에너지관리기사 필기 2016년 4회 기출문제 정답 및 해설

1번

기체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 화염온도의 상승이 비교적 용이하다.

2. 연소 후에 유해성분의 잔류가 거의 없다.

3. 연소장치의 온도 및 온도분포의 조절이 어렵다.

4. 액체연료에 비해 연소공기비가 적다.

정답 3번

해설. ③ 기체연료는 공기와 잘 섞이고 연료량·공기량을 밸브로 쉽게 조절할 수 있어 연소장치의 온도와 온도분포를 조절하기 쉽다. 따라서 '조절이 어렵다'가 틀린 설명이다.
①·②·④ 기체연료는 적은 과잉공기로 완전연소가 가능해 화염온도를 올리기 쉽고, 회분·매연 등 잔류물이 거의 없으며, 액체연료보다 공기비가 작다.

2번

다음 연료 중 발열량(kcal/kg)이 가장 큰 것은?

1. 중유

2. 프로판

3. 무연탄

4. 코크스

정답 2번

해설. ② 단위 질량당 발열량(고위)은 대략 프로판 약 12,000kcal/kg, 중유 약 10,000kcal/kg, 코크스 약 7,000kcal/kg, 무연탄 약 4,500~6,000kcal/kg 순이다.
수소 함량이 많은 탄화수소 기체연료일수록 질량당 발열량이 크므로 프로판이 가장 크다.

3번

고체연료를 사용하는 어느 열기관의 출력이 3,000kW이고 연료소비율이 매시간 1,400kg일 때, 이 열기관의 열효율은? (단, 고체연료의 중량비는 C=81.5%, H=4.5%, O=8%, S=2%, W=4%이다.)

1. 25%

2. 28%

3. 30%

4. 32%

정답 1번

해설. ① 풀이: 저위발열량 Hₗ = 8,100C + 34,000(H − O/8) + 2,500S − 600(9H + W)
= 8,100×0.815 + 34,000×(0.045 − 0.01) + 2,500×0.02 − 600×(0.405 + 0.04)
= 6,601.5 + 1,190 + 50 − 267 ≒ 7,574.5kcal/kg
출력 3,000kW = 3,000×860 = 2,580,000kcal/h
η = 2,580,000 ÷ (1,400×7,574.5) ≒ 0.243 → 약 25%

4번

수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은?

1. 3.20kg

2. 4.48kg

3. 6.40kg

4. 12.8kg

정답 4번

해설. ④ 풀이: 2H₂ + O₂ → 2H₂O 이므로 수소 4kg당 이론산소량 = 4×(16/2) = 32kg
과잉공기계수 1.4이면 공급 산소 = 1.4×32 = 44.8kg
연소 후 남는 산소 = 44.8 − 32 = (1.4 − 1)×32 = 12.8kg
①·②·③은 이 계산과 맞지 않는다.

5번

연소 시 점화 전에 연소실가스를 몰아내는 환기를 무엇이라 하는가?

1. 프리퍼지

2. 가압퍼지

3. 불착화퍼지

4. 포스트퍼지

정답 1번

해설. ① 점화 전에 노 안과 연도에 남아 있는 미연가스를 송풍기로 몰아내는 환기를 프리퍼지(pre-purge)라 한다. 점화 시 가스폭발을 막기 위한 필수 조작이다.
④ 포스트퍼지는 소화(운전 정지) 후에 실시하는 환기이고, ②·③은 일반적인 퍼지 명칭이 아니다.

6번

연소 배기가스 중의 O₂나 CO₂ 함유량을 측정하는 경제적인 이유로 가장 적당한 것은?

1. 연소 배가스량 계산을 위하여

2. 공기비를 조절하여 열효율을 높이고 연료소비량을 줄이기 위하여

3. 환원염의 판정을 위하여

4. 완전 연소가 되는지 확인하기 위하여

정답 2번

해설. ② 배기가스의 O₂·CO₂ 농도로 공기비를 알 수 있고, 이를 적정하게 조절하면 배기가스 열손실과 불완전연소 손실이 줄어 열효율이 높아지고 연료소비량이 준다. 이것이 경제적 목적이다.
①·③·④도 분석으로 알 수 있는 사항이지만 '경제적 이유'로는 공기비 관리가 가장 적당하다.

7번

연소가스와 외부공기의 밀도 차에 의해서 생기는 압력 차를 이용하는 통풍 방법은?

1. 자연 통풍

2. 평행 통풍

3. 압입 통풍

4. 유인 통풍

정답 1번

해설. ① 굴뚝 안의 고온 연소가스와 바깥 찬 공기의 밀도 차로 생기는 압력 차(통풍력)를 이용하는 방식은 자연 통풍이다.
③ 압입 통풍은 노 앞에서 송풍기로 밀어 넣고, ④ 유인 통풍은 연도 쪽 배풍기로 빨아내며, ② 평형 통풍은 두 가지를 함께 쓰는 강제 통풍이다.

8번

중량비로 C(86%), H(14%)의 조성을 갖는 액체 연료를 매 시간당 100kg 연소시켰을 때 생성되는 연소가스의 조성이 체적비로 CO₂(12.5%), O₂(3.7%), N₂(83.8%)일 때 1시간당 필요한 연소용 공기량은?

1. 11.4Sm³

2. 1140Sm³

3. 13.7Sm³

4. 1368Sm³

정답 4번

해설. ④ 풀이: 공기비 m = 21N₂ / (21N₂ − 79O₂) = 21×83.8 / (21×83.8 − 79×3.7) ≒ 1.20
이론공기량 A₀ = (1.867C + 5.6H)/0.21 = (1.867×0.86 + 5.6×0.14)/0.21 ≒ 11.38Sm³/kg
실제공기량 = m×A₀×연료량 = 1.20×11.38×100 ≒ 1,365 → 약 1,368Sm³/h

9번

기체연료의 연소방법에 해당하는 것은?

1. 증발연소

2. 표면연소

3. 분무연소

4. 확산연소

정답 4번

해설. ④ 기체연료는 연료와 공기를 따로 공급해 섞이면서 타는 확산연소, 또는 미리 섞어 태우는 예혼합연소 방식으로 연소한다.
①·③ 증발연소·분무연소는 액체연료, ② 표면연소는 코크스·숯 같은 고체연료의 연소 형태이다.

10번

어떤 중유연소 가열로의 발생가스를 분석했을 때 체적비로 CO₂ 12.0%, O₂ 8.0%, N₂ 80%의 결과를 얻었다. 이 경우 공기비는? (단, 연료 중에는 질소가 포함되어 있지 않다.)

1. 1.2

2. 1.4

3. 1.6

4. 1.8

정답 3번

해설. ③ 풀이: 완전연소(CO 없음)이고 연료 중 질소가 없으므로
m = 21N₂ / (21N₂ − 79O₂) = 21×80 / (21×80 − 79×8) = 1,680 / (1,680 − 632) ≒ 1.60
간이식 m = 21/(21 − O₂) = 21/13 ≒ 1.62로도 약 1.6이다.

11번

CO₂와 연료 중의 탄소분을 알고 있을 때 건연소가스량(G)을 구하는 식은? (단, (CO₂)는 건연소가스 중 CO₂의 체적비율, C는 연료 중 탄소의 질량비율이다.)

1. G = 1.867·C / (CO₂) [Nm³/kg]

2. G = (CO₂) / (1.867·C) [Nm³/kg]

3. G = 1.867·C / {21·(CO₂)} [Nm³/kg]

4. G = 21·(CO₂) / (1.867·C) [Nm³/kg]

정답 1번

해설. ① 탄소 1kg이 타면 CO₂ 1.867Nm³(=22.4/12)가 생긴다. 이 CO₂가 건연소가스 전체 G 중 (CO₂)의 비율을 차지하므로 1.867C = G×(CO₂)
∴ G = 1.867C / (CO₂) [Nm³/kg]
②·④는 분자·분모가 뒤바뀌었고, ③은 공기비 계산에 쓰는 21을 잘못 넣은 식이다.

12번

고체연료의 일반적인 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 회분이 많고 발열량이 적다.

2. 연소효율이 낮고 고온을 얻기 어렵다.

3. 점화 및 소화가 곤란하고 온도조절이 어렵다.

4. 완전연소가 가능하고 연료의 품질이 균일하다.

정답 4번

해설. ④ 고체연료는 산지·탄층에 따라 성분이 고르지 않고, 공기와의 접촉이 나빠 완전연소가 어렵다. 따라서 '완전연소가 가능하고 품질이 균일하다'는 틀린 설명이다.
①·②·③ 회분이 많아 발열량이 작고, 연소효율이 낮아 고온을 얻기 어려우며, 점화·소화와 온도조절이 곤란한 것은 고체연료의 단점이다.

