에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2016-03-06)

에너지관리기사
(2016-03-06 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연돌의 높이 100m, 배기가스의 평균온도 210℃, 외기온도 20℃, 대기의 비중량 γ1=1.29kg/Nㆍm3, 배기가스의 비중량 γ2=1.35 kg/Nm3일 때, 연돌의 통풍력은?

  1. 15.9 mmH2O
  2. 16.4 mmH2O
  3. 43.9 mmH2O
  4. 52.7 mmH2O
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 연돌의 자연 통풍력을 구하는 문제로, 연돌 높이와 내외부 온도, 그리고 공기와 배기가스의 비중량을 이용하여 통풍력을 계산합니다.
    연돌 통풍력 (mmH₂O) = 연돌 높이 (m) × (외기 비중량 (kgf/m³) × (273 / (273 + 외기온도 (℃))) - 배기가스 비중량 (kgf/m³) × (273 / (273 + 배기가스 온도 (℃))))
    $$ H_d = H × \left( \gamma_1 \frac{273}{273+t_1} - \gamma_2 \frac{273}{273+t_2} \right) $$
    $$ H_d = 100 × \left( 1.29 × \frac{273}{273+20} - 1.35 × \frac{273}{273+210} \right) $$
    $$ H_d = 43.9 $$
  • 이론통풍령 Z[mmH2O]=273*h[m]*{ra/(273+ta)-rg/(273+tg)}
    =273*100*{1.29/(273+20)-1.35/(273+210)}
    =43.89
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2. 유압분무식 버너의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유량 조절 범위가 좁다.
  2. 연소의 제어범위가 넓다.
  3. 무화매체인 증기나 공기가 필요하지 않다.
  4. 보일러 가동 중 버너교환이 가능하다.
(정답률: 67%)
  • 유압분무식 버너는 연료의 압력만으로 무화하므로, 유량 조절 범위가 좁아 연소의 제어 범위도 좁습니다.
    오답 노트
    * 유량 조절 범위가 좁다: 유압분무식 버너의 실제 특징이므로 오답.
    * 무화매체인 증기나 공기가 필요하지 않다: 연료 자체의 압력으로 무화하므로 오답.
    * 보일러 가동 중 버너교환이 가능하다: 유압분무식 버너의 장점 중 하나이므로 오답.
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3. 어떤 연료를 분석한 결과 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 황(S) 등으로 나타낼 때 이 연료를 연소시키는데 필요한 이론 산소량을 구하는 계산식은? (단, 각 원소의 원자량은 산소 16, 수소 1, 탄소 12, 황 32이다.)

(정답률: 83%)
  • 이 문제는 연료의 원소 조성(탄소, 수소, 산소, 황)을 바탕으로 완전 연소에 필요한 이론 산소량을 표준 상태 부피(Nm³/kg) 단위로 계산하는 공식을 묻는 문제입니다. 이 공식은 각 원소의 연소 반응식과 산소의 몰 부피를 이용하여 도출됩니다.
    이론 산소량 계산식:
    $$ \text{이론 산소량} = 1.867C + 5.6\left(H - \frac{O}{8}\right) + 0.7S[\text{Nm}^3/\text{kg}] $$
    $$ 1.867C + 5.6\left(H - \frac{O}{8}\right) + 0.7S[\text{Nm}^3/\text{kg}] $$
    $$ 1.867C + 5.6\left(H - \frac{O}{8}\right) + 0.7S[\text{Nm}^3/\text{kg}] $$
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4. 세정식 집진장치의 집진형식에 따른 분류가 아닌 것은?

  1. 유수식
  2. 가압수식
  3. 회전식
  4. 관성식
(정답률: 67%)
  • 관성식은 건식 집진장치의 분류 방식이며, 세정식 집진장치의 집진형식에 따른 분류가 아니다.
    오답 노트:
    - 유수식: 세정액의 흐름을 이용하는 세정식 집진장치 분류.
    - 가압수식: 세정액을 가압 분사하는 세정식 집진장치 분류.
    - 회전식: 회전력을 이용하는 세정식 집진장치 분류.
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5. 공기비(m)에 대한 식으로 옳은 것은?

(정답률: 83%)
  • 공기비(m)는 실제 공급된 공기량을 이론적으로 필요한 공기량으로 나눈 값입니다.
    실제공기량
    이론공기량: 공기비(m)의 정확한 정의입니다.
    다른 보기들은 공기비의 정의와 일치하지 않는 표현이므로 오답입니다.
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6. 중유 연소과정에서 발생하는 그을음의 주된 원인은?

  1. 연료 중 미립탄소의 불완전연소
  2. 연료 중 불순물의 연소
  3. 연료 중 회분과 수분의 중합
  4. 연료 중 파라핀 성분 함유
(정답률: 84%)
  • 그을음은 연료 중 탄소 성분이 산소 부족 등으로 인해 불완전 연소될 때 발생하는 미연소 탄소 입자입니다.
    오답 노트
    * 연료 중 불순물의 연소: 재(ash) 또는 유해 가스 발생 원인.
    * 연료 중 회분과 수분의 중합: 그을음 발생과 무관.
    * 연료 중 파라핀 성분 함유: 연소성 향상 성분.
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7. 연료 조성이 C : 80%, H2: 18%, O2 : 2%인 연료를 사용하여 10.2%의 CO2가 계측되었다면 이 때의 최대 탄산가스율은? (단, 과잉공기량은 3 Nm3/kg이다.)

  1. 12.78%
  2. 13.25%
  3. 14.78%
  4. 15.25%
(정답률: 34%)
  • m=CO2max/CO2 = A/Ao=A'+Ao/Ao=1+A'/Ao
    CO2max/10.2 =1+3/(1.867*0.8+5.6*0.18/0.21)
    CO2max=12.75%
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8. 다음과 같은 조성을 가진 액체 연료의 연소 시 생성되는 이론 건연소가스량은?

  1. 13.5Nm3/kg
  2. 17.5Nm3/kg
  3. 21.4Nm3/kg
  4. 29.4Nm3/kg
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 액체 연료의 조성을 이용하여 이론 산소량, 이론 공기량을 계산한 후, 각 연소 생성물의 부피를 합산하여 이론 건연소가스량을 구하는 문제입니다.
    이론 건연소가스량 (G₀) = CO₂ 부피 + SO₂ 부피 + 연료 중 N₂ 부피 + 공기 중 N₂ 부피
    $$ G_0 = \left( \frac{C}{12} × 22.4 \right) + \left( \frac{S}{32} × 22.4 \right) + \left( \frac{N}{28} × 22.4 \right) + (A_0 × 0.79) $$
    여기서 이론 공기량 (A₀)는 다음과 같습니다.
    $$ A_0 = \frac{O_0}{0.21} $$
    이론 산소량 (O₀)는 다음과 같습니다.
    $$ O_0 = (1.867C + 5.6H + 0.7S - 0.7O) $$
    (C, H, S, O, N은 연료 1kg당 각 성분의 질량(kg)으로 간주하여 계산합니다.)
    먼저 이론 산소량 (O₀)를 계산합니다.
    $$ O_0 = (1.867 × 1.2 + 5.6 × 0.31 + 0.7 × 0.2 - 0.7 × 0.2) $$
    $$ O_0 = 2.2404 + 1.736 + 0.14 - 0.14 = 3.9764 \text{ Nm}^3/\text{kg} $$
    다음으로 이론 공기량 (A₀)를 계산합니다.
    $$ A_0 = \frac{3.9764}{0.21} = 18.9352 \text{ Nm}^3/\text{kg} $$
    이제 이론 건연소가스량 (G₀)를 계산합니다.
    $$ G_0 = \left( \frac{1.2}{12} × 22.4 \right) + \left( \frac{0.2}{32} × 22.4 \right) + \left( \frac{0.17}{28} × 22.4 \right) + (18.9352 × 0.79) $$
    $$ G_0 = 2.24 + 0.14 + 0.136 + 14.9588 $$
    $$ G_0 = 17.4748 \approx 17.5 \text{ Nm}^3/\text{kg} $$
  • 이론공기량 A_0=O_0/0.21
    =1/0.21*{1.867C+5.6(H-O/8)+0.7S}
    =1/0.21*{1.867*1.2+5.6*(0.31-0.2/8)++0.7*0.2}
    =18.935Nm3/kg

    이론 건연소가스량 G_0d=이론공기중의 질소량+연소생성물(수증기 제외)
    =0.79A_0+1.867C+0.7S+n
    =0.79*18.935+1.867*01.2+0.7*0.2+0.17
    =17.475Nm3/kg이론공기량 A_0=O_0/0.21
    =1/0.21*{1.867C+5.6(H-O/8)+0.7S}
    =1/0.21*{1.867*1.2+5.6*(0.31-0.2/8)++0.7*0.2}
    =18.935Nm3/kg

    이론 건연소가스량 G_0d=이론공기중의 질소량+연소생성물(수증기 제외)
    =0.79A_0+1.867C+0.7S+n
    =0.79*18.935+1.867*0.12+0.7*0.2+0.17
    =17.475Nm3/kg
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9. 상당 증발량이 0.05 ton/min의 보일러에 5800kcal/kg의 석탄을 태우고자 한다. 보일러의 효율이 87% 이라 할 때 필요한 화상 면적은? (단, 무연탄의 화상 연소율은 73 kg/m2ㆍh이다.)

  1. 2.3m2
  2. 4.4m2
  3. 6.7m2
  4. 10.9m2
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 보일러의 상당 증발량, 효율, 연료의 발열량, 그리고 화상 연소율을 이용하여 필요한 화상 면적을 계산하는 문제입니다. 여기서 '상당 증발량'은 100℃의 물을 100℃의 증기로 만드는 데 필요한 열량(잠열)을 기준으로 하므로, 1kg당 539kcal를 적용합니다.
    필요한 화상 면적은 보일러에서 생산되는 열량(상당 증발량 × 539kcal/kg)을 보일러 효율로 나눈 후, 이를 연료의 발열량과 화상 연소율로 나누어 구할 수 있습니다.
    $$ 화상 면적 = (상당 증발량 × 539) / (보일러 효율 × 석탄 발열량 × 화상 연소율) $$
    먼저, 상당 증발량을 kg/h 단위로 환산합니다.
    $$ \text{상당 증발량 (kg/h)} = 0.05 \text{ ton/min} × 1000 \text{ kg/ton} × 60 \text{ min/h} = 3000 \text{ kg/h} $$
    이제 위에서 구한 값을 기본 공식에 대입하여 계산합니다.
    $$ A = \frac{3000 \text{ kg/h} × 539 \text{ kcal/kg}}{0.87 × 5800 \text{ kcal/kg} × 73 \text{ kg/m}^2\text{h}} $$
    $$ A = \frac{1617000}{368358} $$
    $$ A \approx 4.39 \text{ m}^2 $$
    따라서 필요한 화상 면적은 약 4.39 m²이며, 이는 반올림하여 4.4 m²가 됩니다.
  • 보일러의 효율(η)=Ga(h2-h1)÷Gf*Hl. Ge=Ga(h2-h1)÷539
    =539*Ge÷Gf*Hl
    0.87 =539*0.05*10^3*60 ÷Gf*5800
    Gf=320.452
    화상 면적=연료사용량(Gf) ÷ 화상 연소율=320.452÷73=4.389
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10. 탄소(C) 1/12kmol을 완전연소 시키는데 필요한 이론 산소량은?

  1. 1/12kmol
  2. 1/2kmol
  3. 1kmol
  4. 2kmol
(정답률: 76%)
  • 이 문제는 탄소의 완전연소 반응식을 통해 필요한 산소량을 계산합니다.
    탄소의 완전연소 반응식은 다음과 같습니다.
    $$ \text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 $$
    위 반응식에서 탄소(C) 1kmol이 완전연소하는 데 산소(O₂) 1kmol이 필요함을 알 수 있습니다. 따라서 탄소와 산소의 몰 비는 1:1입니다.
    $$ \text{1 kmol C} : \text{1 kmol O}_2 = \frac{1}{12} \text{ kmol C} : x \text{ kmol O}_2 $$
    $$ x = \frac{1}{12} \text{kmol} $$
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11. CH4 가스 1Nm3을 30% 과잉공기로 연소시킬 때 실제 연소가스량은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 2.38 Nm3/kg
  2. 13.36 Nm3/kg
  3. 23.1 Nm3/kg
  4. 82.31 Nm3/kg
(정답률: 49%)
  • CH4+2O2->CO2+2H20
    이론공기량 Ao=2/0.21=9.5Nm3/Nm3
    실제연소가스량(습연소가스량)=Gow+(m-1)Ao
    (실제습연소가스에 CO2, H2O는 포함된다)
    =(m-0.21)A0+1+2
    =(1.3-0.21)*9.5+1+2
    =13.355
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12. 각종 천연가스(유전가스, 수용성가스, 탄전가스 등)의 주성분은?

