에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2020-08-22)

에너지관리기사
(2020-08-22 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 링겔만 농도표는 어떤 목적으로 사용되는가?

  1. 연돌에서 배출되는 매연농도 측정
  2. 보일러수의 pH 측정
  3. 연소가스 중의 탄산가스 농도 측정
  4. 연소가스 중의 SOx 농도 측정
(정답률: 81%)
  • 링겔만 농도표는 연소 과정에서 발생하는 매연농도를 측정하기 위해 사용됩니다. 연돌에서 발생하는 매연은 대기오염의 주요 원인 중 하나로, 인체 건강에도 해로운 영향을 미칩니다. 따라서 매연농도를 측정하여 대기오염을 예방하고 인체 건강을 보호하기 위한 정책 수립에 활용됩니다. 링겔만 농도표는 매연농도를 측정하는 데 있어서 표준화된 기준을 제공하여 정확한 측정을 가능하게 합니다. 따라서 링겔만 농도표는 대기오염 관리 및 인체 건강 보호를 위한 중요한 도구로 활용됩니다.
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2. 연소가스를 분석한 결과 CO2:12.5%, O2:3.0%일 때, (CO2)max%는? (단, 해당 연소가스에 CO는 없는 것으로 가정한다.)

  1. 12.62
  2. 13.45
  3. 14.58
  4. 15.03
(정답률: 66%)
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3. 화염온도를 높이려고 할 때 조작방법으로 틀린 것은?

  1. 공기를 예열한다.
  2. 과잉공기를 사용한다.
  3. 연료를 완전 연소시킨다.
  4. 노벽 등의 열손실을 막는다.
(정답률: 82%)
  • 화염온도를 높이기 위해서는 연소 반응이 완전하게 일어나야 하며, 이를 위해서는 충분한 공기가 필요합니다. 따라서 과잉공기를 사용하는 것은 올바른 조작 방법입니다.

    하지만 과잉공기를 사용할 경우, 연소 반응에 참여하지 않는 공기가 많아져서 연소 반응이 일어나는 영역이 줄어들게 됩니다. 이는 화염온도를 낮추는 결과를 가져올 수 있습니다. 따라서 과잉공기를 사용할 때에는 적절한 비율을 유지하며 사용해야 합니다.

    또한, 공기를 예열하고, 연료를 완전 연소시키며, 노벽 등의 열손실을 막는 것도 화염온도를 높이는 중요한 조작 방법입니다. 이들을 조합하여 적절한 방법으로 조작하면, 높은 화염온도를 얻을 수 있습니다.
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4. 일반적인 정상연소의 연소속도를 결정하는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 산소농도
  2. 이론공기량
  3. 반응온도
  4. 촉매
(정답률: 56%)
  • 일반적인 정상연소의 연소속도를 결정하는 요인으로 가장 거리가 먼 것은 "이론공기량"입니다. 이론공기량은 연소에 필요한 공기의 양을 의미하며, 연소 반응식에서 연료와 산소의 몰비를 고려하여 계산됩니다. 이론공기량은 연소 반응에 참여하는 공기의 양을 결정하므로, 연소속도에 직접적인 영향을 미칩니다.

    반면, 산소농도는 연소 반응에 참여하는 산소의 양을 결정하지만, 대기 중의 산소농도는 일정하므로 연소속도에 큰 영향을 미치지 않습니다. 반응온도와 촉매는 연소 반응속도를 증가시키는 역할을 하지만, 이들은 연소 반응에 직접적으로 참여하지 않으므로 이론공기량보다는 연소속도에 간접적인 영향을 미칩니다.

    따라서, 일반적인 정상연소의 연소속도를 결정하는 요인 중에서 가장 거리가 먼 것은 이론공기량입니다. 이론공기량은 연소 반응에 필요한 공기의 양을 결정하므로, 연소속도에 직접적인 영향을 미치며, 연소속도를 높이기 위해서는 이론공기량을 적절히 조절하는 것이 중요합니다.
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5. 다음과 같은 조성의 석탄 가스를 연소시켰을 때의 이론 습연소가스량(Nm3/Nm3)은?

  1. 2.94
  2. 3.94
  3. 4.61
  4. 5.61
(정답률: 32%)
  • H2 + 1/2O2 → H2O
    CO + 1/2O2 → CO2
    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
    이론공기량 Ao=Oo/0.21=0.5H+0.5C+2CH4/0.21
    =0.5*0.5+0.5*0.08+2*0.37/0.21
    =4.904Nm3/Nm3
    이론습연소가스량 Gow=CO2+N2+0.79Ao+(생성된 CO2와 H2O의 양)
    Gow=0.01+0.04+0.79*4.904+(1*0.5+1*0.08+3*0.37)=5.614
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6. 다음 연소가스의 성분 중, 대기오염 물질이 아닌 것은?

  1. 입자상물질
  2. 이산화탄소
  3. 황산화물
  4. 질소산화물
(정답률: 70%)
  • 이산화탄소는 대기오염 물질 중 하나가 아닙니다. 이유는 이산화탄소는 대기 중에서 자연적으로 발생하는 기체이며, 인체에 유해한 영향을 미치지 않습니다. 반면, 입자상물질, 황산화물, 질소산화물은 대기오염 물질로 분류됩니다. 입자상물질은 대기 중에 떠다니는 먼지, 연기, 황사 등의 물질로 인체에 유해한 영향을 미칩니다. 황산화물과 질소산화물은 자동차나 공장 등에서 발생하는 대기오염 물질로, 이들 물질은 대기 중에 존재하면서 광화학 반응을 일으켜 오존과 초미세먼지 등을 생성하여 인체 건강에 해를 끼칩니다. 따라서, 이산화탄소는 대기오염 물질이 아니며, 인체에 유해한 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있습니다.
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7. 옥테인(CSH18)이 과잉공기율 2로 연소 시 연소가스 중의 산소 부피비(%)는?

  1. 6.4
  2. 10.1
  3. 12.9
  4. 20.2
(정답률: 49%)
  • C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O
    습연소가스 G=Gw=(m-0.21)Ao+생성된 CO2+생성된 H2O
    =(2-0.21)*12.5/0.21+8+9=123.547
    연소가스 중 O2의 부피비율 = O2/Gw=12.5/123.547 *100%=10.117%
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8. C2H6 1Nm3을 연소했을 때의 건연소가스량(Nm3)은? (단, 공기 중 산소의 부피비는 21%이다.)

  1. 4.5
  2. 15.2
  3. 18.1
  4. 22.4
(정답률: 41%)
  • C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O
    이론건연소가스량 God=0.79Ao+생성된 CO2의양
    =0.79*(3.5/0.2)+2=15.167
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9. 연소장치의 연돌통풍에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연돌의 단면적은 연도의 경우와 마찬가지로 연소량과 가스의 유속에 관계한다.
  2. 연돌의 통풍력은 외기온도가 높아짐에 따라 통풍력이 감소하므로 주의가 필요하다.
  3. 연돌의 통풍력은 공기의 습도 및 기압에 관계없이 외기온도에 따라 달라진다.
  4. 연돌의 설계에서 연돌 상부 단면적을 하부 단멱적 보다 작게 한다.
(정답률: 68%)
  • 연소장치의 연돌통풍은 연소량과 가스의 유속에 관계가 있으며, 연돌의 상부 단면적을 하부 단면적보다 작게 설계한다. 그러나 연돌의 통풍력은 공기의 습도 및 기압에 관계없이 외기온도에 따라 달라지지 않는다. 따라서 외기온도가 높아짐에 따라 통풍력이 감소하는 것은 아니며, 오히려 외기온도가 높아질수록 연소장치의 효율이 높아지는 경향이 있다. 따라서 연돌통풍에 대한 설명 중에서 "연돌의 통풍력은 공기의 습도 및 기압에 관계없이 외기온도에 따라 달라진다."는 부분이 틀린 것이다.
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10. 고체연료 연소장치 중 쓰레기 소각에 적합한 스토커는?

  1. 계단식 스토커
  2. 고정식 스토커
  3. 산포식 스토커
  4. 하압식 스토커
(정답률: 69%)
  • 쓰레기 소각은 대량의 쓰레기를 연소시켜 처리하는 과정으로, 이때 적합한 스토커는 계단식 스토커입니다. 계단식 스토커는 연료를 계단식으로 배치하여 연소시키는 방식으로, 쓰레기와 같은 비균일한 연료를 처리하기에 적합합니다. 또한, 고정식 스토커나 산포식 스토커는 연료를 일정한 위치에 고정시켜 연소시키는 방식으로, 쓰레기와 같은 비균일한 연료를 처리하기에는 적합하지 않습니다. 하압식 스토커는 연료를 하압하여 연소시키는 방식으로, 쓰레기와 같은 비균일한 연료를 처리하기에는 적합하지만, 연료를 압축하는 과정에서 발생하는 에너지 손실이 크기 때문에 쓰레기 소각에는 적합하지 않습니다. 따라서, 쓰레기 소각에 적합한 스토커는 계단식 스토커입니다.
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11. 헵테인(C7H16)1kg을 완전 연소하는데 필요한 이론공기량(kg)은? (단, 공기 중 산소 질량비는 23%이다.)

  1. 11.64
  2. 13.21
  3. 15.30
  4. 17.17
(정답률: 49%)
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12. 액체연료 중 고온 건류하여 얻은, 타르계 중유의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화염의 방사율이 크다.
  2. 황의 영향이 적다.
  3. 슬러지를 발생시킨다.
  4. 석유계 액체연료이다.
(정답률: 53%)
  • 석유계 액체연료이다는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 타르계 중유는 석유계 액체연료 중 하나로, 고온 건류 과정에서 생산됩니다. 따라서 "석유계 액체연료이다"는 설명은 옳습니다.

    타르계 중유는 화염의 방사율이 크고, 황의 영향이 적은 특징을 가지고 있습니다. 하지만 슬러지를 발생시킨다는 것은 틀린 설명입니다. 타르계 중유는 고온 건류 과정에서 생산되는데, 이 과정에서 슬러지가 발생하지 않습니다. 슬러지는 보통 석유 정제 과정에서 발생합니다.

    따라서, 타르계 중유의 특징은 다음과 같습니다.
    - 화염의 방사율이 크다.
    - 황의 영향이 적다.
    - 슬러지를 발생시키지 않는다.
    - 석유계 액체연료이다.
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13. 고체연료의 연료비를 식으로 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 85%)
  • 고체연료의 연료비는 연료의 가격과 연소효율에 따라 결정된다. 따라서 연료비를 나타내는 식은 연료의 가격과 연소효율을 고려한 식으로 나타내야 한다. 이에 대한 정답은 "" 이다. 이 식은 고체연료의 연료비를 나타내는 가장 일반적인 식으로, 연료의 가격과 연소효율을 모두 고려하여 계산된다. 따라서 이 식을 사용하면 고체연료의 연료비를 정확하게 계산할 수 있다.
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14. 어떤 탄화수소 CaHb의 연소가스를 분석한 결과, 용적 %에서 CO2:8.0%, CO:0.9%, O2:8.8%, N2:82.3%이다. 이 경우의 공기와 연료의 질량비(공연비)는? (단, 공기의 분자량은 28.96이다.)

  1. 6
  2. 24
  3. 36
  4. 162
(정답률: 48%)
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15. LPG 용기의 안전관리 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 밸브는 천천히 열고 닫는다.
  2. 통풍이 잘되는 곳에 저장한다.
  3. 용기의 저장 및 운반 중에는 항상 40℃ 이상을 유지한다.
  4. 용기의 전락 또는 충격을 피하고 가까운 곳에 인화성 물질을 피한다.
(정답률: 84%)
  • 용기의 저장 및 운반 중에는 항상 40℃ 이상을 유지한다는 것은 틀린 내용입니다. LPG는 액화된 가스이기 때문에 일정한 온도에서 유지되어야 안전하게 보관 및 운반할 수 있습니다. 따라서, LPG 용기는 보관 및 운반 중에는 온도가 40℃를 넘지 않도록 유의해야 합니다. 40℃ 이상의 고온에서는 용기 내부의 압력이 증가하여 용기가 파열하거나 폭발할 수 있기 때문입니다. 따라서, LPG 용기는 그림자가 드는 서늘하고 통풍이 잘 되는 곳에 보관하며, 운반 시에도 직사광선이 닿지 않는 곳에 놓고, 온도가 40℃를 넘지 않도록 주의해야 합니다.
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16. 연료비가 크면 나타나는 일반적인 현상이 아닌 것은?

  1. 고정 탄소량이 증가한다.
  2. 불꽃은 단염이 된다.
  3. 매연의 발생이 적다.
  4. 착화온도가 낮아진다.
(정답률: 45%)
  • 연료비가 크면 나타나는 일반적인 현상은 연소 시에 고정 탄소량이 증가하고, 불꽃은 단염이 되며, 매연의 발생이 적어지는 것입니다. 이는 연료비가 높아질수록 연소 과정이 완전해지기 때문입니다. 그러나 착화온도가 낮아지는 것은 일반적인 현상이 아닙니다. 착화온도란 연료가 불에 타기 시작하는 온도를 말하는데, 연료비가 높아지면 오히려 착화온도가 높아지는 경향이 있습니다. 이는 연료비가 높아질수록 연소 온도가 높아지기 때문입니다. 따라서 착화온도가 낮아지는 것은 다른 요인에 의한 것이며, 연료비와는 직접적인 관련이 없습니다.
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17. 연소가스 부피조성이 CO2:13%, O2:8%, N2:79%일 때 공기 과잉계수(공기비)는?

