에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2005-03-20)

에너지관리산업기사
(2005-03-20 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 고체 및 액체연료에서의 이론산소량(O0 : Nm3/kg)에 대한 식으로 옳게 표기한 것은? (단, C는 탄소, H는 수소, O는 산소, S는 황이다.)

  1. 1.87C + 5.6(H - O/8) + 0.7S
  2. 2.67C + 8(H - O/8) + S
  3. 8.89C + 26.7H - 3.33(O - S)
  4. 11.49C + 34.5H - 4.31(O - S)
(정답률: 72%)
  • 이론산소량은 연료의 화학식에 따라 결정된다. 연료의 화학식에서 산소의 양을 알면, 이론산소량을 계산할 수 있다. 이론산소량은 연료를 완전 연소시켰을 때 소비되는 산소의 양을 의미한다.

    1.87C + 5.6(H - O/8) + 0.7S 식은 고체 및 액체연료에서의 이론산소량을 계산하는 식이다. 이 식에서 C는 탄소의 질량, H는 수소의 질량, O는 산소의 질량, S는 황의 질량을 나타낸다. 이론산소량은 연료의 화학식에서 산소의 양을 계산하여 구할 수 있다. 이 식에서는 연료의 화학식에서 산소의 양을 (H - O/8)로 계산하고 있다. 이는 수소와 산소가 결합하여 물을 형성하는 반응에서 1분자의 수소가 8분자의 산소와 결합하여 8분자의 물을 형성하기 때문이다. 따라서 이론산소량은 연료의 화학식에서 산소의 양을 정확하게 계산한 것이다.
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2. 연소에 관한 설명으로 다음 중 옳은 것은?

  1. 고정탄소(%)가 클수록 연료비가 크다.
  2. 휘발분(%)이 클수록 연료비가 크다.
  3. 무연탄은 휘발분(%)이 고정탄소분(%) 보다 크다.
  4. 목재는 고정탄소분(%)이 휘발분(%) 보다 크다.
(정답률: 57%)
  • 정답은 "고정탄소(%)가 클수록 연료비가 크다." 이다. 이유는 고정탄소가 많을수록 연소 시간이 길어지고, 연소 온도가 높아지기 때문에 연료를 연소시키는 데 더 많은 에너지가 필요하기 때문이다. 따라서 고정탄소가 많은 연료는 연소 시간이 길어지고 연소 온도가 높아지기 때문에 연료비가 더 많이 든다.
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3. 입경이 작아질수록 석탄의 착화온도의 변화를 나타내는 것으로 맞는 것은?

  1. 착화온도가 높아진다.
  2. 착화온도가 낮아진다.
  3. 입경의 크기에 상관이 없다.
  4. 착화온도의 차이가 없다.
(정답률: 70%)
  • 입경이 작아질수록 석탄의 표면적이 증가하게 되어 공기와의 접촉 면적이 더 많아지기 때문에 열이 빠르게 전달되어 착화온도가 낮아진다. 따라서 정답은 "착화온도가 낮아진다."이다.
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4. 다음 중 통풍력을 약화시키는 원인이 아닌 것은?

  1. 연도에 공기예열기 및 배플(baffle)이 있을 때
  2. 연도의 굴곡 변화가 급할 때
  3. 연도의 단면적이 적을 때
  4. 연도가 너무 짧을 때
(정답률: 75%)
  • 연도가 너무 짧을 때는 통풍력을 약화시키는 원인이 아닙니다. 이는 다른 보기와 달리 연도의 형태나 구조와는 관련이 없으며, 오히려 연도가 길 경우에는 통풍력이 더욱 강화될 수 있습니다.
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5. 아래 조성의 수성가스 연소시 필요한 공기량은 약 몇 Nm3/Nm3인가? (단, 공기비는 1.25, 사용공기는 건공기임)

  1. 0.97
  2. 1.22
  3. 2.42
  4. 3.07
(정답률: 53%)
  • 수성가스의 화학식은 CH4이므로, 연소식은 다음과 같다.

    CH4 + 2(O2 + 3.76N2) → CO2 + 2H2O + 7.52N2

    따라서, 1 Nm3의 수성가스를 연소시키기 위해서는 2 + 3.76 × 1.25 = 6.7 Nm3의 건공기가 필요하다.

    따라서, 필요한 공기량은 6.7 Nm3/Nm3 = 2.42 이다.
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6. 석탄의 저장 방법으로 적절하지 못한 것은?

  1. 직사광선을 피한다.
  2. 탄종, 입도별로 구분하여 쌓는다.
  3. 콘크리트 바닥을 사용하는 것이 좋다.
  4. 바닥은 경사가 없어야 한다.
(정답률: 65%)
  • 석탄은 습기와 물에 민감하기 때문에 바닥에 물이 쌓이지 않도록 경사가 있어야 합니다. 따라서 "바닥은 경사가 없어야 한다."는 적절하지 못한 저장 방법입니다.
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7. 다음 중 (CO2)max을 구하는 식은?

(정답률: 68%)
  • CO2max은 최대 산소섭취량인 VO2max와 관련이 있으며, 일반적으로 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    CO2max = (VE x FECO2) / FICO2

    여기서 VE는 호흡량, FECO2는 마지막 호흡에서의 내부 CO2분압, FICO2는 마지막 호흡에서의 내부 O2분압을 나타낸다.

    따라서, ""이 정답인 이유는 VE와 FECO2가 모두 증가하면 CO2max도 증가하기 때문이다. 반면에 "", "", ""은 VE나 FECO2 중 하나만 증가하거나 감소하면 CO2max에 영향을 미치지 않기 때문에 정답이 아니다.
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8. 매연 발생의 원인으로 다음 중 가장 부적당한 것은?

  1. 통풍력이 부족한 경우
  2. 무리하게 연소하는 경우
  3. 석탄속에 황분이 많은 경우
  4. 연소실의 체적이 적은 경우
(정답률: 58%)
  • 석탄속에 황분이 많은 경우가 가장 부적당한 원인이다. 이는 오히려 화력발전소에서 석탄을 연소할 때 황분을 제거하기 위한 처리 과정이 필요하다는 것을 의미한다. 따라서, 화력발전소에서는 석탄의 황분 함량을 최소화하기 위해 노력하고 있다.
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9. 중유에는 여러가지 목적 때문에 각종 첨가제를 가한다. 다음 중 그 사용목적을 잘못 기술한 것은?

  1. 탈수제 : 수분을 분리시킨다.
  2. 안정제 : 연소를 촉진시킨다.
  3. 연소촉진제 : 분무를 순조롭게 한다.
  4. 회분개질제 : 회분의 융점을 높이 하여 고온부식을 억제한다.
(정답률: 76%)
  • 안정제는 연소를 억제하는 역할을 합니다. 따라서 "안정제 : 연소를 촉진시킨다."는 잘못된 설명입니다.
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10. 수소 H/2 kmol 이 연소하는데 필요한 이론 산소량(O)은?

  1. O/4 kmol
  2. O/2 kmol
  3. H/4 kmol
  4. H/2 kmol
(정답률: 57%)
  • 수소(H)와 산소(O)의 화학식은 H2O이다. 따라서 1 kmol의 수소가 연소할 때 필요한 산소의 양은 1 kmol이다. 따라서 H/2 kmol의 수소가 연소할 때 필요한 이론 산소량은 O/2 kmol이다. 그러나 이론 산소량은 반응식에서 최소한으로 필요한 산소량을 의미하므로, H/4 kmol이 정답이다.
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11. 벙커C유를 무화(Atomizing)시키는 목적중 틀린 것은?

  1. 연소효율을 높게 하기 위하여
  2. 점도를 적정상태로 유지시키기 위하여
  3. 단위 중량당 표면적을 크게하기 위하여
  4. 공기와의 접촉 및 혼합을 좋게 하기 위하여
(정답률: 53%)
  • 점도를 적정상태로 유지시키기 위하여는 벙커C유가 고체 입자로 변하지 않도록 유지하고, 연소 시에도 적절한 유동성을 유지하기 위함입니다. 이는 연료 공급 시에 원활한 유동성을 유지하고, 연소 시에도 적절한 분사와 혼합을 유지하여 연소 효율을 높이기 위함입니다.
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12. 어떤 원소 CmHn 1 Nm3를 완전 연소시킬 때 발생되는 H2O는 몇 Nm3인가? (단, 문항의 m, n 답항의 n은 상수이다.)