  1. CH4
  2. C2H6
  3. C3H8
  4. C4H10
(정답률: 86%)
  • 천연가스의 주성분은 메테인(CH₄)입니다.
    오답 노트
    * C₂H₆: 에테인으로, 천연가스의 주성분이 아닙니다.
    * C₃H₈: 프로페인으로, LPG의 주성분입니다.
    * C₄H₁₀: 뷰테인으로, LPG의 주성분입니다.
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13. 질소산화물을 경감시키는 방법으로 틀린 것은?

  1. 과잉공기량을 감소시킨다.
  2. 연소온도를 낮게 유지한다.
  3. 로 내 가스의 잔류시간을 늘려준다.
  4. 질소성분을 함유하지 않은 연료를 사용한다.
(정답률: 67%)
  • 질소산화물은 고온에서 연소 가스의 잔류시간이 길어질수록 더 많이 생성되므로, 잔류시간을 늘리는 것은 경감 방법이 아니다.
    오답 노트
    * 과잉공기량을 감소시킨다: 과잉공기량 감소는 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 줄여 질소산화물 생성을 억제한다.
    * 연소온도를 낮게 유지한다: 질소산화물은 고온에서 주로 생성되므로, 연소 온도를 낮추는 것은 효과적인 경감 방법이다.
    * 질소성분을 함유하지 않은 연료를 사용한다: 연료 중 질소 성분(Fuel NOx)이 없으면 연료 NOx 생성을 원천적으로 차단할 수 있다.
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14. 보일러의 연소장치에서 NOx의 생성을 억제할 수 있는 연소방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 2단 연소
  2. 배기의 재순환 연소
  3. 저산소 연소
  4. 연소용 공기의 고온예열
(정답률: 76%)
  • NOx 생성은 고온 환경에서 촉진되므로, 연소용 공기의 고온 예열은 연소 온도를 높여 NOx 생성을 증가시킵니다.
    오답 노트:
    - 2단 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 조절하여 NOx 생성을 억제합니다.
    - 배기의 재순환 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 희석하여 NOx 생성을 억제합니다.
    - 저산소 연소: 산소 농도를 낮춰 NOx 생성을 억제합니다.
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15. 분자식이 CmHn인 탄와수소가스 1Nm3을 완전 연소시키는데 필요한 이론 공기량(Nm3)은? (단, CmHn의 m, n은 상수이다.)

  1. 4.76m+1.19n
  2. 1.19m+4.7n
  3. m+n/4
  4. 4m+0.5n
(정답률: 71%)
  • 이 문제는 탄화수소의 완전 연소 반응식을 통해 이론 산소량을 구하고, 이를 공기 중 산소의 부피 비율을 이용하여 이론 공기량으로 환산하는 문제입니다.
    이론 공기량은 탄화수소의 완전 연소에 필요한 이론 산소량에 공기 중 산소의 부피 비율 역수를 곱하여 구합니다.
    $$ V_a = V_{O_2} × \frac{1}{0.21} $$
    여기서, 1 Nm³의 CmHn 완전 연소에 필요한 이론 산소량($$V_{O_2}$$)은 반응식으로부터 다음과 같습니다.
    $$ C_mH_n + (m + \frac{n}{4}) O_2 \rightarrow m CO_2 + \frac{n}{2} H_2O $$
    따라서, 1 Nm³의 CmHn 완전 연소에 필요한 이론 산소량($$V_{O_2}$$)은 다음과 같습니다.
    $$ V_{O_2} = (m + \frac{n}{4}) \text{ Nm}^3 $$
    이를 이론 공기량 공식에 대입하면,
    $$ V_a = (m + \frac{n}{4}) × \frac{1}{0.21} $$
    $$ V_a = (m + \frac{n}{4}) × 4.76 $$
    $$ V_a = 4.76m + 1.19n $$
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16. 중유를 A급, B급, C급으로 구분하는 기준은?

  1. 발열량
  2. 인화점
  3. 착화점
  4. 점도
(정답률: 81%)
  • 중유는 점도에 따라 A급, B급, C급으로 구분되며, 점도는 중유의 유동성, 분무성, 연소성 등 취급 및 연소 특성에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.
    오답 노트
    * 발열량: 연료의 에너지 함량을 나타내지만, 중유의 A, B, C급 분류 기준은 아닙니다.
    * 인화점: 연료의 안전성을 나타내는 지표로, 중유의 등급 분류 기준은 아닙니다.
    * 착화점: 연료가 스스로 불붙는 최저 온도로, 연소 특성과 관련되지만 등급 분류 기준은 아닙니다.
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17. 전기식 집진장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 포집입자의 직경은 30~50μm 정도이다.
  2. 집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다.
  3. 고전압장치 및 정전설비가 필요하다.
  4. 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다.
(정답률: 84%)
  • 전기식 집진장치는 0.01~100μm 범위의 미세 입자를 높은 효율로 포집하며, 30~50μm는 일반적인 포집 입자 직경으로 보기 어렵습니다.
    오답 노트
    * 집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다: 전기식 집진장치는 매우 높은 집진효율을 가집니다.
    * 고전압장치 및 정전설비가 필요하다: 입자 대전 및 포집을 위해 고전압과 전극이 필수적입니다.
    * 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다: 가스 흐름 저항이 낮아 대용량 처리에 적합합니다.
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18. 석탄가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주성분은 수소와 메탄이다.
  2. 저온건류 가스와 고온건류 가스로 분류된다.
  3. 탄전에서 발생되는 가스이다.
  4. 제철소의 코크스 제조 시 부산물로 생성되는 가스이다.
(정답률: 61%)
  • 석탄가스는 석탄을 건류하여 인공적으로 제조하는 가스이며, 탄전에서 자연적으로 발생하는 가스는 탄광가스(메탄가스)이다.
    오답 노트
    * 주성분은 수소와 메탄이다: 석탄가스의 주요 성분이므로 올바른 설명.
    * 저온건류 가스와 고온건류 가스로 분류된다: 석탄 건류 온도에 따른 분류이므로 올바른 설명.
    * 제철소의 코크스 제조 시 부산물로 생성되는 가스이다: 코크스 제조 시 발생하는 코크스로 가스는 석탄가스의 한 종류이므로 올바른 설명.
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19. 석탄을 분석한 결과가 아래와 같을 때 연소성 황은 몇 %인가?

  1. 0.82%
  2. 0.70%
  3. 0.65%
  4. 0.53%
(정답률: 37%)
  • 석탄의 연소성 황 함량은 석탄 내에 존재하는 황의 양에 따라 결정된다. 연소성 황 함량이 높을수록 연소 시 발생하는 황산가스 등의 대기오염물질이 많아지므로, 대기오염 문제와 관련하여 중요한 지표 중 하나이다.

    문제에서 주어진 분석 결과를 보면, 석탄 1kg당 황의 양이 5.3g이다. 이를 백분율로 환산하면 0.53%가 된다. 따라서, 정답은 0.53%이다.

    이 분석 결과는 대기오염 문제와 관련하여 중요한 정보를 제공한다. 연소성 황 함량이 높은 석탄을 사용하면 대기오염이 심해지므로, 대기오염 문제를 해결하기 위해서는 연소성 황 함량이 낮은 석탄을 사용하는 것이 필요하다. 또한, 이러한 분석 결과는 석탄 산업에서의 생산성 향상과 경제성을 높이는 데에도 중요한 역할을 한다.
  • 연소성 황분=전체황분*{100/(100-수분)}-불연성황분
    =0.72*{100/(100-2.45)}-0.21=0.528
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20. 배기가스 중 O2의 계측값이 3%일 때 공기비는? (단, 완전연소로 가정한다.)

  1. 1.07
  2. 1.11
  3. 1.17
  4. 1.24
(정답률: 65%)
  • 이 문제는 배기가스 중 산소 농도를 이용하여 공기비를 계산하는 문제입니다.
    공기비는 배기가스 중 산소 농도를 이용하여 다음과 같이 계산합니다.
    $$ \lambda = \frac{21}{21 - O_2\%} $$
    $$ \lambda = \frac{21}{21 - 3} $$
    $$ \lambda = 1.17 $$
  • 공기비 m=21/(21-O2)=21/(21-3)=1.167
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2과목: 열역학

21. 피스톤이 장치된 단열 실린더에 300kpa, 건도 0.4인 포화액-증기 혼합물 0.1kg이 들어있고 실린더 내에는 전열기가 장치되어 있다. 220V의 전원으로부터 0.5A의 전류를 10분동안 흘려보냈을 때 이 혼합물의 건도는 약 얼마인가? (단, 이 과정은 정압과정이고 300kpa에서 포화액의 엔탈피는 561.43/kg 이고 포화증기의 엔탈피는 2724.9kJ/kg이다.)

  1. 0.705
  2. 0.642
  3. 0.601
  4. 0.442
(정답률: 35%)
  • 이 문제는 정압 과정에서의 에너지 보존 법칙과 건도 정의를 이용하여 혼합물의 최종 건도를 계산합니다.
    전열기가 공급한 에너지는 혼합물의 엔탈피 변화로 나타납니다.
    초기 엔탈피:
    $$h_1 = h_f + x_1 \cdot (h_g - h_f)$$

    전열기 공급 에너지:
    $$Q = V \cdot I \cdot t$$

    최종 엔탈피:
    $$h_2 = h_1 + \frac{Q}{m}$$

    최종 건도:
    $$x_2 = \frac{h_2 - h_f}{h_g - h_f}$$

    숫자 대입:
    $$h_1 = 561.43 + 0.4 \cdot (2724.9 - 561.43) = 1426.818$$

    $$Q = 220 \cdot 0.5 \cdot (10 \cdot 60) = 66000 J = 66 kJ$$

    $$h_2 = 1426.818 + \frac{66}{0.1} = 2086.818$$

    $$x_2 = \frac{2086.818 - 561.43}{2724.9 - 561.43}$$

    최종 결과:
    $$x_2 = 0.705$$
  • ① 전열기 공급열량(Q)= 전압*전류*시간=220*0.5*10Min*60Sec=66KJ
    ② 잠열량(R)=mΔH=m(h2-h1)=0.1*(2724.9- 561.43)=216.347 KJ
    ③ 공급열량의 건도 Q=x2*R
    66=x2*216.347
    x2=0.305
    ∵ 혼합물의 건도= X1+X2=0.4+0.305=0.705
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22. 피스톤과 실린더로 구성된 밀폐된 용기 내에 일정한 질량의 이상기체가 차 있다. 초기상태의 압력은 2atm, 체적은 0.5m3이다. 이 시스템의 온도가 일정하게 유지되면서 팽창하여 압력이 1atm이 되었다. 이 과정 동안에 시스템이 한 일은 몇 kJ인가?

  1. 64
  2. 70
  3. 79
  4. 83
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 이상기체의 등온 팽창 과정에서 시스템이 한 일을 계산하는 문제입니다. 이상기체의 등온 과정에서 한 일은 보일-마리오트 법칙과 일의 정의를 통해 구할 수 있습니다.
    등온 과정에서 이상기체가 한 일 (W)은 다음과 같습니다.
    $$ W = P_1 V_1 \ln\left(\frac{P_1}{P_2}\right) $$
    여기에 주어진 값을 대입합니다. (1 atm = 101325 Pa)
    $$ W = (2 × 101325 \text{ Pa}) × (0.5 \text{ m}^3) × \ln\left(\frac{2 \text{ atm}}{1 \text{ atm}}\right) $$
    $$ W \approx 70190 \text{ J} $$
    이를 kJ 단위로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$ W \approx 70.19 \text{ kJ} $$
    따라서 시스템이 한 일은 약 70 kJ입니다.
  • W=P1V1In(P1÷P2)=1*101.325*0.5*(2*101.325÷1*101.325)=70.233kJ
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23. 랭킨 사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 증기터빈의 초압과 배압은 어떻게 하여야 하는가?

