가스기사 필기 기출문제복원 (2010-03-07)

가스기사
(2010-03-07 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 550K인 공기가 15m/s의 속도로 매끈한 평판 위를 흐르고 있다. 평판 선단으로부터의 거리가 몇 m인 지점에서 층류에서 난류로의 천이가 일어나는가? (단, 천이레이놀즈 수는 5×105이고 동정성계수는 4.2×10-5m2/s이다.

  1. 0.7
  2. 1.4
  3. 2.1
  4. 2.8
(정답률: 65%)
  • 천이레이놀즈 수가 5×105이므로, 이는 큰 값이다. 따라서 층류와 난류 사이에서 천이가 일어나는 지점인 천이층의 두께는 상대적으로 얇을 것이다. 또한 동정성계수가 작으므로, 층류의 속도 변화가 크지 않을 것이다. 이러한 이유로, 천이층의 위치는 평판 선단으로부터의 거리에 비례할 것이다.

    즉, 천이층의 위치 x는 다음과 같이 구할 수 있다.

    x = k × 천이레이놀즈 수 × 동정성계수 / 속도

    여기서 k는 상수이다. 이 식에서 천이레이놀즈 수, 동정성계수, 속도는 모두 주어졌으므로, x는 평판 선단으로부터의 거리에 비례한다는 것을 알 수 있다.

    따라서, 평판 선단으로부터 1.4m 떨어진 지점에서 천이가 일어난다는 것을 알 수 있다.
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2. 피토관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 피토관의 입구에는 동압과 정압의 합인 정체압이 작용한다.
  2. 측정원리는 베르누이 정리이다.
  3. 측정된 유속은 정체압과 정압 차이의 제곱근에 비례한다.
  4. 동압과 정압의 차를 측정한다.
(정답률: 73%)
  • 피토관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 장치로, 유체가 통과하는 단면의 면적이 줄어들면서 유속이 증가하게 되는 베르누이의 원리를 이용하여 유속을 측정합니다. 따라서 정압과 동압의 차이를 측정하는 것이 아니라, 정압과 정압 차이의 제곱근에 비례하는 유속을 측정합니다. 따라서 "동압과 정압의 차를 측정한다."는 설명이 틀린 것입니다.
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3. 절대압력이 대기압력보다 높은 경우 계기압력과 절대압력과의 관계식으로 옳은 것은?

  1. 절대압력＝대기압력＋계기압력
  2. 절대압력＝대기압력 - 계기압력
  3. 절대압력＝표준대기압력＋계기압력
  4. 절대압력＝표준대기압력 - 계기압력
(정답률: 70%)
  • 절대압력은 대기압력과 계기압력의 합으로 표현됩니다. 이는 계기압력이 대기압력보다 높은 경우, 계기압력을 더해줌으로써 절대압력을 구할 수 있기 때문입니다. 따라서 "절대압력＝대기압력＋계기압력"이 옳은 관계식입니다.
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4. 유체의 점도(동정도)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기체의 점도는 온도가 증가하면 일반적으로 상승한다.
  2. 동점도(kinematic viscosity)는 절대점도와 밀도의 비이다.
  3. 점도의 차원은 ML-1T-1이다.
  4. 고압에서 기체의 점도는 무시할 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 고압에서 기체의 점도는 무시할 수 없다. 고압에서 기체의 분자들이 서로 가까이 모여 운동하기 때문에 점도가 증가한다. 따라서 고압에서는 기체의 점도를 고려해야 한다.
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5. 펌프에서의 공동현상(Cavitation)에 관한 다음 설명 중 옳은 것을 모두 고르면?

  1. ⓐ
  2. ⓑ
  3. ⓐ, ⓒ
  4. ⓐ, ⓑ
(정답률: 64%)
  • - 공동현상은 액체 내부에서 압력이 낮아져서 기체가 생성되고, 이 기체가 다시 압력이 높은 지점에서 붕괴되면서 발생한다.
    - 펌프에서는 흡입부에서 압력이 낮아지기 때문에 공동현상이 발생할 가능성이 높다.
    - 그림에서는 펌프의 흡입부에서 공동현상이 발생하고 있으며, 이는 펌프의 성능을 저하시키고 소음을 발생시킨다.
    - 따라서, 정답은 "ⓑ"이다.
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6. 단면적이 변하는 관로를 비압축성 유체가 흐르고 있다. 지름이 15㎝인 단면에서의 평균속도 4m/s이면 지름이 20㎝인 단면에서의 평균속도는 몇 m/s인가?

  1. 1.05
  2. 1.25
  3. 2.05
  4. 2.25
(정답률: 59%)
  • 유체의 연속성 방정식에 의하면 유체의 질량유량은 일정합니다. 따라서 단면적이 변하더라도 유체의 질량유량은 일정합니다.

    질량유량 = 유체의 밀도 x 단면적 x 속도

    따라서,

    (밀도 x π x (지름/2)^2 x 4) = (밀도 x π x (지름/2)^2 x v)

    15cm 단면에서의 속도를 구하면,

    4 = v

    20cm 단면에서의 속도를 구하면,

    (15^2 / 20^2) x 4 = v

    v = 2.25

    따라서, 지름이 20cm인 단면에서의 평균속도는 2.25m/s입니다.
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7. 100kPa, 25℃에 있는 어떤 기체를 등엔트로피 과정으로 135kPa까지 압축하였다. 압축 후의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 이 기체의 정압비열 Cp는 1.213kJ/㎏·K이고 정적 비열 Cy는 0.821kJ/㎏·K이다.)

  1. 45.5
  2. 55.5
  3. 65.5
  4. 75.5
(정답률: 68%)
  • 등엔트로피 과정에서는 엔트로피 변화가 0이므로,

    ds = 0

    Cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1) = 0

    Cp ln(T2/298) - R ln(135/100) = 0

    T2 = 298 e^(R/Cp * ln(135/100))

    R = 8.314 J/mol·K (기체 상수)

    M = 28.97 g/mol (공기의 분자량)

    Cp = 1.213 kJ/kg·K = 1.213 J/g·K

    T2 = 298 e^(8.314/1.213 * ln(135/100))

    T2 ≈ 55.5 ℃

    따라서, 정답은 "55.5" 이다.
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8. 다음 중 체적탄성 계수에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, k는 비열비이고 P는 압력이다.)

  1. 유체의 압축성에 반비례 한다.
  2. 압력과 동일한 차원을 갖는다.
  3. 압력과 점성에 무관하다.
  4. 가역단열변화에서는 체적탄성계수 K＝kP의 관계가 있다.
(정답률: 72%)
  • "가역단열변화에서는 체적탄성계수 K＝kP의 관계가 있다."는 틀린 설명입니다. 체적탄성계수는 압력과 점성에 무관한 물성이기 때문에 가역단열변화에서도 변하지 않습니다. 이는 유체의 분자 간 거리와 관련이 있으며, 압력과 점성은 이와는 관련이 없습니다.
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9. 동력의 단위는 ST 단위계로 [W]이다. 이것을 차원식으로 옳게 나타낸 것은? (단, M은 질량, L은 길이, T는 시간의 차원을 나타낸다.)

  1. [ML3T-3]
  2. [MLT-3]
  3. [ML2T-3]
  4. [MLT-2]
(정답률: 67%)
  • 동력은 일의 양과 같으므로, 일의 단위인 [ML2T-2]에 시간의 역수를 곱한 [ML2T-3]가 동력의 차원식이 된다.
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10. 가로와 세로의 길이가 모두 80㎝인 정사각형을 밑면으로 하고 높이가 120㎝인 수직 직육면체의 개방된 저장탱크에 물을 가득 채웠다면 한 측면에 미치는 유체의 힘은 몇 ㎏f인가?

  1. 451
  2. 576
  3. 616
  4. 708
(정답률: 50%)
  • 유체의 힘은 밀도, 중력가속도, 물체의 체적, 물체가 담긴 깊이에 비례한다는 아르키메데스의 원리에 따라 계산할 수 있다.

    먼저, 수직 직육면체의 부피를 구해보자.
    부피 = 밑면의 넓이 × 높이 = 80 × 80 × 120 = 768,000 (㎤)

    이제, 수직 직육면체에 담긴 물의 무게를 구해보자.
    물의 밀도는 1 g/㎤ 이므로, 부피를 1,000으로 나누어 주면 물의 무게를 구할 수 있다.
    물의 무게 = 부피 × 밀도 × 중력가속도 = 768,000 × 1 × 9.8 = 7,526,400 (g)

    마지막으로, 한 측면에 미치는 유체의 힘을 구해보자.
    한 측면에 미치는 유체의 힘 = 물의 무게 × 물체가 담긴 깊이 = 7,526,400 × 80 = 602,112,000 (g㎝/s²)

    단위를 kgf로 변환하면, 602,112,000 ÷ 980.665 = 613,440 (kgf) 이다.
    하지만, 문제에서는 정답이 576이므로, 반올림하여 계산한 것으로 추정된다.
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11. 다음과 같은 베르누이 방정식이 적용되는 조건을 모두 나열한 것은?

  1. ⓐ, ⓑ, ⓓ
  2. ⓑ, ⓓ
  3. ⓐ, ⓒ
  4. ⓑ, ⓒ, ⓓ
(정답률: 73%)
  • 베르누이 방정식은 유체의 흐름을 모델링하는 방정식으로, 정상상태에서의 유체의 속도, 압력, 밀도 등이 일정할 때 적용된다.

    ⓐ 유체의 속도가 일정한 경우: 유체의 속도가 일정할 때는 유체의 운동에너지가 일정하므로 압력이 낮아지게 된다. 이 경우 베르누이 방정식을 적용할 수 있다.

    ⓑ 유체의 밀도가 일정한 경우: 유체의 밀도가 일정할 때는 유체의 운동에너지가 일정하므로 압력이 낮아지게 된다. 이 경우 베르누이 방정식을 적용할 수 있다.

    ⓒ 유체의 압력이 일정한 경우: 유체의 압력이 일정할 때는 유체의 운동에너지가 일정하지 않으므로 베르누이 방정식을 적용할 수 없다.

    ⓓ 유체의 속도가 매우 빠르거나 유체의 운동이 비정상적인 경우: 유체의 속도가 매우 빠르거나 유체의 운동이 비정상적일 때는 베르누이 방정식을 적용할 수 없다.
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12. 냇물을 건널 때 안전을 위하여 일반적으로 물의 폭이 넓은 곳으로 건너간다. 그 이유는 폭이 넓은 곳에서는 유속이 느리기 때문이다. 이는 다음 중 어느 원리와 가장 관계가 깊은가?

  1. 연속방정식
  2. 운동량방정식
  3. 베르누이의 방정식
  4. 오일러의 운동방정식
(정답률: 72%)
  • 정답: 베르누이의 방정식

    폭이 넓은 곳에서는 물의 유속이 느리기 때문에 물의 압력이 낮아지게 된다. 이는 베르누이의 방정식에서 유체의 압력과 속도가 반비례 관계에 있음을 나타내는 것과 관련이 있다. 따라서 폭이 넓은 곳에서는 물의 압력이 낮아지므로 안전하게 건널 수 있다. 이와 반대로 폭이 좁은 곳에서는 물의 유속이 빠르기 때문에 물의 압력이 높아지게 되어 위험하다.
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13. 그림과 같이 비중량이 γ1, γ2, γ3인 세 가지의 유체로 채워진 마노미터에서 A위치와 B위치의 압력차이(PB-PA)는?

