에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2021-09-12)

에너지관리기사
(2021-09-12 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 과잉공기를 공급하여 어떤 연료를 연소시켜 건연소가스를 분석하였다. 그 결과 CO2, O2, N2의 함유율이 각각 16%, 1%, 83% 이었다면 이 연료의 최대 탄산가스율은 몇 % 인가?

  1. 15.6
  2. 16.8
  3. 17.4
  4. 18.2
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 건연소가스 분석 결과로부터 연료의 최대 탄산가스율을 구하는 문제로, 질소와 산소의 비율을 이용한 보정 공식을 적용합니다.
    $$ (CO_2)_{max} = CO_2 × \frac{N_2}{N_2 - O_2 × \frac{79}{21}} $$
    $$ (CO_2)_{max} = 16 × \frac{83}{83 - 1 × \frac{79}{21}} $$
    $$ (CO_2)_{max} = 16.8 $$
  • 최대 탄산가스율=21/21-O2*CO2=21/21-1*16=16.8
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2. 전기식 집진장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 포집입자의 직경은 30~50μm 정도이다.
  2. 집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다.
  3. 고전압장치 및 정전설비가 필요하다.
  4. 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다.
(정답률: 81%)
  • 전기식 집진장치는 0.01~50μm 범위의 미세 입자를 포집하며, 특히 10μm 이하의 미세먼지 포집에 효과적이므로 30~50μm를 대표적인 포집 직경으로 보기는 어렵습니다.
    오답 노트
    - 집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다: 전기식 집진장치는 높은 집진효율을 가진다.
    - 고전압장치 및 정전설비가 필요하다: 전기식 집진장치는 고전압을 이용하여 입자를 대전시키고 포집한다.
    - 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다: 전기식 집진장치는 압력손실이 낮아 대용량 처리에 유리하다.
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3. C2H4 가 10g 연소할 때 표준상태인 공기는 160g 소모되었다. 이 때 과잉공기량은 약 몇 g 인가? (단, 공기 중 산소의 중량비는 23.2% 이다.)

  1. 12.22
  2. 13.22
  3. 14.22
  4. 15.22
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 연소 반응의 화학량론을 이용하여 이론 공기량을 계산하고, 실제 소모된 공기량과의 차이를 통해 과잉공기량을 구합니다.
    $$ \text{과잉공기량} = \text{실제 소모 공기량} - \left( \frac{\text{연료량} × \frac{\text{반응 산소 분자량}}{\text{연료 분자량}}}{\text{공기 중 산소 중량비}} \right) $$
    $$ \text{과잉공기량} = 160 \text{ g} - \left( \frac{10 \text{ g} × \frac{3 × 32 \text{ g/mol O}_2}{28 \text{ g/mol C}_2\text{H}_4}}{0.232} \right) $$
    $$ \text{과잉공기량} \approx 12.22 \text{ g} $$
  • 연소반응식
    C2H4+3O2 → 2CO2+2H2O
    28 3*32
    10 x=3*32*10/28=147.8
    과잉공기량=A-Ao=160-147.8=12.27
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4. 공기를 사용하여 기름을 무화시키는 형식으로, 200~700kPa의 고압공기를 이용하는 고압식과 5~200kPa의 저압공기를 이용하는 저압식이 있으며, 혼합 방식에 의해 외부혼합식과 내부혼합식으로도 구분하는 버너의 종류는?

  1. 유압분무식 버너
  2. 회전식 버너
  3. 기류분무식 버너
  4. 건타입 버너
(정답률: 66%)
  • 공기를 이용하여 기름을 무화시키고, 고압/저압 공기 사용 및 외부/내부 혼합 방식으로 구분하는 버너는 기류분무식 버너의 특징입니다.
    오답 노트:
    * 유압분무식 버너: 기름의 압력을 이용하여 무화시키는 방식이므로 오답.
    * 회전식 버너: 회전하는 컵이나 디스크의 원심력을 이용하여 무화시키는 방식이므로 오답.
    * 건타입 버너: 버너의 형태를 지칭하는 일반적인 명칭으로, 무화 방식에 대한 구체적인 설명과 일치하지 않으므로 오답.
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5. 증기운 폭발의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 폭발보다 화재가 많다.
  2. 연소에너지의 약 20%만 폭풍파로 변한다.
  3. 증기운의 크기가 클수록 점화될 가능성이 커진다.
  4. 점화위치가 방출점에서 가까울수록 폭발위력이 크다.
(정답률: 79%)
  • 증기운 폭발은 점화 위치가 방출점에서 너무 가까우면 농도가 높아 폭발 범위 밖이거나 불완전 연소로 인해 폭발 위력이 약해지므로, 최적의 폭발 위력은 적절히 혼합된 지점에서 발생한다.
    오답 노트:
    - 폭발보다 화재가 많다: 증기운이 점화되어도 폭발보다는 화재로 이어지는 경우가 더 많다.
    - 연소에너지의 약 20%만 폭풍파로 변한다: 증기운 폭발 시 연소에너지의 대부분은 열로 방출되고, 폭풍파로 전환되는 에너지는 약 20% 정도이다.
    - 증기운의 크기가 클수록 점화될 가능성이 커진다: 증기운의 부피가 클수록 공기와의 접촉 면적이 넓어져 점화원이 존재할 확률이 높아진다.
  • 점화위치가 방출점에서 멀수록 가연성 증기가 많이 유출되어 폭발위력이 커집니다.
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6. 다음 중 연소 전에 연료와 공기를 혼합하여 버너에서 연소하는 방식인 예혼합 연소방식 버너의 종류가 아닌 것은?

  1. 포트형 버너
  2. 저압버너
  3. 고압버너
  4. 송풍버너
(정답률: 69%)
  • 포트형 버너는 확산 연소 방식 버너에 해당한다.
    오답 노트
    * 저압버너: 예혼합 연소 방식 버너이다.
    * 고압버너: 예혼합 연소 방식 버너이다.
    * 송풍버너: 예혼합 연소 방식 버너이다.
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7. 프로판 1Nm3를 공기비 1.1로서 완전연소시킬 경우 건연소가스량은 약 몇 Nm3 인가?

  1. 20.2
  2. 24.2
  3. 26.2
  4. 33.2
(정답률: 57%)
  • 이 문제는 프로판의 완전연소 반응식을 통해 이론 공기량을 구하고, 주어진 공기비를 적용하여 실제 연소에 필요한 공기량과 생성되는 건연소가스(CO₂, N₂, 과잉 O₂)의 부피를 계산합니다.
    $$ V_{GD} = V_{CO_2} + V_{N_2} + V_{O_{2,excess}} $$
    여기서,
    $$ V_{CO_2} = (\text{연료의 CO}_2 \text{ 생성량}) $$
    $$ V_{N_2} = (\text{실제 공기량}) × 0.79 $$
    $$ V_{O_{2,excess}} = (\text{공기비} - 1) × (\text{이론 O}_2 \text{량}) $$
    프로판(C₃H₈)의 완전연소 반응식: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
    1 Nm³ 프로판 연소 시:
    $$ - CO₂ 생성량 = 3 Nm³ $$
    $$ - 이론 O₂ 필요량 = 5 Nm³ $$
    $$ - 이론 공기량 (L_0) = 5 / 0.21 Nm³ $$
    $$ - 실제 공기량 (L) = 1.1 × (5 / 0.21) Nm³ $$
    $$ V_{GD} = 3 + \left(1.1 × \frac{5}{0.21} × 0.79\right) + \left((1.1 - 1) × 5\right) $$
    $$ V_{GD} = 3 + (1.1 × 23.8095 × 0.79) + (0.1 × 5) $$
    $$ V_{GD} = 3 + 20.691 + 0.5 $$
    $$ V_{GD} = 24.191 \approx 24.2 $$
  • (m-0.21)Ao+Co2=(m-0.21)*Oo/0.21+Co2=(1.1-0.21)*5/0.21+3=24.19≒24.2
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8. 인화점이 50℃ 이상인 원유, 경유 등에 사용되는 인화점 시험방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 태그 밀폐식
  2. 아벨펜스키 밀폐식
  3. 클리브렌드 개방식
  4. 펜스키마텐스 밀폐식
(정답률: 68%)
  • 펜스키마텐스 밀폐식은 인화점 40℃ 이상인 석유제품, 특히 원유나 경유 등 점성이 있는 액체의 인화점 측정에 가장 적합합니다.
    오답 노트:
    - 태그 밀폐식: 인화점 50℃ 미만의 휘발성 액체에 주로 사용되므로 오답.
    - 아벨펜스키 밀폐식: 인화점 -30℃ ~ 70℃ 범위에 사용되지만, 50℃ 이상 원유/경유에는 펜스키마텐스가 더 적합하므로 오답.
    - 클리브렌드 개방식: 개방식으로 인화점 79℃ 이상 및 연소점 측정에 주로 사용되므로 오답.
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9. 탄소 12kg을 과잉공기계수 1.2의 공기로 완전연소 시킬 때 발생하는 연소가스량은 약 몇 Nm3 인가?

  1. 84
  2. 107
  3. 128
  4. 149
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 탄소의 완전연소 반응식을 바탕으로 이론 산소량과 이론 공기량을 계산하고, 주어진 과잉공기계수를 적용하여 실제 연소에 사용된 공기량과 발생하는 연소가스(이산화탄소, 과잉 산소, 질소)의 총량을 구하는 문제입니다.
    기본 공식:
    연소가스량은 생성된 이산화탄소, 과잉 산소, 그리고 공기 중의 질소의 부피를 합한 값입니다.
    $$ V_{gas} = V_{CO_2} + V_{O_2,excess} + V_{N_2} $$
    숫자 대입:
    12 kg의 탄소(1 kmol)가 완전연소하면 1 kmol의 CO₂가 생성되므로 V_{CO_2} = 22.4 \text{ Nm}^3 입니다.
    이론 산소량은 22.4 Nm³ 이고, 과잉공기계수 1.2를 적용하면 과잉 산소량은 22.4 \text{ Nm}^3 × (1.2 - 1) = 4.48 \text{ Nm}^3 입니다.
    이론 공기량은 22.4 \text{ Nm}^3 / 0.21 \approx 106.67 \text{ Nm}^3 이므로, 실제 공기량은 106.67 \text{ Nm}^3 × 1.2 = 128 \text{ Nm}^3 입니다.
    따라서 질소량은 128 \text{ Nm}^3 × 0.79 = 101.12 \text{ Nm}^3 입니다.
    $$ V_{gas} = 22.4 + 4.48 + 101.12 $$
    최종 결과:
    $$ V_{gas} = 128 \text{ Nm}^3 $$
  • Gd=(m-0.21)*Ao+Co2=(1.2-021)*22.4/0.21+22.4=128
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10. 아래 표와 같은 질량분율을 갖는 고체 연료의 총 질량이 2.8kg일 때 고위발열량과 저위발열량은 각각 약 몇 MJ인가?

  1. 44, 41
  2. 123, 115
  3. 156, 141
  4. 723, 786
(정답률: 60%)
  • 이 문제는 고체 연료의 질량분율과 각 성분의 발열량을 이용하여 총 고위발열량과 저위발열량을 계산하는 문제입니다. 연료 내 산소(O)는 수소(H)와 결합하여 물을 형성하므로, 발열량 계산 시 유효 수소량은 (H - O/8)으로 보정해야 합니다. 또한, 저위발열량 계산 시에는 연료 내 수분(W)의 증발 잠열을 추가로 고려해야 합니다.
    고위발열량 계산
    $$ \text{총 고위발열량} = \text{총 질량} × \left[ C × HHV_C + \left(H - \frac{O}{8}\right) × HHV_H + S × HHV_S \right] $$
    $$ \text{총 고위발열량} = 2.8 \text{ kg} × \left[ 0.802 × 32.79 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} + \left(0.123 - \frac{0.011}{8}\right) × 141.9 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} + 0.025 × 9.265 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right] $$
    $$ \text{총 고위발열량} \approx 123 \text{ MJ} $$
    저위발열량 계산
    $$ \text{총 저위발열량} = \text{총 질량} × \left[ C × LHV_C + \left(H - \frac{O}{8}\right) × LHV_H + S × LHV_S - W × 2.442 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right] $$
    $$ \text{총 저위발열량} = 2.8 \text{ kg} × \left[ 0.802 × 32.79 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} + \left(0.123 - \frac{0.011}{8}\right) × 120.0 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} + 0.025 × 9.265 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} - 0.012 × 2.442 \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right] $$
    $$ \text{총 저위발열량} \approx 115 \text{ MJ} $$
  • Hh=2.8*{32.79*0.802+141.9*(0.123-0.011/8)+9.265*0.025)
    =122.605 ≒ 123

    HL=2.8*{32.79*0.802+120*(0.123-0.011/8)+9.265*0.025)
    =115.147 ≒ 115
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11. CH4 가스 1Nm3를 30% 과잉공기로 연소시킬 때 완전연소에 의해 생성되는 실제 연소가스의 총량은 약 몇 Nm3 인가?