  1. 1.2
  2. 1.4
  3. 1.6
  4. 1.8
(정답률: 58%)
  • 공기 과잉계수(공기비)는 연소가스와 공기의 양 비율을 나타내는 값으로, 연소 반응에 필요한 공기의 양을 계산하는 데 사용됩니다. 연소 반응에서 연료와 산소가 반응하여 CO2, H2O 등의 생성물이 생기는데, 이때 연료와 산소의 양은 화학식에 따라 정해져 있습니다. 따라서 연료의 양이 정해져 있으면, 연소 반응에 필요한 산소의 양을 계산하여 공기의 양을 구할 수 있습니다.

    이 문제에서 연소가스 부피조성이 CO2:13%, O2:8%, N2:79%이므로, 연료인 CO2와 O2의 양은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    CO2 부피 1L당 CO2 분자의 개수 = 1 / 44 = 0.0227mol
    O2 부피 1L당 O2 분자의 개수 = 1 / 32 = 0.0313mol

    이제 연료와 산소의 몰비를 계산하여 공기비를 구할 수 있습니다.

    CO2 : O2 = 0.0227mol : 0.0313mol
    공기비 = (0.0227mol + 0.0313mol) / 0.0313mol
    공기비 = 1.6

    따라서, 정답은 "1.6"입니다.
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18. 1Nm3의 질량이 2.59kg인 기체는 무엇인가?

  1. 메테인(CH4)
  2. 에테인(C2H6)
  3. 프로페인(C3HS)
  4. 뷰테인(C4H10)
(정답률: 61%)
  • 기체의 질량은 분자량과 몰수에 비례하므로, 주어진 질량과 분자량을 이용하여 몰수를 계산할 수 있다. 먼저, 1Nm3의 기체는 22.4L의 기체와 같으므로, 이를 이용하여 기체의 몰수를 계산할 수 있다.

    1 mol의 기체 = 22.4 L의 기체 = 2.59 kg의 기체
    1 mol의 기체 = (2.59 kg) / (22.4 L)
    1 mol의 기체 = 0.1156 kg/L

    다음으로, 각 분자의 분자량을 계산하여 몰수를 구해보면 다음과 같다.

    메테인(CH4):
    분자량 = 12.01 + 4(1.01) = 16.05 g/mol
    1 mol의 기체 = 0.01605 kg/mol
    몰수 = (0.1156 kg/L) / (0.01605 kg/mol) = 7.20 mol/L

    에테인(C2H6):
    분자량 = 2(12.01) + 6(1.01) = 30.07 g/mol
    1 mol의 기체 = 0.03007 kg/mol
    몰수 = (0.1156 kg/L) / (0.03007 kg/mol) = 3.84 mol/L

    프로페인(C3HS):
    분자량 = 3(12.01) + 8(1.01) + 32.06 = 58.12 g/mol
    1 mol의 기체 = 0.05812 kg/mol
    몰수 = (0.1156 kg/L) / (0.05812 kg/mol) = 1.99 mol/L

    뷰테인(C4H10):
    분자량 = 4(12.01) + 10(1.01) = 58.12 g/mol
    1 mol의 기체 = 0.05812 kg/mol
    몰수 = (0.1156 kg/L) / (0.05812 kg/mol) = 1.99 mol/L

    따라서, 주어진 질량과 몰수를 고려할 때, 뷰테인(C4H10)이 가장 적합한 답이다.
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19. 액체연료의 미립화 시 평균 분무입경에 직접적인 영향을 미치는 것이 아닌 것은?

  1. 액체연료의 표면장력
  2. 액체연료의 점성계수
  3. 액체연료의 탁도
  4. 액체연료의 밀도
(정답률: 77%)
  • 액체연료의 미립화는 분무입경에 영향을 미치는 요소들 중 하나이다. 그러나 액체연료의 탁도는 직접적인 영향을 미치지 않는다. 액체연료의 탁도란 액체 내부에 미세한 입자나 불순물이 존재하여 빛이 흐리게 되는 정도를 나타내는 지표이다. 이는 분무입경과는 관련이 없으며, 오히려 분무시스템의 성능을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 따라서 액체연료를 사용할 때는 탁도를 최소화하여 분무시스템의 성능을 유지하는 것이 중요하다.
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20. 품질이 좋은 고체연료의 조건으로 옳은 것은?

  1. 고정탄소가 많을 것
  2. 회분이 많을 것
  3. 황분이 많을 것
  4. 수분이 많을 것
(정답률: 80%)
  • 고체연료의 품질은 여러 가지 요소에 따라 결정됩니다. 그 중에서도 가장 중요한 요소는 고정탄소의 함량입니다. 고정탄소는 연소 시에 발생하는 열량의 대부분을 차지하며, 연소 시에 발생하는 잔류물의 양과 질을 결정합니다. 따라서 고정탄소가 많을수록 연소 효율이 높아지며, 연소 후에 발생하는 잔류물의 양도 적어집니다. 이는 연료의 경제성과 환경 친화성을 높여줍니다.

    반면에 회분이 많을 경우에는 연소 시에 연료의 부피가 증가하며, 연소 후에 발생하는 잔류물의 양도 증가합니다. 또한 연소 시에 발생하는 스모그와 같은 유해물질의 양도 증가하게 됩니다. 따라서 회분이 많은 연료는 연소 효율이 낮아지며, 환경 오염의 원인이 됩니다.

    황분이 많을 경우에는 연소 시에 황산가스와 같은 유해물질이 발생하게 됩니다. 이는 대기 오염의 원인이 되며, 인체 건강에도 해로울 수 있습니다. 따라서 황분이 많은 연료는 환경 친화성이 낮아지며, 인체 건강에도 해로울 수 있습니다.

    수분이 많을 경우에는 연소 시에 연료의 부피가 증가하며, 연소 후에 발생하는 잔류물의 양도 증가합니다. 또한 수분이 증가하면 연소 온도가 낮아지게 되어 연소 효율이 떨어지게 됩니다. 따라서 수분이 많은 연료는 연소 효율이 낮아지며, 연료의 경제성도 떨어지게 됩니다.
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2과목: 열역학

21. 디젤 사이클에서 압축비가 20, 단절비(cut-off ratio)가 1.7일 때 열효율(%)은? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 43
  2. 66
  3. 72
  4. 84
(정답률: 56%)
  • 디젤 사이클에서 열효율은 1 - (1/압축비)^(γ-1) x (단절비)^(1-γ)으로 계산할 수 있다. 여기서 γ는 비열비를 나타낸다. 따라서 이 문제에서는 압축비가 20, 단절비가 1.7, 비열비가 1.4인 경우를 대입하여 계산하면 다음과 같다.

    열효율 = 1 - (1/20)^(1.4-1) x (1.7)^(1-1.4) = 0.66

    따라서 정답은 "66"이다. 이는 디젤 사이클에서 일반적으로 나타나는 열효율 범위 내에 속하며, 압축비와 단절비가 주어졌을 때 열효율을 계산하는 공식을 이해하고 적용할 수 있는 능력을 요구한다.
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22. 열역학적 사이클에서 열효율이 고열원과 저열원의 온도만으로 결정되는 것은?

  1. 카르노 사이클
  2. 랭킨 사이클
  3. 재열 사이클
  4. 재생 사이클
(정답률: 72%)
  • 열역학적 사이클에서 열효율은 고열원과 저열원의 온도만으로 결정됩니다. 이는 카르노 사이클에서만 성립하는 것입니다. 카르노 사이클은 열역학적 사이클 중에서 가장 효율적인 사이클로, 열기계의 이론적 최대 효율을 나타냅니다. 이 사이클은 열원과 냉각원 사이에서 일어나며, 열원과 냉각원의 온도 차이가 클수록 높은 열효율을 가집니다.

    카르노 사이클은 4개의 과정으로 이루어져 있습니다. 첫 번째 과정은 등온 팽창 과정으로, 열원에서 가열된 가스가 등온 팽창을 하면서 일을 한 후 냉각원으로 이동합니다. 두 번째 과정은 등엔트로피 팽창 과정으로, 가스가 등엔트로피 팽창을 하면서 일을 한 후 냉각원으로 이동합니다. 세 번째 과정은 등온 압축 과정으로, 냉각원에서 가스가 등온 압축을 하면서 일을 한 후 열원으로 이동합니다. 네 번째 과정은 등엔트로피 압축 과정으로, 가스가 등엔트로피 압축을 하면서 일을 한 후 열원으로 이동합니다.

    카르노 사이클은 열원과 냉각원 사이에서 일어나는 모든 열역학적 사이클 중에서 가장 효율적인 사이클입니다. 이는 카르노 사이클이 열원과 냉각원 사이에서 일어나는 모든 열역학적 사이클 중에서 가장 역학적으로 완벽한 사이클이기 때문입니다. 따라서, 열효율이 고열원과 저열원의 온도만으로 결정되는 것은 카르노 사이클에서만 성립하는 것입니다.
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23. 비엔탈피가 326kJ/kg인 어떤 기체가 노즐을 통하여 단열적으로 팽창되어 비엔탈피가 322kJ/kg으로 되어 나간다. 유입 속도를 무시할 때 유출 속도(m/s)는? (단, 노즐 속의 유동은 정상류이며 손실은 무시한다.)

  1. 4.4
  2. 22.6
  3. 64.7
  4. 89.4
(정답률: 41%)
  • 유출 속도 V(m/s)=√2ΔH=√2*(H1-H2)=√2*(326-322)*10^3=89.4m/s
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24. 다음 T-S 선도에서 냉동사이클의 성능계수를 옳게 나타낸 것은? (단, u는 내부에너지, h는 엔탈피를 나타낸다.)

(정답률: 68%)
  • 보기 중 정답은 "" 입니다. 이유는 냉동사이클의 성능계수는 유용한 냉기양을 생성하는 냉기기의 성능을 나타내는 지표로, 유용한 냉기양을 생성하는 능력이 높을수록 성능계수는 높아집니다. 따라서 보기 중 유용한 냉기양을 생성하는 능력이 가장 높은 "냉기기의 열효율"이라는 답이 정답입니다.
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25. 열역학 제2법칙에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다.
  2. 고립계의 엔트로피는 감소하지 않는다.
  3. 열은 자체적으로 저온에서 고온으로 이동이 곤란하다.
  4. 열과 일은 변환이 가능하며, 에너지보존 법칙이 성립한다.
(정답률: 72%)
  • 열역학 제2법칙은 열의 흐름이 항상 열역학적으로 불가능한 방향으로 일어난다는 법칙입니다. 이는 열이 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 흐르는 것이 아니라, 온도 차이가 없는 상태에서는 열이 흐르지 않는다는 것을 의미합니다. 이러한 열역학 제2법칙은 에너지의 불균형을 해결하기 위해 열과 일을 상호 변환시키는 과정에서 발생하는 엔트로피 증가를 설명합니다. 따라서, "열과 일은 변환이 가능하며, 에너지보존 법칙이 성립한다."는 열역학 제2법칙과 일치하며, 다른 보기들은 열역학 제2법칙과 관련이 없습니다.
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26. 좋은 냉매의 특성으로 틀린 것은?

  1. 낮은 응고점
  2. 낮은 증기의 비열비
  3. 낮은 열전달계수
  4. 단위 질량당 높은 증발열
(정답률: 57%)
  • 좋은 냉매의 특성으로 "낮은 열전달계수"는 틀린 것입니다. 열전달계수는 냉매가 열을 전달하는 능력을 나타내는 지표로, 냉매가 냉장고나 에어컨 등의 시스템에서 열을 효율적으로 전달할 수 있는 능력을 의미합니다. 따라서 열전달계수가 높을수록 냉매의 효율성이 높아지며, 시스템의 성능도 향상됩니다. 따라서 좋은 냉매는 낮은 응고점, 낮은 증기의 비열비, 단위 질량당 높은 증발열과 함께 높은 열전달계수를 가지는 것이 이상적입니다.
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27. 다음 중에서 가장 높은 압력을 나타내는 것은?

  1. 1atm
  2. 10kgf/cm2
  3. 105Pa
  4. 14.7psi
(정답률: 73%)
  • 가장 높은 압력을 나타내는 것은 "10kgf/cm2" 입니다. 이는 다른 보기들보다 단위가 더 작기 때문입니다. 1atm은 대기압을 나타내는 단위이며, 105Pa는 압력을 나타내는 단위 중에서도 상대적으로 작은 단위입니다. 14.7psi는 미국에서 사용하는 압력 단위로, 국제표준 단위가 아니며 다른 단위들과 비교하기 어렵습니다. 반면, 10kgf/cm2는 세계적으로 널리 사용되는 압력 단위 중 하나이며, 다른 단위들과 쉽게 변환할 수 있습니다. 따라서, 10kgf/cm2가 가장 높은 압력을 나타내는 것입니다.
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28. 랭킹 사이클에서 복수기 압력을 낮추면 어떤 현상이 나타나는가?

  1. 복수기의 포화온도는 상승한다.
  2. 열효율이 낮아진다.
  3. 터빈 출구부에 부식문제가 생긴다.
  4. 터빈 출구부의 증기 건도가 높아진다.
(정답률: 51%)
  • 복수기는 터빈 출구부에서 나오는 증기를 다시 보일러로 보내어 재사용하는 장치입니다. 따라서 복수기의 압력이 낮아지면 터빈 출구부에서 나오는 증기의 온도가 낮아지게 됩니다. 이는 터빈 출구부에 있는 금속 부품들의 온도가 낮아지게 되어 부식문제가 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서 복수기 압력을 낮추면 터빈 출구부에 부식문제가 생길 수 있습니다.
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29. 다음 관계식 중에 틀린 것은? (단, m은 질량, U는 내부에너지, H는 엔탈피, W는 일, Cp와 Cv는 각각 정압비열과 정적비열이다.)

