1과목: 가스유체역학
1. 물이 평균속도 4.5m/s로 100mm 지름 관로에서 흐르고 있다. 이 관의 길이 20m에서 손실된 헤드를 실험적으로 측정하였더니 4.8m 이었다. 관의 마찰속도는?
2. 이상유체에 대한 정의로 가장 옳은 것은?
3. 비압축성 유체에 적용되는 관계식은? (단, A:단면적, u:유속, ρ :밀도, r:비중량)
4. 내경(d)이 25㎝, 길이(L)가 400m인 관에 평균속도(V) 1.32 ㎧로 물이 흐르고 있다. 관의 마찰계수(f)가 0.0422일 때, 손실수두(H)는?
5. 두 개의 평행평판 사이에 유체가 층류로 흐를 때 전단응력은?
6. 어떤 유체의 밀도가 138.63 [kgf· sec2/m4] 일 때 비중량은 몇 [kgf/m3] 인가?
7. 원추 확대관의 손실계수를 최대로 하는 각은?
8. 유체는 분자들 간의 응집력으로 인하여 하나로 연결되어 있어서 연속물질로 취급하여 전체의 평균적 성질을 취급 하는 경우가 많다. 이와 같이 유체를 연속체로 취급할 수 있는 조건은? (단, ℓ 은 유동을 특정지어 주는 대표길이, λ 는 분자의 평균 자유행로 이다.)
9. 산소 100L 가 용기의 구멍을 통해 빠져나오는데 20분 걸렸다면, 같은 조건에서 이산화탄소 100L 가 빠져나오는데 걸리는 시간은?
10. 절대압력이 4 × 104Kgf/m2 이고, 온도가 15℃ 인 공기의 밀도는? (단, 공기의 기체상수는 29.27Kgf· m/Kg· K 이다.)
11. 경험적으로 낙하거리 s 는 물체의 질량 m, 낙하시간 t 및 중력가속도 g 와 관계가 있다. 차원해석을 통해 이들에 관한 관계식을 옳게 나타낸 것은?(단, k는 비례상수이다.)
12. 전단속도가 증가함에 따라 점도가 증가하는 유체는?
13. 표면장력에 대한 관성력의 비를 나타내는 무차원의 수는?
14. 확산기(diffuser)운전 시 고려해야 할 사항이 아닌 것은?
15. 왕복식 펌프의 운전형식에서 차동식의 형태를 바르게 설명한 것은?
16. 펌프의 서징(Surging)현상의 방지법이 아닌 것은?
17. 축류 압축기는 동익과 정익이 조합된 익렬을 가지고 있으며 동익은 로터에 박혀있다. 다음 중 에너지 증가구간에 속하는 것은?
18. 공기 중의 소리속도 C는 로 주어진다. 이 때 소리의 속도와 온도와의 관계는? (단, T는 주위의 절대온도이다.)
19. 완전기체에서 정적비열의 정의로 옳은 것은?
20. 완전 기체에서 정적비열(Cv), 정압비열(Cp) 의 관계식을 표시한 것은?(단, R은 기체상수이다.)
2과목: 연소공학
21. 연료가 완전 연소할 때 이론상 필요한 공기량을 Mo(m3) 실제로 사용한 공기량을 M(m3)라 하면 과잉공기 백분율로 올바르게 표시한 식은 ?
22. 무게 백분율로 탄소 84%, 수소 16%인 연료 100g이 연소하여 질소가스 50g mole을 생성하였다면 이때 공기비는?
23. 다음은 가연성 기체의 최소발화에너지에 대한 설명이다. 이중 맞는 것은?
24. 액체상태의 프로판이 이론 공기연료비로 연소하고 있을 때 저발열량은 몇 kJ/kg 인가?(단, 이 때 온도는 25℃이고, 이 연료의 증발엔탈피는 360kJ/kg이다. 또한 기체상태의 C3H8의 형성엔탈피는 -103909kJ/kmol, CO2의 형성엔탈피는 -393757kJ/kmol, 기체상태의 H2O의 형성엔탈피는 -241971kJ/kmol 이다.)
