에너지관리기사 필기 2017년 4회 기출문제 정답 및 해설

1번

단일기체 10Nm³의 연소가스를 분석한 결과 CO₂ : 8Nm³, CO: 2Nm³, H₂O : 20Nm³을 얻었다면 이 기체연료는?

1. CH₄

2. C₂H₂

3. C₂H₄

4. C₂H₆

정답 1번

해설. ① CH₄
풀이: 연료 10Nm³에서 탄소를 포함한 가스 CO₂+CO = 8+2 = 10Nm³ → 연료 1분자당 C 1개.
H₂O 20Nm³ → 연료 1분자당 H₂O 2분자 → H 4개.
따라서 연료는 CH₄(메탄)이다. C₂H₂·C₂H₄·C₂H₆는 탄소가 2개라 CO₂+CO가 20Nm³가 되어야 한다.

2번

공기를 사용하여 중유를 무화시키는 형식으로 아래의 조건을 만족하면서 부하변동이 많은 데 가장 적합한 버너의 형식은?
· 유량 조절범위 = 1 : 10 정도
· 연소 시 소음이 발생
· 점도가 커도 무화가 가능
· 분무각도가 30° 정도로 작음

1. 로터리식

2. 저압기류식

3. 고압기류식

4. 유압식

정답 3번

해설. ③ 고압기류식
고압기류식(고압 공기·증기 분무식) 버너는 유량 조절범위가 1:10 정도로 넓어 부하변동에 강하고, 점도가 큰 기름도 무화가 가능하나 분무각도가 약 30°로 좁고 소음이 크다.
로터리식은 조절범위 1:5 정도, 저압기류식은 1:5 정도로 분무각이 넓고, 유압식은 조절범위가 1:2 정도로 좁아 부하변동에 불리하다.

3번

중량비로 탄소 84%, 수소 13%, 유황 2%의 조성으로 되어 있는 경유의 이론공기량은 약 몇 Nm³/kg인가?

1. 5

2. 7

3. 9

4. 11

정답 4번

해설. ④ 11
풀이: A₀ = (1.867C + 5.6H + 0.7S)/0.21 [Nm³/kg] (산소 없는 조성)
= (1.867×0.84 + 5.6×0.13 + 0.7×0.02)/0.21
= (1.568 + 0.728 + 0.014)/0.21 = 2.310/0.21 ≒ 11.0 Nm³/kg

4번

산포식 스토커를 이용한 강제통풍일 때 일반적인 화격자 부하는 어느 정도인가?

1. 90 ~ 110 kg/m²·h

2. 150 ~ 200 kg/m²·h

3. 210 ~ 250 kg/m²·h

4. 260 ~ 300 kg/m²·h

정답 2번

해설. ② 150 ~ 200 kg/m²·h
산포식 스토커는 석탄을 화격자 위에 뿌려 연소시키는 방식으로, 강제통풍일 때 화격자 연소율(화격자 부하)은 일반적으로 약 150~200kg/m²·h 정도이다.
90~110은 자연통풍 수준으로 낮고, 210 이상은 일반적인 범위를 넘는다.

5번

기체연료의 체적 분석결과 H₂가 45%, CO가 40%, CH₄가 15%이다. 이 연료 1m³를 연소하는데 필요한 이론공기량은 몇 m³인가?(단, 공기 중의 산소 : 질소의 체적비는 1 : 3.77이다.)

1. 3.12

2. 2.14

3. 3.46

4. 4.43

정답 3번

해설. ③ 3.46
풀이: 이론산소량 O₀ = 0.5H₂ + 0.5CO + 2CH₄
= 0.5×0.45 + 0.5×0.40 + 2×0.15 = 0.225 + 0.200 + 0.300 = 0.725 m³
공기 중 O₂:N₂ = 1:3.77 → 공기 = O₂×(1+3.77) = 4.77배
A₀ = 0.725×4.77 ≒ 3.46 m³

6번

다음 중 연소온도에 직접적인 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

1. 공기 중의 산소농도

2. 연료의 저위발열량

3. 연소실의 크기

4. 공기비

정답 3번

해설. ③ 연소실의 크기
연소온도는 연료의 발열량, 공기비(과잉공기량), 공기 중 산소농도, 연료·공기의 예열온도 등에 의해 결정된다.
연소실의 크기는 열부하·체류시간에는 관계되지만 이론 연소온도에 직접 영향을 주는 요소는 아니다.

7번

공기나 연료의 예열효과에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 연소실 온도를 높게 유지

2. 착화열을 감소시켜 연료를 절약

3. 연소효율 향상과 연소상태의 안정

4. 이론공기량이 감소함

정답 4번

해설. ④ 이론공기량이 감소함
이론공기량은 연료의 조성(C, H, S, O 등)만으로 정해지므로 공기나 연료를 예열해도 변하지 않는다.
예열하면 연소실 온도가 높게 유지되고, 착화가 쉬워져(착화열 감소) 연료가 절약되며, 연소효율 향상과 연소 안정에 도움이 된다.

8번

1차, 2차 연소 중 2차 연소에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

1. 불완전 연소에 의해 발생한 미연가스가 연도 내에서 다시 연소하는 것

2. 공기보다 먼저 연료를 공급했을 경우 1차, 2차 반응에 의해서 연소하는 것

3. 완전 연소에 의한 연소가스가 2차 공기에 의해서 폭발되는 것

4. 점화할 때 착화가 늦었을 경우 재 점화에 의해서 연소하는 것

정답 1번

해설. ① 불완전 연소에 의해 발생한 미연가스가 연도 내에서 다시 연소하는 것
2차 연소는 연소실에서 다 타지 못한 미연가스(CO, H₂, 그을음 등)가 연도나 절탄기·공기예열기 부근에서 공기와 만나 다시 연소하는 현상으로, 전열면 손상의 원인이 된다.
②·③·④는 2차 연소의 정의가 아니다.

9번

다음 연소범위에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 온도가 높아지면 좁아진다.

2. 압력이 상승하면 좁아진다.

3. 연소상한계 이상의 농도에서는 산소농도가 너무 높다

4. 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성 증기의 농도가 너무 낮다.

정답 4번

해설. ④ 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성 증기의 농도가 너무 낮다.
연소범위는 온도가 높아지면 넓어지고, 압력이 상승하면 일반적으로 넓어진다(CO 등 일부 예외).
연소상한계 이상에서는 가연성 가스 농도가 너무 높고 산소가 부족하여 연소하지 못한다.

10번

다음 중 중유의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 점도에 따라 1, 2, 3급 중유로 구분한다.

2. 원소 조성은 H가 가장 많다.

3. 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다.

4. 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다.

정답 4번

해설. ④ 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다.
중유는 점도에 따라 A·B·C중유로 구분하며, 원소 조성은 탄소(약 84~87%)가 가장 많고 수소는 11~14% 정도이다.
중유의 비중은 약 0.85~0.99이며, 0.72~0.76은 휘발유 수준이다.

11번

폭굉 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다.

2. 물질 내에 충격파가 발생하여 반응을 일으킨다.

3. 충격파에 의해 유지되는 화학 반응 현상이다.

4. 반응의 전파속도가 그 물질 내에서 음속보다 빠른 것을 말한다.

정답 1번

해설. ① 확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다.
확산·열전도에 의해 화염이 전파되는 것은 일반 연소(폭연)이다.
폭굉은 물질 내에 충격파가 발생하고 그 충격파에 의해 유지되는 화학반응 현상으로, 전파속도가 음속보다 빠르다(약 1000~3500m/s).

12번

연료시험에 사용되는 장치 중에서 주로 기체연료 시험에 사용되는 것은?

1. 세이볼트(saybolt) 점도계

2. 톰슨(Thomson) 열량계

3. 오르잣(Orsat) 분석장치

4. 펜스키 마텐스(Pensky martens) 장치

정답 3번

해설. ③ 오르잣(Orsat) 분석장치
오르잣 분석장치는 흡수액을 이용해 기체의 CO₂·O₂·CO를 차례로 흡수시켜 체적 감소로 성분을 구하는 기체 분석장치이다.
세이볼트 점도계는 액체연료의 점도, 펜스키 마텐스 장치는 액체연료(중유 등)의 인화점 측정에 쓰인다.

13번

다음 중 중유 첨가제의 종류에 포함되지 않는 것은?

1. 슬러지 분산제

2. 안티녹제

3. 조연제

4. 부식방지제

정답 2번

해설. ② 안티녹제
안티녹제(노킹 방지제)는 가솔린 기관용 연료의 첨가제이다.
중유 첨가제로는 슬러지 분산제, 연소를 돕는 조연제(연소촉진제), 저온·고온 부식방지제, 탈수제, 유동점 강하제 등이 쓰인다.

