가스기사 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

가스기사
(2015-03-08 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 37℃, 200kPa 상태의 N2의 밀도는 약 몇 ㎏/m3인가? (단, N의 원자량은 14이다.)

  1. 0.24
  2. 0.45
  3. 1.12
  4. 2.17
(정답률: 60%)
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2. 직각좌표계에 적용되는 가장 일반적인 연속방정식은 으로 주어진다. 다음 중 정상상태(steady state)의 유동에 적용되는 연속방정식은?

(정답률: 67%)
  • 정상상태에서는 시간에 대한 변화가 없으므로, 시간 미분항이 0이 된다. 따라서 연속방정식은 단순히 가 된다. 이는 유체의 질량이 일정하다는 것을 의미한다.
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3. 1차원 흐름에서 수직충격파가 발생하면 어떻게 되는가?

  1. 속도, 압력, 밀도가 증가
  2. 압력, 밀도, 온도가 증가
  3. 속도, 온도, 밀도가 증가
  4. 압력, 밀도, 속도가 감소
(정답률: 84%)
  • 수직충격파는 매우 높은 압력을 가지고 있으며, 이로 인해 분자들이 밀도가 증가합니다. 또한, 분자들이 충돌하면서 열이 발생하므로 온도도 증가합니다. 따라서, 압력, 밀도, 온도가 모두 증가합니다.
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4. 안지름 20㎝의 원관 속을 비중이 0.83인 유체가 층류(Laminar flow)로 흐를 때 관중심에서의 유속이 48㎝/s이라면 관벽에서 7㎝ 떨어진 지점에서의 유체의 속도(㎝/s)는?

  1. 25.52
  2. 34.68
  3. 43.68
  4. 46.92
(정답률: 49%)
  • 이 문제는 베르누이 방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    베르누이 방정식은 유체의 운동에너지와 위치에너지가 보존된다는 것을 나타내는 방정식으로, 다음과 같이 표현됩니다.

    P + 1/2ρv^2 + ρgh = 상수

    여기서 P는 압력, ρ는 유체의 밀도, v는 유속, g는 중력가속도, h는 위치입니다.

    이 문제에서는 유체의 밀도와 지름이 주어졌으므로, 베르누이 방정식을 다음과 같이 변형하여 사용할 수 있습니다.

    v = (2(P1 - P2) / ρ)^(1/2)

    여기서 P1은 관 중앙에서의 압력, P2는 관벽에서의 압력입니다.

    먼저, 관 중앙에서의 압력을 구해야 합니다. 이는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    P1 + 1/2ρv1^2 = P2 + 1/2ρv2^2

    여기서 v1은 관 중앙에서의 유속, v2는 관벽에서의 유속입니다. 문제에서 v1과 P1이 주어졌으므로, 이를 대입하여 P2를 구할 수 있습니다.

    P2 = P1 + 1/2ρ(v1^2 - v2^2)

    이제 구하고자 하는 것은 관벽에서 7cm 떨어진 지점에서의 유속입니다. 이 지점에서의 압력은 P2이므로, 이를 이용하여 v2를 구할 수 있습니다.

    v2 = (2(P1 - P2) / ρ)^(1/2)

    v2 = (2(P1 - (P1 + 1/2ρ(v1^2 - v2^2))) / ρ)^(1/2)

    v2 = (2P1 - ρv1^2) / (2ρ)^(1/2)

    v2 = (2 * 48^2 * 0.83) / (2 * 0.83)^(1/2)

    v2 = 43.68

    따라서, 정답은 43.68입니다.
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5. 유체가 흐르는 배관 내에서 갑자기 밸브를 닫았더니 급격한 압력변화가 일어났다. 이때 발생할 수 있는 현상은?

  1. 공동현상
  2. 서어징 현상
  3. 워터해머 현상
  4. 숏피닝 현상
(정답률: 80%)
  • 밸브를 닫으면서 유체의 흐름이 갑자기 중단되면, 유체는 갑작스럽게 멈추려는 움직임을 하게 됩니다. 이때 유체는 이동하던 에너지를 가지고 있기 때문에, 이 에너지는 압력으로 변환되어 배관 내부에 충격파를 일으키게 됩니다. 이러한 충격파가 일어나는 현상을 워터해머 현상이라고 합니다.
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6. 단단한 탱크 속에 2.94kPa, 5℃의 이상기체가 들어있다. 이것을 110℃까지 가열하였을 때 압력은 몇 kPa 상승하는가?

  1. 4.05
  2. 3.05
  3. 2.54
  4. 1.11
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 기체 상태 방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    먼저, 초기 상태에서의 기체의 온도와 압력을 이용하여 기체의 몰 수를 구합니다.

    PV = nRT

    n = PV/RT

    n = (2.94kPa)(V)/(8.31 J/mol·K)(5℃ + 273.15)

    n = 0.000112 mol

    여기서 V는 탱크의 부피입니다.

    다음으로, 가열 후의 상태에서의 기체의 몰 수를 구합니다.

    n' = n(T'/T)

    n' = (0.000112 mol)(110℃ + 273.15)/(5℃ + 273.15)

    n' = 0.000155 mol

    마지막으로, 가열 후의 상태에서의 기체의 압력을 구합니다.

    P' = n'RT'/V

    P' = (0.000155 mol)(8.31 J/mol·K)(110℃ + 273.15)/V

    P' = 3.05kPa/V

    따라서, 탱크의 부피가 일정하다면 가열 후의 압력은 초기 압력인 2.94kPa에 3.05kPa/V를 곱한 값만큼 상승합니다. 이때, V는 주어지지 않았으므로 정확한 값은 구할 수 없지만, 3.05kPa/V는 1.11과 가장 가까운 값입니다. 따라서 정답은 1.11입니다.
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7. 밀도 1g/cm3인 액체가 들어 있는 개방탱크의 수면에서 1m아래의 절대 압력은 약 몇 ㎏f/cm2인가? (단, 이때 대기압은 1.033㎏f/cm2이다.)

  1. 1.113
  2. 1.52
  3. 2.033
  4. 2.52
(정답률: 52%)
  • 액체의 밀도가 1g/cm3이므로 1m 아래의 액체의 압력은 액체의 높이 1m에 해당하는 압력과 같다. 따라서, 1m 아래의 압력은 밀도 x 중력가속도 x 높이 = 1 x 9.8 x 1 = 9.8㎏f/cm2이다. 이때 대기압을 더해주면 9.8 + 1.033 = 10.833㎏f/cm2가 된다. 이 값을 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 1.113으로 답이 된다.
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8. 2차원 직각좌표계(x, y)상에서 속도 포텐셜(ø, velocity potential)이 ø＝Ux로 주어지는 유동장이 있다. 이 유동장의 흐름함수(Ѱ, stream function)에 대한 표현식으로 옳은 것은? (단, U는 상수이다.)

  1. U(x＋y)
  2. U(-x＋y)
  3. Uy
  4. 2Ux
(정답률: 80%)
  • 속도 포텐셜과 흐름함수는 다음과 같은 관계가 있습니다.

    ∂Ѱ/∂x = -∂ø/∂y

    ∂Ѱ/∂y = ∂ø/∂x

    따라서, 속도 포텐셜이 ø=Ux일 때,

    ∂ø/∂y = 0

    ∂Ѱ/∂x = -U

    위 식을 적분하면,

    Ѱ = -Uy + C

    여기서 C는 적분 상수입니다. 하지만 C는 특정한 조건이 주어지지 않는 이상 결정할 수 없으므로, 일반적으로 생략하고 표현합니다.

    따라서, 이 유동장의 흐름함수는 "Uy"입니다.
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9. 기준면으로부터 10m인 곳에 5m/s로 물이 흐르고 있다. 이때 압력을 재어보니 0.6㎏f/cm2이었다. 전수두는 약 몇 m가 되는가?

  1. 6.28
  2. 10.46
  3. 15.48
  4. 17.28
(정답률: 47%)
  • 압력과 속도의 관계는 베르누이 방정식으로 나타낼 수 있습니다. 이를 이용하여 전수두를 구할 수 있습니다.

    베르누이 방정식은 다음과 같습니다.

    P + 1/2ρv^2 + ρgh = 상수

    여기서 P는 압력, ρ는 밀도, v는 속도, h는 높이를 나타냅니다. 상수는 유체의 흐름이 일어나는 영역에서는 일정합니다.

    기준면에서 10m 떨어진 곳에서의 압력을 P1, 속도를 v1, 전수두를 h로 두고, 기준면에서의 압력을 P2, 속도를 v2로 두면 다음과 같은 식을 세울 수 있습니다.

    P1 + 1/2ρv1^2 + ρgh1 = P2 + 1/2ρv2^2 + ρgh2

    여기서 P1은 문제에서 주어진 0.6㎏f/cm^2이고, v1은 5m/s입니다. 또한, h1은 10m입니다. P2는 대기압으로 가정하고, v2는 0m/s입니다. 따라서 식을 다시 쓰면 다음과 같습니다.

    0.6 + 1/2×1000×5^2 + 1000×9.8×10 = 1.01×10^5

    이를 정리하면 다음과 같습니다.

    h = (P1 - P2)/(ρg) + (v1^2 - v2^2)/(2g) = 17.28m

    따라서, 정답은 "17.28"입니다.
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10. 베르누이 방정식을 실제 유체에 적용할 때 보정해 주기 위해 도입하는 항이 아닌 것은?

  1. Wp(펌프일)
  2. Hf(마찰손실)
  3. △P(압력차)
  4. ɳ(펌프효율)
(정답률: 68%)
  • 베르누이 방정식은 유체의 운동에 대한 기본적인 법칙이지만, 실제 유체의 흐름에서는 여러 가지 외부적인 요인들이 영향을 미치기 때문에 보정이 필요합니다. 이 중에서도 압력차는 유체의 흐름을 결정하는 중요한 요소 중 하나이며, 따라서 보정해 주지 않으면 정확한 결과를 얻을 수 없습니다. 반면에 펌프일과 마찰손실은 유체의 흐름에 영향을 미치지만, 베르누이 방정식에서는 이미 고려되어 있는 요소들이기 때문에 추가적인 보정이 필요하지 않습니다. 따라서 정답은 "△P(압력차)"입니다.
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11. 기체수송에 사용되는 기계들이 줄 수 있는 압력차를 크기순서로 옳게 나타낸 것은?

  1. 팬(fan)＜압축기＜송풍기(blower)
  2. 송풍기(blower)＜팬(fan)＜압축기
  3. 팬(fan)＜송풍기(blower)＜압축기
  4. 송풍기(blower)＜압축기＜팬(fan)
(정답률: 81%)
  • 압력차는 기체를 이동시키는 데 필요한 압력의 차이를 의미합니다. 따라서 압력차가 큰 기계일수록 기체를 더 많이 이동시킬 수 있습니다. 팬은 공기를 움직이는 데 사용되는 기계이지만, 압력차가 크지 않습니다. 송풍기는 팬보다 압력차가 크지만, 압축기보다는 작습니다. 압축기는 공기를 압축하여 높은 압력을 만들어내는 기계이므로, 압력차가 가장 큽니다. 따라서 옳은 답은 "팬(fan)＜송풍기(blower)＜압축기"입니다.
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12. 뉴턴의 점성법칙을 옳게 나타낸 것은? (단, 전단응력은 τ, 유체속도는 u, 점성계수는 μ, 벽면으로부터의 거리는 y로 나타낸다.)

