에너지관리기사 필기 기출문제복원 (2022-04-24)

에너지관리기사
(2022-04-24 기출문제)

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1과목: 연소공학

1. 세정 집진장치의 입자 포집원리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액적에 입자가 충돌하여 부착한다.
  2. 입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의하여 응집성을 증가시킨다.
  3. 미립자의 확산에 의하여 액적과의 접촉을 좋게 한다.
  4. 배기의 습도 감소에 의하여 입자가 서로 응집한다.
(정답률: 69%)
  • 세정 집진장치는 습식 방식으로, 배기의 습도를 증가시켜 입자 포집 효율을 높인다.
    습도 감소는 응집을 방해한다.
    액적에 입자가 충돌하여 부착한다: 세정 집진의 주요 포집 원리 중 하나이다.
    입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의하여 응집성을 증가시킨다: 증기 응결은 미세 입자의 크기를 키워 포집을 용이하게 한다.
    미립자의 확산에 의하여 액적과의 접촉을 좋게 한다: 브라운 운동에 의한 확산은 미세 입자가 액적과 접촉할 기회를 늘린다.

  • 1. 세정 집진장치의 입자 포집원리+ : 입자가 서로 응집 한다 ->> 입자를 포집합니다
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2. 저위발열량 93766kJ/Nm3의 C3H8을 공기비 1.2로 연소시킬 때 이론 연소온도는 약 몇 K인가? (단, 배기가스의 평균비열은 1.653kJ/Nm3ㆍK이고 다른 조건은 무시한다.)

  1. 1656
  2. 1756
  3. 1856
  4. 1956
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 연료의 저위발열량과 배기가스의 비열, 공기비를 이용하여 이론 연소온도를 계산합니다.
    프로판(C3H8)의 연소 반응식: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
    이론 산소량 = 5 Nm³
    이론 공기량 = 5 / 0.21 = 23.81 Nm³
    이론 연소 가스량 (습윤) = 3 Nm³ (CO2) + 4 Nm³ (H2O) + (23.81 - 5) Nm³ (N2) = 3 + 4 + 18.81 = 25.81 Nm³
    실제 공기량 = 23.81 Nm³ × 1.2 = 28.572 Nm³
    실제 배기가스량 = 이론 연소 가스량 (습윤) + (실제 공기량 - 이론 공기량) = 25.81 + (28.572 - 23.81) = 25.81 + 4.762 = 30.572 Nm³
    $$T = \frac{H_L}{V_g \cdot C_p}$$

    $$T = \frac{93766}{30.572 \cdot 1.653}$$

    $$T = 1856.0 K$$
  • Hl=G*C*Δt=G*C*(t2-t1)
    ∴ t2=Hl/G*C* +t1
    C3H8+5O2→3CO2+4H2O
    G=(m-0.21)Ao+연소생성물
    =m-0.21)*Oo/0.21+연소생성물
    = (1.2-0.21)*5/0.21+7=30.57
    ∴ 이론 연소온도
    t2=Hl/G*C* +t1
    =93766/30.57*1.653=1855.57
    ≒ 1856
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3. 탄소(C) 84w%, 수소(H) 12w%, 수분 4w의 중량조성을 갖는 액체연료에서 수분을 완전히 제거한 다음 1시간당 5kg을 완전연소시키는데 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3/h인가?

  1. 55.6
  2. 65.8
  3. 73.5
  4. 89.2
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 연료의 조성과 연소량을 이용하여 이론산소량을 구한 후, 이를 바탕으로 이론공기량을 계산합니다.
    먼저 수분을 제거한 건조 연료의 탄소와 수소 비율을 계산합니다.
    건조 연료의 탄소(C) 비율 = 84 / (100 - 4) = 0.875
    건조 연료의 수소(H) 비율 = 12 / (100 - 4) = 0.125
    $$A_0 = \frac{1}{0.21} \left( \frac{C}{12} \times 22.4 + \frac{H}{4} \times 22.4 \right)$$

    $$A_0 = \frac{1}{0.21} \left( \frac{0.875}{12} \times 22.4 + \frac{0.125}{4} \times 22.4 \right) = 11.111 Nm^3/kg$$

    $$총 이론공기량 = A_0 \times 연료 소비량 = 11.111 Nm^3/kg \times 5 kg/h = 55.555 Nm^3/h$$

    $$최종 결과 \approx 55.6 Nm^3/h$$
  • Ao=(1.867(84/84+12)*5.6(12/84+12)/0.21)*5=55.5625=55.6Nm3/h
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4. 다음 체적비(%)의 코크스로 가스 1Nm3를 완전연소시키기 위하여 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 0.97
  2. 2.97
  3. 4.97
  4. 6.97
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 혼합 가스의 이론 산소량과 이론 공기량을 계산하는 문제입니다.
    각 가연성 성분의 연소 반응식을 통해 필요한 산소량을 구하고, 혼합 가스 내의 산소량을 제외한 후 공기량으로 환산합니다.
    $$O_0 = \frac{1}{100} \left( 0.5 \cdot CO + 2 \cdot CH_4 + 0.5 \cdot H_2 + 3 \cdot C_2H_4 - O_2 \right)$$

    $$O_0 = \frac{1}{100} \left( 0.5 \cdot 6.6 + 2 \cdot 32.5 + 0.5 \cdot 52.0 + 3 \cdot 3.4 - 0.1 \right)$$

    $$O_0 = \frac{1}{100} \left( 3.3 + 65.0 + 26.0 + 10.2 - 0.1 \right) = 1.044 Nm^3/Nm^3 gas$$

    이론 공기량 (L_0)은 이론 산소량을 공기 중 산소 농도(0.21)로 나누어 구합니다.
    $$L_0 = \frac{O_0}{0.21}$$

    $$L_0 = \frac{1.044}{0.21}$$

    $$L_0 = 4.97 Nm^3$$
  • C2H4+3O2 →2CO2+2H2O
    CO+1/2O2 → CO2
    H2+1/2O2 → H2O
    CH4+2O2 → CO2+2H2O
    Ao=Oo/0.21=3*0.034+0.5*0.066+0.5*0.52+2*0.325/0.21=4.97
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5. 표준 상태에서 메탄 1mol이 연소할 때 고위발열량과 저위발열량의 차이는 약 몇 kJ인가? (단, 물의 증발잠열은 44kJ/mol이다.)

  1. 42
  2. 68
  3. 76
  4. 88
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 고위발열량과 저위발열량의 차이가 연소 생성물 중 수증기의 응축열(증발잠열)에 의해 발생한다는 원리를 적용하여 계산합니다.
    메탄(CH4) 1mol 연소 시 2mol의 물(H2O)이 생성됩니다.
    $$고위발열량 - 저위발열량 = (생성된 물의 몰수) \times (물의 증발잠열)$$

    $$= 2 mol \times 44 kJ/mol$$

    $$= 88 kJ$$

  • 메탄 1mol 연소할 때 물 2mol 발생
    따라서,
    열량차이(Kj)=44Kj/mol × 2mol = 88Kj
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6. 가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도
  2. 산소농도
  3. 점화에너지
  4. 용기의 두께
(정답률: 76%)
  • 용기의 두께는 가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 직접적인 영향을 주지 않는 요소입니다.
    온도: 온도가 높을수록 폭발한계 범위가 넓어지므로 영향을 줍니다.
    산소농도: 산소농도가 높을수록 폭발한계 범위가 넓어지므로 영향을 줍니다.
    점화에너지: 점화에너지가 클수록 폭발한계 범위가 넓어지므로 영향을 줍니다.
  • 2. 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소 + : 용기의 두께
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7. 가스폭발 위험 장소의 분류에 속하지 않은 것은?

  1. 제0종 위험장소
  2. 제1종 위험장소
  3. 제2종 위험장소
  4. 제3종 위험장소
(정답률: 67%)
  • 가스폭발 위험 장소는 제0종, 제1종, 제2종으로 분류되며, 제3종 위험장소는 존재하지 않습니다.
  • 제0종 위험장소
    → 항상 또는 장시간 가연성 가스 또는 증기가 존재하는 장소

    제1종 위험장소
    → 정상적인 운전 중 가연성 가스 또는 증기가 때때로 존재할 수 있는 장소

    제2종 위험장소
    → 정상적인 운전 중에는 존재하지 않지만, 고장 등의 비정상 상태에서만 일시적으로 가연성 가스 또는 증기가 존재할 수 있는 장소

    제3종 위험장소는 공식적인 분류에 존재하지 않습니다.
  • 7. 가스폭발 위험 장소의 분류 + : 3종 ->>0,1,2종
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8. 기계분(스토커) 화격자 중 연소하고 있는 석탄의 화층 위에 석탄을 기계적으로 산포하는 방식은?

  1. 횡입(쇄상)식
  2. 상입식
  3. 하입식
  4. 계단식
(정답률: 61%)
  • 상입식은 석탄을 화층 위에 기계적으로 산포하여 연소시키는 방식입니다.
    횡입(쇄상)식: 석탄을 화격자 위로 밀어 넣어 연소시키는 방식이므로 오답.
    하입식: 석탄을 화격자 아래에서 위로 밀어 올려 연소시키는 방식이므로 오답.
    계단식: 화격자가 계단 형태로 되어 석탄이 아래로 이동하며 연소하는 방식이므로 오답.
  • 7. 석탄의 화층 위에 석탄을 기계적으로 산포하는 방식은 : 상입식
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9. 중유를 연소하여 발생된 가스를 분석하였더니 체적비로 CO2는 14%, O2는 7%, N2는 79%이었다. 이 때 공기비는 약 얼마인가? (단, 연료에 질소는 포함하지 않는다.)

  1. 1.4
  2. 1.5
  3. 1.6
  4. 1.7
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 배기가스 중 산소 농도를 이용하여 공기비를 구하는 문제입니다.
    공기비(m)는 21을 (21에서 산소 농도를 뺀 값)으로 나누어 계산합니다.
    $$m = \frac{21}{21 - O_2}$$

    $$m = \frac{21}{21 - 7}$$

    $$m = 1.5$$
  • M=21/21-O2(%)=21/21-7=1.5
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10. 일반적인 천연가스에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 주성분은 메탄이다.
  2. 옥탄가가 높아 자동차 연료로 사용이 가능하다.
  3. 프로판가스보다 무겁다.
  4. LNG는 대기압 하에서 비등점이 -162℃인 액체이다.
(정답률: 70%)
  • 천연가스의 주성분인 메탄(분자량 약 16)은 공기(평균 분자량 약 29)보다 가볍고, 프로판(분자량 약 44)보다 훨씬 가볍다.
    주성분은 메탄이다: 천연가스의 80~90% 이상이 메탄이다.
    옥탄가가 높아 자동차 연료로 사용이 가능하다: 천연가스는 옥탄가가 높아 압축착화기관(CNG 차량) 연료로 사용된다.
    LNG는 대기압 하에서 비등점이 -162℃인 액체이다: LNG는 액화천연가스로, 초저온에서 액체 상태로 저장 및 운송된다.
  • 10. 천연가스 설명 + : 프로판가스 보다 무겁다 ->> 가볍다
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11. 다음 중 일반적으로 연료가 갖추어야 할 구비조건이 아닌 것은?

