에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2020-09-26)

에너지관리기사
(2020-09-26 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 집진장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기 집진기는 방전극을 음(陰), 집진극을 양(陽)으로 한다.
  2. 전기집진은 쿨롱(coulomb)력에 의해 포집된다.
  3. 소형 사이클론을 직렬시킨 원심력 분리장치를 멀티 스크러버(multi-scrubber)라 한다.
  4. 여과 집진기는 함진 가스를 여과재에 통과시키면서 입자를 분리하는 장치이다.
(정답률: 79%)
  • 이 문제는 집진장치의 종류와 원리에 대한 이해를 묻는 이론 문제입니다.
    소형 사이클론을 직렬시킨 원심력 분리장치는 멀티 사이클론이며, 멀티 스크러버는 습식 집진장치의 일종입니다.
    오답 노트
    * 전기 집진기는 방전극을 음(陰), 집진극을 양(陽)으로 한다: 전기 집진기의 기본적인 작동 원리이므로 올바른 설명입니다.
    * 전기집진은 쿨롱(coulomb)력에 의해 포집된다: 전기 집진의 핵심 포집 원리이므로 올바른 설명입니다.
    * 여과 집진기는 함진 가스를 여과재에 통과시키면서 입자를 분리하는 장치이다: 여과 집진기의 정의이므로 올바른 설명입니다.
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2. 이론 습연소가스량 Gow와 이론 건연소가스량 God의 관계를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, H는 수소체적비, w는 수분체적비를 나타내고, 식의 단위는 Nm3/kg 이다.)

  1. God = Gow + 1.25(9H + w)
  2. God = Gow - 1.25(9H + w)
  3. God = Gow + (9H + w)
  4. God = Gow - (9H - w)
(정답률: 78%)
  • 이론 건연소가스량은 이론 습연소가스량에서 연료 중 수소의 연소로 생성된 수증기와 연료 자체의 수분을 제외한 값입니다.
    오답 노트:
    - God = Gow + 1.25(9H + w): 건연소가스량은 습연소가스량에서 수증기량을 빼야 하므로 부호가 틀렸습니다.
    - God = Gow + (9H + w): 건연소가스량은 습연소가스량에서 수증기량을 빼야 하며, 수증기량 변환 계수 1.25가 누락되어 틀렸습니다.
    - God = Gow - (9H - w): 수증기량 변환 계수 1.25가 누락되었고, 연료 중 수분(w)은 더해져야 할 수증기량인데 빼는 것으로 표시되어 틀렸습니다.
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3. 저압공기 분무식 버너의 특징이 아닌 것은?

  1. 구조가 간단하여 취급이 간편하다.
  2. 공기압이 높으면 무화공기량이 줄어든다.
  3. 점도가 낮은 중유도 연소할 수 있다.
  4. 대형보일러에 사용된다.
(정답률: 82%)
  • 저압공기 분무식 버너는 구조가 간단하고 취급이 간편하며, 점도가 낮은 중유도 연료를 연소할 수 있는 특징이 있습니다. 하지만 공기압이 높아질수록 무화공기량이 줄어들어 연소효율이 떨어지는 단점이 있습니다. 이러한 특징 때문에 대형보일러에 사용되지 않습니다. 대형보일러는 연소효율을 높이기 위해 고압공기를 사용하는 고압분무식 버너가 사용됩니다. 고압분무식 버너는 고압공기를 이용하여 연료를 분무시켜 연소시키기 때문에 높은 연소효율을 보장할 수 있습니다. 따라서 저압공기 분무식 버너는 대형보일러에는 적합하지 않습니다.
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4. 기체연료의 장점이 아닌 것은?

  1. 열효율이 높다.
  2. 연소의 조절이 용이하다.
  3. 다른 연료에 비하여 제조비용이 싸다.
  4. 다른 연료에 비하여 회분이나 매연이 나오지 않고 청결하다.
(정답률: 82%)
  • 기체 연료는 제조, 운송, 저장에 드는 비용이 다른 연료에 비해 비싸므로, 제조비용이 싸다는 것은 장점이 아닙니다.
    오답 노트
    - 열효율이 높다: 완전 연소가 가능하여 열효율이 높으므로 장점이다.
    - 연소의 조절이 용이하다: 공기와의 혼합이 쉽고 연소 속도 조절이 가능하여 장점이다.
    - 다른 연료에 비하여 회분이나 매연이 나오지 않고 청결하다: 불순물이 적고 완전 연소가 가능하여 청결하므로 장점이다.
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5. 환열실의 전열면적(m2)과 전열량(W) 사이의 관계는? (단, 전열면적은 F, 전열량은 Q, 총괄전열계수는 V이며, △tm은 평균온도차이다.)

(정답률: 83%)
  • 이 문제는 열교환기에서 전열량(Q)을 계산하는 기본 공식을 묻는 문제입니다.
    열교환기의 전열량은 전열면적(F), 총괄전열계수(V), 그리고 평균온도차(△tm)의 곱으로 나타냅니다.
    $$ Q = F × V × Δ t_m $$
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6. 연소가스와 외부공기의 밀도차에 의해서 생기는 압력차를 이용하는 통풍 방법은?

  1. 자연 통풍
  2. 평행 통풍
  3. 압입 통풍
  4. 유인 통풍
(정답률: 82%)
  • 자연 통풍은 연소가스와 외부 공기의 밀도차로 발생하는 압력차를 이용하여 공기를 이동시키는 방법입니다.
    오답 노트
    - 평행 통풍: 통풍 방식의 분류에 해당하지 않습니다.
    - 압입 통풍: 송풍기를 이용하여 외부 공기를 강제로 밀어 넣어 압력을 높이는 방식입니다.
    - 유인 통풍: 송풍기를 이용하여 연소가스를 강제로 빨아내어 압력을 낮추는 방식입니다.
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7. 분젠 버너를 사용할 때 가스의 유출 속도를 점차 빠르게 하면 불꽃 모양은 어떻게 되는가?

  1. 불꽃이 엉클어지면서 짧아진다.
  2. 불꽃이 엉클어지면서 길어진다.
  3. 불꽃의 형태는 변화 없고 밝아진다.
  4. 아무런 변화가 없다.
(정답률: 83%)
  • 가스 유출 속도가 빨라지면 불꽃의 연소 속도보다 혼합 기체의 유속이 빨라져 불꽃이 들뜨고 불안정해지며 짧아집니다.
    오답 노트
    - 불꽃이 엉클어지면서 길어진다.: 가스 유출 속도가 빨라지면 불꽃은 짧아지거나 들뜨게 되므로 오답.
    - 불꽃의 형태는 변화 없고 밝아진다.: 가스 유출 속도 변화는 불꽃 형태에 영향을 주며, 밝기는 공기량 조절과 관련이 크므로 오답.
    - 아무런 변화가 없다.: 가스 유출 속도 변화는 불꽃의 크기, 형태, 안정성에 직접적인 영향을 주므로 오답.
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8. 메탄 50V%, 에탄 25V%, 프로판 25V%가 섞여 있는 혼합 기체의 공기 중에서 연소하한계는 약 몇 % 인가? (단, 메탄, 에탄, 프로판의 연소하한계는 각각 5V%, 3V%, 2.1V% 이다.)

  1. 2.3
  2. 3.3
  3. 4.3
  4. 5.3
(정답률: 73%)
  • 이 문제는 르 샤틀리에 공식을 적용하여 혼합 기체의 연소하한계를 구합니다.
    $$ L = \frac{100}{\frac{V_1}{L_1} + \frac{V_2}{L_2} + \frac{V_3}{L_3}} $$
    $$ L = \frac{100}{\frac{50}{5} + \frac{25}{3} + \frac{25}{2.1}} $$
    $$ L \approx 3.3 $$
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9. 다음 성분 중 연료의 조성을 분석하는 방법 중에서 공업분석으로 알 수 없는 것은?

  1. 수분(W)
  2. 회분(A)
  3. 휘발분(V)
  4. 수소(H)
(정답률: 80%)
  • 수소는 연료의 원소분석을 통해 알 수 있는 성분으로, 공업분석으로는 측정할 수 없습니다.
    오답 노트
    * 수분(W): 공업분석을 통해 측정하는 성분입니다.
    * 회분(A): 공업분석을 통해 측정하는 성분입니다.
    * 휘발분(V): 공업분석을 통해 측정하는 성분입니다.
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10. 가연성 혼합기의 공기비가 1.0 일 때 당량비는?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 82%)
  • 가연성 혼합기의 공기비와 당량비는 서로 역수 관계이며, 공기비가 1.0일 때 이론 공연비 상태를 의미하므로 당량비도 1.0이 됩니다.
    오답 노트
    - 0: 당량비가 0이면 연료가 없다는 의미이므로 오답.
    - 0.5: 당량비가 0.5이면 공기비는 2.0이 되므로 오답.
    - 1.5: 당량비가 1.5이면 공기비는 약 0.67이 되므로 오답.
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11. B중유 5kg을 완전 연소시켰을 때 저위발열량은 약 몇 MJ 인가? (단, B중유의 고위발열량은 41900 kJ/kg, 중유 1kg에 수소 H는 0.2kg, 수증기 W는 0.1kg 함유되어 있다.)

  1. 96
  2. 126
  3. 156
  4. 186
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 연료의 고위발열량과 수소 및 수분 함량을 이용하여 저위발열량을 계산하는 문제입니다.
    $$ LHV_{1kg} = HHV - (9H + W) × 2500 $$
    주어진 값을 대입하여 5kg에 대한 총 저위발열량을 계산하고 MJ 단위로 변환합니다.
    $$ LHV_{total} = (41900 - (9 × 0.2 + 0.1) × 2500) × 5 \div 1000 $$
    $$ LHV_{total} \approx 186 $$
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12. 다음 중 굴뚝의 통풍력을 나타내는 식은? (단, h는 굴뚝높이, γa는 외기의 비중량, γg는 굴뚝속의 가스의 비중량, g는 중력가속도이다.)

(정답률: 60%)
  • 굴뚝의 통풍력은 외부 공기와 굴뚝 내부 가스의 비중량 차이에 의해 발생하는 압력차로, 굴뚝 높이에 비례하여 계산됩니다.
    굴뚝의 통풍력은 외부 공기의 비중량(γa)이 굴뚝 내부 가스의 비중량(γg)보다 크기 때문에 발생하는 압력차에 굴뚝 높이(h)를 곱한 값입니다. 즉, 차가운 외부 공기가 더 무겁고, 뜨거운 내부 가스가 더 가벼워 발생하는 부력의 원리입니다.
    $$ h(\gamma_a - \gamma_g) $$
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13. 효율이 60%인 보일러에서 12000 kJ/kg의 석탄을 150kg을 연소시켰을 때의 열손실은 몇 MJ인가?

  1. 720
  2. 1080
  3. 1280
  4. 1440
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 보일러의 총 발열량과 효율을 이용하여 열손실을 계산합니다.
    $$ Q_{total} = Q_{coal} × M_{coal} $$
    $$ Q_{loss} = Q_{total} × (1 - η) $$
    $$ Q_{total} = 12000 \text{ kJ/kg} × 150 \text{ kg} = 1,800,000 \text{ kJ} $$
    $$ Q_{loss} = 1,800,000 \text{ kJ} × (1 - 0.60) $$
    $$ Q_{loss} = 1,800,000 \text{ kJ} × 0.40 = 720,000 \text{ kJ} = 720 \text{ MJ} $$
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14. 연료의 연소 시 CO2max(%)는 어느 때의 값인가?

  1. 실제공기량으로 연소시
  2. 이론공기량으로 연소시
  3. 과잉공기량으로 연소시
  4. 이론양보다 적은 공기량으로 연소시
(정답률: 77%)
  • CO2max(%)는 연료가 완전 연소될 때 생성되는 최대 이산화탄소 농도로, 이론공기량으로 연소할 때 달성됩니다.
    오답 노트
    - 실제공기량으로 연소시: 실제 공기량은 이론 공기량과 다를 수 있어 CO2max를 보장하지 않으므로 오답.
    - 과잉공기량으로 연소시: 과잉 공기는 CO2 농도를 희석시키므로 오답.
    - 이론양보다 적은 공기량으로 연소시: 공기량 부족은 불완전 연소를 유발하여 CO2 생성을 감소시키므로 오답.
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15. 다음 각 성분의 조성을 나타낸 식 중에서 틀린 것은? (단, m : 공기비, Lo : 이론공기량, G : 가스량, Go : 이론 건연소 가스량이다.)

