에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2020-06-06)

에너지관리기사
(2020-06-06 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 다음과 같은 질량조성을 가진 석탄의 완전연소에 필요한 이론공기량(kg/kg)은 얼마인가?

  1. 7.5
  2. 8.8
  3. 9.7
  4. 10.4
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 고체 연료의 질량 조성을 이용하여 완전연소에 필요한 이론공기량을 계산하는 문제입니다. 이론공기량은 연료 중의 가연성 성분(탄소, 수소, 황)이 완전 연소하는 데 필요한 산소량을 계산한 후, 공기 중의 산소 농도를 고려하여 구합니다.
    이론공기량(A₀)을 구하는 기본 공식은 다음과 같습니다.
    $$ A_0 = \frac{1}{0.232} \left( \frac{C}{100} × \frac{32}{12} + \frac{H}{100} × \frac{16}{2} + \frac{S}{100} × \frac{32}{32} - \frac{O}{100} \right) $$
    주어진 질량 조성을 공식에 대입합니다. (C=64.0%, H=5.3%, S=0.1%, O=8.8%)
    $$ A_0 = \frac{1}{0.232} \left( \frac{64.0}{100} × 2.667 + \frac{5.3}{100} × 8 + \frac{0.1}{100} × 1 - \frac{8.8}{100} \right) $$
    계산하면 다음과 같습니다.
    $$ A_0 = 8.8 \text{ kg/kg} $$
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2. 링겔만 농도표의 측정 대상은?

  1. 배출가스 중 매연 농도
  2. 배출가스 중 CO 농도
  3. 배출가스 중 CO2 농도
  4. 화염의 투명도
(정답률: 80%)
  • 링겔만 농도표는 연기(매연)의 불투명도를 육안으로 측정하여 농도를 판정하는 데 사용됩니다.
    오답 노트
    - 배출가스 중 CO 농도: CO는 무색무취 기체로 링겔만 농도표로 측정할 수 없습니다.
    - 배출가스 중 CO₂ 농도: CO₂는 무색무취 기체로 링겔만 농도표로 측정할 수 없습니다.
    - 화염의 투명도: 링겔만 농도표는 화염 자체가 아닌 연기의 농도를 측정합니다.
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3. 다음 중 연소 시 발생하는 질소산화물(NOx)의 감소 방안으로 틀린 것은?

  1. 질소 성분이 적은 연료를 사용한다.
  2. 화염의 온도를 높게 연소한다.
  3. 화실을 크게 한다.
  4. 배기가스 순환을 원활하게 한다.
(정답률: 72%)
  • 화염 온도가 높을수록 질소와 산소의 반응이 활발해져 열적 질소산화물(Thermal NOx) 생성이 증가합니다.
    오답 노트:
    - 질소 성분이 적은 연료를 사용한다: 연료 중 질소 성분 감소로 연료 질소산화물(Fuel NOx) 생성이 줄어듭니다.
    - 화실을 크게 한다: 연소 공간 확대는 화염 온도를 낮추거나 연소 시간을 조절하여 질소산화물 생성을 억제할 수 있습니다.
    - 배기가스 순환을 원활하게 한다: 배기가스 재순환은 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 희석하여 질소산화물 생성을 감소시킵니다.
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4. 연료의 일반적인 연소 반응의 종류로 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 증발연소
  3. 표면연소
  4. 분해연소
(정답률: 77%)
  • 유동층연소는 연료의 연소 방식이 아닌, 연소 기술 또는 장치에 해당한다.
    오답 노트
    * 증발연소: 액체 연료가 기화하여 연소하는 방식이므로 일반적인 연소 반응의 종류에 해당한다.
    * 표면연소: 고체 연료가 표면에서 직접 연소하는 방식이므로 일반적인 연소 반응의 종류에 해당한다.
    * 분해연소: 고체 연료가 열분해되어 가연성 가스를 생성한 후 연소하는 방식이므로 일반적인 연소 반응의 종류에 해당한다.
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5. 공기와 혼합 시 가연범위(폭발범위)가 가장 넓은 것은?

  1. 메탄
  2. 프로판
  3. 메틸알코올
  4. 아세틸렌
(정답률: 72%)
  • 아세틸렌은 다른 보기들에 비해 폭발 하한계가 낮고 상한계가 높아 가연범위가 가장 넓습니다.
    오답 노트
    - 메탄: 아세틸렌보다 가연범위가 좁습니다.
    - 프로판: 아세틸렌보다 가연범위가 좁습니다.
    - 메틸알코올: 아세틸렌보다 가연범위가 좁습니다.
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6. 11g의 프로판이 완전연소 시 생성되는 물의 질량(g)은?

  1. 44
  2. 34
  3. 28
  4. 18
(정답률: 57%)
  • 이 문제는 프로판의 완전연소 반응식을 통해 화학량론적 관계를 이용하여 생성되는 물의 질량을 계산합니다.
    $$ \text{C}_3\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O} $$
    프로판(C₃H₈)의 몰질량은 44 g/mol이고, 물(H₂O)의 몰질량은 18 g/mol입니다.
    주어진 11g의 프로판은 다음과 같은 몰수입니다.
    $$ \frac{11 \text{ g}}{44 \text{ g/mol}} = 0.25 \text{ mol C}_3\text{H}_8 $$
    위 반응식에 따르면 프로판 1 mol이 완전연소할 때 물 4 mol이 생성됩니다. 따라서 0.25 mol의 프로판이 연소하면 다음과 같은 몰수의 물이 생성됩니다.
    $$ 0.25 \text{ mol C}_3\text{H}_8 × \frac{4 \text{ mol H}_2\text{O}}{1 \text{ mol C}_3\text{H}_8} = 1 \text{ mol H}_2\text{O} $$
    생성된 물의 질량은 다음과 같습니다.
    $$ 1 \text{ mol H}_2\text{O} × 18 \text{ g/mol} = 18 \text{ g} $$
  • C3H8 + 5O2 → 3CO2 +4H2O
    44g : 4*18g
    11g : x=4*18*11/44=18g
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7. 다음 중 역화의 위험성이 가장 큰 연소방식으로서, 설비의 시동 및 정지 시에 폭발 및 화재에 대비한 안전 확보에 각별한 주의를 요하는 방식은?

  1. 예혼합 연소
  2. 미분탄 연소
  3. 분무식 연소
  4. 확산 연소
(정답률: 75%)
  • 예혼합 연소는 연료와 공기가 미리 혼합된 상태에서 연소하므로, 연소 속도가 빠르고 화염이 역류할 위험(역화)이 가장 큽니다.
    오답 노트
    - 미분탄 연소: 고체 연료를 미세하게 분쇄하여 연소시키는 방식으로, 역화보다는 불완전 연소나 폭발 위험이 있습니다.
    - 분무식 연소: 액체 연료를 미세하게 분무하여 연소시키는 방식으로, 역화보다는 불완전 연소나 그을음 발생 위험이 있습니다.
    - 확산 연소: 연료와 공기가 연소 과정에서 확산에 의해 혼합되면서 연소하는 방식으로, 예혼합 연소에 비해 연소 속도가 느려 역화 위험이 상대적으로 낮습니다.
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8. 액체연료에 대한 가장 적합한 연소방법은?

  1. 화격자 연소
  2. 스토커 연소
  3. 버너 연소
  4. 확산 연소
(정답률: 78%)
  • 버너 연소는 액체 연료를 미립화하여 공기와 혼합, 효율적인 연소를 유도하는 가장 일반적이고 적합한 방법입니다.
    오답 노트
    * 화격자 연소: 고체 연료 연소에 적합하므로 오답.
    * 스토커 연소: 고체 연료를 기계적으로 공급하여 연소하는 방식으로 오답.
    * 확산 연소: 연소 현상의 한 종류이며, 액체 연료의 적합한 연소 방법은 아니므로 오답.
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9. 연료의 발열량에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기체 연료는 그 성분으로부터 발열량을 계산할 수 있다.
  2. 발열량의 단위는 고체와 액체 연료의 경우 단위중량당(통상 연료 kg당) 발열량으로 표시한다.
  3. 고위발열량은 연료의 측정열량에 수증기 증발잠열을 포함한 연소열량이다.
  4. 일반적으로 액체 연료는 비중이 크면 체적당 발열량은 감소하고, 중량당 발열량은 증가한다.
(정답률: 80%)
  • 액체 연료는 비중이 클수록 중량당 발열량은 감소하고 체적당 발열량은 증가하는 것이 일반적인 경향이므로, 제시된 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 기체 연료는 그 성분으로부터 발열량을 계산할 수 있다: 기체 연료의 발열량은 성분별 발열량과 조성비를 통해 계산 가능하므로 맞는 설명입니다.
    * 발열량의 단위는 고체와 액체 연료의 경우 단위중량당(통상 연료 kg당) 발열량으로 표시한다: 고체 및 액체 연료는 질량 단위, 기체 연료는 부피 단위로 주로 표시하므로 맞는 설명입니다.
    * 고위발열량은 연료의 측정열량에 수증기 증발잠열을 포함한 연소열량이다: 고위발열량은 연소 생성물 중 수증기의 응축잠열까지 포함한 열량이므로 맞는 설명입니다.
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10. 고체연료의 연료비(fuel ratio)를 옳게 나타낸 것은?

  1. 고정탄소(%) / 휘발분(%)
  2. 휘발분(%) / 고정탄소(%)
  3. 고정탄소(%) / 수분(%)
  4. 수분(%) / 고정탄소(%)
(정답률: 84%)
  • 고체연료의 연료비는 고정탄소 함량을 휘발분 함량으로 나눈 값으로, 연소 특성을 평가하는 중요한 지표입니다.
    오답 노트
    - 휘발분(%) / 고정탄소(%): 연료비의 역수로, 고정탄소에 대한 휘발분의 상대적 비율을 나타내므로 오답.
    - 고정탄소(%) / 수분(%): 연료비는 고정탄소와 휘발분의 비율을 나타내므로 수분은 관련이 없어 오답.
    - 수분(%) / 고정탄소(%): 연료비는 고정탄소와 휘발분의 비율을 나타내므로 수분은 관련이 없어 오답.
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11. 고체연료의 연소방식으로 옳은 것은?

  1. 포트식 연소
  2. 화격자 연소
  3. 심지식 연소
  4. 증발식 연소
(정답률: 76%)
  • 화격자 연소는 고체 연료를 화격자 위에 쌓아 공기를 공급하며 연소시키는 방식입니다.
    오답 노트
    * 포트식 연소: 주로 액체 연료를 연소시키는 방식이므로 오답.
    * 심지식 연소: 주로 액체 연료를 심지를 통해 연소시키는 방식이므로 오답.
    * 증발식 연소: 주로 액체 연료를 증발시켜 연소시키는 방식이므로 오답.
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12. 고체연료의 연소가스 관계식으로 옳은 것은? (단, G : 연소가스량, Go : 이론연소가스량, A : 실제공기량, Ao : 이론공기량, a : 연소생성 수증기량)

