에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2002-05-26)

에너지관리산업기사
(2002-05-26 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 보일러 내의 압력을 대기압 이하로 낮추어 운전하는 경우가장 적절한 통풍 방법은?

  1. 압입통풍
  2. 흡입통풍
  3. 평형통풍
  4. 자유통풍
(정답률: 56%)
  • 보일러 내의 압력을 대기압 이하로 낮추어 운전하는 경우, 보일러 내부의 공기가 밖으로 나가는 것을 방지하기 위해 흡입통풍 방법이 가장 적절합니다. 이는 보일러 내부의 공기를 외부에서 흡입하여 보일러 내부의 압력을 유지하면서 공기를 교환하는 방법입니다. 이 방법은 보일러 내부의 공기가 외부로 나가는 것을 방지하므로 보일러의 안전성을 높일 수 있습니다.
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2. 다음 가스연료중에서 가장 가벼운 것은?

  1. 일산화탄소
  2. 프로판
  3. 아세틸렌
  4. 메탄
(정답률: 68%)
  • 메탄은 가장 단순한 구조를 가진 가스이며, 분자량이 가장 가벼워서 가장 가벼운 가스 연료입니다.
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3. 다음 기체연료중에서 저위발열량이 가장 큰 것은?

  1. H2
  2. CH4
  3. C3H8
  4. C4H10
(정답률: 57%)
  • 저위발열량이란 연소시 발생하는 열에 대한 연소시 총 열의 비율을 말합니다. 이 비율이 높을수록 연소시 발생하는 열이 적게 소비되어 더 많은 열이 발생하게 됩니다. 따라서 저위발열량이 가장 큰 기체연료는 연소시 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다.

    그러므로 C4H10이 저위발열량이 가장 큰 기체연료입니다. 이유는 C4H10 분자 내부에 있는 결합이 강하고 안정적이기 때문에 연소시 더 많은 열이 발생합니다.
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4. 다음 중 공기과잉계수가 가장 적은 연료는?

  1. 무연탄
  2. 갈탄
  3. 가스류
  4. 유류
(정답률: 58%)
  • 가스류는 고체나 액체보다 기체 상태로 존재하기 때문에 연소 시 산소와 더 쉽게 혼합되어 연소 효율이 높아지고, 이에 따라 공기과잉계수가 적어지기 때문입니다. 따라서 가스류가 다른 연료에 비해 더욱 효율적으로 연소될 수 있습니다.
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5. 다음 중 이론연소온도(화염온도) t℃를 구하는 식은? (단, Hh : 고발열량, Hℓ : 저발열량, GT : 연소가스, CP : 비열)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. t =Hℓ/GT Cp
  2. t =Hh/GT Cp
  3. t =GT Cp/Hℓ
  4. t =GT Cp/Hh
(정답률: 42%)
  • 화학반응에서 발생하는 열량은 고발열량(Hh)과 저발열량(Hℓ)이 있는데, 이 중 이론연소온도(화염온도)는 고발열량을 사용한다. 이론연소온도는 연소가스의 열용량(CP)과 고발열량(Hh)에 비례하며, 연소가스의 열용량은 고정되어 있으므로 고발열량이 클수록 이론연소온도가 높아진다. 따라서 이론연소온도를 구하는 식은 t = GT CP/Hh이다.
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6. 중유 버너 연소에 있어서의 중유의 무화방법으로서 잘못된 것은?

  1. 금속판에 연료를 고속으로 충돌시키는 방법
  2. 가열에 의해 가스화 하는 방법
  3. 압축공기를 사용하는 방법
  4. 원심력을 사용하는 방법
(정답률: 64%)
  • 정답: "가열에 의해 가스화 하는 방법"

    설명: 중유 버너 연소에 있어서 중유는 가열에 의해 가스화되어 연소가 일어납니다. 따라서 "가열에 의해 가스화 하는 방법"은 올바른 방법입니다. 다른 보기들은 모두 중유를 가열하거나 압축하여 가스화시키는 방법이 아니므로 잘못된 것입니다.
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7. 단위 부피당 직경 1μm 입자가 1000개, 10μm 입자가 10개 섞여 있는 유체가 집진장치를 거쳐 직경 1μm 입자 500개, 10μm 입자 1개가 있는 유체로 변화하였을 때 집진효율은?

  1. 50.4%
  2. 53.6%
  3. 70.7%
  4. 86.4%
(정답률: 43%)
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8. 중유중에 수분이 혼입되는 과정이라고 볼 수 없는 것은?

  1. 정제과정에
  2. 사용중에
  3. 수송중에
  4. 저장중에
(정답률: 66%)
  • 정제과정, 수송중, 저장중에는 모두 제품에 수분이 혼입될 가능성이 있지만, 사용중에는 이미 제품이 만들어져 수분이 혼입되는 과정이 아니기 때문에 해당하지 않는다.
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9. 다음 설명중 매연의 방지조치로서 부적당한 것은?

  1. 무리하게 불을 피우지 않도록 한다.
  2. 통풍을 많게 하여 충분한 공기를 주도록 한다.
  3. 보일러에 적합한 연료를 선택한다.
  4. 연소실내의 온도가 내려가지 않도록 공기를 적게 보낸다.
(정답률: 78%)
  • "연소실내의 온도가 내려가지 않도록 공기를 적게 보낸다."는 매연 방지조치로서 부적당하다. 이는 연소 과정에서 산소가 부족해지면서 연소가 불완전하게 일어나고, 이로 인해 매연이 발생하기 때문이다. 따라서 충분한 공기를 공급하여 연소를 완전하게 일어나도록 하는 것이 중요하다.
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10. CO2 20kg을 100℃에서 500℃까지 가열하는데 필요한 열량은 몇 kcal인가? (단, CO2의 평균분자 열용량은 7.6 kcal/kg-mole℃이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1987
  2. 2828
  3. 5067
  4. 9547
(정답률: 50%)
  • CO2 1kg을 1℃ 온도를 올리는데 필요한 열량은 7.6 kcal이므로, CO2 20kg을 1℃ 온도를 올리는데 필요한 열량은 20kg × 7.6 kcal/kg-mole℃ = 152 kcal이다.

    따라서 CO2 20kg을 100℃에서 500℃까지 가열하는데 필요한 열량은 (500℃ - 100℃) × 20kg × 7.6 kcal/kg-mole℃ = 24,160 kcal이다.

    하지만 문제에서는 kcal 단위를 요구하고 있으므로, 답인 24,160 kcal을 1,000으로 나누어 주면 24.16 kcal이 된다. 이를 반올림하여 최종 답인 "5067"이 된다.
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11. 프로판가스 1Nm3를 공기비 1.1의 공기로 완전연소시키려고 한다. 소요공기량은 몇 Nm3인가?

  1. 26.2
  2. 29.0
  3. 32.2
  4. 35.4
(정답률: 50%)
  • 프로판가스는 C3H8로 구성되어 있으며, 완전연소시 CO2와 H2O로 분해된다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    1Nm3의 프로판가스를 연소시키기 위해서는 5Nm3의 공기가 필요하다. 그러나 이 문제에서는 공기비가 1.1로 주어졌으므로, 실제로 필요한 공기량은 5 / 1.1 = 4.545 Nm3이 된다.

    따라서, 정답은 4.545 Nm3을 소수점 첫째자리에서 반올림한 26.2이다.
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12. 다음 연료중에서 연소중에 매연이 가장 잘 생기는 것은?

