에너지관리기사 필기 2018년 2회 기출문제 정답 및 해설

1번

연도가스 분석결과 CO₂ 12.0%, O₂ 6.0%, CO 0.0%이라면 CO₂max는 몇 %인가?

1. 13.8

2. 14.8

3. 15.8

4. 16.8

정답 4번

해설. ④ CO₂max = 21×CO₂/(21−O₂) 이다.
풀이: CO가 0%이므로 완전연소로 보고 CO₂max = 21×12.0/(21−6.0) = 252/15 = 16.8%.
①~③은 계산값과 맞지 않는다.

2번

연소관리에 있어서 과잉공기량 조절 시 다음 중 최소가 되게 조절하여야 할 것은? (단, Ls：배가스에 의한 열손실량, Li：불완전연소에 의한 열손실량, Lc：연소에 의한 열손실량, Lr：열복사에 의한 열손실량일 때를 나타낸다.)

1. Ls＋Li

2. Ls＋Lr

3. Li＋Lc

4. Li

정답 1번

해설. ① 과잉공기량은 배기가스 열손실(Ls)과 불완전연소 손실(Li)의 합이 최소가 되도록 조절한다.
공기가 많으면 배가스량이 늘어 Ls가 커지고, 공기가 적으면 불완전연소로 Li가 커지므로 두 손실의 합이 최소인 점이 최적 공기비다. Lc·Lr은 과잉공기 조절의 직접 기준이 아니다.

3번

다음 중 분해폭발성 물질이 아닌 것은?

1. 아세틸렌

2. 히드라진

3. 에틸렌

4. 수소

정답 4번

해설. ④ 수소는 산소(공기)와 반응해야 폭발하는 가연성 가스로, 단독으로 분해폭발하지 않는다.
아세틸렌(C₂H₂), 히드라진(N₂H₄), 에틸렌(C₂H₄)은 산소 없이도 압력·충격 등에 의해 분해하면서 폭발할 수 있는 분해폭발성 물질이다.

4번

과잉공기량이 연소에 미치는 영향으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 열효율

2. CO 배출량

3. 노 내 온도

4. 연소 시 와류 형성

정답 4번

해설. ④ 연소 시 와류 형성은 버너 구조·공기 흡입 방식에 따라 정해지며 과잉공기량과는 거리가 멀다.
과잉공기량이 많으면 배기가스 손실로 열효율이 떨어지고 노 내 온도가 낮아지며, 적으면 CO 배출량이 늘어난다. 따라서 ①~③은 과잉공기량의 직접적인 영향이다.

5번

최소착화에너지(MIE)의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 질소농도의 증가는 최소착화에너지를 감소시킨다.

2. 산소농도가 많아지면 최소착화에너지는 증가한다.

3. 최소착화에너지는 압력증가에 따라 감소한다.

4. 일반적으로 분진의 최소착화에너지는 가연성가스보다 작다.

정답 3번

해설. ③ 최소착화에너지(MIE)는 압력이 높아지면 분자 간 거리가 가까워져 감소한다.
① 질소(불활성 기체) 농도가 증가하면 MIE는 증가한다. ② 산소농도가 많아지면 MIE는 감소한다. ④ 분진의 MIE는 일반적으로 가연성 가스보다 크다.

6번

기체연료용 버너의 구성요소가 아닌 것은?

1. 가스량 조절부

2. 공기/가스 혼합부

3. 보염부

4. 통풍구

정답 4번

해설. ④ 통풍구는 기체연료 버너의 구성요소가 아니다.
기체연료용 버너는 가스량을 조절하는 가스량 조절부, 공기와 가스를 섞는 공기/가스 혼합부, 화염을 안정시키는 보염부(보염기)로 구성된다. 통풍은 연소실·연돌 쪽 설비에 해당한다.

7번

다음 중 습식집진장치의 종류가 아닌 것은?

1. 멀티클론(multiclone)

2. 제트 스크러버(jet scrubber)

3. 사이클론 스크러버(cyclone scrubber)

4. 벤츄리 스크러버(venturi scrubber)

정답 1번

해설. ① 멀티클론은 여러 개의 소형 사이클론을 병렬로 묶은 건식(원심력식) 집진장치다.
제트 스크러버, 사이클론 스크러버, 벤투리 스크러버는 물(세정액)을 분사해 분진을 포집하는 습식(세정식) 집진장치이다.

8번

다음 중 연소 전에 연료와 공기를 혼합하여 버너에서 연소하는 방식인 예혼합 연소방식버너의 종류가 아닌 것은?

1. 저압버너

2. 중압버너

3. 고압버너

4. 송풍버너

정답 2번

해설. ② 예혼합 연소방식 버너에는 저압버너, 고압버너, 송풍버너가 있으며 중압버너는 분류에 없다.
저압버너는 가스 분출 압력으로 공기를 흡입하고, 고압버너는 높은 가스압으로 공기를 흡입하며, 송풍버너는 송풍기로 공기를 가압 공급해 혼합한다.

9번

연소가스에 들어 있는 성분을 CO₂, CₘHₙ, O₂, CO의 순서로 흡수 분리시킨 후 체적 변화로 조성을 구하고, 이어 잔류가스에 공기나 산소를 혼합, 연소시켜 성분을 분석하는 기체연료 분석 방법은?

1. 헴펠법

2. 치환법

3. 리비히법

4. 에슈카법

정답 1번

해설. ① 헴펠법은 CO₂(KOH 용액) → CₘHₙ(발연황산) → O₂(피로갈롤) → CO(암모니아성 염화제1구리) 순으로 흡수시킨 뒤, 잔류가스(H₂·CH₄)는 연소시켜 분석한다.
치환법은 액체연료 비중 측정, 리비히법은 원소분석(C·H), 에슈카법은 석탄 중 황분 정량에 쓰인다.

10번

다음 중 중유연소의 장점이 아닌 것은?

1. 회분을 전혀 함유하지 않으므로 이것에 의한 장해는 없다.

2. 점화 및 소화가 용이하며, 화력의 가감이 자유로워 부하 변동에 적용이 용이하다.

3. 발열량이 석탄보다 크고, 과잉공기가 적어도 완전 연소시킬 수 있다.

4. 재가 적게 남으며, 발열량, 품질 등이 고체연료에 비해 일정하다.

정답 1번

해설. ① 중유에도 소량의 회분(바나듐·나트륨 등)이 들어 있어 고온부식 등 장해를 일으키므로 '회분을 전혀 함유하지 않는다'는 틀린 설명이다.
②~④ 점화·소화가 쉽고 부하 변동 대응이 쉬우며, 발열량이 석탄보다 크고 적은 과잉공기로 완전연소되며, 품질이 고체연료보다 일정한 것은 중유연소의 장점이다.

11번

보일러실에 자연환기가 안될 때 실외로부터 공급하여야 할 공기는 벙커C유 1L 당 최소 몇 Nm³이 필요한가? (단, 벙커C유의 이론공기량은 10.24Nm³/kg, 비중은 0.96, 연소장치의 공기비는 1.3으로 한다.)

1. 11.34

2. 12.78

3. 15.69

4. 17.85

정답 2번

해설. ② 필요 공기량 = 연료량(kg)×공기비×이론공기량이다.
풀이: 벙커C유 1L의 질량 = 1L×0.96kg/L = 0.96kg
실제공기량 = 0.96×1.3×10.24 = 12.78Nm³
따라서 1L당 최소 약 12.78Nm³의 공기를 공급해야 한다.

12번

수소가 완전 연소하여 물이 될 때 수소와 연소용 산소와 물의 몰(mol)비는?

1. 1：1：1

2. 1：2：1

3. 2：1：2

4. 2：1：3

정답 3번

해설. ③ 수소의 완전연소 반응식은 2H₂ + O₂ → 2H₂O 이다.
따라서 수소 : 산소 : 물의 몰비는 2 : 1 : 2이다. 수소 1몰 기준으로는 H₂ + ½O₂ → H₂O 이므로 비율은 같다.

13번

버너에서 발생하는 역화의 방지대책과 거리가 먼 것은?

1. 버너 온도를 높게 유지한다.

2. 리프트 한계가 큰 버너를 사용한다.

3. 다공 버너의 경우 각각의 연료분출구를 작게 한다.

4. 연소용 공기를 분할 공급하여 일차공기를 착화범위보다 적게 한다.

