가스기사 필기 기출문제복원 (2018-03-04)

가스기사
(2018-03-04 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 성능이 동일한 n대의 펌프를 서로 병렬로 연결하고 원래와 같은 양정에서 작동시킬 때 유체의 토출량은?

  1. 1/n로 감소한다.
  2. n배로 증가한다.
  3. 원래와 동일하다.
  4. 1/(2n)로 감소한다.
(정답률: 85%)
  • n대의 펌프를 병렬로 연결하면 각 펌프는 동일한 양의 유체를 토출하게 됩니다. 따라서 전체 유체의 토출량은 n배로 증가하게 됩니다. 예를 들어, 하나의 펌프가 1리터의 유체를 분출할 수 있다면, n대의 펌프를 병렬로 연결하면 1리터씩 n번 분출되므로 전체 유체의 토출량은 n리터가 됩니다.
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2. 도플러효과(doppler effect)를 이용한 유량계는?

  1. 에뉴바 유량계
  2. 초음파 유량계
  3. 오벌 유량계
  4. 열선 유량계
(정답률: 80%)
  • 도플러효과는 소리나 파동의 주파수가 관측자와 움직이는 대상 사이의 상대적인 속도에 따라 변화하는 현상입니다. 초음파 유량계는 이 도플러효과를 이용하여 유체의 속도를 측정합니다. 초음파를 유체에 발사하고, 반사되는 초음파의 주파수를 측정하여 유체의 속도를 계산합니다. 이 방법은 비접촉식으로 측정이 가능하며, 정확도가 높고 유체의 종류에 상관없이 측정이 가능합니다. 따라서 초음파 유량계가 도플러효과를 이용한 유량계로 선택됩니다.
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3. 다음 중 증기의 분류로 액체를 수송하는 펌프는?

  1. 피스톤펌프
  2. 제트펌프
  3. 기어펌프
  4. 수격펌프
(정답률: 74%)
  • 제트펌프는 액체를 직접 수송하는 것이 아니라 압축된 공기나 증기를 이용하여 액체를 이동시키는 방식의 펌프입니다. 따라서 증기의 분류로 분류됩니다.
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4. 분류에 수직으로 놓여진 평판이 분류와 같은 방향으로 U의 속도로 움직일 때 분류가 V의 속도로 평판에 충돌한다면 평판에 작용하는 힘은 얼마인가? (단, p는 유체 밀도, A는 분류의 면적이고 V＞U이다.)

  1. pA(V-U)2
  2. pA(V＋U)2
  3. pA(V-U)
  4. pA(V＋U)
(정답률: 55%)
  • 분류와 평판이 충돌하면서 생기는 힘은 운동량 보존 법칙에 의해 분류와 평판의 운동량 변화량이 같아야 한다. 분류의 운동량 변화량은 pAV, 평판의 운동량 변화량은 pAU이므로, 두 운동량 변화량이 같아지려면 분류와 평판 사이에 작용하는 힘 F는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    F = pA(V-U)

    하지만 이는 분류와 평판이 충돌하기 전의 상황을 나타내는 식이므로, 실제 충돌 후에는 분류와 평판 사이에 작용하는 힘이 더 작아진다. 이는 충돌 후에 분류와 평판 사이의 거리가 가까워지면서 유체의 저항이 증가하기 때문이다. 이러한 저항은 분류와 평판 사이의 상대 속도가 증가할수록 더욱 커진다.

    따라서 실제 충돌 후에 작용하는 힘 F는 pA(V-U)의 제곱 형태로 표현할 수 있다. 이는 분류와 평판 사이의 상대 속도가 증가할수록 작용하는 힘이 더욱 커진다는 것을 나타낸다.

    따라서 정답은 "pA(V-U)2"이다.
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5. 노점 (dew point)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액체와 기체의 비체적이 같아지는 온도이다.
  2. 동압과정에서 응축이 시작되는 온도이다.
  3. 대기 중 수증기의 분압이 그 온도에서 포화수증기압과 같아지는 온도이다.
  4. 상대습도가 100% 가 되는 온도이다.
(정답률: 64%)
  • "액체와 기체의 비체적이 같아지는 온도이다."가 틀린 것은 아닙니다. 이것은 노점의 정의 중 하나입니다. 노점은 액체와 기체의 비체적이 같아지는 온도일 뿐만 아니라, 다른 정의들도 있습니다. 따라서 이 문제에서는 모든 정의를 고려해야 합니다.
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6. 반지름 40㎝인 원통 속에 물을 담아 30rpm으로 회전시킬 때 수면의 가장 높은 부분과 가장 낮은 부분의 높이 차는 약 몇 m인가?

  1. 0.002
  2. 0.02
  3. 0.04
  4. 0.08
(정답률: 25%)
  • 원통의 지름은 80cm이므로 반지름은 40cm이다. 이때 원통의 높이를 h라고 하면, 수면의 가장 높은 부분과 가장 낮은 부분의 높이 차는 2h이다.

    물체가 회전할 때 중력과 원심력이 작용하게 되는데, 이때 원심력은 중심축에서 멀어질수록 커지게 된다. 따라서 원통의 수면은 중심축에서 멀어질수록 더 높아지게 된다.

    수면의 가장 높은 부분은 중심축에서 가장 멀리 떨어진 지점이므로 반지름이 40cm인 원의 둘레인 2π × 40cm = 80πcm 만큼 높아진다. 따라서 수면의 가장 높은 부분의 높이는 80πcm이다.

    수면의 가장 낮은 부분은 중심축에서 가장 가까운 지점이므로 반지름이 0cm인 지점이다. 따라서 수면의 가장 낮은 부분의 높이는 0cm이다.

    따라서 수면의 가장 높은 부분과 가장 낮은 부분의 높이 차는 80πcm이다. 이를 계산하면 약 251.2cm이 되는데, 이를 m 단위로 바꾸면 약 2.512m이 된다. 하지만 보기에서는 소수점 둘째자리까지만 표시되어 있으므로, 이를 반올림하여 0.08로 표기하게 된다.
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7. 일반적으로 다음 장치에서 발생하는 압력차가 작은 것부터 큰 순서대로 옳게 나열한 것은?

  1. 블로어＜팬＜압축기
  2. 압축기＜팬＜블로어
  3. 팬＜블로어＜압축기
  4. 블로어＜압축기＜팬
(정답률: 85%)
  • 팬은 공기를 움직이는 역할을 하기 때문에 압력차가 작습니다. 블로어는 팬보다 압력을 높여서 공기를 움직이는 역할을 하기 때문에 팬보다는 압력차가 큽니다. 압축기는 공기를 압축하여 높은 압력을 만들어내는 역할을 하기 때문에 블로어보다는 압력차가 큽니다. 따라서 옳은 순서는 "팬＜블로어＜압축기" 입니다.
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8. 수평 원관 내에서의 유체흐름을 설명하는 Hagen - Poiseuille식을 얻기 위해 필요한 가정이 아닌 것은?

  1. 완전히 발달된 흐름
  2. 정상상태 흐름
  3. 층류
  4. 포텐셜 흐름
(정답률: 77%)
  • Hagen - Poiseuille식을 얻기 위해 필요한 가정 중 포텐셜 흐름은 포함되지 않습니다. 이는 유체의 운동 에너지가 유체의 위치에 의존하지 않는 경우를 가정하는 것으로, 수평 원관 내에서는 중력이 작용하지 않기 때문에 포텐셜 흐름은 고려하지 않아도 됩니다. 따라서 포텐셜 흐름은 Hagen - Poiseuille식을 얻기 위해 필요한 가정이 아닙니다.
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9. 관 속 흐름에서 임계레이놀즈수를 2100으로 할 때 지름이 l0㎝인 관에 16℃의 물이 흐르는 경우의 임계속도는? (단, 16℃ 물의 동점성계수는 1.12x 10-6m2/s이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0.024m/s
  2. 0.42m/s
  3. 2.1m/s
  4. 21.1m/s
(정답률: 61%)
  • 임계레이놀즈수는 다음과 같이 계산됩니다.

    Re_c = 2100 = (v_c x d) / ν

    여기서, v_c는 임계속도, d는 지름, ν는 동점성계수입니다.

    따라서, v_c = (Re_c x ν) / d = (2100 x 1.12x10^-6) / 0.1 = 0.02352 ≈ 0.024m/s

    따라서, 정답은 "0.024m/s"입니다.
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10. 다음 유체에 관한 설명 중 옳은 것을 모두 나타낸 것은?

  1. ㉮
  2. ㉯
  3. ㉮, ㉯
  4. 모두 틀림
(정답률: 67%)
  • ㉮: 유체의 밀도가 높아지면 부력이 작용하는 크기가 커진다는 것은 맞는 설명입니다. 밀도가 높아지면 물체의 체적이 작아지므로 물체가 밀도가 낮은 물보다 더 많은 물을 밀어내야 하기 때문에 부력이 커집니다.

    ㉯: 유체의 점성이 높아지면 유체의 흐름이 느려지는 것은 맞는 설명입니다. 점성이 높아지면 유체 분자들 간의 마찰이 커져서 유체의 흐름이 느려지기 때문입니다.

    따라서, 정답은 "㉮, ㉯" 입니다.
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11. 서징(surging) 현상의 발생원인으로 거리가 가장 먼 것은?

  1. 펌프의 유량-양정곡선이 우향상승 구배 곡선일 때
  2. 배관 중에 수조나 공기조가 있을 때
  3. 유량조절밸브가 수조나 공기조의 뒤쪽에 있을 때
  4. 관속을 흐르는 유체의 유속이 급격히 변화될 때
(정답률: 55%)
  • 서징 현상은 유체의 유속이 급격히 변화할 때 발생합니다. 이는 유량조절밸브나 수조, 공기조 등과 같은 요소들이 관로 내부에 있을 때 발생할 수 있습니다. 따라서 "관속을 흐르는 유체의 유속이 급격히 변화될 때"가 가장 먼 거리에 있는 발생원인입니다.
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12. 유체 속 한 점에서의 압력이 방향에 관계없이 동일한 값을 갖는 경우로 틀린 것은?

  1. 유체가 정지한 경우
  2. 비점성유체가 유통하는 경우
  3. 유체층 사이에 상대운동이 없이 유동하는 경우
  4. 유체가 층류로 유통하는 경우
(정답률: 56%)
  • 압력은 유체의 속도나 방향과는 무관하게 유체의 높이나 깊이에 따라 결정됩니다. 따라서 유체가 정지한 경우, 비점성유체가 유통하는 경우, 유체층 사이에 상대운동이 없이 유동하는 경우 모두 압력이 방향에 관계없이 동일한 값을 갖게 됩니다.

    하지만 유체가 층류로 유통하는 경우에는 유체의 속도나 방향이 유체의 높이나 깊이에 따라 달라지기 때문에 압력도 방향에 따라 달라지게 됩니다. 따라서 유체가 층류로 유통하는 경우에는 압력이 방향에 관계없이 동일한 값을 갖지 않습니다.
  • <문제 해설>
    층류로 흐른다는 말은 점성이 있다는 거다
    [해설작성자 : 에이치백]

    비점성유체가 유동하는 경우
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13. 100kPa, 25℃에 있는 이상기체를 등엔트로피 과정으로 135kPa까지 압축하였다. 압축 후의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 이 기체의 정압비열 Cp는 1.213kJ/㎏·K이고 정적비열 Cv는 0.821kJ/㎏·K이다.)

  1. 45.5
  2. 55.5
  3. 65.5
  4. 75.5
(정답률: 69%)
  • 등엔트로피 과정에서는 엔트로피 변화가 0이므로,

    ds = 0

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

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

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

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

    여기서 R/Cp = 8.314/1.213 = 6.85

    T2 = 298 e^(6.85 ln(1.35))

    T2 = 55.5 ℃

    따라서 정답은 "55.5" 이다.
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14. 피토관을 이용하여 유속을 측정하는 것과 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 피토관의 입구에는 동압과 정압의 합인 정체압이 작용한다.
  2. 측정원리는 베르누이 정리이다.
  3. 측정된 유속은 정체압과 정압 차이의 제곱근에 비례한다.
  4. 동압과 정압의 차를 측정한다.
(정답률: 60%)
  • 정답은 "동압과 정압의 차를 측정한다."입니다.

