에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2021-03-07)

에너지관리기사
(2021-03-07 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 고체연료의 연소방법이 아닌 것은?

  1. 미분탄 연소
  2. 유동층 연소
  3. 화격자 연소
  4. 액중 연소
(정답률: 77%)
  • 액중 연소는 액체 연료의 연소 방식이거나 액체 내에서 발생하는 연소 방식을 의미하며, 고체 연료의 일반적인 연소 방법이 아닙니다.
    오답 노트
    - 미분탄 연소: 고체 연료인 석탄을 미세하게 분쇄하여 연소시키는 방식입니다.
    - 유동층 연소: 고체 연료를 유동층 내에서 연소시키는 효율적인 방식입니다.
    - 화격자 연소: 고체 연료를 화격자 위에서 연소시키는 전통적인 방식입니다.
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2. 다음 연료 중 저위발열량이 가장 높은 것은?

  1. 가솔린
  2. 등유
  3. 경유
  4. 중유
(정답률: 79%)
  • 가솔린은 다른 액체 연료에 비해 탄소 수가 적고 수소 함량이 높아 연소 시 단위 질량당 발생하는 저위발열량이 가장 높습니다.
    오답 노트
    - 등유: 가솔린보다 탄소 수가 많고 저위발열량이 낮으므로 오답.
    - 경유: 가솔린보다 탄소 수가 많고 저위발열량이 낮으므로 오답.
    - 중유: 가솔린보다 탄소 수가 훨씬 많고 저위발열량이 낮으므로 오답.
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3. 고체연료를 사용하는 어떤 열기관의 출력이 3000kW 이고 연료소비율이 1400 kg/h 일 때 이 열기관의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 이 고체연료의 저위발열량은 28 MJ/kg 이다.)

  1. 28
  2. 38
  3. 48
  4. 58
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 열기관의 열효율을 구하는 문제로, 출력과 연료의 발열량을 이용하여 계산합니다.
    열효율(η)은 열기관의 출력(P_{out})을 연료의 발열량에 따른 입력 열량(\dot{Q}_{in})으로 나눈 값입니다. 이때, 연료소비율(\dot{m}_f)과 저위발열량(LHV)을 곱하여 입력 열량을 계산하며, 단위 환산에 유의해야 합니다.
    $$ η = \frac{P_{out}}{\dot{m}_f × LHV} × 100\% $$
    $$ η = \frac{3000 \text{ kW}}{\frac{1400 \text{ kg/h}}{3600 \text{ s/h}} × 28 × 10^3 \text{ kJ/kg}} × 100\% $$
    $$ η \approx 27.55\% \approx 28\% $$
  • 열기관의 열효율=W/Gf*Hl*100%=(3000kW*3.6MJ/h/14001400 kg/h * 28 MJ/kg)*100%=27.55%
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4. 연소가스 분석결과가 CO2 13%, O2 8%, CO 0% 일 때 공기비는 약 얼마인가? (단, (CO2)max는 21% 이다.)

  1. 1.22
  2. 1.42
  3. 1.62
  4. 1.82
(정답률: 66%)
  • 이 문제는 연소가스 분석 결과에서 산소(O2) 농도를 이용하여 공기비를 계산하는 문제입니다. 연소가스 중 일산화탄소(CO)가 0%일 때, 공기비(m)는 연소가스 중 산소 농도를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
    $$ m = \frac{21}{21 - \text{O}_2} $$
    $$ m = \frac{21}{21 - 8} $$
    $$ m = 1.62 $$
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5. 연소가스 중의 질소산화물 생성을 억제하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 2단 연소
  2. 고온 연소
  3. 농담 연소
  4. 배기가스 재순환 연소
(정답률: 79%)
  • 질소산화물(NOx)은 고온에서 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 주로 생성되므로, 고온 연소는 NOx 생성을 촉진합니다.
    오답 노트:
    - 2단 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 조절하여 NOx 생성을 억제하는 방법입니다.
    - 농담 연소: 연료와 공기의 혼합비를 조절하여 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 제어하여 NOx 생성을 억제하는 방법입니다.
    - 배기가스 재순환 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 희석하여 NOx 생성을 억제하는 방법입니다.
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6. C8H18 1mol을 공기비 2로 연소시킬 때 연소가스 중 산소의 몰분율은?

  1. 0.065
  2. 0.073
  3. 0.086
  4. 0.101
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 탄화수소의 완전 연소 반응식을 세우고, 주어진 공기비를 이용하여 실제 공급된 공기량과 생성된 연소가스 각 성분의 몰수를 계산한 뒤, 산소의 몰분율을 구하는 문제입니다.
    [기본 공식]
    $$ \text{C}_x\text{H}_y + (x + \frac{y}{4})\text{O}_2 \rightarrow x\text{CO}_2 + \frac{y}{2}\text{H}_2\text{O} $$
    $$ \text{O}_{2,\text{필요}} = x + \frac{y}{4} $$
    $$ \text{O}_{2,\text{과잉}} = \text{O}_{2,\text{필요}} × (\text{공기비} - 1) $$
    $$ \text{N}_{2,\text{공급}} = \text{O}_{2,\text{필요}} × \text{공기비} × \frac{0.79}{0.21} $$
    $$ \text{몰분율}_{\text{O}_2} = \frac{\text{O}_{2,\text{과잉}}}{x + \frac{y}{2} + \text{N}_{2,\text{공급}} + \text{O}_{2,\text{과잉}}} $$
    [숫자 대입]
    $$ \text{O}_{2,\text{필요}} = 8 + \frac{18}{4} = 12.5 \text{ mol} $$
    $$ \text{O}_{2,\text{과잉}} = 12.5 \text{ mol} × (2 - 1) = 12.5 \text{ mol} $$
    $$ \text{N}_{2,\text{공급}} = 12.5 \text{ mol} × 2 × \frac{0.79}{0.21} \approx 94.0476 \text{ mol} $$
    $$ \text{몰분율}_{\text{O}_2} = \frac{12.5}{8 + 9 + 94.0476 + 12.5} $$
    [최종 결과]
    $$ \text{몰분율}_{\text{O}_2} = \frac{12.5}{123.5476} $$
    $$ \text{몰분율}_{\text{O}_2} \approx 0.101 $$
  • 산소의 몰분율=O2/Gw=(m-1)*Ao*0.21/Gw=(2-1)*(12.5/0.21)*0.21/123.548
    =0.10117525≒0.101
    Gw=(m-1)*Ao+CO+H2O=(2-1)*12.5/0.21+17(8+9)=123.548
    C8H18+12.5O2 → 8CO2+9H2O
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7. 메탄(CH4)가스를 공기 중에 연소시키려 한다. CH4의 저위발열량이 50000 kJ/kg 이라면 고위발열량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 물의 증발잠열은 2450 kJ/kg 으로 한다.)

  1. 51700
  2. 55500
  3. 58600
  4. 64200
(정답률: 56%)
  • 이 문제는 연료의 고위발열량과 저위발열량의 관계를 이용하여 고위발열량을 계산합니다.
    $$ \text{고위발열량} = \text{저위발열량} + (\text{연료 1kg당 생성되는 수증기량} × \text{물의 증발잠열}) $$
    메탄(CH4)의 연소 반응식은 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 입니다.
    CH4 1몰(16kg)이 연소하면 H2O 2몰(2 × 18 = 36kg)이 생성됩니다.
    따라서 CH4 1kg당 생성되는 수증기량은 36kg / 16kg = 2.25 kg 입니다.
    $$ \text{고위발열량} = 50000 \, \text{kJ/kg} + (2.25 \, \text{kg H}_2\text{O/kg CH}_4 × 2450 \, \text{kJ/kg H}_2\text{O}) $$
    $$ \text{고위발열량} = 50000 + 5512.5 $$
    $$ \text{고위발열량} = 55512.5 \, \text{kJ/kg} $$
    약 55500 kJ/kg 입니다.
  • 고위발열량=저위발열량+(증발잠열*수증기량)
    =50000+(2450*2.25)=55512.5 kJ/kg
    메탄의 연소시 발생 수증기량 계산
    CH4+2O2 → CO2+2H2O
    16 kg : 2*18 kg
    1kg → x= 2*18/16= 2.25KG
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8. 연돌의 실제 통풍압이 35mmH2O 송풍기의 효율은 70%, 연소가스량이 200m3/min 일 때 송풍기의 소요 동력은 약 몇 kW 인가?

  1. 0.84
  2. 1.15
  3. 1.63
  4. 2.21
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 송풍기의 소요 동력을 계산하는 문제로, 통풍압, 연소가스량, 그리고 송풍기 효율을 이용하여 동력을 구합니다. 이때, 통풍압(mmH₂O)과 연소가스량(m³/min) 단위를 국제 표준 단위(Pa, m³/s)로 변환하고, 최종적으로 kW 단위로 환산해야 합니다.
    $$ L(kW) = \frac{P_{mmH_2O} × 9.80665 × Q_{m^3/min}}{60 × η × 1000} $$
    $$ L = \frac{35 × 9.80665 × 200}{60 × 0.70 × 1000} $$
    $$ L \approx 1.63 $$
  • P=9.8QH/η=9.8*200/60*35^E-3/0.7=1.633
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9. 기체 연료의 장점이 아닌 것은?

  1. 연소조절이 용이하다.
  2. 운반과 저장이 용이하다.
  3. 회분이나 매연이 적어 청결하다.
  4. 적은 공기로 완전연소가 가능하다.
(정답률: 84%)
  • 기체 연료는 부피가 크고 압축 또는 액화 저장이 필요하여 운반과 저장이 어렵습니다.
    오답 노트
    * 연소조절이 용이하다: 기체 연료는 공기와의 혼합이 쉽고 유량 조절이 용이하여 연소 조절이 쉽습니다.
    * 회분이나 매연이 적어 청결하다: 기체 연료는 연소 시 고형 잔류물이나 불완전 연소 생성물이 적어 청결합니다.
    * 적은 공기로 완전연소가 가능하다: 기체 연료는 공기와 균일하게 혼합되어 완전 연소에 필요한 이론 공기량이 적습니다.
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10. 질량비로 프로판 45%, 공기 55%인 혼합가스가 있다. 프로판 가스의 발열량이 100MJ/Nm3 일 때 혼합가스의 발열량은 약 몇 MJ/Nm3인가? (단, 공기의 발열량은 무시한다.)

