에너지관리기사 필기 2019년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

중유의 탄수소비가 증가함에 따른 발열량의 변화는?

1. 무관하다.

2. 증가한다.

3. 감소한다.

4. 초기에는 증가하다가 점차 감소한다.

정답 3번

해설. ③ 탄수소비(C/H)가 커질수록 발열량은 감소한다.
수소(H)의 고위발열량(약 142MJ/kg)은 탄소(약 33.9MJ/kg)보다 훨씬 크므로, 같은 질량에서 수소 비율이 줄고 탄소 비율이 늘면(탄수소비 증가) 발열량이 낮아진다. 중질 중유일수록 C/H가 크고 발열량이 작은 것도 같은 이유이다.

2번

통풍방식 중 평형통풍에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 통풍력이 커서 소음이 심하다.

2. 안정한 연소를 유지할 수 있다.

3. 노내 정압을 임의로 조절할 수 있다.

4. 중형 이상의 보일러에는 사용할 수 없다.

정답 4번

해설. ④ 평형통풍은 압입송풍기와 흡입송풍기를 함께 쓰는 방식으로, 중형 이상의 대형 보일러에 주로 사용된다. 따라서 '사용할 수 없다'는 틀린 설명이다.
①~③ 송풍기 두 대로 통풍력이 커서 소음이 크고 설비비·동력비가 많이 들지만, 노내 압력을 임의로 조절할 수 있어 안정한 연소를 유지할 수 있다.

3번

다음 조성의 액체연료를 완전 연소시키기 위해 필요한 이론공기량은 약 몇 Sm³/kg인가?

성분	C	H	O	S	N	회분
질량(kg)	0.70	0.10	0.05	0.05	0.09	0.01

1. 8.9

2. 11.5

3. 15.7

4. 18.9

정답 1번

해설. ① 약 8.9Sm³/kg이다.
풀이: 이론산소량 O₀ = 1.867C + 5.6(H − O/8) + 0.7S
= 1.867×0.70 + 5.6×(0.10 − 0.05/8) + 0.7×0.05
= 1.3069 + 0.525 + 0.035 ≒ 1.867Sm³/kg
이론공기량 A₀ = O₀/0.21 = 1.867/0.21 ≒ 8.89Sm³/kg
질소(N)와 회분은 산소를 소비하지 않으므로 계산에서 제외한다.

4번

목탄이나 코크스 등 휘발분이 없는 고체연료에서 일어나는 일반적인 연소형태는?

1. 표면연소

2. 분해연소

3. 증발연소

4. 확산연소

정답 1번

해설. ① 목탄·코크스처럼 휘발분이 거의 없는 고체연료는 표면에서 산소와 직접 반응하는 표면연소를 한다.
② 분해연소는 석탄·목재처럼 열분해로 가연성 가스를 내며 타는 형태, ③ 증발연소는 휘발유·등유·알코올 등 액체가 증발하여 타는 형태, ④ 확산연소는 기체연료가 공기와 확산·혼합하며 타는 형태이다.

5번

다음 기체연료 중 고위발열량(MJ/Sm³)이 가장 큰 것은?

1. 고로가스

2. 천연가스

3. 석탄가스

4. 수성가스

정답 2번

해설. ② 천연가스(주성분 CH₄)의 고위발열량은 약 40MJ/Sm³ 안팎으로 보기 중 가장 크다.
석탄가스는 약 20MJ/Sm³, 수성가스(CO+H₂)는 약 11~12MJ/Sm³, 고로가스는 CO₂·N₂가 대부분이어서 약 3~4MJ/Sm³로 가장 작다.

6번

기체연료가 다른 연료에 비하여 연소용 공기가 적게 소요되는 가장 큰 이유는?

1. 확산연소가 되므로

2. 인화가 용이하므로

3. 열전도도가 크므로

4. 착화온도가 낮으므로

정답 1번

해설. ① 기체연료는 공기와 분자 단위로 확산·혼합되어 연소(확산연소 또는 예혼합연소)하므로 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능하다. 그래서 공기비가 1.1~1.3 정도로 작다.
② 인화 용이성, ③ 열전도도, ④ 착화온도는 소요 공기량과 직접 관계가 없다.

7번

증기의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 증기의 압력이 높아지면 증발열이 커진다.

2. 증기의 압력이 높아지면 비체적이 감소한다.

3. 증기의 압력이 높아지면 엔탈피가 커진다.

4. 증기의 압력이 높아지면 포화온도가 높아진다.

정답 1번

해설. ① 증기의 압력이 높아지면 증발열(증발잠열)은 오히려 작아지며, 임계압력(약 22.06MPa)에서 0이 된다.
② 압력이 높을수록 포화증기의 비체적은 감소하고, ④ 포화온도는 높아진다. ③ 포화증기의 엔탈피는 일반적인 보일러 사용 압력 범위에서 압력과 함께 커진다.

8번

다음 연료의 발열량을 측정하는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 열량계에 의한 방법

2. 연소방식에 의한 방법

3. 공업분석에 의한 방법

4. 원소분석에 의한 방법

정답 2번

해설. ② '연소방식에 의한 방법'은 발열량 측정법이 아니다.
발열량은 ① 봄브 열량계 등 열량계로 직접 측정하거나, ③ 공업분석(고정탄소·휘발분 등) 값 또는 ④ 원소분석(C·H·O·S 등) 값을 이용한 계산식(뒬롱식 등)으로 구한다.

9번

댐퍼를 설치하는 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 통풍력을 조절한다.

2. 가스의 흐름을 조절한다.

3. 가스가 새어나가는 것을 방지한다.

4. 덕트 내 흐르는 공기 등의 양을 제어한다.

정답 3번

해설. ③ 댐퍼는 가스가 새어나가는 것을 막는 장치가 아니다.
댐퍼는 연도·덕트에 설치하여 ① 통풍력을 조절하고, ② 연소가스의 흐름(주연도·부연도 전환)을 조절하며, ④ 덕트 안 공기 등의 유량을 제어하는 장치이다. 가스 누설 방지는 기밀 구조·패킹 등의 역할이다.

10번

다음 중 중유의 착화온도(℃)로 가장 적합한 것은?

1. 250~300

2. 325~400

3. 400~440

4. 530~580

정답 4번

해설. ④ 중유의 착화온도는 약 530~580℃ 범위로 본다.
착화온도는 외부 불꽃 없이 스스로 연소를 시작하는 최저 온도로, 인화점(중유 약 60~150℃)보다 훨씬 높다. ①~③은 중유의 착화온도로 보기에는 낮은 범위이다.

11번

고체 및 액체연료의 발열량을 측정할 때 정압 열량계가 주로 사용된다. 이 열량계 중에 2L의 물이 있는데 5g의 시료를 연소시킨 결과 물의 온도가 20℃ 상승하였다. 이 열량계의 열손실률을 10%라고 가정할 때, 발열량은 약 몇 cal/g인가?

1. 4,800

2. 6,800

3. 8,800

4. 10,800

정답 3번

해설. ③ 약 8,800cal/g이다.
풀이: 물이 흡수한 열 Q = m·c·Δt = 2,000g × 1cal/g·℃ × 20℃ = 40,000cal (물 2L = 2,000g)
열손실 10%이면 시료가 낸 열의 90%만 물이 흡수하므로
발열량 = 40,000 / (5g × 0.9) ≒ 8,889cal/g ≒ 8,800cal/g

12번

99% 집진을 요구하는 어느 공장에서 70% 효율을 가진 전처리 장치를 이미 설치하였다. 주처리 장치는 약 몇 %의 효율을 가진 것이어야 하는가?

1. 98.7

2. 96.7

3. 94.7

4. 92.7

정답 2번

해설. ② 약 96.7%이다.
풀이: 직렬 집진의 총 효율 η = 1 − (1 − η₁)(1 − η₂)
0.99 = 1 − (1 − 0.70)(1 − η₂) → 1 − η₂ = 0.01/0.30 = 0.0333
η₂ = 0.9667 ≒ 96.7%

13번

저탄장 바닥의 구배와 실외에서의 탄층높이로 가장 적절한 것은?

1. 구배 : 1/50 ~ 1/100, 높이 : 2m 이하

2. 구배 : 1/100 ~ 1/150, 높이 : 4m 이하

3. 구배 : 1/150 ~ 1/200, 높이 : 2m 이하

4. 구배 : 1/200 ~ 1/250, 높이 : 4m 이하

정답 2번

해설. ② 저탄장 바닥은 배수가 잘 되도록 1/100~1/150의 구배를 두고, 실외 저탄 시 탄층 높이는 4m 이하(실내는 2m 이하)로 한다.
탄층을 너무 높게 쌓으면 내부 산화열이 축적되어 자연발화의 위험이 커지므로 높이를 제한하고 통기와 온도 관리를 한다.