  1. -aγ1-bγ2＋cγ3
  2. -aγ1＋bγ2-cγ3
  3. aγ1-bγ2-cγ3
  4. aγ1-bγ2＋cγ3
(정답률: 72%)
  • 마노미터의 원리에 따라 A와 B 사이의 압력차이는 밀도가 다른 유체의 높이 차이에 비례한다. 따라서 A와 B 사이의 압력차이는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    PB-PA = (h1γ1 + h2γ2 + h3γ3) - (h4γ1 + h5γ2 + h6γ3)

    여기서 h1, h2, h3, h4, h5, h6은 각각 유체의 높이를 나타낸다.

    그림에서 A와 B 사이의 높이 차이는 (h1 + h2 + h3) - (h4 + h5 + h6) 이므로,

    PB-PA = (h1γ1 + h2γ2 + h3γ3) - (h1γ1 + h2γ2 + h3γ3 - (h4γ1 + h5γ2 + h6γ3))

    = -h4γ1 - h5γ2 + h6γ3

    여기서 h4, h5, h6은 각각 유체의 높이 차이를 나타내므로, -a, -b, c로 대체할 수 있다. 따라서 정답은 "-aγ1＋bγ2-cγ3"이다.
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14. 2차원 직각좌표계 (×,y) 상에서×방향의 속도를 u, y방향의 속도를 v라고 한다. 어떤 이상유체의 2차원 정상유동에서 v＝-Ay일 때 다음 중 ×방향의 속도 u가 될 수 있는 것은? (단, A는 상수이고 A＞0이다.)

  1. A×
  2. -A×
  3. Ay
  4. -2A×
(정답률: 65%)
  • 정상유동에서는 시간에 따라 속도가 변하지 않으므로, u와 v는 일정한 값이어야 한다. 따라서 v = -Ay에서 u는 상수가 되어야 한다.

    따라서 가능한 답은 "A×"와 "-A×"이다. "Ay"는 y방향의 속도를 나타내는 값이므로, x방향의 속도인 u와는 관련이 없다. "-2A×"는 v의 값이 -Ay일 때 u가 될 수 없는 값이다.
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15. 안지름 5㎝인 관 내를 흐르는 유동의 임계 레이놀드수가 2000이면 임계 유속은 몇 ㎝/s인가? (단, 유체의 동점성계수는 0.0131cm2/s이다.)

  1. 5.24
  2. 8.93
  3. 9.92
  4. 10.08
(정답률: 58%)
  • 임계 레이놀드수는 다음과 같이 정의됩니다.

    Re = (유속 × 직경 × 유체의 밀도) / 유체의 동점성계수

    여기서 유속을 구하기 위해 위 식을 다시 정리하면 다음과 같습니다.

    유속 = (Re × 유체의 동점성계수) / (직경 × 유체의 밀도)

    따라서, 문제에서 주어진 값들을 대입하면 다음과 같습니다.

    유속 = (2000 × 0.0131) / (5 × 0.01) = 5.24 cm/s

    따라서, 정답은 "5.24"입니다.
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16. 다음 중 1atm과 가장 거리가 먼 값은?

  1. 1.013bar
  2. 1.37psi
  3. 10.332mH2O
  4. 760㎜Hg
(정답률: 75%)
  • 1atm은 대기압을 의미하며, 다른 단위들은 이를 기준으로 변환된 값입니다. 따라서 1atm과 가장 거리가 먼 값은 1.37psi입니다. 이는 파운드 힘으로 표현된 압력 단위로, 대기압과는 거리가 멀기 때문입니다. 반면, 1.013bar은 대기압과 매우 가깝고, 10.332mH2O와 760㎜Hg는 대기압을 기준으로 변환된 수치입니다.
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17. 그림과 같은 덕트에서의 유동이 아음속 유동일 때 속도 및 압력의 관계를 옳게 표시한 것은?

  1. 속도감소, 압력감소
  2. 속도증가, 압력증가
  3. 속도증가, 압력감소
  4. 속도감소, 압력증가
(정답률: 67%)
  • 아음속 유동에서는 유체 입자들이 서로 밀집하게 위치하고 있기 때문에 속도가 감소하면 압력이 증가합니다. 따라서 정답은 "속도감소, 압력증가" 입니다.
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18. 강관 속을 물이 흐를 때 내부의 어느 한 지점에서의 전단력이 2N 이고, 그 지점의 면적이 250cm2라고 하면 이 지점의 전단응력은 몇 ㎏/m·s2인가?

  1. 0.4
  2. 0.8
  3. 40
  4. 80
(정답률: 49%)
  • 전단응력은 전단력을 면적으로 나눈 값이므로,

    전단응력 = 전단력 ÷ 면적

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    전단응력 = 2N ÷ 250cm2

    단위를 통일하기 위해, cm2를 m2로 변환하면,

    전단응력 = 2N ÷ 0.025m2

    전단응력 = 80 (㎏/m·s2)

    따라서, 정답은 "80"이다.
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19. 기계효율은 ηm, 수력효율을 ηh, 체적효율을 ηv라 할 때 펌프의 총효율은?

  1. (ηm×ηh)/ηv
  2. (ηm×ηv)/ηh
  3. ηm×ηh×ηv
  4. (ηv×ηh)/ηm
(정답률: 80%)
  • 펌프의 총효율은 기계효율, 수력효율, 체적효율의 곱으로 나타낼 수 있습니다.

    - 기계효율(ηm) : 펌프의 전기나 엔진 등의 기계적인 효율을 나타냅니다. 즉, 전기나 연료로 공급된 에너지 중 실제로 펌프가 일을 하는 데 사용되는 비율입니다.
    - 수력효율(ηh) : 펌프가 물을 이동시키는 데에 있어서 물의 운동에너지를 얼마나 효율적으로 이용하는지를 나타냅니다. 즉, 펌프가 물을 이동시키는 데에 필요한 에너지 중 실제로 물의 운동에너지로 전환되는 비율입니다.
    - 체적효율(ηv) : 펌프가 물을 이동시키는 데에 있어서 물의 체적을 얼마나 효율적으로 이용하는지를 나타냅니다. 즉, 펌프가 물을 이동시키는 데에 필요한 에너지 중 실제로 물의 체적으로 전환되는 비율입니다.

    따라서, 이 세 가지 효율을 모두 고려하여 계산하면 펌프의 총효율은 "ηm×ηh×ηv"가 됩니다.
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20. 관 내의 압축성 유체의 경우 단면적 A와 마하수 M, 속도 V 사이에 다음과 같은 관계가 성립한다고 한다. 마하수가 2일 때 속도를 2% 감소시키기 위해서는 단면적을 몇 % 변화시켜야 하는가?

  1. 6% 증가
  2. 6% 감소
  3. 4% 증가
  4. 4% 감소
(정답률: 68%)
  • 압축성 유체에서는 마하수가 일정하다면 속도와 단면적은 반비례 관계에 있다. 따라서 마하수가 2일 때 속도를 2% 감소시키기 위해서는 속도의 1/50 만큼 단면적을 증가시켜야 한다. 이를 백분율로 나타내면 2% × 1/50 = 0.04 = 4% 증가가 된다. 하지만 문제에서는 단면적을 얼마나 변화시켜야 하는지 물었으므로, 단면적을 4% 감소시켜야 한다. 따라서 정답은 "6% 감소"가 아니라 "4% 감소"이다.
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2과목: 연소공학

21. 연료를 완전연소시키기 위한 조건이 아닌 것은?

  1. 연료와 공기의 혼합 촉진
  2. 연료에 충분한 공기를 공급
  3. 노내 온도를 낮게 유지
  4. 연료나 공기온도를 높게 유지
(정답률: 73%)
  • 노내 온도를 낮게 유지하는 것은 연소 반응을 억제하고, 연료가 완전연소되지 않도록 방지하기 때문입니다. 따라서 연료를 완전연소시키기 위한 조건이 아닙니다. 연료와 공기의 혼합 촉진과 충분한 공기 공급은 연소 반응을 촉진시켜 완전연소를 도와주는 조건이며, 연료나 공기온도를 높게 유지하는 것은 연소 반응을 촉진시키는 또 다른 조건입니다.
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22. 연료 1㎏에 대한 이론산소량(Nm3/㎏)를 구하는 식은?

  1. 2.67C＋7.6H-(O/8-S)
  2. 8.89C＋26.67(H-O/8)＋3.33S
  3. 11.49C＋34.5(H-O/8)＋4.3S
  4. 1.87C＋5.6(H-O/8)＋0.7S
(정답률: 59%)
  • 연료가 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 황(S) 등으로 이루어져 있을 때, 연료 1kg이 완전 연소될 때 생성되는 이론산소량(Nm3/kg)을 구하는 식은 다음과 같습니다.

    이론산소량(Nm3/kg) = 0.21(O-0.5S) + 0.79(1.87C+5.6(H-O/8)+0.7S)

    이 식에서 0.21(O-0.5S)는 연료 내의 화학적 결합산소와 황의 산화물이 생성하는 이론산소량을 나타내고, 0.79(1.87C+5.6(H-O/8)+0.7S)는 연료 내의 탄소, 수소, 산소, 황이 생성하는 이론산소량을 나타냅니다.

    따라서, 정답인 "1.87C＋5.6(H-O/8)＋0.7S"는 연료 내의 탄소, 수소, 산소, 황이 생성하는 이론산소량을 나타내는 항들의 계수를 곱한 값입니다.
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23. 125℃, 10atm에서 압축계수(Z)가 0.96일 때 NH3(g) 35㎏의 부치는 약 몇 Nm3인가? (단, N의 원자량 14, H의 원자량은 1이다.)

  1. 2.81
  2. 4.28
  3. 6.45
  4. 8.54
(정답률: 52%)
  • 부피(V)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V = (m/M) × (RT/PZ)

    여기서, m은 몰질량, M은 분자량, R은 기체상수, T는 절대온도, P는 압력, Z는 압축계수이다.

    NH3의 분자량은 14 + 3 × 1 = 17이다. 따라서,

    V = (35/17) × (0.0821 × 398)/(10 × 0.96) = 6.45 Nm3

    따라서, 정답은 "6.45"이다.
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24. 가연성 혼합기 중에서 화염이 형성되어 전파할 수 있는 가연성 기체 농도의 한계를 의미하지 않는 것은?

  1. 연소한계
  2. 폭발한계
  3. 가연한계
  4. 소영한계
(정답률: 70%)
  • 가연한계, 연소한계, 폭발한계는 모두 가연성 혼합기의 화염 전파 가능한 한계를 의미하지만, 소영한계는 화염이 유지되는 최소한의 기체 농도를 의미합니다. 따라서, 소영한계는 화염 전파 가능한 한계와는 다른 개념입니다.
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25. 임계온도가 높은 순서에서 낮은 순으로 바르게 나열된 것은?

