에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2019-04-27)

에너지관리기사
(2019-04-27 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 연소 설비에서 배출되는 다음의 공해물질 중 산성비의 원인이 되며 가성소다나 석회 등을 통해 제거할 수 있는 것은?

  1. SOx
  2. NOx
  3. CO
  4. 매연
(정답률: 71%)
  • SOx는 산성비의 주요 원인 물질이며, 알칼리성 물질인 가성소다나 석회 등을 이용한 습식 또는 반건식 탈황 공정으로 효과적으로 제거할 수 있습니다.
    오답 노트
    - NOx: 산성비의 원인이 되지만, 가성소다나 석회로 직접 제거하는 방식보다는 선택적 촉매 환원법(SCR) 등이 주로 사용됩니다.
    - CO: 불완전 연소 생성물로 유독하지만, 산성비의 원인이 아니며 가성소다나 석회로 제거하지 않습니다.
    - 매연: 미세먼지의 일종으로 호흡기 질환을 유발하지만, 산성비의 직접적인 원인이 아니며 가성소다나 석회로 제거하지 않습니다.
  • 산성비(H2SO4)
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2. CmHn 1Nm3를 완전 연소시켰을 때 생기는 H2O의 양(Nm3)은? (단, 분자식의 첨자 m, n과 답항의 n 은 상수이다.)

  1. n/4
  2. n/2
  3. n
  4. 2n
(정답률: 80%)
  • 이 문제는 탄화수소의 완전 연소 반응식을 작성하고, 기체 반응의 부피 관계를 나타내는 아보가드로의 법칙을 적용하여 생성되는 수증기의 양을 계산합니다.
    $$ \text{C}_m\text{H}_n + \left(m + \frac{n}{4}\right)\text{O}_2 \rightarrow m\text{CO}_2 + \frac{n}{2}\text{H}_2\text{O} $$
    주어진 CmHn 1Nm3가 완전 연소될 때, 위 반응식의 계수비에 따라 H2O가 생성됩니다. 기체의 경우, 같은 온도와 압력에서 부피비는 몰수비와 같으므로, CmHn 1Nm3는 H2O (n/2)Nm3를 생성합니다.
    $$ 1 \text{ Nm}^3 \text{ C}_m\text{H}_n \rightarrow \frac{n}{2} \text{ Nm}^3 \text{ H}_2\text{O} $$
    $$ \text{H}_2\text{O} \text{의 양} = \frac{n}{2} \text{ Nm}^3 $$
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3. 다음 중 매연 생성에 가장 큰 영향을 미치는 것은?

  1. 연소속도
  2. 발열량
  3. 공기비
  4. 착화온도
(정답률: 85%)
  • 매연은 연료의 불완전 연소로 인해 발생하는 미세한 탄소 입자이며, 공기비는 연소에 필요한 이론 공기량에 대한 실제 공급 공기량의 비율로 불완전 연소 여부에 가장 직접적인 영향을 미칩니다.
    오답 노트
    - 연소속도: 연소속도는 연소 반응의 빠르기를 나타내며, 매연 생성에 간접적인 영향을 줄 수 있으나 직접적인 원인은 아닙니다.
    - 발열량: 발열량은 연료가 연소할 때 발생하는 열에너지의 양으로, 매연 생성과 직접적인 관련이 적습니다.
    - 착화온도: 착화온도는 연료가 스스로 연소를 시작하는 최저 온도로, 연소 시작 조건이지 매연 생성량에 직접적인 영향을 미치지 않습니다.
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4. 액체의 인화점에 영향을 미치는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 발화지연시간
  4. 용액의 농도
(정답률: 78%)
  • 발화지연시간은 혼합기가 점화원과 접촉한 후 불꽃이 발생하기까지 걸리는 시간으로, 인화점 자체에 직접적인 영향을 미치는 요인이 아닙니다.
    오답 노트
    * 온도: 액체의 증기압에 직접 영향을 주어 인화점을 변화시킵니다.
    * 압력: 액체의 증기압에 영향을 주어 인화점을 변화시킵니다.
    * 용액의 농도: 혼합물의 경우 가연성 성분의 농도가 인화점을 결정하는 중요한 요인입니다.
  • 인화점: 액체의 표면에서 발생한 증기와 공기의 혼합물이 폭발하한계에 도달할 수 있는 가장 낮은 온도
    ⓐ 온도: 액체의 증기압을 증가시켜 인화점을 낮추는 요인
    ⓑ압력: 액체의 증기압을 증가시켜 인화점을 낮추는 요인
    ⓒ용액의 농도: 액체의 증기압을 증가시켜 인화점을 낮추는 요인
    ⓓ발화지연시간: 액체가 점화되어 연소를 시작하기까지의 시간

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5. 탄소 1kg을 완전 연소시키는 데 필요한 공기량(Nm3)은? (단, 공기 중의 산소와 질소의 체적 함유 비를 각각 21%와 79%로 하며 공기 1 kmol의 체적은 22.4 m3 이다.)

  1. 6.75
  2. 7.23
  3. 8.89
  4. 9.97
(정답률: 73%)
  • 이 문제는 탄소의 완전 연소에 필요한 산소량을 화학량론적으로 계산한 후, 공기 중 산소의 체적 비율을 이용하여 필요한 공기량을 구하는 문제입니다.
    $$ V_{공기} = \frac{m_C}{M_C} × V_{몰부피} × \frac{1}{\text{O}_2 \text{ 체적비}} $$
    $$ V_{공기} = \frac{1 \text{ kg}}{12 \text{ kg/kmol}} × 22.4 \text{ m}^3\text{/kmol} × \frac{1}{0.21} $$
    $$ V_{공기} = 8.89 \text{ Nm}^3 $$
  • C+O2 →CO2
    12kg : 22.4 m3
    1kg : Oo=22.4/12=1.867
    Ao=Oo/0.21=1.867/0.21=8.89 Nm3
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6. 여과 집진장치의 여과재 중 내산성, 내알칼리성 모두 좋은 성질을 갖는 것은?

  1. 테트론
  2. 사란
  3. 비닐론
  4. 글라스
(정답률: 79%)
  • 비닐론은 내산성 및 내알칼리성이 모두 우수하여 여과재로 적합합니다.
    오답 노트
    - 테트론: 내알칼리성이 약하여 오답.
    - 사란: 내열성이 낮아 오답.
    - 글라스: 내알칼리성이 약하여 오답.
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7. 고부하의 연소설비에서 연료의 점화나 화염 안정화를 도모하고자 할 때 사용할 수 있는 장치로서 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 분젠 버너
  2. 파일럿 버너
  3. 플라즈마 버너
  4. 스파크 플러그
(정답률: 63%)
  • 분젠 버너는 실험실에서 사용하는 소규모 연소 장치로, 고부하 연소 설비의 점화나 화염 안정화에는 적합하지 않습니다.
    오답 노트
    - 파일럿 버너: 주 버너의 점화 및 화염 안정화를 위해 사용되는 보조 버너이므로 오답.
    - 플라즈마 버너: 고온의 플라즈마를 이용하여 강력한 점화 및 화염 안정화를 제공하므로 오답.
    - 스파크 플러그: 전기 스파크를 발생시켜 연료를 점화하는 장치이므로 오답.
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8. 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: 85%)
  • 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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9. 과잉 공기가 너무 많을 때 발생하는 현상으로 옳은 것은?

  1. 연소 온도가 높아진다.
  2. 보일러 효율이 높아진다.
  3. 이산화탄소 비율이 많아진다.
  4. 배기가스의 열손실이 많아진다.
(정답률: 76%)
  • 과잉 공기가 많아지면 연소에 참여하지 않는 공기가 배기가스와 함께 배출되어 열을 빼앗아가기 때문입니다.
    오답 노트
    * 연소 온도가 높아진다: 과잉 공기가 많아지면 연소에 참여하지 않는 공기가 열을 흡수하여 연소 온도를 낮춥니다.
    * 보일러 효율이 높아진다: 과잉 공기가 많아지면 배기가스 열손실이 증가하여 보일러 효율이 낮아집니다.
    * 이산화탄소 비율이 많아진다: 과잉 공기가 많아지면 연소 가스 중 질소 등 불활성 기체의 비율이 높아져 이산화탄소의 상대적 비율은 낮아집니다.
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10. 연소 배기가스량의 계산식(Nm3/kg)으로 틀린 것은? (단, 습연소가스량 V, 건연소가스량 V′, 공기비 m, 이론공기량 A이고, H, O, N, C, S는 원소, W는 수분이다.)

  1. V = mA + 5.4H + 0.70O + 0.8N + 1.25W
  2. V = (m – 0.21)A + 1.87C + 11.2H + 0.7S + 0.8N + 1.25W
  3. V′ = mA – 5.6H – 0.7O + 0.8N
  4. V′ = (m – 0.21)A + 1.87C + 0.7S + 0.8N
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 연소 배기가스량 계산식의 정확성을 묻는 이론/개념/암기 문제입니다. 연소 배기가스량은 연료의 성분과 공급된 공기량에 따라 생성되는 연소 생성물(CO₂, H₂O, SO₂, N₂)과 미반응 공기(O₂, N₂)의 총 부피를 합산하여 계산합니다.
    건연소가스량(V′) 또는 습연소가스량(V)을 계산할 때, 이론공기량(A)과 공기비(m)를 활용하여 각 성분별 부피를 더하거나 빼는 방식으로 공식을 유도합니다. 이때, 이론공기량 A와 연료 성분 간의 관계식인 0.21A = 1.87C + 5.6H - 0.7O + 0.7S 를 활용하면 다양한 형태의 공식이 도출될 수 있습니다.
    제시된 보기 중 V′ = mA – 5.6H – 0.7O + 0.8N 공식은 산소(O) 항의 부호가 잘못되어 틀린 공식입니다. 올바른 건연소가스량(V′) 공식은 V' = mA - 5.6H + 0.7O + 0.8N 입니다.
    오답 노트
    * V = mA + 5.4H + 0.70O + 0.8N + 1.25W: 습연소가스량 V를 이론공기량 A와 공기비 m, 그리고 각 원소의 부피로 나타낸 공식으로, 5.6H 대신 5.4H로 표기된 미세한 수치 차이가 있으나 일반적으로 통용되는 형태이므로 올바른 공식입니다.
    * V = (m – 0.21)A + 1.87C + 11.2H + 0.7S + 0.8N + 1.25W: 습연소가스량 V를 건연소가스량 V′에 수분(H₂O) 발생량을 더한 형태로 나타낸 올바른 공식입니다.
    * V′ = (m – 0.21)A + 1.87C + 0.7S + 0.8N: 건연소가스량 V′를 이론공기량 A와 공기비 m, 그리고 각 원소의 부피로 나타낸 올바른 공식입니다.
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11. 탄소 87%, 수소 10%, 황 3%의 중유가 있다. 이 때 중유의 탄산가스최대량(CO2)max는 약 몇 % 인가?

  1. 10.23
  2. 16.58
  3. 21.35
  4. 25.83
(정답률: 46%)

  • CO2max=(1867C+0.7S)/God
    Ao={1.867C+5.6(H-O/8)+0.7S}/0.21={1.867C+5.6H-5.6O+0.7S}/0.21
    =1.867*0.87+5.6*0.1+0.7*0.03/0.21=10.5
    God=0.79Ao+1.867C+0.7S+0.8n
    =0.79*10.5+1.867*0.87+0.7*0.03+0
    =9.94
    ※ CO2max=(1.867C+0.7S)/God=(1.867*0.87+0.7*0.03)/9.94
    =0.1655=16.55%

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12. 다음 중 고체연료의 공업분석에서 계산만으로 산출되는 것은?

  1. 회분
  2. 수분
  3. 휘발분
  4. 고정탄소
(정답률: 81%)
  • 고정탄소는 고체연료의 공업분석에서 수분, 휘발분, 회분을 측정한 후 100%에서 이들의 합을 빼서 계산되는 성분입니다.
    오답 노트
    * 회분: 시료를 연소시킨 후 남은 재의 무게를 측정하여 직접 구합니다.
    * 수분: 시료를 건조시켜 증발하는 수분의 양을 측정하여 직접 구합니다.
    * 휘발분: 시료를 고온에서 가열하여 발생하는 휘발성 물질의 양을 측정하여 직접 구합니다.
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13. 어느 용기에서 압력(P)과 체적(V)의 관계가 P = (50V + 10) × 102 kPa 과 같을 때 체적이 2m3에서 4m3 로 변하는 경우 일량은 몇 MJ 인가? (단, 체적의 단위는 m3 이다.)

