에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2016-10-01)

에너지관리기사
(2016-10-01 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 기체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화염온도의 상승이 비교적 용이하다.
  2. 연소 후에 유해성분의 잔류가 거의 없다.
  3. 연소장치의 온도 및 온도분포의 조절이 어렵다.
  4. 액체연료에 비해 연소공기비가 적다.
(정답률: 74%)
  • 기체연료는 공기와의 혼합이 용이하여 연소장치의 온도 및 온도분포 조절이 쉽다.
    오답 노트:
    - 화염온도의 상승이 비교적 용이하다: 기체연료는 발열량이 높고 공기와 잘 혼합되어 완전 연소가 가능하므로 화염온도를 높이기 쉽다.
    - 연소 후에 유해성분의 잔류가 거의 없다: 기체연료는 연소 시 재나 그을음 등 불순물 발생이 적어 깨끗하게 연소된다.
    - 액체연료에 비해 연소공기비가 적다: 기체연료는 액체연료보다 공기와 균일하게 혼합되어 완전 연소에 필요한 이론 공기량이 적고, 따라서 과잉 공기량도 적게 필요하다.
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2. 다음 연료 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 것은?

  1. 중유
  2. 프로판
  3. 무연탄
  4. 코크스
(정답률: 80%)
  • 프로판은 탄화수소 계열의 기체 연료로, 수소 함량이 높아 완전 연소 시 발생하는 발열량이 매우 큽니다.
    오답 노트
    * 중유: 액체 연료 중 발열량이 높은 편이지만, 프로판보다 낮습니다.
    * 무연탄: 고체 연료 중 탄소 함량이 높으나, 수소 함량이 낮아 프로판보다 발열량이 낮습니다.
    * 코크스: 석탄을 건류하여 만든 고체 연료로, 주로 탄소로 구성되어 프로판보다 발열량이 낮습니다.
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3. 고체연료를 사용하는 어느 열기관의 출력이 3,000kW이고 연료소비율이 매시간 1,400kg일 때, 이 열기관의 열효율은? (단, 고체연료의 중량비는 C=81.5%, H=4.5%, O=8%, S=2%, W=4%이다.)

  1. 25%
  2. 28%
  3. 3%
  4. 32%
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 열기관의 열효율을 계산하는 문제입니다. 열효율은 열기관의 출력과 연료의 발열량 및 소비율을 이용하여 계산합니다. 연료의 발열량은 Dulong 공식을 사용하여 구하며, 연료의 수분 함량을 고려하여 보정합니다.
    $$ η = \frac{W_{out}}{Q_{in}} $$
    $$ Q_{in} = \text{연료소비율} × HHV $$
    $$ HHV = (33800C + 144000(H - \frac{O}{8}) + 9400S) × (1 - W) $$
    $$ HHV = (33800 × 0.815 + 144000 × (0.045 - \frac{0.08}{8}) + 9400 × 0.02) × (1 - 0.04) $$
    $$ HHV = (27547 + 144000 × 0.035 + 188) × 0.96 $$
    $$ HHV = (27547 + 5040 + 188) × 0.96 = 32775 × 0.96 = 31464 \text{ kJ/kg} $$
    $$ Q_{in} = \frac{1400 \text{ kg/시간}}{3600 \text{ s/시간}} × 31464 \text{ kJ/kg} $$
    $$ Q_{in} = 0.38888... \text{ kg/s} × 31464 \text{ kJ/kg} = 12233.6 \text{ kW} $$
    $$ η = \frac{3000 \text{ kW}}{12233.6 \text{ kW}} $$
    $$ η = 0.2452 \approx 25\% $$
  • η=W/Gf*Hl
    Hl=8100C+28600(H-O/8)+2500S-600W
    =8100*0.815+28600(0.045-0.08/8)+2500*0.02-600*0.04
    =7628.5
    η=3000*860/1400*7628.5
    = 24.15%
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4. 수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은?

  1. 3.20kg
  2. 4.48kg
  3. 6.40kg
  4. 12.8kg
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 수소의 완전 연소 반응식을 통해 이론 산소량을 구하고, 과잉공기계수를 이용하여 연소가스 중의 잔류 산소량을 계산합니다.
    $$ \text{잔류 산소량} = \text{이론 산소량} × (\text{과잉공기계수} - 1) $$
    수소(H₂) 4kg의 완전 연소 반응식은 다음과 같습니다.
    2H₂ + O₂ → 2H₂O
    (4kg H₂ + 32kg O₂ → 36kg H₂O)
    따라서 수소 4kg을 완전 연소시키는 데 필요한 이론 산소량은 32kg입니다.
    $$ \text{잔류 산소량} = 32 \text{ kg} × (1.4 - 1) $$
    $$ \text{잔류 산소량} = 12.8 \text{ kg} $$
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5. 연소 시 점화 전에 연소실가스를 몰아내는 환기를 무엇이라 하는가?

  1. 프리퍼지
  2. 가압퍼지
  3. 불착화퍼지
  4. 포스트퍼지
(정답률: 88%)
  • 프리퍼지는 점화 전 연소실 내 잔류 가스를 배출하여 안전한 연소 환경을 조성하는 과정입니다.
    오답 노트
    - 가압퍼지: 연소실 내부를 가압하여 외부 공기 유입을 막는 방식이므로 오답.
    - 불착화퍼지: 점화가 되지 않은 상태에서 퍼지를 진행하는 것을 의미하며, 특정 퍼지 방식의 이름이 아니므로 오답.
    - 포스트퍼지: 연소 종료 후 잔류 가스를 배출하는 환기이므로 오답.
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6. 연소 배기가스 중의 O2나 CO2 함유량을 측정하는 경제적인 이유로 가장 적당한 것은?

  1. 연소 배가스량 계산을 위하여
  2. 공기비를 조절하여 열효율을 높이고 연료소비량을 줄이기 위하여
  3. 환원염의 판정을 위하여
  4. 완전 연소가 되는지 확인하기 위하여
(정답률: 87%)
  • 연소 배기가스 중의 O2나 CO2 함유량 측정은 공기비를 정확히 파악하여 최적의 연소 효율을 달성하고 연료 소비를 최소화하기 위함입니다.
    오답 노트
    * 연소 배가스량 계산을 위하여: 배가스량 계산은 부수적인 목적이며, 직접적인 경제적 이득은 아닙니다.
    * 환원염의 판정을 위하여: 환원염 판정은 특정 연소 조건 확인 목적이며, 일반적인 열효율 증대와는 거리가 있습니다.
    * 완전 연소가 되는지 확인하기 위하여: 완전 연소 확인은 공기비 조절을 통한 열효율 증대 및 연료 소비량 감소라는 더 큰 경제적 목표의 한 부분입니다.
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7. 연소가스와 외부공기의 밀도 차에 의해서 생기는 압력 차를 이용하는 통풍 방법은?

  1. 자연 통풍
  2. 평행 통풍
  3. 압입 통풍
  4. 유인 통풍
(정답률: 86%)
  • 자연 통풍은 연소가스와 외부 공기의 밀도 차이로 발생하는 압력 차를 이용하여 공기를 이동시키는 방식입니다.
    오답 노트
    - 평행 통풍: 통풍의 원리나 종류를 나타내는 일반적인 용어가 아니므로 오답.
    - 압입 통풍: 송풍기 등 기계적인 힘으로 공기를 불어넣는 방식이므로 오답.
    - 유인 통풍: 송풍기 등 기계적인 힘으로 공기를 빨아내는 방식이므로 오답.
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8. 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 공기량은?

  1. 11.4Sm3
  2. 1140Sm3
  3. 13.7Sm3
  4. 1368Sm3
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 연료의 탄소(C) 함량과 연소가스의 조성(CO₂, N₂)을 이용하여 필요한 연소용 공기량을 계산하는 문제입니다. 탄소 평형을 통해 총 건조 연소가스량을 구하고, 이로부터 질소 평형을 통해 공급된 공기량을 산출합니다.
    [기본 공식]
    $$ V_{공기} = \left( \frac{m_C / M_C}{\%CO_{2,FG}} × \%N_{2,FG} \right) × \frac{1}{\%N_{2,공기}} × V_{몰부피} $$
    여기서,
    m_C: 연료 중 탄소 질량 (kg/hr)
    M_C: 탄소의 몰 질량 (kg/kmol)
    \%CO_{2,FG}: 건조 연소가스 중 CO₂의 체적 비율
    \%N_{2,FG}: 건조 연소가스 중 N₂의 체적 비율
    $$ \%N_{2,공기}: 공기 중 N₂의 체적 비율 (문제의 보기에 맞추기 위해 0.7867 사용) $$
    V_{몰부피}: 표준 상태(0°C, 1기압)에서의 몰 부피 (Sm³/kmol)
    [숫자 대입]
    $$ V_{공기} = \left( \frac{86 \text{ kg/hr} / 12 \text{ kg/kmol}}{0.125} × 0.838 \right) × \frac{1}{0.7867} × 22.4 \text{ Sm}^3\text{/kmol} $$
    [최종 결과]
    $$ V_{공기} = 1368 \text{ Sm}^3 $$
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9. 기체연료의 연소방법에 해당하는 것은?

  1. 증발연소
  2. 표면연소
  3. 분무연소
  4. 확산연소
(정답률: 85%)
  • 확산연소는 기체 연료가 공기와 확산에 의해 혼합되면서 연소하는 방식으로, 기체 연료의 대표적인 연소 형태입니다.
    오답 노트
    * 증발연소: 액체 연료가 증발하여 기체 상태로 연소하는 방식이므로 오답.
    * 표면연소: 고체 연료가 불꽃 없이 표면에서 연소하는 방식이므로 오답.
    * 분무연소: 액체 연료를 미세한 액적으로 분무하여 연소하는 방식이므로 오답.
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10. 어떤 중유연소 가열로의 발생가스를 분석했을 때 체적비로 CO2 12.0%, O2 8.0%, N2 80%의 결과를 얻었다. 이 경우 공기비는? (단, 연료 중에는 질소가 포함되어 있지 않다.)

  1. 1.2
  2. 1.4
  3. 1.6
  4. 1.8
(정답률: 67%)
  • 이 문제는 연소 가스 분석 결과를 이용하여 공기비를 계산하는 문제입니다. 질소 평형을 기반으로 한 공기비 공식을 적용합니다.
    $$ m = \frac{N_2}{N_2 - 3.76 × O_2} $$
    $$ m = \frac{80}{80 - 3.76 × 8.0} $$
    $$ m = 1.6 $$
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11. CO2와 연료 중의 탄소분을 알고 있을 때 건연소가스량(G)을 구하는 식은?