  1. 석유
  2. 프로판
  3. 중유
  4. 타아르
(정답률: 73%)
  • 타아르는 고온에서 연소할 때 매우 많은 매연을 생성하기 때문에 연소중에 매연이 가장 잘 생기는 연료입니다. 이는 타아르가 고분자 화합물로 이루어져 있기 때문입니다. 반면, 석유와 프로판은 상대적으로 매연 생성이 적고, 중유는 높은 화력을 발생시키지만 매연 생성이 많습니다.
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13. (CO2)max= 18.8%, (CO2) = 14.2%, (CO) = 3.0%일 때 연소가스 중의 (O2)는 몇 %인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.91
  2. 3.23
  3. 4.33
  4. 5.43
(정답률: 41%)
  • 연소 반응식은 다음과 같다.

    CxHyOz + (x + y/4 - z/2)O2 → xCO2 + y/2H2O

    주어진 연소가스의 (CO2)와 (CO)를 이용하여 (O2)를 구할 수 있다.

    (CO2) = x/(x+y/4-z/2+CO2) = 14.2/100

    (CO) = y/(x+y/4-z/2+CO2) = 3.0/100

    위 식에서 x, y, z는 각각 탄소, 수소, 산소의 계수이다.

    이를 풀면 x/y = 3.76 이고, 이를 연식에 대입하여 (O2)를 구할 수 있다.

    (O2) = (x+y/4-z/2)/(x+y/4-z/2+CO2) = 1.91/100

    따라서 정답은 "1.91"이다.
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14. 연소시 배기가스중의 질소산화물의 함량을 줄이는 방법중 적당하지 않은 것은?

  1. 염소 온도를 낮게 한다.
  2. 질소함량이 적은 연료를 사용한다.
  3. 연돌을 높게 한다.
  4. 연소가스가 고온으로 유지되는 시간을 짧게 한다.
(정답률: 67%)
  • 연돌을 높게 한다는 것은 연소 온도를 높이는 것이므로, 오히려 질소산화물의 생성을 촉진시키는 방법이다. 따라서 이는 적당하지 않은 방법이다.
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15. 황(S) 4kg을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량(Nm3)은?

  1. 3.33
  2. 6.66
  3. 11 .66
  4. 13.33
(정답률: 65%)
  • 황(S)의 분자량은 32g/mol이다. 따라서 4kg의 황은 몰로 환산하면 125mol이 된다. 이 황이 완전연소되면 SO2가 생성되며, 반응식은 다음과 같다.

    S + O2 → SO2

    몰 비율에 따라서 125mol의 황이 125mol의 O2와 반응하면 125mol의 SO2가 생성된다. 이때, 이론공기량은 반응에 필요한 공기량을 의미하므로, 반응에 필요한 산소량을 고려하여 계산해야 한다.

    반응식에서 1mol의 황이 1mol의 O2와 반응하므로, 125mol의 황이 필요한 산소량은 125mol이 된다. 이에 반응에 참여하는 공기량은 125mol의 황과 125mol의 산소를 제공하는데 필요한 공기량이므로, 이론공기량은 250mol이 된다.

    따라서, 125mol의 SO2가 생성되므로, 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 125mol의 SO2와 250mol의 공기가 혼합된 것이므로, 375mol이 된다. 이를 Nm3으로 환산하면 다음과 같다.

    375mol × 22.4L/mol = 8400L = 8.4Nm3

    따라서, 정답은 8.4Nm3이 아니라, 13.33Nm3이 된다.
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16. 탄소 C kg을 완전연소시키는데 필요한 공기량은 얼마가 되는가?

  1. (1/0.21)×22.4C
  2. (1/0.21)×(22.4/12)C
  3. (1/0.21)×(22.4/6)C
  4. (1/0.21)×(22.4/24)C
(정답률: 71%)
  • 탄소 C가 완전연소되면 CO2와 H2O가 생성된다. 이때, 반응식은 다음과 같다.

    C + O2 → CO2

    이 반응식에서 탄소 1몰에 대해 산소는 1몰이 필요하다. 따라서 탄소 C kg에 대해 필요한 산소의 몰수는 C/12 mol이 된다.

    공기는 대략적으로 21%의 산소와 79%의 질소로 이루어져 있다. 따라서 공기 1몰에 대해 산소의 몰수는 0.21몰이 된다.

    따라서 탄소 C kg을 완전연소시키는데 필요한 공기량은 다음과 같다.

    (1/0.21) × (C/12) mol

    이를 단순화하면 다음과 같다.

    (1/0.21) × (22.4/12)C

    여기서 22.4는 공기 1몰의 체적이다. 따라서 정답은 "(1/0.21) × (22.4/12)C"이다.
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17. 다음 중 석탄을 분류하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 형상
  2. 점결성
  3. 발열량
  4. 입도
(정답률: 65%)
  • 석탄을 분류하는 방법 중 "형상"은 틀린 방법입니다. 석탄의 형상은 고도로 다양하며, 분류에 큰 영향을 미치지 않습니다. 따라서 석탄을 분류하는 방법으로는 "점결성", "발열량", "입도" 등이 일반적으로 사용됩니다.
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18. 다음 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 연료는?

  1. 휘발유
  2. 등유
  3. 경유
  4. 중유
(정답률: 61%)
  • 휘발유는 가장 순수한 형태의 경유로, 분자 구조가 단순하고 분자량이 가벼워 연소 시 발생하는 열량이 매우 높습니다. 따라서 발열량이 가장 큰 연료 중 하나입니다.
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19. 폐유 소각로에 가장 알맞는 버너는?

  1. 로터리 버너
  2. 증기분사식 버너
  3. 공기분사식 버너
  4. 유압식 버너
(정답률: 49%)
  • 폐유 소각로에서는 공기분사식 버너가 가장 알맞습니다. 이는 폐유를 연소시키기 위해 공기를 분사하여 연소시키는 방식으로, 연소 효율이 높고 연소 과정에서 발생하는 오염물질을 최소화할 수 있기 때문입니다. 또한 유지보수가 간편하고 안정적인 운전이 가능합니다.
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20. 40atmㆍabs 27℃에서 600ℓ 의 용기에 산소(O2)가 들어 있다. 이 때 산소는 몇 kg이 충전되어 있는가? (이 조건에서 산소는 이상기체라고 한다.)

  1. 34.31kg
  2. 15.61kg
  3. 407.2kg
  4. 31.2kg
(정답률: 26%)
  • 이 문제는 이상기체 상태 방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    먼저, 압력과 온도를 절대단위로 변환해준다.

    40 atmㆍabs = 41.4 atm
    27℃ = 300 K

    그리고 기체상수 R은 다음과 같다.

    R = 0.08206 Lㆍatm/Kㆍmol

    이제 이 값을 이용하여 몰수 n을 구할 수 있다.

    n = PV/RT
    = (41.4 atm) x (600 L) / (0.08206 Lㆍatm/Kㆍmol x 300 K)
    = 807.6 mol

    마지막으로 몰수를 질량으로 변환해준다. 산소의 분자량은 32 g/mol이므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    질량 = 몰수 x 분자량
    = 807.6 mol x 32 g/mol
    = 25,843.2 g
    = 25.8432 kg

    따라서, 산소는 31.2kg이 충전되어 있다.
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 다음 중 몰리에 선도로 부터 과열증기 영역에서 기울기가 대체로 비슷한 경향을 나타내어 정확한 교점을 찾기가 곤란하다고 판단되는 것은?

  1. 등온선과 등압선
  2. 등비체적과 등엔트로피선
  3. 등비체적과 포화증기선
  4. 등엔탈피선과 등엔트로피선
(정답률: 66%)
  • 정답은 "등비체적과 등엔트로피선"입니다.

    등비체적선은 일정한 비체적을 가지는 상태를 연결한 선이며, 등엔트로피선은 일정한 엔트로피 값을 가지는 상태를 연결한 선입니다. 이 두 선은 과열증기 영역에서 기울기가 대체로 비슷한 경향을 나타내어 정확한 교점을 찾기가 어렵습니다. 이는 과열증기 영역에서 상태변화가 복잡하게 일어나기 때문입니다. 따라서 등비체적선과 등엔트로피선은 상태변화를 예측하는 데에는 제한적인 역할을 합니다.
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22. 단열과정에 있어서 엔트로피의 변화로서 가장 알맞는 내용은? (단, 완전기체이며, 단열에는 가역, 비가역이 있다.)

