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2019에너지관리기사 4회차

100문제로 구성된 기출 시험

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시험 문제

문제 1

연소 배출가스 중 CO2CO_2 함량을 분석하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?    
  1. 연소상태를 판단하기 위하여
  2. COCO 농도를 판단하기 위하여
  3. 공기비를 계산하기 위하여
  4. 열효율을 높이기 위하여
정답: 2

해설

**정답 이유:** CO₂ 함량은 연소 효율을 나타내는 지표로, 연소 상태가 좋을수록 CO₂ 농도가 높아집니다. 반면, CO 농도는 불완전 연소를 나타내는 지표로, CO₂ 함량과는 직접적인 연관성이 적습니다. **핵심 개념:** * **CO₂ (이산화탄소):** 완전 연소의 부산물로, 연소 효율을 판단하는 데 사용됩니다. * **CO (일산화탄소):** 불완전 연소의 지표로, CO₂와는 반대로 연소 효율이 낮을 때 증가합니다. * **공기비:** 연료 대비 공급되는 공기의 비율로, 연소 효율에 영향을 미칩니다. 따라서 CO₂ 함량 분석은 연소 상태, 공기비 계산, 열효율 향상과 관련이 있지만, CO 농도를 직접 판단하는 데는 거리가 멉니다.

문제 2

분무기로 노내에 분사된 연료에 연소용 공기를 유효하게 공급하여 연소를 좋게 하고, 확실한 착화와 화염의 안정을 도모하기 위해서 공기류를 적당히 조정하는 장치는?    
  1. 자연통풍(Natural draft)
  2. 에어레지스터(Air register)
  3. 압입 통풍 시스템(Forced draft system)
  4. 유인 통풍 시스템(Induced draft system)
정답: 2

해설

이 문제는 분무기로 분사된 연료의 연소를 돕기 위해 공기 흐름을 조절하는 장치를 묻고 있습니다. 정답은 '에어레지스터'이며, 이는 연소실 내 공기 유입량을 조절하여 연료와 공기의 혼합비를 최적화하고 안정적인 화염을 유지하는 역할을 합니다. 자연통풍, 압입 통풍, 유인 통풍 시스템은 연소실 전체의 공기 공급 방식을 다루는 반면, 에어레지스터는 국소적인 공기 흐름 제어에 특화되어 있습니다.

문제 3

다음 중 층류연소속도의 측정 방법이 아닌 것은?    
  1. 비누거품법
  2. 적하수은법
  3. 슬롯노즐버너법
  4. 평면화염버너법
정답: 2

해설

이 문제는 층류 연소 속도를 측정하는 다양한 방법 중 올바르지 않은 것을 고르는 문제입니다. 층류 연소 속도는 연료-공기 혼합물이 불꽃을 따라 퍼져나가는 속도를 의미합니다. 비누거품법, 슬롯노즐버너법, 평면화염버너법은 모두 층류 연소 속도를 측정하는 실험 방법입니다. 반면, 적하수은법은 수은을 이용한 전기 전도도 측정 방법으로, 층류 연소 속도와는 직접적인 관련이 없습니다.

문제 4

연료를 구성하는 가연원소로만 나열된 것은?    
  1. 질소, 탄소, 산소
  2. 탄소, 질소, 불소
  3. 탄소, 수소, 황
  4. 질소, 수소, 황
정답: 3

해설

연료는 연소 시 에너지를 발생시키는 물질로, 주로 탄소와 수소가 결합된 탄화수소로 이루어져 있습니다. 여기에 황과 같은 다른 가연성 원소가 포함될 수 있습니다. 질소와 산소는 연소에 직접적으로 기여하는 가연원소가 아니며, 오히려 연소를 방해하거나 연소 생성물에 포함되는 경우가 많습니다. 따라서 가연원소로만 구성된 것은 탄소, 수소, 황을 포함하는 3번 보기입니다.

문제 5

상온, 상압에서 프로판-공기의 가연성 혼합기체를 완전 연소시킬 때 프로판 1 kg1\ kg\mathrm{kg}을 연소시키기 위하여 공기는 약 몇 kgkg\mathrm{kg}이 필요한가? (단, 공기 중 산소는 23.15 wt%23.15\ wt%\mathrm{wt\%}이다.)    
  1. 13.613.6
  2. 15.715.7
  3. 17.317.3
  4. 19.219.2
정답: 2

해설

프로판(C3H8)의 완전 연소 반응식을 통해 프로판 1kg을 연소시키는데 필요한 산소의 질량을 계산합니다. 이후 공기 중 산소의 질량 백분율을 이용하여 필요한 공기의 총 질량을 구하면 약 15.7kg이 됩니다. 핵심 개념은 화학량론적 계산을 통해 반응물과 생성물의 질량비를 구하는 것입니다.

문제 6

연소 시 배기가스량을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, GG : 배기가스량, GoG_o : 이론배기가스량, AoA_o : 이론공기량, mm : 공기비 이다.)    
  1. G=Go+(m1)AoG = G_o+ (m -1)A_o
  2. G=Go+(m+1)AoG = G_o+ (m + 1)A_o
  3. G=Go(m+1)AoG = G_o- (m + 1)A_o
  4. G=Go+(1m)/AoG = G_o+ (1-m)/A_o
정답: 1

해설

정답은 1번입니다. 연소 시 배기가스량은 이론적으로 필요한 배기가스량에 실제 연소에 사용된 과잉 공기량을 더하여 계산됩니다. 공기비(m)는 실제 공기량과 이론 공기량의 비율이므로, (m-1)A_o는 과잉 공기량을 의미합니다. 따라서 G = G_o + (m - 1)A_o 식이 올바릅니다.

문제 7

연료의 조성(wt%)\rm(wt\%)이 다음과 같을 때의 고위발열량은 약 몇 kcal/kgkcal/kg\mathrm{kcal/kg}인가? (단, CC, HH, SS의 고위발열량은 각각 8100 kcal/kg8100\ kcal/kg\mathrm{kcal/kg}, 34200 kcal/kg34200\ kcal/kg\mathrm{kcal/kg}, 2500 kcal/kg2500\ kcal/kg\mathrm{kcal/kg}이다.)        
  1. 41294129
  2. 43294329
  3. 48904890
  4. 49984998
정답: 3

해설

이 문제는 연료의 각 성분별 고위발열량과 연료의 조성 비율을 이용하여 전체 연료의 고위발열량을 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 **가중 평균**으로, 각 성분의 발열량에 해당 성분의 질량 백분율을 곱하여 모두 더하면 전체 연료의 고위발열량을 구할 수 있습니다. 따라서 보기 3번인 4890 kcal/kg이 정답입니다.

문제 8

연소가스는 연돌에 200 ℃200\ \mathrm{℃}로 들어가서 30 ℃30\ \mathrm{℃}가 되어 대기로 방출된다. 배기가스가 일정한 속도를 가지려면 연돌 입구와 출구의 면적비를 어떻게 하여야 하는가?    
  1. 1.561.56
  2. 1.931.93
  3. 2.242.24
  4. 3.023.02
정답: 1

해설

이 문제는 질량 보존 법칙과 이상기체 법칙을 이용하여 해결할 수 있습니다. 연소가스가 연돌을 통과하면서 온도가 낮아지면 부피가 줄어들기 때문에, 배기가스가 일정한 속도를 유지하려면 입구보다 출구의 면적이 더 넓어야 합니다. 따라서 연돌 입구와 출구의 면적비는 온도 변화에 따른 부피 변화를 고려하여 계산해야 하며, 이 문제에서는 약 1.56의 비율이 됩니다.

문제 9

다음 연소 범위에 대한 설명 중 틀린 것은?    
  1. 연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.
  2. 연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.
  3. 연소 범위에 좁으면 좁을수록 위험하다.
  4. 연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다.
정답: 3

해설

정답은 3번입니다. 연소 범위는 물질이 연소될 수 있는 농도의 범위를 나타내며, 이 범위가 넓을수록 다양한 농도에서 연소가 가능하므로 더 위험합니다. 따라서 연소 범위가 좁다고 해서 반드시 위험한 것은 아닙니다. 연소 범위의 하한치가 낮을수록 낮은 농도에서도 연소가 시작될 수 있으므로 위험도가 커집니다.

문제 10

액체연료의 유동점은 응고점보다 몇 ℃ 높은가?     
  1. 1.5
  2. 2.0
  3. 2.5
  4. 3.0
정답: 3

해설

유동점은 액체 연료가 흐르지 않고 굳기 시작하는 응고점보다 약간 높은 온도입니다. 일반적으로 유동점은 응고점보다 약 2.5℃ 정도 높게 측정됩니다. 이 차이는 연료의 순도, 첨가제 등에 따라 미세하게 달라질 수 있습니다.

문제 11

도시가스의 조성을 조사하니 H2 30 v%H_2 30\ v%\mathrm{v\%}, CO 6 v%CO\ 6\ v%\mathrm{v\%}, CH4 40 v%CH_4 40\ v%\mathrm{v\%}, CO2 24 v%CO_2 24\ v%\mathrm{v\%}이었다. 이 도시가스를 연소하기 위해 필요한 이론 산소량 보다 20 %20\ \% 많게 공급했을 때 실제공기량은 약 몇 Nm3/Nm3Nm3/Nm3\mathrm{Nm^3/Nm^3}인가? (단, 공기 중 산소는 21 v%21\ v\mathrm{v}\%이다.)     
  1. 2.62.6
  2. 3.63.6
  3. 4.64.6
  4. 5.65.6
정답: 4

해설

**정답 이유:** 이 문제는 도시가스의 조성비를 이용하여 연소에 필요한 이론 산소량을 계산하고, 실제 공급되는 공기량을 구하는 문제입니다. 도시가스 연소 시 발생하는 반응식을 통해 각 성분별 산소 소모량을 계산하고, 이를 합산하여 이론 산소량을 구합니다. 이후, 이론 산소량보다 20% 더 많은 산소를 공급해야 하므로, 이를 반영하여 실제 공기량을 계산하면 5.6 Nm³/Nm³이 됩니다. **핵심 개념:** * **연소 반응식:** 연료와 산소가 반응하여 생성물(주로 이산화탄소, 물, 질소 등)을 생성하는 화학 반응식을 이해하는 것이 중요합니다. * **화학량론:** 화학 반응에서 반응물과 생성물의 양적 관계를 다루는 학문으로, 연소 계산에 필수적입니다. * **부피 백분율 (v%):** 기체의 조성비를 나타내는 단위로, 연소 계산 시 몰수 또는 부피로 환산하여 사용합니다. * **이론 산소량:** 연료를 완전 연소시키는 데 필요한 최소한의 산소량입니다. * **과잉 공기 계수:** 이론적으로 필요한 산소량보다 더 많이 공급되는 공기의 비율을 나타냅니다.

