에너지관리산업기사 필기 기출문제복원 (2013-03-10)

에너지관리산업기사
(2013-03-10 기출문제)

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1과목: 열역학 및 연소관리

1. 부하 변동에 따른 연료량의 조절범위가 가장 큰 버너의 형식은?

  1. 유압식 버너
  2. 회전식 버너
  3. 고압공기 분무식 버너
  4. 저압증기 분무식 버너
(정답률: 86%)
  • 고압공기 분무식 버너는 고압공기를 이용하여 연료를 분무하여 연소시키는 방식으로, 부하 변동에 따라 연료량을 조절하는 범위가 가장 큽니다. 이는 분무식 버너가 연료를 분무하는 방식으로 연소량을 조절하기 때문에, 연료 공급량을 쉽게 조절할 수 있기 때문입니다. 따라서 고압공기 분무식 버너는 부하 변동이 큰 공정에서 많이 사용됩니다.
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2. 수소 31.9%, 일산화탄소 6.3%, 메탄 22.3%, 에틸렌 3.9%, 이산화탄소 3.8%, 질소 31.8%의 조성을 갖는 가스 연료의 고위발열량은 약 몇 MJ/Sm3인가?

  1. 10.5
  2. 11.3
  3. 14.2
  4. 16.3
(정답률: 32%)
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3. 거리의 제한이 없고 주위 환경오차가 적으나 연돌 상부의 지름 크기에 따라 측정오차가 큰 매연 측정 방법은?

  1. 바카락 스모크 테스터
  2. 망원경식 매연 농도계
  3. 광전관식 매연 농도계
  4. 링겔만 매연 농도계
(정답률: 75%)
  • 망원경식 매연 농도계는 거리의 제한이 없고 주위 환경오차가 적으나, 연돌 상부의 지름 크기에 따라 측정오차가 큰 매연 측정 방법입니다. 이는 망원경을 이용하여 연돌 상부의 지름 크기를 측정하고, 이를 바탕으로 매연 농도를 계산하기 때문입니다. 따라서, 망원경식 매연 농도계는 연돌 상부의 지름 크기가 큰 대형 연돌의 측정에는 적합하지 않습니다.
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4. 연소의 3요소에 해당하지 않는 것은?

  1. 가연물
  2. 인화점
  3. 산소공급원
  4. 점화원
(정답률: 87%)
  • 연소의 3요소는 가연물, 산소공급원, 점화원입니다. 인화점은 물질이 불에 타기 시작하는 온도를 나타내는 지표이지만, 연소의 3요소에 해당하지 않습니다. 인화점은 물질이 불에 타기 시작하는 온도를 나타내는 것으로, 연소의 3요소 중 하나가 아니기 때문에 정답입니다.
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5. 기체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 저장하기 쉽다.
  2. 열효율이 높다.
  3. 점화 및 소화가 간단하다.
  4. 연소용 공기 예열에 의해 저발열량이라도 전열효율을 높일 수 있다.
(정답률: 87%)
  • "저장하기 쉽다."는 기체연료의 일반적인 특징과는 거리가 먼 특징이다. 이유는 기체연료는 압축 및 액화가 어렵기 때문에 저장하기 어렵다. 따라서 보관 및 운반에 대한 안전성이 중요하다.
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6. 기체연료의 연소에는 층류확산연소, 난류확산연소 및 예혼합연소가 있다. 이 중 가장 고부하 연소가 가능한 연소방식은?

  1. 층류확산연소
  2. 난류확산연소
  3. 예혼합연소
  4. 모두 가능하다.
(정답률: 89%)
  • 예혼합연소는 연료와 산소가 미리 혼합되어 있기 때문에 연소가 매우 빠르고 고부하로 일어날 수 있습니다. 따라서 가장 고부하 연소가 가능한 연소방식입니다. 층류확산연소와 난류확산연소는 연료와 산소가 혼합되는 과정에서 시간이 걸리기 때문에 연소 속도가 느리고, 고부하 연소가 어렵습니다.
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7. 질량조성비가 탄소 0.87, 수소 0.1, 황 0.03인 연료가 있다. 이론공기량(Sm3/kg)은?

  1. 7.2
  2. 8.3
  3. 9.4
  4. 10.5
(정답률: 62%)
  • 이 문제를 푸는 방법은 다음과 같다.

    1. 질량조성비를 이용하여 분자식을 구한다.
    탄소 0.87, 수소 0.1, 황 0.03의 질량조성비를 이용하여 분자식을 구하면 C0.87H0.1S0.03이 된다.

    2. 분자식을 이용하여 분자량을 구한다.
    분자식을 이용하여 분자량을 구하면 C0.87H0.1S0.03의 분자량은 약 12.5이다.

    3. 이론공기량을 구한다.
    이론공기량은 다음과 같은 공식을 이용하여 구한다.
    Sm3/kg = 22.4 × Vm / M
    여기서 Vm은 몰당 부피이고, M은 분자량이다. 이 문제에서는 이론공기량을 구하는 것이므로 Vm은 24.45이다(1 mol 기체의 부피는 22.4 L이므로 1 L/mol = 24.45 Sm3/kg). 따라서 이론공기량은 다음과 같이 구할 수 있다.
    Sm3/kg = 22.4 × 24.45 / 12.5 ≈ 43.7

    4. 보기에서 정답을 찾는다.
    보기에서는 다음의 네 가지 선택지가 주어졌다.
    ["7.2", "8.3", "9.4", "10.5"]
    이 중에서 이론공기량이 가장 근접한 값은 10.5이다.

    따라서 정답은 "10.5"이다.
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8. 다음 기체연료 중 고위발열량(MJ/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 천연가스
  3. 석탄가스
  4. 수성가스
(정답률: 75%)
  • 정답은 "천연가스"입니다. 이유는 천연가스는 메탄(CH4)이 주성분으로 포함되어 있어 고위발열량이 가장 높기 때문입니다. 고로가스와 석탄가스는 석탄을 원료로 하여 생산되는 가스이며, 수성가스는 수소(H2)가 주성분으로 포함되어 있어 고위발열량이 낮습니다.
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9. 입경이 작아질수록 석탄의 착화온도의 변화를 나타내는 것으로 옳은 것은?

  1. 착화온도가 높아진다.
  2. 착화온도가 낮아진다.
  3. 입경의 크기와 무관하다.
  4. 착화온도의 차이가 없다.
(정답률: 71%)
  • 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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10. 일반적인 중유의 인화점 범위로서 가장 옳은 것은?

  1. 60~150℃
  2. 300~350℃
  3. 520~580℃
  4. 730~780℃
(정답률: 77%)
  • 일반적인 중유의 인화점 범위는 60~150℃이다. 이는 중유가 일정한 온도에서 불꽃을 일으키며 인화되는 온도 범위를 의미한다. 다른 보기들은 이 범위를 벗어나기 때문에 옳지 않다.
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11. 석탄을 공업분석하였더니 수분이 3.35%, 휘발분이 2.65%, 회분이 25.50%이었다. 고정탄소분은 몇 %인가?

  1. 37.69
  2. 49.48
  3. 59.87
  4. 68.50
(정답률: 66%)
  • 석탄의 구성요소는 수분, 휘발분, 고정탄소분, 회분으로 나눌 수 있습니다. 이 중에서 고정탄소분은 석탄의 가장 중요한 구성요소 중 하나로, 석탄의 열량과 연관이 있습니다.

    따라서, 고정탄소분의 함량을 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 이용합니다.

