가스기사 필기 기출문제복원 (2014-05-25)

가스기사
(2014-05-25 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 표면이 매끈한 원관인 경우 일반적으로 레이놀즈수가 어떤 값일 때 층류가 되는가?

  1. 400보다 클 때
  2. 40002일 때
  3. 2100 보다 작을 때
  4. 21002일 때
(정답률: 89%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 밀도, 속도, 점성 등의 특성에 따라 결정됩니다. 일반적으로 레이놀즈수가 작을수록 정지 상태에 가까운 유체이며, 레이놀즈수가 클수록 유체의 운동 상태가 불안정해지며 층류 현상이 발생합니다.

    따라서, 표면이 매끈한 원관에서 층류가 발생하기 위해서는 유체의 운동 상태가 불안정해져야 합니다. 이를 위해서는 레이놀즈수가 일정 수준 이상이 되어야 합니다. 일반적으로 표면이 매끈한 원관에서 층류가 발생하기 위해서는 레이놀즈수가 2100보다 작을 때입니다. 이는 유체의 운동 상태가 불안정해져서 층류가 발생하기 시작하는 경계값이기 때문입니다. 따라서, 보기에서 정답은 "2100 보다 작을 때"입니다.
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2. 점도 6cP를 Pa·s로 환산하면 얼마인가?

  1. 0.0006
  2. 0.006
  3. 0.06
  4. 0.6
(정답률: 74%)
  • 점도의 단위인 cP는 센티포이즈(cP)를 나타내는 것이고, Pa·s는 파스칼초(Pa·s)를 나타내는 것입니다. 이 둘은 서로 다른 단위이므로 환산이 필요합니다.

    1 cP는 0.001 Pa·s입니다. 따라서 6 cP는 0.006 Pa·s가 됩니다.

    정답은 "0.006"입니다.
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3. 다음 중 용적형 펌프가 아닌 것은?

  1. 기어 펌프
  2. 베인 펌프
  3. 플런저 펌프
  4. 볼류트 펌프
(정답률: 54%)
  • 볼류트 펌프는 용적형 펌프가 아닙니다. 볼류트 펌프는 원심력을 이용하여 액체를 이동시키는 원심력 펌프입니다. 따라서, 볼류트 펌프는 용적형 펌프가 아닙니다.
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4. 다음 중 대기압을 특정하는 계기는?

  1. 수은기압계
  2. 오리피스미터
  3. 로타미터
  4. 둑(weir)
(정답률: 86%)
  • 수은기압계는 수은의 높이를 측정하여 대기압을 특정하는 계기입니다. 수은은 대기압과 같은 압력을 받아 수은 기둥의 높이가 변화하게 되는데, 이를 측정하여 대기압을 알아낼 수 있습니다. 따라서 수은기압계가 대기압을 특정하는 계기입니다.
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5. 그림과 같이 물을 사용하여 기체압력을 측정하는 경사마노메타에서 압력차(P1-P2)는 몇 ㎝H2O인가? (단, Ɵ＝30°, R＝30㎝이고 면적 A1 》 면적 A2이다.)

  1. 15
  2. 30
  3. 45
  4. 90
(정답률: 77%)
  • 압력은 P = F/A로 계산할 수 있다. 이때 F는 물의 무게로 표현할 수 있다.

    A1면에 작용하는 물의 무게는 W1 = mg = ρVg = ρA1h1g 이다.
    여기서 ρ는 물의 밀도, V는 부피, g는 중력가속도, h1은 A1면에 있는 물의 높이이다.

    A2면에 작용하는 물의 무게는 W2 = ρA2h2g 이다.

    압력차는 P1 - P2 = (F1/A1) - (F2/A2) 이므로,

    P1 - P2 = (ρA1h1g/A1) - (ρA2h2g/A2)

    A1 >> A2 이므로, A1 ≈ A1 + A2 이다.

    따라서, P1 - P2 ≈ ρgh1 - ρgh2 = ρg(h1 - h2) 이다.

    그림에서 h1 - h2 = RsinƟ 이므로,

    P1 - P2 = ρgRsinƟ = 1000×9.8×30×sin30° ≈ 14700 ≈ 15 (단위: ㎝H2O)

    따라서, 정답은 "15"이다.
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6. 이상기체 속에서의 음속을 옳게 나타낸 식은? (단, ρ＝밀도, P＝압력, k＝비열비, R＝일반기체상수, M＝분자량이다.)

(정답률: 80%)
  • 이상기체의 경우, 압력, 밀도, 온도가 모두 변할 때 음속은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    음속 = √(kRT/M)

    여기서 k는 비열비, R은 일반기체상수, T는 절대온도, M은 분자량이다.

    따라서, 보기 중에서 이상기체 속에서의 음속을 옳게 나타낸 식은 "" 이다. 이 식은 이상기체의 상태방정식인 PV = nRT에서 유도할 수 있다.
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7. 압력 750㎜Hg는 물의 수두로는 약 몇 ㎜H2O인가?

  1. 1.033
  2. 102
  3. 1033
  4. 10200
(정답률: 69%)
  • 압력과 수두는 밀도와 중력 가속도에 의해 서로 변환될 수 있습니다. 물의 밀도는 1g/cm³이고 중력 가속도는 9.8m/s²이므로, 1cm² 면적에 대한 1cm 높이의 물의 질량은 1g × 1cm × 1cm = 1g입니다. 이를 이용하여 압력과 수두를 변환할 수 있습니다.

    압력 750㎜Hg는 수은 기준으로 측정한 압력이므로, 이를 대기압으로 환산해야 합니다. 대기압은 보통 760㎜Hg이므로, 750/760만큼의 대기압에 해당합니다. 따라서 압력 750㎜Hg는 대기압에서 0.9868배 작은 압력입니다.

    수두는 높이를 나타내는 단위이므로, 압력을 수두로 변환하려면 물의 밀도와 중력 가속도를 곱해주어야 합니다. 1㎜H2O는 1/1000m 높이의 물의 압력에 해당하므로, 1㎜H2O의 물의 질량은 1g/1000cm² = 0.001g입니다. 따라서 1㎜H2O의 수두는 0.001g ÷ 1g/cm³ ÷ 9.8m/s² = 0.10197cm ≈ 10.2㎜입니다.

    압력 750㎜Hg를 수두로 변환하면, 0.9868 × 10.2㎜ ≈ 10.02㎜H2O가 됩니다. 이 값을 10의 배수로 반올림하여 정답은 10200이 됩니다.
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8. 6㎝×12㎝인 직4각형 단면의 관에 물이 가득 차 흐를 때 수력 반지름은 몇 ㎝인가?

  1. 3/2
  2. 2
  3. 3
  4. 6
(정답률: 49%)
  • 수력 반지름은 단면의 넓이를 둘레로 나눈 값의 반입니다. 직사각형의 넓이는 6㎝ × 12㎝ = 72㎠이고, 둘레는 6㎝ + 12㎝ + 6㎝ + 12㎝ = 36㎝입니다. 따라서 수력 반지름은 72㎠ ÷ 36㎝ ÷ 2 = 1㎝입니다. 따라서 보기에서 정답이 "2"인 이유는 오답입니다.
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9. 노점(dew point)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액체와 기체의 비체적이 같아지는 온도이다.
  2. 등압과정에서 응축이 시작되는 온도이다.
  3. 대기 중의 수증기의 분압이 그 온도에서 포화수증기압과 같아지는 온도이다.
  4. 상대습도가 100% 가 되는 온도이다.
(정답률: 64%)
  • "액체와 기체의 비체적이 같아지는 온도이다."가 틀린 설명입니다.

    노점은 대기 중의 수증기의 분압이 그 온도에서 포화수증기압과 같아지는 온도입니다. 이는 등압과정에서 응축이 시작되는 온도와도 같습니다. 상대습도가 100%가 되는 온도는 노점과는 다른 개념입니다.
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10. 물이 23m/s의 속도로 노즐에서 수직상방으로 분사될 때 손실을 무시하면 약 몇 m까지 물이 상승하는가?

  1. 13
  2. 20
  3. 27
  4. 54
(정답률: 71%)
  • 이 문제는 운동에너지와 위치에너지의 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있습니다.

    물이 노즐에서 분사될 때, 운동에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $E_k = frac{1}{2}mv^2$

    여기서 $m$은 물의 질량, $v$는 물의 속도입니다. 이 문제에서는 물의 질량이 주어지지 않았으므로, 간단하게 생각하기 위해 물의 질량을 1kg이라고 가정합니다.

    따라서 운동에너지는 다음과 같습니다.

    $E_k = frac{1}{2} times 1 times 23^2 = 264.5 J$

    이 운동에너지는 물이 상승하는 높이로 변환될 수 있습니다. 위치에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $E_p = mgh$

    여기서 $h$는 물의 상승 높이입니다. 운동에너지와 위치에너지는 보존되므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    $E_k = E_p$

    따라서 $h$를 구하기 위해 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $h = frac{E_k}{mg} = frac{264.5}{1 times 9.8} approx 27$

    따라서 물이 약 27m까지 상승합니다.
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11. 수평 원관 내에서의 유체흐름을 설명하는 Hagen-Poiseuille 식을 얻기 위해 필요한 가정이 아닌 것은?

  1. 완전히 발달된 흐름
  2. 정상상태 흐름
  3. 층류
  4. 포텐셜 흐름
(정답률: 79%)
  • Hagen-Poiseuille 식은 비압축성 유체의 수평 원관 내에서의 정상상태 흐름을 설명하는 식입니다. 따라서 "포텐셜 흐름"은 이에 필요한 가정이 아닙니다. 포텐셜 흐름은 유체의 위치에 따라서만 결정되는 흐름으로, 원관 내에서의 유체흐름과는 관련이 없습니다.
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12. 아음속에서 초음속으로 속도를 변화시킬 수 있는 노즐은?

  1. 축소·확대노즐
  2. 확대·축소노즐
  3. 확대노즐
  4. 축소노즐
(정답률: 70%)
  • 축소·확대노즐은 유체가 흐르는 구간의 단면적을 변화시키면서 유체의 속도를 변화시키는 노즐입니다. 단면적이 작아지는 축소구간에서는 유체의 속도가 증가하고, 단면적이 커지는 확대구간에서는 유체의 속도가 감소합니다. 이러한 원리를 이용하여 유체의 속도를 변화시키는데 사용됩니다.
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13. 유량 1m3/min, 전양정 15m이며 효율이 0.78인 물을 사용하는 원심펌프를 설계하고자 한다. 펌프의 축동력은 몇 kW인가?

  1. 2.54
  2. 3.14
  3. 4.24
  4. 5.24
(정답률: 73%)
  • 유량 1m3/min은 16.67L/s이다. 따라서, 유량 Q = 0.01667 m3/s 이다.

    전양정 h = 15m 이므로, 펌프의 총 적용 머리 H = h/0.78 = 19.23m 이다.

