에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2022-03-05)

에너지관리기사
(2022-03-05 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 보일러 등의 연소장치에서 질소산화물(NOX)의 생성을 억제할 수 있는 연소 방법이 아닌 것은?

  1. 2단 연소
  2. 저산소(저공기비) 연소
  3. 배기의 재순환 연소
  4. 연소용 공기의 고온 예열
(정답률: 77%)
  • 연소용 공기의 고온 예열은 연소 온도를 상승시켜 질소산화물 생성을 촉진합니다.
    오답 노트
    - 2단 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 조절하여 질소산화물 생성을 억제합니다.
    - 저산소(저공기비) 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 제한하여 질소산화물 생성을 억제합니다.
    - 배기의 재순환 연소: 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 희석하여 질소산화물 생성을 억제합니다.
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2. 다음 중 연료 연소 시 최대탄산가스농도(CO2 max) 가 가장 높은 것은?

  1. 탄소
  2. 연료유
  3. 역청탄
  4. 코크스로가스
(정답률: 84%)
  • 탄소는 연소 시 수소와 같은 다른 원소가 없어 모든 탄소가 이산화탄소로만 전환되므로 최대탄산가스농도가 가장 높습니다.
    오답 노트:
    - 연료유: 수소 성분이 포함되어 있어 오답.
    - 역청탄: 수소 및 기타 불순물이 포함되어 있어 오답.
    - 코크스로가스: 수소 성분 함량이 높아 오답.
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3. 체적비로 메탄이 15%, 수소가 30%, 일산화탄소가 55%인 혼합기체가 있다. 각각의 폭발 상한계가 다음 표와 같을 때, 이 기체의 공기 중에서 폭발 상한계는 약 몇 vol% 인가?

  1. 46.7
  2. 45.1
  3. 44.3
  4. 42.5
(정답률: 61%)
  • 이 문제는 르 샤틀리에 공식을 적용하여 혼합 기체의 폭발 상한계를 구합니다.
    $$ L = \frac{100}{\frac{V_1}{L_1} + \frac{V_2}{L_2} + \frac{V_3}{L_3}} $$
    $$ L = \frac{100}{\frac{15}{15} + \frac{30}{75} + \frac{55}{74}} $$
    $$ L \approx 46.7 $$
  • 100/L=15/15+30/75+55/74
    L=4.65
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4. 어떤 고체연료를 분석하니 중량비로 수소 10%, 탄소 80%, 회분 10% 이었다. 이 연료 100kg을 완전연소시키기 위하여 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3 인가?

  1. 206
  2. 412
  3. 490
  4. 978
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 고체연료의 완전연소를 위한 이론산소량을 계산한 후, 이를 이론공기량으로 환산하는 문제입니다.
    $$ V_{O_{2,th}} = \left( \frac{C}{12} + \frac{H}{4} \right) × 22.4 $$
    $$ V_{Air,th} = \frac{V_{O_{2,th}}}{0.21} $$
    $$ V_{O_{2,th}} = \left( \frac{80}{12} + \frac{10}{4} \right) × 22.4 $$
    $$ V_{O_{2,th}} = (6.666... + 2.5) × 22.4 = 9.166... × 22.4 = 205.333... \text{ Nm}^3 $$
    $$ V_{Air,th} = \frac{205.333...}{0.21} $$
    $$ V_{Air,th} = 977.77... \approx 978 \text{ Nm}^3 $$
  • Ao = (1.87C+5.6(H-O/8)+0.7S) / 0.21
    = (1.87x0.8+5.6(0.1)) / 0.21
    = 9.79Nm3/Kg
    ＞100Kg x 9.79Nm3/kg = 979Nm3
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5. 점화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연료가스의 유출속도가 너무 느리면 실화가 발생한다.
  2. 연소실의 온도가 낮으면 연료의 확산이 불량해진다.
  3. 연료의 예열온도가 낮으면 무화불량이 발생한다.
  4. 점화시간이 늦으면 연소실 내로 역화가 발생한다.
(정답률: 66%)
  • 연료가스의 유출속도가 너무 느리면 화염의 전파 속도가 유출 속도보다 빨라져 화염이 버너 내부로 역류하는 역화 현상이 발생하므로, 실화가 발생한다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 연소실의 온도가 낮으면 연료의 확산이 불량해진다: 낮은 온도에서 연료 분자의 운동 에너지가 감소하여 확산이 저해되므로 맞는 설명.
    * 연료의 예열온도가 낮으면 무화불량이 발생한다: 예열 온도가 낮으면 연료의 점도가 높아져 무화가 불량해지므로 맞는 설명.
    * 점화시간이 늦으면 연소실 내로 역화가 발생한다: 점화 지연은 불안정한 연소를 유발하며, 이는 역화의 원인이 될 수 있으므로 맞는 설명.
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6. 고체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 회분이 많고 발열량이 적다.
  2. 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다.
  3. 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다.
  4. 완전연소가 가능하고 연료의 품질이 균일하다.
(정답률: 83%)
  • 고체연료는 불균일한 조성과 연소 특성으로 인해 완전연소가 어렵고 품질이 일정하지 않습니다.
    오답 노트
    * 회분이 많고 발열량이 적다: 고체연료는 액체나 기체 연료에 비해 회분 함량이 높고 단위 질량당 발열량이 낮은 편입니다.
    * 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다: 고체연료는 연소 시 공기와의 혼합이 어려워 불완전 연소가 발생하기 쉽고, 이로 인해 연소 효율이 낮아 고온을 얻기 어렵습니다.
    * 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다: 고체연료는 점화에 시간이 걸리고 한번 연소되면 소화가 어려우며, 연소 속도 조절이 어려워 온도 조절이 곤란합니다.
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7. 등유, 경유 등의 휘발성이 큰 연료를 접시모양의 용기에 넣어 증발 연소시키는 방식은?

  1. 분해 연소
  2. 확산 연소
  3. 분무 연소
  4. 포트식 연소
(정답률: 78%)
  • 포트식 연소는 접시 모양의 용기에 액체 연료를 담아 가열하여 증발시킨 후 연소시키는 방식입니다.
    오답 노트
    - 분해 연소: 고체 연료가 열분해되어 가연성 가스를 생성하며 연소하는 방식이므로 오답.
    - 확산 연소: 연료와 산화제가 미리 혼합되지 않고 연소 과정에서 확산에 의해 혼합되며 연소하는 방식이므로 오답.
    - 분무 연소: 액체 연료를 미세한 액적으로 분무하여 연소시키는 방식이므로 오답.
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8. 액체 연소장치 중 회전식 버너의 일반적인 특징으로 옳은 것은?

  1. 분사각은 20~50° 정도이다.
  2. 유량조절범위는 1:3 정도이다.
  3. 사용 유압은 30~50kPa 정도이다.
  4. 화염이 길어 연소가 불안정하다.
(정답률: 64%)
  • 회전식 버너는 원심력을 이용하여 연료를 미립화하며, 낮은 유압(30~50kPa)으로도 효율적인 연소가 가능합니다.
    오답 노트
    - 분사각은 20~50° 정도이다.: 회전식 버너는 넓은 분사각(90~120° 이상)을 가지므로 오답.
    - 유량조절범위는 1:3 정도이다.: 회전식 버너는 유량조절범위가 1:4 이상으로 넓으므로 오답.
    - 화염이 길어 연소가 불안정하다.: 회전식 버너는 짧고 안정적인 화염을 형성하므로 오답.
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9. CmHn 1 Nm3를 공기비 1.2로 연소시킬 때 필요한 실제 공기량은 약 몇 Nm3 인가?

(정답률: 70%)
  • 이 문제는 탄화수소 연료의 완전 연소에 필요한 이론 공기량을 계산한 후, 주어진 공기비를 적용하여 실제 공기량을 구하는 문제입니다.
    1 Nm³의 CmHn 연소 반응식은 다음과 같습니다.
    CmHn + (m + n/4) O₂ → m CO₂ + n/2 H₂O
    따라서 1 Nm³의 CmHn를 완전 연소시키기 위해 필요한 이론 산소량은 (m + n/4) Nm³입니다.
    이론 공기량(L₀)은 이론 산소량을 공기 중 산소의 부피비(약 0.21)로 나누어 구합니다.
    $$ L_0 = \frac{m + \frac{n}{4}}{0.21} $$
    실제 공기량(L_a)은 이론 공기량에 공기비(α)를 곱하여 계산합니다. 문제에서 공기비는 1.2로 주어졌습니다.
    $$ L_a = L_0 × α $$
    $$ L_a = \frac{m + \frac{n}{4}}{0.21} × 1.2 $$
    따라서 필요한 실제 공기량은 다음과 같습니다.
    $$ \frac{1.2}{0.21}\left(m + \frac{n}{4}\right) $$
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10. 메탄올(CH3OH) 1kg을 완전연소 하는데 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 4.0
  2. 4.5
  3. 5.0
  4. 5.5
(정답률: 57%)
  • 메탄올(CH3OH)의 완전연소 반응식은 CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O 이므로, 메탄올 1몰당 1.5몰의 산소가 필요합니다.

    $$ V_{air} = \frac{m_{fuel}}{M_{fuel}} \times n_{O_2} \times \frac{V_m}{X_{O_2}} $$

    $$ V_{air} = \frac{1 \text{ kg}}{32 \text{ kg/kmol}} \times 1.5 \times \frac{22.4 \text{ Nm}^3/\text{kmol}}{0.21} $$

    $$ V_{air} \approx 5.0 \text{ Nm}^3 $$
  • CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O
    32 : 1.5*22.4
    1 : Oo=1.5*22.4/32=1.05
    Ao=Oo/0.21=1.05/0.21=5
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11. 중량비가 C:87%, H:11%, S:2%인 중유를 공기비 1.3으로 연소할 때 건조배출가스 중 CO2의 부피비는 약 몇 % 인가?

  1. 8.7
  2. 10.5
  3. 12.2
  4. 15.6
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 연료의 조성과 공기비를 이용하여 연소 후 건조배출가스 중 이산화탄소의 부피비를 계산하는 문제입니다.
    [기본 공식]
    연료 1kg당 각 건조배출가스 성분의 몰수(V)는 다음과 같습니다.
    $$ V_{CO_2} = \frac{C}{12}, \quad V_{SO_2} = \frac{S}{32} $$
    $$ V_{N_2} = \frac{0.79}{0.21} × \left( \frac{C}{12} + \frac{H}{4} + \frac{S}{32} \right) × 공기비 $$
    $$ V_{O_2} = \left( 공기비 - 1 \right) × \left( \frac{C}{12} + \frac{H}{4} + \frac{S}{32} \right) $$
    건조배출가스 중 CO2의 부피비는 다음과 같습니다.
    $$ CO_2 (\%)= \frac{V_{CO_2}}{V_{CO_2} + V_{N_2} + V_{O_2} + V_{SO_2}} × 100 $$
    [숫자 대입]
    주어진 값을 대입하여 각 성분의 몰수를 계산합니다. (C=0.87, H=0.11, S=0.02, 공기비=1.3)
    $$ V_{CO_2} = \frac{0.87}{12} = 0.0725 $$
    $$ V_{SO_2} = \frac{0.02}{32} = 0.000625 $$
    $$ V_{N_2} = \frac{0.79}{0.21} × \left( \frac{0.87}{12} + \frac{0.11}{4} + \frac{0.02}{32} \right) × 1.3 = 0.492104 $$
    $$ V_{O_2} = (1.3 - 1) × \left( \frac{0.87}{12} + \frac{0.11}{4} + \frac{0.02}{32} \right) = 0.0301875 $$
    총 건조배출가스 몰수(V_{dry})는 다음과 같습니다.
    $$ V_{dry} = 0.0725 + 0.492104 + 0.0301875 + 0.000625 = 0.5954165 $$
    [최종 결과]
    $$ CO_2 (\%)= \frac{0.0725}{0.5954165} × 100 \approx 12.2 $$
  • Ao=1.867*0.87+5.6*0.11+0.7*0.02/0.21=10.73
    Gd=(m-0.21)Ao+1.867*C+0.7S=(1.3-0.21)10.73+1.867*0.87+0.7*0.02=13.33
    CO2의 부피비=CO2/Gd=1.867C/Gd*100%=1.867*0.87/13.33*100%=12.8%
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12. 액체의 인화점에 영향을 미치는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 발화지연시간
  4. 용액의 농도
(정답률: 76%)
  • 액체의 인화점은 액체 표면에서 가연성 증기가 충분히 발생하여 공기와 혼합되었을 때 점화될 수 있는 최저 온도를 의미하며, 발화지연시간은 점화원이 가해진 후 실제로 불이 붙기까지 걸리는 시간으로 인화점 자체에 직접적인 영향을 미 미치지 않습니다.
    오답 노트
    - 온도: 온도가 높아지면 액체의 증기압이 증가하여 인화점에 도달하기 쉬워지므로 인화점에 영향을 미칩니다.
    - 압력: 외부 압력은 액체의 증발 속도와 증기압에 영향을 주어 인화점을 변화시킬 수 있습니다.
    - 용액의 농도: 용액 내 가연성 물질의 농도가 높을수록 더 낮은 온도에서 충분한 가연성 증기를 생성할 수 있어 인화점에 영향을 미칩니다.
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13. 고위발열량이 37.7MJ/kg인 연료 3kg이 연소할 때의 저위발열량은 몇 MJ인가? (단, 이 연료의 중량비는 수소 15%, 수분 1% 이다.)

