에너지관리기사 필기 2020년 3회 기출문제 정답 및 해설

1번

링겔만 농도표는 어떤 목적으로 사용되는가?

1. 연돌에서 배출되는 매연농도 측정

2. 보일러수의 pH 측정

3. 연소가스 중의 탄산가스 농도 측정

4. 연소가스 중의 SOx 농도 측정

정답 1번

해설. ① 링겔만 농도표는 연돌에서 나오는 매연의 검은 정도를 0~5도(도당 20%)의 표준 농도판과 눈으로 비교해 매연농도를 판정하는 데 쓴다.
② pH는 pH 미터·지시약, ③ CO₂ 농도는 오르자트 분석기·CO₂계, ④ SOx는 자동 분석계 등으로 측정하며 링겔만 농도표와는 관계없다.

2번

연소가스를 분석한 결과 CO₂:12.5%, O₂:3.0%일 때, (CO₂)max%는? (단, 해당 연소가스에 CO는 없는 것으로 가정한다.)

1. 12.62

2. 13.45

3. 14.58

4. 15.03

정답 3번

해설. ③ 14.58
풀이: CO가 없는 완전연소에서 (CO₂)max = 21 × CO₂ / (21 − O₂)
= 21 × 12.5 / (21 − 3.0) = 262.5 / 18 ≒ 14.58%
※ 공기비 m = 21/(21 − O₂) = 1.167 이고, (CO₂)max = m × CO₂ 로 구해도 같다.

3번

화염온도를 높이려고 할 때 조작방법으로 틀린 것은?

1. 공기를 예열한다.

2. 과잉공기를 사용한다.

3. 연료를 완전 연소시킨다.

4. 노벽 등의 열손실을 막는다.

정답 2번

해설. ② 과잉공기를 많이 쓰면 연소에 참여하지 않는 여분의 공기(주로 N₂)까지 가열해야 하므로 화염온도가 낮아진다. 화염온도를 높이려면 공기비를 이론공기량에 가깝게 한다.
① 공기 예열, ③ 완전연소, ④ 노벽 열손실 방지는 모두 화염온도를 높이는 방법이다.

4번

일반적인 정상연소의 연소속도를 결정하는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 산소농도

2. 이론공기량

3. 반응온도

4. 촉매

정답 2번

해설. ② 이론공기량은 연료 조성으로 정해지는 양론값일 뿐, 반응이 얼마나 빨리 진행되는지와는 직접 관계가 적다.
연소속도(화학반응속도)는 ① 산소농도(반응물 농도)가 높을수록, ③ 반응온도가 높을수록 빨라지고, ④ 촉매는 활성화에너지를 낮춰 반응속도를 크게 한다.

5번

다음과 같은 조성의 석탄 가스를 연소시켰을 때의 이론 습연소가스량(Nm³/Nm³)은?

성분	CO	CO₂	H₂	CH₄	N₂
부피(%)	8	1	50	37	4

1. 2.94

2. 3.94

3. 4.61

4. 5.61

정답 4번

해설. ④ 5.61
풀이: 이론산소량 O₀ = 0.5CO + 0.5H₂ + 2CH₄ = 0.5×0.08 + 0.5×0.50 + 2×0.37 = 1.03 Nm³/Nm³
이론공기량 A₀ = O₀/0.21 = 4.905 Nm³/Nm³
습연소가스 = 0.79A₀ + (CO + CO₂ + CH₄) + (H₂ + 2CH₄) + N₂
= 3.875 + 0.46 + 1.24 + 0.04 ≒ 5.61 Nm³/Nm³

6번

다음 연소가스의 성분 중, 대기오염 물질이 아닌 것은?

1. 입자상물질

2. 이산화탄소

3. 황산화물

4. 질소산화물

정답 2번

해설. ② 이산화탄소(CO₂)는 온실가스이지만, 연소가스 성분 가운데 통상 대기오염 물질로 분류하는 입자상물질(매연·먼지), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)과는 구분된다.
①③④는 모두 대표적인 대기오염 물질이다.

7번

옥테인(C₈H₁₈)이 과잉공기율 2로 연소 시 연소가스 중의 산소 부피비(%)는?

1. 6.4

2. 10.1

3. 12.9

4. 20.2

정답 2번

해설. ② 10.1
풀이: C₈H₁₈ + 12.5O₂ → 8CO₂ + 9H₂O, 공기비 2이면 공급 O₂ = 25 kmol
공급 N₂ = 25 × 79/21 = 94.05 kmol, 남는 O₂ = 25 − 12.5 = 12.5 kmol
습연소가스 = 8 + 9 + 12.5 + 94.05 = 123.55 kmol
O₂ 부피비 = 12.5/123.55 × 100 ≒ 10.1%

8번

C₂H₆ 1Nm³을 연소했을 때의 건연소가스량(Nm³)은? (단, 공기 중 산소의 부피비는 21%이다.)

1. 4.5

2. 15.2

3. 18.1

4. 22.4

정답 2번

해설. ② 15.2
풀이: C₂H₆ + 3.5O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
이론공기량 A₀ = 3.5/0.21 = 16.67 Nm³
이론 건연소가스량 = 0.79A₀ + CO₂ = 0.79 × 16.67 + 2 = 13.17 + 2 ≒ 15.2 Nm³ (H₂O 제외)

9번

연소장치의 연돌통풍에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 연돌의 단면적은 연도의 경우와 마찬가지로 연소량과 가스의 유속에 관계한다.

2. 연돌의 통풍력은 외기온도가 높아짐에 따라 통풍력이 감소하므로 주의가 필요하다.

3. 연돌의 통풍력은 공기의 습도 및 기압에 관계없이 외기온도에 따라 달라진다.

4. 연돌의 설계에서 연돌 상부 단면적을 하부 단면적보다 작게 한다.

정답 3번

해설. ③ 통풍력은 연돌 높이와 외기·배기가스의 밀도 차로 정해지므로, 외기온도뿐 아니라 습도(습할수록 공기 밀도 감소)와 기압(낮을수록 밀도 감소)에도 영향을 받는다.
① 단면적은 연소량·가스 유속으로 정하고, ② 외기온도가 높으면 밀도 차가 줄어 통풍력이 감소하며, ④ 가스가 냉각·수축하므로 상부 단면적을 하부보다 작게 한다.

10번

고체연료 연소장치 중 쓰레기 소각에 적합한 스토커는?

1. 계단식 스토커

2. 고정식 스토커

3. 산포식 스토커

4. 하압식 스토커

정답 1번

해설. ① 계단식(경사) 스토커는 화격자가 계단 모양으로 경사져 연료가 굴러 내려가며 건조→연소→후연소가 차례로 일어나므로, 수분이 많고 성상이 고르지 않은 쓰레기 소각에 적합하다.
② 고정식은 수동 급탄용, ③ 산포식은 석탄을 뿌려 넣는 방식, ④ 하입식(하압식)은 석탄을 아래에서 밀어 넣는 방식으로 쓰레기 소각용은 아니다.

11번

헵테인(C₇H₁₆) 1kg을 완전 연소하는 데 필요한 이론공기량(kg)은? (단, 공기 중 산소 질량비는 23%이다.)

1. 11.64

2. 13.21

3. 15.30

4. 17.17

정답 3번

해설. ③ 15.30
풀이: C₇H₁₆ + 11O₂ → 7CO₂ + 8H₂O, 분자량 C₇H₁₆ = 100
이론산소량 = 11 × 32 / 100 = 3.52 kg/kg
이론공기량 A₀ = 3.52 / 0.23 ≒ 15.30 kg/kg

12번

액체연료 중 고온 건류하여 얻은, 타르계 중유의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 화염의 방사율이 크다.

2. 황의 영향이 적다.

3. 슬러지를 발생시킨다.

4. 석유계 액체연료이다.

정답 4번

해설. ④ 타르계 중유는 석탄을 고온 건류할 때 나오는 콜타르를 원료로 하므로 석유계가 아니라 석탄계 액체연료이다.
방향족 탄화수소가 많아 ① 화염의 방사율(휘도)이 크고, ② 황분이 적어 황의 영향이 적으며, ③ 석유계 중유와 섞으면 슬러지가 생기기 쉽다.

13번

고체연료의 연료비를 식으로 바르게 나타낸 것은?

