에너지관리기사 필기 2016년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

연돌의 높이 100m, 배기가스의 평균온도 210℃, 외기온도 20℃, 대기의 비중량 γ₁=1.29kg/Nm³, 배기가스의 비중량 γ₂=1.35kg/Nm³일 때, 연돌의 통풍력은?

1. 15.9 mmH₂O

2. 16.4 mmH₂O

3. 43.9 mmH₂O

4. 52.7 mmH₂O

정답 3번

해설. ③ 통풍력 Z=273H[γ₁/(273+tₐ) − γ₂/(273+tg)] 로 구한다.
풀이: Z=273×100×[1.29/(273+20) − 1.35/(273+210)] = 27300×(0.0044027 − 0.0027950) ≒ 43.9 mmH₂O(=kgf/m²).
비중량을 표준상태(Nm³) 값으로 주었으므로 절대온도 비로 보정한다. 나머지 보기는 온도 보정이나 계산을 잘못한 값이다.

2번

유압분무식 버너의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 유량 조절 범위가 좁다.

2. 연소의 제어범위가 넓다.

3. 무화매체인 증기나 공기가 필요하지 않다.

4. 보일러 가동 중 버너교환이 가능하다.

정답 2번

해설. ② 유압분무식 버너는 유량 조절 범위(턴다운비)가 좁아(환류식 약 1:3, 비환류식 약 1:2) 연소의 제어범위도 좁다.
① 유량 조절 범위가 좁은 것은 맞는 특징이다. ③ 연료 자체 압력으로 무화하므로 증기·공기 같은 무화매체가 필요 없다. ④ 구조가 간단해 운전 중에도 버너 교환이 가능하다.

3번

어떤 연료를 분석한 결과 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 황(S) 등으로 나타낼 때 이 연료를 연소시키는데 필요한 이론 산소량을 구하는 계산식은? (단, 각 원소의 원자량은 산소 16, 수소 1, 탄소 12, 황 32이다.)

1. 1.867C + 5.6(H + O/8) + 0.7S [Nm³/kg]

2. 1.867C + 5.6(H − O/8) + 0.7S [Nm³/kg]

3. 1.867C + 11.2(H + O/8) + 0.7S [Nm³/kg]

4. 1.867C + 11.2(H − O/8) + 0.7S [Nm³/kg]

정답 2번

해설. ② 이론 산소량 O₀ = 1.867C + 5.6(H − O/8) + 0.7S [Nm³/kg]
풀이: C+O₂→CO₂ 에서 탄소 1kg당 22.4/12=1.867Nm³, H₂+½O₂→H₂O 에서 수소 1kg당 11.2/2=5.6Nm³, S+O₂→SO₂ 에서 황 1kg당 22.4/32=0.7Nm³ 의 산소가 필요하다.
연료 속 산소는 수소와 결합해 있다고 보아 유효수소(H − O/8)만 계산하므로 ①·③(H + O/8)은 틀리고, 수소 계수 11.2(③·④)는 수소 1kg당 생성 수증기량(Nm³)이다.

4번

세정식 집진장치의 집진형식에 따른 분류가 아닌 것은?

1. 유수식

2. 가압수식

3. 회전식

4. 관성식

정답 4번

해설. ④ 관성식은 건식 집진장치(관성력 이용)의 한 형식이며 세정식의 분류가 아니다.
세정식(습식) 집진장치는 물을 쓰는 방식에 따라 유수식(저수식), 가압수식(벤투리 스크러버·사이클론 스크러버·충전탑·분무탑), 회전식(타이젠 와셔·임펄스 스크러버)으로 나눈다. 따라서 ①·②·③은 모두 세정식의 분류이다.

5번

공기비(m)에 대한 식으로 옳은 것은?

1. 실제공기량 / 이론공기량

2. 이론공기량 / 실제공기량

3. 1 − 과잉공기량 / 이론공기량

4. 실제공기량 / 과잉공기량 − 1

정답 1번

해설. ① 공기비(과잉공기계수) m = 실제공기량(A) / 이론공기량(A₀) 이며 보통 1보다 크다.
② 는 공기비의 역수이다. ③ 은 옳은 관계가 아니며, 바른 식은 m = 1 + 과잉공기량/이론공기량 이다. ④ 도 분모가 과잉공기량이어서 공기비가 아니다.

6번

중유 연소과정에서 발생하는 그을음의 주된 원인은?

1. 연료 중 미립탄소의 불완전연소

2. 연료 중 불순물의 연소

3. 연료 중 회분과 수분의 중합

4. 연료 중 파라핀 성분 함유

정답 1번

해설. ① 그을음(매연)은 연료 중 탄소가 미세한 입자 상태로 남아 불완전연소될 때 생긴다. 공기 부족, 무화 불량, 노 내 온도 저하가 주요 원인이다.
② 불순물, ③ 회분·수분은 재나 연소 불량의 원인은 되지만 그을음의 주된 원인은 아니다. ④ 파라핀 성분은 유동점·응고와 관련된 성질이다.

7번

연료 조성이 C : 80%, H₂ : 18%, O₂ : 2%인 연료를 사용하여 10.2%의 CO₂가 계측되었다면 이 때의 최대 탄산가스율은? (단, 과잉공기량은 3 Nm³/kg이다.)

1. 12.78%

2. 13.25%

3. 14.78%

4. 15.25%

정답 1번

해설. ① 최대 탄산가스율은 CO₂max ≒ m × CO₂(측정값) 로 근사한다.
풀이: O₀ = 1.867×0.8 + 5.6×(0.18 − 0.02/8) = 2.488 Nm³/kg, A₀ = O₀/0.21 = 11.85 Nm³/kg
실제공기량 A = 11.85 + 3 = 14.85 Nm³/kg → 공기비 m = 14.85/11.85 ≒ 1.253
CO₂max ≒ 1.253 × 10.2 ≒ 12.78%
②·③·④는 공기비나 이론공기량을 잘못 적용한 값이다.

8번

다음과 같은 조성(질량)을 가진 액체 연료를 연소시킬 때 생성되는 이론 건연소가스량은?
- 탄소 1.2kg - 산소 0.2kg
- 질소 0.17kg - 수소 0.31kg
- 황 0.2kg

1. 13.5 Nm³

2. 17.5 Nm³

3. 21.4 Nm³

4. 29.4 Nm³

정답 2번

해설. ② 이론 건연소가스량 God = 0.79A₀ + 1.867C + 0.7S + 0.8N 이다.
풀이: O₀ = 1.867×1.2 + 5.6×(0.31 − 0.2/8) + 0.7×0.2 = 3.976 Nm³, A₀ = 3.976/0.21 = 18.94 Nm³
God = 0.79×18.94 + 1.867×1.2 + 0.7×0.2 + 0.8×0.17 = 14.96 + 2.24 + 0.14 + 0.14 ≒ 17.5 Nm³
건가스이므로 수소가 만든 수증기(11.2H)는 넣지 않는다. 이를 넣으면 ③ 부근 값이 된다.

9번

상당 증발량이 0.05 ton/min의 보일러에 5800kcal/kg의 석탄을 태우고자 한다. 보일러의 효율이 87% 이라 할 때 필요한 화상 면적은? (단, 무연탄의 화상 연소율은 73 kg/m²ㆍh이다.)

1. 2.3m²

2. 4.4m²

3. 6.7m²

4. 10.9m²

정답 2번

해설. ② 화상 면적 = 연료 소비량 ÷ 화상 연소율
풀이: 상당증발량 Ge = 0.05 t/min = 3000 kg/h, 증발잠열 539 kcal/kg 적용
연료 소비량 = Ge×539/(Hl×η) = 3000×539/(5800×0.87) ≒ 320.5 kg/h
화상 면적 = 320.5/73 ≒ 4.4 m²
다른 보기는 단위 환산(분→시간)이나 효율 적용을 잘못한 값이다.

10번

탄소(C) 1/12kmol을 완전연소 시키는데 필요한 이론 산소량은?

1. 1/12kmol

2. 1/2kmol

3. 1kmol

4. 2kmol

정답 1번

해설. ① C + O₂ → CO₂ 에서 탄소 1kmol에 산소 1kmol이 필요하다.
풀이: 탄소 1/12 kmol × (1 kmol O₂/1 kmol C) = 1/12 kmol
참고로 탄소 1kg(=1/12 kmol)을 태우는 데 필요한 산소는 32/12 = 2.67kg, 22.4/12 = 1.867 Nm³ 이다. 나머지 보기는 반응 계수를 잘못 적용한 값이다.

11번

CH₄ 가스 1Nm³을 30% 과잉공기로 연소시킬 때 실제 연소가스량은?

