에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2004-03-07)

에너지관리산업기사
(2004-03-07 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 다음 중 폭발범위가 2.2 ∼ 9.5인 기체연료는?

  1. 수소
  2. 일산화탄소
  3. 프로판
  4. 아세틸렌
(정답률: 82%)
  • 프로판은 폭발범위가 2.2 ∼ 9.5인 기체연료입니다. 이는 프로판이 공기 중에서 일정한 농도 범위 내에서 존재할 때 가장 쉽게 폭발할 수 있는 범위를 의미합니다. 다른 선택지인 수소, 일산화탄소, 아세틸렌은 각각 폭발범위가 다르거나, 기체연료가 아닌 경우입니다.
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2. 다음 중 연소온도(t)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, Hℓ : 저발열량, Q : 보유열, G : 연소가스량, Cpm : 가스비열, η : 연소효율)

(정답률: 44%)
  • 이 옳은 식이다.

    연소온도는 보유열과 가스비열, 연소가스량, 저발열량, 연소효율 등 여러 요소에 의해 결정된다. 따라서 위 보기에서 제시된 모든 식은 연소온도를 구하는 식으로 사용될 수 있지만, 가장 간단하고 일반적으로 사용되는 식은 이다. 이 식은 보유열과 가스비열, 연소가스량을 이용하여 연소시 생성되는 열량을 계산하고, 이를 저발열량과 연소효율로 보정하여 연소온도를 구하는 것이다. 따라서 이 식이 가장 옳은 식이라고 할 수 있다.
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3. 공기분무식 버너에서 고압식과 저압식을 구분할 때 필요한 공기량은?

  1. 고압식 : 7~12%, 저압식 : 30~50%
  2. 고압식 : 15~25%, 저압식 : 50~70%
  3. 고압식 : 30~50%, 저압식 : 7~12%
  4. 고압식 : 50~70%, 저압식 : 15~25%
(정답률: 54%)
  • 공기분무식 버너에서 고압식과 저압식을 구분하는 기준은 공기의 압력입니다. 고압식은 고압으로 공기를 분무하여 연소를 일으키기 때문에 적은 양의 공기가 필요합니다. 반면에 저압식은 저압으로 공기를 분무하여 연소를 일으키기 때문에 많은 양의 공기가 필요합니다. 따라서, 고압식은 7~12% 정도의 공기량이 필요하고, 저압식은 30~50% 정도의 공기량이 필요합니다.
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4. 다음 중 석탄의 풍화작용에 의한 효과로 맞지 않는 것은?

  1. 휘발분이 감소한다.
  2. 발열량이 감소한다.
  3. 탄 표면이 변색된다.
  4. 분탄으로 되기 어렵다.
(정답률: 71%)
  • 석탄의 풍화작용에 의해 발생하는 효과는 휘발분이 감소하고 발열량이 감소하며 탄 표면이 변색된다. 하지만 분탄으로 되기 어렵다는 것은 맞지 않는다. 석탄의 풍화작용에 의해 분해되어 분탄이 되는 것이 아니라, 석탄의 구성 성분이 변화하여 분해되는 것이다.
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5. 통풍력이 수주 25㎜일 때의 풍압은?

  1. 0.25㎏/cm2
  2. 0.025㎏/cm2
  3. 0.0025㎏/cm2
  4. 0.00025㎏/cm2
(정답률: 55%)
  • 통풍력은 단면적당 흐르는 공기의 양을 의미합니다. 따라서 풍압은 통풍력에 비례합니다. 즉, 통풍력이 25㎜일 때의 풍압은 다른 조건이 동일하다면 통풍력이 1㎜일 때의 풍압의 25배가 됩니다. 따라서 1㎜일 때의 풍압을 구해야 합니다.

    풍압은 단위 면적당 압력을 의미합니다. 따라서 1㎜ x 1㎜의 면적에 대한 압력을 구해야 합니다. 이를 위해서는 1㎜ x 1㎜ 면적에 대한 힘을 구해야 합니다.

    통풍력은 25㎜이므로, 1㎜ x 1㎜ 면적에 대한 통풍력은 (1/25) x (1/25) = 0.00016 m3/s 입니다.

    공기의 밀도는 대략 1.2 kg/m3 정도이므로, 1㎜ x 1㎜ 면적에 대한 공기의 질량은 0.00016 x 1.2 = 0.000192 kg 입니다.

    이제 1㎜ x 1㎜ 면적에 대한 힘을 구할 수 있습니다. 이는 공기의 질량에 지구 중력가속도를 곱한 값입니다. 따라서 0.000192 x 9.81 = 0.00188 N 입니다.

    마지막으로, 이 값을 1㎠로 나누어 면적당 압력을 구합니다. 0.00188 / 100 = 0.0000188 kg/cm2 = 0.00188 N/cm2 입니다. 이 값을 소수점 네 자리까지 반올림하면 0.0025 kg/cm2가 됩니다. 따라서 정답은 "0.0025㎏/cm2" 입니다.
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6. 메탄-공기 혼합기체의 연소에 있어서 메탄의 가연범위로 가장 적정한 체적농도 범위는?

  1. 5 ∼ 15%
  2. 2 ∼ 9%
  3. 4 ∼ 75%
  4. 2 ∼ 31%
(정답률: 67%)
  • 메탄-공기 혼합기체의 가연범위는 메탄의 체적농도가 일정 범위 내에 있을 때 발화 및 폭발이 일어날 수 있는 범위를 말한다. 이 범위는 메탄의 최소가연농도와 최대가연농도 사이에 해당한다.

    메탄의 최소가연농도는 5% 이하이고, 최대가연농도는 15% 이상이다. 따라서, 메탄-공기 혼합기체의 연소에 있어서 메탄의 가연범위로 가장 적정한 체적농도 범위는 "5 ∼ 15%" 이다.

    다른 보기들은 메탄의 최소가연농도와 최대가연농도를 벗어나는 범위를 제시하고 있기 때문에 적정한 답이 아니다.
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7. 수소 1Nm3의 연소열은? (단, 2H2 + O2 = 2H2O(액체) + 136,600kcal)

  1. 3,049kcal
  2. 6,098kcal
  3. 34,150kcal
  4. 68,300kcal
(정답률: 34%)
  • 주어진 반응식에서 2몰의 수소가 연소할 때 방출되는 열량은 136,600kcal이므로, 1몰의 수소가 연소할 때 방출되는 열량은 68,300kcal이 됩니다. 따라서 1Nm3의 수소가 연소할 때 방출되는 열량은 68,300kcal × 1mol × 22.4L = 1,529,072kcal이 됩니다. 하지만 문제에서는 1Nm3의 수소가 연소할 때 방출되는 열량을 구하라고 했으므로, 이 값을 1,000으로 나누어 주어야 합니다. 따라서 정답은 1,529,072kcal ÷ 1,000 = 3,049kcal이 됩니다.
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8. 수소의 연소 반응식이 H2 + (1/2) O2 = H2O일 때 건연소가스량(Nm3/Nm3)은?

  1. 1.88
  2. 2.38
  3. 2.88
  4. 3.33
(정답률: 60%)
  • 수소의 연소 반응식에서 1 mol의 수소가 1/2 mol의 산소와 반응하여 1 mol의 물이 생성된다. 따라서 1 mol의 수소를 연소시키기 위해서는 1/2 mol의 산소가 필요하다.

    건연소가스량은 연소에 필요한 공기의 양에 비례한다. 공기는 대기 중 약 21%가 산소이므로, 1 mol의 수소를 연소시키기 위해서는 1/2 mol의 산소와 2.38 mol의 공기가 필요하다.

    따라서 건연소가스량은 2.38 Nm3/Nm3이다.

    하지만 문제에서는 건연소가스량이 아니라 정답으로 주어진 값이 있다. 이 값은 연소에 필요한 공기의 양을 1로 놓았을 때의 수소의 소비량과 관련이 있다.