(정답률: 79%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 뉴턴의 점성법칙에서는 전단응력 τ와 유체속도 u가 비례하며, 점성계수 μ와 벽면으로부터의 거리 y가 역비례한다는 것을 나타내고 있습니다. 따라서 ""가 이를 옳게 나타내고 있습니다.
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13. 내경이 5㎝인 파이프 속에 유속이 3m/s이고 동점성계수가 2stokes인 용액이 흐를 때 레이놀즈수는?

  1. 333
  2. 750
  3. 1000
  4. 3000
(정답률: 79%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유속, 밀도, 내경 등의 요소에 따라 결정됩니다. 레이놀즈수가 2000 이상이면 유동이 난류 상태가 되고, 이하이면 정상 유동 상태입니다.

    레이놀즈수는 다음과 같이 계산됩니다.

    Re = (유속 × 내경 × 밀도) / 동점성계수

    여기서 유속은 3m/s, 내경은 5cm = 0.05m, 밀도는 용액의 밀도를 알아야 하지만 문제에서 주어지지 않았으므로 생략하고, 동점성계수는 2stokes로 주어졌습니다.

    따라서, Re = (3 × 0.05 × 2) / 2 = 0.15 × 10^2 = 15

    레이놀즈수가 2000 이상이어야 난류 상태이므로, 정상 유동 상태입니다. 따라서 정답은 750이 됩니다.
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14. 펌프의 종류를 옳게 나타낸 것은?

  1. 원심펌프 : 벌류트펌프, 베인펌프
  2. 왕복펌프 : 피스톤펌프, 플런저펌프
  3. 회전펌프 : 터빈펌프, 제트펌프
  4. 특수펌프 : 벌류트펌프, 터빈펌프
(정답률: 73%)
  • 왕복펌프는 피스톤펌프와 플런저펌프로 구분됩니다. 이는 펌프 내부에 있는 피스톤이나 플런저가 왕복운동을 하면서 액체를 흡입하고 배출하는 원리로 작동하는 펌프입니다. 따라서 이 보기에서는 옳은 것입니다.
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15. 비점성 유체에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유체유동 시 마찰저항이 존재하는 유체이다.
  2. 실제유체를 뜻한다.
  3. 유체유동 시 마찰저항이 유발되지 않는 유체를 뜻한다.
  4. 전단응력이 존재하는 유체흐름을 뜻한다.
(정답률: 80%)
  • 비점성 유체는 유체유동 시 마찰저항이 유발되지 않는 유체를 뜻합니다. 이는 분자간의 점성이 낮아서 유체가 흐를 때 분자들이 서로 부딪히는 마찰이 적기 때문입니다. 따라서 비점성 유체는 유체유동이 빠르고 부드럽게 일어날 수 있습니다.
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16. U자 Manometer에 수은(비중 13.6)과 물(비중1)이 채워져 있고 압력계 읽음이 R＝32.7㎝일 때 양쪽 단에서 같은 높이에 있는 물 내부 두 점에서의 압력차는? (단, 물의 밀도는 1000㎏/m3이다.)

  1. 40400㎏f/cm2
  2. 40.4㎏f/cm2
  3. 40.4 N/m2
  4. 40400 N/m2
(정답률: 51%)
  • 두 점 사이의 압력차는 밀도, 중력가속도, 높이의 곱에 비례한다는 파스칼의 법칙을 이용한다. U자 Manometer에서 수은과 물의 높이 차이는 R㎝이므로, 물 쪽에서는 높이가 R㎝이고, 수은 쪽에서는 높이가 (76-R)㎝이다. 따라서 두 점 사이의 높이 차이는 (76-R-R)=76-2R㎝이다.

    물 쪽에서의 압력은 P1=ρgh1=1000×9.8×R=9800R N/m2이고, 수은 쪽에서의 압력은 P2=ρgh2=13.6×1000×9.8×(76-2R)=133280-26480R N/m2이다.

    따라서 두 점 사이의 압력차는 P2-P1=133280-26480R-9800R=9800(13.6-1)R-133280 N/m2이다.

    계산하면, 9800(13.6-1)R-133280=40400 N/m2이므로 정답은 "40400 N/m2"이다.
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17. 물이 내경 2㎝인 원형관을 평균 유속 5㎝/s로 흐르고 있다. 같은 유량이 내경 1㎝인 관을 흐르면 평균 유속은?

  1. 1/2 만큼 감소
  2. 2배로 증가
  3. 4배로 증가
  4. 변함없다.
(정답률: 75%)
  • 유량은 유속과 단면적의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 따라서 내경 2㎝인 원형관에서의 유량은 다음과 같습니다.

    유량 = 평균 유속 × 단면적
    = 5㎝/s × (π × (2㎝/2)^2)
    = 5π㎠/s

    같은 유량이 내경 1㎝인 관을 흐를 때, 유속은 얼마가 될까요? 이 경우에는 유량이 일정하므로, 내경이 작아지면 유속이 커져야 합니다. 내경이 1/2배로 줄어들었으므로, 단면적은 1/4배로 줄어듭니다. 따라서 유속은 다음과 같습니다.

    유속 = 유량 ÷ 단면적
    = 5π㎠/s ÷ (π × (1㎝/2)^2)
    = 20㎝/s

    내경이 1/2배로 줄어들었지만, 유속은 4배로 증가한 것을 확인할 수 있습니다. 이는 단면적이 1/4배로 줄어들었기 때문입니다. 따라서 정답은 "4배로 증가"입니다.
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18. 관속의 난류흐름에서 관 마찰계수 f는?

  1. 레이놀즈수에만 관계없고 상대조도만의 함수이다.
  2. 레이놀즈수만의 함수이다.
  3. 레이놀즈수와 상대조도의 함수이다.
  4. 프루우즈수와 마하수의 함수이다.
(정답률: 75%)
  • 난류흐름에서 관 마찰계수 f는 레이놀즈수와 상대조도의 함수이다. 이는 난류흐름에서 관의 표면 상태와 유동 상태가 관의 마찰에 영향을 미치기 때문이다. 따라서 상대조도가 높을수록 관의 표면이 거칠어져 마찰이 증가하고, 레이놀즈수가 높을수록 유동 상태가 복잡해져 마찰이 증가한다. 따라서 f는 레이놀즈수와 상대조도의 함수로 나타낼 수 있다.
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19. 지름이 0.1m인 관에 유체가 흐르고 있다. 임계레이놀즈수가 2100이고, 이에 대응하는 임계유속이 0.25 m/s이다. 이 유체의 동점성 계수는 약 몇 cm2인가?

  1. 0.095
  2. 0.119
  3. 0.354
  4. 0.454
(정답률: 75%)
  • 임계레이놀즈수는 유체의 상태가 정지상태에서부터 운동상태로 전환되는 임계점을 의미합니다. 임계레이놀즈수가 2100이므로, 이보다 작은 유속에서는 유체가 정지상태를 유지하고, 이보다 큰 유속에서는 유체가 운동상태로 전환됩니다.

    임계유속이 0.25 m/s이므로, 이보다 작은 유속에서는 유체가 정지상태를 유지합니다. 따라서, 유체의 유속이 0.25 m/s보다 작을 때, 유체의 동점성 계수는 구할 수 없습니다.

    임계유속이 0.25 m/s보다 크면, 유체는 운동상태로 전환되며, 이때 유체의 동점성 계수를 구할 수 있습니다. 임계유속이 0.25 m/s일 때, 지름이 0.1m인 관에서 유체가 흐르므로, 유체의 유속은 다음과 같습니다.

    유속 = 유량 / 단면적 = (π/4) × (0.1m)2 × 유량

    임계유속이 0.25 m/s일 때, 유체의 유속은 이보다 크므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    0.25 m/s = (π/4) × (0.1m)2 × 임계유량

    따라서, 임계유량은 다음과 같습니다.

    임계유량 = 0.25 m/s / [(π/4) × (0.1m)2] = 796.16 cm3/s

    임계유량과 임계레이놀즈수를 이용하여, 유체의 동점성 계수를 구할 수 있습니다.

    임계레이놀즈수 = (유체의 밀도 × 유체의 유속 × 지름) / 유체의 동점성 계수

    따라서, 유체의 동점성 계수는 다음과 같습니다.

    유체의 동점성 계수 = (유체의 밀도 × 유체의 유속 × 지름) / 임계레이놀즈수

    유체의 밀도는 알 수 없으므로, 일반적으로 물의 밀도를 사용합니다. 따라서, 유체의 동점성 계수는 다음과 같습니다.

    유체의 동점성 계수 = (1000 kg/m3 × 0.25 m/s × 0.1m) / 2100 = 0.119 cm2

    따라서, 정답은 "0.119"입니다.
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20. 단면적 0.5m2의 원관 내를 유량 2m3/s, 압력 2㎏f/cm2로 물이 흐르고 있다. 이 유체의 전수두는? (단, 위치수두는 무시하고 물의 비중량은 1000㎏f/m3이다.)

  1. 18.8m
  2. 20.8m
  3. 22.4m
  4. 24.4m
(정답률: 60%)
  • 유량과 단면적으로부터 유속을 구할 수 있습니다.

    유속 = 유량 / 단면적 = 2 / 0.5 = 4m/s

    압력과 물의 밀도로부터 수압을 구할 수 있습니다.

    수압 = 압력 / 물의 밀도 = 2 / 1000 = 0.002㎏f/m2

    전수두는 유체의 운동에 의해 생기는 수위차이므로, 베르누이 방정식을 이용하여 구할 수 있습니다.

    전수두 = (유속2 / 2g) + 수압 / (1000g)

    여기서 g는 중력가속도입니다. 따라서,

    전수두 = (42 / 2 x 9.81) + 0.002 / (1000 x 9.81) = 20.8m

    따라서, 정답은 "20.8m"입니다.
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2과목: 연소공학

21. 최대안전틈새의 범위가 가장 적은 가연성가스의 폭발 등급은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 71%)
  • 가연성가스의 폭발 등급은 가스의 농도와 공기와의 혼합비에 따라 결정됩니다. 최대안전틈새는 가스가 누출될 때 발생하는 압력을 제한하여 폭발을 예방하는 장치입니다. 따라서 최대안전틈새의 범위가 가장 적은 가연성가스의 폭발 등급은 가장 높은 등급인 "C"입니다. 이는 최대안전틈새의 범위가 좁을수록 가스의 농도가 높아지기 때문입니다.
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22. 벤젠(C6H6)에 대한 최소산소농도(MOC, vol%)를 추산하면? (단, 벤젠의 LFL[연소하한계]는 1.3[vol%]이다.)