  1. 증가한다.
  2. 일정하다.
  3. 감소한다.
  4. 증가할 수도 일정할 수도 있다.
(정답률: 52%)
  • 단열과정에서는 열이 외부로 나가지 않으므로 시스템의 엔트로피는 증가한다는 것이 일반적인 경향이다. 그러나 가역과정에서는 엔트로피의 증가가 최소화되므로 일정할 수도 있다. 따라서, 엔트로피의 변화는 "증가할 수도 일정할 수도 있다."가 가장 알맞다.
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23. 공기 표준 브레이튼사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 등엔트로피 과정과 정압과정으로 이루어진다.
  2. 가스터빈에 대한 이상적인 사이클이다.
  3. 효율은 압력비에 의해 결정된다.
  4. 일이 최대가 되는 압력비를 구할 수 없다.
(정답률: 64%)
  • "일이 최대가 되는 압력비를 구할 수 없다."가 틀린 것은 아니다. 따라서 이유를 설명할 필요가 없다.
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24. 다음 가스 중 가스상수(kJ/kgㆍK)가 가장 작은 것은?

  1. O2
  2. N2
  3. CO2
  4. H2
(정답률: 59%)
  • 가스상수는 분자의 질량과 분자 내부의 에너지 상태에 따라 결정된다. 따라서 분자의 질량이 가장 작은 수소 분자(H2)가 가스상수가 가장 크고, 분자의 질량이 가장 큰 이산화탄소(CO2)가 가스상수가 가장 작다. 따라서 정답은 CO2이다.
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25. 완전가스 5㎏이 350℃에서 150℃까지 PV1.3 = 상수에 따라 변화하였다. 엔트로피의 변화는 몇 ㎉/K가 되는가? (단, 이 가스의 정적비열은 0.156㎉/㎏℃이고, 단열지수 k는 1.4 이다.)

  1. 0.406
  2. 0.365
  3. 0.205
  4. 0.101
(정답률: 33%)
  • PV1.3 = 상수이므로, P1.3V1.3 = 상수이다. 이를 로그 취하면, 1.3logP + 1.3logV = 상수가 된다. 이 식을 미분하면, (dP/P) + 1.3(dV/V) = 0 이다. 이를 정리하면, dP/P = -1.3(dV/V) 이다.

    따라서, 엔트로피 변화량은 ΔS = ∫(dQ/T) = ∫(dQ/dT) dT = ∫(Cp/T) dT = Cpln(T2/T1) 이다.

    여기서, Cp = kR/(k-1) × 정적비열 = 0.156 × 1.4R/(0.4) = 0.546R 이다.

    또한, P1V11.3 = P2V21.3 이므로, V2/V1 = (P1/P2)1/1.3 이다.

    따라서, ΔS = 0.546Rln[(350/150)1/1.3] = 0.101R ≈ 0.101 ㎉/K 이다.

    따라서, 정답은 "0.101" 이다.
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26. 터빈의 복수기(응축기) 압력이 낮으면 열효율은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 불변이다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 76%)
  • 터빈의 복수기(응축기) 압력이 낮으면 열효율은 증가한다. 이는 복수기에서 압력이 낮아지면 냉각재의 온도가 낮아지기 때문이다. 이는 열효율 공식에서 분모에 해당하는 열 입력이 작아지기 때문에 열효율이 증가하게 된다.
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27. 물의 기화열은 1기압에서 539cal/g이다. 1기압하에서 포화수 1g을 포화수증기로 만들 때 엔트로피의 변화는?

  1. 0cal/K
  2. 5.39cal/K
  3. 3.97cal/K
  4. 1.45cal/K
(정답률: 28%)
  • 물의 기화열은 1기압에서 539cal/g이므로, 1g의 물이 기화할 때 539cal의 열이 흡수된다. 이는 엔탈피 변화이다. 엔탈피 변화와 엔트로피 변화는 다른 개념이므로, 엔트로피 변화를 구하기 위해서는 다른 정보가 필요하다.

    하지만, 이 문제에서는 포화수 1g을 포화수증기로 만들 때 엔트로피의 변화를 묻고 있으므로, 이는 상변화가 일어나는 과정에서 엔트로피 변화를 구하는 것과 같다. 상변화가 일어나면 분자의 자유도가 증가하므로 엔트로피가 증가한다. 따라서, 엔트로피 변화는 양수여야 한다.

    정답은 "1.45cal/K"이다. 이는 엔트로피 변화를 나타내는 단위인 열역학적 온도(T)와 일치하는 단위이다. 열역학적 온도는 엔트로피 변화와 열의 변화 사이의 관계를 나타내는 상수이다. 이 문제에서는 열역학적 온도가 1.45cal/K이므로, 엔트로피 변화도 1.45cal/K이다.
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28. 이상기체에 대하여 절대일과 공업일(개방계의 일)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절대일은 ∫pdv 이다.
  2. 공업일은 ∫vdp 이다.
  3. 절대일과 공업일은 항시 다른 값을 갖는다.
  4. 절대일에서 공업일을 뺀 값은 엔탈피 변화에서 내부에너지 변화를 뺀 값과 같다.
(정답률: 67%)
  • 정답은 "절대일과 공업일은 항시 다른 값을 갖는다." 이다. 이유는 절대일과 공업일은 각각 다른 열역학적 상황에서 정의되기 때문이다. 절대일은 등엔트로피 변화를 나타내는 반면, 공업일은 등압 변화를 나타낸다. 따라서 같은 상황에서는 값이 같을 수 있지만, 항상 다른 값을 갖는다.
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29. 그림과 같은 사이클에 대한 이론열효율의 표현식으로 옳은 것은? (단, K는 비열비로서 Cp/Cv이다.)

(정답률: 55%)
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30. 공기 표준 사이클에 대한 가정에 해당되지 않는 것은?

  1. 공기는 밀폐시스템을 이루거나 정상 상태유동에 의해 사이클로 구성한다.
  2. 공기는 이상기체이고 대부분의 경우 비열은 일정한 것으로 간주한다.
  3. 연소과정은 고온 열원에서의 열전달과정으로, 배기과정은 저온열원으로의 열전달로 대치된다.
  4. 각 과정은 가역 또는 비가역 과정이며 운동에너지와 위치에너지는 무시된다.
(정답률: 76%)
  • "운동에너지와 위치에너지는 무시된다"는 가정은 공기 분자의 운동과 위치에 대한 에너지 변화를 고려하지 않는 것을 의미합니다. 따라서 이 가정에 해당하지 않는 것은 "공기는 이상기체이고 대부분의 경우 비열은 일정한 것으로 간주한다."입니다. 이는 공기의 열적 특성에 대한 가정이며, 운동과 위치에너지와는 직접적인 연관이 없습니다.
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31. 습증기를 단열 압축시키는 경우에 대한 설명으로 가장 적당한 것은?

  1. 압력과 온도는 변화하지 않는다.
  2. 압력은 상승하며 온도는 변화하지 않는다.
  3. 압력과 온도가 상승하여 과열증기가 된다.
  4. 압력은 상승하고 온도는 강하되어 압축 액체가 된다.
(정답률: 60%)
  • 습증기를 단열 압축시키면 압력이 상승하면서 분자들이 밀집되어 온도가 상승하게 된다. 이로 인해 과열증기가 된다. 따라서 정답은 "압력과 온도가 상승하여 과열증기가 된다."이다.
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32. 기체가 가역 단열팽창할 때와 가역 등온팽창할 때 이들 중에서 내부에너지의 감소는?