  1. 32
  2. 34
  3. 36
  4. 38
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 압력-체적 관계가 주어진 경우 기체가 한 일의 양을 계산하는 문제입니다. 기체가 한 일은 압력을 체적에 대해 적분하여 구할 수 있습니다.
    $$ W = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV $$
    $$ W = \int_{2}^{4} (50V + 10) × 10^2 \, dV $$
    $$ W = 32 \, \text{MJ} $$
  • ⓐ 체적이 2m3 압력(P1)=(50*2+10)10^2=11000KPA=10MPA
    ⓑ 체적이 4m3 압력(P1)=(50*4+10)10^2=21000KPA=21MPA
    W=(P1+P2)*V=(11+21)*1=32MJ
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14. 다음 중 폭발의 원인이 나머지 셋과 크게 다른 것은?

  1. 분진 폭발
  2. 분해 폭발
  3. 산화 폭발
  4. 증기 폭발
(정답률: 71%)
  • 증기 폭발은 물질의 급격한 상변화에 의한 물리적 폭발인 반면, 나머지 보기들은 화학 반응에 의한 폭발입니다.
    * 분진 폭발: 가연성 분진이 공기 중 산소와 급격히 반응하는 화학적 산화 폭발입니다.
    * 분해 폭발: 불안정한 물질이 자체적으로 급격히 분해되며 에너지를 방출하는 화학적 폭발입니다.
    * 산화 폭발: 가연성 물질이 산소와 급격히 반응하여 발생하는 화학적 폭발입니다.
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15. 연소 생성물(CO2, N2) 등의 농도가 높아지면 연소속도에 미치는 영향은?

  1. 연소속도가 빨라진다.
  2. 연소속도가 저하된다.
  3. 연소속도가 변화없다.
  4. 처음에는 저하되나, 나중에는 빨라진다.
(정답률: 77%)
  • 연소 생성물은 산소 농도를 희석하고 반응열을 흡수하여 연소 반응을 방해하므로 연소속도를 저하시킵니다.
    오답 노트
    - 연소속도가 빨라진다: 연소 생성물은 반응을 촉진하는 물질이 아니므로 오답.
    - 연소속도가 변화없다: 연소 생성물의 증가는 반응 환경에 영향을 미치므로 오답.
    - 처음에는 저하되나, 나중에는 빨라진다: 연소 생성물의 지속적인 증가는 연소속도를 계속 저하시키거나 소화시키는 경향이 있으므로 오답.
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16. 열정산을 할 때 입열 항에 해당하지 않는 것은?

  1. 연료의 연소열
  2. 연료의 현열
  3. 공기의 현열
  4. 발생 증기열
(정답률: 66%)
  • 열정산에서 입열은 시스템으로 들어오는 열을 의미하며, 발생 증기열은 시스템에서 생산되어 외부로 나가는 열이므로 출열 항에 해당합니다.
    오답 노트
    * 연료의 연소열: 연료가 연소하면서 시스템으로 공급되는 열이므로 입열입니다.
    * 연료의 현열: 연료가 가지고 있는 열에너지로, 시스템으로 들어오는 입열입니다.
    * 공기의 현열: 연소용 공기 등이 가지고 있는 열에너지로, 시스템으로 들어오는 입열입니다.
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17. 보일러의 급수 및 발생증기의 엔탈피를 각각 150, 670 kcal/kg 이라고 할 때 20000 kg/h 의 증기를 얻으려면 공급열량은 약 몇 kcal/h 인가?

  1. 9.6 × 106
  2. 10.4 × 106
  3. 11.7 × 106
  4. 12.2 × 106
(정답률: 69%)
  • 이 문제는 보일러에서 증기를 생산하는 데 필요한 공급열량을 구하는 문제로, 증기 생산량과 급수 및 증기의 엔탈피 차이를 이용하여 계산합니다.
    $$ Q = m × (h_s - h_f) $$
    $$ Q = 20000 \text{ kg/h} × (670 - 150) \text{ kcal/kg} $$
    $$ Q = 10.4 × 10^6 \text{ kcal/h} $$
  • 20000*(670-150)
    =1040000
    =10.4 × 10^6
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18. 1Nm3의 메탄가스를 공기를 사용하여 연소시킬 때 이론 연소온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 대기 온도는 15℃이고, 메탄가스의 고발열량은 39767 kJ/Nm3 이고, 물의 증발잠열은 2017.7 kJ/Nm3 이고, 연소가스의 평균정압비열은 1.423 kJ/Nm3℃ 이다.)

  1. 2387
  2. 2402
  3. 2417
  4. 2432
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 메탄가스의 저발열량을 계산한 후, 연소가스의 총열용량과 열평형을 이용하여 이론 연소온도를 구합니다.
    $$ \text{저발열량 (LHV)} = \text{고발열량 (HHV)} - (\text{생성된 물의 증발잠열}) $$
    $$ \text{LHV} = (\text{연소가스 총 부피}) × (\text{연소가스 평균정압비열}) × (\text{이론 연소온도} - \text{대기 온도}) $$
    메탄 연소 반응: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
    공기 중 질소 부피: 2 Nm³ (O₂) × (79/21) ≈ 7.52 Nm³ (N₂)
    생성된 물의 증발잠열: $$ 2 \text{ Nm}^3 × 2017.7 \text{ kJ/Nm}^3 = 4035.4 \text{ kJ} $$
    저발열량 (LHV): $$ 39767 \text{ kJ/Nm}^3 - 4035.4 \text{ kJ/Nm}^3 = 35731.6 \text{ kJ/Nm}^3 $$
    연소가스 총 부피: $$ 1 \text{ Nm}^3 (\text{CO}_2) + 2 \text{ Nm}^3 (\text{H}_2\text{O}) + 7.52 \text{ Nm}^3 (\text{N}_2) = 10.52 \text{ Nm}^3 $$
    열평형식: $$ 35731.6 = 10.52 × 1.423 × (T - 15) $$
    $$ T \approx 2402 \text{ ℃} $$
  • 저위발열량(Hl)=연소가스열량(Qg)=Cg*Gw*Δtg=Cg*Gw*(tg-to)
    =고위발열량(Hh)-물의 증발잠열
    CH4+2O2 → CO2+2H2O
    ⓐ저위발열량(Hl)=연소가스열량(Qg)=Cg*Gw*Δtg=Cg*Gw*(tg-to)=1.423*0.79*2/0.21+3(1CO2+2H2O)*(tg-15)
    =1.423*10.5*(tg-15)
    ⓑ 저위발열량(Hl)= 고위발열량(Hl)-물의 증발잠열=39767 kJ/Nm3-2H2O*2017.7 kJ/Nm3=35731.6 kJ/Nm3
    ※ ⓐ=ⓑ 1.423*10.5*(tg-15)=35731.6
    이론연소온도(tg)=2410℃
    ▶ 1.423*(2/0.21*0.79+3)*(tg-15)=39767-2*2017.7
    tg=2401℃
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19. 다음 기체연료 중 고발열량(kcal/Sm3)이 가장 큰 것은?

  1. 고로가스
  2. 수성가스
  3. 도시가스
  4. 액화석유가스
(정답률: 80%)
  • 액화석유가스는 주성분인 프로판과 부탄의 탄소 함량이 높아 연소 시 발생하는 열량이 가장 크다.
    오답 노트:
    - 고로가스: 제철 공정 부산물로, 질소와 이산화탄소 함량이 높아 발열량이 매우 낮다.
    - 수성가스: 수증기와 코크스의 반응으로 생성되며, 일산화탄소와 수소가 주성분으로 발열량이 비교적 낮다.
    - 도시가스: 주로 메탄을 주성분으로 하는 천연가스로, 액화석유가스보다 발열량이 낮다.
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20. 도시가스의 호환성을 판단하는데 사용되는 지수는?

  1. 웨베지수(Webbe Index)
  2. 듀롱지수(Dulong Index)
  3. 릴리지수(Lilly Index)
  4. 제이도비흐지수(Zeldovich Index)
(정답률: 84%)
  • 도시가스의 호환성을 판단하는 데 사용되는 지수는 웨베지수로, 가스의 발열량과 비중을 고려하여 연소 특성이 유사한지 평가합니다.
    오답 노트
    - 듀롱지수(Dulong Index): 연료의 원소 조성으로부터 발열량을 계산하는 데 사용됩니다.
    - 릴리지수(Lilly Index): 도시가스의 호환성 판단과는 관련이 없는 지수입니다.
    - 제이도비흐지수(Zeldovich Index): 연소 이론에서 화염 전파 및 안정성을 분석하는 데 사용되는 무차원 지수입니다.
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2과목: 열역학

21. 오토(Otto)사이클은 온도-엔트로피(T-S)선도로 표시하면 그림과 같다. 작동유체가 열을 방출하는 과정은?

  1. 1 → 2 과정
  2. 2 → 3 과정
  3. 3 → 4 과정
  4. 4 → 1 과정
(정답률: 60%)
  • 오토 사이클의 T-S 선도에서 작동유체가 열을 방출하는 과정은 엔트로피(S)가 감소하는 과정입니다.
    오답 노트:
    1 → 2 과정: 등엔트로피 압축 과정으로, 단열 과정이므로 열 출입이 없습니다.
    2 → 3 과정: 정적 가열 과정으로, 작동유체가 열을 흡수하는 과정입니다.
    3 → 4 과정: 등엔트로피 팽창 과정으로, 단열 과정이므로 열 출입이 없습니다.
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22. 다음 과정 중 가역적인 과정이 아닌 것은?

  1. 과정은 어느 방향으로나 진행될 수 있다.
  2. 마찰을 수반하지 않아 마찰로 인한 손실이 없다.
  3. 변화 경로의 어느 점에서도 역학적, 열적, 화학적 등의 모든 평형을 유지하면서 주위에 어떠한 영향도 남기지 않는다.
  4. 과정은 이를 조절하는 값을 무한소만큼씩 변화시켜도 역행할 수는 없다.
(정답률: 62%)
  • 비가역 과정은 한 번 진행되면 원래 상태로 되돌릴 수 없거나, 되돌리더라도 주위에 영구적인 변화를 남기는 과정입니다. 는 이러한 비가역 과정의 특징을 정확히 설명합니다. 비가역 과정은 이를 조절하는 값을 무한소만큼 변화시켜도 역행할 수 없으며, 항상 한 방향으로만 진행됩니다.
    * 과정은 어느 방향으로나 진행될 수 있다: 가역 과정의 특징이므로 오답.
    * 마찰을 수반하지 않아 마찰로 인한 손실이 없다: 마찰은 비가역성의 주요 원인이므로, 마찰이 없다는 것은 가역 과정의 특징에 해당하여 오답.
    * 변화 경로의 어느 점에서도 역학적, 열적, 화학적 등의 모든 평형을 유지하면서 주위에 어떠한 영향도 남기지 않는다: 가역 과정의 정의에 해당하므로 오답.
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23. 증기 압축 냉동사이클에서 압축기 입구의 엔탈피는 223 kJ/kg, 응축기 입구의 엔탈피는 268 kJ/kg, 증발기 입구의 엔탈피는 91 kJ/kg인 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 1.8
  2. 2.3
  3. 2.9
  4. 3.5
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 증기 압축 냉동사이클의 성적계수(COP)를 계산하는 문제입니다. 냉동기의 성적계수는 냉동 효과를 압축 일량으로 나눈 값으로 구할 수 있습니다.
    $$ COP = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1} $$
    $$ COP = \frac{223 - 91}{268 - 223} $$
    $$ COP = 2.93 $$
  • 냉동기의 성적계수 COP=Q2/W(냉동력/동력)
    =｛압축기 입구의 엔탈피(h1)-증발기 입구의 엔탈피(h4)｝/｛응축기 입구의 엔탈피(H2)-압축기 입구의 엔탈피(h1)｝
    =(223-91)/(268-223)=2.93≒2.9
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24. 압력 1MPa, 온도 210℃ 인 증기는 어떤 상태의 증기인가? (단, 1MPa 에서의 포화온도는 179℃이다.)

  1. 과열증기
  2. 포화증기
  3. 건포화증기
  4. 습증기
(정답률: 76%)
  • 증기의 온도가 동일 압력에서의 포화온도보다 높으면 과열증기입니다.
    오답 노트
    - 포화증기: 증기 온도가 포화온도와 같을 때의 상태이므로 오답.
    - 건포화증기: 액체가 섞이지 않은 포화증기 상태이므로 오답.
    - 습증기: 액체가 섞여 있는 포화증기 상태이므로 오답.
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25. 열역학 제1법칙은 기본적으로 무엇에 관한 내용인가?

