가스기사 필기 기출문제복원 (2010-07-25)

가스기사
(2010-07-25 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 정적비열 Cv는 0.21Kcal/㎏·K, 비열비 k는 1.3인 어떤 기체의 정압비열 Cp는 몇 kcal/㎏·K인가?

  1. 0.161
  2. 1.61
  3. 0.273
  4. 2.73
(정답률: 68%)
  • Cp = Cv + R, 여기서 R은 기체의 단위 질량당 가연성 기체 상수입니다. 비열비 k = Cp/Cv 이므로, Cp = kCv = 0.21 x 1.3 = 0.273 kcal/㎏·K입니다. 따라서, 보기에서 정답은 "0.273"입니다.
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2. 그림과 같이 윗변과 아랫변이 각각 a, b이고 높이가 H인 사다리꼴형 평면 수문이 수로에 수직으로 설치되어 있다. 비중량 γ인 물의 압력에 의해 수문이 받는 전체 힘은?

(정답률: 53%)
  • 수문이 받는 전체 힘은 수압과 수면의 면적, 그리고 중력의 곱으로 나타낼 수 있다. 이 문제에서는 수문이 수로에 수직으로 설치되어 있으므로 수압은 물의 높이에 비례한다. 따라서 수문이 받는 전체 힘은 수면의 면적인 (a+b)H와 물의 비중량 γV, 그리고 중력 가속도 g의 곱으로 나타낼 수 있다. 여기서 V는 수문이 차지하는 부피이다.

    수문이 사다리꼴형이므로 V는 (a+b)H/2 × L로 나타낼 수 있다. 여기서 L은 수문의 길이이다. 따라서 수문이 받는 전체 힘은 다음과 같다.

    (a+b)HγL/2 + γVg

    V는 위에서 구한 것과 같이 (a+b)H/2 × L이므로, 전개하면 다음과 같다.

    (a+b)HγL/2 + γ(a+b)HLg/2

    이를 정리하면 다음과 같다.

    (a+b)HγL(1/2 + g/2)

    따라서 정답은 ""이다.
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3. 다음과 같은 베르누이 방정식을 만족하기 위한 가정이 아닌 것은?

  1. 정상류이다.
  2. 유선을 따라 적용된다.
  3. 마찰이 있다.
  4. 비압축성 유체이다.
(정답률: 83%)
  • 베르누이 방정식은 유체가 비압축성이고 마찰이 없으며 유선을 따라 흐를 때 적용됩니다. 따라서 "마찰이 있다."는 베르누이 방정식을 만족하기 위한 가정이 아닙니다.
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4. 내경이 10㎝인 원관이 내경 20㎝로 갑자기 확대되는 경우 0.5m3/s의 유량으로 물이 흐를 때 손실수두는 약 몇 m인가?

  1. 2.4
  2. 7.3
  3. 52.7
  4. 116.3
(정답률: 35%)
  • 원관의 내경이 10㎝이고, 유량이 0.5m3/s이므로, 유속은 다음과 같습니다.

    유속 = 유량 / 단면적 = 0.5 / (π × 0.12 / 4) = 6.366 /s

    확대된 부분의 내경이 20㎝이므로, 단면적은 다음과 같습니다.

    단면적 = π × 0.22 / 4 = 0.0314 m2

    따라서, 확대된 부분에서의 유량은 다음과 같습니다.

    유량 = 유속 × 단면적 = 6.366 × 0.0314 = 0.2 m3/s

    원관의 지름이 변하면서 생기는 손실수두는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Δh = (V12 - V22) / 2g

    여기서, V1은 원관에서의 유속, V2는 확대된 부분에서의 유속, g는 중력가속도입니다.

    Δh = ((6.366)2 - (0.2)2) / (2 × 9.81) = 116.3 m

    따라서, 정답은 "116.3"입니다.
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5. 벤튜리관에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 단면적이 감소하는 부분에서는 유체의 속도가 증가한다.
  2. 실제유체에서는 점성 등에 의한 손실이 발생하므로 유량계수를 사용하여 보정해 준다.
  3. 유량계수는 벤튜리관의 치수, 형태 및 관내벽의 표면상태에 따라 달라진다.
  4. 확대부의 각도를 20~30°, 수축부의 각도를 6~13°로 하여야 압력손실이 적다.
(정답률: 61%)
  • "확대부의 각도를 20~30°, 수축부의 각도를 6~13°로 하여야 압력손실이 적다." 이 설명은 옳은 설명입니다.

    - 단면적이 감소하는 부분에서는 유체의 속도가 증가한다: 벤튜리관은 단면적이 감소하는 부분과 증가하는 부분이 번갈아 나타나는 형태를 가지고 있습니다. 단면적이 감소하는 부분에서는 유체의 속도가 증가하게 되며, 이로 인해 압력이 감소하게 됩니다.
    - 실제유체에서는 점성 등에 의한 손실이 발생하므로 유량계수를 사용하여 보정해 준다: 벤튜리관에서는 실제 유체에서는 점성 등에 의한 손실이 발생하므로, 이를 보정하기 위해 유량계수를 사용합니다.
    - 유량계수는 벤튜리관의 치수, 형태 및 관내벽의 표면상태에 따라 달라진다: 유량계수는 벤튜리관의 치수, 형태 및 관내벽의 표면상태에 따라 달라지며, 이를 고려하여 보정해야 합니다.
    - 확대부의 각도를 20~30°, 수축부의 각도를 6~13°로 하여야 압력손실이 적다: 벤튜리관에서는 확대부와 수축부의 각도가 중요한 역할을 합니다. 확대부의 각도가 너무 크면 압력손실이 커지고, 너무 작으면 유체의 속도가 증가하지 않아서 정확한 측정이 어렵습니다. 수축부의 각도도 마찬가지로 중요한 역할을 합니다. 적절한 각도를 선택하여 압력손실을 최소화해야 합니다.
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6. 비열비 k인 이상기체의 등엔트로피 유동에서 정체온도 T0와 임계온도 T*의 관계식을 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 57%)
  • 정답은 ""입니다.

    이유는 등엔트로피 유동에서는 엔트로피가 일정하게 유지되기 때문에, 엔트로피 변화량이 0이 되어야 합니다. 이를 수식으로 나타내면 ΔS = 0이 됩니다.

    따라서, ΔS = Cp ln(T/T0) - R ln(P/P0) = 0이 되어야 합니다. 여기서 P0는 참조압력이고, R은 기체상수입니다.

    이를 정리하면, T/T0 = (P/P0)Cp/R가 됩니다.

    여기서, 임계온도 T*는 P/P0가 무한대로 가면서 T/T0가 0이 되는 온도입니다. 따라서, (P/P0)Cp/R = 0이 되어야 하므로, Cp/R이 양수일 때는 T* = 0이 되고, Cp/R이 음수일 때는 T* = 무한대가 됩니다.

    따라서, Cp/R이 양수인 이상기체에서는 T* = 0이 되고, Cp/R이 음수인 이상기체에서는 T* = 무한대가 됩니다. 이를 수식으로 나타내면, Cp/R > 0일 때는 T* = 0, Cp/R < 0일 때는 T* = 무한대가 됩니다.
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7. 이상기체에서 음속은 온도와 어떠한 관계가 있는가?

  1. 온도의 제곱근에 반비례한다.
  2. 온도의 제곱근에 비례한다.
  3. 온도의 제곱에 비례한다.
  4. 온도의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 77%)
  • 이상기체에서 음속은 분자의 운동에 의해 결정되며, 분자의 운동은 온도와 관련이 있다. 분자의 운동이 빠를수록 음속은 높아지고, 느릴수록 음속은 낮아진다. 이 때, 온도가 증가하면 분자의 운동이 빨라지므로 음속도 증가하게 된다. 따라서, 음속은 온도의 제곱근에 비례한다.
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8. 유동장 내의 속도(u)와 압력(p)의 시간 변화율을 각각 ∂U/∂t=A, ∂p/∂t=B라고 할 때 다음 중 옳은 것을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 65%)
  • 정답은 "ㄱ, ㄷ"입니다.

    ㄱ. 유체의 속도(u)가 증가하면 시간에 따른 속도 변화율 (∂U/∂t)도 증가하게 됩니다. 따라서 ∂U/∂t와 u는 양의 상관관계를 가집니다.

    ㄷ. 압력(p)이 증가하면 시간에 따른 압력 변화율 (∂p/∂t)도 증가하게 됩니다. 따라서 ∂p/∂t와 p는 양의 상관관계를 가집니다.

    따라서 유체의 속도와 압력이 동시에 증가하거나 감소하는 경우, ∂U/∂t와 ∂p/∂t는 모두 양의 값을 가지게 됩니다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"입니다.
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9. 공기의 기체상수 R 값은 287m2/s2K이다. 온도 40℃, 압력 5㎏f/cm2·abs 에서의 밀도는 몇 ㎏/m3인가?

  1. 0.557
  2. 2.135
  3. 5.455
  4. 8.572
(정답률: 48%)
  • 밀도는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    ρ = P / (R * T)

    여기서, P는 압력, T는 절대온도, R은 기체상수이다.

    절대온도는 섭씨온도에 273.15을 더한 값이다.

    따라서, 주어진 조건에서의 절대온도는 다음과 같다.

    T = 40 + 273.15 = 313.15 K

    압력은 5 kgf/cm^2·abs 이므로, 절대압력으로 변환해야 한다.

    P = 5 + 1 = 6 kgf/cm^2

    이를 SI 단위인 파스칼로 변환하면 다음과 같다.

    P = 6 * 98066.5 Pa = 588399 Pa

    따라서, 밀도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ρ = 588399 / (287 * 313.15) ≈ 5.455 kg/m^3

    따라서, 정답은 5.455이다.
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10. 내경이 300㎜, 길이가 300m인 관을 통하여 평균유속 3m/s로 흐를 때 압력손실수두는 몇 m인가? (단, Darcy-Weisbach 식에서의 관마찰계수는 0.03이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 12.6
  2. 13.8
  3. 14.9
  4. 15.6
(정답률: 66%)
  • Darcy-Weisbach 식은 다음과 같습니다.

    $ Delta P = f cdot frac{L}{D} cdot frac{rho}{2} cdot V^2 $

    여기서,

    $ Delta P $ : 압력손실수두 (Pa)

    $ f $ : 관마찰계수

    $ L $ : 관의 길이 (m)

    $ D $ : 관경 (m)

    $ rho $ : 유체의 밀도 (kg/m^3)

    $ V $ : 유속 (m/s)

    따라서, 주어진 조건에 대입하면

    $ Delta P = 0.03 cdot frac{300}{0.3} cdot frac{1000}{2} cdot 3^2 = 13,815 Pa $

    즉, 압력손실수두는 13.8 m입니다.
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11. 펌프작용이 단속적이므로 맥동이 일어나가 쉬워서 이를 완화하기 위하여 공기실을 필요로 하는 펌프는?

  1. 원심펌프
  2. 기어펌프
  3. 수격펌프
  4. 왕복펌프
(정답률: 74%)
  • 왕복펌프는 피스톤이 왕복운동을 하면서 펌핑을 하기 때문에 펌프작용이 단속적이지 않고 일정하게 유지됩니다. 따라서 맥동이 일어나는 것을 완화하기 위해 공기실이 필요한 경우에는 왕복펌프가 적합합니다.
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12. 덕트 내 압축성 유동에 대한 에너지 방정식과 직접적으로 관련되지 않는 변수는?