정답 1번

해설. ① 버너 온도가 높으면 혼합기의 연소속도가 빨라져 역화가 오히려 쉽게 일어나므로 방지대책이 아니다.
리프트 한계가 큰 버너 사용, 다공 버너의 분출구를 작게 하기, 일차공기를 착화범위보다 적게 하기는 모두 분출속도를 연소속도보다 크게 유지하거나 혼합기 연소를 억제해 역화를 막는 방법이다.

14번

미분탄 연소의 특징이 아닌 것은?

1. 큰 연소실이 필요하다.

2. 마모부분이 많아 유지비가 많이 든다.

3. 분쇄시설이나 분진처리시설이 필요하다.

4. 중유연소기에 비해 소요 동력이 적게 필요하다.

정답 4번

해설. ④ 미분탄 연소는 석탄을 미세하게 분쇄하는 미분기와 이송 설비가 필요해 중유연소보다 소요 동력이 많다.
① 연소시간이 길어 큰 연소실이 필요하고, ② 분쇄·이송 계통의 마모로 유지비가 많이 들며, ③ 분쇄시설과 집진시설이 필요하다는 것은 미분탄 연소의 특징이다.

15번

등유(C₁₀H₂₀)를 연소시킬 때 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm³/kg 인가?

1. 15.6

2. 13.5

3. 11.4

4. 9.2

정답 3번

해설. ③ 이론공기량 A₀ = 이론산소량/0.21 이다.
풀이: C₁₀H₂₀ + 15O₂ → 10CO₂ + 10H₂O, 분자량 140
이론산소량 O₀ = 15×22.4/140 = 2.4Nm³/kg
A₀ = 2.4/0.21 = 11.43 ≒ 11.4Nm³/kg

16번

다음 석탄의 성질 중 연소성과 가장 관계가 적은 것은?

1. 비열

2. 기공률

3. 점결성

4. 열전도율

정답 3번

해설. ③ 점결성은 가열 시 석탄이 연화·용융해 덩어리지는 성질로, 코크스 제조와 관계가 깊고 연소성과는 관계가 가장 적다.
비열·기공률·열전도율은 석탄 입자의 가열 속도, 산소 확산, 착화·연소 속도에 직접 영향을 주므로 연소성과 관계가 있다.

17번

연소상태에 따라 매연 및 먼지의 발생량이 달라진다. 다음 설명 중 잘못된 것은?

1. 매연은 탄화수소가 분해 연소할 경우에 미연의 탄소입자가 모여서 된 것이다.

2. 매연의 종류 중 질소산화물 발생을 방지하기 위해서는 과잉공기량을 늘리고 노내압을 높게 한다.

3. 배기 먼지를 적게 배출하기 위한 건식집진장치는 사이클론, 멀티클론, 백필터 등이 있다.

4. 먼지 입자는 연료에 포함된 회분의 양, 연소방식, 생산물질의 처리방법 등에 따라서 발생하는 것이다.

정답 2번

해설. ② 질소산화물(NOx)은 고온·고산소 조건에서 많이 생기므로, 과잉공기량을 줄이고 연소온도를 낮춰야 억제된다. 또 NOx는 매연의 종류가 아니다.
① 매연은 미연 탄소입자의 집합이고, ③ 사이클론·멀티클론·백필터는 건식 집진장치이며, ④ 먼지는 회분량·연소방식 등에 따라 발생량이 달라진다.

18번

액체연료 1kg 중에 같은 질량의 성분이 포함될 때, 다음 중 고위발열량에 가장 크게 기여하는 성분은?

1. 수소

2. 탄소

3. 황

4. 회분

정답 1번

해설. ① 고위발열량(kJ/kg)은 수소 약 142000, 탄소 약 33900, 황 약 9300 정도로 같은 질량이면 수소가 가장 크다.
수소는 연소하여 물을 만들며 응축잠열까지 포함하는 고위발열량에서 기여가 특히 크다. 회분은 불연성분이라 발열량에 기여하지 않는다.

19번

연소가스 중의 질소산화물 생성을 억제하기 위한 방법으로 틀린 것은?

1. 2단 연소

2. 고온 연소

3. 농담 연소

4. 배기가스 재순환 연소

정답 2번

해설. ② 고온 연소는 공기 중 질소가 산화되는 열적 NOx 생성을 크게 늘리므로 억제 방법이 아니다.
2단 연소, 농담 연소, 배기가스 재순환 연소는 화염 온도와 산소 농도를 낮춰 NOx 생성을 억제하는 대표적인 저NOx 연소법이다.

20번

프로판(Propane)가스 2kg을 완전 연소시킬 때 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm³인가?

1. 6

2. 8

3. 16

4. 24

정답 4번

해설. ④ 이론공기량 = 연료 몰수×이론산소 몰수×22.4/0.21 이다.
풀이: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O, 분자량 44
프로판 2kg = 2/44 kmol
이론산소량 = (2/44)×5×22.4 = 5.09Nm³
이론공기량 = 5.09/0.21 = 24.2 ≒ 24Nm³

21번

98.1kPa, 60℃에서 질소 2.3kg, 산소 1.8kg의 기체 혼합물이 등엔트로피 상태로 압축되어 압력이 343kPa로 되었다. 이 때 내부에너지 변화는 약 몇 kJ인가? (단, 혼합 기체의 정적비열은 0.711kJ/(kgㆍK)이고, 비열비는 1.4이다.)

1. 325

2. 417

3. 498

4. 562

정답 2번

해설. ② 등엔트로피 압축: T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k), ΔU = mCᵥΔT.
풀이: T₁ = 60+273.15 = 333.15K
T₂ = 333.15×(343/98.1)^(0.4/1.4) = 333.15×1.430 ≒ 476.4K
m = 2.3+1.8 = 4.1kg
ΔU = 4.1×0.711×(476.4−333.15) ≒ 417.6kJ ≒ 417kJ

22번

온도가 800K이고 질량이 10kg인 구리를 온도 290K인 100kg의 물 속에 넣었을 때 이 계 전체의 엔트로피 변화는 몇 kJ/K인가? (단, 구리와 물의 비열은 각각 0.398kJ/(kgㆍK), 4.185kJ/(kgㆍK)이고, 물은 단열된 용기에 담겨 있다.)

1. －3.973

2. 2.897

3. 4.424

4. 6.870

정답 2번

해설. ② 열평형 온도를 구한 뒤 각 물체의 엔트로피 변화 mc·ln(Tf/T)를 더한다.
풀이: Tf = (10×0.398×800+100×4.185×290)/(10×0.398+100×4.185) ≒ 294.8K
구리: 10×0.398×ln(294.8/800) ≒ −3.973kJ/K
물: 100×4.185×ln(294.8/290) ≒ +6.877kJ/K
합계 ≒ 2.90kJ/K → 약 2.897kJ/K

23번

비압축성 유체의 체적팽창계수 β에 대한 식으로 옳은 것은?

1. β=0

2. β=1

3. β＞0

4. β＞1

정답 1번

해설. ① 체적팽창계수 β = (1/V)(∂V/∂T)_P 이다.
비압축성 유체는 온도·압력이 변해도 체적(밀도)이 변하지 않는 것으로 가정하므로 ∂V/∂T = 0, 즉 β = 0이다. ②~④처럼 β가 0이 아닌 값을 가지면 체적이 온도에 따라 변하는 유체가 된다.

24번

압력 200kPa, 체적 1.66m³의 상태에 있는 기체가 정압조건에서 초기 체적의 1/2로 줄었을 때 이 기체가 행한 일은 약 몇 kJ인가?

1. －166

2. －198.5

3. －236

4. －245.5

정답 1번

해설. ① 정압과정의 일 W = P(V₂−V₁) 이다.
풀이: V₂ = 1.66/2 = 0.83m³
W = 200kPa×(0.83−1.66)m³ = −166kJ
부호가 음(−)이므로 기체가 외부로부터 166kJ의 일을 받았다(압축).

25번

실린더 속에 100g의 기체가 있다. 이 기체가 피스톤의 압축에 따라서 2kJ의 일을 받고 외부로 3kJ의 열을 방출했다. 이 기체의 단위 kg 당 내부에너지는 어떻게 변화하는가?

1. 1kJ/kg 증가한다.

2. 1kJ/kg 감소한다.

3. 10kJ/kg 증가한다.

4. 10kJ/kg 감소한다.

정답 4번

해설. ④ 열역학 제1법칙 ΔU = Q − W (Q: 받은 열, W: 한 일).
풀이: Q = −3kJ(방출), W = −2kJ(일을 받음)
ΔU = −3 − (−2) = −1kJ
질량 0.1kg이므로 Δu = −1/0.1 = −10kJ/kg → 10kJ/kg 감소한다.

