에너지관리기사 필기 2021년 2회 기출문제 정답 및 해설

1번

다음 가스 중 저위발열량(MJ/kg)이 가장 낮은 것은?

1. 수소

2. 메탄

3. 일산화탄소

4. 에탄

정답 3번

해설. ③ 일산화탄소(CO)의 저위발열량은 약 10.1 MJ/kg으로 보기 중 가장 낮다.
① 수소는 약 120 MJ/kg으로 가장 높고, ② 메탄은 약 50 MJ/kg, ④ 에탄은 약 47.5 MJ/kg이다. 수소 함량이 많을수록 질량당 발열량이 크고, CO는 이미 산소와 일부 결합한 상태라 발열량이 작다.

2번

저질탄 또는 조분탄의 연소방식이 아닌 것은?

1. 분무식

2. 산포식

3. 쇄상식

4. 계단식

정답 1번

해설. ① 분무식은 액체연료를 미립화하여 태우는 방식으로, 저질탄·조분탄의 고체연료 연소방식이 아니다.
② 산포식(스토커로 뿌려 태움), ③ 쇄상식(체인 스토커), ④ 계단식(계단 화격자)은 모두 저질탄이나 입자가 큰 조분탄을 화격자 위에서 태우는 화격자 연소방식이다.

3번

프로판(C₃H₈) 및 부탄(C₄H₁₀)이 혼합된 LPG를 건조공기로 연소시킨 가스를 분석하였더니 CO₂ 11.32%, O₂ 3.76%, N₂ 84.92%의 부피 조성을 얻었다. LPG 중의 프로판의 부피는 부탄의 약 몇 배인가?

1. 8배

2. 11배

3. 15배

4. 20배

정답 2번

해설. ② 약 11배
풀이: 공급 O₂ = N₂×21/79 = 84.92×21/79 ≒ 22.57, 소비 O₂ = 22.57 − 3.76 = 18.81
프로판 x, 부탄 y라 하면 탄소수지 3x + 4y = 11.32, 산소수지 5x + 6.5y = 18.81 (C₃H₈ + 5O₂, C₄H₁₀ + 6.5O₂)
연립하면 x ≒ 3.35, y ≒ 0.318 → x/y ≒ 10.5 ≒ 11배

4번

폭굉(detonation)현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 확산이나 열전도의 영향을 주로 받는 기체역학적 현상이다.

2. 물질 내에 충격파가 발생하여 반응을 일으킨다.

3. 충격파에 의해 유지되는 화학 반응 현상이다.

4. 반응의 전파속도가 그 물질 내에서 음속보다 빠른 것을 말한다.

정답 1번

해설. ① 폭굉은 확산이나 열전도가 아니라 충격파에 의해 유지·전파되는 현상이므로 틀린 설명이다. 확산·열전도의 영향을 주로 받는 것은 음속보다 느린 일반 연소(폭연)이다.
②·③ 충격파가 발생해 반응을 일으키고 유지하며, ④ 전파속도가 음속보다 빠르다(약 1,000~3,500 m/s).

5번

연소실에서 연소된 연소가스의 자연통풍력을 증가시키는 방법으로 틀린 것은?

1. 연돌의 높이를 높인다.

2. 배기가스의 비중량을 크게 한다.

3. 배기가스 온도를 높인다.

4. 연도의 길이를 짧게 한다.

정답 2번

해설. ② 자연통풍력 Z = H(γa − γg)이므로 배기가스의 비중량 γg를 크게 하면 외기와의 차가 줄어 통풍력이 감소한다.
① 연돌을 높이면 H가 커지고, ③ 배기가스 온도를 높이면 γg가 작아지며, ④ 연도를 짧게 하면 마찰손실이 줄어 모두 통풍력이 증가한다.

6번

연돌에서의 배기가스 분석 결과 CO₂ 14.2%, O₂ 4.5%, CO 0%일 때 탄산가스의 최대량 [CO₂]max(%)는?

1. 10

2. 15

3. 18

4. 20

정답 3번

해설. ③ 18
풀이: 완전연소(CO 0%)일 때 [CO₂]max = 21×CO₂/(21 − O₂)
= 21×14.2/(21 − 4.5) = 298.2/16.5 ≒ 18.07 → 약 18%

7번

액체연료 연소장치 중 회전식 버너의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 분무각은 10~40° 정도이다.

2. 유량조절범위는 1 : 5 정도이다.

3. 자동제어에 편리한 구조로 되어있다.

4. 부속설비가 없으며 화염이 짧고 안정한 연소를 얻을 수 있다.

정답 1번

해설. ① 회전식(로터리) 버너의 분무각은 약 40~80°로 넓어 10~40°는 틀리다.
② 유량조절범위는 약 1:5, ③ 자동제어에 편리한 구조이고, ④ 별도 부속설비 없이 화염이 짧고 안정한 연소를 얻을 수 있다는 것은 회전식 버너의 특징이다.

8번

고체연료의 공업분석에서 고정탄소를 산출하는 식은?

1. 100 - [수분(%)+회분(%)+질소(%)]

2. 100 - [수분(%)+회분(%)+황분(%)]

3. 100 - [수분(%)+황분(%)+휘발분(%)]

4. 100 - [수분(%)+회분(%)+휘발분(%)]

정답 4번

해설. ④ 공업분석에서 고정탄소(%) = 100 − [수분(%) + 회분(%) + 휘발분(%)]이다.
질소·황분은 원소분석 항목이므로 ①·②·③처럼 고정탄소 산출식에 넣지 않는다. 연료비는 고정탄소/휘발분으로 구한다.

