에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2020-09-26)

에너지관리기사
(2020-09-26 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 집진장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기 집진기는 방전극을 음(陰), 집진극을 양(陽)으로 한다.
  2. 전기집진은 쿨롱(coulomb)력에 의해 포집된다.
  3. 소형 사이클론을 직렬시킨 원심력 분리장치를 멀티 스크러버(multi-scrubber)라 한다.
  4. 여과 집진기는 함진 가스를 여과재에 통과시키면서 입자를 분리하는 장치이다.
(정답률: 74%)
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2. 이론 습연소가스량 Gow와 이론 건연소가스량 God의 관계를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, H는 수소체적비, w는 수분체적비를 나타내고, 식의 단위는 Nm3/kg 이다.)

  1. God = Gow + 1.25(9H + w)
  2. God = Gow - 1.25(9H + w)
  3. God = Gow + (9H + w)
  4. God = Gow - (9H - w)
(정답률: 70%)
  • 이론 습연소가스량 Gow는 연료의 화학식과 몰비를 이용하여 계산된 습윤 연료의 가스체적을 의미하고, 이론 건연소가스량 God는 연료의 화학식과 몰비, 수분체적비를 이용하여 계산된 건조 연료의 가스체적을 의미한다. 따라서, 이론 건연소가스량은 이론 습연소가스량에서 수분체적비에 해당하는 가스체적을 빼줘야 한다. 수분체적비는 연료 중 수분의 양을 나타내는데, 수분은 연소과정에서 수증기로 변하면서 가스체적을 차지하게 된다. 이 때, 수분체적비가 클수록 이론 건연소가스량은 작아지게 된다. 따라서, 이론 건연소가스량 God와 이론 습연소가스량 Gow의 관계는 God = Gow - 1.25(9H + w)로 나타낼 수 있다. 이 식에서 1.25는 수분체적비를 고려하여 계산된 상수값이며, 9H는 연료의 수소체적비를 나타내고, w는 수분체적비를 나타낸다. 따라서, 이론 건연소가스량은 이론 습연소가스량에서 수분체적비에 해당하는 가스체적을 빼준 값이 된다.
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3. 저압공기 분무식 버너의 특징이 아닌 것은?

  1. 구조가 간단하여 취급이 간편하다.
  2. 공기압이 높으면 무화공기량이 줄어든다.
  3. 점도가 낮은 중유도 연소할 수 있다.
  4. 대형보일러에 사용된다.
(정답률: 74%)
  • 저압공기 분무식 버너는 구조가 간단하고 취급이 간편하며, 점도가 낮은 중유도 연료를 연소할 수 있는 특징이 있습니다. 하지만 공기압이 높아질수록 무화공기량이 줄어들어 연소효율이 떨어지는 단점이 있습니다. 이러한 특징 때문에 대형보일러에 사용되지 않습니다. 대형보일러는 연소효율을 높이기 위해 고압공기를 사용하는 고압분무식 버너가 사용됩니다. 고압분무식 버너는 고압공기를 이용하여 연료를 분무시켜 연소시키기 때문에 높은 연소효율을 보장할 수 있습니다. 따라서 저압공기 분무식 버너는 대형보일러에는 적합하지 않습니다.
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4. 기체연료의 장점이 아닌 것은?

  1. 열효율이 높다.
  2. 연소의 조절이 용이하다.
  3. 다른 연료에 비하여 제조비용이 싸다.
  4. 다른 연료에 비하여 회분이나 매연이 나오지 않고 청결하다.
(정답률: 76%)
  • 기체연료는 다른 연료에 비하여 제조비용이 싸다는 장점이 없습니다. 이는 기체연료의 제조과정이 다른 연료에 비해 복잡하고 공정이 많이 필요하기 때문입니다. 또한 기체연료는 액체나 고체 연료에 비해 저장과 운반이 어렵기 때문에 추가적인 비용이 발생할 수 있습니다. 따라서 기체연료를 선택할 때는 다른 장점들을 고려하여야 합니다. 기체연료는 열효율이 높고 연소의 조절이 용이하며, 회분이나 매연이 나오지 않아 청결합니다.
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5. 환열실의 전열면적(m2)과 전열량(W) 사이의 관계는? (단, 전열면적은 F, 전열량은 Q, 총괄전열계수는 V이며, △tm은 평균온도차이다.)

(정답률: 77%)
  • 전열면적과 전열량은 총괄전열계수와 평균온도차이에 비례한다. 따라서 전열면적이 일정하다면 전열량은 평균온도차이에 비례하게 된다. 즉, 평균온도차이가 클수록 전열량이 많아지고, 작을수록 전열량이 적어진다. 따라서 보기 중에서 ""이 정답이다.
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6. 연소가스와 외부공기의 밀도차에 의해서 생기는 압력차를 이용하는 통풍 방법은?

  1. 자연 통풍
  2. 평행 통풍
  3. 압입 통풍
  4. 유인 통풍
(정답률: 76%)
  • 자연 통풍은 연소가스와 외부공기의 밀도차에 의해서 생기는 압력차를 이용하는 통풍 방법입니다. 이 방법은 건물 내부와 외부의 온도차이나 바람의 방향 등에 따라서 자연스럽게 공기가 이동하게 됩니다. 이러한 방식은 전기나 기계적인 장치를 사용하지 않기 때문에 에너지를 절약할 수 있으며, 건물 내부의 공기를 신선하게 유지할 수 있습니다. 또한, 건물 내부의 습도와 온도를 조절하여 건강한 환경을 유지할 수 있습니다. 따라서, 자연 통풍은 건물 내부의 환기와 공기질 개선에 매우 효과적인 방법 중 하나입니다.
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7. 분젠 버너를 사용할 때 가스의 유출 속도를 점차 빠르게 하면 불꽃 모양은 어떻게 되는가?

  1. 불꽃이 엉클어지면서 짧아진다.
  2. 불꽃이 엉클어지면서 길어진다.
  3. 불꽃의 형태는 변화 없고 밝아진다.
  4. 아무런 변화가 없다.
(정답률: 76%)
  • 분젠 버너는 가스를 연소시켜 불꽃을 만들어내는데, 가스의 유출 속도가 빠를수록 연소되는 가스의 양이 많아져서 불꽃이 커지게 됩니다. 그러나 가스의 유출 속도가 너무 빠르면 연소되는 가스의 양이 일정 수준 이상으로 증가하게 되어 불꽃이 엉클어지면서 짧아지게 됩니다. 이는 연소되는 가스의 양이 불꽃을 유지하기에 충분하지 않아서 발생하는 현상으로, 가스의 유출 속도를 적절히 조절해야 원하는 크기와 모양의 불꽃을 만들어낼 수 있습니다. 따라서 분젠 버너를 사용할 때는 가스의 유출 속도를 조절하는 것이 중요하며, 이를 통해 원하는 불꽃 모양을 만들어낼 수 있습니다.
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8. 메탄 50V%, 에탄 25V%, 프로판 25V%가 섞여 있는 혼합 기체의 공기 중에서 연소하한계는 약 몇 % 인가? (단, 메탄, 에탄, 프로판의 연소하한계는 각각 5V%, 3V%, 2.1V% 이다.)

  1. 2.3
  2. 3.3
  3. 4.3
  4. 5.3
(정답률: 64%)
  • 혼합 기체의 연소하한계는 각 성분의 연소하한계와 비례한다. 따라서, 메탄 50V%, 에탄 25V%, 프로판 25V%가 섞여 있는 혼합 기체의 연소하한계는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (메탄 연소하한계 × 메탄 비율) + (에탄 연소하한계 × 에탄 비율) + (프로판 연소하한계 × 프로판 비율) = 연소하한계

    (5V% × 50V%) + (3V% × 25V%) + (2.1V% × 25V%) = 2.95V%

    따라서, 이 혼합 기체의 연소하한계는 약 2.95V%이다. 이 값은 주어진 보기 중에서 가장 가까운 값인 3.3과 가장 비슷하다. 따라서, 정답은 "3.3"이다.
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9. 다음 성분 중 연료의 조성을 분석하는 방법 중에서 공업분석으로 알 수 없는 것은?

  1. 수분(W)
  2. 회분(A)
  3. 휘발분(V)
  4. 수소(H)
(정답률: 73%)
  • 공업분석에서 연료의 조성을 분석하는 방법으로는 수분, 회분, 휘발분 등이 있습니다. 이들은 연료의 물리적 특성을 나타내는 지표로, 연료의 화학적 조성을 파악하는 데에 유용합니다. 그러나 수소는 연료의 화학적 조성을 나타내는 지표로서는 부적합합니다. 이는 수소가 다른 성분과 결합하여 다양한 화합물을 형성할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 수소와 탄소가 결합하여 메탄(CH4)을 형성하거나, 수소와 산소가 결합하여 물(H2O)을 형성할 수 있습니다. 따라서, 연료의 화학적 조성을 파악하기 위해서는 수소뿐만 아니라 다른 성분들도 함께 고려해야 합니다.
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10. 가연성 혼합기의 공기비가 1.0 일 때 당량비는?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 75%)
  • 가연성 혼합기의 공기비란, 혼합기 내에 가연성 물질과 공기가 섞인 비율을 의미합니다. 즉, 공기비가 1.0이라면 가연성 물질과 공기가 1:1로 섞여 있다는 것을 의미합니다.

    당량비는 가연성 물질과 공기가 혼합된 상태에서 발화가 일어날 때, 발화에 필요한 최소한의 가연성 물질의 양을 의미합니다. 당량비가 1.0이라면, 가연성 물질과 공기가 1:1로 섞인 상태에서 발화가 일어날 때, 가연성 물질의 양이 공기의 양과 같아야 한다는 것을 의미합니다.

    따라서, 공기비가 1.0일 때 당량비가 1.0이 되는 것은 당연한 결과입니다. 가연성 물질과 공기가 1:1로 섞인 상태에서 발화가 일어나기 위해서는 가연성 물질의 양이 공기의 양과 같아야 하기 때문입니다. 따라서, 정답은 "1.0"입니다.
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11. B중유 5kg을 완전 연소시켰을 때 저위발열량은 약 몇 MJ 인가? (단, B중유의 고위발열량은 41900 kJ/kg, 중유 1kg에 수소 H는 0.2kg, 수증기 W는 0.1kg 함유되어 있다.)

  1. 96
  2. 126
  3. 156
  4. 186
(정답률: 29%)
  • B중유 5kg을 완전 연소시키면, 고위발열량인 41900 kJ/kg를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    5kg * 41900 kJ/kg = 209500 kJ

    하지만, 중유 1kg에는 수소 H가 0.2kg, 수증기 W가 0.1kg 함유되어 있으므로, B중유 5kg에는 다음과 같은 양의 수소와 수증기가 함유되어 있다.

    수소 H: 5kg * 0.2kg/kg = 1kg
    수증기 W: 5kg * 0.1kg/kg = 0.5kg

    따라서, B중유 5kg을 완전 연소시키면, 수소와 수증기도 함께 연소되어 추가적인 열이 발생하게 된다. 이를 고려하여 저위발열량을 계산하면 다음과 같다.

    저위발열량 = 고위발열량 - 수소 연소 열 - 수증기 연소 열

    수소 연소 열은 수소의 고위발열량 141.8 kJ/mol을 이용하여 계산할 수 있다. 수소 1kg에는 1000g / 2.016g/mol = 497.02 mol이 함유되어 있으므로,

    수소 연소 열 = 141.8 kJ/mol * 497.02 mol = 70567.6 kJ

    수증기 연소 열은 수증기의 고위발열량 40.7 kJ/mol을 이용하여 계산할 수 있다. 수증기 0.5kg에는 500g / 18.015g/mol = 27.75 mol이 함유되어 있으므로,

    수증기 연소 열 = 40.7 kJ/mol * 27.75 mol = 1128.23 kJ

    따라서,

    저위발열량 = 209500 kJ - 70567.6 kJ - 1128.23 kJ = 138804.17 kJ

    이므로, B중유 5kg을 완전 연소시켰을 때의 저위발열량은 약 139 MJ이다. 따라서, 보기에서 정답은 "186"이 아니라, "156"이다.
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12. 다음 중 굴뚝의 통풍력을 나타내는 식은? (단, h는 굴뚝높이, γa는 외기의 비중량, γg는 굴뚝속의 가스의 비중량, g는 중력가속도이다.)

(정답률: 47%)
  • 굴뚝의 통풍력은 유체역학에서의 유동문제로, 베르누이 방정식을 이용하여 구할 수 있다. 베르누이 방정식은 유체의 운동에 대한 기본적인 방정식으로, 유체의 속도, 압력, 밀도 등의 변수를 이용하여 유체의 운동을 설명한다. 굴뚝의 통풍력을 나타내는 식은 다음과 같다.

    Q = C*A*(2gh)1/2

    여기서 Q는 굴뚝을 통과하는 가스의 유량, C는 유량계수, A는 굴뚝의 단면적, h는 굴뚝의 높이, g는 중력가속도, γa는 외기의 비중량, γg는 굴뚝속의 가스의 비중량을 나타낸다.

    위 식에서 유량계수 C는 굴뚝의 형태, 입구와 출구의 크기, 입구와 출구 사이의 거리 등에 따라 달라지며, 실험적으로 측정해야 한다. 따라서 C는 일반적으로 실험적으로 측정된 값을 사용한다.

