에너지관리기사 필기 2019년 4회 기출문제 정답 및 해설

1번

연소 배출가스 중 CO₂ 함량을 분석하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

1. 연소상태를 판단하기 위하여

2. CO 농도를 판단하기 위하여

3. 공기비를 계산하기 위하여

4. 열효율을 높이기 위하여

정답 2번

해설. ② CO₂ 함량 분석은 CO 농도를 판단하려는 것이 아니다. CO 농도는 별도의 CO 분석으로 확인한다.
배기가스 중 CO₂ 농도로 연소상태(완전연소 정도)를 판단하고(①), CO₂max와 비교해 공기비를 계산하며(③), 이를 바탕으로 공기비를 조절해 배기 손실을 줄이면 열효율을 높일 수 있다(④).

2번

분무기로 노내에 분사된 연료에 연소용 공기를 유효하게 공급하여 연소를 좋게 하고, 확실한 착화와 화염의 안정을 도모하기 위해서 공기류를 적당히 조정하는 장치는?

1. 자연통풍(Natural draft)

2. 에어레지스터(Air register)

3. 압입 통풍 시스템(Forced draft system)

4. 유인 통풍 시스템(Induced draft system)

정답 2번

해설. ② 에어레지스터(바람상자·선회날개)는 버너 둘레에서 연소용 공기의 흐름과 선회를 조정해 분무된 연료와 공기를 잘 섞고, 착화를 확실히 하며 화염을 안정시키는 장치이다.
①③④ 자연통풍·압입통풍·유인통풍은 노 전체에 공기를 공급하거나 가스를 배출하는 통풍 방식이지, 버너 부근의 공기류를 조정하는 장치가 아니다.

3번

다음 중 층류연소속도의 측정방법이 아닌 것은?

1. 비누거품법

2. 적하수은법

3. 슬롯노즐버너법

4. 평면화염버너법

정답 2번

해설. ② 적하수은법은 층류연소속도 측정법이 아니다(수은 적하를 이용한 측정은 전기화학·표면장력 분야의 방법이다).
층류연소속도 측정법에는 비누거품법(①), 슬롯노즐버너법(③), 평면화염버너법(④), 분젠버너법, 구형 폭발용기법 등이 있다.

4번

연료를 구성하는 가연원소로만 나열된 것은?

1. 질소, 탄소, 산소

2. 탄소, 질소, 불소

3. 탄소, 수소, 황

4. 질소, 수소, 황

정답 3번

해설. ③ 연료의 가연원소는 탄소(C), 수소(H), 황(S)이다.
질소(N)는 연소하지 않는 불연성분(고온에서 일부 NOx가 되지만 발열원소가 아님)이고, 산소(O)는 연소를 돕는 조연성 원소, 불소는 연료의 가연원소가 아니다. 따라서 ①②④는 틀리다.

5번

상온, 상압에서 프로판-공기의 가연성 혼합기체를 완전 연소시킬 때 프로판 1kg을 연소시키기 위하여 공기는 약 몇 kg이 필요한가? (단, 공기 중 산소는 23.15 wt% 이다.)

1. 13.6

2. 15.7

3. 17.3

4. 19.2

정답 2번

해설. ② 풀이: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
프로판 44 kg에 산소 5×32 = 160 kg 필요 → 1 kg당 이론산소량 = 160/44 = 3.636 kg
이론공기량 = 3.636/0.2315 = 15.7 kg
따라서 약 15.7 kg의 공기가 필요하다.

6번

연소 시 배기가스량을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, G : 배기가스량, G₀ : 이론배기가스량, A₀ : 이론공기량, m : 공기비 이다.)

1. G = G₀ + (m − 1)A₀

2. G = G₀ + (m + 1)A₀

3. G = G₀ − (m + 1)A₀

4. G = G₀ + (1 − m)/A₀

정답 1번

해설. ① 실제 배기가스량은 이론배기가스량에 과잉공기량을 더한 것이다.
과잉공기량 = 실제공기량 − 이론공기량 = mA₀ − A₀ = (m − 1)A₀ 이므로 G = G₀ + (m − 1)A₀.
②③은 과잉공기를 (m + 1)A₀로 잘못 잡았고, ④는 차원이 맞지 않는다.

7번

연료의 조성(wt%)이 다음과 같을 때의 고위발열량은 약 몇 kcal/kg 인가? (단, C, H, S의 고위발열량은 각각 8100 kcal/kg, 34200 kcal/kg, 2500 kcal/kg 이다.)

C	H	O	S	N	H₂O	회분(Ash)
47.20	3.96	8.36	2.79	0.61	14.54	22.54

1. 4129

2. 4329

3. 4890

4. 4998

정답 3번

해설. ③ 풀이: 고위발열량 Hₕ = 8100C + 34200(H − O/8) + 2500S [kcal/kg]
유효수소 H − O/8 = 0.0396 − 0.0836/8 = 0.02915
Hₕ = 8100×0.472 + 34200×0.02915 + 2500×0.0279
= 3823.2 + 996.9 + 69.8 ≒ 4890 kcal/kg
산소와 결합된 수소는 발열에 기여하지 않으므로 O/8을 빼는 것이 핵심이다.

8번

연소가스는 연돌에 200℃로 들어가서 30℃가 되어 대기로 방출된다. 배기가스가 일정한 속도를 가지려면 연돌 입구와 출구의 면적비를 어떻게 하여야 하는가?

1. 1.56

2. 1.93

3. 2.24

4. 3.02

정답 1번

해설. ① 풀이: 질량유량이 일정하므로 ρ₁A₁V = ρ₂A₂V, 속도가 같으면 A₁/A₂ = ρ₂/ρ₁ = T₁/T₂ (압력은 같다고 봄)
A₁/A₂ = (200 + 273)/(30 + 273) = 473/303 ≒ 1.56
가스가 냉각되면 밀도가 커지므로 출구 면적을 입구보다 작게 해야 같은 속도를 유지한다.

9번

다음 연소 범위에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 연소 가능한 상한치와 하한치의 값을 가지고 있다.

2. 연소에 필요한 혼합 가스의 농도를 말한다.

3. 연소 범위가 좁으면 좁을수록 위험하다.

4. 연소 범위의 하한치가 낮을수록 위험도는 크다.

정답 3번

해설. ③ 연소 범위(폭발 범위)는 넓을수록 위험하다. 좁을수록 위험하다는 설명은 틀리다.
① 연소 범위는 하한과 상한을 가진다. ② 연소가 가능한 가연성 가스와 공기의 혼합 농도 범위를 말한다. ④ 하한이 낮을수록 적은 누설로도 연소가 가능하므로 위험도가 크다(위험도 H = (U − L)/L).

10번

액체연료의 유동점은 응고점보다 몇 ℃ 높은가?

1. 1.5

2. 2.0

3. 2.5

4. 3.0

정답 3번

해설. ③ 유동점은 응고점보다 2.5℃ 높은 온도이다.
유동점 시험에서는 기름을 냉각하며 2.5℃ 간격으로 유동 여부를 확인하고, 흐르지 않게 된 온도(응고점)에 2.5℃를 더한 값을 유동점으로 한다. 따라서 ①②④는 틀리다.

11번

도시가스의 조성을 조사하니 H₂ 30 v%, CO 6 v%, CH₄ 40 v%, CO₂ 24 v% 이었다. 이 도시가스를 연소하기 위해 필요한 이론 산소량 보다 20% 많게 공급했을 때 실제공기량은 약 몇 Nm³/Nm³ 인가? (단, 공기 중 산소는 21 v% 이다.)

1. 2.6

2. 3.6

3. 4.6

4. 5.6

정답 4번

해설. ④ 풀이: 가스 1 Nm³당 이론산소량
H₂ + ½O₂ → 0.5×0.30 = 0.15, CO + ½O₂ → 0.5×0.06 = 0.03, CH₄ + 2O₂ → 2×0.40 = 0.80
O₀ = 0.98 Nm³/Nm³ (CO₂는 산소 불필요)
실제산소량 = 1.2×0.98 = 1.176 → 실제공기량 = 1.176/0.21 = 5.6 Nm³/Nm³

12번

배기가스 출구 연도에 댐퍼를 부착하는 주된 이유가 아닌 것은?

1. 통풍력을 조절한다.

2. 과잉공기를 조절한다.

3. 가스의 흐름을 차단한다.

4. 주연도, 부연도가 있는 경우에는 가스의 흐름을 바꾼다.