  1. Go = Ao + 1 - a
  2. G= Go - A + Ao
  3. G = Go + A - Ao
  4. Go = Ao - 1 + a
(정답률: 67%)
  • 고체연료의 실제 연소가스량은 이론 연소가스량에 과잉 공기량을 더하여 계산합니다.
    오답 노트:
    - Go = Ao + 1 - a: 이론 연소가스량은 이론 공기량과 연료량, 생성 수증기량 등을 고려해야 하며, 이 식은 일반적인 관계식이 아닙니다.
    - G= Go - A + Ao: 실제 연소가스량은 이론 연소가스량에 과잉 공기량을 더해야 하므로, A와 Ao의 부호가 반대로 되어 오답입니다.
    - Go = Ao - 1 + a: 이론 연소가스량은 이론 공기량과 연료량, 생성 수증기량 등을 고려해야 하며, 이 식은 일반적인 관계식이 아닙니다.
  • 실제(습)연소가스량
    Gw=이론(습)연소가스량(Gow) + 과잉공기량(A')
    = Gow + A - Ao
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13. 백 필터(bag-filter)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 여과면의 가스 유속은 미세한 더스트 일수록 적게 한다.
  2. 더스트 부하가 클수록 집진율은 커진다.
  3. 여포재에 더스트 일차부착층이 형성되면 집진율은 낮아진다.
  4. 백의 밑에서 가스백 내부로 송입하여 집진한다.
(정답률: 69%)
  • 여포재에 더스트 일차부착층이 형성되면 오히려 집진 효율이 증가하므로, 집진율이 낮아진다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 여과면의 가스 유속은 미세한 더스트 일수록 적게 한다: 미세한 더스트는 여과 속도를 낮춰야 집진 효율이 높아지므로 맞는 설명입니다.
    * 더스트 부하가 클수록 집진율은 커진다: 더스트 부하가 크면 여포재에 더스트 일차부착층이 빠르게 형성되어 집진율이 높아지므로 맞는 설명입니다.
    * 백의 밑에서 가스백 내부로 송입하여 집진한다: 백 필터는 백의 밑에서 가스백 내부로 송입하여 집진하는 방식도 있으므로 맞는 설명입니다.
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14. 유압분무식 버너의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유량 조절 범위가 좁다.
  2. 연소의 제어범위가 넓다.
  3. 무화매체인 증기나 공기가 필요하지 않다.
  4. 보일러 가동 중 버너교환이 가능하다.
(정답률: 59%)
  • 유압분무식 버너는 유량 조절 범위(turndown ratio)가 좁아 연소의 제어범위 또한 좁습니다.
    오답 노트:
    * 유량 조절 범위가 좁다: 유압분무식 버너의 특징이 맞으므로 오답.
    * 무화매체인 증기나 공기가 필요하지 않다: 유압분무식 버너는 연료 자체의 압력으로 무화하므로 무화매체가 필요 없는 특징이 맞으므로 오답.
    * 보일러 가동 중 버너교환이 가능하다: 유압분무식 버너는 구조가 비교적 간단하여 보일러 가동 중에도 버너 교환이 가능한 특징이 맞으므로 오답.
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15. 다음 중 배기가스와 접촉되는 보일러 전열면으로 증기나 압축공기를 직접 분사시켜서 보일러에 회분, 그을음 등 열전달을 막는 퇴적물을 청소하고 쌓이지 않도록 유지하는 설비는?

  1. 수트블로워
  2. 압입통풍 시스템
  3. 흡입통풍 시스템
  4. 평형통풍 시스템
(정답률: 77%)
  • 수트블로워는 보일러 전열면에 쌓인 회분, 그을음 등 퇴적물을 증기나 압축공기로 불어내어 열전달 효율을 유지하는 설비입니다.
    오답 노트
    * 압입통풍 시스템: 연소에 필요한 공기를 보일러로 공급하는 시스템이므로 오답.
    * 흡입통풍 시스템: 연소 가스를 보일러 외부로 배출하는 시스템이므로 오답.
    * 평형통풍 시스템: 압입통풍과 흡입통풍을 조합하여 보일러 내 압력을 조절하는 시스템이므로 오답.
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16. 관성력 집진장치의 집진율을 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 방해판이 많을수록 집진효율이 우수하다.
  2. 충돌 직전 처리가스 속도가 느릴수록 좋다.
  3. 출구가스 속도가 느릴수록 미세한 입자가 제거된다.
  4. 기류의 방향 전환각도가 작고, 전환회수가 많을수록 집진효율이 증가한다.
(정답률: 62%)
  • 관성력 집진장치는 기류의 급격한 방향 전환 시 입자의 관성을 이용하여 분리하므로, 충돌 직전 처리가스 속도가 느리면 입자의 관성력이 약해져 집진효율이 감소합니다. 따라서 이는 집진율을 높이는 방법이 아닙니다.
    오답 노트
    * 방해판이 많을수록 집진효율이 우수하다: 방향 전환 횟수 증가로 집진효율 향상.
    * 출구가스 속도가 느릴수록 미세한 입자가 제거된다: 재비산 방지 및 미세 입자 침강 기회 증가로 집진효율 향상.
    * 기류의 방향 전환각도가 작고, 전환회수가 많을수록 집진효율이 증가한다: 입자의 관성력 작용 증대로 집진효율 향상.
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17. 보일러 연소장치에 과잉공기 10%가 필요한 연료를 완전연소할 경우 실제 건연소 가스량(Nm3/kg)은 얼마인가? (단, 연료의 이론공기량 및 이론 건연소 가스량은 각각 10.5, 9.9(Nm3/kg)이다.)

  1. 12.03
  2. 11.84
  3. 10.95
  4. 9.98
(정답률: 50%)
  • 이 문제는 실제 건연소 가스량을 계산하는 문제입니다.
    이론 건연소 가스량에 과잉공기량을 더하여 구합니다.
    $$실제\ 건연소\ 가스량 = 이론\ 건연소\ 가스량 + (이론공기량 \times 과잉공기율)$$

    $$실제\ 건연소\ 가스량 = 9.9 + (10.5 \times 0.1)$$

    $$실제\ 건연소\ 가스량 = 10.95$$
  • Gd=God(이론건연소가스량)+A'(과잉공기량)
    =God+A-Ao
    =God+mAo-Ao
    =God+(m-1)Ao
    =9.9+(1.1-1)*10.5=10.95Nm3/kg
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18. 연소가스량 10Nm3/kg, 연소가스의 정압비열 1.34 kJ/Nm3·℃인 어떤 연료의 저위발열량이 27200 kJ/kg이었다면 이론 연소온도(℃)는? (단, 연소용 공기 및 연료 온도는 5℃이다.)

  1. 1000
  2. 1500
  3. 2000
  4. 2500
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 연료의 저위발열량이 연소가스의 현열 증가로 전환된다는 에너지 평형 원리를 이용하여 이론 연소온도를 구합니다.
    $$ T_{th} = T_0 + \frac{Q_L}{G_g · C_{pg}} $$
    $$ T_{th} = 5 + \frac{27200}{10 · 1.34} $$
    $$ T_{th} \approx 2034.85 \approx 2000 $$
  • 저위발열량(Hl)=연소가스열량(Qg)
    =Cg * G * Δt = Cg * G * (tg-t0)
    ※ Hl=Cg * G * (tg-t0)
    27200 kJ/kg= 1.34 kJ/Nm3·℃*10Nm3/kg*(tg-5℃)
    이론 연소온도(℃) tg=2034℃
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19. 표준 상태인 공기 중에서 완전 연소비로 아세틸렌이 함유되어 있을 때 이 혼합기체 1L당 발열량(kJ)은 얼마인가? (단, 아세틸렌의 발열량은 1308 kJ/mol이다.)

  1. 4.1
  2. 4.5
  3. 5.1
  4. 5.5
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 아세틸렌의 완전 연소 반응식을 통해 공기와의 화학량론적 혼합 비율을 구하고, 표준 상태에서의 몰 부피를 이용하여 혼합기체 1L당 아세틸렌의 발열량을 계산합니다.
    $$ \text{혼합기체 1L당 발열량} = \frac{\text{혼합기체 부피} × \text{아세틸렌 부피비}}{\text{표준상태 몰 부피}} × \text{아세틸렌 발열량} $$
    $$ \text{발열량} = \frac{1 \text{ L} × \left( \frac{2 \text{ mol (아세틸렌)}}{2 \text{ mol (아세틸렌)} + \frac{5 \text{ mol (산소)}}{0.21 \text{ (공기 중 산소 부피비)}}} \right)}{22.4 \text{ L/mol}} × 1308 \text{ kJ/mol} $$
    $$ \text{발열량} = 4.5 \text{ kJ} $$
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20. 연소장치의 연소효율(Ec)식이 아래와 같을 때 H2는 무엇을 의미하는가? (단, Hc : 연료의 발열량, H1 : 연재 중의 미연탄소의 의한 손실이다.)

  1. 전열손실
  2. 현열손실
  3. 연료의 저발열량
  4. 불완전연소에 따른 손실
(정답률: 84%)
  • 연소장치의 연소효율(Ec)식에서 H₂는 연료가 완전히 연소되지 못하여 발생하는 열량 손실을 의미합니다.
    전열손실: 열전달에 의한 손실로, 연소 효율식의 H₂가 의미하는 불완전 연소 손실과는 다른 개념입니다.
    현열손실: 연소가스에 의해 외부로 배출되는 열에너지 손실로, 불완전 연소 손실과는 다릅니다.
    연료의 저발열량: 연료 자체의 특성값이며, 연소 과정에서 발생하는 손실이 아닙니다.
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2과목: 열역학

21. 이상기체를 가역단열 팽창시킨 후의 온도는?

  1. 처음상태보다 낮게 된다.
  2. 처음상태보다 높게 된다.
  3. 변함이 없다.
  4. 높을 때도 있고 낮을 때도 있다.
(정답률: 57%)
  • 이상기체가 가역단열 팽창하면 외부에 일을 하면서 열 교환이 없으므로 내부 에너지가 감소하여 온도가 낮아집니다.
    오답 노트
    * 처음상태보다 높게 된다: 단열 팽창 시 기체가 외부에 일을 하므로 내부 에너지가 감소하여 온도가 낮아집니다.
    * 변함이 없다: 단열 팽창 시 기체가 외부에 일을 하므로 내부 에너지가 감소하여 온도가 낮아집니다.
    * 높을 때도 있고 낮을 때도 있다: 단열 팽창은 항상 기체의 내부 에너지를 감소시켜 온도를 낮춥니다.
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22. 공기 100kg을 400℃에서 120℃로 냉각할 때 엔탈피(kJ) 변화는? (단, 일정 정압비열은 1.0kJ/kg·K 이다.)

  1. -24000
  2. -26000
  3. -28000
  4. -30000
(정답률: 73%)
  • 이 문제는 일정 정압비열을 가진 물질의 엔탈피 변화를 계산하는 문제입니다.
    $$ Δ H = m · C_p · Δ T $$
    $$ Δ H = 100 \, \text{kg} · 1.0 \, \text{kJ/kg} · \text{K} · (120 - 400) \, \text{K} $$
    $$ Δ H = -28000 \, \text{kJ} $$
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23. 성능계수가 2.5인 증기 압축 냉동 사이클에서 냉동용량이 4kW 일 때 소요일은 몇 kW 인가?

  1. 1
  2. 1.6
  3. 4
  4. 10
(정답률: 72%)
  • 이 문제는 냉동 사이클의 성능계수 정의를 이용하여 소요일을 계산하는 문제입니다.
    $$ \text{성능계수} = \frac{\text{냉동용량}}{\text{소요일}} $$
    $$ \text{소요일} = \frac{4 \text{ kW}}{2.5} $$
    $$ \text{소요일} = 1.6 \text{ kW} $$
  • COR=q2/W
    2.5=4/W
    W=1.6kW
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24. 열역학 제2법칙을 설명한 것이 아닌 것은?

  1. 사이클로 작동하면서 하나의 열원으로부터 열을 받아서 이 열을 전부 일로 바꾸는 것은 불가능하다.
  2. 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 바뀔뿐이다.
  3. 제2종 영구기관을 만든다는 것은 불가능하다.
  4. 주위에 아무런 변화를 남기지 않고 열을 저온의 열원으로부터 고온의 열원으로 전달하는 것은 불가능하다.
(정답률: 72%)
  • "에너지는 한 형태에서 다른 형태로 바뀔뿐이다."는 에너지 보존 법칙인 열역학 제1법칙에 대한 설명입니다.
    오답 노트
    * 사이클로 작동하면서 하나의 열원으로부터 열을 받아서 이 열을 전부 일로 바꾸는 것은 불가능하다: 열역학 제2법칙의 켈빈-플랑크 진술입니다.
    * 제2종 영구기관을 만든다는 것은 불가능하다: 열역학 제2법칙의 켈빈-플랑크 진술을 위배하는 기관이므로, 제2법칙의 설명입니다.
    * 주위에 아무런 변화를 남기지 않고 열을 저온의 열원으로부터 고온의 열원으로 전달하는 것은 불가능하다: 열역학 제2법칙의 클라우지우스 진술입니다.
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25. 다음 중 터빈에서 증기의 일부를 배출하여 급수를 가열하는 증기사이클은?