  1. 열의 전달
  2. 온도의 정의
  3. 엔트로피의 정의
  4. 에너지의 보존
(정답률: 86%)
  • 열역학 제1법칙은 고립계에서 에너지의 총량이 항상 일정하게 보존된다는 원리입니다.
    오답 노트
    * 열의 전달: 에너지 전달의 한 형태일 뿐입니다.
    * 온도의 정의: 물질의 뜨겁고 차가운 정도를 나타내는 척도입니다.
    * 엔트로피의 정의: 무질서도를 나타내며 열역학 제2법칙과 관련됩니다.
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26. 성능계수(COP)가 2.5인 냉동기가 있다. 15냉동톤(refrigeration ton)의 냉동 용량을 얻기 위해서 냉동기에 공급해야할 동력(kW)은? (단, 1냉동톤은 3.861 kW 이다.)

  1. 20.5
  2. 23.2
  3. 27.5
  4. 29.7
(정답률: 72%)
  • 이 문제는 냉동기의 성능계수(COP) 정의를 이용하여 주어진 냉동 용량을 얻기 위해 필요한 동력을 계산하는 문제입니다.
    $$ \text{소비 동력 (kW)} = \frac{\text{냉동 용량 (kW)}}{\text{성능계수 (COP)}} $$
    먼저 냉동 용량을 kW 단위로 변환합니다.
    $$ \text{냉동 용량 (kW)} = 15 \text{ RT} × 3.861 \text{ kW/RT} = 57.915 \text{ kW} $$
    이제 이 값을 성능계수 공식에 대입하여 소비 동력을 계산합니다.
    $$ \text{소비 동력 (kW)} = \frac{57.915 \text{ kW}}{2.5} $$
    $$ \text{소비 동력 (kW)} = 23.166 \text{ kW} \approx 23.2 \text{ kW} $$
  • 2.5=(15*3.861)/W
    W=(15*3.861)/2.5=23.166
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27. 냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 비체적이 커야 한다.
  2. 불활성이고 안정적이어야 한다.
  3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 액체의 표면장력이 작아야 한다.
(정답률: 79%)
  • 냉매는 압축기 및 배관의 크기를 줄이기 위해 증기 상태에서 비체적이 작아야 한다.
    오답 노트
    * 불활성이고 안정적이어야 한다: 냉매는 화학적으로 안정적이고 다른 물질과 반응하지 않아야 한다.
    * 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다: 냉매는 증발 잠열이 커야 냉동 효과가 좋다.
    * 액체의 표면장력이 작아야 한다: 냉매는 표면장력이 작아야 열교환기 내 유동이 원활하다.
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28. 디젤 사이클로 작동되는 디젤 기관의 각 행정의 순서를 옳게 나타낸 것은?

  1. 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열
  2. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열
  3. 등온압축 → 정적가열 → 등온팽창 → 정적방열
  4. 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정적방열
(정답률: 65%)
  • 디젤 사이클은 단열압축, 정압가열, 단열팽창, 정적방열의 4가지 이상 행정으로 구성됩니다.
    오답 노트
    * 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열: 정적가열은 오토 사이클의 특징이므로 오답.
    * 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열: 정압방열이 아닌 정적방열이므로 오답.
    * 등온압축 → 정적가열 → 등온팽창 → 정적방열: 등온압축 및 등온팽창은 카르노 사이클의 특징이므로 오답.
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29. 수증기를 사용하는 기본 랭킨사이클에서 응축기 압력을 낮출 경우 발생하는 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 열이 방출되는 온도가 낮아진다.
  2. 열효율이 높아진다.
  3. 터빈 날개의 부식 발생 우려가 커진다.
  4. 터빈 출구에서 건도가 높아진다.
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 랭킨 사이클에서 응축기 압력 변화가 미치는 영향을 묻는 이론 문제입니다. 응축기 압력을 낮추면 터빈 출구의 증기가 더 낮은 압력까지 팽창하게 되어 건도가 낮아집니다. 따라서 "터빈 출구에서 건도가 높아진다."는 설명은 옳지 않습니다.
    오답 노트:
    * 열이 방출되는 온도가 낮아진다.: 응축기 압력이 낮아지면 포화 온도가 낮아지므로 열 방출 온도가 낮아지는 것은 맞는 설명입니다.
    * 열효율이 높아진다.: 열 방출 온도가 낮아지면 사이클의 유효 온도차가 커져 열효율이 높아지는 것은 맞는 설명입니다.
    * 터빈 날개의 부식 발생 우려가 커진다.: 터빈 출구에서 건도가 낮아지면 증기 내 수분 함량이 증가하여 터빈 날개의 침식 및 부식 우려가 커지는 것은 맞는 설명입니다.
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30. 압력 100kPa, 체적 3m3인 이상기체가 등엔트로피 과정을 통하여 체적이 2m3으로 변하였다. 이 과정 중에 기체가 한 일은 약 몇 kJ 인가? (단, 기체상수는 0.488 kJ/(kg·K), 정적비열은 1.642 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. -113
  2. -129
  3. -137
  4. -143
(정답률: 49%)
  • Wt=1/K-1(P1V1-P2V2)
    =P1V1/K-1(1-P2/P1*V2/V1)
    =P1V1/K-1(1-(V1/V2)^K*V2/V1)
    ⓐ K=Cp/Cv, R=Cp-Cv
    = R+Cv/Cv=(1+R/Cv)=1+0.488/1.642=1.297
    ⓑ T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=(V1/V2)^K-1
    ※ Wt=P1V1/K-1(1-(V1/V2)^K*V2/V1)
    =100*3/(1.297-1)｛1-(3/2)^1.297*(2/3)｝
    =-129.266 ≒ -129kJ
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31. 다음과 관계있는 법칙은?

  1. 열역학 제3법칙
  2. 열역학 제2법칙
  3. 열역학 제1법칙
  4. 열역학 제0법칙
(정답률: 80%)
  • 열역학 제2법칙은 열을 100% 일로 전환하는 것이 불가능하며, 엔트로피는 항상 증가하는 방향으로 진행됨을 설명합니다.
    오답 노트
    - 열역학 제3법칙: 절대 0도에서 순수한 결정 물질의 엔트로피는 0임을 설명합니다.
    - 열역학 제1법칙: 에너지 보존 법칙으로, 에너지의 총량은 일정함을 설명합니다.
    - 열역학 제0법칙: 열적 평형에 대한 법칙으로, 두 물체가 세 번째 물체와 열적 평형 상태에 있으면 그 두 물체도 서로 열적 평형 상태에 있음을 설명합니다.
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32. 1.5 MPa, 250℃의 공기 5kg이 폴리트로픽 지수 1.3인 폴리트로픽 변화를 통해 팽창비가 5가 될 때까지 팽창하였다. 이 때 내부에너지의 변화는 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정적비열은 0.72 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. -1002
  2. -721
  3. -144
  4. -72
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 폴리트로픽 변화 과정에서 기체의 내부에너지 변화를 계산하는 문제입니다. 내부에너지 변화는 질량, 정적비열, 그리고 온도 변화의 곱으로 구할 수 있으며, 온도 변화는 폴리트로픽 관계식을 통해 계산합니다.
    $$ T_2 = T_1 \left(\frac{V_1}{V_2}\right)^{n-1} $$
    $$ Δ U = m c_v (T_2 - T_1) $$
    $$ T_1 = 250 + 273.15 = 523.15 \text{ K} $$
    $$ T_2 = 523.15 × \left(\frac{1}{5}\right)^{1.3-1} = 523.15 × (0.2)^{0.3} \approx 322.6 \text{ K} $$
    $$ Δ U = 5 × 0.72 × (322.6 - 523.15) $$
    $$ Δ U \approx -721.98 \text{ kJ} $$
  • ΔU=mCvdt=mCv(T2-T1)
    T2/T1=(P2/P1)^K-1/K=(V1/V2)^K-1
    ※ T2/T1=(V1/V2)^K-1 팽창비=V2/V1
    T2/(273+250)=(1/5)^1.3-1
    T2=322.7K
    내부에너지의 변화 ΔU=mCvdt=mCv(T2-T1) =5-0.72(322.7-523) =-721.08 kJ
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33. 다음 사이클(cycle) 중 물과 수증기를 오가면서 동력을 발생시키는 플랜트에 적용하기 적합한 것은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 74%)
  • 랭킨 사이클은 물과 수증기의 상변화를 이용하여 열에너지를 기계적 동력으로 변환하는 증기 동력 사이클입니다.
    오답 노트
    - 오토 사이클: 내연기관의 작동 사이클로, 물과 수증기의 상변화를 이용하지 않으므로 오답.
    - 디젤 사이클: 내연기관의 작동 사이클로, 물과 수증기의 상변화를 이용하지 않으므로 오답.
    - 브레이턴 사이클: 가스터빈 엔진의 작동 사이클로, 물과 수증기의 상변화를 이용하지 않으므로 오답.
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34. 카르노 사이클(Carnot cycle)로 작동하는 가역 기관에서 650℃의 고열원으로부터 18830 kJ/min 의 에너지를 공급받아 일을 하고 65℃의 저열원에 방열시킬 때 방열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 1.92
  2. 2.61
  3. 115.0
  4. 156.5
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 카르노 사이클의 열효율과 열량-온도 관계를 이용하여 저열원으로 방출되는 열량을 계산합니다. 카르노 사이클은 가역 기관이므로, 고열원과 저열원의 절대 온도 비율이 흡수열량과 방출열량의 비율과 같습니다.
    $$ \frac{Q_L}{Q_H} = \frac{T_L}{T_H} $$
    주어진 값을 대입하기 위해 온도를 켈빈(K)으로 변환합니다.
    $$ T_H = 650℃ + 273.15 = 923.15 K $$
    $$ T_L = 65℃ + 273.15 = 338.15 K $$
    $$ Q_H = 18830 \text{ kJ/min} $$
    $$ Q_L = Q_H × \frac{T_L}{T_H} = 18830 \text{ kJ/min} × \frac{338.15 \text{ K}}{923.15 \text{ K}} $$
    $$ Q_L \approx 6899.9 \text{ kJ/min} $$
    이제 방열량 Q_L을 kW 단위로 변환합니다. (1 kW = 1 kJ/s)
    $$ Q_L \text{ (kW)} = \frac{6899.9 \text{ kJ/min}}{60 \text{ s/min}} $$
    $$ Q_L \approx 115.0 \text{ kW} $$
  • 18830 = 60으로 나눠서 313.8로 만들고

    1- (65+273) / (650+273) = 1- 338 / 923 = 0.634

    0.634 X 3.318 = 198.9이며 313.8 - 198.9 = 115KW
  • 효율(η)=Wnet/Q1=Q1-Q2/Q1=1-Q2/Q1=1-T2/T1
    =Wnet/(18830 kJ/min/60sec=1-(273+65)/(273+650)
    Wnet=198.9KW, Q1=18830 kJ/min*1/60sec=313.8KW
    Wnet=Q1-Q2
    198.9KW=313.8KW-Q2
    방열량(Q2)=114.9KW≒115KW
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35. 80℃의 물 100kg과 50℃의 물 50kg을 혼합한 물의 온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 물의 비열은 일정하다.)

  1. 70
  2. 65
  3. 60
  4. 55
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 열량 보존 법칙을 적용하여 혼합물의 최종 온도를 구합니다.
    $$ T_f = \frac{m_1 T_1 + m_2 T_2}{m_1 + m_2} $$
    $$ T_f = \frac{(100 \text{ kg} × 80 \text{ ℃}) + (50 \text{ kg} × 50 \text{ ℃})}{100 \text{ kg} + 50 \text{ kg}} $$
    $$ T_f = 70 \text{ ℃} $$
  • 1안)
    Q1=C*m*dt=C*m*(T-T')
    Q2=C*m*dt=C*m*(T'-T')
    열평형상태 Q1=Q2
    100*(80-T')=50*(T'-50)
    T'=70℃
    2안)
    혼합한 물의 온도
    To=(G1t1+G2t2) / G1+G2
    (80*100+50*50)/100+50=70℃
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36. 초기온도가 20℃인 암모니아(NH3) 3kg을 정적과정으로 가열시킬 때, 엔트로피가 1.255 kJ/K 만큼 증가하는 경우 가열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 암모니아 정적비열은 1.56 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 62.2
  2. 101
  3. 238
  4. 422
(정답률: 25%)
  • 이 문제는 정적과정에서의 엔트로피 변화량 공식을 이용하여 최종 온도를 구한 후, 이를 통해 가열량을 계산하는 문제입니다.
    $$ Q = m · c_v · T_1 · \left(e^{\frac{ΔS}{m · c_v}} - 1\right) $$
    $$ Q = 3 \text{ kg} · 1.56 \text{ kJ/(kg·K)} · (20 + 273.15) \text{ K} · \left(e^{\frac{1.255 \text{ kJ/K}}{3 \text{ kg} · 1.56 \text{ kJ/(kg·K)}}} - 1\right) $$
    $$ Q \approx 422 \text{ kJ} $$
  • 정적과정일 경우 엔트로피 변화량 공식 ΔS=m*Cv* IN(T2/T1)
    1.255 kJ/K=3kg*1.56 kJ/(kg·K)*IN(T2/273+20)
    T2=383.11K
    ※ 전달열량(가열량)=Q=Cv*m*dT=Cv*m*(T2-T1)=1.56*3*(383.11-(273+20))=422KJ
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37. 반지름이 0.55cm 이고, 길이가 1.94 cm인 원통형 실린더 안에 어떤 기체가 들어 있다. 이 기체의 질량이 8g 이라면, 실린더 안에 들어있는 기체의 밀도는 약 몇 g/cm3 인가?

