가스기사 필기 기출문제복원 (2020-08-22)

가스기사
(2020-08-22 기출문제)

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1과목: 가스유체역학

1. 다음 중 포텐셜 흐름(potential flow)이 될 수 있는 것은?

  1. 고체 벽에 인접한 유체층에서의 흐름
  2. 회전 흐름
  3. 마찰이 없는 흐름
  4. 파이프내 완전발달 유동
(정답률: 71%)
  • 포텐셜 흐름은 점도가 0인 이상유체와 같이 전단력을 무시할 수 있는 비점성 유체의 흐름을 의미합니다. 따라서 마찰이 없는 흐름이 포텐셜 흐름의 조건에 부합합니다.
    오답 노트
    고체 벽에 인접한 유체층에서의 흐름, 파이프내 완전발달 유동: 점성에 의한 마찰(전단력)이 지배적인 흐름입니다.
    회전 흐름: 포텐셜 흐름은 비회전 흐름이어야 합니다.
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2. 100℃, 2기압의 어떤 이상기체의 밀도는 200℃, 1기압일 때의 몇 배인가?

  1. 0.39
  2. 1
  3. 2
  4. 2.54
(정답률: 66%)
  • 이상기체 상태방정식 $P = \rho RT$에서 밀도는 $\rho = \frac{P}{RT}$입니다. 두 상태의 밀도 비를 통해 배수를 구합니다.
    $$\frac{\rho_{1}}{\rho_{2}} = \frac{P_{1}}{T_{1}} \times \frac{T_{2}}{P_{2}}$$
    $$\frac{\rho_{1}}{\rho_{2}} = \frac{2}{273+100} \times \frac{273+200}{1}$$
    $$\frac{\rho_{1}}{\rho_{2}} = 2.54$$
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3. 다음 중 동점성 계수의 단위를 옳게 나타낸 것은?

  1. kg/m2
  2. kg/m·s
  3. m2/s
  4. m2/kg
(정답률: 77%)
  • 동점성 계수는 절대점성 계수를 밀도로 나눈 값으로, 단위 면적당 흐름의 저항을 나타내는 물리량입니다.
    $$ \text{단위} = \frac{\text{m}^2}{\text{s}} $$
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4. 베르누이 방정식을 실제 유체에 적용할 때 보정해 주기 위해 도입하는 항이 아닌 것은?

  1. Wp(펌프일)
  2. hf(마찰손실)
  3. △P(압력차)
  4. Wt(터빈일)
(정답률: 77%)
  • 베르누이 방정식은 이상 유체를 가정하므로, 실제 유체에 적용할 때는 에너지의 출입과 손실을 보정하는 항이 필요합니다. 펌프일, 터빈일, 마찰손실은 모두 에너지 변화를 보정하는 항이지만, 압력차는 베르누이 방정식의 기본 구성 요소이지 보정 항이 아닙니다.
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5. 중량 10000kgf의 비행기가 270km/h의 속도로 수평 비행할 때 동력은? (단, 양력(L)과 항력(D)의 비 L/D=5 이다.)

  1. 1400 PS
  2. 2000 PS
  3. 2600 PS
  4. 3000 PS
(정답률: 70%)
  • 비행기의 수평 비행 시 필요한 동력은 전체 중량과 속도를 곱한 값에서 양항비($L/D$)로 나누어 계산합니다.
    $$P = \frac{W \times v}{75}$$
    $$P = \frac{10000 \times (270 \times 1000 / 3600)}{75}$$
    $$P = 10000 \text{ PS}$$
    최종 동력은 양항비 $5$로 나누어 산출합니다.
    $$P_{final} = \frac{10000}{5}$$
    $$P_{final} = 2000 \text{ PS}$$
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6. 비중 0.8, 점도 2Poise 인 기름에 대해 내경 42mm인 관에서의 유동이 층류일 때 최대 가능 속도는 몇 m/s인가? (단, 임계레이놀즈수 = 2100 이다.)

  1. 12.5
  2. 14.5
  3. 19.8
  4. 23.5
(정답률: 55%)
  • 레이놀즈수 공식을 이용하여 층류 상태에서의 최대 가능 속도를 계산합니다.
    $$Re = \frac{\rho \cdot v \cdot d}{\mu}$$
    $$2100 = \frac{800 \cdot v \cdot 0.042}{0.2}$$
    $$v = 12.5$$
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7. 물이 평균속도 4.5m/s로 안지름 100mm 인 관을 흐르고 있다. 이 관의 길이 20m에서 손실된 헤드를 실험적으로 측정하였더니 4.8m 이었다. 관 마찰계수는?

  1. 0.0116
  2. 0.0232
  3. 0.0464
  4. 0.2280
(정답률: 74%)
  • 달시-바이스바흐(Darcy-Weisbach) 식을 이용하여 관 마찰계수를 구할 수 있습니다.
    $$H = f \times \frac{L}{D} \times \frac{V^{2}}{2g}$$
    $$4.8 = f \times \frac{20}{0.1} \times \frac{4.5^{2}}{2 \times 9.8}$$
    $$f = 0.0232$$
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8. 압축성 유체가 축소-확대 노즐의 확대부에서 초음속으로 흐를 때, 다음 중 확대부에서 감소하는 것을 옳게 나타낸 것은? (단, 이상기체의 등엔트로피 흐름이라고 가정한다.)

  1. 속도, 온도
  2. 속도, 밀도
  3. 압력, 속도
  4. 압력, 밀도
(정답률: 81%)
  • 초음속 흐름에서 확대부는 속도가 증가하며, 이때 압력, 밀도, 온도는 모두 감소하는 특성을 가집니다. 따라서 압력과 밀도가 감소한다는 설명이 옳습니다.
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9. 유체의 흐름에서 유선이랑 무엇인가?

  1. 유체흐름의 모든 점에서 접선 방향이 그 점의 속도방향과 일치하는 연속적인 선
  2. 유체흐름의 모든 점에서 속도벡터에 평행하지 않는 선
  3. 유체흐름의 모든 점에서 속도벡터에 수직한 선
  4. 유체흐름의 모든 점에서 유동단면의 중심을 연결한 선
(정답률: 84%)
  • 유선은 유체 흐름의 모든 점에서 접선 방향이 그 점의 속도 방향과 일치하도록 연결한 연속적인 선을 의미합니다.
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10. 비중이 0.9인 액체가 탱크에 있다. 이 때 나타난 압력은 절대압으로 2kgf/cm2이다. 이것을 수두(Head)로 환산하며 몇 m 인가?

  1. 22.2
  2. 18
  3. 15
  4. 12.5
(정답률: 63%)
  • 압력을 수두로 환산하기 위해 압력 $P$를 비중량 $\gamma$로 나누어 계산합니다.
    $$h = \frac{P}{\gamma}$$
    $$h = \frac{2 \times 10^{4}}{0.9 \times 1000}$$
    $$h = 22.2$$",
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11. 다음 압축성 흐름 중 정체온도가 변할 수 있는 것은?

  1. 등엔트로피 팽창과정인 경우
  2. 단면이 일정한 도관에서 단열 마찰흐름인 경우
  3. 단면이 일정한 도관에서 등온 마칠흐름인 경우
  4. 수직 충격파 전후 유동의 경우
(정답률: 53%)
  • 정체온도는 단열 상태에서 유속이 0이 되었을 때의 온도입니다. 등온 마찰흐름의 경우 외부와 열교환이 일어나 정온 상태를 유지하므로, 단열 조건이 깨져 정체온도가 변할 수 있습니다.
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12. 기체 수송 장치 중 일반적으로 상승압력이 가장 높은 것은?

  1. 팬
  2. 송풍기
  3. 압축기
  4. 진공펌프
(정답률: 88%)
  • 기체 수송 장치의 상승 압력 크기는 압축기 > 송풍기 > 팬 순으로 높습니다. 따라서 가장 높은 압력을 생성하는 장치는 압축기입니다.
    오답 노트
    진공펌프: 기체 수송 장치가 아닌 진공 형성 장치입니다.
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13. 완전 난류구역에 있는 거친 관에서의 관마찰 계수는?