  1. 52
  2. 103
  3. 184
  4. 217
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 연료의 고위발열량과 저위발열량 간의 관계를 나타내는 공식을 적용하여 저위발열량을 계산합니다.
    $$ \text{총 저위발열량} = \text{연료량} × [H_H - 2.45(9H + W)] $$
    $$ \text{총 저위발열량} = 3 × [37.7 - 2.45(9 × 0.15 + 0.01)] $$
    $$ \text{총 저위발열량} = 103.104 $$
  • Hl=Hh-600(9H+W)=｛37.7*10^3-600*4.2(9*0.15+0.01)｝*3=102818.4 KJ/kg
    ≒103 MJ/kg
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14. 다음 중 고속운전에 적합하고 구조가 간단하며 풍량이 많아 배기 및 환기용으로 적합한 송풍기는?

  1. 다익형 송풍기
  2. 플레이트형 송풍기
  3. 터보형 송풍기
  4. 축류형 송풍기
(정답률: 60%)
  • 축류형 송풍기는 공기가 축 방향으로 흐르며, 구조가 간단하고 고속 회전이 가능하여 대풍량을 얻을 수 있어 배기 및 환기용으로 적합합니다.
    오답 노트
    * 다익형 송풍기: 저압 대풍량에 적합하나, 고속운전에는 부적합하고 효율이 낮습니다.
    * 플레이트형 송풍기: 저압 대풍량에 적합하나, 고속운전 시 효율이 낮고 소음이 큽니다.
    * 터보형 송풍기: 고압, 중풍량에 적합하므로 오답.
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15. 통풍방식 중 평형통풍에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 통풍력이 커서 소음이 심하다.
  2. 안정한 연소를 유지할 수 있다.
  3. 노내 정압을 임의로 조절할 수 있다.
  4. 중형 이상의 보일러에는 사용할 수 없다.
(정답률: 82%)
  • 평형통풍은 노내 압력을 대기압에 가깝게 유지하여 안정적인 연소를 유도하며, 주로 대형 보일러에 사용됩니다. 따라서 중형 이상의 보일러에 사용할 수 없다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 통풍력이 커서 소음이 심하다: 강제통풍기와 유인통풍기를 함께 사용하므로 통풍력이 크고 소음이 발생할 수 있습니다.
    * 안정한 연소를 유지할 수 있다: 노내 압력을 정밀하게 제어하여 안정적인 연소를 유지할 수 있습니다.
    * 노내 정압을 임의로 조절할 수 있다: 강제통풍기와 유인통풍기를 동시에 사용하여 노내 압력을 정밀하게 조절할 수 있습니다.
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16. 저위발열량 7470kJ/kg의 석탄을 연소시켜 13200 kg/h의 증기를 발생시키는 보일러의 효율은 약 몇 % 인가? (단, 석탄의 공급은 6040 kg/h이고, 증기의 엔탈피는 3107 kJ/kg, 급수의 엔탈피는 96kJ/kg 이다.)

  1. 64
  2. 74
  3. 88
  4. 94
(정답률: 66%)
  • 이 문제는 보일러 효율을 구하는 문제입니다. 보일러 효율은 보일러에서 증기를 생산하는 데 사용된 유효 열량과 연료가 공급하는 총 열량의 비율로 계산합니다.
    $$ η = \frac{W_s (h_s - h_f)}{W_c · H_L} × 100 $$
    $$ η = \frac{13200 × (3107 - 96)}{6040 × 7470} × 100 $$
    $$ η \approx 88.07 $$
  • 보일러의 효율= Ga(h2-h1)/Gf*Hl*100%=13200(3107-96)/7470*6040 *100=88%
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17. 불꽃연소(flaming combustion)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연소속도가 느리다.
  2. 연쇄반응을 수반한다.
  3. 연소사면체에 의한 연소이다.
  4. 가솔린의 연소가 이에 해당한다.
(정답률: 84%)
  • 불꽃연소는 기체 상태에서 급격한 산화 반응이 일어나며, 연소 속도가 매우 빠르다.
    오답 노트
    * 연쇄반응을 수반한다: 불꽃연소는 기상에서 자유라디칼에 의한 연쇄반응을 통해 진행되므로 맞는 설명.
    * 연소사면체에 의한 연소이다: 불꽃연소는 가연물, 산소, 점화원, 연쇄반응의 연소사면체 요소를 모두 포함하므로 맞는 설명.
    * 가솔린의 연소가 이에 해당한다: 가솔린은 증발하여 기체 상태에서 불꽃을 내며 연소하므로 맞는 설명.
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18. 폭굉 유도거리(DID)가 짧아지는 조건으로 틀린 것은?

  1. 관지름이 크다.
  2. 공급압력이 높다.
  3. 관 속에 방해물이 있다.
  4. 연소속도가 큰 혼합가스이다.
(정답률: 66%)
  • 폭굉 유도거리는 관지름이 작을수록 짧아지므로, 관지름이 크다는 것은 유도거리가 짧아지는 조건이 아니다.
    오답 노트
    * 공급압력이 높다: 압력이 높으면 반응 속도가 빨라져 폭굉 유도거리가 짧아진다.
    * 관 속에 방해물이 있다: 방해물은 난류를 발생시켜 연소 속도를 증가시키고 폭굉 유도거리를 짧게 한다.
    * 연소속도가 큰 혼합가스이다: 연소 속도가 빠르면 폭굉으로의 전환이 촉진되어 유도거리가 짧아진다.
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19. 버너에서 발생하는 역화의 방지대책과 거리가 먼 것은?

  1. 버너 온도를 높게 유지한다.
  2. 리프트 한계가 큰 버너를 사용한다.
  3. 다공 버너의 경우 각각의 연료분출구를 작게 한다.
  4. 연소용 공기를 분할 공급하여 1차공기를 착화범위보다 적게 한다.
(정답률: 68%)
  • 버너 온도를 높게 유지하면 혼합기의 온도가 상승하여 착화가 용이해지고 화염 전파 속도가 증가하여 역화 발생 가능성이 커지므로, 역화 방지 대책과 거리가 멀다.
    오답 노트
    * 리프트 한계가 큰 버너를 사용한다: 높은 가스 분출 속도를 유지하여 역화를 방지한다.
    * 다공 버너의 경우 각각의 연료분출구를 작게 한다: 가스 분출 속도를 높여 역화를 방지한다.
    * 연소용 공기를 분할 공급하여 1차공기를 착화범위보다 적게 한다: 버너 내부 혼합기를 연소 한계 이하로 만들어 역화를 방지한다.
  • 버너 온도를 높게 유지하는 것은 역화를 방지하는 데 도움이 되지 않습니다. 오히려, 버너 온도가 높아지면 연료와 공기의 혼합이 더욱 어려워져 역화의 위험이 증가할 수 있습니다.
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20. 다음 기체 연료 중 단위질량당 고위발열량이 가장 큰 것은?

  1. 메탄
  2. 수소
  3. 에탄
  4. 프로판
(정답률: 78%)
  • 수소는 모든 연료 중에서 단위질량당 고위발열량이 가장 높습니다.
    - 메탄: 탄소 원자를 포함하여 수소보다 단위질량당 발열량이 낮습니다.
    - 에탄: 탄소 원자를 포함하며 메탄보다 분자량이 커서 단위질량당 발열량이 더 낮습니다.
    - 프로판: 탄소 원자를 포함하며 에탄보다 분자량이 커서 단위질량당 발열량이 가장 낮습니다.
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2과목: 열역학

21. 순수물질로 된 밀폐계가 가역단열 과정 동안 수행한 일의 양과 같은 것은? (단, U는 내부에너지, H는 엔탈피, Q는 열량이다.)

  1. -△H
  2. -△U
  3. 0
  4. Q
(정답률: 68%)
  • 밀폐계의 가역단열 과정에서 열량(Q)은 0이므로, 열역학 제1법칙(ΔU = Q - W)에 따라 계가 수행한 일(W)은 내부에너지 변화량(ΔU)의 음수 값과 같습니다.
    오답 노트:
    -△H: 엔탈피 변화는 정압 과정에서 계가 흡수한 열량(Qp)과 같거나, 흐름계의 일과 관련이 있으므로 오답.
    0: 계가 일을 수행했으므로 일의 양이 0이 될 수 없어 오답.
    Q: 단열 과정이므로 열량(Q)은 0이며, 계가 수행한 일의 양과 같지 않으므로 오답.
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22. 물체의 온도 변화 없이 상(phase, 相) 변화를 일으키는데 필요한 열량은?

  1. 비열
  2. 점화열
  3. 잠열
  4. 반응열
(정답률: 81%)
  • 잠열은 물질의 온도 변화 없이 상태 변화(상 변화)를 일으키는 데 필요한 열량입니다.
    오답 노트
    - 비열: 물질의 온도를 변화시키는 데 필요한 열량입니다.
    - 점화열: 물질이 연소하기 시작하는 데 필요한 열량입니다.
    - 반응열: 화학 반응 시 출입하는 열량입니다.
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23. 다음 중 포화액과 포화증기의 비엔트로피 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 감소하고 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.
  2. 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 증가하고 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.
  3. 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.
  4. 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.
(정답률: 65%)
  • 온도가 올라가면 포화액은 더 많은 에너지를 흡수하여 엔트로피가 증가하지만, 포화증기는 임계점에 가까워질수록 증발 잠열이 줄어들어 엔트로피가 감소합니다.
    오답 노트
    * 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 감소하고 포화증기의 비엔트로피는 증가한다: 포화액의 비엔트로피는 증가하고, 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.
    * 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 감소한다: 포화액의 비엔트로피는 증가한다.
    * 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 증가한다: 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.
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24. 다음 중 과열증기(superheated steam)의 상태가 아닌 것은?

