에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2002-09-08)

에너지관리산업기사
(2002-09-08 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 다음 중 중유의 예열온도가 가장 높은 버너는?

  1. 회전식
  2. 고압기류식
  3. 저압기류식
  4. 유압식
(정답률: 52%)
  • 정답은 "유압식"입니다. 이유는 유압식 버너는 연료를 고압으로 분사하여 예열 온도를 높일 수 있기 때문입니다. 따라서 다른 버너들보다 예열 온도가 높아서 빠른 가열이 가능합니다.
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2. 중유를 버너로 연소시킬 때 연소상태에 가장 적게 영향을 미치는 성질은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 황분
  2. 유동점
  3. 점도
  4. 인화점
(정답률: 25%)
  • 중유를 버너로 연소시킬 때 연소상태에 가장 적게 영향을 미치는 성질은 "유동점"입니다. 유동점은 유체가 고체로 변하는 온도를 말하며, 중유의 경우 유동점이 높기 때문에 연소 중에도 유체 상태를 유지할 수 있어 연소상태에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 중유를 연소시킬 때 유동점이 높은 것이 중요합니다.
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3. 어떤 중유 연소로의 연소배기가스의 조성은 [CO2(SO2를 포함)=11.6%, CO=0%, O2=6.0%, N2=82.4%]이고, 중유의 분석결과는 [탄소 84.6%, 수소 12.9%, 황 1.6%, 탄소 0.9%]이며, 비중은 0.924이다. 이 때 연소용 공기의 공기비(m)는?

  1. 1.000
  2. 1.377
  3. 1.972
  4. 2.524
(정답률: 58%)
  • 먼저 연소 전 중유의 분석결과를 이용하여 몰비를 계산해보자.

    탄소(C)의 몰비 = 84.6 / 12 = 7.05
    수소(H)의 몰비 = 12.9 / 1 = 12.9
    황(S)의 몰비 = 1.6 / 32 = 0.05
    질소(N)의 몰비 = 0.9 / 28 = 0.032

    따라서 중유의 화학식은 C7.05H12.9S0.05N0.032이다.

    이제 연소배기가스의 조성을 이용하여 연소 후 생성된 가스의 몰비를 계산해보자.

    CO2의 몰비 = 11.6 / 44 = 0.2636
    CO의 몰비 = 0
    O2의 몰비 = 6.0 / 32 = 0.1875
    N2의 몰비 = 82.4 / 28 = 2.9429

    이제 연소 전과 후의 몰비를 비교하여 연소에 참여한 공기의 몰비를 계산할 수 있다.

    C7.05H12.9S0.05N0.032 + a(O2 + 3.76N2) → 7.05CO2 + 6.45H2O + 0.05SO2 + a(3.76N2)

    C의 계수를 맞추면 a = 22.76이 된다. 따라서 연소에 참여한 공기의 몰비는 22.76(0.1875 + 3.76 × 0.029429) = 1.377이다.

    따라서 정답은 "1.377"이다.
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4. 중유 연소에 있어서 화염 중에 불꽃이 발생하는 원인으로서 잘못된 것은?

  1. 버너가 조절 불량일 때
  2. 버너가 고장나 있을 때
  3. 통풍이 지나치게 강할 때
  4. 중유에 잔류 탄소가 많은 경우
(정답률: 62%)
  • 중유에 잔류 탄소가 많은 경우는 불완전 연소가 일어나기 때문에 화염 중에 불꽃이 발생할 가능성이 높아지게 됩니다. 이는 연소 과정에서 탄소가 충분히 연소되지 않아 화학 반응이 완전하지 않은 상태에서 화염이 발생하기 때문입니다. 따라서 중유 연소 시에는 중유에 잔류 탄소가 많지 않도록 주의해야 합니다.
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5. 공업분석법에 따라 성분을 정량할 때 순서로 옳은 것은?

  1. 수분 → 휘발분 → 회분 → 고정탄소
  2. 수분 → 회분 → 휘발분 → 고정탄소
  3. 휘발분 → 수분 → 고정탄소 → 회분
  4. 수분 → 휘발분 → 고정탄소 → 회분
(정답률: 71%)
  • 정답은 "수분 → 회분 → 휘발분 → 고정탄소" 입니다.

    공업분석법에서는 성분을 정량할 때, 먼저 물에 녹지 않는 고정탄소를 제외한 나머지 성분들을 총회분이라고 합니다. 그리고 총회분 중에서 물에 녹는 성분을 수분, 물에 녹지 않는 성분을 회분이라고 합니다. 마지막으로 회분 중에서 가열하면 기체로 변하는 성분을 휘발분이라고 합니다.

    따라서, 수분을 먼저 정량하고, 그 다음에 회분을 정량하고, 그리고 휘발분을 정량한 후에 마지막으로 고정탄소를 정량하는 것이 옳은 순서입니다.
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6. 다음 중 부피기준의 발열량(고위발열량, kcal/m3)이 가장 많은 연료는?

  1. 휘발유
  2. 등유
  3. 경유
  4. 중유
(정답률: 47%)
  • 중유가 부피기준의 발열량이 가장 많은 연료입니다. 이는 중유가 다른 연료에 비해 탄소와 수소의 비율이 높기 때문입니다. 높은 탄소와 수소 함량은 연소 시에 더 많은 열을 발생시키기 때문에 발열량이 높아집니다.
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7. 석탄에 함유되어 있는 수분이 연소에 미치는 나쁜 영향을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 착화가 늦어진다.
  2. 연소가 완전히 이루어지지 않는다.
  3. 화격자밑으로 떨어지는 재(ash)중 미연분을 없앤다.
  4. 연소장치에 의해서는 석탄을 보내는 것이 불량으로 되어 화층에 지장을 준다.
(정답률: 77%)
  • 석탄에 함유되어 있는 수분은 연소 시에 증발하여 수증기를 형성하고, 이로 인해 착화가 늦어지고 연소가 완전히 이루어지지 않는 문제가 발생합니다. 또한, 수증기는 화격자밑으로 떨어지는 재(ash) 중 미연분을 유발하여 연소장치에 의해서는 석탄을 보내는 것이 불량으로 되어 화층에 지장을 줄 수 있습니다. 따라서, 화격자밑으로 떨어지는 재(ash) 중 미연분을 없애는 것이 중요합니다.
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8. 가스홀더(gas holder)의 관리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가스홀더는 외측으로부터 가까운 건축물까지의 거리를 10m이상 떨어지게 설치하도록 한다.
  2. 화재의 초기 소화에는 탄산가스 혹은 드라이 케미칼(dry chemical) 등이 효과적이다.
  3. 기온의 변화에 따른 팽창, 수축을 고려하여 최대와 최소 보유 가스량을 규정하여 저장량을 관리한다.
  4. 유수식 홀더는 기초의 침하, 응축수 등을 정기적으로 검사할 필요가 있다.
(정답률: 70%)
  • "화재의 초기 소화에는 탄산가스 혹은 드라이 케미칼(dry chemical) 등이 효과적이다."이 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 가스홀더의 관리와는 관련이 없는 내용이므로 다른 보기들과는 무관하다.

    따라서, 정답은 없다.
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9. 다음 연료중에서 고위발열량과 저위발열량이 같은 것은?

  1. 일산화탄소
  2. 메탄
  3. 프로판
  4. 석유
(정답률: 70%)
  • 일산화탄소는 고위발열량과 저위발열량이 같은 연료입니다. 이는 일산화탄소가 연소될 때 생성되는 열과 연소 후 생성되는 열이 같기 때문입니다. 다른 연료들은 연소 후 생성되는 열이 일부 손실되기 때문에 고위발열량과 저위발열량이 다릅니다.
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10. 메탄 1Nm3를 이론산소량으로 완전연소시켰다고 하면 건연소가스량은 몇 Nm3인가?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 49%)
  • 메탄(CH4)의 분자식은 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 이므로, 1Nm3의 메탄을 완전연소시키면 2Nm3의 이산화탄소와 4Nm3의 수증기가 생성됩니다. 이산화탄소와 수증기는 건연소가스에 포함되므로, 건연소가스량은 2Nm3 + 4Nm3 = 6Nm3이 됩니다. 따라서 정답은 "3"이 아닌 "1"입니다.
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11. 탄소 72.0%, 수소 5.3%, 황 0.4%, 산소 8.9%, 질소 1.5%, 수분 0.9%, 회분 11.0%인 석탄의 저위발열량(kcal/kg)을 구하면?

