에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2012-09-15)

에너지관리기사
(2012-09-15 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 가열실의 이론 효율(E1)을 옳게 나타낸 식은? (단, tr : 이론연소온도, ti : 피열물의 온도)

(정답률: 78%)
  • 가열실의 이론 효율은 이론 연소 온도와 피열물의 온도 차이를 이론 연소 온도로 나눈 값입니다.
    $$E_1 = \frac{t_r - t_i}{t_r}$$

    E1 = (tr - ti) / ti: 분모가 피열물 온도로 틀렸습니다.
    E1 = (ti - tr) / tr: 분자가 (피열물 온도 - 이론연소온도)로 틀렸습니다.
    E1 = (ti - tr) / ti: 분자와 분모 모두 틀렸습니다.
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2. 다음 기체 연료 중 단위질량당 고위발열량(MJ/kg)이 가장 큰 것은?

  1. 메탄
  2. 에탄
  3. 프로판
  4. 수소
(정답률: 66%)
  • 수소는 단위 질량당 발열량이 모든 연료 중 가장 높다.
    메탄: 수소보다 단위질량당 고위발열량이 작다.
    에탄: 수소보다 단위질량당 고위발열량이 작다.
    프로판: 수소보다 단위질량당 고위발열량이 작다.
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3. 인화점이 50℃ 이상인 원유, 경유 등에 사용되는 인화점 시험방법은?

  1. 태그 밀폐식
  2. 아벨펜스키 밀폐식
  3. 클리브렌드 개방식
  4. 펜스키마텐스 밀폐식
(정답률: 71%)
  • 인화점이 50℃ 이상인 원유, 경유 등 비교적 높은 인화점을 가진 유류의 인화점 시험에는 펜스키마텐스 밀폐식이 주로 사용됩니다.
    태그 밀폐식: 주로 저인화점 유류(93℃ 이하)에 사용되므로 오답.
    아벨펜스키 밀폐식: 인화점이 50℃ 이하인 유류에 사용되므로 오답.
    클리브렌드 개방식: 주로 아스팔트 등 고인화점 유류의 인화점 및 연소점 측정에 사용되며, 개방식이라는 점에서 문제의 조건과 거리가 있으므로 오답.
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4. 이론공기량에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소에 필요한 최소한의 공기량이다.
  2. 연료를 완전히 연소할 수 있는 공기량이다.
  3. 연료의 연소 시 이론적으로 필요한 공기량이다.
  4. 실제공기량과 이론공기량의 비를 공기비라 한다.
(정답률: 60%)
  • 이론공기량은 연료를 완전히 연소시키기 위한 최소한의 공기량이지만, 실제 연소에서는 불완전 연소를 방지하고 완전 연소를 위해 이론공기량보다 더 많은 공기(실제공기량)가 필요합니다.
    따라서 '연료를 완전히 연소할 수 있는 공기량이다'라는 표현은 이론공기량의 정의와 거리가 있습니다.
    연소에 필요한 최소한의 공기량이다: 이론공기량의 정의이므로 옳다.
    연료의 연소 시 이론적으로 필요한 공기량이다: 이론공기량의 정의이므로 옳다.
    실제공기량과 이론공기량의 비를 공기비라 한다: 공기비의 정의이므로 옳다.
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5. 다음 중 열전도율의 단위는?

  1. kcal/m ㆍ h ㆍ ℃
  2. kcal/m2 ㆍ h ㆍ ℃
  3. kcal/m ㆍ h2 ㆍ ℃
  4. kcal/m ㆍ h ㆍ ℃2
(정답률: 59%)
  • 열전도율은 단위 길이, 단위 시간, 단위 온도차 당 전달되는 열량을 나타내므로 kcal/(m·h·℃)가 올바른 단위입니다.
    kcal/m2 ㆍ h ㆍ ℃: 열관류율 또는 열전달계수의 단위로 오답.
    kcal/m ㆍ h2 ㆍ ℃: 시간의 제곱이 들어가므로 오답.
    kcal/m ㆍ h ㆍ ℃2: 온도의 제곱이 들어가므로 오답.
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6. 프로판(C3H8) 및 부탄(C4H10)이 혼합된 LPG를 건조 공기로 연소시킨 가스를 분석하였더니 CO2 11.32%, O2 3.76%, N2 84.92% 의 조성을 얻었다. LPG 중의 프로판과 부탄의 부피비는?

  1. 100.00 : 0.00
  2. 91.65 : 8.35
  3. 86.28 : 13.72
  4. 73.15 : 26.85
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 연소 가스 분석 결과를 이용하여 연료 조성비를 역산하는 문제로, 탄소 및 산소 원소의 질량 보존 법칙을 적용하여 미지수를 구합니다.
    먼저, 연소 가스 분석 결과로부터 공급된 공기량과 소비된 산소량을 계산합니다.
    N2 84.92%를 기준으로 공급 공기량은 84.92 / 0.79 = 107.49367% 이고, 이 중 공급된 O2량은 107.49367 × 0.21 = 22.57367% 입니다.
    잔류 O2 3.76%를 제외한 소비 O2량은 22.57367 - 3.76 = 18.81367% 입니다.
    생성 CO2량은 11.32% 입니다.
    프로판(C3H8)의 부피비를 x, 부탄(C4H10)의 부피비를 y라 할 때, 다음 연립방정식을 세웁니다.
    $$3x + 4y = 11.32$$

    $$5x + 6.5y = 18.81367$$

    위 연립방정식을 풀면 x와 y의 비율을 구할 수 있습니다.
    $$ext{프로판 : 부탄} = 91.65 : 8.35$$
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7. 공기비 2.3 으로 연소시키는 석탄연소로에서 실제 공기량이 11.96Sm3/kg 일 때 이론공기량은 약 몇 Sm3/kg 인가?

  1. 5.2
  2. 10.4
  3. 13.8
  4. 27.5
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 공기비와 실제 공기량을 이용하여 이론공기량을 구합니다.
    $$m_0 = \frac{m_a}{\lambda}$$

    $$m_0 = \frac{11.96}{2.3}$$

    $$m_0 = 5.2$$
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8. 액체연료의 미립화 방법이 아닌 것은?

  1. 고속기류
  2. 충돌식
  3. 와류식
  4. 혼합식
(정답률: 64%)
  • 혼합식은 액체연료의 미립화 방법이 아니라 연소 방식 중 하나입니다.
    고속기류: 액체연료 미립화 방법 중 하나입니다.
    충돌식: 액체연료 미립화 방법 중 하나입니다.
    와류식: 액체연료 미립화 방법 중 하나입니다.
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9. 다음 연료 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 것은?

  1. 중유
  2. 프로판
  3. 무연탄
  4. 코크스
(정답률: 79%)
  • 프로판은 액화석유가스(LPG)의 주성분으로, 다른 고체 또는 액체 연료에 비해 단위 질량당 발열량이 매우 높습니다.
    중유: 액체 연료 중 발열량이 높은 편이나 프로판보다 낮습니다.
    무연탄: 고체 연료 중 발열량이 높은 편이나 프로판보다 낮습니다.
    코크스: 무연탄과 마찬가지로 고체 연료이며, 프로판보다 발열량이 낮습니다.
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10. 다음 중 중유연소의 장점이 아닌 것은?

  1. 발열량이 석탄보다 크고, 과잉공기가 적어도 완전 연소시킬 수 있다.
  2. 점화 및 소화가 용이하며, 화력의 가감이 자유로워 부하 변동에 적용이 용이하다.
  3. 재가 적게 남으며, 발열량, 품질 등이 고체연료에 비해 일정하다.
  4. 회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 장해는 없다.
(정답률: 73%)
  • 중유는 회분을 전혀 함유하지 않는 것이 아니라, 석탄에 비해 적게 함유하며 바나듐 등 금속 성분으로 인한 고온 부식 등의 장해가 발생할 수 있습니다.
    발열량이 석탄보다 크고, 과잉공기가 적어도 완전 연소시킬 수 있다: 중유 연소의 장점입니다.
    점화 및 소화가 용이하며, 화력의 가감이 자유로워 부하 변동에 적용이 용이하다: 중유 연소의 장점입니다.
    재가 적게 남으며, 발열량, 품질 등이 고체연료에 비해 일정하다: 중유 연소의 장점입니다.
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11. 연소가스와 외부공기의 밀도차에 의해서 생기는 압력차를 이용하는 통풍 방법은?

  1. 자연 통풍
  2. 평행 통풍
  3. 압입 통풍
  4. 유인 통풍
(정답률: 82%)
  • 자연 통풍은 연소가스와 외부 공기의 밀도차에 의해 발생하는 압력차를 이용하여 통풍하는 방식입니다.
    평행 통풍: 통풍 방식의 분류가 아닙니다.
    압입 통풍: 송풍기를 이용하여 강제로 공기를 불어넣는 방식이므로 오답입니다.
    유인 통풍: 송풍기를 이용하여 연소가스를 강제로 배출하는 방식이므로 오답입니다.
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12. 다음과 같은 조성을 가진 석탄의 완전연소에 필요 한 이론공기량(kg/kg)은 약 얼마인가?

  1. 7.5
  2. 8.8
  3. 9.7
  4. 10.4
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 석탄의 원소 조성으로부터 이론공기량을 계산하는 문제입니다.
    연소에 필요한 산소량을 구한 후, 공기 중 산소의 질량비(23.2%)를 이용하여 이론공기량을 산출합니다.
    $$A_0 = 11.6C + 34.8(H - \frac{O}{8}) + 4.35S$$

    $$A_0 = 11.6 × 0.64 + 34.8 × (0.053 - \frac{0.088}{8}) + 4.35 × 0.001$$

    $$A_0 = 8.89 kg/kg$$
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13. 프로판(Propane) 가스 1kg을 완전연소시킬 때 필요한 이론공기량(Sm3/kg)은?

  1. 6
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 70%)
  • 이 문제는 프로판(C3H8)의 완전연소 반응식을 통해 이론공기량을 계산합니다.
    기체 연료의 이론공기량은 화학양론적 계산을 통해 구합니다.
    $$L_0 = \frac{1}{0.21} \left( n + \frac{m}{4} - \frac{p}{2} \right) × 22.4 \quad (Sm^3/kmol)$$

    프로판(C3H8)의 경우 n=3, m=8, p=0 이고, 분자량은 44 kg/kmol입니다.
    $$L_0 = \frac{1}{0.21} \left( 3 + \frac{8}{4} - 0 \right) × 22.4$$

    $$L_0 = \frac{1}{0.21} (3 + 2) × 22.4$$

    $$L_0 = 533.33 Sm^3/kmol$$

    1kg 프로판에 대한 이론공기량은 다음과 같습니다.
    이론공기량 $$= \frac{533.33 Sm^3/kmol}{44 kg/kmol}$$
    이론공기량 $$= 12.12 Sm^3/kg$$
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14. 다음 연소가스의 성분 중 대기오염 물질이 아닌 것은?

