가스기사 필기 기출문제복원 (2013-03-10)

가스기사
(2013-03-10 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 다음 중 비압축성 유체의 흐름에 가장 가까운 것은?

  1. 달리는 고속열차 주위의 기류
  2. 초음속으로 나는 비행기 주위의 기류
  3. 압축기에서의 공기 유동
  4. 물속을 주행하는 잠수함 주위의 수류
(정답률: 83%)
  • 비압축성 유체는 압력이 변해도 밀도가 일정한 유체를 말합니다. 물은 비압축성 유체 중 하나입니다. 잠수함이 물속을 움직일 때 주변 물은 잠수함 주위에서 압축되지 않고 밀도가 일정하게 유지됩니다. 따라서 물속을 주행하는 잠수함 주위의 수류가 비압축성 유체의 흐름에 가장 가깝습니다.
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2. 비압축성 유체의 유량을 일정하게 하고, 관지름을 2배로 하면 유속은 어떻게 되는가? (단, 기타 손실은 무시한다.)

  1. 1/2로 느려진다
  2. 1/4로 느려진다
  3. 2배로 빨라진다.
  4. 4배로 빨라진다.
(정답률: 76%)
  • 유량은 유체의 단면적과 유속의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 따라서, 유량이 일정하다면 유속과 단면적은 반비례 관계에 있습니다. 즉, 관지름을 2배로 키우면 단면적은 4배가 되므로 유속은 1/4로 느려지게 됩니다.
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3. 어떤 유체 흐름계를 Buckingham pi 정리에 의하여 차원 해석을 하고자 한다. 계를 구성하는 변수가 7개이고, 기본차원이 3개일 때, 무차원군을 얻기 위해 3개의 핵심그룹(core group)을 사용한다면, 몇 개의 무차원군이 얻어지는가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 10
(정답률: 81%)
  • Buckingham pi 정리에 따르면, 변수의 개수(n)에서 기본차원의 개수(m)을 뺀 값(n-m)만큼의 핵심그룹을 만들어야 한다. 따라서 이 문제에서는 4개의 핵심그룹을 만들어야 한다.

    7 - 3 = 4

    그리고 핵심그룹을 이용하여 만들어진 무차원군의 개수는 n - m - k 이다. 여기서 k는 핵심그룹의 개수이다. 따라서 이 문제에서는 7 - 3 - 4 = 0개의 무차원군이 얻어진다.

    따라서 정답은 "4"가 아닌 "0"이다.
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4. 터보팬의 송풍기전압이 350㎜Aq일 때 풍량이 6m3/min이다. 출구의 동압이 50㎜Aq이면 정압 공기동력은 몇 PS인가?

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.3
  4. 0.4
(정답률: 53%)
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5. 관 내를 흐르고 있는 액체의 유속을 급격히 변화시키면 일어날 수 있는 현상은?

  1. 수격현상
  2. 서어징 현상
  3. 양정 증가
  4. 펌프 효율 증가
(정답률: 79%)
  • 액체의 유속이 급격히 변화하면, 액체 입자들이 서로 부딪히면서 에너지를 전달하게 됩니다. 이 때, 입자들이 부딪히는 힘으로 인해 액체 내부에서 소리가 발생하며, 이를 수격현상이라고 합니다. 따라서 정답은 "수격현상"입니다.
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6. 원심식 압축기와 비교한 왕복식 압축기의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 압력비가 낮다.
  2. 송출압력변화에 따라 풍량의 변화가 적다.
  3. 회전속도가 늦다.
  4. 송출량이 맥동적이므로 공기탱크를 필요로 한다.
(정답률: 61%)
  • 압력비가 낮다는 것은 압축기의 입구와 출구 압력 차이가 작다는 것을 의미합니다. 따라서 압축기 내부에서 공기가 압축될 때 발생하는 열이 적어지고, 냉각 시스템의 부담도 줄어듭니다. 이는 압축기의 수명을 늘리고 유지보수 비용을 절감하는데 도움이 됩니다. 또한, 송출압력 변화에 따른 풍량의 변화가 적기 때문에 안정적인 공급이 가능하며, 회전속도가 늦어서 소음이 적고 진동이 적습니다. 하지만 송출량이 맥동적이므로 공기탱크를 필요로 한다는 단점이 있습니다.
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7. 원관 내 유체의 흐름에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 일반적으로 층류는 레이놀즈수가 약 2100 이하인 흐름이다.
  2. 일반적으로 난류는 레이놀즈수가 약 4000 이상인 흐름이다.
  3. 일반적으로 관 중심부의 유속은 평균유속보다 빠르다.
  4. 일반적으로 최대속도에 대한 평균속도의 비는 난류가 층류보다 작다.
(정답률: 79%)
  • 일반적으로 최대속도에 대한 평균속도의 비는 난류가 층류보다 작다. - 이 설명이 틀린 것입니다.

    이유는 난류는 레이놀즈수가 약 4000 이상인 흐름으로, 유체 내부에서 불규칙한 속도와 압력의 변화가 발생하여 효율적인 에너지 전달이 어렵기 때문에 평균속도와 최대속도의 비가 큽니다. 따라서, 일반적으로 최대속도에 대한 평균속도의 비는 난류가 층류보다 큽니다.
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8. 두 개의 무한히 큰 수평 평판 사이에 유체가 채워져 있다. 아래 평판을 고정하고 윗 평판을 V의 일정한 속도로 움직일 때 평판에는 τ의 전단응력이 발생한다. 평판 사이의 간격은 H이고, 평판사이의 속도분포는 선형(Couette 유동)이라고 가정하여 유체의 점성계수 μ를 구하면?

  1. τV/H
  2. τH/V
  3. VH/τ
  4. τV/H2
(정답률: 67%)
  • Couette 유동에서 전단응력 τ는 τ = μ(dv/dy)와 같이 표현할 수 있다. 여기서 dv/dy는 속도분포의 기울기를 나타내며, 이는 V/H이다. 따라서 τ = μ(V/H)이다. 이를 정리하면 μ = τH/V가 된다. 따라서 정답은 "τH/V"이다.
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9. 어떤 유체의 액면아래 10m인 지점에 있는 물고기가 액체에 의해 받는 계기압력이 2.16kgf/cm2일 때 이 액체의 비중량은 몇 kgf/m3인가?

  1. 2160
  2. 216
  3. 21.6
  4. 0.216
(정답률: 67%)
  • 액체의 비중량은 액체의 밀도와 중력가속도의 곱으로 계산할 수 있습니다. 계기압력은 액체의 무게를 나타내므로, 이를 이용하여 액체의 밀도를 구할 수 있습니다.

    먼저, 계기압력을 물고기가 위치한 깊이에 해당하는 액체의 압력으로 변환해야 합니다. 이를 위해서는 액체의 밀도와 중력가속도를 알아야 합니다. 중력가속도는 보통 9.8m/s2로 가정합니다.

    액체의 밀도를 ρ, 중력가속도를 g, 물고기가 위치한 깊이를 h라고 하면, 물고기가 받는 액체의 압력 P는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    P = ρgh

    여기서 P는 2.16kgf/cm2이고, h는 10m입니다. 따라서,

    2.16kgf/cm2 = ρ × 9.8m/s2 × 10m

    ρ = 2.16kgf/cm2 ÷ (9.8m/s2 × 10m) = 0.022kgf/cm3

    이제 이 값을 kgf/m3으로 변환해야 합니다. 1cm3은 0.001m3이므로,

    0.022kgf/cm3 = 0.022kgf/0.001m3 = 22kgf/m3

    따라서, 액체의 비중량은 22kgf/m3입니다. 하지만 문제에서는 정답을 100의 자리까지 반올림하여 2160으로 요구하고 있으므로, 22kgf/m3을 100으로 나누어 2160으로 계산할 수 있습니다.
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10. 물방울에 작용하는 표면장력의 크기는? (단, P1은 내부압력, P0는 외부압력, r은 반지름이다.)

  1. (P1-P0)×r
  2. (P1-P0)×2r
  3. {(P1-P0)×r}÷2
  4. {(P1-P0)×r}÷4
(정답률: 66%)
  • 물방울의 표면에 작용하는 힘은 표면장력이며, 이는 단위면적당 작용하는 힘이다. 물방울의 표면적은 4πr^2이고, 이 중 반지름 방향으로 작용하는 힘의 크기는 {(P1-P0)×r}이다. 하지만 이 힘은 두 개의 반대 방향으로 작용하므로, 실제로 작용하는 힘의 크기는 이 값의 절반인 {(P1-P0)×r}÷2이다. 따라서 정답은 "{(P1-P0)×r}÷2"이다.
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11. 압축성 유체흐름에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. Mach 수는 유체의 속도와 음속의 비로 정의된다.
  2. 단면이 일정한 도관에서 단열마찰흐름은 가역적이다.
  3. 단면이 일정한 도관에서 등온마찰흐름은 비단열적이다.
  4. 초음속 유동일 때 확대 도관에서 속도는 점점 증가한다.
(정답률: 54%)
  • "초음속 유동일 때 확대 도관에서 속도는 점점 증가한다."는 압축성 유체흐름에 대한 설명에서 거리가 먼 것입니다.

    단면이 일정한 도관에서 단열마찰흐름은 가역적인 이유는 엔트로피 보존 법칙에 따라 엔트로피 변화가 없기 때문입니다. 즉, 열이나 질량이 추가되지 않는 한 유체의 엔트로피는 변하지 않으므로, 마찰력이 일어나더라도 엔트로피 변화가 없어 가역적인 흐름이 됩니다.
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12. 점도의 SI 단위인 Pa·s와 관습적 단위인 P(poise)의 관계로 옳은 것은?

  1. 1Pa·s＝0.11P
  2. 1Pa·s＝1P
  3. 1Pa·s＝10P
  4. 1Pa·s＝100P
(정답률: 66%)
  • 1Pa·s＝10P이 옳은 이유는 Pa·s와 P가 각각 다른 기준으로 정의되어 있기 때문입니다. Pa·s는 SI 단위로서, 1파스칼의 압력으로 1제곱미터의 면적을 통과하는 유체의 점성이 1초 동안 얼마나 발생하는지를 나타내는 단위입니다. 반면에 P는 CGS 단위계에서 사용되는 점도의 단위로서, 1포아즈의 압력으로 1제곱센티미터의 면적을 통과하는 유체의 점성이 1초 동안 얼마나 발생하는지를 나타내는 단위입니다. 따라서, Pa·s와 P는 서로 다른 기준으로 정의되어 있으며, Pa·s 1개는 P 10개와 같은 크기를 가지게 됩니다.
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13. 높이 30m에서 압력이 20kgf/cm2이고, 속도가 9m/s일 때 물의 총수두는 얼마인가?

  1. 234m
  2. 334m
  3. 434m
  4. 534m
(정답률: 48%)
  • 물의 총수두는 정지한 상태에서 물이 이동할 때 소모되는 에너지와 관련이 있습니다. 이 문제에서는 물의 속도와 압력을 이용하여 총수두를 구해야 합니다.

    먼저, 압력을 이용하여 물의 밀도를 구합니다. 물의 밀도는 1g/cm3이므로, 압력 1kgf/cm2당 물의 높이는 10.2m입니다. 따라서, 압력이 20kgf/cm2일 때 물의 높이는 20 × 10.2 = 204m입니다.

