에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2022-04-24)

에너지관리기사
(2022-04-24 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 세정 집진장치의 입자 포집원리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액적에 입자가 충동하여 부착한다.
  2. 입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의하여 응집성을 증가시킨다.
  3. 마립자의 확산에 의하여 액적과의 접촉을 좋게 한다.
  4. 배기의 습도 감소에 의하여 입자가 서로 응집한다.
(정답률: 49%)
  • 배기의 습도 감소에 의하여 입자가 서로 응집하는 것은 세정 집진장치의 입자 포집원리와는 관련이 없습니다. 세정 집진장치에서는 입자가 충돌하여 부착하거나, 증기의 응결로 인해 응집성이 증가하거나, 마립자의 확산으로 인해 액적과의 접촉이 좋아지는 등의 원리를 이용하여 입자를 포집합니다. 따라서, "배기의 습도 감소에 의하여 입자가 서로 응집한다."는 틀린 설명입니다.

  • 1. 세정 집진장치의 입자 포집원리+ : 입자가 서로 응집 한다 ->> 입자를 포집합니다
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2. 저위발열량 93766kI/Nm3의 C3H8을 공기비 1.2로 연소시킬 때 이론 연소온도는 약 몇 K인가? (단, 배기가스의 평균비열은 1.653kJ/Nm3ㆍK이고 다른 조건은 무시한다.)

  1. 1656
  2. 1756
  3. 1856
  4. 1956
(정답률: 31%)
  • Hl=G*C*Δt=G*C*(t2-t1)
    ∴ t2=Hl/G*C* +t1
    C3H8+5O2→3CO2+4H2O
    G=(m-0.21)Ao+연소생성물
    =m-0.21)*Oo/0.21+연소생성물
    = (1.2-0.21)*5/0.21+7=30.57
    ∴ 이론 연소온도
    t2=Hl/G*C* +t1
    =93766/30.57*1.653=1855.57
    ≒ 1856
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3. 탄소(C) 84w%, 수소(H) 12w%, 수분 4w의 중량조성을 갖는 액체연료에서 수분을 완전히 제거한 다음 1시간당 5kg을 완전연소시키는데 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3/h인가?

  1. 55.6
  2. 65.8
  3. 73.5
  4. 89.2
(정답률: 31%)
  • Ao=(1.867(84/84+12)*5.6(12/84+12)/0.21)*5=55.5625=55.6Nm3/h
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4. 다음 체적비(%)의 코크스로 가스 1Nm3를 완전연소시키기 위하여 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 0.97
  2. 2.97
  3. 4.97
  4. 6.97
(정답률: 20%)
  • C2H4+3O2 →2CO2+2H2O
    CO+1/2O2 → CO2
    H2+1/2O2 → H2O
    CH4+2O2 → CO2+2H2O
    Ao=Oo/0.21=3*0.034+0.5*0.066+0.5*0.52+2*0.325/0.21=4.97
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5. 표준 상태에서 메탄 1mol이 연소할 때 고위발열량과 저위발열량의 차이는 약 몇 kJ인가? (단, 물의 증발잠열은 44kJ/mol이다.)

  1. 42
  2. 68
  3. 76
  4. 88
(정답률: 34%)
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6. 가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 산소농도
  3. 점화에너지
  4. 용기의 두께
(정답률: 66%)
  • 가연성 혼합 가스의 폭발한계는 해당 가스와 공기의 비율에 따라 결정되며, 이 비율이 일정 범위 내에서 유지될 때 폭발이 일어날 수 있습니다. 이 때, 가스와 공기가 혼합된 공간에서 발생하는 폭발은 매우 위험하며, 이를 예방하기 위해서는 폭발한계를 정확히 측정하는 것이 중요합니다.

    가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소는 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 가장 거리가 먼 것은 "용기의 두께"입니다. 이는 폭발한계 측정 시 사용되는 측정기기와 관련이 있습니다. 측정기기는 가스와 공기가 혼합된 공간에서 발생하는 폭발을 감지하고, 이를 측정하여 폭발한계를 계산합니다. 이 때, 측정기기의 감도는 가스와 공기의 비율에 따라 달라지며, 이를 보정하기 위해서는 측정기기의 민감도를 정확히 조절해야 합니다.

    하지만 측정기기의 민감도는 용기의 두께와도 관련이 있습니다. 용기의 두께가 얇을 경우, 가스와 공기가 혼합된 공간에서 발생하는 폭발이 측정기기에 민감하게 감지될 수 있습니다. 따라서 용기의 두께가 얇을 경우, 측정기기의 민감도를 보정하는 것이 중요합니다.

    결론적으로, 가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소는 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 가장 거리가 먼 것은 "용기의 두께"입니다. 이는 측정기기의 민감도를 보정하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 폭발한계 측정 시에는 용기의 두께를 고려하여 측정기기의 민감도를 정확히 조절해야 합니다.
  • 2. 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소 + : 용기의 두께
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7. 가스폭발 위험 장소의 분류에 속하지 않은 것은?

  1. 제0종 위험장소
  2. 제1종 위험장소
  3. 제2종 위험장소
  4. 제3종 위험장소
(정답률: 43%)
  • 제3종 위험장소는 가스, 증기, 연료 등이 충분히 혼합되어 폭발 위험이 높은 장소를 말합니다. 하지만 제0종 위험장소는 폭발 위험이 거의 없는 안전한 장소, 제1종 위험장소는 폭발 위험이 적지만 일정한 위험이 있는 장소, 제2종 위험장소는 폭발 위험이 있는 장소이지만 제3종 위험장소보다는 위험이 적은 장소를 말합니다. 따라서 제3종 위험장소는 가장 위험한 장소로 분류되며, 다른 위험장소와는 구분됩니다.
  • 7. 가스폭발 위험 장소의 분류 + : 3종 ->>0,1,2종
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8. 기계분(스토커) 화격자 중 연소하고 있는 석탄의 화층 위에 석탄을 기계적으로 산포하는 방식은?

  1. 횡입(쇄상)식
  2. 상입식
  3. 하입식
  4. 계단식
(정답률: 35%)
  • 기계분(스토커) 화격자 중 연소하고 있는 석탄의 화층 위에 석탄을 기계적으로 산포하는 방식은 상입식입니다. 이는 석탄을 화격자 상단에서 산포하여 연소하고 있는 석탄 위로 쌓이게 하는 방식으로, 연소 중인 석탄 위에 새로운 석탄을 산포함으로써 연소 공간을 유지하고 연소 효율을 높이는 방식입니다. 이와 달리 횡입식은 석탄을 화격자 측면에서 산포하여 연소 중인 석탄 옆으로 쌓이게 하는 방식이며, 하입식은 석탄을 화격자 하단에서 산포하여 연소 중인 석탄 아래로 쌓이게 하는 방식입니다. 계단식은 석탄을 계단 모양으로 쌓아가며 연소하는 방식으로, 상입식과는 다른 원리를 가지고 있습니다.
  • 7. 석탄의 화층 위에 석탄을 기계적으로 산포하는 방식은 : 상입식
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9. 중유를 연소하여 발생된 가스를 분석하였더니 체적비로 CO2는 14%, O2는 7%, N2는 79%이었다. 이 때 공기비는 약 얼마인가? (단, 연료에 질소는 포함하지 않는다.)

  1. 1.4
  2. 1.5
  3. 1.6
  4. 1.7
(정답률: 24%)
  • 중유를 연소하여 발생된 가스의 구성을 분석하면 CO2 14%, O2 7%, N2 79%이다. 이 가스의 구성을 보면 질소는 연료에 포함되어 있지 않으므로 공기 중의 질소와 비교해야 한다. 공기는 대략적으로 78%의 질소와 21%의 산소로 이루어져 있으므로, 이 가스와 공기의 비율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    CO2 : (14 / 21) = 0.67
    O2 : (7 / 21) = 0.33
    N2 : (79 / 78) = 1.01

    따라서, 이 가스와 공기의 비율은 대략 0.67 : 0.33 : 1.01로 나타낼 수 있다. 이를 간단하게 정리하면 2 : 1 : 3.03이다. 이 비율을 소수점으로 나타내면 1.5가 되므로, 정답은 1.5이다.
  • M=21/21-O2(%)=21/21-7=1.5
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10. 일반적인 천연가스에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 주성분은 메탄이다.
  2. 옥탄가가 높아 자동차 연료로 사용이 가능하다.
  3. 프로판가스보다 무겁다.
  4. LNG는 대기압 하에서 비등점이 -162℃인 액체이다.
(정답률: 39%)
  • "프로판가스보다 무겁다."는 일반적인 천연가스에 대한 설명에서 가장 거리가 먼 것입니다. 이유는 일반적인 천연가스의 주성분인 메탄의 분자량이 16 g/mol로 프로판가스의 분자량인 44 g/mol보다 훨씬 가벼우며, 또한 옥탄가가 높아 자동차 연료로 사용이 가능하다는 것은 일반적인 천연가스가 압축 및 액화 처리를 거쳐 가스차량 연료로 사용될 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서 일반적인 천연가스는 프로판가스보다 가벼우며, 가스차량 연료로 사용될 수 있습니다. LNG는 대기압 하에서 비등점이 -162℃인 액체이므로, 일반적인 천연가스와는 구성이 다르며, 액화 처리를 거쳐 수송 및 저장이 가능합니다.
  • 10. 천연가스 설명 + : 프로판가스 보다 무겁다 ->> 가볍다
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11. 다음 중 일반적으로 연료가 갖추어야 할 구비조건이 아닌 것은?

  1. 연소 시 배출물이 많아야 한다.
  2. 저장과 운반이 편리해야 한다.
  3. 사용 시 위험성이 적어야 한다.
  4. 취급이 용이하고 안전하며 무해하여야 한다.
(정답률: 54%)
  • 연소 시 배출물이 많아야 한다는 것은 일반적인 연료의 구비조건이 아닙니다. 오히려 연료가 연소할 때 배출되는 물질이 적을수록 환경과 건강에 더욱 좋습니다. 따라서 이 보기는 잘못된 정보를 담고 있습니다.

    연료가 가져야 할 구비조건은 저장과 운반이 편리해야 하며, 사용 시 위험성이 적어야 합니다. 또한 취급이 용이하고 안전하며 무해하여야 합니다. 이러한 조건을 충족하는 연료를 선택하면 환경과 건강을 보호하면서도 효율적인 에너지를 사용할 수 있습니다.
  • 11. 연료의 구비조건 + : 연소 시 배출물이 많아야 한다 ->>적어야
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12. 코크스의 적정 고온 건류온도(℃)는?

  1. 500~600
  2. 1000~1200
  3. 1500~1800
  4. 2000~2500
(정답률: 44%)
  • 코크스는 석탄 등의 화석 연료를 고온에서 가열하여 제조하는 과정에서 생성되는 고정탄소로 이루어진 물질입니다. 이러한 코크스는 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있어서 철강 제조 등 다양한 산업에서 사용됩니다.

    코크스의 적정 고온 건류온도는 코크스의 품질을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다. 적정 고온 건류온도가 너무 낮으면 코크스의 내구성이 떨어지고, 너무 높으면 코크스의 품질이 저하됩니다.

    따라서 적정 고온 건류온도는 코크스의 특성에 따라 다르게 결정됩니다. 일반적으로 코크스의 적정 고온 건류온도는 1000~1200℃ 정도로 알려져 있습니다. 이는 코크스의 내구성과 품질을 유지하기에 적합한 온도 범위로, 철강 제조 등 다양한 산업에서 안정적으로 사용될 수 있도록 결정된 것입니다.
  • 12. 코크스의 고온 건류온도 는? : 약1000도
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13. 수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은 약 몇 kg인가?

  1. 3.20
  2. 4.48
  3. 6.40
  4. 12.8
(정답률: 24%)
  • 수소(H2)와 공기(O2)가 완전 연소할 때 발생하는 반응식은 다음과 같습니다.

    2H2 + O2 → 2H2O

    이 반응식에서 수소 2몰과 산소 1몰이 반응하여 수소화합물인 물(H2O)이 생성됩니다. 이때, 1몰의 수소와 0.5몰의 산소가 반응하여 1몰의 물이 생성되므로, 2몰의 수소와 1몰의 산소가 반응하여 2몰의 물이 생성됩니다.

    따라서, 4kg의 수소는 2몰에 해당하며, 이에 대응하는 산소의 양은 1몰에 해당합니다. 산소의 분자량은 32g/mol이므로, 1몰의 산소는 32g입니다. 따라서, 2몰의 산소는 64g 또는 0.064kg입니다.

    하지만, 이 문제에서는 수소를 과잉공기계수 1.4의 공기와 함께 연소시키라고 명시되어 있습니다. 이는 수소와 공기의 몰비가 1:1.4임을 의미합니다. 따라서, 4kg의 수소와 함께 연소시키는 공기의 양은 1.4×2몰=2.8몰입니다.

    공기는 대략적으로 78%의 질소(N2)와 21%의 산소(O2)로 이루어져 있습니다. 따라서, 2.8몰의 공기 중에서 산소의 양은 21/100×2.8몰×32g/mol=18.816g 또는 0.018816kg입니다.

    따라서, 수소 4kg과 함께 연소시키는 공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은 대략 0.0188kg입니다. 이 값은 보기 중에서 "12.8"이 아니므로, 정답은 "12.8"이 아닙니다.
  • 32*0.4=12.8
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14. 액화석유가스(LPG)의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 인화폭발의 위험성이 크다.
  2. 상온, 대기압에서는 액체이다.
  3. 가스의 비중은 공기보다 무겁다.
  4. 기화잠열이 커서 냉각제로도 이용 가능하다.
(정답률: 31%)
  • 액화석유가스(LPG)는 프로판과 부탄 등의 가스 혼합물로, 상온, 대기압에서는 액체 상태로 존재합니다. 이는 LPG가 상온에서는 압력이 낮아도 액체로 유지되는 저압 액체이기 때문입니다. 따라서 LPG는 액체 상태로 운반 및 저장이 가능하며, 가정용 가스레인지나 차량 연료 등으로 사용됩니다.

    하지만 LPG는 인화점이 낮아 인화폭발의 위험이 큽니다. 따라서 LPG를 다룰 때에는 안전에 주의해야 합니다. 또한, LPG의 비중은 공기보다 무겁기 때문에 누출된 LPG가 지하실이나 지하차고 등에 모이면 폭발 위험이 있습니다.