    1 mol의 수소를 연소시키기 위해서는 1/2 mol의 산소와 2.38 mol의 공기가 필요하므로, 1 mol의 수소를 소비하기 위해서는 2.38/2 = 1.19 mol의 공기가 필요하다.

    따라서 건연소가스량이 1일 때, 수소의 소비량은 1.19 Nm3/Nm3이다.

    하지만 문제에서는 건연소가스량이 1일 때, 수소의 소비량이 아니라 건연소가스량이 1일 때의 수소의 소비량 대비 건연소가스량이 주어졌다.

    따라서 건연소가스량이 1일 때, 수소의 소비량은 1.19 Nm3/Nm3이고, 건연소가스량이 1일 때의 공기의 양은 1.19 Nm3/Nm3이므로, 건연소가스량이 1일 때의 건연소가스량 대비 수소의 소비량은 1/1.19 = 0.84이다.

    따라서 건연소가스량이 1일 때, 수소의 소비량 대비 건연소가스량은 1/0.84 = 1.88이다.
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9. 1Nm3의 메탄가스(CH4)를 공기로 연소시킬 때 이론공기량은 얼마인가?

  1. 2.3Nm3/Nm3
  2. 7.35Nm3/Nm3
  3. 0.42Nm3/Nm3
  4. 9.52Nm3/Nm3
(정답률: 62%)
  • 메탄가스(CH4)의 분자식은 CH4이다. 이것을 공기(O2 + N2)와 연소시키면 다음과 같은 반응식이 나타난다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응식에서 메탄가스(CH4) 1몰이 연소되면 이론상 2 몰의 산소(O2)가 필요하다. 그리고 이론상 1 몰의 질소(N2)도 함께 반응에 참여한다. 따라서 메탄가스(CH4) 1Nm3을 연소시키기 위해서는 이론상 2Nm3의 산소(O2)와 7.52Nm3의 질소(N2)가 필요하다.

    따라서 이론공기량은 2Nm3 + 7.52Nm3 = 9.52Nm3이다.
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10. 다음 중 질소 산화물(NOX)의 발생 원인에 직접 관계되는 것은?

  1. 연료중의 질소분 연소
  2. 연소실의 연소온도가 높다.
  3. 연료의 불완전 연소
  4. 연료중의 회분이 많다.
(정답률: 42%)
  • 연소실의 연소온도가 높을수록 공기 중의 질소와 산소가 더 많이 반응하여 NOX가 발생하기 때문입니다. 이는 고온 연소로 인한 열분해 반응과 질소와 산소의 직접적인 반응으로 발생합니다.
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11. 연료를 상태에 따라 분류한 것으로 옳은 것은?

  1. 무연탄, 중유, 경유 및 휘발유
  2. 도시가스, 석유 및 석탄
  3. 고체연료, 액체연료 및 기체연료
  4. 천연가스, 석유, 무연탄 및 유연탄
(정답률: 83%)
  • 연료는 상태에 따라 고체, 액체, 기체로 분류할 수 있습니다. 따라서 "고체연료, 액체연료 및 기체연료"가 정답입니다. 다른 보기들은 연료의 종류를 나열한 것이지, 상태에 따라 분류한 것은 아닙니다.
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12. 다음 중 질소산화물에 대한 억제 대책으로 틀린 것은?

  1. 연소가스중 산소농도를 상승시킬 것
  2. 노내가스의 잔류시간을 감소시킬 것
  3. 과잉공기량을 감소시킬 것
  4. 노내압을 강하시킬 것
(정답률: 59%)
  • "연소가스중 산소농도를 상승시킬 것"은 틀린 대책입니다. 이는 오히려 질소산화물 생성을 촉진시키기 때문입니다. 질소산화물은 연소 과정에서 질소와 산소가 반응하여 생성되는데, 산소농도가 높을수록 질소산화물 생성이 적어지게 됩니다. 따라서 올바른 대책은 "연소가스중 산소농도를 상승시키는 것이 아닌, 산소농도를 유지하거나 증가시키는 것"입니다.
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13. 연소가스 분석결과 CO2가 12.6%일 때 예상되는 O2농도는 몇 %인가? (단, 연료의 CO2 Max = 16.5%)

  1. 3.5%
  2. 6.0%
  3. 5.0%
  4. 7.0%
(정답률: 48%)
  • 연료의 CO2 Max가 16.5%이므로, 연료에서 생성될 수 있는 CO2의 최대 농도는 16.5%입니다. 따라서, 연소가스 분석결과 CO2가 12.6%일 때, 아직 연료에서 생성될 수 있는 CO2가 충분히 존재한다는 것을 의미합니다. 이는 연료에서 생성될 CO2와 연소 시 생성된 CO2의 합이 16.5%를 넘지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서, 연소 시 생성된 CO2의 양은 16.5% - 12.6% = 3.9% 이하입니다. 이를 이용하여, 연소 시 생성된 CO2와 O2의 화학식을 이용하여 계산하면, O2 농도는 약 5.0%입니다.
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14. 다음 연료중 고위발열량이 가장 큰 것은?

  1. 중유
  2. 프로판가스
  3. 석탄
  4. 코크스
(정답률: 87%)
  • 프로판가스는 가장 고위발열량을 가진 연료 중 하나입니다. 이는 프로판가스 분자 내에 저장된 결합 에너지가 매우 높기 때문입니다. 따라서 프로판가스는 다른 연료에 비해 높은 열량을 발생시키며, 가정용 가스레인지나 산업용 보일러 등에서 많이 사용됩니다.
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15. 다음 설명 중에서 틀린 것은?

  1. 탄화도가 적을수록 고정 탄소량이 증가하고 연소속도가 빨라진다.
  2. 탄화도가 클수록 연료비가 증가하고 발열량이 크다.
  3. 탄화도가 작을수록 연소 속도가 늦어진다.
  4. 탄화도가 클수록 휘발분이 감소하고 착화 온도가 높아진다.
(정답률: 55%)
  • "탄화도가 작을수록 연소 속도가 늦어진다."는 틀린 설명입니다.

    탄화도가 적을수록 고정 탄소량이 증가하고 연소속도가 빨라지는 이유는, 탄화도가 낮을수록 연료 내에 휘발성 물질이 많아서 연소가 불완전하게 일어나기 때문입니다. 이에 따라 고정 탄소량이 증가하고 연소속도가 빨라집니다.

    탄화도가 클수록 연료비가 증가하고 발열량이 크다는 것은 맞습니다. 또한 탄화도가 클수록 휘발분이 감소하고 착화 온도가 높아진다는 것도 맞습니다.
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16. CH4와 C3H8를 각각 용적으로 50%씩의 혼합기체연료 1 Nm3을 완전 연소시키는데 필요한 이론공기량(Nm3)은? (단, 반응식은 다음과 같다)

  1. 13.7
  2. 14.7
  3. 15.7
  4. 16.7
(정답률: 31%)
  • 반응식을 보면 CH4와 C3H8가 산소와 반응하여 CO2와 H2O를 생성한다. 이때, 이론적으로 필요한 공기량은 연료의 몰수에 따라 결정된다.

    CH4의 몰질량은 16 g/mol, C3H8의 몰질량은 44 g/mol이다. 따라서, CH4와 C3H8의 몰비는 1:2.75이다.

    50%씩의 혼합기체연료 1 Nm3에서 CH4와 C3H8의 몰수는 각각 0.5 Nm3이다. 따라서, CH4의 몰수는 0.5 x 1000 / 22.4 = 22.32 mol, C3H8의 몰수는 0.5 x 1000 x 2.75 / 22.4 = 85.94 mol이다.

    반응식에서 CH4와 C3H8는 각각 2 mol과 5.5 mol의 산소와 반응하여 CO2와 H2O를 생성한다. 따라서, 이론적으로 필요한 공기량은 (2 + 5.5) x (22.32 + 85.94) / 2 = 16.7 Nm3이다.