  1. dU=mCvdT
  3. δW=mCvdT
(정답률: 53%)
  • 정답은 ""이다. 이 식은 엔탈피 변화량과 내부에너지 변화량의 관계식인데, 엔탈피는 내부에너지와 PV(압력과 부피)의 합으로 정의되기 때문에 이 식은 올바르지 않다.

    반면, "δW=mCvdT"는 일과 내부에너지 변화량의 관계식으로, 정적비열을 이용하여 일을 계산하는 식이다. 정적비열은 부피가 일정한 상태에서 열이 전달될 때의 비열을 의미하며, 이 식은 정적비열을 이용하여 일을 계산하기 때문에 올바르다.
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30. 유동하는 기체의 압력을 P, 속력을 V, 밀도를 ρ, 중력 가속도를 g, 높이를 z, 절대온도는 T, 정적비열을 Cv라고 할 때, 기체의 단위질량당 역학적 에너지에 포함되지 않는 것은?

  3. gz
  4. CvT
(정답률: 60%)
  • 기체의 단위질량당 역학적 에너지는 다음과 같이 표현됩니다.

    e = (P/ρ) + V2/2 + gz

    여기서, 첫 번째 항은 압력에 의한 역학적 에너지, 두 번째 항은 속력에 의한 운동 에너지, 세 번째 항은 높이에 의한 위치 에너지를 나타냅니다. 이 중에서 CvT는 기체의 단위질량당 내부 에너지를 나타내는 것으로, 역학적 에너지에 포함되지 않습니다. 따라서, CvT는 기체의 역학적 에너지와는 별개로 고려되어야 합니다.
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31. 1kg의 이상기체(Cp=1.0kJ/kg·K, Cv=0.71kJ/kg·K)가 가역단열과정으로 P1=1Mpa, P2=100KPa으로 변한다. 가역단열과정 후 이 기체의 부피 V2와 온도 T2는 각각 얼마인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. V2=2.24m3, T2=1000K
  2. V2=3.08m3, T2=1000K
  3. V2=2.24m3, T2=1060K
  4. V2=3.08m3, T2=1060K
(정답률: 33%)
  • 가역단열과정에서는 엔트로피가 보존되므로, ΔS=0이다. 이때, ΔS=Cpln(T2/T1) - Rln(P2/P1)=0 이므로, T2/T1=(P2/P1)γ-1 에서 T2=T1(P2/P1)γ-1 이다. 여기서 γ=Cp/Cv=1.41 이므로, T2=T1(P2/P1)0.41 이다. 이때, P1V1=RT1, P2V2=RT2 이므로, V2/V1=T1/T2(P2/P1)=1/(P1/P2)0.41 이다. 따라서, V2=V1/(P1/P2)0.41 이다. 이를 대입하여 계산하면, V2=3.08m3, T2=1060K 이다. 따라서, 정답은 "V2=3.08m3, T2=1060K" 이다.
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32. 그림은 랭킨사이클의 온도, 엔트로피(T-S)선도이다. 상태 1~4의 비엔탈피 값이 h1=192kJ/kg, h2=194kJ/kg, h3=2802kJ/kg, h4=2010kJ/kg이라면 열효율(%)은?

  1. 25.3
  2. 30.3
  3. 43.6
  4. 49.7
(정답률: 46%)
  • 주어진 그림은 랭킨사이클의 T-S 선도로, 열기관의 열력과 열효율을 분석하는 데 유용하게 사용된다. 열효율은 (열력 - 폐기열) / 열력으로 정의되며, 폐기열은 주기과정에서 열로 전달되는 양보다 적은 양의 열로 전달되는 경우 발생한다. 랭킨사이클에서는 폐기열이 없으므로 열효율은 (열력 - 폐기열) / 열력 = 1 - (폐기열 / 열력)로 계산된다.

    랭킨사이클에서 열력은 1→2→3→4→1 주기과정에서의 열량 합계이다. 따라서 열력은 h2 - h1 + h3 - h4이다.

    열효율은 1 - (폐기열 / 열력)로 계산되며, 랭킨사이클에서는 폐기열이 없으므로 열효율은 1 - (0 / 열력) = 1이다.

    따라서, 열효율은 100%이다.

    따라서, 보기에서 정답은 "30.3"이 아니라 "100"이다.
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33. 그림에서 압력 P1, 온도ts의 과열증기의 비엔트로피는 6.16kJ/kg·K이다. 상태1로부터 2까지의 가역단열 팽창 후, 압력 P2에서 습증기로 되었으면 상태2인 습증기의 건도 X는 얼마인가? (단, 압력 P2에서 포화수, 건포화증기의 비엔트로피는 각각 1.30kJ/kg·K, 7.36kJ/kg·K이다.)

  1. 0.69
  2. 0.75
  3. 0.79
  4. 0.80
(정답률: 24%)
  • 이 문제는 습기와 엔트로피 개념을 이해하고 있는지를 묻는 문제이다. 상태 1에서 상태 2로 가는 과정은 가역단열 팽창이므로, 엔트로피는 일정하게 유지된다. 따라서 상태 1과 상태 2의 비엔트로피는 같다. 상태 1의 비엔트로피는 6.16kJ/kg·K이므로, 상태 2의 비엔트로피도 6.16kJ/kg·K이다.

    압력 P2에서 포화수의 비엔트로피는 1.30kJ/kg·K이고, 건포화증기의 비엔트로피는 7.36kJ/kg·K이다. 따라서, 상태 2의 건도 X는 다음과 같이 구할 수 있다.

    6.16 = X × 1.30 + (1 - X) × 7.36

    X = 0.80

    따라서, 정답은 "0.80"이다.
  • hx=h'+x(h"-h')
    6.16=1.3+x(7.36-1.3)
    습증기의 건도 X=0.80
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34. 압력 500kPa, 온도 423K의 공기 1kg이 압력이 일정한 상태로 변하고 있다. 공기의 일이 122kJ이라면 공기에 전달된 열량(kJ)은 얼마인가? (단, 공기의 정적비열은 0.7165kJ·kgK, 기체상수는 0.287kJ/kg·K이다.)

  1. 426
  2. 526
  3. 626
  4. 726
(정답률: 22%)
  • 공기의 일은 압력과 부피 변화에 의해 발생하는 일을 말한다. 이 문제에서는 압력이 일정한 상태에서 공기의 일이 주어졌으므로, 부피 변화가 없다는 것을 의미한다. 따라서, 공기에 전달된 열량은 공기의 내부에 저장된 열에 의해 발생한 것이다. 이는 공기의 내부에 저장된 열이 외부로 전달되어 일을 발생시키는 것이므로, 열역학 제1법칙에 따라 공기에 전달된 열량과 내부에 저장된 열의 변화량은 같다. 내부에 저장된 열의 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔU = mCvΔT

    여기서, m은 공기의 질량, Cv는 정적비열, ΔT는 온도 변화량이다. 따라서,

    ΔU = 1kg × 0.7165kJ/kgK × (423K - T1)

    여기서, T1은 공기의 초기 온도이다. 이 문제에서는 공기의 일이 122kJ이므로, 열역학 제1법칙에 따라 다음 식이 성립한다.

    Q = ΔU + W = ΔU = 1kg × 0.7165kJ/kgK × (423K - T1) = 122kJ

    이를 정리하면,

    T1 = 423K - 122kJ / (1kg × 0.7165kJ/kgK) = 256.5K

    따라서, 공기에 전달된 열량은 Q = 1kg × 0.7165kJ/kgK × (423K - 256.5K) = 119.9kJ이다. 이 값은 반올림하여 120kJ이 되며, 이는 보기에서 제시된 값 중에서 가장 가까운 "426"에 해당한다. 따라서, 정답은 "426"이다.
  • Wa=mR(T2-T1)
    122=1*0.287*(T2-423)
    T2=848K
    공기에 전달된 열량(Q)=mCp(T2-T1)=m(R+Cv)*(T2-T1)
    =1(0.287+0.7165v)*(848-423)
    =426.4875≒426kJ
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35. 압력이 1300kPa인 탱크에 저장된 건포화 증기가 노즐로부터 100kPa로 분출되고 있다. 입계압력 Pc는 몇 kPa인가? (단, 비열비는 1.135이다.)

  1. 751
  2. 643
  3. 582
  4. 525
(정답률: 25%)
  • 건포화 증기의 상태방정식을 이용하여 계산할 수 있다. 상태방정식은 P*v = m*R*T 이다. 여기서 P는 압력, v는 체적, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도이다.

    노즐에서 분출되는 증기는 등엔탈피과정을 따르므로, 입구와 출구에서의 비열이 같다. 따라서, 입구와 출구에서의 엔탈피는 같다.

    건포화 증기의 엔탈피는 표준상태에서의 엔탈피와 입구에서의 엔탈피의 합이다. 표준상태에서의 엔탈피는 표준상태에서의 비열비와 표준온도(25℃)를 이용하여 계산할 수 있다.

    건포화 증기의 입구와 표준상태에서의 엔탈피 차이를 이용하여, 입구에서의 엔탈피를 계산할 수 있다.

    입구에서의 엔탈피와 상태방정식을 이용하여, 입구에서의 온도를 계산할 수 있다.

    입구에서의 온도와 비열비를 이용하여, 입구에서의 체적을 계산할 수 있다.

    입구에서의 체적과 출구에서의 압력을 이용하여, 출구에서의 체적을 계산할 수 있다.

    출구에서의 체적과 상태방정식을 이용하여, 출구에서의 온도를 계산할 수 있다.

    출구에서의 온도와 표준상태에서의 엔탈피 차이를 이용하여, 출구에서의 엔탈피를 계산할 수 있다.

    출구에서의 엔탈피와 표준상태에서의 엔탈피를 더하여, 입계압력에서의 엔탈피를 계산할 수 있다.

    입계압력에서의 엔탈피와 상태방정식을 이용하여, 입계압력을 계산할 수 있다.

    이를 계산하면, 입계압력 Pc는 751kPa이다.
  • 임계압력비=Pc/P1(임계압력/압력)=(2/K+1)^K/K-1
    = Pc/1300=(2/1.135+1)^1.135/1.135-1
    임계압력 Pc=751kPa
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36. 압력이 일정한 용기 내에 이상기체를 외부에서 가열하였다. 온도가 T1에서 T2로 변화하였고, 기체의 부피가 V1에서 V2로 변화하였다. 공기의 정압비열 Cp에 대한 식으로 옳은 것은? (단, 이 이상기체의 압력은 p, 전달된 단위 질량당 열량은 q이다.)

(정답률: 60%)
  • 이상기체의 정압비열 Cp는 압력이 일정한 상태에서 단위 질량의 기체를 1K 온도 변화시킬 때 전달되는 열량이다. 이 때, 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 다음과 같이 유도할 수 있다.

    PV=nRT

    P(V2-V1)=nR(T2-T1)

    n=PV/RT

    Cp=q/(mΔT)

    q=CPmΔT

    q=CPnRΔT/V

    따라서, Cp=R/(V(ΔT/T)) 이다. 이는 ""와 같은 식으로 표현된다.
  • dq=dh=Cpdt=Cp(t2-t1)
    ∴Cp=q/t2-t1
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37. 최저온도, 압축비 및 공급 열량이 같을 경우 사이클의 효율이 큰 것부터 작은 순서대로 옳게 나타낸 것은?

  1. 오토사이클 ＞ 디젤사이클 ＞ 사바테사이클
  2. 사바테사이클 ＞ 오토사이클 ＞ 디젤사이클
  3. 디젤사이클 ＞ 오토사이클 ＞ 사바테사이클
  4. 오토사이클 ＞ 사바테사이클 ＞ 디젤사이클
(정답률: 72%)
  • 오토사이클은 가장 높은 효율을 가지는 이유는, 가장 높은 압축비를 가지기 때문입니다. 압축비가 높을수록 열효율이 높아지기 때문에, 냉각재의 열량을 최대한 활용할 수 있습니다. 디젤사이클은 압축비가 높지만, 최저온도가 높아 열효율이 낮아지는 단점이 있습니다. 사바테사이클은 최저온도가 낮아 열효율이 높지만, 압축비가 낮아 열효율이 낮아지는 단점이 있습니다. 따라서, 최저온도, 압축비 및 공급 열량이 같을 경우, 오토사이클이 가장 높은 효율을 가지게 됩니다.
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38. 다음 중 상온에서 비열비 값이 가장 큰 기체는?

  1. He
  2. O2
  3. CO2
  4. CH4
(정답률: 71%)
  • 상온에서 비열비란 단위 질량당 열용량을 의미합니다. 이 값이 클수록 기체는 열을 많이 흡수하거나 방출할 수 있습니다.

    이 중에서 비열비가 가장 큰 기체는 "He"입니다. 이유는 He 원자는 전자 궤도에 2개의 전자만 가지고 있으며, 이전자들은 s-궤도에 위치하고 있습니다. 이러한 전자 배치는 He 원자가 매우 안정적이고, 다른 원자와 결합하기 어렵게 만듭니다. 이에 따라 He 분자는 거의 형성되지 않으며, 이러한 특성으로 인해 He 기체는 다른 기체들보다 비열비가 큽니다.

    반면, O2, CO2, CH4는 모두 분자로 구성되어 있으며, 분자 내부의 결합 에너지 때문에 열을 흡수하거나 방출하는 데 제한이 있습니다. 따라서 He 기체가 비열비가 가장 큰 기체입니다.
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39. -35℃, 22MPa의 질소를 가역단열과정으로 500kPa까지 팽창했을 때의 온도(℃)는? (단, 비열비는 1.41이고 질소를 이상기체로 가정한다.)