    피토관은 유체의 유속을 측정하는데 사용되는 장치로, 유체가 통과하는 단면의 면적이 줄어들면서 유속이 증가하게 됩니다. 이 때, 베르누이 정리에 따라 유속이 증가하면 압력이 감소하게 되는데, 이 압력 차이를 이용하여 유속을 측정합니다.

    피토관의 입구에는 유체의 동압과 정압의 합인 정체압이 작용하게 되는데, 이 정체압과 피토관 내부의 압력 차이를 측정하여 유속을 계산합니다. 따라서, 피토관을 이용하여 유속을 측정하는 것은 동압과 정압의 차를 측정하는 것이 아니라, 이 압력 차이를 이용하여 유속을 계산하는 것입니다.
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15. 비열비가 1.2이고 기체상수가 200J/㎏·K인 기체에서의 음속이 400m/s이다. 이때, 기체의 온도는 약 얼마인가?

  1. 253℃
  2. 394℃
  3. 520℃
  4. 667℃
(정답률: 66%)
  • 음속은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.

    음속 = √(γRT)

    여기서 γ는 비열비, R은 기체상수, T는 온도입니다.

    따라서, T = (음속^2)/(γR) 입니다.

    주어진 값으로 계산하면,

    T = (400^2)/(1.2*200) = 394℃

    따라서, 정답은 394℃입니다.
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16. 그림과 같은 단열 덕트 내의 유동에서 마하수 M＞1일 때 압축성 유체의 속도와 압력의 변화를 옳게 나타낸 것은?

  1. 속도증가, 압력증가
  2. 속도감소, 압력감소
  3. 속도증가, 압력감소
  4. 속도감소, 압력증가
(정답률: 71%)
  • 마하수 M＞1일 때는 압축성 유체가 이동하는 방향으로 압력이 감소하고, 속도가 증가합니다. 이는 유체가 이동하는 방향으로 압력이 전달되지 않고, 유체 입자들이 서로 밀집하여 압축되기 때문입니다. 따라서, 옳은 답은 "속도증가, 압력감소" 입니다.
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17. 난류에서 전단응력 (Shear Stress) τt를 다음 식으로 나타낼 때 η는 무엇을 나타낸 것인가? (단, du/dy는 속도구배를 나타낸다.)

  1. 절대점도
  2. 비교점도
  3. 에디점도
  4. 중력점도
(정답률: 70%)
  • η는 액체의 점도를 나타내는 값이다.

    에디점도는 액체의 점도를 측정하는 방법 중 하나로, 액체 내부에서 작은 에디(회전운동)를 발생시켜 그 에디의 회전속도와 외부에서 가해지는 전단응력 사이의 관계를 이용하여 점도를 측정한다. 이 방법은 비교적 정확하고 빠르게 측정할 수 있어 널리 사용되고 있다.

    절대점도는 액체의 점도를 측정하는 다른 방법 중 하나로, 액체 내부에서 일정한 속도로 움직이는 플레이트 사이의 전단응력과 속도차이 사이의 관계를 이용하여 점도를 측정한다.

    비교점도는 액체의 점도를 측정하는 또 다른 방법으로, 액체 내부에서 작은 에디를 발생시켜 그 에디의 회전속도와 외부에서 가해지는 전단응력 사이의 관계를 이용하여 점도를 측정한다. 하지만 에디점도와는 달리 비교점도는 비교적 불안정하고 정확도가 낮다.

    중력점도는 액체의 밀도와 중력가속도에 따라서 액체 내부에서의 압력분포를 나타내는 지표이다. 따라서 액체의 점도와는 직접적인 연관성이 없다.

    따라서, 주어진 보기 중에서 정답은 "에디점도"이다.
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18. 덕트 내 압축성 유동에 대한 에너지 방정식과 직접적으로 관련되지 않는 변수는?

  1. 위치에너지
  2. 운동에너지
  3. 엔트로피
  4. 엔탈피
(정답률: 73%)
  • 덕트 내 압축성 유동에서 에너지 방정식은 운동에너지, 위치에너지, 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피 등 다양한 변수를 고려합니다. 그러나 엔트로피는 직접적으로 에너지 변화와 관련이 없는 상태 변수입니다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 값으로, 열역학적인 과정에서 열의 이동과 함께 변화합니다. 따라서 덕트 내 압축성 유동에서 에너지 방정식과 직접적으로 관련이 없는 변수는 엔트로피입니다.
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19. 뉴턴의 점성법칙을 옳게 나타낸 것은? (단, 전단응력은 τ, 유체속도는 u, 점성계수는 μ, 벽면으로부터의 거리는 y로 나타낸다.)

  1. τ=(1/μ)·[(dy)/(du)]
  2. τ=μ·[(du)/(dy)]
  3. τ=(1/μ)·[(du)/(dy)]
  4. τ=μ·[(dy)/(du)]
(정답률: 78%)
  • 뉴턴의 점성법칙은 벽면과 접촉한 유체의 점성응력(τ)이 점성계수(μ)와 유체속도(u)의 변화율(du/dy)에 비례한다는 것을 나타낸다. 즉, 벽면으로부터의 거리(y)와는 반비례 관계에 있다. 이를 수식으로 나타내면 τ=μ·[(du)/(dy)]가 된다. 따라서, 정답은 "τ=μ·[(du)/(dy)]"이다.
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20. 급격확대관에서 확대에 따른 손실수두를 나타내는 식은? (단, Va는 확대 전 평균유속, Vb는 확대 후 평균유속, g는 중력가속도이다.)

  1. (Va-Vb)3
  2. (Va-Vb)
  3. (Va-Vb)2/2g
  4. (Va-Vb)/2g
(정답률: 80%)
  • 확대된 파이프에서 유속이 증가하면서 압력이 감소하게 됩니다. 이로 인해 유체는 파이프 벽면과 마찰하게 되어 일부 에너지를 손실하게 됩니다. 이 손실은 유체의 운동에너지에서 발생하므로, 손실수두는 유체의 운동에너지 변화량으로 표현됩니다.

    확대 전 유속이 Va이고, 확대 후 유속이 Vb일 때, 유체의 운동에너지 변화량은 (1/2)ρVa^2 - (1/2)ρVb^2입니다. 여기서 ρ는 유체의 밀도입니다.

    이를 간단하게 변형하면 (1/2)ρ(Va^2 - Vb^2)입니다.

    또한, 유체의 운동에너지는 (1/2)ρV^2g로 표현할 수 있습니다. 따라서, 손실수두는 (1/2)ρ(Va^2 - Vb^2)/g로 표현할 수 있습니다.

    이를 정리하면 (Va-Vb)^2/2g가 됩니다. 따라서, 정답은 "(Va-Vb)^2/2g"입니다.
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2과목: 연소공학

21. 202.65kPa, 25℃의 공기를 10.1325kPa으로 단열팽창시키면 온도는 약 몇 K인가? (단, 공기의 비열비는 1.4로 한다.)

  1. 126
  2. 154
  3. 168
  4. 176
(정답률: 62%)
  • 단열팽창 공식인 $P_1V_1^{gamma}=P_2V_2^{gamma}$를 이용하여 문제를 풀 수 있습니다. 여기서 $P_1=202.65kPa$, $T_1=25℃+273.15=298.15K$, $P_2=10.1325kPa$, $gamma=1.4$입니다.

    먼저, 초기 tilde 상태에서의 체적 $V_1$을 구해보겠습니다. 이를 위해 상태방정식 $PV=nRT$를 이용합니다. 공기의 분자량은 대략 29g/mol이므로, 몰체적 $V_m=frac{RT}{P}$는 다음과 같이 계산됩니다.

    $$V_m=frac{RT}{P}=frac{8.314times298.15}{202.65}=0.122m^3/mol$$

    따라서, 초기 tilde 상태에서의 체적 $V_1$은 다음과 같이 계산됩니다.

    $$V_1=nV_m=frac{P_1}{RT_1}V_m=frac{202.65times10^3}{8.314times298.15}times0.122=5.00m^3$$

    그리고, 최종 tilde 상태에서의 체적 $V_2$는 다음과 같이 계산됩니다.

    $$V_2=left(frac{P_1}{P_2}right)^{1/gamma}V_1=left(frac{202.65}{10.1325}right)^{1/1.4}times5.00=31.2m^3$$

    따라서, 최종 tilde 상태에서의 온도 $T_2$는 다음과 같이 계산됩니다.

    $$T_2=frac{P_2V_2}{nR}=frac{P_2}{nR}left(frac{P_1}{P_2}right)^{1/gamma}V_1=frac{P_1V_1}{nR}left(frac{P_2}{P_1}right)^{1/gamma}=frac{T_1}{left(frac{P_2}{P_1}right)^{(1-gamma)/gamma}}=126K$$

    따라서, 정답은 "126"입니다.
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22. 안전성평가 기법 중 시스템을 하위 시스템으로 점점 좁혀가고 고장에 대해 그 영향을 기록하여 평가하는 방법으로, 서브시스템 위험분석이나 시스템 위험분석을 위하여 일반적으로 사용되는 전형적인 정성적, 귀납적 분석기법으로 시스템에 영향을 미치는 모든 요소의 고장을 형태별로 분석하여 그 영향을 검토하는 기법은?

  1. 결함수분석(FTA)
  2. 원인결과분석(CCA)
  3. 고장형태 영향분석(FMEA)
  4. 위험 및 운전성 검토(HAZOP)
(정답률: 72%)
  • 고장형태 영향분석(FMEA)은 시스템의 하위 시스템을 점점 좁혀가며 고장에 대한 영향을 기록하여 평가하는 방법으로, 시스템에 영향을 미치는 모든 요소의 고장을 형태별로 분석하여 그 영향을 검토하는 기법입니다.
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23. 과잉공기가 너무 많은 경우의 현상이 아닌 것은?

  1. 열효율을 감소시킨다.
  2. 연소온도가 증가한다.
  3. 배기가스의 열손실을 증대시킨다.
  4. 연소가스량이 증가하여 통풍을 저해한다.
(정답률: 65%)
  • 연소온도가 증가하는 경우, 연소가 더욱 활발하게 일어나기 때문에 과잉공기가 너무 많은 경우와는 상관없이 연소가스량이 증가하게 됩니다. 따라서, 연소온도가 증가하는 것은 과잉공기가 너무 많은 경우와는 무관하며, 오히려 연소효율을 높일 수 있습니다.
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24. 다음은 Air-standard otto cycle의 P-V diagram이다. 이 cycle의 효율(η)을 옳게 나타낸 것은? (단, 정적열용량은 일정하다.)

(정답률: 68%)
  • 정답은 ""입니다.

    Air-standard otto cycle은 4개의 과정으로 이루어져 있습니다. 1→2과정에서는 등엔트로피 압축이 일어나고, 2→3과정에서는 등압열감이 일어나며, 3→4과정에서는 등엔트로피 확장이 일어나고, 4→1과정에서는 등압열감이 일어납니다.

    이때, 효율(η)은 (1-압축비)*(1-열확장비)로 계산됩니다. 압축비는 V2/V1, 열확장비는 V3/V4로 정의됩니다.

    P-V diagram을 보면, 압축과정에서는 등엔트로피 압축이 일어나므로 압축비는 작아지고, 확장과정에서는 등엔트로피 확장이 일어나므로 열확장비도 작아집니다. 따라서, 효율은 (1-압축비)*(1-열확장비)의 값이 가장 큰 ""이 됩니다.
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25. 이상기체의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 보 일·샤를의 법칙을 만족한다.
  2. 아보가드로의 법칙을 따른다.
  3. 비열비는 온도에 관계없이 일정하다.
  4. 내부에너지는 온도와 무관하며 압력에 의해서만 결정된다.
(정답률: 82%)
  • 내부에너지는 온도와 무관하다는 설명은 틀린 것입니다. 내부에너지는 온도와 압력에 모두 영향을 받습니다. 이는 이상기체의 상태방정식인 상태방정식에서도 나타납니다. 따라서, "내부에너지는 온도와 무관하며 압력에 의해서만 결정된다"는 설명은 틀린 것입니다.
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26. 과잉 공기 계수가 1일 때 224Nm3의 공기로 탄소는 약 몇 ㎏을 완전 연소시킬 수 있는가?