13번

화염검출기와 가장 거리가 먼 것은?

1. 플레임 아이

2. 플레임 로드

3. 스테빌라이저

4. 스택 스위치

정답 3번

해설. ③ 스테빌라이저(보염기)는 버너 선단에서 화염을 안정시키는 보염장치이지 화염검출기가 아니다.
① 플레임 아이는 화염의 빛(광전관), ② 플레임 로드는 화염의 이온화(전기전도성), ④ 스택 스위치는 연도가스 온도(바이메탈)로 화염 유무를 검출한다.

14번

건타입 버너에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 연소가 다소 불량하다.

2. 비교적 대형이며 구조가 복잡하다.

3. 버너에 송풍기가 장치되어 있다.

4. 보일러나 열교환기에는 사용할 수 없다.

정답 3번

해설. ③ 건타입 버너는 버너 본체에 송풍기와 연료펌프가 함께 장치된 압력분무식 소형 버너로, 소형 보일러·온풍기 등에 널리 쓰인다.
① 연소가 비교적 양호하고, ② 소형이며 구조가 간단하고, ④ 보일러에도 많이 사용되므로 나머지는 틀리다.

15번

석탄 연소 시 발생하는 버드 네스트(Bird Nest) 현상은 주로 어느 전열 면에서 가장 많은 피해를 일으키는가?

1. 과열기

2. 공기예열기

3. 급수예열기

4. 화격자

정답 1번

해설. ① 버드 네스트는 석탄 회분이 녹아 고온부 전열관 사이에 새 둥지처럼 엉겨 붙어 쌓이는 현상으로, 연소가스 온도가 높은 과열기·재열기 전열면에서 가장 피해가 크다.
②·③ 공기예열기·급수예열기는 저온부라 주로 저온부식이 문제이고, ④ 화격자는 클링커가 문제된다.

16번

고체연료의 연소방법 중 미분탄연소의 특징이 아닌 것은?

1. 연소실의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.

2. 부하변동에 대한 응답성이 우수하다.

3. 소형의 연소로에 적합하다.

4. 낮은 공기비로 높은 연소효율을 얻을 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 미분탄연소는 분쇄기·집진장치 등 부대설비가 크고 비싸 대형 보일러(발전용)에 적합하며, 소형 연소로에는 부적합하다.
①·②·④ 연소실 공간을 유효하게 쓰고, 부하변동 응답이 빠르며, 낮은 공기비로도 연소효율이 높은 것은 미분탄연소의 특징이다.

17번

화염온도를 높이려고 할 때 조작방법으로 틀린 것은?

1. 공기를 예열한다.

2. 과잉공기를 사용한다.

3. 연료를 완전 연소시킨다.

4. 노 벽 등의 열손실을 막는다.

정답 2번

해설. ② 과잉공기가 많으면 연소에 참여하지 않는 공기(주로 N₂)까지 가열해야 하므로 화염온도가 내려간다. 따라서 틀린 조작이다.
①·③·④ 공기 예열, 완전연소, 노 벽 열손실 방지는 모두 화염온도를 높이는 방법이다.

18번

건조공기를 사용하여 수성가스를 연소시킬 때 공기량은? (단, 공기과잉률 : 1.30, CO₂ : 4.5%, O₂ : 0.2%, CO : 38%, H₂ : 52.0%, N₂ : 5.3%이다.)

1. 4.95Nm³/Nm³

2. 4.27Nm³/Nm³

3. 3.50Nm³/Nm³

4. 2.77Nm³/Nm³

정답 4번

해설. ④ 풀이: 기체연료 1Nm³당 이론산소량 O₀ = 0.5CO + 0.5H₂ − O₂ = 0.5×0.38 + 0.5×0.52 − 0.002 = 0.448Nm³
이론공기량 A₀ = O₀/0.21 = 0.448/0.21 ≒ 2.133Nm³/Nm³
실제공기량 A = 1.3×2.133 ≒ 2.77Nm³/Nm³
CO₂·N₂는 연소하지 않으므로 산소 계산에서 제외한다.

19번

과잉공기량이 많을 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

1. 배기가스에 의한 열손실이 감소한다.

2. 연소실의 온도가 높아진다.

3. 연료소비량이 적어진다.

4. 불완전연소물의 발생이 적어진다.

정답 4번

해설. ④ 과잉공기가 많으면 산소가 충분하므로 CO·매연 같은 불완전연소물의 발생은 적어진다.
①·②·③ 반면 배기가스량이 늘어 배기가스 열손실이 증가하고, 연소실 온도가 낮아지며, 같은 열을 얻기 위한 연료소비량은 늘어난다.

20번

연료 중에 회분이 많을 경우 연소에 미치는 영향으로 옳은 것은?

1. 발열량이 증가한다.

2. 연소상태가 고르게 된다.

3. 클링커의 발생으로 통풍을 방해한다.

4. 완전연소되어 잔류물을 남기지 않는다.

정답 3번

해설. ③ 회분이 많으면 회분이 녹아 굳은 클링커가 화격자 사이를 막아 통풍을 방해하고 연소를 나쁘게 한다.
①·②·④ 회분은 불연성분이라 발열량을 낮추고, 연소상태를 고르지 못하게 하며, 재(잔류물)를 많이 남긴다.

21번

냉동사이클의 성능계수와 동일한 온도 사이에서 작동하는 역 Carnot 사이클의 성능계수가 관계되는 사항으로서 옳은 것은? (단, Tₕ=고온부, Tₗ=저온부의 절대온도이다.)

1. 냉동사이클의 성능계수가 역 Carnot 사이클의 성능계수보다 높다.

2. 냉동사이클의 성능계수는 냉동사이클에 공급한 일을 냉동효과로 나눈 것이다.

3. 역 Carnot 사이클의 성능계수는 Tₗ / (Tₕ − Tₗ)로 표시할 수 있다.

4. 냉동사이클의 성능계수는 Tₕ / (Tₕ − Tₗ)로 표시할 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 역 카르노 냉동기의 성능계수 COP = Qₗ/W = Qₗ/(Qₕ − Qₗ) = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)이다.
① 실제 냉동사이클의 성능계수는 같은 온도 사이의 역 카르노 사이클보다 항상 낮다.
② 성능계수는 냉동효과를 공급한 일로 나눈 것이다.
④ Tₕ/(Tₕ − Tₗ)은 열펌프(난방)의 성능계수이다.

22번

다음 중 상온에서 비열비 Cₚ/Cᵥ 값이 가장 큰 기체는?

1. He

2. O₂

3. CO₂

4. CH₄

정답 1번

해설. ① 비열비 k = Cₚ/Cᵥ는 분자를 이루는 원자 수가 적을수록 크다. 단원자 기체 He는 약 1.67로 가장 크다.
② 2원자 기체 O₂는 약 1.4, ③ 3원자 CO₂는 약 1.29, ④ 다원자 CH₄는 약 1.3으로 He보다 작다.

23번

가역 또는 비가역과 관련된 식으로 옳게 나타낸 것은?

1. ∮(가역) δQ/T = 0

2. ∮(비가역) δQ/T = 0

3. ∮(비가역) δQ/T > 0

4. ∮(가역) δQ/T < 0

정답 1번

해설. ① 클라우지우스 적분(부등식) ∮δQ/T ≤ 0에서 가역 사이클은 ∮δQ/T = 0, 비가역 사이클은 ∮δQ/T < 0이다.
② 비가역이면 0이 아니고, ③ 비가역에서 0보다 클 수 없으며, ④ 가역이면 0이므로 모두 틀리다.

24번

0℃의 물 1,000kg을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 냉각하는 냉동능력은 몇 kW인가? (단, 얼음의 용해열은 335kJ/kg이다.)

1. 2.15

2. 3.88

3. 14

4. 14,000

정답 2번

해설. ② 풀이: 제거해야 할 열량 Q = m×응고열 = 1,000kg × 335kJ/kg = 335,000kJ
24시간 = 86,400s 이므로 냉동능력 = 335,000 ÷ 86,400 ≒ 3.88kJ/s = 3.88kW
①·③·④는 시간 환산을 잘못한 값이다.

25번

실린더 내에 있는 온도 300K의 공기 1kg을 등온압축할 때 냉각된 열량 114kJ이다. 공기의 초기 체적이 V라면 최종 체적은 약 얼마가 되는가? (단, 이 과정은 이상기체의 가역과정이며, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

1. 0.27V

2. 0.38V

3. 0.46V

4. 0.59V

정답 1번

해설. ① 풀이: 등온과정 열량 Q = mRT ln(V₂/V₁)
냉각열 114kJ이므로 −114 = 1×0.287×300×ln(V₂/V₁)
ln(V₂/V₁) = −114/86.1 ≒ −1.324
V₂/V₁ = e^(−1.324) ≒ 0.266 → 최종 체적 ≒ 0.27V

26번

액화공정을 나타낸 그래프에서 Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ 과정 중 액화가 불가능한 공정을 나타낸 것은?

