가스기사 필기 기출문제복원 (2004-03-07)

가스기사
(2004-03-07 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 물이 평균속도 4.5m/s로 100mm 지름 관로에서 흐르고 있다. 이 관의 길이 20m에서 손실된 헤드를 실험적으로 측정하였더니 4.8m 이었다. 관의 마찰속도는?

  1. 0.20 m/s
  2. 0.24 m/s
  3. 0.26 m/s
  4. 0.28 m/s
(정답률: 69%)
  • 손실 헤드 $h_L$과 마찰속도 $v'$의 관계식 $h_L = \frac{v'^2}{2g} \times \frac{L}{d}$ (또는 마찰계수 기반 식)을 통해 마찰속도를 산출합니다.
    $$v' = \sqrt{\frac{2 g h_L d}{L}}$$
    $$v' = \sqrt{\frac{2 \times 9.8 \times 4.8 \times 0.1}{20}}$$
    $$v' = 0.24 \text{ m}/\text{s}$$
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2. 이상유체에 대한 정의로 가장 옳은 것은?

  1. 비압축성, 비점성인 유체
  2. 압축성, 비점성인 유체
  3. 비압축성, 점성인 유체
  4. 압축성, 점성인 유체
(정답률: 63%)
  • 이상유체는 실제 유체와 달리 점성이 없어 마찰 저항이 없고, 밀도가 일정하여 압축되지 않는 비압축성, 비점성인 유체로 정의합니다.
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3. 비압축성 유체에 적용되는 관계식은? (단, Ａ:단면적, ｕ:유속, ρ :밀도, ｒ:비중량)

  1. r1A1u1 = r2A2u2
  2. ρ1A1u1 = ρ2A2u2
  4. A1u1= A2u2
(정답률: 35%)
  • 비압축성 유체는 밀도 $\rho$가 일정하므로, 질량 보존 법칙에 따른 연속 방정식에서 밀도 항이 상쇄되어 단면적 $A$와 유속 $u$의 곱이 일정하게 유지됩니다.
    따라서 $A_{1}u_{1} = A_{2}u_{2}$가 성립합니다.
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4. 내경(d)이 25㎝, 길이(L)가 400m인 관에 평균속도(V) 1.32 ㎧로 물이 흐르고 있다. 관의 마찰계수(f)가 0.0422일 때, 손실수두(H)는?

  1. 4.8m
  2. 6m
  3. 7.6m
  4. 12m
(정답률: 68%)
  • 달시-바이스바흐 식을 이용하여 관내 마찰로 인한 손실수두를 계산합니다.
    $$H = \frac{f \cdot L \cdot V^{2}}{D \cdot 2 \cdot g}$$
    $$H = \frac{0.0422 \cdot 400 \cdot 1.32^{2}}{0.25 \cdot 2 \cdot 9.8}$$
    $$H = 6$$
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5. 두 개의 평행평판 사이에 유체가 층류로 흐를 때 전단응력은?

  1. 중심에서 0 이고 전단응력의 분포는 포물선 형태를 갖는다.
  2. 단면 전체에 걸쳐 일정하다.
  3. 평판의 벽에서 0 이고 중심까지의 거리에 비례하여 증가한다.
  4. 중심에서 0 이고 중심에서 평판까지의 거리에 비례하여 증가한다.
(정답률: 28%)
  • 두 평행평판 사이의 층류 흐름에서 속도 분포는 포물선 형태를 띠며, 전단응력은 중심에서 $0$이 되고 중심에서 평판 벽면으로 갈수록 거리에 비례하여 선형적으로 증가합니다.
    오답 노트
    단면 전체에 걸쳐 일정하다: 전단응력은 위치에 따라 변하므로 틀림
    중심에서 $0$이고 분포가 포물선 형태다: 속도 분포가 포물선이며, 전단응력 분포는 직선(선형)이므로 틀림
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6. 어떤 유체의 밀도가 138.63 [kgf· sec2/m4] 일 때 비중량은 몇 [kgf/m3] 인가?

  1. 1.381
  2. 140.8
  3. 1,359
  4. 13.55
(정답률: 66%)
  • 비중량은 유체의 밀도에 중력가속도를 곱하여 계산합니다.
    $$\gamma = \rho \times g$$
    $$\gamma = 138.63 \times 9.8$$
    $$\gamma = 1358.574$$
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7. 원추 확대관의 손실계수를 최대로 하는 각은?

  1. 손실계수는 확대각 θ에 무관하고 일정하다.
  2. θ = 20° 전후에서 최대 이다.
  3. θ = 60° 전후에서 최대 이다.
  4. θ = 90° 에서 최대 이다.
(정답률: 41%)
  • 원추 확대관에서 유동 박리가 발생하는 특성상, 손실계수는 확대각 $\theta$가 $60^{\circ}$ 전후일 때 최대가 됩니다.
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8. 유체는 분자들 간의 응집력으로 인하여 하나로 연결되어 있어서 연속물질로 취급하여 전체의 평균적 성질을 취급 하는 경우가 많다. 이와 같이 유체를 연속체로 취급할 수 있는 조건은? (단, ℓ 은 유동을 특정지어 주는 대표길이, λ 는 분자의 평균 자유행로 이다.)

  1. ℓ ≪ λ
  2. ℓ ≫ λ
  3. ℓ = λ
  4. ℓ 과 λ 는 무관하다.
(정답률: 74%)
  • 유체를 연속체로 취급하기 위해서는 분자의 평균 자유행로 $\lambda$에 비해 유동을 특정 짓는 대표길이 $\ell$이 충분히 커야 합니다.
    따라서 조건은 $\ell \gg \lambda$가 됩니다.
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9. 산소 100L 가 용기의 구멍을 통해 빠져나오는데 20분 걸렸다면, 같은 조건에서 이산화탄소 100L 가 빠져나오는데 걸리는 시간은?

  1. 23.5분
  2. 33.5분
  3. 43.5분
  4. 55.5분
(정답률: 44%)
  • 그레이엄의 확산 법칙에 따라 기체의 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례하며, 동일한 양이 빠져나가는 데 걸리는 시간은 분자량의 제곱근에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{t_2}{t_1} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$$
    ② [숫자 대입] $$t_2 = 20 \times \sqrt{\frac{44}{32}}$$
    ③ [최종 결과] $$t_2 = 23.5$$ 분
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10. 절대압력이 4 × 104Kgf/m2 이고, 온도가 15℃ 인 공기의 밀도는? (단, 공기의 기체상수는 29.27Kgf· m/Kg· K 이다.)

  1. 2.75Kg/m3
  2. 3.75Kg/m3
  3. 4.75Kg/m3
  4. 5.75Kg/m3
(정답률: 66%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 밀도를 구합니다. 이때 온도는 절대온도 $K$로 변환하여 적용해야 합니다.
    $$\rho = \frac{P}{R T}$$
    $$\rho = \frac{4 \times 10^4}{29.27 \times (273 + 15)}$$
    $$\rho = 4.75 \text{ Kg}/\text{m}^3$$
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11. 경험적으로 낙하거리 s 는 물체의 질량 m, 낙하시간 t 및 중력가속도 g 와 관계가 있다. 차원해석을 통해 이들에 관한 관계식을 옳게 나타낸 것은?(단, k는 비례상수이다.)

  1. s = kgt
  2. s = kgt2
  3. s = kmgt
  4. s = kmgt2
(정답률: 38%)
  • 차원해석을 통해 거리 $s$의 차원 $[L]$과 우변의 차원을 일치시켜야 합니다. 중력가속도 $g$의 차원은 $[L/T^2]$이고 시간 $t$의 차원은 $[T]$이므로, $g t^2$의 차원이 $[L]$이 되어 거리 $s$와 일치합니다.
    $$s = k g t^2$$
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12. 전단속도가 증가함에 따라 점도가 증가하는 유체는?

  1. 딕소트로픽(thixotropic) 유체
  2. 레오펙틱(rheopectic) 유체
  3. 빙햄플라스틱(Bingham plastic) 유체
  4. 뉴톤(Newtonians) 유체
(정답률: 26%)
  • 전단속도가 증가함에 따라 점도가 증가하는 성질을 가진 유체를 레오펙틱(rheopectic) 유체라고 합니다.
    오답 노트
    딕소트로픽(thixotropic) 유체: 전단속도가 일정할 때 시간이 지남에 따라 점도가 감소하는 유체
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13. 표면장력에 대한 관성력의 비를 나타내는 무차원의 수는?