  1. 2.4
  2. 13.4
  3. 23.1
  4. 82.3
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 메탄(CH4)의 완전연소 반응식을 이용하여 이론 공기량과 실제 공기량을 계산하고, 생성되는 각 연소가스 성분(CO2, H2O, N2, 과잉 O2)의 부피를 합산하여 실제 연소가스의 총량을 구하는 문제입니다.
    CH4의 완전연소 반응식은 다음과 같습니다.
    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
    1. 생성되는 CO2량: CH4 1Nm3 연소 시 CO2 1Nm3 생성
    2. 생성되는 H2O량: CH4 1Nm3 연소 시 H2O 2Nm3 생성
    3. 이론 O2량: CH4 1Nm3 연소 시 O2 2Nm3 필요
    $$ 4. 실제 O2 공급량: 이론 O2량 × (1 + 과잉 공기율) = 2 Nm3 × (1 + 0.3) = 2.6 Nm3 $$
    $$ 5. 과잉 O2량: 실제 O2 공급량 - 이론 O2량 = 2.6 Nm3 - 2 Nm3 = 0.6 Nm3 $$
    $$ 6. 이론 N2량: 이론 O2량 × (0.79 / 0.21) = 2 Nm3 × (0.79 / 0.21) ≈ 7.5238 Nm3 $$
    $$ 7. 실제 N2 공급량: 이론 N2량 × (1 + 과잉 공기율) = 7.5238 Nm3 × 1.3 ≈ 9.7809 Nm3 $$
    [기본 공식]
    $$ V_{total} = V_{CO_2} + V_{H_2O} + V_{N_2, actual} + V_{O_2, excess} $$
    [숫자 대입]
    $$ V_{total} = 1 + 2 + 9.7809 + 0.6 $$
    [최종 결과]
    $$ V_{total} = 13.3809 \approx 13.4 \text{ Nm}^3 $$
  • CH4+2O2→ Co2+ 2H2O
    Gw=(m-0.21)*Ao+Co2+H2O=(1.3-021)*2/0.21+1+2=13.38 ≒13.4
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12. 가스 연소 시 강력한 충격파와 함께 폭발의 전파속도가 초음속이 되는 현상은?

  1. 폭발연소
  2. 충격파연소
  3. 폭연(deflagration)
  4. 폭굉(detonation)
(정답률: 86%)
  • 폭굉은 연소파가 초음속으로 전파되며 강력한 충격파를 동반하는 현상입니다.
    오답 노트:
    * 폭발연소: 폭굉이나 폭연을 포함하는 넓은 개념입니다.
    * 충격파연소: 일반적인 연소 현상을 지칭하는 용어가 아닙니다.
    * 폭연(deflagration): 연소파가 음속 이하로 전파되는 현상입니다.
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13. 다음 연소범위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도가 높아지면 좁아진다.
  2. 압력이 상승하면 좁아진다.
  3. 연소상한계 이상의 농도에서는 산소농도가 너무 높다.
  4. 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성증기의 농도가 너무 낮다.
(정답률: 64%)
  • 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성증기의 농도가 너무 낮아 연소가 일어나지 않는다.
    오답 노트
    - 온도가 높아지면 좁아진다: 온도가 높아지면 연소범위는 넓어진다.
    - 압력이 상승하면 좁아진다: 압력이 상승하면 연소범위는 넓어진다.
    - 연소상한계 이상의 농도에서는 산소농도가 너무 높다: 연소상한계 이상의 농도에서는 가연성증기의 농도가 너무 높아 산소농도가 상대적으로 낮다.
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14. 연돌의 설치 목적이 아닌 것은?

  1. 배기가스의 배출을 신속히 한다.
  2. 가스를 멀리 확산시킨다.
  3. 유효 통풍력을 얻는다.
  4. 통풍력을 조절해 준다.
(정답률: 68%)
  • 연돌은 통풍력을 발생시키는 역할을 하지만, 통풍력을 능동적으로 조절하는 기능은 없습니다.
    오답 노트
    * 배기가스의 배출을 신속히 한다: 연돌의 주요 설치 목적 중 하나입니다.
    * 가스를 멀리 확산시킨다: 연돌의 높이를 통해 배기가스를 대기 중으로 분산시킵니다.
    * 유효 통풍력을 얻는다: 연돌 효과로 인해 자연 통풍력이 발생합니다.
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15. 고체연료에 비해 액체연료의 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화재, 역화 등의 위험이 적다.
  2. 회분이 거의 없다.
  3. 연소효율 및 열효율이 좋다.
  4. 저장운반이 용이하다.
(정답률: 69%)
  • 액체연료는 고체연료에 비해 인화성 및 휘발성이 높아 화재, 역화 등의 위험이 더 크므로, 위험이 적다는 설명은 틀렸습니다.
    - 회분이 거의 없다: 액체연료는 고체연료에 비해 연소 후 회분 발생량이 매우 적어 장점입니다.
    - 연소효율 및 열효율이 좋다: 액체연료는 공기와의 혼합이 용이하여 연소 효율과 열효율이 높습니다.
    - 저장운반이 용이하다: 액체연료는 펌프나 파이프를 통해 쉽게 이송 및 저장할 수 있어 운반이 편리합니다.
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16. 고온부식을 방지하기 위한 대책이 아닌 것은?

  1. 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 낮춘다.
  2. 연료를 전처리하여 바나듐, 나트륨, 황분을 제거한다.
  3. 배기가스온도를 550℃ 이하로 유지한다.
  4. 전열면을 내식재료로 피복한다.
(정답률: 65%)
  • 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 낮추면 오히려 고온부식이 촉진되므로 방지 대책이 아니다.
    오답 노트
    * 연료를 전처리하여 바나듐, 나트륨, 황분을 제거한다: 고온부식의 원인 물질을 제거하는 올바른 대책.
    * 배기가스온도를 550℃ 이하로 유지한다: 바나듐 화합물의 융점 이하로 온도를 유지하여 액상 부식을 방지하는 올바른 대책.
    * 전열면을 내식재료로 피복한다: 부식에 강한 재료로 표면을 보호하여 부식을 방지하는 올바른 대책.
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17. 과잉공기량이 증가할 때 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 연소실의 온도가 저하된다.
  2. 배기가스에 의한 열손실이 많아진다.
  3. 연소가스 중의 SO3이 현저히 줄어 저온부식이 촉진된다.
  4. 연소가스 중의 질소산화물 발생이 심하여 대기오염을 초래한다.
(정답률: 65%)
  • 과잉공기량이 증가하면 연소 온도가 낮아져 SO3 생성 반응이 억제되므로 SO3 농도가 감소하며, 이는 저온부식을 억제하는 효과가 있습니다. 따라서 SO3 감소로 저온부식이 촉진된다는 설명은 사실과 다릅니다.
    오답 노트
    * 연소실의 온도가 저하된다: 과잉공기량이 증가하면 불필요한 공기가 연소열을 흡수하여 연소실 온도를 낮추므로 오답.
    * 배기가스에 의한 열손실이 많아진다: 과잉공기량이 증가하면 배기가스량이 늘어나 배기가스에 의한 열손실이 많아지므로 오답.
    * 연소가스 중의 질소산화물 발생이 심하여 대기오염을 초래한다: 과잉공기량이 증가하면 산소 농도가 높아져 질소산화물(NOx) 생성이 증가할 수 있으므로 오답.
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18. 어떤 연료 가스를 분석하였더니 보기와 같았다. 이 가스 1Nm3를 연소시키는데 필요한 이론산소량은 몇 Nm3 인가?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.6
  4. 0.8
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 연료 가스의 조성으로부터 연소에 필요한 이론산소량을 계산하는 문제입니다. 각 가연성 성분의 연소 반응식을 통해 필요한 산소량을 합산하고, 연료 가스 내에 포함된 산소량은 제외하여 계산합니다.
    $$ O_0 = \frac{1}{100} \left( \frac{1}{2} H_2 + \frac{1}{2} CO + 2 CH_4 - O_2 \right) $$
    $$ O_0 = \frac{1}{100} \left( \frac{1}{2} × 40 + \frac{1}{2} × 10 + 2 × 10 - 5 \right) $$
    $$ O_0 = 0.4 $$
  • H2+1/2O2 → H2O(40%)
    CO+1/2O2 → CO2(10%)
    CH4+12O2 → CO2+2H2O(10%
    이론산소량=(H2+CO+CH4)-연료중 산소량
    =(0.5*0.4+0.5*0.1+2*0.1)-0.05=0.4
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19. 기체연료에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

  1. 회분 및 유해물질의 배출량이 적다.
  2. 연소소절 및 점화, 소화가 용이하다.
  3. 인화의 위험성이 적고 연소장치가 간단하다.
  4. 소량의 공기로 완전연소 할 수 있다.
(정답률: 79%)
  • 기체 연료는 인화 위험성이 매우 높으며, 안전을 위한 연소 장치가 복잡합니다.
    오답 노트:
    * 회분 및 유해물질의 배출량이 적다: 기체 연료는 연소 시 회분 발생이 거의 없고 유해물질 배출이 적습니다.
    * 연소소절 및 점화, 소화가 용이하다: 기체 연료는 공기와의 혼합이 용이하여 연소 제어 및 점화, 소화가 쉽습니다.
    * 소량의 공기로 완전연소 할 수 있다: 기체 연료는 공기와의 혼합성이 좋아 적은 과잉 공기로도 완전 연소가 가능합니다.
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20. 298.15K, 0.1MPa 상태의 일산화탄소를 같은 온도의 이론공기량으로 정상유동 과정으로 연소시킬 때 생성물의 단열화염 온도를 주어진 표를 이용하여 구하면 약 몇 K 인가? (단, 이 조건에서 CO 및 CO2의 생성엔탈피는 각각 –110529 kJ/kmol, -393522 kJ/kmol 이다.)

  1. 4835
  2. 5058
  3. 5194
  4. 5306
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 단열화염 온도를 구하는 문제로, 반응물과 생성물의 총 엔탈피가 같다는 에너지 보존 법칙을 적용합니다. 이때, 질소(N₂)의 엔탈피 변화는 무시하는 것으로 가정하여 계산합니다.
    1. 반응식 및 에너지 보존 법칙 적용:
    일산화탄소(CO)의 이론공기량 연소 반응식은 다음과 같습니다.
    CO + 0.5 O₂ → CO₂
    이론공기량은 O₂ 1몰당 N₂ 약 79/21 = 3.76몰이므로, 0.5 O₂에 대해 0.5 × 3.76 = 1.88 N₂가 필요합니다.
    CO + 0.5 O₂ + 1.88 N₂ → CO₂ + 1.88 N₂
    단열 정상유동 과정에서 반응물과 생성물의 총 엔탈피는 보존됩니다. 반응물은 기준 온도(298.15K)에 있으므로, 생성물의 엔탈피 변화는 반응 엔탈피와 같아집니다. 이때, 질소(N₂)의 엔탈피 변화는 무시하는 것으로 가정합니다.
    따라서, 필요한 CO₂의 엔탈피 변화 (Δh_CO₂(T_prod))는 다음과 같습니다.
    $$ Δ h_{CO_2}(T_{prod}) = (n_{CO} · Δ H^\circ_{f,CO}) - (n_{CO_2} · Δ H^\circ_{f,CO_2}) $$
    2. 숫자 대입:
    $$ Δ h_{CO_2}(T_{prod}) = (1 \text{ kmol} · (-110529 \text{ kJ/kmol})) - (1 \text{ kmol} · (-393522 \text{ kJ/kmol})) $$
    $$ Δ h_{CO_2}(T_{prod}) = -110529 + 393522 = 282993 \text{ kJ/kmol} $$
    3. 단열화염 온도 계산 (보간법):
    주어진 CO₂ 엔탈피 차이 표를 이용하여 Δh_CO₂(T_prod) = 282993 kJ/kmol 에 해당하는 온도를 선형 보간법으로 구합니다.
    $$ T_{prod} = T_1 + \frac{Δ h_{CO_2, prod} - Δ h_{CO_2, T_1}}{Δ h_{CO_2, T_2} - Δ h_{CO_2, T_1}} (T_2 - T_1) $$
    $$ 여기서 T₁ = 5000 K, Δh_CO₂,T₁ = 279295 kJ/kmol 이고, T₂ = 5200 K, Δh_CO₂,T₂ = 292123 kJ/kmol 입니다. $$
    $$ T_{prod} = 5000 + \frac{282993 - 279295}{292123 - 279295} (5200 - 5000) $$
    $$ T_{prod} = 5000 + \frac{3698}{12828} (200) $$
    $$ T_{prod} \approx 5057.655 \text{ K} $$
    4. 최종 결과:
    $$ T_{prod} \approx 5058 \text{ K} $$
  • CO 및 CO2의 생성엔탈피 차 393522-110529 = 282993
    보간법 x
    (x- 5000)/(5200-5000) =(282993-279295)/(292123-279295)
    X=5057.655≒5058K
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2과목: 열역학

21. 온도가 T1인 이상기체를 가역단열과정으로 압축하였다. 압력이 P1에서 P2로 변하였을 때, 압축 후의 온도 T2를 옳게 나타낸 것은? (단, k는 이상기체의 비열비를 나타낸다.)