  1. 주어진 압력에서 포화증기 온도보다 높은 온도
  2. 주어진 비체적에서 포화증기 압력보다 높은 압력
  3. 주어진 온도에서 포화증기 비체적보다 낮은 비체적
  4. 주어진 온도에서 포화증기 엔탈피보다 높은 엔탈피
(정답률: 63%)
  • 과열증기는 주어진 온도에서 포화증기보다 비체적이 크므로, 비체적이 낮은 상태는 과열증기가 아니다.
    오답 노트
    * 주어진 압력에서 포화증기 온도보다 높은 온도: 과열증기는 주어진 압력에서 포화온도보다 높은 온도로 가열된 증기이다.
    * 주어진 비체적에서 포화증기 압력보다 높은 압력: 주어진 비체적에서 압력이 높으면 온도가 높아져 과열증기 상태가 된다.
    * 주어진 온도에서 포화증기 엔탈피보다 높은 엔탈피: 과열증기는 포화증기보다 엔탈피가 높다.
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25. 400K, 1MPa 의 이상기체 1 kmol이 700K, 1MPa으로 정압팽창할 때 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/K 인가? (단, 정압비열은 28 kJ/kmol·K 이다.)

  1. 15.7
  2. 19.4
  3. 24.3
  4. 39.4
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 이상기체의 정압 과정에서의 엔트로피 변화를 계산하는 문제입니다.
    이상기체의 정압 과정 엔트로피 변화 공식은 다음과 같습니다.
    $$ ΔS = n C_p \ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right) $$
    주어진 값을 공식에 대입합니다.
    $$ ΔS = 1 \text{ kmol} × 28 \text{ kJ/kmol·K} × \ln\left(\frac{700 \text{ K}}{400 \text{ K}}\right) $$
    계산하면 엔트로피 변화는 다음과 같습니다.
    $$ ΔS ≈ 15.7 \text{ kJ/K} $$
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26. 체적이 일정한 용기에 400kPa 의 공기 1kg이 들어있다. 용기에 달린 밸브를 열고 압력이 300kPa이 될 때까지 대기 속으로 공기를 방출하였다. 용기 내의 공기가 가역단열 변화라면 용기에 남아있는 공기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 0.614
  2. 0.714
  3. 0.814
  4. 0.914
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 체적이 일정한 용기에서 공기가 가역단열 변화를 겪으며 방출될 때 남아있는 공기의 질량을 계산하는 문제입니다. 이상 기체의 가역단열 과정에서 압력과 질량의 관계를 이용합니다.
    $$ m_2 = m_1 \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{1/k} $$
    $$ m_2 = 1 × \left(\frac{300}{400}\right)^{1/1.4} $$
    $$ m_2 \approx 0.814 $$
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27. 다음 중 이상기체에 대한 식으로 옳은 것은? (단, 각 기호에 대한 설명은 아래와 같다.)

(정답률: 66%)
  • 이상기체에서 정적비열(Cv)은 기체상수(R)를 비열비(k)에서 1을 뺀 값으로 나눈 것과 같다.
    $$ C_v = \frac{R}{k-1} $$
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28. 밀폐된 피스톤-실린더 장치 안에 들어 있는 기체가 팽창을 하면서 일을 한다. 압력 P[MPa]와 부피 V[L]의 관계가 아래와 같을 때, 내부에 있는 기체의 부피가 5L에서 두배로 팽창하는 경우 이 장치가 외부에 한 일은 약 몇 kJ 인가? (단, a = 3 MPa/L2,b = 2 MPa/L, c = 1 MPa)

  1. 4175
  2. 4375
  3. 4575
  4. 4775
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 기체가 팽창하면서 외부에 한 일을 계산하는 문제입니다. 압력-부피 관계식이 주어졌으므로, 이 관계식을 부피에 대해 적분하여 일을 구합니다.
    $$ W = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV $$
    $$ W = \int_{5}^{10} 5(3V^2 + 2V + 1) \, dV $$
    $$ W = 5 \left[ (10^3 + 10^2 + 10) - (5^3 + 5^2 + 5) \right] $$
    $$ W = 4775 \, \text{kJ} $$
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29. 다음 중 열역학 제2법칙에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에너지 보존에 대한 법칙이다.
  2. 제2종 영구기관은 존재할 수 없다.
  3. 고립계에서 엔트로피는 감소하지 않는다.
  4. 열은 외부 동력 없이 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다.
(정답률: 77%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존에 대한 법칙이다.
    제2종 영구기관은 존재할 수 없다는 것은 열역학 제2법칙의 켈빈-플랑크 진술에 해당한다.
    고립계에서 엔트로피는 감소하지 않는다는 것은 열역학 제2법칙의 엔트로피 증가 법칙이다.
    열은 외부 동력 없이 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다는 것은 열역학 제2법칙의 클라우지우스 진술에 해당한다.
  • 열역학 제2법칙은 에너지의 흐름 방향과 엔트로피 증가의 원리를 다루는 법칙이며, 에너지 보존은 열역학 제1법칙에 해당합니다.
    오답 노트:
    - 제2종 영구기관은 존재할 수 없다: 열역학 제2법칙의 켈빈-플랑크(Kelvin-Planck) 원리이다.
    - 고립계에서 엔트로피는 감소하지 않는다: 열역학 제2법칙의 엔트로피 증가 원리이다.
    - 열은 외부 동력 없이 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다: 열역학 제2법칙의 클라우지우스(Clausius) 원리이다.
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30. 이상기체의 단위 질량당 내부에너지 u, 비엔탈피 h, 비엔트로피 s에 관한 다음의 관계식 중에서 모두 옳은 것은? (단, T는 온도, p는 압력, v는 비체적을 나타낸다.)

  1. Tds = du – vdp, Tds = dh - pdv
  2. Tds = du + pdv, Tds = dh - vdp
  3. Tds = du – vdp, Tds = dh + pdv
  4. Tds = du + pdv, Tds = dh + vdp
(정답률: 68%)
  • 이 관계식들은 열역학 제1법칙과 제2법칙, 그리고 엔탈피의 정의로부터 유도되는 이상기체의 기본 열역학 관계식입니다.
    오답 노트:
    - Tds = du – vdp, Tds = dh - pdv: Tds = du + pdv, Tds = dh - vdp가 올바른 관계식이므로 오답.
    - Tds = du – vdp, Tds = dh + pdv: Tds = du + pdv, Tds = dh - vdp가 올바른 관계식이므로 오답.
    - Tds = du + pdv, Tds = dh + vdp: Tds = dh - vdp가 올바른 관계식이므로 오답.
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31. 폴리트로픽 과정에서의 지수(polytripic index)가 비열비와 같을 때의 변화는?

  1. 정적변화
  2. 가역단열변화
  3. 등온변화
  4. 등압변화
(정답률: 68%)
  • 폴리트로픽 과정에서 지수 n이 비열비 γ와 같을 때 가역단열변화가 일어난다.
    오답 노트
    - 정적변화: 폴리트로픽 지수 n이 무한대일 때 일어나는 변화이다.
    - 등온변화: 폴리트로픽 지수 n이 1일 때 일어나는 변화이다.
    - 등압변화: 폴리트로픽 지수 n이 0일 때 일어나는 변화이다.
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32. 체적 0.4m3인 단단한 용기 안에 100℃의 물 2kg이 들어있다. 이 물의 건도는 얼마인가? (단, 100℃의 물에 대해 포화수 비체적 vf=0.00104 m3/kg, 건포화증기 비체적 vg=1.672 m3/kg 이다.)

  1. 11.9%
  2. 10.4%
  3. 9.9%
  4. 8.4%
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 용기 내 물의 전체 비체적을 구한 후, 포화액과 포화증기의 비체적을 이용하여 건도를 계산합니다.
    $$ x = \frac{\frac{V}{m} - v_f}{v_g - v_f} $$
    $$ x = \frac{\frac{0.4}{2} - 0.00104}{1.672 - 0.00104} $$
    $$ x = 0.11895 \approx 11.9\% $$
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33. 그림과 같은 브레이튼 사이클에서 열효율(η)은? (단, P는 압력, v는 비체적이며, T1, T2, T3, T4는 각각의 지점에서의 온도이다. 또한, qin과 qout은 사이클에서 열이 들어오고 나감을 의미한다.)

(정답률: 67%)
  • 브레이튼 사이클의 열효율은 공급된 열량과 방출된 열량의 차이를 공급된 열량으로 나눈 값이며, 이상적인 사이클에서 온도로 표현하면 다음과 같습니다.
    $$ \eta = 1 - \frac{T_4 - T_1}{T_3 - T_2} $$
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34. 역카르노 사이클로 작동하는 냉동사이클이 있다. 저온부가 –10℃, 고온부가 40℃로 유지되는 상태를 A상태라고 하고, 저온부가 0℃, 고온부가 50℃로 유지되는 상태를 B상태라 할 때, 성능계수는 어느 상태의 냉동사이클이 얼마나 더 높은가?

  1. A상태의 사이클이 0.8만큼 더 높다.
  2. A상태의 사이클이 0.2만큼 더 높다.
  3. B상태의 사이클이 0.8만큼 더 높다.
  4. B상태의 사이클이 0.2만큼 더 높다.
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 역카르노 냉동사이클의 성능계수를 구하는 문제로, 절대온도를 사용하여 성능계수 공식을 적용합니다.
    $$ COP_R = \frac{T_L}{T_H - T_L} $$
    $$ A상태: T_L = -10℃ = 263 \text{ K}, T_H = 40℃ = 313 \text{ K} $$
    $$ COP_{R,A} = \frac{263 \text{ K}}{313 \text{ K} - 263 \text{ K}} = 5.26 $$
    $$ B상태: T_L = 0℃ = 273 \text{ K}, T_H = 50℃ = 323 \text{ K} $$
    $$ COP_{R,B} = \frac{273 \text{ K}}{323 \text{ K} - 273 \text{ K}} = 5.46 $$
    $$ COP_{R,B} - COP_{R,A} = 0.2 $$
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35. 가솔린 기관의 이상 표준사이클인 오토 사이클(Otto cycle)에 대한 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 72%)
  • 오토 사이클은 가솔린 기관의 이상적인 열역학 사이클로, 정적 가열 및 정적 방열 과정을 포함하는 특징을 가집니다.
    ㄱ. 압축비가 증가할수록 열효율이 증가한다.
    오토 사이클의 열효율은 압축비(r)와 비열비(k)에 의해 결정되며, 압축비가 높을수록 열효율이 증가합니다.
    $$ \eta_{otto} = 1 - \frac{1}{r^{k-1}} $$
    ㄴ. 가열 과정은 일정한 체적 하에서 이루어진다.
    오토 사이클은 두 개의 정적(constant volume) 과정과 두 개의 단열(adiabatic) 과정으로 구성됩니다. 가열 과정(열 공급 과정)은 피스톤이 상사점에 도달한 상태에서 일정한 체적을 유지하며 이루어집니다.
    ㄷ. 팽창 과정은 단열 상태에서 이루어진다.
    오토 사이클의 팽창 과정은 단열 팽창 과정으로, 외부와의 열 교환 없이 작동 가스가 팽창하며 일을 합니다.
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36. 다음과 같은 특징이 있는 냉매의 특징은?

  1. R-12
  2. R-22
  3. R-134a
  4. NH3
(정답률: 73%)
  • 제시된 특징들은 암모니아(NH₃) 냉매의 주요 특성입니다. 암모니아는 냉동창고와 같은 저온 및 산업용 대용량 냉동기에 널리 사용되며, 아연과 같은 특정 금속을 침식시킬 수 있고, 가연성 및 폭발성을 가지고 있습니다.
    오답 노트:
    - R-12: 불연성 냉매이며, 아연을 침식시키지 않아 오답.
    - R-22: 불연성 냉매이며, 아연을 침식시키지 않아 오답.
    - R-134a: 불연성 냉매이며, 아연을 침식시키지 않아 오답.
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37. 압축기에서 냉매의 단위 질량당 압축하는데 요구되는 에너지가 200 kJ/kg 일 때, 냉동기에서 냉동능력 1kW당 냉매의 순환량은 약 몇 kg/h 인가? (단, 냉동기의 성능계수는 5.0 이다.)