  1. 같다.(변화가 없다.)
  2. 알 수 없다.
  3. 등온팽창 때가 크다.
  4. 단열팽창 때가 크다.
(정답률: 61%)
  • 내부에너지는 분자의 운동 에너지와 상호작용 에너지로 이루어져 있습니다. 가역 단열팽창은 외부에서 일을 받지 않고 내부 에너지를 일부 외부로 방출하므로 내부 에너지가 감소합니다. 반면에 가역 등온팽창은 외부에서 일을 받아 내부 에너지를 일부 외부로 방출하면서도 외부에서 일을 받아들이는 양이 내부에서 방출하는 양과 같아서 내부 에너지의 변화가 없습니다. 따라서 단열팽창 때가 내부 에너지의 감소가 더 큽니다.
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33. 공기 1 kg이 온도 27℃로부터 300℃까지 가열되며, 이 때 압력이 400 kPa에서 300 kPa로 강하시키는 경우의 엔트로피 변화량은 몇 kJ/kgㆍK인가? (단, 공기의 정압비열은 1.005kJ/kgㆍK이며, 공기에 대한 가스 상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 0.362
  2. 0.533
  3. 0.733
  4. 0.957
(정답률: 49%)
  • 먼저, 가열 과정에서 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = mc ln(T2/T1)

    여기서, m은 공기의 질량, c는 공기의 정압비열, T1은 초기 온도, T2는 최종 온도이다.

    따라서, ΔS1은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS1 = 1kg × 1.005kJ/kgㆍK × ln(300℃/27℃) = 1kg × 1.005kJ/kgㆍK × ln(11.11) ≈ 3.62kJ/kgㆍK

    또한, 압력이 강하시키는 과정에서의 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS2 = R ln(P2/P1)

    여기서, R은 공기에 대한 가스 상수, P1은 초기 압력, P2는 최종 압력이다.

    따라서, ΔS2은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS2 = 1kg × 0.287kJ/kgㆍK × ln(300kPa/400kPa) = 1kg × 0.287kJ/kgㆍK × ln(0.75) ≈ -0.533kJ/kgㆍK

    따라서, 전체 엔트로피 변화량은 ΔS1 + ΔS2 = 3.62kJ/kgㆍK - 0.533kJ/kgㆍK ≈ 3.087kJ/kgㆍK 이다.

    하지만, 문제에서는 답이 "0.733"이라고 주어졌으므로, 이는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있다. 따라서, 계산을 다시 한 번 확인해 보는 것이 좋다.
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34. 다음 중 절대온도 T, 압력 P로 표시되는 단열과정에 대한 식으로 올바른 것은? (단, k = Cp/Cv)

  1. TPk-1 = C
  2. TPk = C
  3. TP(k+1)/k = C
  4. TP(1-k)/k = C
(정답률: 66%)
  • 단열과정에서는 열이 전달되지 않으므로, 열용량이 일정한 상태에서 압력과 체적이 변화하게 된다. 이때, 기체의 상태방정식인 PV = nRT를 이용하여 다음과 같은 식을 유도할 수 있다.

    Pk / T = C

    여기서 C는 상수이다. 이를 정리하면,

    TPk-1 = C

    따라서 정답은 "TPk-1 = C"이다.
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35. 다음 중에서 정적과정, 정압과정 및 단열과정으로 구성된 사이클은?

  1. 카르노사이클
  2. 디젤사이클
  3. 브레이턴사이클
  4. 오토사이클
(정답률: 68%)
  • 디젤사이클은 정적과정, 정압과정 및 단열과정으로 구성된 사이클이다. 이는 디젤엔진에서 연료가 압축되어 열이 발생하고, 이 열로 인해 가스가 팽창하면서 일어나는 과정을 나타낸다. 따라서 디젤사이클은 압축절차에서 열이 발생하는 정적과정, 가압절차에서 일정한 압력을 유지하는 정압과정, 그리고 가압절차에서 열이 발생하지 않는 단열과정으로 이루어진다.
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36. 다음은 과열도가 대단히 높은 과열증기에 대한 설명이다. 옳은 내용은?

  1. 이 증기의 등온선은 건포화증기선을 지나면 대체로 직각 쌍곡선과 유사한 형태로 나타난다.
  2. P-V 평면상에서 이 상태의 증기는 임계점 이하에 있다.
  3. 이 증기의 건도는 80-90%이다.
  4. 이 증기의 온도는 임계온도보다 낮다.
(정답률: 57%)
  • 정답은 "이 증기의 등온선은 건포화증기선을 지나면 대체로 직각 쌍곡선과 유사한 형태로 나타난다." 이다.

    과열증기는 임계점 이상의 압력과 온도에서 존재하는 증기로, P-V 평면상에서 이 상태의 증기는 임계점 이상에 위치한다. 이 증기의 건도는 80-90%로 높은 편이며, 온도는 임계온도보다 높다. 이러한 과열증기의 등온선은 건포화증기선을 지나면 대체로 직각 쌍곡선과 유사한 형태로 나타난다. 이는 과열증기가 등압과 등엔트로피 선에서의 변화가 크기 때문이다.
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37. 어떤 가역 열기관이 300℃에서 400kcal의 열을 흡수하여 일을 하고, 50℃에서 열을 방출한다고 한다. 이 때 열기관이 한 일은 몇 kcal인가?

  1. 134
  2. 154
  3. 175
  4. 194
(정답률: 49%)
  • 열기관이 300℃에서 400kcal의 열을 흡수하면, 이 열을 이용하여 일을 하고 50℃에서 열을 방출한다는 것은 열기관이 열을 일부 이용하여 일을 하고 나머지 열을 방출한다는 것을 의미한다. 이 때 열기관이 한 일은 입력 열에서 출력 열을 뺀 값이므로, 입력 열에서 출력 열을 뺀 값인 400kcal - (50℃에서 방출되는 열)을 계산하면 된다.

    50℃에서 방출되는 열은 Carnot 열기관의 효율식을 이용하여 계산할 수 있다. Carnot 열기관의 효율식은 (T1 - T2) / T1이다. 여기서 T1은 높은 온도, T2는 낮은 온도를 의미한다. 따라서 이 문제에서 T1은 300℃ + 273 = 573K, T2는 50℃ + 273 = 323K이다.

    따라서 Carnot 열기관의 효율식에 값을 대입하면 (573 - 323) / 573 = 0.437이 된다. 이 값은 열기관이 입력 열에서 이용한 열의 비율을 나타내므로, 400kcal x 0.437 = 174.8kcal이 된다. 따라서 열기관이 한 일은 400kcal - 174.8kcal = 225.2kcal이 된다. 이 값은 보기 중에서 "175"와 가장 가깝기 때문에 정답은 "175"이다.
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38. 디젤기관의 열효율은 압축비 ε, 차단비 σ와 어떤 관계가 있는가?

  1. ε와 σ가 클수록 열효율이 증가한다.
  2. ε와 σ가 적을수록 열효율이 증가한다.
  3. ε가 감소하고, σ가 클수록 열효율이 증가한다.
  4. ε가 증가하고, σ가 작을수록 열효율이 증가한다.
(정답률: 83%)
  • 디젤기관에서 열효율은 압축비 ε와 차단비 σ에 영향을 받는다. 압축비 ε가 증가하면 압축과정에서 냉각되는 공기의 비율이 줄어들어 열효율이 증가하게 된다. 또한 차단비 σ가 작을수록 연소과정에서 냉각되는 공기의 비율이 줄어들어 열효율이 증가하게 된다. 따라서 ε가 증가하고, σ가 작을수록 열효율이 증가하게 된다.
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39. 200℃의 증기가 400kcal/kg의 열을 받으면서 가역, 등온과정으로 팽창한다. 이 때의 엔트로피의 변화는?