9번

액체연료가 갖는 일반적인 특징이 아닌 것은?

1. 연소온도가 높기 때문에 국부과열을 일으키기 쉽다.

2. 발열량은 높지만 품질이 일정하지 않다.

3. 화재, 역화 등의 위험이 크다.

4. 연소할 때 소음이 발생한다.

정답 2번

해설. ② 액체연료는 발열량이 높고 품질이 비교적 일정한 것이 장점이므로 '품질이 일정하지 않다'는 틀리다.
① 연소온도가 높아 국부과열을 일으키기 쉽고, ③ 인화·역화 등 화재 위험이 크며, ④ 버너 연소 시 소음이 발생하는 것은 액체연료의 일반적인 특징(단점)이다.

10번

황 2 kg을 완전연소시키는 데 필요한 산소의 양은 몇 Nm³인가? (단, S의 원자량은 32이다.)

1. 0.70

2. 1.00

3. 1.40

4. 3.33

정답 3번

해설. ③ 1.40 Nm³
풀이: S + O₂ → SO₂ 에서 황 1 kmol(32 kg)에 산소 1 kmol(22.4 Nm³)이 필요하다.
필요 O₂ = 2 kg × 22.4/32 = 1.40 Nm³

11번

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

1. 1 : 1 : 1

2. 1 : 2 : 1

3. 2 : 1 : 2

4. 2 : 1 : 3

정답 3번

해설. ③ 2H₂ + O₂ → 2H₂O 이므로 수소 : 산소 : 물의 몰비는 2 : 1 : 2이다.
①·②·④는 수소·산소·원자 수지가 맞지 않는다. (H₂ + ½O₂ → H₂O로 써도 비율은 같다.)

12번

폐열회수에 있어서 검토해야 할 사항이 아닌 것은?

1. 폐열의 증가 방법에 대해서 검토한다.

2. 폐열회수의 경제적 가치에 대해서 검토한다.

3. 폐열의 양 및 질과 이용 가치에 대해서 검토한다.

4. 폐열회수 방법과 이용 방안에 대해서 검토한다.

정답 1번

해설. ① 폐열은 줄여야 할 손실이므로 '폐열의 증가 방법'은 폐열회수에서 검토할 사항이 아니다.
② 경제적 가치, ③ 폐열의 양과 질(온도 수준) 및 이용 가치, ④ 회수 방법과 이용 방안은 폐열회수 계획 시 반드시 검토해야 할 사항이다.

13번

연소 배기가스의 분석결과 CO₂의 함량이 13.4%이다. 벙커C유(55 L/h)의 연소에 필요한 공기량은 약 몇 Nm³/min인가? (단, 벙커C유의 이론공기량은 12.5 Nm³/kg이고, 밀도는 0.93 g/cm³이며 [CO₂]max는 15.5%이다.)

1. 12.33

2. 49.03

3. 63.12

4. 73.99

정답 1번

해설. ① 12.33
풀이: 공기비 m = [CO₂]max/CO₂ = 15.5/13.4 ≒ 1.157
연료량 = 55 L/h × 0.93 kg/L = 51.15 kg/h
실제공기량 A = m·A₀·G = 1.157 × 12.5 × 51.15 ≒ 739.6 Nm³/h
→ 739.6/60 ≒ 12.33 Nm³/min

14번

탄소 1 kg을 완전연소시키는 데 필요한 공기량은 몇 Nm³인가?

1. 22.4

2. 11.2

3. 9.6

4. 8.89

정답 4번

해설. ④ 8.89 Nm³
풀이: C + O₂ → CO₂ 에서 탄소 12 kg당 O₂ 22.4 Nm³
이론산소량 O₀ = 22.4/12 ≒ 1.867 Nm³/kg
이론공기량 A₀ = O₀/0.21 = 1.867/0.21 ≒ 8.89 Nm³/kg

15번

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 잘 섞이는 가연성 액체(예: 알코올)는 물을 섞으면 가연성 성분의 증기압이 낮아져 인화점이 높아진다. 따라서 '증기압이 높아져 인화점이 낮아진다'는 틀리다.
① 착화온도가 낮을수록 위험하고, ② 비등점이 낮으면 증발이 쉬워 인화 위험이 크며, ③ 인화점이 낮은 연료는 대체로 착화온도도 낮다.

16번

다음 연소 반응식 중에서 틀린 것은?

1. CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

2. C₂H₆ + 3½O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

3. C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

4. C₄H₁₀ + 9O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

정답 4번

해설. ④ 부탄의 완전연소식은 C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O (또는 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O)이므로 산소 9몰은 틀리다.
① 메탄 CH₄ + 2O₂, ② 에탄 C₂H₆ + 3.5O₂, ③ 프로판 C₃H₈ + 5O₂는 모두 산소 수지가 맞다. CₘHₙ의 산소량은 m + n/4이다.

17번

매연을 발생시키는 원인이 아닌 것은?

1. 통풍력이 부족할 때

2. 연소실 온도가 높을 때

3. 연료를 너무 많이 투입했을 때

4. 공기와 연료가 잘 혼합되지 않을 때

정답 2번

해설. ② 연소실 온도가 높으면 연소가 잘 되어 매연이 줄어든다. 매연은 연소실 온도가 낮을 때 발생한다.
① 통풍력 부족, ③ 연료 과다 투입, ④ 공기와 연료의 혼합 불량은 모두 불완전연소를 일으켜 매연 발생의 원인이 된다.

