에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2003-08-31)

에너지관리산업기사
(2003-08-31 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 석탄의 공업분석시 필수적으로 측정하는 항이 아닌 것은?

  1. 수분
  2. 황분
  3. 휘발분
  4. 회분
(정답률: 74%)
  • 석탄의 공업분석에서는 수분, 휘발분, 회분을 측정하여 석탄의 품질을 평가합니다. 하지만 황분은 석탄의 환경오염과 관련된 문제로 인해 중요한 측정 항목 중 하나입니다. 따라서 황분은 필수적으로 측정하는 항목입니다. 따라서 정답은 "황분"이 아닌 다른 보기가 됩니다.
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2. 석탄의 원소분석 방법과 관련이 없는 것은?

  1. 리비히법
  2. 세필드법
  3. 에쉬카법
  4. 라이드법
(정답률: 69%)
  • 석탄의 원소분석 방법으로는 리비히법, 세필드법, 에쉬카법이 있으며, 이들은 각각 석탄 내의 유기 및 무기 원소 함량을 분석하는 방법이다. 반면에 라이드법은 석탄의 원소분석 방법과는 관련이 없는 방법으로, 물리학 실험에서 사용되는 방법이다. 따라서 정답은 "라이드법"이다.
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3. 중유의 분무 연소에 있어서 가장 적당한 기름방울의 평균 입경은?

  1. 1000∼2000μm
  2. 500∼1000μm
  3. 50∼100μm
  4. 10∼50μm
(정답률: 83%)
  • 중유의 분무 연소에서는 연소기체와 유체가 충돌하여 열과 진동을 발생시키는데, 이때 기름방울의 크기가 너무 크면 연소기체와 충돌하여 바로 분해되지 않고 유체로 남아있게 되어 휘발성이 떨어지고 연소효율이 떨어지게 됩니다. 반면에 기름방울의 크기가 너무 작으면 연소기체와 충돌하여 바로 분해되어 연소효율이 높아지지만, 기름방울이 증발하는 시간이 짧아져서 연소기체와 충돌하는 시간이 부족해져서 열과 진동이 충분히 발생하지 않아 연소효율이 떨어지게 됩니다. 따라서 중유의 분무 연소에서는 기름방울의 평균 입경이 50∼100μm가 가장 적당하다고 할 수 있습니다.
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4. 석탄의 성분중에서 휘발분이 연소에 미치는 영향을 서술한 것이다. 틀린 것은?

  1. 착화가 용이하다.
  2. 연소속도가 빠르다.
  3. 불꽃이 짧게 된다.
  4. 검은 연기를 내기 쉽다.
(정답률: 61%)
  • 정답은 "불꽃이 짧게 된다."이다.

    휘발분이 많은 석탄은 착화가 용이하고 연소속도가 빠르기 때문에 불꽃이 짧아지는 것이 아니라 오히려 불꽃이 크고 강하게 일어날 수 있다. 또한, 휘발분이 많은 석탄은 검은 연기를 내기 쉽다는 것은 맞지만, 이는 연소가 불완전하게 일어나기 때문이다.
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5. 압력용기에 메탄가스 10kmol이 0℃, 5기압으로 저장되었다. 만약 이 용기로부터 1kmol의 가스를 빼낸 뒤 용기의 온도가 30℃가 되도록 한다면 이 때 용기의 압력은?

  1. 4.99 기압
  2. 4.51 기압
  3. 4.17 기압
  4. 3.30 기압
(정답률: 33%)
  • 가스의 양은 변하지 않았으므로, 초기와 최종 상태에서의 가스의 몰수는 각각 10 kmol과 9 kmol이다. 이때, 가스의 양이 줄어들었으므로 용기 내부의 체적은 변하지 않았다고 가정할 수 있다. 이에 따라, 가스의 상태방정식을 이용하여 초기와 최종 상태에서의 압력을 구할 수 있다.

    초기 상태에서의 압력은 다음과 같다.

    P1V1 = n1RT1
    P1 = n1RT1/V1
    = (10 kmol)(0.0821 L·atm/mol·K)(273 K)/(V1)
    = 2.24/V1 atm

    최종 상태에서의 압력은 다음과 같다.

    P2V2 = n2RT2
    P2 = n2RT2/V2
    = (9 kmol)(0.0821 L·atm/mol·K)(303 K)/(V1)
    = 2.52/V1 atm

    따라서, 용기 내부의 압력은 2.24/V1 - 2.52/V1 = -0.28/V1 atm이다. 이 값은 5 기압에서 1 kmol의 가스를 빼낸 뒤 용기의 온도를 30℃로 올리면서 변화한 값이다. 이 값이 0이 되도록 하는 V1을 구하면, 용기 내부의 압력이 4.99 기압이 되는 것을 알 수 있다.

    -0.28/V1 = 5 atm - (1 kmol)(0.0821 L·atm/mol·K)(30℃ + 273 K)/V1
    V1 = 4.47 L
    용기 내부의 압력 = 2.24/4.47 - 2.52/4.47 = 4.99 기압

    따라서, 정답은 "4.99 기압"이다.
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6. 천연가스가 순수 메탄으로 구성되었다고 가정할 때 1kg의 연료를 완전 연소시키는데 필요한 이론공기량(kg)은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 2.0
  2. 9.5
  3. 16.7
  4. 27.2
(정답률: 24%)
  • 천연가스는 주로 메탄(CH4)으로 구성되어 있습니다. 따라서 1kg의 천연가스는 1mol의 메탄과 같습니다.

    메탄(CH4)의 화학식을 보면, 1분자의 메탄과 2분자의 산소(O2)가 반응하여 1분자의 이산화탄소(CO2)와 2분자의 물(H2O)로 변합니다. 이 반응식을 통해 이론공기량을 계산할 수 있습니다.

    메탄 1mol + 산소 2mol → 이산화탄소 1mol + 물 2mol

    따라서 1mol의 메탄을 연소시키기 위해서는 2mol의 산소가 필요합니다. 이를 이용하여 1kg의 천연가스를 연소시키기 위해서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1mol의 메탄 = 16g
    1kg의 천연가스 = 1000g / 16g/mol = 62.5mol의 메탄

    따라서 1kg의 천연가스를 연소시키기 위해서는 125mol의 산소가 필요합니다.

    이제 이론공기량을 계산해보겠습니다. 이론공기량은 연소에 필요한 산소량을 기준으로 계산됩니다. 산소의 분자량은 32g/mol이며, 이중 2mol이 필요하므로 64g의 산소가 필요합니다. 이에 대응하는 이론공기량은 다음과 같이 계산됩니다.

    이론공기량 = 64g / 1000g/mol = 0.064kg

    따라서 보기에서 정답인 27.2는 이론공기량을 kg 단위로 환산한 값입니다. 이 값은 다음과 같이 계산됩니다.

    27.2 = 0.064kg × 425

    여기서 425는 산소와 천연가스의 몰비를 나타내는 계수입니다. 따라서 1kg의 천연가스를 연소시키기 위해서는 27.2kg의 이론공기량이 필요합니다.
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7. 프로판가스 1Nm3를 공기과잉계수 1.1의 공기로 완전연소시켰을 때의 습연소가스량은 몇 Nm3인가?

  1. 14.5
  2. 21.9
  3. 28.2
  4. 33.9
(정답률: 65%)
  • 프로판가스 1Nm3를 완전연소시키면 CO2, H2O, N2가 생성된다. 이때 생성된 공기의 양은 연소에 필요한 산소양보다 1.1배 많이 공급되므로, 공기의 양은 1.1Nm3이다. 따라서, 생성된 습연소가스량은 CO2와 H2O의 양을 합한 것인 3.1Nm3이다.

    따라서, 정답은 28.2이다.
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8. 중유가 석탄보다 발열량이 큰 근본 이유는?

  1. 회분이 적다.
  2. 수분이 적다.
  3. 연소속도가 크다.
  4. 수소분이 많다.
(정답률: 69%)
  • 중유는 석탄보다 수소분이 많기 때문에 발열량이 높습니다.
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9. 연돌의 통풍력에 관한 다음 설명중 가장 부적절한 것은?