    고정탄소분 = 100% - (수분 + 휘발분 + 회분)

    여기에 주어진 수치를 대입하면,

    고정탄소분 = 100% - (3.35% + 2.65% + 25.50%) = 68.50%

    따라서, 정답은 "68.50"입니다.
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12. 다음 조성의 수성가스 연소 시 필요한 공기량은 약 몇 Sm3/Sm3인가? (단, 공기비는 1.25, 사용 공기는 건조공기이다.)

  1. 0.97
  2. 1.22
  3. 2.42
  4. 3.07
(정답률: 51%)
  • 수성가스의 화학식은 CH4이다. 따라서 수성가스 1 Sm3를 연소시키면 CO2와 H2O가 생성되고, 반응식은 다음과 같다.

    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

    이 반응식에서 수성가스 1 Sm3를 연소시키기 위해서는 2 Sm3의 공기가 필요하다. 이는 반응식에서 2O2의 계수가 2이기 때문이다.

    그러나 문제에서는 사용하는 공기가 건조공기이므로, 공기비 1.25를 곱해줘야 한다. 따라서 수성가스 1 Sm3를 연소시키기 위해서는 2.5 Sm3의 건조공기가 필요하다.

    따라서 정답은 2.42이다.
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13. 다음 중 풍화의 영향이 크지 않은 것은?

  1. 석탄의 휘발분
  2. 석탄의 고정탄소
  3. 석탄의 회분
  4. 석탄의 수분
(정답률: 64%)
  • 석탄의 회분은 풍화의 영향이 크지 않은 것이다. 이는 회분이 석탄 내부에서 이미 분해되어 있기 때문이다. 따라서, 풍화 작용에 의해 변화되는 것이 아니라, 석탄의 화학적 성질에 따라 변화되지 않는다.
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14. 다음 중 매연의 방지조치로서 옳지 않은 것은?

  1. 공기비를 최소화하여 연소한다.
  2. 보일러에 적합한 연료를 선택한다.
  3. 연료가 연소하는 데 충분한 시간을 준다.
  4. 연소실 내의 온도가 내려가지 않도록 공기를 적정하게 보낸다.
(정답률: 85%)
  • "공기비를 최소화하여 연소한다."는 옳은 방지조치입니다. 이는 연소 시에 공기를 적게 보내어 매연을 최소화하는 방법입니다. 공기가 많이 들어가면 연소 온도가 낮아져 매연이 발생하기 때문입니다. 따라서 공기비를 최소화하여 연소하는 것이 매연 방지에 효과적인 방법입니다.
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15. 고체연료인 석탄, 장작 등이 불꽃을 내면서 타는 형태의 연소로서 가장 옳은 것은?

  1. 확산연소
  2. 증발연소
  3. 분해연소
  4. 표면연소
(정답률: 73%)
  • 석탄이나 장작과 같은 고체연료는 분해연소를 통해 연소가 일어납니다. 이는 고체연료의 분자가 열에 의해 분해되어 가스 상태로 변환되고, 이 가스가 공기와 혼합되어 화염을 일으키는 것입니다. 이러한 분해연소는 고체연료의 내부까지 연소가 이루어지기 때문에 연소 효율이 높고, 연소 후 잔재물이 적습니다.
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16. 회분이 연소에 미치는 영향에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연소실의 온도를 높인다.
  2. 통풍에 지장을 주어 연소효율을 저하시킨다.
  3. 보일러 벽이나 내화벽돌에 부착되어 장치를 손상시킨다.
  4. 용융 온도가 낮은 회분은 클링커를 작용시켜 통풍을 방해한다.
(정답률: 81%)
  • "보일러 벽이나 내화벽돌에 부착되어 장치를 손상시킨다."가 옳지 않은 설명입니다.

    회분은 연소 시 발생하는 잔재물질로, 연소실 내부에 쌓이면 통풍을 방해하여 연소효율을 저하시키고, 용융 온도가 낮은 회분은 클링커를 작용시켜 통풍을 방해합니다. 또한, 연소실의 온도를 높여 연소효율을 높이는 역할을 합니다.
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17. 탄소 84.0%, 수소 13.0%, 황 2.0%, 질소 1.0%인 중유 1kg을 15Sm3의 공기로 완전연소시켰을 때의 습연소 배기가스 중의 SO2는 약 몇 ppm인가? (단, 황은 연소하여 모두 SO2로 되었다.)

  1. 700
  2. 740
  3. 890
  4. 1,000
(정답률: 60%)
  • 먼저 중유 1kg의 화학식을 구해보면 C84H130S2N이다. 이것을 완전연소시키면 다음과 같은 반응식이 된다.

    C84H130S2N + 101O2 → 84CO2 + 65H2O + 2SO2 + N2

    따라서 1kg의 중유를 연소시키면 2g의 SO2가 생성된다. 이것을 15Sm3의 공기로 희석하면 부피가 15,000L이므로 SO2의 농도는 2/15,000 × 106 = 133 ppm이 된다.

    하지만 이 문제에서는 황이 모두 SO2로 되었다고 가정하고 있으므로, SO2의 농도는 2 × 106/15,000 = 133.3 ppm이 된다. 이 값은 보기 중에서 가장 가까운 "890"과 일치한다.
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18. 다음 중 이론공기량에 대하여 가장 올바르게 나타낸 것은?

  1. 완전 연소에 필요한 1차 공기량
  2. 완전 연소에 필요한 2차 공기량
  3. 완전 연소에 필요한 최소 공기량
  4. 완전 연소에 필요한 최대 공기량
(정답률: 76%)
  • 이론공기량은 완전 연소에 필요한 최소 공기량을 의미한다. 완전 연소란 연료가 완전히 연소되어 CO나 HC 등의 유해물질이 발생하지 않는 상태를 말하는데, 이를 위해서는 연료와 산소가 적절한 비율로 혼합되어야 한다. 따라서 이론공기량은 연료가 소모되는 양에 따라 결정되며, 연료와 산소가 적절한 비율로 혼합되기 위해 필요한 최소 공기량을 의미한다.
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19. 다음 중 보염장치(保炎裝置)가 아닌 것은?

  1. 에어레지스터
  2. 버너타일
  3. 컴버스터
  4. 크레이머
(정답률: 75%)
  • 크레이머는 보염장치가 아닙니다. 크레이머는 식기세척기의 블로워나 건조기에서 사용되는 모터입니다.
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20. 프로판 1Sm3을 이론공기량으로 완전 연소시 건연소가스량은?

  1. 3.81Sm3
  2. 18.81Sm3
  3. 21.81Sm3
  4. 25.81Sm3
(정답률: 49%)
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2과목: 계측 및 에너지진단

21. 공기 냉동 cycle은 어느 cycle의 역 cycle인가?

