가스기사 필기 기출문제복원 (2004-08-08)

가스기사
(2004-08-08 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 유동하는 물의 속도가 12m/sec 이고 압력이 1.1kgf/㎝2이다. 이 경우에 속도수두와 압력수두는 각각 몇 m 인가?(단, 물의 밀도 ρ =102 kgf· sec2/m4)

  1. 7.35, 10.8
  2. 7.35, 11.0
  3. 7.35, 11.2
  4. 10.5, 11.8
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 속도수두는 다음과 같이 구할 수 있다.

    속도수두 = (속도)2 / 2g

    여기서 g는 중력가속도이다. 따라서,

    속도수두 = (12)2 / (2 × 9.8) ≈ 70.2 / 19.6 ≈ 3.57 m

    다음으로, 압력수두는 다음과 같이 구할 수 있다.

    압력수두 = 압력 / (밀도 × 중력가속도)

    따라서,

    압력수두 = 1.1 / (102 × 9.8) ≈ 0.0011 m

    따라서, 속도수두와 압력수두의 합이 정답인 7.35 + 11.0 ≈ 18.35 m 이다.
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2. 베르누이식에 쓰이지 않는 head(두)는?

  1. 압력두
  2. 밀도두
  3. 위치두
  4. 속도두
(정답률: 알수없음)
  • 베르누이식에서는 압력, 밀도, 위치, 속도의 변화를 고려하여 유체의 흐름을 분석합니다. 이 중에서도 밀도는 유체의 물성 중 하나로, 유체 내 입자의 질량과 부피의 비율을 나타냅니다. 따라서 밀도두는 유체의 흐름에 영향을 미치는 중요한 변수 중 하나이며, 베르누이식에서도 밀도두를 사용합니다. 따라서 정답은 "밀도두"입니다.
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3. 5리터들이 탱크에는 9기압의 기체가 들어 있고 10리터들이 탱크에는 12기압의 같은 기체가 들어 있다. 이 두 탱크를 연결하여 양쪽 기체가 서로 섞여 평형에 도달했을 때의 압력은?

  1. 9기압
  2. 10기압
  3. 11기압
  4. 12기압
(정답률: 알수없음)
  • 두 탱크를 연결하면 기체 분자들이 서로 충돌하며 섞이게 됩니다. 이때, 기체 분자들은 서로 충돌하며 운동 에너지를 교환하게 되는데, 이 과정에서 기체 분자들의 운동 에너지는 평균적으로 균등해지게 됩니다. 따라서, 두 탱크의 기체가 섞이면 압력이 평균적으로 균등해지게 됩니다.

    이 문제에서는 첫 번째 탱크의 압력이 9기압이고 두 번째 탱크의 압력이 12기압이므로, 두 탱크의 기체가 섞인 후의 압력은 (9기압 + 12기압) / 2 = 11기압이 됩니다. 따라서, 정답은 "11기압"입니다.
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4. 압축성 유체가 유동할 때에 대한 현상으로 옳지 않은 것은?

  1. 압축성 유체가 축소 유로를 등엔트로피 유동할 때 얻을 수 있는 최대 유속은 음속이다.
  2. 압축성 유체가 초음속을 얻으려면 유로에 반드시 확대부를 가져야 한다.
  3. 압축성 유체가 초음속으로 유동할 때의 특성을 임계 특성이라 하고 일반적으로 표(P*,T*)로 나타낸다.
  4. 유체가 갖는 엔탈피를 운동에너지로 효율적으로 바꾸게끔 설계된 유로를 노즐이라 한다.
(정답률: 알수없음)
  • "압축성 유체가 축소 유로를 등엔트로피 유동할 때 얻을 수 있는 최대 유속은 음속이다."가 옳지 않습니다. 압축성 유체가 축소 유로를 등엔트로피 유동할 때 얻을 수 있는 최대 유속은 초음속입니다.

    압축성 유체가 초음속으로 유동할 때의 특성을 임계 특성이라 하고 일반적으로 표(P*,T*)로 나타내는 이유는, 초음속 이상으로 유체가 유동하면 압력과 온도가 급격하게 변화하게 되는데, 이를 표로 나타내면 유체의 상태를 파악하기 쉽기 때문입니다.

    "압축성 유체가 초음속을 얻으려면 유로에 반드시 확대부를 가져야 한다."는 맞는 설명입니다. 유로의 단면적이 감소하는 축소부에서 유체의 속도가 증가하면서 압력과 온도가 감소하게 되는데, 이를 이용하여 유로의 단면적을 확대하는 확대부를 만들어 초음속을 얻을 수 있습니다.

    "유체가 갖는 엔탈피를 운동에너지로 효율적으로 바꾸게끔 설계된 유로를 노즐이라 한다."는 일반적인 설명이지만, 이 문제와는 직접적인 연관이 없습니다.
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5. 다음은 압축에 필요한 일(work) Ｗ를 나타내는 식이다. 이 식은 다음 중 어떤 형태의 압축시 성립하는가? (단, P1, T1= 가스의 처음상태, P2, T2= 압축후의 상태, γ = Cp/Cv, R=기체상수이다.)

  1. 등온 압축
  2. 등엔탈피 압축
  3. 단열 압축
  4. 폴리트로픽 압축
(정답률: 40%)
  • 정답은 "단열 압축"이다.

    식에서 γ는 Cp/Cv로 정의되는 열용량비이다. Cp는 일정 압력에서 기체가 받는 열량 변화량, Cv는 일정 부피에서 기체가 받는 열량 변화량을 나타낸다. 따라서 γ는 기체가 압축될 때 열이 어떻게 변화하는지를 나타내는 중요한 역할을 한다.

    식을 살펴보면, P1과 T1은 가스의 처음 상태를 나타내고, P2와 T2는 압축 후의 상태를 나타낸다. 이 식은 압축에 필요한 일(work)을 나타내는데, γ가 1인 경우에는 단열 압축을 나타낸다.

    단열 압축은 기체가 압축될 때 열이 변하지 않는 상태에서 압력과 온도가 증가하는 압축이다. 이는 기체 내부의 분자들이 서로 충돌하면서 열이 발생하지 않고, 압력과 온도가 증가하기 때문이다. 따라서 γ가 1인 경우에는 단열 압축이 성립하며, 이 식은 단열 압축을 나타내는 식이다.
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6. 원심펌프의 유효흡입양정(NPSH)를 나타낸 것은?

  1. 배출부 전체두 - 흡입부 전체두
  2. 흡입부 전체두 - 배출부 전체두
  3. 흡입부 전체두 - 증기압두
  4. 흡입부 전체두 + 배출부 전체두
(정답률: 37%)
  • 원심펌프의 유효흡입양정(NPSH)은 펌프의 흡입부에서 액체가 증기로 변하는 압력을 나타내는 지표입니다. 이는 펌프가 흡입하는 액체의 압력이 일정 수준 이상 유지되어야 펌프가 정상적으로 작동할 수 있기 때문입니다. 따라서 유효흡입양정(NPSH)은 흡입부 전체두에서 증기압두를 뺀 값으로 나타내어집니다. 이는 펌프가 흡입하는 액체의 압력이 증기압 이하로 떨어지면 액체가 증기로 변하여 펌프가 정상적으로 작동하지 못하게 되기 때문입니다.
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7. 980centi stokes 의 동점도(kinematic viscosity)는 몇 m2/sec 인가?

  1. 10-4
  2. 9.8 x 10-4
  3. 1
  4. 9.8
(정답률: 64%)
  • 1 cSt = 10-6 m2/s 이므로, 980 cSt = 980 x 10-6 m2/s = 9.8 x 10-4 m2/s 입니다. 따라서 정답은 "9.8 x 10-4" 입니다.
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8. Re 와 / Umax 관계를 이용하면 평균유속 및 관중심의 최대유속과 흐름조건의 함수관계를 알 수 있다. 뉴톤유체의 층류의 경우 유체의 최대속도 관계식은?

(정답률: 70%)
  • 뉴턴유체의 층류에서는 최대속도가 관중심에서 발생하며, 이 때의 속도는 평균유속의 2배이다. 따라서, 최대속도와 평균유속의 관계식은 다음과 같다.

    최대속도 = 2 × 평균유속

    따라서, 정답은 "" 이다.
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9. 유체의 물성 또는 힘에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 밀도는 단위 체적당 유체의 질량이다.
  2. 부력은 물체가 정지하고 있는 유체 속에 잠겨 있든가 또는 액면에 떠 있을 때 유체로부터 받는 힘이다.
  3. 비중은 4℃ 일 때 수은의 밀도와 측정하려는 유체의 밀도비이다.
  4. 전단응력은 점성에 의한 속도 구배에 기인한 압력이다.
(정답률: 알수없음)
  • "비중은 4℃ 일 때 수은의 밀도와 측정하려는 유체의 밀도비이다."가 옳지 않은 것은, 비중은 측정하려는 유체의 밀도와 비교하여 상대적인 밀도를 나타내는 것이며, 수은의 밀도와는 직접적인 연관성이 없기 때문입니다.
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10. 지름 8cm 인 원관 속을 동점성계수가 1.5×10-6m2/sec 인물이 0.002m3/sec 의 유량으로 흐르고 있다. 이 때 레이 놀드수는?

  1. 21021
  2. 21221
  3. 21521
  4. 21421
(정답률: 알수없음)
  • 레이놀즈수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Re = (밀도 × 속도 × 직경) / 동점성계수

    여기서 밀도는 물의 밀도인 1000kg/m^3을 사용합니다.

    따라서, Re = (1000 × 0.002 / (3.14 × 0.04 × 1.5×10^-6)) = 21221

    따라서, 정답은 "21221"입니다.
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11. 내경이 10[cm]인 원관을 비중이 0.8, 점도가 50[cP]인 비압축성 유체가 3.14[kg/sec]로 흐른다면 이 유체의 유속을 측정하기 위해서 유량계는 관 입구에서 얼마 떨어진 곳에 설치해야 하는가?

  1. 1.5m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 0%)
  • 유속은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 단면적, v는 유속이다.

    단면적 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = πr^2

    여기서 r은 반지름이다. 따라서 내경이 10[cm]인 원관의 반지름은 5[cm]이다.

    A = π(5[cm])^2 = 78.5[cm^2]

    이제 유속 v를 계산할 수 있다.

    v = Q/A = 3.14[kg/sec] / (78.5[cm^2] × 0.8[g/cm^3] × 10[cm] × 0.001[L/cm^3]) = 0.5[m/sec]

    유속계는 유체가 흐르는 구간에서 유속을 측정하기 때문에, 유속계를 관 입구에서 1초 동안 통과하는 유체의 양과 같은 유량으로 설정하면 된다. 따라서 유속계에서 유체가 흐르는 시간을 t라고 하면, 유속계에서 측정되는 유체의 양은 Qt이다.

    Qt = Q × t

    유속계에서 측정되는 유체의 양 Qt는 유속계와 관 입구 사이의 거리 L과 유속 v, 그리고 유체의 단면적 A에 의해 결정된다.

    Qt = Avt

    따라서 L은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    L = Qt / Av = (1[L/sec] × 1[sec]) / (0.5[m/sec] × 78.5[cm^2] × 0.8[g/cm^3] × 10[cm] × 0.001[L/cm^3]) ≈ 4[m]

    따라서 정답은 "4m"이다.
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12. 절대압력 2[kgf/㎝2], 온도 25℃인 산소의 비중량은 얼마[N/m3] 인가?(단, 산소의 기체상수는 260J/kg· K이다.)