  1. 초압과 배압 모두 올림
  2. 초압을 올리고 배압을 낮춤
  3. 초압은 낮추고 배압을 올림
  4. 초압과 배압 모두 낮춤
(정답률: 78%)
  • 랭킨 사이클의 효율은 열을 공급받는 평균 온도를 높이고, 열을 방출하는 평균 온도를 낮출수록 증가합니다.
    오답 노트:
    - 초압과 배압 모두 올림: 배압을 올리면 열을 버리는 온도가 높아져 효율이 감소하므로 오답.
    - 초압은 낮추고 배압을 올림: 초압을 낮추면 열을 받는 온도가 낮아지고 배압을 올리면 열을 버리는 온도가 높아져 효율이 모두 감소하므로 오답.
    - 초압과 배압 모두 낮춤: 초압을 낮추면 열을 받는 온도가 낮아져 효율이 감소하므로 오답.
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24. 20mpa, 0℃의 공기를 100kpa로 교축(throtting)하였을 때의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 엔탈피는 20mpam 0℃에서 439kJ/kg, 100kpa, 0℃에서 485kJ/kg이고, 압력이 100kpa인 등압과정에서 평균비열은 1.0kJ/kgㆍ℃이다.)

  1. -11
  2. -22
  3. -36
  4. -46
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 교축 과정에서 엔탈피가 일정하다는 원리를 적용하여 최종 온도를 구합니다.
    교축 과정에서 엔탈피는 일정하므로, 초기 엔탈피와 최종 엔탈피는 같습니다.
    $$ h_1 = h_2 $$
    최종 엔탈피는 기준 엔탈피와 비열, 온도 변화를 통해 구할 수 있습니다.
    $$ h_2 = h_{ref} + C_p (T_2 - T_{ref}) $$
    따라서,
    $$ h_1 = h_{ref} + C_p (T_2 - T_{ref}) $$
    $$ 439 \text{ kJ/kg} = 485 \text{ kJ/kg} + 1.0 \text{ kJ/kg} · \text{℃} × (T_2 - 0 \text{ ℃}) $$
    $$ T_2 = -46 \text{ ℃} $$
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25. 그림은 재생 과정이 있는 랭킨 사이클이다. 추기에 의하여 급수가 가열되는 과정은?

  1. 1-2
  2. 4-5
  3. 5-6
  4. 7-8
(정답률: 69%)
  • 재생 랭킨 사이클에서 1-2 과정은 응축기에서 나온 급수가 추기 증기에 의해 가열되어 온도가 상승하는 급수 가열 과정이다.
    오답 노트:
    - 4-5: 터빈에서 증기가 팽창하는 과정 중 일부이다.
    - 5-6: 터빈에서 증기가 팽창하는 과정 중 일부이다.
    - 7-8: 그림에 표시되지 않은 과정이다.
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26. 냉동사이클을 비교하여 설명한 것으로 잘못된 것은?

  1. 역 Carnot 사이클이 최고의 COP를 나타낸다.
  2. 가역팽창 엔진을 가진 증기압축 냉동사이클의 성능계수는 최고값에 접근한다.
  3. 보통의 증기압축 사이클은 역 Carnot 사이클의 COP보다 낮은 값을 갖는다.
  4. 공기 냉동사이클이 가장 높은 효율을 나타낸다.
(정답률: 66%)
  • "공기 냉동사이클이 가장 높은 효율을 나타낸다"는 공기 냉동사이클의 성능계수(COP)가 증기압축 냉동사이클보다 낮기 때문에 잘못된 설명입니다.
    오답 노트
    - 역 Carnot 사이클이 최고의 COP를 나타낸다: 이론적으로 가장 높은 성능계수를 가지므로 맞는 설명.
    - 가역팽창 엔진을 가진 증기압축 냉동사이클의 성능계수는 최고값에 접근한다: 팽창기 사용으로 성능계수가 향상되어 역 Carnot 사이클의 COP에 근접할 수 있으므로 맞는 설명.
    - 보통의 증기압축 사이클은 역 Carnot 사이클의 COP보다 낮은 값을 갖는다: 실제 사이클의 비가역성으로 인해 성능계수가 낮으므로 맞는 설명.
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27. 정압과정으로 5kg의 공기에 20kcal의 열이 전달되어, 공기의 온도가 10℃에서 30℃로 올랐다. 이 온도 범위에서 공기의 평균 비열(kJ/kgㆍK)을 구하면?

  1. 0.152
  2. 0.321
  3. 0.463
  4. 0.837
(정답률: 41%)
  • 이 문제는 정압과정에서 전달된 열량, 질량, 온도 변화를 이용하여 공기의 평균 비열을 구하는 문제입니다. 열량 공식 Q = mcΔT를 사용합니다.
    열량 공식
    $$ Q = m · c_p · Δ T $$
    따라서 비열은
    $$ c_p = \frac{Q}{m · Δ T} $$
    먼저 열량 단위를 kJ로 변환합니다. (1 kcal = 4.184 kJ)
    $$ Q = 20 \text{ kcal} × 4.184 \frac{\text{kJ}}{\text{kcal}} = 83.68 \text{ kJ} $$
    온도 변화는
    $$ Δ T = 30 \text{ ℃} - 10 \text{ ℃} = 20 \text{ ℃} = 20 \text{ K} $$
    이제 비열을 계산합니다.
    $$ c_p = \frac{83.68 \text{ kJ}}{5 \text{ kg} · 20 \text{ K}} $$
    $$ c_p = 0.8368 \frac{\text{kJ}}{\text{kg} · \text{K}} \approx 0.837 \frac{\text{kJ}}{\text{kg} · \text{K}} $$
  • Q=mCpΔt=mCp(t2-t1)
    20*4.2KJ=1.*1*Cp(30-10)
    Cp=0.84
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28. 증기 동력 사이클 중 이상적인 랭킨(Rankine)사이클에서 등엔트로피 과정이 일어나는 곳은?

  1. 펌프, 터빈
  2. 응축기, 보일러
  3. 터빈, 응축기
  4. 응축기, 펌프
(정답률: 70%)
  • 이상적인 랭킨 사이클에서 펌프와 터빈은 등엔트로피 과정으로 작동합니다.
    오답 노트:
    - 응축기, 보일러: 응축기와 보일러는 등압 과정이므로 오답.
    - 터빈, 응축기: 응축기는 등압 과정이므로 오답.
    - 응축기, 펌프: 응축기는 등압 과정이므로 오답.
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29. Otto Cycle에서 압축비가 8일 때 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 26.4
  2. 36.4
  3. 46.4
  4. 56.4
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 오토 사이클의 열효율 공식을 적용하여 열효율을 구합니다.
    오토 사이클 열효율 = $$ 1 - \frac{1}{(압축비)^{비열비-1}} $$
    $$ η = 1 - \frac{1}{r^{k-1}} $$
    $$ η = 1 - \frac{1}{8^{1.4-1}} $$
    $$ η = 56.4\% $$
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30. 이상기체의 상태변화와 관련하여 폴리트로피(Polytropic) 지수 n에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. n=0이면 단열 변화
  2. n=1이면 등온 변화
  3. n=비열비이면 정적 변화
  4. n=∞이면 등압 변화
(정답률: 77%)
  • 폴리트로피 지수 n이 1일 때 이상기체의 상태 방정식 PV=일정(constant)이 성립하며, 이는 보일-샤를의 법칙에 따라 온도가 일정한 등온 변화를 나타냅니다.
    오답 노트:
    n=0이면 단열 변화: n=0이면 등압 변화입니다.
    n=비열비이면 정적 변화: n=비열비(γ)이면 단열 변화입니다.
    n=∞이면 등압 변화: n=∞이면 정적 변화입니다.
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31. 비열이 0.473kJ/kgㆍK인 철 10kg의 온도를 20℃에서 80℃로 높이는 데 필요한 열량은 몇 kJ인가?

  1. 28
  2. 60
  3. 284
  4. 600
(정답률: 67%)
  • 이 문제는 물질의 온도 변화에 필요한 열량을 계산하는 비열 공식을 사용합니다.
    $$ 열량 (Q) = 질량 (m) × 비열 (c) × 온도 변화 (ΔT) $$
    $$ Q = mcΔ T $$
    $$ Q = 10 \text{ kg} × 0.473 \text{ kJ/kg} · \text{K} × (80 - 20) \text{ K} $$
    $$ Q = 283.8 \text{ kJ} $$
  • Q=mCΔt=mC(t2-T1)=10kg*0.473kJ/kgㆍK(80-20)=284
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32. 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 적당하지 않은 것은?

  1. 불활성이고 안정해야 한다.
  2. 비체적이 커야 한다.
  3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 열전도율이 커야 한다.
(정답률: 76%)
  • 냉동기의 냉매는 압축기 크기를 줄이고 효율을 높이기 위해 증기 상태에서 비체적이 작아야 합니다.
    오답 노트:
    - 불활성이고 안정해야 한다: 냉매는 시스템 재료와 반응하지 않고 화학적으로 안정해야 하므로 적합한 요구조건입니다.
    - 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다: 냉매는 적은 양으로도 많은 열을 흡수하여 냉동 효과를 높여야 하므로 적합한 요구조건입니다.
    - 열전도율이 커야 한다: 냉매는 열교환기에서 효율적인 열전달을 위해 열전도율이 커야 하므로 적합한 요구조건입니다.
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33. 건조 포화증기가 노즐 내를 단열적으로 흐를 때 출구 엔탈피가 입구 엔탈피보다 15kJ/kg만큼 작아진다. 노즐 입구에서의 속도를 무시할 때 노즐 출구에서의 속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 173
  2. 200
  3. 283
  4. 346
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 노즐의 단열 흐름에 대한 정상 유동 에너지 방정식을 적용하여 출구 속도를 구합니다.
    정상 유동 에너지 방정식 (노즐의 경우)
    $$ h_1 + \frac{v_1^2}{2} = h_2 + \frac{v_2^2}{2} $$
    $$ 15000 = \frac{v_2^2}{2} $$
    $$ v_2 = 173.2 $$
  • 노즐 입구에서의 속도=√2ΔH=√2*15^10^3=173
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34. 포화증기를 등엔트로피 과정으로 압축시키면 상태는 어떻게 되는가?

  1. 습증기가 된다.
  2. 과열증기가 된다.
  3. 포화액이 된다.
  4. 임계성을 띤다.
(정답률: 65%)
  • 포화증기를 등엔트로피 과정으로 압축하면 엔트로피는 일정하게 유지되면서 압력과 온도가 상승하여 과열증기 영역으로 진입하게 됩니다.
    오답 노트
    - 습증기가 된다.: 등엔트로피 압축은 증기의 건도를 높이거나 과열증기로 만들지, 습증기로 만들지 않습니다.
    - 포화액이 된다.: 압축은 증기를 액체로 만들지 않고, 오히려 온도를 높여 과열증기로 만듭니다.
    - 임계성을 띤다.: 임계성은 특정 온도와 압력에서 나타나는 현상으로, 등엔트로피 압축 과정만으로 임계 상태에 도달한다고 단정할 수 없습니다.
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35. 어느 과열증기의 온도가 325℃일 때 과열도를 구하면 약 몇 ℃인가? (단, 이 증기의 포화 온도는 495K이다.)

  1. 93
  2. 103
  3. 113
  4. 123
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 과열증기의 과열도를 구하는 문제입니다. 과열도는 과열증기 온도에서 포화 온도를 뺀 값으로 계산하며, 이때 온도의 단위를 통일해야 합니다.
    과열도 = 과열증기 온도 - 포화 온도
    $$ \text{과열도} = T_{\text{과열증기}} - T_{\text{포화}} $$
    먼저, 포화 온도를 켈빈(K)에서 섭씨(℃)로 변환합니다.
    $$ T_{\text{포화 (℃)}} = T_{\text{포화 (K)}} - 273 $$
    $$ T_{\text{포화 (℃)}} = 495 - 273 = 222 \text{ ℃} $$
    이제 과열도를 계산합니다.
    $$ \text{과열도} = 325 \text{ ℃} - 222 \text{ ℃} $$
    $$ \text{과열도} = 103 \text{ ℃} $$
  • 과열도=실제 증기온도- 포화온도

    먼저495K를 섭씨 온도로 변환한다. 섭씨온도=절대온도(K)-273
    495-273=222

    325-222=103
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36. 디젤사이클로 작동되는 디젤 기관의 각 행정의 순서를 옳게 나타낸 것은?