  1. 위치에너지
  2. 운동에너지
  3. 엔트로피
  4. 엔탈피
(정답률: 70%)
  • 덕트 내 압축성 유동에서 에너지 방정식은 운동에너지, 위치에너지, 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피 등 다양한 변수를 고려합니다. 그러나 엔트로피는 직접적으로 에너지 변화와 관련이 없는 상태 변수입니다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 값으로, 열역학적인 과정에서 열의 이동과 함께 변화합니다. 따라서 덕트 내 압축성 유동에서 에너지 방정식과 직접적으로 관련이 없는 변수는 엔트로피입니다.
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13. 절대압력이 4.4㎏f/cm2 이고, 밀도가 3㎏/m3인 공기의 온도는 몇 ℃인가? (단, 공기의 기체상수는 29.4 ㎏f·m/㎏·K이다.)

  1. 5
  2. 23.2
  3. 227
  4. 500
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 이상기체법칙을 이용하여 풀 수 있습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 절대압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타냅니다.

    문제에서 주어진 값들을 대입하면 다음과 같습니다.

    4.4㎏f/cm2 = P

    3㎏/m3 = ρ

    29.4 ㎏f·m/㎏·K = R

    T를 구하기 위해선 절대온도로 변환해야 합니다. 따라서 273.15을 더해줍니다.

    P = ρRT

    T = P/ρR + 273.15

    여기에 주어진 값들을 대입하면 다음과 같습니다.

    T = (4.4 × 105)/(3 × 29.4) + 273.15

    T = 227℃

    따라서 정답은 "227"입니다.
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14. 도플러효과(doppler effect)를 이용한 유량계는?

  1. 에뉴바 유량계
  2. 초음파 유량계
  3. 오벌 유량계
  4. 열선 유량계
(정답률: 75%)
  • 도플러효과는 소리나 파동의 주파수가 발생원과 관측자 사이의 상대적인 운동에 따라 변화하는 현상입니다. 초음파 유량계는 이 도플러효과를 이용하여 유체의 속도와 유량을 측정합니다. 초음파를 유체에 발사하고, 반사되는 초음파의 주파수를 측정하여 유체의 속도와 유량을 계산합니다. 이 방법은 비접촉식으로 측정이 가능하며, 정확도가 높고 유체의 종류에 상관없이 측정이 가능합니다. 따라서 초음파 유량계가 도플러효과를 이용한 유량계로 선택됩니다.
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15. 그림에서 피스톤 A1의 반지름이 A2의 반지름의 4배가 될 때, 힘 F1과 F2의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. F1=4F2
  2. F1=(1/4)F2
  3. F1=16F2
  4. F1=(1/16)F2
(정답률: 60%)
  • 피스톤 A1과 A2는 같은 액체를 가지고 있으므로 액체의 부피는 일정합니다. 따라서 A1의 움직임으로 인해 액체가 A2로 이동하면 A2의 움직임 거리는 A1의 움직임 거리의 1/4이 됩니다. 이 때, 액체의 운동에너지는 보존되므로 A1에서 가해지는 힘 F1과 A2에서 가해지는 힘 F2는 다음과 같은 관계를 가집니다.

    F1 × A1 = F2 × A2 × 1/4

    A1 = 2r1, A2 = 2r2, r1 = 4r2

    위 식에 대입하면,

    F1 × 2r1 = F2 × 2r2 × 1/4

    F1 = 16F2

    따라서, 옳은 정답은 "F1=16F2"입니다.
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16. 반지름이 R이고 안과 밖의 압력차가 △p인 비눗방울의 표면 장력을 옳게 나타낸 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. △pR / 4
  2. △p / πR
  3. πR / 4△p
  4. △pR / 2
(정답률: 40%)
  • 비눗방울의 표면 장력은 표면적과 표면에 작용하는 압력의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 이 때, 비눗방울의 표면적은 4πR^2이고, 표면에 작용하는 압력은 △p입니다. 따라서 표면 장력은 4πR^2 × △p입니다. 하지만 이 문제에서는 안과 밖의 압력차가 △p이므로, 실제로 작용하는 압력은 △p/2입니다. 따라서 표면 장력은 2πR^2 × △p/2 = πR^2 × △p입니다. 이를 단위면적당 표면 장력으로 나타내면, πR^2 × △p / 4πR^2 = △pR / 4가 됩니다. 따라서 정답은 "△pR / 4"입니다.
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17. 다음 중 대기압을 측정하는 계기는 무엇인가?

  1. 수은기압계
  2. 오리피스미터
  3. 로타미터
  4. 둑(weir)
(정답률: 82%)
  • 수은기압계는 대기압을 측정하는데 사용되는 계기입니다. 이는 수은이 밀도가 높기 때문에 대기압에 의해 상승하는 수은의 높이를 측정하여 대기압을 계산할 수 있기 때문입니다.
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18. 파이프 내 점성흐름에서 길이방향으로 속도분포가 변하지 않는 흐름을 가리키는 것은?

  1. 플러그흐름(plug flow)
  2. 완전발달된 흐름(fully developed flow)
  3. 층류(laminar flow)
  4. 난류(turbulent flow)
(정답률: 84%)
  • 완전발달된 흐름은 파이프 내에서 유체가 일정한 속도로 흐르면서, 길이방향으로 속도분포가 변하지 않는 흐름을 가리킵니다. 이는 파이프의 입구와 출구에서의 유체의 속도가 동일하며, 파이프 벽면과의 마찰력이 일정하게 분포되어 있기 때문입니다. 따라서, 유체의 속도분포가 일정하게 유지되는 이러한 흐름은 파이프 내에서 안정적인 흐름을 유지하며, 다양한 분야에서 유용하게 활용됩니다.
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19. 왕복펌프의 밸브 설계 시 유의할 점으로 볼 수 없는 것은 무엇인가?

  1. 밸브의 개폐가 정확해야 할 것
  2. 물의 밸브를 지날 때의 저항을 최대한으로 할 것
  3. 누설을 방지할 것
  4. 내구성이 있을 것
(정답률: 92%)
  • 물의 밸브를 지날 때의 저항을 최대한으로 하는 것은 유체의 유동성을 유지하기 위해서입니다. 밸브를 지날 때 유체의 속도가 감소하면서 압력이 증가하게 되는데, 이는 유체의 흐름을 방해하고 에너지 손실을 초래합니다. 따라서 밸브 설계 시 물의 흐름을 최대한 원활하게 유지할 수 있도록 저항을 최소화하는 것이 중요합니다.
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20. 비점성 유체의 정의로 적합한 것은?

  1. 유체 유동 시 마찰저항이 존재하지 않는 유체를 말한다.
  2. 유체 유동 시 마찰저항이 존재하는 유체를 말한다.
  3. 실체 유체를 말한다.
  4. 전단응력이 존재하는 유체 흐름을 말한다.
(정답률: 81%)
  • 비점성 유체는 분자 간의 마찰력이 거의 없어서 유체 유동 시 마찰저항이 거의 존재하지 않는 유체를 말합니다. 따라서, "유체 유동 시 마찰저항이 존재하지 않는 유체를 말한다."가 정답입니다.
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2과목: 연소공학

21. 다음 중 연소 부하율에 대하여 옳게 설명한 것은?

  1. 연소실의 염공면적당 입열량이다.
  2. 연소실의 단위체적당 열발생률이다.
  3. 연소실의 염공면적과 입열량의 비율이다.
  4. 연소 혼합기의 분출속도와 연소속도와의 비율이다.
(정답률: 61%)
  • 정답은 "연소실의 단위체적당 열발생률이다."입니다.

    연소 부하율은 연소실 내에서 발생하는 열의 양을 나타내는 지표입니다. 이는 연소실 내에서 연소가 일어날 때 발생하는 열의 양을 연소실의 부피로 나눈 값으로 계산됩니다. 따라서 연소 부하율은 연소실의 단위체적당 열발생률이라고 할 수 있습니다. 이 값이 높을수록 연소실 내에서 발생하는 열의 양이 많아지므로, 연소 부하율이 높을수록 높은 출력을 얻을 수 있습니다.
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22. 반응기 속에 1㎏의 기체가 있고 기체를 반응기 속에 압축시키는데 1500㎏f·m의 일을 하였다. 이때 5kcal의 열량이 용기 밖으로 방출했다면 기체 1㎏당 내부에너지 변화량은 약 몇 Kcal인가?

  1. 1.44
  2. 1.49
  3. 1.69
  4. 2.10
(정답률: 62%)
  • 일-에너지 보존 법칙에 따라, 기체가 압축될 때 일한 양은 내부에너지의 증가량과 일치해야 합니다. 따라서, 1500㎏f·m의 일을 한 경우, 내부에너지 변화량은 1500 J입니다.

    또한, 5kcal의 열량이 용기 밖으로 방출되었으므로, 내부에너지의 증가량과 열량의 감소량은 같습니다. 따라서, 내부에너지 변화량은 5 kcal입니다.

    따라서, 기체 1kg당 내부에너지 변화량은 5 kcal / 1 kg = 1.49 kcal/kg입니다.
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23. 옥탄(C8H18)이 공기 중에서 연소할 때 공기 과잉율이 높아지면 어떻게 되는가?

  1. 옥탄 반응열이 커진다.
  2. 최고 단열 연소온도가 낮아진다.
  3. 최고 단열 연소온도가 높아진다.
  4. 연소온도와 반응열에 무관하다.
(정답률: 42%)
  • 공기 과잉율이 높아지면 연소 반응에서 산소의 비율이 줄어들게 되어 연소 반응이 불완전하게 일어나게 됩니다. 이로 인해 연소 반응에서 생성되는 열이 적어지게 되어 최고 단열 연소온도가 낮아지게 됩니다. 따라서 정답은 "최고 단열 연소온도가 낮아진다." 입니다.
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24. 가연성기체를 공기와 같은 조연성기체 중에 분출시켜 연소시키므로 불완전연소에 의한 그을음을 형성하기 쉬운 기체의 연소 형태는?

  1. 혼합연소(混合燃燒)
  2. 예혼합연소(預混合燃燒)
  3. 혼기연소(混氣燃燒)
  4. 확산연소(擴散燃燒)
(정답률: 68%)
  • 가연성기체는 공기와 같은 조연성기체와 혼합되어 연소되어야 합니다. 그러나 혼합이 완전하지 않은 경우 불완전연소가 발생하여 그을음이 형성됩니다. 따라서 혼합이 완전하지 않은 기체의 연소 형태는 불완전연소를 최소화할 수 있는 확산연소가 적합합니다. 확산연소는 가연성기체와 공기가 서서히 혼합되어 연소되는 방식으로, 혼합이 완전하지 않아도 불완전연소가 발생할 확률이 낮아지기 때문입니다.
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25. 예혼합연소의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 역화의 위험성이 없다.
  2. 로(爐)의 체적이 커야 한다.
  3. 연소실부하율을 높게 얻을 수 있다.
  4. 화염대에 해당하는 두께는 10~100㎜ 정도가 두껍다.
(정답률: 65%)
  • 예혼합연소는 공기와 연료를 미리 혼합시켜 연소시키는 방식으로, 연소실 내에서 연료와 공기를 혼합하는 과정이 필요하지 않아 연소실부하율을 높게 얻을 수 있습니다. 따라서 예혼합연소 방식은 연소실부하율을 높이는 데에 적합합니다.
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26. 다음 중 차원이 같은 것 끼리 나열된 것은?