(정답률: 62%)
  • 이산화탄소(CO₂)의 건연소 가스 중 농도 계산은 연료의 탄소량과 배기가스 중 이산화탄소 및 일산화탄소의 양을 고려한 탄소 수지식을 기반으로 합니다.
    $$ (\text{CO}_2) = \frac{1.867\text{C} - (\text{CO})}{\text{G}} × 100 $$
    이 식은 건연소 가스 중 이산화탄소(CO₂)의 농도를 나타내는 올바른 식이 아닙니다. 올바른 탄소 수지식에 따른 건연소 가스 중 이산화탄소(CO₂)의 농도 공식은 다음과 같습니다.
    $$ (\text{CO}_2) = \frac{186.7\text{C}}{\text{G}} - 2(\text{CO}) $$
    주어진 식은 일산화탄소(CO) 항의 계수가 2가 아니며, 단위 일관성에도 문제가 있어 틀린 식입니다.
    오답 노트:
    나머지 보기들은 각 성분의 조성을 나타내는 올바른 식입니다.
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16. 중유에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. A중유는 C중유보다 점성이 작다.
  2. A중유는 C중유보다 수분 함유량이 작다.
  3. 중유는 점도에 따라 A급, B급, C급으로 나뉜다.
  4. C중유는 소형디젤기관 및 소형보일러에 사용된다.
(정답률: 80%)
  • C중유는 점도가 높고 불순물 함량이 많아 주로 대형 선박 엔진, 발전소, 산업용 대형 보일러 등 대형 기관에 사용됩니다. 소형 디젤기관이나 소형 보일러에는 점도가 낮고 정제도가 높은 A중유가 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    * A중유는 C중유보다 점성이 작다: A중유는 C중유보다 점도가 낮다.
    * A중유는 C중유보다 수분 함유량이 작다: A중유는 C중유보다 정제도가 높아 수분 함유량이 적다.
    * 중유는 점도에 따라 A급, B급, C급으로 나뉜다: 중유의 일반적인 분류 기준이다.
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17. 중유의 저위발열량이 41860 kJ/kg인 원료 1kg을 연소시킨 결과 연소열이 31400 kJ/kg이고 유효 출열이 30270 kJ/kg일 때, 전열효율과 연소효율은 각각 얼마인가?

  1. 96.4%, 70%
  2. 96.4%, 75%
  3. 72.3%, 75%
  4. 72.3%, 96.4%
(정답률: 65%)
  • 이 문제는 연소 과정에서 발생하는 열량 데이터를 이용하여 전열효율과 연소효율을 계산하는 문제입니다. 각 효율은 해당 단계에서의 열량 비율을 통해 구할 수 있습니다.
    먼저 전열효율을 계산합니다.
    $$ \text{전열효율} = \frac{\text{유효 출열}}{\text{연소열}} × 100\% $$
    $$ \text{전열효율} = \frac{30270 \text{ kJ/kg}}{31400 \text{ kJ/kg}} × 100\% $$
    $$ \text{전열효율} = 96.4\% $$
    다음으로 연소효율을 계산합니다.
    $$ \text{연소효율} = \frac{\text{연소열}}{\text{저위발열량}} × 100\% $$
    $$ \text{연소효율} = \frac{31400 \text{ kJ/kg}}{41860 \text{ kJ/kg}} × 100\% $$
    $$ \text{연소효율} = 75\% $$
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18. 수소 1kg을 완전히 연소시키는데 요구되는 이론산소량은 몇 Nm3인가?

  1. 1.86
  2. 2.8
  3. 5.6
  4. 26.7
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 수소의 완전 연소 반응식을 이용하여 1kg의 수소를 연소시키는데 필요한 이론산소량을 표준 상태 부피(Nm³)로 계산합니다.
    $$이론산소량 (Nm³) = \frac{산소 1몰 부피}{수소 분자량 \times 2} \times 수소 질량$$

    $$이론산소량 (Nm³) = \frac{22.4}{2 \times 2} \times 1$$

    $$이론산소량 (Nm³) = 5.6$$
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19. 액체연료의 연소방법으로 틀린 것은?

  1. 유동층연소
  2. 등심연소
  3. 분무연소
  4. 증발연소
(정답률: 76%)
  • 유동층연소는 주로 고체 연료의 연소에 사용되는 방법입니다.
    오답 노트
    - 등심연소: 액체 연료가 심지를 통해 흡수되어 증발 후 연소하는 방식입니다.
    - 분무연소: 액체 연료를 미세한 액적으로 분무하여 공기와 혼합 후 연소하는 방식입니다.
    - 증발연소: 액체 연료가 기화된 후 기체 상태로 연소하는 방식입니다.
  • 액체연료의 연소방법에는 다음과 같은 것이 포함됩니다:

    등심연소 (Wick Combustion): 등유램프처럼 액체가 심지를 타고 올라와 기화되어 연소함.

    분무연소 (Spray Combustion): 연료를 미세한 입자로 분사하여 공기와 혼합시켜 연소.

    증발연소 (Evaporative Combustion): 액체가 표면에서 증발하여 기화된 연료가 공기와 혼합되어 연소.

    그러나 **유동층연소 (Fluidized Bed Combustion)**는 고체 연료(석탄, 바이오매스 등)를 주로 사용하는 연소 방식으로, 연소실 바닥에서 공기를 불어넣어 고체 입자들을 부유시킨 상태에서 연소시키는 방식입니다.
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20. 제조 기체연료에 포함된 성분이 아닌 것은?

  1. C
  2. H2
  3. CH4
  4. N2
(정답률: 62%)
  • 탄소(C)는 고체 연료의 주성분이며, 기체 상태의 연료에 직접 포함되는 성분은 아닙니다.
    오답 노트
    - H₂: 제조 기체연료의 주요 가연성 성분.
    - CH₄: 제조 기체연료에 포함되는 가연성 성분.
    - N₂: 제조 기체연료에 포함될 수 있는 불활성 성분.
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2과목: 열역학

21. 1 mol의 이상기체가 25℃, 2MPa로부터 100 kPa까지 가역 단열적으로 팽창하였을 때 최종온도(K)는? (단, 정적비열 Cv는 이다.)

  1. 60
  2. 70
  3. 80
  4. 90
(정답률: 41%)
  • 이 문제는 이상기체의 가역 단열 팽창 시 온도 변화를 계산하는 문제입니다.
    $$ T_2 = T_1 \left( \frac{P_2}{P_1} \right)^{\frac{γ-1}{γ}} $$
    먼저 정압비열(Cp)과 단열지수(γ)를 계산합니다.
    $$ C_p = C_v + R = \frac{3}{2}R + R = \frac{5}{2}R $$
    $$ γ = \frac{C_p}{C_v} = \frac{\frac{5}{2}R}{\frac{3}{2}R} = \frac{5}{3} $$
    따라서 지수 부분은 다음과 같습니다.
    $$ \frac{γ-1}{γ} = \frac{\frac{5}{3}-1}{\frac{5}{3}} = \frac{\frac{2}{3}}{\frac{5}{3}} = \frac{2}{5} = 0.4 $$
    이제 주어진 값들을 대입하여 최종 온도를 계산합니다.
    $$ T_2 = (25 + 273) \text{ K} × \left( \frac{100 \text{ kPa}}{2000 \text{ kPa}} \right)^{0.4} $$
    $$ T_2 = 298 \text{ K} × \left( \frac{1}{20} \right)^{0.4} $$
    $$ T_2 = 90 \text{ K} $$
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22. 비열비(k)가 1.4인 공기를 작동유체로 하는 디젤엔진의 최고온도(T3) 2500K, 최저온도(T1)가 300K, 최고압력(P3)가 4MPa, 최저압력(P1)이 100kPa 일 때 차단비(cut off ratio; rc)는 얼마인가?

  1. 2.4
  2. 2.9
  3. 3.1
  4. 3.6
(정답률: 49%)
  • 이 문제는 디젤 사이클의 각 과정별 온도-압력 관계식과 이상기체 상태방정식을 이용하여 차단비를 구합니다.
    $$ r_c = \frac{T_3}{T_1 \left(\frac{P_3}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}} $$
    $$ r_c = \frac{2500}{300 × \left(\frac{4000}{100}\right)^{\frac{1.4-1}{1.4}}} $$
    $$ r_c \approx 2.9 $$
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23. 분자량이 29인 1kg의 이상기체가 실린더 내부에 채워져 있다. 처음에 압력 400kPa, 체적 0.2m3인 이 기체를 가열하여 체적 0.076 m3, 온도 100℃가 되었다. 이 과정에서 받은 일(kJ)은? (단, 폴리트로픽 과정으로 가열한다.)

  1. 90
  2. 95
  3. 100
  4. 104
(정답률: 27%)
  • 이 문제는 폴리트로픽 과정에서 이상기체가 받은 일을 계산하는 문제입니다. 우리는 이상기체 상태 방정식과 폴리트로픽 과정의 관계식을 이용하여 폴리트로픽 지수(n)와 최종 압력(P2)을 구한 후, 폴리트로픽 과정에서의 일 공식을 적용하여 일을 계산합니다.
    $$ W = \frac{P_2 V_2 - P_1 V_1}{1-n} $$
    먼저, 기체 상수(R)와 초기 온도(T1), 최종 압력(P2), 폴리트로픽 지수(n)를 계산합니다.
    $$ R = \frac{8.314 \text{ kJ/(kmol·K)}}{29 \text{ kg/kmol}} \approx 0.2867 \text{ kJ/(kg·K)} $$
    $$ T_1 = \frac{P_1 V_1}{m R} = \frac{400 \text{ kPa} × 0.2 \text{ m}^3}{1 \text{ kg} × 0.2867 \text{ kJ/(kg·K)}} \approx 279.03 \text{ K} $$
    $$ P_2 = \frac{m R T_2}{V_2} = \frac{1 \text{ kg} × 0.2867 \text{ kJ/(kg·K)} × 373.15 \text{ K}}{0.076 \text{ m}^3} \approx 1407.6 \text{ kPa} $$
    $$ n = \frac{\ln(P_2/P_1)}{\ln(V_1/V_2)} = \frac{\ln(1407.6 \text{ kPa}/400 \text{ kPa})}{\ln(0.2 \text{ m}^3/0.076 \text{ m}^3)} \approx 1.300 $$
    이제 계산된 값을 일 공식에 대입합니다.
    $$ W = \frac{(1407.6 \text{ kPa} × 0.076 \text{ m}^3) - (400 \text{ kPa} × 0.2 \text{ m}^3)}{1 - 1.300} $$
    $$ W \approx -89.925 \text{ kJ} $$
    이 과정에서 기체가 받은 일은 일의 절대값으로 표현되므로, 약 90 kJ입니다.
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24. 임의의 과정에 대한 가역성과 비가역성을 논의하는 데 적용되는 법칙은?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 77%)
  • 열역학 제2법칙은 과정의 자발성, 방향성, 그리고 가역성 및 비가역성을 판단하는 기준을 제시합니다.
    오답 노트
    - 열역학 제0법칙: 열적 평형 상태를 정의하는 법칙이므로 오답.
    - 열역학 제1법칙: 에너지 보존 법칙으로, 과정의 가능성 여부를 판단하지만 방향성은 논하지 않으므로 오답.
    - 열역학 제3법칙: 절대 0도에서의 엔트로피 값을 정의하는 법칙이므로 오답.
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25. 100kPa, 20℃의 공기를 0.1 kg/s의 유량으로 900kPa 까지 등온 압축할 때 필요한 공기압축기의 동력(kW)은? (단, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/kg·K 이다.)

  1. 18.5
  2. 64.5
  3. 75.7
  4. 185
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 등온 압축 과정에서 필요한 공기압축기의 동력을 구하는 문제입니다.
    등온 압축 과정의 동력은 다음 공식을 사용하여 계산합니다.
    $$ W = \dot{m} RT \ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) $$
    $$ W = 0.1 \text{ kg/s} × 0.287 \text{ kJ/kg·K} × (20 + 273.15) \text{ K} × \ln\left(\frac{900 \text{ kPa}}{100 \text{ kPa}}\right) $$
    $$ W = 18.5 \text{ kW} $$
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26. 증기 압축 냉동사이클의 증발기 출구, 증발기 입구에서 냉매의 비엔탈피가 각각 1284 kJ/kg, 122kJ/kg이면 압축기 출구측에서 냉매의 비엔탈피(kJ/kg)는? (단, 성능계수는 4.4 이다.)

