에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2014-05-25)

에너지관리기사
(2014-05-25 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. H2 50%, CO 50%인 기체연료의 연소에 필요한 이론공기량 (Sm3/Sm3)은 얼마인가?

  1. 0.50
  2. 1.00
  3. 2.38
  4. 3.30
(정답률: 65%)
  • 이 문제는 기체 연료의 각 성분별 이론 산소량을 합산한 후, 공기 중 산소의 부피 비율을 이용하여 이론 공기량을 계산합니다.
    $$ A_0 = \frac{O_{2,0}}{0.21} $$
    여기서 A_0는 이론 공기량, O_{2,0}는 연료 1 Sm³ 연소에 필요한 총 이론 산소량입니다.
    $$ A_0 = \frac{(0.5 × 0.5) + (0.5 × 0.5)}{0.21} $$
    $$ A_0 = 2.38 $$
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2. 석탄을 분석하니 다음과 같았다면 연료비는 약 얼마인가?

  1. 1.4
  2. 1.6
  3. 1.8
  4. 2.0
(정답률: 61%)
  • 이 문제는 석탄의 연료비율(Fuel Ratio)을 계산합니다. 연료비율은 고정탄소와 휘발분의 비율을 나타냅니다.
    $$ \text{고정탄소} = 100 - (\text{휘발분} + \text{회분} + \text{수분}) $$
    $$ \text{연료비율} = \frac{\text{고정탄소}}{\text{휘발분}} $$
    $$ \text{고정탄소} = 100 - (30 + 10 + 5) = 100 - 45 = 55\% $$
    $$ \text{연료비율} = \frac{55}{30} $$
    $$ \text{연료비율} \approx 1.833 \approx 1.8 $$
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3. 물 500L를 10℃에서 60℃로 1시간 가열하는데 발열량이 50.232 MJ/kg인 가스를 사용할 때 가스는 몇 kg/h가 필요한가? (단, 연소효율은 75%이다.)

  1. 2.61
  2. 2.78
  3. 2.91
  4. 3.07
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 물의 비열과 가스의 발열량을 이용하여 필요한 연료량을 계산합니다.
    $$ \text{가스량 (kg/h)} = \frac{\text{물의 질량 (kg)} × \text{물의 비열 (kJ/kg·℃)} × \text{온도 변화 (℃)}}{\text{가스의 발열량 (kJ/kg)} × \text{연소 효율}} $$
    $$ \text{가스량 (kg/h)} = \frac{500 \text{ kg} × 4.2 \text{ kJ/(kg·℃)} × (60 - 10) \text{ ℃}}{50232 \text{ kJ/kg} × 0.75} $$
    $$ \text{가스량 (kg/h)} = 2.78 $$
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4. 연소과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 무연탄은 주로 증발연소를 한다.
  2. 석탄, 목재 같은 연료가 연소 초기에 화염을 내면서 연소하는 과정을 분해연소라 한다.
  3. 표면연소는 연소반응이 고체 표면에서 일어난다.
  4. 연소속도는 산화반응 속도라고도 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 무연탄은 휘발성분이 적어 주로 표면연소를 한다. 증발연소는 액체 연료나 휘발성분이 많은 고체 연료에서 발생한다.
    오답 노트
    * 석탄, 목재 같은 연료가 연소 초기에 화염을 내면서 연소하는 과정을 분해연소라 한다.: 분해연소에 대한 올바른 설명이다.
    * 표면연소는 연소반응이 고체 표면에서 일어난다.: 표면연소에 대한 올바른 설명이다.
    * 연소속도는 산화반응 속도라고도 할 수 있다.: 연소는 급격한 산화반응이므로 올바른 설명이다.
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5. 로터리 버너를 사용하였더니 로벽에 카본이 붙었다. 그 주원인은?

  1. 연소실 온도가 너무 높다.
  2. 공기비가 너무 크다.
  3. 화염이 닿는 곳이 있다.
  4. 중유의 예열온도가 높다.
(정답률: 85%)
  • 화염이 로벽에 직접 닿으면 국부적으로 온도가 낮아져 불완전 연소가 발생하고 카본이 생성된다.
    오답 노트
    * 연소실 온도가 너무 높다: 고온은 완전 연소를 촉진하여 카본 생성을 억제한다.
    * 공기비가 너무 크다: 과잉 공기는 완전 연소를 돕고 카본 생성을 줄인다.
    * 중유의 예열온도가 높다: 예열 온도가 높으면 미립화가 잘 되어 완전 연소를 돕는다.
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6. 프로판(C3H8) 및 부탄(C4H10)이 혼합된 LPG를 건조공기로 연소시킨 가스를 분석하였더니 CO2 11.32%, O2 3.76%, N2 84.92%의 조성을 얻었다. LPG 중의 프로판의 부피는 부탄의 약 몇 배인가?

  1. 8배
  2. 11배
  3. 15배
  4. 20배
(정답률: 67%)
  • 이 문제는 건조 배기가스 분석 결과를 이용하여 연료의 조성비를 계산하는 문제입니다.
    질소(N2) 균형을 통해 공급된 산소량을 구하고, 이 산소량과 배기가스 중의 이산화탄소(CO2) 및 잔류 산소(O2)를 이용하여 미지 연료 성분(프로판, 부탄)의 부피비를 연립방정식으로 계산합니다.
    기본 공식 (연소 반응식 및 물질 수지)
    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
    C4H10 + 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O
    $$공급 O2 = \frac{N2 in flue gas}{0.79} \times 0.21$$

    $$소모 O2 = 공급 O2 - O2 in flue gas$$

    $$5 \times 프로판 부피 + 6.5 \times 부탄 부피 = 소모 O2$$

    $$3 \times 프로판 부피 + 4 \times 부탄 부피 = CO2 in flue gas$$

    숫자 대입
    건조 배기가스 100 kmol 기준:
    N2 = 84.92 kmol, O2_flue = 3.76 kmol, CO2_flue = 11.32 kmol
    $$공급 O2 = \frac{84.92}{0.79} \times 0.21 = 22.57367 kmol$$

    $$소모 O2 = 22.57367 - 3.76 = 18.81367 kmol$$

    프로판 부피를 x, 부탄 부피를 y라 하면:
    $$5x + 6.5y = 18.81367$$

    $$3x + 4y = 11.32$$

    위 연립방정식을 풀면:
    $$x \approx 3.34936$$

    $$y \approx 0.31798$$

    최종 결과
    $$\frac{프로판 부피}{부탄 부피} = \frac{x}{y} = \frac{3.34936}{0.31798} \approx 10.53$$

    따라서 프로판의 부피는 부탄의 약 11배이다.
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7. CH4 1 Sm3를 완전연소시키는데 필요한 공기량은?

  1. 9.52 Sm3
  2. 11.5 Sm3
  3. 13.5 Sm3
  4. 15.52 Sm3
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 메탄(CH_{4})의 완전연소 반응식을 통해 이론 공기량을 계산하는 문제입니다.
    $$ \text{이론 공기량 (A}_0) = \frac{\text{연료 부피} × \text{연료 1몰당 필요한 O}_2 \text{ 몰수}}{\text{공기 중 O}_2 \text{ 부피비}} $$
    (여기서 CH_{4} + 2O_{2} → CO_{2} + 2H_{2}O 이므로 CH_{4} 1몰당 필요한 O_{2} 몰수는 2, 공기 중 O_{2} 부피비는 0.21)
    $$ \text{A}_0 = \frac{1 \text{ Sm}^3 × 2}{0.21} $$
    $$ \text{A}_0 = 9.52 \text{ Sm}^3 $$
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8. 링겔만 농도표는 어떤 목적으로 사용하는가?

  1. 연돌에서 배출되는 매연농도 측정
  2. 보일러수의 pH 측정
  3. 연소가스 중의 탄산가스 농도 측정
  4. 연소가스 중의 COx 농도 측정
(정답률: 83%)
  • 링겔만 농도표는 연돌에서 배출되는 매연의 농도를 육안으로 측정하기 위한 표준 도표입니다.
    오답 노트
    * 보일러수의 pH 측정: pH 미터 또는 지시약으로 측정합니다.
    * 연소가스 중의 탄산가스 농도 측정: 가스 분석기(예: 오르잣 분석기)로 측정합니다.
    * 연소가스 중의 COx 농도 측정: 가스 분석기로 측정합니다.
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9. 대기오염 방지를 위한 집진장치 중 습식집진장치에 해당 하지 않는 것은?

  1. 백필터
  2. 충전탑
  3. 벤츄리 스크러버
  4. 사이클론 스크러버
(정답률: 80%)
  • 백필터는 여과포를 이용하여 분진을 포집하는 건식 집진장치이다.
    오답 노트
    * 충전탑: 습식 집진장치의 일종.
    * 벤츄리 스크러버: 습식 집진장치의 일종.
    * 사이클론 스크러버: 습식 집진장치의 일종.
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10. 800K의 고열원과 400K의 절열원 사이에서 작동하는 카르노사이클에 공급하는 열량이 사이클 당 400kJ이라 할 때 1사이클 당 외부에 하는 일은 몇 kJ인가?

  1. 150
  2. 200
  3. 250
  4. 300
(정답률: 72%)
  • 이 문제는 카르노 사이클의 열효율과 공급 열량을 이용하여 외부에 하는 일을 계산합니다.
    $$ η = 1 - \frac{T_L}{T_H} $$
    η: 열효율, T_L: 저열원 온도, T_H: 고열원 온도
    $$ W = η × Q_H $$
    W: 외부에 하는 일, η: 열효율, Q_H: 공급 열량
    $$ η = 1 - \frac{400}{800} = 0.5 $$
    $$ W = 0.5 × 400 $$
    $$ W = 200 $$
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11. 다음 중 역화의 원인이 아닌 것은?

  1. 통풍이 불량할 때
  2. 기름이 과열되었을 때
  3. 기름에 수분, 공기 등이 혼입되었을 때
  4. 버너타일이 과열되었을 때
(정답률: 68%)
  • 버너타일 과열은 역화의 원인이 아니라, 역화나 다른 연소 문제로 인해 발생할 수 있는 결과입니다.
    오답 노트:
    - 통풍이 불량할 때: 불완전 연소로 화염이 불안정해져 역화 발생.
    - 기름이 과열되었을 때: 연료 기화 및 화염 속도 증가로 역화 발생.
    - 기름에 수분, 공기 등이 혼입되었을 때: 연소 불안정으로 화염이 불안정해져 역화 발생.
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12. 액체연료의 연소방법으로 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 등심연소
  3. 분무연소
  4. 증발연소
(정답률: 77%)
  • 유동층연소는 주로 고체 연료의 연소에 사용되는 방법이다.
    * 등심연소: 액체 연료의 연소 방법 중 하나이다.
    * 분무연소: 액체 연료를 미세하게 분무하여 연소시키는 방법이다.
    * 증발연소: 액체 연료를 기화시켜 연소시키는 방법이다.
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13. 매연 생성에 가장 큰 영향을 미치는 것은?