  1. 연소 시 배출물이 많아야 한다.
  2. 저장과 운반이 편리해야 한다.
  3. 사용 시 위험성이 적어야 한다.
  4. 취급이 용이하고 안전하며 무해하여야 한다.
(정답률: 76%)
  • 연료는 연소 시 배출물이 적어야 환경 오염을 줄이고 효율적인 연소를 할 수 있다.
    저장과 운반이 편리해야 한다: 연료의 중요한 구비조건이다.
    사용 시 위험성이 적어야 한다: 안전성은 연료의 필수 구비조건이다.
    취급이 용이하고 안전하며 무해하여야 한다: 취급의 용이성과 안전성은 연료의 중요한 구비조건이다.
  • 11. 연료의 구비조건 + : 연소 시 배출물이 많아야 한다 ->>적어야
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12. 코크스의 적정 고온 건류온도(℃)는?

  1. 500~600
  2. 1000~1200
  3. 1500~1800
  4. 2000~2500
(정답률: 64%)
  • 코크스의 적정 고온 건류온도는 1000~1200℃이다.
  • 12. 코크스의 고온 건류온도 는? : 약1000도
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13. 수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은 약 몇 kg인가?

  1. 3.20
  2. 4.48
  3. 6.40
  4. 12.8
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 수소의 완전연소 반응식을 통해 이론 산소량을 구하고, 과잉공기계수를 이용하여 실제 공급된 산소량과 반응 후 남은 잔여 산소량을 계산합니다.
    $$잔여 산소량 = (\frac{수소 질량}{수소 분자량} \times \frac{산소 분자량}{2}) \times (과잉공기계수 - 1)$$

    $$잔여 산소량 = (\frac{4}{2} \times \frac{32}{2}) \times (1.4 - 1)$$

    $$잔여 산소량 = 12.8 kg$$
  • 32*0.4=12.8
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14. 액화석유가스(LPG)의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 인화폭발의 위험성이 크다.
  2. 상온, 대기압에서는 액체이다.
  3. 가스의 비중은 공기보다 무겁다.
  4. 기화잠열이 커서 냉각제로도 이용 가능하다.
(정답률: 63%)
  • 액화석유가스(LPG)는 상온, 대기압에서 기체 상태이며, 압력을 가하여 액체로 저장합니다.
    인화폭발의 위험성이 크다: 가연성 가스로 인화 및 폭발 위험이 크므로 옳은 설명입니다.
    가스의 비중은 공기보다 무겁다: 프로판과 부탄이 주성분으로 공기보다 무거우므로 옳은 설명입니다.
    기화잠열이 커서 냉각제로도 이용 가능하다: 기화 시 많은 열을 흡수하여 냉매로 사용될 수 있으므로 옳은 설명입니다.
  • 14. LPG의 성질 + : 상온, 대기압에서는 액체이다.->>기체
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15. 다음 대기오염 방지를 위한 집진장치 중 습식집진장치에 해당하지 않는 것은?

  1. 백필터
  2. 층진탑
  3. 벤투리 스크러버
  4. 사이클론 스크러버
(정답률: 64%)
  • 백필터는 여과포를 이용하여 분진을 포집하는 건식 집진장치입니다.
    층진탑: 액체를 분사하여 오염물질을 제거하는 습식 집진장치이므로 오답입니다.
    벤투리 스크러버: 고속의 가스와 액체를 충돌시켜 미세 입자를 포집하는 습식 집진장치이므로 오답입니다.
    사이클론 스크러버: 사이클론의 원리에 물 분사를 결합한 습식 집진장치이므로 오답입니다.
  • 15. 습식집진장치에 해당하지 + : 백필터 ->>건식
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16. 황(S) 1kg을 이론공기량으로 완전연소시켰을 때 발생하는 연소가스량은 약 몇 Nm3인가?

  1. 0.70
  2. 2.00
  3. 2.63
  4. 3.33
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 황의 완전연소 반응식을 통해 생성되는 이산화황(SO2)의 부피와 이론공기량에 포함된 질소(N2)의 부피를 합산하여 총 연소가스량을 구합니다.
    $$연소가스량 = (\frac{황의 질량}{황의 분자량} \times 22.4 Nm^3/kmol) + ((\frac{황의 질량}{황의 분자량} \times 22.4 Nm^3/kmol) / 0.21) \times 0.79$$

    $$연소가스량 = (\frac{1}{32} \times 22.4) + ((\frac{1}{32} \times 22.4) / 0.21) \times 0.79$$

    $$연소가스량 = 3.33 Nm^3$$
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17. 대도시의 광화학 스모그(smog) 발생의 원인 물질로 문제가 되는 것은?

  1. NOX
  2. He
  3. CO
  4. CO2
(정답률: 69%)
  • 광화학 스모그는 질소산화물(NOx)과 탄화수소(HC)가 태양광선에 의해 반응하여 생성되는 2차 오염물질이 주원인입니다.
    He: 대기오염 물질이 아닌 비활성 기체이므로 오답입니다.
    CO: 일산화탄소는 광화학 스모그의 직접적인 원인 물질이 아니므로 오답입니다.
    CO2: 이산화탄소는 지구 온난화의 주범이지만, 광화학 스모그의 직접적인 원인 물질은 아니므로 오답입니다.
  • 17. 광화학 스모그(smog) 발생의 원인 물질 : NOX ->>질소산화물
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18. 기체연료의 일반적인 특징으로 틀린 것은?

  1. 연소효율이 높다.
  2. 고온을 얻기 쉽다.
  3. 단위 용적당 발열량이 크다.
  4. 누출되기 쉽고 폭발의 위험성이 크다.
(정답률: 68%)
  • 기체 연료는 액체나 고체 연료에 비해 단위 용적당 발열량이 작습니다.
    연소효율이 높다: 기체 연료는 공기와의 혼합이 용이하여 연소효율이 높으므로 옳은 설명.
    고온을 얻기 쉽다: 연소 조절이 용이하여 고온을 얻기 쉬우므로 옳은 설명.
    누출되기 쉽고 폭발의 위험성이 크다: 기체는 확산성이 커서 누출 시 폭발 위험이 높으므로 옳은 설명.
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19. 다음 반응식으로부터 프로판 1kg의 발열량은 약 몇 Mj인가?

  1. 33.1
  2. 40.0
  3. 49.6
  4. 65.8
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 헤스의 법칙을 이용하여 프로판(C3H8)의 연소 반응식을 구성하고, 주어진 원소의 연소열을 통해 프로판 1kg당 발열량을 계산합니다.
    프로판(C3H8)의 연소 반응식: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
    프로판 1몰의 연소열은 탄소 3몰과 수소 4몰의 연소열 합과 같습니다.
    $$H_{C_3H_8} = (3 \cdot H_C) + (4 \cdot H_{H_2})$$

    $$H_{C_3H_8} = (3 \cdot 406) + (4 \cdot 241) = 1218 + 964 = 2182 kJ/mol$$

    프로판의 분자량 = 3 × 12 + 8 × 1 = 44 kg/kmol
    $$발열량 = \frac{2182 kJ/mol}{44 g/mol} = 49.59 kJ/g$$

    $$발열량 = 49.6 MJ/kg$$
  • C3H8+5O2→3CO2+4H2O
    =3*406+4*241=2182KJ
    프로판 1G의 발열량=2182*MOL/44G=49.45KJ/G
    프로판 1KG의 발열량=49..45*1000G/1KG=49.6MJ/KG
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20. 석탄, 코크스, 목재 등을 직열상태로 가열하고, 공기로 불완전 연소시켜 얻는 연료는?

  1. 천연가스
  2. 수성가스
  3. 발생로가스
  4. 오일가스
(정답률: 65%)
  • 발생로가스는 석탄, 코크스, 목재 등을 공기로 불완전 연소시켜 얻는 저열량 가스 연료입니다.
    천연가스: 지하에서 직접 채취하는 가스이므로 오답.
    수성가스: 고온의 코크스에 수증기를 통과시켜 얻는 가스이므로 오답.
    오일가스: 중유 등을 열분해하여 얻는 가스이므로 오답.
  • 20. 석탄, 코크스, 목재 등을 직열상태로 가열하고, 공기로 불완전 연소시켜 얻는 연료는? : 발생로가스 ->>환경오염물질인 메탄가스를 활용하여 에너지를 생산하는 친환경적인 방법 중 하나입니다
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2과목: 열역학

21. 다음 중 물의 임계압력에 가장 가까운 값은?

  1. 1.03 kPa
  2. 100 kPa
  3. 22 MPa
  4. 63 MPa
(정답률: 56%)
  • 물의 임계압력은 22.06 MPa로, 22 MPa이 가장 가깝습니다.
    1.03 kPa: 대기압(약 101.3 kPa)보다 훨씬 낮은 압력이므로 오답.
    100 kPa: 대기압과 유사한 압력이므로 오답.
    63 MPa: 물의 임계압력보다 훨씬 높은 압력이므로 오답.
  • 21. 물의 임계압력에 가장 가까운 값은? : 22 kPa ->>기체 상태로 변하는 압력
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22. 27℃, 100kPa에 있는 이상기체 1kg을 700 kPa까지 가역 단열압축 하였다. 이 때 소요된 일의 크기는 몇 kJ인가? (단, 이 기체의 비열비는 1.4, 기체상수는 0.287 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 100
  2. 160
  3. 320
  4. 400
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 이상기체의 가역 단열 압축 과정에서 소요된 일의 크기를 계산하는 문제입니다.
    단열 과정의 온도-압력 관계식을 이용하여 최종 온도를 구한 후, 일량 공식을 적용합니다.
    $$T_2 = T_1 \cdot \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$$

    $$T_2 = 300 \cdot \left(\frac{700}{100}\right)^{\frac{1.4-1}{1.4}}$$

    $$T_2 = 519.6 K$$

    $$W = \frac{mR(T_2 - T_1)}{k-1}$$

    $$W = \frac{1 \cdot 0.287 \cdot (519.6 - 300)}{1.4-1}$$

    $$W = 160 kJ$$
  • 가역단열과정 T2/T1=(v1/v2)^(k-1)=(P2/P1)^((k-1)/k), T2=T1*(P2/P1)^((k-1)/k)=(273+27)*(700/100)^((1.4-1)/1.4)=523K
    W=mR/(k-1)*(T2-T1)=1*0.287/(1.4-1)*(523-300)=160kJ
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23. “PVn=일정”인 과정에서 밀폐계가 하는 일을 나타낸 것은? (단, P는 압력, V는 부피, n은 상수이며, 첨자 1, 2는 각각 과정 전ㆍ후 상태를 나타낸다.)

  1. P2V2-P1V1
  4. P1V1n(V2-V1)
(정답률: 55%)
  • PVn=일정인 폴리트로픽 과정에서 밀폐계가 하는 일은 $$$$ W = \frac{P_1V_1 - P_2V_2}{n-1} $$$$로 정의됩니다.
    P2V2-P1V1: 이 식은 폴리트로픽 과정의 일량 공식이 아니므로 오답.
    P1V1n(V2-V1): 이 식은 폴리트로픽 과정의 일량 공식이 아니므로 오답.
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24. 압력 1MPa인 포화액의 비체적 및 비엔탈피는 각각 0.0012m3/kg, 762.8kJ/kg이고, 포화증기의 비체적 및 비엔탈피는 각각 0.1944m3/kg, 2778.1kJ/kg이다. 이 압력에서 건도가 0.7인 습증기의 단위 질량당 내부에너지는 약 몇 kJ/kg인가?