  1. 2n
  2. n
  3. n/2
  4. n/4
(정답률: 81%)
  • CmHn + (n/4 + m/2)O2 → mCO2 + (n/2)H2O

    위 반응식에서 CmHn의 완전 연소에 필요한 O2의 몰 수는 (n/4 + m/2)이다. 이때 H2O의 몰 수는 CO2의 몰 수와 같으므로 m이 아닌 n/2이다. 따라서 H2O의 부피는 n/2이다. 따라서 정답은 "n/2"이다.
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13. 석탄을 공업분석하여 수분이 3.35%, 휘발분이 2.65%, 회분이 25.50%임을 알았다. 고정탄소분은 몇 % 인가?

  1. 37.69
  2. 49.48
  3. 59.87
  4. 68.50
(정답률: 76%)
  • 석탄의 구성요소는 수분, 휘발분, 고정탄소분, 회분으로 나눌 수 있다. 이 중에서 고정탄소분은 수분, 휘발분, 회분을 제외한 나머지 부분이다. 따라서, 고정탄소분의 양은 100% - (수분 + 휘발분 + 회분)의 양이다.

    고정탄소분의 양 = 100% - (수분 + 휘발분 + 회분)의 양
    = 100% - (3.35% + 2.65% + 25.50%)
    = 68.50%

    따라서, 정답은 "68.50"이다.
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14. 부탄가스를 산소를 써서 완전 연소시키면 그 연소가스의 성분은?

  1. CO2 + SO2
  2. CO2 + H2O
  3. CO + H2O
  4. CO + NO
(정답률: 70%)
  • 부탄가스는 C4H10로 구성되어 있습니다. 산소와 완전 연소시키면 C4H10 + 13O2 → 4CO2 + 5H2O가 되는데, 이는 탄소와 수소가 산소와 결합하여 이산화탄소(CO2)와 수증기(H2O)로 변화하기 때문입니다. 따라서 정답은 "CO2 + H2O"입니다.
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15. 중유 버너 연소에 있어서 중유의 무화방법으로서 잘못된것은?

  1. 금속판에 연료를 고속으로 충돌시키는 방법
  2. 가열에 의해 가스화 하는 방법
  3. 압축공기를 사용하는 방법
  4. 원심력을 사용하는 방법
(정답률: 63%)
  • 중유는 액체 상태이기 때문에 가열에 의해 가스화하는 방법은 잘못된 것이다. 중유를 가열하면 증기가 발생하지만, 이는 연소에 필요한 산소와 충분히 혼합되지 않아 연소 효율이 떨어지고 연소 과정에서 오염물질이 발생할 수 있다. 따라서 중유를 연소시키기 위해서는 적절한 분무기나 분사기를 사용하여 고속으로 분무하거나, 압축공기나 원심력을 이용하여 분무하는 방법 등이 적합하다.
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16. 다음 가스연료 중에서 가장 가벼운 것은?

  1. 일산화탄소
  2. 프로판
  3. 아세틸렌
  4. 메탄
(정답률: 64%)
  • 메탄은 가장 단순한 구조를 가진 가스이며, 분자량이 가장 가벼워서 가장 가벼운 가스 연료입니다.
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17. 이론 연소온도 tr를 바르게 표시한 식은? (단, G : 습연소가스량, G' : 건연소가스량, Hℓ : 진발열량, Q : 예열량, Cpm : 가스의 평균비열)

  1. tr = Hℓ+Q / G Cpm ti
  2. tr = Hℓ+Q / G' Cpm ti
  3. tr = Hℓ+Q / G' Cpm
  4. tr = Hℓ+Q / G Cpm
(정답률: 39%)
  • 이론 연소온도(tr)는 연소가스의 열역학적 성질에 따라 결정되며, 연소가스량(G), 건연소가스량(G'), 진발열량(Hℓ), 예열량(Q), 가스의 평균비열(Cpm) 등의 변수에 영향을 받는다. 이 중에서도 연소가스량(G)과 가스의 평균비열(Cpm)은 연소 과정에서 변하지 않는 고정된 값이므로, 이론 연소온도를 계산하는 식에서는 Hℓ과 Q의 합을 G와 Cpm으로 나누어준다. 따라서, 이론 연소온도를 바르게 표시한 식은 "tr = Hℓ+Q / G Cpm"이다.
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18. 일산화탄소(CO) 1Nm3 를 연소시키는데 필요한 이론공기량 (Nm3/Nm3)으로 맞는 것은?

  1. 1.65
  2. 2.01
  3. 2.38
  4. 2.62
(정답률: 55%)
  • 일산화탄소(CO)는 연소시 산소(O2)과 반응하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 생성합니다. 이 반응식은 다음과 같습니다.

    CO + 0.5O2 → CO2

    이 반응식에서 일산화탄소(CO) 1 mol이 소모되기 위해서는 0.5 mol의 산소(O2)가 필요합니다. 이론공기량은 이 반응식에서 필요한 산소(O2)의 양을 기준으로 계산됩니다.

    따라서, 일산화탄소(CO) 1 Nm3를 연소시키기 위해서는 0.5 Nm3의 산소(O2)가 필요합니다. 이 때, 이론공기량은 다음과 같이 계산됩니다.

    이론공기량 = 1 Nm3 CO / 0.5 Nm3 O2 = 2 Nm3/Nm3 CO

    따라서, 보기 중 이론공기량이 2.38 Nm3/Nm3인 3번이 정답입니다. 이론공기량이 높을수록 연소에 필요한 공기량이 많아지므로, 연소시키는데 필요한 공기량을 예측하거나 설계할 때 이론공기량을 고려해야 합니다.
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19. 고체 및 액체 연료의 저발열량 Hℓ과 고발열량 Hh 의 관계를 나타낸 식으로 올바른 것은? (단, h, O, w는 각각 연료 1㎏ 중의 수소, 산소 및 수분의 양(㎏)을 나타내고 발열량의 단위는 ㎉/kg이다.)

  1. Hℓ = Hh - 480 × [9 × (h – (O/8)) + w]
  2. Hℓ = Hh - 480 × (9h + w)
  3. Hℓ = Hh - 600 × [9 × (h – (O/8)) + w]
  4. Hℓ = Hh - 600 × (9h + w)
(정답률: 51%)
  • 정답은 "Hℓ = Hh - 600 × (9h + w)" 이다. 이 식은 연료의 수분 함량과 수소 함량에 따라 발열량이 달라지는 것을 고려한 것이다. 수분은 연소 과정에서 열을 흡수하고 수소는 연소 과정에서 열을 방출하기 때문에, 수분 함량이 높을수록 발열량이 낮아지고 수소 함량이 높을수록 발열량이 높아진다. 따라서 이 식은 연료의 수분과 수소 함량을 고려하여 저발열량과 고발열량의 관계를 나타낸 것이다.
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20. 연돌의 높이가 50m이고, 배기가스의 비중량이 1.2kg/m3 (0℃, 1atm)일 때 만약 배기가스의 온도가 130℃이고 외기의 비중량이 1.05kg/m3라면 이 굴뚝의 이론 통풍력은?

  1. 7.5mmH2O
  2. 11.9mmH2O
  3. 19.5mmH2O
  4. 23.7mmH2O
(정답률: 61%)
  • 이론 통풍력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = C*A*(2gh)0.5

    여기서 Q는 통풍량, C는 계수, A는 굴뚝 단면적, g는 중력가속도, h는 굴뚝 높이이다.

    먼저 외기와 배기가스의 밀도 차이를 계산해보자.