    따라서, 정답은 "16.7"이다.
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17. 물질을 연소시켜 생긴 화합물에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수소가 연소했을 때는 물로 된다.
  2. 황이 연소했을 때는 황화수소로 된다.
  3. 탄소가 불완전 연소할 때는 탄산가스로 된다.
  4. 탄소를 완전 연소시켰을 때는 일산화탄소가 된다.
(정답률: 84%)
  • 정답은 "수소가 연소했을 때는 물로 된다." 이다. 이유는 수소 분자(H2)가 연소할 때 산소 분자(O2)와 반응하여 수소 원자(H)와 산소 원자(O)가 결합하여 물 분자(H2O)가 생성되기 때문이다. 이 반응식은 다음과 같다.

    2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 열

    따라서 수소가 연소하면 물로 된다.
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18. 연도가스 분석에서 CO가 전연 검출되지 않았고, 산소와 질소가 각각 (O2)Nm3/kg연료, (N2)Nm3/kg 연료일 때 공기비(과잉공기율)는 어떻게 표시되는가?

(정답률: 68%)
  • 공기비(과잉공기율)는 연료에 필요한 공기량 대비 실제 공급된 공기량의 비율을 나타내는 값이다. 따라서 이 문제에서는 CO가 검출되지 않았으므로 연료에 필요한 공기량은 산소와 질소의 합과 같다. 따라서 공기비는 (O2+N2)Nm3/kg연료 대비 실제 공급된 공기량인 (O2+N2+공기)Nm3/kg연료의 비율로 표시된다. 이를 간단하게 나타내면 ""이 된다.
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19. 고온건류에 얻어지는 코크스로 건류온도는?

  1. 1000∼1200℃
  2. 1500∼1700℃
  3. 2000∼2200℃
  4. 2500∼2700℃
(정답률: 57%)
  • 고온건류에서 얻어지는 코크스는 석탄 등의 화석연료를 고온에서 가열하여 얻어지는 고체물질이다. 이때 건류온도가 높을수록 코크스의 생성량은 증가하지만, 건류온도가 너무 높으면 코크스의 품질이 떨어지게 된다. 따라서 적절한 건류온도는 1000∼1200℃ 정도이다.
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20. 완전가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 완전가스는 분자 상호간의 인력을 무시한다.
  2. 완전가스 법칙은 저온, 고압에서 성립한다.
  3. 완전가스는 분자 자신이 차지하는 부피를 무시한다.
  4. H2, CO2 등은 20℃, 1atm에서 완전가스로 보아도 큰 지장이 없다.
(정답률: 45%)
  • "완전가스 법칙은 저온, 고압에서 성립한다."가 틀린 것이다. 완전가스 법칙은 고온, 저압에서 성립한다. 이는 완전가스가 분자 간의 인력을 무시하고, 분자 자신이 차지하는 부피를 무시하기 때문이다. 따라서 H2, CO2 등이 20℃, 1atm에서 완전가스로 보아도 큰 지장이 없다.
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 랭킨사이클에서 단열팽창 과정이 발생되는 장치는?

  1. 펌프
  2. 복수기
  3. 터빈
  4. 보일러
(정답률: 52%)
  • 랭킨사이클에서는 열을 이용하여 일을 하기 때문에, 열을 받아들인 후 일을 하고 다시 열을 내보내는 과정이 필요합니다. 이때, 열을 받아들인 후 일을 하는 과정에서 압력이 높아지게 되면, 열을 내보낼 때 압력이 낮아져서 일을 할 수 없게 됩니다. 따라서, 열을 받아들인 후 일을 하는 과정에서 압력을 유지하기 위해 단열팽창 과정이 필요합니다. 이 단열팽창 과정을 수행하는 장치는 터빈입니다. 터빈은 열을 받아들인 후 일을 하면서 압력을 유지하고, 다시 열을 내보내기 전에 압력을 낮추는 역할을 합니다.
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22. 교축과정(throttling process)를 거친 기체는 다음 중 어느 양이 일정하게 유지되는가?

  1. 압력
  2. 엔탈피
  3. 비체적
  4. 엔트로피
(정답률: 73%)
  • 교축과정을 거친 기체는 엔탈피가 일정하게 유지된다. 이는 교축과정이 등엔탈피과정이기 때문이다. 교축과정에서는 기체의 압력과 비체적이 변화하면서 엔트로피가 증가하지만, 엔탈피는 일정하게 유지된다. 따라서, 엔탈피는 교축과정에서 중요한 역할을 하며, 엔탈피의 변화량을 계산하여 교축과정에서의 열전달량을 구할 수 있다.
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23. 다음 중 카르노 사이클의 특색이 아닌 것은?

  1. 가역 사이클이다.
  2. 수열량과 방열량의 비가 수열시의 온도와 방열시의 온도의 비와 같다.
  3. P-V 선도에서는 직사각형의 사이클이 된다.
  4. 열효율이 고온열원 및 저온열원의 온도만으로 표시된다.
(정답률: 68%)
  • 카르노 사이클의 특색 중 P-V 선도에서 직사각형의 사이클이 된다는 것은 옳지 않습니다. 카르노 사이클은 P-V 선도에서 열화학적 엔트로피 변화가 없는 등온과 등엔트로피 과정으로 이루어지기 때문에, P-V 선도에서는 반드시 반원 모양의 사이클이 됩니다.
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24. 어떤 시스템이 비가역과정에 의해 열역학적 상태가 변했을 때 이 시스템의 엔트로피 변화는?

  1. 변화가 없다.
  2. 항상 감소한다.
  3. 항상 증가한다.
  4. 시스템의 열역학적 상태에 따라 증가하기도 하고, 감소하기도 한다.
(정답률: 43%)
  • 비가역과정에서는 열이 외부로 방출되거나 흡수되어 시스템의 열역학적 상태가 변화하게 됩니다. 이때 엔트로피는 항상 증가하게 됩니다. 이는 엔트로피가 시스템의 무질서도를 나타내는 값이기 때문입니다. 비가역과정에서는 시스템의 무질서도가 증가하므로 엔트로피도 증가하게 됩니다. 따라서 정답은 "항상 증가한다." 입니다.
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25. 1kg의 물이 0℃에서 100℃까지 가열될 때 엔트로피의 변화량은?

  1. 0.31 kcal/K
  2. 100 kcal/K
  3. 1 kcal/K
  4. 1.36 kcal/K
(정답률: 44%)
  • 물이 가열될 때, 분자의 운동이 활발해지고 무질서해지므로 엔트로피가 증가한다. 따라서 1kg의 물이 0℃에서 100℃까지 가열될 때 엔트로피는 증가한다. 이 때, 엔트로피 변화량은 온도 변화량과 열용량의 곱으로 계산할 수 있다. 물의 열용량은 1 cal/g℃이므로 1kg의 물의 열용량은 1000 cal/g℃이다. 따라서 0℃에서 100℃까지의 온도 변화량은 100℃이므로 엔트로피 변화량은 1000 cal/g℃ × 100℃ / 1 kcal = 100 kcal/K이다. 하지만 단위를 kcal/K로 바꾸면 1K당 100 kcal이므로, 1K당 엔트로피 변화량은 0.31 kcal/K가 된다. 따라서 정답은 "0.31 kcal/K"이다.
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26. 일정한 압력하에서 25℃의 공기에 의해 100℃의 포화수증기 1kg이 100℃의 포화액으로 변화되었다면 이 과정에 대한 전체 엔트로피 변화는? (단, 100℃의 수증기에 대한 Hfg는 2257(KJ/kg)이고, 공기의 온도 변화는 없었다고 가정한다.)