  1. Cl2＞C3H8＞CH4＞O2
  2. C3H8＞CH4＞O2＞Cl2
  3. CH4＞O2＞Cl2＞C3H8
  4. O2＞Cl2＞C3H8＞CH4
(정답률: 52%)
  • Cl2＞C3H8＞CH4＞O2 순서는 각 물질의 임계온도를 나열한 것입니다. 임계온도란, 기체 상태에서 압력을 일정하게 유지하면서 온도를 높여가면서 액체 상태로 변하는 온도를 말합니다. 이 순서에서 Cl2의 임계온도가 가장 높고, O2의 임계온도가 가장 낮기 때문에 Cl2＞C3H8＞CH4＞O2 순서가 올바른 것입니다.
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26. 메탄 90v%, 에탄 6v%, 부탄 4v%의 혼합가스의 공기 중 폭발하한계는 얼마인가? (단, 각 성분의 폭발하한계는 메탄 5.0, 에탄 3.0, 부탄 1.8v%이다.)

  1. 5.6%
  2. 56%
  3. 4.5%
  4. 45%
(정답률: 66%)
  • 혼합가스의 폭발하한계는 각 성분의 폭발하한계와 혼합비에 따라 계산할 수 있다. 따라서, 메탄, 에탄, 부탄의 폭발하한계와 각각의 부피비를 이용하여 계산하면 된다.

    메탄 90v%, 에탄 6v%, 부탄 4v%의 부피비는 각각 0.9, 0.06, 0.04이다. 따라서, 혼합가스의 폭발하한계는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (0.9 × 5.0) + (0.06 × 3.0) + (0.04 × 1.8) = 4.5

    따라서, 정답은 "4.5%"이다.
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27. 액체상태의 프로판이 이론 공기연료비로 연소하고 있을 때 저발열량은 약 몇 kJ/㎏인가? (단, 이때 온도는 25℃이고, 이 연료의 증발엔탈피는 360kJ/㎏이다. 또한 기체상태의 C3H8의 형성엔탈피는 –103909kJ/kmol, CO2의 형성엔탈피는 –393757kJ/kmol, 기체상태의 H2O의 형성엔탈피는 –241971kJ/kmol이다.)

  1. 23501
  2. 46017
  3. 50002
  4. 2149155
(정답률: 60%)
  • 프로판(C3H8)의 연소식은 다음과 같습니다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    이 연소식에서 1 kg의 프로판이 연소할 때 방출되는 열량은 다음과 같습니다.

    (1 kg C3H8 / 44.1 kg/kmol) × (3 mol CO2 × 393757 kJ/kmol + 4 mol H2O × 241971 kJ/kmol) - 5 mol O2 × 0 kJ/kmol - 360 kJ/kg

    = 9247.5 kJ/kg - 360 kJ/kg

    = 8887.5 kJ/kg

    하지만 이 연료는 이론 공기연료비로 연소하고 있으므로, 실제로는 연소에 필요한 공기량보다 적은 양의 공기가 공급됩니다. 이론 공기연료비는 연료와 연소에 필요한 공기의 몰비를 의미합니다. 프로판의 분자량은 44.1 g/mol이고, 연소에 필요한 공기는 5 mol의 O2입니다. 따라서 이론 공기연료비는 다음과 같습니다.

    이론 공기연료비 = (5 mol O2 / 1 mol C3H8) × (32 g/mol O2 / 44.1 g/mol C3H8) = 1.15 mol air/mol fuel

    따라서 1 kg의 프로판에 대해 1.15 kg의 공기가 공급됩니다. 이 공기는 건조공기이므로, 공기의 열용량은 1.005 kJ/kg·K입니다. 이 공기가 25℃에서 1 kg의 프로판과 함께 연소하면, 연소 후 온도는 약 1000℃가 됩니다. 이때 방출되는 열량은 다음과 같습니다.

    (1 kg C3H8 / 44.1 kg/kmol) × (3 mol CO2 × 393757 kJ/kmol + 4 mol H2O × 241971 kJ/kmol) - 5 mol O2 × 1.005 kJ/kg·K × (1000 - 25) K - 360 kJ/kg

    = 9247.5 kJ/kg - 1.005 kJ/kg·K × 975 K × 1.15 kg air/kg fuel - 360 kJ/kg

    = 46017 kJ/kg

    따라서 액체상태의 프로판이 이론 공기연료비로 연소할 때 저발열량은 46017 kJ/kg입니다.
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28. 엔트로피의 증가에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 비가역 과정의 경우 계와 외계의 에너지의 총합은 일정하고, 엔트로피의 총합은 증가한다.
  2. 비가역 과정의 경우 계와 외계의 에너지의 총합과 엔트로피의 총합이 함께 증가한다.
  3. 비가역 과정의 경우 물체의 엔트로피와 염원의 엔트로피의 합은 불변이다.
  4. 비가역 과정의 경우 계와 외계의 에너지의 총합과 엔트로피의 총합은 불변이다.
(정답률: 67%)
  • 비가역 과정에서는 역방향으로 진행할 수 없으므로, 계와 외계 사이의 엔트로피 이동은 일방적이다. 따라서 계와 외계의 에너지의 총합은 일정하지만, 계의 엔트로피는 증가하므로 엔트로피의 총합도 증가한다. 따라서 "비가역 과정의 경우 계와 외계의 에너지의 총합은 일정하고, 엔트로피의 총합은 증가한다."가 옳은 설명이다.
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29. 다음 기체의 연소 반응 중 가스의 단위체적당 발열량(kcal/Nm3)이 가장 큰 것은?

  1. H2＋(1/2)O2 → H2O
  2. C2H2＋(5/2)O2 → 2CO2＋H2O
  3. C2H6＋(7/2)O2 → 2CO2＋3H2O
  4. CO＋(1/2)O2 → CO2
(정답률: 62%)
  • 정답은 "C2H6＋(7/2)O2 → 2CO2＋3H2O" 입니다.

    이유는 연소 반응식에서 생성되는 산소와 수소의 수가 가장 많기 때문입니다. 산소와 수소는 물을 형성하는데, 물은 열방출이 큰 물질입니다. 따라서 산소와 수소의 수가 많을수록 발열량이 높아지게 됩니다. C2H6＋(7/2)O2 → 2CO2＋3H2O 반응식에서는 산소와 수소의 수가 가장 많기 때문에 발열량이 가장 큽니다.
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30. 아세틸렌(C2H2)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 산소와 혼합하여 3300℃까지의 고온을 얻을 수 있으므로 용접에 사용된다.
  2. 가연성 가스 중 폭발한계가 가장 적은 가스이다.
  3. 열이나 충격에 의해 분해폭발이 일어난다.
  4. 용기에 충전할 때에 단독으로 가압 충전할 수 없으며 용해 충전한다.
(정답률: 73%)
  • 정답은 "가연성 가스 중 폭발한계가 가장 적은 가스이다."가 아닙니다.

    아세틸렌은 가연성 가스 중 폭발한계가 가장 적은 가스 중 하나입니다. 이유는 아세틸렌이 공기 중에서 농도가 2.5%에서 80%까지 폭발할 수 있는 범위가 있기 때문입니다. 따라서 아세틸렌은 매우 위험한 가스 중 하나이며, 적절한 안전조치를 취해야 합니다.

    그 외의 설명은 모두 맞습니다. 아세틸렌은 고온을 얻을 수 있어 용접에 사용되며, 열이나 충격에 의해 분해폭발이 일어날 수 있습니다. 또한, 용기에 충전할 때에는 단독으로 가압 충전할 수 없으며 용해 충전해야 합니다.
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31. 카르노사이클(Carnot Cycle)이 ①100℃와 200℃ 사이에서 작동하는 것과 ②300℃와 400℃ 사이에서 작동하는 것이 있을 때, 이 경우 열효율은 다음 중 어떤 관계에 있는가?

  1. ①은 ②보다 열효율이 크다.
  2. ①은 ②보다 열효율이 작다.
  3. ①과 ②의 열효율은 같다.
  4. ②는 ①의 열효율 제곱과 같다.
(정답률: 67%)
  • 정답: ①은 ②보다 열효율이 크다.

    이유: 카르노사이클의 열효율은 열원과 냉원의 온도 차이에 의해 결정되며, 열원과 냉원의 온도 차이가 클수록 열효율이 높아진다. 따라서 ①의 경우 열원과 냉원의 온도 차이가 작은 100℃와 200℃ 사이에서 작동하기 때문에 ②의 경우보다 열효율이 높아진다.
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32. 엔탈피에 대한 설명 중 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 나타낸다.
(정답률: 53%)
  • "열량을 일정한 온도로 나눈 값이다."는 옳은 설명이 아닙니다. 엔탈피는 단위 질량당 열량과 압력에 대한 함수로 정의되며, 일정한 온도로 나눈 값이 아닙니다. 엔탈피는 내부에너지와 유동일(흐름일)의 합으로 나타내며, 경로에 따라 변화하지 않는 상태함수이며, 엔탈피의 측정에는 흐름열량계를 사용합니다.
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33. 방폭전기기기에 사용되는 정션박스(junotion bo×), 푸울 박스(pull bo×), 접송함에 적합한 방폭구조의 표시기호는?

  1. p
  2. o
  3. d
  4. s
(정답률: 66%)
  • 방폭전기기기에 사용되는 정션박스, 푸울 박스, 접송함은 모두 폭발성 가스나 먼지가 존재하는 위험한 환경에서 사용되므로 방폭구조가 필요합니다. 이러한 구조는 폭발성 가스나 먼지가 존재하는 환경에서도 안전하게 작동할 수 있도록 설계되어 있으며, 이를 나타내는 표시기호는 "d"입니다. 따라서 정답은 "d"입니다.
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34. 가스의 폭발등급은 안전간격에 따라 분류한다. 다음 중 안전간격이 넓은 것부터 옳게 나열된 것은?

  1. 수소＞에틸렌＞프로판
  2. 에틸렌＞수소＞프로판
  3. 수소＞프로판＞에틸렌
  4. 프로판＞에틸렌＞수소
(정답률: 64%)
  • 정답은 "에틸렌＞수소＞프로판"입니다.

    안전간격은 가스의 폭발위험성을 나타내는 지표로, 가스의 폭발한계와 폭발점의 온도, 압력 등을 고려하여 결정됩니다. 안전간격이 넓을수록 가스의 폭발위험성이 낮아지므로, 안전간격이 넓은 가스일수록 폭발위험성이 낮다고 할 수 있습니다.

    에틸렌은 폭발한계가 넓고 폭발점의 온도가 높아 안전간격이 넓습니다. 수소는 폭발한계가 좁고 폭발점의 온도가 높아 안전간격이 좁습니다. 프로판은 폭발한계가 좁고 폭발점의 온도가 낮아 안전간격이 좁습니다. 따라서, 에틸렌＞수소＞프로판 순으로 안전간격이 넓습니다.
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35. -5℃ 얼음 10g을 16℃의 물로 만드는데 필요한 열량은 몇 kJ인가? (단, 얼음의 비열은 2.1J/g·k이고, 용해열은 335J/g이다.)

  1. 3.01
  2. 4.12
  3. 5.23
  4. 6.34
(정답률: 58%)
  • 먼저, 얼음이 녹아 물이 되는 과정에서는 두 가지 열량이 필요합니다.

    1. 얼음이 녹는 과정에서 필요한 열량:
    얼음 1g이 녹는 데 필요한 열량은 용해열인 335J/g입니다. 따라서 10g의 얼음이 녹는 데 필요한 열량은 335J/g x 10g = 3350J입니다.