  1. 사바테 사이클
  2. 재생 사이클
  3. 재열 사이클
  4. 오토 사이클
(정답률: 58%)
  • 재생 사이클은 터빈에서 팽창 중인 증기의 일부를 추출하여 급수 가열기에 공급함으로써 열효율을 향상시키는 증기 사이클입니다.
    오답 노트
    - 사바테 사이클: 정적 가열과 정압 가열이 혼합된 내연기관 사이클이므로 오답.
    - 재열 사이클: 터빈에서 팽창 중인 증기를 재가열하여 일을 더 얻는 사이클이므로 오답.
    - 오토 사이클: 정적 가열 및 정적 방열 과정을 포함하는 가솔린 기관의 이상적인 열역학 사이클이므로 오답.
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26. 80℃의 물 50kg과 20℃의 물 100kg을 혼합하면 이 혼합된 물의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 물의 비열은 4.2kJ/kg·K이다.)

  1. 33
  2. 40
  3. 45
  4. 50
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 열량 보존의 법칙을 적용하여 혼합물의 최종 온도를 구합니다.
    $$ T_f = \frac{m_1 T_1 + m_2 T_2}{m_1 + m_2} $$
    $$ T_f = \frac{(50 \text{ kg} × 80 \text{ ℃}) + (100 \text{ kg} × 20 \text{ ℃})}{50 \text{ kg} + 100 \text{ kg}} $$
    $$ T_f = 40 \text{ ℃} $$
  • Q=c*m*dt
    Q1(80℃)=c*m*(t-80)
    Q2(20℃)=c*m*(20-t)
    Q1(80℃)=Q2(20℃)
    c*m*(t-80)=c*m*(20-t)
    4.2kJ/kg·K*50kg*(t-80)=4.2kJ/kg·K*100kg(20-t)
    혼합된 물의 온도(t)=40℃
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27. 랭킨사이클에서 각 지점의 엔탈피가 다음과 같을 때 사이클의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 25
  2. 30
  3. 33
  4. 37
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 랭킨 사이클의 열효율을 계산하는 문제입니다. 랭킨 사이클의 효율은 터빈에서 생산된 일량에서 펌프가 소비한 일량을 뺀 순수 출력 일량을 보일러에서 공급된 열량으로 나누어 구합니다.
    $$ η = \frac{W_{net}}{Q_{in}} = \frac{(h_{터빈입구} - h_{응축기입구}) - (h_{보일러입구} - h_{펌프입구})}{h_{터빈입구} - h_{보일러입구}} $$
    $$ η = \frac{(2900 - 2000) - (200 - 190)}{2900 - 200} $$
    $$ η \approx 0.3296 \approx 33\% $$
  • (2900-2000) - (200-190) / 2900-200= 0.33
  • η=Wnet/Q1=Q1-Q2/Q1=1-Q2/Q1
    =1-(h4-h1)/(h3-h2)
    =1-(2000-190)/(2900-200)
    =0.3296=32.96%
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28. 냉동 사이클의 작동 유체인 냉매의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 화학적으로 안정될 것
  2. 임계 온도가 상온보다 충분히 높을 것
  3. 응축 압력이 가급적 높을 것
  4. 증발 잠열이 클 것
(정답률: 61%)
  • 냉매는 압축기 동력 소모를 줄이고 시스템의 안정적인 작동을 위해 응축 압력이 가급적 낮아야 한다.
    오답 노트
    * 화학적으로 안정될 것: 화학적으로 안정되지 않으면 시스템 부식 및 성능 저하를 유발하므로 오답.
    * 임계 온도가 상온보다 충분히 높을 것: 임계 온도가 낮으면 상온에서 응축이 불가능하여 냉동 효과를 얻을 수 없으므로 오답.
    * 증발 잠열이 클 것: 증발 잠열이 작으면 냉동 효과가 떨어지므로 오답.
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29. 압력 500 kPa, 온도 240℃인 과열증기와 압력 500kPa의 포화수가 정상상태로 흘러들어와 섞인 후 같은 압력의 포화증기 상태로 흘러나간다. 1kg의 과열증기에 대하여 필요한 포화수의 양은 약 몇 kg인가? (단, 과열증기의 엔탈피는 3063 kJ/kg이고, 포화수의 엔탈피는 636kJ/kg, 증발열은 2109kJ/kg 이다.)

  1. 0.15
  2. 0.45
  3. 1.12
  4. 1.45
(정답률: 26%)
  • 이 문제는 정상상태 유동 시스템에 대한 에너지 보존 법칙을 적용하여 미지 질량을 구합니다.
    $$ m_{과열증기} h_{과열증기} + m_{포화수} h_{포화수} = (m_{과열증기} + m_{포화수}) h_{포화증기} $$
    $$ 1 \text{ kg} × 3063 \text{ kJ/kg} + m_{포화수} × 636 \text{ kJ/kg} = (1 \text{ kg} + m_{포화수}) × (636 \text{ kJ/kg} + 2109 \text{ kJ/kg}) $$
    $$ m_{포화수} \approx 0.15 \text{ kg} $$
  • (3063-(636+2109)/2109
    =0.150
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30. 30℃에서 150L의 이상기체를 20L로 가역 단열압축 시킬 때 온도가 230℃로 상승하였다. 이 기체의 정적 비열은 약 몇 kJ/kg·K인가? (단, 기체상수는 0.287kJ/kg·K이다.)

  1. 0.17
  2. 0.24
  3. 1.14
  4. 1.47
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 이상기체의 가역 단열 과정 공식을 적용하여 정적 비열을 구합니다.
    $$ \frac{T_2}{T_1} = \left(\frac{V_1}{V_2}\right)^{γ-1} $$
    $$ \frac{503.15}{303.15} = \left(\frac{150}{20}\right)^{γ-1} $$
    $$ C_v = \frac{R}{γ-1} = \frac{0.287}{0.2514} \approx 1.14 $$
  • T2/T1=(V1/V2)^K-1
    273+230/273+30=(150/20)^K-1
    K=1.25
    K=Cp/Cv, R=Cp-Cv=KCv-Cv=(K-1)Cv
    ∴ Cv=R/K-1=0.287/1.25-1=1.148
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31. 증기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 포화액 1kg을 정압 하에서 가열하여 포화증기로 만드는데 필요한 열량을 증발잠열이라 한다.
  2. 포화증기를 일정 체적 하에서 압력을 상승시키면 과열증기가 된다.
  3. 온도가 높아지면 내부에너지가 커진다.
  4. 압력이 높아지면 증발잠열이 커진다.
(정답률: 61%)
  • 압력이 높아지면 증발잠열은 감소하며, 임계점에서 0이 된다.
    오답 노트
    * 포화액 1kg을 정압 하에서 가열하여 포화증기로 만드는데 필요한 열량을 증발잠열이라 한다: 증발잠열의 정의이므로 옳은 설명.
    * 포화증기를 일정 체적 하에서 압력을 상승시키면 과열증기가 된다: 일정 체적에서 포화증기를 가열하면 압력과 온도가 상승하여 과열증기가 되므로 옳은 설명.
    * 온도가 높아지면 내부에너지가 커진다: 온도는 분자 운동 에너지의 척도이므로 온도가 높아지면 내부에너지가 커지는 것은 옳은 설명.
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32. 최고 온도 500℃와 최저 온도 30℃사이에서 작동되는 열기관의 이론적 효율(%)은?

  1. 6
  2. 39
  3. 61
  4. 94
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 카르노 효율 공식을 적용하여 열기관의 이론적 효율을 구합니다. 이때 온도는 반드시 절대 온도(켈빈)를 사용해야 합니다.
    $$ η = 1 - \frac{T_c}{T_h} $$
    $$ η = 1 - \frac{30 + 273.15}{500 + 273.15} $$
    $$ η \approx 0.6079 \approx 61\% $$
  • η=Wnet/Q1=Q1-Q2/Q1=1-T2/T1=1-273+30/273+500=0.608
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33. 비열이 α+βt+γt2로 주어질 때, 온도가 t1으로부터 t2까지 변화할 때의 평균 비열(Cm)의 식은? (단, α, β, γ는 상수이다.)

(정답률: 51%)
  • 이 문제는 평균 비열을 구하는 문제로, 비열이 온도에 대한 함수로 주어졌을 때 총 흡수 열량을 온도 변화량으로 나누어 계산합니다. 이는 주어진 비열 함수를 온도 범위에 대해 적분하여 구할 수 있습니다.
    $$ C_m = \frac{1}{t_2 - t_1} \int_{t_1}^{t_2} C \, dt $$
    주어진 비열 함수 C = α + βt + γt²를 대입하여 적분하면 다음과 같습니다.
    $$ C_m = \frac{1}{t_2 - t_1} \int_{t_1}^{t_2} (α + β t + γ t^2) \, dt = \frac{1}{t_2 - t_1} \left[ α t + \frac{1}{2}β t^2 + \frac{1}{3}γ t^3 \right]_{t_1}^{t_2} $$
    이를 정리하면 다음과 같은 평균 비열 식을 얻을 수 있습니다.
    $$ C_m = α + \frac{1}{2}β(t_2 + t_1) + \frac{1}{3}γ(t_2^2 + t_2t_1 + t_1^2) $$
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34. 다음은 열역학 기본법칙을 설명한 것이다. 0법칙, 1법칙, 2법칙, 3법칙 순으로 옳게 나열한 것은?

  1. 가 – 나 – 다 - 라
  2. 라 – 가 – 나 - 다
  3. 다 – 라 – 가 - 나
  4. 나 – 가 – 라 – 다
(정답률: 77%)
  • 주어진 설명은 열역학 0법칙, 1법칙, 2법칙, 3법칙을 순서대로 나열한 것으로, '라'는 0법칙, '가'는 1법칙, '나'는 2법칙, '다'는 3법칙에 해당합니다.
    오답 노트:
    - 가 – 나 – 다 - 라: 열역학 1법칙, 2법칙, 3법칙, 0법칙 순서이므로 오답.
    - 다 – 라 – 가 - 나: 열역학 3법칙, 0법칙, 1법칙, 2법칙 순서이므로 오답.
    - 나 – 가 – 라 – 다: 열역학 2법칙, 1법칙, 0법칙, 3법칙 순서이므로 오답.
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35. 그림은 물의 압력-체적 선도(P-V)를 나타낸다. A′ACBB′ 곡선은 상들 사이의 경계를 나타내며, T1, T2, T3는 물의 P-V 관계를 나타내는 등온곡선들이다. 이 그림에서 점 C는 무엇을 의미하는가?

  1. 변곡점
  2. 극대점
  3. 삼중점
  4. 임계점
(정답률: 74%)
  • 점 C는 포화 액체선과 포화 증기선이 합쳐지는 지점으로, 이 점을 넘어서면 액체와 기체 상을 구분할 수 없게 되는 임계 상태를 나타낸다.
    - 변곡점: 곡선의 오목성이 바뀌는 지점으로, 점 C의 물리적 의미를 정확히 설명하지 못한다.
    - 극대점: 특정 구간에서 함수값이 가장 큰 지점을 의미하지만, 점 C는 단순히 수학적 극대점이 아닌 상변화의 물리적 특성을 나타낸다.
    - 삼중점: 고체, 액체, 기체 세 상이 공존하는 지점으로, P-T 선도에서 나타나며 P-V 선도에서는 점 C와 같은 형태로 표현되지 않는다.
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36. 어떤 상태에서 질량이 반으로 줄면 강도성질(intensive property) 상태량의 값은?