  1. 연소속도
  2. 발열량
  3. 공기비
  4. 착화온도
(정답률: 87%)
  • 공기비는 연소에 필요한 공기량과 실제 공급된 공기량의 비율로, 불완전 연소에 직접적인 영향을 미쳐 매연 생성과 가장 밀접하게 관련됩니다.
    오답 노트:
    - 연소속도: 연소 반응 속도로, 매연 생성의 직접적인 원인은 아닙니다.
    - 발열량: 연료의 에너지 함량으로, 매연 생성과 직접적인 관련이 없습니다.
    - 착화온도: 연소 시작 조건으로, 매연 생성량에 직접적인 영향을 주지 않습니다.
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14. 다음 연소범위에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.
  2. 연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.
  3. 연소 범위가 좁으면 좁을수록 위험하다.
  4. 연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다.
(정답률: 83%)
  • 연소 범위가 좁을수록 연소 가능성이 낮아 위험도가 감소하므로, "좁으면 좁을수록 위험하다"는 설명은 틀렸다.
    오답 노트:
    연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다: 연소 범위의 정의이므로 맞는 설명.
    연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다: 연소 범위의 정의이므로 맞는 설명.
    연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다: 낮은 농도에서도 연소 가능하므로 맞는 설명.
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15. 액체연료의 미립화 시 평균 분무입경에 직접적인 영향을 미치는 것이 아닌 것은?

  1. 액체연료의 표면장력
  2. 액체연료의 점성계수
  3. 액체연료의 탁도
  4. 액체연료의 밀도
(정답률: 84%)
  • 액체연료의 탁도는 액체연료의 광학적 특성으로, 액체연료의 물리적 분무 과정(표면장력, 점성, 밀도 등)에 직접적인 영향을 미치지 않습니다.
    오답 노트
    * 액체연료의 표면장력: 액체 방울 형성 및 파괴에 직접적인 영향을 미쳐 분무 입경을 결정합니다.
    * 액체연료의 점성계수: 액체의 흐름 저항과 분열 난이도에 직접 영향을 미쳐 분무 입경을 결정합니다.
    * 액체연료의 밀도: 액체의 운동량과 관성에 영향을 미쳐 분무 입경에 직접적인 영향을 줍니다.
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16. 부탄의 연소반응에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부탄 1kg을 연소시키기 위해서는 2.51Sm3의 산소가 필요하다.
  2. 부탄을 완전 연소시키기 위해서는 질량으로 6.5배의 산소가 필요하다.
  3. 부탄 1m3을 연소시키면 4m3의 탄산가스가 발생한다.
  4. 부탄과 산소의 질량의 합은 탄산가스와 수증기의 질량의 합과 같다.
(정답률: 70%)
  • 이 문제는 부탄의 완전 연소 반응식을 통해 산소의 질량비를 계산하고, 각 보기의 내용이 화학량론적 관계에 부합하는지 확인하는 문제입니다.
    부탄(C4H10)의 완전 연소 반응식은 다음과 같습니다.
    $$ \text{C}_4\text{H}_{10} + 6.5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 5\text{H}_2\text{O} $$
    각 물질의 분자량은 C=12, H=1, O=16이므로,
    $$ C4H10 = 58 g/mol $$
    $$ O2 = 32 g/mol $$
    $$ CO2 = 44 g/mol $$
    $$ H2O = 18 g/mol $$
    2] 부탄을 완전 연소시키기 위해서는 질량으로 6.5배의 산소가 필요하다.
    이 보기는 부탄 연소에 필요한 산소의 질량비를 묻고 있습니다.
    [기본 공식]: 부탄 1몰과 산소 6.5몰이 반응합니다.
    [숫자 대입]: $$ \frac{\text{산소 질량}}{\text{부탄 질량}} = \frac{6.5 × 32 \text{ (g/mol)}}{\text{1} × 58 \text{ (g/mol)}} $$
    [최종 결과]: $$ \approx 3.59 $$
    따라서 부탄 질량의 약 3.59배의 산소가 필요하므로, 6.5배라는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 부탄 1kg을 연소시키기 위해서는 2.51Sm3의 산소가 필요하다: 부탄 1kg(1000g)은 약 17.24몰(1000g / 58g/mol)입니다. 완전 연소에 필요한 산소는 17.24몰 × 6.5 = 약 112.06몰입니다. 표준상태(0℃, 1기압)에서 기체 1몰은 22.4L(0.0224Sm3)이므로, 필요한 산소의 부피는 112.06몰 × 0.0224Sm3/몰 ≈ 2.51Sm3입니다. 따라서 맞는 설명입니다.
    * 부탄 1m3을 연소시키면 4m3의 탄산가스가 발생한다: 기체 반응에서 반응 계수비는 부피비와 같으므로, 부탄 1m3이 연소하면 탄산가스 4m3이 발생합니다. 따라서 맞는 설명입니다.
    * 부탄과 산소의 질량의 합은 탄산가스와 수증기의 질량의 합과 같다: 화학 반응에서 질량 보존의 법칙에 따라 반응물의 총 질량은 생성물의 총 질량과 같습니다. 따라서 맞는 설명입니다.
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17. 증기운폭발의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 폭발보다 화재가 많다.
  2. 연소에너지의 약 20% 만 폭풍파로 변한다.
  3. 증기운의 크기가 클수록 점화될 가능성이 커진다.
  4. 점화위치가 방출점에서 가까울수록 폭발위력이 크다.
(정답률: 83%)
  • 증기운 폭발은 점화위치가 방출점에서 멀리 떨어져 있을수록, 즉 증기운이 충분히 확산되어 공기와 혼합될수록 폭발위력이 커진다. 방출점에서 가까운 곳에서 점화되면 주로 제트 화재나 작은 규모의 폭발로 이어진다.
    * 폭발보다 화재가 많다: 증기운 폭발은 폭발보다 화재 발생 빈도가 높다.
    * 연소에너지의 약 20% 만 폭풍파로 변한다: 연소에너지의 약 20%가 폭풍파로 전환된다.
    * 증기운의 크기가 클수록 점화될 가능성이 커진다: 증기운 크기가 클수록 점화 가능성이 높다.
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18. 어느 용기에서 압력(P)과 체적(V)의 관계는 P=(50V+10)×102kPa과 같을 때 체적이 2m3에서 4m3로 변하는 경우 일량은 몇 MJ인가? (단, 체적의 단위는 m3이다.)

  1. 32
  2. 34
  3. 36
  4. 38
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 압력-체적 관계식에서 체적 변화에 따른 일량을 계산하기 위해 적분 공식을 적용합니다.
    $$ W = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV $$
    (일량 계산 공식)
    $$ W = \int_{2}^{4} (50V + 10) × 10^2 \, dV = 100 \left[ 25V^2 + 10V \right]_{2}^{4} $$
    $$ W = 100 \left[ (25 × 4^2 + 10 × 4) - (25 × 2^2 + 10 × 2) \right] = 32000 \, \text{kJ} = 32 \, \text{MJ} $$
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19. 포화탄화수소계의 기체 연료에서 탄소 원자수(C1~C4)가 증가할 때에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연료 중의 수소분이 증가한다.
  2. 연소범위가 넓어진다.
  3. 발열량(J/m3)이 감소한다.
  4. 발화온도가 낮아진다.
(정답률: 43%)
  • 탄소 원자수가 증가할수록 분자량이 커져 활성화 에너지가 낮아지므로 발화온도가 낮아진다.
    오답 노트
    * 연료 중의 수소분이 증가한다: 탄소 원자수가 증가할수록 수소 원자수의 비율이 감소한다.
    * 연소범위가 넓어진다: 탄소 원자수가 증가할수록 연소범위는 좁아진다.
    * 발열량(J/m³)이 감소한다: 탄소 원자수가 증가할수록 단위 부피당 발열량은 증가한다.
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20. 중량비로 C(86%), H(14%)의 조성을 갖는 액체 연료를 매 시간당 100kg 연소시켰을 때 생성되는 연소가스의 조성이 체적비로 CO2(12.5%), O2(3.7%), N2(83.8%)일 때 1시간당 필요한 연소용 공기량(Sm3)은?

  1. 11.4
  2. 1140
  3. 13.7
  4. 1370
(정답률: 37%)
  • 이 문제는 연료 조성과 연소 가스 분석을 이용하여 실제 연소용 공기량을 계산하는 문제입니다. 먼저 연료의 이론 공기량을 구하고, 연소 가스 분석을 통해 과잉 공기비를 계산한 후, 이 둘을 곱하여 실제 공기량을 산출합니다.
    [기본 공식]
    $$ L_0 = \frac{1}{0.21} \left( \frac{C}{12} + \frac{H}{4} \right) × 22.4 $$
    $$ m = \frac{N_2}{N_2 - 3.76 × O_2} $$
    $$ \text{총 공기량} = L_0 × m × \text{연료 연소량} $$
    (C: 연료 중 탄소 질량비, H: 연료 중 수소 질량비, N₂: 배기가스 중 질소 체적%, O₂: 배기가스 중 산소 체적%)
    [숫자 대입]
    $$ L_0 = \frac{1}{0.21} \left( \frac{0.86}{12} + \frac{0.14}{4} \right) × 22.4 = 11.3777... \text{ Sm}^3/\text{kg fuel} $$
    $$ m = \frac{83.8}{83.8 - 3.76 × 3.7} = \frac{83.8}{83.8 - 13.988} = \frac{83.8}{69.812} = 1.20036... $$
    $$ \text{총 공기량} = 11.3777... × 1.20036... × 100 \text{ kg/hr} $$
    [최종 결과]
    $$ \text{총 공기량} = 1365.7 \text{ Sm}^3/\text{hr} \approx 1370 \text{ Sm}^3/\text{hr} $$
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2과목: 열역학

21. 압력 500kPa, 온도 250℃의 과열증기 500kg에 동일 압력의 주입수량 x kg의 포화수를 주입하여 동일압력의 건도 93%의 습공기를 얻었을 때, 주입량 x는 약 얼마인가? (단, 압력 500kPa, 온도 250℃의 과열증기 엔탈피는 3347kJ/kg, 동일압력에서 포화수의 엔탈피는 758kJ/kg이며, 이 때 증발잠열은 2108kJ/kg이다.)

  1. 80.6
  2. 160.1
  3. 230.7
  4. 268.7
(정답률: 49%)
  • 이 문제는 열량 보존의 법칙(엔탈피 보존)을 적용하여 주입수량을 구합니다.
    혼합 전후의 총 엔탈피는 동일하다는 원리를 사용합니다.
    $$m_{과열} h_{과열} + m_{포화수} h_{포화수} = (m_{과열} + m_{포화수}) (h_f + x_{습증기} h_{fg})$$

    주어진 값들을 공식에 대입합니다.
    $$500 · 3347 + x · 758 = (500 + x) · (758 + 0.93 · 2108)$$

    위 식을 풀면 주입량 x는 다음과 같습니다.
    $$x \approx 160.64$$
  • m1*h1+m2*h'=(m1+m2)*(h'+x*R)
    500*3347+m2*758=(500+m2)*(758+0.93*2108)
    m2=160.31
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22. 다음 중 열역학 제2법칙이 표현이 될 수 없는 내용은?