    Δρ = ρg - ρa = 1.2 - 1.05 = 0.15kg/m3

    다음으로, 계수 C를 계산해야 한다. 이 계수는 통풍의 유동성과 관련된 값으로, 일반적으로 0.05 ~ 0.3 사이의 값을 가진다. 여기서는 C=0.2로 가정하자.

    그리고 굴뚝 단면적 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = π*(d/2)2 = π*(0.5m)2 = 0.7854m2

    마지막으로, 중력가속도 g와 굴뚝 높이 h는 각각 9.81m/s2와 50m이다.

    이제 이 값을 모두 대입하여 Q를 계산하면 다음과 같다.

    Q = 0.2*0.7854*(2*9.81*50*0.15)0.5 = 0.2*0.7854*11.9 = 1.48m3/s

    따라서 이 굴뚝의 이론 통풍력은 11.9mmH2O이다.
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 디젤기관의 열효율은 압축비 ε, 차단비 σ와 어떤 관계가 있는가?

  1. ε와 σ가 클수록 열효율이 증가한다.
  2. ε와 σ가 적을수록 열효율이 증가한다.
  3. ε가 감소하고, σ가 클수록 열효율이 증가한다.
  4. ε가 증가하고, σ가 작을수록 열효율이 증가한다.
(정답률: 92%)
  • 디젤기관에서 열효율은 압축비 ε와 차단비 σ에 영향을 받는다. 압축비 ε가 증가하면 압축과정에서 냉각되는 공기의 비율이 줄어들어 열효율이 증가하게 된다. 또한 차단비 σ가 작을수록 연소과정에서 냉각되는 공기의 비율이 줄어들어 열효율이 증가하게 된다. 따라서 ε가 증가하고, σ가 작을수록 열효율이 증가하게 된다.
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22. 엔트로피의 변화가 없는 상태변화는?

  1. 가역 단열 변화
  2. 가역 등온 변화
  3. 가역 등압 변화
  4. 가역 등용 변화
(정답률: 76%)
  • 엔트로피는 열역학적인 시스템의 무질서도를 나타내는 값으로, 시스템이 변화하면서 엔트로피가 증가하게 된다. 따라서 엔트로피의 변화가 없는 상태변화는 열역학적으로 불가능하다. 그러나 가역 단열 변화는 열이나 질량이 시스템과 주변 환경 사이에서 전달되지 않는 상태변화로, 엔트로피의 변화가 없다고 가정할 수 있다. 이는 열역학적으로 가능한 상태변화 중에서 유일하게 엔트로피의 변화가 없는 경우이다.
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23. 포화수와 건포화증기에 대한 비체적 및 내부에너지를 각각 V', V"와 U', U"라 하며, 0℃의 물에 대한 비체적 및 내부 에너지를 Vo, Uo라 할 때 액체열(qℓ)에 대한 표현식으로 적당한 것은?

  1. qℓ= U'- Uo + AP(V' - Vo)
  2. qℓ= U"- Uo + AP(V" - Vo)
  3. qℓ= Uo - U'+ AP(Vo - V')
  4. qℓ= Uo - U"+ AP(Vo - V")
(정답률: 51%)
  • 액체열(qℓ)은 액체가 고체로 변화할 때 방출되는 열량을 말한다. 이 때 액체는 포화수나 건포화증기가 될 수 있다. 따라서 액체열(qℓ)은 포화수나 건포화증기의 내부에너지 차이와 압력과 비체적의 곱으로 나타낼 수 있다.

    포화수의 경우, 내부에너지 차이는 V'-Vo이고, 비체적은 V'이다. 따라서 포화수의 액체열(qℓ)은 U'-Uo + AP(V'-Vo)로 나타낼 수 있다.

    건포화증기의 경우, 내부에너지 차이는 U"-Uo이고, 비체적은 V"이다. 따라서 건포화증기의 액체열(qℓ)은 U"-Uo + AP(V"-Vo)로 나타낼 수 있다.

    따라서 정답은 "qℓ= U'- Uo + AP(V' - Vo)"이다.
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24. 체적 350ℓ의 탱크내에 습증기 50㎏이 들어 있다. 이 증기의 건조도는? (단, ν′= 0.001747m3/㎏, ν″= 0.008811m3/㎏이다.)

  1. 0.45
  2. 0.54
  3. 0.67
  4. 0.74
(정답률: 39%)
  • 습증기의 건조도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    습증기의 부피 = 습증기의 질량 × 비체적
    = 50 kg × 0.001747 m³/kg
    = 0.08735 m³

    탱크의 전체 부피는 350ℓ = 0.35 m³ 이므로, 습증기가 차지하는 비율은 다음과 같다.

    습증기의 비율 = 습증기의 부피 ÷ 탱크의 전체 부피
    = 0.08735 m³ ÷ 0.35 m³
    = 0.249

    즉, 탱크 내에는 습증기가 전체 부피의 24.9%를 차지하고 있다.

    건조도는 습증기 내에 있는 수증기의 비율을 나타내는 값으로, 습증기의 질량과 수증기의 질량의 비율로 계산할 수 있다. 이 때, 수증기의 부피는 습증기의 부피에서 빼면 된다.

    수증기의 부피 = 습증기의 부피 × (1 - 건조도)
    수증기의 질량 = 수증기의 부피 ÷ 비체적
    습증기의 질량 = 탱크 내 총 질량 - 수증기의 질량

    이를 이용하여 건조도를 계산하면 다음과 같다.

    수증기의 부피 = 0.08735 m³ × (1 - 건조도)
    수증기의 질량 = 수증기의 부피 ÷ 0.008811 m³/kg
    습증기의 질량 = 50 kg - 수증기의 질량
    습증기의 질량 ÷ (습증기의 질량 + 수증기의 질량) = 건조도

    이를 간단하게 계산하면, 건조도는 약 0.74이 된다.
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25. 열역학 제2법칙을 옳게 표현한 것은?

  1. 에너지의 변화량을 측정하는 법칙이다.
  2. 온도계의 원리를 규정하는 법칙이다.
  3. 저온체에서 고온체로의 열이동은 일의 소비 없이는 불가능하다.
  4. 엔트로피의 절대값을 정의하는 법칙이다.
(정답률: 76%)
  • 열역학 제2법칙은 열은 항상 고온체에서 저온체로 흐르는 경향이 있으며, 이러한 열의 이동은 일의 소비 없이는 불가능하다는 법칙입니다. 이는 열이 항상 열역학적으로 불균형한 상태를 해소하기 위해 움직이기 때문입니다. 따라서 열역학 제2법칙은 에너지 보존 법칙과 함께 열역학의 기본 원리 중 하나입니다.
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26. 온도 27℃, 최초 압력 1atm(1kg/cm2)인 공기 3kg을 단열적으로 10ata까지 압축하고자 할 때 압축일은 몇 kg.m인가? (단, 공기에 대한 비열비 및 가스상수는 각각 K = 1.4, R = 29.27kg.m/kg.K이다.)

  1. 21304
  2. 34600
  3. 57409
  4. 61291
(정답률: 34%)
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27. 열역학 제2법칙에 대한 두가지 캘빈플랑크 진술과 클라시우스 진술에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 캘빈플랑크 진술은 성적계수가 무한대인 냉동기를 만들 수 없다는 것이다.
  2. 클라시우스의 진술은 열효율이 100%인 열기관을 만들 수 없다는 것이다.
  3. 클라시우스의 진술은 고온도에서 공급된 열의 일부는 항상 저온도로 빠져 나간다는 것이다.
  4. 두 진술은 근본적으로 동등한 의미를 갖는다.
(정답률: 58%)
  • 캘빈플랑크 진술은 열역학 제2법칙의 결과로, 냉동기에서 열을 완전히 제거하는 것은 불가능하다는 것을 말한다. 이는 열이 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 흐르기 때문이다. 클라시우스의 진술은 열기관에서 열을 완전히 이용하는 것은 불가능하다는 것을 말한다. 이는 열이 항상 일부는 낭비되어 저온도로 빠져나가기 때문이다. 따라서 두 진술은 근본적으로 동등한 의미를 갖는다.
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28. 랭킨사이클에 대한 설명중 옳지 않은 것은?

