에너지관리기사 필기 2021년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

고체연료의 연소방법이 아닌 것은?

1. 미분탄 연소

2. 유동층 연소

3. 화격자 연소

4. 액중 연소

정답 4번

해설. ④ 액중 연소는 버너 화염을 액체 속에 직접 불어 넣는 방식으로 주로 액체 가열·농축에 쓰이며 고체연료의 연소방법이 아니다.
① 미분탄 연소, ② 유동층 연소, ③ 화격자(스토커) 연소는 모두 석탄 등 고체연료의 대표적인 연소방법이다.

2번

다음 연료 중 저위발열량이 가장 높은 것은?

1. 가솔린

2. 등유

3. 경유

4. 중유

정답 1번

해설. ① 가솔린은 수소 함량(H/C 비)이 가장 커서 질량당 저위발열량이 가장 높다(약 44 MJ/kg).
석유계 연료는 가벼울수록(가솔린 > 등유 > 경유 > 중유) 수소 비율이 커져 kg당 발열량이 커지고, 무거운 중유가 가장 낮다(약 41 MJ/kg).

3번

고체연료를 사용하는 어떤 열기관의 출력이 3000kW 이고 연료소비율이 1400 kg/h 일 때 이 열기관의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 이 고체연료의 저위발열량은 28 MJ/kg 이다.)

1. 28

2. 38

3. 48

4. 58

정답 1번

해설. ① 열효율 = 출력 ÷ 연료 입열
풀이: 입열 = (1400/3600) kg/s × 28000 kJ/kg = 10889 kJ/s(kW)
η = 3000 ÷ 10889 × 100 ≒ 27.6 % → 약 28 %
1 MJ = 1000 kJ, 1 h = 3600 s 로 환산해 kW 단위를 맞춘다.

4번

연소가스 분석결과가 CO₂ 13%, O₂ 8%, CO 0% 일 때 공기비는 약 얼마인가? (단, (CO₂)max는 21% 이다.)

1. 1.22

2. 1.42

3. 1.62

4. 1.82

정답 3번

해설. ③ 완전연소(CO 0%)이므로 공기비 m = (CO₂)max ÷ CO₂ 로 구한다.
풀이: m = 21 ÷ 13 ≒ 1.62
(참고: 산소 기준 m = 21 ÷ (21 − O₂) = 21 ÷ 13 ≒ 1.62 로도 같은 값이 나온다.)

5번

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 N₂ 가 산화되는 열적 NOx(Thermal NOx)를 오히려 늘리므로 억제 방법이 아니다.
① 2단 연소, ③ 농담 연소, ④ 배기가스 재순환 연소는 화염 온도와 산소 농도를 낮춰 NOx 생성을 줄이는 방법이다. 이 밖에 저산소(저과잉공기) 연소, 저NOx 버너 등이 있다.

6번

C₈H₁₈ 1mol을 공기비 2로 연소시킬 때 연소가스 중 산소의 몰분율은?

1. 0.065

2. 0.073

3. 0.086

4. 0.101

정답 4번

해설. ④ 풀이: C₈H₁₈ + 12.5O₂ → 8CO₂ + 9H₂O
공기비 2 → 공급 O₂ = 25 mol, N₂ = 25 × 79/21 ≒ 94.05 mol
연소가스: CO₂ 8 + H₂O 9 + 잉여 O₂ 12.5 + N₂ 94.05 = 123.55 mol
산소 몰분율 = 12.5 ÷ 123.55 ≒ 0.101

7번

메탄(CH₄)가스를 공기 중에 연소시키려 한다. CH₄의 저위발열량이 50000 kJ/kg 이라면 고위발열량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 물의 증발잠열은 2450 kJ/kg 으로 한다.)

1. 51700

2. 55500

3. 58600

4. 64200

정답 2번

해설. ② 고위발열량 = 저위발열량 + 생성수의 증발잠열
풀이: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O 에서 CH₄ 16 kg 당 H₂O 36 kg → 1 kg 당 2.25 kg
Hₕ = 50000 + 2.25 × 2450 = 55512.5 ≒ 55500 kJ/kg

8번

연돌의 실제 통풍압이 35mmH₂O, 송풍기의 효율은 70%, 연소가스량이 200m³/min 일 때 송풍기의 소요 동력은 약 몇 kW 인가?

1. 0.84

2. 1.15

3. 1.63

4. 2.21

정답 3번

해설. ③ 송풍기 동력 L = Δp × Q ÷ η
풀이: Δp = 35 mmH₂O × 9.807 Pa/mmH₂O ≒ 343.2 Pa, Q = 200/60 ≒ 3.333 m³/s
L = 343.2 × 3.333 ÷ 0.7 ≒ 1634 W ≒ 1.63 kW
(kgf 단위식 L = P·Q/(102 × 60 × η) = 35 × 200/(6120 × 0.7) ≒ 1.63 kW 와 같다.)

9번

기체 연료의 장점이 아닌 것은?

1. 연소조절이 용이하다.

2. 운반과 저장이 용이하다.

3. 회분이나 매연이 적어 청결하다.

4. 적은 공기로 완전연소가 가능하다.

정답 2번

해설. ② 기체 연료는 부피가 커서 운반·저장이 불편하고 누설 시 폭발 위험이 있으므로 '운반과 저장이 용이하다'는 장점이 아니다.
①·③·④ 연소 조절이 쉽고, 회분·매연이 거의 없으며, 공기와 잘 섞여 적은 과잉공기로 완전연소할 수 있는 것은 기체 연료의 장점이다.

10번

질량비로 프로판 45%, 공기 55%인 혼합가스가 있다. 프로판 가스의 발열량이 100MJ/Nm³ 일 때 혼합가스의 발열량은 약 몇 MJ/Nm³인가? (단, 공기의 발열량은 무시한다.)

1. 29

2. 31

3. 33

4. 35

정답 4번

해설. ④ 질량비를 몰(부피)비로 바꾼 뒤 프로판의 부피분율을 곱한다.
풀이: 프로판 45/44 ≒ 1.023 kmol, 공기 55/29 ≒ 1.897 kmol
프로판 부피분율 = 1.023 ÷ (1.023 + 1.897) ≒ 0.350
혼합가스 발열량 = 100 × 0.350 ≒ 35 MJ/Nm³

11번

다음 중 중유의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 인화점에 따라 1, 2, 3급 중유로 구분한다.

2. 원소 조성은 H가 가장 많다.

3. 비중은 약 0.72 ~ 0.76 정도이다.

4. 인화점은 약 60 ~ 150℃ 정도이다.

정답 4번

해설. ④ 중유의 인화점은 약 60~150℃ 정도이다.
① 중유는 인화점이 아니라 점도에 따라 A·B·C 중유(1·2·3종)로 구분한다. ② 원소 조성은 탄소(C)가 약 85% 이상으로 가장 많다. ③ 비중은 약 0.85~0.99 로, 0.72~0.76 은 가솔린 정도의 값이다.
※ 원래 ①이 '점도에 따라 구분'으로 되어 있어 옳은 설명으로도 읽힐 수 있어, 정답이 하나가 되게 보기를 고쳤다.

12번

연소에서 고온부식의 발생에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 연료 중 황분의 산화에 의해서 일어난다.

2. 연료 중 바나듐의 산화에 의해서 일어난다.

3. 연료 중 수소의 산화에 의해서 일어난다.

4. 연료의 연소 후 생기는 수분이 응축해서 일어난다.

정답 2번

해설. ② 고온부식은 중유 중 바나듐(V)이 연소하여 생긴 오산화바나듐(V₂O₅)이 과열기·재열기 등 고온 전열면에 녹아 붙어 부식시키는 현상이다.
① 황분의 산화(SO₃ → 황산)와 ④ 수분 응축은 절탄기·공기예열기 등 저온부에서 생기는 저온부식의 원인이다. ③ 수소 산화는 부식 원인이 아니다.

13번

다음 연료 중 이론공기량(Nm³/Nm³)이 가장 큰 것은?

1. 오일가스

2. 석탄가스

3. 액화석유가스

4. 천연가스

정답 3번

해설. ③ 액화석유가스(프로판 C₃H₈·부탄 C₄H₁₀)는 분자 속 탄소·수소 수가 많아 가스 1 Nm³ 당 이론공기량이 약 24~31 Nm³ 로 가장 크다.
④ 천연가스(주성분 CH₄)는 약 9.5 Nm³, ①·② 오일가스·석탄가스는 H₂·CO 등이 많아 약 4~5 Nm³ 정도로 작다.

