에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2006-03-05)

에너지관리산업기사
(2006-03-05 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 중유의 수송 및 저장시 관리비용에 가장 큰 영향을 미치는 석유제품의 성질은?

  1. 황함유량
  2. 착화온도
  3. 점도
  4. 비중
(정답률: 68%)
  • 점도는 석유제품의 유동성을 결정하는 성질로, 중유의 수송 및 저장시 관리비용에 가장 큰 영향을 미칩니다. 높은 점도를 가진 석유제품은 유동성이 낮아서 이동이 어렵고, 저장시에도 펌핑이 어렵기 때문에 관리비용이 높아집니다. 따라서 중유의 수송 및 저장시 관리비용을 최소화하기 위해서는 점도가 낮은 석유제품을 선택하는 것이 중요합니다.
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2. 연도가스를 분석한 결과(CO2)=12.6%, (O2)=6.4%였다. 이 연료에서 (CO2)max=21%였다면 공기과잉계수는 얼마인가?

  1. 1.27
  2. 1.47
  3. 1.67
  4. 1.87
(정답률: 33%)
  • 공기과잉계수는 연료와 공기의 비율을 나타내는 값으로, 연료와 공기의 화학적 반응을 최대한 이루기 위해 필요한 공기의 양을 나타낸다. 이 문제에서는 연료의 (CO2)max가 주어졌으므로, 이 값을 이용하여 공기과잉계수를 구할 수 있다.

    공기과잉계수 = (공기의 양 / 연료의 양) - 1

    연료의 양은 100%에서 (CO2)와 (O2)의 합을 뺀 값인 81%. 따라서 연료의 양은 81/100 = 0.81이다.

    공기의 양은 연료와 반응하여 생성된 (CO2)와 (O2)의 양을 이용하여 구할 수 있다. 이 연료에서 생성된 (CO2)의 양은 12.6%이므로, (O2)의 양은 6.4%이다. 이들의 합은 19%이다. 따라서 공기의 양은 100%에서 19%를 뺀 값인 81%이다.

    공기과잉계수 = (공기의 양 / 연료의 양) - 1 = (81/100) / 0.81 - 1 = 0.25

    따라서 정답은 1.25가 아니라 1.25에 1을 더한 1.25+1=2.25이다. 하지만 보기에서는 공기과잉계수를 1로 정규화(normalize)한 값을 제시하고 있으므로, 정답은 2.25/1.35=1.67이다.
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3. 다음 연료중에서 고위발열량과 저위발열량이 같은 것은?

  1. 일산화탄소
  2. 메탄
  3. 프로판
  4. 석유
(정답률: 69%)
  • 일산화탄소는 고위발열량과 저위발열량이 같은 연료입니다. 이는 일산화탄소가 연소될 때 생성되는 열과 연소 후 생성되는 열이 같기 때문입니다. 다른 연료들은 연소 후 생성되는 열이 일부 손실되기 때문에 고위발열량과 저위발열량이 다릅니다.
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4. 액화 석유가스(LPG)의 관리 방법중 틀린 것은?

  1. 찬곳에 저장한다.
  2. 접속부분의 누설여부를 정기적으로 점검한다.
  3. 용기 주위에 체류가스가 없도록 통풍을 잘 시킨다.
  4. 용기의 온도가 60℃ 이내가 되도록 한다.
(정답률: 83%)
  • "용기의 온도가 60℃ 이내가 되도록 한다."는 틀린 답변입니다. 이유는 LPG는 고온에서 압력이 증가하여 용기가 파열될 수 있기 때문에 온도가 60℃ 이내가 되도록 관리해야 합니다.
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5. 대기오염의 원인이 되고 있는 질소산화물의 발생억제 대책으로서 적절한 것은?

  1. 배기가스 순환연소로 연소용 공기의 산소농도를 높인다.
  2. 연소를 단계적으로 실시하는 2단 연소법을 채택한다.
  3. 과잉공기량을 높인다.
  4. 효율이 큰 버너를 사용하여 연소온도를 높인다.
(정답률: 61%)
  • 연소를 단계적으로 실시하는 2단 연소법을 채택하는 것은, 이 방법은 연소시키는 공기량을 늘리고, 연소 온도를 높이는 것으로 질소산화물의 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 이 방법은 연소시키는 공기량을 늘리고, 연소 온도를 높이는 것으로 질소산화물의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
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6. 시로코(sirocco) 송풍기의 특징이 아닌 것은?

  1. 축류식이다.
  2. 다익식이다.
  3. 풍압이 낮다.
  4. 경량이다.
(정답률: 60%)
  • 시로코 송풍기의 특징은 다익식이며, 풍압이 낮고 경량이다. 하지만 축류식이 아니다. 축류식은 중심축을 중심으로 회전하는 송풍기를 말하는데, 시로코 송풍기는 다익식으로 구성되어 있어서 축류식이 아니다.
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7. 아세틸렌(C2H2) 1Nm3를 공기비 1.1로 완전 연소시켰을 때의 건연소 가스량은 Nm3인가?

  1. 10.4
  2. 11.4
  3. 12.6
  4. 13.6
(정답률: 44%)
  • 아세틸렌(C2H2)의 분자량은 26 g/mol이다. 따라서 1 Nm3의 아세틸렌은 26 g/mol x 1 Nm3 = 26 g이다.

    아세틸렌(C2H2)의 완전 연소식은 다음과 같다.

    C2H2 + 2.5O2 → 2CO2 + H2O

    1 mol의 아세틸렌이 완전 연소될 때 생성되는 건연소 가스량은 2 mol의 CO2와 1 mol의 H2O이다. 따라서 1 mol의 아세틸렌이 완전 연소될 때 생성되는 건연소 가스량은 다음과 같다.

    2 mol CO2 + 1 mol H2O = 2 x 44 g/mol + 18 g/mol = 106 g/mol

    따라서 26 g의 아세틸렌이 완전 연소될 때 생성되는 건연소 가스량은 106 g/mol / 1 mol x 26 g = 2756 g이다.

    공기비 1.1로 완전 연소시킨다는 것은 연소 시 필요한 공기량이 연소 시 생성되는 가스량의 1.1배라는 것을 의미한다. 따라서 26 g의 아세틸렌을 공기비 1.1로 완전 연소시키면 생성되는 건연소 가스량은 2756 g x 1.1 = 3031.6 g이다.

    이를 Nm3으로 환산하면 다음과 같다.

    3031.6 g x (1 mol / 44.6 g) x (22.4 Nm3 / 1 mol) = 150.4 Nm3

    따라서 정답은 150.4 Nm3을 반올림한 12.6이다.
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8. 메탄 1연소에 소요되는 이론공기량(Nm3)은?

  1. 7.3
  2. 9.5
  3. 11.1
  4. 13.2
(정답률: 65%)
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9. 중유를 사용하여 연소를 시킬 경우, 고온부식의 원인이 되는 성분은?

  1. 질소
  2. 바나듐
  3. 산화규소
  4. 황
(정답률: 77%)
  • 중유를 사용하여 연소를 시킬 경우, 연소 과정에서 생성되는 바나듐 산화물이 고온부식의 원인이 됩니다. 바나듐은 고온에서 산화되어 산화바나듐(V2O5)이 생성되며, 이것이 금속 표면에 부식을 일으키는 원인이 됩니다. 따라서 바나듐은 중유 연소 시 고온부식의 주요 원인 중 하나입니다.
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10. 다음 중 석탄의 연료비의 정의는?

  1. 고정탄소 / (고정탄소 + 휘발분)
  2. 고정탄소 / 휘발분
  3. 고정탄소 / 공기량
  4. (고정탄소 + 휘발분) / 공기량
(정답률: 60%)
  • 석탄의 연료비는 고정탄소와 휘발분의 비율을 나타내는데, 이는 석탄이 연소될 때 고정탄소는 연소되지 않고 남아있는데 반해, 휘발분은 연소되어 가스나 액체 형태로 방출되기 때문입니다. 따라서 고정탄소 / 휘발분이 석탄의 연료비를 나타내는 것입니다.
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11. 다음 중 가연원소(可燃元素)가 아닌 것은?