  1. 1.8
  2. 3.6
  3. 5.0
  4. 20.0
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 냉동기의 성능계수(COP) 정의를 이용하여 냉매의 순환량을 계산하는 문제입니다.
    $$ COP = \frac{냉동능력 (Q_L)}{압축기 소요 동력 (P_c)} $$
    여기서 압축기 소요 동력 P_c는 냉매의 단위 질량당 압축일 W_c와 냉매 순환량 \dot{m}의 곱으로 나타낼 수 있습니다. (P_c = W_c · \dot{m})
    따라서 냉매 순환량 \dot{m}은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
    $$ \dot{m} = \frac{Q_L}{COP · W_c} $$
    냉동능력 Q_L은 1 kW이므로 1 kJ/s와 같고, 냉매 순환량은 kg/h 단위로 요구되므로 초당 순환량에 3600을 곱합니다.
    $$ \dot{m} = \frac{1 \text{ kJ/s}}{5.0 · 200 \text{ kJ/kg}} × 3600 \text{ s/h} $$
    $$ \dot{m} = 3.6 \text{ kg/h} $$
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38. 40m3의 실내에 있는 공기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 공기의 압력은 100kPa, 온도는 27℃ 이며, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/kg·K 이다.)

  1. 93
  2. 46
  3. 10
  4. 2
(정답률: 62%)
  • 이 문제는 이상 기체 상태 방정식을 적용하여 공기의 질량을 구합니다.
    $$ m = \frac{PV}{RT} $$
    $$ m = \frac{100000 \text{ Pa} × 40 \text{ m}^3}{287 \text{ J/kg} · \text{K} × (27 + 273) \text{ K}} $$
    $$ m \approx 46.46 \text{ kg} $$
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39. 동일한 최고 온도, 최저 온도 사이에 작동하는 사이클 중 최대의 효율을 나타내는 사이클은?

  1. 오토 사이클
  2. 디젤 사이클
  3. 카르노 사이클
  4. 브레이튼 사이클
(정답률: 73%)
  • 동일한 최고 온도와 최저 온도 사이에서 작동하는 모든 열기관 사이클 중 이론적으로 가장 높은 효율을 나타내는 것은 카르노 사이클입니다.
    오답 노트
    - 오토 사이클: 가솔린 기관의 이상적인 사이클로, 카르노 사이클보다 효율이 낮습니다.
    - 디젤 사이클: 디젤 기관의 이상적인 사이클로, 카르노 사이클보다 효율이 낮습니다.
    - 브레이튼 사이클: 가스 터빈의 이상적인 사이클로, 카르노 사이클보다 효율이 낮습니다.
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40. 랭킨(Rankine) 사이클에서 응축기의 압력을 낮출 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 이론 열효율이 낮아진다.
  2. 터빈 출구의 증기건도가 낮아진다.
  3. 응축기의 포화온도가 높아진다.
  4. 응축기내의 절대압력이 증가한다.
(정답률: 60%)
  • 랭킨 사이클에서 응축기 압력을 낮추면 터빈 출구의 증기 팽창이 더 깊어져 습증기 영역으로 더 들어가게 되므로 증기건도가 낮아진다.
    오답 노트
    * 이론 열효율이 낮아진다: 응축기 압력을 낮추면 사이클의 평균 열 공급 온도가 높아지고 평균 열 방출 온도가 낮아져 이론 열효율은 높아진다.
    * 응축기의 포화온도가 높아진다: 응축기 압력을 낮추면 포화 압력-온도 관계에 따라 포화온도도 낮아진다.
    * 응축기내의 절대압력이 증가한다: 응축기 압력을 낮추는 것이므로 절대압력은 감소한다.
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3과목: 계측방법

41. 다음 가스 분석법 중 흡수식인 것은?

  1. 오르자트법
  2. 밀도법
  3. 자기법
  4. 음향법
(정답률: 77%)
  • 오르자트법은 시료 가스를 흡수액에 통과시켜 특정 성분을 화학적으로 흡수, 제거한 후 부피 변화를 측정하는 흡수식 가스 분석법입니다.
    오답 노트
    - 밀도법: 가스의 밀도 변화를 이용하는 물리적 분석법이므로 오답.
    - 자기법: 가스의 자기적 특성을 이용하는 물리적 분석법이므로 오답.
    - 음향법: 가스 내 음파의 속도 변화를 이용하는 물리적 분석법이므로 오답.
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42. 상온, 1기압에서 공기유속을 피토관으로 측정할 때 동압이 100mmAq 이면 유속은 약 몇 m/s 인가? (단, 공기의 밀도는 1.3 kg/m3 이다.)

  1. 3.2
  2. 12.3
  3. 38.8
  4. 50.5
(정답률: 41%)
  • 이 문제는 피토관을 이용한 유속 측정 시 동압과 유속의 관계를 나타내는 베르누이 방정식을 적용하여 유속을 구합니다.
    $$ v = \sqrt{\frac{2 P_d}{ρ}} $$
    (단, P_d는 동압, ρ는 유체의 밀도, v는 유속)
    동압 100 mmAq를 Pa 단위로 환산하면 100 × 9.80665 = 980.665 \text{ Pa} 입니다.
    $$ v = \sqrt{\frac{2 × 980.665}{1.3}} $$
    $$ v \approx 38.8 \text{ m/s} $$
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43. 유량 측정에 쓰이는 탭(tap)방식이 아닌 것은?

  1. 베나 탭
  2. 코너 탭
  3. 압력 탭
  4. 플랜지 탭
(정답률: 64%)
  • 압력 탭은 유량 측정에 사용되는 특정 탭 방식의 명칭이 아니라, 압력을 측정하기 위한 일반적인 연결부를 의미한다.
    오답 노트
    * 베나 탭: 오리피스 유량계에서 유속이 가장 빠른 지점(베나 콘트랙타)에 설치하는 탭 방식이다.
    * 코너 탭: 오리피스 유량계에서 오리피스 판의 모서리에 설치하는 탭 방식이다.
    * 플랜지 탭: 오리피스 유량계에서 오리피스 판을 고정하는 플랜지에 설치하는 탭 방식이다.
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44. 보일러의 자동제어에서 제어장치의 명칭과 제어량의 연결이 잘못된 것은?

  1. 자동연소 제어장치 - 증기압력
  2. 자동급수 제어장치 - 보일러수위
  3. 과열증기온도 제어장치 - 증기온도
  4. 캐스케이드 제어장치 – 노내압력
(정답률: 65%)
  • 캐스케이드 제어장치는 특정 제어량을 정밀하게 제어하기 위한 제어 방식의 한 종류이며, 노내압력은 주로 통풍 장치에 의해 제어되므로 직접적인 연결이 잘못되었습니다.
    오답 노트
    * 자동연소 제어장치 - 증기압력: 보일러의 증기압력을 일정하게 유지하기 위해 연소량을 조절하는 장치이므로 올바른 연결입니다.
    * 자동급수 제어장치 - 보일러수위: 보일러의 수위를 일정하게 유지하기 위해 급수량을 조절하는 장치이므로 올바른 연결입니다.
    * 과열증기온도 제어장치 - 증기온도: 과열증기의 온도를 일정하게 유지하기 위해 감온기 등을 제어하는 장치이므로 올바른 연결입니다.
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45. 측정하고자 하는 상태량과 독립적 크기를 조정할 수 있는 기준량과 비교하여 측정, 계측하는 방법은?

  1. 보상법
  2. 편위법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 58%)
  • 측정 대상과 기준량의 차이를 0으로 만들어 측정하는 방법입니다.
    오답 노트
    * 보상법: 측정 대상의 효과를 기준량으로 상쇄시키는 방법이므로 오답.
    * 편위법: 측정 대상의 크기에 비례하는 지시값의 편위를 직접 읽어 측정하는 방법이므로 오답.
    * 치환법: 측정 대상과 동일한 효과를 내는 기준량을 찾아 대체하여 측정하는 방법이므로 오답.
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46. 다음 비례-적분동작에 대한 설명에서 ( ) 안에 들어갈 알맞은 용어는?

  1. 오프셋
  2. 빠른 응답
  3. 지연
  4. 외란
(정답률: 77%)
  • 비례동작은 정상상태 오차인 오프셋을 발생시키며, 이를 제거하기 위해 적분동작이 추가됩니다.
    오답 노트
    - 빠른 응답: 제어 시스템의 성능 지표 중 하나로, 제거 대상이 아닙니다.
    - 지연: 시스템의 응답 특성으로, 적분동작이 직접적으로 제거하는 대상이 아닙니다.
    - 외란: 외부에서 시스템에 영향을 주는 요소로, 적분동작이 외란에 의한 오차를 줄이는 데 기여하지만, 비례동작 자체에서 발생하는 고유한 문제는 아닙니다.
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47. 안지름 1000mm의 원통형 물탱크에서 안지름 150mm인 파이프로 물을 수송할 때 파이프의 평균 유속이 3m/s 이었다. 이 때 유량(Q)과 물탱크 속의 수면이 내려가는 속도(V)는 약 얼마인가?

  1. Q = 0.053 m3/s, V = 6.75 cm/s
  2. Q = 0.831 m3/s, V = 6.75 cm/s
  3. Q = 0.053 m3/s, V = 8.31 cm/s
  4. Q = 0.831 m3/s, V = 8.31 cm/s
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 유량 공식과 연속 방정식(질량 보존의 법칙)을 적용하여 파이프의 유량과 물탱크 수면 하강 속도를 구합니다.
    1. 유량(Q) 계산
    * 기본 공식:
    $$ Q = A × v = π \left( \frac{D}{2} \right)^2 × v $$
    * 숫자 대입:
    $$ Q = π \left( \frac{0.15 \text{ m}}{2} \right)^2 × 3 \text{ m/s} $$
    * 최종 결과:
    $$ Q \approx 0.053 \text{ m}^3\text{/s} $$
    2. 물탱크 속 수면이 내려가는 속도(V) 계산
    * 기본 공식:
    $$ Q = A_{tank} × V = π \left( \frac{D_{tank}}{2} \right)^2 × V $$
    $$ V = \frac{Q}{π \left( \frac{D_{tank}}{2} \right)^2} $$
    * 숫자 대입:
    $$ V = \frac{0.053014 \text{ m}^3\text{/s}}{π \left( \frac{1 \text{ m}}{2} \right)^2} $$
    * 최종 결과:
    $$ V \approx 0.0675 \text{ m/s} = 6.75 \text{ cm/s} $$
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48. 램 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성되어 있으며 탄성식 압력계의 일반교정용으로 주로 사용되는 압력계는?

  1. 분동식 압력계
  2. 격막식 압력계
  3. 침종식 압력계
  4. 벨로스식 압력계
(정답률: 71%)
  • 분동식 압력계는 램 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성되어 정밀한 압력을 발생시키며, 탄성식 압력계의 일반교정용 표준기로 사용됩니다.
    오답 노트
    - 격막식 압력계: 압력에 의해 격막이 변형되는 원리를 이용하며, 주로 저압 측정에 사용되므로 오답.
    - 침종식 압력계: 액체 속에 잠긴 물체의 부력을 이용하는 방식으로, 주로 액체의 밀도 측정에 사용되므로 오답.
    - 벨로스식 압력계: 벨로스(주름관)의 신축을 이용하여 압력을 측정하며, 주로 저압 및 진공 측정에 사용되므로 오답.
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49. 다음 측정관련 용어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 측정량 : 측정하고자 하는 양
  2. 값 : 양의 크기를 함께 표현하는 수와 기준
  3. 제어편차 : 목표치에 제어량을 더한 값
  4. 양 : 수와 기준으로 표시할 수 있는 크기를 갖는 현상이나 물체 또는 물질의 성질
(정답률: 80%)
  • 제어편차는 목표치와 제어량의 차이를 의미하며, 더한 값이 아니다.
    오답 노트
    * 측정량 : 측정하고자 하는 양: 측정량은 측정하고자 하는 양을 의미하므로 올바른 설명입니다.
    * 값 : 양의 크기를 함께 표현하는 수와 기준: 값은 양의 크기를 나타내는 수와 단위를 포함하는 기준을 함께 표현하는 것이므로 올바른 설명입니다.
    * 양 : 수와 기준으로 표시할 수 있는 크기를 갖는 현상이나 물체 또는 물질의 성질: 양은 수와 기준으로 표시할 수 있는 크기를 갖는 현상이나 물체 또는 물질의 성질을 의미하므로 올바른 설명입니다.
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50. 부자식(float) 면적 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 압력손실이 적다.
  2. 정밀측정에는 부적합하다.
  3. 대유량의 측정에 적합하다.
  4. 수직배관에만 적용이 가능하다.
(정답률: 50%)
  • 부자식 면적 유량계는 유체의 흐름에 따라 부자가 뜨는 높이로 유량을 측정하며, 일반적으로 소유량 및 중유량 측정에 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    * 압력손실이 적다: 부자식 유량계는 유로 면적 변화가 크지 않아 압력 손실이 비교적 작으므로 오답.
    * 정밀측정에는 부적합하다: 부자식 유량계는 주로 지시용으로 사용되며, 정밀도가 낮아 정밀 측정에는 부적합하므로 오답.
    * 수직배관에만 적용이 가능하다: 부자의 중력과 유체의 부력 평형을 이용하므로 중력의 영향을 받지 않도록 수직 배관에 설치해야 하므로 오답.
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51. 액주식 압력계에 필요한 액체의 조건으로 틀린 것은?