1. Ⓐ

2. Ⓑ

3. Ⓒ

4. Ⓐ, Ⓑ, Ⓒ

정답 3번

해설. ③ 기체를 액화하려면 온도-엔트로피 선도에서 포화곡선 안쪽(습증기 영역)으로 상태가 들어가야 한다.
Ⓐ·Ⓑ는 냉각 또는 단열팽창으로 포화증기선을 지나 습증기 영역으로 들어가므로 액화가 일어나지만, Ⓒ는 엔트로피가 증가하며 과열증기 영역에 그대로 머물러 액화가 불가능하다.

27번

“일을 열로 바꾸는 것은 용이하고 완전히 되는 데 반하여 열을 일로 바꾸는 것은 그 효율이 절대로 100%가 될 수 없다.”는 말은 어떤 법칙에 해당되는가?

1. 열역학 제1법칙

2. 열역학 제2법칙

3. 줄(Joule)의 법칙

4. 푸리에(Fourier)의 법칙

정답 2번

해설. ② 일은 전부 열로 바꿀 수 있지만 열을 모두 일로 바꾸는 열기관(효율 100%)은 만들 수 없다는 것은 열역학 제2법칙(켈빈-플랑크 표현)이다.
① 제1법칙은 에너지 보존, ③ 줄의 법칙은 이상기체 내부에너지가 온도만의 함수라는 것, ④ 푸리에 법칙은 열전도 법칙이다.

28번

다음 그림은 어떠한 사이클과 가장 가까운가?

1. 디젤(Diesel) 사이클

2. 재열(Reheat) 사이클

3. 합성(Composite) 사이클

4. 재생(Regenerative) 사이클

정답 2번

해설. ② 그림은 보일러에서 가열된 과열증기가 터빈에서 팽창한 뒤 다시 가열되고(수직 하강 후 재상승), 이를 되풀이하여 복수기로 들어가는 T-s 선도로 재열(Reheat) 사이클이다.
재열은 터빈 출구 증기의 건도를 높이고 효율을 개선한다. ④ 재생 사이클은 추기로 급수를 가열하는 것이고, ①·③은 내연기관 사이클이다.

29번

이상기체가 정압과정으로 온도가 150℃ 상승하였을 때 엔트로피 변화는 정적과정으로 동일 온도만큼 상승하였을 때 엔트로피 변화의 몇 배인가? (단, K는 비열비이다.)

1. 1/K

2. K

3. 1

4. K-1

정답 2번

해설. ② 풀이: 온도 T₁→T₂일 때 정압과정 Δsₚ = Cₚ ln(T₂/T₁), 정적과정 Δsᵥ = Cᵥ ln(T₂/T₁)
같은 온도만큼 올랐으므로 Δsₚ/Δsᵥ = Cₚ/Cᵥ = K
즉 정압과정의 엔트로피 변화가 비열비 K배이다.

30번

Carnot 사이클로 작동하는 가역기관이 800℃의 고온열원으로부터 5,000kW의 열을 받고 30℃의 저온열원에 열을 배출할 때 동력은 약 몇 kW인가?

1. 440

2. 1,600

3. 3,590

4. 4,560

정답 3번

해설. ③ 풀이: 카르노 효율 η = 1 − Tₗ/Tₕ = 1 − (30 + 273)/(800 + 273) = 1 − 303/1,073 ≒ 0.7176
동력 W = η×Qₕ = 0.7176 × 5,000 ≒ 3,588kW → 약 3,590kW
①·②·④는 효율 계산이 맞지 않는다.

31번

1기압 30℃의 물 3kg을 1기압 건포화 증기로 만들려면 약 몇 kJ의 열량을 가하여야 하는가? (단, 30℃와 100℃ 사이의 물의 평균정압비열은 4.19kJ/kgㆍK, 1기압 100℃에서의 증발잠열은 2,257kJ/kg, 1기압 30℃ 물의 엔탈피는 126kJ/kg이다.)

1. 4,130

2. 5,100

3. 6,200

4. 7,650

정답 4번

해설. ④ 풀이: (1) 30℃→100℃ 현열 = 3×4.19×(100 − 30) = 879.9kJ
② 100℃ 증발잠열 = 3×2,257 = 6,771kJ
합계 = 879.9 + 6,771 ≒ 7,650.9kJ → 약 7,650kJ
(30℃ 물의 엔탈피 126kJ/kg은 기준값일 뿐 가열량 계산에는 차이만 쓰인다.)

32번

물체 A와 B가 각각 물체 C와 열평형을 이루었다면 A와 B도 서로 열평형을 이룬다는 열역학 법칙은?

1. 제0법칙

2. 제1법칙

3. 제2법칙

4. 제3법칙

정답 1번

해설. ① A와 B가 각각 C와 열평형이면 A와 B도 열평형이라는 것은 온도계 측정의 근거가 되는 열역학 제0법칙이다.
② 제1법칙은 에너지 보존, ③ 제2법칙은 과정의 방향성(엔트로피 증가), ④ 제3법칙은 절대영도에서 엔트로피가 0에 가깝다는 법칙이다.

33번

2.4MPa, 450℃인 과열증기를 160kPa가 될 때까지 단열적으로 분출시킬 때, 출구속도는 960m/s 이었다. 속도계수는 얼마인가? (단, 초속은 무시하고 입구와 출구 엔탈피는 각각 h₁=3,350kJ/kg, h₂=2,692kJ/kg이다.)

1. 0.225

2. 0.543

3. 0.769

4. 0.837

정답 4번

해설. ④ 풀이: 이론 분출속도 V = √(2Δh) = √(2×(3,350 − 2,692)×1,000) = √1,316,000 ≒ 1,147m/s (kJ→J 환산 ×1,000)
속도계수 φ = 실제속도/이론속도 = 960/1,147 ≒ 0.837
①·②·③은 계산과 맞지 않는다.

34번

800℃의 고온열원과 20℃의 저온열원 사이에서 작동하는 카르노 사이클의 효율은?

1. 0.727

2. 0.542

3. 0.458

4. 0.273

정답 1번

해설. ① 풀이: η = 1 − Tₗ/Tₕ = 1 − (20 + 273)/(800 + 273) = 1 − 293/1,073 ≒ 0.727
④ 0.273은 Tₗ/Tₕ 값으로, 효율이 아니라 방출열 비율이다.

35번

압력 150kPa, 온도 97℃의 압축공기를 대기 중으로 분출시키는 과정이 가역단열과정이라면 분출속도는 몇 m/s인가? (단, 공기의 비열비는 1.4, 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이며 최초의 속도는 무시한다.)

1. 150

2. 282

3. 320

4. 415

정답 2번

해설. ② 풀이: T₁ = 97 + 273 = 370K, 대기압 약 101.3kPa로 가역단열 팽창
T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k) = 370×(101.3/150)^0.2857 ≒ 330.9K
Cₚ = kR/(k−1) = 1.4×0.287/0.4 = 1.0045kJ/kg·K
V = √(2Cₚ(T₁ − T₂)) = √(2×1,004.5×39.1) ≒ 281m/s → 약 282m/s

36번

증기의 속도가 빠르고, 입출구 사이의 높이 차도 존재하여 운동에너지 및 위치에너지를 무시할 수 없다고 가정하고, 증기는 이상적인 단열 상태에서 개방시스템 내로 흘러 들어가 단위질량유량당 축일(wₛ)을 외부로 제공하고 시스템으로부터 흘러나온다고 할 때, 단위질량 유량당 축일을 어떻게 구할 수 있는가? (단, u는 비체적, P는 압력, V는 속도, g는 중력가속도, z는 높이를 나타내며, 하첨자 i는 입구, e는 출구를 나타낸다.)

1. wₛ = ∫ᵢᵉ P du

2. wₛ = −∫ᵢᵉ u dP

3. wₛ = ∫ᵢᵉ P du + (1/2)(Vᵢ² − Vₑ²) + g(zᵢ − zₑ)

4. wₛ = −∫ᵢᵉ u dP + (1/2)(Vᵢ² − Vₑ²) + g(zᵢ − zₑ)

정답 4번

해설. ④ 정상유동 에너지식(단열): hᵢ + Vᵢ²/2 + gzᵢ = hₑ + Vₑ²/2 + gzₑ + wₛ
가역단열이면 dh = u dP 이므로 hᵢ − hₑ = −∫ᵢᵉ u dP
∴ wₛ = −∫ᵢᵉ u dP + (Vᵢ² − Vₑ²)/2 + g(zᵢ − zₑ)
①·③의 ∫P du는 밀폐계 일이고, ②는 운동·위치에너지 변화를 빠뜨렸다.