문제 12

배기가스 출구 연도에 댐퍼를 부착하는 주된 이유가 아닌 것은?     
  1. 통풍력을 조절한다.
  2. 과잉공기를 조절한다.
  3. 가스의 흐름을 차단한다.
  4. 주연도, 부연도가 있는 경우에는 가스의 흐름을 바꾼다.
정답: 2

해설

댐퍼는 주로 배기가스의 흐름을 조절하거나 차단하여 통풍력을 제어하고, 복잡한 연소 시스템에서 가스 흐름 방향을 전환하는 데 사용됩니다. 과잉공기 조절은 댐퍼의 직접적인 기능이 아니며, 연소 과정 자체에서 공기 공급량을 조절하는 방식으로 이루어집니다. 따라서 댐퍼의 주된 이유가 아닌 것은 '과잉공기를 조절한다'입니다.

문제 13

가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?     
  1. 온도
  2. 산소농도
  3. 점화에너지
  4. 용기의 두께
정답: 4

해설

가연성 혼합 가스의 폭발한계는 가스가 폭발할 수 있는 농도 범위를 의미합니다. 폭발한계에 영향을 주는 주요 요소는 가스의 온도, 주변 산소 농도, 그리고 폭발을 일으키는 점화 에너지입니다. 용기의 두께는 폭발 자체의 발생 여부나 한계 농도에 직접적인 영향을 주지 않기 때문에 가장 거리가 먼 요소입니다.

문제 14

액체연료의 미립화 방법이 아닌 것은?     
  1. 고속기류
  2. 충돌식
  3. 와류식
  4. 혼합식
정답: 4

해설

액체 연료의 미립화는 연료를 미세한 액체 방울로 만드는 과정입니다. 1번 고속기류, 2번 충돌식, 3번 와류식은 모두 연료를 분산시켜 미세한 방울을 만드는 대표적인 방법입니다. 반면 4번 혼합식은 연료 자체를 만드는 과정에 가깝기 때문에 미립화 방법으로 볼 수 없습니다.

문제 15

연돌내의 배기가스 비중량 γ1γ_1, 외기 비중량 γ2γ_2, 연돌의 높이가 HH일 때 연돌의 이론 통풍력(Z)(Z)를 구하는 식은?     
  1. Z=Hγ1γ2Z = \frac H {\gamma_1 - \gamma_2}
  2. Z=γ2γ1HZ = \frac{\gamma_2-\gamma_1} H
  3. Z=γ22γ12HZ = \frac{\gamma_2-2\gamma_1}{2H}
  4. Z=(γ2γ1)×HZ = (\gamma_2-\gamma_1) \times H
정답: 4

해설

연돌 통풍력은 연돌 내부와 외부의 비중량 차이에 의해 발생하는 압력 차이로 인해 발생합니다. 이 압력 차이는 연돌 높이에 비례하므로, 통풍력은 비중량 차이와 연돌 높이의 곱으로 표현됩니다. 따라서 정답은 $(\gamma_2-\gamma_1) \times H$ 입니다.

문제 16

다음 분진의 중력침강속도에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 점도에 반비례한다.
  2. 밀도차에 반비례한다.
  3. 중력가속도에 비례한다.
  4. 입자직경의 제곱에 비례한다.
정답: 2

해설

분진의 중력침강속도는 스토크스 법칙에 따라 입자의 크기, 밀도, 유체(공기)의 밀도 및 점도, 그리고 중력가속도에 의해 결정됩니다. 정답인 2번은 밀도차에 반비례한다는 설명이 틀렸는데, 실제로는 밀도차가 클수록 더 빠르게 침강하므로 **밀도차에 비례**합니다. 나머지 보기들은 모두 스토크스 법칙에 따라 올바르게 설명하고 있습니다.

문제 17

메탄(CH4)(CH_4) 64 kg64\ kg\mathrm{kg}을 연소시킬 때 이론적으로 필요한 산소량은 몇 kmolkmol\mathrm{kmol}인가?     
  1. 11
  2. 22
  3. 44
  4. 88
정답: 4

해설

메탄 연소 반응식은 CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O 입니다. 이 반응식에 따르면 메탄 1몰당 산소 2몰이 필요합니다. 메탄 64kg은 약 4kmol이므로, 이론적으로 필요한 산소량은 4kmol의 2배인 8kmol이 됩니다. 따라서 정답은 4번입니다.

문제 18

다음 중 연소효율(ηc)(\eta_c)을 옳게 나타낸 식은? (단, HLH_L : 저위발열량, LiL_i : 불완전연소에 따른 손실열, LcL_c : 탄 찌꺼기 속의 미연탄소분에 의한 손실열이다.)     
  1. HL(Lc+Li)HL\frac{H_L-(L_c+L_i)}{H_L}
  2. HL+(LcLi)HL\frac{H_L+(L_c-L_i)}{H_L}
  3. HLHL+(Lc+Li)\frac{H_L}{H_L+(L_c+L_i)}
  4. HLHL(LcLi)\frac{H_L}{H_L-(L_c-L_i)}
정답: 1

해설

연소효율은 연료가 가지고 있는 총 발열량 중 실제로 유효하게 사용된 열량의 비율을 나타냅니다. 문제에서 $H_L$은 연료의 저위발열량으로 총 발열량을 의미하며, $L_c$와 $L_i$는 불완전 연소 및 미연 탄소분으로 인해 발생하는 손실열입니다. 따라서 연소효율은 총 발열량에서 손실열을 제외한 값을 총 발열량으로 나눈 값으로 표현되며, 이는 1번 식 $\frac{H_L-(L_c+L_i)}{H_L}$과 같습니다.

문제 19

A\rm A회사에 입하된 석탄의 성질을 조사하였더니 회분 6 %6\ \%, 수분 3 %3\ \%, 수소 5 %5\ \% 및 고위발열량이 6000 kcal/kg6000\ kcal/kg\mathrm{kcal/kg}이었다. 실제 사용할 때의 저발열량은 약 몇 kcal/kgkcal/kg\mathrm{kcal/kg}인가?     
  1. 33413341
  2. 43414341
  3. 57125712
  4. 63416341
정답: 3

해설

석탄의 실제 사용 시 저발열량은 고위발열량에서 수분과 수소의 연소열을 제외하여 계산합니다. 문제에서 주어진 고위발열량 6000 kcal/kg에서 수분 3%와 수소 5%가 연소될 때 발생하는 열량(수분의 증발열, 수소의 연소열)을 빼면 실제 사용할 때의 저발열량을 얻을 수 있습니다. 이러한 계산을 통해 약 5712 kcal/kg이 산출되며, 이는 보기 3번과 일치합니다.

문제 20

화염면이 벽면 사이를 통과할 때 화염면에서의 발열량보다 벽면으로의 열손실이 더욱 커서 화염이 더 이상 진행하지 못하고 꺼지게 될 때 벽면 사이의 거리는?     
  1. 소염거리
  2. 화염거리
  3. 연소거리
  4. 점화거리
정답: 1

해설

이 문제는 화염면에서의 발열량보다 벽면으로의 열 손실이 더 커서 화염이 더 이상 진행하지 못하고 꺼지는 현상을 설명하는 용어를 묻고 있습니다. 이러한 현상은 화염이 퍼져나갈 수 있는 최대 거리를 의미하며, 이를 **소염거리**라고 합니다. 따라서 정답은 1번 소염거리입니다.

문제 21

다음 중 등엔트로피 과정에 해당하는 것은?     
  1. 등적과정
  2. 등압과정
  3. 가역단열과정
  4. 가역등온과정
정답: 3

해설

등엔트로피 과정은 엔트로피가 일정하게 유지되는 과정입니다. 보기 중 엔트로피가 일정하게 유지되는 과정은 가역단열과정뿐입니다. 등적, 등압, 가역등온 과정은 각각 부피, 압력, 온도가 일정하게 유지되는 과정으로, 엔트로피가 일정하게 유지된다는 보장이 없습니다.

문제 22

이상적인 교축 과정(throttling process)에 대한 설명으로 옳은 것은?     
  1. 압력이 증가한다.
  2. 엔탈피가 일정하다.
  3. 엔트로피가 감소한다.
  4. 온도는 항상 증가한다.
정답: 2

해설

이상적인 교축 과정은 단열된 상태에서 밸브나 오리피스를 통과하며 압력이 급격히 낮아지는 과정입니다. 이 과정에서 외부와의 열 교환이 없으므로 엔탈피(에너지의 총량)는 일정하게 유지됩니다. 따라서 정답은 2번 엔탈피가 일정하다 입니다.

문제 23

랭킨사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 초압(터빈입구의 압력)과 배압(복수기 압력)은 어떻게 하여야 하는가?     
  1. 초압과 배압 모두 올림
  2. 초압을 올리고 배압을 낮춤
  3. 초압은 낮추고 배압을 올림
  4. 초압과 배압 모두 낮춤
정답: 2

해설

랭킨 사이클의 효율을 높이기 위해서는 터빈에서 더 많은 일을 하도록 해야 합니다. 초압을 높이면 증기의 엔탈피가 증가하여 터빈에서 더 많은 에너지를 추출할 수 있습니다. 반대로 배압을 낮추면 터빈 출구의 압력이 낮아져 터빈에서 얻는 일량이 증가합니다. 따라서 초압을 올리고 배압을 낮추는 것이 효율 향상에 유리합니다.

문제 24

다음 중 증발열이 커서 중형 및 대형의 산업용 냉동기에 사용하기에 가장 적정한 냉매는?     
  1. 프레온-12
  2. 탄산가스
  3. 아황산가스
  4. 암모니아
정답: 4

해설

정답은 4번 암모니아입니다. 암모니아는 증발열이 매우 커서 냉동 효과가 뛰어나며, 이는 동일한 냉동 용량을 얻기 위해 더 적은 양의 냉매만 필요하다는 것을 의미합니다. 또한, 암모니아는 비교적 저렴하고 환경에 미치는 영향도 적어 중대형 산업용 냉동기에 널리 사용됩니다. 핵심 개념은 **증발열**이며, 증발열이 클수록 냉매가 액체에서 기체로 변할 때 더 많은 열을 흡수하여 냉동 효과가 커집니다.

문제 25

압력 1000 kPa1000\ kPa\mathrm{kPa}, 부피 1 m31\ m3\mathrm{m^3}의 이상기체가 등온과정으로 팽창하여 부피가 1.2 m31.2\ m3\mathrm{m^3}이 되었다. 이때 기체가 한 일(kJ)\rm(kJ)은?
  1. 82.382.3
  2. 182.3182.3
  3. 282.3282.3
  4. 382.3382.3
정답: 2

해설

**정답 이유:** 이상기체의 등온 팽창 과정에서 기체가 한 일은 $W = nRT \ln(V_2/V_1)$으로 계산됩니다. 문제에서 압력($P$), 초기 부피($V_1$), 최종 부피($V_2$)가 주어졌고, 등온 과정이므로 $PV = nRT$ 관계를 이용하여 $nRT$ 값을 구할 수 있습니다. 따라서 $W = P_1V_1 \ln(V_2/V_1)$ 공식을 통해 기체가 한 일을 계산하면 182.3 kJ이 됩니다. **핵심 개념:** 이상기체의 등온 팽창 과정에서 기체가 한 일은 압력과 부피의 곱에 부피 변화량의 자연로그 값을 곱한 값과 같습니다.