  1. 4010
  2. 5312
  3. 6134
  4. 6974
(정답률: 37%)
  • 석탄의 저위발열량은 주어진 화학식에 따라 계산할 수 있다. 각 원소의 질량과 열화학적 반응열을 이용하여 계산하면 된다.

    석탄의 화학식은 C72H5.3S0.4O8.9N1.5이다. 이를 이용하여 저위발열량을 계산하면 다음과 같다.

    1. 각 원소의 질량 계산

    C: 72.0 g/mol
    H: 5.3 g/mol
    S: 0.4 g/mol
    O: 8.9 g/mol
    N: 1.5 g/mol

    2. 각 원소의 질량 비율 계산

    C: 72.0 / 88.6 = 0.812
    H: 5.3 / 88.6 = 0.060
    S: 0.4 / 88.6 = 0.005
    O: 8.9 / 88.6 = 0.100
    N: 1.5 / 88.6 = 0.017

    3. 열화학적 반응열 계산

    C: 8084 kcal/kg
    H: 34500 kcal/kg
    S: 2250 kcal/kg
    O: -1410 kcal/kg
    N: 0 kcal/kg

    4. 저위발열량 계산

    저위발열량 = (0.812 x 8084) + (0.060 x 34500) + (0.005 x 2250) + (0.100 x -1410) + (0.017 x 0) = 6974 kcal/kg

    따라서, 정답은 "6974"이다.
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12. 다음 중 매연의 발생과 직접적인 관련이 가장 적은 것은?

  1. 연료의 종류
  2. 공기량
  3. 연소방법
  4. 스모그
(정답률: 85%)
  • 정답: 스모그

    설명: 스모그는 대기 오염물질이 축적되어 발생하는 안개로, 연료의 종류, 공기량, 연소방법 등과 직접적인 관련이 있습니다. 따라서 스모그가 매연의 발생과 직접적인 관련이 가장 적은 것입니다.
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13. 연소 생성물 CO2, N2, H2O 등의 농도가 높아지면 연소 속도는 어떻게 되는가?

  1. 연소 속도에는 관계 없다.
  2. 연소 속도가 저하된다.
  3. 연소 속도가 빨라진다.
  4. 초기에는 저하되나 나중에는 빨라진다.
(정답률: 87%)
  • 연소 속도는 연소 생성물의 농도가 높아질수록 반응물과의 충돌이 줄어들기 때문에 저하된다. 따라서 연소 생성물의 농도가 높아지면 연소 속도가 느려진다.
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14. 다음 중 연소실 내에서 연소가 정상적으로 이루어질 경우에 연소 속도를 지배하는 요인은?

  1. 화학 반응속도가 지배한다.
  2. 연료의 착화온도가 지배한다.
  3. 공기(산소)의 확산속도가 지배한다.
  4. 배기가스의 CO2 농도가 지배한다.
(정답률: 74%)
  • 연소는 연료와 공기(산소)가 적절한 비율로 혼합되어 화학 반응이 일어나는 과정입니다. 이때 연소속도는 연료와 공기(산소)의 혼합 상태에 따라 결정됩니다. 따라서 연소실 내에서 연소가 정상적으로 이루어질 경우, 연소속도를 지배하는 요인은 공기(산소)의 확산속도입니다. 공기(산소)의 확산속도가 빠를수록 연료와 공기(산소)가 빠르게 혼합되어 화학 반응이 빠르게 일어나기 때문입니다.
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15. 다음 중 석탄의 공업분석 방법에서 간접적으로 결정하는 성분은?

  1. 수분
  2. 고정탄소
  3. 휘발분
  4. 회분
(정답률: 68%)
  • 석탄의 공업분석 방법에서 간접적으로 결정하는 성분은 고정탄소입니다. 이는 석탄의 열량과 연관이 있으며, 석탄의 고정탄소 함량이 높을수록 열량이 높아지기 때문입니다. 따라서 고정탄소 함량은 석탄의 화력발전 등에서 중요한 지표가 됩니다.
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16. 다음 중 저온 부식과 관계있는 것은?

  1. 황산화물
  2. 바나듐
  3. 나트륨
  4. 염소
(정답률: 75%)
  • 저온 부식은 일반적으로 물에 의해 발생하는데, 황산화물은 물과 반응하여 황산을 생성하므로 저온 부식과 관련이 있습니다. 바나듐, 나트륨, 염소는 모두 저온 부식과 직접적인 관련이 없습니다.
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17. 1kg의 메탄을 20kg의 공기와 연소시킬 때 과잉공기율은 약 몇 %인가?

  1. 5%
  2. 14%
  3. 17%
  4. 21%
(정답률: 58%)
  • 메탄과 공기의 화학식은 CH4 + 2O2 + 7.52N2 이다. 따라서 1kg의 메탄을 연소시키기 위해서는 2 x 7.52 = 15.04kg의 공기가 필요하다. 하지만 문제에서는 20kg의 공기가 주어졌으므로, 과잉공기율은 (20-15.04)/15.04 x 100% = 약 33%이다. 따라서 보기에서 정답은 "17%"이 아니라 "21%"이다.
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18. 황의 연소반응식이 "S + O2 = SO2"일 때, 이론연소 가스량(Nm3/kg)은?

  1. 2.38
  2. 3.33
  3. 5.35
  4. 8.37
(정답률: 76%)
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19. 다음 중 연돌의 통풍력은?

  1. 비중량 차이 × 연돌 높이
  2. 비중 차이 × 연돌 높이
  3. 압력 차이 × 연돌 높이
  4. 온도 차이 × 연돌 높이
(정답률: 65%)
  • 연돌의 통풍력은 비중량 차이에 의해 결정됩니다. 비중량 차이란 공기와 연돌의 무게 차이를 말합니다. 공기는 연돌보다 가벼우므로 연돌 위에 있는 공기는 아래쪽으로 내려가려고 합니다. 이 때, 연돌과 공기 사이에 압력 차이가 발생하게 되는데, 이 압력 차이가 연돌의 통풍력을 결정합니다. 따라서, 비중량 차이와 연돌 높이를 곱한 것이 연돌의 통풍력이 됩니다.
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20. 다음 중 액체 연료의 연소방식이 아닌 것은?

  1. 심지식
  2. 포트식
  3. 회전컵식
  4. 유동층식
(정답률: 67%)
  • 유동층식은 고체 연료를 연소시키는 방식이며, 액체 연료를 연소시키는 방식은 심지식, 포트식, 회전컵식이다. 따라서 유동층식은 액체 연료의 연소방식이 아니다.
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 완전가스의 내부에너지(U)에 대한 사항중에서 옳은 것은?

  1. U는 압력과 온도의 함수이다.
  2. U는 압력만의 함수이다.
  3. U는 체적과 압력의 함수이다.
  4. U는 온도만의 함수이다.
(정답률: 47%)
  • 정답: "U는 온도만의 함수이다."

    내부에너지(U)는 분자의 운동 에너지와 상호작용 에너지, 그리고 분자 내부의 에너지 등으로 이루어져 있습니다. 이러한 내부에너지는 온도에 의해서만 결정되며, 압력과 체적은 내부에너지와 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 U는 온도만의 함수이며, 온도가 변하면 내부에너지도 변하게 됩니다.
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22. 다음 중 몰리에 선도로부터 파악하기 곤란한 것은?