  1. 29
  2. 31
  3. 33
  4. 35
(정답률: 32%)
  • 이 문제는 질량비로 주어진 혼합가스의 조성을 분자량을 이용하여 부피비로 변환한 후, 프로판의 발열량을 적용하여 혼합가스의 발열량을 구합니다.
    $$프로판의 상대 몰수 (n_{propane}) = \frac{프로판 질량비}{프로판 분자량}$$

    $$공기의 상대 몰수 (n_{air}) = \frac{공기 질량비}{공기 평균 분자량}$$

    $$프로판의 부피비 (V_{propane, \%}) = \frac{n_{propane}}{n_{propane} + n_{air}} \times 100$$

    $$혼합가스 발열량 (HV_{mix}) = \frac{V_{propane, \%}}{100} \times HV_{propane}$$

    $$n_{propane} = \frac{45}{44} \approx 1.0227$$

    $$n_{air} = \frac{55}{29} \approx 1.8966$$

    $$V_{propane, \%} = \frac{1.0227}{1.0227 + 1.8966} \times 100 \approx 35.03 \%$$

    $$HV_{mix} = \frac{35.03}{100} \times 100$$

    $$HV_{mix} \approx 35$$
  • 혼합가스의 발열량(Q)=프로판 발열량*부피비
    = 프로판 발열량*C3H8만의 부피/전체부피
    = 프로판 발열량*C3H8만의 부피/C3H8부피+공기부피
    = 100*｛(22.4/44*0.45)/(22.4/44*0.45)+(22.4/29*0.55)｝
    ≒ 35 MJ/Nm3
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11. 다음 중 중유의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 점도에 따라 1, 2, 3급 중유로 구분한다.
  2. 원소 조성은 H가 가장 많다.
  3. 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다.
  4. 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다.
(정답률: 71%)
  • 중유의 인화점은 일반적으로 60 ~ 150℃ 범위에 해당합니다.
    오답 노트
    - 점도에 따라 1, 2, 3급 중유로 구분한다: 중유는 유동점 또는 황 함량에 따라 분류하거나, KS 규격에 따라 1호, 2호, 3호 중유 등으로 구분합니다.
    - 원소 조성은 H가 가장 많다: 원소 조성은 탄소(C)가 가장 많습니다.
    - 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다: 비중은 약 0.9 ~ 1.0 이상 정도입니다.
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12. 연소에서 고온부식의 발생에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 연료 중 황분의 산화에 의해서 일어난다.
  2. 연료 중 바나듐의 산화에 의해서 일어난다.
  3. 연료 중 수소의 산화에 의해서 일어난다.
  4. 연료의 연소 후 생기는 수분이 응축해서 일어난다.
(정답률: 78%)
  • 고온부식은 연료에 포함된 바나듐이 고온에서 산화되어 금속 표면에 부식성 화합물을 형성하며 발생합니다.
    오답 노트
    - 연료 중 황분의 산화에 의해서 일어난다: 황분은 주로 저온부식의 원인이다.
    - 연료 중 수소의 산화에 의해서 일어난다: 수소의 산화는 연소 반응의 일부이며 고온부식과 직접적인 관련이 없다.
    - 연료의 연소 후 생기는 수분이 응축해서 일어난다: 수분 응축은 저온부식의 원인이다.
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13. 다음 연료 중 이론공기량(Nm3/Nm3)이 가장 큰 것은?

  1. 오일가스
  2. 석탄가스
  3. 액화석유가스
  4. 천연가스
(정답률: 59%)
  • 액화석유가스는 탄소수가 많은 탄화수소(프로판, 부탄)로 구성되어 있어 완전 연소에 필요한 산소량이 다른 연료에 비해 많기 때문입니다.
    오답 노트:
    - 오일가스: 구성 성분에 따라 다르지만, 일반적으로 액화석유가스보다 이론공기량이 적습니다.
    - 석탄가스: 수소, 일산화탄소 등 연소에 필요한 산소량이 적은 성분을 포함하여 이론공기량이 낮습니다.
    - 천연가스: 주성분인 메탄은 탄소수가 적어 액화석유가스보다 이론공기량이 훨씬 적습니다.
  • 1.오일가스 : C2H4+3O2 → 2CO2+2H2O
    Ao=3/0.21=14.29
    3.액화석유가스 : C3H8+5O2 → 3CO2+4H2O
    Ao=5/0.21=23.8
    4.천연가스 : CH4+2O2 → CO2+2H2O
    Ao=2/0.21=9.52
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14. 연소 시 점화 전에 연소실가스를 몰아내는 환기를 무엇이라 하는가?

  1. 프리퍼지
  2. 가압퍼지
  3. 불착화퍼지
  4. 포스트퍼지
(정답률: 83%)
  • 프리퍼지는 점화 전 연소실 내 잔류 가스를 배출하여 안전한 연소를 준비하는 과정입니다.
    오답 노트
    - 가압퍼지: 연소실 내부를 가압하여 외부 공기 유입을 막는 방식이므로 오답.
    - 불착화퍼지: 점화 실패 시 미연소 가스를 배출하는 과정이므로 오답.
    - 포스트퍼지: 연소 종료 후 잔류 가스를 배출하는 과정이므로 오답.
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15. 다음 반응식을 가지고 CH4의 생성엔탈피를 구하면 몇 kJ 인가?

  1. -66
  2. -70
  3. -74
  4. -78
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 헤스의 법칙(Hess's Law)을 적용하여 생성 엔탈피를 구합니다.
    $$ Δ H_{f}^{°}(\text{CH}_4) = Δ H_1 + 2 × Δ H_2 - Δ H_3 $$
    주어진 반응식의 엔탈피 변화를 정리하면 다음과 같습니다.
    $$ 1. C + O₂ → CO₂ ; ΔH₁ = -394 kJ $$
    $$ 2. H₂ + ½O₂ → H₂O ; ΔH₂ = -241 kJ $$
    $$ 3. CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O ; ΔH₃ = -802 kJ $$
    메테인(CH₄)의 생성 반응식은 C + 2H₂ → CH₄ 입니다.
    이를 얻기 위해 주어진 반응식들을 다음과 같이 조작합니다.
    - 첫 번째 반응식은 그대로 사용합니다. (C를 반응물로)
    - 두 번째 반응식은 2배 하여 사용합니다. (2H₂를 반응물로)
    - 세 번째 반응식은 역반응으로 사용합니다. (CH₄를 생성물로)
    $$ Δ H_{f}^{°}(\text{CH}_4) = (-394 \text{ kJ}) + (2 × -241 \text{ kJ}) - (-802 \text{ kJ}) $$
    $$ Δ H_{f}^{°}(\text{CH}_4) = -394 - 482 + 802 $$
    $$ Δ H_{f}^{°}(\text{CH}_4) = -74 \text{ kJ} $$
  • CH4+2O2 → CO2+2H2O
    802 394 + 2*241
    CH4의 생성엔탈피=802-(394+2*241)=-74kJ
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16. 다음 중 매연의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연소실 온도가 높을 때
  2. 연소장치가 불량한 때
  3. 연료의 질이 나쁠 때
  4. 통풍력이 부족할 때
(정답률: 85%)
  • 연소실 온도가 높으면 연료의 완전 연소를 촉진하여 매연 발생을 억제합니다.
    오답 노트
    - 연소장치가 불량한 때: 불완전 연소를 유발하여 매연 발생의 직접적인 원인이 됩니다.
    - 연료의 질이 나쁠 때: 불순물이나 낮은 휘발성 등으로 인해 불완전 연소를 일으켜 매연을 발생시킵니다.
    - 통풍력이 부족할 때: 산소 공급 부족으로 불완전 연소가 발생하여 매연의 원인이 됩니다.
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17. 가연성 액체에서 발생한 증기의 공기 중 농도가 연소범위 내에 있을 경우 불꽃을 접근시키면 불이 붙는데 이때 필요한 최저온도를 무엇이라고 하는가?

  1. 기화온도
  2. 인화온도
  3. 착화온도
  4. 임계온도
(정답률: 73%)
  • 인화온도는 가연성 액체에서 발생한 증기가 공기 중 연소범위 내에 있을 때 외부 불꽃에 의해 불이 붙는 최저 온도를 의미합니다.
    오답 노트
    - 기화온도: 액체가 기체로 변하는 온도로, 연소와 직접적인 관련이 없어 오답.
    - 착화온도: 외부 불꽃 없이 스스로 발화하는 최저 온도로, 문제에서 불꽃을 접근시킨다고 했으므로 오답.
    - 임계온도: 기체를 압력만으로 액화시킬 수 없는 최고 온도로, 연소와 무관하여 오답.
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18. 다음 기체 중 폭발범위가 가장 넓은 것은?

  1. 수소
  2. 메탄
  3. 벤젠
  4. 프로판
(정답률: 85%)
  • 수소는 폭발 하한계 4.0 vol%에서 상한계 75.0 vol%로, 제시된 기체 중 폭발범위(71.0 vol%)가 가장 넓습니다.
    오답 노트
    - 메탄: 폭발범위가 5.0 ~ 15.0 vol%로 수소보다 좁으므로 오답.
    - 벤젠: 폭발범위가 1.2 ~ 7.8 vol%로 수소보다 좁으므로 오답.
    - 프로판: 폭발범위가 2.1 ~ 9.5 vol%로 수소보다 좁으므로 오답.
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19. 로터리 버너로 벙커 C유를 연소시킬 때 분무가 잘 되게 하기 위한 조치로서 가장 거리가 먼 것은?

  1. 점도를 낮추기 위하여 중유를 예열한다.
  2. 중유 중의 수분을 분리, 제거한다.
  3. 버너 입구 배관부에 스트레이너를 설치한다.
  4. 버너 입구의 오일 압력을 100kPa 이상으로 한다.
(정답률: 73%)
  • 로터리 버너는 원심력을 이용하여 연료를 분무하므로, 오일 압력 증가는 분무 성능 향상에 직접적인 영향을 주지 않습니다.
    오답 노트
    * 점도를 낮추기 위하여 중유를 예열한다: 점도를 낮춰야 미립화가 잘 되므로 올바른 조치.
    * 중유 중의 수분을 분리, 제거한다: 수분은 연소 불량 및 분무 방해의 원인이 되므로 제거해야 함.
    * 버너 입구 배관부에 스트레이너를 설치한다: 이물질 제거로 노즐 막힘 방지 및 균일한 분무 유지에 필수적.
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20. 분자식이 CmHn 인 탄화수소가스 1Nm3을 완전 연소시키는데 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3인가? (단, CmHn의 m, n은 상수이다.)

  1. m + 0.25n
  2. 1.19m + 4.76n
  3. 4m + 0.5n
  4. 4.76m + 1.19n
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 탄화수소의 완전 연소 반응식을 통해 필요한 이론 산소량을 구하고, 이를 공기 중 산소의 부피 비율을 이용하여 이론 공기량으로 환산하는 문제입니다.
    $$ \text{C}_m\text{H}_n + \left(m + \frac{n}{4}\right)\text{O}_2 \rightarrow m\text{CO}_2 + \frac{n}{2}\text{H}_2\text{O} $$
    $$ \text{이론 공기량} = \frac{\text{C}_m\text{H}_n \text{ 1 Nm}^3\text{당 필요한 O}_2 \text{ 부피}}{\text{공기 중 O}_2 \text{ 부피 비율}} $$
    $$ \text{이론 공기량} = \frac{m + \frac{n}{4}}{0.21} $$
    $$ \text{이론 공기량} \approx 4.76m + 1.19n $$
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2과목: 열역학

21. 원통형 용기에 기체상수 0.529 kJ/kg·K의 가스가 온도 15℃에서 압력 10MPa로 충전되어 있다. 이 가스를 대부분 사용한 후에 온도가 10℃로, 압력이 1MPa로 떨어졌다. 소비된 가스는 약 몇 kg인가? (단, 용기의 체적은 일정하며 가스는 이상기체로 가정하고, 초기상태에서 용기내의 가스 질량은 20kg이다.)

  1. 12.5
  2. 18.0
  3. 23.7
  4. 29.0
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 이상기체 상태 방정식을 활용하여 용기 내 기체의 질량 변화를 계산하는 문제입니다. 용기의 체적이 일정하므로, 초기 및 최종 상태에서의 질량은 압력과 절대 온도에 비례합니다.
    먼저, 사용 후 용기에 남아있는 가스의 질량($$m_2$$)을 계산합니다.
    $$ m_2 = m_1 \frac{P_2 T_1}{P_1 T_2} $$
    $$ m_2 = 20 \text{ kg} × \frac{1 \text{ MPa} × (15 + 273.15) \text{ K}}{10 \text{ MPa} × (10 + 273.15) \text{ K}} $$
    $$ m_2 = 20 \text{ kg} × \frac{1 × 288.15}{10 × 283.15} \approx 2.035 \text{ kg} $$
    이제 소비된 가스의 질량($$Δ m$$)을 계산합니다.
    $$ Δ m = m_1 - m_2 $$
    $$ Δ m = 20 \text{ kg} - 2.035 \text{ kg} $$
    $$ Δ m \approx 17.965 \text{ kg} $$
    따라서 소비된 가스는 약 18.0 kg입니다.
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22. 0℃의 물 1000kg을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 냉각하는 냉동 능력은 약 몇 kW 인가? (단, 얼음의 융해열은 335 kJ/kg이다.)

