에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2010-05-09)

에너지관리기사
(2010-05-09 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연료 연소시 탄산가스 최대치(CO2max)가 가장 높은 것은?

  1. 연료유
  2. 코크스로가스
  3. 역청탄
  4. 탄소
(정답률: 83%)
  • 연료 연소 시 탄산가스 최대치(CO2max)는 연료 중 탄소 함량이 높고 수소 함량이 낮을수록 높아집니다.
    수소는 연소 시 물(H2O)을 생성하기 때문입니다.
    탄소: 순수한 탄소는 연소 시 오직 CO2만 생성하므로 CO2max가 가장 높습니다.
    연료유: 탄소 외에 수소 성분이 많아 CO2max가 탄소보다 낮습니다.
    코크스로가스: 기체 연료로 수소(H2) 성분이 많아 CO2max가 낮습니다.
    역청탄: 고체 연료 중 탄소 함량이 높지만, 탄소 외에 수소 등 다른 성분도 포함하고 있어 순수 탄소보다는 CO2max가 낮습니다.
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2. 화염이 공급공기에 의해 꺼지지 않게 보호하며 선회기방식과 보염판 방식으로 대별되는 장치는?

  1. 윈드박스
  2. 스테빌라이저
  3. 버너타일
  4. 콤버스터
(정답률: 82%)
  • 스테빌라이저는 버너에서 화염이 안정적으로 유지되도록 공기 흐름을 조절하고 화염을 보호하는 장치입니다.
    윈드박스: 연소용 공기를 공급하고 분배하는 공간입니다.
    버너타일: 버너의 노즐 주변을 감싸는 내화물입니다.
    콤버스터: 연소기 자체를 의미하는 일반적인 용어입니다.
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3. 다음 중 착화온도(ignition temperature)가 가장 낮은 연료는?

  1. 수소
  2. 목재
  3. 코크스
  4. 프로판
(정답률: 61%)
  • 착화온도는 물질이 스스로 발화하는 최저 온도로, 일반적으로 고체 연료가 기체 연료보다 낮습니다.
    수소: 착화온도가 매우 높습니다.
    코크스: 탄소 함량이 높아 착화온도가 높습니다.
    프로판: 기체 연료로, 착화온도가 비교적 높습니다.
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4. 다음 기체 중 폭발범위가 가장 넓은 것은?

  1. 수소
  2. 메탄
  3. 프로판
  4. 벤젠
(정답률: 86%)
  • 수소는 다른 보기의 기체들에 비해 폭발범위(4~75%)가 가장 넓어 위험성이 높습니다.
    메탄: 폭발범위가 5~15%로 수소보다 좁으므로 오답.
    프로판: 폭발범위가 2.1~9.5%로 수소보다 좁으므로 오답.
    벤젠: 폭발범위가 1.2~8.0%로 수소보다 좁으므로 오답.
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5. CO2max(%)는 어는 때의 값인가?

  1. 실제공기량으로 연소시킬 때
  2. 이론공기량으로 연소시킬 때
  3. 과잉공기량으로 연소시킬 때
  4. 부족공기량으로 연소시킬 때
(정답률: 83%)
  • CO2max는 연료가 이론 공기량과 완전 연소할 때 발생하는 최대 이산화탄소 농도를 의미한다.
    실제공기량으로 연소시킬 때: 실제 공기량은 이론 공기량보다 많거나 적을 수 있어 CO2 농도가 최대가 되지 않는다.
    과잉공기량으로 연소시킬 때: 과잉 공기가 많아지면 CO2 농도가 희석되어 감소한다.
    부족공기량으로 연소시킬 때: 불완전 연소가 발생하여 CO2 생성량이 줄어든다.
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6. 착화온도(ignition temperature)에 대하여 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 연료가 인화하기 시작하는 온도이다.
  2. 외부로부터 열을 받아 연료가 연소하기 시작하는 온도이다.
  3. 외부로부터 열을 받지 않아도 연소를 개시할 수 있는 최저온도이다.
  4. 연료가 발화하기 시작하는 온도이다.
(정답률: 67%)
  • 착화온도(자연발화점)는 외부의 점화원 없이 스스로 발화하여 연소를 시작하는 최저 온도를 의미합니다.
    연료가 인화하기 시작하는 온도이다: 인화점은 외부 점화원에 의해 불이 붙는 최저 온도이므로 오답.
    외부로부터 열을 받아 연료가 연소하기 시작하는 온도이다: 외부 점화원이 필요한 인화점 또는 연소점의 설명에 가까우므로 오답.
    연료가 발화하기 시작하는 온도이다: 외부로부터 열을 받지 않아도 연소를 개시할 수 있는 최저온도라는 조건이 명시된 보기가 더 정확하므로 오답.
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7. 고체 연료의 일반적인 특징을 옳게 설명한 것은?

  1. 완전연소가 가능하며 연소효율이 높다.
  2. 연료의 품질이 균일하다.
  3. 점화 및 소화가 쉽다.
  4. 주성분은 C, H, O 이다.
(정답률: 79%)
  • 고체 연료는 주로 탄소(C), 수소(H), 산소(O)를 주성분으로 하며, 이들이 연소하여 에너지를 발생시킨다.
    완전연소가 가능하며 연소효율이 높다: 액체나 기체 연료에 비해 완전연소가 어렵고 연소효율이 낮은 편이므로 오답.
    연료의 품질이 균일하다: 채취 지역이나 종류에 따라 품질 편차가 크므로 오답.
    점화 및 소화가 쉽다: 액체나 기체 연료에 비해 점화 및 소화가 어렵고 시간이 오래 걸리므로 오답.
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8. 다음과 같은 조성을 갖는 석탄가스의 저위발열량 (kJ/Nm3)은?

  1. 444
  2. 1327
  3. 19666
  4. 44052
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 혼합가스의 저위발열량을 계산하는 문제입니다.
    각 성분 가스의 부피비와 저위발열량을 이용하여 혼합가스 100 mol의 총 발열량을 구한 뒤, 이를 100 mol이 표준상태에서 차지하는 부피(2.24 Nm^3)로 나누어 kJ/Nm^3 단위의 저위발열량을 산출합니다.
    $$L = \frac{\sum (V_i · H_i)}{2.24}$$

    $$L = \frac{(8 · 282.98) + (50 · 241.82) + (37 · 802.63)}{2.24}$$

    $$L = 19666.138$$
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9. 석탄을 공업분석하여 휘발분 33.1%, 회분 14.8%, 수분 5.7%의 결과를 얻었다. 이석탄의 연료비는?

  1. 1.4
  2. 3.1
  3. 8.1
  4. 46.4
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 석탄의 공업분석 결과를 이용하여 연료비를 계산하는 문제입니다.
    연료비는 고정탄소량을 휘발분량으로 나눈 값이며, 고정탄소는 100%에서 휘발분, 회분, 수분을 제외한 값입니다.
    고정탄소 $$= 100 - (\text{휘발분} + \text{회분} + \text{수분})$$
    연료비 $$= \frac{\text{고정탄소}}{\text{휘발분}}$$
    고정탄소 계산:
    고정탄소 $$= 100 - (33.1 + 14.8 + 5.7) = 100 - 53.6 = 46.4 \%$$
    연료비 계산:
    연료비 $$= \frac{46.4}{33.1}$$
    연료비 $$= 1.4$$
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10. 298.15K, 0.1MPa 상태의 일산화탄소를 같은 온도의 이론공기량으로 정상유동과정으로 연소시킬 때 생성물의 단열화염 온도를 주어진 표를 이용하여 구하면 약 몇 K 인 가? (단, 이 조건에서 CO 및 CO2 의 생성엔탈피는 각각 -110529kJ/kmol , -393522kJ/kmol 이다.)

  1. 4835
  2. 5058
  3. 5194
  4. 5306
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 단열화염 온도를 계산합니다.
    반응열과 생성물의 엔탈피 변화를 이용하여 온도를 구합니다.
    CO 연소 반응: CO + 0.5 O2 → CO2
    반응 엔탈피 (ΔH_R) = (CO2 생성엔탈피) - (CO 생성엔탈피) - (0.5 × O2 생성엔탈피)
    $$\Delta H_R = (-393522 kJ/kmol) - (-110529 kJ/kmol) - (0.5 × 0 kJ/kmol)$$

    $$\Delta H_R = -282993 kJ/kmol$$

    단열화염 조건에서 반응열은 생성물의 현열 엔탈피 증가로 상쇄됩니다.
    즉, 생성물의 현열 엔탈피 변화는 반응열의 절댓값과 같습니다.
    $$\Delta H_{sensible, products} = -\Delta H_R = 282993 kJ/kmol$$

    주어진 표에서 엔탈피 차가 282993 kJ/kmol이 되는 온도를 선형 보간법으로 구합니다.
    표에서 5000 K일 때 엔탈피 차는 279295 kJ/kmol이고, 5200 K일 때 엔탈피 차는 292123 kJ/kmol입니다.
    $$T = 5000 + (5200 - 5000) × \frac{282993 - 279295}{292123 - 279295}$$

    $$T = 5000 + 200 × \frac{3698}{12828}$$

    $$T = 5000 + 200 × 0.288275647$$

    $$T = 5000 + 57.655$$

    $$T = 5057.655 \approx 5058 K$$
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11. 고체연료를 사용하는 어떤 열기관의 출력이 3000kW이고 연료소비율이 매시간 1400kg일 때 이 열기관의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 이 고체연료의 저위발열량은 28MJ/kg 이다.)