1. 2.38 Nm³/Nm³

2. 13.36 Nm³/Nm³

3. 23.1 Nm³/Nm³

4. 82.31 Nm³/Nm³

정답 2번

해설. ② CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O 이므로 O₀ = 2 Nm³, A₀ = 2/0.21 = 9.52 Nm³
풀이: 실제 습연소가스량 G = (m − 0.21)A₀ + CO₂ + H₂O = (1.3 − 0.21)×9.52 + 1 + 2 ≒ 13.4 Nm³/Nm³ (약 13.36)
①·③·④ 는 공기비나 생성가스 계산을 잘못한 값이다.

12번

각종 천연가스(유전가스, 수용성가스, 탄전가스 등)의 주성분은?

1. CH₄

2. C₂H₆

3. C₃H₈

4. C₄H₁₀

정답 1번

해설. ① 유전가스·수용성가스·탄전가스 등 천연가스의 주성분은 메탄(CH₄)이다.
② 에탄(C₂H₆)은 소량 포함되는 성분이고, ③ 프로판(C₃H₈)과 ④ 부탄(C₄H₁₀)은 액화석유가스(LPG)의 주성분이다.

13번

질소산화물을 경감시키는 방법으로 틀린 것은?

1. 과잉공기량을 감소시킨다.

2. 연소온도를 낮게 유지한다.

3. 로 내 가스의 잔류시간을 늘려준다.

4. 질소성분을 함유하지 않은 연료를 사용한다.

정답 3번

해설. ③ 노 내 가스의 잔류시간이 길어지면 고온에서 질소와 산소가 반응할 시간이 늘어 NOₓ가 더 생긴다. 잔류시간은 짧게 해야 한다.
① 과잉공기 감소(저산소 연소), ② 연소온도 저하, ④ 질소분이 없는 연료 사용은 모두 질소산화물(Thermal NOₓ·Fuel NOₓ)을 줄이는 방법이다.

14번

보일러의 연소장치에서 NOₓ의 생성을 억제할 수 있는 연소방법으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 2단 연소

2. 배기의 재순환 연소

3. 저산소 연소

4. 연소용 공기의 고온예열

정답 4번

해설. ④ 연소용 공기를 고온으로 예열하면 화염온도가 올라가 Thermal NOₓ 생성이 늘어난다.
① 2단 연소는 1차 연소를 공기 부족 상태로 하여 화염온도를 낮추고, ② 배기가스 재순환은 산소 농도와 화염온도를 낮추며, ③ 저산소 연소는 과잉공기를 줄여 NOₓ를 억제하는 방법이다.

15번

분자식이 CₘHₙ인 탄화수소가스 1Nm³을 완전 연소시키는데 필요한 이론 공기량(Nm³)은? (단, CₘHₙ의 m, n은 상수이다.)

1. 4.76m+1.19n

2. 1.19m+4.7n

3. m+n/4

4. 4m+0.5n

정답 1번

해설. ① CₘHₙ + (m + n/4)O₂ → mCO₂ + (n/2)H₂O
풀이: 이론 산소량 O₀ = m + n/4 (Nm³), 이론 공기량 A₀ = O₀/0.21 = (m + n/4)/0.21 = 4.76m + 1.19n (Nm³)
③ m + n/4 는 이론 산소량이고, ②·④는 계수가 맞지 않는다.

16번

중유를 A급, B급, C급으로 구분하는 기준은?

1. 발열량

2. 인화점

3. 착화점

4. 점도

정답 4번

해설. ④ 중유는 점도에 따라 A급(점도 낮음), B급, C급(점도 높음, 벙커C유)으로 구분한다.
① 발열량, ② 인화점, ③ 착화점도 중유의 품질 항목이지만 급 구분의 기준은 아니다. 점도가 높을수록 수송·무화를 위해 예열이 필요하다.

17번

전기식 집진장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 포집입자의 직경은 30~50μm 정도이다.

2. 집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다.

3. 고전압장치 및 정전설비가 필요하다.

4. 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다.

정답 1번

해설. ① 전기식(코트렐) 집진장치는 0.1μm 이하의 미세 입자까지 포집할 수 있으며, 포집입자 직경은 대략 0.05~20μm 정도이다. 30~50μm는 사이클론 등 원심력식에 해당하는 크기이다.
② 집진효율 90~99.9%로 높고, ③ 고전압 전원·정전설비가 필요하며, ④ 압력손실이 적어 대량 가스 처리에 알맞다.

18번

석탄가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 주성분은 수소와 메탄이다.

2. 저온건류 가스와 고온건류 가스로 분류된다.

3. 탄전에서 발생되는 가스이다.

4. 제철소의 코크스 제조 시 부산물로 생성되는 가스이다.

정답 3번

해설. ③ 탄전에서 발생하는 가스는 탄전가스(주성분 메탄)로 천연가스의 일종이며 석탄가스가 아니다.
① 석탄가스(코크스로 가스)의 주성분은 수소(약 50%)와 메탄(약 30%)이다. ② 건류 온도에 따라 저온건류·고온건류 가스로 나눈다. ④ 제철소에서 코크스를 만들 때 부산물로 생긴다.

19번

석탄을 분석한 결과가 아래와 같을 때 연소성 황은 몇 %인가?
탄소 68.52%, 수소 5.79%, 전체 황 0.72%, 불연성 황 0.21%, 회분 22.31%, 수분 2.45%

1. 0.82%

2. 0.70%

3. 0.65%

4. 0.53%

정답 4번

해설. ④ 연소성 황 = 전체 황 × 100/(100 − 수분) − 불연성 황
풀이: 0.72 × 100/(100 − 2.45) − 0.21 = 0.738 − 0.21 ≒ 0.53%
수분을 뺀 무수(건조) 기준으로 전체 황을 환산한 뒤 불연성 황을 뺀다. ①·②·③ 은 무수 기준 환산이나 불연성 황 처리를 잘못한 값이다.

20번

배기가스 중 O₂의 계측값이 3%일 때 공기비는? (단, 완전연소로 가정한다.)

1. 1.07

2. 1.11

3. 1.17

4. 1.24

정답 3번

해설. ③ 완전연소 시 공기비 m = 21/(21 − O₂)
풀이: m = 21/(21 − 3) = 21/18 ≒ 1.17
① 1.07, ② 1.11, ④ 1.24 는 산소 농도를 다르게 대입한 값이다.

21번

피스톤이 장치된 단열 실린더에 300kPa, 건도 0.4인 포화액-증기 혼합물 0.1kg이 들어있고 실린더 내에는 전열기가 장치되어 있다. 220V의 전원으로부터 0.5A의 전류를 10분동안 흘려보냈을 때 이 혼합물의 건도는 약 얼마인가? (단, 이 과정은 정압과정이고 300kPa에서 포화액의 엔탈피는 561.43kJ/kg 이고 포화증기의 엔탈피는 2724.9kJ/kg이다.)

1. 0.705

2. 0.642

3. 0.601

4. 0.442

정답 1번

해설. ① 정압 과정에서 가한 전기 에너지는 엔탈피 증가가 된다.
풀이: Q = VIt = 220×0.5×600 = 66000 J = 66 kJ
Δh = 66/0.1 = 660 kJ/kg, hfg = 2724.9 − 561.43 = 2163.47 kJ/kg
Δx = 660/2163.47 = 0.305 → x₂ = 0.4 + 0.305 ≒ 0.705

22번

피스톤과 실린더로 구성된 밀폐된 용기 내에 일정한 질량의 이상기체가 차 있다. 초기상태의 압력은 2atm, 체적은 0.5m³이다. 이 시스템의 온도가 일정하게 유지되면서 팽창하여 압력이 1atm이 되었다. 이 과정 동안에 시스템이 한 일은 몇 kJ인가?

1. 64

2. 70

3. 79

4. 83

정답 2번

해설. ② 등온과정의 절대일 W = P₁V₁ ln(P₁/P₂)
풀이: P₁ = 2atm = 2×101.325 = 202.65 kPa
W = 202.65×0.5×ln(2/1) = 101.3×0.693 ≒ 70 kJ
다른 보기는 기압 환산이나 로그 계산을 잘못한 값이다.

23번

랭킨 사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 증기터빈의 초압과 배압은 어떻게 하여야 하는가?

1. 초압과 배압 모두 올림

2. 초압을 올리고 배압을 낮춤

3. 초압은 낮추고 배압을 올림

4. 초압과 배압 모두 낮춤

정답 2번

해설. ② 랭킨 사이클의 열효율은 터빈 입구 압력(초압)과 온도를 높이고, 복수기 압력(배압)을 낮출수록 커진다.
초압이 높으면 평균 수열온도가 올라가고, 배압이 낮으면 방열 온도가 내려가 카르노 효율에 가까워진다. 따라서 ①·③·④ 는 효율 향상 방법이 아니다. 다만 배압을 너무 낮추면 터빈 출구 건도가 낮아져 날개 침식에 주의해야 한다.