18번

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 커지면 발열량이 큰 수소의 비율이 줄어들어 발열량은 감소한다.
①·②·④와 달리 C/H비와 발열량은 반대로 움직인다. 또 C/H비가 크면 매연이 생기기 쉽고 휘도가 높은 화염이 된다.

19번

기체 연료의 저장방식이 아닌 것은?

1. 유수식

2. 고압식

3. 가열식

4. 무수식

정답 3번

해설. ③ 가열식은 기체연료의 저장방식이 아니다.
가스홀더(저장방식)에는 ① 물통 위에 뚜껑을 띄우는 유수식, ④ 물을 쓰지 않고 피스톤으로 밀봉하는 무수식, ② 구형·원통형 탱크에 압축 저장하는 고압식이 있다.

20번

CH₄와 공기를 사용하는 열설비의 온도를 높이기 위해 산소(O₂)를 추가로 공급하였다. 연료 유량 10 Nm³/h의 조건에서 완전연소가 이루어졌으며, 수증기 응축 후 배기가스에서 계측된 산소의 농도가 5%이고 이산화탄소(CO₂)의 농도가 10%라면, 추가로 공급된 산소의 유량은 약 몇 Nm³/h인가?

1. 2.4

2. 2.9

3. 3.4

4. 3.9

정답 1번

해설. ① 2.4 Nm³/h
풀이: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, CO₂ = 10 Nm³/h
건배기가스 중 CO₂ 10%이므로 건가스량 = 100 Nm³/h → O₂ 5, N₂ 85 Nm³/h
공기로 들어온 O₂ = 85×21/79 ≒ 22.59
필요 O₂ = 이론 20 + 잔류 5 = 25
추가 O₂ = 25 − 22.59 ≒ 2.4 Nm³/h

21번

노즐에서 임계상태에서의 압력을 Pc, 비체적을 vc, 최대유량을 Gc, 비열비를 k라 할 때, 임계단면적에 대한 식으로 옳은 것은?

1. 2Gc√(vc/(kPc))

2. Gc√(vc/(2kPc))

3. Gc√(vc/(kPc))

4. Gc√(2vc/(kPc))

정답 3번

해설. ③ 임계상태에서 유속은 음속 wc = √(kP_cv_c)이다.
연속식 Gc = A·wc/vc 에서 A = Gc·vc/√(kP_cv_c) = Gc√(vc/(kPc))
①은 2배, ②·④는 근호 안에 2가 잘못 들어가 있다.

22번

초기체적이 Vi 상태에 있는 피스톤이 외부로 일을 하여 최종적으로 체적이 Vf인 상태로 되었다. 다음 중 외부로 가장 많은 일을 한 과정은? (단, n은 폴리트로픽 지수이다.)

1. 등온 과정

2. 정압 과정

3. 단열 과정

4. 폴리트로픽 과정(n＞0)

정답 2번

해설. ② 같은 Vi → Vf 팽창에서 외부로 한 일 W = ∫PdV는 P-V 선도 아래 면적이다. 정압과정은 압력이 처음 압력 그대로 유지되므로 면적이 가장 크다.
① 등온(PV=일정), ④ 폴리트로픽(n>0), ③ 단열(PVᵏ=일정) 순으로 팽창 중 압력이 떨어지므로 일이 작아지며, 단열과정이 가장 작다.

23번

20℃의 물 10kg을 대기압 하에서 100℃의 수증기로 완전히 증발시키는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 수증기의 증발 잠열은 2257 kJ/kg이고 물의 평균비열은 4.2 kJ/kg·K 이다.)

1. 800

2. 6190

3. 25930

4. 61900

정답 3번

해설. ③ 25930 kJ
풀이: 현열 Q₁ = mcΔt = 10 × 4.2 × (100 − 20) = 3360 kJ
잠열 Q₂ = m·r = 10 × 2257 = 22570 kJ
Q = Q₁ + Q₂ = 3360 + 22570 = 25930 kJ

24번

30℃에서 기화잠열이 173kJ/kg 인 어떤 냉매의 포화액-포화증기 혼합물 4kg을 가열하여 건도가 20%에서 70%로 증가되었다. 이 과정에서 냉매의 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K인가?

1. 11.5

2. 2.31

3. 1.14

4. 0.29

정답 3번

해설. ③ 1.14 kJ/K
풀이: 증발 과정은 등온(30℃ = 303.15 K)이므로 ΔS = Q/T
Q = m·Δx·r = 4 × (0.7 − 0.2) × 173 = 346 kJ
ΔS = 346/303.15 ≒ 1.14 kJ/K

25번

랭킨사이클에 과열기를 설치할 경우 과열기의 영향으로 발생하는 현상에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 열이 공급되는 평균 온도가 상승한다.

2. 열효율이 증가한다.

3. 터빈 출구의 건도가 높아진다.

4. 펌프일이 증가한다.

정답 4번

해설. ④ 과열기는 보일러에서 나온 포화증기를 더 가열하는 장치로, 급수를 압축하는 펌프일에는 영향이 없다.
① 열공급 평균온도가 상승하여 ② 열효율이 증가하고, ③ 터빈 출구 증기의 건도가 높아져 날개 부식이 줄어드는 것이 과열의 효과이다.

26번

증기터빈에서 상태 ⓐ의 증기를 규정된 압력까지 단열에 가깝게 팽창 시켰다. 이 때 증기터빈 출구에서의 증기 상태는 그림의 각각 ⓑ, ⓒ, ⓓ, ⓔ이다. 이 중 터빈의 효율이 가장 좋을 때 출구의 증기 상태로 옳은 것은?