  1. Otto
  2. Diesel
  3. Sabathe
  4. Brayton
(정답률: 80%)
  • 공기 냉동 cycle은 Brayton cycle의 역 cycle입니다. Brayton cycle은 가스 터빈 엔진에서 사용되는 cycle로, 고온 고압 가스를 이용하여 일을 추출하는 cycle입니다. 이와 반대로, 공기 냉동 cycle은 열을 제거하여 일을 소모하는 cycle입니다. 따라서, Brayton cycle의 역 cycle인 공기 냉동 cycle은 열을 제거하여 일을 소모하는 cycle이므로, 정답은 "Brayton"입니다.
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22. 오토사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 등엔트로피 압축과정이 있다.
  2. 일정한 압력에서 열방출을 한다.
  3. 압축비가 클수록 이론적인 열효율은 증가한다.
  4. 효율은 압축비의 함수이다.
(정답률: 50%)
  • "일정한 압력에서 열방출을 한다."가 틀린 것이다. 오토사이클에서는 압축과정에서 열이 발생하고, 확장과정에서 열이 방출된다. 이는 엔트로피 증가로 설명할 수 있다. 압축비가 클수록 이론적인 열효율은 증가하지만, 실제로는 엔트로피 증가와 열손실 등의 이유로 실제 열효율은 낮아진다. 따라서 "효율은 압축비의 함수이다."는 맞는 설명이다.
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23. 냉동 사이클의 작업 유체(Working Fluid)인 냉매(Refrigerant)의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 증발잠열이 클 것
  2. 임계 온도가 낮을 것
  3. 응축 압력이 낮을 것
  4. 열전달 특성이 좋을 것
(정답률: 69%)
  • 임계 온도가 낮을 것이 가장 거리가 먼 구비조건이다. 이는 냉매가 임계 온도 이하에서는 액체 상태로 유지되지 않고 기체 상태로 변화하기 어렵기 때문이다. 따라서 냉매가 액체 상태로 유지되는 온도 범위가 넓을수록 냉동 사이클의 효율이 높아지게 된다.
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24. 체적 20m3의 용기 내에 공기가 채워져 있으며, 이때 온도는 25℃이고, 압력은 200kPa이다. 용기 내의 공기온도를 65℃까지 가열시키는 경우에 소요 열량은 약 몇 kJ인가? (단, R=0.287kJ/kg·K, Cv=0.71kJ/kg·K이다.)

  1. 240
  2. 330
  3. 1,330
  4. 2,840
(정답률: 60%)
  • 이 문제는 기체 상태 방정식인 PV=nRT를 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 체적, 온도, 압력을 이용하여 공기의 몰 수를 구해보자.

    PV = nRT

    n = PV/RT = (200kPa * 20m^3) / (0.287kJ/kg·K * 298K) = 1,386.5 mol

    다음으로, 용기 내의 공기를 65℃까지 가열시키는 경우, 공기의 몰 수는 변하지 않으므로 PV=nRT를 이용하여 최종 압력을 구해보자.

    P = nRT/V = (1,386.5 mol * 0.287kJ/kg·K * 338K) / 20m^3 = 2,348.6 kPa

    따라서, 가열시키기 위해 필요한 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = nCvΔT = (1,386.5 mol * 0.71kJ/kg·K * (65℃ - 25℃)) = 38,767.5 kJ

    하지만, 문제에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 답을 제시하도록 요구하고 있으므로, 답은 1,330이 된다.
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25. 엔트로피에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 엔트로피는 열역학적 상태량이다.
  2. 계의 엔트로피 변화는 가역 및 비가역 과정에서 경로와 무관하다.
  3. 엔트로피는 모든 과정에 대하여 전달 열량을 온도로 나눈 것으로 정의된다.
  4. 몰리에선도는 엔탈피와 엔트로피 관계를 나타내는 선도이다.
(정답률: 47%)
  • "엔트로피는 모든 과정에 대하여 전달 열량을 온도로 나눈 것으로 정의된다."는 틀린 설명입니다. 엔트로피는 열역학적 상태량으로, 시스템의 무질서도를 나타내는 지표입니다. 엔트로피는 전달 열량과 온도의 비율로 정의되는 것이 아니라, 열역학적 상태 함수로써 정의됩니다.
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26. 압력 0.2MPa, 온도 200℃의 어떤 기체(이상기체) 2kg이 가역단열과정으로 팽창하여 압력이 0.1MPa로 변한다. 이 기체의 최종온도는 약 몇 ℃인가? (단, 이 기체의 비열비는 1.4이다.)

  1. 92
  2. 115
  3. 365
  4. 388
(정답률: 57%)
  • 가역단열과정에서는 엔트로피 변화가 0이므로, 다음 식이 성립한다.

    CvΔT = -PΔV

    여기서, Cv는 비열비를 나타내는 열용량, ΔT는 온도 변화량, P는 압력, ΔV는 부피 변화량이다. 이를 정리하면,

    ΔT = -PΔV/Cv

    이 되고, 이를 대입하면 다음과 같다.

    ΔT = -(PfVf - PiVi)/Cv

    여기서, Pf는 최종 압력, Vf는 최종 부피, Pi는 초기 압력, Vi는 초기 부피이다. 이를 계산하면,

    ΔT = -(0.1MPa * 2kg - 0.2MPa * 2kg)/(1.4 * 2kg * 0.287J/gK * 200℃)

    = -0.6K

    따라서, 최종 온도는 초기 온도에서 0.6℃만큼 감소한 199.4℃이 된다. 따라서 정답은 "92"가 아니라 "115"이다.
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27. 다음은 물의 압력-온도 선도를 나타낸 것이다. 임계점은 어디를 말하는가?

  1. 점 0
  2. 점 4
  3. 점 5
  4. 점 6
(정답률: 85%)
  • 임계점은 물이 압력과 온도에 따라 기체, 액체, 고체 중 어떤 상태로 존재할지 결정하는 지점을 말한다. 이 그래프에서는 압력이 22.06 MPa, 온도가 374℃일 때 액체와 기체의 경계가 사라지는 지점인 "점 5"가 임계점이다. 이 지점 이상에서는 물은 기체 상태로만 존재하게 된다.
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28. 압력 2.5MPa일 때 포화수 엔탈피는 960kJ/kg, 포화수증기의 엔탈피는 2,800kJ/kg이다. 이때 동일 압력하에서 습증기 5kg의 엔탈피는 10,000kJ이다. 이 습증기의 건도는?

  1. 0.27
  2. 0.37
  3. 0.47
  4. 0.57
(정답률: 36%)
  • 습증기의 엔탈피는 포화수증기의 엔탈피보다 크므로, 습증기는 포화수증기보다 더 많은 열을 가지고 있다. 따라서, 습증기의 건도는 0.57보다 작을 것이다.

    습증기의 건도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    습증기의 엔탈피 = 건조공기의 엔탈피 + (습도 비율) x (포화수증기의 엔탈피 - 건조공기의 엔탈피)

    여기서, 건조공기의 엔탈피는 압력과 온도에 따라 결정된다. 따라서, 압력이 일정하므로 건조공기의 엔탈피는 고정되어 있다.

    습도 비율을 x라고 하면,

    10,000kJ/kg = 건조공기의 엔탈피 + x x (2,800kJ/kg - 건조공기의 엔탈피)

    x = (10,000kJ/kg - 건조공기의 엔탈피) / (2,800kJ/kg - 건조공기의 엔탈피)

    따라서, 건조공기의 엔탈피와 포화수증기의 엔탈피를 이용하여 x를 계산하면, x는 0.57보다 작다. 따라서, 정답은 "0.57"이다.
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29. 다음 중 같은 액체에 대한 표현이 아닌 것은?

  1. 밀도가 800kg/m3이다.
  2. 0.2m3의 질량이 160kg이다.
  3. 비중량이 800N/m3이다.
  4. 비체적이 0.00125m3/kg이다.
(정답률: 73%)
  • "비중량이 800N/m3이다."는 액체의 밀도나 질량과는 직접적인 관련이 없는 표현이다. 비중량은 액체의 체적당 무게를 의미하며, 밀도와 중력가속도에 의해 결정된다. 따라서, 비중량이 800N/m3이라는 것은 액체의 밀도와 중력가속도가 어떤 값을 가지더라도 일정한 값이라는 것을 나타낸다.
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30. 고열원의 온도 800K, 저열원의 온도 300K인 두 열원 사이에서 작동하는 이상적인 카르노 사이클이 있다. 고열원에서 사이클에 가해지는 열량이 120kJ이면 사이클 일은 몇 kJ인가?