14번

위험성을 나타내는 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 착화온도와 위험성은 반비례한다.

2. 비등점이 낮으면 인화 위험성이 높아진다.

3. 인화점이 낮은 연료는 대체로 착화온도가 낮다.

4. 물과 혼합하기 쉬운 가연성 액체는 물과의 혼합에 의해 증기압이 높아져 인화점이 낮아진다.

정답 4번

해설. ④ 물과 섞이기 쉬운 가연성 액체(알코올 등)는 물과 혼합되면 가연성 성분의 증기압이 낮아져 인화점이 높아진다. 따라서 '인화점이 낮아진다'는 틀린 설명이다.
① 착화온도가 낮을수록 위험하고, ② 비등점이 낮으면 증기가 잘 발생하여 인화 위험이 커지며, ③ 인화점이 낮은 연료는 대체로 착화온도도 낮다.

15번

보일러의 열효율[η] 계산식으로 옳은 것은? (단, hₛ: 발생증기의 엔탈피, hw: 급수의 엔탈피, Gₐ: 발생증기량, Gf: 연료소비량, Hₗ: 저위발열량이다.)

1. η = (Hₗ × Gf) / {(hₛ + hw) × Gₐ}

2. η = {(hₛ − hw) × Gₐ} / (Hₗ × Gf)

3. η = {(hₛ + hw) × Gₐ} / (Hₗ × Gf)

4. η = {(hₛ − hw) × Gₐ × Gf} / Hₗ

정답 2번

해설. ② 보일러 효율 η = 유효출열/입열 = Gₐ(hₛ − hw) / (Gf × Hₗ)
발생증기량에 1kg당 증기가 얻은 열(발생증기 엔탈피 − 급수 엔탈피)을 곱한 값이 유효열이고, 연료소비량 × 저위발열량이 공급열이다.
① 분자·분모가 뒤바뀌었고, ③ 엔탈피를 더했으며, ④ 연료소비량이 분자에 들어가 틀리다.

16번

질량 기준으로 C 85%, H 12%, S 3%의 조성으로 되어 있는 중유를 공기비 1.1로 연소시킬 때 건연소가스양은 약 몇 Nm³/kg인가?

1. 9.7

2. 10.5

3. 11.3

4. 12.1

정답 3번

해설. ③ 약 11.3Nm³/kg이다.
풀이: O₀ = 1.867C + 5.6H + 0.7S = 1.867×0.85 + 5.6×0.12 + 0.7×0.03 ≒ 2.280Nm³/kg
A₀ = O₀/0.21 ≒ 10.857Nm³/kg
건연소가스량 Gd = mA₀ − 5.6H (O·N 없음)
= 1.1×10.857 − 5.6×0.12 = 11.943 − 0.672 ≒ 11.27Nm³/kg

17번

공기와 연료의 혼합기체의 표시에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. 공기비는 연공비의 역수와 같다.

2. 연공비(fuel air ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 공기와 연료의 질량비로 정의된다.

3. 공연비(air fuel ratio)라 함은 가연 혼합기 중의 연료와 공기의 질량비로 정의된다.

4. 당량비(equivalence ratio)는 실제연공비와 이론연공비의 비로 정의된다.

정답 4번

해설. ④ 당량비 φ = 실제 연공비 / 이론 연공비로 정의한다(φ>1 연료 과농, φ<1 연료 희박).
① 공기비는 실제공기량/이론공기량으로, 당량비의 역수에 해당하며 연공비의 역수가 아니다. ② 연공비는 연료/공기의 질량비, ③ 공연비는 공기/연료의 질량비로 설명이 서로 뒤바뀌었다.

18번

석탄에 함유되어 있는 성분 중 ㉠수분, ㉡휘발분, ㉢황분이 연소에 미치는 영향으로 가장 적합하게 각각 나열한 것은?

1. ㉠발열량 감소 ㉡연소 시 긴 불꽃 생성 ㉢연소기관의 부식

2. ㉠매연발생 ㉡대기오염 감소 ㉢착화 및 연소방해

3. ㉠연소방해 ㉡발열량 감소 ㉢매연발생

4. ㉠매연발생 ㉡발열량 감소 ㉢점화방해

정답 1번

해설. ① 수분은 증발잠열로 열을 빼앗아 발열량을 감소시키고 착화를 방해하며, 휘발분이 많으면 연소 시 긴 불꽃(장염)과 매연이 생기고, 황분은 SO₂·SO₃가 되어 저온부에서 황산으로 응축해 연소기관을 부식시킨다.
②~④는 각 성분의 영향을 잘못 짝지었다.

19번

배기가스와 외기의 평균온도가 220℃와 25℃이고, 0℃, 1기압에서 배기가스와 대기의 밀도는 각각 0.770kg/m³와 1.186kg/m³일 때 연돌의 높이는 약 몇 m인가? (단, 연돌의 통풍력 Z=52.85mmH₂O이다.)

1. 60

2. 80

3. 100

4. 120

정답 2번

해설. ② 약 80m이다.
풀이: 통풍력 Z = 273H{γₐ/(273 + tₐ) − γg/(273 + tg)} [mmH₂O]
52.85 = 273H{1.186/(273 + 25) − 0.770/(273 + 220)}
= 273H(0.0039799 − 0.0015619) = 0.66011H
H = 52.85/0.66011 ≒ 80.1m
(γ는 0℃·1기압 기준 밀도 kg/Nm³)

20번

다음 표는 어떤 로의 열정산 결과(입열 합계를 100으로 한 백분율)이다. 발열량이 2,000kcal/Nm³인 연료를 이 가열로에서 연소시켰을 때 강재가 함유하는 열량은 약 몇 kcal/Nm³인가?

입열(%)		출열(%)
연료의 발열량	92.7	강재의 함유 열량	42.9
연료의 현열	0.2	스케일의 현열	1.1
공기의 현열	0.9	냉각수의 현열	12.1
무화제의 현열	2.1	그 밖의 손실 열	20.2
스케일의 생성열	4.1	배기가스의 현열	23.6
합계	100.0	합계	99.9

1. 259.75

2. 592.25

3. 867.43

4. 925.57

정답 4번

해설. ④ 약 925.57kcal/Nm³이다.
풀이: 입열 합계 100 중 연료의 발열량은 92.7, 강재의 함유 열량은 42.9이다.
연료 발열량 2,000kcal/Nm³가 92.7에 해당하므로
강재 함유 열량 = 2,000 × 42.9/92.7 ≒ 925.57kcal/Nm³
입열 합계(100)를 기준으로 2,000×0.429 = 858로 계산하면 안 된다. 2,000kcal/Nm³에 대응하는 값은 연료의 발열량 92.7이다.

21번

물체의 온도 변화 없이 상(phase, 相) 변화를 일으키는 데 필요한 열량은?

1. 비열

2. 점화열

3. 잠열

4. 반응열

정답 3번

해설. ③ 온도 변화 없이 상(고체↔액체↔기체)을 바꾸는 데 드는 열은 잠열(숨은열)이다. 예: 물의 증발잠열, 얼음의 융해잠열.
① 비열은 단위 질량을 1℃(1K) 올리는 데 필요한 열량, ② 점화열은 점화에 필요한 열, ④ 반응열은 화학반응에 따라 출입하는 열이다.

22번

열역학 2법칙과 관련하여 가역 또는 비가역 사이클 과정 중 항상 성립하는 것은? (단, δQ는 시스템에 출입하는 열량이고, T는 절대온도이다.)

1. ∮(δQ/T) = 0

2. ∮(δQ/T) > 0

3. ∮(δQ/T) ≥ 0

4. ∮(δQ/T) ≤ 0

정답 4번

해설. ④ 클라우지우스 부등식 ∮(δQ/T) ≤ 0이 가역·비가역 모든 사이클에서 항상 성립한다.
등호(= 0)는 가역 사이클, 부등호(< 0)는 비가역 사이클일 때이다. ①은 가역 사이클에만 해당하고, ②·③은 제2법칙에 어긋난다.

23번

어느 밀폐계와 주위 사이에 열의 출입이 있다. 이것으로 인한 계와 주위의 엔트로피의 변화량을 각각 ΔS₁, ΔS₂로 하면 엔트로피 증가의 원리를 나타내는 식으로 옳은 것은?

1. ΔS₁ > 0

2. ΔS₂ > 0

3. ΔS₁ + ΔS₂ > 0

4. ΔS₁ − ΔS₂ > 0

정답 3번

해설. ③ 계와 주위를 합친 고립계의 엔트로피 변화는 ΔS₁ + ΔS₂ ≥ 0이며, 실제(비가역) 과정에서는 ΔS₁ + ΔS₂ > 0이다(엔트로피 증가의 원리).
① 계 또는 ② 주위 한쪽의 엔트로피는 열이 나가면 감소할 수 있으므로 각각 항상 양이라고 할 수 없고, ④ 차이는 의미가 없다.

