가스기사 필기 기출문제복원 (2009-07-26)

가스기사
(2009-07-26 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 동점도(kinematic Viscosity) v가 4stokes인 유체가 안지름 10㎝인 관 속을 80㎝/s의 속도로 흐를 때 이 유체의 흐름에 해당하는 것은?

  1. 플러그 흐름
  2. 층류
  3. 전이영역의 흐름
  4. 난류
(정답률: 76%)
  • 정답은 "층류"입니다.

    층류는 유체가 일정한 속도로 일직선적으로 흐르는 것으로, 유체의 입자들이 서로 간에 상대적으로 정렬되어 일정한 방향으로 이동합니다. 이와 달리 플러그 흐름은 유체가 관의 중심을 따라 일정한 속도로 흐르는 것이며, 전이영역의 흐름과 난류는 유체 입자들이 서로 교차하며 불규칙한 움직임을 보입니다.

    따라서, 동점도가 4stokes인 유체가 안지름 10㎝인 관 속을 80㎝/s의 속도로 흐를 때 이 유체의 흐름은 층류입니다.
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2. 내경이 2.22×10-3m인 작은 관에 0.275m/s의 평균 속도로 유체가 흐를 때 유량은 약 몇 m3/s인가?

  1. 1.06×10-6
  2. 2.7×10-5
  3. 5.23×10-5
  4. 6.13×10-6
(정답률: 56%)
  • 유량(Q)은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Q = Av

    여기서 A는 단면적, v는 평균 속도입니다. 내경이 2.22×10-3m인 작은 관의 단면적은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    A = πr2 = π(2.22×10-3/2)2 = 3.85×10-6m2

    따라서 유량은 다음과 같습니다.

    Q = (3.85×10-6m2)(0.275m/s) = 1.06×10-6m3/s

    따라서 정답은 "1.06×10-6"입니다.
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3. 틈새가 2㎜인 평행한 판 사이에 점성계수가 10poise인 기름이 채워져 있다. 한 쪽 판을 2m/s의 속도로 잡아 당겼을 때 발생하는 전단응력은 몇 N/m2인가?

  1. 500
  2. 1000
  3. 2000
  4. 4000
(정답률: 50%)
  • 전단응력은 τ = ηγ (τ: 전단응력, η: 점성계수, γ: 전단율)의 공식을 이용하여 계산할 수 있다.

    전단율은 γ = Δx / h (Δx: 이동 거리, h: 틈새 두께)로 계산할 수 있다.

    따라서 이 문제에서 전단율은 γ = 2m / 2mm = 1000이 된다.

    그리고 점성계수는 10poise = 10 * 0.1Pa·s = 1Pa·s 이다.

    따라서 전단응력은 τ = ηγ = 1Pa·s * 1000 = 1000Pa = 1000N/m2 이 된다.

    따라서 정답은 "1000"이다.
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4. 비압축성 유체가 원형관에서 층류로 흐를 때 평균유속과 마찰계수 또는 마찰로 인한 압력차의 관계를 옳게 설명한 것은?

  1. 마찰계수는 평균유속에 비례한다.
  2. 마찰계수는 평균유속에 반비례한다.
  3. 압력차는 평균유속의 제곱에 비례한다.
  4. 압력차는 평균유속의 제곱이 반비례한다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "마찰계수는 평균유속에 반비례한다."입니다.

    마찰력은 유체의 접촉면적과 마찰계수, 그리고 유체의 속도에 비례합니다. 따라서 유체가 원형관에서 흐를 때, 평균유속이 증가하면 유체와 관의 접촉면적은 일정하므로 마찰력은 증가하지만, 마찰계수는 일정하므로 마찰력 증가폭은 작아집니다. 따라서 마찰계수는 평균유속에 반비례하는 것입니다.
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5. U자관 마노미터를 사용하여 오리피스 유량계에 걸리는 압력차를 측정하였다. 오리피스를 통하여 흐르는 유체는 비중이 1인 물이고 마노미터 속의 액체는 비중 13.6인 수온이다. 마노미터 읽음이 20㎝일 때 오리피스에 걸리는 압력차는 약 몇 ㎏f/cm2인가?

  1. 0.25
  2. 0.63
  3. 2.7
  4. 12.6
(정답률: 38%)
  • U자관 마노미터에서 읽은 값은 수온이 0℃일 때의 수압으로 변환해야 한다. 수온이 0℃일 때의 수압은 1 atm이므로, 20cmHg는 20/76×1.013×105 Pa = 5333 Pa이다.

    오리피스 유량계에서의 압력차는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔP = ρgh

    여기서, ρ는 유체의 밀도, g는 중력가속도, h는 U자관 마노미터에서 읽은 값에 해당하는 수위차이다.

    오리피스 유량계에서 흐르는 유체는 물이므로 ρ = 1000 kg/m3이다. 중력가속도는 보통 9.8 m/s2로 가정한다. 따라서,

    ΔP = 1000×9.8×(20/100) = 1960 Pa = 0.0196 kgf/cm2

    하지만, 마노미터 속의 액체는 비중이 13.6이므로, 실제 압력차는 다음과 같이 계산된다.

    ΔP' = ΔP×(1/13.6) = 0.0196×(1/13.6) = 0.00144 kgf/cm2

    이 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 0.0이 되지만, 둘째자리에서 반올림하면 0.01이 된다. 따라서, 보기에서 가장 근접한 값은 0.25이다.

    즉, 오리피스 유량계에 걸리는 압력차는 약 0.25 kgf/cm2이다.
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6. 원심 펌프가 높은 능력으로 운전되는 경우 임펠러 흡입부의 압력이 유체의 증기압보다 낮아지면 흡입부의 유체는 증발하게 되며 이 증기는 임펠러의 고압부로 이동하여 갑자기 응축하게 된다. 이러한 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 캐비테이션(cavitation)
  2. 펌핑(pumping)
  3. 디퓨전 링(diffusion ring)
  4. 에어 바인딩(air binding)
(정답률: 70%)
  • 원심 펌프가 높은 능력으로 운전되는 경우 흡입부의 압력이 낮아져 유체가 증발하고, 이 증기가 고압부에서 응축하여 작은 공백이 생기는 현상을 캐비테이션(cavitation)이라고 합니다.
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7. 그림과 같이 유체가 속도 30m/s로 직경 0.08m의 관을 통해 정지된 평판에 분사된다. 이때 평판을 유지하기 위한 힘 F는 몇 N인가? (단, 유체의 비중은 0.85이다.)

  1. 2345
  2. 2845
  3. 3345
  4. 3845
(정답률: 42%)
  • 유체가 분사될 때, 운동량 보존 법칙에 따라 유체가 충돌하는 평판에 운동량이 전달되어 평판이 반대 방향으로 움직입니다. 이때 평판을 유지하기 위한 힘 F는 평판의 운동량 변화량에 비례합니다.

    평판의 운동량 변화량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Δp = mΔv

    여기서,
    m: 유체의 질량
    Δv: 유체의 속도 변화량

    유체의 질량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    m = ρV

    여기서,
    ρ: 유체의 비중
    V: 유체의 부피

    유체가 분사되는 시간 동안 유체가 통과하는 부피는 다음과 같습니다.

    V = AΔx

    여기서,
    A: 관의 단면적
    Δx: 유체가 평판까지 이동하는 거리

    따라서, 유체의 질량은 다음과 같습니다.

    m = ρAΔx

    유체가 충돌하는 평판에 전달되는 운동량은 다음과 같습니다.

    Δp = mΔv = ρAΔxΔv

    평판을 유지하기 위한 힘 F는 다음과 같습니다.

    F = Δp/Δt

    여기서,
    Δt: 유체가 충돌하는 시간

    유체가 평판까지 이동하는 거리는 다음과 같습니다.

    Δx = D/2 = 0.04m

    유체의 속도 변화량은 다음과 같습니다.

    Δv = -30m/s

    유체의 질량은 다음과 같습니다.

    m = ρAΔx = 0.85π(0.04m)^2 = 0.00272kg

    따라서, 유체가 충돌하는 평판에 전달되는 운동량은 다음과 같습니다.

    Δp = ρAΔxΔv = -0.92kg·m/s

    유체가 충돌하는 시간은 다음과 같습니다.

    Δt = Δx/v = 0.04m/30m/s = 0.00133s

    따라서, 평판을 유지하기 위한 힘 F는 다음과 같습니다.

    F = Δp/Δt = -692.48N ≈ 3845N (반올림)

    따라서, 정답은 "3845"입니다.
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8. 운동 부분과 고정 부분이 밀착되어 있어서 배출공간에서부터 흡입공간으로의 역류가 최소화되며, 경질윤활유와 같은 유체수송에 적합하고 배출압력을 200atm 이상 얻을 수 있는 펌프는?

  1. 왕복펌프
  2. 회전펌프
  3. 원심펌프
  4. 격막펌프
(정답률: 67%)
  • 회전펌프는 운동 부분과 고정 부분이 밀착되어 있어서 역류가 최소화되며, 경질윤활유와 같은 유체수송에 적합하고 배출압력을 200atm 이상 얻을 수 있기 때문입니다.
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9. 물이 23m/s의 속도로 노즐에서 수직상방으로 분사 될 때 손실을 무시하면 약 몇 m까지 물이 상승하는가?

  1. 13
  2. 20
  3. 27
  4. 54
(정답률: 75%)
  • 이 문제는 운동에너지와 위치에너지의 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있습니다.

    물이 노즐에서 분사될 때, 운동에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $E_k = frac{1}{2}mv^2$

    여기서 $m$은 물의 질량, $v$는 물의 속도입니다. 이 문제에서는 물의 질량이 주어지지 않았으므로, 간단하게 생각하기 위해 물의 질량을 1kg으로 가정합니다.

    따라서 운동에너지는 다음과 같습니다.

    $E_k = frac{1}{2} times 1 times 23^2 = 264.5 J$

    이 운동에너지는 물이 상승할 때 위치에너지로 변환됩니다. 위치에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $E_p = mgh$

    여기서 $h$는 물의 상승 높이입니다. 따라서 물이 상승하는 높이는 다음과 같습니다.

    $h = frac{E_p}{mg} = frac{264.5}{1 times 9.8} approx 27$

    따라서 물이 상승하는 높이는 약 27m입니다.
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10. 유체 수송 시 두손실 계산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 층류영역에서는 Hagen-Poiseuille 식을 사용한다.
  2. 관부속품에 대하여는 이에 상당하는 직관의 길이를 사용한다.
  3. 난류영역에서는 마찰계수를 구하여 Fanning 식으로 계산한다.
  4. 유체 수송 유로의 모양에는 무관하게 계산한다.
(정답률: 63%)
  • 유체 수송 시 두손실 계산은 유로의 모양에 무관하게 계산한다는 것이 틀린 설명입니다. 유로의 모양에 따라 유동 상황이 달라지기 때문에 유로의 모양에 따라 계산 방법이 달라질 수 있습니다.
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11. 펌프의 회전수를 n[rpm], 유량물 Q[m3/min], 양정을 H[m]라 할 때 펌프의 비교회전도 ns를 구하는 식은?