26번

일정한 질량유량으로 수평하게 증기가 흐르는 노즐이 있다. 노즐 입구에서 엔탈피는 3205kJ/kg이고, 증기 속도는 15m/s이다. 노즐 출구에서의 증기 엔탈피가 2994kJ/kg일 때 노즐 출구에서의 증기의 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 정상상태로서 외부와의 열교환은 없다고 가정한다.)

1. 500

2. 550

3. 600

4. 650

정답 4번

해설. ④ 단열 정상유동 노즐: h₁ + V₁²/2 = h₂ + V₂²/2.
풀이: V₂ = √(2(h₁−h₂) + V₁²)
= √(2×(3205−2994)×1000 + 15²) = √(422000+225) ≒ 649.8m/s ≒ 650m/s
(엔탈피 kJ/kg를 J/kg로 바꾸기 위해 1000을 곱한다.)

27번

공기를 작동유체로 하는 Diesel cycle의 온도범위가 32℃~3200℃이고 이 cycle의 최고 압력이 6.5MPa, 최초 압력이 160kPa일 경우 열효율은 약 얼마인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

1. 41.4%

2. 46.5%

3. 50.9%

4. 55.8%

정답 3번

해설. ③ η = 1 − (1/ε^(k−1))×(σ^k−1)/(k(σ−1)).
풀이: 압축비 ε = (6500/160)^(1/1.4) ≒ 14.10
T₂ = 305.15×ε^0.4 ≒ 879.4K
차단비 σ = T₃/T₂ = 3473.15/879.4 ≒ 3.95
η = 1 − (1/14.10^0.4)×(3.95^1.4−1)/(1.4×2.95) ≒ 0.509 → 50.9%

28번

그림과 같은 카르노 냉동 사이클에서 성적 계수는 약 얼마인가? (단, 각 사이클에서의 엔탈피(h)는 h₁=h₄=98kJ/kg, h₂=231kJ/kg, h₃=282kJ/kg이다.)

1. 1.9

2. 2.3

3. 2.6

4. 3.3

정답 3번

해설. ③ 냉동기 성적계수 COP = 냉동효과/압축일 = (h₂−h₁)/(h₃−h₂).
그림에서 1→2 증발, 2→3 압축, 3→4 응축, 4→1 팽창(h₁=h₄)이다.
풀이: COP = (231−98)/(282−231) = 133/51 ≒ 2.6

29번

밀폐계에서 비가역 단열과정에 대한 엔트로피 변화를 옳게 나타낸 식은? (단, S는 엔트로피, Cₚ는 정압비열, T는 온도, R은 기체상수, P는 압력, Q는 열량을 나타낸다.)

1. dS=0

2. dS＞0

3. dS = Cₚ(dT/T) − R(dP/P)

4. dS = δQ/T

정답 2번

해설. ② 비가역 과정에서 dS > δQ/T 이고, 단열이면 δQ = 0이므로 dS > 0이다.
① dS = 0은 가역 단열(등엔트로피) 과정, ③은 이상기체의 일반적인 엔트로피 변화식, ④ dS = δQ/T는 가역 과정의 정의식이다.

30번

압력이 1000kPa이고 온도가 400℃인 과열증기의 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가? (단, 압력이 1000kPa일 때 포화온도는 179.1℃, 포화증기의 엔탈피는 2775kJ/kg이고, 과열증기의 평균비열은 2.2kJ/(kgㆍK)이다.)

1. 1547

2. 2452

3. 3261

4. 4453

정답 3번

해설. ③ 과열증기 엔탈피 = 포화증기 엔탈피 + 평균비열×과열도.
풀이: 과열도 = 400−179.1 = 220.9℃(K)
h = 2775 + 2.2×220.9 = 2775 + 486.0 ≒ 3261kJ/kg

31번

표준 증기압축 냉동사이클을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

1. 압축과정에서는 기체상태의 냉매가 단열압축되어 고온고압의 상태가 된다.

2. 증발과정에서는 일정한 압력상태에서 저온부로부터 열을 공급 받아 냉매가 증발한다.

3. 응축과정에서는 냉매의 압력이 일정하며 주위로의 열방출을 통해 냉매가 포화액으로 변한다.

4. 팽창과정은 단열상태에서 일어나며, 대부분 등엔트로피 팽창을 한다.

정답 4번

해설. ④ 표준 증기압축 냉동사이클의 팽창과정은 팽창밸브의 교축(스로틀링) 과정으로, 등엔탈피 과정이며 등엔트로피 과정이 아니다.
①은 단열압축, ②는 정압 증발, ③은 정압 응축으로 옳은 설명이다.

32번

이상기체를 등온과정으로 초기 체적의 1/2로 압축하려 한다. 이때 필요한 압축일의 크기는? (단, m은 질량, R은 기체상수, T는 온도이다.)

1. 1/2mRT×ln2

2. mRT×ln2

3. 2mRT×ln2

4. mRT×(ln(1/2))²

정답 2번

해설. ② 등온 압축일 W = mRT·ln(V₁/V₂) 이다.
풀이: V₂ = V₁/2 이므로 W = mRT·ln2 (크기)
①은 ½배, ③은 2배로 틀리고, ④는 로그를 제곱한 형태로 식이 맞지 않는다.

33번

이상기체 1mol이 그림의 b 과정(2 → 3 과정)을 따를 때 내부에너지의 변화량은 약 몇 J 인가? (단, 정적비열은 1.5×R이고, 기체상수 R은 8.314kJ/(kmolㆍK) 이다.)

1. －333

2. －665

3. －998

4. －1662

정답 3번

해설. ③ b 과정(2→3)은 정압과정이고 내부에너지 변화 ΔU = nCᵥΔT 이다.
풀이: ΔT = 70−150 = −80K, Cᵥ = 1.5×8.314 = 12.471J/(mol·K)
ΔU = 1×12.471×(−80) ≒ −998J
(8.314kJ/(kmol·K) = 8.314J/(mol·K))

34번

다음 온도(T)-엔트로피(s) 선도에 나타난 랭킨(Rankine) 사이클의 효율을 바르게 나타낸 것은?

1. 면적 1-2-3-4-1 / 면적 5-2-3-6-5

2. 1 − (면적 1-2-3-4-1 / 면적 5-2-3-6-5)

3. 면적 1-4-6-5-1 / 면적 5-2-3-6-5

4. 면적 1-2-3-4-1 / 면적 5-1-4-6-5

정답 1번

해설. ① 랭킨 사이클 효율 = 순일/공급열량이다.
T-s 선도에서 순일은 사이클이 둘러싼 면적 1-2-3-4-1, 공급열량은 2→3 가열과정 아래 면적 5-2-3-6-5이다. 따라서 η = 면적(1-2-3-4-1)/면적(5-2-3-6-5).
②는 1에서 뺀 형태, ③·④는 분자·분모 면적이 잘못되었다.

35번

어떤 기체의 이상기체상수는 2.08kJ/(kgㆍK)이고 정압비열은 5.24kJ/(kgㆍK)일 때, 이 가스의 정적비열은 약 몇 kJ/(kgㆍK)인가?

1. 2.18

2. 3.16

3. 5.07

4. 7.20

정답 2번

해설. ② 이상기체에서 Cₚ − Cᵥ = R 이다.
풀이: Cᵥ = Cₚ − R = 5.24 − 2.08 = 3.16kJ/(kg·K)
①은 R에 가까운 값, ③·④는 Cₚ보다 크거나 비슷한 값으로 Cᵥ < Cₚ 관계에 맞지 않는다.

36번

Rankine cycle의 4개 과정으로 옳은 것은?

1. 가역단열팽창 → 정압방열 → 가역단열압축 → 정압가열

2. 가역단열팽창 → 가역단열압축 → 정압가열 → 정압방열

3. 정압가열 → 정압방열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창

4. 정압방열 → 정압가열 → 가역단열압축 → 가역단열팽창

정답 1번

해설. ① 랭킨 사이클은 터빈에서 가역단열팽창 → 복수기에서 정압방열 → 급수펌프에서 가역단열압축 → 보일러에서 정압가열의 순서로 이루어진다.
②~④는 과정의 순서가 실제 증기동력 사이클의 흐름(보일러→터빈→복수기→펌프)과 맞지 않는다.

37번

동일한 온도, 압력 조건에서 포화수 1kg과 포화증기 4kg을 혼합하여 습증기가 되었을 때 이 증기의 건도는?