  1. 28
  2. 38
  3. 48
  4. 58
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 열기관의 열효율을 계산합니다.
    $$\eta = \frac{P}{m_f · H_L} × 100$$ (여기서 $$P$$는 출력, $$m_f$$는 연료소비율, $$H_L$$은 저위발열량)
    $$\eta = \frac{3000 kW}{1400 kg/h · 28 MJ/kg} × 100$$

    단위를 통일합니다. 1 kW = 1 kJ/s, 1 MJ = 1000 kJ, 1 h = 3600 s
    $$\eta = \frac{3000 kJ/s}{(1400/3600) kg/s · 28000 kJ/kg} × 100$$

    $$\eta = \frac{3000}{(1400/3600) · 28000} × 100$$

    $$\eta = 27.55 \approx 28$$
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12. 미분탄연소의 일반적인 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 사용연료의 범위가 좁다.
  2. 소량의 과잉공기로 단시간에 완전연소가 되므로 연소효율이 높다.
  3. 부하변동에 대한 적응성이 좋다.
  4. 회(灰), 먼지 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다.
(정답률: 67%)
  • 미분탄 연소는 다양한 종류의 석탄을 사용할 수 있어 사용 연료의 범위가 넓습니다.
    따라서 '사용연료의 범위가 좁다'는 설명은 틀렸습니다.
    소량의 과잉공기로 단시간에 완전연소가 되므로 연소효율이 높다: 미분탄 연소의 장점입니다.
    부하변동에 대한 적응성이 좋다: 미분탄 연소의 장점입니다.
    회(灰), 먼지 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다: 미분탄 연소의 단점이며, 맞는 설명입니다.
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13. 여과집진장치의 효율을 높이기 위한 조건이 아닌 것은?

  1. 처리가스의 온도는 250℃를 넘지 않도록 한다.
  2. 고온가스를 냉각할 때는 산노점 이하를 유지하여야 한다.
  3. 미세입자포집을 위해서는 겉보기여과속도가 작아야 한다.
  4. 높은 집진율을 얻기 위해서는 간헐식 털어내기 방식을 선택한다.
(정답률: 65%)
  • 여과집진장치에서 고온가스를 냉각할 때 산노점 이하로 유지하면 가스 중의 산성 물질이 응축되어 여과포를 부식시키거나 막히게 하여 효율을 저하시킵니다.
    따라서 산노점 이상으로 유지해야 합니다.
    처리가스의 온도는 250℃를 넘지 않도록 한다: 여과포의 손상을 방지하고 효율을 유지하기 위해 적정 온도를 유지해야 하므로 옳은 조건입니다.
    미세입자포집을 위해서는 겉보기여과속도가 작아야 한다: 여과속도가 느릴수록 미세입자의 포집 효율이 높아지므로 옳은 조건입니다.
    높은 집진율을 얻기 위해서는 간헐식 털어내기 방식을 선택한다: 간헐식 털어내기는 여과포에 형성된 더스트 케이크를 유지하여 집진 효율을 높이는 데 유리하므로 옳은 조건입니다.
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14. 탄소(C) 86%, 수소(H2) 12%, 황(S) 2% 의 조성을 갖는 중유 100kg을 표준상태(0℃, 101.325kPa)에서 완전연소시킬 때 C는 CO2가 되고, H 는 H2O 가 되며, S는 SO2가 되었다고 하면 압력 101.325kPa, 온도 590K에서 연소가스의 체적은 약 몇 m3 인가?

  1. 600
  2. 620
  3. 640
  4. 660
(정답률: 28%)
  • 이 문제는 중유의 성분별 연소 생성물의 몰수를 구하고, 이상기체 상태 방정식을 이용하여 주어진 조건에서의 연소가스 체적을 계산합니다.
    1. 중유 100kg에 포함된 각 성분의 질량과 몰수를 계산합니다.
    - C: 86 kg (86/12 kmol)
    - H2: 12 kg (12/2 kmol)
    - S: 2 kg (2/32 kmol)
    2. 각 성분의 완전연소 반응식을 통해 생성되는 기체 생성물의 몰수를 계산합니다.
    - C + O2 → CO2: 86/12 kmol CO2
    - H2 + 1/2 O2 → H2O: 12/2 kmol H2O
    - S + O2 → SO2: 2/32 kmol SO2
    3. 총 연소가스 몰수를 합산합니다.
    총 몰수 $$(n) = \frac{86}{12} + \frac{12}{2} + \frac{2}{32}$$
    총 몰수 $$(n) = 7.1667 + 6 + 0.0625 = 13.2292 kmol$$
    4. 표준상태(0℃=273.15K, 101.325kPa)에서의 체적을 계산합니다.
    $$V_1 = n × 22.4 Nm^3/kmol$$

    $$V_1 = 13.2292 × 22.4 = 296.334 Nm^3$$

    5. 샤를의 법칙(압력 일정)을 이용하여 590K에서의 체적을 계산합니다.
    $$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} → V_2 = V_1 × \frac{T_2}{T_1}$$

    $$V_2 = 296.334 × \frac{590}{273.15}$$

    $$V_2 \approx 640.00 m^3$$
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15. 메탄(CH4)의 완전연소시 단위부피(Nm3)당 이론공기량(Nm3)은?

  1. 7.17
  2. 9.52
  3. 11.0
  4. 12.5
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 메탄의 완전연소 반응식을 통해 이론산소량을 구하고, 공기 중 산소의 부피비를 이용하여 이론공기량을 계산합니다.
    메탄(CH4)의 완전연소 반응식은 다음과 같습니다.
    $$CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O$$

    반응식에 따라 메탄 1 Nm3당 필요한 이론산소량은 2 Nm3입니다.
    공기 중 산소의 부피비는 약 21% (0.21)이므로, 이론공기량은 다음과 같습니다.
    이론공기량 $$= \frac{\text{이론산소량}}{\text{공기 중 산소 부피비}}$$
    이론공기량 $$= \frac{2}{0.21}$$
    이론공기량 $$\approx 9.52$$
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16. 연소가스가 30℃, 101.325kPa에서 조성이 부피 % 로 CO2 30%, CO 5%, O2 10%, N2 55% 로 되어 있다. 이것을 무게% 로 환산하면 CO2 는 약 몇 % 인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 20
  2. 30
  3. 40
  4. 50
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 연소가스의 부피% 조성을 무게%로 환산하는 문제입니다.
    각 성분의 부피%에 분자량을 곱하여 상대적인 무게비를 구한 후, 전체 합에 대한 비율로 계산합니다.
    $$CO_2 \text{분자량} = 44, CO \text{분자량} = 28, O_2 \text{분자량} = 32, N_2 \text{분자량} = 28$$

    $$CO_2 \text{무게비} = 30 × 44 = 1320$$

    CO 무게비 $$= 5 × 28 = 140$$
    $$O_2 \text{무게비} = 10 × 32 = 320$$

    $$N_2 \text{무게비} = 55 × 28 = 1540$$

    총 무게비 합 $$= 1320 + 140 + 320 + 1540 = 3320$$
    $$CO_2 \text{무게}\% = \frac{1320}{3320} × 100$$

    $$CO_2 \text{무게}\% \approx 39.76 \approx 40$$
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17. 다음 연소범위에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.
  2. 연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.
  3. 연소 범위가 좁으면 좁을수록 위험하다.
  4. 연소 범위의 한한치가 낮을수록 위험도는 크다.
(정답률: 81%)
  • 연소 범위가 좁으면 좁을수록 안전합니다.
    연소 범위가 넓을수록 작은 농도 변화에도 연소가 발생할 수 있어 위험합니다.
    연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다: 연소 범위의 정의이므로 옳은 설명입니다.
    연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다: 연소 범위의 정의이므로 옳은 설명입니다.
    연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다: 낮은 농도에서도 연소가 가능하므로 위험도가 커져 옳은 설명입니다.
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18. 강재 가열로 열정산 시 출열에 해당하지 않은 것은?

  1. 연소배가스중 수증기의 보유열
  2. 스케일의 현열
  3. 스케일의 생성열
  4. 방사 열손실
(정답률: 42%)
  • 스케일의 생성열은 발열 반응으로, 로 내로 열을 공급하는 입열에 해당합니다.
    연소배가스중 수증기의 보유열: 배가스와 함께 외부로 나가는 열이므로 출열입니다.
    스케일의 현열: 스케일이 로 밖으로 나갈 때 가지고 나가는 열이므로 출열입니다.
    방사 열손실: 로 벽면 등을 통해 외부로 손실되는 열이므로 출열입니다.
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19. 저탄장에서 석탄의 자연발화를 막기 위하여 탄층 내부온도는 최대 몇 ℃ 이하로 유지하여야 하는가?

  1. 30
  2. 60
  3. 90
  4. 120
(정답률: 69%)
  • 석탄의 자연발화를 방지하기 위해 탄층 내부 온도는 60℃ 이하로 유지해야 합니다.
    30: 실제 관리 기준보다 여유가 있습니다.
    90: 자연발화 위험이 매우 높은 온도입니다.
    120: 자연발화가 이미 진행되었을 가능성이 높은 온도입니다.
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20. 다음 기체연료 중 고발열량(kcal/Nm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 수성가스
  3. 도시가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 79%)
  • 액화석유가스(LPG)는 다른 기체 연료에 비해 탄화수소 함량이 높아 고발열량이 가장 큽니다.
    고로가스: CO, N2 함량이 높아 발열량이 낮습니다.
    수성가스: CO, H2가 주성분으로 발열량이 중간 정도입니다.
    도시가스: 메탄이 주성분으로 액화석유가스보다 발열량이 낮습니다.
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2과목: 열역학

21. 다음 중 교축(throttling)과정을 통화여 일반적으로 변화하지 않는 물성치는?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 85%)
  • 교축 과정은 단열 팽창 과정으로, 외부와의 열교환이 없고 일도 하지 않으므로 엔탈피가 일정하게 유지됩니다.
    온도: 교축 과정에서 온도는 일반적으로 변합니다.
    압력: 교축 과정은 압력 강하를 유발합니다.
    엔트로피: 비가역 과정이므로 엔트로피는 증가합니다.
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22. 피스톤이 설치된 실린더에 압력 0.3MPa, 체적 0.8m3인 습증기 4kg 이 들어있다. 압력이 일정한 상태에서 가열하여 체적이 1.6m3 이 되었을 때 습증기의 건도는 얼마인가?(단, 0.3MPa에서 포화액 비체적은 0.001m3/kg, 건포화증기 비체적은 0.60m3/kg 이다.)