37번

그림과 같은 T-S 선도를 갖는 사이클은?

1. Brayton 사이클

2. Ericsson 사이클

3. Carnot 사이클

4. Stirling 사이클

정답 2번

해설. ② T-S 선도에서 두 개의 등온선(B→C, D→A)과 두 개의 정압선(A→B, C→D)으로 이루어진 사이클은 에릭슨(Ericsson) 사이클이다.
① 브레이턴은 정압 2개+단열 2개, ③ 카르노는 등온 2개+단열 2개, ④ 스털링은 등온 2개+정적 2개로 구성된다.

38번

증기압축 냉동사이클에서 응축온도는 동일하고 증발온도가 다음과 같을 때 성능계수가 가장 큰 것은?

1. -20℃

2. -25℃

3. -30℃

4. -40℃

정답 1번

해설. ① 성능계수 COP = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)에서 응축온도(Tₕ)가 같을 때 증발온도(Tₗ)가 높을수록 온도차가 작아져 성능계수가 커진다.
따라서 보기 중 증발온도가 가장 높은 −20℃일 때 성능계수가 가장 크다. ②·③·④는 증발온도가 더 낮아 성능계수가 작다.

39번

보일러에서 송풍기 입구의 공기가 15℃, 100kPa 상태에서 공기예열기로 매분 500m³가 들어가 일정한 압력하에서 140℃까지 온도가 올라갔을 때 출구에서의 공기유량은 몇 m³/min인가? (단, 이상기체로 가정한다.)

1. 617m³/min

2. 717m³/min

3. 817m³/min

4. 917m³/min

정답 2번

해설. ② 풀이: 정압과정이므로 샤를의 법칙 V₂ = V₁×T₂/T₁
V₂ = 500×(140 + 273)/(15 + 273) = 500×413/288 ≒ 717m³/min
①·③·④는 절대온도 환산이 맞지 않는 값이다.

40번

저발열량 11,000kcal/kg인 연료를 연소시켜서 900kW의 동력을 얻기 위해서는 매분당 약 몇 kg의 연료를 연소시켜야 하는가? (단, 연료는 완전연소되며 발생한 열량의 50%가 동력으로 변환된다고 가정한다.)

1. 1.37

2. 2.34

3. 3.82

4. 4.17

정답 2번

해설. ② 풀이: 필요한 동력 900kW = 900kJ/s → 1분당 900×60 = 54,000kJ
연료 발열량 11,000kcal/kg × 4.1868 = 46,055kJ/kg, 이 중 50%만 동력으로 변환
연료량 = 54,000 ÷ (46,055×0.5) ≒ 2.34kg/min
①·③·④는 계산과 맞지 않는다.

41번

다음 보기의 특징을 가지는 가스분석계는?
- 가동부분이 없고 구조도 비교적 간단하며, 취급이 용이하다.
- 가스의 유량, 압력, 점성의 변화에 대하여 지시 오차가 거의 발생하지 않는다.
- 열선은 유리로 피복되어 있어 측정가스 중의 가연성 가스에 대한 백금의 촉매작용을 막아준다.

1. 연소식 O₂계

2. 적외선 가스분석계

3. 자기식 O₂계

4. 밀도식 CO₂계

정답 3번

해설. ③ 자기식 O₂계는 O₂가 강한 상자성체인 성질을 이용해, 자장 속 열선 주위에 생기는 자기풍으로 열선 온도가 변하는 것을 측정한다. 가동부가 없고, 열선을 유리로 피복해 가연성 가스의 촉매 연소를 막는다.
① 연소식은 가연성 가스를 태워 반응열로, ② 적외선식은 흡수 스펙트럼으로, ④ 밀도식은 가스 밀도 차로 측정한다.

42번

다음 중 피토관(Pitot Tube)의 유속 V(m/sec)를 구하는 식은? (단, Pₜ : 전압(kg/m²), Pₛ : 정압(kg/m²), γ : 비중량(kg/m³), g : 중력가속도(m/s²)이다.)

1. V = √{2g(Pₛ + Pₜ)/γ}

2. V = √{2g²(Pₜ + Pₛ)/γ}

3. V = √{2g(Pₛ² − Pₜ)/γ}

4. V = √{2g(Pₜ − Pₛ)/γ}

정답 4번

해설. ④ 피토관은 전압(Pₜ)과 정압(Pₛ)의 차인 동압으로 유속을 구한다. 동압 Pₜ − Pₛ = γV²/(2g)이므로
V = √{2g(Pₜ − Pₛ)/γ}
①·②는 압력을 더했고, ②는 g를 제곱했으며, ③은 정압을 제곱해 차원이 맞지 않는다.

43번

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 3번

해설. ③ 피드백 제어는 출력을 입력 쪽으로 되돌려 목표값과 비교·수정하므로 정확도가 높고, 제어할 수 있는 폭(대역폭)이 증가한다. 따라서 '제어 폭이 감소된다'가 틀리다.
①·②·④ 비교 장치가 반드시 필요하고, 정확도가 증가하며, 보일러 급수제어 등에 널리 쓰인다.

44번

개수로에서의 유량은 위어(Weir)로 측정한다. 다음 중 위어(Weir)에 속하지 않는 것은?

1. 예봉 위어

2. 이각 위어

3. 삼각 위어

4. 광정 위어

정답 2번

해설. ② 개수로 유량 측정용 위어에는 삼각 위어(소유량), 사각 위어(전폭·사각), 예봉 위어(날카로운 마루), 광정 위어(넓은 마루) 등이 있다. '이각 위어'라는 종류는 없다.
①·③·④는 모두 실제 위어의 종류이다.

45번

월트만(Waltman)식과 관련된 설명으로 옳은 것은?

1. 전자식 유량계의 일종이다.

2. 용적식 유량계 중 박막식이다.

3. 유속식 유량계 중 터빈식이다.

4. 차압식 유량계 중 노즐식과 벤투리식을 혼합한 것이다.

정답 3번

해설. ③ 월트만(Woltmann)식은 관로 축 방향으로 놓인 날개차(터빈)가 유속에 비례해 회전하는 것을 이용한 유속식(터빈식) 유량계로, 대구경 수도미터 등에 쓰인다.
① 전자식은 패러데이 법칙, ② 용적식은 일정 용적의 반복 계량, ④ 차압식은 조리개 전후 압력차를 이용한다.

46번

하겐 포아젤 방정식의 원리를 이용한 점도계는?

1. 낙구식 점도계

2. 맥미첼(MacMichael) 점도계

3. 회전식 점도계

4. 오스트발트 점도계

정답 4번

해설. ④ 오스트발트 점도계는 모세관 속을 일정량의 액체가 흘러내리는 시간을 재는 점도계로, 모세관 층류 유량식인 하겐-포아젤 방정식을 이용한다.
① 낙구식은 스토크스 법칙, ②·③ 맥미첼 등 회전식 점도계는 뉴턴의 점성법칙(회전 토크)을 이용한다.

47번

다음 중 실제 값이 나머지 3개와 다른 값을 갖는 것은?

1. 273.15K

2. 0℃

3. 460°R

4. 32°F

정답 3번

해설. ③ 풀이: 0℃ = 273.15K = 32℉이고, 랭킨온도 °R = ℉ + 459.67이므로 0℃ = 32 + 459.67 = 491.67°R
따라서 460°R은 약 0.33℉(약 −17.6℃)로 나머지 셋과 다른 값이다.
①·②·④는 모두 물의 어는점으로 같은 온도이다.

48번

다음 중 고온의 노 내 온도 측정을 위해 사용되는 온도계로 가장 부적절한 것은?

1. 제겔콘(Seger Cone)온도계

2. 백금저항온도계

3. 방사온도계

4. 광고온계

정답 2번

해설. ② 백금저항온도계는 정밀도가 높지만 상한이 약 500~600℃ 정도라 고온의 노 내 온도 측정에는 부적절하다.
① 제겔콘은 내화물의 연화로 고온을 판정하고, ③ 방사온도계·④ 광고온계는 비접촉식으로 고온 측정에 적합하다.

49번

다음 가스 분석법 중 흡수식인 것은?

1. 오르자트법

2. 밀도법

3. 자기법

4. 음향법

정답 1번

해설. ① 오르자트법은 시료가스를 흡수액(KOH 용액, 알칼리성 피로갈롤 용액, 암모니아성 염화제1구리 용액)에 차례로 흡수시켜 줄어든 체적으로 CO₂·O₂·CO를 구하는 흡수식 화학 분석법이다.
②·③·④ 밀도법·자기법·음향법은 물리적 성질을 이용한 분석법이다.