  1. 진공 중에서의 가스의 확산은 비가역적이다.
  2. 제2종 영구기관은 존재할 수 없다.
  3. 사이클에 의하여 일을 발생시킨 때는 고온체만 필요하다.
  4. 열은 외부 동력없이 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다.
(정답률: 68%)
  • 열역학 제2법칙(켈빈-플랑크의 원리)에 따르면, 사이클로 일을 발생시키기 위해서는 고온체와 저온체 모두 필요하며, 고온체만으로는 불가능하다.
    오답 노트
    * 진공 중에서의 가스의 확산은 비가역적이다: 엔트로피 증가의 원리로, 열역학 제2법칙의 표현이다.
    * 제2종 영구기관은 존재할 수 없다: 켈빈-플랑크의 원리에 따라 불가능하며, 열역학 제2법칙의 표현이다.
    * 열은 외부 동력없이 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다: 클라우지우스의 원리로, 열역학 제2법칙의 표현이다.
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23. 온도 0℃에서 공기의 음속은 몇 m/s인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이고 비열비는 1.4이다.)

  1. 312
  2. 331
  3. 348
  4. 352
(정답률: 57%)
  • 이 문제는 이상 기체에서 음속을 계산하는 공식을 적용합니다.
    $$ c = \sqrt{γ R T} $$
    c: 음속, γ: 비열비, R: 기체상수, T: 절대온도
    $$ c = \sqrt{1.4 × 287 \text{ J/kg} · \text{K} × (0 + 273) \text{ K}} $$
    $$ c \approx 331 \text{ m/s} $$
  • a=√KRH=√K/ρ
    =√1.4*0.287*1000*(273+0)=331.96≒331 m/s
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24. 밀폐 시스템내의 이상기체에 대하여 단위 질량당 일(w)이 다음과 같은 식으로 표시될 때 이 식은 어떤 과정에 대하여 적용할 수 있는가? (단, R은 기체상수, T는 온더, V는 체적이다.)

  1. 단열과정
  2. 등압과정
  3. 등온과정
  4. 등적과정
(정답률: 63%)
  • 주어진 식 $$ w = RT\ln \frac{V_2}{V_1} $$은 이상기체가 등온 팽창 또는 압축할 때 하는 일의 양을 나타내는 공식입니다.
    오답 노트:
    - 단열과정: 열 출입이 없어 온도가 변하는 과정으로, 일의 형태가 다릅니다.
    - 등압과정: 압력이 일정한 과정으로, 일은 PΔV로 표현됩니다.
    - 등적과정: 체적이 일정한 과정으로, 체적 변화가 없으므로 기체가 하는 일은 0입니다.
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25. 이상기체에 대한 가역 단열과정에서 온도(T), 압력(P), 부피(V)의 관계를 표시한 것으로 옳은 것은? (단, γ는 비열비이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 64%)
  • 이상기체의 가역 단열 과정에서 온도(T)와 압력(P)의 관계는 푸아송 방정식의 변형으로, `T_1/T_2 = (P_1/P_2)^((γ-1)/γ)`으로 표현됩니다.
    $$ \frac{T_1}{T_2} = \left(\frac{P_1}{P_2}\right)^{\frac{γ-1}{γ}} $$
    오답 노트:
    * 나머지 보기들은 이상기체의 가역 단열 과정에서 온도, 압력, 부피 사이의 관계를 나타내는 푸아송 방정식의 형태와 일치하지 않습니다.
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26. 공기를 작동유체로 하는 Diesel cycle의 온도범위가 32℃~3200℃이고 이 cycle의 최고압력 6.5MPa, 최초 압력 160kPa일 경우 열효율은? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 14.1%
  2. 39.5%
  3. 50.9%
  4. 87.8%
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 디젤 사이클의 열효율 공식을 적용하여 계산합니다.
    디젤 사이클의 열효율(\eta_{th}) 기본 공식은 다음과 같습니다.
    $$ \eta_{th} = 1 - \frac{1}{r_c^{k-1}} \left[ \frac{r_p^k - 1}{k(r_p - 1)} \right] $$
    여기서 r_c는 압축비, r_p는 분사비, k는 비열비입니다.
    주어진 값:
    $$ 최초 온도 T_1 = 32℃ = 305.15 K $$
    $$ 최고 온도 T_3 = 3200℃ = 3473.15 K $$
    $$ 최초 압력 P_1 = 160 kPa $$
    $$ 최고 압력 P_3 = 6.5 MPa = 6500 kPa $$
    $$ 비열비 k = 1.4 $$
    먼저 압축 과정(1→2) 후의 온도 T_2를 계산합니다.
    $$ T_2 = T_1 \left(\frac{P_3}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}} $$
    $$ T_2 = 305.15 \left(\frac{6500}{160}\right)^{\frac{1.4-1}{1.4}} = 305.15 × (40.625)^{\frac{0.4}{1.4}} \approx 825.43 \text{ K} $$
    다음으로 압축비(r_c)를 계산합니다.
    $$ r_c = \left(\frac{T_2}{T_1}\right)^{\frac{1}{k-1}} $$
    $$ r_c = \left(\frac{825.43}{305.15}\right)^{\frac{1}{0.4}} \approx 11.80 $$
    마지막으로 분사비(r_p)를 계산합니다.
    $$ r_p = \frac{T_3}{T_2} $$
    $$ r_p = \frac{3473.15}{825.43} \approx 4.208 $$
    이제 계산된 r_c와 r_p 값을 열효율 공식에 대입합니다.
    $$ \eta_{th} = 1 - \frac{1}{(11.80)^{1.4-1}} \left[ \frac{(4.208)^{1.4} - 1}{1.4(4.208 - 1)} \right] $$
    $$ \eta_{th} = 0.509 $$
    따라서 열효율은 50.9%입니다.
  • Diesel cycle의 열효율(η) =｛1-(1/ε)^K-1 *σ^K-1/K(σ-1)｝*100%
    ① 압축비(ε)= (V1/V2)=(P2/P1)^1/K=(6.5*E^3/160)^1/1.4=14.1
    ② 단절비(σ)=T3/T2=3200+273/878.93=3.95
    T2/T1=(P2/P1)^K-1/K
    =T2/273+32=(6.5*E^3/160)^1.4-1/1.4
    T2=878.93K
    열효율(η) =｛1-(1/14.1)^1.4-1 *3.95^1.4-1/1.4(3.95-1)｝*100%
    = 50.91%
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27. 건포화증기의 건도는 얼마인가?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 0.7
  4. 1.0
(정답률: 71%)
  • 건포화증기는 액체 성분이 없는 순수한 증기 상태이므로 건도는 1입니다.
    오답 노트
    * 0: 포화수의 건도이므로 오답.
    * 0.5: 습증기의 건도이므로 오답.
    * 0.7: 습증기의 건도이므로 오답.
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28. 그림과 같은 냉동기의 성능계수(COP)는 어떻게 나타낼 수 있는가?

  1. W/Q1
  2. Q2/W
  3. (T1-T2)/T2
  4. T1/(T2-T1)
(정답률: 72%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 저온부에서 흡수한 열량(Q₂)을 외부에 공급한 일(W)로 나눈 값입니다.
    $$ COP = \frac{Q_2}{W} $$
    오답 노트
    * W/Q₁: 열펌프의 성능계수(COP) 역수 또는 효율과 관련이 있어 오답.
    * (T₁-T₂)/T₂: 카르노 냉동기의 성능계수 역수와 관련이 있어 오답.
    * T₁/(T₂-T₁): 카르노 열펌프의 성능계수와 관련이 있어 오답.
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29. 이상기체로 구성된 밀폐계의 과정을 표시한 것으로 틀린 것은? (단, Q는 열량, H는 엔탈피, W는 일, U는 내부에너지이다.)

  1. 등온과정에서 Q=W
  2. 단열과정에서 Q=-W
  3. 정압과정에서 Q=△H
  4. 정적과정에서 Q=△U
(정답률: 61%)
  • 이 문제는 이상기체 밀폐계의 열역학 과정에 대한 것으로, 열역학 제1법칙(ΔU = Q - W)을 각 과정에 적용하여 옳고 그름을 판단합니다.
    단열과정에서는 열의 출입이 없으므로 Q=0입니다. 따라서 열역학 제1법칙은 ΔU = -W가 됩니다. 그러므로 Q=-W는 틀린 설명입니다.
    오답 노트:
    * 등온과정에서 Q=W: 등온과정에서는 내부에너지 변화(ΔU)가 0이므로, 열역학 제1법칙에 따라 Q=W가 됩니다.
    * 정압과정에서 Q=△H: 정압과정에서 열량(Q)은 엔탈피 변화(ΔH)와 같습니다.
    * 정적과정에서 Q=△U: 정적과정에서는 일이 0이므로, 열량(Q)은 내부에너지 변화(ΔU)와 같습니다.
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30. Rankine 사이클의 이론 열효율을 향상시키는 방안으로 볼 수 없는 것은?

  1. 보일러 압력을 낮춘다.
  2. 증기를 고온으로 과열시킨다.
  3. 응축기 압력을 낮춘다.
  4. 응축기 온도를 낮춘다.
(정답률: 62%)
  • 랭킨 사이클의 열효율은 열 공급 평균 온도가 높을수록, 열 방출 평균 온도가 낮을수록 향상되므로, 보일러 압력을 낮추는 것은 열 공급 평균 온도를 감소시켜 효율을 저하시킨다.
    오답 노트
    * 증기를 고온으로 과열시킨다: 열 공급 평균 온도를 높여 효율 향상.
    * 응축기 압력을 낮춘다: 열 방출 평균 온도를 낮춰 효율 향상.
    * 응축기 온도를 낮춘다: 열 방출 평균 온도를 낮춰 효율 향상.
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31. 등온 압축계수 K를 옳게 표시한 것은?

(정답률: 54%)
  • 등온 압축계수 K는 압력 변화에 따른 부피의 상대적 변화율을 나타내며, 온도가 일정할 때 정의됩니다.
    $$ K = - \frac{1}{V} \left( \frac{dV}{dP} \right)_T $$
    오답 노트:
    K = (1/V) (dV/dP)_T: 부피가 증가하면 압력이 감소하므로 dV/dP는 음수이며, 압축계수는 양수여야 하므로 음의 부호가 누락되어 오답.
    K = - V (dV/dP)_T: 압축계수는 부피의 상대적 변화율이므로 1/V 항이 있어야 하는데 V가 곱해져 있어 오답.
    K = - (1/V) (dP/dV)_T: 압력 변화에 대한 부피 변화율이므로 dV/dP 형태여야 하는데 미분항이 역수 형태로 되어 있어 오답.
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32. 열역학 제2법칙과 관계가 가장 먼 것은?