1. 고정탄소(%) / 휘발분(%)

2. 회분(%) / 휘발분(%)

3. 고정탄소(%) / 회분(%)

4. 가연성 성분 중 탄소(%) / 유리 수소(%)

정답 1번

해설. ① 연료비 = 고정탄소(%) / 휘발분(%)
석탄화도가 진행될수록 고정탄소가 늘고 휘발분이 줄어 연료비가 커진다(갈탄 약 1 이하, 역청탄 1~7, 무연탄 7 이상).
②③은 회분이 들어간 식이라 연료비가 아니고, ④는 탄수소비(C/H)에 가까운 개념이다.

14번

어떤 탄화수소 CₐHb의 연소가스를 분석한 결과, 용적 %에서 CO₂:8.0%, CO:0.9%, O₂:8.8%, N₂:82.3%이다. 이 경우의 공기와 연료의 질량비(공연비)는? (단, 공기의 분자량은 28.96이다.)

1. 6

2. 24

3. 36

4. 162

정답 2번

해설. ② 24
풀이(건가스 100 kmol 기준): 공급 공기 = N₂/0.79 = 82.3/0.79 = 104.18 kmol, 공급 O₂ = 21.88 kmol
H₂O 생성에 쓰인 O₂ = 21.88 − (8.0 + 0.9/2 + 8.8) = 4.63 kmol → H₂O = 9.25 kmol, H = 18.5 kmol
C = 8.0 + 0.9 = 8.9 kmol
연료 질량 = 8.9×12 + 18.5×1.008 ≒ 125.6 kg, 공기 질량 = 104.18 × 28.96 ≒ 3017 kg
공연비 = 3017/125.6 ≒ 24

15번

LPG 용기의 안전관리 유의사항으로 틀린 것은?

1. 밸브는 천천히 열고 닫는다.

2. 통풍이 잘되는 곳에 저장한다.

3. 용기의 저장 및 운반 중에는 항상 40℃ 이상을 유지한다.

4. 용기의 전락 또는 충격을 피하고 가까운 곳에 인화성 물질을 피한다.

정답 3번

해설. ③ LPG 용기는 직사광선을 피하고 항상 40℃ 이하로 유지해야 한다. 온도가 오르면 내압이 높아져 파열·누출 위험이 커진다.
① 밸브를 천천히 조작하고, ② 통풍이 잘되는 곳에 두며, ④ 전락·충격을 피하고 주위에 인화성 물질을 두지 않는 것은 옳은 안전수칙이다.

16번

연료비가 크면 나타나는 일반적인 현상이 아닌 것은?

1. 고정 탄소량이 증가한다.

2. 불꽃은 단염이 된다.

3. 매연의 발생이 적다.

4. 착화온도가 낮아진다.

정답 4번

해설. ④ 연료비(고정탄소/휘발분)가 크면 휘발분이 적어 착화가 어려워지므로 착화온도는 높아진다.
연료비가 크면 ① 고정탄소가 늘고, ② 휘발분이 적어 불꽃이 짧은 단염이 되며, ③ 매연 발생이 적다.

17번

연소가스 부피조성이 CO₂:13%, O₂:8%, N₂:79%일 때 공기 과잉계수(공기비)는?

1. 1.2

2. 1.4

3. 1.6

4. 1.8

정답 3번

해설. ③ 1.6
풀이(CO가 없을 때): m = N₂ / (N₂ − 3.76 O₂)
= 79 / (79 − 3.76 × 8) = 79 / 48.92 ≒ 1.61 → 약 1.6
※ 간이식 m = 21/(21 − O₂) = 21/13 ≒ 1.62 로도 같은 답이다.

18번

1Nm³의 질량이 2.59kg인 기체는 무엇인가?

1. 메테인(CH₄)

2. 에테인(C₂H₆)

3. 프로페인(C₃H₈)

4. 뷰테인(C₄H₁₀)

정답 4번

해설. ④ 표준상태에서 기체 1kmol은 22.4Nm³이므로 분자량 M = 2.59 × 22.4 ≒ 58.0 → 뷰테인(C₄H₁₀, M = 58)이다.
① CH₄는 16/22.4 = 0.71 kg/Nm³, ② C₂H₆는 30/22.4 = 1.34 kg/Nm³, ③ C₃H₈는 44/22.4 = 1.96 kg/Nm³이다.

19번

액체연료의 미립화 시 평균 분무입경에 직접적인 영향을 미치는 것이 아닌 것은?

1. 액체연료의 표면장력

2. 액체연료의 점성계수

3. 액체연료의 탁도

4. 액체연료의 밀도

정답 3번

해설. ③ 탁도(흐린 정도)는 광학적 성질로 분무 입경과 직접 관계가 없다.
평균 분무입경은 ① 표면장력이 클수록, ② 점성계수가 클수록 커지며(미립화가 어려움), ④ 밀도도 분사 운동량·관성에 영향을 주어 입경을 좌우한다.

20번

품질이 좋은 고체연료의 조건으로 옳은 것은?

1. 고정탄소가 많을 것

2. 회분이 많을 것

3. 황분이 많을 것

4. 수분이 많을 것

정답 1번

해설. ① 고정탄소가 많을수록 발열량이 크고 매연이 적어 좋은 고체연료이다.
② 회분은 발열량을 낮추고 클링커·재 처리 문제를, ③ 황분은 SOx와 저온부식을, ④ 수분은 착화 불량과 증발잠열 손실을 일으키므로 적을수록 좋다.

21번

디젤 사이클에서 압축비가 20, 단절비(cut-off ratio)가 1.7일 때 열효율(%)은? (단, 비열비는 1.4이다.)

1. 43

2. 66

3. 72

4. 84

정답 2번

해설. ② 66
풀이: η = 1 − (1/ε^(k−1)) × (σ^k − 1) / (k(σ − 1))
1/20^0.4 = 0.3017, σ^k = 1.7^1.4 = 2.103
(2.103 − 1) / (1.4 × 0.7) = 1.1255
η = 1 − 0.3017 × 1.1255 = 0.6607 ≒ 66%

22번

열역학적 사이클에서 열효율이 고열원과 저열원의 온도만으로 결정되는 것은?

1. 카르노 사이클

2. 랭킨 사이클

3. 재열 사이클

4. 재생 사이클

정답 1번

해설. ① 카르노 사이클의 열효율은 η = 1 − Tₗ/Tₕ 로, 고열원과 저열원의 절대온도만으로 정해진다.
② 랭킨, ③ 재열, ④ 재생 사이클의 효율은 각 상태점의 엔탈피(압력·온도·건도 등)로 계산하므로 두 열원 온도만으로는 정해지지 않는다.

23번

비엔탈피가 326kJ/kg인 어떤 기체가 노즐을 통하여 단열적으로 팽창되어 비엔탈피가 322kJ/kg으로 되어 나간다. 유입 속도를 무시할 때 유출 속도(m/s)는? (단, 노즐 속의 유동은 정상류이며 손실은 무시한다.)

1. 4.4

2. 22.6

3. 64.7

4. 89.4

정답 4번

해설. ④ 89.4
풀이: 단열 노즐의 에너지식 V₂ = √(2(h₁ − h₂)) (유입 속도 무시)
h₁ − h₂ = 326 − 322 = 4 kJ/kg = 4000 J/kg
V₂ = √(2 × 4000) = √8000 ≒ 89.4 m/s
※ kJ을 J로 바꾸지 않으면 2.83이 나오므로 단위 환산에 주의한다.

24번

다음 T-S 선도에서 냉동사이클의 성능계수를 옳게 나타낸 것은? (단, u는 내부에너지, h는 엔탈피를 나타낸다.)

1. (h₁ − h₄) / (h₂ − h₁)

2. (h₂ − h₁) / (h₁ − h₄)

3. (u₁ − u₄) / (u₂ − u₁)

4. (u₂ − u₁) / (u₁ − u₄)

정답 1번

해설. ① 선도에서 1→2 압축, 2→3 응축(방열), 3→4 교축(팽창밸브, h₃ = h₄), 4→1 증발(흡열)이다.
냉동기 성능계수 = 냉동효과 / 압축일 = (h₁ − h₄) / (h₂ − h₁)
정상유동 과정이므로 내부에너지(u)가 아닌 엔탈피(h)로 나타낸다. ②는 역수이고 ③④는 u를 쓴 식이라 틀리다.

25번

열역학 제2법칙에 대한 설명이 아닌 것은?

1. 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다.

2. 고립계의 엔트로피는 감소하지 않는다.

3. 열은 자체적으로 저온에서 고온으로 이동이 곤란하다.

4. 열과 일은 변환이 가능하며, 에너지보존 법칙이 성립한다.