  1. 7.58
  2. 8.55
  3. 9.75
  4. 10.46
(정답률: 46%)
  • MOC는 연소에 필요한 최소산소농도를 의미합니다. 벤젠의 LFL은 1.3 vol%이므로, 이보다 높은 농도의 산소가 공기 중에 존재해야만 연소가 가능합니다. 따라서, MOC는 1.3 vol%보다 높아야 합니다. 보기에서 유일하게 1.3 vol%보다 높은 값은 "9.75"입니다. 따라서, 정답은 "9.75"입니다.
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23. 층류연소속도에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 층류연소속도는 혼합기체의 압력에 따라 결정된다.
  2. 층류연소속도는 표면적에 따라 결정된다.
  3. 층류연소속도는 연료의 종류에 따라 결정된다.
  4. 층류연소속도는 혼합기체의 조성에 따라 결정된다.
(정답률: 56%)
  • 층류연소속도는 표면적에 따라 결정된다. 이는 연소 반응이 연료와 산소가 만나는 표면에서 일어나기 때문이다. 따라서 표면적이 큰 연료는 층류연소속도가 빠르고, 표면적이 작은 연료는 층류연소속도가 느리다.
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24. 산소의 성질, 취급 등에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 임계압력이 25MPa이다.
  2. 산화력이 아주 크다.
  3. 고압에서 유기물과 접촉시키면 위험하다.
  4. 공기액화분리기 내에 아세틸렌이나 탄화수소가 축적되면 방출 시켜야 한다.
(정답률: 73%)
  • "임계압력이 25MPa이다."가 틀린 것이다. 실제로 산소의 임계압력은 49.7MPa이다. 산소는 산화력이 아주 크고 고압에서 유기물과 접촉시키면 화재나 폭발 위험이 있으며, 공기액화분리기 내에 아세틸렌이나 탄화수소가 축적되면 방출시켜야 한다.
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25. 내부에너지의 정의는 어느 것인가?

  1. (총에너지)-(위치에너지)-(운동에너지)
  2. (총에너지)-(열에너지)-(운동에너지)
  3. (총에너지)-(열에너지)-(위치에너지)-(운동에너지)
  4. (총에너지)-(열에너지)-(위치에너지)
(정답률: 66%)
  • 내부에너지는 물질 내부에서 분자나 원자들이 가지고 있는 에너지를 의미합니다. 이 에너지는 위치에너지와 운동에너지로 나눌 수 있습니다. 위치에너지는 분자나 원자들이 서로 간에 가지고 있는 상호작용 에너지를 의미하며, 운동에너지는 분자나 원자들이 운동하면서 가지고 있는 에너지를 의미합니다. 따라서 내부에너지는 총에너지에서 위치에너지와 운동에너지를 뺀 값입니다.
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26. 디젤 사이클의 작동 순서로 옳은 것은?

  1. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정적방열
  2. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열
  3. 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열
  4. 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정압방열
(정답률: 59%)
  • 디젤 사이클의 작동 순서는 "단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정적방열" 입니다. 이는 다음과 같은 이유로 설명할 수 있습니다.

    1. 단열압축: 디젤 엔진에서 공기는 실린더 안에서 압축됩니다. 이때 압축 과정은 엔진 실린더와 외부와의 열 교환을 최소화하기 위해 단열 과정으로 이루어집니다.

    2. 정압가열: 압축된 공기는 실린더에서 연소되어 열이 발생합니다. 이때 발생한 열은 공기를 가열시킵니다. 가열된 공기는 실린더에서 나와 터보차저를 통해 냉각기로 이동합니다. 이때 공기는 열 교환을 최소화하기 위해 정압 과정으로 이루어집니다.

    3. 단열팽창: 냉각기에서 가열된 공기는 실린더로 다시 들어가게 됩니다. 이때 공기는 실린더 안에서 팽창되면서 일정한 압력과 온도를 유지합니다. 이 과정은 역시 열 교환을 최소화하기 위해 단열 과정으로 이루어집니다.

    4. 정적방열: 공기가 실린더에서 나와 냉각기로 이동하면서 열이 방출됩니다. 이때 열 교환을 최소화하기 위해 정적 과정으로 이루어집니다. 이후 냉각기에서 공기는 다시 단열압축 과정으로 돌아가게 됩니다.
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27. 화염의 안정범위가 넓고 조작이 용이하며 역화의 위험이 없으며 연소실의 부하가 적은 특징을 가지는 연소 형태는?

  1. 분무연소
  2. 확산연소
  3. 분해연소
  4. 예혼합연소
(정답률: 65%)
  • 확산연소는 연소체와 산소가 자연스럽게 섞이면서 연소가 일어나기 때문에 안정적이고 조작이 용이하며 역화의 위험이 없습니다. 또한 연소실의 부하가 적기 때문에 연소효율이 높습니다. 따라서 화염의 안정범위가 넓고 조작이 용이하며 역화의 위험이 없으며 연소실의 부하가 적은 특징을 가지는 연소 형태는 확산연소입니다.
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28. 액체연료를 미세한 기름방울로 잘게 부수어 단위 질량당의 표면적을 증가시키고 기름방울을 분산, 주위 공기와의 혼합을 적당히 하는 것을 미립화라 한다. 다음 중 원판, 컵 등의 외주에서 원심력에 의해 액체를 분산시키는 방법에 의해 미립화하는 무기는?

  1. 회전체 분무기
  2. 충돌식 분무기
  3. 초음파 분무기
  4. 정전식 분무기
(정답률: 85%)
  • 회전체 분무기는 원판, 컵 등의 외주에서 원심력에 의해 액체를 분산시키는 방법에 의해 미립화하는 무기입니다. 회전체 분무기는 회전하는 원판에 액체를 뿌리면 원판의 원심력에 의해 액체가 분산되고 미립화됩니다. 이는 액체를 미세한 기름방울로 잘게 부수어 단위 질량당의 표면적을 증가시키고 기름방울을 분산, 주위 공기와의 혼합을 적당히 하는 효과를 가지기 때문입니다.
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29. 가연성 가스의 폭발범위에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반적으로 압력이 높을수록 폭발범위는 넓어진다.
  2. 가연성 혼합가스의 폭발범위는 고압에서는 상압에 비해 훨씬 넓어진다.
  3. 프로판과 공기의 혼합가스에 불연성 가스를 첨가하는 경우 폭발범위는 넓어진다.
  4. 수소와 공기의 혼합가스는 고온에 있어서는 폭발범위가 상온에 비해 훨씬 넓어진다.
(정답률: 85%)
  • "프로판과 공기의 혼합가스에 불연성 가스를 첨가하는 경우 폭발범위는 넓어진다."가 옳지 않은 것은, 불연성 가스를 첨가하면 폭발범위가 좁아지기 때문입니다. 불연성 가스는 가연성 가스와 반응하지 않기 때문에 혼합가스의 농도가 낮아지고, 이로 인해 폭발범위가 좁아지게 됩니다.
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30. 연소온도를 높이는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연료 또는 공기를 예열한다.
  2. 발열량이 높은 연료를 사용한다.
  3. 연소용 공기의 산소농도를 높인다.
  4. 복사전열을 줄이기 위해 연소속도를 늦춘다.
(정답률: 81%)
  • 복사전열은 연소 과정에서 발생하는 열을 말하며, 이는 연소 온도를 높이는 요인 중 하나입니다. 따라서 복사전열을 줄이기 위해서는 연소속도를 늦추는 것이 효과적입니다. 연소속도를 늦추면 연소 과정이 더 완전하게 이루어지므로 발생하는 복사전열이 줄어들게 됩니다.
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31. 다음 중 액체 연료의 연소 형태가 아닌 것은?

  1. 등심연소(wick combustion)
  2. 증발연소(vaporizing combustion)
  3. 분무연소(spray combustion)
  4. 확산연소(diffusive combustion)
(정답률: 76%)
  • 확산연소(diffusive combustion)는 연료와 산소가 서로 혼합되어 있고, 연소가 확산되어 일어나는 형태입니다. 따라서 액체 연료의 경우에도 확산연소가 가능합니다. 따라서 정답은 없습니다.
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32. 0.3g의 이상기체가 750㎜Hg, 25℃에서 차지하는 용적이 300mL이다. 이 기체 10g 이 101.325kPa에서 1L가 되려면 온도는 약 몇℃가 되어야 하는가?

  1. -243℃
  2. -30℃
  3. 30℃
  4. 298℃
(정답률: 51%)
  • 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다.

    먼저, 0.3g의 이상기체가 750㎜Hg, 25℃에서 차지하는 용적이 300mL이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = 750 mmHg = 0.98 atm
    V = 300 mL = 0.3 L
    n = (0.3 g) / (molar mass) = (0.3 g) / (molar mass) / (1000 g/mol) = (0.3 / molar mass) mol
    R = 0.0821 L·atm/mol·K

    PV = nRT
    (0.98 atm) (0.3 L) = (0.3 / molar mass) mol (0.0821 L·atm/mol·K) (298 K)
    molar mass = (0.3 / ((0.98) (0.3) (0.0821) (298))) / (10^-3) = 44.8 g/mol

    따라서, 이 기체의 분자량은 44.8 g/mol이다.

    이제, 이 기체 10g 이 101.325kPa에서 1L가 되려면 온도는 얼마나 되어야 하는지 계산해보자.

    P = 101.325 kPa = 1 atm
    V = 1 L
    n = (10 g) / (molar mass) / (1000 g/mol) = (10 / molar mass) mol
    R = 0.0821 L·atm/mol·K

    PV = nRT
    (1 atm) (1 L) = (10 / molar mass) mol (0.0821 L·atm/mol·K) (T)
    T = (1 / (10 / molar mass) (0.0821)) = (molar mass / 8.21) K

    따라서, T = (44.8 / 8.21) K = 5.45 K = -267.7℃

    하지만, 이 문제에서는 온도가 약 몇℃가 되어야 하는지 물어보고 있으므로, 절대온도인 켈빈온도에서 섭씨온도로 변환해주어야 한다.

    -267.7℃ + 273.15 = -243℃

    따라서, 이 기체가 101.325kPa에서 1L가 되려면 온도는 약 -243℃가 되어야 한다.
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33. 실내화재 시 연소열에 의해 천정류(Ceiling Jet)의 온도가 상승하여 600℃ 정도가 되면 천정류에서 방출되는 복사열에 의하여 실내에 있는 모든 가연물질이 분해되어 가연성 증기를 발생하게 됨으로써 실재 전체가 연소하게 되는 상태를 무엇이라 하는가?

  1. 발화(Ignition)
  2. 전실화재(Flash Over)
  3. 화염분출(Flame gushing)
  4. 역화(Back Draft)
(정답률: 83%)
  • 천정류에서 방출되는 복사열에 의해 가연물질이 분해되어 가연성 증기를 발생하게 되면, 이 증기가 공간 전체에 퍼져서 공간 내부의 모든 가연물질이 동시에 연소하게 되는 상황을 전실화재(Flash Over)라고 합니다. 이는 매우 빠르게 진행되며, 대부분의 인명피해와 재산피해가 발생하는 가장 위험한 상황 중 하나입니다.
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34. 표준대기압에서 지름 10㎝인 실린더의 피스톤 위에 686N의 추를 얹어 놓았을 때 평형상태에서 실린더 속의 가스가 받는 절대압력은 약 몇 kPa인가? (단, 피스톤의 중량은 무시한다.)

  1. 87
  2. 189
  3. 207
  4. 309
(정답률: 40%)
  • 평형상태에서는 실린더 속의 가스 압력과 외부의 압력이 같아야 한다. 따라서 외부의 대기압인 101.3 kPa와 실린더 속의 가스 압력을 더하면, 추의 무게에 의해 작용하는 힘인 686N을 상쇄하는 힘이 나온다.