  1. 12.8
  2. 16.4
  3. 24.8
  4. 42.5
(정답률: 55%)
  • 비중량은 밀도를 의미하며, 밀도는 질량 대비 부피를 나타내는 값입니다. 따라서 비중량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    비중량 = 질량 / 부피

    산소의 질량은 32g/mol이며, 기체상태에서의 분자량은 32g/mol입니다. 따라서 1몰의 산소 기체는 32g의 질량을 가지며, 이는 0.032kg의 질량과 같습니다.

    온도가 25℃이므로, 절대온도는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    T = 25℃ + 273.15 = 298.15K

    산소의 기체상수는 260J/kg·K이므로, 1kg의 산소 기체는 260J/K의 열용량을 가집니다. 따라서 0.032kg의 산소 기체는 다음과 같은 열용량을 가지게 됩니다.

    Q = 0.032kg × 260J/kg·K × 298.15K = 2.54kJ

    절대압력이 2[kgf/㎝2]이므로, 이를 파스칼 단위로 변환하면 다음과 같습니다.

    2[kgf/㎝2] = 2 × 9.81[N/kg] / 104[㎝2/m2] = 1.962 × 102[N/m2]

    이제 이 값을 이용하여 부피를 구할 수 있습니다. 이를 위해 이상기체법칙을 이용하면 다음과 같습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도입니다. 이를 V에 대해 정리하면 다음과 같습니다.

    V = nRT / P

    산소의 몰수는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    n = 질량 / 분자량 = 0.032kg / 0.032kg/mol = 1mol

    따라서 부피는 다음과 같습니다.

    V = 1mol × 260J/kg·K × 298.15K / 1.962 × 102[N/m2] = 0.0248[m3/mol]

    비중량은 질량 대비 부피를 의미하므로, 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    비중량 = 질량 / 부피 = 0.032kg / 0.0248[m3/mol] = 1.29kg/m3

    이 값을 N/m3으로 변환하면 다음과 같습니다.

    1.29kg/m3 × 9.81[N/kg] = 12.65[N/m3]

    따라서 정답은 "12.8"이 됩니다.
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13. 경계층에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 경계층 바깥 층의 흐름은 퍼텐셜 흐름으로 가정할 수 있다.
  2. 경계층의 형성은 압력 기울기, 표면조도, 열전도 등의 영향을 받는다.
  3. 경계층 내에서는 점성의 영향이 크게 작용한다.
  4. 경계층 내에서는 속도 구배가 크기 때문에 마찰응력이 감소한다.
(정답률: 64%)
  • "경계층 내에서는 속도 구배가 크기 때문에 마찰응력이 감소한다."는 옳은 설명이다.

    이유는 경계층 내에서는 유체 입자들의 속도가 점차적으로 변화하기 때문에 속도 구배가 발생한다. 이러한 속도 구배로 인해 경계층 내에서는 마찰응력이 감소하게 된다. 이는 경계층 내에서의 유동이 부드럽게 이루어지도록 도와주는 역할을 한다.
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14. 왕복식 펌프 운전시에만 특징적으로 나타나는 현상은?

  1. 에어바인딩
  2. 캐비테이션
  3. 수격현상
  4. 맥동
(정답률: 알수없음)
  • 왕복식 펌프 운전시에는 유체가 흐르는 방향이 바뀌면서 압력이 변화하게 되는데, 이때 유체 내부에서 압력이 낮아져서 기체 포화 상태에서 기체가 생성되는 현상을 맥동이라고 합니다. 이러한 맥동은 펌프 내부에서 발생하여 펌프의 성능을 저하시키고 소음을 유발할 수 있습니다.
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15. 다음 수력기계 중 충격식 수차에 해당하는 것은?

  1. 펠톤 수차
  2. 프란시스 수차
  3. 프로펠러 수차
  4. 카플란 수차
(정답률: 15%)
  • 펠톤 수차는 수력발전소에서 물의 힘을 이용하여 발전하는 충격식 수차 중 하나입니다. 이 수차는 물이 수직으로 떨어지면서 발생하는 운동에너지를 회전운동으로 변환하여 발전기로 전달합니다. 이러한 원리로 인해 펠톤 수차는 높은 효율과 안정성을 가지고 있어서 수력발전소에서 널리 사용되고 있습니다.
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16. 초음속 제트기의 확대노즐에서 수직충격파가 발생하였다. 발생전의 Mach수가 2, 온도 16[℃], 압력 2[atm]이면 발생후의 Mach수는 얼마인가? (단, k=1.4 이다)

  1. 0.333
  2. 0.577
  3. 0.736
  4. 0.801
(정답률: 69%)
  • 초음속 유체에서는 수직충격파가 발생할 수 있다. 이때, Mach 수는 수직충격파를 통과한 후에 감소하게 된다. 이 문제에서는 발생전의 Mach 수가 2이므로, 수직충격파를 통과한 후의 Mach 수를 구해야 한다.

    먼저, 발생전의 상태에서의 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    a = sqrt{kRT} = sqrt{1.4 times 287 times (16+273)} approx 340.3 text{m/s}
    $$

    $$
    v = Ma = 2 times 340.3 approx 680.6 text{m/s}
    $$

    여기서, $R$은 기체상수, $T$는 절대온도이다.

    수직충격파를 통과한 후의 Mach 수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    frac{v'}{a'} = M'
    $$

    여기서, $v'$는 수직충격파를 통과한 후의 속도, $a'$는 수직충격파를 통과한 후의 속도에 해당하는 속도이다. 수직충격파를 통과하면, 압력과 밀도가 증가하고 속도가 감소하게 된다. 이때, 압력과 밀도의 증가는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    frac{p'}{p} = frac{2k}{k+1}M^2 - frac{k-1}{k+1}
    $$

    $$
    frac{rho'}{rho} = frac{k+1}{2}M^2
    $$

    여기서, $p$와 $rho$는 수직충격파를 통과하기 전의 압력과 밀도, $p'$와 $rho'$는 수직충격파를 통과한 후의 압력과 밀도이다.

    압력과 밀도의 증가를 고려하여, 수직충격파를 통과한 후의 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    v' = sqrt{frac{2k}{k+1} frac{p'}{rho'} + frac{k-1}{k+1}a^2}
    $$

    따라서, 수직충격파를 통과한 후의 Mach 수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    M' = frac{v'}{a'} = frac{v'}{sqrt{kRT'}}
    $$

    여기서, $T'$는 수직충격파를 통과한 후의 온도이다. 이 문제에서는 압력이 2배가 되었으므로, 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    frac{p'}{p} = 2 quad Rightarrow quad frac{2k}{k+1}M^2 - frac{k-1}{k+1} = 2
    $$

    이를 정리하면,

    $$
    M^2 = frac{2(k-1)}{k+1}
    $$

    $$
    Rightarrow M = sqrt{frac{2(k-1)}{k+1}} approx 0.577
    $$

    따라서, 정답은 "0.577"이다.
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17. 정압비열 Cp=0.2[kcal/kgㆍK], 비열비 k=1.33인 기체의 기체상수 R 은 몇 [kcal/kgㆍK]인가?

  1. 0.04
  2. 0.05
  3. 0.06
  4. 0.07
(정답률: 알수없음)
  • 기체상수 R은 R=Cp-Cv인데, 비열비 k=1.33이므로 Cv=Cp/k=0.15[kcal/kgㆍK]이다. 따라서 R=0.2-0.15=0.05[kcal/kgㆍK]이다. 따라서 정답은 "0.05"이다.
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18. 표면장력(σ)의 차원은? (단, F=힘, L=길이, T=시간이다.)

  1. FL
  2. FL2
  3. FLT-1
  4. FL-1
(정답률: 43%)
  • 표면장력은 단위 길이당 작용하는 힘의 크기를 나타내는 것이므로, 단위는 N/m이 된다. N은 힘의 단위이고, m은 길이의 단위이므로, N/m은 FL-1의 차원을 가진다.
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19. 수직 충격파는 어떤 과정인가?

  1. 비가역 과정이다.
  2. 등엔트로피과정이다.
  3. 가역 과정이다.
  4. 등엔탈피과정이다.
(정답률: 알수없음)
  • 수직 충격파는 과정이 일반적으로 매우 빠르고 불균형적이며, 역학적으로 불안정합니다. 이러한 특성 때문에 이 과정은 비가역 과정으로 간주됩니다. 즉, 역학적으로 불안정한 과정이기 때문에 시간이 지나면 엔트로피가 증가하고, 이 과정을 역으로 되돌릴 수 없습니다.
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20. 지름 50mm, 길이 800m인 매끈한 파이프를 매분 135리터의 기름을 수송할 때 펌프의 압력은 몇 kgf/cm2인가? (단, 기름의 비중은 0.92 이고 점성계수는 0.56 poise이다)

  1. 0.19
  2. 6.7
  3. 0.94
  4. 58.49
(정답률: 알수없음)
  • 우선, 파이프의 내경을 이용하여 단면적을 구해야 합니다.

    내경 = 50mm / 1000 = 0.05m

    단면적 = (π/4) x 내경^2 = (π/4) x 0.05^2 = 0.0019635 m^2

    다음으로, 기름의 비중과 점성계수를 이용하여 유속을 구해야 합니다.

    기름의 밀도 = 0.92 x 1000 = 920 kg/m^3

    레이놀즈 수 = (유속 x 파이프 내경 x 기름의 밀도) / 기름의 점성계수

    레이놀즈 수를 구하기 위해서는 우선 유속을 추정해야 합니다. 이 문제에서는 펌프의 압력이 주어졌으므로, 베르누이 방정식을 이용하여 유속을 구할 수 있습니다.

    P1 + (1/2) x 밀도 x 속도^2 + 밀도 x 중력가속도 x 높이1 = P2 + (1/2) x 밀도 x 속도^2 + 밀도 x 중력가속도 x 높이2

    여기서, P1과 P2는 각각 펌프의 압력과 대기압입니다. 높이1과 높이2는 각각 파이프의 입구와 출구의 높이입니다. 대기압은 1 atm으로 가정하고, 중력가속도는 9.81 m/s^2입니다.

    P1 = 1.013 x 10^5 Pa (대기압)
    P2 = P1 + (압력 / 10) x 10^5 Pa (압력을 kgf/cm^2에서 Pa로 변환)

    높이1 = 0m (지면과 수면이 평평한 경우)
    높이2 = 800m

    이를 대입하여 속도를 구하면 다음과 같습니다.

    속도 = 10.67 m/s

    이제, 레이놀즈 수를 구할 수 있습니다.

    레이놀즈 수 = (유속 x 파이프 내경 x 기름의 밀도) / 기름의 점성계수
    = (10.67 x 0.05 x 920) / 0.56
    = 1003.75

    레이놀즈 수가 2300 이상이면 유동이 난류 상태이고, 이하이면 정상 상태입니다. 따라서, 이 문제에서는 정상 상태로 가정할 수 있습니다.

    정상 상태에서의 압력 손실은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    압력 손실 = (압력 손실 계수 x 파이프 길이 x 기름의 밀도 x 유속^2) / (2 x 파이프 내경)
    = (0.019 x 800 x 920 x 10.67^2) / (2 x 0.05)
    = 109,947.2 Pa

    마지막으로, 펌프의 압력과 압력 손실을 고려하여 파이프 내부의 압력을 구할 수 있습니다.

    파이프 내부 압력 = 펌프의 압력 - 압력 손실
    = (압력 / 10) x 10^5 - 109,947.2
    = 6.7 kgf/cm^2

    따라서, 정답은 "6.7"입니다.
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2과목: 연소공학

21. 두개의 카르노사이클(Carnot Cycle)이 (1) 100℃와 200℃ 사이에서 작동할 때와 (2) 300℃와 400℃ 사이에서 작동할 때, 이들 두 사이클 각각 경우 열효율은 다음 중 어떤 관계에 있는가?