50번

방사온도계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 방사율에 의한 보정량이 적다.

2. 이동물체에 대한 온도측정이 가능하다.

3. 저온도에 대한 측정이 적합하다.

4. 응답속도가 느리다.

정답 2번

해설. ② 방사온도계는 물체가 내는 전방사 에너지로 온도를 재는 비접촉식이므로 이동물체의 온도도 측정할 수 있다.
① 방사율에 따른 보정량이 크고, ③ 주로 고온 측정에 적합하며, ④ 응답속도가 빠르므로 나머지는 틀리다.

51번

액주식 압력계에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 온도변화에 의한 밀도 변화가 커야 한다.

2. 액면은 항상 수평이 되어야 한다.

3. 점도와 팽창계수가 작아야 한다.

4. 모세관 현상이 적어야 한다.

정답 1번

해설. ① 액주식 압력계의 액체는 온도가 변해도 밀도 변화가 작아야 측정값이 정확하다. 따라서 '밀도 변화가 커야 한다'가 틀리다.
②·③·④ 액면이 항상 수평을 이루고, 점도와 열팽창계수가 작으며, 모세관 현상이 적어야 한다.

52번

베르누이 방정식을 적용할 수 있는 가정으로 옳게 나열된 것은?

1. 무마찰, 압축성유체, 정상상태

2. 비점성유체, 등유속, 비정상상태

3. 뉴턴유체, 비압축성유체, 정상상태

4. 비점성유체, 비압축성유체, 정상상태

정답 4번

해설. ④ 베르누이 방정식은 유선을 따라 에너지가 보존된다는 식으로, 마찰(점성)이 없는 비점성 유체, 밀도가 일정한 비압축성 유체, 시간에 따라 변하지 않는 정상상태 흐름을 가정한다.
① 압축성, ② 비정상상태, ③ 뉴턴유체(점성 있음)는 가정과 맞지 않는다.

53번

내경 10cm의 관에 물이 흐를 때 피토관에 의해 측정된 유속이 5m/s이라면 유량은?

1. 19kg/s

2. 29kg/s

3. 39kg/s

4. 49kg/s

정답 3번

해설. ③ 풀이: 단면적 A = πD²/4 = π×0.1²/4 ≒ 0.007854m²
체적유량 Q = AV = 0.007854×5 ≒ 0.03927m³/s
질량유량 = ρQ = 1,000×0.03927 ≒ 39.3kg/s → 약 39kg/s

54번

가스분석계의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 적정한 시료가스의 채취장치가 필요하다.

2. 선택성에 대한 고려가 필요 없다.

3. 시료가스의 온도 및 압력의 변화로 측정오차를 유발할 우려가 있다.

4. 계기의 교정에는 화학분석에 의해 검정된 표준시료 가스를 이용한다.

정답 2번

해설. ② 가스분석계는 측정 대상 성분 외의 다른 가스 성분의 영향을 받을 수 있으므로 선택성(간섭 성분 영향)을 반드시 고려해야 한다. 따라서 '고려가 필요 없다'가 틀리다.
①·③·④ 적정한 시료 채취장치가 필요하고, 온도·압력 변화가 오차를 일으키며, 교정에는 표준가스를 쓴다.

55번

유속 측정을 위해 피토관을 사용하는 경우 양쪽 관 높이의 차(△h)를 측정하여 유속(V)을 구하는데 이 때 V는 △h와 어떤 관계가 있는가?

1. △h에 반비례

2. △h의 제곱에 반비례

3. √△h에 비례

4. 1/△h에 비례

정답 3번

해설. ③ 피토관의 동압 관계 △P = ρg△h = ρV²/2 에서 V = √(2g△h)이다.
따라서 유속 V는 높이 차 △h의 제곱근(√△h)에 비례한다.
①·②·④ 반비례나 제곱 관계는 이 식과 맞지 않는다.

56번

광고온계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 비접촉식 온도 측정법 중 가장 정도가 높다.

2. 넓은 측정온도(0~3,000℃) 범위를 갖는다.

3. 측정이 자동적으로 이루어져 개인오차가 발생하지 않는다.

4. 방사온도계에 비하여 방사율에 대한 보정량이 크다.

정답 1번

해설. ① 광고온계는 측정 대상의 휘도를 표준 전구 필라멘트와 비교하는 방식으로, 비접촉식 온도계 중 정도(정밀도)가 가장 높다.
② 측정범위는 보통 700~3,000℃로 저온은 측정하지 못하고, ③ 수동 조작이라 개인오차가 생기며, ④ 방사온도계보다 방사율 보정량이 작다.

57번

다음 중 급열, 급랭에 약하며 이중 보호관 외관에 사용되는 비금속 보호관은? (단, 상용온도는 약 1,450℃이다.)

1. 자기관

2. 유리관

3. 석영관

4. 내열강

정답 1번

해설. ① 자기관은 상용온도 약 1,450℃로 고온에 쓰이는 비금속 보호관이지만 급열·급랭에 약해 이중 보호관의 외관 등으로 사용된다.
② 유리관은 저온용, ③ 석영관은 급열·급랭에 강하나 상용온도 약 1,000℃, ④ 내열강은 금속 보호관이다.

58번

다음 측정방법 중 화학적 가스분석 방법은?

1. 열전도율법

2. 도전율법

3. 적외선흡수법

4. 연소열법

정답 4번

해설. ④ 연소열법은 시료가스 중 가연성 성분을 연소시켜 생기는 반응열(온도 상승)로 농도를 구하는 화학적 가스분석 방법이다.
① 열전도율법, ② 도전율법, ③ 적외선흡수법은 가스의 물리적 성질을 이용하는 물리적 분석 방법이다.

59번

조리개부가 유선형에 가까운 형상으로 설계되어 축류의 영향을 비교적 적게 받게 하고 조리개에 의한 압력손실을 최대한으로 줄인 조리개 형식의 유량계는?

1. 원판(Disc)

2. 벤투리(Venturi)

3. 노즐(Nozzle)

4. 오리피스(Orifice)

정답 2번

해설. ② 벤투리(Venturi)관은 입구에서 서서히 좁아졌다가 출구에서 서서히 넓어지는 유선형 조리개로, 압력손실이 가장 적고 축류의 영향도 적게 받는다.
④ 오리피스는 구조가 간단하나 압력손실이 크고, ③ 노즐은 그 중간, ① 원판은 차압식 조리개 형식이 아니다.

60번

자동제어장치에서 조절계의 입력신호 전송방법에 따른 분류로 가장 거리가 먼 것은?

1. 전기식

2. 수증기식

3. 유압식

4. 공기압식

정답 2번

해설. ② 조절계의 신호 전송방식은 공기압식(0.2~1.0kgf/cm²), 유압식, 전기식(4~20mA 등)이 있다. 수증기는 응축·온도 변화 때문에 신호 전송 매체로 쓰지 않는다.
①·③·④는 모두 실제 사용되는 전송 방식이다.

61번

최고안전사용온도 600℃ 이상의 고온용 무기질 보온재는?

1. 펄라이트(Pearlite)

2. 폼 유리(Foam Glass)

3. 석면

4. 규조토

정답 1번

해설. ① 펄라이트는 진주암 등을 소성·팽창시킨 무기질 보온재로 최고안전사용온도가 약 650℃라 600℃ 이상 고온용이다.
② 폼 유리는 약 300℃, ③ 석면은 약 400~550℃, ④ 규조토는 약 500℃ 정도로 600℃에 미치지 못한다.

62번

샤모트질(Chamotte) 벽돌의 주성분은?

1. Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O

2. Al₂O₃·7SiO₂·H₂O

3. FeO·Cr₂O₃

4. MgCO₃

정답 1번

해설. ① 샤모트 벽돌은 내화점토(카올리나이트 Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)를 미리 구워 만든 샤모트를 주원료로 하는 점토질 내화벽돌이다.
② Al₂O₃·4SiO₂·H₂O류는 납석, ③ FeO·Cr₂O₃는 크롬철광(크롬질), ④ MgCO₃는 마그네사이트(마그네시아질) 원료이다.

63번

에너지법에서 정의하는 에너지가 아닌 것은?

1. 연료

2. 열

3. 원자력

4. 전기

정답 3번

해설. ③ 에너지법 제2조에서 '에너지'란 연료·열 및 전기를 말한다. 원자력은 에너지의 정의에 들어 있지 않다.
① 연료, ② 열, ④ 전기는 법에서 정한 에너지에 해당한다.
※ 현행 에너지법 제2조 원문과 대조했다.