14번

다음 집진장치의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 사이클론 집진기는 분진이 포함된 가스를 선회운동 시켜 원심력에 의해 분진을 분리한다.

2. 전기식 집진장치는 대치시킨 2개의 전극사이에 고압의 교류전장을 가해 통과하는 미립자를 집진하는 장치이다.

3. 가스흡입구에 벤투리관을 조합하여 먼지를 세정하는 장치를 벤투리 스크러버라 한다.

4. 백 필터는 바닥을 위쪽으로 달아매고 하부에서 백 내부로 송입하여 집진하는 방식이다.

정답 2번

해설. ② 전기식 집진장치는 대치시킨 2개의 전극사이에 고압의 교류전장을 가해 통과하는 미립자를 집진하는 장치이다.
전기식 집진장치는 방전극과 집진극 사이에 고압의 직류 전압(음극 코로나 방전)을 가해 대전된 입자를 집진극에 모은다. 교류가 아니다.
①·③·④는 옳은 설명이다.

15번

탄화수소계 연료(CₓHy)를 연소시켜 얻은 연소생성물을 분석한 결과 CO₂ 9%, CO 1%, O₂ 8%, N₂ 82%의 체적비를 얻었다. y/x의 값은 얼마인가?

1. 1.52

2. 1.72

3. 1.92

4. 2.12

정답 2번

해설. ② 1.72
풀이: N₂ 82%에 대응하는 공급 O₂ = 82×21/79 ≒ 21.80%
소비 O₂ = 21.80 − 8 = 13.80
· CO₂와 CO 생성에 쓰인 O₂ = 9 + 0.5 = 9.50 → H₂O 생성에 쓰인 O₂ = 4.30
· H₂O = 2×4.30 = 8.59 → H = 17.19
· C = CO₂ + CO = 10
y/x = 17.19/10 ≒ 1.72

16번

다음의 무게조성을 가진 중유의 저위발열량은 약 몇 kcal/kg인가? (단, 아래의 조성은 중유 1kg당 함유된 각 성분의 양이다.)

C	H	O	S	W(수분)
84%	13%	0.5%	2%	0.5%

1. 8600

2. 10590

3. 13600

4. 17600

정답 2번

해설. ② 10590
풀이: Hh = 8100C + 34000(H − O/8) + 2500S
= 8100×0.84 + 34000×(0.13 − 0.005/8) + 2500×0.02 ≒ 11,253 kcal/kg
Hl = Hh − 600(9H + W) = 11,253 − 600×(1.17 + 0.005) ≒ 10,548 kcal/kg
사용하는 계수에 따라 약 10,500~10,600 kcal/kg이 되므로 가장 가까운 것은 ②이다.

17번

다음 연소반응식 중 옳은 것은?

1. C₂H₆ + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

2. C₃H₃ + 5O₂ → 2CO₂ + 6H₂O

3. C₄H₁₀ + 6O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

4. CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

정답 4번

해설. ④ CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
① 에탄은 C₂H₆ + 3.5O₂ → 2CO₂ + 3H₂O이다.
② 프로판은 C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O이며 C₃H₃라는 연료식과 계수가 맞지 않는다.
③ 부탄은 C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O이다.

18번

(CO₂)max가 24.0%, (CO₂)가 14.2% (CO)가 3.0%라면 연소가스 중의 산소는 약 몇 % 인가?

1. 3.8

2. 5.0

3. 7.1

4. 10.1

정답 3번

해설. ③ 7.1
풀이: 불완전연소가 있을 때 (CO₂)max = 21(CO₂ + CO)/(21 − O₂ + 0.395CO)
24.0 = 21×(14.2 + 3.0)/(21 − O₂ + 0.395×3.0)
21 − O₂ + 1.185 = 361.2/24.0 = 15.05
O₂ = 22.185 − 15.05 ≒ 7.1%

19번

다음 대기오염 방지를 위한 집진장치 중 습식집진장치에 해당하지 않는 것은?

1. 백필터

2. 충진탑

3. 벤츄리 스크러버

4. 사이클론 스크러버

정답 1번

해설. ① 백필터
백필터는 여과포로 먼지를 걸러내는 건식(여과식) 집진장치이다.
충진탑(충전탑), 벤투리 스크러버, 사이클론 스크러버는 물 등 세정액을 사용하는 습식(세정식) 집진장치이다.

20번

다음 중 착화온도가 가장 높은 연료는?

1. 갈탄

2. 메탄

3. 중유

4. 목탄

정답 2번

해설. ② 메탄
일반적인 착화온도는 갈탄 약 250~450℃, 목탄 약 320~370℃, 중유 약 530~580℃, 메탄 약 615~680℃ 정도이다.
기체연료인 메탄은 분자가 안정하여 착화온도가 가장 높다.

21번

다음 중 압력이 일정한 상태에서 온도가 변하였을 때의 체적팽창계수 β에 관한 식으로 옳은 것은? (단, 식에서 V는 부피 T는 온도, P는 압력을 의미한다.)

1. β = −(1/V)(∂P/∂T)

2. β = −(1/V)(∂V/∂T)ₜ

3. β = (1/V)(∂V/∂T)ₚ

4. β = (1/T)(∂T/∂P)ᵥ

정답 3번

해설. ③ β = (1/V)(∂V/∂T)ₚ
체적팽창계수는 압력이 일정할 때 온도 1K 변화에 따른 체적의 변화율이다: β = (1/V)(∂V/∂T)ₚ.
① 압력의 온도 변화, ② 등온 조건에서 온도로 미분하는 모순된 식, ④ 온도·압력 관계로 모두 정의에 맞지 않는다. 등온압축률은 κ = −(1/V)(∂V/∂P)ₜ이다.

22번

이상적인 카르노(Carnot) 사이클의 구성에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 구성된 가역 사이클이다.

2. 2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구성된 가역 사이클이다.

3. 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 구성된 비가역 사이클이다.

4. 2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구성된 비가역 사이클이다.

정답 1번

해설. ① 2개의 등온과정과 2개의 단열과정으로 구성된 가역 사이클이다.
카르노 사이클은 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 4개 가역과정으로 이루어진 이상 사이클이다.
정압과정은 브레이턴 사이클 등에 들어가며, 카르노 사이클은 비가역 사이클이 아니다.

23번

폐쇄계에서 경로 A→C→B를 따라 110J의 열이 계로 들어오고 50J의 일을 외부에 할 경우 B→D→A를 따라 계가 되돌아 올 때 계가 40J의 일을 받는다면 이 과정에서 계는 얼마의 열을 방출 또는 흡수하는가?

1. 30J 방출

2. 30J 흡수

3. 100J 방출

4. 100J 흡수

정답 3번

해설. ③ 100J 방출
풀이: A→C→B: ΔU = Q − W = 110 − 50 = 60J (UB − UA = 60J)
B→D→A: ΔU = −60J, 계가 일을 받으므로 W = −40J
Q = ΔU + W = −60 + (−40) = −100J
부호가 음이므로 계는 100J의 열을 방출한다.

24번

다음 중 수증기를 사용하는 증기동력 사이클은?

1. 랭킨 사이클

2. 오토 사이클

3. 디젤 사이클

4. 브레이턴 사이클

정답 1번

해설. ① 랭킨 사이클
랭킨 사이클은 물(수증기)을 작동유체로 하여 보일러 → 터빈 → 복수기 → 급수펌프로 순환하는 증기동력 사이클이다.
오토·디젤 사이클은 내연기관, 브레이턴 사이클은 가스터빈의 기본 사이클로 모두 가스를 작동유체로 한다.

25번

그림은 단열, 등압, 등온, 등적을 나타내는 압력(P)-부피(V), 온도(T)-엔트로피(S) 선도이다. 각 과정에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. a는 등적과정이고 4는 가역단열과정이다.

2. b는 등온과정이고 3은 가역단열과정이다.

3. c는 등적과정이고 2는 등압과정이다.

4. d는 등적과정이고 4는 가역단열과정이다.

정답 4번

해설. ④ d는 등적과정이고 4는 가역단열과정이다.
P-V 선도: a(수평)는 등압, b(완만한 곡선)는 등온(PV = 일정), c(더 가파른 곡선)는 단열(PVᵏ = 일정), d(수직)는 등적이다.
T-S 선도: 1(가장 가파름)은 등적, 2(완만)는 등압, 3(수평)은 등온, 4(수직)는 가역단열(등엔트로피)이다.

26번

1MPa의 포화증기가 등온상태에서 압력이 700kPa까지 내려갈 때 최종상태는?