  1. 입자상물질
  2. 이산화탄소
  3. 황산화물
  4. 질소산화물
(정답률: 78%)
  • 이산화탄소는 지구 온난화의 주범이지만, 대기환경보전법상 직접적인 대기오염물질로는 분류되지 않습니다.
    입자상물질: 대기오염물질이므로 오답.
    황산화물: 대기오염물질이므로 오답.
    질소산화물: 대기오염물질이므로 오답.
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15. 다음 연소 방법 중 기체 연료의 연소 방법에 해당 하는 것은?

  1. 증발연소
  2. 표면연소
  3. 분무연소
  4. 확산연소
(정답률: 82%)
  • 확산연소는 기체 연료의 일반적인 연소 방식 중 하나로, 연료와 산화제가 확산에 의해 혼합되면서 연소하는 형태입니다.
    증발연소: 액체 연료의 연소 방식이므로 오답.
    표면연소: 고체 연료의 연소 방식이므로 오답.
    분무연소: 액체 연료의 연소 방식이므로 오답.
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16. 연료의 연소 시 CO2max(%) 는 어느 때의 값인가?

  1. 이론공기량으로 연소 시
  2. 실제공기량으로 연소 시
  3. 과잉공기량으로 연소 시
  4. 이론양보다 적은 공기량으로 연소 시
(정답률: 77%)
  • CO2max는 연료가 이론공기량과 완전 연소될 때 발생하며, 이때 CO2 농도가 최대가 됩니다.
    실제공기량으로 연소 시: 실제 공기량은 과잉 공기 또는 부족 공기를 포함할 수 있어 CO2max가 아님.
    과잉공기량으로 연소 시: 과잉 공기는 CO2 농도를 희석시켜 CO2max보다 낮아지므로 오답.
    이론양보다 적은 공기량으로 연소 시: 불완전 연소가 발생하여 CO2 농도가 낮아지므로 오답.
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17. 연소 배출가스 중 CO2 함량을 분석하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소상태를 판단하기 위하여
  2. 공기비를 계산하기 위하여
  3. CO 농도를 판단하기 위하여
  4. 열효율을 높이기 위하여
(정답률: 68%)
  • CO2 분석은 연소 상태, 공기비, 연소 효율 등을 판단하는 데 사용되지만, CO 농도는 별도의 CO 분석기를 통해 직접 측정합니다.
    연소상태를 판단하기 위하여: CO2 농도는 연소 효율과 직접 관련되므로 오답.
    공기비를 계산하기 위하여: CO2 농도를 통해 공기비를 계산할 수 있으므로 오답.
    열효율을 높이기 위하여: 연소 상태 및 공기비 판단을 통해 열효율 개선에 기여하므로 오답.
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18. 세정식 집진장치에서 분리되는 원리로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 액방울, 액막과 같은 작은 매진과 관성에 의한 충돌 부착
  2. 큰 매진의 확산에 의한 부착
  3. 습기 증가로 입자의 응집성 증가에 의한 부착
  4. 매진을 핵으로 한 증기의 응결
(정답률: 57%)
  • 확산에 의한 부착은 주로 미세 입자에 적용되는 원리이며, 세정식 집진장치에서는 관성 충돌, 응집, 응결 등이 주된 분리 원리이다.
    액방울, 액막과 같은 작은 매진과 관성에 의한 충돌 부착: 세정식 집진장치의 주요 분리 원리 중 하나이다.
    습기 증가로 입자의 응집성 증가에 의한 부착: 세정식 집진장치에서 입자 응집을 통해 효율을 높이는 원리이다.
    매진을 핵으로 한 증기의 응결: 세정식 집진장치에서 입자 포집을 돕는 응결 원리이다.
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19. 랭킨사이클에서 높은 압력으로 열효율을 증가시키고 저압측에서 과도한 습도를 피하는 한편 터빈일을 증가시키는 목적으로 고안된 사이클은?

  1. 브레이턴사이클
  2. 재생사이클
  3. 재열사이클
  4. 카르노사이클
(정답률: 68%)
  • 재열사이클은 터빈 중간에서 증기를 재가열하여 터빈 출구의 습도를 낮추고 터빈 일을 증가시켜 열효율을 향상시킨다.
    브레이턴사이클: 가스터빈에 주로 적용되는 사이클이다.
    재생사이클: 터빈에서 팽창한 증기의 일부를 추출하여 급수를 예열함으로써 열효율을 높이는 사이클이다.
    카르노사이클: 이상적인 열기관 사이클로, 실제 구현이 불가능하다.
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20. 다음 중 이론공기량(Sm3/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 오일가스
  2. 석탄가스
  3. 천연가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 74%)
  • 액화석유가스(LPG)는 탄소와 수소의 비율이 높아 완전 연소에 필요한 산소량이 많으므로 이론공기량이 가장 크다.
    오일가스: 액화석유가스보다 이론공기량이 작다.
    석탄가스: 액화석유가스보다 이론공기량이 작다.
    천연가스: 액화석유가스보다 이론공기량이 작다.
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2과목: 열역학

21. 기체를 압축기를 통하여 P1에서 P2까지 압축하는데 필요한 일을 최소로 하려면 다음 중 어느 과정이 가장 적합하겠는가?

  1. 가역 단열 압축(k=1.4)
  2. 폴리트로픽 압축(PV1.2=일정)
  3. 비가역 단역 압축
  4. 등온 압축
(정답률: 55%)
  • 등온 압축은 압축 과정 중 열을 외부로 방출하여 온도를 일정하게 유지하므로, 압축에 필요한 일이 가장 적다.
    가역 단열 압축(k=1.4): 단열 압축은 온도가 상승하여 압축 일이 등온 압축보다 크다.
    폴리트로픽 압축(PV^1.2=일정): 단열 압축과 등온 압축의 중간 형태로, 등온 압축보다 압축 일이 크다.
    비가역 단역 압축: 비가역 과정은 가역 과정보다 항상 더 많은 일을 필요로 한다.
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22. 냉난방 겸용의 열펌프 사이클을 구성하기 위한 주요요소가 아닌 것은?

  1. 전기구동 압축기
  2. 4방 밸브
  3. 매니폴드 게이지
  4. 전자팽창밸브
(정답률: 74%)
  • 매니폴드 게이지는 냉매 충전 및 압력 측정에 사용되는 도구로, 열펌프 사이클의 주요 구성 요소는 아닙니다.
    전기구동 압축기: 냉매를 압축하여 순환시키는 핵심 구성 요소이므로 오답.
    4방 밸브: 냉난방 겸용 열펌프에서 냉매의 흐름 방향을 전환하는 필수 구성 요소이므로 오답.
    전자팽창밸브: 냉매를 팽창시켜 증발기에서 열을 흡수하게 하는 주요 구성 요소이므로 오답.
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23. 비엔탈피가 326kJ/kg 인 어떤 기체가 노즐을 통하여 단열적으로 팽창되어 비엔탈피가 322kJ/kg 으로 되어 나간다. 유입 속도를 무시할 때 유출 속도는 몇 m/s인가?

  1. 4.4
  2. 22.6
  3. 64.7
  4. 89.4
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 노즐을 통한 단열 팽창 시 에너지 보존 법칙을 이용하여 유출 속도를 구합니다.
    $$v_2 = \sqrt{2 · (h_1 - h_2) · 1000}$$

    $$v_2 = \sqrt{2 · (326 - 322) · 1000}$$

    $$v_2 = 89.4$$
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24. 수증기의 내부에너지 및 엔탈피가 터빈 입구에서 각각 2900kJ/kg, 3200kJ/kg이고 터빈 출구에서 2300kJ/kg, 2500kJ/kg 일 때 터빈의 출력은 몇 kW 인가? (단, 터빈은 단열되어 있으며 발생되는 수증기의 질량 유량은 2kg/s 이다.)

  1. 600
  2. 700
  3. 1200
  4. 1400
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 터빈의 출력(일량)을 질량 유량과 터빈 입출구 엔탈피 차이를 이용하여 구합니다.
    $$P = \dot{m} · (h_1 - h_2)$$

    $$P = 2 · (3200 - 2500)$$

    $$P = 1400$$
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25. 0℃ 물의 증발잠열 값에 가장 가까운 것은?

  1. 330kJ/kg
  2. 420kJ/kg
  3. 2250kJ/kg
  4. 2500kJ/kg
(정답률: 41%)
  • 0℃ 물의 증발잠열은 약 2500kJ/kg입니다.
    330kJ/kg: 0℃ 물의 융해잠열(약 333.5 kJ/kg)에 가까운 값이므로 오답.
    420kJ/kg: 물의 비열(4.2 kJ/kg·K)과 관련된 값이므로 오답.
    2250kJ/kg: 100℃ 물의 증발잠열(약 2257 kJ/kg)에 가까운 값이므로 오답.
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26. 다음 중 절탄기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 과열증기의 일부로 급수를 예열하는 장치이다.
  2. 연도 가스의 열로 급수를 예열하는 장치이다.
  3. 연도 가스의 열로 고온의 공기를 만드는 장치이다.
  4. 연도 가스의 열로 고온의 증기를 만드는 장치이다.
(정답률: 62%)
  • 절탄기는 보일러에서 연소 후 배출되는 연도 가스의 잔열을 이용하여 급수를 예열하는 장치입니다.
    과열증기의 일부로 급수를 예열하는 장치이다.: 과열증기가 아닌 연도 가스의 열을 이용하므로 오답.
    연도 가스의 열로 고온의 공기를 만드는 장치이다.: 공기가 아닌 급수를 예열하므로 오답. (이는 공기예열기에 대한 설명입니다.)
    연도 가스의 열로 고온의 증기를 만드는 장치이다.: 증기가 아닌 급수를 예열하므로 오답. (이는 과열기에 대한 설명입니다.)
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27. 포화증기를 일정한 압력 아래에서 가열하면 어떤 상태가 되는가?

  1. 과열증기
  2. 건포화증기
  3. 습증기
  4. 포화액
(정답률: 71%)
  • 포화증기를 일정한 압력 아래에서 계속 가열하면 온도가 상승하면서 과열증기가 됩니다.
    건포화증기: 포화증기 중 액체가 전혀 없는 상태를 의미하며, 가열하면 과열증기가 됩니다.
    습증기: 포화액과 포화증기가 혼합된 상태를 의미하며, 가열하면 건포화증기를 거쳐 과열증기가 됩니다.
    포화액: 포화증기가 되기 전의 액체 상태를 의미합니다.
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28. 기체상수가 R 인 이상기체가 일정 온도 하에서 가역팽창하여 압력이 처음 상태의 1/2배로 되었다. 단위 질량당 엔트로피 변화량은?