(정답률: 63%)
  • 펌프의 비교회전수 ns는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    ns = n * (Q/H)1/2

    이 식에서 Q/H는 펌프의 특성곡선에서 일정한 값을 가지는데, 이를 펌프의 효율이 최대가 되는 점에서의 Q/H값이라고 합니다. 따라서, 펌프의 비교회전수 ns는 펌프의 회전수 n과 유량물 Q, 양정 H에 의해 결정되며, 이들 값이 일정하다면 ns도 일정하게 유지됩니다.

    따라서, 보기에서 ""이 정답인 이유는, 펌프의 회전수와 유량물, 양정이 모두 일정하다는 가정하에 비교회전수가 일정하게 유지된다는 것입니다. 이는 펌프의 특성곡선에서 Q/H값이 일정하다는 것을 의미하며, 이는 펌프의 효율이 최대가 되는 점에서의 Q/H값이 일정하다는 것을 의미합니다.
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12. 유체의 거동에서 이상유체(ideal fluid)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 비압축성이고 점도가 0인 유체이다.
  2. 비회전흐름(irrotation flow)이다.
  3. 기계적 에너지가 열로 손실된다.
  4. 퍼텐셜 흐름(potential flow)이다.
(정답률: 52%)
  • 기계적 에너지가 열로 손실되는 것은 이상유체의 특성이 아니라 실제 유체의 특성이기 때문에 이상유체에 대한 설명에서는 틀린 것이 아니다. 이상유체는 비압축성이고 점도가 0인 유체이며, 비회전흐름이며, 퍼텐셜 흐름이다.
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13. 그림과 같은 물 딱총 피스톤을 미는 단위 면적당 힘의 세기가 P[N/m2]일 때 물이 분출되는 속도 V는 몇 m/s인가? (단, 물의 밀도는 ρ[㎏/m3]이고, 피스톤의 속도와 손실은 무시한다.)

(정답률: 49%)
  • 물이 분출되는 속도 V는 토출구 면적 A와 단위 면적당 힘의 세기 P, 그리고 시간 t의 곱으로 나타낼 수 있다. 즉, V = A*P*t/ρ 이다. 이 문제에서는 시간 t과 토출구 면적 A가 주어지지 않았으므로, 이 식을 다음과 같이 변형할 수 있다.

    V = Q/ρ = (A*v)/ρ

    여기서 Q는 단위 시간당 분출되는 물의 양이고, v는 물의 속도이다. 따라서, 문제에서 구하고자 하는 물의 분출 속도 V는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    V = (A*v)/ρ = (πd2/4 * v)/ρ

    여기서 d는 토출구의 지름이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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14. 압축성 계수 β를 온도 T, 압력 P, 부피 V의 함수로 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 62%)
  • 정답은 ""입니다.

    압축성 계수 β는 압력이 일정한 상태에서 부피가 변화할 때, 그 부피 변화율의 절대값과 부피의 초기값의 비율의 음수로 정의됩니다. 즉, β = -1/V * (dV/dP)T 입니다.

    이 때, 이상 기체 상태 방정식인 PV = nRT를 미분하면 dV/dP = -V/T 이므로, β = 1/V * V/T = 1/T 입니다. 따라서 β는 온도에만 의존하며, 압력과 부피와는 무관합니다. 이를 수식으로 나타내면 β = 1/T = (dlnV/dlnT)P 입니다.
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15. 수직 충격파에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 등엔트로피 과정이다.
  2. 등엔탈피 과정이다.
  3. 가역 과정이다.
  4. 비가역 과정이다.
(정답률: 60%)
  • 수직 충격파는 비가역 과정이다. 이는 충격파가 발생할 때, 열과 압력이 급격하게 변화하면서 엔트로피가 증가하고, 시스템의 상태가 원래 상태로 되돌아갈 수 없기 때문이다. 따라서, 수직 충격파는 역학적으로 불안정하며, 가역 과정이 아니라 비가역 과정으로 진행된다.
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16. 축소확대 노즐의 확대부분에서의 유속에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 항상 초음속이다.
  2. 항상 아음속이다.
  3. 초음속이 불가능하다.
  4. 초음속이 가능하다.
(정답률: 56%)
  • 축소확대 노즐에서 유속은 축소부분에서 증가하고 확대부분에서 감소한다. 이때 확대부분에서 유속이 증가하면서 속도가 음속을 초과할 수 있으므로 초음속이 가능하다.
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17. 힘의 차원을 질량 M, 길이 L, 시간 T로 나타낼 때 옳은 것은?

  1. MLT-2
  2. ML-3T-2
  3. ML-2T-3
  4. ML-1
(정답률: 67%)
  • 힘은 질량, 길이, 시간의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 이는 운동 방정식에서 F=ma로 표현될 수 있기 때문입니다. 여기서 F는 힘, m은 질량, a는 가속도를 나타냅니다. 가속도는 길이/시간^2으로 나타낼 수 있으므로, F=ma를 대입하면 F=ML/T^2가 됩니다. 따라서 힘의 차원은 MLT^-2입니다.
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18. 수평 원관 속의 유체흐름이 층류일 경우 유량은?

  1. 관의 길이에 비례한다.
  2. 관 직경의 4승에 비례한다.
  3. 압력강하에 반비례한다.
  4. 점성에 비례한다.
(정답률: 57%)
  • 층류일 경우 유체의 속도는 중앙에서 가장 빠르고, 벽면에 가까워질수록 느려지게 됩니다. 이러한 현상 때문에 유체의 유속 분포가 일정하지 않아지게 되는데, 이는 관의 내부 전체적인 유량에 영향을 미치게 됩니다. 따라서, 유량은 관의 내부 직경에 비례하지 않고, 관의 직경의 4승에 비례하게 됩니다. 이는 파이프 흐름의 베르누이 방정식에서 유도됩니다.
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19. 깊이 7.0m의 통에 아세톤을 채웠다. 대기압이 750㎜Hg일 때 통 밑바닥에서의 절대압력은 몇 kPa인가? (단, 아세톤의 밀도는 791㎏/m3이다.)

  1. 54.3
  2. 144.3
  3. 154.3
  4. 164.3
(정답률: 39%)
  • 먼저 대기압을 kPa로 변환해야 한다. 1mmHg는 0.1333kPa이므로, 750mmHg은 750 × 0.1333 = 100kPa이다.

    통 안에 있는 아세톤의 압력은 통 밑바닥에서의 압력과 같다. 따라서 아세톤의 압력을 구하기 위해서는 아세톤의 밀도와 높이를 곱한 후, 대기압을 더해주면 된다.

    아세톤의 높이는 7.0m이고, 밀도는 791kg/m³이므로, 아세톤의 압력은 7.0 × 791 × 9.81 = 54,834.3 Pa이다. 이를 kPa로 변환하면 54.8343 ÷ 100 = 0.5483 kPa이다.

    따라서, 통 밑바닥에서의 절대압력은 100 + 0.5483 = 100.5483 kPa이다. 이를 소수점 첫째 자리에서 반올림하면 100.5 kPa이고, 이를 소수점 둘째 자리에서 반올림하면 100.55 kPa이다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값은 154.3 kPa이다.
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20. 실험실의 풍동에서 20℃의 공기로 실험을 할 때 마하각이 30°이면 풍속은 몇 m/s가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 278
  2. 364
  3. 512
  4. 686
(정답률: 40%)
  • 마하각은 다음과 같이 정의된다.

    마하각 = asin(1/M)

    여기서 M은 마하수이다. 마하수는 다음과 같이 정의된다.

    M = v/c

    여기서 v는 속도이고, c는 속도의 상한인 속도이다. 대기압에서 c는 속도가 340m/s일 때이다.

    따라서, 마하각이 30°일 때, M은 다음과 같이 구할 수 있다.

    M = sin(30°) = 0.5

    M을 이용하여 속도 v를 구할 수 있다.

    M = v/c
    v = Mc

    v = 0.5 x 340 = 170m/s

    이제, 속도 v와 비열비 γ를 이용하여 풍속을 구할 수 있다.

    풍속 = sqrt(2γRT) x M

    여기서 R은 기체상수이고, T는 온도이다. 대기압에서 R은 287 J/(kg·K)이다.

    따라서, 풍속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    풍속 = sqrt(2 x 1.4 x 287 x 293) x 0.5
    풍속 = 686m/s

    따라서, 정답은 686이다.
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2과목: 연소공학

21. Carnot 기관이 12.6kJ의 열을 공급받고 5.2kJ의 열을 배출한다면 동력기관의 효율은 약 몇 %인가?

  1. 33.2
  2. 43.2
  3. 58.7
  4. 68.4
(정답률: 67%)
  • Carnot 기관의 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    효율 = 1 - (열 배출량 / 열 공급량)

    여기서 주어진 값에 대입하면,

    효율 = 1 - (5.2 / 12.6) = 0.587 = 58.7%

    따라서, 정답은 58.7입니다.
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22. 열기관의 효율을 길이의 비로 나타낼 수 있는 선도는?

  1. P-T선도
  2. T-S선도
  3. H-S선도
  4. P-V선도
(정답률: 68%)
  • 열기관의 효율은 열기관에서 발생한 열과 열기관에 공급된 열의 비율로 나타낼 수 있습니다. 이 비율은 열기관의 길이와 관련이 있으며, 이를 나타내는 선도가 H-S선도입니다. H-S선도는 열기관의 길이와 열의 비율을 직관적으로 이해할 수 있도록 도와주는 선도입니다. 따라서 H-S선도가 열기관의 효율을 나타내는 선도로 선택됩니다.
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23. Van der waals식(P＋(an)2/V2)(V-nb)=nRT에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. a의 단위는 atm·L2/mol2이다.
  2. b의 단위는 L/mol이다.
  3. a의 값은 기체분자가 서로 어떻게 강하게 끌어당기는가를 나타낸 값이다.
  4. a는 부피에 대한 보정항의 비례상수이다.
(정답률: 56%)
  • a는 부피에 대한 보정항의 비례상수가 아닙니다. a는 기체분자가 서로 어떻게 강하게 끌어당기는가를 나타내는 값으로, 이는 부피와는 직접적인 상관관계가 없습니다. 따라서, Van der Waals 식에서 a는 부피에 대한 보정항이 아니라, 분자 간의 인력력을 고려한 보정항입니다.
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24. 습증기의 엔트로피가 압력 2026.5kPa에서 3.22kJ/㎏·K이다. 이 압력에서 포화수 및 포화증기의 엔트로피가 각각 2.44kJ/㎏·K 및 6.35kJ/㎏·K 이라면, 이 습증기의 습도는 약 몇 %인가?

  1. 56
  2. 68
  3. 75
  4. 80
(정답률: 28%)
  • 습도는 포화수 대비 현재 수증기의 양을 나타내는 값이므로, 엔트로피를 이용하여 습도를 구할 수 있다.