  1. 2037.1
  2. 2173.8
  3. 2251.3
  4. 2393.5
(정답률: 28%)
  • 이 문제는 습증기의 건도와 포화액 및 포화증기의 물성치를 이용하여 습증기의 단위 질량당 내부에너지를 계산하는 문제입니다.
    엔탈피와 비체적을 먼저 구한 후 내부에너지 관계식을 적용합니다.
    $$h = h_f + x \cdot (h_g - h_f)$$

    $$h = 762.8 + 0.7 \cdot (2778.1 - 762.8)$$

    $$h = 2173.51 kJ/kg$$

    $$v = v_f + x \cdot (v_g - v_f)$$

    $$v = 0.0012 + 0.7 \cdot (0.1944 - 0.0012)$$

    $$v = 0.13644 m^3/kg$$

    $$u = h - P \cdot v$$

    $$u = 2173.51 - (1000 \cdot 0.13644)$$

    $$u = 2037.1 kJ/kg$$
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25. 냉동능력을 나타내는 단위로 0℃의 물 1000kg을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 만드는 능력을 무엇이라 하는가?

  1. 냉동계수
  2. 냉동마력
  3. 냉동톤
  4. 냉동률
(정답률: 65%)
  • 0℃의 물 1000kg을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 만드는 데 필요한 열량을 제거하는 능력을 냉동톤이라고 합니다.
    냉동계수: 냉동기의 성능을 나타내는 무차원 값(COP)이므로 오답.
    냉동마력: 냉동기의 동력을 나타내는 단위로 오답.
    냉동률: 일반적으로 사용되는 냉동능력 단위가 아니므로 오답.
  • 25. 냉동능력을 나타내는 단위, 얼음으로 만드는 능력 : 냉동톤
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26. 압축비가 5인 오토 사이클기관이 있다. 이 기관이 15~1500℃의 온도범위에서 작동할 때 최고압력은 약 몇 kPa인가? (단, 최저압력은 100kPa, 비열비는 1.4이다.)

  1. 3090
  2. 2650
  3. 1961
  4. 1247
(정답률: 28%)
  • 이 문제는 오토 사이클 기관의 단열 압축 및 정적 가열 과정을 통해 최고 압력을 구하는 문제입니다.
    이상기체 상태 방정식과 단열 과정 관계식을 적용합니다.
    $$T_2 = T_1 \cdot r_c^{k-1}$$

    $$T_2 = (15 + 273.15) \cdot 5^{1.4-1}$$

    $$T_2 = 548.40 K$$

    $$P_2 = P_1 \cdot r_c^k$$

    $$P_2 = 100 \cdot 5^{1.4}$$

    $$P_2 = 951.80 kPa$$

    $$P_3 = P_2 \cdot \frac{T_3}{T_2}$$

    $$P_3 = 951.80 \cdot \frac{1500 + 273.15}{548.40}$$

    $$P_3 = 3090 kPa$$
  • 압축비=V1/V2, T2/T1=(V1/V2)^(k-1)=(P2/P1)^((k-1)/K)
    T2=T1(V1/V2)^(k-1)=(273+15)*5^(1.4-1)=548K
    P2=P1(V1/V2)^k=100kPa*5^1.4=951.83kPa
    Pmax=P3=P2(T3/T2)=951.83*((1500+273)/548)=3080kPa
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27. 온도 30℃, 압력 350kPa에서 비체적이 0.449m3/kg인 이상기체의 기체상수는 약 몇 kJ/kgㆍK인가?

  1. 0.143
  2. 0.287
  3. 0.518
  4. 0.842
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식(Pv = RT)을 이용하여 기체상수 R을 계산합니다.
    온도는 절대온도(K)로 변환하여 사용합니다.
    $$R = \frac{P \cdot v}{T}$$

    $$R = \frac{350 kPa \cdot 0.449 m^3/kg}{(30 + 273.15) K} = \frac{350 \cdot 0.449}{303.15} = 0.5183 kJ/kg \cdot K$$

    $$최종 결과 \approx 0.518 kJ/kg \cdot K$$
  • PV=MRT
    RT=P*V/M
    R=P*Vs/T=350*0.449/273+30=0.518
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28. 브레이튼 사이클의 이론 열효율을 높일 수 있는 방법으로 틀린 것은?(문제 오류로 가답안 발표시 1번으로 발표되었으나 확정답안 발표시 1, 3번이 정답 처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 공기의 비열비를 감소시킨다.
  2. 터빈에서 배출되는 공기의 온도를 낮춘다.
  3. 연소기로 공급되는 공기의 온도를 낮춘다.
  4. 공기압축기의 압력비를 증가시킨다.
(정답률: 51%)
  • 브레이튼 사이클의 이론 열효율은 비열비가 증가할수록 높아지므로, 공기의 비열비를 감소시키는 것은 열효율을 낮추는 방법입니다.
    터빈에서 배출되는 공기의 온도를 낮춘다: 열효율을 높이는 방법입니다.
    연소기로 공급되는 공기의 온도를 낮춘다: 압축기 입구 온도를 낮추는 것과 같은 효과로, 열효율을 높이는 방법입니다.
    공기압축기의 압력비를 증가시킨다: 열효율을 높이는 방법입니다.
  • 28. 브레이튼 사이클의 이론 열효율을 높일 수 있는 방법 + : 공기의 비열비를 감소 시킨다. ->>공기의 비열비를 중가
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29. 다음 중 이상적인 랭킨 사이클의 과정으로 옳은 것은?

  1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정압방열
  2. 단열압축→정압가열→단열팽창→정적방열
  3. 단열압축→정압가열→단열팽창→정압방열
  4. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적방열
(정답률: 59%)
  • 이상적인 랭킨 사이클은 급수펌프에서의 단열압축, 보일러에서의 정압가열, 터빈에서의 단열팽창, 응축기에서의 정압방열의 4가지 과정으로 구성됩니다.
    단열압축→정적가열→단열팽창→정압방열: 정적가열이 아닌 정압가열입니다.
    단열압축→정압가열→단열팽창→정적방열: 정적방열이 아닌 정압방열입니다.
    단열압축→정적가열→단열팽창→정적방열: 정적가열과 정적방열이 아닌 정압가열과 정압방열입니다.
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30. 열역학 제1법칙을 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 절대 영도 즉 0K에는 도달할 수 없다.
  2. 흡수한 열을 전부 일로 바꿀 수는 없다.
  3. 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
  4. 제3의 물체와 열평형에 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형에 있으며, 물체의 온도는 서로 같다.
(정답률: 67%)
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 계의 에너지 총량은 항상 일정하게 보존됨을 의미합니다.
    절대 영도 즉 0K에는 도달할 수 없다: 열역학 제3법칙에 대한 설명입니다.
    흡수한 열을 전부 일로 바꿀 수는 없다: 열역학 제2법칙에 대한 설명입니다.
    제3의 물체와 열평형에 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형에 있으며, 물체의 온도는 서로 같다: 열역학 제0법칙에 대한 설명입니다.
  • 30. 열역학 제1법칙을 설명 + : 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다. -->>열을 일로 변환할 때에도 일을 열로 변환할 때에도 전체 계의 에너지는 변하지 않으며, 에너지는 계속 보존됩니다
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31. 냉매가 구비해야 할 조건 중 틀린 것은?

  1. 증발열이 클 것
  2. 비체적이 작을 것
  3. 임계온도가 높을 것
  4. 비열비가 클 것
(정답률: 50%)
  • 냉매는 압축기에서 압축될 때 압축일이 작아야 하므로 비열비가 작을수록 유리합니다.
    증발열이 클 것: 증발열이 커야 적은 순환량으로도 큰 냉동 효과를 얻을 수 있어 유리합니다.
    비체적이 작을 것: 비체적이 작아야 압축기 크기를 줄일 수 있고 압축일도 감소하여 유리합니다.
    임계온도가 높을 것: 임계온도가 높아야 고온에서도 응축이 가능하여 냉동 사이클 운전 범위가 넓어집니다.
  • 31. 냉매가 구비조건 + : 비열비가 클 것 ->>작을것(작을수록 좋으며, 이는 냉매의 냉각 효과를 높이면서도 소비되는 에너지를 최소화할 수 있기 때문)
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32. 성능계수가 4.3인 냉동기가 1시간 동안 30MJ의 열을 흡수한다. 이 냉동기를 작동하기 위한 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 0.25
  2. 1.94
  3. 6.24
  4. 10.4
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 냉동기의 성능계수(COP) 정의를 이용하여 냉동 능력을 동력으로 변환하는 문제입니다.
    기본 공식: $$COP = \frac{Q_L}{W_{in}} \quad \Rightarrow \quad W_{in} = \frac{Q_L}{COP} \quad \Rightarrow \quad Power = \frac{W_{in}}{시간}$$
    숫자 대입: $$W_{in} = \frac{30 \times 10^6 J}{4.3} = 6976744.186 J$$
    $$Power = \frac{6976744.186 J}{3600 s}$$

    최종 결과: $$Power = 1938.0 W \approx 1.94 kW$$
  • W=Q2/COPr=30*10^3/4.3*3,600=1.94kW
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33. 단열 밀폐되어 있는 탱크 A, B가 밸브로 연결되어 있다. 두 탱크에 들어있는 공기(이상기체)의 질량은 같고, A탱크의 체적은 B탱크 체적의 2배, A탱크의 압력은 200kPa, B탱크의 압력은 100kPa이다. 밸브를 열어서 평형이 이루어진 후 최종 압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 120
  2. 133
  3. 150
  4. 167
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식과 질량 보존 법칙, 그리고 단열 혼합 시 내부 에너지 보존을 이용하여 최종 압력을 구합니다.
    기본 공식: $$P_f = \frac{P_A V_A + P_B V_B}{V_A + V_B}$$
    숫자 대입: $$P_f = \frac{(200 kPa \cdot 2V) + (100 kPa \cdot V)}{2V + V}$$
    최종 결과: $$P_f = \frac{400V + 100V}{3V} = \frac{500V}{3V} = 166.67 kPa \approx 167 kPa$$
  • P=(P1V1+P2V2)/(V1+V2)=((200*2)+(100*1))/2+1=166.67≒166.7
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34. 한 과학자가 자기가 만든 열기관이 80℃와 10℃ 사이에서 작동하면서 100kJ의 열을 받아 20kJ의 유용한 일을 할 수 있다고 주장한다. 이 주장에 위배되는 열역학 법칙은?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 56%)
  • 주어진 온도 조건에서 카르노 효율을 계산하여 실제 효율과 비교함으로써 열역학 제2법칙 위배 여부를 판단합니다.
    카르노 효율은 1 - (저온부 절대온도 / 고온부 절대온도) = 1 - (283.15 K / 353.15 K) ≈ 0.1983 (19.83%)입니다.
    실제 효율은 20 kJ / 100 kJ = 0.20 (20%)이므로, 카르노 효율보다 높아 열역학 제2법칙에 위배됩니다.
    열역학 제0법칙: 열적 평형에 관한 법칙으로, 이 문제와는 관련이 없습니다.
    열역학 제1법칙: 에너지 보존 법칙으로, 100kJ의 열을 받아 20kJ의 일을 하고 80kJ의 열을 방출하는 것은 제1법칙에 위배되지 않습니다.
    열역학 제3법칙: 절대 0도에서의 엔트로피에 관한 법칙으로, 이 문제와는 관련이 없습니다.
  • 34. 열기관이 80℃와 10℃ 사이에서 작동하면서 100kJ의 열을 받아 20kJ의 유용한 일을 할 수 있다, 주장에 위배되는 열역학 법칙 : 열역학 제2법칙
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35. 랭킨 사이클로 작동하는 증기 동력 사이클에서 효율을 높이기 위한 방법으로 거리가 먼 것은?