  1. 2.15
  2. 3.88
  3. 14
  4. 14000
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 물이 얼음으로 상변화할 때 발생하는 잠열을 제거하는 데 필요한 냉동 능력을 계산합니다.
    $$ \text{냉동 능력 (kW)} = \frac{\text{질량 (kg)} × \text{융해열 (kJ/kg)}}{\text{시간 (s)}} $$
    $$ \text{냉동 능력 (kW)} = \frac{1000 \text{ kg} × 335 \text{ kJ/kg}}{24 \text{ 시간} × 3600 \text{ 초/시간}} $$
    $$ \text{냉동 능력 (kW)} \approx 3.88 $$
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23. 부피 500L 인 탱크 내에 건도 0.95의 수증기가 압력 1600kPa로 들어있다. 이 수증기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 이 압력에서 건포화증기의 비체적은 vg = 0.1237 m3/kg, 포화수의 비체적은 vf= 0.001 m3/kg 이다.)

  1. 4.83
  2. 4.55
  3. 4.25
  4. 3.26
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 건도(quality)를 이용하여 습증기의 비체적을 구하고, 이를 통해 탱크 내 수증기의 질량을 계산하는 문제입니다.
    $$ v = v_f + x(v_g - v_f) $$
    $$ m = \frac{V}{v} $$
    $$ v = 0.001 + 0.95(0.1237 - 0.001) $$
    $$ m = \frac{0.5}{0.001 + 0.95(0.1237 - 0.001)} $$
    $$ m \approx 4.25 $$
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24. 단열변화에서 압력, 부피, 온도를 각각 P, V, T로 나타낼 때, 항상 일정한 식은? (단, k는 비열비이다.)

(정답률: 56%)
  • 단열변화에서 압력, 부피, 온도는 서로 연관되어 있으며, 이들 간의 관계는 보일-샤를의 법칙으로 나타낼 수 있다. 보일-샤를의 법칙은 P × V^k = 상수로 표현되며, 이 식에서 k는 비열비이다. 이 식은 압력과 부피, 혹은 압력과 온도, 혹은 부피와 온도 중 두 가지 변수가 주어졌을 때, 나머지 하나의 변수를 구할 수 있도록 도와준다. 이 식은 단열변화에서만 성립하며, 단열변화란 열이 충분히 빠르게 전달되지 않는 상태에서 일어나는 변화를 의미한다. 이러한 이유로, 보일-샤를의 법칙은 열역학에서 매우 중요한 역할을 한다. 따라서, 보기 중에서 정답은 ""이다.
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25. 오존층 파괴와 지구 온난화 문제로 인해 냉동장치에 사용하는 냉매의 선택에 있어서 주의를 요한다. 이와 관련하여 다음 중 오존 파괴 지수가 가장 큰 냉매는?

  1. R-134a
  2. R-123
  3. 암모니아
  4. R-11
(정답률: 77%)
  • R-11은 대표적인 염화불화탄소(CFC) 계열 냉매로, 오존층 파괴의 주범인 염소 원자를 다량 포함하고 있어 오존 파괴 지수(ODP)가 가장 높습니다.
    오답 노트
    * R-134a: 수소불화탄소(HFC) 계열 냉매로, 염소 원자가 없어 오존 파괴 지수가 0이므로 오답.
    * R-123: 수소염화불화탄소(HCFC) 계열 냉매로, R-11보다 오존 파괴 지수가 현저히 낮으므로 오답.
    * 암모니아: 자연 냉매로, 염소 원자가 없어 오존 파괴 지수가 0이므로 오답.
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26. 다음 그림은 Rankine 사이클의 h-s선도이다. 등엔트로피 팽창과정을 나타내는 것은?

  1. 1 → 2
  2. 2 → 3
  3. 3 → 4
  4. 4 → 1
(정답률: 60%)
  • 등엔트로피 팽창 과정은 엔트로피(s)가 일정하게 유지되면서 엔탈피(h)가 감소하는 과정으로, h-s 선도에서 수직선으로 나타난다.
    오답 노트
    * 1 → 2: 펌프에서 물을 압축하는 과정으로, 이상적인 경우 등엔트로피 압축 과정이다.
    * 2 → 3: 보일러에서 정압 가열 및 증발하는 과정으로, 엔탈피와 엔트로피가 모두 증가한다.
    * 4 → 1: 응축기에서 정압 응축하는 과정으로, 엔탈피와 엔트로피가 모두 감소한다.
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27. 이상기체의 내부 에너지 변화 du를 옳게 나타낸 것은? (단, CP는 정압비열, CV는 정적비열, T는 온도 이다.)

  1. CPdT
  2. CVdT
  4. CVCPdT
(정답률: 72%)
  • 이상기체의 내부 에너지는 오직 온도만의 함수이며, 그 변화량은 정적비열과 온도 변화의 곱으로 나타냅니다.
    오답 노트:
    - CPdT: 정압 과정에서의 열량 변화를 나타내며, 내부 에너지 변화와는 다릅니다.
    - : 해당 표현은 이상기체의 내부 에너지 변화식이 아닙니다.
    - CVCPdT: 비열의 곱으로 표현되는 것은 이상기체의 내부 에너지 변화식이 아닙니다.
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28. 그림은 Carnot 냉동사이클을 나타낸 것이다. 이 냉동기의 성능계수를 옳게 표현한 것은?

(정답률: 62%)
  • 카르노 냉동사이클의 성능계수는 저온원 온도(T2)를 고온원 온도(T1)와 저온원 온도(T2)의 차이로 나눈 값입니다.
    오답 노트:
    * $$ \frac{T_1}{T_1 - T_2} $$ : 카르노 열펌프의 성능계수입니다.
    * $$ \frac{T_1 - T_2}{T_2} $$ : 카르노 냉동사이클 성능계수의 역수입니다.
    * $$ \frac{T_1 - T_2}{T_1} $$ : 카르노 열기관의 효율입니다.
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29. 교축과정에서 일정한 값을 유지하는 것은?

  1. 압력
  2. 엔탈피
  3. 비체적
  4. 엔트로피
(정답률: 78%)
  • 교축과정은 외부와의 열 및 일 교환이 없는 단열 팽창 과정으로, 에너지 보존 법칙에 따라 엔탈피가 일정하게 유지됩니다.
    오답 노트
    - 압력: 교축과정은 압력이 감소하는 과정이므로 오답.
    - 비체적: 압력 감소에 따라 비체적은 증가하므로 오답.
    - 엔트로피: 비가역 과정이므로 엔트로피는 증가하므로 오답.
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30. 분자량이 16, 28, 32 및 44인 이상기체를 각각 같은 용적으로 혼합하였다. 이 혼합 가스의 평균 분자량은?

  1. 30
  2. 33
  3. 35
  4. 40
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 이상기체를 같은 용적으로 혼합했을 때의 평균 분자량을 계산하는 문제로, 아보가드로의 법칙에 따라 같은 용적은 같은 몰수를 의미하므로 각 성분의 분자량을 산술 평균하여 구합니다.
    $$ \text{평균 분자량} = \frac{\text{각 성분 분자량의 합}}{\text{성분 개수}} $$
    $$ \text{평균 분자량} = \frac{16 + 28 + 32 + 44}{4} $$
    $$ \text{평균 분자량} = 30 $$
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31. 초기조건이 100kPa, 60℃인 공기를 정적과정을 통해 가열한 후 정압에서 냉각과정을 통하여 500kPa, 60℃로 냉각할 때 이 과정에서 전체 열량의 변화는 약 몇 kJ/kmol인가? (단, 정적비열은 20kJ/kmol·K, 정압비열은 28kJ/kmol·K 이며, 이상기체는 가정한다.)

  1. -964
  2. -1964
  3. -10656
  4. -20656
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 이상기체의 정적 및 정압 과정에서의 총 열량 변화를 계산합니다.
    먼저 정적 과정 후의 중간 온도를 구하고, 각 과정의 열량 변화를 합산합니다.
    정적 과정 열량 변화: $$Q_v = C_v (T_2 - T_1)$$
    정압 과정 열량 변화: $$Q_p = C_p (T_3 - T_2)$$
    중간 온도 (정적 과정): $$T_2 = T_1 \cdot \frac{P_2}{P_1}$$
    총 열량 변화: $$Q_{total} = Q_v + Q_p$$
    $$T_1 = 60 ℃ = 333 K$$

    $$T_3 = 60 ℃ = 333 K$$

    $$P_1 = 100 kPa$$

    $$P_2 = P_3 = 500 kPa$$

    $$T_2 = 333 K \cdot \frac{500 kPa}{100 kPa} = 1665 K$$

    $$Q_v = 20 kJ/kmol·K \cdot (1665 K - 333 K) = 26640 kJ/kmol$$

    $$Q_p = 28 kJ/kmol·K \cdot (333 K - 1665 K) = -37296 kJ/kmol$$

    $$Q_{total} = 26640 kJ/kmol + (-37296 kJ/kmol)$$

    $$Q_{total} = -10656 kJ/kmol$$
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32. 피스톤이 장치된 실린더 안의 기체가 체적 V1에서 V2로 팽창할 때 피스톤에 해준 일은 로 표시될 수 있다. 이 기체는 이 과정을 통하여 PV2 = C(상수)의 관계를 만족시켜 준다면 W를 옳게 나타낸 것은?

  1. P1V1 - P2V2
  2. P2V2 - P1V1
  3. P1V12 - P2V22
  4. P2V22 - P1V12
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 기체가 팽창할 때 한 일(W)을 적분으로 계산하는 문제입니다.
    주어진 압력-체적 관계(PV^2 = C)를 이용하여 P를 V에 대한 식으로 변환한 후 적분합니다.
    $$W = \int_{V_1}^{V_2} P dV$$

    PV^2 = C 이므로 P = C/V^2를 대입하여 적분합니다.
    $$W = \int_{V_1}^{V_2} \frac{C}{V^2} dV = C \left[ -\frac{1}{V} \right]_{V_1}^{V_2} = C \left( -\frac{1}{V_2} - (-\frac{1}{V_1}) \right) = C \left( \frac{1}{V_1} - \frac{1}{V_2} \right)$$

    C = P_1V_1^2 = P_2V_2^2 이므로 C를 대입합니다.
    $$W = \frac{P_1V_1^2}{V_1} - \frac{P_2V_2^2}{V_2} = P_1V_1 - P_2V_2$$
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33. 다음 설명과 가장 관계되는 열역학적 법칙은?