24번

20MPa, 0℃의 공기를 100kPa로 교축(throttling)하였을 때의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 엔탈피는 20MPa, 0℃에서 439kJ/kg, 100kPa, 0℃에서 485kJ/kg이고, 압력이 100kPa인 등압과정에서 평균비열은 1.0kJ/kgㆍ℃이다.)

1. -11

2. -22

3. -36

4. -46

정답 4번

해설. ④ 교축과정은 엔탈피가 일정(h₁ = h₂)하다.
풀이: 교축 후 100kPa에서 h₂ = 439 kJ/kg. 100kPa, 0℃의 엔탈피가 485 kJ/kg 이므로
t₂ = 0 + (439 − 485)/1.0 = −46℃
실제 기체의 줄-톰슨 효과로 온도가 내려간 것이며, 다른 보기는 엔탈피 차를 잘못 적용한 값이다.

25번

그림은 재생 과정이 있는 랭킨 사이클이다. 추기에 의하여 급수가 가열되는 과정은?

1. 1-2

2. 4-5

3. 5-6

4. 7-8

정답 1번

해설. ① 재생 사이클에서는 터빈 중간(점 5)에서 증기를 추기하여 급수가열기로 보내고, 그 열로 복수기에서 나온 급수를 1 → 2 로 가열한다.
2 → 3 은 보일러에서의 예열, 3 → 4 는 증발·과열, 4 → 5 → 6 은 터빈 단열팽창, 6 → 1 은 복수기 응축이다. 그림에 7-8 과정은 없다.

26번

냉동사이클을 비교하여 설명한 것으로 잘못된 것은?

1. 역 Carnot 사이클이 최고의 COP를 나타낸다.

2. 가역팽창 엔진을 가진 증기압축 냉동사이클의 성능계수는 최고값에 접근한다.

3. 보통의 증기압축 사이클은 역 Carnot 사이클의 COP보다 낮은 값을 갖는다.

4. 공기 냉동사이클이 가장 높은 효율을 나타낸다.

정답 4번

해설. ④ 공기 냉동사이클(역브레이턴)은 등온에 가까운 열교환을 하지 못해 증기압축식보다 성능계수가 낮다.
① 같은 온도 범위에서는 역카르노 사이클의 COP가 최고이다. ② 팽창밸브 대신 가역 팽창기를 쓰면 COP가 역카르노 값에 가까워진다. ③ 실제 증기압축 사이클은 교축·과열 손실로 역카르노보다 COP가 낮다.

27번

정압과정으로 5kg의 공기에 20kcal의 열이 전달되어, 공기의 온도가 10℃에서 30℃로 올랐다. 이 온도 범위에서 공기의 평균 비열(kJ/kgㆍK)을 구하면?

1. 0.152

2. 0.321

3. 0.463

4. 0.837

정답 4번

해설. ④ 정압과정에서 Q = m·Cₚ·ΔT 이므로 Cₚ = Q/(mΔT)
풀이: Q = 20 kcal × 4.1868 kJ/kcal = 83.74 kJ
Cₚ = 83.74/(5×20) ≒ 0.837 kJ/kgㆍK (ΔT = 30 − 10 = 20℃ = 20K)
①·②·③ 은 kcal→kJ 환산이나 온도차 적용을 잘못한 값이다.

28번

증기 동력 사이클 중 이상적인 랭킨(Rankine)사이클에서 등엔트로피 과정이 일어나는 곳은?

1. 펌프, 터빈

2. 응축기, 보일러

3. 터빈, 응축기

4. 응축기, 펌프

정답 1번

해설. ① 이상적 랭킨 사이클에서 펌프(단열압축)와 터빈(단열팽창)이 가역단열, 즉 등엔트로피 과정이다.
보일러(가열)와 응축기(방열)는 정압 과정이므로 ②·③·④ 는 틀리다.

29번

Otto Cycle에서 압축비가 8일 때 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

1. 26.4

2. 36.4

3. 46.4

4. 56.4

정답 4번

해설. ④ 오토 사이클 열효율 η = 1 − (1/ε)^(k−1)
풀이: η = 1 − (1/8)^0.4 = 1 − 0.4353 = 0.5647 ≒ 56.4%
압축비가 클수록, 비열비가 클수록 효율이 높아진다. ①~③은 지수를 잘못 적용한 값이다.

30번

이상기체의 상태변화와 관련하여 폴리트로피(Polytropic) 지수 n에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. n=0이면 단열 변화

2. n=1이면 등온 변화

3. n=비열비이면 정적 변화

4. n=∞이면 등압 변화

정답 2번

해설. ② 폴리트로프 과정 PVⁿ = 일정 에서 n = 1 이면 PV = 일정, 즉 등온 변화이다.
① n = 0 이면 P = 일정인 등압 변화, ③ n = k(비열비)이면 가역 단열 변화, ④ n = ∞ 이면 V = 일정인 정적 변화이다.

31번

비열이 0.473kJ/kgㆍK인 철 10kg의 온도를 20℃에서 80℃로 높이는 데 필요한 열량은 몇 kJ인가?

1. 28

2. 60

3. 284

4. 600

정답 3번

해설. ③ Q = m·c·ΔT
풀이: Q = 10 × 0.473 × (80 − 20) = 283.8 ≒ 284 kJ
① 28 은 자릿수를 잘못 잡은 값, ② 60 과 ④ 600 은 비열을 빠뜨린 값이다.

32번

냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 적당하지 않은 것은?

1. 불활성이고 안정해야 한다.

2. 비체적이 커야 한다.

3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.

4. 열전도율이 커야 한다.

정답 2번

해설. ② 냉매는 증기의 비체적이 작아야 압축기 크기가 작아지고 배관이 가늘어진다. 비체적이 크면 같은 냉동능력에 더 많은 체적을 압축해야 한다.
① 화학적으로 불활성·안정하고, ③ 증발잠열이 크며, ④ 열전도율이 커서 열교환이 잘 되는 것이 좋은 냉매의 조건이다.

33번

건조 포화증기가 노즐 내를 단열적으로 흐를 때 출구 엔탈피가 입구 엔탈피보다 15kJ/kg만큼 작아진다. 노즐 입구에서의 속도를 무시할 때 노즐 출구에서의 속도는 약 몇 m/s인가?

1. 173

2. 200

3. 283

4. 346

정답 1번

해설. ① 단열 노즐에서 엔탈피 감소가 운동에너지로 바뀐다. v₂ = √(2Δh) (입구 속도 무시)
풀이: Δh = 15 kJ/kg = 15000 J/kg
v₂ = √(2×15000) = √30000 ≒ 173 m/s
② 200, ③ 283, ④ 346 은 식이나 단위(kJ→J) 환산을 잘못한 값이다.

34번

포화증기를 등엔트로피 과정으로 압축시키면 상태는 어떻게 되는가?

1. 습증기가 된다.

2. 과열증기가 된다.

3. 포화액이 된다.

4. 임계성을 띤다.

정답 2번

해설. ② 물과 같은 일반 증기는 T-S 선도에서 포화증기선이 오른쪽 위로 기울어 있어, 건포화증기를 등엔트로피 압축하면 포화증기선의 바깥(과열 영역)으로 간다. 즉 과열증기가 된다.
반대로 건포화증기를 등엔트로피 팽창시키면 습증기가 된다. ③ 포화액, ④ 임계 상태가 되지는 않는다.

35번

어느 과열증기의 온도가 325℃일 때 과열도를 구하면 약 몇 ℃인가? (단, 이 증기의 포화 온도는 495K이다.)

1. 93

2. 103

3. 113

4. 123

정답 2번

해설. ② 과열도 = 과열증기 온도 − 포화온도
풀이: 325℃ = 325 + 273 = 598 K
과열도 = 598 − 495 = 103 K = 103℃ (온도 차는 K와 ℃가 같다)
나머지 보기는 절대온도 환산을 잘못한 값이다.

36번

디젤사이클로 작동되는 디젤 기관의 각 행정의 순서를 옳게 나타낸 것은?

1. 단열압축-정적급열-단열팽창-정적방열

2. 단열압축-정압급열-단열팽창-정압방열

3. 등온압축-정적급열-등온팽창-정적방열

4. 단열압축-정압급열-단열팽창-정적방열

정답 4번

해설. ④ 디젤 사이클은 단열압축 → 정압급열(연료 분사 연소) → 단열팽창 → 정적방열 순이다.
① 은 오토 사이클(정적 사이클), ② 는 브레이턴 사이클(정압 사이클), ③ 은 스털링 사이클에 가까운 과정이다.

37번

다음 중 경로에 의존하는 값은?

1. 엔트로피

2. 위치에너지

3. 엔탈피

4. 일

정답 4번

해설. ④ 일과 열은 과정(경로)에 따라 값이 달라지는 경로함수(불완전 미분량)이다.
① 엔트로피, ② 위치에너지, ③ 엔탈피는 처음과 끝 상태만으로 정해지는 상태량(점함수)이다.