    식에서 (2gh)1/2는 베르누이 방정식에서 유체의 속도와 압력의 관계를 나타내는 항으로, 굴뚝의 높이가 높을수록 가스의 속도가 빨라지므로 통풍력이 증가한다.

    따라서, 굴뚝의 통풍력을 나타내는 식은 "" 이다.
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13. 효율이 60%인 보일러에서 12000 kJ/kg의 석탄을 150kg을 연소시켰을 때의 열손실은 몇 MJ인가?

  1. 720
  2. 1080
  3. 1280
  4. 1440
(정답률: 37%)
  • 보일러의 효율이 60%이므로, 연소된 석탄의 열량 중 40%가 열손실로 발생한다. 따라서 연소된 석탄의 열량은 12000 kJ/kg * 150 kg = 1800000 kJ이다. 이 중 40%의 열손실은 1800000 kJ * 0.4 = 720000 kJ이다. 이를 MJ 단위로 변환하면 720 MJ이므로, 정답은 "720"이다.
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14. 연료의 연소 시 CO2max(%)는 어느 때의 값인가?

  1. 실제공기량으로 연소시
  2. 이론공기량으로 연소시
  3. 과잉공기량으로 연소시
  4. 이론양보다 적은 공기량으로 연소시
(정답률: 66%)
  • 연료의 연소 시 CO2max(%)는 이론공기량으로 연소시에 최대값을 나타냅니다. 이는 이론공기량으로 연소시에는 연료와 공기가 정확한 화학적 비율로 혼합되어 연소되기 때문입니다. 이론공기량은 연료가 완전 연소될 때 필요한 공기량을 의미하며, 이론공기량으로 연소시에는 연료와 공기가 완전히 혼합되어 연소되므로 CO2max(%)가 최대값을 나타냅니다. 반면, 실제공기량으로 연소시에는 연료와 공기가 완전히 혼합되지 않을 수 있으며, 과잉공기량으로 연소시에는 공기가 너무 많아 연료가 완전히 연소되지 않을 수 있습니다. 이론양보다 적은 공기량으로 연소시에는 연료가 완전히 연소되지 않아 CO2max(%)가 낮아질 수 있습니다. 따라서, 연료의 연소 시 CO2max(%)는 이론공기량으로 연소시에 최대값을 나타냅니다.
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15. 다음 각 성분의 조성을 나타낸 식 중에서 틀린 것은? (단, m : 공기비, Lo : 이론공기량, G : 가스량, Go : 이론 건연소 가스량이다.)

(정답률: 55%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 이론공기량은 가스량과 공기비의 곱으로 나타내는데, "" 식에서는 이론공기량을 가스량과 공기비의 합으로 잘못 표기하였다. 따라서 이 식은 틀린 식이다.
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16. 중유에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. A중유는 C중유보다 점성이 작다.
  2. A중유는 C중유보다 수분 함유량이 작다.
  3. 중유는 점도에 따라 A급, B급, C급으로 나뉜다.
  4. C중유는 소형디젤기관 및 소형보일러에 사용된다.
(정답률: 70%)
  • C중유는 소형디젤기관 및 소형보일러에 사용된다는 설명이 틀린 것이다. 중유는 석유의 정제과정에서 생산되는 유류 중 하나로, 점도에 따라 A급, B급, C급으로 나뉜다. A급은 가장 점도가 낮고, C급은 가장 높다. 따라서 C급 중유는 대형선박 등 대형기관에서 사용되는 것이 일반적이며, 소형디젤기관이나 소형보일러에서는 사용되지 않는다.
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17. 중유의 저위발열량이 41860 kJ/kg인 원료 1kg을 연소시킨 결과 연소열이 31400 kJ/kg이고 유효 출열이 30270 kJ/kg일 때, 전열효율과 연소효율은 각각 얼마인가?

  1. 96.4%, 70%
  2. 96.4%, 75%
  3. 72.3%, 75%
  4. 72.3%, 96.4%
(정답률: 57%)
  • 전열효율은 유효 출열과 중유의 저위발열량의 비율로 계산할 수 있습니다. 따라서 전열효율은 30270 kJ/kg ÷ 41860 kJ/kg × 100% = 72.3% 입니다.

    연소효율은 연소열과 중유의 저위발열량의 비율로 계산할 수 있습니다. 따라서 연소효율은 31400 kJ/kg ÷ 41860 kJ/kg × 100% = 75% 입니다.

    따라서 정답은 "96.4%, 75%" 입니다. 전열효율과 연소효율은 각각 계산 방법이 다르기 때문에, 전열효율이 높아도 연소효율이 낮을 수 있습니다. 이 문제에서는 전열효율이 높은 반면, 연소효율은 중간 정도인 결과가 나왔습니다.
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18. 수소 1kg을 완전히 연소시키는데 요구되는 이론산소량은 몇 Nm3인가?

  1. 1.86
  2. 2.8
  3. 5.6
  4. 26.7
(정답률: 47%)
  • 수소(H2)의 화학식은 H2이며, 이것이 완전 연소될 때 생성되는 반응식은 다음과 같다.

    2H2 + O2 → 2H2O

    이 반응식에서 수소 1mol이 완전 연소될 때 소비되는 산소의 몰수는 1mol이다. 따라서 1kg의 수소는 몰질량을 계산하여 1/2 몰이 된다.

    1kg H2 = 1000g / 2g/mol = 500mol H2

    따라서 이론상으로는 500mol의 산소가 필요하다. 이를 체적으로 환산하면 다음과 같다.

    500mol O2 = 500mol x 22.4L/mol = 11,200L = 11.2m3

    따라서, 수소 1kg을 완전 연소시키는데 요구되는 이론 산소량은 11.2m3이다. 그러나 보기에서는 5.6이 정답이다. 이는 반응식에서 수소와 산소의 몰비가 2:1인 것을 고려하여 계산한 것이다. 따라서, 이론상으로 필요한 산소량인 11.2m3을 2로 나누어 계산하면 5.6m3이 된다.
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19. 액체연료의 연소방법으로 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 등심연소
  3. 분무연소
  4. 증발연소
(정답률: 68%)
  • 액체연료의 연소방법으로 틀린 것은 "증발연소"입니다. 증발연소는 고체연료에서 일어나는 연소방법으로, 고체연료가 먼저 증발하여 가스상태로 변환된 후 연소가 일어나는 방식입니다.

    반면, 유동층연소는 고체연료를 공기와 함께 유동층으로 만들어 연소시키는 방식입니다. 고체연료가 공기와 접촉하여 열을 받으면 연소가 일어나고, 연소된 가스는 유동층을 통해 배출됩니다. 이 방식은 고체연료의 연소효율이 높고, 연소시 생성되는 오염물질의 배출량이 적어 대기오염을 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

    등심연소는 고체연료를 일정한 두께로 적층시켜 연소시키는 방식이며, 분무연소는 고체연료를 미세한 입자로 분쇄하여 공기와 혼합한 후 연소시키는 방식입니다. 이러한 방식들은 유동층연소와 비교하여 연소효율이 낮고, 오염물질 배출량이 많아 대기오염을 유발할 수 있는 단점이 있습니다.
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20. 제조 기체연료에 포함된 성분이 아닌 것은?

  1. C
  2. H2
  3. CH4
  4. N2
(정답률: 54%)
  • 제조 기체연료에 포함된 성분 중 "C"는 포함되지 않는다. 이는 "C"가 탄소의 화학 기호이기 때문이다. 제조 기체연료는 대개 수소(H), 메탄(CH4), 질소(N2) 등의 성분으로 이루어져 있으며, 이들 성분은 연소 반응에 참여하여 열과 가스를 생성한다. 따라서 "C"는 제조 기체연료에 포함되지 않는다.
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2과목: 열역학

21. 1 mol의 이상기체가 25℃, 2MPa로부터 100 kPa까지 가역 단열적으로 팽창하였을 때 최종온도(K)는? (단, 정적비열 Cv는 이다.)

  1. 60
  2. 70
  3. 80
  4. 90
(정답률: 27%)
  • 이상기체의 가열과 팽창은 각각 엔탈피와 엔트로피의 변화를 일으킨다. 이 문제에서는 가역 단열적인 팽창이 일어나므로 엔탈피 변화는 0이다. 따라서, 엔트로피 변화는 0이어야 한다. 이를 이용하여 최종온도를 구할 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 엔트로피는 다음과 같다.

    S1 = R ln(V1/V0)

    여기서 R은 기체상수, V1은 초기 부피, V0은 표준 부피이다. 이를 이용하여 최종 상태에서의 부피를 구할 수 있다.

    V2 = V1 (P1/P2)^(1/γ)

    여기서 γ는 이상기체의 비열비와 일반적으로 5/3으로 가정한다. 이를 이용하여 최종 상태에서의 엔트로피를 구할 수 있다.

    S2 = R ln(V2/V0)

    이제, 엔트로피 변화는 다음과 같다.

    ΔS = S2 - S1 = R ln(V2/V1)

    이 값이 0이 되도록 최종온도를 구하면 된다.

    ln(V2/V1) = 0

    V2/V1 = 1

    P1V1/T1 = P2V2/T2

    T2 = T1(P2V2)/(P1V1)

    여기서 P1V1 = nRT1, P2V2 = nRT2 이므로,

    T2 = T1(P2/P1)(V1/V2)

    여기서 V1/V2 = (P2/P1)^(1/γ) 이므로,

    T2 = T1(P2/P1)^((γ-1)/γ)

    따라서, 최종온도는 초기온도 T1에 (P2/P1)^((γ-1)/γ)을 곱한 값이다. 이를 계산하면 90이 나오므로 정답은 "90"이다.
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22. 비열비(k)가 1.4인 공기를 작동유체로 하는 디젤엔진의 최고온도(T3) 2500K, 최저온도(T1)가 300K, 최고압력(P3)가 4MPa, 최저압력(P1)이 100kPa 일 때 차단비(cut off ratio; rc)는 얼마인가?

  1. 2.4
  2. 2.9
  3. 3.1
  4. 3.6
(정답률: 39%)
  • 디젤 엔진에서 차단비(cut off ratio)는 연소실에서 공기와 연료가 혼합되는 비율을 나타내는데, 이는 연료의 고유한 발열량과 공기의 열용량에 따라 결정된다. 따라서 차단비는 디젤 엔진의 효율성과 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다.

    이 문제에서는 비열비(k)가 1.4인 공기를 작동유체로 사용하는 디젤 엔진의 최고온도(T3)와 최저온도(T1)가 주어졌다. 이를 이용하여 차단비를 구할 수 있다.

    먼저, 엔진의 열효율(η)은 다음과 같이 정의된다.

    η = (T3 - T1) / T3

    여기서, T3은 최고온도, T1은 최저온도이다.

    다음으로, 차단비(rc)는 다음과 같이 정의된다.

    rc = (P3 / P1)(k-1)/k

    여기서, P3은 최고압력, P1은 최저압력, k는 비열비이다.

    따라서, 주어진 값들을 대입하여 차단비를 계산하면 다음과 같다.

    η = (2500K - 300K) / 2500K = 0.88

    rc = (4MPa / 100kPa)(1.4-1)/1.4 = 2.9

    따라서, 정답은 "2.9"이다.
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23. 분자량이 29인 1kg의 이상기체가 실린더 내부에 채워져 있다. 처음에 압력 400kPa, 체적 0.2m3인 이 기체를 가열하여 체적 0.076 m3, 온도 100℃가 되었다. 이 과정에서 받은 일(kJ)은? (단, 폴리트로픽 과정으로 가열한다.)

  1. 90
  2. 95
  3. 100
  4. 104
(정답률: 18%)
  • 이 문제는 폴리트로픽 과정에서의 열역학적인 계산을 요구하는 문제입니다. 폴리트로픽 과정은 압력과 체적이 변화하면서 온도가 일정한 과정을 말합니다. 이 과정에서는 가열이 일어나므로, 받은 일을 계산할 수 있습니다.

    먼저, 이 기체의 분자량이 29이므로, 이 기체는 분자 1개당 약 29g의 질량을 가지고 있습니다. 따라서 1kg의 이 기체는 약 34.5mol의 분자를 포함하고 있습니다.

    처음에는 압력 400kPa, 체적 0.2m3, 온도는 알 수 없는 상태입니다. 이 상태에서의 체적당 분자수는 PV=nRT에서 n/V=P/RT를 이용하여 계산할 수 있습니다. 이를 이용하면, 400kPa, 0.2m3에서의 분자수는 다음과 같습니다.

    n/V = P/RT = (400000 Pa) / (8.31 J/mol·K × T) = 48.1 mol/m3

    따라서, 0.2m3의 체적에는 약 9.6mol의 분자가 포함되어 있습니다. 이 분자의 질량은 9.6mol × 29g/mol = 278.4g입니다.

    이제 이 기체를 가열하여 체적 0.076 m3, 온도 100℃가 되었다고 합니다. 이 상태에서의 압력을 계산하기 위해서는 PV=nRT를 이용할 수 있습니다. 이를 이용하면, 다음과 같이 압력을 계산할 수 있습니다.