    또한, LPG는 기화잠열이 크기 때문에 냉각제로도 이용됩니다. LPG를 액화시키는 과정에서 발생하는 열을 냉각제로 이용하여 다른 장비나 시설물을 냉각시키는 등의 용도로 사용됩니다.

    따라서, LPG는 안전에 주의해야 하며, 적절한 운반 및 저장 방법을 준수하여 사용해야 합니다.
  • 14. LPG의 성질 + : 상온, 대기압에서는 액체이다.->>기체
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15. 다음 대기오염 방지를 위한 집진장치 중 습식집진장치에 해당하지 않는 것은?

  1. 백필터
  2. 층진탑
  3. 벤투리 스크러버
  4. 사이클론 스크러버
(정답률: 29%)
  • 습식집진장치는 대기오염물질을 물로 습화시켜 분리하는 방식으로, 층진탑, 벤투리 스크러버, 사이클론 스크러버 등이 해당된다. 하지만 백필터는 건식집진장치로, 대기오염물질을 필터링하여 분리하는 방식이다. 따라서 백필터는 습식집진장치에 해당하지 않는다.
  • 15. 습식집진장치에 해당하지 + : 백필터 ->>건식
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16. 황(S) 1kg을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 0.70
  2. 2.00
  3. 2.63
  4. 3.33
(정답률: 39%)
  • 황(S)의 분자량은 32g/mol이며, 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량을 구하기 위해서는 다음과 같은 화학반응식을 이용해야 한다.

    S + O2 → SO2

    이 반응식에서 1몰의 황(S)이 1몰의 이산화황(SO2)으로 변하므로, 1kg의 황(S)은 몰로 환산하면 31.25몰이 된다. 이에 따라서, 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    31.25mol × 22.4L/mol = 700L

    하지만, 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 실제로는 이론적인 값보다 작을 수 있다. 이는 연소과정에서 일부 연료가 완전연소되지 않고 남아있거나, 반응에 참여하지 않는 공기가 일부 존재하기 때문이다. 이에 따라서, 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 실제 값보다 작아지게 된다.

    따라서, 보기에서 정답이 "3.33"인 이유는 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량이 실제 값보다 작아지게 되므로, 700L보다 작은 값이 될 것으로 예상되기 때문이다.
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17. 대도시의 광화학 스모그(smog) 발생의 원인 물질로 문제가 되는 것은?

  1. NOX
  2. He
  3. CO
  4. CO2
(정답률: 41%)
  • 대도시의 광화학 스모그 발생의 원인 물질로는 "NOx", "CO", "CO2" 등이 있습니다. 그러나 정답은 "NOx"입니다. 이는 대기 중의 질소와 산소가 고온 상태에서 반응하여 생성되는 일종의 대기 오염물질로, 자동차와 발전소 등에서 배출되는 이산화질소(NO2)와 일산화질소(NO)가 대표적입니다. 이러한 NOx가 대기 중에 존재하면 태양광선과 반응하여 오존(O3)을 생성하고, 이 오존은 스모그의 주요 구성 성분 중 하나입니다. 또한 NOx는 대기 중의 미세먼지와 반응하여 초미세먼지를 생성하고, 이는 인체 건강에 매우 해로운 영향을 미칩니다. 따라서 대도시에서는 NOx 배출량을 줄이기 위한 대책이 필요합니다.
  • 17. 광화학 스모그(smog) 발생의 원인 물질 : NOX ->>질소산화물
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18. 기체연료의 일반적인 특징으로 틀린 것은?

  1. 연소효율이 높다.
  2. 고온을 얻기 쉽다.
  3. 단위 용적당 발열량이 크다.
  4. 누출되기 쉽고 폭발의 위험성이 크다.
(정답률: 43%)
  • 기체연료의 일반적인 특징으로 "단위 용적당 발열량이 크다."는 틀린 내용입니다. 기체연료는 고체연료나 액체연료에 비해 발열량이 낮은 편입니다. 이는 기체연료의 분자 구조상 고체나 액체에 비해 분자간 거리가 멀어서 발열량이 낮아지기 때문입니다. 따라서 기체연료를 사용할 때는 고온을 얻기 위해 연소공기의 양을 늘리거나, 연소시간을 늘리는 등의 방법을 사용해야 합니다. 또한, 기체연료는 누출되기 쉽고 폭발의 위험이 크기 때문에 안전에 대한 주의가 필요합니다.
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19. 다음 반응식으로부터 프로판 1kg의 발열량은 약 몇 Mj인가?

  1. 33.1
  2. 40.0
  3. 49.6
  4. 65.8
(정답률: 29%)
  • 위 반응식은 프로판이 산소와 반응하여 이산화탄소와 물로 분해되는 반응식입니다. 이 반응식에서 몰당 발열량은 -2220 kJ/mol입니다. 따라서 1 mol의 프로판이 반응할 때 발생하는 열량은 -2220 kJ입니다.

    질량이 1 kg인 프로판의 몰 수는 몰 질량인 44.1 g/mol로 나누면 22.68 mol입니다. 따라서 1 kg의 프로판이 반응할 때 발생하는 열량은 -2220 kJ/mol × 22.68 mol = -50369.6 kJ입니다.

    하지만 이 문제에서는 발열량을 Mj 단위로 구하라고 하였으므로, kJ를 Mj로 변환해주어야 합니다. 1 Mj는 1000 kJ이므로, -50369.6 kJ를 1000으로 나누면 -50.3696 Mj입니다.

    하지만 이 문제에서는 반올림하여 정답을 구하라고 하였으므로, -50.3696 Mj를 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 -50.4 Mj로 계산합니다. 따라서 정답은 49.6입니다.
  • C3H8+5O2→3CO2+4H2O
    =3*406+4*241=2182KJ
    프로판 1G의 발열량=2182*MOL/44G=49.45KJ/G
    프로판 1KG의 발열량=49..45*1000G/1KG=49.6MJ/KG
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20. 석탄, 코크스, 목재 등을 직열상태로 가열하고, 공기로 불완전 연소시켜 얻는 연료는?

  1. 천연가스
  2. 수성가스
  3. 발생로가스
  4. 오일가스
(정답률: 44%)
  • 석탄, 코크스, 목재 등을 직열상태로 가열하면 내부에 있는 유기물질이 분해되어 가스 형태로 방출됩니다. 이 가스는 공기와 함께 불완전 연소되어 발생로가스라고 불리며, 주로 메탄, 일산화탄소, 수소 등으로 구성됩니다. 발생로가스는 천연가스와 비슷한 성질을 가지고 있어 가정용 가스나 연료로 사용될 수 있습니다. 또한, 발생로가스는 환경오염물질인 메탄가스를 활용하여 에너지를 생산하는 친환경적인 방법 중 하나입니다. 따라서, 석탄, 코크스, 목재 등을 가열하여 얻는 연료는 발생로가스입니다.
  • 20. 석탄, 코크스, 목재 등을 직열상태로 가열하고, 공기로 불완전 연소시켜 얻는 연료는? : 발생로가스 ->>환경오염물질인 메탄가스를 활용하여 에너지를 생산하는 친환경적인 방법 중 하나입니다
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2과목: 열역학

21. 다음 중 물의 임계압력에 가장 가까운 값은?

  1. 1.03 kPa
  2. 100 kPa
  3. 22 kPa
  4. 63 kPa
(정답률: 27%)
  • 물의 임계압력은 물이 기체 상태로 변하는 압력을 의미합니다. 이 압력은 물의 온도에 따라 달라지며, 상온에서 물의 임계압력은 약 22 kPa입니다. 따라서, 주어진 보기 중에서 물의 임계압력에 가장 가까운 값은 22 kPa입니다. 1.03 kPa는 물의 증기압력이며, 100 kPa와 63 kPa는 물이 액체 상태로 유지되는 압력보다 높은 값입니다.
  • 21. 물의 임계압력에 가장 가까운 값은? : 22 kPa ->>기체 상태로 변하는 압력
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22. 27℃, 100kPa에 있는 이상기체 1kg을 700 kPa까지 가역 단열압축 하였다. 이 때 소요된 일의 크기는 몇 kJ인가? (단, 이 기체의 비열비는 1.4, 기체상수는 0.287 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 100
  2. 160
  3. 320
  4. 400
(정답률: 29%)
  • 이 문제는 가역 단열압축에서 소요된 일의 크기를 구하는 문제이다. 가역 단열압축에서는 열이 전달되지 않으므로, 기체의 내부에 저장된 열만을 이용하여 압축이 이루어진다. 이 때, 기체의 온도와 압력이 변화하게 되는데, 이러한 변화를 계산하기 위해서는 기체의 상태방정식을 이용해야 한다.

    먼저, 초기 상태에서의 기체의 온도와 압력을 이용하여 기체의 상태방정식을 이용해 초기 상태에서의 부피와 엔탈피를 구한다. 이후, 압력이 700 kPa가 되도록 기체를 압축하면서, 기체의 온도와 부피가 변화하게 된다. 이 때, 기체의 비열비와 기체상수를 이용하여 기체의 온도 변화량을 계산하고, 이를 이용하여 기체의 최종 상태에서의 부피와 엔탈피를 구한다.

    최종 상태에서의 부피와 엔탈피를 이용하여 초기 상태에서의 엔탈피와 최종 상태에서의 엔탈피의 차이를 구하면, 이 값이 소요된 일의 크기가 된다. 계산 결과, 소요된 일의 크기는 160 kJ이므로, 정답은 "160"이 된다.
  • 가역단열과정 T2/T1=(v1/v2)^(k-1)=(P2/P1)^((k-1)/k), T2=T1*(P2/P1)^((k-1)/k)=(273+27)*(700/100)^((1.4-1)/1.4)=523K
    W=mR/(k-1)*(T2-T1)=1*0.287/(1.4-1)*(523-300)=160kJ
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23. “PVn=일정”인 과정에서 밀폐계가 하는 일을 나타낸 것은? (단, P는 압력, V는 부피, n은 상수이며, 첨자 1, 2는 각각 과정 전ㆍ후 상태를 나타낸다.)

  1. P2V2-P1V1
  4. P1V1n(V2-V1)
(정답률: 32%)
  • PV^n=일정인 과정에서 밀폐계가 하는 일은 0이다. 이는 이상 기체의 상태방정식인 PV=nRT에서 유도할 수 있다. PV^n=일정이므로, P1V1^n=P2V2^n이다. 이를 이상 기체의 상태방정식에 대입하면, P1V1/T1=P2V2/T2이다. 이 식에서 T는 절대온도이므로, PV/T=일정이다. 따라서, PV^n=일정인 과정에서 온도가 일정하게 유지되므로, 밀폐계가 하는 일은 0이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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24. 압력 1MPa인 포화액의 비체적 및 비엔탈피는 각각 0.0012m3/kg, 762.8kJ/kg이고, 포화증기의 비체적 및 비엔탈피는 각각 0.1944m3/kg, 2778.1kJ/kg이다. 이 압력에서 건도가 0.7인 습증기의 단위 질량당 내부에너지는 약 몇 kJ/kg인가?

  1. 2037.1
  2. 2173.8
  3. 2251.3
  4. 2393.5
(정답률: 16%)
  • 습증기의 내부에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    먼저, 포화액과 포화증기의 엔탈피 차이를 구한다.

    hfg = hg - hf = 2778.1 - 762.8 = 2015.3 kJ/kg

    건도가 0.7인 습증기의 비엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    hv = hf + xhfg = 762.8 + 0.7 × 2015.3 = 2037.1 kJ/kg

    따라서, 정답은 "2037.1"이다.
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25. 냉동능력을 나타내는 단위로 0℃의 물 1000kg을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 만드는 능력을 무엇이라 하는가?

  1. 냉동계수
  2. 냉동마력
  3. 냉동톤
  4. 냉동률
(정답률: 32%)
  • 냉동톤은 냉동능력을 나타내는 단위 중 하나로, 0℃의 물 1000kg을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 만드는 능력을 의미합니다. 이는 냉동기의 냉동능력을 측정하는 중요한 지표 중 하나이며, 냉동기의 크기나 성능을 평가하는 데 사용됩니다. 냉동톤은 미국에서 개발된 단위로, 1냉동톤은 12,000 BTU/h (British Thermal Units per hour)에 해당합니다. 따라서, 냉동톤이 높을수록 냉동기의 냉동능력이 강력하다는 것을 의미하며, 냉동기의 크기나 성능을 선택할 때 중요한 요소 중 하나로 고려됩니다.
  • 25. 냉동능력을 나타내는 단위, 얼음으로 만드는 능력 : 냉동톤
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26. 압축비가 5인 오토 사이클기관이 있다. 이 기관이 15~1500℃의 온도범위에서 작동할 때 최고압력은 약 몇 kPa인가? (단, 최저압력은 100kPa, 비열비는 1.4이다.)

  1. 3090
  2. 2650
  3. 1961
  4. 1247
(정답률: 24%)
  • 압축비는 압축 전 부피와 압축 후 부피의 비율을 의미한다. 따라서 압축비가 5인 경우, 압축 전 부피의 1/5만큼 압축 후 부피가 줄어든다는 것을 의미한다.

    비열비는 고정된 질량의 기체가 온도가 1℃ 상승할 때 증가하는 엔트로피 변화와 열량 변화의 비율을 의미한다. 따라서 비열비가 1.4인 경우, 1kg의 기체가 1℃ 상승할 때 필요한 열량은 1.4배가 된다.

    최저압력이 100kPa이므로, 최고압력은 압축비에 따라 500kPa가 된다.

    이제, 이 기관이 작동할 때 최고압력을 구해보자.

    먼저, 기체의 초기 온도를 Ti, 최종 온도를 Tf라고 하면,

    Ti = 15℃ = 288K
    Tf = 1500℃ = 1773K

    압축비가 5이므로, 압축 전 부피와 압축 후 부피의 비율은 1:5이다. 따라서,

    Vf = Vi/5

    또한, 비열비가 1.4이므로,

    Q = mCΔT = mC(Tf-Ti) = 1.4mC(Tf-Ti)

    여기서 m은 기체의 질량, C는 비열이다.

    압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = nRT/V

    여기서 n은 몰수, R은 기체상수, V는 부피이다.

    압력과 부피의 관계는 다음과 같다.

    P1V1^γ = P2V2^γ

    여기서 γ는 열역학적 상수로, γ = Cp/Cv이다. Cp는 등압비열, Cv는 등체적비열이다.