  1. 복수기(응축기)에서의 압력을 상승시킨다.
  2. 터빈 입구의 온도를 높인다.
  3. 보일러의 압력을 상승시킨다.
  4. 재열 사이클(reheat cycle)로 운전한다.
(정답률: 52%)
  • 랭킨 사이클의 효율은 고온 열원과 저온 열원 사이의 온도차이가 클수록 높아집니다.
    복수기 압력 상승은 저온 열원의 온도를 높이는 것이므로 효율을 감소시킵니다.
    터빈 입구의 온도를 높인다: 터빈 입구 온도를 높이면 평균 열 공급 온도가 상승하여 효율이 증가합니다.
    보일러의 압력을 상승시킨다: 보일러 압력을 상승시키면 평균 열 공급 온도가 상승하여 효율이 증가합니다.
    재열 사이클(reheat cycle)로 운전한다: 재열 사이클은 터빈 출구 증기를 재가열하여 터빈으로 다시 보내는 방식으로, 터빈 출구의 건도를 높이고 평균 열 공급 온도를 높여 효율을 증가시킵니다.
  • 35. 랭킨 사이클로 작동하는 증기 동력 사이클에서 효율을 높이기 위한 방법 + : 복수기(응축기)에서의 압력을 상승시킨다. -->>증기의 상태를 압축하여 냉각하는 과정을 의미
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36. CH4의 기체상수는 약 몇 kJ/kgㆍㆍ인가?

  1. 3.14
  2. 1.57
  3. 0.83
  4. 0.52
(정답률: 29%)
  • 이 문제는 메탄(CH4)의 기체 상수를 계산하는 문제입니다.
    기체 상수는 일반 기체 상수(R_u)를 해당 기체의 몰 질량(M)으로 나누어 구합니다.
    메탄(CH4)의 몰 질량(M)을 계산합니다. (C=12, H=1)
    $$M = 12 + (1 \cdot 4) = 16 kg/kmol$$

    일반 기체 상수(R_u)는 8.314 kJ/kmol·K입니다.
    메탄의 기체 상수(R)를 계산합니다.
    $$R = \frac{R_u}{M}$$

    $$R = \frac{8.314 kJ/kmol \cdot K}{16 kg/kmol}$$

    $$R = 0.519625 \approx 0.52 kJ/kg \cdot K$$
  • R=8.314/16=0.519≒0.52
  • 36. CH4의 기체상수는 약 몇 kJ/kgㆍㆍ인가? : 0.52(메탄)
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37. 압력 300kPa인 이상기체 150kg이 있다. 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 100kPa로 변화시킬 때 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/K인가? (단, 기체의 정적비열은 1.735kJ/kgㆍK, 비열비는 1.299이다.)

  1. 62.7
  2. 73.1
  3. 85.5
  4. 97.2
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 이상기체의 등온 과정에서의 엔트로피 변화를 계산하는 문제입니다.
    등온 과정에서 엔트로피 변화는 기체 상수(R)와 압력비의 자연로그를 이용하여 계산합니다.
    먼저 기체 상수(R)를 정적비열(cv)과 비열비(k)를 이용하여 계산합니다.
    $$R = c_v(k-1)$$

    $$R = 1.735 kJ/kg \cdot K \cdot (1.299 - 1)$$

    $$R = 1.735 \cdot 0.299 = 0.518865 kJ/kg \cdot K$$

    등온 과정에서의 엔트로피 변화(ΔS)를 계산합니다.
    $$\Delta S = m R \ln\left(\frac{P_1}{P_2}\right)$$

    $$\Delta S = 150 kg \cdot 0.518865 kJ/kg \cdot K \cdot \ln\left(\frac{300 kPa}{100 kPa}\right)$$

    $$\Delta S = 150 \cdot 0.518865 \cdot \ln(3)$$

    $$\Delta S = 85.5 kJ/K$$
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38. 밀폐계가 300kPa의 압력을 유지하면서 체적이 0.2m3에서 0.4m3로 증가하였고 이 과정에서 내부에너지는 20kJ 증가하였다. 이 때 계가 받은 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 9
  2. 80
  3. 90
  4. 100
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 열역학 제1법칙을 이용하여 계가 받은 열량을 계산하는 문제입니다.
    밀폐계의 열역학 제1법칙은 Q = ΔU + W 이며, 정압 과정에서의 일(W)은 P(V2 - V1)으로 계산합니다.
    정압 과정에서 계가 한 일 (W)을 계산합니다.
    $$W = P(V_2 - V_1)$$

    $$W = 300 kPa \cdot (0.4 - 0.2) m^3 = 300 \cdot 0.2 kJ$$

    $$W = 60 kJ$$

    열역학 제1법칙에 따라 계가 받은 열량 (Q)을 계산합니다.
    $$Q = \Delta U + W$$

    $$Q = 20 kJ + 60 kJ$$

    $$Q = 80 kJ$$
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39. 그림에서 이상기체를 A에서 가역적으로 단열압축시킨 후 정적과정으로 C까지 냉각시키는 과정에 해당되는 것은?

  1. A - B - C
  2. A - C
  3. A - D - C
  4. A - E - C
(정답률: 58%)
  • 이 문제는 P-V 선도에서 이상기체의 단열압축 후 정적 냉각 과정을 찾는 문제입니다.
    A에서 E까지는 부피가 감소하고 압력이 증가하는 단열압축 과정입니다.
    단열압축은 등온압축보다 압력 증가폭이 커서 P-V 선도에서 기울기가 더 가파르게 나타납니다.
    E에서 C까지는 부피가 일정한 상태에서 압력이 감소하는 정적 냉각 과정입니다.
    A - B - C: A-B는 정압 팽창, B-C는 정적 냉각이므로 오답.
    A - C: A-C는 단열압축 후 정적 냉각 과정이 아니므로 오답.
    A - D - C: A-D는 단열 팽창, D-C는 정적 가열이므로 오답.
    A - E - C: A-E는 단열압축, E-C는 정적 냉각이므로 정답.
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40. 다음 식 중에 이상기체 상태에서의 가역 단열과정을 나타내는 식으로 옳지 않은 것은? (단, P, T, V, k는 각각 압력, 온도, 부피, 비열비이고, 아래 첨자 1, 2는 과정 전ㆍ후를 나타낸다.

(정답률: 48%)
  • 이상기체의 가역 단열과정은 푸아송 방정식으로 표현되며, P, V, T 간의 관계식이 존재합니다.
    이상기체 상태에서의 가역 단열과정에서 온도와 압력의 관계는 다음과 같습니다.
    $$\frac{T_2}{T_1} = \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$$
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3과목: 계측방법

41. 링밸런스식 압력계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 도압관은 가늘고 긴 것이 좋다.
  2. 측정 대상 유체는 주로 액체이다.
  3. 계기를 압력원에 가깝게 설치해야 한다.
  4. 부식성 가스나 습기가 많은 곳에서도 정밀도가 좋다.
(정답률: 47%)
  • 링밸런스식 압력계는 미소 압력 측정에 사용되며, 정확한 측정을 위해 도압관의 영향 최소화가 중요합니다.
    도압관은 가늘고 긴 것이 좋다: 도압관은 짧고 굵은 것이 좋습니다.
    측정 대상 유체는 주로 액체이다: 주로 기체 압력 측정에 사용됩니다.
    계기를 압력원에 가깝게 설치해야 한다: 계기를 압력원에 가깝게 설치하여 도압관의 영향을 최소화해야 합니다.
    부식성 가스나 습기가 많은 곳에서도 정밀도가 좋다: 부식성 가스나 습기가 많은 곳에서는 사용하기 어렵습니다.
  • 41. 링밸런스식 압력계에 대한 설명 : 계기를 압력원에 가깝게 설치해야 한다.
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42. 다음과 같이 자동제어에서 응답속도를 빠르게하고 외란에 대해 안정적으로 제어하려 한다. 이 때 추가해야할 제어 동작은?

  1. 다위치동작
  2. P동작
  3. I동작
  4. D동작
(정답률: 46%)
  • D동작(미분 동작)은 제어량의 변화율에 비례하여 동작하여 응답 속도를 빠르게 하고 외란에 대한 안정성을 향상시킵니다.
    다위치동작: 온-오프 제어의 일종으로 응답 속도 개선에 직접적이지 않습니다.
    P동작: 잔류 편차(offset)가 발생할 수 있습니다.
    I동작: 잔류 편차를 제거하지만 응답 속도를 느리게 하고 불안정하게 만들 수 있습니다.
    D동작: 제어량의 변화율에 비례하여 동작하므로 응답 속도를 빠르게 하고 외란에 대한 안정성을 높입니다.
  • 42. 자동제어에서 응답속도를 빠르게하고 외란에 대해 안정적으로 제어, 이때 추가해야할 제어 동작은? : D동작 ->> Proportional(비례), Integral(적분), Derivative(미분)의 세 가지 제어 동작
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43. 가스 온도를 열전대 온도계를 사용하여 측정할 때 주의해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 열전대는 측정하고자 하는 곳에 정확히 삽입하며 삽입된 구멍에 냉기가 들어가지 않게 한다.
  2. 주위의 고온체로부터의 복사열의 영향으로 인한 오차가 생기지 않도록 해야 한다.
  3. 단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다.
  4. 보호관의 선택에 주의한다.
(정답률: 65%)
  • 열전대 온도계는 열기전력을 이용하며, 정확한 측정을 위해 극성 일치 및 외부 영향 최소화가 중요합니다.
    단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다: 단자와 보상도선은 같은 극성끼리 연결해야 합니다.
  • 43. 열전대 온도계를 사용하여 측정할 때 주의사항 + : 단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 감온부의 열팽창에 의한 오차가 발생하지 않도록 한다. ->>단자와 보상도선의 +, -를 서로 다른 기호끼리 연결하여 이러한 열팽창에 의한 오차를 보정해야 합니다.
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44. 다음 중에서 측온저항체로 사용되지 않는 것은?

  1. Cu
  2. Ni
  3. Pt
  4. Cr
(정답률: 49%)
  • 측온저항체는 온도 변화에 따라 전기 저항이 크게 변하는 금속을 사용합니다.
    Cu: 측온저항체로 사용됩니다.
    Ni: 측온저항체로 사용됩니다.
    Pt: 측온저항체로 사용됩니다.
    Cr: 측온저항체로 사용되지 않습니다.
  • 44. 측온저항체로 사용되지 않는 것은? : Cr ->>크롬은 저항이 매우 높아(온도에 따라 저항값이 변화하는 소재)
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45. 다음 중 용적식 유량계에 해당하는 것은?

  1. 오리피스미터
  2. 습식가스미터
  3. 로터미터
  4. 피토관
(정답률: 39%)
  • 습식가스미터는 일정한 부피의 유체를 직접 측정하는 용적식(정변위식) 유량계입니다.
    오리피스미터: 차압식 유량계입니다.
    로터미터: 면적식 유량계입니다.
    피토관: 차압식 유량계입니다.
  • 45. 용적식 유량계에 해당하는 것은? : 습식가스미터
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46. 측정온도범위가 약 0~700℃정도이며, (-)측이 콘스탄탄으로 구성된 열전대는?