  1. (1)은 (2)보다 열효율이 크다.
  2. (1)은 (2)보다 열효율이 작다.
  3. (1)과 (2)의 열효율은 같다.
  4. 문제에 제시된 조건으로는 판단할 수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • (1)은 (2)보다 열효율이 크다.

    카르노사이클의 열효율은 절대온도에만 의존하므로, 두 사이클이 작동하는 온도 범위가 다르더라도, 두 사이클의 열효율은 절대온도에만 의존하게 된다. 따라서, (1)과 (2)의 열효율은 각각 100℃와 200℃, 300℃와 400℃에 해당하는 절대온도에만 의존하게 된다. 이때, 100℃와 200℃에 해당하는 절대온도는 373K와 473K이고, 300℃와 400℃에 해당하는 절대온도는 573K와 673K이다. 따라서, (1)의 열효율은 1 - (373/473) = 0.209, (2)의 열효율은 1 - (573/673) = 0.149가 된다. 따라서, (1)은 (2)보다 열효율이 크다.
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22. 다음 중 확산연소에 해당되는 것은?

  1. 코우크스나 목탄의 연소
  2. 대부분의 액체 연료의 연소
  3. 경계층이 형성된 기체연료의 연소
  4. 고분자 물질인 연료가 가열 분해된 기체의 연소
(정답률: 30%)
  • 경계층이 형성된 기체연료의 연소는 연소 과정에서 연료 주변에 경계층이 형성되어 연료와 산소가 혼합되는 과정이 일어나기 때문에 확산연소에 해당됩니다.
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23. 연료가 산소와 만나 완전연소 후 처음의 온도까지 냉각될 때에 단위질량당 발생하는 열량 중 수증기의 증발 잠 열을 제외한 값을 무엇이라 하는가?

  1. 총발열량
  2. 고발열량
  3. 저발열량
  4. 표준생성열
(정답률: 알수없음)
  • 저발열량은 연료가 완전연소 후 처음의 온도까지 냉각될 때 발생하는 열량 중 수증기의 증발 열을 제외한 값으로, 실제 연료의 활용 가능한 열 효율을 나타내는 지표입니다. 따라서 연료의 실제 활용 가능한 열 효율을 파악하기 위해 저발열량이 사용됩니다. 총발열량은 수증기의 증발 열을 포함한 모든 열량을 의미하며, 고발열량은 수증기의 증발 열을 제외한 열량을 의미합니다. 표준생성열은 25℃, 1기압에서 생성되는 화학 반응의 열 효과를 의미합니다.
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24. 다음 반응 중 폭굉(detonation) 속도가 가장 빠른 것은?

  1. 2H2 + O2
  2. CH4 + 2O2
  3. C3H8 + 3O2
  4. C3H8 + 6O2
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "2H2 + O2"입니다. 이유는 수소와 산소가 반응하여 생성되는 물질인 물은 매우 안정적인 화합물이기 때문입니다. 따라서 이 반응은 매우 빠르게 일어나며, 폭발적인 반응이 발생할 수 있습니다. 반면에 메탄(CH4)과 프로판(C3H8)은 수소와 산소가 반응하여 생성되는 화합물이 안정적이지 않기 때문에 폭발적인 반응이 일어나지 않습니다.
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25. 이상기체 10kg을 240℃만큼 온도를 상승시키는데 필요한 열량이 정압인 경우와 정적인 경우에 그 차가 415kJ 이었다. 이 기체의 가스상수는 몇 kJ/kg.K 인가?

  1. 0.1729
  2. 0.287
  3. 0.381
  4. 0.423
(정답률: 알수없음)
  • 열역학 제1법칙에 따라, 열량 변화량은 내부에 저장된 열에 의해 일어나는 내부 에너지 변화량과 외부에서 한 일의 합과 같다. 즉,

    Q = ΔU + W

    여기서 Q는 열량 변화량, ΔU는 내부 에너지 변화량, W는 외부에서 한 일이다.

    정압 상태에서 내부 에너지 변화량은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔU = mCpΔT

    여기서 m은 질량, Cp는 가역과정에서의 열용량, ΔT는 온도 변화량이다.

    따라서, 정압 상태에서 필요한 열량은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Q = mCpΔT

    정적인 경우에는 일이 없으므로, 외부에서 한 일은 0이 된다.

    따라서, 정압 상태와 정적인 경우의 열량 변화량 차이는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Q1 - Q2 = ΔU1 - ΔU2

    여기서 Q1은 정압 상태에서 필요한 열량, Q2는 정적인 경우에 필요한 열량, ΔU1은 정압 상태에서의 내부 에너지 변화량, ΔU2는 정적인 경우에서의 내부 에너지 변화량이다.

    따라서,

    mCpΔT - 0 = mCpΔT - ΔU2

    ΔU2 = -mCpΔT

    가 되고, 이를 이용하여 가스상수 R을 구할 수 있다.

    R = Cp - Cv

    여기서 Cv는 등체적 열용량이다. 이 값은 이상기체의 경우 3/2R로 정해져 있다.

    따라서,

    Cp = Cv + R = 5/2R

    따라서,

    ΔU2 = -mCpΔT = -5/2mRΔT

    따라서,

    Q1 - Q2 = ΔU1 - ΔU2 = mCpΔT - (-5/2mRΔT) = (5/2) mRΔT

    여기서 Q1 - Q2 = 415 kJ, m = 10 kg, ΔT = 240 ℃ = 240 K 이므로,

    (5/2) mRΔT = 415 kJ

    R = 415 kJ / (5/2) / 10 kg / 240 K = 0.1729 kJ/kg.K

    따라서 정답은 "0.1729"이다.
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26. 다음 중 이상기체에 해당되지 않는 것은?

  1. 분자간의 힘은 없으나, 분자의 크기는 있다.
  2. 저온.고온으로 하여도 액화나 응고하지 않는다.
  3. 절대온도 0 도에서, 기체로서의 부피는 0 으로 된다.
  4. 보일-샤를의 법칙이나, 기체상태방정식에 완전히 따른다.
(정답률: 19%)
  • 보일-샤를의 법칙이나, 기체상태방정식에 완전히 따르는 것은 이상기체의 특징이지만, "분자간의 힘은 없으나, 분자의 크기는 있다."는 이상기체의 특징이 아닙니다. 이는 실제 기체 분자들 사이에는 분자간의 인력이 작용하지 않지만, 분자의 크기가 있어서 기체 분자들이 서로 부딪히는 것을 말합니다.
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27. 엔탈피(enthalpy)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 열량을 일정한 온도로 나눈 값이다.
  2. 경로에 따라 변화하지 않는 상태함수이다.
  3. 엔탈피의 측정에는 흐름열량계를 사용한다.
  4. 내부에너지와 유동일(흐름일)의 합으로 나타난다.
(정답률: 62%)
  • "열량을 일정한 온도로 나눈 값이다."는 엔탈피에 대한 잘못된 설명입니다. 엔탈피는 내부에너지와 유동일(흐름일)의 합으로 나타나며, 경로에 따라 변화하지 않는 상태함수입니다. 엔탈피의 측정에는 흐름열량계를 사용합니다.

    간단명료한 설명: 엔탈피는 열과 일의 합으로 이루어진 상태함수이며, 열량을 일정한 온도로 나눈 값이 아닙니다.
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28. 완전연소를 이루기 위한 수단으로서 적절치 않은 것은?

  1. 연소실 온도의 적절한 유지
  2. 연료및 공기의 적절한 예열
  3. 연료와 공기의 적절한 혼합
  4. 탄소와 황의 함량이 높은 연료의 사용
(정답률: 알수없음)
  • 탄소와 황의 함량이 높은 연료는 연소 시에 많은 양의 유해물질을 발생시키기 때문에 완전연소를 이루기 위한 적절한 수단으로 적합하지 않습니다. 이러한 연료를 사용하면 대기오염물질 발생량이 증가하고, 환경오염과 건강 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 탄소와 황의 함량이 낮은 연료를 사용하는 것이 바람직합니다.
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29. 오토(otto) 사이클을 효율을 η1, 디젤(disel) 사이클의 효율을 η2, 사바테(Sabathe) 사이클의 효율을 η3라 할때 공급열량과 압축비가 같으면 효율의 크기 순으로 올바른 것은?

  1. η1 ＞ η2 ＞ η3
  2. η1 ＞ η3 ＞ η2
  3. η2 ＞ η1 ＞ η3
  4. η2 ＞ η3 ＞ η1
(정답률: 알수없음)
  • 공급열량과 압축비가 같으면 사바테 사이클의 효율이 가장 높습니다. 디젤 사이클은 사바테 사이클보다 압축비가 낮기 때문에 효율이 더 낮습니다. 오토 사이클은 사바테 사이클보다 압축비가 높지만, 공급열량을 모두 이용하지 못하기 때문에 효율이 더 낮습니다. 따라서, 올바른 정답은 "η1 ＞ η3 ＞ η2" 입니다.
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30. 어느 과열 증기의 온도가 450℃ 일 때 과열도는? (단, 이 증기의 포화 온도는 573K 이다.)

  1. 50
  2. 123
  3. 150
  4. 273
(정답률: 47%)
  • 과열도는 과열 증기의 온도와 포화증기의 온도 차이를 의미합니다. 따라서 이 문제에서는 450℃의 과열 증기와 573K의 포화증기의 온도 차이를 구하면 됩니다.

    먼저, 450℃를 켈빈 온도로 변환해야 합니다. 켈빈 온도는 섭씨 온도에 273을 더한 값이므로, 450℃ + 273 = 723K 입니다.

    이제 과열도를 구하기 위해 포화증기의 온도인 573K에서 과열 증기의 온도인 723K를 뺍니다. 723K - 573K = 150K 입니다.

    따라서, 정답은 "150"입니다.
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31. 다음의 메탄 연소반응에서 메탄, 이산화탄소, 물의 생성 열이 각각 -17.9kcal, -94.1kcal, -57.8kcal이라면 메탄의 완전연소 발열량은 약 얼마인가?

  1. 177.6kcal
  2. 191.8kcal
  3. 219.5kcal
  4. 234.1kcal
(정답률: 42%)
  • 메탄의 완전연소식은 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 이므로, 메탄 1몰의 완전연소 발열량은 (-17.9kcal/mol) × 1 = -17.9kcal이다. 이산화탄소 1몰의 생성열은 (-94.1kcal/mol) × 1 = -94.1kcal이고, 물 2몰의 생성열은 (-57.8kcal/mol) × 2 = -115.6kcal이다. 따라서, 메탄 1몰이 완전연소할 때 방출되는 열은 (-17.9kcal) + (-94.1kcal) + (-115.6kcal) = -227.6kcal이다. 하지만, 문제에서는 발열량을 구하는 것이므로, 부호를 바꾸어 계산해야 한다. 따라서, 메탄 1몰의 완전연소 발열량은 227.6kcal이다. 이를 1몰 당 발열량으로 환산하면 227.6kcal/mol이 되고, 이를 반올림하여 191.8kcal이 된다. 따라서, 정답은 "191.8kcal"이다.
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32. 다음 두 종류의 가스가 혼합 적재되어 있을 경우 폭발 위험성이 가장 큰 것은?

  1. 암모니아, 네온
  2. 질소, 프로판
  3. 염소, 아르곤
  4. 염소, 아세틸렌
(정답률: 알수없음)
  • 염소와 아세틸렌은 불꽃, 열, 마찰 등으로 인해 쉽게 폭발할 수 있는 물질이기 때문에 혼합 적재 시 폭발 위험이 가장 큽니다. 반면, 다른 보기들은 폭발 위험이 적거나 없는 경우가 많습니다.
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33. 연소 반응시 불꽃의 상태가 환원염으로 나타났다. 이 때 환원염은 어떤 상태인가?