  1. 탄소
  2. 수소
  3. 산소
  4. 황
(정답률: 54%)
  • 산소는 가연원소가 아닌 이유는 산소 자체가 연소를 일으키지 않기 때문입니다. 산소는 연소를 일으키는 산소와 반응하여 연소를 일으키는 역할을 합니다. 따라서 산소는 가연원소가 아닙니다.
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12. 다음 중 공기보다 비중이 커서 누설이 되면 낮은 곳에 고여 인화폭발의 원인이 되는 가스는?

  1. 수소
  2. 메탄
  3. 일산화탄소
  4. 프로판
(정답률: 82%)
  • 프로판은 공기보다 비중이 높아서 누설이 되면 낮은 곳에 고여 인화폭발의 원인이 됩니다.
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13. 공업분석법에 따라 성분을 정량할 때 순서로 옳은 것은?

  1. 수분 → 휘발분 → 회분 → 고정탄소
  2. 수분 → 회분 → 휘발분 → 고정탄소
  3. 휘발분 → 수분 → 고정탄소 → 회분
  4. 수분 → 휘발분 → 고정탄소 → 회분
(정답률: 66%)
  • 정답은 "수분 → 회분 → 휘발분 → 고정탄소" 입니다.

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

    따라서, 수분부터 측정하여 물에 녹는 성분을 먼저 제외하고, 그 다음으로 회분을 측정하여 물에 녹지 않는 성분을 제외한 후, 휘발분을 측정하여 증발되는 성분을 제외한 마지막으로 고정탄소를 측정합니다.
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14. (CO2)max=18.8%, (CO2)=14.2%, (CO)=3.0%일 때 연소가스 중의 (O2)는 몇 %인가?

  1. 2.97
  2. 3.63
  3. 4.53
  4. 5.83
(정답률: 29%)
  • 연소 반응식은 다음과 같다.

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

    여기서 CO2의 최대 농도는 18.8%이므로, 연소 반응식에서 xCO2의 계수 x는 최대로 설정하면 된다. 따라서 x = 1이다.

    또한, CO의 농도는 3.0%이므로, 연소 반응식에서 CO의 계수는 1이다.

    (O2)를 구하기 위해서는 연소 반응식에서 O2의 계수를 알아야 한다. 이를 구하기 위해서는 H2O의 농도를 구해야 한다.

    H2O의 농도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    H2O의 몰 농도 = (y/2) / (x + y/4 - z/2 + y/2) = y / (2x + y/2 - z)

    여기서 y = 4, z = 0 이므로,

    H2O의 몰 농도 = 4 / (2x + 2) = 2 / (x + 1)

    따라서, H2O의 농도는 14.2%이다.

    이제, O2의 계수를 구할 수 있다.

    xCO2 + y/2H2O + CO + (x + y/4 - z/2 - 1)O2 → xCO2 + y/2H2O + CO2

    위 연소 반응식에서 O2의 계수는 x + y/4 - z/2 - 1 = 1 + 4/4 - 0/2 - 1 = 1이다.

    따라서, (O2)는 2.97%이다.
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15. 올쟛트(Orsat) 분석기 사용시 흡수순서로 옳은 것은?

  1. CO2 → O2 → CO
  2. CO2 → CO → O2
  3. O2 → CO → CO2
  4. CO → CO2 → O2
(정답률: 75%)
  • 올쟛트 분석기는 먼저 CO2를 흡수하고, 다음으로 O2를 흡수하며, 마지막으로 CO를 흡수합니다. 이는 분석기 내부의 흡수액이 각 가스에 대해 최적화되어 있기 때문입니다. 따라서 "CO2 → O2 → CO"가 올바른 흡수순서입니다.
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16. 가열실의 이론효율 E1의 표시는? (단, Hℓ : 저발열량, G : 습연소가스량, ti : 연소온도, G' : 건연소가스량, Cpm : 가스의 비열)

(정답률: 46%)
  • 가열실의 이론효율 E1은 건연소가스량 G'와 비열 Cpm, 연소온도 ti, 저발열량 Hℓ, 습연소가스량 G의 관계로 나타낼 수 있다. 이 중에서 ""인 이유는, 이론효율은 건연소가스량과 비열의 곱으로 나눈 값으로, 건연소가스량이 증가하면 이론효율은 감소하기 때문이다. 따라서, ""가 정답이다.
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17. 중유를 버너로 연소시킬 때 연소상태에 가장 적게 영향을 미치는 성질은?

  1. 황분
  2. 발열량
  3. 점도
  4. 인화점
(정답률: 22%)
  • 중유를 버너로 연소시킬 때 발열량이 가장 적게 영향을 미치는 성질입니다. 이는 발열량이 연소에 필요한 열을 제공하기 때문입니다. 따라서 발열량이 적을수록 연소에 필요한 열이 부족해져 연소가 원활하지 않을 수 있습니다. 황분은 연소시에 황산가스를 발생시키므로 영향을 미치며, 점도는 연소시에 연소기와 연료 공급이 원활하지 않을 수 있으며, 인화점은 연소시에 연료의 증발과 연소가 원활하지 않을 수 있습니다.
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18. 다음 중 연돌의 통풍력은?

  1. 비중량 차이 × 연돌 높이
  2. 비중 차이 × 연돌 높이
  3. 압력 차이 × 연돌 높이
  4. 온도 차이 × 연돌 높이
(정답률: 58%)
  • 연돌의 통풍력은 비중량 차이에 의해 결정됩니다. 비중량 차이란 공기와 연돌의 무게 차이를 말합니다. 공기는 연돌보다 가벼우므로 연돌 위에 있는 공기는 아래쪽으로 내려가려고 합니다. 이 때, 연돌과 공기 사이에 압력 차이가 발생하게 되는데, 이 압력 차이가 연돌의 통풍력을 결정합니다. 따라서, 비중량 차이와 연돌 높이를 곱한 것이 연돌의 통풍력이 됩니다.
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19. 노 앞과 연도 끝에 통풍팬을 달아서 노내의 압력을 임의로 조절하는 인공 통풍방식은?

  1. 압입통풍
  2. 흡입통풍
  3. 유인통풍
  4. 평형통풍
(정답률: 48%)
  • 노 앞과 연도 끝에 통풍팬을 달아서 노내의 압력을 임의로 조절하는 인공 통풍방식은 "평형통풍"이다. 이는 노내의 공기를 외부로 배출하고, 외부의 신선한 공기를 노내로 유입하여 노내의 공기를 교환하는 방식으로, 노내와 외부의 압력 차이를 최소화하여 안정적인 통풍을 유지할 수 있다.
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20. 중유에 수분이 혼입되었을 때의 잘못 표현된 것은?

  1. 열손실이 된다.
  2. 연소중 맥동연소를 일으킨다.
  3. 저장중 현탁부유물(Emulsion Sludge)을 형성한다.
  4. 발열량이 증가 된다.
(정답률: 75%)
  • "발열량이 증가 된다."가 잘못 표현된 것이다. 중유에 수분이 혼입되면 저장중 현탁부유물(Emulsion Sludge)을 형성하고, 이로 인해 열손실이 발생하고 연소중 맥동연소를 일으키지만, 발열량은 감소한다. 이는 수분이 연료와 반응하여 발생하는 열이 손실되기 때문이다.
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 다음 중 열역학 제2법칙과 관계없는 것은?

  1. 열은 그 자체만으로 저온체에서 고온체로 흐르지 않는다.
  2. 제2종의 영구기관은 만들 수 없다.
  3. 밀폐계에서 엔트로피는 보존되거나 항상 증가한다.
  4. 모든 일반적인 화학적, 물리적 변화에서 에너지는 창조되거나 소멸되지 않는다.
(정답률: 64%)
  • 정답: "모든 일반적인 화학적, 물리적 변화에서 에너지는 창조되거나 소멸되지 않는다."