1. 20%

2. 25%

3. 75%

4. 80%

정답 4번

해설. ④ 건도 x = 증기 질량/(전체 습증기 질량).
풀이: x = 4/(1+4) = 0.8 → 80%
①은 액체 비율(1/5)이고 ②·③은 계산이 맞지 않는다. 건도는 습증기 전체 질량 중 건포화증기가 차지하는 질량 비율이다.

38번

냉동기에 사용되는 냉매의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

1. 응고점이 낮을 것

2. 액체의 표면장력이 작을 것

3. 임계점(critical point)이 낮을 것

4. 비열비가 작을 것

정답 3번

해설. ③ 냉매는 상온에서 쉽게 액화되어야 하므로 임계점(임계온도)이 높아야 한다.
응고점이 낮을 것, 액체의 표면장력이 작을 것, 비열비가 작을 것(압축 후 토출온도가 낮아짐)은 냉매의 구비조건으로 옳다.

39번

다음 중 포화액과 포화증기의 비엔트로피 변화량에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 감소하고 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.

2. 온도가 올라가면 포화액의 비엔트로피는 증가하고 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.

3. 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.

4. 온도가 올라가면 포화액과 포화증기의 비엔트로피는 증가한다.

정답 2번

해설. ② T-s 선도의 포화곡선에서 온도가 올라가면 포화액선은 오른쪽(엔트로피 증가)으로, 포화증기선은 왼쪽(엔트로피 감소)으로 향해 임계점에서 만난다.
따라서 포화액의 비엔트로피는 증가하고 포화증기의 비엔트로피는 감소한다.

40번

다음 공기 표준 사이클(air standard cycle) 중 두 개의 등온과정과 두 개의 정압과정으로 구성된 사이클은?

1. 디젤(Diesel) 사이클

2. 사바테(Sabathe) 사이클

3. 에릭슨(Ericsson) 사이클

4. 스터링(Stirling) 사이클

정답 3번

해설. ③ 에릭슨 사이클은 등온과정 2개와 정압과정 2개로 이루어진다.
디젤 사이클은 단열 2개·정압 1개·정적 1개, 사바테 사이클은 단열 2개·정적 가열·정압 가열·정적 방열, 스터링 사이클은 등온 2개·정적 2개로 구성된다.

41번

다음 중 계량단위에 대한 일반적인 요건으로 가장 적절하지 않은 것은?

1. 정확한 기준이 있을 것

2. 사용하기 편리하고 알기 쉬울 것

3. 대부분의 계량단위를 60진법으로 할 것

4. 보편적이고 확고한 기반을 가진 안정된 원기가 있을 것

정답 3번

해설. ③ 계량단위는 십진법을 기본으로 하는 것이 일반적인 요건이며, 60진법으로 하는 것은 적절하지 않다.
정확한 기준이 있을 것, 사용하기 편리하고 알기 쉬울 것, 보편적이고 안정된 원기(기준)가 있을 것은 계량단위의 일반적인 요건이다.

42번

다음 중 송풍량을 일정하게 공급하려고 할 때 가장 적당한 제어방식은?

1. 프로그램제어

2. 비율제어

3. 추종제어

4. 정치제어

정답 4번

해설. ④ 정치제어는 목표값이 시간에 관계없이 일정한 제어로, 송풍량을 일정하게 유지하는 데 적합하다.
프로그램제어는 목표값이 미리 정한 시간표에 따라 변하고, 비율제어는 다른 양과 일정 비율을 유지하며, 추종제어는 임의로 변하는 목표값을 따라간다.

43번

다음 중 오리피스(orifice), 벤투리관(venturi tube)을 이용하여 유량을 측정하고자 할 때 필요한 값으로 가장 적절한 것은?

1. 측정기구 전후의 압력차

2. 측정기구 전후의 온도차

3. 측정기구 입구에 가해지는 압력

4. 측정기구의 출구 압력

정답 1번

해설. ① 오리피스·벤투리관은 조임기구 전후의 압력차(차압)를 측정해 베르누이 식으로 유량을 구하는 차압식 유량계이다.
Q = CA√(2gΔh) 형태로 유량은 차압의 제곱근에 비례한다. 온도차나 입구·출구의 단독 압력만으로는 유량을 구할 수 없다.

44번

다음 가스분석 방법 중 물리적 성질을 이용한 것이 아닌 것은?

1. 밀도법

2. 연소열법

3. 열전도율법

4. 가스크로마토그래프법

정답 2번

해설. ② 연소열법은 가스를 연소시킬 때 발생하는 열(화학반응)을 이용하므로 화학적 분석법이다.
밀도법, 열전도율법, 가스크로마토그래프법은 가스의 밀도·열전도율·흡착 특성 등 물리적 성질을 이용한 분석법이다.

45번

다음 중 공기식 전송을 하는 계장용 압력계의 공기압신호는 몇 kgf/cm²인가?

1. 0.2~1.0

2. 1.5~2.5

3. 3~5

4. 4~20

정답 1번

해설. ① 공기식 전송의 표준 신호압력은 0.2~1.0kgf/cm²(약 20~100kPa)이다.
④ 4~20은 전기식 전송의 표준 전류신호(4~20mA DC)이며, ②·③은 공기식 표준 신호압력 범위가 아니다.

46번

열전대 온도계의 보호관 중 상용 사용온도가 약 1000℃이며, 내열성, 내산성이 우수하나 환원성 가스에 기밀성이 약간 떨어지는 것은?

1. 카보런덤관

2. 자기관

3. 석영관

4. 황동관

정답 3번

해설. ③ 석영관은 상용 사용온도 약 1000℃로 내열성·내산성이 우수하지만 환원성 가스에서는 기밀성이 약간 떨어진다.
카보런덤관은 다공질로 기밀성이 나빠 주로 외관용, 자기관은 1450℃ 정도까지 쓰이나 급랭·급열에 약하고, 황동관은 저온용 금속 보호관이다.

47번

베르누이 정리를 응용하여 유량을 측정하는 방법으로 액체의 전압과 정압과의 차로부터 순간치 유량을 측정하는 유량계는?

1. 로터미터

2. 피토관

3. 임펠러

4. 휘트스톤 브릿지

정답 2번

해설. ② 피토관은 베르누이 정리를 응용하여 전압과 정압의 차(동압)로부터 유속을 구하고 이를 이용해 순간 유량을 측정한다.
로터미터는 면적식, 임펠러는 날개차식 유량계이며, 휘트스톤 브리지는 저항 측정 회로로 유량계가 아니다.

48번

다음 그림과 같은 U자관에서 유도되는 식은?

1. P₁ = P₂ − h

2. h = γ(P₁ − P₂)

3. P₁ + P₂ = γh

4. P₁ = P₂ + γh

정답 4번

해설. ④ 같은 높이의 액면에서 압력이 같다는 원리를 쓴다.
왼쪽 액면 높이를 기준으로 하면 왼쪽은 P₁, 오른쪽은 P₂ + γh 이므로 P₁ = P₂ + γh.
압력이 큰 쪽(P₁)의 액면이 h만큼 낮아진다. ①은 γ가 빠졌고, ②·③은 식의 형태가 틀렸다.

49번

온도계의 동작 지연에 있어서 온도계의 최초 지시치가 T₀(℃), 측정한 온도가 x(℃)일 때, 온도계 지시치 T(℃)와 시간 τ와의 관계식은? (단, λ는 시정수이다.)

1. dT/dτ = (x − T₀)/λ

2. dT/dτ = λ/(x − T₀)

3. dT/dτ = (λ − x)/T₀

4. dT/dτ = T₀/(λ − x)

정답 1번

해설. ① 온도계는 1차 지연요소로, 지시온도 변화율은 측정온도와 현재 지시값의 차에 비례하고 시정수 λ에 반비례한다.
dT/dτ = (x − T)/λ 이며, 최초 지시치 T₀ 에서 시작하면 dT/dτ = (x − T₀)/λ 로 나타낸다. ②~④는 비례 관계가 맞지 않는다.

50번

다음 집진장치 중 코트렐식과 관계가 있는 방식으로 코로나 방전을 일으키는 것과 관련 있는 집진기로 가장 적절한 것은?

1. 전기식 집진기

2. 세정식 집진기

3. 원심식 집진기

4. 사이클론 집진기

정답 1번

해설. ① 코트렐식 집진기는 전기식 집진기로, 고전압을 걸어 코로나 방전을 일으켜 입자를 대전시킨 후 집진극에 부착시켜 포집한다.
세정식은 물로 씻어내고, 원심식·사이클론은 원심력을 이용하는 방식으로 코로나 방전과 관계가 없다.