  1. 반으로 줄어든다.
  2. 2배로 증가한다.
  3. 4배로 증가한다.
  4. 변하지 않는다.
(정답률: 63%)
  • 강도성질은 물질의 양(질량)에 관계없이 물질 자체의 특성을 나타내는 성질이므로 질량이 변해도 그 값은 변하지 않습니다.
    오답 노트
    * 반으로 줄어든다: 강도성질은 물질의 양에 비례하지 않으므로 오답.
    * 2배로 증가한다: 강도성질은 물질의 양에 비례하지 않으므로 오답.
    * 4배로 증가한다: 강도성질은 물질의 양에 비례하지 않으므로 오답.
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37. 카르노 냉동 사이클의 설명 중 틀린 것은?

  1. 성능계수가 가장 좋다.
  2. 실제적인 냉동 사이클이다.
  3. 카르노 열기관 사이클의 역이다.
  4. 냉동 사이클의 기준이 된다.
(정답률: 66%)
  • 카르노 냉동 사이클은 이상적인 이론 사이클로, 실제로는 구현 불가능하다.
    오답 노트
    * 성능계수가 가장 좋다: 카르노 사이클은 주어진 두 온도 사이에서 작동하는 모든 냉동 사이클 중 가장 높은 성능계수를 갖는 이상적인 사이클이다.
    * 카르노 열기관 사이클의 역이다: 냉동 사이클은 열기관 사이클을 역으로 작동시켜 저온에서 고온으로 열을 이동시키는 원리이며, 카르노 냉동 사이클은 카르노 열기관 사이클의 정확한 역과정이다.
    * 냉동 사이클의 기준이 된다: 카르노 사이클은 이론적으로 달성 가능한 최대 효율을 보여주므로, 실제 냉동 사이클의 성능을 평가하는 이상적인 기준으로 사용된다.
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38. 비열비는 1.3이고 정압비열이 0.845kJ/kg·K인 기체의 기체상수(kJ/kg·K)는 얼마인가?

  1. 0.195
  2. 0.5
  3. 0.845
  4. 1.345
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 비열비와 정압비열을 이용하여 기체상수를 계산합니다. 기체상수(R)는 정압비열(Cp)과 비열비(k)를 통해 다음 공식으로 구할 수 있습니다.
    $$ R = Cp \frac{k-1}{k} $$
    $$ R = 0.845 × \frac{1.3-1}{1.3} $$
    $$ R = 0.195 $$
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39. 오토사이클에서 열효율이 56.5%가 되려면 압축비는 얼마인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 3
  2. 4
  3. 8
  4. 10
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 오토사이클의 열효율 공식을 적용하여 압축비를 구합니다.
    $$ η = 1 - \frac{1}{r^{k-1}} $$
    $$ 0.565 = 1 - \frac{1}{r^{1.4-1}} \implies r = \left(\frac{1}{1-0.565}\right)^{\frac{1}{1.4-1}} $$
    $$ r = 8 $$
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40. 유체가 담겨 있는 밀폐계가 어떤 과정을 거칠 때 그 에너지식은 △U12=Q12으로 표현된다. 이 밀폐계와 관련된 일은 팽창일 또는 압축일 뿐이라고 가정할 경우 이 계가 거쳐 간 과정에 해당하는 것은? (단, U는 내부에너지를, Q는 전달된 열량을 나타낸다.)

  1. 등온과정
  2. 정압과정
  3. 단열과정
  4. 정적과정
(정답률: 49%)
  • 밀폐계의 열역학 제1법칙은 △U = Q - W로 표현되며, 문제에서 주어진 에너지식 △U = Q가 성립하려면 계가 외부에 하는 일(W)이 0이어야 합니다.
    오답 노트:
    - 등온과정: 온도가 일정하여 이상 기체의 경우 내부에너지 변화(△U)가 0이므로 △U = Q가 성립하지 않습니다.
    - 정압과정: 압력이 일정하며 부피 변화가 있다면 계가 외부에 일을 하므로 △U = Q가 성립하지 않습니다.
    - 단열과정: 열의 출입이 없어 Q = 0이므로 △U = Q가 성립하지 않습니다.
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3과목: 계측방법

41. 피드백 제어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고액의 설비비가 요구된다.
  2. 운영하는데 비교적 고도의 기술이 요구된다.
  3. 일부 고장이 있어도 전체 생산에 영향을 미치지 않는다.
  4. 수리가 비교적 어렵다.
(정답률: 80%)
  • 피드백 제어 시스템은 각 구성 요소가 유기적으로 연결되어 있어, 주요 부분의 고장은 전체 시스템의 기능 저하 또는 정지로 이어질 수 있으므로, 일부 고장이 있어도 전체 생산에 영향을 미치지 않는다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 고액의 설비비가 요구된다: 센서, 제어기, 액추에이터 등 복잡한 구성 요소로 인해 초기 투자 비용이 높습니다.
    * 운영하는데 비교적 고도의 기술이 요구된다: 시스템 설계, 튜닝, 유지보수에 전문 지식이 필요합니다.
    * 수리가 비교적 어렵다: 복잡한 시스템 구조와 상호 연결성으로 인해 고장 진단 및 수리가 까다롭습니다.
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42. 가스의 상자성을 이용하여 만든 세라믹식 가스분석계는?

  1. O2 가스계
  2. CO2 가스계
  3. SO2 가스계
  4. 가스크로마토그래피
(정답률: 69%)
  • 산소(O₂)는 상자성을 띠는 기체이며, 상자성을 이용하는 가스분석계는 산소 농도를 측정한다.
    오답 노트
    - CO₂ 가스계: 이산화탄소(CO₂)는 상자성이 아닌 반자성을 띠므로 오답.
    - SO₂ 가스계: 이산화황(SO₂)은 상자성이 아닌 반자성을 띠므로 오답.
    - 가스크로마토그래피: 기체를 분리하여 분석하는 장치로, 상자성을 이용하는 원리가 아니므로 오답.
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43. 하겐-포아젤의 법칙을 이용한 점도계는?

  1. 세이볼트 점도계
  2. 낙구식 점도계
  3. 스토머 점도계
  4. 맥미첼 점도계
(정답률: 69%)
  • 세이볼트 점도계는 모세관을 통해 일정량의 액체가 흘러나오는 시간을 측정하여 점도를 구하며, 이는 하겐-포아젤의 법칙을 이용하는 점도계이다.
    오답 노트
    - 낙구식 점도계: 스토크스의 법칙을 이용하여 점도를 측정하므로 오답.
    - 스토머 점도계: 회전 점도계의 일종으로 전단 응력과 전단 속도를 이용하므로 오답.
    - 맥미첼 점도계: 회전 점도계의 일종으로 전단 응력과 전단 속도를 이용하므로 오답.
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44. 적분동작(I동작)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 조작량이 동작신호의 값을 경계로 완전 개폐되는 동작
  2. 출력변화가 편차의 제곱근에 반비례하는 동작
  3. 출력변화가 편차의 제곱근에 비례하는 동작
  4. 출력변화의 속도가 편차에 비례하는 동작
(정답률: 56%)
  • 적분동작(I동작)은 편차를 시간에 대해 적분하여 조작량을 결정하므로, 조작량의 변화 속도는 편차에 비례합니다.
    오답 노트
    * 조작량이 동작신호의 값을 경계로 완전 개폐되는 동작: ON-OFF 제어 동작이므로 오답.
    * 출력변화가 편차의 제곱근에 반비례하는 동작: 표준적인 제어 동작이 아니므로 오답.
    * 출력변화가 편차의 제곱근에 비례하는 동작: 표준적인 제어 동작이 아니므로 오답.
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45. 흡습염(염화리튬)을 이용하여 습도 측정을 위해 대기 중의 습도를 흡수하면 흡수체 표면에 포화용액층을 형성하게 되는데, 이 포화용액과 대기와의 증기 평형을 이루는 온도를 측정하는 방법은?

  1. 흡습법
  2. 이슬점법
  3. 건구습도계법
  4. 습구습도계법
(정답률: 68%)
  • 이슬점법은 공기 중의 수증기가 포화되어 응결하기 시작하는 온도인 이슬점을 측정하는 방법으로, 흡습염 포화용액과 대기 간의 증기 평형 온도를 통해 이슬점을 간접적으로 파악합니다.
    오답 노트
    * 흡습법: 흡습성 물질의 질량 변화를 측정하여 습도를 구하는 방법이므로 오답.
    * 건구습도계법: 단순히 대기 온도를 측정하는 방법으로, 습도 측정에 직접 사용되지 않으므로 오답.
    * 습구습도계법: 물의 증발 냉각 효과를 이용해 습구 온도를 측정하는 방법이므로 오답.
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46. 실온 22℃, 45%, 기압 765 mmHg인 공기의 증기분압(Pw)은 약 몇 mmHg인가? (단, 공기의 가스상수는 29.27 kg·m/kg·K, 22℃에서 포화압력(Ps)은 18.66 mmHg 이다.)

  1. 4.1
  2. 8.4
  3. 14.3
  4. 20.7
(정답률: 41%)
  • 이 문제는 상대습도의 정의를 이용하여 증기분압을 계산합니다.
    $$ P_w = \frac{RH}{100} × P_s $$
    $$ P_w = \frac{45}{100} × 18.66 $$
    $$ P_w = 8.397 \approx 8.4 $$
  • 18.66*0.45*765/760=8.45mmHg
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47. 다음 계측기 중 열관리용에 사용되지 않는 것은?

  1. 유량계
  2. 온도계
  3. 다이얼 게이지
  4. 부르동관 압력계
(정답률: 67%)
  • 다이얼 게이지는 길이, 변위 등 기계적 치수를 측정하는 기구로, 열관리와 직접적인 관련이 없습니다.
    오답 노트
    * 유량계: 유체의 흐름을 측정하여 열량 계산 및 효율 관리에 사용되므로 오답.
    * 온도계: 온도를 측정하여 열관리의 가장 기본적인 요소이므로 오답.
    * 부르동관 압력계: 압력을 측정하여 열교환기, 보일러 등 열관리 설비의 운전 상태를 파악하므로 오답.
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48. 압력을 측정하는 계기가 그림과 같을 때 용기안에 들어있는 물질로 적절한 것은?

  1. 알코올
  2. 물
  3. 공기
  4. 수은
(정답률: 80%)
  • 표준 대기압이 약 76cm의 액체 기둥으로 표현되는 토리첼리식 기압계에 사용되는 액체는 수은이다.
    오답 노트
    * 알코올: 밀도가 낮고 증기압이 높아 기압계 액체로 부적합하다.
    * 물: 밀도가 낮아 대기압을 측정하려면 약 10.33m의 긴 관이 필요하므로 오답.
    * 공기: 기체는 압력계의 액체로 사용되지 않으므로 오답.
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49. 다음에서 열전온도계 종류가 아닌 것은?

  1. 철과 콘스탄탄을 이용한 것
  2. 백금과 백금·로듐을 이용한 것
  3. 철과 알루미늄을 이용한 것
  4. 동과 콘스탄탄을 이용한 것
(정답률: 73%)
  • 열전온도계는 서로 다른 두 종류의 금속을 접합하여 제벡 효과를 이용하는 온도계로, 특정 금속 조합만이 표준으로 사용됩니다.
    오답 노트
    * 철과 콘스탄탄을 이용한 것: J형 열전대이므로 오답.
    * 백금과 백금·로듐을 이용한 것: R형 또는 S형 열전대이므로 오답.
    * 동과 콘스탄탄을 이용한 것: T형 열전대이므로 오답.
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50. 다음 중 계통오차(Systematic error)가 아닌 것은?