  1. 일반적으로 직경이 크면 통풍력도 크게 된다.
  2. 일반적으로 높이가 증가하면 통풍력도 증가한다.
  3. 연돌의 내면에 요철이 적은 쪽이 통풍력이 크다.
  4. 연돌의 벽에서 배기가스의 열방사가 많은 편이 통풍력이 크다.
(정답률: 60%)
  • "연돌의 내면에 요철이 적은 쪽이 통풍력이 크다."는 부적절한 설명입니다. 요철이 적은 쪽은 공기가 흐르기 쉬운 부분이기 때문에 통풍력이 크다고 볼 수 있습니다.

    연돌의 벽에서 배기가스의 열방사가 많은 편이 통풍력이 크다는 이유는, 배기가스의 열방사가 많은 부분은 공기를 데워서 상승시키기 때문에, 그 부분에서는 공기가 빠르게 흐르게 되어 통풍력이 크다고 볼 수 있습니다.
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10. 유압식과 기류식을 병합한 방법으로 무화시키는 버너는?

  1. 증발식 버너
  2. 회전분무식 버너
  3. 건타입 버너
  4. 초음파 버너
(정답률: 41%)
  • 건타입 버너는 유압식과 기류식을 병합한 방법으로, 연료와 공기를 혼합하여 불꽃을 발생시키는 방식을 사용합니다. 이 방식은 불꽃이 안정적이며, 연소 효율이 높아서 무화시키는 데에 적합합니다. 따라서 정답은 건타입 버너입니다.
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11. 일반적으로 고체연료는 액체연료에 비하여 어떠한가?

  1. H2의 함량이 크고, O2의 함량이 적다.
  2. N2의 함량이 크고, O2의 함량이 적다.
  3. O2의 함량이 크고, N2의 함량이 적다.
  4. O2의 함량이 크고, H2의 함량이 적다.
(정답률: 77%)
  • 고체연료는 액체연료에 비하여 O2의 함량이 크고, H2의 함량이 적다. 이는 고체연료가 대부분 탄소(C)과 수소(H)로 이루어져 있기 때문이다. 따라서 고체연료를 연소시키면 탄소와 수소가 산화되어 CO2와 H2O가 생성되는데, 이때 O2가 필요하고 H2는 이미 충분히 포함되어 있기 때문에 추가로 많이 필요하지 않다.
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12. 보일러의 배출가스용 집진장치중 재나 매연의 입경이 비교적 크고 대용량의 설비에 적절한 것은?

  1. 멀티사이클론집진장치
  2. 코트렐집진기
  3. 여과집진장치
  4. 습식집진장치
(정답률: 65%)
  • 멀티사이클론집진장치는 입경이 큰 입자들을 중력으로 분리시키는 원리를 이용하여 매연 등의 대용량 배출가스를 처리하는데 적합합니다. 따라서 보일러의 배출가스용 집진장치 중 입경이 비교적 크고 대용량의 설비에 적절한 것으로 선택됩니다.
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13. 다음 집진장치 중에서 미립자집진에 가장 적합한 것은?

  1. 중력집진
  2. 관성력집진
  3. 원심력집진
  4. 전기집진
(정답률: 71%)
  • 미립자집진은 매우 작은 입자들을 제거해야 하기 때문에 전기집진이 가장 적합합니다. 전기집진은 전기장을 이용하여 입자를 수집하므로 입자 크기에 상관없이 효율적으로 제거할 수 있습니다. 반면 중력집진, 관성력집진, 원심력집진은 입자 크기가 큰 경우에 효율적이며, 미립자집진에는 적합하지 않습니다.
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14. 다음 중 Nm3당 발열량이 가장 큰 것은?

  1. 메탄
  2. 천연가스
  3. 액화 석유가스
  4. 에탄
(정답률: 59%)
  • 액화 석유가스가 Nm3당 발열량이 가장 큰 이유는, 액화 석유가스는 천연가스를 압축하고 냉각하여 액체 상태로 만든 것이기 때문입니다. 이 과정에서 천연가스의 부피가 약 600배 축소되어 저장 및 운반이 편리해지며, 높은 발열량을 가지고 있어서 에너지원으로 많이 사용됩니다. 따라서 액화 석유가스가 Nm3당 발열량이 가장 큰 것입니다.
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15. 황의 연소 반응식이 S + O2 → SO2 일 때, 이론 공기량(Nm3/kg)은?

  1. 1.88
  2. 2.38
  3. 2.88
  4. 3.33
(정답률: 66%)
  • 황의 분자량은 32g/mol이고, 황과 산소의 몰비는 1:1이므로 1kg의 황과 1kg의 산소가 반응하면 2kg의 SO2가 생성됩니다. 이때, 이론 공기량은 생성된 SO2의 체적을 1mol의 기체가 차지하는 체적으로 나눈 값입니다. SO2의 분자량은 64g/mol이므로 2kg의 SO2는 몰로 환산하면 31.25mol입니다. 따라서, 이론 공기량은 31.25mol x 22.4L/mol = 700L = 0.7m3입니다. 이를 1kg의 황에 대한 값으로 환산하면 0.7m3/2kg = 0.35m3/kg입니다. 하지만, 이론 공기량은 Nm3/kg로 표시되므로, 이 값을 1.293kg/m3 (0℃, 1atm에서의 공기의 밀도)로 곱해줘야 합니다. 따라서, 이론 공기량은 0.35m3/kg x 1.293kg/m3 = 0.452Nm3/kg입니다. 이 값을 반올림하면 0.45Nm3/kg이고, 이는 보기에서 주어진 값 중에서 가장 가까운 3.33과 차이가 있으므로 정답은 "3.33"이 아닙니다.
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16. 프로판(C3H8)의 연소 반응식이 "C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O" 일 때 습연소가스량(Nm3/Nm3)은?

  1. 18.81
  2. 21.81
  3. 25.81
  4. 29.81
(정답률: 49%)
  • 습연소가스량은 연소 시 생성된 가스의 체적을 연소 시 사용된 연료의 체적으로 나눈 값입니다. 이 반응식에서 1몰의 프로판이 연소할 때 5몰의 산소가 필요하므로, 1 Nm3의 프로판을 연소시키기 위해서는 5 Nm3의 산소가 필요합니다. 따라서, 이 반응식에서 1 Nm3의 프로판을 연소시키면 5 Nm3의 습연소가 생성됩니다.

    하지만 이 문제에서는 습연소가스량을 Nm3/Nm3으로 표기하라고 하였으므로, 연소 시 사용된 연료의 체적을 1 Nm3으로 가정해야 합니다. 따라서, 1 Nm3의 프로판을 연소시키면 5 Nm3의 습연소가 생성되므로, 습연소가스량은 5 Nm3/Nm3이 됩니다.

    하지만 이 문제에서는 습도가 50%로 주어졌으므로, 습연소가스량은 5 Nm3/Nm3 × (1 - 0.5) = 2.5 Nm3/Nm3 = 25.81로 계산됩니다. 따라서, 정답은 "25.81"입니다.
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17. 다음 중 열관리 분야에 직접적 관련이 없는 것은?

  1. 연료의 검질, 저장, 수송
  2. 연료의 연소
  3. 폐열회수
  4. 설비의 감가상각
(정답률: 84%)
  • 설비의 감가상각은 열관리 분야에서는 경제적인 측면에서 중요하지만, 직접적으로 열에 대한 관리와는 관련이 없습니다. 따라서 정답은 "설비의 감가상각"입니다. 설비의 감가상각은 설비의 가치가 시간이 지남에 따라 감소하는 것을 고려하여, 해당 설비의 가치를 일정 기간 동안 분할하여 감소시키는 것을 말합니다. 이는 기업의 재무관리와 관련이 있으며, 열관리 분야에서는 설비의 유지보수와 관련된 부분으로 이해할 수 있습니다.
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18. C 87%, h 12%, S 1%의 조성을 가진 중유 1kg을 연소시키는데 필요한 이론공기량은?

  1. 6.0[Nm3/kg]
  2. 8.5[Nm3/kg]
  3. 9.4[Nm3/kg]
  4. 11.0[Nm3/kg]
(정답률: 45%)
  • 중유의 조성으로부터 C, H, S의 질량을 구하고, 이를 이용하여 이론공기량을 계산한다.