(정답률: 67%)
  • 이 문제는 이상기체의 가역단열과정에서 온도와 압력 사이의 관계를 묻는 문제입니다. 단열과정의 상태 방정식을 활용하여 압축 후의 온도를 구합니다.
    $$ T P^{\frac{1-k}{k}} = C \quad (\text{단, } C\text{는 상수}) $$
    $$ T_1 P_1^{\frac{1-k}{k}} = T_2 P_2^{\frac{1-k}{k}} $$
    $$ T_2 = T_1 \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}} $$
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22. 공기가 압력 1MPa, 체적 0.4m3인 상태에서 50℃의 등온 과정으로 팽창하여 체적이 4배로 되었다. 엔트로피의 변화는 약 몇 kJ/K 인가?

  1. 1.72
  2. 5.46
  3. 7.32
  4. 8.83
(정답률: 32%)
  • 이 문제는 등온 과정에서의 이상 기체 엔트로피 변화를 묻는 문제입니다. 먼저 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 공기의 질량을 구한 후, 등온 과정 엔트로피 변화 공식을 적용합니다.
    $$ m = \frac{P_1 V_1}{R T_1} $$
    $$ Δ S = m R \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right) $$
    $$ m = \frac{1000 \text{ kPa} × 0.4 \text{ m}^3}{0.287 \text{ kJ/(kg·K)} × (50 + 273.15) \text{ K}} $$
    $$ Δ S = m × 0.287 \text{ kJ/(kg·K)} × \ln(4) $$
    $$ m \approx 4.3145 \text{ kg} $$
    $$ Δ S \approx 1.72 \text{ kJ/K} $$
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23. 수증기가 노즐 내를 단열적으로 흐를 때 출구 엔탈피가 입구 엔탈피보다 15kJ/kg 만큼 작아진다. 노즐 입구에서의 속도를 무시할 때 노즐 출구에서의 수증기 속도는 약 몇 m/s 인가?

  1. 173
  2. 200
  3. 283
  4. 346
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 노즐의 정상 유동 에너지 방정식을 적용하여 출구 속도를 구합니다.
    $$ h_1 + \frac{v_1^2}{2} = h_2 + \frac{v_2^2}{2} $$
    $$ 15 × 1000 = \frac{v_2^2}{2} - \frac{0^2}{2} $$
    $$ v_2 = \sqrt{2 × 15000} = 173.2 $$
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24. 오토사이클과 디젤사이클의 열효율에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 오토사이클의 열효율은 압축비와 비열비만으로 표시된다.
  2. 차단비가 1에 가까워질수록 디젤사이클의 열효율은 오토사이클의 열효율에 근접한다.
  3. 압축 조기 압력과 온도, 공급 열량, 최고 온도가 같을 경우 디젤사이클의 열효율이 오토사이클의 열효율보다 높다.
  4. 압축비와 차단비가 클수록 디젤사이클의 열효율은 높아진다.
(정답률: 58%)
  • 디젤사이클의 열효율은 압축비가 클수록 증가하지만, 차단비가 클수록 감소한다.
    오답 노트:
    오토사이클의 열효율은 압축비와 비열비만으로 표시된다: 오토사이클의 열효율은 압축비와 비열비에 의해서만 결정된다.
    차단비가 1에 가까워질수록 디젤사이클의 열효율은 오토사이클의 열효율에 근접한다: 차단비가 1이 되면 디젤사이클은 오토사이클과 동일해진다.
    압축 조기 압력과 온도, 공급 열량, 최고 온도가 같을 경우 디젤사이클의 열효율이 오토사이클의 열효율보다 높다: 동일한 최고 온도와 공급 열량 조건에서 디젤사이클은 오토사이클보다 효율이 높다.
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25. 정상상태로 흐르는 유체의 에너지방정식을 다음과 같이 표현할 때 ( ) 안에 들어갈 용어로 옳은 것은? (단, 유체에 대한 기호의 의미는 아래와 같고, 점자 1과 2는 각각 입·출구를 나타낸다.)

  1. s
  2. u
  3. gz
  4. P
(정답률: 71%)
  • 이 문제는 정상상태 유동 에너지 방정식에서 유체의 비에너지 항을 구성하는 요소를 묻는 개념 문제입니다.
    정상상태 유동 에너지 방정식에서 괄호 안의 항은 유체의 비위치에너지(specific potential energy)를 나타냅니다. 비위치에너지는 중력가속도(g)와 높이(z)의 곱으로 표현되므로, `gz`가 정답입니다.
    오답 노트
    - s: 비엔트로피는 에너지 방정식의 직접적인 에너지 항이 아니므로 오답.
    - u: 비내부에너지는 비엔탈피(h = u + Pv)에 포함되는 항이므로 오답.
    - P: 압력은 비엔탈피(h = u + Pv)에 포함되는 항이므로 오답.
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26. 증기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 동일압력에서 포화증기는 포화수보다 온도가 더 높다.
  2. 동일압력에서 건포화증기를 가열한 것이 과열증기이다.
  3. 동일압력에서 과열증기는 건포화증기보다 온도가 더 높다.
  4. 동일압력에서 습포화증기와 건포화증기는 온도가 같다.
(정답률: 57%)
  • 동일압력에서 포화수와 포화증기는 상변화 중이므로 온도가 같다.
    오답 노트
    - 동일압력에서 건포화증기를 가열한 것이 과열증기이다: 건포화증기를 가열하면 과열증기가 되므로 맞는 설명.
    - 동일압력에서 과열증기는 건포화증기보다 온도가 더 높다: 과열증기는 건포화증기보다 온도가 높으므로 맞는 설명.
    - 동일압력에서 습포화증기와 건포화증기는 온도가 같다: 습포화증기와 건포화증기는 포화상태이므로 온도가 같아 맞는 설명.
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27. 매시간 2000kg의 포화수증기를 발생하는 보일러가 있다. 보일러내의 압력은 200kPa 이고, 이 보일러에는 매시간 150kg의 연료가 공급된다. 이 보일러의 효율은 약 얼마인가? (단, 보일러에 공급되는 물의 엔탈피는 84kJ/kg이고, 200kPa에서의 포화증기의 엔탈피는 2700kJ/kg이며, 연료의 발열량은 42000kJ/kg 이다.)

  1. 77%
  2. 80%
  3. 83%
  4. 86%
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 보일러의 효율을 계산하는 문제로, 보일러 효율 공식(η = (발생 증기 유효 열량 / 공급 연료 발열량) × 100%)을 적용합니다.
    $$ η = \frac{\text{증기 발생량} × (\text{증기 엔탈피} - \text{급수 엔탈피})}{\text{연료 공급량} × \text{연료 발열량}} × 100\% $$
    $$ η = \frac{2000 \text{ kg/h} × (2700 \text{ kJ/kg} - 84 \text{ kJ/kg})}{150 \text{ kg/h} × 42000 \text{ kJ/kg}} × 100\% $$
    $$ η \approx 83\% $$
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28. 보일러의 게이지 압력이 800kPa 일 때 수은기압계가 측정한 대기 압력이 856mmHg를 지시했다면 보일러 내의 절대압력은 약 몇 kPa 인가? (단, 수은의 비중은 13.6 이다.)

  1. 810
  2. 914
  3. 1320
  4. 1656
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 절대압력을 구하는 문제입니다. 절대압력은 게이지 압력과 대기 압력의 합이며, 대기 압력은 수은주 높이를 이용하여 kPa로 환산합니다.
    $$ P_{abs} = P_g + P_{atm} $$
    $$ P_{atm} = \frac{\text{측정된 수은주 높이}}{\text{표준 대기압 수은주 높이}} × \text{표준 대기압} $$
    $$ P_{abs} = 800 \text{ kPa} + \left( \frac{856 \text{ mmHg}}{760 \text{ mmHg}} × 101.325 \text{ kPa} \right) $$
    $$ P_{abs} \approx 914.06 \text{ kPa} $$
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29. 정상상태(steady state)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 특정 위치에서만 물성값을 알 수 있다.
  2. 모든 위치에서 열역학적 함수값이 같다.
  3. 열역학적 함수값은 시간에 따라 변하기도 한다.
  4. 유체 물성이 시간데 따라 변하지 않는다.
(정답률: 61%)
  • 정상상태는 시스템의 모든 특성(물성값, 열역학적 함수값 등)이 시간에 따라 변하지 않는 상태를 의미합니다.
    오답 노트
    * 특정 위치에서만 물성값을 알 수 있다: 모든 위치에서 물성값을 알 수 있으므로 오답.
    * 모든 위치에서 열역학적 함수값이 같다: 위치에 따라 열역학적 함수값이 다를 수 있으므로 오답.
    * 열역학적 함수값은 시간에 따라 변하기도 한다: 시간에 따라 변하지 않으므로 오답.
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30. 대기압이 100kPa 인 도시에수 두 지점의 계기압력비가 '5 : 2'라면 절대 압력비는?

  1. 1.5 : 1
  2. 1.75 : 1
  3. 2 : 1
  4. 주어진 정보로는 알 수 없다.
(정답률: 78%)
  • 이 문제는 절대 압력과 계기 압력, 대기압의 관계를 이해하고 있는지 묻는 개념 문제입니다.
    절대 압력은 계기 압력에 대기압을 더한 값입니다. 두 지점의 계기 압력비만으로는 각 지점의 정확한 계기 압력을 알 수 없으므로, 대기압을 더한 절대 압력의 비 또한 특정할 수 없습니다. 계기 압력의 실제 값에 따라 절대 압력비는 달라지기 때문입니다.
    오답 노트:
    - 1.5 : 1: 계기 압력의 실제 값에 따라 절대 압력비는 달라지므로 특정 값으로 단정할 수 없어 오답.
    - 1.75 : 1: 계기 압력의 실제 값에 따라 절대 압력비는 달라지므로 특정 값으로 단정할 수 없어 오답.
    - 2 : 1: 계기 압력의 실제 값에 따라 절대 압력비는 달라지므로 특정 값으로 단정할 수 없어 오답.
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31. 실온이 25℃인 방에서 역카르노 사이클 냉동기가 작동하고 있다. 냉동공간은 –30℃로 유지되며, 이 온도를 유지하기 위해 작동유체가 냉동공간으로부터 100kW를 흡열하려할 때 전동기가 해야 할 일은 약 몇 kW 인가?

  1. 22.6
  2. 81.5
  3. 207
  4. 414
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 역카르노 사이클 냉동기의 성능계수(COP)를 이용하여 냉동공간에서 흡열하는 열량과 필요한 일의 관계를 계산합니다.
    $$ W_{in} = Q_L \left( \frac{T_H - T_L}{T_L} \right) $$
    $$ W_{in} = 100 \text{ kW} × \left( \frac{(25 + 273) \text{ K} - (-30 + 273) \text{ K}}{(-30 + 273) \text{ K}} \right) $$
    $$ W_{in} \approx 22.6 \text{ kW} $$
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32. 열역학 제2법칙과 관련하여 가역 또는 비가역 사이클 과정 중 항상 성립하는 것은? (단, Q는 시스템에 출입하는 열량이고, T는 절대온도이다.)