  1. 2.9
  2. 3.7
  3. 4.3
  4. 5.1
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 원통형 실린더의 부피를 계산한 후, 질량을 부피로 나누어 기체의 밀도를 구합니다.
    $$ ρ = \frac{m}{π r^2 h} $$
    $$ ρ = \frac{8 \text{ g}}{π × (0.55 \text{ cm})^2 × 1.94 \text{ cm}} $$
    $$ ρ \approx 4.3 \text{ g/cm}^3 $$
  • 밀도(ρ)=m/V(질량/부피)=m/π/4 *D^2*L
    =m/π*r^2)*L=8g/π*0.55cm^2*1.94 cm=4.34g/cm3
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38. 동일한 압력에서 100℃, 3kg의 수증기와 0℃ 3kg의 물의 엔탈피 차이는 약 몇 kJ 인가? (단, 물의 평균정압비열은 4.184 kJ/(kg·K) 이고, 100℃에서 증발잠열은 2250 kJ/kg 이다.)

  1. 8005
  2. 2668
  3. 1918
  4. 638
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 0℃ 물이 100℃ 수증기가 되기까지 필요한 현열(온도 상승)과 잠열(상변화)을 합산하여 엔탈피 차이를 구합니다.
    $$ ΔH_{total} = mcΔT + mL_v $$
    $$ ΔH_{total} = (3 \text{ kg} × 4.184 \text{ kJ/(kg·K)} × (100 - 0) \text{ K}) + (3 \text{ kg} × 2250 \text{ kJ/kg}) $$
    $$ ΔH_{total} = 8005.2 \text{ kJ} \approx 8005 \text{ kJ} $$
  • 수증기의 엔탈피=현열+잠열
    =C*m*dt+m*R
    =3*4.184*(100-0)+3*2250
    =8005.2kJ
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39. 밀도가 800 kg/m3 인 액체와 비체적이 0.0015 m3/kg 인 액체를 질량비 1 : 1로 잘 섞으면 혼합액의 밀도는 약 몇 kg/m3 인가?

  1. 721
  2. 727
  3. 733
  4. 739
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 질량비가 1:1인 두 액체의 혼합 밀도를 구하는 문제로, 혼합물의 총 질량을 총 부피로 나누어 계산합니다.
    $$ \rho_m = \frac{2}{\frac{1}{\rho_1} + \frac{1}{\rho_2}} $$
    $$ \rho_m = \frac{2}{\frac{1}{800} + 0.0015} $$
    $$ \rho_m \approx 727 \text{ kg/m}^3 $$
  • 혼합액의 밀도=(1+1)/(800^-1+0.0015) =727kg/m3
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40. 이상적인 가역 단열변화에서 엔트로피는 어떻게 되는가?

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 감소하다 증가한다.
(정답률: 70%)
  • 이상적인 가역 단열변화는 열전달이 없고 가역적인 과정이므로 엔트로피 변화가 0이다.
    오답 노트
    * 감소한다.: 가역 단열변화에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로 오답.
    * 증가한다.: 가역 단열변화에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로 오답.
    * 감소하다 증가한다.: 가역 단열변화에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로 오답.
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3과목: 계측방법

41. 비접촉식 온도측정 방법 중 가장 정확한 측정을 할 수 있으나 연속측정이나 자동제어에 응용할 수 없는 것은?

  1. 광고온계
  2. 방사온도계
  3. 압력식 온도계
  4. 열전대 온도계
(정답률: 73%)
  • 광고온계는 고온 물체의 복사 에너지를 시각적으로 비교하여 가장 정확한 측정을 하지만, 수동 조작이 필요해 연속 측정이나 자동 제어에 응용할 수 없습니다.
    오답 노트
    - 방사온도계: 비접촉식으로 연속 측정 및 자동 제어가 가능하여 오답.
    - 압력식 온도계: 접촉식 온도계이며 연속 측정 및 자동 제어가 가능하여 오답.
    - 열전대 온도계: 접촉식 온도계이며 연속 측정 및 자동 제어가 가능하여 오답.
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42. 세라믹식 O2계의 특징으로 틀린 것은?

  1. 연속측정이 가능하며, 측정범위가 넓다.
  2. 측정부의 온도유지를 위해 온도 조절용 전기로가 필요하다.
  3. 측정가스의 유량이나 설치장소 주위의 온도 변화에 의한 영향이 적다.
  4. 저농도 가연성가스의 분석에 적합하고 대기오염관리 등에서 사용된다.
(정답률: 48%)
  • 세라믹식 O₂계는 산소 농도를 측정하는 장치이며, 가연성 가스를 직접 분석하지 않는다.
    오답 노트
    * 연속측정이 가능하며, 측정범위가 넓다: 세라믹식 O₂계의 정확한 특징이다.
    * 측정부의 온도유지를 위해 온도 조절용 전기로가 필요하다: 세라믹식 O₂계는 고온에서 작동하므로 전기로가 필수적이다.
    * 측정가스의 유량이나 설치장소 주위의 온도 변화에 의한 영향이 적다: 내부 온도 제어 덕분에 외부 환경 변화에 강하다.
  • 답 4번
    세라믹식 O2계는 가연성 가스를 측정하는 것 보다는 산소농도를 측정하는데 적합하다. 따라서 대기오염관리 등에서 산소농도를 측정하는데 사용된다.
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43. 자동제어시스템의 입력신호에 따른 출력 변화의 설명으로 과도응답에 해당되는 것은?

  1. 1차보다 응답속도가 느린 지연요소
  2. 정상상태에 있는 계에 격한 변화의 입력을 가했을 때 생기는 출력의 변화
  3. 입력변화에 따른 출력에 지연이 생겨 시간이 경과 후 어떤 일정한 값에 도달하는 요소
  4. 정상상태에 있는 요소의 입력을 스텝형태로 변화할 때 출력이 새로운 값에 도달 스템입력에 의한 출력의 변화 상태
(정답률: 54%)
  • 과도응답은 시스템이 새로운 입력 변화에 적응하는 동안 나타나는 일시적인 출력 변화를 의미합니다.
    오답 노트:
    * 1차보다 응답속도가 느린 지연요소: 특정 시스템 요소의 특성을 설명하며, 과도응답의 일반적인 정의가 아닙니다.
    * 입력변화에 따른 출력에 지연이 생겨 시간이 경과 후 어떤 일정한 값에 도달하는 요소: 시스템의 지연 특성과 최종 정상상태 도달을 설명하며, 과도응답 자체의 동적인 변화를 직접적으로 정의하지 않습니다.
    * 정상상태에 있는 요소의 입력을 스텝형태로 변화할 때 출력이 새로운 값에 도달 스템입력에 의한 출력의 변화 상태: 스텝 입력에 대한 전체 응답 과정을 설명하며, 과도응답이 아닌 최종 정상상태 도달까지 포함하는 개념입니다.
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44. 공기압식 조절계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 신호로 사용되는 공기압은 약 0.2 ~ 1.0 kg/cm2 이다.
  2. 관로저항으로 전송지연이 생길 수 있다.
  3. 실용상 2000 m 이내에서는 전송지연이 없다.
  4. 신호 공기압은 충분히 제습, 제진한 것이 요구된다.
(정답률: 76%)
  • 공기압식 조절계는 공기압 신호가 관로를 통해 전달되므로, 관로의 길이와 저항에 따라 전송지연이 발생합니다. 2000m는 전송지연이 무시할 수 없는 긴 거리입니다.
    오답 노트
    * 신호로 사용되는 공기압은 약 0.2 ~ 1.0 kg/cm² 이다: 공기압식 조절계의 표준 신호 범위이므로 맞는 설명입니다.
    * 관로저항으로 전송지연이 생길 수 있다: 공기압 신호는 관로 저항으로 인해 전송지연이 발생하는 것이 특징이므로 맞는 설명입니다.
    * 신호 공기압은 충분히 제습, 제진한 것이 요구된다: 공기압 시스템의 오작동 및 수명 단축을 방지하기 위해 깨끗하고 건조한 공기가 필수적이므로 맞는 설명입니다.
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45. 다음 중 융해열을 측정할 수 있는 열량계는?

  1. 금속 열량계
  2. 융커스형 열량계
  3. 시차주사 열량계
  4. 디페닐에테르 열량계
(정답률: 53%)
  • 시차주사 열량계는 시료와 기준 물질 간의 열 흐름 차이를 측정하여 물질의 융해열, 결정화열, 유리 전이 온도 등 다양한 열적 특성을 정밀하게 분석할 수 있습니다.
    오답 노트
    * 금속 열량계: 주로 연소열이나 비열 측정에 사용되므로 오답.
    * 융커스형 열량계: 기체 연료의 연소열 측정에 특화된 장비이므로 오답.
    * 디페닐에테르 열량계: 융해열 측정에 특화된 장비가 아니므로 오답.
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46. 화씨(°F)와 섭씨(℃)의 눈금이 같게 되는 온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 40
  2. 20
  3. -20
  4. -40
(정답률: 77%)
  • 이 문제는 섭씨와 화씨 온도의 변환 공식을 사용하여 두 온도가 같아지는 지점을 찾는 문제입니다.
    섭씨(C)와 화씨(F)의 관계식은 다음과 같습니다.
    $$ F = \frac{9}{5}C + 32 $$
    두 온도의 눈금이 같아지는 지점을 찾기 위해 F = C로 설정하고 이를 x로 치환합니다.
    $$ x = \frac{9}{5}x + 32 $$
    이 식을 x에 대해 풀면 다음과 같습니다.
    $$ x = -40 $$
  • ℉=9/5℃+32
    x=9/5x+32
    x=-40℃
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47. 측온저항체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 호환성이 있을 것
  2. 저항의 온도계수가 작을 것
  3. 온도와 저항의 관계가 연속적일 것
  4. 저항 값이 온도 이외의 조건에서 변하지 않을 것
(정답률: 72%)
  • 측온저항체는 온도 변화에 따른 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하므로, 저항의 온도계수는 커야 합니다.
    오답 노트
    * 호환성이 있을 것: 호환성은 측온저항체의 바람직한 구비조건입니다.
    * 온도와 저항의 관계가 연속적일 것: 온도와 저항의 관계가 연속적이어야 정확한 측정이 가능합니다.
    * 저항 값이 온도 이외의 조건에서 변하지 않을 것: 저항 값이 온도 이외의 조건에서 변하지 않아야 측정의 신뢰성이 확보됩니다.
  • 저항온도계수가 크고 규칙적이어야 한다.
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48. 다음 중 화학적 가스 분석계에 해당하는 것은?

  1. 고체 흡수제를 이용하는 것
  2. 가스의 밀도와 점도를 이용하는 것
  3. 흡수용액의 전기전도도를 이용하는 것
  4. 가스의 자기적 성질을 이용하는 것
(정답률: 62%)
  • 고체 흡수제를 이용하는 것은 가스와 흡수제 간의 화학적 반응 또는 물리화학적 흡착을 통해 특정 성분을 분리, 정량하는 방식으로 화학적 분석법에 해당합니다.
    오답 노트
    - 가스의 밀도와 점도를 이용하는 것: 가스의 물리적 성질을 이용하므로 오답.
    - 흡수용액의 전기전도도를 이용하는 것: 가스의 전기화학적 성질 변화를 이용하므로 오답.
    - 가스의 자기적 성질을 이용하는 것: 가스의 물리적 성질을 이용하므로 오답.
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49. 다음 중 차압식 유량계가 아닌 것은?