14번

연소 시 점화 전에 연소실가스를 몰아내는 환기를 무엇이라 하는가?

1. 프리퍼지

2. 가압퍼지

3. 불착화퍼지

4. 포스트퍼지

정답 1번

해설. ① 점화 전에 노 안과 연도에 남은 가연성 가스를 송풍기로 몰아내는 환기를 프리퍼지(pre-purge)라 한다.
④ 포스트퍼지는 소화(운전 정지) 후에 하는 환기이다. ② 가압퍼지, ③ 불착화퍼지는 이 뜻의 용어가 아니다. 불착화 시에는 연료를 차단하고 다시 프리퍼지 후 재점화한다.

15번

다음 반응식을 가지고 CH₄의 생성엔탈피를 구하면 몇 kJ 인가?
C + O₂ → CO₂ + 394 kJ
H₂ + (1/2)O₂ → H₂O + 241 kJ
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + 802 kJ

1. -66

2. -70

3. -74

4. -78

정답 3번

해설. ③ 헤스의 법칙으로 C + 2H₂ → CH₄ 의 반응열을 구한다. (발열량을 엔탈피로 바꾸면 부호가 −)
풀이: ΔH = ΔH(CO₂) + 2ΔH(H₂O) − ΔH(CH₄ 연소)
= (−394) + 2 × (−241) − (−802) = −394 − 482 + 802 = −74 kJ
즉 CH₄ 의 생성엔탈피는 −74 kJ 이다.

16번

다음 중 매연의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 연소실 온도가 높을 때

2. 연소장치가 불량한 때

3. 연료의 질이 나쁠 때

4. 통풍력이 부족할 때

정답 1번

해설. ① 연소실 온도가 높으면 연소가 잘 되어 매연이 줄어드므로 매연 발생 원인과 거리가 멀다. 매연은 오히려 연소실 온도가 낮을 때 생긴다.
② 연소장치 불량, ③ 연료의 질 불량, ④ 통풍력 부족(공기 부족)은 불완전연소를 일으켜 매연의 원인이 된다.

17번

가연성 액체에서 발생한 증기의 공기 중 농도가 연소범위 내에 있을 경우 불꽃을 접근시키면 불이 붙는데 이때 필요한 최저온도를 무엇이라고 하는가?

1. 기화온도

2. 인화온도

3. 착화온도

4. 임계온도

정답 2번

해설. ② 가연성 증기가 연소범위 안에 있을 때 불꽃을 가까이 하면 불이 붙는 최저온도를 인화온도(인화점)라 한다.
③ 착화온도(발화점)는 불꽃 없이 스스로 불이 붙는 최저온도이다. ① 기화온도, ④ 임계온도(액화가 가능한 최고온도)는 이와 다르다.

18번

다음 기체 중 폭발범위가 가장 넓은 것은?

1. 수소

2. 메탄

3. 벤젠

4. 프로판

정답 1번

해설. ① 수소의 폭발범위는 약 4~75 vol% 로 가장 넓다.
② 메탄 약 5~15%, ③ 벤젠 약 1.4~7.1%, ④ 프로판 약 2.1~9.5% 이다. 폭발범위가 넓고 하한이 낮을수록 위험성이 크다.

19번

로터리 버너로 벙커 C유를 연소시킬 때 분무가 잘 되게 하기 위한 조치로서 가장 거리가 먼 것은?

1. 점도를 낮추기 위하여 중유를 예열한다.

2. 중유 중의 수분을 분리, 제거한다.

3. 버너 입구 배관부에 스트레이너를 설치한다.

4. 버너 입구의 오일 압력을 100kPa 이상으로 한다.

정답 4번

해설. ④ 로터리(회전식) 버너는 컵의 고속 회전과 1차 공기로 분무하므로 유압은 약 30~50 kPa 정도의 낮은 압력이면 된다. 100 kPa 이상으로 올리는 것은 분무 조치와 거리가 멀다(고압 분무는 유압식 버너의 조건이다).
① 중유 예열로 점도를 낮추고, ② 수분을 제거하고, ③ 스트레이너로 이물질을 거르는 것은 분무를 좋게 하는 조치이다.

20번

분자식이 CₘHₙ 인 탄화수소가스 1Nm³을 완전 연소시키는데 필요한 이론공기량은 약 몇 Nm³인가? (단, CₘHₙ의 m, n은 상수이다.)

1. m + 0.25n

2. 1.19m + 4.76n

3. 4m + 0.5n

4. 4.76m + 1.19n

정답 4번

해설. ④ CₘHₙ + (m + n/4)O₂ → mCO₂ + (n/2)H₂O
이론산소량 O₀ = m + 0.25n [Nm³/Nm³]
이론공기량 A₀ = O₀ ÷ 0.21 = (m + 0.25n) ÷ 0.21 ≒ 4.76m + 1.19n
① 은 이론산소량이다.

21번

원통형 용기에 기체상수 0.529 kJ/kg·K의 가스가 온도 15℃에서 압력 10MPa로 충전되어 있다. 이 가스를 대부분 사용한 후에 온도가 10℃로, 압력이 1MPa로 떨어졌다. 소비된 가스는 약 몇 kg인가? (단, 용기의 체적은 일정하며 가스는 이상기체로 가정하고, 초기상태에서 용기내의 가스 질량은 20kg이다.)

1. 12.5

2. 18.0

3. 23.7

4. 29.0

정답 2번

해설. ② 용기 체적 V 가 일정하므로 PV = mRT 로 처음 체적과 나중 질량을 구한다.
풀이: V = mRT/P = 20 × 0.529 × 288.15 ÷ 10000 ≒ 0.3049 m³
나중 질량 m₂ = P₂V/(RT₂) = 1000 × 0.3049 ÷ (0.529 × 283.15) ≒ 2.04 kg
소비량 = 20 − 2.04 ≒ 18.0 kg (압력 kPa, 온도 K 로 환산)

22번

0℃의 물 1000kg을 24시간 동안에 0℃의 얼음으로 냉각하는 냉동 능력은 약 몇 kW 인가? (단, 얼음의 융해열은 335 kJ/kg이다.)

1. 2.15

2. 3.88

3. 14

4. 14000

정답 2번

해설. ② 냉동능력 = 제거 열량 ÷ 시간
풀이: Q = 1000 kg × 335 kJ/kg = 335000 kJ
24 h = 86400 s → 335000 ÷ 86400 ≒ 3.88 kJ/s = 3.88 kW
0℃ 물 → 0℃ 얼음이므로 현열 없이 응고잠열만 계산한다.

23번

부피 500L 인 탱크 내에 건도 0.95의 수증기가 압력 1600kPa로 들어있다. 이 수증기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 이 압력에서 건포화증기의 비체적은 vg = 0.1237 m³/kg, 포화수의 비체적은 vf = 0.001 m³/kg 이다.)

1. 4.83

2. 4.55

3. 4.25

4. 3.26

정답 3번

해설. ③ 습증기 비체적 v = vf + x(vg − vf)
풀이: v = 0.001 + 0.95 × (0.1237 − 0.001) ≒ 0.1176 m³/kg
질량 m = V/v = 0.5 m³ ÷ 0.1176 ≒ 4.25 kg (500 L = 0.5 m³)

24번

단열변화에서 압력, 부피, 온도를 각각 P, V, T로 나타낼 때, 항상 일정한 식은? (단, k는 비열비이다.)

1. P·Vᵏ⁻¹

2. T·V^((1−k)/k)

3. T·Pᵏ

4. T·P^((1−k)/k)

정답 4번

해설. ④ 가역 단열변화에서는 PVᵏ = 일정, TVᵏ⁻¹ = 일정, TP^((1−k)/k) = 일정(= T/P^((k−1)/k) 일정)이다.
① PVᵏ⁻¹ 은 일정하지 않다(PVᵏ 가 일정). ② 온도·부피 관계의 지수는 (k−1) 이다. ③ TPᵏ 는 성립하지 않는다.

25번

오존층 파괴와 지구 온난화 문제로 인해 냉동장치에 사용하는 냉매의 선택에 있어서 주의를 요한다. 이와 관련하여 다음 중 오존 파괴 지수가 가장 큰 냉매는?