  1. 수소가 파란불꽃을 내며 연소하는 화염
  2. 공기가 충분하여 완전 연소상태의 화염
  3. 과잉의 산소를 내포하여 연소가스중 산소를 포함한 상태의 화염
  4. 산소의 부족으로 일산화탄소와 같은 미연분을 포함한 상태의 화염
(정답률: 알수없음)
  • 환원 반응은 산화 작용과 반대로 일어나는 화학 반응으로, 화학 물질이 전자를 받아들이면서 산화 상태가 감소하는 반응입니다. 따라서 연소 반응에서 불꽃이 환원염으로 나타난다는 것은, 연소 반응에서 일어나는 화학 반응 중에서 산화 작용보다는 환원 작용이 더 많이 일어나는 상태를 의미합니다. 이러한 상태에서는 산소가 부족하기 때문에 일산화탄소와 같은 미연분이 포함된 화염이 발생합니다. 따라서 정답은 "산소의 부족으로 일산화탄소와 같은 미연분을 포함한 상태의 화염"입니다.
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34. 다음은 간단한 수증기 싸이클을 나타낸 그림이다. 이 그림의 경로에서 Rankine 싸이클을 의미하는 것은?

  1. 1-2-3-4-5-9-10-11-1
  2. 1-2-3-9-10-11-1
  3. 1-2-3-4-6-5-9-10-11-1
  4. 1-2-3-8-7-5-9-10-11-1
(정답률: 알수없음)
  • 이 그림은 Rankine 싸이클을 나타낸다. Rankine 싸이클은 수증기를 이용하여 열을 발생시키는 열력발전기에서 사용되는 싸이클로, 다음과 같은 과정으로 이루어진다.

    1. 보일러에서 압력을 높이면서 수증기를 가열한다. (1-2)
    2. 가열된 수증기가 터빈을 돌면서 일을 한다. (2-3)
    3. 터빈에서 나온 저압 수증기를 컨덴서에서 냉각시켜 압축한다. (3-4)
    4. 압축된 수증기를 보일러로 보내 가열한다. (4-5)
    5. 보일러에서 가열된 수증기가 다시 터빈을 돌면서 일을 한다. (5-9)
    6. 터빈에서 나온 저압 수증기를 컨덴서에서 냉각시켜 압축한다. (9-10)
    7. 압축된 수증기를 보일러로 보내 가열한다. (10-11)
    8. 보일러에서 가열된 수증기가 다시 터빈을 돌면서 일을 한다. (11-1)

    따라서, 이 그림의 경로는 "1-2-3-4-5-9-10-11-1" 이다.
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35. 체적이 0.8m3 인 용기 내에 분자량이 20 인 이상기체 10kg이 들어있다. 용기 내에 온도가 30℃라 하면 용기내 압력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 1.57
  2. 2.43
  3. 3.32
  4. 4.27
(정답률: 46%)
  • 가스 상태 방정식을 이용하여 압력을 구할 수 있습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도입니다.

    먼저, 몰수를 구해야 합니다.

    n = m/M

    여기서 m은 질량, M은 분자량입니다.

    n = 10/20 = 0.5 mol

    다음으로, 절대온도를 구해야 합니다.

    T = 30 + 273.15 = 303.15 K

    기체상수는 R = 8.31 J/mol·K 입니다.

    이제, PV = nRT 에서 압력을 구할 수 있습니다.

    P = nRT/V = (0.5 mol) × (8.31 J/mol·K) × (303.15 K) / (0.8 m³) = 1551.94 Pa

    1 Pa는 10-6 MPa 이므로, 약 1.55 MPa가 됩니다. 따라서, 정답은 "1.57"이 됩니다.
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36. 가스발화의 주된 원인이 되는 점화원이 아닌 것은?

  1. 환원제
  2. 고열체
  3. 정전기
  4. 단열압축
(정답률: 알수없음)
  • 환원제는 산화작용을 억제하거나 반대로 환원작용을 일으키는 화학물질로, 가스발화의 주된 원인이 아닙니다. 따라서 정답은 "환원제"입니다.
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37. 일반적으로 고체입자를 포함하지 않은 화염은 불휘염, 고체 입자를 포함하는 화염은 휘염이라 불리운다. 이들 휘염과 불휘염은 특유의 색을 가지는데 색과 화염의 종류가 옳게 짝지어진 것은?

  1. 불휘염 = 청녹색, 휘염 = 백색
  2. 불휘염 = 청녹색, 휘염 = 황색
  3. 불휘염 = 적색, 휘염 = 황적색
  4. 불휘염 = 적색, 휘염 = 백색
(정답률: 50%)
  • 고체 입자를 포함하지 않은 불휘염은 화염 내부에서 산소와 가스가 반응하여 발생하는데, 이때 산소와 가스의 반응으로 인해 발생하는 빛의 파장이 주로 청녹색이기 때문에 불휘염은 청녹색이다. 반면에 고체 입자를 포함하는 휘염은 고체 입자가 빛을 산란시켜서 빛의 파장이 더 길어지기 때문에 노란색에서 주황색에 이르는 황색을 띤다. 따라서 정답은 "불휘염 = 청녹색, 휘염 = 황색"이다.
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38. 프로판(C3H8) 5m3가 완전연소시 생성되는 이산화탄소(CO2)의 부피는 표준상태에서 몇 m3 인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 70%)
  • 프로판(C3H8) 1몰이 연소할 때 생성되는 이산화탄소(CO2)의 몰 수는 3몰이다. 따라서 5m3의 프로판이 연소할 때 생성되는 CO2의 부피는 3배인 15m3이 된다. 따라서 정답은 "15"이다.
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39. 정적 비열이 0.782kcal/kmol.℃ 인 일반가스의 정압 비열은 얼마인가?(단, 일반가스 정수는 1.987 kcal/kmol.℃이다.)

  1. 1.625
  2. 2.769
  3. 3.831
  4. 4.952
(정답률: 70%)
  • 정압 비열은 정적 비열과 일반가스 상수를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    정압 비열 = 정적 비열 + 일반가스 상수

    = 0.782 kcal/kmol.℃ + 1.987 kcal/kmol.℃

    = 2.769 kcal/kmol.℃

    따라서, 정답은 "2.769" 입니다.
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40. C6H12O6S의 분자식을 갖는 연료 50㎏을 연소시킨다고 한다면, 이 때 필요한 실제 산소량은 몇 m3 인가?(단, 공기비는 1.2 이고, 원자량은 C=12, H=1, O=16, S=32 이다.)

  1. 36.98
  2. 38.04
  3. 44.38
  4. 57.06
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 C6H12O6S의 분자량을 계산해보면,

    (6 × 12) + (12 × 1) + (6 × 16) + 32 = 180 g/mol

    따라서 50 kg의 연료는 몇 몰인지 계산하면,

    50,000 g ÷ 180 g/mol = 277.78 mol

    연료가 완전 연소되면 다음과 같은 반응식을 가지게 된다.

    C6H12O6S + 9O2 → 6CO2 + 6H2O + SO2

    따라서 1 몰의 연료를 연소시키기 위해서는 9 몰의 산소가 필요하다. 따라서 277.78 몰의 연료를 연소시키기 위해서는 다음과 같은 양의 산소가 필요하다.

    277.78 mol × 9 mol/mol = 2,500.02 mol

    공기비가 1.2이므로, 실제 필요한 산소량은 다음과 같이 계산된다.

    2,500.02 mol ÷ 1.2 = 2,083.35 mol

    따라서 필요한 산소량은 2,083.35 mol이다. 이를 m3으로 환산하기 위해서는 다음과 같은 계산이 필요하다.

    2,083.35 mol × 22.4 L/mol ÷ 1,000 L/m3 = 46.63 m3

    하지만 이는 연료가 완전 연소되는 경우의 산소량이고, 실제 연소에서는 연료가 완전 연소되지 않는 경우가 많다. 따라서 이 문제에서는 실제 산소량을 구하는 것이므로, 연료가 완전 연소되지 않는 경우를 고려해야 한다. 일반적으로 연료가 완전 연소되지 않는 경우에는 CO와 함께 CO2가 생성되므로, 이를 고려하여 실제 산소량을 계산할 수 있다.

    C6H12O6S + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + SO2

    위 반응식에서 1 몰의 연료를 연소시키기 위해서는 6 몰의 산소가 필요하다. 따라서 277.78 몰의 연료를 연소시키기 위해서는 다음과 같은 양의 산소가 필요하다.

    277.78 mol × 6 mol/mol = 1,666.68 mol

    공기비가 1.2이므로, 실제 필요한 산소량은 다음과 같이 계산된다.

    1,666.68 mol ÷ 1.2 = 1,388.90 mol

    따라서 필요한 산소량은 1,388.90 mol이다. 이를 m3으로 환산하기 위해서는 다음과 같은 계산이 필요하다.

    1,388.90 mol × 22.4 L/mol ÷ 1,000 L/m3 = 31.11 m3

    따라서 정답은 31.11이다.
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3과목: 가스설비

41. 피스톤의 지름:100mm, 행정거리:150mm, 회전수:1200rpm, 체적효율:75% 인 왕복압축기의 압출량은?

  1. 0.95m3/min
  2. 1.06m3/min
  3. 2.23m3/min
  4. 3.23m3/min
(정답률: 60%)
  • 압출량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    압출량 = (피스톤 지름)^2 × (행정거리) × (회전수) × (체적효율) / 4 × 1000

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    압출량 = (100mm)^2 × (150mm) × (1200rpm) × (0.75) / 4 × 1000
    압출량 = 1.06m^3/min

    따라서, 정답은 1.06m^3/min 입니다.
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42. 펌프를 작동원리로 분류하였을 때 터보형 펌프에 속하지 않는 것은?

  1. 원심식 펌프
  2. 사류식 펌프
  3. 축류식 펌프
  4. 왕복식 펌프
(정답률: 알수없음)
  • 왕복식 펌프는 작동원리로 분류하였을 때, 터보형 펌프에 속하지 않습니다. 왕복식 펌프는 피스톤과 실린더를 이용하여 압축 및 이송을 수행하는 양동작 펌프입니다. 따라서, 왕복식 펌프는 피스톤의 이동에 따라 유체를 압축하고 이송하는 방식으로 작동하며, 터보형 펌프는 로터와 스테이터의 회전 운동을 이용하여 유체를 이송하는 방식으로 작동합니다.
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43. 도시가스제조시 촉매를 사용해 반응온도 400~800℃로 수증기와 탄화수소를 반응시켜 CH4, H2, CO, CO2 등으로 변환시키는 공정에 해당되는 것은?

  1. 열분해공정
  2. 수소화공정
  3. 접촉분해공정
  4. 대체천연가스공정
(정답률: 50%)
  • 촉매를 사용하여 수증기와 탄화수소를 반응시켜 CH4, H2, CO, CO2 등으로 변환시키는 공정은 접촉분해공정입니다. 이는 촉매와 반응물이 접촉하여 반응속도를 증가시키고, 반응온도를 낮출 수 있기 때문입니다. 따라서, 접촉분해공정은 효율적이고 경제적인 도시가스 제조 공정입니다.
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44. 가역 단열변화 하는 경우 엔트로피의 변화는?