1. 과열증기

2. 습증기

3. 포화증기

4. 포화액

정답 1번

해설. ① 과열증기
1MPa 포화증기의 온도는 약 180℃이다. 온도를 유지한 채 압력을 700kPa로 낮추면 700kPa의 포화온도(약 165℃)보다 높은 온도가 되므로 과열증기 상태가 된다.
습증기·포화액이 되려면 압력을 높이거나 온도를 낮춰야 한다.

27번

이상기체 2kg을 정압과정으로 50℃에서 150℃로 가열할 때, 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 이 기체의 정적비열은 3.1kJ/(kg·K)이고, 기체상수는 2.1kJ/(kg·K))

1. 210

2. 310

3. 620

4. 1040

정답 4번

해설. ④ 1040
풀이: 정압비열 Cp = Cv + R = 3.1 + 2.1 = 5.2 kJ/(kg·K)
Q = m·Cp·ΔT = 2 × 5.2 × (150 − 50) = 1040 kJ
(온도차는 ℃와 K가 같다.)

28번

비가역 사이클에 대한 클라우지우스(Clausius)의 적분에 대하여 옳은 것은? (단, Q는 열량, T는 온도이다.)

1. ∮ δQ/T > 0

2. ∮ δQ/T ≥ 0

3. ∮ δQ/T = 0

4. ∮ δQ/T < 0

정답 4번

해설. ④ ∮ δQ/T < 0
클라우지우스 적분은 가역 사이클에서 ∮ δQ/T = 0, 비가역 사이클에서 ∮ δQ/T < 0이다(모든 사이클에서 ∮ δQ/T ≤ 0).
값이 0보다 큰 사이클은 존재할 수 없으므로 ①·②는 틀리고, ③은 가역 사이클의 경우이다.

29번

다음 중 열역학 제1법칙을 설명한 것으로 가장 옳은 것은?

1. 제3의 물체와 열평형에 있는 두 물체는 그들 상호간에도 열평형에 있으며, 물체의 온도는 서로 같다.

2. 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.

3. 흡수한 열을 전부 일로 바꿀 수는 없다.

4. 절대 영도 즉 0K에는 도달할 수 없다.

정답 2번

해설. ② 열을 일로 변환할 때 또는 일을 열로 변환할 때 전체 계의 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙이다.
①은 제0법칙(열평형), ③은 제2법칙, ④는 제3법칙에 해당한다.

30번

일반적으로 사용되는 냉매로 가장 거리가 먼 것은?

1. 암모니아

2. 프레온

3. 이산화탄소

4. 오산화인

정답 4번

해설. ④ 오산화인
암모니아(NH₃), 프레온(할로카본), 이산화탄소(CO₂)는 모두 냉매로 쓰인다.
오산화인(P₂O₅)은 흡습성이 강한 고체로 건조제로 쓰이며 냉매가 아니다. 냉매는 증발·응축이 쉬워야 하므로 상온 부근에서 기체·액체로 상변화하는 물질을 쓴다.

31번

다음 중 과열증기(superheated steam)의 상태가 아닌 것은?

1. 주어진 압력에서 포화증기 온도보다 높은 온도

2. 주어진 비체적에서 포화증기 압력보다 높은 압력

3. 주어진 온도에서 포화증기 비체적보다 낮은 비체적

4. 주어진 온도에서 포화증기 엔탈피보다 높은 엔탈피

정답 3번

해설. ③ 주어진 온도에서 포화증기 비체적보다 낮은 비체적
과열증기는 같은 압력에서 포화온도보다 온도가 높고, 같은 온도에서는 포화증기보다 비체적과 엔탈피가 크다.
같은 온도에서 포화증기보다 비체적이 작으면 습증기 또는 압축액 쪽 상태이므로 과열증기가 아니다.

32번

저위발열량 40000kJ/kg인 연료를 쓰고 있는 열기관에서 이 열이 전부 일로 바꾸어지고, 연료 소비량이 20kg/h이라면 발생되는 동력은약 몇 kW인가?

1. 110

2. 222

3. 346

4. 820

정답 2번

해설. ② 222
풀이: 공급열량 = 40000 kJ/kg × 20 kg/h = 800,000 kJ/h
1kW = 1 kJ/s = 3600 kJ/h 이므로
동력 = 800,000/3600 ≒ 222 kW

33번

N₂와 O₂의 기체상수는 각각 0.297 kJ/(kg·K) 및 0.260 kJ/(kg·K)이다 N₂가 0.7kg, O₂가 0.3kg인 혼합 가스의 기체상수는약 몇 kJ/(kg·K)인가?

1. 0.213

2. 0.254

3. 0.286

4. 0.312

정답 3번

해설. ③ 0.286
풀이: 혼합가스의 기체상수는 질량분율 가중평균이다.
R = (m₁R₁ + m₂R₂)/(m₁ + m₂) = (0.7×0.297 + 0.3×0.260)/(0.7 + 0.3)
= (0.2079 + 0.0780)/1.0 ≒ 0.286 kJ/(kg·K)

34번

밀폐계의 등온과정에서 이상기체가 행한 단위 질량당 일은? (단, 압력과 부피는 P₁, V₁에서 P₂, V₂로 변하며 T는 온도, R은 기체상수이다.)

1. RT ln(P₁/P₂)

2. ln(V₁/V₂)

3. (P₂−P₁)(V₂−V₁)

4. R ln(P₁/P₂)

정답 1번

해설. ① RT ln(P₁/P₂)
풀이: 등온과정 일 w = ∫P dv = RT ln(v₂/v₁)
등온에서 P₁v₁ = P₂v₂ 이므로 v₂/v₁ = P₁/P₂ → w = RT ln(P₁/P₂)
②는 RT가 빠졌고, ③은 일의 식이 아니며, ④는 단위 질량당 엔트로피 변화(Δs = R ln(P₁/P₂))이다.

35번

성능계수가 5.0, 압축기에서 냉매의 단위 질량당 압축하는데 요구되는 에너지는 200kJ/kg인 냉동기에서 냉동능력 1kW당 냉매의 순환량(kg/h)은?

1. 1.8

2. 3.6

3. 5.0

4. 20.0

정답 2번

해설. ② 3.6
풀이: 냉동효과 q = COP × w = 5.0 × 200 = 1000 kJ/kg
냉동능력 1kW = 1 kJ/s = 3600 kJ/h
순환량 = 3600/1000 = 3.6 kg/h

36번

디젤 사이클에서 압축비가 20, 단절비(cut-off ratio)가 1.7일 때 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4 이다.)

1. 43

2. 66

3. 72

4. 84

정답 2번

해설. ② 66
풀이: η = 1 − (1/ε^(k−1)) × (σᵏ − 1)/(k(σ − 1))
= 1 − (1/20^0.4) × (1.7^1.4 − 1)/(1.4 × 0.7)
20^0.4 ≒ 3.314, 1.7^1.4 ≒ 2.102
= 1 − 0.3017 × 1.102/0.98 ≒ 1 − 0.339 ≒ 0.661 → 약 66%

37번

다음 중 랭킨사이클의 열효율을 높이는 방법으로 옳지 않은 것은?

1. 복수기의 압력을 상승시킨다.

2. 사이클의 최고 온도를 높인다.

3. 보일러의 압력을 상승시킨다.

4. 재열기를 사용하여 재열 사이클로 운전한다.

정답 1번

해설. ① 복수기의 압력을 상승시킨다.
복수기 압력을 높이면 배기온도가 올라가 터빈 일이 줄고 열효율이 떨어진다. 효율을 높이려면 복수기 압력을 낮춰야 한다.
최고온도 상승(과열), 보일러 압력 상승, 재열·재생 사이클 채택은 모두 열효율을 높인다.

38번

온도와 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 온도 측정의 타당성에 대한 근거는 열역학 제 0법칙이다.

2. 온도가 0℃에서 10℃로 변화하면 온도는0K에서 283.15K로 변화한다.

3. 섭씨온도는 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 삼는다.

4. SI단위계에서 온도의 단위는 켈빈 단위를 사용한다.

정답 2번

해설. ② 온도가 0℃에서 10℃로 변화하면 온도는 0K에서 283.15K로 변화한다.
T(K) = t(℃) + 273.15 이므로 0℃는 273.15K, 10℃는 283.15K이다. 0℃를 0K라 한 것이 틀렸다.
① 온도 측정의 근거는 제0법칙, ③ 섭씨는 물의 어는점(0℃)·끓는점(100℃) 기준, ④ SI 기본단위는 켈빈(K)이다.