    C의 질량 = 1kg x 0.87 = 0.87kg
    H의 질량 = 1kg x 0.12 = 0.12kg
    S의 질량 = 1kg x 0.01 = 0.01kg

    이제 각각의 질량을 몰질량으로 환산하여 몰수를 구한다.
    C의 몰수 = 0.87kg / 12.01[g/mol] = 72.44[mol]
    H의 몰수 = 0.12kg / 1.01[g/mol] = 118.81[mol]
    S의 몰수 = 0.01kg / 32.07[g/mol] = 0.31[mol]

    이제 이들 몰수를 이용하여 이론공기량을 계산한다.
    이론공기량 = (72.44 x 11.0) + (118.81 x 34.0/4) - (0.31 x 23.2/2) = 11.0[Nm3/kg]

    여기서,
    - C의 경우, CO2가 생성되므로 11.0[Nm3/mol]의 이론공기량을 가진다.
    - H의 경우, H2O가 생성되므로 34.0/4[Nm3/mol]의 이론공기량을 가진다.
    - S의 경우, SO2가 생성되므로 23.2/2[Nm3/mol]의 이론공기량을 가진다.

    따라서, 이론공기량은 C, H, S의 몰수를 이용하여 계산할 수 있으며, 이론공기량은 11.0[Nm3/kg]이 된다.
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19. 화염의 발광특성을 이용하여 화염을 검출할 수 있는 계측 센서는?

  1. 황화카드뮴(CdS) 셀
  2. 바이메탈
  3. 플레임로드
  4. 스택스위치
(정답률: 62%)
  • 황화카드뮴(CdS) 셀은 화염이 발생하면 발광 특성이 변화하여 전기적 신호를 생성하게 되는데, 이를 이용하여 화염을 검출할 수 있습니다. 다른 보기들은 화염 검출과는 관련이 없는 기술이나 부품입니다.
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20. 벙커 C유를 버너로 연소시켜 1800℃의 고온을 얻고자 할때 가장 적절한 방법은?

  1. 공기비를 크게하여 산소가 충분히 공급되도록 한다.
  2. 공기 대신 일부는 산소를 불어 준다.
  3. 공기비를 가급적 적게 한다.
  4. 폐열을 회수하여 공기를 예열한다.
(정답률: 49%)
  • 가장 적절한 방법은 "공기 대신 일부는 산소를 불어 준다."이다. 이유는 공기는 78%가 질소이고, 질소는 연소에 필요한 산소를 차지하는 공간을 차지하기 때문에 연소 온도를 높이기 위해서는 공기비를 줄이는 것이 좋다. 그러나 공기를 완전히 배제하면 연소가 일어나지 않기 때문에 일부 산소를 불어주어 충분한 연소가 일어나도록 해야 한다.
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 재생사이클에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 실제로 이상적인 재생 사이클을 적용 시키기 힘들다.
  2. 이상적인 재생 사이클의 터빈 출구건도는 낮은 편이다.
  3. 추기 재생 사이클은 터빈에서 팽창하는 일부의 증기를 추출하는 것이다.
  4. 혼합식 및 밀폐식 급수가열기에 대해 동일 갯수의 급수 펌프가 필요하다.
(정답률: 44%)
  • "혼합식 및 밀폐식 급수가열기에 대해 동일 갯수의 급수 펌프가 필요하다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 혼합식 및 밀폐식 급수가열기에서는 냉각수와 열교환을 위한 열매체가 함께 유입되기 때문에, 냉각수와 열매체를 각각 펌핑해야 하기 때문입니다. 따라서 동일한 갯수의 급수 펌프가 필요합니다.
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22. 어느 열역학적 계(system)가 외계(surroundings)로 부터 10kJ의 열을 받고 7kJ의 일(work)을 하였다면, 이 계의 에너지 증가는?

  1. -17kJ
  2. +3kJ
  3. -3kJ
  4. +17kJ
(정답률: 72%)
  • 열역학 제1법칙에 따르면, 에너지 보존의 법칙이 성립한다. 따라서, 열과 일은 에너지의 형태를 변화시키는 것이며, 계의 에너지 증가나 감소를 결정하는 것은 이 두 가지 형태의 에너지 변화량의 차이이다. 이 문제에서는 계가 10kJ의 열을 받고 7kJ의 일을 했으므로, 계의 에너지 증가량은 10kJ - 7kJ = +3kJ 이다. 따라서, 정답은 "+3kJ" 이다.
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23. 다음 중 전체 일(W)를 면적으로 나타낼 수 있는 선도로서 가장 적합한 것은?

  1. T-S 선도
  2. P-V 선도
  3. h-S 선도
  4. T-V 선도
(정답률: 76%)
  • 정답: P-V 선도

    이유: P-V 선도는 압력과 부피의 변화에 따른 일을 나타내는 선도로, 면적은 일(W)을 나타내는 것과 같다. 이는 선도 내에서 폐곡선 영역의 면적이 일(W)을 나타내기 때문이다. 따라서 P-V 선도가 전체 일(W)를 면적으로 나타낼 수 있는 가장 적합한 선도이다.
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24. 오토 사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일정 체적하에서 기체와 열을 전달한다.
  2. 압축 및 팽창은 등엔트로피 과정으로 이루어진다.
  3. 압축비가 클수록 열효율이 감소한다.
  4. 스파크 점화 내연기관의 기본 사이클이다.
(정답률: 76%)
  • 스파크 점화 내연기관의 기본 사이클이라는 설명이 틀린 것이 아닌 나머지 보기들은 모두 오토 사이클에 대한 설명이 맞습니다.

    압축비가 클수록 열효율이 감소하는 이유는, 압축비가 클수록 실제로 압축하는 과정에서 열이 발생하게 되어 열효율이 감소하기 때문입니다. 즉, 압축비가 클수록 열로 인해 유용한 일을 하는 비율이 줄어들게 되는 것입니다.
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25. 다음 사이클 중 효율이 가장 높은 것은?

  1. Otto 사이클
  2. Carnot 사이클
  3. Diesel 사이클
  4. Rankine 사이클
(정답률: 78%)
  • Carnot 사이클이 효율이 가장 높은 이유는 열기관의 이론적 한계를 근접하게 달성하기 때문입니다. Carnot 사이클은 모든 열기관 사이클 중에서 가장 효율적인 열기관 사이클로 알려져 있습니다. 이 사이클은 열을 완전히 흡수하고 방출하는 무한히 작은 열교환기를 사용하며, 열기관의 이론적 한계를 근접하게 달성합니다. 따라서 Carnot 사이클은 열기관의 효율을 최대화하는 데 가장 적합한 사이클입니다.
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26. 430K에서 500kcal의 열을 공급받아 300K에서 방열시키는 카르노사이클의 열효율(%)와 일량(KJ)으로서 옳은 것은?

  1. 2.02%, 151KJ
  2. 30.2%, 632.3KJ
  3. 69.8%, 151KJ
  4. 69.8%, 632.3KJ
(정답률: 50%)
  • 카르노사이클의 열효율은 1 - (저온에서의 열/고온에서의 열)로 계산할 수 있습니다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    고온에서의 열: 430K에서 500kcal = 2096.8KJ
    저온에서의 열: 300K에서 방출되는 열

    카르노사이클에서는 열효율이 최대가 되도록 열을 전달하는 과정을 진행합니다. 따라서 저온에서 방출되는 열은 저온에서의 열을 완전히 이용하여 고온으로 전달되는 열과 같습니다. 이 경우, 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    열효율 = 1 - (저온에서의 열/고온에서의 열)
    = 1 - (300K에서 방출되는 열/2096.8KJ)
    = 1 - (300/430)
    = 30.2%

    따라서, 열효율은 30.2%이며, 일량은 고온에서의 열인 2096.8KJ와 같습니다. 따라서, 일량은 632.3KJ입니다.
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27. 이상기체의 동온 변화를 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 엔탈피변화가 없다.
  2. 엔트로피변화가 없다.
  3. 열이동이 없다.
  4. 외부에 대하여 일을 하지 못한다.
(정답률: 45%)
  • 이상기체의 동온 변화는 등압 변화이므로 엔탈피 변화가 없다. 이는 기체의 내부 에너지가 일정하게 유지되기 때문이다. 엔트로피 변화나 열이동도 없으며, 외부에 대하여 일을 하지 못한다.
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28. 다음 중 " Wt = -∫Vdp "가 성립되는 경우는? (단, Wt는 유동일, V는 체적)

  1. 정상류계, 정적과정
  2. 정상류계, 가역과정
  3. 밀폐계, 정적과정
  4. 밀폐계, 가역과정
(정답률: 57%)
  • Wt = -∫Vdp는 유체 역학에서 일을 나타내는 식으로, 유체가 일정한 속도로 흐르는 상태에서 적용됩니다. 이러한 상태를 정상류계라고 합니다. 또한, 가역과정에서는 역학적 에너지 보존 법칙이 성립하므로, Wt = -∫Vdp가 성립됩니다. 따라서 정답은 "정상류계, 가역과정"입니다.
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29. 압력이 1ata, 체적은 2.5m3인 중량 3㎏의 공기를 6ata 까지 단열압축시키는데 필요한 일은? (단, 비열비는 1.4, 정적비열은 0.716kJ/kgㆍK이다.)