문제 26

열역학적계란 고려하고자 하는 에너지 변화에 관계되는 물체를 포함하는 영역을 말하는데 이 중 폐쇄계(closed system)는 어떤 양의 교환이 없는 계를 말하는가?     
  1. 질량
  2. 에너지
정답: 1

해설

폐쇄계는 질량의 출입이 없는 열역학적 계를 의미합니다. 질량은 교환되지 않지만, 에너지는 열이나 일을 통해 계와 외부 사이에 교환될 수 있습니다. 따라서 폐쇄계의 핵심 개념은 질량 보존이며, 에너지 교환은 가능합니다.

문제 27

피스톤이 장치된 용기 속의 온도 T1[K]T_1[K\mathrm{K}], 압력 P1[Pa]P_1[Pa\mathrm{Pa}], 체적 V1[m3]V_1[m3\mathrm{m^3}] 의 이상기체 m[kg]m[kg\mathrm{kg}]이 있고, 정압과정으로 체적이 원래의 22배가 되었다. 이때 이상기체로 전달된 열량은 어떻게 나타내는가? (단, CvC_v는 정적비열이다.)     
  1. mCvT1mC_vT_1
  2. 2mCvT12mC_vT_1
  3. mCvT1+P1V1mC_vT_1 + P_1V_1
  4. mCvT1+2P1V1mC_vT_1 + 2P_1V_1
정답: 3

해설

이 문제는 이상기체의 정압 과정에서 전달된 열량을 묻고 있습니다. 정압 과정에서는 압력이 일정하게 유지되면서 부피가 변합니다. 이상기체 상태 방정식($PV=nRT$)과 열역학 제1법칙($\Delta U = Q - W$)을 이용하여 풀 수 있습니다. **정답 이유:** 정압 과정에서 전달된 열량($Q$)은 내부 에너지 변화량($\Delta U$)과 한 일($W$)의 합과 같습니다. 내부 에너지 변화량은 $mC_v\Delta T$로 나타낼 수 있고, 정압 과정에서 한 일은 $P\Delta V$로 나타낼 수 있습니다. 문제에서 부피가 2배가 되었으므로 $\Delta V = V_1$이고, 온도는 $T_2 = 2T_1$이 됩니다. 따라서 $Q = mC_v(T_2 - T_1) + P_1(V_2 - V_1) = mC_v(2T_1 - T_1) + P_1(2V_1 - V_1) = mC_vT_1 + P_1V_1$이 됩니다. **핵심 개념:** * **정압 과정:** 압력이 일정하게 유지되는 과정. * **열역학 제1법칙:** 에너지 보존 법칙으로, 계의 내부 에너지 변화량은 계에 전달된 열량에서 계가 외부에 한 일을 뺀 값과 같다. * **이상기체 상태 방정식:** 이상기체의 압력, 부피, 온도, 몰수 사이의 관계를 나타내는 방정식. * **정적비열 ($C_v$):** 부피가 일정할 때 기체의 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량.

문제 28

카르로사이클에서 공기 1 kg1\ kg\mathrm{kg}이 한 사이클마다 하는 일이 100 kJ100\ kJ\mathrm{kJ}이고 고온 227 ℃227\ ℃, 저온 27 ℃27\ ℃ 사이에서 작용한다. 이 사이클의 작동 과정에서 생기는 저온 열원의 엔트로피 증가(kJ/K)\rm(kJ/K)는?     
  1. 0.20.2
  2. 0.40.4
  3. 0.50.5
  4. 0.80.8
정답: 3

해설

이 문제는 열역학 제2법칙과 엔트로피 개념을 활용합니다. 카르노 사이클에서 한 사이클 동안 고온부에서 저온부로 전달된 열량은 외부로 한 일과 같습니다. 따라서 저온 열원에서 흡수된 열량을 계산한 후, 엔트로피 변화량은 이 열량을 저온부 온도로 나누어 구할 수 있습니다. **핵심 개념:** * **카르노 사이클:** 가장 효율적인 열기관 사이클로, 등온 과정과 단열 과정으로 구성됩니다. * **열역학 제2법칙:** 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르며, 이 과정에서 엔트로피는 증가합니다. * **엔트로피 변화:** $\Delta S = \frac{Q}{T}$ (Q는 열량, T는 절대 온도) **정답 이유:** 1. **고온부에서 저온부로 전달된 열량 계산:** 카르노 사이클에서 한 사이클 동안 외부로 한 일(100 kJ)은 고온부에서 흡수한 열량($Q_H$)에서 저온부로 방출한 열량($Q_L$)을 뺀 값입니다. 카르노 사이클의 효율 공식을 이용하면 $Q_L$을 계산할 수 있습니다. 2. **저온 열원의 엔트로피 증가 계산:** 저온 열원의 엔트로피 증가는 저온 열원에서 흡수된 열량($Q_L$)을 저온부의 절대 온도($T_L$)로 나누어 계산합니다. 이 과정을 통해 계산하면 저온 열원의 엔트로피 증가량은 0.5 kJ/K가 됩니다.

문제 29

열역학 제1법칙에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 열은 에너지의 한 형태이다.
  2. 일을 열로 또는 열을 일로 변환할 때 그 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
  3. 제1종의 영구기관을 만드는 것은 불가능하다.
  4. 제1종의 영구기관은 공급된 열에너지를 모두 일로 전환하는 가상적인 기관이다.
정답: 4

해설

열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙을 의미합니다. 따라서 1, 2, 3번은 모두 올바른 설명입니다. 4번은 제1종의 영구기관이 공급된 열에너지를 '모두' 일로 전환한다고 설명하지만, 실제로는 열에너지의 일부만 일로 전환될 수 있으며 나머지는 다른 형태로 변환되거나 손실됩니다.

문제 30

카르노 열기관이 600 K600\ \mathrm K의 고열원과 300 K300\ \mathrm K의 저열원 사이에서 작동하고 있다. 고열원으로부터 300 kJ300\ kJ\mathrm{kJ}의 열을 공급받을 때 기관이 하는 일(kJ)\rm(kJ)은 얼마인가?     
  1. 150150
  2. 160160
  3. 170170
  4. 180180
정답: 1

해설

카르노 열기관의 효율은 고열원과 저열원의 온도 차이에 의해 결정되며, 이는 $1 - (T_{저열원} / T_{고열원})$로 계산됩니다. 이 효율은 공급받은 열 중 기관이 할 수 있는 최대 일의 비율을 나타냅니다. 문제에서 주어진 온도와 공급받은 열을 이용하여 효율을 계산하고, 이를 공급받은 열에 곱하면 기관이 하는 일을 구할 수 있습니다.

문제 31

비열비 1.31.3의 고온 공기를 작동 물질로 하는 압축비 55의 오토사이클에서 최소 압력이 206 kPa206\ kPa\mathrm{kPa}, 최고 압력이 5400 kPa5400\ kPa\mathrm{kPa}일 때 평균 유효압력(kPa)\rm(kPa)은?     
  1. 594594
  2. 794794
  3. 11901190
  4. 13901390
정답: 3

해설

오토사이클의 평균 유효 압력은 사이클의 일률과 행정 체적의 비로 계산됩니다. 주어진 비열비, 압축비, 최소 및 최대 압력을 이용하여 각 과정의 온도를 계산하고, 이를 통해 사이클의 일률을 구합니다. 마지막으로, 이 일률을 행정 체적으로 나누어 평균 유효 압력을 얻습니다.

문제 32

증기의 속도가 빠르고, 입출구 사이의 높이 차도 존재하여 운동에너지 및 위치에너지를 무시할 수 없다고 가정하고, 증기는 이상적인 단열상태에서 개방시스템 내로 흘러 들어가 단위질량유량당 축일(Ws)(W_s)을 외부로 제공하고 시스템으로부터 흘러나온다고 할 때, 단위질량유량당 축일을 어떻게 구할 수 있는가? (단, vv는 비체적, PP는 압력, VV는 속도, gg는 중력가속도, zz는 높이를 나타내며, 하첨자 ii는 입구, ee는 출구를 나타낸다.)     
  1. Ws=iePdvW_s = \int_i^e Pdv
  2. Ws=ievdPW_s = - \int_i^e vdP
  3. Ws=iePdv+12(Vi2Ve2)+g(zize)W_s = \int_i^e Pdv + \frac12 (V_i^2 - V_e^2) + g (z_i - z_e)
  4. Ws=ievdP+12(Vi2Ve2)+g(zize)W_s = - \int_i^e vdP + \frac12 (V_i^2 - V_e^2) + g (z_i - z_e)
정답: 4

해설

이 문제는 개방 시스템에서 단위 질량 유량당 축일을 구하는 문제입니다. 핵심 개념은 **에너지 보존 법칙**과 **개방 시스템에서의 일**입니다. 정답인 4번은 개방 시스템에서의 에너지 보존 법칙을 나타냅니다. 이상적인 단열 과정에서 시스템이 외부로 제공하는 축일($W_s$)은 유체의 흐름에 의한 일($-\int vdP$), 운동 에너지 변화($\frac12 (V_i^2 - V_e^2)$), 위치 에너지 변화($g (z_i - z_e)$)의 합과 같습니다. 이 식은 유체가 시스템을 통과하면서 엔탈피 변화와 운동/위치 에너지 변화를 통해 외부로 일을 전달한다는 것을 보여줍니다.

문제 33

랭킨사이클의 구성요소 중 단열 압축이 일어나는 곳은?     
  1. 보일러
  2. 터빈
  3. 펌프
  4. 응축기
정답: 3

해설

랭킨 사이클에서 단열 압축은 **펌프**에서 일어납니다. 펌프는 저압의 액체 상태의 물을 고압의 액체 상태로 압축하는데, 이 과정에서 외부와의 열 교환 없이 에너지가 투입되어 압력이 높아집니다. 보일러는 증발, 터빈은 팽창, 응축기는 응축이 일어나는 장치입니다.

문제 34

암모니아 냉동기의 증발기 입구의 엔탈피가 377 kJ/kg377\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg}, 증발기 출구의 엔탈피가 1668 kJ/kg1668\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg}이며 응축기 입구의 엔탈피가 1894 kJ/kg1894\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg}이라면 성능계수는 얼마인가?     
  1. 4.444.44
  2. 5.715.71
  3. 6.906.90
  4. 9.849.84
정답: 2

해설

성능계수(COP)는 냉동 시스템이 흡수한 열량(증발기에서의 냉각 효과)을 소비한 일량으로 나눈 값입니다. 암모니아 냉동기에서 증발기 출구 엔탈피와 입구 엔탈피의 차이가 냉각 효과를 나타내며, 응축기 입구 엔탈피는 압축기에서 소비된 일을 계산하는 데 사용됩니다. 따라서 성능계수는 $(1668 - 377) / (1894 - 1668) = 1291 / 226 \approx 5.71$로 계산됩니다.

문제 35

공기 표준 디젤사이클에서 압축비가 1717이고 단절비(cut-off ratio)가 33일 때 열효율(%)(\%)은? (단, 공기의 비열비는 1.41.4이다.)     
  1. 5252
  2. 5858
  3. 6363
  4. 6767
정답: 2

해설

디젤 사이클의 열효율은 압축비와 단절비에 의해 결정됩니다. 주어진 압축비(17)와 단절비(3)를 사용하여 디젤 사이클의 열효율 공식을 적용하면 약 58%가 나옵니다. 이 문제는 디젤 사이클의 작동 원리와 열효율 계산 공식을 이해하고 있는지 평가하는 문제입니다.