39번

압력이 100kPa인 공기를 정적과정으로 200kPa의 압력이 되었다. 그 후 정압과정으로 비체적이 1m³/kg에서 2m³/kg으로 변하였다고 할 때 이 과정 동안의 총 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 공기의 정적비열은 0.7kJ/(kg·K), 정압비열은 1.0 kJ/(kg·K))

1. 0.31

2. 0.52

3. 1.04

4. 1.18

정답 4번

해설. ④ 1.18
풀이: ① 정적과정(100→200kPa): Δs₁ = Cv ln(P₂/P₁) = 0.7 ln2 ≒ 0.485
② 정압과정(1→2m³/kg): Δs₂ = Cp ln(v₂/v₁) = 1.0 ln2 ≒ 0.693
총 Δs = 0.485 + 0.693 ≒ 1.18 kJ/(kg·K)

40번

역 카르노 사이클로 작동하는 냉동사이클이 있다. 저온부가 -10℃로 유지되고, 고온부가 40℃로 유지되는 상태를 A상태라고 하고, 저온부가 0℃, 고온부가 50℃로 유지되는 상태를 B상태라 할 때, 성능계수는 어느 상태의 냉동사이클이 얼마나 더 높은가?

1. A상태의 사이클이 약 0.8만큼 높다.

2. A상태의 사이클이 약 0.2만큼 높다.

3. B상태의 사이클이 약 0.8만큼 높다

4. B상태의 사이클이 약 0.2만큼 높다.

정답 4번

해설. ④ B상태의 사이클이 약 0.2만큼 높다.
풀이: 역카르노 냉동기 COP = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)
A: 263.15/(313.15 − 263.15) = 263.15/50 ≒ 5.26
B: 273.15/(323.15 − 273.15) = 273.15/50 ≒ 5.46
B가 A보다 약 0.2 높다(온도차가 같으면 저온부 온도가 높을수록 COP가 크다).

41번

다음 중 가스분석 측정법이 아닌 것은?

1. 오르사트법

2. 적외선 흡수법

3. 플로우 노즐법

4. 가스크로마토그래피법

정답 3번

해설. ③ 플로우 노즐법
플로우 노즐은 관로에 설치하는 차압식 유량계로 가스 성분 분석과 관계없다.
오르사트법(흡수법), 적외선 흡수법, 가스크로마토그래피법은 모두 가스분석법이다. 플로우 노즐은 오리피스·벤투리관과 함께 차압을 이용하는 유량 측정 기구이다.

42번

마노미터의 종류 중 압력 계산 시 유체의 밀도에는 무관하고 단지 마노미터 액의 밀도에만 관계되는 마노미터는?

1. open-end 마노미터

2. sealed-end 마노미터

3. 차압(differential) 마노미터

4. open-end 마노미터와 sealed-end 마노미터

정답 3번

해설. ③ 차압(differential) 마노미터
차압 마노미터는 두 지점의 압력차를 마노미터 액의 액주 높이차로 읽는 방식으로, 연결관 속 유체가 기체이면 그 밀도를 무시하여 ΔP = ρ(마노미터 액)·g·h로 구한다.
엄밀히 연결관이 액체로 채워지면 ΔP = (ρ(마노미터 액) − ρ(유체))·g·h로 유체 밀도도 들어간다. open-end·sealed-end 마노미터도 기체를 잴 때는 마노미터 액의 밀도만 쓴다.

43번

다음 중 바이메탈온도계의 측온 범위는?

1. -200℃ ~ 200℃

2. -30℃ ~ 360℃

3. -50℃ ~ 500℃

4. -100℃ ~ 700℃

정답 3번

해설. ③ -50℃ ~ 500℃
바이메탈 온도계는 열팽창계수가 다른 두 금속판을 붙여 온도에 따른 휨을 이용하며, 측온 범위는 대략 -50~500℃이다.
구조가 간단하고 견고하여 온도 조절기·기록계 등에 많이 쓰인다.

44번

수직관 속에 비중이 0.9인 기름이 흐르고 있다. 아래 그림과 같이 액주계를 설치하였을 때 압력계의 지시값은 몇 kg/cm²인가?

1. 0.001

2. 0.01

3. 0.1

4. 1.0

정답 1번

해설. ① 0.001
풀이: 왼쪽 수은면 높이를 기준면으로 하면
Pₓ + γ(기름)×3 = γ(수은)×0.2
Pₓ = 13550×0.2 − 900×3 = 2710 − 2700 = 10 kgf/m²
1 kgf/cm² = 10⁴ kgf/m² 이므로 Pₓ = 10/10⁴ = 0.001 kgf/cm²

45번

연소 가스 중의 CO와 H₂의 측정에 주로 사용되는 가스 분석계는?

1. 과잉공기계

2. 질소가스계

3. 미연소가스계

4. 탄산가스계

정답 3번

해설. ③ 미연소가스계
미연소가스계는 연소가스 중 미연소 성분인 CO와 H₂를 산화시켜 그 발열(온도 상승)이나 성분 변화로 측정하는 분석계이다.
과잉공기계는 O₂, 탄산가스계는 CO₂를 측정하며, 질소가스계는 일반적인 연소가스 분석계가 아니다.

46번

열전온도계에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 접촉식 온도계에서 비교적 낮은 온도 측정에 사용한다.

2. 열기전력이 크고 온도증가에 따라 연속적으로 상승해야한다.

3. 기준접점의 온도를 일정하게 유지해야 한다.

4. 측온 저항체와 열전대는 소자를 보호관 속에 넣어 사용한다.

정답 1번

해설. ① 접촉식 온도계에서 비교적 낮은 온도 측정에 사용한다.
열전온도계(열전대)는 접촉식 온도계 중에서 비교적 높은 온도(약 1600℃까지) 측정에 주로 쓰인다.
열기전력이 크고 온도에 따라 연속적으로 증가해야 하며, 기준접점 온도를 일정하게 유지해야 하고, 소자는 보호관에 넣어 사용한다.

47번

다음 중 열전대 온도계에서 사용되지 않는 것은?

1. 동-콘스탄탄

2. 크로멜-알루멜

3. 철-콘스탄탄

4. 알루미늄-철

정답 4번

해설. ④ 알루미늄-철
대표적인 열전대: 동-콘스탄탄(T형), 크로멜-알루멜(K형), 철-콘스탄탄(J형), 백금로듐-백금(R·S형) 등.
알루미늄-철 조합은 열전대로 사용되지 않는다. 열전대는 두 금속의 열기전력 차이가 크고 안정해야 하며, 사용온도는 T형이 가장 낮고 R·S형이 가장 높다.

48번

미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 진행하는 제어방식은?

1. 시퀀스 제어

2. 피드백 제어

3. 피드포워드 제어

4. 적분 제어

정답 1번

해설. ① 시퀀스 제어
시퀀스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 각 단계를 순차적으로 진행하는 제어로 보일러 점화·소화 순서 제어 등에 쓰인다.
피드백 제어는 출력을 목표값과 비교해 편차를 줄이는 제어, 피드포워드 제어는 외란을 미리 측정해 보정하는 제어, 적분 제어는 편차의 적분에 비례한 동작이다.

49번

측정량과 크기가 거의 같은 미리 알고 있는 양의 분동을 준비하여 분동과 측정량의 차이로부터 측정량을 구하는 방식은?

1. 편위법

2. 보상법

3. 치환법

4. 영위법

정답 2번

해설. ② 보상법
보상법은 측정량과 거의 같은 크기의 이미 아는 양(분동 등)을 준비하여 둘의 차이만 측정해 측정량을 구하는 방식이다.
편위법은 측정량에 의한 지침의 변위로, 영위법은 기준량과 평형(0점)을 맞추어, 치환법은 기지량과 바꾸어 넣어 측정한다.

50번

자동제어에서 동작신호의 미분값을 계산하여 이것과 동작신호를 합한 조작량 변화를 나타내는 동작은? (단, 그림은 이 동작에서 조작량의 시간 변화를 나타낸 것이다.)

1. D동작

2. P동작

3. PD동작

4. PID동작

정답 3번

해설. ③ PD동작
PD(비례미분) 동작은 조작량 = Kp(e + Td·de/dt)로, 동작신호에 비례한 성분과 그 미분값을 합한 조작량을 낸다. 편차가 변하기 시작하면 미분 성분만큼 조작량이 먼저 크게 변하고, 변화가 멈추면 그 몫이 빠진다(그림).
D동작은 미분만, P동작은 비례만, PID동작은 적분까지 더한 동작이다.

51번

베크만 온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 빠른 응답성의 온도를 얻을 수 있다.

2. 저온용으로 적합하여 약 -100℃까지 측정할 수 있다.

3. -60℃ ~ 350℃ 정도의 측정온도 범위인 것이 보통이다.