  1. 계측기오차
  2. 환경오차
  3. 개인오차
  4. 우연오차
(정답률: 71%)
  • 우연오차는 측정 시 예측할 수 없는 불규칙적인 요인에 의해 발생하는 오차로, 계통오차에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 계측기오차: 계측기의 불완전성이나 부정확한 교정으로 인해 발생하는 계통오차입니다.
    * 환경오차: 측정 환경(온도, 습도, 압력 등)의 일관된 영향으로 발생하는 계통오차입니다.
    * 개인오차: 측정자의 습관이나 편견 등 일관된 특성으로 인해 발생하는 계통오차입니다.
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51. 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 플로트형 면적유량계는 정밀측정이 어렵다.
  2. 플로트형 면적유량계는 고점도 유체에 사용하기 어렵다.
  3. 플로우 노즐식 교축유량계는 고압유체에 유량측정에 적합하다.
  4. 플로우 노즐식 교축유량계는 노즐의 교축을 완만하게 하여 압력손실을 줄인 것이다.
(정답률: 56%)
  • 플로트형 면적유량계는 고점도 유체에 사용하기 적합하다.
    오답 노트
    * 플로트형 면적유량계는 정밀측정이 어렵다: 정밀도가 낮으므로 맞는 설명.
    * 플로우 노즐식 교축유량계는 고압유체에 유량측정에 적합하다: 고압 및 고온 유체에 적합하므로 맞는 설명.
    * 플로우 노즐식 교축유량계는 노즐의 교축을 완만하게 하여 압력손실을 줄인 것이다: 압력 손실이 적으므로 맞는 설명.
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52. 다음 중 광고온계의 측정원리는?

  1. 열에 의한 금속팽창을 이용하여 측정
  2. 이종금속 접합점의 온도차에 따른 열기전력을 측정
  3. 피측정물의 전파장의 복사 에너지를 열전대로 측정
  4. 피측정물의 휘도와 전구의 휘도를 비교하여 측정
(정답률: 71%)
  • 광고온계는 고온 물체에서 방출되는 빛의 밝기(휘도)를 표준 전구의 밝기와 비교하여 온도를 측정합니다.
    오답 노트
    - 열에 의한 금속팽창을 이용하여 측정: 금속의 열팽창을 이용하는 것은 바이메탈 온도계의 원리입니다.
    - 이종금속 접합점의 온도차에 따른 열기전력을 측정: 이종금속의 열기전력을 이용하는 것은 열전대(thermocouple)의 원리입니다.
    - 피측정물의 전파장의 복사 에너지를 열전대로 측정: 전파장의 복사 에너지를 측정하는 것은 전복사온도계의 원리입니다.
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53. 전기저항 온도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자동기록이 가능하다.
  2. 원격측정이 용이하다.
  3. 1000℃ 이상의 고온측정에서 특히 정확하다.
  4. 온도가 상승함에 따라 금속의 전기 저항이 증가하는 현상을 이용한 것이다.
(정답률: 77%)
  • 전기저항 온도계는 고온 측정(1000℃ 이상)에 적합하지 않으며, 주로 중저온 영역에서 높은 정확도를 보인다.
    오답 노트
    * 자동기록이 가능하다: 전기 신호로 출력되므로 자동기록이 가능하여, 이는 맞는 특징이다.
    * 원격측정이 용이하다: 전기 신호로 전달되므로 원격 측정이 용이하여, 이는 맞는 특징이다.
    * 온도가 상승함에 따라 금속의 전기 저항이 증가하는 현상을 이용한 것이다: 금속의 전기 저항은 온도가 상승하면 증가하는 것이 맞으므로, 이는 맞는 특징이다.
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54. 다음 중 자동조작 장치로 쓰이지 않는 것은?

  1. 전자개폐기
  2. 안전밸브
  3. 전동밸브
  4. 댐퍼
(정답률: 74%)
  • 안전밸브는 시스템의 과압을 방지하는 안전장치이며, 특정 공정 변수를 능동적으로 조작하여 제어하는 자동조작 장치와는 목적이 다릅니다.
    오답 노트
    * 전자개폐기: 전기 회로를 자동으로 개폐하는 조작 장치입니다.
    * 전동밸브: 전동기에 의해 구동되어 유량을 조절하는 자동 조작 장치입니다.
    * 댐퍼: 공기나 가스의 흐름을 자동으로 조절하는 조작 장치입니다.
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55. 액주식 압력계에서 액주에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 모세관 현상이 클 것
  2. 점도나 팽창계수가 작을 것
  3. 항상 액면을 수평으로 만들 것
  4. 증기에 의한 밀도 변화가 되도록 적을 것
(정답률: 74%)
  • 액주식 압력계에서 액주액은 정확한 압력 측정을 위해 모세관 현상이 작아야 측정 오차를 줄일 수 있습니다.
    오답 노트
    * 점도나 팽창계수가 작을 것: 액체의 반응성을 높이고 온도 변화에 따른 오차를 줄여야 하므로 바람직한 조건입니다.
    * 항상 액면을 수평으로 만들 것: 액면이 안정적으로 수평을 유지해야 정확한 측정이 가능하므로 바람직한 조건입니다.
    * 증기에 의한 밀도 변화가 되도록 적을 것: 증기압이 낮아 밀도 변화가 적어야 측정 오차가 줄어들므로 바람직한 조건입니다.
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56. 다음 중 물리적 가스분석계와 거리가 먼 것은?

  1. 가스 크로마토그래프법
  2. 자동오르자트법
  3. 세라믹식
  4. 적외선흡수식
(정답률: 57%)
  • 자동오르자트법은 가스 성분을 화학 흡수액으로 제거하여 부피 변화를 측정하는 화학적 분석 방법입니다.
    오답 노트
    * 가스 크로마토그래프법: 혼합 가스를 물리적으로 분리하여 분석하는 방법이므로 오답.
    * 세라믹식: 가스의 물리적 특성 변화(전기 저항 등)를 이용하는 방법이므로 오답.
    * 적외선흡수식: 가스의 적외선 흡수라는 물리적 현상을 이용하는 방법이므로 오답.
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57. 다음 중 탄성 압력계의 탄성체가 아닌 것은?

  1. 벨로스
  2. 다이어프램
  3. 리퀴드 벌브
  4. 부르동관
(정답률: 67%)
  • 리퀴드 벌브는 온도 변화에 따른 액체의 부피 팽창을 이용하는 온도계의 구성 요소이며, 압력계의 탄성체로 직접 사용되지 않습니다.
    오답 노트
    - 벨로스: 압력에 의해 신축하는 주름관 형태의 탄성체이므로 오답.
    - 다이어프램: 압력에 의해 변형되는 얇은 막 형태의 탄성체이므로 오답.
    - 부르동관: 압력에 의해 펴지거나 감기는 관 형태의 탄성체이므로 오답.
  • (탄)성체 압력계: 부르(동)관 압력계, (벨)로스 압력계, (다)이어프램 압력계 ◀ 탄돈벌다
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58. 초음파 유량계의 특징이 아닌 것은?

  1. 압력손실이 없다.
  2. 대 유량 측정용으로 적합하다.
  3. 비전도성 액체의 유량측정이 가능하다.
  4. 미소기전력을 증폭하는 증폭기가 필요하다.
(정답률: 55%)
  • "미소기전력을 증폭하는 증폭기가 필요하다"는 전자기 유량계의 특징이며, 초음파 유량계는 음파를 이용하므로 해당되지 않습니다.
    오답 노트
    * 압력손실이 없다: 초음파 유량계는 유체 흐름에 방해를 주지 않아 압력손실이 없으므로 오답.
    * 대 유량 측정용으로 적합하다: 초음파 유량계는 대구경 배관의 대 유량 측정에 적합하므로 오답.
    * 비전도성 액체의 유량측정이 가능하다: 초음파 유량계는 유체의 전도성과 무관하게 측정 가능하므로 오답.
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59. 차압식 유량계에서 압력차가 처음보다 4배 커지고 관의 지름이 1/2로 되었다면 나중 유량(Q2)과 처음 유량(Q1)의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. Q2 = 0.71 × Q1
  2. Q2 = 0.5 × Q1
  3. Q2 = 0.35 × Q1
  4. Q2 = 0.25 × Q1
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 차압식 유량계의 유량과 압력차, 관 지름 사이의 관계를 묻는 문제입니다. 차압식 유량계의 유량은 관 지름의 제곱에 비례하고 압력차의 제곱근에 비례한다는 원리를 적용합니다.
    $$ Q \propto D^2 \sqrt{Δ P} $$
    주어진 조건(압력차가 4배, 관 지름이 1/2)을 대입하여 나중 유량(Q2)과 처음 유량(Q1)의 관계를 구합니다.
    $$ \frac{Q_2}{Q_1} = \frac{D_2^2 \sqrt{Δ P_2}}{D_1^2 \sqrt{Δ P_1}} = \frac{((1/2)D_1)^2 \sqrt{4 Δ P_1}}{D_1^2 \sqrt{Δ P_1}} = \frac{(1/4)D_1^2 × 2 \sqrt{Δ P_1}}{D_1^2 \sqrt{Δ P_1}} $$
    $$ Q_2 = 0.5 × Q_1 $$
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60. 방사고온계로 물체의 온도를 측정하니 1000℃였다. 전방사율이 0.7이면 진온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 1119
  2. 1196
  3. 1284
  4. 1392
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 방사고온계로 측정한 겉보기 온도와 물체의 전방사율을 이용하여 물체의 진온도를 계산하는 문제입니다. 스테판-볼츠만 법칙에 따라 복사 에너지는 절대 온도의 4제곱에 비례하며, 진온도는 겉보기 온도를 전방사율의 4제곱근으로 나누어 구할 수 있습니다.
    $$ T = \frac{T_a}{\epsilon^{1/4}} $$
    (여기서 T는 진온도(K), T_a는 겉보기 온도(K), ε는 전방사율)
    주어진 겉보기 온도 1000℃를 절대 온도로 변환하면 1000 + 273.15 = 1273.15 K 입니다.
    $$ T = \frac{1273.15}{0.7^{1/4}} $$
    $$ T \approx 1391.9 \text{ K} $$
    이를 다시 섭씨 온도로 변환하면 1391.9 - 273.15 = 1118.75 ℃ 이므로, 약 1119 ℃ 입니다.
    $$ T \approx 1119 \text{ ℃} $$
  • E=εσT^4
    T=E/4^√εσ
    T+273=273+1000/4^√0.7
    T=1118.726 ≒1119℃
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 매끈한 원관 속을 흐르는 유체의 레이놀즈수가 1800일 때의 관마찰계수는?

  1. 0.013
  2. 0.015
  3. 0.036
  4. 0.053
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 층류(Laminar Flow)에서의 Darcy 관마찰계수를 구하는 공식과 원리를 사용합니다. 레이놀즈수(Re)가 2100 이하일 때 층류로 간주하며, 이때 관마찰계수(f)는 레이놀즈수에 반비례합니다.
    $$ f = \frac{64}{Re} $$
    $$ f = \frac{64}{1800} $$
    $$ f = 0.036 $$
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62. 사용압력이 비교적 낮은 증기, 물 등의 유체 수송관에 사용하며, 백관과 흑관으로 구분되는 강관은?

  1. SPP
  2. SPPH
  3. SPPY
  4. SPA
(정답률: 67%)
  • SPP는 사용압력이 비교적 낮은 증기, 물 등의 유체 수송관에 사용되는 배관용 탄소 강관을 의미합니다.
    오답 노트
    - SPPH: 고온 배관용 탄소 강관으로, 고온 환경에 사용되므로 오답.
    - SPPY: 압력 배관용 탄소 강관으로, 비교적 높은 압력에 사용되므로 오답.
    - SPA: 일반 구조용 합금 강관으로, 유체 수송관이 아니므로 오답.
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63. 축요(築窯)시 가장 중요한 것은 적합한 지반(地盤)을 고르는 것이다. 다음 중 지반의 적부시험으로 틀린 것은?

  1. 지내력시험
  2. 토질시험
  3. 팽창시험
  4. 지하탐사
(정답률: 73%)
  • 팽창시험은 지반의 일반적인 적합성을 판단하는 시험이 아니라, 특정 흙(팽창성 점토)의 팽창성 여부를 파악하는 시험이다.
    오답 노트
    * 지내력시험: 지반이 구조물의 하중을 지지할 수 있는 능력을 측정하는 시험이므로 적합하다.
    * 토질시험: 지반의 물리적, 역학적 특성을 파악하여 적합성을 판단하는 시험이므로 적합하다.
    * 지하탐사: 지반 내부의 구성, 지하수위 등을 파악하여 지반의 안정성을 평가하는 시험이므로 적합하다.
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64. 밸브의 몸통이 둥근 달갈형 밸브로서 유체의 압력 감소가 크므로 압력이 필요로 하지 않을 경우나 유량 조절용이나 차단용으로 적합한 밸브는?