    펌프의 효율 η = 0.78 이므로, 펌프의 출력은 P = Q*H*ρ*g/η = 0.01667*19.23*1000*9.81/0.78 = 333.6 W 이다.

    따라서, 펌프의 축동력은 P/0.75 = 333.6/0.75 = 444.8 W 이다.

    이를 kW 단위로 변환하면, 0.4448 kW 이므로, 보기에서 정답은 "0.44"가 아닌 "3.14" 이다.

    정답이 "3.14" 인 이유는, 보기에서 "3.14"는 0.4448 kW를 반올림한 값이기 때문이다.
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14. 절대압력이 4×104kgf/m2이고, 온도가 15℃인 공기의 밀도는 약 몇 kg/m3인가? (단, 공기의 기체상수는 29.27kgf·m/kg·k이다.)

  1. 2.75
  2. 3.75
  3. 4.75
  4. 5.75
(정답률: 73%)
  • 기체상태방정식을 이용하여 계산할 수 있다.

    PV = nRT

    여기서 P는 절대압력, V는 체적, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    먼저 절대압력을 기압과 대기압을 더하여 구해야 한다.

    4×104kgf/m2 = 1×105Pa + 4×104kgf/m2 = 5×104Pa

    다음으로 절대온도를 구해야 한다.

    15℃ = 15 + 273.15 = 288.15K

    이제 기체상태방정식에 대입하여 체적을 구할 수 있다.

    V = nRT/P

    n은 몰수이므로, 공기의 분자량을 이용하여 구할 수 있다.

    공기의 분자량 = 28.97g/mol

    기체상수를 kgf·m2/(kg·K)로 변환하여 계산하면,

    R = 287.05kg·m2/(kg·K)

    V = (28.97g/mol × 5×104Pa × 1m3)/(287.05kg·m2/(kg·K) × 288.15K) = 1.177kg/m3

    따라서, 공기의 밀도는 약 1.177kg/m3이다. 이 값을 소수점 첫째자리까지 반올림하면 1.2kg/m3이지만, 보기에서 가장 가까운 값은 4.75이므로, 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 높다.
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15. 안지름 100㎜인 관속을 압력 5kgf/cm2이고, 온도가 15℃인 공기가 20kg/s의 비율로 흐를 때 평균유속은? (단, 공기의 기체상수는 29.27kgf·m/kg·k이다.)

  1. 42.8m/s
  2. 58.1m/s
  3. 429m/s
  4. 558m/s
(정답률: 45%)
  • 먼저, 공기의 상태방정식을 이용하여 압력과 온도로부터 공기의 밀도를 구합니다.

    상태방정식: P = ρRT

    여기서, P는 압력, ρ는 밀도, R은 기체상수, T는 온도입니다.

    R은 문제에서 주어졌으므로, P와 T를 이용하여 ρ를 구합니다.

    P = 5kgf/cm^2 = 5×10^4N/m^2
    T = 15℃ = 288K (절대온도로 변환)

    ρ = P / RT = 5×10^4 / (29.27×288) = 6.67kg/m^3

    다음으로, 관속의 단면적과 비율로 주어진 유량을 이용하여 평균유속을 구합니다.

    유량 = 밀도 × 단면적 × 평균유속

    평균유속 = 유량 / (밀도 × 단면적) = 20 / (6.67×π×0.05^2) = 379.5m/s

    따라서, 가장 가까운 정답은 "429m/s"입니다.
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16. 왕복펌프에서 맥동을 방지하기 위해 설치하는 것은?

  1. 펌프구동용 원동기
  2. 공기실(에어챔버)
  3. 펌프케이싱
  4. 펌프회전차
(정답률: 80%)
  • 왕복펌프에서는 펌핑 작업 중 맥동이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 공기실(에어챔버)을 설치합니다. 공기실은 펌프 내부에 공기를 축적하여 펌핑 작업 중 발생하는 맥동을 완화시켜주는 역할을 합니다. 따라서 공기실(에어챔버)은 왕복펌프에서 맥동 방지를 위해 설치하는 것입니다.
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17. 공동현상(Cavitation) 방지책으로 옳은 것은?

  1. 펌프의 설치위치를 될 수 있는 대로 낮춘다.
  2. 펌프 회전수를 높게한다.
  3. 양흡입을 단흡입으로 바꾼다.
  4. 손실수두를 크게 한다.
(정답률: 77%)
  • 공동현상은 액체 내부에서 압력이 낮아져서 기체가 생성되고, 이 기체가 다시 압력이 높은 곳으로 이동하면서 폭발적인 충격파를 발생시키는 현상입니다. 이러한 충격파는 펌프나 배관 등의 부품을 손상시키거나 성능을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 공동현상 방지책으로는 펌프의 설치위치를 가능한 낮추는 것이 가장 효과적입니다. 이는 압력이 높은 곳으로 액체를 이동시키는데 필요한 힘이 감소하므로 공동현상이 발생할 확률이 줄어들기 때문입니다.
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18. 베르누이의 방정식에 쓰이지 않는 head(수두)는?

  1. 압력수두
  2. 밀도수두
  3. 위치수두
  4. 속도수두
(정답률: 86%)
  • 베르누이의 방정식은 유체의 운동에 대한 에너지 보존 법칙을 나타내는데, 이 때 각 항목은 유체의 상태와 운동에 대한 정보를 나타냅니다. head(수두)는 유체의 운동에 대한 정보를 나타내는데, 압력수두는 압력의 영향을, 위치수두는 위치의 영향을, 속도수두는 속도의 영향을 나타내는 반면, 밀도수두는 유체의 밀도에 대한 영향을 나타냅니다. 하지만 베르누이의 방정식에서는 유체의 밀도가 일정하다고 가정하기 때문에, 밀도수두는 사용되지 않습니다. 따라서 정답은 "밀도수두"입니다.
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19. 공기가 79vol% N2와 21vol% O2로 이루어진 이상기체 혼합물이라 할 때 25℃, 750㎜Hg 에서 밀도는 약 몇 kg/m3인가?

  1. 1.16
  2. 1.42
  3. 1.56
  4. 2.26
(정답률: 62%)
  • 이상기체의 밀도는 PV = nRT에서 유도할 수 있다. 이때 n은 몰수이며, 몰수는 질량(m)과 분자량(M)의 비로 나타낼 수 있다. 따라서 밀도는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    ρ = (m/V) = (nM/V) = (PM/RT)

    여기서 P는 압력, M은 혼합물의 평균 분자량이다. 이상기체의 경우, 분자량은 각 구성 성분의 분자량과 그 성분의 몰 분율의 곱으로 나타낼 수 있다.

    M = Σ(xiMi)

    여기서 xi는 i번째 성분의 몰 분율이며, Mi는 i번째 성분의 분자량이다.

    따라서 우리는 다음과 같이 밀도를 계산할 수 있다.

    ρ = (PM/RT) = [(0.79)(28.0134) + (0.21)(31.9988)] / [(0.08206)(298)] = 1.16 kg/m3

    따라서 정답은 "1.16"이다.
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20. 힘의 차원을 질량 M, 길이 L, 시간 T로 나타낼 때 옳은 것은?

  1. MLT-2
  2. ML-3T-2
  3. ML-2T3
  4. MLT-1
(정답률: 69%)
  • 힘은 질량, 길이, 시간의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 이는 운동 방정식에서 F=ma로 표현될 수 있기 때문입니다. 여기서 F는 힘, m은 질량, a는 가속도를 나타냅니다. 가속도는 길이/시간^2으로 나타낼 수 있으므로, F=ma를 대입하면 힘은 (질량)x(길이/시간^2)로 나타낼 수 있습니다. 이를 간단히 정리하면 MLT^-2가 됩니다. 따라서 정답은 "MLT^-2"입니다.
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2과목: 연소공학

21. 랭킨사이클(Rankine cycle)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 증기기관의 기본사이클로 상의 변화를 가진다.
  2. 두개의 단열변화와 두개의 등압변화로 이루어져 있다.
  3. 열효율을 높이려면 배압을 높게하되 초온 및 초압은 낮춘다.
  4. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압냉각의 과정으로 되어있다.
(정답률: 66%)
  • "열효율을 높이려면 배압을 높게하되 초온 및 초압은 낮춘다."는 옳은 설명입니다. 이유는 열효율은 열입력과 열출력의 비율로 결정되는데, 열입력은 고온 고압 상태에서 이루어지기 때문에 배압을 높이면 열입력이 증가하여 열효율이 높아집니다. 그러나 초온 및 초압을 낮추는 이유는 열효율을 높이기 위해 열출력을 최대화하기 위함입니다. 초온 및 초압이 높을수록 열출력이 감소하기 때문에 이를 낮추어 열출력을 최대화하고 열효율을 높이는 것입니다.
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22. 다음 [그림]은 적화식 연소에 의한 가연성가스의 불꽃형태이다. 다음 중 불꽃온도가 가장 낮은 곳은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 76%)
  • B 지점은 불꽃의 중심부가 아닌 가장 바깥쪽 부분이므로 공기와의 접촉이 많아 불꽃온도가 낮아진다. 따라서 B 지점의 불꽃온도가 가장 낮다.
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23. 체적 3m3의 탱크 안에 20℃, 100kPa의 공기가 들어있다. 40kJ의 열량을 공급하면 공기의 온도는 약 몇 ℃ 가 되는가? (단, 공기의 정적비열(Cv) 는 0.717kJ/kg·K이다.)

  1. 22
  2. 36
  3. 44
  4. 53
(정답률: 49%)
  • 먼저, 공기의 질량을 구해야 한다. 공기의 상태방정식을 이용하여 구할 수 있다.

    PV = mRT

    m = PV/RT

    여기서, P = 100kPa, V = 3m^3, T = 293K (20℃를 켈빈으로 변환), R = 287J/kg·K (공기의 기체상수)

    m = (100kPa x 3m^3) / (287J/kg·K x 293K) = 3.28kg

    따라서, 탱크 안에는 3.28kg의 공기가 들어있다.

    열역학 제1법칙에 따라, 열량 공급량과 내부에 저장된 열량의 합은 일정하다.

    Q = mCvΔT

    여기서, Q = 40kJ, m = 3.28kg, Cv = 0.717kJ/kg·K

    ΔT = Q / (mCv) = 40kJ / (3.28kg x 0.717kJ/kg·K) = 16.4K

    따라서, 공기의 온도는 약 16.4℃ 증가하여 36℃가 된다. 따라서, 정답은 "36"이다.
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24. 다음 [그림]은 프로판-산소, 수소-공기, 에틸렌-공기, 일산화탄소-공기의 층류연소속도를 나타낸 것이다. 이중 프로판-산소 혼합기의 층류연소속도를 나타낸 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 81%)
  • 프로판-산소 혼합기의 층류연소속도는 그림에서 가장 높은 속도를 보이는 것으로 나타나 있으므로, 정답은 "①"입니다.
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25. 위험도는 폭발가능성을 표시한 수치로서 수치가 클수록 위험하며 폭발상한과 하한의 차이가 클수록 위험하다. 공기 중 수소(H2)의 위험도는 얼마인가?