38번

단열계에서 엔트로피 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 증가된다.

2. 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 감소한다.

3. 가역 변화시 계의 전 엔트로피는 변하지 않는다.

4. 가역 변화시 계의 전 엔트로피의 변화량은 비가역 변화시보다 일반적으로 크다.

정답 3번

해설. ③ 단열계에서 가역 변화는 dS = δQ/T = 0 이므로 전 엔트로피가 변하지 않는다.
비가역 변화라면 엔트로피가 증가하므로 ①·② 는 가역 변화의 설명이 아니다. ④ 가역 변화의 엔트로피 변화량(0)은 비가역 변화(증가)보다 작다.

39번

20℃의 물 10kg을 대기압 하에서 100℃의 수증기로 완전히 증발시키는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 수증기의 증발 잠열은 2257kJ/kg이고, 물의 평균비열은 4.2kJ/kgㆍK이다.)

1. 800

2. 6190

3. 25930

4. 61900

정답 3번

해설. ③ 필요한 열량 = 현열(20→100℃) + 증발잠열
풀이: 현열 = 10×4.2×(100 − 20) = 3360 kJ, 잠열 = 10×2257 = 22570 kJ
합계 = 3360 + 22570 = 25930 kJ
① 800 은 온도차×질량, ② 6190 과 ④ 61900 은 계산 착오 값이다.

40번

다음 T-S 선도에서 냉동사이클의 성능계수를 옳게 표시한 것은? (단, u는 내부에너지, h는 엔탈피를 나타낸다.)

1. (h₁ − h₄) / (h₂ − h₁)

2. (u₁ − h₄) / (u₂ − u₁)

3. (h₂ − h₁) / (h₁ − h₄)

4. (u₂ − u₁) / (u₁ − u₄)

정답 1번

해설. ① 냉동기 성능계수 COP = 냉동효과 / 압축일 = (h₁ − h₄)/(h₂ − h₁)
1→2 압축기 단열압축, 2→3 응축기 방열, 3→4 팽창밸브 교축(h₃ = h₄), 4→1 증발기 흡열이다.
개방계(정상유동) 기기이므로 내부에너지 u가 아닌 엔탈피 h로 쓴다(②·④ 틀림). ③ 은 성능계수의 역수이다.

41번

가스분석계의 측정법 중 전기적 성질을 이용한 것은?

1. 세라믹식 측정방법

2. 연소열식 측정방법

3. 자동 오르자트법

4. 가스크로마토그래피법

정답 1번

해설. ① 세라믹식(지르코니아식) O₂ 분석계는 고온의 지르코니아 양쪽 산소 농도 차에 따른 기전력을 측정하므로 전기적 성질을 이용한다.
② 연소열식은 가연성 가스의 연소열(온도 상승), ③ 오르자트법은 흡수제에 의한 체적 감소(화학적 방법), ④ 가스크로마토그래피법은 흡착·분리(물리적 방법)를 이용한다.

42번

차압식 유량계의 측정에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 연속의 법칙에 의한다.

2. 플로트 형상에 따른다.

3. 차압기구는 오리피스이다.

4. 베르누이의 정리를 이용한다.

정답 2번

해설. ② 플로트(부자)의 형상·위치로 유량을 읽는 것은 면적식 유량계(로터미터)이다.
차압식 유량계는 ① 연속의 법칙과 ④ 베르누이 정리를 이용하며, ③ 오리피스·플로 노즐·벤투리관 같은 조리개 기구 앞뒤의 압력차로 유량을 구한다.

43번

다음 중 속도 수두 측정식 유량계는?

1. Delta 유량계

2. Annulbar 유량계

3. Oval 유량계

4. Thermal 유량계

정답 2번

해설. ② 아뉴바(Annubar) 유량계는 관 단면을 가로지르는 여러 개의 전압공과 정압공으로 평균 동압(속도 수두)을 측정하는 피토관 방식의 유량계이다.
① 델타 유량계는 와류식, ③ 오벌 유량계는 용적식, ④ 서멀 유량계는 열식(질량유량) 유량계이다.

44번

큐폴라 상부의 배기가스 온도를 측정하기 위한 접촉식 온도계로 가장 적합한 것은?

1. 광고온계

2. 색온도계

3. 수은온도계

4. 열전대온도계

정답 4번

해설. ④ 큐폴라 상부 배기가스처럼 고온(수백~1000℃ 이상)의 가스 온도를 접촉식으로 측정하는 데는 열전대 온도계가 알맞다.
① 광고온계, ② 색온도계는 비접촉식(방사) 온도계이고, ③ 수은온도계는 측정 한계가 약 350℃(가압형도 600℃ 정도)로 낮아 적합하지 않다.

45번

부르돈 게이지(Bourdon gauge)는 유체의 무엇을 직접적으로 측정하기 위한 기기인가?

1. 온도

2. 압력

3. 밀도

4. 유량

정답 2번

해설. ② 부르돈관 압력계는 단면이 편평한 곡관에 압력이 가해지면 관이 펴지는 변위를 지침으로 확대하여 압력을 직접 측정하는 탄성식 압력계이다.
온도(①)는 부르돈관을 이용한 압력식 온도계에서 간접적으로 읽을 뿐이고, 밀도(③)·유량(④)은 직접 측정 대상이 아니다.

46번

저항온도계에 활용되는 측온저항체 종류에 해당되는 것은?

1. 서미스터(thermistor)저항 온도계

2. 철-콘스탄탄(IC) 저항 온도계

3. 크로멜(chromel) 저항 온도계

4. 알루멜(alumel) 저항 온도계

정답 1번

해설. ① 측온저항체로는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 서미스터가 쓰인다. 서미스터는 온도계수가 크고 부(−)특성인 반도체 저항체이다.
② 철-콘스탄탄(IC), ③ 크로멜, ④ 알루멜은 열전대의 소선 재료로, 저항온도계의 측온저항체가 아니다.

47번

비중량이 900kgf/m³인 기름 18L의 중량은?

1. 12.5kgf

2. 15.2kgf

3. 16.2kgf

4. 18.2kgf

정답 3번

해설. ③ 중량 W = 비중량 γ × 체적 V
풀이: V = 18 L = 0.018 m³
W = 900 × 0.018 = 16.2 kgf
①·②·④는 체적 환산(1 L = 0.001 m³)을 잘못한 값이다.

48번

보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?

1. 압력초과

2. 저연소

3. 고온도

4. 불착화

정답 3번

해설. ③ 보일러 인터록에는 압력초과, 저연소, 불착화, 저수위, 프리퍼지 인터록이 있다. 고온도 인터록은 일반적인 보일러 인터록 종류에 들지 않는다.
① 증기압력이 설정값을 넘으면, ② 저연소 상태가 아니면 점화를 막고, ④ 점화 실패 시 연료를 차단하는 인터록이다.

49번

다음은 증기 압력제어의 병렬 제어방식을 나타낸 것이다. ( ) 안에 알맞은 용어를 바르게 나열한 것은?

1. (1)동작신호, (2)목표치, (3)제어량

2. (1)조작량, (2)설정신호, (3)공기량

3. (1)압력조절기, (2)연료공급량, (3)공기량

4. (1)압력조절기, (2)공기량, (3)연료공급량

정답 3번

해설. ③ 병렬 제어방식은 증기압력을 검출한 (1) 압력조절기의 출력을 배분기구에서 나누어 연료조절밸브와 공기댐퍼를 동시에 조절한다. 연료조절밸브 쪽으로는 (2) 연료공급량, 공기댐퍼 쪽으로는 (3) 공기량이 조작되어 보일러에 들어간다.
① 은 제어 일반 용어일 뿐 그림의 요소와 맞지 않고, ④ 는 (2)와 (3)이 서로 바뀌었다.

50번

열전대 온도계에서 열전대의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 장시간 사용하여도 변형이 없을 것

2. 재생도가 높고 가공이 용이할 것

3. 전기저항, 저항온도계수와 열전도율이 클 것

4. 열기전력이 크고 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것

정답 3번

해설. ③ 열전대 소선은 전기저항과 저항온도계수, 열전도율이 작아야 한다. 저항이 크면 회로 전류가 줄고, 열전도율이 크면 측온점의 열이 달아나 오차가 커진다.
① 장시간 사용해도 변형이 없고, ② 재생도(재현성)가 높고 가공이 쉬우며, ④ 열기전력이 크고 온도에 따라 연속적으로 증가해야 한다.

51번

절대압력 700mmHg는 약 몇 kPa인가?

1. 93kPa

2. 103kPa

3. 113kPa

4. 123kPa

정답 1번

해설. ① 760 mmHg = 101.325 kPa 이다.
풀이: 700 × 101.325/760 = 93.3 ≒ 93 kPa
② 103 kPa 는 표준대기압(약 101 kPa)보다 크므로 700 mmHg 가 될 수 없고, ③·④ 도 환산을 잘못한 값이다.