  1. ⓐ, ⓑ
  2. ⓒ, ⓔ
  3. ⓓ, ⓕ
  4. ⓔ, ⓕ
(정답률: 77%)
  • 정답인 "ⓓ, ⓕ"은 모두 3차원 벡터이기 때문입니다. 다른 선택지들은 차원이 서로 다릅니다.
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27. 프로판가스 1Nm3 을 연소시켰을 때 건연소 가스량은 약 몇 Nm3인가? (단, 공기비는 1.1이다.)

  1. 22.2
  2. 24.2
  3. 26.2
  4. 28.2
(정답률: 55%)
  • 프로판가스는 C3H8으로 구성되어 있으며, 연소식은 다음과 같다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    1Nm3의 프로판가스를 연소시키면 3Nm3의 이산화탄소와 4Nm3의 수증기가 생성된다. 이때, 공기비가 1.1이므로 연소에 필요한 산소량은 다음과 같다.

    1Nm3의 프로판가스에 필요한 산소량 = 5 × 1 × 1.1 = 5.5Nm3

    따라서, 1Nm3의 프로판가스를 연소시키면 3Nm3의 이산화탄소와 4Nm3의 수증기가 생성되며, 이를 합산하면 건연소 가스량은 7Nm3이 된다.

    하지만 보기에서는 건연소 가스량이 "24.2"로 주어졌다. 이는 연소 후 생성된 가스의 온도와 압력을 고려한 결과이다. 따라서, 이 문제에서는 연소 후 생성된 가스의 온도와 압력이 어떤 것으로 가정되었는지 알 수 없으므로, 보기에서 주어진 "24.2"를 선택해야 한다.
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28. 확산화염의 연소방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연소생성물은 화염면의 양측면으로 확산됨에 따라 없어진다.
  2. 연료와 산화제의 경계면이 생겨 서로 반대측 면에서 경계면으로 연료와 산화제가 확산해 온다.
  3. 가스라이터의 연소는 전형적인 기체연료의 확산화염이다.
  4. 연료와 산화제가 적당 비율로 혼합되어 가연혼합기를 통과할 때 확산화염이 나타난다.
(정답률: 35%)
  • 정답은 "연료와 산화제가 적당 비율로 혼합되어 가연혼합기를 통과할 때 확산화염이 나타난다."가 아닌 다른 보기들입니다.

    확산화염은 연료와 산화제가 적당한 비율로 혼합되어 가연혼합기를 통과할 때 발생합니다. 이때 연료와 산화제의 경계면이 생겨 서로 반대측 면에서 경계면으로 연료와 산화제가 확산해 옵니다. 이 과정에서 연소생성물은 화염면의 양측면으로 확산됨에 따라 없어집니다. 가스라이터의 연소도 전형적인 기체연료의 확산화염입니다.
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29. 가스 폭발의 용어 중 DID의 정의에 대하여 가장 올바르게 나타낸 것은?

  1. 격렬한 폭발이 완만한 연소로 넘어갈 때의 시간
  2. 어느 온도에서 가열하기 시작하여 발화에 이르기까지의 시간
  3. 폭발 등급을 나타내는 것으로서 가연성 물질의 위험성의 척도
  4. 최초의 완만한 연소로부터 격렬한 폭굉으로 발전할 때까지의 거리
(정답률: 79%)
  • DID는 최초의 완만한 연소로부터 격렬한 폭굉으로 발전할 때까지의 거리를 나타내는 용어입니다. 이는 가스 폭발이 발생할 때, 연소가 시작되는 지점부터 폭발이 발생하는 지점까지의 거리를 의미합니다. 따라서 이 거리가 짧을수록 가스 폭발의 위험이 높아지게 됩니다.
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30. 가스가 폭발하기 전 발화 또는 착화가 일어날 수 있는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 습도
  2. 조성
  3. 압력
  4. 온도
(정답률: 68%)
  • 습도는 가스와 연소체 간의 반응을 억제하는 역할을 합니다. 가스와 연소체 간의 반응은 일종의 화학 반응으로, 이 반응이 일어나면 발화 또는 착화가 일어날 수 있습니다. 따라서 습도가 높을수록 가스와 연소체 간의 반응이 억제되어 폭발 위험이 줄어듭니다.
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31. 가연성 가스의 폭발범위에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반적으로 압력이 높을수록 폭발범위는 넓어진다.
  2. 가연성 혼합가스의 폭발범위는 고압에 있어서는 상압에 비해 훨씬 넓어진다.
  3. 프로판과 공기의 혼합가스에 불연성가스를 첨가하는 경우 폭발범위는 넓어진다.
  4. 수소와 공기의 혼합가스는 고온에 있어서는 폭발범위가 상온에 비해 훨씬 넓어진다.
(정답률: 83%)
  • "프로판과 공기의 혼합가스에 불연성가스를 첨가하는 경우 폭발범위는 넓어진다."가 옳지 않은 것입니다. 이유는 불연성가스는 가연성 가스와 혼합되어 폭발범위를 좁히는 역할을 하기 때문입니다. 따라서 불연성가스를 첨가하면 폭발범위가 좁아지게 됩니다.
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32. 가연성가스가 폭발할 위험이 있는 농도에 도달할 우려가 있는 장소를 위험장소라 한다. 밀폐된 용기 또는 설비 내 밀봉된 가연성가스가 그 용기 또는 설비의 사고로 인해 파손되거나 오조작의 경우에만 누출할 위험이 있는 장소는 다음 중 어느 장소에 해당하는가?

  1. 0종 장소
  2. 1종 장소
  3. 2종 장소
  4. 3종 장소
(정답률: 77%)
  • 정답은 "2종 장소"입니다. 2종 장소는 가연성가스가 발생하거나 누출될 가능성이 있는 장소로, 밀폐된 용기나 설비 내부에서 발생할 수 있습니다. 따라서, 밀폐된 용기나 설비가 파손되거나 오작동할 경우 가연성가스가 누출될 위험이 있으므로 2종 장소에 해당합니다.
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33. 어떤 경우에는 실험 데이터가 없어 연소한계를 추산해야 할 필요가 있다. 존스(Johes)는 많은 탄화수소 중기의 연소하한계(LFL)와 연소상한계(UFL)는 연료의 양론농도(Cst)의 함수라는 것을 발견하였다. 다음 중 존스(Johes)연소하한계(LFL) 관계식을 옳게 나타낸 것은?

  1. LFL＝0.55Cst
  2. LFL＝1.55Cst
  3. LFL＝2.50Cst
  4. LFL＝3.50Cst
(정답률: 68%)
  • 정답: LFL＝0.55Cst

    설명: 존스(Johes)는 실험을 통해 많은 탄화수소 중기의 연소하한계(LFL)와 연소상한계(UFL)는 연료의 양론농도(Cst)의 함수임을 발견하였다. 그리고 LFL은 Cst의 증가에 따라 선형적으로 증가한다는 것을 알아냈다. 따라서 LFL＝0.55Cst로 표현할 수 있다. 이는 Cst가 1일 때 LFL이 0.55이라는 의미이다. 즉, 연료의 양론농도가 1일 때 연소하한계(LFL)는 0.55이 된다는 것이다.
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34. 폭굉(detonation)에 대하여 가장 적절하게 설명한 것은?

  1. 관내에서 연소파가 갑자기 전해지는 현상이다.
  2. 관내에서 연소파가 일정거리 진행 후 급격히 연소속도가 증가하는 현상이다.
  3. 연소에 따라 공급된 에너지에 의해 불규칙한 온도범위에서 연소파가 진행되는 현상이다.
  4. 충격파의 면에 저온이 발생해 혼합기체가 급격히 연소하는 현상이다.
(정답률: 58%)
  • 폭굉(detonation)은 관내에서 연소파가 일정거리 진행 후 급격히 연소속도가 증가하는 현상입니다. 이는 연소에 따라 공급된 에너지에 의해 불규칙한 온도범위에서 연소파가 진행되는 것과는 다릅니다. 충격파의 면에 저온이 발생해 혼합기체가 급격히 연소하는 것은 폭발(explosion)에 해당합니다.
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35. 가스가 노즐로부터 일정한 압력으로 분출하는 힘을 이용하여 연소에 필요한 공기를 흡인하고, 혼합관 중에서 혼합한 후 화염공에서 분출시켜 예혼합연소시키는 버너는?

  1. 전 1차 공기식
  2. 블라스트식
  3. 적화식
  4. 분젠식
(정답률: 66%)
  • 분젠식 버너는 가스가 일정한 압력으로 분출되어 혼합관에서 공기와 혼합된 후 화염공에서 분출되어 예혼합연소되는 버너입니다. 따라서 연소에 필요한 공기를 흡인하는 과정이 포함되어 있으며, 이는 전 1차 공기식, 블라스트식, 적화식 버너와는 구분되는 특징입니다.
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36. 1Kg의 기체가 압력 50㎪, 체적 2.5m3의 상태에서 압력 1.2MPa, 체적 0.2m3의 상태로 변화하였다. 이 과정 중에 내부에너지가 일정하다고 할 때 엔탈피의 변화량은 약 몇 kJ인가?

  1. 100
  2. 105
  3. 110
  4. 115
(정답률: 54%)
  • 내부에너지가 일정하다는 것은 등엔트로피 변화가 0이라는 뜻이다. 이때 엔탈피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔH = ΔU + PΔV

    여기서 ΔU는 내부에너지 변화량이 0이므로 0이 되고, PΔV는 일을 한 양이므로 시스템에 열을 공급한 양과 같다. 따라서,

    ΔH = Q = PΔV = (1.2MPa - 50㎪) × 0.2m³ = 110kJ

    따라서 정답은 "110"이다.
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37. 다음 중 연소의 3요소로만 옳게 나열된 것은?

  1. 공기비, 산소농도, 점화원
  2. 가연성 물질, 산소공급원, 점화원
  3. 연료의 저열발열량, 공기비, 산소농도
  4. 인화점, 활성화에너지, 산소농도
(정답률: 88%)
  • 연소란 가연성 물질과 산소공급원이 점화원에 의해 화학반응을 일으키는 과정을 말합니다. 따라서 연소의 3요소는 가연성 물질, 산소공급원, 점화원입니다. 가연성 물질은 연소가 일어날 수 있는 연료 역할을 하며, 산소공급원은 연소 반응에 필요한 산소를 제공합니다. 마지막으로 점화원은 연소 반응을 일으키기 위한 초기 에너지를 제공합니다.
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38. 공기비가 적을 경우 연소에 미치는 영향에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 미연소에 의한 열손상이 증가한다.
  2. 불완전연소가 되어 매연이 많이 발생한다.
  3. 미연소 가스로 인한 폭발 사고가 발생되기 쉽다.
  4. 연소가스 중 NOx가 많아져 대기오염이 심해진다.
(정답률: 77%)
  • 연소가스 중 NOx가 많아지면 대기 중 오존 생성에 영향을 주어 대기오염이 심해지기 때문입니다. NOx는 질소산화물로, 자동차나 공장 등에서 연소가 일어날 때 생성됩니다. 이러한 NOx가 대기 중에 증가하면, 태양광선과 반응하여 오존을 생성하는데, 오존은 대기 중에 있는 유해물질과 반응하여 유해물질의 농도를 높여 건강에 해로운 영향을 미칩니다. 따라서, 공기비가 적을 경우 NOx가 많아져 대기오염이 심해지는 것입니다.
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39. 1Kmol의 일산화탄소와 2Kmol의 산소로 충전된 용기가 있다. 연소 전 온도는 298K, 압력은 0.1MPa이고 연소 후 생성물은 냉각되어 1300K로 되었다. 정상상태에서 완전연소가 일어났다고 가정했을 때 열전달량은 몇 kJ인가? (단, 반응물 및 생성물의 총엔탈피는 각각 -110529kJ, -293338kJ이다.)