1. R-134a

2. R-123

3. 암모니아

4. R-11

정답 4번

해설. ④ R-11(CCl₃F)은 염소를 많이 포함한 CFC 냉매로 오존파괴지수(ODP)가 1.0 으로 가장 크다(ODP 의 기준 물질).
② R-123(HCFC)은 약 0.02 로 작고, ① R-134a(HFC)와 ③ 암모니아(NH₃)는 염소가 없어 ODP 가 0 이다.

26번

다음 그림은 Rankine 사이클의 h-s선도이다. 등엔트로피 팽창과정을 나타내는 것은?

1. 1 → 2

2. 2 → 3

3. 3 → 4

4. 4 → 1

정답 3번

해설. ③ 랭킨 사이클 h-s 선도에서 1→2 는 펌프의 단열압축, 2→3 은 보일러(과열기)의 정압가열, 3→4 는 터빈의 등엔트로피(단열) 팽창, 4→1 은 복수기의 정압방열이다.
3→4 는 엔트로피 s 가 b 로 일정한 채 엔탈피가 줄어드는 과정이므로 등엔트로피 팽창이다.

27번

이상기체의 내부 에너지 변화 du를 옳게 나타낸 것은? (단, Cₚ는 정압비열, Cᵥ는 정적비열, T는 온도 이다.)

1. CₚdT

2. CᵥdT

3. (Cₚ/Cᵥ)dT

4. CᵥCₚdT

정답 2번

해설. ② 이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이므로 du = Cᵥ dT 이다.
① Cₚ dT 는 엔탈피 변화 dh 이다. ③ Cₚ/Cᵥ 는 비열비 k 로 무차원 수이고, ④ 는 단위가 맞지 않는다.

28번

그림은 Carnot 냉동사이클을 나타낸 것이다. 이 냉동기의 성능계수를 옳게 표현한 것은? (단, T₁은 고온부, T₂는 저온부의 절대온도이다.)

1. (T₁ − T₂)/T₁

2. (T₁ − T₂)/T₂

3. T₂/(T₁ − T₂)

4. T₁/(T₁ − T₂)

정답 3번

해설. ③ 카르노 냉동기의 성능계수 εᵣ = 흡열량/소요일 = T₂/(T₁ − T₂) 이다.
① (T₁ − T₂)/T₁ 은 카르노 열기관의 열효율, ④ T₁/(T₁ − T₂) 는 카르노 열펌프의 성능계수이다. ② 는 해당하는 식이 없다.

29번

교축과정에서 일정한 값을 유지하는 것은?

1. 압력

2. 엔탈피

3. 비체적

4. 엔트로피

정답 2번

해설. ② 교축(throttling)은 일과 열의 출입이 없고 운동에너지 변화도 무시되므로 전후 엔탈피가 같은 등엔탈피 과정이다.
① 압력은 떨어지고, ③ 비체적은 커지며, ④ 비가역 과정이므로 엔트로피는 증가한다.

30번

분자량이 16, 28, 32 및 44인 이상기체를 각각 같은 용적으로 혼합하였다. 이 혼합 가스의 평균 분자량은?

1. 30

2. 33

3. 35

4. 40

정답 1번

해설. ① 같은 용적(같은 몰수)으로 섞었으므로 평균 분자량은 산술평균이다.
풀이: M = (16 + 28 + 32 + 44) ÷ 4 = 120 ÷ 4 = 30
부피(몰) 기준 혼합이므로 각 분자량에 몰분율 1/4 을 곱해 더한 값과 같다.

31번

초기조건이 100kPa, 60℃인 공기를 정적과정을 통해 가열한 후 정압에서 냉각과정을 통하여 500kPa, 60℃로 냉각할 때 이 과정에서 전체 열량의 변화는 약 몇 kJ/kmol인가? (단, 정적비열은 20kJ/kmol·K, 정압비열은 28kJ/kmol·K 이며, 이상기체는 가정한다.)

1. -964

2. -1964

3. -10656

4. -20656

정답 3번

해설. ③ 1(100 kPa, 333 K) → 2(정적가열) → 3(500 kPa, 333 K, 정압냉각)
풀이: 정적과정에서 P/T 일정 → T₂ = 333 × 500/100 = 1665 K
Q₁₂ = Cᵥ(T₂ − T₁) = 20 × 1332 = 26640 kJ/kmol
Q₂₃ = Cₚ(T₃ − T₂) = 28 × (−1332) = −37296 kJ/kmol
전체 Q = 26640 − 37296 = −10656 kJ/kmol

32번

피스톤이 장치된 실린더 안의 기체가 체적 V₁에서 V₂로 팽창할 때 피스톤에 해준 일은 W = ∫(V₁→V₂) P dV 로 표시될 수 있다. 이 기체는 이 과정을 통하여 PV² = C(상수)의 관계를 만족시켜 준다면 W를 옳게 나타낸 것은?

1. P₁V₁ − P₂V₂

2. P₂V₂ − P₁V₁

3. P₁V₁² − P₂V₂²

4. P₂V₂² − P₁V₁²

정답 1번

해설. ① P = C/V² 를 대입해 적분한다.
풀이: W = ∫ C/V² dV = C(1/V₁ − 1/V₂)
C = P₁V₁² = P₂V₂² 이므로 W = P₁V₁²/V₁ − P₂V₂²/V₂ = P₁V₁ − P₂V₂
(폴리트로프 일 W = (P₁V₁ − P₂V₂)/(n − 1) 에 n = 2 를 넣어도 같다.)

33번

다음 설명과 가장 관계되는 열역학적 법칙은?
- 열은 그 자신만으로는 저온의 물체로부터 고온의 물체로 이동할 수 없다.
- 외부에 어떠한 영향을 남기지 않고 한 사이클 동안에 계가 열원으로부터 받은 열을 모두 일로 바꾸는 것은 불가능하다.

1. 열역학 제 0법칙

2. 열역학 제 1법칙

3. 열역학 제 2법칙

4. 열역학 제 3법칙

정답 3번

해설. ③ 첫째 문장은 클라우지우스의 표현, 둘째 문장은 켈빈-플랑크의 표현으로 모두 열역학 제2법칙이다.
① 제0법칙은 열평형(온도 측정의 근거), ② 제1법칙은 에너지 보존, ④ 제3법칙은 절대 0 K 에서 엔트로피가 0 에 가까워진다는 법칙이다.

34번

이상기체가 A상태(TA, PA)에서 B상태(TB, PB)로 변화하였다. 정압비열 Cₚ가 일정할 경우 비엔트로피의 변화 Δs를 옳게 나타낸 것은?

1. Δs = Cₚ ln(TA/TB) + R ln(PB/PA)

2. Δs = Cₚ ln(TB/TA) + R ln(PB/PA)

3. Δs = Cₚ ln(TA/TB) − R ln(PB/PA)

4. Δs = Cₚ ln(TB/TA) − R ln(PB/PA)

정답 4번

해설. ④ ds = Cₚ dT/T − R dP/P 를 A → B 로 적분하면 Δs = Cₚ ln(TB/TA) − R ln(PB/PA) 이다.
온도가 오르면 엔트로피가 늘고(+), 압력이 오르면 줄어든다(−). ①·③ 은 온도비가 뒤집혔고, ② 는 압력항 부호가 틀렸다.

35번

보일러에서 송풍기 입구의 공기가 15℃, 100kPa 상태에서 공기예열기로 500m³/min가 들어가 일정한 압력하에서 140℃까지 온도가 올라갔을 때 출구에서의 공기유량은 약 몇 m³/min인가? (단, 이상기체로 가정한다.)

1. 617

2. 717

3. 817

4. 917

정답 2번

해설. ② 정압과정이므로 V/T 일정(샤를의 법칙)
풀이: V₂ = V₁ × T₂/T₁ = 500 × (140 + 273.15)/(15 + 273.15) = 500 × 413.15/288.15 ≒ 717 m³/min

36번

다음 그림은 물의 상평형도를 나타내고 있다. a~d에 대한 용어로 옳은 것은?

1. a : 승화 곡선

2. b : 용융 곡선

3. c : 증발 곡선

4. d : 임계점

정답 3번

해설. ③ 물의 상평형도에서 c(액체와 기체의 경계)는 증발(증기압) 곡선이다.
① a(고체와 액체의 경계)는 용융(융해) 곡선, ② b(고체와 기체의 경계)는 승화 곡선, ④ d(세 곡선이 만나는 점)는 삼중점이다. 물의 용융 곡선은 기울기가 음(−)이다.