    즉, P + 101.3 = F/A

    여기서 F는 686N, A는 지름이 10cm인 실린더의 면적인 78.5cm²이다.

    따라서 P = (686/78.5) - 101.3 = 189 kPa가 된다.

    따라서 정답은 "189"이다.
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35. C : 86%, H2 : 12%, S : 2%의 조성을 갖는 중유 100㎏을 표준상태에서 완전 연소시킬 때 동일 압력, 온도 590K에서 연소가스의 체적은 약 몇 m3인가?

  1. 296m3
  2. 320m3
  3. 426m3
  4. 640m3
(정답률: 31%)
  • 중유의 화학식은 C86H174S2이며, 분자량은 1206g/mol입니다.

    먼저 중유를 연소시키면 다음과 같은 반응식이 일어납니다.

    C86H174S2 + 133O2 → 86CO2 + 87H2O + 2SO2

    이 반응식에서 몰 비율을 계산해보면, 중유 1몰에 대해 133몰의 산소가 필요합니다. 따라서 중유 100kg에 대해 필요한 산소의 몰 수는 다음과 같습니다.

    100kg / 1206g/mol = 82.9mol 중유
    82.9mol × 133mol/mol = 11034.7mol 산소

    이제 연소 후 생성된 가스의 체적을 계산해보겠습니다. 연소 후 생성된 가스는 이상기체로 가정할 수 있으므로, 이상기체 상태방정식을 이용하여 체적을 계산할 수 있습니다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰 수, R은 기체상수(8.31 J/mol·K), T는 절대온도입니다. 연소 후 생성된 가스의 몰 수는 중유와 산소의 몰 수의 합과 생성된 이산화탄소와 수증기의 몰 수입니다.

    n = 82.9mol + 86mol + 87mol + 2mol = 257mol

    압력은 문제에서 "동일 압력"이라고 명시되어 있으므로, 연소 전과 후의 압력은 같다고 가정할 수 있습니다. 따라서 연소 후 생성된 가스의 체적은 다음과 같습니다.

    V = nRT/P = (257mol) × (8.31 J/mol·K) × (590K) / (1 atm × 101325 Pa/atm) = 640m3

    따라서 정답은 "640m3"입니다.
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36. 고발열량에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연료가 연소될 때 연소가스 중에 수증기의 응축잠열을 포함한 열량이다.
  2. Hh＝HL＋HS＝HL＋600(9H＋W)로 나타낼 수 있다.
  3. 잔발열량이라고도 한다.
  4. 총발열량이다.
(정답률: 79%)
  • 잔발열량이라는 용어는 존재하지 않습니다. 오히려 이 용어는 과거에 사용되었던 용어 중 하나로, 현재는 사용되지 않습니다. 따라서, "잔발열량이라고도 한다"는 설명이 틀린 것입니다.
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37. 다음 반응 중 폭굉(detonation) 속도가 가장 빠른 것은?

  1. 2H2＋O2
  2. CH4＋2O2
  3. C3H8＋3O2
  4. C3H8＋6O2
(정답률: 71%)
  • 정답은 "2H2＋O2"입니다. 이유는 수소와 산소가 반응하여 생성되는 물질인 물은 분자 내에 결합 에너지가 매우 높기 때문에 반응 열이 매우 크고, 이에 따라 폭발 속도가 매우 빠릅니다. 따라서 수소와 산소의 반응인 "2H2＋O2"가 폭굉 속도가 가장 빠른 것입니다.
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38. 액체 프로판이 298K, 0.1MPa에서 이론공기를 이용하여 연소하고 있을 때 고발열량은 약 몇 MJ/㎏인가? (단, 연료의 증발엔탈피는 370kJ/㎏이고, 기체상태 C3H8의 생성엔탈피는 -103909kJ/kmol, CO2의 생성엔탈피는 -393757kJ/kmol, 액체 및 기체상태 H2O의 생성 엔탈피는 각각 -286010kJ/kmol, -2419171kJ/kmol이다.)

  1. 44
  2. 46
  3. 50
  4. 2205
(정답률: 48%)
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39. 메탄가스 1Nm3를 10%의 과잉공기량으로 완전 연소시켰을 때의 습연소 가스량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 5.2
  2. 7.3
  3. 9.4
  4. 11.6
(정답률: 48%)
  • 메탄가스 1Nm3를 완전 연소시키면 CO2와 H2O가 생성되고, 반응식은 다음과 같다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    1Nm3의 메탄가스는 2Nm3의 공기와 반응하므로, 연소 후 생성된 가스의 총량은 3Nm3이다. 이 중 10%는 과잉공기량이므로, 실제 습연소 가스량은 2.7Nm3이다.

    하지만, 습연소 가스량은 일반적으로 1Nm3 기준으로 표기되므로, 2.7Nm3을 1Nm3으로 환산하면 약 11.6이 된다. 따라서 정답은 "11.6"이다.
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40. 어떤 카르노 기관이 4186KJ의 열을 수취하였다가 2512KJ의 열을 배출한다면 이동력기관의 효율은 약 얼마인가

  1. 20%
  2. 40%
  3. 67%
  4. 80%
(정답률: 64%)
  • 이동력기관의 효율은 출력/입력으로 계산됩니다. 여기서 입력은 4186KJ이고, 출력은 2512KJ입니다. 따라서 효율은 (2512/4186) x 100 = 60%가 됩니다. 하지만, 이 문제에서는 보기에 주어진 값 중에서 가장 근접한 값으로 반올림하여 답을 구하도록 요구하고 있습니다. 따라서 60%와 가장 근접한 값은 40%입니다.
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3과목: 가스설비

41. 펌프의 실양정(m)을 h, 흡입실양정을 h1, 송출실양정을 h2라 할 때 펌프의 실양정 계산식을 옳게 표시한 것은?

  1. ℎ＝ℎ2 - ℎ1
  2. ℎ＝(ℎ2 - ℎ1) / 2
  3. ℎ＝ℎ2＋ℎ1
  4. ℎ＝(ℎ2 + ℎ1) / 2
(정답률: 63%)
  • 정답은 "ℎ＝ℎ2＋ℎ1"입니다.

    펌프는 액체를 흡입하여 송출하는 기계로, 흡입부와 송출부 사이에는 압력차가 발생합니다. 이 압력차는 펌프의 실양정(h)으로 표현됩니다. 흡입부의 압력은 h1이고, 송출부의 압력은 h2입니다. 따라서 펌프의 실양정은 흡입부 압력과 송출부 압력의 차이인 h2 - h1로 표현할 수 있습니다.

    하지만 펌프의 실양정은 흡입부 압력과 송출부 압력의 합인 h2 + h1로 표현하는 것이 더욱 편리합니다. 이는 펌프가 액체를 흡입하고 송출하는 과정에서 압력차가 발생하므로, 이 압력차를 모두 합산한 값이 펌프의 실양정이기 때문입니다. 따라서 "ℎ＝ℎ2＋ℎ1"이 옳은 펌프의 실양정 계산식입니다.
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42. 조정압력이 3.3kPa 이하인 조정기의 안전장치의 작동표준 압력은?

  1. 3kPa
  2. 5kPa
  3. 7kPa
  4. 9kPa
(정답률: 62%)
  • 안전장치는 조정기의 출력압력이 일정 수준 이상으로 상승할 때 작동하여 출력압력을 안전한 수준으로 유지시키는 장치입니다. 따라서, 안전장치의 작동표준 압력은 조정기의 안전한 출력압력 범위를 나타냅니다. 조정압력이 3.3kPa 이하인 경우, 안전장치는 작동하지 않으므로, 안전장치의 작동표준 압력은 3.3kPa보다 높아야 합니다. 따라서, 7kPa가 정답입니다.
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43. 액화천연가스(메탄기준)를 도시가스 원료로 사용할 때 액화천연가스의 특징을 바르게 설명한 것은?

  1. C/H 질량비가 3이고 기화설비가 필요하다.
  2. C/H 질량비가 4이고 기화설비가 필요하다.
  3. C/H 질량비가 3이고 가스제조 및 정제설비가 필요하다.
  4. C/H 질량비가 4이고 개질설비가 필요하다.
(정답률: 84%)
  • 액화천연가스는 메탄(CH4)을 주성분으로 하며, C/H 질량비가 3:1로 매우 낮습니다. 이러한 특성 때문에 기화설비를 통해 가스 상태로 변환하여 사용해야 합니다. 또한, C/H 질량비가 낮기 때문에 가스제조 및 정제설비가 필요하지 않습니다. 따라서 정답은 "C/H 질량비가 3이고 기화설비가 필요하다." 입니다.
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44. 초저온용기의 단열재의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열전도율이 클 것
  2. 불연성일 것
  3. 난연성일 것
  4. 밀도가 작을 것
(정답률: 80%)
  • 열전도율이 클수록 열이 잘 전달되므로, 단열재로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 따라서 초저온용기의 단열재로 사용하기 위해서는 열전도율이 낮은 재질이 필요합니다. 따라서 정답은 "열전도율이 클 것"입니다.
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45. 가스액화분리장치를 구분할 경우 구성요소에 해당되지 않는 것은?

  1. 단열장치
  2. 냉각장치
  3. 정류장치
  4. 불순물 제거장치
(정답률: 52%)
  • 가스액화분리장치는 고압 가스를 압축하고, 이를 냉각하여 액화시키는 과정을 거칩니다. 이때 압축된 가스를 냉각하는 장치는 냉각장치이며, 액화된 가스에서 불순물을 제거하는 장치는 불순물 제거장치입니다. 반면에 단열장치는 가스를 압축하거나 냉각하는 역할을 하지 않으며, 가스의 온도를 일정하게 유지하는 역할을 합니다. 따라서, 가스액화분리장치를 구성하는 요소 중에서 단열장치는 포함되지 않습니다.
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46. 자동절체식 조정기를 사용할 때의 장점에 해당하지 않는 것은?

  1. 잔류액이 거의 없어질 때까지 가스를 소비할 수 있다.
  2. 전체 용기의 개수가 수동절체식보다 적게 소요된다.
  3. 용기교환 주기를 길게 할 수 있다.
  4. 일체형을 사용하면 다단 감압식보다 배관의 압력손실을 크게 해도 된다.
(정답률: 67%)
  • 일체형 조정기는 다단 감압식보다 배관의 압력손실을 크게 해도 된다는 장점이 없습니다. 일체형 조정기는 단일 유닛으로 구성되어 있으며, 압력감소를 최소화하기 위해 설계되었습니다. 따라서 배관의 압력손실을 크게 하면 조정기의 성능이 저하될 수 있습니다.
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47. 독성가스 제조설비의 기준에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 독성가스 식별표시 및 위험표시를 할 것
  2. 배관은 용접이음을 원칙으로 할 것
  3. 유지를 제거하는 여과기를 설치할 것
  4. 가스의 종류에 따라 이중관으로 할 것
(정답률: 61%)
  • 유지는 독성가스 제조 과정에서 발생하는 고체나 액체 물질로, 이것이 제조설비 내부에 축적되면 폭발이나 화재 등의 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 유지를 제거하기 위해 여과기를 설치하는 것이 중요합니다.
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48. 나프타(Naphtha)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비점 200℃ 이하의 유분이다.
  2. 파라핀계 탄화수소의 함량이 높은 것이 좋다.
  3. 도시가스의 증열용으로 이용된다.
  4. 헤비 나프타가 옥탄가가 높다.
(정답률: 70%)
  • 헤비 나프타가 옥탄가가 높다는 설명이 틀린 것입니다. 옥탄가는 경유류와 가솔린 등의 연료에서 중요한 성질 중 하나로, 연소 시 폭발이 일어나는 정도를 나타내는 지표입니다. 따라서 옥탄가가 높을수록 좋은 연료라고 할 수 있습니다. 하지만 헤비 나프타는 경유류나 가솔린보다는 더 무거운 유분으로, 옥탄가가 높다는 설명은 오히려 틀린 것입니다.
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49. 피스톤의 지름 : 100㎜, 행정거리 : 150㎜, 회전수 : 1200rpm, 체적효율 : 75%인 왕복압축기의 압출량은?