  1. 6.048 (KJ/K)
  2. -6.048 (KJ/K)
  3. 1.522 (KJ/K)
  4. 7.570 (KJ/K)
(정답률: 44%)
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27. 1atm, 15℃의 공기 3kg을 5atm까지 가역 폴리트로프과정으로 압축시킬 때 엔트로피의 변화는 몇 kcal/k 인가? (단, 공기에 대한 Cv = 0.17kcal/kg.℃, K = 1.4, n = 1.3 이다.)

  1. 0.0631 감소
  2. 0.0631 증가
  3. 0.1642 감소
  4. 0.1642 증가
(정답률: 39%)
  • 먼저, 폴리트로프과정은 가역과정이므로 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cv ln(T2/T1) + R ln(V2/V1)

    여기서, R은 공기의 기체상수이다. T1과 V1은 초기 온도와 체적이고, T2와 V2는 최종 온도와 체적이다.

    우선, 초기 온도와 체적을 구해보자. 1 atm, 15℃에서 3kg의 공기의 체적은 다음과 같다.

    V1 = m / ρ = 3 / 1.225 = 2.44 m^3

    다음으로, 최종 온도와 체적을 구해보자. 5 atm까지 압축되었으므로, 최종 압력은 5 atm이다. 이때의 체적을 구하려면, 상태방정식을 사용해야 한다.

    P1V1^n = P2V2^n

    여기서, n은 공기의 지수이다. K = Cp/Cv를 사용해 n = 1 + 2/K = 1.3으로 계산할 수 있다. 따라서,

    1 atm x 2.44 m^3 x 1.3 = 5 atm x V2 x 1.3

    V2 = 0.94 m^3

    최종 온도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P1/T1 = P2/T2

    T2 = T1 x P2/P1 = 15 + 273 x 5/1 = 1365 K

    이제 ΔS를 계산해보자.

    ΔS = 0.17 ln(1365/288) + 287 ln(0.94/2.44) = -0.0631 kcal/K

    따라서, 엔트로피는 0.0631 감소한다. 따라서 정답은 "0.0631 감소"이다.
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28. 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: 41%)
  • PV1.3 = 상수이므로, P1.3V1.3 = 상수이다. 이를 로그 취하면, 1.3logP + 1.3logV = 상수가 된다.

    또한, 가스의 정적비열은 0.156㎉/㎏℃이므로, 5㎏의 가스의 질량은 5kg이고, 온도 변화량은 200℃이므로, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = 5kg × 0.156㎉/㎏℃ × ln(150/350)1.3/1.4 = 0.101㎉/K

    따라서, 정답은 "0.101"이다.
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29. 다음 중 실린더의 압축비에 대한 정의로서 옳은 것은?

  1. 격간체적/실린더체적
  2. 실린더체적/격간체적
  3. 격간체적/행정체적
  4. 행정체적/격간체적
(정답률: 69%)
  • 정답: "실린더체적/격간체적"

    실린더의 압축비는 실린더 내부의 공기를 압축할 때 실린더 내부의 체적과 실린더와 피스톤 사이의 격간체적의 비율을 나타내는 것입니다. 따라서 압축비는 "실린더체적/격간체적"으로 정의됩니다. 격간체적은 피스톤이 실린더 내부를 이동할 때 생기는 공간으로, 이 공간은 피스톤이 최하점에서 최상점까지 이동할 때 변화합니다.
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30. 포화온도가 263℃인 건포화증기를 정압하에서 77℃ 만큼 과열시키고자 한다면 몇 ㎉/kg의 열을 가하여야 하는가? (단, 평균 정압비열은 0.8㎉/kg℃로 한다.)

  1. 58.7
  2. 61.6
  3. 68.6
  4. 72.4
(정답률: 33%)
  • 과열시키기 위해서는 건포화증기의 엔탈피를 증가시켜야 한다. 따라서, 과열시키기 위해 필요한 열은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = m × (h2 - h1)

    여기서, Q는 과열시키기 위해 필요한 열, m은 단위 질량당 엔탈피, h1은 초기 상태의 엔탈피, h2는 과열된 상태의 엔탈피이다.

    포화온도가 263℃인 건포화증기의 평균 정압비열은 0.8㎉/kg℃이므로, 초기 상태의 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    h1 = 263℃ × 0.8㎉/kg℃ = 210.4㎉/kg

    과열시키려는 온도는 263℃ + 77℃ = 340℃이므로, 과열된 상태의 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    h2 = 340℃ × 0.8㎉/kg℃ = 272㎉/kg

    따라서, 과열시키기 위해 필요한 열은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = 1kg × (272 - 210.4)㎉/kg = 61.6㎉/kg

    따라서, 정답은 "61.6"이다.
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31. 다음 중에서 정적과정, 정압과정 및 단열과정으로 구성된 사이클은?

  1. 카르노사이클
  2. 디젤사이클
  3. 브레이턴사이클
  4. 오토사이클
(정답률: 69%)
  • 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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32. 압력 10bar, 온도 200℃의 공기(k=1.4)가 노즐에서 단열 팽창할 때 임계압력(bar)은 얼마인가?

  1. 5.28
  2. 8.99
  3. 27.95
  4. 17.06
(정답률: 20%)
  • 임계압력은 공기가 초음속으로 이동할 때 발생하는 압력으로, 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있다.

    P* = P * (2/(k+1))^(k/(k-1))

    여기서 P는 주어진 압력, k는 공기의 비열비이다. 따라서 주어진 조건에 대입하면:

    P* = 10 * (2/(1.4+1))^(1.4/(1.4-1)) = 5.28

    따라서 정답은 5.28이다.
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33. 개방계의 에너지식으로 옳은 것은? (단, 는 유속, dW*는 개방계의 일, Z는 높이이다.)

(정답률: 58%)
  • 개방계에서는 유체의 입구와 출구가 열려 있기 때문에 유체의 질량이 변할 수 있다. 이에 따라 개방계에서는 유체의 질량 보존 법칙이 성립하지 않는다. 따라서 개방계의 에너지식에서는 유체의 질량 대신 유체의 유속을 고려해야 한다. 따라서 ""가 옳은 정답이다.
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34. 온도 T1의 고열원으로 부터 온도 T2의 저열원으로 열량 Q가 전하여질 때 이 두 열원사이의 엔트로피 변화는?

  1. Q/T1 - Q/T2
  2. Q/T2 - Q/T1
  3. Q {(T1 + T2)/T1ㆍT2}
  4. {(T1 - T2)/Q.T1ㆍT2}
(정답률: 40%)
  • 열역학 제2법칙에 따르면, 열이 고온에서 저온으로 흐를 때 엔트로피는 증가한다. 따라서 이 문제에서도 열이 고열원에서 저열원으로 흐르므로 엔트로피는 증가한다.

    열량 Q가 전달될 때, 열원 사이의 엔트로피 변화는 Q/T1 - Q/T2이다. 이는 열이 고온에서 저온으로 흐르면서 엔트로피가 증가하는 양을 나타낸다.

    따라서 정답은 "Q/T2 - Q/T1"이다.
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35. 노즐은 이론적으로 외부에 대해 열의 수수가 없고 또 외부에 대하여 일도 하지 않는다. 유입속도를 무시할 때 유출속도 V는 어떻게 표시되는가? (단, i는 엔탈피, gc는 중력단위환산계수, J는 열의 일당량을 나타낸다.)

(정답률: 72%)
  • 노즐은 열의 수송이 없고 일도 하지 않으므로, 유체의 엔탈피는 노즐 내부에서 변하지 않는다. 따라서, 유입속도를 무시할 때 유출속도 V는 Bernoulli 방정식에 의해 표시된다. 이 방정식은 유체의 속도와 압력, 밀도, 중력 등의 변수를 고려하여 유체의 흐름을 설명한다. 이 중에서 유체의 속도는 유출속도 V로 표시되며, 이는 ""와 같이 표시된다.
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36. 공기 냉동 cycle은 어느 열기관의 역 cycle인가?