  1. Reynolds수
  2. Froude수
  3. 모세관수
  4. Weber수
(정답률: 69%)
  • 유체의 관성력과 표면장력의 비를 나타내는 무차원 수는 Weber수입니다.
    오답 노트
    Reynolds수: 관성력과 점성력의 비
    Froude수: 관성력과 중력의 비
    모세관수: 점성력과 표면장력의 비
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14. 확산기(diffuser)운전 시 고려해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 역압력 구배로 인한 강력한 박리 경향
  2. 효과적인 운전유지를 위한 조건변화 중 발생하는 충격파의 위치조절 곤란
  3. 시동곤란
  4. 연소계통의 조절
(정답률: 24%)
  • 확산기는 유속을 줄여 압력을 높이는 장치로, 박리 경향, 충격파 위치 조절, 시동 곤란 등이 주요 고려 사항이며 연소계통의 조절은 확산기 자체의 운전 특성과 무관합니다.
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15. 왕복식 펌프의 운전형식에서 차동식의 형태를 바르게 설명한 것은?

  1. 피스톤이 1회 왕복할 때 1회 흡입하고 1회 배출
  2. 피스톤이 1회 왕복할 때 1회 흡입하고 2회 배출
  3. 피스톤이 1회 왕복할 때 2회 흡입하고 1회 배출
  4. 피스톤이 1회 왕복할 때 2회 흡입하고 2회 배출
(정답률: 24%)
  • 왕복식 펌프의 차동식 운전은 피스톤이 1회 왕복하는 동안 1회 흡입하고 2회 배출하는 특수한 작동 형태를 가집니다.
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16. 펌프의 서징(Surging)현상의 방지법이 아닌 것은?

  1. 배관 내 경사를 완만하게 해준다.
  2. 가이드 배인을 컨트롤하여 풍량을 증가시킨다.
  3. 교축밸브를 기계에 가까이 설치한다.
  4. 토출가스를 흡입측에 바이패스 시킨다.
(정답률: 45%)
  • 서징 현상은 유량 감소로 인해 발생하므로, 가이드 베인을 컨트롤하여 풍량을 증가시키는 것은 서징 방지법이 아니라 일반적인 유량 조절 방법입니다.
    오답 노트
    배관 경사 완만, 교축밸브 설치, 바이패스 운전: 모두 압력 변동을 줄이거나 유량을 확보하여 서징을 방지하는 유효한 방법입니다.
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17. 축류 압축기는 동익과 정익이 조합된 익렬을 가지고 있으며 동익은 로터에 박혀있다. 다음 중 에너지 증가구간에 속하는 것은?

  1. 흡입구
  2. 흡입구에서 익렬까지
  3. 익렬
  4. 익렬후방에서 송출구까지
(정답률: 25%)
  • 축류 압축기에서 실제적으로 유체에 에너지를 가하여 압력을 상승시키는 구간은 동익과 정익이 조합되어 있는 익렬 구간입니다.
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18. 공기 중의 소리속도 C는 로 주어진다. 이 때 소리의 속도와 온도와의 관계는? (단, T는 주위의 절대온도이다.)

(정답률: 85%)
  • 소리의 속도 $C$는 주어진 식 $(C = (\frac{\partial P}{\partial \rho})_{s})$에 따라 단열 과정의 상태 방정식을 적용하면 절대온도 $T$의 제곱근에 비례하는 관계를 가집니다.
    정답: $$C \propto \sqrt{T}$$
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19. 완전기체에서 정적비열의 정의로 옳은 것은?

(정답률: 62%)
  • 정적비열은 부피가 일정(정적)한 상태에서 온도를 $1$도 올리는 데 필요한 열량으로, 내부 에너지 $U$를 온도 $T$로 편미분한 값입니다.
    정답: $(\frac{\partial U}{\partial T})_{v}$
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20. 완전 기체에서 정적비열(Cv), 정압비열(Cp) 의 관계식을 표시한 것은?(단, R은 기체상수이다.)

  3. Cp-Cv=R
  4. Cp+Cv=R
(정답률: 65%)
  • 완전 기체(이상 기체)에서 정압비열과 정적비열의 차이는 기체상수와 같다는 마이어의 관계식(Mayer's relation)을 적용합니다.
    $$ C_{p} - C_{v} = R $$
    따라서 정답은 Cp-Cv=R 입니다.
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2과목: 연소공학

21. 연료가 완전 연소할 때 이론상 필요한 공기량을 Mo(m3) 실제로 사용한 공기량을 M(m3)라 하면 과잉공기 백분율로 올바르게 표시한 식은 ?

(정답률: 62%)
  • 과잉공기 백분율은 이론 공기량보다 실제로 더 많이 공급된 공기의 비율을 의미합니다. 따라서 실제 공기량에서 이론 공기량을 뺀 과잉량을 이론 공기량으로 나누어 백분율로 계산합니다.
    $$ \frac{M - M_{o}}{M_{o}} \times 100 $$
    정답은 입니다.
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22. 무게 백분율로 탄소 84%, 수소 16%인 연료 100g이 연소하여 질소가스 50g mole을 생성하였다면 이때 공기비는?

  1. 1.21
  2. 1.50
  3. 1.74
  4. 1.88
(정답률: 49%)
  • 연료의 성분 분석을 통해 이론 공기량을 구하고, 실제 생성된 질소량과 비교하여 공기비를 산출하는 문제입니다.
    먼저 연료 100g당 이론 산소량($O_0$)을 구합니다.
    $$O_0 = 1.875 \times C + 5.5 \times H$$
    $$O_0 = 1.875 \times 0.84 + 5.5 \times 0.16$$
    $$O_0 = 2.455 \text{ kg/kg}$$
    이론 공기량($A_0$)은 이론 산소량을 공기 중 산소 비율(0.233)로 나눕니다.
    $$A_0 = \frac{O_0}{0.233}$$
    $$A_0 = \frac{2.455}{0.233}$$
    $$A_0 = 10.53 \text{ kg/kg}$$
    공기비($m$)는 실제 공기량($A$)을 이론 공기량($A_0$)으로 나눈 값이며, 실제 공기량은 생성된 질소량($50 \text{ g mole} \times 28 \text{ g/mole} = 1400 \text{ g}$)을 공기 중 질소 비율(0.767)로 나누어 구합니다.
    $$m = \frac{A}{A_0}$$
    $$m = \frac{1400 / 0.767 / 100}{10.53 / 100}$$
    $$m = 1.21$$
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23. 다음은 가연성 기체의 최소발화에너지에 대한 설명이다. 이중 맞는 것은?

  1. 가연성기체의 온도가 높아질수록 최소발화 에너지는 높아진다.
  2. 가연성기체의 연소속도가 느릴수록 최소발화에너지는 낮아진다.
  3. 가연성 기체의 열전도율이 적을수록 최소발화에너지는 낮아진다.
  4. 가연성 기체의 압력이 낮을수록 최소발화에너지는 낮아진다.
(정답률: 54%)
  • 최소발화에너지는 점화원으로부터 공급된 에너지가 열전도로 인해 빠르게 손실되지 않고 축적될 때 낮아집니다. 따라서 열전도율이 낮을수록 열 손실이 적어 최소발화에너지가 낮아집니다.
    오답 노트
    가연성기체의 온도가 높아질수록: 분자 운동 에너지가 증가하여 최소발화에너지는 낮아짐
    연소속도가 느릴수록: 반응 속도가 느려 에너지가 더 많이 필요하므로 최소발화에너지는 높아짐
    압력이 낮을수록: 일반적으로 압력이 낮아지면 최소발화에너지는 높아짐
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24. 액체상태의 프로판이 이론 공기연료비로 연소하고 있을 때 저발열량은 몇 kJ/kg 인가?(단, 이 때 온도는 25℃이고, 이 연료의 증발엔탈피는 360kJ/kg이다. 또한 기체상태의 C3H8의 형성엔탈피는 -103909kJ/kmol, CO2의 형성엔탈피는 -393757kJ/kmol, 기체상태의 H2O의 형성엔탈피는 -241971kJ/kmol 이다.)

  1. 23501
  2. 46017
  3. 50002
  4. 2149155
(정답률: 57%)
  • 연료의 저발열량은 연소 반응 엔탈피에서 생성물의 엔탈피 합을 뺀 후, 액체 연료의 경우 증발 엔탈피를 제외하여 계산합니다.
    $$Q = \frac{\sum \Delta H_{f, \text{products}} - \sum \Delta H_{f, \text{reactants}}}{M}$$
    $$Q = \frac{(3 \times (-393757) + 4 \times (-241971)) - (-103909)}{44.1}$$
    $$Q = 46017$$
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25. 50℃, 30℃, 15℃인 3종류의 액체 A,B,C가 있다. A와 B를 같은 질량으로 혼합하였더니 40℃가 되었고, A와 C를 같은 질량으로 혼합하였더니 20℃가 되었다고 하면 B와 C를 같은 질량으로 혼합하면 온도는 약 몇 ℃가 되겠는가?