  1. 단열압축-정적급열-단열팽창-정적방열
  2. 단열압축-정압급열-단열팽창-정압방열
  3. 등온압축-정적급열-등온팽창-정적방열
  4. 단열압축-정압급열-단열팽창-정적방열
(정답률: 65%)
  • 디젤 사이클은 단열압축, 정압급열, 단열팽창, 정적방열의 4가지 행정으로 이루어집니다.
    오답 노트
    * 단열압축-정적급열-단열팽창-정적방열: 정적급열은 오토 사이클의 특징이므로 오답.
    * 단열압축-정압급열-단열팽창-정압방열: 정압방열이 아닌 정적방열이므로 오답.
    * 등온압축-정적급열-등온팽창-정적방열: 등온 과정이 아닌 단열 과정이며, 정압급열이므로 오답.
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37. 다음 중 경로에 의존하는 값은?

  1. 엔트로피
  2. 위치에너지
  3. 엔탈피
  4. 일
(정답률: 67%)
  • 일은 시스템이 한 상태에서 다른 상태로 변할 때 어떤 경로를 거치느냐에 따라 그 값이 달라지는 경로 함수입니다.
    오답 노트
    - 엔트로피: 상태 함수이므로 오답.
    - 위치에너지: 상태 함수이므로 오답.
    - 엔탈피: 상태 함수이므로 오답.
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38. 단열계에서 엔트로피 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 증가된다.
  2. 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 감소한다.
  3. 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 변하지 않는다.
  4. 가역 변화시 계의 전 엔트로피의 변화량은 비가역 변화시보다 일반적으로 크다.
(정답률: 63%)
  • 단열계에서 가역 변화가 일어날 때 계의 엔트로피 변화는 0입니다.
    오답 노트
    * 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 증가된다: 가역 단열 변화에서는 엔트로피가 일정하게 유지됩니다.
    * 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 감소한다: 가역 단열 변화에서는 엔트로피가 일정하게 유지됩니다.
    * 가역 변화시 계의 전 엔트로피의 변화량은 비가역 변화시보다 일반적으로 크다: 가역 단열 변화에서는 엔트로피 변화량이 0이며, 비가역 단열 변화에서는 엔트로피가 증가합니다.
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39. 20℃의 물 10kg을 대기압 하에서 100℃의 수증기로 완전히 증발시키는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 수증기의 증발 잠열은 2257kJ/kg이고, 물의 평균비열은 4.2kJ/kgㆍK이다.)

  1. 800
  2. 6190
  3. 25930
  4. 61900
(정답률: 61%)
  • 이 문제는 물의 온도를 높이는 데 필요한 현열과 물을 수증기로 증발시키는 데 필요한 잠열을 합산하여 총 필요한 열량을 계산합니다.
    $$ 총 열량 = 현열 + 잠열 $$
    $$ 현열 = 질량 × 비열 × 온도 변화 $$
    $$ 잠열 = 질량 × 증발 잠열 $$
    $$ Q_{total} = Q_{sensible} + Q_{latent} $$
    $$ Q_{sensible} = m · c · Δ T $$
    $$ Q_{latent} = m · L $$
    $$ Q_{sensible} = 10 \text{ kg} · 4.2 \text{ kJ/kg} · \text{K} · (100 - 20) \text{ K} = 3360 \text{ kJ} $$
    $$ Q_{latent} = 10 \text{ kg} · 2257 \text{ kJ/kg} = 22570 \text{ kJ} $$
    $$ Q_{total} = 3360 \text{ kJ} + 22570 \text{ kJ} $$
    $$ Q_{total} = 25930 \text{ kJ} $$
  • 열량(Q)=현열+잠열=3360+22570=25930kJ
    현열=mCΔt=40*4.2*(100-20)=3360
    잠열=mR=10*2257=22570
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40. 다음 T-S 선도에서 냉동사이클의 성능계수를 옳게 표시한 것은? (단, u는 내부에너지, h는 엔탈피를 나타낸다.)

(정답률: 71%)
  • 냉동사이클의 성능계수는 증발기에서 흡수한 열량(냉동 효과)을 압축에 필요한 일량으로 나눈 값입니다.
    냉동사이클 성능계수 = (증발기에서 흡수한 열량) / (압축기에서 한 일)
    $$ COP_R = \frac{q_L}{w_{in}} $$
    T-S 선도에서 각 과정은 다음과 같습니다.
    * 4 → 1: 증발기에서 열을 흡수하는 과정 (냉동 효과)
    * 1 → 2: 압축기에서 압축하는 과정 (압축 일)
    * 2 → 3: 응축기에서 열을 방출하는 과정
    * 3 → 4: 팽창밸브에서 팽창하는 과정
    따라서,
    * 증발기에서 흡수한 열량 (냉동 효과) = $$ h_1 - h_4 $$
    * 압축기에서 한 일 (압축 일) = $$ h_2 - h_1 $$
    이것을 성능계수 공식에 대입하면 다음과 같습니다.
    $$ COP_R = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1} $$
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3과목: 계측방법

41. 가스분석계의 측정법 중 전기적 성질을 이용한 것은?

  1. 세라믹식 측정방법
  2. 연소열식 측정방법
  3. 자동 오르자트법
  4. 가스크로마토그래피법
(정답률: 70%)
  • 세라믹식 측정방법은 특정 가스가 세라믹 센서 표면에 흡착될 때 발생하는 전기 저항 또는 전위 변화를 측정하여 가스 농도를 분석합니다.
    오답 노트
    - 연소열식 측정방법: 가스의 연소 시 발생하는 열에너지 변화를 이용하므로 오답.
    - 자동 오르자트법: 흡수액을 이용한 화학적 흡수법이므로 오답.
    - 가스크로마토그래피법: 혼합 가스를 분리하여 각 성분을 검출하는 방법이므로 오답.
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42. 차압식 유량계의 측정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연속의 법칙에 의한다.
  2. 플로트 형상에 따른다.
  3. 차압기구는 오리피스이다.
  4. 베르누이의 정리를 이용한다.
(정답률: 68%)
  • 차압식 유량계는 유체의 압력차를 이용하여 유량을 측정하며, 플로트 형상은 면적식 유량계에 해당한다.
    오답 노트:
    * 연속의 법칙에 의한다: 차압식 유량계는 연속의 법칙을 이용하여 유량을 계산하므로 맞는 설명.
    * 차압기구는 오리피스이다: 오리피스는 차압식 유량계의 대표적인 차압 발생 장치이므로 맞는 설명.
    * 베르누이의 정리를 이용한다: 차압식 유량계는 베르누이의 정리를 기반으로 유량을 측정하므로 맞는 설명.
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43. 다음 중 속도 수두 측정식 유량계는?

  1. Delta 유량계
  2. Annulbar 유량계
  3. Oval 유량계
  4. Thermal 유량계
(정답률: 64%)
  • Annulbar 유량계는 유체의 동압(속도 수두)을 측정하여 유량을 산출하는 차압식 유량계의 일종입니다.
    오답 노트:
    - Delta 유량계: 특정 유량계 종류를 지칭하기보다는 차압(Delta P)을 이용하는 유량계를 포괄적으로 의미할 수 있어 오답.
    - Oval 유량계: 타원형 기어를 이용해 유체를 직접 계량하는 용적식(Positive Displacement) 유량계이므로 오답.
    - Thermal 유량계: 유체의 열전달 특성을 이용하여 질량 유량을 측정하는 방식이므로 오답.
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44. 큐폴라 상부의 배기가스 온도를 측정하기 위한 접촉식 온도계로 가장 적합한 것은?

  1. 광고온계
  2. 색온도계
  3. 수은온도계
  4. 열전대온도계
(정답률: 65%)
  • 열전대온도계는 넓은 측정 범위와 높은 정확도로 고온의 배기가스 측정에 적합한 접촉식 온도계입니다.
    오답 노트
    - 광고온계: 비접촉식 온도계이므로 오답.
    - 색온도계: 비접촉식 온도계이므로 오답.
    - 수은온도계: 측정 가능한 온도가 낮아 고온의 배기가스 측정에 부적합하므로 오답.
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45. 부르돈 게이지(Bourdon gauge)는 유체의 무엇을 직접적으로 측정하기 위한 기기인가?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 밀도
  4. 유량
(정답률: 66%)
  • 부르돈 게이지는 탄성 변형을 이용하여 유체의 압력을 측정하는 기기이다.
    오답 노트
    - 온도: 온도계로 측정하므로 오답.
    - 밀도: 비중계 등으로 측정하므로 오답.
    - 유량: 유량계로 측정하므로 오답.
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46. 저항온도계에 활용되는 측온저항체 종류에 해당되는 것은?

  1. 서미스터(thermistor)저항 온도계
  2. 철-콘스탄탄(IC) 저항 온도계
  3. 크로멘(chromel) 저항 온도계
  4. 알루멜(alumel) 저항 온도계
(정답률: 79%)
  • 서미스터는 온도 변화에 따라 저항값이 크게 변하는 반도체 소자로, 정밀한 온도 측정에 사용되는 대표적인 측온저항체입니다.
    오답 노트
    * 철-콘스탄탄(IC) 저항 온도계: 철-콘스탄탄은 열전대(thermocouple)의 한 종류이며, 저항온도계에 사용되는 측온저항체가 아니므로 오답.
    * 크로멜(chromel) 저항 온도계: 크로멜은 열전대(thermocouple)의 재료 중 하나이며, 저항온도계에 사용되는 측온저항체가 아니므로 오답.
    * 알루멜(alumel) 저항 온도계: 알루멜은 열전대(thermocouple)의 재료 중 하나이며, 저항온도계에 사용되는 측온저항체가 아니므로 오답.
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47. 비중량이 900kgf/m3인 기름 18L의 중량은?

  1. 12.5kgf
  2. 15.2kgf
  3. 16.2kgf
  4. 18.2kgf
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 비중량과 부피를 이용하여 물질의 중량을 계산하는 문제입니다.
    $$ 중량 = 비중량 × 부피 $$
    $$ W = γ × V $$
    $$ W = 900 \text{ kgf/m}^3 × (18 \text{ L} × \frac{1 \text{ m}^3}{1000 \text{ L}}) $$
    $$ W = 16.2 \text{ kgf} $$
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48. 보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?

  1. 압력초과
  2. 저연소
  3. 고온도
  4. 불착화
(정답률: 72%)
  • "고온도"는 보일러의 직접적인 안전 인터록 제어 종류로 분류되기보다는, 압력 제어나 수위 제어와 연관된 부가적인 제어 요소이거나 일반적인 운전 제어에 가깝습니다.
    오답 노트
    * 압력초과: 보일러의 폭발을 방지하는 중요한 안전 인터록 제어이므로 오답.
    * 저연소: 불완전 연소나 화염 불안정을 방지하는 안전 인터록 제어이므로 오답.
    * 불착화: 미연소 가스 축적에 의한 폭발을 방지하는 핵심 안전 인터록 제어이므로 오답.
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49. 다음은 증기 압력제어의 병렬 제어방식을 나타낸 것이다. ()안에 알맞은 용어를 바르게 나열한 것은?