  1. otto
  2. Diesel
  3. Sabathe
  4. Brayton
(정답률: 76%)
  • 공기 냉동 cycle은 Brayton 열기관의 역 cycle입니다. 이는 공기를 압축하고, 냉각하고, 확장시켜서 열을 추출하는 cycle입니다. Brayton cycle은 가스터빈 엔진에서 사용되는 cycle로, 공기를 압축하고 연소시켜서 확장시키는 cycle입니다. 따라서 공기 냉동 cycle은 Brayton cycle의 역 cycle이라고 할 수 있습니다.
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37. 열역학 제2법칙에 대한 설명으로 적당한 것은?

  1. 성능계수가 무한대인 냉동기를 제작할 수 있다.
  2. 엔트로피의 절대치를 정의하는 법칙을 말한다.
  3. 온도계의 원리원칙을 제공하는 법칙을 말한다.
  4. 일을 소비하지 않고는 열을 저온체에서 고온체로 이동시키는 것은 불가능하다.
(정답률: 80%)
  • 열역학 제2법칙은 열은 항상 고온체에서 저온체로 이동하려는 경향이 있으며, 이 과정에서 일을 소비하지 않으면 열을 저온체에서 고온체로 이동시키는 것은 불가능하다는 법칙을 말한다. 따라서 "일을 소비하지 않고는 열을 저온체에서 고온체로 이동시키는 것은 불가능하다."가 적당한 설명이다.
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38. 폴리트로우프 과정중 압축기에서의 압축일에 대한 표현식으로 부적당한 것은?

(정답률: 45%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 이 표현식은 압축기에서 압축률을 나타내는 표현식이 아니라, 압축기에서 처리하는 데이터의 크기를 나타내는 표현식이기 때문이다. 압축률은 압축 전후의 데이터 크기 비율로 나타내는 것이 올바른 표현이다.
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39. 다음 중 열의 일당량(kgㆍm/㎉)으로서 적당한 것은?

  1. 1/427
  2. 427
  3. 632
  4. 860
(정답률: 72%)
  • 정답은 "427"입니다. 열의 일당량은 단위 열당 얼마나 많은 물질이 필요한지를 나타내는 값으로, 일반적으로 이 값이 작을수록 물질의 열 효율이 높다고 볼 수 있습니다. 따라서 열의 일당량이 큰 값인 "632"와 "860"은 열 효율이 낮은 것으로 볼 수 있습니다. 반면에 "1/427"은 열의 일당량이 매우 작아서 실제로는 사용되지 않는 값입니다. 따라서 적당한 값은 "427"입니다.
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40. 열기관 중에서 가장 이상적인 cycle은?

  1. Rankine cycle
  2. Diesel cycle
  3. Carnot cycle
  4. Brayton cycle
(정답률: 77%)
  • Carnot cycle은 열기관 중에서 가장 이상적인 cycle이다. 이는 Carnot cycle이 가장 높은 열효율을 가지기 때문이다. Carnot cycle은 열원과 냉원 사이에서 일어나는 역행정적인 cycle로, 열원에서 열을 흡수하고 냉원으로 열을 방출함으로써 일어난다. 이때 Carnot cycle은 모든 열기관에서 가능한 최대 열효율을 보장한다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 차압식 유량계로 유량을 측정시 차압이 2500mmH2O일 때 유량이 300m3/h 라면, 차압이 900mmH2O일 때의 유량은?

  1. 180m3/h
  2. 200m3/h
  3. 108m3/h
  4. 150m3/h
(정답률: 54%)
  • 차압식 유량계에서 유량과 차압은 비례 관계에 있습니다. 따라서, 유량이 300m3/h일 때의 차압과 유량이 x일 때의 차압은 다음과 같은 비례식으로 나타낼 수 있습니다.

    300/2500 = x/900

    이를 풀면 x = 108m3/h가 됩니다. 따라서, 정답은 "180m3/h"가 아니라 "108m3/h"입니다.
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42. 오르쟈트 가스분석계의 배기가스 분석 순서로 맞는 것은?

  1. N2 → CO → O2 → CO2
  2. CO2 → CO → O2 → N2
  3. N2 → O2 → CO → CO2
  4. CO2 → O2 → CO → N2
(정답률: 63%)
  • 배기가스 분석 순서는 일반적으로 CO2 → O2 → CO → N2 순서로 진행됩니다. 이는 CO2가 가장 안전한 가스이기 때문에 먼저 분석하고, 다음으로 산소(O2)를 분석하여 연소 효율을 계산합니다. 그 다음으로 일산화탄소(CO)를 분석하여 연소 효율을 더욱 정확하게 계산하고, 마지막으로 질소(N2)를 분석합니다. 이 순서는 연소 과정에서 발생하는 가스들의 안전성과 중요도를 고려하여 결정된 것입니다.
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43. 액주식 압력계에 사용하는 액체의 구비조건 중 틀린 것은?

  1. 액주의 높이를 정확히 읽을 수 있을 것
  2. 점도, 팽창계수가 클 것
  3. 항상 액면은 수평으로 만들 것
  4. 모세관 현상이 적을 것
(정답률: 84%)
  • 액주식 압력계에 사용하는 액체의 구비조건 중 틀린 것은 "점도, 팽창계수가 클 것"이다. 이유는 점도와 팽창계수가 클수록 액체의 움직임이 둔화되어 액주의 높이를 정확히 읽을 수 없기 때문이다. 따라서 액주식 압력계에 사용하는 액체는 점도와 팽창계수가 작은 것이 좋다.
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44. 정도(情度)가 높은 유체의 유량 측정에 적합한 유량계는?

  1. 차압식 유량계
  2. 용적식 유량계
  3. 면적식 유량계
  4. 유속식 유량계
(정답률: 44%)
  • 정도가 높은 유체는 점성이 높아서 유속이 일정하지 않을 수 있습니다. 따라서 유속식 유량계는 적합하지 않습니다. 또한, 차압식 유량계는 유체의 밀도 변화에 영향을 받을 수 있어 정확도가 떨어질 수 있습니다. 반면에 용적식 유량계는 유체의 용적 변화에 영향을 받지 않고, 유체의 용적을 직접 측정하여 유량을 계산하기 때문에 정확도가 높습니다. 따라서 정도가 높은 유체의 유량 측정에는 용적식 유량계가 적합합니다.
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45. 고온체에서 방사되는 에너지 중 특정한 파장(0.65μm 인 적외선)의 방사에너지를 다른 온도의 고온 물체로 사용되는 전구의 필라멘트의 휘도와 비교하여 온도를 측정하는 온도계는?

  1. 방사온도계
  2. 서모컬러(Thermocolor)
  3. 제에겔콘
  4. 광고온계
(정답률: 57%)
  • 광고온계는 고온체에서 방사되는 특정 파장의 적외선 방사에너지를 사용하여 전구 필라멘트의 휘도와 비교하여 온도를 측정하는 온도계입니다. 이는 방사온도계와 유사하지만, 광학적인 원리를 사용하여 더 정확한 측정이 가능합니다. 서모컬러는 열에 따라 색상이 변하는 물질을 이용한 온도계이며, 제에겔콘은 액체의 녹는 점과 응고점의 차이를 이용한 온도계입니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "광고온계"입니다.
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46. 다음 중 주로 인화점이 80℃이하인 석유제품의 인화점 시험방법으로서 랙커솔벤트, 저인화점의 희석제, 연료 유류 등에서 적용하지 않는 시험법은?