  1. 1316
  2. 1406
  3. 1548
  4. 1632
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 증기 압축 냉동사이클의 성능계수(COP) 정의를 이용하여 압축기 출구측 냉매의 비엔탈피를 구합니다.
    $$ h_2 = h_1 + \frac{h_1 - h_4}{COP} $$
    $$ h_2 = 1284 + \frac{1284 - 122}{4.4} $$
    $$ h_2 = 1548 $$
  • 1284-((122-1284)/4.4)
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27. 그림은 공기 표준 오토 사이클이다. 효율 η에 관한 식으로 틀린 것은? (단, ε는 압축비, k는 비열비이다.)

(정답률: 58%)
  • 보기 중에서 틀린 것은 "" 이다. 이유는 식에서 분자와 분모에 모두 압축비 ε가 있기 때문에 압축비가 크면 효율이 높아지는 것이 아니라 오히려 낮아진다. 따라서 압축비가 작을수록 효율이 높아지는 것이 옳다.
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28. 정상상태에서 작동하는 개방시스템에 유입되는 물질의 비엔탈피가 h1이고, 이 시스템 내에 단위질량당 열을 q만큼 전달해 주는 것과 동시에, 축을 통한 단위질량당 일을 w만큼 시스템으로 유출되는 물질의 비엔탈피 h2를 옳게 나타낸 것은? (단, 위치에너지와 운동에너지는 무시한다.)

  1. h2 = h1 + q - w
  2. h2 = h1 - q - w
  3. h2 = h1 + q + w
  4. 2 = h1
(정답률: 54%)
  • 개방시스템의 정상상태 에너지 평형식에서 운동 및 위치 에너지를 무시하고, 시스템으로 유입되는 열과 시스템에 가해지는 일을 양(+)으로 정의할 때, 유출 엔탈피는 유입 엔탈피에 전달된 열과 가해진 일의 합과 같습니다.
    오답 노트
    * h₂ = h₁ + q - w: 일(w)을 시스템이 외부에 하는 일(work output)로 정의했을 때의 식입니다.
    * h₂ = h₁ - q - w: 열(q)이 시스템에서 유출되고 일(w)이 시스템이 외부에 하는 일로 정의되었을 때의 식입니다.
    * h₂ = h₁: 열과 일이 전혀 전달되지 않거나, 전달된 열과 일의 합이 0일 때의 식입니다.
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29. 다음 중 오존층을 파괴하며 국제협약에 의해 사용이 금지된 CFC 냉매는?

  1. R-12
  2. HFO1234jf
  3. NH3
  4. CO2
(정답률: 81%)
  • R-12는 대표적인 염화불화탄소(CFC) 계열 냉매로, 오존층 파괴 물질이며 몬트리올 의정서에 의해 사용이 전면 금지되었습니다.
    오답 노트
    * HFO1234yf: 오존층을 파괴하지 않는 차세대 냉매이므로 오답.
    * NH₃: 암모니아는 자연 냉매로 오존층을 파괴하지 않으므로 오답.
    * CO₂: 이산화탄소는 자연 냉매로 오존층을 파괴하지 않으므로 오답.
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30. 2kg, 30℃인 이상기체가 100kPa에서 300kPa 까지 가역 단열과정으로 압축되었다며 최종온도(℃)는? (단, 이 기체의 정적비열은 750 J/kg·K, 정압비열은 1000 J/kg·K 이다.)

  1. 99
  2. 126
  3. 267
  4. 399
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 이상기체의 가역 단열과정에서 온도와 압력의 관계식을 적용하여 최종 온도를 구합니다.
    $$ \frac{T_2}{T_1} = \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{γ-1}{γ}} $$
    여기서 비열비(γ)는 정압비열(Cp)을 정적비열(Cv)로 나눈 값입니다.
    $$ γ = \frac{C_p}{C_v} = \frac{1000 \text{ J/kg} · \text{K}}{750 \text{ J/kg} · \text{K}} = \frac{4}{3} $$
    $$ 따라서, \frac{γ-1}{γ} = \frac{\frac{4}{3}-1}{\frac{4}{3}} = \frac{\frac{1}{3}}{\frac{4}{3}} = \frac{1}{4} 입니다. $$
    초기 온도 T_1은 30℃이므로 켈빈 온도로 변환하면 30 + 273 = 303 \text{ K} 입니다.
    $$ T_2 = T_1 × \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{γ-1}{γ}} $$
    $$ T_2 = 303 \text{ K} × \left(\frac{300 \text{ kPa}}{100 \text{ kPa}}\right)^{\frac{1}{4}} $$
    $$ T_2 = 303 \text{ K} × (3)^{0.25} \approx 303 \text{ K} × 1.316 $$
    $$ T_2 \approx 398.7 \text{ K} $$
    최종 온도를 다시 섭씨 온도로 변환하면 398.7 - 273 = 125.7 \text{ ℃} 이므로 약 126℃ 입니다.
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31. 수증기를 사용하는 기본 랭킨사이클의 복수기 압력이 10 kPa, 보일러 압력이 2 MPa, 터빈 일이 792 kJ/kg, 복수기에서 방출되는 열량이 1800 kJ/kg일 때 열효율(%)은? (단, 펌프에서 물의 비체적은 1.01×10-3m3/kg 이다.)

  1. 30.5
  2. 32.5
  3. 34.5
  4. 36.5
(정답률: 25%)
  • 이 문제는 랭킨사이클의 열효율을 구하는 문제입니다. 열효율은 순수하게 얻은 일량을 공급된 열량으로 나눈 값으로 계산합니다.
    $$ η = \frac{W_{net}}{Q_{in}} × 100\% $$
    여기서 순일량($$W_{net}$$)은 터빈 일($$W_T$$)에서 펌프 일($$W_P$$)을 뺀 값이며, 공급된 열량($$Q_{in}$$)은 순일량과 복수기에서 방출된 열량($$Q_{out}$$)의 합입니다. 먼저 펌프 일을 계산합니다.
    $$ W_P = v_f (P_{boiler} - P_{condenser}) $$
    $$ W_P = 1.01 × 10^{-3} \text{ m}^3/\text{kg} × (2000 \text{ kPa} - 10 \text{ kPa}) = 2.0099 \text{ kJ/kg} $$
    이제 순일량($$W_{net}$$)을 계산합니다.
    $$ W_{net} = W_T - W_P = 792 \text{ kJ/kg} - 2.0099 \text{ kJ/kg} = 789.9901 \text{ kJ/kg} $$
    다음으로 공급된 열량($$Q_{in}$$)을 계산합니다.
    $$ Q_{in} = W_{net} + Q_{out} = 789.9901 \text{ kJ/kg} + 1800 \text{ kJ/kg} = 2589.9901 \text{ kJ/kg} $$
    마지막으로 열효율($$η$$)을 계산합니다.
    $$ η = \frac{789.9901 \text{ kJ/kg}}{2589.9901 \text{ kJ/kg}} × 100\% $$
    $$ η = 30.497\% \approx 30.5\% $$
  • (792-2.02)/(1800+792-2.02)
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32. 랭킨사이클의 터빈출구 증기의 건도를 상승시켜 터빈날개의 부식을 방지하기 위한 사이클은?

  1. 재열 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 재생 사이클
  4. 사바테 사이클
(정답률: 66%)
  • 재열 사이클은 터빈 중간에서 증기를 재가열하여 터빈 출구 증기의 건도를 높여 터빈 날개의 부식을 방지합니다.
    오답 노트
    - 오토 사이클: 내연기관의 정적 가열 사이클이므로 오답.
    - 재생 사이클: 급수를 예열하여 열효율을 높이는 사이클이므로 오답.
    - 사바테 사이클: 내연기관의 정적-정압 복합 가열 사이클이므로 오답.
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33. 다음 중 강도성 상태량이 아닌 것은?

  1. 압력
  2. 온도
  3. 비체적
  4. 체적
(정답률: 59%)
  • 체적은 물질의 양에 비례하는 종량성 상태량으로, 강도성 상태량이 아닙니다.
    오답 노트
    - 압력: 압력은 물질의 양에 관계없이 일정하게 유지되는 강도성 상태량입니다.
    - 온도: 온도는 물질의 양에 관계없이 일정하게 유지되는 강도성 상태량입니다.
    - 비체적: 비체적은 단위 질량당 체적으로, 물질의 양에 관계없이 일정하게 유지되는 강도성 상태량입니다.
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34. 97℃로 유지되고 있는 항온조가 실내 온도 27℃인 방에 놓여 있다. 어떤 시간에 1000kJ의 열이 항온조에서 실내로 방출되었다면 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 항온조속의 물질의 엔트로피 변화는 –2.7 kJ/K 이다.
  2. 실내 공기의 엔트로피의 변화는 약 3.3 kJ/K 이다.
  3. 이 과정은 비가역적이다.
  4. 항온조와 실내 공기의 총 엔트로피는 감소하였다.
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 엔트로피 변화 계산과 열역학 제2법칙을 적용하여 총 엔트로피 변화를 판단합니다.
    항온조의 온도는 97℃ = 370.15 K, 실내 온도는 27℃ = 300.15 K입니다. 항온조에서 실내로 1000 kJ의 열이 방출되었습니다.
    항온조의 엔트로피 변화 (ΔS_hot):
    $$ Δ S_{hot} = \frac{Q}{T_{hot}} $$
    $$ Δ S_{hot} = \frac{-1000 \text{ kJ}}{370.15 \text{ K}} $$
    $$ Δ S_{hot} \approx -2.70 \text{ kJ/K} $$
    실내 공기의 엔트로피 변화 (ΔS_cold):
    $$ Δ S_{cold} = \frac{Q}{T_{cold}} $$
    $$ Δ S_{cold} = \frac{+1000 \text{ kJ}}{300.15 \text{ K}} $$
    $$ Δ S_{cold} \approx +3.33 \text{ kJ/K} $$
    총 엔트로피 변화 (ΔS_total):
    $$ Δ S_{total} = Δ S_{hot} + Δ S_{cold} $$
    $$ Δ S_{total} = -2.70 \text{ kJ/K} + 3.33 \text{ kJ/K} $$
    $$ Δ S_{total} \approx +0.63 \text{ kJ/K} $$
    총 엔트로피 변화는 약 +0.63 kJ/K로 증가하였으므로, '항온조와 실내 공기의 총 엔트로피는 감소하였다'는 설명은 틀렸습니다. 열역학 제2법칙에 따라 비가역 과정에서는 고립계의 총 엔트로피는 항상 증가하거나 최소한 일정하게 유지됩니다.
    오답 노트:
    * 항온조속의 물질의 엔트로피 변화는 –2.7 kJ/K 이다.: 계산 결과 -2.70 kJ/K이므로 옳은 설명.
    * 실내 공기의 엔트로피의 변화는 약 3.3 kJ/K 이다.: 계산 결과 +3.33 kJ/K이므로 옳은 설명.
    * 이 과정은 비가역적이다.: 열이 고온에서 저온으로 자발적으로 이동하며 총 엔트로피가 증가하므로 옳은 설명.
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35. 표준 기압(101.3 kPa), 20℃에서 상대 습도 65%인 공기의 절대 습도(kg/kg)는? (단, 건조 공기와 수증기는 이상기체로 간주하며, 각각의 분자량은 29, 18로 하고, 20℃의 수증기의 포화압력은 2.24 kPa 로 한다.)

  1. 0.0091
  2. 0.0202
  3. 0.0452
  4. 0.0724
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 공기의 상대 습도와 포화 증기압을 이용하여 수증기의 부분압력을 구하고, 이를 통해 절대 습도(습도비)를 계산하는 문제입니다.
    절대 습도(ω)는 다음 공식으로 계산합니다.
    $$ ω = \frac{M_w}{M_a} × \frac{P_w}{P - P_w} $$
    여기서 수증기의 부분압력($$P_w$$)은 상대 습도($$\phi$$)와 포화 증기압($$P_{ws}$$)을 이용하여 $$P_w = \phi × P_{ws}$$ 로 구합니다.
    $$ ω = \frac{18}{29} × \frac{0.65 × 2.24}{101.3 - (0.65 × 2.24)} $$
    $$ ω = \frac{18}{29} × \frac{1.456}{101.3 - 1.456} $$
    $$ ω = 0.0091 $$
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36. 증기의 기본적 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 임계 압력에서 증발열은 0 이다.
  2. 증발 잠열은 포화 압력이 높아질수록 커진다.
  3. 임계점에서는 액체와 기체의 상에 대한 구분이 없다.
  4. 물의 3중점은 물과 얼음과 증기의 3상이 공존하는 점이며 이 점의 온도는 0.01℃ 이다.
(정답률: 58%)
  • 증발 잠열은 포화 압력이 높아질수록 감소하며, 임계점에서 0이 된다.
    오답 노트:
    임계 압력에서 증발열은 0 이다: 임계점에서는 액체와 기체의 구분이 사라지므로 증발열이 0이 되는 것이 맞다.
    임계점에서는 액체와 기체의 상에 대한 구분이 없다: 임계점에서는 액체와 기체의 밀도가 같아져 상 구분이 없어지는 것이 맞다.
    물의 3중점은 물과 얼음과 증기의 3상이 공존하는 점이며 이 점의 온도는 0.01℃ 이다: 물의 3중점은 고체, 액체, 기체 3상이 공존하는 0.01℃가 맞다.
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37. 이상기체가 등온과정에서 외부에 하는 일에 대한 관계식으로 틀린 것은? (단, R은 기체상수이고, 계에 대해서 m은 질량, V는 부피, P는 압력, T는 온도를 나타낸다. 하첨자 “1”은 변경 전, 하첨자 “2”는 변경 후를 나타낸다.)