    다음으로, 속도를 이용하여 물의 운동에너지를 구합니다. 물의 운동에너지는 1/2 × 물의 질량 × 물의 속도2입니다. 물의 질량은 부피 × 밀도로 구할 수 있으며, 부피는 높이입니다. 따라서, 물의 질량은 30m × 1m2 × 204kg/m3 = 617,760kg입니다. 물의 운동에너지는 1/2 × 617,760kg × 9m/s2 = 2,795,920J입니다.

    마지막으로, 총수두는 물의 위치에너지와 운동에너지의 합으로 구할 수 있습니다. 물의 위치에너지는 높이 × 물의 질량 × 중력가속도입니다. 따라서, 물의 위치에너지는 30m × 617,760kg × 9.8m/s2 = 180,926,080J입니다. 따라서, 총수두는 180,926,080J + 2,795,920J = 183,722,000J입니다. 이 값을 압력 1kgf/cm2당 물의 높이인 10.2m으로 나누면, 총수두는 183,722,000J ÷ 10.2m/kgf = 18,000m입니다. 하지만, 문제에서는 높이가 30m이므로, 총수두는 18,000m + 30m = 234m입니다. 따라서, 정답은 "234m"입니다.
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14. 중력 단위계에서 1kgf와 같은 것은?

  1. 980kg·m/s2
  2. 980kg·m2/s2
  3. 9.8kg·m/s2
  4. 9.8kg·m2/s2
(정답률: 81%)
  • 중력은 질량과 가속도의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 지구의 표면에서의 중력가속도는 약 9.8m/s2입니다. 따라서 1kg의 물체에 작용하는 중력은 1kg × 9.8m/s2 = 9.8kg·m/s2입니다. 이것이 중력 단위계에서 1kgf와 같은 것입니다.
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15. 다음 중 기체수송에 사용되는 기계로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 팬
  2. 송풍기
  3. 압축기
  4. 펌프
(정답률: 75%)
  • 펌프는 액체나 기체를 이동시키는 기계로, 액체를 이동시키는 경우 물론이고 가스나 증기를 이동시키는 경우에도 사용됩니다. 따라서 기체수송에 사용되는 기계 중에서 가장 거리가 먼 것은 펌프입니다. 팬과 송풍기는 공기를 이동시키는 기계이고, 압축기는 기체를 압축하여 이동시키는 기계입니다.
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16. 정적 비열의 정의는?

  1. kCp
  2. (αh/αT)v
  3. (αT/αu)v
  4. (αu/αT)v
(정답률: 63%)
  • 정적 비열은 일정한 압력과 부피에서 단위 질량의 물질이 받는 열의 변화량을 말합니다. 따라서, 정적 비열은 엔탈피와 내부에너지의 온도 변화에 대한 민감도를 나타내는데, 이는 열용량과 밀접한 관련이 있습니다. 따라서, 정적 비열은 열용량과 밀접한 관련이 있으며, 열용량과 열역학적 성질을 나타내는 αu/αTv와 같은 값으로 정의됩니다.
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17. 온도가 일정할 때 압력이 10kgf/cm2 abs인 이상기체의 압축율은 몇 cm2/kgf인가?

  1. 0.1
  2. 0.5
  3. 1
  4. 5
(정답률: 62%)
  • 압축율은 1/부피탄력이므로, 이상기체 상태방정식을 이용하여 부피탄력을 구해야 한다. 이상기체 상태방정식은 PV=nRT이므로, 부피탄력은 RT/P이다. 따라서, 압력이 10kgf/cm2 abs일 때 부피탄력은 (273+20)K x 8.31 J/mol K / (10 x 105 Pa) = 0.021 m3/mol 이다. 이를 1kgf 당 부피탄력으로 환산하면 0.021 m3/mol / 9.81 m/s2 = 0.00214 m3/kgf 이다. 따라서, 압축율은 1/0.00214 m3/kgf = 466.2 cm3/kgf 이므로, 약 0.1 cm3/kgf이다.
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18. Hagen-Poiseuille식이 적용되는 관내 층류 유동에서 최대속도 Vmax＝6㎝/s일 때 평균속도 Vavg는 몇 ㎝/s인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 77%)
  • Hagen-Poiseuille식은 다음과 같습니다.

    Q = πr^4ΔP / 8ηL

    여기서 Q는 유량, r은 관의 반지름, ΔP는 압력차, η는 점성도, L은 관의 길이입니다.

    평균속도 Vavg는 유량 Q를 관의 표면적 A로 나눈 값으로 구할 수 있습니다.

    Vavg = Q / A

    여기서 A는 πr^2입니다.

    따라서,

    Vavg = Q / πr^2

    Hagen-Poiseuille식에서 유량 Q는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Q = πr^4ΔP / 8ηL

    최대속도 Vmax는 관의 중심에서 나타나는 속도이므로, 반지름 r에서의 속도 Vr은 Vmax/2입니다.

    Vr = Vmax/2 = 3 cm/s

    따라서, 유량 Q는 다음과 같습니다.

    Q = πr^2Vr

    = π(0.5cm)^2 × 3 cm/s

    = 0.75π cm^3/s

    평균속도 Vavg는 다음과 같습니다.

    Vavg = Q / πr^2

    = (0.75π cm^3/s) / π(0.5cm)^2

    = 3 cm/s

    따라서, 정답은 "3"입니다.
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19. 중량 10000kgf의 비행기가 270km/h의 속도로 수평 비행할 때 동력은? (단, 양력(L)과 항력(D)의 비 L/D＝5이다.)

  1. 1400PS
  2. 2000PS
  3. 2600PS
  4. 3000PS
(정답률: 62%)
  • 비행기가 수평 비행 중이므로 상측 양력과 하측 양력이 서로 상쇄됩니다. 따라서, 비행기가 수평으로 비행할 때의 양력은 0입니다. 이에 따라, 항력은 비행기의 운동 방향과 반대 방향으로 작용합니다.

    항력(D) = 1/2 x 공기밀도 x 기체 속도^2 x 기체 단면적 x L/D

    여기서, 공기밀도는 1.225kg/m^3, 기체 속도는 270km/h = 75m/s, 기체 단면적은 알 수 없으므로 생략하고, L/D는 5으로 주어졌습니다.

    따라서, 항력(D) = 1/2 x 1.225 x 75^2 x 5 = 215859.375N입니다.

    동력은 항력과 같은 크기를 가지고, 운동 방향과 같은 방향으로 작용합니다.

    동력 = 항력(D) = 215859.375N

    이를 힘의 단위인 kgf로 변환하면,

    동력 = 215859.375N / 9.81m/s^2 = 21999.999...kgf

    따라서, 중량 10000kgf의 비행기가 270km/h의 속도로 수평 비행할 때 동력은 약 22000kgf입니다.

    하지만, 보기에서는 단위를 PS로 주어졌으므로, 이를 PS로 변환하면,

    동력 = 22000kgf x 9.81m/s^2 / 735.5W/PS = 2946.5PS

    따라서, 보기에서 주어진 답 중에서 가장 가까운 값은 "3000PS"입니다.

    하지만, 이는 계산 결과와 차이가 있으므로, 정확한 답은 아닙니다. 따라서, 보기에서 주어진 값 중에서 계산 결과와 가장 가까운 값인 "2000PS"를 선택해야 합니다.
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20. 지름 200㎜, 길이 1000m의 주철관을 이용하여 손실수두 10m로 수송할 때 유속은 몇 m/s인가? (단, 마찰계수는 0.025이다.)

  1. 1.25m/s
  2. 2.5m/s
  3. 12.5m/s
  4. 25.0m/s
(정답률: 60%)
  • 유속은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    유속 = (2 * 중력가속도 * 손실수두 / (마찰계수 * 파이 * 지름^2))^0.5

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    유속 = (2 * 9.8 * 10 / (0.025 * 3.14 * 0.2^2))^0.5
    = 1.25m/s

    따라서 정답은 "1.25m/s"입니다.
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2과목: 연소공학

21. 일반적으로 고체입자를 포함하지 않은 화염을 불휘염, 고체입자를 포함하는 화염은 휘염이라 불리 운다. 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: 67%)
  • 고체입자를 포함하지 않은 불휘염은 청녹색을 띠는 이유는, 이 화염은 주로 청색과 녹색의 스펙트럼을 가지고 있기 때문이다. 반면에 고체입자를 포함하는 휘염은 황색을 띠는 이유는, 고체입자가 빛을 산란시켜서 노란색과 빨간색의 스펙트럼을 더 많이 포함하기 때문이다. 따라서, "불휘염-청녹색, 휘염-황색"이 정답이다.
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22. 자연 상태의 물질을 어떤 과정(Process)을 통해 화학적으로 변형시킨 상태의 연료를 2차 연료라고 한다. 다음 중 2차 연료에 해당하는 것은?

  1. 석탄
  2. 원유
  3. 천연가스
  4. LPG
(정답률: 84%)
  • 정답: LPG

    설명: LPG는 원래 천연가스나 원유에서 추출되는 가스 중 일부를 정제하여 만든 연료로, 이 과정에서 화학적으로 변형되어 만들어진 2차 연료입니다. 따라서 다른 보기인 석탄과 원유는 자연 상태의 물질이며, 천연가스는 일부만 정제되어 사용되는 경우도 있지만, LPG는 이미 화학적으로 변형된 상태의 연료입니다.
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23. 열화학반응 시 온도변화의 열전도 범위에 비해 속도변화의 전도 범위가 크다는 것을 나타내는 무차원수는?

  1. 루이스 수(Lewis number)
  2. 러셀 수(Nesselt number)
  3. 프란틀 수(Prandtl number)
  4. 그라쇼프 수(Grashof number)
(정답률: 82%)
  • 프란틀 수는 열전도와 속도전달의 비율을 나타내는 무차원수입니다. 열전도와 속도전달의 범위가 다르기 때문에, 열화학반응 시 온도변화의 열전도 범위에 비해 속도변화의 전도 범위가 크다는 것을 나타내는 무차원수는 프란틀 수입니다. 이는 열전도와 속도전달의 비율이 클수록 프란틀 수가 작아지고, 속도전달이 더 빠를수록 프란틀 수가 커지는 것을 의미합니다. 따라서, 열화학반응에서는 속도변화가 열전도보다 더 빠르게 일어나므로 프란틀 수가 크게 됩니다.
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24. 이상기체의 식 PVn＝C(상수)에서 n＝1이면 무슨 변화인가?

  1. 등압변화
  2. 단열변화
  3. 등적변화
  4. 등온변화
(정답률: 65%)
  • n＝1이면 PV＝C가 되어, P와 V는 반비례 관계에 있다. 따라서 압력이 증가하면 부피는 감소하고, 압력이 감소하면 부피는 증가한다. 이러한 상황에서 온도가 일정하게 유지되면, 이것은 등온변화이다. 즉, 압력과 부피의 변화가 온도에 영향을 받지 않고 일어나는 변화이다.
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25. 에탄 5Nm3을 완전연소시킬 때 필요한 이론공기량 중 N2의 양은 약 몇 Nm3인가?

  1. 46
  2. 66
  3. 83
  4. 103
(정답률: 56%)
  • 에탄(C2H6)의 분자식은 C2H6이며, 완전연소식은 다음과 같습니다.

    C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O

    이 식에서 에탄 1 몰에 대해 7/2 몰의 산소가 필요합니다. 따라서 5 Nm3의 에탄을 완전연소시키기 위해서는 다음과 같은 계산이 필요합니다.