64번

단열효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 열확산계수가 작아진다.

2. 열전도계수가 작아진다.

3. 노 내 온도가 균일하게 유지된다.

4. 스폴링 현상을 촉진시킨다.

정답 4번

해설. ④ 단열은 노 벽을 통한 열손실을 줄여 벽 안팎의 온도차에 따른 열응력을 줄여 주므로 스폴링(열적 박락)을 방지하는 효과가 있다. '촉진시킨다'가 틀리다.
①·②·③ 단열재를 쓰면 열전도계수·열확산계수가 작아지고, 축열·방산이 줄어 노 내 온도가 균일하게 유지된다.

65번

에너지이용 합리화법에 따라 1년 이하 징역 또는 1천만 원 이하의 벌금기준에 해당하는 자는?

1. 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자

2. 생산 또는 판매 금지명령을 위반한 자

3. 검사대상기기관리자를 선임하지 아니한 자

4. 효율관리기자재에 대한 에너지사용량의 측정결과를 신고하지 아니한 자

정답 1번

해설. ① 현행 에너지이용 합리화법 제73조에 따라 검사대상기기의 검사를 받지 아니한 자는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처한다.
② 생산·판매 금지명령 위반은 2천만원 이하 벌금(제74조), ③ 검사대상기기관리자 미선임은 1천만원 이하 벌금(제75조, 징역 없음), ④ 에너지사용량 측정결과 미신고는 500만원 이하 벌금(제76조)이다.
※ 현행 법 용어에 맞게 보기를 고쳤다.

66번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비사업자라 함은 연료, 열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 몇 티오이(TOE) 이상인 자를 말하는가?

1. 1,000

2. 1,500

3. 2,000

4. 3,000

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행령 제35조에 따라 연료·열 및 전력의 연간 사용량 합계(연간 에너지사용량)가 2천 티오이(TOE) 이상인 자를 에너지다소비사업자라 한다.
①·②·④는 법령의 기준량과 다르다.
※ 현행 시행령 원문과 대조했다.

67번

보온재, 단열재 및 보랭재 등을 구분하는 기준은?

1. 열전도율

2. 안전사용온도

3. 압력

4. 내화도

정답 2번

해설. ② 보온재·단열재·보랭재는 모두 열전도율이 작은 재료이며, 주로 최고안전사용온도로 구분한다. 보랭재는 약 100℃ 이하, 보온재는 약 100~800℃, 단열재는 약 800~1,200℃, 그 이상은 내화단열재·내화물로 구분한다.
① 열전도율은 공통 조건이고, ③ 압력·④ 내화도는 구분 기준이 아니다.

68번

용광로에 장입하는 코크스의 역할이 아닌 것은?

1. 철광석 중의 황분을 제거

2. 가스상태로 선철 중에 흡수

3. 선철을 제조하는 데 필요한 열원을 공급

4. 연소 시 환원성 가스를 발생시켜 철의 환원을 도모

정답 1번

해설. ① 용광로에서 황분 제거(탈황)는 주로 함께 넣는 석회석(CaCO₃)이 슬래그를 만들어 하는 역할이고, 코크스는 오히려 황의 공급원이 된다.
②·③·④ 코크스는 탄소를 선철에 흡수시키고, 연소열로 열원을 공급하며, CO(환원성 가스)를 발생시켜 철광석을 환원한다.

69번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지 사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량 등의 사항을 언제까지 신고하여야 하는가?

1. 매년 1월 31일

2. 매년 3월 31일

3. 매년 6월 30일

4. 매년 12월 31일

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 제31조제1항에 따라 에너지다소비사업자는 전년도 분기별 에너지사용량·제품생산량, 해당 연도 분기별 에너지사용예정량 등을 매년 1월 31일까지 관할 시·도지사에게 신고하여야 한다.
시·도지사는 이를 매년 2월 말일까지 기후에너지환경부장관에게 통보한다.
※ 현행 법 원문과 대조했다.

70번

민간사업주관자 중 에너지사용계획을 수립하여 기후에너지환경부장관에게 제출하여야 하는 사업자의 기준은?

1. 연간 연료 및 열을 2천TOE 이상 사용하거나 전력을 5백만 kWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자

2. 연간 연료 및 열을 3천TOE 이상 사용하거나 전력을 1천만 kWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자

3. 연간 연료 및 열을 5천TOE 이상 사용하거나 전력을 2천만 kWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자

4. 연간 연료 및 열을 1만TOE 이상 사용하거나 전력을 4천만 kWh 이상 사용하는 시설을 설치하고자 하는 자

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행령 제20조제3항에 따라 민간사업주관자는 연간 5천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설 또는 연간 2천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 경우 에너지사용계획을 제출한다.
② 2,500TOE·1천만kWh 이상은 공공사업주관자 기준이며, ①·④는 법령 기준이 아니다.
※ 현행 시행령 기준에 맞게 소관 부처명을 고쳤다.

71번

에너지법에 따라 에너지위원회의 당연직위원(차관)을 두는 중앙행정기관에 해당하지 않는 것은?

1. 재정경제부

2. 외교부

3. 고용노동부

4. 국토교통부

정답 3번

해설. ③ 에너지법 제9조와 시행령 제2조에 따라 에너지위원회의 당연직위원은 재정경제부, 과학기술정보통신부, 외교부, 산업통상부, 국토교통부의 차관이다. 고용노동부는 포함되지 않는다.
①·②·④는 당연직위원을 두는 기관이다. 위원장은 기후에너지환경부장관이다.
※ 현행 에너지법 기준에 맞게 문제와 보기를 고쳤다.

72번

다음 중 최고안전사용온도가 가장 높은 보온재는?

1. 탄화 코르크

2. 폴리스티렌 발포체

3. 폼글라스

4. 세라믹 파이버

정답 4번

해설. ④ 세라믹 파이버는 알루미나·실리카계 무기섬유로 최고안전사용온도가 약 1,000~1,300℃로 가장 높다.
① 탄화 코르크는 약 130℃, ② 폴리스티렌 발포체는 약 70~80℃, ③ 폼글라스는 약 300℃ 정도이다.

73번

진주암, 흑요석 등을 소성, 팽창시켜 다공질로 하여 접착제와 석면 등과 같은 무기질섬유를 배합하여 성형한 것은?

1. 유리면

2. 펄라이트

3. 석고

4. 규산칼슘

정답 2번

해설. ② 펄라이트 보온재는 진주암·흑요석을 고온으로 소성·팽창시켜 다공질로 만든 뒤 접착제와 무기질 섬유를 배합해 성형한 것이다(안전사용온도 약 650℃).
① 유리면은 유리를 섬유화한 것, ③ 석고는 황산칼슘계, ④ 규산칼슘은 규산질·석회질 원료에 섬유를 섞어 수열반응시킨 보온재이다.

74번

에너지이용 합리화법에 따라 규정된 검사의 종류와 적용대상의 연결로 틀린 것은?

1. 용접검사 : 동체ㆍ경판 및 이와 유사한 부분을 용접으로 제조하는 경우의 검사

2. 구조검사 : 강판, 관 또는 주물류를 용접, 확대, 조립, 주조 등에 따라 제조하는 경우의 검사

3. 개조검사 : 증기보일러를 온수보일러로 개조하는 경우의 검사

4. 재사용검사 : 사용 중 연속 재사용하고자 하는 경우의 검사

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의4에서 재사용검사는 '사용중지 후 재사용하고자 하는 경우의 검사'이다. '사용 중 연속 재사용'은 틀린 연결이다.
①·②·③ 용접검사·구조검사(제조검사)와 개조검사(증기보일러를 온수보일러로 개조 등)의 적용대상은 원문과 일치한다.
※ 현행 시행규칙 원문과 대조했다.

75번

유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브로 리프트식과 스윙식으로 대별되는 것은?

1. 회전밸브

2. 게이트밸브

3. 체크밸브

4. 앵글밸브

정답 3번

해설. ③ 체크밸브는 유체의 역류를 막아 한 방향으로만 흐르게 하는 밸브로, 수평배관용 리프트식과 수평·수직 겸용 스윙식으로 크게 나뉜다.
① 회전밸브는 코크류, ② 게이트밸브는 유로 개폐용, ④ 앵글밸브는 흐름 방향을 90° 바꾸는 글로브밸브의 일종이다.

76번

기후에너지환경부장관의 에너지손실요인을 줄이기 위한 개선명령을 정당한 사유 없이 이행하지 아니한 자에 대한 1회 위반 시 과태료 부과 금액은?