정답 2번

해설. ② 과잉공기의 조절은 주로 버너의 공기댐퍼(1차·2차 공기 조절) 쪽에서 하며, 배기가스 출구 연도 댐퍼의 주된 목적이 아니다.
연도 댐퍼는 통풍력 조절(①), 가스 흐름 차단(③), 주연도·부연도가 있을 때 가스 흐름 전환(④)을 위해 설치한다.

13번

가연성 혼합 가스의 폭발한계 측정에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

1. 온도

2. 산소농도

3. 점화에너지

4. 용기의 두께

정답 4번

해설. ④ 용기의 두께는 폭발한계 측정값에 거의 영향을 주지 않는다.
폭발한계는 온도(①, 높을수록 범위가 넓어짐), 압력, 산소농도(②, 높을수록 상한이 올라감), 점화에너지(③), 용기의 크기(지름)·형태, 화염 전파 방향 등의 영향을 받는다.

14번

액체연료의 미립화 방법이 아닌 것은?

1. 고속기류

2. 충돌식

3. 와류식

4. 혼합식

정답 4번

해설. ④ 혼합식은 액체연료의 미립화 방법으로 분류하지 않는다.
미립화 방법에는 유압(가압분사)식, 회전(원심)식, 고속기류(이류체) 분무식(①), 충돌식(②), 와류식(③), 진동식, 정전기식 등이 있다.

15번

연돌 내의 배기가스 비중량 γ₁, 외기 비중량 γ₂, 연돌의 높이가 H일 때 연돌의 이론 통풍력(Z)을 구하는 식은?

1. Z = H/(γ₁ − γ₂)

2. Z = (γ₂ − γ₁)/H

3. Z = (γ₂ − 2γ₁)/(2H)

4. Z = (γ₂ − γ₁) × H

정답 4번

해설. ④ 이론 통풍력은 연돌 높이만큼의 외기 기둥과 배기가스 기둥의 무게 차이다.
Z = (γ₂ − γ₁) × H [kgf/m² = mmH₂O]
차가운 외기(γ₂)가 뜨거운 배기가스(γ₁)보다 무거우므로 γ₂ − γ₁ > 0이고, 높이 H에 비례한다. ①②③은 높이에 반비례하거나 식 형태가 틀리다.

16번

다음 분진의 중력침강속도에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 점도에 반비례한다.

2. 밀도차에 반비례한다.

3. 중력가속도에 비례한다.

4. 입자직경의 제곱에 비례한다.

정답 2번

해설. ② 중력침강속도는 밀도차에 비례하므로 '반비례한다'는 틀리다.
스토크스 식: V = d²(ρₚ − ρ)g/(18μ)
점도 μ에 반비례(①), 중력가속도 g에 비례(③), 입자직경 d의 제곱에 비례(④), 입자와 가스의 밀도차에 비례한다.

17번

메탄(CH₄) 64 kg을 연소시킬 때 이론적으로 필요한 산소량은 몇 kmol 인가?

1. 1

2. 2

3. 4

4. 8

정답 4번

해설. ④ 풀이: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
메탄 몰수 = 64/16 = 4 kmol
이론산소량 = 4 × 2 = 8 kmol
메탄 1 kmol당 산소 2 kmol이 필요하다.

18번

다음 중 연소효율(ηc)을 옳게 나타낸 식은? (단, Hₗ : 저위발열량, Li : 불완전연소에 따른 손실열, Lc : 탄 찌꺼기 속의 미연탄소분에 의한 손실열이다.)

1. {Hₗ − (Lc + Li)}/Hₗ

2. {Hₗ + (Lc − Li)}/Hₗ

3. Hₗ/{Hₗ + (Lc + Li)}

4. Hₗ/{Hₗ − (Lc − Li)}

정답 1번

해설. ① 연소효율 = 실제 연소로 발생한 열량/공급 연료의 발열량
실제 발생열 = 저위발열량 − 미연손실(Lc + Li) 이므로
ηc = {Hₗ − (Lc + Li)}/Hₗ
②는 손실 부호가 틀렸고, ③④는 분자·분모가 뒤바뀌어 손실을 올바르게 빼지 못한다.

19번

A회사에 입하된 석탄의 성질을 조사하였더니 회분 6%, 수분 3%, 수소 5% 및 고위발열량이 6000 kcal/kg 이었다. 실제 사용할 때의 저발열량은 약 몇 kcal/kg 인가?

1. 3341

2. 4341

3. 5712

4. 6341

정답 3번

해설. ③ 풀이: 저위발열량 Hₗ = Hₕ − 600(9H + W) [kcal/kg]
= 6000 − 600(9×0.05 + 0.03)
= 6000 − 600×0.48 = 6000 − 288 = 5712 kcal/kg
수소가 연소해 생긴 수분과 연료 중 수분의 증발잠열(약 600 kcal/kg)을 빼며, 회분은 계산에 쓰지 않는다.

20번

화염 면이 벽면 사이를 통과할 때 화염면에서의 발열량보다 벽면으로의 열손실이 더욱 커서 화염이 더 이상 진행하지 못하고 꺼지게 될 때 벽면 사이의 거리는?

1. 소염거리

2. 화염거리

3. 연소거리

4. 점화거리

정답 1번

해설. ① 소염거리(quenching distance)는 벽면으로의 열손실이 화염면의 발열보다 커서 화염이 더 진행하지 못하고 꺼지는 벽면 사이의 최소 거리이다.
화염방지기(flame arrester)나 안전간극 설계에 이용된다. ②③④는 이 현상을 가리키는 용어가 아니다.

21번

다음 중 등엔트로피 과정에 해당하는 것은?

1. 등적과정

2. 등압과정

3. 가역단열과정

4. 가역등온과정

정답 3번

해설. ③ 가역단열과정은 dQ = 0이고 비가역성이 없으므로 dS = dQ/T = 0, 즉 등엔트로피 과정이다.
① 등적과정, ② 등압과정은 열 출입이 있어 엔트로피가 변하고, ④ 가역등온과정은 ΔS = Q/T로 열을 받으면 엔트로피가 증가한다.

22번

이상적인 교축 과정(throttling process)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 압력이 증가한다.

2. 엔탈피가 일정하다.

3. 엔트로피가 감소한다.

4. 온도는 항상 증가한다.

정답 2번

해설. ② 교축과정은 단열·무일 정상유동으로 h₁ = h₂, 즉 엔탈피가 일정하다.
① 압력은 감소한다. ③ 비가역과정이므로 엔트로피는 증가한다. ④ 온도는 줄-톰슨계수 부호에 따라 내려가거나 올라가며 항상 증가하는 것이 아니다(이상기체는 불변).

23번

랭킨사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 초압(터빈입구의 압력)과 배압(복수기 압력)은 어떻게 하여야 하는가?

1. 초압과 배압 모두 올림

2. 초압을 올리고 배압을 낮춤

3. 초압은 낮추고 배압을 올림

4. 초압과 배압 모두 낮춤

정답 2번

해설. ② 랭킨사이클 효율은 초압(터빈 입구 압력)을 올리고 배압(복수기 압력)을 낮출수록 높아진다.
초압을 올리면 평균 가열온도가, 배압을 낮추면 방열온도가 내려가 카르노 효율에 가까워진다. 초압을 높이면 터빈 출구 건도가 낮아지므로 재열사이클을 함께 쓰기도 한다.

24번

다음 중 증발열이 커서 중형 및 대형의 산업용 냉동기에 사용하기에 가장 적정한 냉매는?

1. 프레온-12

2. 탄산가스

3. 아황산가스

4. 암모니아

정답 4번

해설. ④ 암모니아(NH₃, R-717)는 증발잠열이 매우 커서 냉동효과가 좋고 값이 싸서 중·대형 산업용 냉동기(제빙·냉장창고)에 널리 쓰인다.
① 프레온-12는 증발열이 작고 오존층 파괴로 사용이 제한되었으며, ② 탄산가스는 임계온도가 낮아 고압이 되고, ③ 아황산가스는 독성·부식성이 커서 쓰이지 않는다.

25번

압력 1000 kPa, 부피 1 m³의 이상기체가 등온과정으로 팽창하여 부피가 1.2 m³이 되었다. 이때 기체가 한 일(kJ)은?

1. 82.3

2. 182.3

3. 282.3

4. 382.3

정답 2번

해설. ② 풀이: 등온과정의 일 W = P₁V₁ ln(V₂/V₁)
= 1000 kPa × 1 m³ × ln(1.2/1)
= 1000 × 0.1823 = 182.3 kJ
등온팽창에서는 받은 열이 모두 일로 바뀐다(내부에너지 불변).