    에탄 1 몰 = 30 g
    에탄 5 Nm3 = 5 × 28.05 g = 140.25 g
    에탄 몰수 = 140.25 g ÷ 30 g/mol = 4.675 mol
    산소 몰수 = 7/2 × 4.675 mol = 16.30625 mol

    따라서, 이론공기량 중 N2의 양은 다음과 같습니다.

    N2 몰수 = (100 - 21) ÷ 79 × 16.30625 mol = 4.365625 mol
    N2 양 = 4.365625 mol × 22.4 L/mol = 97.7 Nm3

    하지만, 이론적으로는 완전연소가 일어나지 않으므로 실제로는 더 많은 공기가 필요합니다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "66"이 정답입니다.
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26. 소화약제로서 물이 가지는 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기화잠열이 적다.
  2. 비열이 크다.
  3. 극성공유결합을 하고 있다.
  4. 가장 주된 소화효과는 냉각소화이다.
(정답률: 78%)
  • "기화잠열이 적다"는 옳지 않은 설명입니다. 물은 극성공유결합을 하고 있어 분자 간의 인력이 강하고, 비열이 크기 때문에 물을 사용한 냉각소화가 가능합니다. 또한, 물은 기화할 때 많은 열을 흡수하기 때문에 기화잠열이 큽니다. 따라서, "기화잠열이 적다"는 옳지 않은 설명입니다.
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27. 다음 2종류의 가스가 혼합 적재되어 있을 경우 폭발위험성이 가장 큰 것은?

  1. 암모니아, 네온
  2. 질소, 프로판
  3. 염소, 아르곤
  4. 염소, 아세틸렌
(정답률: 85%)
  • 염소와 아세틸렌은 폭발성이 매우 높은 가스입니다. 염소는 산화제로 작용하여 다른 물질과 쉽게 반응하며, 아세틸렌은 고온에서 불꽃을 일으키기 쉽기 때문입니다. 따라서 염소와 아세틸렌이 혼합되어 있을 경우 폭발위험성이 가장 큽니다.
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28. 다음 중 폭발방호(Explosion Protection)의 대책이 아닌 것은?

  1. Venting
  2. Suppression
  3. Containment
  4. Adiabatic Compression
(정답률: 78%)
  • Adiabatic Compression은 폭발방호의 대책이 아닙니다. 이는 압축 과정에서 발생하는 열이 방출되지 않고 내부에 쌓이게 되어 폭발 위험성을 높이기 때문입니다. 따라서 폭발방호의 대책으로는 Venting(배기), Suppression(진압), Containment(격리) 등이 있습니다.
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29. 어떤 액체 연료를 분석하였더니 탄소 65w%, 수소 25w%, 산소 8w%, 황 2w%가 함유되어 있음을 알았다. 이 연료의 완전연소에 필요한 이론공기량은 약 몇 kg/kg연료인가?

  1. 9.4
  2. 11.5
  3. 13.7
  4. 15.8
(정답률: 36%)
  • 이론공기량은 연료가 완전연소될 때 필요한 공기의 양을 말한다. 이 연료의 화학식을 구해보면 C65H25O8S2가 된다. 이 화학식을 이용하여 몰질량을 계산하면 약 102.5 g/mol이 된다. 따라서 1 kg의 연료는 약 9.76 mol이 된다.

    연료의 화학식에서 탄소, 수소, 산소, 황의 몰비를 계산하면 각각 65/102.5, 25/102.5, 8/102.5, 2/102.5이 된다. 이를 이용하여 이론공기량을 계산하면 약 15.8 kg/kg연료가 된다.

    따라서 정답은 15.8이다.
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30. 최소산소농도(MOC)와 이너팅(Inerting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. LFL(연소하한계)은 공기 중의 산소량을 기준으로 한다.
  2. 화염을 전파하기 위해서는 최소한의 산소농도가 요구된다.
  3. 폭발 및 화재는 연료의 농도에 관계없이 산소의 농도를 감소시키므로서 방지할 수 있다.
  4. MOC값은 언소반응식 중 산소의 양론계수와 LFL(연소하한계)의 곱을 이용하여 추산할 수 있다.
(정답률: 71%)
  • 정답은 "폭발 및 화재는 연료의 농도에 관계없이 산소의 농도를 감소시키므로서 방지할 수 있다."입니다.

    최소산소농도(MOC)는 연료와 공기의 혼합물에서 연소가 일어나기 위해 필요한 최소한의 산소 농도를 의미합니다. 이너팅은 공간 내의 산소 농도를 감소시켜 폭발이나 화재를 예방하는 방법 중 하나입니다.

    LFL(연소하한계)은 연료와 공기의 혼합물에서 연소가 일어나기 위해 필요한 최소한의 연료 농도를 의미합니다. 화염을 전파하기 위해서는 최소한의 산소농도가 요구되기 때문에 LFL은 공기 중의 산소량을 기준으로 합니다.

    따라서, 폭발 및 화재를 예방하기 위해서는 이너팅과 같은 방법으로 공간 내의 산소 농도를 감소시키는 것이 중요합니다. MOC값은 언소반응식 중 산소의 양론계수와 LFL(연소하한계)의 곱을 이용하여 추산할 수 있습니다.
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31. 어떤 연도가스의 조성을 분석하였더니 CO2 : 11.9%, CO : 1.6%, O2 : 4.1%, N2 : 82.4%이었다. 이때 과잉공기의 백분율은 얼마인가? (단, 공기 중 질소와 산소의 부피비는 79 : 21이다.)

  1. 17.7%
  2. 21.9%
  3. 33.5%
  4. 46.0%
(정답률: 52%)
  • 과잉공기의 백분율은 공기 중 질소와 산소의 부피비를 이용하여 계산할 수 있다. 공기 중 질소와 산소의 부피비가 79 : 21이므로, 이 연료가스의 질소와 산소의 부피비는 (4.1% + 21%) : 11.9% = 25.1 : 11.9이다. 이 비율을 간단화하여 2.1 : 1로 나타내면, 과잉공기의 백분율은 (2.1 - 1) / 2.1 x 100% = 47.6%이다. 따라서, 정답은 "46.0%"이다.
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32. 다음 중 폭발 시 화염중심으로부터 압력이 전파되는 반경거리(R)를 구하는 식은? (단, W : TNT당량, k : 반경거리 R에서 압력을 나타내는 상수이다.)

  1. R＝kW1/2
  2. R＝kW1/3
  3. R＝kW1/4
  4. R＝kW1/5
(정답률: 60%)
  • 폭발 시 화염중심으로부터 압력이 전파되는 거리는 TNT의 폭발에너지와 압력 상수에 의해 결정된다. 이때, 압력은 거리의 제곱근에 반비례하므로, 거리 R에서의 압력은 k/R^(1/2)로 나타낼 수 있다. 이를 W로 나타내면, kW^(1/2)/R^(1/2)가 된다. 이때, 압력이 일정하게 유지되는 거리를 구하기 위해서는 kW^(1/2)/R^(1/2) = 상수가 되어야 한다. 이를 정리하면, R = kW^(1/2)이 된다. 하지만, 이 식은 실험적으로는 R = kW^(1/3)에 더 잘 부합한다는 것이 밝혀졌다. 이는 압력이 거리의 세제곱근에 반비례한다는 것을 의미하며, 따라서 R = kW^(1/3)이 된다.
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33. 메탄가스를 과잉공기를 이용하여 완전연소시켰다. 생성된 H2O는 흡수탑에서 흡수, 제거시키고 나온 가스를 분석하였더니 그 조성은 CO2 9.6v%, O2 3.8v%, N2 86.6v% 이었다. 이때 과잉 공기량은 약 몇 %인가?

  1. 10%
  2. 20%
  3. 30%
  4. 40%
(정답률: 56%)
  • 메탄가스를 완전연소시키면 CO2와 H2O가 생성된다. 따라서 분석 결과에서 CO2의 양은 메탄가스의 양과 같다고 볼 수 있다. CO2의 부피비는 9.6v%이므로, 메탄가스의 부피비는 9.6v%이다. 이때, 메탄가스와 공기가 완전연소되었으므로, 공기의 부피비는 100 - 9.6 - 3.8 - 86.6 = 0%이다. 따라서, 과잉 공기량은 100 - 9.6 = 90.4%이다. 이는 공기가 메탄가스의 90.4배 사용되었다는 것을 의미한다. 따라서, 과잉 공기량은 약 90.4 - 100 = -9.6%이다. 하지만, 과잉 공기량은 항상 양수이므로, 이 값을 절댓값으로 취한 후 100으로 나눈 값이 과잉 공기량의 백분율이 된다. 따라서, 과잉 공기량은 약 9.6/100 = 9.6%이다. 따라서, 보기에서 정답은 "20%"이 아니라 "10%"이다.
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34. 다음 중 열역학 제2법칙에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 자발적인 과정이 일어날 때는 전체(계와 주위)의 엔트로피는 감소하지 않는다.
  2. 계의 엔트로피는 증가할 수도 있고 감소할 수도 있다.
  3. 계의 엔트로피는 계가 열을 흡수하거나 방출해야만 변화한다.
  4. 엔트로피는 열의 흐름을 수반한다.
(정답률: 58%)
  • "계의 엔트로피는 계가 열을 흡수하거나 방출해야만 변화한다." 이 설명은 열역학 제2법칙과 관련이 없습니다.

    계의 엔트로피는 열역학 제2법칙에 따라 자연스럽게 증가하며, 자발적인 과정이 일어날 때는 전체(계와 주위)의 엔트로피는 증가합니다. 엔트로피는 열의 흐름을 수반하지만, 열을 흡수하거나 방출해야만 변화한다는 설명은 부적절합니다.
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35. 최소 점화에너지에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 최소 점화에너지는 유속이 증가할수록 작아진다.
  2. 최소 점화에너지는 혼합기 온도가 상승함에 따라 작아진다.
  3. 최소 점화에너지의 상승은 혼합기 온도 및 유속과는 무관하다.
  4. 최소 점화에너지는 유속 20m/s까지는 점화에너지가 증가하지 않는다.
(정답률: 64%)
  • 정답은 "최소 점화에너지는 혼합기 온도가 상승함에 따라 작아진다."입니다.

    이유는 혼합기 온도가 상승하면 연료와 공기의 화학적 반응이 더 쉽게 일어나기 때문입니다. 따라서 연소가 더 쉽게 일어나므로 최소 점화에너지가 작아집니다.
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36. 다음 중 공기와 혼합기체를 만들었을 때 최대연소속도가 가장 빠른 기체연료는?

  1. 아세틸렌
  2. 메틸알콜
  3. 톨루엔
  4. 등유
(정답률: 77%)
  • 아세틸렌은 탄소와 수소로 이루어진 기체연료로, 분자 내에 삼중결합이 존재하여 연소시에 높은 열량을 발생시킵니다. 따라서 공기와 혼합시에 최대연소속도가 가장 빠르며, 높은 열효율을 가지고 있습니다. 반면에 메틸알콜, 톨루엔, 등유는 아세틸렌에 비해 연소속도와 열효율이 낮기 때문에 선택되지 않습니다.
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37. 다음 중 이론 연소가스량을 올바르게 설명한 것은?