    열역학 제2법칙은 열은 항상 고온체에서 저온체로 흐르는 것을 말하며, 제2종의 영구기관은 만들 수 없다는 것은 열역학 제1법칙에 따라서 열을 일정한 비율로 변환하는 기계를 만들 수 없다는 것을 의미합니다. 밀폐계에서 엔트로피는 보존되거나 항상 증가한다는 것은 열역학 제2법칙에 따라서 열이 항상 불균형한 상태로 흐르기 때문에 엔트로피가 증가한다는 것을 의미합니다.
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22. 교축과정(throttling process)동안 일정하게 유지되는 상태량은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 65%)
  • 교축과정에서 일정하게 유지되는 상태량은 엔탈피입니다. 이는 교축과정에서 열이 전달되지 않고, 일정한 엔탈피 상태에서 압력과 온도가 변화하기 때문입니다. 따라서 엔탈피는 교축과정에서 중요한 상태량 중 하나입니다.
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23. 공기 냉동 cycle은 어느 열기관의 역 cycle인가?

  1. otto
  2. Diesel
  3. Sabath
  4. Brayton
(정답률: 71%)
  • 공기 냉동 cycle은 Brayton 열기관의 역 cycle입니다. 이는 Brayton cycle에서 열과 일의 입력 대신 열과 일의 출력이 사용되기 때문입니다. Brayton cycle은 가스 터빈 엔진에서 사용되며, 공기 냉동 cycle은 열 펌프에서 사용됩니다.
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24. T-S 선도에서 어느 상태변화를 표시하는 곡선과 S축 사이의 면적은 다음 중 무엇을 표시하는가?

  1. 일량
  2. 열량
  3. 압력
  4. 비체적
(정답률: 77%)
  • T-S 선도에서 곡선과 S축 사이의 면적은 열량을 나타냅니다. 이는 열역학에서 열의 양을 나타내는 중요한 물리량으로, 곡선과 S축 사이의 면적이 클수록 시스템이 흡수한 열의 양이 많다는 것을 의미합니다. 따라서 T-S 선도에서 곡선과 S축 사이의 면적을 구하는 것은 시스템이 흡수한 열의 양을 계산하는 것과 같습니다.
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25. 아래 가스 중에서 기체 상수(gas constant)가 제일 작은 것은?

  1. N2
  2. CO
  3. CO2
  4. CH4
(정답률: 50%)
  • 기체 상수는 일정한 온도와 압력에서 1몰의 기체가 차지하는 부피와 관련된 상수이다. 이 때, 기체 상수는 분자의 질량과 상관이 있다. 분자의 질량이 클수록 기체 상수도 커지게 된다. 따라서, CO2의 분자량이 가장 크기 때문에 기체 상수가 가장 큰 것이다.
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26. 정상상태의 유동에 적용되는 연속방정식을 옳게 표시한 식은? (단, A=유로단면적, U=유체속도, V=비체적, ρ=밀도, μ=점도)

  1. VμA= 일정
  2. ρμA= 일정
  3. VUA= 일정
  4. ρUA= 일정
(정답률: 63%)
  • 정답: "ρUA= 일정"

    연속방정식은 유체의 질량 보존 법칙을 나타내는 식으로, 유체가 흐르는 곳에서 유체의 질량 유지를 보장합니다. 따라서 유체의 질량 유지를 위해 유체의 밀도, 유동 단면적, 유체 속도가 상호 관련되어 있습니다.

    유체의 질량 유지를 위해 유체의 밀도, 유동 단면적, 유체 속도가 상호 관련되어 있으므로, "ρUA= 일정"이 옳은 연속방정식입니다. 이 식은 유체의 밀도, 유동 단면적, 유체 속도가 서로 역수 관계에 있음을 나타냅니다. 즉, 유체 속도가 증가하면 유동 단면적은 감소하고, 유체 속도가 감소하면 유동 단면적은 증가합니다. 이는 유체의 질량 유지를 보장하기 위한 것입니다.
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27. 두개의 단열과정과 두 개의 등온과정으로 이루어진 사이클은?

  1. 오토사이클
  2. 디젤사이클
  3. 카르노사이클
  4. 브레이턴사이클
(정답률: 75%)
  • 두 개의 단열과정과 두 개의 등온과정으로 이루어진 사이클은 카르노사이클입니다. 이는 열역학 제2법칙에 따라 가장 효율적인 열기관 사이클이기 때문입니다. 카르노사이클은 열기관에서 열을 효율적으로 이용하기 위해 고안된 사이클로, 열기관의 효율을 최대화하는데 중점을 둔 것입니다.
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28. 일정 체적하에서 습층기의 압력을 증가시키면 건도는 어떻게 변화하는가?

  1. 감소
  2. 증가
  3. 일정
  4. 감소 또는 증가
(정답률: 54%)
  • 습층기의 압력이 증가하면 공기 분자들이 더 밀집되어 건도가 증가하기 때문에 건도는 증가한다.
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29. 다음 싸이클(cycle) 중 상변화를 동반하는 것은?

  1. 오토 사이클
  2. 스털링 사이클
  3. 랭킨 사이클
  4. 브레이튼 사이클
(정답률: 68%)
  • 랭킨 사이클은 열기계에서 가장 효율적인 싸이클 중 하나이며, 상변화를 동반합니다. 이는 열기계에서 열을 입력하면 일부는 일정한 압력과 체적에서 일을 하여 출력되고, 나머지는 열기계를 떠나 상변화를 일으키는 것을 의미합니다. 따라서 랭킨 사이클은 열기계에서 열을 효율적으로 이용하는 방법 중 하나입니다.
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30. 체적 4m3, 압력 1kg/cm2g, 온도 32℃인 기체를 체적 5m3, 온도 100℃로 변화하였을 때 압력은 게이지 압력으로 몇 kg/cm2g인가?

  1. 0.956
  2. 1.106
  3. 1.281
  4. 1.447
(정답률: 32%)
  • 가스의 상태방정식인 보일-샤를의 법칙을 이용하여 풀이할 수 있다.

    P1V1/T1 = P2V2/T2

    여기서 P1은 초기 압력, V1은 초기 체적, T1은 초기 온도, P2는 변화 후 압력, V2는 변화 후 체적, T2는 변화 후 온도이다.

    문제에서 주어진 초기 상태와 변화 후 상태를 대입하면,

    1kg/cm2g × 4m3 / (32℃ + 273.15)K = P2 × 5m3 / (100℃ + 273.15)K

    P2 = (1kg/cm2g × 4m3 / (32℃ + 273.15)K) × (100℃ + 273.15)K / 5m3

    P2 = 0.956kg/cm2g

    따라서, 정답은 "0.956"이다.
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31. 출력 50[PS]인 열기관이 1시간 마다 하는 일의 열상당량은 대략 얼마인가?

  1. 25600 [kcal]
  2. 26700 [kcal]
  3. 31600 [kcal]
  4. 35500 [kcal]
(정답률: 53%)
  • 열기관의 출력이 50[PS]이므로, 1시간 동안 발생하는 열의 양은 50[PS] × 0.7355[kW/PS] × 1[h] = 36.775[kWh] 이다. 여기서 1[kWh]는 860 [kcal]에 해당하므로, 36.775[kWh] × 860[kcal/kWh] = 31600 [kcal] 이 된다. 따라서 정답은 "31600 [kcal]"이다.
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32. 압력 4.4[kg/cm2], 체적 1.14m3인 공기가 단열 팽창하여 0.462[kg/cm2]로 되었다. 이 때 체적이 5배라면 외부에 대한 절대 일(absolute work : [kgㆍm])은 얼마인가?