51번

U자관 압력계에 사용되는 액주의 구비조건이 아닌 것은?

1. 열팽창계수가 작을 것

2. 모세관현상이 적을 것

3. 화학적으로 안정될 것

4. 점도가 클 것

정답 4번

해설. ④ U자관 액주는 점도가 작아야 액면이 빨리 안정되고 정확하게 읽을 수 있다.
열팽창계수가 작을 것, 모세관현상이 적을 것, 화학적으로 안정될 것, 증발이 적고 온도에 따른 밀도 변화가 작을 것이 액주의 구비조건이다.

52번

다음 중 비접촉식 온도계는?

1. 색온도계

2. 저항온도계

3. 압력식온도계

4. 유리온도계

정답 1번

해설. ① 색온도계는 물체가 방사하는 빛의 색(파장 분포)으로 온도를 측정하는 비접촉식 온도계이다.
저항온도계, 압력식 온도계, 유리온도계는 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시켜야 하는 접촉식 온도계이다.

53번

20ℓ인 물의 온도를 15℃에서 80℃로 상승시키는 데 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가?

1. 4680

2. 5442

3. 6320

4. 6860

정답 2번

해설. ② Q = mcΔt (물의 비열 4.186kJ/(kg·K), 1ℓ = 1kg).
풀이: Q = 20kg×4.186kJ/(kg·K)×(80−15)K = 20×4.186×65 ≒ 5442kJ
(kcal로는 20×1×65 = 1300kcal, ×4.186 ≒ 5442kJ)

54번

1차 제어 장치가 제어량을 측정하여 제어 명령을 발하고 2차 제어 장치가 이 명령을 바탕으로 제어량을 조절할 때, 다음 중 측정 제어로 가장 적절한 것은?

1. 주치제어

2. 프로그램제어

3. 캐스케이드제어

4. 시퀀스제어

정답 3번

해설. ③ 캐스케이드 제어는 1차 제어장치(주 조절계)가 제어량을 측정해 명령을 내리고, 2차 제어장치(부 조절계)가 그 명령을 목표값으로 삼아 제어량을 조절하는 방식이다.
프로그램제어는 시간표에 따라 목표값이 변하고, 시퀀스제어는 정해진 순서에 따라 단계적으로 진행되는 제어이다.

55번

다음 중 용적식 유량계에 해당하는 것은?

1. 오리피스미터

2. 습식가스미터

3. 로터미터

4. 피토관

정답 2번

해설. ② 습식가스미터는 드럼이 회전하며 일정 체적씩 가스를 계량하는 용적식 유량계이다.
오리피스미터는 차압식, 로터미터는 면적식, 피토관은 유속식(차압 이용) 유량계이다. 용적식에는 습식가스미터 외에 오벌기어식, 루츠식, 회전원판식 등이 있다.

56번

열전대 온도계 보호관 중 내열강 SEH-5에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 내식성, 내열성 및 강도가 좋다.

2. 자기관에 비해 저온측정에 사용된다.

3. 유황가스 및 산화염에도 사용이 가능하다.

4. 상용온도는 800℃이고 최고 사용 온도는 850℃까지 가능하다.

정답 4번

해설. ④ 내열강 SEH-5 보호관은 상용온도 약 1050℃, 최고 사용온도 약 1200℃ 정도로, 800℃·850℃라는 설명은 틀리다.
내식성·내열성·강도가 좋고, 자기관(약 1450℃까지)에 비해 저온 측정에 쓰이며, 유황가스 및 산화염에도 사용할 수 있다.

57번

다음 용어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 측정량：측정하고자 하는 양

2. 값：양의 크기를 함께 나타내는 수와 기준

3. 제어편차：목표치에 제어량을 더한 값

4. 양：수와 기준으로 표시할 수 있는 크기를 갖는 현상이나 물체 또는 물질의 성질

정답 3번

해설. ③ 제어편차는 목표치에서 제어량을 뺀 값(목표치 − 제어량)이다.
측정량은 측정하고자 하는 양, 값은 양의 크기를 나타내는 수와 기준, 양은 수와 기준으로 표시할 수 있는 크기를 갖는 현상·물체·물질의 성질이다.

58번

다음 중 가스의 열전도율이 가장 큰 것은?

1. 공기

2. 메탄

3. 수소

4. 이산화탄소

정답 3번

해설. ③ 수소는 분자량이 가장 작아 분자 운동이 활발하므로 기체 중 열전도율이 가장 크다(공기의 약 7배).
열전도율 크기: 수소 > 메탄 > 공기 > 이산화탄소. 이 성질을 이용해 열전도율식 CO₂계, 수소 분석계 등이 쓰인다.

59번

다음 중 수분 흡수법에 의해 습도를 측정할 때 흡수제로 사용하기에 가장 적절하지 않은 것은?

1. 오산화인

2. 피크린산

3. 실리카겔

4. 황산

정답 2번

해설. ② 피크린산은 폭발성 물질로 흡습제로 쓰이지 않는다.
수분 흡수법(흡수식 습도 측정)에서는 오산화인(P₂O₅), 실리카겔, 진한 황산, 염화칼슘 등을 흡수제로 쓰고, 흡수 전후 질량 변화로 수분량을 구한다.

60번

폐루프를 형성하여 출력측의 신호를 입력측에 되돌리는 제어를 의미하는 것은?

1. 뱅뱅

2. 리셋

3. 시퀀스

4. 피드백

정답 4번

해설. ④ 피드백 제어는 폐루프를 형성하여 출력(제어량)을 검출해 입력(목표값) 측으로 되돌려 비교하고 그 편차를 줄이도록 조작하는 제어이다.
뱅뱅은 2위치(ON-OFF) 동작, 리셋은 적분동작, 시퀀스는 미리 정해진 순서에 따라 진행하는 개루프 제어이다.

61번

에너지이용 합리화법에 따라 냉난방온도의 제한온도 기준 및 건물의 지정기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 공공기관의 건물은 냉방온도 26℃ 이상, 난방온도 20℃ 이하의 제한온도를 둔다.

2. 판매시설 및 공항은 냉방온도의 제한온도는 25℃ 이상으로 한다.

3. 숙박시설 중 객실 내부 구역은 냉방온도의 제한온도는 25℃ 이상으로 한다.

4. 의료법에 의한 의료기관의 실내구역은 제한온도를 적용하지 않을 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 숙박시설 중 객실 내부구역은 냉난방온도의 제한온도를 적용하지 않을 수 있는 구역이므로 25℃ 이상 제한은 틀리다.
에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의2에 따라 냉방 26℃ 이상, 난방 20℃ 이하이며 판매시설·공항의 냉방은 25℃ 이상이다. 제31조의3에 따라 의료기관의 실내구역 등은 제한온도를 적용하지 않을 수 있다.

62번

에너지이용 합리화법에 따라 자발적 협약체결기업에 대한 지원을 받기 위해 에너지 사용자와 정부 간 자발적 협약의 평가기준에 해당하지 않는 것은?

1. 에너지 절감량 또는 온실가스 배출 감축량

2. 계획 대비 달성률 및 투자실적

3. 자원 및 에너지의 재활용 노력

4. 에너지이용합리화자금 활용실적

정답 4번

해설. ④ 에너지이용합리화자금 활용실적은 자발적 협약의 평가기준이 아니다.
에너지이용 합리화법 시행규칙 제26조에 따른 평가기준은 에너지절감량 또는 온실가스배출 감축량, 계획 대비 달성률 및 투자실적, 자원 및 에너지의 재활용 노력, 그 밖에 에너지절감 또는 온실가스배출 감축에 관한 사항이다.

63번

에너지이용 합리화법에서 목표에너지원단위란 무엇인가?

1. 연료의 단위당 제품생산목표량

2. 제품의 단위당 에너지사용목표량

3. 제품의 생산목표량

4. 목표량에 맞는 에너지사용량

정답 2번

해설. ② 목표에너지원단위는 에너지를 사용하여 만드는 제품의 단위당 에너지사용목표량 또는 건축물의 단위면적당 에너지사용목표량을 말한다(에너지이용 합리화법 제35조).
기후에너지환경부장관이 관계 행정기관의 장과 협의하여 정하여 고시한다. ①·③·④는 정의와 맞지 않는다.

64번

작업이 간편하고 조업주기가 단축되며 요체의 보유열을 이용할 수 있어 경제적인 반연속식 요는?