  1. 점성이 클 것
  2. 열팽창계수가 작을 것
  3. 성분이 일정할 것
  4. 모세관현상이 작을 것
(정답률: 76%)
  • 액주식 압력계에 사용되는 액체는 압력 변화에 빠르게 반응하고 정확한 측정을 위해 점성이 작아야 합니다.
    오답 노트:
    - 열팽창계수가 작을 것: 온도 변화에 따른 밀도 변화가 적어야 하므로 옳은 조건.
    - 성분이 일정할 것: 밀도 등 액체의 특성이 변하지 않아야 하므로 옳은 조건.
    - 모세관현상이 작을 것: 액면의 오차를 줄여야 하므로 옳은 조건.
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52. 서미스터의 재질로서 적합하지 않은 것은?

  1. Ni
  2. Co
  3. Mn
  4. Pb
(정답률: 68%)
  • 서미스터는 온도 변화에 따라 저항값이 크게 변하는 반도체 소자로, 주로 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 등 전이금속의 산화물을 주재료로 사용합니다.
    오답 노트:
    - Ni: 서미스터의 주재료로 사용되는 전이금속입니다.
    - Co: 서미스터의 주재료로 사용되는 전이금속입니다.
    - Mn: 서미스터의 주재료로 사용되는 전이금속입니다.
    - Pb: 서미스터의 주재료로 사용되는 전이금속 산화물이 아니므로 적합하지 않습니다.
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53. 저항식 습도계의 특징으로 틀린 것은?

  1. 저온도의 측정이 가능하다.
  2. 응답이 늦고 정밀도가 좋지 않다.
  3. 연속기록, 원격측정, 자동제어에 이용된다.
  4. 교류전압에 의하여 저항치를 측정하여 상대습도를 표시한다.
(정답률: 72%)
  • 저항식 습도계는 일반적으로 응답 속도가 빠르고 정밀도가 양호한 편입니다.
    오답 노트:
    * 저온도의 측정이 가능하다: 일부 저항식 습도계는 저온에서도 측정이 가능합니다.
    * 연속기록, 원격측정, 자동제어에 이용된다: 전기적 신호로 변환되므로 이러한 용도에 적합합니다.
    * 교류전압에 의하여 저항치를 측정하여 상대습도를 표시한다: 센서의 분극 현상을 방지하기 위해 교류전압을 사용합니다.
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54. 가스미터의 표준기로도 이용되는 가스미터의 형식은?

  1. 오벌형
  2. 드럼형
  3. 다이어프램형
  4. 로터리 피스톤형
(정답률: 50%)
  • 드럼형 가스미터는 정밀도가 높아 가스미터의 표준기로 사용됩니다.
    오답 노트
    - 오벌형: 주로 산업용 대용량 측정에 사용되어 표준기로는 부적합.
    - 다이어프램형: 가정용으로 널리 사용되나 표준기로는 정밀도가 부족.
    - 로터리 피스톤형: 주로 산업용 대용량 측정에 사용되어 표준기로는 부적합.
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55. 물체의 온도를 측정하는 방사고온계에서 이용하는 원리는?

  1. 제백 효과
  2. 필터 효과
  3. 원-프랑크의 법칙
  4. 스테판-볼츠만의 법칙
(정답률: 77%)
  • 물체가 방출하는 총 복사 에너지는 절대 온도의 네제곱에 비례한다는 원리로, 방사고온계의 기본 원리이다.

    오답 해설:
    * 제백 효과: 서로 다른 두 금속의 접합부에 온도차가 생길 때 기전력이 발생하는 현상으로, 열전대 온도계에 사용된다.
    * 필터 효과: 특정 파장의 빛을 선택적으로 통과시키거나 차단하는 현상으로, 온도 측정 원리와는 무관하다.
    * 원-프랑크의 법칙: 온도 측정, 특히 방사고온계의 원리와는 관련이 없는 개념이다.
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56. 자동제어의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 작업능률이 향상된다.
  2. 작업에 따른 위험 부담이 감소된다.
  3. 인건비는 증가하나 시간이 절약된다.
  4. 원료나 연료를 경제적으로 운영할 수 있다.
(정답률: 83%)
  • 이 문제는 자동제어의 일반적인 특성과 장점을 묻는 이론/개념 문제입니다. 자동제어는 사람의 개입을 최소화하여 효율성과 안전성을 높이는 것을 목표로 합니다.
    자동제어는 인력 투입을 줄여 인건비를 절감하는 효과가 있습니다.
    오답 노트
    * 작업능률이 향상된다: 자동제어는 정밀하고 신속한 작업을 통해 작업능률을 향상시키므로 오답.
    * 작업에 따른 위험 부담이 감소된다: 위험한 작업 환경에 사람 대신 자동제어 시스템을 투입하여 안전성을 높이므로 오답.
    * 원료나 연료를 경제적으로 운영할 수 있다: 정밀한 제어를 통해 원료 및 연료의 낭비를 줄여 경제성을 높이므로 오답.
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57. 1000℃ 이상인 고온의 노 내 온도측정을 위해 사용되는 온도계로 가장 적합하지 않은 것은?

  1. 제겔콘(seger cone) 온도계
  2. 백금저항온도계
  3. 방사온도계
  4. 광고온계
(정답률: 65%)
  • 백금저항온도계는 일반적으로 1000℃ 이상의 고온에서는 정확도가 떨어지거나 사용이 어렵기 때문에 가장 적합하지 않습니다.
    오답 노트
    - 제겔콘(seger cone) 온도계: 고온의 노 내에서 열 이력을 측정하는 데 적합합니다.
    - 방사온도계: 비접촉식으로 1000℃ 이상의 고온 측정에 적합합니다.
    - 광고온계: 1000℃ 이상의 매우 높은 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
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58. 내열성이 우수하고 산화분위기 중에서도 강하며, 가장 높은 온도까지 측정이 가능한 열전대의 종류는?

  1. 구리-콘스탄탄
  2. 철-콘스탄탄
  3. 크로멜-알루멜
  4. 백금-백금·로듐
(정답률: 78%)
  • 백금-백금·로듐 열전대는 내열성이 가장 우수하며 산화 분위기에서도 안정적으로 가장 높은 온도까지 측정이 가능합니다.
    오답 노트
    * 구리-콘스탄탄: 저온 측정용으로, 내열성이 낮아 오답.
    * 철-콘스탄탄: 고온 산화 분위기에서 사용이 어려워 오답.
    * 크로멜-알루멜: 백금-백금·로듐보다 측정 가능 최고 온도가 낮아 오답.
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59. 열전대 온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 보호관 선택 및 유지관리에 주의한다.
  2. 단자의 (+)와 보상도선의 (-)를 결선해야 한다.
  3. 주위의 고온체로부터 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 주의해야 한다.
  4. 열전대는 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하여 삽입한 구멍을 통하여 냉기가 들어가지 않게 한다.
(정답률: 81%)
  • 열전대 보상도선은 열전대와 동일한 극성으로 연결해야 합니다. 단자의 (+)는 보상도선의 (+)에, 단자의 (-)는 보상도선의 (-)에 결선해야 하므로, (+)와 (-)를 결선한다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 보호관 선택 및 유지관리에 주의한다: 열전대 보호관은 측정 환경으로부터 열전대를 보호하고 정확도를 유지하는 데 필수적입니다.
    * 주위의 고온체로부터 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 주의해야 한다: 복사열은 열전대 측정에 오차를 유발할 수 있으므로 주의해야 합니다.
    * 열전대는 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하여 삽입한 구멍을 통하여 냉기가 들어가지 않게 한다: 정확한 온도 측정을 위해 열전대 삽입 깊이와 밀봉은 매우 중요합니다.
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60. 압력센서인 스트레인게이지의 응용원리로 옳은 것은?

  1. 온도의 변화
  2. 전압의 변화
  3. 저항의 변화
  4. 금속선의 굵기 변화
(정답률: 66%)
  • 스트레인게이지는 물체의 변형에 따라 전기 저항이 변화하는 원리를 이용하여 압력이나 힘을 측정합니다.
    오답 노트
    * 온도의 변화: 온도는 스트레인게이지의 주된 측정 원리가 아닌 오차 요인입니다.
    * 전압의 변화: 전압 변화는 저항 변화의 결과로 나타나는 현상입니다.
    * 금속선의 굵기 변화: 금속선의 굵기 변화는 저항 변화를 유발하는 물리적 요인 중 하나입니다.
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음 중 중성내화물에 속하는 것은?

  1. 납석질 내화물
  2. 고알루미나질 내화물
  3. 반규석질 내화물
  4. 샤모트질 내화물
(정답률: 72%)
  • 고알루미나질 내화물은 알루미나(Al2O3) 함량이 높아 산성 및 염기성 슬래그에 모두 저항성을 가지는 대표적인 중성 내화물입니다.
    오답 노트
    - 납석질 내화물: 규석질 내화물과 유사하게 산성 내화물에 속하므로 오답.
    - 반규석질 내화물: 규석(SiO2) 함량이 높아 산성 내화물에 속하므로 오답.
    - 샤모트질 내화물: 알루미나 함량에 따라 산성 또는 중성으로 분류될 수 있어 오답.
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62. 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기에 대한 검사의 종류가 아닌 것은?

  1. 계속사용검사
  2. 개방검사
  3. 개조검사
  4. 설치장소 변경검사
(정답률: 64%)
  • 개방검사는 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기에 대한 검사의 종류에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    * 계속사용검사: 검사대상기기의 계속 사용을 위해 받는 검사이므로 오답.
    * 개조검사: 검사대상기기를 개조한 경우 받는 검사이므로 오답.
    * 설치장소 변경검사: 검사대상기기의 설치장소를 변경한 경우 받는 검사이므로 오답.
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63. 에너지이용 합리화법령상 규정된 특정열사용 기자재 품목이 아닌 것은?