  1. (1)동작신호, (2)목표치, (3)제어량
  2. (1)조작량, (2)설정신호, (3)공기량
  3. (1)압력조절기, (2)연료공급량, (3)공기량
  4. (1)압력조절기, (2)공기량, (3)연료공급량
(정답률: 77%)
  • 이 문제는 증기 압력 병렬 제어 시스템의 구성 요소를 이해하는지 묻는 문제입니다. 증기 압력 제어에서 (1)은 증기 압력을 감지하여 제어 신호를 생성하는 압력조절기이며, 이 신호는 배분기구를 통해 보일러로 공급되는 (2)연료공급량과 (3)공기량을 동시에 조절합니다.
    오답 노트:
    - (1)동작신호: 동작신호는 압력조절기가 생성하는 것이며, (1)은 그 신호를 생성하는 장치인 압력조절기입니다.
    - (2)목표치: 목표치는 제어기의 설정값이며, (2)는 연료 조절밸브를 통해 보일러로 공급되는 연료공급량입니다.
    - (3)제어량: 제어량은 시스템의 출력인 증기 압력을 의미하며, (3)은 보일러로 들어가는 공기량입니다.
    - (1)조작량: 조작량은 제어기가 출력하는 신호이지만, (1)은 그 신호를 생성하는 장치인 압력조절기입니다.
    - (2)설정신호: 설정신호는 제어기의 목표값이며, (2)는 연료공급량입니다.
    - (2)공기량, (3)연료공급량: (2)는 연료 조절밸브를 통해 공급되므로 연료공급량, (3)은 공기 댐퍼를 통해 공급되므로 공기량이어야 합니다.
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50. 열전대 온도계에서 열전대의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 장시간 사용하여도 변형이 없을 것
  2. 재생도가 높고 가공기 용이할 것
  3. 전기저항, 저항온도계수와 열전도율이 클 것
  4. 열기전력이 크고 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것
(정답률: 71%)
  • 열전대 온도계에서 열전대는 온도 변화에 따른 열기전력 발생을 이용하므로, 전기저항, 저항온도계수, 열전도율은 특정 범위 내에서 적절해야 하며 무조건 클 필요는 없습니다.
    오답 노트:
    * 장시간 사용하여도 변형이 없을 것: 열전대는 장시간 고온에서 사용되므로, 물리적/화학적 변형이 적어야 안정적인 측정이 가능합니다.
    * 재생도가 높고 가공기 용이할 것: 재생도가 높아야 동일 조건에서 일관된 측정이 가능하며, 가공이 용이해야 제작 및 설치가 편리합니다.
    * 열기전력이 크고 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것: 열기전력이 커야 측정 감도가 좋고, 온도 변화에 따라 선형적으로 반응해야 정확한 측정이 가능합니다.
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51. 절대압력 700mmHg는 약 몇 kpa인가?

  1. 93kpa
  2. 103kpa
  3. 113kpa
  4. 123kpa
(정답률: 65%)
  • 이 문제는 압력 단위인 mmHg를 kPa로 환산하는 문제입니다.
    $$ 압력 (kPa) = 압력 (mmHg) × (101.325 kPa / 760 mmHg) $$
    $$ P_{kPa} = P_{mmHg} × \frac{101.325 \text{ kPa}}{760 \text{ mmHg}} $$
    $$ P_{kPa} = 700 \text{ mmHg} × \frac{101.325 \text{ kPa}}{760 \text{ mmHg}} $$
    $$ P_{kPa} \approx 93.325 \text{ kPa} $$
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52. 주위 온도보상 장치가 있는 열전식 온도기록계에서 주위온도가 20℃인 경우 1000℃의 지시치를 보려면 몇 mV를 주어야 하는가? (단, 20℃ : 0.80mV, 980℃ : 40.53mV, 1000℃ : 41.31mV이다.)

  1. 40.51
  2. 40.53
  3. 41.31
  4. 41.33
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 열전대의 주위 온도 보상 원리를 적용하여 계산합니다. 열전대는 두 접점의 온도 차이에 비례하는 기전력을 발생시키며, 주위 온도 보상 장치가 있는 경우 측정하고자 하는 온도에 해당하는 기전력에서 주위 온도에 해당하는 기전력을 빼주어야 합니다.
    열전대 발생 기전력 = (측정 온도에 해당하는 기전력) - (주위 온도에 해당하는 기전력)
    $$ E_{발생} = E_{1000℃} - E_{20℃} $$
    $$ E_{발생} = 41.31 \text{mV} - 0.80 \text{mV} $$
    $$ E_{발생} = 40.51 \text{mV} $$
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53. 세라믹(Ceramic)식 O2 계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Pb
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 79%)
  • 세라믹식 O₂ 계의 세라믹 주원료는 고온에서 우수한 산소 이온 전도성을 가지는 지르코니아(ZrO₂)입니다.
    오답 노트
    * Cr₂O₃: 내화 재료나 안료로 사용되지만, 산소 센서의 주원료는 아닙니다.
    * Pb: 납은 금속이며, 세라믹 재료가 아닙니다.
    * P₂O₅: 오산화인(인산 무수물)은 강력한 탈수제이며, 산소 센서의 세라믹 주원료로 사용되지 않습니다.
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54. 관속을 흐르는 유체가 층류로 되려면?

  1. 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다.
  2. 레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다.
  3. 레이놀즈수가 4000이어야 한다.
  4. 레이놀즈수와는 관계가 없다.
(정답률: 83%)
  • 층류는 유체의 흐름이 안정적이고 규칙적인 상태로, 레이놀즈수가 특정 임계값보다 낮을 때 발생합니다.
    오답 노트
    - 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다: 레이놀즈수가 4000보다 많으면 난류가 되므로 오답.
    - 레이놀즈수가 4000이어야 한다: 레이놀즈수가 4000이면 난류에 해당하므로 오답.
    - 레이놀즈수와는 관계가 없다: 유체의 흐름 형태는 레이놀즈수에 의해 결정되므로 오답.
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55. 열전대 온도계에서 주위 온도에 의한 오차를 전기적으로 보상할 때 주로 사용되는 저항선은?

  1. 서미스터(thermistor)
  2. 구리(Cu) 저항선
  3. 백금(Pt) 저항선
  4. 알루미늄(Al) 저항선
(정답률: 52%)
  • 구리(Cu) 저항선은 온도에 따른 저항 변화가 선형적이고 안정적이어서 열전대 냉접점의 주위 온도 변화를 전기적으로 보상하는 데 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    - 서미스터(thermistor): 비선형적인 저항-온도 특성으로 정밀한 냉접점 보상에 주로 사용되지 않습니다.
    - 백금(Pt) 저항선: 고가이며 주로 정밀 저항 온도계(RTD)의 측정 소자로 사용됩니다.
    - 알루미늄(Al) 저항선: 구리보다 전기 전도도가 낮고 온도 계수가 보상용으로 적합하지 않습니다.
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56. 다음 중 방사고온계는 어느 이론을 응용한 것인가?

  1. 제백 효과
  2. 필터 효과
  3. 윈-프랑크 법칙
  4. 스테판-볼프만 법칙
(정답률: 77%)
  • 방사고온계는 물체에서 방출되는 총 복사 에너지가 절대 온도의 네제곱에 비례한다는 스테판-볼프만 법칙을 응용한 것이다.
    오답 노트
    - 제백 효과: 서로 다른 금속 접합부의 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상으로 열전대에 응용되므로 오답.
    - 필터 효과: 특정 파장대의 빛을 선택적으로 통과시키거나 차단하는 효과로, 방사고온계의 기본 이론이 아니므로 오답.
    - 윈-프랑크 법칙: 일반적인 물리 법칙 명칭이 아니므로 오답.
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57. 진동ㆍ충격의 영향이 적고, 미소 차압의 측정이 가능하며 저압가스의 유량을 측정하는데 주로 사용되는 압력계는?

  1. 압전식 압력계
  2. 분동식 압력계
  3. 침종식 압력계
  4. 다이아프램 압력계
(정답률: 55%)
  • 침종식 압력계는 액체에 잠긴 종의 부력을 이용하여 미소한 압력 변화를 정밀하게 측정하며, 액체의 감쇠 효과로 진동과 충격에 강하여 저압가스 유량 측정에 적합합니다.
    오답 노트
    * 압전식 압력계: 동적 압력 측정에 주로 사용되어 오답.
    * 분동식 압력계: 압력계 교정용 표준기로 사용되어 오답.
    * 다이아프램 압력계: 진동 및 충격에 침종식보다 취약할 수 있어 오답.
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58. 다음 중 열전대 보호관 재질 중 상용 온도가 가장 높은 것은?

  1. 유리
  2. 자기
  3. 구리
  4. Ni-Cr 스테인리스
(정답률: 69%)
  • 자기는 고온에서 화학적 안정성과 기계적 강도가 우수하여 열전대 보호관으로 가장 높은 상용 온도를 견딜 수 있습니다.
    오답 노트
    - 유리: 상용 온도가 낮고 고온에서 연화되거나 변형되기 쉬워 오답.
    - 구리: 녹는점이 낮고 고온에서 산화되기 쉬워 보호관 재질로 부적합하여 오답.
    - Ni-Cr 스테인리스: 금속 재질 중에서는 비교적 고온에 강하지만, 자기보다는 상용 온도가 낮아 오답.
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59. U자관 압력계에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 차압을 측정할 경우에는 한 쪽 끝에만 압력을 가한다.
  2. U자관의 크기는 특수한 용도를 제외하고는 보통 2m 정도로 한다.
  3. 관 속에 수은, 물 등을 넣고 한 쪽 끝에 측정압력을 도입하여 압력을 측정한다.
  4. 측정 시 메니스커스, 모세관현상 등의 영향을 받으므로 이에 대한 보정이 필요하다.
(정답률: 72%)
  • 차압을 측정할 경우에는 U자관의 양쪽 끝에 각각 다른 압력을 가하여 그 차이를 측정하므로, 한쪽 끝에만 압력을 가한다는 설명은 사실과 다릅니다.
    오답 노트
    * U자관의 크기는 특수한 용도를 제외하고는 보통 2m 정도로 한다.: U자관의 길이는 측정하고자 하는 압력 범위에 따라 달라지며, 2m는 일반적인 산업용 U자관의 적절한 크기입니다.
    * 관 속에 수은, 물 등을 넣고 한 쪽 끝에 측정압력을 도입하여 압력을 측정한다.: U자관 압력계는 액체의 높이 차이를 이용하여 압력을 측정하는 원리를 따릅니다.
    * 측정 시 메니스커스, 모세관현상 등의 영향을 받으므로 이에 대한 보정이 필요하다.: 액체의 표면 장력과 관의 직경에 따라 발생하는 메니스커스 및 모세관 현상은 측정 오차를 유발하므로 보정이 필요합니다.
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60. 압력식 온도계가 아닌 것은?

  1. 액체 팽창식
  2. 전기 저항식
  3. 기체 압력식
  4. 증기 압력식
(정답률: 74%)
  • 전기 저항식 온도계는 물질의 전기 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하는 방식입니다.
    오답 노트
    * 액체 팽창식: 액체의 팽창으로 인한 압력 변화를 측정하는 압력식 온도계이므로 오답.
    * 기체 압력식: 기체의 압력 변화를 이용하는 압력식 온도계이므로 오답.
    * 증기 압력식: 액체의 증기 압력 변화를 이용하는 압력식 온도계이므로 오답.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 MgO-SiO2 계 내화물은?

  1. 마그네시아질 내화물
  2. 돌로마이트질 내화물
  3. 마그네시아-크롬질 내화물
  4. 포스테라이트질 내화물
(정답률: 67%)
  • 포스테라이트질 내화물은 포스테라이트(Mg₂SiO₄)를 주성분으로 하며, 이는 MgO와 SiO₂의 화합물로 이루어진 대표적인 MgO-SiO₂ 계 내화물입니다.
    오답 노트
    * 마그네시아질 내화물: 주로 MgO로 구성된 내화물로, MgO-SiO₂ 계의 특정 화합물을 지칭하지 않습니다.
    * 돌로마이트질 내화물: 주로 CaO와 MgO로 구성된 내화물입니다.
    * 마그네시아-크롬질 내화물: 주로 MgO와 Cr₂O₃로 구성된 내화물입니다.
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62. 보일러 유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우 연기할 수 있는 최대 기한은?

  1. 2개월 이내
  2. 4개월 이내
  3. 6개월 이내
  4. 10개월 이내
(정답률: 73%)
  • 보일러 유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우, 난방 기간 중 검사로 인한 불편을 최소화하기 위해 최대 4개월까지 검사 유효기간을 연기할 수 있습니다.
    오답 노트
    * 2개월 이내: 9월 1일 이후 만료 시 적용되는 연기 기한이 아니므로 오답.
    * 6개월 이내: 9월 1일 이후 만료 시 적용되는 연기 기한이 아니므로 오답.
    * 10개월 이내: 9월 1일 이후 만료 시 적용되는 연기 기한이 아니므로 오답.
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63. 보온재의 열전도율과 체적 비중, 온도, 습분 및 기계적 강도와의 관계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열전도율은 일반적으로 체적 비중의 감소와 더불어 적어진다.
  2. 열전도율은 일반적으로 온도의 상승과 더불어 커진다.
  3. 열전도율은 일반적으로 습분의 증가와 더불어 커진다.
  4. 열전도율은 일반적으로 기계적 강도가 클수록 커진다.
(정답률: 65%)
  • 보온재의 열전도율은 기계적 강도와 직접적인 비례 관계에 있지 않으며, 오히려 강도 증가는 밀도 증가로 이어져 고체 전도 경로를 늘려 열전도율을 높일 수 있으므로 틀린 설명입니다.
    오답 노트
    * 열전도율은 일반적으로 체적 비중의 감소와 더불어 적어진다.: 체적 비중이 감소하면 공극이 많아져 열전도율이 낮아집니다.
    * 열전도율은 일반적으로 온도의 상승과 더불어 커진다.: 대부분의 물질은 온도가 상승하면 열전도율이 증가합니다.
    * 열전도율은 일반적으로 습분의 증가와 더불어 커진다.: 물은 공기보다 열전도율이 높아 습분이 증가하면 열전도율이 커집니다.
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64. 에너지이용 합리화 기본계획은 산업통상 자원부장관이 몇 년마다 수립하여야 하는가?