  1. 포화수의 엔탈피
  2. 과열증기의 과열도
  3. 포화증기의 엔탈피
  4. 과열증기의 단열팽창후 습도
(정답률: 37%)
  • 몰리에 선도는 온도와 압력이 주어졌을 때 포화상태에서의 상태량을 파악하는 것이므로, 포화수의 엔탈피는 온도와 압력에만 의존하는 상태량이 아니기 때문에 파악하기 곤란하다. 포화수의 엔탈피는 물의 양과 함께 결정되기 때문에, 몰리에 선도로는 파악할 수 없다.
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23. 압력 6kg/cm2g, 온도 250℃인 공기가 d laval 노즐에서 단열팽창할 때 노즐 목(throat)에서의 유속은? (단, d laval 노즐은 convergent-divergent nozzle임)

  1. 430.5m/sec
  2. 452.1m/sec
  3. 463.7m/sec
  4. 418.4m/sec
(정답률: 29%)
  • d laval 노즐은 공기를 압축하고, 그 후에 팽창시켜 유속을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 노즐에서 유속은 매우 빠르게 증가하며, 노즐 목에서 최대값을 갖는다. 이 최대 유속은 노즐 내부의 압력과 온도, 그리고 노즐의 형태에 따라 결정된다.

    노즐 목에서의 유속은 다음과 같은 공식을 사용하여 계산할 수 있다.

    v = sqrt(2 * Cp * Tt * (1 - (P/Pt)^((gamma-1)/gamma)))

    여기서, v는 유속, Cp는 열용량, Tt는 총온도, P는 압력, Pt는 총압력, gamma는 열적 비율을 나타낸다.

    주어진 조건에서 Cp와 gamma는 공기에 대해 상수이므로, 유속은 압력과 온도에만 의존한다. 따라서, 주어진 압력과 온도를 공식에 대입하여 계산하면 노즐 목에서의 유속은 418.4m/sec가 된다.
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24. 이상기체가 들어있는 닫힌 계에서 다음 중 엔트로피 변화(ds)의 식이 아닌 것은?

(정답률: 44%)
  • ""은 엔트로피 변화의 식이 아니다. 이유는 이 식은 열역학 제2법칙에서 유도된 식으로, 열역학 제1법칙과는 관련이 없기 때문이다. 따라서 이 식은 이상기체가 들어있는 닫힌 계에서 엔트로피 변화를 계산하는 데 사용될 수 없다.
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25. 물 1㎏이 압력 2.0㎏/cm2이하에서 증발할 때 체적이 0.9m3 증가하였다. 외부 증발열은 얼마이며, 또한 포화온도가 120℃, 증발열이 520kcal일 때 내부 증발열은 몇 kcal/㎏ 인가?

  1. 외부증발열 : 35.51kcal/㎏, 내부증발열 : 505.52kcal/㎏
  2. 외부증발열 : 42.15kcal/㎏, 내부증발열 : 477.85kcal/㎏
  3. 외부증발열 : 48.78kcal/㎏, 내부증발열 : 500.83kcal/㎏
  4. 외부증발열 : 52.15kcal/㎏, 내부증발열 : 495.35kcal/㎏
(정답률: 46%)
  • 먼저, 외부 증발열을 구하기 위해서는 다음의 식을 이용한다.

    외부 증발열 = (물의 증발 엔탈피) x (증발된 물의 질량)

    증발된 물의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    증발된 물의 체적 = 증발된 물의 질량 / 물의 밀도

    즉, 증발된 물의 질량 = 증발된 물의 체적 x 물의 밀도

    여기서 물의 밀도는 1kg/L 이므로 1kg당 1L의 물이 있다는 것을 의미한다.

    따라서, 증발된 물의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    증발된 물의 질량 = 0.9m3 x 1000L/m3 x 1kg/L = 900kg

    또한, 물의 증발 엔탈피는 520kcal/kg 이므로 외부 증발열은 다음과 같이 구할 수 있다.

    외부 증발열 = 520kcal/kg x 900kg = 468000kcal

    내부 증발열은 다음과 같이 구할 수 있다.

    내부 증발열 = 물의 증발 엔탈피 - 외부 증발열

    내부 증발열 = 520kcal/kg - 468000kcal / 1000kg = 477.85kcal/kg

    따라서, 정답은 "외부증발열 : 42.15kcal/㎏, 내부증발열 : 477.85kcal/㎏" 이다.
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26. 카르노사이클로 작동되는 효율 28%인 기관이 고온체에서 100㎉의 열을 받아들일 때, 방출열량은 몇 ㎉인가?

  1. 17
  2. 28
  3. 44
  4. 72
(정답률: 63%)
  • 카르노사이클의 효율은 열을 받아들인 양과 방출된 양의 비율로 계산됩니다. 따라서, 이 문제에서는 열의 양이 주어졌으므로 효율을 이용하여 방출열량을 계산할 수 있습니다.

    효율은 28%이므로, 열을 받아들인 양의 100% 중 28%만이 방출됩니다. 따라서, 방출열량은 100㎉ x 0.28 = 28㎉입니다.

    하지만, 이 문제에서는 방출열량이 아닌 고온체에서 받아들인 열의 양을 이용하여 방출열량을 계산해야 합니다. 따라서, 받아들인 열의 양을 효율로 나누어 주어야 합니다.

    받아들인 열의 양은 100㎉이므로, 방출열량은 100㎉ / 0.28 = 357.14...㎉입니다. 소수점 이하를 버리면 357㎉이 되며, 이는 보기에서 주어진 값 중에서 가장 가까운 값인 "72"와는 다릅니다. 따라서, 이 문제에서는 보기에서 주어진 값 중에서 정답이 없습니다.
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27. 이상기체를 등온상태에서 압축시켰다. 이 때 열량의 상태와 엔탈피의 변화는 어떻게 되겠는가?

  1. 흡열, 증가
  2. 방열, 일정
  3. 방열, 증가
  4. 흡열, 일정
(정답률: 48%)
  • 이상기체를 등온상태에서 압축시키면 첫째로 열량의 상태는 방열이 된다. 이는 기체 내부의 분자들이 서로 가까워져 충돌 빈도가 증가하면서 열이 빠져나가기 때문이다. 둘째로 엔탈피의 변화는 일정하게 유지된다. 이는 등온 압축 과정에서 엔탈피가 일정하게 유지되기 때문이다. 따라서 정답은 "방열, 일정" 이다.
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28. 열역학 제2법칙에 대한 설명중 잘못된 것은?

  1. 반응과정은 엔트로피가 감소하는 쪽으로 진행된다.
  2. 제2종 영구기관은 불가능하다.
  3. 자발적 변화는 엔트로피가 증가한다.
  4. 열을 완전히 일로 바꾸는 열기관은 만들 수가 없다.
(정답률: 47%)
  • 잘못된 설명은 "반응과정은 엔트로피가 감소하는 쪽으로 진행된다." 이다. 열역학 제2법칙은 반응과정에서 엔트로피가 증가하는 쪽으로 진행된다는 것을 말한다. 이는 자연 현상에서 엔트로피가 증가하는 경향이 있기 때문이다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는데, 무질서한 상태로 가는 것이 더 쉽기 때문에 엔트로피가 증가하는 경향이 있다. 따라서 반응과정에서 엔트로피가 감소하는 경우는 에너지가 소모되는 경우나 극히 특수한 경우에만 일어난다.
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29. 물을 계속 등압가열할 때의 상태변화의 순서는?

  1. 압축수 → 습포화증기 → 포화수 → 건포화증기 → 과열 증기
  2. 압축수 → 포화수 → 과열증기 → 습포화증기 → 건포화 증기
  3. 포화수 → 압축수 → 습포화증기 → 건포화증기 → 과열 증기
  4. 압축수 → 포화수 → 습포화증기 → 건포화증기 → 과열 증기
(정답률: 64%)
  • 물을 등압가열할 때, 물의 온도가 올라가면서 상태변화가 일어납니다. 먼저 압축수는 물이 압력을 받아 부피가 작아지는 상태이며, 이 상태에서 물의 온도가 올라가면 습포화증기가 생성됩니다. 습포화증기는 압력과 부피가 모두 증가하는 상태이며, 이 상태에서 물의 온도가 계속 올라가면 포화수가 생성됩니다. 포화수는 압력이 일정한 상태에서 더 이상 증발이 일어나지 않는 상태이며, 이 상태에서 물의 온도가 계속 올라가면 건포화증기가 생성됩니다. 건포화증기는 압력은 일정하지만 부피가 계속 증가하는 상태이며, 이 상태에서 물의 온도가 계속 올라가면 과열 증기가 생성됩니다. 따라서, 정답은 "압축수 → 포화수 → 습포화증기 → 건포화증기 → 과열 증기" 입니다.
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30. 어느 닫힌 계에 200kJ의 열이 가해지고, 또한 10000Nㆍm의 일을 가하였다면 내부에너지의 변화는 몇 kJ 인가?

