장치로 가장 적합한 것은?

  1. 댐퍼
  2. 백필터
  3. 바이패스 연도
  4. 레큐퍼레이터
(정답률: 62%)
  • 공업용로에서 발생하는 폐열을 회수하여 에너지를 절약하고 환경을 보호하기 위해서는 폐열회수장치가 필요합니다. 이 중에서 가장 적합한 것은 레큐퍼레이터입니다.

    레큐퍼레이터는 폐열을 회수하여 공기를 가열하는 장치로, 고온의 연소 가스나 공기를 이용하여 열을 회수합니다. 이를 통해 공장 내부의 온도를 유지하거나 가열하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 레큐퍼레이터는 연료 소비량을 줄이고, 대기 오염물질 배출량을 감소시키는 효과도 있습니다.

    반면, 다른 보기인 댐퍼는 연소 공기의 유량을 제어하는 장치로, 폐열 회수에는 적합하지 않습니다. 백필터는 공기 중의 먼지나 오염물질을 제거하는 장치로, 폐열 회수와는 직접적인 연관이 없습니다. 바이패스 연도는 연소 가스를 제어하는 장치로, 폐열 회수에는 적합하지 않습니다.

    따라서, 공업용로에서 폐열 회수를 위해서는 레큐퍼레이터를 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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78. 다음 중 산성 내화물에 속하는 벽돌은?

  1. 고알루미나질
  2. 크롬-마그네시아질
  3. 마그네시아질
  4. 샤모티질
(정답률: 50%)
  • 산성 내화물은 고온에서 산성 환경에서 사용되는 내화물로, 고온에서 산성 가스가 발생하는 환경에서 사용됩니다. 이러한 환경에서는 벽돌이 내화성을 유지할 수 있어야 합니다. 이 중에서 샤모티질은 고온에서 산성 가스에 대한 내화성이 뛰어나기 때문에 산성 내화물에 속합니다. 샤모티질은 주로 철강, 시멘트, 유리 제조 등에 사용되며, 고온에서 내화성이 유지되는 것은 샤모티질의 주요 특징 중 하나입니다. 따라서, 산성 내화물에 속하는 벽돌 중에서 샤모티질이 선택됩니다.
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79. 보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 배관 내 유체의 온도가 높을수록 열전도율은 감소한다.
  2. 재질 내 수분이 많을 경우 열전도율은 감소한다.
  3. 비중이 클수록 열전도율은 감소한다.
  4. 밀도가 작을수록 열전도율은 감소한다.
(정답률: 59%)
  • 열전도율은 재질의 열 전달 능력을 나타내는 지표로, 재질 내 분자 간의 열 전달이 얼마나 잘 일어나는지를 나타낸다. 이 때, 밀도가 작을수록 분자 간의 거리가 멀어져서 열 전달이 어려워지기 때문에 열전도율이 감소한다. 따라서, 보온재의 밀도가 작을수록 열전도율이 감소하여 보온성능이 향상된다. 반면에, 배관 내 유체의 온도가 높을수록 분자 간의 열 전달이 증가하여 열전도율이 감소하고, 재질 내 수분이 많을 경우 수분이 열을 흡수하여 열전도율이 감소한다. 또한, 비중이 클수록 분자 간의 거리가 가까워져서 열 전달이 용이해지기 때문에 열전도율이 감소한다.
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80. 다음 중 불연속식 요에 해당하지 않는 것은?

  1. 횡염식 요
  2. 승염식 요
  3. 터널 요
  4. 도염식 요
(정답률: 66%)
  • 터널 요는 불연속식 요에 해당하지 않습니다. 불연속식 요는 여러 개의 구획으로 나뉘어져 있으며, 각 구획은 서로 연결되어 있지 않습니다. 하지만 터널 요는 구획이 하나이며, 그 안에 터널이라는 공간이 형성되어 있습니다. 따라서 터널 요는 불연속식 요가 아니라 연속식 요에 해당합니다. 터널 요는 일반적으로 지하철이나 도로 등에서 사용되며, 터널 안에서도 여러 개의 구획으로 나뉘어져 있을 수 있습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 입형 횡관 보일러의 안전저수위로 가장 적당한 것은?