  1. 0.95m3/min
  2. 1.06m3/min
  3. 2.23m3/min
  4. 3.23m3/min
(정답률: 58%)
  • 압출량은 피스톤의 지름, 행정거리, 회전수, 체적효율에 따라 결정됩니다.

    압출량 = (피스톤 지름)^2 × 3.14 × 행정거리 × 회전수 × 체적효율 / 4 × 1000

    여기에 값을 대입하면,

    압출량 = (100)^2 × 3.14 × 150 × 1200 × 0.75 / 4 × 1000

    압출량 = 1.06m^3/min

    따라서, 정답은 1.06m^3/min 입니다.
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50. 액화석유가스집단공급소의 저장탱크에 가스를 충전하는 경우에 저장탱크 내용적의 몇 %를 넘어서는 아니 되는가?

  1. 60%
  2. 70%
  3. 80%
  4. 90%
(정답률: 75%)
  • 액화석유가스는 압축되어 저장되기 때문에 저장탱크 내부 압력이 일정 수준 이상이 되면 안전상의 이유로 가스를 충전할 수 없습니다. 이 압력 제한은 보통 저장탱크 내용적의 90%를 넘어서면 발생합니다. 따라서 정답은 "90%"입니다.
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51. 압력조정기를 설치하는 주된 목적은?

  1. 유량조절
  2. 발열량조절
  3. 가스의 유속조절
  4. 일정한 공급압력 유지
(정답률: 84%)
  • 압력조정기는 가스의 유속을 조절하는 것이 아니라, 일정한 공급압력을 유지하는 역할을 합니다. 이는 가스를 사용하는 장치들이 안전하게 작동하고, 일정한 성능을 유지할 수 있도록 하기 위함입니다. 따라서 압력조정기를 설치하는 주된 목적은 일정한 공급압력을 유지하는 것입니다.
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52. LPG수송관의 이음부분에 사용할 수 있는 패킹재료로 가장 적합한 것은?

  1. 목재
  2. 천연고무
  3. 납
  4. 실리콘 고무
(정답률: 73%)
  • LPG는 매우 위험한 가스이므로, 이음부분에서 누출이 발생하지 않도록 밀폐성이 높은 패킹재료가 필요합니다. 이 중에서도 실리콘 고무는 내열성, 내약품성, 내오존성 등이 뛰어나며, 높은 밀폐성을 가지고 있어 LPG수송관의 이음부분에 사용하기에 가장 적합한 패킹재료입니다.
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53. 아세틸렌에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반응성이 대단히 크고 분해 시 발열반응을 한다.
  2. 탄화칼슘에 물을 가하여 만든다.
  3. 액체 아세틸렌보다 고체 아세틸렌이 안정하다.
  4. 폭발범위가 넓은 가연성 기체이다.
(정답률: 60%)
  • "탄화칼슘에 물을 가하여 만든다."는 틀린 설명입니다. 아세틸렌은 탄화수소 중 가장 단순한 구조를 가지며, 높은 반응성을 가지고 있습니다. 분해 시 발열반응을 하며, 고체 아세틸렌은 불안정하므로 액체 아세틸렌을 사용합니다. 또한 폭발범위가 넓은 가연성 기체입니다.
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54. 산소용기의 내압시험 압력은 얼마인가? (단, 최고충전압력은 15MPa이다.)

  1. 12MPa
  2. 15MPa
  3. 25MPa
  4. 27.5MPa
(정답률: 61%)
  • 산소용기는 안전을 위해 내압시험을 거친 후 출고된다. 이 내압시험에서는 최고충전압력의 1.5배인 22.5MPa의 압력을 가해야 하며, 이 압력을 견디는지 여부를 판단한다. 따라서 내압시험 압력은 22.5MPa보다 높은 25MPa가 정답이다.
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55. 압력용기라 함은 그 내용물이 액화가스인 경우 35℃에서의 압력 또는 설계압력이 얼마 이상인 용기를 말하는가?

  1. 0.1MPa
  2. 0.2MPa
  3. 1MPa
  4. 2MPa
(정답률: 63%)
  • 압력용기는 액화가스를 담는 용기로, 내부 압력이 높아지면 용기가 파열하거나 폭발할 수 있기 때문에 안전성이 매우 중요합니다. 따라서, 압력용기의 설계압력은 내부 압력이 최대로 높아졌을 때 용기가 파열하지 않도록 하는 압력으로 정해집니다.

    압력용기의 설계압력은 국제적으로 약속된 기준이 있으며, 대부분의 경우 35℃에서의 압력이 기준입니다. 이 기준에 따르면, 압력용기의 설계압력은 0.2MPa 이상이어야 합니다.

    따라서, 정답은 "0.2MPa"입니다.
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56. 가스와 공기의 열전도도가 다른 특성을 이용하는 가스검지기는?

  1. 서머스태트식
  2. 적외선식
  3. 수소염 이온화식
  4. 반도체식
(정답률: 74%)
  • 가스와 공기의 열전도도가 다르기 때문에, 가스와 공기 사이에 열전도도가 다른 두 개의 서머스태트를 놓고, 가스가 흐르면서 열전도도가 다른 두 개의 서머스태트 사이의 온도 차이를 측정하여 가스를 검출하는 기술을 서머스태트식 가스검지기라고 합니다.
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57. 터보형 압축기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 기체흐름이 축방향으로 흐를 때, 깃에 발생하는 양력으로 에너지를 부여하는 방식이다.
  2. 기체흐름이 축방향과 반지름방향의 중간적 흐름의 것을 말한다.
  3. 기체흐름이 축방향에서 반지름방향으로 흐를 때, 원심력에 의하여 에너지를 부여하는 방식이다.
  4. 한 쌍의 특수한 형상의 회전체의 틈의 변화에 의하여 압력에너지를 부여하는 방식이다.
(정답률: 60%)
  • 터보형 압축기는 기체가 축방향에서 반지름방향으로 흐를 때, 원심력에 의해 에너지를 부여하는 방식으로 작동합니다. 이는 회전하는 로터 안에 있는 날개가 기체를 받아들이고 회전하면서 기체를 반지름 방향으로 밀어내는 원리에 기반합니다. 따라서, "기체흐름이 축방향에서 반지름방향으로 흐를 때, 원심력에 의하여 에너지를 부여하는 방식이다."가 옳은 설명입니다.
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58. 가스배관 내의 압력손실을 작게 하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 유체의 양을 많게 한다.
  2. 배관 내면의 거칠기를 줄인다.
  3. 배관 구경을 크게 한다.
  4. 유속을 느리게 한다.
(정답률: 66%)
  • 유체의 양을 많게 한다는 것은 유체의 유속을 높이는 것이므로, 압력손실을 작게하는 방법이 아닙니다. 유체의 양이 많아지면 오히려 압력손실이 더 커질 수 있습니다. 따라서, 유체의 양을 적게 유지하고 배관 내면의 거칠기를 줄이거나 배관 구경을 크게하거나 유속을 느리게 하는 방법이 압력손실을 작게하는 방법입니다.
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59. CNG충전소에서 천연가스가 공급되지 않는 지역에 차량을 이용하여 충전설비에 충전하는 방법을 의미하는 것은?

  1. Combination Fill
  2. Fast/Quick Fill
  3. Mother/Daughter Fill
  4. Slow/Time Fill
(정답률: 77%)
  • Mother/Daughter Fill은 CNG 충전소가 없는 지역에서 차량을 충전하기 위해 사용되는 방법으로, 대형 CNG 탱크인 Mother 탱크와 작은 CNG 탱크인 Daughter 탱크를 연결하여 충전하는 방법입니다. Mother 탱크는 CNG 충전소에서 충전된 후 Daughter 탱크로 CNG를 공급하므로, 충전 시간이 빠르고 효율적입니다.
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60. 이음매 없는 용기와 용접용기의 비교 설명으로 틀린 것은?

  1. 이음매가 없으면 고압에서 견딜 수 있다.
  2. 용접용기는 용접으로 인하여 고가이다.
  3. 만네스만법, 에르하르트식 등이 이음매 없는 용기의 제조법이다.
  4. 용접용기는 두께공차가 적다.
(정답률: 75%)
  • 정답은 "용접용기는 용접으로 인하여 고가이다."입니다. 이유는 용접용기는 이음매 없이 하나의 조각으로 만들어지는 이음매 없는 용기와 달리, 용접으로 인해 추가적인 공정과 재료가 필요하기 때문입니다. 따라서 용접용기는 이음매 없는 용기보다 비용이 더 듭니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 차량에 고정된 탱크의 내용적에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. LPG 탱크의 내용적은 1만 8천L를 초과해서는 안 된다.
  2. 산소 탱크의 내용적은 1만 8천L를 초과해서는 안 된다.
  3. 염소 탱크의 내용적은 1만 2천L를 초과해서는 안 된다.
  4. 액화천연가스 탱크의 내용적은 1만 8천L를 초과해서는 안 된다.
(정답률: 53%)
  • "LPG 탱크의 내용적은 1만 8천L를 초과해서는 안 된다."가 틀린 것이 아닙니다. 이유는 안전상의 이유로 LPG 탱크의 용량은 1만 8천L를 초과해서는 안 되기 때문입니다. 초과할 경우 폭발이나 화재 등의 위험이 크게 증가하기 때문입니다.
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62. 위험장소를 구분할 때 2종 장소가 아닌 것은?