(정답률: 67%)
  • 이 문제는 열역학 제2법칙의 핵심 원리인 클라우지우스 부등식에 대한 이해를 묻고 있습니다.
    클라우지우스 부등식은 모든 사이클 과정(가역 또는 비가역)에서 항상 성립하는 열역학 제2법칙의 수학적 표현입니다. 이 부등식은 시스템이 한 사이클을 완료할 때, 시스템에 출입하는 열량(δQ)을 절대온도(T)로 나눈 값의 순환 적분은 항상 0보다 작거나 같다는 것을 의미합니다. 가역 사이클의 경우 0이 되고, 비가역 사이클의 경우 0보다 작습니다.
    $$ \oint \frac{δ Q}{T} \le 0 $$
    오답 노트:
    (오답 보기의 내용은 물리적으로 블라인드 처리되어 직접 확인할 수 없으나, 일반적인 오답 유형을 바탕으로 설명합니다.)
    - `∮ δQ/T > 0`: 열역학 제2법칙에 위배되어 불가능한 과정이므로 오답.
    - `∮ δQ/T = 0`: 가역 사이클에만 해당하며, 비가역 사이클에는 성립하지 않으므로 '항상 성립'하는 조건에는 부합하지 않아 오답.
    - `∮ δQ/T ≥ 0`: 부등호의 방향이 틀렸으므로 오답.
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33. 다음 중 열역학 제2법칙과 관련된 것은?

  1. 상태 변화 시 에너지는 보존된다.
  2. 일을 100% 열로 변환시킬 수 있다.
  3. 사이클과정에서 시스템이 한 일은 시스템이 받은 열량과 같다.
  4. 열은 저온부로부터 고온부로 자연적으로 전달되지 않는다.
(정답률: 75%)
  • 열역학 제2법칙은 열이 항상 고온에서 저온으로 흐르며, 저온에서 고온으로 자연적으로 흐르지 않는다는 방향성을 제시합니다.
    오답 노트:
    - 상태 변화 시 에너지는 보존된다: 열역학 제1법칙에 해당합니다.
    - 일을 100% 열로 변환시킬 수 있다: 열역학 제2법칙은 열을 100% 일로 변환시킬 수 없다는 것을 명시합니다.
    - 사이클과정에서 시스템이 한 일은 시스템이 받은 열량과 같다: 열역학 제1법칙에 해당하며, 이는 순환 과정에서 내부 에너지 변화가 없으므로 적용됩니다.
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34. 터빈에서 2kg/s 의 유량으로 수증기를 팽창시킬 때 터빈의 출력이 1200kW라면 열손실은 몇 kW 인가? (단, 터빈 입구와 출구에서 수증기의 엔탈피는 각각 3200 kJ/kg와 2500 kJ/kg 이다.)

  1. 600
  2. 400
  3. 300
  4. 200
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 터빈의 에너지 보존 법칙을 적용하여 열손실을 구합니다.
    $$ \dot{Q}_{loss} = \dot{m}(h_{in} - h_{out}) - \dot{W}_{out} $$
    $$ \dot{Q}_{loss} = 2 \text{ kg/s} × (3200 \text{ kJ/kg} - 2500 \text{ kJ/kg}) - 1200 \text{ kW} $$
    $$ \dot{Q}_{loss} = 200 \text{ kW} $$
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35. 이상기체의 폴리트록픽 변화에서 항상 일정한 것은? (단, P : 압력, T : 온도, V : 부피, n : 폴리트로픽 지수)

(정답률: 72%)
  • 폴리트록픽 변화는 이상기체의 상태 변화 중 압력과 부피의 관계가 $$PV^n = 일정$$으로 정의되는 과정입니다. 따라서 폴리트록픽 변화에서 항상 일정한 것은 $$PV^n$$입니다.
    오답 노트:
    - PV = 일정: 이는 등온 변화(n=1)일 때 일정한 값입니다.
    - TV^(n-1) = 일정: 이는 폴리트록픽 변화에서 온도와 부피의 관계를 나타내는 유도식입니다.
    - T^n P^(1-n) = 일정: 이는 폴리트록픽 변화에서 온도와 압력의 관계를 나타내는 유도식입니다.
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36. 공기 오토사이클에서 최고 온도가 1200K, 압축 초기 온도가 300K, 압축비가 8일 경우, 열 공급량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 공기의 정적 비열은 0.7165 kJ/kg·K, 비열비는 1.4 이다.)

  1. 366
  2. 466
  3. 566
  4. 666
(정답률: 30%)
  • 이 문제는 이상적인 공기 오토사이클에서 공급되는 열량을 계산하는 문제입니다. 열 공급은 정적 과정에서 이루어지므로, 압축 후 온도(T2)를 먼저 구한 다음 정적 비열과 온도 차이를 이용하여 열 공급량을 계산합니다.
    $$ T_2 = T_1 · r^{k-1} $$
    $$ Q_{in} = C_v · (T_3 - T_2) $$
    $$ T_2 = 300 \text{ K} · 8^{1.4-1} = 300 \text{ K} · 8^{0.4} \approx 689.22 \text{ K} $$
    $$ Q_{in} = 0.7165 \text{ kJ/kg} · \text{K} · (1200 \text{ K} - 689.22 \text{ K}) $$
    $$ Q_{in} \approx 365.69 \text{ kJ/kg} \approx 366 \text{ kJ/kg} $$
  • 300k*8^(1.4-1)=689
    0.7165*(1200-689)=366
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37. 온도 45℃인 금속 덩어리 40g을 15℃인 물 100g에 넣었을 때, 열평형이 이루어진 후 두 물질의 최종 온도는 몇 ℃ 인가? (단, 금속의 비열은 0.9 J/g·℃, 물의 비열은 4 J/g·℃ 이다.)

  1. 17.5
  2. 19.5
  3. 27.4
  4. 29.4
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 열평형 원리를 적용하여 최종 온도를 구합니다. 열평형 상태에서는 뜨거운 물체가 잃은 열량과 차가운 물체가 얻은 열량이 같습니다.
    $$ m_{금속} c_{금속} (T_{금속} - T_f) = m_{물} c_{물} (T_f - T_{물}) $$
    $$ 40 × 0.9 × (45 - T_f) = 100 × 4 × (T_f - 15) $$
    $$ T_f = 17.5 $$
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38. 온도차가 있는 두 열원 사이에서 작동하는 역카르노사이클을 냉동기로 사용할 때 성능계수를 높이려면 어떻게 해야 하는가?

  1. 저열원의 온도를 높이고 고열원의 온도를 높인다.
  2. 저열원의 온도를 높이고 고열원의 온도를 낮춘다.
  3. 저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 높인다.
  4. 저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 낮춘다.
(정답률: 71%)
  • 냉동기의 성능계수($$COP_R$$)는 다음과 같이 정의됩니다.
    $$ COP_R = \frac{T_L}{T_H - T_L} $$
    여기서 $$T_L$$은 저열원의 절대온도, $$T_H$$는 고열원의 절대온도입니다. 냉동기의 성능계수를 높이려면 저열원의 온도를 높이거나 고열원의 온도를 낮춰서 분모($$T_H - T_L$$)를 줄이고 분자($$T_L$$)를 늘려야 합니다.
    오답 노트:
    저열원의 온도를 높이고 고열원의 온도를 높인다: 고열원의 온도를 높이면 성능계수가 감소하므로 오답.
    저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 높인다: 저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 높이면 성능계수가 감소하므로 오답.
    저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 낮춘다: 저열원의 온도를 낮추면 성능계수가 감소하므로 오답.
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39. 일정한 압력 300kPa으로, 체적 0.5m3의 공기가 외부로부터 160kJ의 열을 받아 그 체적이 0.8m3 로 팽창하였다. 내부에너지의 증가량은 몇 kJ 인가?

  1. 30
  2. 70
  3. 90
  4. 160
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 열역학 제1법칙과 등압 과정에서의 일의 양 공식을 적용하여 내부에너지의 변화량을 구합니다.
    $$ W = P Δ V $$
    $$ Δ U = Q - W $$
    $$ W = 300 \text{ kPa} × (0.8 \text{ m}^3 - 0.5 \text{ m}^3) = 300 \text{ kPa} × 0.3 \text{ m}^3 = 90 \text{ kJ} $$
    $$ Δ U = 160 \text{ kJ} - 90 \text{ kJ} $$
    $$ Δ U = 70 \text{ kJ} $$
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40. 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 틀린 것은?

  1. 증기의 비체적이 커야 한다.
  2. 불활성이고 안정적이어야 한다.
  3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 액체의 표면장력이 작아야 한다.
(정답률: 76%)
  • 냉동기의 냉매는 압축기 및 배관의 크기를 줄이고 압축 일량을 감소시키기 위해 증기의 비체적이 작아야 하므로, 증기의 비체적이 커야 한다는 것은 틀린 요구조건입니다.
    오답 노트
    * 불활성이고 안정적이어야 한다: 냉매는 시스템 내에서 화학적으로 안정적이어야 하므로 올바른 요구조건.
    * 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다: 냉동 효과를 높이기 위해 증발 잠열이 커야 하므로 올바른 요구조건.
    * 액체의 표면장력이 작아야 한다: 열전달 효율을 높이고 압력 손실을 줄이기 위해 표면장력이 작아야 하므로 올바른 요구조건.
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3과목: 계측방법

41. 계측에 있어 측정의 참값을 판단하는 계의 특성 중 동특성에 해당하는 것은?

  1. 감도
  2. 직선성
  3. 히스테리시스 오차
  4. 응답
(정답률: 58%)
  • 응답은 측정 시스템이 입력 변화에 대해 시간적으로 어떻게 반응하는지를 나타내는 동특성입니다.
    오답 노트
    - 감도: 입력 변화에 대한 출력 변화의 비율을 나타내는 정특성이므로 오답.
    - 직선성: 입력과 출력 관계가 얼마나 선형적인지를 나타내는 정특성이므로 오답.
    - 히스테리시스 오차: 입력이 증가할 때와 감소할 때의 출력값이 달라지는 정도를 나타내는 정특성이므로 오답.
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42. 광고온계의 측정온도 범위로 가장 적합한 것은?

  1. 100 ~ 300℃
  2. 100 ~ 500℃
  3. 700 ~ 2000℃
  4. 4000 ~ 5000℃
(정답률: 81%)
  • 광고온계는 물체에서 방출되는 복사 에너지를 이용하여 비접촉식으로 고온을 측정하는 장치입니다.
    - 100 ~ 300℃: 광고온계는 이보다 훨씬 높은 온도를 측정하므로 오답.
    - 100 ~ 500℃: 광고온계의 일반적인 측정 범위보다 낮으므로 오답.
    - 4000 ~ 5000℃: 일반적인 광고온계의 측정 범위를 초과하는 초고온이므로 오답.
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43. 오리피스에 의한 유량측정에서 유량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 압력차에 비례한다.
  2. 압력차의 제곱근에 비례한다.
  3. 압력차에 반비례한다.
  4. 압력차의 제곱근에 반비례한다.
(정답률: 72%)
  • 오리피스 유량은 베르누이 방정식에 따라 압력차에 의해 발생하는 유속에 비례하며, 유속은 압력차의 제곱근에 비례합니다.
    오답 노트
    * 압력차에 비례한다: 압력차의 제곱근에 비례하므로 오답.
    * 압력차에 반비례한다: 압력차의 제곱근에 비례하므로 오답.
    * 압력차의 제곱근에 반비례한다: 압력차의 제곱근에 비례하므로 오답.
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44. 휴대용으로 상온에서 비교적 정밀도가 좋은 아스만 습도계는 다음 중 어디에 속하는가?

  1. 저항 습도계
  2. 냉각식 노점계
  3. 간이 건습구 습도계
  4. 통풍형 건습구 습도계
(정답률: 70%)
  • 아스만 습도계는 건구와 습구에 팬을 이용해 강제로 공기를 통풍시켜 정확한 습도를 측정하는 장치입니다.
    오답 노트
    * 저항 습도계: 전기 저항 변화를 이용하는 습도계이므로 오답.
    * 냉각식 노점계: 노점 온도를 측정하는 습도계이므로 오답.
    * 간이 건습구 습도계: 자연 통풍 방식이라 정밀도가 낮으므로 오답.
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45. 서미스터 온도계의 특징이 아닌 것은?

  1. 소형이며 응답이 빠르다.
  2. 저항 온도계수가 금속에 비하여 매우 작다.
  3. 흡습 등에 의하여 열화되기 쉽다.
  4. 전기저항체 온도계이다.
(정답률: 62%)
  • 서미스터는 금속에 비하여 저항 온도계수가 매우 커서 온도 변화에 따른 저항 변화가 민감합니다.
    오답 노트
    * 소형이며 응답이 빠르다: 서미스터는 크기가 작고 열용량이 작아 응답 속도가 빠릅니다.
    * 흡습 등에 의하여 열화되기 쉽다: 서미스터는 습기나 환경 변화에 의해 특성이 변질될 수 있습니다.
    * 전기저항체 온도계이다: 서미스터는 온도에 따라 전기 저항값이 변하는 반도체 소자입니다.
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46. 다음 유량계 중에서 압력손실이 가장 적은 것은?