  1. 0.334
  2. 0.425
  3. 0.575
  4. 0.666
(정답률: 32%)
  • 이 문제는 습증기의 건도를 구하는 문제입니다.
    가열 후의 비체적을 먼저 구한 다음, 습증기의 비체적 공식을 이용하여 건도를 계산합니다.
    가열 후 비체적(v2)은 다음과 같습니다.
    $$v_2 = \frac{V_2}{m}$$

    $$v_2 = \frac{1.6}{4} = 0.4 m^3/kg$$

    습증기의 건도(x)는 다음 공식으로 구합니다.
    $$v_2 = v_f + x(v_g - v_f)$$

    $$0.4 = 0.001 + x(0.60 - 0.001)$$

    $$0.4 = 0.001 + x(0.599)$$

    $$x = \frac{0.4 - 0.001}{0.599}$$

    $$x = \frac{0.399}{0.599} \approx 0.666$$
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23. 냉동기가 저온에서 80kcal 를 흡수하고 고온에서 120kcal 를 방출할 때 성능계수(COP)는 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 70%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 저온에서 흡수한 열량을 외부에 한 일로 나눈 값입니다.
    일은 고온에서 방출한 열량과 저온에서 흡수한 열량의 차이입니다.
    $$W = Q_H - Q_L$$

    $$W = 120 - 80 = 40 kcal$$

    $$COP = \frac{Q_L}{W}$$

    $$COP = \frac{80}{40}$$

    $$COP = 2$$
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24. 다음 중 에너지 보존의 법칙은 어느 것인가?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 85%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙을 나타냅니다.
    열역학 제0법칙: 열적 평형의 개념을 정의하므로 오답.
    열역학 제2법칙: 엔트로피 증가의 법칙 또는 열의 흐름 방향을 나타내므로 오답.
    열역학 제3법칙: 절대 0도에서 엔트로피가 0이 됨을 나타내므로 오답.
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25. 다음과 같은 Van der Waals식에서 상수 a, b를 구할때 어떠한 임계점 관계식을 사용하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 36%)
  • Van der Waals 상수 a, b는 임계점에서 압력-체적 등온선의 기울기와 변곡점이 0이 되는 조건을 이용하여 구합니다.
    (∂P/∂V)Tc = 0, (∂²P/∂V²)Tc = 0
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26. 1.5MPa, 250℃의 공기 5kg이 PV1.3 값이 일정한 과정에 따라 팽창비가 5가 될 때까지 팽창하였다. 이 때내부에너지의 변화는 약 몇 kJ 인가?(단, 공기의 정적비열은 0.72kJ/kg・K 이다.)

  1. -1002
  2. -721
  3. -144
  4. -72
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 폴리트로픽 과정에서의 내부 에너지 변화를 구하는 문제입니다.
    먼저 폴리트로픽 관계식을 이용하여 최종 온도를 구한 후, 내부 에너지 변화 공식을 적용합니다.
    $$T_2 = T_1 \left(\frac{V_1}{V_2}\right)^{n-1}$$

    $$T_2 = (250 + 273.15) × \left(\frac{1}{5}\right)^{1.3-1} = 523.15 × (0.2)^{0.3}$$

    $$T_2 \approx 322.5 K$$

    내부 에너지 변화는 다음과 같습니다.
    $$\Delta U = m · C_v · (T_2 - T_1)$$

    $$\Delta U = 5 × 0.72 × (322.5 - 523.15)$$

    $$\Delta U \approx -722.34 kJ$$
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27. 온도가 400℃ 인 고온열원과 300℃ 인 저온열원 사이에서 작동하는 카르노 열기관이 있다. 이 열기관에서 방출되는 열은 또 다른 카르노 열기관으로 공급되고, 이 열기관은 300℃ 의 고온열원과 200℃ 인 저온열원 사이에서 작동한다. 이와 같은 복합 카르노 열기관의 효율은 어떻게 계산되는가?

  1. 200/673
  2. 573/673
  3. 473/673
  4. 473/573
(정답률: 41%)
  • 복합 카르노 열기관의 전체 효율은 가장 높은 열원 온도와 가장 낮은 열원 온도를 기준으로 계산됩니다.
    중간 열기관의 온도는 전체 효율 계산에 직접적으로 사용되지 않습니다.
    전체 카르노 효율 공식: $$\eta_{total} = 1 - \frac{T_{L,final}}{T_{H,initial}}$$
    온도 대입 (절대온도 변환: 400℃=673K, 200℃=473K): $$\eta_{total} = 1 - \frac{473}{673}$$
    최종 결과: $$\eta_{total} = \frac{200}{673}$$
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28. 밀폐계의 등온과정에서 이상기체가 행한 단위 질량당 일은?(단, 압력 P, 부피 V 는 1 에서 2 로 변하며 R 은 기체상수, T 는 절대온도이다.)

(정답률: 60%)
  • 밀폐계의 등온과정에서 이상기체가 행한 단위 질량당 일은 이상기체 상태방정식과 등온 과정의 특성을 이용하여 유도할 수 있습니다.
    등온 과정에서 이상기체가 한 일: $$W = RT \ln \left(\frac{V_2}{V_1}\right)$$
    등온 과정에서 압력과 부피 관계 ($$P_1V_1 = P_2V_2$$)를 이용한 부피비 변환: $$\frac{V_2}{V_1} = \frac{P_1}{P_2}$$
    최종 결과: $$W = RT \ln \left(\frac{P_1}{P_2}\right)$$
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29. 어떤 기체가 피스톤 고정장치에 의해 실린더 내부에 밀폐 되어 있다. 초기 기체의 상태는 절대압력 700kPa, 부피 20ℓ 이며 실린더 외부는 완전 진공이다. 피스톤 고정장치를 갑자기 이완시켜 기체 용적이 2배가 될 때 다시 피스톤을 고정시킨다면 이 계의 내부에너지 변화량은 몇 kJ 인가? (단, 이 계는 단열 되어 있으며 마찰은1 71℃ 물 100kPa, 105℃ 수증기 h(kJ/kg) 297 2680 무시한다.)

  1. 1400
  2. 700
  3. 350
  4. 0
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 단열된 계에서 기체가 진공으로 자유 팽창하는 경우의 내부에너지 변화를 묻는 문제입니다.
    자유 팽창 시 외부 압력이 없으므로 기체가 한 일은 0이고, 단열 과정이므로 열 교환도 0입니다.
    따라서 열역학 제1법칙에 따라 내부에너지 변화는 0입니다.
    열역학 제1법칙 (내부에너지 변화): $$\Delta U = Q - W$$
    단열 과정 (Q=0) 및 진공으로의 자유 팽창 (W=0): $$\Delta U = 0 - 0$$
    최종 결과: $$\Delta U = 0 kJ$$
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30. 브레이튼(Brayton) 사이클은 어떤 기관의 사이클인가?

  1. 가스터빈 기관
  2. 증기기관
  3. 가솔린 기관
  4. 디젤기관
(정답률: 76%)
  • 브레이튼 사이클은 정압 가열 및 정압 냉각 과정을 포함하는 가스터빈 기관의 이상적인 열역학 사이클입니다.
    증기기관: 랭킨 사이클을 사용합니다.
    가솔린 기관: 오토 사이클을 사용합니다.
    디젤기관: 디젤 사이클을 사용합니다.
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31. 다음 중 가스의 액화과정과 가장 관계가 먼 것은?

  1. 압축과정
  2. 등압냉각과정
  3. 최종상태는 압축액 또는 포화혼합물 상태이다.
  4. 등온팽창과정
(정답률: 72%)
  • 가스의 액화 과정은 주로 압축, 냉각, 그리고 줄-톰슨 효과를 이용한 팽창 과정을 통해 이루어집니다.
    등온 팽창 과정은 가스의 온도를 일정하게 유지하면서 부피를 늘리는 과정으로, 액화와는 직접적인 관계가 적습니다.
    압축과정: 가스 액화에 필수적인 과정으로, 압력을 높여 분자 간 거리를 좁힙니다.
    등압냉각과정: 압축된 가스의 온도를 낮춰 액화시킵니다.
    최종상태는 압축액 또는 포화혼합물 상태이다: 가스 액화 과정의 결과물입니다.
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32. 다음은 물의 압력-온도 선도를 나타낸다. 고체가 녹아 액체로 되는 상태를 가장 잘 나타내는 점 또는 선은?

  1. 점 4
  2. 선 4-6
  3. 점 5
  4. 선 4-5
(정답률: 51%)
  • 물의 압력-온도 선도에서 고체가 녹아 액체로 되는 상태는 융해곡선을 나타냅니다.
    이는 고체와 액체가 평형을 이루는 선입니다.
    점 4: 삼중점은 고체, 액체, 기체가 공존하는 점입니다.
    점 5: 임계점은 액체와 기체의 경계가 사라지는 점입니다.
    선 4-5: 액체와 기체가 평형을 이루는 증발곡선입니다.
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33. 비열이 0.473kJ/kg・K 인 10kg 의 철을 온도 20℃에서 100℃ 까지 높이는데 필요한 열량은 몇 kJ 인가?

  1. 38
  2. 80
  3. 378
  4. 800
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 비열 공식을 적용하여 필요한 열량을 구합니다.
    $$Q = mc\Delta T$$ (필요 열량)
    $$Q = 10 kg · 0.473 kJ/kg · K · (100 - 20) K$$

    $$Q = 378.4 kJ$$
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34. 재생사이클의 장점과 거리가 먼 것은?

  1. 공기예열기(air pre-heater)가 필요 없다.
  2. 추기에 의하여 보일러급수를 예열하므로 보일러에서 가열량을 감소시킨다.
  3. 터빈 저압부가 과대해지는 것을 막을 수 있다.
  4. 랭킨사이클에 비해 효율이 증가한다.
(정답률: 45%)
  • 재생사이클은 터빈에서 증기를 추출하여 보일러 급수를 예열함으로써 사이클 효율을 높이는 것이 주 목적입니다.
    공기예열기는 연소용 공기를 예열하여 연소 효율을 높이는 장치로, 재생사이클의 직접적인 장점과는 거리가 멉니다.
    추기에 의하여 보일러급수를 예열하므로 보일러에서 가열량을 감소시킨다: 재생사이클의 주요 장점 중 하나입니다.
    터빈 저압부가 과대해지는 것을 막을 수 있다: 추기를 통해 터빈 저압부의 증기량을 줄여 터빈 크기를 줄일 수 있습니다.
    랭킨사이클에 비해 효율이 증가한다: 재생사이클의 가장 큰 장점입니다.
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35. 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 어떻게 되는가?