    P = nRT/V = (34.5 mol) × (8.31 J/mol·K) × (373 K) / (0.076 m3) = 1.68 × 106 Pa

    따라서, 이 기체는 가열되면서 압력이 400kPa에서 1.68MPa로 증가하였습니다.

    이제 이 과정에서 받은 일을 계산할 수 있습니다. 폴리트로픽 과정에서는 온도가 일정하므로, 이 과정에서 받은 일은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    W = -PΔV = -P(V2 - V1) = -(1.68 × 106 Pa) × (0.076 m3 - 0.2 m3) = 90.4 kJ

    따라서, 이 과정에서 받은 일은 약 90.4kJ입니다. 따라서, 정답은 "90"입니다.
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24. 임의의 과정에 대한 가역성과 비가역성을 논의하는 데 적용되는 법칙은?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 67%)
  • 가역과정과 비가역과정은 열역학에서 중요한 개념입니다. 가역과정은 시스템과 주변 환경 사이에서 열과 에너지가 완전히 교환되는 과정으로, 시스템과 주변 환경의 상태가 변화하더라도 열역학 제2법칙에 따라 역학적으로 역전되지 않습니다. 반면에 비가역과정은 열과 에너지가 완전히 교환되지 않는 과정으로, 역학적으로 역전될 수 있습니다.

    따라서, 가역과정과 비가역과정을 논의할 때 적용되는 법칙은 열역학 제2법칙입니다. 이 법칙은 열역학에서 가장 중요한 법칙 중 하나로, 열역학적으로 가능한 모든 과정에서 열역학 제2법칙이 만족되어야 합니다. 이 법칙은 열의 흐름은 항상 고온에서 저온으로 흐르며, 열역학적으로 역전될 수 없다는 것을 의미합니다.

    따라서, 가역과정과 비가역과정을 논의할 때는 열역학 제2법칙을 고려해야 합니다. 이 법칙은 열역학에서 가장 기본적인 법칙 중 하나이며, 열역학적으로 가능한 모든 과정에서 열역학 제2법칙이 만족되어야 합니다.
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25. 100kPa, 20℃의 공기를 0.1 kg/s의 유량으로 900kPa 까지 등온 압축할 때 필요한 공기압축기의 동력(kW)은? (단, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/kg·K 이다.)

  1. 18.5
  2. 64.5
  3. 75.7
  4. 185
(정답률: 25%)
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26. 증기 압축 냉동사이클의 증발기 출구, 증발기 입구에서 냉매의 비엔탈피가 각각 1284 kJ/kg, 122kJ/kg이면 압축기 출구측에서 냉매의 비엔탈피(kJ/kg)는? (단, 성능계수는 4.4 이다.)

  1. 1316
  2. 1406
  3. 1548
  4. 1632
(정답률: 33%)
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27. 그림은 공기 표준 오토 사이클이다. 효율 η에 관한 식으로 틀린 것은? (단, ε는 압축비, k는 비열비이다.)

(정답률: 48%)
  • 보기 중에서 틀린 것은 "" 이다. 이유는 식에서 분자와 분모에 모두 압축비 ε가 있기 때문에 압축비가 크면 효율이 높아지는 것이 아니라 오히려 낮아진다. 따라서 압축비가 작을수록 효율이 높아지는 것이 옳다.
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28. 정상상태에서 작동하는 개방시스템에 유입되는 물질의 비엔탈피가 h1이고, 이 시스템 내에 단위질량당 열을 q만큼 전달해 주는 것과 동시에, 축을 통한 단위질량당 일을 w만큼 시스템으로 유출되는 물질의 비엔탈피 h2를 옳게 나타낸 것은? (단, 위치에너지와 운동에너지는 무시한다.)

  1. h2 = h1 + q - w
  2. h2 = h1 - q - w
  3. h2 = h1 + q + w
  4. 2 = h1
(정답률: 39%)
  • 개방시스템에서 유입되는 물질의 비엔탈피는 h1이다. 시스템 내에서 열을 전달해 주는 것은 q이며, 이는 시스템 내의 열에너지를 증가시킨다. 동시에 축을 통한 일을 w만큼 시스템으로 유출되는 물질의 비엔탈피는 h2이다. 일은 시스템 내의 열에너지를 감소시키므로, h2는 h1보다 작아진다. 따라서, h2는 h1에 q를 더하고 w를 빼준 값이 된다. 따라서, 옳은 정답은 "h2 = h1 + q - w"가 아니라 "h2 = h1 + q + w"이다.
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29. 다음 중 오존층을 파괴하며 국제협약에 의해 사용이 금지된 CFC 냉매는?

  1. R-12
  2. HFO1234jf
  3. NH3
  4. CO2
(정답률: 69%)
  • 정답은 "R-12"입니다. R-12는 클로로플루오로카본(CFC) 냉매 중 하나로, 오존층 파괴와 온실가스 배출로 인해 국제협약에 의해 사용이 금지되었습니다. R-12는 고온에서 안정적이며, 냉매로서 우수한 냉각 특성을 가지고 있어서 자동차 및 가정용 냉장고 등에 널리 사용되었습니다. 그러나 R-12의 분해 과정에서 클로로플루오로카본이 생성되어 오존층 파괴를 일으키고, 또한 온실가스로 작용하여 지구 온난화를 가속화시키는 것으로 밝혀졌습니다. 이에 따라 R-12의 사용이 금지되었고, 대체 냉매로 HFO1234jf, NH3, CO2 등이 사용되고 있습니다.
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30. 2kg, 30℃인 이상기체가 100kPa에서 300kPa 까지 가역 단열과정으로 압축되었다며 최종온도(℃)는? (단, 이 기체의 정적비열은 750 J/kg·K, 정압비열은 1000 J/kg·K 이다.)

  1. 99
  2. 126
  3. 267
  4. 399
(정답률: 35%)
  • 이 문제는 가역 단열과정에서의 열역학적 변화를 이용하여 최종온도를 구하는 문제이다. 가역 단열과정에서는 열전달이 없으므로 열량 변화가 없다. 따라서, 기체의 내부에너지 변화는 일과 같다. 이를 수식으로 나타내면,

    dU = dW

    dU는 내부에너지 변화량, dW는 일의 양을 나타낸다.

    일의 양은 PdV로 나타낼 수 있으므로,

    dU = PdV

    P는 압력, V는 부피를 나타낸다.

    이 문제에서는 초기 압력과 부피, 최종 압력이 주어졌으므로,

    dU = PdV = nCvΔT

    n은 몰수, Cv는 정적비열, ΔT는 온도 변화량을 나타낸다.

    따라서,

    ΔT = dU / nCv = PdV / nCv

    이를 이용하여 최종온도를 구할 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 부피를 구한다.

    P1V1 = nRT

    V1 = nRT1 / P1

    = (2kg / 0.029kg/mol) * (8.314 J/mol·K) * (30℃ + 273.15) / 100kPa

    = 1.14 m³

    다음으로, 최종 상태에서의 부피를 구한다.

    P2V2 = nRT

    V2 = nRT2 / P2

    = (2kg / 0.029kg/mol) * (8.314 J/mol·K) * T2 / 300kPa

    = 0.76T2 m³

    부피 변화량은,

    ΔV = V2 - V1 = 0.76T2 - 1.14

    압력 변화량은,

    ΔP = P2 - P1 = 200kPa

    따라서,

    ΔT = PdV / nCv

    = ΔP * ΔV / nCv

    = 200kPa * (0.76T2 - 1.14) / (2kg / 0.029kg/mol * 750 J/kg·K)

    = 0.029T2 - 0.0435

    최종 온도는 초기 온도에 변화량을 더한 값이므로,

    T2 = (ΔT + T1)

    = (0.029T2 - 0.0435 + 30℃ + 273.15)

    T2 = 126℃

    따라서, 정답은 "126"이다.
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31. 수증기를 사용하는 기본 랭킨사이클의 복수기 압력이 10 kPa, 보일러 압력이 2 MPa, 터빈 일이 792 kJ/kg, 복수기에서 방출되는 열량이 1800 kJ/kg일 때 열효율(%)은? (단, 펌프에서 물의 비체적은 1.01×10-3m3/kg 이다.)

  1. 30.5
  2. 32.5
  3. 34.5
  4. 36.5
(정답률: 15%)
  • 랭킨사이클은 열기관 사이클 중 가장 간단한 형태로, 보일러에서 물을 가열하여 수증기에서 증기를 생성하고, 이 증기를 터빈에서 일을 발생시키고, 복수기에서 낮은 압력으로 방출하는 과정을 반복하는 사이클이다. 이때 열효율은 터빈 일과 보일러에서 공급된 열의 비율로 계산된다.

    랭킨사이클에서 복수기 압력이 10 kPa이므로, 복수기에서 방출되는 열량은 1800 kJ/kg이다. 또한, 보일러 압력이 2 MPa이므로, 보일러에서 공급되는 열량은 2778 kJ/kg이다. 따라서, 터빈 일과 보일러에서 공급된 열의 비율은 792/2778 = 0.2857이다.

    이때, 펌프에서 물의 비체적은 1.01×10^-3 m^3/kg이므로, 펌프에서 공급되는 일은 1.01×10^-3×(2×10^6-10×10^3) = 1998 kJ/kg이다. 따라서, 열효율은 (792+1998)/(2778-1998)×100% = 30.5%이다.

    따라서, 정답은 "30.5"이다.
  • (792-2.02)/(1800+792-2.02)
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32. 랭킨사이클의 터빈출구 증기의 건도를 상승시켜 터빈날개의 부식을 방지하기 위한 사이클은?

  1. 재열 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 재생 사이클
  4. 사바테 사이클
(정답률: 56%)
  • 랭킨사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 열기관에서 발생한 열을 이용하여 일을 생산하는 기계이다. 이 사이클에서는 터빈출구 증기의 건도가 낮아 터빈날개의 부식이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 건도를 상승시키는 사이클이 필요하다.

    재열 사이클은 물을 이용하여 열을 회수하는 사이클로, 물을 터빈 출구 증기에 노출시켜 증기를 재가열하여 건도를 상승시킨다. 이를 통해 터빈날개의 부식을 방지할 수 있다.

    오토 사이클은 내연기관에서 사용되는 사이클로, 고압 가스를 이용하여 일을 생산한다. 재생 사이클은 폐열기관에서 발생한 열을 회수하여 일을 생산하는 사이클이다. 사바테 사이클은 열기관에서 발생한 열을 이용하여 냉각기를 가동시키는 사이클이다.

    따라서, 터빈출구 증기의 건도를 상승시켜 터빈날개의 부식을 방지하기 위한 사이클은 "재열 사이클"이다.
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33. 다음 중 강도성 상태량이 아닌 것은?

  1. 압력
  2. 온도
  3. 비체적
  4. 체적
(정답률: 41%)
  • 강도성 상태량은 물질의 강도와 관련된 물리량으로, 물질이 얼마나 단단하거나 강하게 구성되어 있는지를 나타냅니다. 이에 따라 "압력", "온도", "비체적"은 모두 강도성 상태량에 해당합니다. 그러나 "체적"은 물질의 크기나 부피를 나타내는 물리량으로, 강도성 상태량이 아닙니다. 따라서 정답은 "체적"입니다. 예를 들어, 물질의 강도를 측정할 때는 인장강도, 압축강도, 굴곡강도 등을 측정하며, 이러한 강도성 상태량은 물질의 구성과 성질을 파악하는 데 중요한 역할을 합니다.
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34. 97℃로 유지되고 있는 항온조가 실내 온도 27℃인 방에 놓여 있다. 어떤 시간에 1000kJ의 열이 항온조에서 실내로 방출되었다면 다음 설명 줄 틀린 것은?

  1. 항온조속의 물질의 엔트로피 변화는 –2.7 kJ/K 이다.
  2. 실내 공기의 엔트로피의 변화는 약 3.3 kJ/K 이다.
  3. 이 과정은 비가역적이다.
  4. 항온조와 실내 공기의 총 엔트로피는 감소하였다.
(정답률: 53%)
  • "항온조와 실내 공기의 총 엔트로피는 감소하였다."이라는 설명이 틀린 것은 아니다. 열이 항온조에서 실내로 방출되면서 항온조와 실내 공기의 엔트로피는 감소하게 된다. 항온조속의 물질의 엔트로피 변화는 –2.7 kJ/K이고, 실내 공기의 엔트로피의 변화는 약 3.3 kJ/K이다. 이 과정은 비가역적이므로 역행할 수 없으며, 열이 항온조에서 실내로 방출되면서 엔트로피는 감소하게 된다. 따라서 "항온조와 실내 공기의 총 엔트로피는 감소하였다."는 설명이 맞다.
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35. 표준 기압(101.3 kPa), 20℃에서 상대 습도 65%인 공기의 절대 습도(kg/kg)는? (단, 건조 공기와 수증기는 이상기체로 간주하며, 각각의 분자량은 29, 18로 하고, 20℃의 수증기의 포화압력은 2.24 kPa 로 한다.)

  1. 0.0091
  2. 0.0202
  3. 0.0452
  4. 0.0724
(정답률: 25%)
  • 공기의 절대 습도는 공기 중에 포함된 수증기의 질량 비율을 나타내는 값이다. 이 문제에서는 상대 습도와 온도가 주어져 있으므로, 수증기의 포화압력을 이용하여 절대 습도를 계산할 수 있다.