25. 50℃, 30℃, 15℃인 3종류의 액체 A,B,C가 있다. A와 B를 같은 질량으로 혼합하였더니 40℃가 되었고, A와 C를 같은 질량으로 혼합하였더니 20℃가 되었다고 하면 B와 C를 같은 질량으로 혼합하면 온도는 약 몇 ℃가 되겠는가?
26. NH4 가스 누출시험에 사용할 수 없는 것은?
27. 다음은 카르노(Carnot)사이클의 순환과정을 표시한 그림이다. 이상기체가 이 과정의 매체일 때 효율을 올바르게 표현한 것은?
28. 다음 과정 중 가역 단열 과정인 것은?
29. 수소 10g의 연료가 공기중에서 완전반응에 의하여 발생하는 이론건조가스량은 표준상태하에서 몇 m3 인가?(단, 공기의 부피 조성비는 산소:질소=21:79 이다.)
30. 연소부하율은 작지만 화염의 안정범위가 넓고 조작이 용이하며 역화의 위험이 없는 연소형태는?
31. 일정부피의 밀폐된 탱크에 있는 공기가 20℃, 5㎏/㎝2의 상태에서 온도 30℃로 상승했을 때 압력의 상승은 얼마인가?
32. 다음 내용중에서 열역학 식으로 올바른 것은?
33. 100kPa, 20℃ 상태인 배기가스 0.3m3 을 분석한 결과 N2=70%, CO2=15%, O2=11%, CO=4%의 체적률을 얻었을 때 이 혼합물을 150℃인 상태로 정적가열 할 때 필요한 열전달량은 몇 kJ 인가?(단, N2, CO2, O2, CO의 정적비열(kJ/kgㆍK)은 각각 0.7448,0.6529,0.6618,0.7445 이다.)
34. 다음은 엔탈피와 내부 에너지의 관계식이다. 압력을 일정하게 유지하였을 때 엔탈피의 변화량을 바르게 표시한 것은?
35. 10㎏/㎝2, 0.1m3의 이상기체를 초기 부피의 5배로 등온팽창 시킬 때 소요열량(㎉)은?
36. 냉동실을 -10℃로 유지하고 사용하는 찬물은 10℃이다. 프레온-12를 사용하는 냉동실 코일과 응축기는 크기가 충분하여 각각 -10℃로 근접시킬수 있다고 가정할때 Carnot 사이클에 대한 냉동기의 성능계수(COP)는 얼마인가?
37. 다음 중 액체 연료의 연소 형태가 아닌 것은?
38. 다음은 층류예혼합화염의 구조도이다. 온도곡선의 변곡점인 Ti를 무엇이라 하는가 ?
39. 1몰의 메탄에 20% 과잉공기를 공급하여 완전 연소할 때 얻어지는 연소 기체중의 산소의 몰수는?
40. 다음 설명 중 옳은 것은?
3과목: 가스설비
41. 펌프를 운전할 때 펌프내에 액이 충만하지 않으면 공회전 하여 펌프작업이 이루어 지지 않는다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 펌프내에 액을 충만시키는 것을 무엇이라 하는가?
42. 다음 중 가연성이면서 독성인 가스로 구성된 것은?
43. 도시가스 제조에서 부분 연소법의 원리를 바르게 설명한 것은?
44. 다음 부취제에 대한 설명중 옳지 않은 것은?
45. 역 카르노 사이클로 작동되는 냉동기가 20마력의 일을 받아서 저온체로 30[㎉/s]의 열을 흡수한다면 고온체로 방출하는 열량[㎉/s]은?
46. 방폭전기기기의 구조별 표시방법과 기호 표시로 옳은 것은?
47. 고압가스 제조 장치의 재료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
48. 내용적이 45ℓ 인 액화가스 용기에 액화가스를 상온에서 최대로 충전할 때의 용적율[%]은? (단, 상온에서 액화가스의 밀도는 0.9kg/ℓ 이고, 충전상수는 2.5 이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)
49. 펌프가 정상운전할 수 있는 유효흡입양정(NPSH)조건으로 옳지 않은 것은?
50. 펌프의 송출유량이: Q m3/min, 양정이: H m, 취급하는 액체의 비중량이: r ㎏/m3 일 때 펌프의 수동력 Lw[㎾]을 구하는 식은?