(정답률: 62%)
  • 이상기체가 등온과정에서 외부에 하는 일은 W = nRT ln(V2/V1) 또는 W = nRT ln(P1/P2)로 표현됩니다.
    오답 노트:
    - `P1V1 ln(V2/V1)`: 이상기체 상태방정식(PV=nRT)에 따라 nRT = P1V1이므로 올바른 관계식입니다.
    - `nRT ln(V2/V1)`: 이상기체의 등온과정에서 외부에 하는 일의 기본 관계식입니다.
    - `P2V2 ln(V2/V1)`: 이상기체 상태방정식(PV=nRT)에 따라 nRT = P2V2이므로 올바른 관계식입니다.
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38. 이상적인 표준 증기 압축식 냉동 사이클에서 등엔탈피 과정이 일어나는 곳은?

  1. 압축기
  2. 응축기
  3. 팽창밸브
  4. 증발기
(정답률: 68%)
  • 팽창밸브는 냉매의 압력을 낮추면서 엔탈피 변화 없이 교축 팽창시키는 등엔탈피 과정이 일어나는 곳입니다.
    오답 노트
    - 압축기: 냉매를 압축하여 압력과 온도를 높이는 과정으로, 엔탈피가 증가합니다.
    - 응축기: 고온고압의 냉매가 열을 방출하며 액화되는 과정으로, 엔탈피가 감소합니다.
    - 증발기: 저온저압의 냉매가 주위의 열을 흡수하며 증발하는 과정으로, 엔탈피가 증가합니다.
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39. 초기의 온도, 압력이 100℃, 100kPa 상태인 이상기체를 가열하여 200℃, 200kPa 상태가 되었다. 기체의 초기상태 비체적이 0.5m3/kg 일 때, 최종상태의 기체 비체적(m3/kg)은?

  1. 0.16
  2. 0.25
  3. 0.32
  4. 0.50
(정답률: 40%)
  • 이 문제는 이상기체 상태 방정식을 이용하여 기체의 최종 비체적을 구합니다.
    $$ \frac{P_1 v_1}{T_1} = \frac{P_2 v_2}{T_2} $$
    $$ v_2 = v_1 × \frac{P_1}{P_2} × \frac{T_2}{T_1} $$
    $$ v_2 = 0.5 \text{ m}^3/\text{kg} × \frac{100 \text{ kPa}}{200 \text{ kPa}} × \frac{(200 + 273.15) \text{ K}}{(100 + 273.15) \text{ K}} $$
    $$ v_2 = 0.32 \text{ m}^3/\text{kg} $$
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40. 열손실이 없는 단단한 용기 안에 20℃의 헬륨 0.5kg을 15W의 전열기로 20분간 가열하였다. 최종 온도(℃)는? (단, 헬륨의 정적비열은 3.116 kJ/kg·K, 정압비열은 5.193 kJ/kg·K 이다.)

  1. 23.6
  2. 27.1
  3. 31.6
  4. 39.5
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 단단한 용기(정적 과정)에서 헬륨에 가해진 열량에 따른 온도 변화를 계산하는 문제입니다. 따라서 정적비열과 열량-온도 변화 공식을 사용합니다.
    $$ Q = P × t $$
    $$ Q = m × C_v × (T_2 - T_1) $$
    $$ Q = 15 \text{ W} × (20 × 60) \text{ s} = 18000 \text{ J} = 18 \text{ kJ} $$
    $$ 18 \text{ kJ} = 0.5 \text{ kg} × 3.116 \text{ kJ/kg·K} × (T_2 - 20 \text{ ℃}) $$
    $$ T_2 = 20 \text{ ℃} + \frac{18 \text{ kJ}}{0.5 \text{ kg} × 3.116 \text{ kJ/kg·K}} $$
    $$ T_2 \approx 20 \text{ ℃} + 11.553 \text{ ℃} $$
    $$ T_2 \approx 31.6 \text{ ℃} $$
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3과목: 계측방법

41. 가스 크로마토그래피의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 검출기
  2. 기록계
  3. 칼럼(분리관)
  4. 지르코니아
(정답률: 75%)
  • 가스 크로마토그래피는 시료를 분리하고 분석하는 장치로, 지르코니아는 그 구성요소가 아닙니다.
    오답 노트
    - 검출기: 분리된 시료 성분을 감지하는 필수 구성요소이므로 오답.
    - 기록계: 검출기에서 나오는 신호를 기록하고 분석하는 장치이므로 오답.
    - 칼럼(분리관): 시료 성분을 분리하는 핵심 장치이므로 오답.
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42. 방사율에 의한 보정량이 적고 비접촉법으로는 정확한 측정이 가능하나 사람 손이 필요한 결점이 있는 온도계는?

  1. 압력계형 온도계
  2. 전기저항 온도계
  3. 열전대 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 77%)
  • 광고온계는 물체에서 방출되는 복사 에너지를 이용하여 온도를 비접촉식으로 측정하며, 특히 광학식은 사람의 눈으로 밝기를 비교하여 측정하므로 사람의 손이 필요한 결점이 있습니다.
    오답 노트
    - 압력계형 온도계: 접촉식이며 압력 변화로 온도를 측정하므로 오답.
    - 전기저항 온도계: 접촉식이며 전기 저항 변화로 온도를 측정하므로 오답.
    - 열전대 온도계: 접촉식이며 열기전력 변화로 온도를 측정하므로 오답.
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43. 자동제어계에서 응답을 나타낼 때 목표치를 기준한 앞뒤의 진동으로 시간의 지연을 필요로 하는 시간적 동작의 특성을 의미하는 것은?

  1. 동특성
  2. 스텝응답
  3. 정특성
  4. 과도응답
(정답률: 71%)
  • 동특성은 자동제어계에서 시스템이 시간의 변화에 따라 어떻게 반응하는지, 즉 시간의 지연을 필요로 하는 시간적 동작의 특성을 의미합니다.
    오답 노트
    - 스텝응답: 특정 입력(스텝 입력)에 대한 시스템의 출력 응답의 한 종류이므로 오답.
    - 정특성: 시스템이 정상 상태에 도달했을 때의 특성으로, 시간적 변화와는 관련이 없어 오답.
    - 과도응답: 시스템이 새로운 평형 상태로 이동하는 동안 나타나는 일시적인 응답으로, 동특성의 한 부분이지만 전체적인 시간적 동작 특성을 포괄하는 개념은 아니므로 오답.
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44. 색온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도에 따라 색이 변하는 일원적인 관계로부터 온도를 측정한다.
  2. 바이메탈 온도계의 일종이다.
  3. 유체의 팽창정도를 이용하여 온도를 측정한다.
  4. 기전력의 변화를 이용하여 온도를 측정한다.
(정답률: 76%)
  • 색온도계는 물체의 온도에 따라 방출되는 빛의 스펙트럼(색)이 변화하는 원리를 이용하여 온도를 측정합니다.
    오답 노트:
    - 바이메탈 온도계의 일종이다: 바이메탈 온도계는 서로 다른 열팽창률을 가진 두 금속의 팽창 차이를 이용하므로 오답.
    - 유체의 팽창정도를 이용하여 온도를 측정한다: 유체의 팽창을 이용하는 것은 액체 팽창 온도계이므로 오답.
    - 기전력의 변화를 이용하여 온도를 측정한다: 기전력 변화를 이용하는 것은 열전대 온도계이므로 오답.
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45. 관속을 흐르는 유체가 층류로 되려면?

  1. 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다.
  2. 레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다.
  3. 레이놀즈수가 4000 이어야 한다.
  4. 레이놀즈수와는 관계가 없다.
(정답률: 82%)
  • 관속을 흐르는 유체가 층류로 되려면 레이놀즈수가 임계 레이놀즈수보다 작아야 하며, 일반적으로 관내 유동에서 층류의 임계 레이놀즈수는 2100입니다.
    오답 노트
    * 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다: 레이놀즈수가 4000보다 많으면 난류가 됩니다.
    * 레이놀즈수가 4000 이어야 한다: 레이놀즈수가 4000이면 난류에 해당합니다.
    * 레이놀즈수와는 관계가 없다: 유체의 흐름 형태는 레이놀즈수에 의해 결정되므로 관계가 있습니다.
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46. 다음 중 사하중계(dead weight gauge)의 주된 용도는?

  1. 압력계 보정
  2. 온도계 보정
  3. 유체 밀도 측정
  4. 기체 무게 측정
(정답률: 64%)
  • 사하중계는 알려진 질량과 면적을 이용하여 정밀한 압력을 발생시켜 다른 압력 측정 장치를 교정하는 데 사용됩니다.
    오답 노트
    * 온도계 보정: 사하중계는 압력 측정 장치이므로 오답.
    * 유체 밀도 측정: 압력 측정 및 교정 장치이므로 오답.
    * 기체 무게 측정: 압력 측정 및 교정 장치이므로 오답.
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47. 시스(sheath) 열전대 온도계에서 열전대가 있는 보호관 속에 충전되는 물질로 구성된 것은?

  1. 실리카, 마그네시아
  2. 마그네시아, 알루미나
  3. 알루미나, 보크사이트
  4. 보크사이트, 실리카
(정답률: 68%)
  • 시스 열전대 보호관 속에는 열전대 소선을 전기적으로 절연하고 열전달을 원활하게 하는 고온용 절연 분말이 충전됩니다.
    마그네시아, 알루미나는 시스 열전대 보호관 내부에 충전되어 열전대 소선을 전기적으로 절연하고 열전달을 돕는 대표적인 산화물 분말입니다.
    오답 노트
    - 실리카, 마그네시아: 실리카는 고온에서 절연성이 떨어지거나 반응할 수 있어 주로 사용되지 않습니다.
    - 알루미나, 보크사이트: 보크사이트는 알루미늄의 원료 광물이며 열전대 충전재로 사용되지 않습니다.
    - 보크사이트, 실리카: 보크사이트와 실리카 모두 시스 열전대 충전재로 부적합합니다.
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48. 지름이 각각 0.6m, 0.4m인 파이프가 있다. (1)에서의 유속이 8m/s이면 (2)에서의 유속(m/s)은 얼마인가?

  1. 16
  2. 18
  3. 20
  4. 22
(정답률: 68%)
  • 이 문제는 연속 방정식(질량 보존의 법칙)을 적용하여 유속을 구합니다.
    $$ A_1 v_1 = A_2 v_2 $$
    $$ \frac{π D_1^2}{4} v_1 = \frac{π D_2^2}{4} v_2 $$
    $$ D_1^2 v_1 = D_2^2 v_2 $$
    $$ 0.6^2 × 8 = 0.4^2 × v_2 $$
    $$ 0.36 × 8 = 0.16 × v_2 $$
    $$ v_2 = \frac{0.36 × 8}{0.16} $$
    $$ v_2 = \frac{2.88}{0.16} $$
    $$ v_2 = 18 $$
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49. 열전도율형 CO2 분석계의 사용 시 주의사항에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 브리지의 공급 전류의 점검을 확실하게 한다.
  2. 셀의 주위 온도와 측정가스 온도는 거의 일정하게 유지시키고 온도의 과도한 상승을 피한다.
  3. H2를 혼입시키면 정확도를 높이므로 같이 사용한다.
  4. 가스의 유속을 일정하게 하여야 한다.
(정답률: 79%)
  • 열전도율형 CO2 분석계는 측정 가스의 열전도도를 이용하여 농도를 분석하므로, 측정 가스에 열전도도가 매우 높은 H2를 혼입하면 CO2의 정확한 열전도도 측정을 방해하여 분석 정확도를 떨어뜨린다.
    오답 노트:
    - 브리지의 공급 전류의 점검을 확실하게 한다: 브리지 회로의 공급 전류가 불안정하면 측정값에 오차가 발생하므로 안정적인 전류 공급이 필수적이다.
    - 셀의 주위 온도와 측정가스 온도는 거의 일정하게 유지시키고 온도의 과도한 상승을 피한다: 열전도도는 온도에 따라 변하므로, 측정 환경의 온도를 일정하게 유지해야 정확한 측정이 가능하다.
    - 가스의 유속을 일정하게 하여야 한다: 가스의 유속이 일정하지 않으면 센서 주변의 열전달 특성이 변하여 측정 오차가 발생한다.
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50. 열전대 온도계에서 열전대선을 보호하는 보호관 단자로부터 냉접점까지는 보상도선을 사용한다. 이때 보상도선의 재료로서 가장 적합한 것은?