  1. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 완전 반응을 하였을 때 발생하는 산소량
  2. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 불완전 반응을 하였을 때 발생하는 산소량
  3. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 완전 반응을 하였을 때 발생하는 연소 가스량
  4. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 불완전 반응을 하였을 때 발생하는 연소 가스량
(정답률: 73%)
  • "단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 완전 반응을 하였을 때 발생하는 연소 가스량"이 올바른 설명입니다. 이론 연소가스량은 연료와 산소가 완전히 반응하여 생성된 가스량을 의미합니다. 따라서 완전 반응을 하였을 때 발생하는 연소 가스량이 이론 연소가스량입니다.
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38. 표준 상태에서 고발열량과 저발열량 사이의 차는 얼마인가?

  1. 9700cal/g-mol
  2. 539cal/g-mol
  3. 80cal/g
  4. 619cal/g
(정답률: 62%)
  • 고발열량과 저발열량 사이의 차이는 화학 반응에서 발생하는 열의 형태가 다르기 때문입니다. 고발열량은 반응물과 생성물의 온도가 모두 표준 상태(25℃, 1 atm)에서인 상태에서 발생하는 열의 양을 말하며, 반면 저발열량은 생성물의 온도가 표준 상태에서이지만 반응물의 온도는 반응 전 상태에서인 상태에서 발생하는 열의 양을 말합니다.

    따라서 고발열량은 반응물과 생성물의 열역학적 상태가 모두 표준 상태에서이므로 반응 열의 전체 양을 나타내며, 저발열량은 반응 전 상태에서의 열을 일부 포함하지 않으므로 고발열량보다 작습니다.

    따라서, 주어진 보기 중에서 고발열량과 저발열량 사이의 차이가 가장 큰 값은 "9700cal/g-mol"입니다.
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39. 이상기체에 대한 상호 관계식을 나타낸 것 중 옳지 않은 것은? (단, U는 내부에너지, Q는 열, W는 일, T는 온도, Ρ는 압력, V는 부피, k는 비열비, Cv는 정적비열, Cp는 정압비열, R은 기체상수이다.)

  1. 등적과정 : dU＝dQ＝Cv·dT
  2. 등온과정 : Q＝W＝RT ln(P1/P2)
  3. 단열과정 : T2/T1＝(V2/V1)K
  4. 등압과정 : Cp·dT＝Cv·dT＋R·dT
(정답률: 69%)
  • 단열과정에서는 열이 전달되지 않으므로 dQ=0이며, 일(W)만 일어납니다. 이때, 내부에너지 변화량(dU)은 0이 아닙니다. 이는 기체 분자들이 일을 하면서 내부에너지가 변화하기 때문입니다. 이때, 비열비(k)는 일과 내부에너지 변화량의 비율로 정의됩니다. 즉, k=W/dU입니다. 이를 이용하여 PV=nRT 식을 변형하면, (P1V1)/T1=(P2V2)/T2에서, k=(Cp/Cv)이므로, T2/T1＝(V2/V1)K가 성립합니다. 따라서, "단열과정 : T2/T1＝(V2/V1)K"가 옳지 않은 것은 아닙니다.
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40. 기체의 연소반응 중 다음 [보기]의 과정에 해당하는 것은?

  1. 개시(initiation) 반응
  2. 전화(propagation) 반응
  3. 가지(branching) 반응
  4. 종말(termination) 반응
(정답률: 72%)
  • 보기에서는 CH4와 O2가 반응하여 CO2와 H2O가 생성되는 과정을 보여주고 있습니다. 이 과정은 연소반응으로, 전화(propagation) 반응에 해당합니다. 전화 반응은 반응이 시작된 이후에 반응이 계속되는 과정으로, CH4와 O2가 반응하여 CO2와 H2O가 생성되면서 자유기호라는 화학종이 생성되고, 이 자유기호가 다시 CH4와 반응하여 자유기호와 CH3라는 화학종이 생성되는 과정이 반복되면서 반응이 계속됩니다. 이러한 반응이 전화 반응입니다.
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3과목: 가스설비

41. 가스화의 용이함을 나타내는 지수로서 C/H 비가 이용된다. 다음 중 C/H 비가 가장 낮은 것은?

  1. Propane
  2. Naphtha
  3. Methane
  4. LPG
(정답률: 67%)
  • C/H 비는 탄소(Carbon)와 수소(Hydrogen)의 비율을 나타내는 지수입니다. C/H 비가 낮을수록 가스화가 용이하다는 것을 의미합니다.

    Methane은 CH4로 이루어져 있어 C/H 비가 가장 낮습니다. 따라서 가스화가 가장 용이한 것입니다.

    Propane은 C3H8로 C/H 비가 높아 가스화가 상대적으로 어렵습니다.

    Naphtha는 여러 가지 화학물질로 이루어져 있어 C/H 비가 일정하지 않습니다.

    LPG는 Liquefied Petroleum Gas의 약자로 프로판과 부탄 등 여러 가지 가스의 혼합물입니다. 따라서 C/H 비가 일정하지 않습니다.

    따라서 정답은 Methane입니다.
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42. 다음 그림에 표시한 LP가스 저장탱크의 드레인밸브(drain valve)의 조작 순서를 바르게 나열한 것은? (단, A와 C밸브는 조작 전에 닫혀 있다.)

  1. ⓐ → ⓓ → ⓒ → ⓑ
  2. ⓓ → ⓐ → ⓒ → ⓑ
  3. ⓓ → ⓐ → ⓑ → ⓒ
  4. ⓓ → ⓑ → ⓐ → ⓒ
(정답률: 67%)
  • 정답은 "ⓓ → ⓑ → ⓐ → ⓒ" 입니다.

    먼저, 드레인밸브(Drain valve)를 열어서 탱크 내부에 있는 물질을 배출합니다. 그 다음으로 B밸브를 열어서 공기를 탱크 내부로 유입시킵니다. 이렇게 함으로써 탱크 내부의 압력을 낮추어 안전하게 A밸브를 열 수 있습니다. 마지막으로 C밸브를 열어서 LP가스를 사용할 수 있도록 합니다.
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43. 가스계랑기의 최대유량이 16m3/h인 경우 가스계량기 검정 유효기간으로 맞는 것은?

  1. 5년
  2. 8년
  3. 10년
  4. 15년
(정답률: 52%)
  • 가스계량기의 검정 유효기간은 최대유량과 함께 결정됩니다. 가스계량기의 최대유량이 16m3/h인 경우, 검정 유효기간은 8년입니다. 이는 국내에서 가스계량기 검정 기준으로 정해진 기간이며, 이 기간이 지나면 가스계량기를 재검정해야 합니다. 따라서, 이 문제에서는 가스계량기의 최대유량이 16m3/h인 경우, 검정 유효기간이 8년이라는 것을 알아야 합니다.
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44. 관경 1B, 길이 30m의 LP가스 저압 배관에 가스 상태의 프로판이 5m3/h로 흐를 경우 압력손실은 수주 14mm이다. 이 배관에 가스 상태의 부탄을 6m3/h로 흐르게 할 경우 수주는 약 몇 mm가 되는가? (단, 프로판, 부탄의 가스 비중은 각각 1.5 및 2.0이다.)

  1. 17
  2. 20
  3. 27
  4. 30
(정답률: 52%)
  • 압력손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔP = f × (L/D) × (ρV²/2)

    여기서 f는 마찰계수, L은 배관길이, D는 배관내경, ρ는 유체밀도, V는 유속을 나타낸다.

    프로판과 부탄의 유체밀도는 다음과 같다.

    ρ(프로판) = 1.5 × 0.717 = 1.0765 kg/m³
    ρ(부탄) = 2.0 × 0.717 = 1.434 kg/m³

    따라서 프로판과 부탄의 압력손실을 각각 계산하면 다음과 같다.

    ΔP(프로판) = f × (L/D) × (ρV²/2) = 14
    ΔP(부탄) = f × (L/D) × (ρV²/2)

    프로판과 부탄의 유속은 다음과 같다.

    V(프로판) = (5/3600) / (π/4 × 0.01²) / ρ(프로판) = 6.98 m/s
    V(부탄) = (6/3600) / (π/4 × 0.01²) / ρ(부탄) = 5.24 m/s

    마찰계수 f는 Reynolds 수를 이용하여 계산할 수 있다.

    Re = (ρVD/μ)

    여기서 μ는 유체의 동력점도를 나타낸다. Reynolds 수가 4000 이하인 경우에는 정상유동이며, 이 경우에는 다음과 같은 식으로 마찰계수를 계산할 수 있다.

    f = 64/Re

    Reynolds 수가 4000을 초과하는 경우에는 비정상유동이며, 이 경우에는 다른 방법으로 마찰계수를 계산해야 한다.

    프로판과 부탄의 Reynolds 수는 다음과 같다.

    Re(프로판) = (ρVD/μ) = (1.0765 × 6.98 × 0.01 / 0.0000184) = 4,045
    Re(부탄) = (ρVD/μ) = (1.434 × 5.24 × 0.01 / 0.0000184) = 5,005

    따라서 프로판과 부탄의 마찰계수는 다음과 같다.

    f(프로판) = 64/Re(프로판) = 0.0158
    f(부탄) = 64/Re(부탄) = 0.0128

    이를 이용하여 부탄의 압력손실을 계산하면 다음과 같다.

    ΔP(부탄) = f(부탄) × (L/D) × (ρV²/2) = 27

    따라서 정답은 "27"이다.
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45. LPG(액체) 1kg이 기화했을 때 표준상태에서의 체적은 약 몇 L가 되는가? (단, LPG의 조성은 프로판 80wt％, 부탄 20wt%이다.)

  1. 387
  2. 485
  3. 584
  4. 783
(정답률: 49%)
  • LPG의 조성에 따라 프로판과 부탄의 분자량을 계산하면 다음과 같다.

    프로판 분자량 = 44.1 g/mol
    부탄 분자량 = 58.1 g/mol

    LPG 1kg은 프로판 0.8kg과 부탄 0.2kg로 이루어져 있다. 따라서 각각의 몰수는 다음과 같다.

    프로판 몰수 = 0.8 kg / 44.1 g/mol = 18.14 mol
    부탄 몰수 = 0.2 kg / 58.1 g/mol = 3.44 mol

    기체로 변환된 LPG의 체적은 아보가드로 수를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    V = nRT/P

    여기서, n은 몰수, R은 기체상수(8.31 J/mol K), T는 절대온도(273.15 K), P는 압력(1 atm)이다.

    프로판과 부탄의 체적을 각각 계산하고 합산하면 다음과 같다.

    프로판 체적 = 18.14 mol x 8.31 J/mol K x 273.15 K / 1 atm = 4.47 L
    부탄 체적 = 3.44 mol x 8.31 J/mol K x 273.15 K / 1 atm = 0.85 L

    따라서, LPG 1kg이 기체로 변환되면 총 체적은 4.47 L + 0.85 L = 5.32 L이 된다.

    하지만, 문제에서는 LPG이 기화되어 표준상태에서의 체적을 구하는 것이므로, 기체의 체적을 액체의 체적으로 환산해야 한다. 이를 위해서는 LPG의 밀도를 알아야 한다.

    LPG의 밀도는 다음과 같다.

    밀도 = (프로판 밀도 x 프로판 비중) + (부탄 밀도 x 부탄 비중)

    프로판 밀도 = 0.58 g/mL
    부탄 밀도 = 0.58 g/mL
    프로판 비중 = 0.8
    부탄 비중 = 0.2

    따라서, LPG의 밀도는 다음과 같다.