  1. 3년
  2. 4년
  3. 5년
  4. 10년
(정답률: 82%)
  • 에너지이용 합리화 기본계획은 「에너지이용 합리화법」 제4조에 따라 산업통상자원부장관이 5년마다 수립하여야 합니다.
    오답 노트
    * 3년: 에너지이용 합리화 기본계획은 3년마다 수립하는 것이 아니므로 오답.
    * 4년: 에너지이용 합리화 기본계획은 4년마다 수립하는 것이 아니므로 오답.
    * 10년: 에너지이용 합리화 기본계획은 10년마다 수립하는 것이 아니므로 오답.
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65. 한국에너지공단의 사업이 아닌 것은?

  1. 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진
  2. 열사용기자재의 안전관리
  3. 에너지의 안정적 공급
  4. 집단에너지 사업의 촉진을 위한 지원 및 관리
(정답률: 62%)
  • 에너지의 안정적 공급은 한국에너지공단이 아닌 산업통상자원부 및 관련 공기업의 주요 역할입니다.
    오답 노트:
    - 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진: 한국에너지공단의 주요 사업입니다.
    - 열사용기자재의 안전관리: 한국에너지공단의 주요 사업입니다.
    - 집단에너지 사업의 촉진을 위한 지원 및 관리: 한국에너지공단의 주요 사업입니다.
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66. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 설치자는 검사대상기기조종자를 선임하거나 해임한 때 산업통상자원부령에 따라 누구에게 신고하여야 하는가?

  1. 시ㆍ도지사
  2. 시장ㆍ군수
  3. 경찰서장ㆍ소방서장
  4. 한국에너지공단이사장
(정답률: 71%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 검사대상기기조종자의 선임 또는 해임 시 시ㆍ도지사에게 신고해야 합니다.
    오답 노트
    - 시장ㆍ군수: 에너지이용 합리화법상 검사대상기기조종자 선임/해임 신고 대상이 아니므로 오답.
    - 경찰서장ㆍ소방서장: 안전 관련 신고는 해당 기관에 할 수 있으나, 검사대상기기조종자 선임/해임 신고 대상이 아니므로 오답.
    - 한국에너지공단이사장: 에너지 관련 업무를 수행하지만, 검사대상기기조종자 선임/해임 신고 대상이 아니므로 오답.
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67. 다음 마찰 손실 중 국부 저항손실수두로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 배관중의 밸브, 이음쇠류 등에 의한 것
  2. 관의 굴곡부분에 의한 것
  3. 관내에서 유체와 관 내벽과의 마찰에 의한 것
  4. 관의 축소, 확대에 의한 것
(정답률: 62%)
  • 관내에서 유체와 관 내벽과의 마찰에 의한 손실은 직관 마찰 손실에 해당하며, 국부 저항 손실은 유체의 흐름 방향이나 단면적 변화에 의해 발생하는 손실입니다.
    배관중의 밸브, 이음쇠류 등에 의한 것: 밸브와 이음쇠는 유체의 흐름에 국부적인 저항을 발생시키는 요소입니다.
    관의 굴곡부분에 의한 것: 관의 굴곡은 유체의 방향을 변화시켜 국부 저항 손실을 유발합니다.
    관의 축소, 확대에 의한 것: 관의 단면적 변화는 유속 변화를 일으켜 국부 저항 손실을 발생시킵니다.
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68. 두께 230mm의 내화벽돌이 있다. 내면의 온도가 320℃이고 외면의 온도가 150℃일 때 이 벽면 10m2에서 매시간당 손실되는 열량은? (단, 내화벽돌의 열전도율은 0.96kcal/mㆍhㆍ℃이다.)

  1. 710kcal/h
  2. 1632kcal/h
  3. 7096kcal/h
  4. 14391kcal/h
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 푸리에의 열전도 법칙을 적용하여 벽면을 통한 열손실량을 계산합니다.
    열손실량 (Q) = 열전도율 (k) × 면적 (A) × 온도차 (ΔT) / 두께 (d)
    $$ Q = k · A · \frac{(T_1 - T_2)}{d} $$
    $$ Q = 0.96 \text{ kcal/m} · \text{h} · \text{℃} · 10 \text{ m}^2 · \frac{(320 \text{ ℃} - 150 \text{ ℃})}{0.23 \text{ m}} $$
    $$ Q = 7095.65 \text{ kcal/h} \approx 7096 \text{ kcal/h} $$
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69. 특정열사용기자재와 설치, 시공 범위가 바르게 연결된 것은?

  1. 강절제 보일러 : 해당 기기의 설치ㆍ배관 및 세관
  2. 태양열 집열기 : 해당 기기의 설치를 위한 시공
  3. 비철금속 용융로 : 해당 기기의 설치ㆍ배관 및 세관
  4. 축열식 전기보일러 : 해당 기기의 설치를 위한 시공
(정답률: 68%)
  • 강절제 보일러는 특정열사용기자재 시공 범위에 해당 기기의 설치, 배관 및 세관이 모두 포함됩니다.
    오답 노트
    * 태양열 집열기 : 해당 기기의 설치만 해당하므로 오답.
    * 비철금속 용융로 : 해당 기기의 설치만 해당하므로 오답.
    * 축열식 전기보일러 : 해당 기기의 설치만 해당하므로 오답.
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70. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 설치자의 변경신고는 변경일로부터 15일 이내에 누구에게 신고하여야 하는가?

  1. 한국에너지공단이사장
  2. 산업통상자원부장관
  3. 지방자치단체장
  4. 관할소방서장
(정답률: 52%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 검사대상기기의 설치장소 또는 종류·용량 변경 시 한국에너지공단이사장에게 신고해야 합니다.
    오답 노트
    * 산업통상자원부장관: 설치자의 상호·명칭 또는 대표자 변경 시 신고하므로 오답.
    * 지방자치단체장: 에너지이용 합리화법상 검사대상기기 변경신고 대상이 아니므로 오답.
    * 관할소방서장: 에너지이용 합리화법상 검사대상기기 변경신고 대상이 아니므로 오답.
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71. 제강로가 아닌 것은?

  1. 고로
  2. 전로
  3. 평로
  4. 전기로
(정답률: 69%)
  • 고로는 철광석에서 선철을 생산하는 용광로이며, 선철을 강철로 만드는 제강로가 아닙니다.
    오답 노트:
    - 전로: 선철을 강철로 만드는 제강로입니다.
    - 평로: 선철과 고철을 원료로 강철을 만드는 제강로입니다.
    - 전기로: 고철을 주원료로 강철을 만드는 제강로입니다.
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72. 보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 열전도율 0.5kcal/mㆍhㆍ℃ 이하를 기준으로 하고 있다.
  2. 재질 내 수분이 많을 경우 연전도율은 감소한다.
  3. 비중이 클수록 열전도율은 작아진다.
  4. 밀도가 작을수록 열전도율은 작아진다.
(정답률: 62%)
  • 보온재는 내부에 공극을 많이 포함하여 열의 전달을 방해하므로, 밀도가 작을수록 공극이 많아져 열전도율이 낮아진다.
    오답 노트
    * 열전도율 0.5kcal/mㆍhㆍ℃ 이하를 기준으로 하고 있다: 일반적인 보온재의 열전도율은 0.5kcal/mㆍhㆍ℃보다 훨씬 낮다.
    * 재질 내 수분이 많을 경우 연전도율은 감소한다: 재질 내 수분이 많을 경우 열전도율은 증가한다.
    * 비중이 클수록 열전도율은 작아진다: 비중이 클수록 열전도율은 커진다.
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73. 고로(blast furnace)의 특징에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 축열실, 탄화실, 연소실로 구분되며 탄화실에는 석탄 장입구와 가스를 배출시키는 상승관이 잇다.
  2. 산소의 제거는 CO 가스에 의한 간접 환원반응과 코크스에 의한 직접 환원반응으로 이루어진다.
  3. 철광석 등의 원료는 노의 상부에서 투입되고 용선은 노의 하부에서 배출된다.
  4. 노 내부의 반응을 촉진시키기 위해 압력을 높이거나 열풍의 온도를 높이는 경우도 있다.
(정답률: 50%)
  • 고로는 축열실, 탄화실, 연소실로 구분되지 않으며, 해당 보기에 언급된 특징들은 코크스 오븐과 같은 다른 제철 설비에 해당합니다.
    오답 노트
    * 산소의 제거는 CO 가스에 의한 간접 환원반응과 코크스에 의한 직접 환원반응으로 이루어진다. : 고로에서 철광석이 환원되는 주요 반응 방식이므로 올바른 설명.
    * 철광석 등의 원료는 노의 상부에서 투입되고 용선은 노의 하부에서 배출된다. : 고로의 원료 장입 및 제품 배출 방식이므로 올바른 설명.
    * 노 내부의 반응을 촉진시키기 위해 압력을 높이거나 열풍의 온도를 높이는 경우도 있다. : 고로의 생산성 및 효율 향상을 위한 조업 기술이므로 올바른 설명.
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74. 에너지이용 합리화법의 목적이 아닌 것은?

  1. 에너지 수급 안정화
  2. 국민 경제의 건전한 발전에 이바지
  3. 에너지 소비로 인한 환경피해 감소
  4. 연료수급 및 가격 조정
(정답률: 75%)
  • 에너지이용 합리화법은 에너지의 효율적 이용과 절약에 중점을 두며, 연료의 수급 및 가격 조정은 이 법의 직접적인 목적이 아닙니다.
    오답 노트
    * 에너지 수급 안정화: 에너지의 안정적인 공급을 도모하는 것이 이 법의 목적입니다.
    * 국민 경제의 건전한 발전에 이바지: 에너지의 효율적 이용을 통해 국민 경제 발전에 기여하는 것이 이 법의 목적입니다.
    * 에너지 소비로 인한 환경피해 감소: 에너지 절약 및 효율 향상을 통해 환경 부하를 줄이는 것이 이 법의 목적입니다.
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75. 스폴링(spalling)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 마그네시아를 원료로 하는 내화물이 체적변화를 일으켜 노벽이 붕괴하는 현상
  2. 온도의 급격한 변동으로 내화물에 열응력이 생겨 표면이 갈라지는 현상
  3. 크롬마그네시아 벽돌이 1600℃ 이상의 고온에서 산화철을 흡수하여 부풀어 오르는 현상
  4. 내화물이 화학반응에 의하여 녹아내리는 현상
(정답률: 62%)
  • 스폴링(spalling)은 내화물이 급격한 온도 변화로 인해 열응력을 받아 표면이 갈라지거나 떨어져 나가는 현상입니다.
    오답 노트
    * 마그네시아를 원료로 하는 내화물이 체적변화를 일으켜 노벽이 붕괴하는 현상: 내화물의 체적 변화로 인한 구조적 붕괴 현상으로, 스폴링과는 다릅니다.
    * 크롬마그네시아 벽돌이 1600℃ 이상의 고온에서 산화철을 흡수하여 부풀어 오르는 현상: 고온에서 특정 물질 흡수로 인한 팽창 현상으로, 스폴링과는 다릅니다.
    * 내화물이 화학반응에 의하여 녹아내리는 현상: 내화물의 화학적 침식 또는 용해 현상으로, 스폴링과는 다릅니다.
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76. 다음 중 유리섬유의 내열도에 있어서 안전사용 온도범위를 크게 개선시킬 수 있는 결합제는?