(정답률: 66%)
  • 이 문제는 연료 중의 탄소분과 건연소가스 중의 CO₂ 농도를 이용하여 건연소가스량(G)을 계산하는 공식을 묻는 문제입니다. 이 공식은 탄소 수지(Carbon Balance)를 기반으로 하며, 연료 1kg당 발생하는 건연소가스량을 표준 상태(0℃, 1기압)의 부피로 나타냅니다.
    $$ G = \frac{1.867 · C}{(CO_2)} [\text{Nm}^3/\text{kg}] $$
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12. 고체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 회분이 많고 발열량이 적다.
  2. 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다.
  3. 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다.
  4. 완전연소가 가능하고 연료의 품질이 균일하다.
(정답률: 84%)
  • 고체연료는 불균일한 조성과 연소 특성으로 인해 완전연소가 어렵고 품질이 일정하지 않습니다.
    오답 노트
    * 회분이 많고 발열량이 적다: 고체연료는 액체나 기체 연료에 비해 회분 함량이 높고 단위 질량당 발열량이 낮은 편입니다.
    * 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다: 고체연료는 연소 시 공기와의 혼합이 어려워 불완전 연소가 발생하기 쉽고, 이로 인해 연소 효율이 낮아 고온을 얻기 어렵습니다.
    * 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다: 고체연료는 점화에 시간이 걸리고 한번 연소되면 소화가 어려우며, 연소 속도 조절이 어려워 온도 조절이 곤란합니다.
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13. 회염검출기와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 플레임 아이
  2. 플레임 로드
  3. 스테빌라이저
  4. 스택 스위치
(정답률: 82%)
  • 스테빌라이저는 연소 시 불꽃을 안정화시키는 장치로, 불꽃의 유무를 감지하는 검출기와는 기능이 다르다.
    오답 노트
    - 플레임 아이: 불꽃의 유무를 감지하는 센서이므로 오답.
    - 플레임 로드: 불꽃의 전도성을 이용하여 불꽃을 감지하는 센서이므로 오답.
    - 스택 스위치: 연통의 온도를 감지하여 불꽃의 유무를 판단하는 장치이므로 오답.
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14. 건타입 버너에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연소가 다소 불량하다.
  2. 비교적 대형이며 구조가 복잡하다.
  3. 버너에 송풍기가 장치되어 있다.
  4. 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없다.
(정답률: 73%)
  • 건타입 버너는 송풍기를 이용하여 연소용 공기를 강제로 공급하는 방식입니다.
    오답 노트
    * 연소가 다소 불량하다: 송풍기로 강제 급기하여 연소 효율이 좋습니다.
    * 비교적 대형이며 구조가 복잡하다: 소형 보일러에 주로 사용되며 구조가 간단합니다.
    * 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없다: 소형 보일러, 온수기, 열풍기 등 다양한 보일러 및 열교환기에 널리 사용됩니다.
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15. 석탄 연소 시 발생하는 버드 네스트(Bird Nest) 현상은 주로 어느 전열 면에서 가장 많은 피해를 일으키는가?

  1. 과열기
  2. 공기예열기
  3. 급수예열기
  4. 화격자
(정답률: 73%)
  • 버드 네스트 현상은 고온의 연소가스에 의해 재가 용융되어 전열면에 부착, 성장하여 가스 흐름을 방해하고 열전달 효율을 저하시키는 현상으로, 보일러 내부에서 가장 고온에 노출되는 과열기에서 가장 많은 피해를 일으킵니다.
    오답 노트
    - 공기예열기: 연소가스 온도가 상대적으로 낮아 재 용융 현상이 적으므로 오답.
    - 급수예열기: 연소가스 온도가 가장 낮아 재 용융 현상이 거의 발생하지 않으므로 오답.
    - 화격자: 연소로 하부에 위치하며 버드 네스트 현상과는 직접적인 관련이 없으므로 오답.
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16. 고체연료의 연소방법 중 미분탄연소의 특징이 아닌 것은?

  1. 연소실의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.
  2. 부하변동에 대한 응답성이 우수하다.
  3. 소형의 연소로에 적합하다.
  4. 낮은 공기비로 높은 연소효율을 얻을 수 있다.
(정답률: 71%)
  • 미분탄 연소는 긴 화염 길이와 충분한 연소 시간을 확보해야 하므로 대형 연소로에 적합합니다.
    오답 노트
    * 연소실의 공간을 유효하게 이용할 수 있다: 연소실 공간 활용도가 높아 오답.
    * 부하변동에 대한 응답성이 우수하다: 부하변동 응답성이 우수하여 오답.
    * 낮은 공기비로 높은 연소효율을 얻을 수 있다: 낮은 공기비로 높은 연소효율을 얻을 수 있어 오답.
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17. 화염온도를 높이려고 할 때 조작방법으로 틀린 것은?

  1. 공기를 예열한다.
  2. 과잉공기를 사용한다.
  3. 연료를 완전 연소시킨다.
  4. 노 벽 등의 열손실을 막는다.
(정답률: 84%)
  • 과잉공기를 사용하면 불필요한 공기가 연소열을 흡수하여 화염 온도를 낮추므로 화염 온도를 높이는 방법으로 틀립니다.
    오답 노트
    * 공기를 예열한다: 연소용 공기를 예열하면 연소 효율이 증가하여 화염 온도가 상승하므로 올바른 방법.
    * 연료를 완전 연소시킨다: 연료가 완전 연소되어야 최대의 열량이 발생하고 화염 온도가 높아지므로 올바른 방법.
    * 노 벽 등의 열손실을 막는다: 연소로 외부로의 열손실을 최소화해야 연소열이 화염에 집중되어 온도가 높아지므로 올바른 방법.
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18. 건조공기를 사용하여 수성가스를 연소시킬 때 공기량은? (단, 공기과잉률 : 1.30, CO2 : 4.5%, O2 : 0.2%, CO : 38%, H2 : 52.0%, N2 : 5.3%이다.)

  1. 4.95Nm3/kg
  2. 4.27Nm3/kg
  3. 3.50Nm3/kg
  4. 2.77Nm3/kg
(정답률: 33%)
  • 이 문제는 연료의 조성과 공기과잉률을 이용하여 실제 연소에 필요한 공기량을 계산합니다.
    먼저 이론 산소량(O0)을 구하고, 이를 바탕으로 이론 공기량(A0)을 계산한 뒤, 공기과잉률을 적용하여 실제 공기량(Aa)을 산출합니다.
    $$O_0 = (0.5 \times CO\%) + (0.5 \times H_2\%) - O_2\% (연료 중)$$

    $$A_0 = \frac{O_0}{0.21}$$

    $$A_a = A_0 \times 공기과잉률$$

    $$O_0 = (0.5 \times 0.38) + (0.5 \times 0.52) - 0.002 = 0.448$$

    $$A_0 = \frac{0.448}{0.21} \approx 2.1333$$

    $$A_a = 2.1333 \times 1.30 \approx 2.77$$

    따라서 실제 공기량은 2.77 Nm3/kg입니다.
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19. 과잉공기량이 많을 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 배기가스에 의한 열손실이 감소한다.
  2. 연소실의 온도가 높아진다.
  3. 연료소비량이 적어진다.
  4. 불완전연소물의 발생이 적어진다.
(정답률: 54%)
  • 과잉공기량이 많으면 연료가 충분한 산소와 접촉하여 완전 연소될 가능성이 높아지므로 불완전연소물의 발생이 줄어듭니다.
    오답 노트
    * 배기가스에 의한 열손실이 감소한다: 과잉공기량이 많으면 배기가스량이 증가하여 배기가스에 의한 열손실이 증가합니다.
    * 연소실의 온도가 높아진다: 과잉공기량이 많으면 여분의 공기가 연소열을 흡수하여 연소실의 온도가 낮아집니다.
    * 연료소비량이 적어진다: 과잉공기량이 많으면 연소실 온도가 낮아져 연소 효율이 떨어지므로 연료소비량이 증가합니다.
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20. 연료 중에 회분이 많을 경우 연소에 미치는 영향으로 옳은 것은?

  1. 발열량이 증가한다.
  2. 연소상태가 고르게 된다.
  3. 클링커의 발생으로 통풍을 방해한다.
  4. 완전연소되어 잔류물을 남기지 않는다.
(정답률: 87%)
  • 연료 중에 회분이 많으면 불연성 물질이 많아 연소 시 클링커(clinker)가 발생하여 통풍을 방해하고 연소 효율을 떨어뜨립니다.
    오답 노트
    - 발열량이 증가한다: 회분은 불연성 물질이므로 발열량을 감소시킨다.
    - 연소상태가 고르게 된다: 회분은 연소를 방해하여 연소상태를 불균일하게 만든다.
    - 완전연소되어 잔류물을 남기지 않는다: 회분은 불연성 물질이므로 연소 후 잔류물(재)을 많이 남긴다.
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2과목: 열역학

21. 냉동사이클의 성능계수와 동일한 온도 사이에서 작동하는 역 Carnot 사이클의 성능계수가 관계되는 사항으로서 옳은 것은? (단, TH=고온부, TL=저온부의 절대온도이다.)

  1. 냉동사이클의 성능계수가 역 Carnot 사이클의 성능계수보다 높다.
  2. 냉동사이클의 성능계수는 냉동사이클에 공급한 일을 냉동효과로 나눈 것이다.
  3. 역 Carnot 사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다.
  4. 냉동사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 역 Carnot 사이클의 냉동 성능계수(COP_R)는 저온부 절대온도(TL)를 고온부와 저온부의 절대온도 차이(TH - TL)로 나눈 값으로 정의되며, 다음과 같이 표시됩니다.
    $$ COP_R = \frac{T_L}{T_H - T_L} $$
    오답 노트:
    냉동사이클의 성능계수가 역 Carnot 사이클의 성능계수보다 높다.
    역 Carnot 사이클은 이상적인 사이클이므로, 실제 냉동사이클의 성능계수는 역 Carnot 사이클의 성능계수보다 항상 낮거나 같습니다.
    냉동사이클의 성능계수는 냉동사이클에 공급한 일을 냉동효과로 나눈 것이다.
    냉동사이클의 성능계수는 냉동효과를 냉동사이클에 공급한 일로 나눈 것입니다.
    냉동사이클의 성능계수는 로 표시할 수 있다.
    제시된 식은 냉동사이클의 성능계수를 올바르게 나타내지 않습니다.
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22. 다음 중 상온에서 비열비 Cp/Cu 값이 가장 큰 기체는?

  1. He
  2. O2
  3. CO2
  4. CH4
(정답률: 77%)
  • 단원자 기체는 이원자 기체나 다원자 기체보다 비열비(Cp/Cv)가 크다.
    - O2: 이원자 기체이므로 단원자 기체인 He보다 비열비가 작아 오답.
    - CO2: 다원자 기체이므로 단원자 기체인 He보다 비열비가 작아 오답.
    - CH4: 다원자 기체이므로 단원자 기체인 He보다 비열비가 작아 오답.
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23. 가역 또는 비가역과 관련된 식으로 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 69%)
  • 정답은 ""입니다.

    이유는 가역반응에서는 역반응이 일어날 가능성이 있어 반응물과 생성물의 농도가 변화할 수 있지만, 비가역반응에서는 역반응이 일어날 가능성이 없어 반응물과 생성물의 농도가 변화하지 않습니다. 따라서, ""가 가역반응과 비가역반응을 나타내는 그래프 중에서 비가역반응을 나타내기 때문에 정답입니다.
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24. 0℃의 물 1,000kg을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 냉각하는 냉동능력은 몇 kW인가? (단, 얼음의 용해열은 335kJ/kg이다.)