  1. -180
  2. -194
  3. -200
  4. -206
(정답률: 61%)
  • 가역단열과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    S1/S2 = T1/T2^(γ-1)

    여기서 S는 엔트로피, T는 온도, γ는 비열비를 나타냅니다. 초기 상태를 1, 최종 상태를 2라고 하면, 다음과 같이 식을 변형할 수 있습니다.

    T2 = T1 / (S2/S1)^(1/(γ-1))

    주어진 조건에서 초기 상태의 온도는 -35℃이므로 238K입니다. 최종 상태의 압력은 500kPa이므로, 이에 해당하는 부피는 초기 부피의 22/0.5 = 44배입니다. 따라서 최종 상태의 엔트로피는 초기 상태의 엔트로피보다 44배 크다는 것을 알 수 있습니다.

    이제 엔트로피의 비율을 구해보겠습니다. 질소의 엔트로피는 이상기체로 가정했을 때 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    S = nRln(V/n) + S0

    여기서 n은 몰수, R은 기체상수, V는 부피, S0은 상수입니다. 초기 상태에서는 압력이 22MPa이므로 부피는 V1 = nRT1/22MPa입니다. 최종 상태에서는 압력이 500kPa이므로 부피는 V2 = nRT2/500kPa입니다. 이를 이용하여 엔트로피의 비율을 계산하면 다음과 같습니다.

    S2/S1 = (nRln(V2/n) + S0) / (nRln(V1/n) + S0)
    = ln(V2/V1)
    = ln(44)

    따라서 최종 상태의 온도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    T2 = T1 / (S2/S1)^(1/(γ-1))
    = 238 / (ln(44))^(1/0.41)
    ≈ -194

    따라서 정답은 "-194"입니다.
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40. 역카르노 사이클로 작동하는 냉장고가 있다. 냉장고 내부의 온도가 0℃이고 이곳에서 흡수한 열량이 10kW이고, 30℃의 외기로 열이 방출된다고 할 때 냉장고를 작동하는데 필요한 동력(kW)은?

  1. 1.1
  2. 10.1
  3. 11.1
  4. 21.1
(정답률: 39%)
  • 역카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 열기계 사이클로, 열과 역학적인 에너지를 변환하는데 사용된다. 이 사이클은 냉장고와 같은 열기계에서도 사용된다.

    냉장고는 역카르노 사이클로 작동하며, 내부에서 열을 흡수하고 외부로 열을 방출한다. 이 문제에서는 냉장고 내부의 온도가 0℃이고, 외부의 온도가 30℃이다. 따라서, 냉장고는 외부에서 열을 흡수하고 내부에서 열을 방출한다.

    냉장고를 작동하는데 필요한 동력은 역카르노 사이클에서의 효율에 따라 결정된다. 역카르노 사이클에서의 효율은 1 - (T2/T1)으로 계산된다. 여기서 T1은 냉장고 내부의 온도이고, T2는 외부의 온도이다.

    따라서, 이 문제에서의 역카르노 사이클에서의 효율은 1 - (273/303) = 0.1이다. 냉장고 내부에서 흡수한 열량은 10kW이므로, 외부로 방출된 열량은 10kW * 0.1 = 1kW이다.

    냉장고를 작동하는데 필요한 동력은 외부로 방출된 열량과 같으므로, 1kW이다. 따라서, 정답은 "1.1"이 아니라 "1"이다.
  • COP=q2/W=T2/T1-T2
    =10/W=(273+0)/(273+30)-(273+0)
    W=1.0989kW
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3과목: 계측방법

41. 국소대기압이 740mmHg인 곳에서 게이지압력이 0.4bar일 때 절대압력(kPa)은?

  1. 100
  2. 121
  3. 139
  4. 156
(정답률: 48%)
  • 게이지압력은 대기압을 기준으로 측정된 압력이므로, 절대압력을 구하기 위해서는 게이지압력과 대기압을 더해야 합니다.

    먼저, 대기압을 mmHg에서 kPa로 변환해야 합니다. 1mmHg는 0.133kPa이므로, 740mmHg은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    740mmHg × 0.133kPa/mmHg = 98.2kPa

    따라서, 대기압은 98.2kPa입니다.

    다음으로, 게이지압력을 kPa로 변환해야 합니다. 1bar는 100kPa이므로, 0.4bar는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    0.4bar × 100kPa/bar = 40kPa

    따라서, 게이지압력은 40kPa입니다.

    마지막으로, 절대압력을 게이지압력과 대기압의 합으로 구할 수 있습니다.

    절대압력 = 게이지압력 + 대기압
    절대압력 = 40kPa + 98.2kPa
    절대압력 = 138.2kPa

    소수점 첫째자리에서 반올림하면, 절대압력은 139kPa가 됩니다. 따라서, 정답은 "139"입니다.
  • 740/760*1.01325bar+0.4bar=1.3865bar
    절대압력(kPa)=1.3865*101.325kPa=140kPa
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42. 0℃에서 저항이 80Ω이고 저항온도계수가 0.002인 저항온도계를 노안에 삽입했더니 저항이 160Ω이 되었을 때 노안의 온도는 약 몇 ℃인가?

  1. 160℃
  2. 320℃
  3. 400℃
  4. 500℃
(정답률: 32%)
  • 저항의 온도계수는 저항이 1Ω 증가할 때 온도가 1℃ 증가하는 비율을 나타내는데, 이 문제에서는 저항온도계수가 0.002로 주어졌다. 따라서 80Ω에서 160Ω이 되기 위해서는 온도가 몇 ℃ 상승해야 하는지를 계산할 수 있다.

    ΔR = R0 * α * ΔT

    여기서 ΔR은 저항의 변화량, R0은 초기 저항값, α는 저항온도계수, ΔT는 온도의 변화량을 나타낸다. 이 문제에서는 초기 저항값이 80Ω에서 160Ω으로 두 배가 되었으므로 ΔR은 80Ω이다.

    80 = 80 * 0.002 * ΔT

    따라서 ΔT는 40,000/80 = 500℃이다. 따라서 정답은 "500℃"이다.
  • Rt=Ro(1+αt)
    160=80(1+0.002t)
    t=500℃
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43. 차압식 유량계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유량은 교축기구 전후의 차압에 비례한다.
  2. 유량은 교축기구 전후의 차압의 제곱근에 비례한다.
  3. 유량은 교축기구 전후의 차압의 근사값이다.
  4. 유량은 교축기구 전후의 차압에 반비례한다.
(정답률: 53%)
  • 차압식 유량계는 유체가 흐르는 파이프 내부에 설치된 교축기구를 통해 유체의 유속을 측정하는 기기이다. 이때, 유량은 교축기구 전후의 차압에 비례한다는 것은 정확하지 않다. 왜냐하면 유체가 흐르는 파이프 내부에서는 유속이 일정하지 않기 때문이다. 따라서 유량을 정확히 측정하기 위해서는 교축기구 전후의 유속 차이를 측정하는 것이 아니라, 유속의 평균값을 측정해야 한다.

    따라서, 유량은 교축기구 전후의 차압의 제곱근에 비례한다는 것이 옳은 설명이다. 이는 베르누이 방정식에 따라 유체의 유속과 압력이 반비례하는 관계를 나타내기 때문이다. 즉, 유속이 증가하면 압력이 감소하고, 유속이 감소하면 압력이 증가한다. 따라서, 교축기구 전후의 압력 차이가 클수록 유속이 크고, 유량도 많아진다는 것을 의미한다.
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44. 금속의 전기 저항 값이 변화되는 것을 이용하여 압력을 측정하는 전기저항압력계의 특성으로 맞는 것은?

  1. 응답속도가 빠르고 초고압에서 미압까지 측정한다.
  2. 구조가 간단하여 압력검출용으로 사용한다.
  3. 먼지의 영향이 적고 변동에 대한 적응성이 적다.
  4. 가스폭발 등 급속한 압력변화를 측정하는데 사용한다.
(정답률: 59%)
  • 전기저항압력계는 압력이 가해지면 금속의 전기 저항 값이 변화하는 특성을 이용하여 압력을 측정하는 기기입니다. 이 기기의 특징 중 "응답속도가 빠르고 초고압에서 미압까지 측정한다."는 이유는 다음과 같습니다.

    전기저항압력계는 구조가 간단하고 먼지의 영향이 적어서 변동에 대한 적응성이 적습니다. 이러한 특징으로 인해 가스폭발 등 급속한 압력변화를 측정하는데 사용됩니다. 또한, 전기저항압력계는 압력이 가해지면 금속의 전기 저항 값이 변화하기 때문에 응답속도가 빠릅니다. 이러한 특성으로 인해 초고압에서 미압까지 측정할 수 있습니다. 따라서, 전기저항압력계는 빠른 응답속도와 넓은 측정 범위를 가지고 있어서 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다.
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45. 다음 각 습도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 노점 습도계는 저습도를 측정할 수 있다.
  2. 모발 습도계는 2년마다 모발을 바꾸어 주어야 한다.
  3. 통풍 건습구 습도계는 2.5~5m/s의 통풍이 필요하다.
  4. 저항식 습도계는 직류전압을 사용하여 측정한다.
(정답률: 71%)
  • "저항식 습도계는 직류전압을 사용하여 측정한다."라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 저항식 습도계는 습도에 따라 변하는 저항값을 측정하여 습도를 파악하는데, 이때 사용되는 전류는 직류전류입니다. 따라서 "저항식 습도계는 직류전압을 사용하여 측정한다."는 올바른 설명입니다.

    노점 습도계는 공기 중의 수증기가 포화 상태가 되어 이슬이 생기는 온도를 측정하여 습도를 파악하는데, 이때 측정되는 것은 온도이므로 습도가 낮은 경우에는 정확한 측정이 어렵습니다. 따라서 "노점 습도계는 저습도를 측정할 수 있다."는 틀린 설명입니다.

    모발 습도계는 모발을 이용하여 습도를 측정하는데, 모발이 습기를 흡수하면 길이가 변하게 되어 이를 측정하여 습도를 파악합니다. 이때 모발은 습기를 흡수하면 늘어나고 건조하면 줄어들기 때문에 일정 시간이 지나면 정확한 측정이 어려워집니다. 따라서 "모발 습도계는 2년마다 모발을 바꾸어 주어야 한다."는 올바른 설명입니다.

    통풍 건습구 습도계는 공기의 흐름이 있어야 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 "통풍 건습구 습도계는 2.5~5m/s의 통풍이 필요하다."는 올바른 설명입니다.
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46. 기준압력과 주 피드백 신호와의 차에 의해서 일정한 신호를 조작요소에 보내는 제어장치는?

  1. 조절기
  2. 전송기
  3. 조작기
  4. 계측기
(정답률: 60%)
  • 기준압력과 주 피드백 신호와의 차에 의해서 일정한 신호를 조작요소에 보내는 제어장치는 조절기입니다. 조절기는 제어 시스템에서 가장 중요한 역할을 합니다. 제어 시스템에서는 일정한 기준값을 유지하기 위해 조절기가 필요합니다. 조절기는 입력 신호를 받아서 출력 신호를 생성하며, 이 출력 신호는 조작요소를 제어하여 원하는 값을 유지합니다.

    조절기는 제어 시스템에서 가장 중요한 역할을 하기 때문에, 정밀하고 안정적인 조절기가 필요합니다. 이를 위해 조절기는 고성능의 제어 알고리즘과 높은 정확도의 센서를 사용합니다. 또한, 조절기는 제어 시스템의 안정성과 신뢰성을 보장하기 위해 여러 가지 안전 기능을 갖추고 있습니다.

    따라서, 기준압력과 주 피드백 신호와의 차에 의해서 일정한 신호를 조작요소에 보내는 제어장치는 조절기입니다. 조절기는 제어 시스템에서 가장 중요한 역할을 하며, 정밀하고 안정적인 조절기가 필요합니다.
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47. 다음 온도계 중 비접촉식 온도계로 옳은 것은?

  1. 유리제 온도계
  2. 압력식 온도계
  3. 전기저항식 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 74%)
  • 광고온계는 비접촉식 온도계 중 하나로, 물체의 표면 온도를 측정하는데 사용됩니다. 이 온도계는 적외선 센서를 사용하여 물체의 표면에서 방출되는 적외선을 측정하여 온도를 측정합니다. 이 방식은 물체와의 접촉이 필요하지 않으므로, 물체의 온도를 측정할 때 물체를 손상시키지 않고도 측정할 수 있습니다. 또한, 광고온계는 빠르고 정확한 측정이 가능하며, 측정 범위가 넓어 다양한 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 식품, 의학, 공업 등에서 사용되며, 특히 의학 분야에서는 체온 측정에 많이 사용됩니다. 따라서, 광고온계는 비접촉식 온도계 중 가장 효율적이고 신뢰성이 높은 온도계입니다.
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48. 전자유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 압력손실이 거의 없다.
  2. 내식성 유지가 곤란하다.
  3. 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있다.
  4. 미소한 측정전압에 대하여 고성능의 증폭기가 필요하다.
(정답률: 54%)
  • 전자유량계는 전도성 액체의 유량을 측정하는데 사용되는 기기로, 압력손실이 거의 없어서 유량 측정에 높은 정확도를 보장한다는 특징이 있다. 또한, 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있으며, 미소한 측정전압에 대하여 고성능의 증폭기가 필요하다는 특징이 있다.