  1. 하부에서 75mm 지점
  2. 횡관 전길이의 1/3 높이
  3. 화격자 하부에서 100mm 지점
  4. 화실 천장판에서 상부 75mm 지점
(정답률: 52%)
  • 입형 횡관 보일러의 안전저수위는 보일러 내부에서 수위를 측정하여 정해지며, 이는 보일러의 안전운전과 관련된 중요한 요소입니다. 이 중에서도 가장 적당한 안전저수위는 화실 천장판에서 상부 75mm 지점입니다. 이유는 먼저, 하부에서 75mm 지점은 너무 낮아서 보일러 내부에서의 수위 측정이 어렵고, 횡관 전길이의 1/3 높이는 너무 높아서 수위 측정이 불편합니다. 또한, 화격자 하부에서 100mm 지점은 화격자 내부에서의 수위 측정에 적합하지만, 보일러 전체적인 안전저수위로는 적당하지 않습니다. 따라서, 화실 천장판에서 상부 75mm 지점은 보일러 내부에서 수위 측정이 용이하면서도 안전저수위로서 적당한 위치입니다.
  • 입형 횡관 보일러의 안전저수위
    ① 입형 횡관 보일러: 화실 천장판에서 상부 75㎜ 지점
    ② 입형 연관 보일러 : 연관 전길이의 1/3 높이
    ③ 코크란 보일러 : 상부연관에서 75㎜ 상부지점
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82. 보일러 급수 중에 함유되어 있는 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)의 농도를 나타내는 척도는?

  1. 탁도
  2. 경도
  3. BOD
  4. pH
(정답률: 62%)
  • 보일러 급수 중에 함유되어 있는 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)의 농도를 나타내는 척도는 "경도"입니다. 경도는 물에 함유된 이온화된 미네랄의 양을 측정하는 것으로, 보일러 급수에 함유된 칼슘과 마그네슘의 양을 측정하여 경도를 파악할 수 있습니다. 이는 보일러 내부에서 칼슘과 마그네슘이 침전하여 스케일이 형성되는 것을 방지하기 위해 중요한 지표입니다. 경도가 높을수록 물의 경도가 높아지며, 이는 보일러 내부에서 스케일이 형성되는 속도를 높이고, 보일러의 수명을 단축시키는 원인이 됩니다. 따라서 경도를 측정하여 적절한 처리를 하여 보일러의 수명을 연장시키는 것이 중요합니다.
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83. 보일러 운전 중 경판의 적절한 탄성을 유지하기 위한 완충폭을 무엇이라고 하는가?

  1. 아담슨 조인트
  2. 브레이징 스페이스
  3. 용접 간격
  4. 그루빙
(정답률: 62%)
  • 보일러 운전 중 경판은 고온과 고압으로 인해 변형이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 경판과 경판 사이에는 일정한 간격이 필요합니다. 이 간격을 브레이징 스페이스라고 합니다. 브레이징 스페이스는 경판의 적절한 탄성을 유지하면서도 경판이 변형되지 않도록 보호하는 역할을 합니다. 따라서 보일러 운전 중에는 경판과 경판 사이의 브레이징 스페이스를 적절히 유지하는 것이 중요합니다. 다른 보기인 아담슨 조인트는 파이프 연결 부위에서 사용되는 조인트 방식이며, 용접 간격은 용접 부위에서 사용되는 간격을 의미합니다. 그루빙은 파이프 연결 부위에서 사용되는 방식 중 하나입니다.
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84. 보일러 장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절탄기는 연료공급을 적당히 분배하여 완전연소를 위한 장치이다.
  2. 공기예열기는 연소가스의 예열로 공급공기를 가열시키는 장치이다.
  3. 과열기는 포화증기를 가열시키는 장치이다.
  4. 재열기는 원동기에서 팽창한 포화증기를 재가열시키는 장치이다.
(정답률: 56%)
  • 정답은 "절탄기는 연료공급을 적당히 분배하여 완전연소를 위한 장치이다."가 아닌 것입니다.