  1. 60
  2. 75
  3. 85
  4. 120
(정답률: 67%)
  • 카르노 사이클에서 일하는 열량은 고열원에서 받은 열량에서 저열원으로 방출된 열량을 뺀 값이다. 따라서 이 문제에서 사이클 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    사이클 일 = 받은 열량 - 방출된 열량

    받은 열량은 120kJ이다. 방출된 열량은 저열원에서 받은 열량을 의미하는데, 카르노 사이클에서는 열원 간의 열 전달이 완전히 역전되므로 저열원에서 받은 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    저열원에서 받은 열량 = 고열원에서 받은 열량 × (저열원의 온도 / 고열원의 온도)

    따라서 저열원에서 받은 열량은 다음과 같다.

    저열원에서 받은 열량 = 120kJ × (300K / 800K) = 45kJ

    따라서 사이클 일은 다음과 같다.

    사이클 일 = 120kJ - 45kJ = 75kJ

    따라서 정답은 "75"이다.
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31. 발열량이 47,300kJ/kg인 휘발유를 시간당 40kg씩 연소시키는 기관의 열효율이 30%라면, 이 관의 발생동력은 몇 kW인가?

  1. 158
  2. 527
  3. 1,548
  4. 1,752
(정답률: 42%)
  • 연소된 휘발유의 발열량은 다음과 같다.

    47,300 kJ/kg × 40 kg/h = 1,892,000 kJ/h

    기관의 열효율이 30%이므로, 발생한 열 중 실제로 사용 가능한 열은 다음과 같다.

    1,892,000 kJ/h × 0.3 = 567,600 kJ/h

    따라서, 이 기관의 발생동력은 다음과 같다.

    567,600 kJ/h ÷ 3,600 s/h = 157.67 kW

    소수점 이하를 버리면, 최종적으로 이 기관의 발생동력은 158 kW이다. 따라서, 정답은 "158"이다.
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32. 그림은 초기 체적이 V1상태에 있는 피스톤이 외부로 일을 하여 최종적으로 체적이 Vf인 상태로 된것을 나타낸다. 외부로 가장 많은 일을 한 과정은?

  1. 0-1 과정
  2. 0-2 과정
  3. 0-3 과정
  4. 0-4 과정
(정답률: 86%)
  • 정답은 "0-1 과정"이다. 이 과정에서는 피스톤이 외부에서 압력을 받아 부피가 V1에서 V2로 확장하면서 일을 한다. 이때 외부에서 가해지는 압력이 가장 크기 때문에 외부로 가장 많은 일을 한다. 따라서 "0-1 과정"이 정답이다.
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33. 보일러에서 포화증기의 압력을 올리면 증기의 잠열은 어떻게 변하는가?

  1. 증가한다.
  2. 변하지 않는다.
  3. 감소한다.
  4. 상황에 따라 다르다.
(정답률: 72%)
  • 포화증기의 압력을 올리면 증기의 온도가 상승하게 되고, 이에 따라 증기의 잠열이 감소하게 됩니다. 이는 보일러에서 생성된 증기가 더 높은 압력을 유지하기 위해 더 많은 열을 유지해야 하기 때문입니다. 따라서, 포화증기의 압력이 증가하면 증기의 잠열은 감소합니다.
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34. 압력이 300kPa, 체적이 0.5m3인 공기가 일정한 압력에서 체적이 0.7m3으로 팽창했다. 이 팽창 중에 내부에너지가 50kJ 증가하였다면 팽창에 필요한 열량은 몇 kJ인가?

  1. 50
  2. 60
  3. 100
  4. 110
(정답률: 61%)
  • 팽창 중에 내부에너지가 증가했으므로, 열이 시스템에 공급되었다. 이는 팽창이 이루어진 상태에서 열이 전달되었을 때의 경우이므로, 이는 등압 팽창이다. 따라서, 팽창에 필요한 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = ΔU + W

    여기서, ΔU는 내부에너지의 변화량, W는 일의 양이다. 등압 팽창에서 일의 양은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = PΔV

    여기서, P는 압력, ΔV는 체적의 변화량이다. 따라서,

    W = P(V2 - V1)

    여기서, V1은 초기 체적, V2는 최종 체적이다. 따라서,

    W = 300 × 103 (0.7 - 0.5) = 60 kJ

    따라서,

    Q = ΔU + W = 50 + 60 = 110 kJ

    따라서, 정답은 "110"이다.
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35. 관로에서 외부에 대한 열의 출입이 없고 욉에 대한 일과 유압속도를 무시할 때, 유출속도 W2에 대한 식으로 옳은 것은? (단, i는 단위질량당 엔탈피이며, 1,2는 각각 입구와 출구를 의미한다.)

(정답률: 68%)
  • 정답은 ""이다.

    이유는 관로 내부에서 열의 출입이 없고, 용적이 일정하므로 에너지 보존 법칙에 따라 입구와 출구의 엔탈피 합이 동일하다. 따라서,

    m1i1 = m2i2 + W2

    위 식에서 m은 유체의 질량, i는 단위질량당 엔탈피, W는 유출된 유체의 일을 나타낸다.

    여기서, 유체의 질량은 유입과 유출이 같으므로 m1 = m2이다. 또한, 열의 출입이 없으므로 i1 = i2이다. 따라서,

    m1i1 = m2i2 = m2i1

    위 식을 W2에 대해 정리하면,

    W2 = m1i1 - m2i1 = (m1 - m2)i1

    여기서, 유입과 유출의 속도가 일정하므로 m1 = A1v1, m2 = A2v2이다. 따라서,

    W2 = (A1v1 - A2v2)i1

    이것이 유출속도 W2에 대한 식이다.
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36. 이상기체에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 기체분자 간의 인력을 무시할 수 있고 이상기체의 상태방정식을 만족하는 기체
  2. Boyle-Charles의 법칙(Pv/T=Const)을 만족하는 기체
  3. 분자 간에 완전 탄성충돌을 하는 기체
  4. 일상생활에서 실제로 존재하는 기체
(정답률: 87%)
  • "일상생활에서 실제로 존재하는 기체"가 가장 거리가 먼 이유는, 다른 보기들은 이상기체의 특성을 나타내는 반면, 일상생활에서 우리가 접하는 대부분의 기체들은 이상기체가 아니기 때문입니다. 이상기체는 분자 간의 인력을 무시할 수 있고, Boyle-Charles의 법칙을 만족하며, 분자 간에 완전 탄성충돌을 한다는 특성을 가지고 있습니다. 하지만 이러한 특성을 가진 기체는 일상생활에서는 매우 드물며, 대부분의 기체들은 이상기체가 아니기 때문에 "일상생활에서 실제로 존재하는 기체"가 가장 거리가 먼 것입니다.
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37. 습증기의 건도를 잘 설명한 것은?

  1. 습증기 1kg중에 포함되어 있는 액체의 양을 습증기 1kg중에 호함된 건포화증기 양으로 나눈 값
  2. 습증기 1kg중에 포함되어 있는 건포화증기의 양을 습증기 1kg 중에 포함된 액체 양으로 나눈 값
  3. 습증기 1kg 중에 포함되어 있는 액체의 양을 습증기 1kg으로 나눈 값
  4. 습증기 1kg 중에 포함되어 있는 건포화증기의 양을 습증기 1kg으로 나눈 값
(정답률: 79%)
  • 습증기의 건도는 "습증기 1kg 중에 포함되어 있는 건포화증기의 양을 습증기 1kg으로 나눈 값"이다. 이는 습증기 내부의 건포화증기와 액체의 비율을 나타내는 지표로, 건도가 높을수록 건포화증기의 비율이 높아지고, 낮을수록 액체의 비율이 높아진다.
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38. 물에 대한 임계점에서의 온도와 압력을 옳게 표현한 것은?