정답 4번

해설. ④ 열과 일이 서로 변환되며 에너지가 보존된다는 것은 열역학 제1법칙의 내용이다.
① 제2종 영구기관 불가능(켈빈-플랑크), ② 고립계 엔트로피 비감소(엔트로피 증가 원리), ③ 열이 스스로 저온에서 고온으로 이동하지 못함(클라우지우스)은 모두 제2법칙의 표현이다.

26번

좋은 냉매의 특성으로 틀린 것은?

1. 낮은 응고점

2. 낮은 증기의 비열비

3. 낮은 열전달계수

4. 단위 질량당 높은 증발열

정답 3번

해설. ③ 좋은 냉매는 열전달계수가 커야 증발기·응축기에서 열교환이 잘 되어 장치를 작게 할 수 있다.
① 응고점이 낮아야 저온에서 얼지 않고, ② 증기의 비열비가 낮아야 압축 후 토출가스 온도가 낮으며, ④ 증발열이 커야 적은 냉매 순환량으로 큰 냉동효과를 얻는다.

27번

다음 중에서 가장 높은 압력을 나타내는 것은?

1. 1atm

2. 10kgf/cm²

3. 10⁵Pa

4. 14.7psi

정답 2번

해설. ② 10kgf/cm²
풀이(kPa로 환산): ① 1atm = 101.325 kPa
② 10kgf/cm² = 10 × 98.0665 = 980.7 kPa
③ 10⁵Pa = 100 kPa
④ 14.7psi = 14.7 × 6.895 ≒ 101.4 kPa
따라서 ②가 가장 크다.

28번

랭킨 사이클에서 복수기 압력을 낮추면 어떤 현상이 나타나는가?

1. 복수기의 포화온도는 상승한다.

2. 열효율이 낮아진다.

3. 터빈 출구부에 부식문제가 생긴다.

4. 터빈 출구부의 증기 건도가 높아진다.

정답 3번

해설. ③ 복수기 압력을 낮추면 터빈 출구의 팽창 끝 상태가 습증기 영역으로 더 깊이 들어가 건도가 낮아지고, 습분(물방울)에 의해 터빈 날개 끝부분에 침식·부식 문제가 생긴다.
① 포화온도는 낮아지고, ② 방열 온도가 낮아져 열효율은 높아지며, ④ 건도는 낮아진다.

29번

다음 관계식 중에 틀린 것은? (단, m은 질량, U는 내부에너지, H는 엔탈피, W는 일, Cₚ와 Cᵥ는 각각 정압비열과 정적비열이다.)

1. dU = mCᵥdT

2. Cₚ = (1/m)(∂H/∂T)ₚ

3. δW = mCₚdT

4. Cᵥ = (1/m)(∂U/∂T)ᵥ

정답 3번

해설. ③ mCₚdT는 정압과정에서 받은 열량 δQ(= dH)이며 일이 아니다. 정압과정의 일은 δW = pdV = mRdT이다.
① 이상기체의 내부에너지 변화 dU = mCᵥdT, ② 정압비열의 정의 Cₚ = (1/m)(∂H/∂T)ₚ, ④ 정적비열의 정의 Cᵥ = (1/m)(∂U/∂T)ᵥ는 모두 옳다.

30번

유동하는 기체의 압력을 P, 속력을 V, 밀도를 ρ, 중력 가속도를 g, 높이를 z, 절대온도는 T, 정적비열을 Cᵥ라고 할 때, 기체의 단위질량당 역학적 에너지에 포함되지 않는 것은?

1. P/ρ

2. V²/2

3. gz

4. CᵥT

정답 4번

해설. ④ CᵥT는 단위질량당 내부에너지(열에너지)로, 역학적 에너지가 아니다.
베르누이 식의 역학적 에너지는 ① 압력에너지(유동일) P/ρ, ② 운동에너지 V²/2, ③ 위치에너지 gz의 합이다.

31번

1kg의 이상기체(Cₚ = 1.0kJ/kg·K, Cᵥ = 0.71kJ/kg·K)가 가역단열과정으로 P₁ = 1MPa, V₁ = 0.6m³에서 P₂ = 100kPa으로 변한다. 가역단열과정 후 이 기체의 부피 V₂와 온도 T₂는 각각 얼마인가?

1. V₂ = 2.24m³, T₂ = 1000K

2. V₂ = 3.08m³, T₂ = 1000K

3. V₂ = 2.24m³, T₂ = 1060K

4. V₂ = 3.08m³, T₂ = 1060K

정답 4번

해설. ④ V₂ = 3.08m³, T₂ = 1060K
풀이: k = Cₚ/Cᵥ = 1.0/0.71 = 1.408, R = Cₚ − Cᵥ = 0.29 kJ/kg·K
V₂ = V₁(P₁/P₂)^(1/k) = 0.6 × 10^(1/1.408) ≒ 3.08 m³
T₁ = P₁V₁/(mR) = 1000 × 0.6 / 0.29 ≒ 2069 K
T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k) = 2069 × 0.1^0.29 ≒ 1061 K (또는 T₂ = P₂V₂/(mR) = 100 × 3.08/0.29 ≒ 1062 K)

32번

그림은 랭킨 사이클의 온도-엔트로피(T-S) 선도이다. 상태 1~4의 비엔탈피 값이 h₁ = 192kJ/kg, h₂ = 194kJ/kg, h₃ = 2802kJ/kg, h₄ = 2010kJ/kg이라면 열효율(%)은?

1. 25.3

2. 30.3

3. 43.6

4. 49.7

정답 2번

해설. ② 30.3
풀이: 1→2 펌프, 2→3 보일러 가열, 3→4 터빈 팽창, 4→1 복수기
터빈일 = h₃ − h₄ = 792, 펌프일 = h₂ − h₁ = 2, 공급열 = h₃ − h₂ = 2608 kJ/kg
η = (792 − 2) / 2608 = 0.303 ≒ 30.3%

33번

그림에서 압력 P₁, 온도 tₛ의 과열증기의 비엔트로피는 6.16kJ/kg·K이다. 상태 1로부터 2까지의 가역단열 팽창 후, 압력 P₂에서 습증기로 되었으면 상태 2인 습증기의 건도 x는 얼마인가? (단, 압력 P₂에서 포화수, 건포화증기의 비엔트로피는 각각 1.30kJ/kg·K, 7.36kJ/kg·K이다.)

1. 0.69

2. 0.75

3. 0.79

4. 0.80

정답 4번

해설. ④ 0.80
풀이: 가역단열 팽창은 등엔트로피이므로 s₂ = s₁ = 6.16 kJ/kg·K
s₂ = s′ + x(s″ − s′) → x = (s₂ − s′)/(s″ − s′)
= (6.16 − 1.30)/(7.36 − 1.30) = 4.86/6.06 ≒ 0.80

34번

압력 500kPa, 온도 423K의 공기 1kg이 압력이 일정한 상태로 변하고 있다. 공기의 일이 122kJ이라면 공기에 전달된 열량(kJ)은 얼마인가? (단, 공기의 정적비열은 0.7165kJ/kg·K, 기체상수는 0.287kJ/kg·K이다.)

1. 426

2. 526

3. 626

4. 726

정답 1번

해설. ① 426
풀이: 정압과정 일 W = PΔV = mRΔT → ΔT = 122/(1 × 0.287) = 425.1 K
ΔU = mCᵥΔT = 0.7165 × 425.1 = 304.6 kJ
Q = ΔU + W = 304.6 + 122 ≒ 426 kJ
(또는 Q = m(Cᵥ + R)ΔT = 1.0035 × 425.1 ≒ 426 kJ)

35번

압력이 1300kPa인 탱크에 저장된 건포화 증기가 노즐로부터 100kPa로 분출되고 있다. 임계압력 Pc는 몇 kPa인가? (단, 비열비는 1.135이다.)

1. 751

2. 643

3. 582

4. 525

정답 1번

해설. ① 751
풀이: 임계압력비 Pc/P₁ = (2/(k + 1))^(k/(k−1))
= (2/2.135)^(1.135/0.135) = 0.9368^8.407 ≒ 0.5774
Pc = 1300 × 0.5774 ≒ 751 kPa
배압 100kPa이 임계압력보다 낮으므로 노즐 목에서 음속에 도달한다.

36번

압력이 일정한 용기 내에 이상기체를 외부에서 가열하였다. 온도가 T₁에서 T₂로 변화하였고, 기체의 부피가 V₁에서 V₂로 변화하였다. 공기의 정압비열 Cₚ에 대한 식으로 옳은 것은? (단, 이 이상기체의 압력은 p, 전달된 단위 질량당 열량은 q이다.)