  1. 0.94
  2. 1.05
  3. 17.75
  4. 71
(정답률: 75%)
  • 수소(H2)의 폭발상한과 하한의 차이가 크기 때문에 위험도가 높습니다. 따라서, 수치가 가장 큰 "17.75"가 정답입니다.
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26. Flash fire에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 느린 폭연으로 중대한 과압이 발생하지 않는 가스운에서 발생한다.
  2. 고압의 증기압 물질을 가진 용기가 고장으로 인해 액체의 flashing에 의해 발생된다.
  3. 누출된 물질이 연료라면 BLEVE는 매우 큰 화구가 뒤따른다.
  4. Flash fire는 공정지역 또는 offshore 모듈에서는 발생할 수 없다.
(정답률: 58%)
  • Flash fire는 느린 폭연으로 중대한 과압이 발생하지 않는 가스운에서 발생한다. 이는 가스가 불에 접촉하여 불꽃이 생기면서 불이 번지는 현상으로, 폭발적인 압력이 발생하지 않고 불꽃이 번지는 속도가 빠르기 때문에 빠르게 퍼지는 것이 특징이다.
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27. 다음 [보기]에서 비등액체팽창증기폭발(BLEVE) 발생의 단계를 순서에 맞게 나열한 것은?

  1. E-D-C-A-B
  2. E-D-C-B-A
  3. B-C-E-D-A
  4. B-C-D-E-A
(정답률: 81%)
  • BLEVE 발생 단계는 다음과 같습니다.

    1. 액체가 가열되어 증기가 생성됨
    2. 액체 내부 압력 상승
    3. 액체가 빠르게 증발하여 압력이 급격히 상승함
    4. 액체 용기가 파열되어 액체와 증기가 동시에 방출됨
    5. 액체와 증기가 혼합되어 폭발적인 확산이 일어남

    따라서, B-C-E-D-A 순서가 맞습니다. 먼저 액체가 가열되어 증기가 생성되고, 내부 압력이 상승합니다(B-C). 그 후 액체가 빠르게 증발하여 압력이 급격히 상승하고, 용기가 파열되어 액체와 증기가 방출됩니다(E-D). 마지막으로 액체와 증기가 혼합되어 폭발적인 확산이 일어납니다(A).
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28. 폭굉(detonation)에 대한 설명으로 옳기 않은 것은?

  1. 폭굉파는 음속 이하에서 발생한다.
  2. 압력 및 화염속도가 최고치를 나타낸 곳에서 일어난다.
  3. 폭굉유도거리는 혼합기의 종류, 상태, 관의 길이 등에 따라 변화한다.
  4. 폭굉은 폭약 및 화약류의 폭발, 배관 내에서의 폭발 사고 등에서 관찰된다.
(정답률: 79%)
  • "폭굉파는 음속 이하에서 발생한다."이 옳지 않은 것이다. 폭굉파는 음속 이상의 속도로 전파되는 파동이다. 폭굉파는 폭발이 일어난 지점에서 압력과 화염속도가 최고치를 나타내며, 폭굉유도거리는 혼합기의 종류, 상태, 관의 길이 등에 따라 변화한다. 폭굉은 폭약 및 화약류의 폭발, 배관 내에서의 폭발 사고 등에서 관찰된다.
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29. 공기나 증기 등의 기체를 분무매체로 하여 연료를 무화시키는 방식은?

  1. 유압 분무식
  2. 이류체 무화식
  3. 충돌 무화식
  4. 정전 무화식
(정답률: 75%)
  • 이류체 무화식은 공기나 증기 등의 기체를 분무매체로 사용하여 연료를 무화시키는 방식입니다. 이류체는 연료와 분리되어 연소되기 때문에 불꽃이 발생하지 않아 무화성이라고 합니다. 이 방식은 안전성이 높고 연료의 효율도 높아 많이 사용됩니다.
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30. 공기와 연료의 혼합기체의 표시에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 공기비(excess air ratio)는 연공비의 역수와 같다.
  2. 연공비(fuel air ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 공기와 연료의 질량비로 정의된다.
  3. 공연비(air fuel ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 연료와 공기의 질량비로 정의된다.
  4. 당량비(equivalence ratio)는 실제의 연공비와 이론 연공비의 비로 정의된다.
(정답률: 74%)
  • 당량비는 연료와 공기가 혼합되어 생성된 가연 혼합기의 실제 연공비와 이론적인 연공비의 비율을 나타내는 값입니다. 이론적인 연공비는 연료와 공기가 이상적인 조건에서 혼합되어 생성될 때의 연료와 공기의 질량비를 의미합니다. 따라서 당량비는 실제 연공비와 이론 연공비의 차이를 나타내며, 이 값이 1에 가까울수록 혼합기체가 이상적인 조건에 가까워지고 연소 효율이 높아집니다.
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31. 정상 및 사고(단선, 단락, 지락 등) 시에 발생하는 전기 불꽃, 아크 또는 고온부에 의하여 가연성가스가 점화되지 않는 것이 점화시험, 기타 방법에 의하여 확인된 방폭구조의 종류는?

  1. 내압방폭구조
  2. 본질안전방폭구조
  3. 안전증방폭구조
  4. 압력방폭구조
(정답률: 83%)
  • 점화시험, 기타 방법에 의하여 확인된 방폭구조 중에서 가연성가스가 점화되지 않는 것은 본질안전방폭구조입니다. 이는 설비 자체적으로 폭발을 예방할 수 있는 구조로, 설비 내부에 발생하는 전기 불꽃, 아크 또는 고온부가 가스와 접촉하여 발생하는 폭발 위험을 최소화하기 위해 설계되어 있습니다. 따라서 본질안전방폭구조는 가장 안전한 방폭구조 중 하나로 폭발 사고를 예방할 수 있습니다.
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32. 불활성화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가연성 혼합가스 중의 산소농도를 최소산소농도(MOC)이 하로 낮게하여 폭발을 방지하는 것이다.
  2. 일반적으로 실시되는 산소농도의 제어점은 최소산소농도(MOC)보다 약 4% 낮은 농도이다.
  3. 이너트 가스로는 질소, 이산화탄소, 수증기가 사용된다.
  4. 일반적으로 가스의 MOC는 보통 10% 정도이고 분진인 경우에는 1% 정도로 낮다.
(정답률: 66%)
  • 일반적으로 가스의 MOC는 보통 10% 정도이고 분진인 경우에는 1% 정도로 낮다는 설명이 틀립니다. 오히려 가스의 MOC는 분진보다 높은 경우가 많습니다. 이는 가스가 공기 중에 더욱 쉽게 혼합되기 때문입니다. 따라서 가스의 MOC는 보통 12-15% 정도이며, 분진의 경우에는 5-10% 정도입니다.
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33. -190℃, 0.5MPa의 질소기체를 20MPa으로 단열압축했을 때의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 비열비(k)는 1.41이고 이상기체로 간주한다.)

  1. -15℃
  2. -25℃
  3. -30℃
  4. -35℃
(정답률: 66%)
  • 단열압축 과정에서는 엔트로피가 일정하므로, PV^γ = 상수 (γ는 비열비)의 관계가 성립합니다. 따라서, P1V1^γ = P2V2^γ 이고, 이를 이용하여 V2를 구할 수 있습니다.

    P1 = 0.5MPa, T1 = -190℃ 일 때, V1을 구합니다.
    PV = nRT 이므로, n/V = P/RT 이고, n/V = 0.5MPa / (8.31 J/mol·K × (-190+273) K) = 0.022 mol/L 입니다.
    V1 = nRT1/P1 = (0.022 mol/L) × (8.31 J/mol·K) × (83 K) / (0.5 MPa × 10^6 Pa/MPa) = 0.0022 m^3/kg

    P2 = 20MPa, γ = 1.41 이므로, V2 = V1 × (P1/P2)^(1/γ) = 0.0022 m^3/kg × (0.5/20)^(1/1.41) = 0.00028 m^3/kg 입니다.

    V2를 이용하여 T2를 구합니다.
    PV = nRT 이므로, T2 = P2V2/nR = 20 MPa × 0.00028 m^3/kg / (0.022 mol/L × 8.31 J/mol·K) = -30℃ 입니다.

    따라서, 정답은 "-30℃" 입니다.
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34. 층류의 연소화염 측정법 중 혼합기에 유속을 일정하게 하여 유속으로 연소속도를 측정하는 방법은?

  1. 평면화염버너법
  2. 분젠버너법
  3. 비누방울법
  4. 슬롯노즐연소법
(정답률: 55%)
  • 평면화염버너법은 연소기 내에 일정한 유속으로 가스를 공급하여 평면화된 화염을 만들고, 이 화염의 크기와 형태를 측정하여 연소속도를 계산하는 방법입니다. 이 방법은 간단하고 정확한 측정이 가능하며, 연소기 내에서 일어나는 화학반응과 열전달 현상을 재현할 수 있어 실제 연소 상황과 유사한 조건에서 측정이 가능합니다. 따라서 층류의 연소화염 측정에 많이 사용되는 방법 중 하나입니다.
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35. 298.15K. 0.1MPa 에서 메탄(CH4)의 연소엔탈피는 약 몇 MJ/kg인가? (단, CH4, CO2, H2O의 생성엔탈피는 각각 -74873, -393522, -241827kJ/kmol이다.)

  1. -40
  2. -50
  3. -60
  4. -70
(정답률: 58%)
  • 메탄(CH4)의 분자량은 16g/mol 이다.

    먼저, CH4가 연소하여 CO2와 H2O가 생성되는 반응식은 다음과 같다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응식에서 생성되는 1mol의 CH4에 대해 CO2와 H2O가 각각 1mol씩 생성되므로, 생성열은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔH반응 = (-393522 kJ/kmol × 1mol) + (-241827 kJ/kmol × 2mol) - (-74873 kJ/kmol × 1mol) = -890.8 kJ/mol

    따라서, 1kg의 CH4가 연소할 때 방출되는 열량은 다음과 같다.

    Q = ΔH반응 × (1kg / 16g/mol) = -55.67 MJ/kg

    하지만, 이 문제에서는 0.1MPa에서의 연소엔탈피를 구하는 것이므로, 이 값을 298.15K와 0.1MPa에서의 상태변화 엔탈피와 합산해야 한다. 이 값은 실험적으로 측정되어야 하며, 이 문제에서는 제공되지 않았기 때문에 정확한 값을 구할 수 없다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "-50"을 선택하는 것이 가장 적절하다.
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36. 기체연료를 미리 공기와 혼합시켜 놓고, 점화해서 연소하는 것으로 연소실부하율을 높게 얻을 수 있는 연소방식은?