  2. Rln2
  3. 2R
  4. 2Rln2
(정답률: 68%)
  • 이 문제는 이상기체의 등온 가역 과정에서 단위 질량당 엔트로피 변화량을 구하는 문제입니다.
    $$\Delta s = R \ln \frac{P_1}{P_2}$$

    $$\Delta s = R \ln \frac{P_1}{0.5 P_1} = R \ln 2$$

    $$\Delta s = R \ln 2$$
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29. 일반적으로 사용되는 냉매로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 암모니아
  2. 프레온
  3. 이산화탄소
  4. 오산화인
(정답률: 78%)
  • 오산화인(P2O5)은 강력한 탈수제로 사용되며 냉매로 사용되지 않습니다.
    암모니아: 산업용 냉매로 널리 사용됩니다.
    프레온: 과거에 널리 사용되었던 합성 냉매(염화불화탄소, 수소염화불화탄소 등)의 총칭입니다.
    이산화탄소: 친환경 냉매로 주목받으며 사용이 증가하고 있습니다.
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30. 이상기체가 V1, P1 으로부터 V2, P2 까지 등온팽창 하였다. 이 과정 중에 일어난 내부 에너지 변화량 ΔU, 엔탈피 변화량 ΔH, 엔트로피 변화량 ΔS 를 옳게 나타낸 것은?

  1. ΔU＞0, ΔH＞0, ΔS＞0
  2. ΔU=0, ΔH=0, ΔS＜0
  3. ΔU=0, ΔH>0, ΔS＜0
  4. ΔU=0, ΔH=0, ΔS＞0
(정답률: 69%)
  • 이상기체의 등온 과정에서는 내부 에너지 변화량(ΔU)과 엔탈피 변화량(ΔH)이 0입니다.
    또한, 팽창 과정에서는 무질서도가 증가하므로 엔트로피 변화량(ΔS)은 0보다 큽니다.
    ΔU＞0, ΔH＞0, ΔS＞0: ΔU와 ΔH는 0이므로 오답.
    ΔU=0, ΔH=0, ΔS＜0: 팽창 시 엔트로피는 증가하므로 오답.
    ΔU=0, ΔH＞0, ΔS＜0: ΔH는 0이고 팽창 시 엔트로피는 증가하므로 오답.
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31. 60℃ 로 일정하게 유지되고 있는 항온조가 실내온도 26℃인 실험실에 설치되어 있다. 이 때 항온조로부터 실험실 내의 실내공기로 1200J 의 열손실이 있는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비가역 과정이다.
  2. 실험실 전체(실험실 공기와 항온조 내의 물질)의 엔트로피 변화량은 약 7.6J/K 이다.
  3. 항온조 내의 물질에 대한 엔트로피 변화량은 약 -3.6J/K 이다.
  4. 실험실 내에서 실내공기의 엔트로피 변화량은 약 4.0J/K 이다.
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 항온조와 실내공기 간의 열손실에 따른 엔트로피 변화를 계산하여 틀린 설명을 찾는 문제입니다.
    항온조 내의 물질에 대한 엔트로피 변화량은 약 -3.6J/K 이다: $$\Delta S_{항온조} = \frac{-1200}{(60 + 273.15)} = -3.602 J/K$$ 이므로 옳은 설명입니다.
    실험실 내에서 실내공기의 엔트로피 변화량은 약 4.0J/K 이다: $$\Delta S_{실내공기} = \frac{1200}{(26 + 273.15)} = 4.011 J/K$$ 이므로 옳은 설명입니다.
    비가역 과정이다: 열이 고온에서 저온으로 자발적으로 이동하며, 총 엔트로피가 증가하므로 비가역 과정입니다.
    옳은 설명입니다.
    실험실 전체(실험실 공기와 항온조 내의 물질)의 엔트로피 변화량은 약 7.6J/K 이다: 전체 엔트로피 변화량은 $$\Delta S_{전체} = \Delta S_{항온조} + \Delta S_{실내공기} = -3.602 + 4.011 = 0.409 J/K$$ 이므로 7.6J/K은 틀린 설명입니다.
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32. 표준증기압축 냉동시스템에 비교하여 흡수식 냉동 시스템의 주된 장점은 무엇인가?

  1. 압축에 소요되는 일이 줄어든다.
  2. 시스템의 효율이 상승한다.
  3. 장치의 크기가 줄어든다.
  4. 열교환기의 수가 줄어든다.
(정답률: 76%)
  • 흡수식 냉동 시스템은 압축기 대신 흡수기와 재생기를 사용하여 냉매를 순환시키므로, 기계적 압축에 필요한 동력이 크게 줄어듭니다.
    시스템의 효율이 상승한다: 증기압축식에 비해 COP가 낮아 효율이 낮습니다.
    장치의 크기가 줄어든다: 흡수기, 재생기, 열교환기 등으로 인해 장치 크기가 더 커집니다.
    열교환기의 수가 줄어든다: 흡수기, 재생기 등 추가적인 열교환기가 필요하여 수가 늘어납니다.
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33. 다음 중 에너지 보존의 법칙은 어느 것인가?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 83%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙을 나타내며, 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 형태만 변환된다는 원리입니다.
    열역학 제0법칙: 열적 평형의 개념을 정의합니다.
    열역학 제2법칙: 엔트로피 증가의 법칙 또는 열의 흐름 방향을 설명합니다.
    열역학 제3법칙: 절대 0도에서 순수한 결정 물질의 엔트로피는 0이라는 원리입니다.
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34. 이상기체 1몰이 23℃에서 부피가 23L 에서 45L 로 등온가역 팽창하였을 때 엔트로피 변화는 몇 J/K 인가? (단, 8.314 kJ/kmol∙K 이다.)

  1. -5.58
  2. 5.58
  3. -1.67
  4. 1.67
(정답률: 56%)
  • 등온가역 팽창 시 이상기체의 엔트로피 변화는 기체 상수와 부피 변화의 자연로그를 이용하여 계산합니다.
    $$\Delta S = nR \ln \left( \frac{V_2}{V_1} \right)$$

    $$\Delta S = 1 · 8.314 · \ln \left( \frac{45}{23} \right)$$

    $$\Delta S = 5.58$$
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35. 600℃ 의 고열원과 200℃ 의 저열원 사이에서 작동하는 카르노 사이클의 효율은?

  1. 0.666
  2. 0.542
  3. 0.458
  4. 0.333
(정답률: 52%)
  • 카르노 사이클의 효율은 고열원과 저열원의 절대온도를 이용하여 계산합니다.
    $$\eta = 1 - \frac{T_L}{T_H}$$

    $$\eta = 1 - \frac{(200 + 273.15)}{(600 + 273.15)}$$

    $$\eta = 0.458$$
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36. 피스톤이 장치된 용기속의 온도 30℃, 압력 200kPa, 체적 V1m3 의 이상기체가 압력이 일정한 과정 으로 체적이 원래의 3배로 되었을 때 이 기체의 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 30
  2. 90
  3. 636
  4. 910
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 압력이 일정한 정압 과정에서 이상기체의 샤를의 법칙을 적용하여 온도를 구합니다.
    $$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$$

    $$T_2 = T_1 \frac{V_2}{V_1}$$

    $$T_1 = 30 + 273.15 = 303.15 K$$

    $$T_2 = 303.15 × \frac{3 V_1}{V_1}$$

    $$T_2 = 909.45 K$$

    $$T_2 = 909.45 - 273.15 = 636.3 ℃$$

    $$T_2 \approx 636 ℃$$
  • 273-(273*30*3/1)
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37. 열역학 사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 오토사이클의 효율은 압축비만의 함수이다.
  2. 압축비가 증가하면 일반적으로 오토사이클의 효율은 증가한다.
  3. 디젤사이클의 효율은 압축비와 차단비(cut-offratio)의 함수이다.
  4. 동일한 압축비에서는 디젤 사이클의 효율이 오토사이클의 효율보다 높다.
(정답률: 59%)
  • 동일한 압축비에서는 오토사이클의 효율이 디젤사이클의 효율보다 높습니다.
    디젤 사이클은 정압 가열 과정에서 열 방출이 더 많아 효율이 낮아집니다.
    오토사이클의 효율은 압축비만의 함수이다: 오토사이클 효율 공식에 따라 압축비와 비열비의 함수이지만, 비열비는 보통 상수로 간주하므로 압축비만의 함수로 볼 수 있어 옳은 설명이다.
    압축비가 증가하면 일반적으로 오토사이클의 효율은 증가한다: 압축비가 증가하면 효율이 증가하므로 옳은 설명이다.
    디젤사이클의 효율은 압축비와 차단비(cut-offratio)의 함수이다: 디젤사이클 효율 공식에 따라 압축비, 차단비, 비열비의 함수이므로 옳은 설명이다.
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38. 압력이 1200kPa 인 탱크에 저장된 건포화 증기가 노즐로부터 100kPa 로 분출되고 있다. 임계압력 Pc는 몇 kPa인가? (단, 비열비는 1.135 이다.)

  1. 693
  2. 643
  3. 582
  4. 525
(정답률: 26%)
  • 이 문제는 노즐을 통한 유동에서 임계압력비를 이용하여 임계압력을 구합니다.
    $$P_c = P_1 \left(\frac{2}{k+1}\right)^{\frac{k}{k-1}}$$

    $$P_c = 1200 \left(\frac{2}{1.135+1}\right)^{\frac{1.135}{1.135-1}}$$

    $$P_c \approx 693.0 kPa$$
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39. 그림과 같은 카르노 열기관의 사이클 P-V 선도에서 d→a 과정이 나타내는 것은?

  1. 등적과정
  2. 등엔탈피과정
  3. 등엔트로피과정
  4. 등온과정
(정답률: 56%)
  • 카르노 사이클은 두 개의 등온 과정과 두 개의 등엔트로피(단열 가역) 과정으로 구성되며, P-V 선도에서 d→a 과정은 단열 압축에 해당하므로 등엔트로피 과정입니다.
    등적과정: 체적이 일정한 과정으로, P-V 선도에서 수직선으로 나타난다.
    등엔탈피과정: 엔탈피가 일정한 과정으로, 카르노 사이클의 구성 과정이 아니다.
    등온과정: 온도가 일정한 과정으로, P-V 선도에서 T1(a→b)과 T2(c→d)로 표시된 곡선이다.
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40. 300K, 100kPa 에서 어떤 기체의 부피가 500m3 라면, 400K, 150kPa에서 부피는 약 얼마인가?