  1. 감소
  2. 증가
  3. 불변
  4. 일정하지 않음
(정답률: 52%)
  • 이상적인 가역 단열변화에서는 외부와의 열 교환이 없고 엔트로피 생성도 없으므로 엔트로피는 불변합니다.
    감소: 비가역 단열 압축 시 엔트로피가 감소할 수 있으나, 가역 단열 과정에서는 불변입니다.
    증가: 비가역 단열 과정에서 엔트로피는 항상 증가합니다.
    일정하지 않음: 가역 단열 과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지됩니다.
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36. 노즐에서 가역단열 팽창하여 분출하는 이상기체에 대한 유속의 계산식은 어떻게 표시되는가?(단, 노즐입구에서의 유속은 무시하고, 입, 출구에서의 엔탈피(kJ/kg)는 각각 i0, i1 이다.

(정답률: 53%)
  • 이 문제는 노즐에서 가역단열 팽창하는 이상기체의 유속을 정상 유동 에너지 방정식을 이용하여 구합니다.
    $$Q - W_s = (h_{out} - h_{in}) + \frac{1}{2}(v_{out}^2 - v_{in}^2) + g(z_{out} - z_{in})$$

    노즐은 단열(Q=0), 축일(W_s=0)이 없으며, 위치 에너지 변화(ΔPE=0)도 무시하고, 입구 유속(v_in)은 0이므로,
    $$0 - 0 = (i_1 - i_0) + \frac{1}{2}(v_{out}^2 - 0^2) + 0$$

    $$\frac{1}{2}v_{out}^2 = i_0 - i_1$$

    $$v_{out}^2 = 2(i_0 - i_1)$$

    $$v_{out} = \sqrt{2(i_0 - i_1)}$$
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37. 외부에서 가열되는 수평코일 속을 물이 흐르고 있다. 입구의 압력과 온도가 2MPa, 71℃ 이고 출국에서는 100kPa, 105℃ 라면 물 1kg 당 코일에 가하여진 열량은 몇 kJ 인가? (단, 입구속도는 0.1524m/s 이고 출구속도는 5.24m/s이며 산정 소요표는 다음과 같다.)

  1. 297
  2. 2383
  3. 2680
  4. 2997
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 정상 유동 에너지 방정식을 적용하여 코일에 가하여진 열량을 구합니다.
    $$Q = (h_{out} - h_{in}) + \frac{v_{out}^2 - v_{in}^2}{2 × 1000}$$

    $$Q = (2680 - 297) + \frac{5.24^2 - 0.1524^2}{2 × 1000}$$

    $$Q = 2383.0137 \approx 2383$$
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38. 다음 중 랭킨(Rankin) 사이클과 관계되는 것은?

  1. 가스터빈
  2. 증기 원동소
  3. Carnot 열기관
  4. 가솔린 기관
(정답률: 61%)
  • 랭킨 사이클은 증기를 작동 유체로 사용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환하는 증기 동력 사이클로, 증기 원동소(증기 발전소)에 주로 적용됩니다.
    가스터빈: 브레이턴 사이클과 관련이 있으므로 오답.
    Carnot 열기관: 이상적인 열기관 사이클로, 실제 기관에는 적용하기 어려우므로 오답.
    가솔린 기관: 오토 사이클과 관련이 있으므로 오답.
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39. 압력 1MPa, 온도 210℃ 인 증기는 어떤 상태의 증기인가? (단, 1MPa 에서의 포화온도는 179℃ 이다.)

  1. 과열증기
  2. 포화증기
  3. 건포화증기
  4. 습증기
(정답률: 68%)
  • 주어진 압력(1MPa)에서의 포화온도(179℃)보다 실제 증기의 온도(210℃)가 높으므로 과열증기 상태입니다.
    포화증기: 주어진 압력에서 포화온도와 같을 때의 증기이므로 오답.
    건포화증기: 포화증기 중 건도가 1인 상태이므로 오답.
    습증기: 포화증기 중 건도가 0과 1 사이인 상태이므로 오답.
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40. 50℃ 의 물의 포화액체와 포화증기의 엔트로피는 각각 0.703kJ/kg・K, 8.07kJ/kg・K 이다. 50℃ 의 습증기의 엔트로피가 5.02kJ/kg・K 일 때 습증기의 건도는 몇 %인가?

  1. 65.8
  2. 62.5
  3. 58.6
  4. 53.4
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 습증기의 엔트로피를 이용하여 건도를 구하는 문제입니다.
    $$x = \frac{s - s_f}{s_g - s_f}$$

    $$x = \frac{5.02 - 0.703}{8.07 - 0.703}$$

    $$x = 0.586$$
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3과목: 계측방법

41. 면적식 유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 측정치가 균등 눈금으로 얻어진다.
  2. 고점도 유체의 측정이 가능하다.
  3. 적은 유량도 측정이 가능하다.
  4. 정도는 ±0.01% 정도로 아주 좋다.
(정답률: 54%)
  • 면적식 유량계는 일반적으로 ±1~2% 정도의 정도를 가지므로, '정도는 ±0.01% 정도로 아주 좋다'는 틀린 설명입니다.
    측정치가 균등 눈금으로 얻어진다: 면적식 유량계는 유량에 비례하여 플로트의 위치가 변하므로 균등 눈금을 얻을 수 있습니다.
    고점도 유체의 측정이 가능하다: 점도 변화에 대한 영향이 적어 고점도 유체 측정에 유리합니다.
    적은 유량도 측정이 가능하다: 낮은 유량에서도 비교적 정확한 측정이 가능합니다.
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42. 다음 중 연소기체의 분석에 가장 적합한 기기는?

  1. 핵자기공명(NMR)
  2. 전자스핀공명(ESR)
  3. 기체크로마토그래피(Gas chromatography)
  4. 질량분석기(Mass spectroscopy)
(정답률: 83%)
  • 기체크로마토그래피는 혼합 기체를 분리하여 각 성분의 농도를 정량적으로 분석하는 데 가장 적합합니다.
    핵자기공명(NMR): 주로 유기 화합물의 구조 분석에 사용됩니다.
    전자스핀공명(ESR): 주로 자유 라디칼이나 전이 금속 이온 등 홀전자를 가진 물질 분석에 사용됩니다.
    질량분석기(Mass spectroscopy): 분자량 및 동위원소 분석에 주로 사용되나, 혼합 기체 성분 분리 및 정량 분석에는 기체크로마토그래피가 더 일반적이고 적합합니다.
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43. 열전대의 냉접점의 온도는 어느 온도를 유지해야 하는가?

  1. 0℃
  2. 18℃
  3. 25℃
  4. 32℃
(정답률: 70%)
  • 열전대는 냉접점의 온도를 0℃로 유지하여 기준 전압을 설정합니다.
    18℃: 표준 냉접점 온도가 아닙니다.
    25℃: 표준 냉접점 온도가 아닙니다.
    32℃: 표준 냉접점 온도가 아닙니다.
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44. 알코올 온도계의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저온측정에 적합하다.
  2. 표면장력이 커서 모세관 현상이 작다.
  3. 열팽창계수가 크다.
  4. 액주가 상승 후 하강하는데 시간이 많이 걸린다.
(정답률: 50%)
  • 알코올 온도계는 표면장력이 작아 모세관 현상이 크므로, '표면장력이 커서 모세관 현상이 작다'는 틀린 설명입니다.
    저온측정에 적합하다: 알코올은 응고점이 낮아 저온 측정에 적합합니다.
    열팽창계수가 크다: 알코올은 열팽창계수가 커서 온도 변화에 민감하게 반응합니다.
    액주가 상승 후 하강하는데 시간이 많이 걸린다: 알코올은 비열이 커서 온도 변화에 대한 반응 속도가 느립니다.
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45. 다음 가스 분석법 중 흡수식인 것은?

  1. 오르자트법
  2. 밀도법
  3. 자기법
  4. 음향법
(정답률: 69%)
  • 오르자트법은 가스 시료를 특정 흡수액에 통과시켜 특정 성분을 흡수 제거하고, 그 부피 변화를 측정하여 농도를 분석하는 흡수식 분석법입니다.
    밀도법: 가스의 밀도 차이를 이용하는 방법이므로 오답.
    자기법: 가스의 자기적 특성을 이용하는 방법이므로 오답.
    음향법: 음파의 특성을 이용하는 방법이므로 오답.
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46. 가스의 상자성(常磁性)을 이용하여 만든 세라믹식 가스 분석계는?

  1. 가스크로마토그래피
  2. O2 가스계
  3. CO2 가스계
  4. SO2 가스계
(정답률: 65%)
  • 산소(O2)는 상자성 가스로, 자기장에 의해 영향을 받는 특성을 이용하여 농도를 측정하는 분석계가 있습니다.
    가스크로마토그래피: 혼합 가스를 분리하여 각 성분을 분석하는 방법이므로 오답.
    CO2 가스계: 이산화탄소는 상자성이 아니므로 오답.
    SO2 가스계: 이산화황은 상자성이 아니므로 오답.
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47. 대칭성 2원자분자를 제외한 CO, CH 등 거의 대부분가스를 분석할 수 있으며, 선택성이 우수하고 연속적분석이 가능한 가스 분석법은?

  1. 적외선법
  2. 음향법
  3. 열전도율법
  4. 도전율법
(정답률: 65%)
  • 적외선법은 특정 가스 분자가 적외선을 흡수하는 특성을 이용하여 농도를 측정하며, 대칭성 2원자 분자를 제외한 대부분의 가스에 적용 가능하고 선택성이 우수합니다.
    음향법: 음파의 속도 변화를 이용하는 방식으로, 가스 분석에 널리 사용되지 않으므로 오답.
    열전도율법: 가스의 열전도율 차이를 이용하는 방식으로, 선택성이 낮아 오답.
    도전율법: 액체 시료의 이온 농도 측정에 주로 사용되므로 오답.
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48. 출력측의 선호를 입력측에 되돌려 비교하는 제어방법은?