    압축비가 5이므로,

    V1/V2 = 5

    따라서,

    P1/P2 = (V2/V1)^γ = (1/5)^γ

    P2 = P1/(1/5)^γ

    여기서 P1은 최저압력인 100kPa이다.

    따라서,

    P2 = 100/(1/5)^γ

    P2 = 3090kPa

    따라서, 이 기관이 작동할 때 최고압력은 약 3090kPa이다.
  • 압축비=V1/V2, T2/T1=(V1/V2)^(k-1)=(P2/P1)^((k-1)/K)
    T2=T1(V1/V2)^(k-1)=(273+15)*5^(1.4-1)=548K
    P2=P1(V1/V2)^k=100kPa*5^1.4=951.83kPa
    Pmax=P3=P2(T3/T2)=951.83*((1500+273)/548)=3080kPa
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27. 온도 30℃, 압력 350kPa에서 비체적이 0.449m3/kg인 이상기체의 기체상수는 약 몇 kJ/kgㆍK인가?

  1. 0.143
  2. 0.287
  3. 0.518
  4. 0.842
(정답률: 23%)
  • 이상기체의 기체상수는 R = cp - cv 로 구할 수 있다. 여기서 cp는 등압열용량, cv는 등체적열용량이다. 이상기체의 경우 cp와 cv는 다음과 같은 관계를 가진다.

    cp - cv = R/m

    여기서 m은 단위 질량당 분자수이다. 이상기체의 경우 m은 일정하므로 R은 cp - cv로 구할 수 있다.

    먼저, 이상기체의 비체적이 0.449m3/kg이므로, 밀도는 1/0.449 = 2.23kg/m3이다. 따라서, 1kg의 이상기체는 0.449m3의 체적을 차지한다.

    다음으로, 이상기체의 압력과 체적으로부터 온도를 구할 수 있다. 이상기체의 상태방정식인 PV = mRT를 이용하면,

    T = P/(mR/ V)

    여기서 m은 단위 질량당 분자수이므로, mR/V는 단위 체적당 분자수이다. 따라서, mR/V = 1/0.449 = 2.23mol/m3이다. 따라서,

    T = 350kPa/(2.23mol/m3 × 8.314J/molㆍK) = 162.5K

    마지막으로, 이상기체의 등압열용량과 등체적열용량을 이용하여 기체상수를 구할 수 있다. 이상기체의 경우, 등압열용량과 등체적열용량은 다음과 같은 관계를 가진다.

    cp/cv = γ

    여기서 γ는 열팽창계수이다. 이상기체의 경우, γ는 1.4로 일정하다. 따라서,

    cp = γ × cv = 1.4 × R/m

    여기서 R/m은 앞서 구한 2.23mol/m3 × 8.314J/molㆍK = 18.54J/kgㆍK이다. 따라서,

    cp = 1.4 × 18.54 = 25.96J/kgㆍK

    마지막으로, 기체상수는 R = cp - cv = 25.96 - 8.314 = 17.65J/kgㆍK이다. 이 값은 보기 중에서 "0.518"에 가장 가깝다.

    따라서, 정답은 "0.518"이다.
  • PV=MRT
    RT=P*V/M
    R=P*Vs/T=350*0.449/273+30=0.518
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28. 브레이튼 사이클의 이론 열효율을 높일 수 있는 방법으로 틀린 것은?

  1. 공기의 비열비를 감소시킨다.
  2. 터빈에서 배출되는 공기의 온도를 낮춘다.
  3. 연소기로 공급되는 공기의 온도를 낮춘다.
  4. 공기압축기의 압력비를 증가시킨다.
(정답률: 16%)
  • "공기의 비열비를 감소시킨다."는 브레이튼 사이클의 이론 열효율을 높일 수 있는 방법으로는 틀린 것입니다. 이유는 공기의 비열비는 공기의 열적 특성을 나타내는 값으로, 공기의 열에 대한 비열과 공기의 열에 대한 비열과 비열비를 의미합니다. 비열비가 낮을수록 공기는 냉각되는 데 더 효과적이며, 열효율을 높이기 위해서는 공기의 비열비를 낮추는 것이 중요합니다. 따라서 "공기의 비열비를 감소시킨다."는 올바르지 않은 방법입니다.

    반면, "터빈에서 배출되는 공기의 온도를 낮춘다.", "연소기로 공급되는 공기의 온도를 낮춘다.", "공기압축기의 압력비를 증가시킨다."는 모두 열효율을 높일 수 있는 방법입니다. 터빈에서 배출되는 공기의 온도를 낮추면 열효율이 증가하고, 연소기로 공급되는 공기의 온도를 낮추면 공기의 밀도가 증가하여 압축 효율이 향상됩니다. 또한, 공기압축기의 압력비를 증가시키면 압축 효율이 향상되어 열효율이 증가합니다. 따라서 이들 방법을 적절히 활용하여 브레이튼 사이클의 이론 열효율을 높일 수 있습니다.
  • 28. 브레이튼 사이클의 이론 열효율을 높일 수 있는 방법 + : 공기의 비열비를 감소 시킨다. ->>공기의 비열비를 중가
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29. 다음 중 이상적인 랭킨 사이클의 과정으로 옳은 것은?

  1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정압방열
  2. 단열압축→정압가열→단열팽창→정적방열
  3. 단열압축→정압가열→단열팽창→정압방열
  4. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적방열
(정답률: 32%)
  • 이상적인 랭킨 사이클의 과정은 "단열압축→정압가열→단열팽창→정압방열" 입니다. 이유는 다음과 같습니다.

    먼저, 랭킨 사이클은 열기관 사이클 중 가장 이상적인 사이클로, 열 효율이 가장 높습니다. 이 사이클은 가스를 압축하고 가열시키는 과정, 그리고 가스를 팽창시키고 냉각시키는 과정으로 이루어집니다.

    단열압축은 가스를 압축하면서 열이 발생하지 않도록 하는 과정입니다. 이후 정압가열 단계에서는 압력을 일정하게 유지하면서 가스를 가열시킵니다. 이때 가열된 가스는 열을 방출하지 않고 일정한 압력을 유지하므로 정압과정이라고 합니다.

    다음으로, 단열팽창 단계에서는 가스를 팽창시키면서 열이 흡수되지 않도록 합니다. 마지막으로, 정압방열 단계에서는 압력을 일정하게 유지하면서 가스를 냉각시킵니다. 이때 냉각된 가스는 열을 흡수하지 않고 일정한 압력을 유지하므로 정압과정이라고 합니다.

    따라서, 이상적인 랭킨 사이클의 과정은 열 효율을 극대화하기 위해 단열압축, 정압가열, 단열팽창, 정압방열 순서로 이루어져야 합니다.
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30. 열역학 제1법칙을 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 절대 영도 즉 0K에는 도달할 수 없다.
  2. 흡수한 열을 전부 일로 바꿀 수는 없다.
  3. 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
  4. 제3의 물체와 열평형에 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형에 있으며, 물체의 온도는 서로 같다.
(정답률: 35%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 열과 일은 상호 변환이 가능하며, 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다는 것을 말합니다. 즉, 열을 일로 변환할 때에도 일을 열로 변환할 때에도 전체 계의 에너지는 변하지 않으며, 에너지는 계속 보존됩니다. 이는 에너지가 물질과 상관없이 존재하는 것을 의미하며, 열역학에서 중요한 개념 중 하나입니다. 따라서, 열과 일의 변환 과정에서는 에너지 보존 법칙을 항상 엄격하게 지켜야 합니다.
  • 30. 열역학 제1법칙을 설명 + : 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다. -->>열을 일로 변환할 때에도 일을 열로 변환할 때에도 전체 계의 에너지는 변하지 않으며, 에너지는 계속 보존됩니다
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31. 냉매가 구비해야 할 조건 중 틀린 것은?

  1. 증발열이 클 것
  2. 비체적이 작을 것
  3. 임계온도가 높을 것
  4. 비열비가 클 것
(정답률: 8%)
  • 냉매가 구비해야 할 조건 중 틀린 것은 "비열비가 클 것"입니다. 비열비란 단위 질량당 열용량과 단위 질량당 비열의 비율을 나타내는 값으로, 냉매의 냉동능력과 냉매 순환 시 필요한 에너지 양을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다.

    비열비가 클수록 냉매는 냉각 효과를 높이기 위해 더 많은 에너지를 필요로 하게 되므로, 냉매 순환 시 소비되는 에너지가 증가하게 됩니다. 따라서 비열비가 작을수록 냉매의 냉동능력이 높아지며, 냉매 순환 시 필요한 에너지 양이 감소하게 됩니다.

    따라서 냉매를 선택할 때는 비열비가 작을수록 좋으며, 이는 냉매의 냉각 효과를 높이면서도 소비되는 에너지를 최소화할 수 있기 때문입니다.
  • 31. 냉매가 구비조건 + : 비열비가 클 것 ->>작을것(작을수록 좋으며, 이는 냉매의 냉각 효과를 높이면서도 소비되는 에너지를 최소화할 수 있기 때문)
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32. 성능계수가 4.3인 냉동기가 1시간 동안 30MJ의 열을 흡수한다. 이 냉동기를 작동하기 위한 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 0.25
  2. 1.94
  3. 6.24
  4. 10.4
(정답률: 34%)
  • 냉동기의 성능계수는 냉동기가 제공하는 냉기량과 필요한 동력의 비율을 나타내는 값이다. 즉, 냉동기가 제공하는 냉기량이 많을수록 성능계수는 높아지고, 필요한 동력이 적을수록 성능계수는 높아진다.

    성능계수(COP) = 제공되는 냉기량(Q) / 필요한 동력(W)

    주어진 문제에서 냉동기의 성능계수는 4.3이고, 1시간 동안 30MJ의 열을 흡수한다고 했으므로, 냉동기가 제공하는 냉기량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = 30MJ = 30,000,000 J

    냉동기의 성능계수가 4.3이므로, 필요한 동력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = Q / COP = 30,000,000 J / 4.3 = 6,976,744.19 J

    1시간은 3600초이므로, 1초당 필요한 동력은 다음과 같다.

    P = W / 3600 = 6,976,744.19 J / 3600 s = 1,938.54 W

    따라서, 냉동기를 작동하기 위한 동력은 약 1.94 kW이다. 따라서, 정답은 "1.94"이다.
  • W=Q2/COPr=30*10^3/4.3*3,600=1.94kW
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33. 단열 밀폐되어 있는 탱크 A, B가 밸브로 연결되어 있다. 두 탱크에 들어있는 공기(이상기체)의 질량은 같고, A탱크의 체적은 B탱크 체적의 2배, A탱크의 압력은 200kPa, B탱크의 압력은 100kPa이다. 밸브를 열어서 평형이 이루어진 후 최종 압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 120
  2. 133
  3. 150
  4. 167
(정답률: 29%)
  • P=(P1V1+P2V2)/(V1+V2)=((200*2)+(100*1))/2+1=166.67≒166.7
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34. 한 과학자가 자기가 만든 열기관이 80℃와 10℃ 사이에서 작동하면서 100kJ의 열을 받아 20kJ의 유용한 일을 할 수 있다고 주장한다. 이 주장에 위배되는 열역학 법칙은?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 41%)
  • 위의 상황에서 위배되는 열역학 법칙은 열역학 제2법칙입니다. 열역학 제2법칙은 열이 항상 고온에서 저온으로 흐르는 것을 말하며, 이 과정에서 열이 완전히 일정한 방향으로 흐르지 않고 항상 불균형하게 흐르는 것을 의미합니다. 따라서, 열기관에서 열이 80℃에서 10℃로 흐르는 과정에서 일부 열이 유용한 일을 하기 위해 사용되었다면, 이는 열역학 제2법칙에 위배되는 것입니다. 열역학 제2법칙은 열의 움직임에 대한 제한을 두어 열의 움직임이 항상 일정한 방향으로 흐르지 않도록 합니다. 따라서, 위의 상황에서는 열기관이 열을 받아들이고 유용한 일을 할 수 있는 것은 불가능합니다.
  • 34. 열기관이 80℃와 10℃ 사이에서 작동하면서 100kJ의 열을 받아 20kJ의 유용한 일을 할 수 있다, 주장에 위배되는 열역학 법칙 : 열역학 제2법칙
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35. 랭킨 사이클로 작동하는 증기 동력 사이클에서 효율을 높이기 위한 방법으로 거리가 먼 것은?

  1. 복수기(응축기)에서의 압력을 상승시킨다.
  2. 터빈 입구의 온도를 높인다.
  3. 보일러의 압력을 상승시킨다.
  4. 재열 사이클(reheat cycle)로 운전한다.
(정답률: 20%)
  • 복수기(응축기)에서의 압력을 상승시키는 것은 증기의 상태를 압축하여 냉각하는 과정을 의미합니다. 이는 증기의 부피를 줄이고, 밀도를 높이는 효과를 가져옵니다. 이는 터빈에서의 회전 운동을 더욱 효율적으로 전달할 수 있게 하며, 결과적으로 전체적인 사이클의 효율을 높일 수 있습니다. 또한, 복수기에서의 압력 상승은 보일러에서의 열 전달 효율을 높여주는 역할도 합니다. 따라서, 복수기에서의 압력 상승은 증기 동력 사이클에서 효율을 높이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.
  • 35. 랭킨 사이클로 작동하는 증기 동력 사이클에서 효율을 높이기 위한 방법 + : 복수기(응축기)에서의 압력을 상승시킨다. -->>증기의 상태를 압축하여 냉각하는 과정을 의미
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36. CH4의 기체상수는 약 몇 kJ/kgㆍㆍ인가?

  1. 3.14
  2. 1.57
  3. 0.83
  4. 0.52
(정답률: 12%)
  • 기체상수는 일정한 온도와 압력에서 단위 질량의 기체가 가지는 열역학적 에너지를 나타내는 상수입니다. CH4의 기체상수는 0.52 kJ/kg·K입니다. 이 값은 다른 보기들인 3.14, 1.57, 0.83보다 작은데, 이는 CH4가 다른 기체들보다 분자량이 작기 때문입니다. 분자량이 작을수록 기체 분자들이 운동할 때 더 많은 운동 에너지를 가지게 되므로, 단위 질량당 열역학적 에너지가 적어지게 됩니다. 따라서 CH4의 기체상수는 다른 기체들보다 작은 값인 0.52 kJ/kg·K가 됩니다.
  • R=8.314/16=0.519≒0.52
  • 36. CH4의 기체상수는 약 몇 kJ/kgㆍㆍ인가? : 0.52(메탄)
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37. 압력 300kPa인 이상기체 150kg이 있다. 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 100kPa로 변화시킬 때 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/K인가? (단, 기체의 정적비열은 1.735kJ/kgㆍK, 비열비는 1.299이다.)