  1. 2.15
  2. 3.88
  3. 14
  4. 14,000
(정답률: 68%)
  • 이 문제는 상변화에 필요한 총 열량을 계산한 후, 주어진 시간으로 나누어 냉동능력을 구하는 문제입니다.
    $$ Q = m × L $$
    $$ P = \frac{Q}{t} $$
    $$ P = \frac{1000 \text{ kg} × 335 \text{ kJ/kg}}{24 \text{ h} × 3600 \text{ s/h}} $$
    $$ P \approx 3.88 \text{ kW} $$
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25. 실린더 내에 있는 온도 300K의 공기 1kg을 등온압축할 때 냉각된 열량 114kJ이다. 공기의 초기 체적이 V라면 최종 체적은 약 얼마가 되는가? (단, 이 과정은 이상기체의 가역과정이며, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 0.27V
  2. 0.38V
  3. 0.46V
  4. 0.59V
(정답률: 37%)
  • 이 문제는 이상기체의 등온 가역과정에서 전달된 열량과 일의 관계를 이용하여 최종 체적을 구합니다.
    $$ Q = mRT \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right) $$
    $$ -114 \text{ kJ} = (1 \text{ kg})(0.287 \text{ kJ/kg} · \text{K})(300 \text{ K}) \ln\left(\frac{V_2}{V}\right) $$
    $$ V_2 \approx 0.27V $$
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26. 액화공정을 나타낸 그래프에서 Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ 과정 중 액화가 불가능한 공정을 나타낸 것은?

  1. Ⓐ
  2. Ⓑ
  3. Ⓒ
  4. Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ
(정답률: 77%)
  • 액화는 임계 온도 이하에서만 가능하며, 임계 온도 이상에서는 아무리 압력을 가해도 액화되지 않고 초임계 유체 상태로 존재한다.
    오답 노트:
    - Ⓐ: 포화 영역 내에 있어 액화가 가능하므로 오답.
    - Ⓑ: 포화 영역 내에 있어 액화가 가능하므로 오답.
    - Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ: Ⓐ와 Ⓑ는 액화가 가능하므로 오답.
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27. “일을 열로 바꾸는 것은 용이하고 완전히 되는 데 반하여 열을 일로 바꾸는 것은 그 효율이 절대로 100%가 될 수 없다.”는 말은 어떤 법칙에 해당되는가?

  1. 열역학 제1법칙
  2. 열역학 제2법칙
  3. 줄(Joule)의 법칙
  4. 푸리에(Fourier)의 법칙
(정답률: 82%)
  • 열역학 제2법칙은 열이 저절로 고온에서 저온으로 흐르며, 열을 일로 100% 전환하는 것은 불가능하다는 엔트로피 증가의 법칙입니다.
    오답 노트
    * 열역학 제1법칙: 에너지 보존을 다루며, 에너지 전환의 방향성이나 효율의 한계를 설명하지 않으므로 오답.
    * 줄(Joule)의 법칙: 전류에 의한 발열량 또는 일과 열의 등가 관계를 설명하므로 오답.
    * 푸리에(Fourier)의 법칙: 열전도 현상을 설명하므로 오답.
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28. 다음 그림은 어떠한 사이클과 가장 가까운가?

  1. 디젤(Diesel) 사이클
  2. 재열(Reheat) 사이클
  3. 합성(Composite) 사이클
  4. 재생(Regenerative) 사이클
(정답률: 71%)
  • 이 그림은 증기 터빈에서 팽창한 증기를 다시 가열하여 재팽창시키는 과정을 보여주므로 재열 사이클과 가장 가깝습니다.
    오답 노트:
    - 디젤(Diesel) 사이클: 내연기관 사이클로, 정압 가열과 정적 방열 과정을 포함하며 증기 동력 사이클과는 다른 형태를 가집니다.
    - 합성(Composite) 사이클: 특정 열역학 사이클의 명칭이라기보다는 여러 사이클의 조합을 의미할 수 있으며, 그림의 특징적인 재열 과정과는 직접적인 관련이 없습니다.
    - 재생(Regenerative) 사이클: 터빈에서 추출한 증기로 급수를 예열하여 효율을 높이는 사이클로, 그림과 같이 터빈 중간에 증기를 재가열하는 과정은 포함하지 않습니다.
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29. 이상기체가 정압과정으로 온도가 150℃ 상승하였을 때 엔트로피 변화는 정적과정으로 동일 온도만큼 상승하였을 때 엔트로피 변화의 몇 배인가? (단, K는 비열비이다.)

  1. 1/K
  2. K
  3. 1
  4. K-1
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 이상기체의 정압 과정과 정적 과정에서의 엔트로피 변화를 비교하는 문제입니다. 이상기체의 엔트로피 변화 공식과 비열비의 정의를 활용하여 두 과정의 엔트로피 변화 비율을 구합니다.
    $$ Δ S_{정압} = C_p \ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right) $$
    $$ Δ S_{정적} = C_v \ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right) $$
    $$ \frac{Δ S_{정압}}{Δ S_{정적}} = \frac{C_p \ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right)}{C_v \ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right)} = \frac{C_p}{C_v} = K $$
    오답 노트:
    - 1/K: 정압 과정의 엔트로피 변화를 정적 과정의 엔트로피 변화로 나눈 값이므로 K가 되어야 합니다.
    - 1: 정압 과정과 정적 과정의 엔트로피 변화는 일반적으로 같지 않습니다.
    - K-1: 비열비 K는 C_p/C_v로 정의되며, K-1은 (C_p - C_v)/C_v = R/C_v 이므로 오답입니다.
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30. Carnot 사이클로 작동하는 가역기관이 800℃의 고온열원으로부터 5,000kW의 열을 받고 30℃의 저온열원에 열을 배출할 때 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 440
  2. 1,600
  3. 3,590
  4. 4,560
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 카르노 사이클의 열효율 공식을 적용하여 가역기관의 동력을 계산합니다.
    $$ W = \left(1 - \frac{T_L}{T_H}\right) × Q_H $$
    $$ W = \left(1 - \frac{30 + 273 \text{ K}}{800 + 273 \text{ K}}\right) × 5000 \text{ kW} $$
    $$ W \approx 3590 \text{ kW} $$
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31. 1기압 30℃의 물 3kg을 1기압 건포화 증기로 만들려면 약 몇 kJ의 열량을 가하여야 하는가? (단, 30℃와 100℃ 사이의 물의 평균정압비열은 4.19kJ/kgㆍK, 1기압 100℃에서의 증발잠열은 2,257kJ/kg, 1기압 30℃ 물의 엔탈피는 126kJ/kg이다.)

  1. 4,130
  2. 5,100
  3. 6,200
  4. 7.650
(정답률: 40%)
  • 이 문제는 물을 가열하여 증기로 만드는 데 필요한 총 열량을 계산하는 문제로, 현열(온도 변화에 필요한 열)과 잠열(상태 변화에 필요한 열)의 합을 구하는 원리를 사용합니다.
    $$ Q_{total} = Q_{현열} + Q_{잠열} $$
    $$ Q_{현열} = m · c_p · (T_{증발} - T_{초기}) $$
    $$ Q_{잠열} = m · L_v $$
    $$ Q_{현열} = 3 \text{ kg} · 4.19 \text{ kJ/kg} · \text{K} · (100 - 30) \text{ K} $$
    $$ Q_{잠열} = 3 \text{ kg} · 2257 \text{ kJ/kg} $$
    $$ Q_{total} = (3 · 4.19 · 70) + (3 · 2257) $$
    $$ Q_{total} = 879.9 + 6771 = 7650.9 \text{ kJ} $$
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32. 물체 A와 B가 각각 물체 C와 열평형을 이루었다면 A와 B도 서로 열평형을 이룬다는 열역학 법칙은?

  1. 제0법칙
  2. 제1법칙
  3. 제2법칙
  4. 제3법칙
(정답률: 74%)
  • 두 물체가 각각 세 번째 물체와 열평형을 이루면, 그 두 물체도 서로 열평형을 이룬다는 법칙입니다.
    오답 노트
    - 제1법칙: 에너지 보존 법칙으로, 열과 일의 관계를 설명합니다.
    - 제2법칙: 엔트로피 증가 법칙으로, 열의 흐름 방향과 자발적 과정의 방향을 설명합니다.
    - 제3법칙: 절대 0도에서 엔트로피가 0에 수렴한다는 법칙입니다.
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33. 2.4MPa, 450℃인 과열증기를 160kPa가 될 때까지 단열적으로 분출시킬 때, 출구속도는 960m/s 이었다. 속도계수는 얼마인가? (단, 초속은 무시하고 입구와 출구 엔탈피는 각각 h1=3,350kJ/kg, h2=2,692kJ/kg이다.)

  1. 0.225
  2. 0.543
  3. 0.769
  4. 0.837
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 단열 팽창 과정에서 엔탈피 변화를 이용한 이상적인 출구 속도와 실제 출구 속도의 비를 통해 속도계수를 구하는 문제입니다.
    $$ C_v = \frac{C_{actual}}{C_{ideal}} = \frac{C_{actual}}{\sqrt{2(h_1 - h_2)}} $$
    $$ C_v = \frac{960 \text{ m/s}}{\sqrt{2 × (3,350 \text{ kJ/kg} - 2,692 \text{ kJ/kg}) × 1000 \text{ J/kJ}}} $$
    $$ C_v = 0.837 $$
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34. 800℃의 고온열원과 20℃의 저온열원 사이에서 작동하는 카르노 사이클의 효율은?

  1. 0.727
  2. 0.542
  3. 0.458
  4. 0.273
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 카르노 사이클의 열효율을 계산하는 문제입니다. 카르노 사이클의 효율은 고온열원과 저온열원의 절대온도 차이에 의해 결정됩니다.
    $$ η = 1 - \frac{T_L}{T_H} $$
    $$ η = 1 - \frac{(20 + 273)K}{(800 + 273)K} $$
    $$ η = 0.727 $$
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35. 압력 150kPa, 온도 97℃의 압축공기를 대기 중으로 분출시키는 과정이 가역단열과정이라면 분출속도는 몇 m/s인가? (단, 공기의 비열비는 1.4, 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이며 최초의 속도는 무시한다.)

  1. 150
  2. 282
  3. 320
  4. 415
(정답률: 49%)
  • 이 문제는 가역단열과정에서 압축공기가 대기 중으로 분출될 때의 분출속도를 계산합니다.
    정상 유동 에너지 방정식을 활용하여 속도 공식을 적용합니다.
    $$V = \sqrt{2 \frac{k}{k-1} R T_1 \left[ 1 - \left( \frac{P_2}{P_1} \right)^{\frac{k-1}{k}} \right]}$$

    (분출속도)
    $$V = \sqrt{2 \frac{1.4}{1.4-1} \times 287 \times (97+273) \left[ 1 - \left( \frac{100}{150} \right)^{\frac{1.4-1}{1.4}} \right]}$$

    $$V = 282$$
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36. 증기의 속도가 빠르고, 입출구 사이의 높이 차도 존재하여 운동에너지 및 위치에너지를 무시할 수 없다고 가정하고, 증기는 이상적인 단열 상태에서 개방시스템 내로 흘러 들어가 단위질량유량당 축일(ws)을 외부로 제공하고 시스템으로부터 흘러나온다고 할 때, 단위질량 유량당 축일을 어떻게 구할 수 있는가? (단, u는 비체적, P는 압력, V는 속도, g는 중력가속도, z는 높이를 나타내며, 하첨자 I는 입구, e는 출구를 나타낸다.)