4. 모세관의 상부에 수은을 봉입한 부분에 대해 측정온도에 따라 남은 수은의 양을 가감하여 그 온도부분의 온도차를 0.01℃까지 측정할 수 있다.

정답 4번

해설. ④ 모세관의 상부에 수은을 봉입한 부분에 대해 측정온도에 따라 남은 수은의 양을 가감하여 그 온도부분의 온도차를 0.01℃까지 측정할 수 있다.
베크만 온도계는 상부 수은 저장부의 수은량을 조절해 측정 기준온도를 바꾸며, 좁은 범위(약 5~6℃)의 미소 온도차를 0.01℃ 정도까지 정밀하게 잰다.
응답이 빠르거나 넓은 범위·저온 측정용이 아니다.

52번

차압식 유량계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 관로에 오리피스, 플로우 노즐 등이 설치되어 있다.

2. 정도가 좋으나, 측정범위가 좁다.

3. 유량은 압력차의 평방근에 비례한다.

4. 레이놀즈수가 10⁵ 이상에서 유량계수가 유지된다.

정답 2번

해설. ② 정도가 좋으나, 측정범위가 좁다.
차압식 유량계(오리피스·플로우 노즐·벤투리)는 측정범위가 좁고(약 1:3~4) 압력손실이 있으며 정도도 그리 높지 않다.
유량은 차압의 평방근에 비례하고, 레이놀즈수 10⁵ 이상에서 유량계수가 거의 일정하게 유지된다.

53번

다음중 스로틀(throttle)기구에 의하여 유량을 측정하지 않는 유량계는?

1. 오리피스미터

2. 플로우 노즐

3. 벤투리미터

4. 오벌미터

정답 4번

해설. ④ 오벌미터
오벌 유량계는 타원형 기어 2개가 유체에 의해 회전하며 일정 체적씩 배출하는 용적식 유량계이다.
오리피스미터·플로우 노즐·벤투리미터는 관로를 좁혀(스로틀) 생기는 차압으로 유량을 구하는 차압식 유량계이다.

54번

관로의 유속을 피토관으로 측정할 때 수주의 높이가 30cm이었다. 이 때 유속은약 몇 m/s인가?

1. 1.88

2. 2.42

3. 3.88

4. 5.88

정답 2번

해설. ② 2.42
풀이: 피토관 유속 V = √(2gh)
= √(2 × 9.8 × 0.30) = √5.88 ≒ 2.42 m/s
(수주 30cm = 0.30m, g = 9.8m/s²)
피토관은 전압과 정압의 차(동압)를 수주 높이로 읽어 유속을 구한다.

55번

유량계의 교정방법 중 기체 유량계의교정에 가장 적합한 방법은?

1. 밸런스를 사용하여 교정한다.

2. 기준 탱크를 사용하여 교정한다.

3. 기준 유량계를 사용하여 교정한다.

4. 기준 체적관을 사용하여 교정한다.

정답 4번

해설. ④ 기준 체적관을 사용하여 교정한다.
기체는 압축성이 있어 무게로 달기 어렵기 때문에 기준 체적관(벨 프루버 등 체적을 정확히 아는 용기)을 사용해 통과 체적을 비교하는 방법이 가장 적합하다.
밸런스(질량 측정)·기준 탱크는 주로 액체 유량계 교정에 쓰인다.

56번

2.2kΩ의 저항에 220V의 전압이 사용되었다면 1초당 발생하는 열량은 몇 W인가?

1. 12

2. 22

3. 32

4. 42

정답 2번

해설. ② 22
풀이: 발생 열량(전력) P = V²/R = 220²/2200 = 48400/2200 = 22 W
1W = 1J/s 이므로 1초당 22J의 열이 발생한다.
(2.2kΩ = 2200Ω)

57번

가스분석 방법 중 CO₂의 농도를 측정할 수 없는 방법은?

1. 자기법

2. 도전율법

3. 적외선법

4. 열도전율법

정답 1번

해설. ① 자기법
자기법(자기식 O₂계)은 산소의 강한 상자성을 이용하므로 O₂ 측정에만 쓰인다.
CO₂는 도전율법(흡수액의 전기전도도 변화), 적외선법(적외선 흡수), 열도전율법(CO₂의 작은 열전도율)으로 측정할 수 있다.

58번

제어시스템에서 조작량이 제어 편차에 의해서 정해진 두 개의 값이 어느 편인가를 택하는 제어방식으로 제어결과가 다음과 같은 동작은?

1. 온오프동작

2. 비례동작

3. 적분동작

4. 미분동작

정답 1번

해설. ① 온오프동작
온오프(2위치) 동작은 제어편차의 부호에 따라 조작량이 정해진 두 값(ON 또는 OFF) 중 하나를 택하므로, 제어량이 목표값을 중심으로 계속 오르내리는 사이클링(그림)이 생긴다.
비례·적분·미분 동작은 조작량이 연속적으로 변하는 연속 동작이다.

59번

벨로우즈(Bellows)압력계에서 Bellows 탄성의 보조로 코일 스프링을 조합하여 사용하는 주된 이유는?

1. 감도를 증대시키기 위하여

2. 측정압력 범위를 넓히기 위하여

3. 측정지연 시간을 없애기 위하여

4. 히스테리시스 현상을 없애기 위하여

정답 4번

해설. ④ 히스테리시스 현상을 없애기 위하여
벨로우즈 자체는 탄성 한계가 작고 가압·감압 시 변위가 달라지는 히스테리시스가 생기기 쉽다.
그래서 내부에 코일 스프링을 조합해 스프링이 주로 힘을 받게 하여 히스테리시스를 줄이고 복원성을 좋게 한다.

60번

액체와 고체연료의 열량을 측정하는 열량계는?

1. 봄브식

2. 융커스식

3. 클리브랜드식

4. 태그식

정답 1번

해설. ① 봄브식
봄브식(봄베식) 열량계는 고압 산소를 채운 밀폐 용기 안에서 고체·액체 시료를 완전 연소시켜 발열량을 측정한다.
융커스식은 기체연료의 열량계이고, 클리브랜드식과 태그식은 인화점 시험기이다.

61번

내화물의 스폴링(spalling) 시험방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 시험체는 표준형 벽돌을 110±5℃에서 건조하여 사용한다.

2. 전 기공율 45% 이상의 내화벽돌은 공랭법에 의한다.

3. 시험편을 노 내에 삽입 후 소정의 시험온도에 도달하고 나서 약 15분간 가열한다.

4. 수냉법의 경우 노 내에서 시험편을 꺼내어 재빠르게 가열면 측을 눈금의 위치까지 물에 잠기게 하여 약 10분간 냉각한다.

정답 4번

해설. ④ 수냉법의 경우 노 내에서 시험편을 꺼내어 재빠르게 가열면 측을 눈금의 위치까지 물에 잠기게 하여 약 10분간 냉각한다.
스폴링 시험의 수냉법은 가열한 시험편의 가열면 쪽을 물에 약 3분간 담가 급랭한 뒤 꺼내어 공기 중에 두는 과정을 반복한다. 10분간 수냉하지 않는다.
①·②·③은 옳은 시험 조건이다.

62번

에너지 이용 합리화법에 따라 고효율에너지 인증대상기자재에 해당되지 않는 것은?

1. 펌프

2. 무정전 전원장치

3. 가정용 가스보일러

4. 발광다이오드 등 조명기기

정답 3번

해설. ③ 가정용 가스보일러
시행규칙 제20조에 따른 고효율에너지인증대상기자재는 펌프, 산업건물용 보일러, 무정전전원장치, 폐열회수형 환기장치, 발광다이오드(LED) 등 조명기기 등이다.
가정용 가스보일러는 인증대상이 아니라 효율관리기자재로 관리된다.

63번

내화물의 제조공정의 순서로 옳은 것은?

1. 혼련 → 성형 → 분쇄 → 소성 → 건조

2. 분쇄 → 성형 → 혼련 → 건조 → 소성

3. 혼련 → 분쇄 → 성형 → 소성 → 건조

4. 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성

정답 4번

해설. ④ 분쇄 → 혼련 → 성형 → 건조 → 소성
내화물은 원료를 분쇄하여 입도를 맞추고, 물·결합제와 섞어 반죽(혼련)한 뒤 성형하고, 건조한 다음 고온에서 소성하여 만든다.
건조를 거치지 않고 소성하면 균열이 생기므로 건조가 소성보다 먼저다.

64번

에너지이용 합리화법에 따라 열사용기자재 중 2종 압력용기의 적용범위로 옳은 것은?