  1. 백금로듐
  2. 알루멜
  3. 철선
  4. 동-니켈 합금
(정답률: 52%)
  • 보상도선은 열전대와 동일한 열기전력 특성을 가지면서도 저렴하고 취급이 용이한 재료로 만들어진다.
    오답 노트:
    - 백금로듐: 고가이며 주로 열전대 자체의 재료로 사용되므로 오답.
    - 알루멜: K형 열전대의 한쪽 재료이며 보상도선으로 단독 사용되지 않으므로 오답.
    - 철선: 열전대와 열기전력 특성이 달라 보상도선으로 부적합하므로 오답.
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51. 점도 1 pa·s와 같은 값은?

  1. 1 kg/m·s
  2. 1 P
  3. kgf·s/m2
  4. 1 cP
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 점도 단위의 환산 관계를 묻는 이론 문제입니다.
    점도의 SI 단위인 Pa·s는 기본 단위로 환산하면 kg/(m·s)와 같습니다.
    오답 노트
    * 1 P: CGS 단위계의 점도 단위로, 1 Pa·s는 10 P와 같습니다.
    * kgf·s/m²: 중력 단위계의 점도 단위로, 1 kgf·s/m²는 약 9.8 Pa·s와 같습니다.
    * 1 cP: CGS 단위계의 점도 단위인 Poise의 1/100 값으로, 1 Pa·s는 1000 cP와 같습니다.
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52. 다음 중 미세한 압력차를 측정하기에 적합한 액주식 압력계는?

  1. 경사관식 압력계
  2. 부르동관 압력계
  3. U자관식 압력계
  4. 저항선 압력계
(정답률: 68%)
  • 경사관식 압력계는 관을 기울여 액면의 이동 거리를 증대시켜 미세한 압력차를 정밀하게 측정할 수 있도록 고안된 액주식 압력계입니다.
    오답 노트
    - 부르동관 압력계: 기계식 압력계로 비교적 높은 압력을 측정하므로 오답.
    - U자관식 압력계: 일반적인 압력차 측정에 사용되지만 미세한 압력차 측정에는 감도가 낮아 오답.
    - 저항선 압력계: 전기적 신호로 압력을 측정하는 변환기로 액주식이 아니므로 오답.
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53. 제어량에 편차가 생겼을 경우 편차의 적분차를 가감해서 조작량의 이동속도가 비례하는 동작으로서 잔류편차가 제어되나 제어 안정성은 떨어지는 특징을 가진 동작은?

  1. 비례동작
  2. 적분동작
  3. 미분동작
  4. 다위치동작
(정답률: 73%)
  • 적분동작은 제어량의 편차를 시간에 대해 적분하여 조작량을 변화시키므로 잔류편차를 제거할 수 있습니다.
    오답 노트
    - 비례동작: 조작량이 편차에 비례하는 동작으로 잔류편차를 완전히 제거하지 못합니다.
    - 미분동작: 조작량이 편차의 변화율에 비례하는 동작으로 제어 안정성을 향상시키지만 잔류편차 제거에는 기여하지 않습니다.
    - 다위치동작: 조작량이 미리 정해진 여러 단계의 값 중 하나를 취하는 동작으로 편차의 적분과는 관련이 없습니다.
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54. 다음 중 간접식 액면측정 방법이 아닌 것은?

  1. 방사선식 액면계
  2. 초음파식 액면계
  3. 플로트식 액면계
  4. 저항전극식 액면계
(정답률: 74%)
  • 플로트식 액면계는 액면에 직접 뜨는 부표의 움직임을 통해 액면을 측정하는 직접식 방법입니다.
    오답 노트
    * 방사선식 액면계: 방사선 흡수율 변화를 이용하는 간접식 방법이므로 오답.
    * 초음파식 액면계: 초음파 반사 시간 변화를 이용하는 간접식 방법이므로 오답.
    * 저항전극식 액면계: 액체 접촉에 따른 저항 변화를 이용하는 간접식 방법이므로 오답.
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55. 액체와 고체연료의 열량을 측정하는 열량계는?

  1. 봄브식
  2. 융커스식
  3. 클리브랜드식
  4. 타그식
(정답률: 73%)
  • 봄브식 열량계는 고체 및 액체 연료의 발열량을 정밀하게 측정하는 데 사용됩니다.
    오답 노트
    - 융커스식: 기체 연료의 발열량을 측정하는 데 사용되므로 오답.
    - 클리브랜드식: 인화점 및 연소점을 측정하는 장치이므로 오답.
    - 타그식: 인화점 및 연소점을 측정하는 장치이므로 오답.
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56. 분동식 압력계에서 300MPa 이상 측정할 수 있는 것에 사용되는 액체로 가장 적합한 것은?

  1. 경유
  2. 스핀들유
  3. 피마자유
  4. 모빌유
(정답률: 66%)
  • 분동식 압력계에서 300MPa 이상의 고압을 측정할 때, 모빌유는 압축률이 낮고 점성 변화가 적어 정확한 압력 측정을 가능하게 합니다.
    오답 노트
    - 경유: 점성이 낮아 고압 측정에 부적합.
    - 스핀들유: 저점도 윤활유로 고압 측정에 부적합.
    - 피마자유: 점성이 높아 고압 측정에 부적합.
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57. 물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율 차이를 이용하여 습도를 측정하는 것은?

  1. 고분자 습도센서
  2. 염화리튬 습도센서
  3. 서미스터 습도센서
  4. 수정진동자 습도센서
(정답률: 78%)
  • 서미스터 습도센서는 물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율 차이에 따라 서미스터의 저항이 변하는 원리를 이용하여 습도를 측정합니다.
    오답 노트
    - 고분자 습도센서: 고분자 필름이 수분을 흡수하면 전기 저항이나 정전 용량이 변하는 원리를 이용하므로 오답.
    - 염화리튬 습도센서: 염화리튬 용액이 습도에 따라 전기 저항이 변하는 원리를 이용하므로 오답.
    - 수정진동자 습도센서: 수정 진동자의 표면에 수분이 흡착되면 질량이 변하여 진동 주파수가 달라지는 원리를 이용하므로 오답.
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58. 측정량과 크기가 거의 같은 미리 알고 있는 양의 분동을 준비하여 분동과 측정량의 차이로부터 측정량을 구하는 방식은?

  1. 편위법
  2. 보상법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 62%)
  • 보상법은 측정량과 거의 같은 크기의 미리 알고 있는 분동으로 측정량을 상쇄시키고 그 차이를 측정하여 값을 구하는 방식입니다.
    편위법: 측정량에 의해 지시 바늘이 움직인 눈금을 직접 읽어 측정값을 구하는 방법이므로 오답.
    치환법: 측정량을 제거하고 그 자리에 분동을 올려놓아 평형을 이루게 하는 방법이므로 오답.
    영위법: 측정량과 미리 알고 있는 양을 비교하여 지시 바늘이 0을 가리키도록 조작하는 방법이므로 오답.
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59. 다음 중 그림과 같은 조작량 변화 동작은?

  1. P.I 동작
  2. ON-OFF 동작
  3. P.I.D 동작
  4. P.D 동작
(정답률: 71%)
  • 주어진 그림은 비례(P), 적분(I), 미분(D) 제어 동작이 복합적으로 나타나는 조작량 변화를 보여줍니다.
    오답 노트:
    - P.I 동작: 미분 동작의 특징인 초기 급격한 변화에 대한 반응이 부족합니다.
    - ON-OFF 동작: 조작량이 켜짐과 꺼짐 두 가지 상태로만 나타나므로 그림과 같은 연속적인 변화를 보이지 않습니다.
    - P.D 동작: 적분 동작의 특징인 잔류 편차를 제거하기 위한 지속적인 조작량 변화가 부족합니다.
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60. 오리피스 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 베르누이의 정리를 응용한 계기이다.
  2. 기체와 액체에 모두 사용이 가능하다.
  3. 유량계수 C는 유체의 흐름이 층류이거나 와류의 경우 모두 같고 일정하며 레이놀즈수와 무관하다.
  4. 제작과 설치가 쉬우며, 경제적인 교축기구이다.
(정답률: 73%)
  • 유량계수 C는 유체의 흐름 상태(층류/난류)와 레이놀즈수에 따라 변동합니다.
    오답 노트
    * 베르누이의 정리를 응용한 계기이다. : 오리피스 유량계는 유체의 속도 변화에 따른 압력 차이를 측정하여 유량을 계산하므로 베르누이의 정리를 응용합니다.
    * 기체와 액체에 모두 사용이 가능하다. : 오리피스 유량계는 액체뿐만 아니라 기체의 유량 측정에도 널리 사용됩니다.
    * 제작과 설치가 쉬우며, 경제적인 교축기구이다. : 오리피스 유량계는 구조가 간단하여 제작 및 설치가 용이하고 비용 효율적입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 용선로(culpola)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대량생산이 가능하다.
  2. 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽다.
  3. 다른 용해로에 비해 열효율이 좋고 용해시간이 빠르다.
  4. 동합금, 경합금 등 비철금속 용해로로 주로 사용된다.
(정답률: 55%)
  • 용선로는 주로 주철과 같은 철금속 용해에 사용되며, 비철금속 용해에는 적합하지 않습니다.
    오답 노트
    * 대량생산이 가능하다: 연속 용해가 가능하여 대량생산에 유리하므로 오답.
    * 용해 특성상 용탕에 탄소, 황, 인 등의 불순물이 들어가기 쉽다: 코크스 사용 등으로 불순물 혼입이 쉬우므로 오답.
    * 다른 용해로에 비해 열효율이 좋고 용해시간이 빠르다: 연속 용해가 가능하여 열효율이 좋고 용해시간이 빠르므로 오답.
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62. 다음 중 터널요에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행된다.
  2. 소성기간이 길기 때문에 소량생산에 적합하다.
  3. 인건비, 유지비가 많이 든다.
  4. 온도조절의 자동화가 쉽지만 제품의 품질, 크기, 형상 등에 제한을 받는다.
(정답률: 55%)
  • 터널요는 연속식 가마로, 온도조절의 자동화가 용이하여 균일한 품질의 제품을 대량 생산하는 데 적합하지만, 가마의 구조적 특성상 다양한 크기나 형상의 제품을 동시에 소성하기 어렵습니다.
    오답 노트
    * 예열, 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 대차의 진행방향과 같은 방향으로 연소가스가 진행된다: 연소가스는 대차의 진행방향과 반대 방향으로 진행되어 열효율을 높인다.
    * 소성기간이 길기 때문에 소량생산에 적합하다: 연속식 가마로 대량생산에 적합하다.
    * 인건비, 유지비가 많이 든다: 자동화로 인해 인건비가 적게 들고, 연속 운전으로 유지비 효율이 높다.
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63. 에너지이용 합리화법령상 산업통상자원부장관 또는 시·도지사가 한국에너지공단 이사장에게 권한을 위탁한 업무가 아닌 것은?