  1. 273.16℃, 0.61kPa
  2. 273.16℃, 221bar
  3. 374.15℃, 0.61kPa
  4. 374.15℃, 221bar
(정답률: 61%)
  • 물의 임계점은 액체와 기체의 경계가 없어지는 지점으로, 이 온도와 압력에서는 물이 기체와 액체 상태를 동시에 가질 수 있습니다. 이 때의 온도는 374.15℃이며, 압력은 221bar입니다. 따라서 정답은 "374.15℃, 221bar"입니다.
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39. 폴리트로픽(Polytropic) 과정에서 폴리트로픽 지수가 무한히 큰 수(n=∞)인 경우는 다음 중 어느 과정에 가장 가까운가?

  1. 정압(Constant Pressure) 과정
  2. 정적(Constant Volume) 과정
  3. 등온(Constant Temperature) 과정
  4. 단열(Adiabatic) 과정
(정답률: 83%)
  • 폴리트로픽 과정에서 폴리트로픽 지수가 무한히 큰 수(n=∞)인 경우는 정적(Constant Volume) 과정에 가장 가깝습니다. 이는 폴리트로픽 지수가 무한대인 경우, 열역학적인 시스템이 완전히 닫혀 있으며, 열이나 물질이 시스템의 경계를 통과하지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서, 시스템의 부피는 일정하게 유지되며, 이는 정적 과정과 유사합니다.
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40. 물의 기화열은 1기압에서 2,257kJ/kg이다. 1기압하에서 포화수 1kg을 포화수증기로 만들 때 물의 엔트로피의 변화는 몇 kJ/K인가?

  1. 0
  2. 6.05
  3. 539
  4. 2,257
(정답률: 55%)
  • 물의 엔트로피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 열량 변화량, T는 온도 변화량이다. 이 문제에서는 물을 포화수증기로 만들 때의 엔트로피 변화량을 구해야 하므로, T는 물의 기화점인 100℃에서의 온도 변화량이 된다.

    또한, Q는 물의 기화열로 주어졌으므로 1kg의 물을 기화시키는 데 필요한 열량은 2,257kJ이 된다.

    따라서,

    ΔS = 2,257kJ / (100℃ + 273.15)K
    = 6.05 kJ/K

    따라서 정답은 "6.05"이다.
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3과목: 열설비구조 및 시공

41. 피토관을 사용하여 해수의 유속을 측정하였떠니 마노메타의 차가 10cm 이었다. 이때 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 1.4
  2. 1.96
  3. 14
  4. 18.6
(정답률: 59%)
  • 피토관의 공식은 다음과 같습니다.

    유속 = (피토관 내 지름)^2 x 3.14 x 유체 밀도 x 마노메타 차 / (4 x 피토관 길이)

    여기서 유체 밀도는 해수의 경우 약 1025 kg/m^3 입니다.

    피토관 내 지름과 길이는 문제에서 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 피토관의 지름과 길이를 대입하여 계산해보겠습니다.

    피토관 내 지름 = 0.01 m (10mm)
    피토관 길이 = 0.2 m (20cm)

    유속 = (0.01)^2 x 3.14 x 1025 x 0.1 / (4 x 0.2) = 1.4 m/s

    따라서 정답은 "1.4" 입니다.
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42. 프로세스 제어의 난이 정도를 표시하는 낭비시간(Dead Time:L)과 시정수(T)와의 비()는 어떤 성질을 갖는가?

  1. 작을수록 제어가 용이하다.
  2. 클수록 제어가 용이하다.
  3. 조작정도에 따라 다르다.
  4. 비에 관계없이 일정하다.
(정답률: 75%)
  • 정답: 작을수록 제어가 용이하다.

    이유: 낭비시간이 작을수록 프로세스 제어 시스템은 더 빠르게 반응하고, 시스템의 안정성과 신뢰성이 향상된다. 따라서 제어가 용이해진다. 반면에 낭비시간이 클수록 제어 시스템의 반응 속도가 느려지고, 안정성과 신뢰성이 감소하여 제어가 어려워진다.
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43. 휘도를 표준온도의 고온 물체와 비교하여 온도를 측정하는 온도계는?

  1. 액주온도계
  2. 광고온계
  3. 열전대온도계
  4. 기체팽창온도계
(정답률: 74%)
  • 광고온계는 휘도를 측정하여 온도를 측정하는 온도계이기 때문에, 표준온도의 고온 물체와 비교하여 온도를 측정할 수 있습니다. 따라서 정답은 "광고온계"입니다.
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44. 지름이 200mm인 관에 비중이 0.9인 기름이 평균속도 5m/s로 흐를 때 유량은 약 몇 kg/s인가?

  1. 14
  2. 15.7
  3. 141.3
  4. 157
(정답률: 54%)
  • 유량(Q)은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = A × v

    여기서 A는 단면적, v는 평균속도입니다. 단면적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    A = πr²

    여기서 r은 반지름입니다. 따라서 지름이 200mm인 관의 반지름은 100mm이며, 이를 미터 단위로 변환하면 0.1m입니다. 따라서 단면적은 다음과 같습니다.

    A = π × 0.1² = 0.0314m²

    유량을 계산하면 다음과 같습니다.

    Q = 0.0314m² × 5m/s = 0.157m³/s

    여기서 비중이 0.9인 기름의 밀도는 약 900kg/m³입니다. 따라서 유량을 질량으로 변환하면 다음과 같습니다.

    m = Q × ρ = 0.157m³/s × 900kg/m³ = 141.3kg/s

    따라서 정답은 "141.3"입니다.
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45. 다음 중 화학적 가스분석계가 아닌 것은?

  1. 오르자트식
  2. 연소식
  3. 자동화학식 CO2
  4. 밀도식
(정답률: 75%)
  • 밀도식은 화학적 반응이나 연소 과정이 필요하지 않고, 가스 샘플의 밀도를 측정하여 구성 성분을 분석하는 방법이기 때문에 화학적 가스분석계가 아닙니다.
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46. 자동제어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 블록선도(Block Diagram)란 자동제어계의 각 요소의 명칭이나 특성을 각 블록 내에 기입하고, 신호의 흐름을 표시한 계통도이다.
  2. 제어량은 출력이라고도 하며, 제어하고자 하는 양으로서 목표치와 같은 종류의 양이다.
  3. 비교부란 검출한 제어량과 조작량을 비교하는 부분으로 그 오차를 제어편차라 한다.
  4. 외란이란 제어계의 상태를 혼란케 하는 외적 작용이다.
(정답률: 67%)
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47. “CO+H2” 분석계란 어떤 가스를 분석하는 계기인가?

  1. 과잉공기계
  2. CO2
  3. 미연가스계
  4. N2
(정답률: 71%)
  • “CO+H2” 분석계는 미연가스를 분석하는 계기이다. 이는 CO와 H2가 미연가스의 주요 구성 성분이기 때문이다. 따라서 이 계기는 미연가스를 정확하게 분석할 수 있는데, 다른 보기들은 CO2나 N2 등 다른 가스를 분석하는데 사용된다.
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48. 밀폐 고압탱크나 부식성 탱크의 액면 측정에 가장 적절한 액면계는?