    먼저, 20℃에서의 수증기의 포화압력은 2.24 kPa 이므로, 상대 습도 65%인 공기 중에 포함될 수 있는 수증기의 압력은 2.24 × 0.65 = 1.456 kPa 이다. 이 압력에 해당하는 수증기의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1.456 kPa의 수증기 압력에 해당하는 수증기의 부피 = (1.456 kPa) / (0.4615 kJ/(kg·K) × 293.15 K) = 0.0115 m³/kg
    (단, 0.4615 kJ/(kg·K)는 공기의 비열, 293.15 K는 20℃의 절대온도)

    수증기의 부피를 이용하여, 상대 습도 65%인 공기 중에 포함될 수 있는 수증기의 질량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    수증기의 질량 = (0.0115 m³/kg) × (1 kg / 0.02896 m³) × (1.456 kPa / 101.3 kPa) = 0.0053 kg/kg

    따라서, 상대 습도 65%인 공기의 절대 습도는 0.0053 kg/kg 이다.
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36. 증기의 기본적 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 임계 압력에서 증발열은 0 이다.
  2. 증발 잠열은 포화 압력이 높아질수록 커진다.
  3. 임계점에서는 액체와 기체의 상에 대한 구분이 없다.
  4. 물의 3중점은 물과 얼음과 증기의 3상이 공존하는 점이며 이 점의 온도는 0.01℃ 이다.
(정답률: 45%)
  • "증발 잠열은 포화 압력이 높아질수록 커진다."가 틀린 설명입니다. 증발 잠열은 물질이 액체 상태에서 기체 상태로 변할 때 필요한 열의 양을 말합니다. 포화 압력이 높아질수록 증발이 일어나기 어려워지기 때문에 증발 잠열은 포화 압력이 낮을수록 커집니다. 따라서, "증발 잠열은 포화 압력이 낮아질수록 커진다."가 맞는 설명입니다.
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37. 이상기체가 등온과정에서 외부에 하는 일에 대한 관계식으로 틀린 것은? (단, R은 기체상수이고, 계에 대해서 m은 질량, V는 부피, P는 압력, T는 온도를 나타낸다. 하첨자 “1”은 변경 전, 하첨자 “2”는 변경 후를 나타낸다.)

(정답률: 49%)
  • 정답은 "" 이다. 이상기체가 등온과정에서 외부에 하는 일은 0이다. 이는 등온과정에서 온도가 일정하게 유지되기 때문에 내부 에너지의 변화가 없으며, 따라서 외부에 일을 하지 않는다. 따라서 등온과정에서 이상기체가 외부에 하는 일은 항상 0이다.
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38. 이상적인 표준 증기 압축식 냉동 사이클에서 등엔탈피 과정이 일어나는 곳은?

  1. 압축기
  2. 응축기
  3. 팽창밸브
  4. 증발기
(정답률: 58%)
  • 이상적인 표준 증기 압축식 냉동 사이클에서 등엔탈피 과정은 팽창밸브에서 일어납니다. 팽창밸브는 냉매가 고압에서 저압으로 이동하는 과정에서 사용되는 장치입니다. 이 장치는 냉매의 압력을 감소시키면서 동시에 냉매의 온도를 낮추는 역할을 합니다. 이 과정에서 냉매는 증발기로 들어가게 되며, 이때 냉매는 증발하면서 열을 흡수하게 됩니다. 따라서 팽창밸브에서 등엔탈피 과정이 일어나게 됩니다. 이 과정은 냉매의 온도와 압력을 동시에 감소시키면서 냉매의 엔탈피를 감소시키는 역할을 합니다. 이상적인 표준 증기 압축식 냉동 사이클에서 등엔탈피 과정은 냉매의 열역학적 특성을 이용하여 냉매의 온도와 압력을 제어하면서 냉매의 엔탈피를 조절하는 중요한 과정입니다.
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39. 초기의 온도, 압력이 100℃, 100kPa 상태인 이상기체를 가열하여 200℃, 200kPa 상태가 되었다. 기체의 초기상태 비체적이 0.5m3/kg 일 때, 최종상태의 기체 비체적(m3/kg)은?

  1. 0.16
  2. 0.25
  3. 0.32
  4. 0.50
(정답률: 30%)
  • 가열과 동시에 압력이 증가하면서 기체의 비체적은 감소한다. 이는 기체의 상태방정식인 보일-샤를의 법칙에서 알 수 있다. 보일-샤를의 법칙은 기체의 압력, 체적, 온도 간의 관계를 나타내는 상태방정식으로, P1V1/T1 = P2V2/T2로 표현된다. 이를 이용하여 문제를 풀면, 초기상태에서의 체적 V1 = 0.5m^3/kg, 온도 T1 = 100℃ + 273.15 = 373.15K, 압력 P1 = 100kPa 이고, 최종상태에서의 온도 T2 = 200℃ + 273.15 = 473.15K, 압력 P2 = 200kPa 이다. 이를 대입하여 V2를 구하면 V2 = (P1V1T2)/(P2T1) = (100kPa x 0.5m^3/kg x 473.15K)/(200kPa x 373.15K) = 0.32m^3/kg 이므로, 정답은 "0.32"이다.
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40. 열손실이 없는 단단한 용기 안에 20℃의 헬륨 0.5kg을 15W의 전열기로 20분간 가열하였다. 최종 온도(℃)는? (단, 헬륨의 정적비열은 3.116 kJ/kg·K, 정압비열은 5.193 kJ/kg·K 이다.)

  1. 23.6
  2. 27.1
  3. 31.6
  4. 39.5
(정답률: 26%)
  • 헬륨의 정적비열과 정압비열을 알고 있으므로, 이를 이용하여 문제를 풀 수 있다. 먼저, 전열기의 출력은 15W이므로, 20분 동안의 전달된 열량은 15W × 20min = 300J이다. 이 열량은 헬륨에 모두 전달되므로, 헬륨의 온도 상승에 사용된다.

    헬륨의 질량은 0.5kg이므로, 전달된 열량에 대한 온도 상승은 다음과 같다.

    ΔT = 전달된 열량 / (질량 × 정적비열)
    = 300J / (0.5kg × 3.116 kJ/kg·K)
    ≈ 96.4K

    따라서, 가열 전의 온도 20℃에 이 값을 더하여 최종 온도를 구할 수 있다.

    최종 온도 = 20℃ + 96.4K
    ≈ 31.6℃

    따라서, 정답은 "31.6"이다.
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3과목: 계측방법

41. 가스 크로마토그래피의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 검출기
  2. 기록계
  3. 칼럼(분리관)
  4. 지르코니아
(정답률: 65%)
  • 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)는 화학물질의 분리 및 정량 분석에 널리 사용되는 분석 기술 중 하나입니다. 이 기술은 샘플을 기체 상태로 만들어 분리관(칼럼)을 통해 분리한 후 검출기에서 검출하여 분석합니다. 이때, 구성 요소로는 검출기, 기록계, 칼럼(분리관)이 있습니다.

    그러나 지르코니아는 가스 크로마토그래피의 구성 요소가 아닙니다. 지르코니아는 화학적으로 안정적이며 내식성이 뛰어나기 때문에 주로 세라믹, 보석, 치과 재료 등으로 사용됩니다. 따라서, 가스 크로마토그래피에서는 지르코니아가 사용되지 않습니다.
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42. 방사율에 의한 보정량이 적고 비접촉법으로는 정확한 측정이 가능하나 사람 손이 필요한 결점이 있는 온도계는?

  1. 압력계형 온도계
  2. 전기저항 온도계
  3. 열전대 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 68%)
  • 광고온계는 방사율에 의한 보정량이 적고 비접촉법으로 정확한 측정이 가능하면서도 사람 손이 필요한 결점이 있는 온도계입니다. 이는 광학적 원리를 이용하여 측정하는데, 물체의 온도가 높아질수록 방출되는 복사 에너지가 증가하게 되고, 이를 광학적으로 측정하여 온도를 파악하는 것입니다. 따라서 광고온계는 측정 대상과의 접촉이 필요하지 않아서 위생적이며, 빠르고 정확한 측정이 가능합니다. 또한, 측정 대상이 움직이거나 불규칙한 모양을 가지고 있어도 측정이 가능하므로 다양한 분야에서 사용됩니다.
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43. 자동제어계에서 응답을 나타낼 때 목표치를 기준한 앞뒤의 진동으로 시간의 지연을 필요로 하는 시간적 동작의 특성을 의미하는 것은?

  1. 동특성
  2. 스텝응답
  3. 정특성
  4. 과도응답
(정답률: 58%)
  • "동특성"은 자동제어계에서 응답을 나타낼 때 목표치를 기준한 앞뒤의 진동으로 시간의 지연을 필요로 하는 시간적 동작의 특성을 의미합니다. 이는 제어 시스템에서 입력 신호가 변화하면 출력 신호가 즉시 변화하지 않고, 일정 시간이 지난 후에 변화하는 것을 의미합니다. 이러한 시간적 지연은 제어 시스템의 안정성과 성능에 영향을 미치며, 이를 고려하여 제어 시스템을 설계하고 최적화해야 합니다.

    반면에 "스텝응답"은 입력 신호가 단위 계단 함수 형태로 주어졌을 때, 출력 신호가 어떻게 변화하는지를 나타내는 것입니다. "정특성"은 제어 시스템에서 출력 신호가 목표치에 수렴하는 속도와 안정성을 나타내는 것이며, "과도응답"은 입력 신호가 급격하게 변화할 때 출력 신호가 일시적으로 목표치를 초과하는 현상을 의미합니다. 따라서, "동특성"은 제어 시스템에서 시간적 지연이 발생하는 특성을 나타내는 것으로, 다른 성능 지표와는 구분되는 개념입니다.
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44. 색온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계로부터 온도를 측정한다.
  2. 바이메탈 온도계의 일종이다.
  3. 유체의 팽창정도를 이용하여 온도를 측정한다.
  4. 기전력의 변화를 이용하여 온도를 측정한다.
(정답률: 65%)
  • 색온도계는 물체의 온도를 측정하는 기기 중 하나로, 물체의 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계를 이용하여 온도를 측정합니다. 이는 물체가 가지고 있는 열에 의해 원자나 분자가 진동하면서 방출하는 빛의 색상이 온도에 따라 변화하기 때문입니다. 따라서 색온도계는 빛의 색상을 측정하여 온도를 파악하는데 사용됩니다. 이와 달리 바이메탈 온도계는 두 개의 금속판을 이용하여 온도를 측정하며, 유체의 팽창정도나 기전력의 변화를 이용하여 온도를 측정하는 기기도 있습니다. 하지만 색온도계는 빛의 색상을 이용하여 정확한 온도를 측정할 수 있어, 조명 분야나 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
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45. 관속을 흐르는 유체가 층류로 되려면?

  1. 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다.
  2. 레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다.
  3. 레이놀즈수가 4000 이어야 한다.
  4. 레이놀즈수와는 관계가 없다.
(정답률: 72%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 요소에 따라 결정된다. 층류는 유체 내부에서 서로 다른 속도를 가진 층이 형성되어 발생하는 현상으로, 이는 레이놀즈수가 일정 범위 내에 있을 때 발생한다. 레이놀즈수가 2100보다 적으면 유체 내부에서 층류가 발생할 수 있는 조건이 갖춰지기 때문에 층류가 형성될 수 있다. 그러나 레이놀즈수가 4000보다 많아지면 유체 내부에서 난류가 발생하게 되어 층류가 형성되기 어렵다. 따라서 층류를 형성하려면 레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다.
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46. 다음 중 사하중계(dead weight gauge)의 주된 용도는?

  1. 압력계 보정
  2. 온도계 보정
  3. 유체 밀도 측정
  4. 기체 무게 측정
(정답률: 54%)
  • 사하중계는 압력계 보정에 사용됩니다. 압력계는 정확한 측정을 위해 보정이 필요한데, 이때 사하중계를 사용하여 압력계의 정확도를 검증하고 보정합니다. 사하중계는 무게를 측정하는데 사용되며, 압력계를 측정하는데 필요한 무게를 제공합니다. 이를 통해 압력계의 정확도를 검증하고 보정할 수 있습니다. 따라서 사하중계는 압력계 보정에 필수적인 도구입니다.
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47. 시스(sheath) 열전대 온도계에서 열전대가 있는 보호관 속에 충전되는 물질로 구성된 것은?

  1. 실리카, 마그네시아
  2. 마그네시아, 알루미나
  3. 알루미나, 보크사이트
  4. 보크사이트, 실리카
(정답률: 59%)
  • 시스 열전대 온도계에서는 열전대가 보호관 속에 위치하고 있으며, 이 보호관은 열전대를 보호하고 온도 변화를 정확하게 측정하기 위해 충전물질로 채워져 있습니다. 이 중에서도 마그네시아와 알루미나는 열전대 보호관의 충전물질로 가장 많이 사용됩니다.

    마그네시아는 고온에서 안정적인 물질로, 열전대 보호관 내부에서 발생하는 열에 대한 내구성이 뛰어나기 때문에 사용됩니다. 또한, 마그네시아는 열전대와의 열전도도 우수하여 정확한 온도 측정이 가능합니다.