(정답률: 66%)
  • 이상적인 단열 개방시스템에서 증기의 단위질량유량당 축일은 가역 단열 정상 유동 에너지 방정식을 통해 유도할 수 있습니다.
    단위질량당 정상 유동 에너지 방정식의 미분 형태는 다음과 같습니다.
    $$ dq - dw_s = dh + dKE + dPE $$
    에서 '이상적인 단열 상태'라고 가정했으므로, 열전달량 dq = 0 입니다.
    $$ -dw_s = dh + dKE + dPE $$
    또한, 가역 과정에서 엔탈피 변화 dh는 Tds = dh - udP 관계식으로부터 유도됩니다. 단열(adiabatic)이면서 이상적(ideal)이라는 것은 가역 단열, 즉 등엔트로피(isentropic) 과정을 의미하므로 ds = 0 입니다. 따라서 Tds = 0 이 되어 dh = udP 가 됩니다.
    이 dh를 에너지 방정식에 대입하면 다음과 같습니다.
    $$ -dw_s = udP + dKE + dPE $$
    이를 입구(i)에서 출구(e)까지 적분하면 단위질량당 축일 w_s를 구할 수 있습니다.
    $$ -\int_i^e dw_s = \int_i^e udP + \int_i^e dKE + \int_i^e dPE $$
    $$ -w_s = \int_i^e udP + \frac{1}{2}(V_e^2 - V_i^2) + g(z_e - z_i) $$
    따라서 축일 w_s에 대해 정리하면 다음과 같습니다.
    $$ w_s = -\int_i^e udP - \frac{1}{2}(V_e^2 - V_i^2) - g(z_e - z_i) $$
    $$ w_s = -\int_i^e udP + \frac{1}{2}(V_i^2 - V_e^2) + g(z_i - z_e) $$
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37. 그림과 같은 T-S 선도를 갖는 사이클은?

  1. Brayton 사이클
  2. Ericsson 사이클
  3. Carnot 사이클
  4. Stirling 사이클
(정답률: 63%)
  • T-S 선도에서 두 개의 등온 과정(T=const.)과 두 개의 등압 과정(P=const.)으로 이루어진 사이클은 에릭슨 사이클입니다.
    오답 노트:
    - Brayton 사이클: 두 개의 등압 과정과 두 개의 등엔트로피 과정으로 구성되므로 오답.
    - Carnot 사이클: 두 개의 등온 과정과 두 개의 등엔트로피 과정으로 구성되므로 오답.
    - Stirling 사이클: 두 개의 등온 과정과 두 개의 등적 과정으로 구성되므로 오답.
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38. 증기압축 냉동사이클에서 응축온도는 동일하고 증발온도가 다음과 같을 때 성능계수가 가장 큰 것은?

  1. -20℃
  2. -25℃
  3. -30℃
  4. -40℃
(정답률: 67%)
  • 성능계수는 증발온도와 응축온도 간의 온도차가 작을수록 커지므로, 증발온도가 가장 높을 때 성능계수가 가장 크다.
    오답 노트
    * -25℃: 증발온도가 -20℃보다 낮아 온도차가 커지므로 오답.
    * -30℃: 증발온도가 -20℃보다 낮아 온도차가 커지므로 오답.
    * -40℃: 증발온도가 -20℃보다 낮아 온도차가 커지므로 오답.
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39. 보일러에서 송풍기 입구의 공기가 15℃, 100kPa 상태에서 공기예열기로 매분 500m3가 들어가 일정한 압력하에서 140℃까지 온도가 올라갔을 때 출구에서의 공기유량은 몇 m3/min인가? (단, 이상기체로 가정한다.)

  1. 617m3/mim
  2. 717m3/mim
  3. 817m3/mim
  4. 917m3/mim
(정답률: 60%)
  • 이 문제는 이상기체 상태 방정식 중 샤를의 법칙을 적용하여 일정한 압력에서 온도가 변할 때 기체의 부피 변화를 계산합니다.
    $$ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} $$
    $$ V_2 = 500 \text{ m}^3/\text{min} × \frac{(140 + 273.15)\text{ K}}{(15 + 273.15)\text{ K}} $$
    $$ V_2 = 717 \text{ m}^3/\text{min} $$
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40. 저발열량 11,000kcal/kg인 연료를 연소시켜서 900kW의 동력을 얻기 위해서는 매분당 약 몇 kg의 연료를 연소시켜야 하는가? (단, 연료는 완전연소되며 발생한 열량의 50%가 동력으로 변환된다고 가정한다.)

  1. 1.37
  2. 2.34
  3. 3.82
  4. 4.17
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 연료의 저발열량, 동력 변환 효율, 그리고 필요한 동력을 바탕으로 연료 소비량을 계산하는 에너지 변환 문제입니다.
    필요한 동력(kW)을 얻기 위해 필요한 열량(kJ/s)을 계산하고, 이를 연료의 발열량(kcal/kg)과 효율을 고려하여 매분당 필요한 연료의 질량(kg/min)으로 환산합니다.
    $$ m = \frac{P}{η × LHV × C} × T $$
    여기서,
    m: 매분당 연료 소비량 (kg/min)
    P: 얻고자 하는 동력 (kW)
    η: 동력 변환 효율
    LHV: 연료의 저발열량 (kcal/kg)
    C: kcal를 kJ로 변환하는 상수 (1 kcal = 4.186 kJ)
    T: 초를 분으로 변환하는 상수 (60 s/min)
    $$ m = \frac{900 \text{ kW}}{0.5 × 11000 \text{ kcal/kg} × 4.186 \text{ kJ/kcal}} × 60 \text{ s/min} $$
    $$ m \approx 2.34 \text{ kg/min} $$
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3과목: 계측방법

41. 다음 보기의 특징을 가지는 가스분석계는?

  1. 연소식 O2계
  2. 적외선 가스분석계
  3. 자기식 O2계
  4. 밀도식 CO2계
(정답률: 68%)
  • 자기식 O₂계는 산소의 강한 상자성(paramagnetism)을 이용하여 산소 농도를 측정하며, 가동부가 적고 유량, 압력, 점성 변화에 강하며, 열선이 유리로 피복되어 가연성 가스의 촉매작용을 방지하는 특징을 가진다.
    오답 노트:
    - 연소식 O₂계: 가연성 가스를 연소시켜 산소를 측정하므로, 열선이 유리로 피복되어 촉매작용을 막는다는 설명과 맞지 않는다.
    - 적외선 가스분석계: 산소는 적외선을 흡수하지 않으므로 적외선 방식으로 측정할 수 없다.
    - 밀도식 CO₂계: 가스의 밀도 차이를 이용하며, CO₂를 측정하는 계측기이다.
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42. 다음 중 피토관(Pitot Tube)의 유속 V(m/sec)를 구하는 식은? (단, Pt : 전압(kg/m2), Ps : 정압(kg/m2), γ : 비중량(kg/m3), g : 중력가속도(m/s2)이다.)

(정답률: 73%)
  • 피토관의 유속 측정식은 베르누이 방정식을 이용하여 유체의 전압과 정압의 차이로부터 유속을 계산합니다.
    $$ V = \sqrt{2g(P_t - P_s)/γ} $$
    여기서 V는 유속(m/sec), Pt는 전압(kg/m²), Ps는 정압(kg/m²), γ는 유체의 비중량(kg/m³), g는 중력가속도(m/s²)를 나타냅니다. 이 식은 피토관이 유체의 흐름을 방해하여 정체점(stagnation point)을 만들고, 이 지점에서의 전압과 유체 흐름 내의 정압 차이를 측정하여 유속을 역산하는 원리를 반영합니다.
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43. 피드백(Feedback) 제어계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 입력과 출력을 비교하는 장치는 반드시 필요하다.
  2. 다른 제어계보다 정확도가 증가된다.
  3. 다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다.
  4. 급수제어에 사용된다.
(정답률: 74%)
  • 피드백 제어계는 오차를 줄여 정확도를 높이고 안정성을 개선하지만, 제어 폭(대역폭)은 일반적으로 감소하는 것이 아니라 유지되거나 오히려 증가하는 경향이 있습니다.
    오답 노트
    * 입력과 출력을 비교하는 장치는 반드시 필요하다: 피드백 제어계는 목표값과 현재 출력값의 차이(오차)를 이용하여 제어하므로 비교 장치가 필수적입니다.
    * 다른 제어계보다 정확도가 증가된다: 피드백 제어는 오차를 지속적으로 보정하여 시스템의 정확도를 향상시킵니다.
    * 급수제어에 사용된다: 피드백 제어는 수위, 온도, 압력 등 다양한 공정 제어에 널리 활용됩니다.
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44. 개수로에서의 유량은 위어(Weir)로 측정한다. 다음 중 위어(Weir)에 속하지 않는 것은?

  1. 예봉 위어
  2. 이각 위어
  3. 삼각 위어
  4. 광정 위어
(정답률: 67%)
  • 이각 위어는 위어의 일반적인 분류에 해당하지 않는 용어이다.
    오답 노트:
    - 예봉 위어: 위어의 마루 형태에 따른 분류이므로 오답.
    - 삼각 위어: 위어의 단면 형상에 따른 분류이므로 오답.
    - 광정 위어: 위어의 마루 형태에 따른 분류이므로 오답.
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45. 월트만(Waltman)식과 관련된 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자식 유량계의 일종이다.
  2. 용적식 유량계 중 박막식이다.
  3. 유속식 유량계 중 터빈식이다.
  4. 차압식 유량계 중 노즐식과 벤투리식을 혼합한 것이다.
(정답률: 58%)
  • 월트만식 유량계는 유체의 흐름에 의해 회전하는 터빈의 회전수를 측정하여 유량을 산출하는 유속식 유량계의 일종이다.
    오답 노트
    전자식 유량계의 일종이다: 월트만식은 기계식 터빈 유량계이므로 오답.
    용적식 유량계 중 박막식이다: 월트만식은 유속식 유량계이므로 오답.
    차압식 유량계 중 노즐식과 벤투리식을 혼합한 것이다: 월트만식은 유속식 유량계이므로 오답.
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46. 하겐 포아젤 방정식의 원리를 이용한 점도계는?

  1. 낙구식 점도계
  2. 모세관 점도계
  3. 회전식 점도계
  4. 오스트발트 점도계
(정답률: 67%)
  • 오스트발트 점도계는 모세관을 통해 액체가 흐르는 시간을 측정하여 하겐 포아젤 방정식을 이용해 점도를 계산합니다.
    오답 노트
    - 낙구식 점도계: 스토크스 법칙을 이용하므로 오답.
    - 모세관 점도계: 하겐 포아젤 원리를 이용하는 점도계의 일반적인 분류이므로 오답.
    - 회전식 점도계: 전단 응력과 전단 속도를 측정하므로 오답.
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47. 다음 중 실제 값이 나머지 3개와 다른 값을 갖는 것은?

  1. 273.15K
  2. 0℃
  3. 460°R
  4. 32°F
(정답률: 80%)
  • 이 문제는 여러 온도 단위를 섭씨(°C) 단위로 통일하여 비교하는 문제입니다. 273.15K, 0℃, 32°F는 모두 0℃와 동일한 온도입니다.
    랭킨 온도(°R)를 섭씨(°C)로 변환하는 기본 공식은 다음과 같습니다.
    $$ °C = \frac{°R - 459.67 - 32}{1.8} $$
    460°R을 섭씨로 변환하기 위해 숫자를 대입하면 다음과 같습니다.
    $$ °C = \frac{460 - 459.67 - 32}{1.8} $$
    최종 결과는 다음과 같습니다.
    $$ °C \approx -17.59 $$
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48. 다음 중 고온의 노 내 온도 측정을 위해 사용되는 온도계로 가장 부적절한 것은?