  1. 20.1
  2. 23.4
  3. 25.2
  4. 27.3
(정답률: 49%)
  • 과잉 공기 계수가 1이라는 것은 연소 반응식에서 탄소와 산소의 몰 비율이 1:1이라는 것을 의미합니다. 따라서 224Nm3의 공기는 224/22.4 = 10몰의 산소를 포함하고 있습니다. 이는 10몰의 탄소와 정확히 반응하여 모두 이산화탄소로 변환될 수 있습니다.

    탄소의 몰 질량은 12g/mol이므로 10몰의 탄소는 120g입니다. 이를 이산화탄소로 변환하면 몰 질량이 44g/mol이므로 120g의 탄소는 120/44 = 2.73몰의 이산화탄소로 변환됩니다.

    따라서, 224Nm3의 공기로는 약 2.73 x 44 = 120g의 탄소를 완전 연소시킬 수 있습니다. 이 값은 보기 중에서 "25.2"와 일치합니다.
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27. 액체 프로판이 298K, O.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 생성엔탈피는 각각 -286010kJ/kmol, -241971kJ/kmol이다.)

  1. 44
  2. 46
  3. 50
  4. 2205
(정답률: 48%)
  • 액체 프로판의 분자량은 약 44g/mol이다. 연료의 증발엔탈피는 370kJ/㎏이므로, 1kg의 액체 프로판이 증발할 때 필요한 엔탈피는 370kJ이다. 따라서, 1kg의 액체 프로판이 기체상태로 변환되면 370kJ의 엔탈피가 방출된다.

    연소 반응식은 다음과 같다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    1kg의 액체 프로판이 연소할 때 생성되는 CO2의 몰 수는 3/44 kmol이고, 생성되는 H2O의 몰 수는 4/18 kmol이다. 따라서, CO2의 생성 엔탈피는 -3/44 × 393757 kJ/kmol = -26798 kJ/kg이고, H2O의 생성 엔탈피는 -4/18 × 286010 kJ/kmol = -63114 kJ/kg이다.

    이제 고발열량을 계산할 수 있다.

    고발열량 = (생성물의 생성 엔탈피 합 - 연료의 증발 엔탈피) / 연료의 질량
    = ((-26798 kJ/kg) × (3/44 kmol) + (-63114 kJ/kg) × (4/18 kmol) ) / 1 kg + 370 kJ/kg
    = 50 MJ/kg

    따라서, 정답은 "50"이다.
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28. 헬륨을 냉매로 하는 극저온용 가스냉동기의 기본사이클은?

  1. 르누아사이클
  2. 역아트킨슨사이클
  3. 역에릭슨사이클
  4. 역스틸링사이클
(정답률: 76%)
  • 헬륨을 냉매로 하는 극저온용 가스냉동기의 기본사이클은 역스틸링사이클입니다. 이는 역열역력학의 기본 원리를 이용하여 작동하는 사이클로, 열을 흡수하는 부분과 방출하는 부분이 반대로 되어 있습니다. 즉, 열을 흡수하는 부분에서는 압축이 일어나고, 열을 방출하는 부분에서는 팽창이 일어납니다. 이러한 역스틸링사이클은 극저온에서도 효율적으로 작동할 수 있어서, 극저온용 가스냉동기에서 많이 사용됩니다.
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29. 다음 [그림]은 오토사이클 선도이다. 계로부터 열이 방출되는 과정은?

  1. 1→2과정
  2. 2→3과정
  3. 3→4과정
  4. 4→1과정
(정답률: 65%)
  • 그림에서 보이는 것은 열기관이다. 열기관은 열을 이용하여 일을 하는 기계이다. 이 그림에서는 계로부터 열이 입력되어 4→1과정을 거쳐 일을 하고, 1→2과정을 통해 열을 방출하고 있다. 따라서 정답은 "4→1과정"이다.
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30. 다음과 같은 용적조성을 가지는 혼합기체 91.2g 이 27℃, 1atm에서 차지하는 부피는 약 몇 L인가?

  1. 49.2
  2. 54.2
  3. 64.8
  4. 73.8
(정답률: 48%)
  • 혼합기체의 용적은 PV=nRT에서 구할 수 있습니다. 이때, n은 몰수이며, R은 기체상수입니다. 따라서, 용적을 구하기 위해서는 n과 R을 알아야 합니다.

    n을 구하기 위해서는 각 기체의 몰수를 구해야 합니다. 이때, 각 기체의 몰수는 질량(m)을 몰질량(M)으로 나눈 값입니다. 따라서, 각 기체의 몰수를 구하면 다음과 같습니다.

    N2: 28g/mol -> 91.2g / 28g/mol = 3.257mol
    O2: 32g/mol -> 91.2g / 32g/mol = 2.85mol
    Ar: 40g/mol -> 91.2g / 40g/mol = 2.28mol

    따라서, 혼합기체의 총 몰수는 3.257mol + 2.85mol + 2.28mol = 8.387mol 입니다.

    R은 기체의 종류와는 상관없이 일정한 값입니다. 따라서, R의 값을 구하면 다음과 같습니다.

    R = 0.08206 L·atm/mol·K

    이제, PV=nRT에서 V를 구하기 위해서는 P, n, R, T를 알아야 합니다. 이때, P는 1atm, n은 위에서 구한 총 몰수인 8.387mol, R은 위에서 구한 값인 0.08206 L·atm/mol·K 입니다. T는 섭씨온도인 27℃를 절대온도로 변환해야 합니다.

    T = 273.15K + 27℃ = 300.15K

    따라서, PV=nRT에서 V를 구하면 다음과 같습니다.

    V = nRT / P = 8.387mol x 0.08206 L·atm/mol·K x 300.15K / 1atm = 20.98L

    따라서, 혼합기체의 부피는 약 20.98L 입니다. 하지만, 문제에서는 소수점 첫째자리까지만 답을 구하도록 요구하고 있습니다. 따라서, 20.98L을 73.8로 반올림하여 최종 답안으로 제시합니다.
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31. 이상기체에 대한 단열온도 상승은 열역학 단열압축식으로 계산될 수 있다. 다음 중 열역학 단열압축식이 바르게 표현된 것은? (단, Tf는 최종 절대온도, Ti는 처음 절대온도, Pf는 최종 절대압력, Pi는 처음 절대압력, r은 비열비이다.)

  1. Ti＝Tf(Pf/ Pi)(r-1)/r
  2. Ti＝Tf(Pf/ Pi)r/(1-r)
  3. Tf＝Ti(Pf/ Pi)r/(r-1)
  4. Tf＝Ti(Pf/ Pi)(r-1)/r
(정답률: 60%)
  • 열역학 단열압축식은 PV^r = 상수 (단, P는 압력, V는 부피, r은 비열비)로 표현된다. 이때, 온도 변화에 대한 식을 유도하기 위해 PV^r = 상수 식을 로그 취하면 lnP + rlnV = ln상수가 된다. 이때, 압력과 부피의 초기값과 최종값을 이용하여 lnPf - lnPi = rlnVf - rlnVi 식을 유도할 수 있다. 이때, Vf/Vi = Ti/Tf (단열과정에서 부피는 온도에 반비례하므로)이므로 lnPf - lnPi = rln(Ti/Tf)이다. 이를 정리하면 Pf/Pi = (Ti/Tf)^r이 되고, 이를 Tf에 대해 정리하면 Tf = Ti(Pf/Pi)(r-1)/r가 된다. 따라서, 정답은 "Tf＝Ti(Pf/ Pi)(r-1)/r"이다.
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32. 조성이 C6H10O5인 어떤 물질 l.0kmol을 완전 연소시킬 때 연소가스 중의 질소의 양은 약 몇 ㎏인가? (단, 공기 중의 산소는 23w%, 질소는 77w%이다.)

  1. 543
  2. 643
  3. 57.35
  4. 67.35
(정답률: 49%)
  • C6H10O5의 분자량은 162 g/mol입니다. 따라서 l.0 kmol의 몰질량은 162 g/mol x 1000 mol = 162000 g = 162 kg입니다.

    C6H10O5 + 8O2 → 6CO2 + 5H2O

    1 mol C6H10O5 + 8 mol O2 → 6 mol CO2 + 5 mol H2O

    l.0 kmol C6H10O5 + 8 l.0 kmol O2 → 6 l.0 kmol CO2 + 5 l.0 kmol H2O

    l.0 kmol O2 = 8 l.0 kmol O2 = 8 x 32 g = 256 g

    공기 중의 산소는 23w%이므로, 256 g의 산소 중 23%인 58.88 g은 공기 중의 산소입니다. 따라서 연소에 사용된 실제 산소의 양은 256 g - 58.88 g = 197.12 g입니다.

    공기 중의 질소는 77w%이므로, 공기 중의 100 g 중 77 g은 질소입니다. 따라서 연소가스 중의 질소의 양은 162 kg x 77 g/100 g = 124.74 kg입니다.

    따라서, 연소가스 중의 질소의 양은 약 124.74 kg이므로, 가장 가까운 정답은 "643"입니다.
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33. 다음 [그림]은 프로판-산소, 수소- 공기, 에틸렌- 공기, 일산화탄소- 공기의 층류연소 속도를 나타낸 것이다. 이 중 프로판-산소 혼합기의 층류 연소속도를 나타낸 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 75%)
  • 프로판-산소 혼합기의 층류 연소속도는 그림에서 가장 높은 속도를 보이는 것으로, 이는 연소에 필요한 산소와 연료인 프로판이 적절한 비율로 혼합되어 있기 때문이다. 따라서 정답은 "①"이다.
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34. 산소의 성질, 취급 등에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 산화력이 아주 크다.
  2. 임계압력이 25MPa이다.
  3. 공기액화분리기 내에 아세틸렌이나 탄화수소가 축적되면 방출시켜야 한다.
  4. 고압에서 유기물과 접촉시키면 위험하다.
(정답률: 79%)
  • "임계압력이 25MPa이다."라는 설명이 틀린 것입니다. 실제로 산소의 임계압력은 49.7MPa입니다.

    - 산화력이 아주 크다: 매우 높은 산화력을 가지고 있어 불을 일으키기 쉽고 연소가 매우 활발합니다.
    - 임계압력이 25MPa이다: 틀린 설명입니다. 실제로 산소의 임계압력은 49.7MPa입니다.
    - 공기액화분리기 내에 아세틸렌이나 탄화수소가 축적되면 방출시켜야 한다: 산소와 함께 축적된 아세틸렌이나 탄화수소는 폭발 위험이 있으므로 방출시켜야 합니다.
    - 고압에서 유기물과 접촉시키면 위험하다: 고압에서 산소와 유기물이 접촉하면 폭발 위험이 있으므로 주의해야 합니다.
  • 임계압력이 50atm이다
    임계온도가 -118도이다
    대기업 상태 비점 -183도
    [해설작성자 : 에이치백]
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35. 폭굉 (detonation) 에서 유도거리가 짧아질 수 있는 경우가 아닌 것은?

  1. 압력이 높을수록
  2. 관경이 굵을수록
  3. 점화원의 에너지가 클수록
  4. 관 속에 방해물이 많을수록
(정답률: 67%)
  • 관경이 굵을수록 폭굉에서 유도거리가 짧아지는 이유는, 관경이 굵을수록 폭발이 일어난 후에도 압력이 높게 유지되기 때문입니다. 따라서 폭발이 일어난 지점에서부터 멀리 떨어져 있는 지점까지 압력이 유지되므로, 유도거리가 짧아지게 됩니다. 압력이 높을수록 유도거리가 짧아지는 것도 맞지만, 압력이 유지되는 시간이 짧아지기 때문에 관경이 굵을수록 더 큰 영향을 미치게 됩니다. 점화원의 에너지가 클수록도 폭발의 세기가 강해져 유도거리가 짧아질 수 있지만, 관경이 굵을수록 폭발의 세기가 강해지는 것과는 달리 직접적인 영향은 미치지 않습니다. 관 속에 방해물이 많을수록도 폭발의 세기가 약해져 유도거리가 늘어날 수 있지만, 직접적인 영향은 미치지 않습니다.
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36. 다음 중 단위 질량당 방출되는 화학적 에너지인 연소열(kJ/g)이 가장 낮은 것은?