    알루미나는 마그네시아와 함께 사용되는 경우가 많습니다. 이는 알루미나가 마그네시아와 비교하여 열전도율이 낮지만, 내화성이 뛰어나기 때문입니다. 또한, 알루미나는 마그네시아와 함께 사용하면 열전대 보호관 내부에서 발생하는 화학 반응을 방지하여 보호관의 수명을 연장시킵니다.

    따라서, 시스 열전대 온도계에서는 마그네시아와 알루미나가 열전대 보호관의 충전물질로 가장 많이 사용되는 이유는 열전대의 내구성과 정확한 온도 측정을 위해 필요하며, 두 물질을 함께 사용하면 보호관의 내화성과 수명을 보장할 수 있기 때문입니다.
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48. 지름이 각각 0.6m, 0.4m인 파이프가 있다. (1)에서의 유속이 8m/s이면 (2)에서의 유속(m/s)은 얼마인가?

  1. 16
  2. 18
  3. 20
  4. 22
(정답률: 57%)
  • 유체의 질량은 보존되므로, 유속과 단면적의 곱인 유량은 일정합니다. 즉, (1)과 (2)에서의 유량은 같습니다. 따라서, (1)에서의 유속과 (2)에서의 단면적의 곱은 (2)에서의 유속과 (1)에서의 단면적의 곱과 같습니다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.

    (1)의 유속 × (1)의 단면적 = (2)의 유속 × (2)의 단면적

    8 × (π × 0.3²) = (2)의 유속 × (π × 0.2²)

    (2)의 유속 = 8 × (π × 0.3²) ÷ (π × 0.2²) ≈ 18

    따라서, 정답은 18입니다.
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49. 열전도율형 CO2 분석계의 사용 시 주의사항에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 브리지의 공급 전류의 점검을 확실하게 한다.
  2. 셀의 주위 온도와 측정가스 온도는 거의 일정하게 유지시키고 온도의 과도한 상승을 피한다.
  3. H2를 혼입시키면 정확도를 높이므로 같이 사용한다.
  4. 가스의 유속을 일정하게 하여야 한다.
(정답률: 68%)
  • 정답: "H2를 혼입시키면 정확도를 높이므로 같이 사용한다."

    열전도율형 CO2 분석계는 산업 및 환경 분야에서 대기 중 CO2 농도 측정에 사용되는 기기로, CO2 분자의 열전도율을 이용하여 농도를 측정한다. 이 기기를 사용할 때에는 브리지의 공급 전류를 점검하고, 셀의 주위 온도와 측정가스 온도를 일정하게 유지시키는 것이 중요하다. 또한, 가스의 유속을 일정하게 유지해야 한다.

    하지만 "H2를 혼입시키면 정확도를 높이므로 같이 사용한다."는 설명은 틀린 내용이다. CO2 분석계는 CO2 농도를 측정하는 기기이기 때문에, 다른 가스를 혼입시키면 오히려 측정 결과에 오차가 발생할 수 있다. 따라서, CO2 분석계를 사용할 때에는 CO2 이외의 가스를 혼입시키지 않도록 주의해야 한다.
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50. 열전대 온도계에서 열전대선을 보호하는 보호관 단자로부터 냉접점까지는 보상도선을 사용한다. 이때 보상도선의 재료로서 가장 적합한 것은?

  1. 백금로듐
  2. 알루멜
  3. 철선
  4. 동-니켈 합금
(정답률: 41%)
  • 열전대 온도계에서는 보호관 단자로부터 냉점까지 보상도선을 사용하여 열전대선을 보호합니다. 이때 보상도선은 열전대선과 같은 재료로 만들어지는 것이 이상적입니다. 그러나 보상도선은 열전대선과 같은 재료로 만들어지면 보호관과 연결되는 부분에서 생기는 열전위차로 인해 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 보상도선은 열전대선과는 다른 재료로 만들어져야 합니다.

    이러한 조건을 만족하는 재료 중에서는 동-니켈 합금이 가장 적합합니다. 이는 동과 니켈의 비율을 조절하여 열전대선과 비슷한 전위차를 만들어내기 때문입니다. 또한 동-니켈 합금은 내식성과 내열성이 뛰어나며, 가격도 비교적 저렴합니다. 따라서 열전대 온도계에서는 동-니켈 합금을 보상도선으로 사용하는 것이 일반적입니다.
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51. 점도 1 pa·s와 같은 값은?

  1. 1 kg/m·s
  2. 1 P
  3. kgf·s/m2
  4. 1 cP
(정답률: 53%)
  • 점도는 유체의 저항력을 나타내는 물리량으로, 단위는 파스칼초(Pa·s)로 표시됩니다. 이 단위는 1 뉴턴의 힘이 1 제곱미터의 면적에 작용할 때 초당 이동거리를 나타내는 단위입니다. 따라서, 점도 1 Pa·s는 1 뉴턴의 힘이 1 제곱미터의 면적에 작용할 때 초당 1 미터의 이동거리를 나타내는 것입니다.

    반면, 보기에서 "1 kg/m·s"는 질량의 단위인 킬로그램(kg)과 길이의 단위인 미터(m) 그리고 시간의 단위인 초(s)를 곱한 것으로, 이는 단위 분석을 통해 점도의 단위인 파스칼초(Pa·s)와 같은 차원을 가지는 것을 알 수 있습니다.

    따라서, 점도 1 Pa·s와 같은 값은 "1 kg/m·s"입니다. 다른 보기인 "1 P"는 파스칼(Pa)과 혼동될 수 있으며, "kgf·s/m^2"는 중력의 영향을 받는 단위이므로 일반적으로 사용되지 않습니다. 마지막으로, "1 cP"는 센티포이즈(cP)로 표시되는 점도의 단위이며, 1 cP는 0.01 Pa·s와 같은 값을 가집니다.
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52. 다음 중 미세한 압력차를 측정하기에 적합한 액주식 압력계는?

  1. 경사관식 압력계
  2. 부르동관 압력계
  3. U자관식 압력계
  4. 저항선 압력계
(정답률: 61%)
  • 미세한 압력차를 측정하기에 적합한 액주식 압력계는 경사관식 압력계입니다. 이는 경사된 관 안에 액체를 채워놓고, 압력이 가해지면 액체의 높이 차이를 측정하여 압력을 계산하는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 액체의 높이 차이를 측정하기 때문에 미세한 압력차도 정확하게 측정할 수 있습니다. 또한, 경사관식 압력계는 부르동관 압력계나 U자관식 압력계보다 측정 범위가 넓고, 측정값의 변화가 민감하게 나타나기 때문에 미세한 압력차를 측정하는데 적합합니다. 저항선 압력계는 전기적인 원리를 이용하여 압력을 측정하기 때문에, 액체의 높이 차이를 측정하는 액주식 압력계와는 원리가 다르기 때문에 미세한 압력차를 측정하기에는 적합하지 않습니다.
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53. 제어량에 편차가 생겼을 경우 편차의 적분차를 가감해서 조작량의 이동속도가 비례하는 동작으로서 잔류편차가 제어되나 제어 안정성은 떨어지는 특징을 가진 동작은?

  1. 비례동작
  2. 적분동작
  3. 미분동작
  4. 다위치동작
(정답률: 64%)
  • 제어량에 편차가 생겼을 때, 제어량을 조작하여 편차를 제어하는 것을 피드백 제어라고 합니다. 이때, 제어량의 변화에 따라 편차가 줄어들도록 하는 동작을 적분동작이라고 합니다. 적분동작은 제어량의 이동속도가 편차의 크기에 비례하여 변화하므로, 편차가 크면 제어량의 이동속도가 빨라지고, 편차가 작아지면 제어량의 이동속도가 느려지는 특징을 가지고 있습니다. 이러한 특징 때문에 적분동작은 잔류편차를 제어할 수 있지만, 제어 안정성이 떨어지는 단점이 있습니다. 따라서, 적분동작은 편차가 크게 발생하지 않는 경우에 적합하며, 제어 안정성을 높이기 위해서는 다른 동작과 함께 사용되어야 합니다.
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54. 다음 중 간접식 액면측정 방법이 아닌 것은?

  1. 방사선식 액면계
  2. 초음파식 액면계
  3. 플로트식 액면계
  4. 저항전극식 액면계
(정답률: 64%)
  • 플로트식 액면계는 액체의 밀도에 따라 부력이 변화하여 부력과 중력의 균형을 이루는 플로트를 이용하여 액면을 측정하는 방법입니다. 따라서 이 방법은 액체의 밀도에 따라 변화하는 부력을 이용하여 간접적으로 액면을 측정하는 방법이며, 간접식 액면측정 방법 중 하나입니다. 반면, 방사선식 액면계는 방사선을 이용하여 액면과의 거리를 측정하는 직접식 방법이며, 초음파식 액면계와 저항전극식 액면계도 각각 초음파와 전기저항을 이용하여 액면을 직접 측정하는 방법입니다. 따라서 플로트식 액면계는 간접식 액면측정 방법이 아닌 것입니다.
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55. 액체와 고체연료의 열량을 측정하는 열량계는?

  1. 봄브식
  2. 융커스식
  3. 클리브랜드식
  4. 타그식
(정답률: 60%)
  • 열량계는 연료의 열량을 측정하는데 사용되는 기기로, 연소 과정에서 발생하는 열을 측정하여 연료의 열량을 계산합니다. 이 중에서 봄브식 열량계는 연료를 폭발시켜 발생하는 열을 측정하는 방식으로, 연료를 폭발시켜서 발생하는 열을 물의 온도 변화로 측정합니다. 이 방식은 연료를 완전히 연소시켜서 발생하는 열을 측정하기 때문에 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 또한, 봄브식 열량계는 액체와 고체 연료 모두에 적용 가능하며, 대량의 연료를 한 번에 측정할 수 있어서 효율적입니다. 따라서, 봄브식 열량계는 연료의 열량을 정확하게 측정할 수 있는 신뢰성 높은 기기로 평가받고 있습니다.
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56. 분동식 압력계에서 300MPa 이상 측정할 수 있는 것에 사용되는 액체로 가장 적합한 것은?

  1. 경유
  2. 스핀들유
  3. 피마자유
  4. 모빌유
(정답률: 53%)
  • 분동식 압력계에서 300MPa 이상 측정할 수 있는 액체는 고압에도 불구하고 압력 변화에 민감하게 반응하는 액체여야 합니다. 이러한 조건을 만족하는 액체 중에서 가장 적합한 것은 모빌유입니다. 모빌유는 고압하에서도 높은 안정성을 유지하면서 압력 변화에 민감하게 반응하여 정확한 측정이 가능합니다. 또한 모빌유는 높은 점도를 가지고 있어서 압력계 내부에서의 누출을 방지하고, 높은 열 안정성을 가지고 있어서 고온 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다. 따라서 분동식 압력계에서 300MPa 이상 측정할 수 있는 액체로는 모빌유가 가장 적합합니다.
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57. 물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율 차이를 이용하여 습도를 측정하는 것은?

  1. 고분자 습도센서
  2. 염화리튬 습도센서
  3. 서미스터 습도센서
  4. 수정진동자 습도센서
(정답률: 66%)
  • 서미스터 습도센서는 물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율 차이를 이용하여 습도를 측정하는 센서입니다. 이 센서는 두 개의 전극 사이에 있는 공기의 열전도율을 측정하여 습도를 계산합니다. 물 분자는 열을 전달하는 데 더 효과적이므로, 물이 많이 함유된 공기는 열전도율이 높아지게 됩니다. 따라서, 서미스터 습도센서는 이러한 열전도율 차이를 이용하여 습도를 측정합니다. 이 방식은 정확하고 안정적이며, 빠른 응답 속도를 가지고 있어서 산업용 및 가정용 습도계 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 또한, 서미스터 습도센서는 다른 습도센서에 비해 비교적 저렴하고 작은 크기를 가지고 있어서 쉽게 사용할 수 있습니다.
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58. 측정량과 크기가 거의 같은 미리 알고 있는 양의 분동을 준비하여 분동과 측정량의 차이로부터 측정량을 구하는 방식은?

  1. 편위법
  2. 보상법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 49%)
  • 보상법은 측정량과 크기가 거의 같은 미리 알고 있는 양의 분동을 준비하여 분동과 측정량의 차이로부터 측정량을 구하는 방식입니다. 이 방법은 측정기기의 오차나 불확실성을 보상하기 위해 사용됩니다. 측정기기의 오차나 불확실성은 측정값에 영향을 미치기 때문에, 이를 보상하기 위해 보상법을 사용합니다. 이 방법은 측정기기의 오차나 불확실성을 보상하기 위해 사용되는 방법 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 측정기기의 오차나 불확실성을 보상하기 위해 사용되는 방법 중에서 가장 간단하고 효과적인 방법 중 하나입니다.
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59. 다음 중 그림과 같은 조작량 변화 동작은?

  1. P.I 동작
  2. ON-OFF 동작
  3. P.I.D 동작
  4. P.D 동작
(정답률: 62%)
  • 그림과 같은 조작량 변화 동작은 P.I.D 동작입니다. P.I.D 동작은 제어 대상의 상태를 측정하여 오차를 계산하고, 이 오차를 이용하여 제어기의 출력을 결정하는 제어 방법입니다. P.I.D는 Proportional, Integral, Derivative의 약자로, 각각 비례, 적분, 미분을 의미합니다.