1. Cₚ = q / p

2. Cₚ = q / (T₂ − T₁)

3. Cₚ = q / (V₂ − V₁)

4. Cₚ = p × (V₂ − V₁) / (T₂ − T₁)

정답 2번

해설. ② 정압과정에서 단위질량당 받은 열 q = Cₚ(T₂ − T₁) 이므로 Cₚ = q / (T₂ − T₁)이다.
①③은 온도가 아닌 압력·부피로 나눠 단위가 맞지 않고, ④ p(V₂ − V₁)/(T₂ − T₁)는 정압과정의 일을 온도차로 나눈 것으로 (단위질량이면) 기체상수 R에 해당한다.

37번

최저온도, 압축비 및 공급 열량이 같을 경우 사이클의 효율이 큰 것부터 작은 순서대로 옳게 나타낸 것은?

1. 오토사이클 ＞ 디젤사이클 ＞ 사바테사이클

2. 사바테사이클 ＞ 오토사이클 ＞ 디젤사이클

3. 디젤사이클 ＞ 오토사이클 ＞ 사바테사이클

4. 오토사이클 ＞ 사바테사이클 ＞ 디젤사이클

정답 4번

해설. ④ 최저온도·압축비·공급열량이 같으면 정적가열인 오토 사이클의 방열량이 가장 적어 효율이 가장 크고, 정압가열인 디젤 사이클이 가장 작으며, 복합 가열인 사바테 사이클은 그 중간이다.
효율: 오토 > 사바테 > 디젤
(최고압력·최고온도가 같은 조건이면 순서가 반대인 디젤 > 사바테 > 오토가 된다.)

38번

다음 중 상온에서 비열비 값이 가장 큰 기체는?

1. He

2. O₂

3. CO₂

4. CH₄

정답 1번

해설. ① 단원자 기체인 He의 비열비는 약 1.67로 가장 크다.
② 이원자 O₂는 약 1.4, ③ 삼원자 CO₂는 약 1.29, ④ 다원자 CH₄는 약 1.31로, 분자를 이루는 원자 수가 많을수록 내부 자유도가 늘어 비열비가 작아진다.

39번

-35℃, 22MPa의 질소를 가역단열과정으로 500kPa까지 팽창했을 때의 온도(℃)는? (단, 비열비는 1.41이고 질소를 이상기체로 가정한다.)

1. -180

2. -194

3. -200

4. -206

정답 2번

해설. ② -194
풀이: T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k), T₁ = −35 + 273.15 = 238.15 K
(0.5/22)^(0.41/1.41) = 0.02273^0.2908 ≒ 0.3327
T₂ = 238.15 × 0.3327 ≒ 79.2 K → 79.2 − 273.15 ≒ −194℃

40번

역카르노 사이클로 작동하는 냉장고가 있다. 냉장고 내부의 온도가 0℃이고 이곳에서 흡수한 열량이 10kW이고, 30℃의 외기로 열이 방출된다고 할 때 냉장고를 작동하는데 필요한 동력(kW)은?

1. 1.1

2. 10.1

3. 11.1

4. 21.1

정답 1번

해설. ① 1.1
풀이: 역카르노 냉동기 성적계수 COP = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)
= 273.15/(303.15 − 273.15) = 273.15/30 ≒ 9.11
필요 동력 W = Qₗ/COP = 10/9.11 ≒ 1.1 kW

41번

국소대기압이 740mmHg인 곳에서 게이지압력이 0.4bar일 때 절대압력(kPa)은?

1. 100

2. 121

3. 139

4. 156

정답 3번

해설. ③ 139
풀이: 절대압력 = 대기압 + 게이지압력
대기압 = 740/760 × 101.325 = 98.66 kPa
게이지압력 = 0.4 bar = 40 kPa
절대압력 = 98.66 + 40 ≒ 139 kPa

42번

0℃에서 저항이 80Ω이고 저항온도계수가 0.002인 저항온도계를 노안에 삽입했더니 저항이 160Ω이 되었을 때 노안의 온도는 약 몇 ℃인가?

1. 160℃

2. 320℃

3. 400℃

4. 500℃

정답 4번

해설. ④ 500℃
풀이: R = R₀(1 + αt)
160 = 80(1 + 0.002t) → 1 + 0.002t = 2 → t = 1/0.002 = 500℃
저항이 0℃ 때의 2배가 된 온도를 구하는 문제이다.

43번

차압식 유량계에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 유량은 교축기구 전후의 차압에 비례한다.

2. 유량은 교축기구 전후의 차압의 제곱근에 비례한다.

3. 유량은 교축기구 전후의 차압의 근사값이다.

4. 유량은 교축기구 전후의 차압에 반비례한다.

정답 2번

해설. ② 차압식 유량계(오리피스·노즐·벤투리)는 베르누이 식에서 V = √(2Δp/ρ)이므로 유량 Q = CA√(2Δp/ρ), 즉 유량은 교축기구 전후 차압의 제곱근에 비례한다.
①④ 차압에 비례·반비례하는 것이 아니며, ③ 차압의 근사값이라는 표현도 틀리다.

44번

금속의 전기 저항 값이 변화되는 것을 이용하여 압력을 측정하는 전기저항압력계의 특성으로 맞는 것은?

1. 응답속도가 빠르고 초고압에서 미압까지 측정한다.

2. 구조가 간단하여 압력검출용으로 사용한다.

3. 먼지의 영향이 적고 변동에 대한 적응성이 적다.

4. 가스폭발 등 급속한 압력변화를 측정하는데 사용한다.

정답 1번

해설. ① 전기저항 압력계(스트레인 게이지·망가닌선 등)는 압력에 따른 금속 저항 변화를 이용하므로 응답이 빠르고, 초고압에서 미압까지 넓은 범위를 측정할 수 있다.
② 압력검출용 부품이 아닌 계기이고, ③ 변동에 대한 적응성이 크며, ④ 급속한 압력변화(폭발압) 측정에는 피에조 전기식 압력계가 주로 쓰인다.

45번

다음 각 습도계의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 노점 습도계는 저습도를 측정할 수 있다.

2. 모발 습도계는 2년마다 모발을 바꾸어 주어야 한다.

3. 통풍 건습구 습도계는 2.5~5m/s의 통풍이 필요하다.

4. 저항식 습도계는 직류전압을 사용하여 측정한다.

정답 4번

해설. ④ 저항식(전기저항식) 습도계는 염화리튬 등 감습체의 저항 변화를 측정하는데, 직류를 쓰면 전해(분극) 현상이 일어나므로 교류전압을 사용한다.
① 노점 습도계는 저습도 측정이 가능하고, ② 모발 습도계는 모발 노화로 약 2년마다 교체하며, ③ 통풍 건습구 습도계는 2.5~5m/s의 통풍이 필요하다.

46번

기준압력과 주 피드백 신호와의 차에 의해서 일정한 신호를 조작요소에 보내는 제어장치는?

1. 조절기

2. 전송기

3. 조작기

4. 계측기

정답 1번

해설. ① 조절기는 기준입력(설정값)과 주 피드백 신호(제어량)의 차, 즉 편차를 받아 조작부에 보낼 조작신호를 만드는 제어요소이다.
② 전송기는 검출 신호를 멀리 보내는 장치, ③ 조작기는 조절기 신호에 따라 조작량을 바꾸는 장치, ④ 계측기는 양을 재는 장치이다.

47번

다음 온도계 중 비접촉식 온도계로 옳은 것은?

1. 유리제 온도계

2. 압력식 온도계

3. 전기저항식 온도계

4. 광고온계

정답 4번

해설. ④ 광고온계는 고온 물체가 내는 특정 파장의 휘도를 표준 전구 필라멘트와 비교해 온도를 재는 비접촉식 온도계이다.
① 유리제 온도계, ② 압력식 온도계, ③ 전기저항식 온도계는 모두 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시키는 접촉식이다.

48번

전자유량계의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 압력손실이 거의 없다.

2. 내식성 유지가 곤란하다.

3. 전도성 액체에 한하여 사용할 수 있다.

4. 미소한 측정전압에 대하여 고성능의 증폭기가 필요하다.

정답 2번

해설. ② 전자유량계는 관 안에 움직이는 부분이나 돌출물이 없고 라이닝·전극 재질을 골라 쓸 수 있어 내식성 유지가 쉽다. 그래서 부식성 액체·슬러리 측정에 많이 쓴다.
① 압력손실이 거의 없고, ③ 패러데이 법칙을 이용하므로 전도성 액체에만 쓰며, ④ 유기 전압이 미소하여 고성능 증폭기가 필요하다.