  1. 666m3
  2. 444m3
  3. 333m3
  4. 222m3
(정답률: 60%)
  • 이 문제는 이상기체 상태 방정식을 적용하여 기체의 부피 변화를 계산합니다.
    $$\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}$$

    $$V_2 = 500 · \frac{100}{150} · \frac{400}{300}$$

    $$V_2 \approx 444$$
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3과목: 계측방법

41. 다음 중 면적식 유량계는?

  1. 오리피스(Orifice)미터
  2. 로터미터(Rotameter)
  3. 벤투리(Venturi)미터
  4. 플로노즐(Flow-nozzle)
(정답률: 84%)
  • 로터미터는 유체의 흐름에 따라 유로 면적이 변하고, 이 면적 변화를 통해 유량을 측정하는 면적식 유량계입니다.
    오리피스(Orifice)미터: 차압식 유량계이므로 오답.
    벤투리(Venturi)미터: 차압식 유량계이므로 오답.
    플로노즐(Flow-nozzle): 차압식 유량계이므로 오답.
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42. 복사온도계에서 전복사에너지는 절대온도의 몇 승에 비례하는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 82%)
  • 복사온도계에서 전복사에너지는 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 흑체가 방출하는 총 복사 에너지가 절대 온도의 4제곱에 비례합니다.
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43. 아르키메데스의 부력 원리를 이용한 액면측정 기기는?

  1. 차압식 액면계
  2. 퍼지식 액면계
  3. 기포식 액면계
  4. 편위식 액면계
(정답률: 76%)
  • 편위식 액면계는 액체 속에 잠긴 부력체의 부력 변화를 이용하여 액면을 측정하는 기기로, 아르키메데스의 부력 원리를 이용합니다.
    차압식 액면계: 액체의 정수압 차이를 이용하므로 오답.
    퍼지식 액면계: 액체에 기체를 불어넣어 압력을 측정하므로 오답.
    기포식 액면계: 액체에 기체를 불어넣어 압력을 측정하므로 오답.
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44. 노내압(爐內壓)을 제어하는데 필요하지 않는 조작은?

  1. 공기량 조작
  2. 연소가스 배출량 조작
  3. 급수량 조작
  4. 댐퍼의 조작
(정답률: 70%)
  • 노내압 제어는 연소 공기량, 연소가스 배출량, 댐퍼 조작 등을 통해 이루어지며, 급수량은 보일러의 수위 및 증기 발생량에 영향을 주지만 노내압을 직접적으로 제어하는 조작은 아닙니다.
    공기량 조작: 연소 공기량 조절로 노내 압력 변화 가능.
    연소가스 배출량 조작: 유인 통풍기 등으로 배출량 조절 시 노내 압력 변화 가능.
    댐퍼의 조작: 댐퍼 개도 조절로 연소가스 흐름 저항을 변경하여 노내 압력 변화 가능.
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45. PR 열전대에 사용하는 보상도선의 허용오차는 몇 % 이내 인가?

  1. 0.5
  2. 3
  3. 5
  4. 10
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 PR 열전대(백금-로듐 열전대)에 사용하는 보상도선의 허용오차에 대한 암기 문제입니다.
    PR 열전대 보상도선의 허용오차는 0.5% 이내입니다.
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46. 다이어프램식 압력계의 압력증가 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 다이어프램에 가해진 압력에 의해 격막이 팽창한다.
  2. 링크가 아래 방향으로 회전한다.
  3. 섹터기어가 시계방향으로 회전한다.
  4. 피니언은 시계방향으로 회전한다.
(정답률: 76%)
  • 이 문제는 다이어프램식 압력계의 작동 원리를 묻는 문제입니다.
    압력이 증가하면 다이어프램이 변형되고, 이 변형이 링크와 섹터기어를 거쳐 피니언을 회전시킵니다.
    다이어프램에 가해진 압력에 의해 격막이 팽창한다: 격막이 변형되는 것이지 팽창한다고 표현하는 것은 부적절합니다.
    링크가 아래 방향으로 회전한다: 압력 증가 시 링크는 위 방향으로 회전합니다.
    섹터기어가 시계방향으로 회전한다: 압력 증가 시 섹터기어는 반시계방향으로 회전합니다.
    피니언은 시계방향으로 회전한다: 올바른 설명입니다.
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47. 차압식 유량계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 관로에 오리피스, 플로 노즐 등이 설치되어 있다.
  2. 정도(精度)가 좋으나, 측정범위가 좁다.
  3. 유량은 압력차의 평방근에 비례한다.
  4. 레이놀즈수가 105 이상에서 유량계수가 유지된다.
(정답률: 65%)
  • 이 문제는 차압식 유량계의 특징에 대한 이해를 묻는 문제입니다.
    차압식 유량계는 측정 범위가 넓은 것이 장점입니다.
    관로에 오리피스, 플로 노즐 등이 설치되어 있다: 올바른 설명입니다.
    정도(精度)가 좋으나, 측정범위가 좁다: 정도는 좋으나, 측정범위가 넓은 것이 특징이므로 오답입니다.
    유량은 압력차의 평방근에 비례한다: 올바른 설명입니다.
    레이놀즈수가 105 이상에서 유량계수가 유지된다: 올바른 설명입니다.
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48. 다음 중 기본단위의 정의가 잘못된 것은?

  1. “미터” 는 빛의 진공에서 1/299,792,458초 동안 진행한 경로의 길이
  2. “초” 는 세슘 133 원자의 바닥상태에 있는 두 초미세 준위 사이의 전이에 대응하는 복사선의 9,192,631,770 주기의 지속시간
  3. “켈빈” 은 물의 삼중점에 해당하는 열역학적 온도의 1/273.16
  4. “몰” 은 수소 2의 0.012 킬로그램에 있는 원자의 개수와 같은 수의 구성요소를 포함하는 어떤 계의 물질량
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 SI 기본 단위의 정의에 대한 이해를 묻는 문제입니다. '몰'의 정의는 탄소-12를 기준으로 합니다.
    “미터” 는 빛의 진공에서 1/299,792,458초 동안 진행한 경로의 길이: 올바른 정의입니다.
    “초” 는 세슘 133 원자의 바닥상태에 있는 두 초미세 준위 사이의 전이에 대응하는 복사선의 9,192,631,770 주기의 지속시간: 올바른 정의입니다.
    “켈빈” 은 물의 삼중점에 해당하는 열역학적 온도의 1/273.16: 올바른 정의입니다.
    “몰” 은 수소 2의 0.012 킬로그램에 있는 원자의 개수와 같은 수의 구성요소를 포함하는 어떤 계의 물질량: 수소 2가 아니라 탄소 12(탄소-12)의 0.012 킬로그램에 있는 원자의 개수와 같은 수의 구성요소를 포함하는 어떤 계의 물질량이어야 하므로 오답입니다.
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49. 내경 10cm의 관에 물이 흐를 때 피토관에 의하여 측정한 결과 유속이 5m/s임을 알았다. 이 때의 유량은?

  1. 19kg/s
  2. 29kg/s
  3. 39kg/s
  4. 49kg/s
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 유량(Q)과 질량 유량(m_dot)을 계산하는 문제입니다.
    원형 관의 단면적을 구한 후, 유속을 곱하여 부피 유량을 얻고, 여기에 물의 밀도를 곱하여 질량 유량을 계산합니다.
    $$A = \pi \left( \frac{D}{2} \right)^2 = \pi \left( \frac{0.1}{2} \right)^2$$

    $$Q = A · v = \pi \left( \frac{0.1}{2} \right)^2 · 5$$

    $$m_{dot} = \rho · Q = 1000 · \pi \left( \frac{0.1}{2} \right)^2 · 5$$

    $$m_{dot} = 39.2699... \approx 39 kg/s$$
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50. 액주에 의한 압력측정에서 정밀한 측정을 할 때 다음 중 필요로 하지 않는 보정은?

  1. 온도의 보정
  2. 중력의 보정
  3. 높이의 보정
  4. 모세관 현상의 보정
(정답률: 79%)
  • 액주 압력 측정 시 온도의 변화, 중력 가속도의 변화, 모세관 현상 등은 측정값에 영향을 주므로 보정이 필요하지만, 높이 자체는 측정의 기본 요소이지 보정 대상이 아닙니다.
    온도의 보정: 액체의 밀도 변화에 영향을 주므로 필요합니다.
    중력의 보정: 중력 가속도 변화에 영향을 주므로 필요합니다.
    모세관 현상의 보정: 액면의 높이에 영향을 주므로 필요합니다.
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51. 가스 채취 시 주의하여야 할 사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다.
  2. 가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 유통할 수 있도록 하여야 한다.
  3. 채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다.
  4. 가스성분과 화학반응을 일으키기 않는 관을 이용하여 채취한다.
(정답률: 87%)
  • 가스 채취 시 외부 공기 유입은 시료의 농도를 희석시켜 정확한 측정을 방해하므로, 외부 공기 유통을 차단해야 합니다.
    가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다: 올바른 설명입니다.
    채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다: 올바른 설명입니다.
    가스성분과 화학반응을 일으키기 않는 관을 이용하여 채취한다: 올바른 설명입니다.
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52. 다음 중 기체 및 비점 300℃ 이하의 액체를 측정하는 물리적 가스 분석계로 선택성이 우수한 가스분석계는?

  1. 밀도법
  2. 기체크로마토그래피법
  3. 세라믹법
  4. 오르자트법
(정답률: 65%)
  • 기체크로마토그래피법은 기체 및 비점 300℃ 이하의 액체 시료를 분리 및 정량 분석하는 데 사용되며, 특히 선택성이 우수합니다.
    밀도법: 선택성이 낮아 오답.
    세라믹법: 주로 산소 농도 측정에 사용되며, 일반적인 기체 및 액체 분석에 대한 선택성이 낮아 오답.
    오르자트법: 화학적 흡수법으로 물리적 분석계가 아니며, 선택성이 낮아 오답.
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53. 헴펠식(Hempel type) 가스분석장치에 흡수되는 가스와 사용하는 흡수제의 연결이 잘못된 것은?

  1. CO - 차아황산소다
  2. O2 - 알칼리성 피로갈롤용액
  3. CO2 - 30% KOH 수용액
  4. CmHn- 진한 황산
(정답률: 73%)
  • CO는 염화제일구리 암모니아 용액에 흡수되므로 차아황산소다와의 연결은 잘못되었습니다.
    O2 - 알칼리성 피로갈롤용액: 올바른 연결입니다.
    CO2 - 30% KOH 수용액: 올바른 연결입니다.
    CmHn- 진한 황산: 올바른 연결입니다.
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54. 백금 ㆍ 로듐 - 백금 열전대 온도계의 특성이 아닌 것은?