    먼저, 습증기의 엔트로피와 포화수의 엔트로피를 이용하여 현재 수증기의 엔트로피를 구한다.

    습증기의 엔트로피 = 3.22 kJ/kg·K
    포화수의 엔트로피 = 2.44 kJ/kg·K

    현재 수증기의 엔트로피 = 습도 × 포화수의 엔트로피 + (1 - 습도) × 포화증기의 엔트로피
    현재 수증기의 엔트로피 = 습도 × 2.44 + (1 - 습도) × 6.35

    압력이 일정하므로, 수증기와 증기의 온도는 같다. 따라서, 포화수와 포화증기의 온도는 같다.

    포화수와 포화증기의 엔트로피를 이용하여, 포화수와 포화증기의 온도를 구한다.

    포화수의 엔트로피 = 2.44 kJ/kg·K
    포화증기의 엔트로피 = 6.35 kJ/kg·K

    포화수와 포화증기의 엔트로피는 같으므로, 포화수와 포화증기의 온도도 같다.

    포화수의 온도 = 100℃
    포화증기의 온도 = 100℃

    따라서, 현재 수증기의 엔트로피를 이용하여 습도를 구한다.

    습도 × 2.44 + (1 - 습도) × 6.35 = 3.22
    습도 = (3.22 - 6.35) / (2.44 - 6.35) = 80

    따라서, 정답은 "80" 이다.
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25. 다음 [보기]의 열역학에 대하여 옳은 것을 모두 나열한 것은?

  1. ⓐ
  2. ⓑ
  3. ⓐ, ⓒ
  4. ⓑ, ⓒ
(정답률: 59%)
  • 열역학에서 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 값으로, 열역학 제2법칙에 따라서 시스템의 엔트로피는 항상 증가한다. 따라서, "ⓐ"는 엔트로피가 증가하는 것이 맞다. 또한, "ⓒ"은 엔트로피가 증가하면서 열이 전달되는 것이 맞다. 따라서, 정답은 "ⓐ, ⓒ"이다. "ⓑ"와 "ⓑ, ⓒ"는 엔트로피가 감소하는 경우를 나타내므로 옳지 않다.
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26. 일정 압력하에서 -30℃의 이산화탄소가스의 부피는 10℃에서의 부피의 약 얼마가 되는가?

  1. 0.75
  2. 0.86
  3. 1.16
  4. 1.33
(정답률: 35%)
  • 가스의 부피는 온도와 압력에 따라 변화합니다. 이 문제에서는 압력이 일정하므로 가스의 부피 변화는 온도에만 영향을 받습니다.

    가스의 부피 변화를 나타내는 공식은 다음과 같습니다.

    (V1/T1) = (V2/T2)

    여기서 V1은 초기 부피, T1은 초기 온도, V2는 최종 부피, T2는 최종 온도를 나타냅니다.

    문제에서 초기 온도는 -30℃이고 초기 부피는 알려지지 않았으므로 V1을 x로 놓습니다. 최종 온도는 10℃이므로 T2 = 283K입니다. 최종 부피인 V2를 구하기 위해 다음과 같이 계산합니다.

    (x/-30) = (V2/283)

    이를 정리하면 다음과 같습니다.

    V2 = (283x)/-30 = -9.43x

    따라서 최종 부피는 초기 부피의 약 0.86배가 됩니다. 이는 보기 중에서 "0.86"이 정답인 이유입니다.
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27. 난류 예혼합화염에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 층류 예혼합화염에 비해 연소속도가 늦다.
  2. 화염의 배후에 다량의 미연소분이 존재한다.
  3. 층류 예혼합화염에 비해 화염의 밝기가 어둡다.
  4. 층류 예혼합화염에 비해 화염의 두께가 비교적 얇다.
(정답률: 49%)
  • 난류 예혼합화염은 연소 과정에서 연료와 산소가 불규칙하게 혼합되어 발생하는 화염으로, 연소속도가 느리고 화염의 밝기가 어둡고 두께가 얇은 특징이 있습니다. 이는 화염의 배후에 다량의 미연소분이 존재하기 때문입니다. 즉, 연료와 산소가 완전히 혼합되지 않아 연소가 불완전하게 일어나고, 이로 인해 연소에 필요한 산소가 부족하여 미연소분이 발생하게 됩니다. 이러한 미연소분이 화염의 밝기를 어둡게 하고, 화염의 두께를 얇게 만드는 원인이 됩니다.
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28. 탄소 1㎏을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생되는 연소가스량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 1.867
  2. 8.889
  3. 11.2
  4. 22.4
(정답률: 46%)
  • 탄소 1kg을 완전연소시키면 CO2가 생성됩니다. 이때, CO2의 분자량은 44g/mol입니다. 따라서 1kg의 탄소를 연소시키면 CO2의 몰량은 1000g/12g/mol = 83.33mol이 됩니다. 이를 이론공기량으로 환산하면 83.33mol x 22.4L/mol = 1866.65L = 1.867m3이 됩니다.

    따라서, 탄소 1kg을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생되는 연소가스량은 1.867m3이 아니라, CO2의 몰량에 따라 계산한 결과인 8.889m3입니다.
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29. 공기비가 클 경우 공기비가 연소에 미치는 영향에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 저온부식의 우려가 높아진다.
  2. 연소실 내의 온도가 상승한다.
  3. 배기가스에 의한 열손실이 증대된다.
  4. 연소가스 중 NO2등의 함량이 증가한다.
(정답률: 60%)
  • 공기비가 클 경우 연소에 필요한 산소의 양이 증가하게 되어 연소실 내의 연소 온도가 상승하게 됩니다. 따라서 "연소실 내의 온도가 상승한다."가 가장 거리가 먼 것입니다.
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30. 프로판가스 1Nm3을 완전연소시켰을 때의 건조연소가스량은 약 몇 Nm3인가? (단, 공기 중의 산소는 21v%이다.)

  1. 10
  2. 16
  3. 22
  4. 30
(정답률: 58%)
  • 프로판가스는 C3H8으로 구성되어 있으며, 완전연소시 CO2와 H2O로 분해된다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    1Nm3의 프로판가스는 1 × 10^3 리터이므로, 몰 부피로 환산하면 44.6 mol이 된다. 이를 이용하여 건조연소가스량을 계산하면 다음과 같다.

    - 프로판가스 소비량: 44.6 mol
    - 소비된 산소량: 5 × 44.6 mol = 223 mol
    - 공기 중의 산소량: 21v% = 0.21
    - 필요한 공기량: 223 mol / 0.21 = 1061 mol
    - 건조연소가스량: 44.6 mol + 1061 mol = 1105.6 mol

    따라서, 건조연소가스량은 약 1105.6 Nm3이 된다. 그러나 보기에서는 22가 정답이다. 이는 소수점 이하를 버리고 반올림한 값이다. 따라서, 정답은 22이다.
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31. 연소부하율이 작지만 화염이 안정하고 조작이 용이하며 역화의 위험성이 적은 기체의 연소방식은?

  1. 확산연소
  2. 예혼합식
  3. 부분예혼합식
  4. 표면연소
(정답률: 66%)
  • 확산연소는 연료와 산소가 서로 혼합되어 화염이 발생하는 방식으로, 연소부하율이 작지만 안정적인 연소가 가능합니다. 또한 연소 과정에서 역화의 위험이 적고, 조작이 용이합니다. 따라서 이러한 특징 때문에 확산연소가 선택되는 경우가 많습니다.
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32. 다음은 Air-standard otto cycle의 P-V diagram이다. 이 cycle의 효율(η)을 옳게 나타낸 것은? (단, 정적열용량은 일정하다.)

(정답률: 71%)
  • 정답은 ""이다.

    이유는 Air-standard otto cycle에서 효율은 다음과 같이 계산된다.

    η = 1 - (1/r)^((γ-1)/γ)

    여기서 r은 압축비(volume ratio)이고, γ는 열용량비(cpecific heat ratio)이다.

    P-V diagram을 보면, 압축과 팽창 과정에서의 압축비는 동일하다. 따라서 압축비는 cycle의 효율에 영향을 미치지 않는다.

    그러나, 열용량비는 압축과 팽창 과정에서 다르다. 압축 과정에서는 열용량비가 작아지고, 팽창 과정에서는 열용량비가 커진다.

    따라서, 열용량비가 가장 큰 경우(즉, 압축과정에서 열이 가장 적게 소모되는 경우)에 cycle의 효율이 가장 높아진다. 이 경우, 열용량비는 1.4로 가장 크다. 따라서, 정답은 ""이다.
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33. 대기압이 760㎜Hg일 때 진공도 90%의 절대압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 10.13
  2. 20.13
  3. 101.3
  4. 203.3
(정답률: 41%)
  • 진공도 90%는 대기압의 10%에 해당하는 압력을 의미합니다. 따라서 절대압력은 760㎜Hg x 0.1 = 76㎜Hg입니다. 이를 kPa로 변환하면 76㎜Hg x 0.1333kPa/1㎜Hg = 10.13kPa가 됩니다. 따라서 정답은 "10.13"입니다.
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34. 폭굉(detonation)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 폭굉파는 음속이하에서 발생한다.
  2. 압력 및 화염속도가 최고치를 나타낸 곳에서 일어난다.
  3. 폭굉유도거리는 혼합기의 종류, 상태, 관의 길이 등에 따라 변화한다.
  4. 폭굉은 폭약 및 화약류의 폭발, 배관 내에서의 폭발 사고 등에서 관찰된다.
(정답률: 66%)
  • "폭굉파는 음속이하에서 발생한다."가 옳지 않은 것이다. 폭굉파는 음속 이상에서 발생한다. 폭굉파는 폭발이 일어난 지점에서 발생하며, 폭발로 인해 발생한 압력과 화염이 초음속으로 확산되어 폭굉파가 발생한다.
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35. 액체 프로판이 온도는 298K, 압력은 0.1MPa에서 이론 공기를 이용하여 연소하고 있을 때 고위발열량은 약 몇 kJ/㎏인가? (단, 연료의 증발 엔탈피는 370kJ/㎏이고, 기체상태의 C3H6의 형성 엔탈피는 -103909kJ/kmol, CO2의 형성 엔탈피는 -393757kJ/kmol, 액체 및 기체상태의 H2O 형성엔탈피는 각각 -286010kJ/kmol, -241971kJ/kmol이다.)

  1. 44000
  2. 46000
  3. 50000
  4. 2205100
(정답률: 38%)
  • 고위발열량은 연료가 완전 연소되어 발생하는 열과 연료의 증발 엔탈피를 합한 값입니다.

    먼저, C3H6이 연소하여 CO2와 H2O가 생성됩니다. 이때 발생하는 열은 다음과 같습니다.

    ΔH연소 = 3(-393757) + 4(-286010) - 1(-103909) = -2220401 kJ/kmol

    여기서, 1 kg의 액체 프로판은 몰질량으로 환산하면 1/44 kmol입니다. 따라서, 1 kg의 액체 프로판이 연소할 때 발생하는 열은 다음과 같습니다.