    하지만, 내식성 유지가 곤란하다는 것은 전자유량계가 내부에 부식성 물질이나 화학물질이 들어갈 경우 센서의 정확도가 떨어지거나 고장이 발생할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 전자유량계를 사용할 때는 측정 대상 액체의 성질을 고려하여 적절한 센서를 선택하고 유지보수를 철저히 해야 한다.
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49. 가스크로마토그래피는 기체의 어떤 특성을 이용하여 분석하는 장치인가?

  1. 분자량 차이
  2. 부피 차이
  3. 분압 차이
  4. 확산속도 차이
(정답률: 64%)
  • 가스크로마토그래피는 확산속도 차이를 이용하여 분석하는 장치입니다. 이는 샘플을 기체상태로 만들어 컬럼 안에서 이동시키면서, 각 구성 성분의 확산속도 차이를 이용하여 분리하는 원리입니다. 즉, 샘플 내의 각 성분은 서로 다른 속도로 확산하게 되는데, 이를 컬럼 안에서 분리하여 각 성분의 양을 측정함으로써 분석합니다. 이는 분자량, 부피, 분압 등의 다른 특성보다 확산속도 차이가 더 민감하게 반응하기 때문에, 가스크로마토그래피에서는 이를 이용하여 높은 정확도와 분리능을 보장할 수 있습니다.
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50. 피토관에 의한 유속 측정식은 다음과 같다. 이 때 P1, P2의 각각의 의미는? (단, v는 유속 g는 중력가속도 이고, γ는 비중량이다.)

  1. 동압과 전압을 뜻한다.
  2. 전압과 정압을 뜻한다.
  3. 정압과 동압을 뜻한다.
  4. 동압과 유체압을 뜻한다.
(정답률: 65%)
  • P1은 유체의 정압을, P2는 유체의 동압을 나타낸다. 유체가 피토관을 통과할 때, 유체의 속도가 빨라지면 정압이 낮아지고 동압이 높아진다. 이를 이용하여 유속을 측정하는 것이 피토관에 의한 유속 측정식이다.

    정압은 유체가 정지한 상태에서의 압력을 의미하며, 동압은 유체가 움직이는 상태에서의 압력을 의미한다. 따라서, P1은 유체가 정지한 상태에서의 압력을 나타내고, P2는 유체가 움직이는 상태에서의 압력을 나타낸다.

    이에 따라 보기 중 정답은 "전압과 정압을 뜻한다."이다. 전압은 유체가 정지한 상태에서의 압력을 의미하는 정압과 유체가 움직이는 상태에서의 압력을 의미하는 동압을 모두 포함하는 개념이다. 따라서, "전압과 정압을 뜻한다."는 정확한 설명이다.
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51. 다음 각 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 벨로즈 압력계는 탄성식 압력계이다.
  2. 다이어프램 압력계의 박판재료로 인청동, 고무를 사용할 수 있다.
  3. 침종식 압력계는 압력이 낮은 기체의 압력 측정에 적당하다.
  4. 탄성식 압력계의 일반교정용 시험기로는 전기식 표준압력계가 주로 사용된다.
(정답률: 56%)
  • "다이어프램 압력계의 박판재료로 인청동, 고무를 사용할 수 있다."는 틀린 설명입니다. 다이어프램 압력계의 박판재료로는 주로 스테인리스 스틸이나 인코넬 등의 합금재료가 사용됩니다.

    탄성식 압력계는 압력이 가해지면 변형이 일어나는 탄성체를 이용하여 압력을 측정하는 압력계입니다. 이러한 탄성식 압력계는 정확도가 높고, 작은 압력부터 큰 압력까지 다양한 범위에서 측정이 가능합니다. 하지만 정확한 측정을 위해서는 교정이 필요합니다. 이때 사용되는 것이 일반교정용 시험기인데, 이 중에서 전기식 표준압력계가 주로 사용됩니다. 전기식 표준압력계는 정밀한 측정이 가능하며, 교정이 용이하다는 장점이 있기 때문입니다.
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52. 서로 다른 2개의 금속판을 접합시켜서 만든 바이메탈 온도계의 기본 작동원리는?

  1. 두 금속판의 비열의 차
  2. 두 금속판의 열전도도의 차
  3. 두 금속판의 열팽창계수의 차
  4. 두 금속판의 기계적 강도의 차
(정답률: 70%)
  • 바이메탈 온도계는 서로 다른 두 개의 금속판을 접합시켜 만든 온도계로, 두 금속판의 열팽창계수의 차이를 이용하여 온도를 측정합니다. 열팽창계수는 금속이 온도가 변할 때 길이가 얼마나 변하는지를 나타내는 값으로, 각 금속의 열팽창계수가 다르기 때문에 두 금속판이 온도가 변할 때 각각 다른 정도로 팽창하게 됩니다. 이 때, 팽창한 금속판은 서로 다른 방향으로 움직이게 되고, 이 움직임을 바이메탈 온도계의 눈금으로 표시하여 온도를 측정합니다. 따라서, 두 금속판의 열팽창계수의 차이가 바이메탈 온도계의 기본 작동원리입니다. 다른 보기인 비열의 차, 열전도도의 차, 기계적 강도의 차는 온도계의 작동 원리와는 직접적인 연관이 없습니다.
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53. 자동연소제어 장치에서 보일러 증기압력의 자동제어에 필요한 조작량은?

  1. 연소량과 증기압력
  2. 연소량과 보일러수위
  3. 연료량과 공기량
  4. 증기압력과 보일러수위
(정답률: 55%)
  • 자동연소제어 장치에서 보일러 증기압력의 자동제어에 필요한 조작량은 연료량과 공기량입니다. 이는 연소 과정에서 연료와 공기의 비율이 적절하지 않으면 연소가 원활하지 않아 증기압력이 낮아지거나 높아지는 문제가 발생하기 때문입니다. 따라서 자동연소제어 장치는 연료량과 공기량을 적절하게 제어하여 적정한 연소를 유지하고, 이를 통해 안정적인 보일러 증기압력을 유지합니다. 이와 함께 연료량과 공기량의 조절은 보일러의 효율성과 안전성에도 영향을 미치므로 매우 중요한 요소입니다. 따라서 자동연소제어 장치에서는 연료량과 공기량을 정확하게 측정하고 제어하여 안정적인 보일러 운전을 유지합니다.
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54. 제백(Seebeck)효과에 대하여 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 어떤 결정체를 압축하면 기전력이 일어난다.
  2. 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다.
  3. 고온체로부터 모든 파장의 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례하여 커진다.
  4. 고체가 고온이 되면 단파장 성분이 많아진다.
(정답률: 72%)
  • 제백(Seebeck)효과는 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어나는 현상입니다. 이는 두 금속의 전자의 열운동에 의해 발생하는데, 열에너지가 전자의 운동에 영향을 주어 전자의 운동에 차이가 발생합니다. 이 차이는 전자의 이동으로 인해 전기적인 차이가 발생하게 되고, 이를 이용하여 전기를 생산할 수 있습니다. 이러한 제백효과는 열전력 발전에 매우 중요한 역할을 합니다.
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55. 유량 측정에 사용되는 오리피스가 아닌 것은?

  1. 베나탭
  2. 게이지탭
  3. 코너탭
  4. 플랜지탭
(정답률: 52%)
  • 유량 측정에 사용되는 오리피스, 베나탭, 코너탭, 플랜지탭은 모두 유체의 유속을 측정하기 위한 장치로, 유체가 흐르는 관로에 설치되어 유체의 유속을 측정하는데 사용됩니다.

    하지만 게이지탭은 유체의 유속을 측정하는 것이 아니라, 유체의 압력을 측정하는데 사용됩니다. 게이지탭은 유체가 흐르는 관로에 설치되어 유체의 압력을 측정하는데 사용되며, 유체의 유속을 측정하는 오리피스와는 다른 원리로 작동합니다.

    따라서, 유량 측정에 사용되는 오리피스가 아닌 것은 게이지탭입니다.
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56. 유량계의 교정방법 중 기체 유량계의 교정에 가장 적합한 방법은?

  1. 밸런스를 사용하여 교정한다.
  2. 기준 탱크를 사용하여 교정한다.
  3. 기준 유량계를 사용하여 교정한다.
  4. 기준 체적관을 사용하여 교정한다.
(정답률: 65%)
  • 기체 유량계는 압력, 온도, 밀도 등의 변수가 유동체의 유량에 영향을 미치기 때문에 교정이 필요하다. 이 중에서 기준 체적관을 사용하여 교정하는 것이 가장 적합한 방법이다. 기준 체적관은 정해진 체적의 유체를 흐르게 하여 유량을 측정하는데, 이는 유체의 밀도나 온도 등의 영향을 받지 않기 때문이다. 또한, 기준 체적관은 유량계의 정확도를 높이기 위해 사용되는 보정 장치로서, 교정된 값을 기준으로 유량계의 오차를 보정할 수 있다. 따라서, 기체 유량계의 교정에는 기준 체적관을 사용하여 교정하는 것이 가장 적합하다.
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57. 저항온도계에 활용되는 측온저항체 종류에 해당되는 것은?

  1. 서미스터(thermistor)저항 온도계
  2. 철-콘스탄탄(IC) 저항 온도계
  3. 크로멜(chromel) 저항 온도계
  4. 알루멜(alumel) 저항 온도계
(정답률: 75%)
  • 서미스터(thermistor) 저항 온도계는 온도에 따라 저항값이 크게 변화하는 서미스터라는 측온저항체를 이용하여 온도를 측정하는 방식입니다. 서미스터는 양의 온도계수를 가지고 있어 온도가 올라감에 따라 저항값이 감소합니다. 이러한 특성을 이용하여 서미스터를 이용한 저항 온도계는 높은 정확도와 빠른 응답속도를 가지고 있습니다. 또한, 작은 크기와 저렴한 가격으로 제작이 가능하여 산업용 온도계나 가정용 온도계 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 따라서, 서미스터(thermistor) 저항 온도계가 이 보기에서 정답으로 선택됩니다.
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58. 공기 중에 있는 수증기 양과 그때의 온도에서 공기 중에 최대로 포함할 수 있는 수증기의 양을 백분율로 나타낸 것은?

  1. 절대 습도
  2. 상대 습도
  3. 포화 증기압
  4. 혼합비
(정답률: 59%)
  • 상대 습도는 공기 중에 포함된 수증기의 양과 그때의 온도에서 공기 중에 최대로 포함할 수 있는 수증기의 양을 백분율로 나타낸 것입니다. 이는 대기 중의 수증기 양이 상대적으로 얼마나 많은지를 나타내는 지표로, 공기 중의 수증기 양이 일정하다면 온도가 낮아질수록 상대 습도는 높아지게 됩니다.

    절대 습도는 공기 중에 포함된 수증기의 양을 그 당시의 체적으로 나타낸 것이며, 이는 대기 중의 수증기 양이 얼마나 많은지를 나타내는 지표입니다.

    포화 증기압은 일정한 온도에서 포화 상태에 있는 수증기의 압력을 나타내는 지표입니다.

    혼합비는 공기 중에 포함된 수증기의 양과 공기의 질량 비율을 나타내는 지표입니다.

    따라서, 상대 습도는 대기 중의 수증기 양이 얼마나 많은지를 나타내는 지표로, 온도에 따라 변화하게 됩니다. 이에 반해, 절대 습도는 대기 중의 수증기 양을 체적으로 나타내는 지표이며, 포화 증기압과 혼합비는 각각 수증기의 압력과 공기의 질량 비율을 나타내는 지표입니다.
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59. 다음 가스 분석계 중 화학적 가스분석계가 아닌 것은?

  1. 밀도식 CO2계
  2. 오르자트식
  3. 헴펠식
  4. 자동화학식 CO2계
(정답률: 57%)
  • 화학적 가스분석계는 가스의 화학적 성질을 이용하여 가스의 구성을 분석하는 계기를 말합니다. 따라서 "밀도식 CO2계"는 화학적 가스분석계가 아닙니다. "밀도식 CO2계"는 가스의 밀도를 측정하여 CO2의 농도를 계산하는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 CO2가 다른 가스와 혼합되어 있을 때도 정확한 측정이 가능하며, 대기 중 CO2의 농도 측정에 많이 사용됩니다. 따라서 "밀도식 CO2계"는 화학적 가스분석계가 아닌 것입니다.
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60. 가스크로마토그래피의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 유량계
  2. 칼럼검출기
  3. 직류증폭장치
  4. 캐리어 가스통
(정답률: 61%)
  • 가스크로마토그래피(Gas Chromatography)는 화학물질의 분리 및 정량에 사용되는 분석기기로, 샘플을 캐리어 가스와 함께 칼럼 내부를 통과시켜 분리하는 원리를 이용합니다. 이 때, 가스크로마토그래피의 구성요소로는 유량계, 칼럼검출기, 캐리어 가스통 등이 있습니다.

    그러나 직류증폭장치는 가스크로마토그래피의 구성요소가 아닙니다. 직류증폭장치는 전기적 신호를 증폭시켜주는 장치로, 가스크로마토그래피에서는 사용되지 않습니다.

    따라서, 가스크로마토그래피의 구성요소로는 유량계, 칼럼검출기, 캐리어 가스통이 있으며, 직류증폭장치는 해당되지 않습니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지이용 합리화법령에 따라 산업통상자원부장관은 에너지 수급안정을 위하여 에너지 사용자에 필요한 조치를 할 수 있는데 이 조치의 해당사항이 아닌 것은?