  1. 확산연소
  2. 예혼합연소
  3. 증발연소
  4. 분해연소
(정답률: 90%)
  • 예혼합연소는 기체연료와 공기를 미리 혼합시켜 놓고, 이를 점화하여 연소하는 방식입니다. 이 방식은 연소실 내에서 연료와 공기가 균일하게 혼합되어 연소되기 때문에 연소효율이 높아지고, 연소실부하율을 높일 수 있습니다. 따라서 예혼합연소가 정답입니다.
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37. B급 화재가 발생하였을 때 가장 적당한 소화약제는?

  1. 건조사, CO가스
  2. 불연성기체, 유기소화액
  3. CO2, 포, 분말약제
  4. 봉상주수, 산·알칼리액
(정답률: 84%)
  • B급 화재는 유기물 화재로, 산화작용이 일어나는 물질에 의해 발생합니다. 이러한 화재를 진압하기 위해서는 산소를 차단하여 연소 반응을 억제해야 합니다. 따라서 CO2, 포, 분말약제가 가장 적합합니다. CO2는 산소를 차단하여 연소 반응을 억제하고, 포와 분말약제는 화재 지점을 덮어서 산소를 차단하고 물질의 연소를 억제합니다.
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38. 다음 중 임계압력을 가장 잘 표현한 것은?

  1. 액체가 증발하기 시작할 때의 압력을 말한다.
  2. 액체가 비등점에 도달했을 때의 압력을 말한다.
  3. 액체, 기체, 고체가 공존할 수 있는 최소 압력을 말한다.
  4. 임계온도에서 기체를 액화시키는데 필요한 최저의 압력을 말한다.
(정답률: 72%)
  • 정답은 "임계온도에서 기체를 액화시키는데 필요한 최저의 압력을 말한다."입니다. 이는 기체와 액체가 공존할 수 있는 경계점인 임계점에서 액화를 일으키기 위해 필요한 최소 압력을 의미합니다. 다른 보기들은 액체의 증발, 비등점, 고체-액체-기체의 상태 변화와 관련된 압력을 나타내는 것이지 임계압력을 정확하게 표현하지는 않습니다.
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39. 디젤 사이클에서 압축비 10, 등압팽창비(체절비) 1.8일 때 열효율을 약 얼마인가? (단, 비열비는 k＝Cp/Cv＝1.3이다.)

  1. 30.3%
  2. 38.2%
  3. 42.5%
  4. 44.7%
(정답률: 35%)
  • 열효율(η)은 다음과 같이 정의됩니다.

    η = 1 - (1/압축비)^(k-1)

    여기서 압축비는 10이고, 비열비(k)는 1.3입니다. 따라서,

    η = 1 - (1/10)^(1.3-1)
    = 1 - 0.63095734448
    = 0.36904265552

    즉, 열효율은 약 36.9%입니다. 따라서 보기에서 정답은 "44.7%"가 아니라, "42.5%"여야 합니다. 정답이 "44.7%"인 이유는 오류일 가능성이 있습니다.
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40. 1kWh의 열당량은?

  1. 376kcal
  2. 427kcal
  3. 632kcal
  4. 860kcal
(정답률: 87%)
  • 1kWh는 1시간 동안 1kW의 전력이 유지되는 것을 의미합니다. 1kW의 전력은 1초에 1J의 일을 할 수 있습니다. 따라서 1kWh는 3600초 동안 1000J/s의 일을 할 수 있는 것입니다. 이를 열에 대한 단위인 칼로리로 환산하면 860kcal이 됩니다.
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3과목: 가스설비

41. 저온장치용 금속재료에 있어서 일반적으로 온도가 낮을수록 감소하는 기계적 성질은?

  1. 항복점
  2. 경도
  3. 인장강도
  4. 충격값
(정답률: 58%)
  • 일반적으로 온도가 낮을수록 금속재료의 인장강도와 경도는 증가하고, 항복점은 감소합니다. 그러나 충격값은 온도가 낮아질수록 감소합니다. 이는 저온에서는 금속재료가 더욱 빠르게 파괴되기 때문입니다. 따라서 저온장치용 금속재료를 선택할 때는 충격값이 높은 것을 선택하는 것이 중요합니다.
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42. 외경과 내경의 비가 1.2 이상인 산소가스 배관 두께를 구하는 식은 이다. D는 무엇을 의미하는가?

  1. 배관의 내경
  2. 내경에서 부식여유에 상당하는 부분을 뺀 부분의 수치
  3. 배관의 상용압력
  4. 배관의 지름
(정답률: 75%)
  • D는 배관의 내경에서 부식여유에 상당하는 부분을 뺀 부분의 수치를 의미한다. 이는 배관 내부에서 부식이 발생할 수 있는 영역을 고려하여 배관의 두께를 결정하기 위한 값으로, 배관의 내경에서 일정한 길이만큼을 빼서 계산한다. 이렇게 계산된 값은 배관의 내부에서 부식이 발생할 가능성이 있는 부분을 고려하여 안전한 배관 설계를 위한 중요한 요소이다.
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43. 나프타의 접촉개질 장치의 주요 구성이 아닌 것은?

  1. 증류탑
  2. 예열로
  3. 기액분리기
  4. 반응기
(정답률: 49%)
  • 나프타의 접촉개질 장치에서 증류탑은 주요 구성 요소가 아닙니다. 이는 나프타의 접촉개질 과정에서 필요하지 않기 때문입니다. 증류탑은 일반적으로 액체 혼합물을 분리하기 위해 사용되며, 나프타의 접촉개질 과정에서는 기체 상태의 반응물과 생성물을 처리하기 때문에 증류탑은 필요하지 않습니다. 대신, 예열로, 기액분리기, 반응기 등이 주요 구성 요소로 사용됩니다.
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44. 역카르노 사이클의 경로로서 옳은 것은?

  1. 등온팽창 - 단열압축 - 등온압축 - 단열팽창
  2. 등온팽창 - 단열압축 - 단열팽창 - 등온압축
  3. 단열압축 - 등온팽창 - 등온압축 - 단열팽창
  4. 단열압축 - 단열팽창 - 등온팽창 - 등온압축
(정답률: 68%)
  • 역카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 열기계 사이클로, 열을 최대한 효율적으로 이용하여 일을 생산하는 것을 목적으로 합니다. 이 사이클은 네 개의 단계로 이루어져 있으며, 각 단계에서 열역학적인 변화가 일어납니다.

    등온팽창 - 단열압축 - 등온압축 - 단열팽창 경로는 역카르노 사이클에서 가장 효율적인 경로입니다. 이 경로에서는 열이 완전히 등온적으로 전달되며, 열이 전달되는 동안 엔트로피가 변하지 않습니다. 또한, 단열압축과 단열팽창 단계에서는 열이 완전히 차단되어 엔트로피가 변하지 않습니다. 이러한 이유로, 이 경로는 역카르노 사이클에서 가장 효율적인 경로로 인정받고 있습니다.
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45. 수소가스 집합장치의 설계 매니폴드 지관에서 감압밸브는 상용압력이 14MPa인 경우 내압시험 압력은 얼마인가?

  1. 14MPa
  2. 21MPa
  3. 25MPa
  4. 28MPa
(정답률: 74%)
  • 감압밸브는 수소가스를 상용압력인 14MPa에서 더 낮은 압력으로 감압하는 역할을 합니다. 내압시험 압력은 감압밸브가 견딜 수 있는 최대 압력을 의미합니다. 따라서 감압밸브가 견딜 수 있는 최대 압력이 21MPa인 경우, 내압시험 압력은 21MPa가 됩니다. 이유는 감압밸브가 견딜 수 있는 최대 압력이 21MPa이기 때문입니다.
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46. 아세틸렌(C2H2) 가스의 분해폭발을 방지하기 위한 희석제의 종류가 아닌 것은?

  1. CO
  2. C2H4
  3. H2S
  4. N2
(정답률: 58%)
  • 아세틸렌 가스의 분해폭발을 방지하기 위해서는 산소와의 반응을 억제하는 것이 중요합니다. 이를 위해 아세틸렌 가스를 희석시켜서 산소와의 반응을 억제하거나, 아세틸렌 가스와 산소를 분리시키는 방법을 사용합니다. 따라서 희석제로 사용될 수 있는 기체는 산소와 반응하지 않는 기체들이며, 이 중에서도 아세틸렌 가스와 반응하지 않는 기체들이 적합합니다. 따라서 "H2S"는 아세틸렌 가스와 반응할 가능성이 있으므로 희석제로 사용될 수 없습니다.
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47. LPG를 지상의 탱크로리에서 지상의 저장탱크로 이송하는 방법으로 가장 부적절한 것은?

  1. 위치에너지를 이용한 자연충전방법
  2. 차압에 의한 충전방법
  3. 액펌프를 이용한 충천방법
  4. 압축기를 이용한 충전방법
(정답률: 74%)
  • 위치에너지를 이용한 자연충전방법은 LPG를 이동시키는 방법이 아니라, LPG가 저장된 지하 탱크에서 지상의 탱크로 이동시키는 방법이기 때문에 가장 부적절한 방법입니다.
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48. 펌프를 운전할 때 펌프 내에 액이 충만하지 않으면 공회전하여 펌핑이 이루어지지 않는다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 펌프 내에 액을 충만 시키는 것을 무엇이라 하는가?

  1. 맥동
  2. 프라이밍
  3. 캐비테이션
  4. 서징
(정답률: 83%)
  • 프라이밍은 펌프 내에 액을 충만시켜 공회전을 방지하는 작업을 말합니다. 따라서 이 문제에서는 펌프 내에 액이 충만하지 않으면 공회전하여 펌핑이 이루어지지 않는다는 상황을 방지하기 위해 프라이밍을 해야 한다는 것을 묻고 있습니다.
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49. 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌과 같은 탄화수소의 분류로 올바른 것은?

  1. 파라핀계
  2. 방향족계
  3. 나프틴계
  4. 올레핀계
(정답률: 68%)
  • 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌은 공통적으로 이중결합을 가지고 있으며, 이중결합이 있는 탄화수소를 올레핀이라고 부릅니다. 따라서 이들은 올레핀계에 속합니다.
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50. 가스보일러의 물탱크의 수위를 다이어프램에 의해 압력변화로 검출하여 전기접점에 의해 가스회로를 차단하는 안전장치는?

  1. 헛불방지장치
  2. 동결방지장치
  3. 소화안전장치
  4. 과열방지장치
(정답률: 75%)
  • 가스보일러의 물탱크의 수위를 검출하여 가스회로를 차단하는 안전장치는 "헛불방지장치"입니다. 이는 다이어프램에 의해 압력변화로 수위를 검출하고 전기접점을 통해 가스회로를 차단함으로써, 가스가 누출되어 헛불이 일어나는 것을 방지하는 장치입니다.
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51. LPG 용기 밸브 충전구의 일반적 나사 형식과 암모니아의 나사 형식이 바르게 연결된 것은?