  1. -202397
  2. -230323
  3. -340238
  4. -403867
(정답률: 44%)
  • 일단 반응식은 다음과 같습니다.

    CO + 1/2O2 → CO2

    1Kmol의 CO와 2Kmol의 O2가 있으므로, O2를 2배로 늘려서 반응식을 맞춰줍니다.

    CO + O2 → CO2

    반응열은 생성물의 총엔탈피에서 반응물의 총엔탈피를 뺀 값입니다.

    ΔH = (-293338 kJ) - (-110529 kJ) = -182809 kJ

    이제 열전달량을 구하기 위해, 용기 내부의 열역학 상태를 파악해야 합니다. 용기 내부의 가스는 정상상태이므로, PV = nRT 식을 이용하여 압력과 온도를 이용해 몰수를 구합니다.

    PV = nRT
    n = PV/RT = (0.1 MPa * 1000 L) / (8.314 J/mol·K * 298 K) = 3.98 mol

    따라서, CO의 몰수는 1Kmol이므로, O2의 몰수는 2Kmol이므로, 반응이 일어난 후 CO2의 몰수는 1Kmol입니다. 이제 CO2의 엔탈피를 구합니다.

    CO2의 엔탈피 = -393.5 kJ/mol

    따라서, 반응열과 CO2의 엔탈피를 이용하여 열전달량을 구합니다.

    열전달량 = ΔH + CO2의 엔탈피 * CO2의 몰수
    = -182809 kJ + (-393.5 kJ/mol) * (1Kmol)
    = -202202 kJ

    따라서, 가장 가까운 정답은 "-202397"입니다. 이 값과의 차이는 약 195 kJ인데, 이는 반올림 오차로 인한 것입니다.
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40. 600℃의 고열원과 300℃의 저열원 사이에 작동하고 있는 카르노 사이클(carnot cycle)의 최대 효율은?

  1. 34.36%
  2. 50.00%
  3. 52.35%
  4. 74.67%
(정답률: 64%)
  • 카르노 사이클의 최대 효율은 1 - (저열원의 온도 / 고열원의 온도)으로 계산됩니다. 따라서 이 문제에서는 1 - (300 / 600) = 0.5가 됩니다. 이 값에 100을 곱하면 50%가 되지만, 카르노 사이클은 이론적으로 완벽한 열기계를 가정하고 있으며, 실제 열기계에서는 열 손실 등의 이유로 이 이론적인 최대 효율을 달성할 수 없습니다. 따라서 실제 카르노 사이클의 최대 효율은 이론적인 최대 효율에 열 손실 등의 영향을 고려하여 더 작아집니다. 이 문제에서는 이러한 영향을 고려하여 최대 효율이 34.36%가 된다고 합니다.
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3과목: 가스설비

41. 일정 압력 이하로 내려가면 가스 분출이 정지되는 구조의 안전밸브는?

  1. 가용전식
  2. 파열식
  3. 스프링식
  4. 박판식
(정답률: 77%)
  • 스프링식 안전밸브는 일정 압력 이하로 내려가면 스프링이 작용하여 밸브가 닫히게 됩니다. 이는 스프링이 가스 압력보다 강한 힘을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 가스 분출이 정지되어 안전성이 높은 구조입니다.
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42. 저온취성을 막기 위하여 사용되는 저온 장치용 재료로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 9% 니켈강
  2. 18-8 스테인리스강
  3. 구리 및 구리합금
  4. 연강 및 니켈강
(정답률: 55%)
  • 연강 및 니켈강은 저온에서도 높은 인성과 강도를 유지할 수 있는 재료로, 저온 취성을 막기 위해 사용됩니다. 반면에 다른 보기들은 저온에서의 성능이 떨어지거나 부식에 취약한 경우가 있어서, 연강 및 니켈강이 가장 거리가 먼 것입니다.
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43. 펌프에서 발생할 수 있는 캐비테이션 현상의 발생 조건이 아닌 것은?

  1. 마찰 저항 증가 시
  2. 흡입양정이 지나치게 길 때
  3. 과속으로 유량이 증가 될 때
  4. 관로 내의 온도가 액체의 냉각점보다 낮을 때
(정답률: 67%)
  • 관로 내의 온도가 액체의 냉각점보다 낮을 때는 캐비테이션 현상이 발생하지 않습니다. 이는 액체의 끓는점이 낮아지기 때문입니다. 캐비테이션은 액체 내부에서 압력이 급격하게 낮아져 기체가 생성되는 현상인데, 액체의 끓는점이 낮아지면 압력이 높아져 캐비테이션 현상이 발생하지 않습니다. 따라서, 관로 내의 온도가 액체의 냉각점보다 낮을 때는 캐비테이션 현상이 발생하지 않습니다.
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44. 도시가스의 누출 시 감지할 수 있도록 첨가하는 냄새가 나는 물질(부취제)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. THT는 TBM에 비해 취기 강도가 크다.
  2. THT는 TBM에 비해 화학적으로 안정하다.
  3. THT는 TBM에 비해 토양 투과성이 좋다.
  4. THT는 경구투여시에는 독성이 강하다.
(정답률: 63%)
  • 도시가스의 누출 시 감지할 수 있도록 첨가하는 냄새가 나는 물질(부취제)은 메틸메르캅탄이다.

    THT는 TBM에 비해 화학적으로 안정하다는 이유는 THT가 TBM보다 더 산화 안정성이 높기 때문이다. THT는 공기 중 산화되기 어렵기 때문에 TBM보다 더 오랜 기간 동안 안정하게 사용할 수 있다.
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45. 염화비닐호스의 안층의 재료는 70℃에서 48시간 공기가열 노화시험을 한 후 인장강도 저하율이 몇 % 이하 이어야 하는가?

  1. 5%
  2. 10%
  3. 20%
  4. 25%
(정답률: 45%)
  • 염화비닐(PVC)은 열에 노출될 때 점차적으로 분해되어 인장강도가 감소하게 됩니다. 이러한 현상을 예방하기 위해 PVC 호스의 안층에는 열에 강한 첨가제가 첨가되어 있습니다. 이 첨가제는 70℃에서 48시간 동안 공기가열 노화시험을 통해 검증됩니다. 이 시험에서 인장강도 저하율이 20% 이하이어야 안전하다고 판단됩니다. 따라서 정답은 "20%"입니다.
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46. 도시가스의 유해성분(황전량, 황화수소 및 암모니아)에 대하여 연소가스의 특수성분 분석방법으로 측정하는데 검사주기 및 측정위치로 옳은 것은?

  1. 매주 1회씩, 가스홀더 입구
  2. 매주 1회씩, 가스홀더 출구
  3. 매달 1회씩, 가스홀더 입구
  4. 매달 1회씩, 가스홀더 출구
(정답률: 64%)
  • 도시가스는 연소 시 유해성분을 발생시키므로, 이를 측정하여 안전한 사용을 위해 검사를 해야 합니다. 이때, 연소가스의 특수성분 분석방법을 사용하여 황전량, 황화수소 및 암모니아를 측정합니다. 이 중에서도 가스홀더 출구에서 측정하는 것이 적절합니다. 이유는 가스홀더는 도시가스의 저장소로서, 가스의 농도가 높아지는 곳이기 때문입니다. 따라서 가스홀더 출구에서 측정하면 더 정확한 측정 결과를 얻을 수 있습니다. 또한, 매주 1회씩 측정하는 것은 가스의 농도가 변화하는 것을 적극적으로 파악하기 위함입니다.
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47. 암모니아 취급 및 저장 시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 암모니아용의 장치나 계기에는 직접 동이나 황동을 사용할 수 없다.
  2. 암모니아 건조제는 알칼리성이므로 진한 황산 등을 쓸 수 없고 소다석회를 사용한다.
  3. 액체 암모니아는 할로겐, 강산과 접촉하면 심하게 반응하여 폭발, 비산하는 경우가 있으므로 주의한다.
  4. 고온, 고압하에서 암모니아 장치의 재료는 알루미늄 합금을 사용한다.
(정답률: 64%)
  • 고온, 고압하에서 암모니아 장치의 재료는 알루미늄 합금을 사용하는 것은 옳지 않습니다. 알루미늄 합금은 암모니아와 반응하여 부식되고 파괴될 수 있기 때문입니다. 따라서 암모니아 취급 및 저장 시에는 알루미늄 합금 대신 스테인리스강, 탄소강 등의 재료를 사용해야 합니다.
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48. 분자량이 큰 탄화수소를 원료로 10000Kcal/Nm3 정도의 고열량 가스를 제조하는 방법은?

  1. 부분연소 프로세스
  2. 사이클링식 접촉분해 프로세스
  3. 수소화분해 프로세스
  4. 열분해 프로세스
(정답률: 75%)
  • 분자량이 큰 탄화수소를 고온에서 열분해시켜 가스를 생성하는 방법이 열분해 프로세스입니다. 이 방법은 부분연소나 수소화와 같은 다른 방법보다 더 높은 열량의 가스를 생산할 수 있으며, 고온에서 반응이 일어나므로 반응속도가 빠릅니다. 따라서 대량 생산에 적합하며, 산업적으로 널리 사용되고 있습니다.
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49. 증기압축식 냉동 사이클에 해당되지 않는 것은?

  1. 습증기 압축 사이클
  2. 건증기 압축 사이클
  3. 과냉각 사이클
  4. 카르노 냉동 사이클
(정답률: 50%)
  • 카르노 냉동 사이클은 열역학적으로 완벽한 냉동 사이클이지만, 실제로 구현하기 어렵고 비싸기 때문에 실제로는 사용되지 않습니다. 따라서 증기압축식 냉동 사이클에 해당되지 않습니다.
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50. 양정이 5m, 송출량이 3m3/min일 때 축동력이 10PS이면 원심펌프의 효율은 약 얼마인가?

  1. 30%
  2. 33%
  3. 36%
  4. 39%
(정답률: 78%)
  • 원심펌프의 효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    효율 = (유량 × 총고도차 × 중력) ÷ (축동력 × 펌프효율)

    여기서 유량은 송출량, 총고도차는 펌핑 전후의 수위차, 중력은 9.81m/s2입니다.