  1. 지역별·주요 수급자별 에너지 할당
  2. 에너지 공급설비의 정지명령
  3. 에너지의 비축과 저장
  4. 에너지사용기자재 사용 제한 또는 금지
(정답률: 45%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 산업통상자원부장관은 에너지 수급안정을 위해 다양한 조치를 할 수 있습니다. 그 중에서도 "에너지 공급설비의 정지명령"은 해당사항이 아닙니다. 이는 에너지 수급안정을 위한 조치 중에서도 가장 극단적인 조치로, 에너지 공급설비를 강제로 정지시키는 것입니다. 이는 에너지 사용자들에게 심각한 영향을 미치며, 에너지 수급안정을 위한 다른 조치들이 실패했을 때에만 시행됩니다. 따라서 이 조치는 매우 예외적인 경우에만 적용되며, 그 외에는 "지역별·주요 수급자별 에너지 할당", "에너지의 비축과 저장", "에너지사용기자재 사용 제한 또는 금지" 등의 조치가 우선적으로 시행됩니다.
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62. 에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 관리자는 선임된 날부터 얼마 이내에 교육을 받아야 하는가?

  1. 1개월
  2. 3개월
  3. 6개월
  4. 1년
(정답률: 64%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 이용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법령입니다. 이 법령에 따르면 검사대상기기 관리자는 선임된 날부터 6개월 이내에 교육을 받아야 합니다. 이는 검사대상기기 관리자가 해당 기기를 올바르게 관리하고 사용하기 위해 필요한 지식과 기술을 습득하도록 하기 위함입니다. 또한, 검사대상기기는 안전하게 사용되어야 하며, 교육을 통해 안전한 사용 방법을 습득할 수 있습니다. 따라서, 검사대상기기 관리자는 선임된 후 가능한 빨리 교육을 받아야 하며, 6개월 이내에는 교육을 받도록 규정하고 있습니다.
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63. 내화물 사용 중 온도의 급격한 변화 혹은 불균일한 가열 등으로 균열이 생기거나 표면이 박리되는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 스폴링
  2. 버스팅
  3. 연화
  4. 수화
(정답률: 67%)
  • 스폴링은 내화물 사용 중 온도의 급격한 변화나 불균일한 가열로 인해 균열이 생기거나 표면이 박리되는 현상을 말합니다. 이는 내화물의 내화성이 강하더라도 내부적인 구조나 결함 등으로 인해 발생할 수 있습니다. 스폴링은 내화물의 성능을 저하시키고, 내화물을 사용하는 시스템의 안전성을 저해시킬 수 있으므로 주의가 필요합니다. 스폴링은 내화물 사용 시 발생할 수 있는 여러 가지 문제 중 하나이며, 다른 문제로는 버스팅, 연화, 수화 등이 있습니다. 버스팅은 내화물의 표면이 폭발적으로 파괴되는 현상이며, 연화는 내화물이 고온에서 녹아내리는 현상입니다. 수화는 내화물의 내화성이 약해져 수분에 의해 파괴되는 현상입니다. 이러한 문제들은 내화물의 종류와 사용 조건에 따라 발생할 수 있으므로, 적절한 내화물 선택과 사용 방법이 중요합니다.
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64. 무기질 보온재에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 안전사용온도범위가 넓다.
  2. 재질자체가 독립기포로 안정되어있다.
  3. 비교적 강도가 높고 변형이 적다.
  4. 최고온도사용온도가 높아 고온에 적합하다.
(정답률: 57%)
  • 무기질 보온재는 주로 광물 성분으로 이루어져 있으며, 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있어서 고온에서 사용하기에 적합합니다. 이러한 보온재는 일반적으로 안전사용온도범위가 넓고, 비교적 강도가 높고 변형이 적다는 특징을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 보온재의 재질 자체가 독립기포로 안정되어있는 것은 틀린 설명입니다. 보온재는 기포를 형성하여 열전달을 방지하는 것이 주요한 역할이기 때문에, 기포 안정성이 중요한 역할을 합니다. 그러나 이러한 기포 안정성은 보온재의 구조나 제조 과정에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서, 보온재의 기포 안정성은 제조 과정에서 적절한 조치를 취하여 보장되어야 합니다.
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65. 다음 밸브 중 유체가 역류하지 않고 한쪽방향으로만 흐르게 하는 밸브는?

  1. 감압밸브
  2. 체크밸브
  3. 팽창밸브
  4. 릴리프밸브
(정답률: 78%)
  • 체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 역류하지 않도록 하는 밸브입니다. 이는 밸브 내부에 있는 구조물이 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 제한하는 역할을 합니다. 이러한 구조물은 유체가 역류할 때는 밸브가 닫히도록 하여 역류를 막습니다. 반면, 유체가 정상적으로 흐를 때는 밸브가 열리도록 하여 유체가 자유롭게 흐를 수 있도록 합니다. 이러한 구조로 인해 체크밸브는 유체의 역류를 막는 역할을 하며, 배관 시스템에서 유체의 안전한 흐름을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서, 체크밸브는 유체가 역류하지 않고 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브입니다.
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66. 에너지이용 합리화법령에서 에너지사용의 제한 또는 금지에 대한 내용으로 틀린 것은?

  1. 에너지 사용의 시기 및 방법의 제한
  2. 에너지 사용시설 및 에너지사용기자재에 사용할 에너지의 지정 및 사용에너지의 전환
  3. 특정 지역에 대한 에너지 사용의 제한
  4. 에너지 사용 설비에 관한 사항
(정답률: 39%)
  • 에너지이용 합리화법령에서 에너지 사용의 제한 또는 금지에 대한 내용 중에서 틀린 것은 "에너지 사용 설비에 관한 사항"이다. 이 법령은 에너지 사용의 합리적인 이용을 위해 다양한 규제를 제공하고 있으며, 이 중에서 에너지 사용 설비에 관한 사항은 중요한 부분 중 하나이다. 이는 에너지 사용 설비의 설치, 운영, 유지보수 등에 대한 규제를 포함하며, 이를 통해 에너지의 효율적인 사용을 촉진하고 에너지 낭비를 방지하기 위한 목적으로 제공된다. 따라서, 에너지 사용 설비에 대한 규제는 에너지이용 합리화법령에서 중요한 역할을 수행하고 있으며, 이를 준수함으로써 우리나라의 에너지 이용을 합리적으로 관리할 수 있게 된다.
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67. 단열효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열확산계수가 작아진다.
  2. 열전도계수가 작아진다.
  3. 노내 온도가 균일하게 유지된다.
  4. 스폴링 현상을 촉진시킨다.
(정답률: 75%)
  • 단열효과란 열이나 전기가 통과하기 어려운 재질로 만들어진 물체가 열전달이나 전기전달을 방해하는 현상을 말한다. 따라서, 보기 중에서 틀린 것은 "스폴링 현상을 촉진시킨다." 이다. 스폴링 현상은 열팽창 계수가 다른 두 재질이 함께 사용될 때, 열팽창이 서로 다르게 일어나서 생기는 현상으로, 단열효과와는 관련이 없다. 단열효과는 열확산계수와 열전도계수가 작아져서 열이나 전기가 잘 통과하지 않는 것이 특징이며, 이로 인해 노내 온도가 균일하게 유지된다.
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68. 고압 증기의 옥외배관에 가장 적당한 신축이음 방법은?

  1. 오프셋형
  2. 벨로즈형
  3. 루프형
  4. 슬리브형
(정답률: 63%)
  • 고압 증기의 옥외배관은 화재 위험이 있으므로 신축이음 방법은 안전성이 중요합니다. 이 중에서 가장 안전하면서도 신축성이 뛰어난 방법은 루프형입니다. 루프형은 파이프의 끝을 루프 모양으로 구부려서 상대 파이프에 끼워서 연결하는 방법입니다. 이 방법은 파이프의 신축성을 유지하면서도 파이프의 길이를 조절할 수 있어서 온도 변화나 지진 등으로 인한 파이프의 변형에도 대처할 수 있습니다. 또한, 파이프의 끝을 루프 모양으로 구부리기 때문에 파이프의 끝이 뚜렷하지 않아서 파이프의 끝이 파손되는 위험이 줄어듭니다. 따라서, 고압 증기의 옥외배관에는 루프형이 가장 적당한 신축이음 방법입니다.
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69. 중요 소성을 하는 평로에서 축열실의 역할로서 가장 옳은 것은?

  1. 제품을 가열한다.
  2. 급수를 예열한다.
  3. 연소용 공기를 예열한다.
  4. 포화 증기를 가열하여 과열증기로 만든다.
(정답률: 59%)
  • 평로에서 축열실은 연소용 공기를 예열하는 역할을 합니다. 연소용 공기는 연료와 반응하여 열을 발생시키는데, 이때 충분한 공기가 공급되지 않으면 연소가 불완전하게 일어나고 연료가 완전히 연소되지 않아서 연소효율이 떨어지게 됩니다. 따라서 축열실에서 연소용 공기를 예열함으로써 공기의 밀도를 높이고, 공기의 열용량을 증가시켜 연소효율을 높이는 것이 중요합니다. 또한, 축열실에서 예열된 공기는 평로 내부로 공급되어 연소과정에서 발생하는 열을 흡수하고, 제품을 가열하는 역할도 합니다. 따라서 축열실은 평로의 연소효율과 제품의 가열효율을 높이는 중요한 역할을 합니다.
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70. 다음 중 셔틀요(shuttle kiln)는 어디에 속하는가?

  1. 반연속요
  2. 승염식요
  3. 연속요
  4. 불연속요
(정답률: 66%)
  • 셔틀요는 반연속요에 속합니다. 반연속요는 일정한 주기로 작동하며, 작동 중에는 소성물이나 가열물을 내부로 이동시키는 셔틀이나 엘리베이터 등을 사용하여 작업을 수행합니다. 이에 비해 연속요는 작동 중에 소성물이나 가열물이 자동으로 이동하며, 불연속요는 작동 중에 작업물을 한 번에 하나씩 처리합니다. 승염식요는 소성물을 가열하는 방식에 따라 분류되며, 셔틀요는 가열물을 내부로 이동시키는 셔틀을 사용하여 작업을 수행하므로 승염식요에도 속할 수 있습니다. 하지만 일반적으로는 셔틀요는 반연속요에 속하는 것으로 분류됩니다.
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71. 에너지이용 합리화법령에 따라 인정검사대상기기 관리자의 교육을 이수한 자가 관리할 수 없는 검사대상 기기는?

  1. 압력용기
  2. 열매체를 가열하는 보일러로서 용량이 581.5kW 이하인 것
  3. 온수를 발생하는 보일러로서 용량이 581.5kW 이하인 것
  4. 증기보일러로서 최고사용압력이 2MPa이하이고, 전열 면적이 5m2이하인 것
(정답률: 62%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 법령으로, 이에 따라 인정검사대상기기를 관리하는 자는 교육을 이수해야 합니다. 그러나 증기보일러로서 최고사용압력이 2MPa이하이고, 전열 면적이 5m2이하인 기기는 이러한 교육을 이수한 자라도 관리할 수 없습니다. 이는 해당 기기가 안전성이 높은 기기로 분류되어 있기 때문입니다. 따라서 이러한 기기는 전문적인 기술과 경험이 있는 전문가에게 관리를 맡겨야 합니다. 이를 통해 안전하고 효율적인 에너지 이용을 실현할 수 있습니다.
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72. 에너지이용 합리화법령에 따른 에너지이용 합리화 기본계획에 포함되어야 할 내용이 아닌 것은?

  1. 에너지 이용 효율의 증대
  2. 열사용기자재의 안전관리
  3. 에너지 소비 최대화를 위한 경제구조로의 전환
  4. 에너지원간 대체
(정답률: 52%)
  • 에너지 이용 합리화법령은 에너지 이용의 효율성을 높이고 에너지 소비를 줄이기 위한 법령입니다. 이를 위해 에너지 이용 합리화 기본계획을 수립하고 이를 실행해야 합니다. 이 기본계획에는 에너지 이용 효율의 증대, 열사용기자재의 안전관리, 에너지원간 대체 등이 포함되어야 합니다. 그러나 "에너지 소비 최대화를 위한 경제구조로의 전환"은 이 기본계획에 포함되어서는 안 됩니다. 이는 오히려 에너지 소비를 늘리는 것으로 이어질 수 있으며, 에너지 이용 합리화의 목적과는 상반됩니다. 따라서 이는 에너지 이용 합리화 기본계획에 포함되어서는 안 됩니다.
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73. 단열재를 사용하지 않는 경우의 방출열량이 350W이고, 단열재를 사용할 경우의 방출열량이 100W라 하면 이 때의 보온효율은 약 몇 %인가?

  1. 61
  2. 71
  3. 81
  4. 91
(정답률: 59%)
  • 보온효율은 단열재를 사용했을 때 방출열량이 얼마나 감소했는지를 나타내는 지표이다. 따라서 보온효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    보온효율 = (1 - (단열재를 사용했을 때 방출열량 / 단열재를 사용하지 않았을 때 방출열량)) x 100

    여기에 문제에서 주어진 값을 대입하면 다음과 같다.

    보온효율 = (1 - (100 / 350)) x 100
    보온효율 = 0.714 x 100
    보온효율 = 71.4

    따라서 보기에서 정답이 "71"인 이유는 보온효율이 소수점 이하 첫째 자리에서 반올림하여 정수로 표기한 것이기 때문이다.
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74. 에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 관리대행기관으로 지정을 받기 위하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 서류가 아닌 것은?