  1. J형
  2. R형
  3. K형
  4. S형
(정답률: 47%)
  • J형 열전대는 철(Fe)과 콘스탄탄(Constantan)으로 구성되며, 측정 온도 범위는 약 0~700℃입니다.
    R형: 백금-백금로듐(13%)으로 구성되며, 고온 측정용입니다.
    K형: 니켈-크롬(Chromel)과 니켈-알루미늄(Alumel)으로 구성되며, 넓은 온도 범위에 사용됩니다.
    S형: 백금-백금로듐(10%)으로 구성되며, 고온 측정용입니다.
  • 46. 약 0~700℃정도이며, (-)측이 콘스탄탄으로 구성된 열전대는 : J형( J형은 측정 범위가 -210℃ ~ 1200℃로 가장 넓은 범위)
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47. 측온 저항체에 큰 전류가 흐를 때 중열에 의해 측정하고자 하는 온도보다 높아지는 현상인 자기가열(自己加熱) 현상이 있는 온도계는?

  1. 열전대 온도계
  2. 압력식 온도계
  3. 서미스터 온도계
  4. 광고온계
(정답률: 54%)
  • 서미스터 온도계는 저항 변화를 이용하므로 큰 전류가 흐르면 자기가열 현상으로 인해 측정 온도가 실제보다 높아질 수 있습니다.
    열전대 온도계: 열전 효과를 이용하므로 자기가열 현상이 발생하지 않습니다.
    압력식 온도계: 액체 또는 기체의 팽창 압력을 이용하므로 자기가열 현상이 발생하지 않습니다.
    광고온계: 복사 에너지를 측정하므로 자기가열 현상이 발생하지 않습니다.
  • 47. 측온 저항체에 큰 전류가 흐를 때 중열에 의해 측정하고자 하는 온도보다 높아지는 현상인 자기가열(自己加熱) 현상이 있는 온도계는? : 서미스터 온도계(서미스터 온도계는 자기가열 현상이 있는 환경에서도 정확한 온도 측정이 가능한 대표적인 온도계)
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48. 중유를 사용하는 보일러의 배기가스를 오르자트 가스분석계의 가스뷰렛에 시료 가스량을 50mL채취하였다. CO2 흡수피펫을 통과한 후 가스뷰렛에 남은 시료는 44mL이었고, O2 흡수피펫에 통과한 후에는 41.8mL, CO 흡수피펫에 통과한 후 남은 시료량은 41.4mL이었다. 배기가스 중에 CO2, O2, CO는 각각 몇 vol%인가?

  1. 6, 2.2, 0.4
  2. 12, 4.4, 0.8
  3. 15, 6.4, 1.2
  4. 18, 7.4, 1.8
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 오르자트 가스분석계의 원리를 적용하여 배기가스 중 각 성분의 부피%를 계산합니다.
    $$각 성분 vol% = \frac{흡수된 가스량}{초기 시료량} \times 100$$

    $$CO2 vol% = \frac{50 - 44}{50} \times 100 = 12$$

    $$O2 vol% = \frac{44 - 41.8}{50} \times 100 = 4.4$$

    $$CO vol% = \frac{41.8 - 41.4}{50} \times 100 = 0.8$$
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49. 세라믹(ceramic)식 O2 계의 세라믹 주원료는?

  1. Cr2O3
  2. Pb
  3. P2O5
  4. ZrO2
(정답률: 58%)
  • ZrO2는 고온에서 산소 이온 전도성을 가지므로 세라믹식 O2 계의 주원료로 사용됩니다.
    Cr2O3: 내화물, 안료 등으로 사용되나 O2 센서 주원료는 아닙니다.
    Pb: 중금속으로 O2 센서 주원료로 사용되지 않습니다.
    P2O5: 탈수제 등으로 사용되나 O2 센서 주원료는 아닙니다.
  • 49. 세라믹(ceramic)식 O2 계의 세라믹 주원료는? : ZrO2(산화지르코늄)
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50. 국제단위계(SI)에서 길이의 설명으로 틀린 것은?

  1. 기본단위이다.
  2. 기호는 m이다.
  3. 명칭은 미터이다.
  4. 소리가 진공에서 1/229792458초 동안 진행한 경로의 길이이다.
(정답률: 66%)
  • 길이의 SI 정의는 빛이 진공에서 1/299792458초 동안 진행한 경로의 길이입니다.
    기본단위이다.: 길이는 SI 기본단위이므로 옳은 설명.
    기호는 m이다.: 길이의 SI 기호는 m이므로 옳은 설명.
    명칭은 미터이다.: 길이의 SI 명칭은 미터이므로 옳은 설명.
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51. 오벌(oval)식 유량계로 유량을 측정할 때 지시값의 오차 중 히스테리시스 차의 원인이 되는 것은?

  1. 내부 기어의 마모
  2. 유체의 압력 및 점성
  3. 측정자의 눈의 위치
  4. 온도 및 습도
(정답률: 51%)
  • 오벌(oval)식 유량계에서 내부 기어의 마모는 기어의 맞물림에 영향을 주어 히스테리시스 오차를 발생시킵니다.
    유체의 압력 및 점성: 유량계의 교정 오차나 유량 변화에 영향을 주지만 히스테리시스 차의 직접적인 원인은 아니므로 오답.
    측정자의 눈의 위치: 시차 오차의 원인이므로 오답.
    온도 및 습도: 유체의 물성치나 기기 자체에 영향을 줄 수 있으나 히스테리시스 차의 직접적인 원인은 아니므로 오답.
  • 51. 유량을 측정할 때 지시값의 오차 중 히스테리시스 차의 원인 ; 내부 기어의 마모 ->> 내부 기어의 마모를 최소화하고 유지보수를 철저히 하여 오벌식 유량계의 정확도를 유지하는 것이 중요
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52. 다음 중 압전 저항효과를 이용한 압력계는?

  1. 액주형 압력계
  2. 아네로이드 압력계
  3. 박막식 압력계
  4. 스트레인게이지식 압력계
(정답률: 58%)
  • 스트레인게이지식 압력계는 압력에 의해 변형되는 스트레인게이지의 전기 저항 변화(압전 저항효과)를 이용하여 압력을 측정합니다.
    액주형 압력계: 액체의 높이 차이를 이용하므로 오답.
    아네로이드 압력계: 탄성 변형을 이용하므로 오답.
    박막식 압력계: 박막의 변형을 이용하지만, 압전 저항효과를 직접 이용하는 것은 아니므로 오답.
  • 52. 압전 저항효과를 이용한 압력계 : 스트레인게이지식 압력계 ->>압력이 가해지면 스트레인 게이지(변형 게이지)가 변형되어 저항값이 변화하게 됩니다
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53. 가스분석계에서 연소가스 분석 시 비중을 이용하여 가장 측정이 용이한 기체는?

  1. NO2
  2. O2
  3. CO2
  4. H2
(정답률: 40%)
  • CO2는 연소가스 중 비중이 공기와 가장 큰 차이를 보여 비중을 이용한 분석에 용이합니다.
    NO2: 비중 차이가 CO2만큼 크지 않아 오답.
    O2: 연소가스 중 비중 차이가 CO2보다 작아 오답.
    H2: 연소가스에 거의 존재하지 않으며, 비중이 매우 작아 측정 방식이 달라 오답.
  • 53. 가스분석계에서 비중을 이용하여 가장 측정이 용이한 기체 : CO2(이산화탄소)
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54. 전자유량계에서 안지름이 4cm인 파이프에 3L/s의 액체가 흐르고, 자속밀도 1000gauss의 평등자계 내에 있다면 이 때 검출되는 전압은 약 mV인가? (단, 자속분포의 수정 계수는 1이고, 액체의 비중은 1이다.)

  1. 5.5
  2. 7.5
  3. 9.5
  4. 11.5
(정답률: 28%)
  • 이 문제는 전자유량계의 작동 원리인 패러데이의 전자기 유도 법칙을 적용하여 검출되는 전압을 구합니다.
    전자유량계의 유도 전압 공식:
    $$E = K \cdot B \cdot D \cdot v$$

    유속 v는 유량 Q와 단면적 A를 이용하여 $$v = \frac{Q}{A} = \frac{Q}{\frac{\pi}{4}D^2}$$ 로 구할 수 있습니다.
    주어진 값$$: 파이프 안지름 D = 4 cm = 0.04 m 유량 Q = 3 L/s = 0.003 m³/s 자속 밀도 B = 1000 gauss = 0.1 T 자속분포 수정 계수 K = 1 유속 v 계산: v = \frac{0.003}{\frac{\pi}{4}(0.04)^2}$$
    $$v \approx 2.3873 m/s$$

    검출되는 전압 E 계산:
    $$E = 1 \cdot 0.1 \cdot 0.04 \cdot 2.3873$$

    $$E \approx 0.0095492 V$$

    전압을 mV로 변환:
    $$E \approx 9.5492 mV$$

    최종 결과:
    $$E \approx 9.5 mV$$
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55. 액주형 압력계 중 경사관식 압력계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 U자관보다 정밀도가 낮다.
  2. 눈금을 확대하여 읽을 수 있는 구조이다.
  3. 통풍계로는 사용할 수 없다.
  4. 미세압 측정이 불가능하다.
(정답률: 55%)
  • 경사관식 압력계는 관을 경사지게 하여 액면의 이동 거리를 늘려 미세한 압력 변화를 큰 눈금 변화로 읽을 수 있도록 정밀도를 높인 구조입니다.
    일반적으로 U자관보다 정밀도가 낮다.: U자관보다 정밀도가 높습니다.
    통풍계로는 사용할 수 없다.: 통풍계로 사용 가능합니다.
    미세압 측정이 불가능하다.: 미세압 측정에 적합합니다.
  • 55. 액주형 압력계 중 경사관식 압력계의 특정에 대한 설명 : 눈금을 확대하여 읽을 수 있는 구조
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56. 자동제어에서 비례동작에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 조작부를 측정값의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
  2. 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
  3. 조작부를 목표값의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
  4. 조작부를 외란의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것
(정답률: 51%)
  • 비례동작(P동작)은 제어량과 목표값의 차이인 편차에 비례하여 조작량을 변화시키는 제어 방식입니다.
    조작부를 측정값의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것: 측정값 자체가 아닌 목표값과의 편차에 비례합니다.
    조작부를 목표값의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것: 목표값 자체가 아닌 목표값과 측정값의 차이인 편차에 비례합니다.
    조작부를 외란의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것: 외란은 제어 시스템에 영향을 주는 외부 요인으로, 직접적으로 조작량에 비례하지 않습니다.
  • 56. 자동제어에서 비례동작에 대한 설명 : 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 것 ->>현재 상태와 목표 상태 간의 차이를 측정하여, 이 차이가 클수록 더 많은 제어 신호를 출력하여 제어 대상을 빠르게 목표 상태로 이동시키는 방식
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57. 흡착제에서 관을 통해 각각 기체의 독자적인 이동속도에 의해 분리시키는 방법으로, CO2, CO, N2, H2, CH4 등을 모두 분석할 수 있어 분리 능력과 선택성이 우수한 가스분석계는?