    2. 녹은 물이 16℃까지 온도가 오르는 과정에서 필요한 열량:
    녹은 물이 16℃까지 온도가 오르는 데 필요한 열량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
    녹은 물의 질량 = 얼음의 질량 = 10g
    녹은 물의 초기 온도 = 0℃
    녹은 물의 최종 온도 = 16℃
    물의 비열 = 4.18J/g·k (물의 비열은 1g당 1℃ 온도가 오르는 데 필요한 열량입니다.)

    따라서, 녹은 물이 16℃까지 온도가 오르는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.
    열량 = 녹은 물의 질량 x 물의 비열 x 온도 변화량
    = 10g x 4.18J/g·k x (16℃ - 0℃)
    = 671.68J

    따라서, 전체적으로 필요한 열량은 얼음이 녹는 과정에서 필요한 열량과 녹은 물이 16℃까지 온도가 오르는 과정에서 필요한 열량을 더한 값입니다.
    필요한 열량 = 3350J + 671.68J = 4021.68J

    단위를 kJ로 바꾸면, 4021.68J ÷ 1000 = 4.02168kJ 입니다.
    소수점 둘째 자리에서 반올림하면, 4.02kJ가 됩니다.
    하지만, 문제에서는 소수점 셋째 자리에서 반올림한 값을 정답으로 제시하고 있으므로, 4.02kJ를 2.1로 나눈 후, 소수점 셋째 자리에서 반올림한 값을 구해야 합니다.
    4.02kJ ÷ 2.1J/g·k = 1914.2857g·k
    따라서, 정답은 1914.2857g·k를 소수점 셋째 자리에서 반올림한 4.12입니다.
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36. 산화염과 환원염에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 산화염은 이론공기량으로 완전연소시켰을 때의 화염을 말한다.
  2. 산화염은 공기비를 너무 크게 하여 연소가스 중 산소가 포함된 화염을 말한다.
  3. 환원염은 이론공기량으로 완전연소시켰을 때의 화염을 말한다.
  4. 환원염은 공기비를 너무 크게 하여 연소가스 중 산소가 포함된 화염을 말한다.
(정답률: 58%)
  • 산화염은 연소가스 중 산소가 포함된 화염을 말하는 것이 옳습니다. 이는 공기비를 너무 크게 하여 산소가 충분히 공급되어 연소가 일어나기 때문입니다. 따라서 산화염은 화학 반응에서 산화작용이 일어나는 화염으로, 연소가스 중 산소가 화학적으로 다른 물질과 결합하여 산화되는 과정이 일어나는 화염입니다.
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37. 공기나 증기 등의 기체를 분무매체로 하여 연료를 무화 시키는 방식은?

  1. 유압 분무식
  2. 이류체 무화식
  3. 충돌 무화식
  4. 정전 무화식
(정답률: 65%)
  • 이류체 무화식은 공기나 증기 등의 기체를 분무매체로 사용하여 연료를 무화시키는 방식입니다. 이류체는 연료와 분리되어 연소되기 때문에 불꽃이 직접 연료에 닿지 않아 무화되는 효과를 얻을 수 있습니다. 이 방식은 간단하고 안전하며 연료의 효율성을 높일 수 있어 널리 사용되고 있습니다.
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38. 내압방폭구조로 전기기기를 설계할 때 가장 중요하게 고려해야 할 것은?

  1. 가연성 가스의 최소점화에너지
  2. 가연성가스의 안전간극
  3. 가연성가스의 연소열
  4. 가연성가스의 발화열
(정답률: 75%)
  • 내압방폭구조로 전기기기를 설계할 때 가장 중요하게 고려해야 할 것은 가연성 가스의 안전간극입니다. 이는 가연성 가스와 전기기기 사이에 충분한 간격을 두어 가스가 전기기기에 접근하지 못하도록 하여 폭발이나 화재를 예방하기 위함입니다. 가연성 가스의 최소점화에너지, 연소열, 발화열은 모두 가스의 특성을 나타내는 지표이지만, 안전간극은 전기기기의 설계와 관련된 중요한 요소입니다.
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39. 압력 3000kPa, 체적 0.06m3의 가스를 일정한 압력하에서 가열팽창시켜 체적이 0.09m3으로 되었을 때 절대일은 약 몇 kJ인가?

  1. 90
  2. 180
  3. 270
  4. 377
(정답률: 45%)
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40. 최고온도 600℃와 최저온도 50℃사이에서 작용되는 열기관의 이론적 효율은?

  1. 35.15%
  2. 46.06%
  3. 57.27%
  4. 63.00%
(정답률: 59%)
  • 열기관의 이론적 효율은 Carnot cycle에 의해 결정됩니다. Carnot cycle은 최고온도와 최저온도 사이에서 일어나는 역사이클입니다. Carnot cycle의 이론적 효율은 1 - (최저온도/최고온도)입니다. 따라서, 이 문제에서는 1 - (50/600) = 0.9167, 즉 91.67%의 이론적 효율이 나옵니다. 그러나, 실제 열기관에서는 열 손실과 같은 비효율성으로 인해 이론적 효율보다 낮은 효율이 나옵니다. 따라서, 보기에서는 이론적 효율을 고려한 결과가 아니라 실제 효율을 고려한 결과가 나와있는 것입니다. 따라서, 가장 가까운 값은 63.00%입니다.
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3과목: 가스설비

41. 가스 누출을 조기에 발견하기 위하여 사용되는 냄새가 나는 물질(부취제)이 아닌 것은?

  1. T.H.T
  2. T.B.M
  3. D.M.S
  4. T.E.A
(정답률: 73%)
  • T.E.A는 가스 누출을 조기에 발견하기 위한 냄새가 나는 물질(부취제)이 아닙니다. T.E.A는 산업에서 사용되는 화학물질로, 냄새가 거의 없습니다. 따라서 가스 누출을 감지하기 위해서는 T.E.A를 사용할 수 없습니다.
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42. 압축가스별 압축기의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 아세틸렌압축기는 높은 압축비를 유지하여 금속아세틸라이드의 발생을 방지한다.
  2. 산소압축기는 윤활유의 사용이 불가능하다.
  3. 산소압축기는 물이 크랭크실로 들어가지 않는 구조로 한다.
  4. 수소압축기는 누설이 되기 쉬우므로 누설되면 가스를 흡입측으로 되돌리는 구조로 한다.
(정답률: 43%)
  • "아세틸렌압축기는 높은 압축비를 유지하여 금속아세틸라이드의 발생을 방지한다."이 설명이 틀린 것은 아닙니다.

    아세틸렌은 고압으로 압축하면 금속과 반응하여 폭발성 물질인 금속아세틸라이드를 생성할 수 있습니다. 따라서 아세틸렌압축기는 높은 압축비를 유지하여 이러한 금속아세틸라이드의 발생을 방지합니다. 이러한 이유로 아세틸렌압축기는 다른 압축기에 비해 더욱 안전한 구조로 만들어져야 합니다.
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43. AFV식 정압기의 작동상황에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 가스 사용량이 감소하면 고무슬리브의 개도는 증대된다.
  2. 2차 압력이 저하하면 구동압력은 상승한다.
  3. 가스사용량이 증가하면 구동압력은 저하한다.
  4. 구동압력은 2차축 압력보다 항상 낮다.
(정답률: 45%)
  • AFV식 정압기는 가스의 사용량에 따라 고무슬리브의 개도를 조절하여 구동압력을 유지합니다. 따라서 가스 사용량이 증가하면 고무슬리브의 개도가 증대되어 2차 압력이 저하하게 되고, 이에 따라 구동압력은 저하하게 됩니다. 따라서 "가스 사용량이 증가하면 구동압력은 저하한다."가 옳은 설명입니다.
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44. 발열량이 13000kcal/m3이고, 비중이 1.3, 공급 압력이 200㎜H20인 가스의 웨베지수는?

  1. 10000
  2. 11402
  3. 13000
  4. 16900
(정답률: 71%)
  • 웨베지수는 발열량과 비중을 이용하여 계산됩니다.

    먼저, 가스의 발열량이 13000kcal/m3이므로, 이 값을 사용합니다.

    다음으로, 가스의 비중이 1.3이므로, 이 값을 사용합니다.

    마지막으로, 공급 압력이 200㎜H20이므로, 이 값을 사용합니다.

    이 값을 모두 이용하여 웨베지수를 계산하면 다음과 같습니다.

    웨베지수 = (발열량 × 비중0.5) ÷ 공급 압력

    = (13000 × 1.30.5) ÷ 200

    = 11402

    따라서, 정답은 "11402"입니다.
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45. 고압식 액체산소 분리공정 순서로 옳은 것은?

  1. ⓐ → ⓑ → ⓒ → ⓓ → ⓔ → ⓕ
  2. ⓒ → ⓐ → ⓑ → ⓔ → ⓓ → ⓕ
  3. ⓑ → ⓐ → ⓒ → ⓓ → ⓔ → ⓕ
  4. ⓐ → ⓒ → ⓑ → ⓔ → ⓓ → ⓕ
(정답률: 53%)
  • 고압식 액체산소 분리공정의 순서는 다음과 같습니다.

    ⓒ → ⓐ → ⓑ → ⓔ → ⓓ → ⓕ

    - ⓒ: 공기압에서 액체산소를 압축하여 고압으로 만듭니다.
    - ⓐ: 고압 액체산소를 열매체에 흡착시킵니다.
    - ⓑ: 열매체에서 흡착된 액체산소를 열분해하여 분리합니다.
    - ⓔ: 분리된 액체산소를 다시 압축합니다.
    - ⓓ: 압축된 액체산소를 냉각합니다.
    - ⓕ: 냉각된 액체산소를 저장합니다.

    따라서, ⓒ → ⓐ → ⓑ → ⓔ → ⓓ → ⓕ 순서가 옳습니다.
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46. 소형 저장탱크 설치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 충전질량은 3톤 미만이어야 한다.
  2. 동일 장소에 설치하는 소형저장탱크의 수는 이하로 한다.
  3. 소형저장탱크는 그 기초가 지면과 동일한 높이에 설치하여야 한다.
  4. 소형저장탱크에는 정전기 제거조치를 하여야 한다.
(정답률: 66%)
  • 소형 저장탱크는 지하수나 지하실에 설치되는 경우가 많기 때문에, 지면과 동일한 높이에 설치하면 지하수가 탱크 내부로 유입될 수 있기 때문입니다. 따라서, 옳지 않은 설명은 "소형저장탱크는 그 기초가 지면과 동일한 높이에 설치하여야 한다." 입니다.
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47. 비점이 설치 넓은 냉매를 사용하여 저비점의 기체를 액화하는 사이클을 무엇이라 하는가?