  1. 페놀 수지
  2. 메틸 수지
  3. 실리카겔
  4. 멜라민 수지
(정답률: 72%)
  • 실리카겔은 무기질 결합제로 유기질 수지보다 훨씬 높은 내열성을 가지므로 유리섬유의 안전사용 온도범위를 크게 개선시킬 수 있습니다.
    오답 노트
    * 페놀 수지: 유기질 수지로 실리카겔보다 내열성이 낮아 오답.
    * 메틸 수지: 유기질 수지로 내열성이 낮아 오답.
    * 멜라민 수지: 유기질 수지로 실리카겔보다 내열성이 낮아 오답.
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77. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 계속사용검사 신청은 검사 유효기간 만료의 며칠 전까지 하여야 하는가?

  1. 3일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 30일
(정답률: 44%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙 제32조에 따라 검사대상기기의 계속사용검사는 유효기간 만료일 10일 전까지 신청해야 합니다.
    오답 노트
    * 3일: 법규에서 정한 기간이 아니므로 오답.
    * 15일: 법규에서 정한 기간이 아니므로 오답.
    * 30일: 법규에서 정한 기간이 아니므로 오답.
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78. 유리 용융용 브릿지 월(bridge wall)탱크에서 융용부와 작업부 간의 연소가스 유통을 억제하는 역할을 담당하는 구조 부분은?

  1. 포트(port)
  2. 스로트(throat)
  3. 브릿지 월(bridge wall)
  4. 섀도우 월(shadow wall)
(정답률: 67%)
  • 섀도우 월은 용융부와 작업부 사이에서 연소가스의 직접적인 유통을 차단하여 작업부의 온도를 안정화하고 유리 품질을 유지하는 역할을 합니다.
    오답 노트
    - 포트(port): 연소용 공기와 연료를 공급하는 개구부이므로 오답.
    - 스로트(throat): 용융된 유리가 용융부에서 작업부로 이동하는 통로이므로 오답.
    - 브릿지 월(bridge wall): 용융부와 작업부를 물리적으로 분리하는 벽이지만, 연소가스 유통 억제는 섀도우 월의 주 역할이므로 오답.
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79. 에너지이용 합리와법에 따라 검사대상기기 조종자 업무 관리대행기관으로 지정을 받기 위하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 서류가 아닌 것은?

  1. 장비명세서
  2. 기술인력 명세서
  3. 기술인력 고용계약서 사본
  4. 향후 1년간 안전관리대행 사업계획서
(정답률: 73%)
  • 검사대상기기 조종자 업무 관리대행기관 지정 시 기술인력의 재직증명서는 제출하지만, 고용계약서 사본은 제출 서류에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 장비명세서: 검사대상기기 조종자 업무 관리대행기관 지정 시 제출해야 하는 서류입니다.
    * 기술인력 명세서: 검사대상기기 조종자 업무 관리대행기관 지정 시 제출해야 하는 서류입니다.
    * 향후 1년간 안전관리대행 사업계획서: 검사대상기기 조종자 업무 관리대행기관 지정 시 제출해야 하는 서류입니다.
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80. 다음 중 셔틀요(shuttle kiln)는 어디에 속하는가?

  1. 반연속 요
  2. 승염식 요
  3. 연속 요
  4. 불연속 요
(정답률: 73%)
  • 셔틀요는 소성 작업이 끝나면 제품과 함께 냉각된 후 다음 소성 작업을 위해 다시 가열되는 방식으로, 간헐적 운전과 연속적 운전의 중간 형태를 가지므로 반연속 요에 속합니다.
    오답 노트:
    - 승염식 요: 불꽃의 흐름 방식에 따른 가마 분류이므로 오답.
    - 연속 요: 제품이 가마를 통해 연속적으로 이동하며 소성되는 가마이므로 오답.
    - 불연속 요: 간헐적으로 운전되는 가마를 의미하나, 셔틀요는 간헐적 운전과 연속적 운전의 중간 형태인 반연속 요에 더 정확히 해당하므로 오답.
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5과목: 열설비설계

81. 일반적인 보일러 운전 중 가장 이상적인 부하율은?

  1. 20~30%
  2. 30~40%
  3. 40~60%
  4. 60~80%
(정답률: 72%)
  • 보일러는 60~80%의 부하율에서 가장 높은 연소 효율과 안정적인 운전을 유지하며, 이는 설계 효율을 최대로 발휘하는 구간입니다.
    오답 노트
    * 20~30%: 낮은 부하율로 잦은 정지-재기동으로 효율이 저하되고 수명이 단축됩니다.
    * 30~40%: 낮은 부하율로 효율이 떨어지고 불완전 연소 가능성이 증가합니다.
    * 40~60%: 효율이 다소 낮아지고, 부하 변동에 대한 대응력이 부족할 수 있습니다.
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82. 급수배관의 비수방지관에 뚫려있는 구멍의 면적은 주증기관 면적의 최소 몇 배 이상 되어야 증기배출에 지장이 없는가?

  1. 1.2배
  2. 1.5배
  3. 1.8배
  4. 2배
(정답률: 73%)
  • 급수배관의 비수방지관 구멍 면적은 주증기관 면적보다 충분히 커야 증기 배출이 원활하고 비수 현상을 방지할 수 있습니다.
    산업 표준 및 설계 지침에 따르면, 급수배관의 비수방지관에 뚫려있는 구멍의 총 면적은 주증기관 면적의 최소 1.5배 이상으로 설계되어야 증기 배출에 지장이 없고 비수 현상을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
    오답 노트
    - 1.2배: 증기 배출에 충분하지 않아 비수 현상 방지에 미흡할 수 있으므로 오답.
    - 1.8배: 최소 기준인 1.5배보다 큰 값으로, 문제에서 요구하는 '최소' 배율이 아니므로 오답.
    - 2배: 최소 기준인 1.5배보다 큰 값으로, 문제에서 요구하는 '최소' 배율이 아니므로 오답.
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83. 저위발열량이 10000kcal/kg인 연료를 사용하고 있는 실제증발량이 4t/h인 보일러에서 급수온도 40℃, 발생증기의 엔탈피가 650kcal/kg, 급수 엔탈피 40kcal/kg일 때 연료 소비량은? (단, 보일러의 효율은 85%이다.)

  1. 251 kg/h
  2. 287 kg/h
  3. 361 kg/h
  4. 397 kg/h
(정답률: 57%)
  • 이 문제는 보일러의 효율 정의를 이용하여 연료 소비량을 계산하는 문제입니다.
    연료 소비량 = (실제증발량 × (발생증기 엔탈피 - 급수 엔탈피)) / (저위발열량 × 보일러 효율)
    $$ F = \frac{W_a (h_s - h_f)}{H_L · η} $$
    $$ F = \frac{4000 \text{ kg/h} × (650 \text{ kcal/kg} - 40 \text{ kcal/kg})}{10000 \text{ kcal/kg} × 0.85} $$
    $$ F = 287.0588... \text{ kg/h} \approx 287 \text{ kg/h} $$
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84. 압력용기에 대한 수압시험 압력의 기준으로 옳은 것은?

  1. 최고 사용압력이 0.1kpa 이상의 주철제 업력용기는 최고 사용압력의 3배이다.
  2. 비철급속제 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력에 온도를 보정한 압력이다.
  3. 최고 사용압력이 1MPa 이하의 주철제 압력용기는 0.1MPa이다.
  4. 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력이다.
(정답률: 58%)
  • 비철금속제 압력용기의 수압시험 압력은 재료의 특성과 안전성을 고려하여 최고 사용압력의 1.5배에 시험 온도를 보정하여 적용하는 것이 일반적인 안전 기준입니다.
    오답 노트
    * 최고 사용압력이 0.1kpa 이상의 주철제 업력용기는 최고 사용압력의 3배이다: 주철제 압력용기는 최고 사용압력의 2배로 시험하며, 0.1 kPa은 매우 낮은 압력 단위이다.
    * 최고 사용압력이 1MPa 이하의 주철제 압력용기는 0.1MPa이다: 주철제 압력용기의 수압시험 압력은 최고 사용압력의 2배이며, 최소 0.2 MPa 이상이어야 한다.
    * 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력이다: 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 라이닝 손상을 방지하기 위해 최고 사용압력의 1.1배로 시험한다.
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85. 보일러 설치 검사 사항 중 틀린 것은?

  1. 5t/h 이하의 유류 보일러의 배기가스 온도는 정격 부하에서 상온과의 차가 315℃ 이하이어야 한다.
  2. 보일러의 안전장치는 사고를 방지하기 위해 먼저 연료를 차단한 후 경보를 울리게 해야 한다.
  3. 수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다.
  4. 보일러 설치검사 시 안전장치 기능 테스트를 한다.
(정답률: 74%)
  • 보일러 안전장치는 이상 발생 시 먼저 경보를 울려 상황을 알린 후 연료를 차단하는 것이 일반적인 작동 순서이다.
    오답 노트
    * 5t/h 이하의 유류 보일러의 배기가스 온도는 정격 부하에서 상온과의 차가 315℃ 이하이어야 한다.: 5t/h 이하 유류 보일러의 배기가스 온도 기준은 315℃ 이하이므로 맞는 설명.
    * 수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다.: 모든 보일러는 설치검사 시 수압시험이 필수적이므로 맞는 설명.
    * 보일러 설치검사 시 안전장치 기능 테스트를 한다.: 안전장치의 정상 작동 여부 확인은 설치검사의 필수 항목이므로 맞는 설명.
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86. 보일러의 종류에 따른 수면계의 부착위치로 옳은 것은?

  1. 직립형 보일러는 연소실 천정판 최고부위 95mm
  2. 수평연관 보일러는 연관의 최고부위 100mm
  3. 노통 보일러는 노통 최고부(플랜지부를 제외)위 100mm
  4. 직립형 연관보일러는 연소실 천정판 최고부위 연관길이의 2/3
(정답률: 68%)
  • 노통 보일러는 수면계에 부착될 때 노통 최고부(플랜지부를 제외)위 100mm에 부착됩니다. 이는 노통 보일러의 구조상 연소실과 연결되는 부분이 노통이기 때문입니다. 따라서 수면계에 부착될 때 노통의 최고부위에 부착하여 연소실과의 연결을 유지하고 안정적인 연소를 유지할 수 있도록 합니다. 이와 달리 직립형 보일러는 연소실 천정판 최고부위 95mm에 부착되며, 수평연관 보일러는 연관의 최고부위 100mm에 부착됩니다. 또한, 직립형 연관보일러는 연소실 천정판 최고부위 연관길이의 2/3에 부착됩니다. 이러한 부착 위치는 각 보일러의 구조와 특성에 따라 다르며, 안정적인 연소와 효율적인 열전달을 위해 정확한 부착이 필요합니다.
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87. 보일러 운전 중에 발생하는 기수공발(carry over)현상의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 인산나트륨이 많을 때
  2. 증발수 면적이 넓을 때
  3. 증기 정지밸브를 급히 개방했을 때
  4. 보일러 내의 수면이 비정상적으로 높을 때
(정답률: 65%)
  • 증발수 면적이 넓으면 증기-수 분리 공간이 충분하여 기수공발 발생 가능성이 낮아집니다.
    오답 노트
    * 인산나트륨이 많을 때: 보일러 수의 불순물 농도 증가로 포밍(foaming) 및 프라이밍(priming)을 유발하여 기수공발의 원인이 됩니다.
    * 증기 정지밸브를 급히 개방했을 때: 급격한 압력 강하로 인해 물이 끓어 넘쳐 기수공발을 유발합니다.
    * 보일러 내의 수면이 비정상적으로 높을 때: 증기 공간이 부족해져 물방울이 증기와 함께 유출될 가능성이 높아집니다.
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88. 증기트랩의 설치목적이 아닌 것은?

  1. 관의 부식 방지
  2. 수격작용 발생 억제
  3. 마찰저항 감소
  4. 응축수 누출방지
(정답률: 62%)
  • 증기트랩은 증기 시스템 내의 응축수와 비응축성 가스를 배출하고 증기의 누출을 막는 장치이므로, 응축수 누출을 방지하는 것은 그 설치 목적이 아니다.
    오답 노트
    * 관의 부식 방지: 응축수를 제거하여 관 내부의 부식을 방지한다.
    * 수격작용 발생 억제: 응축수를 제거하여 수격작용 발생을 억제한다.
    * 마찰저항 감소: 응축수를 제거하여 증기 흐름의 마찰저항을 감소시킨다.
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89. 다음 [보기]에서 설명하는 보일러 보존방법은?