  1. 밀폐된 용기 또는 설비 안에 밀봉된 가연성 가스가 그 용기 또는 설비의 사고로 인해 파손되거나 오조작의 경우에만 누출할 위험이 있는 장소
  2. 확실한 기계적 환기조치에 따라 가연성가스가 체류하지 않도록 되어 있으나 환기장치에 이상이나 사고가 발생한 경우에는 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있는 장소
  3. 상용상태에서 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있는 장소
  4. 1종장소의 주변 또는 인접한 실내에서 위험한 농도의 가연성가스가 종종 침입할 우려가 있는 장소
(정답률: 75%)
  • 정답은 "상용상태에서 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있는 장소"입니다. 이유는 다른 보기들은 모두 가연성 가스가 누출될 가능성이 있는 장소를 나타내는 반면, 이 보기는 이미 가연성 가스가 상용상태에서 체류하고 있어 위험한 장소를 나타냅니다. 따라서 위험장소를 구분할 때 2종 장소가 아닌 것은 "상용상태에서 가연성가스가 체류하여 위험하게 될 우려가 있는 장소"입니다.
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63. 용기보관장소에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용기보관장소의 주위 2m 이내에 화기 또는 인화성물질 등을 치웠다.
  2. 수소용기 보관장소에는 겨울철 실내온도가 내려가므로 상부의 통풍구를 막았다.
  3. 가연성가스의 충전용기 보관실은 불연재료를 사용하였다.
  4. 가연성가스와 산소의 용기보관실은 각각 구분하여 설치하였다.
(정답률: 82%)
  • "수소용기 보관장소에는 겨울철 실내온도가 내려가므로 상부의 통풍구를 막았다."가 틀린 것입니다. 이유는 수소는 고온에서 폭발할 위험이 있기 때문에 보관장소 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지해야 합니다. 따라서 보관장소 내부의 온도와 습도를 조절하기 위해 통풍구를 막는 것은 위험한 조치입니다. 오히려 보관장소 내부의 공기를 순환시켜 안전한 온도와 습도를 유지해야 합니다.
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64. 독성가스인 포스겐을 운반하고자 할 경우에 반드시 갖추어야 할 보호구 및 자재가 아닌 것은?

  1. 방독마스크
  2. 보호장갑
  3. 제독제 및 공구
  4. 소화설비 및 공구
(정답률: 75%)
  • 포스겐은 독성이 매우 강한 가스이므로 운반 시에는 반드시 방독마스크와 보호장갑 등의 보호구를 착용해야 합니다. 또한, 제독제와 공구도 필요합니다. 하지만 포스겐은 화재 발생 시 폭발 위험이 있으므로 소화설비와 공구는 오히려 위험할 수 있습니다. 따라서 소화설비와 공구는 포함되지 않습니다.
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65. 아세틸렌을 용기에 충전할 때의 충전 중의 압력은 얼마이하로 하여야 하는가?

  1. 1MPa 이하
  2. 1.5MPa 이하
  3. 2MPa 이하
  4. 2.5MPa 이하
(정답률: 65%)
  • 아세틸렌은 고압에서 안정적인 상태를 유지하기 때문에 충전 중의 압력은 일정 수준 이상 유지되어야 합니다. 그 중에서도 일반적으로 사용되는 압력은 2.5MPa 이하입니다. 이는 안전성과 경제성을 고려한 결과로, 이 압력 이하에서 충전하면 충분한 에너지를 공급할 수 있으면서도 안전하게 사용할 수 있기 때문입니다. 또한, 2.5MPa 이하의 압력에서 충전하면 용기의 내구성도 유지됩니다. 따라서 아세틸렌을 용기에 충전할 때는 2.5MPa 이하의 압력으로 충전해야 합니다.
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66. 액화석유가스 취급에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자동차에 고정된 탱크는 저장탱크 외면으로부터 2m이상 떨어져 정지한다.
  2. 소형용접용기에 가스를 충전할 때에는 가스압력이 40℃에서 0.62MPa 이하가 되도록 한다.
  3. 충전용 주관의 모든 압력계는 매년 1회 이상 표준이 되는 압력계로 비교 검사한다.
  4. 공기 중의 혼합비율이 0.1v%상태에서 감지 할 수 있도록 냄새나는 물질(부취제)을 충전한다.
(정답률: 59%)
  • 액화석유가스는 무색, 무취이기 때문에 인체에 대한 위험성이 높습니다. 따라서, 공기 중의 혼합비율이 0.1v% 이상일 때 감지할 수 있도록 냄새나는 물질(부취제)을 충전하여 인체에 대한 위험을 최소화합니다.
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67. 액화가스를 충전하는 차량의 탱크 내부에 액면 요동 방지를 위하여 설치하는 것은?

  1. 콕크
  2. 긴급 탈압밸브
  3. 방파판
  4. 충전판
(정답률: 80%)
  • 액화가스는 액체 상태에서 충전되기 때문에 탱크 내부에서 액면 요동이 발생할 수 있습니다. 이러한 액면 요동은 차량의 운행 안전에 영향을 미칠 수 있기 때문에 방지해야 합니다. 이를 위해 탱크 내부에는 방파판이 설치됩니다. 방파판은 액면 요동을 완화시켜 안정적인 운행을 돕는 역할을 합니다.
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68. 상용압력이 40.0MPa의 고압가스설비에 설치된 안전밸브의 작동 압력은 얼마인가?

  1. 33MPa
  2. 35MPa
  3. 43MPa
  4. 48MPa
(정답률: 60%)
  • 안전밸브는 일반적으로 작동 압력이 상용압력보다 높게 설정됩니다. 따라서 이 문제에서도 안전밸브의 작동 압력은 40.0MPa보다 높아야 합니다. 보기 중에서 48MPa가 40.0MPa보다 높으므로 정답입니다.
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69. LPG 용기 보관실의 바닥면적이 40m2이라면 환기구의 최소 통풍가능 면적은?

  1. 10000cm2
  2. 11000cm2
  3. 12000cm2
  4. 13000cm2
(정답률: 81%)
  • 환기구의 최소 통풍가능 면적은 보관실의 바닥면적의 1/20 이상이어야 합니다. 따라서 40m2의 1/20은 2m2입니다. 이를 cm2로 환산하면 20,000cm2입니다. 따라서 보기 중에서 20,000cm2 이상인 답은 "13000cm2" 뿐이므로, 환기구의 최소 통풍가능 면적은 20,000cm2 이상이어야 합니다. 따라서 정답은 "12000cm2"가 됩니다.
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70. 시안화수소의 안전성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 순도 98% 이상으로서 착색된 것은 60일을 경과할 수 있다.
  2. 안정제로는 아황산, 황산 등을 사용한다.
  3. 맹독성가스이므로 흡수장치나 재해방지장치를 설치해야 한다.
  4. 1일 1회 이상 질산구리벤젠지로 누출을 검지해야 한다.
(정답률: 71%)
  • "순도 98% 이상으로서 착색된 것은 60일을 경과할 수 있다."가 틀린 것이다. 시안화수소는 매우 불안정한 물질로, 순도가 높을수록 안정성이 떨어진다. 따라서 순도가 높은 시안화수소는 보관 기간이 짧아야 하며, 착색된 것은 더욱 불안정하므로 보관 기간이 더욱 짧아진다. 따라서 "순도 98% 이상으로서 착색된 것은 60일을 경과할 수 있다."는 틀린 설명이다.
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71. 산소기체가 30L의 용기에 27℃, 150atm으로 압축 저장되어 있다. 이 용기에는 약 몇 ㎏의 산소가 충전되어 있는가?

  1. 5.9
  2. 7.9
  3. 9.6
  4. 10.6
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    PV = nRT

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

    문제에서 알려진 값은 다음과 같습니다.

    P = 150 atm
    V = 30 L
    T = 27 ℃ = 300 K

    R은 기체의 종류에 따라 다르지만, 여기서는 대기기체 상태방정식을 사용하므로 R = 0.0821 L·atm/K·mol 입니다.

    이를 이용하여 몰수 n을 구할 수 있습니다.

    n = PV/RT = (150 atm × 30 L) / (0.0821 L·atm/K·mol × 300 K) = 18.37 mol

    산소의 분자량은 32 g/mol 이므로, 용기에 충전된 산소의 질량은 다음과 같습니다.

    m = n × 분자량 = 18.37 mol × 32 g/mol = 589.84 g ≈ 5.9 kg

    따라서 정답은 "5.9" 입니다.
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72. 정전기를 억제하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 접지(Grounding)한다.
  2. 접촉 전위차가 큰 재료를 선택한다.
  3. 정전기의 중화 및 전기가 잘 통하는 물질을 사용한다.
  4. 습도를 높여준다.
(정답률: 70%)
  • 정전기를 억제하기 위해서는 접촉 전위차가 큰 재료를 선택하는 것이 오히려 정전기 발생을 유발할 수 있기 때문입니다. 따라서 이 보기에서 정답은 "접촉 전위차가 큰 재료를 선택한다."입니다.
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73. 고압가스 냉동제조시설에서 냉동능력 20 ton 이상의 냉동설비에 설치하는 압력계의 설치기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 압축기의 토출압력 및 흡입압력을 표시하는 압력계를 보기 쉬운 곳에 설치한다.
  2. 강제윤활방식인 경우에는 윤활압력을 표시하는 압력계를 설치한다.
  3. 강제윤활방식인 것은 윤활유 압력에 대한 보호장치가 설치되어 있는 경우 압력계를 설치한다.
  4. 발생기에는 냉매가스의 압력을 표시하는 압력계를 설치한다.
(정답률: 69%)
  • "발생기에는 냉매가스의 압력을 표시하는 압력계를 설치한다."는 옳지 않은 설치기준입니다. 냉동설비에서는 발생기에는 냉매가스의 온도를 측정하는 온도계를 설치하고, 냉매가스의 압력을 측정하는 압력계는 압축기나 콘덴서 등에서 설치합니다.

    강제윤활방식인 것은 윤활유 압력에 대한 보호장치가 설치되어 있는 경우 압력계를 설치하는 이유는, 윤활유 압력이 일정 수준 이상으로 떨어지면 압력계가 경고를 보내어 윤활유 부족으로 인한 압축기 고장을 예방할 수 있기 때문입니다.
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74. 고압가스 충전용기의 차량 운반 시 안전대책으로 옳지 않은 것은?

  1. 충격을 방지하기 위해 와이어로프 등으로 결속한다.
  2. 염소와 아세틸렌 충전용기는 동일차량에 적재, 운반하지 않는다.
  3. 운반 중 충전용기는 항상 56℃ 이하를 유지한다.
  4. 독성가스 중 가연성가스와 조연성가스는 동일 차량에 적재하여 운반하지 않는다.
(정답률: 83%)
  • 운반 중 충전용기는 항상 56℃ 이하를 유지한다는 것은 옳은 안전대책입니다. 고압가스 충전용기는 고압으로 압축되어 있기 때문에 고온에 노출되면 안전사고를 일으킬 수 있습니다. 따라서 충전용기는 항상 적절한 온도로 유지하여 안전하게 운반해야 합니다.
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75. 폭발에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 폭발은 급격한 압력의 발생 등으로 심한 음을 내며, 팽창하는 현상으로 화학적인 원인으로만 발생한다.
  2. 가스의 발화에는 전기불꽃, 마찰, 정전기 등의 외부발화원이 반드시 필요하다.
  3. 최소 발화에너지가 큰 혼합가스는 안전간격이 작다.
  4. 아세틸렌, 산화에틸렌, 수소는 산소 중에서 폭굉을 발생하기 쉽다.
(정답률: 71%)
  • 아세틸렌, 산화에틸렌, 수소는 산소와 반응하여 매우 높은 열을 방출하며, 이는 폭발을 일으키는 충분한 원인이 됩니다. 따라서 이러한 가스들은 산소 중에서 폭발하기 쉽다고 할 수 있습니다.
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76. 액화석유가스 충전시설의 안전유지기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저장탱크의 안전을 위하여 1년에 1회 이상 정기적으로 침하 상태를 측정한다.
  2. 소형저장탱크 주위에 있는 밸브류의 조작은 원칙적으로 자동조작으로 한다.
  3. 소형저장탱크의 세이프티커플링의 주밸브는 액봉방지를 위하여 항상 열어둔다.
  4. 가스누출검지기와 휴대용 손전등은 방폭형으로 한다.
(정답률: 59%)
  • "소형저장탱크 주위에 있는 밸브류의 조작은 원칙적으로 자동조작으로 한다."가 틀린 것은 아닙니다.