  1. 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다.
  2. 전열선에 전기를 가하면 열이 나지만 전열선을 가열하여도 전역을 얻을 수 없다.
  3. 열기관의 효율에 대한 이론적인 한계를 결정한다.
  4. 전체 에너지양은 항상 보존된다.
(정답률: 79%)
  • 열역학 제2법칙은 엔트로피 증가와 비가역성을 다루며, 전체 에너지 보존은 열역학 제1법칙에 해당한다.
    오답 노트
    - 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다: 열역학 제2법칙의 클라우지우스 진술이다.
    - 전열선에 전기를 가하면 열이 나지만 전열선을 가열하여도 전역을 얻을 수 없다: 에너지 전환의 비가역성을 나타내며 열역학 제2법칙과 관련이 깊다.
    - 열기관의 효율에 대한 이론적인 한계를 결정한다: 카르노 효율과 같이 열역학 제2법칙의 핵심적인 내용이다.
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33. 다음 중 수증기를 사용하는 발전소의 열역학 사이클과 가장 관계 깊은 것은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 76%)
  • 수증기를 작동 유체로 사용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환하는 이상적인 열기관 사이클이다.
    오답 노트
    * 오토 사이클: 가솔린 기관의 작동 원리를 설명하는 정적 가열 사이클이므로 오답.
    * 디젤 사이클: 디젤 기관의 작동 원리를 설명하는 정압 가열 사이클이므로 오답.
    * 브레이턴 사이클: 가스터빈 기관의 작동 원리를 설명하는 정압 사이클이므로 오답.
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34. 15℃ 물로부터 0℃의 얼음을 시간당 40kg 만드는 냉동기의 냉동톤은 약 얼마인가? (단, 얼음의 융해열은 80kcal/kg이고, 1냉동톤은 3320kcal/h로 한다.

  1. 0.14
  2. 1.14
  3. 2.14
  4. 3.14
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 물의 현열과 잠열을 합산하여 총 제거열량을 구한 후, 이를 냉동톤으로 환산하는 문제입니다.
    $$RT = \frac{(m \cdot c \cdot \Delta T) + (m \cdot L)}{K}$$

    냉동톤 (RT) = (질량 × 물의 비열 × 온도 변화 + 질량 × 얼음의 융해열) / 1냉동톤 기준값
    $$RT = \frac{(40 \cdot 1 \cdot 15) + (40 \cdot 80)}{3320}$$

    $$RT \approx 1.14$$
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35. 매시간 2000kg의 포화수증기를 발생하는 보일러가 있다. 보일러내의 압력은 200kPa이고, 이 보일러에는 매시간 15kg의 연료가 공급된다. 이 보일러의 효율은 약 얼마인가? (단, 보일러에 공급되는 물의 엔탈피는 84kJ/kg이고, 200kPa에서의 포화증기의 엔탈피는 2700kJ/kg이며, 연료의 발열량은 42000kJ/kg이다.)

  1. 77%
  2. 80%
  3. 83%
  4. 86%
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 보일러 효율을 계산하는 문제로, 증기가 흡수한 유효 열량을 연료의 총 발열량으로 나누어 구합니다.
    $$ \text{보일러 효율} (η) = \frac{\text{증기 발생량} × (\text{증기 엔탈피} - \text{급수 엔탈피})}{\text{연료 공급량} × \text{연료 발열량}} × 100 $$
    $$ η = \frac{2000 × (2700 - 84)}{15 × 42000} × 100 $$
    $$ η \approx 83.05 $$
  • 보일러의 효율(η)=｛Ga(h2-h1)/Gf*Hl｝*100%
    =｛2000*(2700-84)/150*42000｝*100%=83.047%
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36. 카르노사이클의 과정에 해당하는 것은?

  1. 등온과정과 등압과정
  2. 등온과정과 단열과정
  3. 등압과정과 단열과정
  4. 등적과정과 단열과정
(정답률: 72%)
  • 카르노 사이클은 두 개의 등온 과정과 두 개의 단열 과정으로 이루어진 이상적인 열기관 사이클입니다.
    오답 노트
    * 등온과정과 등압과정: 등압 과정은 카르노 사이클에 해당하지 않습니다.
    * 등압과정과 단열과정: 등압 과정은 카르노 사이클에 해당하지 않습니다.
    * 등적과정과 단열과정: 등적 과정은 카르노 사이클에 해당하지 않습니다.
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37. 순수물질로 된 밀폐계가 가역단열 과정 동안 수행한 일의 양에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 엔탈피의 변화량과 같다.
  2. 내부에너지의 변화량과 같다.
  3. 0이다.
  4. 정압과정에서의 일과 같다.
(정답률: 65%)
  • 밀폐계의 가역단열 과정에서는 열 출입이 없으므로, 계에 가해진 일의 양은 내부에너지의 변화량과 같다.
    오답 노트:
    - 엔탈피의 변화량과 같다: 엔탈피 변화는 정압 과정에서의 열 출입과 관련되므로 오답.
    - 0이다: 단열 과정에서도 부피 변화가 있으면 일을 수행하므로 오답.
    - 정압과정에서의 일과 같다: 단열 과정은 일반적으로 정압 과정이 아니므로 오답.
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38. 압력 P1, 온도 T1인 이상기체를 압력 P2까지 단열압축하였다. 이 때 나중 온도 T2에 대하여 다음의 식으로 계산할 수 있는 경우는? (단, γ는 비열비 이다.)

  1. 가역 단열압축이고 γ는 일정
  2. 비가역 단열압축이고 γ는 온도에 따라 변화
  3. 가역 단열압축이고 γ는 온도에 따라 변화
  4. 비가역 단열압축이고 γ는 일정
(정답률: 53%)
  • 해당 공식은 이상기체가 가역 단열 과정(등엔트로피 과정)을 거치며 비열비(γ)가 일정할 때 성립합니다.
    오답 노트
    * 비가역 단열압축이고 γ는 온도에 따라 변화: 비가역 과정에서는 엔트로피가 증가하므로 해당 공식이 적용되지 않으며, γ가 변하면 공식 형태가 복잡해지거나 적용이 어렵습니다.
    * 가역 단열압축이고 γ는 온도에 따라 변화: γ가 온도에 따라 변하면 적분 형태가 되어 해당 간단한 공식이 성립하지 않습니다.
    * 비가역 단열압축이고 γ는 일정: 비가역 과정에서는 엔트로피가 증가하므로 해당 공식이 적용되지 않습니다.
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39. 다음 중 교축(throtting)과정을 통하여 일반적으로 변화하지 않는 물성치는?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 82%)
  • 교축 과정은 외부와 열 및 일 교환이 없는 단열 과정이므로 엔탈피는 일정하게 유지됩니다.
    오답 노트
    * 온도: 압력 감소에 따라 일반적으로 감소합니다.
    * 압력: 교축 과정의 목적 자체가 압력을 감소시키는 것입니다.
    * 엔트로피: 비가역 과정이므로 항상 증가합니다.
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40. 다음 중 표준(이상)사이클에서 동일 냉동 능력에 대한 냉매순환(kg/h)이 가장 작은 것은?

  1. NH3
  2. R - 12
  3. R - 22
  4. R - 113
(정답률: 73%)
  • 냉매순환량이 가장 작으려면 단위 질량당 냉동 효과(비냉동효과)가 가장 커야 합니다.
    오답 노트:
    - R - 12: 암모니아에 비해 비냉동효과가 작아 냉매순환량이 더 많습니다.
    - R - 22: 암모니아에 비해 비냉동효과가 작아 냉매순환량이 더 많습니다.
    - R - 113: 암모니아에 비해 비냉동효과가 작아 냉매순환량이 더 많습니다.
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3과목: 계측방법

41. 유량 측정기기 중 유체가 흐르는 단면적이 변함으로서 직접 유체의 유량을 읽을 수 있는 기기, 즉 압력차를 측정할 필요가 없는 장치는?

  1. 오리피스 미터
  2. 벤투리 미터
  3. 로터 미터
  4. 피토 튜브
(정답률: 74%)
  • 로터 미터는 유체가 흐르는 단면적이 변함에 따라 부자의 위치로 유량을 직접 지시하며, 압력차 측정이 필요 없습니다.
    오답 노트:
    - 오리피스 미터: 고정된 단면적에서 압력차를 측정하여 유량을 계산하므로 오답.
    - 벤투리 미터: 고정된 단면적에서 압력차를 측정하여 유량을 계산하므로 오답.
    - 피토 튜브: 유속을 측정하여 유량을 계산하며 압력차 측정이 필요하므로 오답.
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42. 서미스터(thermistor)저항체 온도계의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 재현성이 좋다.
  2. 응답이 느리다.
  3. 저항온도계수가 부특성이다.
  4. 저항온도계수는 섭씨온도의 제곱에 비례한다.
(정답률: 58%)
  • 서미스터는 온도가 상승하면 저항이 감소하는 부특성을 가진다.
    오답 노트
    * 재현성이 좋다: 서미스터는 재현성이 좋지 않다.
    * 응답이 느리다: 서미스터는 응답 속도가 빠르다.
    * 저항온도계수는 섭씨온도의 제곱에 비례한다: 저항 변화는 온도에 대해 비선형적이며, 제곱에 비례하지 않는다.
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43. 다음 연소가스 중 미연소가스계로 측정 가능한 것은?

  1. CO
  2. CO2
  3. NH3
  4. CH4
(정답률: 72%)
  • CO는 불완전 연소 시 발생하는 대표적인 미연소 가스이다.
    오답 노트
    - CO₂: 완전 연소 생성물이므로 오답.
    - NH₃: 연소 가스가 아닌 암모니아 가스이므로 오답.
    - CH₄: 연료 가스(메탄)이므로 오답.
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44. 열전대 보호관 중 최고사용온도가 가장 낮은 것은?

  1. 황동관
  2. 연강관
  3. 자기관
  4. 석영관
(정답률: 64%)
  • 황동관은 내열성이 낮아 최고사용온도가 가장 낮다.
    오답 노트
    * 연강관: 황동관보다 내열성 우수.
    * 자기관: 고온용으로 내열성 매우 우수.
    * 석영관: 고온용으로 내열성 매우 우수.
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45. 화씨(°F)와 섭씨(℃)의 눈금이 같게 되는 온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 40
  2. 20
  3. -20
  4. -40
(정답률: 81%)
  • 이 문제는 섭씨와 화씨 온도 변환 공식을 사용하여 두 눈금이 같아지는 온도를 구합니다.
    $$ F = \frac{9}{5}C + 32 $$
    (F: 화씨 온도, C: 섭씨 온도)
    (F와 C가 같아지는 온도를 x라 하면)
    $$ x = \frac{9}{5}x + 32 $$
    $$ x = -40 $$
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46. 명판에 Ni450이라 쓰여 있는 측온저항체의 100℃의 점에서의 저항값은 얼마인가? (단, Ni의 저항온도계수는 +0.0067이다.)

  1. 752mΩ
  2. 752Ω
  3. 301mΩ
  4. 301Ω
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 측온저항체의 저항값이 온도에 따라 선형적으로 변화하는 특성을 이용하며, 저항온도계수를 적용하여 특정 온도의 저항값을 계산합니다.
    $$ R_t = R_0 (1 + αt) $$
    (R_t: t℃에서의 저항값, R_0: 0℃에서의 저항값, α: 저항온도계수, t: 온도)
    $$ R_{100} = 450 (1 + 0.0067 × 100) $$
    $$ R_{100} = 751.5 \approx 752 $$
    따라서 100℃에서의 저항값은 752Ω입니다.
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47. 다음 중 압력식 온도계가 아닌 것은?