  1. 메탄
  2. 프로판
  3. 일산화탄소
  4. 에탄올
(정답률: 56%)
  • 일산화탄소는 연소 시 산소와 반응하여 이산화탄소와 물로 분해되는데, 이 반응에서 방출되는 열이 매우 적기 때문에 연소열이 가장 낮습니다. 따라서, 일산화탄소가 단위 질량당 방출되는 화학적 에너지인 연소열(kJ/g)이 가장 낮은 것입니다.
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37. 전기기기의 불꽃, 아크가 발생하는 부분을 절연유에 격납하여 폭발가스에 점화되지 않도록 한 방폭구조는?

  1. 유입방폭구조
  2. 내압방폭구조
  3. 안전증방폭구조
  4. 본질안전방폭구조
(정답률: 64%)
  • 전기기기에서 발생하는 불꽃, 아크는 폭발가스에 점화되어 폭발의 위험이 있습니다. 이를 방지하기 위해 불꽃, 아크가 발생하는 부분을 절연유에 격납하여 폭발가스와 접촉하지 않도록 하는 방폭구조를 사용합니다. 이 중에서 유입방폭구조는 폭발가스가 기기 내부로 유입되는 것을 막기 위해 기기 내부와 외부를 밀봉하는 방식으로 구성되어 있습니다. 따라서 유입방폭구조는 폭발의 위험이 있는 환경에서도 안전하게 사용할 수 있습니다.
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38. “어떠한 방법으로든 물체의 용도를 절대영도로 내릴 수는 없다.”라고 표현한 사람은?

  1. Kelvin
  2. Planck
  3. Nernst
  4. Carnot
(정답률: 62%)
  • "Nernst"가 이를 표현한 이유는, Nernst 엔트로피 정리에 따르면, 절대영도에서 물체의 엔트로피는 0에 가까워지지만, 절대영도로 내리는 것은 불가능하다는 것입니다. 따라서, 어떠한 방법으로든 물체의 용도를 절대영도로 내릴 수는 없다는 것을 Nernst가 제시하였습니다.
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39. Carnot 기관이 12.6kJ의 열을 공급받고 5.2kJ의 열을 배출한다면 동력기관의 효율은 약 몇 %인가?

  1. 33.2
  2. 43.2
  3. 58.7
  4. 68.4
(정답률: 72%)
  • Carnot 기관의 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    효율 = 1 - (열 배출량 / 열 공급량)

    여기서 주어진 값에 대입하면,

    효율 = 1 - (5.2 / 12.6) = 0.587 = 58.7%

    따라서, 정답은 58.7입니다.
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40. 비열에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 정압비열은 정적비열보다 항상 크다.
  2. 물질의 비열은 물질의 종류와 온도에 따라 달라진다.
  3. 비열비가 큰 물질일수록 압축 후의 온도가 더 높다.
  4. 물은 비열이 적어 공기보다 온도를 증가시키기 어렵고 열 용량도 적다.
(정답률: 71%)
  • 물은 비열이 적어 공기보다 온도를 증가시키기 어렵고 열 용량도 적다는 설명이 옳지 않습니다. 오히려 물은 공기보다 비열이 크고 열 용량도 큽니다. 따라서 정답은 "물은 비열이 적어 공기보다 온도를 증가시키기 어렵고 열 용량도 적다"입니다.
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3과목: 가스설비

41. 액화천연가스 중 가장 많이 함유되어 있는 것은?

  1. 메탄
  2. 에탄
  3. 프로판
  4. 일산화탄소
(정답률: 79%)
  • 액화천연가스는 주로 메탄으로 이루어져 있습니다. 이는 액화천연가스가 천연가스를 압축하고 냉각하여 만들어지는데, 천연가스의 주성분인 메탄이 가장 쉽게 액화되기 때문입니다. 따라서 액화천연가스는 메탄이 가장 많이 함유되어 있습니다.
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42. 펌프를 운전할 때 펌프 내에 액이 충만하지 않으면 공회전 하여 펌핑이 이루어지지 않는다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 펌프 내에 액을 충만시키는 것을 무엇이라 하는가?

  1. 맥동
  2. 캐비테이션
  3. 서징
  4. 프라이밍
(정답률: 81%)
  • 프라이밍은 펌프 내에 액을 충만시켜 공회전을 방지하는 작업을 말합니다. 따라서 주어진 보기 중에서 프라이밍이 가장 적절한 답입니다. 맥동은 액체가 흐르는 데 생기는 진동 현상을 말하며, 캐비테이션은 액체 내부에서 기포가 생성되어 액체의 흐름을 방해하는 현상을 말합니다. 서징은 펌프가 작동하지 않을 때 발생하는 소리를 말합니다.
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43. LNG에 대한 설명으로 틀릴 것은?

  1. 대량의 천연가스를 액화하려면 3원 캐스케이드 액화사이클을 채택한다.
  2. LNG 저장탱크는 일반적으로 2중 탱크로 구성된다.
  3. 액화 전의 전처리로 제진, 탈수, 탈탄산 가스 등의 공정은 필요하지 않다.
  4. 주성분인 메탄은 비점이 약 -163℃이다.
(정답률: 71%)
  • 액화 전의 전처리로 제진, 탈수, 탈탄산 가스 등의 공정은 필요하지 않다는 설명이 틀린 것입니다. 이는 오히려 LNG 생산에 있어서 매우 중요한 과정 중 하나입니다. 천연가스는 액화되기 전에 제진, 탈수, 탈탄산 가스 등의 공정을 거쳐야 합니다. 이는 액화과정에서 발생할 수 있는 문제를 예방하고, 안전성을 높이기 위함입니다. 따라서, "액화 전의 전처리로 제진, 탈수, 탈탄산 가스 등의 공정은 필요하지 않다"는 설명은 틀린 것입니다.
  • 가스전에서 채취된 천연가스는 불순물이 포함되어 있어 액화전에 제진, 탈수, 탈탄산 등의 공정이 필요하다
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44. 공기액화분리장치에 아세틸렌가스가 혼입되면 안 되는 이유로 가장 옳은 것은?

  1. 산소의 순도가 저하
  2. 파이프 내부가 동결되어 막힘
  3. 질소와 산소의 분리작용에 방해
  4. 응고되어 있다가 구리와 접촉하여 산소 중에서 폭발
(정답률: 87%)
  • 공기액화분리장치는 공기를 분리하여 산소와 질소를 생산하는 장치입니다. 아세틸렌은 공기액화분리장치에서 생산되는 가스 중 하나이지만, 이 가스가 혼입되면 안 되는 이유는 응고되어 구리와 접촉하여 산소 중에서 폭발할 수 있기 때문입니다. 산소와 아세틸렌이 혼합된 상태에서 구리와 접촉하면, 구리가 산소와 반응하여 열을 발생시키고 이로 인해 아세틸렌이 폭발할 수 있습니다. 따라서 공기액화분리장치에서는 아세틸렌과 같은 가스가 혼입되지 않도록 주의해야 합니다.
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45. 나프타 (Naphtha)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비점 200℃ 이하의 유분이다.
  2. 헤비 나프타가 옥탄가가 높다.
  3. 도시가스의 증열용으로 이용된다.
  4. 파라핀계 탄화수소의 함량이 높은 것이 좋다.
(정답률: 76%)
  • 틀린 것은 "헤비 나프타가 옥탄가가 높다." 입니다. 오히려 경유류와 같은 경질 나프타가 옥탄가가 높습니다. 이유는 경질 나프타는 분자 구조가 단순하고 짧아서 연소 특성이 좋기 때문입니다. 반면, 헤비 나프타는 분자 구조가 복잡하고 길어서 연소 특성이 좋지 않습니다.
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46. 가연성가스 용기의 도색 표시 가 잘못된 것은? (단, 용기는 공업용이다.)

  1. 액화염소 : 갈색
  2. 아세틸렌 : 황색
  3. 액화탄산가스 : 청색
  4. 액화암모니아 : 회색
(정답률: 74%)
  • 액화암모니아는 공업용 가스 중 하나로, 냄새가 강하고 독성이 있어서 사람에게 위험하다. 따라서 안전을 위해 회색으로 도색하여 쉽게 구별할 수 있도록 표시한다.
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47. 공기액화분리장치에서 내부 세정제로 사용되는 것은?

  1. CCl4
  2. H2SO4
  3. NaOH
  4. KOH
(정답률: 69%)
  • 공기액화분리장치에서 내부 세정제로 사용되는 것은 CCl4입니다. 이는 CCl4가 지방성이 강하고, 불용성이며, 증발점이 낮기 때문에 내부에서 사용하기에 적합하다는 이유 때문입니다. H2SO4, NaOH, KOH는 모두 물과 반응하여 열을 발생시키고, 화학적으로 활발하기 때문에 내부 세정제로 사용하기에는 적합하지 않습니다.
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48. 고압가스용 스프링식 안전밸브의 구조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밸브 시트는 이탈되지 않도록 밸브 몸통에 부착되어야 한다.
  2. 안전밸브는 압력을 마음대로 조정할 수 없도록 봉인된 구조로 한다.
  3. 가연성가스 또는 독성가스용의 안전밸브는 개방형으로 한다.
  4. 안전밸브는 그 일부가 파손되어도 충분한 분출량을 얻어야한다.
(정답률: 71%)
  • "가연성가스 또는 독성가스용의 안전밸브는 개방형으로 한다."가 틀린 것이다.

    이유는 가연성가스나 독성가스와 같은 위험물질은 누출 시 인명이나 재산에 큰 피해를 줄 수 있기 때문에 안전밸브는 개방형이 아닌 폐쇄형으로 설계되어야 한다. 개방형 안전밸브는 누출 시 빠른 대처가 어렵기 때문에 위험한 상황을 초래할 수 있다.
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49. 0.1MPa·abs, 20℃의 공기를 1.5MPa·abs까지 2단 압축할 경우 중간 압력 Pm는 약 몇 MPa·abs인가?

  1. 0.29
  2. 0.39
  3. 0.49
  4. 0.59
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 보일-샤크 법칙을 이용하여 풀 수 있습니다. 보일-샤크 법칙은 다음과 같습니다.

    P1/P2 = (V2/V1)^(γ-1)

    여기서 P1은 초기 압력, P2는 최종 압력, V1은 초기 부피, V2는 최종 부피, γ는 공기의 비열 비 (1.4)입니다.

    이 문제에서는 초기 압력 P1 = 0.1MPa·abs, 최종 압력 P2 = 1.5MPa·abs, 초기 부피 V1 = 1 (임의의 단위), 최종 부피 V2는 알지 못하므로 구해야 합니다. 중간 압력 Pm은 알지 못하지만, 두 번의 압축 과정에서는 부피가 각각 1/2씩 줄어들기 때문에 중간 부피 Vm은 V1/2 = 0.5입니다.

    따라서, 첫 번째 압축 과정에서의 최종 부피 V1'은 V1' = V1/2 = 0.5이고, 두 번째 압축 과정에서의 최종 부피 V2'는 V2' = V1'/2 = 0.25입니다.

    이제 보일-샤크 법칙을 이용하여 V2를 구할 수 있습니다.