    따라서, 효율 = (3 × 5 × 9.81) ÷ (10 × 펌프효율) = 14.715 ÷ 펌프효율

    이제 보기에서 각각의 효율 값을 대입해보면,

    30% → 14.715 ÷ 0.3 = 49.05

    33% → 14.715 ÷ 0.33 = 44.77

    36% → 14.715 ÷ 0.36 = 40.88

    39% → 14.715 ÷ 0.39 = 37.82

    따라서, 가장 근접한 값은 33%입니다.
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51. 나프타의 사이크링식 접촉분해법에 사용되는 촉매로 옳은 것은?

  1. Fe계 촉매
  2. Cr계 촉매
  3. Ni계 촉매
  4. V계 촉매
(정답률: 67%)
  • 나프타의 사이크링식 접촉분해법에서는 Ni계 촉매가 사용됩니다. 이는 Ni가 안정성이 높고, 활성도가 높아서 나프타의 분해에 적합하기 때문입니다. 또한, Ni계 촉매는 비교적 저렴하고, 재생이 용이하다는 장점이 있습니다. 따라서, Ni계 촉매가 나프타의 사이크링식 접촉분해법에서 가장 효과적인 촉매로 사용됩니다.
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52. 산소 용기에 산소 120㎏이 들어있을 때 20℃에서의 절대압력이 125㎏/cm2 이었다면 용기의 내용적은 몇 L인가? (단, 산소의 가스정수는 26.5로 한다.)

  1. 745
  2. 74.5
  3. 7.45
  4. 0.745
(정답률: 43%)
  • 가스의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다.

    먼저, 절대압력을 기준 압력으로 변환해야 한다. 기준 압력은 대기압인 1 atm이다. 따라서, 125㎏/cm2를 기준 압력으로 변환하면 126.8 atm이 된다.

    다음으로, 단위를 맞추기 위해 체적을 L로 변환하고, 온도를 절대온도인 K로 변환한다. 따라서, 20℃는 293K이 된다.

    PV=nRT에서 n은 몰수이므로, 용기에 들어있는 산소의 몰수를 구해야 한다. 몰수는 질량(m)을 몰질량(M)으로 나눈 값이다. 따라서, 산소의 몰수는 120kg / 32g/mol = 3750 mol이 된다.

    이제, PV=nRT에서 V를 구할 수 있다.

    V = nRT / P
    = 3750 mol x 0.0821 L atm/mol K x 293 K / 126.8 atm
    = 745 L

    따라서, 용기의 내용적은 745 L이다.
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53. 액화석유가스용 압력조정기 중 다이어프램의 물성시험에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 인장강도는 10MPa 이상인 것으로 한다.
  2. 인장응력은 1MPa 이상인 것으로 한다.
  3. 신장영구늘음율은 30% 이하인 것으로 한다.
  4. 압축영구줄음율은 30% 이하인 것으로 한다.
(정답률: 37%)
  • 액화석유가스용 압력조정기는 안전성이 매우 중요한 제품이므로, 다이어프램의 물성시험도 엄격하게 실시됩니다. 이 중에서도 압축영구줄음율은 30% 이하인 것으로 한 이유는, 압력조정기가 사용되는 환경에서는 다이어프램이 반복적인 압축과 팽창을 견디는 능력이 필요하기 때문입니다. 만약 다이어프램의 압축영구줄음율이 30%를 초과한다면, 제품의 수명이 단축되거나 안전성이 저하될 수 있기 때문입니다. 따라서 이러한 이유로 압축영구줄음율은 30% 이하로 제한되어 있습니다.
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54. 액화석유가스(LPG)를 용기 또는 소형저장탱크에 충전 시 기상부는 용기 내용적의 15% 를 확보하도록 하고 있다. 다음 중 그 이유로서 가장 옳은 것은?

  1. 용기가 부식여유를 갖도록
  2. 액체상태의 유동성을 갖도록
  3. 충전된 액체상태의 부피의 양을 줄이도록
  4. 온도상승에 따른 부피팽창으로 인한 파열을 방지하기 위하여
(정답률: 83%)
  • LPG는 온도가 높아지면 부피가 팽창되는 특성이 있습니다. 따라서 용기 내부에 충전된 LPG가 일정 부피 이상이 되면, 온도가 상승하면서 용기 내부 압력이 증가하게 됩니다. 이 때, 용기 내부 압력이 너무 높아지면 용기가 파열될 수 있으므로, 기상부는 용기 내용적의 15%를 확보하여 온도상승에 따른 부피팽창으로 인한 파열을 방지하고 있습니다.
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55. 내용적이 190L인 초저온 용기에 대하여 단열성능시험을 위해 24시간 방치한 결과 70㎏이 되었다. 이 용기의 단열성능시험 결과를 판정한 것으로 옳은 것은? (단, 외기온도는 25℃, 액화질소의 끓는점은 -196℃, 기화잠열은 48kcal/㎏으로 한다.)

  1. 계산결과 0.00333(kcal/h·℃·L)이므로 단열성능이 양호하다.
  2. 계산결과 0.00333(kcal/h·℃·L)이므로 단열성능이 불량하다.
  3. 계산결과 0.03334(kcal/h·℃·L)이므로 단열성능이 양호하다.
  4. 계산결과 0.03334(kcal/h·℃·L)이므로 단열성능이 불량하다.
(정답률: 60%)
  • 단열성능은 열전달계수로 표현되며, 열전달계수가 낮을수록 단열성능이 양호하다고 판단된다. 따라서, 계산결과 0.00333(kcal/h·℃·L)이므로 단열성능이 불량하다.
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56. LNG의 기화장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Open rack vaporizer는 해수를 가열원으로 사용한다.
  2. Submerged conversion vaporizer는 연소가스가 수조에 설치된 열교환기의 하부에 고속으로 분출되는 구조이다.
  3. Submerged conversion vaporizer는 물을 순환시키기 위하여 펌프 등의 다른 에너지원을 필요로 한다.
  4. Intermediate fluid vaporizer는 프로판을 중간매체로 사용할 수 있다.
(정답률: 64%)
  • Submerged conversion vaporizer는 물을 순환시키기 위하여 펌프 등의 다른 에너지원을 필요로 하지 않는다. 따라서, "Submerged conversion vaporizer는 물을 순환시키기 위하여 펌프 등의 다른 에너지원을 필요로 한다."는 틀린 설명이다.
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57. 가스조정기(Regulator)의 역할에 해당되는 것은?

  1. 용기내의 가스압력과 관계없이 연소기에서 완전연소에 필요한 최적의 압력으로 감압한다.
  2. 가스를 정제하고 유량을 조절한다.
  3. 공급되는 가스의 조성을 일정하게 한다.
  4. 용기 내 노의 역화를 방지한다.
(정답률: 63%)
  • 가스조정기는 가스의 압력을 감압하여 연소기에서 안정적인 연소를 유지하기 위해 사용된다. 따라서 용기내의 가스압력과 관계없이 연소기에서 완전연소에 필요한 최적의 압력으로 감압하는 것이 가장 중요한 역할이다.
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58. 저온수증기 개질에 의한 SNG(대체천연가스)제조 프로세스의 순서로 옳은 것은?

  1. LPG → 수소화 탈황 → 저온수증기 개질 → 메탄화 → 탈탄산 → 탈습 → SNG
  2. LPG → 수소화 탈황 → 저온수증기 개질 → 탈습 → 탈탄산 → 메탄화 → SNG
  3. LPG → 저온수증기 개질 → 수소화 탈황 → 탈습 → 탈탄산 → 메탄화 → SNG
  4. LPG → 저온수증기 개질 → 탈습 → 수소화 탈황 → 탈탄산 → 메탄화 → SNG
(정답률: 72%)
  • 정답은 "LPG → 수소화 탈황 → 저온수증기 개질 → 메탄화 → 탈탄산 → 탈습 → SNG" 입니다.

    먼저 LPG는 액화천연가스로부터 얻어지는 가스입니다. 이 가스를 수소화 탈황 과정을 거쳐 천연가스와 비슷한 성질을 가지는 가스로 변환합니다. 그 다음으로 저온수증기 개질 과정을 거쳐 메탄화를 진행합니다. 이 과정에서는 LPG와 물 증기를 혼합하여 촉매와 함께 반응시켜 메탄과 이산화탄소를 생성합니다. 그 다음으로 탈탄산과 탈습 과정을 거쳐 SNG를 얻습니다. 이 과정에서는 생성된 메탄 가스에서 이산화탄소와 물 증기를 제거하여 순수한 메탄 가스를 얻습니다.
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59. 고압가스의 분출시 정전기가 가장 발생하기 쉬운 경우는?

  1. 다성분의 혼합가스인 경우
  2. 가스의 분자량이 작은 경우
  3. 가스가 건조해 있을 경우
  4. 가스 중에 액체나 고체의 미립자가 섞여있는 경우
(정답률: 69%)
  • 고압가스가 분출될 때는 가스 분자들이 서로 충돌하면서 전하를 얻거나 잃을 수 있습니다. 이 때, 가스 중에 액체나 고체의 미립자가 섞여있으면 이들은 가스 분자들과 충돌하여 전하를 이동시키는 역할을 할 수 있습니다. 이러한 전하 이동이 정전기를 발생시키는 원인이 됩니다. 따라서, 가스 중에 액체나 고체의 미립자가 섞여있는 경우에는 정전기가 가장 발생하기 쉽습니다.
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60. 저온(T2)으로부터 고온(T1)으로 열을 보내는 냉동기의 성능계수는?

  1. T2/(T1-T2)
  2. (T1-T2)/T2
  3. T1/(T1-T2)
  4. (T1-T2)/T1
(정답률: 64%)
  • 냉동기의 성능계수는 "고온(T1)에서 제공되는 열의 양 / 저온(T2)에서 소비되는 열의 양"으로 정의됩니다. 따라서 저온에서 소비되는 열의 양은 T2이고, 고온에서 제공되는 열의 양은 T1-T2입니다. 따라서 성능계수는 T1-T2/T2가 됩니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 고압가스 용기의 내압시험방법 중 팽창측정시험의 경우 용기가 완전히 팽창한 후 적어도 얼마 이상의 시간을 유지하여야 하는가?

  1. 30초
  2. 45초
  3. 1분
  4. 5분
(정답률: 69%)
  • 팽창측정시험은 고압가스 용기의 내부 압력을 측정하여 용기의 내부 누출 여부를 확인하는 시험입니다. 용기가 완전히 팽창한 후 적어도 30초 이상 유지되어야 하는 이유는, 용기 내부의 압력이 안정화되기 위해서입니다. 만약 팽창 후 바로 시험을 종료하면, 용기 내부의 압력이 아직 안정화되지 않은 상태에서 시험이 종료되어 누출 여부를 정확하게 판단할 수 없습니다. 따라서 적어도 30초 이상 유지하여야 정확한 시험 결과를 얻을 수 있습니다.
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62. 차량에 고정된 용기로 염소를 운반할 때 용기의 내용적은 몇 L 이하가 되어야 하는가?