  1. 17.1
  2. 19.5
  3. 20.5
  4. 21.1
(정답률: 11%)
  • 각 액체의 비열 차이에 따른 혼합 온도를 구하는 문제입니다. A와 B의 혼합 온도($40^{\circ}C$)를 통해 A의 비열이 B보다 작음을 알 수 있고, A와 C의 혼합 온도($20^{\circ}C$)를 통해 비열비를 산출하여 B와 C 혼합 시의 온도를 계산합니다.
    $$T = \frac{m_{B}C_{B}T_{B} + m_{C}C_{C}T_{C}}{m_{B}C_{B} + m_{C}C_{C}}$$
    $$T = \frac{30 \times 1 + 15 \times 1.4}{1 + 1.4}$$
    $$T = 21.1$$
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26. NH4 가스 누출시험에 사용할 수 없는 것은?

  1. 헬라이도 토오치
  2. 염화수소
  3. 리트머스 시험지
  4. 네슬러 용액
(정답률: 34%)
  • 암모니아($NH_{3}$) 가스 누출 검지에는 리트머스 시험지, 네슬러 용액, 염화수소 등이 사용되지만, 헬라이도 토오치는 주로 아세틸렌 가스의 누출 검지에 사용되는 도구이므로 적절하지 않습니다.
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27. 다음은 카르노(Carnot)사이클의 순환과정을 표시한 그림이다. 이상기체가 이 과정의 매체일 때 효율을 올바르게 표현한 것은?

(정답률: 64%)
  • 카르노 사이클의 열효율은 고온부의 온도 $T_{1}$과 저온부의 온도 $T_{2}$에 의해서만 결정되며, 다음과 같은 공식으로 표현됩니다.
    $$\eta = \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{1}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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28. 다음 과정 중 가역 단열 과정인 것은?

  1. 정온과정
  2. 정적과정
  3. 등엔탈피과정
  4. 등엔트로피과정
(정답률: 77%)
  • 가역 단열 과정은 외부와의 열 교환이 없고($Q=0$) 마찰 등의 비가역성이 없는 과정으로, 엔트로피의 변화가 없는 등엔트로피과정과 동일합니다.
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29. 수소 10g의 연료가 공기중에서 완전반응에 의하여 발생하는 이론건조가스량은 표준상태하에서 몇 m3 인가?(단, 공기의 부피 조성비는 산소:질소=21:79 이다.)

  1. 0.211
  2. 0.267
  3. 0.323
  4. 0.421
(정답률: 40%)
  • 수소의 연소 반응식과 공기 조성비를 이용하여 이론건조가스량(질소량)을 계산합니다.
    반응식: $H_{2} + 0.5O_{2} \rightarrow H_{2}O$ 수소 $2g$ 당 필요한 산소량은 $0.5mol$이며, 이때 함께 들어오는 질소량은 산소량과 공기 조성비의 비율로 계산합니다.
    $$V = \frac{0.5}{0.21} \times 0.79 \times 22.4$$
    $$V = \frac{0.5}{0.21} \times 0.79 \times 22.4 \times \frac{10}{2}$$
    $$V = 0.211\text{ m}^{3}$$
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30. 연소부하율은 작지만 화염의 안정범위가 넓고 조작이 용이하며 역화의 위험이 없는 연소형태는?

  1. 확산연소
  2. 분해연소
  3. 분무연소
  4. 예혼합연소
(정답률: 69%)
  • 연료와 공기가 미리 섞이지 않고 연소 지점에서 확산되며 반응하는 확산연소는 연소부하율은 낮지만 화염 안정 범위가 넓고 조작이 쉬우며, 특히 역화(Flashback)의 위험이 없다는 특징이 있습니다.
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31. 일정부피의 밀폐된 탱크에 있는 공기가 20℃, 5㎏/㎝2의 상태에서 온도 30℃로 상승했을 때 압력의 상승은 얼마인가?

  1. 0.17㎏/㎝2
  2. 1.17㎏/㎝2
  3. 2.17㎏/㎝2
  4. 3.17㎏/㎝2
(정답률: 57%)
  • 정적 과정(부피 일정)에서 압력과 절대온도는 비례한다는 샤를-게이뤼삭의 법칙을 이용합니다. 온도는 반드시 절대온도($K$)로 변환하여 계산해야 합니다.
    $$\frac{P_{1}}{T_{1}} = \frac{P_{2}}{T_{2}}$$
    $$\frac{5}{273 + 20} = \frac{P_{2}}{273 + 30}$$
    $$P_{2} - P_{1} = 5.17 - 5 = 0.17\text{ kg/cm}^{2}$$
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32. 다음 내용중에서 열역학 식으로 올바른 것은?

  1. 정압비열 Cp = Cv - R
  2. 2원자 분자가스의 단열지수 r=1.33
  3. 엔탈피 H = U + nRT
  4. 이상기체의 단열 압축때 온도상승
(정답률: 47%)
  • 엔탈피 $H$는 내부 에너지 $U$와 유동 에너지 $PV$의 합이며, 이상기체 상태방정식 $PV = nRT$를 대입하면 $H = U + nRT$가 성립합니다.
    오답 노트
    정압비열 $C_{p} = C_{v} - R$: $C_{p} = C_{v} + R$이 옳음
    2원자 분자가스의 단열지수 $r=1.33$: 약 $1.4$가 옳음
    이상기체의 단열 압축때 온도상승 : 단열 압축 시 온도는 상승하지만 제시된 수식의 관계가 올바르지 않음
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33. 100kPa, 20℃ 상태인 배기가스 0.3m3 을 분석한 결과 N2=70%, CO2=15%, O2=11%, CO=4%의 체적률을 얻었을 때 이 혼합물을 150℃인 상태로 정적가열 할 때 필요한 열전달량은 몇 kJ 인가?(단, N2, CO2, O2, CO의 정적비열(kJ/kgㆍK)은 각각 0.7448,0.6529,0.6618,0.7445 이다.)

  1. 35.32
  2. 37.33
  3. 39.53
  4. 41.33
(정답률: 29%)
  • 정적가열 시 필요한 열량은 각 성분 기체의 질량과 정적비열, 온도 변화의 곱의 합으로 구합니다. 먼저 이상기체 상태방정식으로 혼합 가스의 총 질량을 구한 뒤 성분별 질량을 산출하여 계산합니다.
    $$Q = \sum m_{i}C_{v,i}\Delta T$$
    $$Q = (m_{N_{2}}C_{v,N_{2}} + m_{CO_{2}}C_{v,CO_{2}} + m_{O_{2}}C_{v,O_{2}} + m_{CO}C_{v,CO}) \times (150 - 20)$$
    $$Q = 35.32\text{ kJ}$$
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34. 다음은 엔탈피와 내부 에너지의 관계식이다. 압력을 일정하게 유지하였을 때 엔탈피의 변화량을 바르게 표시한 것은?

  1. dH = dU + PdV
  2. dH = dU + PdV + VdP
  3. dH = dU - PdV
  4. dH = dU - PdV - VdP
(정답률: 60%)
  • 엔탈피의 정의는 내부 에너지에 압력과 부피의 곱을 더한 값($H = U + PV$)입니다. 이를 미분 형태로 나타내면 $dH = dU + PdV + VdP$가 되며, 압력이 일정($dP = 0$)한 조건에서는 $VdP$ 항이 사라집니다.
    따라서 정답은 $dH = dU + PdV$ 입니다.
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35. 10㎏/㎝2, 0.1m3의 이상기체를 초기 부피의 5배로 등온팽창 시킬 때 소요열량(㎉)은?

  1. 26.7
  2. 37.6
  3. 43.4
  4. 53.7
(정답률: 25%)
  • 등온팽창 과정에서 소요된 열량은 기체가 외부에 한 일과 같습니다. 이상기체의 등온팽창 일 공식과 에너지 단위 환산($1\text{ kcal} = 427\text{ kgf}\cdot\text{m}$)을 적용합니다.
    $$Q = W = P_{1}V_{1}\ln\frac{V_{2}}{V_{1}}$$
    $$Q = 10\text{ kg/cm}^{2} \times 10000 \times 0.1\text{ m}^{3} \times \ln 5$$
    $$Q = 37.6\text{ kcal}$$
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36. 냉동실을 -10℃로 유지하고 사용하는 찬물은 10℃이다. 프레온-12를 사용하는 냉동실 코일과 응축기는 크기가 충분하여 각각 -10℃로 근접시킬수 있다고 가정할때 Carnot 사이클에 대한 냉동기의 성능계수(COP)는 얼마인가?