  1. 타그 개방방식
  2. 타그 밀폐식
  3. 클리블렌드 개방식
  4. 펜스키 마르텐스 밀폐식
(정답률: 60%)
  • 클리블렌드 개방식은 인화점 시험 시 시료를 개방된 컵에 담고, 외부의 열원을 이용하여 시료의 온도를 높여가며 인화점을 측정하는 방법이다. 따라서 인화점이 낮은 석유제품에서 주로 사용되며, 랙커솔벤트, 저인화점의 희석제, 연료 유류 등에서는 적용하지 않는다. 이에 반해, 타그 개방방식, 타그 밀폐식, 펜스키 마르텐스 밀폐식은 시료를 밀폐된 용기에 담고, 일정한 온도와 압력을 유지하면서 인화점을 측정하는 방법으로, 인화점이 높은 석유제품에서 주로 사용된다.
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47. 링벨런스식 압력계에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 압력원에 가깝도록 계기를 설치한다.
  2. 부식성 가스나 습기가 많은 곳에는 다른 압력계보다 정도가 높다.
  3. 도입관은 될 수 있는 한 가늘고 긴 것이 좋다.
  4. 측정 대상유체는 주로 액체이다.
(정답률: 76%)
  • 압력원에 가깝게 계기를 설치하는 것은 정확한 압력 측정을 위해서이다. 압력원과 계기 사이에는 압력 손실이 발생할 수 있기 때문에, 압력원에 가까이 설치하면 압력 손실을 최소화할 수 있고, 따라서 보다 정확한 측정이 가능하다.
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48. 그림의 관로에서 온도계의 설치위치로 가장 적당한 곳은? (단, 관로는 연도가스 덕트(Duct)로 간주한다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 64%)
  • 온도계는 가스의 온도를 측정하기 위한 기기이므로, 가스가 가장 많이 흐르는 중앙 부분에 설치하는 것이 적절하다. 따라서, 그림에서는 "3"번 위치가 가장 적당한 위치이다. "1"번과 "2"번은 가스의 흐름이 적은 부분이고, "4"번은 가스가 흐르는 방향과 수직으로 위치하고 있어서 온도를 정확하게 측정하기 어렵다.
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49. 다음은 가스분석계인 열전도율형 CO2 분석계의 사용상 주의사항을 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 브리지의 공급전류 점검을 확실하게 한다.
  2. 셀의 주위온도나 측정가스온도를 거의 일정하게 보존 하고 유지하며 과도한 상승을 피한다.
  3. H2의 혼입은 지시를 높인다.
  4. 가스압력의 변동은 지시에 영향을 줄 수 있다.
(정답률: 78%)
  • "H2의 혼입은 지시를 높인다."가 틀린 것이 아니다. 이유는 CO2 분석계는 CO2의 열전도율을 측정하여 CO2 농도를 계산하는데, H2는 CO2보다 열전도율이 높기 때문에 H2가 혼입되면 CO2의 열전도율이 증가하여 CO2 농도를 과대평가할 수 있다. 따라서 H2의 혼입을 방지해야 한다.
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50. 국제 미터원기(백금.이리듐 합금)로 표시된 1미터의 길이는 온도 몇 도에서 나타내는 값인가?

  1. 0℃
  2. 15℃
  3. 20℃
  4. 25℃
(정답률: 48%)
  • 국제 미터원기는 1960년대에 정의된 것으로, 백금과 이리듐의 합금으로 만들어진 원기를 이용하여 1미터의 길이를 정의합니다. 이 합금은 온도 변화에 따라 길이가 변하지 않는 특성을 가지고 있습니다. 따라서, 어떤 온도에서도 1미터의 길이는 항상 동일합니다. 따라서 정답은 "0℃" 입니다.
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51. 다음의 제어동작중 잔류편차 존재로 인해 단독으로 쓰이지 않고 반드시 다른 동작과 함께 사용되는 동작은?

  1. 비례동작
  2. 적분동작
  3. 미분동작
  4. 2위치동작
(정답률: 64%)
  • 정답은 "비례동작"입니다.

    비례동작은 입력값과 출력값이 비례하는 제어동작으로, 잔류편차가 존재할 경우에는 다른 동작과 함께 사용되어야 합니다. 예를 들어, 비례제어와 적분제어를 함께 사용하면 잔류편차를 보상하면서 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다. 따라서 비례동작은 단독으로 사용되기보다는 다른 동작과 함께 사용되는 것이 일반적입니다.

    반면에 적분동작과 미분동작은 잔류편차를 보상하거나 시스템의 반응속도를 높이는 등의 역할을 하기 때문에, 비례동작과 함께 사용되는 경우도 있지만 단독으로 사용될 수도 있습니다. 2위치동작은 제어대상이 특정 범위 내에서만 움직이도록 제한하는 역할을 하기 때문에, 다른 동작과 함께 사용되는 경우도 있지만 단독으로 사용될 수도 있습니다.
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52. 다음 중 특정 가스의 물성정수인 확산속도를 이용하여 분석하는 것은?

  1. 자동 화학식 CO2법
  2. 가스크로마토 그래프법
  3. 오르자트법
  4. 연소열식 O2법
(정답률: 65%)
  • 가스크로마토 그래프법은 특정 가스의 물성정수인 확산속도를 이용하여 분석하는 방법입니다. 이 방법은 가스를 측정하고자 하는 시료와 함께 샘플 룸에 넣어 분석합니다. 시료는 열에 의해 기체 상태로 변환되며, 가스크로마토그래프법을 이용하여 시료 내의 각 성분을 분리하고 측정합니다. 이 방법은 정확하고 민감하며, 다양한 가스 분석에 적용됩니다.
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53. 다음 중 접촉식 온도계가 아닌 것은?

  1. 바이메탈 온도계
  2. 백금저항 온도계
  3. 열전(대) 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 77%)
  • 광고온계는 온도를 측정하는 것이 아니라 광선의 세기를 측정하여 온도를 추정하는데 사용되는 계기이기 때문에 접촉식 온도계가 아니다.
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54. 1차 제어장치가 제어량을 측정하여 제어명령을 발하고, 2차 제어장치가 이 명령을 바탕으로 제어량을 조절하는 측정제어와 가장 가까운 것은?

  1. 비율제어(Ratio-control)
  2. 프로그램 제어(Program-control)
  3. 정치제어(Constant value control)
  4. 케스케이드 제어(Cascade-control)
(정답률: 83%)
  • 케스케이드 제어는 1차 제어장치와 2차 제어장치가 연결되어 있어, 1차 제어장치에서 발생한 제어량 측정값을 2차 제어장치에서 사용하여 제어량을 조절하는 방식입니다. 따라서 측정제어와 가장 가깝다고 할 수 있습니다. 비율제어는 제어량과 조작량의 비율을 일정하게 유지하는 방식이고, 프로그램 제어는 미리 정해진 프로그램에 따라 제어량을 조절하는 방식입니다. 정치제어는 일정한 값을 유지하는 방식입니다.
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55. 계측기기의 구비조건으로 잘못된 것은?

  1. 연속 측정이 되어야 한다.
  2. 정도가 높고 구조가 간단하여야 한다.
  3. 견고하고 신뢰성이 낮아야 한다.
  4. 설치장소 및 주위 조건에 내구성이 있어야 한다.
(정답률: 88%)
  • "견고하고 신뢰성이 낮아야 한다."는 잘못된 것이다. 계측기기는 정확한 측정을 위해 견고하고 신뢰성이 높아야 한다. 견고하지 않으면 측정값이 왜곡될 수 있고, 신뢰성이 낮으면 측정값의 정확성이 보장되지 않기 때문이다.
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56. 다음 중 압력손실이 가장 적은 유량측정 방식은?

  1. 오리피스
  2. 플로-노즐
  3. 벤츄리
  4. 오발기어형 유량계
(정답률: 59%)
  • 압력손실은 유량측정 시 유체가 흐르는 관로에서 발생하는데, 이때 유량측정 방식에 따라 압력손실의 크기가 다릅니다. 벤츄리는 유체가 흐르는 관로에서 유속이 빠르게 증가하고 압력이 감소하는 부분을 이용하여 유량을 측정하는 방식입니다. 이 방식은 유량측정을 위한 장치가 간단하고 압력손실이 적어 다른 방식에 비해 유용합니다. 따라서 벤츄리가 압력손실이 가장 적은 유량측정 방식입니다.
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57. 프로세스 제어의 난이 정도를 표시하는 낭비시간(dead time) L과 시정수 T와의 비 L/T는?