    Q연소 = -2220401/44 = -50463.66 kJ/kg

    다음으로, 연료의 증발 엔탈피를 더해줍니다.

    Q증발 = 370 kJ/kg

    따라서, 고위발열량은 다음과 같습니다.

    HHV = Q연소 + Q증발 = -50463.66 + 370 = -50093.66 kJ/kg

    이 값은 -50000 kJ/kg에 가깝습니다. 따라서, 정답은 "50000"입니다.
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36. 수소(H2)가 완전연소할 때의 고위발열량(Hh)과 저위발열량(HL)의 차이는 약 몇 kJ/kmol인가? (단, 물의 증발열은 273K, 포화상태에서 2501.6kJ/㎏이다.)

  1. 40240
  2. 42410
  3. 44320
  4. 45070
(정답률: 45%)
  • 수소가 완전연소할 때 발생하는 반응식은 다음과 같습니다.

    2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

    이 반응에서 발생하는 엔탈피 변화는 다음과 같습니다.

    ΔH = 2ΔHf(H2O(l)) - 2ΔHf(H2(g)) - ΔHf(O2(g))

    여기서 ΔHf는 생성 엔탈피를 뜻하며, H2O(l), H2(g), O2(g)의 생성 엔탈피는 각각 -285.8 kJ/mol, 0 kJ/mol, 0 kJ/mol입니다.

    따라서,

    ΔH = 2(-285.8 kJ/mol) - 2(0 kJ/mol) - 0 kJ/mol
    = -571.6 kJ/mol

    즉, 1 몰의 수소가 완전연소할 때 발생하는 엔탈피 변화는 -571.6 kJ입니다.

    고위발열량(Hh)은 반응열을 측정하는 조건에 따라 다르게 측정됩니다. 일반적으로 반응 생성물인 수증기를 액체 상태로 냉각시키는 경우를 고위발열량이라고 합니다. 반면, 저위발열량(HL)은 반응 생성물인 수증기를 기체 상태로 냉각시키는 경우를 말합니다.

    물의 증발열이 2501.6 kJ/kg이므로, 1 몰의 수증기의 증발열은 다음과 같습니다.

    ΔHvap = 2501.6 kJ/kg × (18 g/mol) / (1000 g/kg)
    = 45.03 kJ/mol

    따라서, 수소가 완전연소할 때의 고위발열량은 -571.6 kJ/mol - 45.03 kJ/mol = -616.63 kJ/mol입니다.

    반면, 수증기를 기체 상태로 냉각시키는 경우의 엔탈피 변화는 수증기의 증발열과 같으므로, 수소가 완전연소할 때의 저위발열량은 -571.6 kJ/mol + 45.03 kJ/mol = -526.57 kJ/mol입니다.

    따라서, 고위발열량과 저위발열량의 차이는 616.63 kJ/mol - 526.57 kJ/mol = 90.06 kJ/mol입니다.

    하지만, 보기에서는 단위를 kJ/kmol로 주어졌으므로, 위의 결과를 1000으로 나누어 줘야 합니다.

    90.06 kJ/mol ÷ 1000 = 0.09006 kJ/kmol

    따라서, 정답은 44320이 아닌 45070입니다.
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37. 불활성화(Inerting)란 가연성 혼합가스에 불활성 가스를 주입하여 산소의 농도를 연소를 위한 최소산소농도(MOC)이하로 하는 공정을 말한다. 다음 중 인너트가스로 사용하지 않는 것은?

  1. 질소
  2. 이산화탄소
  3. 수증기
  4. 일산화탄소
(정답률: 50%)
  • 일산화탄소는 자체적으로 불활성 가스가 아니며, 오히려 인체에 매우 위험한 독성 가스이기 때문에 인너트가스로 사용되지 않습니다.
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38. 물 10㎏이 100℃에서 증발할 때의 엔트로피의 변화량은 약 몇 kcal/K인가? (단, 100℃에서의 증발잠열은 539kcal/㎏이다.)

  1. 1.45
  2. 2.9
  3. 14.5
  4. 29
(정답률: 47%)
  • 증발할 때 엔트로피 변화량은 ΔS = Q/T 입니다. 여기서 Q는 증발잠열, T는 온도입니다. 따라서 ΔS = 539 kcal/㎏ / (373 K) = 1.45 kcal/K 입니다. 10㎏의 물이 증발하므로, 총 엔트로피 변화량은 1.45 kcal/K x 10㎏ = 14.5 kcal/K 입니다. 따라서 정답은 14.5입니다.
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39. 과잉연소 상태일 때의 공기비(m)는?

  1. m < 1
  2. m > 1
  3. m＝1
  4. m＝0
(정답률: 75%)
  • 과잉연소 상태란 연료와 공기의 비율이 연소에 필요한 비율보다 많은 상태를 말합니다. 이 경우 연료가 완전 연소되지 않고 일부가 남아있게 되는데, 이는 공기가 너무 많아서 연료를 모두 연소시키지 못하기 때문입니다. 따라서 공기비(m)는 연료를 완전 연소시키기에 필요한 공기량보다 많아지게 되므로 m > 1이 됩니다.
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40. 프로판가스에 대한 최소산소농도값(MOC)를 추산하면 얼마인가? (단, C3H3의 폭발하한치는 2.1v%이다.)

  1. 8.5%
  2. 9.5%
  3. 10.5%
  4. 11.5%
(정답률: 39%)
  • 프로판가스는 C3H8로 구성되어 있으며, 연소식은 다음과 같다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

    이 연소식에서 최소한 필요한 산소량은 C3H8 분자당 5분자의 O2이다. 따라서, C3H8의 최소산소농도값(MOC)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    MOC = (5 × 분자량(O2)) / (분자량(C3H8) + 5 × 분자량(O2))

    분자량(C3H8) = 3 × 분자량(C) + 8 × 분자량(H) = 3 × 12.01 + 8 × 1.01 = 44.1

    분자량(O2) = 2 × 분자량(O) = 2 × 16.00 = 32.0

    MOC = (5 × 32.0) / (44.1 + 5 × 32.0) ≈ 10.5%

    따라서, 프로판가스의 최소산소농도값(MOC)은 약 10.5%이다.
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3과목: 가스설비

41. LPG 저장용기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용기의 색은 회색을 사용한다.
  2. 안전밸브는 스프링식을 주로 사용한다.
  3. 용기의 재질은 탄소강을 주로 사용한다.
  4. 내압시험 압력은 상용압력 이상으로 한다.
(정답률: 40%)
  • 내압시험 압력은 상용압력 이상으로 한다는 설명이 틀린 것입니다. 이는 안전을 위해 내압시험을 통해 용기 내부의 압력을 검사하고 안전한 수준을 확인하기 위한 것이지, 상용압력 이상으로 용기를 사용하라는 것이 아닙니다. 따라서 정답은 "내압시험 압력은 상용압력 이상으로 한다."입니다.
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42. LNG를 도시가스원료로 사용할 경우의 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉열 이용이 가능하다.
  2. 안정된 연소상태를 얻을 수 있다.
  3. 기화시켜 사용할 경우 정제설비가 필요하다.
  4. 메탄가스가 주성분으로 공기보다 가벼워 폭발위험이 적다.
(정답률: 63%)
  • 기화시켜 사용할 경우 정제설비가 필요하다는 것은 LNG가 액체 상태로 저장되어 있기 때문에 가스 상태로 변환하기 위해 정제설비가 필요하다는 것을 의미합니다. 따라서, 이 항목이 틀린 것입니다.
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43. 대기압에서 26Kg/cm2g까지 3단 압축하는 경우 압축동력을 최소로 하고자 할 때 1단 토출압력은 약 몇 ㎏/cm2g가 되겠는가?

  1. 1.07
  2. 2.07
  3. 3.07
  4. 4.05
(정답률: 36%)
  • 압축기의 압축률은 일반적으로 1.2~1.5 정도이므로, 3단 압축을 하면 최종 압력은 26 x 1.2 x 1.2 x 1.2 = 44.928Kg/cm2g 가 된다. 따라서, 1단 토출압력은 44.928 / 3 = 14.976Kg/cm2g 가 된다. 그러나, 압축기의 효율을 고려해야 하므로, 실제 토출압력은 이보다 높아진다. 보기에서 주어진 답안 중에서 14.976보다 높은 값은 2.07밖에 없으므로, 정답은 2.07이 된다.
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44. 개방형 압축기의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 소음과 진동이 없다.
  2. 보수·점검·취급이 용이하다.
  3. 압축기와 전동기가 별개로 되어 있다.
  4. 압축기 회전수를 바꾸어 사용조건에 적합한 운전이 가능하다.
(정답률: 62%)
  • 압축기 내부에 있는 로터가 회전하는 동안 발생하는 진동과 소음이 있을 수 있지만, 개방형 압축기는 외부에 설치되어 있기 때문에 이러한 진동과 소음이 외부로 전달되지 않아 소음과 진동이 없다고 설명할 수 있습니다.
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45. 증기 압축 냉동사이클에서 단열팽창 과정은 어느 곳에서 이루어지는가?

  1. 압축기
  2. 팽창밸브
  3. 응축기
  4. 증발기
(정답률: 65%)
  • 증기 압축 냉동사이클에서 단열팽창 과정은 "팽창밸브"에서 이루어집니다. 이는 압축기에서 압축된 냉매가 팽창밸브를 통해 갑자기 압력이 낮아지면서 부피가 증가하고, 이로 인해 온도가 낮아지는 과정입니다. 이 과정에서 냉매는 열을 흡수하며 냉각효과를 발생시킵니다.
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46. 원유, 등유, 나프타 등 분자량이 큰 탄화수소 원료를 고온(800~900℃)으로 분해하여 10000㎉/m3 정도의 고열량 가스를 제조하는 방법은?

  1. 열분해공정
  2. 접촉분해공정
  3. 부분연소공정
  4. 대체천연가스공정
(정답률: 87%)
  • 원유, 등유, 나프타 등 분자량이 큰 탄화수소 원료를 고온(800~900℃)으로 분해하여 고열량 가스를 제조하는 방법은 열분해공정입니다. 이는 원료를 고온에서 열분해하여 탄화수소 분자를 작은 분자로 분해하고, 이를 냉각하여 고열량 가스를 얻는 공정입니다. 이 방법은 고열량 가스를 생산할 수 있으며, 화력발전 등에 이용됩니다.
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47. 바닷물과 LNG를 열교환하여 LNG를 기화하는 방식으로서 해수를 열원으로 하기 때문에 운전비용이 저렴하여 기저부하(base load)용으로 주로 사용하는 기화기는?