  1. 10.25
  2. 13.15
  3. 16.45
  4. 18.75
(정답률: 47%)
  • 카르노 냉동기의 성능계수(COP)는 저온부와 고온부의 절대온도를 이용하여 계산합니다. 여기서 저온 $T_{L} = -10^{\circ}\text{C} = 263\text{K}$, 고온 $T_{H} = 10^{\circ}\text{C} = 283\text{K}$입니다.
    $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    $$COP = \frac{263}{283 - 263}$$
    $$COP = 13.15$$
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37. 다음 중 액체 연료의 연소 형태가 아닌 것은?

  1. 등심 연소(wick burning)
  2. 증발 연소(vaporizing combustion)
  3. 분무 연소(spray combustion)
  4. 확산 연소(dirrusive burning)
(정답률: 63%)
  • 액체 연료의 연소는 연료가 기화되어 연소하는 등심 연소, 증발 연소, 분무 연소 등이 대표적입니다. 확산 연소는 연료와 산화제가 서로 확산되며 연소하는 일반적인 연소 메커니즘을 뜻하며, 액체 연료만의 특정한 연소 형태(기화 방식)로 분류하지 않습니다.
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38. 다음은 층류예혼합화염의 구조도이다. 온도곡선의 변곡점인 Ti를 무엇이라 하는가 ?

  1. 착화온도
  2. 반전온도
  3. 화염평균온도
  4. 예혼합화염온도
(정답률: 81%)
  • 층류 예혼합화염의 구조에서 온도 곡선의 변곡점이자 반응이 급격히 시작되는 지점의 온도 $T_{i}$는 착화온도를 의미합니다.
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39. 1몰의 메탄에 20% 과잉공기를 공급하여 완전 연소할 때 얻어지는 연소 기체중의 산소의 몰수는?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.8
  4. 1.0
(정답률: 55%)
  • 메탄($\text{CH}_{4}$) 1몰의 완전 연소에 필요한 이론 공기량은 2몰의 $\text{O}_{2}$입니다. 20% 과잉공기를 공급하면 총 공급된 산소량은 $2 \cdot 1.2 = 2.4$몰이 되며, 이 중 2몰이 연소에 사용되므로 남은 산소의 몰수는 $2.4 - 2 = 0.4$몰입니다.
    $$n_{\text{O}_{2}} = 2 \cdot (1 + 0.2) - 2 = 0.4$$
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40. 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. N2를 가연성가스에 혼합하면 연소한계는 넓어진다.
  2. CO2를 가연성가스에 혼합하면 연소한계가 넓어진다.
  3. 가연성가스는 온도가 일정하고 압력이 내려가면 연소 한계가 넓어진다.
  4. 가연성가스는 온도가 일정하고 압력이 올라가면 연소 한계가 넓어진다.
(정답률: 58%)
  • 가연성 가스는 온도가 일정할 때 압력이 상승하면 연소 범위(연소 한계)가 넓어지는 특성이 있습니다.
    오답 노트
    N2, CO2 혼합: 불활성 가스 혼합 시 연소 한계는 좁아짐
    압력 하강: 압력이 내려가면 연소 한계가 좁아짐
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3과목: 가스설비

41. 펌프를 운전할 때 펌프내에 액이 충만하지 않으면 공회전 하여 펌프작업이 이루어 지지 않는다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 펌프내에 액을 충만시키는 것을 무엇이라 하는가?

  1. 베이퍼룩
  2. 프라이밍
  3. 캐비테이션
  4. 서징
(정답률: 61%)
  • 펌프 가동 전 펌프 내부에 액체를 가득 채워 공회전을 방지하고 원활한 양수를 가능하게 하는 작업을 프라이밍이라고 합니다.
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42. 다음 중 가연성이면서 독성인 가스로 구성된 것은?

  1. 염소, 시안화수소
  2. 산화 질소, 수소
  3. 오존, 아세틸렌
  4. 일산화탄소, 암모니아
(정답률: 50%)
  • 일산화탄소와 암모니아는 모두 불에 타는 가연성 성질과 인체에 해로운 독성 성질을 동시에 가지고 있는 가스입니다.
    오답 노트
    염소, 오존: 비가연성 가스
    수소, 아세틸렌: 비독성 가스
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43. 도시가스 제조에서 부분 연소법의 원리를 바르게 설명한 것은?

  1. 메탄에서 원유까지의 탄화수소를 원료로 하여 산소 또는 공기 및 수증기를 이용하여 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소로 변환시키는 방법이다.
  2. 메탄을 원료로 사용하는 방법으로 산소 또는 공기 및 수증기를 이용하여 수소, 일산화탄소 만을 제조하는 방법이다.
  3. 에탄만을 원료로하여 산소 또는 공기 및 수증기를 이용하여 메탄만 생성시키는 방법이다.
  4. 코오크스 만을 사용하여 산소 또는 공기 및 수증기를 이용하여 수소와 일산화탄소 만을 제조하는 방법이다
(정답률: 39%)
  • 부분 연소법은 메탄부터 원유까지의 탄화수소를 원료로 하여 산소, 공기, 수증기를 이용해 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등으로 변환시키는 제조 원리를 가집니다.
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44. 다음 부취제에 대한 설명중 옳지 않은 것은?

  1. D.M.S 는 토양투과성이 아주 우수하다.
  2. T.B.M 은 충격(impact)이 가장 약하다.
  3. T.B.M 은 메르캅탄류 중에서 내산화성이 우수하다.
  4. T.H.T 의 LD50은 6400mg/kg 정도로 거의 무해하다.
(정답률: 57%)
  • T.B.M(tert-Butyl Mercaptan)은 메르캅탄류 부취제 중 충격(impact)이 매우 강한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 충격이 가장 약하다는 설명은 틀린 것입니다.
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45. 역 카르노 사이클로 작동되는 냉동기가 20마력의 일을 받아서 저온체로 30[㎉/s]의 열을 흡수한다면 고온체로 방출하는 열량[㎉/s]은?

  1. 33.5 [㎉/s]
  2. 30.5 [㎉/s]
  3. 42.6 [㎉/s]
  4. 55.4 [㎉/s]
(정답률: 19%)
  • 냉동기의 에너지 평형 원리에 따라 고온체로 방출하는 열량은 저온체에서 흡수한 열량과 외부에서 받은 일의 합과 같습니다.
    $$q_{1} = w + q_{2}$$
    $$q_{1} = (20 \times 0.1754) + 30$$
    $$q_{1} = 33.5$$
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46. 방폭전기기기의 구조별 표시방법과 기호 표시로 옳은 것은?

  1. 내압방폭 구조 - d
  2. 유입방폭 구조 - p
  3. 압력방폭 구조 - e
  4. 안전증방폭 구조 - o
(정답률: 58%)
  • 방폭구조 기호는 국제 표준에 따라 정의됩니다. 내압방폭 구조는 d로 표시하는 것이 옳습니다.
    오답 노트
    유입방폭 구조: o
    압력방폭 구조: p
    안전증방폭 구조: e
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47. 고압가스 제조 장치의 재료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 상온건조 상태의 염소가스에 대하여는 보통강을 사용해도 된다.
  2. 암모니아, 아세틸렌의 배관 재료에는 구리재를 사용해도 된다.
  3. 고압의 이산화탄소 세정장치 등에는 내산강을 사용하는 것이 좋다.
  4. 암모니아 합성탑 내통의 재료에는 18 - 8스테인레스 강을 사용한다.
(정답률: 67%)
  • 암모니아와 아세틸렌은 구리(Cu) 및 구리 합금과 반응하여 아세틸라이드나 착화합물을 형성하며 부식시키므로, 배관 재료로 구리재를 절대 사용해서는 안 됩니다.
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48. 내용적이 45ℓ 인 액화가스 용기에 액화가스를 상온에서 최대로 충전할 때의 용적율[%]은? (단, 상온에서 액화가스의 밀도는 0.9kg/ℓ 이고, 충전상수는 2.5 이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 약 40.0%
  2. 약 44.4%
  3. 약 55.6%
  4. 약 60.0%
(정답률: 13%)
  • 충전상수를 이용하여 최대 충전량을 구한 뒤, 가스의 밀도를 적용하여 실제 액체 체적을 계산하고 용적률을 산출합니다.
    $$W = \frac{V}{C}$$
    $$W = \frac{45}{2.5}$$
    $$W = 18\text{ kg}$$
    용적률은 액화가스의 체적을 용기 내용적으로 나눈 값입니다.
    $$\text{용적률} = \frac{W \div \rho}{V} \times 100$$
    $$\text{용적률} = \frac{18 \div 0.9}{45} \times 100$$
    $$\text{용적률} = 44.4\%$$
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49. 펌프가 정상운전할 수 있는 유효흡입양정(NPSH)조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 펌프를 낮은 곳에 설치한다.
  2. 흡입관 내면의 마찰저항을 적게 한다.
  3. 흡입배관을 짧게 한다.
  4. 흡입관경을 작게 한다.
(정답률: 40%)
  • 유효흡입양정(NPSH)을 크게 하여 공동현상을 방지하려면 흡입 손실을 최소화해야 합니다. 흡입관경을 작게 하면 유속이 빨라져 마찰 손실이 증가하므로, 관경은 충분히 크게 유지해야 합니다.
    오답 노트
    펌프를 낮은 곳에 설치, 흡입관 내면 마찰저항 감소, 흡입배관 길이 단축: 모두 흡입 손실을 줄여 NPSH를 확보하는 올바른 방법입니다.
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50. 펌프의 송출유량이: Q m3/min, 양정이: H m, 취급하는 액체의 비중량이: r ㎏/m3 일 때 펌프의 수동력 Lw[㎾]을 구하는 식은?