  1. 레이놀즈 수와 상대조도의 함수이다.
  2. 상대조도의 함수이다.
  3. 레이놀즈 수의 함수이다.
  4. 레인로즈 수, 상대조도 모두와 무관하다.
(정답률: 53%)
  • 완전 난류구역에 있는 거친 관의 경우, 관 마찰계수 $f$는 레이놀즈 수와 관계없이 오직 상대조도 $\epsilon/d$에 의해서만 결정됩니다.
    오답 노트
    레이놀즈 수와 상대조도의 함수이다: 이는 매끄러운 관이나 전이 영역의 특성입니다.
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14. Hagen-Poiseuille 식이 적용되는 관내 층류 유동에서 최대속도 Vmax = 6cm/s 일 때 평균속도 Vavg는 몇 cm/s 인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 85%)
  • Hagen-Poiseuille 식에 따른 관내 층류 유동에서 평균 속도는 최대 속도의 정확히 절반($1/2$)이 되는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$V_{avg} = \frac{1}{2} V_{max}$$
    ② [숫자 대입] $$V_{avg} = \frac{1}{2} \times 6$$
    ③ [최종 결과] $$V_{avg} = 3$$
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15. 전양정 30m, 송출량 7.5m3/min, 펌프의 효율 0.8인 펌프의 수동력은 약 몇 kW 인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3 이다.)

  1. 29.4
  2. 36.8
  3. 42.8
  4. 46.8
(정답률: 57%)
  • 수동력은 펌프의 효율을 고려하지 않은 이론적인 동력을 의미하므로, 효율 $0.8$은 계산에서 제외하고 물의 밀도와 유량을 초 단위로 환산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{\rho \times Q \times H}{102}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{1000 \times (7.5 \times 1000 / 60) \times 30}{102}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 36.8$$
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16. 운동 부분과 고정 부분이 밀착되어 있어서 배출공간엣부터 흡입공간으로의 역류가 최소화되며, 경질 윤활유와 같은 유체수송에 적합하고 배출압력을 200atm 이상 얻을 수 있는 펌프는?

  1. 왕복펌프
  2. 회전펌프
  3. 원심펌프
  4. 격막펌프
(정답률: 58%)
  • 회전펌프는 회전자의 회전에 의한 원심력을 이용하여 유체를 이송하며, 밀착 구조 덕분에 역류가 최소화되어 경질 윤활유 수송 및 $200 \text{ atm}$이상의 고압 배출에 적합합니다.
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17. 30cmHg인 진공압력은 절대압력으로 몇 kgf/cm2인가? (단, 대기압은 표준대기압이다.)

  1. 0.160
  2. 0.545
  3. 0.625
  4. 0.840
(정답률: 67%)
  • 절대압력은 대기압에서 진공압력을 뺀 값으로 계산하며, 표준대기압 $1 \text{ atm}$을 $76 \text{ cmHg}$ 및 $1.0332 \text{ kgf/cm}^2$로 환산하여 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$P_{abs} = \frac{P_{atm} - P_{vac}}{P_{atm}} \times 1.0332$$
    ② [숫자 대입] $$P_{abs} = \frac{76 - 30}{76} \times 1.0332$$
    ③ [최종 결과] $$P_{abs} = 0.625$$
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18. 수직 충격파가 발생할대 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 마하수가 감소하고 압력과 엔트로피도 감소한다.
  2. 마하수가 감소하고 압력과 엔트로피는 증가한다.
  3. 마하수가 증가하고 압력과 엔트로피는 감소한다.
  4. 마하수가 증가하고 압력과 엔트로피도 증가한다.
(정답률: 82%)
  • 수직 충격파가 발생하면 유동의 속도가 급격히 줄어들면서 압력, 온도, 밀도 및 엔트로피가 급격히 상승하는 특성을 가집니다. 속도가 감소함에 따라 마하수 또한 함께 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    마하수가 증가하거나 압력과 엔트로피가 감소한다는 설명은 충격파의 물리적 특성과 정반대되는 내용입니다.
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19. 정적비열이 1000J/kg·K이고, 정압비열이 1200J/kg·K인 이상기체가 압력 200kPa에서 등엔프로피 과정으로 압력이 400kPa 로 바뀐다면, 바뀐 후의 밀도는 원래 밀도의 몇 배가 되는가?

  1. 1.41
  2. 1.64
  3. 1.78
  4. 2
(정답률: 50%)
  • 등엔트로피 과정에서 비열비 $k$를 이용하여 온도 변화를 구하고, 밀도 비 $\frac{\rho_{2}}{\rho_{1}} = \frac{P_{2}}{P_{1}} \times \frac{T_{1}}{T_{2}}$를 계산합니다.
    비열비 $k = \frac{1200}{1000} = 1.2$일 때, 온도비는 다음과 같습니다.
    $$\frac{T_{2}}{T_{1}} = (\frac{P_{2}}{P_{1}})^{\frac{k-1}{k}}$$
    $$\frac{T_{2}}{T_{1}} = (\frac{400}{200})^{\frac{0.2}{1.2}} = 1.12$$
    밀도 비를 계산하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{\rho_{2}}{\rho_{1}} = \frac{400}{200} \times \frac{1}{1.12}$$
    $$\frac{\rho_{2}}{\rho_{1}} = 1.78$$
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20. 다음 중 음속(Sonic Velocity) a의 정의는? (단, g : 중력가속도, ρ : 밀도, P : 압력, s : 엔트로피이다.)

(정답률: 69%)
  • 음속은 엔트로피가 일정할 때(등엔트로피 과정), 밀도 변화에 따른 압력 변화율의 제곱근으로 정의됩니다.
    정답은 이며, 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.
    $$a = \sqrt{(\frac{dP}{d\rho})_{s}}$$
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2과목: 연소공학

21. 체적이 2m3인 일정 용기 안에서 압력 200kPa 온도 0℃의 공기가 들어 있다. 이 공기를 40℃ 까지 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 R은 287 J/kg·K 이고, Cv는 718 J/kg·K 이다.)

  1. 47
  2. 147
  3. 247
  4. 347
(정답률: 54%)
  • 이상기체 상태방정식으로 질량을 먼저 구한 뒤, 정적비열을 이용해 가열에 필요한 열량을 계산합니다.
    $$m = \frac{PV}{RT}$$
    $$m = \frac{200 \times 10^{3} \times 2}{287 \times 273}$$
    $$m = 5.11\text{ kg}$$
    가열 열량(내부에너지 변화량) 공식은 다음과 같습니다.
    $$Q = m C_{v} \Delta T$$
    $$Q = 5.11 \times 718 \times 40$$
    $$Q = 146.8\text{ kJ}$$
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22. 이론 연소가스량을 올바르게 설명한 것은?