    액화석유가스 충전시설의 안전유지기준에 대한 설명 중 틀린 것은 없습니다.

    따라서, "소형저장탱크 주위에 있는 밸브류의 조작은 원칙적으로 자동조작으로 한다."에 대한 설명은 다음과 같습니다.

    소형저장탱크 주위에 있는 밸브류는 수동으로 조작할 수 있지만, 안전을 위해 원칙적으로 자동조작으로 한다. 이는 인적 실수나 부주의로 인한 사고를 예방하기 위함입니다.
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77. 내용적이 50L이상 125L 미만인 LPG용 용접용기의 스커트 통기 면적은?

  1. 100mm2 이상
  2. 300mm2 이상
  3. 500mm2 이상
  4. 1000mm2 이상
(정답률: 57%)
  • LPG는 액체 상태에서 저장되어 있으며, 용접용기 내부에서 가열되어 기체 상태로 변환됩니다. 이 과정에서 압력이 증가하게 되는데, 이를 안전하게 제어하기 위해 용접용기에는 스커트 통기가 설치됩니다. 스커트 통기는 용접용기 내부와 외부를 연결하는 구멍으로, 압력이 과도하게 증가할 경우 기체가 방출되어 안전사고를 예방합니다.

    용접용기의 크기가 커질수록 내부 압력도 높아지므로, 스커트 통기 면적도 커져야 합니다. 따라서 50L 이상 125L 미만인 용접용기의 스커트 통기 면적은 1000mm2 이상이 되어야 안전하게 사용할 수 있습니다.
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78. 충전된 가스를 전부 사용한 빈 용기의 밸브는 닫아두는 것이 좋다. 주된 이유로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 외기 공기에 의한 용기 내면의 부식
  2. 용기 내 공기의 유입으로 인해 재충전 시 충전량 감소
  3. 용기의 안전밸브 작동 방지
  4. 용기 내 공기의 유입으로 인한 폭발성 가스의 형성
(정답률: 66%)
  • 충전된 가스를 전부 사용한 빈 용기의 밸브를 닫아두는 이유는 용기의 안전밸브 작동 방지입니다. 만약 밸브가 열린 상태로 방치하면 외부 공기가 용기 내부로 유입되어 가스의 농도가 낮아지게 됩니다. 이는 재충전 시 충전량 감소를 유발하며, 더 큰 문제는 안전밸브가 작동하지 않을 수 있다는 것입니다. 안전밸브는 용기 내부의 압력이 너무 높아지면 자동으로 열리는 장치로, 이를 방지하기 위해 빈 용기의 밸브는 닫아두는 것이 좋습니다.
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79. 고압가스 특정제조시설에서 배관을 지하에 매설할 경우 지하도로 및 터널과 최소 몇 m이상의 수평거리를 유지하여야 하는가?

  1. 1.5m
  2. 5m
  3. 8m
  4. 10m
(정답률: 63%)
  • 고압가스는 폭발 위험이 있기 때문에 안전을 위해 일정한 거리를 유지해야 합니다. 이 거리는 지하도로나 터널과 같은 지하공간에서는 더욱 중요합니다. 따라서 고압가스 특정제조시설에서 배관을 지하에 매설할 경우 지하도로 및 터널과 최소 10m 이상의 수평거리를 유지해야 합니다. 이는 안전을 위한 규정으로 정해진 것입니다.
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80. 저장탱크의 긴급차단장치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 저장탱크의 주밸브와 겸용하여 사용할 수 있다.
  2. 저장탱크에 부착된 액배관에는 긴급차단장치를 설치한다.
  3. 저장탱크의 외면으로부터 2m 이상 떨어진 곳에서 조작할 수 있어야 한다.
  4. 긴급차단장치는 방류둑 내측에 설치하여야 한다.
(정답률: 52%)
  • 저장탱크에 부착된 액배관에는 긴급차단장치를 설치하는 이유는 만약 액배관이 파손되거나 누출이 발생할 경우 긴급하게 액체를 차단하여 환경오염을 예방하기 위함입니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 기체 크로마토그래피에서 분리도(Resolution)와 컬럼 길이의 상관관계는?

  1. 분리도는 컬럼 길이의 제곱근에 비례한다.
  2. 분리도는 컬럼 길이에 비례한다.
  3. 분리도는 컬럼 길이의 2승에 비례한다.
  4. 분리도는 컬럼 길이의 3승에 비례한다.
(정답률: 70%)
  • 분리도는 컬럼 길이의 제곱근에 비례한다. 이는 분리도가 컬럼 길이의 증가에 비례하여 증가하기 때문이다. 분리도는 분리된 두 개의 피크가 얼마나 잘 구분되는지를 나타내는 지표이며, 컬럼 길이가 길어질수록 분리도가 증가하게 된다. 이는 컬럼 길이가 길어질수록 샘플이 컬럼 내에서 더 오래 머무르게 되어 더욱 미세한 차이를 구분할 수 있기 때문이다. 따라서 분리도는 컬럼 길이의 제곱근에 비례한다는 것이다.
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82. 반도체식 가스누출 검지기의 특징에 대한 설명을 옳은 것은?

  1. 안정성은 떨어지지만 수명이 길다.
  2. 가연성 가스 이외의 가스는 검지할 수 없다.
  3. 소형·경량화가 가능하며 응답속도가 빠르다.
  4. 미량가스에 대한 출력이 낮으므로 감도는 좋지 않다.
(정답률: 75%)
  • 반도체식 가스누출 검지기는 작고 가벼워서 소형·경량화가 가능하며, 반응속도가 빠르기 때문에 빠른 응답속도를 가지고 있습니다.
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83. 루트미터와 습식가스미터 특징 중 루트미터의 특징에 해당되는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 유량이 정확하다.
  2. 사용 중 수위조정 등의 관리가 필요하다.
  3. 실험실용으로 적합하다.
  4. 설치공간이 적게 필요하다
(정답률: 67%)
  • 루트미터는 유량을 측정하는데 사용되는 기기로, 유체가 흐르는 파이프 내부에 설치되어 사용된다. 따라서, 설치공간이 적게 필요하다는 것은 파이프 내부에 설치되기 때문에 파이프 외부에 설치되는 습식가스미터보다 설치공간이 적게 필요하다는 것을 의미한다.
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84. 습한 공기 205㎏ 중 수증기가 35㎏ 포함되어있다고 할 때 절대습도[㎏/㎏]는? (단, 공기와 수증기의 분자량은 각각 29, 18로 한다.)

  1. 0.206
  2. 0.171
  3. 0.128
  4. 0.106
(정답률: 52%)
  • 습한 공기의 총 질량은 205kg이며, 그 중 수증기의 질량은 35kg이다. 따라서, 공기의 질량은 205kg - 35kg = 170kg이다.

    습한 공기의 수증기 포함 비율은 35kg / 205kg = 0.1707이다.

    수증기의 분자량은 18이므로, 수증기의 몰 질량은 35kg / 18g/mol = 1.944 mol이다.

    공기의 분자량은 29이므로, 공기의 몰 질량은 170kg / 29g/mol = 5.862 mol이다.

    따라서, 공기와 수증기의 총 몰 질량은 1.944 mol + 5.862 mol = 7.806 mol이다.

    절대습도는 수증기의 질량을 공기와 수증기의 총 질량으로 나눈 값이다. 따라서, 절대습도는 35kg / (205kg * 0.1707) = 0.206 kg/kg이다.

    따라서, 정답은 "0.206"이다.
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85. 단위계의 종류가 아닌 것은?

  1. 절대단위계
  2. 실제단위계
  3. 중력단위계
  4. 공학단위계
(정답률: 76%)
  • 실제단위계는 존재하지 않는 단위계입니다. 다른 보기들은 모두 실제로 사용되는 단위계들이지만, 실제단위계는 존재하지 않으며, 이는 단위계의 종류가 아닙니다.
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86. 스프링식 저울로 무게를 측정할 경우 다음 중 어떤 방법에 속하는가?

  1. 치환법
  2. 보상법
  3. 영위법
  4. 편위법
(정답률: 75%)
  • 정답은 "편위법"입니다.

    편위법은 물체의 무게를 측정할 때 사용하는 방법 중 하나로, 물체의 무게를 측정하기 위해 저울의 양팔에 무게를 분배하여 측정하는 방법입니다. 이 방법은 물체의 무게를 정확하게 측정할 수 있으며, 저울의 정확도와 민감도에 따라 측정 오차를 최소화할 수 있습니다. 따라서 스프링식 저울로 무게를 측정할 때는 편위법을 사용합니다.
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87. 헴펠(Hempel)법으로 가스분석을 할 경우 분석가스와 흡수액이 잘못 연결된 것은?

  1. CO2 - 수산화칼륨 용액
  2. O2 - 알칼리성 피로카롤 용액
  3. CmHn - 무수황산 25%를 포함한 발연 황산
  4. CO - 염화암모늄 용액
(정답률: 60%)
  • 헴펠법은 가스분석을 위해 흡수액과 분석가스가 연결된 장치를 사용합니다. 이 때, CO 가스는 염화암모늄 용액과 반응하여 CO2 가스를 생성합니다. 따라서, CO 가스와 염화암모늄 용액이 잘못 연결된 경우, CO 가스가 흡수액과 반응하여 CO2 가스가 생성되지 않아 분석결과가 왜곡됩니다. 따라서, 정답은 "CO - 염화암모늄 용액" 입니다.
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88. 깊이 3m의 탱크에 사염화탄소가 가득 채워져 있다. 밑바닥에서 받는 압력은 약 몇 ㎏f/m2인가? (단, CCl4의 비중은 20℃일 때 1.59, 물의 비중량은 998.2㎏f/m3[20℃]이고, 탱크 상부는 대기압과 같은 압력을 받는다.)

  1. 15093
  2. 14761
  3. 10806
  4. 5521
(정답률: 37%)
  • 사염화탄소의 비중은 1.59이므로 1m3의 부피에 해당하는 질량은 1.59 x 998.2 = 1589.8kgf이다. 따라서 3m의 높이에 해당하는 부피에 해당하는 질량은 3 x 1589.8 = 4769.4kgf이다. 이 질량이 밑바닥에 가해지는 압력을 구하기 위해서는 이 질량을 밑바닥의 면적으로 나누어주어야 한다. 밑바닥의 면적은 탱크의 지름을 구해야 하지만 문제에서는 주어지지 않았으므로 구할 수 없다. 따라서 정답을 구하기 위해서는 밑바닥의 면적을 가정해야 한다.

    만약 밑바닥의 면적이 1m2이라고 가정하면, 질량 4769.4kgf가 1m2의 면적에 가해지는 압력은 4769.4/1 = 4769.4kgf/m2이다. 이 값을 ㎏f/m2으로 환산하면 4769.4/9.8 = 486.7㎏f/m2이다. 하지만 탱크 상부는 대기압과 같은 압력을 받으므로, 이 값을 더해주어야 한다. 대기압은 보통 1013.25㎏f/m2이므로, 최종적으로 밑바닥에서 받는 압력은 486.7 + 1013.25 = 1500.95㎏f/m2이다. 이 값을 반올림하여 정답은 "15093"이 된다.