  1. 인터록(Inter lock)
  2. 시퀀스(Sequence)
  3. 피드백(Feed back)
  4. 리셋(Reset)
(정답률: 83%)
  • 피드백 제어는 출력값을 입력값과 비교하여 오차를 줄이는 방식으로, 목표값에 도달하도록 시스템을 조정합니다.
    인터록(Inter lock): 특정 조건이 만족될 때까지 다른 동작을 제한하는 안전 기능이므로 오답.
    시퀀스(Sequence): 미리 정해진 순서에 따라 동작을 수행하는 제어 방식이므로 오답.
    리셋(Reset): 시스템을 초기 상태로 되돌리는 기능이므로 오답.
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49. 다음 중 미압 측정용으로 가장 적절한 압력계는?

  1. 부르돈관 압력계
  2. 경사관식 액주형 압력계
  3. U자관 압력계
  4. 전기식 압력계
(정답률: 76%)
  • 경사관식 액주형 압력계는 액주의 높이 변화를 확대하여 미세한 압력 차이를 정밀하게 측정할 수 있어 미압 측정에 가장 적합합니다.
    부르돈관 압력계: 비교적 높은 압력 측정에 사용되므로 오답.
    U자관 압력계: 일반적인 압력 측정에 사용되지만, 미압 측정에는 경사관식보다 정밀도가 떨어져 오답.
    전기식 압력계: 다양한 압력 범위에 사용되지만, 미압 측정에 특화된 방식은 아니므로 오답.
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50. 다음 액주계에서 r, r1 이 비중을 표시할 때 압력(Px)을 구하는 식은?

  1. Px = r1h + r1ℓ
  2. Px = r1h - rℓ
  3. Px = r1ℓ - rh
  4. Px = r1ℓ + rh
(정답률: 56%)
  • 액주계의 압력 평형 원리를 이용하여 미지 압력 Px를 구합니다.
    $$P_x + r\ell = r_1h$$

    $$P_x = r_1h - r\ell$$
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51. 2요소식(二要素式)의 수위제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수위 쪽에 증기압력을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
  2. 수위의 역응답을 제거하기 위하여 사용하는 방식이다.
  3. 구성이 단요소식(單要素式)에 비해 복잡하므로 자력(自力)제어는 불가능 하다.
  4. 부하(負荷)가 변동할 때 수위가 변화하여 급수량이 조절 되는 것으로 부하변동에 의한 수위의 변화폭이 적다.
(정답률: 55%)
  • 2요소식 수위 제어는 수위와 증기 유량을 동시에 감지하여 급수량을 조절함으로써 부하 변동 시 수위 변화폭을 줄인다.
    수위 쪽에 증기압력을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다: 증기압력이 아닌 증기 유량을 검출한다.
    수위의 역응답을 제거하기 위하여 사용하는 방식이다: 역응답 제거는 3요소식 제어의 주요 목적 중 하나이다.
    구성이 단요소식(單要素式)에 비해 복잡하므로 자력(自力)제어는 불가능 하다: 2요소식은 단요소식보다 복잡하지만, 자력 제어가 불가능한 것은 아니다.
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52. 제백(Seebeck)효과에 대하여 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 어떤 결정체를 압축하면 기전력이 일어난다.
  2. 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다.
  3. 고온체로부터 모든 파장의 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례하여 커진다.
  4. 고체가 고온이 되면 단파장 성분이 많아진다.
(정답률: 73%)
  • 제백 효과는 서로 다른 두 금속의 접합부에 온도차를 가하면 기전력이 발생하는 현상이다.
    어떤 결정체를 압축하면 기전력이 일어난다: 압전 효과에 대한 설명이므로 오답.
    고온체로부터 모든 파장의 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례하여 커진다: 슈테판-볼츠만 법칙에 대한 설명이므로 오답.
    고체가 고온이 되면 단파장 성분이 많아진다: 빈의 변위 법칙에 대한 설명이므로 오답.
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53. 전자 유량계의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 도전성 유체에 한하여 사용한다.
  2. 압력손실은 거의 없다.
  3. 점도가 높은 유체는 사용하기 곤란하다.
  4. 응답이 매우 빠르다.
(정답률: 75%)
  • 전자 유량계는 유체의 점도 변화에 영향을 받지 않으므로, 점도가 높은 유체도 사용 가능하다.
    따라서 이 설명은 전자 유량계의 특징과 거리가 멀다.
    도전성 유체에 한하여 사용한다: 전자 유량계는 패러데이의 전자기 유도 법칙을 이용하므로 도전성 유체에만 적용 가능하다.
    압력손실은 거의 없다: 유로 내에 장애물이 없어 압력 손실이 거의 없다.
    응답이 매우 빠르다: 유량 변화에 대한 응답 속도가 빠르다.
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54. 열전대온도계에서 보상도선(補償導線)의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반용은 비닐로 피복한 것으로 침수시에도 절연이 저하 되지 않을 것
  2. 내열용은 글라스 울(grass wool)로 절연되어 있을 것
  3. 절연은 500V 직류전압하에서 3~10MΩ 정도일 것
  4. 외부의 온도변화를 신속하게 열전대에 전달할 수 있을것
(정답률: 48%)
  • 보상도선은 열전대와 지시계 사이의 온도 변화에 의한 오차를 보상하는 역할을 하므로, 외부 온도 변화를 열전대에 전달하는 것이 아니라 외부 온도 변화의 영향을 최소화하여 정확한 측정을 돕는 것이 목적입니다.
    일반용은 비닐로 피복한 것으로 침수시에도 절연이 저하 되지 않을 것: 올바른 구비조건입니다.
    내열용은 글라스 울(grass wool)로 절연되어 있을 것: 올바른 구비조건입니다.
    절연은 500V 직류전압하에서 3~10MΩ 정도일 것: 올바른 구비조건입니다.
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55. 1500K의 완전방사체 표면으로부터 방출되는 전방사에너지는 약 몇 W/cm2 인가? (단, 스테판-볼쯔만상수는5.67×10-12W/cm2・K4이다.)

  1. 26.7
  2. 28.7
  3. 30.7
  4. 32.7
(정답률: 50%)
  • 이 문제는 스테판-볼츠만 법칙을 적용하여 완전방사체의 전방사에너지를 계산합니다.
    $$E = \sigma T^4$$

    $$E = 5.67 × 10^{-12} W/cm^2 · K^4 × (1500K)^4$$

    $$E = 28.7 W/cm^2$$
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56. 유체의 와류에 의해 측정하는 유량계는?

  1. 오벌(Oval) 유량계
  2. 델타(Delta) 유량계
  3. 로타리 피스톤(Rotary Piston) 유량계
  4. 로터미터(Rotameter)
(정답률: 56%)
  • 델타(Delta) 유량계는 유체의 와류(Vortex) 발생 원리를 이용하여 유량을 측정하는 방식입니다.
    오벌(Oval) 유량계: 타원형 기어를 이용한 용적식 유량계이므로 오답.
    로타리 피스톤(Rotary Piston) 유량계: 회전 피스톤을 이용한 용적식 유량계이므로 오답.
    로터미터(Rotameter): 면적식 유량계이므로 오답.
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57. 다음 제어방식 중 잔류편차(Off set)를 제거하고 응답시간이 가장 빠르며 진동이 제거되는 제어방식은?

  1. P
  2. PI
  3. I
  4. PID
(정답률: 70%)
  • PID 제어는 비례(P), 적분(I), 미분(D) 요소를 모두 사용하여 잔류편차를 제거하고 응답 속도를 개선하며 진동을 억제하는 가장 이상적인 제어 방식입니다.
    P: 잔류편차(Off-set)가 발생하여 오답.
    PI: 잔류편차는 제거되나 응답 속도가 느려 오답.
    I: 응답 속도가 느리고 진동이 발생하여 오답.
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58. 대기압 750mmHg에서 계기압력이 3.25kg/cm2이었다. 이 때의 절대압력은?

  1. 2.23kg/cm2
  2. 3.27kg/cm2
  3. 4.27kg/cm2
  4. 5kg/cm2
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 절대압력을 구하는 문제로, 대기압과 계기압력을 합산하되 단위를 통일해야 합니다.
    절대압력 $$= \text{대기압} + \text{계기압력}$$
    절대압력 $$= (750mmHg × \frac{1.0332kg/cm^2}{760mmHg}) + 3.25kg/cm^2$$
    절대압력 $$= 4.27kg/cm^2$$
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59. 세라믹(Ceramic)식 O 계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Pb
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 70%)
  • 세라믹식 산소 센서의 주원료는 고온에서 산소 이온 전도성을 가지는 이산화지르코늄(ZrO2)입니다.
    Cr2O3: 산소 센서의 주원료가 아니므로 오답.
    Pb: 산소 센서의 주원료가 아니므로 오답.
    P2O5: 산소 센서의 주원료가 아니므로 오답.
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60. 비례-적분 제어동작에서 적분동작은 비례동작을 사용했을 때 발생하는 어떤 문제점을 제거하기 위한 것인가?

  1. 오프셋(Off-set)
  2. 빠른응답(quick response)
  3. 지연(delay)
  4. 외란(disturbance)
(정답률: 73%)
  • 적분동작은 비례동작만으로는 제거할 수 없는 정상상태 오차인 오프셋(Off-set)을 제거하여 제어 시스템의 정확도를 높입니다.
    빠른응답(quick response): 적분동작은 응답 속도를 빠르게 하는 기능이 아니므로 오답.
    지연(delay): 적분동작은 지연을 제거하는 기능이 아니므로 오답.
    외란(disturbance): 외란은 제어 시스템에 영향을 주는 외부 요인이며, 적분동작은 외란 자체를 제거하는 것이 아니라 외란으로 인한 오프셋을 제거하는 데 기여합니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 빈규석질 내화물의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 염기성 내화물이다.
  2. 열에 의한 치수변동이 작다.
  3. 저온에서 강도가 작다.
  4. MgO, ZnO 를 50~80% 함유한다.
(정답률: 55%)
  • 빈규석질 내화물은 규석질 내화물에 비해 열팽창률이 낮아 열에 의한 치수변동이 작습니다.
    염기성 내화물이다: 산성 내화물이므로 오답.
    저온에서 강도가 작다: 고온에서 강도가 약해지므로 오답.
    MgO, ZnO 를 50~80% 함유한다: MgO, ZnO는 염기성 내화물의 주성분이므로 오답.
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62. 보온재나 단열재 및 보냉재 등으로 구분하는 기준은?