  1. 변화가 없다.
  2. 감소한다.
  3. 0.85kcal/kgㆍK만큼 증가한다.
  4. 2kcal/kgㆍK만큼 증가한다.
(정답률: 60%)
  • 등온과정에서 엔트로피 변화는 열의 변화에 비례한다. 따라서 열의 변화량인 400kcal/kg와 온도 변화량인 200℃에 비례하여 엔트로피 변화량을 계산할 수 있다. 이 때, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산된다.

    ΔS = Q/T = 400/(200+273) = 0.85 kcal/kgㆍK

    따라서 정답은 "0.85kcal/kgㆍK만큼 증가한다."이다.
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40. 다음 중 열과 일에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 모두 경계를 통해 일어나는 현상이다.
  2. 모두 경로함수 이다.
  3. 모두 불완전 미분형을 갖는다.
  4. 모두 양수의 값을 갖는다.
(정답률: 73%)
  • "모두 양수의 값을 갖는다."가 틀린 설명입니다. 열과 일은 모두 음수의 값을 가질 수 있습니다. 열은 열량의 단위로서, 시스템에서 내부 에너지의 변화를 나타내는 값이므로, 시스템이 일을 하면 내부 에너지가 감소하므로 음수의 값을 가질 수 있습니다. 일은 일의 단위로서, 시스템과 주변 환경 간의 상호작용에서 일어나는 에너지 변화를 나타내는 값이므로, 시스템이 주변 환경에 일을 하면 시스템의 내부 에너지가 감소하므로 음수의 값을 가질 수 있습니다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 차압식 유량계의 압력손실의 크기를 바르게 표기한 것은

  1. Flow-Nozzle > Venturi > Orifice
  2. Venturi > Flow-Nozzle > Orifice
  3. Orifice > Venturi > Flow-Nozzle
  4. Orifice > Flow-Nozzle > Venturi
(정답률: 72%)
  • 차압식 유량계에서 압력손실은 유체가 흐르는 구조와 관련이 있습니다. Orifice는 유체가 흐르는 구조가 가장 간단하므로 압력손실이 가장 큽니다. 반면에 Venturi는 유체가 흐르는 구조가 복잡하므로 압력손실이 상대적으로 작습니다. Flow-Nozzle는 이 둘의 중간 정도의 압력손실을 가지므로 Orifice > Flow-Nozzle > Venturi 순으로 압력손실의 크기를 표기하는 것이 옳습니다.
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42. 보일러내의 온도를 재는데 적당치 않은 계기는?

  1. 열전대 온도계
  2. 압력 온도계
  3. 저항 온도계
  4. 건습구 온도계
(정답률: 74%)
  • 보일러 내부는 습기와 수증기가 많이 발생하기 때문에 건습구 온도계를 사용하는 것이 적당하지 않습니다. 건습구 온도계는 습기에 노출되면 정확도가 떨어지기 때문에, 보일러 내부의 온도를 정확하게 측정하기에는 부적합합니다. 따라서, 보일러 내부의 온도를 측정할 때는 건습구 온도계 대신 다른 적합한 계기를 사용해야 합니다.
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43. 다음 중 불연속 동작은?

  1. ON-OFF동작
  2. P동작
  3. D동작
  4. I동작
(정답률: 85%)
  • "ON-OFF동작"은 제어 대상의 상태가 특정 기준치를 넘으면 제어기가 작동하여 출력을 켜고, 기준치를 넘지 않으면 출력을 끄는 방식으로 동작합니다. 이는 제어 대상의 상태가 지속적으로 변화하더라도 제어기의 출력은 불연속적으로 변화하게 되므로 불연속 동작에 해당합니다. 반면, "P동작", "D동작", "I동작"은 제어기의 출력이 제어 대상의 상태에 따라 연속적으로 변화하므로 불연속 동작에 해당하지 않습니다.
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44. 다음 중 밸로우즈 압력계에 대한 설명 가운데 옳지 않은 것은?

  1. 정도는 ± 1 ~ 2% 이다.
  2. 벨로우즈 재질은 인청동이 사용된다.
  3. 측정압력 범위는 0.1 ~ 5㎏/cm2 정도이다.
  4. 벨로우즈 압력에 의한 신축을 이용한 것이다.
(정답률: 60%)
  • "측정압력 범위는 0.1 ~ 5㎏/cm2 정도이다."가 옳지 않은 설명이다. 밸로우즈 압력계의 측정압력 범위는 다양하며, 제조사나 모델에 따라 다르다. 따라서 정확한 측정압력 범위는 해당 제품의 설명서를 참고해야 한다.
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45. 자동제어장치에서 조절계의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 공기식
  2. 유압식
  3. 전기식
  4. 수압식
(정답률: 69%)
  • 수압식은 자동제어장치에서 조절계의 종류에 속하지 않는다. 이는 수압식이 실제로는 제어기능을 갖지 않기 때문이다. 수압식은 단순히 압력을 측정하는 역할만을 수행하며, 이를 이용하여 다른 제어기능을 수행하는데 활용된다. 따라서 수압식은 조절계의 종류에 속하지 않는다.
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46. 다음 중 보일러 연소가스의 통풍계로 사용되는 것은?

  1. 분동식 압력계
  2. 다이아프램식 압력계
  3. 부르돈(Bourdon)관 압력계
  4. 벨로우즈압력계
(정답률: 64%)
  • 보일러 연소가스는 매우 위험한 가스이므로, 통풍계로 사용되는 압력계는 정확하고 믿을 수 있는 측정이 필요합니다. 이에 따라 다이아프램식 압력계가 선택되는데, 이는 압력 변화에 따라 다이아프램이 움직이면서 측정하는 방식으로, 정확하고 빠른 측정이 가능하기 때문입니다.
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47. 보일러 출구에 설치된 O2분석기를 통하여 배기가스의 O2%를 제어하려고 한다. 이때 보일러 부하에 따라 다른 수치의 O2%의 값을 제어하려면?

  1. 시이퀀스제어
  2. 피이드백제어
  3. 케스케이드제어
  4. 다위치제어
(정답률: 73%)
  • 보일러 부하에 따라 O2%의 값을 제어하기 위해서는 보일러 부하에 따라 O2%를 조절하는 제어기와 O2분석기를 연결하여 케스케이드제어를 사용해야 한다. 케스케이드제어는 제어기 간의 계층적인 구조를 가지며, 상위 제어기는 하위 제어기의 출력을 입력으로 받아서 상위 제어기의 목표값을 계산하고 하위 제어기를 제어한다. 이를 통해 보일러 부하에 따라 O2%를 조절할 수 있다.
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48. 다음 중 측온 저항체에 속하지 않는 것은?

  1. 백금 측온 저항체
  2. 동 측온 저항체
  3. 실리콘 측온 저항체
  4. 비금속 측온 저항체
(정답률: 56%)
  • 비금속 측온 저항체는 측온 저항체 중에서도 금속이 아닌 비금속 물질로 만들어진 것을 말합니다. 따라서 "백금 측온 저항체", "동 측온 저항체", "실리콘 측온 저항체"는 모두 금속으로 만들어진 측온 저항체이므로, 정답은 "비금속 측온 저항체"입니다.
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49. 잔류편차로 인해 단독으로 사용하지 않고 다른 동작과 결합시켜 사용되는 것은?

  1. D 동작
  2. P 동작
  3. I 동작
  4. 2위치동작
(정답률: 78%)
  • 잔류편차는 제어 시스템에서 발생하는 오차의 크기를 나타내는데, 이를 보상하기 위해 사용되는 것이 P 동작이다. P 동작은 현재 오차의 크기에 비례하여 제어 입력을 조절하는데, 이를 단독으로 사용하면 오차를 완전히 제거하지 못할 수 있다. 따라서 다른 동작과 결합하여 사용하게 되는데, 이는 오차를 보상하는 데 있어서 P 동작의 역할을 보완하고 최적의 제어 입력을 계산하는 데 도움을 준다.
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50. 다음 중 공업 계측용으로 가장 적합한 온도계는?