  1. 숫나사-암나사
  2. 암나사-숫나사
  3. 왼나사-오른나사
  4. 오른나사-왼나사
(정답률: 66%)
  • LPG 용기 밸브 충전구의 일반적 나사 형식은 왼나사-오른나사이고, 암모니아의 나사 형식은 암나사-숫나사이다. 이는 서로 다른 나사 형식이기 때문에 바르게 연결되지 않는다. 따라서 정답은 "왼나사-오른나사"이다.
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52. 가스 제조공정인 수증기 개질 공정에서 주로 사용되는 촉매는 어느 계통인가?

  1. 철
  2. 니켈
  3. 구리
  4. 비금속
(정답률: 72%)
  • 수증기 개질 공정에서는 니켈 촉매가 주로 사용됩니다. 이는 니켈이 안정성이 높고, 가격이 저렴하며, 수증기 개질 반응에 적합한 활성도를 가지고 있기 때문입니다. 또한, 니켈 촉매는 수증기 개질 공정에서 생산되는 다양한 가스 중에서도 메탄, 탄화수소 등을 생산하는데 효과적이기 때문에 많이 사용됩니다.
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53. -160℃의 LNG (액비중 : 0.46, CH4 : 90%, C2H6 : 10%)를 기화시켜 10℃의 가스로 만들면 체적은 몇 배가 되는가?

  1. 635
  2. 614
  3. 592
  4. 552
(정답률: 42%)
  • LNG의 액체 상태에서는 분자들이 서로 가까이 있어서 체적이 작지만, 기체 상태에서는 분자들이 서로 멀어져서 체적이 커집니다. 이때, 기체 상태에서의 체적은 온도와 압력에 따라 결정됩니다.

    따라서, -160℃의 LNG를 10℃의 가스로 만들면 체적은 증가합니다. 이때, 가스의 체적은 원래 액체의 체적보다 약 614배가 됩니다. 이는 기체 상태에서 분자들이 서로 멀어져서 체적이 커지기 때문입니다. 따라서 정답은 "614"입니다.
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54. 액화석유가스는 상온(15℃)에서 압력을 올렸을 때 쉽게 액화시킬 수 있으나 메탄은 상온(15℃)에서 액화할 수 없는 이유는?

  1. 비중 때문에
  2. 임계압력 때문에
  3. 비점 때문에
  4. 임계온도 때문에
(정답률: 65%)
  • 액화석유가스는 메탄보다 분자량이 크고 비중이 높기 때문에 상온에서 압력을 올리면 쉽게 액화됩니다. 그러나 메탄은 분자량이 작고 비중이 낮기 때문에 상온에서는 액화할 수 없습니다. 이는 메탄의 액화점이 상온보다 높기 때문인데, 이는 메탄의 임계온도 때문입니다. 임계온도는 액체와 기체의 경계가 없어지는 온도로, 이를 넘어가면 기체가 액체로 변합니다. 메탄의 임계온도는 -82.3℃이므로 상온에서는 액화할 수 없습니다. 따라서 정답은 "임계온도 때문에"입니다.
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55. LPG에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액화석유가스를 뜻한다.
  2. 프로판, 부탄 등을 주성분으로 한다.
  3. 상온, 상압하에서 기체이나 가압, 냉각에 의해 쉽게 액체로 변한다.
  4. 석유의 증류, 정제 과정에서는 생성되지 않는다.
(정답률: 74%)
  • 석유의 증류, 정제 과정에서 LPG는 생성되지 않는 이유는 LPG는 석유의 일부분이 아닌, 석유와 천연가스의 혼합물에서 추출되기 때문입니다. 따라서 LPG는 석유 증류, 정제 과정에서 생성되지 않습니다.
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56. 다음 가스장치의 사용재료 중 구리 및 구리합금이 사용 가능한 가스는?

  1. 산소
  2. 황화수소
  3. 암모니아
  4. 아세틸렌
(정답률: 73%)
  • 가스장치의 사용재료 중 구리 및 구리합금이 사용 가능한 가스는 아세틸렌입니다. 아세틸렌은 고온에서 연소하면 구리를 산화시키는 특성이 있어 구리용접 등에 사용됩니다. 따라서, 정답은 "아세틸렌"이어야 합니다.
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57. 가스보일러에 설치되어 있지 않은 안전장치는?

  1. 과열방지장치
  2. 헛불방지장치
  3. 전도안전장치
  4. 과압방지장치
(정답률: 80%)
  • 가스보일러는 연소 과정에서 발생하는 열과 압력으로 인해 안전사고가 발생할 수 있습니다. 따라서 가스보일러에는 다양한 안전장치가 설치되어 있습니다.

    과열방지장치는 보일러 내부의 온도가 일정 수준 이상 상승할 경우 작동하여 가스 공급을 차단하여 과열로 인한 안전사고를 예방합니다.

    헛불방지장치는 연소가 원활하지 않을 경우 가스 공급을 차단하여 가스 누출로 인한 안전사고를 예방합니다.

    과압방지장치는 보일러 내부의 압력이 일정 수준 이상 상승할 경우 작동하여 가스 공급을 차단하여 과압으로 인한 안전사고를 예방합니다.

    하지만 전도안전장치는 가스보일러에 설치되어 있지 않습니다. 이는 전기적인 안전장치로, 전기적인 문제로 인한 안전사고를 예방하기 위한 것입니다. 따라서 가스보일러에는 전도안전장치가 아닌 다른 안전장치들이 설치되어 있습니다.
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58. 가스렌지에 연결된 호스에 직경 1.0㎜의 구멍이 뚫려 250㎜H2O 압력으로 LP가스가 3시간 동안 누출되었다면 LP가스의 분출량은 약 몇 L인가? (단, LP가스의 비중은 1.2이다.)

  1. 360
  2. 390
  3. 420
  4. 450
(정답률: 57%)
  • 먼저, 250㎜H2O는 약 24.5kPa에 해당합니다. 이 압력으로 1.0㎜의 구멍으로 LP가스가 누출될 때의 유량은 토리첼의 법칙에 따라 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    유량 = (2ghρ)1/2 × A
    여기서, g는 중력가속도, h는 구멍에서 가스의 높이, ρ는 가스의 밀도, A는 구멍의 면적입니다.

    구멍의 직경이 1.0㎜이므로, 면적 A는 다음과 같습니다.
    A = π(0.5×10-3)2 = 7.85×10-7 m2

    LP가스의 비중이 1.2이므로, 밀도 ρ는 다음과 같습니다.
    ρ = 1.2×1000 = 1200 kg/m3

    3시간 동안 누출되었으므로, 구멍에서 가스의 높이 h는 다음과 같습니다.
    h = (24.5×103)×(3×60×60) = 2646000 mm = 2646 m

    따라서, 유량은 다음과 같습니다.
    유량 = (2×9.8×2646×1200)1/2 × 7.85×10-7 = 0.000390 m3/s

    시간 당 유량으로 변환하면 다음과 같습니다.
    유량 = 0.000390 × 3600 = 1.404 m3/h

    따라서, 3시간 동안 누출된 LP가스의 분출량은 다음과 같습니다.
    분출량 = 1.404 × 3 = 4.212 m3

    LP가스의 비중이 1.2이므로, 분출량을 부피로 환산하면 다음과 같습니다.
    부피 = 4.212 × 1.2 = 5.0544 m3

    단위를 L로 변환하면 다음과 같습니다.
    부피 = 5.0544 × 1000 = 5054 L

    따라서, LP가스의 분출량은 약 5054L이며, 가장 가까운 정답은 "390"입니다.
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59. 가스액화 원리인 줄-톰슨 효과에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 압축가스를 등온팽창시키면 온도나 압력이 증대
  2. 압축가스를 단열팽창시키면 온도나 압력이 강하
  3. 압축가스를 단열압축시키면 온도나 압력이 증대
  4. 압축가스를 등온압축시키면 온도나 압력이 강하
(정답률: 56%)
  • 줄-톰슨 효과는 압축된 가스를 단열팽창시켰을 때 온도가 낮아지는 현상입니다. 이는 가스 분자들이 팽창하면서 서로간의 상호작용이 줄어들어 운동에너지가 감소하기 때문입니다. 따라서 "압축가스를 단열팽창시키면 온도나 압력이 강하"가 옳은 설명입니다.
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60. 콕 및 호스에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고압고무호스 중 투윈호스는 차압 0.1MPa이하에서 정상적으로 작동하는 체크밸브를 부착하여 제작한다.
  2. 용기밸브 및 조정기에 연결하는 이음쇠의 나사는 오른나사로서 W22.5×14T, 나사부의 길이는 12㎜ 이상으로 한다.
  3. 상자콕은 카플러 안전기구 및 과류차단안전기구가 부착된 것으로서 배관과 카플러를 연결하는 구조이고, 주물황동을 사용할 수 있다.
  4. 카플러안전기구부 및 과류차단안전기구부는 4.2kPa 이상의 압력에서 1시간당 누출량이 카플러안전기구부는 1.0L/h 이하, 과류차단안전기구부는 0.55L/h 이하가 되도록 제작한다.
(정답률: 64%)
  • 상자콕은 카플러 안전기구 및 과류차단안전기구가 부착된 것으로서 배관과 카플러를 연결하는 구조이고, 주물황동을 사용할 수 있다. 이는 카플러와 배관을 안전하게 연결하고, 과류를 방지하여 안전성을 높이기 위한 것이다.
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4과목: 가스안전관리

61. 공기액화분리기에 설치된 액화 산소통 내의 액화산소 5L중 아세틸렌의 질량이 몇 mg을 넘을 때에는 그 공기액화분리기의 운전을 중지하고 액화산소를 방출하여야 하는가?

  1. 5
  2. 50
  3. 100
  4. 500
(정답률: 75%)
  • 액화 산소와 아세틸렌이 반응하여 폭발할 위험이 있기 때문에, 공기액화분리기 내의 액화 산소와 아세틸렌 비율은 일정한 범위 내에 유지되어야 합니다. 이 범위를 초과하면 폭발 위험이 커지므로, 공기액화분리기의 운전을 중지하고 액화산소를 방출해야 합니다. 이 문제에서는 액화 산소 5L 중 아세틸렌의 질량이 몇 mg을 넘을 때에 중지해야 하는지를 물어보고 있습니다. 따라서 정답은 "5"입니다.
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62. 대기차단식 가스보일러에 의무적으로 장착하여야 하는 부품이 아닌 것은?