  1. 축열식 전기보일러
  2. 태양열 집열기
  3. 철금속 가열로
  4. 용광로
(정답률: 64%)
  • 용광로는 에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재 품목에 명시적으로 포함되어 있지 않습니다.
    오답 노트:
    - 축열식 전기보일러: 에너지이용 합리화법 시행령 제3조 제1호에 명시된 특정열사용기자재입니다.
    - 태양열 집열기: 에너지이용 합리화법 시행령 제3조 제7호에 명시된 특정열사용기자재입니다.
    - 철금속 가열로: 에너지이용 합리화법 시행령 제3조 제3호에 명시된 산업용 가열로에 포함되는 특정열사용기자재입니다.
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64. 회전 가마(rotary kiln)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 시멘트, 석회석 등의 소성에 사용된다.
  2. 온도에 따라 소성대, 가소대, 예열대, 건조대 등으로 구분된다.
  3. 소성대에는 황산염이 함유된 클링커가 용융되어 내화벽돌을 침식시킨다.
  4. 시멘트 클링커의 제조방법에 따라 건식법, 습식법, 반건식법으로 분류된다.
(정답률: 71%)
  • 소성대에서 내화벽돌 침식의 주된 원인은 황산염이 함유된 클링커의 용융이 아니며, 클링커는 주로 규산염 광물로 구성됩니다.
    오답 노트:
    * 일반적으로 시멘트, 석회석 등의 소성에 사용된다: 회전 가마는 시멘트 클링커, 석회석 소성 등 고온 공정에 널리 사용되므로 올바른 설명입니다.
    * 온도에 따라 소성대, 가소대, 예열대, 건조대 등으로 구분된다: 회전 가마는 건조, 예열, 가소(탈탄산), 소성(클링커화) 등 여러 온도 구역으로 나뉘므로 올바른 설명입니다.
    * 시멘트 클링커의 제조방법에 따라 건식법, 습식법, 반건식법으로 분류된다: 시멘트 클링커 제조 시 원료의 수분 함량에 따라 건식, 습식, 반건식법으로 구분되므로 올바른 설명입니다.
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65. 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기관리자를 해임한 경우 한국에너지공단 이사장에게 그 사유가 발생한 날부터 신고해야하는 기간은 며칠 이내인가? (단, 국방부장관이 관장하고 있는 검사대상기기관리자는 제외한다.)

  1. 7일
  2. 10일
  3. 20일
  4. 30일
(정답률: 73%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙 제32조제2항에 따라 검사대상기기관리자를 해임한 경우 그 사유가 발생한 날부터 30일 이내에 한국에너지공단 이사장에게 신고해야 합니다.
    오답 노트
    * 7일: 해당 법령에서 검사대상기기관리자 해임 신고 기간으로 규정하고 있지 않으므로 오답.
    * 10일: 해당 법령에서 검사대상기기관리자 해임 신고 기간으로 규정하고 있지 않으므로 오답.
    * 20일: 해당 법령에서 검사대상기기관리자 해임 신고 기간으로 규정하고 있지 않으므로 오답.
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66. 강관 이음 방법이 아닌 것은?

  1. 나사이음
  2. 용접이음
  3. 플랜지이음
  4. 플레어이음
(정답률: 76%)
  • 강관 이음 방법은 나사이음, 용접이음, 플랜지이음 등이 있으며, 플레어이음은 주로 동관이나 연질 금속관에 사용되는 이음 방법입니다.
    오답 노트
    - 나사이음: 강관을 나사산으로 연결하는 일반적인 이음 방법입니다.
    - 용접이음: 강관을 용접하여 영구적으로 연결하는 강력한 이음 방법입니다.
    - 플랜지이음: 강관 끝에 플랜지를 부착하고 볼트로 조여 연결하는 이음 방법입니다.
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67. 다이어프램 밸브(diaphragm valve)의 특징이 아닌 것은?

  1. 유체의 흐름이 주는 영향이 비교적 적다.
  2. 기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하다.
  3. 주된 용도가 유체의 역류를 방지하기 위한 것이다.
  4. 산 등의 화학 약품을 차단하는데 사용하는 밸브이다.
(정답률: 77%)
  • 다이어프램 밸브는 유체의 흐름을 조절하고 부식성, 점성 유체를 차단하는 데 주로 사용되며, 유체의 역류를 방지하는 것은 체크 밸브의 주된 기능이다.
    오답 노트
    * 유체의 흐름이 주는 영향이 비교적 적다: 유로가 비교적 매끄러워 압력 손실이 적으므로 오답.
    * 기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하다: 다이어프램이 유체를 격리하여 패킹이 필요 없으므로 오답.
    * 산 등의 화학 약품을 차단하는데 사용하는 밸브이다: 다이어프램 재질 선택으로 부식성 유체에 적합하므로 오답.
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68. 연속가마, 반연속가마, 불연속가마의 구분 방식은 어떤 것인가?

  1. 온도상승속도
  2. 사용목적
  3. 조업방식
  4. 전열방식
(정답률: 78%)
  • 연속가마, 반연속가마, 불연속가마는 재료의 투입과 배출이 연속적으로 이루어지는지, 주기적으로 이루어지는지, 또는 한 번에 배치로 이루어지는지에 따라 구분되는 조업방식의 차이입니다.
    오답 노트
    - 온도상승속도: 가마의 종류를 구분하는 주된 기준이 아닙니다.
    - 사용목적: 가마의 종류를 구분하는 기준이 아니라, 가마 선택에 영향을 미치는 요소입니다.
    - 전열방식: 가마 내부에서 열이 전달되는 방식을 의미하며, 가마의 연속성/불연속성을 구분하는 기준이 아닙니다.
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69. 다음 보온재 중 최고 안전 사용온도가 가장 낮은 것은?

  1. 유리섬유
  2. 규조토
  3. 우레탄 폼
  4. 펄라이트
(정답률: 78%)
  • 우레탄 폼은 유기질 보온재로, 다른 무기질 보온재에 비해 내열성이 낮아 최고 안전 사용온도가 가장 낮습니다.
    오답 노트:
    - 유리섬유: 무기질 보온재로, 우레탄 폼보다 최고 안전 사용온도가 훨씬 높습니다.
    - 규조토: 무기질 보온재로, 고온용 단열재로 사용되며 최고 안전 사용온도가 매우 높습니다.
    - 펄라이트: 무기질 보온재로, 고온용 단열재로 사용되며 최고 안전 사용온도가 매우 높습니다.
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70. 윤요(ring kiln)에 대한 일반적인 설명으로 옳은 것은?

  1. 종이 칸막이가 있다.
  2. 열효율이 나쁘다.
  3. 소성이 균일하다.
  4. 석회소성용으로 사용된다.
(정답률: 73%)
  • 윤요는 연속식 가마로, 소성 구역을 이동시키기 위해 종이 칸막이를 사용하여 공기 흐름을 조절합니다.
    오답 노트:
    - 열효율이 나쁘다: 열효율이 좋은 편이다.
    - 소성이 균일하다: 소성이 불균일할 수 있다.
    - 석회소성용으로 사용된다: 벽돌, 기와 등 점토 제품 소성용으로 사용된다.
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71. 에너지이용 합리화법령상 에너지절약전문기업의 사업이 아닌 것은?

  1. 에너지사용시설의 에너지절약을 위한 관리·용역사업
  2. 에너지절약형 시설투자에 관한 사업
  3. 신에너지 및 재생에너지원의 개발 및 보급사업
  4. 에너지절약 활동 및 성과에 대한 금융상·세제상의 지원
(정답률: 68%)
  • 에너지절약전문기업(ESCO)은 에너지 절약 관련 사업을 수행하며, 에너지절약 활동 및 성과에 대한 금융상·세제상의 지원은 정부나 금융기관이 에너지 절약 활동을 장려하기 위한 정책 수단으로, ESCO의 직접적인 사업 범위에 해당하지 않습니다.
    오답 노트:
    * 에너지사용시설의 에너지절약을 위한 관리·용역사업: 에너지이용 합리화법령상 에너지절약전문기업의 사업에 해당합니다.
    * 에너지절약형 시설투자에 관한 사업: 에너지이용 합리화법령상 에너지절약전문기업의 사업에 해당합니다.
    * 신에너지 및 재생에너지원의 개발 및 보급사업: 에너지이용 합리화법령상 에너지절약전문기업의 사업에 해당합니다.
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72. 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기의 계속사용검사 유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우 계속사용검사를 연기할 수 있는 기간 기준은 몇 개월 이내인가?

  1. 2개월
  2. 4개월
  3. 6개월
  4. 10개월
(정답률: 70%)
  • 에너지이용 합리화법 시행규칙 제43조의2에 따라 검사대상기기의 계속사용검사 유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우, 다음 해 4월 30일까지 검사를 연기할 수 있으며, 이는 다음 해로 최대 4개월까지 연기하는 것을 의미합니다.
    오답 노트:
    - 2개월: 유효기간 만료일이 8월 31일 이전인 경우의 연기 기간입니다.
    - 6개월: 해당 법령에서 정한 연기 기간이 아닙니다.
    - 10개월: 해당 법령에서 정한 연기 기간이 아닙니다.
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73. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지이용 합리화에 관한 기본계획 사항에 포함되지 않는 것은?

  1. 에너지절약형 경제구조로의 전환
  2. 에너지이용 합리화를 위한 기술개발
  3. 열사용기자재의 안전관리
  4. 국가에너지정책목표를 달성하기 위하여 대통령령으로 정하는 사항
(정답률: 68%)
  • 에너지이용 합리화법에 따른 기본계획에는 '에너지이용 합리화를 위하여 대통령령으로 정하는 사항'이 포함되지만, '국가에너지정책목표를 달성하기 위하여'라는 문구는 법에서 직접 명시하는 기본계획의 포함 사항이 아닙니다.
    오답 노트
    * 에너지절약형 경제구조로의 전환: 에너지이용 합리화법 제4조 제2항 제1호에 명시된 기본계획 포함 사항입니다.
    * 에너지이용 합리화를 위한 기술개발: 에너지이용 합리화법 제4조 제2항 제2호에 명시된 기본계획 포함 사항입니다.
    * 열사용기자재의 안전관리: 에너지이용 합리화법 제4조 제2항 제3호에 명시된 기본계획 포함 사항입니다.
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74. 에너지이용 합리화법령상 시공업단체에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시공업자는 산업통상자원부장관의 인가를 받아 시공업자단체를 설립할 수 있다.
  2. 시공업자단체는 개인으로 한다.
  3. 시공업자는 시공업자단체에 가입할 수 있다.
  4. 시공업자단체는 시공업에 관한 사업을 정부에 건의할 수 있다.
(정답률: 80%)
  • 시공업자단체는 법인격 있는 단체로서, 개인이 아닌 여러 시공업자가 모여 설립하는 조직이므로, '개인으로 한다'는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    * 시공업자는 산업통상자원부장관의 인가를 받아 시공업자단체를 설립할 수 있다: 에너지이용 합리화법 제30조에 명시된 내용으로, 맞는 설명입니다.
    * 시공업자는 시공업자단체에 가입할 수 있다: 단체의 설립 목적과 운영상 당연한 내용으로, 맞는 설명입니다.
    * 시공업자단체는 시공업에 관한 사업을 정부에 건의할 수 있다: 에너지이용 합리화법 제30조의2에 명시된 단체의 업무 중 하나로, 맞는 설명입니다.
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75. 에너지이용 합리화법령상 검사대상기기에 해당되지 않는 것은?

  1. 2종 관류보일러
  2. 정격용량이 1.2MW인 철금속가열로
  3. 도시가스 사용량이 300kW인 소형온수보일러
  4. 최고사용압력이 0.3MPa, 내부 부피가 0.04m3인 2종 압력용기
(정답률: 49%)
  • 에너지이용 합리화법령상 2종 관류보일러는 검사대상기기에서 제외된다.

    정격용량이 1.2MW인 철금속가열로는 정격용량 0.2MW 이상인 산업용 가열로에 해당하여 검사대상이다.
    도시가스 사용량이 300kW인 소형온수보일러는 정격용량 116.3kW 이상인 보일러에 해당하여 검사대상이다.
    최고사용압력이 0.3MPa, 내부 부피가 0.04m³인 2종 압력용기는 최고사용압력 0.2MPa 이상이고 내부 부피 0.02m³ 이상인 압력용기에 해당하여 검사대상이다.
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76. 두께 230mm의 내화벽돌이 있다. 내면의 온도가 320℃이고 외면의 온도가 150℃일 때 이 벽면 10m2에서 손실되는 열량(W)은? (단, 내화벽돌의 열전도율은 0.96 W/m·℃ 이다.)