  1. 62.7
  2. 73.1
  3. 85.5
  4. 97.2
(정답률: 32%)
  • 압력과 온도가 일정한 상태에서 기체의 엔트로피 변화는 0이므로, 압력이 300kPa에서 100kPa로 변화하는 과정에서의 엔트로피 변화를 구하면 된다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    먼저, 기체의 질량을 m, 정적비열을 c_v, 비열비를 R, 초기 압력을 P_1, 초기 체적을 V_1, 초기 온도를 T_1, 최종 압력을 P_2, 최종 체적을 V_2, 최종 온도를 T_2라고 하자. 이 때, 기체의 상태방정식인 PV = mRT를 이용하여 초기와 최종 상태의 체적을 구할 수 있다.

    V_1 = mRT_1/P_1, V_2 = mRT_2/P_2

    압력이 변화하는 과정에서 기체의 엔트로피 변화는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔS = mR ln(P_2/P_1) - mR ln(V_2/V_1) + m c_v ln(T_2/T_1)

    여기서, ln은 자연로그를 나타내며, ΔS는 엔트로피 변화량을 나타낸다.

    압력이 300kPa에서 100kPa로 변화하는 과정에서, 온도는 일정하게 유지되므로 T_1 = T_2이다. 또한, 초기와 최종 상태의 체적은 상태방정식에 의해 다음과 같이 구할 수 있다.

    V_1 = mRT_1/P_1 = (150kg)(1.735kJ/kgㆍK)(300kPa)/(1000Pa/kPa) = 75.825m^3
    V_2 = mRT_2/P_2 = (150kg)(1.735kJ/kgㆍK)(100kPa)/(1000Pa/kPa) = 25.275m^3

    따라서, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = (150kg)(1.299)(ln(100kPa/300kPa) - ln(25.275m^3/75.825m^3)) + (150kg)(1.735kJ/kgㆍK)(ln(T_2/T_1))
    = -85.5kJ/K

    따라서, 정답은 "85.5"이다.
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38. 밀폐계가 300kPa의 압력을 유지하면서 체적이 0.2m3에서 0.4m3로 증가하였고 이 과정에서 내부에너지는 20kJ 증가하였다. 이 때 계가 받은 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 9
  2. 80
  3. 90
  4. 100
(정답률: 43%)
  • 밀폐계에서 압력이 일정하게 유지되면, 계의 체적이 증가하면 내부에너지가 증가하게 된다. 이는 기체의 일반적인 특성으로, 계의 체적이 증가하면 분자들이 움직이는 공간이 더 커지기 때문이다. 따라서 이 문제에서도 체적이 0.2m3에서 0.4m3로 증가하면서 내부에너지가 20kJ 증가한 것은 이러한 이유로 이해할 수 있다.

    열역학 제1법칙에 따르면, 계에 가해지는 열량과 일을 합한 것은 내부에너지의 변화량과 같다. 따라서 이 문제에서는 내부에너지가 20kJ 증가했으므로, 계에 가해진 열량과 일의 합도 20kJ이어야 한다.

    일은 밀폐계에서 압력이 변화하지 않을 때에만 0이 된다. 따라서 이 문제에서는 계에 가해진 일은 0이라고 가정할 수 있다. 따라서 계에 가해진 열량은 20kJ이 된다.

    따라서 정답은 "80"이다.
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39. 그림에서 이상기체를 A에서 가역적으로 단열압축시킨 후 정적과정으로 C까지 냉각시키는 과정에 해당되는 것은?

  1. A - B - C
  2. A - C
  3. A - D - C
  4. A - E - C
(정답률: 29%)
  • 이상기체를 A에서 가역적으로 단열압축시키면 온도와 압력이 동시에 상승하게 됩니다. 이후 정적과정으로 C까지 냉각시키면 압력은 일정하게 유지되면서 온도가 낮아지게 됩니다. 따라서 이 과정은 "A - E - C"에 해당됩니다. "A - B - C"는 등압과정이 포함되어 있어서 가역과정이 아니며, "A - C"는 압축과정과 냉각과정이 동시에 일어나는 것이 아니라서 불가능합니다. "A - D - C"는 등압과정이 포함되어 있어서 가역과정이 아니며, 냉각과정이 압축과정 이후에 일어나기 때문에 불가능합니다.
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40. 다음 식 줒ㅇ 이상기체 상태에서의 가역 단열과정을 나타내는 식으로 옳지 않은 것은? (단, P, T, V, k는 각각 압력, 온도, 부피, 비열비이고, 아래 첨자 1, 2는 과정 전ㆍ후를 나타낸다.

(정답률: 23%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 가역 단열과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되어야 하기 때문에, S1=S2이어야 한다. 하지만 ""에서는 S2>S1이므로 가역 단열과정이 아니라는 것이다.
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3과목: 계측방법

41. 링밸런스식 압력계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 도압관은 가늘고 긴 것이 좋다.
  2. 측정 대상 유체는 주로 액체이다.
  3. 계기를 압력원에 가깝게 설치해야 한다.
  4. 부식성 가스나 습기가 많은 곳에서도 정밀도가 좋다.
(정답률: 31%)
  • 링밸런스식 압력계는 압력원과 계기 사이에 링밸런스를 두어 압력을 측정하는 방식의 압력계입니다. 이 방식은 압력원과 계기 사이의 연결관이 없기 때문에 연결관으로 인한 오차가 발생하지 않습니다. 그러나 이 방식의 압력계는 계기를 압력원에 가깝게 설치해야 합니다. 이는 링밸런스식 압력계가 압력원과 계기 사이의 연결관이 없기 때문에, 계기를 압력원에서 멀리 떨어뜨리면 압력 손실이 발생하기 때문입니다. 따라서 계기를 압력원에 가깝게 설치하여 압력 손실을 최소화하고 정확한 측정을 할 수 있도록 해야 합니다.
  • 41. 링밸런스식 압력계에 대한 설명 : 계기를 압력원에 가깝게 설치해야 한다.
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42. 다음과 같이 자동제어에서 응답속도를 빠르게하고 외란에 대해 안정적으로 제어하려 한다. 이 때 추가해야할 제어 동작은?

  1. 다위치동작
  2. P동작
  3. I동작
  4. D동작
(정답률: 27%)
  • 위 그림은 PID 제어기의 구조를 나타내고 있다. PID 제어기는 Proportional(비례), Integral(적분), Derivative(미분)의 세 가지 제어 동작을 조합하여 제어를 수행한다.

    응답속도를 빠르게 하기 위해서는 D동작이 필요하다. D동작은 현재 오차의 변화율을 이용하여 제어를 수행하는 동작으로, 오차의 변화율이 크면 더 큰 제어량을 출력하여 응답속도를 빠르게 한다. 또한, 외란에 대해 안정적으로 제어하기 위해서도 D동작이 필요하다. 외란이 발생하면 오차가 급격하게 변화하므로, D동작을 이용하여 빠르게 반응하여 제어를 수행하면 외란에 대한 안정성을 높일 수 있다.

    따라서, 응답속도를 빠르게하고 외란에 대해 안정적으로 제어하기 위해서는 D동작을 추가해야 한다.
  • 42. 자동제어에서 응답속도를 빠르게하고 외란에 대해 안정적으로 제어, 이때 추가해야할 제어 동작은? : D동작 ->> Proportional(비례), Integral(적분), Derivative(미분)의 세 가지 제어 동작
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43. 가스 온도를 열전대 온도계를 사용하여 측정할 때 주의해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 열전대는 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하며 삽입된 구멍에 냉기가 들어가지 않게 한다.
  2. 주위의 고온체로부터의 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 해야 한다.
  3. 단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다.
  4. 보호관의 선택에 주의한다.
(정답률: 45%)
  • 단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다는 것은 측정하고자 하는 가스 온도와 온도계의 열전대 감온부 사이의 연결선에서 발생하는 열팽창에 의한 오차를 보정하기 위한 방법입니다. 열전대는 두 개의 금속선으로 이루어져 있으며, 이 두 선 사이의 온도차이를 전기 신호로 변환하여 온도를 측정합니다. 그러나 이 두 선은 서로 다른 금속으로 이루어져 있기 때문에 온도 변화에 따라 길이가 서로 다르게 변화하게 됩니다. 이러한 길이 변화는 전기 신호에 영향을 미쳐 측정된 온도값이 오차가 발생하게 됩니다. 따라서 단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 이러한 열팽창에 의한 오차를 보정해야 합니다.
  • 43. 열전대 온도계를 사용하여 측정할 때 주의사항 + : 단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다. ->>단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 이러한 열팽창에 의한 오차를 보정해야 합니다.
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44. 다음 중에서 측온저항체로 사용되지 않는 것은?

  1. Cu
  2. Ni
  3. Pt
  4. Cr
(정답률: 27%)
  • 정답은 "Cr"입니다. 측온저항체는 온도에 따라 저항값이 변화하는 소재로, 온도 측정에 사용됩니다. 이 중에서 "Cr"은 측온저항체로 사용되지 않습니다. 이는 크롬의 특성 때문입니다. 크롬은 저항이 매우 높아서 측온저항체로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 따라서, "Cu", "Ni", "Pt"는 측온저항체로 널리 사용되는 반면, "Cr"은 사용되지 않습니다.
  • 44. 측온저항체로 사용되지 않는 것은? : Cr ->>크롬은 저항이 매우 높아(온도에 따라 저항값이 변화하는 소재)
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45. 다음 중 용적식 유량계에 해당하는 것은?

  1. 오리피스미터
  2. 습식가스미터
  3. 로터미터
  4. 피토관
(정답률: 20%)
  • 습식가스미터는 유체의 유량을 측정하는데 사용되는 기기 중 하나로, 기체가 흐르는 파이프 안에 있는 센서에서 기체의 습도를 측정하여 유량을 계산합니다. 이러한 방식으로 측정된 유량은 정확하고 안정적이며, 다양한 기체에 대해 적용 가능합니다. 따라서 습식가스미터는 산업 현장에서 다양한 용도로 사용되며, 특히 고온, 고압, 고습도 등의 극한 환경에서도 정확한 측정이 가능합니다. 반면에 오리피스미터는 유량계 중 가장 보편적으로 사용되는 기기 중 하나이지만, 유체의 밀도 변화에 따라 측정값이 영향을 받는 등 정확도가 낮은 단점이 있습니다. 로터미터는 유량계 중 가장 간단한 구조를 가지고 있지만, 저점도 유체에서는 정확도가 떨어지는 단점이 있습니다. 마지막으로 피토관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 기기로, 유량계로 사용될 수 있지만, 유체의 밀도 변화에 따라 측정값이 영향을 받는 등 정확도가 낮은 단점이 있습니다. 따라서 이 중에서 습식가스미터가 용적식 유량계에 해당합니다.
  • 45. 용적식 유량계에 해당하는 것은? : 습식가스미터
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46. 측정온도범위가 약 0~700℃정도이며, (-)측이 콘스탄탄으로 구성된 열전대는?

  1. J형
  2. R형
  3. K형
  4. S형
(정답률: 35%)
  • 측정온도범위가 0~700℃ 정도이므로, 측정 대상이 상대적으로 낮은 온도일 것으로 예상됩니다. 이에 따라 열전대의 측정 범위도 이에 맞게 선택되어야 합니다. 보기 중에서는 J형, K형, R형, S형이 있습니다. 이 중에서 J형은 측정 범위가 -210℃ ~ 1200℃로 가장 넓은 범위를 가지고 있습니다. 따라서 측정온도범위가 0~700℃인 경우에도 충분히 측정이 가능하며, 또한 콘스탄탄으로 구성되어 있어 안정적인 측정이 가능합니다. 따라서 정답은 J형입니다.
  • 46. 약 0~700℃정도이며, (-)측이 콘스탄탄으로 구성된 열전대는 : J형( J형은 측정 범위가 -210℃ ~ 1200℃로 가장 넓은 범위)
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47. 측온 저항체에 큰 전류가 흐를 때 중열에 의해 측정하고자 하는 온도보다 높아지는 현상인 자기가열(自己加熱) 현상이 있는 온도계는?

  1. 열전대 온도계
  2. 압력식 온도계
  3. 서미스터 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 20%)
  • 측온 저항체에 큰 전류가 흐를 때 발생하는 자기가열 현상은 측정하고자 하는 온도보다 높아지는 문제를 일으킵니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 사용되는 온도계가 서미스터 온도계입니다. 서미스터 온도계는 측정하고자 하는 물체의 온도에 따라 전기 저항이 변화하는 성질을 이용하여 온도를 측정합니다. 이때 측정에 사용되는 측온 저항체는 자기가열 현상이 적게 일어나는 재질로 만들어져 있습니다. 따라서 서미스터 온도계는 자기가열 현상이 적은 재질로 만들어진 측온 저항체를 사용하여 정확한 온도 측정이 가능하며, 고온에서도 안정적인 측정이 가능합니다. 이러한 이유로 서미스터 온도계는 자기가열 현상이 있는 환경에서도 정확한 온도 측정이 가능한 대표적인 온도계입니다.
  • 47. 측온 저항체에 큰 전류가 흐를 때 중열에 의해 측정하고자 하는 온도보다 높아지는 현상인 자기가열(自己加熱) 현상이 있는 온도계는? : 서미스터 온도계(서미스터 온도계는 자기가열 현상이 있는 환경에서도 정확한 온도 측정이 가능한 대표적인 온도계)
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48. 중유를 사용하는 보일러의 배기가스를 오르자트 가스분석계의 가스뷰렛에 시료 가스량을 50mL채취하였다. CO2 흡수피펫을 통과한 후 가스뷰렛에 남은 시료는 44mL이었고, O2 흡수피펫에 통과한 후에는 41.8mL, CO2 흡수피펫에 통과한 후 남은 시료량은 41.4mL이었다. 배기가스 중에 CO2, O2, CO는 각각 몇 vol%인가?

  1. 6, 2.2, 0.4
  2. 12, 4.4, 0.8
  3. 15, 6.4, 1.2
  4. 18, 7.4, 1.8
(정답률: 43%)
  • CO2 흡수피펫을 통과한 후 시료량이 44mL에서 41.4mL로 감소했으므로, 배기가스 중 CO2의 양은 2.6mL이다. 따라서 CO2의 부피분율은 (2.6/50) × 100 = 5.2 vol%이다.