37번

스로틀링(throttling) 밸브를 이용하여 Joule-Thomson 효과를 보고자 한다. 압력이 감소함에 따라 온도가 반드시 감소하게 되는 Joule-Thomson 계수 μ의 값으로 옳은 것은?

1. μ = 0

2. μ ＞ 0

3. μ ＜ 0

4. μ ≠ 0

정답 2번

해설. ② 줄-톰슨 계수 μ = (∂T/∂P)ₕ 가 양(μ > 0)이면 교축으로 압력이 내려갈 때 온도도 내려간다(냉각 효과).
① μ = 0 이면 온도 변화가 없고(이상기체), ③ μ < 0 이면 온도가 오른다. ④ μ ≠ 0 은 부호가 정해지지 않아 반드시 감소한다고 할 수 없다.

38번

터빈 입구에서의 내부에너지 및 엔탈피가 각각 3000kJ/kg, 3300kJ/kg인 수증기가 압력이 100kPa, 건도 0.9인 습증기로 터빈을 나간다. 이 때 터빈의 출력은 약 몇 kW 인가? (단, 발생되는 수증기의 질량 유량은 0.2 kg/s 이고, 입출구의 속도차와 위치에너지는 무시한다. 100kPa 에서의 상태량은 아래 표와 같다.)

(단위: kJ/kg)	포화수	건포화증기
내부에너지 u	420	2510
엔탈피 h	420	2680

1. 46.2

2. 93.6

3. 124.2

4. 169.2

정답 4번

해설. ④ 개방계(정상유동) 터빈 출력 W = ṁ(h₁ − h₂) — 내부에너지가 아니라 엔탈피를 쓴다.
풀이: h₂ = 420 + 0.9 × (2680 − 420) = 2454 kJ/kg
W = 0.2 × (3300 − 2454) = 0.2 × 846 = 169.2 kW
(내부에너지 차로 계산하면 0.2 × (3000 − 2301) = 139.8 로 틀린다.)

39번

오토사이클의 열효율에 영향을 미치는 인자들만 모은 것은?

1. 압축비, 비열비

2. 압축비, 차단비

3. 차단비, 비열비

4. 압축비, 차단비, 비열비

정답 1번

해설. ① 오토 사이클 열효율 η = 1 − (1/ε)ᵏ⁻¹ 로 압축비 ε 와 비열비 k 만의 함수이다.
차단비(단절비)는 디젤·사바테 사이클의 효율에 들어가는 인자이므로 ②·③·④ 는 틀리다.

40번

Rankine 사이클의 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 사이클: 터빈 가역단열팽창 → 복수기 정압방열 → 펌프 가역단열압축 → 보일러 정압가열 순으로 순환한다.
②·③·④ 는 과정의 순서가 실제 순환 순서와 맞지 않는다. 등엔트로피 과정 2개와 정압과정 2개로 이루어진다.

41번

레이놀즈수를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, D는 관의 내경, μ는 유체의 점도, ρ는 유체의 밀도, U는 유체의 속도이다.)

1. DμU/ρ

2. DUρ/μ

3. Dμρ/U

4. μρU/U

정답 2번

해설. ② 레이놀즈수 Re = ρUD/μ = 관성력 ÷ 점성력 으로 무차원수이다.
동점성계수 ν = μ/ρ 를 쓰면 Re = UD/ν 로도 쓴다. ①·③·④ 는 차원이 남아 무차원수가 되지 않는다. Re 약 2100(2300) 이하가 층류이다.

42번

복사온도계에서 전복사에너지는 절대온도의 몇 승에 비례하는가?

1. 2

2. 3

3. 4

4. 5

정답 3번

해설. ③ 스테판-볼츠만 법칙: 흑체의 전복사에너지 E = σT⁴ 으로 절대온도의 4제곱에 비례한다.
복사온도계는 이 원리로 물체에서 나오는 전복사에너지를 측정해 온도를 구한다. 따라서 절대온도가 2배가 되면 복사에너지는 16배가 된다.

43번

물리량과 SI 기본단위의 기호가 틀린 것은?

1. 질량 : kg

2. 온도 : ℃

3. 물질량 : mol

4. 광도 : cd

정답 2번

해설. ② 온도의 SI 기본단위는 켈빈(K)이다. ℃(섭씨도)는 SI 유도단위(특별한 명칭의 단위)이다.
① 질량 kg, ③ 물질량 mol, ④ 광도 cd 는 옳다. 나머지 기본단위는 길이 m, 시간 s, 전류 A 이다.

44번

단열식 열량계로 석탄 1.5g을 연소시켰더니 온도가 4℃상승하였다. 통내 물의 질량이 2000g, 열량계의 물당량이 500g일 때 이 석탄의 발열량은 약 몇 J/g 인가? (단, 물의 비열은 4.19 J/g·K 이다.)

1. 2.23×10⁴

2. 2.79×10⁴

3. 4.19×10⁴

4. 6.98×10⁴

정답 2번

해설. ② 발열량 = (물 질량 + 물당량) × 비열 × 온도상승 ÷ 시료 질량
풀이: Q = (2000 + 500) × 4.19 × 4 = 41900 J
발열량 = 41900 ÷ 1.5 ≒ 27933 J/g ≒ 2.79×10⁴ J/g

45번

다음 중 유도단위 대상에 속하지 않는 것은?

1. 비열

2. 압력

3. 습도

4. 열량

정답 3번

해설. ③ 습도(상대습도 %)는 같은 종류 양의 비로 나타내는 무차원 양이어서 유도단위 대상으로 보지 않는다.
① 비열(J/kg·K), ② 압력(Pa = N/m²), ④ 열량(J = N·m)은 기본단위를 조합해 만든 유도단위로 나타낸다.

46번

피드백 제어에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 폐회로로 구성된다.

2. 제어량에 대한 수정동작을 한다.

3. 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어한다.

4. 반드시 입력과 출력을 비교하는 장치가 필요하다.

정답 3번

해설. ③ 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어하는 것은 시퀀스 제어(개회로)의 설명이다.
피드백 제어는 ① 폐회로로 구성되고, ② 제어량을 목표값과 비교해 오차를 줄이는 수정동작을 하며, ④ 입력(목표값)과 출력(제어량)을 비교하는 비교부가 반드시 필요하다.

47번

다음 그림과 같이 수은을 넣은 차압계를 이용하는 액면계에 있어 수은면의 높이차(h)가 50.0mm일 때 상부의 압력 취출구에서 탱크 내 액면까지의 높이(H)는 약 몇 mm 인가? (단, 액의 밀도(ρ)는 999 kg/m³이고, 수은의 밀도(ρ₀)는 13550 kg/m³ 이다.)

1. 578

2. 628

3. 678

4. 728

정답 2번

해설. ② 상부 취출구 쪽은 액으로 채워진 기준 수위가 되므로, 두 쪽 압력차는 ρgH 이고 이것이 수은 차압계의 (ρ₀ − ρ)gh 와 같다.
풀이: H = h(ρ₀ − ρ)/ρ = 50 × (13550 − 999) ÷ 999 ≒ 628 mm

48번

열전대 온도계에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 흡습 등으로 열화된다.

2. 밀도차를 이용한 것이다.

3. 자기가열에 주의해야 한다.

4. 온도에 대한 열기전력이 크며 내구성이 좋다.

정답 4번

해설. ④ 열전대 온도계는 두 금속 접점의 온도차에 따른 열기전력(제베크 효과)을 이용하며, 기전력이 크고 내구성이 좋아 고온 측정에 널리 쓰인다.
① 흡습에 의한 열화는 열전대의 특징이 아니다(습도계 감습소자 등의 결점). ② 밀도차는 열전대 원리가 아니다. ③ 자기가열 오차는 전류를 흘리는 저항온도계·서미스터의 주의점이다.

49번

아래 열교환기의 제어에 해당하는 제어의 종류로 옳은 것은?
유체의 온도를 제어하는데 온도조절의 출력으로 열교환기에 유입되는 증기의 유량을 제어하는 유량조절기의 설정치를 조절한다.

1. 추종제어

2. 프로그램제어

3. 정치제어

4. 캐스케이드제어

정답 4번

해설. ④ 1차 조절계(온도조절기)의 출력이 2차 조절계(유량조절기)의 설정치를 바꾸는 2단 구조이므로 캐스케이드 제어이다. 외란을 2차 루프에서 먼저 잡아 응답이 좋아진다.
① 추종제어는 목표값이 임의로 변하는 제어, ② 프로그램제어는 목표값이 미리 정한 시간 계획대로 변하는 제어, ③ 정치제어는 목표값이 일정한 제어이다.