1. 셔틀요

2. 윤요

3. 터널요

4. 도염식요

정답 1번

해설. ① 셔틀요는 가마 1개에 대차 2대 이상을 교대로 넣어 조업하는 반연속식 가마로, 작업이 간편하고 조업주기가 짧으며 가마와 대차의 보유열을 이용할 수 있어 경제적이다.
윤요·터널요는 연속식, 도염식요는 불연속식 가마이다.

65번

연료를 사용하지 않고 용선의 보유열과 용선속 불순물의 산화열에 의해서 노 내 온도를 유지하며 용강을 얻는 것은?

1. 평로

2. 고로

3. 반사로

4. 전로

정답 4번

해설. ④ 전로는 별도의 연료 없이 용선에 산소(공기)를 불어넣어, 용선의 보유열과 불순물(C·Si·Mn·P 등)의 산화열로 노 내 온도를 유지하며 강을 만든다.
평로·반사로는 연료를 연소시켜 가열하고, 고로는 코크스를 사용해 철광석을 환원하여 선철을 만든다.

66번

에너지이용 합리화법에 따른 검사대상기기에 해당하지 않는 것은?

1. 가스 사용량이 17kg/h를 초과하는 소형온수보일러

2. 정격용량이 0.58MW를 초과하는 철금속가열로

3. 온수를 발생시키는 보일러로서 대기개방형이 아닌 주철제 보일러(최고사용압력 0.1MPa 초과, 전열면적 5m² 초과)

4. 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 증기를 보유하는 용기로서 내용적이 0.004m³ 이상인 용기

정답 4번

해설. ④ 2종 압력용기는 최고사용압력 0.2MPa를 초과하는 기체를 보유하는 용기로서 내부 부피 0.04m³ 이상 등인 것이므로, 내용적 0.004m³ 용기는 검사대상기기가 아니다.
에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의3: 가스사용량 17kg/h 초과 소형온수보일러, 정격용량 0.58MW 초과 철금속가열로, 대기개방형이 아니고 압력·전열면적 제외 기준을 넘는 주철제 보일러는 검사대상기기이다(대기개방형 온수보일러는 제외).
※ 현행 시행규칙 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

67번

외경 65mm의 증기관이 수평으로 설치되어 있다. 증기관의 보온된 표면온도는 55℃, 외기온도는 20℃일 때 관 1m당 열 손실량(W)은? (단, 관 표면의 자연대류 열전달계수는 6.16W/(m²·K)로 하고, 복사열은 무시한다.)

1. 29.5

2. 36.6

3. 44.0

4. 60.0

정답 3번

해설. ③ 관 1m 길이의 대류 열손실 Q = h×πdL×Δt 이다.
풀이: 표면적 = π×0.065×1 = 0.2042m²
Q = 6.16×0.2042×(55−20) = 6.16×0.2042×35 ≒ 44.0W
①·②·④는 계산값과 맞지 않는다.

68번

에너지법에서 정의하는 용어에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. “에너지사용자”란 에너지사용시설의 소유자 또는 관리자를 말한다.

2. “에너지사용시설”이란 에너지를 사용하는 공장, 사업장 등의 시설이나 에너지를 전환하여 사용하는 시설을 말한다.

3. “에너지공급자”란 에너지를 생산, 수입, 전환, 수송, 저장, 판매하는 사업자를 말한다.

4. “연료”란 석유, 석탄, 대체에너지 기타 열 등으로 제품의 원료로 사용되는 것을 말한다.

정답 4번

해설. ④ 에너지법 제2조에서 "연료"란 석유·가스·석탄, 그 밖에 열을 발생하는 열원을 말하며, 제품의 원료로 사용되는 것은 제외한다.
에너지사용자(에너지사용시설의 소유자 또는 관리자), 에너지사용시설, 에너지공급자(생산·수입·전환·수송·저장 또는 판매하는 사업자)의 정의는 옳다.

69번

관로의 마찰손실수두의 관계에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 관 마찰계수에 비례한다.

2. 관 지름에 반비례한다.

3. 유체의 속도에 비례한다.

4. 관 길이에 비례한다.

정답 3번

해설. ③ 달시-바이스바흐 식 hₗ = f(L/d)(V²/2g)에서 마찰손실수두는 유속의 제곱에 비례하므로 '속도에 비례한다'는 틀리다.
마찰손실수두는 관 마찰계수와 관 길이에 비례하고 관 지름에 반비례한다.

70번

다음 열사용기자재에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

1. 연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재를 말한다.

2. 일명 특정 열사용기자재라고도 한다.

3. 연료 및 열을 사용하는 기기만을 말한다.

4. 기기의 설치 및 시공에 있어 안전관리, 위해방지 또는 에너지이용의 효율관리가 특히 필요하다고 인정되는 기자재를 말한다.

정답 1번

해설. ① 에너지법 제2조에 따라 "열사용기자재"란 연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재로서 기후에너지환경부령으로 정하는 것을 말한다.
② 특정열사용기자재는 열사용기자재 중 일부이고, ③은 축열식 전기기기·단열성 자재가 빠졌으며, ④는 특정열사용기자재(에너지이용 합리화법 제37조)의 설명이다.

71번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 설치자가 사용 중인 검사대상기기를 폐기한 경우에는 폐기한 날부터 최대 며칠 이내에 검사대상기기 폐기신고서를 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 하는가?

1. 7일

2. 10일

3. 15일

4. 200일

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의23에 따라 검사대상기기의 설치자가 사용 중인 검사대상기기를 폐기한 경우에는 폐기한 날부터 15일 이내에 검사대상기기 폐기신고서를 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 한다.
7일·10일·200일은 규정된 기한이 아니다.

72번

다이어프램 밸브(diaphragm valve)에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 화학약품을 차단함으로써 금속부분의 부식을 방지한다.

2. 기밀을 유지하기 위한 패킹을 필요로 하지 않는다.

3. 저항이 적어 유체의 흐름이 원활하다.

4. 유체가 일정 이상의 압력이 되면 작동하여 유체를 분출시킨다.

정답 4번

해설. ④ 일정 압력 이상에서 작동하여 유체를 분출시키는 것은 안전밸브(릴리프밸브)의 설명이다.
다이어프램 밸브는 고무 등의 막(다이어프램)으로 유로를 개폐하여 유체가 금속부에 닿지 않아 부식을 막고, 패킹이 필요 없으며, 유로가 단순해 저항이 적고 흐름이 원활하다.

73번

터널가마에서 샌드 시일(sand seal)장치가 마련되어 있는 주된 이유는?

1. 내화벽돌 조각이 아래로 떨어지는 것을 막기 위하여

2. 열 절연의 역할을 하기 위하여

3. 찬바람이 가마 내로 들어가지 않도록 하기 위하여

4. 요차를 잘 움직이게 하기 위하여

정답 2번

해설. ② 터널가마의 샌드 시일은 대차와 가마 벽 사이 틈을 모래로 막아 고온의 가마 내부 가스·열이 대차 아래로 빠져나가지 않게 하는 열 절연(차단) 장치이다.
이를 통해 대차 하부의 차륜·레일 등 금속 부분을 고온으로부터 보호한다. ①·③·④는 샌드 시일의 주된 목적이 아니다.

74번

다음 중 중성내화물에 속하는 것은?

1. 납석질 내화물

2. 고알루미나질 내화물

3. 반규석질 내화물

4. 샤모트질 내화물

정답 2번

해설. ② 고알루미나질 내화물은 중성내화물이다(그 밖에 크롬질, 탄화규소질, 탄소질 등).
납석질·반규석질·샤모트질 내화물은 SiO₂ 성분이 많은 산성내화물에 속한다. 염기성내화물로는 마그네시아질, 돌로마이트질 등이 있다.

75번

보온재 내 공기 이외의 가스를 사용하는 경우 가스분자량이 공기의 분자량보다 적으면 보온재의 열전도율의 변화는?

1. 동일하다.

2. 낮아진다.

3. 높아진다.

4. 높아지다가 낮아진다.

정답 3번

해설. ③ 분자량이 작은 가스는 분자 운동이 활발해 열전도율이 크다(예: 수소).
따라서 보온재 기공 속을 공기보다 분자량이 작은 가스로 채우면 보온재의 열전도율이 높아진다. 반대로 분자량이 큰 가스를 쓰면 열전도율이 낮아진다.

76번

다음 중 고온용 보온재가 아닌 것은?