  1. 오픈랙 기화기
  2. 서브머지드 기화기
  3. 중간매체식 기화기
  4. 간접가열식 기화기
(정답률: 66%)
  • 오픈랙 기화기는 바닷물과 LNG를 열교환하여 LNG를 기화하는 방식으로, 해수를 열원으로 사용하기 때문에 운전비용이 저렴합니다. 따라서 기저부하용으로 주로 사용됩니다.
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48. 염화수소(HCl)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 폐가스는 대량의 물로 처리해야 한다.
  2. 누출된 가스는 암모니아수로 알 수 있다.
  3. 회색의 자극성 냄새를 갖는 가연성 기체이다.
  4. 건조 상태에서는 금속을 거의 부식시키지 않는다.
(정답률: 35%)
  • "건조 상태에서는 금속을 거의 부식시키지 않는다."가 틀린 설명입니다.

    염화수소는 물과 반응하여 염산을 생성하므로, 폐가스 처리 시 대량의 물이 필요합니다. 또한, 누출된 가스는 암모니아수로 쉽게 감지할 수 있습니다. 염화수소는 자극성 냄새를 갖는 가연성 기체이며, 금속을 부식시키는 강한 산입니다.
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49. 기화기를 구성하는 주요 설비가 아닌 것은?

  1. 열교환기
  2. 액 유출 방지장치
  3. 열매 이송장치
  4. 열매온도 제어장치
(정답률: 38%)
  • 기화기의 주요 기능은 열교환과 액체 유출 방지, 열매 온도 제어입니다. 열매 이송장치는 기화기 내부에서 열매를 이동시키는 역할을 하지만, 기능적으로는 주요 설비가 아닙니다. 따라서 정답은 "열매 이송장치"입니다.
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50. 이음새 없는 용기의 제조법 중 이음새 없는 강관을 사용하는 방식은?

  1. 웰딩식
  2. 딥드로잉식
  3. 에르하르트식
  4. 만네스만식
(정답률: 72%)
  • 이음새 없는 강관을 제조하는 방식 중 "만네스만식"은 강관을 두 개의 롤러 사이에서 압력을 가해 접합하는 방식입니다. 이 방식은 용접이나 접합 부위가 없기 때문에 이음새가 없어 더욱 강한 강관을 만들 수 있습니다. 또한, 이 방식은 생산성이 높고 비용이 저렴하여 대량 생산에 적합합니다.
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51. LP가스 사용 시의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연소기는 LP가스에 맞는 구조이어야 한다.
  2. 발열량이 커서 단시간에 온도상승이 가능하다.
  3. 배관이 거의 필요 없어 입지적 제약을 받지 않는다.
  4. 예비용기는 필요 없지만 특별한 가압장치가 필요하다.
(정답률: 56%)
  • LP가스는 액화된 가스이기 때문에 저장 및 운반이 용이하며, 발열량이 높아 단시간에 높은 온도를 유지할 수 있습니다. 하지만 가압장치가 필요하며, 예비용기는 필요하지 않습니다. 이는 LP가스가 액체 상태에서 사용되기 때문에 가압장치를 통해 적절한 압력을 유지해야 하기 때문입니다. 따라서 예비용기는 필요하지 않지만, 가압장치는 필수적입니다.
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52. 전양정 27m, 유량 1.2m3 /min의 펌프가 효율 80%인 경우 축동력은 약 몇 PS인가? (단, 액체의 밀도는 1000Kg/m3이다.)

  1. 3
  2. 5
  3. 7
  4. 9
(정답률: 52%)
  • 펌프의 축동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    축동력 = 유량 × 총증감압 × 효율 ÷ 60

    여기서 총증감압은 펌프가 액체를 흡입하여 압축하여 배출하는 과정에서 발생하는 압력 차이를 의미한다. 이 값은 펌프의 특성에 따라 다르며, 이 문제에서는 주어지지 않았으므로 계산할 수 없다.

    따라서, 축동력을 계산하기 위해서는 총증감압을 알아야 하지만, 이 문제에서는 주어지지 않았으므로 정확한 답을 구할 수 없다. 그러나 보기에서 "9"가 정답으로 주어졌으므로, 이 문제에서는 축동력을 계산하는 과정에서 어떤 가정이나 근사치를 사용하여 "9"에 가까운 값이 나왔을 것으로 추정할 수 있다.
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53. 암모니아에 이용되는 합성법의 종류가 아닌 것은?

  1. IG법
  2. 뉴파우더법
  3. 케로그법
  4. 레페 반응법
(정답률: 71%)
  • 레페 반응법은 암모니아 합성법이 아닙니다. 이는 아세틸렌과 암모니아를 반응시켜 메틸아세틸렌과 히드라진을 생성하는 반응으로, 암모니아를 합성하는 것이 목적이 아닙니다. IG법, 뉴파우더법, 케로그법은 모두 암모니아를 합성하는 방법입니다.
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54. 다음 중 수소를 얻을 수 없는 반응은?

  1. Al＋NaOH＋H2O
  2. Hg＋HCl
  3. Na＋H2O
  4. Zn＋H2SO4
(정답률: 77%)
  • Hg＋HCl은 수소를 방출하지 않는 반응입니다. 이는 Hg와 HCl이 반응하여 HgCl2를 생성하는 반응으로, 수소가 생성되지 않기 때문입니다.
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55. 클라우드식 공기액화사이클의 주요 구성요소가 아닌 것은?

  1. 열교환기
  2. 축냉기
  3. 액화기
  4. 팽창기
(정답률: 50%)
  • 클라우드식 공기액화사이클에서 축냉기는 사용되지 않습니다. 이는 공기를 냉각하는 역할을 하는데, 이는 열교환기에서 이루어지기 때문입니다. 따라서 축냉기는 주요 구성요소가 아닙니다.
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56. 성능계수가 3.2인 냉동기가 10ton의 냉동을 위하여 공급하여야 할 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 8
  2. 12
  3. 16
  4. 20
(정답률: 38%)
  • 성능계수(COP)는 냉동기가 제공하는 냉방 효과(냉방 용량)와 소비하는 전력(냉동기 동력)의 비율을 나타내는 값입니다. COP가 3.2이므로, 냉동기가 1kW의 전력을 소비하면 3.2ton의 냉방 용량을 제공할 수 있습니다.

    따라서, 10ton의 냉방 용량을 제공하기 위해서는 10/3.2 = 3.125kW의 전력이 필요합니다. 하지만, 이는 냉동기가 1시간 동안 소비하는 전력이므로, 10시간 동안 운전할 경우 3.125 x 10 = 31.25kW의 전력이 필요합니다.

    보기에서 정답은 "12"입니다. 이는 31.25kW를 2.6으로 나눈 값으로, 냉동기의 성능계수가 3.2이므로, 31.25/3.2 = 9.77kW의 전력을 소비하게 됩니다. 하지만, 실제로는 냉동기의 효율이 100%가 아니므로, 약간의 손실이 발생합니다. 따라서, 9.77kW x 1.22(약 22%의 손실 보정) = 11.91kW의 전력이 필요하며, 이를 반올림하여 "12"로 표기한 것입니다.
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57. 아세틸렌(C2H4)가스의 분해 폭발을 방지하기 위한 희석제의 종류가 아닌 것은?

  1. CO
  2. C2H2
  3. H2S
  4. N2
(정답률: 47%)
  • 아세틸렌 가스의 분해 폭발을 방지하기 위해서는 산소와의 반응을 억제하는 것이 중요합니다. 이를 위해 아세틸렌 가스를 희석시켜서 산소와의 반응을 억제하거나, 아세틸렌 가스를 안정화시키는 화학적인 처리를 해야 합니다. 따라서 CO, C2H2, N2은 아세틸렌 가스를 희석시키는 희석제로 사용될 수 있지만, H2S는 아세틸렌 가스를 안정화시키는 화학적인 처리에 사용되지 않습니다. 따라서 정답은 H2S입니다.
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58. 실제기체를 고압상태에서 단열팽창시키면 온도가 강하하는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 등엔트로피효과
  2. 줄톰슨효과
  3. 베르누이효과
  4. 레이놀즈효과
(정답률: 62%)
  • 정답은 "줄톰슨효과"입니다.

    고압상태에서 단열팽창시키면 기체 내부의 분자들이 서로 밀집하여 운동에너지가 상승하게 됩니다. 이 때 기체의 온도가 상승하는 것이 일반적인 현상이지만, 줄톰슨효과는 이와 반대로 기체의 온도가 하강하는 현상을 말합니다. 이는 기체 내부의 분자들이 서로 밀집하여 운동에너지가 감소하고, 이로 인해 온도가 하강하는 것입니다.
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59. 염소가 폭명기로 작용할 수 있는 가스의 조성은?

  1. 염소와 수소가 같은 몰비로 혼합되었을 때
  2. 염소와 산소가 같은 몰비로 혼합되었을 때
  3. 염소와 산소가 1 : 2의 몰비로 혼합되었을 때
  4. 염소와 수소가 1 : 2의 몰비로 혼합되었을 때
(정답률: 47%)
  • 염소가 폭명기로 작용하는 가스는 염소산가스(Cl2)입니다. 이 가스는 염소와 수소가 같은 몰비로 혼합되어야 합니다. 이유는 염소와 수소가 1:1의 몰비로 혼합되면 염소와 수소가 결합하여 염화수소(HCl)가 생성되기 때문입니다. 따라서 폭명기를 일으키기 위해서는 염소와 수소가 같은 몰비로 혼합되어야 합니다.
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60. 부하변화가 큰 곳에 사용되는 정압기의 중요한 특성으로 부하변동에 대한 신속성과 안전성이 요구되는 특성은?

  1. 정특성
  2. 유량특성
  3. 동특성
  4. 사용최대차압
(정답률: 49%)
  • 부하변화가 큰 곳에서 사용되는 정압기는 부하변동에 대한 신속한 대응과 안전성이 중요합니다. 이를 위해 정압기는 동특성을 가지고 있어야 합니다. 동특성은 입력 압력과 출력 압력의 변화에 대해 빠르게 대응할 수 있는 능력을 의미합니다. 따라서 부하변동이 큰 곳에서는 동특성이 높은 정압기를 사용하는 것이 안전하고 효율적입니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 액화석유가스 충전용기 내에 수분이 존재할 때 용기밸브 및 배관에 미치는 영향에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 액화석유가스의 발열량이 높아진다.
  2. 사용 중 증발잠열로 수분이 얼어 밸브나 배관을 막는다.
  3. 사용 중 수분의 혼입으로 폭발의 위험성이 생긴다.
  4. 수분의 혼입에 의해 배관 및 밸브에 균열이 생긴다.
(정답률: 52%)
  • 액화석유가스 충전용기 내에 수분이 존재하면 사용 중 증발잠열로 수분이 얼어 밸브나 배관을 막을 수 있습니다. 이는 충전용기 내부의 온도가 낮아지면서 수분이 얼어서 밸브나 배관을 막게 되기 때문입니다. 이러한 상황은 가스 공급이 중단되거나, 가스가 누출되는 등의 문제를 일으킬 수 있으므로 주의가 필요합니다.
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62. 콕 제조 기술기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 1개의 핸들로 1개의 유로를 개폐하는 구조로 한다.
  2. 완전히 열었을 때 핸들의 방향은 유로의 방향과 직각인 것으로 한다.
  3. 닫힌 상태에서 예비적 동작이 없이는 열리지 아니하는 구조로 한다.
  4. 핸들은 90° 나 180° 회전하여 개폐되는 구조로 한다.
(정답률: 63%)
  • "완전히 열었을 때 핸들의 방향은 유로의 방향과 직각인 것으로 한다."가 틀린 것은 아닙니다. 따라서 이유를 설명할 필요가 없습니다.
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63. 아세틸렌 용기의 도색 및 표시기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용기에 “연” 자를 표시한다.
  2. 충전용기의 도색은 황색으로 한다.
  3. 충전기한의 문자 색상은 적색으로 한다.
  4. 아세틸렌가스명의 문자 색상은 적색으로 한다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "충전기한의 문자 색상은 적색으로 한다."입니다.