  1. Float형 면적 유량계
  2. 열전식 유량계
  3. Potary piston형 용적식 유량계
  4. 전자식 유량계
(정답률: 76%)
  • 전자식 유량계는 유체 흐름을 방해하는 구조물이 없어 압력 손실이 거의 없습니다.
    오답 노트:
    - Float형 면적 유량계: 유체 흐름을 방해하는 플로트가 있어 압력 손실이 발생하므로 오답.
    - 열전식 유량계: 유체에 직접 접촉하는 센서가 있어 압력 손실이 발생할 수 있으므로 오답.
    - Potary piston형 용적식 유량계: 회전하는 피스톤이 유체 흐름을 직접 막아 압력 손실이 크므로 오답.
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47. 다음 중 가스 크로마토그래피의 흡착제로 쓰이는 것은?

  1. 미분탄
  2. 활성탄
  3. 유연탄
  4. 신탄
(정답률: 73%)
  • 활성탄은 넓은 표면적과 다공성 구조를 가져 가스 크로마토그래피에서 비극성 물질의 흡착제로 널리 사용됩니다.
    오답 노트
    - 미분탄: 연료로 사용되는 미세하게 분쇄된 석탄이므로 오답.
    - 유연탄: 발전용이나 제철용으로 사용되는 석탄의 한 종류이므로 오답.
    - 신탄: 연료로 사용되는 숯이나 새로 채굴된 석탄을 의미하므로 오답.
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48. 다음 중 상온·상압에서 열전도율이 가장 큰 기체는?

  1. 공기
  2. 메탄
  3. 수소
  4. 이산화탄소
(정답률: 74%)
  • 기체의 열전도율은 분자량에 반비례하고 분자 운동 속도에 비례하므로, 분자량이 가장 작은 수소가 열전도율이 가장 큽니다.
    오답 노트
    - 공기: 질소와 산소의 혼합물로, 수소보다 분자량이 커 열전도율이 낮습니다.
    - 메탄: 수소보다 분자량이 크고 복잡하여 열전도율이 낮습니다.
    - 이산화탄소: 분자량이 매우 커 열전도율이 가장 낮은 편에 속합니다.
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49. 노 내압을 제어하는데 필요하지 않는 조작은?

  1. 급수량
  2. 공기량
  3. 연료량
  4. 댐퍼
(정답률: 64%)
  • 급수량은 보일러의 수위 및 증기 발생량 조절에 사용되며, 노 내압 제어와는 직접적인 관련이 없습니다.
    오답 노트
    - 공기량: 연소량과 배기가스량을 조절하여 노 내압에 영향을 줍니다.
    - 연료량: 연소량과 배기가스량을 조절하여 노 내압에 영향을 줍니다.
    - 댐퍼: 배기가스 흐름을 조절하여 노 내압을 직접 제어하는 장치입니다.
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50. 오르사트식 가스분석계로 CO를 흡수제에 흡수시켜 조성을 정량하여 한다. 이 때 흡수제의 성분으로 옳은 것은?

  1. 발연 황산액
  2. 수산화칼륨 30% 수용액
  3. 알칼리성 피로갈롤 용액
  4. 암모니아성 염화 제1동 용액
(정답률: 68%)
  • 암모니아성 염화 제1동 용액은 오르사트식 가스분석계에서 일산화탄소(CO)를 흡수하는 데 사용됩니다.
    오답 노트
    * 발연 황산액: 불포화 탄화수소(C2H4, C2H2 등)를 흡수하므로 오답.
    * 수산화칼륨 30% 수용액: 이산화탄소(CO2)를 흡수하므로 오답.
    * 알칼리성 피로갈롤 용액: 산소(O2)를 흡수하므로 오답.
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51. 스프링저울 등 측정량이 원인이 되어 그 직접적인 결과로 생기는 지시로부터 측정량을 구하는 방법으로 정밀도느 낮으나 조작이 간단한 방법은?

  1. 영위법
  2. 치환법
  3. 편위법
  4. 보상법
(정답률: 64%)
  • 편위법은 측정량에 비례하여 지시부의 편위(움직임)를 직접 읽어 측정값을 얻는 방법으로, 조작이 간단하지만 정밀도는 낮은 특징을 가집니다.
    오답 노트
    - 영위법: 측정량과 표준량을 비교하여 지시를 0으로 만드는 방법으로 정밀도가 높고 조작이 복잡합니다.
    - 치환법: 측정량을 표준량으로 치환하여 같은 지시를 얻는 방법으로 계기 오차를 제거합니다.
    - 보상법: 측정량을 표준량으로 상쇄시켜 지시를 0으로 만드는 방법으로 정밀도가 높습니다.
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52. 다음은 피드백 제어계의 구성을 나타낸 것이다. ( ) 안에 가장 적절한 것은?

  1. (1)조작량 (2) 동작신호 (3)목표치
    (4)기준입력신호 (5)제어편차 (6)제어량
  2. (1)목표치 (2) 기준입력신호 (3)동작신호
    (4)조작량 (5)제어량 (6)주피드백 신호
  3. (1)동작신호 (2) 오프셋 (3)조작량
    (4)목표치 (5)제어량 (6)설정신호
  4. (1)목표치 (2) 설정신호 (3)동작신호
    (4)오프셋 (5)제어량 (6)주피드백 신호
(정답률: 73%)
  • 피드백 제어계는 목표치와 제어량을 비교하여 오차를 줄이는 방식으로 동작하며, 각 구성 요소는 정해진 역할을 수행한다.
    오답 노트:
    - (1)조작량 (2) 동작신호 (3)목표치 (4)기준입력신호 (5)제어편차 (6)제어량: 각 요소의 위치와 역할이 잘못 매칭되어 오답.
    - (1)동작신호 (2) 오프셋 (3)조작량 (4)목표치 (5)제어량 (6)설정신호: 각 요소의 위치와 역할이 잘못 매칭되어 오답. 특히 오프셋은 제어계의 특성이지 구성 요소가 아니며, 설정신호는 피드백 신호의 명칭으로 부적절하여 오답.
    - (1)목표치 (2) 설정신호 (3)동작신호 (4)오프셋 (5)제어량 (6)주피드백 신호: (4) 오프셋은 구성 요소가 아니므로 오답.
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53. 압력 측정을 위해 지름 1cm의 피스톤을 갖는 사하중계(dead weight)를 이용할 때, 사하중계의 추, 피스톤 그리고 펜(pan)의 전체 무게가 6.14kgf이라면 게이지압력은 약 몇 kPa 인가? (단, 중력가속도는 9.81m/s2 이다.)

  1. 76.7
  2. 86.7
  3. 767
  4. 867
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 압력의 정의(힘/면적)를 이용하여 게이지압력을 계산하고 단위를 변환하는 문제입니다.
    $$ P_{kPa} = \frac{F_{kgf} × 9.81}{π \left( \frac{d}{2} \right)^2 × 1000} $$
    $$ P_{kPa} = \frac{6.14 × 9.81}{π \left( \frac{0.01}{2} \right)^2 × 1000} $$
    $$ P_{kPa} \approx 767 $$
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54. 오차와 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 흩어짐이 큰 측정을 정밀하다고 한다.
  2. 오차가 적은 계량기는 정확도가 높다.
  3. 계측기가 가지고 있는 고유의 오차를 기차라고 한다.
  4. 눈금을 읽을 때 시선의 방향에 따른 오차를 시차라고 한다.
(정답률: 80%)
  • 정밀도는 측정값들이 서로 얼마나 가깝게 모여 있는지를 나타내는 정도이므로, 흩어짐이 큰 측정은 정밀도가 낮다고 해야 합니다.
    오답 노트
    * 오차가 적은 계량기는 정확도가 높다: 정확도는 측정값이 참값에 얼마나 가까운지를 나타내는 정도이므로 맞는 설명입니다.
    * 계측기가 가지고 있는 고유의 오차를 기차라고 한다: 기차는 계측기 자체의 구조적 결함으로 발생하는 오차를 의미하므로 맞는 설명입니다.
    * 눈금을 읽을 때 시선의 방향에 따른 오차를 시차라고 한다: 시차는 눈금을 읽을 때 시선이 수직이 아니어서 발생하는 오차를 의미하므로 맞는 설명입니다.
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55. 다음 중 면적식 유량계는?

  1. 오리피스미터
  2. 로터미터
  3. 벤투리미터
  4. 플로노즐
(정답률: 77%)
  • 로터미터는 유체의 흐름에 따라 부자의 위치가 변하며, 이 면적 변화를 통해 유량을 측정하는 면적식 유량계입니다.
    오답 노트
    - 오리피스미터: 차압식 유량계이므로 오답.
    - 벤투리미터: 차압식 유량계이므로 오답.
    - 플로노즐: 차압식 유량계이므로 오답.
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56. 열전대용 보호관으로 사용되는 재료 중 상용온도가 높은 순으로 나열한 것은?

  1. 석영관 ＞ 자기관 ＞ 동관
  2. 석영관 ＞ 동관 ＞ 자기관
  3. 자기관 ＞ 석영관 ＞ 동관
  4. 동관 ＞ 자기관 ＞ 석영관
(정답률: 71%)
  • 열전대 보호관의 상용온도는 재료의 내열성에 따라 자기관, 석영관, 동관 순으로 높습니다.
    오답 노트
    - 석영관 ＞ 자기관 ＞ 동관: 자기관이 석영관보다 상용온도가 높아 오답.
    - 석영관 ＞ 동관 ＞ 자기관: 자기관이 석영관과 동관보다 상용온도가 높아 오답.
    - 동관 ＞ 자기관 ＞ 석영관: 동관이 자기관과 석영관보다 상용온도가 낮아 오답.
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57. 측온 저항체의 설치 방법으로 틀린 것은?

  1. 내열성, 내식성이 커야 한다.
  2. 유속이 가장 빠른 곳에 설치하는 것이 좋다.
  3. 가능한 한 파이프 중앙부의 온도를 측정할 수 있게 한다.
  4. 파이프 길이가 아주 짧을 때에는 유체의 방향으로 굴곡부에 설치한다.
(정답률: 67%)
  • 측온 저항체는 유체의 실제 온도를 정확히 측정해야 하므로 유속이 빠르거나 불안정한 곳보다는 유속이 안정적이고 대표적인 곳에 설치해야 합니다.
    오답 노트
    - 내열성, 내식성이 커야 한다: 측온 저항체는 측정 대상 유체의 온도와 부식성에 견딜 수 있어야 하므로 올바른 설명입니다.
    - 가능한 한 파이프 중앙부의 온도를 측정할 수 있게 한다: 파이프 중앙부는 유체의 평균 온도를 가장 잘 대표하므로 올바른 설명입니다.
    - 파이프 길이가 아주 짧을 때에는 유체의 방향으로 굴곡부에 설치한다: 파이프 길이가 짧아 충분한 삽입 깊이를 확보하기 어려울 때 유체의 흐름 방향을 고려하여 굴곡부에 설치하는 것은 유효한 방법이므로 올바른 설명입니다.
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58. -200~500℃의 측정범위를 가지며 측온저항체 소선으로 주로 사용되는 저항소자는?

  1. 백금선
  2. 구리선
  3. Ni선
  4. 서미스터
(정답률: 64%)
  • 백금선은 넓은 측정 범위와 우수한 안정성, 선형성을 가지므로 측온저항체 소선으로 가장 널리 사용됩니다.
    오답 노트
    - 구리선: 측정 범위가 좁고 산화에 취약하여 오답.
    - Ni선: 저항 변화가 비선형적이고 측정 범위가 좁아 오답.
    - 서미스터: 저항 변화가 비선형적이고 측정 범위가 좁아 오답.
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59. 대기압 750mmHg에서 계기압력이 325kPa 이다. 이 때 절대압력은 약 몇 kPa 인가?

  1. 223
  2. 327
  3. 425
  4. 501
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 절대압력을 구하는 문제로, 절대압력은 대기압과 계기압력의 합이며, 단위 환산이 필요합니다.
    $$ P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge} $$
    $$ P_{abs} = (750 \text{ mmHg} × \frac{101.325 \text{ kPa}}{760 \text{ mmHg}}) + 325 \text{ kPa} $$
    $$ P_{abs} \approx 99.99 \text{ kPa} + 325 \text{ kPa} = 424.99 \text{ kPa} \approx 425 \text{ kPa} $$
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60. 특정파장을 온도계 내에 통과시켜 온도계 내의 전구 필라멘트의 휘도를 육안으로 직접 비교하여 온도를 측정하므로 정밀도는 높지만 측정인력이 필요한 비접촉 온도계는?