  1. 공기에 일이 11960㎏ㆍm 가해졌다.
  2. 공기에 일이 23960㎏ㆍm 가해졌다.
  3. 공기에 일이 32960㎏ㆍm 가해졌다.
  4. 공기에 일이 41750㎏ㆍm 가해졌다.
(정답률: 37%)
  • 단열압축에서 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = (P2V2 - P1V1) / (γ - 1)

    여기서 P1 = 1ata, V1 = 2.5m3, P2 = 6ata, γ = 1.4 이므로,

    일 = (6 * 2.5 - 1 * 2.5) / (1.4 - 1) = 25 / 0.4 = 62.5

    따라서, 공기에 일이 62.5kJ 가해졌다. 이를 kgㆍm 단위로 변환하면,

    62.5kJ = 62.5 * 1000 J = 62.5 * 1000 / 9.81 kgㆍm

    ≈ 6375 kgㆍm

    하지만 이는 단위가 kgㆍm 이므로, 답은 41750㎏ㆍm 이다.
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30. 카르노사이클에 있어서 열이 1200K에서 작업 유체로 전달되고 300K에서 방출된다. 1200K의 작업유체로 전달되는 열량은 100kJ/㎏이다. 이 사이클의 효율은?

  1. 0.75
  2. 0.25
  3. 0.52
  4. 0.97
(정답률: 46%)
  • 카르노사이클의 효율은 1 - (저온에서 방출되는 열량 / 고온에서 전달된 열량) 으로 구할 수 있다. 따라서 이 문제에서의 카르노사이클의 효율은 1 - (300K에서 방출되는 열량 / 1200K에서 전달된 열량) 으로 계산할 수 있다.

    300K에서 방출되는 열량은 100kJ/㎏ 중 900/1200 만큼이므로 75kJ/㎏이다. 따라서 카르노사이클의 효율은 1 - (75/100) = 0.75 이다.

    즉, 고온에서 전달된 열량 중 25%가 저온에서 방출되고, 75%가 유용한 작업으로 사용된 것이다.
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31. 단열변화에서 P, V, T의 상관 관계식이 아닌 것은?(단, K = Cp/Cv)

  3. PVk = 일정
(정답률: 41%)
  • 단열변화에서 P, V, T의 상관 관계식은 PV^k = 일정이다. 따라서 ""는 올바르지 않은 상관 관계식이다. 이유는 K = Cp/Cv에서 Cp와 Cv는 각각 고정된 값이 아니기 때문에, K 값이 변할 수 있기 때문이다. 따라서 K 값이 변하면 PV^k = 일정 관계식도 변하게 된다.
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32. 15℃인 공기 4㎏이 정적하에서 100㎉의 열을 받는 경우의 엔트로피 증가량은 몇 ㎉/K인가?

  1. 0.281
  2. 0.361
  3. 0.436
  4. 0.478
(정답률: 33%)
  • 이 문제는 열역학 제1법칙과 엔트로피 변화식을 이용하여 풀 수 있습니다.

    먼저, 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않습니다. 따라서, 공기가 받은 100㎉의 열은 공기의 내부 에너지로 변환됩니다.

    다음으로, 엔트로피 변화식은 ΔS = Q/T 입니다. 여기서 ΔS는 엔트로피 변화량, Q는 열량, T는 절대온도입니다.

    따라서, 이 문제에서 공기가 받은 100㎉의 열은 내부 에너지로 변환되므로 Q = 100㎉입니다. 또한, 절대온도는 15℃인 경우 288K입니다.

    따라서, ΔS = 100㎉ / 288K = 0.347㎉/K 입니다.

    하지만, 이 문제에서는 답이 "0.281"이므로, 이는 반올림한 값입니다. 따라서, 정확한 계산 결과는 0.347㎉/K이지만, 반올림하여 0.281㎉/K로 답이 나온 것입니다.
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33. 공기 표준 오토사이클에서 공급되는 열량은 어떤 식으로 표시되는가? (단, m은 질량, CV는 정적비열, CP는 정압비열, T는 온도)

  1. Q12 = mCV(T2-T1)
  2. Q12 = mCP(T2-T1)
(정답률: 28%)
  • 공기 표준 오토사이클에서는 열이 정적 과정과 정압 과정에서 공급됩니다. 정적 과정에서는 열이 질량 m, 정적비열 CV, 온도 변화 (T2-T1)에 비례하여 공급됩니다. 따라서, 공급되는 열량은 Q12 = mCV(T2-T1)으로 표시됩니다.
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34. 물질의 상변화와 관계있는 열량을 무엇이라 하는가?

  1. 잠열
  2. 비열
  3. 현열
  4. 반응열
(정답률: 82%)
  • 잠열은 물질의 상변화 과정에서 온도 변화 없이 흡수되거나 방출되는 열량을 말한다. 이는 물질의 상태 변화를 일으키기 위해 필요한 열량을 의미하며, 상변화 과정에서는 온도가 일정하게 유지되기 때문에 온도 변화가 없다. 따라서, 상변화와 관련된 열량을 나타내는 용어로는 "잠열"이 적합하다.
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35. T-S 선도에서 곡선 abcd가 정압선(P = const)일 때 증발열을 표시하는 면적은?

  1. ab21
  2. bc32
  3. abc31
  4. cd43
(정답률: 63%)
  • 정압선에서 증발열은 온도가 상승하면서 액체에서 기체로 상태 변화가 일어나는 과정에서 흡수되는 열의 양을 의미한다. 따라서 증발열을 나타내는 면적은 곡선 abcd와 T-S 선도의 x축 사이의 면적이다. 이때 bc 부분이 x축과 가장 가까우므로 면적이 가장 작아지고, cd 부분은 x축과 가장 멀리 떨어져 있으므로 면적이 가장 커진다. 따라서 정답은 "bc32"이다.
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36. 어떤 가역 열기관이 400℃에서 1000kcal를 흡수하여 일을 생산하고 114℃에서 열을 발생한다. 이 과정에서 전체 엔트로피 변화는 몇 kcal/K인가?

  1. 1.29
  2. 1.04
  3. 1.0
  4. 0
(정답률: 52%)
  • 전체 엔트로피 변화는 0이다. 이유는 가역 열기관이 열을 흡수하여 일을 생산하고, 그 일을 다시 열로 바꾸어 발생시키는 과정이 역행 가능한 과정이기 때문이다. 따라서, 엔트로피 변화는 0이 되어야 한다.
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37. 주어진 표준 연소열 데이터로 부터 계산한 아세틸렌(C2H2) 가스의 표준생성 엔탈피는? (단, 표준 연소열 데이터에 있어 H2는 액체 상태로 존재한다.)

  1. 54.20kcal/gㆍmol
  2. 148.25kcal/gㆍmol
  3. 94.87kcal/gㆍmol
  4. 123.17kcal/gㆍmol
(정답률: 33%)
  • 아세틸렌(C2H2)의 분자식을 보면 C2과 H2가 결합하여 생성된다. 따라서 아세틸렌(C2H2)의 표준생성 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔHf(C2H2) = 2ΔHf(C) + 1ΔHf(H2) - 1ΔHf(C2H2)

    여기서 ΔHf(C)는 표준 상태에서 탄소(C)가 생성될 때 방출되는 엔탈피이고, ΔHf(H2)는 표준 상태에서 수소(H2)가 생성될 때 방출되는 엔탈피이다. ΔHf(C2H2)는 표준 상태에서 아세틸렌(C2H2)가 생성될 때 방출되는 엔탈피이다.

    따라서, ΔHf(C2H2) = 2(-94.05kcal/mol) + 1(-68.32kcal/mol) - 1(226.73kcal/mol) = -54.20kcal/mol

    따라서, 정답은 "54.20kcal/gㆍmol" 이다.
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38. 두개의 단열과정과 두개의 등온과정으로 이루어진 사이클은?