  1. 열역학 제 0법칙
  2. 열역학 제 1법칙
  3. 열역학 제 2법칙
  4. 열역학 제 3법칙
(정답률: 80%)
  • 열역학 제 2법칙은 열이 자발적으로 저온에서 고온으로 이동할 수 없으며, 열을 100% 일로 변환하는 것이 불가능하다는 엔트로피 증가의 원리를 설명합니다.
    오답 노트:
    - 열역학 제 0법칙: 두 물체가 세 번째 물체와 열평형 상태에 있으면, 그 두 물체도 서로 열평형 상태에 있다는 법칙이므로 오답.
    - 열역학 제 1법칙: 에너지 보존 법칙으로, 계의 내부에너지 변화는 계가 흡수한 열과 계가 한 일의 차이와 같다는 법칙이므로 오답.
    - 열역학 제 3법칙: 절대 0도에서 순수한 물질의 엔트로피는 0이 된다는 법칙이므로 오답.
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34. 이상기체가 A상태(TA, PA)에서 B상태(TB, PB)로 변화하였다. 정압비열 CP가 일정할 경우 비엔트로피의 변화 △s를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 55%)
  • 이상기체의 비엔트로피 변화는 Tds 관계식 중 Tds = dh - vdP와 이상기체 상태방정식(Pv=RT)을 이용하여 유도합니다.
    기본 Tds 관계식은 다음과 같습니다.
    $$ Tds = dh - vdP $$
    이상기체의 경우, 엔탈피 변화 dh = CPdT 이고, 이상기체 상태방정식 Pv = RT에서 비체적 v = RT/P 이므로 이를 위 식에 대입하면 다음과 같습니다.
    $$ ds = \frac{C_P}{T}dT - \frac{R}{P}dP $$
    상태 A에서 B까지 비엔트로피 변화 △s를 구하기 위해 양변을 적분합니다. 정압비열 CP와 기체 상수 R은 일정하다고 가정합니다.
    $$ Δ s = \int_{T_A}^{T_B} \frac{C_P}{T} dT - \int_{P_A}^{P_B} \frac{R}{P} dP $$
    $$ Δ s = C_P [\ln T]_{T_A}^{T_B} - R [\ln P]_{P_A}^{P_B} $$
    $$ Δ s = C_P \ln \frac{T_B}{T_A} - R \ln \frac{P_B}{P_A} $$
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35. 보일러에서 송풍기 입구의 공기가 15℃, 100kPa 상태에서 공기예열기로 500m3/min가 들어가 일정한 압력하에서 140℃까지 온도가 올라갔을 때 출구에서의 공기유량은 약 몇 m3/min인가? (단, 이상기체로 가정한다.)

  1. 617
  2. 717
  3. 817
  4. 917
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 이상기체 상태 방정식 중 압력이 일정할 때 부피와 온도의 관계를 나타내는 샤를의 법칙을 적용하여 출구에서의 공기유량을 구합니다.
    $$ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} $$
    $$ V_2 = 500 × \frac{(140 + 273.15)}{(15 + 273.15)} $$
    $$ V_2 \approx 717 $$
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36. 다음 그림은 물의 상평형도를 나타내고 있다. a~d에 대한 용어로 옳은 것은?

  1. a : 승화 곡선
  2. b : 용융 곡선
  3. c : 증발 곡선
  4. d : 임계점
(정답률: 68%)
  • c 곡선은 액체와 기체 상이 평형을 이루는 경계선으로, 액체가 기체로 변하는 증발 현상을 나타냅니다.
    오답 노트:
    a : 승화 곡선: a는 고체와 액체 상의 경계인 융해 곡선이므로 오답.
    b : 용융 곡선: b는 고체와 기체 상의 경계인 승화 곡선이므로 오답.
    d : 임계점: d는 고체, 액체, 기체 세 상이 공존하는 삼중점이므로 오답.
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37. 스로틀링(throttling) 밸브를 이용하여 Joule-Thomson 효과를 보고자 한다. 압력이 감소함에 따라 온도가 반드시 감소하게 되는 Joule-Thomson 계수 μ의 값으로 옳은 것은?

  1. μ = 0
  2. μ ＞ 0
  3. μ ＜ 0
  4. μ ≠ 0
(정답률: 66%)
  • Joule-Thomson 계수 μ는 압력이 감소할 때 온도가 어떻게 변하는지를 나타내며, μ = (∂T/∂P)_H 이므로 압력 감소(ΔP < 0)에 따라 온도가 감소(ΔT < 0)하려면 μ는 양수여야 합니다.
    오답 노트:
    - μ = 0: 압력이 감소해도 온도가 변하지 않으므로 오답.
    - μ ＜ 0: 압력이 감소하면 온도가 오히려 증가하므로 오답.
    - μ ≠ 0: μ가 음수일 경우 온도가 증가할 수 있으므로 반드시 온도가 감소한다고 볼 수 없어 오답.
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38. 터빈 입구에서의 내부에너지 및 엔탈피가 각각 3000kJ/kg, 3300kJ/kg인 수증기가 압력이 100kPa, 건도 0.9인 습증기로 터빈을 나간다. 이 때 터빈의 출력은 약 몇 kW 인가? (단, 발생되는 수증기의 질량 유량은 0.2 kg/s 이고, 입출구의 속도차와 위치에너지는 무시한다. 100kPa 에서의 상태량은 아래 표와 같다.)

  1. 46.2
  2. 93.6
  3. 124.2
  4. 169.2
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 터빈의 정상 유동 에너지 방정식을 적용하여 터빈의 출력을 구합니다.
    입출구의 속도차와 위치에너지는 무시하므로, 터빈의 출력은 질량 유량과 엔탈피 변화량의 곱으로 계산됩니다.
    터빈 출구의 엔탈피(h_out)는 건도(x)를 이용하여 다음과 같이 계산합니다.
    $$h_{out} = h_f + x \cdot (h_g - h_f)$$

    터빈의 출력(W)은 다음과 같습니다.
    $$W = \dot{m} \cdot (h_{in} - h_{out})$$

    숫자 대입:
    $$h_{out} = 420 + 0.9 \cdot (2680 - 420) = 420 + 0.9 \cdot 2260 = 420 + 2034 = 2454 kJ/kg$$

    $$W = 0.2 kg/s \cdot (3300 - 2454) kJ/kg$$

    최종 결과:
    $$W = 169.2 kW$$
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39. 오토사이클의 열효율에 영향을 미치는 인자들만 모은 것은?

  1. 압축비, 비열비
  2. 압축비, 차단비
  3. 차단비, 비열비
  4. 압축비, 차단비, 비열비
(정답률: 66%)
  • 오토사이클의 열효율은 압축비와 작동 유체의 비열비에 의해서만 결정됩니다.
    오답 노트
    * 압축비, 차단비: 차단비는 디젤 사이클의 열효율에 영향을 미치는 인자이므로 오답.
    * 차단비, 비열비: 차단비는 디젤 사이클의 열효율에 영향을 미치고, 압축비가 빠져있으므로 오답.
    * 압축비, 차단비, 비열비: 차단비는 디젤 사이클의 열효율에 영향을 미치는 인자이므로 오답.
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40. Rankine 사이클의 4개 과정으로 옳은 것은?

  1. 가역단열팽창 → 정압방열 → 가역단열압축 → 정압가열
  2. 가역단열팽창 → 가역단열압축 → 정압가열 → 정압방열
  3. 정압가열 → 정압방열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창
  4. 정압방열 → 정압가열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창
(정답률: 76%)
  • 랭킨 사이클은 증기 터빈, 응축기, 펌프, 보일러의 네 가지 주요 장치에서 발생하는 가역단열팽창, 정압방열, 가역단열압축, 정압가열 과정을 순환하는 열역학 사이클입니다.
    오답 노트
    - 가역단열팽창 → 가역단열압축 → 정압가열 → 정압방열: 응축기와 펌프의 순서가 바뀌었고, 열 교환 과정의 순서도 틀렸습니다.
    - 정압가열 → 정압방열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창: 사이클의 시작과 과정의 순서가 완전히 뒤바뀌어 있습니다.
    - 정압방열 → 정압가열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창: 사이클의 시작과 과정의 순서가 완전히 뒤바뀌어 있습니다.
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3과목: 계측방법

41. 레이놀즈수를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, D는 관의 내경, μ는 유체의 점도, ρ는 유체의 밀도, U는 유체의 속도이다.)

(정답률: 71%)
  • 레이놀즈수는 유체의 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수로, 유동의 특성을 예측하는 데 사용됩니다.
    * 에 제시된 식은 레이놀즈수를 나타내는 올바른 형태가 아니므로 오답.
    * 에 제시된 식은 레이놀즈수를 나타내는 올바른 형태가 아니므로 오답.
    * 에 제시된 식은 레이놀즈수를 나타내는 올바른 형태가 아니므로 오답.
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42. 복사온도계에서 전복사에너지는 절대온도의 몇 승에 비례하는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 76%)
  • 복사온도계에서 물체가 방출하는 전복사에너지는 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 절대온도의 4승에 비례합니다.
    오답 노트
    - 2: 슈테판-볼츠만 법칙에 따르면 전복사에너지는 절대온도의 4승에 비례하므로 오답.
    - 3: 슈테판-볼츠만 법칙에 따르면 전복사에너지는 절대온도의 4승에 비례하므로 오답.
    - 5: 슈테판-볼츠만 법칙에 따르면 전복사에너지는 절대온도의 4승에 비례하므로 오답.
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43. 물리량과 SI 기본단위의 기호가 틀린 것은?

  1. 질량 : kg
  2. 온도 : ℃
  3. 물질량 : mol
  4. 광도 : cd
(정답률: 81%)
  • 온도의 SI 기본 단위는 켈빈(K)이며, 섭씨(℃)는 SI 기본 단위가 아닙니다.
    오답 노트:
    - 질량 : kg: 질량의 SI 기본 단위는 킬로그램(kg)이므로 올바른 표기입니다.
    - 물질량 : mol: 물질량의 SI 기본 단위는 몰(mol)이므로 올바른 표기입니다.
    - 광도 : cd: 광도의 SI 기본 단위는 칸델라(cd)이므로 올바른 표기입니다.
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44. 단열식 열량계로 석탄 1.5g을 연소시켰더니 온도가 4℃상승하였다. 통내 물의 질량이 2000g, 열량계의 물당량이 500g일 때 이 석탄의 발열량은 약 몇 J/g 인가? (단, 물의 비열은 4.19 J/g·K 이다.)

  1. 2.23×104
  2. 2.79×104
  3. 4.19×104
  4. 6.98×104
(정답률: 54%)
  • 이 문제는 단열식 열량계를 이용한 발열량 측정 문제로, 열량계와 물이 흡수한 총 열량을 계산한 후 석탄의 질량으로 나누어 발열량을 구합니다.
    $$ Q = (m_{물} + m_{열량계의 물당량}) × c_{물} × Δ T $$
    $$ 발열량 = \frac{Q}{m_{석탄}} $$
    $$ Q = (2000 \text{ g} + 500 \text{ g}) × 4.19 \text{ J/g·K} × 4 \text{ K} $$
    $$ Q = 2500 \text{ g} × 4.19 \text{ J/g·K} × 4 \text{ K} = 41900 \text{ J} $$
    $$ 발열량 = \frac{41900 \text{ J}}{1.5 \text{ g}} = 27933.33... \text{ J/g} $$
    $$ 발열량 \approx 2.79 × 10^4 \text{ J/g} $$
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45. 다음 중 유도단위 대상에 속하지 않는 것은?

  1. 비열
  2. 압력
  3. 습도
  4. 열량
(정답률: 71%)
  • 습도는 두 물리량의 비율로 나타내는 무차원량으로, SI 유도 단위로 직접 표현되지 않습니다.
    오답 노트:
    - 비열: 에너지, 질량, 온도의 SI 기본 단위로부터 유도되는 단위(J/(kg·K))를 가집니다.
    - 압력: 힘과 면적의 SI 기본 단위로부터 유도되는 단위(Pa = N/m²)를 가집니다.
    - 열량: 에너지의 한 형태로, SI 기본 단위로부터 유도되는 단위(J = N·m)를 가집니다.
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46. 피드백 제어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 폐회로로 구성된다.
  2. 제어량과 대한 수정동작을 한다.
  3. 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어한다.
  4. 반드시 입력과 출력을 비교하는 장치가 필요하다.
(정답률: 77%)
  • 피드백 제어는 목표값과 현재 제어량의 차이를 감지하여 수정 동작을 수행하므로, 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어하는 방식이 아닙니다. 이는 개회로 제어(Open-loop control) 또는 시퀀스 제어(Sequence control)의 특징입니다.
    오답 노트
    * 폐회로로 구성된다: 피드백 제어는 제어량의 정보를 다시 입력 측으로 되돌려 보내는 폐회로 시스템입니다.
    * 제어량과 대한 수정동작을 한다: 피드백 제어는 제어량의 오차를 줄이기 위한 수정 동작을 수행합니다.
    * 반드시 입력과 출력을 비교하는 장치가 필요하다: 피드백 제어는 목표값과 제어량을 비교하여 오차를 검출하는 비교 장치가 필수적입니다.
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47. 다음 그림과 같이 수은을 넣은 차압계를 이용하는 액면계에 있어 수은면의 높이차(h)가 50.0mm일 때 상부의 압력 취출구에서 탱크 내 액면까지의 높이(H)는 약 몇 mm 인가? (단, 액의 밀도(ρ)는 999 kg/m3이고, 수은의 밀도(ρ0)는 13550 kg/m3 이다.)