  1. 정밀 측정용으로 주로 사용된다.
  2. 다른 열전대 온도계보다 안정성이 우수하여 고온 측정에 적합하다.
  3. 가격이 비싸다.
  4. 열기전력이 다른 열전대에 비하여 가장 크다.
(정답률: 67%)
  • 백금-로듐 열전대는 고온 측정에 적합하고 안정성이 우수하며 정밀하지만, 열기전력(감도)은 다른 열전대에 비해 낮은 편입니다.
    정밀 측정용으로 주로 사용된다: 백금-로듐 열전대는 고온에서 안정성이 높아 정밀 측정에 사용됩니다.
    다른 열전대 온도계보다 안정성이 우수하여 고온 측정에 적합하다: 백금-로듐 합금은 고온에서 화학적 안정성이 뛰어납니다.
    가격이 비싸다: 백금과 로듐은 귀금속이므로 가격이 비쌉니다.
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55. 압력센서인 스트레인게이지의 응용원리로 옳은 것은?

  1. 온도의 변화
  2. 전압의 변화
  3. 저항의 변화
  4. 금속선의 굵기 변화
(정답률: 66%)
  • 스트레인게이지는 물체에 가해지는 변형(strain)에 따라 전기 저항이 변하는 원리를 이용하여 압력, 힘, 변위 등을 측정합니다.
    온도의 변화: 열전대 등 다른 센서의 원리입니다.
    전압의 변화: 저항 변화가 전압 변화를 유발할 수 있지만, 직접적인 응용 원리는 저항 변화입니다.
    금속선의 굵기 변화: 변형에 의해 굵기가 변하지만, 이로 인해 저항이 변하는 것이 핵심 원리입니다.
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56. [그림]과 같은 U자관에서 유도되는 식은?

  1. P1 = P2 -h
  2. h = γ (P1 - P2)
  3. P1 + P2 = γh
  4. P1 = P2 + γh
(정답률: 67%)
  • U자관에서 동일 수평면상의 압력은 같다는 원리를 적용하여 유도합니다.
    그림에서 낮은 액면을 기준으로 왼쪽 관의 압력과 오른쪽 관의 동일 높이에서의 압력이 같다고 놓으면 P₁ = P₂ + γh가 됩니다.
    P₁ = P₂ -h: 압력 평형 원리에 위배됩니다.
    h = γ (P₁ - P₂): 단위가 맞지 않고, 압력 평형 원리에 위배됩니다.
    P₁ + P₂ = γh: 압력 평형 원리에 위배됩니다.
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57. 다음 물리적 인자 중 빛의 흡수율과 크기가 같은 것은?

  1. 반사율
  2. 복사율
  3. 투과율
  4. 굴절율
(정답률: 62%)
  • 키르히호프의 복사 법칙에 따라, 어떤 물체의 복사율(방사율)은 그 물체의 흡수율과 같습니다.
    반사율: 흡수율 + 반사율 + 투과율 = 1 이므로 흡수율과 같지 않습니다.
    투과율: 흡수율 + 반사율 + 투과율 = 1 이므로 흡수율과 같지 않습니다.
    굴절율: 빛의 굴절 정도를 나타내는 물리량으로 흡수율과 직접적인 관계가 없습니다.
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58. 다음 [그림]과 같은 tank 내 기체의 압력을 측정하는 것에 수은을 넣은 U자관 압력계를 사용한다. 대기압이 756mmHg일 때 수은면의 높이차가 124mm 이면 tank 내 기체의 절대압 Po는 몇 kg/cm2 인가? (단, 수은의 비중량은 13.8g/cm3이다.)

  1. 1.21
  2. 1.12
  3. 0.17
  4. 0.13
(정답률: 35%)
  • 이 문제는 U자관 압력계를 이용하여 탱크 내 기체의 절대압력을 계산하는 문제입니다.
    대기압과 수은주 높이차에 의한 압력을 합산한 후, kg/cm² 단위로 환산합니다.
    $$P_o = (h_{atm} + h_g) × \gamma_{Hg}$$

    $$P_o = (75.6 cm + 12.4 cm) × 13.8 g/cm^3$$

    $$P_o = 1.2144 kg/cm^2$$
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59. 제어계가 불안정해서 제어량이 주기적으로 변화하는 좋지 못한 상태를 무엇이라 하는가?

  1. 오버슈트
  2. 헌팅
  3. 외란
  4. 스텝응답
(정답률: 75%)
  • 헌팅은 제어량이 목표값 주변에서 주기적으로 진동하며 안정되지 못하는 현상입니다.
    오버슈트: 제어량이 목표값을 일시적으로 초과하는 현상이므로 오답.
    외란: 제어계에 영향을 미치는 외부 요인이므로 오답.
    스텝응답: 제어계에 스텝 입력이 가해졌을 때의 출력 변화이므로 오답.
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60. 유속 측정을 위해 피토관을 사용하는 경우 양쪽관 높이 의 차(△h)를 측정하여 유속(V)를 구하는데 이 때 V는 △h와 어떤 관계가 있는가?

  1. Δh에 비례
  2. Δh 제곱에 비례
  3. √Δh에 비례
  4. 1/Δh에 비례
(정답률: 71%)
  • 피토관을 이용한 유속 측정은 베르누이 방정식을 기반으로 하며, 유속은 높이 차의 제곱근에 비례합니다.
    Δh에 비례: 피토관 유속 공식과 일치하지 않으므로 오답.
    Δh 제곱에 비례: 피토관 유속 공식과 일치하지 않으므로 오답.
    1/Δh에 비례: 피토관 유속 공식과 일치하지 않으므로 오답.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 실리카(silica) 전이특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 규석(quartz)은 상온에서 가장 안정된 광물이며 상압하, 573℃ 이하 온도에서는 안정된 형이다.
  2. 실리카(silica)의 결정형은 규석(quartz), 트리디마이트(tridymite), 크리스토발라이트(cristobalite), 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된다.
  3. 결정형이 바뀌는 것을 전이라고 하며 전이속도를 빠르게 작용토록 하는 성분을 광화제라 한다.
  4. 크리스토발라이트(cristobalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이에 따른 부피변화 시 20%가 수축 한다.
(정답률: 72%)
  • 실리카의 결정형 전이는 온도에 따라 발생하며, 광화제는 이 전이 속도를 촉진하는 물질입니다.
    규석(quartz)은 상온에서 가장 안정된 광물이며 상압하, 573℃ 이하 온도에서는 안정된 형이다: 573℃ 이상에서도 안정된 β-quartz가 존재하므로 오답.
    실리카(silica)의 결정형은 규석(quartz), 트리디마이트(tridymite), 크리스토발라이트(cristobalite), 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된다: 카올린은 실리카의 결정형이 아니라 점토 광물이므로 오답.
    크리스토발라이트(cristobalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이에 따른 부피변화 시 20%가 수축 한다: 크리스토발라이트에서 용융실리카로 전이 시 부피는 팽창하므로 오답.
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62. 다음 중 제강로가 아닌 것은?

  1. 전기로
  2. 평로
  3. 전로
  4. 고로
(정답률: 73%)
  • 고로는 선철을 만드는 용광로이며, 제강로는 선철에서 불순물을 제거하여 강철을 만드는 로입니다.
    전기로: 제강로의 한 종류이므로 오답.
    평로: 제강로의 한 종류이므로 오답.
    전로: 제강로의 한 종류이므로 오답.
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63. 다음 [보기]에서 설명하는 내화물은?

  1. 베릴리아 내화물
  2. 내화 모르타르
  3. 캐스터블 내화물
  4. 지르코니아 내화물
(정답률: 61%)
  • 제시된 보기의 특징(용융점 약 2710℃, 큰 내식성, 낮은 열전도율, 고온에서 낮은 전기저항, 용융주로 내화물로 사용)은 지르코니아 내화물의 특성과 일치한다.
    베릴리아 내화물: 용융점이 약 2500℃이며, 열전도율이 높고 독성이 있어 특수 용도에 사용된다.
    내화 모르타르: 내화 벽돌 등을 쌓을 때 접합제로 사용되는 내화 재료이다.
    캐스터블 내화물: 시공 시 물을 섞어 붓거나 바르는 형태로 사용하는 부정형 내화물이다.
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64. 다이어프램 밸브(diaphragm valve)의 특징이 아닌 것은?

  1. 유체의 흐름이 주는 영향이 비교적 적다.
  2. 기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하다.
  3. 주된 용도가 유체의 역류를 방지하기 위한 것이다.
  4. 산 등의 화학 약품을 차단하는데 사용하는 밸브이다.
(정답률: 84%)
  • 다이어프램 밸브는 유체의 흐름을 조절하거나 차단하는 데 사용되며, 역류 방지는 체크 밸브의 주된 용도이다.
    유체의 흐름이 주는 영향이 비교적 적다: 다이어프램 밸브는 유로가 비교적 직선적이어서 유체 흐름 저항이 적다.
    기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하다: 다이어프램 자체가 유체를 차단하므로 스템 패킹이 필요 없어 외부 누설이 적다.
    산 등의 화학 약품을 차단하는데 사용하는 밸브이다: 다이어프램 재질을 내식성으로 선택하여 부식성 유체에 적합하다.
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65. 좋은 슬래그가 갖추어야 할 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 유가금속의 비중이 낮을 것
  2. 유가금속의 용해도가 클 것
  3. 유가금속의 용융점이 낮을 것
  4. 점성이 낮고 유동성이 좋을 것
(정답률: 68%)
  • 좋은 슬래그는 유가금속(회수하려는 금속)을 잘 분리하기 위해 유가금속의 용해도가 작아야 한다.
    용해도가 크면 유가금속이 슬래그에 많이 녹아 손실이 커진다.
    유가금속의 비중이 낮을 것: 슬래그와 유가금속의 비중 차이가 커야 분리가 용이하므로, 유가금속의 비중이 낮으면 슬래그와 잘 분리되어 좋은 조건이다.
    유가금속의 용융점이 낮을 것: 슬래그의 용융점이 낮아야 낮은 온도에서 작업이 가능하고 에너지 소모를 줄일 수 있다.
    점성이 낮고 유동성이 좋을 것: 슬래그의 점성이 낮고 유동성이 좋아야 유가금속과의 분리가 원활하고 배출이 쉽다.
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66. 에너지를 사용하여 만드는 제품의 단위당 에너지 사용 목표량 또는 건축물의 단위면적당 에너지사용 목표량을 정하여 고시하는 자는?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 국토해양부장관
  2. 에너지관리공단이사장
  3. 대통령
  4. 지식경제부장관
(정답률: 70%)
  • 에너지이용 합리화법에 따라 제품의 단위당 에너지 사용 목표량 등을 정하여 고시하는 자는 지식경제부장관이었다. (현재는 산업통상자원부장관으로 변경되었으나, 문제의 지시에 따라 지식경제부장관이 정답이다.)
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67. 유체가 관로 내를 흐를 때 유체가 갖고 있는 에너지 일부가 유체 상호간 혹은 유체와 내벽과의 마찰로 인해 소모되는 것은 마찰손실이라 하는데, 다음 마찰 손실 중 국부저항손실수두가 아닌 것은?