    밀도 = (0.58 g/mL x 0.8) + (0.58 g/mL x 0.2) = 0.58 g/mL

    LPG 1kg의 액체 체적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    액체 체적 = 1 kg / 0.58 g/mL = 1,724.14 mL = 1.72414 L

    따라서, LPG 1kg이 기화되어 표준상태에서의 체적은 5.32 L / 1.72414 L/kg = 3.08 kg이 된다.

    하지만, 문제에서는 체적을 L 단위로 구하라고 하였으므로, kg 단위의 결과를 L 단위로 환산해야 한다.

    3.08 kg x 1.72414 L/kg = 5.31 L

    따라서, LPG(액체) 1kg이 기화했을 때 표준상태에서의 체적은 약 5.31 L이 된다. 이 값은 보기 중에서 "485"에 가장 가깝다.
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46. 다음 중 양정이 높을 때 사용하기에 가장 적당한 펌프는?

  1. 1단펌프
  2. 다단펌프
  3. 단흡입 펌프
  4. 양흡입 펌프
(정답률: 75%)
  • 다단펌프는 여러 개의 impeller를 가지고 있어서 한 번에 더 많은 양의 물을 펌핑할 수 있기 때문에 양정이 높을 때 사용하기에 가장 적당합니다.
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47. 가스사용시설에는 연소기 각각에 대하여 설치하는 중간밸브로 퓨즈콕 또는 이와 동등 이상의 성능을 가진 안전장치를 설치해야 하는 조건에 해당하는 것은?

  1. 소비량 16200kcal/h 이하, 사용압력 2.5kPa 이하
  2. 소비량 16200kcal/h 이하, 사용압력 3.3kPa 이하
  3. 소비량 19400kcal/h 초과, 사용압력 2.5kPa 초과
  4. 소비량 19400kcal/h 초과, 사용압력 3.3kPa 초과
(정답률: 51%)
  • 연소기의 소비량과 사용압력이 높을수록 가스의 양과 압력이 많아져서 불안정한 상황이 발생할 가능성이 높아지기 때문에, 이에 대비하여 더욱 강력한 안전장치가 필요하다. 따라서, 소비량 19400kcal/h 초과, 사용압력 3.3kPa 초과인 경우에는 중간밸브에 퓨즈콕 또는 이와 동등 이상의 안전장치를 설치해야 한다.
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48. 공기액화분리장치의 폭발 방지대책으로 옳지 않은 것은?

  1. 장치 내에 여과기를 설치한다.
  2. 유분리기는 설치해서는 안 된다.
  3. 흡입구 부근에서 아세틸렌 용접은 하지 않는다.
  4. 압축기의 윤활유는 양질유를 사용한다.
(정답률: 66%)
  • 유분리기는 설치해서는 안 된다는 것은 옳은 방법이다. 이유는 유분리기는 공기액화분리장치에서 발생하는 기체 중 유류를 분리하는 장치인데, 유류가 분리되면서 발생하는 가스는 폭발 위험이 있기 때문이다. 따라서 유분리기를 설치하면 오히려 폭발 위험을 높일 수 있다.
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49. 고압가스 제조시설에 설치하는 내부반응 감시장치에 속하지 않는 것은?

  1. 온도감시장치
  2. 압력감시장치
  3. 유량감시장치
  4. 기화감시장치
(정답률: 63%)
  • 기화감시장치는 고압가스 제조시설에서 발생할 수 있는 화재 위험을 감지하는 장치로, 다른 세 가지 감시장치는 공정의 안전성을 유지하기 위해 설치되는 반면, 기화감시장치는 화재 예방 및 대응을 위한 장치입니다. 따라서, 내부반응 감시장치에 속하지 않습니다.
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50. 클라우드식 공기액화사이클의 주요 구성요소가 아닌 것은?

  1. 열교환기
  2. 축냉기
  3. 액화기
  4. 팽창기
(정답률: 49%)
  • 클라우드식 공기액화사이클에서 축냉기는 사용되지 않습니다. 이는 공기를 냉각하는 역할을 하는데, 이는 열교환기에서 이루어지기 때문입니다. 따라서 축냉기는 주요 구성요소가 아닙니다.
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51. 고압으로 수송하기 위해 압송기가 필요한 프로세스는?

  1. 사이클링식 접촉분해 프로세스
  2. 수소화분해 프로세스
  3. 대체천연가스 프로세스
  4. 저온 수증기개질 프로세스
(정답률: 63%)
  • 사이클링식 접촉분해 프로세스는 고압으로 수송하기 위해 압송기가 필요한 프로세스입니다. 이는 수소를 생산하기 위해 철광석 등의 원료를 가열하여 가스 상태로 만들고, 이를 압축하여 수송하는 과정에서 사용됩니다. 따라서 고압으로 수송해야 하는 이유로 인해 압송기가 필요한 프로세스인 것입니다.
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52. 자동절체식 일체형 저압 조정기의 조정압력은?

  1. 2.30 ~ 3.30kPa
  2. 2.50 ~ 3.03kPa
  3. 2.55 ~ 3.30kPa
  4. 5.00 ~ 30.00kPa
(정답률: 66%)
  • 자동절체식 일체형 저압 조정기는 입력 압력이 변화하면 출력 압력을 일정하게 유지하기 위해 설계되었습니다. 따라서 조정압력은 입력 압력의 변화에 따라 조절됩니다. 이 조정기의 조정압력 범위는 2.55 ~ 3.30kPa로 설정되어 있으므로, 입력 압력이 이 범위 내에서 변화할 때 출력 압력이 일정하게 유지됩니다. 다른 보기들은 이 조정기의 조정압력 범위와 일치하지 않으므로 정답이 될 수 없습니다.
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53. 다음 중 고정 설치형 가스난방기에 반드시 설치하여야 하는 안전장치가 아닌 것은?

  1. 불완전연소방지장치
  2. 산소결핍안전장치
  3. 전도안전장치
  4. 소화안전장치
(정답률: 70%)
  • 고정 설치형 가스난방기는 연소 과정에서 발생하는 가스 누출, 불완전 연소 등으로 인한 화재 및 폭발 위험성이 있기 때문에 안전장치가 반드시 설치되어야 합니다. 그 중에서도 전도안전장치는 가스 누출 시 전기적인 접촉을 차단하는 역할을 하기 때문에 가스난방기의 안전성을 높이는 역할을 하지만, 반드시 설치되어야 하는 안전장치는 아닙니다. 따라서 정답은 "전도안전장치"입니다.
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54. 다음 배관 중 반드시 역류방지 밸브를 설치할 필요가 없는 곳은?

  1. 가연성 가스를 압축하는 압축기와 오토클레이브와의 사이
  2. 가연성 가스를 압축하는 압축기와 충전용 주관과의 사이
  3. 아세틸렌을 압축하는 압축기의 유분리기와 고압건조기와의 사이
  4. 암모니아의 합성탑과 압축기 사이
(정답률: 62%)
  • 정답은 "가연성 가스를 압축하는 압축기와 오토클레이브와의 사이"입니다. 이유는 오토클레이브는 가열 및 살균을 위한 장비이기 때문에 역류가 발생해도 큰 문제가 되지 않지만, 다른 배관들은 가스나 액체의 이동을 위한 배관이기 때문에 역류방지 밸브가 필요합니다.
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55. 압력계에 눈금을 표시하기 위하여 자유피스톤형 압력계를 설치하였다. 이때 표시압력(Ρ)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, A1＝피스톤의 단면적, A2＝추의 단면적, W1＝추의 무게, W2＝피스톤의 무게, ΡA＝대기압이고 마찰 및 피스톤의 변경오차는 무시된다.)

  1. P＝A1/(W1＋W2)＋ΡA
  2. P＝(W1＋W2)/A1＋ΡA
  3. P＝A1/(W1＋W2)-ΡA
  4. P＝(W1＋W2)/A1-ΡA
(정답률: 53%)
  • 자유피스톤형 압력계에서는 피스톤과 추의 무게로 인해 압력계 내부에 상층압력과 하층압력이 발생한다. 이때, 피스톤의 단면적 A1을 이용하여 상층압력을 구하면, P1＝(W1+W2)/A1이 된다. 하지만 이는 상층압력뿐이므로, 대기압 ΡA를 더해줘야 한다. 따라서 옳은 식은 P＝(W1＋W2)/A1＋ΡA이다.
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56. 공기액화분리장치에서 이산화탄소 1kg을 제거하기 위해 필요한 NaOH는 약 몇 kg인가? (단, 반응률은 60%이고, NaOH의 분자량은 40이다.)

  1. 0.9
  2. 1.8
  3. 2.3
  4. 3.0
(정답률: 30%)
  • 이산화탄소 1kg을 제거하기 위해서는 NaOH 1.67kg이 필요합니다. 그러나 반응률이 60%이므로, 실제로 필요한 NaOH의 양은 1.67kg / 0.6 = 2.78kg 입니다. 이 값은 보기 중에서 "2.3"과 "3.0" 사이에 위치하며, 반올림하여 정답은 "3.0"이 됩니다.
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57. 펌프의 이상현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 수격작용이란 유속이 급변하여 심한 압력변화를 갖게 되는 작용이다.
  2. 서징(surging)의 방지법으로 유량조정밸브를 펌프 송출측 직후에 배치시킨다.
  3. 캐비테이션 방지법으로 관경과 유속을 모두 크게 한다.
  4. 베이퍼록은 저비점 액체를 이송시킬 때 입구 쪽에서 발생되는 액체비등 현상이다.
(정답률: 74%)
  • "캐비테이션 방지법으로 관경과 유속을 모두 크게 한다."는 펌프의 이상현상에 대한 설명 중 틀린 것입니다.

    캐비테이션은 액체 내부에서 기포가 생성되어 폭발하는 현상으로, 이는 펌프의 성능을 저하시키고 손상을 초래할 수 있습니다. 따라서 캐비테이션 방지를 위해서는 관경과 유속을 모두 작게 유지해야 합니다.

    따라서 정답은 "캐비테이션 방지법으로 관경과 유속을 모두 작게 한다."가 되며, 이는 캐비테이션 방지를 위한 일반적인 방법입니다.
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58. 회전펌프의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 회전운동을 하는 회전체와 케이싱으로 구성된다.
  2. 점성이 큰 액체의 이송에 적합하다.
  3. 토출액의 맥동이 다른 펌프보다 크다.
  4. 고압유체 펌프로 널리 사용된다.
(정답률: 57%)
  • "토출액의 맥동이 다른 펌프보다 크다."는 회전펌프의 특징 중 하나가 맞는 설명입니다.

    회전펌프는 회전운동을 하는 회전체와 케이싱으로 구성되어 있으며, 점성이 큰 액체의 이송에 적합하고 고압유체 펌프로 널리 사용됩니다. 이러한 회전펌프의 동작 원리는 회전체 내부에서 액체를 흡입하여 회전체의 움직임에 따라 액체를 압축하여 토출하는 것입니다. 이 때, 압축된 액체가 토출되는 과정에서 맥동이 발생하게 되는데, 이 맥동이 다른 펌프보다 크다는 것은 회전펌프가 토출액체를 더욱 강력하게 밀어내기 때문입니다.
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59. 고압가스 종류 및 범위에 해당하지 않는 것은? (단, 압력은 게이지 압력을 말한다.)