  1. 에너지관리지도
  2. 에너지사용계획의 검토
  3. 열사용기자재 제조업의 등록
  4. 효율관리기자재의 측정 결과 신고의 접수
(정답률: 64%)
  • 열사용기자재 제조업의 등록은 산업통상자원부장관의 고유 업무이거나 다른 기관에 위탁될 수 있으나, 한국에너지공단 이사장에게 위탁된 업무는 아닙니다.
    오답 노트
    * 에너지관리지도: 에너지이용 합리화법 시행령 제45조 제1항 제1호에 따라 한국에너지공단 이사장에게 위탁된 업무입니다.
    * 에너지사용계획의 검토: 에너지이용 합리화법 시행령 제45조 제1항 제2호에 따라 한국에너지공단 이사장에게 위탁된 업무입니다.
    * 효율관리기자재의 측정 결과 신고의 접수: 에너지이용 합리화법 시행령 제45조 제1항 제4호에 따라 한국에너지공단 이사장에게 위탁된 업무입니다.
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64. 에너지이용 합리화법령상 최고사용압력(MPa)과 내부 부피(m3)을 곱한 수치가 0.004를 초과하는 압력용기 중 1종 압력용기에 해당되지 않는 것은?

  1. 증기를 발생시켜 액체를 가열하며 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기
  2. 용기안의 화학반응에 의하여 증기를 발생하는 것으로 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기
  3. 용기안의 액체의 성분을 분리하기 위하여 해당 액체를 가열하는 것으로 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기
  4. 용기안의 액체의 온도가 대기압에서의 비점을 초과하지 않는 압력용기
(정답률: 57%)
  • 해당 압력용기는 에너지이용 합리화법령상 1종 압력용기에서 제외되는 조건에 해당합니다.
    오답 노트:
    - 증기를 발생시켜 액체를 가열하며 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기: 1종 압력용기의 정의에 해당하므로 오답.
    - 용기안의 화학반응에 의하여 증기를 발생하는 것으로 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기: 1종 압력용기의 정의에 해당하므로 오답.
    - 용기안의 액체의 성분을 분리하기 위하여 해당 액체를 가열하는 것으로 용기안의 압력이 대기압을 초과하는 압력용기: 1종 압력용기의 정의에 해당하므로 오답.
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65. 기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하고 금속부분이 부식될 염려가 없어, 산 등의 화학약품을 차단하는데 주로 사용하는 밸브는?

  1. 앵글밸브
  2. 체크밸브
  3. 다이어프램 밸브
  4. 버터플라이 밸브
(정답률: 79%)
  • 다이어프램 밸브는 유체와 접촉하는 몸체 내부를 다이어프램이 분리하여 패킹이 불필요하고 금속 부분이 부식될 염려가 없어 화학약품 차단에 적합합니다.
    오답 노트
    - 앵글밸브: 유체와 접촉하는 금속 부분이 부식될 수 있고 패킹이 필요하므로 오답.
    - 체크밸브: 유체와 접촉하는 금속 부분이 부식될 수 있고 역류 방지가 주 목적인 밸브이므로 오답.
    - 버터플라이 밸브: 유체와 접촉하는 금속 부분이 부식될 수 있고 패킹이 필요하므로 오답.
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66. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 제출하여야 하는 사업주관자로서 해당되지 않는 사업은?

  1. 항만건설사업
  2. 도로건설사업
  3. 철도건설사업
  4. 공항건설사업
(정답률: 72%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령 제10조에 따라 도로건설사업은 에너지사용계획 수립 대상 사업에 해당하지 않습니다.
    오답 노트:
    - 항만건설사업: 에너지이용 합리화법 시행령 제10조 제4호에 따라 에너지사용계획 수립 대상 사업입니다.
    - 철도건설사업: 에너지이용 합리화법 시행령 제10조 제6호에 따라 에너지사용계획 수립 대상 사업입니다.
    - 공항건설사업: 에너지이용 합리화법 시행령 제10조 제5호에 따라 에너지사용계획 수립 대상 사업입니다.
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67. 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지절약전문기업 등록의 취소요건이 아닌 것은?

  1. 규정에 의한 등록기준에 미달하게 된 경우
  2. 사업수행과 관련하여 다수의 민원을 일으킨 경우
  3. 동법에 따른 에너지절약전문기업에 대한 업무에 관한 보고를 하지 아니하거나 거짓으로 보고한 경우
  4. 정당한 사유 없이 등록 후 3년 이상 계속하여 사업수행실적이 없는 경우
(정답률: 75%)
  • 사업수행과 관련하여 다수의 민원을 일으킨 경우는 에너지이용 합리화법에서 정한 에너지절약전문기업 등록 취소 요건에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 규정에 의한 등록기준에 미달하게 된 경우: 에너지이용 합리화법 제22조 제2호에 따른 등록 취소 요건입니다.
    * 동법에 따른 에너지절약전문기업에 대한 업무에 관한 보고를 하지 아니하거나 거짓으로 보고한 경우: 에너지이용 합리화법 제22조 제3호에 따른 등록 취소 요건입니다.
    * 정당한 사유 없이 등록 후 3년 이상 계속하여 사업수행실적이 없는 경우: 에너지이용 합리화법 제22조 제4호에 따른 등록 취소 요건입니다.
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68. 에너지이용 합리화법령상 열사용기자재에 해당하는 것은?

  1. 금속요로
  2. 선박용 보일러
  3. 고압가스 압력용기
  4. 철도차량용 보일러
(정답률: 65%)
  • 금속요로는 에너지이용 합리화법 시행령에서 정하는 열사용기자재에 해당합니다.
    오답 노트
    - 선박용 보일러: 열사용기자재 범위에서 제외됩니다.
    - 고압가스 압력용기: 열사용기자재 범위에서 제외됩니다.
    - 철도차량용 보일러: 열사용기자재 범위에서 제외됩니다.
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69. 에너지이용 합리화법령에 따라 인정검사대상기기 관리자의 교육을 이수한 사람의 관리범위 기준은 증기보일러로서 최고사용 압력이 1MPa 이하이고 전열면적이 최대 얼마 이하일 때 인가?

  1. 1m2
  2. 2m2
  3. 5m2
  4. 10m2
(정답률: 64%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙 [별표 1의2]에 따라 인정검사대상기기 관리자의 증기보일러 관리범위는 최고사용압력 1MPa 이하, 전열면적 10m² 이하이다.
    오답 노트
    - 1m²: 증기보일러 관리범위의 전열면적 기준에 미달하므로 오답.
    - 2m²: 증기보일러 관리범위의 전열면적 기준에 미달하므로 오답.
    - 5m²: 증기보일러 관리범위의 전열면적 기준에 미달하므로 오답.
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70. 에너지이용 합리화법령에서 정한 검사대상기기의 계속 사용검사에 해당하는 것은?

  1. 운전성능검사
  2. 개조검사
  3. 구조검사
  4. 설치검사
(정답률: 69%)
  • 검사대상기기의 계속 사용검사는 기기가 안전하고 효율적으로 운전되는지 그 성능을 확인하는 검사입니다.
    오답 노트
    * 개조검사: 검사대상기기를 개조한 경우에 실시하는 별도의 검사이므로 오답.
    * 구조검사: 기기의 구조적 안전성을 확인하는 검사로, 계속 사용검사의 한 부분이 될 수 있으나 계속 사용검사 자체를 의미하지는 않으므로 오답.
    * 설치검사: 검사대상기기를 새로 설치한 경우에 실시하는 별도의 검사이므로 오답.
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71. 에너지이용 합리화법상 에너지이용 합리화 기본계획에 따라 실시계획을 수립하고 시행하여야 하는 대상이 아닌 자는?

  1. 기초지방자치단체 시장
  2. 관계 행정기관의 장
  3. 특별자치도지사
  4. 도지사
(정답률: 61%)
  • 에너지이용 합리화법상 실시계획 수립 및 시행 의무 대상에서 기초지방자치단체의 장은 명시적으로 제외됩니다.
    오답 노트
    * 관계 행정기관의 장: 중앙행정기관의 장 등은 실시계획 수립 및 시행 의무 대상에 해당하므로 오답.
    * 특별자치도지사: 광역지방자치단체의 장으로서 실시계획 수립 및 시행 의무 대상에 해당하므로 오답.
    * 도지사: 광역지방자치단체의 장으로서 실시계획 수립 및 시행 의무 대상에 해당하므로 오답.
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72. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비 사업자가 그 에너지사용시설이 있는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고하여야 할 사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량
  2. 에너지 사용기자재의 현황
  3. 사용 에너지원의 종류 및 사용처
  4. 해당 연도의 분기별 에너지사용예정량·제품생산 예정량
(정답률: 55%)
  • '사용 에너지원의 종류 및 사용처'는 에너지이용 합리화법 시행령에서 정하는 에너지다소비 사업자의 신고사항에 직접적으로 명시되어 있지 않습니다.
    오답 노트
    * 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량: 전년도의 에너지사용량 및 제품생산량은 신고사항에 해당합니다.
    * 에너지 사용기자재의 현황: 에너지사용기자재의 현황은 신고사항에 해당합니다.
    * 해당 연도의 분기별 에너지사용예정량·제품생산 예정량: 해당 연도의 에너지사용예정량 및 제품생산예정량은 신고사항에 해당합니다.
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73. 지르콘(ZrSiO4) 내화물의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열팽창율이 작다.
  2. 내스폴링성이 크다.
  3. 염기성 용재에 강하다.
  4. 내화도는 일반적으로 SK 37~38 정도이다.
(정답률: 45%)
  • 지르콘은 산성 내화물에 속하므로 염기성 용재와 반응하여 침식되기 쉽습니다.
    오답 노트:
    - 열팽창율이 작다.: 지르콘은 열팽창율이 낮아 열충격 저항성이 우수합니다.
    - 내스폴링성이 크다.: 낮은 열팽창율 덕분에 내스폴링성이 우수합니다.
    - 내화도는 일반적으로 SK 37~38 정도이다.: 지르콘 내화물은 일반적으로 높은 내화도를 가집니다.
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74. 요로의 정의가 아닌 것은?

  1. 전열을 이용한 가열장치
  2. 원재료의 산화반응을 이용한 장치
  3. 연료의 환원반응을 이용한 장치
  4. 열원에 따라 연료의 발열반응을 이용한 장치
(정답률: 61%)
  • 요로는 물질을 가열하거나 화학 반응을 일으키기 위해 열을 공급하는 장치입니다. 요로의 정의는 주로 열원의 종류나 열을 발생시키는 방식에 초점을 맞춥니다.
    원재료의 산화반응을 이용한 장치는 요로의 일반적인 정의가 아닙니다. 요로는 원재료의 산화반응을 *유도*하거나 *촉진*할 수 있지만, 요로 자체의 정의는 열을 공급하는 장치라는 점에 있습니다. 모든 요로가 원재료의 산화반응을 이용하는 것은 아니며, 오히려 원재료를 산화시키지 않고 가열하거나 환원 반응을 유도하는 요로도 많습니다.
    오답 노트:
    * 전열을 이용한 가열장치: 전기로(Electric furnace)는 전열을 이용하여 물질을 가열하는 요로의 한 종류이므로 오답.
    * 연료의 환원반응을 이용한 장치: 일부 제철용 요로(예: 고로)에서는 연료(코크스 등)가 연소하여 열을 발생시키면서 동시에 환원제로 작용하여 원료의 환원반응을 유도합니다. 따라서 연료를 이용하여 환원반응을 수행하는 요로의 기능 중 하나로 볼 수 있어 오답.
    * 열원에 따라 연료의 발열반응을 이용한 장치: 연소식 요로(Combustion furnace)의 가장 일반적인 정의로, 연료의 연소(발열반응)를 통해 열을 얻는 장치이므로 오답.
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75. 견요의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 석회석 클링커 제조에 널리 사용된다.
  2. 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.
  3. 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다.
  4. 이동 화상식이며 연속요에 속한다.
(정답률: 64%)
  • 견요는 원료와 연료를 상부에서 장입하고 제품을 하부에서 배출하는 대향류식 연속요이다.
    오답 노트
    * 석회석 클링커 제조에 널리 사용된다: 견요는 석회석 소성 등 다양한 소성 공정에 사용되는 연속요이다.
    * 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다: 견요는 대향류 흐름을 통해 열효율을 높이는 구조를 가진다.
    * 이동 화상식이며 연속요에 속한다: 견요는 고체 원료가 중력에 의해 이동하는 이동층(moving bed) 방식의 연속요이다.
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76. 전기와 열의 양도체로서 내식성, 굴곡성이 우수하고 내압성도 있어 열교환기의 내관 및 화학공업용으로 사용되는 관은?