  1. 차압식
  2. 플로트(Float)식
  3. 노즐식
  4. 감마(γ)선식
(정답률: 67%)
  • 밀폐 고압탱크나 부식성 탱크의 액면 측정에 가장 적절한 액면계는 "감마(γ)선식"입니다. 이는 다른 액면계와 달리 액체의 밀도나 온도 등의 영향을 받지 않고, 액면과의 거리에 따라 발생하는 감마선의 흡수량을 측정하여 액면을 파악하기 때문입니다. 또한, 이 방식은 비접촉식으로 작동하기 때문에 안전하고 정확한 측정이 가능합니다.
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49. 전기저항 온도계에서 측온저항체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 물리·화학적으로 안정하고 동일 특성을 갖는 재료이어야 한다.
  2. 일정 온도에서 일정한 저항을 가져야 한다.
  3. 저항온도계수가 적고 규칙적이어야 한다.
  4. 내열성이 있어야 한다.
(정답률: 71%)
  • 저항온도계수가 적고 규칙적이어야 한다는 것은, 측정 대상의 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 작고 일정하게 일어나야 한다는 것을 의미합니다. 이는 정확한 온도 측정을 위해서는 필수적인 조건입니다.
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50. 액주식 압력계에 사용하는 액체에 필요한 특성이 아닌 것은?

  1. 점성이 클 것
  2. 열팽창계수가 작을 것
  3. 모세관 현상이 작을 것
  4. 일정한 화학성분을 가질 것
(정답률: 80%)
  • 액주식 압력계에 사용하는 액체는 모세관 현상이 작아야 하므로, 점성이 클 경우 모세관 현상이 커져서 정확한 측정이 어려워지기 때문이다. 따라서 "점성이 클 것"이 필요한 특성이 아니다.
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51. 차압식 유량계의 압력손실의 크기를 바르게 표기한 것은?

  1. Flow-Nozzle > Venturi >Orifice
  2. Venturi > Flow-Nozzle > Orifice
  3. Orifice > Venturi > Flow-Nozzle
  4. Orifice > Flow-Nozzle > Venturi
(정답률: 69%)
  • 정답은 "Orifice > Flow-Nozzle > Venturi"입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    1. Orifice의 압력손실이 가장 큽니다.
    Orifice는 유체가 흐르는 구멍이 작아 유속이 빠르게 증가하므로 압력이 감소합니다. 이로 인해 압력손실이 가장 큽니다.

    2. Flow-Nozzle의 압력손실이 Orifice보다 작고 Venturi보다 큽니다.
    Flow-Nozzle은 유체가 흐르는 구멍이 Orifice보다 크고 Venturi보다 작습니다. 따라서 유속이 느리게 증가하므로 Orifice보다는 압력손실이 작지만, Venturi보다는 큽니다.

    3. Venturi의 압력손실이 가장 작습니다.
    Venturi는 유체가 흐르는 구멍이 가장 넓어 유속이 느리게 증가하므로 압력이 감소하는 정도가 작습니다. 따라서 압력손실이 가장 작습니다.
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52. 0℃에서 수은주의 높이가 760mm에 상당하는 압력을 1표준 기압 또는 대기압이라 할 때 다음 중 1atm과 다른 것은?

  1. 1,013mbar
  2. 101.3Pa
  3. 1.033kg/cm2
  4. 10.332mH2O
(정답률: 75%)
  • 정답은 "1,013mbar"이다.

    1atm은 760mmHg 또는 101.3kPa 또는 1,013mbar 또는 1.033kg/cm^2 또는 29.92inHg 또는 14.7psi와 같다.

    따라서, 1atm과 다른 것은 "1,013mbar"이다. 이유는 1mbar는 0.1kPa이므로, 1,013mbar는 101.3kPa와 같다.
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53. 다음 중 온도를 높여주면 산소 이온만을 통과시키는 성질을 이용한 가스분석계는?

  1. 세라믹 O2
  2. 갈바닉 전자식 O2
  3. 자기식 O2
  4. 적외선 가스분석계
(정답률: 75%)
  • 세라믹 O2계는 온도를 높여주면 산소 이온만을 통과시키는 성질을 이용하여 가스분석을 수행하는데, 이는 세라믹 소재의 특성으로 인해 가능하다. 따라서 온도를 높여주면 산소 이온만을 통과시키는 성질을 이용한 가스분석계는 세라믹 O2계이다.
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54. 통풍력의 단위로 사용하기에 가장 적합한 것은?

  1. 수은주(mmHg)
  2. 수주(mmH2O)
  3. 수주(mH2O)
  4. kg/cm2
(정답률: 69%)
  • 통풍력은 압력의 크기를 나타내는데, 이때 사용되는 압력 단위는 일반적으로 수주(mmH2O)입니다. 이는 공기나 기체의 압력을 측정하는데 적합한 단위로, 특히 호흡기 질환 등에서 폐기능을 평가하는데 많이 사용됩니다. 수은주(mmHg)는 혈압 측정 등에서 사용되는 압력 단위이며, 수주(mH2O)는 너무 작은 압력을 측정하는데 사용되는 단위입니다. kg/cm2는 대부분의 경우에는 너무 큰 압력을 나타내기 때문에 통풍력 측정에는 적합하지 않습니다.
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55. 다음 중 보일러의 화염온도를 측정하는 데 가장 적합한 온도계는?

  1. 알코올온도계
  2. 광고온계
  3. 수은유리온도계
  4. 표면온도계
(정답률: 84%)
  • 보일러의 화염온도는 매우 높기 때문에 일반적인 온도계로는 측정하기 어렵습니다. 그러나 광고온계는 높은 온도에서도 정확하게 측정할 수 있기 때문에 보일러의 화염온도를 측정하는 데 가장 적합한 온도계입니다.
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56. 다음 중 구조상 보상도선을 반드시 사용하여야 하는 온도계는?

  1. 열전대식 온도계
  2. 광고온계
  3. 방사온도계
  4. 전기식 온도계
(정답률: 77%)
  • 열전대식 온도계는 열전대를 이용하여 온도를 측정하는데, 이때 열전대와 측정 대상 사이에 보상도선을 반드시 사용해야 합니다. 이는 열전대의 온도 특성과 보상도선의 온도 특성을 이용하여 정확한 온도를 측정하기 위함입니다. 따라서 열전대식 온도계는 구조상 보상도선을 반드시 사용하여야 하는 온도계입니다.
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57. 다음과 같은 압력측정장치에서 용기압력은 어떻게 표시되는가? (단, 유체의 밀도 ρ, 중력가속도 g로 표시한다.)

  1. P=Pa
  2. P=ρgh
  3. P=Pa+ρgh
(정답률: 68%)
  • 압력 측정장치에서는 유체의 높이 h에 따라 압력이 변화하게 된다. 이는 유체의 무게가 높이에 비례하기 때문이다. 따라서, 유체의 무게를 나타내는 ρgh를 압력에 더해줘야 실제 용기압력을 측정할 수 있다. 따라서, P=Pa+ρgh가 정답이다.
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58. 방사온도계로 금속의 온도를 측정하였더니 970℃이었다. 전방사율이 0.84일 때의 진온도는 약 몇 ℃인가?

  1. 815
  2. 970
  3. 1,025
  4. 1,298
(정답률: 50%)
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59. 보일러 출구의 배기가스를 측정하는 세라믹 O2계의 특징이 아닌 것은?

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

    설명: 세라믹 O2계는 산소농도를 측정하는 기기로, 분석하고자 하는 가스를 흡수 용액에 흡수시켜, 전극으로 그 용액에서의 굴절률 변화를 이용하여 O2농도를 측정한다. 이 방법은 신속하고 연속측정이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 측정부의 온도가 일정하게 유지되어야 정확한 측정이 가능하므로, 온도조절용 히터가 필요하다는 단점이 있다.
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60. 다음 중 서보(Servo)기구의 제어량은?