  1. 710
  2. 1632
  3. 7096
  4. 14391
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 푸리에의 열전도 법칙을 적용하여 벽면을 통한 열손실량을 구합니다.
    $$ Q = k · A · \frac{Δ T}{L} $$
    $$ Q = 0.96 · 10 · \frac{320 - 150}{0.23} $$
    $$ Q = 7096 $$
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77. 에너지법령상 에너지원별 에너지열량 환산기준으로 총발열량이 가장 낮은 연료는? (단, 1L 기준이다.)

  1. 윤활유
  2. 항공유
  3. B-C유
  4. 휘발유
(정답률: 63%)
  • 휘발유는 다른 액체 연료에 비해 밀도가 낮아 1L당 총발열량이 가장 낮습니다.
    * 윤활유: 휘발유보다 밀도가 높아 1L당 총발열량이 높으므로 오답.
    * 항공유: 휘발유보다 밀도가 높아 1L당 총발열량이 높으므로 오답.
    * B-C유: 휘발유보다 밀도가 훨씬 높아 1L당 총발열량이 가장 높으므로 오답.
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78. 보온재의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 밀도가 작을 것
  2. 열전도율이 작을 것
  3. 재료가 부드러울 것
  4. 내열, 내약품성이 있을 것
(정답률: 70%)
  • 보온재의 구비조건은 열의 이동을 효과적으로 차단하고 사용 환경에 적합한 내구성을 갖추는 것입니다.
    오답 노트:
    * 밀도가 작을 것: 밀도가 작아야 내부에 공극을 많이 포함하여 열전도율을 낮출 수 있으므로 오답.
    * 열전도율이 작을 것: 보온재의 가장 기본적인 구비조건이므로 오답.
    * 내열, 내약품성이 있을 것: 고온이나 화학물질에 노출될 수 있는 환경에서 보온 성능을 유지하기 위해 필요한 조건이므로 오답.
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79. 에너지이용 합리화법령상 연간 에너지사용량이 20만 티오이 이상인 에너지다소비사업자의 사업장이 받아야 하는 에너지진단주기는 몇 년인가? (단, 에너지진단은 전체진단이다.)

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 62%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 연간 에너지사용량이 20만 티오이 이상인 에너지다소비사업자는 5년마다 에너지진단을 받아야 합니다.
    오답 노트:
    - 3: 에너지이용 합리화법령상 에너지진단 주기는 3년이 아니므로 오답.
    - 4: 에너지이용 합리화법령상 에너지진단 주기는 4년이 아니므로 오답.
    - 6: 에너지이용 합리화법령상 에너지진단 주기는 6년이 아니므로 오답.
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80. 감압밸브에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 작동방식에는 직동식과 파일럿식이 있다.
  2. 증기용 감압밸브의 유입측에는 안전밸브를 설치하여야 한다.
  3. 감압밸브를 설치할 때는 직관부를 호칭경의 10배 이상으로 하는 것이 좋다.
  4. 감압밸브를 2단으로 설치할 경우에는 1단의 설정압력을 2단보다 높게 하는 것이 좋다.
(정답률: 60%)
  • 감압밸브의 안전밸브는 저압측(유출측)을 과압으로부터 보호하기 위해 유출측에 설치하는 것이 일반적입니다.
    오답 노트
    * 작동방식에는 직동식과 파일럿식이 있다: 감압밸브의 작동방식에는 직동식과 파일럿식이 있으므로 맞는 설명.
    * 감압밸브를 설치할 때는 직관부를 호칭경의 10배 이상으로 하는 것이 좋다: 감압밸브 전후에 충분한 직관부를 설치하는 것은 안정적인 작동을 위해 필요한 사항이므로 맞는 설명.
    * 감압밸브를 2단으로 설치할 경우에는 1단의 설정압력을 2단보다 높게 하는 것이 좋다: 2단 감압 시 1단에서 2단으로 압력을 낮추는 것이므로 1단의 설정압력이 2단보다 높아야 하므로 맞는 설명.
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5과목: 열설비설계

81. epm(equivalents per million)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 물 1L에 함유되어 있는 불순물의 양을 mg 으로 나타낸 것
  2. 물 1톤에 함유되어 있는 불순물의 양을 mg 으로 나타낸 것
  3. 물 1L 중에 용해되어 있는 물질을 mg 당량수로 나타낸 것
  4. 물 1 gallon 중에 함유된 grain의 양을 나타낸 것
(정답률: 63%)
  • epm(equivalents per million)은 물 1L 중에 용해되어 있는 물질의 mg 당량수를 나타내는 농도 단위입니다.
    오답 노트:
    - 물 1L에 함유되어 있는 불순물의 양을 mg 으로 나타낸 것: mg/L는 질량 농도 단위이며, 당량 농도가 아님.
    - 물 1톤에 함유되어 있는 불순물의 양을 mg 으로 나타낸 것: 부피 단위가 1톤이며, 당량 농도가 아님.
    - 물 1 gallon 중에 함유된 grain의 양을 나타낸 것: 갤런과 그레인 단위는 미국식 경도 단위이며, 당량 농도가 아님.
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82. 증기트랩장치에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기관의 도중이나 상단에 설치하여 압력의 급상승 또는 급히 물이 들어가는 경우 다른 곳으로 빼내는 장치이다.
  2. 증기관의 도중이나 말단에 설치하여 증기의 일부가 응축되어 고여 있을 때 자동적으로 빼내는 장치이다.
  3. 보일러 동에 설치하여 드레인을 빼내는 장치이다.
  4. 증기관의 도중이나 말단에 설치하여 증기를 함유한 침전물을 분리시키는 장치이다.
(정답률: 71%)
  • 증기트랩장치는 증기관 내에 발생한 응축수를 자동적으로 배출하여 증기의 효율적인 사용을 돕는 장치이다.
    오답 노트
    * 증기관의 도중이나 상단에 설치하여 압력의 급상승 또는 급히 물이 들어가는 경우 다른 곳으로 빼내는 장치이다: 안전밸브 또는 릴리프 밸브에 대한 설명이다.
    * 보일러 동에 설치하여 드레인을 빼내는 장치이다: 보일러 블로우다운 밸브에 대한 설명이다.
    * 증기관의 도중이나 말단에 설치하여 증기를 함유한 침전물을 분리시키는 장치이다: 스트레이너 또는 분리기에 대한 설명이다.
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83. 저온부식의 방지 방법이 아닌 것은?

  1. 과잉공기를 적게 하여 연소한다.
  2. 발열량이 높은 황분을 사용한다.
  3. 연료첨가제(수산화마그네슘)를 이용하여 노점온도를 낮춘다.
  4. 연소 배기가스의 온도가 너무 낮지 않게 한다.
(정답률: 71%)
  • 저온부식은 연료 내 황 성분이 연소 과정에서 황산으로 변하여 발생하는 현상이므로, 황분 사용은 부식을 촉진하는 요인입니다.
    오답 노트
    * 과잉공기를 적게 하여 연소한다: 과잉공기를 줄이면 SO3 생성이 억제되어 황산 생성을 감소시키므로 저온부식 방지 방법입니다.
    * 연료첨가제(수산화마그네슘)를 이용하여 노점온도를 낮춘다: 연료첨가제는 SO3를 중화하여 황산 생성을 억제하거나 노점온도를 낮추는 효과가 있어 저온부식 방지 방법입니다.
    * 연소 배기가스의 온도가 너무 낮지 않게 한다: 배기가스 온도를 황산 노점온도 이상으로 유지하여 황산의 응축을 방지하므로 저온부식 방지 방법입니다.
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84. 급수처리에서 양질의 급수를 얻을 수 있으나 비용이 많이 들어 보급수의 양이 적은 보일러 또는 선박보일러에서 해수로부터 정수(pure water)를 얻고자 할 때 주로 사용하는 급수처리 방법은?

  1. 증류법
  2. 여과법
  3. 석회소다법
  4. 이온교환법
(정답률: 73%)
  • 증류법은 해수를 가열하여 증발시킨 후 응축시켜 염분과 불순물을 제거하고 순수한 물을 얻는 방법으로, 고순도 급수가 필요한 보일러나 선박에서 해수를 정수하는 데 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    * 여과법: 부유물질을 제거하는 방법으로, 해수의 염분을 제거할 수 없어 오답.
    * 석회소다법: 물의 경도를 제거하는 방법으로, 해수의 염분을 제거하는 데는 부적합하여 오답.
    * 이온교환법: 고순도 물을 얻을 수 있으나, 해수처럼 이온 농도가 높은 물에 직접 적용하기에는 비용 효율성이 낮아 오답.
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85. 보일러 설치·시공기준상 대형보일러를 옥내에 설치할 때 보일러 동체 최상부에서 보일러실 상부에 있는 구조물까지의 거리는 얼마 이상이어야 하는가? (단, 주철제보일러는 제외한다.)

  1. 60cm
  2. 1m
  3. 1.2m
  4. 1.5m
(정답률: 66%)
  • 보일러 설치·시공기준에 따라 대형보일러를 옥내에 설치할 때 보일러 동체 최상부에서 보일러실 상부 구조물까지의 거리는 유지보수 및 안전을 위해 1.2m 이상을 확보해야 합니다.
    오답 노트
    - 60cm: 대형보일러의 상부 이격거리 기준에 미달하여 오답.
    - 1m: 대형보일러의 상부 이격거리 기준에 미달하여 오답.
    - 1.5m: 최소 기준인 1.2m보다 크지만, 문제에서 요구하는 최소 거리는 1.2m이므로 오답.
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86. 보일러에 설치된 과열기의 역할로 틀린 것은?

  1. 포화증기의 압력증가
  2. 마찰저항 감소 및 관내부식 방지
  3. 엔탈피 증가로 증기소비량 감소 효과
  4. 과열증기를 만들어 터빈의 효율 증대
(정답률: 49%)
  • 과열기는 포화증기의 온도를 높여 과열증기를 만들지만, 압력은 일정하게 유지합니다.
    오답 노트
    * 포화증기의 압력증가: 과열기는 압력을 증가시키지 않고 온도를 높여 엔탈피를 증가시킵니다.
    * 마찰저항 감소 및 관내부식 방지: 과열증기는 건조하여 마찰 저항을 줄이고 관 내부의 부식을 방지합니다.
    * 엔탈피 증가로 증기소비량 감소 효과: 과열증기는 엔탈피가 높아 동일한 일에 필요한 증기량이 줄어듭니다.
    * 과열증기를 만들어 터빈의 효율 증대: 과열증기는 터빈 내부의 응축을 방지하여 터빈 효율을 높입니다.
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87. 지름이 d(cm), 두께가 t(cm)인 얇은 두께의 밀폐된 원통 안에 압력 P(MPa)가 작용할 때 원통에 발생하는 원주방향의 인장응력(MPa)을 구하는 식은?

(정답률: 63%)
  • 이 문제는 얇은 두께의 원통에 작용하는 내압에 의해 발생하는 원주방향 인장응력(후프 응력)을 구하는 공식에 대한 문제입니다.
    얇은 두께의 원통에 작용하는 원주방향 인장응력은 다음과 같습니다.
    $$ \sigma_h = \frac{Pd}{2t} $$
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88. 일반적으로 리벳이음과 비교할 때 용접이음의 장점으로 옳은 것은?