52번

주위 온도보상 장치가 있는 열전식 온도기록계에서 주위온도가 20℃인 경우 1000℃의 지시치를 보려면 몇 mV를 주어야 하는가? (단, 20℃ : 0.80mV, 980℃ : 40.53mV, 1000℃ : 41.31mV이다.)

1. 40.51

2. 40.53

3. 41.31

4. 41.33

정답 1번

해설. ① 주위온도(기준접점) 보상 장치가 있으면 계기가 20℃분의 기전력을 자동으로 더해 주므로, 1000℃를 지시하게 하려면 E(1000℃) − E(20℃) 만큼만 주면 된다.
풀이: 41.31 − 0.80 = 40.51 mV
② 40.53 은 980℃의 기전력, ③ 41.31 은 보상을 고려하지 않은 1000℃의 기전력, ④ 는 계산 근거가 없는 값이다.

53번

세라믹(Ceramic)식 O₂계의 세라믹 주원료는?

1. Cr₂O₃

2. Pb

3. P₂O₅

4. ZrO₂

정답 4번

해설. ④ 세라믹식 산소계는 지르코니아(ZrO₂)에 산화칼슘·산화이트륨 등을 첨가한 고체전해질을 850℃ 정도로 가열해 사용한다. 양쪽 산소 분압 차에 따라 생기는 기전력으로 O₂ 농도를 측정한다.
① 산화크롬, ② 납, ③ 오산화인은 세라믹식 산소계의 주원료가 아니다.

54번

관속을 흐르는 유체가 층류로 되려면?

1. 레이놀즈수가 4000보다 많아야 한다.

2. 레이놀즈수가 2100보다 적어야 한다.

3. 레이놀즈수가 4000이어야 한다.

4. 레이놀즈수와는 관계가 없다.

정답 2번

해설. ② 관 속 흐름은 레이놀즈수(Re)로 판별하며, Re가 약 2100(2320)보다 작으면 층류, 4000보다 크면 난류, 그 사이는 천이 영역이다.
① 4000보다 크면 난류, ③ 4000 부근은 천이~난류 경계이다. ④ 층류·난류는 레이놀즈수로 결정되므로 관계가 있다.

55번

열전대 온도계에서 주위 온도에 의한 오차를 전기적으로 보상할 때 주로 사용되는 저항선은?

1. 서미스터(thermistor)

2. 구리(Cu) 저항선

3. 백금(Pt) 저항선

4. 알루미늄(Al) 저항선

정답 2번

해설. ② 열전대 계기에서 주위온도 변화에 따른 오차는 온도계수가 큰 구리(Cu) 저항선을 회로에 넣어 전기적으로 보상한다(주위온도 보상 저항).
① 서미스터도 보상에 쓰일 수 있으나 주로 쓰이는 것은 구리 저항선이다. ③ 백금 저항선은 정밀 측온저항체용, ④ 알루미늄 저항선은 보상용으로 쓰지 않는다.

56번

다음 중 방사고온계는 어느 이론을 응용한 것인가?

1. 제백 효과

2. 필터 효과

3. 윈-프랑크 법칙

4. 스테판-볼츠만 법칙

정답 4번

해설. ④ 방사고온계는 흑체가 내는 전방사 에너지가 절대온도의 4제곱에 비례한다는 스테판-볼츠만 법칙(E = σT⁴)을 응용한다.
① 제베크 효과는 열전대, ③ 빈(Wien)-플랑크 법칙은 특정 파장을 쓰는 광고온계의 원리이다. ② 필터 효과는 온도 측정 원리가 아니다.

57번

진동ㆍ충격의 영향이 적고, 미소 차압의 측정이 가능하며 저압가스의 유량을 측정하는데 주로 사용되는 압력계는?

1. 압전식 압력계

2. 분동식 압력계

3. 침종식 압력계

4. 다이아프램 압력계

정답 3번

해설. ③ 침종식 압력계는 액체 속에 뜬 종(벨)의 부력 변화로 압력을 재는 방식으로, 진동·충격의 영향이 적고 미소 차압 측정이 가능해 저압가스 유량 측정 등에 쓰인다.
① 압전식은 급변 압력 측정용, ② 분동식은 고압 측정·압력계 교정용, ④ 다이어프램식은 부식성·점성 유체의 저압 측정에 주로 쓰인다.

58번

다음 중 열전대 보호관 재질 중 상용 온도가 가장 높은 것은?

1. 유리

2. 자기

3. 구리

4. Ni-Cr 스테인리스

정답 2번

해설. ② 열전대 보호관 중 자기관(도자기관)은 상용 온도가 약 1450℃로 보기 중 가장 높다.
① 유리관은 약 500℃ 이하, ③ 구리관은 약 800℃ 이하, ④ Ni-Cr 스테인리스관은 약 1050℃ 정도가 상용 한계이다.

59번

U자관 압력계에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 차압을 측정할 경우에는 한 쪽 끝에만 압력을 가한다.

2. U자관의 크기는 특수한 용도를 제외하고는 보통 2m 정도로 한다.

3. 관 속에 수은, 물 등을 넣고 한 쪽 끝에 측정압력을 도입하여 압력을 측정한다.

4. 측정 시 메니스커스, 모세관현상 등의 영향을 받으므로 이에 대한 보정이 필요하다.

정답 1번

해설. ① 차압을 측정할 때는 U자관의 양쪽 끝에 각각 압력을 가해 두 압력의 차를 액주 높이 차로 읽는다. 한쪽 끝에만 압력을 가하는 것은 게이지압 측정이다.
② U자관 크기는 보통 2m 정도이고, ③ 수은·물 등을 봉입해 압력을 측정하며, ④ 메니스커스·모세관현상·온도에 대한 보정이 필요하다.

60번

압력식 온도계가 아닌 것은?

1. 액체 팽창식

2. 전기 저항식

3. 기체 압력식

4. 증기 압력식

정답 2번

해설. ② 전기 저항식 온도계는 금속·반도체의 전기저항 변화를 이용하는 전기식 온도계이다.
압력식 온도계는 감온부에 봉입한 물질의 압력 변화를 부르돈관으로 읽는 방식으로 ① 액체 팽창식, ③ 기체 압력식, ④ 증기 압력식이 있다.

61번

다음 중 MgO-SiO₂계 내화물은?

1. 마그네시아질 내화물

2. 돌로마이트질 내화물

3. 마그네시아-크롬질 내화물

4. 포스테라이트질 내화물

정답 4번

해설. ④ 포스테라이트질 내화물은 포스테라이트(2MgOㆍSiO₂)를 주성분으로 하는 MgO-SiO₂계 염기성 내화물이다.
① 마그네시아질은 MgO, ② 돌로마이트질은 CaO-MgO, ③ 마그네시아-크롬질은 MgO-Cr₂O₃계 내화물이다.

62번

에너지이용 합리화법령상 보일러의 검사유효기간 만료일이 9월 1일 이후인 경우 계속사용검사를 연기할 수 있는 최대 기한은?

1. 2개월 이내

2. 4개월 이내

3. 6개월 이내

4. 10개월 이내

정답 2번

해설. ② 계속사용검사는 검사유효기간 만료일이 속하는 연도의 말까지 연기할 수 있다. 다만 만료일이 9월 1일 이후이면 4개월 이내에서 연기할 수 있다(에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의20제1항).
연기하려면 검사연기신청서를 한국에너지공단이사장에게 낸다. ①·③·④는 규정과 다른 기간이다.

63번

보온재의 열전도율과 체적 비중, 온도, 습분 및 기계적 강도와의 관계에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 열전도율은 일반적으로 체적 비중의 감소와 더불어 적어진다.

2. 열전도율은 일반적으로 온도의 상승과 더불어 커진다.

3. 열전도율은 일반적으로 습분의 증가와 더불어 커진다.

4. 열전도율은 일반적으로 기계적 강도가 클수록 커진다.

정답 4번

해설. ④ 보온재의 열전도율은 부피비중(밀도), 온도, 습분(함수율)에 따라 달라지지만, 기계적 강도와는 일정한 비례 관계가 없다.
① 체적 비중이 작을수록(기공이 많을수록) 열전도율이 작아진다. ② 온도가 오르면 기공 내 대류·복사가 늘어 열전도율이 커진다. ③ 습분이 늘면 열전도율이 큰 물이 기공을 채워 열전도율이 커진다.

64번

에너지이용 합리화 기본계획은 기후에너지환경부장관이 몇 년마다 수립하여야 하는가?