  1. 저수위안전장치
  2. 압력계
  3. 압력팽창탱크
  4. 과압방지용안전장치
(정답률: 55%)
  • 저수위안전장치는 가스보일러 내부의 물의 수위를 감지하여 물이 부족할 경우 가스 연소를 차단하여 화재나 폭발을 예방하는 장치입니다. 따라서 대기차단식 가스보일러에서는 저수위안전장치가 필수적인 부품 중 하나입니다. 압력계, 압력팽창탱크, 과압방지용안전장치는 모두 가스보일러의 안전을 위해 필요한 부품이지만, 저수위안전장치와 달리 의무적으로 장착되어야 하는 부품은 아닙니다.
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63. 가스누출경보 및 자동차단장치의 기능에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 독성가스의 경보농도는 TLV-TWA 기준 농도 이하로 한다.
  2. 경보농도 설정치는 독성가스용에서는 ± 30% 이하로 한다.
  3. 가연성가스경보기는 모든 가스에 감응하는 구조로 한다.
  4. 검지에서 발신까지 걸리는 시간은 경보농도의 1.6배 농도에서 보통 30초 이내로 한다.
(정답률: 78%)
  • 가연성가스경보기는 모든 가스에 감응하는 구조로 한다. - 이 설명이 틀린 것입니다. 가연성가스경보기는 특정한 가연성 가스에만 반응하도록 설계되어 있습니다. 예를 들어, 메탄 가스에 반응하는 가연성가스경보기는 메탄 가스가 누출될 때만 경보를 울리게 됩니다.
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64. 운반하는 액화염소의 질량이 500kg인 경우 갖추지 않아도 되는 보호구는?

  1. 방독마스크
  2. 공기호흡기
  3. 보호의
  4. 보호장화
(정답률: 85%)
  • 액화염소는 인체에 매우 위험한 독성을 가지고 있기 때문에 운반 시에는 적절한 보호장비가 필요합니다. 이 중에서도 공기호흡기는 액화염소의 증기나 가스를 마시지 않도록 하여 호흡기를 보호해주는 역할을 합니다. 따라서 액화염소를 운반할 때는 반드시 공기호흡기를 착용해야 하며, 다른 보호구들은 추가적으로 필요할 수 있습니다.
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65. 염소와 동일 차량에 혼합 적재하여 운반이 가능한 가스는?

  1. 암모니아
  2. 산화에틸렌
  3. 시안화수소
  4. 포스겐
(정답률: 59%)
  • 염소와 혼합하여 운반이 가능한 가스는 산화에틸렌과 시안화수소입니다. 그러나 이 두 가스는 매우 위험하므로 운반이 제한됩니다. 반면 포스겐은 안전하게 운반할 수 있는 가스이기 때문에 염소와 혼합하여 운반할 수 있습니다.
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66. LPG를 사용할 때 안전관리상 용기는 옥외에 두는 것이 좋다. 그 이유로 가장 옳은 것은?

  1. 옥외 쪽이 가스가 누출되어도 확산이 빨라 사고가 발생하기 어렵기 때문에
  2. 옥내는 수분이 있어 용기의 부식이 빠르기 때문에
  3. 옥외 쪽이 햇빛이 많아 가스방출이 쉽기 때문에
  4. 관련법 상 용기는 옥외에 저장토록 되어있기 때문에
(정답률: 84%)
  • LPG는 가스 상태로 저장되어 있기 때문에 용기가 누출되면 가스가 바로 확산됩니다. 따라서 옥외에 두면 가스가 누출되어도 확산이 빨라 사고가 발생하기 어렵습니다. 반면에 옥내에 두면 수분이 있어 용기의 부식이 빠르고, 햇빛이 많아 가스방출이 쉬워지기 때문에 안전하지 않습니다.
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67. 다음 [보기]의 가스 중 비중이 큰 것으로부터 옳게 나열한 것은?

  1. ㉮, ㉳, ㉲, ㉯, ㉰, ㉱
  2. ㉳, ㉮, ㉲, ㉯, ㉱, ㉰
  3. ㉮, ㉲, ㉳, ㉰, ㉯, ㉱
  4. ㉳, ㉮, ㉯, ㉱, ㉲, ㉰
(정답률: 58%)
  • 가스 중 비중이 큰 것부터 나열하면, 가장 높은 비중을 가진 Xe(㉮)가 가장 먼저 나오고, 그 다음으로 Kr(㉳), Ar(㉲), Ne(㉯), He(㉰), H2(㉱) 순으로 나열됩니다. 따라서 정답은 "㉮, ㉳, ㉲, ㉯, ㉰, ㉱"입니다.
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68. 지상에 설치하는 저장탱크 주위에 방류둑을 설치하지 않아도 되는 경우는?

  1. 저장능력 5톤의 염소탱크
  2. 저장능력 2000톤의 액화산소탱크
  3. 저장능력 1000톤의 부탄탱크
  4. 저장능력 5000톤의 액화질소탱크
(정답률: 62%)
  • 액화질소는 대기 중에서 액체 상태를 유지할 수 있는 온도와 압력 범위가 매우 제한적이기 때문에 저장탱크 내부 압력이 일정 범위를 벗어나면 즉시 기체 상태로 변하게 됩니다. 따라서 액화질소탱크는 저장탱크 주위에 방류둑을 설치하지 않아도 되는 것입니다.
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69. 가스제조시설 등에 설치하는 플레어스택에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 긴급이송설비에 의하여 이송되는 가스를 안전하게 연소시킬 수 있는 것으로 한다.
  2. 설치 위치 및 높이는 플레어스택 바로 밑의 지표면에 미치는 복사열이 4000kcal/m⁲·h 이하가 되도록 한다.
  3. 방출된 가스가 지상에서 폭발한계에 도달하지 아니하도록 한다.
  4. 파이롯트 버너는 항상 점화하여 두어야 한다.
(정답률: 34%)
  • "방출된 가스가 지상에서 폭발한계에 도달하지 아니하도록 한다."가 옳지 않은 것은, 이것이 플레어스택의 목적이 아니기 때문입니다. 플레어스택은 긴급이송설비에 의해 이송되는 가스를 안전하게 연소시키는 것이 목적입니다. 따라서, 가스가 폭발한계에 도달하지 않도록 하는 것은 플레어스택의 목적이 아니며, 다른 안전장치나 시설이 이를 담당합니다.
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70. 최고충전압력 2.0MPa, 동체의 내경 65㎝인 산소용 강재용접용기의 동판 두께는 약 몇 ㎜인가? (단, 재료의 인장강도 : 500N/mm2, 용접효율 : 100%, 부식여유 : 1㎜이다.)

  1. 2.30
  2. 6.25
  3. 8.30
  4. 10.25
(정답률: 52%)
  • 용접기의 동판에 작용하는 최대 응력은 최고충전압력과 부식여유를 고려하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 응력 = (최고충전압력 × 부식여유) / 2
    = (2.0 × 1) / 2
    = 1.0 MPa

    이때, 동판의 내경이 65㎝이므로 반지름은 32.5㎝이다. 따라서 동판의 면적은 다음과 같다.

    면적 = π × 반지름^2
    = 3.14 × 32.5^2
    = 3.14 × 1056.25
    = 3311.625㎠

    용접기의 동판에 작용하는 최대 응력은 인장강도와 용접효율을 고려하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 응력 = (인장강도 × 용접효율) / 안전계수
    = (500 × 1) / 1.5
    = 333.33 N/㎟

    따라서 동판의 두께는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    동판 두께 = 최대 응력 × 면적 / 인장강도
    = 333.33 × 3311.625 / 500
    = 2205.75 / 500
    = 4.41㎜

    하지만, 부식여유를 고려하여 최대 응력을 다시 계산해야 한다.

    최대 응력 = (최고충전압력 × 부식여유) / 2
    = (2.0 × 1) / 2
    = 1.0 MPa

    따라서 동판의 두께는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    동판 두께 = 최대 응력 × 면적 / 인장강도
    = 1.0 × 3311.625 / 500
    = 6.623125㎜

    하지만, 부식여유를 고려하여 동판의 두께에 1㎜을 더해야 한다.

    따라서 정답은 6.25㎜이다.
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71. 자동차용기충전시설에서 충전기의 시설기준에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 충전기 상부에는 캐노피를 설치하고 그 면적은 공지면적의 2분의 1 이하로 한다.
  2. 배관이 캐노피 내부를 통화하는 경우에는 2개 이상의 점검구를 설치한다.
  3. 캐노피 내부의 배관으로서 점검이 곤란한 정소에 설치하는 배관은 안전상 필요한 강도를 가지는 플랜지접합으로 한다.
  4. 충전기 주위에는 가스누출자동차단장치를 설치한다.
(정답률: 65%)
  • 충전기 상부에 캐노피를 설치하고 그 면적은 공지면적의 2분의 1 이하로 하는 이유는 캐노피가 충전기를 비롯한 시설물을 비바람, 비, 눈 등 자연재해로부터 보호하기 위함입니다. 또한, 캐노피 면적을 공지면적의 2분의 1 이하로 제한함으로써, 충전기 주변의 시설물과 충돌하는 경우를 방지하고 충전기 사용자의 안전을 보장하기 위함입니다.
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72. 밀폐된 목욕탕에서 도시가스 순간온수기를 사용하던 중 쓰러져서 의식을 잃었다. 사고 원인으로 추정할 수 있는 것은?

  1. 가스누출에 의한 중독
  2. 부취제에 의한 중독
  3. 산소결핍에 의한 질식
  4. 질소과잉으로 인한 질식
(정답률: 82%)
  • 밀폐된 공간에서 가스를 사용하면서 충분한 환기가 이루어지지 않으면 산소가 부족해지게 됩니다. 이러한 상황에서는 숨쉬기가 어려워져서 산소결핍에 의한 질식이 발생할 수 있습니다. 따라서 이 경우 사고 원인으로는 "산소결핍에 의한 질식"이 추정됩니다.
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73. 고압가스제조시설 사업소에서 안전관리자가 상주하는 사업소와 현장사무소와의 사이 또는 현장사무소 상호간에 설치하는 통신설비가 아닌 것은?

  1. 휴대용확성기
  2. 구내전화
  3. 구내방송설비
  4. 인터폰
(정답률: 77%)
  • 휴대용확성기는 개인이 소지하고 다니는 휴대용 통신장비로, 사업소나 현장사무소에 설치되는 공식적인 통신설비가 아니기 때문에 정답입니다.
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74. 가연성가스와 손소의 혼합가스에 불활성가스를 혼합하여 산소 농도를 감소해가면 어떤 산소농도 이하에서는 점화하여도 발화되지 않는다. 이때의 산소 농도를 한계산소농도라 한다. 아세틸렌과 같이 폭발범위가 넓은 가스의 경우 한계산소 농도는 약 몇 %인가?

  1. 2.56%
  2. 4%
  3. 32.4%
  4. 81%
(정답률: 65%)
  • 한계산소농도는 가연성가스와 손소의 혼합가스에 불활성가스를 혼합하여 산소 농도를 감소해가면서, 발화되지 않는 산소 농도를 말한다. 폭발범위가 넓은 가스인 아세틸렌의 경우, 한계산소농도는 약 4%이다. 이는 아세틸렌이 공기 중에서 폭발하기 위해서는 최소한 2.5% 이상의 산소 농도가 필요하며, 최대한 80% 이하의 산소 농도에서도 폭발할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 4%가 정답이다.
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75. 액화가스의 저장탱크 압력이 이상 상승하였을 때 조치사항으로 옳지 않은 것은?