  1. 액체팽창식 온도계
  2. 열전 온도계
  3. 중기압식 온도계
  4. 가스압력식 온도계
(정답률: 78%)
  • 열전 온도계는 열전 효과(제베크 효과)를 이용한 전기식 온도계입니다.
    오답 노트
    * 액체팽창식 온도계: 액체의 부피 팽창을 압력으로 변환하여 측정하는 압력식 온도계.
    * 증기압식 온도계: 액체의 증기압 변화를 이용하는 압력식 온도계.
    * 가스압력식 온도계: 기체의 압력 변화를 이용하는 압력식 온도계.
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48. 조절계의 동작에는 연속, 불연속 동작을 이용한다. 다음 중 불연속 동작을 이용하는 것은?

  1. ON-OFF 동작
  2. 비례동작
  3. 적분동작
  4. 미분동작
(정답률: 82%)
  • ON-OFF 동작은 설정값을 기준으로 완전히 켜지거나 꺼지는 불연속적인 제어 방식입니다.
    오답 노트
    * 비례동작: 제어량의 변화에 비례하여 연속적으로 조작량을 변화시키므로 오답.
    * 적분동작: 잔류 편차를 제거하기 위해 편차를 시간에 대해 적분하여 연속적으로 조작량을 변화시키므로 오답.
    * 미분동작: 제어량의 변화율에 비례하여 연속적으로 조작량을 변화시키므로 오답.
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49. 금속의 전기 저항 값이 변화되는 것을 이용하여 압력을 측정하는 전기저항압력계의 특성으로 맞는 것은?

  1. 응답속도가 빠르고 초고압에서 미압까지 측정한다.
  2. 구조가 간단하여 압력검출용으로 사용한다.
  3. 먼지의 영향이 적고 변동에 대한 적응성이 적다.
  4. 가스폭발 등 급속한 압력변화를 측정하는데 사용한다.
(정답률: 68%)
  • 전기저항압력계는 압력에 따른 저항 변화를 전기 신호로 변환하여 응답 속도가 빠르고 초고압에서 미압까지 넓은 압력 범위 측정이 가능합니다.
    오답 노트
    * 구조가 간단하여 압력검출용으로 사용한다: 구조가 아주 간단하다고만 볼 수 없으며, 핵심 특성은 응답 속도와 측정 범위입니다.
    * 먼지의 영향이 적고 변동에 대한 적응성이 적다: 변동에 대한 적응성이 높습니다.
    * 가스폭발 등 급속한 압력변화를 측정하는데 사용한다: 급속한 압력 변화 측정은 가능하지만, 초고압에서 미압까지의 넓은 측정 범위와 빠른 응답 속도가 더 포괄적인 특성입니다.
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50. 중력단위계에서 물리량을 차원으로 표시한 것으로 틀린 것은?

  1. 질량 : M
  2. 중량 : F
  3. 길이 : L
  4. 시간 : T
(정답률: 76%)
  • 중량과 질량은 서로 다른 개념입니다. 질량은 물체가 가지고 있는 물질적인 양을 나타내는 것이고, 중량은 그 질량에 작용하는 중력의 크기를 나타내는 것입니다. 따라서 중량은 힘의 단위인 뉴턴(N)으로 표시되어야 합니다.
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51. 액주식 압력계에 사용되는 액체의 특징이 아닌 것은?

  1. 점성이 적을 것
  2. 팽창계수가 클 것
  3. 모세관현상이 적을 것
  4. 일정한 화학성분을 가질 것
(정답률: 75%)
  • 액주식 압력계에 사용되는 액체는 온도 변화에 따른 부피 변화가 적어야 정확한 측정이 가능하므로, 팽창계수가 작아야 합니다.
    오답 노트:
    - 점성이 적을 것: 점성이 크면 액체의 이동이 느려 응답성이 저하되므로, 점성이 적어야 합니다.
    - 모세관현상이 적을 것: 모세관 현상이 크면 측정 오차가 발생하므로, 모세관 현상이 적어야 합니다.
    - 일정한 화학성분을 가질 것: 화학성분이 일정해야 액체의 밀도 등 물리적 특성이 변하지 않아 정확한 측정이 가능합니다.
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52. 전기저항 온도계의 측온 저항체의 공칭 저항치라고 하는 것은 온도 몇 ℃일 때의 저항소지의 저항을 말하는가?

  1. 20℃
  2. 15℃
  3. 10℃
  4. 0℃
(정답률: 65%)
  • 전기저항 온도계의 공칭 저항치는 국제 표준에 따라 0℃에서의 저항값을 기준으로 합니다.
    오답 노트
    - 20℃: 공칭 저항치 기준 온도가 아님.
    - 15℃: 공칭 저항치 기준 온도가 아님.
    - 10℃: 공칭 저항치 기준 온도가 아님.
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53. 관유동에서 층류와 난류를 판정할 때 레이놀즈수를 사용한다. 층류와 난류의 기준이 되는 임계 레이놀즈수는 약 얼마인가?

  1. 23
  2. 232
  3. 2320
  4. 23200
(정답률: 79%)
  • 관유동에서 층류와 난류를 구분하는 임계 레이놀즈수는 일반적으로 2300~2400 사이로 알려져 있으며, 대표적인 값은 2320이다.
    오답 노트
    * 23: 임계 레이놀즈수보다 훨씬 작은 값으로, 층류 영역에 해당한다.
    * 232: 임계 레이놀즈수보다 작은 값으로, 층류 영역에 해당한다.
    * 23200: 임계 레이놀즈수보다 훨씬 큰 값으로, 난류 영역에 해당한다.
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54. 다음 가스분석계 중 산소를 분석할 수 없는 것은?

  1. 연소식
  2. 자기식
  3. 적외선식
  4. 지르코니아식
(정답률: 56%)
  • 적외선식 가스분석계는 이원자 분자인 산소를 측정할 수 없습니다.
    오답 노트
    * 연소식: 산소를 연소시켜 측정하므로 오답.
    * 자기식: 산소의 자기적 성질을 이용하여 측정하므로 오답.
    * 지르코니아식: 산소 이온 전도성을 이용하여 측정하므로 오답.
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55. 고온의 로(爐) 온도측정에 사용되는 것이 아닌 것은?

  1. seger cones
  2. 백금저항온도계
  3. 방사온도계
  4. 광고온계
(정답률: 66%)
  • 백금저항온도계는 비교적 낮은 온도 범위(약 850°C 이하)에서 정밀하게 사용되므로, 고온의 로 온도 측정에는 적합하지 않습니다.
    오답 노트
    - seger cones: 고온의 로 온도 측정에 사용되는 것으로, 특정 온도에서 녹는 성질을 이용합니다.
    - 방사온도계: 물체에서 방출되는 복사 에너지를 측정하여 고온을 비접촉식으로 측정합니다.
    - 광고온계: 물체에서 방출되는 빛의 밝기나 색깔을 이용하여 고온을 비접촉식으로 측정합니다.
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56. 다음 중 미압 측정용으로 가장 적절한 압력계는?

  1. 부르동관식 압력계
  2. 경사관식 압력계
  3. 분동식 압력계
  4. 잔기식 압력계
(정답률: 79%)
  • 경사관식 압력계는 액주의 경사를 이용하여 미세한 압력 변화를 정밀하게 측정할 수 있어 미압 측정에 가장 적합합니다.
    오답 노트:
    - 부르동관식 압력계: 고압 측정용이므로 오답.
    - 분동식 압력계: 고압의 정밀 측정 및 교정용이므로 오답.
    - 잔기식 압력계: 진공 상태의 매우 낮은 절대압 측정용이므로 오답.
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57. 국제적인 실용온도 눈금 중 평형수소의 3중점은 얼마인가?

  1. 0 K
  2. 13.81 K
  3. 54.36K
  4. 273.16K
(정답률: 60%)
  • 국제온도눈금(ITS-90)에서 평형수소의 3중점은 13.81 K로 정의된 고정점이다.
    오답 노트
    - 0 K: 절대영도로, 물질의 운동 에너지가 최소가 되는 이론적인 온도이며 3중점과는 다르다.
    - 54.36K: 산소의 3중점에 해당한다.
    - 273.16K: 물의 3중점에 해당한다.
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58. 다음 보기에서 설명하는 제어동작은?

  1. PD 동작
  2. PID 동작
  3. PI 동작
  4. P 동작
(정답률: 72%)
  • PI 동작은 P 동작의 잔류편차를 I 동작으로 제거하지만, I 동작의 특성상 급변 시 진동이 발생하고 지연 시간이 길면 사이클링 주기가 길어집니다.
    오답 노트
    - P 동작: 잔류편차를 제거하지 못하므로 오답.
    - PD 동작: 잔류편차를 제거하지 못하며, 미분 동작은 급변 시 진동을 억제하므로 오답.
    - PID 동작: 미분 동작이 급변 시 진동을 억제하는 역할을 하므로 "큰 진동이 생긴다"는 설명과 맞지 않아 오답.
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59. 어떤 관속을 흐르는 유체의 한 점에서의 속도를 측정하고자 할 때 가장 적당한 유속 측정 장치는?

  1. orifice meter
  2. pitot tube
  3. rotameter
  4. venturimeter
(정답률: 71%)
  • pitot tube는 유체의 한 점에서의 정체압과 정압의 차이를 측정하여 국부 속도(점 속도)를 계산하는 데 가장 적합한 장치입니다.
    오답 노트
    * orifice meter: 관 전체의 유량을 측정하는 장치입니다.
    * rotameter: 면적식 유량계로, 관 전체의 유량을 측정하는 장치입니다.
    * venturimeter: 관 전체의 유량을 측정하는 장치입니다.
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60. 제어계의 각부에 전달되는 모든 신호가 시간의 연속함수인 귀환 제어계는?

  1. Sample값 제어계
  2. relay형 제어계
  3. 개회로 제어계
  4. 연속 데이터 제어계
(정답률: 73%)
  • 제어계의 신호가 시간의 연속함수인 경우를 연속 데이터 제어계라고 합니다.
    오답 노트
    - Sample값 제어계: 신호가 특정 시간 간격으로 샘플링되어 불연속적이므로 오답.
    - relay형 제어계: 신호가 불연속적인 스위칭 형태로 동작하므로 오답.
    - 개회로 제어계: 귀환(피드백)이 없는 제어계의 구조를 의미하며, 신호의 연속성과는 직접적인 관련이 없으므로 오답.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 보온재 중 저온용이 아닌 것은?

  1. 우모펠트
  2. 염화비닐
  3. 폴리우레탄 폼
  4. 세라믹 화이버
(정답률: 82%)
  • 세라믹 화이버는 고온용 보온재로, 저온용이 아니다.
    오답 노트
    * 우모펠트: 저온용 보온재이므로 오답.
    * 염화비닐: 저온용 보온재이므로 오답.
    * 폴리우레탄 폼: 저온용 보온재이므로 오답.
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62. 에너지다소비사업자에게 에너지손실요인의 개선명령을 할 수 있는 자는?