50번

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 흡습제로 쓰지 않으므로 수분 흡수법의 흡수제로 적절하지 않다.
① 오산화인(P₂O₅), ③ 실리카겔, ④ 진한 황산은 수분을 잘 흡수하는 흡수(건조)제로, 흡수 전후 질량 증가로 수분량을 측정한다. 염화칼슘도 쓰인다.

51번

저항 온도계에 관한 설명 중 틀린 것은?

1. 구리는 −200~500℃에서 사용한다.

2. 시간지연이 적어 응답이 빠르다.

3. 저항선의 재료로는 저항온도계수가 크며, 화학적으로나 물리적으로 안정한 백금, 니켈 등을 쓴다.

4. 저항 온도계는 금속의 가는 선을 절연물에 감아서 만든 측온저항체의 저항치를 재어서 온도를 측정한다.

정답 1번

해설. ① 구리 측온저항체의 사용범위는 약 0~120℃ 로 좁다. −200~500℃ 는 백금 측온저항체의 범위에 가깝다.
②·③·④ 는 옳다. 저항선 재료로는 저항온도계수가 크고 안정한 백금·니켈·구리 등을 쓰며, 측온저항체의 저항값을 재어 온도를 구한다.

52번

가스크로마토그래피는 다음 중 어떤 원리를 응용한 것인가?

1. 증발

2. 증류

3. 건조

4. 흡착

정답 4번

해설. ④ 가스크로마토그래피는 충전물(고정상)에 대한 성분별 흡착력(분배계수) 차이로 이동 속도가 달라지는 것을 이용해 성분을 분리·분석한다.
①·②·③ 증발, 증류, 건조는 가스크로마토그래피의 원리가 아니다. 운반가스로는 He·N₂·H₂ 등을 쓴다.

53번

직각으로 굽힌 유리관의 한쪽을 수면 바로 밑에 넣고 다른 쪽은 연직으로 세워 수평방향으로 0.5m/s 의 속도로 움직이면 물은 관속에서 약 몇 m 상승하는가?

1. 0.01

2. 0.02

3. 0.03

4. 0.04

정답 1번

해설. ① 관 입구에서 동압이 정압으로 바뀌어 물이 올라간다(피토관 원리).
풀이: h = v²/(2g) = 0.5² ÷ (2 × 9.8) = 0.25 ÷ 19.6 ≒ 0.0128 m ≒ 0.01 m

54번

관로에 설치한 오리피스 전·후의 차압이 1.936 mmH₂O 일 때 유량이 22m³/h 이다. 차압이 1.024 mmH₂O 이면 유량은 몇 m³/h 인가?

1. 15

2. 16

3. 17

4. 18

정답 2번

해설. ② 차압식 유량계의 유량은 차압의 제곱근에 비례한다(Q ∝ √Δp).
풀이: Q₂ = 22 × √(1.024/1.936) = 22 × (0.032/0.044) = 22 × 0.7273 = 16 m³/h

55번

다음 중 탄성 압력계에 속하는 것은?

1. 침종 압력계

2. 피스톤 압력계

3. U자관 압력계

4. 부르동관 압력계

정답 4번

해설. ④ 부르동관 압력계는 단면이 편평한 곡관이 압력에 따라 펴지는 탄성 변형을 이용하는 탄성식 압력계이다(다이어프램·벨로스식도 탄성식).
① 침종 압력계와 ③ U자관 압력계는 액주식(액체식), ② 피스톤 압력계(분동식)는 표준 압력계로 쓰이는 기준기이다.

56번

액주식 압력계에 사용되는 액체의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 온도변화에 의한 밀도 변화가 커야 한다.

2. 액면은 항상 수평이 되어야 한다.

3. 점도와 팽창계수가 작아야 한다.

4. 모세관 현상이 적어야 한다.

정답 1번

해설. ① 액주식 압력계의 액체는 온도변화에 따른 밀도 변화(열팽창)가 작아야 한다.
② 액면이 항상 수평을 이루고, ③ 점도·팽창계수가 작으며, ④ 모세관 현상이 적어야 한다. 또 화학적으로 안정하고 증발이 적어야 한다.

57번

다음 중 가스분석 측정법이 아닌 것은?

1. 오르사트법

2. 적외선 흡수법

3. 플로우 노즐법

4. 열전도율법

정답 3번

해설. ③ 플로우 노즐법은 차압식 유량 측정법으로 가스분석법이 아니다.
① 오르사트법(흡수법), ② 적외선 흡수법, ④ 열전도율법은 연소가스 중 CO₂·O₂·CO 등을 분석하는 가스분석 방법이다.

58번

액체의 팽창하는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 것은?

1. 수은 온도계

2. 저항 온도계

3. 서미스터 온도계

4. 백금-로듐 열전대 온도계

정답 1번

해설. ① 수은 온도계는 유리관 속 수은의 열팽창(체적 팽창)을 이용한다. 알코올 온도계도 같은 원리이다.
② 저항 온도계와 ③ 서미스터는 전기저항 변화, ④ 백금-로듐 열전대는 열기전력을 이용한다.

59번

전자 유량계에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 응답이 매우 빠르다.

2. 제작 및 설치비용이 비싸다.

3. 고점도 액체는 측정이 어렵다.

4. 액체의 압력에 영향을 받지 않는다.

정답 3번

해설. ③ 전자 유량계는 패러데이 전자유도 법칙으로 기전력을 측정하므로 도전성 액체면 고점도 액체·슬러리도 측정할 수 있다.
① 응답이 빠르고, ② 제작·설치비가 비싸며, ④ 압력·온도·밀도·점도의 영향을 거의 받지 않는 것이 특징이다. 기체나 비전도성 액체는 측정할 수 없다.

60번

비례동작만 사용할 경우와 비교할 때 적분동작을 같이 사용하면 제거할 수 있는 문제로 옳은 것은?

1. 오프셋

2. 외란

3. 안정성

4. 빠른 응답

정답 1번

해설. ① 비례동작(P)만 쓰면 부하 변화 시 잔류편차(오프셋)가 남는데, 적분동작(I)을 더한 PI 동작은 오프셋을 없앤다.
② 외란은 제어 대상에 들어오는 교란으로 없앨 수 있는 것이 아니다. ③ 적분동작은 오히려 안정성을 떨어뜨릴 수 있고, ④ 빠른 응답은 미분동작(D)의 효과이다.

61번

용광로의 원료 중 코크스의 역할로 옳은 것은?

1. 탈황작용

2. 흡탄작용

3. 매용제(煤熔劑)

4. 탈인작용

정답 2번

해설. ② 용광로에서 코크스는 연료(열원), 철광석을 환원하는 환원제, 선철에 탄소를 공급하는 흡탄(가탄)작용, 노 안의 통기성 유지 역할을 한다.
① 탈황작용과 ③ 매용제(슬래그 형성)는 석회석의 역할이고, ④ 탈인작용은 제강 공정에서 석회 슬래그로 하는 정련 작용이다.
※ 원래 ④ '탈산작용'은 환원작용으로도 읽혀 정답이 둘이 되므로 보기를 고쳤다.

62번

단조용 가열로에서 재료에 산화스케일이 가장 많이 생기는 가열방식은?

1. 반간접식

2. 직화식

3. 무산화 가열방식

4. 급속 가열방식

정답 2번

해설. ② 직화식은 연소가스(화염)가 재료에 직접 닿아 산화성 분위기에 노출되므로 산화스케일이 가장 많이 생긴다.
① 반간접식은 화염을 일부 차단해 스케일이 줄고, ③ 무산화 가열방식은 보호가스로 산화를 막으며, ④ 급속 가열은 가열 시간이 짧아 스케일이 적다.

63번

에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여 기후에너지환경부장관에게 제출하여야 하는 공공사업주관자가 설치하려는 시설기준으로 옳은 것은?

1. 연간 1천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설

2. 연간 2천 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설

3. 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설

4. 연간 1만 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설

정답 3번

해설. ③ 에너지이용 합리화법 시행령 제20조제2항: 공공사업주관자는 연간 2천5백 티오이 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설 또는 연간 1천만 킬로와트시 이상의 전력을 사용하는 시설을 설치하려는 자이다.
민간사업주관자는 연간 5천 티오이 이상(연료·열) 또는 연간 2천만 킬로와트시 이상(전력)이다.
※ 현행 에너지이용 합리화법령에 맞게 제출받는 장관을 기후에너지환경부장관으로 고쳤다.