1. 우모펠트

2. 규산칼슘

3. 세라믹화이버

4. 펄라이트

정답 1번

해설. ① 우모펠트(양모펠트)는 동물성 섬유로 약 100℃ 이하의 저온에서만 쓰이는 유기질 보온재이다.
규산칼슘(약 650℃), 세라믹화이버(약 1300℃), 펄라이트(약 650℃)는 고온용 무기질 보온재이다.

77번

연속가마, 반연속가마, 불연속가마의 구분 방식은 어떤 것인가?

1. 온도상승 속도

2. 사용목적

3. 조업방식

4. 전열방식

정답 3번

해설. ③ 가마(요)는 조업방식(작업의 연속성)에 따라 연속가마(터널요·윤요), 반연속가마(셔틀요 등), 불연속가마(도염식요 등)로 구분한다.
사용목적(소성·용융 등), 전열방식, 온도상승 속도는 이 분류의 기준이 아니다.

78번

에너지이용 합리화법에 따라 인정검사대상기기관리자의 교육을 이수한 자의 관리범위에 해당하지 않는 것은?

1. 용량이 3t/h인 노통 연관식 보일러

2. 압력용기

3. 온수를 발생하는 보일러로서 용량이 300kW인 것

4. 증기 보일러로서 최고사용 압력이 0.5MPa이고 전열면적이 9m²인 것

정답 1번

해설. ① 인정검사대상기기관리자의 교육을 이수한 자의 관리범위는 최고사용압력 1MPa 이하·전열면적 10m² 이하 증기보일러, 581.5kW 이하 온수(열매체) 보일러, 압력용기이다(에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의9).
용량 3t/h 노통연관식 보일러는 이 범위를 넘으므로 에너지관리기능사 이상의 자격이 필요하다.
※ 현행 법령 용어(검사대상기기관리자, 관리범위)에 맞게 문제를 고쳤다.

79번

보온재의 열전도율에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 재료의 두께가 두꺼울수록 열전도율이 낮아진다.

2. 재료의 밀도가 클수록 열전도율이 낮아진다.

3. 재료의 온도가 낮을수록 열전도율이 낮아진다.

4. 재질 내 수분이 적을수록 열전도율이 낮아진다.

정답 2번

해설. ② 보온재는 밀도가 클수록 기공이 줄고 고체를 통한 전도가 늘어 열전도율이 높아진다(적정 밀도에서 최소).
두께가 두꺼울수록 단열 효과가 커지고, 온도가 낮을수록, 수분이 적을수록 열전도율은 낮아진다.

80번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기관리자의 해임신고는 신고 사유가 발생한 날부터 며칠 이내에 하여야 하는가?

1. 15일

2. 20일

3. 30일

4. 60일

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의28에 따라 검사대상기기관리자의 선임·해임·퇴직 신고는 신고 사유가 발생한 날부터 30일 이내에 한국에너지공단이사장에게 하여야 한다.
15일·20일·60일은 규정된 기한이 아니다.
※ 현행 법령 용어(검사대상기기관리자)에 맞게 문제를 고쳤다.

81번

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. 석회밀폐 건조보존법

2. 만수보존법

3. 질소가스 봉입보존법

4. 가열건조법

정답 1번

해설. ① 석회밀폐 건조보존법은 6개월 이상 장기 보존에 쓰며, 보일러 내부를 건조시킨 뒤 생석회·실리카겔 등 흡습제를 넣고 밀폐하는 방법이다. 약품 상태를 주기적으로 점검하고 숯불 등으로 동 내부 산소를 제거한다.
만수보존법은 물을 가득 채워 단기 보존하고, 질소가스 봉입법은 질소를 채우며, 가열건조법은 건조만 하는 방법이다.

82번

다음 중 인젝터의 시동순서로 옳은 것은?
㉮ 핸들을 연다.
㉯ 증기 밸브를 연다.
㉰ 급수 밸브를 연다.
㉱ 급수 출구관에 정지 밸브가 열렸는지 확인한다.

1. ㉱ → ㉰ → ㉯ → ㉮

2. ㉯ → ㉰ → ㉮ → ㉱

3. ㉰ → ㉯ → ㉱ → ㉮

4. ㉱ → ㉰ → ㉮ → ㉯

정답 1번

해설. ① 인젝터는 급수 출구관 정지밸브 열림 확인(㉱) → 급수밸브 열기(㉰) → 증기밸브 열기(㉯) → 핸들 열기(㉮) 순서로 시동한다.
정지할 때는 반대로 핸들 → 증기밸브 → 급수밸브 → 출구 정지밸브 순서로 닫는다.

83번

보일러 사고의 원인 중 제작상의 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 재료불량

2. 구조 및 설계불량

3. 용접불량

4. 급수처리불량

정답 4번

해설. ④ 급수처리불량은 보일러를 운전·관리하는 과정의 취급상 원인에 해당한다.
재료불량, 구조 및 설계불량, 용접불량은 보일러를 만드는 단계에서 생기는 제작상의 원인이다. 취급상 원인에는 급수처리불량 외에 저수위, 압력초과, 부식, 과열 등이 있다.

84번

바이메탈 트랩에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 배기능력이 탁월하다.

2. 과열증기에도 사용할 수 있다.

3. 개폐온도의 차가 적다.

4. 밸브폐색의 우려가 있다.

정답 1번

해설. ① 바이메탈 트랩은 온도 변화에 따른 바이메탈의 휨으로 밸브를 개폐하는 온도조절식 트랩으로, 공기 등 배기능력이 탁월하다.
과열증기에는 사용할 수 없고, 개폐 온도차가 커 응답이 느리며, 밸브 폐색 우려는 거의 없는 편이다.

85번

증기 10t/h를 이용하는 보일러의 에너지 진단 결과가 아래 표와 같다. 이 때, 공기비 개선을 통한 에너지 절감률(%)은?

명칭	결과값
입열합계(kcal/kg-연료)	9800
개선전 공기비	1.8
개선후 공기비	1.1
배기가스온도(℃)	110
이론공기량(Nm³/kg-연료)	10.696
연소공기 평균비열(kcal/kg·℃)	0.31
송풍공기온도(℃)	20
연료의 저위발열량(kcal/Nm³)	9540

1. 1.6

2. 2.1

3. 2.8

4. 3.2

정답 2번

해설. ② 절감률 = (m₁−m₂)×A₀×C×(tg−ta)/입열합계.
풀이: 공기비 감소분 = 1.8−1.1 = 0.7
절감 열량 = 0.7×10.696×0.31×(110−20) ≒ 208.9kcal/kg-연료
절감률 = 208.9/9800×100 ≒ 2.13 ≒ 2.1%

86번

물의 탁도(turbidity)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 증류수 1L 속에 정제카올린 1mg을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.

2. 증류수 1L 속에 정제카올린 1g을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.

3. 증류수 1L 속에 황산칼슘 1mg을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.

4. 증류수 1L 속에 황산칼슘 1g을 함유하고 있는 색과 동일한 색의 물을 탁도 1도의 물로 한다.

정답 1번

해설. ① 탁도 1도는 증류수 1L 속에 정제카올린 1mg을 함유하고 있을 때와 같은 탁한 정도의 물을 말한다(1도 = 1mg/L).
② 1g은 1000배 많은 양이고, ③·④의 황산칼슘은 경도(칼슘 성분) 표시와 관련된 물질로 탁도 기준물질이 아니다.

87번

열교환기에 입구와 출구의 온도차가 각각 Δθ′, Δθ″일 때 대수평균 온도차(Δθm)의 식은? (단, Δθ′ > Δθ″이다.)

1. ln(Δθ′/Δθ″) / (Δθ′ − Δθ″)

2. ln(Δθ″/Δθ′) / (Δθ′ − Δθ″)

3. (Δθ′ − Δθ″) / ln(Δθ′/Δθ″)

4. (Δθ′ − Δθ″) / ln(Δθ″/Δθ′)

정답 3번

해설. ③ 대수평균온도차 Δθm = (Δθ′ − Δθ″)/ln(Δθ′/Δθ″) 이다.
큰 온도차에서 작은 온도차를 빼고, 두 온도차 비의 자연로그로 나눈다. ①·②는 분자·분모가 뒤바뀌었고, ④는 로그 안의 비가 거꾸로여서 Δθ′ > Δθ″일 때 음수가 된다.