26번

열역학적계란 고려하고자 하는 에너지 변화에 관계되는 물체를 포함하는 영역을 말하는데 이 중 폐쇄계(closed system)는 어떤 양의 교환이 없는 계를 말하는가?

1. 질량

2. 에너지

3. 일

4. 열

정답 1번

해설. ① 폐쇄계(밀폐계)는 경계를 통한 질량(물질)의 이동이 없는 계이다. 에너지(열·일)는 경계를 통해 출입할 수 있다.
②③④ 에너지·일·열까지 교환이 없는 계는 고립계(절연계)이며, 질량 출입이 있는 계는 개방계이다.

27번

피스톤이 장치된 용기 속의 온도 T₁[K], 압력 P₁[Pa], 체적 V₁[m³]의 이상기체 m[kg]이 있고, 정압과정으로 체적이 원래의 2배가 되었다. 이때 이상기체로 전달된 열량은 어떻게 나타내는가? (단, Cᵥ 는 정적비열이다.)

1. mCᵥₜ₁

2. 2mCᵥₜ₁

3. mCᵥₜ₁ + P₁V₁

4. mCᵥₜ₁ + 2P₁V₁

정답 3번

해설. ③ 풀이: 정압에서 체적이 2배 → T₂ = 2T₁
Q = mCₚ(T₂ − T₁) = mCₚₜ₁ = m(Cᵥ + R)T₁ = mCᵥₜ₁ + mRT₁
mRT₁ = P₁V₁ 이므로 Q = mCᵥₜ₁ + P₁V₁
내부에너지 증가 mCᵥₜ₁에 팽창일 P₁(2V₁ − V₁) = P₁V₁을 더한 것과 같다.

28번

카르노사이클에서 공기 1 kg이 1사이클마다 하는 일이 100 kJ이고 고온 227℃, 저온 27℃ 사이에서 작용한다. 이 사이클의 작동 과정에서 생기는 저온 열원의 엔트로피 증가(kJ/K)는?

1. 0.2

2. 0.4

3. 0.5

4. 0.8

정답 3번

해설. ③ 풀이: T₁ = 500 K, T₂ = 300 K
η = 1 − 300/500 = 0.4 → 공급열 Q₁ = W/η = 100/0.4 = 250 kJ
방출열 Q₂ = 250 − 100 = 150 kJ
저온 열원의 엔트로피 증가 = Q₂/T₂ = 150/300 = 0.5 kJ/K
(가역사이클이므로 고온 열원의 감소량 250/500 = 0.5와 같다.)

29번

열역학 제1법칙에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 열은 에너지의 한 형태이다.

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

3. 제1종의 영구기관을 만드는 것은 불가능하다.

4. 제1종의 영구기관은 공급된 열에너지를 모두 일로 전환하는 가상적인 기관이다.

정답 4번

해설. ④ 제1종 영구기관은 에너지 공급 없이 계속 일을 하는 기관으로, 제1법칙(에너지 보존)에 어긋나 불가능하다.
공급된 열을 모두 일로 바꾸는 기관(열효율 100 %)은 제2종 영구기관이며 제2법칙에 어긋난다. ①②③은 제1법칙에 대한 옳은 설명이다.

30번

카르노 열기관이 600K의 고열원과 300K의 저열원 사이에서 작동하고 있다. 고열원으로부터 300kJ의 열을 공급받을 때 기관이 하는 일(kJ)은 얼마인가?

1. 150

2. 160

3. 170

4. 180

정답 1번

해설. ① 풀이: 카르노 효율 η = 1 − Tₗ/Tₕ = 1 − 300/600 = 0.5
일 W = η × Qₕ = 0.5 × 300 = 150 kJ
나머지 150 kJ은 저열원으로 방출된다.

31번

비열비 1.3의 고온 공기를 작동 물질로 하는 압축비 5의 오토사이클에서 최소 압력이 206 kPa, 최고 압력이 5400 kPa 일 때 평균 유효압력(kPa)은?

1. 594

2. 794

3. 1190

4. 1390

정답 3번

해설. ③ 풀이: ε = 5, k = 1.3, V₁ = 1, V₂ = 0.2 로 두면
P₂ = 206×5^1.3 ≒ 1669 kPa, P₄ = 5400/5^1.3 ≒ 666 kPa
팽창일 = (P₃V₂ − P₄V₁)/(k − 1) = (1080 − 666)/0.3 ≒ 1379
압축일 = (P₂V₂ − P₁V₁)/(k − 1) = (333.9 − 206)/0.3 ≒ 426
평균유효압력 = (1379 − 426)/(1 − 0.2) ≒ 1190 kPa

32번

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

1. wₛ = ∫ᵢᵉ P dv

2. wₛ = −∫ᵢᵉ v dP

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

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

정답 4번

해설. ④ 가역단열 정상유동의 에너지식: wₛ = (hᵢ − hₑ) + (Vᵢ² − Vₑ²)/2 + g(zᵢ − zₑ)
가역단열이면 dh = v dP 이므로 hᵢ − hₑ = −∫ᵢᵉ v dP
→ wₛ = −∫ᵢᵉ v dP + (1/2)(Vᵢ² − Vₑ²) + g(zᵢ − zₑ)
∫P dv는 밀폐계의 절대일이므로 ①③은 틀리고, ②는 운동·위치에너지 항이 빠졌다.

33번

랭킨사이클의 구성요소 중 단열 압축이 일어나는 곳은?

1. 보일러

2. 터빈

3. 펌프

4. 응축기

정답 3번

해설. ③ 랭킨사이클에서 단열압축은 펌프에서 일어난다(복수된 포화수를 보일러 압력까지 가압).
① 보일러는 정압가열, ② 터빈은 단열팽창, ④ 응축기(복수기)는 정압방열 과정이다.

34번

암모니아 냉동기의 증발기 입구의 엔탈피가 377 kJ/kg, 증발기 출구의 엔탈피가 1668 kJ/kg 이며 응축기 입구의 엔탈피가 1894 kJ/kg 이라면 성능계수는 얼마인가?

1. 4.44

2. 5.71

3. 6.90

4. 9.84

정답 2번

해설. ② 풀이: 냉동효과 q₂ = 1668 − 377 = 1291 kJ/kg
압축일 w = 1894 − 1668 = 226 kJ/kg
성능계수 COP = q₂/w = 1291/226 ≒ 5.71
증발기 입구 엔탈피는 팽창밸브 출구(=응축기 출구) 엔탈피와 같다.

35번

공기 표준 디젤사이클에서 압축비가 17이고 단절비(cut-off ratio)가 3일 때 열효율(%)은? (단, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

1. 52

2. 58

3. 63

4. 67

정답 2번

해설. ② 풀이: η = 1 − (1/ε^(k−1)) × (σ^k − 1)/{k(σ − 1)}
ε^(k−1) = 17^0.4 ≒ 3.106, σ^k = 3^1.4 ≒ 4.656
η = 1 − (1/3.106) × (4.656 − 1)/(1.4 × 2)
= 1 − 0.3220 × 1.3057 ≒ 0.580 → 약 58 %

36번

표준 증기 압축식 냉동사이클의 주요 구성 요소는 압축기, 팽창밸브, 응축기, 증발기이다. 냉동기가 동작할 때 작동 유체(냉매)의 흐름의 순서로 옳은 것은?

1. 증발기 → 응축기 → 압축기 → 팽창밸브 → 증발기

2. 증발기 → 압축기 → 팽창밸브 → 응축기 → 증발기

3. 증발기 → 응축기 → 팽창밸브 → 압축기 → 증발기

4. 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기

정답 4번

해설. ④ 증기압축식 냉동사이클의 냉매 흐름: 증발기(저압 증발·흡열) → 압축기(압축) → 응축기(고압 응축·방열) → 팽창밸브(교축·감압) → 증발기
①②③은 압축기·응축기·팽창밸브의 순서가 뒤바뀌어 사이클이 성립하지 않는다.

37번

애드벌룬에 어떤 이상기체 100 kg을 주입하였더니 팽창 후의 압력이 150 kPa, 온도 300 K가 되었다. 애드벌룬의 반지름(m)은? (단, 애드벌룬은 완전한 구형(sphere)이라고 가정하며, 기체상수는 250 J/kg·K 이다.)