  1. 플로우 노즐
  2. 로터미터
  3. 오리피스미터
  4. 벤투리미터
(정답률: 80%)
  • 로터미터는 유체의 흐름에 따라 플로트가 뜨는 높이로 유량을 측정하는 면적식 유량계이며, 차압을 이용하지 않습니다.
    오답 노트
    - 플로우 노즐: 유체의 흐름에 의해 발생하는 차압을 이용하여 유량을 측정하는 차압식 유량계입니다.
    - 오리피스미터: 오리피스 판을 통과하는 유체의 압력 강하(차압)를 이용하여 유량을 측정하는 차압식 유량계입니다.
    - 벤투리미터: 유체가 벤투리관의 좁은 목을 통과할 때 발생하는 압력 차이(차압)를 이용하여 유량을 측정하는 차압식 유량계입니다.
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50. 용적식 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 측정유체의 맥동에 의한 영향이 적다.
  2. 점도가 높은 유량의 측정은 곤란하다.
  3. 고형물의 혼입을 막기 위해 입구 측에 여과기가 필요하다.
  4. 종류에는 오벌식, 루트식, 로터리피스톤식 등이 있다.
(정답률: 69%)
  • 용적식 유량계는 점도가 높은 유체의 측정에 유리하며, 점도가 높을수록 누설이 적어 측정 정밀도가 향상됩니다.
    오답 노트
    * 측정유체의 맥동에 의한 영향이 적다: 용적식 유량계는 맥동 유량 측정에 적합하므로 맞는 설명.
    * 고형물의 혼입을 막기 위해 입구 측에 여과기가 필요하다: 내부 회전부 손상 방지를 위해 여과기가 필수적이므로 맞는 설명.
    * 종류에는 오벌식, 루트식, 로터리피스톤식 등이 있다: 모두 용적식 유량계의 대표적인 종류이므로 맞는 설명.
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51. 전자유량계의 특징이 아닌 것은?

  1. 유속검출에 지연시간이 없다.
  2. 유체의 밀도와 점성의 영향을 받는다.
  3. 유로에 장애물이 없고 압력손실, 이물질 부착의 염려가 없다.
  4. 다른 물질이 섞여있거나 기포가 있는 액체도 측정이 가능하다.
(정답률: 67%)
  • 전자유량계는 패러데이의 전자유도 법칙을 이용하여 유체의 유속을 측정하므로, 유체의 밀도나 점성에는 영향을 받지 않습니다.
    오답 노트
    * 유속검출에 지연시간이 없다: 전자유량계는 응답성이 빠르므로 오답.
    * 유로에 장애물이 없고 압력손실, 이물질 부착의 염려가 없다: 전자유량계의 대표적인 장점이므로 오답.
    * 다른 물질이 섞여있거나 기포가 있는 액체도 측정이 가능하다: 전자유량계는 슬러리 등 이물질이 섞인 유체 측정에 유리하므로 오답.
  • 고점도 유체나 슬러리의 유체측정이 가능하다.
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52. 다음 중 파스칼의 원리를 가장 바르게 설명한 것은?

  1. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 모든 부분에 동일하게 전달된다.
  2. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 점에만 전달된다.
  3. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 반대편으로만 전달된다.
  4. 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 점으로부터 일정 간격을 두고 차등적으로 전달된다.
(정답률: 79%)
  • 밀폐 용기 내 액체에 가해진 압력은 모든 방향으로 동일하게 전달된다.
    오답 노트
    - 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 점에만 전달된다: 모든 부분에 전달되므로 오답.
    - 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 반대편으로만 전달된다: 모든 방향으로 전달되므로 오답.
    - 밀폐 용기 내의 액체에 압력을 가하면 압력은 가한 점으로부터 일정 간격을 두고 차등적으로 전달된다: 모든 부분에 동일하게 전달되므로 오답.
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53. 다음 중 자동제어에서 미분동작을 설명한 것으로 가장 적절한 것은?

  1. 조절계의 출력 변화가 편차에 비례하는 동작
  2. 조절계의 출력 변화의 크기와 지속시간에 비례하는 동작
  3. 조절계의 출력 변화가 편차의 변화속도에 비례하는 동작
  4. 조작량이 어떤 동작 신호의 값을 경계로 하여 완전히 전개 또는 전폐되는 동작
(정답률: 61%)
  • 미분동작은 편차의 변화속도에 비례하여 조절계의 출력을 변화시켜 제어 시스템의 안정성을 향상시키는 동작입니다.
    오답 노트
    * 조절계의 출력 변화가 편차에 비례하는 동작: 비례동작(P동작)에 대한 설명입니다.
    * 조절계의 출력 변화의 크기와 지속시간에 비례하는 동작: 적분동작(I동작)에 대한 설명입니다.
    * 조작량이 어떤 동작 신호의 값을 경계로 하여 완전히 전개 또는 전폐되는 동작: 온-오프(On-Off) 동작에 대한 설명입니다.
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54. 탄성 압력계에 속하지 않는 것은?

  1. 부자식 압력계
  2. 다이아프램 압력계
  3. 벨로우즈식 압력계
  4. 부르동관 압력계
(정답률: 70%)
  • 부자식 압력계는 액체의 정역학적 원리를 이용하는 액주식 압력계입니다.
    오답 노트
    - 다이아프램 압력계: 탄성체의 변형을 이용하는 탄성 압력계입니다.
    - 벨로우즈식 압력계: 탄성체의 변형을 이용하는 탄성 압력계입니다.
    - 부르동관 압력계: 탄성체의 변형을 이용하는 탄성 압력계입니다.
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55. 화염검출방식으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 화염의 열을 이용
  2. 화염의 빛을 이용
  3. 화염의 색을 이용
  4. 화염의 전기전도성을 이용
(정답률: 68%)
  • 화염의 색은 연료의 종류나 연소 조건에 따라 다양하게 변하므로, 이를 주된 감지 방식으로 사용하기에는 신뢰성이 낮습니다.
    오답 노트
    * 화염의 열을 이용: 열 감지기는 화염에서 발생하는 복사열이나 대류열을 감지하는 방식입니다.
    * 화염의 빛을 이용: 광전식 감지기는 화염에서 방출되는 자외선(UV) 또는 적외선(IR) 빛을 감지하는 방식입니다.
    * 화염의 전기전도성을 이용: 이온화식 감지기는 화염 내 이온으로 인한 전기 전도성 변화를 감지하는 방식입니다.
  • 화염검출방식 : 발광(빛), 발열, 전기전도성
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56. 보일러의 계기에 나타난 압력이 6kg/cm2이다. 이를 절대압력으로 표시할 때 가장 가까운 값을 몇 kg/cm2 인가?

  1. 3
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 71%)
  • 이 문제는 계기압력을 절대압력으로 변환하는 공식을 적용하여 계산합니다.
    $$ P_{abs} = P_{gauge} + P_{atm} $$
    $$ P_{abs} = 6 \text{ kg/cm}^2 + 1 \text{ kg/cm}^2 $$
    $$ P_{abs} = 7 \text{ kg/cm}^2 $$
  • 절대압력=대기압+게이지압력
    =1.0332kg/cm2+6kg/cm2
    =7.0332kg/cm2
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57. 가스온도를 열전대 온도계를 써서 측정할 때 주의해야 할 사항으로 틀린 것은?

  1. 열전대를 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하여 삽입된 구멍에 냉기가 들어가지 않게 한다.
  2. 주위의 고온체로부터의 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 해야 한다.
  3. 단자의 +, -를 보상도선의 -, +와 일치하도록 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다.
  4. 보호관의 선택에 주의한다.
(정답률: 83%)
  • 열전대와 보상도선은 극성을 정확히 일치시켜 연결해야 하며, 극성을 반대로 연결하면 측정 오차가 발생한다. 또한, 보상도선 연결의 주 목적은 감온부의 열팽창 오차 방지가 아니다.
    오답 노트:
    * 열전대를 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하여 삽입된 구멍에 냉기가 들어가지 않게 한다: 열전대의 감온부가 측정 대상의 실제 온도를 정확히 감지하고 외부 냉기 유입으로 인한 오차를 방지하기 위한 올바른 조치이다.
    * 주위의 고온체로부터의 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 해야 한다: 복사열은 열전대 측정에 오차를 유발할 수 있으므로 이를 방지하는 것은 중요한 주의사항이다.
    * 보호관의 선택에 주의한다: 보호관은 측정 환경(온도, 압력, 부식성 등)에 적합해야 하며, 부적절한 보호관은 측정 정확도와 열전대의 수명에 영향을 미치므로 올바른 조치이다.
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58. 일반적으로 오르자트 가스분석기로 어떤 가스를 분석할 수 있는가?

  1. CO2, SO2, CO
  2. CO2, SO2, O2
  3. SO2, CO, O2
  4. CO2, O2, CO
(정답률: 75%)
  • 오르자트 가스분석기는 연소가스 중 이산화탄소, 산소, 일산화탄소의 부피 조성을 흡수법으로 측정하는 장치입니다.
    오답 노트
    - CO₂, SO₂, CO: SO₂는 오르자트 분석기의 표준 측정 대상 가스가 아니므로 오답.
    - CO₂, SO₂, O₂: SO₂는 오르자트 분석기의 표준 측정 대상 가스가 아니므로 오답.
    - SO₂, CO, O₂: SO₂는 표준 측정 대상이 아니며, CO₂가 빠져있으므로 오답.
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59. 색온도계의 특징이 아닌 것은?

  1. 방사율의 영향이 크다.
  2. 광흡수에 영향이 적다.
  3. 응답이 빠르다.
  4. 구조가 복잡하여 주위로부터 빛 반사의 영향을 받는다.
(정답률: 49%)
  • 색온도계는 두 파장에서 측정된 복사 에너지의 비율을 이용하므로 방사율의 영향이 적습니다.
    오답 노트
    * 광흡수에 영향이 적다: 색온도계는 두 파장의 비율을 측정하여 대기 중의 균일한 흡수 영향을 상쇄할 수 있어 영향이 적습니다.
    * 응답이 빠르다: 비접촉식 복사 온도계의 일종으로, 열용량이 없어 응답 속도가 매우 빠릅니다.
    * 구조가 복잡하여 주위로부터 빛 반사의 영향을 받는다: 두 파장을 측정해야 하므로 구조가 복잡하며, 모든 복사 온도계와 마찬가지로 주위의 반사광에 의해 오차가 발생할 수 있습니다.
  • 고온도 물체의 방사 스펙트럼이 온도에 따라 달라지는 것을 이용하여 온도를 측정하며 방사율의 영향이 적다
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60. 국제단위계(SI)를 분류한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 기본단위
  2. 유도단위
  3. 보조단위
  4. 응용단위
(정답률: 73%)
  • 국제단위계(SI)는 기본단위, 유도단위, 그리고 과거에는 보조단위로 분류되었으며, 응용단위는 SI 단위의 공식적인 분류에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    - 기본단위: SI 단위의 7가지 기초 단위이므로 오답.
    - 유도단위: 기본단위를 조합하여 만들어지는 단위이므로 오답.
    - 보조단위: 과거 SI 단위의 분류 중 하나였으므로 오답.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 에너지법에 따른 지역에너지계획에 포함되어야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 해당 지역에 대한 에너지 수급의 추이와 전망에 관한 사항
  2. 해당 지역에 대한 에너지의 안정적 공급을 위한 대책에 관한 사항
  3. 해당 지역에 대한 에너지 효율적 사용을 위한 기술개발에 관한 사항
  4. 해당 지역에 대한 미활용 에너지원의 개발·사용을 위한 대책에 관한 사항
(정답률: 44%)
  • 에너지법상 지역에너지계획에는 에너지 효율적 사용을 위한 '대책'이 포함되지만, '기술개발'은 직접적으로 명시된 포함 사항이 아닙니다.
    오답 노트
    * 해당 지역에 대한 에너지 수급의 추이와 전망에 관한 사항: 에너지법 제7조 제2항 제1호에 명시된 포함 사항입니다.
    * 해당 지역에 대한 에너지의 안정적 공급을 위한 대책에 관한 사항: 에너지법 제7조 제2항 제2호에 명시된 포함 사항입니다.
    * 해당 지역에 대한 미활용 에너지원의 개발·사용을 위한 대책에 관한 사항: 에너지법 제7조 제2항 제4호에 명시된 포함 사항입니다.
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62. 노통연관보일러에서 파형노통에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 강도가 크다.
  2. 제작비가 비싸다.
  3. 스케일의 생성이 쉽다.
  4. 열의 신축에 의한 탄력성이 나쁘다.
(정답률: 67%)
  • 파형 노통은 주름진 형태로 인해 열팽창 및 수축에 대한 탄력성이 좋아 응력 흡수 능력이 우수합니다.
    오답 노트:
    * 강도가 크다: 주름진 형태로 인해 평판 노통보다 강도가 크다.
    * 제작비가 비싸다: 복잡한 가공으로 인해 제작비가 비싸다.
    * 스케일의 생성이 쉽다: 주름진 표면에 불순물이 침착되기 쉬워 스케일 생성이 쉽다.
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63. 제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수방법으로서 배기가스의 현열을 흡수하여 공기나 연료가스 예열에 이용될 수 있도록 한 장치는?