    절탄기는 연료의 휘발성을 이용하여 연소를 원활하게 하기 위해 연료 입구에 공기를 분사하여 연료를 분말화시키는 장치입니다. 따라서 연료공급을 적당히 분배하여 완전연소를 위한 장치는 분배판이나 연소기 입구에 위치한 분사기입니다.

    공기예열기는 연소가스의 예열로 공급공기를 가열시키는 장치이며, 과열기는 포화증기를 가열시키는 장치입니다. 재열기는 원동기에서 팽창한 포화증기를 재가열시키는 장치입니다.
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85. 보일러수의 처리방법 중 탈기장치가 아닌 것은?

  1. 가압 탈기장치
  2. 가열 탈기장치
  3. 진공 탈기장치
  4. 막식 탈기장치
(정답률: 29%)
  • 보일러는 열을 생성하고 전달하는 기계로, 수증기를 생성하여 열을 전달하는데 사용됩니다. 이때 수증기 안에는 공기와 물의 혼합물인 탈기가 함유되어 있습니다. 탈기는 보일러 내부에서 발생하는 부산물로, 보일러의 성능을 저하시키고 부식을 유발할 수 있습니다. 따라서 보일러에서는 탈기를 제거하는 탈기장치가 필요합니다.

    가압 탈기장치는 보일러 내부에서 발생한 탈기를 가압 상태에서 제거하는 장치입니다. 이 장치는 보일러 내부에 설치되어 있으며, 탈기를 제거하기 위해 보일러 내부의 압력을 높여 탈기를 제거합니다. 이 방법은 가열 탈기장치나 진공 탈기장치와는 달리 보일러 내부의 압력을 높여 탈기를 제거하기 때문에, 보일러 내부의 압력을 유지하기 위한 추가적인 장치가 필요합니다. 따라서 가압 탈기장치는 다른 탈기장치와는 달리 복잡한 설치와 유지보수가 필요하며, 비용도 높은 편입니다.
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86. 보일러의 과열 방지 대책으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 보일러 수위를 낮게 유지할 것
  2. 고열부분에 스케일 슬러지 부착을 방지할 것
  3. 보일러 수를 농축하지 말 것
  4. 보일러 수의 순환을 좋게 할 것
(정답률: 67%)
  • 보일러 수위를 낮게 유지하는 것은 과열을 방지하는 가장 효과적인 대책 중 하나입니다. 보일러 내부에서 수위가 높아지면, 물의 온도가 높아져 과열이 발생할 수 있습니다. 이는 보일러의 부품에 손상을 일으키고, 보일러의 수명을 단축시키는 원인이 됩니다. 따라서 보일러 수위를 낮게 유지함으로써 과열을 방지하고, 보일러의 안전성과 수명을 유지할 수 있습니다. 또한, 보일러 수위를 낮게 유지하면 고열부분에 스케일 슬러지 부착을 방지할 수 있습니다. 스케일 슬러지는 보일러 내부에서 발생하는 침전물질로, 보일러의 성능을 저하시키고 수명을 단축시키는 원인이 됩니다. 따라서 보일러 수위를 낮게 유지하여 스케일 슬러지 부착을 방지함으로써 보일러의 성능과 수명을 유지할 수 있습니다.
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87. 최고사용압력이 3.0MPa 초과 5.0MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질기준에 해당하는 것은? (단, 25℃를 기준으로 한다.)

  1. pH : 7~9, 경도 : 0 mg CaCO3/L
  2. pH : 7~9, 경도 : 1 mg CaCO3/L 이하
  3. pH : 8~9.5, 경도 : 0 mg CaCO3/L
  4. pH : 8~9.5, 경도 : 1 mg CaCO3/L 이하
(정답률: 44%)
  • 수관보일러는 최고사용압력이 3.0MPa 초과 5.0MPa 이하인 보일러로, 높은 압력을 유지하기 때문에 수질이 중요하다. pH는 물의 산성도를 나타내는 지표로, 너무 낮으면 부식이 발생할 수 있고, 너무 높으면 스케일링이 발생할 수 있다. 따라서 pH는 7~9 사이가 적당하다. 경도는 물에 포함된 칼슘과 마그네슘의 양을 나타내는 지표로, 높은 경도는 스케일링을 유발할 수 있다. 따라서 경도는 0 mg CaCO3/L 이하가 적당하다. 따라서 정답은 "pH : 8~9.5, 경도 : 0 mg CaCO3/L" 이다.
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88. 다음 중 보일러 본체의 구조가 아닌 것은?