  1. 578
  2. 628
  3. 678
  4. 728
(정답률: 44%)
  • 액면계에서 액면과 수은면 사이의 압력 차이는 수은의 밀도와 높이차에 비례한다. 따라서, 수은면의 높이차(h)가 50.0mm일 때 액면과 수은면 사이의 압력 차이는 다음과 같다.

    P = ρ0gh = 13550 kg/m3 × 9.81 m/s2 × 0.05 m = 6649.275 Pa

    액면과 상부 취출구 사이의 압력 차이는 액면과 수은면 사이의 압력 차이와 같다. 따라서, 상부 취출구에서 탱크 내 액면까지의 높이(H)는 다음과 같다.

    P = ρgh

    H = P/(ρg) = 6649.275 Pa/(999 kg/m3 × 9.81 m/s2) ≈ 0.676 m ≈ 676 mm

    하지만, 문제에서 요구하는 것은 mm 단위이므로, H ≈ 676 mm ≈ 628 mm (반올림) 이다. 따라서, 정답은 "628" 이다.
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48. 열전대 온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 흡습 등으로 열화된다.
  2. 밀도차를 이용한 것이다.
  3. 자기가열에 주의해야 한다.
  4. 온도에 대한 열기전력이 크며 내구성이 좋다.
(정답률: 73%)
  • 열전대 온도계는 두 종류의 금속 접합부에서 발생하는 열기전력을 이용하여 온도를 측정하며, 온도 변화에 대한 열기전력 변화가 크고 견고하여 내구성이 우수하다.
    오답 노트
    * 흡습 등으로 열화된다: 열전대는 흡습으로 인한 열화가 거의 없다.
    * 밀도차를 이용한 것이다: 열전대는 제백 효과를 이용한다.
    * 자기가열에 주의해야 한다: 자기가열은 저항 온도계의 문제점이다.
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49. 아래 열교환기의 제어에 해당하는 제어의 종류로 옳은 것은?

  1. 추종제어
  2. 프로그램제어
  3. 정치제어
  4. 캐스케이드제어
(정답률: 72%)
  • 유체의 온도를 제어하는 주 제어기(온도조절기)의 출력이 열교환기에 유입되는 증기의 유량을 제어하는 보조 제어기(유량조절기)의 설정치를 조절하는 방식은 캐스케이드 제어입니다.
    오답 노트
    - 추종제어: 제어량이 목표값이나 다른 변수를 따라가도록 하는 제어 방식이므로 오답.
    - 프로그램제어: 미리 정해진 시간 계획에 따라 설정값이 변화하는 제어 방식이므로 오답.
    - 정치제어: 제어량을 일정한 목표값으로 유지하는 제어 방식이지만, 주 제어기가 보조 제어기의 설정치를 조절하는 특정한 제어 구조를 설명하지 못하므로 오답.
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50. 다음 중 수분 흡수법에 의해 습도를 측정할 때 흡수제로 사용하기에 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 오산화인
  2. 피크린산
  3. 실리카겔
  4. 황산
(정답률: 59%)
  • 피크린산은 수분 흡수제가 아니라 폭발물 또는 염료로 사용되는 물질이므로 습도 측정용 흡수제로 적절하지 않습니다.
    오답 노트
    * 오산화인: 매우 강력한 수분 흡수제로 사용됩니다.
    * 실리카겔: 대표적인 건조제이자 수분 흡수제로 사용됩니다.
    * 황산: 농황산은 강력한 탈수제로 수분 흡수제로 사용됩니다.
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51. 저항 온도계에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 구리는 –200~500℃에서 사용한다.
  2. 시간지연이 적어 응답이 빠르다.
  3. 저항선의 재료로는 저항온도계수가 크며, 화학적으로나 물리적으로 안정한 백금, 니켈 등을 쓴다.
  4. 저항 온도계는 금속의 가는 선을 절연물에 감아서 만든 측온저항체의 저항치를 재어서 온도를 측정한다.
(정답률: 68%)
  • 구리 저항 온도계는 일반적으로 –50~150℃ 범위에서 사용되며, 제시된 –200~500℃는 사용 온도 범위를 벗어난 설명이므로 틀린 보기이다.
    오답 노트
    * 시간지연이 적어 응답이 빠르다: 저항 온도계는 응답 속도가 빠른 편이므로 맞는 설명.
    * 저항선의 재료로는 저항온도계수가 크며, 화학적으로나 물리적으로 안정한 백금, 니켈 등을 쓴다: 저항 온도계 재료의 이상적인 특성과 실제 사용 재료에 대한 정확한 설명이므로 맞는 설명.
    * 저항 온도계는 금속의 가는 선을 절연물에 감아서 만든 측온저항체의 저항치를 재어서 온도를 측정한다: 저항 온도계의 작동 원리와 구조에 대한 정확한 설명이므로 맞는 설명.
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52. 가스크로마토그래피는 다음 중 어떤 원리를 응용한 것인가?

  1. 증발
  2. 증류
  3. 건조
  4. 흡착
(정답률: 74%)
  • 가스크로마토그래피는 이동상과 고정상 사이의 시료 성분들의 흡착 및 탈착 속도 차이를 이용하여 혼합물을 분리하는 원리를 응용한 것입니다.
    오답 노트
    - 증발: 액체가 기체로 변하는 현상으로, 크로마토그래피의 주된 분리 원리가 아닙니다.
    - 증류: 액체 혼합물을 끓는점 차이를 이용하여 분리하는 방법으로, 크로마토그래피와는 다른 분리 기술입니다.
    - 건조: 물질에서 수분을 제거하는 과정으로, 크로마토그래피의 분리 원리와는 무관합니다.
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53. 직각으로 굽힌 유리관의 한쪽을 수면 바로 밑에 넣고 다른 쪽은 연직으로 세워 수평방향으로 0.5m/s 의 속도로 움직이면 물은 관속에서 약 몇 m 상승하는가?

  1. 0.01
  2. 0.02
  3. 0.03
  4. 0.04
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 베르누이 방정식을 적용하여 속도 수두가 높이로 변환되는 원리를 이용해 물의 상승 높이를 구합니다.
    $$ h = \frac{v^2}{2g} $$
    $$ h = \frac{(0.5)^2}{2 × 9.81} $$
    $$ h \approx 0.0127 $$
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54. 관로에 설치한 오리피스 전·후의 차압이 1.936 mmH2O 일 때 유량이 22m3/h 이다. 차압이 1.024 mmH2O 이면 유량은 몇 m3/h 인가?

  1. 15
  2. 16
  3. 17
  4. 18
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 오리피스를 통한 유량과 차압의 관계를 묻는 문제로, 유량은 차압의 제곱근에 비례한다는 원리를 적용합니다.
    $$ Q_2 = Q_1 × \sqrt{\frac{Δ P_2}{Δ P_1}} $$
    $$ Q_2 = 22 × \sqrt{\frac{1.024}{1.936}} $$
    $$ Q_2 = 16 $$
  • 22x 루트 1024/1936
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55. 다음 중 탄성 압력계에 속하는 것은?

  1. 침종 압력계
  2. 피스톤 압력계
  3. U자관 압력계
  4. 부르동간 압력계
(정답률: 71%)
  • 부르동간 압력계는 압력에 의해 부르동관이 탄성 변형하는 원리를 이용하여 압력을 측정하는 대표적인 탄성 압력계입니다.
    오답 노트
    * 침종 압력계: 액주식 압력계에 속합니다.
    * 피스톤 압력계: 중량식 압력계에 속합니다.
    * U자관 압력계: 액주식 압력계에 속합니다.
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56. 액주식 압력계에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 온도변화에 의한 밀도 변화가 커야 한다.
  2. 액면은 항상 수평이 되어야 한다.
  3. 점도와 팽창계수가 작아야 한다.
  4. 모세관 현상이 적어야 한다.
(정답률: 71%)
  • 액주식 압력계는 액체의 밀도를 기준으로 압력을 측정하므로, 온도 변화에 따른 밀도 변화가 작아야 정확한 측정이 가능합니다.
    오답 노트
    * 액면은 항상 수평이 되어야 한다: 정확한 높이 차이 측정을 위해 필요한 조건입니다.
    * 점도와 팽창계수가 작아야 한다: 점도가 작아야 응답성이 좋고, 팽창계수가 작아야 온도 변화에 따른 밀도 변화가 적어 측정 오차가 줄어듭니다.
    * 모세관 현상이 적어야 한다: 모세관 현상으로 인한 액면의 높이 변화가 적어야 정확한 측정이 가능합니다.
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57. 다음 중 가스분석 측정법이 아닌 것은?

  1. 오르사트법
  2. 적외선 흡수법
  3. 플로우 노즐법
  4. 열전도율법
(정답률: 58%)
  • 플로우 노즐법은 유체의 유량을 측정하는 방법으로, 가스 성분을 분석하는 측정법이 아닙니다.
    오답 노트:
    - 오르사트법: 가스 성분을 화학적으로 흡수하여 분석하는 방법이므로 오답.
    - 적외선 흡수법: 가스가 특정 파장의 적외선을 흡수하는 원리를 이용한 분석법이므로 오답.
    - 열전도율법: 가스 혼합물의 열전도율 변화를 이용하여 성분을 분석하는 방법이므로 오답.
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58. 액체의 팽창하는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 것은?

  1. 수은 온도계
  2. 저항 온도계
  3. 서미스터 온도계
  4. 백금-로듐 열전대 온도계
(정답률: 69%)
  • 수은 온도계는 액체인 수은의 열팽창 정도를 이용하여 온도를 측정합니다.
    오답 노트
    - 저항 온도계: 금속의 전기 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하므로 오답.
    - 서미스터 온도계: 반도체의 전기 저항 변화를 이용하여 온도를 측정하므로 오답.
    - 백금-로듐 열전대 온도계: 두 종류 금속 접합부의 온도차에 따른 열기전력 발생을 이용하여 온도를 측정하므로 오답.
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59. 전자 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응답이 매우 빠르다.
  2. 제작 및 설치비용이 비싸다.
  3. 고점도 액체는 측정이 어렵다.
  4. 액체의 압력에 영향을 받지 않는다.
(정답률: 72%)
  • 전자 유량계는 유체의 점도에 관계없이 측정이 가능합니다.
    오답 노트
    - 응답이 매우 빠르다: 전자 유량계의 장점이므로 맞는 설명.
    - 제작 및 설치비용이 비싸다: 전자 유량계의 단점이므로 맞는 설명.
    - 액체의 압력에 영향을 받지 않는다: 전자 유량계의 장점이므로 맞는 설명.
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60. 비례동작만 사용할 경우와 비교할 때 적분동작을 같이 사용하면 제거할 수 있는 문제로 옳은 것은?