  1. 산업통상자원부장관
  2. 시, 도지사
  3. 에너지관리공단이사장
  4. 에너지관리진단기관협회장
(정답률: 73%)
  • 산업통상자원부장관은 에너지이용 합리화법 제11조에 의거하여 에너지다소비사업자에게 에너지손실요인 개선명령을 할 수 있습니다.
    오답 노트
    - 시, 도지사: 지방자치단체장은 해당 법률에 따른 개선명령 권한이 없습니다.
    - 에너지관리공단이사장: 한국에너지공단 이사장은 에너지 효율 향상 사업을 지원하나, 직접적인 개선명령 권한은 없습니다.
    - 에너지관리진단기관협회장: 민간 협회장은 법적 강제력을 가진 명령 권한이 없습니다.
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63. 공업용 로에 있어서 폐열회수장치로 가장 적합한 것은?

  1. 댐퍼
  2. 백필터
  3. 바이패스 연도
  4. 레큐퍼레이터
(정답률: 81%)
  • 레큐퍼레이터는 공업용 로의 배기가스 폐열을 회수하여 연소용 공기를 예열하는 대표적인 장치이다.
    오답 노트
    - 댐퍼: 유량 조절 장치이므로 오답.
    - 백필터: 분진 제거 장치이므로 오답.
    - 바이패스 연도: 배기가스 경로 전환 장치이므로 오답.
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64. 매끈한 원관 속을 흐르는 유체의 레이놀즈수(Re)가 1800일 때의 관마찰계수(f)는?

  1. 0.013
  2. 0.15
  3. 0.036
  4. 0.053
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 레이놀즈수(Re)가 2100 미만이므로 층류 유동에 해당하며, 층류 유동에서의 관마찰계수(f)를 구하는 공식을 적용합니다.
    $$ f = \frac{64}{Re} $$
    (층류 유동 관마찰계수)
    $$ f = \frac{64}{1800} $$
    $$ f = 0.036 $$
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65. 납석벽돌의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비교적 저온에서의 소결이 용이하다.
  2. 흡수율이 작고 압축강도가 크다.
  3. 내식성이 우수하다.
  4. 내화도는 SK 34이상이다.
(정답률: 70%)
  • 납석벽돌의 내화도는 일반적으로 SK 26~30 정도로 SK 34 이상에 미치지 못한다.
    오답 노트
    * 비교적 저온에서의 소결이 용이하다: 납석은 소결 온도가 비교적 낮아 맞는 설명.
    * 흡수율이 작고 압축강도가 크다: 납석벽돌은 소성 후 흡수율이 낮고 강도가 높아 맞는 설명.
    * 내식성이 우수하다: 납석벽돌은 화학적 안정성이 우수하여 내식성이 좋아 맞는 설명.
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66. 에너지원별 에너지열량환산기준으로 총발열량(kcal)이 가장 높은 연료는? (단, 1L 또는 1kg 기준이다.)

  1. 휘발유
  2. 항공유
  3. B-C유
  4. 천연가스
(정답률: 81%)
  • 천연가스는 다른 액체 연료에 비해 단위 질량당 총발열량이 가장 높습니다.
    오답 노트
    * 휘발유: 천연가스보다 단위 질량당 발열량이 낮아 오답.
    * 항공유: 천연가스보다 단위 질량당 발열량이 낮아 오답.
    * B-C유: 탄소 함량이 높아 단위 질량당 발열량이 가장 낮으므로 오답.
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67. 가스배관의 관경이 13mm 이상, 33mm 미만일 때의 관의 고정장치 설치간격으로 옳은 것은?

  1. 1m 마다
  2. 2m 마다
  3. 3m 마다
  4. 4m 마다
(정답률: 71%)
  • 가스배관의 고정장치 설치 간격은 관경에 따라 정해진 안전기준을 따른다. 관경 13mm 이상 33mm 미만인 가스배관은 2m마다 고정장치를 설치해야 한다.
    오답 노트
    * 1m 마다: 관경 13mm 미만일 때의 설치 간격이므로 오답.
    * 3m 마다: 관경 33mm 이상 65mm 미만일 때의 설치 간격이므로 오답.
    * 4m 마다: 관경 65mm 이상일 때의 설치 간격이므로 오답.
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68. 국가에너지절약 추진위원회의 위원에 해당되지 않는 자는?

  1. 한국전력공사사장
  2. 국무조정실 국무2차장
  3. 고용노동부차관
  4. 에너지관리공단이사장
(정답률: 76%)
  • 국가에너지절약 추진위원회는 에너지 관련 부처 및 기관의 장들로 구성되며, 고용노동부차관은 해당 위원회 위원에 포함되지 않습니다.
    * 한국전력공사사장: 에너지 공급 및 효율화 관련 주요 공기업의 장이므로 위원에 해당합니다.
    * 국무조정실 국무2차장: 국정 전반의 정책 조정을 담당하는 기관의 차장으로 위원에 해당합니다.
    * 에너지관리공단이사장: 에너지 효율 및 절약 정책을 직접 수행하는 기관의 장이므로 위원에 해당합니다.
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69. 내화도가 높고 용융점까지 하중에 견디기 때문에 각종 가마의 천정에 주로 사용되는 내화물은?

  1. 규석내화물
  2. 납석내화물
  3. 샤모트내화물
  4. 마그네시아내화물
(정답률: 64%)
  • 규석내화물은 고온에서 하중을 견디는 능력이 뛰어나 가마 천정 등 구조적 강도가 요구되는 곳에 사용된다.
    오답 노트:
    - 납석내화물: 고온 하중 지지력이 규석내화물보다 낮아 오답.
    - 샤모트내화물: 고온 하중 지지력이 규석내화물보다 낮아 오답.
    - 마그네시아내화물: 염기성 내화물로 고온 하중 지지력이 규석내화물보다 낮아 오답.
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70. 산업통상자원부장관이 정한 에너지 이용합리화를 위한 효율관리기자재에 해당되지 않는 것은? (단, 산업통상자원부장관이 따로 고시하는 기자재 및 설비는 제외한다.)

  1. 전기냉장고
  2. TV
  3. 자동차
  4. 조명기기
(정답률: 62%)
  • TV는 에너지이용 합리화를 위한 효율관리기자재 운용규정상 효율관리기자재에 해당하지 않는다.
    오답 노트
    - 전기냉장고: 효율관리기자재에 해당한다.
    - 자동차: 효율관리기자재에 해당한다.
    - 조명기기: 효율관리기자재에 해당한다.
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71. 폐열회수 방식에 의한 요의 분류에 해당하는 것은?

  1. 연속식
  2. 환열식
  3. 횜염식
  4. 반연속식
(정답률: 67%)
  • 환열식은 폐열을 회수하여 연소 공기를 예열하는 방식의 요를 의미한다.
    오답 노트
    * 연속식: 요의 가동 방식 분류이므로 오답.
    * 횜염식: 요의 연소 방식 분류이므로 오답.
    * 반연속식: 요의 가동 방식 분류이므로 오답.
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72. 내식성, 굴곡성이 우수하고 양도체이며 내압성도 있어서 열교환기용 전열관, 급수관 등 화학공법으로 주로 사용되는 것은?

  1. 주철관
  2. 동관
  3. 강관
  4. 알루미늄관
(정답률: 80%)
  • 동관은 내식성, 굴곡성, 열전도율, 내압성이 모두 우수하여 열교환기 전열관 및 급수관 등에 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    * 주철관: 굴곡성 및 열전도율이 낮아 오답.
    * 강관: 내식성 및 굴곡성이 동관보다 떨어져 오답.
    * 알루미늄관: 내식성 및 내압성이 동관보다 떨어져 오답.
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73. 정부가 에너지 이용 합리와를 촉진하기 위하여 지원하는 사업에 해당되지 않는 것은?

  1. 에너지원의 기술홍보
  2. 에너지원의 연구개발사업
  3. 기술용역 및 기술지도사업
  4. 에너지이용합리화를 위한 에너지기술개발사업
(정답률: 55%)
  • 정부의 에너지 이용 합리화 지원 사업은 에너지 효율 향상을 위한 기술 개발, 보급, 컨설팅 등 실질적인 활동에 중점을 둡니다.
    오답 노트
    * 에너지원의 연구개발사업: 에너지 이용 합리화를 위한 핵심 지원 사업입니다.
    * 기술용역 및 기술지도사업: 에너지 이용 합리화를 위한 기술 보급 및 컨설팅 사업입니다.
    * 에너지이용합리화를 위한 에너지기술개발사업: 에너지 이용 합리화를 직접적으로 목표하는 기술 개발 사업입니다.
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74. 신ㆍ재생에너지 중 의무공급량이 지정되어 있는 에너지원은?

  1. 해양에너지
  2. 지열에너지
  3. 태양에너지
  4. 바이오에너지
(정답률: 82%)
  • 신재생에너지 의무공급량(RPS) 제도에 따라 발전사업자는 총 발전량의 일정 비율을 신재생에너지로 공급해야 하며, 이 중 태양에너지는 의무공급량 지정의 주요 대상이자 정책적 강조가 큰 에너지원입니다.
    오답 노트:
    - 해양에너지: 의무공급량 지정 대상에 포함되지만, 태양에너지처럼 정책적으로 특정 공급량이 강조되거나 직접적으로 지정되는 경우는 드뭅니다.
    - 지열에너지: 의무공급량 지정 대상에 포함되지만, 태양에너지처럼 정책적으로 특정 공급량이 강조되거나 직접적으로 지정되는 경우는 드뭅니다.
    - 바이오에너지: 의무공급량 지정 대상에 포함되지만, 태양에너지처럼 정책적으로 특정 공급량이 강조되거나 직접적으로 지정되는 경우는 드뭅니다.
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75. 다음 중 평균효율관리 기자제에 해당하는 것은?

  1. 승용자동차
  2. 가전제품
  3. 산업용 보일러
  4. 조명기기
(정답률: 63%)
  • 평균효율관리 기자제는 제품별 효율이 아닌, 특정 제품군의 평균 효율을 관리하여 에너지 절약을 유도하는 제도로, 승용자동차가 대표적인 품목입니다.
    오답 노트
    - 가전제품: 에너지소비효율등급 표시제도 대상.
    - 산업용 보일러: 고효율에너지기자재 인증 대상.
    - 조명기기: 에너지소비효율등급 표시제도 또는 고효율에너지기자재 인증 대상.
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76. 로 속에 목탄이나 코크스와 침탄촉진제를 이용하여 강의 표면에 탄소를 침입시켜 표면을 경화시키기 위한 로내의 가열 온도는?

  1. 650~750℃
  2. 750~850℃
  3. 850~950℃
  4. 950~1050℃
(정답률: 59%)
  • 침탄(Carburizing)은 강의 표면에 탄소를 침입시켜 경화시키는 열처리 공정으로, 탄소가 오스테나이트에 고용되어 침투하기에 적합한 온도 범위인 850~950℃에서 진행됩니다.
    오답 노트:
    - 650~750℃: A1 변태점 이하 또는 근처로, 탄소 침투가 효과적으로 일어나기 어렵습니다.
    - 750~850℃: A1 변태점 이상이지만, 탄소 확산 속도가 느려 충분한 침탄 효과를 얻기 어렵습니다.
    - 950~1050℃: 결정립 성장이 과도하게 일어나 재료의 인성이 저하될 수 있습니다.
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77. 에너지관리공단의 임원에 관한 내용 중 틀린 것은?