  1. 광고온계
  2. 방사온도계
  3. 열전대온도계
  4. 저항온도계
(정답률: 74%)
  • 광고온계는 물체에서 방출되는 특정 파장의 복사 에너지를 온도계 내의 전구 필라멘트 휘도와 육안으로 직접 비교하여 온도를 측정하는 비접촉식 온도계입니다.
    오답 노트:
    - 방사온도계: 물체에서 방출되는 복사 에너지를 측정하지만, 전구 필라멘트의 휘도와 직접 비교하는 방식은 아닙니다.
    - 열전대온도계: 두 종류의 금속 접합부에서 발생하는 열기전력을 이용하여 온도를 측정하는 접촉식 온도계입니다.
    - 저항온도계: 금속의 전기 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하는 접촉식 온도계입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 염기성 내화벽돌이 수증기의 작용을 받아 생성되는 물질이 비중변화에 의하여 체적변화를 일으켜 노벽에 균열이 발생하는 현상은?

  1. 스폴링(spalling)
  2. 필링(peeling)
  3. 슬래킹(slaking)
  4. 스웰링(swelling)
(정답률: 66%)
  • 슬래킹은 염기성 내화벽돌의 주성분인 산화칼슘(CaO)이 수증기와 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)으로 변하면서 체적이 팽창하여 균열을 일으키는 현상입니다.
    오답 노트
    - 스폴링(spalling): 급격한 온도 변화나 기계적 충격으로 인한 내화물 표면의 박리 현상.
    - 필링(peeling): 내화물 표면이 얇게 벗겨지는 현상.
    - 스웰링(swelling): 내화물이 고온에서 전체적으로 팽창하는 현상을 통칭.
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62. 배관용 강관 기호에 대한 명칭이 틀린 것은?

  1. SPP : 배관용 탄소 강관
  2. SPPS : 압력 배관용 탄소 강관
  3. SPPH : 고압 배관용 탄소 강관
  4. STS : 저온 배관용 탄소 강관
(정답률: 77%)
  • STS는 스테인리스 강관을 나타내며, 저온 배관용 탄소 강관은 STPL이다.
    오답 노트
    * SPP : 배관용 탄소 강관 → 올바른 명칭
    * SPPS : 압력 배관용 탄소 강관 → 올바른 명칭
    * SPPH : 고압 배관용 탄소 강관 → 올바른 명칭
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63. 에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재와 설치·시공 범위 기준이 바르게 연결된 것은?

  1. 강철제 보일러 : 해당 기기의 설치·배관 및 세관
  2. 태양열 집열기 : 해당 기기의 설치를 위한 시공
  3. 비철금속 용융로 : 해당 기기의 설치·배관 및 세관
  4. 축열식 전기보일러 : 해당 기기의 설치를 위한 시공
(정답률: 67%)
  • 에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재와 설치·시공 범위는 법규에 명시된 기준을 정확히 암기해야 합니다.
    강철제 보일러는 에너지이용 합리화법령상 해당 기기의 설치·배관 및 세관이 설치·시공 범위에 해당합니다.
    오답 노트:
    - 태양열 집열기: 해당 기기의 설치이므로 오답.
    - 비철금속 용융로: 해당 기기의 설치이므로 오답.
    - 축열식 전기보일러: 해당 기기의 설치·배관 및 세관이므로 오답.
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64. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획의 협의대상사업 범위 기준으로 옳은 것은?

  1. 택지의 개발사업 중 면적이 10만 m2 이상
  2. 도시개발사업 중 면적이 30만m2 이상
  3. 공항개발사업 중 면적이 20만m2 이상
  4. 국가산업단지의 개발사업 중 면적이 5만m2 이상
(정답률: 70%)
  • 에너지이용 합리화법령상 도시개발사업의 에너지사용계획 협의대상은 면적 30만m2 이상입니다.
    오답 노트
    * 택지의 개발사업 중 면적이 10만 m2 이상: 택지개발사업은 면적 30만m2 이상이 협의대상입니다.
    * 공항개발사업 중 면적이 20만m2 이상: 공항개발사업은 면적 30만m2 이상이 협의대상입니다.
    * 국가산업단지의 개발사업 중 면적이 5만m2 이상: 산업단지개발사업은 면적 30만m2 이상이 협의대상입니다.
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65. 에너지이용 합리화법령에 따라 사용연료를 변경함으로써 검사대상이 아닌 보일러가 검사대상으로 되었을 경우에 해당되는 검사는?

  1. 구조검사
  2. 설치검사
  3. 개조검사
  4. 재사용검사
(정답률: 54%)
  • 사용연료 변경으로 검사대상이 아니던 보일러가 검사대상으로 전환되면, 이는 사실상 새로운 설치로 간주되어 설치검사를 받아야 합니다.
    오답 노트
    * 구조검사: 설비의 구조적 안전성을 확인하는 검사로, 검사대상 전환 시점에 적합하지 않습니다.
    * 개조검사: 이미 검사대상인 설비의 구조나 기능을 변경할 때 받는 검사이므로 오답.
    * 재사용검사: 사용 중단 후 다시 사용하려는 설비에 대한 검사이므로 오답.
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66. 요의 구조 및 형상에 의한 분류가 아닌 것은?

  1. 터널요
  2. 셔틀요
  3. 횡요
  4. 승염식요
(정답률: 67%)
  • 승염식요는 연소 방식에 따른 요의 분류입니다.
    오답 노트
    * 터널요: 구조 및 형상에 따른 분류이므로 오답.
    * 셔틀요: 구조 및 형상에 따른 분류이므로 오답.
    * 횡요: 구조 및 형상에 따른 분류이므로 오답.
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67. 다음 중 에너지이용 합리화법령상 2종 압력용기에 해당하는 것은?

  1. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.1MPa 이고 내부 부피가 0.05m3 인 압력용기
  2. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.2MPa 이고 내부 부피가 0.02m3 인 압력용기
  3. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.3MPa 이고 동체의 안지름이 350mm이며 그 길이가 1050mm인 증기헤더
  4. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.4MPa 이고 동체의 안지름이 150mm이며 그 길이가 1500mm인 압력용기
(정답률: 49%)
  • 이 문제는 에너지이용 합리화법령상 2종 압력용기의 정의를 묻는 이론 문제입니다. 2종 압력용기는 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하고, 동체의 안지름이 300mm를 초과하며 그 길이가 1000mm를 초과하는 증기헤더 등이 해당합니다.
    오답 노트
    - 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.1MPa 이고 내부 부피가 0.05m³ 인 압력용기: 최고사용압력이 0.2MPa 이하이므로 오답.
    - 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.2MPa 이고 내부 부피가 0.02m³ 인 압력용기: 최고사용압력과 내부 부피의 곱(0.2MPa × 0.02m³ = 0.004MPa·m³)이 0.006MPa·m³ 이하이므로 오답.
    - 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.4MPa 이고 동체의 안지름이 150mm이며 그 길이가 1500mm인 압력용기: 동체의 안지름이 300mm 이하이므로 오답.
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68. 규산칼슘 보온재에 대한 설명으로 거리가 가장 먼 것은?

  1. 규산에 석회 및 석면 섬유를 섞어서 성형하고 다시 수증기로 처리하여 만든 것이다.
  2. 플랜트 설비의 탑조류, 가열로, 배관류 등의 보온공사에 많이 사용된다.
  3. 가볍고 단열성과 내열성은 뛰어나지만 내산성이 적고 끓는 물에 쉽게 붕괴된다.
  4. 무기질 보온재로 다공질이며 최고 안전 사용온도는 약 650℃ 정도이다.
(정답률: 68%)
  • 규산칼슘 보온재는 내수성이 우수하여 끓는 물에 쉽게 붕괴되지 않습니다.
    오답 노트:
    * 규산에 석회 및 석면 섬유를 섞어서 성형하고 다시 수증기로 처리하여 만든 것이다: 현대 규산칼슘 보온재는 석면 대신 다른 섬유를 사용하지만, 규산과 석회를 주원료로 수증기 양생하는 것은 맞습니다.
    * 플랜트 설비의 탑조류, 가열로, 배관류 등의 보온공사에 많이 사용된다: 규산칼슘 보온재는 고온용 산업 설비의 보온재로 널리 사용됩니다.
    * 무기질 보온재로 다공질이며 최고 안전 사용온도는 약 650℃ 정도이다: 규산칼슘 보온재는 무기질 다공질 재료이며, 650℃는 일반적인 안전 사용온도 범위에 해당합니다.
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69. 관의 신축량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 반비례한다.
  2. 신축량은 관의 길이, 온도차에는 비례하지만 열팽창계수는 반비례한다.
  3. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 비례한다.
  4. 신축량은 관의 열팽창계수에 비례하고 온도차와 길이에 반비례한다.
(정답률: 75%)
  • 관의 신축량(ΔL)은 재료의 열팽창계수(α), 원래 길이(L), 그리고 온도 변화량(ΔT)에 직접 비례하는 물리량입니다.
    오답 노트:
    - 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 반비례한다: 신축량은 열팽창계수, 길이, 온도차에 비례하므로 오답.
    - 신축량은 관의 길이, 온도차에는 비례하지만 열팽창계수는 반비례한다: 신축량은 열팽창계수에도 비례하므로 오답.
    - 신축량은 관의 열팽창계수에 비례하고 온도차와 길이에 반비례한다: 신축량은 온도차와 길이에 비례하므로 오답.
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70. 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기 검사 중 용접검사 면제 대상 기준이 아닌 것은?

  1. 압력용기 중 동체의 두께가 8mm 미만인 것으로서 최고사용압력(MPa)과 내부 부피(m3)를 곱한 수치가 0.02 이하인 것
  2. 강철제 또는 주철제 보일러이며, 온수보일러 중 전열면적이 18m2 이하이고, 최고사용 압력이 0.35MPa 이하인 것
  3. 강철제 보일러 중 전열면적이 5m2 이하이고, 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것
  4. 압력용기 중 전열교환식인 것으로서 최고사용압력이 0.35MPa 이하이고, 동체의 안지름이 600mm 이하인 것
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기 용접검사 면제 대상 기준을 정확히 암기하고 있는지 묻는 문제입니다.
    압력용기 중 동체의 두께가 8mm 미만인 것으로서 최고사용압력(MPa)과 내부 부피(m3)를 곱한 수치가 0.02 이하인 것은 법령상 용접검사 면제 대상 기준인 '동체의 두께가 6mm 미만인 것'과 다르므로 면제 대상이 아닙니다.
    오답 노트:
    - 강철제 또는 주철제 보일러이며, 온수보일러 중 전열면적이 18m2 이하이고, 최고사용 압력이 0.35MPa 이하인 것: 법령상 용접검사 면제 대상 기준에 해당한다.
    - 강철제 보일러 중 전열면적이 5m2 이하이고, 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것: 법령상 용접검사 면제 대상 기준에 해당한다.
    - 압력용기 중 전열교환식인 것으로서 최고사용압력이 0.35MPa 이하이고, 동체의 안지름이 600mm 이하인 것: 법령상 용접검사 면제 대상 기준에 해당한다.
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71. 폴스테라이트에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주성분은 Mg2SiO4 이다.
  2. 내식성이 나쁘고 기공류은 작다.
  3. 돌로마이트에 비해 소화성이 크다.
  4. 하중연화점은 크나 내화도는 SK 28로 작다.
(정답률: 64%)
  • 폴스테라이트는 마그네슘 규산염 광물로, 화학식은 Mg₂SiO₄입니다.
    오답 노트
    - 내식성이 나쁘고 기공류은 작다: 염기성 슬래그에 대한 내식성은 양호합니다.
    - 돌로마이트에 비해 소화성이 크다: 돌로마이트 소성물에 비해 소화성이 매우 작습니다.
    - 하중연화점은 크나 내화도는 SK 28로 작다: 내화도는 SK 35 이상으로 높습니다.
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72. 선철을 강철로 만들기 위하여 고압 공기나 산소를 취입시키고, 산화열에 의해 노 내 온도를 유지하며 용강을 얻는 노(furnace)는?

  1. 평로
  2. 고로
  3. 반사로
  4. 전로
(정답률: 54%)
  • 전로는 선철에 고압 공기나 산소를 불어넣어 불순물을 산화시키고, 이때 발생하는 산화열로 노 내 온도를 유지하며 강철을 생산하는 제강로입니다.
    오답 노트:
    - 평로: 고철과 선철을 주원료로 연료 연소열을 이용하는 제강로이므로 오답.
    - 고로: 철광석에서 선철을 생산하는 용광로이므로 오답.
    - 반사로: 연료의 연소열을 반사시켜 가열하는 노이므로 오답.
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73. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용량이 대통령령으로 정하는 기준량 이상인 자는 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 매년 언제까지 시·지사에게 신고하여야 하는가?