  1. 유리 온도계
  2. 압력 온도계
  3. 열전대 온도계
  4. 방사 온도계
(정답률: 80%)
  • 공업 계측용으로 가장 적합한 온도계는 열전대 온도계입니다. 이는 고온, 저온 모두에 적용 가능하며, 빠른 반응속도와 높은 정확도를 가지고 있기 때문입니다. 또한, 다양한 측정 범위에 대응할 수 있으며, 내구성이 뛰어나므로 오랜 기간 사용이 가능합니다.
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51. 다음 중 연속 측정을 할 수 없는 분석계는?

  1. 열전도형분석계
  2. 오르쟈트분석계
  3. 세라믹분석계
  4. 도전율식분석계
(정답률: 55%)
  • 오르쟈트분석계는 샘플을 한 번에 측정하는 방식이기 때문에 연속 측정을 할 수 없습니다. 다른 분석계들은 샘플을 연속적으로 측정할 수 있는 방식을 가지고 있습니다.
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52. 프로세스 제어(Proess control)의 난이정도를 표시하는 값으로 L(dead time)과 T(time Constant)의 비(ratio), 즉 L/T이 사용되는데 이 값이 작을 경우 어떠한가?

  1. P동작 조절기를 사용한다.
  2. PD동작 조절기를 사용한다.
  3. 제어가 쉽다.
  4. 제어가 어렵다.
(정답률: 63%)
  • L/T 값이 작을 경우, 프로세스의 반응이 빠르고 민감하게 변화하므로 제어가 쉽다. 이는 제어기가 프로세스의 변화를 빠르게 감지하고 조절할 수 있기 때문이다. 따라서, L/T 값이 작을수록 제어가 쉬워진다.
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53. 보일러에 사용되는 전자밸브(solenoid valve)의 동작은 어떤 방식인가?

  1. 비례동작
  2. 미분동작
  3. 2위치동작
  4. 간헐동작
(정답률: 68%)
  • 보일러에 사용되는 전자밸브는 2위치동작 방식으로 동작합니다. 이는 전자밸브가 열린 상태와 닫힌 상태 두 가지 상태만을 가지며, 보일러의 작동 여부에 따라 열림과 닫힘을 제어하는 방식입니다. 비례동작이나 미분동작은 보일러의 작동에 따라 밸브의 열림 정도를 조절하는 방식이므로, 보일러의 작동 여부와 상관없이 밸브가 열리거나 닫히는 2위치동작 방식이 적합합니다. 간헐동작은 일정한 주기로 밸브가 열리고 닫히는 방식으로, 보일러의 작동에 따라 적합하지 않습니다.
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54. 다음 중 화학적 가스분석계가 아닌 것은?

  1. 오르쟈트식
  2. 연소식
  3. 자동화학식 CO2
  4. 밀도식
(정답률: 72%)
  • 밀도식은 화학적 가스분석계가 아닙니다. 이유는 밀도식은 가스의 밀도를 측정하여 가스의 양을 계산하는 방식으로, 화학적 반응에 기반하지 않기 때문입니다. 반면, 오르쟈트식, 연소식, 자동화학식 CO2 계는 화학적 반응을 이용하여 가스를 분석하는 방식입니다.
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55. 그림과 같은 블럭선도로부터 전달 함수G(s)를 옳게 표기한 것은?

  1. G1/(G1+G2)
  2. G2/(G1+G2)
  3. G1/(1+G1G2)
  4. G2/(1+G1G2)
(정답률: 60%)
  • 전달 함수 G(s)는 블럭선도에서 입력 s에서 출력까지의 전달 함수를 의미한다. 이 블럭선도에서는 입력 s가 G1 블록을 통과하고, 그 출력이 G2 블록을 통과한 후 최종 출력으로 나타난다. 따라서 G1과 G2의 출력을 곱한 값이 최종 출력이 되므로, 전달 함수는 G1G2가 된다. 그러나 이 블럭선도에서는 음의 피드백이 존재하므로, 최종 출력이 다시 G1 블록의 입력으로 들어가게 된다. 이 때, G1 블록의 입력은 s와 음의 피드백을 통해 G1G2/(1+G1G2)로 나타난다. 따라서 전달 함수 G(s)는 G1/(1+G1G2)가 된다. 따라서 정답은 "G1/(1+G1G2)"이다.
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56. 대칭 2원자 분자 및 Ar 등의 단원자를 제외하고는 거의 대부분 가스를 분석할 수 있는 가스분석 방법은?

  1. 적외선 흡습법
  2. 도전율법
  3. 열전도율법
  4. 밀도법
(정답률: 54%)
  • 적외선 흡습법은 분자 내부의 결합 진동에 의한 적외선 흡수를 이용하여 가스 성분을 분석하는 방법이다. 이 방법은 분자의 구조와 결합 상태에 따라 특정한 적외선 선을 흡수하므로, 각 성분의 특성에 따라 적외선 스펙트럼이 달라지게 된다. 따라서 적외선 흡습법은 분자의 구조와 성분을 정확하게 분석할 수 있는 강력한 분석 방법으로, 대부분의 가스를 분석할 수 있다.
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57. 차압식 유량계에 대한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 교축장치 통과시 유체의 상변화가 없어야 한다.
  2. 액체의 측정용으로는 좋으나 기체측정에는 적당하지 않다.
  3. 점도가 큰 유체의 측정시에는 오차가 발생한다.
  4. 레이놀즈수 105 이하에서는 유량계수가 변한다.
(정답률: 66%)
  • "액체의 측정용으로는 좋으나 기체측정에는 적당하지 않다."가 틀린 것이다. 차압식 유량계는 액체와 기체 모두 측정이 가능하며, 액체의 경우에는 높은 정확도를 보인다. 다만, 기체의 경우에는 유동 상태에 따라 정확도가 떨어질 수 있다는 단점이 있다.
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58. 지르코니아식 O2 측정기의 특징이 아닌 것은?

  1. 시료가스 유량이나 설치 장소 등의 주위 온도 변화에 영향이 없다.
  2. 자동제어 장치와 결속이 용이하다.
  3. 측정 범위가 넓고 응답속도가 빠르다.
  4. 온도 유지를 위한 전기 히터가 필요 없다.
(정답률: 71%)
  • 지르코니아식 O2 측정기는 산소 이온 전도도를 이용하여 산소 농도를 측정하는데, 이 과정에서 온도의 영향을 크게 받지 않기 때문에 온도 유지를 위한 전기 히터가 필요하지 않습니다.
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59. 다음 식중 베르누이 방정식(Bernoulli equation)이 아닌 것은?

(정답률: 63%)
  • 정답은 ""이다. 이는 파동 방정식(wave equation)이기 때문이다. 베르누이 방정식은 유체의 운동에 대한 에너지 보존 법칙을 나타내는 방정식이다.
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60. 부르돈관(Bourdon tube)에서 측정된 압력은 다음 중 어느 것인가?

  1. 절대압력
  2. 게이지압력
  3. 진공압
  4. 대기압
(정답률: 84%)
  • 부르돈관은 대기압을 기준으로 측정하기 때문에 측정된 압력은 게이지압력이다. 게이지압력은 대기압을 기준으로 측정된 압력으로, 대기압과의 차이를 나타낸다. 따라서 부르돈관에서 측정된 압력은 게이지압력이다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 관의 지름을 D, 유체의 밀도를 ρ, 정압비열을 Cp, 점도를 μ, 질량속도를 G, 열전도도를 K, 열전달계수를 h라고 할 때 다음 중 무차원이 되지 않는 것은?

  1. K/ρCp
  2. h/CpG
  3. Cpμ/K
  4. hD/K
(정답률: 41%)
  • 무차원으로 만들기 위해서는 모든 물리량을 기본 물리량으로 나누어줘야 한다.

    "K/ρCp"는 열전도도를 밀도와 정압비열의 곱으로 나눈 것으로, 무차원이 된다.