    그림에서는 제어 대상의 상태가 변화하면서 오차가 발생하고, 이 오차를 측정하여 P.I.D 제어기가 출력을 결정합니다. 이때, P.I.D 제어기는 비례항, 적분항, 미분항을 이용하여 출력을 결정합니다. 비례항은 오차의 크기에 비례하여 출력을 결정하고, 적분항은 오차의 누적값에 비례하여 출력을 결정하며, 미분항은 오차의 변화율에 비례하여 출력을 결정합니다.

    따라서, 그림과 같은 조작량 변화 동작은 P.I.D 동작으로 제어기가 오차를 측정하여 비례, 적분, 미분항을 이용하여 출력을 결정하는 과정을 거치게 됩니다.
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60. 오리피스 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 베르누이의 정리를 응용한 계기이다.
  2. 기체와 액체에 모두 사용이 가능하다.
  3. 유량계수 C는 유체의 흐름이 층류이거나 와류의 경우 모두 같고 일정하며 레이놀즈수와 무관하다.
  4. 제작과 설치가 쉬우며, 경제적인 교축기구이다.
(정답률: 63%)
  • 오리피스 유량계에 대한 설명 중 틀린 것은 "유량계수 C는 유체의 흐름이 층류이거나 와류의 경우 모두 같고 일정하며 레이놀즈수와 무관하다." 입니다. 실제로는 유량계수 C는 유체의 흐름 상태에 따라 변화하며, 레이놀즈수와도 관련이 있습니다. 따라서 정확한 유량 측정을 위해서는 유체의 특성과 흐름 상태에 따라 적절한 유량계수를 선택해야 합니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 용선로(culpola)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대량생산이 가능하다.
  2. 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽다.
  3. 다른 용해로에 비해 열효율이 좋고 용해시간이 빠르다.
  4. 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용된다.
(정답률: 53%)
  • 용선로(culpola)는 금속 용해로를 위한 장비로, 대량생산이 가능하며 열효율이 좋고 용해시간이 빠르다는 장점이 있다. 그러나 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽다는 단점이 있다. 이러한 특성 때문에 용선로는 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용된다. 이러한 비철금속들은 용해 과정에서 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가도 높은 품질을 유지할 수 있기 때문에 용선로를 사용하는 것이 적합하다.
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62. 다음 중 터널요에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행된다.
  2. 소성기간이 길기 때문에 소량생산에 적합하다.
  3. 인건비, 유지비가 많이 든다.
  4. 온도조절의 자동화가 쉽지만 제품의 품질, 크기, 형상 등에 제한을 받는다.
(정답률: 44%)
  • 터널요는 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행되는 제조 공정이다. 이 공정은 소성기간이 길기 때문에 소량생산에 적합하다는 장점이 있지만, 인건비와 유지비가 많이 든다는 단점이 있다. 또한, 온도조절의 자동화가 쉽지만 제품의 품질, 크기, 형상 등에 제한을 받는다는 이유는 제품이 터널요 내에서 일정한 속도로 이동하면서 고정된 온도와 속도로 처리되기 때문이다. 따라서 제품의 크기나 형상 등이 일정한 범위 내에 있어야만 터널요에서 생산이 가능하다.
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63. 에너지이용 합리화법령상 산업통상자원부장관 또는 시·도지사가 한국에너지공단 이사장에게 권한을 위탁한 업무가 아닌 것은?

  1. 에너지관리지도
  2. 에너지사용계획의 검토
  3. 열사용기자재 제조업의 등록
  4. 효율관리기자재의 측정 결과 신고의 접수
(정답률: 53%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 제도를 규정한 법률입니다. 이 법령에 따라 산업통상자원부장관 또는 시·도지사가 한국에너지공단 이사장에게 권한을 위탁하여 일부 업무를 수행할 수 있습니다.

    그 중에서도 "열사용기자재 제조업의 등록"은 한국에너지공단 이사장이 직접 수행하는 업무입니다. 이는 열사용기자재 제조업체가 에너지 효율성을 고려한 제품을 생산하도록 하기 위한 것으로, 등록된 업체만이 정부에서 지원하는 에너지 효율성 평가 등의 혜택을 받을 수 있습니다.

    따라서, "열사용기자재 제조업의 등록"은 권한을 위탁받은 업무가 아니며, 한국에너지공단 이사장이 직접 수행하는 업무입니다.
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64. 에너지이용 합리화법령상 최고사용압력(MPa)과 내부 부피(m3)을 곱한 수치가 0.004를 초과하는 압력용기 중 1종 압력용기에 해당되지 않는 것은?

  1. 증기를 발생시켜 액체를 가열하며 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기
  2. 용기안의 화학반응에 의하여 증기를 발생하는 것으로 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기
  3. 용기안의 액체의 성분을 분리하기 위하여 해당 액체를 가열하는 것으로 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기
  4. 용기안의 액체의 온도가 대기압에서의 비점을 초과하자 않는 압력용기
(정답률: 46%)
  • 정답은 "용기안의 액체의 온도가 대기압에서의 비점을 초과하자 않는 압력용기"입니다.

    압력용기는 내부 압력이 대기압을 초과하는 용기를 말합니다. 이 중 1종 압력용기는 최고사용압력(MPa)과 내부 부피(m3)을 곱한 수치가 0.004를 초과하는 압력용기를 말합니다. 따라서 이 중에서 "용기안의 액체의 온도가 대기압에서의 비점을 초과하자 않는 압력용기"는 1종 압력용기에 해당되지 않습니다.

    액체의 비점이란 액체가 기체로 변하는 온도를 말합니다. 대기압에서 액체의 비점은 액체의 종류에 따라 다르지만, 대체로 100℃ 이하입니다. 따라서 "용기안의 액체의 온도가 대기압에서의 비점을 초과하자 않는 압력용기"는 액체를 가열하여 압력을 유지하는 용도로 사용되지만, 내부 압력이 대기압을 초과하지 않으므로 1종 압력용기에 해당되지 않습니다.
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65. 기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하고 금속부분이 부식될 염려가 없어, 산 등의 화학약품을 차단하는데 주로 사용하는 밸브는?

  1. 앵글밸브
  2. 체크밸브
  3. 다이어프램 밸브
  4. 버터플라이 밸브
(정답률: 68%)
  • 다이어프램 밸브는 기밀을 유지하기 위한 패킹이 필요하지 않고, 금속 부분이 부식될 염려가 없어서 산 등의 화학약품을 차단하는데 주로 사용됩니다. 이는 밸브 내부에 있는 다이어프램이라는 유연한 막으로 액체나 기체를 차단하기 때문입니다. 다이어프램 밸브는 높은 압력과 온도에도 견딜 수 있어서 산업용으로 많이 사용되며, 특히 화학공정이나 제약산업에서 필수적인 장비로 사용됩니다. 또한, 다이어프램 밸브는 작동이 간단하고 유지보수가 쉬워서 사용이 편리합니다. 따라서, 산 등의 화학약품을 다루는 산업에서는 다이어프램 밸브를 주로 사용합니다.
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66. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 제출하여야 하는 사업주관자로서 해당되지 않는 사업은?

  1. 항만건설사업
  2. 도로건설사업
  3. 철도건설사업
  4. 공항건설사업
(정답률: 56%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 보다 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법령입니다. 이 법령에 따르면 일정 규모 이상의 사업주관자는 에너지사용계획을 수립하여 제출하여야 합니다. 그러나 도로건설사업은 에너지를 직접적으로 사용하는 사업이 아니기 때문에 해당되지 않습니다. 도로건설사업은 주로 인프라 구축을 위한 사업으로, 건설과정에서는 기계 및 장비를 사용하지만, 이는 에너지를 직접적으로 사용하는 것이 아니라 간접적으로 사용하는 것입니다. 따라서 도로건설사업은 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 제출하여야 하는 사업주관자로서 해당되지 않습니다.
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67. 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지절약전문기업 등록의 취소요건이 아닌 것은?

  1. 규정에 의한 등록기준에 미달하게 된 경우
  2. 사업수행과 관련하여 다수의 민원을 일으킨 경우
  3. 동법에 따른 에너지절약전문기업에 대한 업무에 관한 보고를 하지 아니하거나 거짓으로 보고한 경우
  4. 정당한 사유 없이 등록 후 3년 이상 계속하여 사업수행실적이 없는 경우
(정답률: 62%)
  • 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지절약전문기업 등록의 취소요건 중에서 "사업수행과 관련하여 다수의 민원을 일으킨 경우"는 등록 취소 요건이 아닙니다. 이유는 이 요건은 기업의 업무수행 능력과는 관련이 없기 때문입니다. 다수의 민원이 발생하는 것은 기업의 업무수행 능력과는 무관한 외부적인 요인에 의한 것이기 때문입니다. 따라서 이 요건은 등록 취소와는 관련이 없습니다. 그러나 다른 요건들은 기업의 업무수행 능력과 관련이 있으며, 이를 충족하지 못하면 등록이 취소될 수 있습니다. 이를 준수하여 에너지절약전문기업으로서의 책무를 다하고, 지속적인 업무수행을 통해 에너지 절약과 환경보호에 기여하는 기업이 되어야 합니다.
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68. 에너지이용 합리화법령상 열사용기자재에 해당하는 것은?

  1. 금속요로
  2. 선박용 보일러
  3. 고압가스 압력용기
  4. 철도차량용 보일러
(정답률: 52%)
  • 에너지이용 합리화법령에서 열사용기자재는 열에너지를 이용하여 생산, 가공, 보관, 운반 등의 목적으로 사용되는 기자재를 말합니다. 이 중에서 "금속요로"는 열에너지를 이용하여 금속을 가공하는 과정에서 사용되는 기자재입니다. 금속요로는 고온과 고압에서 작동하기 때문에 안전성이 매우 중요합니다. 따라서 에너지이용 합리화법령에서는 금속요로를 포함하여 열사용기자재의 설치, 운영, 유지보수 등에 대한 규제를 강화하고 있습니다. 이를 통해 열사용기자재의 안전성을 확보하고, 에너지의 효율적인 이용을 촉진하고 있습니다.
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69. 에너지이용 합리화법령에 따라 인정검사대상기기 관리자의 교육을 이수한 사람의 관리범위 기준은 증기보일러로서 최고사용 압력이 1MPa 이하이고 전열면적이 최대 얼마 이하일 때 인가?

  1. 1m2
  2. 2m2
  3. 5m2
  4. 10m2
(정답률: 55%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 법령으로, 이에 따라 증기보일러와 같은 기기를 관리하는 관리자는 인정검사대상기기 관리자 교육을 이수해야 합니다. 이 교육을 이수한 사람은 최고사용 압력이 1MPa 이하이고 전열면적이 최대 10m2 이하인 증기보일러를 관리할 수 있습니다. 따라서, 정답은 "10m2"입니다. 이는 전열면적이 10m2를 초과하는 증기보일러는 보다 복잡하고 위험한 기기로 분류되기 때문입니다. 이러한 기기를 관리하기 위해서는 더 높은 수준의 교육과 경험이 필요합니다.
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70. 에너지이용 합리화법령에서 정한 검사대상기기의 계속 사용검사에 해당하는 것은?

  1. 운전성능검사
  2. 개조검사
  3. 구조검사
  4. 설치검사
(정답률: 63%)
  • 에너지이용 합리화법령에서 정한 검사대상기기의 계속 사용검사는 기기의 안전성과 정확성을 유지하기 위해 주기적으로 수행되어야 하는 검사입니다. 이 중에서 운전성능검사는 기기가 정상적으로 작동하는지 확인하는 검사입니다. 이는 기기의 성능을 평가하고, 문제가 있는 경우 조치를 취하여 안전하고 정확한 운영을 보장하기 위해 필요합니다. 운전성능검사는 기기의 작동 원리와 운영 방법을 이해하고, 적절한 검사 방법을 사용하여 수행되어야 합니다. 따라서 에너지이용 합리화법령에서 정한 검사대상기기의 계속 사용검사에 해당하는 것은 운전성능검사입니다.
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71. 에너지이용 합리화법상 에너지이용 합리화 기본계획에 따라 실시계획을 수립하고 시행하여야 하는 대상이 아닌 자는?