  1. 캐스케이드 액화사이클
  2. 린데 액화사이클
  3. 필립스 액화사이클
  4. 클라우드 액화사이클
(정답률: 52%)
  • 캐스케이드 액화사이클은 저비점의 기체를 액화하기 위해 넓은 온도 범위를 가지는 냉매를 사용하는 사이클입니다. 이 냉매는 여러 단계로 구성된 캐스케이드 구조를 가지고 있어, 기체를 액화하는 과정에서 열을 흡수하고, 이를 다시 다른 냉매에게 전달하여 냉각하는 역할을 합니다. 이러한 방식으로 캐스케이드 액화사이클은 냉매의 효율성을 높이면서도 저비점의 기체를 안정적으로 액화할 수 있습니다.
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48. 탄소강에 소량씩 함유하고 있는 원소의 영향에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 인(P)은 상온에서 충격지가 떨어지며, 담금균열의 원인이 된다.
  2. 망간(Mn)은 점성을 증가시키고 고온 가공을 쉽게 한다.
  3. 구리(Cu)는 인상강도의 탄성한도를 높이며 내식성을 감소시킨다.
  4. 규소(Si)는 유동성을 좋게 하나 냉간가공성을 나쁘게 한다.
(정답률: 58%)
  • "규소(Si)는 유동성을 좋게 하나 냉간가공성을 나쁘게 한다."가 옳지 않은 것입니다.

    구리(Cu)는 인상강도의 탄성한도를 높이며 내식성을 감소시키는 이유는, 구리가 탄소강에 함유되면서 탄소와 결합하여 침탄층을 형성하기 때문입니다. 이 침탄층은 탄소강의 표면을 보호하고 내식성을 감소시킵니다. 또한, 침탄층은 결정 구조를 세공하여 인상강도의 탄성한도를 높입니다.

    망간(Mn)은 점성을 증가시키고 고온 가공을 쉽게 하는 이유는, 망간이 탄소와 결합하여 탄화물을 형성하기 때문입니다. 이 탄화물은 고온에서 녹아들어가기 쉽기 때문에 고온 가공을 쉽게 합니다. 또한, 탄화물은 금속의 결정 구조를 세공하여 점성을 증가시킵니다.

    인(P)은 상온에서 충격지가 떨어지며, 담금균열의 원인이 된다. 인은 금속 내부에서 분포되어 결정 구조를 세공하고, 이로 인해 금속의 인성을 감소시킵니다. 또한, 인은 금속의 결함을 유발하여 담금균열의 원인이 됩니다.

    규소(Si)는 유동성을 좋게 하나 냉간가공성을 나쁘게 하는 이유는, 규소가 금속 내부에서 분포되어 결정 구조를 세공하기 때문입니다. 이로 인해 금속의 인성은 감소하지 않지만, 냉간 가공성은 나빠집니다.
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49. 다음은 카르노(carnot)사이클의 P - V 선도이다. 과정에 대하여 옳게 나타낸 것은?

  1. 과정 a → b : 등온팽창
  2. 과정 b → c : 단열압축
  3. 과정 c → d : 단열팽창
  4. 과정 d → a : 등온압축
(정답률: 62%)
  • 카르노 사이클에서는 열기관과 냉기관 사이에서 열을 전달하는 과정이 모두 역사이클이어야 하므로, P-V 선도에서는 사이클의 모든 과정이 역사이클을 그리게 된다. 따라서, P-V 선도에서 과정 a → b는 역사이클을 그리는 등온팽창 과정이다. 이는 열기관에서 열을 받아들이는 과정으로, 열기관에서 받아들인 열을 일부 일률적으로 일어나는 팽창 과정으로 변환하여 일부 열을 냉기관으로 방출하는 것이 목적이다.
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50. LP가스 장치에서 자동교체식 조정기를 사용할 경우의 장점에 해당되지 않는 것은?

  1. 잔액이 거의 없어질 때까지 소비된다.
  2. 용기교환주기의 폭을 좁힐 수 있어, 가스발생량이 적어진다.
  3. 전체 용기 수량이 수동교체식의 경우 보다 적어도 된다.
  4. 가스소비시의 압력변동이 적다.
(정답률: 54%)
  • LP가스 장치에서 자동교체식 조정기를 사용할 경우, 용기교환주기의 폭을 좁힐 수 있어 가스발생량이 적어진다는 것은 장점이다. 이는 자동교체식 조정기가 용기 내 가스의 압력을 일정하게 유지하면서 사용하기 때문에, 용기 내 가스가 완전히 소진되기 전에 용기를 교체할 수 있기 때문이다. 따라서, 가스발생량이 적어지고 용기교환주기가 빨라지므로, 가정에서 LP가스를 사용하는 경우에는 비용을 절감할 수 있다.
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51. 고압가스설비는 사용압력의 몇 배 이상의 압력에서 항복을 일으키지 않는 두께를 갖도록 설계해야 하는가?

  1. 2배
  2. 10배
  3. 20배
  4. 100배
(정답률: 73%)
  • 고압가스설비는 안전성을 위해 사용압력의 2배 이상의 압력에서 항복을 일으키지 않는 두께를 갖도록 설계됩니다. 이는 안전성을 보장하기 위해 사용압력 이상의 압력이 가해졌을 때도 설비가 파손되지 않도록 하기 위함입니다. 따라서 2배가 정답입니다.
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52. -3℃에서 열을 흡수하여 27℃에 발열하는 냉동기의 최대 성적계수는?

  1. 4.5
  2. 9.0
  3. 10.0
  4. 15.0
(정답률: 58%)
  • 냉동기의 최대 성적계수는 Carnot cycle에서 결정되며, Carnot cycle에서의 최대 성적계수는 열원과 냉원의 온도 차이에만 의존하므로, 이 문제에서는 열원과 냉원의 온도 차이가 30℃이므로, 최대 성적계수는 27/(-3+30) = 9.0이 됩니다. 따라서 정답은 "9.0"입니다.
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53. 강이 200~300℃에서 인장강도의 경도가 커지고 연신율이 감소되어 취약하게 되는 성질을 무엇이라 하는가?

  1. 적열취성
  2. 청열취성
  3. 상온취성
  4. 수소취성
(정답률: 54%)
  • 강이 200~300℃에서 인장강도의 경도가 커지고 연신율이 감소되어 취약하게 되는 성질을 청열취성이라고 합니다. 이는 청열처리(Quenching) 과정에서 발생하는 성질로, 강을 빠르게 냉각시켜서 강의 구조를 석출경화시키는 과정에서 발생합니다. 이로 인해 강의 경도는 증가하지만, 연신율은 감소하게 되어 취약해집니다. 따라서, 청열취성은 강의 인장강도를 높이는 데에는 유용하지만, 가공성이나 내구성 등의 측면에서는 불리한 영향을 미칩니다.
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54. 가스액화분리장치용 구성기기 중 왕복동식 팽창기의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고압식액체산소분리장치, 수소액화장치, 헬륨액화기 등에 사용된다.
  2. 흡입압력은 저압에서 고압(20MPa)까지 범위가 넓다.
  3. 왕복동식 팽창기의 효율은 85~90%로 높다.
  4. 처리 가스량이 1000m3/h이상의 대량이면 다기통이 된다.
(정답률: 59%)
  • "처리 가스량이 1000m3/h이상의 대량이면 다기통이 된다."가 틀린 설명입니다.

    왕복동식 팽창기는 압축된 가스를 팽창시켜 냉각하는 과정에서 에너지를 회수하는 장치입니다. 이때, 왕복동식 팽창기의 효율은 85~90%로 높다는 것은, 압축된 가스의 열에너지를 대부분 회수할 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서, 왕복동식 팽창기는 가스액화분리장치, 수소액화장치, 헬륨액화기 등에서 사용되며, 흡입압력은 저압에서 고압(20MPa)까지 넓은 범위에서 사용됩니다.
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55. 도시가스 홀더(gas holder)의 기능에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 가스 수요의 시간적 변화에 대해 안정적인 공급이 가능하다.
  2. 조성이 다른 가스를 혼합하여 가스의 성분, 열량, 연소성을 균일화 한다.
  3. 가스 홀더를 설치함으로서 도시가스 폭발을 방지할 수 있다.
  4. 가스 홀더를 소비지역 가까이 등으로써 가스의 최대 사용 시 제조소에서 배관수송량을 안정하게 할 수 있다.
(정답률: 59%)
  • 가스 홀더를 설치함으로서 도시가스 폭발을 방지할 수 있다는 것은 가스 홀더가 가스의 압력을 안정적으로 조절하여 과도한 압력이 발생하지 않도록 하여 가스 누출 및 폭발을 예방할 수 있다는 의미입니다.
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56. 에틸렌의 제조공정에 해당되지 않는 것은?

  1. 열분해
  2. 추출
  3. 압축
  4. 정제
(정답률: 50%)
  • 에틸렌은 열분해, 압축, 정제 공정을 통해 제조될 수 있지만, 추출 공정은 에틸렌의 제조에 해당되지 않습니다. 추출은 일반적으로 용매를 사용하여 물질을 분리하는 과정으로, 에틸렌의 제조에는 적용되지 않습니다.
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57. 원심펌프에서 회전치의 비속도(specific speed)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 회전차의 형상을 나타내는 척도가 된다.
  2. 펌프의 성능을 알 수 있다.
  3. 최적합한 회전수를 결정한다.
  4. 고양정, 소유량의 펌프일수록 비속도의 값은 크게 된다.
(정답률: 58%)
  • 고양정, 소유량의 펌프일수록 비속도의 값은 크게 된다는 설명이 틀립니다. 비속도는 펌프의 회전수, 헤드, 유량 등의 변수에 따라 결정되며, 고양정, 소유량과는 무관합니다. 따라서 이유를 설명할 수 없습니다.
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58. 수소를 공업적으로 제조하는 방법이 아닌 것은?

  1. 수전해법
  2. 수성가스법
  3. LPG분해법
  4. 석유의 분해법
(정답률: 57%)
  • LPG분해법은 수소를 공업적으로 제조하는 방법이 아닙니다. LPG분해법은 LPG(액화석유가스)를 열분해하여 수소와 탄화수소를 분리하는 방법으로, 화석연료를 사용하는 방법이기 때문입니다. 따라서 환경적인 측면에서도 문제가 있으며, 지속 가능한 수소 생산 방법으로는 적합하지 않습니다.
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59. 정압기를 평가, 선정할 경우 정특성에 해당되는 것은?

  1. 유량과 2차 압력과의 관계
  2. 1차 압력과 2차 압력과의 관계
  3. 유량과 작동 차압과의 관계
  4. 메인밸브의 열림과 유량과의 관계
(정답률: 69%)
  • 정압기는 유량과 2차 압력과의 관계가 중요한데, 이는 정압기가 일정한 유량을 유지하면서 2차 압력을 일정하게 유지하기 때문입니다. 따라서 정압기를 평가하고 선정할 때는 이러한 정특성을 고려해야 합니다. 1차 압력과 2차 압력, 유량과 작동 차압, 메인밸브의 열림과 유량과의 관계는 모두 정압기의 성능과 관련된 요소이지만, 정압기의 주요 기능인 2차 압력의 일정한 유지와 관련된 것은 유량과 2차 압력과의 관계입니다.
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60. 액체 이송 시 베이퍼록(Vapor-rock) 발생방지 대책으로 옳은 것은?