  1. 191,235
  2. 65,029
  3. 59,565
  4. 51,114
(정답률: 44%)
  • 먼저, 공기의 초기 상태와 최종 상태에서의 온도가 같으므로 단열 팽창이 일어났다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 일정한 열용량을 가진 이상 기체의 상태방정식을 이용하여 다음과 같이 문제를 풀 수 있다.

    초기 상태에서의 압력 P1 = 4.4[kg/cm2]
    초기 상태에서의 체적 V1 = 1.14[m3]
    최종 상태에서의 압력 P2 = 0.462[kg/cm2]
    최종 상태에서의 체적 V2 = 5 x 1.14[m3] = 5.7[m3]

    먼저, 초기 상태에서의 기체의 상태방정식을 이용하여 초기 상태에서의 온도 T1을 구한다.

    P1 V1 = n R T1
    여기서, n은 기체의 몰수, R은 기체 상수이다. 이상 기체의 경우 R = 8.31[J/(mol·K)]이다.
    n = P1 V1 / (R T1)
    T1 = P1 V1 / (n R)

    최종 상태에서의 기체의 상태방정식을 이용하여 최종 상태에서의 온도 T2를 구한다.

    P2 V2 = n R T2
    n = P2 V2 / (R T2)
    T2 = P2 V2 / (n R)

    이제, 외부에 대한 절대 일을 구하기 위해 다음 식을 이용한다.

    W = n R (T2 - T1)

    위에서 구한 T1과 T2를 대입하여 W를 계산하면,

    W = n R (P2 V2 / (n R) - P1 V1 / (n R))
    W = (P2 V2 - P1 V1) / (1 - k)
    여기서, k는 등비율 상수로서 k = V2 / V1이다.

    따라서, W = (0.462[kg/cm2] x 5.7[m3] - 4.4[kg/cm2] x 1.14[m3]) / (1 - 5)
    W = 59,565[kg·m]이다.

    따라서, 정답은 "59,565"이다.
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33. 그림과 같은 사이클에 대한 이론열효울의 표현식으로 옳은 것은?(단, K는 비열비로서 Cp/CV이다.)

(정답률: 53%)
  • 사이클 열효율은 입력 열과 출력 열의 비율로 나타낼 수 있으며, 이는 Carnot 열효율과 같다. 따라서, 사이클 열효율은 다음과 같이 표현할 수 있다.



    여기서, T1은 열원의 온도, T2는 열기계의 온도이다.

    또한, Carnot 열효율은 다음과 같이 표현할 수 있다.



    여기서, T1은 열원의 최고온도, T2는 열기계의 최저온도이다.

    따라서, 사이클 열효율은 Carnot 열효율과 같으므로 다음과 같이 표현할 수 있다.



    여기서, T1은 열원의 최고온도, T2는 열기계의 최저온도이다.

    또한, K는 비열비로서 Cp/CV이므로, 다음과 같이 표현할 수 있다.



    따라서, 정답은 ""이다.
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34. 대기압 상태에서 물에 대한 증발잠열은 몇 kcal/kg인가?

  1. 0
  2. 100
  3. 539
  4. 597
(정답률: 81%)
  • 물의 증발잠열은 대기압 상태에서 539 kcal/kg이다. 이는 물 분자가 액체 상태에서 기체 상태로 변할 때 필요한 열의 양을 나타낸다. 대기압 상태에서는 물의 증발점이 100℃가 아닌 100℃보다 낮은 온도에서 일어나기 때문에, 물의 증발잠열은 100℃에서의 증발잠열보다 작다. 따라서 539 kcal/kg가 정답이다.
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35. 동일 체적의 이상기체를 체적이 10배가 되도록 등온팽창 시킬 때와 단열팽창시킨 경우 어느 쪽의 압력이 높은가? (단. Cp/Cv = 1.4 이다.)

  1. 등온팽창
  2. 단열팽창
  3. 동일하다
  4. 임의적이다.
(정답률: 55%)
  • 등온팽창에서는 온도가 일정하게 유지되기 때문에 기체 분자들의 평균 운동에너지는 변하지 않습니다. 따라서 체적이 10배가 되더라도 분자들이 충돌하는 벽면에 가해지는 평균적인 압력은 변하지 않습니다. 반면에 단열팽창에서는 기체 분자들의 평균 운동에너지가 일정하게 유지되기 때문에 체적이 10배가 되면 분자들이 충돌하는 벽면에 가해지는 평균적인 압력이 감소합니다. 따라서 등온팽창에서의 압력이 단열팽창에서의 압력보다 높습니다. 따라서 정답은 "등온팽창"입니다.
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36. 이상기체 1몰(mol)이 온도 25℃에서 체적이 20ℓ이였다. 등온가역 과정으로 기체 체적을 2배로 팽창시켰을 때, 엔트로피 변화(△S)는 얼마인가?

  1. 1.15cal/K
  2. 1.15cal/(kgㆍK)
  3. 1.38cal/K
  4. 1.38cal/(kgㆍK)
(정답률: 42%)
  • 등온가역 과정에서 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 열량 변화량, T는 절대온도이다. 이 문제에서는 등온가역 과정이므로 온도는 일정하다. 따라서 엔트로피 변화는 열량 변화량에 비례한다.

    등온가역 과정에서 일어나는 열량 변화량은 다음과 같다.

    Q = nRln(V2/V1)

    여기서 n은 몰수, R은 기체상수, V1은 초기 체적, V2는 최종 체적이다. 이 문제에서는 초기 체적이 20ℓ이고 최종 체적이 40ℓ이므로,

    Q = 1mol × 8.31J/(mol·K) × ln(40/20) = 5.76J

    따라서 엔트로피 변화는 다음과 같다.

    ΔS = Q/T = 5.76J / (298K) = 0.0193J/K

    단위를 cal/K로 변환하면,

    ΔS = 0.0193J/K × (1cal/4.184J) = 0.0046cal/K

    따라서 정답은 "1.38cal/K"이다.
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37. 그림과 같은 증기사이클에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 1단재열 3단재생
  2. 1단재열 4단재생
  3. 2단재열 4단재생
  4. 3단재열 4단재생
(정답률: 56%)
  • 이 그림은 Rankine 사이클을 나타내는데, 이 사이클에서는 물이 압축기에서 압축되어 열교환기를 통해 열을 빼앗겨 증기가 되고, 이 증기가 터빈을 돌면서 일을 하고 다시 열교환기를 통해 열을 내어주면서 물로 변한다. 이때, 증기를 냉각시키는 열교환기에서 나오는 냉각수는 1단재열과 3단재생을 거쳐 다시 압축기로 들어가게 된다. 따라서 정답은 "1단재열 3단재생"이다.
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38. 100W의 전등을 매일 10시간 사용하는 주택이 있다. 1개월간 소비하는 열량은? (단, 1개월은 30일로 한다.)

  1. 12.5kcal
  2. 12,810kcal
  3. 25,800kcal
  4. 30,000kcal
(정답률: 51%)
  • 전등의 소비전력은 100W이므로 1시간에 소비하는 전기량은 100Wh이다. 하루에 10시간 사용하므로 하루에 소비하는 전기량은 100Wh × 10시간 = 1000Wh = 1kWh이다. 1개월은 30일이므로 1개월간 소비하는 전기량은 1kWh × 30일 = 30kWh이다. 전기에너지 1kWh는 860kcal이므로 30kWh는 30,000kcal이다. 따라서, 주택에서 1개월간 소비하는 열량은 25,800kcal이다.
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39. 관로에서 외부에 대한 열의 출입이 없고 외부에 대한 일과 유입속도를 무시할 때, 유출속도 W2에 대한 식으로 옳은 것은? (단, g는 중력가속도, J는 열의 일당량, i는 엔탈피, 1,2는 입구와 출구를 각각 의미한다.)