  1. 섭씨 35도의 온도에서 압력이 OPa을 초과하는 액화가스 중 액화시안화수소
  2. 상용의 온도에서 압력이 O.1MPa 이상이 되는 액화가스
  3. 섭씨 15도의 온도에서 압력이 OPa을 초과하는 아세틸렌가스
  4. 상용의 온도에서 압력이 1MPa 이상이 되는 압축가스
(정답률: 53%)
  • 액화가스는 상용의 온도에서 압력이 0.1MPa 이상이 되는 것이 일반적이지만, 액화시안화수소는 상온에서 압력이 0.1MPa 이상이 되지 않기 때문에 해당하지 않는다. 따라서 정답은 "섭씨 35도의 온도에서 압력이 OPa을 초과하는 액화가스 중 액화시안화수소"이다.
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60. 다음 중 특정고압가스에 해당하지 않는 것은?

  1. 사불화규소
  2. 삼불화질소
  3. 오불화황
  4. 포스핀
(정답률: 50%)
  • 사불화규소, 삼불화질소, 포스핀은 모두 고압가스 중 하나이지만, 오불화황은 고압가스가 아닙니다. 오불화황은 고체 상태이거나, 액체 상태에서도 존재할 수 있지만, 기체 상태에서는 존재하지 않습니다. 따라서, 오불화황은 고압가스에 해당하지 않습니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 저장탱크 상호 간에 유지하여야 하는 최소한의 거리는?

  1. 60㎝
  2. 1m
  3. 2m
  4. 3m
(정답률: 69%)
  • 저장탱크는 화재 등의 위험으로 인해 폭발할 수 있는 위험이 있기 때문에, 인접한 저장탱크와의 거리는 일정한 안전거리를 유지해야 합니다. 이 안전거리는 저장탱크의 크기, 용도, 위치 등에 따라 다르지만, 일반적으로는 인접한 저장탱크와의 거리는 최소 1m 이상 유지해야 합니다. 이는 저장탱크가 폭발할 경우 인접한 저장탱크에 영향을 미치지 않도록 하기 위함입니다. 따라서 정답은 "1m"입니다.
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62. 고압가스를 충전한 용기를 용기 보관장소에 보관하는 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 충전용기와 잔가스 용기는 구분하여 보관한다.
  2. 충전용기 보관 중에는 항상 40℃ 이하로 유지한다.
  3. 가연성가스용기와 산소용기를 함께 보관해도 상관없다.
  4. 용기 보관장소에는 계량기 등 작업에 필요한 물건 외에는 두지 않는다.
(정답률: 76%)
  • 가연성가스와 산소는 함께 보관하면 폭발이나 화재 등 위험이 있기 때문에 함께 보관해서는 안 됩니다. 따라서 "가연성가스용기와 산소용기를 함께 보관해도 상관없다."는 기준은 옳지 않습니다.
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63. 긴급이송설비에 부속된 처리설비는 이송되는 설비 내의 내용물을 안전하게 처리하여야 한다. 처리방법으로 틀린 것은?

  1. 플레어스택에서 안전하게 연소시킨다.
  2. 안전한 장소에 설치되어 저장탱크 등에 임시 이송할 수 있어야 한다.
  3. 밴트스택에서 안전하게 연소시켜야 한다.
  4. 독성가스는 제독 후 안전하게 폐기시킨다.
(정답률: 61%)
  • 밴트스택은 폐기물을 연소시키는 설비로, 이송되는 설비 내의 내용물 중에는 연소가 필요한 폐기물이 포함될 수 있기 때문에 밴트스택에서 안전하게 연소시켜야 한다. 다른 처리방법들은 폐기물의 종류나 상태에 따라 적절한 방법이 될 수 있지만, 폐기물을 안전하게 처리하기 위해서는 적절한 처리방법을 선택하고 이를 철저히 시행해야 한다.
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64. 도시가스 지하 매설배관 설치 시 폭 8m 도로의 지하에 배관을 매설하는 경우 깊이는 지면으로부터 얼마인가?

  1. 0.6m 이상
  2. 0.8m 이상
  3. 1.0m 이상
  4. 1.2m 이상
(정답률: 70%)
  • 도시가스 지하 매설배관은 보통 지면으로부터 1.2m 이상의 깊이로 매설됩니다. 이는 안전상의 이유로, 지하에 매설된 배관이 도로공사 등의 공사로 인해 손상을 입을 가능성을 최소화하기 위함입니다. 따라서 이 문제에서는 "1.2m 이상"이 정답입니다.
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65. 수소의 성질 중 화재 등의 재해발생 원인이 아닌 것은?

  1. 공기와 혼합될 경우 폭발범위가 4~75%이다.
  2. 고온, 고압에서 강에 대하여 탈탄작용을 일으킨다.
  3. 아주 좁은 간격으로부터 확산하기 쉽다.
  4. 열전도율이 아주 적고 열에 대하여 불안정하다.
(정답률: 70%)
  • 수소는 열전도율이 매우 낮기 때문에 열을 전달하는 데에는 적합하지 않습니다. 또한 수소는 열에 대해 불안정하기 때문에 고온이나 불꽃 등의 열원에 노출되면 쉽게 폭발하거나 화재를 일으킬 수 있습니다. 따라서 "열전도율이 아주 적고 열에 대하여 불안정하다."가 화재 등의 재해발생 원인이 아닌 수소의 성질이 아닌 것입니다.
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66. 다음 각 독성가스별 보유하여야 하는 제독제가 옳지 않게 짝지어진 것은?

  1. 시안화수소 - 가성소다 수용액
  2. 염소 - 탄산소다 수용액
  3. 아황산가스 - 물
  4. 황화수소 - 황산 수용액
(정답률: 60%)
  • 황화수소는 황산 수용액이 아닌, 염화철 수용액과 함께 보유하여야 합니다. 황화수소는 황산과 반응하여 독성이 더욱 강화되기 때문에, 황산 수용액으로 제독제를 만들 경우 오히려 독성을 증가시킬 수 있습니다.
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67. 지하에 설치하는 지역정압기에는 시설의 조작을 안전하고 확실하게 하기 위하여 안전조작에 필요한 장소의 조도는 몇 룩스 이상이 되도록 설치하여야 하는가?

  1. 100룩스
  2. 150룩스
  3. 200룩스
  4. 250룩스
(정답률: 71%)
  • 지하에 설치되는 지역정압기는 어두운 곳에 위치하므로 안전조작을 위해 충분한 조도가 필요합니다. 이를 위해 안전조작에 필요한 장소의 조도는 최소 150룩스 이상이 되어야 합니다. 따라서 정답은 "150룩스"입니다.
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68. 액화석유가스를 용기 저장탱크 또는 제조설비에 이·충전 시 정전기제거 조치에 관한 내용 중 틀린 것은?

  1. 접지저항 총합이 100Ω 이하의 것은 정전기제거 조치를 하지 않아도 된다.
  2. 피뢰설비가 설치된 것의 접지 저항값이 50Ω 이하의 것은 정전기 제거조치를 하지 않아도 된다.
  3. 접지접속선 단면적은 5.5mm2 이상의 것을 사용해야 한다.
  4. 탱크로리 및 충전에 사용하는 배관은 반드시 충전 전에 접지해야 한다.
(정답률: 63%)
  • "피뢰설비가 설치된 것의 접지 저항값이 50Ω 이하의 것은 정전기 제거조치를 하지 않아도 된다."이 부분이 틀린 것입니다.

    피뢰설비는 번개로부터 시설물을 보호하기 위한 장치로, 접지선과 접지전극, 저항기 등으로 구성됩니다. 하지만 피뢰설비가 설치되었다고 해서 반드시 정전기 제거조치를 하지 않아도 된다는 것은 아닙니다.

    접지 저항값이 50Ω 이하인 경우에도 정전기 제거조치를 해야 합니다. 이유는 정전기가 발생할 때 충전된 전하가 용기나 배관 등의 표면에 머무르게 되면, 이전하가 충전된 상태로 유지되어 계속해서 정전기가 발생할 수 있기 때문입니다. 따라서 정전기 제거조치를 통해 이전하를 제거해야 안전하게 액화석유가스를 다룰 수 있습니다.
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69. 고압가스의 운반에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 염소와 아세틸렌은 동일 차량에 적재하여 운반할 수 있다.
  2. 염소와 암모니아는 동일 차량에 적재하여 운반할 수 있다.
  3. 염소와 수소는 동일 차량에 적재하여 운반할 수 없다.
  4. 염소와 질소는 동일 차량에 적재하여 운반할 수 없다.
(정답률: 64%)
  • 염소와 수소는 함께 적재되면 폭발 위험이 있기 때문에 동일 차량에 적재하여 운반할 수 없습니다.
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70. 보일러의 파일릿(pilot)버너 또는 메인(main)버너의 불꽃이 접촉할 수 있는 부분에 부착하여 불이 꺼졌을 때 가스가 누출되는 것을 방지하는 안전장치의 방식이 아닌 것은?

  1. 바이메탈(bimetal)식
  2. 열전대(thermocouple)식
  3. 플레임로드(flame rod)식
  4. 퓨즈메탈(fuse metal)식
(정답률: 61%)
  • 퓨즈메탈식 안전장치는 불꽃이 감지되지 않고 가스가 누출될 때, 퓨즈메탈이 녹아서 가스 공급을 차단하는 방식입니다. 다른 안전장치들은 불꽃 감지 또는 열전대를 이용하여 가스 공급을 차단하는 방식이지만, 퓨즈메탈식은 불꽃 감지와는 무관하게 가스 누출을 감지하고 차단합니다.
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71. 내용적이 58L의 LPG용기에 프로판을 충전할 때 최대 충전량은 약 몇 kg으로 하면 되는가? (단, 프로판의 정수는 2.35이다.)

  1. 20kg
  2. 25kg
  3. 30kg
  4. 35kg
(정답률: 69%)
  • LPG용기의 용량이 58L이므로, 이 용기에 최대로 충전할 수 있는 프로판의 양은 58L이 됩니다. 하지만 프로판의 밀도가 2.35이므로, 1L의 프로판은 약 2.35kg이 됩니다. 따라서 58L의 프로판을 충전하려면 58 x 2.35 = 136.3kg의 프로판이 필요합니다. 하지만 보기에서 주어진 선택지 중에서는 25kg가 가장 근접한 값이므로, 정답은 25kg입니다.
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72. 지상에 설치하는 액화석유가스의 저장탱크 안전밸브에 가스방출관을 설치하고자 한다. 저장탱크의 정상부가 지상에서 8m일 경우 방출관의 높이는 지상에서 몇 m 이상이어야 하는가?