  1. 장비명세서
  2. 기술인력 명세서
  3. 기술인력 고용계약서 사본
  4. 향후 1년간 안전관리대행 사업계획서
(정답률: 67%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 관리대행기관으로 지정을 받기 위해서는 산업통상자원부장관에게 제출해야 하는 서류들이 있습니다. 이 중에서 "기술인력 고용계약서 사본"은 제출해야 하는 서류가 아닙니다. 이는 검사대상기기 관리대행기관으로 지정을 받기 위한 서류들 중에서 기술인력의 고용계약서는 필요하지 않기 때문입니다. 다른 서류들은 각각의 역할과 기능을 가지고 있으며, 장비명세서는 검사대상기기의 상세한 정보를 담고 있고, 기술인력 명세서는 검사대상기기 관리대행기관에서 필요한 기술인력의 정보를 담고 있습니다. 또한, 향후 1년간 안전관리대행 사업계획서는 검사대상기기의 안전관리를 위한 계획을 담고 있습니다. 따라서, "기술인력 고용계약서 사본"은 검사대상기기 관리대행기관으로 지정을 받기 위한 서류 중에서 필요하지 않은 서류입니다.
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75. 에너지이용 합리화법의 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 에너지의 합리적 이용을 증진
  2. 에너지 소비로 인한 환경피해 감소
  3. 에너지원의 개발
  4. 국민 경제의 건전한 발전과 국민복지의 증진
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 합리적 이용을 증진하고, 에너지 소비로 인한 환경피해를 감소시키며, 국민 경제의 건전한 발전과 국민복지의 증진을 목적으로 하는 법률입니다. 이 중에서 가장 거리가 먼 것은 "에너지원의 개발"입니다. 이는 이미 개발된 에너지원을 합리적으로 이용하고, 새로운 대체 에너지원을 개발하여 에너지의 다양성을 확보하는 것을 의미합니다. 따라서, 에너지원의 개발은 이미 법률에서 명시된 에너지 이용 합리화의 목적과는 조금 거리가 있습니다.
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76. 에너지이용 합리화법령상 산업통상자원부장관이 에너지다소비사업자에게 개선명령을 할 수 있는 경우는 에너지관리지도 결과 몇 %이상의 에너지 효율개선이 기대될 때로 규정하고 있는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 72%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법령으로, 이를 위해 산업통상자원부장관은 에너지다소비사업자에게 개선명령을 할 수 있습니다. 그러나 이 경우에도 개선명령을 내리기 위해서는 에너지관리지도 결과에서 몇 % 이상의 에너지 효율개선이 기대될 때에만 가능합니다. 따라서 정답은 "10"입니다. 이는 에너지관리지도를 통해 에너지 효율성을 분석하고 개선할 수 있는 여지가 있을 때, 최소한 10% 이상의 에너지 효율개선이 가능하다는 것을 의미합니다. 이는 에너지 절약을 위한 노력을 적극적으로 추진하고, 에너지 소비를 줄이기 위한 적극적인 대책을 마련하도록 유도하는 역할을 합니다.
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77. 용광로에서 선철을 만들 때 사용되는 주원료 및 부재료가 아닌 것은?

  1. 규선석
  2. 석회석
  3. 철광석
  4. 코크스
(정답률: 58%)
  • 용광로에서 선철을 만들 때 사용되는 주원료는 철광석과 코크스이며, 부재료는 석회석입니다. 그러나 규선석은 이 과정에서 사용되지 않습니다. 규선석은 암석의 일종으로, 주로 건축재료나 도로 포장재료로 사용됩니다. 규선석은 석회암과 다르게 칼슘 함량이 낮아 석회석처럼 소성이 불가능합니다. 따라서 규선석은 용광로에서 선철을 만들 때 사용되지 않습니다.
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78. 에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재 설치·시공범위가 아닌 것은?

  1. 강철제보일러 세관
  2. 철금속가열로의 시공
  3. 태양열 집열기 배관
  4. 금속균열로의 배관
(정답률: 47%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 보다 효율적으로 이용하기 위한 법령으로, 특정열사용기자재의 설치 및 시공범위를 규정하고 있습니다. 이 중에서 "금속균열로의 배관"은 해당 법령에서 규정되어 있지 않은 것입니다. 이는 금속균열로가 일반적으로 산업용 열처리 공정에서 사용되는 장비로, 에너지이용 합리화법령에서 규정하는 대상이 아니기 때문입니다. 따라서, 이에 대한 설치 및 시공에 대한 규정은 따로 존재하지 않습니다.
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79. 에너지이용 합리화법령에서 정한 에너지사용자가 수립하여야 할 자발적 협약이행계획에 포함되지 않는 것은?

  1. 협약 체결 전년도의 에너지소비 현황
  2. 에너지관리체제 및 관리방법
  3. 전년도의 에너지사용량·제품생산량
  4. 효율향상목표 등의 이행을 위한 투자계획
(정답률: 45%)
  • 에너지이용 합리화법령에서는 에너지 사용자들이 자발적으로 에너지를 절약하고 효율적으로 사용하기 위한 협약을 체결하도록 권고하고 있습니다. 이 협약에는 협약 당사자들이 이행해야 할 계획이 포함되어 있습니다. 이 중에서 전년도의 에너지사용량·제품생산량이 포함되는 이유는 이를 기반으로 향후 에너지 사용량을 예측하고, 이를 줄이기 위한 목표를 설정할 수 있기 때문입니다. 또한, 전년도의 에너지사용량·제품생산량을 파악함으로써 에너지 사용의 효율성을 평가하고, 이를 개선하기 위한 방안을 마련할 수 있습니다. 따라서, 이러한 정보는 협약 이행을 위한 중요한 기반 자료가 되며, 이를 포함하지 않는다면 협약의 효과성이 떨어질 수 있습니다.
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80. 터널가마(Tunnel kiln)의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연속식 가마이다.
  2. 사용연료에 제한이 없다.
  3. 대량생산이 가능하고 유지비가 저렴하다.
  4. 노내 온도조절이 용이하다.
(정답률: 58%)
  • "사용연료에 제한이 없다."는 터널가마의 특징 중 틀린 것입니다. 터널가마는 연료로서 천연가스, 석유, 석탄 등을 사용할 수 있지만, 연료의 종류에 따라 가마 내부의 온도와 환경이 달라지기 때문에 사용연료에 제한이 있습니다. 예를 들어, 석탄을 사용할 경우 연소 시 발생하는 미세먼지와 유해가스가 대기오염을 일으키기 때문에 환경규제에 따라 사용이 제한될 수 있습니다. 따라서, 터널가마를 운영할 때는 사용연료의 종류와 환경규제 등을 고려하여 적절한 연료를 선택해야 합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 연도 등의 저온의 전열면에 주로 사용되는 수트 블로어의 종류는?

  1. 삽입형
  2. 예열기 클리너형
  3. 로터리형
  4. 건형(gun type)
(정답률: 61%)
  • 수트 블로어는 저온의 전열면에서 사용되는 장비로, 고온의 공기를 전달하여 전열면의 온도를 유지하거나 조절하는 역할을 합니다. 이때 수트 블로어의 종류에는 삽입형, 예열기 클리너형, 로터리형, 건형(gun type) 등이 있습니다.

    그 중에서도 로터리형 수트 블로어는 회전하는 로터를 이용하여 공기를 압축하고 분배하는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 고속 회전으로 인해 공기의 압력이 높아지고, 이를 이용하여 전열면에 고온의 공기를 공급할 수 있습니다. 또한 로터리형 수트 블로어는 작은 크기의 장비에서도 높은 압력을 유지할 수 있어서, 전열면의 작은 부분까지도 균일한 고온 공급이 가능합니다.

    또한 로터리형 수트 블로어는 구조가 간단하고 작동 소음이 적어서 유지보수가 용이하며, 안정적인 작동이 가능합니다. 따라서 저온의 전열면에서 사용되는 수트 블로어의 종류 중에서도 로터리형 수트 블로어가 가장 많이 사용되는 이유입니다.
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82. 플래시 탱크의 역할로 옳은 것은?

  1. 저압의 증기를 고압의 응축수로 만든다.
  2. 고압의 응축수를 저압의 증기로 만든다.
  3. 고압의 증기를 저압의 응축수로 만든다.
  4. 저압의 응축수를 고압의 증기로 만든다.
(정답률: 46%)
  • 플래시 탱크는 고압의 증기를 저압의 증기로 만드는 역할을 합니다. 이는 고압의 증기가 플래시 탱크 내에서 갑작스럽게 압력이 낮아지면서 응축수와 증기로 분리되기 때문입니다. 이때 응축수는 저압의 상태로 남게 되고, 증기는 여전히 고압의 상태를 유지합니다. 이렇게 분리된 저압의 응축수는 다시 보일러로 돌아가서 열을 받아 증기로 변환되어 사용됩니다. 이 과정은 보일러에서 생산된 고압의 증기를 효율적으로 활용할 수 있도록 도와줍니다. 따라서 플래시 탱크는 보일러 시스템에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
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83. 다이어그램 밸브의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 역류를 방지하기 위한 것이다.
  2. 유체의 흐름에 주는 저항이 적다.
  3. 기밀(氣密)할 때 패킹이 불필요하다.
  4. 화학약품을 차단하여 금속부분의 부식을 방지한다.
(정답률: 72%)
  • 다이어그램 밸브는 유체의 흐름을 제어하는 기계적 장치로, 유체의 흐름을 차단하거나 흐름의 양을 조절할 수 있다. 이러한 밸브의 특징 중 "역류를 방지하기 위한 것이다."는 틀린 설명이다. 다이어그램 밸브는 역류를 방지하는 기능이 없으며, 유체의 흐름 방향에 따라 작동한다. 따라서 역류 방지를 위해서는 다른 장치를 추가로 설치해야 한다.

    그 외의 특징으로는, 유체의 흐름에 주는 저항이 적어서 유럽식 밸브와 비교하여 유럽식 밸브보다 유체의 손실이 적다는 점이 있다. 또한, 기밀(氣密)할 때 패킹이 불필요하다는 점이 있어서 유지보수가 간편하다. 또한, 화학약품을 차단하여 금속부분의 부식을 방지하는 기능이 있다. 이러한 특징들로 인해 다이어그램 밸브는 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.
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84. 그림과 같은 노냉수벽의 전열면적(m2)은? (단, 수관의 바깥지름 30mm, 수관의 길이 5m, 수관의 수 200개이다.)

  1. 24
  2. 47
  3. 72
  4. 94
(정답률: 45%)
  • 노냉수벽은 수관과 벽면 사이에 냉수를 순환시켜 열을 흡수하여 냉각하는 장치이다. 이때, 노냉수벽의 전열면적은 수관의 길이와 수, 그리고 수관의 바깥지름에 따라 결정된다. 수관의 바깥지름이 30mm이고 길이가 5m인 수관 200개가 사용되었으므로, 전체 수관의 길이는 1000m이다. 따라서, 전열면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전열면적 = 수관의 길이 × 수관의 수 × (2π × 수관의 바깥지름)

    = 1000 × 200 × (2π × 0.03)

    ≈ 47 (단위: m2)

    따라서, 정답은 "47"이다.
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85. 지름이 d, 두께가 t인 얇은 살두께의 원통안에 압력 P가 작용할 때 원통에 발생하는 길이방향의 인장응력은?

(정답률: 55%)
  • 원통안에 작용하는 압력 P는 원통의 단면적인 πd²/4에 의해 전달되며, 이에 따라 원통의 길이방향에 인장응력이 발생한다. 이때 인장응력 σ는 P/((πd²/4)-(π(d-2t)²/4))로 계산된다. 이를 간단히 정리하면 σ=Pd/(2t(d-t))이다. 따라서 보기 중에서 정답은 ""이다.
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86. 스케일(scale)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스케일로 인하여 연료소비가 많아진다.
  2. 스케일은 규산칼슘, 황산칼슘이 주성분이다.
  3. 스케일은 보일러에서 열전달을 저하시킨다.
  4. 스케일로 인하여 배기가스 온도가 낮아진다.
(정답률: 72%)
  • 스케일(scale)은 보일러나 열교환기 등에서 물이 수분자를 잃고 칼슘, 마그네슘, 황 등의 미네랄 성분이 침전하여 생기는 노폐물 층을 말한다. 이러한 스케일은 보일러 내부의 열전달을 저하시키고, 연료소비를 증가시키며, 보일러의 수명을 단축시킨다. 또한, 스케일로 인해 배기가스 온도가 낮아지는데, 이는 보일러 내부의 열전달이 저하되어 열이 흡수되기 때문이다. 따라서 스케일은 보일러의 안전과 효율을 저해시키는 요인으로, 주기적인 청소와 관리가 필요하다. 스케일을 방지하기 위해서는 물 처리 시스템을 구축하거나, 화학처리나 전기적 방법 등을 이용하여 스케일을 제거할 수 있다.
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87. 노통연관식 보일러에서 평형부의 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소 두께(mm)를 결정하는 식은? (단, P는 최고 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치(모리슨형 노통에서는 최소내경에 50mm를 더한 값)(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.)

  1. 10PDC
(정답률: 59%)
  • 노통연관식 보일러에서 파형노통의 최소 두께를 결정하는 식은 다음과 같다.

    최소 두께 = (0.5P + 1.5) × D / (1000 × C)

    여기서 P는 최고 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치(모리슨형 노통에서는 최소내경에 50mm를 더한 값)(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.

    따라서, 보기 중에서 정답은 "" 이다. 이유는 이 그림이 파형노통의 최소 두께를 결정하는 식을 나타내고 있기 때문이다. 이 그림에서 P는 1.0 MPa, D는 76.1 mm이므로, 최소 두께는 (0.5 × 1.0 + 1.5) × 76.1 / (1000 × 10) = 0.011 mm 이다.
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88. 가로 50cm, 세로 70cm인 300℃로 가열된 평판에 20℃의 공기를 불어주고 있다. 열전달계수가 25W/m2·℃때 열전달량은 몇 kW인가?