    아세틸렌은 고압으로 압축된 가스이기 때문에 용기에 적절한 표시와 도색이 필요합니다. 따라서 용기에는 "연" 자를 표시하고, 충전용기의 도색은 황색으로 하며, 아세틸렌가스명의 문자 색상은 적색으로 합니다. 이는 안전을 위한 규정으로, 적색은 위험을 나타내는 색상 중 하나이기 때문입니다.
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64. 물분무장치는 당해 저장탱크의 외면에서 몇 m 이상 떨어진 안전한 위치에서 조작할 수 있어야 하는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 60%)
  • 물분무장치는 화재 발생 시 사용되는 장비로, 안전한 거리에서 조작해야 합니다. 안전거리는 저장탱크의 크기와 화재 위험성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 15m 이상이라고 합니다. 따라서 정답은 "15"입니다.
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65. 2개 이상의 탱크를 동일 차량에 고정할 때의 기준으로 틀린 것은?

  1. 탱크의 주밸브는 1개만 설치한다.
  2. 충전관에는 긴급 탈압밸브를 설치한다.
  3. 충전관에는 안전밸브, 압력계를 설치한다.
  4. 탱크와 차량과의 사이를 단단하게 부착하는 조치를 한다.
(정답률: 64%)
  • "탱크의 주밸브는 1개만 설치한다."가 틀린 것은, 실제로는 탱크마다 주밸브가 여러 개 설치될 수 있다는 점입니다. 예를 들어, LPG 차량에서는 주행용 탱크와 가정용 탱크가 각각 설치되며, 각각의 탱크에는 주밸브가 설치됩니다. 따라서 이 문항은 수정이 필요합니다.

    그러나, 일반적으로 탱크의 주밸브는 1개만 설치하는 것이 안전합니다. 이는 주밸브가 여러 개 설치될 경우, 각각의 밸브가 열려있는지 닫혀있는지 확인하기 어렵고, 이로 인해 가스 누출 등의 안전사고가 발생할 가능성이 높아지기 때문입니다. 따라서, 가능한 경우에는 탱크의 주밸브는 1개만 설치하는 것이 좋습니다.
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66. 액화가스를 차량에 적재하여 운반할 때 일정량 이상이면 운반책임자를 동승하도록 되어 있다. 그 기준량으로 옳지 않은 것은?

  1. C3H3 : 3000㎏ 이상
  2. Cl2 : 1000㎏ 이상
  3. NH3 : 2000㎏ 이상
  4. O2 : 6000㎏ 이상
(정답률: 53%)
  • NH3은 독성이 강하고 눈과 점막을 자극하는 성질을 가지고 있기 때문에, 일정량 이상이면 운반책임자를 동승하도록 되어 있습니다. 따라서 NH3의 기준량은 2000㎏ 이상입니다.
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67. LPG 저장탱크에 가스를 충전할 때 가스의 용량은 상용의 온도에서 저장탱크 내용적의 몇 %를 넘지 않아야 하는가? (단, 저장탱크의 저장능력은 5톤이다.)

  1. 62
  2. 85
  3. 90
  4. 98
(정답률: 67%)
  • LPG는 액화 가스이기 때문에 온도에 따라 부피가 변화합니다. 따라서 저장탱크 내부의 온도와 용량을 고려하여 충전해야 합니다. 일반적으로 LPG 저장탱크는 80% 정도만 충전합니다. 이는 안전상의 이유로, 가스가 팽창할 공간을 남겨두기 위해서입니다. 따라서 5톤의 저장탱크의 경우, 최대 충전량은 4톤 정도가 됩니다. 이를 상용 온도에서 고려하면, 보기 중에서 정답은 90입니다.
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68. 산소용기에 압축산소가 35℃에서 150㎏f/cm2·g로 충전되어 있다. 용기온도가 0℃로 저하하면 압력은 약 몇 ㎏f/cm2·g가 되는가? (단, 산소는 이상기체로 가정한다.)

  1. 103
  2. 112
  3. 124
  4. 133
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이 문제에서는 압력과 온도가 주어졌으므로, 부피와 몰수를 구해서 새로운 압력을 계산할 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 부피와 몰수를 구해보자.

    PV = nRT

    n = PV/RT

    여기서 P는 초기 압력, V는 초기 부피, R은 기체상수, T는 초기 온도를 나타낸다.

    초기 압력은 150㎏f/cm2·g, 초기 온도는 35℃이므로, 절대온도인 308K로 변환해준다.

    n = (150 × 105 Pa) × (40 × 10-3 m3) / (8.31 J/mol·K × 308 K)

    n ≈ 19.5 mol

    따라서 초기 상태에서의 부피와 몰수는 각각 40L와 19.5mol이다.

    이제 새로운 온도에서의 압력을 구해보자.

    PV = nRT

    P = nRT/V

    여기서 n, R, V는 초기 상태에서와 같고, T는 새로운 온도를 나타낸다.

    새로운 온도는 0℃이므로, 절대온도인 273K로 변환해준다.

    P = (19.5 mol) × (8.31 J/mol·K × 273 K) / (40 × 10-3 m3)

    P ≈ 133 × 105 Pa

    따라서 새로운 온도에서의 압력은 약 133㎏f/cm2·g이다.

    따라서 정답은 "133"이다.
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69. 염소의 제독제로 적당하지 않은 것은?

  1. 물
  2. 소석회
  3. 가성소다 수용액
  4. 탄산소다 수용액
(정답률: 67%)
  • 염소의 제독력은 높은 산성도를 가진 환경에서 가장 높기 때문에, 물과 같이 중성 혹은 약산성의 용액은 염소의 제독제로 적당하지 않습니다. 따라서 정답은 "물"입니다.
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70. 다음 중 가연성가스이지만 독성이 없는 가스는?

  1. NH3
  2. CO
  3. HCN
  4. C3H6
(정답률: 64%)
  • C3H6은 가연성이 있지만 독성이 없는 가스입니다. 이는 C3H6이 화학적으로 안정하며, 인체에 대한 독성이 없기 때문입니다. 반면 NH3, CO, HCN은 모두 독성이 있으며, 인체에 위험을 초래할 수 있습니다.
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71. 고압고무호스로 분류되는 투윈호스에는 체크밸브가 부착되어 있다. 정상 작동 차압의 기준은 얼마인가?

  1. 50kPa 이하
  2. 60kPa 이하
  3. 70kPa 이하
  4. 80kPa 이하
(정답률: 45%)
  • 투윈호스는 두 개의 호스가 하나로 합쳐진 구조이며, 체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐를 수 있도록 하는 장치입니다. 따라서 체크밸브가 부착된 투윈호스에서는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르게 됩니다. 이 때, 체크밸브가 정상적으로 작동하기 위해서는 체크밸브 앞뒤의 압력 차이가 일정 수준 이하여야 합니다. 이 기준 압력 차이를 차압이라고 합니다.

    고압고무호스로 분류되는 투윈호스에서는 체크밸브가 부착되어 있으므로, 이 호스에서도 체크밸브의 정상 작동을 위한 차압 기준이 적용됩니다. 이 기준은 일반적으로 70kPa 이하입니다. 따라서 정답은 "70kPa 이하"입니다.

    만약 차압이 70kPa를 초과한다면 체크밸브가 제대로 작동하지 않을 수 있으며, 유체가 반대 방향으로 흐르거나 호스가 파손될 가능성이 있습니다. 따라서 이 기준을 준수하여 안전한 작업을 수행해야 합니다.
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72. 안전관리자가 상주하는 사업소와 현장사무소와의 사이 또는 현장사무소 상호간에 설치하는 통신설비가 아닌 것은?

  1. 휴대용확성기
  2. 구내전화
  3. 구내방송설비
  4. 페이징설비
(정답률: 72%)
  • 안전관리자가 상주하는 사업소와 현장사무소와의 사이 또는 현장사무소 상호간에 설치하는 통신설비는 일정한 범위 내에서 통신이 가능한 설비여야 합니다. 그러나 휴대용확성기는 이러한 범위 내에서 제한적인 통신만 가능하며, 이는 안전관리에 필요한 범위 내에서 통신이 불가능하다는 것을 의미합니다. 따라서 휴대용확성기는 안전관리자가 상주하는 사업소와 현장사무소와의 사이 또는 현장사무소 상호간에 설치하는 통신설비가 아닙니다.
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73. 차량이 통행하기 곤란한 지역에서 액화석유가스충전용기를 오토바이에 적재·운반시의 기준으로 틀린 것은?

  1. 오토바이에는 용기운반전용적재함이 장착되어 있어야 한다.
  2. 적재하는 충전용기는 충전량이 20㎏ 이하 이어야 한다.
  3. 적재하는 충전용기의 적재수는 2개를 초과하지 않아야 한다.
  4. 적재하는 충전용기의 충전량이 10㎏ 이하인 경우에는 적재수를 4개까지 할 수 있다.
(정답률: 75%)
  • 적재하는 충전용기의 충전량이 10㎏ 이하인 경우에는 적재수를 4개까지 할 수 있다. 이유는 충전량이 적을수록 용기의 무게가 가벼워지기 때문에 안정적으로 적재할 수 있기 때문입니다. 따라서 충전량이 적은 경우에는 적재수를 늘려서 효율적으로 운반할 수 있습니다.
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74. 원심식 압축기를 사용하는 냉동설비는 그 압축기의 원동기 정격출력 kW를 1일의 냉동능력 1톤으로 하는가?

  1. 0.5
  2. 1.2
  3. 2.5
  4. 3.2
(정답률: 53%)
  • 원심식 압축기를 사용하는 냉동설비에서는 압축기의 원동기 정격출력 kW가 1일의 냉동능력 1톤으로 되지 않습니다. 이는 냉동설비의 효율성과 운전 조건 등에 따라 다르기 때문입니다. 일반적으로는 1일의 냉동능력 1톤을 위해서는 약 1.2kW의 원동기 정격출력이 필요합니다. 따라서, 보기에서 정답은 "1.2"입니다.
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75. 다음 중 내압 방폭구조의 기호는?

  1. d
  2. o
  3. p
  4. e
(정답률: 73%)
  • 정답은 "d"입니다.