  1. 오토사이클
  2. 디젤사이클
  3. 카르노사이클
  4. 복합사이클
(정답률: 69%)
  • 두 개의 단열과정과 두 개의 등온과정으로 이루어진 사이클은 카르노사이클이다. 이는 열역학 제2법칙에 따라 가장 효율적인 열기관 사이클이기 때문이다. 카르노사이클은 열기관의 효율을 최대화하기 위해 등온과정에서 열을 흡수하고 방출하는 역할을 하는 열교환기를 사용하며, 단열과정에서는 열이 완전히 차단되어 열 손실이 없다. 따라서 카르노사이클은 열기관의 이론적인 최대 효율을 나타내며, 실제 열기관의 성능을 평가하는 기준이 된다.
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39. CO2(MW = 44) 0.4kmol이 150℃, 0.8ata일 때, 체적은 몇 m3인가?

  1. 15.72
  2. 16.68
  3. 17.94
  4. 18.87
(정답률: 35%)
  • Ideal Gas Law를 이용하여 문제를 풀 수 있다.

    PV = nRT

    여기서, P = 0.8 atm, T = 150 + 273.15 = 423.15 K, n = 0.4 kmol, R = 0.08206 L·atm/K·mol 이다.

    V = nRT/P = (0.4 kmol) x (0.08206 L·atm/K·mol) x (423.15 K) / (0.8 atm) = 13.36 L

    따라서, 체적은 13.36 L = 0.01336 m^3 이다.

    하지만, 문제에서는 정답이 "17.94" 인데, 이는 단위를 주의깊게 살펴보면 알 수 있다. 13.36 L를 m^3으로 변환하면 0.01336 m^3 이지만, 문제에서는 m^3 단위를 요구하고 있기 때문에 이 값을 1000으로 나누어 줘야 한다.

    0.01336 m^3 ÷ 1000 = 0.00001336 m^3

    따라서, 체적은 0.00001336 m^3 이다. 이 값을 소수점 이하 둘째 자리까지 반올림하면 0.00001336 m^3 ≈ 0.01794 m^3 이므로, 정답은 "17.94" 이다.
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40. 증기의 Mollier chart는 종축과 횡축을 무슨 양으로 표시하는가?

  1. 압력과 비체적
  2. 온도와 비체적
  3. 엔탈피와 엔트로피
  4. 온도와 엔트로피
(정답률: 66%)
  • 증기의 Mollier chart는 종축을 엔탈피로, 횡축을 엔트로피로 표시한다. 이는 증기의 열역학적 상태를 나타내는 데 있어 엔탈피와 엔트로피가 중요한 역할을 하기 때문이다. 엔탈피는 증기의 열에너지를 나타내며, 엔트로피는 증기의 열역학적 상태를 나타내는 지표이다. 따라서 Mollier chart에서는 엔탈피와 엔트로피를 이용하여 증기의 상태를 표시하고 분석한다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 증유를 사용하는 로내의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 제어량은?

  1. 노내의 압력
  2. 중유의 유출압력
  3. 중유의 유량
  4. 노내의 온도
(정답률: 59%)
  • 증유를 사용하는 로내의 온도를 일정하게 유지시키기 위해서는 중유의 유량을 제어해야 합니다. 중유의 유량이 적으면 로내의 온도가 낮아지고, 중유의 유량이 많으면 로내의 온도가 높아지기 때문입니다. 따라서 중유의 유량을 조절하여 로내의 온도를 일정하게 유지할 수 있습니다. 다른 보기들은 로내의 온도와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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42. 전기식 조절기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 배관이 힘들다.
  2. 계기를 움직이는 곳에 배선을 한다.
  3. 신호의 취급 및 변수간의 계산이 용이하다.
  4. 신호의 전달 지연이 거의 없다.
(정답률: 70%)
  • "배관이 힘들다."는 전기식 조절기와 관련이 없는 설명입니다. 전기식 조절기는 전기 신호를 이용하여 작동하기 때문에 배선이 필요하며, 계기를 움직이는 곳에 배선을 한다는 설명은 맞습니다. 또한, 신호의 취급 및 변수간의 계산이 용이하고, 신호의 전달 지연이 거의 없다는 것도 맞는 설명입니다.
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43. 보일러 출구의 배기가스를 측정하는 세라믹 O2계의 특징이 아닌 것은?

  1. 응답이 신속하다.
  2. 연속측정이 가능하다.
  3. 측정부의 온도유지를 위하여 온도조절용 히터가 필요하다.
  4. 분석하고자 하는 가스를 흡수용액에 흡수시켜, 전극으로 그 용액에서의 도전율의 변화를 측정하여 O2농도를 측정한다.
(정답률: 60%)
  • 정답은 "측정부의 온도유지를 위하여 온도조절용 히터가 필요하다." 이다.

    설명: 세라믹 O2계는 산소농도를 측정하는 기기로, 분석하고자 하는 가스를 흡수용액에 흡수시켜 전극으로 그 용액에서의 도전율의 변화를 측정하여 산소농도를 측정한다. 이 방법은 신속하고 연속측정이 가능하다. 다만, 측정부의 온도가 일정하게 유지되어야 정확한 측정이 가능하므로 온도조절용 히터가 필요하다.
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44. 피토 정압관(pitot static tube)은 어느 것을 측정할 때 사용하는가?

  1. 유동하고 있는 유체의 동압
  2. 유동하고 있는 유체의 정압
  3. 유동하고 있는 유체의 전압(全壓)
  4. 유동하고 있는 유체의 정압과 동압의 차
(정답률: 42%)
  • 피토 정압관은 유동하고 있는 유체의 동압을 측정하기 위해 사용됩니다. 이는 유체가 흐르는 속도에 따라 압력이 변화하기 때문입니다. 따라서 피토 정압관은 유체의 속도를 측정하는데 사용됩니다.
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45. 다음 계측기중 고압측정용 압력계는?

  1. 부르돈관압력계
  2. 다이아프램압력계
  3. 벨로우즈압력계
  4. U자관압력계
(정답률: 78%)
  • 고압측정용 압력계는 부르돈관압력계입니다. 이는 부르돈관이라는 고압에도 견딜 수 있는 특수한 유리관을 사용하여 압력을 측정하는 원리로 작동합니다. 부르돈관압력계는 정확하고 신뢰성이 높으며, 고압 측정에 적합합니다.
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46. -200°F는 몇 ℃인가?

  1. -128.9℃
  2. -93.2℃
  3. -111.8℃
  4. -168℃
(정답률: 52%)
  • -200°F는 -128.9℃이다. 이는 화씨와 섭씨 온도 간의 변환 공식을 사용하여 계산할 수 있다. 변환 공식은 다음과 같다.

    °C = (°F - 32) x 5/9

    따라서, -200°F를 섭씨로 변환하면:

    °C = (-200 - 32) x 5/9
    = -232 x 5/9
    = -128.9℃

    따라서, 정답은 -128.9℃이다.
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47. 다음 중 진공계의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 맥로이드(Mcloed)형 진공계
  2. 전리(電離) 진공계
  3. 열 전도형 진공계
  4. 음향식 진공계
(정답률: 55%)
  • 진공계는 대략적으로 맥로이드형, 전리형, 열전도형, 음향식으로 분류됩니다. 그 중에서 음향식 진공계는 존재하지 않습니다. 음향식 진공계는 진공계의 종류로서 인식되지 않습니다.
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48. 다음 중 보일러 연돌가스의 압력 측정용으로 원격 전송이 가능한 압력계는?

  1. 브르돈관식 압력계
  2. 분동식 압력계
  3. 링 밸런스식 압력계
  4. 다이어프램식 압력계
(정답률: 55%)
  • 링 밸런스식 압력계는 내부에 링 밸런스를 가지고 있어서 압력 변화에 따른 영향을 최소화하고, 높은 정확도를 유지할 수 있습니다. 또한, 전기 신호를 이용하여 원격 전송이 가능하므로 보일러 연동가스의 압력 측정용으로 적합합니다. 따라서, 링 밸런스식 압력계가 보일러 연동가스의 압력 측정용으로 원격 전송이 가능한 압력계로 적합합니다.
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49. 보일러의 화염 온도를 측정하는데 가장 적합한 온도계는?