  1. 노통
  2. 노벽
  3. 수관
  4. 절탄기
(정답률: 63%)
  • 보일러는 연소를 통해 열을 발생시켜 물을 가열하여 증기를 생산하는 기계입니다. 이때, 보일러 본체는 연소기, 가열관, 연기관 등으로 구성되어 있습니다.

    노통은 보일러 내부에서 물이 흐르는 관로로, 열전달을 위한 중요한 부품입니다. 노벽은 보일러의 벽체로, 보일러 내부의 열을 유지하고 외부로 누출되는 열을 방지하는 역할을 합니다. 수관은 보일러 내부에서 물을 공급하거나 배출하는 관로로, 보일러의 작동에 필수적인 부품입니다.

    하지만 절탄기는 보일러 본체의 구조가 아닙니다. 절탄기는 연소 시 발생하는 연기나 먼지 등을 제거하여 환경오염을 방지하고, 보일러의 효율을 높이기 위한 부속 장치입니다. 따라서 절탄기는 보일러 본체의 구조가 아니며, 보일러의 성능 향상을 위한 보조 장치로 분류됩니다.
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89. 보일러 수압시험에서 시험수압은 규정된 압력의 몇 % 이상 초과하지 않도록 하여야 하는가?

  1. 3%
  2. 6%
  3. 9%
  4. 12%
(정답률: 53%)
  • 보일러 수압시험에서 시험수압은 규정된 압력의 몇 % 이상 초과하지 않도록 하여야 하는가? 정답은 "6%"이다. 이는 안전을 위한 규정으로, 보일러는 안전한 운전을 위해 설계된 최대 압력 이상으로 작동하면 안 된다. 따라서 시험수압은 최대 압력의 일정 비율 이상 초과하지 않도록 규정되어 있다. 이 비율은 6%로 정해져 있으며, 이는 보일러의 안전성과 신뢰성을 보장하기 위한 것이다. 만약 시험수압이 이 비율을 초과하면 보일러가 과열되거나 파손될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 규정된 비율을 준수해야 한다. 따라서 보일러 수압시험에서는 시험수압이 최대 압력의 6% 이상 초과하지 않도록 해야 한다.
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90. 평형노통과 비교한 파형노통의 장점이 아닌 것은?

  1. 청소 및 검사가 용이하다.
  2. 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다.
  3. 전열면적이 크다.
  4. 외압에 대한 강도가 크다.
(정답률: 61%)
  • 파형노통은 평형노통과 달리 구조상 청소 및 검사가 용이하다는 장점이 있다. 이는 파형노통의 구조가 평형노통보다 단순하고 복잡하지 않기 때문이다. 또한 파형노통은 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다는 장점도 있다. 이는 파형노통의 구조가 평형노통보다 유연하고 탄성이 높기 때문이다. 하지만 전열면적이 크다는 장점은 파형노통의 특징이 아니며, 외압에 대한 강도가 크다는 장점은 평형노통과 비교할 때 파형노통이 더 약한 편이다. 따라서 "청소 및 검사가 용이하다."는 파형노통의 장점 중 하나이다.
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91. 내부로부터 155mm, 97mm, 224mm의 두께를 가지는 3층의 노벽이 있다. 이들의 열전도율(W/m·℃)은 각각 0.121, 0.069, 1.21이다. 내부의 온도 710℃, 외벽의 온도 23℃ 일 때, 1m2 당 열손실량(W/m2)은?