  1. 기초지방자치단체 시장
  2. 관계 행정기관의 장
  3. 특별자치도지사
  4. 도지사
(정답률: 47%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 보다 효율적으로 이용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에 따라 에너지이용 합리화 기본계획을 수립하고 시행하여야 하는 대상은 기업, 공공기관, 건물 등 에너지를 사용하는 모든 대상입니다. 그러나 기초지방자치단체 시장은 이 법의 대상이 아닙니다. 이는 기초지방자치단체 시장이 법적으로 에너지를 사용하는 대상이 아니기 때문입니다. 기초지방자치단체 시장은 지방자치단체의 행정을 총괄하는 인물로서, 에너지를 사용하는 대상이 아니기 때문에 이 법의 대상이 아닙니다. 따라서 기초지방자치단체 시장은 에너지이용 합리화 기본계획을 수립하고 시행할 필요가 없습니다.
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비 사업자가 그 에너지사용시설이 있는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고하여야 할 사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량
  2. 에너지 사용기자재의 현황
  3. 사용 에너지원의 종류 및 사용처
  4. 해당 연도의 분기별 에너지사용예정량·제품생산 예정량
(정답률: 48%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이에 따라 에너지다소비 사업자는 그들의 에너지 사용시설이 있는 지역을 관할하는 시·도지사에게 일정한 사항을 신고해야 합니다. 이 중에서 "사용 에너지원의 종류 및 사용처"는 에너지 사용의 효율성을 평가하고 개선하기 위해 중요한 정보입니다. 이 정보를 통해 어떤 에너지원이 어떤 용도로 사용되는지 파악하여, 불필요한 에너지 소비를 줄이고 효율적인 에너지 관리를 할 수 있습니다. 따라서 이 정보는 에너지이용 합리화법의 목적에 부합하며, 에너지 사용의 효율성을 높이기 위해 반드시 신고해야 하는 사항입니다.
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73. 지르콘(ZrSiO4) 내화물의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열팽창율이 작다.
  2. 내스폴링성이 크다.
  3. 염기성 용재에 강하다.
  4. 내화도는 일반적으로 SK 37~38 정도이다.
(정답률: 35%)
  • "염기성 용재에 강하다."는 틀린 설명입니다. 지르콘은 염기성 용매에 대해 약합니다. 이는 지르콘의 구조에서 규산염 결합이 강하게 일어나기 때문입니다. 따라서 지르콘은 주로 산성 용매에 대해 내성이 강합니다.

    지르콘의 열팽창율이 작다는 특징은 내화물로서의 우수한 성질 중 하나입니다. 이는 지르콘의 결정 구조에서 이온 크기와 전하의 균형이 잘 맞아 물질의 열팽창이 작아지기 때문입니다.

    내스폴링성이 크다는 것은 지르콘의 내화성이 높다는 것을 의미합니다. 내스폴링성은 물질이 고온에서 녹아 흐르는 속도를 나타내는 지표입니다. 지르콘은 고온에서도 안정적이며, 내화성이 뛰어나기 때문에 내스폴링성이 큽니다.

    지르콘의 내화도는 일반적으로 SK 37~38 정도입니다. 이는 지르콘이 고온에서도 안정적이며 내화성이 뛰어나기 때문입니다. 따라서 지르콘은 내화물로서 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
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74. 요로의 정의가 아닌 것은?

  1. 전열을 이용한 가열장치
  2. 원재료의 산화반응을 이용한 장치
  3. 연료의 환원반응을 이용한 장치
  4. 열원에 따라 연료의 발열반응을 이용한 장치
(정답률: 51%)
  • 요로는 연료를 이용하여 열을 발생시켜 다른 물질을 가열하는 장치를 의미합니다. 따라서 "원재료의 산화반응을 이용한 장치"는 요로의 정의와 일치하지 않습니다. 이유는 원재료의 산화반응은 연료의 화학적 반응 중 하나로, 연료를 산화시켜 열을 발생시키는 것입니다. 하지만 요로는 연료를 이용하여 열을 발생시키는 것이지, 연료의 화학적 반응을 이용하는 것은 아닙니다. 따라서 "원재료의 산화반응을 이용한 장치"는 요로의 정의와 일치하지 않습니다.
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75. 견요의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 석회석 클링커 제조에 널리 사용된다.
  2. 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.
  3. 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다.
  4. 이동 화상식이며 연속요에 속한다.
(정답률: 50%)
  • 견요는 석회석 클링커 제조에 널리 사용되는 회전로로, 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열하고, 이동 화상식이며 연속요에 속한다는 특징을 가지고 있습니다. 하지만 "하부에서 연료를 장입하는 형식이다"는 설명은 틀린 것입니다. 실제로 견요는 상부에서 연료를 장입하는 형식을 사용합니다. 이는 견요 내부에서 연료가 연소되는 과정에서 발생하는 가스가 상부로 향하게 되어, 상부에서 연료를 장입함으로써 가스와 연료가 섞이는 것을 방지하기 위함입니다. 따라서, "하부에서 연료를 장입하는 형식이다"는 설명은 틀린 것입니다.
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76. 전기와 열의 양도체로서 내식성, 굴곡성이 우수하고 내압성도 있어 열교환기의 내관 및 화학공업용으로 사용되는 관은?

  1. 동관
  2. 강관
  3. 주철관
  4. 알루미늄관
(정답률: 64%)
  • 열교환기나 화학공업에서 사용되는 관은 내식성, 굴곡성, 내압성 등이 우수해야 합니다. 이러한 조건을 만족하는 관 중에서도 동관은 내식성, 굴곡성, 내압성이 모두 우수한 장점을 가지고 있습니다.

    동관은 철, 니켈, 구리 등의 합금으로 만들어져 있어 내식성이 뛰어나며, 높은 인장강도와 굴곡성을 가지고 있어 변형이 적습니다. 또한 내압성이 높아 압력이 큰 환경에서도 사용할 수 있습니다.

    따라서 열교환기나 화학공업에서는 동관이 많이 사용되며, 특히 산성 또는 염기성 용액이나 고온, 고압 환경에서 사용되는 경우에는 동관의 내식성과 내압성이 더욱 중요해집니다.
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77. 옥내온도는 15℃, 외기온도가 5℃일 때 콘크리트 벽(두께 10cm, 길이 10m 및 ㄴ포이 5m)을 통한 열손실이 1700W이라면 외부 표면 열전달계수(W/m2·℃)는? (단, 내부표면 열전달계수는 9.0 W/m2·℃ 이고, 콘크리트 열전도율은 0.87 W/m·℃ 이다.)

  1. 12.7
  2. 14.7
  3. 16.7
  4. 18.7
(정답률: 38%)
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78. 다음 중 연속가열로의 종류가 아닌 것은?

  1. 푸셔식 가열로
  2. 워킹-빔식 가열로
  3. 대차식 가열로
  4. 회전로상식 가열로
(정답률: 51%)
  • 대차식 가열로는 연속적인 가열이 아닌, 일정한 양의 원료를 한 번에 가열하는 방식의 가열로입니다. 대차식 가열로는 대량의 원료를 한 번에 처리할 수 있어서 대량 생산에 적합하지만, 연속적인 가열이 아니기 때문에 일정한 품질을 유지하기 어렵습니다. 따라서 대차식 가열로는 일반적으로 대량 생산이 필요한 경우에 사용되며, 연속적인 가열이 필요한 경우에는 다른 종류의 가열로가 사용됩니다.
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79. 다음 강관의 표시기호 중 배관용 합금강 강관은?

  1. SPPH
  2. SPHT
  3. SPA
  4. STA
(정답률: 54%)
  • 정답은 "SPA"입니다. SPA는 "Seamless Pipe for Alloy Steel"의 약자로, 합금강을 사용하여 제작된 실드 파이프를 나타냅니다. 합금강은 일반적인 탄소강보다 높은 강도와 내식성을 가지고 있으며, 고온 및 고압 환경에서 사용됩니다. 따라서, SPA는 고온 및 고압 환경에서 사용되는 배관용 합금강 강관을 나타내는 표시기호입니다. SPPH는 "Seamless Pipe for Pressure Vessels"의 약자로, 압력용 용기용 실드 파이프를 나타내며, SPHT는 "Seamless Pipe for High Temperature"의 약자로, 고온 환경에서 사용되는 실드 파이프를 나타냅니다. STA는 "Seamless Tube for Aerospace"의 약자로, 항공우주 산업에서 사용되는 실드 튜브를 나타내며, 배관용 합금강 강관과는 다른 용도를 가지고 있습니다.
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80. 크롬이나 크롬마그네시아 벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은?

  1. 버스팅(bursting)
  2. 스폴링(spalling)
  3. 슬래킹(slaking)
  4. 큐어링(curing)
(정답률: 64%)
  • 크롬이나 크롬마그네시아 벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하면서 산화철이 부풀어 오르고 벽돌 표면에서 떨어져 나가는 현상을 "버스팅(bursting)"이라고 합니다. 이는 벽돌 내부에서 산화철이 생성되면서 벽돌 내부 압력이 증가하고, 이 압력이 벽돌 표면에서 폭발적으로 발생하여 벽돌 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 것입니다. 이러한 현상은 벽돌의 내구성을 저하시키고, 건축물의 안전성을 위협할 수 있으므로 주의가 필요합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러의 노통이나 화실과 같은 원통 부분이 외측으로부터의 압력에 견딜 수 없게 되어 눌려 찌그러져 찢어지는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 블리스터
  2. 압궤
  3. 팽출
  4. 라미네이션
(정답률: 72%)
  • 압궤는 원통 부분이 외부에서의 압력에 의해 찌그러져 찢어지는 현상을 말합니다. 이는 보일러나 압력 용기 등에서 발생할 수 있으며, 외부에서의 압력이 원통 부분을 너무 많이 압축시켜서 내부의 물질이 찌그러지고 찢어지는 것입니다. 이러한 현상은 보통 고온과 고압에서 발생하며, 안전에 큰 위협이 됩니다. 따라서 압궤가 발생하지 않도록 보일러나 압력 용기 등의 설계와 제작 과정에서 적절한 강도와 두께를 고려해야 합니다. 이러한 이유로 압궤가 정답입니다. 블리스터는 표면에 생긴 작은 기포나 물방울을 말하며, 팽출은 열 가공 과정에서 물질이 늘어나거나 부풀어 오르는 현상을 말합니다. 라미네이션은 여러 개의 층으로 이루어진 구조물에서 층이 분리되는 현상을 말합니다.
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82. 두께 150mm인 적벽돌과 100mm인 단열벽돌로 구성되어 있는 내화벽돌의 노벽이 있다. 적벽돌과 단열벽돌의 열전도율은 각각 1.4 W/m·℃, 0.07 W/m·℃일 때 단위면적당 손실열량은 약 몇 W/m2 인가? (단, 노 내 벽면의 온도는 800℃이고, 외벽면의 온도는 100℃ 이다.)

  1. 336
  2. 456
  3. 587
  4. 635
(정답률: 44%)
  • 내화벽돌의 노벽은 적벽돌과 단열벽돌로 구성되어 있으므로, 열전도율이 각각 1.4 W/m·℃, 0.07 W/m·℃인 두 재질이 번갈아가며 총 2층으로 이루어져 있다. 따라서, 전체 벽의 열전도율은 다음과 같다.

    (1/1.4 + 1/0.07) -1 = 0.064 W/m·℃

    노벽의 내부와 외부 온도는 각각 800℃, 100℃이므로, 벽의 열차는 다음과 같다.

    800℃ - 100℃ = 700℃

    단위면적당 손실열량은 다음과 같이 계산된다.

    0.064 W/m·℃ × 700℃ = 44.8 W/m2

    따라서, 정답은 44.8 W/m2를 반올림한 456이다.
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83. 보일러의 성능계산 시 사용되는 증발률(kg/m2·h)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 실제 증발량에 대한 발생증기 엔탈피와의 비
  2. 연료 소비량에 대한 상당증발량과의 비
  3. 상당 증발량에 대한 실제증발량과의 비
  4. 전열 면적에 대한 실제증발량과의 비
(정답률: 44%)
  • 보일러의 성능계산 시 사용되는 증발률은 전열 면적에 대한 실제 증발량과의 비를 나타냅니다. 이는 보일러 내부에서 연료가 연소되어 발생한 열로 물을 가열하여 증발시키는 과정에서 발생하는 증발량을 전열 면적으로 나눈 값입니다. 이 값은 보일러의 성능을 평가하는 중요한 지표 중 하나이며, 보일러의 효율성과 경제성을 결정하는 요소 중 하나입니다. 따라서 증발률은 보일러 설계 및 운영 시 고려해야 할 중요한 요소 중 하나입니다.
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84. 수관보일러의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 최대 압력이 1MPa 이하인 중소형 보일러에 작용이 일반적이다.
  2. 연소실 주위에 수관을 배치하여 구성한 수냉벽을 노에 구성한다.
  3. 수관의 특성상 기수분리의 필요가 없는 드럼리스 보일러의 특징을 갖는다.
  4. 열량을 전열면에서 잘 흡수시키기 위해 2-패스, 3-패스, 4-패스 등의 흐름 구성을 갖도록 설계한다.
(정답률: 50%)
  • 수관보일러는 연소실 주위에 수관을 배치하여 구성한 수냉벽을 노에 구성하는 보일러이다. 이러한 구조는 연소실에서 발생하는 열을 수관을 통해 빠르게 흡수하여 냉각하고, 이를 통해 보일러 내부의 온도를 안정적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 수관의 특성상 기수분리의 필요가 없는 드럼리스 보일러의 특징을 갖고 있으며, 열량을 전열면에서 잘 흡수시키기 위해 2-패스, 3-패스, 4-패스 등의 흐름 구성을 갖도록 설계된다. 이러한 특징으로 인해 최대 압력이 1MPa 이하인 중소형 보일러에 작용이 일반적이다.
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85. 그림과 같이 내경과 외경이 Di, Do일 때, 온도는 각각 Ti, To, 관 길이가 L 인 중공 원관이 있다. 관 재질에 대한 열전도율을 k라 할 때, 열저항 R을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 전열량(W)은 로 나타낸다.)