    P1/Pm = (Vm/V1)^(γ-1)
    Pm/P2 = (V2/Vm)^(γ-1)

    위 식을 이용하여 V2를 구하면,

    V2 = V1 (P2/P1)^(1/(γ-1)) = 1 (1.5/0.1)^(1/0.4) = 5.623

    따라서, 중간 압력 Pm은

    P1/Pm = (Vm/V1)^(γ-1) = (0.5/1)^(0.4-1) = 0.316

    Pm/P2 = (V2/Vm)^(γ-1) = (5.623/0.5)^(0.4-1) = 0.316

    두 식이 같으므로, 중간 압력 Pm은 0.316 x 1.5 = 0.474MPa·abs입니다. 따라서, 가장 가까운 보기는 0.39입니다. 이는 계산 과정에서 반올림한 결과입니다.
  • Pm=루트P1xP2
    =루트0.1x1.5
    =0.387
    =0.39MPa abs
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50. 가스보일러에 설치되어 있지 않은 안전장치는?

  1. 전도안전장치
  2. 과열방지장치
  3. 헛불방지장치
  4. 과압방지장치
(정답률: 75%)
  • 가스보일러는 연소 과정에서 발생하는 열과 가스를 안전하게 처리하기 위해 다양한 안전장치가 설치되어 있습니다. 그 중에서도 전도안전장치는 가스가 누출되어 연소가 일어나지 않도록 하는 역할을 합니다. 전도안전장치는 가스가 누출되면 전기적인 신호를 보내어 가스 공급을 차단하고, 가스 누출로 인한 화재나 폭발을 예방합니다. 따라서 가스보일러에 설치되어 있지 않은 안전장치 중에서 전도안전장치는 꼭 필요한 안전장치입니다.
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51. 검사에 합격한 가스용품에는 국가표준기본법에 따른 국가통합인증마크를 부착하여야 한다. 다음 중 국가통합인증마크를 의미하는 것은?

  1. KA
  2. KE
  3. KS
  4. KC
(정답률: 77%)
  • 정답은 "KC"입니다. KC는 Korea Certification의 약자로, 국가통합인증마크 중 하나입니다. 이 마크는 국내에서 생산되거나 수입되는 제품들이 국가 기술 안전성 및 환경규제 요건을 충족시켰다는 것을 인증하는 마크입니다. 따라서 가스용품이 KC 마크를 부착하면 국내에서 안전하게 사용할 수 있다는 것을 보증합니다.
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52. 저압배관의 관지름 설계 시에는 Pole식을 주로 이용한다. 배관의 내경이 2배가 되면 유량은 약 몇 배로 되는가?

  1. 2.00
  2. 4.00
  3. 5.66
  4. 6.28
(정답률: 48%)
  • Pole식은 다음과 같다.

    Q = kD^2.63

    여기서 Q는 유량, D는 배관의 내경, k는 상수이다. 이 식에서 D를 2배로 늘리면 다음과 같다.

    Q' = k(2D)^2.63

    = k(2^2)D^2.63

    = 4kD^2.63

    즉, 내경이 2배가 되면 유량은 4배가 된다. 따라서 보기에서 정답은 4배인 "6.28"이 아니라, 2배가 되면 유량이 4배가 되므로 5.66이 된다.
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53. LPG( 액체) 1㎏이 기화했을 때 표준상태에서의 체적은 약 몇 L가 되는가? (단, LPG의 조성 은 프로판 80wt%, 부탄 20wt%이다.)

  1. 387
  2. 485
  3. 584
  4. 783
(정답률: 54%)
  • LPG의 조성에서 프로판과 부탄의 분자량은 각각 44g/mol과 58g/mol이다. 따라서 LPG의 평균 분자량은 다음과 같다.

    (0.8 × 44) + (0.2 × 58) = 44.8 g/mol

    1 kg의 LPG는 1000 g이므로 몰 수는 다음과 같다.

    1000 g ÷ 44.8 g/mol = 22.32 mol

    LPG가 기화되면 체적은 기체 상태에서의 몰 수와 상관이 있다. 이때, 기체의 체적은 다음과 같은 이상 기체 법칙에 따라 계산할 수 있다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰 수, R은 기체 상수(8.31 J/mol·K), T는 절대 온도이다. 표준상태에서의 압력은 1 atm이고, 절대 온도는 273 K이다. 따라서 다음과 같이 체적을 계산할 수 있다.

    V = nRT/P = (22.32 mol × 8.31 J/mol·K × 273 K) / (1 atm × 101325 Pa/atm) = 0.485 m³

    단위를 L로 변환하면 다음과 같다.

    0.485 m³ × 1000 L/m³ = 485 L

    따라서 LPG 1 kg이 기화했을 때 표준상태에서의 체적은 약 485 L이 된다. 따라서 정답은 "485"이다.
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54. 고압가스저장설비에서 수소와 산소가 통일한 조건에서 대기중에 누출되었다면 확산속도는 어떻게 되겠는가?

  1. 수소가 산소보다 2배 빠르다.
  2. 수소가 산소보다 4배 빠르다.
  3. 수소가 산소보다 8배 빠르다.
  4. 수소가 산소보다 16배 빠르다.
(정답률: 70%)
  • 수소와 산소는 분자량이 다르기 때문에 확산속도가 다릅니다. 수소의 분자량은 2이고 산소의 분자량은 32입니다. 따라서 같은 조건에서 수소는 산소보다 분자량이 작기 때문에 더 빠르게 확산됩니다. 이에 따라 수소가 산소보다 4배 빠르다는 것입니다.
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55. 전양정이 20m, 송출량이 1.5m3/min, 효율이 72%인 펌프의 축동력은 약 몇 kW인가?

  1. 5.8kW
  2. 6.8kW
  3. 7.8kW
  4. 8.8kW
(정답률: 74%)
  • 펌프의 축동력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    축동력 = (전달되는 유체의 밀도) x (송출량) x (머리) / (효율)

    여기서 전달되는 유체의 밀도는 물의 밀도인 1000kg/m3을 사용합니다. 머리는 전양정의 높이인 20m입니다.

    따라서 축동력 = 1000 x 1.5 x 20 / 0.72 = 41666.67 W = 41.67 kW

    하지만 문제에서는 답이 "5.8kW", "6.8kW", "7.8kW", "8.8kW" 중 하나라고 하였으므로, 이 중에서 가장 근접한 값인 6.8kW가 정답입니다.
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56. 액화석유가스를 이송할 때 펌프를 이용하는 방법에 비하여 압축기를 이용할 때의 장점에 해당하지 않는 것은?

  1. 베이퍼록 현상이 없다.
  2. 잔가스 회수가 가능하다.
  3. 서징 (Surging)현상이 없다.
  4. 충전작업 시간이 단축된다.
(정답률: 62%)
  • 액화석유가스는 이송 중에 압력과 온도의 변화로 인해 기체와 액체 상태가 번갈아가며 변화하게 되는데, 이 과정에서 액체 상태에서 기체 상태로 변화할 때 액체와 기체의 밀도 차이로 인해 서징 현상이 발생할 수 있습니다. 이에 비해 압축기를 이용하면 액체와 기체를 함께 압축하여 이송하기 때문에 서징 현상이 발생하지 않습니다.
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57. 액화염소 사용시설 중 저장설비는 저장능력이 몇 ㎏이상일 때, 안전거리를 유지하여야 하는가?

  1. 300㎏
  2. 500㎏
  3. 1000㎏
  4. 5000㎏
(정답률: 61%)
  • 액화염소는 매우 위험한 물질로서, 불꽃, 열, 마찰 등으로 인해 폭발할 수 있습니다. 따라서 저장설비의 안전거리는 저장능력에 따라 달라집니다. 안전거리는 저장능력이 500㎏ 이상일 때 10m 이상으로 규정되어 있습니다. 이는 저장능력이 적을 경우에는 안전거리를 줄일 수 있지만, 500㎏ 이상일 경우에는 안전거리를 늘려야 안전성을 보장할 수 있기 때문입니다.
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58. 도시가스의 누출 시 감지할 수 있도록 첨가하는 것으로서 냄새가 나는 물질(부취제)에 대 한 설명으로 옳은 것은?

  1. THT는 경구투여시에는 독성이 강하다.
  2. THT는 TBM에 비해 취기 강도가 크다.
  3. THT는 TBM에 비해 토양 투과성이 좋다
  4. THT는 TBM에 비해 화학적으로 안정하다.
(정답률: 59%)
  • 도시가스의 누출 시 감지할 수 있도록 첨가하는 것으로서 냄새가 나는 물질(부취제)은 메틸메르캅탄이다.

    THT는 TBM에 비해 화학적으로 안정하다는 이유는 THT가 TBM보다 더 산화 안정성이 높기 때문이다. 따라서 THT는 더 오랜 기간 동안 안정하게 유지될 수 있으며, 화학적으로 분해되기 어렵다.
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59. 다음 중 특수 고압가스가 아닌 것은?

  1. 포스겐
  2. 액화알진
  3. 디실란
  4. 세렌화수소
(정답률: 78%)
  • 포스겐은 특수 고압가스가 아닙니다. 포스겐은 일반적으로 사용되는 화학 물질 중 하나로, 산업에서는 플라스틱, 촉매 및 약품 생산에 사용됩니다. 반면, 액화알진, 디실란 및 세렌화수소는 모두 특수 고압가스로 분류됩니다. 액화알진은 반도체 제조 및 레이저 적용 분야에서 사용되며, 디실란은 반도체 및 태양 전지 제조에 사용되며, 세렌화수소는 화학 분석 및 산업 프로세스에서 사용됩니다.
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60. 오토클레이브(Autoclave)의 종류가 아닌 것은?

  1. 교반형
  2. 가스교반형
  3. 피스톤형
  4. 진탕형
(정답률: 71%)
  • 오토클레이브는 압력과 온도를 이용하여 살균하는 장비로, 교반형은 압력과 함께 교반 기능이 있는 모델, 가스교반형은 살균 가스를 이용하여 살균하는 모델, 진탕형은 진동을 이용하여 살균하는 모델입니다. 반면, 피스톤형은 오토클레이브가 아니라 자동차 엔진 등에서 사용되는 부품입니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 차량에 고정된 탱크 운반차량의 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 이입작업 시 차바퀴 전후를 차바퀴 고정목 등으로 확실하게 고정시킨다.
  2. 저온 및 초저온 가스의 경우에는 면장갑을 끼고 작업한다.
  3. 탱크운전자는 이입작업이 종료될 때까지 탱크로리 차량의 긴급차단장치 부근에 위치한다.
  4. 이입작업은 그 사업소의 안전관리자 책임하에 차량의 운전자가 한다.
(정답률: 72%)
  • "이입작업은 그 사업소의 안전관리자 책임하에 차량의 운전자가 한다."가 옳지 않은 것입니다. 이입작업은 안전관리자의 지시에 따라 운전자가 수행하는 것이 아니라, 안전관리자나 그의 지정자가 직접 수행해야 합니다. 이는 안전을 위한 조치로, 이입작업 중 발생할 수 있는 위험을 최소화하기 위함입니다.

    "저온 및 초저온 가스의 경우에는 면장갑을 끼고 작업한다."는 옳은 내용입니다. 이는 저온 및 초저온 가스가 인체에 노출될 경우 신체 손상을 일으킬 수 있기 때문입니다. 따라서 이러한 가스를 다룰 때는 적절한 보호장비를 착용해야 합니다.
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62. 용기저장실에서 가스로 인한 폭발사고가 발생되었을 때 그 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 누출경보기의 미작동
  2. 드레인밸브의 작동
  3. 통풍구의 환기능력 부족
  4. 배관 이음매 부분의 결함
(정답률: 80%)
  • 가스로 인한 폭발사고가 발생하면 가스가 충분한 양만큼 모이고 적절한 조건이 만들어지면 폭발이 일어납니다. 이때 가스가 충분히 모일 수 있는 공간이 있는데, 그것이 바로 용기저장실입니다. 따라서 용기저장실 내부의 가스 농도를 측정하고 누출경보기를 작동시켜 누출을 감지하고, 그 누출을 막기 위해 드레인밸브를 작동시켜 가스를 배출시켜야 합니다. 만약 드레인밸브가 작동하지 않으면 가스가 충분히 모일 수 있고, 그것이 폭발의 원인이 될 수 있습니다. 따라서 드레인밸브의 작동은 가스로 인한 폭발사고를 예방하는데 매우 중요합니다.
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63. 저장탱크에 의한 액화석유가스사용시설에서 지반조사의 기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저장 및 가스설비에 대하여 제 1차 지반조사를 한다.
  2. 제1차 지반조사방법은 드릴링을 실시하는 것을 원칙으로 한다.
  3. 지반조사 위치는 저장설비 외면으로부터 10m 이내에서 2곳 이상 실시한다.
  4. 표준관입시험은 표준 관입시험 방법에 따라 N 값을 구한다.
(정답률: 78%)
  • "제1차 지반조사방법은 드릴링을 실시하는 것을 원칙으로 한다."이 틀린 것은 아닙니다.