  1. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 완전 반응을 하였을 때 발생하는 산소량
  2. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 불완전 반응을 하였을 때 발생하는 산소량
  3. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 완전 반응을 하였을 때 발생하는 연소가스량
  4. 단위량의 연료를 포함한 이론 혼합기가 불완전 반응을 하였을 때 발생하는 연소가스량
(정답률: 82%)
  • 이론 연소가스량이란 연료가 이론 공기량과 혼합되어 완전 연소 반응을 일으켰을 때 생성되는 가스의 총량을 의미합니다.
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23. 연소에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 연료가 한번 착화하면 고온으로 되어 빠른 속도로 연소한다.
  2. 환원반응이란 공기의 과잉 상태에서 생기는 것으로 이때의 화염을 환원염이라 한다.
  3. 고체, 액체 연료는 고온의 가스분위기 중에서 먼저 가스화가 일어난다.
  4. 연소에 있어서는 산화 반응 뿐만 아니라 열분해 반응도 일어난다.
(정답률: 80%)
  • 연소는 기본적으로 산화 반응이며, 환원염은 공기가 부족한 상태(연료 과잉)에서 발생하는 화염입니다. 따라서 환원반응이 공기의 과잉 상태에서 생긴다는 설명은 옳지 않습니다.
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24. 공기 1kg이 100℃인 상태에서 일정 체적하에서 300℃의 상태로 변했을 때 엔트로피의 변화량은 약 몇 J/kg·K 인가? (단, 공기의 Cp는 717 J/kg·K 이다.)(문제 오류로 가답안 발표시 3번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 전항 정답 처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 3번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 108
  2. 208
  3. 308
  4. 408
(정답률: 75%)
  • 일정 체적 과정에서 엔트로피 변화량은 정적비열 $C_v$를 이용하여 계산합니다.
    $$ \Delta S = C_v \ln \frac{T_2}{T_1} $$
    $$ \Delta S = 717 \ln \frac{573.15}{373.15} $$
    $$ \Delta S = 308 $$
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25. 혼합기체의 연소범위가 완전히 없어져 버리는 첨가기체의 농도를 피크농도라 하는데 이에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 질소(N2)의 피크농도는 약 37 vol% 이다.
  2. 이산화탄소(CO2)의 피크농도는 약 23 vol%이다.
  3. 피크농도는 비열이 작을수록 작아진다.
  4. 피크농도는 열전달율이 클수록 작아진다.
(정답률: 67%)
  • 피크농도는 첨가기체의 비열과 열전달률이 클수록 작아지는 특성을 가집니다. 따라서 비열이 작을수록 작아진다는 설명은 틀린 내용입니다.
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26. 연소기에서 발생할 수 있는 역화를 방지하는 방법에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 연료분출구를 적게 한다.
  2. 버너의 온도를 높게 유지한다.
  3. 연료의 분출속도를 크게 한다.
  4. 1차 공기를 착화범위보다 적게 한다.
(정답률: 71%)
  • 역화는 화염이 버너 내부로 들어오는 현상으로, 이를 방지하기 위해서는 버너의 온도가 과열되지 않도록 적절히 유지해야 합니다. 따라서 버너의 온도를 높게 유지한다는 설명은 옳지 않습니다.
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27. 그림은 층류예혼합화염의 구조도이다. 온도곡선의 변곡점인 Ti를 무엇이라 하는가?

  1. 착화온도
  2. 반전온도
  3. 화염평균온도
  4. 예혼합화염온도
(정답률: 70%)
  • 층류 예혼합 화염의 구조에서 온도 곡선의 변곡점인 $T_i$는 반응이 급격히 시작되는 지점으로, 이를 착화온도라고 합니다.

    오답 노트
    단열화염 온도: $T_b$에 해당
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28. 반응기 속에 1kg의 기체가 있고 기체를 반응기 속에 압축시키는데 1500kgf·m의 일을 하였다. 이 때 5kcal의 열량이 용기 밖으로 방출했다면 기체 1kg당 내부에너지 변화량은 약 몇 kcal 인가?

  1. 1.3
  2. 1.5
  3. 1.7
  4. 1.9
(정답률: 54%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 내부 에너지 변화량은 외부에서 가해진 일에서 방출된 열량을 뺀 값과 같습니다. 이때 $1 \text{ kcal} = 427 \text{ kgf} \cdot \text{m}$ 관계를 이용해 단위를 통일합니다.
    $$ \Delta U = W - Q $$
    $$ \Delta U = \frac{1500}{427} - 5 $$
    $$ \Delta U = 1.5 $$
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29. Flash fire에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 느린 폭연으로 중대하 과압이 발생하지 않는 가스운에서 발생한다.
  2. 고압의 증기압 물질을 가진 용기가 고장으로 인해 액체의 flashing에 의해 발생된다.
  3. 누출된 물질이 연료라면 BLEVE는 매우 큰 화구가 뒤따른다.
  4. Flash fire는 공정지역 또는 offshore 모듈에서는 발생할 수 없다.
(정답률: 57%)
  • Flash fire는 가연성 가스가 누출되어 형성된 가스운이 점화되었을 때, 화염 전파 속도는 빠르지만 압력 상승이 매우 낮아 중대한 과압이 발생하지 않는 현상을 말합니다.
    오답 노트
    고압 용기 액체의 flashing: BLEVE의 전조 현상
    BLEVE 화구: 액체 팽창 증기 폭발 시 발생
    offshore 모듈: 발생 가능함
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30. 중유의 경우 저발열량과 고발열량의 차이는 중유 1kg당 얼마나 되는가? (단, h : 중유 1kg당 함유된 수소의 중량(kg), W : 중유 1kg당 함유된 수분의 중량(kg)이다.)

  1. 600(9h+W)
  2. 600(9W+h)
  3. 539(9h+W)
  4. 539(9W+h)
(정답률: 68%)
  • 고발열량과 저발열량의 차이는 연료 중의 수소가 연소하여 생성된 수증기의 응축 잠열과 연료 내 수분의 증발 잠열의 합으로 계산합니다. 수소의 연소 생성 수증기량은 수소 중량의 9배이며, 물의 증발 잠열은 약 $600 \text{ kcal/kg}$ 입니다.
    $$ \text{차이} = 600 \times (9h + W) $$
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31. 효율이 가장 좋은 사이클로서 다른 기관의 효율을 비교하는데 표준이 되는 사이클은?

  1. 재열사이클
  2. 재상사이클
  3. 냉동사이클
  4. 카르노사이클
(정답률: 88%)
  • 카르노사이클은 가역 변화로 이루어진 이상적인 사이클로, 동일한 온도 범위에서 작동하는 모든 열기관 중 효율이 가장 높으며 다른 기관의 효율을 비교하는 표준이 됩니다.
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32. 다음 가스 중 연소의 상한과 하한의 범위가 가장 넓은 것은?

  1. 산화에틸렌
  2. 수소
  3. 일산화탄소
  4. 암모니아
(정답률: 71%)
  • 가연성 가스의 연소 범위(폭발 범위)를 비교하면 산화에틸렌이 가장 넓습니다.
    오답 노트
    수소: $4 \sim 75\%$ 일산화탄소: $12.5 \sim 74\%$ 암모니아: $15 \sim 28\%$ 산화에틸렌: $3 \sim 80\%$로 범위가 가장 넓음
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33. 층류예혼합화염과 비교한 난류예혼합하염의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 화염의 두께가 얇다.
  2. 화염의 밝기가 어둡다.
  3. 연소 속도가 현저하게 늦다.
  4. 화염의 배후에 다량의 미연소분이 존재한다.
(정답률: 81%)
  • 난류예혼합화염은 층류에 비해 불규칙한 흐름과 강한 교란이 특징입니다. 이로 인해 화염면이 복잡해지며, 화염의 배후에 다량의 미연소분이 존재하게 됩니다.
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34. 프로판(C3H8)의 연소반응식은 다음과 같다. 프로판(C3H8)의 화학양론계수는?

  1. 1
  2. 1/5
  3. 6/7
  4. -1
(정답률: 74%)
  • 화학양론계수는 반응식에서 각 성분의 계수를 나타내며, 반응물은 음($-$), 생성물은 양($+$)의 부호를 가집니다.
    제시된 반응식 $\text{C}_3\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O}$에서 프로판($\text{C}_3\text{H}_8$)은 반응물이며 계수가 $1$이므로 화학양론계수는 $-1$입니다.
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35. 100kPa, 20℃ 상태인 배기가스 0.3m3을 분석한 결과 N2 70%, CO2 15%, O2 11%, CO 4%의 체적률을 얻었을 때 이 혼합가스를 150℃인 상태로 정적가열할 때 필요한 열전달량은 약 몇 kJ 인가? (단, N2, CO2, O2, CO의 정적비열[kJ/kg·K]은 각각 0.7448, 0.6529, 0.6618, 0.7445 이다.)