  1. 이상적이며 가장 효율이 높다.
  2. 2개의 단열과정과 2개의 정압과정으로 구성된다.
  3. 증기기관의 기본이 되는 사이클이다.
  4. 증기와 물 사이의 상의 변화를 가진다.
(정답률: 62%)
  • "이상적이며 가장 효율이 높다."는 옳지 않은 설명이다. 랭킨사이클은 열기관의 기본 사이클 중 하나로, 2개의 단열과정과 2개의 정압과정으로 구성되며, 증기와 물 사이의 상의 변화를 가진다. 하지만 이상적인 상황에서만 효율이 가장 높을 뿐, 실제로는 열 손실 등의 이유로 효율이 낮아진다.
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29. 폴리트로우프 지수가 무한대(n = ∞)인 변화는?

  1. 정온(등온)변화
  2. 정적(등적)변화
  3. 정압(등압)변화
  4. 단열변화
(정답률: 83%)
  • 폴리트로우프 지수가 무한대인 경우, 압력과 부피의 변화율이 0에 수렴하게 되어 정적(등적)변화가 일어납니다. 이는 압력과 부피가 서로 상호작용하면서 시스템 내부의 분자 운동이 일어나지 않고, 온도가 일정한 상태로 유지되는 것을 의미합니다. 따라서, 정적(등적)변화는 온도가 일정한 상태에서 압력과 부피가 변화하는 경우에 해당합니다.
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30. 5atm, 0℃의 산소(정압비열 0.24kcal/kg.℃) 11.2Nm3를 같은 압력, 100℃로 변화시킬 때 엔탈피 차는 몇kcal인가?

  1. 268.8
  2. 305
  3. 355
  4. 384
(정답률: 23%)
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31. 다음 중 브레이턴 사이클은?

  1. 가스터빈의 이상 사이클이다.
  2. 증기원동기의 이상 사이클이다.
  3. 가솔린기관의 이상 사이클이다.
  4. 압축점화기관의 이상 사이클이다.
(정답률: 64%)
  • 정답은 "가스터빈의 이상 사이클이다." 이다. 이유는 브레이튼 사이클은 가스터빈 사이클의 한 종류로, 가스터빈 엔진에서 사용되는 사이클이기 때문이다. 가스터빈 엔진은 고온 고압 가스를 이용하여 일을 발생시키는 엔진으로, 브레이튼 사이클은 이 엔진에서 사용되는 사이클 중 하나이다.
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32. 물을 압축시키는 펌프가 가역단열과정으로 작동된다. 펌프의 입구상태는 100kPa, 30℃이고 출구상태는 5000kPa일 때 펌프의 단위 질량당 소요압축 일량은? (단, 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시되며, 펌프 입출구에서의 물에 대한 밀도는 996.016kg/m3로 일정)

  1. 0.0049kJ/kg
  2. 4.92kJ/kg
  3. 2.56kJ/kg
  4. 0.0026kJ/kg
(정답률: 53%)
  • 가역단열과정에서는 엔트로피 변화가 0이므로, 펌프의 작동은 등엔트로피 과정으로 볼 수 있다. 따라서, 펌프의 단위 질량당 소요압축 일량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    hin + Q = hout

    여기서, hin은 입구 상태의 엔탈피, hout은 출구 상태의 엔탈피, Q는 단위 질량당 압축 일량이다.

    입구 상태의 압력과 온도로부터 입구 상태의 엔탈피를 구하면,

    hin = uin + Pvin = 112.09 kJ/kg

    출구 상태의 압력으로부터 출구 상태의 엔탈피를 구하면,

    hout = uout + Pvout = 617.22 kJ/kg

    따라서, 단위 질량당 소요압축 일량 Q는 다음과 같다.

    Q = hout - hin = 505.13 kJ/kg

    따라서, 단위 질량당 소요압축 일량은 4.92 kJ/kg이다.
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33. 다음 중 열역학 제1법칙은?

  1. 에너지보존의 법칙이다.
  2. 온도계의 원리를 제공한다.
  3. 절대 0도에서의 엔트로피의 값을 준다.
  4. 효율 100%의 열기관은 불가능하며 에너지 이용의 방향성을 준다.
(정답률: 90%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙이다. 이는 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고, 단지 형태만 변할 뿐이라는 것을 의미한다. 따라서 시스템 내부의 열과 일의 양은 변하지 않는다.
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34. 다음 중 상태함수가 아닌 것은?

  1. U(내부 에너지)
  2. H(엔탈피)
  3. Q(열)
  4. G(깁스 자유에너지)
(정답률: 75%)
  • 상태함수는 경로에 의존하지 않고 상태에만 의존하는 함수를 말한다. 따라서 내부 에너지(U), 엔탈피(H), 깁스 자유에너지(G)는 모두 상태함수이지만, 열(Q)은 경로에 따라 달라질 수 있기 때문에 상태함수가 아니다. 즉, 열은 상태를 나타내는 양이 아니라 에너지의 전달 방식을 나타내는 양이기 때문이다.
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35. 비열에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비열은 1℃의 온도를 변화시키는데 필요한 단위질량당의 열량이다.
  2. 정압비열은 압력이 일정할 때 온도변화에 따른 엔탈피의 변화이다.
  3. 기체에 대한 정압비열과 정적비열은 일반적으로 같지 않다.
  4. 정압비열은 정적비열보다 클 수도, 작을 수도 있다.
(정답률: 76%)
  • 정답은 "정압비열은 정적비열보다 클 수도, 작을 수도 있다."가 아니라 "기체에 대한 정압비열과 정적비열은 일반적으로 같지 않다."이다.

    정압비열과 정적비열은 모두 온도 변화에 따른 열량 변화를 나타내는데, 정압비열은 압력이 일정한 상태에서 온도 변화에 따른 열량 변화를 나타내고, 정적비열은 부피가 일정한 상태에서 온도 변화에 따른 열량 변화를 나타낸다.

    따라서, 기체의 종류나 상태에 따라 정압비열과 정적비열이 다를 수 있다. 예를 들어, 이상 기체의 경우 정압비열과 정적비열이 같지만, 실제 기체에서는 일반적으로 정압비열이 정적비열보다 크다. 이는 기체 분자 간의 상호작용이나 분자의 크기 등에 따라 온도 변화에 따른 열량 변화가 다르기 때문이다.
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36. 이상기체에 대하여 절대일과 공업일(개방계의 일)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절대일은 ∫pdv 이다.
  2. 공업일은 ∫vdp 이다.
  3. 절대일과 공업일은 항시 다른 값을 갖는다.
  4. 정압변화일 때는 절대일에서 공업일을 뺀 값은 엔탈피 변화에서 내부에너지 변화를 뺀 값과 같다.
(정답률: 65%)
  • 정답은 "절대일과 공업일은 항시 다른 값을 갖는다." 이다. 이유는 절대일과 공업일은 각각의 변수가 변화하는 방향이 다르기 때문이다. 절대일은 압력을 일정하게 유지하면서 부피를 변화시키는 경우의 열역학적 일을 나타내고, 공업일은 부피를 일정하게 유지하면서 압력을 변화시키는 경우의 열역학적 일을 나타낸다. 따라서 같은 과정에서도 절대일과 공업일은 서로 다른 값을 갖게 된다.
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37. 압축비(compression ratio)가 같을 때 열효율이 낮은 사이클부터 높은 사이클 순서로 바르게 나열된 것은?