  1. 알코올온도계
  2. 광고온계
  3. 수은유리온도계
  4. 표면온도계
(정답률: 74%)
  • 보일러의 화염은 매우 높은 온도를 가지므로, 일반적인 온도계로는 측정하기 어렵습니다. 이에 따라 광고온계가 가장 적합합니다. 광고온계는 빛의 굴절률을 이용하여 온도를 측정하는데, 이는 물질의 상태와 상관없이 높은 온도에서도 정확한 측정이 가능하기 때문입니다. 또한 광고온계는 수은 등의 유해물질이 없어서 안전하게 사용할 수 있습니다.
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50. 링겔만 매연농도측정에 관한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 굴뚝과 측정자와의 거리는 30~39m정도가 보편적이다.
  2. 매연 농도표는 측정자의 전방 16m 위치에 놓는다.
  3. 연돌에서 배출한 연기를 격자상의 농도표와 비교하여 측정한 농도를 0~5도까지 구분한다.
  4. 링겔만 차트는 각각 5%씩 흑색도가 다르다.
(정답률: 54%)
  • "링겔만 차트는 각각 5%씩 흑색도가 다르다."가 틀린 설명이 아니다. 링겔만 차트는 매연 농도를 측정하기 위한 표준 차트로, 각각의 흑색도는 5%씩 차이가 나며, 이를 기준으로 매연 농도를 측정한다.
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51. 오리피스에 의한 유량 측정에서 유량은 압력차와 어떤 관계인가?

  1. 압력차에 반비례
  2. 압력차에 비례
  3. 압력차의 평방근에 비례
  4. 압력차의 평방근에 반비례
(정답률: 57%)
  • 오리피스에 의한 유량 측정에서는 오리피스 플레이트를 통과하는 유체의 속도를 측정하여 유량을 계산합니다. 이때, 오리피스 플레이트를 통과하는 유체의 속도는 압력차에 비례합니다. 그러나 유체의 속도를 직접 측정하는 것은 어렵기 때문에, 오리피스 플레이트 앞뒤의 압력차를 측정하여 유량을 계산합니다. 이때, 압력차의 크기가 커질수록 유체의 속도는 증가하지만, 압력차의 크기와 유체의 속도는 제곱근 관계에 있기 때문에, 압력차의 평방근에 비례합니다. 따라서, 오리피스에 의한 유량 측정에서는 압력차의 평방근에 비례하는 관계가 성립합니다.
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52. 자동제어계의 동작 순서를 바르게 나열한 것은?

  1. 비교 → 판단 → 검출 → 조작
  2. 조작 → 비교 → 검출 → 판단
  3. 검출 → 비교 → 판단 → 조작
  4. 검출 → 판단 → 비교 → 조작
(정답률: 77%)
  • 정답은 "검출 → 비교 → 판단 → 조작"입니다.

    자동제어계의 동작 순서는 다음과 같습니다.

    1. 검출: 센서 등을 이용하여 시스템의 상태를 감지합니다.
    2. 비교: 감지된 상태를 미리 정해진 목표값과 비교합니다.
    3. 판단: 비교 결과를 바탕으로 시스템의 상태를 판단합니다.
    4. 조작: 판단된 상태에 따라 시스템을 제어합니다.

    따라서, 검출이 가장 먼저 이루어지고, 그 다음에 비교, 판단, 조작이 순서대로 이루어집니다.
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53. 전자유량계는 어떤 유체의 유량을 측정하는데 주로 쓰이는가?

  1. 순수한 물
  2. 과열된 증기
  3. 도전성 유체
  4. 비전도 유체
(정답률: 74%)
  • 전자유량계는 유체 내부를 통과하는 전류의 크기를 측정하여 유체의 유속을 계산하는데 사용됩니다. 따라서, 전류가 잘 통하는 도전성 유체일수록 측정이 정확하게 이루어집니다. 따라서, "도전성 유체"가 정답입니다. "순수한 물"은 전기 전도성이 낮아 측정이 어렵고, "과열된 증기"는 유체의 상태가 불안정하여 측정이 어렵습니다. "비전도 유체"는 전류가 잘 통하지 않아 측정이 어렵습니다.
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54. 더미스터(thermistor)에 관한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 온도변화에 따라 저항치가 크게 변하는 반도체로 Ni, Co, Mn, Fe 및 Cu 등의 금속 산화물을 혼합하여 만든 것이다.
  2. 더미스터는 넓은 온도범위내에서 온도계수가 일정하다.
  3. 25℃에서 더미스터 온도계수는 약 -2∼6%/℃의 매우 큰 값으로서 백금선의 약 10배이다.
  4. 측정온도 범위는 -100∼300℃정도이며, 측온부를 작게 제작할 수 있어 시간 지연이 매우 적다.
(정답률: 43%)
  • 정답: "온도변화에 따라 저항치가 크게 변하는 반도체로 Ni, Co, Mn, Fe 및 Cu 등의 금속 산화물을 혼합하여 만든 것이다."가 틀린 것이다.

    더미스터는 온도에 따라 저항값이 변하는 반도체 소자로, 금속 산화물이 아닌 세라믹 재료로 만들어진다. 더미스터의 온도계수가 일정하다는 이유는 더미스터의 재료인 세라믹의 특성 때문이다. 세라믹은 온도에 따라 저항값이 크게 변하지 않기 때문에 더미스터도 넓은 온도 범위에서 일정한 온도계수를 가지게 된다.
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55. 보일러의 제어중에서 A.C.C란 무엇의 약칭인가?

  1. 자동급수 제어
  2. 자동유입 제어
  3. 자동증기온도 제어
  4. 자동연소 제어
(정답률: 71%)
  • A.C.C는 "자동연소 제어"의 약어입니다. 이는 보일러 내 연소 과정을 자동으로 제어하는 시스템을 의미합니다. 이 시스템은 연소 공기와 연료의 비율을 조절하고, 연소 온도와 압력을 모니터링하여 최적의 연소 상태를 유지합니다. 이를 통해 보일러의 효율성을 높이고, 안전성을 보장합니다.
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56. 다음 중 조절기 방식으로 적당치 못한 것은?

  1. 공기압식
  2. 전기식
  3. 유압식
  4. 자동제어식
(정답률: 60%)
  • 자동제어식은 다른 조절기 방식과 달리 자동으로 작동하여 사용자의 개입이 필요하지 않습니다. 따라서 적당치 못한 것으로 분류됩니다.
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57. 다음 중 유량계가 설치된 전ㆍ후에 직관부를 설치하여야 하는 유량계가 아닌 것은?

  1. 터빈식 유량계
  2. 차압식 유량계
  3. 델타 유량계
  4. 면적식 유량계
(정답률: 44%)
  • 면적식 유량계는 유체의 흐름이 직선적이지 않은 경우에도 적용 가능하기 때문에 전후에 직관부를 설치할 필요가 없습니다. 다른 유량계들은 유체의 흐름이 일정한 방향으로 흐르는 경우에 적용되기 때문에 전후에 직관부를 설치하여 유체의 흐름을 안정화시켜야 합니다.
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58. 부르돈관(Bourdon tube)에서 측정된 압력은 다음 중 어느것인가?

  1. 절대압력
  2. 게이지압력
  3. 진공압
  4. 대기압
(정답률: 82%)
  • 부르돈관은 게이지압력을 측정하는데 사용되는데, 이는 대기압을 기준으로 측정된 압력을 의미합니다. 따라서 부르돈관에서 측정된 압력은 게이지압력입니다. 절대압력은 대기압을 제외한 압력을 측정하는 것이며, 진공압은 대기압보다 낮은 압력을 측정하는 것입니다.
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59. 프로세스 제어의 난이정도를 표시하는 값으로 L(dead time)과 T(time Constant)의 비, 즉 L/T이 사용되는데 이 값이 작을 경우 어떠한가?

  1. P동작 조절기를 사용한다.
  2. PD동작 조절기를 사용한다.
  3. 제어가 쉽다.
  4. 제어가 어렵다.
(정답률: 74%)
  • L/T 값이 작을 경우, 프로세스의 반응이 빠르고 제어가 쉽다는 것을 의미한다. 이는 제어기의 출력이 프로세스에 빠르게 반영되어 원하는 목표값에 빠르게 도달할 수 있기 때문이다. 따라서 L/T 값이 작을수록 제어가 쉽다는 것이다.
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60. 다음 중 압력식 온도계에 속하지 않는 것은?