  1. 35
  2. 39
  3. 41
  4. 43
(정답률: 31%)
  • 혼합가스의 평균 분자량과 평균 정적비열을 구한 뒤, 정적가열 시 필요한 열량을 계산하는 문제입니다.
    먼저 평균 분자량 $M$과 질량 $G$를 구합니다.
    $$M = (28 \times 0.7) + (44 \times 0.15) + (32 \times 0.11) + (28 \times 0.04) = 30.84$$
    $$G = \frac{PV}{RT} = \frac{100 \times 0.3}{\frac{8.314}{30.84} \times (273 + 20)} = 0.3798\text{ kg}$$
    다음으로 평균 정적비열 $C_{vm}$을 구합니다.
    $$C_{vm} = (0.7448 \times 0.7) + (0.6529 \times 0.15) + (0.6618 \times 0.11) + (0.7445 \times 0.04) = 0.7218\text{ kJ/kg\cdot K}$$
    최종 열전달량 $Q$를 계산합니다.
    $$Q = G \times C_{vm} \times (T_2 - T_1)$$
    $$Q = 0.38 \times 0.7218 \times ((273 + 150) - (273 + 20))$$
    $$Q = 35.656 \approx 35\text{ kJ}$$
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36. 연소온도를 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 발열량이 높은 연료사용
  2. 완전연소
  3. 연소속도를 천천히 할 것
  4. 연료 또는 공기를 예열
(정답률: 83%)
  • 연소온도를 높이기 위해서는 단위 시간당 발생하는 열량을 극대화해야 하므로 연소 속도를 빠르게 하여 급격한 반응을 유도해야 합니다.
    오답 노트
    발열량 높은 연료, 완전연소, 예열: 모두 연소 시 방출되는 열량을 높이거나 손실을 줄여 온도를 상승시키는 올바른 방법입니다.
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37. 미분탄 연소의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가스화 속도가 빠르고 연소실의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.
  2. 화격자연소보다 낮은 공기비로써 높은 연소효율을 얻을 수 있다.
  3. 명료한 화염이 형성되지 않고 화염이 연소실 전체에 퍼진다.
  4. 연료완료시간은 표면연소속도에 의해 결정된다.
(정답률: 48%)
  • 미분탄 연소는 가스화 속도가 느리며 2상류 상태에서 연소하는 특징을 가집니다.
    오답 노트
    연료완료시간: 표면연소속도에 의해 결정되는 것이 맞으며, 화격자연소보다 낮은 공기비로 높은 효율을 낼 수 있고 화염이 연소실 전체에 퍼지는 특성이 있습니다.
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38. 탄갱(炭坑)에서 주로 발생하는 폭발사고의 형태는?

  1. 분진폭발
  2. 증기폭발
  3. 분해폭발
  4. 혼합위험에 의한 폭발
(정답률: 86%)
  • 탄갱(석탄 광산)에서는 석탄 가루가 공기 중에 부유하여 고농도로 존재하기 때문에, 작은 점화원에도 격렬하게 반응하는 분진폭발이 주로 발생합니다.
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39. 기체연료의 연소특성에 대해 바르게 설명한 것은?

  1. 예혼합연소는 미리 공기와 연료가 충분히 혼합된 상태에서 연소하므로 별도의 확산과정이 필요하지 않다.
  2. 확산연소는 예혼합연소에 비해 조작이 상대적으로 어렵다.
  3. 확산연소의 역화 위험성은 예혼합연소보다 크다.
  4. 가연성 기체와 산화제의 확산에 의해 화염을 유지하는 것을 예혼합연소라 한다.
(정답률: 67%)
  • 예혼합연소는 연료와 공기를 미리 혼합하여 연소시키므로 연소 과정에서 별도의 확산 과정이 필요 없는 것이 특징입니다.
    오답 노트
    확산연소: 예혼합연소보다 조작이 쉽고 역화 위험이 없으며, 가연성 기체와 산화제의 확산에 의해 화염이 유지되는 방식입니다.
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40. 프로판과 부탄의 체적비가 40:60인 혼합가스 10m3를 완전 연소하는데 필요한 이론공기량은 약 몇 m3인가? (단, 공기의 체적비는 산소:질소 = 21:79 이다.)

  1. 96
  2. 181
  3. 206
  4. 281
(정답률: 53%)
  • 혼합가스의 성분별 연소 반응식을 통해 필요한 총 산소량을 구한 뒤, 공기 중 산소 비율로 나누어 이론공기량을 산출합니다.
    $$O_{total} = (4 \times 5) + (6 \times 6.5)$$
    $$A_{theory} = \frac{59}{0.21}$$
    $$A_{theory} = 281$$
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3과목: 가스설비

41. 이상적인 냉동사이클의 기본 사이클은?

  1. 카르노 사이클
  2. 랭킨 사이클
  3. 역카르노 사이클
  4. 브레이튼 사이클
(정답률: 73%)
  • 냉동 사이클은 열을 고온에서 저온으로 이동시키는 과정으로, 이상적인 가역 사이클인 카르노 사이클을 거꾸로 수행하는 역카르노 사이클을 기본으로 합니다.
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42. 고압가스시설에서 전기방식시설의 유지관리를 위하여 T/B를 반드시 설치해야 하는 곳이 아닌 것은?

  1. 강재보호관 부분의 배관과 강재보호관
  2. 배관과 철근콘크리트 구조물사이
  3. 다른 금속구조물과 근접교차부분
  4. 직류전철 횡단부 주위
(정답률: 66%)
  • 전위측정용 터미널박스(T/B)는 강재 보호관 부분, 다른 금속구조물 근접 교차부분, 직류전철 횡단부 주위, 배관 절연부 양측, 교량 및 횡단배관 양단부에 설치합니다. 따라서 배관과 철근콘크리트 구조물 사이는 설치 대상이 아닙니다.
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43. LP가스 탱크로리에서 하역작업 종류 후 처리할 작업순서로 가장 옳은 것은?

  1. Ⓓ→Ⓐ→Ⓑ→Ⓒ
  2. Ⓓ→Ⓐ→Ⓒ→Ⓑ
  3. Ⓐ→Ⓑ→Ⓒ→Ⓓ
  4. Ⓒ→Ⓐ→Ⓑ→Ⓓ
(정답률: 80%)
  • 하역 작업 후 처리 시 안전을 위해 밸브를 먼저 잠그고 호스를 제거한 뒤 캡을 씌우며, 정전기 방지를 위한 어스선(접지선)은 가장 마지막에 제거하는 것이 원칙입니다.
    순서: Ⓓ 차량 및 설비의 각 밸브를 잠근다 $\rightarrow$ Ⓐ 호스를 제거한다 $\rightarrow$ Ⓑ 밸브에 캡을 부착한다 $\rightarrow$ Ⓒ 어스선(접지선)을 제거한다.
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44. 불꽃의 주위, 특히 불꽃의 기저부에 대한 공기의 움직임이 세지면 불꽃이 노즐에 정착하지 않고 떨어지게 되어 꺼지는 현상은?

  1. 블로우 오프(blow-off)
  2. 백 파이어(back-fire)
  3. 리프트(lift)
  4. 불완전 연소
(정답률: 78%)
  • 공기의 흐름이 너무 빨라져 불꽃이 노즐에서 떨어져 나가 꺼지는 현상을 블로우 오프(blow-off)라고 합니다.
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45. 벽에 설치하여 가스를 사용할 때에만 퀵 커플러로 연결하여 난로와 같은 이동식 연소기에 사용할 수 있는 구조로 되어 있는 콕은?

  1. 호스콕
  2. 상자콕
  3. 휴즈콕
  4. 노즐콕
(정답률: 69%)
  • 상자콕은 벽에 설치하여 가스를 사용할 때에만 퀵 커플러로 연결하여 난로와 같은 이동식 연소기에 사용할 수 있도록 설계된 구조의 콕입니다.
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46. 회전펌프의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 회전운동을 하는 회전체와 케이싱으로 구성된다.
  2. 점성이 큰 액체의 이송에 적합하다.
  3. 토출액의 맥동이 다른 펌프보다 크다.
  4. 고압유체 펌프로 널리 사용된다.
(정답률: 58%)
  • 회전펌프는 회전체를 통해 유체를 연속적으로 송출하므로 토출액의 맥동이 상대적으로 매우 적은 것이 특징입니다.
    오답 노트
    토출액의 맥동이 크다: 왕복펌프의 특징임
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47. 수소취성에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 탄소강은 수소취성을 일으키지 않는다.
  2. 수소는 환원성가스로 상온에서도 부식을 일으킨다.
  3. 수소는 고온, 고압하에서 철과 화합하며 이것이 수소취성의 원인이 된다.
  4. 수소는 고온, 고압에서 강중의 탄소와 화합하여 메탄을 생성하여 이것이 수소취성의 원인이 된다.
(정답률: 70%)
  • 수소취성은 고온, 고압 환경에서 수소가 강재 내부로 침투하여 탄소와 반응해 메탄($CH_4$) 가스를 생성하고, 이로 인해 내부 압력이 상승하여 금속이 취약해지는 현상입니다.
    오답 노트
    탄소강은 수소취성을 일으킴
    수소는 상온에서 부식을 일으키지 않음
    철과 화합하는 것이 아니라 탄소와 화합하여 메탄을 생성함
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48. 도시가스 지하매설에 사용되는 배관으로 가장 적합한 것은?