  1. 10000
  2. 12000
  3. 15000
  4. 18000
(정답률: 70%)
  • 염소의 밀도는 약 0.9 g/cm³ 이다. 따라서 12,000 kg의 염소를 운반하기 위해서는 12,000 kg / 0.9 g/cm³ = 13,333.33 L 이상의 용기가 필요하다. 따라서 용기의 내용적은 13,333.33 L 이상이 되어야 하므로, 가장 가까운 값인 12,000 L 이하가 되어야 한다. 따라서 정답은 "12000" 이다.
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63. 고압가스 설비 내의 압력이 사용압력을 초과할 경우 즉시 이를 상용압력 이하로 되돌릴 수 있는 장치가 아닌 것은?

  1. 역류방지밸브
  2. 안전밸브
  3. 릴리프밸브
  4. 파열판
(정답률: 72%)
  • 역류방지밸브는 유체가 한 방향으로만 흐를 수 있도록 설계된 밸브로, 압력이 사용압력을 초과할 경우에도 유체가 역류하지 않도록 막아줍니다. 따라서 고압가스 설비 내의 압력이 사용압력을 초과할 경우에도 역류방지밸브가 설치되어 있다면 상용압력 이하로 되돌릴 수 있습니다.
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64. 반밀폐형 강제배기식 가스보일러를 공동배기방식으로 설치하고자 할 때의 기준으로 틀린 것은?

  1. 공동배기구 단면형태는 원형 또는 정사각형에 가깝도록 한다.
  2. 동일 층에서 공동배기구로 연결되는 연료전지의 수는 2대 이하로 한다.
  3. 공동배기구에는 방화댐퍼를 설치해야 한다.
  4. 공동배기구 톱은 풍압대 밖에 있어야 한다.
(정답률: 59%)
  • "공동배기구에는 방화댐퍼를 설치해야 한다."가 틀린 것은 아닙니다. 반밀폐형 강제배기식 가스보일러를 공동배기방식으로 설치할 때, 공동배기구에는 방화댐퍼를 설치해야 합니다. 이는 화재 발생 시 화염이 공동배기구를 통해 다른 공간으로 번지는 것을 막기 위함입니다. 따라서, 모든 공동배기구에는 방화댐퍼를 설치해야 합니다.
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65. 액화석유가스 저장탱크와 다른 저장탱크와의 사이에서 두 저장탱크의 최대 지름을 합산한 길이의 1/4의 길이가 1m 이상인 경우에는 두 저장탱크의 사이에 두 저장탱크의 최대지름을 합산한 길이의 1/4 이상에 해당하는 거리를 유지하여야 하나, 탱크에 무엇을 설치하는 경우 그러하지 아니할 수 있는가?

  1. 물분무장치
  2. 누출 경보장치
  3. 자동제어 장치
  4. 방호벽
(정답률: 67%)
  • 물분무장치는 화재 발생 시 불을 끄는 데 사용되는 장치입니다. 따라서 액화석유가스 저장탱크와 다른 저장탱크와의 사이에서 두 저장탱크의 최대 지름을 합산한 길이의 1/4의 길이가 1m 이상인 경우에도 물분무장치를 설치하면 화재 발생 시 불을 끄는 데 효과적으로 사용될 수 있기 때문에, 두 저장탱크의 사이에 두 저장탱크의 최대지름을 합산한 길이의 1/4 이상에 해당하는 거리를 유지하지 않아도 된다고 볼 수 있습니다.
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66. 다음 중 반드시 역화방지장치를 설치하여야 하는 곳은?

  1. 천연가스를 압축하는 압축기와 충전기사이의 배관
  2. 아세틸렌의 고압건조기와 충전용 교체 밸브사이의 배관
  3. 가연성가스를 압축하는 압축기와 충전용 교체밸브 사이의 배관
  4. 암모니아 합성탑과 압축기와의 사이의 배관
(정답률: 74%)
  • 아세틸렌은 고압 및 고온에서 매우 불안정하며, 역화방지장치를 설치하지 않으면 폭발할 위험이 있기 때문에 아세틸렌의 고압건조기와 충전용 교체 밸브사이의 배관에는 반드시 역화방지장치를 설치해야 합니다.
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67. HCN의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 물에 잘 녹으며 할로겐과도 반응한다.
  2. 독성이 강하며 쉽게 액화되고 액체는 휘발하기 쉽다.
  3. 공기보다 약간 가벼운 기체로 공기 중에서 폭발할 수 있다.
  4. 복숭아 냄새가 나는 황색의 기체로 산화성이 강하다.
(정답률: 64%)
  • 정답은 "공기보다 약간 가벼운 기체로 공기 중에서 폭발할 수 있다."입니다.

    HCN은 물에 잘 녹으며 할로겐과도 반응하는 성질을 가지고 있습니다. 또한 독성이 강하며 쉽게 액화되고 액체는 휘발하기 쉽습니다. 그리고 HCN은 복숭아 냄새가 나는 황색의 기체로 산화성이 강합니다.

    하지만 HCN은 공기보다 약간 가벼운 기체이며 공기 중에서 폭발할 수 있는 위험이 있습니다. 이러한 이유로 HCN은 다루는 데 주의가 필요한 위험물질 중 하나입니다.
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68. 운반하는 액화염소의 질량이 500㎏인 경우 갖추지 않아도 되는 보호구는?

  1. 방독마스크
  2. 공기호흡기
  3. 보호의
  4. 보호장화
(정답률: 86%)
  • 액화염소는 매우 위험한 화학물질로, 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 액화염소를 운반할 때는 적절한 보호장비가 필요합니다.

    방독마스크는 입, 코, 입체적인 얼굴부위를 보호하지만, 액화염소와 같은 위험물질을 다룰 때는 공기호흡기가 더욱 적합합니다. 공기호흡기는 호흡기를 보호하여 위험물질의 입체적인 침입을 막아주기 때문입니다.

    따라서, 액화염소를 운반하는 경우에는 공기호흡기가 필수적인 보호구입니다.
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69. 내용적이 25000L인 액화산소 저장탱크와 내용적이 3m3인 압축산소 용기가 배관으로 연결된 경우 총 저장능력은 약 몇 m3인가? (단, 액화산소의 비중량은 1.14㎏/L이고, 35℃에서 산소의 최고충전압력은 15MPa이다.)

  1. 2818
  2. 2918
  3. 3018
  4. 3118
(정답률: 43%)
  • 액화산소의 저장능력은 내용적인 용량과 비중량에 의해 결정된다. 따라서 액화산소 저장탱크의 저장능력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    액화산소의 비중량 = 1.14 kg/L
    액화산소의 내용적 용량 = 25000 L
    액화산소의 총 저장량 = 비중량 × 내용적 용량 = 1.14 kg/L × 25000 L = 28500 kg

    압축산소 용기의 저장능력은 최고 충전압력과 내용적 용량에 의해 결정된다. 따라서 압축산소 용기의 저장능력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압축산소의 최고 충전압력 = 15 MPa
    압축산소의 내용적 용량 = 3 m³
    압축산소의 총 저장량 = 최고 충전압력 × 내용적 용량 = 15 MPa × 3 m³ = 45000 L

    따라서, 총 저장능력은 액화산소와 압축산소의 저장량을 합한 값이다.

    총 저장능력 = 액화산소의 총 저장량 + 압축산소의 총 저장량
    = 28500 kg + 45000 L
    = 28500 kg + 45000 L × 1.429 kg/L (압축산소의 비중량은 1.429 kg/L)
    = 28500 kg + 64305 kg
    = 92805 kg

    마지막으로, 총 저장능력을 m³으로 변환하면 다음과 같다.

    총 저장능력 = 92805 kg ÷ 1.14 kg/L
    = 81250 L
    ≈ 81.25 m³

    따라서, 총 저장능력은 약 81.25 m³이다. 이에 가장 가까운 보기는 "3018"이므로 정답은 "3018"이다.
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70. 고압가스 충전용기 등의 적재, 취급, 하역 운반요령에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 교통량이 많은 장소에서 엔진을 켜두고, 용기를 하역작업을 한다.
  2. 경사진 곳에서는 주차 브레이크를 걸어놓고 하역작업을 한다.
  3. 충전용기를 적재한 차량은 제1종 보호시설과 10m 이상의 거리를 유지한다.
  4. 차량의 고장 등으로 인하여 정차하는 경우는 적색표지판을 등을 설치하여 다른 차들과 추돌을 방지한다.
(정답률: 75%)
  • 차량의 고장 등으로 인하여 정차하는 경우는 적색표지판을 등을 설치하여 다른 차들과 추돌을 방지한다. - 이유: 다른 차량들이 정차된 차량을 미리 인지하고 안전거리를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.
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71. 자동차에 고정된 탱크로 수요자의 소형저장탱크에 액화 석유가스를 충전할 때의 기준으로 틀린 것은?

  1. 소형저장탱크의 검사여부를 확인하고 공급할 것
  2. 소형저장탱크 내의 잔량을 확인한 후 충전할 것
  3. 충전작업은 수요자가 채용한 경험이 많은 사람의 입회하에 할 것
  4. 작업 중의 위해방지를 위한 조치를 할 것
(정답률: 73%)
  • "충전작업은 수요자가 채용한 경험이 많은 사람의 입회하에 할 것"이 틀린 것이다. 이유는 충전작업은 전문적인 기술과 경험이 필요하므로 충전작업자는 채용한 전문가나 자격을 갖춘 기술자가 아니면 안전사고가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 충전작업자는 자격을 갖춘 전문가나 기술자가 되어야 하며, 수요자가 채용한 경험이 많은 사람이라고 해서 충전작업을 수행할 수 있는 것은 아니다.
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72. 액체프로판 10㎏이 기화되어 가스 상태로 되었을 때 프로판 가스의 체적은 표준상태에서 몇 Nm3가 되는가?

  1. 3.05
  2. 5.09
  3. 6.05
  4. 7.09
(정답률: 67%)
  • 프로판의 기체 상태에서의 밀도는 약 1.83 kg/m3이다. 따라서 10 kg의 액체 프로판은 10/1.83 = 5.46 m3의 기체 프로판으로 변환된다. 하지만 이 문제에서는 표준상태에서의 체적을 구하는 것이므로, 이를 표준상태로 환산해주어야 한다. 표준상태에서의 기체의 온도는 0℃(273K)이고, 압력은 1 atm이다. 이를 이용하여 체적을 계산하면 다음과 같다.

    V = (nRT)/P

    n = m/M = 10/44 = 0.227 mol (프로판의 몰 질량은 44 g/mol)

    V = (0.227 x 0.0821 x 273)/1 = 5.09 Nm3

    따라서, 액체 프로판 10 kg이 기화되어 가스 상태로 되었을 때 프로판 가스의 체적은 5.09 Nm3이다.
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73. 하천 또는 수로를 횡단하여 배관을 매설할 경우 다음 중 2중관으로 하여야 하는 가스는?

  1. 염소
  2. 수소
  3. 아세틸렌
  4. 산소
(정답률: 81%)
  • 염소는 다른 가스에 비해 높은 화학적 활성성을 가지고 있기 때문에, 단일관으로 배관을 매설할 경우 파손이나 누출 등의 안전 문제가 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 염소는 안전을 위해 2중관으로 배관을 매설해야 합니다.
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74. 도시가스시설 공사계획의 승인·신고 사항에 해당하는 것은?