  1. 밀도법
  2. 기체크로마토그래피법
  3. 세라믹법
  4. 오르자트법
(정답률: 58%)
  • 기체크로마토그래피법은 혼합 기체를 흡착제 충전관을 통과시켜 각 성분 기체의 이동 속도 차이를 이용하여 분리 및 분석하는 방법입니다.
    밀도법: 기체의 밀도 차이를 이용하는 방법으로, 분리 능력과 선택성이 낮습니다.
    세라믹법: 특정 가스에 대한 선택적 투과성을 이용하는 방법으로, 모든 기체 분석에 적합하지 않습니다.
    오르자트법: 흡수액을 이용하여 CO2, O2, CO 등을 분석하는 방법으로, H2, CH4 등은 분석할 수 없습니다.
  • 57. CO2, CO, N2, H2, CH4 등을 분리 능력과 선택성이 우수한 가스분석계 : 기체 크로마토 그래피법
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58. 보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?

  1. 고온도
  2. 저연소
  3. 불착화
  4. 압력초과
(정답률: 51%)
  • 인터록 제어는 보일러의 안전 운전을 위해 특정 조건이 만족되지 않으면 작동을 중지시키는 보호 제어입니다.
    저연소: 연소 불량 시 안전을 위해 작동을 중지시키는 인터록 제어에 해당합니다.
    불착화: 점화 실패 시 폭발 방지를 위해 작동을 중지시키는 인터록 제어에 해당합니다.
    압력초과: 보일러 내부 압력이 과도하게 상승할 경우 안전을 위해 작동을 중지시키는 인터록 제어에 해당합니다.
  • 58. 보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류 + : 고온도
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59. 광고온계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정밀도가 높다.
  2. 넓은 특정온도(0~3000℃) 범위를 갖는다.
  3. 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다.
  4. 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다.
(정답률: 47%)
  • 광고온계는 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정밀도가 높은 편입니다.
    넓은 특정온도(0~3000℃) 범위를 갖는다: 광고온계는 주로 고온 측정에 사용되며, 0℃부터 측정하는 것은 일반적인 특징이 아닙니다.
    측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다: 광고온계는 수동 조작 시 개인오차가 발생할 수 있습니다.
    방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다: 광고온계는 방사율의 영향을 받지만, 방사온도계에 비해 보정량이 크다고 단정하기 어렵습니다.
  • 59. 광고온계의 특징 : 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정밀도가 높다. ->>물체의 표면에서 방출되는 열을 측정하여 온도를 파악하는 비접촉식 온도 측정기
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60. 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 사용하였을 때의 특징으로 틀린 것은?

  1. 급냉, 급열에 잘 견딘다.
  2. 기계적 충격에 약하다.
  3. 산성에 대하여 약하다.
  4. 알칼리에 대하여 약하다.
(정답률: 47%)
  • 석영관은 산성에 강하므로, 산성에 약하다는 설명은 틀렸습니다.
    급냉, 급열에 잘 견딘다: 석영관은 열충격에 강하므로 옳은 설명입니다.
    기계적 충격에 약하다: 석영관은 취성이 있어 기계적 충격에 약하므로 옳은 설명입니다.
    알칼리에 대하여 약하다: 석영관은 알칼리에 약하므로 옳은 설명입니다.
  • 60. 열전대 온도계의 보호관으로 석영관을 사용하였을 때의 특징 + : 산성에 대하여 약하다. ->>알칼리에 약하다
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4과목: 열설비재료 및 관계법규

61. 다음은 보일러의 급수밸브 및 체크밸브 설치기준에 관한 설명이다. ()안에 알맞은 것은?

  1. ㉠ 5A, ㉡ 10A
  2. ㉠ 10A, ㉡ 15A
  3. ㉠ 15A, ㉡ 20A
  4. ㉠ 20A, ㉡ 30A
(정답률: 58%)
  • 보일러 급수밸브 및 체크밸브 설치기준에 따르면, 전열면적 10m² 이하 보일러는 호칭 15A 이상, 10m² 초과 보일러는 호칭 20A 이상이어야 합니다.
    ㉠ 5A, ㉡ 10A: 기준 미달이므로 오답.
    ㉠ 10A, ㉡ 15A: 기준 미달이므로 오답.
    ㉠ 20A, ㉡ 30A: ㉠이 기준 초과이거나 ㉡이 틀렸으므로 오답.
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62. 에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 하는 공공사업주관자의 설치 시설 기준으로 옳은 것은?

  1. 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  2. 연간 5천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설
  3. 연간 2천5백만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설
  4. 연간 5천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설
(정답률: 55%)
  • 에너지이용 합리화법 시행령 제15조에 따라 공공사업주관자는 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설에 대해 에너지사용계획을 수립하여 제출해야 합니다.
    연간 5천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설: 기준 미달이므로 오답.
    연간 2천5백만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설: 전력 사용량 기준은 2만5천 MWh 이상이므로 오답.
    연간 5천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설: 기준 미달이므로 오답.
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63. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지관리산업기사 자격을 가진 자는 관리가 가능하나, 에너지관리기능사 자격을 가진 자는 관리할 수 없는 보일러 용량의 범위는?

  1. 5t/h 초과 10t/h 이하
  2. 10t/h 초과 30t/h 이하
  3. 20t/h 초과 40t/h 이하
  4. 30t/h 초과 60t/h 이하
(정답률: 54%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따르면, 에너지관리기능사는 10t/h 이하의 보일러만 관리할 수 있으며, 에너지관리산업기사는 30t/h 이하의 보일러를 관리할 수 있다.
    따라서 10t/h 초과 30t/h 이하 범위는 산업기사는 가능하나 기능사는 불가능한 범위이다.
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64. 터널가마의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. 소성이 균일하여 제품의 품질이 좋다.
  2. 온도조절의 자동화가 쉽다.
  3. 열효율이 좋아 연료비가 절감된다.
  4. 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다.
(정답률: 55%)
  • 터널가마는 연료 효율이 높지만, 특정 연료에 최적화되어 사용 연료에 제한을 받을 수 있으며, 자동화 및 운반 시스템 등으로 인해 전력 소비가 적다고 단정하기 어렵다.
    소성이 균일하여 제품의 품질이 좋다.: 터널가마는 온도 분포가 균일하여 제품의 소성 품질이 우수하다.
    온도조절의 자동화가 쉽다.: 연속식 가마로 온도 구역별 자동 제어가 용이하다.
    열효율이 좋아 연료비가 절감된다.: 예열, 소성, 냉각 구역이 연속적으로 이어져 열 회수가 용이하여 열효율이 높다.
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65. 점토질 단열재의 특징으로 틀린 것은?

  1. 내스폴링성이 작다.
  2. 노벽이 얇아져서 노의 중량이 적다.
  3. 내화재와 단열재의 역할을 동시에 한다.
  4. 안전사용온도는 1300~1500℃ 정도이다.
(정답률: 47%)
  • 점토질 단열재는 일반적으로 내스폴링성(열충격 저항성)이 우수하다.
    노벽이 얇아져서 노의 중량이 적다.: 단열성이 좋아 노벽을 얇게 할 수 있어 노의 중량을 줄일 수 있다.
    내화재와 단열재의 역할을 동시에 한다.: 점토질 단열재는 내화성과 단열성을 겸비한다.
    안전사용온도는 1300~1500℃ 정도이다.: 점토질 단열재는 고온에서 사용 가능한 내열성을 가진다.
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66. 에너지이용 합리화법령상 에너지다소비 사업자는 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 에너지사용기자재의 현황을 매년 언제까지 시ㆍ도지사에게 신고하여야 하는가?

  1. 12월 31일까지
  2. 1월 31일까지
  3. 2월 말까지
  4. 3월 31일까지
(정답률: 60%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지다소비 사업자는 매년 1월 31일까지 에너지사용기자재 현황을 시·도지사에게 신고해야 한다.
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67. 글로브밸브(globe valve)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밸브 디스크 모양은 평면형, 반구형, 원뿔형, 반원형이 있다.
  2. 유체의 흐름방향이 밸브 몸통 내부에서 변한다.
  3. 디스크 형상에 따라 앵글밸브, Y형밸브, 니들밸브 등으로 분류된다.
  4. 조작력이 적어 고압의 대구경 밸브에 적합하다.
(정답률: 58%)
  • 글로브밸브는 유체 흐름 방향이 바뀌어 압력 손실이 크고, 디스크를 닫을 때 유체 압력에 저항해야 하므로 조작력이 많이 필요하다.
    따라서 고압의 대구경 밸브에는 부적합하다.
    밸브 디스크 모양은 평면형, 반구형, 원뿔형, 반원형이 있다.: 글로브밸브의 디스크는 다양한 형태로 제작되어 유량 조절에 사용된다.
    유체의 흐름방향이 밸브 몸통 내부에서 변한다.: 글로브밸브는 유체가 밸브 내부에서 S자 형태로 흐르며 방향이 바뀐다.
    디스크 형상에 따라 앵글밸브, Y형밸브, 니들밸브 등으로 분류된다.: 글로브밸브는 몸통 형태나 디스크 형태에 따라 앵글형, Y형, 니들형 등으로 세분화된다.
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68. 에너지법령에 의한 에너지 총조사는 몇 년 주기로 시행하는가? (단, 간이조사는 제외한다.)

  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
(정답률: 50%)
  • 에너지법령에 따라 에너지 총조사는 3년 주기로 시행됩니다.
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69. 캐스터블 내화물의 특징이 아닌 것은?

  1. 소성할 필요가 없다.
  2. 접합부 없이 노체를 구축할 수 있다.
  3. 사용 현장에서 필요한 형상으로 성형할 수 있다.
  4. 온도의 변동에 따라 스폴링을 일으키기 쉽다.
(정답률: 52%)
  • 캐스터블 내화물은 일반적으로 열충격 저항성이 우수하여 온도의 변동에 따른 스폴링(Spalling) 현상이 적습니다.
    소성할 필요가 없다: 현장에서 타설 후 경화시켜 사용하므로 옳은 특징입니다.
    접합부 없이 노체를 구축할 수 있다: 일체형으로 시공이 가능하므로 옳은 특징입니다.
    사용 현장에서 필요한 형상으로 성형할 수 있다: 유동성이 있어 다양한 형태로 제작 가능하므로 옳은 특징입니다.
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70. 다음 중 보냉재가 구비해야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 탄력성이 있고 가벼워야 한다.
  2. 흡수성이 적어야 한다.
  3. 열전도율이 적어야 한다.
  4. 복사열의 투과에 대한 저항성이 없어야 한다.
(정답률: 54%)
  • 보냉재는 복사열의 투과에 대한 저항성이 커야 열 손실을 효과적으로 막을 수 있습니다.
    탄력성이 있고 가벼워야 한다: 시공 및 취급이 용이해야 하므로 옳은 조건입니다.
    흡수성이 적어야 한다: 수분 흡수는 단열 성능을 저하시키므로 옳은 조건입니다.
    열전도율이 적어야 한다: 열 손실을 줄이는 핵심 기능이므로 옳은 조건입니다.
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71. 열팽창에 의한 배관의 측면 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닌 것은?

  1. 앵커
  2. 스토퍼
  3. 브레이스
  4. 가이드
(정답률: 57%)
  • 브레이스는 배관의 진동이나 충격에 의한 움직임을 억제하는 장치로, 열팽창에 의한 측면 이동 구속과는 직접적인 관련이 적습니다.
    앵커: 배관의 고정점으로 열팽창에 의한 이동을 구속합니다.
    스토퍼: 배관의 특정 방향 이동을 제한합니다.
    가이드: 배관의 이동 방향을 안내하고 측면 이동을 제한합니다.
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72. 다음 중 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는?