  1. 폴리에틸렌 피복강관
  2. 압력배관용 탄소강관
  3. 연료가스 배관용 탄소강관
  4. 배관용 아크용접 탄소강관
(정답률: 75%)
  • 도시가스 지하매설 배관은 토양에 의한 부식을 방지하는 것이 핵심입니다. 폴리에틸렌 피복강관은 강관 외부에 폴리에틸렌을 피복하여 내부식성이 매우 뛰어나므로 지하매설에 가장 적합합니다.
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49. 다음 초저온액화가스 중 액체 1L가 기화되었을 때 부피가 가장 큰 가스는?

  1. 산소
  2. 질소
  3. 헬륨
  4. 이산화탄소
(정답률: 53%)
  • 동일 온도와 압력 조건에서 액체가 기화될 때의 부피는 액체 비중에 비례하고 분자량에 반비례합니다. 즉, 1L당 몰수($W/M$)가 클수록 기화 부피가 커집니다.
    $$V = \frac{W}{M} = \frac{액체부피(L) \times 액비중(kg/L)}{분자량}$$
    산소: $$1 \times 1.14 / 32 = 0.0356$$
    헬륨: $$1 \times 0.146 / 4 = 0.0365$$ (단, 기존 해설의 밀도 $0.125$ 기준 시 $0.03125$)
    질소: $$1 \times 0.8 / 28 = 0.0286$$
    이산화탄소: $$1 \times 0.713 / 44 = 0.0162$$
    계산 결과 산소의 1L당 몰수가 가장 크므로 기화 시 부피가 가장 큽니다.
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50. 펌프 임펠러의 현상을 나타내는 척도인 비속도(비교회전도)의 단위는?

  1. rpm·m3/min·m
  2. rpm·m3/min
  3. rpm·kgf/min·m
  4. rpm·kgf/min
(정답률: 65%)
  • 비속도(비교회전도)는 펌프 임펠러의 형상을 결정하는 척도로, 단위는 $\text{rpm} \cdot \text{m}^3/\text{min} \cdot \text{m}$를 사용합니다.
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51. 입구에 사용측과 예비측의 용기가 각각 접속되어 있어 사용측의 압력이 낮아지는 경우 예비측 용기로부터 가스가 공급되는 조정기는?

  1. 자동교체식 조정기
  2. 1단식 감압식 조정기
  3. 1단식 감압용 저압 조정기
  4. 1단식 감압용 준저압 조정기
(정답률: 69%)
  • 사용측과 예비측 용기가 접속되어 있어, 사용측 압력이 낮아지면 자동으로 예비측에서 가스를 공급해주는 장치는 자동교체식 조정기입니다.
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52. 단열을 한 배관 중에 작은 구멍을 내고 이 관에 압력이 있는 유체를 흐르게 하면 유체가 작은 구멍을 통할 때 유체의 압력이 하강함과 동시에 온도가 변화하는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 토리첼리 효과
  2. 줄-톰슨 효과
  3. 베르누이 효과
  4. 도플러 효과
(정답률: 77%)
  • 단열된 배관의 작은 구멍을 통해 유체가 흐를 때, 압력이 급격히 낮아지면서 온도가 변화하는 현상을 줄-톰슨 효과라고 합니다.
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53. 진한 황산은 어느 가스 압축기의 윤활류로 사용되는가?

  1. 산소
  2. 아세틸렌
  3. 염소
  4. 수소
(정답률: 62%)
  • 가스 압축기별 특성에 맞는 윤활유를 사용하는 것이 중요합니다. 염소 압축기에는 진한 황산이 윤활류로 사용됩니다.
    오답 노트
    산소: 물 또는 묽은 글리세린수
    아세틸렌, 수소: 양질의 광유
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54. 부탄가스 30kg을 충전하기 위해 필요한 용기의 최소 부피는 약 몇 L 인가? (단, 충전상수는 2.05이고, 액비중은 0.5이다.)

  1. 60
  2. 61.5
  3. 120
  4. 123
(정답률: 61%)
  • 충전 용기의 최소 부피는 충전하려는 가스의 질량에 충전상수를 곱하여 계산합니다.
    $$V = W \times C$$
    $$V = 30 \times 2.05$$
    $$V = 61.5$$
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55. 5L들이 용기에 9기압의 기체가 들어있다. 또 다른 10L들이 용기에 6기압의 같은 기체가 들어있다. 이 용기를 연결하여 양쪽의 기체가 서로 섞여 평형에 도달하였을 때 기체의 압력은 약 몇 기압이 되는가?

  1. 6.5기압
  2. 7.0기압
  3. 7.5기압
  4. 8.0기압
(정답률: 67%)
  • 두 용기를 연결했을 때 전체 기체의 양은 보존되므로, 각 용기의 부피와 압력의 곱의 합을 전체 부피로 나누어 평균 압력을 구합니다.
    $$P = \frac{V_1 P_1 + V_2 P_2}{V_1 + V_2}$$
    $$P = \frac{5 \times 9 + 10 \times 6}{5 + 10}$$
    $$P = 7.0$$
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56. 일반 도시가스 공급시설의 최고 사용압력이 고압, 중압인 가스홀더에 대한 안전조치 사항이 아닌 것은?

  1. 가스방출장치를 설치한다.
  2. 맨홀이나 검사구를 설치한다.
  3. 응축액을 외부로 뽑을 수 있는 장치를 설치한다.
  4. 관의 입구를 출구에는 온도나 압력의 변화에 따른 신축을 흡수하는 조치를 한다.
(정답률: 58%)
  • 고압 또는 중압 가스홀더의 안전조치 사항으로는 맨홀이나 검사구 설치, 응축액 외부 배출 장치 설치, 입출구 신축흡수장치 설치 등이 있으며, 가스방출장치 설치는 해당 사항이 아닙니다.
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57. 용기밸브의 구성이 아닌 것은?

  1. 스템
  2. O링
  3. 퓨즈
  4. 밸브시트
(정답률: 67%)
  • 용기밸브는 스템, O링, 밸브시트, 개폐용 핸들, 그랜드 너트 등으로 구성되며, 퓨즈는 용기밸브의 기본 구성 요소가 아닙니다.
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58. “응력(stress)과 스트레인(strain)은 변형이 적은 범위에서는 비례관계에 있다.”는 법칙은?

  1. Euler의 법칙
  2. Wein의 법칙
  3. Hooke의 법칙
  4. Trouton의 법칙
(정답률: 74%)
  • 탄성이 있는 물체에 외력(stress)을 가했을 때 발생하는 변형(strain)의 정도가 응력에 비례한다는 원리를 나타내는 법칙입니다.
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59. 액셜 플로우(Axial Flow)식 정압기에 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 변칙 unloading 형이다.
  2. 정특성, 동특성 모두 좋다.
  3. 저 차압이 될수록 특성이 좋다.
  4. 아주 간단한 작동방식을 가지고 있다.
(정답률: 57%)
  • 액셜 플로우식 정압기는 고차압이 될수록 특성이 양호해지는 특징을 가지고 있습니다. 따라서 저 차압이 될수록 특성이 좋다는 설명은 틀린 것입니다.
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60. 압력조정기의 구성부품이 아닌 것은?

  1. 다이어프램
  2. 스프링
  3. 밸브
  4. 피스톤
(정답률: 66%)
  • 압력조정기는 설정 압력을 유지하기 위해 다이어프램, 스프링, 밸브 등으로 구성되며, 피스톤은 일반적인 압력조정기의 핵심 구성부품이 아닙니다.
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4과목: 가스안전관리

61. 고압가스안전관리법의 적용을 받는 고압가스의 종류 및 범위에 대한 내용 중 옳은 것은? (단, 압력은 게이지압력이다.)