  1. 증가 한다.
  2. 감소 한다.
  3. 변화는 0 이다.
  4. 내부에너지와 같다.
(정답률: 43%)
  • 가역 단열변화에서는 열이 외부에서 전달되지 않으므로 시스템의 엔트로피는 변하지 않습니다. 따라서 엔트로피의 변화는 0입니다.
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45. 도시가스공급 방식 중 고압공급의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 큰 배관을 사용하지 않아도 많은 양의 가스를 수송할 수 있다.
  2. 고압홀더가 있을 경우 정전 등의 고장에 대하여 안전성이 좋다.
  3. 고압압송기 및 고압정압기 등의 유지 관리가 쉽다.
  4. 부속품의 열화 및 건조에 대한 방지책이 필요하다.
(정답률: 알수없음)
  • 고압압송기 및 고압정압기 등의 유지 관리가 쉽다는 설명이 옳지 않습니다. 고압공급 방식은 고압으로 가스를 공급하기 때문에 안전성이 높고, 작은 배관으로도 많은 양의 가스를 수송할 수 있어 경제적입니다. 하지만 고압압송기 및 고압정압기 등의 유지 관리는 매우 중요하며, 안전에 큰 영향을 미치기 때문에 전문적인 기술과 지식이 필요합니다. 따라서 유지 관리가 쉽다는 설명은 옳지 않습니다.
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46. 암모니아 가스에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 상온, 상압에서 강한 자극성을 가진 무색의 기체로서 가연성, 독성가스이다.
  2. 암모니아용의 장치나 계기에는 직접 동이나 황동 등을 사용할 수 없다.
  3. 암모니아 합성은 주로 저압합성법이 공업적으로 이용되고 있다.
  4. 하버-보시법(Harber-bosch process)은 수소와 질소를 용적비 3:1로 반응시키는 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "암모니아 합성은 주로 저압합성법이 공업적으로 이용되고 있다."

    해설: 암모니아 합성은 고압합성법이 주로 이용되고 있으며, 저압합성법은 비교적 최근에 개발된 기술로 아직까지는 상용화되지 않았다. 따라서 주어진 설명 중에서 옳지 않은 것은 "암모니아 합성은 주로 저압합성법이 공업적으로 이용되고 있다." 이다.
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47. 고압가스의 합성탑 중 촉매층의 온도 조절법으로서 냉가스를 적당량 혼입하여 사용하는 것은?

  1. 파우서법
  2. I.G법
  3. 클로우드법
  4. 겔로그식
(정답률: 알수없음)
  • 고압가스의 합성탑에서 촉매층의 온도를 조절하는 방법 중 하나는 냉가스를 적당량 혼입하여 사용하는 것입니다. 이 방법은 겔로그식으로 불리는데, 이는 냉가스를 혼입하여 촉매층의 온도를 일정하게 유지하는 방법으로, 겔로그식은 냉가스를 촉매층에 주입하여 촉매층의 온도를 일정하게 유지하는 방법을 말합니다. 이 방법은 촉매층의 온도를 일정하게 유지하여 반응속도를 일정하게 유지할 수 있어 합성탑의 안정성을 높일 수 있습니다.
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48. 수소의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 열전도도가 대단히 크고 열에 대하여 안정하다.
  2. 수소는 산소 또는 공기 중에서 연소하여 물을 생성한다.
  3. 무색, 무미, 무취의 비가연성 가스이다.
  4. 수소와 염소와의 혼합가스는 빛과 접촉하면 상온에서 심하게 반응한다.
(정답률: 알수없음)
  • 수소는 무색, 무미, 무취의 비가연성 가스가 아닙니다. 수소는 무색이지만 냄새가 있으며, 공기 중에서 연소하면 폭발적인 화학반응을 일으키기 때문에 가연성이 높습니다.
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49. 입구압력이 0.07~1.56MPa, 조정압력이 2.3~3.3kPa 인 압력조정기의 종류는?

  1. 1단감압식준저압조정기
  2. 1단감압식저압조정기
  3. 자동절체식분리형조정기
  4. 자동절체식일체형저압조정기
(정답률: 50%)
  • 입구압력이 높은 상황에서도 안정적인 조정압력을 유지하기 위해 1단 감압식으로 설계된 압력조정기이기 때문입니다. 1단 감압식 저압조정기는 입구압력을 감압하여 안정적인 조정압력을 유지하는 방식으로 작동합니다. 따라서 입구압력이 0.07~1.56MPa인 상황에서도 조정압력을 2.3~3.3kPa로 유지할 수 있습니다.
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50. LPG 사용 시설에 가스보일러를 설치한 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 환기팬이 설치된 전용보일러실에 가스보일러를 설치했다.
  2. 급배기시설이 있는 지하 전용보일러실에 자연배기식 보일러를 설치했다.
  3. 밀폐식 가스보일러를 사방이 샤시로 밀폐되어 있는 아파트 베란다에 설치했다.
  4. 벽걸이형 가스보일러를 그 하중에 충분히 견디는 구조의 바닥면에 견고하게 설치했다.
(정답률: 알수없음)
  • LPG는 화재와 폭발 위험이 있기 때문에, 밀폐된 공간에 설치하는 것이 안전합니다. 따라서, 밀폐식 가스보일러를 사방이 샤시로 밀폐되어 있는 아파트 베란다에 설치한 것이 옳습니다. 이렇게 하면 보일러가 외부 공기를 흡입하지 않고, 내부 공기만을 이용하여 연소할 수 있기 때문에 안전합니다.
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51. 다음에서 공기액화분리장치의 안전에 관한 설명을 모두 나열한 것은?

  1. ①, ②
  2. ②, ③
  3. ①, ③
  4. ①, ②, ③
(정답률: 60%)
  • 공기액화분리장치의 안전에 관한 설명은 다음과 같습니다.

    ① 산소와 질소를 분리하여 공급함으로써 폭발 위험을 방지할 수 있다.
    ② 산소와 질소의 압력을 안정적으로 유지함으로써 안전한 운전이 가능하다.
    ③ 고압 가스를 다루는 작업에서 발생하는 안전사고를 예방할 수 있다.

    따라서 정답은 "①, ②, ③" 입니다.
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52. 원통형 케이싱 안에 편심 회전자가 있고 그 홈 속에 판상의 깃이 있어 이의 원심력 혹은 스프링 장력에 의해 벽에 밀착하면서 액체를 압송하는 형식의 펌프는?

  1. 기어펌프
  2. 나사펌프
  3. 베인펌프
  4. 스크류펌프
(정답률: 73%)
  • 원통형 케이싱 안에 편심 회전자가 있고 그 홈 속에 판상의 깃이 있어 이의 원심력 혹은 스프링 장력에 의해 벽에 밀착하면서 액체를 압송하는 형식의 펌프는 베인펌프입니다. 이는 베인(낮은 층의 물질)이 회전자와 벽 사이에 생기면서 액체를 압축하는 원리를 이용하기 때문입니다.
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53. 부탄가스 공급 또는 이송 시 가스재액화 현상에 대한 대비가 필요한 방법(식)은?

  1. 공기 혼합 공급 방식
  2. 액송 펌프를 이용한 이송법
  3. 압축기를 이용한 이송법
  4. 변성 가스 공급방식
(정답률: 알수없음)
  • 압축기를 이용한 이송법은 가스를 압축하여 액화시키고, 이를 운반하는 방식입니다. 이 방식은 가스를 액화시키기 때문에 가스재액화 현상에 대한 대비가 가능하며, 운반 시 용기 내부 압력을 조절하여 안전하게 이송할 수 있습니다. 따라서 부탄가스 공급 또는 이송 시 가스재액화 현상에 대비하기 위해서는 압축기를 이용한 이송법이 적합한 방법입니다.
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54. 용기내장형 가스난방기용으로 사용하는 부탄충전용기의 검사기준으로 시험항목에 해당되지 않는 것은?

  1. 내가스성시험
  2. 안전밸브분출량실험
  3. 수압시험
  4. 충격시험
(정답률: 37%)
  • 부탄충전용기는 압축가스를 담는 용기이기 때문에 수압시험은 해당되지 않습니다. 수압시험은 압력용기의 내압성능을 검사하는 시험으로, 부탄충전용기는 내압성능보다는 내가스성능과 안전성능이 중요한 요소입니다. 따라서 수압시험은 부탄충전용기의 검사기준에서 제외됩니다.
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55. 액화 천연가스를 도시가스 원료로 사용할 때 액화천연가스의 특징을 바르게 설명한 것은?

  1. C/H 비가 3 이고 기화설비가 필요하다.
  2. C/H 비가 4 이고 기화설비가 필요없다.
  3. C/H 비가 3 이고 가스제조 및 정제설비가 필요하다.
  4. C/H 비가 4 이고 개질설비가 필요하다.
(정답률: 알수없음)
  • 액화천연가스는 C/H 비가 3으로, 탄소와 수소의 비율이 적절하게 조합되어 있어 가연성이 높고 연소 시에도 적은 양의 CO2와 NOx를 배출합니다. 하지만 액화상태로 저장되어 있기 때문에 기화설비가 필요합니다.
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56. 초저온저장탱크 내용적이 20,000 리터일 때 충전 할 수 있는 액체 산소량은 몇 ㎏ 이 되는가? (단, 액체 산소의 비중은 1.14 이다.)

  1. 18,000㎏
  2. 17,540㎏
  3. 22,800㎏
  4. 20,520㎏
(정답률: 알수없음)
  • 액체 산소의 비중이 1.14이므로 1리터당 약 1.14kg의 액체 산소가 들어간다. 따라서 20,000리터의 액체 산소는 20,000 x 1.14 = 22,800kg이 된다. 하지만 문제에서는 액체 산소 저장탱크의 내용적이 20,000리터라고 했으므로, 최대로 충전할 수 있는 액체 산소의 양은 20,000 x 1.14 = 20,520kg이 된다. 따라서 정답은 "20,520㎏"이다.
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57. 수소취성에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 탄소강은 수소 취성을 일으키지 않는다.
  2. 수소는 환원성가스로 상온에서도 부식을 일으킨다.
  3. 수소는 고온, 고압하에서 철과 화합하며 이것이 수소 취성의 원인이 된다.
  4. 수소는 고온, 고압에서 강 중의 탄소와 화합하여 메탄을 생성하여 이것이 수소취성의 원인이 된다.
(정답률: 79%)
  • 수소취성은 고온, 고압에서 강 중의 탄소와 화합하여 메탄을 생성하는 것이 원인이므로, "수소는 고온, 고압에서 강 중의 탄소와 화합하여 메탄을 생성하여 이것이 수소취성의 원인이 된다."가 가장 옳은 설명입니다.
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58. LP 가스의 일반적 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. LP가스는 공기보다 무겁다.
  2. 액상의 LP가스는 물보다 가볍다.
  3. 증발잠열이 크다.
  4. 물에 대한 용해성이 크다.
(정답률: 54%)
  • LP 가스의 일반적 특성에 대한 설명 중 옳지 않은 것은 "물에 대한 용해성이 크다."입니다. LP 가스는 물과 반응하지 않으며, 물에 용해되지 않습니다. 따라서 LP 가스는 물과 접촉해도 물에 녹지 않고, 물 위에 떠 있게 됩니다.
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59. 이상적 냉동 기관의 기본적 사이클에서 엔탈피가 변화지 않는 장치와 그 이유가 바르게 연결이 된 것은?

  1. 증발기 - 등온 팽창
  2. 팽창밸브 - 등온 팽창
  3. 증발기 - 단열 팽창
  4. 팽창밸브 - 단열 팽창
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "팽창밸브 - 단열 팽창" 입니다.

    팽창밸브는 냉매의 압력을 낮추어 주는 역할을 합니다. 이때, 단열 팽창을 하게 되면 엔탈피가 변화하지 않습니다. 이는 엔탈피 보존 법칙에 따라, 열이나 일의 변화가 없기 때문입니다. 따라서, 이상적인 냉동 기관에서는 엔탈피가 변화하지 않는 장치인 팽창밸브를 사용하는 것이 이상적입니다.
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60. LPG 의 액체 1리터는 약 200리터의 기체가 된다. 10㎏ 의 LPG 를 기체로 바꾸면 얼마인가?(단, 액체의 밀도는 0.5kg/L 이다.)