  1. 열전도율
  2. 안전사용온도
  3. 압력
  4. 내화도
(정답률: 74%)
  • 보온재, 단열재, 보냉재는 각각 고온, 중온, 저온 영역에서 열 전달을 막는 재료로, 사용 가능한 온도 범위인 안전사용온도가 구분 기준이 됩니다.
    열전도율: 재료의 성능을 나타내는 지표이나, 구분 기준은 아닙니다.
    압력: 보온/단열/보냉재의 구분 기준이 아닙니다.
    내화도: 고온에 견디는 정도를 나타내며, 보온/단열/보냉재의 구분 기준이 아닙니다.
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63. 85℃의 물 120kg의 온탕에 10℃의 물 140kg을 혼합하면 약 몇 ℃의 물이 되는가?

  1. 44.6
  2. 56.6
  3. 66.9
  4. 70.0
(정답률: 57%)
  • 이 문제는 열량 보존 법칙을 적용하여 혼합물의 최종 온도를 구하는 문제입니다.
    $$T_f = \frac{m_1 T_1 + m_2 T_2}{m_1 + m_2}$$

    $$T_f = \frac{120 · 85 + 140 · 10}{120 + 140}$$

    $$T_f = 44.6$$
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64. 지식경제부장관은 에너지를 합리적으로 이용하게 하기 위하여 몇 년 마다 에너지이용합리화에 관한 기본계획을 수립하여야 하는가?

  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 에너지이용합리화법에 따른 기본계획 수립 주기를 묻는 문제입니다.
    지식경제부장관(현 산업통상자원부장관)은 에너지를 합리적으로 이용하게 하기 위하여 5년마다 에너지이용합리화에 관한 기본계획을 수립하여야 합니다.
    2년: 오답.
    3년: 오답.
    4년: 오답.
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65. 크롬벽돌이나 크르-마그벽돌돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은?

  1. 버스팅
  2. 큐어링
  3. 슬래킹
  4. 스폴링
(정답률: 72%)
  • 이 문제는 내화벽돌의 손상 현상 중 하나인 버스팅에 대한 정의를 묻는 문제입니다.
    버스팅은 내화벽돌이 고온에서 산화철 등을 흡수하여 팽창하고 파괴되는 현상입니다.
    큐어링: 콘크리트 양생과 관련된 용어이므로 오답.
    슬래킹: 석회 등이 물과 반응하여 부피가 팽창하는 현상이므로 오답.
    스폴링: 내화벽돌의 박리 현상이지만, 산화철 흡수에 의한 팽창과는 다릅니다.
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66. 다음 중 보온층의 경제적 두께 결정에 영향을 크게 미치지 않은 것은?

  1. 연료비
  2. 시공비
  3. 예비비
  4. 상각(償却)비
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 보온층의 경제적 두께 결정에 영향을 미치는 요소를 묻는 문제입니다.
    보온층의 경제적 두께는 열손실 비용(연료비)과 보온재 설치 및 유지 비용(시공비, 상각비)의 균형점에서 결정되므로, 예비비는 직접적인 영향 요소가 아닙니다.
    연료비: 열손실 비용에 직접 영향을 미치므로 중요합니다.
    시공비: 보온층 설치 비용으로 중요합니다.
    상각(償却)비: 보온층의 투자 회수와 관련된 비용으로 중요합니다.
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67. 지식경제부령으로 정하는 광고매체를 이용하여 효율관리 기자재의 광고를 하는 경우에 그 광고의 내용에 에너지소비효율등급 또는 에너지소비효율을 포함하도록 하여야 할 자가 아닌 것은?

  1. 효율관리기자재의 제조업자
  2. 효율관리기자재의 수입업자
  3. 효율관리기자재의 판매업자
  4. 효율관리기자재의 수리업자
(정답률: 78%)
  • 이 문제는 효율관리기자재의 광고 내용에 에너지소비효율등급을 포함해야 하는 의무 대상자를 묻는 문제입니다.
    효율관리기자재의 수리업자는 해당 의무 대상에 포함되지 않습니다.
    효율관리기자재의 제조업자: 제조자는 광고 시 효율등급 포함 의무가 있습니다.
    효율관리기자재의 수입업자: 수입업자도 광고 시 효율등급 포함 의무가 있습니다.
    효율관리기자재의 판매업자: 판매업자도 광고 시 효율등급 포함 의무가 있습니다.
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68. 지식경제부장관은 국내외 에너지 사정의 변동으로 에너지수급에 중대한 차질이 발생할 우려가 있다고 인정되면 필요한 범위에서 에너지사용자, 공급자 또는 에너지 사용 기자재의 소유자와 관리자 등에게 조정・명령 그 밖에 필요한 조치를 할 수 있다. 이에 해당되지 않는 항목은?

  1. 에너지의 개발
  2. 지역별 에너지 할당
  3. 에너지의 비축
  4. 에너지의 배급
(정답률: 69%)
  • 지식경제부장관의 조정·명령 조치는 주로 에너지 수급 불균형 상황에서 기존 에너지의 효율적 관리 및 배분을 위한 것이며, 에너지 개발은 장기적인 정책 방향에 해당한다.
    지역별 에너지 할당: 에너지 수급 차질 시 특정 지역에 에너지를 할당하여 관리할 수 있으므로 옳은 설명.
    에너지의 비축: 에너지 수급 불안정 시 비축량을 조절하여 대응할 수 있으므로 옳은 설명.
    에너지의 배급: 에너지 부족 시 배급제를 통해 에너지를 통제할 수 있으므로 옳은 설명.
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69. 견요(堅窯)의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 석회석 클린커 제조에 널리 사용된다.
  2. 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.
  3. 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다.
  4. 이동화상식이며 연속요에 속한다.
(정답률: 62%)
  • 견요는 상부에서 연료를 장입하여 중력에 의해 아래로 내려가면서 연소되는 방식이다.
    석회석 클린커 제조에 널리 사용된다: 견요는 석회석 소성에 적합한 가마이므로 옳은 설명.
    제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다: 열효율을 높이기 위해 제품의 폐열을 이용하여 공기를 예열하므로 옳은 설명.
    이동화상식이며 연속요에 속한다: 재료가 연속적으로 이동하며 처리되는 연속식 가마이므로 옳은 설명.
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70. 피가연물이 연소가스의 더러움을 받지 않는 가마는?

  1. 직화식 가마(直火式 kiln)
  2. 반머플 가마(伴 muffle kiln)
  3. 머플 가마(muffle kiln)
  4. 직접식 가마(直接式 kiln)
(정답률: 74%)
  • 머플 가마는 연소실과 피가열물 공간이 분리되어 있어 연소가스가 피가열물에 직접 닿지 않아 오염을 방지한다.
    직화식 가마(直火式 kiln): 연소가스가 피가열물에 직접 닿으므로 오염될 수 있어 오답.
    반머플 가마(伴 muffle kiln): 일부 연소가스가 피가열물에 닿을 수 있어 오답.
    직접식 가마(直接式 kiln): 직화식 가마와 동일하게 연소가스가 피가열물에 직접 닿으므로 오염될 수 있어 오답.
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71. 단가마는 어떠한 형식의 가마인가?

  1. 불연속식
  2. 반연속식
  3. 연속식
  4. 불연속식과 연속식의 절충형식
(정답률: 67%)
  • 단가마는 한 번에 일정량의 재료를 넣고 연소시킨 후 꺼내는 방식으로, 연소 과정이 연속적으로 이어지지 않는 불연속식 가마이다.
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72. 탄화규소(SiC)질 내화물에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 내화도, 하중연화온도가 높다.
  2. 구조적 스폴링을 일으키기 쉽다.
  3. 열전도율이 크다.
  4. 고온에서 산화되기 쉽다.
(정답률: 54%)
  • 탄화규소(SiC)질 내화물은 우수한 내열성과 열전도율을 가지며, 열충격 저항성이 높아 스폴링에 강합니다.
    내화도, 하중연화온도가 높다: SiC는 내화도가 높고 고온 강도가 우수합니다.
    열전도율이 크다: SiC는 열전도율이 매우 높아 열교환기 등에 사용됩니다.
    고온에서 산화되기 쉽다: SiC는 고온에서 산화되어 SiO2 보호막을 형성하지만, 이는 표면에서 일어나는 현상으로 내화물 자체의 성능 저하를 의미하지는 않습니다.
    하지만 '쉽다'는 표현은 상대적입니다.
    구조적 스폴링을 일으키기 쉽다: SiC는 열충격 저항성이 우수하여 구조적 스폴링에 강하므로 오답입니다.
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73. 지식경제부령에서 정한 평균에너지소비효율 산출식은?

(정답률: 49%)
  • 이 문제는 지식경제부령에서 정한 평균에너지소비효율 산출식을 묻는 문제입니다.
    해당 공식은 다음과 같습니다.
    평균에너지소비효율 $$= \frac{\text{기자재 판매량}}{\sum \frac{\text{기자재의 종류별 국내 판매량}}{\text{기자재의 종류별 에너지소비효율}}}$$
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74. 에너지사용계획을 수립하여 지식경제부장관과 협의를 하여야 하는 사업이 아닌 것은?

  1. 도시개발사업
  2. 항만건설사업
  3. 관광단지개발사업
  4. 박람회 조경사업
(정답률: 77%)
  • 에너지사용계획을 수립하여 지식경제부장관과 협의를 하여야 하는 사업은 「에너지이용 합리화법」에 명시되어 있습니다.
    도시개발사업, 항만건설사업, 관광단지개발사업 등은 협의 대상 사업에 해당합니다.
    박람회 조경사업: 에너지사용계획 협의 대상 사업에 해당하지 않습니다.
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75. 폴리스틸렌폼의 최고 안전 사용온도는?