1. ⓑ

2. ⓒ

3. ⓓ

4. ⓔ

정답 1번

해설. ① 단열팽창에서 손실이 없을수록(가역 단열에 가까울수록) 엔트로피 증가가 작아 출구 상태가 ⓐ의 바로 아래(수직선)에 온다. 따라서 엔트로피가 변하지 않은 ⓑ가 터빈 효율이 가장 좋을 때이다.
ⓒ→ⓓ→ⓔ로 갈수록 마찰 등 비가역 손실로 엔트로피가 커지고 출구 엔탈피가 높아져 터빈 일이 줄어든다.

27번

몰리에르 선도(세로축: 엔탈피, 가로축: 엔트로피)에서 가역 단열과정을 나타내는 선의 형태로 옳은 것은?

1. 엔탈피축에 평행하다.

2. 기울기가 양수(+)인 곡선이다.

3. 기울기가 음수(-)인 곡선이다.

4. 엔트로피축에 평행하다.

정답 1번

해설. ① 가역 단열과정은 등엔트로피(ds = 0) 과정이므로 몰리에르 선도에서 엔트로피가 일정한 수직선, 즉 엔탈피축(세로축)에 평행한 직선이다.
②·③ 곡선은 등압선·등온선 등 다른 상태변화선이고, ④ 엔트로피축에 평행한 선은 엔탈피가 일정한 교축(등엔탈피)과정이다.

28번

정압과정에서 어느 한 계(system)에 전달된 열량은 그 계에서 어떤 상태량의 변화량과 양이 같은가?

1. 내부에너지

2. 엔트로피

3. 엔탈피

4. 절대일

정답 3번

해설. ③ 정압과정에서 δq = dh − vdP 이고 dP = 0 이므로 q = Δh, 즉 전달열량은 엔탈피 변화량과 같다.
① 내부에너지 변화와 같은 것은 정적과정의 열량이고, ② 엔트로피 변화는 열량을 온도로 나눈 값이며, ④ 정압과정의 절대일은 PΔV로 열량과 다르다.

29번

노점온도(dew point temperature)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 공기, 수증기의 혼합물에서 수증기의 분압에 대한 수증기 과열상태 온도

2. 공기, 가스의 혼합물에서 가스의 분압에 대한 가스의 과냉상태 온도

3. 공기, 수증기의 혼합물을 가열시켰을 때 증기가 없어지는 온도

4. 공기, 수증기의 혼합물에서 수증기의 분압에 해당하는 수증기의 포화온도

정답 4번

해설. ④ 노점온도는 습공기를 냉각할 때 수증기가 응축되기 시작하는 온도로, 수증기 분압에 해당하는 포화온도이다.
① 과열상태 온도, ② 가스의 과냉 온도는 정의가 아니며, ③ 가열하면 상대습도가 낮아질 뿐 노점과 관계없다.

30번

온도와 관련된 설명으로 틀린 것은?

1. 온도 측정의 타당성에 대한 근거는 열역학 제0법칙이다.

2. 온도가 0℃에서 10℃로 변화하면, 절대온도는 0K에서 283.15K로 변화한다.

3. 섭씨온도는 물의 어는점과 끓는점을 기준으로 삼는다.

4. SI 단위계에서 온도의 단위는 켈빈 단위를 사용한다.

정답 2번

해설. ② 0℃는 273.15 K이므로 0℃→10℃ 변화 시 절대온도는 273.15 K→283.15 K로 변한다. '0 K에서'라는 설명이 틀렸다.
① 온도 측정의 근거는 열역학 제0법칙, ③ 섭씨온도는 물의 어는점·끓는점 기준, ④ SI 온도 단위는 켈빈(K)으로 모두 옳다.

31번

물의 임계 압력에서의 잠열은 몇 kJ/kg 인가?

1. 0

2. 333

3. 418

4. 2260

정답 1번

해설. ① 임계점(약 22.06 MPa, 374℃)에서는 포화액과 포화증기의 구별이 없어져 증발잠열이 0 kJ/kg이 된다.
④ 2260 kJ/kg은 대기압(100℃)의 증발잠열, ② 333 kJ/kg은 얼음의 융해잠열 정도의 값이고, ③ 418은 물 100℃의 엔탈피 정도다.

32번

이상기체가 'Pvⁿ = 일정' 과정을 가지고 변하는 경우에 적용할 수 있는 식으로 옳은 것은? (단, q : 단위 질량당 공급된 열량, u : 단위 질량당 내부에너지, T : 온도, P : 압력, v : 비체적, R : 기체상수, n : 상수이다.)

1. δq = du + nRdT/(1 − n)

2. δq = du + RdT/(1 − n)

3. δq = du + (1 − n)RdT/n

4. δq = du + (1 − n)RdT

정답 2번

해설. ② 1법칙 δq = du + Pdv 이고, Pvⁿ = C 에서 Pdv = RdT/(1 − n) 이므로 δq = du + RdT/(1 − n) 이다.
(유도: Pv = RT 미분 → Pdv + vdP = RdT, vdP = −nPdv 를 대입하면 (1 − n)Pdv = RdT)
①·③·④는 이 관계와 계수가 다르다.

33번

증기압축 냉동사이클을 사용하는 냉동기에서 냉매의 상태량은 압축 전·후 엔탈피가 각각 379.11 kJ/kg와 424.77 kJ/kg이고 교축팽창 후 엔탈피가 241.46kJ/kg 이다. 압축기의 효율이 80%, 소요 동력이 4.14kW라면 이 냉동기의 냉동용량은 약 몇 kW 인가?