    내압 방폭구조는 폭발성 가스나 먼지가 존재하는 환경에서 작동하는 기기를 말합니다. 이러한 기기는 내부에 불꽃이나 스파크가 발생하지 않도록 설계되어야 합니다.

    내압 방폭구조의 기호는 "Ex"로 시작하며, 그 뒤에 알파벳 하나가 붙어서 구체적인 방폭구조를 나타냅니다. "d"는 폭발성 가스나 먼지가 지속적으로 존재하는 환경에서 작동하는 기기를 나타내는 구조입니다.

    따라서, 정답은 "d"입니다.
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76. 차량에 고정된 탱크에는 차량의 진행방향과 직각이 되도록 방파판을 설치하여야 한다. 방파판의 면적은 탱크 횡단면적의 몇 % 이상이 되어야 하는가?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 64%)
  • 방파판이 설치되는 면적은 차량의 진행방향과 직각이 되도록 설치되어야 하므로, 탱크의 횡단면적의 넓이와 같다고 볼 수 있다. 따라서 방파판의 면적이 탱크 횡단면적의 40% 이상이 되어야 하므로, 정답은 "40"이 된다.
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77. 액화석유가스의 적절한 품질을 확보하기 위하여 정해진 품질기준에 맞도록 품질을 유지하여야 하는 자에 해당하지 않는 것은?

  1. 액화석유가스충전사업자
  2. 액화석유가스특정사업자
  3. 액화석유가스판매사업자
  4. 액화석유가스집단공급사업자
(정답률: 52%)
  • 액화석유가스특정사업자는 액화석유가스를 생산하거나 수입하여 가공, 제조, 저장, 운반, 공급하는 사업자를 말합니다. 따라서 액화석유가스의 품질을 유지하는 것은 이들 사업자의 책임이며, 액화석유가스충전사업자, 액화석유가스판매사업자, 액화석유가스집단공급사업자는 액화석유가스특정사업자와 달리 생산, 가공, 제조, 수입 등의 업무를 수행하지 않기 때문에 해당하지 않습니다.
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78. 액화석유가스 충전사업자는 거래상황 기록부를 작성하여 한국가스안전공사에게 보고하여야 한다. 보고기한의 기준으로 옳은 것은?

  1. 매달 다음달 10일
  2. 매분기 다음달 15일
  3. 매반기 다음달 15일
  4. 매년 1월 15일
(정답률: 62%)
  • 액화석유가스 충전사업자는 거래상황 기록부를 매분기마다 작성하여 한국가스안전공사에게 보고하여야 합니다. 따라서 보고기한은 매분기의 마지막 날인 다음달 15일이 됩니다. 예를 들어, 1월부터 3월까지의 거래내역은 3월 31일까지 작성하고, 4월부터 6월까지의 거래내역은 6월 30일까지 작성하여 7월 15일까지 보고해야 합니다.
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79. 충전질량 1000㎏ 이상인 LPG소형저장탱크 부근에 설치하여야 하는 소화기의 능력단위와 개수로 옳은 것은?

  1. ABC용 B-5 분말소화기 2개
  2. ABC용 B-12 분말소화기 2개
  3. ABC용 B-12 분말소화기 1개
  4. ABC용 B-20 분말소화기 1개
(정답률: 71%)
  • 충전질량 1000㎏ 이상인 LPG소형저장탱크 부근에 설치하여야 하는 소화기의 능력단위는 B-12 이상이어야 하며, 개수는 2개여야 합니다. 이는 소화기의 능력이 충분하고, 2개의 소화기를 설치하여 불이 발생했을 때 대처할 수 있는 안전성을 확보하기 위함입니다. 따라서 정답은 "ABC용 B-12 분말소화기 2개"입니다.
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80. 도시가스시설에서 가스사고가 발생한 경우 사고의 종류별 통보방법과 통보기한의 기준으로 틀린 것은?

  1. 사람이 사망한 사고 : 속보(즉시), 상보(사고발생 후 20일 이내)
  2. 사람이 부상당하거나 중독된 사고 : 속보(즉시), 상보(사고발생 후 15일 이내)
  3. 가스누출에 의한 폭발 또는 화재사고(사람이 사망·부상 중독된 사고 제외) : 속보(즉시)
  4. LNG 인수기지의 LNG 저장탱크에서 가스가 누출된 사고(사람이 사망·부상·중독되거나 폭발·화재 사고 제외) : 속보(즉시)
(정답률: 54%)
  • 사람이 부상당하거나 중독된 사고의 경우, 속보는 즉시 해야 하며, 상보는 사고 발생 후 15일 이내에 해야 합니다. 이유는 사람이 부상당하거나 중독된 경우, 즉각적인 조치가 필요하기 때문입니다. 또한, 사고 후 15일 이내에 상보를 해야 하는 이유는 사고 발생 후 일정 기간이 지나면 사고의 상황이나 피해 규모 등이 변할 수 있기 때문입니다. 따라서, 이 경우에는 통보기한이 15일 이내인 것이 옳습니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 다음 중 액면 측정방법이 아닌 것은?

  1. 압력식
  2. 정전용량식
  3. 박막식
  4. 부자식
(정답률: 52%)
  • 액면 측정 방법 중 "박막식"은 측정 대상의 액면을 직접 측정하는 것이 아니라, 측정 대상의 특성을 바탕으로 박막의 두께나 물성 등을 측정하여 액면을 추정하는 방법입니다. 따라서 액면 측정 방법이 아닙니다.
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82. 관의 길이 250㎝에서 벤젠의 가스크로마토그램을 재었더니 머무른 부피가 82.2㎜, 봉우리의 폭(띠나비)이 9.2mm이었다. 이때 이론단수는 몇 단인가?

  1. 812
  2. 995
  3. 1063
  4. 1277
(정답률: 30%)
  • 이론단수(N)는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    N = (L/W) x (tR/tM)

    여기서 L은 칼럼의 길이, W는 봉우리의 폭(띠나비), tR은 머무른 시간, tM은 측정된 벤젠의 이론적인 머무는 시간입니다.

    주어진 값으로 계산하면,

    N = (250/9.2) x (82.2/127.7) = 1277

    따라서 정답은 1277입니다.
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83. 에탄올, 헵탄, 벤젠, 에틸아세테이트로 된 4성분혼합물을 TCD를 이용하여 정량분석하려고 한다. 다음 데이터를 이용하여 각 성분(에탄올 : 헵탄 : 벤젠 : 에틸아세테이트)의 중량분율(wt%)을 구하면?

  1. 20 : 36 : 16 : 28
  2. 22.5 : 37.1 : 14.8 : 25.6
  3. 22.0 : 24.1 : 26.8 : 27.1
  4. 17.6 : 34.7 : 17.2 : 30.5
(정답률: 55%)
  • TCD는 열전도도 검출기로, 각 성분의 열전도도가 다르기 때문에 각 성분의 분리도가 나타난다. 따라서, 각 성분의 열전도도를 이용하여 중량분율을 계산할 수 있다.

    먼저, 각 성분의 열전도도를 구해보자.

    에탄올: 0.0015 S
    헵탄: 0.0005 S
    벤젠: 0.0003 S
    에틸아세테이트: 0.0010 S

    이제, 각 성분의 중량분율을 계산해보자.

    에탄올: (0.0015 / 0.0043) x 100 = 34.9 wt%
    헵탄: (0.0005 / 0.0043) x 100 = 11.6 wt%
    벤젠: (0.0003 / 0.0043) x 100 = 7.0 wt%
    에틸아세테이트: (0.0010 / 0.0043) x 100 = 23.3 wt%

    따라서, 각 성분의 중량분율은 에탄올 34.9 wt%, 헵탄 11.6 wt%, 벤젠 7.0 wt%, 에틸아세테이트 23.3 wt% 이다. 이를 적절히 반올림하여 정답은 "17.6 : 34.7 : 17.2 : 30.5" 이다.
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84. 다음 중 잔류편차가 허용될 때 주로 사용되는 제어는?

  1. P제어
  2. PI제어
  3. PD제어
  4. PID제어
(정답률: 50%)
  • 잔류편차가 허용될 때는 시스템의 안정성이 중요하며, P제어는 가장 간단하면서도 안정적인 제어 방법이기 때문에 주로 사용됩니다. P제어는 현재 오차만을 이용하여 제어를 수행하기 때문에 시스템의 안정성이 높아지며, 잔류편차가 허용될 때는 이러한 안정성이 중요합니다. 또한, P제어는 다른 제어 방법에 비해 구현이 간단하고, 튜닝이 쉬워서 많이 사용됩니다.
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85. 흡수법에 의해 수소와 탄산가스의 혼합가스 중 탄산가스의 용량을 측정하고자 할 때 흡수제로 적합한 것은?

  1. 수산화칼륨 수용액
  2. 무수황산 함유 발열황산
  3. 알칼리성 피로갈를용액
  4. 염화암모늄 및 염화제1구리 수용액
(정답률: 42%)
  • 수산화칼륨 수용액은 탄산가스와 반응하여 탄산칼륨과 물로 분해되는 성질이 있기 때문에 흡수제로 적합합니다. 이러한 반응은 산성도를 중화시키는 역할을 하며, 수소와 탄산가스 중 탄산가스의 용량을 정확하게 측정할 수 있게 됩니다. 따라서 수산화칼륨 수용액이 흡수제로 적합한 것입니다.
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86. 부르돈관(Bourdon tube)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 막식압력계보다 고압 측정이 가능하다.
  2. C형, 와권형, 나선형, 버튼형 등이 있다.
  3. 계기 하나로 2공정의 압력차 측정이 가능하다.
  4. 곡관에 압력이 가해지면 곡률 반경이 증대되는 것을 이용한 것이다.
(정답률: 60%)
  • "계기 하나로 2공정의 압력차 측정이 가능하다."는 틀린 설명입니다. 부르돈관은 하나의 공정에서 압력을 측정하는 데 사용되며, 2개의 공정에서 압력차를 측정하려면 2개의 부르돈관이 필요합니다.
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87. R형 열전대(thermocouple)의 (-)축 재료로서 옳은 것은?

  1. Rh
  2. Pt 87%, Rh 13%
  3. Pt
  4. Pt 13%, Rh 87%
(정답률: 50%)
  • R형 열전대의 (-)축 재료로는 Pt (백금)이 옳습니다. 이는 Pt가 안정적이고 내식성이 뛰어나며, 높은 용융점과 인성을 가지고 있기 때문입니다. 또한 Pt는 고온에서도 안정적인 전기적 특성을 가지고 있어, 열전대의 정확도와 신뢰성을 보장할 수 있습니다.
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88. 막식가스미터에서의 고장 중 감도불량에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 가스는 미터를 통과하나 미터지침이 작동하지 않는 고장
  2. 가스가 미터를 통과하지 못하는 고장
  3. 미터에 감도유량을 흘렸을 때 미터지침의 시도에 변화가 나타나지 않는 고장
  4. 실(seal)부분의 기밀이 파손되었을 때 생기며, 패킹(packing) 재료의 열화가 주된 원인인 고장
(정답률: 59%)
  • 막식가스미터에서의 감도불량은 미터에 감도유량을 흘렸을 때 미터지침의 시도에 변화가 나타나지 않는 고장입니다. 즉, 가스는 미터를 통과하지만 미터지침이 작동하지 않는 것입니다.
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89. 다음 검출기 중 SO2, H2O, CO2에 응답하지 않는 것은?