1. 10만원

2. 50만원

3. 100만원

4. 500만원

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 제78조제2항제2호(1천만원 이하 과태료)와 시행령 별표 5에 따라 제34조의 개선명령을 정당한 사유 없이 이행하지 않은 경우 과태료는 1회 500만원, 2회 700만원, 3회 900만원, 4회 이상 1,000만원이다.
①·②·③은 기준 금액과 다르다.
※ 현행 시행령 별표 5 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

77번

마그네시아 벽돌에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 마그네사이트 또는 수산화마그네슘을 주원료로 한다.

2. 산성벽돌로서 비중과 열전도율이 크다.

3. 열팽창성이 크며 스폴링이 약하다.

4. 1,500℃ 이상으로 가열하여 소성한다.

정답 2번

해설. ② 마그네시아 벽돌은 MgO를 주성분으로 하는 염기성 내화벽돌이다. 따라서 '산성벽돌'이라는 설명이 틀리다.
①·③·④ 마그네사이트나 수산화마그네슘을 원료로 1,500℃ 이상에서 소성하며, 비중·열전도율·열팽창이 크고 스폴링(열적 박락)에 약하다.

78번

셔틀요(Shuttle Kiln)의 특징에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 가마의 보유열보다 대차의 보유열이 열 절약의 요인이 된다.

2. 급랭파가 생기지 않을 정도의 고온에서 제품을 꺼낸다.

3. 가마 1개당 2대 이상의 대차가 있어야 한다.

4. 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다.

정답 4번

해설. ④ 셔틀요는 대차를 교대로 넣고 빼는 불연속식 가마로, 작업이 간편하고 조업이 쉬운 것이 장점이다. '작업이 불편하다'는 거리가 멀다.
①·②·③ 대차의 보유열 이용으로 열이 절약되고, 급랭파가 생기지 않을 정도의 온도에서 꺼내며, 가마 1개당 대차가 2대 이상 필요하다.

79번

에너지법에 따라 국가에너지 기본계획 및 에너지 관련 시책의 효과적인 수립ㆍ시행을 위한 에너지 총조사는 몇 년을 주기로 하여 실시하는가?

1. 1년마다

2. 2년마다

3. 3년마다

4. 4년마다

정답 3번

해설. ③ 에너지법 제19조제5항과 시행령 제15조제3항에 따라 에너지 총조사는 3년마다 실시하되, 기후에너지환경부장관이 필요하다고 인정하면 간이조사를 할 수 있다.
①·②·④는 법령의 주기와 다르다.
※ 현행 에너지법 시행령 원문과 대조했다.

80번

내화도가 높고 용융점 부근까지 하중에 견디기 때문에 각종 가마의 천장에 주로 사용되는 내화물은?

1. 규석내화물

2. 납석내화물

3. 샤모트내화물

4. 마그네시아내화물

정답 1번

해설. ① 규석내화물(규석벽돌)은 SiO₂가 주성분인 산성 내화물로, 하중연화점이 높아 용융점 부근까지 하중에 견디므로 평로·코크스로·유리 용해로 등 가마의 천장(아치)에 주로 쓰인다.
② 납석, ③ 샤모트는 하중연화점이 낮고, ④ 마그네시아는 스폴링에 약해 천장재로는 부적합하다.

81번

보일러 배기가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 배기가스 열손실은 같은 연소 조건일 경우에 연소가스량이 적을수록 작아진다.

2. 배기가스의 열량을 회수하기 위한 방법으로 급수예열기와 공기예열기를 적용한다.

3. 배기가스의 열량을 회수함에 따라 배기가스의 온도가 낮아지고 효율이 상승하지만 16℃ 이상부터는 효율이 일정하다.

4. 배기가스 온도는 발생증기의 포화온도 이하로 낮출 수 없어 보일러의 증기압력이 높아짐에 따라 배기가스 손실도 크다.

정답 3번

해설. ③ 배기가스 열을 회수할수록 배기가스 온도가 낮아지고 효율은 계속 올라가며, '16℃ 이상부터 효율이 일정하다'는 근거 없는 설명이다. 실제로는 산노점 이하로 낮추면 저온부식이 생기므로 회수 한계가 있을 뿐이다.
①·②·④ 가스량이 적을수록 손실이 작고, 급수·공기예열기로 회수하며, 증기압력이 높을수록 포화온도가 올라 배기가스 손실이 커진다.

82번

줄-톰슨계수(Joule-Thomson Coefficient, μ)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. μ가 (-)일 때 기체가 팽창함에 따라 온도는 내려간다.

2. μ가 (+)일 때 기체가 팽창해도 온도는 일정하다.

3. μ의 부호는 온도의 함수이다.

4. μ의 부호는 열량의 함수이다.

정답 3번

해설. ③ 줄-톰슨계수 μ = (∂T/∂P)_h 의 부호는 역전온도를 기준으로 온도에 따라 바뀌므로 온도의 함수이다.
① μ가 (−)이면 팽창(압력 감소) 시 온도가 올라가고, ② μ가 (+)이면 팽창 시 온도가 내려간다. ④ 부호는 열량과 무관하다.

83번

다음 중 사이폰 관(Siphon Tube)가 관련이 있는 것은?

1. 수면계

2. 안전밸브

3. 압력계

4. 어큐뮬레이터

정답 3번

해설. ③ 사이펀관은 압력계와 보일러 사이에 설치하는 U자형(또는 원형) 관으로, 안에 물을 채워 고온 증기가 부르동관에 직접 들어가지 않게 하여 압력계를 보호한다. 관 안지름은 6.5mm 이상으로 한다.
① 수면계, ② 안전밸브, ④ 어큐뮬레이터(증기축압기)에는 사이펀관을 쓰지 않는다.

84번

맞대기 용접은 용접방법에 따라서 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 그루브의 형상은? (단, 자동용접은 제외한다.)

1. V형

2. H형

3. R형

4. A형

정답 2번

해설. ② 열사용기자재 검사기준의 맞대기 용접 그루브 형상(자동용접 제외)은 판 두께 6~16mm는 V형·R형·J형, 12~38mm는 X형·K형·양면J형·U형, 19mm 이상은 H형이다. 두께 50mm 이상인 두꺼운 판에는 H형이 적합하다.
① V형·③ R형은 얇은 판용이고, ④ A형은 그루브 형상 규정에 없다.
※ 현행 검사기준 원문과 대조했다.

85번

보일러의 용기에 판 두께가 12mm, 용접길이가 230cm인 판을 맞대기 용접했을 때 45,000kg의 인장하중이 작용한다면 인장응력은?

1. 100kg/cm²

2. 145kg/cm²

3. 163kg/cm²

4. 255kg/cm²

정답 3번

해설. ③ 풀이: 맞대기 용접부 인장응력 σ = W/(t×l)
= 45,000kg ÷ (1.2cm × 230cm) = 45,000 ÷ 276 ≒ 163kg/cm²
(판 두께 12mm = 1.2cm로 단위를 맞춘다.) ①·②·④는 계산과 맞지 않는다.

86번

원통형 보일러의 특징이 아닌 것은?

1. 구조가 간단하고 취급이 용이하다.

2. 부하변동에 의한 압력변화가 적다.

3. 보유량이 적어 파열 시 피해가 적다.

4. 고압 및 대용량에는 부적당하다.

정답 3번

해설. ③ 원통형 보일러는 보유수량이 많아 파열 시 방출 에너지가 커서 피해가 크다. 따라서 '보유량이 적어 피해가 적다'가 틀리다.
①·②·④ 구조가 간단하고 취급이 쉬우며, 보유수량이 많아 부하변동에 따른 압력변화가 적고, 고압·대용량에는 부적당하다.

87번

보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 밀폐 보존방식이다.

2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.

3. 2~3개월의 단기보존에 사용된다.

4. 보일러수는 pH가 6 정도로 유지되도록 한다.

정답 4번

해설. ④ 만수보존법은 보일러에 물을 가득 채워 밀폐 보존하는 방법으로, 부식을 막기 위해 보일러수를 pH 약 12 정도의 알칼리성으로 유지하고 탈산소제(아황산소다·히드라진)를 넣는다. pH 6(산성)은 부식을 촉진하므로 틀리다.
①·②·③ 밀폐식이고, 겨울철 동결에 주의해야 하며, 2~3개월 단기 보존에 쓴다.

88번

육용강제 보일러에서 동체의 최소 두께에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 안지름이 900mm 이하인 것은 6mm (단, 스테이를 부착할 경우)

2. 안지름이 900mm 초과, 1,350mm 이하의 것은 8mm

3. 안지름이 1,350mm 초과 1,850mm 이하의 것은 10mm

4. 안지름이 1,850mm 초과하는 것은 12mm

정답 1번

해설. ① 열사용기자재 검사기준(동체두께의 제한)에서 안지름 900mm 이하인 동체의 최소 두께는 6mm이지만, 스테이를 부착하는 경우에는 8mm로 한다. 따라서 '스테이 부착 시 6mm'가 틀리다.
②·③·④ 900mm 초과~1,350mm 이하 8mm, 1,350mm 초과~1,850mm 이하 10mm, 1,850mm 초과 12mm는 원문과 같다.
※ 현행 검사기준 원문과 대조했다.