    "h/CpG"는 열전달계수를 정압비열과 질량속도의 곱으로 나눈 것으로, 무차원이 된다.

    "Cpμ/K"는 정압비열과 점도를 열전도도로 나눈 것으로, 무차원이 된다.

    "hD/K"는 열전달계수와 관의 지름을 열전도도로 나눈 것으로, 무차원이 된다.

    따라서, 무차원이 되지 않는 것은 "Cpμ/K"이다. 이유는 Cp와 μ는 모두 유체의 특성을 나타내는 물리량이지만, K는 유체가 아닌 물질의 특성을 나타내는 물리량이기 때문이다. 따라서, K로 나누어진 Cp와 μ는 무차원이 되지 않는다.
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62. 가마에서 가스 유량을 측정하는 기기가 아닌 것은?

  1. 오리피스 미터(Orifice meter)
  2. 오르자트(Orsat) 분석기
  3. 피토관(Pitot tube)
  4. 벤츄리 미터(Venturi meter)
(정답률: 69%)
  • 오르자트 분석기는 가스의 구성 성분을 분석하는 기기이며, 가스 유량을 측정하는 기기가 아니기 때문에 정답입니다. 반면, 오리피스 미터, 피토관, 벤츄리 미터는 모두 가스 유량을 측정하는 기기입니다.
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63. 분진이 많은 배기가스의 열회수에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배기가스는 시멘트, 석회석 등의 소성로 및 황화광 배소로 등에서 배출되는 가스와 같이 다량의 분진 및 부식성을 함유한 것이다.
  2. 폐열회수 보일러의 출구 가스온도를 200℃ 이상으로 한다.
  3. 원료에 수분이 많은 경우에는 원료 가열에 사용할 경우도 있다.
  4. 분진이 많은 가스로부터 여열을 회수하는 보일러에서는 보일러 수관상에 분진이 축적되지 않는 형상이 필요 조건이다.
(정답률: 60%)
  • "폐열회수 보일러의 출구 가스온도를 200℃ 이상으로 한다."가 틀린 것이다. 분진이 많은 배기가스에서 열을 회수하기 위해서는 출구 가스온도가 낮을수록 효율적이다. 따라서 보일러의 출구 가스온도는 낮게 유지해야 한다.
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64. 프라이밍 및 포오밍 발생시의 조치를 열거한 것으로 가장 적당치 못한 것은?

  1. 안전밸브를 취출하여 압력을 강하시킨다.
  2. 수위가 출렁거리면 조용히 취출을 한다.
  3. 먼저 연소를 억제한다.
  4. 보일러 물을 조사한다.
(정답률: 59%)
  • 안전밸브를 취출하여 압력을 강하시키는 것은 올바르지 않은 조치입니다. 안전밸브는 보일러 내부 압력이 너무 높아지면 자동으로 열어서 압력을 낮추는 역할을 합니다. 따라서 안전밸브를 취출하여 압력을 강하시키는 것은 오히려 보일러 내부 압력을 더욱 높여서 위험을 증가시킬 수 있습니다.

    수위가 출렁거리면 조용히 취출을 한다는 것은 수위가 높아지면 보일러 내부 압력이 증가할 수 있으므로 조용히 취출하여 안전하게 압력을 낮추는 것입니다.

    먼저 연소를 억제하는 것은 화재 발생을 예방하기 위한 조치입니다.

    보일러 물을 조사하는 것은 보일러 내부 상태를 파악하여 문제를 조기에 발견하고 대처하기 위한 것입니다.

    따라서 올바르지 않은 조치는 "안전밸브를 취출하여 압력을 강하시킨다." 입니다.
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65. 보일러 각부에 발생하는 주요한 응력에 관한 내용으로 틀린 것은?

  1. 노통에 발생하는 응력 : 압축응력
  2. 평경판에 발생하는 응력 : 압축응력
  3. 화실판에 발생하는 응력 : 압축응력
  4. 수관에 발생하는 응력 : 인장응력
(정답률: 60%)
  • 평경판은 보일러 내부에서 가장 큰 압력을 견디는 부분으로, 내부 압력에 의해 압축응력이 발생합니다. 따라서 "평경판에 발생하는 응력 : 압축응력"이 틀린 것입니다.
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66. 다음 중 동관의 공작에 소요되지 않는 기기는?

  1. 만능관 공작기
  2. 확관기
  3. 티뽑기
  4. 리이머
(정답률: 63%)
  • 만능관 공작기는 다른 기기들과 달리 동관의 공작에 직접적으로 사용되지 않습니다. 확관기는 동관 내부의 압력을 조절하고, 티뽑기는 동관 내부의 액체를 채취하고, 리이머는 액체를 증류하는 역할을 합니다. 하지만 만능관 공작기는 다양한 실험에 사용되는 다목적 기기로, 동관 실험에서도 사용될 수 있지만, 동관의 공작에 직접적으로 필요하지는 않습니다.
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67. 다음 중 비철금속 용해로에 잘 쓰이지 않는 것은?

  1. 반사로
  2. 도가니로
  3. 유동층로
  4. 회전로
(정답률: 62%)
  • 유동층로는 비철금속 용해로에서 잘 쓰이지 않는 이유는, 유동층로는 용해물의 교반 효과가 낮아서 용해물의 균일한 혼합이 어렵기 때문입니다. 따라서 용해물의 품질을 유지하기 어렵고, 생산성이 떨어지는 단점이 있습니다.
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68. 저온 보온재의 부피 비중이 크면 클수록 열전도율은?

  1. 작아진다.
  2. 커진다.
  3. 일정하다.
  4. 증가하다 감소한다.
(정답률: 50%)
  • 저온 보온재의 부피 비중이 크면 클수록 열전도율은 커진다. 이는 보온재의 부피 비중이 크면 공기 포함률이 작아져 열전달 경로가 줄어들기 때문이다. 따라서 열전도율이 증가하게 된다.
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69. 가마의 축열 손실 산출식은? (단, W : 가마재료의 무게, C : 재료의 평균비열 t : 재료의 평균온도와 기준온도와의 차)

  1. WCt
  2. (W/C)ㆍt
  3. WCt2
  4. W/Ct2
(정답률: 53%)
  • 가마의 축열 손실은 가마재료의 열에너지가 가마에서 방출되는 것을 의미한다. 이 때, 축열 손실은 가마재료의 무게(W), 재료의 평균비열(C), 재료의 평균온도와 기준온도와의 차(t)에 비례한다. 따라서 축열 손실 산출식은 "WCt"이다.
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70. 금속공업로의 에너지 절감대책 기본과제로서 공연비 개선의 일환으로 공기비 수정과 공기예열의 상승효과를 얻을 수 있는 식으로 적당한 것은? (단, 연료는 중유 1종 1호를 사용할 경우, ST = 전 절약율(%), Sp = 공기예열에 의한 절약율(%) SA = 공기비 수정에 의한 절약율(%), a = 리큐퍼레이터 등의 특성에 의한 계수(a≒1))

(정답률: 54%)
  • 정답인 ""은 공기비 수정과 공기예열을 모두 적용하는 것으로, 이는 SA과 Sp의 합이 최대가 되기 때문이다. 이는 공기비 수정에 의한 절약율과 공기예열에 의한 절약율이 서로 상충하는 경우가 있기 때문에 중요하다.
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71. 서브머지드 아크용접법의 장점이 아닌 것은?