49번

가스크로마토그래피는 기체의 어떤 특성을 이용하여 분석하는 장치인가?

1. 분자량 차이

2. 부피 차이

3. 분압 차이

4. 확산속도 차이

정답 4번

해설. ④ 가스크로마토그래피는 시료 가스가 캐리어 가스와 함께 칼럼(충전물)을 지나는 동안 성분마다 흡착·확산(이동) 속도가 달라 분리되어 차례로 검출되는 원리를 이용한다.
① 분자량, ② 부피, ③ 분압 차이를 직접 이용하는 것은 아니다.

50번

피토관에 의한 유속 측정식은 다음과 같다.
V = √(2g(P₁ − P₂)/γ)
이때 P₁, P₂의 각각의 의미는? (단, V는 유속, g는 중력가속도이고, γ는 비중량이다.)

1. 동압과 전압을 뜻한다.

2. 전압과 정압을 뜻한다.

3. 정압과 동압을 뜻한다.

4. 동압과 유체압을 뜻한다.

정답 2번

해설. ② 피토관은 흐름을 정면으로 받는 구멍에서 전압(P₁ = 정압 + 동압)을, 옆 구멍에서 정압(P₂)을 받아 그 차(동압)로 유속을 구한다.
P₁ − P₂ = γV²/(2g) → V = √(2g(P₁ − P₂)/γ)
따라서 P₁은 전압, P₂는 정압이다.

51번

다음 각 압력계에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 벨로즈 압력계는 탄성식 압력계이다.

2. 다이어프램 압력계의 박판재료로 인청동, 고무를 사용할 수 있다.

3. 침종식 압력계는 압력이 낮은 기체의 압력 측정에 적당하다.

4. 탄성식 압력계의 일반교정용 시험기로는 전기식 표준압력계가 주로 사용된다.

정답 4번

해설. ④ 탄성식 압력계(부르동관 등)의 일반 교정에는 분동식(중추형) 표준압력계(데드웨이트 테스터)가 주로 쓰인다.
① 벨로즈는 탄성식이고, ② 다이어프램 박판으로 인청동·스테인리스·고무 등을 쓰며, ③ 침종식은 저압 기체의 압력 측정에 적당하다.

52번

서로 다른 2개의 금속판을 접합시켜서 만든 바이메탈 온도계의 기본 작동원리는?

1. 두 금속판의 비열의 차

2. 두 금속판의 열전도도의 차

3. 두 금속판의 열팽창계수의 차

4. 두 금속판의 기계적 강도의 차

정답 3번

해설. ③ 바이메탈 온도계는 열팽창계수가 다른 두 금속판을 붙여, 온도가 변하면 팽창량 차이로 판이 휘는 정도를 이용해 온도를 나타낸다.
① 비열, ② 열전도도, ④ 기계적 강도의 차는 작동 원리가 아니다.

53번

자동연소제어 장치에서 보일러 증기압력의 자동제어에 필요한 조작량은?

1. 연소량과 증기압력

2. 연소량과 보일러수위

3. 연료량과 공기량

4. 증기압력과 보일러수위

정답 3번

해설. ③ 보일러 자동연소제어(ACC)에서 증기압력을 일정하게 하려면 연료량과 공기량을 조작량으로 바꾼다. 노 내압 제어는 연소가스량이 조작량이다.
증기압력은 제어량이고, 보일러 수위는 급수제어(FWC)의 제어량으로 조작량은 급수량이다.

54번

제백(Seebeck)효과에 대하여 가장 바르게 설명한 것은?

1. 어떤 결정체를 압축하면 기전력이 일어난다.

2. 성질이 다른 두 금속의 접점에 온도차를 두면 열기전력이 일어난다.

3. 고온체로부터 모든 파장의 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례하여 커진다.

4. 고체가 고온이 되면 단파장 성분이 많아진다.

정답 2번

해설. ② 제베크(Seebeck) 효과는 성질이 다른 두 금속을 접합해 두 접점에 온도차를 주면 열기전력이 생겨 전류가 흐르는 현상으로, 열전대 온도계의 원리이다.
① 압전 효과, ③ 스테판-볼츠만 법칙, ④ 빈의 변위 법칙에 대한 설명이다.

55번

유량 측정에 사용되는 오리피스가 아닌 것은?

1. 베나탭

2. 게이지탭

3. 코너탭

4. 플랜지탭

정답 2번

해설. ② 오리피스의 차압 취출 방식(탭)에는 코너탭, 플랜지탭, 베나(축류)탭 등이 있다. 게이지탭이라는 방식은 없다.
① 베나탭(상류 1D, 하류 축류부), ③ 코너탭(판 바로 앞뒤), ④ 플랜지탭(판에서 25.4mm 앞뒤)은 모두 오리피스 탭이다.

56번

유량계의 교정방법 중 기체 유량계의 교정에 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 기체는 압축성이 있어 무게로 달기 어려우므로, 기체 유량계는 부피를 정확히 아는 기준 체적관(벨 프루버 등)으로 교정하는 것이 가장 적합하다.
① 밸런스(저울)는 액체의 질량 교정, ② 기준 탱크는 액체 교정, ③ 기준 유량계 비교법은 간이 교정에 주로 쓰인다.

57번

저항온도계에 활용되는 측온저항체 종류에 해당되는 것은?

1. 서미스터(thermistor)저항 온도계

2. 철-콘스탄탄(IC) 저항 온도계

3. 크로멜(chromel) 저항 온도계

4. 알루멜(alumel) 저항 온도계

정답 1번

해설. ① 측온저항체로는 백금, 니켈, 구리와 반도체인 서미스터가 쓰인다.
② 철-콘스탄탄(IC), ③ 크로멜, ④ 알루멜은 열전대(IC형, CA형의 +·− 소선) 재료로 열기전력을 이용하는 것이지 저항온도계의 측온저항체가 아니다.

58번

공기 중에 있는 수증기 양과 그때의 온도에서 공기 중에 최대로 포함할 수 있는 수증기의 양을 백분율로 나타낸 것은?

1. 절대 습도

2. 상대 습도

3. 포화 증기압

4. 혼합비

정답 2번

해설. ② 상대습도는 현재 공기 중 수증기량(수증기 분압)을 그 온도의 포화 수증기량(포화 수증기압)에 대한 백분율로 나타낸 것이다.
① 절대습도는 건공기 1kg당 수증기 질량, ③ 포화 증기압은 포화상태의 수증기 분압, ④ 혼합비는 수증기와 건공기 질량의 비이다.

59번

다음 가스 분석계 중 화학적 가스분석계가 아닌 것은?

1. 밀도식 CO₂계

2. 오르자트식

3. 헴펠식

4. 자동화학식 CO₂계

정답 1번

해설. ① 밀도식 CO₂계는 CO₂가 공기보다 무거운 밀도 차를 이용하는 물리적 가스분석계이다.
② 오르자트식, ③ 헴펠식은 흡수제에 성분을 차례로 흡수시켜 줄어든 부피로 분석하고, ④ 자동화학식 CO₂계도 흡수제(KOH)를 이용하므로 모두 화학적 분석계이다.

60번

가스크로마토그래피의 구성요소가 아닌 것은?

1. 유량계

2. 칼럼검출기

3. 직류증폭장치

4. 캐리어 가스통

정답 3번

해설. ③ 가스크로마토그래피는 캐리어 가스통, 압력조정기·유량계, 시료 주입부, 분리관(칼럼), 검출기, 기록계로 구성된다. 직류증폭장치는 기본 구성요소가 아니다.
① 유량계, ② 칼럼과 검출기, ④ 캐리어 가스통은 모두 구성요소이다.

61번

에너지이용 합리화법령에 따라 기후에너지환경부장관 및 산업통상부장관은 에너지 수급안정을 위하여 에너지 사용자에 필요한 조치를 할 수 있는데 이 조치의 해당사항이 아닌 것은?

1. 지역별·주요 수급자별 에너지 할당

2. 에너지 공급설비의 정지명령

3. 에너지의 비축과 저장

4. 에너지사용기자재 사용 제한 또는 금지

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 제7조제2항의 수급안정 조치에는 지역별·주요 수급자별 에너지 할당, 에너지공급설비의 가동 및 조업, 에너지의 비축과 저장, 도입·수출입 및 위탁가공, 교환·분배 사용, 유통시설·유통경로, 배급, 양도·양수 제한, 에너지사용의 시기·방법 및 에너지사용기자재의 사용 제한 또는 금지 등이 있다.
'공급설비의 정지명령'은 없고 '가동 및 조업'이다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 문제의 부처명을 고쳤다.