1. 2.29

2. 2.73

3. 3.16

4. 3.62

정답 1번

해설. ① 풀이: V = mRT/P = 100 × 250 × 300/150000 = 50 m³
구의 부피 V = (4/3)πr³ → r = (3V/4π)^(1/3) = (150/12.566)^(1/3) = 11.94^(1/3) ≒ 2.29 m
압력을 Pa(150 kPa = 150000 Pa)로 맞춰 단위를 통일한다.

38번

이상기체의 상태변화에 관련하여 폴리트로픽(Polytropic) 지수 n에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 'n = 0'이면 단열 변화

2. 'n = 1'이면 등온 변화

3. 'n = 비열비'이면 정적 변화

4. 'n = ∞'이면 등압 변화

정답 2번

해설. ② 폴리트로픽 과정 PVⁿ = 일정에서 n = 1이면 PV = 일정, 즉 등온변화이다.
① n = 0은 등압변화, ③ n = k(비열비)는 가역단열변화, ④ n = ∞는 정적변화이다.

39번

80℃의 물(엔탈피 335 kJ/kg)과 100℃의 건포화수증기(엔탈피 2676 kJ/kg)를 질량비 1 : 2 로 혼합하여 열손실 없는 정상유동과정으로 95℃의 포화액-증기 혼합물 상태로 내보낸다. 95℃ 포화상태에서의 포화액 엔탈피가 398 kJ/kg, 포화증기의 엔탈피가 2668 kJ/kg 이라면 혼합실 출구의 건도는 얼마인가?

1. 0.44

2. 0.58

3. 0.66

4. 0.72

정답 3번

해설. ③ 풀이: 에너지 보존(질량비 1 : 2)
혼합 엔탈피 h = (1×335 + 2×2676)/3 = 5687/3 ≒ 1895.7 kJ/kg
h = hf + x(hg − hf) → x = (1895.7 − 398)/(2668 − 398)
= 1497.7/2270 ≒ 0.66

40번

증기원동기의 랭킨사이클에서 열을 공급하는 과정에서 일정하게 유지되는 상태량은 무엇인가?

1. 압력

2. 온도

3. 엔트로피

4. 비체적

정답 1번

해설. ① 랭킨사이클의 열 공급(보일러·과열기)은 정압가열 과정이므로 압력이 일정하게 유지된다.
온도는 급수 가열·과열 구간에서 상승하고(②), 엔트로피는 열을 받아 증가하며(③), 비체적은 증발로 크게 증가한다(④).

41번

다음 중 가장 높은 압력을 측정할 수 있는 압력계는?

1. 부르동관 압력계

2. 다이어프램식 압력계

3. 벨로스식 압력계

4. 링밸런스식 압력계

정답 1번

해설. ① 부르동관 압력계는 탄성식 압력계 중 측정 범위가 가장 넓어 수백 MPa에 이르는 고압까지 측정할 수 있다.
② 다이어프램식, ③ 벨로스식은 저압·미압용이고, ④ 링밸런스식(환상천평식)은 액주를 이용한 저압(통풍력 등) 측정용이다.

42번

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 입력과 비교해 오차를 수정하므로 정확도가 높아지고(②) 제어 폭(감대폭, 대역폭)이 증가한다. '감소된다'는 틀리다.
① 입력과 출력을 비교하는 비교부가 반드시 필요하고, ④ 보일러 수위(급수)제어 등에 사용된다.

43번

U자관 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 측정 압력은 1 ~ 1000 kPa 정도이다.

2. 주로 통풍력을 측정하는 데 사용된다.

3. 측정의 정도는 모세관 현상의 영향을 받으므로 모세관 현상에 대한 보정이 필요하다.

4. 수은, 물, 기름 등을 넣어 한쪽 또는 양쪽 끝에 측정압력을 도입한다.

정답 1번

해설. ① U자관 압력계는 액주 높이로 압력을 재므로 측정 범위가 수 kPa(수 ~ 수백 mmH₂O, 수은 사용 시 약 수십 kPa) 정도의 저압이다. 1 ~ 1000 kPa는 틀리다.
② 통풍력 등 미압 측정에 주로 쓰이고, ③ 모세관 현상의 영향을 보정해야 하며, ④ 수은·물·기름 등을 넣어 한쪽 또는 양쪽에 압력을 도입한다.

44번

다음 중 유량측정의 원리와 유량계를 바르게 연결한 것은?

1. 유체에 작용하는 힘 – 터빈 유량계

2. 유속변화로 인한 압력차 – 용적식 유량계

3. 흐름에 의한 냉각효과 – 전자기 유량계

4. 파동의 전파 시간차 – 조리개 유량계

정답 1번

해설. ① 터빈 유량계는 흐르는 유체가 날개(터빈)에 작용하는 힘으로 회전하는 속도를 이용해 유량을 잰다.
② 유속 변화에 의한 압력차는 차압식(오리피스·벤투리), ③ 흐름에 의한 냉각효과는 열선식, ④ 파동의 전파 시간차는 초음파 유량계의 원리이다. 전자기 유량계는 패러데이 법칙, 용적식은 일정 부피 계량을 이용한다.

45번

수은 및 알코올 온도계를 사용하여 온도를 측정할 때 계측의 기본원리는 무엇인가?

1. 비열

2. 열팽창

3. 압력

4. 점도

정답 2번

해설. ② 수은·알코올 유리제 온도계는 온도에 따른 액체의 열팽창(체적 변화)을 이용한다.
비열(①), 압력(③), 점도(④)는 이 온도계의 측정 원리가 아니다. 압력 변화를 이용하는 것은 압력식 온도계이다.

46번

다음 각 물리량에 대한 SI 유도단위의 기호로 틀린 것은?

1. 압력 - Pa

2. 에너지 - cal

3. 일률 - W

4. 자기선속 – Wb

정답 2번

해설. ② 에너지(일·열량)의 SI 유도단위는 줄(J)이다. cal은 SI 단위가 아니다(1 cal = 4.186 J).
압력 Pa(①), 일률 W(③), 자기선속 Wb(④)은 모두 고유 명칭을 가진 SI 유도단위이다.

47번

산소의 농도를 측정할 때 기전력을 이용하여 분석, 계측하는 분석계는?

1. 자기식 O₂계

2. 세라믹식 O₂계

3. 연소식 O₂계

4. 밀도식 O₂계

정답 2번

해설. ② 세라믹식 O₂계는 지르코니아(ZrO₂) 세라믹을 고온으로 유지하고 양쪽 산소 농도차에 의해 생기는 기전력(농담전지)을 측정해 산소 농도를 구한다.
① 자기식은 산소의 상자성, ③ 연소식은 연소 반응열, ④ 밀도식은 가스 밀도차를 이용한다.

48번

아르키메데스의 부력 원리를 이용한 액면측정 기기는?

1. 차압식 액면계

2. 퍼지식 액면계

3. 기포식 액면계

4. 편위식 액면계

정답 4번

해설. ④ 편위식(displacement) 액면계는 액 중에 잠긴 플로트(displacer)가 받는 부력이 액면에 따라 변하는 것, 즉 아르키메데스의 원리를 이용한다.
① 차압식은 액주 압력차, ②③ 퍼지식(기포식)은 관 끝에서 기포를 내보내는 데 필요한 압력으로 액면을 측정한다.

49번

다음 중 온도는 국제단위계(SI 단위계)에서 어떤 단위에 해당하는가?

1. 보조단위

2. 유도단위

3. 특수단위

4. 기본단위

정답 4번

해설. ④ 온도(열역학적 온도, 켈빈 K)는 SI 기본단위이다.
SI 기본단위는 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd) 7가지이다. 보조단위(①)·특수단위(③)는 해당하지 않고, 유도단위(②)는 기본단위의 조합이다.

50번

가스열량 측정 시 측정 항목에 해당되지 않는 것은?

1. 시료가스의 온도

2. 시료가스의 압력

3. 실내온도

4. 실내습도

정답 4번

해설. ④ 가스열량계(융커스식 등)로 발열량을 측정할 때는 시료가스의 온도(①)·압력(②), 실내온도(③), 냉각수 입·출구 온도와 유량, 가스 소비량 등을 측정하여 표준상태로 환산한다.
실내습도는 측정 항목에 해당하지 않는다.

51번

방사온도계의 발신부를 설치할 때 다음 중 어떠한 식이 성립하여야 하는가? (단, ℓ : 렌즈로부터의 수열판까지의 거리, d : 수열판의 직경, L : 렌즈로부터 물체까지의 거리, D : 물체의 직경이다.)