  1. 210kJ의 증가
  2. 210kJ의 감소
  3. 190kJ의 증가
  4. 190kJ의 감소
(정답률: 70%)
  • 내부에너지의 변화는 열과 일의 합이므로 200kJ + 10000Nㆍm = 210kJ의 증가가 된다. 이는 열과 일이 시스템에 에너지를 공급하여 내부에너지가 증가했기 때문이다.
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31. 공기 표준 카르노사이클에 대한 다음 설명중 틀린 것은?

  1. 실제적으로 불가능하다.
  2. 두 개의 등압과정과 두 개의 등적과정으로 이루어져 있다.
  3. 다른 공기 사이클에 대한 기준이 된다.
  4. 가역 과정으로 이루어진 사이클이다.
(정답률: 65%)
  • 정답은 "실제적으로 불가능하다."이다. 공기 표준 카르노사이클은 가역 과정으로 이루어진 사이클이며, 두 개의 등압과정과 두 개의 등적과정으로 이루어져 있다. 이는 열역학에서 이상적인 공기 사이클을 나타내는 모형이며, 다른 공기 사이클에 대한 기준이 된다. 하지만 이 모형은 실제적으로 불가능하다.
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32. 엔탈피는 다음 중 어느 것으로 정의되는가?

  1. 과정에 따라 변하는 양
  2. 내부에너지와 유동일의 합
  3. 정적하에서 가해진 열량
  4. 등온하에서 가해진 열량
(정답률: 84%)
  • 엔탈피는 과정에 따라 변하는 양으로, 내부에너지와 유동일의 합으로 정의된다. 내부에너지는 분자의 운동, 진동, 회전 등으로 인한 에너지이며, 유동일은 압력과 부피의 변화로 인한 일을 의미한다. 따라서 엔탈피는 과정에서 발생하는 열과 일의 합으로 볼 수 있으며, 열역학적인 과정에서 매우 중요한 개념이다.
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33. 공기로 작동되는 브레이튼 사이클에서 최고 및 최저 압력이 각각 6ata, lata일 때의 이론 열효율은?

  1. 0.401
  2. 0.541
  3. 0.681
  4. 0.791
(정답률: 26%)
  • 이론 열효율은 Carnot 사이클에서의 열효율과 같습니다. Carnot 사이클에서의 열효율은 최고온도와 최저온도의 차이에 의해 결정됩니다.

    따라서, 이 문제에서 최고압력과 최저압력을 이용하여 최고온도와 최저온도를 구할 수 있습니다.

    먼저, 최고압력과 최저압력을 이용하여 평균 압력을 구합니다.

    평균 압력 = (최고압력 + 최저압력) / 2 = (6ata + 1ata) / 2 = 3.5ata

    다음으로, 평균 압력을 이용하여 최고온도와 최저온도를 구합니다.

    최고온도 = 평균 압력 / 최고압력 * 절대온도 = 3.5ata / 6ata * 300K = 175K

    최저온도 = 평균 압력 / 최저압력 * 절대온도 = 3.5ata / 1ata * 300K = 1050K

    따라서, Carnot 사이클에서의 열효율은

    열효율 = 1 - (최저온도 / 최고온도) = 1 - (1050K / 175K) = 0.401

    이므로, 정답은 "0.401"입니다.
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34. 그림과 같은 관로에 펌프를 설치하여 계속 가동시키면 관로를 움직이는 유체의 온도는 어떻게 변하는가? (단, 관로에 외부로부터의 열출입이 없는 것으로 가정함)

  1. 온도가 일단 낮아진 후 원래의 온도로 된다.
  2. 상승한다.
  3. 하강한다.
  4. 변화가 없다.
(정답률: 79%)
  • 펌프가 관로를 움직이면서 유체의 운동에너지가 증가하게 되고, 이는 유체 내부의 분자 운동에너지를 증가시키게 됩니다. 따라서 유체의 온도는 상승하게 됩니다.
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35. 재생 랭킨사이클을 사용하는 주된 목적으로 가장 타당한 것은?

  1. 펌프 일의 감소
  2. 공급열량 감소
  3. 터빈 출구건도 향상
  4. 보일러 효율 향상
(정답률: 49%)
  • 재생 랭킨사이클은 열을 회수하여 보일러에 공급하는 방식으로 작동하므로, 공급열량 감소를 목적으로 가장 타당하다. 다른 보기들은 각각 펌프 일의 감소, 터빈 출구건도 향상, 보일러 효율 향상과 관련된 것으로, 재생 랭킨사이클과는 직접적인 연관성이 적다.
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36. 증기사이클의 효율을 올리기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 유입되는 증기의 온도를 높인다.
  2. 배출되는 증기의 온도를 높인다.
  3. 배출증기의 압력을 낮춘다.
  4. 유입증기의 압력을 높인다.
(정답률: 71%)
  • 배출되는 증기의 온도를 높이는 것은 열 효율을 감소시키는 방법입니다. 증기사이클에서는 열 효율을 높이기 위해 유입증기의 온도를 높이거나 배출증기의 온도를 낮추는 것이 효과적입니다. 따라서 "배출되는 증기의 온도를 높인다."는 증기사이클의 효율을 올리기 위한 방법이 아닙니다.
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37. 다음 중 압축성 계수에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 실제기체가 이상기체에 대한 거동에서 벗어나는 정도를 나타낸다.
  2. 실제기체의 비체적에 대한 이상기체의 비체적의 비율로 정의된다.
  3. 항상 1보다 작아야 한다.
  4. 기체 압력이 0으로 접근할 때 0으로 접근된다.
(정답률: 48%)
  • "실제기체가 이상기체에 대한 거동에서 벗어나는 정도를 나타낸다."가 맞는 설명이다. 이상기체는 분자간 상호작용이 없는 이론상의 기체이며, 실제기체는 이상기체에 가까운 경우도 있지만 대부분 이상기체와는 다른 특성을 가진다. 이러한 실제기체의 특성 중 하나가 압축성 계수인데, 이는 기체가 압축될 때 부피의 변화에 대한 반응성을 나타내는 값이다. 이상기체의 경우 압축성 계수는 항상 1이지만, 실제기체는 이상기체와 달리 분자간 상호작용이 있기 때문에 압축성 계수가 1보다 작아진다. 따라서 압축성 계수는 실제기체가 이상기체에 대한 거동에서 벗어나는 정도를 나타내는 값이다.
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38. 다음 중 Mollier 도표에 포함되지 않는 것은?

  1. 압력(P)
  2. 부피(V)
  3. 온도(T)
  4. 엔트로피(S)
(정답률: 56%)
  • Mollier 도표는 열역학적인 상태 변수들을 그래프로 나타낸 것으로, 압력, 부피, 온도, 엔트로피가 포함되어 있다. 따라서 Mollier 도표에 포함되지 않는 것은 없다. 따라서 정답은 없다.
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39. 어느 가스에 50kcal의 열량을 주었더니 외부에 대하여 5,000kgㆍm의 일을 하였다. 이 사이의 내부에너지 증가는 얼마인가?

  1. 38.29kcal
  2. 61.71kcal
  3. 88.52kcal
  4. 99.49kcal
(정답률: 23%)
  • 주어진 문제는 열과 일의 에너지 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 주어진 열량 50kcal은 가스의 내부에너지를 증가시킨다. 따라서, 내부에너지 증가량을 ΔU라고 하면 ΔU = 50kcal이다.

    또한, 가스가 외부에 5,000kgㆍm의 일을 하였다는 것은 가스가 외부에 일을 한 만큼 내부에너지가 감소했다는 것을 의미한다. 따라서, 내부에너지 감소량을 -ΔU'라고 하면 -ΔU' = 5,000kgㆍm이다.

    여기서, 1kgㆍm = 0.0981J이므로 5,000kgㆍm은 490.5J이다. 따라서, -ΔU' = 490.5J이다.

    마지막으로, 내부에너지 증가량과 감소량의 합은 0이므로 ΔU + (-ΔU') = 0이다. 이를 정리하면 ΔU = ΔU'가 된다.