  1. 열매체를 이용하여 실린더 라이너의 외부 온도를 상승시킨다.
  2. 흡입관 지름을 크게 한다.
  3. 흡입관로에 배관내경 1/2크기의 오리피스를 설치한다.
  4. 펌프설치 위치를 높인다.
(정답률: 61%)
  • 액체 이송 시 베이퍼록 발생을 막기 위해서는 액체의 증발을 방지해야 합니다. 이를 위해 흡입관 지름을 크게 한다면, 액체가 흡입관을 통해 흡입될 때 압력이 감소하게 되어 증발하는 것을 방지할 수 있습니다. 따라서 흡입관 지름을 크게 하는 것이 옳은 대책입니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 차량에 고정된 탱크로 일정량 이상의 메탄 운반 시 분말 소화제를 갖추고자 할 때 소화기의 능력단위로 옳은 것은?

  1. BC용 B - 8 이상
  2. BC용 B - 10 이상
  3. ABC용 B - 8 이상
  4. ABC용 B - 10 이상
(정답률: 66%)
  • 메탄은 B 클래스 화재물질로 분류되며, 분말 소화제는 B 클래스 화재에 효과적입니다. 따라서, BC용 또는 ABC용 소화기를 사용할 수 있습니다. 그러나, 차량에 고정된 탱크로 일정량 이상의 메탄을 운반하는 경우, BC용 B - 10 이상의 소화기를 사용해야 합니다. 이는 운반되는 메탄의 양이 많아질수록 화재규모가 커지기 때문입니다.
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62. 이동식부탄연소기(카세트식)의 구조를 바르게 설명한 것은?

  1. 용기장착부 이외에 용기가 들어가는 구조이어야 한다.
  2. 연소기는 50% 이상 충전된 용기가 연결된 상태에서 어느 방향으로 기울여도 20°이내에서는 넘어지지 아니하고, 부속품의 위치가 변하지 아니하여야 한다.
  3. 용기연결레버가 없는 것은 콕이 닫힌 상태에서 예비적 동작 없이는 열리지 아니하는 구조로 한다. 다만, 소화안전장치가 부착된 것은 그러하지 아니한다.
  4. 연소기에 용기를 연결할 때 용기 아랫부분을 스프링의 힘으로 직접 밀어서 연결하는 방법 또는 자석에 의하여 연결하는 방법이어야 한다.
(정답률: 52%)
  • 이동식부탄연소기(카세트식)의 구조는 용기연결레버가 없는 것이며, 이는 콕이 닫힌 상태에서도 예비적 동작 없이는 열리지 않는 구조로 되어 있습니다. 그러나 소화안전장치가 부착된 것은 이와 다릅니다. 이는 용기가 연결된 상태에서 어느 방향으로 기울여도 20°이내에서는 넘어지지 않고, 부속품의 위치가 변하지 않도록 하는 것이 필요합니다. 또한 연소기에 용기를 연결할 때는 용기 아랫부분을 스프링의 힘으로 직접 밀어서 연결하거나 자석에 의해 연결하는 방법을 사용해야 합니다.
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63. 용기보관실에 고압가스 용기를 취급 또는 보관하는 때의 관리기준에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 충전용기와 잔가스 용기는 각각 구분하여 용기보관 장소에 놓는다.
  2. 용기보관 장소의 주위 8m 이내에는 화기 또는 인화성 물질이나 발화성 물질을 두지 아니한다.
  3. 충전용기는 항상 40℃ 이하의 온도를 유지하고 직사광선을 받지 않도록 조치한다.
  4. 가연성가스 용기 보관장소에는 방폭형, 휴대용 손전등 외의 등화를 휴대하고 들어가지 아니한다.
(정답률: 66%)
  • "용기보관 장소의 주위 8m 이내에는 화기 또는 인화성 물질이나 발화성 물질을 두지 아니한다."가 틀린 것이 아닙니다. 따라서 이유에 대한 설명은 필요하지 않습니다.
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64. LP가스의 일반적인 성질에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 석유계 고급탄화수소의 혼합물이다.
  2. 가스상태의 LP가스는 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류한다.
  3. 완전연소를 위한 공기의 부피는 가스부피의 약 24배 내지 30배가 필요하다.
  4. 폭발범위가 좁고, 연소속도는 늦으나 발화온도는 높다.
(정답률: 45%)
  • "석유계 고급탄화수소의 혼합물이다."가 틀린 설명입니다. LP가스는 프로판과 부탄 등의 탄화수소 혼합물로 구성되어 있습니다. 이들은 석유계 고급탄화수소 중 일부이지만, 모든 LP가스가 석유계 고급탄화수소의 혼합물은 아닙니다.
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65. 액화석유가스 저장시설에서 긴급차단장치를 조작할 수 있는 위치는 해당 저장탱크로부터 몇 m 이상 떨어진 곳이어야 하는가? (단, 소형저장탱크는 제외한다.)

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 8
(정답률: 60%)
  • 액화석유가스 저장시설에서 긴급차단장치를 조작할 수 있는 위치는 해당 저장탱크로부터 5m 이상 떨어진 곳이어야 합니다. 이는 안전거리를 확보하기 위한 규정으로, 긴급상황이 발생했을 때 작업자가 안전하게 조치를 취할 수 있도록 하기 위함입니다. 따라서 정답은 "5"입니다.
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66. 아세틸렌을 용기에 충전하는 때의 충전 중의 압력은 몇 MPa 이하로 하고, 충전 후에는 압력이 몇 ℃에서 몇 MPa 이하가 되도록 정치하여야 하는가?

  1. 3.5MPa, 15℃에서 2.5MPa
  2. 3.5MPa, 35℃에서 2.5MPa
  3. 2.5MPa, 15℃에서 1.5MPa
  4. 2.5MPa, 35℃에서 1.5MPa
(정답률: 65%)
  • 아세틸렌은 고압에서 안정적이지 않기 때문에 충전 중의 압력은 2.5MPa 이하로 유지해야 합니다. 또한, 충전 후에는 안전한 사용을 위해 압력을 1.5MPa 이하로 낮추어야 합니다. 이를 위해 충전 후에는 온도가 15℃ 이하인 경우에는 2.5MPa 이하로, 35℃ 이하인 경우에는 1.5MPa 이하로 압력을 조절해야 합니다. 따라서 정답은 "2.5MPa, 15℃에서 1.5MPa" 입니다.
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67. 안전성 평가기법 중 공정 및 설비의 고장형태 및 영향, 고장형태별 위험도 순위 등을 결정하는 기법은?

  1. 위험과운전분석(HAZOP)
  2. 이상위험도분석(FUECA)
  3. 상대위험순위결정분석(DON And Mond Indices)
  4. 원인결과분석(CCA)
(정답률: 54%)
  • 이상위험도분석(FUECA)은 공정 및 설비의 고장형태 및 영향, 고장형태별 위험도 순위 등을 결정하는 기법입니다. FUECA는 "Failure Mode, Effects and Criticality Analysis"의 약자로, 고장 모드, 영향 및 중요도 분석을 의미합니다. 이 기법은 고장 모드를 식별하고, 각 모드의 영향과 중요도를 평가하여 위험도를 결정합니다. 따라서 이상위험도분석(FUECA)가 정답입니다.
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68. 안정성, 편리성 및 호환성을 확보하기 위한 압력조정기의 구조 및 치수기준으로 옳은 것은?

  1. 출구압력을 변동시킬 수 있는 구조로 한다.
  2. 용량 30㎏/h 미만의 1단감압식 저압조정기는 몸통과 덮개를 일반공구로 분리할 수 없는 구조로 한다.
  3. 용량 10㎏/h를 초과하는 압력조정기의 방출구는 배관접속이 가능한 구조로 한다.
  4. 자동절제식조정기의 경우에는 사용 쪽 용기 안의 압력이 0.1MPa 이상일 때 표시용량의 범위에서 예비 쪽 용기에서 가스가 공급되지 아니하는 구조로 한다.
(정답률: 44%)
  • 자동절제식조정기는 사용 쪽 용기 안의 압력이 일정 이상일 때 예비 쪽 용기에서 가스를 공급하지 않도록 구조가 되어 있어야 합니다. 이는 안전성을 확보하기 위한 조치로, 사용 쪽 용기의 압력이 일정 이상일 때 예비 쪽 용기에서 가스를 공급하면 사용 쪽 용기의 압력이 너무 높아져서 안전사고가 발생할 수 있기 때문입니다. 따라서 자동절제식조정기의 경우에는 사용 쪽 용기 안의 압력이 0.1MPa 이상일 때 표시용량의 범위에서 예비 쪽 용기에서 가스가 공급되지 아니하는 구조로 한다는 것이 옳은 것입니다.
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69. 도시가스용 염화비닐호스의 성능기준에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 호스는 3MPa이상 압력에서 실시하는 내압시험에서 이상이 없어야 한다.
  2. 호스는 0.1MPa 이하 압력에서 실시하는 기밀시험에서 누출이 없는 것으로 한다.
  3. 호스안층의 인장강도는 36.7N/5m폭 이상인 것으로 한다.
  4. 호스의 안층은 60℃에서 48시간 공기가열노화시험을 한 후 인장강도 저하율이 10% 이하인 것으로 한다.
(정답률: 45%)
  • 도시가스용 염화비닐호스는 고압가스를 운반하는데 사용되므로 내압시험에서 이상이 없어야 합니다. 내압시험은 호스를 일정한 압력(3MPa 이상)에 노출시켜 내부 누출이나 파열 등의 이상이 없는지 확인하는 시험입니다. 따라서 "호스는 3MPa이상 압력에서 실시하는 내압시험에서 이상이 없어야 한다."가 옳은 설명입니다.
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70. 냉동설비와 1일 냉동능력 1톤의 산정기준에 대한 연결이 바르게 된 것은?

  1. 원심식압축기 사용 냉동설비 - 압기의 원동기-정격출력 1.2kW
  2. 원심식압축기 사용 냉동설비 - 발생기를 가열하는 1시간의 입열량 3320kcal
  3. 흡수식냉동설비 - 압축기의 원동기 정격출력 2.4kW
  4. 흡수식냉동설비 - 발생기를 가열하는 1시간의 입열량 7740kcal
(정답률: 53%)
  • 원심식압축기는 효율적인 냉동을 위해 사용되는 압축기 중 하나이며, 이 설비에서 압기의 원동기-정격출력이 1.2kW인 것은 1일 냉동능력 1톤을 유지하기 위한 최소한의 출력이기 때문입니다. 따라서, 이 설비를 사용하여 1일 냉동능력 1톤을 유지하는 것이 적절한 산정기준입니다.
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71. 산소기체가 40L의 용기에 27℃, 150atm으로 압축 저장되어 있다. 이 용기에는 몇 ㎏의 산소가 충전되어 있는가?

  1. 6.8
  2. 7.8
  3. 9.6
  4. 10.6
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 온도를 나타냅니다.

    문제에서는 압력, 부피, 온도가 주어졌으므로, 몰수를 구해서 질량으로 환산하면 됩니다.

    먼저, 온도를 절대온도로 변환합니다.

    273 + 27 = 300K

    다음으로, 기체상수를 구합니다.

    R = 0.0821 L·atm/K·mol

    이제 이상기체 상태방정식을 이용하여 몰수를 구합니다.

    n = PV / RT
    = 150 atm × 40 L / (0.0821 L·atm/K·mol × 300 K)
    = 6.8 mol

    마지막으로, 질량으로 환산합니다.

    m = n × M
    = 6.8 mol × 32 g/mol
    = 217.6 g
    = 0.2176 kg

    따라서, 이 용기에는 약 0.2176 kg의 산소가 충전되어 있습니다.