1. 3년

2. 4년

3. 5년

4. 10년

정답 3번

해설. ③ 기후에너지환경부장관은 5년마다 에너지이용 합리화에 관한 기본계획을 수립하여야 한다(에너지이용 합리화법 제4조, 시행령 제3조제1항).
기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환, 에너지이용효율의 증대, 기술개발, 홍보·교육 등이 포함된다. ①·②·④는 규정과 다르다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 소관 장관을 고쳤다.

65번

한국에너지공단의 사업이 아닌 것은?

1. 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진

2. 열사용기자재의 안전관리

3. 에너지의 안정적 공급

4. 집단에너지 사업의 촉진을 위한 지원 및 관리

정답 3번

해설. ③ 에너지의 안정적 공급은 한국에너지공단의 사업(에너지이용 합리화법 제57조)에 들어 있지 않다.
① 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진(제6호), ② 열사용기자재의 안전관리(제10호), ④ 집단에너지사업의 촉진을 위한 지원 및 관리(제9호)는 모두 공단의 사업이다.

66번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기설치자는 검사대상기기관리자를 선임 또는 해임한 때 법률상 누구에게 신고하여야 하는가?

1. 시ㆍ도지사

2. 시장ㆍ군수

3. 경찰서장ㆍ소방서장

4. 기후에너지환경부장관

정답 1번

해설. ① 검사대상기기설치자는 검사대상기기관리자를 선임·해임하거나 관리자가 퇴직하면 시ㆍ도지사에게 신고하여야 한다(에너지이용 합리화법 제40조제3항).
이 신고의 접수 업무는 한국에너지공단에 위탁되어 있어, 신고서는 실제로 공단이사장에게 제출한다(시행규칙 제31조의28). ② 시장ㆍ군수, ③ 경찰서장ㆍ소방서장, ④ 기후에너지환경부장관은 신고 대상이 아니다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 용어와 보기를 고쳤다.

67번

다음 마찰 손실 중 국부 저항손실수두로 가장 거리가 먼 것은?

1. 배관중의 밸브, 이음쇠류 등에 의한 것

2. 관의 굴곡부분에 의한 것

3. 관내에서 유체와 관 내벽과의 마찰에 의한 것

4. 관의 축소, 확대에 의한 것

정답 3번

해설. ③ 관 내벽과 유체의 마찰에 의한 손실은 관 길이에 비례하는 주 손실(직관 마찰손실, 다르시-바이스바흐 식)이다.
국부(부차적) 저항손실은 ① 밸브·이음쇠, ② 곡관(굴곡부), ④ 관의 급축소·급확대처럼 흐름이 흐트러지는 곳에서 생기는 손실이다.

68번

두께 230mm의 내화벽돌이 있다. 내면의 온도가 320℃이고 외면의 온도가 150℃일 때 이 벽면 10m²에서 매시간당 손실되는 열량은? (단, 내화벽돌의 열전도율은 0.96kcal/mㆍhㆍ℃이다.)

1. 710kcal/h

2. 1632kcal/h

3. 7096kcal/h

4. 14391kcal/h

정답 3번

해설. ③ 평판 전도열량 Q = λ·A·ΔT / b
풀이: Q = 0.96 × 10 × (320 − 150) / 0.23 = 0.96 × 10 × 170 / 0.23 ≒ 7096 kcal/h
① 710 은 면적을 빠뜨린 값에 가깝고, ②·④ 는 계산 착오 값이다.

69번

특정열사용기자재와 설치, 시공 범위가 바르게 연결된 것은?

1. 강철제 보일러 : 해당 기기의 설치ㆍ배관 및 세관

2. 태양열 집열기 : 해당 기기의 설치를 위한 시공

3. 비철금속 용융로 : 해당 기기의 설치ㆍ배관 및 세관

4. 축열식 전기보일러 : 해당 기기의 설치를 위한 시공

정답 1번

해설. ① 강철제 보일러의 설치·시공범위는 "해당 기기의 설치·배관 및 세관"이다(에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의2).
② 태양열 집열기와 ④ 축열식 전기보일러는 "설치·배관 및 세관", ③ 비철금속 용융로(금속요로)는 "설치를 위한 시공"이 범위이므로 연결이 틀렸다.

70번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 설치자의 변경신고는 변경일로부터 15일 이내에 누구에게 신고하여야 하는가?

1. 한국에너지공단이사장

2. 기후에너지환경부장관

3. 지방자치단체장

4. 관할소방서장

정답 1번

해설. ① 검사대상기기의 설치자가 변경되면 새 설치자는 변경일부터 15일 이내에 검사대상기기 설치자 변경신고서를 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 한다(에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의24).
폐기·사용중지 신고도 15일 이내에 공단이사장에게 한다. ②·③·④ 는 신고 대상이 아니다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 보기의 부처 이름을 고쳤다.

71번

제강로가 아닌 것은?

1. 고로

2. 전로

3. 평로

4. 전기로

정답 1번

해설. ① 고로(용광로)는 철광석을 환원해 선철(용선)을 만드는 제선로이다.
제강로는 선철을 정련해 강을 만드는 노로 ② 전로, ③ 평로, ④ 전기로가 있다.

72번

보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 열전도율 0.5kcal/mㆍhㆍ℃ 이하를 기준으로 하고 있다.

2. 재질 내 수분이 많을 경우 열전도율은 감소한다.

3. 비중이 클수록 열전도율은 작아진다.

4. 밀도가 작을수록 열전도율은 작아진다.

정답 4번

해설. ④ 보온재는 밀도(부피비중)가 작을수록 기공이 많아 열전도율이 작아진다.
① 보온재는 보통 열전도율 0.1 kcal/mㆍhㆍ℃ 이하인 것을 말한다. ② 수분이 많으면 열전도율은 증가한다. ③ 비중이 클수록 열전도율은 커진다.

73번

고로(blast furnace)의 특징에 대한 설명이 아닌 것은?

1. 축열실, 탄화실, 연소실로 구분되며 탄화실에는 석탄 장입구와 가스를 배출시키는 상승관이 있다.

2. 산소의 제거는 CO 가스에 의한 간접 환원반응과 코크스에 의한 직접 환원반응으로 이루어진다.

3. 철광석 등의 원료는 노의 상부에서 투입되고 용선은 노의 하부에서 배출된다.

4. 노 내부의 반응을 촉진시키기 위해 압력을 높이거나 열풍의 온도를 높이는 경우도 있다.

정답 1번

해설. ① 축열실·탄화실·연소실로 구성되고 탄화실에 석탄 장입구와 가스 상승관이 있는 것은 코크스로의 설명이다.
고로는 ② CO 가스에 의한 간접환원과 코크스에 의한 직접환원으로 산소를 제거하고, ③ 원료를 노 상부에서 넣고 용선을 하부에서 빼내며, ④ 반응 촉진을 위해 고압 조업이나 고온 열풍을 쓰기도 한다.

74번

에너지이용 합리화법의 목적이 아닌 것은?

1. 에너지 수급 안정화

2. 국민 경제의 건전한 발전에 이바지

3. 에너지 소비로 인한 환경피해 감소

4. 연료수급 및 가격 조정

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법의 목적은 에너지 수급 안정, 합리적·효율적 이용 증진, 에너지소비로 인한 환경피해 감소를 통해 국민경제의 건전한 발전, 국민복지 증진, 지구온난화 최소화에 이바지하는 것이다(제1조).
연료수급 및 가격 조정은 목적에 들어 있지 않다. ①·②·③은 제1조에 규정된 내용이다.

75번

스폴링(spalling)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 마그네시아를 원료로 하는 내화물이 체적변화를 일으켜 노벽이 붕괴하는 현상

2. 온도의 급격한 변동으로 내화물에 열응력이 생겨 표면이 갈라지는 현상

3. 크롬마그네시아 벽돌이 1600℃ 이상의 고온에서 산화철을 흡수하여 부풀어 오르는 현상

4. 내화물이 화학반응에 의하여 녹아내리는 현상

정답 2번

해설. ② 스폴링은 급격한 온도 변화(열응력)나 기계적 충격, 조직 변화로 내화물 표면이 갈라지거나 떨어져 나가는 현상이다.
① 은 마그네시아질의 소화(slaking) 관련 현상, ③ 은 버스팅(bursting), ④ 는 용손(침식)에 대한 설명이다.

76번

다음 중 유리섬유의 내열도에 있어서 안전사용 온도범위를 크게 개선시킬 수 있는 결합제는?

1. 페놀 수지

2. 메틸 수지

3. 실리카겔

4. 멜라민 수지

정답 3번

해설. ③ 유리섬유(글라스울)의 결합제로 실리카겔 같은 무기질 결합제를 쓰면 유기질 결합제보다 안전사용 온도를 크게 높일 수 있다.
① 페놀 수지, ② 메틸 수지, ④ 멜라민 수지 같은 유기질 결합제는 약 300℃ 부근에서 분해되어 내열도를 높이지 못한다.

77번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 계속사용검사 신청은 검사 유효기간 만료의 며칠 전까지 하여야 하는가?