  1. 작을수록 제어 용이
  2. 클수록 제어 용이
  3. 조작정도에 따라 다르다.
  4. 비에 관계없이 일정하다.
(정답률: 73%)
  • L/T는 작을수록 제어 용이하다.

    이유는 L/T는 프로세스 제어의 난이 정도를 나타내는 지표로, 이 값이 작을수록 프로세스 제어가 빠르고 정확하게 이루어진다는 것을 의미한다. 따라서 제어 용이성이 높아진다. 반대로 L/T가 클수록 프로세스 제어가 느리고 부정확하게 이루어지므로 제어 용이성이 낮아진다.
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58. 프로세스(process)계내에 시간지연이 크거나 외란이 심할 경우 조절계를 이용하여 설정점을 작동시키게 하는 제어 방식은?

  1. 프로그램 제어
  2. 캐스케이드 제어
  3. 피드 백 제어
  4. 시이퀀스 제어
(정답률: 82%)
  • 캐스케이드 제어는 여러 개의 제어기를 연결하여 하나의 큰 제어기를 만들어 시스템을 제어하는 방식입니다. 이 방식은 프로세스 내부에서 시간지연이나 외란이 발생할 경우 작은 제어기들이 순차적으로 작동하여 시스템을 안정화시키는 효과가 있습니다. 따라서 이 방식이 프로세스 내부에서 시간지연이 크거나 외란이 심한 경우에 적합합니다.
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59. 그림은 증기압력 제어의 병렬제어 방식의 구성을 표시한 것이다. ( )에 적당한 용어는?

  1. 1 : 동작신호, 2 : 목표치, 3 : 제어량
  2. 1 : 조작량, 2 : 설정신호, 3 : 공기량
  3. 1 : 압력조절기, 2 : 연료공급량, 3 : 공기량
  4. 1 : 연료공급량, 2 : 공기량, 3 : 압력조절기
(정답률: 83%)
  • 그림에서는 증기압력을 제어하기 위해 병렬제어 방식을 사용하고 있으며, 이를 위해 압력조절기, 연료공급량, 공기량을 제어하고 있다. 따라서 정답은 "1 : 압력조절기, 2 : 연료공급량, 3 : 공기량"이다.
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60. 다음 중 차압식 유량계로만 짝지어진 것은?

  1. 오리피스, 벤츄리, 플로-노즐
  2. 로터리커, 피스톤형유량계, 칼만식유량계
  3. 칼만식유량계, 델타유량계, 스와르미터
  4. 전자유량계, 토마스미터, 오벌유량계
(정답률: 80%)
  • 차압식 유량계는 유체의 유속과 압력차를 이용하여 유량을 측정하는 유량계입니다. 오리피스, 벤츄리, 플로-노즐은 모두 차압식 유량계로서, 유체의 유속과 압력차를 이용하여 유량을 측정합니다. 따라서 오리피스, 벤츄리, 플로-노즐은 차압식 유량계로만 짝지어진 것입니다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 백금.로듐(PR) 표준 열전대의 최고 사용온도는?

  1. 800℃
  2. 1200℃
  3. 1600℃
  4. 2000℃
(정답률: 59%)
  • 백금과 로듐은 고온에서 안정적인 성질을 가지고 있어, 고온 측정에 많이 사용됩니다. 이들의 표준 열전대는 최고 사용온도가 1600℃까지 가능합니다. 따라서 정답은 "1600℃"입니다.
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62. 관선의 지름을 바꿀 때 사용되는 관 부속품은?

  1. 발브(valve)
  2. 엘보(elbow)
  3. 리듀서(reducer)
  4. 플러그(plug)
(정답률: 87%)
  • 리듀서는 관의 지름을 줄이거나 늘리는데 사용되는 부속품입니다. 따라서 관선의 지름을 바꿀 때 사용됩니다. 발브는 유체의 흐름을 제어하는데 사용되며, 엘보는 관의 방향을 바꾸는데 사용됩니다. 플러그는 관의 구멍을 막는데 사용됩니다.
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63. 길이 방향으로 배치된 관 구멍부의 효율은 피치가 같을 경우, 어떤 식으로 나타낼 수 있는가? (단, P : 관구멍의 피치[mm], d : 관구멍의 지름[mm], η : 효율)

  1. η = (d - P)/P
  2. η = P/(d - P)
  3. η = (P - d)/P
  4. η = P/(P - d)
(정답률: 71%)
  • 길이 방향으로 배치된 관 구멍부의 효율은 관구멍 간격인 P와 관구멍 지름인 d에 영향을 받는다. 관구멍 간격이 작을수록, 즉 P가 작을수록 관 구멍부에서 유체의 손실이 적어지므로 효율이 높아진다. 반면, 관구멍 지름이 클수록, 즉 d가 클수록 유체의 손실이 커지므로 효율이 낮아진다.

    따라서, 관구멍 간격 P와 관구멍 지름 d의 관계를 고려하여 효율을 나타내는 식을 세울 수 있다. P와 d의 차이를 분모로 두고, 이를 P로 나누면 관구멍 간격 P에 대한 상대적인 관구멍 지름 d의 크기를 나타내는 값이 된다. 이 값이 작을수록 효율이 높아지므로, 식은 "η = (P - d)/P"가 된다.
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64. 다음 중 요로의 배가스열을 회수, 이용하는데 관계없는 것은?

  1. 온수발생기
  2. 폐열 보일러
  3. 축열기(Regenarator)
  4. 디어레이터(脫氣器)
(정답률: 62%)
  • 디어레이터는 공기나 가스 중에서 수증기를 제거하는 장치이므로, 요로의 배가스열을 회수, 이용하는데는 관계가 없습니다. 따라서 디어레이터가 정답입니다.
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65. 판상보온재를 사용하는 경우 소정의 두께의 보온판을 철사로 묶어서 밀착시킨다. 보온재의 두께가 다음 중 어느 정도가 넘을 경우 가능한 한 2층으로 나누어 시공하는가?

  1. 25mm
  2. 50mm
  3. 75mm
  4. 10mm
(정답률: 61%)
  • 보온재의 두께가 75mm 이상일 경우, 단일 층으로 시공하면 보온재의 무게로 인해 밀착이 어렵고, 보온성능이 떨어질 수 있기 때문에 가능한 한 2층으로 나누어 시공한다.
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66. 어느 보온벽의 온도가 안쪽 20℃, 바깥쪽 0[℃]이다. 벽 두께가 20[cm], 벽 재료의 열전도율이 0.2[kcal/m h℃]일 때 벽 1[m2]당, 매시간의 열손실량[kcal]은?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 20
  4. 50
(정답률: 59%)
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67. 다음 중 보일러 급수를 처리할 때 pH 조정제로 사용하지 않는 것은?

  1. 수산화나트륨
  2. 암모니아
  3. 탄산나트륨
  4. 제3인산나트륨
(정답률: 37%)
  • 탄산나트륨은 보일러 급수를 처리할 때 pH 조정제로 사용하지 않는다. 이는 탄산나트륨이 보일러 급수의 pH를 높이는 역할을 하기 때문이다. 반면, 수산화나트륨, 암모니아, 제3인산나트륨은 보일러 급수의 pH를 조절하는데 사용된다.
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68. 용광로의 용량표시는 무엇을 기준으로 하여 나타내는가?

  1. 광석, 톤/회
  2. 광석, 톤/일
  3. 선철, 톤/회
  4. 선철, 톤/일
(정답률: 64%)
  • 용광로의 용량표시는 선철, 톤/일을 기준으로 나타낸다. 이는 용광로가 하루에 생산하는 철강의 양을 의미하며, 선철은 철광석을 가열하여 추출한 철의 양을 의미한다. 따라서 용광로의 생산능력을 나타내는 용량표시는 선철, 톤/일로 표시된다.
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69. 보온재가 가져야할 특성과 관계가 없는 것은?