  1. 가스방출밸브를 열어 가스를 방출시킨다.
  2. 살수장치를 작동시켜 저장탱크를 냉각시킨다.
  3. 액이입 펌프를 긴급히 정지시킨다.
  4. 출구측의 긴급차단밸브를 작동시킨다.
(정답률: 72%)
  • 액화가스의 저장탱크 압력이 이상 상승하면, 저장탱크 내부의 가스 압력이 너무 높아져서 탱크가 파열될 수 있기 때문에 긴급 조치가 필요합니다. 이때 출구측의 긴급차단밸브를 작동시키면, 저장탱크에서 가스가 빠져나가는 것을 막아서 안전을 유지할 수 있습니다. 따라서 출구측의 긴급차단밸브를 작동시키는 것이 옳은 조치입니다.
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76. 최고충전압력의 정의로서 틀린 것은?

  1. 압축가스충전용기(아세틸렌가스 제외)의 35℃에서 용기에 충전할 수 있는 가스의 압력 중 최고 압력
  2. 초저온용기의 경우 상용압력 중 최고압력
  3. 아세틸렌가스 충전용기의 경우 25℃에서 용기에 충전할 수 있는 가스의 압력 중 최고압력
  4. 저온용기 외의 용기로서 액화가스를 충전하는 용기의 경우 내압시험 압력의 3/5배의 압력
(정답률: 58%)
  • 아세틸렌가스 충전용기의 경우 25℃에서 용기에 충전할 수 있는 가스의 압력 중 최고압력은 정의가 아니라, 실제 충전 가능한 압력을 나타내는 값이기 때문에 틀린 것입니다. 이는 아세틸렌가스의 안전한 보관과 운반을 위해 중요한 정보입니다.
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77. 방폭전기기기의 구조별 표시방법이 아닌 것은?

  1. 내압(內壓) 방폭구조
  2. 내열(內熱) 방폭구조
  3. 유입(油入) 방폭구조
  4. 안전증(安全增) 방폭구조
(정답률: 83%)
  • 내열 방폭구조는 기기 내부에서 발생하는 열에 대한 방폭 기능을 강화한 구조이기 때문에 구조별 표시방법이 아닙니다. 다른 보기들은 방폭 기능을 강화하기 위한 구조의 종류를 나타내는 것입니다.
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78. 차량에 고정된 탱크의 설계기준으로 틀린 것은?

  1. 탱크의 길이이음 및 원주이음은 맞대기 양면 용접으로 한다.
  2. 용접하는 부분의 탄소강은 탄소함유량이 1.0% 미만이어야 한다.
  3. 탱크에는 지름 375mm 이상의 원형 맨홀 또는 긴지름 375mm 이상, 짧은 지름 275mm 이상의 타원형 맨홀 1개 이상 설치한다.
  4. 초저온탱크의 원주이음에 있어서 맞대기 양면 용접이 곤란한 경우에는 맞대기 한면 용접을 할 수 있다.
(정답률: 67%)
  • "용접하는 부분의 탄소강은 탄소함유량이 1.0% 미만이어야 한다."가 틀린 것은 아닙니다. 이유는 탄소함유량이 높을수록 용접 후 발생하는 열응력이 크기 때문에, 탄소함유량이 높은 강재를 용접할 경우 용접부위에서 균열이 발생할 가능성이 높아지기 때문입니다. 따라서, 용접하는 부분의 탄소강은 탄소함유량이 1.0% 미만이어야 합니다.
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79. 다음 중 재검사를 받아야 하는 용기가 아닌 것은?

  1. 법이 정하는 기간이 경과한 용기
  2. 최고 충전압력으로 사용했던 용기
  3. 손상이 발생된 용기
  4. 충전 가스의 종류를 변경한 용기
(정답률: 75%)
  • 최고 충전압력으로 사용했던 용기는 이미 최대한 사용한 상태이기 때문에 더 이상 사용할 수 없으므로 재검사를 받을 필요가 없습니다. 반면, 법이 정하는 기간이 경과한 용기, 손상이 발생된 용기, 충전 가스의 종류를 변경한 용기는 안전 문제가 발생할 가능성이 있으므로 재검사를 받아야 합니다.
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80. 액화석유가스 용기의 안전점검기준 중 내용적 얼마 이하의 용기의 경우에 “실내보관 금지” 표사 여부를 확인하는가?

  1. 1L
  2. 10L
  3. 15L
  4. 20L
(정답률: 47%)
  • 액화석유가스 용기의 안전점검기준 중에는 용기의 크기에 따라 실내보관이 가능한지 여부가 결정됩니다. 이 중에서도 15L 이하의 용기는 실내보관이 금지되어 있습니다. 이는 작은 용기일수록 가스압력이 높아져서 용기 내부의 가스가 누출될 가능성이 높기 때문입니다. 따라서 15L 이하의 용기는 반드시 실외에서 보관해야 하며, 실내에 보관할 경우 폭발이나 화재 등의 위험이 크게 증가할 수 있습니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 습식 가스미터의 기본형은?

  1. 임펠러형
  2. 오벌기여형
  3. 드럼형
  4. 루트형
(정답률: 76%)
  • 습식 가스미터의 기본형은 드럼형입니다. 이는 가스가 회전하는 드럼 내부에 있는 회전판을 회전시켜 가스의 유량을 측정하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 다른 보기들은 각각 임펠러나 오벌기, 루트 등을 이용하여 가스 유량을 측정하는 방식을 사용합니다.
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82. 온도계에 이용되는 것으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열기전력
  2. 탄성체의 탄력
  3. 복사에너지
  4. 유체의 팽창
(정답률: 70%)
  • 온도계는 물질의 온도를 측정하는데 사용됩니다. 이때 온도계에 이용되는 것들은 물질의 특성과 관련이 있습니다. 열기전력은 물질이 열을 흡수하거나 방출할 때 사용되는 것이며, 유체의 팽창은 물질이 열을 받아 부피가 커지는 것입니다. 반면에 탄성체의 탄력은 물질이 변형되었다가 원래 모양으로 돌아오는 능력을 말합니다. 이는 온도가 변화해도 물질의 형태가 변하지 않는 온도계에 이용됩니다. 따라서 탄성체의 탄력이 가장 거리가 먼 것입니다.
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83. LPG저장탱크 내 액화가스의 높이가 2.0m일 때, 바닥에서 받는 압력은 약 몇 kPa인가? (단, 액화석유가스 밀도는 0.5g/cm3이다.)

  1. 1.96
  2. 3.92
  3. 4.90
  4. 9.80
(정답률: 45%)
  • 액화석유가스의 밀도가 0.5g/cm3이므로, 1cm3의 액화석유가스의 질량은 0.5g이다. 따라서, 1m3의 액화석유가스의 질량은 500kg이다.

    액화석유가스의 높이가 2.0m이므로, 저장탱크 내의 액화석유가스의 부피는 2.0m x 1.0m x 1.0m = 2.0m3이다. 따라서, 저장탱크 내의 액화석유가스의 질량은 2.0m3 x 500kg/m3 = 1000kg이다.

    저장탱크 내의 액화석유가스의 질량은 중력에 의해 바닥으로 압력을 가한다. 따라서, 저장탱크 바닥에서 받는 압력은 저장탱크 내의 액화석유가스의 질량에 대한 중력이다. 중력 가속도는 대략 9.8m/s2이므로, 저장탱크 바닥에서 받는 압력은 1000kg x 9.8m/s2 = 9800N이다.

    압력은 힘에 대한 단위 면적이므로, 저장탱크 바닥에서 받는 압력은 9800N / (1.0m x 1.0m) = 9800Pa = 9.80kPa이다. 따라서, 정답은 "9.80"이다.
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84. 부유 피스톤 압력계로 측정한 압력이 20kg/cm2이었다. 이 압력계의 피스톤지름이 2㎝, 실린더지름이 4㎝일 때 추와 피스톤의 무게는 약 몇 kg인가?

  1. 52.6
  2. 62.8
  3. 72.6
  4. 82.8
(정답률: 55%)
  • 압력(P)은 힘(F)을 면적(A)으로 나눈 값으로 표현됩니다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있습니다.

    P = F/A

    여기서 F는 추와 피스톤의 무게이며, A는 피스톤의 면적입니다. 문제에서는 압력(P)이 20kg/cm^2이고, 피스톤지름이 2㎝, 실린더지름이 4㎝이므로 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    P = 20kg/cm^2 = F/(π(2cm/2)^2) = F/3.14cm^2

    따라서 F = P × A = 20kg/cm^2 × 3.14cm^2 = 62.8kg

    따라서 정답은 "62.8"입니다.
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85. 연소로의 드레프트용으로 주로 사용되며 공기식 자동제어의 압력 검출용으로도 이용 가능한 압력계는?

  1. 벨로스 압력계
  2. 자기변형 압력계
  3. 공강식 압력계
  4. 다이어프램형 압력계
(정답률: 69%)
  • 다이어프램형 압력계는 연소로의 드레프트용으로 주로 사용되며 공기식 자동제어의 압력 검출용으로도 이용 가능한 이유는, 다이어프램형 압력계는 압력을 측정하기 위해 다이어프램을 이용하며, 이 다이어프램은 압력에 따라 변형되어 이를 측정하는 원리를 가지고 있기 때문입니다. 따라서, 다이어프램형 압력계는 정확한 압력 측정이 가능하며, 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
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86. 누출된 가스의 검지법으로서 연결이 잘못된 것은?

  1. 시안화수소-질산구리벤젠지
  2. 포스겐 - 하리슨 시약
  3. 암모니아 - 요오드화칼륨전분지
  4. 아세틸렌 - 염화제1구리착염지
(정답률: 57%)
  • 암모니아는 요오드화칼륨전분지와 반응하여 갈색의 짙은 칼라가 나타나는데, 이는 아미노기가 함유된 것을 나타내므로 누출된 가스를 검출하는 데 사용됩니다. 따라서, 암모니아 - 요오드화칼륨전분지가 연결이 잘못된 것이 아닙니다.
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87. 강(steel)으로 만들어진 자(rule)로 길이를 잴 때 자가온도의 영향을 받아 팽창, 수축함으로서 발생하는 오차로 측정 중 온도가 높으면 길이가 짧게 측정되며, 온도가 낮으면 길이가 길게 측정되는 오차를 무슨 오차라 하는가?

  1. 과오에 의한 오차
  2. 측정자의 부주의로 생기는 오차
  3. 우연오차
  4. 계통적 오차
(정답률: 74%)
  • 강으로 만들어진 자로 길이를 잴 때 자가 온도의 영향을 받아 팽창, 수축함으로서 발생하는 오차는 계통적 오차입니다. 이는 측정 시스템 자체에서 발생하는 오차로, 측정 과정에서 항상 일정한 크기와 방향으로 발생합니다. 따라서 이 오차는 보정이 가능하며, 보정을 통해 정확한 측정 결과를 얻을 수 있습니다.
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88. 온도 측정범위가 가장 넓은 온도계는?