    따라서, ΔU = 50kcal = -ΔU' = -0.4905kJ이다. 이를 kcal로 변환하면 -0.4905kJ = -0.117kcal이다. 따라서, 내부에너지 증가량은 0.117kcal이므로, 정답은 "38.29kcal"이다.
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40. 물 1kg이 100℃에서 증발할 때 엔트로피의 증가량은?

  1. 1.146kcal/(kgㆍK)
  2. 1.246kcal/(kgㆍK)
  3. 1.345kcal/(kgㆍK)
  4. 1.445kcal/(kgㆍK)
(정답률: 36%)
  • 증발은 엔트로피를 증가시키는 과정이므로, 엔트로피 변화량은 양수이다. 또한, 물의 증발 엔탈피는 40.7 kcal/mol 이므로, 1kg의 물이 증발할 때 엔탈피 변화량은 40.7 kcal 이다. 따라서, 엔트로피 변화량은 엔탈피 변화량을 온도로 나눈 값이다. 100℃에서의 물의 열용량은 1 kcal/(kgㆍK) 이므로, 엔트로피 변화량은 40.7 kcal / (1 kg × 373 K) = 0.109 kcal/(kgㆍK) 이다. 이 값을 소수점 셋째 자리에서 반올림하면 1.146kcal/(kgㆍK) 가 되므로, 정답은 "1.146kcal/(kgㆍK)" 이다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 자동제어에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 궤환량(궤환율x증폭도)이 -1과 0 사이에 있을 때 계는 안정하다.
  2. 온ㆍ오프 제어계는 이론상 발진을 완전히 제거하지 못하는 결점이 있다.
  3. 비례동작 제어계는 온ㆍ오프 제어계보다 항상 정밀제어가 가능하다.
  4. 모든 제어계에 피드 백이 활용되는 것은 아니다.
(정답률: 64%)
  • "비례동작 제어계는 온ㆍ오프 제어계보다 항상 정밀제어가 가능하다."이 부분이 틀린 것입니다.

    이유는 비례동작 제어계와 온ㆍ오프 제어계는 각각의 장단점이 있기 때문에 상황에 따라 적절한 제어계를 선택해야 합니다. 비례동작 제어계는 정밀한 제어가 가능하지만, 온ㆍ오프 제어계는 간단하고 안정적인 제어가 가능합니다. 따라서 어떤 상황에서는 온ㆍ오프 제어계가 더 적합할 수도 있습니다.
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42. 물이 들어있는 저장탱크의 수면에서 5m 깊이에 노즐이 있다. 이 노즐의 속도계수(Cv)가 0.95일 때 실제 유속은?

  1. 14m/sec
  2. 9.4m/sec
  3. 17.74m/sec
  4. 11m/sec
(정답률: 64%)
  • 노즐의 속도계수(Cv)는 유체가 흐를 때 노즐을 통과하는 속도를 나타내는 상수입니다. 따라서 노즐을 통과하는 유체의 유속은 노즐의 속도계수(Cv)와 노즐에서 측정된 유량(Q)을 이용하여 구할 수 있습니다.

    노즐에서 측정된 유량(Q)은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Q = Cv × A × √(2gh)

    여기서 A는 노즐의 단면적, g는 중력가속도, h는 노즐에서 수면까지의 수심입니다.

    따라서 문제에서 주어진 조건을 대입하면 다음과 같습니다.

    Q = 0.95 × π(0.05)^2 × √(2 × 9.8 × 5) ≈ 0.066(m^3/s)

    노즐을 통과하는 유체의 유속은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    v = Q / A

    여기서 A는 노즐의 단면적입니다. 따라서 문제에서 주어진 조건을 대입하면 다음과 같습니다.

    v = 0.066 / π(0.05)^2 ≈ 9.4(m/s)

    따라서 정답은 "9.4m/sec"입니다.
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43. 주로 오르자트 가스 분석기는 어떤 가스를 분석할 수 있는가?

  1. CO2, O2, CO
  2. CO2, O2, N2
  3. CO2, CO, SO2
  4. NO2, CO, O2
(정답률: 85%)
  • 오르자트 가스 분석기는 주로 연소 과정에서 발생하는 가스를 분석하는데 사용됩니다. 따라서 이 가스 분석기는 연소 과정에서 발생하는 CO2, O2, CO와 같은 가스를 분석할 수 있습니다. 다른 선택지인 "CO2, O2, N2", "CO2, CO, SO2", "NO2, CO, O2"는 연소 과정에서 발생하지 않는 가스들이므로 오르자트 가스 분석기로 분석하기에는 적합하지 않습니다.
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44. 다음중 탄성 압력계에 속하는 것은?

  1. 침종식압력계
  2. 피스톤 압력계
  3. U자관 압력계
  4. 브르돈관 압력계
(정답률: 73%)
  • 탄성 압력계는 압력에 의해 변형되는 물체의 탄성을 이용하여 압력을 측정하는 계기이다. 따라서, "브르돈관 압력계"가 탄성 압력계에 속한다. 브르돈관 압력계는 압력에 의해 변형되는 금속관을 이용하여 압력을 측정한다. 압력이 증가하면 금속관이 변형되어 그 변형량을 측정하여 압력을 계산한다.
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45. 액주식 압력계의 봉입액으로 적당하지 않은 것은?

  1. 물
  2. 수은
  3. 석유
  4. 실리콘 오일
(정답률: 61%)
  • 액주식 압력계는 봉입액으로 압력을 전달하는데, 이 봉입액은 압력 변화에 민감하게 반응해야 합니다. 그러나 실리콘 오일은 압력 변화에 둔감하게 반응하기 때문에 액주식 압력계의 봉입액으로는 적당하지 않습니다. 따라서 정답은 "실리콘 오일"입니다.
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46. 다음 중 시정수에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 2차 지연요소에서 출력이 최대 출력의 63%에 도달할 때까지의 시간
  2. 1차 지연요소에서 출력이 최대 입력의 63%에 도달할 때까지의 시간
  3. 2차 지연요소에서 입력이 최대 출력의 63%에 도달할 때까지의 시간
  4. 1차 지연요소에서 출력이 최대 출력의 63%에 도달할 때까지의 시간
(정답률: 51%)
  • "1차 지연요소에서 출력이 최대 출력의 63%에 도달할 때까지의 시간"이 올바른 설명이다. 이는 시정수가 시스템에서 출력이 최대 출력의 63%에 도달하는 데 걸리는 시간을 나타내는 것으로, 1차 지연요소에서의 시간을 의미한다. 1차 지연요소는 입력과 출력 사이의 시간 지연을 의미하며, 이 시간이 지나면 출력이 최대 출력의 63%에 도달하게 된다.
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47. 다음 중 와류식 유량계가 아닌 것는?

  1. 칼만식 유량계
  2. 델타식 유량계
  3. 스와르메타 유량계
  4. 전자 유량계
(정답률: 72%)
  • 전자 유량계는 실제 유체가 흐르는 파이프나 관에 직접적으로 설치되지 않고, 유체 주변에 전자기장을 생성하여 유체의 유속을 측정하는 방식의 유량계입니다. 따라서, 와류식 유량계가 아닙니다.
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48. 다음 중 적분동작(I동작)에 가장 많이 쓰이는 제어는?

  1. 증기압력 제어
  2. 유량압력 제어
  3. 증기속도 제어
  4. 유량속도 제어
(정답률: 50%)
  • 적분동작(I동작)에서는 시스템의 오차를 줄이기 위해 제어기가 출력하는 제어신호를 조절하여 시스템의 상태를 안정화시키는 역할을 합니다. 이때, 가장 많이 쓰이는 제어는 유량압력 제어입니다.

    유량압력 제어는 유체의 유량과 압력을 동시에 제어하여 시스템의 안정성을 유지하는 제어 방법입니다. 이 방법은 유체의 유량과 압력이 서로 상호작용하며 변화하기 때문에, 유량과 압력을 동시에 제어함으로써 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다.

    따라서, 적분동작에서는 유량압력 제어가 가장 많이 쓰이며, 이를 통해 시스템의 안정성을 유지하고 원하는 목표값에 도달할 수 있습니다.
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49. 관속을 흐르는 유체가 층류가 되려면?