  1. 58
  2. 120
  3. 239
  4. 564
(정답률: 42%)
  • 열전도율이 높은 노벽일수록 열이 빠르게 전달되므로, 가장 바깥쪽의 두께가 가장 큰 224mm인 노벽이 가장 많은 열을 손실할 것이다. 따라서, 전체 열손실량은 가장 바깥쪽 노벽의 열손실량과 같다고 볼 수 있다.

    열손실량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열전도율 = 열전달계수 / 두께

    열전달계수 = (내부온도 - 외부온도) / 열저항

    열저항 = 두께 / 열전도율

    따라서, 가장 바깥쪽 노벽의 열저항은 다음과 같다.

    열저항 = 0.224 / 1.21 = 0.185

    가장 바깥쪽 노벽의 열전달계수는 다음과 같다.

    열전달계수 = (710 - 23) / 0.185 = 3771.62

    따라서, 1m2 당 가장 바깥쪽 노벽의 열손실량은 다음과 같다.

    열손실량 = 3771.62 x 1 = 3771.62 W/m2

    따라서, 정답은 239이다.
  • Q=K*A*Δt
    k=1/ΣR=1/Σ(d/λ)
    Q/A=K*Δt=(t1-t2)/(d1/λ1+d2/λ2+d3/λ3)
    = (710-23)/(0.155/0.121+0.097/0.069+0.0224/1.21)
    =239.213 ≒239W/m2
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92. 다음 중 수관식 보일러의 장점이 아닌 것은?

  1. 드럼이 작아 구조상 고온 고압의 대용량에 적합하다.
  2. 연소실 설계가 자유롭고 연료의 선택범위가 넓다.
  3. 보일러수의 순환이 좋고 전열면 증발율이 크다.
  4. 보유수량이 많아 부하변동에 대하여 압력변동이 적다.
(정답률: 46%)
  • 수관식 보일러의 장점 중 보유수량이 많아 부하변동에 대하여 압력변동이 적다는 것은, 보일러 내부에 충분한 물의 양이 보유되어 있어 부하 변동에 따른 압력 변동이 적다는 것을 의미합니다. 이는 보일러의 안정성과 효율성을 높여주는 중요한 요소 중 하나입니다. 보유수량이 많아 부하변동에 대하여 압력변동이 적다는 이유는, 보일러 내부의 물의 양이 충분하기 때문에 부하 변동에 따른 수위 변화가 적어지고, 이에 따른 압력 변동도 적어지기 때문입니다. 이는 보일러의 안정성을 높여주며, 보일러의 효율성을 높이는데도 큰 역할을 합니다. 따라서, 수관식 보일러의 장점 중 보유수량이 많아 부하변동에 대하여 압력변동이 적다는 것은 매우 중요한 장점 중 하나입니다.
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93. 다음 중 보일러의 탈산소제로 사용되지 않는 것은?

  1. 탄닌
  2. 하이드라진
  3. 수산화나트륨
  4. 아황산나트륨
(정답률: 48%)
  • 보일러의 탈산소제는 보일러 내부에서 발생하는 산소와 반응하여 산화물을 생성하는 것을 방지하여 보일러 내부의 부식을 예방하는 역할을 합니다. 이러한 탈산소제는 대개 화학물질로 제조되며, 그 중에서도 일부는 인체에 유해한 성분이 포함되어 있어 사용에 주의가 필요합니다.

    탄닌, 하이드라진, 아황산나트륨은 모두 보일러의 탈산소제로 사용될 수 있습니다. 그러나 수산화나트륨은 보일러의 탈산소제로 사용되지 않습니다. 이는 수산화나트륨이 보일러 내부에서 생성되는 산화물과 반응하여 수산화물을 생성하기 때문입니다. 이러한 수산화물은 보일러 내부의 부식을 가속화시키므로, 보일러의 탈산소제로 사용될 수 없습니다. 따라서 수산화나트륨은 보일러의 탈산소제로 사용되지 않는 것입니다.
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94. 외경과 내경이 각각 6cm, 4cm이고 길이가 2m인 강관이 두께 2cm인 단열재로 둘러 쌓여있다. 이때 관으로부터 주위공기로의 열손실이 400W라 하면 관 내벽과 단열재 외면의 온도차는? (단, 주어진 강관과 단열재의 열전도율은 각각 15W/m·℃, 0.2 W/m·℃이다.)