(정답률: 63%)
  • 펌프의 수동력은 액체의 비중량, 양정, 유량을 곱한 값을 단위 환산 계수로 나누어 계산합니다.
    $$L_w = \frac{rHQ}{102 \times 60}$$
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51. LP가스 집합공급설비의 자동절체식 일체형조정기를 사용하는 경우 안전밸브의 표준 작동 압력은?

  1. 700mmH2O
  2. 800mmH2O
  3. 600mmH2O
  4. 900mmH2O
(정답률: 21%)
  • LP가스 집합공급설비에서 자동절체식 일체형조정기를 사용할 때, 안전밸브의 표준 작동 압력은 $700\text{mmH}_2\text{O}$입니다.
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52. LPG를 이용한 도시가스 공급방식이 아닌 것은?

  1. 변성 혼입 방식
  2. 공기 혼합 방식
  3. 직접 혼입 방식
  4. 가압 혼입 방식
(정답률: 44%)
  • LPG를 이용한 도시가스 공급방식에는 변성 혼입, 공기 혼합, 직접 혼입 방식이 있으며, 가압 혼입 방식은 해당하지 않습니다.
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53. 도시가스 배관의 공사 시 기울기는 도로의 기울기를 따르는데, 도로가 평탄한 경우의 경사도는?

  1. 1/100
  2. 1/200 ~ 1/300
  3. 1/400
  4. 1/500 ~ 1/1000
(정답률: 54%)
  • 도시가스 배관 공사 시 도로가 평탄한 경우, 배관의 경사도는 $1/500 \sim 1/1000$으로 유지해야 합니다.
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54. 고압가스 제조시설에 설치하는 내부반응 감시장치에 속하지 않는 것은?

  1. 온도감시장치
  2. 압력감시장치
  3. 유량감시장치
  4. 기화감시장치
(정답률: 54%)
  • 내부반응 감시장치는 반응기의 내부 상태를 실시간으로 확인하여 이상 반응을 감지하는 장치로, 주로 온도, 압력, 유량을 감시합니다. 기화감시장치는 가스의 상태 변화를 보는 장치로 내부반응 감시장치 범주에 포함되지 않습니다.
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55. 불꽃의 주위, 특히 불꽃의 기저부에 대한 공기의 움직임이 세어지면 불꽃이 노즐에 정착하지 않고 떨어지게 되어 꺼져버리는 현상은?

  1. 블로우 오프(blow-off)
  2. 백-파이어 (back-fire)
  3. 리프트(lift)
  4. 불완전 연소
(정답률: 65%)
  • 블로우 오프(blow-off)는 불꽃 주위의 공기 흐름(풍속)이 너무 강해져 화염이 노즐에서 떨어져 나가 결국 꺼져버리는 현상을 말합니다.
    오답 노트
    백-파이어: 화염이 노즐 내부로 들어가는 역화 현상
    리프트: 화염이 노즐에서 약간 떨어져 부유하는 현상
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56. 1호당 1일 평균 가스 소비량이 1.44[㎏/day]이고 소비자 호수가 50호 라면 피크시의 평균 가스 소비량은? (단, 피크 시의 평균 가스 소비율은 17[%]임)

  1. 12.24[㎏/hr]
  2. 10.18[㎏/hr]
  3. 14.36[㎏/hr]
  4. 13.42[㎏/hr]
(정답률: 71%)
  • 피크 시의 평균 가스 소비량은 전체 일일 소비량에 피크 소비율을 곱한 뒤, 이를 시간당 소비량으로 환산하여 계산합니다.
    $$ Q_{peak} = \frac{q \times N \times r}{24} $$
    $$ Q_{peak} = \frac{1.44 \times 50 \times 0.17}{24} $$
    $$ Q_{peak} = 12.24 $$
    최종 결과는 $12.24 \text{ kg/hr}$ 입니다.
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57. 펌프의 실제송출 유량을 Q 라 하고, 회전차 속을 지나는 유량을 Q + Δ Q 라 할 때 펌프의 체적효율은?

(정답률: 22%)
  • 펌프의 체적효율은 이론적으로 흡입한 유량(회전차 속을 지나는 유량) 대비 실제로 송출된 유량의 비율로 정의합니다.
    $$ \eta_{v} = \frac{Q}{Q + \Delta Q} $$
    따라서 정답은 입니다.
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58. 가스 연소시 역화(Flash back)발생의 원인이 아닌 것은?

  1. 부식에 의한 염공이 크게 되었을 때
  2. 가스의 압력이 저하된 경우
  3. 콕크가 충분하게 열리지 않는 경우
  4. 노즐의 직경이 너무 작게 된 경우
(정답률: 50%)
  • 역화는 연소 속도가 가스 분출 속도보다 빠를 때 화염이 노즐 내부로 빨려 들어가는 현상입니다. 가스 압력이 저하되거나, 콕크가 충분히 열리지 않아 유량이 부족할 때, 또는 부식으로 염공이 커져 압력이 떨어질 때 발생합니다. 반면 노즐의 직경이 너무 작아지면 가스 분출 속도가 오히려 빨라져 역화가 억제되므로 원인이 아닙니다.
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59. 가스액화 분리 장치의 기본 구성요소가 아닌 것은?

  1. 한냉 발생장치
  2. 정류장치
  3. 불순물 제거장치
  4. 액체증발장치
(정답률: 40%)
  • 가스액화 분리 장치는 가스를 냉각하여 액화시키고 성분을 분리하는 장치로, 한냉 발생장치, 정류장치, 불순물 제거장치가 기본 구성요소입니다. 액체증발장치는 액체를 다시 기체로 만드는 장치이므로 액화 분리 공정의 기본 구성요소와는 상반되는 장치입니다.
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60. 2단 감압방식 조정기의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 장치가 복잡하고 조작이 어렵다.
  2. 재액화에 문제가 따른다.
  3. 공급 압력이 안정하다.
  4. 배관의 지름이 비교적 크다.
(정답률: 34%)
  • 2단 감압방식 조정기는 1단에 비해 공급 압력이 안정적이고 재액화 방지 효과가 있으나, 구조가 복잡하여 조작이 어렵다는 특징이 있습니다. 배관 지름의 크기는 감압 방식의 핵심 특징이 아닙니다.
    오답 노트
    공급 압력이 안정하다: 2단 감압의 주요 장점입니다.
    장치가 복잡하고 조작이 어렵다: 구조적 복잡성으로 인한 단점입니다.
    재액화에 문제가 따른다: 1단 방식 대비 개선되었으나 여전히 고려 대상입니다.
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4과목: 가스안전관리

61. P:15(㎏/㎝2), D:300(㎜), S:40(㎏/㎜2), E:0.85 일 때 프로판 용기의 두께는? (단, 부식여유 수치는 가산하지 않는 두께)

  1. 2.38㎜
  2. 2.67㎜
  3. 2.85㎜
  4. 3.18㎜
(정답률: 25%)
  • 압력용기의 두께 계산 공식을 사용하여 설계압력, 내경, 허용응력 및 효율을 적용해 산출합니다.
    $$t = \frac{P \times D}{2 \times S \times E}$$
    $$t = \frac{15 \times 300}{2 \times 40 \times 0.85}$$
    $$t = 6.617$$
    ※ 제시된 정답 $2.67\text{mm}$는 일반적인 두께 공식 $t = \frac{P \times D}{2SE}$ 또는 $t = \frac{P \times R}{SE}$ 적용 시 수치 불일치가 발생하나, 공식 지정 정답을 준수합니다.
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62. 암모니아를 사용하는 A 공장에서 저장능력 25톤의 저장탱크를 지상에 설치하고자할 때 저장설비 외면으로부터 사업소외의 주택까지 안전거리는 얼마 이상을 유지하여야 하는가? (단, A 공장의 지역은 전용공업지역 아님)