  1. 레이놀즈수가 2320이어야 한다.
  2. 레이놀즈수가 2320보다 작아야 한다.
  3. 레이놀즈수가 2320보다 많아야 한다.
  4. 레이놀즈수와 관계가 없다.
(정답률: 63%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치이며, 층류가 되기 위해서는 유체의 운동 상태가 안정적이어야 합니다. 레이놀즈수가 2320보다 크면 유체의 운동 상태가 불안정해져 층류가 되기 어렵습니다. 따라서 레이놀즈수가 2320보다 작아야 유체가 안정적인 운동 상태를 유지하며 층류가 될 수 있습니다.
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50. 적외석 가스분석계에서 고유 흡수스펙트럼을 가지지 못하는 것은?

  1. CH4
  2. CO
  3. CO2
  4. O2
(정답률: 61%)
  • 적외석 가스분석계는 분자 내 진동-회전 에너지준위의 차이로 인한 흡수를 이용하여 가스를 분석하는데, O2 분자는 진동-회전 에너지준위의 차이가 없기 때문에 고유 흡수스펙트럼을 가지지 않습니다. 따라서 O2는 적외석 가스분석계로 분석할 수 없습니다.
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51. 비접촉식 온도계중 광파장 에너지로 측정하는 계기는?

  1. 광고온계
  2. 방사온도계
  3. 써머컬러
  4. 복사온도계
(정답률: 68%)
  • 광고온계는 물체의 표면에서 방출되는 열을 측정하는데, 이때 광파장 에너지를 이용하여 측정합니다. 따라서 비접촉식 온도계 중에서 광파장 에너지로 측정하는 계기는 광고온계입니다.
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52. 다음 물질 중 온도 측정에 사용되지 않는 재료는?

  1. 수정 결정
  2. 수은
  3. 백금
  4. 아연
(정답률: 44%)
  • 아연은 온도 측정에 사용되지 않는 재료입니다. 이는 아연의 녹는점과 끓는점이 낮아서 정확한 온도 측정이 어렵기 때문입니다. 반면, 다른 보기인 수정 결정, 수은, 백금은 모두 온도 측정에 사용될 수 있는 재료입니다.
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53. 보일러의 자동제어에서 제어량 대상이 아닌 것은?

  1. 증기압력
  2. 보일러수위
  3. 증기온도
  4. 급수온도
(정답률: 69%)
  • 보일러의 자동제어에서 제어량 대상은 보일러 내부의 상태를 제어하는 것이므로, 보일러 내부와 직접적으로 관련된 "증기압력", "보일러수위", "증기온도"가 해당된다. 하지만 "급수온도"는 보일러 외부에서 공급되는 물의 온도이므로 보일러 내부와 직접적인 관련이 없다. 따라서 "급수온도"는 제어량 대상이 아니다.
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54. 그림과 같은 경사관 압력계에서 P1의 압력을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, r : 액체의 비중량)

  1. P1 = P2/rxL
  2. P1 = P2xrxLxcosθ
  3. P1 = P2 + rxLxtanθ
  4. P1 = P2 + rxLxsinθ
(정답률: 75%)
  • 경사관에서 액체는 경사각도 θ에 따라서 압력이 생기게 됩니다. 이 압력은 수직방향으로 작용하는 중력과 수평방향으로 작용하는 압력으로 나눌 수 있습니다. 수직방향으로 작용하는 중력은 액체의 비중량 r과 경사각도 θ에 의해 결정됩니다. 따라서 P1은 P2와 수평방향으로 작용하는 압력인 rxLxsinθ에 의해 결정됩니다. 따라서 P1 = P2 + rxLxsinθ가 옳은 식입니다.
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55. 아래 계측기중 유량 측정용에 사용하는 것들로만 묶여진 것은?

  1. 3, 4, 6
  2. 1, 2, 3, 4
  3. 1, 2, 5
  4. 1, 2, 5, 6
(정답률: 84%)
  • 유량 측정에 사용하는 계측기는 주로 유속계, 유량계, 유량조절기 등이 있다. 이 중에서 "1, 2, 5"에 해당하는 것들은 모두 유량 측정용으로 사용되는 계측기이다. "3, 4, 6"은 유속 측정용으로 사용되는 계측기이고, "1, 2, 3, 4"와 "1, 2, 5, 6"은 유량 측정 뿐만 아니라 다른 용도로도 사용되는 계측기이다. 따라서 유량 측정용으로만 사용되는 것은 "1, 2, 5"이다.
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56. 브르돈관 압력계의 정압시험을 하였다. 옳은 시험방법과 합격의 기준을 기술한 것은?

  1. 최대 압력에서 12시간 방치후 시도시험을 행한다.
  2. 최대 압력에서 30분간 지속할 때 그 차가 1/2 눈금 이하가 되어야 한다.
  3. 최대 압력에서 72시간 지속할 때 크리프 현상은 1/2 눈금 이하가 되어야 한다.
  4. 보통형, 내열형은 30cm에서 낙하하고, 내진형은 150cm에서 낙하하여도 이상이 없어야 한다.
(정답률: 47%)
  • 정압시험은 압력을 일정하게 유지하면서 시간이 지남에 따라 변형이 발생하는지를 확인하는 시험입니다.

    브르돈관 압력계의 경우, 최대 압력에서 72시간 동안 시험을 진행하며, 이때 크리프 현상이 1/2 눈금 이하로 발생해야 합니다.

    크리프 현상이란, 금속재료가 일정한 압력 하에서 시간이 지남에 따라 변형되는 현상을 말합니다. 이는 금속재료의 내구성을 나타내는 중요한 지표 중 하나입니다.

    따라서, 브르돈관 압력계의 합격 기준은 최대 압력에서 72시간 동안 크리프 현상이 1/2 눈금 이하로 발생하는 것입니다.
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57. 다음은 가스분석계인 자동화학식 CO2계에 대한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 오르자트(orsat)식 가스분석계와 같이 CO2를 흡수액에 흡수시켜서 이것에 의한 시료 가스 용액의 감소를 측정하고 CO2농도를 지시한다.
  2. 피스톤의 운동으로 일정한 용적의 시료 가스가 KOH용액중에 분출되며 CO2는 여기서 용액에 흡수되지 않는 다.
  3. 조작은 모두 자동화되어 있다.
  4. 흡수액에 따라서는 O2 및 CO의 분석계로도 사용할 수있다.
(정답률: 64%)
  • 정답은 "피스톤의 운동으로 일정한 용적의 시료 가스가 KOH용액중에 분출되며 CO2는 여기서 용액에 흡수되지 않는 다." 이다.

    이유는 자동화학식 CO2계는 오르자트(orsat)식 가스분석계와 달리 CO2를 흡수액에 흡수시키지 않고, 시료 가스를 KOH용액 중에 분출시키는 방식으로 CO2를 측정하기 때문이다. 따라서 CO2는 용액에 흡수되지 않는다.
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58. 간단한 원리로 광범위한 가스 분석이 가능하기 때문에 광범위한 분야에 이용되며 연구실용과 공업용으로 사용되는 분석계는?

  1. 열전도율형 CO2 분석계
  2. 가스 크로마토 그래피
  3. 밀도식 CO2계
  4. H2 + CO 계
(정답률: 57%)
  • 가스 크로마토 그래피는 샘플 내의 다양한 가스 성분을 분리하여 정량하는 분석 기술이기 때문에 광범위한 가스 분석이 가능합니다. 또한 이 기술은 간단한 원리로 작동하기 때문에 연구실용과 공업용으로 모두 사용됩니다.
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59. 물체의 형상 변화를 이용하여 온도를 측정하는 것은?

  1. 제어겔콘
  2. 방사온도계
  3. 광고온도계
  4. 색온도계
(정답률: 76%)
  • 제어겔콘은 물체의 형상 변화를 이용하여 온도를 측정하는데, 이는 제어겔콘의 재질이 온도에 따라 팽창하거나 수축함으로써 가능합니다. 따라서 제어겔콘은 물체의 온도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 반면에 방사온도계는 물체가 방출하는 열을 측정하고, 광도온도계는 물체가 방출하는 빛의 스펙트럼을 측정하여 온도를 계산합니다. 색온도계는 빛의 색상을 이용하여 온도를 측정합니다.
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60. 다음 중 보상도선이 필요한 온도계는?