24번

100kPa의 포화액이 펌프를 통과하여 1,000kPa까지 단열압축된다. 이 때 필요한 펌프의 단위 질량당 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 포화액의 비체적은 0.001m³/kg으로 일정하다.)

1. 0.9

2. 1.0

3. 900

4. 1,000

정답 1번

해설. ① 약 0.9kJ/kg이다.
풀이: 비압축성 액체의 가역 단열 펌프일 w = v(P₂ − P₁)
= 0.001m³/kg × (1,000 − 100)kPa = 0.9kJ/kg
(kPa·m³ = kJ)

25번

다음 중 랭킨 사이클의 과정을 옳게 나타낸 것은?

1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정압냉각

2. 단열압축→정압가열→단열팽창→정적냉각

3. 단열압축→정압가열→단열팽창→정압냉각

4. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적냉각

정답 3번

해설. ③ 랭킨 사이클: 단열압축(급수펌프) → 정압가열(보일러·과열기) → 단열팽창(터빈) → 정압냉각(복수기)
①·④의 정적가열은 오토 사이클의 특징이며, 정적냉각(방열)은 오토·디젤 사이클의 방열 과정이다.

26번

냉동사이클에서 냉매의 구비조건으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 임계온도가 높을 것

2. 증발열이 클 것

3. 인화 및 폭발의 위험성이 낮을 것

4. 저온, 저압에서 응축이 잘 되지 않을 것

정답 4번

해설. ④ 냉매는 상온·저압에서도 쉽게 응축(액화)되어야 한다. 따라서 '응축이 잘 되지 않을 것'은 구비조건과 거리가 멀다.
그 밖에 ① 임계온도가 높고 응고온도가 낮을 것, ② 증발열이 클 것, ③ 인화·폭발 위험과 독성이 낮을 것, 증발압력이 너무 낮지 않을 것 등이 요구된다.

27번

어떤 열기관이 역카르노 사이클로 운전하는 열펌프와 냉동기로 작동될 수 있다. 동일한 고온열원과 저온열원 사이에서 작동될 때, 열펌프와 냉동기의 성능계수(COP)는 다음과 같은 관계식으로 표시될 수 있는데, ( ) 안에 알맞은 값은?
COP(열펌프) = COP(냉동기) + ( )

1. 0

2. 1

3. 1.5

4. 2

정답 2번

해설. ② COP(열펌프) = COP(냉동기) + 1이다.
풀이: 역카르노 사이클에서 COP(냉동기) = Q₂/W, COP(열펌프) = Q₁/W이고 Q₁ = Q₂ + W이므로
COP(열펌프) = (Q₂ + W)/W = Q₂/W + 1 = COP(냉동기) + 1

28번

-50℃인 탄산가스가 있다. 이 가스가 정압과정으로 0℃가 되었을 때 변경 후의 체적은 변경 전의 체적 대비 약 몇 배가 되는가? (단, 탄산가스는 이상기체로 간주한다.)

1. 1.094배

2. 1.224배

3. 1.375배

4. 1.512배

정답 2번

해설. ② 약 1.224배이다.
풀이: 정압과정 V₂/V₁ = T₂/T₁ (샤를의 법칙)
= (273 + 0)/(273 − 50) = 273/223 ≒ 1.224
이상기체의 정압과정에서는 체적이 절대온도에 비례하므로 반드시 섭씨온도를 절대온도(K)로 바꾸어 계산한다.

29번

물 1kg이 100℃의 포화액 상태로부터 동일 압력에서 100℃의 건포화증기로 증발할 때 까지 2,280kJ을 흡수하였다. 이 때 엔트로피의 증가는 약 몇 kJ/K인가?

1. 6.1

2. 12.3

3. 18.4

4. 25.6

정답 1번

해설. ① 약 6.1kJ/K이다.
풀이: 등온(포화온도) 증발이므로 ΔS = Q/T
= 2,280kJ / (100 + 273.15)K = 2,280/373.15 ≒ 6.11kJ/K
포화액→건포화증기의 증발은 압력과 온도가 일정한 상태변화이므로 흡수열을 절대온도로 나누면 된다.

30번

이상기체에서 정적비열 Cᵥ와 정압비열 Cₚ와의 관계를 나타낸 것으로 옳은 것은? (단, R은 기체상수이고, k는 비열비이다.)

1. Cᵥ = k × Cₚ

2. Cᵥ = (1/2) × Cₚ

3. Cᵥ = Cₚ + R

4. Cᵥ = Cₚ − R

정답 4번

해설. ④ 이상기체에서 Cₚ − Cᵥ = R(마이어 관계식)이므로 Cᵥ = Cₚ − R이다.
또 비열비 k = Cₚ/Cᵥ이므로 Cᵥ = Cₚ/k, Cᵥ = R/(k − 1), Cₚ = kR/(k − 1)로도 쓸 수 있다. ①·②·③은 이 관계에 맞지 않는다.

31번

랭킨 사이클의 열효율 증대 방안으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 복수기의 압력을 낮춘다.

2. 과열 증기의 온도를 높인다.

3. 보일러의 압력을 상승시킨다.

4. 응축기의 온도를 높인다.

정답 4번

해설. ④ 응축기(복수기)의 온도를 높이면 배압이 올라가 열효율이 떨어진다.
랭킨 사이클의 효율을 높이려면 ① 복수기 압력(온도)을 낮추고, ② 과열증기 온도를 높이며, ③ 보일러 압력을 높인다. 그 밖에 재열·재생 사이클을 쓴다.

32번

압력이 1.2MPa이고 건도가 0.65인 습증기 10m³의 질량은 약 몇 kg인가? (단, 1.2MPa에서 포화액과 포화증기의 비체적은 각각 0.0011373m³/kg, 0.1662m³/kg이다.)

1. 87.83

2. 92.23

3. 95.11

4. 99.45

정답 2번

해설. ② 약 92.23kg이다.
풀이: 습증기 비체적 v = v' + x(v'' − v')
= 0.0011373 + 0.65 × (0.1662 − 0.0011373) ≒ 0.10843m³/kg
질량 m = V/v = 10/0.10843 ≒ 92.23kg

33번

비열비가 1.41인 이상기체가 1MPa, 500L에서 가역단열과정으로 120kPa로 변할 때 이 과정에서 한 일은 약 몇 kJ인가?

1. 561

2. 625

3. 715

4. 825

정답 1번

해설. ① 약 561kJ이다.
풀이: 가역단열 V₂ = V₁(P₁/P₂)^(1/k) = 0.5 × (1,000/120)^(1/1.41) ≒ 2.249m³
절대일 W = (P₁V₁ − P₂V₂)/(k − 1)
= (1,000×0.5 − 120×2.249)/(1.41 − 1) = (500 − 269.9)/0.41 ≒ 561kJ
(500L = 0.5m³, kPa·m³ = kJ)

34번

40m³의 실내에 있는 공기의 질량은 약 몇 kg인가? (단, 공기의 압력은 100kPa, 온도는 27℃이며, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

1. 93

2. 46

3. 10

4. 2

정답 2번

해설. ② 약 46kg이다.
풀이: 이상기체 상태식 PV = mRT → m = PV/(RT)
= 100kPa × 40m³ / {0.287kJ/(kg·K) × (27 + 273)K}
= 4,000/86.1 ≒ 46.5kg

35번

냉동용량이 6RT(냉동톤)인 냉동기의 성능계수가 2.4이다. 이 냉동기를 작동하는 데 필요한 동력은 약 몇 kW인가? (단, 1RT(냉동톤)은 3.86kW이다.)

1. 3.33

2. 5.74

3. 9.65

4. 18.42

정답 3번

해설. ③ 약 9.65kW이다.
풀이: 냉동능력 Q₂ = 6RT × 3.86kW/RT = 23.16kW
성능계수 COP = Q₂/W → W = Q₂/COP = 23.16/2.4 ≒ 9.65kW

36번

자동차 타이어의 초기 온도와 압력은 각각 15℃, 150kPa이었다. 이 타이어에 공기를 주입하여 타이어 안의 온도가 30℃가 되었다고 하면 타이어의 압력은 약 몇 kPa인가? (단, 타이어 내의 부피는 0.1m³이고, 부피변화는 없다고 가정한다.)

1. 158

2. 177

3. 211

4. 233

정답 1번

해설. ① 약 158kPa이다.
풀이: 부피 일정(정적) → P₂/P₁ = T₂/T₁
P₂ = 150 × (30 + 273.15)/(15 + 273.15) = 150 × 303.15/288.15 ≒ 157.8kPa
(문제의 압력을 절대압력으로 보고 계산)

37번

노즐에서 가역단열 팽창에서 분출하는 이상기체가 있다고 할 때 노즐 출구에서의 유속에 대한 관계식으로 옳은 것은? (단, 노즐입구에서의 유속은 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정하고, 노즐 입구의 단위질량당 엔탈피는 hᵢ, 노즐 출구의 단위질량당 엔탈피는 hₒ이다.)