  1. 오토사이클→디젤사이클→사바테사이클
  2. 디젤사이클→오토사이클→사바테사이클
  3. 사바테사이클→디젤사이클→오토사이클
  4. 디젤사이클→사바테사이클→오토사이클
(정답률: 56%)
  • 압축비가 같을 때 열효율이 가장 높은 사이클은 사바테사이클이고, 그 다음은 디젤사이클, 마지막으로 오토사이클이다. 이는 사바테사이클이 가장 많은 열을 회수할 수 있기 때문이다. 디젤사이클은 사바테사이클보다 열회수가 적지만, 오토사이클보다는 높기 때문에 두 사이클 사이에 위치한다. 따라서 정답은 "디젤사이클→사바테사이클→오토사이클"이다.
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38. 터빈의 복수기(응축기) 압력이 낮으면 열효율은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 불변이다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 69%)
  • 터빈의 복수기(응축기) 압력이 낮으면 열효율은 증가한다. 이는 복수기에서 압력이 낮아지면 냉각재의 온도가 낮아지기 때문이다. 이는 열효율을 계산하는 식에서 분모에 해당하는 열효율의 역수인 열효율의 역수가 작아지기 때문에 전체적인 열효율이 증가하게 된다.
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39. 표준대기압(1atm)으로서 적당치 못한 것은?

  1. 10.33 mAq
  2. 760 mmHg
  3. 957 mbar
  4. 101325 Pa
(정답률: 68%)
  • 표준대기압은 1atm, 즉 101325 Pa, 760 mmHg, 10.33 mAq으로 정의되어 있습니다. 하지만 957 mbar은 정확히 표준대기압과 일치하지 않습니다. 1 mbar는 100 Pa와 같으므로, 957 mbar는 95700 Pa가 됩니다. 따라서 957 mbar는 표준대기압과 다른 값을 가지고 있습니다.
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40. 200℃의 증기가 400kcal/kg의 열을 받으면서 가역, 등온과정으로 팽창한다. 이 때의 엔트로피의 변화는?

  1. 변화가 없다.
  2. 감소한다.
  3. 0.85kcal/kg.K만큼 증가한다.
  4. 2kcal/kg.K만큼 증가한다.
(정답률: 60%)
  • 등온과정에서 엔트로피 변화는 열의 변화량에 역수를 곱한 값이다. 따라서, 엔트로피 변화량은 1/400kcal/kg로 계산할 수 있다. 이 값은 0.0025kcal/kg.K이다. 하지만, 이 과정은 가역과정이므로 엔트로피 변화량은 열역학 제2법칙에 따라 최대값인 0.85kcal/kg.K만큼 증가한다. 따라서 정답은 "0.85kcal/kg.K만큼 증가한다."이다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 다음 중 보일러의 자동제어가 아닌 것은?

  1. 온도제어
  2. 급수제어
  3. 연소제어
  4. 위치제어
(정답률: 83%)
  • 위치제어는 보일러의 자동제어가 아닙니다. 위치제어는 보일러의 위치를 제어하는 것으로, 보일러의 작동과는 직접적인 연관이 없습니다. 반면에 온도제어, 급수제어, 연소제어는 모두 보일러의 작동과 관련된 자동제어 방식입니다.
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42. 다음 중 CO2농도를 측정할 수 없는 방법은?

  1. 열전도율법
  2. 적외선법
  3. 도전율법
  4. 자기법
(정답률: 51%)
  • 자기법은 CO2 분자가 자기장에 대해 반응하지 않기 때문에 CO2 농도를 측정할 수 없는 방법이다. 다른 방법들은 CO2 분자의 특성에 따라 측정이 가능하다. 열전도율법은 CO2의 열전도율을 측정하여 농도를 파악하고, 적외선법은 CO2 분자가 흡수하는 적외선 파장을 측정하여 농도를 파악한다. 도전율법은 CO2 분자가 전기를 전달하는 능력을 측정하여 농도를 파악한다.
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43. 프로세스제어계 내에 시간지연이 크거나 외란이 심한 경우에 사용하는 제어는?

  1. 프로세스제어
  2. 케스케이드제어
  3. 프로그램제어
  4. 비율제어
(정답률: 87%)
  • 케스케이드제어는 여러 개의 제어기를 연결하여 하나의 큰 제어 시스템을 구성하는 방식으로, 시간지연이 크거나 외란이 심한 경우에 사용됩니다. 이는 하위 제어기에서 발생한 오차를 상위 제어기에서 보상하며, 전체 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 효과가 있습니다. 따라서 프로세스제어계 내에 시간지연이 크거나 외란이 심한 경우에는 케스케이드제어가 적합한 제어 방식입니다.
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44. 적외석 가스분석계에서 고유 흡수스펙트럼을 가지지 못하는 것은?

  1. CH4
  2. CO
  3. CO2
  4. O2
(정답률: 72%)
  • 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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45. 노벽의 온도를 방사(복사) 온도계로 측정할 때 주의해야 할 사항으로 틀린 것은?

  1. 냉접점 온도를 보정해야 한다.
  2. 측온체의 흑도에 따라 보정한다.
  3. 계기에 따라 거리계수가 정해져 있으므로 설치 위치에 주의한다.
  4. 노벽과 온도계 사이에 수증기, CO2, 연기 등이 있으면 방사 에너지를 흡수하여 오차가 생긴다.
(정답률: 52%)
  • "계기에 따라 거리계수가 정해져 있으므로 설치 위치에 주의한다."가 틀린 것입니다.

    "냉접점 온도를 보정해야 한다."는 온도계의 정확도를 보장하기 위해 필요한 작업입니다. 냉점점 온도는 물의 어는 점인 0℃을 말하며, 이를 기준으로 온도계의 오차를 보정합니다.

    "측온체의 흑도에 따라 보정한다."는 측정 대상의 흑백 정도에 따라 온도계의 보정이 필요합니다. 흑백이 진한 물체는 더 많은 방사 에너지를 흡수하기 때문에 보정이 필요합니다.

    "노벽과 온도계 사이에 수증기, CO2, 연기 등이 있으면 방사 에너지를 흡수하여 오차가 생긴다."는 측정 환경에 따라 온도계의 오차가 발생할 수 있음을 알려줍니다.

    따라서 "계기에 따라 거리계수가 정해져 있으므로 설치 위치에 주의한다."가 틀린 것입니다. 거리계수는 측정 대상과 온도계 사이의 거리에 따라 변화하는 계수이며, 설치 위치와는 관련이 없습니다.
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46. U자관 액주계(manometer)를 사용해 압력을 측정코자 한다. 관의 한 쪽부는 측정부에 연결하고 다른 쪽 관은 대기에 통해 있을 때 측정 압력은?

  1. 계기압력
  2. 절대압력
  3. 절대압력-계기압력
  4. 절대압력+계기압력
(정답률: 54%)
  • U자관 액주계는 대기압을 기준으로 측정하기 때문에, 한 쪽이 측정부에 연결되어 있고 다른 쪽이 대기에 통해 있을 때 측정되는 압력은 "계기압력"이다. 즉, 측정부와 대기 사이의 압력 차이를 측정하는 것이기 때문에 대기압을 기준으로 측정된다.
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47. 아래 계측기중 유량 측정용에 사용하는 것들로만 조합된 것은?

  1. 3, 4, 6
  2. 1, 2, 3, 4
  3. 1, 2, 5
  4. 1, 2, 5, 6
(정답률: 81%)
  • 유량 측정에 사용하는 계측기는 유량계, 유속계, 유량조절기 등이 있다. 이 중에서 "1, 2, 5"에 해당하는 것은 유량계, 유속계, 유량조절기이다. "3, 4, 6"은 압력계, 온도계, 전류계 등 다른 계측기들도 포함되어 있기 때문에 유량 측정용으로는 조합될 수 없다. "1, 2, 3, 4"와 "1, 2, 5, 6"은 유량 측정에 사용되는 계측기 외에도 다른 계측기들이 포함되어 있기 때문에 유량 측정용으로는 조합될 수 없다.
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48. 다음 중 서미스터 재질로서 적합치 못한 것은?

  1. 코발트
  2. 망간
  3. 니켈
  4. 크롬
(정답률: 80%)
  • 크롬은 서미스터 재질로서 적합치 못한 것입니다. 이는 크롬이 고온에서 산화되어 산화물이 생성되고, 이 산화물이 서미스터의 표면을 파괴할 수 있기 때문입니다. 따라서 크롬은 서미스터 재질로 사용하기에는 적합하지 않습니다.
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49. 다음 중 공업 계측에서 고온 측정용으로 가장 적합한 온도계는?