1. L/D ＜ ℓ/d

2. L/D ＞ ℓ/d

3. L/D = ℓ/d

4. L/ℓ ＜ d/D

정답 1번

해설. ① 방사온도계는 측정 물체의 상이 수열판을 완전히 덮어야 정확하므로 L/D < ℓ/d 가 되도록 설치한다.
즉 물체까지의 거리에 비해 물체가 충분히 커야 한다. 거리가 멀어 L/D가 커지면 물체 상이 수열판보다 작아져 주위의 복사가 들어와 오차가 커진다.

52번

다음 중에서 비접촉식 온도 측정 방법이 아닌 것은?

1. 광고온계

2. 색온도계

3. 서미스터

4. 광전관식 온도계

정답 3번

해설. ③ 서미스터는 반도체의 전기저항 변화를 이용하는 접촉식(저항식) 온도계이다.
광고온계(①), 색온도계(②), 광전관식 온도계(④)는 물체에서 나오는 빛·복사를 이용하는 비접촉식 온도계이다.

53번

1차 지연요소에서 시정수(T)가 클수록 응답속도는 어떻게 되는가?

1. 응답속도가 빨라진다.

2. 응답속도가 느려진다.

3. 응답속도가 일정해진다.

4. 시정수와 응답속도는 상관이 없다.

정답 2번

해설. ② 1차 지연요소 G(s) = K/(Ts + 1)에서 시정수 T는 출력이 최종값의 63.2 %에 도달하는 시간이다.
시정수가 클수록 목표에 이르는 시간이 길어져 응답속도가 느려진다. 따라서 ①③④는 틀리다.

54번

가스 채취 시 주의하여야 할 사항에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 가스의 구성 성분의 비중을 고려하여 적정 위치에서 측정하여야 한다.

2. 가스 채취구는 외부에서 공기가 잘 통할 수 있도록 하여야 한다.

3. 채취된 가스의 온도, 압력의 변화로 측정오차가 생기지 않도록 한다.

4. 가스성분과 화학반응을 일으키지 않는 관을 이용하여 채취한다.

정답 2번

해설. ② 가스 채취구로 외부 공기가 새어 들어오면 시료가 희석되어 측정오차가 생기므로 공기가 통하지 않도록 기밀을 유지해야 한다.
① 성분 비중을 고려한 적정 위치 선정, ③ 온도·압력 변화에 의한 오차 방지, ④ 가스와 반응하지 않는 채취관 사용은 옳은 주의사항이다.

55번

직경 80mm인 원관내에 비중 0.9인 기름이 유속 4m/s로 흐를 때 질량유량은 약 몇 kg/s 인가?

1. 18

2. 24

3. 30

4. 36

정답 1번

해설. ① 풀이: 질량유량 ṁ = ρAV
ρ = 0.9 × 1000 = 900 kg/m³, A = π × 0.08²/4 = 0.005027 m²
ṁ = 900 × 0.005027 × 4 ≒ 18.1 kg/s
따라서 약 18 kg/s.

56번

염화리튬이 공기 수증기압과 평형을 이룰 때 생기는 온도저하를 저항온도계로 측정하여 습도를 알아내는 습도계는?

1. 듀셀 노점계

2. 아스만 습도계

3. 광전관식 노점계

4. 전기저항식 습도계

정답 1번

해설. ① 듀셀 노점계(가열식 노점계)는 염화리튬 용액을 적신 감습부를 가열하여, 염화리튬의 포화수증기압이 공기 중 수증기압과 평형을 이룰 때의 온도를 저항온도계로 측정해 노점(습도)을 구한다.
② 아스만 습도계는 통풍 건습구식, ③ 광전관식 노점계는 거울면 결로를 광전관으로 검출, ④ 전기저항식은 감습막의 저항 변화를 이용한다.

57번

보일러의 자동제어에서 인터록 제어의 종류가 아닌 것은?

1. 압력초과

2. 저연소

3. 고온도

4. 불착화

정답 3번

해설. ③ 보일러 인터록에는 압력초과(①), 저연소(②), 불착화(④), 저수위, 프리퍼지 인터록 등이 있다.
고온도 인터록은 보일러 자동제어의 인터록 종류로 분류하지 않는다.

58번

다음 중 단위에 따른 차원식으로 틀린 것은?

1. 동점도 : L²T⁻¹

2. 압력 : ML⁻¹T⁻²

3. 가속도 : LT⁻²

4. 일 : MLT⁻²

정답 4번

해설. ④ 일(에너지) = 힘 × 거리 = (MLT⁻²)(L) = ML²T⁻² 이다. MLT⁻²는 힘의 차원이므로 틀리다.
① 동점도 m²/s → L²T⁻¹, ② 압력 N/m² → ML⁻¹T⁻², ③ 가속도 m/s² → LT⁻²로 옳다.

59번

유체의 와류를 이용하여 측정하는 유량계는?

1. 오벌 유량계

2. 델타 유량계

3. 로터리 피스톤 유량계

4. 로터미터

정답 2번

해설. ② 델타 유량계는 유체 속 기둥(와류 발생체) 뒤에 생기는 카르만 와류의 발생 주파수가 유속에 비례하는 것을 이용하는 와류식 유량계이다.
① 오벌 유량계, ③ 로터리 피스톤 유량계는 용적식, ④ 로터미터는 면적식 유량계이다.

60번

액주에 의한 압력 측정에서 정밀 측정을 할 때 다음 중 필요하지 않은 보정은?

1. 온도의 보정

2. 중력의 보정

3. 높이의 보정

4. 모세관 현상의 보정

정답 3번

해설. ③ 액주식 압력계로 정밀 측정할 때는 온도 보정(①, 액체 밀도·눈금 팽창), 중력 보정(②, 장소별 중력가속도), 모세관 현상 보정(④)이 필요하다.
높이 자체는 측정하는 값이므로 '높이의 보정'은 필요한 보정 항목이 아니다.

61번

유체의 역류를 방지하기 위한 것으로 밸브의 무게와 밸브의 양면 간 압력차를 이용하여 밸브를 자동으로 작동시켜 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 한 밸브는?

1. 슬루스밸브

2. 회전밸브

3. 체크밸브

4. 버터플라이밸브

정답 3번

해설. ③ 체크밸브는 밸브의 무게와 밸브 양면의 압력차로 자동 개폐되어 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 역류 방지 밸브이다(스윙형·리프트형).
① 슬루스(게이트)밸브는 유로 개폐용, ② 회전밸브(콕)는 급속 개폐용, ④ 버터플라이밸브는 원판 회전으로 유량을 조절한다.

62번

주철관에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 제조방법은 수직법과 원심력법이 있다.

2. 수도용, 배수용, 가스용으로 사용된다.

3. 인성이 풍부하여 나사이음과 용접이음에 적합하다.

4. 주철은 인장강도에 따라 보통 주철과 고급주철로 분류된다.

정답 3번

해설. ③ 주철관은 인성이 부족하고 취성이 커서 나사이음·용접이음에 적합하지 않다. 주로 소켓이음·플랜지이음·메커니컬이음을 쓴다.
① 제조법은 수직법과 원심력법, ② 수도·배수·가스용으로 사용, ④ 인장강도에 따라 보통주철관과 고급주철관으로 나뉜다.

63번

다음 중 에너지이용 합리화법에 따라 에너지 다소비사업자에게 에너지관리 개선명령을 할 수 있는 경우는?

1. 목표원단위보다 과다하게 에너지를 사용하는 경우

2. 에너지관리 지도결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되는 경우

3. 에너지 사용실적이 전년도보다 현저히 증가한 경우

4. 에너지 사용계획 승인을 얻지 아니한 경우

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 시행령 제40조: 기후에너지환경부장관은 에너지관리지도 결과 10 % 이상의 에너지효율 개선이 기대되고 효율 개선을 위한 투자의 경제성이 있다고 인정되는 경우 에너지다소비사업자에게 개선명령을 할 수 있다.
①③④는 개선명령의 요건이 아니다.

64번

산화 탈산을 방지하는 공구류의 담금질에 가장 적합한 로는?

1. 용융염류 가열로

2. 직접저항 가열로

3. 간접저항 가열로

4. 아크 가열로

정답 1번

해설. ① 용융염류(염욕) 가열로는 용융염 속에 공구를 담가 가열하므로 공기와 접촉하지 않아 산화·탈탄을 막고 균일하게 가열할 수 있어 공구류 담금질에 적합하다.
②③ 저항 가열로, ④ 아크 가열로는 분위기 제어 없이는 산화·탈탄을 막기 어렵다.