  1. 건조보존법
  2. 만수보존법
  3. 질소보존법
  4. 특수보존법
(정답률: 69%)
  • 보일러 내부를 완전히 건조시킨 후 흡습제 등을 넣어 부식을 방지하는 장기 보존 방법입니다.
    오답 노트:
    - 만수보존법: 보일러 내부에 물을 채워 보존하는 방법이므로 오답.
    - 질소보존법: 보일러 내부에 질소 가스를 채워 보존하는 방법이므로 오답.
    - 특수보존법: 특정 보존 방법을 지칭하는 것이 아니므로 오답.
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90. 보일러 청소에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 보일러의 냉각은 연화적(벽돌)이 있는 경우에는 24시간 이상 걸려야 한다.
  2. 보일러는 적어도 40℃이하까지 냉각한다.
  3. 부득이하게 냉각을 빨리시키고자 할 경우 찬물을 보내면서 취출하는 방법에 의해 압력을 저하시킨다.
  4. 압력이 남아 있는 동안 취출밸브를 열어서 보일러 물을 완전 배출한다.
(정답률: 65%)
  • 보일러 청소에 관한 설명으로 틀린 것을 찾는 문제입니다. 보일러의 안전한 운전 및 정비를 위한 절차를 이해하는 것이 핵심입니다.
    압력이 남아 있는 동안 취출밸브를 열어서 보일러 물을 완전 배출하는 것은 매우 위험한 행위입니다. 보일러 내부의 고온 고압수가 갑자기 대기압으로 방출되면 급격한 증기 발생과 함께 워터 해머 현상이 발생하여 보일러 구조에 심각한 손상을 주거나 작업자에게 큰 위험을 초래할 수 있습니다. 보일러는 반드시 압력이 완전히 제거되고 충분히 냉각된 후에 배수해야 합니다.
    오답 노트
    * 보일러의 냉각은 연화적(벽돌)이 있는 경우에는 24시간 이상 걸려야 한다: 연화재의 손상을 방지하고 보일러 구조물의 열 응력을 줄이기 위해 충분한 시간을 두고 서서히 냉각해야 하므로 맞는 설명.
    * 보일러는 적어도 40℃이하까지 냉각한다: 안전한 내부 점검 및 작업, 그리고 배수 시 급격한 증기 발생을 방지하기 위해 충분히 냉각해야 하므로 맞는 설명.
    * 부득이하게 냉각을 빨리시키고자 할 경우 찬물을 보내면서 취출하는 방법에 의해 압력을 저하시킨다: 비상시 또는 특별한 경우에 보일러의 압력과 온도를 조절하여 냉각 속도를 높이는 방법으로, 주의 깊게 수행해야 하지만 가능한 방법이므로 맞는 설명.
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91. 점식(pitting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 진행속도가 아주 느리다.
  2. 양극반응의 독특한 형태이다.
  3. 스테인리스강에서 흔히 발생한다.
  4. 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽다.
(정답률: 76%)
  • 점식은 국부적으로 빠르게 진행되어 재료를 관통할 수 있습니다.
    오답 노트:
    - 양극반응의 독특한 형태이다: 점식은 국부적인 양극 반응으로 발생하므로 맞는 설명.
    - 스테인리스강에서 흔히 발생한다: 부동태 피막이 파괴될 때 스테인리스강에서 흔히 발생하는 부식 형태이므로 맞는 설명.
    - 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽다: 표면 결함이나 불균일한 성분에서 시작되기 쉬우므로 맞는 설명.
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92. 보일러에서 사용하는 안전밸브의 방식으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 중추식
  2. 탄성식
  3. 지렛대식
  4. 스프링식
(정답률: 63%)
  • 탄성식은 보일러 안전밸브의 작동 방식 분류에 직접적으로 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 중추식: 보일러 안전밸브의 한 종류입니다.
    * 지렛대식: 보일러 안전밸브의 한 종류입니다.
    * 스프링식: 보일러 안전밸브의 가장 일반적인 종류입니다.
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93. 맞대기 이음 용접에서 하중이 3000kg, 용접 높이가 8mm일 때 용접 길이는 몇 mm로 설계하여야 하는가? (단, 재료의 허용 인장응력은 5kg/mm2이다.)

  1. 52mm
  2. 75mm
  3. 82mm
  4. 100mm
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 하중, 허용 인장응력, 용접 높이를 이용하여 필요한 용접 길이를 구하는 문제입니다.
    용접 길이는 하중을 허용 인장응력과 용접 높이의 곱으로 나누어 계산합니다.
    $$ 용접 길이 (L) = \frac{하중 (P)}{허용 인장응력 (\sigma_a) × 용접 높이 (h)} $$
    $$ L = \frac{P}{\sigma_a × h} $$
    $$ L = \frac{3000 \text{ kg}}{5 \text{ kg/mm}^2 × 8 \text{ mm}} $$
    $$ L = 75 \text{ mm} $$
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94. 급수조절기를 사용할 경우 층수 수압시험 또는 보일러를 시동할 때 조절기가 작동하지 않게 하거나, 모든 자동 또는 수동제어 밸브 주위에 수리, 교체하는 경우를 위하여 설치하는 설비는?

  1. 블로우 오프관
  2. 바이패스관
  3. 과열 저감기
  4. 수면계
(정답률: 82%)
  • 바이패스관은 급수조절기나 제어 밸브의 수리, 교체 또는 시험 시 주 흐름을 우회시켜 시스템 작동을 유지하기 위해 설치하는 설비입니다.
    오답 노트
    * 블로우 오프관: 보일러 내부의 침전물이나 불순물을 배출하는 데 사용되므로 오답.
    * 과열 저감기: 과열 증기의 온도를 낮추는 장치이므로 오답.
    * 수면계: 보일러 내부의 수위를 확인하는 장치이므로 오답.
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95. 구조상 고압에 적당하여 배압이 높아도 작동하며, 드레인 배출온도를 변화시킬 수 있고 증기누출이 없는 트랩의 종류는?

  1. 디스크(disk)식
  2. 플로트(float)식
  3. 상향 버킷(bucket)식
  4. 바이메탈(bimatal)식
(정답률: 57%)
  • 바이메탈식 트랩은 온도 변화에 따라 바이메탈 스트립이 변형되어 밸브를 개폐하며, 고압에 강하고 드레인 배출온도 조절이 가능하여 증기 누출이 없습니다.
    오답 노트:
    - 디스크(disk)식: 간헐적으로 작동하며 증기 누설이 발생할 수 있어 오답.
    - 플로트(float)식: 고압에 약하고 수격 작용에 취약하여 오답.
    - 상향 버킷(bucket)식: 고압에 약하고 공기 배출 능력이 떨어져 오답.
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96. 2중관식 열교환기 내 68kg/min의 비율로 흐르는 물이 비열 1.9kJ/kgㆍ℃의 기름으로 35℃에서 75℃까지 가열된다. 이 때, 기름의 온도는 열교환기에 들어올 때 110℃, 나갈 때 75℃이라면, 대수평균온도차는? (단, 두 유체는 향류형으로 흐른다.)

  1. 37℃
  2. 39℃
  3. 61℃
  4. 73℃
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 향류형 열교환기의 대수평균온도차(LMTD) 공식을 적용하여 계산합니다.
    대수평균온도차(LMTD) 공식:
    $$ Δ T_{lm} = \frac{Δ T_1 - Δ T_2}{\ln(\frac{Δ T_1}{Δ T_2})} $$
    여기서, 향류형의 경우:
    $$ Δ T_1 = T_{hi} - T_{co} $$
    $$ Δ T_2 = T_{ho} - T_{ci} $$
    숫자 대입:
    $$ Δ T_1 = 110℃ - 75℃ = 35℃ $$
    $$ Δ T_2 = 75℃ - 35℃ = 40℃ $$
    $$ Δ T_{lm} = \frac{35 - 40}{\ln(\frac{35}{40})} $$
    $$ Δ T_{lm} = \frac{-5}{\ln(0.875)} $$
    $$ Δ T_{lm} = \frac{-5}{-0.133148} $$
    최종 결과:
    $$ Δ T_{lm} \approx 37.55 ℃ \approx 37℃ $$
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97. 다음 중 횡형 보일러의 종류가 아닌 것은?

  1. 노통식 보일러
  2. 연관식 보일러
  3. 노통연관식 보일러
  4. 수관식 보일러
(정답률: 72%)
  • 수관식 보일러는 물이 관 내부를 흐르며 가열되는 방식으로, 노통식, 연관식, 노통연관식 보일러와 같은 횡형 보일러의 분류에 속하지 않습니다.
    오답 노트:
    - 노통식 보일러: 동체 내부에 노통이 수평으로 설치된 횡형 보일러입니다.
    - 연관식 보일러: 동체 내부에 연관이 수평으로 설치된 횡형 보일러입니다.
    - 노통연관식 보일러: 노통과 연관이 모두 수평으로 설치된 횡형 보일러입니다.
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98. 열교환기 설계 시 열교환 유체의 압력 강하는 중요한 설계인자이다. 관 내경, 길이 및 유속(평균)을 각각 Di, ℓ, u로 표기할 때 압력강하량 △P와의 관계는?

(정답률: 59%)
  • 열교환기 관 내 유체의 압력 강하는 Darcy-Weisbach 방정식에 따라 관의 길이(ℓ)에 비례하고, 관 내경(Di)에 반비례하며, 유속(u)의 제곱에 비례합니다.
    $$\Delta P \propto \frac{\ell}{Di} \cdot \frac{1}{2g} u^2$$
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99. 고온부식의 방지대책이 아닌 것은?

  1. 중유 중의 황 성분을 제거한다.
  2. 연소가스의 온도를 낮게 한다.
  3. 고온의 전열면에 내식재료를 사용한다.
  4. 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 높인다.
(정답률: 63%)
  • "중유 중의 황 성분을 제거한다"는 주로 저온부식인 황산 노점 부식 방지에 효과적이며, 고온부식의 직접적인 방지 대책으로 보기는 어렵습니다.
    오답 노트
    * 연소가스의 온도를 낮게 한다: 고온부식 속도를 감소시키는 방지대책이다.
    * 고온의 전열면에 내식재료를 사용한다: 고온 환경에서 부식을 방지하는 방지대책이다.
    * 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 높인다: 용융염 부식을 방지하는 방지대책이다.
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100. 대향류 열교환기에서 가열유체는 260℃에서 120℃로 나오고 수열유체는 70℃에서 110℃로 가열될 때 전열면적은? (단, 열관류율은 125W/m2ㆍ℃이고, 총열부하는 160000 W이다.)

  1. 7.24m2
  2. 14.06m2
  3. 16.04m2
  4. 23.32m2
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 대향류 열교환기의 전열면적을 구하는 것으로, 총열부하와 열관류율, 그리고 대수평균 온도차(LMTD) 공식을 활용합니다.
    먼저, 대향류 열교환기의 대수평균 온도차(LMTD)를 계산합니다.
    대수평균 온도차 (LMTD) 공식:
    $$ Δ T_{lm} = \frac{Δ T_1 - Δ T_2}{\ln(\frac{Δ T_1}{Δ T_2})} $$
    $$ 여기서 Δ T_1 = T_{h,in} - T_{c,out} 이고 Δ T_2 = T_{h,out} - T_{c,in} 입니다. $$
    주어진 값: 가열유체 입구 온도 (T_{h,in}) = 260℃, 가열유체 출구 온도 (T_{h,out}) = 120℃, 수열유체 입구 온도 (T_{c,in}) = 70℃, 수열유체 출구 온도 (T_{c,out}) = 110℃
    $$ 따라서 Δ T_1 = 260℃ - 110℃ = 150℃ 이고 Δ T_2 = 120℃ - 70℃ = 50℃ 입니다. $$
    숫자 대입:
    $$ Δ T_{lm} = \frac{150 - 50}{\ln(\frac{150}{50})} $$
    $$ Δ T_{lm} = \frac{100}{\ln(3)} $$
    $$ Δ T_{lm} \approx 91.0239 \text{ ℃} $$
    다음으로, 전열면적 (A)를 계산합니다.
    전열면적 (A) 공식:
    $$ A = \frac{Q}{U · Δ T_{lm}} $$
    주어진 값: 총열부하 (Q) = 160000 W, 열관류율 (U) = 125 W/m²·℃, 대수평균 온도차 (Δ T_{lm}) = 91.0239 ℃
    숫자 대입:
    $$ A = \frac{160000}{125 · 91.0239} $$
    $$ A = \frac{160000}{11377.9875} $$
    $$ A \approx 14.0629 \text{ m}^2 $$
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