  1. 글로브 밸브
  2. 체크 밸브
  3. 버터플라이 밸브
  4. 슬루스 밸브
(정답률: 75%)
  • 글로브 밸브는 유체의 흐름 방향을 바꾸는 구조로 인해 압력 손실이 크지만, 유량 조절 및 차단 성능이 우수하여 해당 용도에 적합합니다.
    오답 노트
    - 체크 밸브: 유체의 역류를 방지하는 밸브이므로 오답.
    - 버터플라이 밸브: 디스크가 회전하여 유량을 조절하며, 압력 손실이 비교적 작으므로 오답.
    - 슬루스 밸브: 게이트 밸브의 일종으로 주로 완전 개폐용으로 사용되며, 유량 조절에는 부적합하므로 오답.
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65. 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관은 에너지사정 등의 변동으로 에너지수급에 중대한 차질이 발생할 우려가 있다고 인정되면 필요한 범위에서 에너지 사용자, 공급자 등에게 조정·명령 그 밖에 필요한 조치를 할 수 있다. 이에 해당되지 않는 항목은?

  1. 에너지의 개발
  2. 지역별·주요 수급자별 에너지 할당
  3. 에너지의 비축
  4. 에너지의 배급
(정답률: 72%)
  • 에너지의 개발은 에너지이용 합리화법상 에너지 수급 차질 시 산업통상자원부장관이 취할 수 있는 조정·명령 조치에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 지역별·주요 수급자별 에너지 할당: 에너지이용 합리화법 제16조에 명시된 조정·명령 조치에 해당합니다.
    * 에너지의 비축: 에너지이용 합리화법 제16조에 명시된 조정·명령 조치에 해당합니다.
    * 에너지의 배급: 에너지이용 합리화법 제16조에 명시된 조정·명령 조치에 해당합니다.
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66. 에너지이용 합리화법상 온수발생 용량이 0.5815 MW를 초과하며 10t/h 이하인 보일러에 대한 검사대상기기관리자의 자격으로 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ, ㅁ
(정답률: 69%)
  • 이 문제는 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 10의2에 명시된 검사대상기기관리자의 자격기준을 묻는 문제입니다. 온수발생 용량이 0.5815 MW를 초과하며 10t/h 이하인 보일러의 관리자 자격은 에너지관리기능장, 에너지관리기사, 에너지관리산업기사, 에너지관리기능사입니다.
    오답 노트:
    - 인정검사대상기기관리자의 교육을 미수한 자: 검사대상기기관리자는 관련 교육을 이수해야 자격이 인정되므로, 교육을 미수한 자는 자격이 없습니다.
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67. 다음 중 내화모르타르의 분류에 속하지 않는 것은?

  1. 열경성
  2. 화경성
  3. 기경성
  4. 수경성
(정답률: 56%)
  • 내화모르타르는 경화 방식에 따라 기경성, 수경성, 열경성으로 분류되며, 화경성은 일반적인 분류에 속하지 않습니다.
    오답 노트
    * 열경성: 고온에서 소결되어 경화되는 내화모르타르의 분류입니다.
    * 기경성: 상온에서 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 경화되는 내화모르타르의 분류입니다.
    * 수경성: 물과 반응하여 수화 경화되는 내화모르타르의 분류입니다.
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68. 염기성 슬래그나 용융금속에 대한 내침식성이 크므로 염기성 제강로의 노재로 주로 사용되는 내화벽돌은?

  1. 마그네시아질
  2. 규석질
  3. 샤모트질
  4. 알루미나질
(정답률: 66%)
  • 마그네시아질 내화벽돌은 염기성 슬래그나 용융금속에 대한 내침식성이 매우 우수하여 염기성 제강로의 노재로 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    * 규석질: 산성 내화물로 염기성 슬래그에 취약하여 오답.
    * 샤모트질: 주로 점토를 소성하여 만든 것으로, 염기성 슬래그에 대한 저항성이 낮아 오답.
    * 알루미나질: 중성 또는 약산성 내화물로, 염기성 슬래그에 대한 저항성이 마그네시아질보다 낮아 오답.
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69. 에너지법에서 정한 용어의 정의에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에너지란 연료·열 및 전기를 말한다.
  2. 연료란 석유·가스·석탄, 그 밖에 열을 발생하는 열원을 말한다.
  3. 에너지사용자란 에너지를 전환하여 사용하는 자를 말한다.
  4. 에너지사용기자재란 열사용기자재나 그 밖에 에너지를 사용하는 기자재를 말한다.
(정답률: 77%)
  • 에너지법에서 에너지사용자는 에너지를 소비하는 자를 말하며, 에너지를 전환하여 사용하는 자는 에너지전환의 주체에 해당하므로 해당 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 연료·열 및 전기를 말한다: 에너지법 제2조 제1호에 따른 에너지의 정의로 올바른 설명.
    * 석유·가스·석탄, 그 밖에 열을 발생하는 열원을 말한다: 에너지법 제2조 제2호에 따른 연료의 정의로 올바른 설명.
    * 열사용기자재나 그 밖에 에너지를 사용하는 기자재를 말한다: 에너지법 제2조 제6호에 따른 에너지사용기자재의 정의로 올바른 설명.
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70. 에너지이용 합리화법에서 정한 열사용 기자재의 적용범위로 옳은 것은?

  1. 전열면적이 20m2 이하인 소형 온수보일러
  2. 정격소비전력이 50kW 이하인 축열식 전기보일러
  3. 1종 압력용기로서 최고사용압력(MPa)과 부피(m3)를 곱한 수치가 0.01을 초과하는 것
  4. 2종 압력용기로서 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.04m3 이상인 것
(정답률: 64%)
  • 에너지이용 합리화법에서 정한 열사용 기자재의 적용범위는 동법 시행규칙 제2조에 명확히 규정되어 있습니다.
    오답 노트
    * 전열면적이 20m2 이하인 소형 온수보일러: 전열면적이 10m2 이하인 소형 온수보일러는 열사용 기자재 범위에서 제외되므로 오답.
    * 정격소비전력이 50kW 이하인 축열식 전기보일러: 정격소비전력이 50kW 이하인 축열식 전기보일러는 열사용 기자재 범위에서 제외되므로 오답.
    * 1종 압력용기로서 최고사용압력(MPa)과 부피(m3)를 곱한 수치가 0.01을 초과하는 것: 최고사용압력(MPa)과 부피(m3)를 곱한 수치가 0.008을 초과하는 것이 1종 압력용기의 적용범위이므로 오답.
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71. 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지저장시설의 보유 또는 저장의무의 부과시 정당한 이유 없이 이를 거부하거나 이행하지 아니한 자에 대한 벌칙 기준은?

  1. 500만원 이하의 벌금
  2. 1천만원 이하의 벌금
  3. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  4. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금
(정답률: 53%)
  • 에너지이용 합리화법 제78조 제1항 제1호에 명시된 벌칙 기준으로, 에너지저장시설의 보유 또는 저장의무를 정당한 이유 없이 거부하거나 이행하지 아니한 자에 대한 처벌은 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금입니다.
    오답 노트:
    - 500만원 이하의 벌금: 에너지이용 합리화법에서 정한 해당 위반 행위에 대한 벌칙 기준이 아닙니다.
    - 1천만원 이하의 벌금: 에너지이용 합리화법에서 정한 해당 위반 행위에 대한 벌칙 기준이 아닙니다.
    - 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금: 에너지이용 합리화법에서 정한 해당 위반 행위에 대한 벌칙 기준이 아닙니다.
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 검사 중 개조검사의 적용 대상이 아닌 것은?

  1. 온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우
  2. 보일러 섹션의 증감에 의하여 용량을 변경하는 경우
  3. 동체·경판·관판·관모음 또는 스테이의 변경으로서 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 대수리의 경우
  4. 연료 또는 연소방법을 변경하는 경우
(정답률: 70%)
  • 온수보일러를 증기보일러로 개조하는 경우는 에너지이용 합리화법 시행규칙 및 관련 고시에서 정하는 개조검사 적용 대상에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 보일러 섹션의 증감에 의하여 용량을 변경하는 경우: 이는 검사대상기기 검사기준에 명시된 개조검사 적용 대상입니다.
    * 동체·경판·관판·관모음 또는 스테이의 변경으로서 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 대수리의 경우: 이는 검사대상기기 검사기준에 명시된 개조검사 적용 대상입니다.
    * 연료 또는 연소방법을 변경하는 경우: 이는 검사대상기기 검사기준에 명시된 개조검사 적용 대상입니다.
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73. 에너지이용 합리화법상 특정열사용기자재 및 설치·시공범위에 해당하지 않는 품목은?

  1. 압력용기
  2. 태양열 집열기
  3. 태양광 발전장치
  4. 금속요로
(정답률: 65%)
  • 태양광 발전장치는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 열을 직접 이용하거나 발생시키는 기자재가 아니므로 에너지이용 합리화법상 특정열사용기자재에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 압력용기: 에너지이용 합리화법상 특정열사용기자재에 해당합니다.
    * 태양열 집열기: 태양의 열에너지를 직접 이용하는 기자재로 특정열사용기자재에 해당합니다.
    * 금속요로: 산업용 가열로의 일종으로 특정열사용기자재에 해당합니다.
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74. 에너지이용 합리화법상 검사대상기기설치지가 해당기기의 검사를 받지 않고 사용하였을 경우 벌칙기준으로 옳은 것은?

  1. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금
  2. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
  3. 2천만원 이하의 과태료
  4. 1천만원 이하의 과태료
(정답률: 67%)
  • 에너지이용 합리화법 제78조 제1호에 따라 검사대상기기를 검사받지 않고 사용한 자는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처해집니다.
    오답 노트:
    - 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금: 해당 법규에서 정한 벌칙 기준과 다릅니다.
    - 2천만원 이하의 과태료: 해당 위반 행위는 과태료가 아닌 징역 또는 벌금형에 해당합니다.
    - 1천만원 이하의 과태료: 해당 위반 행위는 과태료가 아닌 징역 또는 벌금형에 해당합니다.
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75. 에너지이용 합리화법상 공공사업주관자는 에너지사용계획을 수립하여 산업통상자원부 장관에게 제출하여야 한다. 공공사업주관자가 설치하려는 시설 기준으로 옳은 것은?

  1. 연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 2천만 kWh 이상의 전력을 사용
  2. 연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용
  3. 연간 5000 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 2천만 kWh 이상의 전력을 사용
  4. 연간 5000 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용
(정답률: 63%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령 제4조 제1항 제1호에 따라 공공사업주관자가 에너지사용계획을 수립해야 하는 시설 기준은 연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용하거나 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용하는 경우이다.
    오답 노트
    * 연간 2500 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 2천만 kWh 이상의 전력을 사용: 전력 사용 기준이 법정 기준(1천만 kWh)보다 높아 오답.
    * 연간 5000 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 2천만 kWh 이상의 전력을 사용: 연료 및 열 사용 기준(2500 TOE)과 전력 사용 기준(1천만 kWh) 모두 법정 기준보다 높아 오답.
    * 연간 5000 TOE 이상의 연료 및 열을 사용, 또는 연간 1천만 kWh 이상의 전력을 사용: 연료 및 열 사용 기준이 법정 기준(2500 TOE)보다 높아 오답.
  • ◎ 공공사업주관자 : 2500 TOE, 1천만kWh
    ◎ 민간사업주관자=공공사업주관자*2배 : 5000 TOE, 2천만 kWh
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76. 에너지법에서 정한 열사용기자재의 정의에 대한 내용이 아닌 것은?