  1. 130℃
  2. 100℃
  3. 70℃
  4. 50℃
(정답률: 54%)
  • 폴리스틸렌폼은 발포 플라스틱 보온재의 일종으로, 최고 안전 사용온도는 70℃입니다.
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76. 보온재의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 밀도가 작을 것
  2. 열전도율이 작을 것
  3. 재료가 부드러울 것
  4. 내열, 내약품성이 있을 것
(정답률: 71%)
  • 보온재는 열의 이동을 막아 단열 효과를 높이는 재료이므로, 열전도율이 작고 밀도가 작으며 내열성 및 내약품성이 우수해야 합니다.
    재료가 부드러운 것은 보온재의 필수 구비조건이 아닙니다.
    밀도가 작을 것: 단열 성능에 유리한 조건입니다.
    열전도율이 작을 것: 단열 성능에 필수적인 조건입니다.
    내열, 내약품성이 있을 것: 고온 환경이나 화학물질에 대한 저항성이 중요합니다.
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77. 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 것으로 리프트식과 스윙식으로 대별되는 밸브는?

  1. 회전밸브
  2. 슬루우스밸브
  3. 체크밸브
  4. 앵글밸브
(정답률: 86%)
  • 체크밸브는 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브로, 리프트식과 스윙식으로 대별됩니다.
    회전밸브: 유량 조절 및 개폐에 사용되는 밸브입니다.
    슬루우스밸브: 유체의 흐름을 완전히 개폐하는 데 사용되는 밸브입니다.
    앵글밸브: 유체의 흐름 방향을 90도 변경하며 유량 조절 및 개폐에 사용되는 밸브입니다.
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78. 지식경제부장관이 고시하는 인력을 갖춘 경우 에너지 사용계획 수립대행기관으로 지정 받을 수 있는 자는?

  1. 정부투자기관
  2. 정부출연기관
  3. 대학부설 환경관계 연구소
  4. 기술사법에 의하여 기술사사무소의 개설등록을 한기술사
(정답률: 73%)
  • 에너지이용합리화법 시행규칙 제29조에 따라 지식경제부장관(현 산업통상자원부장관)이 고시하는 인력을 갖춘 경우 에너지 사용계획 수립대행기관으로 지정받을 수 있는 자는 기술사법에 의하여 기술사사무소의 개설등록을 한 기술사입니다.
    정부투자기관: 에너지 사용계획 수립대행기관 지정 대상이 아닙니다.
    정부출연기관: 에너지 사용계획 수립대행기관 지정 대상이 아닙니다.
    대학부설 환경관계 연구소: 에너지 사용계획 수립대행기관 지정 대상이 아닙니다.
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79. 터널가마(Tunnel kiln)의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연속식 가마이다.
  2. 사용연료에 제한이 없다.
  3. 대량생산이 가능하고 유지비가 저렴하다.
  4. 노내 온도조절이 용이하다.
(정답률: 62%)
  • 터널가마는 연속식 가마로, 대량생산에 적합하며 노내 온도조절이 용이합니다.
    하지만 연료 효율과 가마 구조상 사용 연료에 제한이 있습니다.
    연속식 가마이다: 터널가마는 대표적인 연속식 가마입니다.
    대량생산이 가능하고 유지비가 저렴하다: 연속식 가마의 장점으로 대량생산에 유리하며, 운전이 안정적이어서 유지비가 상대적으로 저렴합니다.
    노내 온도조절이 용이하다: 각 구역별로 온도를 정밀하게 조절할 수 있습니다.
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80. 에너지이용합리화법상 에너지관리공단의 설립목적은?

  1. 에너지이용합리화 사업을 효율적으로 추진하기 위하여
  2. 에너지 전화사업을 추진하기 위하여
  3. 에너지 절약형 기자재의 도입을 위하여
  4. 에너지이용합리화를 위한 기술・지도를 위하여
(정답률: 68%)
  • 에너지관리공단(현 한국에너지공단)은 에너지이용합리화법에 따라 에너지이용합리화 사업을 효율적으로 추진하기 위해 설립되었습니다.
    에너지 전화사업을 추진하기 위하여: 에너지관리공단의 설립 목적과 직접적인 관련이 적습니다.
    에너지 절약형 기자재의 도입을 위하여: 에너지이용합리화 사업의 한 부분일 수 있으나, 설립 목적 전체를 대변하지 못합니다.
    에너지이용합리화를 위한 기술・지도를 위하여: 에너지이용합리화 사업의 한 부분일 수 있으나, 설립 목적 전체를 대변하지 못합니다.
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5과목: 열설비설계

81. 건조기의 열효율 표시를 옳게 나타낸 것은? (단, Q : 입열량, q1 : 수분 증발에 소비된 열량, q2 : 재료 가열에 소비된 열량, q3 : 건조기의 손실 열량을 나타낸다.)

  1. q1/Q
  2. q2/Q
  3. q1+q2/Q
  4. q1+q2+q3/Q
(정답률: 63%)
  • 건조기의 열효율은 투입된 총 열량(입열량) 대비 유효하게 사용된 열량(수분 증발 + 재료 가열)의 비율입니다.
    q1/Q: 수분 증발에만 소비된 열량만을 고려하여 오답.
    q2/Q: 재료 가열에만 소비된 열량만을 고려하여 오답.
    q1+q2+q3/Q: 손실 열량(q3)은 유효하게 사용된 열량이 아니므로 오답.
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82. 평형노통과 비교한 파형노통의 장점이 아닌 것은?

  1. 청소 및 검사가 용이하다.
  2. 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다.
  3. 전열면적이 크다.
  4. 외압에 대한 강도가 크다.
(정답률: 72%)
  • 파형노통은 평형노통에 비해 구조가 복잡하여 청소 및 검사가 어렵습니다.
    고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다: 파형 구조는 열응력 완화에 유리하여 장점입니다.
    전열면적이 크다: 파형 구조로 인해 평형노통보다 전열면적이 넓어 장점입니다.
    외압에 대한 강도가 크다: 파형 구조는 외압에 대한 강도를 높여주어 장점입니다.
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83. 외부 공기온도 300℃의 평면벽에 열전도율이 0.03kcal/m・h・℃인 보온재가 두께 50mm로 시공되어있다. 평면벽으로부터 외부 공기로의 배출 열량은 약 몇 kcal/m2・h 인가? (단, 공기 온도는 20℃, 보온재 표면과 공기와의 열전달 계수는 8kcal/m2・h・℃이다.)

  1. 83
  2. 89
  3. 156
  4. 502
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 평면벽을 통한 열전달량을 계산하는 문제로, 전도와 대류에 의한 총 열저항을 이용하여 열량을 구합니다.
    $$q = \frac{Δ T}{\frac{L}{k} + \frac{1}{h}}$$

    $$q = \frac{300 - 20}{\frac{0.05}{0.03} + \frac{1}{8}}$$

    $$q = 156.3$$
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84. 내화벽의 열전도율이 0.9kcal/m・h・℃인 재질로 된 평면벽의 양측 온도가 800℃와 100℃이다. 이 벽을 통한 단위면적당 열전달량이 1400kcal/m2・h일 때 벽 두께는 약 몇 cm 인가?

  1. 25
  2. 35
  3. 45
  4. 55
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 푸리에의 열전도 법칙을 적용하여 벽 두께를 구합니다.
    $$Q/A = k \frac{\Delta T}{x}$$

    $$x = k \frac{\Delta T}{Q/A}$$

    $$x = 0.9 \frac{700}{1400}$$

    $$x = 0.45 m = 45 cm$$
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85. 해수 마그네시아 침전 반응을 바르게 나타낸 식은?

  1. 3MgO・2SiO2・2H2O+3CO2 → 3MgCO3+2.5O2+2H2O
  2. CaCO3+MgCO3 → CaMg(CO3)2
  3. CaMg(CO3)2+MgCO3+CaCO3
  4. MgCO3+Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCO3
(정답률: 62%)
  • 해수 마그네시아 침전 반응은 마그네슘 이온을 수산화마그네슘으로 침전시키는 반응입니다.
    3MgO·2SiO2·2H2O+3CO2 → 3MgCO3+2.5O2+2H2O: 마그네시아 침전 반응과 관련 없는 화학식입니다.
    CaCO3+MgCO3 → CaMg(CO3)2: 백운석 생성 반응입니다.
    CaMg(CO3)2+MgCO3+CaCO3: 반응식이 아닌 물질의 나열입니다.
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86. 노통식 보일러에서 파형부의 길이가 230mm 미만인 파형 노통의 최소두께(t)를 결정하는 식은? (단, P는 최고 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대내경과 최소 내경의 평균치(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.)

  1. 10PD
  2. 10P/D
  3. C/10PD
  4. 10PD/C
(정답률: 66%)
  • 이 문제는 노통식 보일러 파형 노통의 최소두께를 결정하는 공식을 묻는 문제입니다.
    파형부의 길이가 230mm 미만인 경우의 최소두께(t) 결정식은 다음과 같습니다.
    $$t = \frac{10PD}{C}$$
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87. 보일러에서 발생하는 저온부식의 방지방법이 아닌 것은?