    O2 흡수피펫을 통과한 후 시료량이 44mL에서 41.8mL로 감소했으므로, 배기가스 중 O2의 양은 2.2mL이다. 따라서 O2의 부피분율은 (2.2/50) × 100 = 4.4 vol%이다.

    CO2 흡수피펫을 통과한 후 시료량이 41.8mL에서 41.4mL로 감소했으므로, 배기가스 중 CO의 양은 0.4mL이다. 따라서 CO의 부피분율은 (0.4/50) × 100 = 0.8 vol%이다.

    따라서 정답은 "12, 4.4, 0.8"이다.
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49. 세라믹(ceramic)식 O2 계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Pb
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 34%)
  • 세라믹(ceramic)은 고온에서 안정적인 물질로서, 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 이 중에서도 O2 계의 세라믹은 고온에서 산화에 강하고, 내화성이 뛰어나며, 전기저항이 낮은 등의 특징을 가지고 있습니다. 이러한 특성을 가진 세라믹 주원료는 다양하지만, 그 중에서도 ZrO2가 가장 많이 사용됩니다.

    ZrO2는 고온에서 안정적인 상태를 유지할 수 있으며, 고온에서 산화에 강하고 내화성이 뛰어나기 때문에 세라믹 주원료로 많이 사용됩니다. 또한, ZrO2는 전기저항이 낮아 전기적으로 안정적인 성질을 가지고 있어 전자기기 등에도 사용됩니다. 또한, ZrO2는 생체재료로도 사용되며, 인공관절 등의 의료기기에도 사용됩니다.

    반면에, Cr2O3은 고온에서 산화에 강하고 내화성이 뛰어나지만, 전기저항이 높아 전자기기 등에는 사용하기 어렵습니다. Pb는 독성이 있어 사용이 제한되고, P2O5는 고온에서 산화에 약하고 내화성이 떨어져 세라믹 주원료로는 적합하지 않습니다. 따라서, O2 계의 세라믹 주원료로는 ZrO2가 가장 적합한 선택입니다.
  • 49. 세라믹(ceramic)식 O2 계의 세라믹 주원료는? : ZrO2(산화지르코늄)
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50. 국제단위계(SI)에서 길이의 설명으로 틀린 것은?

  1. 기본단위이다.
  2. 기호는 m이다.
  3. 명칭은 미터이다.
  4. 소리가 진공에서 1/229792458초 동안 진행한 경로의 길이이다.
(정답률: 52%)
  • SI에서 길이의 기본단위는 미터(m)이다. 따라서 "기본단위이다.", "기호는 m이다.", "명칭은 미터이다."는 모두 맞는 설명이다. 하지만 "소리가 진공에서 1/229792458초 동안 진행한 경로의 길이이다."는 틀린 설명이다. 이는 소리의 속도를 측정하는 단위인 초속(m/s)과 관련된 설명이며, 길이의 단위인 미터와는 직접적인 연관이 없다. 따라서 이 설명은 SI에서 길이의 단위인 미터와 관련이 없으므로 틀린 것이다.
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51. 오벌(oval)식 유량계로 유량을 측정할 때 지시값의 오차 중 히스테리시스 차의 원인이 되는 것은?

  1. 내부 기어의 마모
  2. 유체의 압력 및 점성
  3. 측정자의 눈의 위치
  4. 온도 및 습도
(정답률: 24%)
  • 오벌식 유량계는 유체가 흐르는 파이프 내부에 있는 내부 기어의 회전 속도를 측정하여 유량을 계산하는 방식으로 작동합니다. 이때 내부 기어는 유체의 압력과 점성에 의해 회전하게 되며, 이로 인해 내부 기어의 마모가 발생할 수 있습니다. 내부 기어의 마모는 기어의 회전 속도를 일정하게 유지하지 못하게 하여 지시값의 오차를 발생시키고, 이는 히스테리시스 차의 원인이 됩니다. 따라서 내부 기어의 마모는 오벌식 유량계에서 지시값의 정확도를 유지하는데 매우 중요한 요소입니다. 유체의 압력, 점성, 측정자의 눈의 위치, 온도 및 습도는 오벌식 유량계에서 지시값의 오차를 발생시키는 다른 요소들이지만, 내부 기어의 마모는 그 중에서도 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다. 따라서 내부 기어의 마모를 최소화하고 유지보수를 철저히 하여 오벌식 유량계의 정확도를 유지하는 것이 중요합니다.
  • 51. 유량을 측정할 때 지시값의 오차 중 히스테리시스 차의 원인 ; 내부 기어의 마모 ->> 내부 기어의 마모를 최소화하고 유지보수를 철저히 하여 오벌식 유량계의 정확도를 유지하는 것이 중요
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52. 다음 중 압전 저항효과를 이용한 압력계는?

  1. 액주형 압력계
  2. 아네로이드 압력계
  3. 박막식 압력계
  4. 스트레인게이지식 압력계
(정답률: 47%)
  • 스트레인게이지식 압력계는 압전 저항효과를 이용하여 압력을 측정하는 압력계입니다. 압력이 가해지면 스트레인 게이지(변형 게이지)가 변형되어 저항값이 변화하게 됩니다. 이 변화된 저항값을 전기적으로 측정하여 압력을 측정합니다. 스트레인 게이지식 압력계는 구조가 간단하고 정확도가 높아 널리 사용되고 있습니다. 또한, 다양한 측정 범위와 크기의 스트레인 게이지를 사용하여 다양한 압력 범위를 측정할 수 있습니다. 따라서, 스트레인게이지식 압력계는 정확하고 신뢰성이 높은 압력 측정을 위해 널리 사용되고 있습니다.
  • 52. 압전 저항효과를 이용한 압력계 : 스트레인게이지식 압력계 ->>압력이 가해지면 스트레인 게이지(변형 게이지)가 변형되어 저항값이 변화하게 됩니다
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53. 가스분석계에서 연소가스 분석 시 비중을 이용하여 가장 측정이 용이한 기체는?

  1. NO2
  2. O2
  3. CO2
  4. H2
(정답률: 36%)
  • 연소가스 분석 시에는 연소 반응식을 고려하여 산소(O2)과 연료인 탄화수소(H2)가 반응하여 CO2와 H2O로 변화합니다. 이때 CO2는 연소 반응식에서 생성되는 양이 많아서 다른 기체들에 비해 농도가 높습니다. 또한 CO2는 대기 중에서도 농도가 높아서 배경 농도와의 차이를 쉽게 측정할 수 있습니다. 따라서 가스분석계에서 연소가스 분석 시에는 CO2를 가장 측정이 용이한 기체로 선택합니다.
  • 53. 가스분석계에서 비중을 이용하여 가장 측정이 용이한 기체 : CO2(이산화탄소)
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54. 전자유량계에서 안지름이 4cm인 파이프에 3L/s의 액체가 흐르고, 자속밀도 1000gauss의 평등자계 내에 있다면 이 때 검출되는 전압은 약 mV인가? (단, 자속분포의 수정 계수는 1이고, 액체의 비중은 1이다.)

  1. 5.5
  2. 7.5
  3. 9.5
  4. 11.5
(정답률: 34%)
  • 본 해설은 비추 누적갯수 초과로 자동 블라인드 되었습니다.
    (AI해설 오류가 많아 비추 2개 이상시 자동 블라인드 됩니다.)
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55. 액주형 압력계 중 경사관식 압력계의 특정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 U자관보다 정밀도가 낮다.
  2. 눈금을 확대하여 읽을 수 있는 구조이다.
  3. 통풍계로는 사용할 수 없다.
  4. 미세압 측정이 불가능하다.
(정답률: 32%)
  • 경사관식 압력계는 U자관 압력계와는 달리 눈금을 확대하여 읽을 수 있는 구조입니다. 이는 눈금이 직선적으로 배치되어 있지 않고, 경사진 구조로 되어 있기 때문입니다. 이러한 구조는 눈금을 더 자세하게 읽을 수 있어 정밀한 측정이 가능합니다. 하지만 일반적으로 U자관 압력계보다 정밀도가 낮은 편이며, 통풍계로는 사용할 수 없으며 미세압 측정이 불가능합니다. 따라서 측정 대상에 따라 적절한 압력계를 선택하여 사용해야 합니다.
  • 55. 액주형 압력계 중 경사관식 압력계의 특정에 대한 설명 : 눈금을 확대하여 읽을 수 있는 구조
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56. 자동제어에서 비례동작에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 조작부를 측정값의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
  2. 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
  3. 조작부를 목표값의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
  4. 조작부를 외란의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
(정답률: 39%)
  • 자동제어에서 비례동작은 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것입니다. 이는 제어 대상의 현재 상태와 목표 상태 간의 차이를 측정하여, 이 차이가 클수록 더 많은 제어 신호를 출력하여 제어 대상을 빠르게 목표 상태로 이동시키는 방식입니다. 이러한 비례동작은 제어 대상의 상태 변화에 민감하게 반응하여, 빠른 제어와 안정적인 제어를 동시에 수행할 수 있습니다. 따라서 비례동작은 자동제어에서 가장 기본적이고 중요한 제어 방식 중 하나입니다.
  • 56. 자동제어에서 비례동작에 대한 설명 : 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것 ->>현재 상태와 목표 상태 간의 차이를 측정하여, 이 차이가 클수록 더 많은 제어 신호를 출력하여 제어 대상을 빠르게 목표 상태로 이동시키는 방식
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57. 흡착제에서 관을 통해 각각 기체의 독자적인 이동속도에 의해 분리시키는 방법으로, CO2, CO, N2, H2, CH4 등을 모두 분석할 수 있어 분리 능력과 선택성이 우수한 가스분석계는?

  1. 밀도법
  2. 기체크로마토그래피법
  3. 세라믹법
  4. 오르자트법
(정답률: 29%)
  • 기체크로마토그래피법은 흡착제를 이용하여 기체를 분리하는 방법으로, 각 기체의 독자적인 이동속도에 따라 분리시키기 때문에 분리능력과 선택성이 우수합니다. 이 방법은 CO2, CO, N2, H2, CH4 등 다양한 기체를 분석할 수 있어 활용도가 높습니다. 반면, 밀도법은 기체의 밀도를 이용하여 분석하는 방법으로, 분리능력이 낮아 제한적인 기체만 분석할 수 있습니다. 세라믹법은 기체를 흡착시키는 세라믹 필터를 이용하여 분석하는 방법으로, 분리능력이 낮아 선택성이 떨어집니다. 오르자트법은 기체를 열분해하여 분석하는 방법으로, 분석 대상이 제한적이며, 분석 시간이 오래 걸리는 단점이 있습니다. 따라서, 기체 분석에 있어서 기체크로마토그래피법은 분리능력과 선택성이 우수하여 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.
  • 57. CO2, CO, N2, H2, CH4 등을 분리 능력과 선택성이 우수한 가스분석계 : 기체 크로마토 그래피법
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58. 보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?

  1. 고온도
  2. 저연소
  3. 불착화
  4. 압력초과
(정답률: 26%)
  • 보일러의 자동제어에서 인터록 제어는 보일러의 안전을 위해 여러 가지 제어 기능을 조합하여 사용하는 것을 말합니다. 이 중에서 "고온도"는 인터록 제어의 종류가 아닙니다.

    인터록 제어는 보일러의 안전을 위해 여러 가지 제어 기능을 조합하여 사용하는 것입니다. 이를 통해 보일러의 안전을 보장하고, 보일러의 효율적인 운영을 도모할 수 있습니다.

    "고온도"는 인터록 제어의 종류가 아닙니다. 보일러의 고온도는 보일러 내부의 온도가 너무 높아지는 것을 말합니다. 이는 보일러의 안전에 위험을 초래할 수 있으므로, 보일러의 안전을 위해 적절한 조치가 필요합니다.

    따라서, "고온도"는 인터록 제어의 종류가 아니며, 보일러의 안전을 위해 적절한 조치가 필요한 문제입니다.
  • 58. 보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류 + : 고온도
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59. 광고온계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정밀도가 높다.
  2. 넓은 특정온도(0~3000℃) 범위를 갖는다.
  3. 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다.
  4. 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다.
(정답률: 26%)
  • 광고온계는 물체의 표면에서 방출되는 열을 측정하여 온도를 파악하는 비접촉식 온도 측정기입니다. 이러한 특성으로 인해 측정 대상에 물리적인 접촉이 필요 없으며, 측정이 자동적으로 이루어져 개인 오차가 발생하지 않습니다. 또한, 광고온계는 넓은 특정온도(0~3000℃) 범위를 갖는다는 특징이 있습니다. 이러한 이유로 광고온계는 고온, 저온 등 다양한 온도 측정에 사용됩니다. 또한, 광고온계는 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다는 특징이 있습니다. 이는 광고온계가 측정 대상의 표면에서 방출되는 열을 측정하기 때문에, 방사율에 대한 보정이 필요하기 때문입니다. 따라서, 광고온계는 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정밀도가 높다는 특징을 가지고 있습니다.
  • 59. 광고온계의 특징 : 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정밀도가 높다. ->>물체의 표면에서 방출되는 열을 측정하여 온도를 파악하는 비접촉식 온도 측정기
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60. 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 사용하였을 때의 특징으로 틀린 것은?

  1. 급냉, 급열에 잘 견딘다.
  2. 기계적 충격에 약하다.
  3. 산성에 대하여 약하다.
  4. 알칼리에 대하여 약하다.
(정답률: 31%)
  • 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 사용하면 급냉, 급열에 잘 견딜 수 있으며, 알칼리에 대해서도 약하지만, 산성에 대해서는 강하다는 특징이 있다. 이는 석영관이 산성에 대해 안정적이기 때문인데, 석영은 산성에 대해 화학적으로 안정하며, 산성에 노출되어도 변색이나 부식이 일어나지 않는다. 따라서, 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 사용할 때는 산성에 대한 영향을 크게 받지 않는다.
  • 60. 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 사용하였을 때의 특징 + : 산성에 대하여 약하다. ->>알칼리에 약하다
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음은 보일러의 급수밸브 및 체크밸브 설치기준에 관한 설명이다. ()안에 알맞은 것은?