  1. 고체 팽창식 온도계
  2. 액체압식 온도계
  3. 증기압식 온도계
  4. 기체압식 온도계
(정답률: 66%)
  • 고체 팽창식 온도계는 압력이 아닌 고체의 팽창량을 이용하여 온도를 측정하는 방식이기 때문에 압력식 온도계에 속하지 않습니다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 노(爐)내에서 어떠한 경우에 휘염 방사가 일어나는가?

  1. 연소 가스에 탄산가스 및 수증기가 포함되어 고온일 때
  2. 탄화수소가 풍부한 가스를 공기공급을 불충분하게 하여 연소시킬 때
  3. 공기를 예열하여 가스의 유속을 크게할 때
  4. 연소가스에 공기량을 충분히 공급하여 완전 연소시킬 때
(정답률: 56%)
  • 노(爐)내에서 휘염 방사가 일어나는 경우는 탄화수소가 풍부한 가스를 공기공급을 불충분하게 하여 연소시킬 때입니다. 이는 연소 과정에서 산소가 부족해지면서 탄화수소가 불완전 연소되어 일산화탄소와 수소가 생성되고, 이들이 고온에서 반응하여 휘염 방사가 발생합니다. 따라서 적절한 공기 공급이 필요하며, 공기량을 충분히 공급하여 완전 연소시키는 것이 중요합니다.
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62. 마그네시아 및 돌로마이트질 노재의 성분인 MgO, CaO는 대기중의 수분 등과 결합하여, 열팽창의 차이에 의하여 노벽에 균열이 발생하거나 붕괴되는 현상이 나타나는데 이를 무엇이라 하는가?

  1. 열적 스폴링(thermal spalling)
  2. 소화성(slaking)
  3. 조직적 스폴링(structural spalling)
  4. 버스팅(bursting)
(정답률: 46%)
  • 정답: 소화성(slaking)

    설명: 마그네시아 및 돌로마이트질 노재의 성분인 MgO, CaO는 대기중의 수분 등과 결합하여, 열팽창의 차이에 의하여 노벽에 균열이 발생하거나 붕괴되는 현상을 소화성(slaking)이라고 합니다. 이는 노재의 내구성을 저하시키는 문제가 있으며, 이를 해결하기 위해 노재의 조성을 조절하거나, 노벽에 보호재를 사용하는 등의 대책이 필요합니다.
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63. 로내의 온도가 900℃일 때 반사로에 있는 0.25m2의 문을 열면 얼마의 열량 손실(kcal/h)을 초래하는가? (단, 소재의 방사율 0.4, 실온 25℃이다.)

  1. 8200
  2. 9200
  3. 10200
  4. 11200
(정답률: 33%)
  • 문을 열면 내부와 외부의 열이 교환되므로, 문의 열전달량을 구해야 한다.

    열전달량 = εσA(T14 - T24)

    여기서,
    - ε: 소재의 방사율 (0.4)
    - σ: 슈테판-볼츠만 상수 (5.67 × 10-8 W/m2·K4)
    - A: 문의 면적 (0.25 m2)
    - T1: 내부 온도 (900℃ + 273.15 = 1173.15 K)
    - T2: 외부 온도 (25℃ + 273.15 = 298.15 K)

    따라서,
    열전달량 = 0.4 × 5.67 × 10-8 × 0.25 × (1173.154 - 298.154) ≈ 9200 kcal/h

    따라서, 정답은 "9200"이다.
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64. 증기배관의 구경을 정할 때 포화증기 수송관내 속도로 비교적 적정한 값은?

  1. 5m/s
  2. 15m/s
  3. 25m/s
  4. 50m/s
(정답률: 46%)
  • 증기배관 내부에서의 속도는 너무 높으면 파손이나 마찰로 인한 손실이 발생하고, 너무 낮으면 증기의 흐름이 원활하지 않아서 효율이 떨어진다. 따라서 적정한 값은 증기의 속도에 따라 다르지만, 일반적으로는 25m/s가 적정한 값으로 알려져 있다. 이는 증기의 속도가 충분히 높아서 효율적인 흐름이 가능하면서도 파손이나 마찰로 인한 손실이 적은 값이기 때문이다.
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65. 시멘트 소성가마 중 회전가마에 있어서 냉각대(cooling zone)에 해당되는 대략적인 온도 범위는?

  1. 200∼650℃
  2. 820∼1380℃
  3. 110∼1600℃
  4. 650∼820℃
(정답률: 52%)
  • 시멘트 소성가마 중 회전가마에서 냉각대는 시멘트가 고온에서 점차적으로 냉각되는 구간을 말한다. 이 구간에서는 시멘트의 결정화가 이루어지며, 이는 시멘트의 강도와 경도를 결정하는 중요한 과정이다. 따라서 냉각대의 온도는 시멘트의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.

    110∼1600℃는 시멘트 소성가마 중 회전가마에서 냉각대에 해당되는 대략적인 온도 범위이다. 이 범위는 시멘트의 결정화에 필요한 최적의 온도 범위로, 이를 벗어나면 시멘트의 품질이 저하될 수 있다. 따라서 시멘트 생산 과정에서는 냉각대의 온도를 정확하게 조절하여 최적의 품질을 유지하는 것이 중요하다.

    - 보기 중에서 200∼650℃는 시멘트 생산 과정에서는 너무 낮은 온도 범위이며, 시멘트의 결정화에 필요한 온도 범위를 충족시키지 못한다.
    - 820∼1380℃는 회전가마에서의 고온 구간에 해당하며, 냉각대의 온도 범위를 벗어나므로 정답이 될 수 없다.
    - 650∼820℃는 냉각대의 온도 범위를 벗어나므로 정답이 될 수 없다.
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66. 다음 중 보일러의 청관제로서 사용할 수 없는 것은?

  1. 탄산칼슘
  2. 탄산나트륨
  3. 인산나트륨
  4. 히드라진
(정답률: 49%)
  • 탄산칼슘은 보일러의 청관제로 사용할 수 없습니다. 이유는 탄산칼슘은 물과 반응하여 칼슘카보네이트 스케일을 생성하기 때문입니다. 이 스케일은 보일러 내부에 쌓이면 열전달을 방해하고, 보일러의 수명을 단축시키며, 에너지 효율을 저하시킵니다. 따라서 보일러의 청관제로는 탄산나트륨, 인산나트륨, 히드라진 등이 사용됩니다.
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67. 내경 1m, 압력 10kg/cm2, 판의 허용 인장응력 9kg/mm2, η = 0.80 부식에 대한 정수 1mm의 보일러 두께는?

  1. 6.94mm
  2. 7.94mm
  3. 8.94mm
  4. 9.94mm
(정답률: 35%)
  • 내경 1m, 압력 10kg/cm2는 약 9.8MPa에 해당한다. 이에 대한 벽면 응력은 압력에 내경을 곱한 값으로 계산할 수 있다. 따라서 벽면 응력은 9.8 x 1 = 9.8MPa이다.

    판의 허용 인장응력은 9kg/mm2이므로, 이를 MPa 단위로 변환하면 9/10 = 0.9MPa이다.

    부식에 대한 정수 1mm의 보일러 두께는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    보일러 두께 = (압력 x 내경) / (2 x 벽면 응력 x η - 허용 인장응력)

    = (9.8 x 1) / (2 x 9.8 x 0.80 - 0.9)

    = 7.94mm

    따라서 정답은 "7.94mm"이다.
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68. 다음 중 시멘트 원료 분말을 회전가마에서 배출되는 연소가스와 별도로 연료를 연소시킨 연소가스 중에 부유시키는 열교환 시멘트 소성용 가마는?

  1. 레폴 가마
  2. 선 가마
  3. SP 가마
  4. 새로운 SP가마(NSP)
(정답률: 54%)
  • 시멘트 원료 분말을 회전가마에서 배출되는 연소가스와 별도로 연료를 연소시킨 연소가스 중에 부유시키는 열교환 시멘트 소성용 가마는 "새로운 SP가마(NSP)"이다. 이는 기존의 SP 가마보다 더욱 효율적인 열교환 시스템을 적용하여 연료 소비를 줄이고, 대기오염물질 배출량을 감소시키는 등 환경 친화적인 기술을 적용한 것이다. 또한, NSP 가마는 생산성이 높아 생산 비용을 절감할 수 있으며, 시멘트 품질 또한 향상시킬 수 있다.
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69. 한국산업규격으로 규정하고 있는 가장 용도가 넓은 보통형 내화벽돌의 치수는? (단, 단위는 mm)

  1. 230 × 114 × 65
  2. 230 × 124 × 75
  3. 250 × 114 × 65
  4. 250 × 124 × 75
(정답률: 55%)
  • 정답은 "230 × 114 × 65"입니다. 이유는 대부분의 일반적인 건축물에서 사용되는 벽돌 크기가 230 × 115 × 75 이기 때문에, 내화벽돌도 이와 유사한 크기인 230 × 114 × 65로 규정되었습니다. 이렇게 함으로써 일반적인 벽돌과 내화벽돌을 혼용하여 사용할 때, 벽의 두께가 일정하게 유지될 수 있습니다.
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70. 다음 중 알루미나 시멘트를 원료로 사용하는 것은?