  1. 동관
  2. 강관
  3. 주철관
  4. 알루미늄관
(정답률: 75%)
  • 동관은 전기와 열의 전도율이 매우 높고, 내식성, 굴곡성, 내압성이 우수하여 열교환기 내관 및 화학공업용으로 널리 사용됩니다.
    오답 노트
    * 강관: 내식성이 동관보다 약하고 열전도율이 낮아 오답.
    * 주철관: 취성이 있어 굴곡성이 떨어지고 열전도율이 낮아 오답.
    * 알루미늄관: 내식성 및 내압성이 동관보다 떨어져 오답.
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77. 옥내온도는 15℃, 외기온도가 5℃일 때 콘크리트 벽(두께 10cm, 길이 10m 및 높이 5m)을 통한 열손실이 1700W이라면 외부 표면 열전달계수(W/m2·℃)는? (단, 내부표면 열전달계수는 9.0 W/m2·℃ 이고, 콘크리트 열전도율은 0.87 W/m·℃ 이다.)

  1. 12.7
  2. 14.7
  3. 16.7
  4. 18.7
(정답률: 40%)
  • 이 문제는 총괄 열전달계수와 각 층의 열저항을 활용하여 외부 표면 열전달계수를 계산합니다.
    $$ U = \frac{Q}{A · (T_i - T_o)} $$
    $$ \frac{1}{h_o} = \frac{1}{U} - \frac{1}{h_i} - \frac{L}{k} $$
    $$ U = \frac{1700 \text{ W}}{(10 \text{ m} · 5 \text{ m}) · (15 \text{ ℃} - 5 \text{ ℃})} = 3.4 \text{ W/m}^2·\text{℃} $$
    $$ \frac{1}{h_o} = \frac{1}{3.4 \text{ W/m}^2·\text{℃}} - \frac{1}{9.0 \text{ W/m}^2·\text{℃}} - \frac{0.1 \text{ m}}{0.87 \text{ W/m}·\text{℃}} $$
    $$ h_o = 14.7 \text{ W/m}^2·\text{℃} $$
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78. 다음 중 연속가열로의 종류가 아닌 것은?

  1. 푸셔식 가열로
  2. 워킹-빔식 가열로
  3. 대차식 가열로
  4. 회전로상식 가열로
(정답률: 57%)
  • 대차식 가열로는 재료를 로 내부에 한 번에 장입하여 가열하는 배치식(회분식) 가열로에 해당하며, 연속적으로 재료를 투입하고 배출하는 연속가열로와는 구분됩니다.
    오답 노트
    * 푸셔식 가열로: 재료를 밀어 넣어 연속적으로 가열하는 연속가열로의 한 종류이므로 오답.
    * 워킹-빔식 가열로: 재료를 빔으로 들어 올려 이동시키며 연속적으로 가열하는 연속가열로의 한 종류이므로 오답.
    * 회전로상식 가열로: 회전하는 로상 위에서 재료를 연속적으로 가열하는 연속가열로의 한 종류이므로 오답.
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79. 다음 강관의 표시기호 중 배관용 합금강 강관은?

  1. SPPH
  2. SPHT
  3. SPA
  4. STA
(정답률: 65%)
  • 배관용 합금강 강관의 표시기호는 KS D 3570에 따라 SPA입니다.
    오답 노트
    * SPPH: 압력 배관용 탄소강 강관 또는 고압 배관용 탄소강 강관의 기호이므로 오답.
    * SPHT: 고온 배관용 탄소강 강관의 기호이므로 오답.
    * STA: 배관용 합금강 강관의 표준 기호가 아니므로 오답.
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80. 크롬이나 크롬마그네시아 벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은?

  1. 버스팅(bursting)
  2. 스폴링(spalling)
  3. 슬래킹(slaking)
  4. 큐어링(curing)
(정답률: 73%)
  • 크롬이나 크롬마그네시아 벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 부피가 팽창하고 표면이 떨어져 나가는 현상은 버스팅(bursting)이라고 합니다.
    오답 노트
    * 스폴링(spalling): 열적, 기계적, 화학적 충격으로 인해 내화물이 파괴되어 떨어져 나가는 현상으로, 버스팅은 스폴링의 한 원인이 될 수 있으나, 문제에서 설명하는 흡수 및 팽창 메커니즘 자체를 지칭하지는 않습니다.
    * 슬래킹(slaking): 수분과 반응하여 재료가 붕괴되는 현상으로, 내화물의 고온 산화철 흡수 현상과는 무관합니다.
    * 큐어링(curing): 콘크리트 등의 재료가 적절한 강도를 얻도록 양생하는 과정으로, 내화물 손상 현상과는 관련이 없습니다.
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5과목: 열설비설계

81. 보일러의 노통이나 화실과 같은 원통 부분이 외측으로부터의 압력에 견딜 수 없게 되어 눌려 찌그러져 찢어지는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 블리스터
  2. 압궤
  3. 팽출
  4. 라미네이션
(정답률: 81%)
  • 보일러의 노통이나 화실과 같은 원통 부분이 외측 압력에 의해 눌려 찌그러져 찢어지는 현상은 압궤(crushing/collapse)라고 한다.
    오답 노트:
    - 블리스터: 재료 표면에 국부적으로 부풀어 오르는 현상으로, 외부 압력에 의한 찌그러짐과는 다르다.
    - 팽출: 내부 압력이나 과열로 인해 외부로 부풀어 오르는 현상으로, 외부 압력에 의한 찌그러짐과는 반대이다.
    - 라미네이션: 재료 내부의 층 분리 현상으로, 외부 압력에 의한 구조적 찌그러짐과는 관련이 없다.
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82. 두께 150mm인 적벽돌과 100mm인 단열벽돌로 구성되어 있는 내화벽돌의 노벽이 있다. 적벽돌과 단열벽돌의 열전도율은 각각 1.4 W/m·℃, 0.07 W/m·℃일 때 단위면적당 손실열량은 약 몇 W/m2 인가? (단, 노 내 벽면의 온도는 800℃이고, 외벽면의 온도는 100℃ 이다.)

  1. 336
  2. 456
  3. 587
  4. 635
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 복합벽을 통한 단위면적당 열손실량을 구하는 것으로, 총 온도차를 각 층의 열저항 합으로 나누어 계산합니다.
    $$ q = \frac{T_1 - T_2}{\frac{L_1}{k_1} + \frac{L_2}{k_2}} $$
    $$ q = \frac{800 - 100}{\frac{0.15}{1.4} + \frac{0.10}{0.07}} $$
    $$ q \approx 456 \text{ W/m}^2 $$
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83. 보일러의 성능계산 시 사용되는 증발률(kg/m2·h)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 실제 증발량에 대한 발생증기 엔탈피와의 비
  2. 연료 소비량에 대한 상당증발량과의 비
  3. 상당 증발량에 대한 실제증발량과의 비
  4. 전열 면적에 대한 실제증발량과의 비
(정답률: 50%)
  • 증발률은 보일러의 전열 면적 단위당 발생하는 실제 증기량을 나타내는 지표입니다.
    오답 노트
    * 실제 증발량에 대한 발생증기 엔탈피와의 비: 엔탈피는 증기의 에너지량을 나타내므로 오답.
    * 연료 소비량에 대한 상당증발량과의 비: 연료 소비량과 상당증발량의 비는 보일러 효율과 관련된 지표이므로 오답.
    * 상당 증발량에 대한 실제증발량과의 비: 상당 증발량과 실제 증발량의 비는 증발률의 정의와 무관하므로 오답.
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84. 수관보일러의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 최대 압력이 1MPa 이하인 중소형 보일러에 작용이 일반적이다.
  2. 연소실 주위에 수관을 배치하여 구성한 수냉벽을 노에 구성한다.
  3. 수관의 특성상 기수분리의 필요가 없는 드럼리스 보일러의 특징을 갖는다.
  4. 열량을 전열면에서 잘 흡수시키기 위해 2-패스, 3-패스, 4-패스 등의 흐름 구성을 갖도록 설계한다.
(정답률: 57%)
  • 수관보일러는 연소실 주위에 수관을 배치하여 수냉벽을 구성함으로써 노벽을 보호하고 복사열 흡수율을 높이는 것이 주요 특징입니다.
    오답 노트
    * 최대 압력이 1MPa 이하인 중소형 보일러에 작용이 일반적이다: 수관보일러는 고압, 대용량 보일러에 주로 사용되므로 오답.
    * 수관의 특성상 기수분리의 필요가 없는 드럼리스 보일러의 특징을 갖는다: 대부분의 수관보일러는 기수분리를 위한 증기 드럼이 필요하므로 오답.
    * 열량을 전열면에서 잘 흡수시키기 위해 2-패스, 3-패스, 4-패스 등의 흐름 구성을 갖도록 설계한다: 다중 패스(multi-pass) 흐름 구성은 주로 연관보일러(fire-tube boiler)의 특징이므로 오답.
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85. 그림과 같이 내경과 외경이 Di, Do일 때, 온도는 각각 Ti, To, 관 길이가 L 인 중공 원관이 있다. 관 재질에 대한 열전도율을 k라 할 때, 열저항 R을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 전열량(W)은 로 나타낸다.)

(정답률: 62%)
  • 이 문제는 중공 원관의 열저항을 푸리에 열전도 법칙을 이용하여 구하는 문제입니다.
    $$ Q = -k A \frac{dT}{dr} $$
    여기서 A는 열이 전달되는 면적으로, 원통형 좌표계에서는 A = 2πrL이므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
    $$ Q = -k (2π r L) \frac{dT}{dr} $$
    온도 차이 (Ti - To)와 열전달량 Q의 관계를 얻기 위해 위 식을 적분합니다.
    $$ \int_{T_i}^{T_o} dT = -\frac{Q}{2π L k} \int_{D_i/2}^{D_o/2} \frac{1}{r} dr $$
    $$ T_o - T_i = -\frac{Q}{2π L k} \left[ \ln r \right]_{D_i/2}^{D_o/2} $$
    $$ T_o - T_i = -\frac{Q}{2π L k} \left( \ln\left(\frac{D_o}{2}\right) - \ln\left(\frac{D_i}{2}\right) \right) $$
    $$ T_o - T_i = -\frac{Q}{2π L k} \ln\left(\frac{D_o}{D_i}\right) $$
    양변에 -1을 곱하면 다음과 같습니다.
    $$ T_i - T_o = \frac{Q}{2π L k} \ln\left(\frac{D_o}{D_i}\right) $$
    에서 주어진 전열량 식 Q = (Ti - To) / R과 비교하면,
    $$ Q = \frac{1}{R} (T_i - T_o) $$
    따라서 열저항 R은 다음과 같습니다.
    $$ R = \frac{\ln\left(\frac{D_o}{D_i}\right)}{2π L k} $$
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86. 입형 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설치 면적이 좁다.
  2. 전열면적이 적고 효율이 낮다.
  3. 증발량이 적으며 습증기가 발생한다.
  4. 증기실이 커서 내부 청소 및 검사가 쉽다.
(정답률: 72%)
  • 입형 보일러는 증기실이 작아 습증기가 발생하기 쉽고, 내부 청소 및 검사가 어렵습니다.
    오답 노트
    * 설치 면적이 좁다: 입형 보일러는 수직형으로 설치되어 설치 면적이 좁은 것이 특징입니다.
    * 전열면적이 적고 효율이 낮다: 입형 보일러는 전열면적이 작아 효율이 낮은 것이 특징입니다.
    * 증발량이 적으며 습증기가 발생한다: 입형 보일러는 증발량이 적고 증기실이 작아 습증기가 발생하기 쉽습니다.
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87. 보일러의 부속장치 중 여열장치가 아닌 것은?

  1. 공기예열기
  2. 송풍기
  3. 재열기
  4. 절탄기
(정답률: 74%)
  • 송풍기는 연소에 필요한 공기를 공급하는 장치로, 여열을 회수하는 장치가 아닙니다.
    오답 노트
    - 공기예열기: 배기가스의 열을 이용하여 연소용 공기를 예열하는 여열회수 장치입니다.
    - 재열기: 증기터빈에서 팽창한 증기를 다시 가열하여 효율을 높이는 장치입니다.
    - 절탄기: 배기가스의 열을 이용하여 보일러 급수를 예열하는 여열회수 장치입니다.
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88. 관석(scale)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 규산칼슘, 황산칼슘 등이 관석의 주성분이다.
  2. 관석에 의해 배기가스의 온도가 올라간다.
  3. 관석에 의해 관내수의 순환이 불량해 진다.
  4. 관석의 열전도율이 아주 높아 전열면이 과열되어 각종 부작용을 일으킨다.
(정답률: 51%)
  • 관석은 열전도율이 낮아 전열 효율을 저하시키고 전열면의 과열을 유발합니다.
    오답 노트:
    - 규산칼슘, 황산칼슘 등이 관석의 주성분이다: 맞는 설명.
    - 관석에 의해 배기가스의 온도가 올라간다: 맞는 설명.
    - 관석에 의해 관내수의 순환이 불량해 진다: 맞는 설명.
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89. 보일러의 일상점검 계획에 해당하지 않는 것은?