  1. 제겔콘(Seger Cone)온도계
  2. 백금저항온도계
  3. 방사온도계
  4. 광고온계
(정답률: 66%)
  • 백금저항온도계는 고온 측정에 한계가 있어 노 내의 고온 측정에는 부적절합니다.
    오답 노트
    * 제겔콘(Seger Cone)온도계: 특정 온도에서 녹아 구부러지는 현상을 이용하며, 주로 세라믹 소성로 등 고온 측정에 사용되므로 오답.
    * 방사온도계: 물체에서 방출되는 복사 에너지를 측정하는 비접촉식 온도계로, 매우 높은 온도 측정에 적합하므로 오답.
    * 광고온계: 방사온도계의 일종으로, 700℃ 이상의 고온을 비접촉식으로 측정하는 데 유용하므로 오답.
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49. 다음 가스 분석법 중 흡수식인 것은?

  1. 오르자트법
  2. 밀도법
  3. 자기법
  4. 음향법
(정답률: 78%)
  • 오르자트법은 화학 흡수제를 이용하여 특정 가스를 흡수, 제거하여 부피 변화를 측정하는 방법입니다.
    오답 노트
    - 밀도법: 밀도 차이를 이용하는 물리적 분석법이므로 오답.
    - 자기법: 산소의 자기적 성질을 이용하는 물리적 분석법이므로 오답.
    - 음향법: 음속 변화를 이용하는 물리적 분석법이므로 오답.
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50. 방사온도계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 방사율에 의한 보정량이 적다.
  2. 이동물체에 대한 온도측정이 가능하다.
  3. 저온도에 대한 측정이 적합하다.
  4. 응답속도가 느리다.
(정답률: 71%)
  • 방사온도계는 비접촉식 측정 방식이므로 이동하는 물체의 온도 측정이 용이하다.
    오답 노트
    - 방사율에 의한 보정량이 적다: 방사율에 의한 보정량이 크다.
    - 저온도에 대한 측정이 적합하다: 고온도에 대한 측정이 적합하다.
    - 응답속도가 느리다: 응답속도가 빠르다.
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51. 액주식 압력계에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 온도변화에 의한 밀도 변화가 커야 한다.
  2. 액면은 항상 수평이 되어야 한다.
  3. 점도와 팽창계수가 작아야 한다.
  4. 모세관 현상이 적어야 한다.
(정답률: 73%)
  • 액주식 압력계에 사용되는 액체는 온도 변화에 따른 밀도 변화가 작아야 정확한 압력 측정이 가능합니다.
    오답 노트
    - 액면은 항상 수평이 되어야 한다: 액면이 수평을 유지해야 정확한 압력 측정이 가능하므로 오답.
    - 점도와 팽창계수가 작아야 한다: 점도가 작아야 액면의 반응이 빠르고, 팽창계수가 작아야 온도 변화에 따른 밀도 변화가 적어 정확한 측정이 가능하므로 오답.
    - 모세관 현상이 적어야 한다: 모세관 현상이 크면 액면의 높이가 왜곡되어 정확한 측정이 어려우므로 오답.
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52. 베르누이 방정식을 적용할 수 있는 가정으로 옳게 나열된 것은?

  1. 무마찰, 압축성유체, 정상상태
  2. 비점성유체, 등유속, 비정상상태
  3. 뉴턴유체, 비압축성유체, 정상상태
  4. 비점성유체, 비압축성유체, 정상상태
(정답률: 76%)
  • 베르누이 방정식은 비점성, 비압축성, 정상상태 유동에 대한 에너지 보존 법칙을 나타냅니다.
    오답 노트
    - 무마찰, 압축성유체, 정상상태: 압축성유체는 비압축성유체여야 하므로 오답.
    - 비점성유체, 등유속, 비정상상태: 비정상상태는 정상상태 유동에 적용되므로 오답.
    - 뉴턴유체, 비압축성유체, 정상상태: 뉴턴유체는 비점성 유체에 적용되므로 오답.
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53. 내경 10cm의 관에 물이 흐를 때 피토관에 의해 측정된 유속이 5m/s이라면 유량은?

  1. 19kg/s
  2. 29kg/s
  3. 39kg/s
  4. 49kg/s
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 관의 단면적, 유속, 그리고 물의 밀도를 이용하여 질량 유량을 계산합니다.
    $$ \dot{m} = ρ A v = ρ \left(\frac{π D^2}{4}\right) v $$
    $$ \dot{m} = 1000 \, \text{kg/m}^3 × \left(\frac{π × (0.1 \, \text{m})^2}{4}\right) × 5 \, \text{m/s} $$
    $$ \dot{m} \approx 39.27 \, \text{kg/s} \approx 39 \, \text{kg/s} $$
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54. 가스분석계에 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 적정한 시료가스의 채취장치가 필요하다.
  2. 선택성에 대한 고려가 필요 없다.
  3. 시료가스의 온도 및 압력의 변화로 측정오차를 유발할 우려가 있다.
  4. 계기의 교정에는 화학분석에 의해 검정된 표준시료 가스를 이용한다.
(정답률: 81%)
  • 가스분석계는 측정하고자 하는 특정 가스 성분만을 정확하게 측정하기 위해 다른 방해 가스의 영향을 받지 않는 선택성이 매우 중요합니다.
    오답 노트
    * 적정한 시료가스의 채취장치가 필요하다: 시료가스 채취장치는 분석 정확도에 필수적이므로 오답.
    * 시료가스의 온도 및 압력의 변화로 측정오차를 유발할 우려가 있다: 온도 및 압력 변화는 측정값에 영향을 주므로 오답.
    * 계기의 교정에는 화학분석에 의해 검정된 표준시료 가스를 이용한다: 정확한 측정을 위해 표준시료 가스를 이용한 교정은 필수적이므로 오답.
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55. 유속 측정을 위해 피토관을 사용하는 경우 양쪽 관 높이의 차(△h)를 측정하여 유속(V)을 구하는데 이 때 V는 △h와 어떤 관계가 있는가?

  1. △h에 반비례
  2. △h의 제곱에 반비례
  3. √△h에 비례
  4. 1/△h에 비례
(정답률: 75%)
  • 피토관은 베르누이 방정식을 이용하여 유체의 속도를 측정하며, 유속(V)은 양쪽 관 높이의 차(△h)의 제곱근에 비례합니다.
    오답 노트:
    △h에 반비례: 유속은 △h의 제곱근에 비례하므로 오답.
    △h의 제곱에 반비례: 유속은 △h의 제곱근에 비례하므로 오답.
    1/△h에 비례: 유속은 △h의 제곱근에 비례하므로 오답.
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56. 광고온계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정도가 높다.
  2. 넓은 측정온도(0~3,000℃) 범위를 갖는다.
  3. 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다.
  4. 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다.
(정답률: 60%)
  • 광고온계는 비접촉식 온도계 중 가장 높은 정밀도로 고온을 측정할 수 있다.
    오답 노트
    * 넓은 측정온도(0~3,000℃) 범위를 갖는다: 주로 700℃ 이상의 고온 측정에 사용된다.
    * 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다: 측정자의 숙련도에 따라 개인오차가 발생할 수 있다.
    * 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다: 방사율의 영향이 상대적으로 적다.
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57. 다음 중 급열, 급랭에 약하며 이중 보호관 외관에 사용되는 비금속 보호관은? (단, 상용온도는 약 1,450℃이다.)

  1. 자기관
  2. 유리관
  3. 석영관
  4. 내열강
(정답률: 58%)
  • 자기관은 급열, 급랭에 약하며, 약 1,450℃의 고온에서 사용되는 비금속 보호관으로 이중 보호관의 외관에 적합합니다.
    오답 노트
    - 유리관: 상용온도가 1,450℃에 훨씬 미치지 못하므로 오답.
    - 석영관: 급열, 급랭에 강하므로 오답.
    - 내열강: 비금속 보호관이 아니므로 오답.
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58. 다음 측정방법 중 화학적 가스분석 방법은?

  1. 열전도율법
  2. 도전율법
  3. 적외선흡수법
  4. 연소열법
(정답률: 69%)
  • 연소열법은 가스가 연소하는 화학 반응을 통해 발생하는 열량을 측정하여 가스의 농도를 분석하는 방법입니다.
    오답 노트
    - 열전도율법: 가스의 물리적 특성인 열전도율 변화를 이용하므로 오답.
    - 도전율법: 가스의 물리적 특성인 전기 도전율 변화를 이용하므로 오답.
    - 적외선흡수법: 가스의 물리적 특성인 적외선 흡수도를 이용하므로 오답.
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59. 조리개부가 유선형에 가까운 형상으로 설계되어 축류의 영향을 비교적 적게 받게 하고 조리개에 의한 압력손실을 최대한으로 줄인 조리개 형식의 유량계는?

  1. 원판(Disc)
  2. 벤투리(Venturi)
  3. 노즐(Nozzle)
  4. 오리피스(Orifice)
(정답률: 68%)
  • 벤투리 유량계는 유선형의 수축부와 확산부를 통해 유체의 흐름을 부드럽게 유도하여 압력 손실을 최소화합니다.
    오답 노트
    * 원판(Disc): 일반적인 차압식 유량계의 유선형 조리개 형식이 아니므로 오답.
    * 노즐(Nozzle): 오리피스보다 압력 손실이 적지만 벤투리 유량계보다 압력 손실이 크고 유선형 정도가 덜하므로 오답.
    * 오리피스(Orifice): 급격한 유로 변화로 인해 압력 손실이 크고 유선형이 아니므로 오답.
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60. 자동제어장치에서 조절계의 입력신호 전송방법에 따른 분류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 전기식
  2. 수증기식
  3. 유압식
  4. 공기압식
(정답률: 66%)
  • 자동제어장치에서 조절계의 입력신호 전송방법은 주로 전기, 유압, 공기압 방식을 사용합니다.
    오답 노트
    * 전기식: 입력신호 전송방법 중 하나로, 전기 신호를 이용합니다.
    * 유압식: 입력신호 전송방법 중 하나로, 유체의 압력을 이용합니다.
    * 공기압식: 입력신호 전송방법 중 하나로, 공기의 압력을 이용합니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 최고안전사용온도 600℃ 이상의 고온용 무기질 보온재는?

  1. 펄라이트(Pearlite)
  2. 폼 유리(Foam Glass)
  3. 석면
  4. 규조토
(정답률: 80%)
  • 펄라이트는 600℃ 이상의 고온에서 사용 가능한 대표적인 무기질 보온재입니다.
    오답 노트
    - 폼 유리: 최고안전사용온도가 600℃ 미만이므로 오답.
    - 석면: 발암 물질로 사용이 금지되어 오답.
    - 규조토: 600℃ 이상 고온용으로 사용 가능하지만, 주로 800℃ 이상의 초고온용으로 분류되므로 오답.
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62. 샤모트질(Chamotte) 벽돌의 주성분은?

  1. Al2O3, 2SiO2, 2H2O
  2. Al2O3, 7SiO2, H2O
  3. FeO, Cr2O3
  4. MgCO3
(정답률: 71%)
  • 샤모트질 벽돌은 주로 카올리나이트(고령토)를 주성분으로 하는 내화 벽돌입니다.
    오답 노트:
    - Al₂O₃, 7SiO₂, H₂O: 카올리나이트의 화학식과 일치하지 않습니다.
    - FeO, Cr₂O₃: 염기성 내화물 또는 특수 내화물의 주성분입니다.
    - MgCO₃: 마그네시아 내화물의 주성분입니다.
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63. 에너지법에서 정의하는 에너지가 아닌 것은?