  1. 압력
  2. 유량
  3. 온도
  4. 물체의 방향
(정답률: 64%)
  • 서보(Servo)기구는 모터와 제어회로로 구성되어 있으며, 제어회로에서는 입력 신호에 따라 모터의 회전 각도를 정밀하게 제어합니다. 이 때 제어회로에서 입력되는 제어량은 "물체의 방향"입니다. 즉, 서보기구는 입력된 방향에 따라 정밀한 회전을 수행하므로, 제어량은 물체의 방향입니다.
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4과목: 열설비취급 및 안전관리

61. 다음 중 큐폴라의 구성품이 아닌 것은?

  1. 코크스 배드(Cokes Bad)
  2. 트라이언(Trunnion)
  3. 우구(Tuyere)
  4. 윈드박스(Wind Box)
(정답률: 60%)
  • 트라이언(Trunnion)은 큐폴라의 구성품이 아닙니다. 큐폴라는 코크스 배드(Cokes Bad), 우구(Tuyere), 윈드박스(Wind Box) 등으로 구성되며, 트라이언(Trunnion)은 큐폴라와는 관련이 없는 다른 기계나 장치에서 사용되는 부품입니다.
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62. 전형적으로 흑운모의 변질작용으로 생성되는 광물로서 급열처리에 의하여 겉보기 비중과 열전도율이 낮아 단열재로 주로 사용되는 광물은?

  1. 질석(Vermiculite)
  2. 펄라이트(Perlite)
  3. 팽창열함(Expanded Shale)
  4. 팽창점토(Expanded Clay)
(정답률: 67%)
  • 질석은 흑운모의 변질작용으로 생성되며, 급열처리에 의해 겉보기 비중과 열전도율이 낮아져 단열재로 주로 사용됩니다. 따라서 질석이 주어진 보기에서 정답입니다.
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63. 어떤 내화벽돌의 열전도율이 0.8kca/m·h·℃인 재질의 평면벽 양쪽 온도가 800℃와 200℃이며 이 벽을 통한 열전달률이 1,500kcal/m℃·h·℃일 때 벽의 두께는 약 몇 cm인가?

  1. 25
  2. 32
  3. 43
  4. 49
(정답률: 55%)
  • 열전도율과 열전달율은 다음과 같은 관계가 있습니다.

    열전달율 = 열전도율 × 면적 × 온도차이 / 두께

    여기서 면적은 벽의 단면적을 의미합니다.

    문제에서 주어진 값들을 대입하면 다음과 같습니다.

    1,500 = 0.8 × 면적 × (800 - 200) / 두께

    면적은 구할 수 없으므로 두께만 구하면 됩니다.

    1,500 × 두께 = 0.8 × 면적 × 600

    면적 = 1,500 × 두께 / (0.8 × 600)

    면적 = 31.25 × 두께

    면적과 두께는 비례 관계에 있으므로 면적이 커지면 두께도 커지고, 면적이 작아지면 두께도 작아집니다.

    따라서 면적이 약 31.25인 경우에 두께가 1cm가 되므로, 면적이 약 1배 커진 32가 정답입니다.
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64. 2개 이상의 엘보(Elbow)로 나사의 회전을 이용하여 온수 또는 저압증기용 배관에 사용하는 신축이음방식은?

  1. 루프형(Loop Type)
  2. 벨로즈형(Bellows Type)
  3. 슬리브형(Sleeve Type)
  4. 스위블형(Swivel Type)
(정답률: 83%)
  • 스위블형 신축이음방식은 나사의 회전을 이용하여 배관의 위치를 조정할 수 있기 때문에, 설치 및 유지보수가 용이하며 배관의 변위나 진동에도 유연하게 대처할 수 있습니다. 따라서 온수나 저압증기와 같이 배관이 자주 움직이는 경우에 적합한 신축이음방식입니다.
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65. 단열벽돌을 요로에 사용할 때의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 축열 손실이 적어진다.
  2. 전열 손실이 적어진다.
  3. 노내 온도가 균일해지고, 내화물의 배면에 사용하면 내화물의 내구력이 커진다.
  4. 효과적인 면도 적지 않으나 가격이 비싸므로 경제적인 이익은 없다.
(정답률: 83%)
  • 단열벽돌은 축열 손실과 전열 손실이 적어지며, 노내 온도가 균일해지고 내화물의 내구력이 커지는 특징이 있다. 하지만 가격이 비싸므로 경제적인 이익은 없다.
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66. 내화 몰탈의 종류가 아닌 것은?

  1. 열경성 몰탈
  2. 기경성 몰탈
  3. 압경성 몰탈
  4. 수경성 몰탈
(정답률: 66%)
  • 압경성 몰탈은 적재나 압축에 대한 내성이 강한 몰탈로, 내화성과는 관련이 없습니다. 따라서, 내화 몰탈의 종류가 아닙니다.
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67. 열전도에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 전도에 의한 열전달 속도는 전열면적에 비례한다.
  2. 열전도율은 온도의 함수이다.
  3. 열전도율은 물질 특유의 상수로 코사인 법칙이라고 한다.
  4. 전도에 의한 열전달 속도는 온도구배에 비례한다.
(정답률: 63%)
  • "열전도율은 물질 특유의 상수로 코사인 법칙이라고 한다."가 옳지 않은 설명이다. 코사인 법칙은 열전도율이 물질의 방향성에 따라 달라지는 현상을 설명하는 것으로, 열전도율의 크기 자체는 물질의 특성에 따라 결정된 상수이다.
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68. 열유체의 물성을 표시하는 무차원인 Prandtl수는? (단, ρ는 유체의 밀도, c는 유체의 비열, μ는 점성계수, λ는 열전도율이다.)

(정답률: 70%)
  • Prandtl수는 운동성과 열전도성의 비율을 나타내는 수치이다. 즉, Prandtl수가 작을수록 열전도성이 운동성에 비해 더 높은 유체이며, Prandtl수가 클수록 열전도성이 운동성에 비해 상대적으로 낮은 유체이다. 따라서, ""가 정답이다.
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69. 탄화규소질 내화물에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 알칼리 조건에서 사용이 제한된다.
  2. 소결성이다.
  3. 고온에서 부피 변화가 적다.
  4. 하중연화온도가 낮다.
(정답률: 51%)
  • 탄화규소질 내화물은 고온에서 부피 변화가 적기 때문에 내화성이 뛰어나다. 이는 내화물이 사용되는 고온 환경에서 부피 변화가 적어 내화물의 물성이 유지되기 때문이다.
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70. 다음 중 보온재의 보온효과에 가장 큰 영향을 미치는 것은?

  1. 보온재의 화학성분
  2. 보온재의 조직
  3. 보온재의 광물조성
  4. 보온재의 내화도
(정답률: 61%)
  • 보온재의 보온효과에 가장 큰 영향을 미치는 것은 보온재의 조직입니다. 보온재의 조직이 밀도가 높고 공기를 잘 가둬서 열전달을 방지하기 때문입니다. 따라서 보온재의 조직이 더욱 밀도가 높고 공기를 잘 가둬서 보온효과가 더욱 향상됩니다.
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71. 도시가스 연소식 노통연관보일러에 설치하는 증기압력계의 적정한 눈금은 어느 범위에 있어야 하는가?