1. 6.98

2. 9.98

3. 12.98

4. 15.98

정답 2번

해설. ② 9.98 kW
풀이: 이론 압축일 = 424.77 − 379.11 = 45.66 kJ/kg
실제 압축일 = 45.66/0.8 = 57.075 kJ/kg
냉매 유량 = 4.14/57.075 ≒ 0.0725 kg/s
냉동효과 = 379.11 − 241.46 = 137.65 kJ/kg
냉동용량 = 0.0725 × 137.65 ≒ 9.98 kW

34번

열역학 관계식 TdS = dH – VdP에서 용량성 상태량(extensive property)이 아닌 것은? (단, S : 엔트로피, H : 엔탈피, V : 체적, P : 압력, T : 절대온도이다.)

1. S

2. H

3. V

4. P

정답 4번

해설. ④ 압력 P는 계의 크기(질량)와 관계없는 강도성 상태량이다.
① 엔트로피 S, ② 엔탈피 H, ③ 체적 V는 질량에 비례하는 용량성(종량성) 상태량이다. 온도 T도 강도성 상태량이다.

35번

다음과 같은 압축비와 차단비를 가지고 공기로 작동되는 디젤사이클 중에서 효율이 가장 높은 것은? (단, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

1. 압축비 : 11, 차단비 : 2

2. 압축비 : 11, 차단비 : 3

3. 압축비 : 13, 차단비 : 2

4. 압축비 : 13, 차단비 : 3

정답 3번

해설. ③ 압축비 13, 차단비 2
풀이: ηd = 1 − (1/εᵏ⁻¹)·(σᵏ − 1)/{k(σ − 1)}, k = 1.4
① 11·2 → 55.1%, ② 11·3 → 50.0%, ③ 13·2 → 58.0%, ④ 13·3 → 53.2%
압축비가 클수록, 차단비(단절비)가 작을수록 디젤사이클 효율이 높다.

36번

가스동력 사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 에릭슨 사이클은 2개의 정압과정과 2개의 단열과정으로 구성된다.

2. 스털링 사이클은 2개의 등온과정과 2개의 정적과정으로 구성된다.

3. 아스킨스 사이클은 2개의 단열과정과 정적 및 정압과정으로 구성된다.

4. 르누아 사이클은 정적과정으로 급열하고 정압과정으로 방열하는 사이클이다.

정답 1번

해설. ① 에릭슨 사이클은 2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구성된다. 2개의 정압과정과 2개의 단열과정은 브레이턴 사이클이다.
② 스털링(등온 2 + 정적 2), ③ 앳킨슨(아스킨스, 단열 2 + 정적가열·정압방열), ④ 르누아(정적가열·단열팽창·정압방열)는 옳다.

37번

압력 3000 kPa, 온도 400℃인 증기의 내부에너지가 2926 kJ/kg이고 엔탈피는 3230 kJ/kg이다. 이 상태에서 비체적은 약 몇 m³/kg인가?

1. 0.0303

2. 0.0606

3. 0.101

4. 0.303

정답 3번

해설. ③ 0.101 m³/kg
풀이: h = u + Pv 에서 v = (h − u)/P
= (3230 − 2926) kJ/kg ÷ 3000 kPa = 304/3000 ≒ 0.101 m³/kg (kJ/kPa = m³)

38번

110kPa, 20℃의 공기가 반지름 20cm, 높이 40cm인 원통형 용기 안에 채워져 있다. 이 공기의 무게는 몇 N 인가? (단, 공기의 기체상수는 287 J/kg·K 이다.)

1. 0.066

2. 0.64

3. 6.7

4. 66

정답 2번

해설. ② 0.64 N
풀이: V = πr²h = π × 0.2² × 0.4 ≒ 0.0503 m³
m = PV/(RT) = 110000 × 0.0503/(287 × 293.15) ≒ 0.0657 kg
무게 W = mg = 0.0657 × 9.81 ≒ 0.64 N

39번

냉동효과가 200kJ/kg인 냉동사이클에서 4kW의 열량을 제거하는 데 필요한 냉매 순환량은 몇 kg/min 인가?

1. 0.02

2. 0.2

3. 0.8

4. 1.2

정답 4번

해설. ④ 1.2 kg/min
풀이: 냉매 순환량 G = 냉동능력/냉동효과 = 4 kW ÷ 200 kJ/kg = 0.02 kg/s
0.02 kg/s × 60 = 1.2 kg/min
① 0.02는 kg/s 단위의 값이다.

40번

냉매가 갖추어야 하는 요건으로 거리가 먼 것은?

1. 증발잠열이 작아야 한다.

2. 화학적으로 안정되어야 한다.

3. 임계온도가 높아야 한다.

4. 증발온도에서 압력이 대기압보다 높아야 한다.

정답 1번

해설. ① 냉매는 증발잠열이 커야 적은 냉매 순환량으로 큰 냉동효과를 얻을 수 있으므로 '증발잠열이 작아야 한다'는 틀리다.
② 화학적 안정, ③ 상온에서 응축이 쉽도록 높은 임계온도, ④ 증발압력이 대기압보다 높아 공기가 새어 들지 않는 것은 냉매의 구비조건이다.

41번

용적식 유량계에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 적산유량의 측정에 적합하다.

2. 고점도에는 사용할 수 없다.

3. 발신기 전후에 직관부가 필요하다.