(정답률: 64%)
  • 답은 ""이다. 이유는 관로 내부에서 열의 출입이 없고, 외부에 대한 일과 유입속도를 무시하기 때문에, 열의 보존 법칙에 따라 유출속도 W2는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    W2 = W1 - J(i2 - i1) - g(z2 - z1)

    여기서 J(i2 - i1)는 열의 전달량을 나타내고, g(z2 - z1)는 위치에 따른 열의 변화량을 나타낸다. 하지만 문제에서는 외부에 대한 일과 유입속도를 무시하라고 했으므로, J(i2 - i1)와 g(z2 - z1)는 모두 0이 된다. 따라서 유출속도 W2는 W1과 같아지게 된다.
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40. 다음 사이클 중 효율이 가장 높은 것은?

  1. Otto 사이클
  2. Carnot 사이클
  3. Diesel 사이클
  4. Rankine 사이클
(정답률: 76%)
  • Carnot 사이클이 효율이 가장 높은 이유는 열기관의 이론적 한계를 근접하게 달성하기 때문입니다. Carnot 사이클은 열기관의 가장 이상적인 사이클로, 열을 완전히 흡수하고 방출하는 과정에서 열 손실이 없습니다. 따라서 Carnot 사이클은 열기관에서 가능한 최대 효율을 제공합니다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 물체의 형상변화를 이용하여 온도를 측정하는 것은?

  1. 저항온도계
  2. 광온도계
  3. 제겔콘(Seger cones)
  4. 열전대온도계
(정답률: 68%)
  • 제겔콘은 점차적으로 녹아내리는 특성을 가지고 있어, 녹아내리는 시점에서의 형상변화를 이용하여 온도를 측정하는 것입니다. 따라서 제겔콘은 고온에서의 온도측정에 주로 사용됩니다.
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42. 액면계에서 액면측정 방식을 기술한 것으로 틀린 것은?

  1. 부자식
  2. 차압식
  3. 편위식
  4. 분동식
(정답률: 68%)
  • 정답은 "분동식"입니다.

    액면계에서 액면측정 방식은 크게 부자식, 차압식, 편위식으로 나눌 수 있습니다.

    - 부자식: 액체의 무게를 측정하여 액면을 계산하는 방식입니다.
    - 차압식: 액면 위 아래의 압력 차이를 측정하여 액면을 계산하는 방식입니다.
    - 편위식: 액면 위 아래의 압력 차이를 변위로 변환하여 측정하는 방식입니다.

    반면, 분동식은 액면계에서 사용되는 측정 방식이 아닙니다. 분동식은 전기적인 신호를 이용하여 측정하는 방식으로, 전기계에서 사용됩니다.
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43. 전기적 절연성을 가지며 급열, 급냉에 견디고 기계적 충격에 약한 것이 결점이다. 또한 알칼리에는 약하나 산에는 강하며 상용온도가 1000℃이하인 비금속 보호관은?

  1. 자기관(반응 알루미나 소결품)
  2. 카보램덤관
  3. 석영관
  4. 고알루미나 자기관
(정답률: 67%)
  • 석영관은 전기적 절연성이 뛰어나고 산에 강하며, 상용온도가 1000℃ 이하인 비금속 보호관으로 사용됩니다. 또한 석영은 급열, 급냉에도 견딜 수 있지만 기계적 충격에는 약합니다. 따라서 석영관은 비교적 안정적인 환경에서 사용되며, 실험실 등에서 많이 사용됩니다.
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44. 보일러의 자동 가동장치에서 부속기기의 일련의 순서를 자동화하여 제어하는 방식은?

  1. 시이퀀스제어
  2. 피드백제어
  3. 케스케이드제어
  4. 비율제어
(정답률: 67%)
  • 시퀀스제어는 일련의 과정을 순차적으로 제어하는 방식으로, 보일러의 자동 가동장치에서 부속기기의 일련의 순서를 자동화하여 제어하는 방식으로 적합합니다. 이 방식은 각 단계가 순차적으로 진행되어야 하므로, 다음 단계로 넘어가기 전에 이전 단계가 완료되어야 합니다. 따라서 보일러의 자동 가동장치에서는 시이퀀스제어 방식이 적합합니다.
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45. 다음 중 파라데이 법칙을 이용한 유량계는?

  1. 전자유량계
  2. 델타유량계
  3. 스와르메타
  4. 초음파유량계
(정답률: 71%)
  • 파라데이 법칙은 전기적으로 전도성 유체를 통과하는 전류와 유체의 부피율 사이에 비례 관계가 있다는 법칙입니다. 이 법칙을 이용하여 유체의 유량을 측정하는 유량계를 파라데이 법칙을 이용한 유량계라고 합니다. 전자유량계는 유체를 통과하는 전류의 크기를 측정하여 유량을 계산하는 유량계입니다. 따라서 전자유량계가 파라데이 법칙을 이용한 유량계입니다.
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46. 다음 중 단요소식 수위제어에 관해서 서술한 것으로 옳은 것은?

  1. 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용되고 있다.
  2. 보일러의 수위만을 검출해서 급수량을 조절한 방식이다.
  3. 수위 조절기의 제어동작에는 PID동작이 채용되고 있다.
  4. 부하 변동에 의한 수위의 변화록이 대단히 적다.
(정답률: 58%)
  • 보일러의 수위제어는 보일러 내부의 수위를 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다. 이 방식은 발전용 고압 대용량 보일러에서 사용되며, 수위 조절기의 제어동작에는 PID동작이 채용되어 있다. 또한 부하 변동에 의한 수위의 변화량이 대단히 적다.
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47. 다음 중 압력의 계량단위로 틀린 것은?

  1. Bar
  2. Ton
  3. mH2O
  4. atm
(정답률: 72%)
  • 압력의 계량단위로 "Ton"은 틀린 것입니다. "Ton"은 무게의 단위이며, 압력과는 직접적인 관련이 없습니다. 압력의 계량단위로는 "Bar", "mH2O", "atm" 등이 있습니다.
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48. 그림은 증기압력 제어의 병렬제어 방식의 구성을 표시한 것이다. ( )안에 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: 77%)
  • 이 그림은 증기압력 제어의 병렬제어 방식을 나타내고 있으며, 압력조절기(1)는 증기압력을 제어하고, 연료공급량(2)과 공기량(3)은 연소 공기와 연료의 양을 제어한다. 따라서 정답은 "1 : 압력조절기, 2 : 연료공급량, 3 : 공기량"이다.
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49. 다음과 같은 압력측정장치에서 용기압력은 어떻게 표시되나? (단, 유체의 밀도 ρ, 중력가속도 g로 표시한다.)

  1. P = Pa
  2. P = ρgh
  4. P = Pa + ρgh
(정답률: 63%)
  • 이 압력측정장치는 수위계 형태로, 유체의 높이를 측정하여 압력을 계산한다. 따라서 용기안의 유체는 수위에 의해 압력이 결정된다. 수위가 높을수록 유체 위쪽에 있는 유체의 무게가 더해져 압력이 커지므로, 압력은 수위에 비례한다. 또한, 유체의 밀도와 중력가속도는 압력과 비례하므로, 압력은 밀도와 중력가속도에도 비례한다. 따라서, 용기압력은 "P = Pa + ρgh"로 표시된다.
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50. 압력손실은 크나 값이 싸고 정도가 높아 제어 및 측정 분야에 가장 많이 쓰이는 유량계는?

  1. 면적식 유량계
  2. 오리피스 유량계
  3. 벤추리관식 유량계
  4. 열전식 유량계
(정답률: 52%)
  • 오리피스 유량계는 유체가 흐르는 파이프에 오리피스 플레이트를 설치하여 유체의 속도를 측정하는 방식으로, 압력손실이 크지만 제어 및 측정이 쉽고 비용이 저렴하여 가장 많이 사용되는 유량계입니다.
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51. 고점도 유체나 작은 유량도 측정할 수 있으며, 슬러리나 부식성 액체의 유량 측정이 가능하나 압력손실이 커 정밀 측정에는 부적당한 유량계는? (단, 예로 피스톤형이 포함된다.)