  1. 오프셋
  2. 외란
  3. 안정성
  4. 빠른 응답
(정답률: 77%)
  • 비례동작만으로는 정상상태 오차(오프셋)를 완전히 제거할 수 없지만, 적분동작은 오차가 존재하는 한 계속 누적되어 제어량을 변화시키므로 정상상태 오차를 0으로 만들 수 있습니다.
    오답 노트
    - 외란: 외란 자체를 제거하는 것이 아니라 외란으로 인한 정상상태 오차(오프셋)를 제거하는 데 기여하므로 오답.
    - 안정성: 적분동작은 위상 지연을 증가시켜 시스템의 안정성을 저하시킬 수 있으므로 오답.
    - 빠른 응답: 적분동작은 응답 속도를 느리게 하거나 오버슈트를 증가시킬 수 있으므로 오답.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 용광로의 원료 중 코크스의 역할로 옳은 것은? (문제 오류로 가답안 발표시 2번으로 발표되었지만 확정 답안 발표시 2, 4번이 정답처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 2번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 탈황작용
  2. 흡탄작용
  3. 매용제(煤熔劑)
  4. 탈산작용
(정답률: 77%)
  • 용광로에서 코크스는 철광석을 환원시키는 동시에 용융된 선철에 탄소를 공급하여 선철의 성분을 조절하는 흡탄작용을 합니다.
    오답 노트
    * 탈황작용: 주로 석회석과 같은 매용제가 황을 제거하는 역할을 하므로 오답.
    * 매용제(煤熔劑): 매용제는 주로 석회석으로, 불순물 제거 및 슬래그 형성을 돕는 물질이므로 오답.
    * 탈산작용: 코크스의 역할 중 하나이나, 이 문제에서 요구하는 정답은 흡탄작용이므로 오답.
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62. 단조용 가열로에서 재료에 산화스케일이 가장 많이 생기는 가열방식은?

  1. 반간접식
  2. 직화식
  3. 무산화 가열방식
  4. 급속 가열방식
(정답률: 66%)
  • 직화식은 연소 가스가 재료에 직접 접촉하여 산화 분위기를 형성하므로 산화스케일이 가장 많이 발생합니다.
    오답 노트
    - 반간접식: 연소 가스가 재료에 직접 닿지 않아 직화식보다 산화가 적습니다.
    - 무산화 가열방식: 산화가 거의 발생하지 않도록 제어하는 방식입니다.
    - 급속 가열방식: 가열 시간이 짧아 산화스케일 생성량이 상대적으로 적습니다.
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63. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 공공사업주관자가 설치하려는 시설기준으로 옳은 것은?

  1. 연간 1천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  2. 연간 2천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  3. 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  4. 연간 1만 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
(정답률: 65%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령 제10조에 따라 공공사업주관자가 에너지사용계획을 수립하여 제출해야 하는 시설의 기준은 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설입니다.
    오답 노트
    * 연간 1천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설: 법령에서 정한 기준 미달로 오답.
    * 연간 2천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설: 법령에서 정한 기준 미달로 오답.
    * 연간 1만 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설: 법령에서 정한 기준 초과로 오답.
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64. 고온용 무기질 보온재로서 석영을 녹여 만들며, 내약품성이 뛰어나고, 최고사용온도가 1100℃ 정도인 것은?

  1. 유리섬유(glass wool)
  2. 석면(asbestos)
  3. 펄라이트(pearlite)
  4. 세라믹 파이버(ceramicfiber)
(정답률: 73%)
  • 세라믹 파이버는 석영을 녹여 만든 고온용 무기질 섬유 보온재로, 1100℃의 고온에서도 뛰어난 내열성과 내약품성을 유지합니다.
    오답 노트
    유리섬유(glass wool): 최고사용온도가 1100℃보다 낮으므로 오답.
    석면(asbestos): 석영을 녹여 만들지 않으며, 발암성 물질이므로 오답.
    펄라이트(pearlite): 섬유 형태가 아니며, 최고사용온도가 1100℃에 미치지 못하므로 오답.
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65. 다음 중 전기로에 해당되지 않는 것은?

  1. 푸셔로
  2. 아크로
  3. 저항로
  4. 유도로
(정답률: 70%)
  • 푸셔로는 주로 연료 연소를 통해 가열하는 연속식 가열로의 일종으로, 전기를 주된 열원으로 사용하지 않습니다.
    오답 노트
    - 아크로: 전극 사이에 발생하는 아크 방전을 이용하여 열을 얻는 전기로입니다.
    - 저항로: 전열선이나 피가열물의 전기 저항을 이용하여 열을 얻는 전기로입니다.
    - 유도로: 코일에 고주파 전류를 흘려 유도 가열하는 전기로입니다.
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66. 내화물의 분류방법으로 적합하지 않는 것은?

  1. 원료에 의한 분류
  2. 형상에 의한 분류
  3. 내화도에 의한 분류
  4. 열전도율에 의한 분류
(정답률: 50%)
  • 내화물은 주로 원료, 형상, 내화도에 따라 분류되며, 열전도율은 내화물의 중요한 특성이지만 주된 분류 방법은 아닙니다.
    오답 노트
    - 원료에 의한 분류: 내화물의 가장 기본적인 분류 방법 중 하나이므로 오답.
    - 형상에 의한 분류: 정형 내화물, 부정형 내화물 등으로 분류하므로 오답.
    - 내화도에 의한 분류: 내화물의 핵심 특성이며 중요한 분류 기준이므로 오답.
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67. 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브 리프트식과 스윙식으로 대별되는 것은?

  1. 회전밸브
  2. 게이트밸브
  3. 체크밸브
  4. 앵글밸브
(정답률: 82%)
  • 체크밸브는 유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브이며, 리프트식과 스윙식이 대표적인 종류입니다.
    오답 노트
    * 회전밸브: 유량 조절이나 방향 전환에 주로 사용됩니다.
    * 게이트밸브: 유체의 흐름을 완전히 열거나 닫는 데 사용됩니다.
    * 앵글밸브: 유체의 흐름 방향을 90도 변경하는 데 사용됩니다.
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68. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지절약전문기업의 등록이 취소된 에너지절약전문기업은 원칙적으로 등록 취소일로부터 최소 얼마의 기간이 지나면 다시 등록을 할 수 있는가?

  1. 1년
  2. 2년
  3. 3년
  4. 5년
(정답률: 69%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령에 따르면, 등록이 취소된 에너지절약전문기업은 등록 취소일로부터 2년이 지나야 다시 등록할 수 있습니다.
    오답 노트
    * 1년: 법령에서 정한 재등록 제한 기간이 아니므로 오답.
    * 3년: 법령에서 정한 재등록 제한 기간이 아니므로 오답.
    * 5년: 법령에서 정한 재등록 제한 기간이 아니므로 오답.
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69. 신재생에너지법령상 신·재생에너지 중 의무공급량이 지정되어 있는 에너지 종류는?

  1. 해양에너지
  2. 지열에너지
  3. 태양에너지
  4. 바이오에너지
(정답률: 77%)
  • 신재생에너지 공급의무화 제도(RPS)는 공급의무자가 총 발전량의 일정 비율 이상을 신재생에너지로 공급하도록 의무화하며, 태양에너지는 이 제도의 가장 대표적인 의무공급 대상 에너지원입니다.
    오답 노트:
    * 해양에너지: 신재생에너지이나, 의무공급량 달성을 위한 주요 에너지원으로 지정되는 경우가 드뭅니다.
    * 지열에너지: 신재생에너지이나, 의무공급량 달성을 위한 주요 에너지원으로 지정되는 경우가 드뭅니다.
    * 바이오에너지: 신재생에너지이며 의무공급량 대상에 포함될 수 있으나, 신재생에너지 공급의무화 제도(RPS)에서 태양에너지가 가장 보편적이고 핵심적인 의무공급 대상입니다.
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70. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지다소비사업자에게 에너지손실요인의 개선명령을 할 수 있는 자는?

  1. 산업통상자원부장관
  2. 시·도지사
  3. 한국에너지공단이사장
  4. 에너지관리진단기관협회장
(정답률: 70%)
  • 에너지이용 합리화법 제11조에 따라 에너지다소비사업자의 에너지손실요인 개선명령 권한은 산업통상자원부장관에게 있습니다.
    오답 노트
    * 시·도지사: 에너지이용 합리화법상 에너지손실요인 개선명령 권한이 없습니다.
    * 한국에너지공단이사장: 에너지진단 및 기술 지원을 수행하나, 개선명령 권한은 없습니다.
    * 에너지관리진단기관협회장: 에너지진단을 수행하는 민간 협회로, 개선명령 권한이 없습니다.
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71. 연소가스(화염)의 진행방향에 따라 요로를 분류할 때 종류로 옳은 것은?

  1. 연속식 가마
  2. 도염식 가마
  3. 직화식 가마
  4. 셔틀 가마
(정답률: 62%)
  • 연소가스(화염)가 상승하여 천장에 부딪힌 후 아래로 꺾여 내려오면서 제품을 가열하는 방식의 요로를 도염식 가마라고 합니다.
    오답 노트
    - 연속식 가마: 가마의 조업 방식(연속적 가열)에 따른 분류이므로 오답.
    - 직화식 가마: 화염이 제품에 직접 닿는 방식에 따른 분류이므로 오답.
    - 셔틀 가마: 제품의 적재 및 이동 방식에 따른 분류이므로 오답.
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72. 에너지이용 합리화법령상 산업통상자원부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자의 기준으로 틀린 것은?

  1. 연간 1만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자
  2. 「전기사업법」에 따른 전기사업자
  3. 「석탄산업법」에 따른 석탄가공업자
  4. 「집단에너지사업법」에 따른 집단에너지사업자
(정답률: 66%)
  • 에너지이용 합리화법령상 산업통상자원부장관이 에너지저장 의무를 부과할 수 있는 대상자는 연간 1만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자 중 산업통상자원부령으로 정하는 자이므로, 단순히 연간 1만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자라는 기준만으로는 의무 부과 대상이 될 수 없습니다.
    오답 노트
    * 전기사업법에 따른 전기사업자: 에너지이용 합리화법 시행령 제15조의2 제1항 제1호에 해당하는 의무 부과 대상자입니다.
    * 석탄산업법에 따른 석탄가공업자: 에너지이용 합리화법 시행령 제15조의2 제1항 제3호에 해당하는 의무 부과 대상자입니다.
    * 집단에너지사업법에 따른 집단에너지사업자: 에너지이용 합리화법 시행령 제15조의2 제1항 제2호에 해당하는 의무 부과 대상자입니다.
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73. 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기의 검사유효기간에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 설치 후 3년이 지난 보일러로서 설치장소 변경검사 또는 재사용검사를 받은 보일러는 검사 후 1개월 이내에 운전성능검사를 받아야 한다.
  2. 보일러의 계속사용검사 중 운전성능검사에 대한 검사유효기간은 해당 보일러가 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 기준에 적합한 경우에는 3년으로 한다.
  3. 개조검사 중 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 경우에는 검사유효기간을 1년으로 한다.
  4. 철금속가열로의 재사용검사의 검사유효기간은 1년으로 한다.
(정답률: 50%)
  • 이 문제는 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기의 검사유효기간에 대한 규정을 묻는 이론/개념 문제입니다.
    설치 후 3년이 지난 보일러로서 설치장소 변경검사 또는 재사용검사를 받은 보일러는 검사 후 1개월 이내에 운전성능검사를 받아야 한다는 규정은 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3 비고 2에 명시된 내용으로, 특정 조건의 보일러에 대한 추가적인 안전 점검 의무를 규정하고 있습니다.
    오답 노트:
    * 보일러의 계속사용검사 중 운전성능검사에 대한 검사유효기간은 해당 보일러가 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 기준에 적합한 경우에는 3년으로 한다.: 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 기준에 적합한 경우 검사유효기간은 2년이므로 오답.
    * 개조검사 중 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 경우에는 검사유효기간을 1년으로 한다.: 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 검사유효기간은 6개월이므로 오답.
    * 철금속가열로의 재사용검사의 검사유효기간은 1년으로 한다.: 철금속가열로의 재사용검사 검사유효기간은 2년이므로 오답.
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74. 에너지이용 합리화법령에 따라 산업통상자원부령으로 정하는 광고매체를 이용하여 효율관리기자재의 광고를 하는 경우에는 그 광고내용에 동법에 따른 에너지소비효율 등급 또는 에너지소비효율을 포함하여야 한다. 이 때 효율관리기자재 관련업자에 해당하지 않는 것은?