  1. 축열실
  2. 환열기
  3. 폐열 보일러
  4. 판형 열교환기
(정답률: 75%)
  • 축열실은 고온의 배기가스로부터 열을 흡수하여 축적한 후, 다음 공정에서 유입되는 공기나 연료가스를 예열하는 장치입니다.
    오답 노트
    - 환열기: 배기가스와 공기/연료가스가 직접 섞이지 않고 벽을 통해 연속적으로 열을 교환하는 장치입니다.
    - 폐열 보일러: 배기가스의 열을 이용하여 증기를 생산하는 장치입니다.
    - 판형 열교환기: 주로 액체-액체 또는 액체-기체 간의 열교환에 사용되며, 고온의 배기가스 예열에는 적합하지 않습니다.
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64. 볼밸브의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유로가 배관과 같은 형상으로 유체의 저항이 적다.
  2. 밸브의 개폐가 쉽고 조작이 간편하여 자동조작밸브로 활용된다.
  3. 이음쇠 구조가 없기 때문에 설치공간이 작아도 되며 보수가 쉽다.
  4. 밸브대가 90°회전하므로 패킹과의 원주방향 움직임이 크기 때문에 기밀성이 약하다.
(정답률: 76%)
  • 볼밸브는 90° 회전으로 개폐되어 패킹의 마모가 적고 기밀성이 우수합니다.
    오답 노트
    * 유로가 배관과 같은 형상으로 유체의 저항이 적다: 유체의 저항이 적은 것은 볼밸브의 장점입니다.
    * 밸브의 개폐가 쉽고 조작이 간편하여 자동조작밸브로 활용된다: 개폐가 쉽고 자동조작에 적합한 것은 볼밸브의 장점입니다.
    * 이음쇠 구조가 없기 때문에 설치공간이 작아도 되며 보수가 쉽다: 설치공간이 작고 보수가 쉬운 것은 볼밸브의 장점입니다.
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65. 에너지용 합리화법에 따라 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조정·명령, 그 밖에 필요한 조치를 위반한 에너지사용자에 대한 과태료 부과 기준은?

  1. 300만원 이하
  2. 100만원 이하
  3. 50만원 이하
  4. 10만원 이하
(정답률: 80%)
  • 에너지이용 합리화법 제70조 제1항 제1호에 따라 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조정·명령, 그 밖에 필요한 조치를 위반한 자에게는 300만원 이하의 과태료가 부과됩니다.
    오답 노트
    - 100만원 이하: 해당 법규 위반에 대한 과태료 기준이 아니므로 오답.
    - 50만원 이하: 해당 법규 위반에 대한 과태료 기준이 아니므로 오답.
    - 10만원 이하: 해당 법규 위반에 대한 과태료 기준이 아니므로 오답.
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66. 내화물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 샤모트질 벽돌은 카올린을 미리 SK10~14 정도로 1차 소성하여 탈수 후 분쇄한 것으로서 고온에서 광물상을 안정화한 것이다.
  2. 제겔콘 22번의 내화도는 1530℃ 이며, 내화물은 제겔콘 26번 이상의 내화도를 가진 벽돌을 말한다.
  3. 중성질 내화물은 고알루미나질, 탄소질, 탄화규소질, 크롬질 내화물이 있다.
  4. 용융내화물은 원료를 일단 용융상태로 한 다음에 주조한 내화물이다.
(정답률: 70%)
  • 제겔콘(Seger cone) 22번의 내화도는 1500℃이며, 내화물은 일반적으로 1500℃(SK22) 이상의 내화도를 가진 재료를 말한다. 따라서 제겔콘 22번의 내화도가 1530℃라는 설명은 틀렸다.
    오답 노트
    * 샤모트질 벽돌은 카올린을 미리 SK10~14 정도로 1차 소성하여 탈수 후 분쇄한 것으로서 고온에서 광물상을 안정화한 것이다.: 샤모트 제조 과정과 목적에 대한 정확한 설명이다.
    * 중성질 내화물은 고알루미나질, 탄소질, 탄화규소질, 크롬질 내화물이 있다.: 중성 내화물의 대표적인 종류를 올바르게 나열하고 있다.
    * 용융내화물은 원료를 일단 용융상태로 한 다음에 주조한 내화물이다.: 용융내화물의 제조 방법을 정확하게 설명하고 있다.
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67. 에너지이용 합리화법에 따라 온수발생 및 열매체를 가열하는 보일러의 용량은 몇 kW를 1t/h로 구분하는가?

  1. 477.8
  2. 581.5
  3. 697.8
  4. 789.5
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 에너지이용 합리화법에 따라 보일러 용량 1t/h를 kW로 환산하는 표준값을 묻는 문제입니다. 1t/h는 표준적으로 600,000 kcal/h에 해당하며, 1kW는 약 860 kcal/h로 환산됩니다.
    $$ \text{보일러 용량 (kW)} = \frac{\text{1 t/h에 해당하는 열량 (kcal/h)}}{\text{1 kW에 해당하는 열량 (kcal/h)}} $$
    $$ \text{보일러 용량 (kW)} = \frac{600000 \text{ kcal/h}}{860 \text{ kcal/h}} $$
    $$ \text{보일러 용량 (kW)} = 697.8 $$
  • 물 1ton/h의 증발잠열
    =(1000kg/h*600kcal/kg)*(1kw/860kcal/h)= 697.67kw
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68. 에너지이용 합리화법에 따라 소형 온수보일러의 적용범위에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 구멍탄용 온수보일러·축열식 전기보일러 및 가스 사용량이 17kg/h 이하인 가스용 온수보일러는 제외한다.)

  1. 전열면적이 10m2 이하이며, 최고사용압력이 0.35MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
  2. 전열면적이 14m2 이하이며, 최고사용압력이 0.35MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
  3. 전열면적이 10m2 이하이며, 최고사용압력이 0.45MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
  4. 전열면적이 14m2 이하이며, 최고사용압력이 0.45MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러
(정답률: 54%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 1에 명시된 소형 온수보일러의 적용범위는 전열면적 14m2 이하, 최고사용압력 0.35MPa 이하이다.
    오답 노트
    * 전열면적이 10m2 이하이며, 최고사용압력이 0.35MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러: 전열면적 기준이 14m2 이하이므로 오답.
    * 전열면적이 10m2 이하이며, 최고사용압력이 0.45MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러: 전열면적 기준이 14m2 이하이고, 최고사용압력 기준이 0.35MPa 이하이므로 오답.
    * 전열면적이 14m2 이하이며, 최고사용압력이 0.45MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러: 최고사용압력 기준이 0.35MPa 이하이므로 오답.
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69. 소성이 균일하고 소성시간이 짧고 일반적으로 열효율이 좋으며 온도조절의 자동화가 쉬운 특징의 연속식 가마는?

  1. 터널 가마
  2. 도염식 가마
  3. 승염식 가마
  4. 도염식 둥근가마
(정답률: 78%)
  • 터널 가마는 피소성물이 연속적으로 이동하며 소성되므로 소성이 균일하고 소성시간이 짧으며 열효율이 좋고 온도조절 자동화가 용이합니다.
    오답 노트
    - 도염식 가마: 배치식 가마로 소성시간이 길고 자동화가 어렵습니다.
    - 승염식 가마: 배치식 가마로 소성시간이 길고 열효율이 낮으며 소성이 불균일합니다.
    - 도염식 둥근가마: 배치식 가마로 소성시간이 길고 자동화가 어렵습니다.
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70. 보온재의 열전도율이 작아지는 조건으로 틀린 것은?

  1. 재료의 두께가 두꺼워야 한다.
  2. 재료의 온도가 낮아야 한다.
  3. 재료의 밀도가 높아야 한다.
  4. 재료내 기공이 작고 기공률이 커야 한다.
(정답률: 67%)
  • 보온재는 밀도가 낮을수록 내부에 공극이 많아져 열전도율이 낮아진다. 따라서 재료의 밀도가 높아야 한다는 것은 열전도율이 작아지는 조건으로 틀린 설명이다.
    오답 노트
    * 재료의 두께가 두꺼워야 한다: 두께가 두꺼워지면 복사열 전달의 상대적 기여도가 감소하거나 내부 대류가 억제되어 유효 열전도율이 낮아질 수 있다.
    * 재료의 온도가 낮아야 한다: 재료의 온도가 낮아지면 분자 운동이 감소하여 열전도율이 작아진다.
    * 재료내 기공이 작고 기공률이 커야 한다: 재료 내 기공이 작고 기공률이 크면 정체된 공기층이 많아져 열전도율이 작아진다.
  • 재료의 열전도율은 밀도가 클수록 커진다.
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71. 에너지이용 합리화법에 따라 효율관리기자재의 제조업자는 효율관리시험기관으로부터 측정결과를 통보받은 날부터 며칠 이내에 그 측정결과를 한국에너지공단에 신고하여야 하는가?

  1. 15일
  2. 30일
  3. 60일
  4. 90일
(정답률: 68%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 효율관리기자재의 측정결과 신고 기한은 90일입니다.
    오답 노트
    - 15일: 법정 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 30일: 법정 신고 기한이 아니므로 오답.
    - 60일: 법정 신고 기한이 아니므로 오답.
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 관리대행기관으로 지정(변경지정) 받으려는 자가 첨부하여 제출해야 하는 서류가 아닌 것은?

  1. 장비명세서
  2. 기술인력명세서
  3. 변경사항을 증명할 수 있는 서류(변경지정의 경우만 해당)
  4. 향후 3년 간의 안전관리대행 사업계획서
(정답률: 72%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙에서 검사대상기기 관리대행기관 지정(변경지정) 시 제출하도록 규정된 서류는 '사업계획서(향후 3년간의 사업계획을 포함한다)'이며, '향후 3년 간의 안전관리대행 사업계획서'는 명시된 서류가 아닙니다.
    오답 노트
    * 장비명세서: 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 제출해야 하는 서류입니다.
    * 기술인력명세서: 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 제출해야 하는 서류입니다.
    * 변경사항을 증명할 수 있는 서류(변경지정의 경우만 해당): 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 변경지정 시 제출해야 하는 서류입니다.
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73. 내화물의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 사용온도에서 연화, 변형되지 않을 것
  2. 상온 및 사용온도에서 압축강도가 클 것
  3. 열에 의한 팽창 수축이 클 것
  4. 내마모성 및 내침식성을 가질 것
(정답률: 78%)
  • 내화물은 열에 의한 팽창 및 수축이 작아야 열응력과 균열 발생을 줄여 수명을 연장할 수 있습니다.
    오답 노트
    * 사용온도에서 연화, 변형되지 않을 것: 고온에서 형태를 유지해야 하므로 바람직한 조건입니다.
    * 상온 및 사용온도에서 압축강도가 클 것: 하중을 견뎌야 하므로 압축강도가 커야 합니다.
    * 내마모성 및 내침식성을 가질 것: 마모와 부식에 강해야 하므로 바람직한 조건입니다.
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74. 에너지이용 합리화법을 따른 양벌규정 사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 에너지 저장시설의 보유 또는 저장의무의 부과 시 정당한 이유 없이 이를 거부하거나 이행하지 아니한 자
  2. 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자
  3. 검사대상기기관리자를 선임하지 아니한 자
  4. 공무원이 효율관리기자재 제조업자 사무소의 서류를 검사할 때 검사를 방해한 자
(정답률: 77%)
  • 공무원의 검사를 방해하는 행위는 과태료 부과 대상이며, 에너지이용 합리화법상 양벌규정의 적용 대상인 벌칙 조항에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 에너지 저장시설의 보유 또는 저장의무의 부과 시 정당한 이유 없이 이를 거부하거나 이행하지 아니한 자: 에너지이용 합리화법 제70조에 따른 벌칙 대상이므로 양벌규정이 적용됩니다.
    * 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자: 에너지이용 합리화법 제72조에 따른 벌칙 대상이므로 양벌규정이 적용됩니다.
    * 검사대상기기관리자를 선임하지 아니한 자: 에너지이용 합리화법 제73조에 따른 벌칙 대상이므로 양벌규정이 적용됩니다.
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75. 다음 중 MgO-SiO2 계 내화물은?

  1. 마그네시아질 내화물
  2. 돌로마이트질 내화물
  3. 마그네시아-크롬질 내화물
  4. 포스테라이트질 내화물
(정답률: 65%)
  • 포스테라이트질 내화물은 주성분이 Mg₂SiO₄(포스테라이트)로, MgO와 SiO₂의 화합물이기 때문에 MgO-SiO₂ 계 내화물에 해당합니다.
    오답 노트
    - 마그네시아질 내화물: 주성분이 MgO인 내화물로, MgO-SiO₂ 계 내화물과는 다릅니다.
    - 돌로마이트질 내화물: 주성분이 CaO와 MgO인 내화물로, MgO-SiO₂ 계 내화물과는 다릅니다.
    - 마그네시아-크롬질 내화물: 주성분이 MgO와 Cr₂O₃인 내화물로, MgO-SiO₂ 계 내화물과는 다릅니다.
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76. 다음은 에너지이용 합리화법에서의 보고 및 검사에 관한 내용이다. ⓐ, ⓑ에 들어갈 단어를 나열한 것으로 옳은 것은?