88번

히트파이프의 열교환기에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 열저항이 적어 낮은 온도차에서도 열회수가 가능

2. 전열면적을 크게 하기 위해 핀튜브를 사용

3. 수평, 수직, 경사구조로 설치 가능

4. 별도 구동장치의 동력이 필요

정답 4번

해설. ④ 히트파이프는 밀폐관 속 작동유체의 증발·응축과 모세관력(또는 중력)으로 열을 운반하므로 별도의 구동장치나 동력이 필요 없다.
열저항이 작아 낮은 온도차에서도 열회수가 가능하고, 핀튜브로 전열면적을 늘리며, 수평·수직·경사 구조로 설치할 수 있다.

89번

보일러의 증발량이 20ton/h이고, 보일러 본체의 전열면적이 450m²일 때, 보일러의 증발률(kg/m²·h)은?

1. 24

2. 34

3. 44

4. 54

정답 3번

해설. ③ 증발률 = 증발량(kg/h)/전열면적(m²).
풀이: 20ton/h = 20000kg/h
증발률 = 20000/450 ≒ 44.4 ≒ 44kg/(m²·h)
증발률(전열면 증발률)은 전열면 1m²당 1시간 동안 발생하는 증기량으로 전열면의 성능을 나타낸다.

90번

해수 마그네시아 침전 반응을 바르게 나타낸 식은?

1. 3MgO + 2SiO₂·2H₂O + 3CO₂ → 3MgCO₃ + 2SiO₂ + 2H₂O

2. CaCO₃ + MgCO₃ → CaMg(CO₃)₂

3. CaMg(CO₃)₂ + MgCO₃ → 2MgCO₃ + CaCO₃

4. MgCO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ + CaCO₃

정답 4번

해설. ④ 해수 마그네시아는 해수 중의 마그네슘염에 석회유(Ca(OH)₂)를 가해 수산화마그네슘을 침전시켜 얻는다: MgCO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂ + CaCO₃ (염화·황산마그네슘도 같은 방식으로 반응).
침전된 Mg(OH)₂를 소성해 MgO(마그네시아)를 만든다. ①~③은 돌로마이트 생성 등 침전 반응과 관계없는 식이다.

91번

육용강제 보일러에서 길이 스테이 또는 경사 스테이를 핀 이음으로 부착할 경우, 스테이휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 얼마 이상으로 하여야 하는가?

1. 1.0배

2. 1.25배

3. 1.5배

4. 1.75배

정답 2번

해설. ② 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준에 따라 길이스테이 또는 경사스테이를 핀 이음으로 부착할 때는 핀이 2면에서 전단력을 받도록 하고, 핀의 단면적은 스테이 소요 단면적의 3/4 이상, 스테이휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 1.25배 이상으로 한다.
1.0배·1.5배·1.75배는 규정값이 아니다.

92번

보일러와 압력용기에서 일반적으로 사용되는 계산식에 의해 산정되는 두께에 부식여유를 포함한 두께를 무엇이라 하는가?

1. 계산 두께

2. 실제 두께

3. 최소 두께

4. 최대 두께

정답 3번

해설. ③ 최소 두께는 계산식으로 산정되는 두께에 부식·마모 여유(부대여유)를 포함한 두께이다.
계산 두께는 부식여유를 포함하지 않은 계산식 두께이고, 실제 두께는 제작된 실제 두께이다. 최대 두께는 규정된 용어가 아니다(열사용기자재 검사기준 용어 정의).

93번

원수(原水) 중의 용존 산소를 제거할 목적으로 사용되는 약제가 아닌 것은?

1. 탄닌

2. 히드라진

3. 아황산나트륨

4. 폴리아미드

정답 4번

해설. ④ 폴리아미드는 탈산소제가 아니다(합성수지·스케일 분산제 계열로 쓰인다).
탄닌, 히드라진(N₂H₄), 아황산나트륨(Na₂SO₃)은 물속의 용존산소와 반응해 산소를 제거하는 대표적인 탈산소제이다.

94번

지름이 5cm인 강관(50W/m·K) 내에 98℃의 온수가 0.3m/s로 흐를 때, 온수의 열전달계수(W/m²·K)는? (단, 온수의 열전도도는 0.68W/m·K이고, Nu수(Nusselt number)는 160이다.)

1. 1238

2. 2176

3. 3184

4. 4232

정답 2번

해설. ② 누셀트수 Nu = hd/k 이므로 h = Nu×k/d.
풀이: h = 160×0.68/0.05 = 2176W/(m²·K)
(강관의 열전도율 50W/(m·K)와 유속은 이 계산에 필요하지 않다.)

95번

맞대기 용접은 용접방법에 따라 그루브를 만들어야 한다. 판 두께 10mm에 할 수 있는 그루브의 형상이 아닌 것은?

1. V형

2. R형

3. H형

4. J형

정답 3번

해설. ③ H형 그루브는 양면 U형으로 판 두께가 매우 두꺼운(약 50mm 이상) 경우에 쓰므로 10mm 판에는 적합하지 않다.
V형(약 6~20mm), R형(베벨형), J형 그루브는 중간 두께 판에도 적용할 수 있다.

96번

저압용으로 내식성이 크고, 청소하기 쉬운 구조이며, 증기압이 2kgf/cm² 이하의 경우에 사용되는 절탄기는?

1. 강관식

2. 이중관식

3. 주철관식

4. 황동관식

정답 3번

해설. ③ 주철관식 절탄기는 내식성이 크고 청소가 쉬우나 강도가 약해 저압(증기압 약 2kgf/cm² 이하)에 사용한다.
강관식은 고압용에 쓰이며, 이중관식·황동관식은 이 조건의 일반적인 절탄기 형식이 아니다.

97번

육용강제 보일러에서 오목면에 압력을 받는 스테이가 없는 접시형 경판으로 노통을 설치할 경우, 경판의 최소 두께(mm)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, P : 최고 사용압력(kgf/cm²), R : 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면 반지름(mm), σₐ : 재료의 허용 인장응력(kgf/mm²), η : 경판자체의 이음효율, A : 부식여유(mm)이다.)

1. t = PR/(150σₐη) + A

2. t = 150PR/((σₐ + η)A)

3. t = PR/(150σₐη) + R

4. t = AR/(σₐη) + 150

정답 1번

해설. ① 노통이 부착된 접시형 경판의 최소 두께는 t = PR/(150σₐη) + A 이다(P: kgf/cm², σₐ: kgf/mm²).
현행 열사용기자재 검사기준은 MPa 단위로 t = PR/(1.5σₐη) + α 로 나타낸다. ②·③·④는 식의 구성이 틀렸다.

98번

급수처리에서 양질의 급수를 얻을 수 있으나 비용이 많이 들어 보급수의 양이 적은 보일러 또는 선박보일러에서 해수로부터 청수를 얻고자 할 때 주로 사용하는 급수처리 방법은?

1. 증류법

2. 여과법

3. 석회소다법

4. 이온교환법

정답 1번

해설. ① 증류법은 물을 증발시켜 응축하므로 매우 양질의 급수를 얻지만 비용이 많이 들어, 보급수량이 적은 보일러나 선박보일러에서 해수로부터 청수를 얻을 때 주로 쓴다.
여과법은 현탁물 제거, 석회소다법·이온교환법은 경도 성분 제거에 쓰인다.

99번

다음 중 기수분리의 방법에 따른 분류로 가장 거리가 먼 것은?

1. 장애판을 이용한 것

2. 그물을 이용한 것

3. 방향전환을 이용한 것

4. 압력을 이용한 것

정답 4번

해설. ④ 기수분리기는 장애판(배플), 그물(스크린), 방향전환, 원심력(사이클론) 등을 이용해 증기 속의 물방울을 분리하며, 압력을 이용하는 방식은 없다.
증기의 흐름을 부딪히게 하거나 방향을 바꾸거나 회전시키면 무거운 물방울이 분리되는 원리이다.

100번

노통 보일러의 평형 노통을 일체형으로 제작하면 강도가 약해지는 결점이 있다. 이러한 결점을 보완하기 위하여 몇 개의 플랜지형 노통으로 제작하는데 이때의 이음부를 무엇이라 하는가?

1. 브리징 스페이스

2. 가세트 스테이

3. 평형 조인트

4. 아담슨 조인트

정답 4번

해설. ④ 아담슨 조인트는 평형 노통을 몇 개의 플랜지형 노통으로 나누어 이은 이음부로, 노통의 신축을 흡수하고 강도를 보강한다.
브리징 스페이스는 경판의 노통과 거싯 스테이 사이 거리, 가세트 스테이는 경판 보강용 스테이이며, 평형 조인트는 이음부 명칭이 아니다.

에너지관리기사 필기 2018년 2회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

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