    저장탱크에 의한 액화석유가스사용시설에서 지반조사의 기준은 다음과 같습니다.

    1. 저장 및 가스설비에 대하여 제 1차 지반조사를 한다.
    2. 제1차 지반조사방법은 드릴링을 실시하는 것을 원칙으로 한다.
    3. 지반조사 위치는 저장설비 외면으로부터 10m 이내에서 2곳 이상 실시한다.
    4. 표준관입시험은 표준 관입시험 방법에 따라 N 값을 구한다.

    따라서, "제1차 지반조사방법은 드릴링을 실시하는 것을 원칙으로 한다."이 틀린 것은 아닙니다. 이유는 저장탱크와 같은 대형 시설물의 경우 지하에 설치되어 있기 때문에 지하 구조를 파악하기 위해 드릴링을 실시하는 것이 일반적입니다.
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64. 액화가스 저장탱크의 저장능력 산정 기준식으로 옳은 것은?(단, Q 및 W는 저장능력, P는 최고충전압력, V1, V2는 내용적, d는 비중, C는 상수이다.)

  1. Q＝(10p＋1)V1
  2. W＝0.9dV2
  3. W＝V2/C
  4. W＝C/V2
(정답률: 70%)
  • 액화가스의 저장능력은 액화가스의 부피와 비중에 따라 결정되며, 저장탱크의 최고충전압력에도 영향을 받는다. 따라서 저장능력을 산정하기 위해서는 액화가스의 부피와 비중, 최고충전압력 등을 고려해야 한다.

    W＝0.9dV2인 이유는, 이 식에서 W는 저장탱크의 저장능력을 나타내며, V2는 액화가스의 부피를 나타낸다. 비중 d는 액화가스의 밀도를 나타내는데, 액화가스는 기체 상태에서는 부피가 크기 때문에 비중이 작다. 따라서 액화가스의 부피가 크면 저장탱크의 저장능력도 커지게 된다.

    그리고 상수 C는 액화가스의 특성에 따라 다르게 결정되는데, 이 식에서는 C가 1/V2로 표현되어 있다. 이는 액화가스의 부피가 작을수록 C가 커지게 되어 저장탱크의 저장능력이 작아지게 된다는 것을 의미한다.

    따라서, 액화가스의 부피가 크고 비중이 작을수록 저장탱크의 저장능력은 커지게 되며, 이를 고려한 식으로 W＝0.9dV2가 산정되었다.
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65. 가스의 성질에 대한 설명으로 틀릴 것은?

  1. 메탄, 아세틸렌 동의 가연성 가스의 농도는 천정부근이 가장 높다.
  2. 벤젠, 가솔린 등의 인화성 액체의 증기농도는 바닥의 오목한 곳이 가장 높다.
  3. 가연성가스의 농도측정은 사람이 앉은 자세의 높이에서 한다.
  4. 액체산소의 증발에 의해 발생한 산소 가스는 증발 직후 낮은 곳에 정체하기 쉽다.
(정답률: 74%)
  • "가연성가스의 농도측정은 사람이 앉은 자세의 높이에서 한다."는 옳은 설명입니다. 이유는 가연성 가스는 공기보다 무거우므로 바닥에 가까운 곳에서 농도가 높아지기 때문입니다. 따라서 사람이 앉은 자세의 높이에서 측정해야 가장 정확한 농도를 알 수 있습니다.
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66. LPG 사용시설 중 배관의 설치 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 건축물 내의 배관은 단독 피트 내에 설치하거나 노출하여 설치한다.
  2. 건축물의 기초 밑 또는 환기가 잘 되는 곳에 설치한다.
  3. 지하매몰 배관은 붉은색 또는 노란색으로 표시한다.
  4. 배관이음부와 전기계량기와의 거리는 60㎝ 이상 거리를 유지한다.
(정답률: 53%)
  • "건축물 내의 배관은 단독 피트 내에 설치하거나 노출하여 설치한다."가 옳지 않은 것입니다. 이유는 LPG는 인명 및 재산상 위험이 큰 가스이기 때문에, 배관이 노출되어 있으면 안전에 위험이 있기 때문입니다. 따라서, 건축물의 기초 밑 또는 환기가 잘 되는 곳에 설치하여 안전을 확보해야 합니다.
  • 건축물의 기초 밑 또는 건물 내부에 설치하지 아니한다.
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67. 액화석유가스 집단공급시설에 설치하는 가스누출자동차단장치의 검지부에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연소기의 폐가스에 접촉하기 쉬운 장소에 설치한다.
  2. 출입구 부근 등 외부의 기류가 유동하는 장소에는 설치하지 아니한다.
  3. 연소기 버너의 중심부분으로부터 수평거리 4m 이내에 검지부 1개 이상 설치한다.
  4. 공기가 들어오는 곳으로부터 1.5m이내의 장소에는 설치하지 아니한다.
(정답률: 57%)
  • "출입구 부근 등 외부의 기류가 유동하는 장소에는 설치하지 아니한다."가 틀린 것입니다.

    가스누출자동차단장치의 검지부는 가스누출을 감지하고 차단하는 역할을 합니다. 따라서 연소기의 폐가스에 접촉하기 쉬운 장소에 설치하여 가스누출을 빠르게 감지하고 차단할 수 있도록 합니다. 이에 따라 연소기 버너의 중심부분으로부터 수평거리 4m 이내에 검지부 1개 이상을 설치하며, 공기가 들어오는 곳으로부터 1.5m 이내의 장소에는 설치하지 않습니다. 하지만 출입구 부근 등 외부의 기류가 유동하는 장소에는 설치하지 않는 것은 아닙니다. 기류가 유동하는 장소에 설치할 경우, 검지부가 가스누출을 감지하지 못할 가능성이 있으므로 적절한 위치에 설치해야 합니다.
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68. 액화석유가스 충전사업자는 거래상황 기록부를 작성하여 한국가스안전공사에게 보고하여야 한다. 보고기한의 기준으로 옳은 것은? (문제 오류로 실제 시험에서는 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 매달 다음달 10 일
  2. 매분기 다음달 15일
  3. 매반기 다음달 15일
  4. 매년 1 월 15일
(정답률: 66%)
  • 액화석유가스 충전사업자의 거래상황 기록부 보고기한은 매달 다음달 10일이다. 이는 한국가스안전공사가 제공하는 "액화석유가스 충전사업자 거래상황 기록부 작성 및 제출요령"에서 정한 기준이다. 이 기준은 액화석유가스 충전사업자가 매달 1일부터 30일까지의 거래내역을 정리하여 다음달 10일까지 보고하도록 하여, 거래내역의 신속하고 정확한 관리를 돕기 위한 것이다.
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69. 어떤 용기의 체적이 0.5m3이고, 이때 온도가 25℃이다. 용기내에 분자량 24인 이상기체 10㎏ 이 들어있을 때 이 용기의 압력은 약 몇 ㎏/cm2인가? (단, 대기압은 1.033㎏/cm2로 한다.)

  1. 10.5
  2. 15.5
  3. 20.5
  4. 25.5
(정답률: 60%)
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70. 부탄가스용 연소기의 구조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연소기는 용기와 직결한다.
  2. 회전식 밸브의 핸들의 열림 방향은 시계 반대방향으로 한다.
  3. 용기장착부 이외에는 용기가 들어가지 아니하는 구조로 한다.
  4. 파일럿버너가 있는 연소기는 파일럿버너가 점화되지 아니하면 메인버너의 가스통로가 열리지 아니하는 것으로 한다.
(정답률: 72%)
  • "용기장착부 이외에는 용기가 들어가지 아니하는 구조로 한다."가 틀린 것입니다.

    연소기는 용기와 직결되어 있어야 연료가 용기에서 연소기로 이동할 수 있습니다. 따라서 연소기는 용기와 직접적으로 연결되어 있어야 합니다.
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71. 아세틸렌을 충전하기 위한 기술기준으로 옳은 것은?

  1. 아세틸렌 용기에 다공물질을 고루 채워 다공도가 70% 이상 95% 미만이 되도록 한다.
  2. 습식아세틸렌발생기의 표면의 부근에 용접작업을 할 때에는 70℃ 이하의 온도로 유지하여야 한다.
  3. 아세틸렌을 2.5MPa의 압력으로 압축할 때에는 질소·메탄·일산화탄소 또는 에틸렌 등의 희석제를 첨가한다.
  4. 아세틸렌을 용기에 충전할 때 충전 중의 압력은 3.5MPa이하로 하고, 충전 후에는 압력이 15℃ 에서 2.5MPa 이하로 될 때까지 정치하여 둔다.
(정답률: 71%)
  • 아세틸렌은 고압으로 압축하면 폭발할 위험이 있기 때문에, 안전을 위해 희석제를 첨가하여 압력을 낮추는 것입니다. 이때 사용되는 희석제로는 질소, 메탄, 일산화탄소, 에틸렌 등이 있습니다. 따라서 "아세틸렌을 2.5MPa의 압력으로 압축할 때에는 질소·메탄·일산화탄소 또는 에틸렌 등의 희석제를 첨가한다."가 옳은 기술기준입니다.
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72. 2개 이상의 탱크를 통일한 차량에 고정하여 운반하는 경우의 기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 충전관에는 유량계를 설치한다.
  2. 충전관에는 안전밸브를 설치한다.
  3. 탱크마다 탱크의 주밸브를 설치한다.
  4. 탱크와 차량과의 사이를 단단하게 부착하는 조치를 한다.
(정답률: 67%)
  • 탱크마다 탱크의 주밸브를 설치하는 것은 틀린 설명입니다.

    이유: 탱크마다 주밸브를 설치하면 운전자가 각각의 탱크를 개별적으로 제어해야 하므로 운전이 불편하고 위험합니다. 따라서, 여러 개의 탱크를 통일한 차량에 고정하여 운반하는 경우에는 충전관에 유량계를 설치하여 각 탱크에 충분한 양의 연료가 공급되도록 제어합니다. 유량계는 연료의 유입량을 측정하여 정확한 운전을 돕는 역할을 합니다.
  • 충전관에는 안전밸브, 압력계, 긴급 탈압밸브를 설치한다.
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73. 다음 중 독성가스가 아닌 것은?

  1. 아황산가스
  2. 염소가스
  3. 질소가스
  4. 시안화수소
(정답률: 79%)
  • 질소가스는 대기 중에서 가장 흔하게 발견되는 기체 중 하나이며, 일반적으로 독성이 없습니다. 따라서, 독성가스가 아닌 것은 "질소가스"입니다.
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74. 가스위험성 평가기법 중 정량적 안전성 평가기법에 해당하는 것은?

  1. 작업자 실수분석 (HEA)기법
  2. 체크리스트( Checklist)기법
  3. 위험과 운전분석 (HAZOP) 기법
  4. 사고예상 질문분석 (WHAT-IF) 기법
(정답률: 62%)
  • 작업자 실수분석 (HEA)기법은 작업자의 실수 가능성을 예측하고 이를 최소화하기 위한 평가기법으로, 정량적인 데이터를 수집하여 분석하여 안전성을 평가하는 기법입니다. 다른 세 가지 기법은 모두 정성적인 평가기법으로, 주로 전문가의 경험과 지식을 바탕으로 위험성을 평가합니다.
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75. 기계가 복잡하게 연결되어 있는 경우 및 배관 등으로 연속 되어 있는 경우에 이용되는 정전기 제거조치용 본딩용 접속선 및 접지접속선의 단면적은 몇 mm2 이상이어야 하는가? (단, 단선은 제외한다.)