62번

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 관리자는 선임된 날부터 얼마 이내에 교육을 받아야 하는가?

1. 1개월

2. 3개월

3. 6개월

4. 1년

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 4의2 비고에 따라 검사대상기기관리자는 선임된 날부터 6개월 이내에 교육을 받아야 하고, 그 후에는 교육을 받은 날부터 3년마다 교육을 받아야 한다.
① 1개월, ② 3개월, ④ 1년은 규정과 다르다.

63번

내화물 사용 중 온도의 급격한 변화 혹은 불균일한 가열 등으로 균열이 생기거나 표면이 박리되는 현상을 무엇이라 하는가?

1. 스폴링

2. 버스팅

3. 연화

4. 수화

정답 1번

해설. ① 스폴링은 내화물이 급격한 온도 변화(열적), 불균일 가열에 따른 응력(기계적), 조직 변화(구조적) 때문에 균열이 생기거나 표면이 벗겨져 떨어지는 현상이다.
② 버스팅은 크롬·마그네시아계 내화물이 산화철을 흡수해 부풀어 떨어지는 현상, ③ 연화는 고온에서 물러지는 현상, ④ 수화는 물과 반응하는 현상(소화성)이다.

64번

무기질 보온재에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 일반적으로 안전사용온도범위가 넓다.

2. 재질자체가 독립기포로 안정되어있다.

3. 비교적 강도가 높고 변형이 적다.

4. 최고온도사용온도가 높아 고온에 적합하다.

정답 2번

해설. ② 독립기포로 된 안정한 구조는 발포 폴리스티렌·폴리우레탄 폼 같은 유기질 보온재의 특징이다. 무기질 보온재(암면·규조토·규산칼슘·펄라이트 등)는 섬유질이나 다공질 구조이다.
무기질 보온재는 ① 안전사용온도 범위가 넓고, ③ 강도가 비교적 높고 변형이 적으며, ④ 최고사용온도가 높아 고온용에 적합하다.

65번

다음 밸브 중 유체가 역류하지 않고 한쪽방향으로만 흐르게 하는 밸브는?

1. 감압밸브

2. 체크밸브

3. 팽창밸브

4. 릴리프밸브

정답 2번

해설. ② 체크밸브(역지밸브)는 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 역류를 막는다(스윙형·리프트형).
① 감압밸브는 1차 압력을 낮춰 일정한 2차 압력을 유지하고, ③ 팽창밸브는 냉매를 교축하며, ④ 릴리프밸브는 설정압 초과 시 액체를 방출해 압력을 제한한다.

66번

에너지이용 합리화법령에서 에너지사용의 제한 또는 금지에 대한 내용으로 틀린 것은?

1. 에너지 사용의 시기 및 방법의 제한

2. 에너지 사용시설 및 에너지사용기자재에 사용할 에너지의 지정 및 사용에너지의 전환

3. 특정 지역에 대한 에너지 사용의 제한

4. 에너지 사용 설비에 관한 사항

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 시행령 제14조의 에너지사용 제한·금지 사항은 사용할 에너지의 지정 및 전환, 위생 접객업소 등의 에너지사용 제한, 차량 등 에너지사용기자재의 사용제한, 에너지사용의 시기 및 방법의 제한, 특정 지역에 대한 에너지사용의 제한이다.
'에너지 사용 설비에 관한 사항'은 여기에 없다. ①②③은 모두 규정된 사항이다.

67번

단열효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 열확산계수가 작아진다.

2. 열전도계수가 작아진다.

3. 노내 온도가 균일하게 유지된다.

4. 스폴링 현상을 촉진시킨다.

정답 4번

해설. ④ 단열을 하면 노벽 안팎의 온도 변화가 완만해져 열응력이 줄어들므로 스폴링 현상이 억제된다(촉진이 아님).
단열효과로 ① 열확산계수와 ② 열전도계수가 작아져 열손실이 줄고, ③ 노 안 온도가 균일하게 유지된다.

68번

고압 증기의 옥외배관에 가장 적당한 신축이음 방법은?

1. 오프셋형

2. 벨로즈형

3. 루프형

4. 슬리브형

정답 3번

해설. ③ 루프형(곡관형) 신축이음은 관을 원형·U자형으로 구부려 그 휨으로 신축을 흡수하므로 고온·고압에 강하고 누설이 없어 고압 증기의 옥외 배관에 가장 적당하다. 다만 설치 공간이 크다.
① 오프셋형은 흡수량이 작고, ② 벨로즈형은 고압에 약하며, ④ 슬리브형은 패킹 누설 우려가 있어 저압용이다.

69번

중유 소성을 하는 평로에서 축열실의 역할로서 가장 옳은 것은?

1. 제품을 가열한다.

2. 급수를 예열한다.

3. 연소용 공기를 예열한다.

4. 포화 증기를 가열하여 과열증기로 만든다.

정답 3번

해설. ③ 평로의 축열실은 배기가스의 열을 내화벽돌(체커)에 저장했다가 흐름을 바꿔 그 열로 연소용 공기(와 가스)를 예열하는 설비이다. 이로써 높은 화염온도를 얻고 연료를 절약한다.
① 제품 가열은 노 본체, ② 급수 예열은 절탄기, ④ 과열증기 생성은 과열기의 역할이다.

70번

다음 중 셔틀요(shuttle kiln)는 어디에 속하는가?

1. 반연속요

2. 승염식요

3. 연속요

4. 불연속요

정답 1번

해설. ① 셔틀요는 대차를 요 안으로 넣고 빼는 방식으로, 소성이 끝나면 대차를 꺼내고 다른 대차를 넣어 요를 연속적으로 활용하므로 반연속요에 속한다(등요도 반연속요).
③ 연속요는 터널요·윤요, ④ 불연속요는 승염식·횡염식·도염식 가마이며, ② 승염식요는 불연속요의 한 종류이다.

71번

에너지이용 합리화법령에 따라 인정검사대상기기 관리자의 교육을 이수한 자가 관리할 수 없는 검사대상 기기는?

1. 압력용기

2. 열매체를 가열하는 보일러로서 용량이 581.5kW 이하인 것

3. 온수를 발생하는 보일러로서 용량이 581.5kW 이하인 것

4. 증기보일러로서 최고사용압력이 2MPa 이하이고, 전열면적이 5m² 이하인 것

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의9에 따라 인정검사대상기기관리자 교육 이수자가 관리할 수 있는 기기는 증기보일러로서 최고사용압력 1MPa 이하이고 전열면적 10m² 이하인 것, 온수발생 및 열매체를 가열하는 보일러로서 용량 581.5kW 이하인 것, 압력용기이다.
④는 최고사용압력이 2MPa로 1MPa를 넘으므로 관리할 수 없다. ①②③은 관리할 수 있다.

72번

에너지이용 합리화법령에 따른 에너지이용 합리화 기본계획에 포함되어야 할 내용이 아닌 것은?

1. 에너지 이용 효율의 증대

2. 열사용기자재의 안전관리

3. 에너지 소비 최대화를 위한 경제구조로의 전환

4. 에너지원간 대체

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 제4조의 기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환, 에너지이용효율의 증대, 기술개발, 홍보·교육, 에너지원간 대체, 열사용기자재의 안전관리, 가격예시제, 온실가스 배출 감축 대책 등이 포함된다.
'에너지 소비 최대화를 위한 경제구조'가 아니라 '에너지절약형 경제구조로의 전환'이 맞다.

73번

단열재를 사용하지 않는 경우의 방출열량이 350W이고, 단열재를 사용할 경우의 방출열량이 100W라 하면 이 때의 보온효율은 약 몇 %인가?

1. 61

2. 71

3. 81

4. 91

정답 2번

해설. ② 71
풀이: 보온효율 = (단열 전 방출열량 − 단열 후 방출열량) / 단열 전 방출열량 × 100
= (350 − 100)/350 × 100 = 250/350 × 100 ≒ 71.4% → 약 71%

74번

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 관리대행기관으로 지정을 받기 위하여 기후에너지환경부장관에게 제출하여야 하는 서류가 아닌 것은?

1. 장비명세서

2. 기술인력 명세서

3. 기술인력 고용계약서 사본

4. 향후 1년간 안전관리대행 사업계획서

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행규칙 제31조의29제3항에 따라 지정신청서에 첨부할 서류는 장비명세서 및 기술인력명세서, 향후 1년간의 안전관리대행 사업계획서, 변경사항을 증명할 수 있는 서류(변경지정의 경우)이다.
기술인력 고용계약서 사본은 첨부서류가 아니다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 시행규칙 기준에 맞게 문제의 부처명을 고쳤다.