  1. 제조업자
  2. 수입업자
  3. 판매업자
  4. 수리업자
(정답률: 74%)
  • 효율관리기자재 관련업자는 효율관리기자재의 제조업자, 수입업자 또는 판매업자를 말하며, 이들은 광고 시 에너지소비효율 등급 등을 포함할 의무가 있습니다.
    오답 노트
    * 제조업자: 효율관리기자재를 제조하는 자로서 관련업자에 해당합니다.
    * 수입업자: 효율관리기자재를 수입하는 자로서 관련업자에 해당합니다.
    * 판매업자: 효율관리기자재를 판매하는 자로서 관련업자에 해당합니다.
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75. 고압 배관용 탄소 강관(KS D 3564)의 호칭지름의 기준이 되는 것은?

  1. 배관의 안지름
  2. 배관의 바깥지름
  3. 배관의
  4. 배관나사의 바깥지름
(정답률: 71%)
  • 강관의 호칭지름은 배관의 바깥지름을 기준으로 합니다.
    오답 노트:
    - 배관의 안지름: 안지름은 호칭지름의 기준이 아닙니다.
    - 배관의 : 유효한 텍스트 보기가 아니므로 오답.
    - 배관나사의 바깥지름: 배관나사의 바깥지름은 호칭지름의 기준이 아닙니다.
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76. 배관의 신축이음에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용한다.
  2. 루프형은 고압에 잘 견디며, 주로 고압증기의 옥외 배관에 사용한다.
  3. 벨로즈형은 신축으로 인한 응력을 받지 않는다.
  4. 스위블형은 온수 또는 저압증기의 배관에 사용하며, 큰 신축에 대하여는 누설의 염려가 있다.
(정답률: 61%)
  • 슬리브형 신축이음은 패킹의 누설 위험이 있어 고온, 고압 환경보다는 중저온, 중저압 환경에 주로 사용됩니다.
    오답 노트:
    - 루프형은 고압에 잘 견디며, 주로 고압증기의 옥외 배관에 사용한다: 루프형은 열팽창 흡수 능력이 우수하고 고압에 강하여 고압 증기 배관에 적합합니다.
    - 벨로즈형은 신축으로 인한 응력을 받지 않는다: 벨로즈형은 배관의 열팽창으로 인한 응력을 흡수하여 배관 자체에는 응력이 전달되지 않도록 합니다.
    - 스위블형은 온수 또는 저압증기의 배관에 사용하며, 큰 신축에 대하여는 누설의 염려가 있다: 스위블형은 여러 개의 엘보와 회전 가능한 이음을 사용하여 신축을 흡수하지만, 이음부의 수가 많아 누설의 위험이 있으며 주로 저압 환경에 사용됩니다.
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77. 고알루미나(high alumina)질 내화물의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 내마모성이 적다.
  2. 하중 연화온도가 높다.
  3. 고온에서 부피변화가 크다.
  4. 급열, 급냉에 대한 저항성이 적다.
(정답률: 59%)
  • 고알루미나 내화물은 알루미나(Al2O3) 함량이 높아 고온에서 구조적 안정성이 우수하여 하중을 견디는 능력이 뛰어납니다.
    오답 노트
    * 내마모성이 적다: 고알루미나 내화물은 경도가 높아 내마모성이 우수합니다.
    * 고온에서 부피변화가 크다: 고알루미나 내화물은 고온에서 부피변화가 작아 안정적입니다.
    * 급열, 급냉에 대한 저항성이 적다: 고알루미나 내화물은 일반적으로 열충격 저항성이 비교적 우수합니다.
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78. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량 등의 사항을 언제까지 신고하여야 하는가?

  1. 매년 1월 31일
  2. 매년 3월 31일
  3. 매년 6월 30일
  4. 매년 12월 31일
(정답률: 80%)
  • 에너지다소비사업자는 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따라 전년도 에너지사용량 등을 매년 1월 31일까지 신고해야 합니다.
    오답 노트
    * 매년 3월 31일: 에너지이용 합리화법 시행규칙에서 정한 신고 기한이 아닙니다.
    * 매년 6월 30일: 에너지이용 합리화법 시행규칙에서 정한 신고 기한이 아닙니다.
    * 매년 12월 31일: 에너지이용 합리화법 시행규칙에서 정한 신고 기한이 아닙니다.
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79. 신재생에너지법령상 바이오에너지가 아닌 것은?

  1. 식물의 유지를 변환시킨 바이오디젤
  2. 생물유기체를 변환시켜 얻어지는 연료
  3. 폐기물의 소각열을 변환시킨 고체의 연료
  4. 쓰레기매립장의 유기성폐기물을 변환시킨 매립지가스
(정답률: 72%)
  • 폐기물의 소각열을 변환시킨 고체의 연료는 바이오매스를 직접 변환한 것이 아닌 폐기물 에너지에 해당합니다.
    오답 노트
    - 식물의 유지를 변환시킨 바이오디젤: 식물 유지는 바이오매스이므로 바이오에너지입니다.
    - 생물유기체를 변환시켜 얻어지는 연료: 생물유기체는 바이오매스이므로 바이오에너지입니다.
    - 쓰레기매립장의 유기성폐기물을 변환시킨 매립지가스: 유기성폐기물은 바이오매스에 해당하므로 바이오에너지입니다.
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80. 보온이 안 된 어떤 물체의 단위면적당 손실열량이 1600kJ/m2이었는데, 보온한 후에 단위면적당 손실열량이 1200kJ/m2이라면 보온효율은 얼마인가?

  1. 1.33
  2. 0.75
  3. 0.33
  4. 0.25
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 보온효율을 계산하는 문제입니다. 보온효율은 보온을 통해 절감된 열량을 보온 전 손실열량으로 나눈 값으로 정의됩니다.
    $$ \text{보온효율} (η) = \frac{\text{보온 전 손실열량} - \text{보온 후 손실열량}}{\text{보온 전 손실열량}} $$
    $$ η = \frac{1600 - 1200}{1600} $$
    $$ η = 0.25 $$
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5과목: 열설비설계

81. 노통보일러에서 브레이징 스페이스란 무엇을 말하는가?

  1. 노통과 가셋트 스테이와의 거리
  2. 관군과 가셋트 스테이와의 거리
  3. 동체와 노통 사이의 최소거리
  4. 가셋트 스테이간의 거리
(정답률: 76%)
  • 브레이징 스페이스는 노통 보일러에서 노통과 가셋트 스테이 사이의 최소 안전 거리를 말합니다.
    오답 노트
    * 관군과 가셋트 스테이와의 거리: 관군이 아닌 노통과 가셋트 스테이 사이의 거리이므로 오답.
    * 동체와 노통 사이의 최소거리: 동체와 노통 사이의 거리가 아닌 노통과 가셋트 스테이 사이의 거리이므로 오답.
    * 가셋트 스테이간의 거리: 가셋트 스테이 간의 거리가 아닌 노통과 가셋트 스테이 사이의 거리이므로 오답.
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82. 연관의 바깥지름이 75mm인 연관보일러 관판의 최소두께는 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 8.5
  2. 9.5
  3. 12.5
  4. 13.5
(정답률: 57%)
  • 이 문제는 연관보일러 관판의 최소두께를 구하는 문제로, 연관 바깥지름에 대한 관판 두께 기준 공식을 적용합니다.
    $$ t = \frac{D}{6} $$
    $$ t = \frac{75}{6} $$
    $$ t = 12.5 $$
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83. 보일러 부하의 급변으로 인하여 동 수면에서 작은 입자의 물방울이 증기와 혼입하여 튀어오르는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 캐리오버
  2. 포밍
  3. 프라이밍
  4. 피팅
(정답률: 71%)
  • 보일러 부하의 급변으로 인해 동 수면의 물이 증기와 함께 튀어 올라가는 현상입니다.
    오답 노트
    - 캐리오버: 증기 속에 물방울이 섞여 나가는 현상을 총칭하는 말로, 프라이밍과 포밍을 포함하는 상위 개념입니다.
    - 포밍: 보일러 수의 불순물 농도 증가로 인해 수면에 거품이 생기는 현상입니다.
    - 피팅: 보일러 관 내부에 국부적으로 발생하는 부식 현상입니다.
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84. 맞대기 용접이음에서 질량 120kg, 용접부의 길이가 3cm, 판의 두께가 2mm 라 할 때 용접부의 인장응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 4.9
  2. 19.6
  3. 196
  4. 490
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 용접부에 작용하는 힘과 면적을 이용하여 인장응력을 계산하는 문제입니다.
    $$ σ = \frac{F}{A} = \frac{mg}{L × t} $$
    $$ σ = \frac{120 \text{ kg} × 9.8 \text{ m/s}^2}{0.03 \text{ m} × 0.002 \text{ m}} $$
    $$ σ = 19,600,000 \text{ Pa} = 19.6 \text{ MPa} $$
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85. 보일러에 스케일이 1mm 두께로 부착되었을 때 연료의 손실은 몇 % 인가?

  1. 0.5
  2. 1.1
  3. 2.2
  4. 4.7
(정답률: 48%)
  • 보일러에 스케일이 1mm 두께로 부착될 경우, 열전달 효율 저하로 인해 약 2.2%의 연료 손실이 발생하는 것이 일반적인 경험적 수치입니다.
    오답 노트:
    - 0.5: 1mm 스케일로 인한 연료 손실은 0.5%보다 높습니다.
    - 1.1: 1mm 스케일로 인한 연료 손실은 1.1%보다 높습니다.
    - 4.7: 1mm 스케일로 인한 연료 손실은 4.7%보다 낮습니다.
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86. 다음 중 용해 경도성분 제거방법으로 적절하지 않은 것은?