64번

고온용 무기질 보온재로서 석영을 녹여 만들며, 내약품성이 뛰어나고, 최고사용온도가 1100℃ 정도인 것은?

1. 유리섬유(glass wool)

2. 석면(asbestos)

3. 펄라이트(pearlite)

4. 세라믹 파이버(ceramic fiber)

정답 4번

해설. ④ 세라믹 파이버는 실리카(석영)·알루미나를 고온에서 녹여 섬유로 만든 무기질 보온재로, 내열·내약품성이 좋고 최고사용온도가 약 1100~1300℃ 이다.
① 유리섬유는 약 300℃, ② 석면은 약 400~550℃, ③ 펄라이트는 약 650℃ 정도로 사용온도가 낮다.

65번

다음 중 전기로에 해당되지 않는 것은?

1. 푸셔로

2. 아크로

3. 저항로

4. 유도로

정답 1번

해설. ① 푸셔로는 재료를 밀어 넣으며 연속적으로 가열하는 연속식 강재 가열로로, 연료를 때는 연소로이며 전기로가 아니다.
② 아크로(아크열), ③ 저항로(전기저항열), ④ 유도로(전자유도 전류의 줄열)는 전기에너지로 가열하는 전기로이다.

66번

내화물의 분류방법으로 적합하지 않는 것은?

1. 원료에 의한 분류

2. 형상에 의한 분류

3. 내화도에 의한 분류

4. 열전도율에 의한 분류

정답 4번

해설. ④ 열전도율은 내화물 분류의 기준이 아니다.
내화물은 ① 원료(화학 성분)에 따라 산성·중성·염기성으로, ② 형상에 따라 정형·부정형으로, ③ 내화도(SK 번호)에 따라 저급·중급·고급 내화물 등으로 분류한다.

67번

유체의 역류를 방지하여 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브 리프트식과 스윙식으로 대별되는 것은?

1. 회전밸브

2. 게이트밸브

3. 체크밸브

4. 앵글밸브

정답 3번

해설. ③ 체크밸브는 유체의 역류를 막아 한 방향으로만 흐르게 하며, 리프트식(수평 배관용)과 스윙식(수평·수직 배관용)으로 나뉜다.
① 회전밸브(콕)와 ② 게이트밸브(슬루스밸브)는 개폐용, ④ 앵글밸브는 흐름 방향을 직각으로 바꾸는 글로브밸브의 일종이다.

68번

에너지이용 합리화법령에 따라 에너지절약전문기업의 등록이 취소된 에너지절약전문기업은 원칙적으로 등록 취소일로부터 최소 얼마의 기간이 지나면 다시 등록을 할 수 있는가?

1. 1년

2. 2년

3. 3년

4. 5년

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 제27조: 제26조에 따라 등록이 취소된 에너지절약전문기업은 등록취소일부터 2년이 지나지 아니하면 다시 등록을 할 수 없다.
따라서 최소 2년이 지나야 다시 등록할 수 있으며 ①·③·④ 는 틀리다.

69번

재생에너지법령상 재생에너지 중 의무공급량이 지정되어 있는 에너지 종류는?

1. 해양에너지

2. 지열에너지

3. 태양에너지

4. 바이오에너지

정답 3번

해설. ③ 「재생에너지 개발ㆍ이용ㆍ보급 촉진법 시행령」 별표 4: 공급의무자가 의무적으로 공급해야 하는 재생에너지의 종류는 태양에너지(태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 방식에 한정)이며 연도별 의무공급량(GWh)이 정해져 있다.
① 해양, ② 지열, ④ 바이오에너지는 별도의 의무공급량이 지정되어 있지 않다.
※ 현행 법령명(재생에너지법)에 맞게 문제를 고쳤다.

70번

에너지이용 합리화법령에 따라 에너지다소비사업자에게 에너지손실요인의 개선명령을 할 수 있는 자는?

1. 기후에너지환경부장관

2. 시·도지사

3. 한국에너지공단이사장

4. 에너지관리진단기관협회장

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 제34조·시행령 제40조: 기후에너지환경부장관은 에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되고 투자의 경제성이 있다고 인정되면 에너지다소비사업자에게 에너지손실요인의 개선을 명할 수 있다.
②·③·④ 는 개선명령 권한이 없다. 개선명령을 받으면 60일 이내에 개선계획을 제출한다.
※ 현행 에너지이용 합리화법에 맞게 보기를 고쳤다.

71번

연소가스(화염)의 진행방향에 따라 요로를 분류할 때 종류로 옳은 것은?

1. 연속식 가마

2. 도염식 가마

3. 직화식 가마

4. 셔틀 가마

정답 2번

해설. ② 연소가스(화염)의 진행방향에 따라 가마를 분류하면 승염식, 횡염식, 도염식(꺾임불꽃식) 가마가 있다.
① 연속식 가마와 ④ 셔틀 가마(불연속식·반연속식)는 조업(작업) 방식에 따른 분류이고, ③ 직화식은 가열 방식에 따른 분류이다.

72번

에너지이용 합리화법령상 산업통상부장관 및 기후에너지환경부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자의 기준으로 틀린 것은?

1. 연간 1만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자

2. 「전기사업법」에 따른 전기사업자

3. 「석탄산업법」에 따른 석탄가공업자

4. 「집단에너지사업법」에 따른 집단에너지사업자

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 시행령 제12조제1항: 에너지저장의무 부과대상자는 전기사업자, 도시가스사업자, 석탄가공업자, 집단에너지사업자, 연간 2만 석유환산톤(티오이) 이상의 에너지를 사용하는 자이다.
따라서 '연간 1만 석유환산톤 이상'은 틀리고 ②·③·④ 는 옳다.
※ 현행 시행령 제12조에 맞게 부과 주체를 고쳤다.

73번

에너지이용 합리화법령상 검사대상기기의 검사유효기간에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 설치 후 3년이 지난 보일러로서 설치장소 변경검사 또는 재사용검사를 받은 보일러는 검사 후 1개월 이내에 운전성능검사를 받아야 한다.

2. 보일러의 계속사용검사 중 운전성능검사에 대한 검사유효기간은 해당 보일러가 기후에너지환경부장관이 정하여 고시하는 기준에 적합한 경우에는 3년으로 한다.

3. 개조검사 중 연료 또는 연소방법의 변경에 따른 개조검사의 경우에는 검사유효기간을 1년으로 한다.

4. 철금속가열로의 재사용검사의 검사유효기간은 1년으로 한다.

정답 1번

해설. ① 시행규칙 별표 3의5 비고 2: 설치 후 3년이 지난 보일러로서 설치장소 변경검사 또는 재사용검사를 받은 보일러는 검사 후 1개월 이내에 운전성능검사를 받아야 한다.
② 고시 기준에 적합하면 2년이다. ③ 연료·연소방법 변경에 따른 개조검사는 검사유효기간을 적용하지 않는다. ④ 철금속가열로의 재사용검사 유효기간은 2년이다.
※ 현행 규정에 맞게 보기②의 고시 주체를 고쳤다.

74번

에너지이용 합리화법령에 따라 기후에너지환경부령으로 정하는 광고매체를 이용하여 효율관리기자재의 광고를 하는 경우에는 그 광고내용에 동법에 따른 에너지소비효율 등급 또는 에너지소비효율을 포함하여야 한다. 이 때 효율관리기자재 관련업자에 해당하지 않는 것은?

1. 제조업자

2. 수입업자

3. 판매업자

4. 수리업자

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 제15조제4항: 효율관리기자재의 제조업자·수입업자 또는 판매업자가 광고매체를 이용해 광고하는 경우 에너지소비효율등급 또는 에너지소비효율을 포함해야 한다.
수리업자는 이 의무 대상에 포함되지 않으며 ①·②·③ 은 해당한다.
※ 현행 법 문언에 맞게 부령 명칭을 고쳤다.

75번

고압 배관용 탄소 강관(KS D 3564)의 호칭지름의 기준이 되는 것은?

1. 배관의 안지름

2. 배관의 바깥지름

3. 배관의 (안지름 + 바깥지름)/2

4. 배관나사의 바깥지름

정답 2번

해설. ② 고압 배관용 탄소 강관(SPPH)은 호칭지름(A 또는 B)을 바깥지름에 대응시키고, 두께는 스케줄 번호(Sch)로 나타낸다. 같은 호칭지름이면 바깥지름이 일정하고 스케줄이 커질수록 안지름이 작아진다.
① 안지름, ③ 평균지름, ④ 나사 바깥지름은 호칭지름의 기준이 아니다.