문제 36

표준 증기 압축식 냉동사이클의 주요 구성 요소는 압축기, 팽창밸브, 응축기, 증발기이다. 냉동기가 동작할 때 작동 유체(냉매)의 흐름의 순서로 옳은 것은?     
  1. 증발기 → 응축기 → 압축기 → 팽창밸브 → 증발기
  2. 증발기 → 압축기 → 팽창밸브 → 응축기 → 증발기
  3. 증발기 → 응축기 → 팽창밸브 → 압축기 → 증발기
  4. 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기
정답: 4

해설

표준 증기 압축식 냉동사이클은 냉매가 네 가지 주요 구성 요소를 순환하며 열을 흡수하고 방출하는 과정입니다. 냉매는 먼저 증발기에서 열을 흡수하여 기체 상태가 되고, 압축기에서 고압의 기체로 압축됩니다. 이후 응축기에서 열을 방출하며 액체로 응축되고, 팽창밸브를 거치며 압력이 낮아져 다시 증발기로 들어가 순환을 반복합니다. 따라서 냉매의 올바른 흐름 순서는 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기입니다.

문제 37

애드벌룬에 어떤 이상기체 100 kg100\ kg\mathrm{kg}을 주입하였더니 팽창 후의 압력이 150 kPa150\ kPa\mathrm{kPa}, 온도 300 K300\ \mathrm K가 되었다. 애드벌룬의 반지름(m)\rm(m)은? (단, 애드벌룬은 완전한 구헝(sphere)이라고 가정하며, 기체상수는 250 J/kgK250\ J/kgK\mathrm{J/kg·K}이다.)     
  1. 2.292.29
  2. 2.732.73
  3. 3.163.16
  4. 3.623.62
정답: 1

해설

이 문제는 이상기체 상태 방정식을 이용하여 애드벌룬의 반지름을 구하는 문제입니다. 이상기체 상태 방정식($PV=nRT$)을 변형하여 압력($P$), 부피($V$), 질량($m$), 기체 상수($R$), 온도($T$)의 관계를 이용합니다. 애드벌룬이 구형이므로 부피는 반지름($r$)의 세제곱에 비례($V = \frac{4}{3}\pi r^3$)하며, 이를 대입하여 반지름을 계산할 수 있습니다.

문제 38

이상기체의 상태변화에 관련하여 폴리트로픽(Polytropic) 지수 n에 대한 설명으로 옳은 것은?     
  1. 'n = 0'이면 단열 변화
  2. 'n = 1'이면 등온 변화
  3. 'n = 비열비'이면 정적 변화
  4. 'n = ∞'이면 등압 변화
정답: 2

해설

폴리트로픽 과정은 이상기체의 상태 변화를 일반화한 것으로, 폴리트로픽 지수 'n'에 따라 특정 상태 변화로 나타납니다. 'n=1'일 때, 폴리트로픽 과정은 PV=일정한 등온 변화와 일치하게 됩니다. 따라서 보기 2번이 옳은 설명입니다.

문제 39

80 ℃80\ ℃의 물(엔탈피 335 kJ/kg335\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg})과 100 ℃100\ ℃의 건포화수증기(엔탈피 2676 kJ/kg2676\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg})를 질량비 1:21 : 2로 혼합하여 열손실 없는 정상유동과정으로 95 ℃95\ ℃의 포화액-증기 혼합물 상태로 내보낸다. 95 ℃95\ ℃ 포화상태에서의 포화액 엔탈피가 398 kJ/kg398\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg}, 포화증기의 엔탈피가 2668 kJ/kg2668\ kJ/kg\mathrm{kJ/kg}이라면 혼합실 출구의 건도는 얼마인가?     
  1. 0.440.44
  2. 0.580.58
  3. 0.660.66
  4. 0.720.72
정답: 3

해설

이 문제는 에너지 보존 법칙을 이용하여 혼합물의 건도를 계산하는 문제입니다. 질량 보존 법칙과 엔탈피 개념을 통해 혼합 전후의 총 엔탈피가 같다는 것을 이용하여 출구의 건도를 구할 수 있습니다. **정답 이유:** 1. **질량 보존:** 물과 증기의 질량비를 이용하여 각 성분의 질량을 설정합니다. (예: 물 1kg, 증기 2kg) 2. **에너지 보존 (엔탈피):** 혼합 전 총 엔탈피와 혼합 후 총 엔탈피가 같다는 것을 이용합니다. * 혼합 전 총 엔탈피 = (물 질량 × 물 엔탈피) + (증기 질량 × 증기 엔탈피) * 혼합 후 총 엔탈피 = (총 질량) × (95℃ 포화액 엔탈피 × (1-건도) + 95℃ 포화증기 엔탈피 × 건도) 3. **건도 계산:** 위 식을 통해 미지수인 건도를 계산하면 약 0.66이 나옵니다. **핵심 개념:** * **질량 보존 법칙:** 시스템 내 질량의 총량은 변하지 않습니다. * **에너지 보존 법칙 (열역학 제1법칙):** 외부와의 열 교환이 없는 경우, 시스템의 총 에너지는 일정하게 유지됩니다. 여기서는 엔탈피로 표현됩니다. * **건도 (Dryness Fraction):** 포화 증기-액체 혼합물에서 증기가 차지하는 질량 비율을 나타냅니다.

문제 40

증기원동기의 랭킨사이클에서 열을 공급하는 과정에서 일정하게 유지되는 상태량은 무엇인가?     
  1. 압력
  2. 온도
  3. 엔트로피
  4. 비체적
정답: 1

해설

증기원동기의 랭킨 사이클에서 열을 공급하는 과정은 보일러에서 이루어지며, 이 과정에서는 물이 증기로 변환됩니다. 이때 보일러 내부에서는 증기가 생성되면서 압력이 일정하게 유지됩니다. 따라서 정답은 1번 압력입니다.

문제 41

다음 중 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계는?     
  1. 부르동간 압력계
  2. 다이어프램식 압력계
  3. 벨로스식 압력계
  4. 링밸런스식 압력계
정답: 1

해설

가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계는 **부르동간 압력계**입니다. 부르동간 압력계는 C자형 또는 나선형으로 구부러진 금속관의 탄성을 이용하여 압력을 측정하는데, 이 구조 덕분에 높은 압력에도 견딜 수 있습니다. 다른 압력계들은 상대적으로 낮은 압력 측정에 더 적합한 구조를 가지고 있습니다.

문제 42

피드백(feedback) 제어계에 관한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 입력과 출력을 비교하는 장치는 반드시 필요하다.
  2. 다른 제어계보다 정확도가 증가된다.
  3. 다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다.
  4. 급수제어에 사용된다.
정답: 3

해설

피드백 제어계는 출력값을 측정하여 입력값과 비교하고, 그 오차를 이용해 제어량을 조절하여 원하는 출력을 얻는 방식입니다. 따라서 **입력과 출력을 비교하는 장치는 필수적**이며, 이 과정을 통해 **정확도가 크게 향상**됩니다. 반면, 피드백 제어는 오차를 줄이는 데 집중하므로 **제어 폭이 넓어지기보다는 좁아지는 경향**이 있습니다. 급수 제어와 같이 목표 수위를 일정하게 유지해야 하는 시스템에 피드백 제어가 효과적으로 사용됩니다.

문제 43

U자관 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 측정 압력은 11000 kPa1\sim1000\ kPa\mathrm{kPa} 정도이다.
  2. 주로 통풍력을 측정하는 데 사용된다.
  3. 측정의 정도는 모세관 현상의 영향을 받으므로 모세관 현상에 대한 보정이 필요하다.
  4. 수은, 물, 기름 등을 넣어 한쪽 또는 양쪽 끝에 측정압력을 도입한다.
정답: 1

해설

U자관 압력계는 액체의 높이 차이를 이용하여 압력을 측정하는 장치입니다. 1번 보기가 틀린 이유는 U자관 압력계는 일반적으로 수 kPa에서 수백 kPa 정도의 압력 측정에 주로 사용되며, 1000 kPa는 그 범위를 넘어서는 경우가 많기 때문입니다. 2번은 통풍력 측정에 사용되는 경우가 많다는 점, 3번은 모세관 현상의 영향을 받는다는 점, 4번은 액체를 넣어 압력을 측정한다는 점이 핵심 개념입니다.

문제 44

다음 중 유량측정의 원리와 유량계를 바르게 연결한 것은?     
  1. 유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계
  2. 유속변화로 인한 압력차 – 용적식 유량계
  3. 흐름에 의한 냉각효과 – 전자기 유량계
  4. 파동의 전파 시간차 – 조리개 유량계
정답: 1

해설

정답은 1번입니다. 터빈 유량계는 유체의 흐름이 터빈 날개에 작용하는 힘을 이용하여 회전수를 측정하고, 이를 통해 유량을 산출하는 원리를 이용합니다. 다른 보기들은 각 유량계의 실제 원리와 다르게 연결되어 있습니다. 예를 들어, 용적식 유량계는 일정한 부피를 주기적으로 측정하는 방식이며, 전자기 유량계는 전자기 유도 현상을 이용합니다. 조리개 유량계는 압력차를 이용하는 차압식 유량계의 한 종류입니다.

문제 45

수은 및 알코올 온도계를 사용하여 온도를 측정할 때 계측의 기본원리는 무엇인가?     
  1. 비열
  2. 열팽창
  3. 압력
  4. 점도
정답: 2

해설

수은 및 알코올 온도계는 **열팽창**의 원리를 이용합니다. 온도가 올라가면 수은이나 알코올과 같은 액체가 팽창하여 가늘고 긴 관을 따라 올라가고, 온도가 내려가면 수축하여 내려갑니다. 이 액체의 부피 변화를 눈금으로 읽어 온도를 측정하는 것입니다.

문제 46

다음 각 물리량에 대한 SI 유도단위의 기호로 틀린 것은?     
  1. 압력 - PaPa\mathrm{Pa}
  2. 에너지 - calcal\mathrm{cal}
  3. 일률 - WW\mathrm{W}
  4. 자기선속 – WbWb\mathrm{Wb}
정답: 2

해설

정답은 2번 에너지입니다. 에너지의 SI 유도단위는 줄(J)이며, 칼로리(cal)는 SI 단위가 아닙니다. 압력의 파스칼(Pa), 일률의 와트(W), 자기선속의 웨버(Wb)는 모두 SI 유도단위의 올바른 기호입니다.

문제 47

산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는?     
  1. 자기식 O2O_2
  2. 세라믹식 O2O_2
  3. 연소식 O2O_2
  4. 밀도식 O2O_2
정답: 2

해설

정답은 2번 세라믹식 O₂계입니다. 세라믹식 O₂계는 고온의 산소 센서(주로 지르코니아)를 이용하여 산소 농도에 따른 기전력(전압) 변화를 측정합니다. 이 기전력은 헴홀츠 자유 에너지 변화와 관련이 있으며, 이를 통해 산소 농도를 분석하고 계측합니다.