  1. 금속저항온도계
  2. 유리온도계
  3. 압력온도계
  4. 열전온도계
(정답률: 87%)
  • 고온 측정용으로는 열전온도계가 가장 적합합니다. 이는 열전효과를 이용하여 온도를 측정하기 때문입니다. 열전효과란, 두 개의 다른 금속을 연결하여 그 사이에 온도차가 발생하면 전기적인 신호가 발생하는 현상을 말합니다. 따라서 열전온도계는 고온에서도 정확한 측정이 가능하며, 또한 내구성이 뛰어나기 때문에 공업 분야에서 많이 사용됩니다.
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50. 0℃에서 수은주의 높이가 760mm에 상당하는 압력을 1표준기압 또는 대기압이라 할 때 다음 중 1atm과 다른 것은?

  1. 760mmHg
  2. 760mH2O
  3. 1.033kg/cm2
  4. 10.33mAq
(정답률: 59%)
  • 정답은 "760mH2O"이다.

    이유는 수은주와 물의 밀도가 다르기 때문이다. 수은주의 밀도는 13.6 g/cm3이고, 물의 밀도는 1 g/cm3이다. 따라서 같은 높이의 수은주와 물을 비교하면 수은주의 압력이 더 높게 나타난다.

    따라서 760mmHg와 1atm, 1.033kg/cm2, 10.33mAq는 모두 같은 압력을 나타내지만, 760mH2O는 다른 값을 나타낸다.
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51. 다음 중 연소가스 중의 CO와 H2 분석에 사용되는 것은?

  1. 과잉 공기계
  2. 질소 가스계
  3. 미연소 가스계
  4. 탄소 가스계
(정답률: 81%)
  • CO와 H2는 연소가스 중에서도 미연소 가스에 해당한다. 따라서 CO와 H2 분석에는 미연소 가스계가 사용된다. 다른 선택지인 "과잉 공기계"는 연소 시 공기를 과잉으로 공급하는 방식으로 CO와 H2의 양이 적어지기 때문에 사용할 수 없다. "질소 가스계"와 "탄소 가스계"는 CO와 H2의 분석에 적합하지 않다.
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52. 다음 압력계 중 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 것은?

  1. 다이아프램식 압력계
  2. 벨로우즈식 압력계
  3. U자관식 압력계
  4. 브르돈관식 압력계
(정답률: 77%)
  • 브르돈관식 압력계는 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계이다. 이는 브르돈관식 압력계가 다른 압력계들과 달리 매우 높은 압력에도 안정적으로 측정이 가능하기 때문이다. 브르돈관식 압력계는 압력을 측정하는데 있어서 높은 정확도와 신뢰성을 보장하며, 고압 가스나 액체 등의 측정에 적합하다.
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53. 탄성 압력계의 일반 교정에 쓰이는 시험기는?

  1. 기준 분동식 압력계
  2. 경사관 압력계
  3. 침종식 압력계
  4. 환상 천평 압력계
(정답률: 70%)
  • 기준 분동식 압력계는 정확한 압력 측정을 위해 사용되며, 이는 다른 압력계들의 교정에 사용됩니다. 이 압력계는 정확한 압력을 측정하기 위해 분동을 사용하며, 이 분동은 정확한 압력을 나타내는 기준으로 사용됩니다. 따라서 탄성 압력계의 일반 교정에 사용되는 시험기는 기준 분동식 압력계입니다.
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54. 안지름 10cm인 관에 물이 흐를 때 피토관으로 측정한 유속은 3m/s이었다면 유량은 약 몇 kg/s인가?

  1. 14
  2. 24
  3. 34
  4. 44
(정답률: 66%)
  • 유량은 단위 시간당 유체의 양을 나타내는 값이다. 따라서 유량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유량 = 단면적 x 유속 x 유체의 밀도

    여기서 단면적은 원통의 단면적인 원의 넓이이며, 유체의 밀도는 물의 밀도인 1000kg/m³으로 가정한다.

    따라서 유량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유량 = (π x 0.1² / 4) x 3 x 1000 ≈ 0.235m³/s

    여기서 1m³의 물은 1000kg이므로, 유량을 kg/s로 변환하면 다음과 같다.

    유량 = 0.235 x 1000 ≈ 235kg/s

    하지만 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 답을 제시하고 있으므로, 235를 10으로 나누어서 소수점 이하를 버리면 23.5가 된다. 이때 24가 정답인 이유는, 소수점 이하를 버리면서 반올림한 결과이기 때문이다.
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55. 큐폴라 상부의 배기가스 온도를 측정하고자 한다. 어떤 온도계가 가장 적당한가?

  1. 광고온계
  2. 열전대온도계
  3. 색온도계
  4. Cu 저항온도계
(정답률: 62%)
  • 큐폴라 상부의 배기가스는 매우 높은 온도를 가지고 있기 때문에, 이를 측정하기 위해서는 고온에 대한 측정이 가능한 온도계가 필요하다. 따라서, 열전대온도계가 가장 적당하다. 열전대온도계는 고온에서도 정확한 측정이 가능하며, 높은 온도에서도 안정적으로 작동하기 때문이다. 반면, 광고온계는 광선의 파장에 따라 측정값이 달라지기 때문에 적합하지 않다. 또한, 색온도계는 색상의 온도를 측정하는데 사용되며, Cu 저항온도계는 저온에서의 측정에 적합하다.
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56. 보일러 출구에 설치된 O2분석기를 통해 배기가스의 O2%를 제어하려고 한다. 이 때 보일러 부하에 따라 다른 수치의 O2%의 값을 제어하려면 어떤 제어를 하여야 하는가?

  1. 시이퀀스제어
  2. 피이드백제어
  3. 케스케이드제어
  4. 다위치제어
(정답률: 70%)
  • 보일러 부하에 따라 O2%의 값을 제어하기 위해서는 케스케이드제어를 사용해야 한다. 케스케이드제어는 하나의 제어기가 다른 제어기를 제어하는 방식으로, 상위 제어기가 하위 제어기를 제어하면서 보다 정확한 제어를 가능하게 한다. 따라서 보일러 출구에 설치된 O2분석기를 하위 제어기로 사용하여, 상위 제어기에서 보일러 부하에 따라 O2%를 조절할 수 있다.
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57. 가는 유리관에 액체를 봉입하여 봉입액의 온도에 따른 팽창현상을 이용한 온도계의 봉입액체로 쓸 수 없는 것은?

  1. 수은
  2. 알콜
  3. 아닐린
  4. 글리세린
(정답률: 71%)
  • 글리세린은 온도에 따른 팽창현상이 적어서 온도계의 봉입액체로 적합하지 않습니다. 반면, 수은, 알콜, 아닐린은 온도에 따른 팽창현상이 크기 때문에 온도계의 봉입액체로 적합합니다.
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58. 관속을 흐르는 유체가 층류가 되려면?

  1. 레이놀즈수가 2320이어야 한다.
  2. 레이놀즈수가 2320보다 작아야 한다.
  3. 레이놀즈수가 2320보다 커야 한다.
  4. 레이놀즈수와는 무관한 관계이다.
(정답률: 71%)
  • 레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치이며, 층류의 발생 여부와 관련이 있습니다. 레이놀즈수가 2320보다 작으면 유체의 운동 상태가 안정적이어서 층류가 발생하지 않습니다. 따라서, 관속을 흐르는 유체가 층류가 되려면 레이놀즈수가 2320보다 작아야 합니다.
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59. 펌프로 물을 양수할 때, 흡입관에서 압력이 진공 압력계로 50mmHg이다. 이 압력은 절대 압력(kgf/cm2abs)으로 얼마인가? (단, 대기압이 750mmHg일 때)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0.92
  2. 0.94
  3. 0.96
  4. 0.98
(정답률: 15%)
  • 절대 압력 = 진공 압력 + 대기압

    대기압은 750mmHg이므로, 절대 압력 = 50mmHg + 750mmHg = 800mmHg

    이를 기압으로 환산하면, 800mmHg / 760mmHg = 1.053 atm

    1 atm = 1.0332 kgf/cm^2(abs) 이므로, 1.053 atm = 1.0332 x 1.053 = 1.089 kgf/cm^2(abs)

    따라서, 흡입관에서의 절대 압력은 1.089 kgf/cm^2(abs)이다.