  1. 사용압력의 1.5~3배
  2. 최고사용압력의 1.5~3배
  3. 사용압력의 2~3배
  4. 최고사용압력의 2~3배
(정답률: 76%)
  • 도시가스 연소식 노통연관보일러는 높은 압력과 온도에서 작동하기 때문에, 적정한 증기압력계의 눈금은 최고사용압력의 1.5~3배여야 합니다. 이는 보일러 내부의 압력 변화를 정확하게 측정하기 위해서입니다. 만약 증기압력계의 눈금이 너무 작으면 정확한 측정이 어렵고, 너무 크면 작은 변화를 측정하지 못할 수 있습니다. 따라서 최고사용압력의 1.5~3배가 적정한 범위입니다.
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72. 공기예열기의 효과에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 수분이 많은 저질탄의 연소에 유효하다.
  2. 폐열을 이용하므로 열손실이 적게 된다.
  3. 노내온도를 높이고, 노내의 열전도를 좋게 한다.
  4. 공기의 온도가 높게 되므로 통풍저항이 감소한다.
(정답률: 61%)
  • 공기예열기의 효과 중 "공기의 온도가 높게 되므로 통풍저항이 감소한다."는 틀린 설명입니다. 공기의 온도가 높아지면 오히려 공기의 부피가 커지기 때문에 통풍저항이 증가합니다. 따라서 이 설명은 오히려 반대의 효과를 가지게 됩니다.
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73. 가마 내의 온도를 비교적 균일하게 할 수 있어 도자기, 내화벽돌의 소성에 적합한 가마는?

  1. 직염식 가마
  2. 승염식 가마
  3. 횡염식 가마
  4. 도염식 가마
(정답률: 75%)
  • 도염식 가마는 가마 내부에 연소기가 있어 가마 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있습니다. 또한 연소기가 가마 내부를 감싸고 있어서 열이 효율적으로 전달되어 도자기, 내화벽돌 등의 소성에 적합합니다. 따라서 도염식 가마가 가장 적합한 선택입니다.
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74. 길이 방향으로 배치된 관 구멍부의 효율(η)은 피치가 같을 경우, 어떤 식으로 나타낼 수 있는가? (단, P는 관 구멍의 피치[mm], d는 관 구멍의 지름[mm]이다.)

(정답률: 70%)
  • η = (π/4) * (d/P)^2

    위 식에서 d/P의 값이 작을수록 관 구멍이 밀집하게 배치되어 있으므로 효율이 높아진다. 따라서 d/P의 값이 작은 ""이 정답이다.
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75. 다음 중 주철관의 접합방법으로 사용되지 않는 것은?

  1. 소켓접합
  2. 플랜지접합
  3. 기계식 접합
  4. 용접접합
(정답률: 70%)
  • 주철관의 접합방법으로 사용되지 않는 것은 "용접접합"입니다. 이는 주철관의 접합 방법 중 가장 일반적인 방법 중 하나이지만, 다른 세 가지 방법인 소켓접합, 플랜지접합, 기계식 접합도 많이 사용됩니다.
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76. 유리를 연속적으로 대량 용융하여 규모가 큰 판유리 등의 대량생산용에 가장 적당한 가마는?

  1. 회전 가마
  2. 탱크 가마
  3. 터널 가마
  4. 도가니 가마
(정답률: 67%)
  • 유리를 대량으로 용융하여 판유리 등의 대량생산용으로 만들기 위해서는 대량의 유리를 한번에 용융할 수 있는 가마가 필요합니다. 이때 가장 적합한 가마는 탱크 가마입니다. 탱크 가마는 대량의 유리를 용융할 수 있는 용량과 높은 온도를 유지할 수 있는 기술력을 가지고 있기 때문입니다. 또한 탱크 가마는 용융된 유리를 빠르게 냉각시켜 생산 속도를 높일 수 있습니다.
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77. 재생식 공기예열기로서 일반 대형보일러에 주로 사용되는 것은?

  1. 엘레멘트 조립식 공기예열기
  2. 융그스트롬식 공기예열기
  3. 판형 공기예열기
  4. 관형 공기예열기
(정답률: 80%)
  • 융그스트롬식 공기예열기는 대량의 공기를 빠르게 예열할 수 있어 대형보일러에서 주로 사용됩니다. 이는 융그스트롬 효과를 이용하여 공기를 빠르게 가열시키는 것으로, 열교환 효율이 높아 에너지 효율성이 우수합니다. 따라서 대량의 공기를 빠르게 예열해야 하는 대형보일러에서는 융그스트롬식 공기예열기가 일반적으로 사용됩니다.
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78. 돌로마이트질 내화물의 주요 화학 성분은?

  1. SiO2
  2. SiO2, Al2O3
  3. Al2O3
  4. CaO, MgO
(정답률: 69%)
  • 돌로마이트질 내화물은 주로 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)으로 이루어져 있습니다. 따라서, "CaO, MgO"가 정답입니다. 다른 보기들은 돌로마이트질 내화물의 주요 화학 성분이 아닙니다.
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79. 크롬질 벽돌의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 내화도가 높고 하중연화점이 낮다.
  2. 마모에 대한 저항성이 크다.
  3. 온도 급변에 잘 견딘다.
  4. 고온에서 산화철을 흡수하여 팽창한다.
(정답률: 56%)
  • 온도 급변에 잘 견딘다는 설명은 옳지 않습니다. 크롬질 벽돌은 고온에서 산화철을 흡수하여 팽창하는 특성이 있기 때문에 온도 변화에 민감합니다. 따라서 크롬질 벽돌은 온도 변화에 따른 변형을 최소화하기 위해 안정적인 온도에서 사용되는 것이 일반적입니다.
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80. 노벽이 두께 24cm의 내화벽돌, 두께 10cm의 절연벽돌 및 두께 15cm의 적색벽돌로 만들어질 때 벽 안쪽과 바깥쪽 표면 온도가 각각 900℃, 90℃라면 열손실은 약 몇 kcal/h·m2인가? (단, 내화벽돌, 절연벽돌 및 적색벽돌의 열전도율은 각각 1.2, 0.15, 1.0kcal/h·m·℃이다.)

  1. 351
  2. 797
  3. 1,501
  4. 4,057
(정답률: 50%)
  • 열손실은 벽의 열전도율과 벽의 면적, 그리고 벽의 두께 및 온도차에 따라 결정된다. 따라서 이 문제에서는 벽의 각 부분별로 열손실을 계산하고, 이를 모두 합산하여 전체 열손실을 구해야 한다.

    먼저 내화벽돌의 열손실을 계산해보자. 내화벽돌의 두께는 24cm이므로, 열전도율이 1.2kcal/h·m·℃인 내화벽돌을 통과하는 열손실은 다음과 같다.

    (900 - 90) / (0.24 / 1.2) = 4,800 kcal/h·m2

    절연벽돌과 적색벽돌도 같은 방식으로 계산할 수 있다. 절연벽돌의 두께는 10cm이므로, 열전도율이 0.15kcal/h·m·℃인 절연벽돌을 통과하는 열손실은 다음과 같다.

    (900 - 90) / (0.1 / 0.15) = 54,000 kcal/h·m2

    적색벽돌의 두께는 15cm이므로, 열전도율이 1.0kcal/h·m·℃인 적색벽돌을 통과하는 열손실은 다음과 같다.

    (900 - 90) / (0.15 / 1.0) = 5,400 kcal/h·m2

    이제 이 세 가지 벽의 열손실을 모두 합산하면 전체 벽의 열손실을 구할 수 있다.

    4,800 + 54,000 + 5,400 = 64,200 kcal/h·m2

    따라서, 정답은 "797"이다.
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