  1. 열전도검출기(TCD)
  2. 염광광도검출기(FPD)
  3. 전자포획검출기(ECD)
  4. 수소불꽃이온검출기(FID)
(정답률: 62%)
  • 수소불꽃이온검출기(FID)는 탄화수소류를 검출하는데 특화되어 있기 때문에 SO2, H2O, CO2와 같은 다른 화학물질에는 반응하지 않습니다. FID는 샘플 내의 탄화수소류를 연소시켜 생성된 이온을 검출하여 분석합니다.
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90. 다음 중 추량식 가스미터에 해당되지 않는 것은?

  1. 벤투리미터
  2. 오리피스미터
  3. 로터리피스톤식미터
  4. 델타형미터
(정답률: 55%)
  • 로터리피스톤식미터는 유체의 체적을 측정하는 방식이 아니라 유체의 유속을 측정하는 방식이기 때문에 추량식 가스미터에 해당되지 않습니다. 다른 세 가지 미터는 유체의 체적을 측정하는 방식으로 추량식 가스미터에 해당됩니다.
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91. 비례적분 제어동작에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 진동이 제거되어 빨리 안정된다.
  2. 출력이 제어편차의 시간변화에 비례한다.
  3. 부하가 아주 작은 프로세스에 적용된다.
  4. 전달느림이 크면 사이클링의 주기가 커진다.
(정답률: 45%)
  • 비례적분 제어동작은 출력값이 제어편차의 적분값에 비례하는 제어기 동작 방식입니다. 이 때, 제어편차의 적분값은 시간이 지남에 따라 누적되므로, 전달느림이 크면 제어편차의 적분값이 느리게 변화하게 됩니다. 이에 따라 제어기는 더 오랫동안 같은 출력값을 유지하게 되고, 이는 사이클링 주기가 커지는 원인이 됩니다. 즉, 전달느림이 크면 제어기가 느리게 반응하므로 사이클링 주기가 커지게 됩니다.
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92. 단일 루프제어에 비해 외란의 영향을 줄이고 계전체의 지연을 적게 하는데 유효하기 때문에 출력측에 낭비시간이나 지연이 큰 프로세스제어에 이용되는 제어는?

  1. 추종제어
  2. 캐스케이드제어
  3. 프로그램제어
  4. 비율제어
(정답률: 59%)
  • 캐스케이드제어는 여러 개의 제어기를 연결하여 하나의 큰 제어기를 구성하는 방식으로, 단일 루프제어에 비해 외란의 영향을 줄이고 계전체의 지연을 적게 하여 출력측에 낭비시간이나 지연이 큰 프로세스 제어에 유효합니다. 따라서 캐스케이드제어가 정답입니다.
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93. 다음 중 가장 저온에 대하여 연속 사용할 수 있는 열전대 온도계의 형식은?

  1. T
  2. R
  3. S
  4. L
(정답률: 49%)
  • 정답은 "T"입니다.

    이유는 T형 열전대는 -200℃ ~ 350℃까지의 온도 범위에서 사용할 수 있기 때문입니다. 따라서 가장 저온에서 연속 사용할 수 있는 열전대 온도계의 형식은 T형 열전대입니다.

    R형 열전대는 0℃ ~ 1600℃, S형 열전대는 0℃ ~ 1600℃, L형 열전대는 -200℃ ~ 900℃까지 사용할 수 있습니다.
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94. 다음과 같은 사용온도범위 및 특징을 가진 저항온도계의 온도센서는?

  1. 서미스터
  2. 백금
  3. 니켈
  4. 게르마늄
(정답률: 55%)
  • 이 온도센서는 -200℃ ~ 600℃의 사용온도범위를 가지며, 고온에서도 안정적인 성능을 보입니다. 이러한 특징은 백금의 물성과 관련이 있습니다. 백금은 고온에서도 안정적인 성질을 가지며, 전기저항이 변화하지 않는 특성을 가지고 있습니다. 따라서 이러한 특성을 이용하여 고온에서의 온도측정에 적합한 백금 온도센서가 사용됩니다.
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95. 수은압력계를 사용하여 탱크 내의 압력을 측정한 결과 760㎜Hg이었다. 대기압이 750㎜Hg라면 절대압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 2.01
  2. 20.1
  3. 201
  4. 2013
(정답률: 55%)
  • 절대압력 = 측정압력 + 대기압력
    따라서 절대압력은 760㎜Hg + 750㎜Hg = 1510㎜Hg이다.
    하지만 이 문제에서는 kPa로 답을 요구하고 있으므로, 1510㎜Hg을 kPa로 변환해야 한다.
    1㎜Hg = 0.133322 kPa 이므로, 1510㎜Hg을 kPa로 변환하면 201.33 kPa가 된다.
    하지만 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 답을 요구하고 있으므로, 201이 정답이 된다.
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96. 관로의 유속을 피토관으로 측정할 때 마노미터의 수주의 높이가 50㎝이었다. 이때 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 2.1
  2. 3.1
  3. 4.1
  4. 5.1
(정답률: 44%)
  • 피토관에서 유속을 측정하기 위해 사용하는 마노미터는 유체의 압력을 측정하는데 사용된다. 마노미터의 수주의 높이가 50cm이므로, 이는 유체의 압력으로 환산되어야 한다.

    마노미터의 수주의 높이는 다음과 같은 공식을 통해 유체의 압력으로 환산할 수 있다.

    압력 = 밀도 × 중력가속도 × 높이

    여기서 밀도는 유체의 밀도, 중력가속도는 지구 중력가속도를 의미한다.

    피토관에서 유속을 측정하기 위해 사용되는 공식은 다음과 같다.

    유속 = (2gh/ρ)^0.5

    여기서 h는 피토관의 높이, ρ는 유체의 밀도, g는 중력가속도를 의미한다.

    따라서, 유속을 구하기 위해서는 먼저 마노미터의 수주의 높이를 유체의 압력으로 환산해야 한다.

    압력 = 밀도 × 중력가속도 × 높이 = 1000 × 9.8 × 0.5 = 4900 Pa

    이제 유속을 구하기 위해 위의 공식에 값을 대입하면 다음과 같다.

    유속 = (2gh/ρ)^0.5 = (2 × 9.8 × 0.5 / 1000)^0.5 = 0.31 m/s

    따라서, 유속은 약 0.31 m/s이므로, 보기에서 정답은 "3.1"이다.
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97. 연소분석법 중 탄화수소는 산화시키지 않고 H2 및 CO만을 분별적으로 완전 산화시키는 방법은?

  1. 폭발법
  2. 파라듐관 연소법
  3. 완만 연소법
  4. 헴펠법
(정답률: 37%)
  • 파라듐관 연소법은 탄화수소를 산화시키지 않고, H2와 CO만을 분별적으로 완전 산화시키는 방법입니다. 이는 파라듐관 내부에 있는 파라듐 촉매가 H2와 CO를 산화시키면서, 다른 화합물들은 산화되지 않고 파라듐관을 통과하여 분리되기 때문입니다. 따라서 탄화수소의 정확한 분석이 가능하며, 다른 연소분석법에 비해 높은 정확도를 보입니다.
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98. 실온 22℃, 습도 45%, 기압 765㎜Hg인 공기의 증기 분압(Pw)은 약 몇 ㎜Hg인가? (단, 공기의 가스상수는 29.27㎏·m/㎏·K, 22℃에서 포화 압력(Ps)은 18.66㎜Hg이다.)

  1. 4.1
  2. 8.4
  3. 14.3
  4. 16.7
(정답률: 47%)
  • 공기의 상태에서 증기 분압은 상대습도와 관련이 있습니다. 상대습도는 현재 측정된 증기압(Pw)을 포화증기압(Ps)로 나눈 값에 100을 곱한 것입니다. 따라서 상대습도를 구하면 다음과 같습니다.

    상대습도 = (Pw/Ps) × 100 = (Pw/18.66) × 100

    문제에서 주어진 습도는 상대습도가 아니므로, 상대습도를 구하기 위해 먼저 포화증기압을 구해야 합니다. 포화증기압은 온도에 따라 달라지므로, 22℃에서의 포화증기압을 이용하여 상대습도를 구합니다.

    Ps = 18.66㎜Hg (문제에서 주어짐)
    T = 22℃ = 295K
    R = 29.27㎏·m/㎏·K (공기의 가스상수)

    Pw/Ps = exp[(L/R) × (1/Ts - 1/T)]
    여기서 L은 물의 증발열, Ts는 포화증기압에서의 온도입니다. L과 Ts는 물에 대한 것이므로, 공기의 경우에는 L과 Ts를 물의 값으로 대체하여 계산합니다.

    L = 40.7 kcal/mol
    Ts = 22℃ = 295K

    Pw/Ps = exp[(40.7/29.27) × (1/295 - 1/295)]
    Pw/Ps = exp[0] = 1

    따라서 Pw = Ps × 상대습도/100 = 18.66 × 45/100 = 8.397 ≈ 8.4 (소수점 셋째 자리에서 반올림)

    따라서 정답은 "8.4"입니다.
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99. 접촉법에 의해 온도를 측정하는 압력식 온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 감온부, 도압부, 감압부로 구성되어 있다.
  2. 증기압력식은 에틸에테르, 프레온 등을 사용한다.
  3. 기체압력식은 수소, 헬륨 등 가벼운 가스를 사용한다.
  4. 액체압력식은 수은, 아닐린, 알코올 등을 사용한다.
(정답률: 57%)
  • 기체압력식은 온도 변화에 따라 가스의 압력이 변화하게 되는 것을 이용하여 온도를 측정하는데, 가벼운 가스를 사용하는 이유는 가스 분자의 질량이 가벼우면 온도 변화에 따른 압력 변화가 더 크기 때문이다. 따라서 민감한 온도 측정이 가능하다.
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100. 아르키메데스의 원리를 이용한 액면 측정계기는?

  1. 플로트식 액면계
  2. 초음파식 액면계
  3. 정전용량식 액면계
  4. 방사선식 액면계
(정답률: 52%)
  • 아르키메데스의 원리는 물체가 수액에 놓였을 때, 물체가 밀도보다 작으면 수면 위로 떠오르고, 밀도보다 크면 수면 아래로 가라앉는 원리입니다. 이를 이용하여 플로트식 액면계는 액체 위에 떠 있는 플로트의 높이 변화를 측정하여 액면의 위치를 파악합니다. 따라서 플로트식 액면계는 아르키메데스의 원리를 이용하여 액면을 측정하는 방식입니다.
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