89번

보일러 급수처리 중 사용목적에 따른 청관제의 연결로 틀린 것은?

1. pH 조정제 : 암모니아

2. 연화제 : 인산소다

3. 탈산소제 : 히드라진

4. 가성취화방지제 : 아황산소다

정답 4번

해설. ④ 아황산소다(아황산나트륨)는 급수 중 용존산소를 제거하는 탈산소제이다. 가성취화 방지제로는 질산나트륨, 인산나트륨, 탄닌, 리그닌 등을 쓴다.
① 암모니아는 pH 조정제, ② 인산소다는 경도성분을 연화시키는 연화제, ③ 히드라진은 탈산소제로 옳은 연결이다.

90번

보일러의 효율을 입ㆍ출열법에 의하여 계산하려고 할 때, 입열항목에 속하지 않는 것은?

1. 연료의 현열

2. 연소가스의 현열

3. 공기의 현열

4. 연료의 발열량

정답 2번

해설. ② 입출열법에서 입열은 연료의 발열량, 연료의 현열, 공기의 현열, 노 내 분입 증기의 열 등이다. 연소가스(배기가스)의 현열은 보일러 밖으로 빠져나가는 출열(손실열) 항목이다.
①·③·④는 모두 입열 항목이다.

91번

향류열교환기 대수평균온도차가 300℃, 열관류율이 15kcal/m²ㆍhㆍ℃, 열교환면적이 8m²일 때 열교환 열량은?

1. 16,000kcal/h

2. 26,000kcal/h

3. 36,000kcal/h

4. 46,000kcal/h

정답 3번

해설. ③ 풀이: 열교환량 Q = K×A×Δtₘ
= 15kcal/m²·h·℃ × 8m² × 300℃ = 36,000kcal/h
①·②·④는 계산과 맞지 않는다.

92번

관 스테이를 용접으로 부착하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 용접의 다리길이를 10mm 이상으로 한다.

2. 스테이의 끝은 판의 외면보다 안쪽에 있어야 한다.

3. 관 스테이의 두께는 4mm 이상으로 한다.

4. 스테이의 끝은 화염에 접촉하는 판의 바깥으로 5mm를 초과하여 돌출해서는 안 된다.

정답 3번

해설. ③ 열사용기자재 검사기준(스테이의 용접에 의한 부착)에 따라 관 스테이의 두께는 4mm 이상으로 한다.
① 용접 다리길이는 봉스테이 10mm 이상, 관스테이 4mm 이상(관 두께 이상)이고, ② 스테이 끝은 판의 외면보다 안쪽에 있어서는 안 되며, ④ 화염에 접촉하는 판 바깥으로 10mm를 초과해 돌출하면 안 된다.
※ 현행 검사기준 원문과 대조했다.

93번

열매체 보일러의 특징이 아닌 것은?

1. 낮은 압력에서도 고온의 증기를 얻을 수 있다.

2. 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요하다.

3. 겨울철 동결의 우려가 적다.

4. 안전관리상 보일러 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다.

정답 2번

해설. ② 열매체 보일러는 물 대신 다우섬·수은 같은 유기 열매체를 쓰므로 물 처리장치나 청관제 주입장치가 필요 없다.
①·③·④ 낮은 압력으로도 고온을 얻을 수 있고, 어는점이 낮아 동결 우려가 적으며, 열매체 누출을 막기 위해 안전밸브는 밀폐식 구조로 한다.

94번

열팽창에 의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 것을 레스트레인트(Restraint)라 한다. 레스트레인트의 종류에 해당하지 않는 것은?

1. 앵커(Anchor)

2. 스토퍼(Stopper)

3. 리지드(Rigid)

4. 가이드(Guide)

정답 3번

해설. ③ 리지드(Rigid)는 배관 하중을 위에서 매다는 행거(리지드 행거)의 한 종류이다.
레스트레인트에는 ① 앵커(완전 고정), ② 스토퍼(일정 방향 이동 제한), ④ 가이드(축 방향 이동 안내, 회전 제한)가 있다.

95번

수관식 보일러에 속하지 않는 것은?

1. 코르니시 보일러

2. 바브콕 보일러

3. 라몬트 보일러

4. 벤손 보일러

정답 1번

해설. ① 코르니시 보일러는 노통이 1개인 원통형(노통) 보일러로 수관식이 아니다.
② 바브콕 보일러는 자연순환식, ③ 라몬트 보일러는 강제순환식, ④ 벤손 보일러는 관류식으로 모두 수관식 보일러이다.

96번

급수펌프인 인젝터의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.

2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.

3. 송수량의 조절이 용이하다.

4. 소량의 고압증기로 다량을 급수할 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 인젝터는 증기의 분사력으로 급수하는 장치로, 증기압·급수온도 등에 따라 작동이 좌우되어 송수량 조절이 어렵다. 따라서 '조절이 용이하다'가 틀리다.
①·②·④ 구조가 간단해 소형에 쓰이고, 별도 동력이 필요 없으며, 소량의 고압증기로 많은 물을 급수할 수 있다.

97번

다음 중 3kgf/cm²·g 압력의 증기 2.8ton/h를 공급하는 배관의 지름으로 가장 적합한 것은? (단, 증기의 비체적은 0.4709m³/kg이며, 평균 유속은 30m/s이다.)

1. 1inch

2. 3inch

3. 4inch

4. 5inch

정답 4번

해설. ④ 풀이: 체적유량 Q = 2,800kg/h × 0.4709m³/kg ÷ 3,600 ≒ 0.3663m³/s
필요 단면적 A = Q/V = 0.3663/30 ≒ 0.01221m²
d = √(4A/π) ≒ 0.1247m = 124.7mm, 1inch = 25.4mm이므로 약 4.9inch → 5inch 선정
①·②·③은 지름이 작아 유속이 30m/s를 넘는다.

98번

리벳이음 대비 용접이음의 장점으로 옳은 것은?

1. 이음효율이 좋다.

2. 잔류응력이 발생되지 않는다.

3. 진동에 대한 감쇠력이 높다.

4. 응력집중에 대하여 민감하지 않다.

정답 1번

해설. ① 용접이음은 리벳 구멍으로 인한 단면 감소가 없어 이음효율이 높고(거의 100%), 기밀·수밀성이 좋다.
② 용접 열로 잔류응력이 생기고, ③ 진동 감쇠력이 작으며, ④ 응력집중에 민감한 것은 용접이음의 단점이다.

99번

최고 사용압력이 7kgf/cm²인 증기용 강제보일러의 수압시험 압력은 얼마로 하여야 하는가?

1. 10.1kgf/cm²

2. 11.1kgf/cm²

3. 12.1kgf/cm²

4. 13.1kgf/cm²

정답 3번

해설. ③ 풀이: 열사용기자재 검사기준에서 강철제보일러의 최고사용압력이 0.43MPa(4.3kgf/cm²) 초과 1.5MPa(15kgf/cm²) 이하이면 수압시험압력 = 최고사용압력×1.3 + 0.3MPa(3kgf/cm²)
= 7×1.3 + 3 = 12.1kgf/cm²
※ 현행 검사기준 원문과 대조했다.

100번

보일러의 옥내에 설치하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 불연성 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치한다.

2. 보일러 동체 최상부로부터 천장, 배관 등 보일러 상부에 있는 구조물까지의 거리는 0.3m 이상으로 한다.

3. 연도의 외측으로부터 0.3m 이내에 있는 가연성 물체에 대하여는 금속 이외의 불연성 재료로 피복한다.

4. 연료를 저장할 때에는 소형보일러의 경우 보일러 외측으로부터 1m 이상 거리를 두거나 반격벽으로 할 수 있다.

정답 2번

해설. ② 열사용기자재 검사기준(옥내설치)에서 보일러 동체 최상부로부터 천장·배관 등 상부 구조물까지의 거리는 1.2m 이상(소형보일러·주철제보일러는 0.6m 이상)이어야 한다. 0.3m는 틀리다.
①·③·④ 불연성 격벽 구분, 연도 외측 0.3m 이내 가연물의 불연재 피복, 소형보일러 연료 저장 시 1m 이상 또는 반격벽은 원문과 같다.
※ 현행 검사기준 원문과 대조했다.

에너지관리기사 필기 2016년 4회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

에너지관리기사 필기 기출문제 전체 회차