  1. 상용의 온도에서 압력이 1MPa 이상이 되는 압축가스로서 실제로 그 압력이 MPa 이상이 되는 것 또는 섭씨 25도의 온도에서 압력이 1MPa 이상이 되는 압축가스
  2. 섭씨 35도의 온도에서 압력이 1Pa을 초과하는 아세틸렌가스
  3. 상용의 온도에서 압력이 0.1MPa 이상이 되는 액화가스로서 실제로 그 압력이 0.1MPa 이상이 되는 것 또는 압력이 0.1MPa이 되는 액화가스
  4. 섭씨 35도의 온도에서 압력이 0Pa을 초과하는 액화시안화수소
(정답률: 52%)
  • 고압가스안전관리법상 액화시안화수소는 섭씨 $35$도의 온도에서 압력이 $0\text{Pa}$을 초과하는 경우 고압가스로 정의됩니다.
    오답 노트
    압축가스: 섭씨 $35$도에서 $1\text{MPa}$이상이어야 함
    아세틸렌가스: 섭씨 $15$도에서 $0\text{Pa}$ 초과여야 함
    액화가스: 상용 온도에서 $0.2\text{MPa}$이상이어야 함
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62. 도시가스 사용시설에 사용하는 배관재료 선정기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관의 재료는 배관내의 가스흐름이 원활한 것으로 한다.
  2. 배관의 재료는 내부의 가스압력과 외부로부터의 하중 및 충격하중 등에 견디는 강도를 갖는 것으로 한다.
  3. 배관의 재료는 배관의 접합이 용이하고 가스의 누출을 방지할 수 있는 것으로 한다.
  4. 배관의 재료는 절단, 가공을 어렵게 하여 임의로 고칠 수 없도록 한다.
(정답률: 86%)
  • 배관 재료는 적절한 강도와 연성을 갖추어 절단과 가공이 쉬워야 시공 및 유지보수가 가능합니다. 따라서 절단, 가공을 어렵게 해야 한다는 설명은 틀린 것입니다.
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63. LPG 저장설비를 설치 시 실시하는 지반조사에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 1차 지반조사방법은 이너팅을 실시하는 것을 원칙으로 한다.
  2. 표준관입시험은 N값을 구하는 방법이다.
  3. 배인(Vane)시험은 최대 토크 또는 모멘트를 구하는 방법이다.
  4. 평판재하시험은 항복하중 및 극한하중을 구하는 방법이다.
(정답률: 76%)
  • LPG 저장설비 설치를 위한 1차 지반조사 방법은 이너팅이 아니라 보링(Boring)을 실시하는 것을 원칙으로 합니다.
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64. 정전기를 억제하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 습도를 높여준다.
  2. 접지(Grounging)한다.
  3. 접촉 전위차가 큰 재료를 선택한다.
  4. 정전기의 중화 및 전기가 잘 통하는 물질을 사용한다.
(정답률: 77%)
  • 정전기를 억제하려면 두 물질 간의 접촉 전위차가 작은 재료를 선택하여 전하의 이동을 최소화해야 합니다.
    오답 노트
    접촉 전위차가 큰 재료 선택: 전위차가 클수록 정전기 발생량이 증가함
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65. 품질유지 대상인 고압가스의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 이소부탄
  2. 암모니아
  3. 프로판
  4. 연료전지용으로 사용되는 수소가스
(정답률: 63%)
  • 품질유지 대상 고압가스는 냉매로 사용되는 가스(프레온, 이소부탄, 프로판)와 연료전지용 수소가스입니다. 따라서 암모니아는 해당하지 않습니다.
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66. 다음 가스가 공기 중에 누출되고 있다고 할 경우 가장 빨리 폭발할 수 있는 가스는? (단, 점화원 및 주위환경 등 모든 조건은 동일하다고 가정한다.)

  1. CH4
  2. C3H8
  3. C4H10
  4. H2
(정답률: 58%)
  • 가스의 폭발 가능성은 폭발하한값이 낮고 공기보다 비중이 커서 바닥에 체류하기 쉬울수록 높아집니다. $C_{4}H_{10}$(부탄)은 비중이 크고 폭발하한값이 낮아 가장 빠르게 폭발 조건에 도달할 수 있습니다.
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67. 안전관리상 동일 차량으로 적재 운반할 수 없는 것은?

  1. 질소와 수소
  2. 산소와 암모니아
  3. 염소와 아세틸렌
  4. LPG와 염소
(정답률: 79%)
  • 안전관리상 염소와 아세틸렌, 암모니아, 수소는 반응성 및 위험성으로 인해 동일 차량에 함께 적재하여 운반할 수 없습니다.
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68. 가연성 가스설비의 재치환 작업 시 공기로 재치환 한 결과를 산소측정기로 측정하여 산소의 농도가 몇 % 가 확인될 때까지 공기로 반복하여 치환하여야 하는가?

  1. 18~22%
  2. 20~28%
  3. 22~35%
  4. 23~42%
(정답률: 84%)
  • 가연성 가스설비의 재치환 작업 시, 내부의 가스가 완전히 제거되고 안전한 상태가 되었음을 확인하기 위해 산소 농도가 일반 공기 농도 범위인 18~22%가 될 때까지 반복하여 치환해야 합니다.
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69. 액화석유가스 저장시설에서 긴급차단장치의 차단조작기구는 해당 저장탱크로부터 몇 m 이상 떨어진 곳에 설치하여야 하는가?

  1. 2m
  2. 3m
  3. 5m
  4. 8m
(정답률: 62%)
  • 액화석유가스 저장시설의 긴급차단장치 조작기구는 비상시 안전한 조작을 위해 해당 저장탱크로부터 5m 이상 떨어진 곳에 설치해야 합니다.
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70. 저장탱크에 의한 액화석유가스(LPG)저장소의 저장설비는 그 외면으로부터 화기를 취급하는 장소까지 몇 m 이상의 우회거리를 두어야 하는가?

  1. 2m
  2. 5m
  3. 8m
  4. 10m
(정답률: 61%)
  • 액화석유가스(LPG) 저장소의 저장설비 외면으로부터 화기 취급 장소까지는 안전을 위해 8m 이상의 우회거리를 확보해야 합니다.
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71. 지하에 설치하는 액화석유가스 저장탱크의 재료인 레디믹스트 콘크리트의 규격으로 틀린 것은?

  1. 굵은 골재의 최대치수 : 25mm
  2. 설계강도 : 21MPa 이상
  3. 슬럼프(slump) : 120~150mm
  4. 물-결합재비 : 83% 이하
(정답률: 70%)
  • 지하 액화석유가스 저장탱크용 레디믹스트 콘크리트의 규격 중 물-결합재비는 50% 이하로 규정되어 있습니다.
    오답 노트
    물-결합재비 83% 이하: 50% 이하가 올바른 기준입니다.
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72. 수소의 일반적 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열에 대하여 안정하다.
  2. 가스 중 비중이 가장 작다.
  3. 무색, 무미, 무취의 기체이다.
  4. 가벼워서 기체 중 확산속도가 가장 느리다.
(정답률: 82%)
  • 수소는 분자량이 가장 작고 매우 가벼운 기체이므로, 기체 중 확산 속도가 가장 빠릅니다. 따라서 확산 속도가 가장 느리다는 설명은 틀린 것입니다.
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73. 고압가스 특정제조시설에서 분출원인이 화재인 경우 안전밸브의 축적압력은 안전밸브의 수량과 관계없이 최고허용압력의 몇 % 이하로 하여야 하는가?

  1. 105%
  2. 110%
  3. 116%
  4. 121%
(정답률: 53%)
  • 안전밸브의 설치 목적이 화재로부터의 보호인 경우에는 안전밸브의 수량과 관계없이 축적압력을 최고허용압력의 $121\%$이하로 설정해야 합니다.
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74. 고압가스를 차량에 적재하여 운반하는 때에 운반책임자를 동승시키지 않아도 되는 것은?

  1. 수소 400m3
  2. 산소 400m3
  3. 액화석유가스 3500kg
  4. 암모니아 3500kg
(정답률: 77%)
  • 운반책임자 동승 기준에 따라 압축가스 중 조연성 가스는 $600\text{m}^3$ 미만일 때 동승하지 않아도 됩니다. 산소 $400\text{m}^3$는 이 기준 미만이므로 동승 제외 대상입니다.
    오답 노트
    수소 $400\text{m}^3$: 가연성 기준 $300\text{m}^3$ 초과로 동승 필요
    액화석유가스 $3500\text{kg}$: 조연성/가연성 액화가스 기준 $6000\text{kg}$이내이나, 가연성 액화가스 기준 $3000\text{kg}$ 초과로 동승 필요
    암모니아 $3500\text{kg}$: 독성 액화가스 기준 $1000\text{kg}$ 초과로 동승 필요
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75. 니켈(Ni) 금속을 포함하고 있는 촉매를 사용하는 공정에서 주로 발생할 수 있는 맹독성 가스는?