  1. 배관중의 밸브, 이음쇄류 등에 의한 것
  2. 관의 굴곡부분에 의한 것
  3. 관내에서 유체와 관 내벽과의 마찰에 의한 것
  4. 관의 축소, 확대에 의한 것
(정답률: 63%)
  • 국부저항손실수두는 유체의 흐름 방향이나 단면적이 급격하게 변하는 곳에서 발생하는 손실이며, 관내에서 유체와 관 내벽과의 마찰에 의한 손실은 주손실수두(마찰손실수두)에 해당한다.
    배관중의 밸브, 이음쇄류 등에 의한 것: 국부저항손실수두에 해당한다.
    관의 굴곡부분에 의한 것: 국부저항손실수두에 해당한다.
    관의 축소, 확대에 의한 것: 국부저항손실수두에 해당한다.
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68. 일정 규모 이상의 에너지를 사용하게 되면 시 ㆍ 도지사에게 에너지사용량을 신고하여야 한다. 다음 중 에너지사용량 신고를 하여야 하는 것은?

  1. 염색공장에서 벙커 c유 1,300,000L/년, 경유 500L/년을 사용하고, 계약전력 500kW 전기 2백만kwh/년을 사용한다.
  2. 의류공장에서 천연가스를 1,200,000Sm3/년을 사용하고, 계약전력 300kW 전기 1백만kWh/년을 사용한다.
  3. 호텔에서 도시가스를 1,000,000Sm3/년을 사용하고, 계약전력 500kW 전기 3백만kWh/년을 사용한다.
  4. 목욕탕에서 경유를 1,500,000L/년 사용하고, 계약전력 300kW 전기 3백만kWh년/을 사용한다.
(정답률: 62%)
  • 에너지사용량 신고 대상은 연간 에너지사용량이 2,000 TOE 이상인 경우이다.
    각 보기의 에너지사용량을 TOE로 환산하여 2,000 TOE를 초과하는지 확인한다. (환산기준: 벙커C유 0.95 TOE/kL, 경유 0.86 TOE/kL, 천연가스 0.95 TOE/1000Sm3, 전기 0.25 TOE/1000kWh)
    염색공장에서 벙커 c유 1,300,000L/년, 경유 500L/년을 사용하고, 계약전력 500kW 전기 2백만kwh/년을 사용한다: 벙커C유 (1,300 kL × 0.95 TOE/kL = 1235 TOE) + 경유 (0.5 kL × 0.86 TOE/kL = 0.43 TOE) + 전기 (2,000,000 kWh × 0.00025 TOE/kWh = 500 TOE) = 1735.43 TOE (2,000 TOE 미만)
    의류공장에서 천연가스를 1,200,000Sm3/년을 사용하고, 계약전력 300kW 전기 1백만kWh/년을 사용한다: 천연가스 (1,200,000 Sm3 × 0.00095 TOE/Sm3 = 1140 TOE) + 전기 (1,000,000 kWh × 0.00025 TOE/kWh = 250 TOE) = 1390 TOE (2,000 TOE 미만)
    호텔에서 도시가스를 1,000,000Sm3/년을 사용하고, 계약전력 500kW 전기 3백만kWh/년을 사용한다: 도시가스 (1,000,000 Sm3 × 0.00095 TOE/Sm3 = 950 TOE) + 전기 (3,000,000 kWh × 0.00025 TOE/kWh = 750 TOE) = 1700 TOE (2,000 TOE 미만)
    목욕탕에서 경유를 1,500,000L/년 사용하고, 계약전력 300kW 전기 3백만kWh년/을 사용한다: 경유 (1,500 kL × 0.86 TOE/kL = 1290 TOE) + 전기 (3,000,000 kWh × 0.00025 TOE/kWh = 750 TOE) = 2040 TOE (2,000 TOE 이상으로 신고 대상에 해당한다.)
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69. 다음 중 최고 안전 사용온도(℃)가 가장 낮은 보온재는?

  1. 염화비닐 폼
  2. 폼 글라스
  3. 암면
  4. 규산칼슘
(정답률: 75%)
  • 보온재별 최고 안전 사용온도를 비교하여 가장 낮은 것을 찾는다.
    염화비닐 폼: 약 60℃까지 사용 가능하다.
    폼 글라스: 약 430℃까지 사용 가능하다.
    암면: 약 650℃까지 사용 가능하다.
    규산칼슘: 약 1000℃까지 사용 가능하다.
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70. 지식경제부장관이 에너지관리 대상자에게 개선명령을 할 수 있는 경우는 에너지관리지도 결과 몇 % 이상의 에너지 효율개선이 기대될 때로 규정하고 있는가?

  1. 50%
  2. 30%
  3. 20%
  4. 10%
(정답률: 75%)
  • 에너지관리법 시행규칙에 따라 에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지 효율개선이 기대될 때 개선명령을 할 수 있다.
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71. 다음 중 샤모트질계 내화물의 주성분은?

  1. 마그네사이트(MgCO3)
  2. 카올리나이트(Al2O3ㆍ2SiO2ㆍ2H2O)
  3. 납석(Al2O3ㆍ4SiO2ㆍH2O)
  4. 크로마이트(Cr2O3ㆍFeO)
(정답률: 63%)
  • 샤모트질계 내화물은 주로 점토 광물인 카올리나이트를 주성분으로 한다.
    마그네사이트(MgCO3): 마그네시아질 내화물의 주성분이다.
    납석(Al2O3ㆍ4SiO2ㆍH2O): 납석질 내화물의 주성분이다.
    크로마이트(Cr2O3ㆍFeO): 크롬질 내화물의 주성분이다.
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72. 가열방법에 따른 노의 분류 중 직접가열식이 아닌 것은?

  1. 평로
  2. 용광로
  3. 용선로
  4. 전로
(정답률: 38%)
  • 평로는 주로 간접가열식 노에 해당하며, 노의 바닥에 설치된 도가니나 용기에 재료를 넣고 외부에서 가열하는 방식입니다.
    용광로: 코크스 연소열과 환원 가스가 직접 재료와 접촉하여 가열 및 환원하는 직접가열식 노입니다.
    용선로: 코크스 연소열이 직접 재료와 접촉하여 용선을 생산하는 직접가열식 노입니다.
    전로: 산소 취입을 통해 용선 중의 불순물을 직접 산화시켜 가열하는 직접가열식 노입니다.
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73. 보온재나 단열재 및 보냉재 등으로 구분하는 기준은?

  1. 열전도율
  2. 안전사용온도
  3. 압력
  4. 내화도
(정답률: 80%)
  • 보온재, 단열재, 보냉재는 각각 적용되는 온도 범위에 따라 구분되며, 재료가 물리적, 화학적으로 안정하게 성능을 유지할 수 있는 안전사용온도가 그 기준이 됩니다.
    열전도율: 열전도율은 단열 성능을 나타내는 지표이지만, 재료의 구분 기준보다는 성능 평가 기준에 가깝습니다.
    압력: 압력은 재료의 기계적 강도와 관련이 있으나, 보온/단열/보냉재의 주된 구분 기준은 아닙니다.
    내화도: 내화도는 고온에서 형태와 강도를 유지하는 능력으로, 주로 내화재를 구분하는 기준입니다.
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74. 규조토질 단열재의 안전사용온도는?

  1. 300℃ ~ 500℃
  2. 500℃ ~ 800℃
  3. 800℃ ~ 1,200℃
  4. 1,200℃ ~ 1,500℃
(정답률: 67%)
  • 규조토질 단열재는 규조토를 주성분으로 하여 제조되며, 일반적으로 800℃에서 1,200℃ 범위에서 안전하게 사용됩니다.
    300℃ ~ 500℃: 이보다 높은 온도에서 사용 가능합니다.
    500℃ ~ 800℃: 이보다 높은 온도에서 사용 가능합니다.
    1,200℃ ~ 1,500℃: 이 온도 범위는 규조토질 단열재의 안전사용온도를 초과하여 재료의 변형이나 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
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75. 도자기 소성 시 노내 분위기의 순서를 바르게 나타낸 것은?

  1. 산화성 분위기 → 환원성 분위기 → 중성 분위기
  2. 산화성 분위기 → 중성 분위기 → 환원성 분위기
  3. 환원성 분위기 → 중성 분위기 → 산화성 분위기
  4. 환원성 분위기 → 산화성 분위기 → 중성 분위기
(정답률: 63%)
  • 도자기 소성 시에는 유기물 제거 및 철분 산화를 위해 산화성 분위기를 먼저 조성하고, 발색 및 태토의 환원을 위해 환원성 분위기를 거쳐, 마지막으로 색상 안정화를 위해 중성 분위기로 마무리합니다.
    산화성 분위기 → 중성 분위기 → 환원성 분위기: 환원성 분위기가 너무 늦게 적용되어 발색에 문제가 생길 수 있습니다.
    환원성 분위기 → 중성 분위기 → 산화성 분위기: 유기물 제거가 어렵고, 철분이 산화되어 색상에 영향을 줄 수 있습니다.
    환원성 분위기 → 산화성 분위기 → 중성 분위기: 초기 환원 분위기는 유기물 제거에 부적합하며, 이후 산화 분위기가 발색에 부정적 영향을 줄 수 있습니다.
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76. 제련에서 중금속 비화물이 균일하게 녹아 있는 인공적인 혼합물이며, 원료 중에 As, Sb 등이 다량으로 들어 있고 이것이 환원분위기에서 산화 제거되지 않을 때 생기는 것은?

  1. 스파이스
  2. 매트
  3. 플럭스
  4. 슬래그
(정답률: 53%)
  • 스파이스는 제련 과정에서 비철금속의 비화물(As, Sb 등)이 환원 분위기에서 산화 제거되지 않고 금속과 함께 녹아 형성되는 인공적인 혼합물입니다.
    매트: 금속 황화물이 주성분인 용융물로, 주로 황화광 제련 시 생성됩니다.
    플럭스: 불순물과 반응하여 슬래그를 형성하고 용융점을 낮추는 역할을 하는 물질입니다.
    슬래그: 금속 제련 시 불순물이 용융되어 형성되는 비금속성 부산물입니다.
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77. 고온용 무기질 보온재로서 경량이고 기계적강도가 크며 내열성, 내수성이 강하며 내마모성이 있어 탱크, 노벽 등에 적합한 보온재는?