4. 측정유체의 맥동에 의한 영향이 크다.

정답 1번

해설. ① 용적식 유량계는 일정 용적의 계량실로 유체를 퍼내듯 횟수를 세므로 적산유량 측정에 적합하다.
② 고점도 유체에도 정밀 측정이 가능하고, ③ 유속분포 영향을 받지 않아 직관부가 필요 없으며, ④ 맥동의 영향이 적다.

42번

1차 지연 요소에서 시정수 T가 클수록 응답속도는 어떻게 되는가?

1. 일정하다.

2. 빨라진다.

3. 느려진다.

4. T와 무관하다.

정답 3번

해설. ③ 1차 지연 요소의 응답은 y = K(1 − e^(−t/T))로, 시정수 T가 클수록 목표치의 63.2%에 도달하는 시간이 길어져 응답속도는 느려진다.
①·②·④와 달리 응답속도는 T에 반비례한다.

43번

압력 측정에 사용되는 액체의 구비조건 중 틀린 것은?

1. 열팽창계수가 클 것

2. 모세관 현상이 작을 것

3. 점성이 작을 것

4. 일정한 화학성분을 가질 것

정답 1번

해설. ① 액주식 압력계의 액체는 온도 변화에 따른 밀도·체적 변화가 작아야 하므로 열팽창계수가 작아야 한다.
② 모세관 현상이 작을 것, ③ 점성이 작을 것, ④ 일정한 화학성분을 가질 것은 모두 액체의 구비조건이다. 그 밖에 증발·흡습이 적어야 한다.

44번

차압식 유량계에 있어 조리개 전후의 압력차이가 P₁에서 P₂로 변할 때, 유량은 Q₁에서 Q₂로 변했다. Q₂에 대한 식으로 옳은 것은? (단, P₂ = 2P₁이다.)

1. Q₂ = Q₁

2. Q₂ = √2·Q₁

3. Q₂ = 2Q₁

4. Q₂ = 4Q₁

정답 2번

해설. ② 차압식 유량계에서 유량 Q는 차압의 제곱근에 비례한다(Q ∝ √ΔP).
Q₂/Q₁ = √(P₂/P₁) = √2 → Q₂ = √2·Q₁
① 1배, ③ 2배, ④ 4배는 이 관계에 맞지 않는다.

45번

다음 중 1000℃ 이상의 고온체의 연속 측정에 가장 적합한 온도계는?

1. 저항 온도계

2. 방사 온도계

3. 바이메탈식 온도계

4. 액체압력식 온도계

정답 2번

해설. ② 방사 온도계는 물체의 복사에너지를 비접촉으로 측정하므로 1000℃ 이상 고온체의 연속 측정에 적합하다.
① 저항 온도계(백금 약 500℃ 이하), ③ 바이메탈식 온도계, ④ 액체압력식 온도계는 저·중온용이라 고온 측정에 쓰지 않는다.

46번

가스분석계의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 적정한 시료가스의 채취장치가 필요하다.

2. 선택성에 대한 고려가 필요 없다.

3. 시료가스의 온도 및 압력의 변화로 측정오차를 유발할 우려가 있다.

4. 계기의 교정에는 화학분석에 의해 검정된 표준시료 가스를 이용한다.

정답 2번

해설. ② 가스분석계는 측정 성분 외의 다른 가스(간섭 성분)의 영향을 받을 수 있으므로 선택성을 반드시 고려해야 한다.
① 적정한 시료 채취장치가 필요하고, ③ 시료가스의 온도·압력 변화가 오차를 일으키며, ④ 교정에는 검정된 표준가스를 쓴다.

47번

다음 중 습도계의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

1. 모발 습도계

2. 듀셀 노점계

3. 초음파식 습도계

4. 전기저항식 습도계

정답 3번

해설. ③ 초음파식은 유량계·액면계 등에 쓰이는 방식이며 일반적인 습도계의 종류로 거리가 멀다.
① 모발 습도계(모발의 신축), ② 듀셀 노점계(염화리튬 가열식 노점계), ④ 전기저항식 습도계(흡습 물질의 저항 변화)는 습도계의 종류이다.

48번

편차의 정(+), 부(-)에 의해서 조작신호가 최대, 최소가 되는 제어동작은?

1. 온·오프동작

2. 다위치동작

3. 적분동작

4. 비례동작

정답 1번

해설. ① 온·오프(2위치) 동작은 편차가 +이면 조작신호 최대(ON), −이면 최소(OFF)로만 동작하는 불연속 동작이다.
② 다위치동작은 여러 단계, ③ 적분동작은 편차의 적분값, ④ 비례동작은 편차 크기에 비례해 조작량을 연속적으로 바꾼다.

49번

액면계에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 유리관식 액면계는 경유탱크의 액면을 측정하는 것이 가능하다.

2. 부자식은 액면이 심하게 움직이는 곳에는 사용하기 곤란하다.

3. 차압식 유량계는 정밀도가 좋아서 액면제어용으로 가장 많이 사용된다.

4. 편위식 액면계는 아르키메데스의 원리를 이용하는 액면계이다.

정답 3번

해설. ③ 차압식 유량계는 유량을 재는 기기이고, 액면제어용으로 가장 많이 쓰인다고 할 수 없으므로 틀린 설명이다. 보일러 등의 액면제어에는 부자식·전극식 등도 널리 쓰인다.
① 유리관식은 경유탱크 등의 액면 측정에 쓰이고, ② 부자식은 액면 요동이 심한 곳에는 곤란하며, ④ 편위식은 아르키메데스의 원리(부력)를 이용한다.