1. √(hᵢ − hₒ)

2. √(hₒ − hᵢ)

3. √{2(hᵢ − hₒ)}

4. √{2(hₒ − hᵢ)}

정답 3번

해설. ③ 노즐 출구 유속 V = √{2(hᵢ − hₒ)}이다.
풀이: 정상유동 에너지식에서 일·열 출입이 없고 입구 속도를 무시하면 hᵢ = hₒ + V²/2 → V = √{2(hᵢ − hₒ)} (h는 J/kg 단위)
①·②는 계수 2가 빠졌고, ②·④는 엔탈피 차의 부호가 반대여서 틀리다.

38번

디젤 사이클에서 압축비는 16, 기체의 비열비는 1.4, 체절비(또는 분사 단절비)는 2.5라고 할 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가?

1. 59%

2. 62%

3. 65%

4. 68%

정답 1번

해설. ① 약 59%이다.
풀이: 디젤 사이클 η = 1 − (1/ε^(k−1)) × (σ^k − 1)/{k(σ − 1)}
ε^(k−1) = 16^0.4 ≒ 3.031, σ^k = 2.5^1.4 ≒ 3.607
η = 1 − (1/3.031) × (3.607 − 1)/(1.4 × 1.5) = 1 − 0.3299 × 1.2414 ≒ 0.590 → 약 59%

39번

다음 중 가스터빈의 사이클로 가장 많이 사용되는 사이클은?

1. 오토 사이클

2. 디젤 사이클

3. 랭킨 사이클

4. 브레이턴 사이클

정답 4번

해설. ④ 가스터빈의 기본 사이클은 브레이턴(Brayton) 사이클로, 단열압축 → 정압가열 → 단열팽창 → 정압방열로 이루어진다.
① 오토 사이클은 가솔린기관, ② 디젤 사이클은 디젤기관, ③ 랭킨 사이클은 증기 원동소의 기본 사이클이다.

40번

다음 중 용량성 상태량(extensive property)에 해당하는 것은?

1. 엔탈피

2. 비체적

3. 압력

4. 절대온도

정답 1번

해설. ① 엔탈피(H)는 질량에 비례하는 용량성(종량성) 상태량이다. 체적, 내부에너지, 엔트로피도 같은 부류이다.
② 비체적(단위 질량당 값), ③ 압력, ④ 절대온도는 질량과 무관한 강도성 상태량이다.

41번

단요소식 수위제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 발전용 고압 대용량 보일러의 수위제어에 사용되는 방식이다.

2. 보일러의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.

3. 부하변동에 의한 수위변화 폭이 대단히 적다.

4. 수위조절기의 제어동작은 PID동작이다.

정답 2번

해설. ② 단요소식은 보일러 드럼의 수위만을 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
① 고압 대용량 보일러에는 수위·증기유량·급수유량을 함께 쓰는 3요소식이 쓰이고, ③ 단요소식은 부하변동 시 수위 변화 폭이 크며, ④ 수위조절기는 주로 비례(P)동작 또는 2위치 동작을 쓴다.

42번

다음 중 액면 측정방법이 아닌 것은?

1. 액압측정식

2. 정전용량식

3. 박막식

4. 부자식

정답 3번

해설. ③ 박막식은 액면 측정방법에 해당하지 않는다.
액면 측정방법에는 ① 액압(차압·기포)식, ② 정전용량식, ④ 부자(플로트)식 외에 검척식, 직관(유리관)식, 초음파식, 방사선식 등이 있다.

43번

유로에 고정된 교축기구를 두어 그 전후의 압력차를 측정하여 유량을 구하는 유량계의 형식이 아닌 것은?

1. 벤투리미터

2. 플로우 노즐

3. 로터미터

4. 오리피스

정답 3번

해설. ③ 로터미터는 테이퍼관 속 부자의 위치(유로 면적 변화)로 유량을 구하는 면적식 유량계이다.
① 벤투리미터, ② 플로우 노즐, ④ 오리피스는 유로에 고정된 교축기구 전후의 차압을 측정하여 유량을 구하는 차압식 유량계이다.

44번

오차와 관련된 설명으로 틀린 것은?

1. 흩어짐이 큰 측정을 정밀하다고 한다.

2. 오차가 적은 계량기는 정확도가 높다.

3. 계측기가 가지고 있는 고유의 오차를 기차라고 한다.

4. 눈금을 읽을 때 시선의 방향에 따른 오차를 시차라고 한다.

정답 1번

해설. ① 흩어짐(산포)이 작은 측정을 정밀하다(정밀도가 높다)고 한다. 따라서 '흩어짐이 큰 측정을 정밀하다'는 틀리다.
② 오차가 작을수록 정확도가 높고, ③ 계측기 고유의 오차를 기차, ④ 눈금을 읽는 시선 방향에 따른 오차를 시차라고 한다.

45번

측정하고자 하는 액면을 직접 자로 측정, 자의 눈금을 읽음으로서 액면을 측정하는 방법의 액면계는?

1. 검척식 액면계

2. 기포식 액면계

3. 직관식 액면계

4. 플로트식 액면계

정답 1번

해설. ① 검척식 액면계는 측정할 액면에 자(검척봉)를 직접 넣어 눈금을 읽는 가장 간단한 직접식 액면계이다.
② 기포식은 관을 통해 불어넣는 공기압으로, ③ 직관식은 유리관 속 액면으로, ④ 플로트식은 뜨개의 위치로 액면을 측정한다.

46번

Thermister(서미스터)의 특징이 아닌 것은?

1. 소형이며 응답이 빠르다.

2. 온도계수가 금속에 비하여 매우 작다.

3. 흡습 등에 의하여 열화되기 쉽다.

4. 전기저항체 온도계이다.

정답 2번

해설. ② 서미스터는 Ni·Co·Mn 등의 금속산화물 소결체로, 온도계수가 금속보다 매우 크다(주로 부(−)의 온도계수). 따라서 '매우 작다'는 틀리다.
① 소형이며 응답이 빠르고, ③ 흡습 등으로 열화되기 쉬우며 재현성이 떨어지고, ④ 전기저항 변화를 이용하는 저항 온도계이다.

47번

전자유량계로 유량을 측정하기 위해서 직접 계측하는 것은?

1. 유체에 생기는 과전류에 의한 온도 상승

2. 유체에 생기는 압력 상승

3. 유체 내에 생기는 와류

4. 유체에 생기는 기전력

정답 4번

해설. ④ 전자유량계는 패러데이의 전자유도 법칙에 따라 자기장 속을 흐르는 도전성 유체에 생기는 기전력을 측정하여 유량을 구한다(기전력 E ∝ B·D·V).
①·② 온도·압력 상승이 아니며, ③ 유체 내에 생기는 와류를 이용하는 것은 와류(소용돌이) 유량계이다.

48번

고온물체로부터 방사되는 특정파장을 온도계 속으로 통과시켜 온도계 내의 전구 필라멘트의 휘도를 육안으로 직접 비교하여 온도를 측정하는 것은?

1. 열전온도계

2. 광고온계

3. 색온도계

4. 방사온도계

정답 2번

해설. ② 광고온계는 고온체에서 나오는 특정 파장(적색광, 약 0.65μm)의 휘도를 온도계 내 전구 필라멘트의 휘도와 육안으로 비교하여 온도를 측정한다.
① 열전온도계는 열기전력, ③ 색온도계는 빛의 색(파장 분포), ④ 방사온도계는 전체 방사에너지를 이용한다.

49번

조절계의 제어작동 중 제어편차에 비례한 제어동작은 잔류편차(offset)가 생기는 결점이 있는데, 이 잔류편차를 없애기 위한 제어동작은?

1. 비례동작

2. 미분동작

3. 2위치동작

4. 적분동작

정답 4번

해설. ④ 적분(I)동작은 편차가 남아 있는 동안 조작량을 계속 변화시키므로 비례동작의 잔류편차(offset)를 없앤다.
① 비례동작은 잔류편차가 생기고, ② 미분동작은 편차의 변화속도에 대응하여 응답을 빠르게 하며, ③ 2위치동작은 on-off 동작으로 사이클링이 생긴다.

50번

다이어프램식 압력계의 압력증가 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 다이어프램에 가해진 압력에 의해 격막이 팽창한다.

2. 링크가 아래 방향으로 회전한다.

3. 섹터기어가 시계방향으로 회전한다.

4. 피니언은 시계방향으로 회전한다.