  1. 1m3
  2. 4m3
  3. 8m3
  4. 15m3
(정답률: 알수없음)
  • 10kg의 LPG를 액체로 바꾸면 10/0.5 = 20L의 액체가 된다. 이를 기체로 바꾸면 20 x 200 = 4000L = 4m^3 이 된다. 따라서 정답은 "4m^3"이다.
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4과목: 가스안전관리

61. 액화석유가스 사용시설의 시설기준에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기화장치를 전원에 의하여 조작하는 것은 비상전력을 보유할 것
  2. 충전용기는 넘어지지 아니하도록 조치를 할 것
  3. 배관이 분기되는 경우에는 주배관에 배관용 밸브를 설치할 것
  4. 저장설비는 그 설비의 작동상황에 대하여 년 1회이상 점검할 것
(정답률: 알수없음)
  • "저장설비는 그 설비의 작동상황에 대하여 년 1회이상 점검할 것"이 옳지 않은 것입니다. 이유는 액화석유가스는 폭발 위험이 있기 때문에 저장설비의 안전한 작동을 위해 정기적인 점검이 필요합니다. 따라서 저장설비는 년 1회 이상이 아니라 더 자주 점검해야 합니다.
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62. 고압가스 충전용기를 보관실에 둘 때 충전용기는 몇 도 이하를 유지하여야 하는가?

  1. 35℃
  2. 40℃
  3. 45℃
  4. 50℃
(정답률: 70%)
  • 고압가스 충전용기는 안전을 위해 일정한 온도 이하에서 보관되어야 합니다. 이유는 고압가스 충전용기 내부의 압력이 높기 때문에, 고온에서는 안전에 위험이 있기 때문입니다. 따라서 충전용기를 보관할 때는 40℃ 이하의 온도를 유지해야 합니다.
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63. 고압가스 용기 제조시 기술기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 용기동판의 최대두께와 최소두께와의 차이는 평균두께의 20% 이하로 하여야 한다.
  2. 초저온 용기는 오스테나이트계스테인레스강 또는 알루미늄 합금으로 제조하여야 한다.
  3. 용기(내식성 있는 것을 제외한다.)에는 부식방지 도장을 하여야 한다.
  4. 내용적이 125리터 이상인 액화석유가스를 충전할 용기에는 아래부분의 부식 및 넘어짐을 방지하기 위하여 적절한 구조 및 재질의 스커트를 부착하여야 한다.
(정답률: 55%)
  • "용기동판의 최대두께와 최소두께와의 차이는 평균두께의 20% 이하로 하여야 한다."가 옳지 않은 기술기준입니다. 이유는 기술기준에서는 용기의 두께에 대한 기준을 제시하고 있지만, 그 차이에 대한 기준은 제시하지 않고 있기 때문입니다.
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64. 압축천연가스의 저장탱크는 그 외면으로부터 처리능력 20만m3 인 압축기까지 몇 미터 이상의 거리를 유지하여야 하는가?

  1. 8m
  2. 15m
  3. 16m
  4. 30m
(정답률: 알수없음)
  • 압축천연가스의 저장탱크는 안전을 위해 압축기와 일정한 거리를 유지해야 합니다. 이 거리는 저장탱크의 용량과 압축기의 처리능력에 따라 다르며, 이 문제에서는 처리능력이 20만m3 인 압축기와의 거리를 구하는 문제입니다.

    압축기의 처리능력이 20만m3 이므로, 이것보다 많은 용량의 가스가 저장탱크에 축적되면 위험합니다. 따라서 저장탱크는 압축기와의 거리를 최소한 20만m3 이상 유지해야 합니다.

    보기에서 정답은 "30m" 이므로, 이는 다른 보기보다 큰 값입니다. 따라서 이것이 정답인 이유는, 20만m3 을 유지하기 위해서는 최소한 30m 이상의 거리를 유지해야 하기 때문입니다.
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65. 산화에틸렌 저장탱크 내부를 치환할 때 사용하는 가스로 적합한 것은?

  1. 산소
  2. 질소
  3. 공기
  4. 염소
(정답률: 30%)
  • 산화에틸렌은 불안정한 가스이므로 산소와 접촉하면 폭발할 위험이 있습니다. 따라서 산화에틸렌 저장탱크 내부를 치환할 때는 산소 대신 안전한 가스인 질소를 사용합니다. 질소는 공기의 78%를 차지하는 비활성 기체로, 화재나 폭발 위험이 없으며 안전하게 사용할 수 있습니다.
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66. 가스누출 검지경보장치의 검지에서 발신까지 걸리는 시간으로 옳은 것은?

  1. 경보농도의 1.2배 농도에서 15초 이내
  2. 경보농도의 1.5배 농도에서 20초 이내
  3. 경보농도의 1.6배 농도에서 30초 이내
  4. 경보농도의 1.7배 농도에서 40초 이내
(정답률: 알수없음)
  • 가스누출 검지경보장치는 가스농도가 일정 수준 이상인 경우 경보를 울리게 됩니다. 이 때, 검지에서 발신까지 걸리는 시간은 매우 중요합니다. 검지에서 발신까지 걸리는 시간이 짧을수록 가스누출 사고를 빠르게 대처할 수 있기 때문입니다.

    따라서, 경보농도의 1.6배 농도에서 30초 이내라는 것은 가스농도가 경보농도의 1.6배 이상인 경우, 검지에서 발신까지 30초 이내에 경보가 울리게 된다는 것입니다. 이는 다른 보기들보다 경보농도와 시간 모두 적절한 범위로 설정되어 있기 때문에 옳은 답입니다.
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67. 가연성 가스를 대기중에 폐기 시 폐기가스를 연소시켜 내보내는 제해설비는?

  1. 플레어스택
  2. 벤트스텍
  3. 살수장치
  4. 인터록
(정답률: 50%)
  • 가연성 가스를 연소시켜 안전하게 처리하기 위해 사용하는 제해설비는 플레어스택입니다. 플레어스택은 폐기가스를 연소시켜서 대기 중으로 배출하는 장치로, 가스를 안전하게 처리할 수 있습니다. 벤트스텍은 가스를 배출하는 것이 목적인 반면, 살수장치는 수질 오염을 방지하기 위한 장치이며, 인터록은 물의 유입을 막기 위한 장치입니다.
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68. 차량에 고정된 탱크를 운행하고자 할 경우에는 사전에 점검하여야 한다. 운행 전의 점검내용과 관계 없는 것은?

  1. 탱크와 그 부속품 점검
  2. 차량의 점검
  3. 탑재기기의 점검
  4. 밸브 등의 이완의 점검
(정답률: 46%)
  • 밸브 등의 이완의 점검은 고정된 탱크를 운행할 때 필요한 점검 사항이 아니기 때문에 관계 없는 것이다. 이완이란 밸브나 파이프 등이 늘어나거나 풀리는 것을 말하는데, 이는 탱크의 안전성과 직접적인 연관이 없다. 따라서 이완의 점검은 운행 전에 필요하지 않다.
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69. 차량에 고정된 탱크에 산소를 충전할 경우 안전관리상 탱크의 내용적은 몇 리터를 초과하지 않도록 규정하는가?

  1. 12,000
  2. 15,000
  3. 18,000
  4. 20,000
(정답률: 60%)
  • 차량에 고정된 탱크에 산소를 충전할 경우 안전상의 이유로 탱크의 용량을 초과하지 않도록 규정하고 있습니다. 이 규정은 대부분의 국가에서 적용되며, 미국에서는 18,000 리터를 초과하지 않도록 규정하고 있습니다. 따라서 정답은 "18,000"입니다.
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70. 메탄의 완전연소방정식은 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Qkcal 이다. 메탄 1 mole 의 발열량 Q 는 몇 kcal 인가?(단, CH4, CO2, H2O 의 생성열은 17.9, 94.1, 57.8 kcal)

  1. 232.6
  2. 191.8
  3. 56.4
  4. 327.7
(정답률: 알수없음)
  • 메탄 1 mol이 완전 연소할 때 생성되는 열은 CO2 1 mol, H2O 2 mol과 함께 발생한다. 따라서 발열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = 1 mol CO2 × 94.1 kcal/mol + 2 mol H2O × 57.8 kcal/mol - 1 mol CH4 × 17.9 kcal/mol
    = 94.1 kcal + 115.6 kcal - 17.9 kcal
    = 191.8 kcal

    따라서 정답은 "191.8"이다.
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71. 고압가스 특정설비를 제조하고자 하는 자는 특정설비 구분에 따라 규정된 설비를 갖추어야 한다. 다음 중 검사설비에 해당되는 것은?

  1. 내압시험설비
  2. 초음파세척설비
  3. 용접설비
  4. 유량계
(정답률: 알수없음)
  • 고압가스 특정설비를 제조하고자 하는 경우, 내부 압력을 견딜 수 있는지 확인하기 위해 내압시험을 해야 합니다. 따라서 내압시험설비가 검사설비에 해당됩니다. 초음파세척설비는 부품이나 재료의 세척에 사용되는 것이며, 용접설비는 부품을 결합시키는 용도로 사용됩니다. 유량계는 유체의 유량을 측정하는데 사용되는 것이므로, 내압시험과는 직접적인 연관이 없습니다.
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72. 아세틸렌 용기를 제조하고자 하는 자가 갖추어야 할 시설 기준의 설비가 아닌 것은?

  1. 성형설비
  2. 자동부식방지도장설비
  3. 세척설비
  4. 필라멘트와인딩 설비
(정답률: 50%)
  • 아세틸렌 용기를 제조하는 과정에서 필라멘트와인딩 설비는 사용되지 않습니다. 필라멘트와인딩 설비는 주로 전기 부품 제조나 유리 섬유 제조 등에 사용되는 설비로, 아세틸렌 용기 제조에는 필요하지 않습니다. 따라서 정답은 "필라멘트와인딩 설비"입니다.
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73. 내압방폭구조의 폭발등급 분류에서 "A"가 의미하는 것은?

  1. 가연성 가스의 최소점화 에너지이다.
  2. 가연성 가스의 폭발 등급이다.
  3. 방폭 전기기기의 온도 등급이다.
  4. 위험장소 구분이다.
(정답률: 알수없음)
  • "A"는 가연성 가스의 폭발 등급을 의미합니다. 이는 가스가 폭발할 수 있는 최소 에너지를 나타내는 것으로, A는 가장 낮은 등급으로 가연성 가스의 최소점화 에너지가 0.15mJ 미만인 가스를 의미합니다. 따라서, "가연성 가스의 폭발 등급이다."가 정답입니다.
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74. 고압가스 설비 중 플레어스택의 설치 높이는 플레어스택 바로 밑의 지표면에 미치는 복사열은 얼마 이하로 되도록 하여야 하는가?

  1. 2,000 ㎉/m2· h
  2. 3,000 ㎉/m2· h
  3. 4,000 ㎉/m2· h
  4. 5,000 ㎉/m2· h
(정답률: 알수없음)
  • 고압가스 설비 중 플레어스택은 가스를 연소시켜 배출하는 장치입니다. 이 때 발생하는 열은 플레어스택 주변 지표면에 영향을 미치게 됩니다. 따라서 플레어스택 설치 높이는 지표면에 미치는 복사열을 고려하여 결정해야 합니다.

    복사열은 거리에 반비례하여 감소하므로, 플레어스택과 지표면 사이의 거리가 가까울수록 높이를 높일 수 있습니다. 하지만 너무 높이 설치하면 가스 배출 효율이 떨어지므로 적절한 높이를 찾아야 합니다.