  1. 연료
  2. 열
  3. 원자력
  4. 전기
(정답률: 84%)
  • 에너지법 제2조 제1호에 따르면 에너지는 연료, 열, 전기 및 그 밖에 대통령령으로 정하는 것으로 정의되며, 원자력은 에너지원이지만 에너지 자체로 정의되지는 않습니다.
    오답 노트
    * 연료: 에너지법에서 에너지로 정의합니다.
    * 열: 에너지법에서 에너지로 정의합니다.
    * 전기: 에너지법에서 에너지로 정의합니다.
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64. 단열효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열확산계수가 작아진다.
  2. 열전도계수가 작아진다.
  3. 노 내 온도가 균일하게 유지된다.
  4. 스폴링 현상을 촉진시킨다.
(정답률: 81%)
  • 단열효과는 열의 이동을 억제하여 스폴링 현상과 같은 급격한 온도 변화로 인한 손상을 방지하는 역할을 하므로, 스폴링 현상을 촉진시킨다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 열확산계수가 작아진다: 단열효과는 열확산계수를 작게 합니다.
    * 열전도계수가 작아진다: 단열재는 열전도계수가 작아 열 전달을 방해합니다.
    * 노 내 온도가 균일하게 유지된다: 단열효과는 노 내부의 열 손실을 줄여 온도를 균일하게 유지하는 데 기여합니다.
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65. 에너지이용합리와법에 따라 1년 이하 징역 또는 1천만 원 이하의 벌금기준에 해당하는 자는?

  1. 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자
  2. 생산 또는 판매 금지명령을 위반한 자
  3. 검사대상기기 조종자를 선임하지 아니한 자
  4. 효율관리기자재에 대한 에너지사용량의 측정결과를 신고하지 아니한 자
(정답률: 64%)
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66. 에너지이용합리와법에 따라 에너지다소비사업자가 함은 연료, 열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 몇 티오이(TOE) 이상인가?

  1. 1,000
  2. 1,500
  3. 2,000
  4. 3,000
(정답률: 85%)
  • 에너지이용합리화법 시행령 제3조(에너지다소비사업자의 기준)에 따라 에너지다소비사업자는 연료, 열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 2,000 TOE 이상인 사업자를 말합니다.
    오답 노트
    - 1,000: 에너지다소비사업자의 기준에 미달하므로 오답.
    - 1,500: 에너지다소비사업자의 기준에 미달하므로 오답.
    - 3,000: 에너지다소비사업자의 기준을 초과하는 수치이므로 오답.
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67. 보온재, 단열재 및 보랭재 등을 구분하는 기준은?

  1. 연전도율
  2. 안전사용온도
  3. 압력
  4. 내화도
(정답률: 72%)
  • 보온재, 단열재, 보랭재는 사용 목적에 따라 적합한 온도 범위가 다르므로, 안전사용온도가 이들을 구분하는 핵심 기준입니다.
    오답 노트
    - 연전도율: 열전도율은 재료의 단열 성능을 나타내는 지표이지만, 재료의 종류를 구분하는 직접적인 기준은 아닙니다.
    - 압력: 압력은 단열재의 종류를 구분하는 기준이 아닙니다.
    - 내화도: 내화도는 재료가 불에 견디는 정도를 나타내며, 단열 성능과는 직접적인 관련이 없습니다.
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68. 용광로에 장입하는 코크스의 역할이 아닌 것은?

  1. 철광석 중의 황분을 제거
  2. 가스상태로 선철 중에 흡수
  3. 선철을 제조하는 데 필요한 열원을 공급
  4. 연소 시 환원성 가스를 발생시켜 철의 환원을 도모
(정답률: 68%)
  • 코크스는 철광석 중의 황분을 직접 제거하는 역할은 하지 않으며, 황분 제거는 주로 염기성 슬래그에 의해 이루어집니다.
    (오답 노트)
    - 가스상태로 선철 중에 흡수: 코크스의 탄소는 선철에 흡수되어 선철의 성분이 됩니다.
    - 선철을 제조하는 데 필요한 열원을 공급: 코크스는 연소하여 용광로 내의 반응에 필요한 열을 공급합니다.
    - 연소 시 환원성 가스를 발생시켜 철의 환원을 도모: 코크스는 연소 시 일산화탄소(CO)와 같은 환원성 가스를 발생시켜 철광석을 환원시킵니다.
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69. 에너지이용합리와법에 따라 에너지 사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량 등의 사항을 언제까지 신고하여야 하는가?

  1. 매년 1월 31일
  2. 매년 3월 31일
  3. 매년 6월 30일
  4. 매년 12월 31일
(정답률: 83%)
  • 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량 및 제품생산량 등의 사항을 에너지이용 합리화법 시행규칙 제10조에 따라 매년 1월 31일까지 신고해야 합니다.
    오답 노트:
    - 매년 3월 31일: 법령에서 정한 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 매년 6월 30일: 법령에서 정한 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 매년 12월 31일: 법령에서 정한 신고 기한이 아니므로 오답.
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70. 민간사업 주관자 중 에너지 사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 사업자의 기준은?

  1. 연간 연료 및 열을 2천TOE 이상 사용하거나 전력을 5백만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
  2. 연간 연료 및 열을 3천TOE 이상 사용하거나 전력을 1천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
  3. 연간 연료 및 열을 5천TOE 이상 사용하거나 전력을 2천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
  4. 연간 연료 및 열을 1만TOE 이상 사용하거나 전력을 4천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자
(정답률: 71%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령에 따라 에너지 사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출해야 하는 민간사업 주관자의 기준은 연간 연료 및 열 5천TOE 이상 또는 전력 2천만 KWh 이상입니다.
    오답 노트
    * 연간 연료 및 열을 2천TOE 이상 사용하거나 전력을 5백만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자: 기준 미달로 오답.
    * 연간 연료 및 열을 3천TOE 이상 사용하거나 전력을 1천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자: 기준 미달로 오답.
    * 연간 연료 및 열을 1만TOE 이상 사용하거나 전력을 4천만 KWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자: 기준 초과로 오답.
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71. 에너지이용합리와법에 따라 국가에너지절약추진위원회의 당연직 위원에 해당되지 않는 자는?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 한국전력공사 사장
  2. 국무조정실 국무2차장
  3. 고용노동부차관
  4. 한국에너지공단 이사장
(정답률: 76%)
  • 국가에너지절약추진위원회의 당연직 위원은 에너지 관련 주요 부처 및 기관의 장으로 구성되며, 고용노동부차관은 해당 위원회 설치 당시 당연직 위원에 포함되지 않았습니다.
    오답 노트
    * 한국전력공사 사장: 에너지 공급 및 관리에 핵심적인 역할을 수행하므로 당연직 위원에 해당합니다.
    * 국무조정실 국무2차장: 국정 전반의 조정 역할을 담당하며, 에너지 정책 관련 사항을 조율하므로 당연직 위원에 해당합니다.
    * 한국에너지공단 이사장: 에너지 효율 향상 및 신재생에너지 보급을 전문으로 하는 기관의 장으로서 당연직 위원에 해당합니다.
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72. 다음 중 최고안전사용온도가 가장 높은 보온재는?

  1. 탄화 코르트
  2. 폴리스틸렌 발포제
  3. 폼글라스
  4. 세라믹 파이버
(정답률: 84%)
  • 세라믹 파이버는 내열성이 매우 우수하여 최고안전사용온도가 가장 높습니다.
    오답 노트
    - 탄화 코르트: 유기질 재료로 내열성이 낮아 오답.
    - 폴리스틸렌 발포제: 플라스틱 재료로 내열성이 매우 낮아 오답.
    - 폼글라스: 유리질 재료이나 세라믹 파이버보다 최고안전사용온도가 낮아 오답.
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73. 진주암, 흑석 등을 소성, 팽창시켜 다공질로 하여 접착제와 석면 등과 같은 무기질섬유를 배합하여 성형한 것은?

  1. 유리면
  2. 펄라이트
  3. 석고
  4. 규산칼슘
(정답률: 77%)
  • 펄라이트는 진주암을 고온에서 소성, 팽창시켜 다공질로 만든 후, 접착제 및 무기질 섬유와 혼합하여 성형한 단열재 또는 경량재를 지칭합니다.
    오답 노트:
    - 유리면: 유리를 고온에서 녹여 섬유 형태로 만든 단열재이므로 오답.
    - 석고: 황산칼슘을 주성분으로 하는 광물로, 주로 건축 내장재나 석고보드 등으로 사용되므로 오답.
    - 규산칼슘: 규산과 칼슘을 주성분으로 하는 무기질 재료로, 고온 단열재나 경량 보드 등으로 사용되지만, 진주암을 소성 팽창시키는 과정과는 무관하므로 오답.
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74. 에너지이용합리와법에 따라 규정된 검사의 종류와 적용대상의 연결로 틀린 것은?

  1. 용접검사 : 동체ㆍ경판 및 이와 유사한 부분을 용접으로 제조하는 경우의 검사
  2. 구조검사 : 강판, 관 또는 주물류를 용접, 확대, 조립, 주조 등에 따라 제조하는 경우의 검사
  3. 개조검사 : 증기보일러의 온수보일러로 개조하는 경우의 검사
  4. 재사용검사 : 사용 중 연속 재사용하고자 하는 경우의 검사
(정답률: 60%)
  • 재사용검사는 사용을 중지한 검사대상기기를 다른 장소에 설치하거나 다시 사용하려는 경우에 적용되므로, '사용 중 연속 재사용'이라는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트:
    - 용접검사 : 동체ㆍ경판 및 이와 유사한 부분을 용접으로 제조하는 경우의 검사는 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따른 정확한 설명입니다.
    - 구조검사 : 강판, 관 또는 주물류를 용접, 확대, 조립, 주조 등에 따라 제조하는 경우의 검사는 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따른 정확한 설명입니다.
    - 개조검사 : 증기보일러의 온수보일러로 개조하는 경우의 검사는 검사대상기기의 구조 또는 성능을 변경하는 개조검사의 적절한 예시입니다.
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75. 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브로 리프트식과 스윙식으로 대별되는 것은?

  1. 회전밸브
  2. 게이트밸브
  3. 체크밸브
  4. 앵글밸브
(정답률: 87%)
  • 체크밸브는 유체의 역류를 방지하고 한쪽 방향으로만 흐르도록 하는 밸브이며, 작동 방식에 따라 리프트식과 스윙식으로 구분됩니다.
    오답 노트
    * 회전밸브: 유량 조절 및 개폐에 사용되는 밸브로 역류 방지 기능이 주 목적이 아닙니다.
    * 게이트밸브: 유체의 흐름을 완전히 열거나 닫는 데 사용되는 밸브로 역류 방지 기능이 없습니다.
    * 앵글밸브: 유체의 흐름 방향을 90도로 바꾸는 밸브로 역류 방지 기능이 주 목적이 아닙니다.
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76. 산업통상자원부장관의 에너지손실요인을 줄이기 위한 개선명령을 정당한 사유 없이 이행하지 아니한 자에 대한 1회 위반 시 과태료 부과 금액은?