  1. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우
  2. 에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우
  3. 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우
  4. 에너지 사용계획 승인을 얻지 아니한 경우
(정답률: 60%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는 에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우이다.
    목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우: 개선명령 사유가 아니므로 오답.
    에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우: 개선명령 사유가 아니므로 오답.
    에너지 사용계획 승인을 얻지 아니한 경우: 개선명령 사유가 아니므로 오답.
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73. 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지사용계획에 대한 검토결과 공공사업주관자가 조치 요청을 받은 경우, 이를 이행하기 위하여 제출하는 이행계획에 포함되어야 할 내용이 아닌 것은? (단, 산업통상자원부장관으로부터 요청 받은 조치의 내용은 제외한다.)

  1. 이행 주체
  2. 이행 방법
  3. 이행 장소
  4. 이행 시기
(정답률: 57%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지사용계획 검토결과 조치 요청을 받은 경우 제출하는 이행계획에는 이행 주체, 이행 방법, 이행 시기가 포함되어야 하지만, 이행 장소는 포함되지 않는다.
    이행 주체: 이행계획에 포함되어야 하므로 오답.
    이행 방법: 이행계획에 포함되어야 하므로 오답.
    이행 시기: 이행계획에 포함되어야 하므로 오답.
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74. 도염식요는 조업방법에 의해 분류할 경우 어떤 형식인가?

  1. 불연속식
  2. 반연속식
  3. 연속식
  4. 불연속식과 연속식과 절충형식
(정답률: 53%)
  • 도염식요는 조업방법에 따라 불연속식 요로 분류된다.
    반연속식: 도염식요는 반연속식이 아니므로 오답.
    연속식: 도염식요는 연속식이 아니므로 오답.
    불연속식과 연속식과 절충형식: 도염식요는 불연속식이므로 오답.
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75. 에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관이 국내외 에너지 사정의 변동으로 에너지 수급에 중대한 차질이 발생될 경우 수급안정을 위해 취할 수 있는 조치 사항이 아닌 것은?

  1. 에너지의 배급
  2. 에너지의 비축과 저장
  3. 에너지의 양도ㆍ양수의 제한 또는 금지
  4. 에너지 수급의 안정을 위하여 산업통상자원부령으로 정하는 사항
(정답률: 51%)
  • 에너지이용 합리화법에 따르면 에너지 수급 안정을 위한 조치 사항은 에너지의 배급, 비축과 저장, 양도·양수 제한 또는 금지 등이며, 산업통상자원부령으로 정하는 사항은 조치 사항에 해당하지 않는다.
    에너지의 배급: 조치 사항에 해당하므로 오답.
    에너지의 비축과 저장: 조치 사항에 해당하므로 오답.
    에너지의 양도ㆍ양수의 제한 또는 금지: 조치 사항에 해당하므로 오답.
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76. 에너지이용 합리화법령에 따라 효율관리기자재의 제조업자는 효율관리시험기관으로부터 측정 결과를 통보받은 날부터 며칠 이내에 그 측정 결과를 한국에너지공단에 신고하여야 하는가?

  1. 15일
  2. 30일
  3. 60일
  4. 90일
(정답률: 47%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 효율관리기자재 제조업자는 측정 결과를 통보받은 날부터 90일 이내에 한국에너지공단에 신고해야 한다.
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77. 에너지이용 합리화법령에 따라 산업통상자원부장관이 위생 접객업소 등에 에너지사용의 제한 조치를 할 때에는 며칠 이전에 제한 내용을 예고하여야 하는가?

  1. 7일
  2. 10일
  3. 15일
  4. 20일
(정답률: 48%)
  • 에너지이용 합리화법령에 따라 에너지사용 제한 조치를 할 때에는 7일 이전에 제한 내용을 예고해야 합니다.
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78. 에너지이용 합리화법상 에너지다소비사업자의 신고와 관련하여 다음 ()에 들어갈 수 없는 것은? (단, 대통령령은 제외한다.)

  1. 한국전력공사
  2. 한국가스공사
  3. 한국가스안전공사
  4. 한국지역난방공사
(정답률: 56%)
  • 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 공급량 자료 제출을 요구할 수 있는 대상은 에너지 공급자입니다.
    한국전력공사: 전기를 공급하는 에너지 공급자입니다.
    한국가스공사: 천연가스를 공급하는 에너지 공급자입니다.
    한국가스안전공사: 가스 안전 관리를 담당하는 기관으로 에너지 공급자가 아니므로 오답.
    한국지역난방공사: 지역난방열을 공급하는 에너지 공급자입니다.
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79. 다음 보온재 중 재질이 유기질 보온재에 속하는 것은?

  1. 우레탄폼
  2. 펄라이트
  3. 세라믹 파이버
  4. 규산칼슘 보온재
(정답률: 52%)
  • 우레탄폼은 유기화합물인 폴리우레탄을 주성분으로 하는 유기질 보온재입니다.
    펄라이트: 무기질 광물인 펄라이트를 가공한 무기질 보온재이므로 오답.
    세라믹 파이버: 세라믹 섬유로 이루어진 무기질 보온재이므로 오답.
    규산칼슘 보온재: 규산칼슘을 주성분으로 하는 무기질 보온재이므로 오답.
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80. 다음 중 제강로가 아닌 것은?

  1. 고로
  2. 전로
  3. 평로
  4. 전기로
(정답률: 49%)
  • 고로는 철광석에서 선철을 생산하는 용광로이며, 제강로는 선철이나 고철을 정련하여 강철을 만드는 로입니다.
    전로: 선철을 강철로 만드는 제강로입니다.
    평로: 고철과 선철을 사용하여 강철을 만드는 제강로입니다.
    전기로: 전기를 열원으로 사용하여 고철을 녹여 강철을 만드는 제강로입니다.
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5과목: 열설비설계

81. 급수처리 방법 중 화학적 처리방법은?

  1. 이온교환법
  2. 가열연화법
  3. 증류법
  4. 여과법
(정답률: 64%)
  • 급수처리 방법 중 화학적 처리방법은 물의 성분을 화학적으로 변화시켜 경도 성분 등을 제거하는 방법입니다.
    이온교환법: 이온교환수지를 이용하여 물 속의 경도 성분(Ca2+, Mg2+)을 제거하는 화학적 처리 방법입니다.
    가열연화법: 물을 가열하여 경도 성분을 침전시키는 물리적 처리 방법이므로 오답.
    증류법: 물을 끓여 증발시킨 후 응축하여 순수한 물을 얻는 물리적 처리 방법이므로 오답.
    여과법: 필터를 이용하여 물 속의 부유물질을 제거하는 물리적 처리 방법이므로 오답.
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82. 서로 다른 고체 물질 A, B, C인 3개의 평판이 서로 밀착되어 복합체를 이루고 있다. 젖상 상태에서의 온도 분포가 [그림]과 같을 때, 어느 물질의 열전도도가 가장 적은가? (단, 온도 T1=1000℃, T2=800℃, T3=550℃, T4=250℃ 이다.)

  1. A
  2. B
  3. C
  4. 모두 같다.
(정답률: 59%)
  • 이 문제는 푸리에의 열전도 법칙을 적용하여 열전도도가 가장 작은 물질을 찾는 문제입니다.
    정상 상태에서 열류량은 일정하므로, 열전도도 k는 온도 기울기 (dT/dx)에 반비례합니다.
    즉, 두께가 같을 때 온도 강하(ΔT)가 가장 큰 물질의 열전도도가 가장 작습니다.
    물질 A의 온도 강하: T1 - T2 = 1000℃ - 800℃ = 200℃
    물질 B의 온도 강하: T2 - T3 = 800℃ - 550℃ = 250℃
    물질 C의 온도 강하: T3 - T4 = 550℃ - 250℃ = 300℃
    물질 C의 온도 강하가 가장 크므로, 열전도도가 가장 적습니다.
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83. 다음 중 사이폰관이 직접 부착된 장치는?

  1. 수면계
  2. 안전밸브
  3. 압력계
  4. 어큐물레이터
(정답률: 53%)
  • 사이폰관은 압력계에 직접 고온의 증기가 유입되는 것을 막아 압력계의 손상을 방지하고 정확한 압력 측정을 돕기 위해 증기를 응축시켜 물로 채워주는 역할을 합니다.
    수면계: 보일러 수위를 직접 확인하는 장치이므로 오답.
    안전밸브: 보일러 압력이 일정치 이상으로 상승하는 것을 방지하는 장치이므로 오답.
    어큐물레이터: 냉매를 일시 저장하고 액냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 장치이므로 오답.
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84. 파이프 내경 D(mm)를 유량 Q(m3/s)와 평균속도 V(m/s)로 표시한 식으로 옳은 것은?

(정답률: 48%)
  • 이 문제는 유량, 평균속도, 파이프 내경 간의 관계를 나타내는 연속방정식을 이용하여 파이프 내경 D를 구하는 문제입니다.
    유량 Q는 단면적 A와 평균속도 V의 곱으로 표현됩니다.
    원형 파이프의 단면적은 (π/4)D²이므로, 이를 이용하여 D에 대한 식으로 정리하고 단위를 맞추기 위한 상수를 적용합니다.
    $$Q = A \cdot V = \frac{\pi}{4} D^2 V$$

    $$D = \sqrt{\frac{4Q}{\pi V}}$$

    $$D = 1128 \sqrt{\frac{Q}{V}}$$
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85. 수관 보일러와 비교한 원통 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조상 고압용 및 대용량에 적합하다.
  2. 구조가 간단하고 취급이 비교적 용이하다.
  3. 전열면적당 수부의 크기는 수관보일러에 비해 크다.
  4. 형상에 비해서 전열면적이 작고 열효율은 낮은 편이다.
(정답률: 42%)
  • 원통 보일러는 저압용 및 소용량에 적합하며, 구조가 간단하고 취급이 용이합니다.
    전열면적당 수부의 크기가 크고, 형상에 비해 전열면적이 작아 열효율이 낮은 편입니다.
    구조상 고압용 및 대용량에 적합하다: 원통 보일러는 저압용 및 소용량에 적합하므로 오답.
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86. 보일러의 강도 계산에서 보일러 동체 속에 압력이 생기는 경우 원주방향의 응력은 축방향 응력의 몇 배 정도인가? (단, 동체 두께는 매우 얇다고 가정한다.)

  1. 2배
  2. 4배
  3. 8배
  4. 16배
(정답률: 45%)
  • 이 문제는 얇은 원통형 압력용기에서 내압에 의해 발생하는 원주방향 응력과 축방향 응력의 관계를 묻는 문제입니다.
    원주방향 응력은 축방향 응력의 2배입니다.
    $$\sigma_h = \frac{P \cdot D}{2 \cdot t} \quad (원주방향\ 응력)$$

    $$\sigma_l = \frac{P \cdot D}{4 \cdot t} \quad (축방향\ 응력)$$

    $$\frac{\sigma_h}{\sigma_l} = \frac{P \cdot D / (2 \cdot t)}{P \cdot D / (4 \cdot t)}$$

    $$\frac{\sigma_h}{\sigma_l} = 2$$
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87. 다음 중 특수열매체 보일러에서 가열 유체로 사용되는 것은?