문제 48

아르키메데스의 부력 원리를 이용한 액면측정 기기는?     
  1. 차압식 액면계
  2. 퍼지식 액면계
  3. 기포식 액면계
  4. 편위식 액면계
정답: 4

해설

정답은 4번 편위식 액면계입니다. 편위식 액면계는 부유물이 액체에 잠기는 정도에 따라 발생하는 부력의 변화를 이용하여 액면을 측정합니다. 즉, 액면이 변하면 부유물이 뜨거나 가라앉으면서 발생하는 각도 변화(편위)를 감지하여 액면 높이를 알아내는 원리입니다. 이는 아르키메데스의 부력 원리가 직접적으로 적용되는 방식입니다.

문제 49

다음 중 온도는 국제단위계(SI 단위계)에서 어떤 단위에 해당하는가?     
  1. 보조단위
  2. 유도단위
  3. 특수단위
  4. 기본단위
정답: 4

해설

온도는 국제단위계(SI 단위계)에서 **기본단위**에 해당합니다. 기본단위는 다른 단위의 조합으로 표현되지 않고, 그 자체로 정의되는 단위들을 말합니다. 온도의 SI 단위인 켈빈(K)은 다른 물리량으로 정의되지 않고 독립적으로 정의됩니다. 따라서 보조단위, 유도단위, 특수단위와는 구분됩니다.

문제 50

가스열량 측정 시 측정 항목에 해당되지 않는 것은?     
  1. 시료가스의 온도
  2. 시료가스의 압력
  3. 실내온도
  4. 실내습도
정답: 4

해설

가스 열량 측정 시에는 가스 자체의 상태를 정확히 파악하는 것이 중요하므로, 시료 가스의 온도와 압력은 필수 측정 항목입니다. 반면, 실내 온도와 습도는 측정 결과에 직접적인 영향을 미치지 않는 항목이므로 측정 항목에 해당되지 않습니다. 따라서 정답은 4번 실내 습도입니다.

문제 51

방사온도계의 발신부를 설치할 때 다음 중 어떠한 식이 성립하여야 하는가? (단, ℓ : 렌즈로부터의 수열판까지의 거리, dd : 수열판의 직경, LL : 렌즈로부터 물체까지의 거리, DD : 물체의 직경이다.)     
  1. L/D < /dL/D\ <\ ℓ/d
  2. L/D > /dL/D\ >\ ℓ/d
  3. L/D = ℓ/d
  4. L/ < d/DL/ℓ\ <\ d/D
정답: 1

해설

방사온도계의 발신부 설치 시 렌즈와 물체, 그리고 수열판 간의 관계는 광학적인 원리에 의해 결정됩니다. 정답인 1번 L/D < ℓ/d 식이 성립해야 하는 이유는, 방사온도계가 물체에서 방출되는 복사 에너지를 정확하게 측정하기 위해서는 렌즈가 물체 전체를 포괄하면서도 수열판에 적절한 크기로 이미지를 맺어야 하기 때문입니다. 이는 렌즈의 초점 거리와 물체, 그리고 수열판 간의 비례 관계를 나타내는 것으로, 렌즈로부터 물체까지의 거리와 물체의 직경의 비가 렌즈로부터 수열판까지의 거리와 수열판의 직경의 비보다 작아야 함을 의미합니다.

문제 52

다음 중에서 비접촉식 온도 측정 방법이 아닌 것은?     
  1. 광고온계
  2. 색온도계
  3. 서미스터
  4. 광전관식 온도계
정답: 3

해설

정답은 3번 서미스터입니다. 서미스터는 온도가 변함에 따라 전기 저항값이 변하는 반도체 소자로, 물체에 직접 접촉시켜 온도를 측정하는 **접촉식** 온도 측정 방법입니다. 반면 광고온계, 색온도계, 광전관식 온도계는 모두 물체에서 방출되는 빛이나 복사 에너지를 이용하여 직접 접촉 없이 온도를 측정하는 **비접촉식** 온도 측정 방법입니다.

문제 53

1차 지연요소에서 시정수(T)가 클수록 응답속도는 어떻게 되는가?     
  1. 응답속도가 빨라진다.
  2. 응답속도가 느려진다.
  3. 응답속도가 일정해진다.
  4. 시정수와 응답속도는 상관이 없다.
정답: 2

해설

1차 지연요소에서 시정수(T)는 시스템이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간을 의미합니다. 따라서 시정수(T)가 클수록 시스템이 변화에 반응하여 최종값에 도달하는 데 더 많은 시간이 소요되므로 응답 속도는 느려집니다. 즉, 시정수가 클수록 시스템의 동적 응답이 느려진다고 볼 수 있습니다.

문제 54

가스 채취 시 주의하여야 할 사항에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다.
  2. 가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 통할 수 있도록 하여야 한다.
  3. 채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다.
  4. 가스성분과 화학반응을 일으키지 않는 관을 이용하여 채취한다.
정답: 2

해설

정답은 2번입니다. 가스 채취 시 채취구는 외부 공기 유입을 막아 채취하려는 가스의 순도를 유지해야 합니다. 나머지 보기들은 가스 채취 시 고려해야 할 올바른 사항들입니다. 핵심 개념은 **채취 가스의 순도 유지**입니다.

문제 55

직경 80 mm80\ mm\mathrm{mm}인 원관 내에 비중 0.90.9인 기름이 유속 4 m/s4\ m/s\mathrm{m/s}로 흐를 때 질량유량은 약 몇 kg/skg/s\mathrm{kg/s}인가?     
  1. 1818
  2. 2424
  3. 3030
  4. 3636
정답: 1

해설

**정답 이유:** 질량유량은 유체의 밀도, 단면적, 유속을 곱하여 계산합니다. 기름의 비중을 이용하여 밀도를 구하고, 원관의 직경을 이용하여 단면적을 계산한 뒤, 주어진 유속을 곱하면 질량유량을 구할 수 있습니다. **핵심 개념:** * **질량유량 (Mass flow rate):** 단위 시간당 흐르는 유체의 질량. * **비중 (Specific gravity):** 어떤 물질의 밀도와 기준 물질(보통 물)의 밀도의 비. * **연속 방정식 (Continuity equation):** 유체가 흐르는 동안 질량은 보존된다는 원리.

문제 56

염화리튬이 공기 수증기압과 평형을 이룰 때 생기는 온도 저하를 저항온도계로 측정하여 습도를 알아내는 습도계는?     
  1. 듀셀 노점계
  2. 아스만 습도계
  3. 광전관식 노점계
  4. 전기저항식 습도계
정답: 1

해설

정답은 **1. 듀셀 노점계**입니다. **해설:** 듀셀 노점계는 염화리튬이 공기 중 수증기와 반응하여 흡습될 때 발생하는 온도 변화를 이용합니다. 염화리튬이 수증기를 흡수하면 용액의 농도가 변하고, 이로 인해 용액의 증기압이 낮아져 주변 공기의 수증기압보다 낮아집니다. 이 증기압 차이를 해소하기 위해 용액은 주변 공기로부터 열을 빼앗아 온도가 낮아지며, 이 온도 저하를 측정하여 습도를 알아내는 방식입니다.

문제 57

보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?     
  1. 압력초과
  2. 저연소
  3. 고온도
  4. 불착화
정답: 3

해설

보일러 자동제어에서 인터록 제어는 위험 상황 발생 시 보일러 작동을 즉시 중단시키는 안전 장치입니다. 압력 초과, 저연소, 불착화는 모두 보일러의 안전 운전을 위협하는 상황으로 인터록 제어의 대상이 됩니다. 반면, 고온도는 보일러의 정상적인 운전 범위 내에 있을 수 있는 상황이므로 인터록 제어의 대상이 아닙니다.

문제 58

다음 중 단위에 따른 차원식으로 틀린 것은?     
  1. 동점도 : L2T1\mathrm{L^2T^{-1}}
  2. 압력 : ML1T2\mathrm{ML^{-1}T^{-2}}
  3. 가속도 : LT2\mathrm{LT^{-2}}
  4. 일 : MLT2\mathrm{MLT^{-2}}
정답: 4

해설

정답은 4번 '일'입니다. 일은 힘에 이동 거리를 곱한 값으로, 차원식은 힘($MLT^{-2}$)에 길이($L$)를 곱한 $ML^2T^{-2}$가 되어야 합니다. 보기 4번은 힘의 차원식($MLT^{-2}$)과 동일하여 틀렸습니다. 핵심 개념은 물리량의 차원식을 정확히 이해하고 계산하는 것입니다.

문제 59

유체의 와류를 이용하여 측정하는 유량계는?     
  1. 오벌 유량계
  2. 델타 유량계
  3. 로터리 피스톤 유량계
  4. 로터미터
정답: 2

해설

정답은 2번 델타 유량계입니다. 델타 유량계는 유체 흐름에 장애물을 설치하여 발생하는 와류(Vortex)의 빈도를 측정합니다. 이 와류 빈도는 유체의 속도와 직접적인 비례 관계를 가지므로, 이를 통해 유량을 정확하게 계산할 수 있습니다. 핵심 개념은 **와류 발생 및 빈도 측정**입니다.

문제 60

액주에 의한 압력 측정에서 정밀 측정을 할 때 다음 중 필요하지 않은 보정은?     
  1. 온도의 보정
  2. 중력의 보정
  3. 높이의 보정
  4. 모세관 현상의 보정
정답: 3

해설

정답은 3번 높이의 보정입니다. 액주에 의한 압력 측정 시, 압력은 액체의 밀도, 중력 가속도, 그리고 액주의 높이에 비례합니다. 따라서 정확한 압력 측정을 위해서는 온도 변화에 따른 액체 밀도 변화(1번), 지구상의 위치에 따른 중력 가속도 변화(2번), 그리고 액체 표면의 굴곡으로 인한 오차(4번)를 보정해야 합니다. 하지만 높이 자체는 압력 계산에 직접적으로 사용되는 변수이므로, 높이 자체를 보정할 필요는 없습니다.

문제 61

유체의 역류를 방지하기 위한 것으로 밸브의 무게와 밸브의 양면 간 압력차를 이용하여 밸브를 자동으로 작동시켜 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 한 밸브는?     
  1. 슬루스밸브
  2. 회전밸브
  3. 체크밸브
  4. 버터플라이밸브
정답: 3

해설

정답은 3번 체크밸브입니다. 체크밸브는 유체의 무게와 압력차를 이용하여 유체가 한 방향으로만 흐르도록 자동으로 작동하는 밸브입니다. 유체의 역류를 효과적으로 방지하는 핵심 기능을 수행합니다.

문제 62

주철관에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 제조방법은 수직법과 원심력법이 있다.
  2. 수도용, 배수용, 가스용으로 사용된다.
  3. 인성이 풍부하여 나사이음과 용접이음에 적합하다.
  4. 주철은 인장강도에 따라 보통 주철과 고급주철로 분류된다.
정답: 3

해설

주철관은 제조 시 주조 방식에 따라 수직법과 원심력법으로 나뉘며, 수도, 배수, 가스관 등 다양한 용도로 사용됩니다. 또한, 인장강도에 따라 보통 주철과 고급 주철로 분류됩니다. 하지만 주철은 취성이 커서 나사이음이나 용접이음에는 적합하지 않다는 점이 틀린 설명입니다.