1. 최고사용압력이 0.1MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.05m³ 이상인 것

2. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.04m³ 이상인 것

3. 최고사용압력이 0.1MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.03m³ 이상인 것

4. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.02m³ 이상인 것

정답 2번

해설. ② 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서 내부 부피가 0.04m³ 이상인 것
시행규칙 별표 1: 2종 압력용기는 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 보유하는 용기로서 내부 부피 0.04m³ 이상이거나, 동체 안지름 200mm 이상(증기헤더는 300mm 초과)이고 동체 길이 1000mm 이상인 것이다.

65번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지이용 합리화에 관한 기본계획 사항에 포함되지 않는 것은?

1. 에너지 절약형 경제구조로의 전환

2. 에너지이용 합리화를 위한 기술개발

3. 열사용기자재의 안전관리

4. 국가에너지정책목표를 달성하기 위하여 대통령령으로 정하는 사항

정답 4번

해설. ④ 국가에너지정책목표를 달성하기 위하여 대통령령으로 정하는 사항
법 제4조제2항: 기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환, 에너지이용효율의 증대, 기술개발, 홍보·교육, 에너지원간 대체, 열사용기자재의 안전관리, 가격예시제, 온실가스 배출 감축 대책, 그 밖에 기후에너지환경부령으로 정하는 사항이 포함된다.
'대통령령으로 정하는 국가에너지정책목표 사항'은 규정에 없다.

66번

다음 중 전로법에 의한 제강 작업시의 열원은?

1. 가스의 연소열

2. 코크스의 연소열

3. 석회석의 반응열

4. 용선내의 불순원소의 산화열

정답 4번

해설. ④ 용선내의 불순원소의 산화열
전로 제강은 외부 연료 없이 용선에 산소(공기)를 불어넣어 용선 속 C·Si·Mn·P 등 불순원소가 산화할 때 나오는 열로 정련 온도를 유지한다.
가스·코크스의 연소열이나 석회석 반응열(흡열)이 열원이 아니다.

67번

요로에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 재료를 가열하여 물리적 및 화학적 성질을 변화시키는 가열장치이다.

2. 석탄, 석유, 가스, 전기 등의 에너지를 다량으로 사용하는 설비이다.

3. 사용목적은 연료를 가열하여 수증기를 만들기 위함이다.

4. 조업방식에 따라 불연속식, 반연속식, 연속식으로 분류된다.

정답 3번

해설. ③ 사용목적은 연료를 가열하여 수증기를 만들기 위함이다.
요로(가마와 노)는 재료를 가열하여 물리적·화학적 변화를 일으키는 장치로 연료·전기 에너지를 많이 쓰며, 조업방식에 따라 불연속식·반연속식·연속식으로 나뉜다.
물을 가열해 수증기를 만드는 것은 보일러의 목적이다.

68번

에너지이용 합리화법에서 정한 에너지다소비사업자의 에너지관리기준이란?

1. 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준

2. 에너지관리 현황 조사에 대한 필요한 기준

3. 에너지 사용량 및 제품 생산량에 맞게 에너지를 소비하도록 만든 기준

4. 에너지관리 진단 결과 손실요인을 줄이기 위하여 필요한 기준

정답 1번

해설. ① 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준
법 제32조제1항: 기후에너지환경부장관은 관계 행정기관의 장과 협의하여 에너지다소비사업자가 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준(에너지관리기준)을 부문별로 정하여 고시한다.
②·③·④는 법에서 정한 정의가 아니다.

69번

에너지이용 합리화법에 따라 기후에너지환경부장관 및 산업통상부장관이 국내외 에너지 사정의 변동으로 에너지 수급에 중대한 차질이 발생될 경우 수급안정을 위해 취할 수 있는 조치 사항이 아닌 것은?

1. 에너지의 배급

2. 에너지의 비축과 저장

3. 에너지의 양도·양수의 제한 또는 금지

4. 에너지 수급의 안정을 위하여 기후에너지환경부령으로 정하는 사항

정답 4번

해설. ④ 에너지 수급의 안정을 위하여 기후에너지환경부령으로 정하는 사항
법 제7조제2항의 조치 사항: 지역별·주요 수급자별 에너지 할당, 에너지공급설비의 가동 및 조업, 에너지의 비축과 저장, 도입·수출입, 교환·분배 사용, 유통시설·경로, 에너지의 배급, 양도·양수의 제한 또는 금지, 그 밖에 대통령령으로 정하는 사항이다. 부령으로 정하는 사항은 없다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 문제와 보기를 고쳤다.

70번

규산칼슘 보온재에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 규산에 석회 및 무기질 보강 섬유를 섞어서 성형하고 다시 수증기로 처리하여 만든 것이다.

2. 플랜트 설비의 탑조류, 가열로, 배관류 등의 보온공사에 많이 사용된다.

3. 가볍고 단열성과 내열성은 뛰어나지만 내산성이 적고 끓는 물에 쉽게 붕괴된다.

4. 무기질 보온재로 다공질이며 최고 안전 사용온도는 약 650℃ 정도이다.

정답 3번

해설. ③ 가볍고 단열성과 내열성은 뛰어나지만 내산성이 적고 끓는 물에 쉽게 붕괴된다.
규산칼슘 보온재는 규산질 원료와 석회에 보강 섬유를 섞어 성형한 뒤 수증기로 처리(오토클레이브 양생)한 무기질 다공질 보온재로, 최고 안전사용온도가 약 650℃이다. 가볍고 기계적 강도가 크며 내수성이 좋아 끓는 물에도 쉽게 붕괴되지 않는다.
※ 석면은 현재 사용이 금지되어 있어 ①의 재료 표현을 현행에 맞게 고쳤다.

71번

에너지이용 합리화법에서 에너지의 절약을 위해 정한 “자발적 협약”의 평가 기준이 아닌 것은?

1. 계획대비 달성률 및 투자실적

2. 자원 및 에너지의 재활용 노력

3. 에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진

4. 에너지 절감량 또는 에너지의 합리적인 이용을 통한 온실가스배출 감축량

정답 3번

해설. ③ 에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진
시행규칙 제26조제2항의 자발적 협약 평가기준: 에너지절감량 또는 온실가스배출 감축량, 계획 대비 달성률 및 투자실적, 자원 및 에너지의 재활용 노력, 그 밖에 에너지절감·온실가스배출 감축에 관한 사항.
연구개발 및 보급촉진은 평가기준에 없다.

72번

보온을 두껍게 하면 방산열량(Q)은 적게 되지만 보온재의 비용(P)은 증대된다. 이 때 경제성을 고려한 최소치의 보온재 두께를 구하는 식은?

1. Q + P

2. Q² + P

3. Q + P²

4. Q² + P²

정답 1번

해설. ① Q + P
보온재가 두꺼워질수록 방산열량에 의한 손실비용(Q)은 줄고 보온재 비용(P)은 늘어난다.
두 비용의 합(Q + P)인 총비용이 최소가 되는 두께가 경제적 보온두께이다. 제곱을 더하는 식은 쓰지 않는다.

73번

고알루미나(high alumina)질 내화물의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 급열, 급냉에 대한 저항성이 적다.

2. 고온에서 부피변화가 크다.

3. 하중 연화온도가 높다.

4. 내마모성이 적다.

정답 3번

해설. ③ 하중 연화온도가 높다.
고알루미나질(Al₂O₃ 50% 이상) 내화물은 내화도와 하중 연화온도가 높고, 고온에서 부피 변화가 작으며, 급열·급랭에 대한 저항성(내스폴링성)과 내마모성이 크다.
따라서 ①·②·④는 반대로 설명한 것이다.

74번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 설치자가 변경된 경우 새로운 검사대상기기의 설치자는 그 변경일로부터 최대 며칠 이내에 검사대상기기 설치자 변경신고서를 제출하여야 하는가?

1. 7일

2. 10일

3. 15일

4. 20일

정답 3번

해설. ③ 15일
시행규칙 제31조의24: 검사대상기기의 설치자가 변경된 경우 새로운 설치자는 그 변경일부터 15일 이내에 검사대상기기 설치자 변경신고서를 한국에너지공단 이사장에게 제출하여야 한다.

75번

배관 내 유체의 흐름을 나타내는 무차원 수인 레이놀즈 수(Re)의 층류 흐름 기준은?

1. Re ＜ 1000

2. Re ＜ 2100

3. 2100 ＜ Re

4. 2100 ＜ Re ＜ 4000

정답 2번

해설. ② Re ＜ 2100
관 내 흐름은 레이놀즈수로 판별하며 Re < 2100(약 2100~2300)이면 층류, 2100~4000은 천이구역, 4000 이상이면 난류이다.
③은 층류가 아닌 영역, ④는 천이구역이다.