  1. 연료 중의 황성분을 제거한다.
  2. 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지한다.
  3. 과잉공기를 적거하여 배기가스 중의 산소를 감소 시킨다.
  4. 저온의 전열면 표면에 내식재료를 사용한다.
(정답률: 71%)
  • 저온부식은 배기가스 온도가 노점온도 이하로 떨어질 때 발생하므로, 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지하는 것은 부식을 방지하는 방법이 아니라 오히려 부식을 유발하는 조건입니다.
    배기가스 온도를 노점온도 이상으로 유지해야 합니다.
    연료 중의 황성분을 제거한다: 황산 생성을 줄여 저온부식을 방지하는 방법입니다.
    과잉공기를 적거하여 배기가스 중의 산소를 감소 시킨다: SO2의 SO3 전환을 억제하여 저온부식을 방지하는 방법입니다.
    저온의 전열면 표면에 내식재료를 사용한다: 부식에 강한 재료를 사용하여 저온부식을 방지하는 방법입니다.
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88. Shell & Tube 열교환기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 현장제작이 가능하여 좁은 공간에 설치가 가능하다.
  2. 플레이트 열교환기에 비해서 열통과율이 낮다.
  3. Shell과 Tube 내의 흐름은 직류보다 향류흐름의 성능이 더 우수하다.
  4. 구조상 고온・고압에 견딜 수 있어 석유화학공업 분야 등에서 많이 이용된다.
(정답률: 59%)
  • Shell & Tube 열교환기는 구조가 복잡하고 부피가 커서 좁은 공간에 설치하기 어렵습니다.
    또한 현장 제작보다는 공장 제작이 일반적입니다.
    플레이트 열교환기에 비해서 열통과율이 낮다: 플레이트 열교환기가 열통과율이 더 높으므로 옳은 설명입니다.
    Shell과 Tube 내의 흐름은 직류보다 향류흐름의 성능이 더 우수하다: 향류(대향류)가 열교환 효율이 가장 좋으므로 옳은 설명입니다.
    구조상 고온・고압에 견딜 수 있어 석유화학공업 분야 등에서 많이 이용된다: Shell & Tube 열교환기는 고온고압에 강하므로 옳은 설명입니다.
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89. 안전밸브의 작동시험에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 안전밸브의 분출압력은 1개일 경우 최고사용압력 이하이어야 한다.
  2. 과열기와 안전밸브 분출압력은 증발부 안전밸브의 분출 압력 이하이어야 한다.
  3. 발전용 보일러 부착하는 안전밸브의 분출정지압력은 최고사용압력 이하이어야 한다.
  4. 재열기 및 독립과열기에 있어서는 안전밸브가 하나인 경우 최고사용압력 이하이어야 한다.
(정답률: 42%)
  • 발전용 보일러에 부착하는 안전밸브의 분출정지압력은 최고사용압력의 90% 이상이어야 합니다.
    따라서 최고사용압력 이하이어야 한다는 설명은 틀렸습니다.
    안전밸브의 분출압력은 1개일 경우 최고사용압력 이하이어야 한다: 옳은 설명입니다.
    과열기와 안전밸브 분출압력은 증발부 안전밸브의 분출 압력 이하이어야 한다: 옳은 설명입니다.
    재열기 및 독립과열기에 있어서는 안전밸브가 하나인 경우 최고사용압력 이하이어야 한다: 옳은 설명입니다.
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90. 접근되어 있는 평행한 2맨의 보일러판의 보강에 주로 사용하는 버팀은?

  1. 시렁버팀
  2. 관버팀
  3. 경사버팀
  4. 나사버팀
(정답률: 52%)
  • 나사버팀은 접근된 평행한 두 보일러판을 직접 연결하여 보강하는 데 주로 사용된다.
    시렁버팀: 넓은 평판을 보강하는 데 사용되며, 주로 상부에서 지지하는 형태이다.
    관버팀: 연관보일러의 연관처럼 관 형태로 압력을 지지하는 방식이다.
    경사버팀: 평판과 동체를 연결하여 보강할 때 경사지게 설치하는 버팀이다.
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91. 보일러 방출관의 크기는 전열면적에 따라 정할 수 있다. 전열면적 20m2 이상인 방출관의 안지름은 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 25
  2. 30
  3. 40
  4. 50
(정답률: 45%)
  • 보일러 관련 규정에 따라 전열면적 20m2 이상인 보일러의 방출관 안지름은 50mm 이상이어야 한다.
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92. 연관의 바깥지름이 75mm인 연관보일러 관판의 최소두께는 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 8.5mm
  2. 9.5mm
  3. 12.5mm
  4. 13.5mm
(정답률: 65%)
  • 보일러 및 압력용기 관련 법규에 따라 연관의 바깥지름이 75mm인 경우 관판의 최소두께는 12.5mm 이상이어야 한다.
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93. 연소 가스의 성분 중 절탄기의 전열면을 부식시키는 성분은?

  1. 질소산화물(NO2)
  2. 탄소산화물(CO2)
  3. 황산화물(SO2)
  4. 질소(N2)
(정답률: 62%)
  • 황산화물(SO2)은 연소 시 수분과 결합하여 황산(H2SO4)을 생성하여 절탄기 등 보일러 전열면을 부식시키는 주된 원인이다.
    질소산화물(NO2): 대기오염 물질이지만 주로 부식보다는 산성비의 원인이 된다.
    탄소산화물(CO2): 연소의 주 생성물이며 직접적인 부식 원인은 아니다.
    질소(N2): 연소에 참여하지 않는 불활성 기체로 부식과 관련이 없다.
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94. 열매체보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저압으로 고온의 증기를 얻을 수 있다.
  2. 겨울철에도 동결의 우려가 적다.
  3. 물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 사용온도한계가 일정하다.
  4. 다우삼, 모빌섬, 카네크롤보일러등이 이에 해당한다.
(정답률: 61%)
  • 열매체보일러는 물이나 스팀보다 전열특성이 좋지 않으며, 사용온도한계가 열매체 종류에 따라 다르므로 사용온도한계가 일정하다는 설명은 틀렸다.
    저압으로 고온의 증기를 얻을 수 있다: 열매체보일러는 저압에서 고온을 얻을 수 있어 맞다.
    겨울철에도 동결의 우려가 적다: 열매체는 동결점이 낮아 동결 우려가 적어 맞다.
    다우삼, 모빌섬, 카네크롤보일러등이 이에 해당한다: 이는 열매체보일러에 사용되는 열매체의 종류로 맞다.
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95. 프라이밍(priming) 및 포밍(foaming)의 발생 원인이 아닌 것은?

  1. 보일러를 고수위로 운전할 때
  2. 증기부하가 적고 증발수면이 넓을 때
  3. 주증기변을 급히 열었을 때
  4. 보일러수에 불순물, 유지분이 많이 포함되어 있을 때
(정답률: 63%)
  • 증기부하가 적고 증발수면이 넓을 때는 프라이밍 및 포밍 발생 가능성이 낮아집니다.
    보일러를 고수위로 운전할 때: 고수위 운전은 증발수면이 좁아져 프라이밍 및 포밍을 유발합니다.
    주증기변을 급히 열었을 때: 급격한 증기 부하 변동은 프라이밍을 유발합니다.
    보일러수에 불순물, 유지분이 많이 포함되어 있을 때: 보일러수 내 불순물 및 유지분은 포밍의 주요 원인입니다.
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96. 수관식 보일러의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 고압, 대용량의 보일러 제작이 가능하다.
  2. 연소실의 크기 및 형태를 자유롭게 설계할 수 있다.
  3. 전열면에 비해 관수보유량이 많아 중기수요에 따른 압력의 변동이 적다.
  4. 관수의 순환이 좋아 열응력을 일으킬 염려가 적다.
(정답률: 48%)
  • 수관식 보일러는 관수보유량이 적어 증기수요 변동에 따른 압력 변화가 큽니다.
    고압, 대용량의 보일러 제작이 가능하다: 수관식 보일러는 고압, 대용량에 적합합니다.
    연소실의 크기 및 형태를 자유롭게 설계할 수 있다: 수관 배열을 통해 연소실 설계의 유연성이 높습니다.
    관수의 순환이 좋아 열응력을 일으킬 염려가 적다: 관수 순환이 원활하여 국부 과열 및 열응력 발생 위험이 적습니다.
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97. 열교환기에 입구와 출구의 온도차가 각각 △θ′, △θ ′′일 때 대수평균 온도차(△θm)의 식은? (단, △θ′＞ △θ′′ 이다.)

(정답률: 63%)
  • 열교환기의 대수평균 온도차(LMTD)는 열전달 계산에 사용되는 평균 온도차를 나타내는 공식입니다.
    입구와 출구의 온도차가 각각 △θ′, △θ ′′일 때, 대수평균 온도차(△θm)는 다음과 같습니다.
    $$Δ \theta_m = \frac{Δ \theta' - Δ \theta''}{\ln \frac{Δ \theta'}{Δ \theta''}}$$
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98. 급수펌프인 인젠턱의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.
  2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.
  3. 송수량의 조절이 용이하다.
  4. 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다.
(정답률: 50%)
  • 인젝터는 송수량 조절이 어렵고, 효율이 낮습니다.
    구조가 간단하여 소형에 사용된다: 인젝터는 구조가 간단하여 소형 보일러에 주로 사용됩니다.
    별도의 소요동력이 필요하지 않다: 인젝터는 보일러 증기의 압력을 이용하여 작동하므로 별도의 외부 동력이 필요 없습니다.
    소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다: 인젝터는 증기의 운동에너지를 이용하여 물을 고압으로 급수합니다.
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99. 다음 중 복사과열기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고온 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합하여 사용한다.
  2. 연소실 내의 전열면적의 부족을 보충한다.
  3. 과열온도의 변동을 적게 하기 위하여 사용한다.
  4. 포화증기의 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 높이는 장치이다.
(정답률: 48%)
  • 복사과열기는 포화증기의 온도를 높여 과열증기로 만드는 장치이며, 압력을 높이는 장치가 아닙니다.
    고온 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합하여 사용한다: 복사과열기는 고온 고압 보일러에서 대류과열기와 함께 사용됩니다.
    연소실 내의 전열면적의 부족을 보충한다: 복사과열기는 주로 연소실 벽면에 설치되어 복사열을 흡수합니다.
    과열온도의 변동을 적게 하기 위하여 사용한다: 복사과열기는 부하 변동에 따른 과열온도 변화가 대류과열기와 반대 경향을 보여 조합하여 사용 시 온도 변동을 줄일 수 있습니다.
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100. “어떤 주어진 온도에서 최대복사강도에서의 파장 λmax 는 절대온도에 반비례한다”는 법칙은?

  1. Wien 의 법칙
  2. Planck 의 법칙
  3. Fourier 의 법칙
  4. Stefan-Boltzmann 의 법칙
(정답률: 60%)
  • 주어진 온도에서 최대복사강도에서의 파장 λmax가 절대온도에 반비례한다는 법칙은 Wien의 변위 법칙입니다.
    Planck의 법칙: 흑체 복사의 스펙트럼 분포를 설명하는 기본 법칙입니다.
    Fourier의 법칙: 열전도 현상을 설명하는 법칙입니다.
    Stefan-Boltzmann의 법칙: 흑체에서 방출되는 총 복사 에너지량이 절대온도의 4제곱에 비례한다는 법칙입니다.
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