문제 63

다음 중 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는?     
  1. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우
  2. 에너지관리 지도결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우
  3. 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우
  4. 에너지 사용계획 승인을 얻지 아니한 경우
정답: 2

해설

에너지이용 합리화법에 따라 에너지 다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 내릴 수 있는 경우는 **에너지 효율 개선이 10% 이상 기대될 때**입니다. 이는 에너지 절감 및 효율적인 에너지 사용을 유도하기 위한 법적 장치이며, 잠재적인 에너지 낭비 요소를 파악하고 개선하도록 하는 것이 핵심입니다. 따라서 단순히 에너지 사용량이 많거나 증가했다고 해서 바로 개선명령이 내려지는 것이 아니라, **실질적인 개선 가능성이 입증될 때** 법적 조치가 이루어집니다.

문제 64

산화 탈산을 방지하는 공구류의 담금질에 가장 적합한 로는?     
  1. 용융염류 가열로
  2. 직접저항 가열로
  3. 간접저항 가열로
  4. 아크 가열로
정답: 1

해설

정답은 1번 용융염류 가열로입니다. 용융염류 가열로는 공구류를 염류 용액에 담가 가열하므로, 공기와의 접촉을 최소화하여 산화 탈탄을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 이는 공구류의 표면 경도를 유지하고 품질을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.

문제 65

에너지이용 합리화법에 따라 용접검사가 면제되는 대상범위에 해당되지 않는 것은?     
  1. 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더
  2. 최고사용압력이 0.35 MPa0.35\ MPa\mathrm{MPa} 이하이고, 동체의 안지름이 600 mm600\ mm\mathrm{mm}인 전열교환식 1종 압력용기
  3. 전열면적이 30 m230\ m2\mathrm{m^2} 이하의 유류용 강철제 증기보일러
  4. 전열면적이 18 m218\ m2\mathrm{m^2} 이하이고, 최고사용압력이 0.35 MPa0.35\ MPa\mathrm{MPa}인 온수보일러
정답: 3

해설

정답은 3번입니다. 에너지이용 합리화법은 특정 조건의 보일러 및 압력용기에 대해 용접검사를 면제하여 규제를 완화합니다. 3번 보기의 유류용 강철제 증기보일러는 전열면적이 30m² 이하인 경우 용접검사가 면제되는 대상이 아니므로 정답입니다. 핵심은 법규에서 정한 특정 기준을 충족하는 경우에만 용접검사가 면제된다는 점입니다.

문제 66

마그네시아질 내화물이 수증기에 의해서 조직이 약화되어 노벽에 균열이 발생하여 붕괴하는 현상은?     
  1. 슬래킹 현상
  2. 더스팅 현상
  3. 침식 현상
  4. 스폴링 현상
정답: 1

해설

정답은 1번 슬래킹 현상입니다. 마그네시아질 내화물은 수증기와 반응하여 팽창하며 조직이 약해지고 균열이 발생하여 붕괴하는 특징이 있습니다. 이러한 현상을 슬래킹 현상이라고 하며, 고온에서 수증기에 노출될 때 주로 발생합니다.

문제 67

에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비사업자의 신고에 대한 설명으로 옳은 것은?     
  1. 에너지다소비사업자는 매년 12월 31일까지 사무소가 소재하는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고하여야 한다.
  2. 에너지다소비사업자의 신고를 받은 시·도지사는 이를 매년 2월 말일까지 산업통상자원부장관에게 보고하여야 한다.
  3. 에너지다소비사업자의 신고에는 에너지를 사용하여 만드는 제품·부가가치 등의 단위당 에너지이용효율 향상목표 또는 온실가스배출 감소목표 및 이행방법을 포함하여야 한다.
  4. 에너지다소비사업자는 연료·열의 연간 사용량의 합계가 2천 티오이 이상이고, 전력의 연간 사용량이 4백만 킬로 와트시 이상인 자를 의미한다.
정답: 2

해설

정답은 2번입니다. 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 다소비 사업자는 시·도지사에게 신고하고, 시·도지사는 이를 산업통상자원부장관에게 보고하는 절차를 거칩니다. 핵심 개념은 에너지 다소비 사업자의 신고 및 보고 의무와 그에 따른 관련 기관의 역할입니다.

문제 68

셔틀요(shuttle kiln)의 특징으로 틀린 것은?     
  1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 적약의 요인이 된다.
  2. 급량파가 생기지 않을 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.
  3. 가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다.
  4. 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다.
정답: 4

해설

셔틀 가마의 특징으로 틀린 것은 4번입니다. 셔틀 가마는 대차를 이용해 제품을 넣고 빼는 방식이라 작업이 불편하다는 단점이 있지만, 이는 셔틀 가마의 주요 특징으로 보기는 어렵습니다. 오히려 1, 2, 3번은 셔틀 가마의 열 효율성, 제품 품질 관리, 운영 방식에 대한 설명으로 옳은 특징입니다.

문제 69

두께 230 mm230\ mm\mathrm{mm}의 내화벽돌, 114 mm114\ mm\mathrm{mm}의 단열벽돌, 230 mm230\ mm\mathrm{mm}의 보통벽돌로 된 노의 평면 벽에서 내벽면의 온도가 1200 ℃1200\ ℃이고 외벽면의 온도가 120 ℃120\ ℃일 때, 노벽 1 m21\ m2\mathrm{m^2}당 열손실(W\mathrm W)은? (단, 내화벽돌, 단열벽돌, 보통벽돌의 열전도도는 각각 1.21.2, 0.120.12, 0.6 W/m0.6\ W/m\mathrm{W/m·℃}이다.)     
  1. 376.9
  2. 563.5
  3. 708.2
  4. 1688.1
정답: 3

해설

이 문제는 여러 층으로 이루어진 벽을 통한 열전달을 계산하는 문제입니다. 각 벽돌층의 두께와 열전도도를 이용하여 각 층의 열저항을 계산하고, 이를 합산하여 전체 벽의 열저항을 구합니다. 마지막으로, 내벽면과 외벽면의 온도 차이를 전체 열저항으로 나누어 벽 1 $m2\mathrm{m^2}$당 열손실을 계산합니다. 핵심 개념은 **열저항**과 **푸리에의 열전도 법칙**입니다.

문제 70

에너지이용 합리화법에 따라 에너지 저장의무 부과 대상자가 아닌 자는?     
  1. 전기사업법에 따른 전기 사업자
  2. 석탄산업법에 따른 석탄가공업자
  3. 액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자
  4. 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자
정답: 3

해설

에너지이용 합리화법은 에너지 효율 향상과 절약을 목표로 하며, 에너지 저장 의무는 주로 에너지 소비량이 많거나 에너지 공급과 관련된 사업자에게 부과됩니다. 보기 1, 2, 4번은 에너지 소비량이 많거나 에너지 공급망에 속해 에너지 저장 의무 부과 대상에 해당될 가능성이 높습니다. 반면, 액화가스 사업자는 에너지 저장 의무 대상이 아니며, 이는 법의 취지와 에너지 저장 의무 부과 대상 범위를 벗어나는 경우입니다.

문제 71

다음 중 최고사용온도가 가장 낮은 보온재는?     
  1. 유리면 보온재
  2. 페놀 폼
  3. 펄라이트 보온재
  4. 폴리에틸렌 폼
정답: 4

해설

정답은 4번 폴리에틸렌 폼입니다. 폴리에틸렌 폼은 다른 보온재에 비해 열에 약해 낮은 온도에서 변형되거나 녹기 시작합니다. 따라서 최고 사용 온도가 가장 낮습니다. 유리면, 페놀 폼, 펄라이트 보온재는 모두 더 높은 온도까지 견딜 수 있는 특성을 가지고 있습니다.

문제 72

요로를 균일하게 가열하는 방법이 아닌 것은?     
  1. 노내 가스를 순환시켜 연소 가스량을 많게 한다.
  2. 가열시간을 되도록 짧게 한다.
  3. 장염이나 축차연소를 행한다.
  4. 벽으로부터의 방사열을 적절히 이용한다.
정답: 2

해설

**정답 이유:** 요로를 균일하게 가열하기 위해서는 충분한 시간이 필요합니다. 가열 시간을 너무 짧게 하면 열이 충분히 전달되지 않아 균일한 가열이 어렵습니다. **핵심 개념:** 균일 가열은 열이 대상물 전체에 고르게 전달되는 것을 의미합니다. 이를 위해서는 충분한 열 전달 시간과 효율적인 열 전달 방식이 중요합니다. 보기 1, 3, 4번은 모두 열 전달 효율을 높이거나 열을 고르게 분산시키는 방법으로, 균일 가열에 도움이 됩니다. 반면, 보기 2번은 균일 가열을 방해하는 요소입니다.

문제 73

에너지이용 합리화법에 따라 에너지 절약형 시설투자 시 세제지원이 되는 시설투자가 아닌 것은?     
  1. 노후 보일러 등 에너지다소비 설비의 대체
  2. 열병합발전사업을 위한 시설 및 기기류의 설치
  3. 5% 이상의 에너지절약 효과가 있다고 인정되는 설비
  4. 산업용 요로 설비의 대체
정답: 3

해설

에너지이용 합리화법은 에너지 절약을 위한 시설투자에 대해 세제 지원을 제공하지만, 모든 에너지 절약 설비에 대해 지원하는 것은 아닙니다. 정답인 3번은 '5% 이상의 에너지 절약 효과가 있다고 인정되는 설비'인데, 이는 법에서 명시적으로 세제 지원 대상 시설로 규정하고 있지 않기 때문입니다. 나머지 보기들은 법에서 구체적으로 지원 대상으로 명시하고 있는 시설 투자에 해당합니다.

문제 74

에너지이용 합리화법에 따라 에너지이용 합리화 기본계획에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 기본계획에는 에너지이용효율의 증대에 관한 사항이 포함되어야 한다.
  2. 기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환에 관한 사항이 포함되어야 한다.
  3. 산업통상자원부장관은 기본계획을 수립하기 위하여 필요하다고 인정하는 경우 관계 행정기관의 장에게 필요자료 제출을 요청할 수 있다.
  4. 시·도지사는 기본계획을 수립하려면 관계 행정기관의 장과 협의한 후 산업통상자원부장관의 심의를 거쳐야 한다.
정답: 4

해설

에너지이용 합리화 기본계획은 국가 에너지 효율 향상 및 에너지 절약을 위한 종합적인 정책 방향을 제시합니다. 기본계획에는 에너지 효율 증대, 에너지 절약형 경제 구조 전환 등 주요 내용이 포함됩니다. 산업통상자원부장관은 계획 수립을 위해 관계 기관에 자료 제출을 요청할 수 있습니다. 그러나 기본계획 수립 권한은 산업통상자원부장관에게 있으며, 시·도지사가 아닌 산업통상자원부장관이 관계 행정기관과의 협의 및 심의를 거쳐 확정합니다.

문제 75

에너지이용 합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관에 해당하는 것은?     
  1. 한국가스안전공사
  2. 한국에너지공단
  3. 한국전력공사
  4. 전기안전공사
정답: 2

해설

에너지이용 합리화법은 에너지 소비 효율을 높이고 낭비를 줄이기 위한 법률입니다. 이 법에서 규정한 수요관리 전문기관은 에너지 소비를 체계적으로 관리하고 효율적인 에너지 사용을 촉진하는 역할을 수행합니다. 한국에너지공단은 이러한 수요관리 정책을 수립하고 시행하며, 에너지 절약 및 효율 향상 사업을 추진하는 핵심 기관으로서 수요관리 전문기관에 해당합니다.