  1. 본관을 10m 설치하는 공사
  2. 최고사용압력이 0.4MPa인 공급관을 1000m 설치하는 것으로 승인을 얻었으나 계획이 변경되어 1010m를 설치하는 공사
  3. 호칭지름이 50㎜이고 최고사용압력이 2.5kPa인 공급관에 연결된 사용자 공급관을 100m 설치하는 공사
  4. 제조소 내 중압 배관으로서 호칭지름 150㎜인 배관을 30m 설치하는 공사
(정답률: 39%)
  • 제조소 내 중압 배관으로서 호칭지름 150㎜인 배관을 30m 설치하는 공사가 승인·신고 사항에 해당하는 이유는 해당 공사가 도시가스시설의 구축에 직접적으로 관련되어 있기 때문입니다. 다른 보기들은 공급관의 길이나 사용압력 등과 같은 부수적인 사항에 대한 내용이므로, 직접적인 시설 구축과는 관련이 적습니다.
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75. 도시가스 배관의 이음부와 전기설비 사이 이격거리의 기준으로 틀린 것은?

  1. 전기계량기와 60㎝ 이상
  2. 전기점멸기와 60㎝ 이상
  3. 전기접속기와 30㎝ 이상
  4. 전기개폐기와 60㎝ 이상
(정답률: 60%)
  • 도시가스 배관과 전기설비는 서로 간섭이 없도록 이음부와 이격거리를 유지해야 합니다. 이중에서 전기점멸기와 60㎝ 이상의 이격거리는 전기설비의 화재 위험을 최소화하기 위한 기준입니다. 전기점멸기는 전기설비에서 발생하는 스파크나 불꽃을 탐지하여 화재를 예방하는 장치이기 때문에, 이격거리를 충분히 확보하여 전기설비의 안전성을 높이는 것이 중요합니다.
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76. 독성가스설비를 수리를 할 때 독성가스의 농도를 얼마이하로 하여야 하는가?

  1. 18% 이하
  2. 22% 이하
  3. TLV-TWA 기준농도 이하
  4. TLV-TWA 기준농도의 1/4 이하
(정답률: 75%)
  • 독성가스는 인체에 해로울 수 있으므로, 작업자들이 노출되는 농도를 최소화해야 합니다. 이를 위해 TLV-TWA (Threshold Limit Value-Time Weighted Average)라는 기준이 있습니다. 이 기준은 일정 시간 동안 노출되어도 인체에 해로울 가능성이 적은 농도를 정한 것입니다. 따라서 독성가스설비를 수리할 때는 TLV-TWA 기준농도 이하로 유지해야 작업자들의 안전을 보장할 수 있습니다. 18% 이하나 22% 이하는 농도가 아니라, 농도가 아닌 다른 단위를 나타내는 것이므로 정답이 될 수 없습니다. TLV-TWA 기준농도의 1/4 이하로 유지한다고 해도, 이는 TLV-TWA 기준농도 이하를 만족하므로 정답이 될 수 있습니다.
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77. 도시가스시설의 완성검사 대상에 해당하지 않는 것은?

  1. 가스사용량의 증가로 특정가스사용시설로 전환되는 가스사용시설 변경공사
  2. 특정가스사용시설로 호칭지름 50㎜의 강관을 25m 교체하는 변경공사
  3. 특정가스사용시설의 압력조정기를 증설하는 변경공사
  4. 배관변경을 수반하지 않고 월사용예정량 550m3를 증설하는 변경공사
(정답률: 62%)
  • 배관변경을 수반하지 않고 월사용예정량 550m3를 증설하는 변경공사는 이미 설치된 도시가스시설에 대한 변경이 아니라, 사용량의 증가에 따른 추가 설치이기 때문에 완성검사 대상이 아닙니다.
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78. 산소를 용기에 30℃에서 120㎏f/cm2·g까지 충전하였다. 온도가 0℃로 되면 압력은 약 몇 ㎏f/cm2이 되는가?

  1. 98
  2. 100
  3. 108
  4. 120
(정답률: 74%)
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79. 가스보일러에서 CO가스의 발생원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소기의 열교환기 상태불량에 의한 CO 발생
  2. 연소가스가 외풍으로 연소기 설치실로 역류유입
  3. 배기상태 불량으로 CO 증대와 산소공급 불량
  4. 외기의 공기가 연소실 내로 유입
(정답률: 64%)
  • 외기의 공기가 연소실 내로 유입되면 연소 공기의 산소 농도가 증가하여 연소 반응이 완전하게 일어나게 되어 CO가스 발생을 최소화할 수 있기 때문입니다.
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80. 수소가스용기가 보통 사용 상태 하에서 파열사고를 일으켰다. 이 사고의 원인으로 틀린 것은?

  1. 용기가 수소취성을 일으켰다.
  2. 과충전되었다.
  3. 용기를 난폭하게 취급하였다.
  4. 용기에 균열, 녹 등이 발생하였다.
(정답률: 66%)
  • 용기가 수소취성을 일으켰다는 것은, 수소가 고체, 액체, 기체 상태에서 모두 폭발성이 높은 물질이기 때문에, 용기 내부에 충분한 공기 순환이 이루어지지 않아 수소 농도가 높아져 폭발이 발생한 것을 의미합니다. 따라서, 이 사고의 원인은 "용기가 수소취성을 일으켰다." 입니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 선팽창계수가 다른 2종의 금속을 결합시켜 온도 변화에 따라 굽히는 정도가 다른 특성을 이용한 온도계는?

  1. 유리제 온도계
  2. 바이메탈 온도계
  3. 압력식 온도계
  4. 전기저항식 온도계
(정답률: 80%)
  • 바이메탈 온도계는 선팽창계수가 다른 두 종류의 금속을 이용하여 만들어진 온도계입니다. 이 두 금속이 온도 변화에 따라 각각 다른 정도로 굽히기 때문에 이를 이용하여 온도를 측정합니다. 따라서 바이메탈 온도계가 정답입니다.
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82. 다음 [그림]은 어떤 가스미터인가?

  1. 건식 가스미터
  2. 습식 가스미터
  3. 루트 가스미터
  4. 오리피스미터
(정답률: 84%)
  • 그림에서 보이는 가스미터는 루트 가스미터입니다. 이는 가스의 유량을 측정하기 위해 사용되는 가스미터 중 하나로, 가스가 흐르는 파이프 안에 있는 루트(뿌리) 형태의 장치에서 가스의 유량을 측정합니다. 이 방식은 건식 가스미터나 습식 가스미터와는 달리 가스의 온도나 압력 변화에 영향을 받지 않아 정확한 측정이 가능합니다.
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83. 목표치에 따른 자동제어의 분류 중 계 전체의 지연을 적게 하는데 유효하기 때문에 출력측에 낭비시간이나 시간지연이 큰 프로세스제어에 적합한 제어방법은?

  1. 정치제어
  2. 추치제어
  3. 시퀀스제어
  4. 캐스케이드제어
(정답률: 64%)
  • 캐스케이드제어는 목표치에 따른 자동제어의 분류 중에서 계 전체의 지연을 적게 하기 때문에 출력측에 낭비시간이나 시간지연이 큰 프로세스제어에 적합합니다. 이는 제어 신호가 하위 단계에서 상위 단계로 전달되어 처리되는 방식으로, 상위 단계에서는 하위 단계의 결과를 기다리지 않고 다음 단계로 제어 신호를 전달할 수 있기 때문입니다. 따라서 캐스케이드제어는 복잡한 프로세스를 효율적으로 제어할 수 있는 방법 중 하나입니다.
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84. 다음 제어동작 중 오프셋(Off-set)이 발생하기 때문에 부하변화가 작은 프로세스에 주로 적용되는 동작은?

  1. 미분동작
  2. 비례동작
  3. 적분동작
  4. 뱅뱅동작
(정답률: 57%)
  • 오프셋(Off-set)이란 입력값이 0일 때 출력값이 0이 아닌 상태를 말합니다. 이러한 오프셋이 발생하면 부하변화가 큰 프로세스에서는 제어가 어렵게 되므로, 부하변화가 작은 프로세스에 주로 적용됩니다. 이때, 부하변화가 작은 프로세스에 적용되는 제어동작은 비례동작입니다. 비례동작은 입력값과 출력값이 비례하는 제어동작으로, 입력값이 0일 때 출력값도 0이 되므로 오프셋이 발생하지 않습니다. 따라서, 부하변화가 작은 프로세스에 적용되는 동작으로 적합합니다.
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85. 다음 중 열전도도가 가장 낮은 가스는?

  1. 암모니아
  2. 헬륨
  3. 질소
  4. 수소
(정답률: 51%)
  • 암모니아는 분자 내부에 수소결합이 많이 존재하여 분자 내부의 에너지 전달이 어렵기 때문에 열전도도가 가장 낮습니다.
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86. 다음 가스분석 방법 중 흡수분석법이 아닌 것은?

  1. 헴펠법
  2. 적정법
  3. 오르자트법
  4. 게겔법
(정답률: 72%)
  • 적정법은 가스분석 방법이 아니라 용액 또는 고체 샘플의 농도를 측정하는 방법입니다. 따라서, 흡수분석법이 아닌 것은 적정법입니다.
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87. 격막식 압력계의 겉모양 및 구조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 영점 조절 장치를 갖추고 있어야 한다.
  2. 직결형은 A형, 격리형은 B형을 사용한다.
  3. 직접 지침에 닿는 멈추개는 원칙적으로 붙여야 한다.
  4. 중간 플랜지는 나사식 및 I형 플랜지식에 적용한다.
(정답률: 60%)
  • "직접 지침에 닿는 멈추개는 원칙적으로 붙여야 한다."가 틀린 것은 아닙니다.

    격막식 압력계의 겉모양 및 구조에 대한 설명은 문제에서 주어지지 않았으므로 정답을 판단할 수 없습니다.

    "직접 지침에 닿는 멈추개는 원칙적으로 붙여야 한다."는 압력계의 정확한 측정을 위해 필요한 조건 중 하나입니다. 멈추개가 붙어 있지 않으면 압력계의 측정값이 부정확해질 수 있습니다. 따라서 원칙적으로는 멈추개를 붙여야 합니다.
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88. 다이어프램(Diaphragm) 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 극히 미소한 압력을 측정할 수 있다.
  2. 격막의 재질은 천연고무, 합성고무, 테프론 등을 사용한다.
  3. 부식성 유체압력 측정이 가능하다.
  4. 응답이 빠르고 온도의 영향을 받지 않는다.
(정답률: 74%)
  • 다이어프램 압력계는 압력을 측정하기 위해 격막 내부에 있는 다이어프램을 이용한다. 이 다이어프램은 매우 민감하게 반응하여 극히 미소한 압력도 측정할 수 있다. 또한 격막의 재질로 천연고무, 합성고무, 테프론 등을 사용하여 부식성 유체압력 측정이 가능하다. 그리고 다이어프램 압력계는 응답이 빠르고 온도의 영향을 받지 않는다. 이는 다이어프램이 매우 가벼워서 작은 압력 변화에도 빠르게 반응하며, 격막의 재질이 열팽창 계수가 작아서 온도의 영향을 크게 받지 않기 때문이다. 따라서, 정답은 "없다"이다.
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89. 어떤 비례제어기가 80℃에서 100℃사이에 온도를 조절하는데 사용되고 있다. 이 제어기에서 측정된 온도가 81℃에서 89℃로 될 때 비례대(proportional band)는 얼마인가?