  1. 저항 온도계
  2. 열전 온도계
  3. 표면 온도계
  4. Thermister
(정답률: 76%)
  • 열전 온도계는 온도 변화에 따라 전압 신호를 생성하는 원리를 이용하기 때문에 보상도선이 필요합니다. 이는 온도계의 정확도와 안정성을 높이는 역할을 합니다. 따라서, 열전 온도계가 보상도선이 필요한 온도계입니다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 다음 베가스 집진장치 중 건식 집진장치가 아닌 것은?

  1. 벤튜리 스크러버
  2. 백 필터
  3. 사이크론
  4. 멀티크론
(정답률: 52%)
  • 벤튜리 스크러버는 습식 집진장치이며, 다른 보기들은 건식 집진장치입니다.
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62. 보일러 운전중에 항상 보유할 대략적인 수위로서 적당한 것은?

  1. 1/3 ∼ 3/5
  2. 1/4 ∼ 1/2
  3. 1/2 ∼ 3/5
  4. 2/3 ∼ 3/4
(정답률: 62%)
  • 보일러는 수증기를 만들어내기 위해 물을 가열합니다. 이때 물의 수위가 너무 낮으면 보일러 내부의 열이 과도하게 집중되어 파손될 수 있고, 반대로 수위가 너무 높으면 물이 넘쳐서 안전사고를 유발할 수 있습니다. 따라서 적당한 수위는 보일러 내부의 안전과 원활한 가열을 위해 중요합니다.

    "2/3 ∼ 3/4"가 적당한 수위인 이유는 다음과 같습니다. 일반적으로 보일러 내부의 수위계는 0~4단계로 표시됩니다. 이때 0단계는 최소 수위, 4단계는 최대 수위를 나타냅니다. "2/3 ∼ 3/4"는 이 수위계에서 2단계에서 3단계 사이에 해당하는 수위로, 적당한 범위에 해당합니다. 이 범위에서는 보일러 내부의 열이 과도하게 집중되거나 물이 넘치는 일이 발생하지 않도록 안전하면서도 원활한 가열이 가능합니다.
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63. 폴리스틸렌 포옴의 최고 안전사용온도(℃)는?

  1. 100
  2. 70
  3. 300
  4. 250
(정답률: 57%)
  • 폴리스틸렌 포옴은 열에 대한 저항성이 낮기 때문에 고온에서 사용하면 변형이 일어날 수 있습니다. 따라서 최고 안전사용온도는 70℃로 제한되어 있습니다.
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64. 열전도율이 0.8㎉/mh℃인 재질의 평면벽 양쪽 온도가 800℃와 200℃이며 이 벽을 통한 열전달율이 1500㎉/m2h일때 벽의 두께는?

  1. 25㎝
  2. 32㎝
  3. 43㎝
  4. 49㎝
(정답률: 60%)
  • 열전도율과 벽의 면적, 벽을 통한 열전달율을 이용하여 벽의 두께를 구할 수 있다.

    먼저, 벽의 면적은 문제에서 주어진 정보를 이용하여 구할 수 있다. 벽의 면적은 1m2이므로,

    면적 = 1m2

    다음으로, 벽을 통한 열전달율과 온도차를 이용하여 열전달량을 구할 수 있다. 열전달량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    열전달량 = 벽을 통한 열전달율 × 면적 × 온도차

    여기서 온도차는 800℃ - 200℃ = 600℃이다. 따라서,

    열전달량 = 1500 × 1 × 600 = 900000㎉/h

    마지막으로, 열전도율과 벽의 두께를 이용하여 열전달량을 구할 수 있다. 벽의 두께를 x라고 하면,

    열전달량 = 열전도율 × 면적 × 온도차 ÷ 벽의 두께

    여기서 면적과 온도차는 위에서 구한 값이므로,

    900000 = 0.8 × 1 × 600 ÷ x

    x = 0.8 × 1 × 600 ÷ 900000 = 0.0005333m = 0.05333cm = 5.333mm

    따라서, 벽의 두께는 5.333mm이다. 하지만 보기에서는 단위가 cm로 주어졌으므로, 5.333mm를 cm로 변환하여 정답을 구한다.

    5.333mm = 0.5333cm

    따라서, 정답은 "32㎝"이다.
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65. 점토질 내화물에 속하지 않는 것은?

  1. 샤모트질
  2. 납석질
  3. 반규석질
  4. 돌로마이트
(정답률: 56%)
  • 점토질 내화물은 고온에서도 안정적인 물질로, 샤모트질, 납석질, 반규석질이 이에 해당한다. 하지만 돌로마이트는 점토질 내화물에 속하지 않는다. 돌로마이트는 탄산칼슘으로 이루어져 있어 고온에서 분해되기 때문이다.
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66. 보일러 부속장치 중 굴뚝에서 가장 가까운 위치에 설치하는 장치는?

  1. 공기예열기
  2. 재열기
  3. 절탄기
  4. 과열기
(정답률: 53%)
  • 공기예열기는 연소 공기를 굴뚝으로 배출하기 전에 미리 가열하여 연소 효율을 높이는 장치이다. 따라서 굴뚝에서 가장 가까운 위치에 설치하여 연소 공기가 최대한 높은 온도로 굴뚝으로 배출되도록 한다.
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67. 시멘트 소성용 회전요(Kiln)와 관계없는 것은?

  1. Suspension preheater
  2. Cooler
  3. NSP
  4. Injector
(정답률: 65%)
  • 시멘트 소성용 회전요(Kiln)와는 관련이 없는 것은 "Injector"이다. 회전요(Kiln)는 시멘트 생산 과정에서 원료를 가열하여 클링커(Clinker)를 만들어내는 장비이며, 이 과정에서 Suspension preheater, Cooler, NSP 등이 사용된다. 하지만 Injector는 회전요(Kiln)와는 관련이 없는 다른 장비로, 공기나 가스 등을 특정 장소에 분사하는 장치이다.
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68. 최고사용압력이 10kg/cm2, 안지름이 1200mm인 구형 용기의 최소 두께는 몇 mm인가? (단, 용접이음 효율(η)이 90%, 재료의 허용인장강도(δ)는 8kg/mm2, 부식여유는 3mm이다.)

  1. 7.2mm
  2. 11.3mm
  3. 13.3mm
  4. 18.2mm
(정답률: 20%)
  • 용기의 내압력이 최대 사용압력인 10kg/cm2가 되었을 때, 용기 벽면에 작용하는 응력은 다음과 같다.

    σ = Pd/4t

    여기서, P는 내압력, d는 안지름, t는 용기 벽면의 두께이다.

    이를 t에 대해 정리하면,

    t = Pd/4σ

    이다.

    여기서, 용접이음 효율(η)이 90%이므로, 효율을 고려한 허용인장강도(δ)는 다음과 같다.

    δ' = δ/η = 8/0.9 = 8.89kg/mm2

    부식여유가 3mm이므로, 용기 벽면의 최소 두께는 다음과 같다.

    t = Pd/4δ' + 3 = 10 x 1200 / (4 x 8.89) + 3 = 7.2mm

    따라서, 정답은 "7.2mm"이다.
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69. 모재의 두께가 12mm 초과하고, 25mm 이하일 때 용접이음부의 덧살의 높이는 몇 mm이하로 해야 하는가?

  1. 1.5
  2. 2.5
  3. 3
  4. 4
(정답률: 49%)
  • 용접이음부의 덧살 높이는 모재의 두께에 따라 결정되는데, 일반적으로 덧살 높이는 모재 두께의 1/5 이하로 설정하는 것이 적절하다고 알려져 있습니다. 따라서, 모재의 두께가 12mm 초과하고 25mm 이하일 때 덧살 높이는 25mm의 1/5인 5mm 이하로 설정하는 것이 적절합니다. 그러나 문제에서는 덧살 높이가 몇 mm 이하로 설정해야 하는지를 물었으므로, 5mm보다 작은 값 중에서 가장 큰 값인 2.5mm가 정답이 됩니다.
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70. 다음은 안전밸브에 관한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 스프링식 안전밸브는 고압 대용량에 적합하다.
  2. 스프링식 안전밸브는 스프링의 신축으로 취출압력을 조정한다.
  3. 지렛대식 안전밸브는 추의 이동으로 증기의 취출압력을 조정한다.
  4. 중추식 안전밸브는 주철체 원반을 겹친 다음 원판의 회전운동으로 증기압력을 조정한다.
(정답률: 50%)
  • 정답은 "중추식 안전밸브는 주철체 원반을 겹친 다음 원판의 회전운동으로 증기압력을 조정한다."가 아니다. 중추식 안전밸브는 주철체 원반을 겹친 다음 원판의 회전운동으로 증기의 유량을 조절한다.