정답 4번

해설. ④ 일반적인 다이어프램식 압력계는 압력이 증가하면 격막이 휘어 변위하고, 이 변위가 링크를 거쳐 섹터기어를 돌리며, 섹터기어와 맞물린 피니언(지침 축)이 시계방향으로 회전하여 지침이 눈금이 커지는 쪽으로 움직인다.
① 격막은 팽창하는 것이 아니라 휘어서 변위하며, ②·③의 링크·섹터기어 회전 방향은 이 연동 방향과 맞지 않는다.

51번

다음 중 직접식 액위계에 해당하는 것은?

1. 정전용량식

2. 초음파식

3. 플로트식

4. 방사선식

정답 3번

해설. ③ 플로트(부자)식은 액면에 뜬 부자의 위치를 직접 읽으므로 직접식 액위계이다.
① 정전용량식, ② 초음파식, ④ 방사선식은 액면에 따라 변하는 전기용량·초음파 전파시간·방사선 투과량 등 다른 물리량으로 액위를 구하는 간접식이다.

52번

램, 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 구성되어 있으며 다른 압력계의 기준기로 사용되는 것은?

1. 환상스프링식 압력계

2. 부르동관식 압력계

3. 액주형 압력계

4. 분동식 압력계

정답 4번

해설. ④ 분동식(피스톤식) 압력계는 램(피스톤), 실린더, 기름탱크, 가압펌프 등으로 이루어지며, 분동의 무게와 피스톤 면적으로 압력을 정확히 만들어 다른 압력계의 교정용 기준기로 쓴다.
①·② 환상스프링식·부르동관식은 탄성식 압력계, ③ 액주형은 액주의 높이로 압력을 재는 압력계이다.

53번

2개의 제어계를 조합하여 1차 제어장치의 제어량을 측정하여 제어명령을 발하고 2차 제어장치의 목표치로 설정하는 제어방법은?

1. on-off 제어

2. cascade 제어

3. program 제어

4. 수동제어

정답 2번

해설. ② 캐스케이드(cascade) 제어는 1차 제어장치가 제어량을 측정해 제어명령을 내고, 그 출력을 2차 제어장치의 목표치로 설정하는 방식이다. 외란의 영향을 줄이고 늦은 공정의 제어성을 높인다.
① on-off 제어는 2위치 제어, ③ program 제어는 목표치가 미리 정한 시간 계획에 따라 변하는 제어, ④ 수동제어는 사람이 조작하는 제어이다.

54번

다음 중 사용온도 범위가 넓어 저항온도계의 저항체로서 가장 우수한 재질은?

1. 백금

2. 니켈

3. 동

4. 철

정답 1번

해설. ① 백금은 화학적으로 안정하고 저항-온도 관계가 직선에 가까우며 사용온도 범위(약 −200~500℃)가 넓어 측온저항체로 가장 우수하다(Pt100 등 표준으로 사용).
② 니켈(약 −50~150℃)과 ③ 동(약 0~120℃)은 사용 범위가 좁고, ④ 철은 산화되기 쉬워 저항체로 잘 쓰지 않는다.

55번

다음 중 1,000℃ 이상인 고온체의 연속측정에 가장 적합한 온도계는?

1. 저항 온도계

2. 방사 온도계

3. 바이메탈식 온도계

4. 액체압력식 온도계

정답 2번

해설. ② 방사온도계는 비접촉식으로 고온체에서 나오는 방사에너지를 측정하므로 1,000℃ 이상 고온체의 연속측정에 적합하다.
① 저항온도계는 대체로 500℃ 안팎까지, ③ 바이메탈식과 ④ 액체압력식은 수백 ℃ 이하의 비교적 낮은 온도 측정에 쓴다.

56번

응답이 빠르고 감도가 높으며, 도선저항에 의한 오차를 적게 할 수 있으나, 재현성이 없고 흡습 등으로 열화되기 쉬운 특징을 가진 온도계는?

1. 광고온계

2. 열전대 온도계

3. 서미스터 저항체 온도계

4. 금속 측온 저항체 온도계

정답 3번

해설. ③ 서미스터 저항체 온도계는 온도계수가 커서 감도가 높고 소형이라 응답이 빠르며, 소자 저항이 커 도선저항의 영향이 작다. 반면 소자마다 특성 편차가 있어 재현성(호환성)이 떨어지고 흡습 등으로 열화되기 쉽다.
① 광고온계는 비접촉식, ② 열전대는 열기전력, ④ 금속 측온저항체는 재현성과 안정성이 좋다.

57번

다음 중 열전대의 구비조건으로 가장 적절하지 않은 것은?

1. 열기전력이 크고 온도 증가에 따라 연속적으로 상승할 것

2. 저항온도 계수가 높을 것

3. 열전도율이 작을 것

4. 전기저항이 작을 것

정답 2번

해설. ② 열전대는 저항온도계수가 작아야 온도에 따른 회로 저항 변화가 작아 오차가 줄어든다. 따라서 '저항온도계수가 높을 것'은 적절하지 않다.
① 열기전력이 크고 온도에 따라 연속적으로 증가할 것, ③ 열전도율이 작을 것, ④ 전기저항이 작을 것, 내열·내식성이 좋고 경년 변화가 적을 것 등이 구비조건이다.

58번

휴대용으로 상온에서 비교적 정도가 좋은 아스만(Asman) 습도계는 다음 중 어디에 속하는가?

1. 저항 습도계

2. 냉각식 노점계

3. 간이 건습구 습도계

4. 통풍형 건습구 습도계

정답 4번

해설. ④ 아스만(Assmann) 습도계는 태엽이나 전동 팬으로 건구·습구 주위에 일정 속도의 통풍을 주는 통풍형 건습구 습도계이다. 복사열 영향을 줄여 상온에서 정도가 좋고 휴대가 쉽다.
③ 간이 건습구 습도계는 통풍 장치가 없고, ①·②는 다른 원리(전기저항, 노점)의 습도계이다.

59번

지름이 10cm 되는 관 속을 흐르는 유체의 유속이 16m/s이었다면 유량은 약 몇 m³/s인가?

1. 0.125

2. 0.525

3. 1.605

4. 1.725

정답 1번

해설. ① 약 0.125m³/s이다.
풀이: Q = A·V = (π/4)D² × V
= (π/4) × 0.1² × 16 = 0.007854 × 16 ≒ 0.1257m³/s
(지름 10cm = 0.1m)

60번

환상천평식(링밸런스식) 압력계에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 경사관식 압력계의 일종이다.

2. 히스테리시스 현상을 이용한 압력계이다.

3. 압력에 따른 금속의 신축성을 이용한 것이다.

4. 저압가스의 압력측정이나 드래프트게이지로 주로 이용된다.

정답 4번

해설. ④ 환상천평식(링밸런스식) 압력계는 원환 속에 봉입한 액체(물·기름 등)가 압력차로 기울어지는 회전력을 이용하는 것으로, 저압가스의 압력이나 드래프트(통풍력) 측정에 주로 쓴다.
① 경사관식과는 다른 액주식의 일종이고, ② 히스테리시스를 이용하지 않으며, ③ 금속의 신축성을 이용하는 것은 탄성식 압력계이다.

61번

다음 중 용광로에 장입되는 물질 중 탈황 및 탈산을 위해 첨가하는 것으로 가장 적당한 것은?

1. 철광석

2. 망간광석

3. 코크스

4. 석회석

정답 2번

해설. ② 망간광석은 용광로에 넣어 황과 결합(MnS)해 탈황하고 산소와 결합해 탈산하는 역할을 한다.
① 철광석은 주원료, ③ 코크스는 열원·환원제, ④ 석회석은 맥석(SiO₂ 등)과 반응해 슬래그를 만드는 용제(매용제)로 쓴다.

62번

다음 보온재 중 최고 안전 사용온도가 가장 낮은 것은?

1. 석면

2. 규조토

3. 우레탄 폼

4. 펄라이트

정답 3번

해설. ③ 우레탄 폼(경질 폴리우레탄 폼)은 유기질 보온재로 최고 안전사용온도가 약 80~130℃ 정도로 가장 낮다.
① 석면은 약 350~550℃, ② 규조토는 약 500℃, ④ 펄라이트는 약 650℃ 정도까지 사용하는 무기질 보온재이다.

63번

연소실의 연도를 축조하려 할 때 유의사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 넓거나 좁은 부분의 차이를 줄인다.

2. 가스 정체 공극을 만들지 않는다.

3. 가능한 한 굴곡 부분을 여러 곳에 설치한다.

4. 댐퍼로부터 연도까지의 길이를 짧게 한다.

정답 3번

해설. ③ 연도에 굴곡 부분이 많으면 통풍 저항이 커지고 재가 쌓이므로, 굴곡은 가능한 한 적게 해야 한다.
① 단면이 넓고 좁은 부분의 차이를 줄이고, ② 가스가 정체하는 공극을 만들지 않으며, ④ 댐퍼에서 연도까지의 길이를 짧게 하는 것이 옳은 유의사항이다.