65번

에너지이용 합리화법에 따라 용접검사가 면제되는 대상범위에 해당되지 않는 것은?

1. 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더

2. 최고사용압력이 0.35 MPa 이하이고, 동체의 안지름이 600mm인 전열교환식 1종 압력용기

3. 전열면적이 30 m² 이하의 유류용 강철제 증기보일러

4. 전열면적이 18 m² 이하이고, 최고사용압력이 0.35 MPa 인 온수보일러

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의6: 전열면적 30 m² 이하의 유류용 '주철제' 증기보일러는 설치검사 면제 대상이며, 유류용 강철제 증기보일러는 용접검사 면제 대상이 아니다.
① 용접이음 없는 강관을 동체로 한 헤더, ② 0.35 MPa 이하·안지름 600 mm 이하의 전열교환식 압력용기, ④ 전열면적 18 m² 이하·0.35 MPa 이하 온수보일러는 용접검사가 면제된다.

66번

마그네시아질 내화물이 수증기에 의해서 조직이 약화되어 노벽에 균열이 발생하여 붕괴하는 현상은?

1. 슬래킹 현상

2. 더스팅 현상

3. 침식 현상

4. 스폴링 현상

정답 1번

해설. ① 슬래킹(slaking)은 마그네시아질·돌로마이트질 등 염기성 내화물이 수증기를 흡수해 수산화물이 되면서 부피가 팽창하여 조직이 약해지고 붕괴하는 현상이다.
② 더스팅은 가루로 부서지는 현상, ③ 침식은 슬래그 등에 의한 용손, ④ 스폴링은 온도 급변·하중 등에 의한 균열·박리이다.

67번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지다소비사업자의 신고에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 에너지다소비사업자는 매년 12월 31일까지 사무소가 소재하는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고하여야 한다.

2. 에너지다소비사업자의 신고를 받은 시·도지사는 이를 매년 2월 말일까지 기후에너지환경부장관에게 통보하여야 한다.

3. 에너지다소비사업자의 신고에는 에너지를 사용하여 만드는 제품·부가가치 등의 단위당 에너지이용효율 향상목표 또는 온실가스배출 감소목표 및 이행방법을 포함하여야 한다.

4. 에너지다소비사업자는 연료·열의 연간 사용량의 합계가 2천 티오이 이상이고, 전력의 연간 사용량이 4백만 킬로 와트시 이상인 자를 의미한다.

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 제31조제2항: 시·도지사는 에너지다소비사업자의 신고를 받으면 매년 2월 말일까지 기후에너지환경부장관에게 통보하여야 한다.
① 신고는 매년 1월 31일까지 에너지사용시설이 있는 지역의 시·도지사에게 한다. ③ 신고사항은 에너지사용량·제품생산량, 사용기자재 현황, 합리화 실적·계획, 에너지관리자 현황이다. ④ 연료·열·전력의 연간 사용량 합계가 2천 티오이 이상인 자이다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

68번

셔틀요(shuttle kiln)의 특징으로 틀린 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 대차에 제품을 실어 가마에 넣고 빼는 단가마로, 가마 밖에서 제품을 싣고 내릴 수 있어 작업이 편리하다. '작업이 불편하다'는 틀리다.
① 대차의 보유열 이용이 열 절약 요인이고, ② 급랭파가 생기지 않을 온도에서 꺼내며, ③ 교대로 쓰기 위해 가마 1개당 대차가 2대 이상 필요하다.

69번

두께 230 mm의 내화벽돌, 114 mm의 단열벽돌, 230 mm의 보통벽돌로 된 노의 평면 벽에서 내벽면의 온도가 1200℃이고 외벽면의 온도가 120℃일 때, 노벽 1 m²당 열손실(W)은? (단, 내화벽돌, 단열벽돌, 보통벽돌의 열전도도는 각각 1.2, 0.12, 0.6 W/m·℃ 이다.)

1. 376.9

2. 563.5

3. 708.2

4. 1688.1

정답 3번

해설. ③ 풀이: 다층 평면벽 q = ΔT/Σ(L/k)
Σ(L/k) = 0.23/1.2 + 0.114/0.12 + 0.23/0.6
= 0.1917 + 0.95 + 0.3833 = 1.525 m²·℃/W
q = (1200 − 120)/1.525 = 1080/1.525 ≒ 708.2 W/m²
두께는 m 단위로 환산해 대입한다.

70번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지 저장의무 부과 대상자가 아닌 자는?

1. 전기사업법에 따른 전기 사업자

2. 석탄산업법에 따른 석탄가공업자

3. 액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자

4. 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행령 제12조의 에너지저장의무 부과 대상자는 전기사업자(①), 도시가스사업자, 석탄가공업자(②), 집단에너지사업자, 연간 2만 티오이 이상의 에너지를 사용하는 자(④)이다.
'액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자'는 대상자에 해당하지 않는다.

71번

다음 중 최고사용온도가 가장 낮은 보온재는?

1. 유리면 보온재

2. 페놀 폼

3. 펄라이트 보온재

4. 폴리에틸렌 폼

정답 4번

해설. ④ 폴리에틸렌 폼은 최고사용온도가 약 80℃로 가장 낮다.
페놀 폼(②)은 약 150℃, 유리면(①)은 약 300℃, 펄라이트(③)는 약 650℃까지 사용할 수 있다. 유기질 보온재는 일반적으로 무기질보다 사용온도가 낮다.

72번

요로를 균일하게 가열하는 방법이 아닌 것은?

1. 노내 가스를 순환시켜 연소 가스량을 많게 한다.

2. 가열시간을 되도록 짧게 한다.

3. 장염이나 축차연소를 행한다.

4. 벽으로부터의 방사열을 적절히 이용한다.

정답 2번

해설. ② 가열시간을 짧게 하면 피가열물 내부까지 열이 고르게 전달되지 못해 온도 불균일이 커진다. 균일 가열을 위해서는 가열시간을 충분히 한다.
① 노내 가스 순환으로 가스량 증대, ③ 장염·축차연소, ④ 벽의 방사열 이용은 균일 가열 방법이다.

73번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지 절약형 시설투자 시 세제지원이 되는 시설투자가 아닌 것은?

1. 노후 보일러 등 에너지다소비 설비의 대체

2. 열병합발전사업을 위한 시설 및 기기류의 설치

3. 5% 이상의 에너지절약 효과가 있다고 인정되는 설비

4. 산업용 요로 설비의 대체

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행령 제27조의 에너지절약형 시설투자는 노후 보일러 및 산업용 요로 등 에너지다소비 설비의 대체(①④), 집단에너지·열병합발전·폐열이용·대체연료 사용을 위한 시설 및 기기류 설치(②), 그 밖에 기후에너지환경부장관이 인정하는 것이다.
'5 % 이상의 에너지절약 효과' 같은 기준은 규정되어 있지 않다.

74번

에너지이용 합리화법에 따라 에너지이용 합리화 기본계획에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 기본계획에는 에너지이용효율의 증대에 관한 사항이 포함되어야 한다.

2. 기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환에 관한 사항이 포함되어야 한다.

3. 기후에너지환경부장관은 기본계획을 수립하기 위하여 필요하다고 인정하는 경우 관계 행정기관의 장에게 필요한 자료 제출을 요청할 수 있다.

4. 시·도지사는 기본계획을 수립하려면 관계 행정기관의 장과 협의한 후 기후에너지환경부장관의 심의를 거쳐야 한다.

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 제4조: 기본계획은 기후에너지환경부장관이 수립하며, 관계 행정기관의 장과 협의한 후 에너지법에 따른 에너지위원회의 심의를 거친다. 시·도지사는 기본계획에 따른 실시계획을 수립·시행한다.
①② 에너지이용효율 증대, 에너지절약형 경제구조로의 전환은 기본계획 포함 사항이고, ③ 자료 제출 요청(제4조제4항)도 옳다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

75번

에너지이용 합리화법에서 규정한 수요관리 전문기관에 해당하는 것은?

1. 한국가스안전공사

2. 한국에너지공단

3. 한국전력공사

4. 전기안전공사

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 시행령 제18조: 수요관리전문기관은 한국에너지공단과 그 밖에 수요관리사업 수행능력이 있다고 인정되어 기후에너지환경부령으로 정하는 기관이다.
한국가스안전공사(①), 한국전력공사(③), 한국전기안전공사(④)는 여기에 해당하지 않는다.