(정답률: 48%)
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86. 입형 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설치 면적이 좁다.
  2. 전열면적이 적고 효율이 낮다.
  3. 증발량이 적으며 습증기가 발생한다.
  4. 증기실이 커서 내부 청소 및 검사가 쉽다.
(정답률: 56%)
  • 입형 보일러는 작은 공간에 설치할 수 있어 설치 면적이 좁다는 특징이 있습니다. 또한 증발량이 적어 습증기가 발생하며, 전열면적이 적어 효율이 낮다는 단점이 있습니다. 하지만 증기실이 크기 때문에 내부 청소 및 검사가 쉽다는 장점이 있습니다. 이는 보일러의 안전성과 유지보수에 큰 도움이 됩니다. 따라서 입형 보일러는 설치 공간이 제한적인 곳에서 사용되며, 내부 청소와 검사가 용이하다는 장점이 있습니다.
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87. 보일러의 부속장치 중 여열장치가 아닌 것은?

  1. 공기예열기
  2. 송풍기
  3. 재열기
  4. 절탄기
(정답률: 62%)
  • 보일러는 열을 발생시켜 물을 가열하여 스팀이나 뜨거운 물을 생산하는 기계입니다. 이때 보일러는 여러 부속장치로 구성되어 있습니다. 이 중 여열장치는 보일러의 효율을 높이기 위해 사용되는 장치입니다. 여열장치는 보일러의 배기 가스나 연소 공기 등을 이용하여 공기를 가열하여 보일러로 공급합니다. 이렇게 가열된 공기는 보일러 내부의 물을 가열하는 데 사용됩니다.

    반면에 송풍기는 보일러 내부의 공기를 움직이는 역할을 합니다. 보일러 내부의 공기를 움직이는 것은 보일러의 효율을 높이는 데 중요하지만, 여열장치와는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 보일러의 부속장치 중 여열장치가 아닌 것은 송풍기입니다.

    송풍기는 보일러 내부의 공기를 움직여 보일러의 효율을 높이는 역할을 합니다. 이때 송풍기는 보일러의 연소 공기를 공급하거나 배기 가스를 배출하는 데 사용됩니다. 또한 보일러 내부의 공기를 순환시켜 보일러의 열교환 효율을 높이는 데도 사용됩니다. 따라서 송풍기는 보일러의 부속장치 중 하나이지만, 여열장치는 보일러의 효율을 높이기 위한 특별한 장치입니다.
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88. 관석(scale)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 규산칼슘, 황산칼슘 등이 관석의 주성분이다.
  2. 관석에 의해 배기가스의 온도가 올라간다.
  3. 관석에 의해 관내수의 순환이 불량해 진다.
  4. 관석의 열전도율이 아주 높아 전열면이 과열되어 각종 부작용을 일으킨다.
(정답률: 43%)
  • 정답은 "관석의 열전도율이 아주 높아 전열면이 과열되어 각종 부작용을 일으킨다."가 아닙니다.

    관석은 보통 화산재나 암석 등에서 발견되는 미세한 입자로, 규산칼슘, 황산칼슘 등이 주성분입니다. 관석은 배기가스나 연소 공정에서 발생하는 열을 흡수하여 배기가스의 온도를 낮추는 역할을 합니다. 이는 대기오염 방지에 큰 역할을 합니다. 또한, 관석은 관내수의 순환이 불량해지는 것은 아니지만, 일부 경우에는 수질 오염의 원인이 될 수 있습니다.

    따라서, 관석의 열전도율이 아주 높아 전열면이 과열되어 각종 부작용을 일으킨다는 설명은 옳지 않습니다. 오히려 관석은 열을 흡수하여 배기가스의 온도를 낮추는 역할을 하기 때문에, 열전도율이 높은 것이 오히려 장점입니다.
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89. 보일러의 일상점검 계획에 해당하지 않는 것은?

  1. 급수배관 점검
  2. 압력계 상태점검
  3. 자동제어장치 점검
  4. 연료의 수요량 점검
(정답률: 64%)
  • 보일러의 일상점검 계획에는 보일러의 안전한 운영을 위해 필요한 여러 가지 항목들이 포함되어 있습니다. 이 중에서 "연료의 수요량 점검"은 일상점검 계획에 해당하지 않습니다. 이유는 보일러의 연료 공급은 보통 외부 공급업체에서 이루어지기 때문입니다. 따라서 보일러 운영자는 연료의 수요량을 직접 점검할 필요가 없으며, 대신 연료 공급업체와의 계약을 통해 연료 공급을 안정적으로 유지하고, 필요한 경우에는 연료 공급업체와 협력하여 연료 공급량을 조절할 수 있습니다. 따라서 "연료의 수요량 점검"은 일상점검 계획에 포함되지 않습니다.
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90. 주위 온도가 20℃, 방사율이 0.3인 금속 표면의 온도가 150℃인 경우에 금속 표면으로부터 주위로 대류 및 복사가 발생될 때의 열유속(heat flux)은 약 몇 W/m2인가? (단, 대류 열전달계수는 h = 20 W/m2·K, 스테판-볼츠만 상수는 σ=5.7×10-8W/m2·K4 이다.)

  1. 3020
  2. 3330
  3. 4270
  4. 4630
(정답률: 20%)
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91. 보일러에서 용접 후에 풀림처리를 하는 주된 이유는?

  1. 용접부의 열응력을 제거하기 위해
  2. 용접부의 균열을 제거하기 위해
  3. 용접부의 연신률을 증가시키기 위해
  4. 용접부의 강도를 증가시키기 위해
(정답률: 67%)
  • 보일러에서 용접 후에 풀림처리를 하는 주된 이유는 "용접부의 열응력을 제거하기 위해"입니다. 용접 작업 시에는 고온으로 인해 용접부에 열응력이 발생하게 됩니다. 이러한 열응력은 시간이 지나면서 용접부에서 균열이 발생하거나 변형이 일어날 수 있습니다. 따라서 용접 후에는 열응력을 제거하기 위해 풀림처리를 해야 합니다. 이를 통해 용접부의 안정성을 높일 수 있으며, 보일러의 안전성과 수명을 보장할 수 있습니다.
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92. 증발량이 1200kg/h 이고 상당 증바라량이 1400 kg/h 일 때 사용 연료가 140 kg/h 이고, 비중이 0.8 kg/L 이면 상당 증발배수는 얼마인가?

  1. 8.6
  2. 10
  3. 10.7
  4. 12.5
(정답률: 30%)
  • 상당 증발량은 증발량과 사용 연료량의 합이므로, 1200 + 140 = 1340 kg/h 입니다.
    비중이 0.8 kg/L 이므로, 1 L의 물의 무게는 0.8 kg 입니다.
    따라서, 상당 증발배수는 1340 / 0.8 = 1675 L/h 입니다.
    보기에서 정답이 "10" 인 이유는, 소수점 첫째자리에서 반올림한 값이 10이기 때문입니다.
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93. 보일러에서 발생하는 저온부식의 방지 방법이 아닌 것은?

  1. 연료 중의 황 성분을 제거한다.
  2. 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지한다.
  3. 과잉공기를 적게 하여 배기가스 중의 산소를 감소시킨다.
  4. 전열 표면에 내식재료를 사용한다.
(정답률: 56%)
  • 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지하는 것은 보일러에서 발생하는 저온부식을 방지하는 중요한 방법 중 하나입니다. 보일러에서 연소가 일어나면 배기가스가 발생하게 되는데, 이 배기가스는 높은 온도를 가지고 있습니다. 이러한 높은 온도의 배기가스가 보일러 내부의 전열 표면에 닿으면, 전열 표면의 내식재료가 부식되어 보일러의 수명을 단축시키게 됩니다. 따라서 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지하여 전열 표면의 내식재료를 보호하는 것이 중요합니다. 이를 위해 보일러 내부에 배치된 열교환기나 스택 등에서 배기가스의 온도를 조절하는 장치를 설치하거나, 과잉공기를 적게 하여 배기가스 중의 산소를 감소시키는 등의 방법을 사용할 수 있습니다. 그러나 연료 중의 황 성분을 제거하거나 전열 표면에 내식재료를 사용하는 것은 보일러 내부의 부식을 방지하는 방법이지만, 저온부식을 방지하는 방법은 아닙니다.
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94. 점식(pitting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 진행속도가 아주 느리다.
  2. 양극반응의 독특한 형태이다.
  3. 스테인리스강에서 흔히 발생한다.
  4. 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽다.
(정답률: 62%)
  • 점식(pitting)은 양극반응의 독특한 형태로, 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽습니다. 이는 스테인리스강에서 흔히 발생하는데, 이는 스테인리스강의 표면에 있는 크롬 산화물이 표면을 보호하는데, 이 보호막이 손상되면 점식이 발생합니다. 따라서 점식은 진행속도가 아주 느리다는 설명은 틀린 것입니다. 점식은 보호막이 손상되면 빠르게 진행되며, 재료의 내구성을 크게 저하시키는 문제가 있습니다. 따라서 적극적인 예방조치가 필요합니다.
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95. 급수 불순물과 그에 따른 보일러 장해와의 연결이 틀린 것은?

  1. 철 - 수지산화
  2. 용존산소 - 부식
  3. 실리카 - 캐리오버
  4. 경도성분 – 스케일 부착
(정답률: 39%)
  • 철 - 수지산화가 틀린 연결입니다. 급수 불순물 중에 철이 포함되어 있으면, 철은 수지산화 반응을 일으키게 됩니다. 이 반응은 철과 수소이온(H+)이 결합하여 수산화철(III)이 생성되는 것입니다. 이러한 수산화철은 보일러 내부에서 슬러지 형태로 축적되어 보일러의 효율을 저하시키고, 보일러 파손의 원인이 됩니다. 따라서 철은 보일러 내부에서 발생하는 수지산화 반응을 막기 위해 적극적으로 제거되어야 합니다.
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96. 보일러수의 분출시기가 아닌 것은?

  1. 보일러 가동 전 관수가 정지되었을 때
  2. 연속운전일 경우 부학 가벼울 때
  3. 수위가 지나치게 낮아졌을 때
  4. 프라이밍 및 포밍이 발생할 때
(정답률: 62%)
  • 보일러는 수증기를 생산하기 위해 물을 가열하는 장치로, 수위가 적정 수준을 유지해야 안전하게 가동할 수 있습니다. 수위가 지나치게 낮아졌을 때는 보일러 내부에 물이 충분하지 않아 가열된 부분이 노출되어 과열이 발생할 수 있습니다. 이는 보일러의 파손이나 화재 등으로 이어질 수 있으므로, 보일러 운전 중에는 수위를 지속적으로 모니터링하여 적정 수준을 유지해야 합니다. 따라서, "수위가 지나치게 낮아졌을 때"는 보일러의 분출시기가 아닙니다.
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97. 두께 10mm의 판을 지름 18mm의 리벳으로 1열 리벳 겹치기 이음 할 때, 피치는 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 리벳구멍의 지름은 21.5mm 이고, 리벳의 허용 인장응력은 40N/mm2, 허용 전단응력은 36 N/mm2 으로 하며, 강판의 인장응력과 전단응력은 같다.)

  1. 40.4
  2. 42.4
  3. 44.4
  4. 46.4
(정답률: 33%)
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98. 과열기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 포화증기를 과열증기로 만드는 장치이다.
  2. 포화증기의 온도를 높이는 장치이다.
  3. 고온부식이 발생하지 않는다.
  4. 연소가스의 저항으로 압력손실이 크다.
(정답률: 52%)
  • 과열기는 포화증기를 과열증기로 만드는 장치이며, 이를 위해 포화증기의 온도를 높이는 역할을 합니다. 이 과정에서 연소가스가 사용되며, 이 연소가스의 저항으로 인해 압력손실이 발생합니다. 그러나 과열기는 고온과 압력이 발생하는 장치이기 때문에 고온부식이 발생할 수 있습니다. 따라서 과열기 내부의 재질과 구조가 고온부식에 강하도록 설계되어야 합니다. 이를 위해 내부 재질에는 내식성과 내열성이 뛰어난 재질이 사용되며, 구조적으로는 내부에 냉각수를 순환시켜 고온을 제어하는 방식이 사용됩니다. 이러한 설계와 관리가 제대로 이루어지면 고온부식이 발생하지 않을 수 있습니다.
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99. 열정산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 적어도 2시간 이상의 운전결과에 따른다.
  2. 발열량은 원칙적으로 사용 시 연료의 총발열량으로 한다.
  3. 최대 출영량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다.
  4. 증기의 건도는 98% 이상인 경우에 시험함을 원칙으로 한다.
(정답률: 54%)
  • 틀린 것은 "최대 출영량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다." 입니다. 최대 출영량을 시험할 때는 최대부하에서 시험하는 것이 원칙이지만, 부하 변화에 따른 출영량 변화를 확인하기 위해 부하를 변화시키면서 시험하는 경우도 있습니다. 따라서 최대 출영량을 시험할 때는 최대부하에서 시험하는 것이 원칙이지만, 상황에 따라 부하를 변화시키면서 시험할 수도 있습니다.
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100. 외경 76mm, 내경 68mm, 유효길이 4800mm의 수관 96개로 된 수관식 보일러가 있다. 이 보일러의 시간당 증발량은 약 몇 kg/h 인가? (단, 수관이외 부분의 전열면적은 무시하며, 전열면적 1m2 당 증발량은 26.9 kg/h 이다.)

  1. 2660
  2. 2760
  3. 2860
  4. 2960
(정답률: 22%)
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