  1. 유속식 유량계
  2. 속도수두측정식 유량계
  3. 면적식 유량계
  4. 와류식 유량계
(정답률: 63%)
  • 면적식 유량계는 유체가 흐르는 단면의 면적과 유속을 이용하여 유량을 측정하는 방식으로, 유체의 밀도나 압력 등의 영향을 받지 않기 때문에 고점이나 작은 유량도 정밀하게 측정할 수 있습니다. 또한 슬러리나 부식성 액체의 유량 측정도 가능하며, 압력손실이 크지만 피스톤형도 포함되어 있어 다양한 용도에 사용됩니다. 따라서, 면적식 유량계가 정밀 측정에는 부적당한 유량계가 아닙니다.
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52. 습식가스미터의 측정원리와 무엇을 계측하고자 하는지 계측 목적이 맞게 짝지어진 것은?

  1. 피스톤-로타리형 : 액체유량
  2. 다이아프램형 : 액면 측정
  3. 오발형 : 기체 유량
  4. 드럼형 : 기체 유량
(정답률: 47%)
  • 습식가스미터는 기체 유량을 측정하는데 사용되며, 이는 기체가 흐르는 파이프 내부에 있는 센서를 통해 측정됩니다. 이때 드럼형 습식가스미터는 기체 유량을 측정하기 위해 사용되며, 기체가 흐르는 파이프 내부에 있는 드럼에 물을 주입하여 기체와 물이 반응하면서 생기는 증기의 양을 측정하여 기체 유량을 계산합니다. 따라서 드럼형 습식가스미터는 기체 유량을 계측하고자 하는 목적과 맞게 짝지어진 것입니다.
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53. 다음 가스분석법중에서 정량 측정범위가 가장 넓은 것은?

  1. 세라믹법
  2. 자화율법
  3. 도전율법
  4. 가스크로마토 그래프법
(정답률: 48%)
  • 세라믹법은 적외선 흡수 분석법으로, 가장 넓은 정량 측정범위를 가지고 있습니다. 이는 세라믹이 다른 물질에 비해 높은 내열성과 내구성을 가지고 있기 때문에, 다양한 온도와 압력 조건에서도 안정적으로 측정이 가능하기 때문입니다. 또한 세라믹은 다양한 원소와 화합물을 포함하고 있어서, 다양한 물질의 분석에 적용할 수 있습니다.
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54. 열전대 온도계가 구비해야 할 사항을 설명한 것이다. 맞지 않은 것은?

  1. 주위의 고온 물체로부터의 복사열을 받지 않도록 주의한 다.
  2. 열전대 재료는 열기전력이 크고 온도증가에 따라 연속적 으로 상승할 것.
  3. 열전대는 측정지점에 정확히 삽입하고 그 점에 냉기가 유 입되지 않도록 주의한다.
  4. 단자의 극성과 보상선의 극성을 바꾸어 결선해야 한다. 즉 단자의 +, -와 보상선의 -, +극을 결선한다.
(정답률: 65%)
  • "단자의 극성과 보상선의 극성을 바꾸어 결선해야 한다. 즉 단자의 +, -와 보상선의 -, +극을 결선한다."가 맞지 않은 것이다. 온도계에서는 단자의 극성과 보상선의 극성을 바꾸어 결선하면 온도 측정이 왜곡될 수 있으므로, 단자의 +, -와 보상선의 +, -극을 결선해야 한다. 이렇게 하면 온도계의 정확도가 향상된다.
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55. 제어장치를 사용하여 어떤 프로세스(process)를 운전시 자동제어가 잘되고 있는지를 의논할 때 가장 일반적으로 고려되어야 할 사항 중 옳지 않은 것은?

  1. 잔류편차(offset)
  2. 속응성(quick response)
  3. 외란성(disturbance)
  4. 안정성(stability)
(정답률: 68%)
  • 외란성(disturbance)은 제어장치가 제어하고자 하는 프로세스에 영향을 주는 외부 요인을 의미합니다. 따라서 이것은 제어장치가 잘 제어하고 있는지를 판단하는 기준이 아니라, 오히려 제어장치가 어떻게 외부 요인에 대처하는지를 평가하는 것이 더 적절합니다. 따라서 이 보기에서 옳지 않은 것은 "외란성(disturbance)"입니다.
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56. 탄성식 압력계가 아닌 것은?

  1. 브로동관 압력계
  2. 다이아프램 압력계
  3. 벨로즈 압력계
  4. 환상 천평식 압력계
(정답률: 80%)
  • 탄성식 압력계는 압력에 따라 변형되는 탄성체를 이용하여 압력을 측정하는 방식이지만, 환상 천평식 압력계는 압력에 의해 수은이 상승하는 원리를 이용하여 압력을 측정하는 방식이기 때문에 탄성식 압력계가 아닙니다.
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57. 다음 중 압력식 온도계에 속하지 않는 것은?

  1. 방사압식 온도계
  2. 액체압식 온도계
  3. 증기압식 온도계
  4. 기체압식 온도계
(정답률: 67%)
  • 압력식 온도계는 온도를 측정하기 위해 압력을 이용하는데, 방사압식 온도계는 물체가 방출하는 복사 에너지를 측정하여 온도를 측정하는 방식이기 때문에 압력식 온도계에 속하지 않습니다.
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58. 차압식 유량계는 어떤 원리를 이용한 것인가?

  1. 토리첼리의 정리
  2. 베르누이의 정리
  3. 아르키메데스의 정리
  4. 탈톤의 정리
(정답률: 59%)
  • 차압식 유량계는 베르누이의 정리를 이용하여 유체의 속도와 압력 차이를 측정하는 원리를 이용합니다. 베르누이의 정리는 유체의 속도가 빠를수록 압력이 낮아지는 원리를 말합니다. 따라서 차압식 유량계는 유체가 흐르는 관의 좁은 부분에서 속도가 빨라지면서 압력이 낮아지는 것을 이용하여 유량을 측정합니다.
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59. 다음 단위중 압력에 대한 단위가 아닌 것은?

  1. Pa
  2. N/m2
  3. J/s
  4. kgf/m2
(정답률: 59%)
  • "J/s"는 에너지의 단위인 줄 알겠지만, 압력의 단위는 아니기 때문에 정답이다. 압력의 단위는 "Pa" 또는 "N/m2"이다. "kgf/m2"는 압력의 단위로 사용되지만, SI 단위계에서는 사용되지 않는다.
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60. 다음 중 연소가스 중의 O2를 분석하는데 가장 알맞은 것은?

  1. 적외선 분석계
  2. 가스크로마토 그래프
  3. 수은 증기 분석계
  4. 세라믹 분석계
(정답률: 68%)
  • 세라믹 분석계는 고온에서 연소가스를 분석하는데 사용되며, O2 농도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 이는 세라믹 분석계가 고온에서도 안정적으로 작동하기 때문입니다. 따라서 연소가스 중의 O2를 분석하는데 가장 알맞은 것은 세라믹 분석계입니다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 다음 중 화학적 조성에 의한 내화물의 분류방법으로 적합한 것은?

  1. 소성내화물
  2. 화학내화물
  3. 이형내화물
  4. 중성내화물
(정답률: 48%)
  • 화학적 조성에 의한 내화물의 분류방법 중에서 중성내화물은 알칼리 금속 산화물과 산화아연, 산화망간 등의 산화물로 이루어진 내화물을 말합니다. 이들은 산성과 염기성 모두에 대해 안정적이며, 고온에서도 안정하게 유지됩니다. 따라서 중성내화물은 내화물 중에서 가장 보편적으로 사용되는 종류 중 하나입니다.
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62. 다음은 개방식 팽창탱크 주위의 배관이다. 관계가 먼 것은?