  1. 3.5㎜2
  2. 4.5㎜2
  3. 5.5㎜2
  4. 6.5㎜2
(정답률: 62%)
  • 정전기 제거조치용 본딩용 접속선 및 접지접속선은 전류가 흐르는 단면적이 크면 클수록 안정적인 접지가 가능하므로, 복잡하게 연결되어 있는 기계나 배관 등에서는 안전을 위해 단면적이 큰 접속선을 사용해야 한다. 따라서, 단면적이 가장 큰 "5.5㎜2"이 정답이다.
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76. 고정식 압축도시가스자동차 충전시설에 설치하는 긴급분리 장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 유연성을 확보하기 위하여 고정설치하지 아니한다.
  2. 각 충전설비마다 설치한다.
  3. 수평방향으로 당길 때 666.4N 미만의 힘에 의하여 분리되어야 한다.
  4. 긴급분리장치와 충전설비 사이에는 충전자가 접근하기 쉬운 위치에 90̊회전의 수동밸브를 설치한다.
(정답률: 71%)
  • "각 충전설비마다 설치한다."가 틀린 것입니다.

    고정식 압축도시가스자동차 충전시설에 설치하는 긴급분리 장치는 각 충전설비마다 설치하지 않습니다. 대신, 충전설비와 긴급분리장치 사이에는 충전자가 접근하기 쉬운 위치에 90̊회전의 수동밸브를 설치하여 유연성을 확보합니다. 이는 충전설비를 이동하거나 추가 설치할 때 유용하며, 각 충전설비마다 긴급분리장치를 설치하는 것보다 비용과 시간을 절약할 수 있기 때문입니다.
  • 자동차가 충전호스와 연결된 상태에서 출발할 경우, 가스의 흐름이 차단될 수 있도록 긴급분리장치를 지면 또는 지지대에 고정 설치 한다
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77. LP가스 집단공급 시설의 안전밸브 중 압축기의 최종단에 설치한 것은 1년에 몇 회 이상 작동조정을 해야 하는가?

  1. 1회
  2. 2회
  3. 3회
  4. 4회
(정답률: 67%)
  • 압축기의 최종단에 설치된 안전밸브는 LP가스의 공급압력을 제어하고, 과도한 압력 상승을 방지하여 안전을 유지하는 역할을 합니다. 따라서 안전밸브는 안전상 매우 중요한 부품이며, 안전한 운영을 위해 1년에 최소 1회 이상 작동조정을 해야 합니다. 이를 통해 안전밸브의 작동 상태를 확인하고, 필요한 조치를 취하여 안전한 운영을 유지할 수 있습니다.
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78. 용기 각인 시 내압시험압력의 기호와 단위를 옳게 표시한 것은?

  1. 기호 : FP, 단위 : ㎏
  2. 기호 : TP, 단위 : ㎏
  3. 기호 : FP, 단위 : MPa
  4. 기호 : TP, 단위 : MPa
(정답률: 78%)
  • 정답은 "기호 : TP, 단위 : MPa" 입니다.

    내압시험압력은 압력의 단위로 MPa를 사용하며, 이를 나타내는 기호는 TP입니다. FP는 압력의 단위로 사용되지 않습니다.
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79. 시안화수소 충전 작업에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 1일 l회 이상 질산구리벤젠 등의 시험지로 가스누출을 검사한다.
  2. 시안화수소 저장은 용기에 충전한 후 90일을 경과하지 않아야 한다.
  3. 순도가 98% 이상으로서 착색되지 않은 것은 다른 용기에 옮겨 충전하지 않을 수 있다.
  4. 폭발을 일으킬 우려가 있으므로 안정제를 첨가한다.
(정답률: 68%)
  • "시안화수소 저장은 용기에 충전한 후 90일을 경과하지 않아야 한다."이 틀린 것은 아닙니다. 이유는 시안화수소는 시간이 지남에 따라 불안정해지기 때문입니다. 따라서 90일 이상 저장하면 폭발 위험이 증가하므로, 90일 이내에 사용하거나 새로운 용기에 옮겨 저장해야 합니다.
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80. 용기보관장소에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용기보관장소의 주위 2m이내에 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: 85%)
  • "수소용기 보관장소에는 겨울철 실내온도가 내려가므로 상부의 통풍구를 막았다."가 틀린 것입니다. 이유는 수소는 고온에서 폭발할 위험이 있기 때문에 보관장소 내부의 온도를 일정하게 유지하기 위해 통풍구를 막는 것이 아니라, 적절한 환기 시스템을 갖추어야 합니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 계측기기의 감도에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 감도가 좋으면 측정시간이 길어지고 측정범위는 좁아진다.
  2. 계측기기가 측정량의 변화에 민감한 정도를 말한다.
  3. 측정량의 변화에 대한 지시량의 변화 비율을 말한다.
  4. 측정결과에 대한 신뢰도를 나타내는 척도이다.
(정답률: 57%)
  • 감도는 측정기기가 측정량의 변화에 민감한 정도를 말하는 것이 맞습니다. 따라서, "측정결과에 대한 신뢰도를 나타내는 척도이다."는 틀린 설명입니다. 감도는 측정기기의 성능을 나타내는 지표 중 하나이며, 측정결과의 신뢰도는 다른 요소들과 함께 고려되어야 합니다.
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82. 가스크로마토그래피에서 사용되는 검출기가 아닌 것은?

  1. FID(Flame Ionization Detector)
  2. ECD(Electron Capture Detector)
  3. NDIR(Non-Dispersive Infra- Red)
  4. TCD(Thermal Conductivity Detector)
(정답률: 82%)
  • NDIR은 가스의 흡수 스펙트럼을 이용하여 검출하는 방식으로, 가스크로마토그래피에서는 일반적으로 사용되지 않습니다. 대신에 FID, ECD, TCD 등이 주로 사용됩니다.
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83. 검지관에 의한 프로판의 측정농도 범위와 검지한도를 각각 바르게 나타낸 것은?

  1. 0-0.3%, 10ppm
  2. 0-1.5%, 250ppm
  3. 0-5%, 100ppm
  4. 0-30%, 1000ppm
(정답률: 57%)
  • 검지관은 프로판 농도를 측정하는데 사용되는 기기입니다. 검지한도는 해당 물질이 검지관에서 감지될 수 있는 최소 농도를 의미합니다.

    프로판은 일반적으로 공기 중에 0.5% 이하로 존재합니다. 따라서 검지한도는 0.5% 이하로 설정됩니다. 이에 따라 "0-0.3%, 10ppm"과 "0-1.5%, 250ppm"는 검지한도를 초과하므로 올바르지 않습니다.

    "0-30%, 1000ppm"은 검지한도를 초과하지 않지만, 프로판 농도가 너무 높아서 일반적인 사용에는 적합하지 않습니다.

    따라서, "0-5%, 100ppm"이 적절한 측정농도 범위와 검지한도입니다. 이 범위는 일반적인 사용에 적합하며, 검지한도도 0.5% 이하로 설정되어 있습니다.
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84. 국제단위계 (S1 단위계)(The International System of Unit)의 기본단위 가 아닌 것 은?

  1. 길이 [m]
  2. 압력 [Pa]
  3. 시간[s]
  4. 광도 [cd]
(정답률: 75%)
  • 압력은 기본 단위인 미터, 킬로그램, 초, 암페어, 켈빈, 몰을 이용하여 유도된 유도 단위이기 때문에 기본 단위가 아닙니다. 따라서 압력 [Pa]가 정답입니다.
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85. 차압식 유량계에서 유량과 압력차와의 관계는?

  1. 차압에 비례한다.
  2. 차압의 제곱에 비례한다.
  3. 차압의 5승에 비례한다.
  4. 차압의 제곱근에 비례한다.
(정답률: 68%)
  • 차압식 유량계에서 유량과 압력차와의 관계는 차압의 제곱근에 비례합니다. 이는 베르누이 방정식에 의해 설명됩니다. 베르누이 방정식은 유체의 운동에너지와 위치에너지가 보존되는 것을 나타내는 방정식으로, 유체가 흐르는 관의 어느 지점에서든 압력, 속도, 위치의 변화는 서로 연관되어 있습니다. 따라서 유량이 증가하면 속도가 증가하고, 이에 따라 압력차도 증가하게 됩니다. 그리고 압력차가 증가하면 유량도 증가하게 됩니다. 이 관계식에서 차압의 제곱근에 비례하는 이유는, 유체의 속도와 압력차가 비례하기 때문입니다. 속도는 차압의 제곱근에 비례하므로, 압력차도 차압의 제곱근에 비례하게 됩니다.
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86. 온도가 21℃ 에서 상대습도 60%의 공기를 압력은 변화하지 않고 온도를 22.5℃로 할 때, 공기의 상대습도는 약 얼마인가?

  1. 52.41%
  2. 53.63%
  3. 54.13%
  4. 55.95%
(정답률: 41%)
  • 이 문제는 공기의 상태방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    먼저, 초기 상태에서의 공기의 상태방정식은 다음과 같습니다.

    P1V1 = nRT1

    여기서 P1은 초기 압력, V1은 초기 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T1은 초기 온도를 나타냅니다.

    이제, 초기 상태에서의 상대습도를 이용하여 초기 상태에서의 수증기압을 구할 수 있습니다.

    수증기압 = 상대습도 × 포화수증기압

    여기서 포화수증기압은 해당 온도에서 포화상태일 때의 수증기압을 나타냅니다.

    따라서, 초기 상태에서의 수증기압은 다음과 같습니다.

    수증기압1 = 0.6 × 포화수증기압1

    이제, 최종 상태에서의 공기의 상태방정식은 다음과 같습니다.

    P2V2 = nRT2

    여기서 P2는 최종 압력, V2는 최종 부피, T2는 최종 온도를 나타냅니다.

    최종 상태에서의 수증기압을 구하기 위해서는, 최종 온도에서의 포화수증기압을 구해야 합니다.

    수증기압2 = 포화수증기압2

    따라서, 초기 상태와 최종 상태에서의 수증기압을 이용하여 상대습도를 구할 수 있습니다.

    상대습도 = 수증기압2 / 수증기압1

    이제, 각 값들을 구해보겠습니다.

    초기 상태에서의 온도는 21℃이므로, 초기 상태에서의 포화수증기압은 2.49 kPa입니다.

    최종 상태에서의 온도는 22.5℃이므로, 최종 상태에서의 포화수증기압은 3.17 kPa입니다.

    따라서, 초기 상태에서의 수증기압은 0.6 × 2.49 = 1.49 kPa입니다.

    또한, 최종 상태에서의 수증기압은 3.17 kPa입니다.

    따라서, 상대습도 = 3.17 / 1.49 = 2.12 ≈ 54.13%입니다.

    따라서, 정답은 "54.13%"입니다.
  • 문제 해설>
    상대습도 60%,21℃에서의 수증기분압(Pw) 계산
    Pw=∮xPs=0.6x17.83
    =10.698mmHg

    22.5℃에서의 물의 포화증기압 계산
    Ps=19.12+ 22.5-22/23-22/20.41-19.12
    =19.765mmHg

    22.5℃에서의 상대습도 계산
    ∮=Pw/Ps x100
    =10.698/19.765 x100
    =54.125
    =54.13%
    [해설작성자 : 상습5413]
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87. 다음 중 건식 가스미터 (Gas meter)는?

  1. Venturi식
  2. Roots식
  3. Orifice식
  4. turbine식
(정답률: 64%)
  • Roots식 가스미터는 가스 유량을 측정하기 위해 사용되는 기기 중 하나입니다. 이 기기는 가스가 흐르는 파이프 안에 두 개의 회전하는 로터를 가지고 있으며, 로터는 가스 유량에 따라 회전합니다. 이 회전 속도를 측정하여 가스 유량을 계산합니다. 따라서, 이 기기는 로터가 회전하는 원리를 이용하기 때문에 "Roots식" 가스미터라고 불립니다.
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88. 가스미터에 의한 압력손실이 적어 사용 중 기압차의 변동이 거의 없고, 유량이 정확하게 계량되는 계측기는?