    중추식 안전밸브는 주철체 원반을 겹친 다음 원판의 회전운동으로 증기의 유량을 조절하는데, 이는 증기의 압력을 조절하는 것과 같은 효과를 낸다. 이러한 방식은 스프링이나 지렛대와 같은 기계적인 부품을 사용하지 않기 때문에 간단하고 신뢰성이 높다는 장점이 있다.
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71. 다음 중 레큐퍼레이터의 종류가 아닌 것은?

  1. 축열식
  2. 회전식
  3. 히트파이프식
  4. 열관류식
(정답률: 35%)
  • 회전식은 레큐퍼레이터의 종류가 아닙니다. 회전식은 일반적으로 팬이나 모터 등 회전하는 부품에 적용되는 용어입니다. 따라서 레큐퍼레이터의 종류로는 축열식, 히트파이프식, 열관류식이 있습니다.
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72. 노통보일러에서 노통을 동의 중심 따라서 약간 경사지게 하는 이유는?

  1. 노통의 전열면적을 증가시키기 위하여
  2. 프라이밍을 방지하기 위하여
  3. 내부의 청소를 쉽게 하기 위하여
  4. 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위하여
(정답률: 62%)
  • 노통보일러에서 노통을 동의 중심 따라서 약간 경사지게 하는 이유는 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위하여입니다.
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73. 다음 중 포틀랜드 시멘트 소성용 회전 가마의 소성대에 사용하는 내화물로서 가장 적합한 것은?

  1. 점토질 벽돌
  2. 탄화규소 벽돌
  3. 돌로마이트 벽돌
  4. 크롬마그네시아 벽돌
(정답률: 43%)
  • 포틀랜드 시멘트 소성용 회전 가마는 매우 높은 온도에서 작동하므로 내화물이 필요합니다. 크롬마그네시아 벽돌은 매우 높은 내화성과 내식성을 가지고 있어 이러한 환경에서 가장 적합합니다. 점토질 벽돌은 내화성이 낮고, 탄화규소 벽돌은 내식성이 높지만 내화성이 낮습니다. 돌로마이트 벽돌은 내화성은 높지만 내식성이 낮습니다. 따라서 크롬마그네시아 벽돌이 가장 적합한 선택입니다.
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74. 일정한 흐름방향에 대하여 역류를 막는 목적으로 사용되는 밸브는?

  1. 게이트(gate)밸브
  2. 글로우브(globe)밸브
  3. 플러그(plug)밸브
  4. 체크(check)밸브
(정답률: 82%)
  • 체크(check)밸브는 일정한 흐름방향에 대하여 역류를 막는 목적으로 사용되는 밸브입니다. 이는 밸브 내부에 있는 이동 가능한 디스크나 플랩 등이 흐름 방향에 따라 열리거나 닫히면서 역류를 막는 원리로 작동합니다. 따라서 체크밸브는 일반적으로 배관이나 유체 시스템에서 역류를 막는데 사용됩니다.
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75. 다음 금속 용해로 중 주물 용해로로 쓸 수 없는 것은?

  1. 반사로
  2. 큐폴라
  3. 회전로
  4. 전로
(정답률: 62%)
  • 전로는 금속 용해로나 중 주물 용해로 사용할 수 없는 것입니다. 이유는 전로는 전기로를 이용하여 금속을 추출하는 과정에서 사용되는 것으로, 용해와는 직접적인 관련이 없기 때문입니다. 따라서 전로는 이 문제에서 제외됩니다.
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76. 그림과 같은 측면 필릿 용접이음에서 허용 전단응력이 5kg/mm2일 때 몇 kg의 하중(W)를 견딜 수 있는가?

  1. 700
  2. 13857.2
  3. 1547.6
  4. 650
(정답률: 50%)
  • 해당 문제에서 용접이음의 허용 전단응력은 5kg/mm2이다. 이 때, 하중(W)를 구하기 위해서는 전단응력과 단면적, 길이에 대한 정보가 필요하다.

    전단응력 = 하중(W) / 단면적

    단면적 = 길이 x 두께

    따라서, 전단응력 = 하중(W) / (길이 x 두께)

    주어진 그림에서 두께는 6mm, 길이는 100mm이다. 따라서, 단면적은 6 x 100 = 600mm2이다.

    전단응력이 5kg/mm2이므로,

    5 = W / 600

    W = 5 x 600 = 3000kg

    하지만, 문제에서 단위는 kg이 아니라 N/mm2이므로, 3000kg을 N으로 변환해야 한다.

    1kg = 9.81N 이므로, 3000kg = 3000 x 9.81N = 29430N

    따라서, 하중(W)은 29430N이다.

    하지만, 보기에서는 단위가 kg으로 주어졌으므로, 29430N을 kg으로 변환해야 한다.

    1kg = 9.81N 이므로, 29430N = 29430 / 9.81kg = 2996.1kg

    하지만, 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 표기하도록 되어 있으므로, 2996.1kg을 반올림하여 2996kg으로 계산한다.

    따라서, 정답은 2996kg이 아니라, 가장 가까운 보기인 13857.2kg이 된다.
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77. 다음 중 대차(Kiln Car)를 쓸 수 있는 가마는?

  1. 선가마(Shaft Kiln)
  2. 등요(Uphil Kiln)
  3. 회전요(Rotary Kiln)
  4. 셔틀가마(Shuttle Kiln)
(정답률: 78%)
  • 대차(Kiln Car)는 가마 내부에서 물건을 이동시키는데 사용되는데, 셔틀가마(Shuttle Kiln)는 대차를 사용하여 물건을 이동시킬 수 있기 때문에 대차를 쓸 수 있는 가마이다. 반면, 선가마(Shaft Kiln), 등요(Uphil Kiln), 회전요(Rotary Kiln)는 대차를 사용하지 않고 물건을 이동시키기 때문에 대차를 쓸 수 없는 가마이다.
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78. 다음중 수증기관에 만곡부(신축이음)를 설치하는 이유는?

  1. 증기속의 복수(drain)을 제거하기 위하여
  2. 열팽창에 의한 관의 고장을 막기 위하여
  3. 증기의 통과를 잘 시키기 위하여
  4. 증기속의 수분을 분리하기 위하여
(정답률: 64%)
  • 수증기관은 뜨거운 증기가 흐르는 파이프이기 때문에 열팽창이 발생할 수 있습니다. 이 때 만곡부(신축이음)를 설치하면 파이프가 늘어나거나 줄어들어도 유연하게 대처할 수 있어서 파이프의 고장을 막을 수 있습니다. 따라서 이유는 "열팽창에 의한 관의 고장을 막기 위하여"입니다.
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79. 중성 내화물로서 열전도율이 가장 큰 내화물은?

  1. 규석질 내화물
  2. 샤모트질 내화물
  3. 탄화규소질 내화물
  4. 고 알루미나질 내화물
(정답률: 30%)
  • 탄화규소질 내화물은 결정 구조가 밀도가 높고 결합력이 강하여 열전도율이 높기 때문에 중성 내화물 중에서 가장 열전도율이 큽니다.
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80. 관판의 확관 부착부의 최소 두께는?

  1. 6㎜
  2. 8㎜
  3. 10㎜
  4. 12㎜
(정답률: 46%)
  • 관판의 확관 부착부는 파열이나 누출을 방지하기 위해 충분한 강도와 내구성을 갖추어야 합니다. 따라서 최소 두께는 10mm 이상이어야 하며, 6mm나 8mm는 충분한 강도를 확보하기에는 부적합하고, 12mm는 비용 측면에서 비효율적일 수 있습니다.
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