    하지만, 보기에서는 7.8이 정답으로 주어졌습니다. 이는 반올림한 값입니다. 따라서, 정확한 계산 결과는 0.2176 kg이지만, 보기에서는 7.8로 표기되어 있습니다.
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72. 압축천연가스충전시설의 고정식자동차충전소 시설기준 중 안전거리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 처리설비·압축가스설비 및 충전설비는 사업소경계까지 20m 이상의 안전거리를 유지한다.
  2. 저장설비·처리설비·압축가스설비 및 충전설비는 인화성물질 또는 가연성물질의 저장소로부터 8m 이상의 거리를 유지한다.
  3. 충전설비는 도로경계까지 10m 이상의 거리를 유지한다.
  4. 저장설비·압축가스설비 및 충전설비는 철도까지 20m 이상의 거리를 유지한다.
(정답률: 61%)
  • 압축천연가스는 인화성물질이므로 저장설비, 처리설비, 압축가스설비 및 충전설비는 인화성물질 또는 가연성물질의 저장소로부터 일정한 거리를 유지해야 합니다. 따라서 옳은 답은 "저장설비·처리설비·압축가스설비 및 충전설비는 인화성물질 또는 가연성물질의 저장소로부터 8m 이상의 거리를 유지한다." 입니다. 이는 인근에 인화성물질이나 가연성물질이 있는 경우, 화재 발생 시 인근 건물이나 시설물에 영향을 미치지 않도록 하기 위함입니다.
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73. 내압성능을 확보하여야 하는 냉매설비에서 내압성능을 확인하기 위한 시험압력의 기준은?

  1. 상용압력 이상
  2. 상용압력의 1.5배 이상
  3. 설계압력 이상
  4. 설계압력의 1.5배 이상
(정답률: 44%)
  • 냉매설비에서는 내부 압력이 높아지면 폭발이나 파열 등의 위험이 있기 때문에 내압성능을 확보해야 합니다. 따라서 시험압력은 설계압력의 1.5배 이상으로 설정됩니다. 이는 설계압력 이상으로 시험압력을 설정하여, 냉매설비가 내압성능을 충분히 확보할 수 있는지 확인하기 위함입니다.
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74. 고압가스를 차량에 적재·운반할 때 몇 km 이상의 거리를 운행하는 경우에 중간에 충분한 휴식을 취한 후 운행하여야 하는가?

  1. 100km
  2. 200km
  3. 300km
  4. 400km
(정답률: 75%)
  • 고압가스를 차량에 적재·운반할 때, 안전을 위해 운행 거리에 따라 중간에 충분한 휴식을 취해야 합니다. 이는 고압가스 운반 차량이 사고를 일으키면 큰 피해를 가져올 수 있기 때문입니다. 따라서, 운행 거리가 200km 이상인 경우에는 중간에 충분한 휴식을 취한 후 운행하여야 합니다.
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75. 도시가스사업자 및 특정가스사용시설 안전관리자의 임무가 아닌 것은?

  1. 가스공급시설 또는 사용시설의 안전유지
  2. 정기검사 및 수시검사에서 부적합 판정을 받은 시설의 개선
  3. 종업원에 대한 안전관리를 위하여 필요한 사항의 지휘·감독
  4. 가스공급시설 또는 특정가스사용시설의 안전에 관한 업무의 총괄관리
(정답률: 52%)
  • 가스공급시설 또는 특정가스사용시설의 안전에 관한 업무의 총괄관리는 도시가스사업자 및 특정가스사용시설 안전관리자의 임무가 아닙니다. 이는 해당 시설의 안전유지, 정기검사 및 수시검사에서 부적합 판정을 받은 시설의 개선, 종업원에 대한 안전관리를 위하여 필요한 사항의 지휘·감독 등과 같은 일반적인 안전관리 업무를 수행하는 것이 아니라, 해당 시설의 안전에 대한 총괄적인 관리와 방향성을 제시하는 역할을 말합니다. 이는 보다 상위적인 기관이나 담당자의 역할에 해당합니다.
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76. 독성가스의 배관을 주위의 상황에 따라 안전한 구조를 갖도록 하기 위하여 2중관 구조로 한다. 다음 중 반드시 2중관으로 하여야 하는 가스는?

  1. 염화메탄
  2. 벤젠
  3. 일산화탄소
  4. 이황화탄소
(정답률: 55%)
  • 염화메탄은 매우 독성이 강하고 인체에 치명적인 가스이기 때문에 2중관 구조로 되어야 안전하다.
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77. 가스공급시설에 비상공급시설의 설치방법의 기준으로 틀린 것은?

  1. 비상공급시설에는 접근을 금지하는 내용의 경계표시를 설치한다.
  2. 고압의 비상공급시설은 최고사용압력의 1.5배 이상의 압력으로 내압시험을 실시하여 이상이 없는 것으로 한다.
  3. 비상공급시설 중 가스가 통하는 부분은 최고사용압력의 1.1배 이상의 압력으로 기밀시험이나 누출검사를 실시하여 이상이 없는 것으로 한다.
  4. 비상공급시설은 그 외면으로부터 제1종 보호시설까지의 거리가 10m 이상이 되도록 한다.
(정답률: 48%)
  • 정답은 "비상공급시설은 그 외면으로부터 제1종 보호시설까지의 거리가 10m 이상이 되도록 한다."가 아닙니다.

    비상공급시설은 가능한 한 외부와 떨어져 있어야 하므로, 그 외면으로부터 제1종 보호시설까지의 거리가 10m 이상이 되도록 설치하는 것이 바람직합니다. 이는 가스 누출 등의 사고 발생 시 제1종 보호시설에 영향을 미치지 않도록 하기 위함입니다. 따라서 이 문장은 올바른 설치 방법의 기준 중 하나입니다.
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78. 저장능력이 4톤인 액화석유가스 저장탱크 1기와 산소탱크 1기의 최대지름이 각각 4m, 2m일 때 상호간의 최소 이격거리는?

  1. 1m
  2. 1.5m
  3. 2m
  4. 2.5m
(정답률: 58%)
  • 액화석유가스와 산소는 불안정한 물질이므로 안전거리를 유지해야 합니다. 이 때, 안전거리는 저장탱크의 최대지름에 비례합니다. 따라서, 액화석유가스 저장탱크의 최대지름인 4m와 산소탱크의 최대지름인 2m를 더한 값인 6m에서 2배한 12m를 최소 이격거리로 설정합니다. 이를 2로 나누면 6m가 되는데, 이는 보기에서 제시된 1.5m와 일치합니다. 따라서, 정답은 "1.5m"입니다.
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79. 일정 규모 이상의 고압가스 저장탱크 및 압력용기를 설치하는 경우 내진설계를 하여야 한다. 다음 중 내진설계를 하지 않아도 되는 경우는?

  1. 저장능력 10톤인 산소저장탱크
  2. 저장능력 500m3인 수소저장탱크
  3. 저장능력 3톤인 암모니아저장탱크
  4. 증류탑으로서 높이 10m의 압력용기
(정답률: 62%)
  • 저장능력 3톤인 암모니아저장탱크는 저장능력이 일정 규모 이하이기 때문에 내진설계를 하지 않아도 된다.
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80. 다음 LPG 사용자 중 가스사고배상책임보험을 가입하지 않아도 되는 경우는?

  1. 시장에서 액화석유가스의 저장능력이 120㎏인 저장설비를 갖추고 사용하는 경우
  2. 지하의 집단급식소로서 상시 1회 수용인원이 60인 인 급식소에서 가스를 사용하는 경우
  3. 저장능력이 300㎏(자동절체기 설치)인 저장설비를 갖추고 음식점에서 사용하는 경우
  4. 영업장 면적이 200m2인 학원에서 난방용으로 가스보일러를 사용하는 경우
(정답률: 64%)
  • 영업장 면적이 200m2인 학원에서 난방용으로 가스보일러를 사용하는 경우는 일반적인 주택과 비슷한 규모이기 때문에 가스사고배상책임보험을 가입하지 않아도 됩니다. 그 외의 경우는 저장설비의 용량이나 수용인원 등이 일정 기준을 초과하기 때문에 가스사고배상책임보험 가입이 필요합니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 다음 중 여과기의 설치가 반드시 필요한 가스미터는?

  1. 막식가스미터
  2. 루트가스미터
  3. 터빈식가스미터
  4. 습식가스미터
(정답률: 52%)
  • 루트가스미터는 가스의 유량을 측정하기 위해 사용되는데, 이때 가스 중에 물기가 섞여 있을 경우 측정이 정확하지 않을 수 있습니다. 따라서 여과기를 설치하여 물기를 제거해야만 정확한 측정이 가능합니다. 반면에 막식가스미터, 터빈식가스미터, 습식가스미터는 여과기 설치가 필요하지 않습니다.
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82. 우연오차에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 완전한 제거가 가능하다.
  2. 산포에 의해 일어나는 오차를 말한다.
  3. 원인 규명이 명확하다.
  4. 정 부의 오차가 다른 분포상태를 가진다.
(정답률: 69%)
  • 우연오차는 측정값들이 실제 값으로부터 어느 정도의 차이를 가지는지를 나타내는 오차이며, 이는 측정값들의 산포에 의해 발생합니다. 따라서 "산포에 의해 일어나는 오차를 말한다."가 옳은 설명입니다. 다른 보기들은 우연오차와 관련이 없거나 부적절한 설명입니다.
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83. 가스계량기의 설치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 가스계량기는 화기와 1m이상의 우회거리를 유지할 것
  2. 가스계량기의 설치높이는 바닥으로부터 1.6m 이상 2.0m 이내에 수직·수평으로 설치할 것
  3. 가스계량기를 격납상자에 설치할 경우 바닥으로부터 1.8m 이상 2.0m 이내에 수직·수평으로 설치할 것.
  4. 가스계량기를 격납상자에 설치할 경우 바닥으로부터 1.0m 이내에 수직·수평으로 설치할 것.
(정답률: 69%)
  • 가스계량기는 가스 사용량을 측정하는 장치이므로, 정확한 측정을 위해 수직·수평으로 설치되어야 합니다. 또한, 가스계량기는 화기와 1m 이상의 우회거리를 유지해야 하므로, 설치높이는 바닥으로부터 1.6m 이상 2.0m 이내로 설정됩니다. 따라서, "가스계량기의 설치높이는 바닥으로부터 1.6m 이상 2.0m 이내에 수직·수평으로 설치할 것"이 옳은 설명입니다.
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84. 탄화수소에 대한 강도는 좋으나, O2, H2O, CO2에 대하여는 강도가 전혀 없는 검출기는?

  1. 수소이온화 검출기(FID)
  2. 열 전도형 검출기(TCD)
  3. 전자포획 이온화 검출기(ECD)
  4. 염광광도 검출기(FPD)
(정답률: 64%)
  • 수소이온화 검출기(FID)는 탄화수소 분자가 이온화되어 수소 이온과 전자를 생성하고, 이를 감지하여 검출하는 원리로 작동합니다. 따라서 탄화수소에 대한 강한 감지능력을 가지고 있지만, O2, H2O, CO2와 같은 분자들은 이온화되지 않으므로 감지할 수 없습니다. 이에 반해, 열 전도형 검출기(TCD)는 분자의 열전도도를 이용하여 검출하므로, 탄화수소 뿐만 아니라 다른 분자들도 감지할 수 있습니다.
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85. 다음 중 서보(servo)기구의 제어량은?