  1. 2.45
  2. 2.72
  3. 3.34
  4. 3.96
(정답률: 33%)
  • 주어진 문제에서는 가열된 평판과 주변 공기 사이의 열전달량을 구하는 것이다. 이를 위해서는 열전달계수와 평판의 면적, 온도차이를 고려해야 한다.

    먼저, 평판의 면적을 구해보면 가로 50cm와 세로 70cm를 곱하면 3500cm2가 된다. 이를 m2로 변환하면 0.35m2가 된다.

    다음으로, 열전달계수가 25W/m2·℃이므로 이를 이용하여 열전달량을 구할 수 있다. 평판과 주변 공기 사이의 온도차이는 300℃ - 20℃ = 280℃이다. 따라서 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열전달량 = 열전달계수 × 면적 × 온도차이
    = 25 × 0.35 × 280
    = 2450W
    = 2.45kW

    따라서, 정답은 "2.45"이다.
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89. 수질(水質)을 나타내는 ppm의 단위는?

  1. 1만분의 1단위
  2. 십만분의 1단위
  3. 백만분의 1단위
  4. 1억분의 1단위
(정답률: 74%)
  • ppm은 parts per million의 약자로, 1백만분의 1 단위를 나타내는 단위입니다. 이는 수질이나 다른 환경 요소에서 발견되는 물질의 농도를 측정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 1ppm은 1백만분의 1의 농도를 의미하며, 1mg/L과 같은 농도를 나타낼 수 있습니다. 이 단위는 매우 작은 농도를 측정하는 데 사용되며, 수질 분석, 환경 모니터링, 식품 및 음료 제조 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 따라서, ppm은 매우 작은 농도를 측정하는 데 유용한 단위이며, 수질 분석 등에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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90. 유량 2200kg/h인 80℃의 벤젠을 40℃까지 냉각시키고자 한다. 냉각수 온도를 입구 30℃, 출구 45℃로 하여 대향류열교환기 형식의 이중관식 냉각기를 설계할 때 적당한 관의 길이(m)는? (단, 벤젠의 평균비열은 1884J/kg·℃, 관 내경 0.0427m, 총괄전열계수는 600W/m2·℃이다.)

  1. 8.7
  2. 18.7
  3. 28.6
  4. 38.7
(정답률: 29%)
  • 이중관식 냉각기에서 벤젠과 냉각수는 열교환을 하면서 온도가 변화하게 된다. 이 때, 열전달량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = m × Cp × ΔT

    여기서 Q는 열전달량, m은 질량, Cp는 평균비열, ΔT는 온도차이를 의미한다. 이 때, 벤젠과 냉각수의 열전달량이 같다고 가정하면 다음과 같은 식이 성립한다.

    m벤젠 × Cp벤젠 × (T1 - T2) = m냉각수 × Cp냉각수 × (T2 - T3)

    여기서 T1은 벤젠의 입구온도, T2는 벤젠의 출구온도, T3은 냉각수의 출구온도를 의미한다. 이 식에서 m벤젠과 Cp벤젠은 주어져 있으므로, m냉각수를 구할 수 있다.

    m냉각수 = m벤젠 × Cp벤젠 × (T1 - T2) / (Cp냉각수 × (T2 - T3))

    이제, 대향류열교환기의 열전달면적을 구할 수 있다.

    A = Q / (U × ΔTm)

    여기서 U는 총괄전열계수, ΔTm은 평균온도차이를 의미한다. 이 때, ΔTm은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔTm = (T1 - T3) / ln((T1 - T3) / (T2 - T3))

    이제, 대향류열교환기의 열전달면적을 구할 수 있으므로, 이를 이용하여 적당한 관의 길이를 구할 수 있다.

    A = π × D × L

    여기서 D는 관의 내경, L은 관의 길이를 의미한다. 따라서, L = A / (π × D)이다.

    이를 계산하면, L = 28.6m이므로 정답은 "28.6"이다.
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91. 가스용 보일러의 배기가스 중 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 비는 얼마 이하여야 하는가?

  1. 0.001
  2. 0.002
  3. 0.003
  4. 0.005
(정답률: 56%)
  • 가스용 보일러의 배기가스는 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물 등의 유해물질을 포함하고 있다. 이 중에서 일산화탄소는 인체에 매우 위험한 유해가스로, 높은 농도에서는 중독사례가 발생할 수 있다. 따라서 보일러의 배기가스 중 일산화탄소 농도는 매우 낮아야 한다.

    이산화탄소는 일산화탄소와 다르게 인체에 직접적인 위험이 없지만, 고농도로 노출될 경우 머리가 띵하거나 혼수 상태에 빠질 수 있다. 또한, 지구 온난화의 원인 중 하나로도 지적되고 있다.

    따라서 가스용 보일러의 배기가스 중 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 비는 매우 낮아야 한다. 이 비율이 높을수록 일산화탄소 농도가 높아져 인체 건강에 위험을 초래할 수 있기 때문이다. 이에 따라 정답은 "0.002"이다. 이 비율은 일산화탄소 농도를 최대 20ppm 이하로 유지할 수 있도록 권장되는 수치이다.
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92. 오일 버너로서 유량 조절범위가 가장 넓은 버너는?

  1. 스팀 제트
  2. 유압분무식 버너
  3. 로터리 버너
  4. 고압 공기식 버너
(정답률: 45%)
  • 고압 공기식 버너는 유량 조절범위가 가장 넓은 버너입니다. 이는 고압 공기식 버너가 공기를 이용하여 연소를 조절하기 때문입니다. 공기의 양을 조절함으로써 연소의 양과 강도를 조절할 수 있기 때문에 유량 조절범위가 넓어집니다. 또한 고압 공기식 버너는 연소 시에 공기를 이용하기 때문에 연료와 공기의 혼합비를 조절할 수 있어서 연소의 효율성을 높일 수 있습니다. 따라서 고압 공기식 버너는 다양한 산업 분야에서 사용되며, 유량 조절이 중요한 곳에서는 가장 적합한 버너입니다.
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93. 원통형 보일러의 내면이나 관벽 등 전열면에 스케일이 부착될 때 발생되는 현상이 아닌 것은?

  1. 열전달률이 매우 작아 열전달 방해
  2. 보일러의 파열 및 변형
  3. 물의 순환속도 저하
  4. 전열면의 과열에 의한 증발량 증가
(정답률: 62%)
  • 원통형 보일러의 내면이나 관벽 등 전열면에 스케일이 부착될 때 발생되는 현상은 열전달률이 매우 작아 열전달 방해, 물의 순환속도 저하, 보일러의 파열 및 변형 등이 있습니다. 그러나 전열면의 과열에 의한 증발량 증가는 해당 현상과는 관련이 없습니다. 전열면이 과열되면 물의 증발량이 증가하게 되어 물의 양이 감소하고, 이는 보일러 내부의 압력 상승을 초래합니다. 이는 보일러의 안전성을 저해시키고, 보일러의 수명을 단축시키는 원인이 됩니다. 따라서 전열면의 과열에 의한 증발량 증가는 보일러 운영에 있어서 매우 위험한 현상입니다.
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94. 배관용 탄소강관을 압력용기의 부분에 사용할 때에는 설계 압력이 몇 MPa이하일 때 가능한가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 53%)
  • 배관용 탄소강관은 일반적으로 압력용기의 부분에 사용됩니다. 그러나 이러한 강관의 사용 가능한 설계 압력은 제한이 있습니다. 이유는 탄소강관의 강도가 낮기 때문입니다. 따라서, 배관용 탄소강관을 압력용기의 부분에 사용할 때 가능한 설계 압력은 1 MPa 이하입니다. 이는 안전성을 고려한 결과입니다. 만약 설계 압력이 1 MPa를 초과한다면, 보다 강한 재질의 강관을 사용해야 합니다. 따라서, 정답은 "1"입니다.
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95. 보일러의 급수처리방법에 해당되지 않는 것은?

  1. 이온교환법
  2. 응집법
  3. 희석법
  4. 여과법
(정답률: 46%)
  • 보일러의 급수처리 방법 중 이온교환법, 응집법, 여과법은 모두 보일러 내부에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 방법으로, 각각 이온교환체, 응집제, 여과매질을 이용하여 불순물을 제거하는 방법이다.

    하지만 희석법은 보일러의 급수처리 방법으로 적합하지 않다. 희석법은 용액의 농도를 낮추는 방법으로, 보일러 내부의 불순물을 제거하는데에는 적합하지 않다. 보일러 내부의 불순물을 제거하기 위해서는 농축이나 여과 등의 방법이 필요하다. 따라서, 희석법은 보일러의 급수처리 방법에 해당되지 않는다.
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96. 수관식 보일러에 속하지 않는 것은?

  1. 코르니쉬 보일러
  2. 바브콕 보일러
  3. 라몬트 보일러
  4. 벤손 보일러
(정답률: 57%)
  • 코르니쉬 보일러는 수관식 보일러가 아닙니다. 수관식 보일러는 수압을 이용하여 물을 보일링하는 방식의 보일러를 의미합니다. 하지만 코르니쉬 보일러는 연소 공기를 통해 연소를 일으키는 방식으로 물을 가열합니다. 따라서 코르니쉬 보일러는 수관식 보일러에 속하지 않습니다. 바브콕 보일러, 라몬트 보일러, 벤손 보일러는 모두 수관식 보일러의 일종으로, 수압을 이용하여 물을 가열하는 방식으로 작동합니다.
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97. 평노통, 파형노통, 화실 및 적립보일러 화실판의 최고 두꼐는 몇 mm 이하이어야 하는가? (단, 습식화실 및 조합노통 중 평노통은 제외한다.)

  1. 12
  2. 22
  3. 32
  4. 42
(정답률: 61%)
  • 평노통은 제외하고 생각해보면, 파형노통과 화실 및 적립보일러 화실판은 모두 고온과 고압의 환경에서 사용되는 부품입니다. 따라서 이들 부품은 내구성과 안전성이 매우 중요합니다. 이를 위해 최고 두께는 규정되어 있으며, 이를 지키지 않으면 파열이나 변형 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

    따라서, 최고 두께는 안전성을 고려하여 가능한 얇아야 합니다. 이 중에서도 22mm가 가장 적절한 두께로 여겨집니다. 이유는 12mm는 너무 얇아서 내구성이 떨어지고, 32mm나 42mm는 불필요하게 두꺼워서 비용이 증가하기 때문입니다. 따라서, 파형노통과 화실 및 적립보일러 화실판의 최고 두께는 22mm 이하이어야 합니다.
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98. 다음 중 보일러의 전열효율을 향상시키기 위한 장치로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수트 블로어
  2. 인젝터
  3. 공기예열기
  4. 절탄기
(정답률: 54%)
  • 인젝터는 보일러의 전열효율을 향상시키기 위한 장치 중에서 가장 거리가 먼 것이다. 인젝터는 보일러 내부에 연료와 공기를 혼합하여 연소시키는 장치로, 연료와 공기를 고속으로 혼합하여 연소시키기 때문에 연소효율이 높아지고, 연소과정에서 발생하는 열을 최대한 활용할 수 있어 전열효율을 향상시키는 효과가 있다. 반면, 수트 블로어는 보일러 내부의 수증기나 오염물질을 제거하는 장치로, 공기예열기는 공기를 가열하여 연소효율을 높이는 장치, 절탄기는 연료를 가열하여 연소효율을 높이는 장치이다. 이들은 모두 보일러의 전열효율을 향상시키는데 기여하지만, 인젝터만큼 효과적인 전열효율 향상 장치는 아니다.
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99. 보일러 수의 분출 목적이 아닌 것은?

  1. 프라이밍 및 포밍을 촉진한다.
  2. 물의 순환을 촉진한다.
  3. 가성취화를 방지한다.
  4. 관수의 pH를 조절한다.
(정답률: 72%)
  • 보일러 수의 분출 목적은 물의 순환을 촉진하고 가성취화를 방지하기 위한 것입니다. 또한 관수의 pH를 조절하여 부식을 방지합니다. 하지만 "프라이밍 및 포밍을 촉진한다."는 보일러 수의 분출 목적이 아닙니다. 프라이밍은 보일러 내부에서 수증기가 생성되어 공기와 함께 배출되는 현상이며, 포밍은 보일러 내부에서 수면 위로 거품이 생기는 현상입니다. 이러한 현상은 보일러의 효율을 저하시키고 안전에 위협을 줄 수 있으므로 보일러 수의 분출 목적이 아닙니다.
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100. 수관식 보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기 발생의 소요시간이 짧다.
  2. 보일러 순환이 좋고 효율이 높다.
  3. 스케일의 발생이 적고 청소가 용이하다.
  4. 드럼이 작아 구조적으로 고압에 적당하다.
(정답률: 62%)
  • 수관식 보일러는 수관을 통해 물을 공급받아 보일러 내부에서 가열되어 증기를 발생시키는 보일러입니다. 이러한 수관식 보일러는 증기 발생의 소요시간이 짧아 빠른 가열이 가능하며, 보일러 순환이 좋아 효율이 높습니다. 또한 드럼이 작아 구조적으로 고압에 적당하다는 장점이 있습니다. 하지만 이러한 수관식 보일러는 스케일이 발생하기 쉬우며, 청소가 어렵다는 단점이 있습니다. 따라서 스케일 방지를 위한 추가적인 관리가 필요하며, 청소도 꼼꼼하게 해주어야 합니다.
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