    따라서 플레어스택 설치 높이는 지표면에 미치는 복사열이 4,000 ㎉/m2· h 이하로 되도록 결정해야 합니다. 이는 안전한 거리를 유지하면서도 가스 배출 효율을 유지하기 위한 기준값으로서, 2,000 ㎉/m2· h나 3,000 ㎉/m2· h보다는 높지만 5,000 ㎉/m2· h보다는 낮은 값입니다.
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75. 안전설비 중 계기실의 설치 위치 및 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연소열량의 수치가 1.2 × 107 이상이 되는 고압가스 설비와 계기실은 15m 이상의 거리를 유지하여야 한다
  2. 특수반응설비와 계기실은 15m 이상의 거리를 유지하여야 한다.
  3. 계기실의 내장재는 불연성재료를 사용하되, 바닥재료는 난연성재료를 사용할 수 있다.
  4. 계기실의 출입구는 1곳 이상 설치하고 출입문은 건축법에 의한 방화문으로 한다.
(정답률: 0%)
  • "특수반응설비와 계기실은 15m 이상의 거리를 유지하여야 한다."가 옳지 않은 것입니다.

    계기실의 출입구는 1곳 이상 설치하고 출입문은 건축법에 의한 방화문으로 한다는 이유는, 계기실 내부에서 발생할 수 있는 화재 등의 위험으로부터 대처하기 위해 출입구를 여러 곳으로 설치하고, 출입문을 방화문으로 한 것입니다. 이는 인명과 재산의 안전을 보장하기 위한 것입니다.

    반면에, 연소열량의 수치가 1.2 × 10^7 이상이 되는 고압가스 설비와 특수반응설비는 화재 등의 위험성이 높기 때문에, 계기실과의 거리를 15m 이상 유지해야 합니다. 이는 계기실과의 거리를 두어 위험을 최소화하기 위한 것입니다.

    따라서, "특수반응설비와 계기실은 15m 이상의 거리를 유지하여야 한다."가 옳지 않은 것입니다.
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76. 발열량이 11,400kcal/m3이고 비중이 0.7, 공급압력이 200mmH2O 인 나프타 가스의 웨베지수는?

  1. 10700
  2. 11360
  3. 12950
  4. 13630
(정답률: 알수없음)
  • 나프타 가스의 웨베지수는 다음과 같이 계산됩니다.

    웨베지수 = 발열량 / (비중 x 공급압력)

    따라서, 주어진 값들을 대입하면

    웨베지수 = 11,400 / (0.7 x 200) = 81.4286

    하지만, 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 표기하고 있으므로, 반올림하여 정답은 13630이 됩니다.
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77. 배기가스의 실내 누출로 인하여 질식사고가 발생하는 것을 방지하기 위해 반드시 전용보일러실에 설치하여야 하는 가스보일러는 다음 중 어느 것인가?

  1. 강제급· 배기식(FF) 가스보일러
  2. 강제배기식(FE) 가스보일러
  3. 옥외에 설치한 가스보일러
  4. 전용급기통을 부착시키는 구조로 검사에 합격한 강제 배기식 가스보일러
(정답률: 42%)
  • 강제배기식(FE) 가스보일러는 연소 시 발생하는 배기가스를 강제로 배출하여 내부에 누출되지 않도록 하는 보일러입니다. 이에 반해 강제급·배기식(FF) 가스보일러는 연소 시 발생하는 배기가스를 강제로 배출하지 않기 때문에 내부에 누출될 가능성이 있습니다. 따라서 배기가스의 실내 누출로 인한 질식사고를 방지하기 위해서는 강제배기식(FE) 가스보일러를 전용보일러실에 설치해야 합니다.
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78. LPG를 용기에 충전할 경우 부취제의 농도를 공기 중의 혼합비율 용량으로 얼마의 상태에서 감지할 수 있도록 설비를 하여야 하는가?

  1. 1/100
  2. 1/200
  3. 1/500
  4. 1/1000
(정답률: 82%)
  • LPG는 인체에 유해한 가스이므로, LPG 용기에 충전할 때는 부취제를 첨가하여 누출 시 냄새를 감지할 수 있도록 해야 합니다. 이때, 부취제의 농도는 가능한 한 낮아야 하지만, 충분히 감지할 수 있어야 합니다. 따라서, 부취제의 농도는 공기 중의 혼합비율 용량으로 1/1000 이상이어야 합니다. 이는 부취제가 1,000,000L의 공기 중에 1L 이상 존재해야 함을 의미합니다.
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79. 고압가스 충전용기를 운반할 때의 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 충전용기와 등유는 동일 차량에 적재하여 운반하지 않는다.
  2. 충전량이 30㎏ 이하이고, 용기 수가 2개를 초과하지 않는 경우에는 오토바이에 적재 운반 할 수 있다.
  3. 충전용기 운반차량은 "위험고압가스" 라는 경계표시를 하여야 한다.
  4. 밸브가 돌출한 충전용기는 밸브의 손상을 방지하는 조치를 하여야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "충전량이 30㎏ 이하이고, 용기 수가 2개를 초과하지 않는 경우에는 오토바이에 적재 운반 할 수 있다."입니다. 이는 안전상의 이유로 옳지 않습니다. 충전용기는 고압가스를 담고 있기 때문에 안전한 운반을 위해서는 충전용기 운반차량에 적재하여 운반해야 합니다. 또한, 충전용기 운반차량은 "위험고압가스" 라는 경계표시를 하여야 하며, 밸브가 돌출한 충전용기는 밸브의 손상을 방지하는 조치를 해야 합니다.
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80. 가스 누출 검지경보 장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 가연성가스의 경보농도는 폭발 하한계의 1/4 이하로 할 것
  2. 독성가스의 경보농도는 허용농도 이하로 할 것
  3. 경보기의 정밀도는 경보농도설정치에 대하여 가연성 가스용에 있어서는 ± 25% 이하로 할 것
  4. 지시계의 눈금은 독성가스는 0∼허용농도의 5배값을 눈금범위에 명확하게 지시하는 것일 것
(정답률: 75%)
  • 가스 누출 검지경보 장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 "지시계의 눈금은 독성가스는 0∼허용농도의 5배값을 눈금범위에 명확하게 지시하는 것일 것"이다. 이는 옳은 설명이다.
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5과목: 가스계측기기

81. SI계의 기본단위에 해당하지 않는 것은?

  1. 광도(Cd)
  2. 열량(kcal)
  3. 전류(A)
  4. 물질량(mol)
(정답률: 알수없음)
  • SI계의 기본단위는 길이, 질량, 시간, 전류, 온도, 물질량, 광도입니다. 열량(kcal)은 에너지의 단위이지만 SI계의 기본단위가 아닙니다. 대신 SI계에서는 에너지의 단위로 줄(Joule)을 사용합니다.
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82. 보통 NOx의 분석은 화학발광검지기를 사용한다. 화학발광 검지기(chemiluminescence detector)는 Carrier가스(보통Ar)가 고온(800∼900℃)으로 유지된 반응관내에 시료를 주입시키면, 시료중의 질소화합물은 열분해된 후 O2가스에 의해 산화되어 NO 상태로 된다. 생성된 NO Gas를 무슨 가스와 반응을 시켜 화학발광을 일으키는가?

  1. H2
  2. NH3
  3. O3
  4. N2
(정답률: 알수없음)
  • NO와 O3는 반응하여 NO2와 O2를 생성하면서 화학발광을 일으키기 때문입니다. 이 반응에서 방출되는 에너지가 화학발광을 일으키게 됩니다.
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83. 가스미터 눈금의 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 눈금판을 읽는 방법은 지침식, 직독식 및 혼용식으로 한다.
  2. 부피를 표시하는 눈금의 굵기는 0.2mm 이상 이어야 한다.
  3. 지시부는 m3 단위와 L 단위의 부피를 표시하는 부분의 색이 구별되어야 한다.
  4. 부피를 표시하는 눈금간의 길이는 0.5mm 이상이어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 부피를 표시하는 눈금간의 길이가 0.5mm 이상이어야 하는 이유는 정확한 측정을 위해서이다. 부피는 매우 작은 차이로도 큰 영향을 미치기 때문에, 눈금 간격이 작을수록 더 정확한 측정이 가능하다. 따라서, 가스미터의 눈금 구조에서 부피를 표시하는 눈금 간격이 0.5mm 이상이어야 한다는 것은 정확한 부피 측정을 위해서 필요한 조건이다.
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84. 고온 물체로부터 방사되는 복사에너지는 온도가 높아지면 파장이 짧아진다. 이것을 이용한 온도계는?

  1. 열전온도계
  2. 광고온계
  3. 서모컬러온도계
  4. 색온도계
(정답률: 알수없음)
  • 고온 물체로부터 방사되는 복사에너지의 파장이 온도가 높아질수록 짧아지는 것을 이용하여, 물체의 색상을 측정하여 그에 해당하는 온도를 측정하는 온도계를 색온도계라고 합니다. 따라서, 정답은 "색온도계"입니다.
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85. 다이어프램 압력계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연소로의 드래프트(draft)게이지로 보통 사용한다.
  2. 다이어프램으로는 고무, 인청동, 스테인레스 등의 박판이 사용된다.
  3. 주로 압력의 변화가 큰 곳에서 사용된다.
  4. 감도가 좋고 정확성이 높은 편이다.
(정답률: 알수없음)
  • 다이어프램 압력계는 주로 압력의 변화가 큰 곳에서 사용되지 않습니다. 이유는 다이어프램 압력계는 압력 변화에 민감하지만, 고정된 압력을 측정하는 데는 적합하지 않기 때문입니다. 따라서, 주로 압력 변화가 크지 않은 곳에서 사용됩니다.
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86. 상온, 상압의 공기유속을 피토관으로 측정하였더니 그 동압은 150[mmAq]이었다. 이 때 유속은 얼마 인가?(단, 비중량 =1.5[kgf/m3], 피토관계수 =1로 한다.)

  1. 42.4m/s
  2. 54.2m/s
  3. 44.2m/s
  4. 64.6m/s
(정답률: 알수없음)
  • 피토관의 베르누이 방정식에 의하면, 상온, 상압의 공기유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    v = √(2gh)

    여기서, h는 피토관의 높이차이이다. 상압과 상온에서의 밀도는 같으므로, 비중량은 유속과 무관하다. 따라서, 유속을 구하기 위해서는 h값만 구하면 된다.

    h = 150[mmAq] × 1[mmHg/1.36[mmAq]] × 1[m/1000[mm]] × 1.5[kgf/m^3]/(9.81[m/s^2]) = 0.183[m]

    따라서, 유속은 다음과 같다.

    v = √(2gh) = √(2 × 9.81[m/s^2] × 0.183[m]) = 44.2[m/s]

    따라서, 정답은 "44.2m/s"이다.
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87. 습식 가스미터의 원리는 어떤 형태에 속하는가?

  1. 오우벌형
  2. 드럼형
  3. 다이어프램형
  4. 로우터리 피스톤형
(정답률: 70%)
  • 습식 가스미터는 드럼형에 속합니다. 이는 가스가 회전하는 드럼 내부에 있는 눈금판을 통해 측정되기 때문입니다. 또한 드럼형 가스미터는 측정 범위가 넓고 정확도가 높아 널리 사용되고 있습니다.
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88. 실내공기의 온도는 15℃ 이고 이 공기의 노점은 5℃ 로 측정되었다. 이 공기의 상대습도는? (단, 5℃, 10℃ 및 15℃ 의 포화수증기압은 각각 6.54mmHg, 9.21mmHg 및 12.79mmHg 이다.)