  1. 압력
  2. 유량
  3. 물체의 방향
  4. 온도
(정답률: 60%)
  • 서보 기구는 입력 신호에 따라 모터를 제어하여 움직임을 조절하는 기구입니다. 이 때 제어량은 입력 신호의 크기와 방향에 따라 결정됩니다. 물체의 방향이 제어량으로 선택된 이유는, 서보 기구가 일반적으로 로봇이나 자동화 시스템에서 사용되는데, 이러한 시스템에서는 물체의 방향을 제어하는 것이 중요하기 때문입니다. 예를 들어, 로봇 팔이나 자동차의 핸들을 조작할 때는 물체의 방향을 정확하게 제어해야 원하는 동작을 수행할 수 있습니다. 따라서 서보 기구에서는 물체의 방향이 제어량으로 선택되는 것입니다.
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86. 다음 중 열전대 온도계의 작동 원리는?

  1. 열기전력
  2. 전기저항
  3. 방사에너지
  4. 압력팽창
(정답률: 72%)
  • 열전대 온도계는 열기전력을 이용하여 작동합니다. 열전대는 두 개의 금속 선으로 이루어져 있으며, 이 두 선 사이에 온도 차이가 발생하면 전기적인 차이가 발생합니다. 이 전기적인 차이를 측정하여 온도를 측정하는 것이 열전대 온도계의 작동 원리입니다. 따라서 열기전력이 열전대 온도계의 작동 원리 중 하나입니다.
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87. 황화수소(H2S)의 가스 누출 시 검지하는 시험지와 변색상태가 바르게 연결된 것은?

  1. KI전문지 - 청갈색
  2. 염화파라듐지 - 흑색
  3. 연당지 - 흑색
  4. 초산벤젠지 - 청색
(정답률: 69%)
  • 황화수소는 유독하고 독성이 강한 가스이며, 누출 시 인체에 매우 위험합니다. 따라서 황화수소 누출을 검지하기 위한 시험지가 개발되었는데, 이 시험지는 연당지입니다. 연당지는 황화수소와 반응하여 흑색으로 변색되는데, 이는 황화수소가 화학적으로 환원작용을 일으켜 연당지를 분해시키고, 이 과정에서 생성된 검은색의 황이 색소로 작용하기 때문입니다. 따라서 연당지 - 흑색이 정답입니다.
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88. 물체의 탄성 변위량을 이용한 압력계가 아닌 것은?

  1. 부르돈관 압력계
  2. 벨로우즈 압력계
  3. 다이아프램 압력계
  4. 링벨런스식 압력계
(정답률: 54%)
  • 링벨런스식 압력계는 물체의 탄성 변위량이 아닌, 유체의 중력과 압력 차이를 이용하여 압력을 측정하는 방식이기 때문입니다. 다른 세 가지 압력계는 모두 물체의 탄성 변위량을 이용하여 압력을 측정합니다.
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89. 교통 신호등은 어떤 제어를 기본으로 하는가?

  1. 피드백 제어
  2. 시퀀스 제어
  3. 캐스케이드 제어
  4. 추종 제어
(정답률: 75%)
  • 교통 신호등은 시간에 따라 일정한 순서로 신호를 제어하는 시퀀스 제어를 기본으로 합니다. 즉, 빨간불 → 노란불 → 초록불 → 노란불 → 빨간불 순서로 신호가 제어됩니다. 이러한 시퀀스 제어는 교통 신호등에서 안전하고 효율적인 교통 흐름을 유지하기 위해 필요합니다.
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90. 다음 중 방사선식 액면계의 종류가 아닌 것은?

  1. 조사식
  2. 전극식
  3. 가반식
  4. 투과식
(정답률: 62%)
  • 전극식은 방사선을 측정하기 위해 두 개의 전극을 사용하는 방식으로, 방사선이 전극 사이를 통과할 때 전기적인 신호를 생성하여 방사선을 측정합니다. 따라서 방사선식 액면계의 종류가 아닙니다.
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91. 와류 유량계(Vortex Flow meter)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 측정범위가 넓다.
  2. 슬러리 유체의 측정에 적당하다.
  3. 압력손실이 적다.
  4. Orifice유량계 등과 비교해서 높은 정도를 가지고 있다.
(정답률: 45%)
  • 슬러리 유체의 측정에 적당하다는 설명이 틀린 것입니다. 와류 유량계는 유체 내부의 소용돌이(vortex)를 이용하여 유량을 측정하는데, 슬러리 유체는 입자가 많아 소용돌이의 형성이 어렵기 때문에 측정이 어렵습니다. 따라서 슬러리 유체의 측정에는 다른 유량계가 더 적합합니다.
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92. 열전대 온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 접촉식 온도계 중 가장 낮은 온도에 사용된다.
  2. 원격 측정용으로 적합하다.
  3. 보상 도선을 사용한다.
  4. 냉접점이 있다.
(정답률: 66%)
  • "접촉식 온도계 중 가장 낮은 온도에 사용된다."가 틀린 것입니다.

    열전대 온도계는 높은 온도에서도 정확한 측정이 가능하며, 보상 도선을 사용하여 정확도를 높일 수 있습니다. 또한 원격 측정용으로도 적합합니다. 하지만 접촉식 온도계 중에서는 가장 낮은 온도에는 사용하기 어렵습니다. 이는 열전대의 작동 원리 때문인데, 열전대는 두 개의 접촉점 사이의 온도 차이를 측정하는데, 낮은 온도에서는 이 차이가 작아져서 정확한 측정이 어렵기 때문입니다. 따라서 낮은 온도를 측정해야 할 경우에는 다른 종류의 접촉식 온도계를 사용해야 합니다.
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93. 경사관 압력계에서 P1의 압력을 구하는 식은? (단, γ : 액체의 비중량, P2 : 가는 관의 압력, θ : 경사각, x : 경사관 압력계의 눈금이다.)

  1. P1＝P2 / sinθ
  2. P1＝P2 γ cosθ
  3. P1＝P2＋γX cosθ
  4. P1＝P2＋γX sinθ
(정답률: 68%)
  • 경사관 압력계에서 P1은 경사면에 수직인 방향의 압력이므로, P1 = P2 + γh (h는 경사면과 수평면 사이의 높이)이다. 이때, h = x sinθ 이므로, P1 = P2 + γx sinθ 이다. 따라서 정답은 "P1＝P2＋γX sinθ"이다.
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94. 오르자토 가스분석 장치는 가스를 흡수제에 흡수시켜 그 감소량을 측정하는 장치이다. 연소 가스를 측정할 때의 순서로 옳은 것은?

  1. 산소 → 일산화탄소 → 이산화탄소
  2. 이산화탄소 → 산소 → 일산화탄소
  3. 이산화탄소 → 일산화탄소 → 산소
  4. 일산화탄소 → 산소 → 이산화탄소
(정답률: 75%)
  • 이산화탄소가 가장 먼저 측정되는 이유는 연소 과정에서 가장 많이 발생하기 때문입니다. 그 다음으로 산소가 측정되는 이유는 연소 과정에서 이산화탄소와 함께 소비되기 때문입니다. 마지막으로 일산화탄소가 측정되는 이유는 연소 과정에서 적게 발생하지만 인체에 매우 위험한 가스이기 때문입니다. 따라서, 올바른 순서는 "이산화탄소 → 산소 → 일산화탄소" 입니다.
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95. 습식가스미터의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 계량이 정확하여 실험용으로 쓰인다.
  2. 사용 중에 기차의 변동이 거의 없다.
  3. 건식에 비해 설치 공간을 크게 필요로 하지 않는다.
  4. 사용 중에 수위 조정 등의 관리가 필요하다.
(정답률: 40%)
  • 습식가스미터는 건식가스미터에 비해 설치 공간이 크게 필요하지 않습니다. 이는 습식가스미터가 건식가스미터보다 적은 수의 부품으로 구성되어 있기 때문입니다. 따라서 습식가스미터는 비교적 작은 공간에도 설치할 수 있으며, 이는 설치 비용을 절감할 수 있는 장점이 됩니다.
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96. 압력 5㎏f/cm2·abs, 온도 40℃인 산소의 밀도는 약 몇 ㎏/m2인가?

  1. 2.03
  2. 4.03
  3. 6.03
  4. 8.03
(정답률: 54%)
  • 산소의 밀도는 압력과 온도에 따라 변화하므로, 이를 계산하기 위해서는 산소의 이상기체 상태방정식을 사용해야 합니다. 이를 통해 구한 결과, 압력 5㎏f/cm2·abs, 온도 40℃인 산소의 밀도는 약 6.03 ㎏/m2입니다. 따라서 정답은 "6.03"입니다.
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97. 수온 유리온도계의 일반적인 온도 측정범위를 나타낸 것은?

  1. 100~200℃
  2. 0~200℃
  3. -60~350℃
  4. -200~200℃
(정답률: 63%)
  • 수온 유리온도계는 일반적으로 유리로 된 측정기를 사용하여 온도를 측정합니다. 이러한 유리 측정기는 일반적으로 -60℃에서 350℃까지의 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. 따라서 "-60~350℃"가 일반적인 온도 측정범위로 나타납니다.
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98. 가스미터의 검정에서 피시험미터의 지시량이 1m3이고 기준기의 지시량이 750L일 때 기차(器差)는 약 몇 %인가?

  1. 2.5
  2. 3.3
  3. 25.0
  4. 33.3
(정답률: 56%)
  • 기차(器差)는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    기차(器差) = (피시험미터의 지시량 - 기준기의 지시량) / 기준기의 지시량 x 100%

    여기에 값을 대입하면,

    기차(器차) = (1m3 - 750L) / 750L x 100% = 0.333... x 100% = 33.3%

    따라서, 정답은 "33.3"이 되어야 합니다. "25.0"이 정답인 이유는 오류일 가능성이 있습니다.
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99. 열전대온도계 중 J형의 (＋)측 금속의 조성비율은?

  1. Cu(55%) : Ni(45%)
  2. Ni(90%) : Cr(10%)
  3. 순철
  4. 순동
(정답률: 61%)
  • 열전대온도계 중 J형의 (+)측 금속은 철과 상대적으로 비슷한 열전기적 특성을 가지는 합금으로 구성되어 있습니다. 따라서 순철이 선택되는 것입니다. Cu-Ni 합금은 J형 열전대온도계의 (-)측 금속으로 사용되며, Ni-Cr 합금은 K형 열전대온도계의 (+)측 금속으로 사용됩니다. 순동은 열전기적 특성이 약하기 때문에 열전대온도계에서는 사용되지 않습니다.
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100. 다음 가스분석 방법 중 성질이 다른 하나는?

  1. 자동화학식
  2. 열전도율법
  3. 밀도법
  4. 가스크로마토그래피법
(정답률: 54%)
  • 자동화학식은 가스분석 방법이 아니라 화학식을 자동으로 계산해주는 프로그램이기 때문입니다. 나머지 세 가지 방법은 모두 가스분석 방법입니다.
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