  1. 1월 31일까지
  2. 3월 31일까지
  3. 6월 30일까지
  4. 12월 31일까지
(정답률: 80%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 에너지사용량 신고는 매년 1월 31일까지입니다.
    오답 노트
    - 3월 31일까지: 법령상 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 6월 30일까지: 법령상 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 12월 31일까지: 법령상 신고 기한이 아니므로 오답.
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74. 다음 중 에너지이용 합리화법령상 에너지이용 합리화 기본계획에 포함될 사항이 아닌 것은?

  1. 열사용기자재의 안전관리
  2. 에너지절약형 경제구조로의 전환
  3. 에너지이용 합리화를 위한 기술개발
  4. 한국에너지공단의 운영 계획
(정답률: 65%)
  • 에너지이용 합리화 기본계획은 국가 전체의 에너지 효율 향상 및 절약 정책 방향을 다루며, 특정 기관의 운영 계획은 포함하지 않습니다.
    오답 노트
    * 열사용기자재의 안전관리: 에너지이용 합리화법상 기본계획에 포함되는 사항입니다.
    * 에너지절약형 경제구조로의 전환: 에너지이용 합리화법상 기본계획에 포함되는 사항입니다.
    * 에너지이용 합리화를 위한 기술개발: 에너지이용 합리화법상 기본계획에 포함되는 사항입니다.
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75. 에너지이용 합리화법령상 효율관리기자재의 제조업자가 효율관리시험기관으로부터 측정결과를 통보받은 날 또는 자체측정을 완료한 날부터 그 측정결과를 며칠 이내에 한국에너지공단에 신고하여야 하는가?

  1. 15일
  2. 30일
  3. 60일
  4. 90일
(정답률: 71%)
  • 효율관리기자재의 측정결과 신고 기한은 90일이다.
    오답 노트
    - 15일: 법령에서 정한 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 30일: 법령에서 정한 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 60일: 법령에서 정한 신고 기한이 아니므로 오답.
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76. 제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수 방법으로서 배기가스의 현열을 흡수하여 공기나 연료가스 예열에 이용될 수 있도록 한 장치는?

  1. 축열실
  2. 환열기
  3. 폐열 보일러
  4. 판형 열교환기
(정답률: 73%)
  • 축열실은 고온 배기가스의 현열을 축열재에 저장했다가 연소용 공기나 연료가스를 예열하는 데 사용하는 장치입니다.
    오답 노트
    - 환열기: 열교환기의 일반적인 명칭으로, 평로의 배열회수 방식인 축열식 예열 장치를 특정하지 못하므로 오답.
    - 폐열 보일러: 배기가스의 열을 이용하여 증기를 생산하는 장치이므로, 공기나 연료가스 예열과는 목적이 달라 오답.
    - 판형 열교환기: 주로 유체 간 열교환에 사용되며, 평로의 고온 배기가스 예열 방식과는 거리가 멀어 오답.
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77. 산 등의 화학약품을 차단하는데 주로 사용하며 내약품성, 내열성의 고무로 만든 것을 밸브시트에 밀어붙여 기밀용으로 사용하는 밸브는?

  1. 다이어프램밸브
  2. 슬루스밸브
  3. 버터플라이밸브
  4. 체크밸브
(정답률: 80%)
  • 다이어프램 밸브는 유체가 다이어프램에 의해 밸브 몸체와 격리되므로 부식성 유체에 적합하며, 다이어프램 재질을 내약품성, 내열성 고무로 선택하여 기밀을 유지합니다.
    오답 노트
    - 슬루스밸브: 게이트가 유체 흐름을 수직으로 막는 구조로, 부식성 유체에 대한 내성이 다이어프램 밸브만큼 뛰어나지 않고, 기밀 유지에 한계가 있습니다.
    - 버터플라이밸브: 디스크가 회전하여 유량을 조절하는 구조로, 주로 대유량 제어에 사용되며, 부식성 유체에 대한 완벽한 차단 및 내약품성/내열성 고무 시트 적용이 다이어프램 밸브만큼 특화되어 있지 않습니다.
    - 체크밸브: 유체의 역류를 방지하는 목적으로 사용되는 밸브입니다.
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78. 용광로에 장입하는 코크스의 역할이 아닌 것은?

  1. 철광석 중의 황분을 제거
  2. 가스상태로 선철 중에 흡수
  3. 선철을 제조하는데 필요한 열원을 공급
  4. 연소 시 환원성가스를 발생시켜 철의 환원을 도모
(정답률: 65%)
  • 코크스는 용광로에서 열원 공급, 환원제 생성, 침탄 작용, 통기성 유지 등의 역할을 하며, 철광석 중의 황분 제거는 주로 염기성 슬래그에 의해 이루어집니다.
    오답 노트
    * 가스상태로 선철 중에 흡수: 코크스의 탄소가 선철에 흡수되어 침탄 작용을 합니다.
    * 선철을 제조하는데 필요한 열원을 공급: 코크스의 연소열이 용광로의 주된 열원입니다.
    * 연소 시 환원성가스를 발생시켜 철의 환원을 도모: 코크스가 연소하여 생성되는 일산화탄소(CO)가 철광석을 환원시킵니다.
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79. 고알루미나질 내화물의 특징에 대한 설명으로 거리가 가장 먼 것은?

  1. 중성내화물이다.
  2. 내식성, 내마모성이 적다.
  3. 내화도가 높다.
  4. 고온에서 부피변화가 적다.
(정답률: 65%)
  • 고알루미나질 내화물은 고온에서 우수한 내식성과 내마모성을 가진다.
    오답 노트
    * 중성내화물이다.: 고알루미나질 내화물은 중성 내화물에 속한다.
    * 내화도가 높다.: 고알루미나질 내화물은 내화도가 매우 높다.
    * 고온에서 부피변화가 적다.: 고알루미나질 내화물은 고온에서 열팽창이 적어 부피변화가 작다.
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80. 에너지이용 합리화법령상 검사에 불합격된 검사대상기기를 사용한 자의 벌칙 기준은?

  1. 5백만원 이하의 벌금
  2. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  3. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금
  4. 3천만원 이하의 벌금
(정답률: 71%)
  • 에너지이용 합리화법 제78조 제1항 제3호에 따라 검사에 불합격된 검사대상기기를 사용한 자는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처해집니다.
    오답 노트
    * 5백만원 이하의 벌금: 에너지이용 합리화법상 해당 위반 행위에 대한 벌칙 기준이 아닙니다.
    * 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금: 에너지이용 합리화법상 다른 위반 행위에 적용되는 벌칙 기준입니다.
    * 3천만원 이하의 벌금: 에너지이용 합리화법상 다른 위반 행위에 적용되는 벌칙 기준입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 저온가스 부식을 억제하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 연료중의 유황성분을 제거한다.
  2. 첨가제를 사용한다.
  3. 공기예열기 전열면 온도를 높인다.
  4. 배기가스 중 바나듐의 성분을 제거한다.
(정답률: 72%)
  • 배기가스 중 바나듐의 성분을 제거하는 것은 주로 고온 부식을 억제하기 위한 방법이며, 저온가스 부식과는 직접적인 관련성이 낮습니다.
    오답 노트
    * 연료중의 유황성분을 제거한다: 유황 성분은 저온 부식의 주원인인 황산 생성을 유발하므로 제거하는 것이 저온 부식 억제 방법입니다.
    * 첨가제를 사용한다: 첨가제는 황산 증기 중화 또는 노점 온도 상승을 통해 저온 부식을 억제합니다.
    * 공기예열기 전열면 온도를 높인다: 전열면 온도를 황산 노점 이상으로 유지하여 황산 응축을 방지하는 것은 저온 부식 억제 방법입니다.
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82. 보일러에서 과열기의 역할로 옳은 것은?

  1. 포화증기의 압력을 높인다.
  2. 포화증기의 온도를 높인다.
  3. 포화증기의 압력과 온도를 높인다.
  4. 포화증기의 압력은 낮추고 온도를 높인다.
(정답률: 63%)
  • 과열기는 보일러에서 발생한 포화증기를 다시 가열하여 온도를 높여 과열증기로 만드는 장치입니다.
    오답 노트
    * 포화증기의 압력을 높인다: 과열기는 압력을 높이는 장치가 아니므로 오답.
    * 포화증기의 압력과 온도를 높인다: 압력은 높이지 않으므로 오답.
    * 포화증기의 압력은 낮추고 온도를 높인다: 압력을 낮추지 않으므로 오답.
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83. 맞대기 용접은 용접방법에 따라서 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 그루브의 형상은? (단, 자동용접은 제외한다.)

  1. V형
  2. R형
  3. H형
  4. A형
(정답률: 77%)
  • H형 그루브는 두꺼운 판재(50mm 이상)의 맞대기 용접 시 용접 변형을 줄이고 용착 금속량을 최소화하여 효율적인 용접을 가능하게 합니다.
    오답 노트
    - V형: 얇은 판재나 한쪽에서만 용접할 때 주로 사용되어 50mm 이상 두께에는 부적합합니다.
    - R형: 일반적인 맞대기 용접 그루브 형상이 아니며, 주로 필릿 용접이나 특수 목적에 사용됩니다.
    - A형: 표준적인 맞대기 용접 그루브 형상이 아닙니다.
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84. 연료 1kg의 연소하여 발생하는 증기량의 비를 무엇이라고 하는가?

  1. 열발생률
  2. 증발배수
  3. 전열면 증발률
  4. 증기량 발생률
(정답률: 68%)
  • 증발배수는 보일러에서 연료 1kg을 연소시켰을 때 발생하는 증기량(kg)을 나타내는 지표입니다.
    오답 노트
    - 열발생률: 단위 시간당 발생하는 열량을 의미하므로 오답.
    - 전열면 증발률: 보일러의 전열면적 1m²당 발생하는 증기량을 의미하므로 오답.
    - 증기량 발생률: 단위 시간당 발생하는 증기량을 의미하며, 연료 1kg당 증기량의 비를 직접적으로 나타내지 않으므로 오답.
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85. 노통연관 보일러의 노통의 바깥면과 이것에 가장 가까운 연관의 면 사이에는 몇 mm 이상의 틈새를 두어야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 64%)
  • 노통연관 보일러에서 노통과 연관 사이의 50mm 틈새는 원활한 물 순환을 보장하고 국부 과열을 방지하기 위한 최소 안전 간격입니다.
    오답 노트
    * 10: 물 순환 불량 및 국부 과열 위험이 커지므로 오답.
    * 20: 충분한 물 순환 확보에 부족하며, 보일러 안전 기준에 미달하므로 오답.
    * 30: 최소 요구 간격에 미치지 못하여 안전 및 유지보수 측면에서 부적합하므로 오답.
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86. 열매체보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저압으로 고온의 증기를 얻을 수 있다.
  2. 겨울철에도 동결의 우려가 적다.
  3. 물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 열매체 종류와 상관없이 사용온도한계가 일정하다.
  4. 다우섬, 모빌섬, 카네크롤 보일러 등이 이에 해당한다.
(정답률: 65%)
  • 열매체보일러는 열매체의 종류에 따라 사용 온도 한계가 다르며, 물이나 스팀보다 전열 특성이 좋다고 단정하기 어렵습니다.
    오답 노트
    * 저압으로 고온의 증기를 얻을 수 있다: 열매체보일러는 저압에서 고온의 열을 공급하며, 이 열을 이용하여 증기를 생산할 수 있으므로 열매체보일러에 대한 맞는 설명.
    * 겨울철에도 동결의 우려가 적다: 열매체는 물보다 어는점이 낮아 동파 우려가 적으므로 열매체보일러에 대한 맞는 설명.
    * 다우섬, 모빌섬, 카네크롤 보일러 등이 이에 해당한다: 다우섬, 모빌섬, 카네크롤은 열매체보일러에 사용되는 열매체의 종류이므로 열매체보일러에 대한 맞는 설명.
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87. 파형노통의 최소 두께가 10mm, 노통의 평균지름이 1200mm 일 때, 최고사용압력은 약 몇 MPa 인가? (단, 끝의 평형부 길이가 230mm 미만이며, 정수 C는 985 이다.)