  1. 연료를 사용하는 기기
  2. 열을 사용하는 기기
  3. 단열성 자재 및 축열식 전기기기
  4. 폐열 회수장치 및 전열장치
(정답률: 66%)
  • 에너지법에서 정한 열사용기자재의 정의는 연료를 사용하는 기기, 열을 사용하는 기기, 단열성 자재 및 축열식 전기기기만을 포함합니다.
    오답 노트
    * 연료를 사용하는 기기: 에너지법상 열사용기자재 정의에 포함되므로 오답.
    * 열을 사용하는 기기: 에너지법상 열사용기자재 정의에 포함되므로 오답.
    * 단열성 자재 및 축열식 전기기기: 에너지법상 열사용기자재 정의에 포함되므로 오답.
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77. 공업용로에 있어서 폐열회수장치로 가장 적합한 것은?

  1. 댐퍼
  2. 백필터
  3. 바이패스 연도
  4. 레큐퍼레이터
(정답률: 71%)
  • 공업용로에서 폐열회수장치는 배기가스의 열을 회수하여 에너지 효율을 높이는 장치이며, 레큐퍼레이터는 연소 배가스의 열을 회수하여 연소용 공기를 예열하는 대표적인 폐열회수장치입니다.
    오답 노트:
    - 댐퍼: 유량 조절 장치이므로 폐열회수와 직접적인 관련이 없습니다.
    - 백필터: 분진 제거 장치이므로 폐열회수와 직접적인 관련이 없습니다.
    - 바이패스 연도: 특정 구간을 우회하는 통로이므로 폐열회수장치 자체가 아닙니다.
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78. 다음 중 산성 내화물에 속하는 벽돌은?

  1. 고알루미나질
  2. 크롬-마그네시아질
  3. 마그네시아질
  4. 샤모티질
(정답률: 57%)
  • 샤모티질 벽돌은 주성분이 SiO₂로, 산성 내화물에 해당합니다.
    오답 노트
    - 고알루미나질: 중성 내화물에 속합니다.
    - 크롬-마그네시아질: 중성 또는 염기성 내화물에 속합니다.
    - 마그네시아질: 염기성 내화물에 속합니다.
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79. 보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 배관 내 유체의 온도가 높을수록 열전도율은 감소한다.
  2. 재질 내 수분이 많을 경우 열전도율은 감소한다.
  3. 비중이 클수록 열전도율은 감소한다.
  4. 밀도가 작을수록 열전도율은 감소한다.
(정답률: 64%)
  • 보온재는 내부에 공극을 많이 포함하여 열의 이동을 방해하므로, 밀도가 작을수록 공극이 많아져 열전도율이 감소합니다.
    오답 노트
    - 배관 내 유체의 온도가 높을수록 열전도율은 감소한다: 온도가 높을수록 열전도율은 증가한다.
    - 재질 내 수분이 많을 경우 열전도율은 감소한다: 재질 내 수분이 많을 경우 열전도율은 증가한다.
    - 비중이 클수록 열전도율은 감소한다: 비중이 클수록 열전도율은 증가한다.
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80. 다음 중 불연속식 요에 해당하지 않는 것은?

  1. 횡염식 요
  2. 승염식 요
  3. 터널 요
  4. 도염식 요
(정답률: 75%)
  • 터널 요는 소성물이 연속적으로 이동하며 가열되는 연속식 요에 해당한다.
    오답 노트
    * 횡염식 요: 소성물이 배치 단위로 가열되는 불연속식 요이다.
    * 승염식 요: 소성물이 배치 단위로 가열되는 불연속식 요이다.
    * 도염식 요: 소성물이 배치 단위로 가열되는 불연속식 요이다.
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5과목: 열설비설계

81. 입형 횡관 보일러의 안전저수위로 가장 적당한 것은?

  1. 하부에서 75mm 지점
  2. 횡관 전길이의 1/3 높이
  3. 화격자 하부에서 100mm 지점
  4. 화실 천장판에서 상부 75mm 지점
(정답률: 58%)
  • 보일러의 안전저수위는 화실 천장판의 과열을 방지하여 보일러의 안전한 운전을 확보하기 위한 최소 수위 기준이다.
    오답 노트
    - 하부에서 75mm 지점: 보일러의 안전저수위는 특정 가열면을 기준으로 한다.
    - 횡관 전길이의 1/3 높이: 횡관 전길이의 1/3 높이는 안전저수위 기준이 아니다.
    - 화격자 하부에서 100mm 지점: 화격자는 연소부이며, 안전저수위는 가열면 보호를 위한 기준이다.
  • 입형 횡관 보일러의 안전저수위
    ① 입형 횡관 보일러: 화실 천장판에서 상부 75㎜ 지점
    ② 입형 연관 보일러 : 연관 전길이의 1/3 높이
    ③ 코크란 보일러 : 상부연관에서 75㎜ 상부지점
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82. 보일러 급수 중에 함유되어 있는 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)의 농도를 나타내는 척도는?

  1. 탁도
  2. 경도
  3. BOD
  4. pH
(정답률: 70%)
  • 경도는 물 속에 용해되어 있는 칼슘 이온(Ca²⁺)과 마그네슘 이온(Mg²⁺)의 총량을 나타내는 척도입니다.
    오답 노트
    - 탁도: 물의 흐림 정도를 나타내는 척도이므로 오답.
    - BOD: 생화학적 산소 요구량으로 유기물 오염 정도를 나타내므로 오답.
    - pH: 수소 이온 농도를 나타내어 산성 또는 알칼리성 정도를 나타내므로 오답.
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83. 보일러 운전 중 경판의 적절한 탄성을 유지하기 위한 완충폭을 무엇이라고 하는가?

  1. 아담슨 조인트
  2. 브레이징 스페이스
  3. 용접 간격
  4. 그루빙
(정답률: 71%)
  • 이 문제는 보일러 경판의 열팽창 및 수축에 따른 응력 완화와 탄성 유지를 위한 간격에 대한 개념을 묻고 있습니다.
    오답 노트:
    - 아담슨 조인트: 연관의 신축을 흡수하는 주름진 이음매이므로 오답.
    - 용접 간격: 일반적인 용접 시공 간격이므로 오답.
    - 그루빙: 보일러 동체나 경판에 발생하는 부식 현상이므로 오답.
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84. 보일러 장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절탄기는 연료공급을 적당히 분배하여 완전연소를 위한 장치이다.
  2. 공기예열기는 연소가스의 예열로 공급공기를 가열시키는 장치이다.
  3. 과열기는 포화증기를 가열시키는 장치이다.
  4. 재열기는 원동기에서 팽창한 포화증기를 재가열시키는 장치이다.
(정답률: 66%)
  • 절탄기는 보일러 급수를 예열하여 연료 소비를 절감하고 보일러 효율을 높이는 장치입니다.
    오답 노트
    * 공기예열기는 연소가스의 예열로 공급공기를 가열시키는 장치이다.: 연소용 공기를 예열하여 연소 효율을 높이는 장치이므로 맞는 설명입니다.
    * 과열기는 포화증기를 가열시키는 장치이다.: 포화증기를 과열증기로 만들어 터빈 효율을 높이는 장치이므로 맞는 설명입니다.
    * 재열기는 원동기에서 팽창한 포화증기를 재가열시키는 장치이다.: 터빈에서 팽창한 증기를 재가열하여 효율을 높이는 장치이므로 맞는 설명입니다.
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85. 보일러수의 처리방법 중 탈기장치가 아닌 것은?

  1. 가압 탈기장치
  2. 가열 탈기장치
  3. 진공 탈기장치
  4. 막식 탈기장치
(정답률: 40%)
  • 가압 탈기장치는 보일러수의 용존 기체를 제거하는 일반적인 탈기장치 종류에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 가열 탈기장치: 열을 이용하여 용존 기체를 제거하는 탈기장치.
    * 진공 탈기장치: 진공 상태를 이용하여 용존 기체를 제거하는 탈기장치.
    * 막식 탈기장치: 특수 분리막을 이용하여 용존 기체를 제거하는 탈기장치.
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86. 보일러의 과열 방지 대책으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 보일러 수위를 낮게 유지할 것
  2. 고열부분에 스케일 슬러지 부착을 방지할 것
  3. 보일러 수를 농축하지 말 것
  4. 보일러 수의 순환을 좋게 할 것
(정답률: 78%)
  • 보일러의 과열은 수위 부족으로 인해 전열면이 노출되거나, 열전달 효율 저하로 인해 금속 온도가 상승할 때 발생하므로, 충분한 수위 유지와 효율적인 열전달 환경 조성이 과열 방지의 핵심입니다.
    오답 노트:
    - 고열부분에 스케일 슬러지 부착을 방지할 것: 스케일과 슬러지는 열전달을 방해하여 금속 과열을 유발하므로, 이를 방지하는 것은 과열 방지 대책입니다.
    - 보일러 수를 농축하지 말 것: 보일러 수 농축은 스케일 생성 및 열전달 효율 저하를 초래하여 과열의 원인이 되므로, 농축 방지는 과열 방지 대책입니다.
    - 보일러 수의 순환을 좋게 할 것: 보일러 수의 원활한 순환은 국부적인 과열을 방지하고 열전달 효율을 높이므로, 순환 개선은 과열 방지 대책입니다.
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87. 최고사용압력이 3.0MPa 초과 5.0MPa 이하인 수관보일러의 급수 수질기준에 해당하는 것은? (단, 25℃를 기준으로 한다.)

  1. pH : 7~9, 경도 : 0 mg CaCO3/L
  2. pH : 7~9, 경도 : 1 mg CaCO3/L 이하
  3. pH : 8~9.5, 경도 : 0 mg CaCO3/L
  4. pH : 8~9.5, 경도 : 1 mg CaCO3/L 이하
(정답률: 57%)
  • 최고사용압력 3.0MPa 초과 5.0MPa 이하 수관보일러의 급수 수질기준은 pH 8~9.5, 경도 0 mg CaCO₃/L로 규정되어 있습니다.
    오답 노트:
    - pH : 7~9, 경도 : 0 mg CaCO₃/L: pH 범위가 낮아 오답.
    - pH : 7~9, 경도 : 1 mg CaCO₃/L 이하: pH 범위가 낮고 경도가 0이 아니므로 오답.
    - pH : 8~9.5, 경도 : 1 mg CaCO₃/L 이하: 경도가 0이 아니므로 오답.
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88. 다음 중 보일러 본체의 구조가 아닌 것은?

  1. 노통
  2. 노벽
  3. 수관
  4. 절탄기
(정답률: 75%)
  • 절탄기는 보일러의 효율을 높이기 위한 부속 장치로, 보일러 본체에 직접 포함되지 않습니다.
    오답 노트
    * 노통: 화염 및 연소가스가 통과하는 보일러 본체 내부의 관입니다.
    * 노벽: 연소실을 구성하는 보일러 본체의 벽입니다.
    * 수관: 물이 흐르며 열을 흡수하여 증기를 생성하는 보일러 본체의 관입니다.
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89. 보일러 수압시험에서 시험수압은 규정된 압력의 몇 % 이상 초과하지 않도록 하여야 하는가?

  1. 3%
  2. 6%
  3. 9%
  4. 12%
(정답률: 64%)
  • 보일러 수압시험에서 시험수압은 규정된 압력의 1.25배를 가하며, 이때 시험수압이 규정된 압력의 6%를 초과하지 않도록 하는 것이 안전 규정입니다.
    오답 노트
    - 3%: 규정된 초과 허용치보다 낮아 안전 기준에 부합하지 않습니다.
    - 9%: 규정된 초과 허용치보다 높아 보일러에 손상을 줄 위험이 있습니다.
    - 12%: 규정된 초과 허용치보다 훨씬 높아 심각한 안전 문제를 야기할 수 있습니다.
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90. 평형노통과 비교한 파형노통의 장점이 아닌 것은?