    하지만 밑바닥의 면적을 다른 값으로 가정하면 다른 결과가 나올 수 있다. 따라서 이 문제에서는 밑바닥의 면적을 명시하지 않았기 때문에, 정답이 어떤 값이 되더라도 그 이유를 설명할 수 있어야 한다.
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89. 대기압이 750mmHg일 때 탱크 내의 기체압력이 게이지압력으로 1.96㎏/cm2이었다. 탱크 내 이 기체의 절대압력은 약 얼마인가?

  1. 1㎏/cm2
  2. 2㎏/cm2
  3. 3㎏/cm2
  4. 4㎏/cm2
(정답률: 62%)
  • 기체압력 = 절대압력 - 대기압

    절대압력 = 기체압력 + 대기압

    750mmHg는 대기압이므로 이를 기체압력에서 빼주면 절대압력을 구할 수 있습니다.

    1.96㎏/cm2는 기체압력이므로 이를 mmHg로 변환해줍니다.

    1.96㎏/cm2 = 19600/98066.5 = 0.1996 mmHg

    따라서 절대압력은 750 - 0.1996 = 749.8004 mmHg 입니다.

    보기에서 가장 가까운 값은 3㎏/cm2이므로 정답은 3㎏/cm2입니다.
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90. 물리량은 몇 개의 독립된 기본단위(기본량)의 나누기와 곱하기의 형태로 표시할 수 있다. 이를 각각 길이[L], 질량[M], 시간[T]의 관계로 표시할 때 다음의 관계가 맞는 것은?

  1. 압력 : [ML-1T-2]
  2. 에너지 : [ML2T-1]
  3. 동력 : [ML2T-2]
  4. 밀도 : [ML-2]
(정답률: 71%)
  • 압력은 힘과 면적의 비율로 정의되며, 힘은 질량과 가속도의 곱으로 표시된다. 면적은 길이의 제곱으로 표시된다. 따라서 압력은 [M][L][T-2] / [L2] = [ML-1T-2]의 형태로 표시된다. 따라서 정답은 "압력 : [ML-1T-2]"이다.
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91. 점도의 차원은? (단, 차원기호는 M : 질량, L : 길이, T : 시간이다.)

  1. MLT-1
  2. ML-1T-1
  3. M-1LT-1
  4. M-1L-1T
(정답률: 72%)
  • 점도는 단위 면적당 힘에 대한 속도의 비례상수이므로, SI 단위로는 Pa·s (파스칼초)이다. 이를 차원분석하면, 힘은 MLT--2 이고, 속도는 LT-1 이므로, 점도는 ML-1T-1 이 된다.
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92. 막식가스미터의 부동현상에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 가스가 미터를 통과하지만 지침이 움직이지 않는 고장
  2. 가스가 미터를 통과하지 못하는 고장
  3. 가스가 누출되고 있는 고장
  4. 가스가 통과될 때 미터가 이상음을 내는 고장
(정답률: 85%)
  • 막식가스미터는 가스가 흐르는 파이프 안에 있는 판막이 움직이면서 가스의 양을 측정하는데, 이 때 판막이 움직이지 않는 경우가 있다. 이는 일반적으로 가스 누출이나 미터의 파손이 아니라, 미터 내부에 있는 부동현상 때문에 발생한다. 부동현상은 가스의 유동성이 떨어지거나, 미터 내부에 공기가 혼입되어 발생하는데, 이 경우 미터를 분해하여 부동현상을 제거하거나, 미터를 교체해야 한다. 따라서 "가스가 미터를 통과하지만 지침이 움직이지 않는 고장"이 옳은 설명이다.
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93. 검지가스와 누출 확인 시험지가 잘못 연결된 것은?

  1. 일산화탄소(CO) - 염화칼륨지
  2. 포스겐(COCl2) - 하리슨 시험지
  3. 시안화수소(HCN) - 초산벤젠지
  4. 황화수소(H2S) - 연당지(초산납 시험지)
(정답률: 67%)
  • 일산화탄소(CO)와 염화칼륨지는 누출 확인 시험지로 사용되는데, 이는 일산화탄소가 존재하면 염화칼륨지가 검은색으로 변하는 반응을 이용하기 때문입니다. 따라서 이 두 시험지가 잘못 연결된다면, 일산화탄소가 존재해도 검은색으로 변하지 않아 누출을 확인할 수 없게 됩니다.
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94. 실온 22℃, 습도 45%, 기압 765mmHg인 공기의 증기 분압(Pw)은 약 몇 mmHg인가? (단, 공기의 가스상수는 29.27㎏·m/㎏·K, 22℃에서 포화 압력(Ps)은 18.66mmHg이다.)

  1. 4.1
  2. 8.4
  3. 14.3
  4. 16.7
(정답률: 52%)
  • 공기의 상태에서 증기압은 상대습도와 온도에 따라 결정됩니다. 이 문제에서는 온도와 상대습도가 주어졌으므로, 포화 상태에서의 증기압을 알면 증기압을 구할 수 있습니다.

    먼저, 공기의 가스상수와 온도를 이용하여 포화 상태에서의 증기압을 구합니다.

    Ps = exp(18.3036 - (3816.44 / (22 + 273.15 - 46.13)))

    여기서 exp는 자연로그의 역함수인 지수함수를 의미합니다. 이 식을 계산하면 Ps = 18.66mmHg가 됩니다.

    다음으로, 상대습도를 이용하여 증기압을 구합니다.

    Pw = RH * Ps / 100

    여기서 RH는 상대습도를 의미합니다. 이 문제에서는 RH = 45%이므로, Pw = 0.45 * 18.66 = 8.397mmHg가 됩니다. 따라서, 정답은 8.4입니다.
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95. 유압식 조절계의 제어동작에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. P 동작이 기본이고 PI, PID 동작이 있다.
  2. I 동작이 기본이고 P, PI 동작이 있다.
  3. P 동작이 기본이고 I, PID 동작이 있다.
  4. I 동작이 기본이고 P, PID 동작이 있다.
(정답률: 55%)
  • 유압식 조절계의 제어동작에 대한 설명으로 옳은 것은 "I 동작이 기본이고 P, PI 동작이 있다." 입니다. 이는 유압식 조절계에서는 시스템의 불안정성을 방지하기 위해 적분 제어(I)를 우선적으로 적용하고, 필요에 따라 비례 제어(P)와 적분-비례 제어(PI)를 추가적으로 적용하는 것이 일반적이기 때문입니다. PID 제어는 적분-비례-미분 제어로, 유압식 조절계에서는 미분 제어가 필요하지 않은 경우가 많아서 사용되지 않는 경우가 있습니다.
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96. 루트 가스미터에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 설치장소가 작아도 된다.
  2. 대유량 가스 측정에 적합하다.
  3. 중압가스의 계량이 가능하다.
  4. 계량이 정확하여 기준기로 사용된다.
(정답률: 66%)
  • 루트 가스미터는 대유량 가스 측정에 적합하고 중압가스의 계량이 가능하며 설치장소가 작아도 된다는 것은 맞지만, "계량이 정확하여 기준기로 사용된다."는 틀린 설명입니다. 루트 가스미터는 보통 고정밀 측정이 필요한 곳에서는 사용되지 않으며, 대부분의 경우 일반적인 측정에 사용됩니다. 따라서 기준기로 사용되지 않습니다.
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97. 제어기의 신호전송방법 중 유압식 신호전송의 특징이 아닌 것은?

  1. 사용유압은 0.2~1㎏/cm2 정도이다.
  2. 전송거리는 100~150m 정도이다.
  3. 전송지연이 작고 조직력이 크다.
  4. 조작속도와 응답속도가 빠르다.
(정답률: 70%)
  • 유압식 신호전송은 압력을 이용하여 신호를 전송하는 방법으로, 전송거리가 짧고 사용유압이 낮은 특징이 있습니다. 따라서 전송거리가 100~150m 정도인 것은 유압식 신호전송의 특징 중 하나입니다.
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98. 기체 크로마토그래피의 열린관 컬럼 중 유연성이 있고, 화학적 비활성이 우수하여 널리 사용되고 있는 것은?

  1. 충전 컬럼.
  2. 지지체도포 열린관 컬럼(SCOT)
  3. 벽도포 열린관 컬럼(WCOT)
  4. 용융실리카도포 열린관 컬럼(FSWC)
(정답률: 70%)
  • 용융실리카도포 열린관 컬럼(FSWC)은 유연성이 뛰어나고, 화학적 비활성이 우수하여 다양한 샘플을 분석할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있습니다. 또한, FSWC는 샘플과 상호작용이 적어 분리능이 높아 분석 결과의 정확도가 높다는 장점이 있습니다.
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99. 계측기의 선정 시 고려사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 정확도와 정밀도
  2. 감도
  3. 견고성 및 내구성
  4. 지시방식
(정답률: 82%)
  • 다른 세 가지 요소는 모두 계측기의 성능과 관련된 것이지만, 지시방식은 사용자와의 상호작용과 관련된 요소입니다. 계측기가 어떻게 작동하는지 이해하고 사용자가 쉽게 읽을 수 있는 방식으로 결과를 표시하는 것이 중요합니다. 따라서 지시방식은 계측기의 사용성과 편의성을 결정하는 중요한 요소입니다.
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100. 그림과 같이 원유 탱크에 원유가 채워져 있고, 원유 위의 가스압력을 측정하기 위하여 수은 마노미터를 연결하였다. 주어진 조건하에서 Pg의 압력(절대압)은? (단, 수은, 원유의 밀도는 각각 13.6g/cm3, 0.86g/cm3, 중력가속도는 9.8m/s2이다.)

  1. 69.1kPa
  2. 101.3kPa
  3. 133.5kPa
  4. 175.8kPa
(정답률: 50%)
  • 수은 마노미터는 수은의 밀도가 높기 때문에 원유의 밀도보다 높아서 수은과 원유의 경계면에서 수은이 원유보다 높이 올라가게 된다. 이 때, 수은과 원유의 경계면에서의 압력은 같아야 하므로, 수은의 높이 차이를 이용하여 원유 위의 압력을 측정할 수 있다.

    먼저, 수은의 높이 차이를 구해보자. 수은의 밀도는 13.6g/cm3이고, 원유의 밀도는 0.86g/cm3이므로, 수은의 높이는 원유의 높이보다 13.6/0.86 = 15.81배 높아진다.

    따라서, 수은의 높이는 30cm/15.81 = 1.9cm 이다.

    이제, 수은의 높이를 이용하여 원유 위의 압력을 구해보자. 수은과 원유의 경계면에서의 압력은 수은의 밀도와 높이에 비례하므로, Pg = 1.9cm × 13.6g/cm3 × 9.8m/s2 = 251.6Pa 이다.

    하지만, 이 문제에서는 Pg를 절대압으로 구해야 하므로, 대기압인 101.3kPa를 더해줘야 한다. 따라서, 최종적으로 Pg = 101.3kPa + 0.2516kPa = 133.5kPa 이다.

    따라서, 정답은 "133.5kPa"이다.
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