  1. 직류, 교류를 모두 쓸 수 있다.
  2. 열에너지 손실이 적고 용접속도가 수동에 비하여 10∼20배 정도 빠르다.
  3. 복잡한 용접선이나 필릿용접이 많이 쓰이는 구조물 용접에 용이하다.
  4. 용융 범위가 넓고 용입이 깊으며 비드 표면이 깨끗하다.
(정답률: 57%)
  • 복잡한 용접선이나 필릿용접이 많이 쓰이는 구조물 용접에 용이하다는 것은 서브머지드 아크용접법이 복잡한 형상의 구조물에 대해서도 용접이 가능하며, 필릿용접과 같은 좁은 공간에서의 용접에도 용이하다는 것을 의미합니다. 따라서 이는 서브머지드 아크용접법의 장점 중 하나입니다.
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72. 풋셔형 3대식 연속 강재 가열로에서 강재가 가열되는 구간(대)으로서 생각할 수 없는 것은?

  1. 냉각대
  2. 예열대
  3. 가열대
  4. 균열대
(정답률: 63%)
  • 풋셔형 3대식 연속 강재 가열로에서 강재는 가열대, 예열대, 균열대를 거쳐 가열되며, 이후에는 냉각대가 아닌 냉각기로 이어진다. 따라서 냉각대는 강재가 가열되는 구간이 아니므로 생각할 수 없는 것이다.
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73. 다음 중 보일러수에 관계되는 탄산염 경도에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 물의 경도중 칼슘, 마그네슘의 중탄산염에 의한 경도이고, 끓게 한 경우에 의해서 침전을 제거할 때 일시경도라고도 부른다.
  2. 탄산염 경도는 물속의 Ca2+, Mg2+ 량을 나타내는 지수이다.
  3. 탄산염 경도와 비탄산염 경도가 있다.
  4. 전고형물중 여과해서 제거한 것을 현탁 고형물이라고 한다.
(정답률: 55%)
  • "전고형물중 여과해서 제거한 것을 현탁 고형물이라고 한다."는 탄산염 경도와 관련이 없는 설명이다. 탄산염 경도는 물속의 칼슘과 마그네슘 중탄산염 량을 나타내는 지수이다. 끓인 물에서 침전을 제거한 것을 일시경도라고 부르기도 한다. 또한, 탄산염 경도와 비탄산염 경도가 있다.
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74. 열교환기 설계에서 열교환 유체의 압력강하는 중요한 설계인자이다. 관의 내경, 길이 및 평균유속을 Di, ℓ , U라 할 때 압력강하량 △P와 이들 사이의 관계식으로 옳은 것은?

(정답률: 44%)
  • 압력강하량 △P와 Di, ℓ, U 사이의 관계식은 다음과 같다.

    △P = f (Di, ℓ, U)

    여기서 f는 압력강하량을 결정하는 함수이며, 이 함수는 Reynolds 수와 관의 상대적 거칠기에 따라 결정된다. 따라서, Reynolds 수와 상대적 거칠기가 같은 경우, Di, ℓ, U가 같다면 압력강하량 △P는 동일하다. 이를 통해 ""가 정답이 된다.
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75. 다음 ( )안에 알맞는 내용은?

  1. 급수 보유 전열량
  2. 급수 1㎏이 보유한 잠열
  3. 가스중 연소가스의 열량
  4. 증기의 엔탈피
(정답률: 62%)
  • 이 그림은 급수 보유 전열량을 나타내는 것으로, 급수가 가지고 있는 열량을 나타내는 것입니다. 따라서 정답은 "급수 보유 전열량"입니다.
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76. 급수중의 불순물이 직접 보일러의 과열의 원인으로 되는 것은?

  1. 탄산가스
  2. 중탄산염
  3. 산소
  4. 유지
(정답률: 77%)
  • 급수중의 불순물이 보일러의 과열의 원인이 되는 것은 유지입니다. 유지는 보일러 내부에서 열전달을 방해하고, 열이 축적되어 과열을 유발할 수 있기 때문입니다. 따라서 보일러의 안전과 성능을 유지하기 위해서는 불순물 제거가 필요합니다.
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77. 다음 중 층류와 난류의 유동상태 판단의 척도가 되는 무차원 수는?

  1. 마하 수
  2. 프란틀 수
  3. 넛셀 수
  4. 레이놀즈 수
(정답률: 85%)
  • 정답: 레이놀즈 수

    설명: 레이놀즈 수는 유체의 운동 상태를 나타내는 무차원 수로, 층류와 난류의 유동상태 판단에 사용된다. 레이놀즈 수가 작을수록 정상유동(층류), 레이놀즈 수가 클수록 난류유동(난류)이다. 레이놀즈 수는 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 물성과 유체가 흐르는 관의 지름, 유체의 유속 등의 조건에 의해 결정된다.
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78. 압력용기에서 축(세로)방향의 응력은 원주방향 응력의 몇배 정도인가?

  1. 0.5배
  2. 1.5배
  3. 2배
  4. 2.5배
(정답률: 48%)
  • 압력용기 내부의 압력은 모든 방향으로 균일하게 분포되어 있습니다. 따라서 축(세로)방향의 응력과 원주방향 응력은 같은 크기를 가지게 됩니다. 따라서 축(세로)방향의 응력은 원주방향 응력의 0.5배가 됩니다.
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79. 증기보일러의 전열면에서 벽의 두께는 22mm, 열전도율은 50kcal/mh℃이고 열전달율은 열가스 측이 18kcal/m2h℃, 물측이 5200kcal/m2h℃이다. 물측에 평균두께 3mm의 물때(열전도율 1.8kcal/mh℃)와 가스측에 평균두께 1mm의 그을음(열전도율 0.1kcal/mh℃)이 부착되어 있는 경우 열관류율은 몇 kcal/m2h℃인가? (단, 전열면은 평면)

  1. 11.7
  2. 14.7
  3. 25.3
  4. 28.7
(정답률: 56%)
  • 열관류율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    물측 열전달율 = 5200 kcal/m2h℃
    그을음측 열전달율 = 18 kcal/m2h℃
    물측 열전도율 = 1.8 kcal/mh℃
    그을음측 열전도율 = 0.1 kcal/mh℃
    물측 두께 = 3 mm = 0.003 m
    그을음측 두께 = 1 mm = 0.001 m
    벽의 두께 = 22 mm = 0.022 m

    물측 열저항 = 물측 두께 / 물측 열전도율 = 0.003 / 1.8 = 0.00167 m2℃/kcal
    그을음측 열저항 = 그을음측 두께 / 그을음측 열전도율 = 0.001 / 0.1 = 0.01 m2℃/kcal
    벽의 열저항 = 벽의 두께 / 벽의 열전도율 = 0.022 / 50 = 0.00044 m2℃/kcal

    물측과 그을음측의 열저항은 직렬로 연결되어 있으므로,
    물측과 그을음측의 총 열저항 = 물측 열저항 + 그을음측 열저항 = 0.00167 + 0.01 = 0.01167 m2℃/kcal

    전열면과 물측-그을음측의 열저항은 병렬로 연결되어 있으므로,
    전열면과 물측-그을음측의 총 열저항 = (전열면의 열저항 x 물측-그을음측의 열저항) / (전열면의 열저항 + 물측-그을음측의 열저항)
    = (1 / (5200 x 0.01167)) / (1 / (5200 x 0.01167) + 1 / 0.00044)
    = 14.7 kcal/m2h℃

    따라서, 정답은 "14.7"이다.
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80. 다음 중 보온재가 갖추어야 할 구비조건이 아닌 것은?

  1. 장시간 사용해도 사용온도에 견디어야 하며 변질되지 않을 것
  2. 어느 정도의 기계적 강도를 가질 것
  3. 열전도율이 작을 것
  4. 부피 비중이 클 것
(정답률: 78%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 성질을 가지고 있어야 하기 때문에 열전도율이 작을 것이 필요하고, 부피 비중이 클 경우 보온성능이 높아지기 때문에 부피 비중이 클 것이 아닌 것은 아니다. 따라서 정답은 "열전도율이 작을 것"이다.
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