  1. ㉠ 5A, ㉡ 10A
  2. ㉠ 10A, ㉡ 15A
  3. ㉠ 15A, ㉡ 20A
  4. ㉠ 20A, ㉡ 30A
(정답률: 40%)
  • 보일러의 급수밸브 및 체크밸브 설치기준은 보일러의 용량과 급수밸브 및 체크밸브의 크기에 따라 결정된다. 급수밸브는 보일러에 물을 공급하는 역할을 하며, 체크밸브는 보일러에서 역류를 방지하는 역할을 한다.

    따라서, 보일러의 용량이 크면 급수밸브와 체크밸브의 크기도 커져야 한다. 보기에서는 "㉠ 15A, ㉡ 20A"가 정답으로 나와있는데, 이는 보일러의 용량이 중간 정도인 경우에 해당한다. 만약 보일러의 용량이 작다면 "㉠ 5A, ㉡ 10A"가, 용량이 크다면 "㉠ 20A, ㉡ 30A"가 적절한 설치기준이 될 것이다.

    따라서, 보일러의 용량에 따라 적절한 급수밸브와 체크밸브의 크기를 선택해야 한다. 이는 보일러의 안전한 운영을 위해 매우 중요한 사항이므로, 반드시 지켜져야 한다.
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62. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 공공사업주관자의 설치 시설 기준으로 옳은 것은?

  1. 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  2. 연간 5천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  3. 연간 2천5백만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설
  4. 연간 5천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설
(정답률: 29%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법령입니다. 이 법령에 따르면, 공공사업주관자는 설치 시설의 에너지 사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 합니다. 이 때, 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설이라는 기준은 매우 높은 수준의 에너지 사용량을 가진 시설을 의미합니다. 이러한 시설은 대부분 산업용 시설이며, 에너지 효율성을 높이기 위해서는 이러한 시설에서의 에너지 사용량을 줄이는 것이 중요합니다. 따라서 이러한 시설에서는 에너지 사용계획을 수립하여 적극적으로 에너지 효율성을 높이는 노력이 필요합니다.
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63. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지관리산업기사 자격을 가진 자는 관리가 가능하나, 에너지관리기능사 자격을 가진 자는 관리할 수 없는 보일러 용량의 범위는?

  1. 5t/h 초과 10t/h 이하
  2. 10t/h 초과 30t/h 이하
  3. 20t/h 초과 40t/h 이하
  4. 30t/h 초과 60t/h 이하
(정답률: 38%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지의 효율적인 이용을 위해 제정된 법령으로, 이에 따라 에너지관리산업기사 자격을 가진 자는 에너지 관리가 가능하다. 그러나 에너지관리기능사 자격을 가진 자는 보일러 용량의 범위에 따라 관리할 수 없는 경우가 있다.

    이 중 보일러 용량이 "10t/h 초과 30t/h 이하"인 경우는 에너지관리기능사 자격을 가진 자가 관리할 수 없는 범위이다. 이는 보일러 용량이 일정 수준 이상인 경우, 보일러의 운전 및 유지보수에 대한 전문적인 지식과 기술이 요구되기 때문이다. 따라서 이 범위 이상의 보일러는 에너지관리산업기사 자격을 가진 전문가에게 맡겨야 한다.

    반면, "5t/h 초과 10t/h 이하"와 "20t/h 초과 40t/h 이하"인 경우는 에너지관리기능사 자격을 가진 자도 관리할 수 있는 범위이다. 이는 보일러 용량이 일정 수준 이하인 경우, 보일러의 운전 및 유지보수에 대한 전문적인 지식과 기술이 상대적으로 적게 요구되기 때문이다.

    마지막으로, "30t/h 초과 60t/h 이하"인 경우는 보일러 용량이 매우 큰 경우로, 이 범위 이상의 보일러는 에너지관리산업기사 자격을 가진 전문가에게 맡겨야 한다. 이는 보일러 운전 및 유지보수에 대한 전문적인 지식과 기술뿐만 아니라, 대규모 보일러 시스템의 관리 능력이 요구되기 때문이다.
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64. 터널가마의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. 소성이 균일하여 제품의 품질이 좋다.
  2. 온도조절의 자동화가 쉽다.
  3. 열효율이 좋아 연료비가 절감된다.
  4. 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다.
(정답률: 39%)
  • 터널가마는 대량의 제품을 생산할 수 있는 고온 고압의 가열장치로, 제품의 소성이 균일하여 품질이 좋고, 온도조절이 자동화되어 운전이 쉽다는 특징이 있습니다. 또한 열효율이 좋아 연료비를 절감할 수 있습니다. 그러나 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다는 특징은 일반적인 터널가마의 특징이 아닙니다. 일반적으로 터널가마는 가열을 위해 가스나 전기를 사용하며, 이에 따라 사용연료의 제한과 전력소비가 발생합니다.
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65. 점토질 단열재의 특징으로 틀린 것은?

  1. 내스폴링성이 작다.
  2. 노벽이 얇아져서 노의 중량이 적다.
  3. 내화재와 단열재의 역할을 동시에 한다.
  4. 안전사용온도는 1300~1500℃ 정도이다.
(정답률: 24%)
  • "내스폴링성이 작다"는 점토질 단열재의 특징으로 틀린 것입니다. 점토질 단열재는 내화성이 뛰어나고 내열성이 높아서 고온에서도 변형이 적습니다. 또한, 노벽이 얇아져서 노의 중량이 적어지는 특징이 있습니다. 이는 단열재의 역할을 더욱 효과적으로 수행할 수 있도록 합니다. 또한, 내화재와 단열재의 역할을 동시에 수행할 수 있어서 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 안전사용온도는 1300~1500℃ 정도이며, 이는 대부분의 산업 분야에서 사용되는 고온에 대응할 수 있습니다. 따라서, "내스폴링성이 작다"는 점토질 단열재의 특징으로 틀린 것입니다.
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66. 에너지이용 합리화법령상 에너지다소비 사업자는 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 에너지사용기자재의 현황을 매년 언제까지 시ㆍ도지사에게 신고하여야 하는가?

  1. 12월 31일까지
  2. 1월 31일까지
  3. 2월 말까지
  4. 3월 31일까지
(정답률: 44%)
  • 에너지이용 합리화법령상 에너지다소비 사업자는 에너지 사용기자재의 현황을 매년 시ㆍ도지사에게 신고하여야 합니다. 이는 에너지 사용량을 파악하고 에너지 절약을 위한 대책을 수립하기 위함입니다. 이 신고 기한은 "1월 31일까지"입니다. 이유는 새해가 시작되면서 새로운 에너지 사용량을 파악하기 위해서는 전년도의 사용량을 정리하고 분석해야 합니다. 따라서 전년도의 에너지 사용기자재 현황을 정리하고 시ㆍ도지사에게 신고하기 위해서는 충분한 시간이 필요합니다. 또한, 이 기한을 넘기면 법적인 책임이 따를 수 있으므로, 사업자들은 기한을 엄수하여 신고를 해야 합니다.
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67. 글로브밸브(globe valve)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밸브 디스크 모양은 평면형, 반구형, 원뿔형, 반원형이 있다.
  2. 유체의 흐름방향이 밸브 몸통 내부에서 변한다.
  3. 디스크 형상에 따라 앵글밸브, Y형밸브, 니들밸브 등으로 분류된다.
  4. 조작력이 적어 고압의 대구경 밸브에 적합하다.
(정답률: 31%)
  • 글로브밸브는 밸브 디스크 모양이 평면형, 반구형, 원뿔형, 반원형 등 다양하며, 유체의 흐름방향이 밸브 몸통 내부에서 변하는 특징을 가지고 있다. 디스크 형상에 따라 앵글밸브, Y형밸브, 니들밸브 등으로 분류된다. 하지만 조작력이 적어 고압의 대구경 밸브에 적합하다는 설명은 틀린 것이다. 실제로 글로브밸브는 조작력이 크기 때문에 고압의 대구경 밸브에는 적합하지 않다. 대신에 저압에서는 유량을 정밀하게 제어할 수 있어서 널리 사용되고 있다.
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68. 에너지법령에 의한 에너지 총조사는 몇 년 주기로 시행하는가? (단, 간이조사는 제외한다.)

  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
(정답률: 47%)
  • 에너지 총조사는 에너지 사용 현황을 파악하고, 에너지 절약 및 대체에 대한 정책 수립에 필요한 기초자료를 제공하기 위해 시행됩니다. 이에 따라 에너지법령에 의한 에너지 총조사는 3년 주기로 시행됩니다. 이는 에너지 사용 현황이 급격하게 변화하는 것을 감안하여, 일정한 주기로 조사를 실시하여 정확한 자료를 수집하고 대응하는 것이 필요하기 때문입니다. 또한, 에너지 총조사는 정책 수립에 중요한 역할을 하기 때문에, 일정한 주기로 실시하여 정책의 효과를 평가하고 보완하는 것이 필요합니다. 따라서, 에너지 총조사는 3년 주기로 시행됩니다.
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69. 캐스터블 내화물의 특징이 아닌 것은?

  1. 소성할 필요가 없다.
  2. 접합부 없이 노체를 구축할 수 있다.
  3. 사용 현장에서 필요한 형상으로 성형할 수 있다.
  4. 온도의 변동에 따라 스폴링을 일으키기 쉽다.
(정답률: 31%)
  • 캐스터블 내화물은 소성할 필요가 없어서 제작 과정이 간단하고 비용이 저렴하며, 접합부 없이 노체를 구축할 수 있어서 내화물의 누출을 방지할 수 있습니다. 또한 사용 현장에서 필요한 형상으로 성형할 수 있어서 다양한 용도에 적용할 수 있습니다. 하지만 온도의 변동에 따라 스폴링을 일으키기 쉽다는 것은 캐스터블 내화물의 단점 중 하나입니다. 따라서 내화물을 사용할 때는 온도 변화에 대한 주의가 필요합니다.
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70. 다음 중 보냉재가 구비해야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 탄력성이 있고 가벼워야 한다.
  2. 흡수성이 적어야 한다.
  3. 열전도율이 적어야 한다.
  4. 복사열의 투과에 대한 저항성이 없어야 한다.
(정답률: 16%)
  • 보냉재는 냉장고나 에어컨과 같은 기기에서 열을 흡수하고 방출하는 역할을 합니다. 따라서 보냉재가 구비해야 할 조건은 열전도율이 적어야 하고, 탄력성이 있고 가벼워야 하며, 흡수성이 적어야 합니다. 이러한 조건을 만족하는 보냉재는 열을 효과적으로 흡수하고 방출할 수 있어서 냉장고나 에어컨의 성능을 향상시키는 데에 도움이 됩니다.

    하지만 "복사열의 투과에 대한 저항성이 없어야 한다"는 조건은 보냉재가 구비해야 할 조건이 아닙니다. 복사열은 열전도나 대류열과는 달리 직접적으로 물체 사이를 통과하는 열입니다. 따라서 보냉재가 복사열의 투과에 대한 저항성이 없어도 냉장고나 에어컨의 성능에는 큰 영향을 미치지 않습니다. 따라서 "복사열의 투과에 대한 저항성이 없어야 한다"는 조건은 보냉재가 구비해야 할 조건이 아닙니다.
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71. 열팽창에 의한 배관의 측면 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닌 것은?

  1. 앵커
  2. 스토퍼
  3. 브레이스
  4. 가이드
(정답률: 36%)
  • 열팽창에 의한 배관의 측면 이동을 구속 또는 제한하는 장치 중에서 "브레이스"는 해당되지 않습니다. "앵커"는 배관을 고정시켜 이동을 방지하는 역할을 하며, "스토퍼"는 배관의 이동을 제한하는 역할을 합니다. "가이드"는 배관의 이동을 안정적으로 유지시켜주는 역할을 하지만, "브레이스"는 배관의 이동을 제한하는 것이 아니라, 배관의 안정성을 유지시켜주는 역할을 합니다. 따라서, "브레이스"는 열팽창에 의한 배관의 측면 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닙니다.
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72. 다음 중 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는?

  1. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우
  2. 에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우
  3. 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우
  4. 에너지 사용계획 승인을 얻지 아니한 경우
(정답률: 32%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지를 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법령에 따라 에너지다소비사업자는 에너지관리 개선명령을 받을 수 있습니다. 이 중에서 "에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우"는 에너지관리지도를 작성하여 에너지 사용 상황을 파악하고, 이를 개선하기 위한 대책을 수립한 결과입니다. 이 경우 10% 이상의 에너지효율 개선이 가능하다는 것은 현재 에너지 사용 상황에서 많은 개선 여지가 있다는 것을 의미합니다. 따라서 에너지이용 합리화법령에서는 이러한 경우 에너지관리 개선명령을 내리는 것을 권장하고 있습니다.
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73. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지사용계획에 대한 검토결과 공공사업주관자가 조치 요철을 받은 경우, 이를 이행하기 위하여 제출하는 이행계획에 포함되어야 할 내용이 아닌 것은? (단, 산업통상자원부장관으로부터 요청 받은 조치의 내용은 제외한다.)

  1. 이행 주체
  2. 이행 방법
  3. 이행 장소
  4. 이행 시기
(정답률: 31%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 공공사업주관자가 받은 조치 요청을 이행하기 위한 이행계획에는 이행 주체, 이행 방법, 이행 시기 등이 포함되어야 한다. 그러나 이행 장소는 포함되지 않아도 된다. 이는 이행 장소가 조치 요청의 내용과 직접적인 연관성이 없기 때문이다. 예를 들어, 에너지 절약을 위한 조치 요청이 있을 경우, 이를 이행하기 위한 이행계획에는 이행 주체가 누구인지, 어떤 방법으로 이행할 것인지, 언제 이행할 것인지 등이 포함되어야 한다. 그러나 이행 장소는 조치 요청의 내용과 직접적인 연관성이 없으므로, 이행계획에 포함되지 않아도 된다. 따라서, 이행 장소는 이행계획에 포함되지 않아도 된다.
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74. 도염식요는 조업방법에 의해 분류할 경우 어떤 형식인가?

  1. 불연속식
  2. 반연속식
  3. 연속식
  4. 불연속식과 연속식과 절충형식
(정답률: 31%)
  • 도염식요는 조업방법에 따라 불연속식, 반연속식, 연속식, 불연속식과 연속식과 절충형식으로 분류됩니다. 이 중에서도 도염식요는 불연속식에 해당됩니다.