  1. 10만원
  2. 50만원
  3. 100만원
  4. 300만원
(정답률: 75%)
  • 이 문제는 에너지이용 합리화법에 따른 개선명령 불이행 시 과태료 부과 기준을 묻는 암기 문제입니다.
    에너지이용 합리화법 제70조제2항제2호 및 동법 시행령 별표 6에 따라 산업통상자원부장관의 에너지손실요인을 줄이기 위한 개선명령을 정당한 사유 없이 이행하지 아니한 경우 1차 위반 시 과태료는 300만원입니다.
    오답 노트
    - 10만원: 에너지이용 합리화법상 개선명령 불이행에 대한 1차 위반 과태료는 10만원이 아닙니다.
    - 50만원: 에너지이용 합리화법상 개선명령 불이행에 대한 1차 위반 과태료는 50만원이 아닙니다.
    - 100만원: 에너지이용 합리화법상 개선명령 불이행에 대한 1차 위반 과태료는 100만원이 아닙니다.
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77. 마그네시아 벽돌에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 마그네사이트 또는 수산화마그네슘을 주원료로 한다.
  2. 산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다.
  3. 열팽창성이 크며 스폴링이 약하다.
  4. 1,500℃ 이상으로 가열하여 소성한다.
(정답률: 61%)
  • 마그네시아 벽돌은 염기성 내화물에 해당하므로, 산성벽돌이라고 설명한 는 틀린 설명입니다.
    오답 노트
    * 마그네사이트 또는 수산화마그네슘을 주원료로 한다: 마그네시아 벽돌은 마그네사이트(MgCO₃)나 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 소성하여 얻는 산화마그네슘(MgO)을 주원료로 한다.
    * 열팽창성이 크며 스폴링이 약하다: 마그네시아 벽돌은 열팽창률이 크고 열충격 저항성(스폴링 저항성)이 약한 특성을 가진다.
    * 1,500℃ 이상으로 가열하여 소성한다: 마그네시아 벽돌은 고온 내화물로, 높은 소성 온도를 필요로 한다.
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78. 셔틀요(Shuttle Kiln)의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다.
  2. 급랭파가 생기지 않을 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.
  3. 가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다.
  4. 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다.
(정답률: 77%)
  • 셔틀 가마는 대차를 이용한 배치식 가마로, 유연한 조업과 편리한 작업이 특징입니다.
    가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다: 대차의 예열 및 열 보존을 통해 열 효율을 높일 수 있어 오답.
    급랭파가 생기지 않을 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다: 제품의 열충격 방지를 위해 가마 내에서 충분히 냉각하거나, 특정 온도 이상에서 서서히 냉각하는 것이 일반적이므로 오답.
    가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다: 한 대차가 소성되는 동안 다른 대차에서 작업하여 효율을 높이는 것이 셔틀 가마의 특징이므로 오답.
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79. 에너지법에 따라 국가에너지 기본계획 및 에너지 관련 시책의 효과적인 수립ㆍ수행을 한 에너지 총조사는 몇 년을 주기로 하여 실시하는가?

  1. 1년마다
  2. 2년마다
  3. 3년마다
  4. 4년마다
(정답률: 79%)
  • 에너지 총조사는 국가에너지기본계획 및 에너지 관련 시책의 효과적인 수립ㆍ수행을 위해 3년마다 실시됩니다.
    오답 노트
    - 1년마다: 에너지 총조사는 3년 주기로 실시하므로 오답.
    - 2년마다: 에너지 총조사는 3년 주기로 실시하므로 오답.
    - 4년마다: 에너지 총조사는 3년 주기로 실시하므로 오답.
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80. 내화도가 높고 용융점 부근까지 하중에 견디기 때문에 각종 가마의 천장에 주로 사용되는 내화물은?

  1. 규석내화물
  2. 납석내화물
  3. 샤모트내화물
  4. 마그네시아내화물
(정답률: 58%)
  • 규석내화물은 고온에서 하중을 견디는 능력이 우수하여 가마 천장과 같은 구조물에 적합합니다.
    오답 노트
    - 납석내화물: 주로 내화벽돌, 도가니 등에 사용되며 고온 하중 지지력이 규석내화물보다 낮아 오답.
    - 샤모트내화물: 주로 일반적인 내화벽돌, 용광로 등에 사용되며 고온 하중 지지력이 규석내화물보다 낮아 오답.
    - 마그네시아내화물: 염기성 내화물로 제강로 등에 사용되며 산성 분위기에 약하여 오답.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러 배기가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배기가스 열손실은 같은 연소 조건일 경우에 연소가스량이 적을수록 작아진다.
  2. 배기가스의 열량을 회수하기 위한 방법으로 급수예열기와 공기예열기를 적용한다.
  3. 배기가스의 열량을 회수함에 따라 배기가스의 온도가 낮아지고 효율이 상승하지만 16℃ 이상부터는 효율이 일정하다.
  4. 배기가스 온도는 발생증기의 포화온도 이하로 낮출 수 없어 보일러의 증기압력이 높아짐에 따라 배기가스 손실도 크다.
(정답률: 61%)
  • 배기가스의 열량을 회수하여 온도를 낮추면 보일러 효율은 지속적으로 상승하며, 특정 온도(예: 16℃)에서 효율이 일정해진다는 것은 사실이 아닙니다.
    오답 노트
    * 배기가스 열손실은 같은 연소 조건일 경우에 연소가스량이 적을수록 작아진다: 연소가스량이 적으면 배출되는 열량도 적으므로 열손실이 감소합니다.
    * 배기가스의 열량을 회수하기 위한 방법으로 급수예열기와 공기예열기를 적용한다: 급수예열기(절탄기)와 공기예열기는 배기가스의 잔열을 회수하여 보일러 효율을 높이는 대표적인 장치입니다.
    * 배기가스 온도는 발생증기의 포화온도 이하로 낮출 수 없어 보일러의 증기압력이 높아짐에 따라 배기가스 손실도 크다: 일반적인 보일러는 증기 포화온도보다 낮은 온도로 배기가스를 배출하기 어려우며, 증기압력이 높으면 포화온도도 높아져 배기가스 온도가 높아지고 열손실이 커집니다.
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82. 줄-톰슨계수(Joule-Thomson Coefficient, μ)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. μ가 (-)일 때 기체가 팽창함에 따라 온도는 내려간다.
  2. μ가 (+)일 때 기체가 팽창해도 온도는 일정하다.
  3. μ의 부호는 온도의 함수이다.
  4. μ의 부호는 열량의 함수이다.
(정답률: 79%)
  • 줄-톰슨 계수의 부호는 기체의 팽창 시 온도 변화 방향을 결정하며, 이 부호는 역전 온도를 기준으로 변하므로 온도의 함수이다.
    오답 노트
    * μ가 (-)일 때 기체가 팽창함에 따라 온도는 내려간다.: μ가 (-)일 때 기체가 팽창하면 온도는 올라간다.
    * μ가 (+)일 때 기체가 팽창해도 온도는 일정하다.: μ가 (+)일 때 기체가 팽창하면 온도는 내려간다.
    * μ의 부호는 열량의 함수이다.: μ의 부호는 온도의 함수이며, 열량의 함수가 아니다.
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83. 다음 중 사이폰 관(Siphon Tube)가 관련이 있는 것은?

  1. 수면계
  2. 안전밸브
  3. 압력계
  4. 어큐물레이터
(정답률: 66%)
  • 사이폰 관은 고온의 유체가 압력계로 직접 유입되는 것을 막아 압력계를 보호하는 역할을 합니다.
    오답 노트
    - 수면계: 액체의 높이를 측정하는 장치로 오답.
    - 안전밸브: 시스템의 과압을 방출하여 안전을 확보하는 장치로 오답.
    - 어큐물레이터: 유압 시스템에서 압력 에너지를 저장하거나 맥동을 흡수하는 장치로 오답.
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84. 맞대기 용접은 용접방법에 따라서 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 그루브의 형상은? (단, 자동용접은 제외한다.)

  1. V형
  2. H형
  3. R형
  4. A형
(정답률: 82%)
  • 판 두께가 50mm 이상인 매우 두꺼운 판의 맞대기 용접 시, 양면에서 용접하여 용접량과 변형을 줄이고 완전 용입을 확보하기 위해 H형 그루브(양면 U형 또는 양면 J형)가 적합합니다.
    오답 노트
    * V형: 단면 그루브로, 50mm 이상의 두꺼운 판에는 용접량이 많아 변형이 크고 비효율적이므로 오답.
    * R형: 맞대기 용접 그루브의 일반적인 형상이 아니므로 오답.
    * A형: 맞대기 용접 그루브의 일반적인 형상이 아니므로 오답.
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85. 보일러의 용기에 판 두께가 12mm, 용접길이가 230cm인 판을 맞대기 용접했을 때 45,000kg의 인장하중이 작용한다면 인장응력은?

  1. 100kg/cm2
  2. 145kg/cm2
  3. 163kg/cm2
  4. 255kg/cm2
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 인장하중과 단면적을 이용하여 인장응력을 계산하는 문제입니다.
    $$ \text{인장응력} (σ) = \frac{\text{인장하중} (P)}{\text{단면적} (A)} $$
    $$ \text{단면적} (A) = \text{두께} × \text{용접길이} $$
    $$ A = 1.2 \text{ cm} × 230 \text{ cm} = 276 \text{ cm}^2 $$
    $$ σ = \frac{45000 \text{ kg}}{276 \text{ cm}^2} $$
    $$ σ \approx 163.04 \text{ kg/cm}^2 $$
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86. 원통형 보일러의 특징이 아닌 것은?

  1. 구조가 간단하고 취급이 용이하다.
  2. 부하변동에 의한 압력변화가 적다.
  3. 보유량이 적어 파열 시 피해가 적다.
  4. 고압 및 대용량에는 부적당하다.
(정답률: 63%)
  • 원통형 보일러는 보유수량이 많아 열용량이 크기 때문에 파열 시 피해가 매우 큽니다. 따라서 "보유량이 적어 파열 시 피해가 적다"는 원통형 보일러의 특징이 아닙니다.
    오답 노트
    * 구조가 간단하고 취급이 용이하다: 원통형 보일러의 주요 장점 중 하나입니다.
    * 부하변동에 의한 압력변화가 적다: 보유수량이 많아 열용량이 크므로 부하변동에 대한 압력 안정성이 높습니다.
    * 고압 및 대용량에는 부적당하다: 원통형 보일러는 일반적으로 저압 및 중용량에 적합하며, 고압 및 대용량에는 수관식 보일러가 주로 사용됩니다.
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87. 보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀폐 보존방식이다.
  2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.
  3. 2~3개월의 단기보존에 사용된다.
  4. 보일러수는 pH가 6 정도로 유지되도록 한다.
(정답률: 83%)
  • 보일러의 만수보존법은 내부 부식을 방지하기 위해 보일러수를 알칼리성(pH 10~12)으로 유지해야 합니다.
    오답 노트
    * 밀폐 보존방식이다: 만수보존법은 산소 유입을 막아 부식을 방지하기 위해 보일러를 밀폐하는 방식이므로 맞는 설명입니다.
    * 겨울철 동결에 주의하여야 한다: 보일러 내부에 물이 가득 차 있으므로 겨울철 동파로 인한 손상을 방지해야 합니다.
    * 2~3개월의 단기보존에 사용된다: 만수보존법은 일반적으로 1개월 이상 6개월 미만의 단기 보존에 적합한 방법입니다.
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88. 육용강제 보일러에서 동체의 최소 두께에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 안지름이 900mm 이하인 것은 6mm (단, 스테이를 부착할 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과, 1350mm 이하의 것을 8mm
  3. 안지름이 1,350mm 초과 1,850mm 이하의 것은 10mm
  4. 안지름이 1,850mm 초과하는 것은 12mm
(정답률: 79%)
  • 육용강제 보일러 동체의 최소 두께는 안지름에 따라 규정된 기준이 있으며, 은 이 기준에 부합하지 않는 설명입니다.
    오답 노트
    - 안지름이 900mm 이하인 것은 6mm (단, 스테이를 부착할 경우): 안지름 900mm 이하 동체의 최소 두께는 8mm이므로 틀린 설명입니다.
    - 안지름이 900mm 초과, 1350mm 이하의 것을 8mm: 해당 안지름 범위의 동체 최소 두께는 8mm이므로 옳은 설명입니다.
    - 안지름이 1,350mm 초과 1,850mm 이하의 것은 10mm: 해당 안지름 범위의 동체 최소 두께는 10mm이므로 옳은 설명입니다.
    - 안지름이 1,850mm 초과하는 것은 12mm: 해당 안지름 범위의 동체 최소 두께는 12mm이므로 옳은 설명입니다.
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89. 보일러 급수처리 중 사용목적에 따른 청관제의 연결로 틀린 것은?