  1. 급수배관 점검
  2. 압력계 상태점검
  3. 자동제어장치 점검
  4. 연료의 수요량 점검
(정답률: 75%)
  • 보일러의 일상점검은 설비의 안전하고 효율적인 운전을 위한 물리적 상태 및 기능 점검에 중점을 두며, 연료의 수요량 점검은 운영 계획에 해당합니다.
    오답 노트
    * 급수배관 점검: 보일러의 안정적인 급수 공급과 누수 여부를 확인하는 중요한 일상 점검 항목입니다.
    * 압력계 상태점검: 보일러의 안전 운전을 위한 핵심 지표인 압력을 정확히 확인하기 위한 필수 일상 점검 항목입니다.
    * 자동제어장치 점검: 보일러의 효율적이고 안전한 자동 운전을 위해 기능 이상 여부를 확인하는 중요한 일상 점검 항목입니다.
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90. 주위 온도가 20℃, 방사율이 0.3인 금속 표면의 온도가 150℃인 경우에 금속 표면으로부터 주위로 대류 및 복사가 발생될 때의 열유속(heat flux)은 약 몇 W/m2인가? (단, 대류 열전달계수는 h = 20 W/m2·K, 스테판-볼츠만 상수는 σ=5.7×10-8W/m2·K4 이다.)

  1. 3020
  2. 3330
  3. 4270
  4. 4630
(정답률: 31%)
  • 이 문제는 금속 표면에서 주위로 발생하는 대류 열전달과 복사 열전달을 합산하여 총 열유속을 계산합니다.
    총 열유속은 대류 열유속과 복사 열유속의 합으로 계산됩니다.
    $$ q_{total} = q_{conv} + q_{rad} $$
    대류 열유속은 대류 열전달계수와 온도 차이의 곱으로, 복사 열유속은 방사율, 스테판-볼츠만 상수, 그리고 절대 온도의 네제곱 차이의 곱으로 계산됩니다.
    $$ q_{conv} = h · (T_s - T_a) $$
    $$ q_{rad} = ε · σ · (T_s^4 - T_a^4) $$
    주어진 값을 대입하기 위해 온도를 켈빈(K)으로 변환합니다.
    $$ T_s = 150℃ = 150 + 273 = 423 K $$
    $$ T_a = 20℃ = 20 + 273 = 293 K $$
    이제 각 열유속을 계산합니다.
    $$ q_{conv} = 20 \text{ W/m}^2\text{·K} · (150 - 20)\text{ K} $$
    $$ q_{rad} = 0.3 · 5.7 × 10^{-8} \text{ W/m}^2\text{·K}^4 · (423^4 - 293^4)\text{ K}^4 $$
    계산된 값을 합산하면 총 열유속은 다음과 같습니다.
    $$ q_{total} = 2600 + 421.52 \approx 3021.52 \text{ W/m}^2 $$
    따라서 약 3020 W/m^2 입니다.
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91. 보일러에서 용접 후에 풀림처리를 하는 주된 이유는?

  1. 용접부의 열응력을 제거하기 위해
  2. 용접부의 균열을 제거하기 위해
  3. 용접부의 연신률을 증가시키기 위해
  4. 용접부의 강도를 증가시키기 위해
(정답률: 79%)
  • 용접 후 풀림처리는 용접 과정에서 발생하는 잔류 열응력을 완화하여 재료의 안정성을 높이는 열처리 과정입니다.
    오답 노트
    * 용접부의 균열을 제거하기 위해: 균열은 이미 발생한 물리적 손상이므로 열처리로 제거할 수 없습니다.
    * 용접부의 연신률을 증가시키기 위해: 풀림처리는 연신률을 증가시킬 수 있지만, 주된 목적은 응력 제거입니다.
    * 용접부의 강도를 증가시키기 위해: 풀림처리는 일반적으로 강도를 감소시키고 연성을 증가시키는 경향이 있습니다.
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92. 증발량이 1200kg/h 이고 상당 증발량이 1400 kg/h 일 때 사용 연료가 140 kg/h 이고, 비중이 0.8 kg/L 이면 상당 증발배수는 얼마인가?

  1. 8.6
  2. 10
  3. 10.7
  4. 12.5
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 보일러의 상당 증발배수를 구하는 문제로, 상당 증발량을 사용 연료량으로 나누어 계산합니다.
    $$ \text{상당 증발배수} = \frac{\text{상당 증발량}}{\text{사용 연료량}} $$
    $$ \text{상당 증발배수} = \frac{1400 \text{ kg/h}}{140 \text{ kg/h}} $$
    $$ \text{상당 증발배수} = 10 $$
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93. 보일러에서 발생하는 저온부식의 방지 방법이 아닌 것은?

  1. 연료 중의 황 성분을 제거한다.
  2. 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지한다.
  3. 과잉공기를 적게 하여 배기가스 중의 산소를 감소시킨다.
  4. 전열 표면에 내식재료를 사용한다.
(정답률: 67%)
  • 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 유지하면 황산 등의 산성 물질이 응축되어 저온부식을 유발합니다.
    오답 노트
    * 연료 중의 황 성분을 제거한다: 황 성분은 부식의 주원인이므로 제거해야 합니다.
    * 과잉공기를 적게 하여 배기가스 중의 산소를 감소시킨다: 산소는 황산 생성에 관여하므로 감소시켜야 합니다.
    * 전열 표면에 내식재료를 사용한다: 내식재료는 부식에 강하여 부식을 방지합니다.
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94. 점식(pitting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 진행속도가 아주 느리다.
  2. 양극반응의 독특한 형태이다.
  3. 스테인리스강에서 흔히 발생한다.
  4. 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽다.
(정답률: 75%)
  • 점식은 국부적으로 빠르게 진행되는 부식 형태입니다.
    오답 노트
    - 양극반응의 독특한 형태이다: 점식은 피막이 파괴된 국부적인 양극 부위에서 발생하는 부식입니다.
    - 스테인리스강에서 흔히 발생한다: 스테인리스강은 염소 이온 환경에서 점식에 매우 취약합니다.
    - 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽다: 표면의 불균일한 부분이나 개재물 등에서 점식이 시작되기 쉽습니다.
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95. 급수 불순물과 그에 따른 보일러 장해와의 연결이 틀린 것은?

  1. 철 - 수지산화
  2. 용존산소 - 부식
  3. 실리카 - 캐리오버
  4. 경도성분 – 스케일 부착
(정답률: 52%)
  • 철은 보일러 내 스케일이나 슬러지를 유발하며, 수지산화는 이온교환수지의 손상 현상으로 철과 직접적인 보일러 장해 연결이 아닙니다.
    오답 노트
    * 용존산소 - 부식: 용존산소는 보일러 금속을 산화시켜 부식을 유발하므로 맞는 연결입니다.
    * 실리카 - 캐리오버: 실리카는 증기 속으로 운반되어 터빈 등에 침착되는 캐리오버 현상을 유발하므로 맞는 연결입니다.
    * 경도성분 – 스케일 부착: 칼슘, 마그네슘 등의 경도성분은 보일러 내부에 스케일을 형성하여 열전달을 방해하므로 맞는 연결입니다.
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96. 보일러수의 분출시기가 아닌 것은?

  1. 보일러 가동 전 관수가 정지되었을 때
  2. 연속운전일 경우 부하가 가벼울 때
  3. 수위가 지나치게 낮아졌을 때
  4. 프라이밍 및 포밍이 발생할 때
(정답률: 73%)
  • 보일러수의 분출은 보일러 내 불순물 농도를 낮추고 슬러지를 제거하여 수질을 관리하는 목적으로 이루어지지만, 수위가 지나치게 낮을 때는 보일러의 안전을 위해 분출을 중단해야 합니다.
    오답 노트
    * 보일러 가동 전 관수가 정지되었을 때: 보일러 바닥에 침전된 슬러지를 제거하기 위해 간헐 분출을 실시합니다.
    * 연속운전일 경우 부하가 가벼울 때: 보일러 수질을 일정하게 유지하기 위해 연속 분출 또는 간헐 분출을 실시하기 좋은 시기입니다.
    * 프라이밍 및 포밍이 발생할 때: 보일러수 내 불순물 농도가 높아져 발생하는 현상이므로, 분출을 통해 불순물을 제거해야 합니다.
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97. 두께 10mm의 판을 지름 18mm의 리벳으로 1열 리벳 겹치기 이음 할 때, 피치는 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 리벳구멍의 지름은 21.5mm 이고, 리벳의 허용 인장응력은 40N/mm2, 허용 전단응력은 36 N/mm2 으로 하며, 강판의 인장응력과 전단응력은 같다.)

  1. 40.4
  2. 42.4
  3. 44.4
  4. 46.4
(정답률: 41%)
  • 이 문제는 리벳 이음부의 최소 피치를 구하는 문제로, 강판의 인장 파괴 강도와 리벳의 전단 파괴 강도가 같아지는 지점을 찾아야 합니다.
    $$ (p - d_h) t \sigma_t = n \frac{π}{4} d^2 \tau_s $$
    $$ (p - 21.5) × 10 × 40 = 1 × \frac{π}{4} × 18^2 × 36 $$
    $$ p = 44.4 $$
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98. 과열기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 포화증기를 과열증기로 만드는 장치이다.
  2. 포화증기의 온도를 높이는 장치이다.
  3. 고온부식이 발생하지 않는다.
  4. 연소가스의 저항으로 압력손실이 크다.
(정답률: 63%)
  • 과열기는 고온 환경에서 작동하므로 고온부식의 위험이 있습니다.
    오답 노트
    * 포화증기를 과열증기로 만드는 장치이다: 과열기의 주된 기능이므로 맞는 설명.
    * 포화증기의 온도를 높이는 장치이다: 과열증기는 포화증기보다 온도가 높으므로 맞는 설명.
    * 연소가스의 저항으로 압력손실이 크다: 열교환기 구조상 유체 흐름에 저항이 발생하여 압력손실이 크므로 맞는 설명.
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99. 열정산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 적어도 2시간 이상의 운전결과에 따른다.
  2. 발열량은 원칙적으로 사용 시 연료의 총발열량으로 한다.
  3. 최대 출열량을 시험할 경우에는 반드시 최대부하에서 시험을 한다.
  4. 증기의 건도는 98% 이상인 경우에 시험함을 원칙으로 한다.
(정답률: 66%)
  • 열정산 시험은 정격부하에서 안정적인 운전 상태를 기준으로 하며, 최대 출열량 시험 시에도 반드시 최대부하에서만 하는 것은 아니다.
    오답 노트
    * 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 적어도 2시간 이상의 운전결과에 따른다: 열정산 시험은 정격부하에서 2시간 이상 정상상태로 운전하여 안정적인 데이터를 얻는 것이 원칙이다.
    * 발열량은 원칙적으로 사용 시 연료의 총발열량으로 한다: 열정산 시 연료의 발열량은 수증기의 잠열까지 포함하는 총발열량(고위발열량)을 기준으로 한다.
    * 증기의 건도는 98% 이상인 경우에 시험함을 원칙으로 한다: 증기 보일러의 열정산 시험 시 증기의 건도는 98% 이상으로 유지하여 정확한 증기량을 측정한다.
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100. 외경 76mm, 내경 68mm, 유효길이 4800mm의 수관 96개로 된 수관식 보일러가 있다. 이 보일러의 시간당 증발량은 약 몇 kg/h 인가? (단, 수관이외 부분의 전열면적은 무시하며, 전열면적 1m2 당 증발량은 26.9 kg/h 이다.)

  1. 2660
  2. 2760
  3. 2860
  4. 2960
(정답률: 32%)
  • 이 문제는 수관식 보일러의 총 전열면적을 계산한 후, 단위 전열면적당 증발량을 곱하여 시간당 총 증발량을 구합니다.
    $$ \text{총 증발량} = π × \text{외경} × \text{유효길이} × \text{수관 개수} × \text{단위 전열면적당 증발량} $$
    $$ \text{총 증발량} = π × 0.076 \text{ m} × 4.8 \text{ m} × 96 × 26.9 \text{ kg/h/m}^2 $$
    $$ \text{총 증발량} \approx 2961.58 \text{ kg/h} \approx 2960 \text{ kg/h} $$
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