75번

에너지이용 합리화법의 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 에너지의 합리적 이용을 증진

2. 에너지 소비로 인한 환경피해 감소

3. 에너지원의 개발

4. 국민 경제의 건전한 발전과 국민복지의 증진

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 제1조의 목적은 에너지 수급 안정, 에너지의 합리적이고 효율적인 이용 증진, 에너지소비로 인한 환경피해 감소를 통해 국민경제의 건전한 발전 및 국민복지의 증진과 지구온난화의 최소화에 이바지하는 것이다.
'에너지원의 개발'은 목적에 들어 있지 않다. ①②④는 목적 조문에 있다.

76번

에너지이용 합리화법령상 기후에너지환경부장관이 에너지다소비사업자에게 개선명령을 할 수 있는 경우는 에너지관리지도 결과 몇 % 이상의 에너지효율 개선이 기대될 때로 규정하고 있는가?

1. 10

2. 20

3. 30

4. 50

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 시행령 제40조제1항에 따라 개선명령은 에너지관리지도 결과 10퍼센트 이상의 에너지효율 개선이 기대되고 효율 개선을 위한 투자의 경제성이 있다고 인정되는 경우에 할 수 있다.
개선명령을 받으면 60일 이내에 개선계획을 제출한다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 시행령 기준에 맞게 문제의 부처명을 고쳤다.

77번

용광로에서 선철을 만들 때 사용되는 주원료 및 부재료가 아닌 것은?

1. 규선석

2. 석회석

3. 철광석

4. 코크스

정답 1번

해설. ① 규선석은 알루미나 규산염 광물로 고알루미나질 내화물의 원료이며, 제선 원료가 아니다.
용광로(고로)에서는 ③ 철광석이 주원료, ④ 코크스가 연료·환원제, ② 석회석이 불순물(맥석)을 슬래그로 만드는 용제로 쓰인다.

78번

에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재 설치·시공범위가 아닌 것은?

1. 강철제보일러 세관

2. 철금속가열로의 시공

3. 태양열 집열기 배관

4. 금속균열로의 배관

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의2에 따라 보일러·태양열 집열기·압력용기는 해당 기기의 설치·배관 및 세관이, 요업요로와 금속요로(용선로, 비철금속용융로, 금속소둔로, 철금속가열로, 금속균열로)는 해당 기기의 설치를 위한 시공이 설치·시공범위이다.
금속균열로는 '시공'이 범위이므로 '배관'은 해당하지 않는다. ①②③은 해당한다.

79번

에너지이용 합리화법령에서 정한 에너지사용자가 수립하여야 할 자발적 협약이행계획에 포함되지 않는 것은?

1. 협약 체결 전년도의 에너지소비 현황

2. 에너지관리체제 및 관리방법

3. 전년도의 에너지사용량·제품생산량

4. 효율향상목표 등의 이행을 위한 투자계획

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행규칙 제26조제1항의 자발적 협약 이행계획에는 협약 체결 전년도의 에너지소비 현황, 효율향상목표 등 및 그 이행 방법, 에너지관리체제 및 에너지관리방법, 효율향상목표 등의 이행을 위한 투자계획 등이 포함된다.
'전년도의 에너지사용량·제품생산량'은 규정된 항목이 아니다.

80번

터널가마(Tunnel kiln)의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 연속식 가마이다.

2. 사용연료에 제한이 없다.

3. 대량생산이 가능하고 유지비가 저렴하다.

4. 노내 온도조절이 용이하다.

정답 2번

해설. ② 터널가마는 온도조절·자동화를 위해 가스·중유 등 사용 연료에 제한이 있다.
터널가마는 ① 예열대·소성대·냉각대가 이어진 연속식 가마로, ③ 대량생산이 가능하고 인건비·유지비가 적으며, ④ 노 안 온도조절이 쉽다. 대신 제품 종류 변경이 어렵고 건설비가 많이 든다.

81번

연도 등의 저온의 전열면에 주로 사용되는 수트 블로어의 종류는?

1. 삽입형

2. 예열기 클리너형

3. 로터리형

4. 건형(gun type)

정답 3번

해설. ③ 로터리형 수트 블로어는 분사관을 회전시키며 증기·공기를 분사하는 방식으로, 연도의 절탄기·공기예열기처럼 비교적 저온인 전열면에 주로 쓰인다.
① 삽입형(장발형)은 고온 과열기 부분, ④ 건형(쇼트형)은 노벽 수관 등 고온 전열면에 쓰이며, ② 예열기 클리너형은 공기예열기 전용 청소장치이다.

82번

플래시 탱크의 역할로 옳은 것은?

1. 저압의 증기를 고압의 응축수로 만든다.

2. 고압의 응축수를 저압의 증기로 만든다.

3. 고압의 증기를 저압의 응축수로 만든다.

4. 저압의 응축수를 고압의 증기로 만든다.

정답 2번

해설. ② 플래시 탱크는 고압의 응축수를 저압 용기로 보내 압력을 낮추면 일부가 재증발(플래시)하는 원리로, 고압 응축수에서 저압 증기를 얻어 재이용하는 장치이다.
①③④는 압력·상태 변화 방향이 반대이거나 틀리다.

83번

다이어프램 밸브의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 역류를 방지하기 위한 것이다.

2. 유체의 흐름에 주는 저항이 적다.

3. 기밀(氣密)할 때 패킹이 불필요하다.

4. 화학약품을 차단하여 금속부분의 부식을 방지한다.

정답 1번

해설. ① 다이어프램 밸브는 고무·테플론 등의 막(다이어프램)을 눌러 유로를 여닫는 밸브로, 유량 조절·차단용이며 역류 방지용이 아니다. 역류 방지는 체크밸브의 역할이다.
② 유로가 단순해 흐름 저항이 적고, ③ 막이 기밀을 유지해 패킹이 필요 없으며, ④ 약품이 금속부에 닿지 않아 부식을 막는다.

84번

그림과 같은 노냉수벽의 전열면적(m²)은? (단, 수관의 바깥지름 30mm, 수관의 길이 5m, 수관의 수 200개이다.)

1. 24

2. 47

3. 72

4. 94

정답 2번

해설. ② 47
풀이: 노벽에 붙은 수관은 노 안쪽을 향한 반원 둘레만 화염을 받으므로 전열면적은 바깥 둘레의 1/2로 계산한다.
A = (πd/2) × L × n = (π × 0.03 / 2) × 5 × 200
= 0.04712 × 1000 ≒ 47.1 m²
(전체 둘레로 계산한 94는 전열면적이 아니다.)

85번

지름이 d, 두께가 t인 얇은 살두께의 원통안에 압력 P가 작용할 때 원통에 발생하는 길이방향의 인장응력은?

1. πdP / (4t)

2. πdP / t

3. dP / (4t)

4. dP / (2t)

정답 3번

해설. ③ 길이방향 응력은 원통 단면에 걸리는 힘의 평형으로 구한다.
P × πd²/4 = σ × πdt → σ(길이방향) = Pd / (4t)
④ Pd/(2t)는 원주방향(후프) 응력으로 길이방향의 2배이다. ①②는 π가 들어가 차원이 맞지 않는다.

86번

스케일(scale)에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 스케일로 인하여 연료소비가 많아진다.

2. 스케일은 규산칼슘, 황산칼슘이 주성분이다.

3. 스케일은 보일러에서 열전달을 저하시킨다.

4. 스케일로 인하여 배기가스 온도가 낮아진다.

정답 4번

해설. ④ 스케일은 열전도율이 매우 작아 열전달을 방해하므로, 연소가스의 열이 물에 전해지지 못하고 그대로 나가 배기가스 온도가 높아진다.
① 그 결과 연료소비가 늘고, ② 주성분은 황산칼슘·규산칼슘·탄산칼슘 등이며, ③ 열전달을 저하시킨다.

87번

노통연관식 보일러에서 평형부의 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소 두께(mm)를 결정하는 식은? (단, P는 최고 사용압력(MPa), D는 노통의 파형부에서의 최대 내경과 최소 내경의 평균치(모리슨형 노통에서는 최소내경에 50mm를 더한 값)(mm), C는 노통의 종류에 따른 상수이다.)