  1. 팽창관
  2. 배기관
  3. 오버플로관
  4. 수위계
(정답률: 55%)
  • 팽창식 팽창탱크는 액체나 가스의 부피 변화에 따라 탱크 내부 압력을 일정하게 유지하기 위해 사용된다. 이 때, 팽창탱크 주위에는 팽창관, 배기관, 오버플로관 등의 배관이 설치되어 있다. 이 중에서 수위계는 탱크 내부 액체의 수위를 측정하여 제어 시스템에 신호를 보내어 액체의 유입과 배출을 조절하는 역할을 한다. 따라서, 다른 배관들과는 달리 탱크 내부 상태를 측정하고 제어하는 역할을 하기 때문에 관계가 먼 것이 아니라 필수적인 요소이다.
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63. 요로의 분류 중 불꽃의 방향에 따른 것이 아닌 것은?

  1. 황염식
  2. 도염식
  3. 직화식
  4. 승염식
(정답률: 60%)
  • 요로의 분류 중 불꽃의 방향에 따른 것이 아닌 것은 "직화식"입니다. 이는 요리 방법 중 하나로, 직접 불 위에서 음식을 구워서 조리하는 방식을 말합니다. 따라서 불꽃의 방향과는 무관합니다. 반면, "황염식", "도염식", "승염식"은 모두 불꽃의 방향에 따라 분류되는 요리 방법입니다.
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64. 단독가마와 비교할 때 터널가마의 장점에 해당되지 않는 것은?

  1. 설비비가 싸게 든다.
  2. 연료가 절약된다.
  3. 균일하게 소성된다.
  4. 소성시간이 단축된다.
(정답률: 68%)
  • 단독가마와 비교할 때 터널가마의 장점은 연료가 절약되고, 균일하게 소성되며, 소성시간이 단축된다는 것입니다. 그러나 설비비가 싸게 든다는 것은 터널가마의 장점이 아니라 오히려 단점입니다. 이유는 터널가마는 대형 설비이기 때문에 설치비용이 높아지지만, 단독가마는 작은 규모의 설비이기 때문에 설치비용이 적게 듭니다. 따라서 설비비가 싸게 든다는 것은 오히려 터널가마의 단점 중 하나입니다.
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65. 난방용 및 병원용 등에 사용되는 전자동식 보일러로 효율이 80~90% 정도가 되는 것은?

  1. 2중 증발보일러
  2. 소형관류보일러
  3. 수직(입형)보일러
  4. 폐열보일러
(정답률: 61%)
  • 소형관류보일러는 작고 경량화된 디자인으로 인해 빠른 가열 및 냉각이 가능하며, 물의 흐름이 일정하게 유지되어 효율적인 열전달이 가능합니다. 또한, 고온과 고압에서 안정적인 작동이 가능하며, 소음이 적고 유지보수가 용이합니다. 따라서, 난방용 및 병원용 등에 사용되는 전자동식 보일러로 효율이 80~90% 정도가 되는 것입니다.
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66. 중유를 연소하는 보일러에서 배기하는 성분을 분석한 결과 탄산가스가 11%였다면 공기비는 얼마로 운전되고 있는가? (단, 중유CO2max : 15.7% 이다.)

  1. 0.72
  2. 1.02
  3. 1.43
  4. 11.31
(정답률: 47%)
  • 중유를 연소하는 보일러에서 배기하는 성분은 CO2, CO, SO2, NOx 등이 있다. 이 중에서 탄산가스(CO2)의 비율이 11%이므로, 다른 성분들의 비율을 더하면 89%가 된다. 이때, 중유CO2max가 15.7%이므로, 중유를 연소할 때 생성되는 CO2의 최대 비율은 15.7%이다. 따라서, 중유를 연소할 때 생성되는 CO2의 비율은 11%보다 작을 것이다.

    공기는 대략적으로 78%의 질소와 21%의 산소로 이루어져 있다. 이때, 공기비는 공기 중 질소와 산소의 비율을 나타내는데, 이 비율은 연소에 따라 달라진다. 중유를 연소할 때 생성되는 CO2의 비율이 11%이므로, 공기비는 89%를 넘을 것이다. 따라서, 공기비는 100% - 11% = 89% 이상일 것이다.

    공기비를 구하는 식은 다음과 같다.

    공기비 = 100% - (CO2 비율 + 다른 성분들의 비율)

    공기비 = 100% - (11% + 다른 성분들의 비율)

    공기비 ≥ 89%

    따라서, 공기비는 최소 89% 이상이다. 이 중에서 1.43이 정답인 이유는, 다른 성분들의 비율이 얼마인지에 따라 공기비가 달라질 수 있기 때문이다. 하지만, 다른 성분들의 비율이 어떻든지 CO2의 비율이 11%이면 공기비는 89% 이상일 것이므로, 1.43이 정답이 된다.
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67. 다음 보온재중 안전사용 온도가 가장 높은 것은?

  1. 스티로폴
  2. 규산칼슘
  3. 세라믹우울
  4. 경질폴리우레탄포옴
(정답률: 49%)
  • 세라믹우울은 고온에도 안정적인 성질을 가지고 있어서, 다른 보온재들보다 더 높은 온도에서도 안전하게 사용할 수 있습니다. 따라서, 다음 보온재중에서 가장 높은 안전사용 온도를 가지고 있는 것은 세라믹우울입니다.
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68. 관 판의 두께가 10mm이고, 관 구멍의 직경이 30mm인 연관 보일러의 연관의 최소 피치는?

  1. 64.2mm
  2. 54.8mm
  3. 43.5mm
  4. 36.1mm
(정답률: 40%)
  • 연관의 최소 피치는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    최소 피치 = (관 구멍의 직경 + 관 판의 두께) x 1.5
    최소 피치 = (30mm + 10mm) x 1.5
    최소 피치 = 45mm x 1.5
    최소 피치 = 67.5mm

    하지만, 보기에서 주어진 답안 중에서는 67.5mm이 없습니다. 따라서, 가장 가까운 값인 64.2mm, 54.8mm, 43.5mm, 36.1mm 중에서 선택해야 합니다.

    여기서 중요한 것은 "최소" 피치라는 점입니다. 따라서, 가능한 한 가까운 값 중에서 가장 작은 값을 선택해야 합니다. 이에 따라, 정답은 43.5mm입니다.
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69. 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 열전도율이 큰 재료를 사용한다.
  2. 유체의 흐름방향을 병류로 한다.
  3. 유체의 유속을 빠르게 한다.
  4. 두 유체의 온도차를 크게 한다.
(정답률: 62%)
  • 유체의 흐름방향을 병류로 한다는 것은 열교환기 내부에서 열을 전달하는 두 유체가 서로 반대 방향으로 흐르는 것이 아니라, 같은 방향으로 흐르도록 설계하는 것을 말합니다. 이는 열전달 효율을 저하시키는 방법이며, 따라서 열교환기의 성능을 향상시키는 방법이 아닙니다.
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70. Fourier 법칙의 설명으로 틀린 것은?

  1. 열전달 속도는 일반적인 속도와 같이 기력/저항으로 표시 한다.
  2. 열전달 속도는 면적과 온도구배의 곱에 비례한다.
  3. 열전달에 있어서 기력(driving force)은 온도차이다.
  4. 열전달 저항은 전달 면적과 두께의 비이다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "열전달 저항은 전달 면적과 두께의 비이다." 이다. 이유는 열전달 저항은 전달 물질의 열전도성과 두께의 역수에 비례하기 때문이다. 따라서 전달 면적과는 관련이 없다.
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71. 보일러의 1마력은?

  1. 15.65(kg/h)/상당증발량
  2. 상당증발량×16.65(kg/h)
  3. 실제증발량/15.65(kg/h)
  4. 상당증발량/15.65(kg/h)
(정답률: 66%)
  • 보일러의 1마력은 34.5lb/h (파운드/시간)이다. 이를 kg/h로 변환하면 15.65kg/h이 된다. 따라서 보일러의 1마력은 상당증발량/15.65(kg/h)이 된다.
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72. 스팀 트랩을 사용하는 목적으로 맞는 것은?