50번

20L인 물의 온도를 15℃에서 80℃로 상승시키는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가?

1. 4200

2. 5400

3. 6300

4. 6900

정답 2번

해설. ② 약 5400 kJ
풀이: 물 20 L = 20 kg, Q = mcΔt
= 20 × 4.186 × (80 − 15) ≒ 5442 kJ ≒ 5400 kJ
(비열을 4.2 kJ/kg·K로 하면 5460 kJ로 역시 ②에 가장 가깝다.)

51번

피토관에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 5m/s 이하의 기체에서는 적용하기 힘들다.

2. 먼지나 부유물이 많은 유체에는 부적당하다.

3. 피토관의 머리 부분은 유체의 방향에 대하여 수직으로 부착한다.

4. 흐름에 대하여 충분한 강도를 가져야 한다.

정답 3번

해설. ③ 피토관의 머리(선단) 부분은 유체의 흐름 방향에 대하여 평행하게(정면으로 마주 보게) 부착해야 전압을 바르게 측정할 수 있다. 수직 부착은 틀리다.
① 5 m/s 이하의 저속 기체에서는 동압이 작아 적용이 어렵고, ② 먼지·부유물이 많으면 구멍이 막히며, ④ 흐름에 견딜 강도가 필요하다.

52번

다음 중 압력식 온도계가 아닌 것은?

1. 액체팽창식 온도계

2. 열전 온도계

3. 증기압식 온도계

4. 가스압력식 온도계

정답 2번

해설. ② 열전 온도계는 두 금속 접점의 열기전력을 이용하는 전기식 온도계로 압력식이 아니다.
압력식 온도계에는 밀폐된 감온부 유체의 압력 변화를 이용하는 ① 액체팽창식, ③ 증기압식, ④ 가스압력식이 있다.

53번

방사고온계의 장점이 아닌 것은?

1. 고온 및 이동물체의 온도측정이 쉽다.

2. 측정시간의 지연이 작다.

3. 발신기를 이용한 연속기록이 가능하다.

4. 방사율에 의한 보정량이 작다.

정답 4번

해설. ④ 방사고온계는 측정 대상의 방사율에 따라 지시값이 크게 달라지므로 방사율 보정량이 큰 것이 단점이다.
① 고온·이동물체 측정이 쉽고, ② 비접촉이라 측정 지연이 작으며, ③ 발신기를 이용한 연속 기록이 가능한 것은 장점이다.

54번

기체 크로마토그래피에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 캐리어 기체로는 수소, 질소 및 헬륨 등이 사용된다.

2. 충전재로는 활성탄, 알루미나 및 실리카겔 등이 사용된다.

3. 기체의 확산속도 특성을 이용하여 기체의 성분을 분리하는 물리적인 가스분석기이다.

4. 적외선 가스분석기에 비하여 응답속도가 빠르다.

정답 4번

해설. ④ 기체 크로마토그래피는 시료를 칼럼에서 분리한 뒤 검출하므로 적외선 가스분석기보다 응답속도가 느리다.
① 캐리어가스로 H₂·N₂·He 등, ② 충전재로 활성탄·알루미나·실리카겔 등을 쓰며, ③ 칼럼 통과 속도(흡착·확산) 차이로 성분을 분리한다.

55번

다이어프램 압력계의 특징이 아닌 것은?

1. 점도가 높은 액체에 부적합하다.

2. 먼지가 함유된 액체에 적합하다.

3. 대기압과의 차가 적은 미소압력의 측정에 사용한다.

4. 다이어프램으로 고무, 스테인리스 등의 탄성체 박판이 사용된다.

정답 1번

해설. ① 다이어프램 압력계는 격막이 유체와 계기를 분리하므로 점도가 높은 액체나 부식성 유체 측정에도 적합하다. '부적합하다'가 틀렸다.
② 먼지 함유 유체, ③ 대기압과의 차가 적은 미소압력 측정에 쓰이고, ④ 격막으로 고무·스테인리스 등 탄성 박판을 쓴다.

56번

열전대(thermocouple)는 어떤 원리를 이용한 온도계인가?

1. 열팽창율 차

2. 전위 차

3. 압력 차

4. 전기저항 차

정답 2번

해설. ② 열전대는 서로 다른 두 금속을 접합해 양 접점에 온도차를 주면 열기전력(전위차)이 생기는 제베크 효과를 이용한다.
① 열팽창률 차는 바이메탈 온도계, ③ 압력 차는 압력식 온도계, ④ 전기저항 차는 저항 온도계의 원리이다.

57번

액주식 압력계의 종류가 아닌 것은?

1. U자관형

2. 경사관식

3. 단관형

4. 벨로즈식

정답 4번

해설. ④ 벨로즈식은 주름관의 탄성 변위를 이용하는 탄성식 압력계이다.
① U자관형, ② 경사관식, ③ 단관형은 액주의 높이 차로 압력을 재는 액주식 압력계이며, 그 밖에 링밸런스식(환상천평식)도 액주식에 속한다.

58번

불규칙하게 변하는 주변 온도와 기압 등이 원인이 되며, 측정 횟수가 많을수록 오차의 합이 0에 가까운 특징이 있는 오차의 종류는?

1. 개인오차

2. 우연오차

3. 과오오차

4. 계통오차

정답 2번

해설. ② 우연오차는 주변 온도·기압 등 불규칙한 원인으로 생기며 +, −가 무작위로 나타나 측정 횟수가 많을수록 오차의 합이 0에 가까워진다.
① 개인오차와 ④ 계통오차는 일정한 경향(치우침)을 가져 반복해도 없어지지 않고, ③ 과오오차는 측정자의 실수로 생긴다.