문제 76

에너지이용 합리화법에 따라 공공사업주관자는 에너지사용계획의 조정 등 조치 요청을 받은 경우에는 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 조치 이행계획을 작성하여 제출하여야 한다. 다음 중 이행계획에 반드시 포함되어야 하는 항목이 아닌 것은?     
  1. 이행 예산
  2. 이행 주체
  3. 이행 방법
  4. 이행 시기
정답: 1

해설

에너지이용 합리화법에 따라 공공사업주관자는 에너지사용계획 조정 요청 시 조치 이행계획을 제출해야 합니다. 이 이행계획에는 **이행 주체, 방법, 시기** 등이 포함되어야 하지만, **이행 예산**은 반드시 포함되어야 하는 항목은 아닙니다. 핵심은 법에서 요구하는 구체적인 실행 방안과 일정에 대한 명시이며, 예산은 별도의 절차로 관리될 수 있음을 의미합니다.

문제 77

보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?     
  1. 열전도율이 클수록 좋은 보온재이다.
  2. 보온재 재료의 온도에 관계없이 열전도율은 일정하다.
  3. 보온재 재료의 밀도가 작을수록 열전도율은 커진다.
  4. 보온재 재료의 수분이 적을수록 열전도율은 작아진다.
정답: 4

해설

보온재는 열의 이동을 막아 단열 성능을 높이는 것이 중요하므로, 열전도율이 낮을수록 좋은 보온재입니다. 따라서 1번은 틀렸습니다. 또한, 보온재 재료의 열전도율은 온도에 따라 변할 수 있으며, 밀도가 작을수록 공기층이 많아져 열전도율이 낮아지는 경향이 있습니다. 마지막으로, 수분은 공기보다 열을 더 잘 전달하기 때문에 보온재에 수분이 적을수록 열전도율이 작아져 단열 성능이 향상됩니다.

문제 78

다음 중 에너지이용 합리화법에 따른 에너지사용계획의 수립대상 사업이 아닌 것은?     
  1. 고속도로건설사업
  2. 관광단지개발사업
  3. 항만건설사업
  4. 철도건설사업
정답: 1

해설

에너지이용 합리화법에 따른 에너지사용계획 수립 대상은 에너지 다소비 시설을 설치하거나 에너지 사용량이 많은 사업입니다. 고속도로 건설 사업은 직접적인 에너지 사용량보다는 교통망 확충에 초점을 맞추므로 에너지사용계획 수립 대상에서 제외됩니다. 반면, 관광단지, 항만, 철도 건설 사업은 대규모 시설 설치 및 운영으로 인해 상당한 에너지 사용이 예상되므로 계획 수립 대상에 해당합니다.

문제 79

다음 중 규석벽돌로 쌓은 가마 속에서 소성하기에 가장 적절하지 못한 것은?     
  1. 규석질 벽돌
  2. 샤모트질 벽돌
  3. 납석질 벽돌
  4. 마그네시아질 벽돌
정답: 4

해설

규석벽돌 가마는 높은 온도에서 실리카(SiO2)의 반응성을 이용하는 구조입니다. 마그네시아질 벽돌은 주로 산화마그네슘(MgO)으로 구성되어 있어, 규석벽돌 가마의 산성 환경과 반응하여 손상될 가능성이 높습니다. 따라서 규석벽돌 가마에서 소성하기에 가장 부적절합니다.

문제 80

에너지법에 의한 에너지 총 조사는 몇 년 주기로 시행하는가?     
  1. 2년
  2. 3년
  3. 4년
  4. 5년
정답: 2

해설

에너지법에 따른 에너지 총 조사는 3년 주기로 시행됩니다. 이는 국가의 에너지 현황을 종합적으로 파악하고, 에너지 정책 수립 및 효율적인 에너지 관리를 위한 중요한 근거 자료를 확보하기 위함입니다. 따라서 3년마다 에너지 자원의 생산, 소비, 수급 등 전반적인 사항을 조사하여 에너지 정책의 효과성을 높이고 미래 에너지 수요에 대비하는 데 활용됩니다.

문제 81

보일러에서 스케일 및 슬러지의 생성 시 나타나는 현상에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?     
  1. 스케일이 부착되면 보일러 전열면을 과열시킨다.
  2. 스케일이 부착되면 배기가스 온도가 떨어진다.
  3. 보일러에 연결한 코크, 밸브, 그 외의 구멍을 막히게 한다.
  4. 보일러 전열 성능을 감소시킨다.
정답: 2

해설

보일러에 스케일과 슬러지가 생성되면 열 전달 효율이 떨어져 전열 성능이 감소하고, 이는 보일러 전열면의 과열을 유발합니다. 또한, 이물질이 배관이나 밸브 등을 막아 정상적인 작동을 방해할 수 있습니다. 따라서 배기가스 온도가 떨어지는 현상은 스케일 및 슬러지 생성 시 나타나는 일반적인 현상과는 거리가 멉니다.

문제 82

보일러의 부대장치 중 공기예열기 사용 시 나타나는 특징으로 틀린 것은?     
  1. 과잉공기가 많아진다.
  2. 가스온도 저하에 따라 저온부식을 초래할 우려가 있다.
  3. 보일러 효율이 높아진다.
  4. 질소산화물에 의한 대기오염의 우려가 있다.
정답: 1

해설

공기예열기는 연소에 필요한 공기를 미리 데워주는 장치로, 연소 효율을 높여 보일러 효율을 향상시킵니다. 하지만 과잉 공기를 줄이는 것이 연소 효율에 유리하므로, 공기예열기 사용 시 과잉 공기가 많아지는 것은 오히려 단점입니다. 또한, 가스 온도가 낮아져 저온부식이 발생하거나 질소산화물 배출량이 증가할 수 있습니다.

문제 83

보일러수 1500 kg1500\ kg\mathrm{kg} 중에 불순물이 30 kg30\ kg\mathrm{kg}이 검출되었다. 이는 몇 ppmppm\mathrm{ppm}인가? (단, 보일러수의 비중은 11이다.)     
  1. 2020
  2. 3030
  3. 5050
  4. 6060
정답: 1

해설

**정답 이유:** ppm(parts per million)은 백만분율을 나타내므로, 불순물의 질량 비율을 100만으로 곱하여 계산합니다. 보일러수의 비중이 1이므로, 1500 kg은 1500 L와 같습니다. 따라서 불순물 30 kg은 1500 kg에 대해 30/1500 * 1,000,000 = 20,000 ppm이 됩니다. (문제의 보기가 잘못된 것으로 보입니다. 일반적으로 ppm은 질량비 또는 부피비로 나타내며, 이 문제에서는 질량비로 해석하는 것이 타당합니다.) **핵심 개념:** ppm(parts per million)은 백만분율을 의미하며, 특정 물질이 전체 물질에서 차지하는 비율을 나타내는 단위입니다. 계산 시에는 (부분의 양 / 전체의 양) * 1,000,000으로 계산합니다.

문제 84

열사용 설비는 많은 전열면을 가지고 있는데 이러한 전열면이 오손되면 전열량이 감소하고, 열설비의 손상을 초래한다. 이에 대한 방지대책으로 틀린 것은?     
  1. 황분이 적은 연료를 사용하여 저온부식을 방지한다.
  2. 첨가제를 사용하여 배기가스의 노점을 상승시킨다.
  3. 과잉공기를 적게 하며 저공기비 연소를 시킨다.
  4. 내식성이 강한 재료를 사용한다.
정답: 2

해설

열사용 설비의 전열면 오손은 열효율 저하와 설비 손상을 유발합니다. 정답인 2번은 배기가스 노점 상승을 통해 저온부식을 방지하려는 시도이지만, 이는 오히려 노점 이하의 온도에서 응축을 촉진하여 오손을 심화시킬 수 있습니다. 따라서 노점 상승은 방지대책으로 틀립니다. 핵심 개념은 **저온부식**과 **배기가스 노점**입니다.

문제 85

노통보일러에 가셋트스테이를 부착할 경우 경판과의 부착부 하단과 노통 상부 사이에는 완충폭(브레이징 스페이스)이 있어야 한다. 이 때 경판의 두께가 20 mm20\ mm\mathrm{mm}인 경우 완충폭은 최소 몇 mmmm\mathrm{mm} 이상이어야 하는가?     
  1. 230230
  2. 280280
  3. 320320
  4. 350350
정답: 3

해설

이 문제는 보일러의 안전 규격에 관한 것으로, 노통보일러의 가셋트스테이 부착 시 경판과의 부착부 하단과 노통 상부 사이에 일정 간격의 완충폭을 두어야 함을 설명합니다. 이는 열팽창으로 인한 응력 집중을 방지하고 구조적 안정성을 확보하기 위한 조치입니다. 경판 두께가 20mm일 때, 관련 규격에 따라 최소 320mm 이상의 완충폭이 요구됩니다.

문제 86

보일러의 효율 향상을 위한 운전 방법으로 틀린 것은?     
  1. 가능한 정격부하로 가동되도록 조업을 계획한다.
  2. 여러 가지 부하에 대해 열정산을 행하여, 그 결과로 얻은 결과를 통해 연소를 관리하다.
  3. 전열면의 오손, 스케일 등을 제거하여 전열효율을 향상시킨다.
  4. 블로우 다운을 조업중지 때마다 행하여, 이상 물질이 보일러 내에 없도록 한다.
정답: 4

해설

보일러 효율 향상에 대한 문제에서 틀린 운전 방법은 4번입니다. 블로우 다운은 보일러 내의 불순물을 제거하여 효율을 유지하는 중요한 작업이지만, 조업 중지 때마다 하는 것은 비효율적이며 오히려 에너지 손실을 유발할 수 있습니다. 핵심은 보일러의 효율은 정격부하 운전, 열정산을 통한 연소 관리, 전열면 청결 유지로 향상된다는 것입니다.

문제 87

다음 보기의 특징을 가지는 증기트랩의 종류는?          
  1. 플로트식 트랩
  2. 버킷형 트랩
  3. 바이메탈식 트랩
  4. 디스크식 트랩
정답: 1

해설

주어진 보기를 보면, 문제에서 제시된 특징이 플로트식 트랩에 해당한다고 가정합니다. 플로트식 트랩은 내부에 떠 있는 플로트(부유물)를 이용하여 응축수 배출을 제어하는 방식입니다. 플로트가 상승하면 밸브가 열려 응축수를 배출하고, 플로트가 하강하면 밸브가 닫혀 증기 손실을 막습니다. 따라서 플로트의 움직임을 통해 응축수를 효율적으로 배출하는 것이 핵심 개념입니다.