76번

다음 중 배관의 호칭법으로 사용되는 스케줄 번호를 산출하는데 직접적인 영향을 미치는 것은?

1. 관의 외경

2. 관의 사용온도

3. 관의 허용응력

4. 관의 열팽창계수

정답 3번

해설. ③ 관의 허용응력
스케줄 번호 Sch No. = 10 × P/S (P: 사용압력 kgf/cm², S: 허용응력 kgf/mm²)로 산출한다.
따라서 사용압력과 허용응력이 직접 영향을 주며, 외경·열팽창계수는 식에 들어가지 않는다. 사용온도는 허용응력을 통해 간접적으로만 관계된다.

77번

보온 단열재의 재료에 따른 구분에서 약 850 ~ 1200℃ 정도까지 견디며, 열 손실을 줄이기 위해 사용되는 것은?

1. 단열재

2. 보온재

3. 보냉재

4. 내화 단열재

정답 1번

해설. ① 단열재
안전사용온도에 따라 보냉재(100℃ 이하), 보온재(약 200~800℃), 단열재(약 800~1200℃), 내화단열재(약 1300℃ 이상)로 구분한다.
850~1200℃ 정도까지 견디며 열손실을 줄이는 재료는 단열재이다.

78번

터널가마(tunnel kiln)의 장점이 아닌 것은?

1. 소성이 균일하여 제품의 품질이 좋다.

2. 온도조절의 자동화가 쉽다.

3. 열효율이 좋아 연료비가 절감된다.

4. 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다.

정답 4번

해설. ④ 사용연료의 제한을 받지 않고 전력소비가 적다.
터널가마는 연속식 가마로 소성이 균일하고, 온도 조절 자동화가 쉬우며, 열효율이 좋아 연료비가 절감된다.
그러나 제품을 싣는 대차가 오염되지 않도록 사용연료에 제한을 받고, 대차 이동·송풍 등으로 전력소비가 크다.

79번

견요의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 석회석 클링커 제조에 널리 사용된다.

2. 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.

3. 제품의 예열을 이용하여 연소용 공기를 예열한다.

4. 이동 화상식이며 연속요에 속한다.

정답 2번

해설. ② 하부에서 연료를 장입하는 형식이다.
견요(샤프트 가마)는 상부에서 원료와 연료를 장입하고 하부로 제품을 꺼내는 연속식 수직형 가마이다.
석회 소성 등에 쓰이며, 제품이 내려오며 가진 열로 연소용 공기를 예열한다.

80번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비사업자는 연료·열 및 전력의 연간 사용량의 합계가 얼마 이상인자를 나타내는가?

1. 1천 티오이 이상인 자

2. 2천 티오이 이상인 자

3. 3천 티오이 이상인 자

4. 5천 티오이 이상인 자

정답 2번

해설. ② 2천 티오이 이상인 자
시행령 제35조: 에너지다소비사업자란 연료·열 및 전력의 연간 사용량 합계(연간 에너지사용량)가 2천 티오이(TOE) 이상인 자를 말한다.
에너지다소비사업자는 매년 1월 31일까지 전년도 에너지사용량 등을 시·도지사에게 신고해야 한다(법 제31조).

81번

수관보일러에서 수냉 노벽의 설치 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 고온의 연소열에 의해 내화물이 연화, 변형되는 것을 방지하기 위하여

2. 물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하기 위하여

3. 복사열을 흡수시켜 복사에 의한 열손실을 줄이기 위하여

4. 전열면적을 증가시켜 전열효율을 상승시키고 보일러 효율을 높이기 위하여

정답 2번

해설. ② 물의 순환을 좋게 하고 수관의 변형을 방지하기 위하여
수냉 노벽은 노벽에 수관을 배치하여 복사열을 흡수하므로 전열면적 증가, 노벽 내화물의 연화·변형 방지, 복사 열손실 감소 효과가 있다.
물의 순환을 좋게 하는 것은 수냉 노벽의 주된 설치 목적이 아니다.

82번

보일러에 부착되어 있는 압력계의 최고눈금은 보일러의 최고사용압력의 최대 몇 배 이하의 것을 사용해야 하는가?

1. 1.5배

2. 2.0배

3. 3.0배

4. 3.5배

정답 3번

해설. ③ 3.0배
열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준: 보일러 압력계의 최고눈금은 보일러 최고사용압력의 3배 이하로 하되 1.5배보다 작아서는 안 된다.
따라서 최대 3배 이하의 것을 사용한다.

83번

코르니시 보일러의 노통을 한쪽으로 편심부착시키는 주된 목적은?

1. 강도상 유리하므로

2. 전열면적을 크게 하기 위하여

3. 내부청소를 간편하게 하기 위하여

4. 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위하여

정답 4번

해설. ④ 보일러 물의 순환을 좋게 하기 위하여
코르니시 보일러는 노통이 1개인 노통보일러로, 노통을 동체 중심에서 한쪽으로 편심시켜 달면 노통 양쪽의 수온 차이로 대류가 생겨 보일러수의 순환이 좋아진다.
강도·전열면적·청소 편의가 주목적은 아니다.

84번

다음 무차원 수에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. Nusselt수는 열전달계수와 관계가 있다.

2. Prandtl수는 동점성계수와 관계가 있다.

3. Reynolds수는 층류 및 난류와 관계가 있다.

4. Stanton수는 확산계수와 관계가 있다.

정답 4번

해설. ④ Stanton수는 확산계수와 관계가 있다.
스탠턴수 St = h/(ρ·cₚ·V) = Nu/(Re·Pr)로 열전달계수와 관계된 무차원수이다.
누셀트수는 열전달계수, 프란틀수는 동점성계수/열확산계수, 레이놀즈수는 층류·난류 판별과 관계가 있다.

85번

노통보일러에서 갤로웨이관(Galloway tube)을 설치하는 이유가 아닌 것은?

1. 전열면적의 증가

2. 물의 순환 증가

3. 노통의 보강

4. 유동저항 감소

정답 4번

해설. ④ 유동저항 감소
갤로웨이관은 노통을 가로질러 설치하는 원추형 수관으로, 전열면적 증가, 보일러수의 순환 촉진, 노통 보강의 효과가 있다.
노통 안 연소가스의 흐름을 가로막으므로 유동저항은 오히려 늘어난다.

86번

피복 아크 용접에서 루트 간격이 크게 되었을 때 보수하는 방법으로 틀린 것은?

1. 맞대기 이음에서 간격이 6mm 이하일 때에는 이음부의 한 쪽 또는 양 쪽에 덧붙이를 하고 깎아내어 간격을 맞춘다.

2. 맞대기 이음에서 간격이 16mm 이상일때에는 판의 전부 혹은 일부를 바꾼다.

3. 필릿 용접에서 간격이 1.5 ~ 4.5mm 일때에는 그대로 용접해도 좋지만 벌어진 간격만큼 각장을 작게 한다.

4. 필릿 용접에서 간격이 1.5mm 이하일 때에는 그대로 용접한다.

정답 3번

해설. ③ 필릿 용접에서 간격이 1.5 ~ 4.5mm 일때에는 그대로 용접해도 좋지만 벌어진 간격만큼 각장을 작게 한다.
필릿 용접에서 루트 간격이 1.5~4.5mm이면 그대로 용접하되 벌어진 간격만큼 각장(다리 길이)을 크게 해야 한다.
①·②·④는 루트 간격 보수 요령으로 옳다.

87번

유량 7m³/s의 주철제 도수관의 지름(mm)은? (단, 평균유속(V)은 3m/s 이다.)

1. 680

2. 1312

3. 1723

4. 2163

정답 3번

해설. ③ 1723
풀이: Q = (π/4)D²V → D = √(4Q/(πV))
= √(4 × 7/(π × 3)) = √2.971 ≒ 1.724 m ≒ 1723 mm
(유량 m³/s와 유속 m/s로 계산하면 지름이 m 단위로 나온다.)

88번

보일러 응축수 탱크의 가장 적절한 설치위치는?

1. 보일러 상단부와 응축수 탱크의 하단부를 일치시킨다.

2. 보일러 하단부와 응축수 탱크의 하단부를 일치시킨다.

3. 응축수 탱크는 응축수 회수배관보다 낮게 설치한다.

4. 응축수 탱크는 송출 증기관과 동일한 양정을 갖는 위치에 설치한다.

정답 3번

해설. ③ 응축수 탱크는 응축수 회수배관보다 낮게 설치한다.
응축수는 중력으로 흘러 들어오도록 회수하는 것이 기본이므로 응축수 탱크는 회수배관보다 낮은 위치에 둔다.
보일러 상·하단부나 증기관과 높이를 맞추는 것은 설치 기준이 아니다.