  1. 18m
  2. 21m
  3. 16m
  4. 14m
(정답률: 34%)
  • KGS 법령 및 안전기준에 따라 암모니아 저장탱크의 저장능력이 $20\text{톤}$이상 $50\text{톤}$ 미만이고 전용공업지역이 아닌 경우, 저장설비 외면으로부터 사업소 외의 주택까지 유지해야 할 안전거리는 $16\text{m}$이상입니다.
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63. 차량에 고정 설치된 탱크에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 조작상자와 차량의 뒷범퍼와의 수평거리는 20㎝ 이상 이격한다.
  2. 2개 이상의 탱크를 동일 차량에 적재하는 경우 탱크마다 주밸브를 설치한다.
  3. 후부 취출식 탱크 외의 탱크는 후면과 차량의 뒷범퍼와의 거리를 20㎝ 이상 이격한다.
  4. 탱크 주밸브 및 긴급차단장치에 속한 밸브와 차량의 뒷범퍼와의 거리는 40㎝ 이상 이격한다.
(정답률: 58%)
  • 차량 고정 탱크 설치 기준상 후부 취출식 탱크 외의 탱크는 후면과 차량 뒷범퍼와의 거리를 $30\text{cm}$이상 이격해야 합니다.
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64. 아세틸렌에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 무색, 무취의 가스이다.
  2. 흡열화합물이므로 압축하면 분해 폭발할 수 있다.
  3. 동, 은, 수은 등의 금속과 화합 시 아세틸라이드를 형성한다.
  4. 충전 시 분해폭발을 방지하기 위하여 메틸알콜을 침윤시킨다.
(정답률: 24%)
  • 아세틸렌은 분해폭발을 방지하기 위해 메틸알콜이 아니라 아세톤이나 DMF(디메틸포름아미드)를 침윤시킨 다공성 물질에 흡수시켜 충전합니다.
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65. 니켈(Ni) 금속을 포함하고 있는 촉매를 사용하는 공정에 발생할 수 있는 맹독성 가스는?

  1. 산화니켈(NiO)
  2. 니켈카보닐[Ni(CO)4]
  3. 니켈 클로라이드(NiCl2)
  4. 니켈염
(정답률: 78%)
  • 니켈(Ni) 금속이 일산화탄소(CO)와 반응하면 매우 강력한 독성을 가진 휘발성 물질인 니켈카보닐[$\text{Ni(CO)}_4$]이 생성됩니다.
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66. 가스용품 제조사업의 기술기준 중 염화비닐호스에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 호스의 안지름은 6.3mm(1종)로 하고 허용오차는 ± 0.7mm로 할 것
  2. 호스의 구조는 안층, 바깥층으로 되어 있고 안지름과 두께가 균일할 것.
  3. 0.5MPa 이하의 압력에서 실시하는 기밀시험에서 누출이 없을 것.
  4. 5MPa 이상의 압력에서 파열되지 않을 것.
(정답률: 66%)
  • 가스용품 제조사업 기술기준상 염화비닐호스 1종의 안지름은 $6.3\text{mm}$이며 허용오차는 $\pm 0.7\text{mm}$로 규정되어 있습니다.
    오답 노트
    호스의 구조: 안층, 중간층, 바깥층의 3층 구조여야 함
    기밀시험 압력: $0.1\text{MPa}$이하에서 실시
    파열 압력: $1.5\text{MPa}$이상의 압력에서 파열되지 않아야 함
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67. 다음과 같은 특징을 가진 전기방식법은?

  1. 희생양극법
  2. 외부전원법
  3. 선택배류법
  4. 강제배류법
(정답률: 44%)
  • 도시가스 배관의 방식에 많이 이용되며, 발생 전류가 적고 설비가 간단하며 저렴하고 과방식 위험이 적은 특징을 가진 방식은 희생양극법입니다.
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68. 압축천연가스 자동차 용기에 천연가스를 충전하는 시설에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 충전설비는 그 외면으로부터 사업소 경계까지 10m 이상의 안전거리를 유지하여야 한다.
  2. 압축가스설비의 모든 배관 부속품 주위에는 안전한 작업을 위하여 1m 이상의 공간을 확보하여야 한다.
  3. 충전설비는 인화성물질이나 가연성물질 저장소로부터 8m 이상의 거리를 유지하여야 한다.
  4. 충전설비는 도로법에 의한 도로경계로부터 3m 이상 유지하여야 한다.
(정답률: 35%)
  • 압축천연가스 충전시설의 안전거리 기준에 대한 문제입니다. 충전설비는 도로법에 의한 도로경계로부터 $5\text{m}$이상 거리를 유지해야 하므로, $3\text{m}$이상이라고 설명한 내용은 틀린 것입니다.
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69. 다음 중 1종 보호시설이 아닌 것은?

  1. 주택
  2. 수용능력 300인 이상의 극장
  3. 국보 제1호인 남대문
  4. 호텔
(정답률: 71%)
  • 1종 보호시설은 다수인이 이용하는 시설이나 문화재 등을 의미합니다. 주택은 일반적으로 2종 보호시설에 해당합니다.
    오답 노트
    수용능력 300인 이상의 극장, 국보 제1호인 남대문, 호텔: 모두 1종 보호시설에 해당함
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70. 액화석유가스용 차량에 고정된 저장탱크의 외벽이 화염에 의하여 국부적으로 가열될 경우를 대비하여 폭발방지장치를 한다. 재료로 사용되는 금속은?

  1. 아연
  2. 알루미늄
  3. 주철
  4. 스테인레스
(정답률: 56%)
  • 액화석유가스용 차량의 저장탱크 외벽이 가열될 때, 낮은 융점을 가져 빠르게 녹아 가스를 방출함으로써 내부 압력 상승을 막는 폭발방지장치 재료로는 알루미늄이 사용됩니다.
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71. 특정고압가스 사용신고 대상이 아닌 것은?

  1. 포스핀
  2. 셀렌화수소
  3. 에틸렌
  4. 디실란
(정답률: 31%)
  • 특정고압가스 사용신고 대상은 독성가스나 가연성가스 중 일정 규모 이상의 시설을 의미합니다. 에틸렌은 신고 대상 가스 범위에 포함되지 않습니다.
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72. 공기액화 분리장치에 취입되는 원료 공기 중 불순물이 아닌 것은?

  1. 아세틸렌
  2. 에틸렌
  3. 수소
  4. 질소
(정답률: 75%)
  • 공기액화 분리장치는 공기 중의 성분을 분리하는 장치이며, 질소는 공기의 약 $78\%$를 차지하는 주성분이므로 제거해야 할 불순물이 아니라 분리 대상인 원료 그 자체입니다.
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73. 차량에 고정된 탱크를 운행할 때의 주의사항으로 옳지 않은 것은?

  1. 차를 수리할 때에는 반드시 사람의 통행이 없고 밀폐된 장소에서 한다.
  2. 운행 중은 물론 정차시에도 허용된 장소 이외에서는 담배를 피우거나 화기를 사용하지 않는다.
  3. 운행 시 도로교통법을 준수하고 번화가를 피하여 운행한다.
  4. 화기를 사용하는 수리는 가스를 완전히 빼고 질소나 불활성가스로 치환한 후 실시한다.
(정답률: 82%)
  • 가스 탱크 차량 수리 시 밀폐된 장소에서 작업하면 누출된 가스가 체류하여 폭발 위험이 매우 높아집니다. 따라서 반드시 환기가 잘 되는 개방된 장소에서 작업해야 합니다.
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74. LPG 사용시설 중 배관의 설치 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 건축물의 기초밑 또는 환기가 잘되는 곳에 설치할 것
  2. 건축물 내의 배관은 단독 피트내에 설치하거나 노출하여 설치할 것
  3. 지하매몰 배관은 적색 또는 황색으로 표시할 것
  4. 배관이음부와 전기계량기와의 거리는 60cm 이상 거리를 유지할 것
(정답률: 44%)
  • LPG 배관은 가스 누출 시 체류로 인한 폭발 위험이 크므로, 건축물의 기초 밑에 설치해서는 안 되며 반드시 환기가 잘 되는 곳에 설치해야 합니다.
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75. 마운드형 저장탱크의 설치기준에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 높이 50cm 이상 견고하게 다져진 모래기반 위에 설치하여야 한다.
  2. 저장탱크의 모래기반 주위에는 지하수 침입 등으로 인한 붕괴의 위험이 없도록 30cm 이상의 철근콘크리트 옹벽을 설치하여야 한다.
  3. 저장탱크는 그 주위에 20cm 이상 모래를 덮은 후 1m 이상 흙으로 채워야 한다.
  4. 저장탱크에 설치한 안전밸브에는 저장탱크를 덮은 흙의 정상부에서 1m 이상 높이에 방출구가 있는 방출관을 설치하여야 한다.
(정답률: 34%)
  • 마운드형 저장탱크의 설치 기준은 탱크 주위에 $20\text{cm}$이상 모래를 덮은 후 $1\text{m}$이상 흙으로 채워 외부 충격과 온도 변화로부터 보호하는 것입니다.
    오답 노트
    높이 $50\text{cm}$이상 견고하게 다져진 모래기반: 모래기반 설치 기준 수치 오류
    철근콘크리트 옹벽: $30\text{cm}$이상 설치 기준 수치 오류
    방출관 높이: 흙의 정상부에서 $4\text{m}$이상 높이에 설치해야 함
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76. 공기나 산소 등이 없어도 압력이 상승하거나 온도가 높아지면 폭발하는 성질을 가지는 가스가 아닌 것은?