문제 88

지름 5 cm5\ cm\mathrm{cm}의 파이프를 사용하여 매 시간 4 t4\ \mathrm t의 물을 공급하는 수도관이 있다. 이 수도관에서의 물의 속도(m/s)\rm(m/s)는? (단, 물의 비중은 11이다.)     
  1. 0.120.12
  2. 0.280.28
  3. 0.560.56
  4. 0.930.93
정답: 3

해설

이 문제는 유량, 단면적, 속도의 관계를 이용합니다. 수도관의 지름을 이용하여 단면적을 계산하고, 시간당 물의 양(유량)을 초당 부피로 변환합니다. 마지막으로 유량을 단면적으로 나누어 물의 속도를 구하면 됩니다. 핵심 개념은 **연속 방정식**으로, 유체가 닫힌 공간을 흐를 때 유량은 일정하다는 원리입니다.

문제 89

용접이음에 대한 설명으로 틀린 것은?     
  1. 두께의 한도가 없다.
  2. 이음효율이 우수하다.
  3. 폭음이 생기지 않는다.
  4. 기밀성이나 수밀성이 낮다.
정답: 4

해설

용접 이음은 두 금속을 녹여 붙이는 방식으로, 일반적으로 높은 강도를 가지므로 **이음 효율이 우수**하고 **폭음이 생기지 않습니다**. 또한, 용접은 **기밀성이나 수밀성을 매우 높게** 만들 수 있어 4번 보기가 틀렸습니다. 두께 제한은 용접 방식에 따라 다르지만, 일반적으로 두꺼운 판도 용접이 가능합니다.

문제 90

내경이 150 mm150\ mm\mathrm{mm}인 연동제 파이프의 인장강도가 80 MPa80\ MPa\mathrm{MPa}이라 할 때, 파이프의 최고사용압력이 4000 kPa4000\ \mathrm {kPa}이면 파이프의 최소두께(mm)\rm(mm)는? (단, 이음효율은 11, 부식여유는 1 mm1\ mm\mathrm{mm}, 안전계수는 11로 한다.)     
  1. 2.632.63
  2. 3.713.71
  3. 4.754.75
  4. 5.225.22
정답: 3

해설

이 문제는 압력용기 설계에서 파이프의 최소 두께를 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 **압력에 의한 응력과 재료의 허용 응력**입니다. 파이프에 가해지는 압력으로 인해 발생하는 내부 응력은 파이프 두께와 재료의 인장강도에 의해 견뎌야 합니다. 이 문제에서는 이음효율, 부식여유, 안전계수를 고려하여 실제 허용 가능한 응력보다 더 낮은 응력으로 설계해야 하며, 이를 통해 파이프의 최소 두께를 계산할 수 있습니다.

문제 91

점식(pitting)부식에 대한 설명으로 옳은 것은?     
  1. 연료 내의 유황 성분이 연소할 때 발생하는 부식이다.
  2. 연료 중에 함유된 바나듐에 의해서 발생하는 부식이다.
  3. 산소 농도차에 의한 전기 화학적으로 발생하는 부식이다.
  4. 급수 중에 함유된 암모니아 가스에 의해 발생하는 부식이다.
정답: 3

해설

점식 부식은 금속 표면에 작은 구멍이 생기는 국부적인 부식입니다. 정답인 3번은 산소 농도차에 의한 전기화학적 부식으로, 금속 표면의 특정 부위에서 산소 농도가 낮아지면서 해당 부위가 양극이 되어 부식이 빠르게 진행되는 현상을 설명합니다. 이는 다른 보기들과 달리 점식 부식의 주요 발생 메커니즘을 정확하게 나타냅니다.

문제 92

다음 중 스케일의 주성분에 해당되지 않는 것은?     
  1. 탄산칼슘
  2. 규산칼슘
  3. 탄산마그네슘
  4. 과산화수소
정답: 4

해설

스케일은 주로 물속의 칼슘, 마그네슘 등의 이온이 침전되어 형성되는 물질입니다. 따라서 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘은 스케일의 주요 성분입니다. 반면, 과산화수소는 산화제로 사용되는 화학 물질로 스케일과는 직접적인 관련이 없습니다.

문제 93

줄-톰슨계수(Joule-Thomson coefficient, μ\mu)에 대한 설명으로 옳은 것은?     
  1. μ\mu의 부호는 열량의 함수이다.
  2. μ\mu의 부호는 온도의 함수이다.
  3. μ\mu()(-)일 때 유체의 온도는 교축과정 동안 내려간다.
  4. μ\mu(+)(+)일 때 유체의 온도는 교축과정 동안 일정하게 유지된다.
정답: 2

해설

줄-톰슨 계수($\mu$)는 등엔탈피 과정(교축 과정)에서 온도 변화를 나타내는 값입니다. 이 계수의 부호는 주로 **온도**에 따라 결정되며, 특정 온도 이상 또는 이하에서 기체의 거동이 달라지기 때문입니다. $\mu$가 양수(+)이면 온도가 내려가고, 음수(-)이면 온도가 올라갑니다. 따라서 2번 보기가 옳습니다.

문제 94

물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자로 가장 거리가 먼 것은?     
  1. 용존 산소
  2. 용존 탄산가스
  3. pH
  4. 실리카
정답: 4

해설

정답은 4번 실리카입니다. 물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 주요 인자는 용존 산소, 용존 탄산가스, 그리고 pH입니다. 이들은 금속 표면과 반응하여 산화 또는 부식 반응을 촉진합니다. 반면, 실리카는 주로 스케일(물때) 형성에 관여하며, 직접적인 부식 인자라기보다는 간접적으로 설비 성능에 영향을 미칩니다.

문제 95

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.
정답: 4

해설

만수보존법은 보일러에 물을 채워둔 채로 보존하는 방식으로, 밀폐된 상태로 겨울철 동결에 주의하며 단기간 보존에 주로 사용됩니다. 정답인 4번이 틀린 이유는, 보일러 수의 pH는 일반적으로 9~11 정도로 유지하여 부식을 방지해야 하기 때문입니다. pH 6은 약산성이므로 보일러 내부 부식을 촉진시킬 수 있습니다.

문제 96

테르밋(themit)용접에서 테르밋이란 무엇과 무엇의 혼합물인가?     
  1. 붕사와 붕산의 분말
  2. 탄소와 규소의 분말
  3. 알루미늄과 산화철의 분말
  4. 알루미늄과 납의 분말
정답: 3

해설

테르밋 용접에서 테르밋은 **알루미늄 분말**과 **금속 산화물(주로 산화철)**의 혼합물입니다. 알루미늄은 강력한 환원제로 작용하여 금속 산화물로부터 산소를 빼앗아 금속을 생성하며, 이 과정에서 매우 높은 온도의 열이 발생하여 용접이 이루어집니다.

문제 97

노통보일러 중 원통형의 노통이 2개 설치된 보일러를 무엇이라고 하는가?     
  1. 랭커셔보일러
  2. 라몬트보일러
  3. 바브콕보일러
  4. 다우삼보일러
정답: 1

해설

정답은 1번 랭커셔보일러입니다. 랭커셔보일러는 원통형 노통이 2개 설치된 구조를 특징으로 합니다. 이 노통 내부에서 연료가 연소되고, 연소가스는 노통 외부를 감싸는 물을 데워 증기를 발생시키는 방식입니다.

문제 98

흑체로부터의 복사에너지는 절대온도의 몇 제곱에 비례하는가?     
  1. 2\sqrt 2
  2. 22
  3. 33
  4. 44
정답: 4

해설

흑체 복사 에너지는 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 절대 온도의 네제곱에 비례합니다. 이 법칙은 흑체에서 방출되는 총 복사 에너지량이 온도의 네제곱에 비례함을 나타냅니다. 따라서 정답은 4번입니다.

문제 99

보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압용기의 동체두께(t)(t)를 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, PP는 최고 사용압력, DD는 원통 안지름, σσ는 허용인장응력(원주 방향)이다.)     
  1. t=PD2 σt = \frac{PD}{\sqrt2\ \sigma}
  2. t=PDσt = \frac{PD}{\sigma}
  3. t=PD2 σt = \frac{PD}{2\ \sigma}
  4. t=PD4 σt = \frac{PD}{4\ \sigma}
정답: 3

해설

이 문제는 원통형 고압용기의 동체 두께를 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 원통형 용기에 작용하는 압력으로 인해 발생하는 응력을 허용 응력 이하로 유지하기 위해 필요한 최소 두께를 구하는 것입니다. 정답인 3번 공식, $t = \frac{PD}{2\sigma}$는 원통형 용기의 원주 방향 응력을 고려한 표준 계산식입니다. 여기서 P는 압력, D는 안지름, $\sigma$는 허용 응력이며, 2는 원통의 벽면에 작용하는 응력 분포를 반영하는 계수입니다.

문제 100

아래 표는 소용량 주철제보일러에 대한 정의이다. (가), (나) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?          
  1. (가) 4, (나) 1
  2. (가) 5, (나) 0.1
  3. (가) 5, (나) 1
  4. (가) 4, (나) 0.1
정답: 2

해설

이 문제는 소용량 주철제보일러의 정의에 대한 것으로, (가)와 (나)에 들어갈 적절한 수치를 묻고 있습니다. 정답은 2번으로, (가)는 5, (나)는 0.1이 들어가는 것이 올바른 정의입니다. 핵심 개념은 소용량 주철제보일러의 용량 기준을 이해하는 것입니다.

2019년 에너지관리기사 4회차 회차 학습 안내

2019년 에너지관리기사 4회차 기출문제 100문항을 회차 단위로 모아 둔 페이지입니다. 화면에서 바로 훑어본 뒤 정답만 포함하거나 해설까지 포함한 시험지로 프린트해 종이 풀이에 쓸 수 있습니다.

회차 전체 풀이

문제 번호를 따로 이동하지 않고 100문항을 한 흐름으로 확인할 수 있어 실제 시험지처럼 이어서 풀기 좋습니다.

정답과 해설 선택

처음 풀 때는 정답을 가리고, 복습할 때는 정답 또는 해설을 포함해 같은 회차를 다시 볼 수 있습니다.

종이 시험지 출력

프린트 옵션을 맞춘 뒤 출력하면 표시해 둔 정답과 해설 포함 상태가 그대로 반영됩니다.

자주 묻는 질문

2019년 에너지관리기사 4회차 기출문제는 몇 문항인가요?

2019년 에너지관리기사 4회차는 총 100문항으로 구성되어 있습니다. 한 회차 전체를 이어서 보고, 필요한 경우 종이 시험지처럼 출력해 풀 수 있습니다.

정답과 해설을 포함해서 프린트할 수 있나요?

네. 시험 문제 위의 프린트 옵션에서 정답 포함 또는 해설 포함을 선택한 뒤 출력할 수 있습니다. 해설 포함을 켜면 정답도 함께 포함됩니다.

로그인 없이 회차 문제를 볼 수 있나요?

공개된 시험 회차의 문제와 해설은 로그인 없이 확인할 수 있습니다. 학습 진행률, 오답 기록, 북마크처럼 개인별로 이어지는 기능은 로그인이 필요할 수 있습니다.

에너지관리기사 기출문제는 어떻게 복습하는 게 좋나요?

처음에는 정답을 가리고 한 회차를 풀어 본 뒤, 틀린 문제만 해설 포함 상태로 다시 확인하는 흐름이 좋습니다. 시험 직전에는 같은 회차를 프린트해 시간 배분과 실수 패턴을 함께 점검해보세요.