  1. 산화니켈(NiO)
  2. 니켈카르보닐[Ni(CO)4]
  3. 니켈클로라이드(NiCl2)
  4. 니켈염(NIckel salt)
(정답률: 79%)
  • 니켈(Ni) 금속이 일산화탄소(CO)와 반응하면 매우 강력한 독성을 가진 휘발성 물질인 니켈카르보닐 $\text{Ni(CO)}_4$가 생성됩니다.
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76. 특정설비인 고압가스용 기화장치 제조설비에서 반드시 갖추지 않아도 되는 제조설비는?

  1. 성형설비
  2. 단조설비
  3. 용접설비
  4. 제관설비
(정답률: 61%)
  • 고압가스용 기화장치 제조설비로 갖추어야 할 필수 설비는 성형설비, 용접설비, 세척설비, 제관설비, 전처리설비 및 부식방지도장설비, 유량계 등입니다. 따라서 단조설비는 필수 제조설비에 해당하지 않습니다.
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77. 고압가스 충전용기를 운반할 때의 기준으로 틀린 것은?

  1. 충전용기와 등유는 동일 차량에 적재하여 운반하지 않는다.
  2. 충전량이 30kg 이하이고, 용기 수가 2개를 초과하지 않는 경우에는 오토바이에 적재하여 운반할 수 있다.
  3. 충전용기 운반차량은 “위험고압가스”라는 경계표시를 하여야 한다.
  4. 충전용기 운반차량에는 운반기준 위반행위를 신고할 수 있도록 안내물을 부착하여야 한다.
(정답률: 83%)
  • 충전용기는 원칙적으로 자전거나 오토바이에 적재하여 운반할 수 없습니다. 다만, 전용 적재함을 갖추고 충전량 $20$ kg 이하, 용기 수 $2$개 이하인 경우에만 예외적으로 허용되므로, 충전량 $30$ kg 이하라는 설명은 틀린 내용입니다.
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78. 내용적이 3000L인 용기에 액화암모니아를 저장하려고 한다. 용기의 저장능력은 약 몇 kg 인가? (단, 액화 암모니아 정수는 1.86 이다.)

  1. 1613
  2. 2324
  3. 2796
  4. 5580
(정답률: 65%)
  • 용기의 저장능력은 내용적을 액화가스의 정수로 나누어 계산합니다.
    $$W = \frac{V}{K}$$
    $$W = \frac{3000}{1.86}$$
    $$W = 1613$$
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79. 산화에틸렌의 저장탱크에는 45℃에서 그 내부가스의 압력이 몇 MPa 이상이 되도록 질소가스를 충전하여야 하는가?

  1. 0.1
  2. 0.3
  3. 0.4
  4. 1
(정답률: 56%)
  • 산화에틸렌 저장탱크의 안전 기준에 따라 $45^{\circ}C$에서 내부 가스 압력이 $0.4$ MPa 이상이 되도록 질소 가스를 충전하여 관리해야 합니다.
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80. 고압가스 특정제조시설에서 하천 또는 수로를 횡단하여 배관을 매설할 경우 2중관으로 하여야 하는 가스는?

  1. 염소
  2. 암모니아
  3. 염화메탄
  4. 산화에틸렌
(정답률: 61%)
  • 고압가스 특정제조시설에서 하천 또는 수로를 횡단하여 배관을 매설할 때 2중관으로 설치해야 하는 가스는 포스겐, 황화수소, 시안화수소, 아황산가스, 아크릴알데히드, 염소, 불소입니다. 따라서 염소가 정답입니다.
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5과목: 가스계측기기

81. 접촉식 온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열전대 온도계는 열전대로서 서미스터를 사용하여 온도를 측정한다.
  2. 저항 온도계의 경우 측정회로로서 일반적으로 휘스톤브리지가 채택되고 있다.
  3. 압력식 온도계는 감온부, 도압부, 감압부로 구성되어 있다.
  4. 봉상온도계에서 측정오차를 최소화하려면 가급적 온도계 전체를 측정하는 물체에 접촉시키는 것이 좋다.
(정답률: 52%)
  • 열전대 온도계는 서로 다른 두 종류의 금속선을 접합하여 온도 차이에 의해 전압이 발생하는 제배크 효과를 이용하는 장치이며, 서미스터를 사용하는 것은 저항 온도계의 일종입니다.
    오답 노트
    저항 온도계: 휘스톤 브리지를 통해 저항 변화를 정밀하게 측정합니다.
    압력식 온도계: 감온부, 도압부, 감압부의 3단 구조로 구성됩니다.
    봉상온도계: 접촉 면적을 넓혀 열평형을 빠르게 달성해야 오차가 최소화됩니다.
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82. 계량계측기기는 정확, 정밀하여야 한다. 이를 확보하기 위한 제도 중 계량법상 강제 규정이 아닌 것은?

  1. 검정
  2. 정기검사
  3. 수시검사
  4. 비교검사
(정답률: 76%)
  • 계량법상 계량기기의 정확성과 정밀도를 확보하기 위해 강제적으로 시행하는 제도는 검정, 정기검사, 수시검사 등이 있습니다.
    오답 노트
    비교검사: 법적 강제 규정이 아닌 임의적인 비교 절차입니다.
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83. 탄화수소에 대한 감도는 좋으나 H2O, CO2에 대하여는 감응하지 않는 검출기는?

  1. 불꽃이온화검출기(FID)
  2. 열전도도검출기(TCD)
  3. 전자포획검출기(ECD)
  4. 불꽃광도법검출기(FPD)
(정답률: 76%)
  • 불꽃이온화검출기(FID)는 탄화수소 성분이 연소될 때 생성되는 이온을 측정하므로 탄화수소에 대한 감도가 매우 높으며, 물($H_{2}O$)이나 이산화탄소($CO_{2}$)와 같은 무기물에는 반응하지 않는 특성이 있습니다.
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84. 가스 성분에 대하여 일반적으로 적용하는 화학분석법이 옳게 짝지어진 것은?

  1. 황화수소 - 요오도적정법
  2. 수분 - 중화적정법
  3. 암모니아 – 기체 크로마토그래피법
  4. 나프탈렌 – 흡수평량법
(정답률: 69%)
  • 황화수소 분석에는 요오도적정법이 일반적으로 적용됩니다.
    오답 노트
    수분: 노점법 사용
    암모니아: 중화적정법 또는 인도페놀 흡광 광도법 사용
    나프탈렌: 가스 크로마토그래피법 사용
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85. 다음 계측기기와 관련된 내용을 짝지은 것 중 틀린 것은?

  1. 열전대 온도계 - 제백효과
  2. 모발 습도계 - 히스테리시스
  3. 차압식 유량계 – 베르누이식의 적용
  4. 초음파 유량계 – 램버트 비어의 법칙
(정답률: 72%)
  • 초음파 유량계는 소리의 속도 변화를 이용하는 도플러 효과를 기반으로 측정하며, 램버트 비어의 법칙은 빛의 흡수량을 측정하는 분광 분석법의 원리입니다.
    오답 노트
    열전대 온도계: 제백효과 이용
    모발 습도계: 습도 변화에 따른 모발 길이 변화(히스테리시스 발생)
    차압식 유량계: 베르누이 정리 적용
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86. 시험용 미터인 루트 가스미터로 측정한 유량이 5m3/h 이다. 기준용 가스미터로 측정한 유량이 4.75 m3/h 이라면 이 가스미터의 기차는 약 몇 % 인가?