  1. ⓐ : 5, ⓑ : 시·도지사
  2. ⓐ : 10, ⓑ : 시·도지사
  3. ⓐ : 5, ⓑ : 산업통상자원부장관
  4. ⓐ : 10, ⓑ : 산업통상자원부장관
(정답률: 64%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙 제67조(보고 및 검사)에 따라 검사대상기기의 검사 실적은 다음 달 10일까지 시·도지사에게 보고해야 합니다.
    오답 노트:
    - ⓐ : 5, ⓑ : 시·도지사: 보고 기한이 5일이므로 오답.
    - ⓐ : 5, ⓑ : 산업통상자원부장관: 보고 기한이 5일이고 보고 대상이 산업통상자원부장관이므로 오답.
    - ⓐ : 10, ⓑ : 산업통상자원부장관: 보고 대상이 산업통상자원부장관이므로 오답.
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77. 실리카(silica) 전이특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 규석(quartz)은 상온에서 가장 안정된 광물이며 상압에서 573℃ 이하 온도에서 안정된 형이다.
  2. 실리카(silica)의 결정형은 규석(quartz), 트리디마이트(tridymaite), 크리스토발라이트(cristobalite), 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된다.
  3. 결정형이 바뀌는 것을 전이라고 하며 전이속도를 빠르게 작용토록 하는 성분을 광화제라 한다.
  4. 크리스토발라이트(cristobalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이에 따른 부피변화 시 20%가 수축한다.
(정답률: 67%)
  • 결정형이 바뀌는 현상을 전이라 하며, 이러한 전이 속도를 촉진하는 물질을 광화제라고 한다.
    오답 노트
    * 규석(quartz)은 상온에서 가장 안정된 광물이며 상압에서 573℃ 이하 온도에서 안정된 형이다.: 전이특성 자체보다는 특정 상의 안정성 범위에 대한 설명이므로 오답.
    * 실리카(silica)의 결정형은 규석(quartz), 트리디마이트(tridymaite), 크리스토발라이트(cristobalite), 카올린(kaoline)의 4가지 주형으로 구성된다.: 카올린은 실리카의 결정형이 아니므로 오답.
    * 크리스토발라이트(cristobalite)에서 용융실리카(fused silica)로 전이에 따른 부피변화 시 20%가 수축한다.: 용융 시 부피가 수축하는 것이 아니라 팽창하므로 오답.
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78. 다음 중 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관 또는 시·도지사가 한국에너지공단이사장에게 위탁한 업무가 아닌 것은?

  1. 에너지사용계획의 검토
  2. 에너지절약전문기업의 등록
  3. 냉난방온도의 유지·관리 여부에 대한 점검 및 실태 파악
  4. 에너지이용 합리화 기본계획의 수립
(정답률: 50%)
  • 에너지이용 합리화 기본계획의 수립은 산업통상자원부장관의 고유 업무로, 한국에너지공단이사장에게 위탁되는 업무가 아닙니다.
    오답 노트
    * 에너지사용계획의 검토: 한국에너지공단이사장에게 위탁된 업무입니다.
    * 에너지절약전문기업의 등록: 한국에너지공단이사장에게 위탁된 업무입니다.
    * 냉난방온도의 유지·관리 여부에 대한 점검 및 실태 파악: 한국에너지공단이사장에게 위탁된 업무입니다.
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79. 소성내화물의 제조공정으로 가장 적절한 것은?

  1. 분쇄 → 혼련 → 건조 → 성형 → 소성
  2. 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성
  3. 분쇄 → 건조 → 혼련 → 성형 → 소성
  4. 분쇄 → 건조 → 성형 → 소성 → 혼련
(정답률: 72%)
  • 소성내화물 제조는 원료를 분쇄하여 균일하게 혼합하고 성형한 후, 건조를 통해 수분을 제거하고 고온에서 소성하여 최종 제품을 얻는 과정입니다.
    오답 노트
    - 분쇄 → 혼련 → 건조 → 성형 → 소성: 건조를 성형보다 먼저 하면 성형이 어렵거나 불가능하므로 오답.
    - 분쇄 → 건조 → 혼련 → 성형 → 소성: 건조를 혼련보다 먼저 하면 혼련이 어렵거나 불가능하므로 오답.
    - 분쇄 → 건조 → 성형 → 소성 → 혼련: 혼련을 소성보다 나중에 하면 제품을 만들 수 없으므로 오답.
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80. 에너지이용 합리화법에 따라 평균에너지 소비효율의 산정방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기자재의 종류별 에너지소비효율의 산정방법은 산업통상자원부장관이 정하여 고시한다.
  2. 평균에너지소비효율은 이다.
  3. 평균에너지소비효율의 개선기간은 개선명령을 받은 날부터 다음해 1월 31일까지로 한다.
  4. 평균에너지소비효율의 개선명령을 받은 자는 개선명령을 받을 날부터 60일 이내에 개선명령 이행계획을 수립하여 제출하여야 한다.
(정답률: 53%)
  • 평균에너지소비효율의 개선기간은 개선명령을 받은 날부터 다음 해 12월 31일까지이므로, 1월 31일까지로 명시한 보기는 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 기자재의 종류별 에너지소비효율의 산정방법은 산업통상자원부장관이 정하여 고시한다: 에너지이용 합리화법 시행규칙 제10조의2 제1항에 따라 산업통상자원부장관이 고시한다.
    * 평균에너지소비효율은 이다: 해당 수식은 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 1의2에 따른 평균에너지소비효율 산정방법으로 올바르다.
    * 평균에너지소비효율의 개선명령을 받은 자는 개선명령을 받을 날부터 60일 이내에 개선명령 이행계획을 수립하여 제출하여야 한다: 에너지이용 합리화법 시행규칙 제10조의2 제3항에 따라 60일 이내에 제출해야 한다.
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5과목: 열설비설계

81. 다음 그림과 같은 V형 용접이음의 인장응력(σ)을 구하는 식은?

(정답률: 74%)
  • V형 용접이음의 인장응력(σ)을 구하는 식은 σ = F / (2tLcosθ) 이다. 이 식에서 F는 인장력, t는 용접부 두께, L은 용접길이, θ는 용접각을 나타낸다. V형 용접이음은 두 개의 금속판을 V자 모양으로 절단하여 용접한 것으로, 용접각이 45도이므로 cosθ는 1/√2이다. 따라서 인장응력(σ)은 σ = F / (2tL/√2) = F√2 / (4tL) 이다. 이에 따라 정답은 ""이다.
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82. 표면응축기의 외측에 증기를 보내며 관속에 물이 흐른다. 사용하는 강관의 내경이 30mm, 두께가 2mm이고 증기의 전열계수는 6000 kcal/m2·h·℃, 물의 전열계수는 2500 kcal/m2·h·℃ 이다. 강관의 열전도도가 35 kcal/m·h·℃ 일 때 총괄전열계수(kcal/m2·h·℃)는?

  1. 16
  2. 160
  3. 1603
  4. 16031
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 원통형 벽을 통한 총괄전열계수를 구하는 문제입니다. 관 벽의 두께가 내경에 비해 상대적으로 얇으므로, 평판 벽에 대한 총괄전열계수 공식을 적용하여 계산할 수 있습니다.
    $$ \frac{1}{U} = \frac{1}{h_i} + \frac{δ}{k} + \frac{1}{h_o} $$
    $$ \frac{1}{U} = \frac{1}{2500} + \frac{0.002}{35} + \frac{1}{6000} $$
    $$ U = 1603 $$
  • K=1/ΣR(열저항)
    =1/(1/α_in+Σd/λ+1/α_out)
    =1/(1/2500+0.002/35+1/6000)
    =1603.053
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83. 노 앞과 연도 끝에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 임의로 조절할 수 있는 방식은?

  1. 자연통풍식
  2. 압입통풍식
  3. 유인통풍식
  4. 평형통풍식
(정답률: 60%)
  • 노 앞과 연도 끝에 각각 팬을 설치하여 노 내의 압력을 정밀하게 조절하는 방식은 압입통풍과 유인통풍을 함께 사용하는 평형통풍식입니다.
    오답 노트
    - 자연통풍식: 기계적인 팬을 사용하지 않고 온도차에 의한 밀도차로 통풍하는 방식이므로 오답.
    - 압입통풍식: 노 앞에만 팬을 설치하여 공기를 밀어 넣는 방식이므로 오답.
    - 유인통풍식: 연도 끝에만 팬을 설치하여 배기가스를 뽑아내는 방식이므로 오답.
  • * 자연통풍식: 연도 높이의 차에 의해 통풍이 이루어지는 방식
    * 압입통풍식: 노 앞쪽에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 높이는 방식
    * 유인통풍식: 연도 끝에 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 낮추는 방식
    * 평형통풍식: 노 앞과 연도 끝에 각각 통풍 팬을 설치하여 노 내의 압력을 임의로 조절할 수 있는 방식
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84. 보일러 전열면에서 연소가스가 1000℃로 유입하여 500℃로 나가며 보일러수의 온도는 210℃로 일정하다. 열관류율이 150 kcal/m2·h·℃ 일 때, 단위 면적당 열교환량(kcal/m2·h)은? (단, 대수평균온도차를 활용한다.)

  1. 21118
  2. 46812
  3. 67135
  4. 74839
(정답률: 35%)
  • 단위 면적당 열교환량은 열관류율과 대수평균온도차에 비례한다. 대수평균온도차는 (1000-210)/ln(1000/210) = 500.7℃이다. 따라서, 단위 면적당 열교환량은 150 × 500.7 = 74839 kcal/m2·h 이다. 따라서, 정답은 "74839"이다.
  • 교환열 공식 Q=K*A*Δtm=K*A*(Δ1-Δ2)/IN(Δ1/Δ2)
    (단, Δtm: 대수평균온도차)
    1000℃ → 500℃
    210℃ ← 210℃
    Δ1=790℃ Δ2=290℃
    단위 면적당 열교환량(kcal/m2·h)
    ※ Q/A=K*(Δ1-Δ2)/IN(Δ1/Δ2)=150(kcal/m2·h·℃)*(790-290)℃/IN(790℃/290℃)
    =74838.94≒74839kcal/m2·h
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85. 물의 탁도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 카올린 1g이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  2. 카올린 1mg이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  3. 탄산칼슘 1g이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
  4. 탄산칼슘 1mg이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.
(정답률: 80%)
  • 탁도는 물의 흐린 정도를 나타내는 지표로, 표준 물질인 카올린(고령토) 1mg이 증류수 1L에 용해되었을 때의 탁도를 1도로 정의합니다.
    오답 노트
    카올린 1g이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다: 카올린의 양이 1g이 아닌 1mg이므로 오답.
    탄산칼슘 1g이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다: 표준 물질이 탄산칼슘이 아닌 카올린이므로 오답.
    탄산칼슘 1mg이 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다: 표준 물질이 탄산칼슘이 아닌 카올린이므로 오답.
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86. 보일러의 형식에 따른 종류의 연결로 틀린 것은?

  1. 노통식 원통보일러 – 코르니시 보일러
  2. 노통연관식 원통보일러 – 라몽트 보일러
  3. 자연순환식 수관보일러 – 다쿠마 보일러
  4. 관류보일러 – 슐처 보일러
(정답률: 57%)
  • 라몽트 보일러는 강제순환식 수관보일러에 해당하므로 노통연관식 원통보일러와 연결하는 것은 틀린 설명입니다.
    오답 노트
    * 노통식 원통보일러 – 코르니시 보일러: 코르니시 보일러는 노통식 원통보일러의 한 종류이므로 올바른 연결입니다.
    * 자연순환식 수관보일러 – 다쿠마 보일러: 다쿠마 보일러는 자연순환식 수관보일러의 한 종류이므로 올바른 연결입니다.
    * 관류보일러 – 슐처 보일러: 슐처 보일러는 관류보일러의 한 종류이므로 올바른 연결입니다.
  • 라몽트-강제수관식
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87. 라미네이션의 재료가 외부로부터 강하게 열을 받아 소손되어 부풀어 오르는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 크랙
  2. 압궤
  3. 블리스터
  4. 만곡
(정답률: 70%)
  • 블리스터는 재료가 강한 열을 받아 내부 가스가 팽창하거나 층간 접착력이 약해져 표면이 부풀어 오르는 현상입니다.
    오답 노트
    - 크랙: 재료에 균열이 생기는 현상이므로 오답.
    - 압궤: 외부 압력으로 인해 재료가 찌그러지거나 파괴되는 현상이므로 오답.
    - 만곡: 재료가 휘거나 구부러지는 현상이므로 오답.
  • 블리스터(blister)는 라미네이션의 재료가 외부로부터 강하게 열을 받아 소손되어 부풀어 오르는 현상
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88. 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: 80%)
  • 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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89. 직경 200mm 철관을 이용하여 매분 1500L의 물을 흘려보낼 때 철관 내의 유속(m/s)은?