  1. 청소 및 검사가 용이하다.
  2. 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다.
  3. 전열면적이 크다.
  4. 외압에 대한 강도가 크다.
(정답률: 70%)
  • 파형노통은 파형 구조로 인해 청소 및 검사가 평형노통보다 어렵습니다.
    오답 노트:
    - 고열에 의한 신축과 팽창이 용이하다: 파형노통은 파형 구조로 인해 열응력 흡수 및 신축 팽창에 유리하므로 장점입니다.
    - 전열면적이 크다: 파형 구조는 평형노통보다 표면적이 넓어 전열면적이 증가하므로 장점입니다.
    - 외압에 대한 강도가 크다: 파형 구조는 평형노통보다 외압에 대한 저항력이 강하므로 장점입니다.
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91. 내부로부터 155mm, 97mm, 224mm의 두께를 가지는 3층의 노벽이 있다. 이들의 열전도율(W/m·℃)은 각각 0.121, 0.069, 1.21이다. 내부의 온도 710℃, 외벽의 온도 23℃ 일 때, 1m2 당 열손실량(W/m2)은?

  1. 58
  2. 120
  3. 239
  4. 564
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 복합벽을 통한 열전달량을 계산하는 문제로, 푸리에의 열전도 법칙과 열저항 개념을 적용합니다.
    $$ Q = \frac{Δ T}{R_{total}} = \frac{Δ T}{\sum \frac{L_i}{k_i}} $$
    $$ Q = \frac{710 - 23}{\frac{0.155}{0.121} + \frac{0.097}{0.069} + \frac{0.224}{1.21}} $$
    $$ Q \approx 239.28 $$
  • Q=K*A*Δt
    k=1/ΣR=1/Σ(d/λ)
    Q/A=K*Δt=(t1-t2)/(d1/λ1+d2/λ2+d3/λ3)
    = (710-23)/(0.155/0.121+0.097/0.069+0.0224/1.21)
    =239.213 ≒239W/m2
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92. 다음 중 수관식 보일러의 장점이 아닌 것은?

  1. 드럼이 작아 구조상 고온 고압의 대용량에 적합하다.
  2. 연소실 설계가 자유롭고 연료의 선택범위가 넓다.
  3. 보일러수의 순환이 좋고 전열면 증발율이 크다.
  4. 보유수량이 많아 부하변동에 대하여 압력변동이 적다.
(정답률: 57%)
  • 수관식 보일러는 보유수량이 적어 부하변동에 대한 압력변동이 크기 때문에, 는 수관식 보일러의 장점이 아닌 연관식 보일러의 장점에 해당한다.
    오답 노트
    * 드럼이 작아 구조상 고온 고압의 대용량에 적합하다: 수관식 보일러는 드럼이 작아 고온 고압 대용량에 적합한 장점이 있다.
    * 연소실 설계가 자유롭고 연료의 선택범위가 넓다: 수관식 보일러는 연소실 설계가 자유로워 다양한 연료 사용이 가능한 장점이 있다.
    * 보일러수의 순환이 좋고 전열면 증발율이 크다: 수관식 보일러는 보일러수 순환이 좋고 증발율이 큰 장점이 있다.
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93. 다음 중 보일러의 탈산소제로 사용되지 않는 것은?

  1. 탄닌
  2. 하이드라진
  3. 수산화나트륨
  4. 아황산나트륨
(정답률: 55%)
  • 수산화나트륨은 보일러수의 pH를 조절하는 알칼리제이며, 탈산소제로는 사용되지 않습니다.
    오답 노트
    * 탄닌: 탈산소제로 사용되므로 오답.
    * 하이드라진: 탈산소제로 사용되므로 오답.
    * 아황산나트륨: 탈산소제로 사용되므로 오답.
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94. 외경과 내경이 각각 6cm, 4cm이고 길이가 2m인 강관이 두께 2cm인 단열재로 둘러 쌓여있다. 이때 관으로부터 주위공기로의 열손실이 400W라 하면 관 내벽과 단열재 외면의 온도차는? (단, 주어진 강관과 단열재의 열전도율은 각각 15W/m·℃, 0.2 W/m·℃이다.)

  1. 53.5℃
  2. 82.2℃
  3. 120.6℃
  4. 155.6℃
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 원통형 다층벽을 통한 열전도 공식을 적용하여 온도차를 구합니다.
    $$ Δ T = \frac{Q}{2 π L} \left( \frac{\ln(r_2/r_1)}{k_{pipe}} + \frac{\ln(r_3/r_2)}{k_{insulation}} \right) $$
    $$ Δ T = \frac{400}{2 π × 2} \left( \frac{\ln(0.03/0.02)}{15} + \frac{\ln(0.05/0.03)}{0.2} \right) $$
    $$ Δ T = 82.2 $$
  • 원통형 배관 손실열(교환열) Q=K*Am*Δt
    r1=0.04/2=0.02m
    r2=0.06/2=0.03m
    r3=r1+r2=0.05m
    Q=K*Am*Δt=(2πL*Δt)/(1/λ1*ln(r2/r1)+1/λ2*ln(r3/r2))
    =(2πL*Δt)/(1/λ1*ln(r2/r1)+1/λ2*ln(r3/r2))
    400=(2*π*2*Δt)/1/15*ln(0.03/0.02)+1/0.2*ln(0.05/0.03)
    Δt=82.2℃
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95. 보일러의 과열에 의한 압궤의 발생부분이 아닌 것은?

  1. 노통 상부
  2. 화실 천장
  3. 연관
  4. 가셋스테이
(정답률: 77%)
  • 가셋스테이는 보일러의 압력부에 대한 구조적 지지대 역할을 하며, 직접적인 과열에 의한 압궤가 발생하는 부위가 아니다.
    오답 노트
    - 노통 상부: 화염에 직접 노출되어 과열에 의한 압궤가 발생하기 쉬운 부위.
    - 화실 천장: 화염에 직접 노출되어 과열에 의한 압궤가 발생하기 쉬운 부위.
    - 연관: 고온의 연소가스가 통과하며 과열에 의한 압궤가 발생할 수 있는 부위.
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96. 보일러의 성능시험방법 및 기준에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기건도의 기준은 강철제 또는 주철제로 나누어 정해져 있다.
  2. 측정은 매 1시간마다 실시한다.
  3. 수위는 최초 측정치에 비해서 최종 측정치가 적어야 한다.
  4. 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용한다.
(정답률: 68%)
  • 보일러 성능시험 시 증기건도 기준은 보일러 재질(강철제 또는 주철제)에 따라 다르게 적용됩니다.
    오답 노트
    * 측정은 매 1시간마다 실시한다.
    * 매 30분마다 실시해야 하므로 오답.
    * 수위는 최초 측정치에 비해서 최종 측정치가 적어야 한다.
    * 최초 측정치와 최종 측정치가 같아야 하므로 오답.
    * 측정기록 및 계산양식은 제조사에서 정해진 것을 사용한다.
    * 한국산업표준(KS) 등 공인된 표준 양식을 사용해야 하므로 오답.
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97. 보일러 설치·시공기준상 보일러를 옥내에 설치하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불연선 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: 67%)
  • 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리는 1.2m 이상(소형보일러의 경우 0.6m 이상)으로 해야 하므로, 0.3m 이상으로 한다는 설명은 틀린 내용입니다.
    오답 노트
    * 불연선 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치한다: 보일러는 화재 위험이 있어 불연성 재료로 구획된 장소에 설치하는 것이 안전 기준입니다.
    * 연도의 외측으로부터 0.3m 이내에 있는 가연성 물체에 대하여는 금속 이외의 불연성 재료로 피복한다: 연도 주변의 가연성 물질은 화재 위험이 있어 불연성 재료로 보호해야 합니다.
    * 연료를 저장할 때에는 소형보일러의 경우 보일러 외측으로부터 1m 이상 거리를 두거나 반격벽으로 할 수 있다: 연료는 보일러와 일정 거리 이상 떨어뜨려 보관하거나 격벽으로 분리하여 화재 위험을 줄여야 합니다.
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98. 보일러에 설치된 기수분리기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 발생된 증기 중에서 수분을 제거하고 건포화증기에 가까운 증기를 사용하기 위한 장치이다.
  2. 증기부의 체적이나 높이가 작고 수면의 면적이 증발량에 비해 작은 때는 가수공발이 일어날 수 있다.
  3. 압력이 비교적 낮은 보일러의 경우는 압력이 높은 보일러 보다 증기와 물이 비중량 차이가 극히 작아 기수분리가 어렵다.
  4. 사용원리는 원심력을 이용한 것, 스크러버를 지나게 하는 것, 스크린을 사용하는 것 또는 이들의 조합을 이루는 것 등이 있다.
(정답률: 65%)
  • 이 문제는 보일러 기수분리기에 대한 이론적 이해를 묻는 문제입니다.
    압력이 낮을수록 증기와 물의 비중량 차이가 커져 기수분리가 용이해지므로, 보기는 이와 반대로 설명하고 있습니다.
    오답 노트
    * 발생된 증기 중에서 수분을 제거하고 건포화증기에 가까운 증기를 사용하기 위한 장치이다.: 기수분리기의 주된 목적을 정확히 설명하고 있으므로 올바른 설명입니다.
    * 증기부의 체적이나 높이가 작고 수면의 면적이 증발량에 비해 작은 때는 가수공발이 일어날 수 있다.: 증기부 공간 부족이나 증발량 대비 수면적 부족은 가수공발(priming)의 원인이 되므로 올바른 설명입니다.
    * 사용원리는 원심력을 이용한 것, 스크러버를 지나게 하는 것, 스크린을 사용하는 것 또는 이들의 조합을 이루는 것 등이 있다.: 기수분리기의 다양한 작동 원리와 종류를 정확히 설명하고 있으므로 올바른 설명입니다.
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99. 안지름이 30mm, 두께가 2.5mm인 절탄기용 주철관의 최소 분출압력(MPa)은? (단, 재료의 허용인장응력은 80 MPa 이고, 핀붙이를 하였다.)

  1. 0.92
  2. 1.14
  3. 1.31
  4. 2.61
(정답률: 19%)
  • 이 문제는 절탄기용 주철관의 허용 압력을 계산하는 문제입니다. 얇은 벽 원통의 압력 공식을 사용하며, 주철관의 특성과 핀붙이 조건에 따라 안전율 5를 적용합니다.
    기본 공식:
    $$ P = \frac{2 \sigma_a t}{D_i C} $$
    (여기서 P는 압력, σ_a는 허용인장응력, t는 두께, D_i는 안지름, C는 안전율)
    숫자 대입:
    $$ P = \frac{2 × 80 \text{ MPa} × 2.5 \text{ mm}}{30 \text{ mm} × 5} $$
    최종 결과:
    $$ P = 2.61 \text{ MPa} $$
  • 절탄기용 주철관의 최소두께(t)
    t=PD/(2σ-1.2P)+α
    2.5=P*30/(2*80-1.2P)+2
    최소 분출압력(MPa)=2.614≒2.61MPa
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100. 외경 30mm의 철관의 두께 15mm의 보온재를 감은 증기관이 있다. 관 표면의 온도가 100℃, 보온재의 표면온도가 20℃인 경우 관의 길이 15m인 관의 표면으로부터의 열손실(W)은? (단, 보온재의 열전도율은 0.06 W/m·℃ 이다.)

  1. 312
  2. 464
  3. 542
  4. 653
(정답률: 26%)
  • 이 문제는 원통형 보온재를 통한 열전도에 의한 열손실을 계산하는 문제입니다.
    $$ Q = \frac{2 π L k (T_1 - T_2)}{\ln(r_2 / r_1)} $$
    $$ Q = \frac{2 π × 15 × 0.06 × (100 - 20)}{\ln(0.030 / 0.015)} $$
    $$ Q \approx 653 $$
  • 원통형 배관 손실열(교환열) Q=K*Am*Δt
    r1=0.030/2=0.015m
    r2=r1+d=0.015+0.015=0.03m
    Q=K*Am*Δt=(λ*2πL*Δt)/ln(r2/r1)
    =(0.06* 2π*15*(100-20))/ln(0.03/0.015)=652.65≒633W
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