64번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기에 해당되지 않는 것은?

1. 정격용량이 0.4MW인 철금속가열로

2. 가스사용량이 18kg/h인 소형온수보일러

3. 최고사용압력이 0.2MPa이고, 전열면적이 5m²인 주철제보일러

4. 최고사용압력이 0.2MPa이고, 동체의 안지름이 300mm이며, 길이가 600mm인 강철제보일러

정답 1번

해설. ① 철금속가열로는 정격용량이 0.58MW를 초과하는 것만 검사대상기기이므로 0.4MW는 해당하지 않는다.
② 가스사용량 17kg/h를 초과하는 소형 온수보일러는 검사대상이다. ③·④ 최고사용압력 0.2MPa인 주철제·강철제 보일러는 제외 범위(0.1MPa 이하이면서 전열면적 5m² 이하 또는 안지름 300mm 이하·길이 600mm 이하)에 들지 않아 검사대상이다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의3 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

65번

에너지이용 합리화법에 따라 효율관리기자재의 제조업자가 광고매체를 이용하여 효율관리기자재의 광고를 하는 경우에 그 광고내용에 포함시켜야 할 사항은?

1. 에너지 최고효율

2. 에너지 사용량

3. 에너지 소비효율

4. 에너지 평균소비량

정답 3번

해설. ③ 효율관리기자재의 제조업자·수입업자·판매업자가 광고매체로 광고할 때에는 광고내용에 에너지소비효율등급 또는 에너지소비효율을 포함하여야 한다(에너지이용 합리화법 제15조제4항).
이를 포함하지 않은 광고를 하면 500만원 이하의 과태료 대상이다. ①·②·④는 법에서 정한 광고 표시사항이 아니다.

66번

에너지이용 합리화법에 의해 에너지사용의 제한 또는 금지에 관한 조정ㆍ명령, 기타 필요한 조치를 위반한 자에 대한 과태료 기준은 얼마인가?

1. 50 만원 이하

2. 100 만원 이하

3. 300 만원 이하

4. 500 만원 이하

정답 3번

해설. ③ 에너지사용의 제한 또는 금지에 관한 조정·명령, 그 밖에 필요한 조치(법 제7조제2항제9호)를 위반한 자에게는 300만원 이하의 과태료를 부과한다(에너지이용 합리화법 제78조제4항제1호).
참고로 광고내용 미포함은 500만원 이하, 효율등급 미표시·에너지진단 미실시 등은 2천만원 이하의 과태료이다.

67번

보온재의 열전도계수에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 보온재의 함수율이 크게 되면 열전도계수도 증가한다.

2. 보온재의 기공률이 클수록 열전도계수는 작아진다.

3. 보온재의 열전도계수가 작을수록 좋다.

4. 보온재의 온도가 상승하면 열전도계수는 감소된다.

정답 4번

해설. ④ 보온재는 온도가 올라가면 열전도계수가 증가한다. 따라서 '감소된다'는 틀리다.
① 함수율(수분)이 크면 열전도계수가 커지고, ② 기공률이 클수록(미세 기공이 고르게 많을수록) 작아지며, ③ 열전도계수가 작을수록 보온 성능이 좋다. 밀도가 커지면 대체로 증가한다.

68번

에너지이용 합리화법의 목적이 아닌 것은?

1. 에너지의 합리적인 이용을 증진

2. 국민경제의 건전한 발전에 이바지

3. 지구온난화의 최소화에 이바지

4. 신재생에너지의 기술개발에 이바지

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법의 목적에 '신재생에너지의 기술개발'은 들어 있지 않다.
법 제1조: 에너지의 수급을 안정시키고 ① 에너지의 합리적이고 효율적인 이용을 증진하며, 에너지소비로 인한 환경피해를 줄임으로써 ② 국민경제의 건전한 발전 및 국민복지의 증진과 ③ 지구온난화의 최소화에 이바지함을 목적으로 한다.

69번

에너지이용 합리화법에 따라 시공업의 기술인력 및 검사대상기기관리자에 대한 교육과정과 교육기간의 연결로 틀린 것은?

1. 난방시공업 제1종기술자 과정 : 1일

2. 난방시공업 제2종ㆍ제3종기술자 과정 : 1일

3. 소형보일러ㆍ압력용기관리자 과정 : 1일

4. 중ㆍ대형 보일러관리자 과정 : 2일

정답 4번

해설. ④ 중·대형 보일러관리자 과정의 교육기간은 1일이다. 따라서 '2일'은 틀리다.
시공업 기술인력(①·② 난방시공업 제1종기술자과정, 제2종·제3종기술자과정)과 검사대상기기관리자(③ 소형보일러·압력용기관리자과정, 중·대형 보일러관리자과정)의 교육은 모두 1일이다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 4의2 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

70번

에너지 이용 합리화법에 따라 냉난방온도의 제한온도 기준 중 난방온도는 몇 ℃ 이하로 정해져 있는가?

1. 18

2. 20

3. 22

4. 26

정답 2번

해설. ② 냉난방온도의 제한온도 기준에서 난방온도는 20℃ 이하, 냉방온도는 26℃ 이상이다(에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의2). 다만 판매시설 및 공항의 냉방온도는 25℃ 이상으로 한다.
①·③·④는 난방 제한온도 기준이 아니다.

71번

버터플라이 밸브의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 90°회전으로 개폐가 가능하다.

2. 유량조절이 가능하다.

3. 완전 열림시 유체저항이 크다.

4. 밸브몸통 내에서 밸브대를 축으로 하여 원판형태의 디스크의 움직임으로 개폐하는 밸브이다.

정답 3번

해설. ③ 버터플라이 밸브는 완전히 열었을 때 원판(디스크)이 흐름과 나란히 놓여 유체저항이 작다. 따라서 '저항이 크다'는 틀리다.
① 밸브대를 90° 돌려 개폐하고, ② 개도를 조절해 유량조절이 가능하며, ④ 밸브몸통 안에서 밸브대를 축으로 원판형 디스크가 회전하여 개폐하는 구조이다.

72번

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 검사유효기간 기준으로 틀린 것은?

1. 검사유효기간은 검사에 합격한 날의 다음 날부터 계산한다.

2. 검사에 합격한 날이 검사유효기간 만료일 이전 60일 이내인 경우 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산한다.

3. 검사를 연기한 경우의 검사유효기간은 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산한다.

4. 기후에너지환경부장관은 검사대상기기의 안전관리 또는 에너지효율 향상을 위하여 부득이하다고 인정할 때에는 검사유효기간을 조정할 수 있다.

정답 2번

해설. ② 검사에 합격한 날이 검사유효기간 만료일 이전 30일 이내인 경우에 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산한다. '60일'은 틀리다.
① 원칙은 합격한 날의 다음 날부터 계산하고, ③ 검사를 연기한 경우도 만료일의 다음 날부터 계산하며, ④ 기후에너지환경부장관은 부득이한 경우 검사유효기간을 조정할 수 있다(시행규칙 제31조의8).
※ 현행 에너지이용 합리화법 시행규칙 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

73번

마그네시아 또는 돌로마이트를 원료로 하는 내화물이 수증기의 작용을 받아 Ca(OH)₂나 Mg(OH)₂를 생성하게 된다. 이때 체적변화로 인해 노벽에 균열이 발생하거나 붕괴하는 현상을 무엇이라고 하는가?

1. 버스팅

2. 스폴링

3. 슬래킹

4. 에로존

정답 3번

해설. ③ 슬래킹(slaking)은 마그네시아·돌로마이트질 등 염기성 내화물이 수증기(물)를 흡수해 Ca(OH)₂·Mg(OH)₂를 만들며 부피가 팽창하여 균열·붕괴하는 현상이다.
① 버스팅은 크롬질 내화물이 산화철을 흡수해 부풀어 떨어지는 현상, ② 스폴링은 급격한 온도변화 등으로 표면이 갈라져 떨어지는 현상, ④ 에로존(침식)은 가스·슬래그 등에 의해 마모되는 현상이다.

74번

가스로 중 주로 내열강재의 용기를 내부에서 가열하고 그 용기 속에 열처리품을 장입하여 간접 가열하는 로를 무엇이라고 하는가?

1. 레토르트로

2. 오븐로

3. 머플로

4. 라디안트튜브로

정답 3번

해설. ③ 머플로(muffle furnace)는 내열강재 용기(머플)를 바깥에서 가열하는 구조로, 연소가스가 피열물에 직접 닿지 않게 그 속에 열처리품을 넣어 간접 가열한다.
① 레토르트로도 밀폐 용기 속 가열로이나 주로 침탄·질화 등 분위기 처리에, ④ 라디안트튜브로는 관 속에서 연소시켜 관벽 복사로 가열하며, ② 오븐로는 저온 건조·소성용이다.

75번

파이프의 열변형에 대응하기 위해 설치하는 이음은?