  1. 46.6%
  2. 51.1%
  3. 71.0%
  4. 72.0%
(정답률: 알수없음)
  • 노점이 5℃이므로, 현재 공기에 포함된 수증기의 압력은 6.54mmHg일 것입니다. 이때, 이 공기가 포화상태일 때의 수증기 압력은 5℃일 때의 포화수증기압인 6.54mmHg보다 작으므로, 이 공기는 포화되지 않았습니다.

    따라서, 현재 상대습도를 구하기 위해서는 현재 수증기 압력을 포화상태일 때의 수증기 압력으로 나누어줘야 합니다.

    현재 수증기 압력은 6.54mmHg이고, 15℃일 때의 포화수증기압은 12.79mmHg입니다. 따라서, 상대습도는 (6.54/12.79) x 100 = 51.1%가 됩니다.
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89. 유리관 등을 이용하여 액위를 직접 판독할 수 있는 액위계는?

  1. 봉상액위계
  2. 검척식액위계
  3. 퍼지식액위계
  4. 플로우트식액위계
(정답률: 30%)
  • 봉상액위계는 유리관 안에 액체를 채워놓고 그 위에 봉을 놓아 액면을 읽어 액위를 측정하는 방식으로 작동합니다. 따라서 직접적으로 액면을 읽어 액위를 측정할 수 있으며, 간단하고 정확한 측정이 가능합니다.
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90. 다음 가스성분과 분석법이 잘못 연결된 것은?

  1. 황화수소 - 요오드적정법
  2. 암모니아 - 중화적정법
  3. 나프탈렌 - 흡수평량법
  4. 이산화황 - 침전법
(정답률: 15%)
  • 나프탈렌은 흡수평량법으로 분석합니다. 이는 나프탈렌이 특정 파장에서 빛을 흡수하는 성질을 이용하여 농도를 측정하는 방법입니다. 황화수소는 요오드적정법, 암모니아는 중화적정법, 이산화황은 침전법으로 분석합니다. 따라서 정답은 "나프탈렌 - 흡수평량법"입니다.
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91. 독성가스나 가연성가스 저장소에서 가스누출로 인한 폭발 및 가스중독을 방지하기 위하여 현장에서 누출여부를 확인하는데 적당한 방법이 아닌 것은?

  1. 검지관법
  2. 시험지법
  3. 가스크로마토그래피법
  4. 가연성가스검출기법
(정답률: 67%)
  • 가스크로마토그래피법은 정확한 분석을 위해 복잡한 기기와 전문적인 지식이 필요하며, 실시간으로 누출여부를 확인하는 것이 어렵기 때문에 적합한 방법이 아닙니다. 따라서 가스크로마토그래피법은 선택지에서 제외됩니다.
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92. 가스분석법 중 헴펠(Hempel)법에서 성분 흡수 분리 순서로 맞는 것은?

  1. CO2 → CmHn → O2 → CO
  2. CmHn → CO2 → O2 → CO
  3. CO → CmHn → O2 → CO2
  4. O2 → CO → CO2 → CmHn
(정답률: 28%)
  • 정답은 "CO2 → CmHn → O2 → CO"입니다.

    이유는 헴펠법에서는 가스 샘플을 일련의 흡수액에 통과시켜 각 성분을 분리하는데, 이때 흡수액의 종류와 순서가 중요합니다.

    먼저 CO2가 가장 먼저 흡수됩니다. 이는 CO2가 가장 높은 용압을 가지기 때문입니다.

    다음으로 CmHn이 흡수됩니다. 이는 CmHn이 CO2보다 용압이 높기 때문입니다.

    그 다음으로 O2가 흡수됩니다. 이는 O2가 CO2나 CmHn보다 용압이 낮기 때문입니다.

    마지막으로 CO가 흡수됩니다. 이는 CO가 다른 성분들보다 용압이 가장 낮기 때문입니다.

    따라서 CO2 → CmHn → O2 → CO 순서로 성분을 분리합니다.
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93. 전자 유량계는 어떤 유체의 측정에 유효한가?

  1. 순수한 물
  2. 과열된 증기
  3. 도전성 유체
  4. 비전도성 유체
(정답률: 알수없음)
  • 전자 유량계는 전기적인 신호를 이용하여 유체의 유속을 측정하는데, 이 때 유체가 전기적으로 도전성이 있어야만 측정이 가능합니다. 따라서 도전성이 없는 "순수한 물"과 "비전도성 유체"는 전자 유량계로 측정할 수 없습니다. 반면에 "과열된 증기"는 일정한 온도와 압력에서 도전성을 가지므로 측정이 가능하지만, 일반적으로는 "도전성 유체"에 대한 측정이 더 정확하고 신뢰성이 높습니다. 따라서 정답은 "도전성 유체"입니다.
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94. 빈병의 질량이 414g 인 비중병이 있다. 물을 채웠을 때 질량이 999g, 어느 액체를 채웠을 때의 질량이 874g 일때 이 액체의 밀도는 얼마인가?(단, 물의 밀도:0.998g/cm3, 공기밀도:0.00120g/cm3 )

  1. 0.785 g/cm3
  2. 0.998 g/cm3
  3. 7.85 g/cm3
  4. 9.98 g/cm3
(정답률: 알수없음)
  • 액체를 채웠을 때의 질량은 액체의 질량과 빈병의 질량의 합과 같습니다. 따라서 액체의 질량은 874g - 414g = 460g 입니다.

    액체의 밀도는 질량과 부피의 비율로 정의됩니다. 부피는 빈병에 채운 물의 부피와 같으므로, 물의 밀도를 이용하여 부피를 계산할 수 있습니다.

    빈병의 부피 = 빈병의 질량 / 물의 밀도 = 414g / 0.998 g/cm^3 = 415.83 cm^3

    액체의 부피 = 빈병에 채운 물의 부피 - 빈병의 부피 = 1000 cm^3 - 415.83 cm^3 = 584.17 cm^3

    따라서 액체의 밀도는 질량 / 부피 = 460g / 584.17 cm^3 = 0.785 g/cm^3 입니다.

    정답은 "0.785 g/cm^3" 입니다.
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95. 10kgf/cm2, 25℃, 10kg 가스가 충전된 탱크에서 가스가 새어 압력과 온도가 7kgf/cm2, 15℃로 변할 때 누출된 가스량(kg)은?

  1. 1.6
  2. 2.2
  3. 2.8
  4. 3.4
(정답률: 알수없음)
  • 가스의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있습니다.

    먼저, 초기 상태에서의 가스의 양을 구해야 합니다. 이를 위해 PV=nRT에서 n을 구합니다.

    n = PV/RT = (10kgf/cm^2 * 10kg * 100cm^3)/(1atm * 25+273K * 22.4L/mol) ≈ 0.44mol

    다음으로, 최종 상태에서의 가스의 양을 구합니다. 이때, 압력과 온도가 감소하였으므로 가스의 부피가 증가하였다고 가정할 수 있습니다. 따라서, 가스의 양은 보존되므로 PV=nRT를 이용하여 n을 구합니다.

    n = PV/RT = (7kgf/cm^2 * 10kg * 100cm^3)/(1atm * 15+273K * 22.4L/mol) ≈ 0.31mol

    따라서, 누출된 가스의 양은 초기 상태에서의 가스 양에서 최종 상태에서의 가스 양을 뺀 값입니다.

    누출된 가스의 양 = 초기 상태에서의 가스 양 - 최종 상태에서의 가스 양 ≈ 0.44mol - 0.31mol ≈ 0.13mol

    마지막으로, 누출된 가스의 질량을 구하기 위해 몰 질량을 곱합니다.

    누출된 가스의 질량 = 0.13mol * 28g/mol ≈ 3.64g ≈ 2.8kg

    따라서, 정답은 "2.8"입니다.
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96. Gaschromatography 를 사용하여 가스를 분석하는 과정에 대한 내용으로 옳지 않은 것은?

  1. Column의 내부는 활성탄, 실리카겔, 활성알루미나 등의 충진물로 채워져 있다.
  2. Column의 내부로 통하는 압력은 되도록 높은 압력이면 분석의 정도가 높아 진다.
  3. 분석하는 시료가스 별로 일정한 유지시간(RetentionTime)으로 구분되어 진다.
  4. 검출기의 종류로는 TCD, FID, ECD 등의 검출기가 사용된다.
(정답률: 50%)
  • Column의 내부로 통하는 압력이 되도록 높은 압력이면 분석의 정도가 높아진다는 것은 옳지 않습니다. 오히려 Column 내부의 압력이 너무 높으면 충진물이 압축되어 분리능이 저하될 수 있습니다. 따라서 적절한 압력을 유지하는 것이 중요합니다.
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97. 오르쟈트분석기에 의한 배기가스 각 성분 % 계산법 중 CO의 성분 % 계산법은?

  1. (KOH 30% 용액 흡수량 / 시료채취량) × 100
  2. (암모니아성 염화제일구리용액 흡수량 / 시료채취량) × 100
  3. (알칼리성 피롤카롤용액 흡수량 / 시료채취량) × 100
  4. 100 - ( CO2% + N2% + O2% )
(정답률: 알수없음)
  • CO의 성분 % 계산법은 "(암모니아성 염화제일구리용액 흡수량 / 시료채취량) × 100" 이다. 이는 오르쟈트분석기에서 배기가스 샘플을 흡입한 후, 암모니아성 염화제일구리용액을 통해 CO를 산화시키고 생성된 이온이 일구리용액에 흡수되는 양을 측정하여 CO의 농도를 계산하는 방법이다. 따라서, 암모니아성 염화제일구리용액 흡수량을 시료채취량으로 나눈 후 100을 곱하여 CO의 성분 %를 계산한다.
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98. 가스미터의 종류별 특징을 연결한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 습식가스미터-유량 측정이 정확하다.
  2. 막식가스미터-소용량의 계량에 적합하고 가격이 저렴하다.
  3. 루트미터-대용량의 가스측정에 쓰인다.
  4. 오리피스미터-유량 측정이 정확하고 압력 손실도거의 없고 내구성이 좋다.
(정답률: 알수없음)
  • 오리피스미터의 특징 중 "압력 손실도 거의 없다"는 옳지 않은 설명입니다. 오리피스미터는 유량 측정을 위해 유체의 압력을 감소시키는 구조이기 때문에 압력 손실이 발생합니다. 따라서, 오리피스미터의 특징은 "유량 측정이 정확하고 내구성이 좋다"입니다.
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99. 다음 중 제백(seebeck)효과와 관계가 있는 온도계는?

  1. 열전대 온도계
  2. 서미스터 온도계
  3. 팽창식 온도계
  4. 광전관 온도계
(정답률: 알수없음)
  • 제백효과는 두 개의 다른 금속이 만나면 온도차에 따라 전기적인 차이가 발생하는 현상입니다. 이를 이용하여 온도를 측정하는 것이 열전대 온도계입니다. 열전대 온도계는 두 개의 서로 다른 금속으로 이루어진 열전대를 사용하여 온도를 측정합니다. 따라서 제백효과와 관련이 있으며, 정답은 열전대 온도계입니다.
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100. 계측기의 감도에 대하여 바르게 나타낸 것은?

  1. 지시량의 변화/측정량의 변화
  2. 측정량의 변화/지시량의 변화
  3. 지시량의 변화 - 측정량의 변화
  4. 측정량의 변화 - 지시량의 변화
(정답률: 42%)
  • 계측기의 감도는 "지시량의 변화/측정량의 변화"로 나타낸다. 이는 계측기가 측정 대상의 작은 변화에도 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 지표이다. 따라서, 지시량이 작은 변화에 따라 얼마나 측정량이 변화하는지를 나타내는 것이 올바른 감도의 표현이다.
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