76번

에너지이용 합리화법에 따라 공공사업주관자는 에너지사용계획의 조정 등 조치 요청을 받은 경우에는 기후에너지환경부령으로 정하는 바에 따라 조치 이행계획을 작성하여 제출하여야 한다. 다음 중 이행계획에 반드시 포함되어야 하는 항목이 아닌 것은?

1. 이행 예산

2. 이행 주체

3. 이행 방법

4. 이행 시기

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 시행규칙 제5조: 이행계획에는 요청받은 조치의 내용, 이행 주체(②), 이행 방법(③), 이행 시기(④)가 포함되어야 한다.
이행 예산은 반드시 포함해야 하는 항목이 아니다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 문제를 고쳤다.

77번

보온재의 열전도율에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 열전도율이 클수록 좋은 보온재이다.

2. 보온재 재료의 온도에 관계없이 열전도율은 일정하다.

3. 보온재 재료의 밀도가 작을수록 열전도율은 커진다.

4. 보온재 재료의 수분이 적을수록 열전도율은 작아진다.

정답 4번

해설. ④ 보온재는 수분을 흡수하면 열전도율이 크게 증가하므로 수분이 적을수록 열전도율이 작아진다.
① 열전도율이 작을수록 좋은 보온재이다. ② 온도가 높을수록 열전도율은 커진다. ③ 밀도가 작을수록(기공이 많을수록) 대체로 열전도율은 작아진다.

78번

다음 중 에너지이용 합리화법에 따른 에너지사용계획의 수립대상 사업이 아닌 것은?

1. 고속도로건설사업

2. 관광단지개발사업

3. 항만건설사업

4. 철도건설사업

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 시행령 제20조제1항: 에너지사용계획 수립 대상 사업은 도시개발, 산업단지개발, 에너지개발, 항만건설(③), 철도건설(④), 공항건설, 관광단지개발(②), 개발촉진지구개발 또는 지역종합개발사업이다.
고속도로건설사업은 포함되지 않는다.

79번

다음 중 규석벽돌로 쌓은 가마 속에서 소성하기에 가장 적절하지 못한 것은?

1. 규석질 벽돌

2. 샤모트질 벽돌

3. 납석질 벽돌

4. 마그네시아질 벽돌

정답 4번

해설. ④ 규석벽돌은 산성 내화물이므로 염기성인 마그네시아질 벽돌을 함께 소성하면 고온에서 화학 반응(슬래그화)을 일으켜 침식된다.
규석질(①), 샤모트질(②), 납석질(③)은 산성·중성 계열이라 규석벽돌 가마에서 소성해도 문제가 적다.

80번

에너지법에 의한 에너지 총 조사는 몇 년 주기로 시행하는가?

1. 2년

2. 3년

3. 4년

4. 5년

정답 2번

해설. ② 에너지법 시행령 제15조제3항: 에너지 총조사는 3년마다 실시하되, 기후에너지환경부장관이 필요하다고 인정할 때에는 간이조사를 실시할 수 있다.
따라서 2년·4년·5년은 틀리다.

81번

보일러에서 스케일 및 슬러지의 생성 시 나타나는 현상에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 스케일이 부착되면 보일러 전열면을 과열시킨다.

2. 스케일이 부착되면 배기가스 온도가 떨어진다.

3. 보일러에 연결한 코크, 밸브, 그 외의 구멍을 막히게 한다.

4. 보일러 전열 성능을 감소시킨다.

정답 2번

해설. ② 스케일이 부착되면 전열이 방해되어 연소가스의 열이 물에 잘 전달되지 못하므로 배기가스 온도가 올라간다. '떨어진다'는 틀리다.
① 전열면 과열(팽출·파열 원인), ③ 코크·밸브·구멍 막힘, ④ 전열 성능 감소는 스케일·슬러지의 영향이다.

82번

보일러의 부대장치 중 공기예열기 사용 시 나타나는 특징으로 틀린 것은?

1. 과잉공기가 많아진다.

2. 가스온도 저하에 따라 저온부식을 초래할 우려가 있다.

3. 보일러 효율이 높아진다.

4. 질소산화물에 의한 대기오염의 우려가 있다.

정답 1번

해설. ① 공기예열기로 연소용 공기를 예열하면 연소가 잘 되어 적은 과잉공기로도 완전연소할 수 있으므로 과잉공기가 적어진다. '많아진다'는 틀리다.
② 배기가스 온도 저하로 저온부식 우려, ③ 보일러 효율 향상, ④ 연소온도 상승으로 질소산화물 증가 우려가 있다.

83번

보일러수 1500kg 중에 불순물이 30g이 검출되었다. 이는 몇 ppm 인가? (단, 보일러수의 비중은 1 이다.)

1. 20

2. 30

3. 50

4. 60

정답 1번

해설. ① 풀이: ppm = 불순물 질량/전체 질량 × 10⁶
30 g = 0.03 kg → 0.03/1500 × 10⁶ = 20 ppm
(1 ppm = 1 mg/kg = 1 g/t)

84번

열사용 설비는 많은 전열면을 가지고 있는데 이러한 전열면이 오손되면 전열량이 감소하고, 열설비의 손상을 초래한다. 이에 대한 방지대책으로 틀린 것은?

1. 황분이 적은 연료를 사용하여 저온부식을 방지한다.

2. 첨가제를 사용하여 배기가스의 노점을 상승시킨다.

3. 과잉공기를 적게 하며 저공기비 연소를 시킨다.

4. 내식성이 강한 재료를 사용한다.

정답 2번

해설. ② 첨가제(돌로마이트·마그네시아 등)는 황산 가스를 중화해 배기가스의 산노점을 낮추는 데 쓴다. 노점을 상승시키면 저온부식이 심해지므로 틀리다.
① 황분이 적은 연료 사용, ③ 저공기비 연소로 SO₃ 생성 억제, ④ 내식성 재료 사용은 옳은 방지대책이다.

85번

노통보일러에 가셋트스테이를 부착할 경우 경판과의 부착부 하단과 노통 상부 사이에는 완충폭(브레이징 스페이스)이 있어야 한다. 이 때 경판의 두께가 20mm인 경우 완충폭은 최소 몇 mm 이상이어야 하는가?

1. 230

2. 280

3. 320

4. 350

정답 3번

해설. ③ 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준 3.8 <표 3.1>: 노통보일러의 완충폭은 경판 두께 13 mm 이하 230 mm, 15 mm 이하 260 mm, 17 mm 이하 280 mm, 19 mm 이하 300 mm, 19 mm 초과 320 mm 이상이다.
경판 두께 20 mm는 19 mm 초과이므로 완충폭은 320 mm 이상이어야 한다.

86번

보일러의 효율 향상을 위한 운전 방법으로 틀린 것은?

1. 가능한 정격부하로 가동되도록 조업을 계획한다.

2. 여러 가지 부하에 대해 열정산을 행하여, 그 결과로 얻은 결과를 통해 연소를 관리한다.

3. 전열면의 오손, 스케일 등을 제거하여 전열효율을 향상시킨다.

4. 블로우 다운을 조업중지 때마다 행하여, 이상 물질이 보일러 내에 없도록 한다.

정답 4번

해설. ④ 블로다운은 조업중지 때마다 할 것이 아니라 보일러수의 농도(pH·전기전도도 등)를 측정해 필요할 때 적정량만 해야 한다. 과도한 블로다운은 열손실을 늘려 효율을 떨어뜨린다.
① 정격부하 가동, ② 열정산 결과를 통한 연소관리, ③ 전열면 오손·스케일 제거는 효율 향상 운전 방법이다.

87번

다음 보기의 특징을 가지는 증기트랩의 종류는?
- 다량의 드레인을 연속적으로 처리할 수 있다.
- 증기누설이 거의 없다.
- 가동 시 공기빼기를 할 필요가 없다.
- 수격작용에 다소 약하다.

1. 플로트식 트랩

2. 버킷형 트랩

3. 바이메탈식 트랩

4. 디스크식 트랩

정답 1번

해설. ① 플로트식 트랩은 드레인 수위에 따라 뜨는 플로트가 밸브를 연속으로 열어 다량의 드레인을 연속 처리하고, 밸브가 항상 수봉되어 증기누설이 거의 없다. 열동식 공기빼기 장치가 달려 있어 가동 시 공기빼기가 따로 필요 없으나 플로트가 수격작용에 약하다.
② 버킷형은 간헐 배출, ③ 바이메탈식은 온도차, ④ 디스크식은 열역학적 원리로 작동한다.