  1. 암면
  2. 석면
  3. 규산칼슘
  4. 탄산마그네슘
(정답률: 68%)
  • 규산칼슘은 고온용 무기질 보온재로 제시된 모든 특성을 만족합니다.
    암면: 내열 온도가 상대적으로 낮고 기계적 강도가 약합니다.
    석면: 발암물질로 사용이 금지되어 있습니다.
    탄산마그네슘: 내열 온도가 낮고 기계적 강도가 약합니다.
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78. 다음 중 배소(roasting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화합수와 탄산염을 분해한다.
  2. 황, 인 등의 유해성분을 제거한다.
  3. 산화배소는 일반적으로 흡열반응이다.
  4. 산화도를 변화시켜 자력선광을 할 수 있도록 한다.
(정답률: 59%)
  • 산화배소는 일반적으로 발열반응입니다.
    화합수와 탄산염을 분해한다: 옳은 설명입니다.
    황, 인 등의 유해성분을 제거한다: 옳은 설명입니다.
    산화도를 변화시켜 자력선광을 할 수 있도록 한다: 옳은 설명입니다.
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79. 다음 중 중성내화물은?

  1. 규석 벽돌
  2. 마그네시아 벽돌
  3. 크롬질 벽돌
  4. 납석 벽돌
(정답률: 63%)
  • 크롬질 벽돌은 산성 및 염기성 슬래그에 모두 강한 중성내화물입니다.
    규석 벽돌: 산성 내화물입니다.
    마그네시아 벽돌: 염기성 내화물입니다.
    납석 벽돌: 산성 내화물입니다.
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80. 에너지이용 합리화를 위한 계획 및 조치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에너지이용 합리화 기본계획은 5년 주기로 수립하여야 한다.
  2. 에너지이용 합리화 기본계획에는 열사용기자재의 안전관리에 관한 내용을 포함하여야 한다.
  3. 에너지이용 합리화 기본계획 수립 시 국회에 상정하여 심의를 거쳐 확정한다.
  4. 에너지절약 정책의 수립 및 추진에 관한 사항을 심의하기 위하여 국가에너지절약추진위원회를 두어야 한다.
(정답률: 76%)
  • 에너지이용 합리화 기본계획은 국무회의 심의를 거쳐 확정하며, 국회 상정은 필요하지 않습니다.
    에너지이용 합리화 기본계획은 5년 주기로 수립하여야 한다: 옳은 설명입니다.
    에너지이용 합리화 기본계획에는 열사용기자재의 안전관리에 관한 내용을 포함하여야 한다: 옳은 설명입니다.
    에너지절약 정책의 수립 및 추진에 관한 사항을 심의하기 위하여 국가에너지절약추진위원회를 두어야 한다: 옳은 설명입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 과열기(Super heater)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 보일러에서 발생한 포화증기를 가열하여 증기의 온도를 높이는 장치이다.
  2. 저압 보일러의 효율을 상승시키기 위하여 주로 사용된다.
  3. 증기의 열에너지가 커 열손실이 많아질 수 있다.
  4. 고온부식의 우려와 연소가스의 저항으로 압력손실이 크다.
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 과열기(Super heater)에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제입니다.
    과열기는 주로 고압 보일러에서 증기터빈 효율 향상 및 배관 부식 방지를 위해 사용됩니다.
    보일러에서 발생한 포화증기를 가열하여 증기의 온도를 높이는 장치이다: 과열기의 주된 기능이므로 옳은 설명.
    저압 보일러의 효율을 상승시키기 위하여 주로 사용된다: 과열기는 주로 고압 보일러에 사용되므로 오답.
    증기의 열에너지가 커 열손실이 많아질 수 있다: 과열증기는 엔탈피가 높아 열손실 우려가 있으므로 옳은 설명.
    고온부식의 우려와 연소가스의 저항으로 압력손실이 크다: 고온 환경으로 인한 부식 및 유동 저항으로 인한 압력 손실이 발생할 수 있으므로 옳은 설명.
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82. 보일러의 급수를 예열하는 방법 중 증기터빈에서 추기된 증기에 의해 가열하는 것은?

  1. 헌열기
  2. 급수가열기
  3. 과열기
  4. 재열기
(정답률: 50%)
  • 이 문제는 보일러 급수를 예열하는 장치 중 증기터빈 추기 증기를 이용하는 것을 묻는 문제입니다.
    급수가열기는 증기터빈에서 추기된 증기를 이용하여 보일러 급수를 예열하여 보일러 효율을 높이는 장치입니다.
    헌열기: 연소가스의 폐열을 이용하여 급수를 예열하는 장치이므로 오답.
    과열기: 보일러에서 발생한 포화증기를 과열증기로 만드는 장치이므로 오답.
    재열기: 증기터빈에서 팽창한 증기를 다시 가열하여 터빈으로 보내는 장치이므로 오답.
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83. 공기비가 1.3 일 때 100Sm3의 공기로 완전연소 시킬 수 있는 황(S)의 양은 약 몇 kg 인가?

  1. 11.5
  2. 23.1
  3. 27.6
  4. 34.5
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 황의 완전연소에 필요한 산소량을 계산하여 공기비에 따른 황의 양을 구하는 문제입니다.
    황(S)의 연소 반응식은 S + O2 → SO2 이며, 1kmol의 황(32kg)은 1kmol의 산소(22.4Sm³)와 반응합니다.
    공기 중 산소량 $$= 100 Sm^3 × 0.21 = 21 Sm^3$$
    이론 산소량 $$= \frac{실제 산소량}{공기비} = \frac{21 Sm^3}{1.3} = 16.1538 Sm^3$$
    황의 양 $$= \frac{16.1538 Sm^3}{22.4 Sm^3/kmol} × 32 kg/kmol$$
    황의 양 $$= 23.1 kg$$
  • 32*100/(22.4/0.21)*1.3
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84. [그림]과 같은 V형 용접이음의 인장응력(σ)을 구하는 식은?

(정답률: 86%)
  • 이 문제는 V형 용접이음의 인장응력을 구하는 공식을 묻는 문제입니다.
    인장응력은 작용하는 힘을 유효 단면적으로 나눈 값입니다.
    $$\sigma = \frac{W}{A}$$

    V형 용접이음의 유효 단면적은 목두께(h)와 용접 길이(ℓ)의 곱입니다.
    $$\sigma = \frac{W}{hℓ}$$

    $$\sigma = \frac{W}{hℓ}$$
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85. 평노통, 파형노통, 화실 및 직립보일러 화실판의 최고 두께는 몇 mm 이하이어야 하는가? (단, 습식화실 및 조합노통 중 평노통은 제외한다.)

  1. 11
  2. 22
  3. 33
  4. 44
(정답률: 71%)
  • 보일러 화실판의 최고 두께는 안전 규정에 따라 22mm 이하로 제한됩니다.
    11: 규정보다 얇으므로 오답.
    33: 규정보다 두꺼우므로 오답.
    44: 규정보다 훨씬 두꺼우므로 오답.
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86. 보일러의 급수처리방법에 해당되지 않는 것은?

  1. 이온교환법
  2. 응집법
  3. 희석법
  4. 여과법
(정답률: 60%)
  • 희석법은 보일러 급수처리 방법으로 사용되지 않습니다.
    보일러 급수처리는 스케일 형성 및 부식을 방지하기 위해 불순물을 제거하는 과정입니다.
    이온교환법: 급수 중의 경도 성분(칼슘, 마그네슘 이온)을 제거하는 대표적인 연수 처리 방법입니다.
    응집법: 급수 중의 부유물질을 응집시켜 침전 또는 여과하기 쉽게 만드는 방법입니다.
    여과법: 급수 중의 부유물질이나 침전물을 물리적으로 제거하는 방법입니다.
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87. 보일러 동내부와 수관 내에 부착된 스케일을 제거하기 위해 화학적인 방법 중 염산을 이용한 산세관법을 많이 쓰고 있다. 염산을 많이 쓰는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 스케일의 용해능력이 우수하여
  2. 위험성이 적고 취급이 용이하여
  3. 가격이 저렴하여 경제적이어서
  4. 세관 후 물과 분리가 쉬워서
(정답률: 59%)
  • 염산은 스케일 용해능력이 우수하고 가격이 저렴하며 취급이 비교적 용이하지만, 세관 후 물과 분리가 쉽다는 것은 염산을 많이 쓰는 주된 이유와는 거리가 멉니다.
    오히려 염산은 부식성이 강해 중화 및 폐수 처리가 필요합니다.
    스케일의 용해능력이 우수하여: 염산은 탄산칼슘 등 보일러 스케일의 주성분을 효과적으로 용해합니다.
    위험성이 적고 취급이 용이하여: 다른 강산에 비해 상대적으로 취급이 용이하고 위험성이 덜하다고 판단될 수 있습니다.
    가격이 저렴하여 경제적이어서: 염산은 다른 세관제에 비해 가격이 저렴하여 경제적입니다.
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88. 다음 중 보일러의 안전장치가 아닌 것은?

  1. 저수위 경보기
  2. 화염검출기
  3. 방폭문
  4. 댐퍼
(정답률: 79%)
  • 댐퍼는 연소가스 또는 공기의 유량을 조절하는 장치로, 보일러의 안전장치라기보다는 운전 및 제어 장치에 해당합니다.
    저수위 경보기: 보일러 수위가 일정 수준 이하로 내려갈 경우 경보를 울려 사고를 방지하는 안전장치입니다.
    화염검출기: 연소실 내 화염 유무를 감지하여 연료 공급을 차단하는 등 안전을 확보하는 장치입니다.
    방폭문: 연소실 내 폭발 압력 발생 시 압력을 외부로 방출하여 보일러 파손을 방지하는 안전장치입니다.
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89. 보일러의 성능시험방법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기건도는 강철제 또는 주철제로 나누어 정해져있다.
  2. 측정은 매 1시간 마다 실시한다.
  3. 수위는 최초 측정치에 비해서 최종측정치가 적어야 한다.
  4. 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용한다.
(정답률: 70%)
  • 보일러 성능시험 시 증기건도 측정은 보일러의 재질(강철제 또는 주철제)에 따라 기준이 다르게 적용됩니다.
    측정은 매 1시간 마다 실시한다: 보일러 성능시험의 측정 주기는 일반적으로 30분마다 실시합니다.
    수위는 최초 측정치에 비해서 최종측정치가 적어야 한다: 보일러 성능시험 시 수위는 최초 측정치와 최종 측정치가 동일해야 합니다.
    측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용한다: 측정기록 및 계산양식은 KS B 6205 등 표준 규격에 따라 정해진 것을 사용합니다.
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90. 급수처리에 있어서 양질의 급수를 얻을 수 있으나 비용이 많이 들어 보급수의 양이 적은 보일러에 주로 사용하는 급수처리 방법은?