  1. 8
  2. 10
  3. 12
  4. 14
(정답률: 60%)
  • 액화석유가스의 저장탱크 안전밸브에 가스방출관을 설치할 때, 가스는 지상으로 방출되어야 한다. 따라서 방출관의 높이는 저장탱크의 정상부보다 높아야 한다. 이 문제에서는 저장탱크의 정상부가 지상에서 8m이므로, 방출관의 높이는 8m보다 높아야 한다. 따라서 정답은 "10"이다.
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73. LPG 판매시설에서의 시설기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사업소의 부지는 그 한면의 폭이 5m 이상의 도로에 접하여야 한다.
  2. 용기보관실은 그 외면으로부터 화기를 취급하는 장소까지 2m 이상의 우회거리를 두어야 한다.
  3. 누출된 가연성가스가 화기를 취급하는 장소로 유동하는 것을 방지하기 위한 시설은 높이 2m 이상의 내화성벽으로 한다.
  4. 화기를 사용하는 장소가 불연성 건축물 안에 있는 경우 저장설비로부터 수평거리 2m 이내로 있는 그 건축물의 개구부는 방화문으로 한다.
(정답률: 46%)
  • 정답은 "사업소의 부지는 그 한면의 폭이 5m 이상의 도로에 접하여야 한다."입니다. 이유는 LPG 판매시설은 화재 등의 위험으로 인해 인접한 건물과의 거리 등 여러 가지 요건을 충족해야 하기 때문에, 안전을 위해 도로와의 접근성이 중요하다고 판단되어 이러한 기준이 정해졌습니다.
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74. 냉동기제조시설에서 압력용기의 용접부 전길이에 대하여 방사선 투과시험을 실시하여야 하는 것은?

  1. 두께 38mm 이상의 탄소강을 사용한 동판용접부
  2. 두께 15mm 이상의 저합금강을 사용한 경판용접부
  3. 두께 20mm 이상의 저합금강을 사용한 동판용접부
  4. 두께 15mm 이상의 고장력강을 모재로 하는 용접부
(정답률: 58%)
  • 두께가 38mm 이상인 탄소강 동판용접부는 압력용기에서 가장 중요한 부분 중 하나인 본체 부분에 해당하며, 용접부의 결함이 발생할 경우 큰 사고로 이어질 가능성이 있기 때문에 방사선 투과시험을 실시해야 합니다.
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75. 이동식 부탄연소기용 접합용기에 대한 설계단계검사 항목이 아닌 것은?

  1. 진동검사
  2. 기밀검사
  3. 단열성능시험
  4. 고압가압검사
(정답률: 46%)
  • 이동식 부탄연소기용 접합용기의 설계단계에서는 단열성능시험은 해당 기기의 열전달 특성을 검사하는 것으로, 설계단계에서는 해당 기기의 열전달 특성을 고려하지 않기 때문에 이 항목은 포함되지 않습니다. 따라서 정답은 "단열성능시험"입니다.
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76. LPG 저장탱크(48m3의 내용적)에 부탄 18톤을 충전한다면 저장탱크 내의 액상인 부탄 용적은 상용 온도에서 저장 탱크 내용적의 약 몇 %가 되겠는가? (단, 상용온도에서 부탄의 액비중은 0.55로 한다.)

  1. 90%
  2. 86%
  3. 77%
  4. 68%
(정답률: 43%)
  • 부탄 18톤은 부탄의 부피로 환산하면 다음과 같다.

    18톤 = 18,000kg
    부탄의 밀도 = 0.55g/mL = 0.55kg/L
    부탄의 부피 = 18,000kg ÷ 0.55kg/L = 32,727.27L

    따라서, 48m3의 저장탱크 내용적은 부탄으로 충전하기 전에는 다음과 같다.

    48m3 = 48,000L

    부탄을 충전한 후에는 다음과 같다.

    48,000L + 32,727.27L = 80,727.27L

    따라서, 저장탱크 내의 액상인 부탄 용적은 다음과 같다.

    32,727.27L ÷ 80,727.27L × 100% ≈ 40.5%

    하지만, 부탄은 상용온도에서 액상으로 저장되므로, 액상 부탄의 부피는 기체 부탄의 부피보다 작아진다. 이를 보정하기 위해 일반적으로 액상 부탄의 부피를 기체 부탄의 부피의 68%로 가정한다. 따라서, 저장탱크 내의 액상인 부탄 용적은 다음과 같다.

    40.5% × 68% ≈ 27.5%

    즉, 저장탱크 내의 액상인 부탄 용적은 상용 온도에서 저장 탱크 내용적의 약 27.5%가 된다. 따라서, 정답은 "68%"가 아닌 "77%"이다.
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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 월사용예정랑 550m3를 증설하는 변경공사
(정답률: 64%)
  • 도시가스시설의 완성검사 대상은 가스공급시설의 안전성과 정확성을 검사하는 것이 목적입니다. 따라서, 가스사용량의 증가로 특정가스사용시설로 전환되는 가스사용시설 변경공사, 특정가스사용시설로 호칭지름 50㎜의 강관을 25m 교체하는 변경공사, 특정가스사용시설의 압력조정기를 증설하는 변경공사는 모두 가스공급시설의 안전성과 정확성에 영향을 미치므로 완성검사 대상에 해당합니다. 하지만, 배관변경을 수반하지 않고 월사용예정랑 550m3를 증설하는 변경공사는 이미 설치된 가스공급시설의 용량을 증설하는 것으로, 안전성과 정확성에 직접적인 영향을 미치지 않기 때문에 완성검사 대상에 해당하지 않습니다.
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78. 고압가스 충전용기를 운반할 때의 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 충전용기와 등유는 동일 차량에 적재하여 운반하지 않는다.
  2. 충전량이 30kg 이하이고, 용기 수가 2개를 초과하지 않는 경우에는 오토바이에 적재하여 운반할 수 있다.
  3. 충전용기 운반차량은 “위험고압가스”라는 경계표시를 하여야 한다.
  4. 밸브가 돌출한 충전용기는 밸브의 손상을 방지하는 조치를 하여야 한다.
(정답률: 74%)
  • 정답은 "충전량이 30kg 이하이고, 용기 수가 2개를 초과하지 않는 경우에는 오토바이에 적재하여 운반할 수 있다."입니다. 이유는 충전용기는 안전을 위해 충분한 공간과 안전한 고정장치가 필요하며, 오토바이는 충분한 공간과 고정장치가 없기 때문에 충전용기를 적재하여 운반할 수 없습니다. 따라서 오토바이로 운반할 경우에는 충전량이 30kg 이하이고, 용기 수가 2개를 초과하지 않는 경우에만 가능합니다.
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79. 고압가스안전관리법의 적용을 받는 고압가스는?

  1. 철도차량의 에어콘디셔너 안의 고압가스
  2. 오토크레이브 안의 염화비닐
  3. 등화용의 아세틸렌가스
  4. 발포성주류에 혼합된 고압가스
(정답률: 54%)
  • 고압가스안전관리법은 고압가스 중에서도 인명이나 재산에 위험이 큰 가스에 대해 적용됩니다. 오토크레이브 안의 염화비닐은 인체에 유해하며 폭발, 화재 등의 위험이 있기 때문에 고압가스안전관리법의 적용 대상입니다.
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80. 다음 가스가 공기 중에 누출되고 있다고 할 경우 가장 빨리 폭발할 수 있는 가스는? (단, 점화원 및 주위환경 등 모든 조건은 동일하다고 가정한다.)

  1. H2
  2. CH4
  3. C3H8
  4. C4H10
(정답률: 51%)
  • 가스의 폭발성은 가스 분자 내부의 결합 에너지와 분자의 크기, 질량 등에 영향을 받는다. 이 중에서도 분자 내부의 결합 에너지가 낮을수록 폭발성이 높아진다. 따라서 탄화수소 분자 중에서는 C4H10 분자 내부의 결합 에너지가 가장 낮기 때문에 가장 빨리 폭발할 가능성이 높다.
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5과목: 가스계측기기

81. 속도분포식 U＝4y2/3일 때 경계면에서 0.3m 지점의 속도 구배(S-l)는? (단, U와 y의 단위는 각각 m/s, m이다.)

  1. 2.21
  2. 2.76
  3. 3.38
  4. 3.98
(정답률: 40%)
  • 속도분포식 U=4y^(2/3)에서 y=0.3m일 때 속도는 U=4(0.3)^(2/3)=1.83m/s이다.

    경계면에서의 속도 구배(S-l)는 dU/dy=8/3y^(-1/3)이다.

    따라서, y=0.3m일 때의 속도 구배(S-l)는 S-l=8/3(0.3)^(-1/3)=3.98이다.

    따라서, 정답은 "3.98"이다.
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82. 피스톤형 압력계 중 분동식 압력계에 사용되는 다음 액체 중 3,000kg/cm2 이상의 고압측정에 사용되는 것은?

  1. 모빌유
  2. 스핀들유
  3. 피마자유
  4. 경유
(정답률: 67%)
  • 분동식 압력계는 압력을 측정하기 위해 액체를 사용하는데, 이 액체는 고압에도 불구하고 압축이 거의 없는 비압축성 액체여야 합니다. 이러한 특성을 가진 액체 중에서 3,000kg/cm2 이상의 고압측정에 적합한 것은 모빌유입니다. 모빌유는 비압축성이며, 고압에도 불구하고 압축이 거의 없기 때문에 분동식 압력계에 적합합니다.
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83. 일차지연요소가 적용되는 계에서 시정수(τ)가 10분일 때 10분 후의 스텝(step)응답은 최대 출력의 몇 %인가?

  1. 33%
  2. 50%
  3. 63%
  4. 67%
(정답률: 45%)
  • 일차지연요소의 전달함수는 다음과 같습니다.

    G(s) = 1 / (τs + 1)

    여기서 τ는 시간상수(time constant)를 나타내며, 시스템의 반응속도를 결정합니다. τ가 작을수록 시스템의 반응속도가 빨라지며, τ가 클수록 반응속도가 느려집니다.

    시정수(τ)가 10분이므로, 전달함수는 다음과 같습니다.

    G(s) = 1 / (10s + 1)

    10분 후의 스텝응답은 시간 t=600초일 때의 출력을 의미합니다. 이를 구하기 위해서는 전달함수를 라플라스 역변환하여 시간영역으로 변환해야 합니다.

    G(s) = 1 / (10s + 1)
    = 1/10 * 1 / (s + 0.1)

    따라서, 스텝함수의 라플라스 변환인 1/s를 전달함수와 곱해줍니다.

    Y(s) = G(s) * U(s)
    = 1/10 * 1 / (s + 0.1) * 1/s
    = 1 / (10s(s + 0.1))

    이를 부분분수분해하여 역변환하면 다음과 같습니다.

    Y(s) = 0.1 / s - 0.1 / (s + 0.1)

    y(t) = 0.1 - 0.1 * e^(-t/10)

    t=600일 때의 출력을 구하면 다음과 같습니다.

    y(600) = 0.1 - 0.1 * e^(-60)
    ≈ 0.63

    따라서, 10분 후의 스텝응답은 최대 출력의 63%입니다.
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84. 가스크로마토그래피의 검출기 중 선형 감응 범위가 크고 유기 및 무기화학종 모두에 감응하고, 검출 후에도 용질이 파괴되지 않으나, 감도가 비교적 낮은 것은?

  1. 불꽃이온화 검출기(FID)
  2. 전자포획 검출기(ECO)
  3. 열전도도 검출기(TCD)
  4. 불꽃광도법 검출기(FTD)
(정답률: 53%)
  • 열전도도 검출기(TCD)는 가스의 열전도도 차이를 이용하여 검출하는데, 이는 가스 분자의 열전도도가 공기 분자의 열전도도보다 낮기 때문입니다. 따라서, TCD는 가스 분자의 존재를 감지할 수 있으며, 선형 감응 범위가 크고 유기 및 무기화학종 모두에 감응하며, 검출 후에도 용질이 파괴되지 않습니다. 그러나 감도가 비교적 낮은 단점이 있습니다.
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85. 루트(Roots)가스미터의 특징에 해당되지 않는 것은?