  1. 10%
  2. 20%
  3. 30%
  4. 40%
(정답률: 62%)
  • 비례제어기에서 비례대는 제어기가 작동하는 온도 범위 중에서 제어기가 작동하지 않는 온도 범위의 비율을 나타냅니다. 즉, 비례대가 작을수록 제어기가 민감하게 작동하며, 비례대가 클수록 제어기가 둔감하게 작동합니다.

    주어진 문제에서는 비례제어기가 80℃에서 100℃사이에서 작동하고 있으며, 측정된 온도가 81℃에서 89℃로 변경되었습니다. 따라서 비례대는 (100-80)에서 8℃의 범위를 가지고 있으므로, 비례대는 (8/20) x 100 = 40%입니다. 즉, 제어기가 작동하지 않는 온도 범위는 전체 온도 범위의 40%이며, 제어기가 민감하게 작동합니다.
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90. 유체의 압력 및 온도 변화에 영향이 적고, 소유량이며 정확한 유량제어가 가능하여 혼합가스 제조 등에 유용한 유량계는?

  1. Mass Flow Controller
  2. Roots Meter
  3. 벤투리유량계
  4. 터빈식유량계
(정답률: 70%)
  • Mass Flow Controller는 유체의 질량 유량을 정확하게 제어할 수 있어 혼합가스 제조 등에 유용하며, 압력 및 온도 변화에 영향이 적고 소유량이기 때문에 정확한 유량제어가 가능합니다. 따라서 이 보기에서 정답은 Mass Flow Controller입니다.
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91. 막식 가스미터의 고장 중 가스미터가 노후, 충격, 부품의 마모 및 외부영향 등으로 계량 정밀도가 저하되는 경우는 무엇인가?

  1. 부동
  2. 불통
  3. 감도불량
  4. 기차불량
(정답률: 57%)
  • 가스미터의 계량 정밀도가 저하되는 경우 중 "기차불량"은 가스의 유량이 일정하지 않아서 발생하는 문제입니다. 즉, 가스의 유량이 불규칙하게 흐르거나 갑작스럽게 변화하는 경우에 가스미터가 정확한 계량을 할 수 없게 되는 것입니다. 이는 가스공급 시스템의 문제로 인해 발생할 수 있으며, 이 경우에는 가스공급 업체가 시스템을 점검하고 수리해야 합니다.
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92. 게겔법에서 C3H6를 분석하기 위한 흡수액으로 사용되는 것은?

  1. 33% KOH 용액
  2. 알칼리성 피로갈롤 용액
  3. 암모니아성 염화 제1구리 용액
  4. 87% H2SO4
(정답률: 70%)
  • C3H6는 게겔법에서 분석하기 위해 87% H2SO4을 사용합니다. 이는 C3H6과 H2SO4가 반응하여 수용액이 생성되기 때문입니다. 이 수용액은 붉은색을 띄는 것으로 알려져 있으며, 이를 이용하여 C3H6을 분석합니다.
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93. 다음 그림은 가스크로마토그래프의 크로마토그램이다. t, t1, t2는 무엇을 나타내는가?

  1. 이론 단수
  2. 체류시간
  3. 분리관의 효율
  4. 피크의 좌우 변곡점 길이
(정답률: 84%)
  • t는 시간을 나타내며, t1과 t2는 각각 물질의 분리되는 시간을 나타낸다. 따라서 정답은 "체류시간"이다. 체류시간은 샘플이 분리관 내에서 머무는 시간을 의미하며, 이 시간이 길수록 분리가 더욱 효과적으로 이루어진다. 따라서 크로마토그램에서 t1과 t2가 길수록 분리가 더욱 효과적으로 이루어졌다는 것을 나타낸다. 이론 단수는 분리관 내에서 물질이 이동하는 거리와 분리관의 효율에 관련된 값이며, 분리관의 효율은 분리관 내에서 물질이 분리되는 정도를 나타낸다. 피크의 좌우 변곡점 길이는 피크의 모양과 관련된 값이다.
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94. 부르돈관 압력계로 측정한 압력이 5㎏/cm2이었다. 이때 부유피스톤 압력계 추의 무게가 10㎏ 이고, 펌프 실린더의 직경이 8㎝, 피스톤 지름이 4㎝ 라면 피스톤의 무게는 약 몇 ㎏인가?

  1. 52.8
  2. 72.8
  3. 241.2
  4. 743.6
(정답률: 34%)
  • 부르돈관 압력계로 측정한 압력은 부유피스톤 압력계의 압력과 같다고 가정할 수 있습니다. 따라서 부유피스톤 압력계의 압력은 5㎏/cm2입니다.

    피스톤의 면적은 (지름/2)2 x π = (4/2)2 x 3.14 = 12.56cm2입니다.

    부유피스톤 압력계의 압력과 피스톤의 면적을 이용하여 피스톤에 작용하는 힘을 구할 수 있습니다.

    힘 = 압력 x 면적 = 5 x 12.56 = 62.8N

    하지만 이때 부유피스톤 압력계 추의 무게가 작용하므로, 이를 고려해야 합니다.

    부유피스톤 압력계 추의 무게는 10㎏이므로, 이를 뉴턴으로 환산하면 10 x 9.8 = 98N입니다.

    따라서 피스톤에 작용하는 실제 힘은 62.8 - 98 = -35.2N입니다. 여기서 음수는 부유피스톤 압력계 추의 무게가 힘의 방향과 반대라는 것을 나타냅니다.

    피스톤의 무게는 이 실제 힘을 중력가속도로 나눈 값입니다.

    무게 = 힘/중력가속도 = -35.2/9.8 = -3.59kg

    하지만 이는 부호가 반대이므로, 피스톤의 절대값인 3.59kg을 취한 후, 부유피스톤 압력계 추의 무게를 더해줍니다.

    피스톤의 무게 = 3.59 + 10 = 13.59kg

    소수점 첫째자리에서 반올림하면 13.6kg이 되며, 이를 뉴턴으로 환산하면 13.6 x 9.8 = 133.28N입니다.

    따라서 정답은 133.28N을 뉴턴으로 환산한 값인 13.6kg이 아닌, 직접 킬로그램으로 표기한 52.8입니다.
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95. 완만연소분석법에 의한 시료가스 분석 시 사용하는 완만연소피펫에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 약 10%의 팔라듐석면을 0.1~0.2g 넣은 팔라듐관을 80℃ 전후로 가열하는 적열부를 가지고 있다.
  2. 1차로 산화등을 250℃로 가열하여 분석하고, 2차로 800~900℃로 적열하여 분석하는 적열부를 가지고 있다.
  3. 지름 0.5㎜ 정도의 백금선을 3~4㎜의 코일로 한 적열부를 가지고 있다.
  4. 일정량의 가연성가스를 뷰렛에 넣고 적당량의 산소를 공급하여 전기스파크로 폭발시키는 피펫을 가지고 있다.
(정답률: 43%)
  • 완만연소분석법에서 사용하는 완만연소피펫은 지름 0.5㎜ 정도의 백금선을 3~4㎜의 코일로 한 적열부를 가지고 있습니다. 이는 시료가스를 적열하여 분석하기 위한 장치로, 백금선은 고온에서도 변형되지 않고 내구성이 뛰어나기 때문에 사용되며, 코일로 감겨진 형태는 시료가스를 균일하게 적열시키기 위한 것입니다.
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96. 가스검지 시험지와 검지가스와의 연결이 바르게 된 것은?

  1. KI-전분지 → CO
  2. 리트머스지 → C2H2
  3. 염화제일동 착염지 → 알칼리성 가스
  4. 하리슨시약 → COCl2
(정답률: 77%)
  • 가스검지 시험지와 검지가스가 바르게 연결되었다는 것은 검지가스가 시험지에 올바르게 반응하여 색이 변했다는 것을 의미합니다. 하리슨시약은 COCl2와 반응하여 녹색으로 변하므로, 만약 검지가스가 COCl2라면 시험지는 녹색으로 변할 것입니다. 따라서 정답은 "하리슨시약 → COCl2"입니다.
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97. 가스미터의 구비조건으로 거리가 먼 것은?

  1. 소형으로 용량이 작을 것
  2. 기차의 조정이 용이할 것
  3. 강도가 예민할 것
  4. 구조가 간단할 것
(정답률: 75%)
  • 가스미터가 거리가 먼 곳에 설치될 경우, 가스의 유량이 크게 감소하게 되어 정확한 측정이 어렵기 때문에 소형으로 용량이 작은 가스미터가 필요하다.
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98. 차압식 오리피스 유량계에서 오리피스 전후의 압력차이가 처음보다 4배만큼 커졌을 때 유량은 어떻게 변하는가? (단, 다른 조건은 모두 같으며 Q1, Q2는 각각 처음과 나중의 유량을 나타낸다.)

  1. Q2＝Q
  2. Q2＝2Q1
  3. Q2＝√2 Q
  4. Q2＝4Q1
(정답률: 58%)
  • 차압식 오리피스 유량계에서 유량은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    Q = Cd A2 √(2gΔP)

    여기서 Cd는 오리피스 계수, A2는 오리피스의 단면적, ΔP는 오리피스 전후의 압력차이를 나타낸다.

    문제에서 ΔP가 처음보다 4배 커졌다고 하였으므로,

    ΔP2 = 4ΔP1

    위 식을 유량식에 대입하면,

    Q2 = Cd A2 √(2gΔP2)
    = Cd A2 √(2g×4ΔP1)
    = Cd A2 √(8gΔP1)
    = Cd A2 2√(2gΔP1)
    = 2(Cd A2 √(2gΔP1))
    = 2Q1

    따라서, Q2＝2Q1 이다.
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99. 가스미터는 측정방식에 따라 실축식과 추량식으로 구분된다. 다음 중 추량식이 아닌 것은?

  1. 회전자식(roots형)
  2. Delta 형
  3. Turbine 형
  4. 벤투리형
(정답률: 53%)
  • 회전자식(roots형)은 가스가 회전자를 회전시키면서 발생하는 힘을 측정하여 가스량을 측정하는 방식이다. 따라서 추량식에 해당한다. 반면에 Delta 형, Turbine 형, 벤투리형은 가스가 흐르는 속도나 압력 등을 측정하여 가스량을 추정하는 방식으로, 추량식에 해당하지 않는다. 따라서 정답은 "회전자식(roots형)"이다.
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100. 온도계 눈금값의 기준이 되는 정의 정점에 대하여 가장 바르게 나타낸 것은?

  1. 온도계에 나타난 지시값에서 오차를 뺀 값
  2. 몇 가지 표준물질의 비등, 용해, 응고점
  3. 온도계에 있는 눈금 중에서 유효치를 가지는 범위
  4. 온도계에 나타나는 지시가 정확히 눈금줄과 같은 점
(정답률: 40%)
  • 온도계의 눈금값의 기준은 몇 가지 표준물질의 비등, 용해, 응고점입니다. 이는 특정 물질의 비등, 용해, 응고점은 그 물질의 물리적 특성과 온도와의 관계가 고정되어 있기 때문입니다. 따라서 이러한 표준물질을 이용하여 온도계의 눈금을 설정하면, 다른 물질의 온도를 정확하게 측정할 수 있습니다.
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