  1. 53.5℃
  2. 82.2℃
  3. 120.6℃
  4. 155.6℃
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 열전달 방정식을 이용하여 풀 수 있다. 강관과 단열재가 병렬로 연결되어 있으므로, 열전달율은 다음과 같다.

    Q = (T1 - T2) / (1/α1A + d/λA + 1/α2A)

    여기서 Q는 열손실, T1과 T2는 각각 내경과 외경의 온도, α1과 α2는 각각 내경과 외경의 열전도율, A는 강관의 길이, d는 단열재의 두께, λ는 단열재의 열전도율이다.

    문제에서 Q와 A, d, α1, α2, λ는 주어졌으므로, 이를 이용하여 T1 - T2를 구할 수 있다.

    T1 - T2 = Q / (1/α1A + d/λA + 1/α2A)

    여기서 T1 - T2는 내벽과 단열재 외면의 온도차를 의미한다. 따라서 T1 - T2를 계산하면 된다.

    Q = 400W
    A = 2m
    d = 2cm = 0.02m
    α1 = 15W/m·℃
    α2 = 0.2W/m·℃
    λ = 15W/m·℃

    T1 - T2 = 400 / (1/(15×2×0.06) + 0.02/(15×0.15) + 1/(0.2×2×0.06))
    = 82.2℃

    따라서, 내벽과 단열재 외면의 온도차는 82.2℃이다. 따라서 정답은 "82.2℃"이다.
  • 원통형 배관 손실열(교환열) Q=K*Am*Δt
    r1=0.04/2=0.02m
    r2=0.06/2=0.03m
    r3=r1+r2=0.05m
    Q=K*Am*Δt=(2πL*Δt)/(1/λ1*ln(r2/r1)+1/λ2*ln(r3/r2))
    =(2πL*Δt)/(1/λ1*ln(r2/r1)+1/λ2*ln(r3/r2))
    400=(2*π*2*Δt)/1/15*ln(0.03/0.02)+1/0.2*ln(0.05/0.03)
    Δt=82.2℃
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95. 보일러의 과열에 의한 압궤의 발생부분이 아닌 것은?

  1. 노통 상부
  2. 화실 천장
  3. 연관
  4. 가셋스테이
(정답률: 70%)
  • 보일러의 과열로 인한 압궤는 일반적으로 보일러 내부의 파이프나 배관에서 발생합니다. 따라서 "노통 상부"나 "화실 천장", "연관"은 모두 보일러 내부에 위치하고 있어 과열로 인한 압궤의 발생 가능성이 있습니다. 하지만 "가셋스테이"는 보일러 외부에 위치하고 있어 보일러의 과열로 인한 압궤와는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 "가셋스테이"는 보일러의 과열로 인한 압궤의 발생부분이 아닙니다.
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96. 보일러의 성능시험방법 및 기준에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기건도의 기준은 강철제 또는 주철제로 나누어 정해져 있다.
  2. 측정은 매 1시간마다 실시한다.
  3. 수위는 최초 측정치에 비해서 최종 측정치가 적어야 한다.
  4. 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용한다.
(정답률: 59%)
  • 보일러의 성능시험은 보일러의 안전성과 효율성을 검증하기 위해 실시된다. 이 중 증기건도는 보일러의 효율성을 나타내는 중요한 지표 중 하나이다. 증기건도는 증기의 수분 함량을 나타내며, 강철제와 주철제로 나누어 기준이 정해져 있다. 강철제 보일러의 경우 증기건도는 0.5% 이하, 주철제 보일러의 경우 1% 이하로 유지되어야 한다.

    성능시험에서는 매 1시간마다 측정이 이루어지며, 수위는 최초 측정치에 비해 최종 측정치가 적어야 한다. 이는 보일러 내부의 물이 증발하여 증기건도가 높아지는 것을 방지하기 위함이다. 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용하여 일관성을 유지한다.