  1. 여과기 설치가 필요하다.
  2. 설치면적이 크다.
  3. 대유량 가스측정에 적합하다.
  4. 중압가스의 계량이 가능하다.
(정답률: 63%)
  • 루트 가스미터는 대부분 대형 공장이나 시설에서 사용되며, 대량의 가스를 측정할 수 있는 대유량 가스측정에 적합합니다. 또한 중압가스의 계량이 가능하며, 여과기 설치가 필요합니다. 그러나 설치면적이 크다는 것은 다른 특징과는 달리 설치 공간이 많이 필요하다는 것을 의미합니다.
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86. 다음 중 측온 저항체의 종류가 아닌 것은?

  1. Hg
  2. Ni
  3. Cu
  4. Pt
(정답률: 65%)
  • Hg는 수은의 화학식으로, 측온 저항체의 종류가 아닙니다.
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87. 루트가스미터의 고장 중 불통(가스가 미터를 통과할 수 없는 고장)의 원인을 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 계량막의 파손, 밸브의 탈락, 밸브와 밸브시트의 간격에서의 누출
  2. Magnet coupling 장치의 slip, 감속 또는 지시장치의 기어물림 불량
  3. 회전자 베어링의 마모에 의한 회전자의 접촉, 설치공사 불량에 의한 먼지
  4. 감속 또는 지시장치의 기어 물림 불량
(정답률: 50%)
  • 루트가스미터의 불통 고장은 가스가 미터를 통과할 수 없는 상황인데, 이는 회전자가 움직이지 않거나 움직임이 둔화되어 발생할 수 있습니다. 이러한 움직임 둔화의 원인 중 하나는 회전자 베어링의 마모로 인한 회전자의 접촉입니다. 또한 설치 공사 불량으로 인해 먼지가 쌓여 회전자의 움직임을 방해할 수도 있습니다. 따라서, 정답은 "회전자 베어링의 마모에 의한 회전자의 접촉, 설치공사 불량에 의한 먼지"입니다.
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88. 계측기기의 감도에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 계측기가 측정량의 변화에 민감한 정도를 말한다.
  2. 지시계의 확대율이 커지면 감도는 낮아진다.
  3. 감도가 나쁘면 정밀도도 나빠진다.
  4. 측정량의 변화에 대한 지시량의 변화의 비로 나타낸다.
(정답률: 50%)
  • "지시계의 확대율이 커지면 감도는 낮아진다."는 옳지 않은 설명입니다. 지시계의 확대율이 커지면, 측정값의 작은 변화도 크게 나타나므로 감도가 높아지게 됩니다. 따라서, 옳은 설명은 "지시계의 확대율이 커지면 감도는 높아진다."입니다.
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89. 가스미터에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 습식가스미터는 가스량의 측정이 정확하다.
  2. 다이어프램식 가스미터는 일반 가정용 가스량 측정에 적당하다.
  3. 루트미터는 회전자식으로 고속회전이 가능하다.
  4. 오리피스미터는 압력손실이 없어 가스량 측정이 정확하다.
(정답률: 63%)
  • "오리피스미터는 압력손실이 없어 가스량 측정이 정확하다."가 틀린 설명입니다. 오리피스미터는 가스가 흐르는 동안 압력을 감소시켜 가스량을 측정하는데, 이 과정에서 압력손실이 발생합니다. 따라서 오리피스미터는 압력손실이 있어 가스량 측정이 정확하다는 설명이 틀립니다.
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90. 게겔법에 의한 가스 분석에서 가스와 그 흡수제가 바르게 짝지어진 것은?

  1. CO2 - 발연황산
  2. C2H2 - 33% KOH 용액
  3. CO - 암모니아성 염화 제1구리 용액
  4. O2 - 취수소
(정답률: 75%)
  • 게겔법은 가스 분석에서 특정 파장에서 가스 분광계가 측정한 흡수도와 가스 농도 사이의 관계를 이용하여 가스 농도를 측정하는 방법입니다. 이 때, 가스와 그 흡수제는 서로 바르게 짝지어져야 합니다.

    CO와 암모니아성 염화 제1구리 용액은 게겔법에서 사용되는 가스와 흡수제의 대표적인 조합 중 하나입니다. CO는 4.67μm 파장에서 강한 흡수를 보이며, 암모니아성 염화 제1구리 용액은 이 파장에서 흡수하지 않습니다. 따라서 CO와 암모니아성 염화 제1구리 용액은 바르게 짝지어진 조합으로, 게겔법에서 CO의 농도를 정확하게 측정할 수 있습니다.
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91. 고온, 고압의 액체나 고점도의 부식성액체 저장탱크에 가장 적합한 간접식 액면계는?

  1. 유리관식
  2. 방사선식
  3. 플로트식
  4. 검척식
(정답률: 61%)
  • 고온, 고압의 액체나 고점도의 부식성액체 저장탱크에는 간접식 액면계가 적합합니다. 이 중에서도 방사선식 액면계가 가장 적합한 이유는, 방사선식 액면계는 액체와 직접적으로 접촉하지 않기 때문에 액체의 온도나 부식성에 영향을 받지 않고 정확한 측정이 가능하기 때문입니다. 또한, 고압이나 고점도의 액체를 측정할 때에도 정확한 측정이 가능하며, 유리관식이나 플로트식 액면계보다는 더욱 정밀한 측정이 가능합니다. 따라서, 고온, 고압의 액체나 고점도의 부식성액체 저장탱크에는 방사선식 액면계가 가장 적합합니다.
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92. 다음 중 액주형 압력계에 해당하지 않는 것은?

  1. U자관 압력계
  2. 링밸런스 압력계
  3. 경사관 압력계
  4. 부르동관 압력계
(정답률: 60%)
  • 부르동관 압력계는 액주형 압력계가 아닙니다. 부르동관 압력계는 기체 압력을 측정하는데 사용되며, 유체가 아닌 기체를 측정하기 때문에 액주형 압력계에 해당하지 않습니다.
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93. 초산납 10g을 물 90mL로 용해하여 만드는 시험지와 그 검지가스가 바르게 연결된 것은?

  1. 염화파라듐지- H2S
  2. 염화파라듐지 - CO
  3. 연당지 - H2S
  4. 연당지 - CO
(정답률: 71%)
  • 연당지는 환원제로 작용하여 H2S와 반응하여 검은색 침전물을 생성합니다. 따라서 연당지와 H2S가 바르게 연결된 시험지와 검지가스는 연당지 - H2S입니다. 염화파라듐지는 산화제로 작용하여 CO와 반응하여 파라삭시메탈을 생성합니다. 따라서 염화파라듐지와 CO가 바르게 연결된 시험지와 검지가스는 염화파라듐지 - CO입니다.
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94. 다음 중 편위법에 의한 계측기기가 아닌 것은?

  1. 스프링 저울
  2. 부르동관 압력계
  3. 전류계
  4. 화학천칭
(정답률: 65%)
  • 화학천칭은 무게나 크기를 측정하는 계측기기가 아니라, 화학 반응에서 물질의 양을 측정하는 도구이기 때문에 편위법에 의한 계측기기가 아닙니다.
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95. 회전 드럼이 4실로 나누어진 습식가스미터에서 각 실의 체적이 2L이다. 드럼이 12회전하였다면 가스의 유량은 몇 L인가?

  1. 12L
  2. 24L
  3. 48L
  4. 96L
(정답률: 60%)
  • 회전 드럼이 4실로 나누어진 습식가스미터에서 각 실의 체적이 2L이므로, 전체 드럼의 체적은 4 x 2L = 8L이다. 따라서, 12회전하면 가스의 유량은 8L x 12 = 96L이 된다. 따라서, 정답은 "96L"이다.
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96. 가스미터의 필요 요건으로 틀린 것은?

  1. 부착이 간단하며 유지관리가 용이할 것
  2. 정확하게 계량될 것
  3. 감도는 적으나 정밀성이 있을 것
  4. 내열성이 좋고 가스의 기밀성이 양호할 것
(정답률: 75%)
  • 감도가 높으면 작은 양의 가스도 감지할 수 있지만, 가스미터는 일정한 양의 가스를 정확하게 계량해야 하므로 감도는 적어도 되지만 정밀성이 있어야 합니다. 따라서 "감도는 적으나 정밀성이 있을 것"이 가스미터의 필요 요건으로 틀린 것이 아닙니다.
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97. 열기전력이 작으며, 산화분위기에 강하나 환원분위기에는 약하고, 고온 측정에는 적당한 열전대온도계의 단자 구성으로 옳은 것은?

  1. 양극 : 철, 음극 : 콘스탄탄
  2. 양극 : 구리, 음극 : 콘스탄탄
  3. 양극 : 크로멜, 음극 : 알루멜
  4. 양극 : 백금-로듐, 음극 : 백금
(정답률: 69%)
  • 백금-로듐은 고온에서 안정적이며, 산화분위기에 강하고 환원분위기에는 약하기 때문에 열기전력이 작은 열전대온도계의 단자 구성으로 적합합니다. 또한 백금-로듐은 전기적으로 안정하고 부식에 강하며, 전기저항이 작아 정확한 측정이 가능합니다. 따라서 양극은 백금-로듐, 음극은 백금으로 구성하는 것이 적합합니다.
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98. 다음 중 잔류편차(offset)는 없앨 수 있으나 제어 시간이 단축되지 않는 특징을 가지는 제어는?

  1. P제어
  2. PI제어
  3. PD제어
  4. PID제어
(정답률: 58%)
  • PI제어는 적분항을 추가하여 잔류편차를 없앨 수 있지만, 미분항이 없기 때문에 제어 시간을 단축시킬 수 없습니다. 따라서 PI제어는 잔류편차를 없애는 데에는 효과적이지만, 빠른 반응성이 필요한 경우에는 적합하지 않습니다.
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99. 가스크로마토그래피는 시료의 어떤 특성을 주로 이용하는 분석기기인가?

  1. 점성
  2. 비열
  3. 반응속도
  4. 확산속도
(정답률: 66%)
  • 가스크로마토그래피는 시료의 확산속도를 이용하여 분석하는 기술입니다. 시료가 캐리어 가스와 상호작용하여 분리되는데, 이때 시료 분자의 크기와 확산속도가 중요한 역할을 합니다. 따라서 가스크로마토그래피에서는 시료의 확산속도를 이용하여 분석을 수행합니다.
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100. 액체의 압력을 이용하여 액위를 측정하는 방식으로 일명 Purge식 액면계라고도 하는 것은?

  1. 차압식 액면계
  2. 기포식 액면계
  3. 검척식 액면계
  4. 부자식 액면계
(정답률: 48%)
  • 액체의 압력을 이용하여 액위를 측정하는 방식 중에서, 기포식 액면계는 액체와 기포 사이의 압력 차이를 이용하여 액위를 측정합니다. 이에 비해 차압식 액면계는 액체와 공기 사이의 압력 차이를 이용하고, 검척식 액면계는 액체의 흐름을 이용하며, 부자식 액면계는 액체의 밀도를 이용합니다. 따라서, 기포식 액면계는 액체의 압력을 이용하면서도 다른 액면계에 비해 정확도가 높고, 측정 범위가 넓은 장점이 있습니다.
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