1. 10PDC

2. 10PC / D

3. C / (10PD)

4. 10PD / C

정답 4번

해설. ④ 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준 7.6.2에 따라 평형부 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소두께는 t = 10PD/C (t: mm, P: MPa, D: mm)로 계산한다.
압력(P)과 지름(D)이 클수록 두꺼워지고, 파형 종류에 따른 상수(C)가 클수록 얇아도 되므로 PD에 비례하고 C에 반비례한다. ①②③은 이 관계에 맞지 않는다.

88번

가로 50cm, 세로 70cm인 300℃로 가열된 평판에 20℃의 공기를 불어주고 있다. 열전달계수가 25W/m²·℃일 때 열전달량은 몇 kW인가?

1. 2.45

2. 2.72

3. 3.34

4. 3.96

정답 1번

해설. ① 2.45
풀이: 뉴턴의 냉각법칙 Q = hAΔT
A = 0.5 × 0.7 = 0.35 m², ΔT = 300 − 20 = 280℃
Q = 25 × 0.35 × 280 = 2450 W = 2.45 kW

89번

수질(水質)을 나타내는 ppm의 단위는?

1. 1만분의 1단위

2. 십만분의 1단위

3. 백만분의 1단위

4. 1억분의 1단위

정답 3번

해설. ③ ppm(parts per million)은 백만분의 1을 나타내는 단위로, 수질에서는 물 1L(약 1kg) 중 1mg이 녹아 있으면 1ppm(≒ 1mg/L)이다.
① 만분의 1, ② 십만분의 1, ④ 1억분의 1은 ppm이 아니다(ppb는 10억분의 1).

90번

유량 2200kg/h인 80℃의 벤젠을 40℃까지 냉각시키고자 한다. 냉각수 온도를 입구 30℃, 출구 45℃로 하여 대향류 열교환기 형식의 이중관식 냉각기를 설계할 때 적당한 관의 길이(m)는? (단, 벤젠의 평균비열은 1884J/kg·℃, 관 내경 0.0427m, 총괄전열계수는 600W/m²·℃이다.)

1. 8.7

2. 18.7

3. 28.6

4. 38.7

정답 3번

해설. ③ 28.6
풀이: Q = mcΔt = (2200/3600) × 1884 × (80 − 40) = 46053 W
대향류 ΔT₁ = 80 − 45 = 35℃, ΔT₂ = 40 − 30 = 10℃
LMTD = (35 − 10)/ln(35/10) = 19.96℃
A = Q/(U × LMTD) = 46053/(600 × 19.96) = 3.846 m²
L = A/(πd) = 3.846/(π × 0.0427) ≒ 28.7 m → 약 28.6 m

91번

가스용 보일러의 배기가스 중 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 비는 얼마 이하여야 하는가?

1. 0.001

2. 0.002

3. 0.003

4. 0.005

정답 2번

해설. ② 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준 25.2.3에 따라 가스용 보일러의 배기가스 중 일산화탄소(CO)의 이산화탄소(CO₂)에 대한 비는 0.002 이하이어야 한다.
① 0.001, ③ 0.003, ④ 0.005는 기준값이 아니다.

92번

오일 버너로서 유량 조절범위가 가장 넓은 버너는?

1. 스팀 제트

2. 유압분무식 버너

3. 로터리 버너

4. 고압 공기식 버너

정답 4번

해설. ④ 고압 공기식(고압 기류식) 버너는 고압 공기·증기로 연료를 미립화하므로 유량 조절범위(턴다운비)가 약 1:10으로 가장 넓다.
② 유압분무식은 약 1:2(비환류형)로 좁고, ③ 로터리(회전분무식)는 약 1:5, ① 스팀 제트는 증기 분사 방식이지만 조절범위가 고압 공기식보다 좁다.

93번

원통형 보일러의 내면이나 관벽 등 전열면에 스케일이 부착될 때 발생되는 현상이 아닌 것은?

1. 열전달률이 매우 작아 열전달 방해

2. 보일러의 파열 및 변형

3. 물의 순환속도 저하

4. 전열면의 과열에 의한 증발량 증가

정답 4번

해설. ④ 스케일이 붙으면 열전달이 방해되어 증발량은 오히려 감소한다. 전열면 과열은 증발량 증가가 아니라 소손·파열의 원인이 된다.
① 스케일은 열전도율이 매우 작아 열전달을 방해하고, ② 전열면 과열로 파열·변형이 생기며, ③ 관 단면이 좁아져 물의 순환속도가 떨어진다.

94번

배관용 탄소강관을 압력용기의 부분에 사용할 때에는 설계 압력이 몇 MPa이하일 때 가능한가?

1. 0.1

2. 1

3. 2

4. 3

정답 2번

해설. ② 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준에 따라 KS D 3507(배관용 탄소강관)은 설계압력이 1MPa(10kgf/cm²)를 초과하는 압력용기 부분에는 사용할 수 없다. 즉 설계압력 1MPa 이하일 때 사용할 수 있다.
또 설계온도 0℃ 미만·100℃ 초과(물·수증기는 200℃까지) 및 유독물질용에도 사용할 수 없다.

95번

보일러의 급수처리방법에 해당되지 않는 것은?

1. 이온교환법

2. 응집법

3. 희석법

4. 여과법

정답 3번

해설. ③ 희석법은 급수처리 방법이 아니다.
보일러 급수처리 중 외처리에는 현탁물 제거(② 응집법, ④ 여과법, 침전법), 경도성분 제거(① 이온교환법), 용존가스 제거(탈기·기폭법) 등이 있고, 내처리는 청관제 투입으로 한다.

96번

수관식 보일러에 속하지 않는 것은?

1. 코르니쉬 보일러

2. 바브콕 보일러

3. 라몬트 보일러

4. 벤손 보일러

정답 1번

해설. ① 코르니시 보일러는 원통 안에 노통이 1개 있는 노통 보일러로, 원통형(둥근) 보일러에 속한다.
② 바브콕(자연순환식), ③ 라몬트(강제순환식), ④ 벤슨(관류식)은 모두 수관식 보일러이다.

97번

평노통, 파형노통, 화실 및 직립보일러 화실판의 최고 두께는 몇 mm 이하이어야 하는가? (단, 습식화실 및 조합노통 중 평노통은 제외한다.)

1. 12

2. 22

3. 32

4. 42

정답 2번

해설. ② 열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준 7.1.2에 따라 평노통, 파형노통, 화실 및 직립보일러 화실판의 최고두께는 22mm 이하이어야 한다(습식화실 및 조합노통 중 평노통은 제외).
참고로 플랜지가 있는 화실판·노통판의 최소두께는 8mm 이상이다.

98번

다음 중 보일러의 전열효율을 향상시키기 위한 장치로 가장 거리가 먼 것은?

1. 수트 블로어

2. 인젝터

3. 공기예열기

4. 절탄기

정답 2번

해설. ② 인젝터는 증기의 분사력을 이용해 보일러에 물을 공급하는 급수장치로, 전열효율 향상 장치가 아니다.
① 수트 블로어는 전열면의 그을음을 제거해 열전달을 좋게 하고, ③ 공기예열기와 ④ 절탄기는 배기가스 폐열을 회수하는 여열장치로 효율을 높인다.

99번

보일러 수의 분출 목적이 아닌 것은?

1. 프라이밍 및 포밍을 촉진한다.

2. 물의 순환을 촉진한다.

3. 가성취화를 방지한다.

4. 관수의 pH를 조절한다.

정답 1번

해설. ① 분출(블로다운)은 보일러수의 농축을 막아 프라이밍·포밍을 방지하는 것이 목적이며, 촉진하지 않는다.
분출로 ② 물의 순환을 좋게 하고, ③ 알칼리 농축에 의한 가성취화를 방지하며, ④ 관수의 pH를 조절하고 슬러지·불순물을 배출한다.

100번

수관식 보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 증기 발생의 소요시간이 짧다.

2. 보일러 순환이 좋고 효율이 높다.

3. 스케일의 발생이 적고 청소가 용이하다.

4. 드럼이 작아 구조적으로 고압에 적당하다.

정답 3번

해설. ③ 수관식 보일러는 전열면이 가는 수관으로 되어 있어 수질에 민감하고 스케일이 생기기 쉬우며 관 내부 청소가 어렵다. 그래서 급수처리를 엄격히 해야 한다.
① 보유수량이 적어 증기 발생 시간이 짧고, ② 순환이 좋고 효율이 높으며, ④ 드럼이 작아 고압·대용량에 적당하다.

에너지관리기사 필기 2020년 3회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

에너지관리기사 필기 기출문제 전체 회차