51. LP가스 집합공급설비의 자동절체식 일체형조정기를 사용하는 경우 안전밸브의 표준 작동 압력은?
52. LPG를 이용한 도시가스 공급방식이 아닌 것은?
53. 도시가스 배관의 공사 시 기울기는 도로의 기울기를 따르는데, 도로가 평탄한 경우의 경사도는?
54. 고압가스 제조시설에 설치하는 내부반응 감시장치에 속하지 않는 것은?
55. 불꽃의 주위, 특히 불꽃의 기저부에 대한 공기의 움직임이 세어지면 불꽃이 노즐에 정착하지 않고 떨어지게 되어 꺼져버리는 현상은?
56. 1호당 1일 평균 가스 소비량이 1.44[㎏/day]이고 소비자 호수가 50호 라면 피크시의 평균 가스 소비량은? (단, 피크 시의 평균 가스 소비율은 17[%]임)
57. 펌프의 실제송출 유량을 Q 라 하고, 회전차 속을 지나는 유량을 Q + Δ Q 라 할 때 펌프의 체적효율은?
58. 가스 연소시 역화(Flash back)발생의 원인이 아닌 것은?
59. 가스액화 분리 장치의 기본 구성요소가 아닌 것은?
60. 2단 감압방식 조정기의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
4과목: 가스안전관리
61. P:15(㎏/㎝2), D:300(㎜), S:40(㎏/㎜2), E:0.85 일 때 프로판 용기의 두께는? (단, 부식여유 수치는 가산하지 않는 두께)
62. 암모니아를 사용하는 A 공장에서 저장능력 25톤의 저장탱크를 지상에 설치하고자할 때 저장설비 외면으로부터 사업소외의 주택까지 안전거리는 얼마 이상을 유지하여야 하는가? (단, A 공장의 지역은 전용공업지역 아님)
63. 차량에 고정 설치된 탱크에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
64. 아세틸렌에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
65. 니켈(Ni) 금속을 포함하고 있는 촉매를 사용하는 공정에 발생할 수 있는 맹독성 가스는?
66. 가스용품 제조사업의 기술기준 중 염화비닐호스에 대한 설명으로 옳은 것은?
67. 다음과 같은 특징을 가진 전기방식법은?
68. 압축천연가스 자동차 용기에 천연가스를 충전하는 시설에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
69. 다음 중 1종 보호시설이 아닌 것은?
70. 액화석유가스용 차량에 고정된 저장탱크의 외벽이 화염에 의하여 국부적으로 가열될 경우를 대비하여 폭발방지장치를 한다. 재료로 사용되는 금속은?
71. 특정고압가스 사용신고 대상이 아닌 것은?
72. 공기액화 분리장치에 취입되는 원료 공기 중 불순물이 아닌 것은?
73. 차량에 고정된 탱크를 운행할 때의 주의사항으로 옳지 않은 것은?
74. LPG 사용시설 중 배관의 설치 방법으로 옳지 않은 것은?
75. 마운드형 저장탱크의 설치기준에 대한 설명으로 옳은 것은?
76. 공기나 산소 등이 없어도 압력이 상승하거나 온도가 높아지면 폭발하는 성질을 가지는 가스가 아닌 것은?
77. 액화석유가스 저장탱크를 지상에 설치하는 경우 저장능력이 몇 톤 이상일 때 방류둑을 설치해야 하는가?
78. 대기압 35℃ 에서 산소가스 20m3 를 50ℓ 의 용기에 150 기압으로 충전하고자 할 때 필요한 용기 수는?
79. 고압가스 시설에서 가연성물질을 취급하는 설비의 주위라 함은 그 외면으로부터 어떤 범위의 거리를 말하는가?
80. 부취제 주입 방식 중 전원이 필요하지 않고, 온도, 압력 등의 변동에 따라 부취제 첨가율이 변동하는 방식은?
5과목: 가스계측기기
81. 액화산소 등을 저장하는 초저온 저장탱크의 액면 측정용으로 가장 적합한 액면계는?
82. 가스미터의 주요 고장 원인으로 거리가 먼 것은?