  1. 흡수성 및 흡습성
  2. 기공의 크기
  3. 재질의 유동성
  4. 재질의 조밀도
(정답률: 56%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 것이 중요한데, 이를 위해 공기나 수분이 잘 통하지 않도록 하는 특성이 필요합니다. 따라서 흡수성 및 흡습성, 기공의 크기, 재질의 조밀도는 보온재가 가져야할 특성과 관련이 있습니다. 하지만 재질의 유동성은 보온재의 역할과는 관련이 없습니다. 재질의 유동성은 재료가 얼마나 쉽게 움직이는지를 나타내는 것으로, 보온재의 역할과는 관련이 없습니다.
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70. 다음 중 급수 중의 불순물이 직접 보일러의 과열의 원인으로 되는 것은?

  1. 탄산가스
  2. 수산화나트륨
  3. 히드라진
  4. 유지
(정답률: 79%)
  • 보일러 내부에서 급수가 가열되면서 불순물이 발생할 수 있습니다. 이 중에서도 유지는 보일러 내부에서 발생하는 슬러지나 부식물질 등의 불순물을 말합니다. 이러한 유지가 쌓이면 보일러 내부의 열전달 효율을 저하시키고, 과열을 유발하여 보일러의 수명을 단축시키는 원인이 됩니다. 따라서 유지는 보일러의 과열 원인 중 하나입니다.
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71. 다음 중에서 반연속식 가마는?

  1. 회전가마
  2. 선가마
  3. 오름가마
  4. 고리가마
(정답률: 48%)
  • 반연속식 가마는 연료를 연속적으로 공급하지 않고 일정한 간격으로 공급하는 가마를 말합니다. 이 중에서 "오름가마"는 연료를 공급하는 위치가 가마의 아래쪽에서 위쪽으로 이동하면서 연소가 일어나는 가마입니다. 따라서 연료가 연속적으로 공급되지 않고 일정한 간격으로 공급되는 반연속식 가마 중에서 "오름가마"가 됩니다.
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72. 유량을 Q[m3/sec], 유체의 평균유속을 V[m/sec]라 할 때 파이프 내경 D[mm]를 구하는 식은?

(정답률: 47%)
  • 파이프 내경 D는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    D = 2 * (Q / (π * V))^0.5

    이 식에서 Q는 유량, V는 유체의 평균유속이다. 이 식은 유량과 평균유속을 이용하여 파이프 내경을 구하는 공식이다.

    정답은 ""이다. 이유는 이 식이 파이프 내경을 구하는 공식이기 때문이다.
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73. 다음 중 노통연관식 보일러의 급수를 처리할 때 탈산소제로 사용하지 않는 것은?

  1. 타닌
  2. 수산화나트륨
  3. 하이드라진
  4. 아황산나트륨
(정답률: 38%)
  • 노통연관식 보일러의 급수를 처리할 때 탈산소제로 사용하는 것은 일반적인 방법이지만, 수산화나트륨은 탈산소제가 아닌 산화제로 사용되기 때문에 선택지에서 제외됩니다. 수산화나트륨은 급수 처리 시 pH 조절을 위해 사용되며, 산화제로서 산소를 추가하여 급수 내의 철 이온을 산화시켜 침전물을 제거합니다.
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74. 다음 중에서 가마내의 온도분포가 가장 고른 것은?

  1. 승염식 가마(윗불꽃 가마)
  2. 도염식 가마(꺽임불꽃 가마)
  3. 횡염식 가마(옆불꽃 가마)
  4. 오름 가마(통굴 가마)
(정답률: 68%)
  • 도염식 가마(꺽임불꽃 가마)의 온도분포가 가장 고른 이유는 꺽임불꽃이 가마 내부를 고르게 가열하기 때문입니다. 승염식 가마(윗불꽃 가마)는 불꽃이 가마 상단에서 집중되어 상단부가 더 뜨거우며, 횡염식 가마(옆불꽃 가마)는 불꽃이 가마 측면에서 집중되어 측면부가 더 뜨거워지기 때문입니다. 오름 가마(통굴 가마)는 가마 내부의 공기가 상승하면서 가열되기 때문에 상단부가 더 뜨거워지는 경향이 있습니다.
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75. 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: 59%)
  • 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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76. 보일러 동체의 최소 두께는 안지름이 1850mm 초과하는 것은 얼마 이상으로 하여야 하는가?

  1. 8mm
  2. 10mm
  3. 12mm
  4. 15mm
(정답률: 70%)
  • 보일러 동체의 최소 두께는 내부 압력과 온도에 따라 결정된다. 안지름이 1850mm 초과하는 경우, 내부 압력과 온도가 높아질 가능성이 높기 때문에 두께도 더 두꺼워져야 한다. 따라서, 12mm가 최소 두께로 적합한 것이다.
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77. 도시가스 연소식 노통연관보일러에 설치하는 증기압력계의 적정한 눈금은 어느 범위에 있어야 하는가?

  1. 최고 사용압력의 2∼3배
  2. 최고 사용압력의 1.5∼3배
  3. 사용압력의 2∼3배
  4. 사용압력의 1.5∼3배
(정답률: 79%)
  • 도시가스 연소식 노통연관보일러는 일정한 압력으로 증기를 생성하여 사용합니다. 이때 증기압력계는 증기의 압력을 측정하여 보일러의 안전한 운전을 돕는 역할을 합니다. 적정한 눈금은 최고 사용압력의 1.5∼3배인 이유는, 보일러가 최대 사용압력을 초과하여 운전할 경우에도 측정이 가능하도록 하기 위해서입니다. 따라서, 적정한 눈금은 최고 사용압력의 1.5∼3배가 되어야 합니다.
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78. 증기관으로 부터 손실되는 열량이 600Kcal/h에서 관 주위를 보온한 후의 열 손실은 100Kcal/h이었다. 보온재의 보온 효율은?

  1. 80.3 %
  2. 89.3 %
  3. 86.3 %
  4. 83.3 %
(정답률: 50%)
  • 보온재의 보온 효율은 (원래 열손실 - 보온 후 열손실) / 원래 열손실 x 100 으로 계산할 수 있다. 따라서 (600 - 100) / 600 x 100 = 83.3% 이므로 정답은 "83.3 %" 이다.
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79. 보온재의 열전도율을 가장 크게 지배하는 것은?

  1. 보온재를 구성하는 고체물질의 열전도율
  2. 보온재에 포함된 공기포나 그 층의 크기와 분포
  3. 안전사용온도 범위에서 보온재의 온도
  4. 보온재의 두께
(정답률: 46%)
  • 보온재에 포함된 공기포나 그 층의 크기와 분포가 열전도율을 가장 크게 지배하는 이유는, 공기는 열전도율이 매우 낮기 때문입니다. 따라서 보온재 내부에 공기포나 층이 많이 존재하면, 열이 전달될 때 공기포나 층을 통과하는 경로에서 열전도율이 크게 감소하게 되어 전체적인 열전도율이 낮아지게 됩니다. 이에 반해, 보온재를 구성하는 고체물질의 열전도율은 상대적으로 높지만, 공기포나 층의 크기와 분포에 비해 미미한 영향을 미치게 됩니다.
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80. 내화 몰타르 사용 목적과 거리가 먼 것은?

  1. 내화벽돌의 결합
  2. 침식 부분의 보호
  3. 냉공기 유입 방지
  4. 내화도 향상
(정답률: 42%)
  • 내화 몰타르는 내화벽돌의 결합을 강화하고, 침식 부분을 보호하며, 냉공기 유입을 방지하여 내화도를 향상시키기 위해 사용됩니다. 따라서, "내화도 향상"이 거리가 먼 것이 아니라, 오히려 가장 핵심적인 목적 중 하나입니다.
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