  1. 이음효율이 좋다.
  2. 잔류응력이 발생되지 않는다.
  3. 진동에 대한 감쇠력이 높다.
  4. 응력집중에 대하여 민감하지 않다.
(정답률: 73%)
  • 용접이음은 부재를 연속적으로 연결하여 단면 결손이 없어 이음효율이 높다.
    오답 노트
    * 잔류응력이 발생되지 않는다: 용접은 열변형으로 인해 잔류응력이 발생한다.
    * 진동에 대한 감쇠력이 높다: 용접이음은 리벳이음보다 진동 감쇠력이 낮다.
    * 응력집중에 대하여 민감하지 않다: 용접이음도 용접부 형상이나 결함으로 인해 응력집중이 발생한다.
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89. 보일러 설치검사기준에 대한 사항 중 틀린 것은?

  1. 5t/h 이하의 유류 보일러의 배기가스 온도는 정격 부하에서 상온과의 차가 300℃ 이하이어야 한다.
  2. 저수위안전장치는 사고를 방지하기 위해 먼저 연료를 차단한 후 경보를 울리게 해야 한다.
  3. 수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다.
  4. 수압시험 시 공기를 빼고 물을 채운 후 천천히 압력을 가하여 규정된 시험 수압에 도달된 후 30분이 경과된 뒤에 검사를 실시하여 검사가 끝날 때까지 그 상태를 유지한다.
(정답률: 72%)
  • 저수위안전장치는 사고를 방지하기 위해 먼저 경보를 울려 작업자에게 상황을 알린 후, 조치가 없을 경우 연료를 차단해야 한다.
    오답 노트
    * 5t/h 이하의 유류 보일러의 배기가스 온도는 정격 부하에서 상온과의 차가 300℃ 이하이어야 한다: 이는 5t/h 이하 유류 보일러의 배기가스 온도에 대한 올바른 설치검사기준이다.
    * 수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다: 모든 보일러는 설치검사 시 수압시험을 통해 안전성을 확인해야 한다.
    * 수압시험 시 공기를 빼고 물을 채운 후 천천히 압력을 가하여 규정된 시험 수압에 도달된 후 30분이 경과된 뒤에 검사를 실시하여 검사가 끝날 때까지 그 상태를 유지한다: 이는 수압시험의 올바른 절차에 대한 설명이다.
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90. 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준상 보일러 동체의 최소 두께로 틀린 것은?

  1. 안지름이 900mm 이하의 것 : 6mm(단, 스테이를 부착할 경우)
  2. 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하의 것 : 8mm
  3. 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하의 것 : 10mm
  4. 안지름이 1850mm 초과하는 것 : 12mm
(정답률: 75%)
  • 이 문제는 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준상 보일러 동체의 최소 두께에 대한 암기형 문제입니다.
    오답 노트:
    - 안지름이 900mm 이하의 것 : 6mm(단, 스테이를 부착할 경우): 스테이를 부착할 경우 최소 두께는 5mm이므로 틀린 설명입니다.
    - 안지름이 900mm 초과 1350mm 이하의 것 : 8mm: 열사용기자재 검사기준에 부합하는 내용입니다.
    - 안지름이 1350mm 초과 1850mm 이하의 것 : 10mm: 열사용기자재 검사기준에 부합하는 내용입니다.
    - 안지름이 1850mm 초과하는 것 : 12mm: 열사용기자재 검사기준에 부합하는 내용입니다.
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91. 노통보일러 중 원통형의 노통이 2개 설치된 보일러를 무엇이라고 하는가?

  1. 라몬트보일러
  2. 바브콕보일러
  3. 다우섬보일러
  4. 랭커셔보일러
(정답률: 77%)
  • 랭커셔보일러는 2개의 원통형 노통이 설치된 대표적인 노통보일러입니다.
    오답 노트
    * 라몬트보일러: 강제순환 수관보일러이므로 오답.
    * 바브콕보일러: 수관보일러이므로 오답.
    * 다우섬보일러: 노통이 1개인 노통보일러이므로 오답.
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92. 급수온도 20℃인 보일러에서 증기압력이 1MPa 이며 이 때 온도 300℃의 증기가 1 t/h씩 발생될 때 상당증발량은 약 몇 kg/h 인가? (단, 증기압력 1MPa에 대한 300℃의 증기엔탈피는 3052 kJ/kg, 20℃에 대한 급수엔탈피는 83kJ/kg 이다.)

  1. 1315
  2. 1565
  3. 1895
  4. 2325
(정답률: 32%)
  • 이 문제는 보일러의 상당증발량을 계산하는 문제입니다. 상당증발량은 실제 증발량에 증기 및 급수 엔탈피 차이를 100℃ 포화증기의 잠열로 나눈 값을 곱하여 구합니다.
    $$ W_e = W_s × \frac{h_s - h_f}{2257} $$
    $$ W_e = 1000 × \frac{3052 - 83}{2257} $$
    $$ W_e \approx 1315 $$
  • 3052-83/2257
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93. 전열면에 비등 기포가 생겨 열유속이 급격하게 증대하며, 가열면상에 서로 다른 기포의 발생이 나타나는 비등과정을 무엇이라고 하는가?

  1. 단상액체 자연대류
  2. 핵비등
  3. 천이비등
  4. 포밍
(정답률: 70%)
  • 핵비등은 가열면에서 기포 핵이 형성되어 기포가 발생하고 성장하며 떨어져 나가면서 열유속이 급격히 증대하는 비등 과정입니다.
    오답 노트
    * 단상액체 자연대류: 기포 발생 없이 액체의 밀도 차이로 열을 전달하는 과정이므로 오답.
    * 천이비등: 핵비등 이후 증기막이 형성되어 열유속이 감소하는 불안정한 비등이므로 오답.
    * 포밍: 액체 내에 기포가 안정적으로 유지되어 거품이 형성되는 현상이므로 오답.
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94. 고압 증기터빈에서 팽창되어 압력이 저하된 증기를 가열하는 보일러의 부속장치는?

  1. 재열기
  2. 과열기
  3. 절탄기
  4. 공기예열기
(정답률: 64%)
  • 이 장치는 고압 터빈에서 팽창하여 압력이 낮아진 증기를 다시 가열하여 저압 터빈으로 보내는 역할을 합니다.
    오답 노트
    * 과열기: 보일러에서 발생한 포화 증기를 터빈으로 보내기 전에 과열 증기로 만드는 장치이므로 오답.
    * 절탄기: 보일러 급수를 예열하여 보일러 효율을 높이는 장치이므로 오답.
    * 공기예열기: 연소용 공기를 예열하여 연소 효율을 높이는 장치이므로 오답.
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95. 보일러 슬러지 중에 염화마그네슘이 용존되어 있을 경우 180℃ 이상에서 강의 부식을 방지하기 위한 적정 pH는?

  1. 5.2±0.7
  2. 7.2±0.7
  3. 9.2±0.7
  4. 11.2±0.7
(정답률: 64%)
  • 보일러 슬러지에 염화마그네슘이 용존되어 있을 경우 고온에서 염화마그네슘이 가수분해되어 염산을 생성하므로, 이를 중화하고 강의 부식을 방지하기 위해 높은 알칼리성 pH를 유지해야 합니다.
    오답 노트:
    - 5.2±0.7: 산성 영역으로 부식을 가속화하므로 오답.
    - 7.2±0.7: 중성 영역으로 염산 생성 시 부식 방지에 충분하지 않으므로 오답.
    - 9.2±0.7: 약알칼리성이나 180℃ 이상의 고온에서 염화마그네슘에 의한 부식 방지에는 부족하므로 오답.
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96. 다음 중 보일러 내처리에 사용하는 pH 조정제가 아닌 것은?

  1. 수산화나트륨
  2. 탄닌
  3. 암모니아
  4. 제3인산나트륨
(정답률: 63%)
  • 탄닌은 보일러 스케일 방지 및 슬러지 분산제로 사용되는 유기물질로, pH 조정제가 아닙니다.
    오답 노트:
    - 수산화나트륨: 강알칼리성 물질로 보일러수의 pH를 높이는 데 사용됩니다.
    - 암모니아: 응축수 및 급수의 pH를 높여 산성 부식을 방지하는 데 사용됩니다.
    - 제3인산나트륨: 알칼리성을 띠어 보일러수의 pH를 높이고 인산염 처리제로 사용됩니다.
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97. 소용량주철제보일러에 대한 설명에서 ( ) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

  1. ㉠ 4, ㉡ 0.1
  2. ㉠ 5, ㉡ 0.1
  3. ㉠ 4, ㉡ 0.5
  4. ㉠ 5, ㉡ 0.5
(정답률: 71%)
  • 소용량주철제보일러는 전열면적이 5m² 이하이고 최고 사용압력이 0.1MPa 이하인 보일러를 말한다.
    오답 노트
    - ㉠ 4, ㉡ 0.1: 전열면적 ㉠이 4m²가 아닌 5m² 이하이다.
    - ㉠ 4, ㉡ 0.5: 전열면적 ㉠이 4m²가 아닌 5m² 이하이고, 최고 사용압력 ㉡이 0.5MPa가 아닌 0.1MPa 이하이다.
    - ㉠ 5, ㉡ 0.5: 최고 사용압력 ㉡이 0.5MPa가 아닌 0.1MPa 이하이다.
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98. 외경 30mm, 벽두께 2mm 의 관 내측과 외측의 열전달계수는 모두 3000W/m2·K 이다. 관 내부온도가 외부보다 30℃ 만큼 높고, 관의 열전도율이 100 W/m·K 일 때 관의 단위길이당 열손실량은 약 몇 W/m 인가?

  1. 2979
  2. 3324
  3. 3824
  4. 4174
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 원통형 벽을 통한 열전달 문제로, 내부 및 외부 대류 열전달과 관 벽의 전도 열전달 저항을 직렬로 연결하여 전체 열저항을 구하고, 이를 통해 단위 길이당 열손실량을 계산합니다.
    $$ \frac{Q}{L} = \frac{Δ T}{\frac{1}{2 π r_i h_i} + \frac{\ln(r_o/r_i)}{2 π k} + \frac{1}{2 π r_o h_o}} $$
    $$ \frac{Q}{L} = \frac{30}{\frac{1}{2 π (0.013)(3000)} + \frac{\ln(0.015/0.013)}{2 π (100)} + \frac{1}{2 π (0.015)(3000)}} $$
    $$ \frac{Q}{L} \approx 3824 $$
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99. 다음 그림과 같은 V형 용접이음의 인장응력(σ)을 구하는 식은?

(정답률: 69%)
  • V형 용접이음의 인장응력은 작용하는 힘을 용접부의 유효 단면적으로 나눈 값입니다.
    $$ σ = \frac{W}{A} $$
    여기서 유효 단면적(A)은 용접 목 두께(h)와 용접 길이(ℓ)의 곱이므로,
    $$ A = h\ell $$
    따라서 인장응력(σ)은 다음과 같이 표현됩니다.
    $$ σ = \frac{W}{h\ell} $$
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100. 대향류 열교환기에서 고온 유체의 온도는 TH1에서 TH2로, 저온 유체의 온도는 TC1에서 TC2로 열교환에 의해 변화된다. 열교환기의 대수평균온도차(LMTD)를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 49%)
  • 대향류 열교환기의 대수평균온도차(LMTD)는 양 끝단의 온도차를 로그 평균한 값으로 정의됩니다.

    $$ \text{LMTD} = \frac{(T_{H1} - T_{C2}) - (T_{H2} - T_{C1})}{\ln\left(\frac{T_{H1} - T_{C2}}{T_{H2} - T_{C1}}\right)} = \frac{T_{H1} - T_{H2} + T_{C1} - T_{C2}}{\ln\left(\frac{T_{H1} - T_{C2}}{T_{H2} - T_{C1}}\right)} $$
    이는 고온 유체의 입구 온도와 저온 유체의 출구 온도 차이(T_{H1} - T_{C2}) 및 고온 유체의 출구 온도와 저온 유체의 입구 온도 차이(T_{H2} - T_{C1})를 사용하여 계산됩니다. 다른 보기들은 대향류 열교환기의 LMTD를 계산하는 올바른 온도차 조합이나 수식 형태를 따르지 않습니다.
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