83. 침종식 압력계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
84. 내경이 100㎜인 배관에 구경:50㎜인 orifice가 설치되어 있는 관로를 상온의 질소기체가 일정한 속도로 흐르고 있다. orifice 전후의 압력차가 0.3㎏f/㎝2 이었을 때 시간당 흐르는 유량(m3/h)은? (단, 질소기체의 단위체적당 중량은:1.2㎏f/m3, 유량계수는 0.62 이며, 비압축성 기체로, 유량계산식을 사용함)
85. 다음 중 되먹임제어의 특성이 아닌 것은?
86. U자관 마노미터를 사용하여 오리피스에 걸리는 압력차를 측정하였다. 마노미터 속의 유체는 비중 13.6 인 수은이며 오리피스를 통하여 흐르는 유체는 비중이 1 인 물이다 마노미터의 읽음이 40㎝ 일 때 오리피스에 걸리는 압력차는?
87. 노즐-플래퍼(Nozzle-Flapper)를 이용한 공기식조절기의 역할은?
88. 습식가스미터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
89. 차압식 유량계가 아닌 것은?
90. 탄광내에서 CH4가스의 발생을 검출하는데 적당한 방법은?
91. 가스크로마토그래피에서 운반가스의 구비조건으로 옳지 않은 것은?
92. 캐리어가스와 시료성분가스의 열전도도차를 금속필라멘트 또는 더미스터의 저항변화로 검출하는 가스크로마토그래피 검출기는?
93. 도시가스용 가스계량기의 설치기준으로 옳지 않은 것은?
94. 조절기의 출력이 제어편차의 시간적분에 비례하는 제어동작은?
95. 압력계측기 중 직접 압력을 측정하는 1차 압력계에 속하는 것은?
96. 그림과 같은 U자관 수은주 압력계의 경우 액주의 높이차(h)는? (단, P1과 P2간의 압력차:0.68kgf/cm2 이고, 수은의 비중은 13.6 라고 가정한다.)
97. 내경 10㎝ 인 관속으로 유체가 흐를 때 피토관의 마노미터 수주가 40㎝ 이었다면 이 때의 유량(m3/s)은?
98. 탄화수소에 대한 감도는 좋으나 O2, H2, CO 에 대하여는 감도가 전혀 없는 검출기는?
99. 전열기에 의해 자동으로 물을 끓인다면 이 제어는 어떤 제어를 응용한 것인가?
100. 기차가 4%인 루트가스미터로 측정한 유량이 30.4[m3/h]였다면, 기준기로 측정한 유량은?
또한, 물의 평균속도가 4.5m/s 이므로, 유량은 다음과 같다.
유량 = π × 반지름^2 × 물의 평균속도
= 3.14 × 0.05^2 × 4.5
= 0.035 m^3/s
손실된 헤드는 4.8m 이므로, 다음과 같은 베르누이 방정식을 이용하여 마찰속도를 구할 수 있다.
손실된 헤드 = 마찰속도^2 / (2 × 중력가속도)
4.8 = 마찰속도^2 / (2 × 9.81)
마찰속도^2 = 4.8 × 2 × 9.81
마찰속도 = 3.43 m/s
하지만, 이는 전체 손실된 헤드를 나타내는 값이므로, 20m 길이 중에서 손실된 헤드를 구해야 한다.
손실된 헤드의 길이는 다음과 같다.
손실된 헤드의 길이 = 손실된 헤드 / (물의 밀도 × 중력가속도)
손실된 헤드의 길이 = 4.8 / (1000 × 9.81)
= 0.00049 m/m
따라서, 20m 길이 중에서 손실된 헤드의 총 길이는 다음과 같다.
손실된 헤드의 총 길이 = 20 × 0.00049
= 0.0098 m
이를 이용하여, 20m 길이 중에서 실제로 흐르는 물의 속도를 구할 수 있다.
실제로 흐르는 물의 속도 = 물의 평균속도 - (손실된 헤드의 총 길이 / 20)
실제로 흐르는 물의 속도 = 4.5 - (0.0098 / 20)
= 4.449 m/s
마지막으로, 이를 이용하여 마찰속도를 구할 수 있다.
마찰속도 = 물의 평균속도 - 실제로 흐르는 물의 속도
= 4.5 - 4.449
= 0.051 m/s
따라서, 보기에서 정답이 "0.24 m/s" 인 이유는, 마찰속도를 반올림하여 소수점 둘째자리까지 표기한 값이기 때문이다.