88번

지름 5cm의 파이프를 사용하여 매 시간 4t의 물을 공급하는 수도관이 있다. 이 수도관에서의 물의 속도(m/s)는? (단, 물의 비중은 1 이다.)

1. 0.12

2. 0.28

3. 0.56

4. 0.93

정답 3번

해설. ③ 풀이: 체적유량 Q = 4000 kg/h ÷ 1000 kg/m³ = 4 m³/h = 4/3600 = 1.111×10⁻³ m³/s
단면적 A = π × 0.05²/4 = 1.963×10⁻³ m²
유속 V = Q/A = 1.111×10⁻³/1.963×10⁻³ ≒ 0.57 m/s
따라서 약 0.56 m/s.

89번

용접이음에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 두께의 한도가 없다.

2. 이음효율이 우수하다.

3. 폭음이 생기지 않는다.

4. 기밀성이나 수밀성이 낮다.

정답 4번

해설. ④ 용접이음은 이음부가 일체화되어 기밀성·수밀성이 높다. '낮다'는 틀리다.
① 두께의 제한이 거의 없고, ② 이음효율이 높으며(리벳이음보다 우수), ③ 리벳팅 때와 같은 폭음(소음)이 생기지 않는다.

90번

내경이 150mm인 연동제 파이프의 인장강도가 80 MPa 이라 할 때, 파이프의 최고사용압력이 4000 kPa 이면 파이프의 최소두께(mm)는? (단, 이음효율은 1, 부식여유는 1mm, 안전계수는 1로 한다.)

1. 2.63

2. 3.71

3. 4.75

4. 5.22

정답 3번

해설. ③ 풀이: 얇은 원통의 두께 t = PD/(2σₐ η) + C
허용응력 σₐ = 80/1 = 80 MPa, P = 4000 kPa = 4 MPa
t = 4 × 150/(2 × 80 × 1) + 1 = 600/160 + 1 = 3.75 + 1 = 4.75 mm
압력과 응력의 단위를 MPa로 맞추어 대입한다.

91번

점식(pitting)부식에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 연료 내의 유황성분이 연소할 때 발생하는 부식이다.

2. 연료 중에 함유된 바나듐에 의해서 발생하는 부식이다.

3. 산소농도차에 의한 전기 화학적으로 발생하는 부식이다.

4. 급수 중에 함유된 암모니아가스에 의해 발생하는 부식이다.

정답 3번

해설. ③ 점식(pitting)은 금속 표면의 산소농도차(통기차)에 의해 국부전지가 형성되어 전기화학적으로 좁고 깊게 파이는 부식이다. 주로 급수 중 용존산소가 원인이다.
① 황 성분에 의한 것은 저온부식, ② 바나듐에 의한 것은 고온부식이며, ④ 암모니아는 구리합금의 부식 원인이다.

92번

다음 중 스케일의 주성분에 해당되지 않는 것은?

1. 탄산칼슘

2. 규산칼슘

3. 탄산마그네슘

4. 과산화수소

정답 4번

해설. ④ 과산화수소는 스케일 성분이 아니다.
스케일의 주성분은 탄산칼슘(①), 규산칼슘(②), 탄산마그네슘(③), 황산칼슘, 수산화마그네슘 등 경도 성분과 실리카이다. 과산화수소는 오히려 산화제·살균제로 쓰이는 약품이다.

93번

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

1. μ의 부호는 열량의 함수이다.

2. μ의 부호는 온도의 함수이다.

3. μ가 (-)일 때 유체의 온도는 교축과정 동안 내려간다.

4. μ가 (+)일 때 유체의 온도는 교축과정 동안 일정하게 유지된다.

정답 2번

해설. ② 줄-톰슨계수 μ = (∂T/∂P)ₕ 의 부호는 온도(와 압력)에 따라 달라지며, 부호가 바뀌는 온도를 역전온도라 한다.
① 열량의 함수가 아니다. ③ μ가 (−)이면 교축(감압) 시 온도가 올라가고, ④ μ가 (+)이면 온도가 내려간다.

94번

물을 사용하는 설비에서 부식을 초래하는 인자로 가장 거리가 먼 것은?

1. 용존 산소

2. 용존 탄산가스

3. pH

4. 실리카

정답 4번

해설. ④ 실리카(SiO₂)는 스케일(규산염)과 터빈 날개 부착의 원인이 되지만 부식을 직접 일으키는 인자는 아니다.
용존 산소(①)는 점식, 용존 탄산가스(②)는 산성화에 의한 부식, pH(③)가 낮으면 산부식, 지나치게 높으면 알칼리부식의 원인이 된다.

95번

보일러의 만수보존법에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 밀폐 보존방식이다.

2. 겨울철 동결에 주의하여야 한다.

3. 보통 2~3개월의 단기보존에 사용된다.

4. 보일러수는 pH 6 정도로 유지되도록 한다.

정답 4번

해설. ④ 만수보존법에서는 보일러수에 알칼리제(가성소다 등)와 탈산소제를 넣어 pH 11 ~ 12 정도의 알칼리성으로 유지해야 부식을 막을 수 있다. pH 6은 산성이므로 틀리다.
① 물을 가득 채워 밀폐하는 방식이고, ② 겨울철 동결에 주의해야 하며, ③ 보통 2 ~ 3개월 이내의 단기 보존에 쓴다.

96번

테르밋(thermit)용접에서 테르밋이란 무엇과 무엇의 혼합물인가?

1. 붕사와 붕산의 분말

2. 탄소와 규소의 분말

3. 알루미늄과 산화철의 분말

4. 알루미늄과 납의 분말

정답 3번

해설. ③ 테르밋은 알루미늄 분말과 산화철 분말의 혼합물이다. 점화하면 알루미늄이 산화철을 환원하는 강한 발열반응(약 3000℃)으로 녹은 철이 생겨 레일·대형 부재의 용접에 쓰인다.
2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe
①②④는 테르밋의 성분이 아니다.

97번

노통보일러 중 원통형의 노통이 2개 설치된 보일러를 무엇이라고 하는가?

1. 랭커셔보일러

2. 라몬트보일러

3. 바브콕보일러

4. 다우삼보일러

정답 1번

해설. ① 원통형 노통이 2개 설치된 노통보일러는 랭커셔보일러이고, 노통이 1개인 것은 코르니시보일러이다.
② 라몬트보일러는 강제순환식 수관보일러, ③ 바브콕보일러는 경사 수관보일러, ④ 다우섬보일러는 특수 열매체보일러이다.

98번

흑체로부터의 복사에너지는 절대온도의 몇 제곱에 비례하는가?

1. √2

2. 2

3. 3

4. 4

정답 4번

해설. ④ 슈테판-볼츠만 법칙: 흑체의 복사에너지 E = σT⁴ (σ = 5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴)
복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례한다. 따라서 ①②③은 틀리다.

99번

보일러 동체, 드럼 및 일반적인 원통형 고압용기의 동체두께(t)를 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, P는 최고사용압력, D는 원통 안지름, σ는 허용인장응력(원주방향) 이다.)

1. t = PD/(√2 σ)

2. t = PD/σ

3. t = PD/(2σ)

4. t = PD/(4σ)

정답 3번

해설. ③ 원통 동체의 원주방향(후프) 응력: 길이 L의 원통을 축방향으로 자른 단면에서 P·D·L = 2·t·L·σ
→ t = PD/(2σ)
④ PD/(4σ)는 축방향(길이방향) 응력이나 구형 용기에 대한 식이고, ①②는 힘의 평형에 맞지 않는다. 실제 설계에서는 이음효율과 부식여유를 더한다.

100번

다음은 소용량 주철제보일러에 대한 정의이다. (가), (나) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
주철제보일러 중 전열면적이 ( 가 ) m² 이하이고 최고사용압력이 ( 나 ) MPa 이하인 것

1. (가) 4, (나) 1

2. (가) 5, (나) 0.1

3. (가) 5, (나) 1

4. (가) 4, (나) 0.1

정답 2번

해설. ② 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준(용어 정의): 소용량 주철제보일러는 주철제보일러 중 전열면적이 5 m² 이하이고 최고사용압력이 0.1 MPa{1 kgf/cm²} 이하인 것이다.
참고로 소용량 강철제보일러는 전열면적 5 m² 이하, 최고사용압력 0.35 MPa 이하인 것이다.

에너지관리기사 필기 2019년 4회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

에너지관리기사 필기 기출문제 전체 회차