    불연속식은 일정한 시간 간격을 두고 일정한 양의 원료를 투입하는 방식으로, 투입된 원료는 일정한 시간 동안 반응 후 다음 원료가 투입됩니다. 이러한 방식은 원료의 반응 시간이 길거나 반응이 불안정한 경우에 적합합니다. 또한, 원료의 특성에 따라 반응 온도나 압력 등을 조절하여 반응을 조절할 수 있습니다.

    반면, 연속식은 원료를 지속적으로 투입하여 반응을 유지하는 방식으로, 반응 조건을 일정하게 유지할 수 있습니다. 이러한 방식은 대량 생산이 필요한 경우에 적합합니다.

    따라서, 도염식요는 일정한 시간 간격을 두고 원료를 투입하는 불연속식에 해당되며, 이 방식은 원료의 반응 시간이 길거나 반응이 불안정한 경우에 적합합니다.
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75. 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관이 국내외 에너지 사정의 변동으로 에너지 수급에 중대한 차질이 발생될 결루 수급안정을 위해 취할 수 있는 조치 사항이 아닌 것은?

  1. 에너지의 배급
  2. 에너지의 비축과 저장
  3. 에너지의 양도ㆍ양수의 제한 또는 금지
  4. 에너지 수급의 안정을 위하여 산업통상자원부령으로 정하는 사항
(정답률: 31%)
  • 에너지 수급 안정을 위해 산업통상자원부령으로 정하는 사항은 에너지 이용에 대한 규제와 지침을 제공하는 것입니다. 이는 에너지 수급에 대한 안정성을 유지하고, 에너지 이용의 효율성을 높이기 위한 것입니다. 이를 통해 에너지의 배급, 비축과 저장, 양도ㆍ양수의 제한 또는 금지 등의 조치를 취할 수 있습니다. 이러한 규제와 지침은 에너지 이용에 대한 투명성을 높이고, 에너지 수급에 대한 예측 가능성을 높여 에너지 산업의 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 산업통상자원부령으로 정하는 사항은 에너지 산업의 안정성을 유지하고, 국가의 에너지 수급 안정성을 보장하는 데 필수적인 조치입니다.
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76. 에너지이용 합리화법령에 따라 효율관리기자재의 제조업자는 효율관리시험기관으로부터 측정 결과를 통보받은 날부터 며칠 이내에 그 측정 결과를 한국에너지공단에 신고하여야 하는가?

  1. 15일
  2. 30일
  3. 60일
  4. 90일
(정답률: 43%)
  • 에너지이용 합리화법령 제10조에 따르면, 효율관리기자재의 제조업자는 해당 제품의 효율성을 측정한 결과를 받은 날부터 90일 이내에 한국에너지공단에 신고하여야 합니다. 이는 제조업자가 제품의 효율성을 측정하고 이를 신뢰할 수 있는 기관으로부터 검증받은 후, 이를 국가적인 기관에 보고하여 국가적인 효율성 평가와 관리를 위함입니다. 이를 통해 국가적인 에너지 이용 합리화 정책의 추진과 효율적인 에너지 이용을 촉진할 수 있습니다. 따라서, 효율관리기자재의 제조업자는 90일 이내에 한국에너지공단에 신고하여야 합니다.
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77. 에너지이용 합리화법령에 따라 산업통상자원부장관이 위생 접객업소 등에 에너지사용의 제한 조치를 할 때에는 며칠 이전에 제한 내용을 예고하여야 하는가?

  1. 7일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 20일
(정답률: 31%)
  • 에너지이용 합리화법령은 에너지의 효율적인 이용과 에너지 낭비 방지를 위해 제정된 법령입니다. 이 법령에 따르면 산업통상자원부장관은 위생 접객업소 등에 에너지 사용의 제한 조치를 할 때, 해당 업소에게 제한 내용을 예고해야 합니다. 이 예고 기간은 7일입니다.

    이유는 이러한 제한 조치가 갑작스럽게 이루어지면 해당 업소는 예기치 않은 상황에 대처해야 하기 때문입니다. 또한, 예고 기간을 충분히 두면 해당 업소는 에너지 사용을 줄이는 대책을 마련할 수 있습니다. 이는 에너지의 효율적인 이용과 에너지 낭비 방지를 위해 중요한 요소입니다. 따라서, 산업통상자원부장관은 위생 접객업소 등에 대한 에너지 사용 제한 조치를 할 때, 7일 이전에 제한 내용을 예고해야 합니다.
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78. 에너지이용 합리화법상 에너지다소비사업자의 신고와 관련하여 다음 ()에 들어갈 수 없는 것은? (단, 대통령령은 제외한다.)

  1. 한국전력공사
  2. 한국가스공사
  3. 한국가스안전공사
  4. 한국지역난방공사
(정답률: 40%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지를 보다 효율적으로 이용하기 위한 법률로, 에너지다소비사업자는 이 법에 따라 에너지 사용량을 신고해야 합니다. 이때, 신고를 받을 수 있는 기관으로는 "한국전력공사", "한국가스공사", "한국지역난방공사"가 있습니다. 그러나 "한국가스안전공사"는 에너지 사용량을 신고받는 기관이 아니므로, 위의 보기에서는 들어갈 수 없는 것입니다. 한국가스안전공사는 가스 안전 규제와 관련된 기관으로, 가스사고 예방 및 대응, 안전교육 등을 담당하고 있습니다. 따라서 에너지 사용량 신고와는 직접적인 연관이 없습니다.
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79. 다음 보온재 중 재질이 유기질 보온재에 속하는 것은?

  1. 우레탄폼
  2. 펄라이트
  3. 세라믹 파이버
  4. 규산칼슘 보온재
(정답률: 39%)
  • 우레탄폼은 유기화학 반응을 통해 만들어지는 보온재로, 폴리우레탄 수지와 폴리이소시아네이트를 혼합하여 발포시켜 만들어진다. 이러한 과정에서 발생하는 기포로 인해 경량화되며, 고열에 강하고 내구성이 뛰어나다. 또한, 우수한 절연성능을 가지고 있어 건축물의 외벽, 지붕, 바닥 등에 널리 사용된다. 따라서, 우레탄폼은 유기질 보온재에 속하는 것이다. 반면, 펄라이트는 광물성 보온재, 세라믹 파이버는 무기질 보온재, 규산칼슘 보온재는 혼합 보온재에 해당한다.
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80. 다음 중 제강로가 아닌 것은?

  1. 고로
  2. 전로
  3. 평로
  4. 전기로
(정답률: 35%)
  • 정답은 "고로"입니다.

    제강로는 철강 제조 과정에서 사용되는 금속 소재를 용융시키는 과정에서 사용되는 금속 용융로를 말합니다. 이 용융로는 고온과 고압에서 금속을 용융시켜 철강을 만들어내는 중요한 장비입니다.

    반면에 "고로"는 제강로와는 관련이 없는 단어입니다. "고로"는 '그러므로', '따라서'와 같은 의미를 가진 접속사입니다.

    따라서, 제강로, 전로, 평로, 전기로 중에서 제강로가 아닌 것은 "고로"입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 급수처리 방법 중 화학적 처리방법은?

  1. 이온교환법
  2. 가열연화법
  3. 증류법
  4. 여과법
(정답률: 32%)
  • 화학적 처리방법 중 이온교환법은 수질 중에 존재하는 이온들을 교환하여 원하는 수질을 얻는 방법입니다. 이온교환체를 이용하여 양이온과 음이온을 교환하면서 수질 중에 존재하는 불순물을 제거합니다. 이온교환체는 주로 수지 형태로 사용되며, 이온교환체의 종류에 따라 교환 가능한 이온의 종류가 다릅니다. 이온교환법은 일반적으로 물 처리, 정수기, 산업용 수처리 등에 사용됩니다. 이온교환법은 여과법과 달리 물질의 크기나 무게에 상관없이 이온의 교환으로 불순물을 제거하기 때문에 더욱 효과적인 방법입니다. 또한, 이온교환법은 재생이 가능하기 때문에 경제적이며, 처리 후에도 물질이 남지 않아 환경적으로도 유리합니다. 따라서 이온교환법은 화학적 처리방법 중 가장 효과적이고 경제적인 방법 중 하나입니다.
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82. 서로 다른 고체 물질 A, B, C인 3개의 평판이 서로 밀착되어 복합체를 이루고 있다. 젖상 상태에서의 온도 분포가 [그림]과 같을 때, 어느 물질의 열전도도가 가장 적은가? (단, 온도 T1=1000℃, T2=800℃, T3=550℃, T4=250℃ 이다.)

  1. A
  2. B
  3. C
  4. 모두 같다.
(정답률: 47%)
  • 복합체에서 열전도도가 가장 적은 물질은 T3에서 T4로 이어지는 구간에 위치한 물질이다. 이는 온도가 낮아지는 구간에서 열전도도가 감소하기 때문이다. 따라서 보기 중 "C"인 "T3 물질"이 정답이다.
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83. 다음 중 사이폰관이 직접 부착된 장치는?

  1. 수면계
  2. 안전밸브
  3. 압력계
  4. 어큐물레이터
(정답률: 29%)
  • 사이폰관은 액체나 가스의 이동을 위해 사용되는 흡입관으로, 중력을 이용하여 액체나 가스를 이동시키는 장치입니다. 이러한 사이폰관은 압력차를 이용하여 작동하기 때문에, 사이폰관이 부착된 장치에서는 압력을 정확하게 측정할 수 있는 압력계가 필요합니다. 따라서, 압력계는 사이폰관이 직접 부착된 장치 중 하나입니다. 압력계는 사이폰관 내부의 압력을 측정하여, 액체나 가스의 이동을 정확하게 제어할 수 있도록 도와줍니다. 이러한 이유로, 압력계는 사이폰관이 부착된 장치 중 가장 중요한 역할을 합니다.
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84. 파이프 내경 D(mm)를 유량 Q(m3/s)와 평균속도 C(m/s)로 표시한 식으로 옳은 것은?

(정답률: 39%)
  • 정답은 ""입니다.

    파이프 내경 D(mm)와 유량 Q(m3/s)는 다음과 같은 관계식을 가집니다.

    Q = πD2/4 × C

    여기서 πD2/4는 파이프의 단면적을 나타내며, C는 평균속도입니다. 따라서 파이프 내경 D(mm)를 유량 Q(m3/s)와 평균속도 C(m/s)로 표시한 식은 다음과 같습니다.

    D = √(4Q/πC)

    이 식은 파이프 내경 D(mm)를 구하는 공식으로, 유량과 평균속도를 알고 있으면 파이프 내경을 계산할 수 있습니다.
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85. 수관 보일러와 비교한 원통 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조상 고압용 및 대용량에 적합하다.
  2. 구조가 간단하고 취급이 비교적 용이하다.
  3. 전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다.
  4. 형상에 비해서 전열면적이 작고 열효율은 낮은 편이다.
(정답률: 24%)
  • 정답은 "형상에 비해서 전열면적이 작고 열효율은 낮은 편이다."입니다.

    원통 보일러는 구조가 간단하고 취급이 비교적 용이하며, 고압용 및 대용량에 적합한 특징을 가지고 있습니다. 이는 원통형으로 설계되어 있어 내부 압력이 높아져도 구조적으로 강하고 안정적이기 때문입니다. 또한, 수관 보일러에 비해 전열면적당 수부의 크기가 크기 때문에 대용량 처리가 가능합니다.

    하지만, 형상에 비해서 전열면적이 작고 열효율은 낮은 편이라는 단점도 있습니다. 이는 원통형으로 설계되어 있어 열이 흐르는 경로가 복잡하고, 열교환 효율이 낮기 때문입니다. 따라서, 최근에는 보다 효율적인 열전달을 위해 수관 보일러나 다른 형태의 보일러가 많이 사용되고 있습니다.
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86. 보일러의 강도 계산에서 보일러 동체 속에 압력이 생기는 경우 원주방향의 응력은 축방향 응력의 몇 배 정도인가? (단, 동체 두께는 매우 얇다고 가정한다.)

  1. 2배
  2. 4배
  3. 8배
  4. 16배
(정답률: 27%)
  • 보일러 동체 속에 압력이 생기면, 동체의 내부에서는 압력에 의한 응력이 발생한다. 이때, 원주방향의 응력은 축방향 응력보다 2배 더 크다. 이는 보일러 동체가 원통형이기 때문에, 압력이 발생하면 동체의 반경 방향으로 발생하는 축방향 응력과, 원주방향으로 발생하는 원주방향 응력이 존재하기 때문이다. 이 중에서 원주방향 응력이 축방향 응력보다 2배 더 크다는 것은, 보일러 동체가 원주방향으로 길쭉한 형태를 띄고 있기 때문이다. 따라서, 보일러 동체 속에 압력이 생기면 원주방향 응력은 축방향 응력의 2배가 된다.
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87. 다음 중 특수열매체 보일러에서 가열 유체로 사용되는 것은?

  1. 폴리아미드
  2. 다우섬
  3. 덱스트린
  4. 에스테르
(정답률: 44%)
  • 특수열매체 보일러에서 가열 유체로 사용되는 것은 다우섬입니다. 다우섬은 고온, 고압 환경에서 안정적인 성질을 가지고 있어 보일러 내부에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. 또한, 다우섬은 물과 유기용제에 녹지 않으며, 내식성이 강하고 내구성이 뛰어나기 때문에 보일러 내부에서 오랫동안 사용할 수 있습니다. 또한, 다우섬은 열전도율이 높아 열전달 효율이 높아 보일러의 가열 효율을 높일 수 있습니다. 따라서, 다우섬은 특수열매체 보일러에서 가열 유체로 많이 사용되고 있습니다.
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88. 다음 중 보일러 안정장치로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 방폭문
  2. 안전밸브
  3. 체크밸브
  4. 고저수위경보기
(정답률: 35%)
  • 보일러 안정장치 중에서 가장 거리가 먼 것은 "체크밸브"입니다. 체크밸브는 유체가 한 방향으로만 흐를 수 있도록 하는 밸브로, 보일러 내부의 물이 역류하지 않도록 방지하는 역할을 합니다. 하지만 체크밸브는 보일러 안정장치 중에서 가장 거리가 먼 것으로, 다른 안정장치들과는 달리 보일러 내부의 안전을 보장하는 역할을 하지 않습니다. 따라서 체크밸브는 보일러 안정장치 중에서 가장 중요도가 낮은 것으로 볼 수 있습니다. 반면, 방폭문은 보일러 내부에서 발생할 수 있는 폭발이나 화재로부터 보호하기 위한 장치이며, 안전밸브는 과열로 인한 폭발을 방지하기 위한 장치, 고저수위경보기는 보일러 내부의 수위를 감시하여 수위가 고나 저로 변화할 경우 경보를 울리는 장치입니다. 이러한 안정장치들은 보일러 내부의 안전을 보장하기 위해 필수적인 역할을 하고 있습니다.
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89. 보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀폐 보존방식이다.
  2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.
  3. 보통 2~3개월의 단기보존에 사용된다.
  4. 보일러 수는 pH6 정도 유지되도록 한다.
(정답률: 43%)
  • 보일러의 만수보존법은 보일러 내부에 있는 물을 오랫동안 보존하기 위한 방법으로, 밀폐 보존방식을 사용한다. 이 방법은 보일러 내부에 공기나 물이 새어나가지 않도록 하여 녹슬거나 부식되는 것을 방지한다. 또한 겨울철 동결에 주의하여야 한다. 보일러 내부에 있는 물이 얼면 보일러가 파손될 수 있기 때문이다. 이 방법은 보통 2~3개월의 단기보존에 사용된다. 그리고 보일러 수는 pH6 정도 유지되도록 한다. 이는 물의 산성도를 조절하여 보일러 내부의 부식을 방지하기 위한 것이다. 산성도가 높으면 부식이 심해지고, 알칼리성이 높으면 녹슬기 쉬워진다. 따라서 pH6 정도가 적당한 수준이다.
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90. 유체의 압력손실에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 관마찰계수는 일정하다.)