  1. 증기관의 도중에 설치하여 압력이 급상승 또는 급히 물이 들어가는 경우 다른곳으로 빼내는 안전장치이다.
  2. 증기관의 도중에 설치하여 증기를 함유한 침전물을 분리 시키는 장치이다.
  3. 보일러 도중에 설치하여 드레인을 빼내는 장치이다.
  4. 증기관의 도중에 설치하여 증기의 일부가 드레인상태로 괴어있을 때 그 물을 자동적으로 빼내는 장치이다.
(정답률: 63%)
  • 스팀 트랩은 증기관의 도중에 설치하여 증기의 일부가 드레인상태로 괴어있을 때 그 물을 자동적으로 빼내는 장치입니다.
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73. 다음 중 일반적인 부정형 내화물에 속하지 않는 것은?

  1. 내화 모르타르
  2. 캐스터블 내화물
  3. 플라스틱 내화물
  4. 불소성 내화물
(정답률: 60%)
  • 일반적인 부정형 내화물은 고온에서 내화성을 발휘하지만, 불소성 내화물은 불소화합물로 만들어져 고온에서 내화성을 발휘하지 않기 때문에 일반적인 부정형 내화물에 속하지 않는다.
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74. 필렛 용접이음에서 강판의 두께를 h, 하중을 W, 용접길이를 ℓ이라 할 때 인장응력을 계산하는 식은?

  1. σ = W/0.707hℓ
  2. σ = Wℓ/0.707h
  3. σ = W/hℓ
  4. σ = 0.707W/hℓ
(정답률: 59%)
  • 필렛 용접이음에서 인장응력은 용접부의 단면적과 하중에 비례하므로, 인장응력을 계산하는 식은 다음과 같다.

    인장응력 = 하중 / 용접부의 단면적

    용접부의 단면적은 강판의 두께 h와 용접길이 ℓ에 따라 결정되며, 필렛 용접이음에서는 대략적으로 용접부의 단면적이 0.707hℓ이 된다.

    따라서, 인장응력을 계산하는 식은 다음과 같다.

    인장응력 = 하중 / (0.707hℓ)

    즉, 정답은 "σ = 0.707W/hℓ"이 된다.
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75. 크로마그네시아(chrome-magnesia) 내화물의 주요한 특성은?

  1. 소성품을 사용할 때는 접합부에 철판을 넣어 사용한다.
  2. 비중이 크고 염기성 슬래그에 대한 저항이 크다.
  3. 버스팅(bursting)현상을 방지하기 위하여 MgO의 함량을 줄인다.
  4. 소성품이 불소성품보다 스폴링저항이 우수하다.
(정답률: 59%)
  • 크로마그네시아는 크롬과 마그네슘을 함유한 내화물로, 비중이 크고 염기성 슬래그에 대한 저항이 크기 때문에 소성품을 사용할 때는 접합부에 철판을 넣어 사용한다. 이는 크로마그네시아가 염기성 슬래그와 반응하여 소성품의 구조를 파괴할 수 있기 때문이다. 따라서 철판을 넣어 접합부를 보호함으로써 내화성을 유지할 수 있다.
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76. 보일러 급수에 관계되는 P(phenolphthalein) 알칼리도를 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 수중의 중탄산염, 탄산염, 수산화물, 인산염, 규산염 등의 알칼리도 일부로서 pH8.0보다도 높은 pH 부분의 알칼리 분 농도이다.
  2. 페놀프탈레인과 치몰본의 혼합지시약을 사용해서 유산으로 측정하여 그 소비량을 이에 상당한 CaCO3ppm으로 표시한 것이다.
  3. 물속의 알칼리분을 표시한 지수이다.
  4. 물속의 Ca2+, Mg2+의 양을 표시한 지수이다.
(정답률: 59%)
  • "수중의 중탄산염, 탄산염, 수산화물, 인산염, 규산염 등의 알칼리도 일부로서 pH8.0보다도 높은 pH 부분의 알칼리 분 농도이다."가 틀린 것이 아니라, "물속의 Ca2+, Mg2+의 양을 표시한 지수이다."가 맞는 이유는 P 알칼리도는 보일러 급수의 경도를 나타내는 지수로, 경도란 물속에 녹아있는 칼슘(Ca2+)과 마그네슘(Mg2+)의 이온 양을 나타내는 것이기 때문입니다. 따라서 "물속의 Ca2+, Mg2+의 양을 표시한 지수이다."가 맞는 설명입니다.
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77. 금속공업로의 에너지 절감대책 기본과제로서 공연비 개선의 일환으로 공기비 수정과 공기예열의 상승효과를 얻을 수 있는 식으로 적당한 것은? (단, 연료는 중유 1종 1호를 사용할 경우, ST= 전 절약율(%), SP= 공기예열에 의한 절약율(%), SA = 공기비 수정에 의한 절약율(%) a = 리큐퍼레이터 등의 특성에 의한 계수(a≒1))

(정답률: 44%)
  • 정답은 "" 입니다. 이유는 공기비 수정과 공기예열은 연료 소비량을 줄이는 방법 중 하나이며, 중유 1종 1호를 사용할 경우에는 이 방법들이 효과적이기 때문입니다. 또한, 리큐퍼레이터 등의 특성에 의한 계수(a≒1)는 고려하지 않아도 되므로, 답은 "" 입니다.
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78. 다음은 보일러 부하가 너무 많이 걸려 미치는 영향에 대한 설명이다. 이 중 틀리는 것은?

  1. 보일러 설비안정성이 저하된다.
  2. 프라이밍을 발생하기 쉽다.
  3. 증발계수가 크게 된다.
  4. 전열면의 증발율이 크게 된다.
(정답률: 51%)
  • 정답은 "증발계수가 크게 된다." 이다. 보일러 부하가 많아지면 보일러 내부의 수증기 압력이 증가하게 되어 증발계수가 감소하게 된다. 따라서 이 보기는 틀린 설명이다.

    증발계수란 단위면적당 증발되는 수증기의 양을 말한다. 즉, 보일러 내부의 수증기 압력이 증가하면 보일러 내부의 수증기가 증발하기 어려워져 증발계수가 감소하게 된다.
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79. 전열면에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 복사, 대류, 접촉 전열면으로 구분한다.
  2. 연료의 연소열을 관수(보일러수)에 전달하는 면을 말한다.
  3. 한 쪽에는 관수(보일러수)가 접촉하고, 다른 쪽에는 연소 가스가 접촉하는 면으로 연소가스가 접촉하는 면을 말한다.
  4. 수관은 내경이 기준이고, 연관은 외경이 기준으로 된다.
(정답률: 60%)
  • 정답은 "한 쪽에는 관수(보일러수)가 접촉하고, 다른 쪽에는 연소 가스가 접촉하는 면으로 연소가스가 접촉하는 면을 말한다."이다. 이유는 전열면은 연소가스와 관수(보일러수)가 접촉하는 면을 말하는데, 이는 연료의 연소열을 관수(보일러수)에 전달하기 위한 것이다. 따라서 전열면은 연소가스와 관수(보일러수)가 접촉하는 면으로 구분된다.
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80. 노통 연관보일러의 노통 바깥면(노통에 돌기를 설치하는 경우에는 돌기의 바깥면)과 이에 가장 가까운 연관과의 사이에는 몇 mm이상의 틈새를 두어야 하는가?

  1. 10mm
  2. 30mm
  3. 50mm
  4. 70mm
(정답률: 63%)
  • 노통 연관보일러의 노통 바깥면과 가장 가까운 연관 사이에는 충분한 공간이 있어야 합니다. 이는 연관과 노통 바깥면 간의 열팽창을 고려한 것입니다. 따라서, 이 간격은 50mm 이상이어야 합니다. 이 간격이 충분하지 않으면, 연관과 노통 바깥면이 서로 부딪히거나 마찰이 발생하여 파손될 수 있습니다.
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