  1. 감사 1명
  2. 본부장 3명
  3. 이사장 1명
  4. 이사장, 부이사장을 제외한 이사 9명 이내(6명 이내의 비상임 이사를 포함한다.)
(정답률: 77%)
  • 한국에너지공단의 상임이사는 3명 이내로 규정되어 있으며, 본부장은 상임이사에 해당하므로 '3명'으로 고정된 것이 아닙니다.
    오답 노트
    * 감사 1명: 한국에너지공단에는 1명의 감사가 있습니다.
    * 이사장 1명: 한국에너지공단에는 1명의 이사장이 있습니다.
    * 이사장, 부이사장을 제외한 이사 9명 이내(6명 이내의 비상임 이사를 포함한다.): 한국에너지공단의 이사는 상임이사 3명 이내, 비상임이사 6명 이내로 총 9명 이내입니다.
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78. 인정검사대상기기 조종자교육을 이수한 자가 조종할 수 없는 것은?

  1. 초고사용압력(MPa)과 내용적(m3)을 곱한 수치가 0.02을 초과하는 1종 압력용기
  2. 용량이 581킬로오트인 열매체를 가열하는 보일러
  3. 용량이 700킬로와트의 온수발생 보일러
  4. 최고사용압력이 1MPa 이하이고 전열면적이 10m2 이하인 증기보일러
(정답률: 68%)
  • 인정검사대상기기 조종자교육은 주로 소규모 증기보일러 및 온수보일러의 안전한 조작을 위한 교육으로, 특정 용량 또는 압력/면적 기준을 초과하는 기기는 조종할 수 없습니다. 온수보일러의 경우 용량 465킬로와트(kW)를 초과하면 조종할 수 없습니다.
    용량이 700킬로와트의 온수발생 보일러는 조종자교육 이수자가 조종할 수 있는 온수보일러의 최대 용량인 465킬로와트를 초과하므로 조종할 수 없습니다.
    오답 노트
    - 초고사용압력(MPa)과 내용적(m³)을 곱한 수치가 0.02을 초과하는 1종 압력용기: 압력용기는 해당 교육의 주된 대상이 아니므로 오답.
    - 용량이 581킬로오트인 열매체를 가열하는 보일러: 열매체보일러는 해당 교육의 주된 대상이 아니므로 오답.
    - 최고사용압력이 1MPa 이하이고 전열면적이 10m² 이하인 증기보일러: 해당 교육 이수자가 조종할 수 있는 증기보일러의 범위에 해당하므로 오답.
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79. 에너지 공급을 제한하고자 할 경우 산업통상자원부장관은 공급제한일 며칠 전에 이를 에너지공급자 및 에너지 사용제한 대상자에게 예고하여야 하는가?:

  1. 3일
  2. 7일
  3. 10일
  4. 15일
(정답률: 77%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령 제27조에 따라 산업통상자원부장관은 에너지 공급 제한일 7일 전까지 예고해야 합니다.
    오답 노트:
    - 3일: 법정 예고 기간이 아니므로 오답.
    - 10일: 법정 예고 기간이 아니므로 오답.
    - 15일: 법정 예고 기간이 아니므로 오답.
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80. 공업로의 에너지절감 대책으로서 틀린 것은?

  1. 배열을 재료의 예열로 사용
  2. 노체 열용량의 증가
  3. 공연비의 개선
  4. 단열의 강화
(정답률: 73%)
  • 노체 열용량 증가는 로의 가동 및 정지 시 열손실을 증가시켜 에너지 절감에 불리하다.
    오답 노트
    - 배열을 재료의 예열로 사용: 폐열 회수를 통해 에너지 효율을 높이는 방법이다.
    - 공연비의 개선: 완전 연소를 유도하고 배가스 손실을 줄여 연소 효율을 높인다.
    - 단열의 강화: 로체 외부로의 열손실을 줄여 에너지 효율을 높인다.
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5과목: 열설비설계

81. 다음 각 보일러의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 입형 보일러는 좁은 장소에도 설치할 수 있다.
  2. 노통 보일러는 보유수량이 적어 증기발생 소요시간이 짧다.
  3. 수관 보일러는 구조상 대용량 및 고압용에 적합하다.
  4. 관류 보일러는 드럼이 없어 초고압보일러에 적합하다.
(정답률: 66%)
  • 노통 보일러는 보유수량이 많아 증기 발생 소요시간이 길다.
    오답 노트
    * 입형 보일러는 좁은 장소에도 설치할 수 있다: 수직형 구조로 설치 면적이 작아 맞는 설명.
    * 수관 보일러는 구조상 대용량 및 고압용에 적합하다: 고압에 강하고 대용량 제작이 용이하여 맞는 설명.
    * 관류 보일러는 드럼이 없어 초고압보일러에 적합하다: 드럼이 없어 고압에 유리하며, 초고압 및 대용량에 적합하여 맞는 설명.
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82. 지름 5cm의 파이프를 사용하여 매시 4톤의 물을 공급하는 수도관이 있다. 이 수도관에서의 물의 속도는 몇 m/s 인가? (단, 물의 비중은 1이다.)

  1. 0.12
  2. 0.28
  3. 0.56
  4. 8.1
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 유체의 연속 방정식(Q = Av)을 사용하여 수도관 내 물의 속도를 구합니다.
    $$ v = \frac{Q}{π \left( \frac{d}{2} \right)^2} $$
    Q: 유량, d: 파이프 지름
    $$ v = \frac{\frac{4}{3600} \text{ m}^3/\text{s}}{π \left( \frac{0.05}{2} \right)^2 \text{ m}^2} $$
    $$ v \approx 0.56 \text{ m/s} $$
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83. 일반적인 강관에서 스케줄 넘버(schedule unmber)는 무엇을 의미하는가?

  1. 파이프의 외경
  2. 파이프의 두께
  3. 파이프의 내경 파이프의 단면적
  4. 파이프의 단면적
(정답률: 67%)
  • 스케줄 넘버는 강관의 호칭 지름에 대한 벽 두께를 나타내는 지표입니다.
    오답 노트
    * 파이프의 외경: 호칭 지름(NPS)으로 표시되므로 오답.
    * 파이프의 내경 파이프의 단면적: 내경과 단면적은 스케줄 넘버가 아닌 외경과 두께에 의해 결정되므로 오답.
    * 파이프의 단면적: 내경과 외경에 의해 결정되므로 오답.
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84. 보일러 또는 로의 연도를 흐르는 연소가스는 연도 내면과의 마찰로 압력이 강하한다. 이 압력 강하 p1[mmAq]는 어떻게 표시되는가? (단, L : 연도의 길이(m), p : 연소가스의 밀도(kg/m3), D : 연도 단면형의 수력반경(m), f : 마찰저항계수, U : 연소가스의 유속(m/s), g : 중력가속도(m/s2)이다.

(정답률: 57%)
  • 연도 내 연소가스의 마찰 압력 강하는 Darcy-Weisbach 공식 또는 이와 유사한 경험식으로 표현됩니다.
    $$ p_1 = 4f \frac{pU^2}{2g} \frac{L}{D} $$
    (오답 보기 텍스트가 제공되지 않아 오답 노트는 작성할 수 없습니다.)
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85. 전기저항로에 발열체 저항이 R[Ω], 여기에 I[A]의 정류에 흘렸을 때 발생하는 이론 열량은 시간당 얼마인가?

  1. 864 IR[cal]
  2. 846 IR[cal]
  3. 864 I2R [cal]
  4. 846 I2R [cal]
(정답률: 68%)
  • 이 문제는 줄의 법칙을 이용하여 전기 에너지(열량)를 계산하고, 이를 시간당 칼로리 단위로 환산하는 문제입니다.
    $$ Q = I^2R × t × 0.24 $$
    (Q: 열량[cal], I: 전류[A], R: 저항[Ω], t: 시간[s])
    $$ Q = I^2R × 3600 × 0.24 $$
    $$ Q = 864 I^2R $$
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86. flash tank의 역할을 가자 옳게 설명한 것은?

  1. 고압응축수로 저압증기를 만든다.
  2. 저압응축수로 고압증기를 만든다.
  3. 증기의 건도를 높인다.
  4. 증기를 저장한다.
(정답률: 64%)
  • 플래시 탱크는 고압 응축수의 압력 강하를 이용하여 저압 증기를 발생시킨다.
    오답 노트
    * 저압응축수로 고압증기를 만든다: 압력 강하로 저압 증기를 생성하므로 오답.
    * 증기의 건도를 높인다: 증기를 생성하는 장치이므로 오답.
    * 증기를 저장한다: 증기를 생성 및 분리하는 장치이므로 오답.
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87. 저온부식의 방지 방법이 아닌 것은?

  1. 과잉공기를 적게 하여 연소한다.
  2. 발열량이 높은 황분을 사용한다.
  3. 연료첨가제(수산화마그네슘)을 이용하여 노점온도를 낮춘다.
  4. 연소 배기가스의 온도가 너무 낮지 않게 한다.
(정답률: 78%)
  • 저온부식은 연료 중 황분이 연소하여 생성된 황산이슬에 의해 발생하므로, 황분 함량이 높은 연료를 사용하는 것은 저온부식을 악화시키는 요인이지 방지 방법이 아니다.
    오답 노트
    * 과잉공기를 적게 하여 연소한다: 과잉공기를 줄이면 SO3 생성을 억제하여 저온부식을 방지한다.
    * 연료첨가제(수산화마그네슘)을 이용하여 노점온도를 낮춘다: 연료첨가제는 SO3를 중화하여 노점온도를 낮추거나 부식을 억제한다.
    * 연소 배기가스의 온도가 너무 낮지 않게 한다: 배기가스 온도를 노점온도 이상으로 유지하여 산 응축을 방지한다.
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88. 다음 중 절탄기를 설치하는 장소로서 가장 적합한 곳은?

  1. 연도
  2. 과열기 상부
  3. 가압송풍기 입구
  4. 연소실
(정답률: 66%)
  • 절탄기는 보일러 급수를 예열하여 보일러 효율을 높이는 장치로, 연소 후 배기가스의 잔열을 회수하기 위해 연도에 설치한다.
    오답 노트
    - 과열기 상부: 과열기는 증기를 과열시키는 장치이므로 오답.
    - 가압송풍기 입구: 가압송풍기는 연소용 공기를 공급하는 장치이므로 오답.
    - 연소실: 연료가 연소되는 고온의 공간으로 절탄기 설치에 부적합하므로 오답.
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89. 다음 [그림]과 같이 서로 다른 고체 물질 A, B, C 3개의 평판이 서로 밀착되어 복합체를 이루고 있다. 정상 상태에서의 온도 분포가 [그림]과 같다면 A, B, C 중 어느 물질이 열전도도가 가장 작은가?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. 모두 같다.
(정답률: 80%)
  • 정상 상태에서 열전달률이 일정하고 두께가 같을 때, 온도 강하가 가장 큰 물질의 열전도도가 가장 작다.
    * A: 온도 강하가 200°C로 가장 작으므로 열전도도가 가장 크다.
    * B: 온도 강하가 250°C로 중간이므로 열전도도도 중간이다.
    * 모두 같다: 각 물질의 온도 강하가 다르므로 열전도도도 다르다.
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90. 유체의 동점성계수와 유체온도 전파속도의 비를 표현하는 무차원수는?