89번

보일러수의 분출시기가 아닌 것은?

1. 보일러 가동 전 관수가 정지되었을 때

2. 연속운전일 경우 부하가 가벼울 때

3. 수위가 지나치게 낮아졌을 때

4. 프라이밍 및 포밍이 발생할 때

정답 3번

해설. ③ 수위가 지나치게 낮아졌을 때
분출은 보일러수의 농축을 막기 위해 하며, 가동 전(불순물이 가라앉았을 때), 연속운전 시 부하가 가벼울 때, 프라이밍·포밍이 생길 때, 수위가 높을 때 한다.
수위가 낮을 때 분출하면 저수위 사고(과열)의 위험이 커진다.

90번

이온 교환체에 의한 경수의 연화 원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거

2. 산소 원자와 수지가 결합하여 경도 성분 제거

3. 물속의 음이온과 양이온이 동시에 수지와 결합하여 경도성분 제거

4. 수지가 물속의 모든 이물질과의 결합하여 경도성분 제거

정답 1번

해설. ① 수지의 성분과 Na형의 양이온과 결합하여 경도성분 제거
Na형 양이온교환수지에 경수를 통과시키면 수지의 Na⁺가 경도성분인 Ca²⁺·Mg²⁺와 교환되어 경도성분이 수지에 붙고 Na⁺가 물로 나온다.
산소와의 결합, 음·양이온 동시 결합(혼상식 탈염), 모든 이물질 결합은 연화 원리가 아니다.

91번

증발량 2 ton/h, 최고사용압력이 10kg/cm², 급수온도 20℃, 최대 증발율 25kg/m²·h인 원통 보일러에서 평균 증발률을 최대 증발률의 90%로 할 때, 평균 증발량(kg/h)은?

1. 1200

2. 1500

3. 1800

4. 2100

정답 3번

해설. ③ 1800
풀이: 평균 증발률을 최대 증발률의 90%로 하면 평균 증발량도 최대 증발량(2 ton/h)의 90%가 된다.
평균 증발량 = 2000 kg/h × 0.9 = 1800 kg/h
(최고사용압력·급수온도는 이 계산에 필요 없는 조건이다.)

92번

동체의 안지름이 2000 mm, 최고사용압력이 12kg/cm²인 원통보일러 동판의 두께(mm)는? (단, 강판의 인장강도 40kg/mm², 안전율 4.5, 용접부의 이음효율(η) 0.71, 부식여유는 2mm이다.)

1. 12

2. 16

3. 19

4. 21

정답 4번

해설. ④ 21
풀이: t = PD/(200σₐη) + α (P: kgf/cm², D: mm, σₐ: kgf/mm²)
허용응력 σₐ = 40/4.5 ≒ 8.89 kgf/mm²
t = 12 × 2000/(200 × 8.89 × 0.71) + 2 = 24000/1262.2 + 2 ≒ 19.0 + 2 = 21 mm

93번

아래 벽체구조(내측부터 ① 콘크리트, ② 글라스울, ③ 석고보드 순)의 열관류율(kcal/h·m²·℃)은? (단, 내측 열전도저항 값은 0.05m²·h·℃/kcal이며, 외측 열전도저항 값은 0.13m²·h·℃/kcal)

재료	두께(mm)	열전도율(kcal/h·m·℃)
① 콘크리트	200	1.4
② 글라스울	75	0.033
③ 석고보드	20	0.21

1. 0.37

2. 0.57

3. 0.87

4. 0.97

정답 1번

해설. ① 0.37
풀이: 전체 열저항 R = r(내측) + Σ(두께/열전도율) + r(외측)
= 0.05 + 0.2/1.4 + 0.075/0.033 + 0.02/0.21 + 0.13
= 0.05 + 0.143 + 2.273 + 0.095 + 0.13 ≒ 2.691 m²·h·℃/kcal
열관류율 K = 1/R ≒ 0.37 kcal/h·m²·℃

94번

보일러의 과열에 의한 압궤(Collapse)의 발생부분이 아닌 것은?

1. 노통 상부

2. 화실천장

3. 연관

4. 가셋스테이

정답 4번

해설. ④ 가셋스테이
압궤는 외압을 받는 부분이 과열로 강도가 떨어져 안쪽으로 찌그러지는 현상으로, 노통 상부, 화실 천장, 연관 등에서 생긴다.
가셋스테이는 경판을 보강하는 지지재로 인장력을 받으므로 압궤가 생기는 부분이 아니다.

95번

보일러 설치공간의 계획 시 바닥으로부터 보일러 동체의 최상부까지의 높이가 4.4m라면, 바닥으로부터 상부 건축구조물까지의 최소높이는 얼마 이상을 유지하여야 하는가? (단, 소형보일러 및 주철제보일러가 아닌 보일러이며, 작업대는 설치하지 않았다.)

1. 5.0m 이상

2. 5.3m 이상

3. 5.6m 이상

4. 5.9m이상

정답 3번

해설. ③ 5.6m 이상
열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준: 옥내 설치 보일러는 동체 최상부에서 천정·배관 등 상부 구조물까지 1.2m 이상(소형보일러·주철제보일러는 0.6m 이상)이어야 한다.
4.4 + 1.2 = 5.6m 이상
※ 현행 검사기준에 맞게 보일러 종류 조건을 넣었다.

96번

결정조직을 조정하고 연화시키기 위한 열처리 조작으로 용접에서 발생한 잔류응력을 제거하기 위한 것은?

1. 뜨임(tempering)

2. 풀림(annealing)

3. 담금질(quenching)

4. 불림(normalizing)

정답 2번

해설. ② 풀림(annealing)
풀림은 가열 후 서서히 냉각하여 결정조직을 조정·연화시키고 용접 등에서 생긴 잔류응력을 제거하는 열처리이다.
뜨임은 담금질한 강의 인성 회복, 담금질은 급랭 경화, 불림은 공기 중 냉각으로 조직을 미세화·표준화하는 처리이다.

97번

최고사용압력 1.5MPa, 파형 형상에 따른 정수(C)를 1100으로 할 때 노통의 평균지름이 1100 mm인 파형노통의 최소 두께는?

1. 10mm

2. 15mm

3. 20mm

4. 25mm

정답 2번

해설. ② 15mm
풀이: 파형노통의 최소 두께 t = 10PD/C (P: MPa, D: mm)
= 10 × 1.5 × 1100/1100 = 15 mm
(P를 kgf/cm²로 쓰면 t = PD/C, 15 × 1100/1100 = 15mm로 같다.)

98번

상향 버킷식 증기트랩에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 응축수의 유입구와 유출구의 차압이 없어도 배출이 가능하다.

2. 가동 시 공기 빼기를 하여야 하며 겨울철 동결 우려가 있다.

3. 배관계통에 설치하여 배출용으로 사용된다.

4. 장치의 설치는 수평으로 한다.

정답 1번

해설. ① 응축수의 유입구와 유출구의 차압이 없어도 배출이 가능하다.
상향 버킷식 증기트랩은 버킷의 부력으로 밸브를 여닫고 증기압(입·출구 차압)으로 응축수를 밀어 올려 배출하므로 차압이 있어야 작동한다.
가동 시 공기빼기가 필요하고 동결 우려가 있으며, 수평으로 설치한다.

99번

NaOH 8g을 200L의 수용액에 녹이면 pH는?

1. 9

2. 10

3. 11

4. 12

정답 3번

해설. ③ 11
풀이: NaOH 몰수 = 8/40 = 0.2 mol
농도 = 0.2/200 = 0.001 mol/L = 10⁻³ M (강염기, 완전 해리)
pOH = −log(10⁻³) = 3 → pH = 14 − 3 = 11

100번

프라이밍 및 포밍이 발생한 경우 조치 방법으로 틀린 것은?

1. 압력을 규정압력으로 유지한다.

2. 보일러수의 일부를 분출하고 새로운 물을 넣는다.

3. 증기밸브를 열고 수면계의 수위 안정을 기다린다.

4. 안전밸브, 수면계의 시험과 압력계 연락관을 취출하여 본다.

정답 3번

해설. ③ 증기밸브를 열고 수면계의 수위 안정을 기다린다.
프라이밍·포밍이 생기면 연소를 줄이고 주증기밸브를 닫아 수위 안정을 기다리며, 압력을 규정압력으로 유지하고, 보일러수 일부를 분출해 새 물로 바꾸고, 안전밸브·수면계·압력계 연락관을 점검한다.
증기밸브를 열면 증기 방출로 수면이 더 불안정해진다.

에너지관리기사 필기 2017년 4회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

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