  1. 폴리아미드
  2. 다우섬
  3. 덱스트린
  4. 에스테르
(정답률: 54%)
  • 특수열매체 보일러는 물 대신 고온에서도 낮은 압력으로 운전 가능한 특수 유체를 사용하여 열을 전달합니다.
    폴리아미드: 열매체로 사용되지 않습니다.
    다우섬: 대표적인 유기계 열매체로, 고온에서 안정성이 높아 특수열매체 보일러에 사용됩니다.
    덱스트린: 열매체로 사용되지 않습니다.
    에스테르: 일부 에스테르계 화합물이 열매체로 사용될 수 있으나, 다우섬이 더 일반적인 특수열매체입니다.
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88. 다음 중 보일러 안정장치로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 방폭문
  2. 안전밸브
  3. 체크밸브
  4. 고저수위경보기
(정답률: 62%)
  • 보일러 안전장치는 보일러의 과압, 과열, 수위 이상 등 위험 상황을 방지하는 장치입니다.
    방폭문: 보일러 폭발 시 압력을 외부로 방출하여 피해를 줄이는 안전장치입니다.
    안전밸브: 보일러 내부 압력이 설정치를 초과할 경우 증기를 배출하여 과압을 방지하는 안전장치입니다.
    체크밸브: 유체의 역류를 방지하는 밸브로, 보일러 안전장치와는 거리가 멉니다.
    고저수위경보기: 보일러 수위가 너무 높거나 낮을 때 경보를 울려 위험을 알리는 안전장치입니다.
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89. 보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀폐 보존방식이다.
  2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.
  3. 보통 2~3개월의 단기보존에 사용된다.
  4. 보일러 수는 pH6 정도 유지되도록 한다.
(정답률: 62%)
  • 보일러의 만수보존법은 보일러 내부의 부식을 방지하기 위해 알칼리성(pH 10~12)의 물로 채워 보존하는 방법입니다.
    밀폐 보존방식이다.: 옳은 설명입니다.
    겨울철 동결에 주의하여야 한다.: 옳은 설명입니다.
    보통 2~3개월의 단기보존에 사용된다.: 옳은 설명입니다.
    보일러 수는 pH6 정도 유지되도록 한다.: pH 10~12 정도로 유지해야 합니다.
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90. 유체의 압력손실에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 관마찰계수는 일정하다.)

  1. 유체의 점성으로 인해 압력손실이 생긴다.
  2. 압력손실은 유속의 제곱에 비례한다.
  3. 압력손실은 관의 길에에 반비례한다.
  4. 압력손실은 관의 내경에 반비레한다.
(정답률: 54%)
  • 유체의 압력손실은 관의 길이에 비례한다.
    유체의 점성으로 인해 압력손실이 생긴다: 유체의 점성은 유동 저항을 발생시켜 압력손실의 주요 원인이 된다.
    압력손실은 유속의 제곱에 비례한다: 압력손실은 유속의 제곱에 비례한다.
    압력손실은 관의 내경에 반비레한다: 압력손실은 관의 내경에 반비례한다.
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91. 다음 중 고압보일러용 탈산소제로서 가장 적합한 것은?

  1. (C6H10O5)n
  2. Na2SO3
  3. N2H4
  4. NaHSO3
(정답률: 41%)
  • N2H4(히드라진)는 고온, 고압 보일러에서 산소 제거 효과가 우수하고, 반응 생성물이 보일러수에 불순물을 남기지 않아 고압 보일러용 탈산소제로 가장 적합하다.
    (C6H10O5)n: 전분으로, 탈산소제가 아니다.
    Na2SO3: 아황산나트륨으로, 저압 보일러용 탈산소제로 주로 사용되며 고압에서는 분해되어 부식을 유발할 수 있다.
    NaHSO3: 중아황산나트륨으로, 탈산소제로 사용되나 고압 보일러에는 적합하지 않다.
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92. 인젝터의 특징으로 틀린 것은?

  1. 급수온도가 높으면 작동이 불가능하다.
  2. 소형 저압보일러용으로 사용된다.
  3. 구조가 간단하다.
  4. 열효율은 좋으나 별도의 소요 동력이 필요하다.
(정답률: 57%)
  • 인젝터는 증기의 운동 에너지를 이용하여 급수하므로 별도의 소요 동력이 필요 없으며, 급수 가열 효과로 열효율이 좋다.
    급수온도가 높으면 작동이 불가능하다: 급수 온도가 높으면 증기 응축이 어려워 작동이 불가능하거나 효율이 저하된다.
    소형 저압보일러용으로 사용된다: 인젝터는 주로 소형 저압 보일러의 급수 장치로 사용된다.
    구조가 간단하다: 인젝터는 구조가 간단하여 고장이 적고 취급이 용이하다.
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93. 일반적인 주철제 보일러의 특징으로 적절하지 않은 것은?

  1. 내식성이 좋다.
  2. 인장 및 충격에 강하다.
  3. 복잡한 구조라도 제작이 가능하다.
  4. 좁은 장소에서도 설치가 가능하다.
(정답률: 48%)
  • 주철은 인장 강도와 충격에 약한 취성 재료이므로, 인장 및 충격에 강하다는 설명은 적절하지 않다.
    내식성이 좋다: 주철은 내식성이 우수하여 부식에 강하다.
    복잡한 구조라도 제작이 가능하다: 주철은 주조성이 좋아 복잡한 형상으로도 제작이 용이하다.
    좁은 장소에서도 설치가 가능하다: 주철제 보일러는 분할 조립이 가능하여 좁은 장소에서도 설치가 용이하다.
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94. 프라이밍 및 포밍 발생 시 조치사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시킨다.
  2. 증기 취출을 서서히 한다.
  3. 연소량을 줄인다.
  4. 수위를 안정시킨 후 보일러수의 농도를 낮춘다.
(정답률: 54%)
  • 프라이밍 및 포밍 발생 시 안전밸브를 전개하여 압력을 강하시키는 것은 보일러의 급격한 압력 변화를 유발하여 오히려 상황을 악화시킬 수 있는 부적절한 조치이다.
    증기 취출을 서서히 한다: 증기 취출을 급격히 하면 수위 변동이 심해져 프라이밍 및 포밍이 악화될 수 있으므로 서서히 하는 것이 맞다.
    연소량을 줄인다: 연소량을 줄여 증기 발생량을 감소시키면 프라이밍 및 포밍 현상을 완화할 수 있다.
    수위를 안정시킨 후 보일러수의 농도를 낮춘다: 보일러수의 농도가 높으면 프라이밍 및 포밍이 발생하기 쉬우므로 농도를 낮추는 것이 올바른 조치이다.
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95. 이온 교환체에 의한 경수의 연화 원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거
  2. 산소 원자와 수지가 결합하여 경도성분 제거
  3. 물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 경도성분 제거
  4. 수지가 물속의 모든 이물질과의 결합하여 경도성분 제거
(정답률: 52%)
  • 이온 교환 수지에 의한 경수 연화는 주로 Na형 양이온 교환 수지가 물속의 경도 성분인 Ca2+, Mg2+ 이온을 흡착하고 대신 Na+ 이온을 방출하는 원리입니다.
    산소 원자와 수지가 결합하여 경도성분 제거: 산소 원자와의 결합은 경수 연화의 주된 원리가 아닙니다.
    물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 경도성분 제거: 경수 연화는 주로 양이온 교환을 통해 경도 성분(Ca2+, Mg2+)을 제거하며, 음이온은 직접적인 경도 성분이 아닙니다.
    수지가 물속의 모든 이물질과의 결합하여 경도성분 제거: 이온 교환 수지는 특정 이온에 대해 선택적으로 작용하며, 모든 이물질을 제거하는 것은 아닙니다.
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96. 수관 1개의 길이가 2200mm, 수관의 내경이 60mm, 수관의 두께가 4mm인 수관 100개를 갖는 수관 보일러의 전열면적은 약 몇 m2인가?

  1. 42
  2. 47
  3. 52
  4. 57
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 수관 보일러의 전열면적을 계산하는 문제입니다.
    전열면적은 수관의 외경을 기준으로 계산합니다.
    $$A = \pi \cdot D_o \cdot L \cdot N$$

    $$A = \pi \cdot (0.060 + 2 \cdot 0.004) m \cdot 2.2 m \cdot 100$$

    $$A \approx 47.09 m^2$$
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97. 방사 과열기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 주로 고온, 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합해서 사용한다.
  2. 화실의 천장부 또는 노벽에 설치한다.
  3. 보일러 부하와 함께 증기온도가 상승한다.
  4. 과열온도의 변동을 적게 하는데 사용된다.
(정답률: 35%)
  • 방사 과열기는 보일러 부하가 증가하면 화실 온도가 상승하여 복사열 흡수량이 증가하지만, 증기 유량이 증가하여 증기 온도는 오히려 감소하는 경향이 있습니다.
    주로 고온, 고압 보일러에서 접촉 과열기와 조합해서 사용한다: 방사 과열기는 고온, 고압 보일러에서 접촉 과열기와 함께 사용되어 과열 증기 온도를 조절합니다.
    화실의 천장부 또는 노벽에 설치한다: 방사 과열기는 주로 화실 내부에 설치되어 복사열을 직접 흡수합니다.
    과열온도의 변동을 적게 하는데 사용된다: 방사 과열기는 부하 변동에 따라 증기 온도가 변동하는 특성이 있어, 접촉 과열기와 조합하여 과열 증기 온도를 안정화하는 데 사용됩니다.
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98. 내압을 받는 어떤 원통형 탱크의 압력이 0.3MPa, 직경이 5m, 강판 두께가 10mm이다. 이 탱크의 이음 효율을 75%로 할 때, 강판의 인장응력(N/mm2)는 얼마인가? (단, 탱크의 반경방향으로 두께에 응력이 유기되지 않는 이론값을 계산한다.)

  1. 200
  2. 100
  3. 20
  4. 10
(정답률: 43%)
  • 이 문제는 원통형 압력용기의 원주방향 인장응력을 계산하는 문제입니다.
    $$\sigma = \frac{P \cdot D}{2 \cdot t \cdot \eta}$$

    $$\sigma = \frac{0.3 N/mm^2 \cdot 5000 mm}{2 \cdot 10 mm \cdot 0.75}$$

    $$\sigma = 100 N/mm^2$$
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99. 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용존 산소
  2. 용존 탄산가스
  3. pH
  4. 실리카
(정답률: 62%)
  • 실리카(SiO2)는 보일러 스케일의 주성분이며, 부식을 직접적으로 초래하는 인자라기보다는 침전물 형성으로 열전달 효율을 저하시키는 역할을 합니다.
    용존 산소: 금속 표면의 산화 반응을 촉진하여 부식을 유발합니다.
    용존 탄산가스: 물에 녹아 탄산을 형성하여 pH를 낮추고 부식을 촉진합니다.
    pH: 물의 pH가 낮을수록(산성) 부식 속도가 증가하며, pH가 높을수록(알칼리성) 특정 금속에 대한 부식이 발생할 수 있습니다.
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100. 보일러의 모리슨형 파형노통에서 노통의 최소 안지름이 950mm, 최고사용압력을 1.1MPa이라 할 때 노통의 최소두께는 몇 mm인가? (단, 평형부 길이가 230mm미만이며, 상수 C는 1100이다.)

  1. 5
  2. 8
  3. 10
  4. 13
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 모리슨형 파형노통의 최소두께를 계산하고, 규정된 최소두께를 적용합니다.
    $$t = \frac{P \cdot D}{C} + 3$$

    $$t = \frac{1.1 \cdot 950}{1100} + 3$$

    $$t = 3.95$$

    단, 모리슨형 파형노통의 최소두께는 일반적으로 10mm 이상이어야 하므로, 계산값 3.95mm보다 큰 10mm가 최종 답이 됩니다.
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