  1. Nusselt(Nu) 수
  2. Prandtl(Pr) 수
  3. Grashof(Gr) 수
  4. Schmidt(Sc) 수
(정답률: 64%)
  • Prandtl 수는 운동량 확산도(동점성계수)와 열 확산도의 비를 나타내는 무차원수입니다.
    $$ Pr = \frac{\text{운동량 확산도}}{\text{열 확산도}} = \frac{\nu}{α} $$
    여기서 \nu는 동점성계수, α는 열 확산도입니다.
    오답 노트
    * Nusselt(Nu) 수: 대류 열전달과 전도 열전달의 비를 나타내므로 오답.
    * Grashof(Gr) 수: 부력과 점성력의 비를 나타내므로 오답.
    * Schmidt(Sc) 수: 운동량 확산도와 질량 확산도의 비를 나타내므로 오답.
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91. 직경 600mm, 압력 12kgf/cm2의 보일러의 세로이음을 설계하고자 한다. 강판의 인장강도를 35kgf/mm2으로 하고 안전율을 4.75이라 할 때 강판의 두께는 몇 mm인가? (단, 리벳의 이음효율은 0.6이고, 부식여유는 1mm로 한다.)

  1. 7.2
  2. 8.1
  3. 9.1
  4. 10.2
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 보일러의 압력에 따른 강판의 두께를 계산하는 문제로, 원통형 압력용기의 두께 계산 공식을 사용합니다.
    $$ t = \frac{P · D}{2 · \frac{\sigma_t}{SF} · η} + C $$
    P: 압력, D: 직경, σ_t: 인장강도, SF: 안전율, η: 이음효율, C: 부식여유
    $$ t = \frac{0.12 \text{ kgf/mm}^2 · 600 \text{ mm}}{2 · \frac{35 \text{ kgf/mm}^2}{4.75} · 0.6} + 1 \text{ mm} $$
    $$ t = 9.1 \text{ mm} $$
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92. 연도 등의 저온의 전열면에 주로 사용되는 슈트 블로워의 종류는?

  1. 삽입형
  2. 예열기 클리너형
  3. 로터리형
  4. 건형(gun type)
(정답률: 70%)
  • 로터리형 슈트 블로워는 저온의 전열면에 넓은 면적을 청소하기 위해 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    - 삽입형: 고온의 전열면에 주로 사용되므로 오답.
    - 예열기 클리너형: 공기 예열기 청소에 특화된 형태로, 연도 등 일반 저온 전열면과는 용도가 다르므로 오답.
    - 건형(gun type): 국부적인 고착 재를 제거하는 데 사용되므로 오답.
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93. 난방 및 급탕용으로 보일러를 선정할 때의 순서이다. 가장 바르게 된 것은?

  1. 방열기 용량→배관 열손실→정격출력→상용출력
  2. 상용출력→장격출력→방열기 용량→배관 열손실
  3. 정격출력→상용출력→방열기 용량→배관 열손실
  4. 방열기 용량→배관 열손실→상용출력→정격출력
(정답률: 57%)
  • 보일러 선정은 난방 및 급탕 부하(방열기 용량, 배관 열손실)를 먼저 계산하여 상용출력을 구한 후, 이에 맞는 정격출력을 가진 보일러를 선정하는 순서로 진행됩니다.
    오답 노트
    * 방열기 용량→배관 열손실→정격출력→상용출력: 상용출력과 정격출력의 순서가 바뀌었으므로 오답.
    * 상용출력→장격출력→방열기 용량→배관 열손실: 방열기 용량과 배관 열손실이 상용출력보다 뒤에 있으므로 오답.
    * 정격출력→상용출력→방열기 용량→배관 열손실: 정격출력이 가장 먼저 있으므로 오답.
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94. 노통보일러에서 일어나는 열팽창을 흡수하는 역할을 하는 것은?

  1. 엔드플레이트
  2. 애덤슨조인트
  3. 카셋스테이
  4. 프아이밍 방지기
(정답률: 73%)
  • 애덤슨조인트는 노통보일러의 노통에 발생하는 열팽창 응력을 흡수하여 파손을 방지한다.
    오답 노트:
    - 엔드플레이트: 보일러의 양쪽 끝을 막는 부분.
    - 카셋스테이: 보일러의 강도를 보강하는 지지대.
    - 프아이밍 방지기: 프라이밍 현상을 방지하는 장치.
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95. 다음 보기에서 설명하는 증기 트랩(Trap)은?

  1. 플로트식 트랩
  2. 버킷형 트랩
  3. 열동식 트랩
  4. 디스크식 트랩
(정답률: 73%)
  • 플로트식 트랩은 응축수 수위에 따라 플로트가 부상하여 밸브를 개폐하므로 다량의 드레인을 연속적으로 처리하며 증기 누출이 거의 없고 가동 시 공기빼기가 필요 없습니다.
    - 버킷형 트랩: 간헐적으로 작동하며 증기 손실이 발생할 수 있어 오답.
    - 열동식 트랩: 간헐적으로 작동하며 증기 손실이 발생할 수 있고 공기 배출 능력이 떨어져 오답.
    - 디스크식 트랩: 열동식 트랩의 일종으로 간헐적으로 작동하며 증기 손실이 발생할 수 있어 오답.
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96. 수관식보일러의 수질을 측정한 결과, 습수 중 불순물의 농도가 60mg/L, 관수 중 불순물의 농도가 2500 mg/L로 나타났다. 시간당 급수량이 2400L이고 응축수 회수율이 50%일 때 분출량은 약 몇 L/h인가?

  1. 25.4
  2. 27.3
  3. 29.5
  4. 32.2
(정답률: 27%)
  • 먼저, 응축수 회수율이 50%이므로 습수 중 불순물의 농도는 60mg/L 그대로이지만, 관수 중 불순물의 농도는 2500mg/L * 0.5 = 1250mg/L로 감소한다.

    분출량은 급수량에서 응축수의 양을 뺀 값이므로, 응축수의 양을 구해야 한다. 응축수는 습수 중 불순물의 농도와 관수 중 불순물의 농도의 차이로 생긴다.

    응축수의 농도 = (습수 농도 - 관수 농도) * 응축수 회수율 + 관수 농도
    = (60mg/L - 1250mg/L) * 0.5 + 1250mg/L
    = 685mg/L

    응축수의 양 = 시간당 급수량 * 응축수 회수율
    = 2400L/h * 0.5
    = 1200L/h

    따라서, 분출량 = 시간당 급수량 - 응축수의 양
    = 2400L/h - 1200L/h
    = 1200L/h

    하지만, 문제에서 분출량을 구하는 것이 아니라 분출량의 불순물 농도를 구하는 것이므로, 분출량의 불순물 농도를 구해야 한다.

    분출량의 불순물 농도 = (습수 농도 * 시간당 급수량 + 관수 농도 * 시간당 급수량 - 응축수의 농도 * 응축수의 양) / 분출량
    = (60mg/L * 2400L/h + 1250mg/L * 2400L/h - 685mg/L * 1200L/h) / 1200L/h
    = 29.5mg/L

    따라서, 정답은 "29.5"이다.
  • 60*(1-0.5)*2400/(2500-60)
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97. 열매체보일러의 특징이 아닌 것은?

  1. 낮은 압력에서도 고온의 증기를 얻을 수 있다.
  2. 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요하다.
  3. 겨울철 동결의 우려가 적다.
  4. 안전관리상 보일러 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다.
(정답률: 73%)
  • 열매체보일러는 물 대신 열매유를 사용하므로 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요 없습니다.
    오답 노트
    * 낮은 압력에서도 고온의 증기를 얻을 수 있다: 열매체보일러는 대기압 또는 저압에서 고온(300~350℃)을 얻을 수 있습니다.
    * 겨울철 동결의 우려가 적다: 열매유는 물과 달리 동결되지 않아 동파 위험이 없습니다.
    * 안전관리상 보일러 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다: 인화성 열매유의 누출로 인한 화재 위험을 방지하기 위해 밀폐식 안전밸브를 사용합니다.
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98. 보일러의 열정산시 출열 항목이 아닌 것은?

  1. 배기가스에 의한 손실열
  2. 발생증기 보유열
  3. 불완전연소에 의한 손실열
  4. 공기의 현열
(정답률: 80%)
  • 보일러 열정산에서 공기의 현열은 연소에 필요한 공기가 가지고 들어오는 열량으로 입열 항목에 해당한다.
    오답 노트
    * 배기가스에 의한 손실열: 보일러 외부로 배출되는 열손실이므로 출열 항목이다.
    * 발생증기 보유열: 보일러에서 생산되어 외부로 나가는 유효 열량이므로 출열 항목이다.
    * 불완전연소에 의한 손실열: 연료가 완전히 연소되지 않아 외부로 버려지는 열손실이므로 출열 항목이다.
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99. 건조기의 열효율 표시를 옳게 나타낸 것은? (단, Q : 입열량, q1 : 수분 증발에 소비된 열량, q2 : 재료 가열에 소비된 열량, q3 : 건조기의 손실 열량을 나타낸다.

(정답률: 67%)
  • 건조기의 열효율은 총 공급된 열량(입열량) 대비 유효하게 사용된 열량의 비율입니다. 여기서 유효하게 사용된 열량은 수분 증발에 소비된 열량(q₁)과 재료 가열에 소비된 열량(q₂)의 합입니다.
    따라서 건조기의 열효율은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
    $$ \frac{q_1 + q_2}{Q} $$
    오답 노트: 나머지 보기들은 제시되지 않았으나, 건조기의 열효율은 유효하게 사용된 열량(q₁ + q₂)을 총 입열량(Q)으로 나눈 값이어야 하므로, 이와 다른 형태의 수식은 모두 오답입니다.
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100. 최고사용압력(P) 20kgf/cm2, 안지름(Di) 600mm의 구형의 최소두께는 약 몇 mm인가? )단, 용접이음 효율(η)은 1, 부식여유(α)는 2.5mm, 재료의 허용인장강도(σa)는 8 kgf/mm2)이다.

  1. 6.3
  2. 8.2
  3. 9.6
  4. 13.0
(정답률: 25%)
  • 이 문제는 구형 압력용기의 최소 두께를 구하는 공식에 각 조건을 대입하여 계산합니다.
    $$ t = \frac{P · D_i}{4 · η · \sigma_a - 0.8 · P} + α $$
    (P: 최고사용압력, D_i: 안지름, η: 용접이음 효율, σ_a: 허용인장강도, α: 부식여유)
    최고사용압력(P) 단위를 kgf/mm²로 변환하면 20 kgf/cm² = 0.2 kgf/mm² 입니다.
    $$ t = \frac{0.2 · 600}{4 · 1 · 8 - 0.8 · 0.2} + 2.5 $$
    $$ t \approx 6.3 $$
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