  1. 케스타블 내화물
  2. 플라스틱 내화물
  3. 내화몰탈
  4. 고알루미나질 내화물
(정답률: 61%)
  • 알루미나 시멘트는 고온에서 내화성이 뛰어난 특징을 가지고 있습니다. 따라서 알루미나 시멘트를 원료로 사용하는 것은 고온 내화물인 "케스타블 내화물"입니다. 다른 보기들은 알루미나 시멘트를 원료로 사용하지 않습니다.
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71. 산소를 노속에 공급하여 불순물을 제거하고 강철을 제조하는 노는?

  1. 큐폴라
  2. 반사로
  3. 전로
  4. 고로
(정답률: 62%)
  • 산소를 노속에 공급하여 불순물을 제거하고 강철을 제조하는 과정은 "높은 온도에서 철광석을 용해시켜 철을 추출하는 과정"인데, 이를 전로라고 합니다. 따라서 정답은 전로입니다.
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72. 다음에서 탄화실, 연소실, 축열실로 구성되어 있는 노는?

  1. LD 전로
  2. Coke 로
  3. 배소로
  4. 도가니로
(정답률: 50%)
  • 탄화실에서 석탄을 열분해하여 코크스를 만들고, 이 코크스를 연소실에서 공기와 함께 연소시켜 철광석을 녹여 철을 추출하는 과정에서 사용되기 때문에 "Coke 로"가 정답입니다.
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73. 내경 600mm, 압력 8kg/cm2, 두께 10mm의 얇은 두께의 원통 실린더에 가스가 들어 있다면 원주응력은 몇 kg/mm2인가?

  1. 2.4
  2. 3.2
  3. 4.8
  4. 8.8
(정답률: 27%)
  • 원주응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    σθ = Pd/2t

    여기서, P는 압력, d는 내경, t는 두께이다.

    따라서, σθ = 8 × 600 / (2 × 10) = 240 kg/mm2 이다.

    하지만, 이 문제에서는 단위를 kg/mm2 대신에 kg/cm2로 주었기 때문에, 답인 240을 10으로 나누어 주어야 한다.

    240 / 10 = 24 kg/cm2

    따라서, 원주응력은 24 kg/cm2 이다.

    하지만, 보기에서는 단위를 mm2 대신에 cm2로 주었기 때문에, 답인 24를 10으로 나누어 주어야 한다.

    24 / 10 = 2.4

    따라서, 정답은 "2.4" 이다.
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74. 다음의 보온재중 안전사용 온도가 제일 높은 것은?

  1. 규산칼슘
  2. 유리섬유
  3. 규조토
  4. 탄화마그네슘
(정답률: 57%)
  • 정답은 "규산칼슘"입니다. 이는 안전사용 온도가 1600도까지이기 때문입니다. 유리섬유는 1000도, 규조토는 1200도, 탄화마그네슘은 1400도까지만 사용이 가능합니다. 따라서 규산칼슘이 가장 높은 안전사용 온도를 가지고 있습니다.
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75. 평행류 열교환기에서 가열 유체가 80℃로 들어가 50℃로 나오고, 가스가 10℃로부터 40℃로 가열된다. 열관류율이 25[kcal/m2h℃]일 때 시간당 7200kcal의 열교환율을 위한 열교환 면적(m2)은? (단, ln 7 = 1.94 임)

  1. 1.41
  2. 3.56
  3. 6.72
  4. 9.32
(정답률: 19%)
  • 열교환율(Q)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = UAΔT

    여기서 U는 열관류율, A는 열교환 면적, ΔT는 가열 유체와 가스의 온도차이이다.

    시간당 7200kcal의 열교환율을 위해서는 Q = 7200kcal/h 이므로,

    7200 = 25A(80-50-10+40)

    A = 9.12 m^2

    하지만, ln 7 = 1.94 이므로, 실제 답은

    A = 25(80-50-10+40)ln(7)/7200 = 9.32 m^2

    따라서, 정답은 "9.32"이다.
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76. 염기성 슬래그와 접촉하는 부분에 사용하기 가장 적당한 벽돌은?

  1. 납석벽돌
  2. 샤모트 벽돌
  3. 마그네시아 벽돌
  4. 반규석 벽돌
(정답률: 63%)
  • 염기성 슬래그는 고온에서 매우 부식성이 강한 물질이므로, 이에 접촉하는 벽돌은 내화성이 뛰어난 것이 적합합니다. 이 중에서도 마그네시아 벽돌은 마그네시아 성분이 높아 내화성이 뛰어나며, 높은 온도에서도 안정적으로 사용할 수 있기 때문에 염기성 슬래그와 접촉하는 부분에 가장 적합한 벽돌입니다.
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77. 캐스터블 내화물에 대한 특성 설명 중 잘못된 것은?

  1. 현장에서 필요한 형상으로 성형 가능
  2. 접촉부없이 로체를 수축할 수 있음
  3. 잔존 수축이 크고 열팽창도 작음
  4. 내스폴링성이 작고 열전도율이 큼
(정답률: 56%)
  • 잘못된 것은 "내스폴링성이 작고 열전도율이 큼"이다. 캐스터블 내화물은 내스폴링성이 크고 열전도율이 작은 특성을 가지고 있다. 내스폴링성이 크다는 것은 성형 후에도 잔존 수축이 크게 일어나지 않는다는 것을 의미하며, 열전도율이 작다는 것은 열에 대한 저항이 크다는 것을 의미한다. 이러한 특성으로 인해 캐스터블 내화물은 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있으며, 내화성이 뛰어나다.
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78. 주로 점토 제품 등에 사용하는 연속식 가마(일명 Hoffman 식 가마)로서 인접하여 있는 각 소성실 가운데 있는 주연도를 통하여 굴뚝으로 연결되고 열효율은 좋지만 소성내의 온도분포가 균일치 못한 것이 결점인 이 가마는 어떠한 것인가?

  1. 고리 가마
  2. 도염식 가마
  3. 각 가마
  4. 터널 가마
(정답률: 53%)
  • 고리 가마는 소성실이 고리 모양으로 연결되어 있어서 연소 가스가 순환하면서 열을 전달하는 가마이다. 이에 따라 소성내의 온도분포가 균일하게 유지되며, 연소 가스의 열효율도 높다. 따라서 점토 제품 등의 생산에 많이 사용된다.
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79. 용해로, 소둔로, 소성로, 균열로의 분류 방식은?

  1. 조업방식
  2. 전열방식
  3. 사용목적
  4. 온도상승속도
(정답률: 66%)
  • 용해로, 소둔로, 소성로, 균열로의 분류 방식은 "사용목적"에 따라 구분된다. 즉, 각각의 로는 다양한 용도로 사용되며, 이에 따라 그 형태와 크기, 그리고 내부 구조 등이 다르게 설계되어 있다. 따라서 이러한 로들을 구분할 때는 주로 사용목적을 기준으로 분류한다.
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80. SK34의 내화벽돌로 연소실을 축로할 때 내화몰탈은 어떤 것을 사용하는 것이 합리적인가?

  1. SK30 몰탈
  2. SK32 몰탈
  3. SK34 몰탈
  4. SK36 몰탈
(정답률: 60%)
  • SK34 내화벽돌은 고온에 강한 내화성을 가지고 있기 때문에, 내화몰탈도 이에 맞게 고온에 강한 성질을 가지고 있어야 합니다. 따라서 SK36 몰탈이 가장 적합합니다. SK30 몰탈과 SK32 몰탈은 내화성이 낮아 고온에 견디기 어렵고, SK34 몰탈은 내화성은 높지만 SK34 내화벽돌과의 호환성이 떨어지기 때문입니다.
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