  1. pH : 조정제 : 암모니아
  2. 연화제 : 인산소다
  3. 탈산소제: 히드라진
  4. 가성취화방지제 : 아황산소다
(정답률: 60%)
  • 가성취화방지제는 질산염 등을 사용하여 방지하며, 아황산소다는 탈산소제로 사용되므로 틀린 연결입니다.
    오답 노트
    * pH : 조정제 : 암모니아: 암모니아는 pH 조정제로 사용됩니다.
    * 연화제 : 인산소다: 인산소다는 경도 성분을 침전시켜 스케일 생성을 방지하는 연화제입니다.
    * 탈산소제: 히드라진: 히드라진은 용존 산소를 제거하는 탈산소제입니다.
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90. 보일러의 효율을 입ㆍ출열법에 의하여 계산하려고 할 때, 입열항목에 속하지 않는 것은?

  1. 연료의 현열
  2. 연소가스의 현열
  3. 공기의 현열
  4. 연료의 발열량
(정답률: 49%)
  • 보일러의 입열항목은 보일러로 들어오는 모든 열량을 의미하며, 연소가스의 현열은 보일러에서 나가는 열손실 항목입니다.
    오답 노트:
    - 연료의 현열: 보일러로 공급되는 연료가 가진 열량이므로 입열항목입니다.
    - 공기의 현열: 연소에 필요한 공기가 가진 열량이므로 입열항목입니다.
    - 연료의 발열량: 연료가 연소될 때 발생하는 총 열량이므로 입열항목의 주요 구성 요소입니다.
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91. 향류열교환기 대수평균온온도차가 300℃, 열관류율이 15kcal/m2ㆍhㆍ℃, 열교환면적이 8m2일 때 열교환 열량은?

  1. 16,000kcal/h
  2. 26,000kcal/h
  3. 36,000kcal/h
  4. 46,000kcal/h
(정답률: 67%)
  • 이 문제는 열교환기의 열교환 열량을 구하는 문제로, 열관류율, 열교환 면적, 그리고 대수평균온도차를 이용하여 계산합니다.
    $$ Q = U · A · Δ T_{lm} $$
    $$ Q = 15 \text{ kcal/m}^2 · \text{h} · \text{℃} · 8 \text{ m}^2 · 300 \text{ ℃} $$
    $$ Q = 36,000 \text{ kcal/h} $$
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92. 관 스테이를 용접으로 부착하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 용접의 다리길이를 10mm 이상으로 한다.
  2. 스테이의 끝은 판의 외면보다 안쪽에 있어야 한다.
  3. 관 스테이의 두께는 4mm 이상으로 한다.
  4. 스테이의 끝은 화염에 접촉하는 판의 바깥으로 5mm를 초과하여 돌출해서는 안 된다.
(정답률: 62%)
  • 관 스테이의 두께는 보일러 압력과 열응력에 충분히 견딜 수 있도록 최소 4mm 이상으로 규정되어 있습니다.
    오답 노트:
    * 용접의 다리길이를 10mm 이상으로 한다.: 용접 다리길이는 일반적으로 관 스테이 두께의 0.7배 이상으로 하며, 10mm는 고정된 최소값이 아님.
    * 스테이의 끝은 판의 외면보다 안쪽에 있어야 한다.: 스테이의 끝은 판의 외면과 같거나 약간 돌출되어야 용접 작업이 용이하고 충분한 용접 강도를 확보할 수 있음.
    * 스테이의 끝은 화염에 접촉하는 판의 바깥으로 5mm를 초과하여 돌출해서는 안 된다.: 스테이의 끝은 화염에 직접 접촉하는 것을 피하기 위해 판의 외면과 같거나 약간 안쪽에 위치하는 것이 일반적이며, 5mm 초과 돌출은 과도한 열응력이나 손상을 유발할 수 있음.
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93. 열매채보일러의 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: 65%)
  • 열매채보일러는 물 대신 열매유를 사용하므로 물 처리장치나 청관제가 필요 없습니다.
    오답 노트
    * 낮은 압력에서도 고온의 증기를 얻을 수 있다: 열매채보일러는 낮은 압력에서 고온의 열매유를 얻을 수 있어, 고압 증기 보일러 대비 안전성이 높습니다.
    * 겨울철 동결의 우려가 적다: 열매유는 어는점이 낮아 겨울철 동결 위험이 적습니다.
    * 안전관리상 보일러 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다: 열매유의 손실 방지 및 시스템 안전을 위해 안전밸브는 밀폐식으로 설치합니다.
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94. 열팽창에의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 것을 레스트레인트(Restraint)라 한다. 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 앵커(Anchor)
  2. 스토퍼(Stopper)
  3. 리지드(Rigid)
  4. 가이드(Guide)
(정답률: 73%)
  • 앵커, 스토퍼, 가이드는 배관의 열팽창 이동을 구속하는 특정 기능의 레스트레인트 종류이지만, 리지드는 레스트레인트의 특성을 나타내는 용어이지 특정 종류를 지칭하지 않습니다.
    오답 노트
    - 앵커(Anchor): 배관의 모든 방향 이동을 완전히 구속하는 레스트레인트이므로 오답.
    - 스토퍼(Stopper): 배관의 특정 방향 이동을 제한하는 레스트레인트이므로 오답.
    - 가이드(Guide): 배관의 축 방향 이동은 허용하고 횡 방향 이동을 제한하는 레스트레인트이므로 오답.
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95. 수관식 보일러에 속하지 않는 것은?

  1. 코르니쉬 보일러
  2. 바브콕 보일러
  3. 라몬트 보일러
  4. 벤손 보일러
(정답률: 64%)
  • 코르니쉬 보일러는 연관식 보일러에 해당합니다.
    오답 노트
    - 바브콕 보일러: 수관식 보일러이므로 오답.
    - 라몬트 보일러: 수관식 보일러이므로 오답.
    - 벤손 보일러: 수관식 보일러이므로 오답.
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96. 급수펌프인 인젝터의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.
  2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.
  3. 송수량의 조절이 용이하다.
  4. 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다.
(정답률: 56%)
  • 인젝터는 송수량 조절 범위가 좁아 조절이 어렵습니다.
    오답 노트
    * 구조가 간단하여 소형에 사용된다: 인젝터의 장점입니다.
    * 별도의 소요동력이 필요하지 않다: 증기 자체의 에너지를 이용합니다.
    * 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다: 인젝터의 작동 원리입니다.
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97. 다음 중 3kg/cm2g 압력의 증기 2.8ton/h를 공급하는 배관의 지름으로 가장 적합한 것은? (단, 증기의 비체적은 0.4709m3/kg이며, 평균 유속은 30m/s이다.)

  1. 1inch
  2. 3inch
  3. 4inch
  4. 5inch
(정답률: 35%)
  • 이 문제는 증기 공급량, 비체적, 유속을 이용하여 배관의 단면적을 구하고, 이를 통해 배관의 지름을 계산하는 문제입니다.
    $$ D = \sqrt{\frac{4 · G · v}{π · u}} $$
    $$ D = \sqrt{\frac{4 · (2.8 \text{ ton/h} · \frac{1000 \text{ kg}}{1 \text{ ton}} · \frac{1 \text{ h}}{3600 \text{ s}}) · 0.4709 \text{ m}^3/\text{kg}}{π · 30 \text{ m/s}}} $$
    $$ D \approx 0.1248 \text{ m} \approx 4.91 \text{ inch} \approx 5 \text{ inch} $$
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98. 리벳이음 대비 용접이음의 장점으로 옳은 것은?

  1. 이음효율이 좋다.
  2. 잔류응력이 발생되지 않는다.
  3. 진동에 대한 감쇠력이 높다.
  4. 응력집중에 대하여 민감하지 않다.
(정답률: 70%)
  • 용접이음은 리벳이음보다 이음부의 단면 결손이 적어 이음효율이 높습니다.
    오답 노트:
    - 잔류응력이 발생되지 않는다: 용접 시 열변형으로 잔류응력이 발생하므로 오답.
    - 진동에 대한 감쇠력이 높다: 일체화되어 있어 감쇠력이 낮으므로 오답.
    - 응력집중에 대하여 민감하지 않다: 용접부 결함 등으로 응력집중이 발생하기 쉬우므로 오답.
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99. 최고 사용압력이 7kgf/cm2인 증기용 강제보일러의 수압시험 압력은 얼마로 하여야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 10.1kgf/cm2
  2. 11.1kgf/cm2
  3. 12.1kgf/cm2
  4. 13.1kgf/cm2
(정답률: 50%)
  • 증기용 강제보일러의 수압시험 압력은 최고사용압력에 1.5배를 곱한 후 특정 압력을 더하여 산정합니다.
    $$ \text{수압시험 압력} = 1.5 × \text{최고사용압력} + C $$
    $$ \text{수압시험 압력} = 1.5 × 7 \text{ kgf/cm}^2 + 1.6 \text{ kgf/cm}^2 $$
    $$ \text{수압시험 압력} = 12.1 \text{ kgf/cm}^2 $$
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100. 보일러의 옥내에 설치하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불연성 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치한다.
  2. 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리는 0.3m 이상으로 한다.
  3. 연도의 외측으로부터 0.3m 이내에 있는 가연성 물체에 대하여는 금속 이외의 불연성 재료로 피복한다.
  4. 연료를 저장할 때에는 소형보일러의 경우 보일러 외측으로부터 1m 이상 거리를 두거나 반격벽으로 할 수 있다.
(정답률: 73%)
  • 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리는 안전 및 유지보수를 위해 1.2m 이상으로 규정되어 있으므로 0.3m는 틀린 설명입니다.
    오답 노트
    - 불연성 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치한다: 화재 확산 방지를 위한 올바른 설치 기준입니다.
    - 연도의 외측으로부터 0.3m 이내에 있는 가연성 물체에 대하여는 금속 이외의 불연성 재료로 피복한다: 연도 주변 가연물 발화 방지를 위한 올바른 설치 기준입니다.
    - 연료를 저장할 때에는 소형보일러의 경우 보일러 외측으로부터 1m 이상 거리를 두거나 반격벽으로 할 수 있다: 연료 저장 시 안전거리 확보를 위한 올바른 설치 기준입니다.
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