  1. 0.59
  2. 0.79
  3. 0.99
  4. 1.19
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 유체의 유량, 단면적, 유속 간의 관계를 나타내는 연속 방정식(Q=Av)을 이용하여 유속을 계산합니다.
    $$ v = \frac{Q}{A} $$
    $$ v = \frac{1500 \text{ L/min} × \frac{1 \text{ m}^3}{1000 \text{ L}} × \frac{1 \text{ min}}{60 \text{ s}}}{π × (\frac{200 \text{ mm}}{2} × \frac{1 \text{ m}}{1000 \text{ mm}})^2} = \frac{0.025 \text{ m}^3/\text{s}}{0.01π \text{ m}^2} $$
    $$ v \approx 0.79 \text{ m/s} $$
  • Q=Av
    1.5m3/60sec=(π*0.2m^2/4)*v
    v= 0.795 m/s
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90. 다음 중 보일러수를 pH 10.5 ~ 11.5 의 약알칼리로 유지하는 주된 이유는?

  1. 첨가된 염산이 강재를 보호하기 때문에
  2. 보일러의 부식 및 스케일 부착을 방지하기 위하여
  3. 과잉 알칼리성이 더 좋으나 약품이 많이 소요되므로 원가를 절약하기 위하여
  4. 표면에 딱딱한 스케일이 생성되어 부식을 방지하기 위하여
(정답률: 82%)
  • 보일러수를 약알칼리로 유지하는 것은 보일러 강재의 부식을 억제하고 스케일 생성을 방지하기 위함입니다.
    오답 노트
    * 첨가된 염산이 강재를 보호하기 때문에: 염산은 강산으로 보일러 강재를 부식시키므로 오답.
    * 과잉 알칼리성이 더 좋으나 약품이 많이 소요되므로 원가를 절약하기 위하여: 과잉 알칼리성은 캐리오버, 부식 등을 유발할 수 있으므로 오답.
    * 표면에 딱딱한 스케일이 생성되어 부식을 방지하기 위하여: 스케일은 열전달 효율을 저하시키고 과열을 유발하여 부식을 촉진하므로 오답.
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91. 다음 급수펌프 종류 중 회전식 펌프는?

  1. 위싱턴펌프
  2. 피스톤펌프
  3. 플런저펌프
  4. 터빈펌프
(정답률: 75%)
  • 터빈펌프는 회전하는 임펠러의 원심력을 이용하여 유체를 이송하는 원심펌프의 일종으로, 회전식 펌프에 해당합니다.
    오답 노트
    * 위싱턴펌프: 증기 왕복동식 펌프이므로 오답.
    * 피스톤펌프: 왕복 운동을 하는 용적형 펌프이므로 오답.
    * 플런저펌프: 왕복 운동을 하는 용적형 펌프이므로 오답.
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92. 다음 보일러 부속장치와 연소가스의 접촉과정을 나타낸 것으로 가장 적합한 것은?

  1. 과열기 → 공기예열기 → 절탄기
  2. 절탄기 → 공기예열기 → 과열기
  3. 과열기 → 절탄기 → 공기예열기
  4. 공기예열기 → 절탄기 → 과열기
(정답률: 69%)
  • 보일러 연소가스는 고온의 증기를 만드는 과열기, 급수를 예열하는 절탄기, 연소용 공기를 예열하는 공기예열기 순서로 열을 전달하며 이동합니다.
    오답 노트
    - 과열기 → 공기예열기 → 절탄기: 공기예열기는 절탄기보다 연소가스 온도가 더 낮은 곳에 위치하므로 오답.
    - 절탄기 → 공기예열기 → 과열기: 과열기는 가장 고온의 연소가스와 접촉해야 하므로 오답.
    - 공기예열기 → 절탄기 → 과열기: 과열기는 가장 고온의 연소가스와 접촉해야 하고, 공기예열기는 가장 낮은 온도의 연소가스와 접촉하므로 오답.
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93. 최고사용압력이 3MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질에 대한 기준으로 옳은 것은?

  1. pH(25℃) : 8.0 ~ 9.5, 경도 : 0 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하
  2. pH(25℃) : 10.5 ~ 11.0, 경도 : 2 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하
  3. pH(25℃) : 8.5 ~ 9.6, 경도 : 0 mgCaCo3/L, 용존산소 : 0.007 mgO/L 이하
  4. pH(25℃) : 8.5 ~ 9.6, 경도 : 2 mgCaCo3/L, 용존산소 : 1 mgO/L 이하
(정답률: 50%)
  • 보일러 급수 수질은 부식 및 스케일 방지를 위해 pH, 경도, 용존산소 농도를 적정하게 유지해야 합니다.
    오답 노트
    * pH(25℃) : 10.5 ~ 11.0, 경도 : 2 mgCaCo₃/L, 용존산소 : 0.1 mgO/L 이하: pH가 너무 높고 경도가 0이 아니므로 오답.
    * pH(25℃) : 8.5 ~ 9.6, 경도 : 0 mgCaCo₃/L, 용존산소 : 0.007 mgO/L 이하: 용존산소 기준이 일반적인 3MPa 이하 보일러에 비해 너무 엄격하므로 오답.
    * pH(25℃) : 8.5 ~ 9.6, 경도 : 2 mgCaCo₃/L, 용존산소 : 1 mgO/L 이하: 경도가 0이 아니고 용존산소 기준이 너무 높아 오답.
  • 최고사용압력이 3MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질에 대한 기준 pH(25℃)는 8.0 ~ 9.5, 경도는 0 mgCaCo3/L, 용존산소는 0.1 mgO/L 이하
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94. 내경 800mm이고, 최고사용압력이 12kg/cm2 인 보일러의 동체를 설계하고자 한다. 세로이음에서 동체판의 두께(mm)는 얼마이어야 하는가? (단, 강판의 인장강도는 35kg/mm2, 안전계수는 5, 이음효율은 85%, 부식여유는 1mm로 한다.)

  1. 7
  2. 8
  3. 9
  4. 10
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 보일러 동체판의 두께를 계산하는 문제입니다.
    원통형 압력용기의 두께 계산 공식을 적용하여 최고사용압력, 내경, 강판의 인장강도, 안전계수, 이음효율 및 부식여유를 고려합니다.
    $$t = \frac{P \cdot D}{2 \cdot \sigma_a \cdot \eta} + C$$

    (여기서 t$$: 동체판 두께, P: 최고사용압력(kg/mm²), D: 내경(mm), \sigma_a: 허용응력(kg/mm²), \eta: 이음효율, C: 부식여유(mm)) 허용응력 \sigma_a는 인장강도를 안전계수로 나눈 값입니다.
    \sigma_a = \frac{35 kg/mm^2}{5} = 7 kg/mm^2$$
    $$t = \frac{0.12 kg/mm^2 \cdot 800 mm}{2 \cdot 7 kg/mm^2 \cdot 0.85} + 1 mm$$

    $$t \approx 9.067 mm$$
  • PD=200σ(t-C)η
    12*800=200*35/5*(t-1)*0.85
    t=9.067mm
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95. 보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기가 제거하는 대표적인 용존 가스는?

  1. O2
  2. H2SO4
  3. H2S
  4. SO2
(정답률: 77%)
  • 탈기기는 보일러 배관의 부식을 유발하는 용존 산소를 제거하는 장치입니다.
    오답 노트
    * H₂SO₄: 기체가 아닌 액체이므로 오답.
    * H₂S: 보일러수 부식의 대표적인 용존 가스가 아니므로 오답.
    * SO₂: 보일러수 부식의 대표적인 용존 가스가 아니므로 오답.
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96. 부식 중 점식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기화학적으로 일어나는 부식이다.
  2. 국부부식으로서 그 진행상태가 느리다.
  3. 보호피막이 파괴되었거나 고열을 받은 수열면 부분에 발생되기 쉽다.
  4. 수중 용존산소를 제거하면 점식 발생을 방지할 수 있다.
(정답률: 76%)
  • 점식은 국부부식의 일종이지만, 그 진행 속도는 매우 빠르다.
    오답 노트
    * 전기화학적으로 일어나는 부식이다: 전기화학적 반응으로 발생하므로 맞는 설명.
    * 보호피막이 파괴되었거나 고열을 받은 수열면 부분에 발생되기 쉽다: 보호피막 파괴 지점에서 집중적으로 발생하므로 맞는 설명.
    * 수중 용존산소를 제거하면 점식 발생을 방지할 수 있다: 용존산소는 부식 반응을 촉진하므로 제거 시 방지 가능하여 맞는 설명.
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97. 육용강제 보일러에서 동체의 최소 두께로 틀린 것은?

  1. 안지름이 900mm 이하의 것은 6mm(단, 스테이를 부착할 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하의 것은 8mm
  3. 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하의 것은 10mm
  4. 안지름이 1850mm 초과하는 것은 12mm
(정답률: 79%)
  • 육용강제 보일러에서 동체의 안지름이 커질수록 내부 압력에 대한 내구성이 감소하므로, 안전성을 고려하여 최소 두께를 정해야 합니다. 안지름이 900mm 이하인 경우는 작은 크기이므로 6mm의 최소 두께로 충분히 내구성을 확보할 수 있습니다. 하지만 안지름이 900mm을 초과하여 커질수록 내부 압력에 대한 내구성이 감소하므로, 최소 두께를 더 두껍게 해야 합니다. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하인 경우는 8mm, 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하인 경우는 10mm, 안지름이 1850mm 초과하는 경우는 12mm의 최소 두께가 필요합니다. 이는 안전성을 고려하여 정해진 것입니다. 스테이를 부착할 경우에는 안정성을 높이기 위해 최소 두께를 더 두껍게 해야 합니다.
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98. 보일러의 전열면적이 10m2 이상 15m2 미만인 경우 방출관의 안지름은 최소 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 45%)
  • 보일러의 방출관 안지름은 전열면적에 따라 안전기준에 명시된 최소 규격을 준수해야 합니다.
    오답 노트
    - 10: 전열면적 10m² 미만에 해당하므로 오답.
    - 20: 전열면적 10m² 미만에 해당하므로 오답.
    - 50: 전열면적 20m² 이상 25m² 미만에 해당하므로 오답.
  • ※ 전열면적(구간의)최대값 *2= 안지름 값 ↑
    →전열면적 최대값 * 2 = 15*2=30mm
    전열면적(m2) → 방출관의 안지름(mm)
    10 미만 → 25이상
    10이상~15미만 → 30이상
    15이상~20미만 → 40이상
    20이상 → 50이상
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99. 보일러 연소량을 일정하게 하고 저부하 시 잉여증기를 축적시켰다가 갑작스런 부하변동이나 과부하 등에 대처하기 위해 사용되는 장치는?

  1. 탈기기
  2. 인젝터
  3. 재열기
  4. 어큐뮬레이터
(정답률: 79%)
  • 어큐뮬레이터는 보일러의 부하 변동에 대응하여 잉여 증기를 저장하고 필요할 때 공급하여 연소량을 일정하게 유지하는 장치입니다.
    오답 노트
    - 탈기기: 보일러 급수 중의 용존 산소 및 탄산가스를 제거하여 부식을 방지하는 장치입니다.
    - 인젝터: 증기의 운동 에너지를 이용하여 보일러에 급수를 공급하는 장치입니다.
    - 재열기: 증기 터빈에서 팽창한 증기를 다시 가열하여 효율을 높이는 장치입니다.
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100. 랭카셔 보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 노통이 2개이다.
  2. 부하변동 시 압력변화가 적다.
  3. 연관보일러에 비해 전열면적이 작고 효율이 낮다.
  4. 급수처리가 까다롭고 가동 후 증기 발생시간이 길다.
(정답률: 48%)
  • 랭카셔 보일러는 수량이 많아 급수처리가 비교적 용이하며, 가동 후 증기 발생시간이 긴 것은 맞지만 급수처리가 까다롭다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 노통이 2개이다: 랭카셔 보일러의 대표적인 구조적 특징입니다.
    * 부하변동 시 압력변화가 적다: 보유 수량이 많아 열용량이 크기 때문에 부하변동에 대한 압력 안정성이 높습니다.
    * 연관보일러에 비해 전열면적이 작고 효율이 낮다: 다른 종류의 보일러에 비해 전열면적당 효율이 낮은 편입니다.
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