1. 가스이음

2. 플랜지이음

3. 신축이음

4. 소켓이음

정답 3번

해설. ③ 신축이음(expansion joint)은 온도 변화에 따른 관의 팽창·수축(열변형)을 흡수하기 위해 설치한다. 루프형, 슬리브형, 벨로스형, 스위블형, 볼조인트 등이 있다.
② 플랜지이음과 ④ 소켓이음은 관을 서로 연결하는 일반 이음이며, 열변형 흡수가 목적이 아니다.

76번

에너지이용 합리화법에 따른 에너지 저장의무 부과대상자가 아닌 것은?

1. 전기사업자

2. 석탄생산자

3. 도시가스사업자

4. 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자

정답 2번

해설. ② 석탄생산자는 에너지저장의무 부과대상자가 아니다(석탄 분야는 석탄가공업자가 대상).
시행령 제12조의 대상자: 전기사업자, 도시가스사업자, 석탄가공업자, 집단에너지사업자, 연간 2만 석유환산톤(티오이) 이상의 에너지를 사용하는 자이다. 따라서 ①·③·④는 대상자이다.

77번

85℃의 물 120kg의 온탕에 10℃의 물 140kg을 혼합하면 약 몇 ℃의 물이 되는가?

1. 44.6

2. 56.6

3. 66.9

4. 70.0

정답 1번

해설. ① 약 44.6℃이다.
풀이: 열평형 m₁c(t₁ − t) = m₂c(t − t₂), 물의 비열 c는 같으므로
t = (m₁t₁ + m₂t₂)/(m₁ + m₂) = (120×85 + 140×10)/(120 + 140)
= (10,200 + 1,400)/260 ≒ 44.6℃

78번

도염식 가마의 구조에 해당되지 않는 것은?

1. 흡입구

2. 대차

3. 지연도

4. 화교

정답 2번

해설. ② 대차는 피소성품을 실어 가마 안으로 이동시키는 차로, 터널가마·셔틀가마 등에 쓰이며 도염식 가마의 구조가 아니다.
도염식(꺾임불꽃) 가마는 ④ 화교(불꽃받이 벽)로 불꽃을 천장으로 올렸다가 아래로 내려 보내고, 바닥의 ① 흡입구와 ③ 지연도를 거쳐 굴뚝으로 배출하는 구조이다.

79번

에너지이용 합리화법에 따라 매년 1월 31일까지 전년도의 분기별 에너지사용량ㆍ제품생산량을 신고하여야 하는 대상은 연간 에너지사용량의 합계가 얼마 이상인 경우 해당되는가?

1. 1천 티오이

2. 2천 티오이

3. 3천 티오이

4. 5천 티오이

정답 2번

해설. ② 연간 에너지사용량이 2천 티오이 이상인 에너지다소비사업자는 매년 1월 31일까지 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량 등을 관할 시·도지사에게 신고하여야 한다(에너지이용 합리화법 제31조, 시행령 제35조).
①·③·④는 신고 기준량이 아니다.

80번

에너지이용 합리화법에 따른 한국에너지공단의 사업이 아닌 것은?

1. 에너지의 안정적 공급

2. 열사용기자재의 안전관리

3. 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진

4. 집단에너지 사업의 촉진을 위한 지원 및 관리

정답 1번

해설. ① '에너지의 안정적 공급'은 한국에너지공단의 사업(법 제57조)에 없다.
공단의 사업에는 ② 열사용기자재의 안전관리(에너지사용기자재 효율관리 포함), ③ 신에너지 및 재생에너지 개발사업의 촉진, ④ 집단에너지사업의 촉진을 위한 지원 및 관리, 에너지진단·에너지관리지도 등이 있다.

81번

보일러를 사용하지 않고, 장기간 휴지상태로 놓을 때 부식을 방지하기 위해서 채워두는 가스는?

1. 이산화탄소

2. 질소가스

3. 아황산가스

4. 메탄가스

정답 2번

해설. ② 보일러를 장기간 휴지할 때에는 내부를 건조시킨 뒤 산소를 차단하기 위해 불활성인 질소가스를 채워 두는 밀폐 건조보존법을 쓴다(질소 봉입 시 압력은 약 0.06MPa 정도로 유지).
① 이산화탄소와 ③ 아황산가스는 수분과 만나 산을 만들어 부식을 촉진하고, ④ 메탄가스는 가연성이어서 부적합하다.

82번

보일러의 파형노통에서 노통의 평균지름을 1,000mm, 최고사용압력을 11kgf/cm²라 할 때 노통의 최소두께(mm)는? (단, 평형부 길이는 230mm미만이며, 정수 C는 1,100이다.)

1. 5

2. 8

3. 10

4. 13

정답 3번

해설. ③ 10mm이다.
풀이: 평형부 길이 230mm 미만 파형노통의 최소두께 t = PD/C (P: kgf/cm², D: mm)
= 11 × 1,000 / 1,100 = 10mm
(SI 단위로는 t = 10PD/C, P는 MPa)

83번

보일러 수랭관과 연소실벽 내에 설치된 방사과열기의 보일러 부하에 따른 과열온도 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 증가하다가 최대 이후 감소한다.

2. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 감소하다가 최소 이후 증가한다.

3. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 증가한다.

4. 보일러의 부하증대에 따라 과열온도는 감소한다.

정답 4번

해설. ④ 방사과열기는 화염의 복사열을 받으므로, 보일러 부하가 증가해도 복사 전열량은 크게 늘지 않는 반면 증기량은 늘어나 증기 1kg당 받는 열이 줄어든다. 따라서 부하가 증대할수록 과열온도는 감소한다.
반대로 대류과열기는 부하 증대에 따라 과열온도가 상승하며, 두 방식을 조합하면 과열온도를 고르게 할 수 있다.

84번

육용 강재 보일러의 구조에 있어서 동체의 최소 두께 기준으로 틀린 것은?

1. 안지름이 900mm 이하인 것은 4mm

2. 안지름이 900mm 초과, 1,350mm 이하인 것은 8mm

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

4. 안지름이 1,850mm를 초과하는 것은 12mm

정답 1번

해설. ① 안지름이 900mm 이하인 동체의 최소 두께는 6mm(스테이를 부착하는 경우 8mm)이다. 따라서 '4mm'는 틀리다.
② 900mm 초과 1,350mm 이하는 8mm, ③ 1,350mm 초과 1,850mm 이하는 10mm, ④ 1,850mm 초과는 12mm로 열사용기자재 검사기준과 같다.

85번

연소실의 체적을 결정할 때 고려사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 연소실의 열부하

2. 연소실의 열발생률

3. 연소실의 연소량

4. 내화벽돌의 내압강도

정답 4번

해설. ④ 내화벽돌의 내압강도는 연소실 벽 재료 선정의 고려사항이지 연소실 체적 결정 요소가 아니다.
연소실 체적은 ① 연소실 열부하, ② 연소실 열발생률(kcal/m³·h), ③ 연소량(연료소비량)과 연료 종류·연소방식 등을 고려하여 연료가 충분히 연소할 수 있는 크기로 정한다.

86번

급수조절기를 사용할 경우 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 제어밸브 주위에 우회 배관을 두어, 수압시험·보일러 시동 시 조절기를 작동시키지 않거나 밸브를 수리·교체할 때 급수를 계속할 수 있게 한다.
① 블로우 오프관은 분출용, ③ 과열 저감기는 과열증기 온도 조절용, ④ 수면계는 수위 확인용이다.

87번

보일러 운전 시 캐리오버(carry-over)를 방지하기 위한 방법으로 틀린 것은?

1. 주중기 밸브를 서서히 연다.

2. 관수의 농축을 방지한다.

3. 증기관을 냉각한다.

4. 과부하를 피한다.

정답 3번

해설. ③ 증기관을 냉각하면 오히려 응축수가 생겨 워터해머 등의 원인이 되며, 캐리오버 방지 방법이 아니다.
캐리오버(기수공발)를 막으려면 ① 주증기 밸브를 서서히 열고, ② 분출 등으로 관수의 농축을 방지하며, ④ 과부하를 피하고, 고수위 운전을 피하며 기수분리기를 설치한다.

88번

내경 250mm, 두께 3mm인 주철관에 압력 4kgf/cm²의 증기를 통과시킬 때 원주방향의 인장응력(kgf/mm²)은?

1. 1.23

2. 1.66

3. 2.12

4. 3.28

정답 2번

해설. ② 약 1.66kgf/mm²이다.
풀이: 원주방향(후프) 응력 σ = PD/(2t)
P = 4kgf/cm² = 0.04kgf/mm²
σ = 0.04 × 250 / (2 × 3) = 10/6 ≒ 1.67kgf/mm²

89번

강판의 두께가 20mm이고, 리벳의 직경이 28.2mm이며, 피치 50.1mm인 1줄 겹치기 리벳조인트가 있다. 이 강판의 효율은?