76번

배관의 신축이음에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 슬리브형은 단식과 복식의 2종류가 있으며, 고온, 고압에 사용한다.

2. 루프형은 고압에 잘 견디며, 주로 고압증기의 옥외 배관에 사용한다.

3. 벨로즈형은 신축으로 인한 응력을 받지 않는다.

4. 스위블형은 온수 또는 저압증기의 배관에 사용하며, 큰 신축에 대하여는 누설의 염려가 있다.

정답 1번

해설. ① 슬리브형 신축이음은 단식·복식이 있으나 패킹으로 누설을 막으므로 고온·고압에는 부적합하고 저압 증기·온수 배관에 주로 쓴다.
② 루프형은 고압에 잘 견뎌 옥외 고압증기 배관에, ③ 벨로즈형은 주름관이 신축을 흡수해 응력을 받지 않으며, ④ 스위블형은 엘보의 비틀림을 이용해 온수·저압증기에 쓰나 큰 신축에서는 누설 우려가 있다.

77번

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

1. 내마모성이 적다.

2. 하중 연화온도가 높다.

3. 고온에서 부피변화가 크다.

4. 급열, 급냉에 대한 저항성이 적다.

정답 2번

해설. ② 고알루미나질 내화물(Al₂O₃ 50% 이상)은 내화도와 하중 연화온도가 높다.
또한 내마모성이 크고(①틀림), 고온에서 부피변화가 작으며(③틀림), 급열·급냉에 대한 저항성(내스폴링성)이 크다(④틀림).

78번

에너지이용 합리화법령에 따라 에너지사용량이 대통령령이 정하는 기준량 이상이 되는 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량 등의 사항을 언제까지 신고하여야 하는가?

1. 매년 1월 31일

2. 매년 3월 31일

3. 매년 6월 30일

4. 매년 12월 31일

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 제31조제1항: 에너지다소비사업자는 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량 등을 매년 1월 31일까지 에너지사용시설이 있는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고해야 한다.
에너지다소비사업자는 연간 에너지사용량이 2천 티오이 이상인 자이다(시행령 제35조).

79번

재생에너지법령상 바이오에너지가 아닌 것은?

1. 식물의 유지를 변환시킨 바이오디젤

2. 생물유기체를 변환시켜 얻어지는 연료

3. 폐기물의 소각열을 변환시킨 고체의 연료

4. 쓰레기매립장의 유기성폐기물을 변환시킨 매립지가스

정답 3번

해설. ③ 폐기물의 소각열을 변환시킨 에너지는 「재생에너지 개발ㆍ이용ㆍ보급 촉진법 시행령」 별표 1 제4호의 폐기물에너지에 해당하며 바이오에너지가 아니다.
① 동·식물 유지를 변환시킨 바이오디젤, ② 생물유기체를 변환시켜 얻는 연료, ④ 쓰레기매립장의 유기성폐기물을 변환시킨 매립지가스는 별표 1 제3호의 바이오에너지이다.
※ 현행 법령명에 맞게 문제를 고쳤다.

80번

보온이 안 된 어떤 물체의 단위면적당 손실열량이 1600kJ/m²이었는데, 보온한 후에 단위면적당 손실열량이 1200kJ/m²이라면 보온효율은 얼마인가?

1. 1.33

2. 0.75

3. 0.33

4. 0.25

정답 4번

해설. ④ 보온효율 = (보온 전 손실 − 보온 후 손실) ÷ 보온 전 손실
풀이: η = (1600 − 1200) ÷ 1600 = 400 ÷ 1600 = 0.25
② 0.75 는 보온 후/보온 전 손실 비이다.

81번

노통보일러에서 브레이징 스페이스란 무엇을 말하는가?

1. 노통과 가셋트 스테이와의 거리

2. 관군과 가셋트 스테이와의 거리

3. 동체와 노통 사이의 최소거리

4. 가셋트 스테이간의 거리

정답 1번

해설. ① 브레이징 스페이스(완충폭)는 노통보일러에서 경판에 부착한 가셋트 스테이의 하단과 노통 상부 사이의 거리로, 노통의 열팽창을 경판이 흡수할 수 있도록 두는 간격이다.
열사용기자재 검사기준 3.8: 경판 두께 13 mm 이하 230 mm 이상, 19 mm 초과 320 mm 이상 등으로 정한다.

82번

연관의 바깥지름이 75mm인 연관보일러 관판의 최소두께는 몇 mm 이상이어야 하는가?

1. 8.5

2. 9.5

3. 12.5

4. 13.5

정답 3번

해설. ③ 열사용기자재 검사기준 6.2: 연관 바깥지름 38~102 mm 인 연관보일러 관판의 최소두께 t = 5 + d/10 (d: 관구멍 지름, mm)
풀이: t = 5 + 75/10 = 12.5 mm
또한 관판 바깥지름에 따른 최소두께(1350 mm 이하 10 mm 등) 이상이어야 한다.

83번

보일러 부하의 급변으로 인하여 동 수면에서 작은 입자의 물방울이 증기와 혼입하여 튀어오르는 현상을 무엇이라고 하는가?

1. 캐리오버

2. 포밍

3. 프라이밍

4. 피팅

정답 3번

해설. ③ 프라이밍(비수)은 부하 급변·고수위 등으로 수면에서 물방울이 증기와 함께 튀어 오르는 현상이다.
② 포밍은 불순물·유지분으로 수면에 거품이 생기는 현상, ① 캐리오버는 프라이밍·포밍으로 물방울·불순물이 증기에 섞여 밖으로 운반되는 현상, ④ 피팅은 점식(국부 부식)이다.

84번

맞대기 용접이음에서 질량 120kg, 용접부의 길이가 3cm, 판의 두께가 2mm 라 할 때 용접부의 인장응력은 약 몇 MPa 인가?

1. 4.9

2. 19.6

3. 196

4. 490

정답 2번

해설. ② 인장응력 σ = W ÷ (t × l)
풀이: 하중 W = 120 kg × 9.8 m/s² = 1176 N
단면적 = 2 mm × 30 mm = 60 mm²
σ = 1176 ÷ 60 = 19.6 N/mm² = 19.6 MPa

85번

보일러에 스케일이 1mm 두께로 부착되었을 때 연료의 손실은 몇 % 인가?

1. 0.5

2. 1.1

3. 2.2

4. 4.7

정답 3번

해설. ③ 스케일은 열전도율이 강판의 수십 분의 1 정도로 작아 전열을 방해하며, 두께 1 mm 부착 시 연료 손실은 약 2.2% 로 본다.
스케일이 두꺼울수록 손실이 커지고 전열면 과열로 팽출·파열의 원인이 되므로 급수처리와 정기 청소가 필요하다.

86번

다음 중 용해 경도성분 제거방법으로 적절하지 않은 것은?

1. 침전법

2. 소다법

3. 석회법

4. 이온법

정답 1번

해설. ① 침전법은 현탁 고형물을 가라앉히는 물리적 처리로, 물에 녹아 있는 경도성분(Ca²⁺·Mg²⁺) 제거에는 적절하지 않다.
② 소다법(탄산나트륨), ③ 석회법(석회-소다법)은 약품으로 경도성분을 불용성 침전물로 바꿔 제거하고, ④ 이온교환법은 수지로 경도 이온을 Na⁺ 등으로 교환해 제거한다.

87번

급수펌프인 인젝터의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 구조가 간단하여 소형에 사용된다.

2. 별도의 소요동력이 필요하지 않다.

3. 송수량의 조절이 용이하다.

4. 소량의 고압증기로 다량의 급수가 가능하다.

정답 3번

해설. ③ 인젝터는 증기의 분사력으로 급수하므로 송수량 조절이 어렵다.
① 구조가 간단해 소형 보일러나 예비 급수장치로 쓰이고, ② 별도의 동력이 필요 없으며, ④ 소량의 고압증기로 다량의 급수가 가능하다. 급수 온도가 높으면(약 50℃ 이상) 작동이 불량해진다.

88번

보일러 사고의 원인 중 제작상의 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 재료불량

2. 구조 및 설계불량

3. 용접불량

4. 급수처리불량

정답 4번

해설. ④ 급수처리 불량은 운전·취급(관리)상의 원인이다.
① 재료 불량, ② 구조 및 설계 불량, ③ 용접 불량은 보일러 제작상의 원인이다. 취급상 원인으로는 저수위, 압력 초과, 급수처리 불량, 부식, 가스폭발 등이 있다.