1. 3일

2. 10일

3. 15일

4. 30일

정답 2번

해설. ② 검사대상기기의 계속사용검사를 받으려는 자는 계속사용검사신청서를 검사유효기간 만료 10일 전까지 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 한다(에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의19).
①·③·④는 규정된 기한과 다르다.

78번

유리 용융용 브릿지 월(bridge wall)탱크에서 용융부와 작업부 간의 연소가스 유통을 억제하는 역할을 담당하는 구조 부분은?

1. 포트(port)

2. 스로트(throat)

3. 브릿지 월(bridge wall)

4. 섀도우 월(shadow wall)

정답 4번

해설. ④ 섀도우 월(shadow wall)은 브릿지 월 위쪽에 설치되어 용융부와 작업부 사이의 연소가스·열의 흐름을 막는 벽이다.
① 포트는 연료·공기가 들어오는 구멍, ② 스로트는 용융 유리가 작업부로 흐르는 통로, ③ 브릿지 월은 용융부와 작업부를 가르는 칸막이 벽 자체이다.

79번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기관리자 업무 관리대행기관으로 지정을 받기 위하여 기후에너지환경부장관에게 제출하여야 하는 서류가 아닌 것은?

1. 장비명세서

2. 기술인력 명세서

3. 기술인력 고용계약서 사본

4. 향후 1년간 안전관리대행 사업계획서

정답 3번

해설. ③ 검사대상기기 관리대행기관 지정신청서에는 장비명세서 및 기술인력명세서, 향후 1년 간의 안전관리대행 사업계획서, (변경지정의 경우) 변경사항 증명서류를 첨부한다(에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의29제3항).
기술인력 고용계약서 사본은 제출 서류가 아니다. ①·②·④ 는 첨부 서류이다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 문제의 용어와 부처 이름을 고쳤다.

80번

다음 중 셔틀요(shuttle kiln)는 어디에 속하는가?

1. 반연속 요

2. 승염식 요

3. 연속 요

4. 불연속 요

정답 1번

해설. ① 셔틀요(셔틀가마)는 대차 2대를 번갈아 넣고 빼면서 한쪽을 소성하는 동안 다른 쪽을 적재·냉각하는 가마로 반연속식 요에 속한다.
② 승염식은 불꽃 진행 방식의 분류, ③ 연속요는 터널요·윤요 등, ④ 불연속요는 횡염식·도염식 단독요 등이다.

81번

일반적인 보일러 운전 중 가장 이상적인 부하율은?

1. 20~30%

2. 30~40%

3. 40~60%

4. 60~80%

정답 4번

해설. ④ 보일러는 정격부하의 60~80% 정도에서 운전할 때 효율이 가장 좋고 안정적이다.
부하율이 너무 낮으면(①~③) 연소 상태가 나빠지고 방열 손실 비율이 커져 효율이 떨어지며, 100% 부근의 과부하에서는 배기가스 손실과 캐리오버가 늘어난다.

82번

급수배관의 비수방지관에 뚫려있는 구멍의 면적은 주증기관 면적의 최소 몇 배 이상 되어야 증기배출에 지장이 없는가?

1. 1.2배

2. 1.5배

3. 1.8배

4. 2배

정답 2번

해설. ② 비수방지관(증기 드럼 안 주증기 취출구에 설치)의 작은 구멍 전체 면적은 주증기관 단면적의 1.5배 이상으로 하여, 구멍을 지나는 증기 속도를 낮춰 물방울 동반을 막으면서 증기 배출에는 지장이 없게 한다.
①·③·④ 는 일반적으로 쓰는 설계 기준 값이 아니다.

83번

저위발열량이 10000kcal/kg인 연료를 사용하고 있는 실제증발량이 4t/h인 보일러에서 급수온도 40℃, 발생증기의 엔탈피가 650kcal/kg, 급수 엔탈피 40kcal/kg일 때 연료 소비량은? (단, 보일러의 효율은 85%이다.)

1. 251 kg/h

2. 287 kg/h

3. 361 kg/h

4. 397 kg/h

정답 2번

해설. ② 연료 소비량 Gf = Ga(h₂ − h₁) / (Hl × η)
풀이: Gf = 4000 × (650 − 40) / (10000 × 0.85) = 2,440,000 / 8500 ≒ 287 kg/h
①·③·④ 는 효율이나 엔탈피 차를 잘못 적용한 값이다.

84번

압력용기에 대한 수압시험 압력의 기준으로 옳은 것은?

1. 최고 사용압력이 0.1MPa를 초과하는 주철제 압력용기는 최고 사용압력의 3배이다.

2. 비철금속제 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력에 온도를 보정한 압력이다.

3. 최고 사용압력이 1MPa 이하의 주철제 압력용기는 0.1MPa이다.

4. 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력이다.

정답 2번

해설. ② 강제 또는 비철금속제 압력용기의 수압시험압력은 최고사용압력의 1.5배에 온도보정을 한 압력이다(열사용기자재의 검사 기준 42.1).
① 최고사용압력 0.1MPa 초과 주철제는 2배, ③ 0.1MPa 이하 주철제는 0.2MPa, ④ 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고사용압력으로 시험한다.

85번

보일러 설치 검사 사항 중 틀린 것은?

1. 5t/h 이하의 유류 보일러의 배기가스 온도는 정격 부하에서 상온과의 차가 300℃ 이하이어야 한다.

2. 보일러의 저수위 안전장치는 사고를 방지하기 위해 먼저 연료를 차단한 후 경보를 울리게 해야 한다.

3. 수입 보일러의 설치검사의 경우 수압시험은 필요하다.

4. 보일러 설치검사 시 안전장치 기능 테스트를 한다.

정답 2번

해설. ② 저수위 안전장치는 연료를 차단하기 전에 먼저 경보가 울려야 하며, 경보음은 70dB 이상이어야 한다(열사용기자재의 검사 기준 22.7.4).
① 5t/h 이하 유류·가스용 보일러의 배기가스 온도차는 300℃ 이하, ③ 수입한 보일러는 설치검사 때 수압시험 대상, ④ 설치검사 때 안전장치 작동을 확인한다.
※ 현행 열사용기자재의 검사 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

86번

보일러의 종류에 따른 수면계의 부착위치로 옳은 것은?

1. 직립형 보일러는 연소실 천정판 최고부위 95mm

2. 수평연관 보일러는 연관의 최고부위 100mm

3. 노통 보일러는 노통 최고부(플랜지부를 제외)위 100mm

4. 직립형 연관보일러는 연소실 천정판 최고부위 연관길이의 2/3

정답 3번

해설. ③ 노통 보일러의 수면계는 최저수위가 노통 최고부(플랜지부 제외) 위 100mm가 되게 부착한다(열사용기자재의 검사 기준 표17.1).
① 직립형 보일러는 연소실 천정판 최고부 위 75mm, ② 수평연관 보일러는 연관 최고부 위 75mm, ④ 직립형 연관보일러는 연소실 천정판 최고부 위 연관길이의 1/3 이다.

87번

보일러 운전 중에 발생하는 기수공발(carry over)현상의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 인산나트륨이 많을 때

2. 증발수 면적이 넓을 때

3. 증기 정지밸브를 급히 개방했을 때

4. 보일러 내의 수면이 비정상적으로 높을 때

정답 2번

해설. ② 증발수 면적이 넓으면 증발면 부하가 작아져 물방울 비산이 줄므로 기수공발(캐리오버)의 원인이 아니다. 증발수 면적이 좁을 때 캐리오버가 잘 생긴다.
① 인산나트륨 등 관수 중 용해 고형물이 많을 때, ③ 주증기 밸브를 급히 열 때, ④ 수위가 너무 높을 때 캐리오버가 발생한다.

88번

증기트랩의 설치목적이 아닌 것은?

1. 관의 부식 방지

2. 수격작용 발생 억제

3. 마찰저항 감소

4. 응축수 누출방지

정답 4번

해설. ④ 증기트랩은 응축수를 자동으로 배출하면서 증기의 누출을 막는 장치이다. 응축수 누출을 막는 것이 아니라 응축수를 내보내는 것이 목적이다.
응축수를 빼내면 ① 관의 부식 방지, ② 수격작용 억제, ③ 배관 마찰저항 감소와 열효율 저하 방지 효과가 있다.

89번

다음 [보기]에서 설명하는 보일러 보존방법은?
[보기]
- 보존기간이 6개월 이상인 경우 적용한다.
- 1년 이상 보존할 경우 방청도료를 도포한다.
- 약품의 상태는 1~2주마다 점검하여야 한다.
- 동 내부의 산소제거는 숯불 등을 이용한다.