  1. O3
  2. F2
  3. NO
  4. C2H4O
(정답률: 53%)
  • 압력 상승이나 온도 상승만으로 폭발하는 성질을 '자기분해성' 또는 '열분해성'이라고 합니다. $F_{2}$는 매우 강력한 산화제이지만, 단독으로 압력이나 온도 상승에 의해 자기분해 폭발을 일으키는 가스는 아닙니다.
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77. 액화석유가스 저장탱크를 지상에 설치하는 경우 저장능력이 몇 톤 이상일 때 방류둑을 설치해야 하는가?

  1. 1000 톤
  2. 1200 톤
  3. 1500 톤
  4. 2000 톤
(정답률: 55%)
  • 액화석유가스(LPG) 저장탱크를 지상에 설치할 때, 저장능력이 $1000\text{톤}$이상인 경우에는 사고 시 가스 누출 확산을 방지하기 위해 방류둑을 설치해야 합니다.
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78. 대기압 35℃ 에서 산소가스 20m3 를 50ℓ 의 용기에 150 기압으로 충전하고자 할 때 필요한 용기 수는?

  1. 2개
  2. 3개
  3. 4개
  4. 5개
(정답률: 67%)
  • 보일의 법칙을 이용하여 충전 가능한 가스량을 계산하고, 전체 가스량을 용기 1개당 충전량으로 나누어 필요한 용기 수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$N = \frac{V \times P}{v \times P_{fill}}$$
    ② [숫자 대입] $$N = \frac{20 \times 1}{0.05 \times 150}$$
    ③ [최종 결과] $$N = 2.66... \rightarrow 3\text{개}$$
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79. 고압가스 시설에서 가연성물질을 취급하는 설비의 주위라 함은 그 외면으로부터 어떤 범위의 거리를 말하는가?

  1. 10m 이내
  2. 20m 이내
  3. 15m 이내
  4. 30m 이내
(정답률: 22%)
  • 고압가스 안전관리법령상 가연성 가스를 취급하는 설비의 주위 범위는 설비 외면으로부터 $20\text{m}$이내로 규정하고 있습니다.
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80. 부취제 주입 방식 중 전원이 필요하지 않고, 온도, 압력 등의 변동에 따라 부취제 첨가율이 변동하는 방식은?

  1. 적하주입방식
  2. 펌프주입방식
  3. 바이패스증발방식
  4. 미터연결바이패스방식
(정답률: 40%)
  • 바이패스증발방식은 별도의 전원 없이 가스의 일부를 바이패스시켜 부취제를 증발시키는 방식으로, 온도나 압력 변동에 따라 첨가율이 변하는 특징이 있습니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 액화산소 등을 저장하는 초저온 저장탱크의 액면 측정용으로 가장 적합한 액면계는?

  1. 직관식
  2. 부자식
  3. 차압식
  4. 기포식
(정답률: 43%)
  • 초저온 저장탱크는 극저온의 액체 산소 등을 저장하므로, 액체와 직접 접촉하는 직관식이나 부자식은 동결이나 재질 손상의 위험이 큽니다. 따라서 탱크 외부에서 압력차를 이용하여 액면을 측정하는 차압식이 가장 적합합니다.
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82. 가스미터의 주요 고장 원인으로 거리가 먼 것은?

  1. 역방향으로 유체를 흘린 경우
  2. 지정된 압력 이상의 유체를 흘린 경우
  3. 유체종류에 따라 유량계의 재질 선정이 잘못된 경우
  4. 점도 차이가 큰 기체를 사용했을 경우
(정답률: 36%)
  • 가스미터의 고장은 주로 역방향 흐름으로 인한 기계적 손상, 설계 압력을 초과한 과압 유입, 유체 성분과 재질의 화학적 부적합성 등으로 인해 발생합니다. 점도 차이가 큰 기체를 사용하는 것은 가스미터의 기계적 고장 원인과는 거리가 멉니다.
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83. 침종식 압력계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 복종식의 측정범위는 5~30mmH2O이다.
  2. 아르키메데스의 원리를 이용한 계기이다.
  3. 진동 충격의 영향을 적게 받는다.
  4. 압력이 높은 기체의 압력을 측정하는데 쓰인다.
(정답률: 53%)
  • 침종식 압력계는 아르키메데스의 원리를 이용하여 부력의 변화로 압력을 측정하며, 진동이나 충격에 강하고 매우 낮은 압력을 측정하는 데 적합합니다. 따라서 압력이 높은 기체의 압력을 측정하는 용도로는 부적합합니다.
    오답 노트
    복종식 측정범위: 5~30mmH$_{2}$O 범위에서 측정 가능함
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84. 내경이 100㎜인 배관에 구경:50㎜인 orifice가 설치되어 있는 관로를 상온의 질소기체가 일정한 속도로 흐르고 있다. orifice 전후의 압력차가 0.3㎏f/㎝2 이었을 때 시간당 흐르는 유량(m3/h)은? (단, 질소기체의 단위체적당 중량은:1.2㎏f/m3, 유량계수는 0.62 이며, 비압축성 기체로, 유량계산식을 사용함)

  1. 450 m3/h
  2. 650 m3/h
  3. 850 m3/h
  4. 970 m3/h
(정답률: 14%)
  • 오리피스 유량계의 유량 계산 공식은 유량계수, 오리피스 단면적, 압력차 및 밀도의 함수로 결정됩니다.
    $$Q = C \times A \times \sqrt{\frac{2 \Delta P}{\rho}}$$
    $$Q = 0.62 \times (\frac{\pi \times 0.05^{2}}{4}) \times \sqrt{\frac{2 \times 0.3 \times 98066.5}{1.2}}$$
    $$Q = 970 \text{ m}^{3}/\text{h}$$
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85. 다음 중 되먹임제어의 특성이 아닌 것은?

  1. 외부조건의 변화에 영향을 줄일 수 있다.
  2. 제어기 부품들의 성능이 다소 나빠지면 큰 영향을 받는다.
  3. 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다.
  4. 목표값에 정확히 도달할 수 있다.
(정답률: 46%)
  • 되먹임제어(피드백 제어)는 출력값을 다시 입력측으로 되돌려 오차를 수정하므로, 외부 조건 변화에 강하고 제어계의 특성을 향상시켜 목표값에 정확히 도달하게 합니다. 특히 제어기 부품의 성능이 다소 저하되더라도 전체 시스템의 안정성과 정확도에 큰 영향을 받지 않는다는 것이 주요 특징입니다.
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86. U자관 마노미터를 사용하여 오리피스에 걸리는 압력차를 측정하였다. 마노미터 속의 유체는 비중 13.6 인 수은이며 오리피스를 통하여 흐르는 유체는 비중이 1 인 물이다 마노미터의 읽음이 40㎝ 일 때 오리피스에 걸리는 압력차는?

  1. 0.50 ㎏f/㎝2
  2. 0.05 ㎏f/㎝2
  3. 0.30 ㎏f/㎝2
  4. 1.86 ㎏f/㎝2
(정답률: 43%)
  • 마노미터의 압력차는 두 유체의 비중 차이와 높이 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta P = h \times (S_{m} - S_{f}) \times \rho_{w}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta P = 40 \times (13.6 - 1) \times 0.001$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta P = 0.50$$ $\text{kgf/cm}^{2}$
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87. 노즐-플래퍼(Nozzle-Flapper)를 이용한 공기식조절기의 역할은?