  1. 유체의 점성으로 인해 압력손실이 생긴다.
  2. 압력손실은 유속의 제곱에 비례한다.
  3. 압력손실은 관의 길에에 반비례한다.
  4. 압력손실은 관의 내경에 반비레한다.
(정답률: 35%)
  • 압력손실은 유체가 흐르는 관의 길이에 반비례한다. 이는 관의 길이가 길어질수록 유체가 흐르는 거리가 늘어나므로 압력이 더욱 감소하기 때문이다. 반면에 유속의 제곱에 비례하는 것은 유체의 운동에너지와 관련이 있으며, 유체의 점성으로 인한 압력손실은 유체 분자 간의 마찰로 인해 발생한다. 따라서 압력손실은 유속의 제곱에 비례하고, 내경에 반비례하는 것은 아니다.
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91. 다음 중 고압보일러용 탈산소제로서 가장 적합한 것은?

  1. (C6H10O5)n
  2. Na2SO3
  3. N2H4
  4. NaHSO3
(정답률: 34%)
  • 고압보일러에서는 물이 끓을 때 생기는 증기에 산소가 포함되어 있으면 부식이 발생할 수 있기 때문에 탈산소제가 필요합니다. 이 중에서도 가장 적합한 것은 N2H4입니다. 이유는 N2H4는 물과 반응하여 질소와 물로 분해되면서 산소를 제거할 수 있기 때문입니다. 또한 N2H4는 물과 반응하여 생성되는 질소가 공기 중의 질소와 유사하기 때문에 보일러 내부에서 안전하게 배출될 수 있습니다. 따라서 고압보일러에서는 N2H4가 가장 적합한 탈산소제입니다.
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92. 인젝터의 특징으로 틀린 것은?

  1. 급수온도가 높으면 작동이 불가능하다.
  2. 소형 저압보일러용으로 사용된다.
  3. 구조가 간단하다.
  4. 열효율은 좋으나 별도의 소요 동력이 필요하다.
(정답률: 31%)
  • 인젝터는 액체나 기체를 고속으로 흡입하여 압력을 증가시키는 장치로, 증기기관이나 보일러 등에서 사용된다. 이 때, 인젝터의 특징으로 "열효율은 좋으나 별도의 소요 동력이 필요하다."는 것이 틀린 것이 아니다. 인젝터는 압력을 증가시키기 위해 액체나 기체를 고속으로 흡입하는데, 이 때 흡입하는 액체나 기체의 속도가 높을수록 인젝터의 효율이 높아진다. 따라서 인젝터는 별도의 소요 동력이 필요하며, 이는 인젝터의 구조상 필수적인 요소이다. 따라서 "열효율은 좋으나 별도의 소요 동력이 필요하다."는 인젝터의 특징 중 하나이다. 다른 보기 중에서는 급수온도가 높으면 작동이 불가능하다는 것은 인젝터의 한계점 중 하나이며, 소형 저압보일러용으로 사용된다는 것은 인젝터의 적용 분야 중 하나이다. 또한, 인젝터의 구조가 간단하다는 것은 인젝터의 장점 중 하나이다.
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93. 일반적인 주철제 보일러의 특징으로 적절하지 않은 것은?

  1. 내식성이 좋다.
  2. 인장 및 충격에 강하다.
  3. 복잡한 구조라도 제작이 가능하다.
  4. 좁은 장소에서도 설치가 가능하다.
(정답률: 31%)
  • 일반적인 주철제 보일러의 특징으로 적절하지 않은 것은 "인장 및 충격에 강하다." 입니다. 주철은 인장강도가 낮아서 인장력이 큰 부하가 가해지면 파손될 가능성이 높습니다. 또한, 충격에도 약하기 때문에 강한 충격이 가해지면 파손될 수 있습니다. 따라서, 보일러는 높은 온도와 압력을 유지해야 하기 때문에 인장 및 충격에 강한 재질이 필요합니다. 이에 따라, 최근에는 주철 대신 강철이나 스테인리스강 등의 재질이 사용되고 있습니다.
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94. 프라이밍 및 포밍 발생 시 조치사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시킨다.
  2. 증기 취출을 서서히 한다.
  3. 연소량을 줄인다.
  4. 수위를 안정시킨 후 보일러수의 농도를 낮춘다.
(정답률: 29%)
  • 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시키는 것은 올바른 조치가 아닙니다. 프라이밍이나 포밍은 보일러 내부의 수위나 증기 취출 등의 문제로 인해 발생하는데, 이는 보일러의 안전에 직결되는 문제입니다. 따라서 안전밸브를 전개하여 압력을 강하게 만들면 오히려 보일러 내부의 안전에 위협을 가할 수 있습니다.

    증기 취출을 서서히 하는 것은 프라이밍이나 포밍 발생 시 가장 기본적인 조치입니다. 증기 취출을 서서히 하면 보일러 내부의 압력이 안정화되어 프라이밍이나 포밍이 더 이상 발생하지 않을 수 있습니다.

    연소량을 줄이는 것도 프라이밍이나 포밍 발생 시 취할 수 있는 조치 중 하나입니다. 연소량을 줄이면 보일러 내부의 열이 감소하여 증기 취출이 서서히 이루어질 수 있습니다.

    수위를 안정시킨 후 보일러수의 농도를 낮추는 것도 프라이밍이나 포밍 발생 시 취할 수 있는 조치 중 하나입니다. 수위를 안정시키면 보일러 내부의 압력이 안정화되어 프라이밍이나 포밍이 더 이상 발생하지 않을 수 있습니다. 보일러수의 농도를 낮추면 보일러 내부의 수위가 안정화되어 프라이밍이나 포밍이 더 이상 발생하지 않을 수 있습니다.

    따라서 올바른 조치는 증기 취출을 서서히 하거나 연소량을 줄이는 것, 수위를 안정시킨 후 보일러수의 농도를 낮추는 것입니다. 안전밸브를 전개하여 압력을 강하게 만드는 것은 올바른 조치가 아닙니다.
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95. 이온 교환체에 의한 경수의 연화 원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거
  2. 산소 원자와 수지가 결합하여 경도성분 제거
  3. 물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 경도성분 제거
  4. 수지가 물속의 모든 이물질과의 결합하여 경도성분 제거
(정답률: 32%)
  • 이온 교환체는 수지 내부에 존재하는 이온교환기능을 가진 물질로, 이온교환체를 이용한 경수의 연화 원리는 수지 내부에 존재하는 이온교환기능을 이용하여 물속의 양이온과 음이온을 교환하는 것입니다. 이때, 이온교환체의 종류에 따라 교환되는 이온의 종류가 달라지며, 대표적으로 Na형 이온교환체를 사용하는 경우가 많습니다. Na형 이온교환체는 수지 내부에 Na+ 이온을 포함하고 있으며, 물속의 양이온과 Na+ 이온이 결합하여 수지 내부로 들어가면, 수지 내부에 존재하는 다른 이온들과 교환되면서 경도성분을 제거합니다. 따라서 "수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거"가 옳은 설명입니다.
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96. 수관 1개의 길이가 2200mm, 수관의 내경이 60mm, 수관의 두께가 4mm인 수관 100개를 갖는 수관 보일러의 전열면적은 약 몇 m2인가?

  1. 42
  2. 47
  3. 52
  4. 57
(정답률: 49%)
  • 수관 1개의 외경은 내경보다 8mm 크므로 76mm이다. 이를 이용하여 수관 1개의 단면적을 구하면 다음과 같다.

    π/4 × (762 - 602) = 1131.67mm2

    수관 100개의 전체 단면적은 다음과 같다.

    1131.67mm2 × 100 = 113167mm2

    수관의 두께가 4mm이므로, 수관 1개의 외경은 내경보다 8mm 크므로, 수관 1개의 길이가 2200mm이므로, 수관 100개의 전열면적은 다음과 같다.

    (2π × (60 + 8) × 2200 × 100 - 2π × 60 × 2200 × 100) / 1000000 = 47.12m2

    따라서, 수관 보일러의 전열면적은 약 47m2이다. 따라서 정답은 "47"이다.
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97. 방사 과열기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 주로 고온, 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합해서 사용한다.
  2. 화실의 천장부 또는 노벽에 설치한다.
  3. 보일러 부하와 함께 등기온도가 상승한다.
  4. 과열온도의 변동을 적게 하는데 사용된다.
(정답률: 20%)
  • 방사 과열기는 보일러에서 발생하는 열을 이용하여 공기나 물 등을 가열하는 장치이다. 이 장치는 주로 고온, 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합해서 사용되며, 화실의 천장부 또는 노벽에 설치된다. 과열온도의 변동을 적게 하기 위해 사용되는데, 이는 보일러 부하와 함께 등기온도가 상승하는 것이 아니라, 보일러 부하와는 관계없이 방사 과열기의 작동 조건에 따라 등기온도가 상승하는 것이다. 따라서 "보일러 부하와 함께 등기온도가 상승한다."는 설명 중 틀린 것이다.
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98. 내압을 받는 어떤 원통형 탱크의 압력이 0.3MPa, 직경이 5m, 강판 두께가 10mm이다. 이 탱크의 이음 효율을 75%로 할 때, 강판의 인장응력(N/mm2)는 얼마인가? (단, 탱크의 반경방향으로 두께에 응력이 유기되지 않는 이론값을 계산한다.)

  1. 200
  2. 100
  3. 20
  4. 10
(정답률: 43%)
  • 이 문제에서는 원통형 탱크의 압력과 직경, 강판 두께, 이음 효율이 주어졌을 때 강판의 인장응력을 구하는 문제이다.

    먼저, 원통형 탱크의 압력과 직경을 이용하여 탱크의 반경방향으로 작용하는 응력을 구할 수 있다. 이는 다음과 같은 공식을 이용한다.

    σ = PD/2t

    여기서,
    σ: 인장응력 (N/mm^2)
    P: 압력 (MPa)
    D: 직경 (m)
    t: 강판 두께 (mm)

    따라서, 주어진 값에 대입하면 다음과 같다.

    σ = 0.3*5*1000/(2*10) = 75 (N/mm^2)

    하지만, 이 문제에서는 이음 효율이 75%로 주어졌기 때문에, 이 값을 고려해야 한다. 이음 효율은 실제 인장강도와 이론적인 인장강도의 비율을 나타내는 값으로, 이 값이 작을수록 강판의 인장강도는 낮아진다. 이 경우, 이음 효율이 75%이므로, 실제 인장강도는 이론적인 인장강도의 75%가 된다.

    따라서, 인장응력을 구할 때 이 값을 고려하여 계산하면 다음과 같다.

    σ = 75*0.75 = 56.25 (N/mm^2)

    따라서, 강판의 인장응력은 56.25 N/mm^2이다. 이 값은 주어진 보기 중에서 "100"이 아니므로, 정답은 "100"이 아니다.
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99. 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용존 산소
  2. 용존 탄산가스
  3. pH
  4. 실리카
(정답률: 43%)
  • 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자 중에서 가장 거리가 먼 것은 "실리카"입니다. 실리카는 광물질 중 하나로, 자연계에서 매우 흔하게 발견됩니다. 또한 산업계에서도 많이 사용되는 물질 중 하나입니다. 그러나 물과 반응하여 부식을 초래하는 인자로서는 매우 중요한 역할을 합니다.

    실리카는 물과 반응하여 굉장히 안정적인 화합물인 규산을 생성합니다. 이 규산은 물에 용해되어 산성을 유발하며, 이는 다시 다른 금속 또는 합금의 부식을 초래합니다. 또한 실리카는 물에 용해되어 물의 pH를 낮추는 역할도 합니다. 이는 물의 부식성을 높이는데 큰 역할을 합니다.

    따라서, 물을 사용하는 설비에서 부식을 최소화하기 위해서는 실리카의 함량을 줄이는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 물의 처리 과정에서 실리카를 제거하는 필터링 등의 방법을 사용할 수 있습니다. 또한, 실리카 함량이 높은 물을 사용하는 경우에는 부식 방지를 위한 적절한 방법을 사용하여 부식을 최소화해야 합니다.
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100. 보일러의 모리슨형 파형노통에서 노통의 최소 안지름이 950mm, 최고사용압력을 1.1MPa이라 할 때 노통의 최소두께는 몇 mm인가? (단, 평형부 길이가 230mm미만이며, 상수 C는 1100이다.)

  1. 5
  2. 8
  3. 10
  4. 13
(정답률: 29%)
  • 노통의 최소 안지름이 950mm이므로, 노통의 반경은 475mm이다. 최고 사용 압력이 1.1MPa이므로, 내압력은 1.1MPa이다. 평형부 길이가 230mm 미만이므로, 모리슨형 파형노통의 경우 C값이 1100이다. 따라서, 노통의 최소 두께는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    노통의 최소 두께 = (내압력 x 반경) / (2C - 내압력)
    = (1.1 x 475) / (2 x 1100 - 1.1)
    = 10.02mm

    따라서, 노통의 최소 두께는 약 10mm이다. 따라서, 정답은 "10"이다.
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