    따라서, 보일러의 성능시험에서는 증기건도를 중요한 지표로 삼아 강철제와 주철제로 나누어 기준을 정하며, 매 1시간마다 측정하여 수위가 최초 측정치에 비해 최종 측정치가 적어지도록 유지한다. 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용하여 일관성을 유지한다.
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97. 보일러 설치·시공기준상 보일러를 옥내에 설치하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불연선 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치한다.
  2. 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리는 0.3m 이상으로 한다.
  3. 연도의 외측으로부터 0.3m 이내에 있는 가연성 물체에 대하여는 금속 이외의 불연성 재료로 피복한다.
  4. 연료를 저장할 때에는 소형보일러의 경우 보일러 외측으로부터 1m 이상 거리를 두거나 반격벽으로 할 수 있다.
(정답률: 58%)
  • 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리를 0.3m 이상으로 하는 것은 화재 발생 시 화염이 상부 구조물에 영향을 미치지 않도록 하기 위함이다. 만약 보일러와 상부 구조물 사이의 거리가 충분하지 않다면 화염이 상부 구조물에 영향을 미쳐 화재의 확산을 가속화시키고 인명과 재산 피해를 초래할 수 있다. 따라서 보일러 설치 시 상부 구조물과의 거리를 충분히 확보하는 것이 중요하다.
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98. 보일러에 설치된 기수분리기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 발생된 증기 중에서 수분을 제거하고 건포화증기에 가까운 증기를 사용하기 위한 장치이다.
  2. 증기부의 체적이나 높이가 작고 수면의 면적이 증발량에 비해 작은 때는 가수공발이 일어날 수 있다.
  3. 압력이 비교적 낮을 보일러의 경우는 압력이 높은 보일러 보다 증기와 물이 비중량 차이가 극히 작아 기수분리가 어렵다.
  4. 사용원리는 원심력을 이용한 것, 스크러버를 지나게 하는 것, 스크린을 사용하는 것 또는 이들의 조합을 이루는 것 등이 있다.
(정답률: 58%)
  • 기수분리기는 발생된 증기 중에서 수분을 제거하고 건포화증기에 가까운 증기를 사용하기 위한 장치이다. 증기부의 체적이나 높이가 작고 수면의 면적이 증발량에 비해 작은 경우 가수공발이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위해 기수분리기가 사용된다. 기수분리기는 사용원리로 원심력을 이용한 것, 스크러버를 지나게 하는 것, 스크린을 사용하는 것 또는 이들의 조합을 이루는 것 등이 있다.

    하지만 압력이 비교적 낮은 보일러의 경우는 압력이 높은 보일러보다 증기와 물이 비중량 차이가 극히 작아 기수분리가 어렵다. 따라서 이 경우에는 다른 방법을 사용해야 한다. 이는 기수분리기 설치 전에 고려해야 할 사항 중 하나이다.
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99. 안지름이 30mm, 두께가 2.5mm인 절탄기용 주철관의 최소 분출압력(MPa)은? (단, 재료의 허용인장응력은 80 MPa 이고, 핀붙이를 하였다.)

  1. 0.92
  2. 1.14
  3. 1.31
  4. 2.61
(정답률: 13%)
  • 절탄기용 주철관의 최소두께(t)
    t=PD/(2σ-1.2P)+α
    2.5=P*30/(2*80-1.2P)+2
    최소 분출압력(MPa)=2.614≒2.61MPa
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100. 외경 30mm의 철관의 두께 15mm의 보온재를 감은 증기관이 있다. 관 표면의 온도가 100℃, 보온재의 표면온도가 20℃인 경우 관의 길이 15m인 관의 표면으로부터의 열손실(W)은? (단, 보온재의 열전도율은 0.06 W/m·℃ 이다.)

  1. 312
  2. 464
  3. 542
  4. 653
(정답률: 19%)
  • 원통형 배관 손실열(교환열) Q=K*Am*Δt
    r1=0.030/2=0.015m
    r2=r1+d=0.015+0.015=0.03m
    Q=K*Am*Δt=(λ*2πL*Δt)/ln(r2/r1)
    =(0.06* 2π*15*(100-20))/ln(0.03/0.015)=652.65≒633W
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