89번

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(MPa), R : 접시모양 경판의 중앙부에서의 내면반지름(mm), σₐ : 재료의 허용인장응력(MPa), η : 경판자체의 이음효율, A : 부식여유(mm)이다.)

1. t = PR/(1.5σₐη) + A

2. t = 1.5PR/((σₐ + η)A)

3. t = PA/(1.5σₐη) + R

4. t = AR/(σₐη) + 1.5

정답 1번

해설. ① 열사용기자재 검사기준 5.3(3): 접시형 경판에 노통이 부착될 경우 t = PR/(1.5σₐη) + α (α: 부식여유)
노통이 없는 경우의 식 t = PRW/(2σₐη − 0.2P) + α 와 구별한다. ②·③·④ 는 기호의 위치가 틀린 식이다.

90번

노통보일러의 설명으로 틀린 것은?

1. 구조가 비교적 간단하다.

2. 노통에는 파형과 평형이 있다.

3. 내분식 보일러의 대표적인 보일러이다.

4. 코르니쉬 보일러와 랭카셔 보일러의 노통은 모두 1개이다.

정답 4번

해설. ④ 코르니쉬 보일러는 노통이 1개, 랭카셔 보일러는 노통이 2개이다.
①·②·③ 은 옳다. 노통보일러는 구조가 간단하고, 노통에는 파형과 평형이 있으며, 연소실이 동체 안에 있는 내분식 보일러의 대표이다.

91번

연관의 안지름이 140mm이고, 두께가 5mm일 때 연관의 최고사용압력은 약 몇 MPa 인가?

1. 1.12

2. 1.63

3. 2.25

4. 2.83

정답 2번

해설. ② 열사용기자재 검사기준 11.1: 연관의 최소두께 t = Pd/70 + 1.5 (P: MPa, d: 바깥지름 mm)
풀이: 바깥지름 d = 140 + 2 × 5 = 150 mm
5 = P × 150/70 + 1.5 → P = (5 − 1.5) × 70 ÷ 150 ≒ 1.63 MPa

92번

최고사용압력 1.5MPa, 파형 형상에 따른 정수(C)를 1100, 노통의 평균 안지름이 1100mm일 때, 파형노통 판의 최소 두께는 몇 mm 인가?

1. 12

2. 15

3. 24

4. 30

정답 2번

해설. ② 열사용기자재 검사기준 7.6.2: 파형노통의 최소두께 t = 10PD/C (P: MPa, D: 평균 안지름 mm)
풀이: t = 10 × 1.5 × 1100 ÷ 1100 = 15 mm
C 는 모리슨형 1100, 폭스형·브라운형 985 이다.

93번

다음 그림과 같이 길이가 L인 원통 벽에서 전도에 의한 열전달률 q[W]을 q = (Tᵢ − Tₒ)/R 로 나타낼 수 있다. 이 식 중 R을 그림에 주어진 rₒ, rᵢ, L로 표시하면? (단, k는 원통 벽의 열전도율이다.)

1. 2πL/(ln(rₒ/rᵢ)·k)

2. ln(rₒ/rᵢ)/(2πLk)

3. 2πL/(ln(rₒ − rᵢ)·k)

4. ln(rₒ − rᵢ)/(2πLk)

정답 2번

해설. ② 원통 벽의 전도 열전달률 q = 2πLk(Tᵢ − Tₒ)/ln(rₒ/rᵢ) 이므로 열저항 R = ln(rₒ/rᵢ)/(2πLk) 이다.
① 은 역수(열컨덕턴스 꼴)이고, ③·④ 는 반지름의 비가 아니라 차의 로그로 틀렸다.

94번

급수에서 ppm 단위에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 물 1mL중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것

2. 물 100mL중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것

3. 물 1000mL중에 함유한 시료의 양을 g으로 표시한 것

4. 물 1000mL중에 함유한 시료의 양을 mg으로 표시한 것

정답 4번

해설. ④ ppm(parts per million)은 백만분율로, 물 1 L(1000 mL, 약 1 kg) 중에 함유된 시료의 양을 mg 으로 나타낸 것(mg/L)이다.
① 은 g/mL, ② 는 mg/100 mL, ③ 은 g/L(= 1000 ppm) 이므로 틀리다. ppb 는 μg/L 이다.

95번

횡연관식 보일러에서 연관의 배열을 바둑판 모양으로 하는 주된 이유는?

1. 보일러 강도 증가

2. 증기발생 억제

3. 물의 원활한 순환

4. 연소가스의 원활한 흐름

정답 3번

해설. ③ 횡연관식 보일러에서 연관을 바둑판 모양으로 배열하면 관 사이로 물이 잘 흘러 보일러수의 순환이 원활해진다.
①·②·④ 는 연관 배열의 주된 이유가 아니다. 엇갈림(지그재그) 배열은 순환이 나빠진다.

96번

상당증발량이 5.5t/h, 연료소비량이 350kg/h인 보일러의 효율은 약 몇 % 인가? (단, 효율 산정 시 연료의 저위발열량 기준으로 하며, 값은 40000 kJ/kg 이다.)

1. 38

2. 52

3. 65

4. 89

정답 4번

해설. ④ η = 상당증발량 × 2257 ÷ (연료소비량 × 저위발열량)
풀이: η = 5500 × 2257 ÷ (350 × 40000) = 12413500 ÷ 14000000 ≒ 0.887 → 약 89 %
2257 kJ/kg 은 100℃ 물의 증발잠열(약 539 kcal/kg)이다.

97번

보일러 안전사고의 종류가 아닌 것은?

1. 노통, 수관, 연관 등의 파열 및 균열

2. 보일러 내의 스케일 부착

3. 동체, 노통, 화실의 압궤 및 수관, 연관 등 전열면의 팽출

4. 연도나 노 내의 가스폭발, 역화 그 외의 이상연소

정답 2번

해설. ② 스케일 부착은 전열을 방해하고 사고의 원인이 되기는 하나 그 자체는 사고가 아니라 급수처리 불량에 따른 장해이다.
① 파열·균열, ③ 압궤·팽출, ④ 가스폭발·역화·이상연소는 보일러 안전사고의 대표적인 종류이다.

98번

실제증발량이 1800kg/h인 보일러에서 상당증발량은 약 몇 kg/h 인가? (단, 증기엔탈피와 급수엔탈피는 각각 2780 kJ/kg, 80 kJ/kg 이다.)

1. 1210

2. 1480

3. 2020

4. 2150

정답 4번

해설. ④ 상당증발량 Gₑ = G × (h₂ − h₁) ÷ 2257
풀이: Gₑ = 1800 × (2780 − 80) ÷ 2257 = 4860000 ÷ 2257 ≒ 2153 kg/h → 약 2150 kg/h
2257 kJ/kg 은 100℃ 물의 증발잠열이다.

99번

노벽의 두께가 200mm이고, 그 외측은 75mm의 보온재로 보온되고 있다. 노벽의 내부온도가 400℃이고, 외측온도가 38℃일 경우 노벽의 면적이 10m² 라면 열손실은 약 몇 W인가? (단, 노벽과 보온재의 평균 열전도율은 각각 3.3 W/m·℃, 0.13 W/m·℃ 이다.)

1. 4678

2. 5678

3. 6678

4. 7678

정답 2번

해설. ② 다층 평판의 열손실 Q = A·ΔT ÷ Σ(L/k)
풀이: Σ(L/k) = 0.2/3.3 + 0.075/0.13 = 0.0606 + 0.5769 = 0.6375 m²·℃/W
Q = 10 × (400 − 38) ÷ 0.6375 ≒ 5678 W (두께는 m 로 환산)

100번

보일러 내처리를 위한 pH 조정제가 아닌 것은?

1. 수산화나트륨

2. 암모니아

3. 제1인산나트륨

4. 아황산나트륨

정답 4번

해설. ④ 아황산나트륨(Na₂SO₃)은 용존산소를 제거하는 탈산소제이며 pH 조정제가 아니다(히드라진·탄닌도 탈산소제).
① 수산화나트륨, ② 암모니아는 pH 를 높이는 알칼리 조정제, ③ 제1인산나트륨은 pH 를 낮추는 조정제로 쓰인다.

에너지관리기사 필기 2021년 1회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

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