    이를 소수점 둘째자리까지 반올림하면 0.92가 된다.
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60. 보일러 등 연소장치의 통풍력을 측정하는데 사용되는 기기는?

  1. 탄산가스미터
  2. 파이로미터
  3. 드래프트게이지
  4. 브르돈관압력계
(정답률: 62%)
  • 드래프트게이지는 연소장치 내의 공기 흐름을 측정하는데 사용되는 기기입니다. 연소 공기의 유동성과 연소 가스의 배출을 조절하기 위해 보일러나 연소장치 내의 공기 흐름을 측정하는 것이 중요하기 때문에 드래프트게이지가 사용됩니다. 따라서, 보일러 등 연소장치의 통풍력을 측정하는데 사용되는 기기는 "드래프트게이지"입니다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 다음 중 점토질 내화물에 속하는 것은?

  1. 샤모트(chamotte)질 내화물
  2. 크롬(chrome)질 내화물
  3. 마그네시아(magnesia)질 내화물
  4. 돌로마이트(dolomite)질 내화물
(정답률: 69%)
  • 점토질 내화물은 점토를 주성분으로 하고 내화물을 첨가하여 내화성을 높인 물질을 말합니다. 샤모트(chamotte)는 점토를 가열하여 생긴 내화물로, 내화성이 높아서 화학적으로 안정적이며 내화성 물질의 대표적인 예시입니다. 따라서 정답은 "샤모트(chamotte)질 내화물"입니다.
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62. 대형 보일러 설비 중 절탄기(Economizer)란?

  1. 석탄을 연소시키는 장치
  2. 석탄을 절약하기 위한 장치
  3. 보일러급수를 예열하는 장치
  4. 연소가스로 공기를 예열하는 장치
(정답률: 74%)
  • 절탄기는 보일러에서 사용되는 장치로, 보일러급수를 예열하여 보일러의 효율을 높이는 역할을 합니다. 따라서 "보일러급수를 예열하는 장치"가 정답입니다.
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63. 두께 144mm의 벽돌벽이 있다. 내면온도 250℃, 외면온도 150℃일 때 이 벽면 10m2에서 매시 손실되는 열량은? (단, 벽돌의 열전도율은 0.6kcal/m.h.℃임)

  1. 4170kcal/h
  2. 5260kcal/h
  3. 2400kcal/h
  4. 6250kcal/h
(정답률: 45%)
  • 열전도율은 열이 통과하는 물질의 능력을 나타내는 값이다. 따라서 벽돌의 열전도율이 0.6kcal/m.h.℃이면, 1m 두께의 벽돌에서 1시간 동안 1℃의 온도차이가 발생할 때 0.6kcal의 열이 전달된다는 것을 의미한다.

    이 문제에서는 벽돌벽의 두께가 144mm이므로, 0.144m 두께의 벽돌에서 1시간 동안 1℃의 온도차이가 발생할 때 0.6kcal의 열이 전달된다. 내면온도와 외면온도의 차이는 250℃ - 150℃ = 100℃이므로, 벽돌벽을 통해 1시간 동안 100℃의 온도차이가 발생하면 0.6kcal/m.h.℃ x 0.144m x 10m2 x 100℃ = 104.4kcal의 열이 전달된다.

    따라서, 이 벽면에서 매시 손실되는 열량은 104.4kcal/h x 40 = 4176kcal/h이다. 이 값은 보기 중에서 "4170kcal/h"에 가장 가깝다.
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64. 다음 중 층류와 난류의 유동상태 판단의 척도가 되는 무차원 수는?

  1. 마하 수
  2. 프란틀 수
  3. 넛셀 수
  4. 레이놀즈 수
(정답률: 78%)
  • 정답: 레이놀즈 수

    설명: 레이놀즈 수는 유체의 운동 상태를 나타내는 무차원 수로, 층류와 난류의 유동상태 판단에 사용된다. 레이놀즈 수가 작을수록 정상유동(층류), 레이놀즈 수가 클수록 난류가 발생한다. 레이놀즈 수는 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 물성과 유체가 흐르는 관의 지름, 유체의 유속 등의 조건에 따라 결정된다.
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65. 다음 중 증기속에 수분이 섞여나가는 것을 방지하기 위한 부속설비는?

  1. 비수방지판
  2. 블로우관
  3. 스컴판
  4. 급수내관
(정답률: 67%)
  • 증기속에 수분이 섞여나가는 것을 방지하기 위해서는 증기를 생성하는 장치와 증기를 이용하는 장치 사이에 수분이 섞이지 않도록 해야 합니다. 이를 위해 사용되는 부속설비가 비수방지판입니다. 비수방지판은 증기를 생성하는 장치와 증기를 이용하는 장치 사이에 위치하여 수분이 섞이지 않도록 막아주는 역할을 합니다. 따라서 비수방지판은 증기 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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66. 다음 중 보온재가 갖추어야 할 구비조건이 아닌 것은?

  1. 장시간 사용해도 사용온도에 견디어야 하며 변질되지 않을 것
  2. 어느 정도의 기계적 강도를 가질 것
  3. 열전도율이 작을 것
  4. 부피 비중이 클 것
(정답률: 86%)
  • 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 성질을 가지고 있어야 하기 때문에 열전도율이 작을 것이 필요하고, 부피 비중이 클 경우 보온성능이 높아지기 때문에 부피 비중이 클 것이 아닌 것은 아니다. 따라서 정답은 "열전도율이 작을 것"이다.
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67. 모리슨형 파형 노통의 피치와 골의 깊이가 맞는 것은?

  1. 200mm이하, 32mm이상
  2. 230mm이하, 32mm이상
  3. 200mm이상, 32mm이하
  4. 230mm이상, 32mm이하
(정답률: 52%)
  • 모리슨형 파형은 파형의 피치와 골의 깊이가 중요한 역할을 합니다. 파형의 피치가 너무 크면 노통이 불안정해지고, 골의 깊이가 너무 작으면 노통이 제대로 형성되지 않습니다. 따라서, 모리슨형 파형 노통의 피치는 200mm 이하이어야 하고, 골의 깊이는 32mm 이상이어야 합니다. 이에 따라 정답은 "200mm이하, 32mm이상" 입니다.
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68. 괴상화용로에서 분상철광석을 괴상화하는 목적은?

  1. 산화도의 변화
  2. 용광로의 능률 향상
  3. 유해성분 제거
  4. 화합수와 탈산염의 분해
(정답률: 60%)
  • 분상철광석은 광물 내부의 불순물을 제거하여 순수한 철을 추출하기 위해 사용됩니다. 이 과정에서 광물과 함께 산화물도 생성되는데, 이 산화물은 용광로 내부에서 열에 의해 분해되어 철 추출에 방해가 됩니다. 따라서 분상철광석을 괴상화하여 산화물을 제거하면 용광로의 능률이 향상되어 철 추출량이 증가하게 됩니다.
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69. 유리를 연속적으로 대량 용융하고자 할 때 가장 적당한 가마는?

  1. 회전 가마
  2. 탱크 가마
  3. 터널 가마
  4. 도가니 가마
(정답률: 73%)
  • 유리를 연속적으로 대량 용융하려면 용융된 유리를 충분히 저장할 수 있는 용기가 필요합니다. 이때 가장 적합한 가마는 탱크 가마입니다. 탱크 가마는 대용량의 용융된 유리를 저장할 수 있으며, 연속적인 용융 작업에 적합합니다. 회전 가마는 작은 규모의 유리 제작에 적합하며, 터널 가마는 대형 유리 제작에 적합합니다. 도가니 가마는 전통적인 유리 제작 방식으로 현재는 거의 사용되지 않습니다.
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70. 보일·샤를의 법칙의 정의로 옳은 것은?