  1. 증류법
  2. 여과법
  3. 탈기법
  4. 이온교환법
(정답률: 71%)
  • 증류법은 가장 순도 높은 급수를 얻을 수 있지만, 설비 비용과 운전 비용이 높아 보급수량이 적은 경우에 주로 사용됩니다.
    여과법: 부유물질 제거에 주로 사용되며, 용존 성분 제거에는 한계가 있습니다.
    탈기법: 용존 산소 및 이산화탄소 제거에 사용됩니다.
    이온교환법: 경도 성분(칼슘, 마그네슘 이온) 제거에 효과적이지만, 증류법만큼 순도가 높지는 않습니다.
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91. 보일러장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 절탄기는 연료공급을 적당히 분배하여 완전연소를 위한 장치이다.
  2. 공기예열기는 연소가스의 예열로 공급공기를 가열 시키는 장치이다.
  3. 과열기는 포화증기를 가열시키는 장치이다.
  4. 재열기는 원동기에서 팽창한 포화증기를 재가열시키는 장치이다.
(정답률: 69%)
  • 절탄기는 보일러 급수를 예열하여 보일러 효율을 높이는 장치입니다.
    연료 공급 및 완전 연소와는 직접적인 관련이 없습니다.
    공기예열기는 연소가스의 예열로 공급공기를 가열 시키는 장치이다: 공기예열기는 연소용 공기를 예열하여 연소 효율을 높이는 장치입니다.
    과열기는 포화증기를 가열시키는 장치이다: 과열기는 포화증기를 다시 가열하여 과열증기로 만드는 장치입니다.
    재열기는 원동기에서 팽창한 포화증기를 재가열시키는 장치이다: 재열기는 터빈에서 팽창한 증기를 다시 가열하여 터빈으로 보내는 장치입니다.
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92. 보일러 설계 시 크리프 영역에 달하지 않는 설계 온도에서의 철강재료 허용인장응력은?

  1. 상온에서의 최소 인장강도의 1/4
  2. 상온에서의 최소 인장강도의 1/3
  3. 상온에서의 최소 인장강도의 1/2
  4. 상온에서의 최소 인장강도의1/√2
(정답률: 55%)
  • 보일러 설계 시 크리프 영역에 달하지 않는 온도에서 철강재료의 허용인장응력은 상온에서의 최소 인장강도의 1/4로 규정됩니다.
    상온에서의 최소 인장강도의 1/3: 오답.
    상온에서의 최소 인장강도의 1/2: 오답.
    상온에서의 최소 인장강도의1/√2: 오답.
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93. 열사용 설비는 많은 전열면을 가지고 있는데 이러한 전열면이 오손되면 전열량이 감소하고 또 열설비의 손상을 초래한다. 이에 대한 방지대책으로 틀린 것은?

  1. 황분이 적은 연료를 사용하여 저온부식을 방지한다.
  2. 첨가제를 사용하여 배기가스의 노점을 상승시킨다.
  3. 과잉공기를 적게 하여 저공기비 연소를 시킨다.
  4. 내식성이 강한 재료를 사용한다.
(정답률: 66%)
  • 배기가스의 노점을 상승시키면 저온 부식의 위험이 커지므로, 노점을 낮추어 부식을 방지해야 합니다.
    황분이 적은 연료를 사용하여 저온부식을 방지한다: 황분은 연소 시 SOx를 생성하여 저온 부식의 원인이 되므로, 황분이 적은 연료를 사용해야 합니다.
    과잉공기를 적게 하여 저공기비 연소를 시킨다: 과잉공기를 줄이면 배기가스량이 감소하고 노점 온도가 낮아져 저온 부식을 억제할 수 있습니다.
    내식성이 강한 재료를 사용한다: 부식에 강한 재료를 사용하면 전열면의 손상을 줄일 수 있습니다.
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94. 보일러의 안전밸브에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 안전밸브는 가능한 한 동체에 직접 부착시켜야 한다.
  2. 전열면적 50m 이하의 증기보일러에는 1개 이상의 안전밸브를 설치한다.
  3. 안전밸브 및 압력 방출장치의 크기는 호칭지름 25mm 이상으로 하여야 한다.
  4. 안전밸브와 안전밸브가 부착된 동체 사이에는 차단 밸브를 1개 이상 설치하여야 한다.
(정답률: 63%)
  • 안전밸브는 보일러의 과압을 방지하는 최후의 안전장치이므로, 안전밸브와 동체 사이에 차단 밸브를 설치하여 안전밸브의 기능을 방해해서는 안 됩니다.
    안전밸브는 가능한 한 동체에 직접 부착시켜야 한다: 안전밸브는 보일러 동체에 직접 부착하여 압력 상승 시 즉시 작동하도록 해야 합니다.
    전열면적 50m² 이하의 증기보일러에는 1개 이상의 안전밸브를 설치한다: 전열면적 50m² 이하의 증기보일러에는 1개 이상의 안전밸브를 설치하는 것이 규정입니다.
    안전밸브 및 압력 방출장치의 크기는 호칭지름 25mm 이상으로 하여야 한다: 안전밸브 및 압력 방출장치의 최소 호칭지름은 25mm 이상으로 규정되어 있습니다.
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95. 보일러의 부대장치 중 공기예열기의 적정온도는?

  1. 30~50℃
  2. 50~100℃
  3. 100~180℃
  4. 180~350℃
(정답률: 67%)
  • 공기예열기는 연소용 공기를 예열하여 보일러 효율을 높이고 연료 절감에 기여하는 장치입니다.
    적정 온도는 180~350℃ 범위입니다.
    30~50℃: 너무 낮은 온도로, 적정 온도가 아니므로 오답.
    50~100℃: 너무 낮은 온도로, 적정 온도가 아니므로 오답.
    100~180℃: 적정 온도 범위에 미치지 못하므로 오답.
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96. 내경이 220mm 이고, 강판두께가 10mm 인 파이프의 허용인장응력이 6kg/mm2일 때, 이 파이프의 유량이 40L/s이다. 이 때 평균유속은 약 몇 m/s 인가? (단, 유량계수는 1 이다.)

  1. 0.92
  2. 1.05
  3. 1.23
  4. 1.78
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 파이프의 유량과 내경을 이용하여 평균유속을 구하는 문제입니다.
    유량은 단면적과 유속의 곱이므로, 유속은 유량을 단면적으로 나누어 계산합니다.
    $$v = \frac{Q}{A} = \frac{Q}{\pi · (\frac{D}{2})^2}$$

    $$v = \frac{0.04}{\pi · (\frac{0.22}{2})^2}$$

    $$v = 1.05$$
  • (40/1000)/0.785*0.22^2
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97. 열팽창에 의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 것을 레스트레인트(restraint)라 한다. 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 앵커(anchor)
  2. 스토퍼(stopper)
  3. 리지드(rigid)
  4. 가이드(guide)
(정답률: 80%)
  • 레스트레인트는 열팽창에 의한 배관의 이동을 구속하거나 제한하는 장치입니다.
    리지드(rigid)는 지지 방식의 한 종류로, 이동을 구속하는 장치 자체를 의미하지는 않습니다.
    앵커(anchor): 배관의 모든 방향 이동을 구속하는 장치이므로 오답.
    스토퍼(stopper): 특정 방향으로의 이동을 제한하는 장치이므로 오답.
    가이드(guide): 배관의 측면 이동을 제한하고 축 방향 이동을 허용하는 장치이므로 오답.
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98. 보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기(脫氣機)가 제거하는 대표적인 용존 가스는?

  1. O2
  2. N2
  3. H2S
  4. SO2
(정답률: 77%)
  • 보일러수에 녹아있는 산소(O2)는 보일러 내부의 금속을 부식시키는 주범이므로, 탈기기를 통해 제거해야 합니다.
    N2: 질소는 보일러수에서 부식을 일으키는 주요 가스가 아니므로 오답.
    H2S: 황화수소는 부식성이 있지만, 보일러 탈기기가 주로 제거하는 용존 가스는 산소이므로 오답.
    SO2: 이산화황은 산성 가스이나, 보일러수에 용존하여 부식을 일으키는 주된 가스는 아니므로 오답.
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99. 내화벽돌이 두께 140mm 적벽돌 및 100mm 단열 벽돌로 되어있는 노벽이 있다. 이것의 열전도율은 각각 1.2, 0.06kcal/m ㆍ h ㆍ ℃ 이다. 이 때 손실열량은 약 몇 kcal/m2ㆍ h 인가? (단, 노내 벽면의 온도는 1000℃ 이고, 외벽면의 온도는 100℃ 이다.)

  1. 289
  2. 442
  3. 505
  4. 635
(정답률: 50%)
  • 이 문제는 복합벽을 통한 열손실량을 구하는 문제입니다.
    열전도율과 두께를 이용하여 총 열저항을 계산한 후, 온도차를 총 열저항으로 나누어 손실열량을 구합니다.
    $$Q = \frac{\Delta T}{\frac{L_1}{k_1} + \frac{L_2}{k_2}}$$

    $$Q = \frac{1000 - 100}{\frac{0.14}{1.2} + \frac{0.10}{0.06}}$$

    $$Q = 505$$
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100. 내압 60kgf/cm2 이 작용하는 외경 150mm, 두께 5mm 의 파이프에 작용하는 축방향의 인장력은 약 몇 kgf 인가?

  1. 2450
  2. 7625
  3. 9566
  4. 19133
(정답률: 40%)
  • 이 문제는 파이프에 작용하는 축방향 인장력을 계산하는 문제입니다.
    축방향 인장력은 내압에 의해 파이프 단면(벽)에 발생하는 총 힘으로, 축방향 응력에 파이프 벽의 단면적을 곱하여 구합니다.
    $$F = \sigma_L × A_{wall} = \frac{P × D_i}{4 × t} × \frac{\pi}{4} (D_o^2 - D_i^2)$$

    $$F = \frac{60 kgf/cm^2 × 14 cm}{4 × 0.5 cm} × \frac{\pi}{4} (15^2 cm^2 - 14^2 cm^2)$$

    $$F = 9566 kgf$$
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