  1. 0.56
  2. 0.63
  3. 0.82
  4. 0.95
(정답률: 44%)
  • 파형노통의 최소 두께가 10mm 이므로, 노통의 내경은 1200-10-10=1180mm 이다. 이를 이용하여 노통의 단면적을 구하면, (1180/2)^2 x 3.14 = 1,089,220mm^2 이다. 노통의 끝의 평형부 길이가 230mm 미만이므로, 유효한 노통 길이는 1200-230-230=740mm 이다. 이를 이용하여 노통의 부피를 구하면, 740 x 1,089,220 x 10^-9 = 0.0008m^3 이다.

    노통의 부피와 최고사용압력을 이용하여, 노통의 내부에 저장될 수 있는 에너지를 구할 수 있다. 이는 부피 x 최고사용압력^2 x 0.5 x 10^6 이다. 여기서 0.5는 노통의 형태가 구형이므로, 압력과 부피의 관계가 2:1이라는 것을 고려한 것이다. 따라서, 0.0008 x 최고사용압력^2 x 0.5 x 10^6 = 400C^2 이다.

    여기서 C는 985이므로, 최고사용압력을 구할 수 있다. 최고사용압력^2 = 400 x 985^2 / (0.0008 x 0.5 x 10^6) 이므로, 최고사용압력은 약 0.82MPa 이다.

    따라서, 정답은 "0.82" 이다.
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88. 보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기가 제거하는 대표적인 용존 가스는?

  1. O2
  2. H2SO4
  3. H2S
  4. SO2
(정답률: 74%)
  • 탈기기는 보일러 급수 내 용존 산소를 제거하여 보일러 및 배관의 부식을 방지합니다.
    오답 노트:
    - H₂SO₄: 황산으로, 기체가 아닌 강산성 액체 물질입니다.
    - H₂S: 황화수소는 부식성 기체이나, 보일러 탈기기가 대표적으로 제거하는 용존 가스는 아닙니다.
    - SO₂: 이산화황은 대기오염 물질로 알려진 기체이나, 보일러 탈기기가 대표적으로 제거하는 용존 가스는 아닙니다.
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89. 보일러의 과열 방지책이 아닌 것은?

  1. 보일러수를 농축시키지 않을 것
  2. 보일러수의 순환을 좋게 할 것
  3. 보일러의 수위를 낮게 유지 할 것
  4. 보일러 동내면의 스케일 고착을 방지할 것
(정답률: 80%)
  • "보일러의 수위를 낮게 유지 할 것"은 보일러 과열의 직접적인 원인이 되므로 방지책이 아닙니다.
    오답 노트
    - 보일러수를 농축시키지 않을 것: 보일러수 농축은 스케일 형성으로 열전달을 방해하여 과열을 유발하므로 과열 방지책이 맞습니다.
    - 보일러수의 순환을 좋게 할 것: 보일러수 순환 불량은 국부 과열을 유발하므로 과열 방지책이 맞습니다.
    - 보일러 동내면의 스케일 고착을 방지할 것: 보일러 동내면 스케일은 열전달을 방해하여 과열을 유발하므로 과열 방지책이 맞습니다.
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90. 프라이밍이나 포밍의 방지대책에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주증기 밸브를 급히 개방한다.
  2. 보일러수를 농축시키지 않는다.
  3. 보일러수 중의 불순물을 제거한다.
  4. 과부하가 되지 않도록 한다.
(정답률: 83%)
  • 주증기 밸브를 급히 개방하는 것은 보일러 내 압력 강하를 유발하여 프라이밍을 촉진하는 요인입니다.
    오답 노트
    * 보일러수를 농축시키지 않는다: 보일러수 농축은 포밍을 유발하므로 농축을 피하는 것은 올바른 방지책입니다.
    * 보일러수 중의 불순물을 제거한다: 보일러수 내 불순물은 포밍과 프라이밍의 원인이 되므로 제거하는 것이 올바른 방지책입니다.
    * 과부하가 되지 않도록 한다: 보일러 과부하는 프라이밍을 유발하므로 과부하를 피하는 것은 올바른 방지책입니다.
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91. 물의 탁도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 카올린 1g의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  2. 카올린 1mg의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  3. 탄산칼슘 1g의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  4. 탄산칼슘 1mg의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
(정답률: 74%)
  • 물의 탁도는 카올린 1mg이 증류수 1L에 녹아 있을 때 나타내는 탁도를 1도로 정의합니다.
    오답 노트
    * 카올린 1g의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다: 1g이 아닌 1mg이 기준이므로 오답.
    * 탄산칼슘 1g의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다: 카올린이 아닌 탄산칼슘을 기준으로 하므로 오답.
    * 탄산칼슘 1mg의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다: 카올린이 아닌 탄산칼슘을 기준으로 하므로 오답.
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92. 그림과 같이 가로×세로×높이가 3m×1.5m×0.03m인 탄소 강판이 놓여 있다. 강판의 열전도율은 43W/m·K이고, 탄소강판 아래 면에 열유속 700 W/m2을 가한 후, 정상상태가 되었다면 탄소강판의 윗면과 아랫면의 표면온도 차이는 약 몇 ℃ 인가? (단, 열유속은 알에서 위 방향으로만 진행한다.)

  1. 0.243
  2. 0.264
  3. 0.488
  4. 1.973
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 푸리에의 열전도 법칙을 적용하여 평판을 통한 정상상태 열전달에서 표면 온도 차이를 구합니다.
    $$ Δ T = \frac{q'' · L}{k} $$
    $$ Δ T = \frac{700 \, \text{W/m}^2 · 0.03 \, \text{m}}{43 \, \text{W/m} · \text{K}} $$
    $$ Δ T = 0.488 \, \text{°C} $$
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93. 연관보일러에서 연관의 최소 피치를 구하는데 사용하는 식은? (단, p는 연관의 최소 피치(mm), t는 관판의 두께(mm), d는 관 구멍의 지름(mm) 이다.)

(정답률: 59%)
  • 연관보일러에서 연관의 최소 피치를 구하는 공식은 보일러 설계 시 관판의 강도와 연관 사이의 적절한 간격을 확보하기 위한 표준식입니다.
    $$ p = \left(1 + \frac{4.5}{t}\right)d $$
    오답 노트:
    다른 보기들은 연관보일러 연관의 최소 피치를 구하는 표준 공식과 다르므로 오답입니다.
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94. 증기보일러에 수질관리를 위한 급수처리 또는 스케일 부착방지 및 제거를 위한 시설을 해야하는 용량 기준은 몇 t/h 이상인가?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 3
  4. 5
(정답률: 66%)
  • 증기보일러의 수질관리를 위한 급수처리 또는 스케일 부착방지 및 제거 시설 설치 기준은 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 등 관련 법규에서 1 t/h 이상으로 규정하고 있습니다.
    오답 노트:
    - 0.5: 규정된 용량 기준이 아니므로 오답.
    - 3: 규정된 용량 기준이 아니므로 오답.
    - 5: 규정된 용량 기준이 아니므로 오답.
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95. 보일러의 열정산시 출열 항목이 아닌 것은?

  1. 배기가스에 의한 손실열
  2. 발생증기 보유열
  3. 불완전연소에 의한 손실열
  4. 공기의 현열
(정답률: 76%)
  • 보일러의 열정산에서 공기의 현열은 연소에 필요한 공기가 가지고 들어오는 열량으로 입열 항목에 해당하며, 보일러에서 나가는(출열) 항목이 아니다.
    오답 노트
    * 배기가스에 의한 손실열: 보일러 외부로 배출되는 손실열이므로 출열 항목이다.
    * 발생증기 보유열: 보일러에서 생산되어 외부로 나가는 유효 출열 항목이다.
    * 불완전연소에 의한 손실열: 연소 과정에서 발생하는 손실열로, 보일러의 출열 항목에 포함된다.
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96. 보일러에서 사용하는 안전밸브의 방식으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 중추식
  2. 탄성식
  3. 지렛대식
  4. 스프링식
(정답률: 59%)
  • 탄성식은 보일러 안전밸브의 일반적인 분류 방식이 아니며, 스프링식 안전밸브가 탄성력을 이용하는 대표적인 방식입니다.
    오답 노트
    * 중추식: 보일러에 사용되는 안전밸브의 한 종류이므로 오답.
    * 지렛대식: 보일러에 사용되는 안전밸브의 한 종류이므로 오답.
    * 스프링식: 보일러에 가장 널리 사용되는 안전밸브의 한 종류이므로 오답.
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97. 내경 200mm, 외경 210mm의 강관에 증기가 이송되고 있다. 증기 강관의 내면온도는 240℃, 외면온도는 25℃이며, 강관의 길이는 5m 일 경우 발열량(kW)은 얼마인가? (단, 강관의 열전도율은 50W/m·℃, 강관의 내외면의 온도는 시간 경과에 관계없이 일정하다.)

  1. 6.6×103
  2. 6.9×103
  3. 7.3×103
  4. 7.6×103
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 원통형 벽을 통한 열전도 현상으로, 푸리에의 열전도 법칙을 원통 좌표계에 적용한 공식을 사용하여 발열량(열전달률)을 계산합니다.
    $$ Q = \frac{2 π k L (T_1 - T_2)}{\ln(r_2/r_1)} $$
    $$ Q = \frac{2 π × 50 × 5 × (240 - 25)}{\ln(0.105/0.1)} $$
    $$ Q \approx 6921100 \text{ W} = 6.9211 × 10^3 \text{ kW} $$
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98. 보일러에 대한 용어의 정의 중 잘못된 것은?

  1. 1종 관류보일러 : 강철제보일러 중 전열면적이 5m2 이하이고 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것
  2. 설계압력 : 보일러 및 그 부속품 등의 강도계산에 사용되는 압력으로서 가장 가혹한 조건에서 결정한 압력
  3. 최고사용온도 : 설계압력을 정할 때 설계압력에 대응하여 사용조건으로부터 정해지는 온도
  4. 전열면적 : 한쪽 면이 연소가스 등에 접촉하고 다른 면이 물에 접촉하는 부분의 면을 연소가스 등의 쪽에서 측정한 면적
(정답률: 52%)
  • 1종 관류보일러의 전열면적과 최고사용압력 기준이 잘못되었습니다.
    오답 노트
    - 1종 관류보일러 : 강철제보일러 중 전열면적이 10m2 이하이고 최고사용압력이 1MPa 이하인 것을 1종 관류보일러로 정의하므로 오답.
    - 설계압력 : 보일러 및 그 부속품 등의 강도계산에 사용되는 압력으로서 가장 가혹한 조건에서 결정한 압력은 올바른 정의입니다.
    - 최고사용온도 : 설계압력을 정할 때 설계압력에 대응하여 사용조건으로부터 정해지는 온도는 올바른 정의입니다.
    - 전열면적 : 한쪽 면이 연소가스 등에 접촉하고 다른 면이 물에 접촉하는 부분의 면을 연소가스 등의 쪽에서 측정한 면적은 올바른 정의입니다.
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99. 다음 중 보일러수의 pH를 조절하기 위한 약품으로 적당하지 않은 것은?

  1. NaOH
  2. Na2CO3
  3. Na3PO4
  4. Al2(SO4)3
(정답률: 71%)
  • Al₂(SO₄)₃는 응집제로 원수 처리 시 부유물 제거에 사용되며, 보일러수의 pH 조절에는 적합하지 않고 오히려 스케일이나 부식을 유발할 수 있습니다.
    오답 노트
    * NaOH: 강알칼리성 약품으로 보일러수 pH를 높이는 데 사용됩니다.
    * Na₂CO₃: 약알칼리성 약품으로 보일러수 pH를 높이고 경도 성분을 제거하는 데 사용됩니다.
    * Na₃PO₄: 알칼리성 약품으로 보일러수 pH를 높이고 스케일 방지(인산염 처리)에 사용됩니다.
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100. 육용강제 보일러에서 길이 스테이 또는 경사 스테이를 핀 이음으로 부착할 경우, 스테이 휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 얼마 이상으로 하여야 하는가?

  1. 1.0배
  2. 1.25배
  3. 1.5배
  4. 1.75배
(정답률: 69%)
  • 육용강제 보일러에서 길이 스테이 또는 경사 스테이를 핀 이음으로 부착할 경우, 핀 구멍으로 인한 단면적 감소와 응력 집중을 고려하여 스테이 휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 1.25배 이상으로 설계하도록 규정하고 있습니다.
    오답 노트
    - 1.0배: 핀 이음부의 응력 집중과 안전율을 고려하지 않아 규정상 부적합하므로 오답.
    - 1.5배: 육용강제 보일러의 핀 이음 스테이 휠 단면적 규정 비율이 아니므로 오답.
    - 1.75배: 육용강제 보일러의 핀 이음 스테이 휠 단면적 규정 비율이 아니므로 오답.
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