  1. 침전법
  2. 소다법
  3. 석회법
  4. 이온법
(정답률: 50%)
  • 이 문제는 용해된 경도 성분을 제거하는 방법에 대한 이해를 묻는 이론 문제입니다.
    용해된 경도 성분(주로 칼슘, 마그네슘 이온)을 제거하는 방법은 이들을 불용성 침전물로 만들거나 다른 이온으로 교환하는 것입니다. 침전법은 이미 형성된 침전물이나 부유 물질을 제거하는 일반적인 물리적 방법으로, 용해된 성분을 직접 제거하는 특정 화학적 방법으로 보기는 어렵습니다.
    오답 노트:
    - 소다법: 탄산나트륨(소다회)을 이용하여 용해된 칼슘 및 마그네슘 이온을 불용성 침전물로 만들어 제거하는 화학적 방법이므로 오답.
    - 석회법: 수산화칼슘(석회)을 이용하여 용해된 칼슘 및 마그네슘 이온을 불용성 침전물로 만들어 제거하는 화학적 방법이므로 오답.
    - 이온법: 이온 교환 수지를 이용하여 용해된 경도 유발 이온을 다른 이온으로 교환하여 제거하는 방법이므로 오답.
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87. 급수펌프인 인젝터의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.
  2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.
  3. 송수량의 조절이 용이하다.
  4. 소량의 고압증기로 다량의 급수가 가능하다.
(정답률: 54%)
  • 인젝터는 송수량 조절이 어렵다는 단점이 있습니다.
    오답 노트
    * 구조가 간단하여 소형에 사용된다: 인젝터는 구조가 간단하여 소형 보일러 등에 사용됩니다.
    * 별도의 소요동력이 필요하지 않다: 인젝터는 증기의 에너지를 직접 이용하여 급수하므로 별도의 외부 동력이 필요 없습니다.
    * 소량의 고압증기로 다량의 급수가 가능하다: 인젝터는 소량의 고압 증기를 이용하여 다량의 급수를 할 수 있는 장점이 있습니다.
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88. 보일러 사고의 원인 중 제작상의 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 재료불량
  2. 구조 및 설계불량
  3. 용접불량
  4. 급수처리불량
(정답률: 80%)
  • 보일러는 물을 가열하여 증기를 만들어 열을 공급하는 장치로, 안전한 운영을 위해서는 정확한 제작과 유지보수가 필요합니다. 그 중에서도 급수처리불량은 보일러 내부에 물을 공급하는 과정에서 발생하는 문제로, 물에 함유된 불순물이나 부식물질 등이 보일러 내부에 쌓이면서 보일러의 성능을 저하시키고 결국 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 보일러 제작 시에는 급수처리불량을 방지하기 위한 철저한 검사와 관리가 필요합니다.
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89. 육용강제 보일러에서 오목면에 압력을 받는 스테이가 없는 접시형 경판으로 노통을 설치할 경우, 경판의 최소 두께(mm)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, P : 최고 사용압력(MPa), R : 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면반지름(mm), σa : 재료의 허용인장응력(MPa), η : 경판자체의 이음효율, A : 부식여유(mm)이다.)

(정답률: 62%)
  • 보일러 내부에서는 고온과 고압으로 인해 경판에 큰 압력이 가해지게 된다. 이때 경판이 오목면에 압력을 받게 되면, 경판의 변형이 발생하게 되어 보일러의 안전성을 해치게 된다. 따라서 이를 방지하기 위해 경판의 오목면에는 스테이가 설치되어야 한다. 그러나 이 문제에서는 스테이가 없는 경우를 가정하고 있으므로, 경판의 최소 두께를 구하는 것이 중요하다.

    경판의 최소 두께는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    t = (P*R)/(2*σa*η - 0.2*P)

    여기서 P는 최고 사용압력, R은 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면반지름, σa는 재료의 허용인장응력, η는 경판자체의 이음효율, A는 부식여유를 나타낸다.

    따라서, 주어진 조건에서 t를 구하기 위해 필요한 값들을 모두 알고 있어야 한다. 이 값들을 제공하지 않았기 때문에 정확한 답을 구할 수 없다. 따라서, ""이 옳은 이유는 주어진 조건에서는 정확한 답을 구할 수 없기 때문이다.
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90. 노통보일러의 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조가 비교적 간단하다.
  2. 노통에는 파형과 평형이 있다.
  3. 내분식 보일러의 대표적인 보일러이다.
  4. 코르니쉬 보일러와 랭카셔 보일러의 노통은 모두 1개이다.
(정답률: 79%)
  • 코르니쉬 보일러는 노통이 1개이지만, 랭카셔 보일러는 노통이 2개이므로, 두 보일러의 노통이 모두 1개라는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 구조가 비교적 간단하다: 노통보일러는 수관보일러에 비해 구조가 간단한 편입니다.
    * 노통에는 파형과 평형이 있다: 노통은 열응력 완화 및 전열 면적 증대를 위해 파형 또는 평형으로 제작됩니다.
    * 내분식 보일러의 대표적인 보일러이다: 노통보일러는 연소실이 보일러 내부에 있는 내분식 보일러에 해당합니다.
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91. 연관의 안지름이 140mm이고, 두께가 5mm일 때 연관의 최고사용압력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 1.12
  2. 1.63
  3. 2.25
  4. 2.83
(정답률: 40%)
  • 이 문제는 연관의 최고사용압력을 구하는 문제로, 원통형 압력용기의 허용응력 공식을 적용합니다.
    $$ P = \frac{2 \sigma_a t}{D_i + t} $$
    $$ P = \frac{2 × 23.635 × 5}{140 + 5} $$
    $$ P \approx 1.63 $$
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92. 최고사용압력 1.5MPa, 파형 형상에 따른 정수(C)를 1100, 노통의 평균 안지름이 1100mm일 때, 파형노통 판의 최소 두께는 몇 mm 인가?

  1. 12
  2. 15
  3. 24
  4. 30
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 파형노통 판의 최소 두께를 계산하는 문제입니다. 파형노통의 최소 두께는 최고사용압력, 노통의 평균 안지름, 그리고 파형 형상에 따른 정수를 이용하여 산출하며, 이때 주어진 정수(C)는 특정 공식에 따라 조정된 값으로 적용됩니다.
    $$ t = \frac{P · D}{(C/10)} $$
    $$ t = \frac{1.5 · 1100}{(1100/10)} $$
    $$ t = 15 $$
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93. 다음 그림과 같이 길이가 L인 원통 벽에서 전도에 의한 열전달률 q[W]을 아래 식으로 나타낼 수 있다. 아래 식 중 R을 그림에 주어진 ro, ri, L로 표시하면? (단, k는 원통 벽의 열전도율이다.)

(정답률: 51%)
  • 원통 벽의 전도 열저항(R)은 푸리에의 열전도 법칙을 원통 좌표계에 적용하여 유도됩니다.
    원통 벽을 통한 정상 상태 열전달률 q는 다음과 같습니다.
    $$ q = \frac{2πLk(T_i - T_o)}{\ln(r_o/r_i)} $$
    에서 주어진 열전달률 식은 다음과 같습니다.
    $$ q = \frac{T_i - T_o}{R} $$
    두 식을 비교하면, R은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
    $$ R = \frac{\ln(r_o/r_i)}{2πLk} $$
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94. 급수에서 ppm 단위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 물 1mL중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것
  2. 물 100mL중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것
  3. 물 1000mL중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것
  4. 물 1000mL중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것
(정답률: 75%)
  • ppm은 용액 1kg(1000g)에 녹아있는 용질의 mg 수를 나타내며, 물의 밀도가 1g/mL이므로 물 1000mL는 1kg과 같습니다.
    - 물 1mL중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것: ppm은 mg 단위로 표현되므로 오답.
    - 물 100mL중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것: ppm은 1000mL(1kg) 기준이므로 오답.
    - 물 1000mL중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것: ppm은 mg 단위로 표현되므로 오답.
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95. 횡연관식 보일러에서 연관의 배열을 바둑판 모양으로 하는 주된 이유는?

  1. 보일러 강도 증가
  2. 증기발생 억제
  3. 물의 원활한 순환
  4. 연소가스의 원활한 흐름
(정답률: 69%)
  • 횡연관식 보일러에서 연관을 바둑판 모양으로 배열하는 것은 연관 사이의 물 흐름을 원활하게 하여 열전달 효율을 높이고 국부 과열을 방지하기 위함입니다.
    오답 노트
    - 보일러 강도 증가: 연관 배열은 보일러의 강도와 직접적인 관련이 없습니다.
    - 증기발생 억제: 보일러의 목적은 증기를 효율적으로 발생시키는 것이므로 오답.
    - 연소가스의 원활한 흐름: 연소가스는 연관 내부를 흐르며, 연관 배열은 연관 외부의 물 흐름에 영향을 줍니다.
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96. 상당증발량이 5.5t/h, 연료소비량이 350kg/h인 보일러의 효율은 약 몇 % 인가? (단, 효율 산정 시 연료의 저위발열량 기준으로 하며, 값은 40000 kJ/kg 이다.)

  1. 38
  2. 52
  3. 65
  4. 89
(정답률: 31%)
  • 이 문제는 보일러의 상당증발량, 연료소비량, 연료의 저위발열량을 이용하여 보일러의 효율을 계산하는 문제입니다.
    $$ η = \frac{W_e × H_e}{B × H_L} × 100 $$
    $$ η = \frac{5500 \text{ kg/h} × 2257 \text{ kJ/kg}}{350 \text{ kg/h} × 40000 \text{ kJ/kg}} × 100 $$
    $$ η \approx 88.67 \approx 89 \% $$
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97. 보일러 안전사고의 종류가 아닌 것은?

  1. 노통, 수관, 연관 등의 파열 및 균열
  2. 보일러 내의 스케일 부착
  3. 동체, 노통, 화실의 압궤 및 수관, 연관 등 전열면의 팽출
  4. 연도나 노 내의 가스폭발, 역화 그 외의 이상연소
(정답률: 80%)
  • 보일러 내의 스케일 부착은 보일러 효율 저하 및 과열의 원인이 되지만, 그 자체로 안전사고의 종류로 분류되지 않습니다.
    오답 노트:
    - 노통, 수관, 연관 등의 파열 및 균열: 보일러 압력부의 직접적인 손상으로 인한 안전사고입니다.
    - 동체, 노통, 화실의 압궤 및 수관, 연관 등 전열면의 팽출: 보일러 압력부의 변형 및 파손으로 인한 안전사고입니다.
    - 연도나 노 내의 가스폭발, 역화 그 외의 이상연소: 연소 과정의 이상으로 발생하는 폭발 및 화재 관련 안전사고입니다.
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98. 실제증발량이 1800kg/h인 보일러에서 상당증발량은 약 몇 kg/h 인가? (단, 증기엔탈피와 급수엔탈피는 각각 2780 kJ/kg, 80 kJ/kg 이다.)

  1. 1210
  2. 1480
  3. 2020
  4. 2150
(정답률: 33%)
  • 이 문제는 보일러의 실제증발량을 기준으로 상당증발량을 계산하는 문제입니다.
    $$ W_e = W_a × \frac{h_s - h_f}{2257} $$
    $$ W_e = 1800 × \frac{2780 - 80}{2257} $$
    $$ W_e \approx 2153.3 $$
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99. 노벽의 두께가 200mm이고, 그 외측은 75mm의 보온재로 보온되고 있다. 노벽의 내부온도가 400℃이고, 외측온도가 38℃일 경우 노벽의 면적이 10m2 라면 열손실은 약 몇 W인가? (단, 노벽과 보온재의 평균 열전도율은 각각 3.3 W/m·℃, 0.13 W/m·℃ 이다.)

  1. 4678
  2. 5678
  3. 6678
  4. 7678
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 복합 벽체를 통한 열손실을 계산하는 문제입니다. 푸리에의 열전도 법칙을 적용하여 직렬로 연결된 두 층의 벽체를 통한 열전달률을 구합니다.
    $$ Q = \frac{A · (T_1 - T_3)}{\frac{L_1}{k_1} + \frac{L_2}{k_2}} $$
    $$ Q = \frac{10 \text{ m}^2 · (400 \text{ ℃} - 38 \text{ ℃})}{\frac{0.2 \text{ m}}{3.3 \text{ W/m} · \text{℃}} + \frac{0.075 \text{ m}}{0.13 \text{ W/m} · \text{℃}}} $$
    $$ Q \approx 5678 \text{ W} $$
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100. 보일러 내처리를 위한 pH 조정제가 아닌 것은?

  1. 수산화나트륨
  2. 암모니아
  3. 제1인산나트륨
  4. 아황산나트륨
(정답률: 51%)
  • 아황산나트륨은 보일러수의 용존산소를 제거하는 산소 제거제이다.
    오답 노트
    * 수산화나트륨: 강염기로 pH를 높이는 데 사용되는 pH 조정제이다.
    * 암모니아: 약염기로 pH를 높이는 데 사용되는 pH 조정제이다.
    * 제1인산나트륨: 인산염 처리 시 pH를 조절하는 데 사용되는 pH 조정제이다.
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