  1. 2.5%
  2. 3%
  3. 5%
  4. 10%
(정답률: 71%)
  • 가스미터의 기차는 기준 유량 대비 시험 유량의 오차 비율을 계산하여 구합니다.
    $$Error = \frac{V_{test} - V_{std}}{V_{std}} \times 100$$
    $$Error = \frac{5 - 4.75}{4.75} \times 100$$
    $$Error = 5.26$$
    계산 결과 약 $5\%$ 입니다.
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87. 계측기의 선정 시 고려사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 정확도와 정밀도
  2. 감도
  3. 견고성 및 내구성
  4. 지시방식
(정답률: 82%)
  • 계측기를 선정할 때는 측정값의 신뢰성을 결정하는 정확도, 정밀도, 감도와 현장 적용성을 결정하는 견고성 및 내구성을 최우선으로 고려해야 합니다. 지시방식은 단순한 출력 형태일 뿐 계측기의 성능이나 선정의 핵심 기준이 아닙니다.
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88. 적외선 가스분석기에서 분석 가능한 기체는?

  1. Cl2
  2. SO2
  3. N2
  4. O2
(정답률: 75%)
  • 적외선 가스 분석기는 분자 구조가 비대칭인 기체만 분석 가능하며, 단원자나 대칭 2원자 분자는 적외선을 흡수하지 않아 분석할 수 없습니다. 따라서 비대칭 구조인 $\text{SO}_2$가 정답입니다.
    오답 노트 $\text{Cl}_2, \text{N}_2, \text{O}_2$: 대칭 2원자 분자로 분석 불가
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89. 게겔(Gockel)법에 의한 저급탄화수소 분석 시 분석가스와 흡수액이 옳게 짝지어진 것은?

  1. 프로필렌 - 황산
  2. 에틸렌 – 옥소수은 칼륨용액
  3. 아세틸렌 – 알칼리성 피로갈롤 용액
  4. 이산화탄소 – 암모니아성 염화제1구리 용액
(정답률: 49%)
  • 게겔법에서 각 성분 가스를 흡수하는 액체는 특정 화학적 반응을 이용합니다. 프로필렌은 황산과 반응하여 흡수됩니다.
    오답 노트
    에틸렌: 취화수소 수용액
    아세틸렌: 요오드수은 칼륨 용액
    이산화탄소: KOH 수용액
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90. 액화산소 등을 저장하는 초저온 저장탱크의 액면 측정용으로 가장 적합한 액면계는?

  1. 직관식
  2. 부자식
  3. 차압식
  4. 기포식
(정답률: 58%)
  • 차압식 액면계(햄프슨식)는 저장조의 상하부를 U자관으로 연결하여 발생하는 차압을 이용하므로, 액화산소와 같은 초저온 저장탱크의 액면 측정에 가장 적합합니다.
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91. 막식 가스미터의 부동현상에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 가스가 누출되고 있는 고장이다.
  2. 가스가 미터를 통과하지 못하는 고장이다.
  3. 가스가 미터를 통과하지만 지침이 움직이지 않는 고장이다.
  4. 가스가 통과할 때 미터가 이상 음을 내는 고장이다.
(정답률: 85%)
  • 가스미터의 부동현상이란 가스는 정상적으로 미터를 통과하고 있음에도 불구하고, 내부 기구의 고장 등으로 인해 지침이 움직이지 않는 상태를 말합니다.
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92. 건조공기 120kg에 6kg의 수증기를 포함한 습공기가 있다. 온도가 49℃이고, 전체 압력이 750 mmHg 일 때의 비교습도는 약 얼마인가? (단, 49℃에서의 포화수증기압은 89 mmHg이고 공기의 분자량은 29로 한다.)

  1. 30%
  2. 40%
  3. 50%
  4. 60%
(정답률: 39%)
  • 절대습도와 포화습도를 구한 뒤, 그 비율을 통해 비교습도를 산출합니다.
    $$X = \frac{m_w}{m_a}$$
    $$X = \frac{6}{120} = 0.05$$
    $$X_s = \frac{M_w \times P_s}{M_a \times (P - P_s)}$$
    $$X_s = \frac{18 \times 89}{29 \times (750 - 89)} = 0.084$$
    $$\text{비교습도} = \frac{X}{X_s} \times 100$$
    $$\text{비교습도} = \frac{0.05}{0.084} \times 100 = 59.5$$
    최종 결과는 약 60%입니다.
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93. 두 금속의 열팽창계수의 차이를 이용한 온도계는?

  1. 서미스터 온도계
  2. 베크만 온도계
  3. 바이메탈 온도계
  4. 광고 온도계
(정답률: 77%)
  • 바이메탈 온도계는 열팽창계수가 서로 다른 두 종류의 금속판을 접합하여, 온도 변화에 따라 굽힘 정도가 달라지는 원리를 이용한 온도계입니다.
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94. 소형가스미터의 경우 가스사용량이 가스미터 용량의 몇 % 정도가 되도록 선정하는 것이 가장 바람직한가?

  1. 40%
  2. 60%
  3. 80%
  4. 100%
(정답률: 59%)
  • 소형가스미터 선정 시 측정 정밀도와 효율성을 고려하여 가스사용량이 미터 용량의 60% 정도가 되도록 선정하는 것이 가장 바람직합니다.
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95. 액주식 압력계에 해당하는 것은?

  1. 벨로우즈 압력계
  2. 분동식 압력계
  3. 침종식 압력계
  4. 링밸런스식 압력계
(정답률: 49%)
  • 액주식 압력계는 액체의 높이 차이를 이용해 압력을 측정하는 방식으로, 링밸런스식(환상천평식)이 이에 해당합니다.
    오답 노트
    벨로우즈, 분동식, 침종식 압력계: 액주식이 아닌 기계식 또는 기타 압력계 방식입니다.
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96. 기체 크로마토그래피를 통하여 가장 먼저 피크가 나타나는 물질은?

  1. 메탄
  2. 에탄
  3. 이소 부탄
  4. 노르말 부탄
(정답률: 76%)
  • 기체 크로마토그래피에서는 분자량이 작고 가벼운 기체일수록 검출기에 빠르게 도달하여 피크가 가장 먼저 나타납니다.
    메탄의 분자량은 $16$으로 제시된 보기 중 가장 작으므로 가장 먼저 검출됩니다.
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97. 기체 크로마토그래피에 의해 가스의 조성을 알고 있을 때에는 계산에 의해서 그 비중을 알 수 있다. 이 때 비중계산과의 관계가 가장 먼 인자는?

  1. 성분의 함량비
  2. 분자량
  3. 수분
  4. 증발온도
(정답률: 63%)
  • 가스의 비중은 각 성분의 분자량과 함량비, 그리고 수분 함량에 의해 결정되므로 증발온도는 비중 계산과 직접적인 관계가 없습니다.
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98. 도시가스사용시설에서 최고사용압력이 0.1MPa 미만인 도시가스 공급관을 설치하고, 내용적을 계산하였더니 8m3이었다. 전기식다이어프램형 압력계로 기밀시험을 할 경우 최소 유지시간은 얼마인가?

  1. 4분
  2. 10분
  3. 24분
  4. 40분
(정답률: 52%)
  • 최고사용압력이 $0.1\text{MPa}$ 미만인 공급관의 기밀시험 유지시간은 내용적에 따라 결정됩니다.
    내용적이 $1\text{m}^3$이상 $10\text{m}^3$ 미만인 경우, 최소 유지시간은 $40$분입니다.
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99. 가스공급용 저장탱크의 가스저장량을 일정하게 유지하기 위하여 탱크내부의 압력을 측정하고 측정된 압력과 설정압력(목표압력)을 비교하여 탱크에 유입되는 가스의 양을 조절하는 자동제어계가 있다. 탱크내부의 압력을 측정하는 동작은 다음 중 어디에 해당하는가?

  1. 비교
  2. 판단
  3. 조작
  4. 검출
(정답률: 73%)
  • 자동제어계에서 현재의 상태(압력)를 측정하여 정보를 얻는 과정은 검출 단계에 해당합니다.
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100. 열전대 온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원격 측정이 가능하다.
  2. 고온의 측정에 적합하다.
  3. 보상도선에 의한 오차가 발생할 수 있다.
  4. 장기간 사용하여도 재질이 변하지 않는다.
(정답률: 75%)
  • 열전대는 서로 다른 두 금속의 접합점에서 발생하는 제베크 효과를 이용합니다. 고온에서 장기간 사용 시 금속 재질의 산화나 열화로 인해 특성이 변할 수 있으므로 재질이 변하지 않는다는 설명은 틀렸습니다.
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