1. 34.7%

2. 43.7%

3. 53.7%

4. 63.7%

정답 2번

해설. ② 약 43.7%이다.
풀이: 강판의 효율 η = (p − d)/p (p: 피치, d: 리벳 구멍 지름)
= (50.1 − 28.2)/50.1 = 21.9/50.1 ≒ 0.437 → 43.7%
강판 두께는 강판 효율 계산에 필요하지 않다.

90번

급수 및 보일러수의 순도 표시방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. ppm의 단위는 100만분의 1의 단위이다.

2. epm은 당량농도라 하고 용액 1kg 중에 용존되어 있는 물질의 mg 당량수를 의미한다.

3. 알칼리도는 수중에 함유하는 탄산염 등의 알칼리성 성분의 농도를 표시하는 척도이다.

4. 보일러수에서는 재료의 부식을 방지하기 위하여 pH가 7인 중성을 유지하여야 한다.

정답 4번

해설. ④ 보일러수는 부식과 스케일을 막기 위해 pH를 약알칼리성(보통 10.5~11.8 정도)으로 유지하며, 중성(pH 7)으로 유지하는 것이 아니다.
① ppm은 100만분의 1, ② epm은 용액 1kg 중 용존 물질의 mg 당량수, ③ 알칼리도는 탄산염·중탄산염·수산화물 등 알칼리성 성분의 농도 척도로 옳은 설명이다.

91번

용접부에서 부분 방사선 투과시험의 검사길이 계산은 몇 mm 단위로 하는가?

1. 50

2. 100

3. 200

4. 300

정답 4번

해설. ④ 용접부 부분 방사선투과시험의 검사길이 계산은 300mm 단위로 하며, 300mm 미만은 300mm로 한다(열사용기자재 검사기준).
①~③은 검사기준에서 정한 단위가 아니다. 부분 방사선투과시험은 같은 용접사·같은 방법의 이음 전체 길이의 20% 이상에 대해 실시한다.

92번

어느 가열로에서 노벽의 상태가 다음과 같을 때 노벽을 관류하는 열량(kcal/h)은 얼마인가? (단, 노벽의 상하 및 둘레가 균일하며, 평균방열면적 120.5m², 노벽의 두께 45cm, 내벽표면온도 1,300℃, 외벽표면온도 175℃, 노벽재질의 열전도율 0.1kcal/mㆍhㆍ℃이다.)

1. 301.25

2. 30,125

3. 13.556

4. 13,556

정답 2번

해설. ② 30,125kcal/h이다.
풀이: 평판 전도 Q = λ·A·(t₁ − t₂)/L
= 0.1kcal/m·h·℃ × 120.5m² × (1,300 − 175)℃ / 0.45m
= 0.1 × 120.5 × 1,125 / 0.45 = 30,125kcal/h
(노벽 두께 45cm = 0.45m)

93번

보일러 재료로 이용되는 대부분의 강철제는 200~300℃에서 최대의 강도를 유지하나, 몇 ℃ 이상이 되면 재료의 강도가 급격히 저하되는가?

1. 350℃

2. 450℃

3. 550℃

4. 650℃

정답 1번

해설. ① 보일러용 탄소강은 200~300℃ 부근에서 인장강도가 최대가 되고(청열취성 구간), 약 350℃를 넘으면 강도가 급격히 떨어지기 시작한다.
그래서 고온부에는 크리프 강도가 큰 합금강을 사용한다. ②~④는 급격한 강도 저하가 시작되는 온도로 보기 어렵다.

94번

다음 중 보일러 안전장치로 가장 거리가 먼 것은?

1. 방폭문

2. 안전밸브

3. 체크밸브

4. 고저수위경보기

정답 3번

해설. ③ 체크밸브(역지밸브)는 급수 등의 역류를 막는 밸브로, 보일러의 폭발·과열 등을 막는 안전장치와는 거리가 멀다.
① 방폭문은 노내 가스폭발 시 압력을 방출하고, ② 안전밸브는 과압 시 증기를 분출하며, ④ 고저수위경보기는 이상 수위를 경보하는 안전장치이다.

95번

계속사용검사기준에 따라 설치한 날로부터 15년 이내인 보일러에 대한 순수처리 수질 기준으로 틀린 것은?

1. 총경도(mg CaCO₃/L) : 0

2. pH(298K{25℃}에서) : 7~9

3. 실리카(mg SiO₂/L) : 흔적이 나타나지 않음

4. 전기 전도율(298K{25℃}에서의) : 0.05μS/cm 이하

정답 4번

해설. ④ 순수처리 수질기준에서 전기전도율(25℃)은 0.5μS/cm 이하이다. 따라서 '0.05μS/cm 이하'는 틀리다.
설치 후 15년 이내 보일러의 순수처리 기준(열사용기자재 검사기준): pH(25℃) 7~9, 총경도(mg CaCO₃/L) 0, 실리카(mg SiO₂/L) 흔적이 나타나지 않음, 전기전도율 0.5μS/cm 이하.

96번

유속을 일정하게 하고 관의 직경을 2배로 증가시켰을 경우 유량은 어떻게 변하는가?

1. 2배로 증가

2. 4배로 증가

3. 6배로 증가

4. 8배로 증가

정답 2번

해설. ② 유량 Q = A·V = (π/4)D²·V이므로 유속이 일정할 때 유량은 지름의 제곱에 비례한다.
지름을 2배로 하면 Q₂/Q₁ = (2D/D)² = 4 → 4배로 증가한다.
같은 원리로 지름을 3배로 하면 유량은 9배가 되며, 유량이 일정하면 유속은 지름의 제곱에 반비례한다.

97번

“어떤 주어진 온도에서 최대 복사강도에서의 파장(λₘₐₓ)은 절대온도에 반비례한다.”와 관련된 법칙은?

1. Wien의 법칙

2. Planck의 법칙

3. Fourier의 법칙

4. Stefan-Boltzmann의 법칙

정답 1번

해설. ① 빈(Wien)의 변위법칙: λₘₐₓ·T = 일정(약 2,898μm·K). 최대 복사강도의 파장은 절대온도에 반비례한다.
② 플랑크 법칙은 파장별 흑체 복사강도 분포, ③ 푸리에 법칙은 전도 열전달(q = −λ·dT/dx), ④ 스테판-볼츠만 법칙은 전 복사에너지가 T⁴에 비례함을 나타낸다.

98번

보일러수 처리의 약제로서 pH를 조정하여 스케일을 방지하는 데 주로 사용되는 것은?

1. 리그닌

2. 인산나트륨

3. 아황산나트륨

4. 탄닌

정답 2번

해설. ② 인산나트륨(Na₃PO₄ 등)은 보일러수의 pH·알칼리도를 조정하고 경도 성분을 인산염 슬러지로 만들어 스케일을 방지한다.
① 리그닌과 ④ 탄닌은 슬러지 분산제(탄닌은 탈산소 작용도 있음), ③ 아황산나트륨은 용존산소를 제거하는 탈산소제이다.

99번

압력용기의 설치상태에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 압력용기의 본체는 바닥보다 30mm 이상 높이 설치되어야 한다.

2. 압력용기를 옥내에 설치하는 경우 유독성 물질을 취급하는 압력용기는 2개 이상의 출입구 및 환기장치가 되어 있어야 한다.

3. 압력용기를 옥내에 설치하는 경우 압력용기의 본체와 벽과의 거리는 0.3m 이상이어야 한다.

4. 압력용기의 기초가 약하여 내려앉거나 갈라짐이 없어야 한다.

정답 1번

해설. ① 압력용기 본체는 바닥보다 100mm 이상 높이 설치해야 한다. 따라서 '30mm 이상'은 틀리다.
② 옥내 설치 시 유독성 물질을 취급하는 압력용기는 2개 이상의 출입구와 환기장치, ③ 본체와 벽의 거리 0.3m 이상, ④ 기초가 약해 내려앉거나 갈라짐이 없을 것은 열사용기자재 검사기준의 설치 기준에 맞다.

100번

강제순환식 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 증기발생 소요시간이 매우 짧다.

2. 자유로운 구조의 선택이 가능하다.

3. 고압보일러에 대해서도 효율이 좋다.

4. 동력소비가 적어 유지비가 비교적 적게 든다.

정답 4번

해설. ④ 강제순환식 보일러는 순환펌프로 보일러수를 강제 순환시키므로 펌프 동력이 들어 유지비가 증가한다. 따라서 '동력소비가 적다'는 틀리다.
① 보유수량이 적어 증기발생 시간이 짧고, ② 관 배치 등 구조를 자유롭게 선택할 수 있으며, ③ 자연순환이 어려운 고압에서도 순환이 확실해 효율이 좋다.

에너지관리기사 필기 2019년 1회 기출문제

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열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

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