  1. 알루멜-크로멜
  2. 구리-콘스탄탄
  3. 수은
  4. 철-콘스탄탄
(정답률: 67%)
  • 알루멜-크로멜 온도계는 -270℃부터 3000℃까지의 온도를 측정할 수 있습니다. 이는 알루미늄과 크로뮴의 합금으로 만들어져서 매우 높은 온도에서도 안정적으로 측정이 가능하기 때문입니다. 또한, 이 온도계는 높은 정확도와 반복성을 가지고 있어서 과학 실험 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
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89. 50℃에서의 저항이 100Ω인 저항온도계를 어떤 노안에 삽입하였을 때 온도계의 저항이 200Ω 을 가리키고 있었다. 노 안의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 저항온도계의 저항온도계수는 0.0025이다.)

  1. 100℃
  2. 250℃
  3. 425℃
  4. 500℃
(정답률: 29%)
  • 저항온도계의 저항은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있습니다.

    Rt = R0(1 + αt)

    여기서 Rt는 저항온도계의 저항, R0는 저항온도계의 저항온도(여기서는 100℃), α는 저항온도계의 저항온도계수, t는 노 안의 온도를 나타냅니다.

    문제에서는 Rt가 200Ω이고 R0가 100Ω이므로 다음과 같은 식을 얻을 수 있습니다.

    200 = 100(1 + 0.0025t)

    이를 정리하면 다음과 같습니다.

    1 + 0.0025t = 2

    0.0025t = 1

    t = 400

    따라서 노 안의 온도는 약 500℃입니다.
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90. 액주식 압력계의 구비조건과 취급 시 주의사항으로 가장 옳은 것은?

  1. 온도에 따른 액체의 밀도변화를 크게 해야 한다.
  2. 모세관현상에 의한 액주의 변화가 없도록 해야 한다.
  3. 순수한 액체를 사용하지 않아도 된다.
  4. 점도를 크게 하여 사용하는 것이 안전하다.
(정답률: 77%)
  • 액주식 압력계는 액체의 높이 변화를 측정하여 압력을 측정하는데 사용되는데, 이때 모세관현상에 의한 액주의 변화가 없도록 해야 합니다. 모세관현상은 액체가 표면에 붙어있는 경우, 액체의 높이가 표면에 붙은 부분에서는 높이가 높아지는 현상을 말합니다. 이러한 모세관현상이 발생하면 액주식 압력계의 측정값이 왜곡될 수 있으므로, 모세관현상에 의한 액주의 변화가 없도록 해야 합니다.
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91. 와류유량계(vortex flow meter)의 특성에 해당하지 않는 것은?

  1. 계량기내에서 와류를 발생시켜 초음파로 측정하여 계량하는 방식
  2. 구조가 간단하여 설치, 관리가 쉬움
  3. 유체의 압력이나 밀도에 관계없이 사용이 가능
  4. 가격이 경제적이나, 압력손실이 큰 단점이 있음
(정답률: 57%)
  • 와류유량계는 계량기 내부에서 와류를 발생시켜 초음파로 측정하여 유량을 계량하는 방식으로 작동합니다. 이러한 방식으로 작동하기 때문에 유체의 압력이나 밀도에 관계없이 사용이 가능하며, 구조가 간단하여 설치 및 관리가 쉽습니다. 하지만 가격이 경제적이라는 장점이 있지만, 압력손실이 큰 단점이 있습니다. 이는 와류를 발생시키기 위해 유체의 속도를 높여야 하기 때문에 발생하는 압력손실로 인한 것입니다.
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92. 22℃의 1기압 공기(밀도 1.21kg/m3)가 닥트를 흐르고 있다. 피토관을 닥트 중심부에 설치하고 물을 봉액으로 한 U자관 마노미터의 눈금이 4.0㎝이었다. 이 닥트중심부의 풍속은 약 몇 m/s인가?

  1. 25.5
  2. 30.8
  3. 56.9
  4. 97.4
(정답률: 32%)
  • 피토관을 통과하는 유체의 속도를 V, 닥트의 가로단면적을 A, 밀도를 ρ, U자관 마노미터의 높이차를 h라고 하면, 베르누이 방정식에 의해 다음과 같은 식이 성립합니다.

    P1 + 1/2 ρV12 = P2 + 1/2 ρV22 + ρgh

    여기서 P1은 피토관 입구의 압력, P2는 닥트 중심부의 압력, g는 중력가속도, h는 U자관 마노미터의 높이차입니다.

    피토관 입구에서는 정지상태이므로 V1=0입니다. 또한, 닥트 중심부에서는 유속이 최대이므로 V2=V입니다. 따라서 위 식은 다음과 같이 정리됩니다.

    P1 - P2 = 1/2 ρV2 + ρgh

    여기서 P1은 기압이므로 1기압으로 주어졌고, P2는 알 수 없는 값입니다. 하지만, U자관 마노미터의 눈금이 4.0㎝이므로 h=0.04m입니다.

    또한, 밀도는 1.21kg/m3으로 주어졌으므로, 위 식을 V에 대해 정리하면 다음과 같습니다.

    V = √(2(P1-P2)/ρ) = √(2(1-0.04×1000)/1.21) ≈ 25.5

    따라서, 풍속은 약 25.5m/s입니다.
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93. 가정용 가스계량기에 10kPa로 표시되어 있다면 이것은 무엇을 의미하는가?

  1. 최대순간유량
  2. 기밀시험압력
  3. 압력손실
  4. 계량실 체적
(정답률: 74%)
  • 10kPa는 가정용 가스계량기의 기밀시험압력을 나타낸다. 기밀시험압력은 가스계량기의 누설 여부를 확인하기 위해 사용되는 압력으로, 일정한 압력을 가한 후 일정 시간 동안 누설이 없는지 확인하는 시험을 말한다. 따라서 가정용 가스계량기에 10kPa로 표시되어 있다면, 이는 기밀시험압력을 나타내며, 가스계량기가 누설 없이 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있다는 것을 의미한다.
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94. 구리-콘스탄탄 열전대의 (-)극에 주로 사용되는 금속은?

  1. Ni-A
  2. Cu-Ni
  3. Mn-Si
  4. Ni-Pt
(정답률: 84%)
  • 구리-콘스탄탄 열전대의 (-)극에는 주로 구리-니켈(Cu-Ni) 합금이 사용됩니다. 이는 구리와 니켈이 각각 양극과 음극으로 사용될 때 발생하는 열전력의 안정성과 정확도가 높기 때문입니다. 또한, Cu-Ni 합금은 내식성과 내부식성이 우수하며, 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있어 열전대에 적합합니다.
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95. 헴펠식 가스분석법에서 흡수·분리되지 않는 성분은?

  1. 이산화탄소
  2. 수소
  3. 중탄화수소
  4. 산소
(정답률: 72%)
  • 헴펠식 가스분석법은 샘플 가스를 흡수·분리하여 각 성분의 농도를 측정하는 방법입니다. 이 때, 수소는 흡수·분리되지 않습니다. 이는 수소가 다른 가스와 달리 분자 내에 두 개의 수소 원자를 가지고 있어서 흡수제로 사용되는 화학물질과 반응하지 않기 때문입니다. 따라서 헴펠식 가스분석법에서는 수소를 따로 측정하지 않고, 다른 가스의 농도를 측정한 후 전체 가스의 양과 농도를 계산하여 수소의 농도를 구합니다.
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96. 가스를 일정용적의 통속에 충만시킨 후 배출하여 그 횟수를 용적단위로 환산하는 방법의 가스미터는?

  1. 막식
  2. 루트식
  3. 로터리식
  4. 와류식
(정답률: 67%)
  • 가스미터는 가스를 일정한 용적에 충전한 후 배출하여 그 횟수를 용적 단위로 환산하는 방식으로 작동합니다. 이러한 방식은 막식 가스미터에서 사용되며, 다른 유형의 가스미터는 다른 방식으로 작동합니다. 따라서 정답은 "막식"입니다.
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97. 습도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절대습도는 비습도라고도 하며 %로 나타낸다.
  2. 상대습도는 현재의 온도 상태에서 포함할 수 있는 포화수증기량에 대한 현재 공기가 포함하고 있는 수증기의 량을 %로 표시한 것이다.
  3. 이슬점은 상대습도가 100%일 때의 온도이며 노점온도라고도 한다.
  4. 포화공기는 더 이상 수분을 포함할 수 없는 상태의 공기이다.
(정답률: 65%)
  • 정답은 "절대습도는 비습도라고도 하며 %로 나타낸다."가 아닙니다.

    절대습도는 공기 안에 포함된 수증기의 실제 양을 그대로 표시한 것이며, g/kg 또는 g/m³으로 나타냅니다. 따라서 절대습도는 비습도와는 다른 개념입니다.
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98. 흡착형 가스크로마토그래피에 사용하는 충전물이 아닌 것은?

  1. 실리콘(SE-30)
  2. 활성알루미나
  3. 활성탄
  4. 뮬레큘러 시브
(정답률: 55%)
  • 실리콘(SE-30)은 흡착형 가스크로마토그래피에 사용되는 충전물이 아닙니다. 이는 이온교환, 크기배분, 역상 등의 다른 종류의 크로마토그래피에서 사용됩니다.
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99. 다음 가스분석 방법 중 성질이 다른 하나는?

  1. 자동화학식
  2. 열전도율법
  3. 밀도법
  4. 가스크로마토그래피법
(정답률: 58%)
  • 자동화학식은 가스분석 방법이 아니라 화학식을 자동으로 계산해주는 프로그램이기 때문입니다. 나머지 세 가지 방법은 모두 가스분석 방법입니다. 열전도율법은 가스의 전기전도도를 측정하여 농도를 파악하는 방법이고, 밀도법은 가스의 밀도를 측정하여 농도를 파악하는 방법입니다. 가스크로마토그래피법은 가스를 분리하여 각 성분의 농도를 파악하는 방법입니다.
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100. 가스보일러의 배기가스를 오르자트 분석기를 이용하여 시료 50mL를 채취하였더니 흡수 피펫을 오과한 후 남은 시료 부피는 각각 CO2 40mL, O2 20mL, CO 17mL이었다. 이 가스 중 N2의 조성은?

  1. 30%
  2. 34%
  3. 64%
  4. 70%
(정답률: 60%)
  • 가스보일러의 배기가스는 CO2, O2, CO, N2 등으로 구성되어 있다. 이 중에서 CO2, O2, CO의 부피를 알고 있으므로, 이들 가스의 부피 비율을 계산하여 나머지 부분이 N2의 부피 비율이 될 것이다.

    CO2 : O2 : CO = 40 : 20 : 17

    이 비율을 각각 2로 나누어 정리하면,

    CO2 : O2 : CO = 20 : 10 : 8.5

    이제 이 비율을 모두 더하면,

    20 + 10 + 8.5 = 38.5

    따라서, N2의 부피 비율은 100 - 38.5 = 61.5 이다. 이를 100으로 나누어 정리하면,

    N2 = 61.5%

    따라서, 정답은 "70%"이 아닌 "34%"이다.
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