1. 건조보존법

2. 만수보존법

3. 질소보존법

4. 특수보존법

정답 1번

해설. ① 건조보존법은 6개월 이상 장기 휴지할 때 보일러 물을 모두 빼고 내부를 건조시킨 뒤 생석회·실리카겔 등 흡습제를 넣고 밀폐하는 방법이다. 숯불로 내부 산소를 없애고, 1년 이상이면 방청도료를 칠하며, 흡습제 상태를 1~2주마다 점검한다.
② 만수보존법은 2~3개월 이내 단기 보존, ③ 질소보존법은 질소가스를 채워 보존, ④ 특수보존법은 이와 다른 방식이다.

90번

보일러 청소에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 보일러의 냉각은 연화적(벽돌)이 있는 경우에는 24시간 이상 걸려야 한다.

2. 보일러는 적어도 40℃이하까지 냉각한다.

3. 부득이하게 냉각을 빨리시키고자 할 경우 찬물을 보내면서 취출하는 방법에 의해 압력을 저하시킨다.

4. 압력이 남아 있는 동안 취출밸브를 열어서 보일러 물을 완전 배출한다.

정답 4번

해설. ④ 압력이 남아 있는 상태에서 취출밸브를 열어 물을 모두 빼면 보일러가 급랭되어 열응력으로 손상되고 스케일이 굳어 붙는다. 압력이 없어지고 충분히 식은 뒤 배출해야 한다.
① 연와(벽돌)가 있으면 24시간 이상 서서히 냉각하고, ② 40℃ 이하까지 냉각하며, ③ 급히 냉각할 때는 찬물을 넣으면서 취출하여 압력을 낮춘다.

91번

점식(pitting)에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 진행속도가 아주 느리다.

2. 양극반응의 독특한 형태이다.

3. 스테인리스강에서 흔히 발생한다.

4. 재료 표면의 성분이 고르지 못한 곳에 발생하기 쉽다.

정답 1번

해설. ① 점식(피팅)은 좁은 부분에 집중되어 깊이 방향으로 빠르게 진행하는 국부 부식이다. 진행속도가 느리다는 설명은 틀리다.
② 국부 양극에서 일어나는 부식의 독특한 형태이고, ③ 부동태 피막이 깨지기 쉬운 스테인리스강에서 흔히 생기며, ④ 표면 성분·조직이 불균일한 곳에 발생하기 쉽다.

92번

보일러에서 사용하는 안전밸브의 방식으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 중추식

2. 탄성식

3. 지렛대식

4. 스프링식

정답 2번

해설. ② 보일러 안전밸브는 밸브를 누르는 방식에 따라 ① 중추식(추의 무게), ③ 지렛대식(레버와 추), ④ 스프링식(스프링 힘)으로 나눈다.
탄성식은 안전밸브의 방식이 아니며, 압력계(부르돈관·벨로스·다이어프램 등)의 분류에 쓰는 말이다.

93번

맞대기 이음 용접에서 하중이 3000kg, 용접 높이가 8mm일 때 용접 길이는 몇 mm로 설계하여야 하는가? (단, 재료의 허용 인장응력은 5kg/mm²이다.)

1. 52mm

2. 75mm

3. 82mm

4. 100mm

정답 2번

해설. ② 맞대기 용접의 인장응력 σ = W/(h × ℓ) 에서 ℓ = W/(σ × h)
풀이: ℓ = 3000 / (5 × 8) = 3000/40 = 75 mm
다른 보기는 용접 높이나 허용응력을 잘못 대입한 값이다.

94번

급수조절기를 사용할 경우 충수 수압시험 또는 보일러를 시동할 때 조절기가 작동하지 않게 하거나, 모든 자동 또는 수동제어 밸브 주위에 수리, 교체하는 경우를 위하여 설치하는 설비는?

1. 블로우 오프관

2. 바이패스관

3. 과열 저감기

4. 수면계

정답 2번

해설. ② 바이패스관은 급수조절기나 자동·수동 제어밸브를 우회하는 관으로, 충수·수압시험이나 시동 때 조절기를 거치지 않게 하고, 밸브를 수리·교체하는 동안에도 급수를 계속할 수 있게 한다.
① 블로우 오프관은 관수 분출용, ③ 과열 저감기는 과열증기 온도 조절용, ④ 수면계는 수위 확인용이다.

95번

구조상 고압에 적당하여 배압이 높아도 작동하며, 드레인 배출온도를 변화시킬 수 있고 증기누출이 없는 트랩의 종류는?

1. 디스크(disk)식

2. 플로트(float)식

3. 상향 버킷(bucket)식

4. 바이메탈(bimetal)식

정답 4번

해설. ④ 바이메탈식(온도조절식) 트랩은 고압에 적당하고 배압이 높아도 작동하며, 조정으로 드레인 배출온도를 바꿀 수 있고 증기누출이 없다.
① 디스크식은 구조가 간단하나 배압 허용도가 낮고, ② 플로트식은 저·중압에 쓰이며 수격에 약하고, ③ 상향 버킷식은 배압에 약하고 배출온도를 바꿀 수 없다.

96번

2중관식 열교환기 내 68kg/min의 비율로 흐르는 물이 비열 1.9kJ/kgㆍ℃의 기름으로 35℃에서 75℃까지 가열된다. 이 때, 기름의 온도는 열교환기에 들어올 때 110℃, 나갈 때 75℃이라면, 대수평균온도차는? (단, 두 유체는 향류형으로 흐른다.)

1. 37℃

2. 39℃

3. 61℃

4. 73℃

정답 1번

해설. ① 향류에서 대수평균온도차 LMTD = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂)
풀이: 기름 입구 쪽 ΔT₁ = 110 − 75 = 35℃, 기름 출구 쪽 ΔT₂ = 75 − 35 = 40℃
LMTD = (40 − 35)/ln(40/35) = 5/0.1335 ≒ 37.4 ≒ 37℃
②·③·④ 는 온도차를 잘못 잡은 값이다.

97번

다음 중 횡형 보일러의 종류가 아닌 것은?

1. 노통식 보일러

2. 연관식 보일러

3. 노통연관식 보일러

4. 수관식 보일러

정답 4번

해설. ④ 수관식 보일러는 드럼과 수관으로 이루어진 보일러로 원통형(횡형) 보일러가 아니다.
원통형 보일러 중 횡형에는 ① 노통식(코니시·랭커셔), ② 연관식(횡연관식), ③ 노통연관식 보일러가 있다.

98번

열교환기 설계 시 열교환 유체의 압력 강하는 중요한 설계인자이다. 관 내경, 길이 및 유속(평균)을 각각 Dᵢ, ℓ, u로 표기할 때 압력강하량 ΔP와의 관계는?

1. ΔP ∝ (ℓ/Dᵢ) × (1/2g) × u²

2. ΔP ∝ ℓDᵢ ÷ (1/2g) × u²

3. ΔP ∝ (Dᵢ/ℓ) × (1/2g) × u²

4. ΔP ∝ (1/2g) × u² × ℓDᵢ

정답 1번

해설. ① 다르시-바이스바흐 식 ΔP = f × (ℓ/Dᵢ) × (u²/2g) × γ 에서 압력강하는 관 길이에 비례, 내경에 반비례, 유속의 제곱에 비례한다.
② 는 내경에 비례하고 속도수두를 뒤집었으며, ③ 은 길이와 내경이 바뀌었고, ④ 는 내경에 비례하므로 틀리다.

99번

고온부식의 방지대책이 아닌 것은?

1. 중유 중의 황 성분을 제거한다.

2. 연소가스의 온도를 낮게 한다.

3. 고온의 전열면에 내식재료를 사용한다.

4. 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 높인다.

정답 1번

해설. ① 중유 중의 황 성분을 제거하는 것은 황산에 의한 저온부식의 방지대책이다.
고온부식은 바나듐(V₂O₅)·나트륨 화합물이 고온 전열면에 녹아 붙어 생기므로, ② 연소가스 온도를 낮추고, ③ 고온 전열면에 내식재료를 쓰며, ④ 첨가제(MgO 등)로 바나듐 화합물의 융점을 높이는 것이 대책이다.

100번

대향류 열교환기에서 가열유체는 260℃에서 120℃로 나오고 수열유체는 70℃에서 110℃로 가열될 때 전열면적은? (단, 열관류율은 125W/m²ㆍ℃이고, 총열부하는 160000 W이다.)

1. 7.24m²

2. 14.06m²

3. 16.04m²

4. 23.32m²

정답 2번

해설. ② 전열면적 A = Q/(K × LMTD)
풀이: 대향류 ΔT₁ = 260 − 110 = 150℃, ΔT₂ = 120 − 70 = 50℃
LMTD = (150 − 50)/ln(150/50) = 100/1.0986 ≒ 91.0℃
A = 160000/(125 × 91.0) ≒ 14.06 m²
①·③·④ 는 온도차나 LMTD 계산을 잘못한 값이다.

에너지관리기사 필기 2016년 1회 기출문제

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