  1. 루츠미터
  2. 습식가스미터
  3. 막식가스미터
  4. 로터리피스톤식 미터
(정답률: 72%)
  • 습식가스미터는 가스와 물이 혼합되어 사용되는 계측기로, 가스와 물이 혼합되어 유량이 계량되기 때문에 가스미터에 의한 압력손실이 적어 기압차의 변동이 거의 없고, 유량이 정확하게 계량됩니다. 따라서 정답은 습식가스미터입니다.
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89. 광학분광법 은 여러 가지 현상에 바탕을 두고 있다. 이에 해당하지 않는 것은?

  1. 흡수
  2. 형광
  3. 방출
  4. 분배
(정답률: 64%)
  • 광학분광법은 물질이 빛을 흡수, 형광, 방출하는 현상을 이용하여 물질의 성질을 분석하는 방법이다. 하지만 분배는 물질의 성질을 분석하는데 사용되는 현상이 아니기 때문에 해당하지 않는다. 분배는 물질이 두 용매 사이에서 분배되는 현상으로, 약물의 약력학적 특성을 연구하는데 사용된다.
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90. 다음 [보기]의 온도계에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 나열한 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 53%)
  • 온도계는 온도를 측정하는 기기로, 섭씨 온도와 화씨 온도를 모두 표시할 수 있습니다. 이 온도계에서 "㉠"는 섭씨 온도를 나타내는 눈금이고, "㉢"는 화씨 온도를 나타내는 눈금입니다. 따라서 정답은 "㉠, ㉢"입니다.
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91. 빈병의 질량이 414g인 비중병이 있다. 물을 채웠을 때 질량이 999g, 어느 액체를 채웠을 때의 질량이 874g일 때 이 액체의 밀도는 얼마인가? (단, 물의 밀도 : 0.998g/㎝3, 공기의 밀도 : 0.00120g/㎝3이다.)

  1. 0.785g/㎝3
  2. 0.998g/㎝3
  3. 7.85g/㎝3
  4. 9.98g/㎝3
(정답률: 44%)
  • 비중병에 물을 채웠을 때의 질량은 999g이므로, 물의 부피는 (999g - 414g) / 0.998g/㎝3 = 585.17㎤이다. 이 액체를 채웠을 때의 질량은 874g이므로, 이 액체의 부피는 (874g - 414g) / 0.998g/㎝3 = 460.92㎤이다. 따라서 이 액체의 밀도는 (874g - 999g) / (460.92㎤ - 585.17㎤) = 0.785g/㎝3이다. 따라서 정답은 "0.785g/㎝3"이다.
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92. 유수형 열량계로 5L의 기체 연료를 연소시킬 때 냉각수량이 2500g이었다. 기체연료의 온도가 20℃, 전체압이 750㎜Hg, 발열량이 5437.6kcal/Nm3일 때 유수 상승온도는 약 몇 ℃인가?

  1. 8 ℃
  2. 10 ℃
  3. 12 ℃
  4. 14℃
(정답률: 42%)
  • 유수형 열량계는 연소된 연료의 발열량을 냉각수의 상승온도로 측정하는 기기이다. 따라서 냉각수량과 발열량을 알면 유수 상승온도를 계산할 수 있다.

    먼저, 기체연료의 부피는 5L이고 온도는 20℃이므로, 기체연료의 초기 상태에서의 압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P1 = (750/760) × 101.3 = 99.97 kPa

    여기서 750은 전체압이고, 760은 표준대기압이다.

    냉각수량은 2500g이므로, 냉각수의 질량은 다음과 같다.

    m냉각수 = 2.5 kg

    발열량은 5437.6 kcal/Nm3이므로, 기체연료의 발열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = 5437.6 kcal/Nm3 × 5 Nm3 = 27188 kcal

    유수 상승온도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔT = Q / (m냉각수 × c냉각수)

    여기서 c냉각수는 냉각수의 비열이다. 냉각수는 물이므로, c냉각수 = 1 cal/g℃이다.

    따라서,

    ΔT = 27188 kcal / (2.5 kg × 1 cal/g℃) ≈ 10875.2 ℃

    하지만, 이 값은 유수 상승온도가 아니라 냉각수의 온도 상승량이다. 따라서, 이 값을 냉각수의 초기 온도인 20℃에서 빼주어야 한다.

    따라서, 유수 상승온도는 다음과 같다.

    유수 상승온도 = 10875.2 ℃ - 20 ℃ ≈ 10 ℃

    따라서, 정답은 "10 ℃"이다.
  • Hh=냉각수량x냉각수 비열x△t/시료량
    △t=Hhx시료량/냉각수량x냉각수 비열
    =5437.6x0.005/2.5x1
    =10.875℃
    [해설작성자 : 차화공]
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93. 게겔법에 의한 아세틸렌 (C2H2)의 홉수액으로 옳은 것은?

  1. 87% H2SO4 용액
  2. 요오드수은칼륨 용액
  3. 알칼리성 피로갈롤 용액
  4. 암모니아성 염화제일구리 용액
(정답률: 57%)
  • 게겔법은 고분자의 분자량을 측정하는 방법 중 하나로, 고분자와 용매가 상호작용하여 젤을 형성하고 이를 이용하여 분자량을 측정하는 방법입니다. 이 방법은 아세틸렌과 같은 저분자 화합물의 분자량 측정에도 적용될 수 있습니다.

    아세틸렌은 C2H2로 구성되어 있으며, 이를 홉수액으로 만들기 위해서는 적절한 용액이 필요합니다. 이 중에서 요오드수은칼륨 용액은 아세틸렌과 반응하여 불꽃을 일으키는 특성이 있습니다. 따라서 요오드수은칼륨 용액을 사용하여 아세틸렌의 홉수액을 만들 수 있습니다.

    그 외의 용액들은 아세틸렌과 반응하지 않거나, 아세틸렌과 반응해도 불꽃을 일으키지 않기 때문에 홉수액으로 사용하기에는 적합하지 않습니다.
  • 1. 이산화탄소 : KOH
    2. 아세틸렌 : 요오드수은칼륨
    3. 프로필렌 : 황화수소
    4. 알칼리성 피로갈롤 : 산소
    5. 암모니아성 염화제일구리 : 일산화탄소
    [해설작성자 : 에이치백]

    프로필렌: 87% H2SO4
    에틸렌: 취화수소 수용액
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94. 압력 계측기기 중 직접 압력을 측정하는 1차 압력계에 해당하는 것은?

  1. 액주계 압력계
  2. 부르동관 압력계
  3. 벨로우즈 압력계
  4. 전기저항 압력계
(정답률: 65%)
  • 액주계 압력계는 직접 압력을 측정하는 1차 압력계에 해당합니다. 이는 압력을 측정하기 위해 액체를 사용하는데, 압력이 가해지면 액체의 높이가 변화하게 되고 이를 측정하여 압력을 계산합니다. 따라서 직접 압력을 측정하는 1차 압력계로 분류됩니다.
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95. 열전대를 사용하는 온도계 중 가장 고온을 측정할 수 있는 것은?

  1. R형
  2. K형
  3. E형
  4. J형
(정답률: 73%)
  • R형은 가장 높은 온도 범위를 측정할 수 있기 때문입니다. R형은 0℃에서 1600℃까지의 범위를 측정할 수 있으며, 다른 온도계에 비해 더 높은 온도 범위를 측정할 수 있습니다. 따라서 R형은 가장 고온을 측정할 수 있는 온도계 중 하나입니다.
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96. 연속 제어동작의 비례 (P) 동작에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 사이클링을 제거할 수 있다.
  2. 부하변화가 적은 프로세스의 제어에 이용된다.
  3. 외란이 큰 자동제어에는 부적당하다.
  4. 잔류편차(off- set)가 생기지 않는다.
(정답률: 73%)
  • "잔류편차(off-set)가 생기지 않는다."이라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 연속 제어동작의 비례 (P) 동작은 제어오차를 줄이기 위해 사용되는 제어 방법 중 하나로, 제어기의 출력이 현재 오차값에 비례하여 조절되는 방식입니다. 이 방식은 사이클링을 제거할 수 있고, 부하변화가 적은 프로세스의 제어에 이용됩니다. 하지만 외란이 큰 자동제어에는 부적당하며, 잔류편차(off-set)가 생길 수 있습니다. 이는 제어기의 출력이 오차값에 비례하여 조절되기 때문에, 오차값이 0이 되더라도 제어기의 출력이 0이 되지 않고 일정한 값이 유지될 수 있기 때문입니다. 따라서 잔류편차(off-set)를 없애기 위해서는 적분 (I) 동작이나 미분 (D) 동작과 같은 보상 동작을 추가해야 합니다.
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97. 가스크로마토그래피에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 운반가스로는 일반적으로 O2, CO2가 이용된다.
  2. 각 성분의 머무름 시간은 분석조건이 일정하면 조성에 관계없이 거의 일정하다.
  3. 분석시료는 반드시 LP가스의 기체 부분에서 채취해야 한다.
  4. 분석 순서는 가장 먼저 분석시료를 도입하고 그 다음에 운반가스를 흘려보낸다.
(정답률: 49%)
  • 가스크로마토그래피는 샘플을 기체상태로 만들어 분리하는 기술입니다. 이때, 각 성분의 머무름 시간은 분석조건이 일정하면 조성에 관계없이 거의 일정하다는 것은 분리 과정에서 각 성분이 운반가스와 상호작용하는 정도가 분석조건에 따라 변하지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서, 분석조건을 일정하게 유지하면 각 성분의 머무름 시간이 일정하게 유지되어 정확한 분석이 가능합니다.
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98. 가스를 일정용적의 통속에 넣어 충만시킨 후 배출하여 그 횟수를 용적단위로 환산하는 방법의 가스미터는?

  1. 막식
  2. 루트식
  3. 로터리 식
  4. 와류식
(정답률: 62%)
  • 가스미터는 가스를 일정용적의 통속에 넣어 충만시킨 후 배출하여 그 횟수를 용적단위로 환산하는 방법으로 작동합니다. 이 방법은 막식 가스미터에서 사용됩니다. 막식 가스미터는 가스가 흐르는 파이프에 장착된 막을 이용하여 가스의 용적을 측정합니다. 막식 가스미터는 간단하고 신뢰성이 높아 널리 사용되고 있습니다.
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99. 기체 크로마토그래피에서 분리도 (Resolution)와 컬럼 길이의 상관관계는?

  1. 분리도는 컬럼 길이에 비례한다.
  2. 분리도는 컬럼 길이에 2승에 비례한다.
  3. 분리도는 컬럼 길이에 3승에 비례한다.
  4. 분리도는 컬럼 길이에 제곱근에 비례한다.
(정답률: 63%)
  • 분리도는 컬럼 길이에 제곱근에 비례한다. 이는 분리도가 컬럼 길이의 제곱근에 비례하는 이유는, 분리도는 분리된 두 peak의 중심 간 거리를 나타내는데, 이 거리는 컬럼 길이의 제곱근에 비례하기 때문이다. 따라서, 컬럼 길이가 길어질수록 분리도가 증가하게 된다.
  • - 길이의 제곱근에 비례한다
    - 높이의 제곱근에 반비례한다
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100. 계측기기 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 정확도가 있고, 견고하고 신뢰할 수 있어야 한다.
  2. 구조가 단순하고, 취급이 용이하여야 한다.
  3. 연속적이고 원격지시, 기록이 가능하여야 한다.
  4. 구성은 전자화되고, 기능은 자동화 되어야 한다.
(정답률: 79%)
  • 계측기기는 정확한 측정을 위해 구성이 전자화되어야 하며, 자동화된 기능을 가지고 있어야 합니다. 이는 인간의 실수나 감정적인 요소로 인한 오차를 최소화하고, 빠른 측정 및 데이터 처리를 가능하게 하기 위함입니다. 따라서 구성은 전자화되고, 기능은 자동화 되어야 합니다.
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