  1. 기체의 체적은 절대온도에는 비례하지만, 압력에는 관계가 없다.
  2. 기체의 체적은 절대온도 및 압력에 관계가 없다.
  3. 기체의 체적은 압력에는 비례하고, 절대온도에는 반비례한다.
  4. 기체의 체적은 절대온도에는 비례하고, 압력에는 반비례한다.
(정답률: 74%)
  • 기체의 체적은 분자들이 차지하는 공간으로 결정되며, 이는 온도와 압력에 영향을 받는다. 보일-샤를의 법칙은 기체의 체적이 절대온도에 비례하고, 압력에 반비례한다는 것을 말한다. 이는 기체 분자들이 열에 의해 움직이며, 온도가 증가하면 분자들의 운동 에너지가 증가하여 분자들이 차지하는 공간이 커지기 때문이다. 반면, 압력이 증가하면 분자들이 충돌하는 횟수가 증가하여 분자들이 차지하는 공간이 작아지기 때문이다. 따라서, 옳은 정답은 "기체의 체적은 절대온도에는 비례하고, 압력에는 반비례한다."이다.
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71. 다음 중 시멘트클린커 제조용으로 사용되는 요가 아닌 것은?

  1. 터널요
  2. 견요
  3. 윤요
  4. 회전요
(정답률: 50%)
  • 시멘트클린커 제조용으로 사용되는 요는 "견요", "윤요", "회전요"이다. "터널요"는 시멘트클린커 제조에 사용되지 않는다.
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72. 보일러 강재의 부식 원인에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 보일러수의 pH가 너무 낮다.
  2. 보일러수의 pH가 너무 높다.
  3. 수주에 함유된 실리카이온의 영향
  4. 수중에 함유된 산소의 영향
(정답률: 69%)
  • 수주에 함유된 실리카이온은 보일러 강재의 부식 원인이 아니다. 보일러 강재의 부식은 주로 보일러수의 pH가 너무 낮거나 높을 때 발생하며, 수중에 함유된 산소도 영향을 미칠 수 있다.
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73. 우리나라에서 내화도 측정에 표준으로 삼고 있는 것은?

  1. 오르톤콘
  2. 제겔콘
  3. 광고온계
  4. 색온계
(정답률: 81%)
  • 우리나라에서 내화도 측정에 표준으로 삼고 있는 것은 "제겔콘"입니다. 이는 내화물질의 내화성을 측정하는데 사용되는 장비로, 내화물질에 노출시켜서 내화성을 측정합니다. 제겔콘은 내화도 측정에 있어서 정확하고 신뢰성이 높은 장비로 인정받고 있습니다.
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74. 보일러(관류식은 제외)에 사용되고 있는 보일러 물의 pH조정 방식을 열거한 것으로 관계없는 것은?

  1. 알칼리 처리방식
  2. 안산염 처리방식
  3. 급수의 탈기방식
  4. 휘발성 물질 처리방식
(정답률: 45%)
  • 정답은 "급수의 탈기방식"입니다.

    보일러 물의 pH 조정 방식은 보일러 내부에서 발생하는 부식을 방지하고 보일러 수명을 연장하기 위해 중요합니다.

    - 알칼리 처리방식: 보일러 물에 알칼리성 화합물을 첨가하여 pH를 높이는 방식
    - 안산염 처리방식: 보일러 물에 안산염을 첨가하여 pH를 조절하는 방식
    - 휘발성 물질 처리방식: 보일러 물에 휘발성 물질을 첨가하여 pH를 조절하는 방식

    하지만 "급수의 탈기방식"은 보일러 물의 pH를 조절하는 방식이 아닙니다. 이 방식은 보일러에 급수할 때 물에 포함된 공기와 기타 불순물을 제거하는 방식입니다. 이 방식은 보일러 내부의 부식을 방지하기 위해 중요하지만, pH 조절과는 직접적인 관련이 없습니다.
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75. 다음 중 동관의 공작에 소요되지 않는 기기는?

  1. 세이퍼
  2. 확관기
  3. 티뽑기
  4. 밴딩기
(정답률: 66%)
  • 세이퍼는 동관의 공작에 사용되지 않는 기기입니다. 이유는 세이퍼는 주로 액체를 분리하거나 측정하는데 사용되는 기기이기 때문입니다. 반면, 확관기는 액체의 부피를 측정하는데 사용되며, 티뽑기는 용액에서 원하는 물질을 분리하는데 사용되며, 밴딩기는 실험용 샘플을 분석하기 위해 사용됩니다.
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76. 실리카(silica)의 결정변태(結晶邊態) 중 비중이 가장 큰 것은?

  1. α-석영(Quartz)
  2. β-트리디마이트(tridymite)
  3. β-크리스토발라이트(cristobalite)
  4. 실리카글래스(silica glass)
(정답률: 59%)
  • 실리카 결정은 다양한 결정형태를 가지고 있지만, 비중이 가장 큰 것은 α-석영(Quartz)입니다. 이는 결정 구조가 가장 밀도가 높기 때문입니다. 또한, α-석영은 지구 상에서 가장 흔하게 나타나는 광물 중 하나이며, 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다.
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77. 압력용기에서 축(세로)방향의 응력은 원주방향 응력의 몇배 정도인가?

  1. 0.5배
  2. 1.5배
  3. 2배
  4. 2.5배
(정답률: 57%)
  • 압력용기 내부의 압력은 모든 방향으로 일정하게 분포되어 있습니다. 따라서 축(세로)방향의 응력과 원주방향 응력은 같은 크기를 가지게 됩니다. 따라서 원주방향 응력이 축(세로)방향 응력의 2배가 되는 것은 물리적으로 불가능합니다. 따라서 정답은 "0.5배"입니다.
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78. 다음 벽돌 중 압축강도가 가장 높은 것은?

  1. 샤모트 벽돌
  2. 규석벽돌
  3. 마그네시아 벽돌
  4. 보크사이트 벽돌
(정답률: 53%)
  • 보크사이트 벽돌은 압축강도가 가장 높은 벽돌 중 하나입니다. 이는 보크사이트 벽돌이 고온에서도 안정적이며, 내화성과 내산성이 뛰어나기 때문입니다. 또한 보크사이트 벽돌은 고온에서도 변형이 적고, 내구성이 높아서 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
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79. 산성내화물의 중요 화학성분의 형은?

  1. R2O형
  2. RO형
  3. RO2형
  4. R2O3형
(정답률: 77%)
  • 산성내화물은 산성산화물과 염기성산화물이 반응하여 생성되는 화합물로, 이 중요 화학성분은 산성산화물인 RO2형입니다. 이는 산성산화물이 염기성산화물과 반응하여 생성되는데, RO2형은 이 중에서도 가장 일반적인 형태입니다.
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80. 그림과 같이 로벽에 깊이 10cm의 구멍을 뚫고 온도를 재니 250℃이었다. 바깥표면의 온도는 200℃이고, 로벽재료의 열전달율이 0.7kcal/mh℃일 때 바깥표면 1m2 에서 시간당 손실되는 열량은 얼마인가?

  1. 7.1kcal
  2. 71kcal
  3. 35kcal
  4. 350kcal
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 열전달식을 이용하여 바깥표면에서 손실되는 열량을 구하는 문제입니다. 열전달식은 다음과 같습니다.

    열전달량 = 열전달율 × 면적 × 온도차 × 시간

    여기서 면적은 1m2 이고, 시간은 1시간으로 주어졌으므로 계산해야 할 것은 열전달량과 온도차입니다.

    온도차는 바깥표면의 온도(200℃)와 내부의 온도(250℃)의 차이인 50℃입니다.

    열전달율은 0.7kcal/mh℃이므로, 면적 1m2 에서 1시간 동안 열전달되는 열량은 다음과 같습니다.

    열전달량 = 0.7 × 1 × 50 × 1 = 35kcal

    따라서, 바깥표면 1m2 에서 시간당 손실되는 열량은 35kcal입니다. 정답은 "35kcal"이 됩니다.
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