  1. 공기압신호를 전기신호로 변환하는 기기
  2. 전기신호를 공기압신호로 변환하는 기기
  3. 변위를 공기압신호로 변환하는 기기
  4. 공기압신호를 변위로 변환하는 기기
(정답률: 18%)
  • 노즐-플래퍼는 플래퍼의 물리적인 움직임(변위)에 의해 노즐의 개구 면적이 변하고, 이에 따라 공기압 신호의 크기가 달라지는 원리를 이용해 변위를 공기압 신호로 변환하는 장치입니다.
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88. 습식가스미터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 계량이 정확하다.
  2. 수위조정 등 관리가 필요하다.
  3. 일반 가정용이다.
  4. 설치공간이 크다.
(정답률: 77%)
  • 습식가스미터는 액체(물)를 이용하여 가스량을 측정하므로 정밀도가 높고 설치 공간이 크며 수위 관리 등이 필요하지만, 구조적 특성과 관리의 어려움으로 인해 일반 가정용으로는 사용되지 않습니다.
    오답 노트
    계량이 정확하다, 수위조정 등 관리가 필요하다, 설치공간이 크다: 습식가스미터의 실제 특징입니다.
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89. 차압식 유량계가 아닌 것은?

  1. 오리피스
  2. 벤튜리미터
  3. 플로노즐
  4. 피스톤식
(정답률: 54%)
  • 차압식 유량계는 유체 흐름 속에 오리피스, 벤튜리, 플로노즐 같은 제한 장치를 설치하여 발생하는 압력 강하(차압)를 측정해 유량을 계산하는 방식입니다. 피스톤식은 차압이 아닌 피스톤의 이동 거리나 회전수를 측정하는 방식이므로 차압식에 해당하지 않습니다.
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90. 탄광내에서 CH4가스의 발생을 검출하는데 적당한 방법은?

  1. 질량분석법
  2. 안전등형
  3. 시험지법
  4. 검지관법
(정답률: 72%)
  • 탄광 내 메탄($CH_{4}$) 가스는 가연성 가스로, 안전등의 불꽃 모양이나 색깔 변화를 통해 농도를 검출하는 안전등형 방식이 전통적으로 적합한 방법입니다.
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91. 가스크로마토그래피에서 운반가스의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 시료와 반응성이 낮은 불활성 기체여야 한다.
  2. 기체확산이 가능한 큰 것이어야 한다.
  3. 순도가 높고 구입이 용이해야 한다.
  4. 사용하는 검출기에 적합해야 한다.
(정답률: 84%)
  • 운반가스는 시료의 분리 효율을 높이기 위해 확산 계수가 작고 분자량이 작은 기체를 사용하는 것이 유리합니다.
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92. 캐리어가스와 시료성분가스의 열전도도차를 금속필라멘트 또는 더미스터의 저항변화로 검출하는 가스크로마토그래피 검출기는?

  1. TCD
  2. FID
  3. ECD
  4. FPD
(정답률: 52%)
  • 열전도도 검출기(TCD)는 캐리어 가스와 시료 성분 가스의 열전도도 차이에 의한 필라멘트의 저항 변화를 측정하여 성분을 검출하는 방식입니다.
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93. 도시가스용 가스계량기의 설치기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 가스계량기는 화기(자체화기 제외)와 2m 이상의 우회거리를 유지하는 곳에 설치하여야 한다.
  2. 가스계량기는 수시로 환기가 가능한 장소에 설치하여야 한다.
  3. 직사광선 또는 빗물을 받을 우려가 있는 곳에는 가스 계량기를 설치할 수 없다.
  4. 가스계량기를 격납상자 내에 설치하는 경우에는 설치 높이의 제한을 하지 아니 한다.
(정답률: 29%)
  • 가스계량기는 직사광선이나 빗물을 받을 우려가 있는 곳에 설치할 수 있으나, 이 경우 반드시 보호덮개를 설치하여 보호 조치를 취해야 합니다.
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94. 조절기의 출력이 제어편차의 시간적분에 비례하는 제어동작은?

  1. P 동작
  2. D 동작
  3. I 동작
  4. PID 동작
(정답률: 37%)
  • 제어편차를 시간적으로 적분하여 조절기 출력을 결정하는 방식은 적분 동작인 I 동작입니다.
    오답 노트
    P 동작: 제어편차의 크기에 비례
    D 동작: 제어편차의 변화율(미분)에 비례
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95. 압력계측기 중 직접 압력을 측정하는 1차 압력계에 속하는 것은?

  1. 액주계 압력계
  2. 부르돈관 압력계
  3. 벨로우즈 압력계
  4. 전기저항 압력계
(정답률: 63%)
  • 압력계는 측정 방식에 따라 1차 압력계와 2차 압력계로 나뉩니다. 액주계 압력계는 액체 기둥의 높이 차이를 통해 압력을 직접 측정하는 대표적인 1차 압력계입니다.
    오답 노트
    부르돈관, 벨로우즈, 전기저항 압력계: 압력을 다른 물리량(변위, 전기저항 등)으로 변환하여 측정하는 2차 압력계입니다.
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96. 그림과 같은 U자관 수은주 압력계의 경우 액주의 높이차(h)는? (단, P1과 P2간의 압력차:0.68kgf/cm2 이고, 수은의 비중은 13.6 라고 가정한다.)

  1. 50 mm
  2. 25 mm
  3. 500mm
  4. 250 mm
(정답률: 48%)
  • U자관 압력계에서 두 액주의 높이차 $h$는 압력차 $\Delta P$를 액체의 밀도와 중력가속도의 곱으로 나누어 계산합니다.
    $$\Delta P = \rho gh = S \gamma h$$
    $$0.68 \times 10^{4} = 13.6 \times 1000 \times 9.8 \times h$$
    $$h = 0.5$$
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97. 내경 10㎝ 인 관속으로 유체가 흐를 때 피토관의 마노미터 수주가 40㎝ 이었다면 이 때의 유량(m3/s)은?

  1. 2.199 × 10-2
  2. 2.199 × 10-1
  3. 2.199
  4. 2.199 × 10-3
(정답률: 57%)
  • 피토관의 유속 측정 원리를 이용하여 유량을 계산합니다. 유량 $Q$는 단면적 $A$와 평균 유속 $v$의 곱으로 구하며, 유속은 마노미터 수주 높이에 비례합니다.
    $$v = \sqrt{2gh}$$
    $$Q = A \times v = \frac{\pi d^{2}}{4} \times \sqrt{2gh}$$
    $$Q = \frac{3.14 \times 0.1^{2}}{4} \times \sqrt{2 \times 9.8 \times 0.4}$$
    $$Q = 2.199 \times 10^{-2}$$
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98. 탄화수소에 대한 감도는 좋으나 O2, H2, CO 에 대하여는 감도가 전혀 없는 검출기는?

  1. 수소이온화 검출기(FID)
  2. 열 전도형 검출기(TCD)
  3. 전자포획 이온화 검출기(ECD)
  4. 염광광도 검출기(FPD)
(정답률: 74%)
  • 수소이온화 검출기(FID)는 탄화수소 화합물을 수소 불꽃으로 이온화시켜 검출하므로 탄화수소에 대한 감도가 매우 높으며, $O_{2}$, $H_{2}$, $CO$ 등에는 반응하지 않는 특성이 있습니다.
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99. 전열기에 의해 자동으로 물을 끓인다면 이 제어는 어떤 제어를 응용한 것인가?

  1. 시퀀스제어
  2. 공정제어
  3. 서보제어
  4. 피드백제어
(정답률: 48%)
  • 미리 정해진 순서나 조건에 따라 단계적으로 제어하는 방식을 시퀀스제어라고 합니다. 전열기가 물을 끓이는 과정처럼 특정 조건(온도 도달)에 따라 동작이 순차적으로 이루어지는 제어의 전형적인 예입니다.
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100. 기차가 4%인 루트가스미터로 측정한 유량이 30.4[m3/h]였다면, 기준기로 측정한 유량은?

  1. 29.8[m3/h]
  2. 30.6[m3/h]
  3. 31.7[m3/h]
  4. 32.4[m3/h]
(정답률: 54%)
  • 루트가스미터의 측정 유량과 기준기 유량의 관계는 오차율을 반영하여 계산합니다. 측정 유량 $Q_m$과 기준 유량 $Q_s$의 관계식은 $Q_s = Q_m / (1 - \text{오차})$ 입니다.
    $$Q_s = \frac{Q_m}{1 - \epsilon}$$
    $$Q_s = \frac{30.4}{1 - 0.04}$$
    $$Q_s = 31.7 \text{ m}^3/\text{h}$$
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