59번

차압식 유량계의 종류가 아닌 것은?

1. 벤투리

2. 오리피스

3. 터빈유량계

4. 플로우노즐

정답 3번

해설. ③ 터빈유량계는 유체의 흐름으로 날개차를 회전시켜 회전수로 유량을 재는 유속식(용적식에 가까운) 유량계이다.
① 벤투리, ② 오리피스, ④ 플로우노즐은 조리개 전후 차압으로 유량을 구하는 차압식 유량계이다.

60번

다음 중 송풍량을 일정하게 공급하려고 할 때 가장 적당한 제어방식은?

1. 프로그램제어

2. 비율제어

3. 추종제어

4. 정치제어

정답 4번

해설. ④ 목표값이 시간에 따라 변하지 않는 일정한 값인 제어는 정치제어이므로, 송풍량을 일정하게 공급하는 데 적당하다.
① 프로그램제어는 목표값이 미리 정한 시간 계획에 따라 변하고, ② 비율제어는 다른 양과 일정 비율을 유지하며, ③ 추종제어는 임의로 변하는 목표값을 따라간다.

61번

에너지이용 합리화법령에 따라 자발적 협약체결기업에 대한 지원을 받기 위해 에너지사용자와 정부 간 자발적 협약의 평가기준에 해당하지 않는 것은?

1. 계획 대비 달성률 및 투자실적

2. 에너지이용 합리화 자금 활용실적

3. 자원 및 에너지의 재활용 노력

4. 에너지절감량 또는 에너지의 합리적인 이용을 통한 온실가스배출 감축량

정답 2번

해설. ② 「에너지이용 합리화법 시행규칙」 제26조제2항의 자발적 협약 평가기준은 ㉠ 에너지절감량 또는 온실가스배출 감축량, ㉡ 계획 대비 달성률 및 투자실적, ㉢ 자원 및 에너지의 재활용 노력, ㉣ 그 밖에 에너지절감·온실가스배출 감축에 관한 사항이다.
'에너지이용 합리화 자금 활용실적'은 평가기준에 없다. ①·③·④는 평가기준에 해당한다.

62번

소성가마 내 열의 전열방법으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 복사

2. 전도

3. 전이

4. 대류

정답 3번

해설. ③ 열의 전달방법은 전도·대류·복사 세 가지이며 '전이'는 전열방법이 아니다.
소성가마에서는 ① 복사(고온 화염·벽면에서의 복사), ② 전도(피소성물·벽체 내부), ④ 대류(연소가스의 흐름)로 열이 전달된다.

63번

도염식 가마(down draft kiln)에서 불꽃의 진행방향으로 옳은 것은?

1. 불꽃이 올라가서 가마천장에 부딪쳐 가마바닥의 흡입구멍으로 빠진다.

2. 불꽃이 처음부터 가마바닥과 나란하게 흘러 굴뚝으로 나간다.

3. 불꽃이 연소실에서 위로 올라가 천장에 닿아서 수평으로 흐른다.

4. 불꽃의 방향이 일정하지 않으나 대개 가마 밑에서 위로 흘러나간다.

정답 1번

해설. ① 도염식(꺾임불꽃) 가마는 연소실의 불꽃이 위로 올라가 천장에 부딪친 뒤 아래로 내려와 가마 바닥의 흡입구멍을 거쳐 연도·굴뚝으로 빠진다. 온도 분포가 균일하다.
② 바닥과 나란히 흐르는 것은 횡염식, ③·④처럼 아래에서 위로 흘러나가는 것은 승염식 가마의 불꽃 흐름이다.

64번

아래는 에너지이용 합리화법령상 에너지의 수급차질에 대비하기 위하여 산업통상부장관 및 기후에너지환경부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자의 기준이다. ( )에 들어갈 용어는?
연간 ( ) 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자

1. 1천

2. 5천

3. 1만

4. 2만

정답 4번

해설. ④ 2만
「에너지이용 합리화법 시행령」 제12조제1항에 따른 에너지저장의무 부과대상자는 전기사업자, 도시가스사업자, 석탄가공업자, 집단에너지사업자, 연간 2만 석유환산톤(TOE) 이상의 에너지를 사용하는 자이다.
①·②·③은 기준량이 틀리다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 시행령 기준에 맞게 부과 주체를 고쳤다.

65번

다음 중 에너지이용 합리화법령에 따른 검사대상기기에 해당하는 것은?

1. 정격용량이 0.5MW인 철금속가열로

2. 가스사용량이 20kg/h 인 소형 온수보일러

3. 최고사용압력이 0.1MPa이고, 전열면적이 4m²인 강철제 보일러

4. 최고사용압력이 0.1MPa이고, 동체 안지름이 300mm이며, 길이가 500mm인 강철제 보일러

정답 2번

해설. ② 소형 온수보일러는 가스사용량이 17 kg/h(도시가스 232.6 kW)를 초과하면 검사대상기기이므로 20 kg/h는 해당한다(시행규칙 별표 3의3).
① 철금속가열로는 정격용량 0.58 MW 초과만 해당, ③ 최고사용압력 0.1 MPa 이하·전열면적 5 m² 이하, ④ 최고사용압력 0.1 MPa 이하·동체 안지름 300 mm 이하·길이 600 mm 이하인 강철제 보일러는 제외된다.

66번

샤모트(chamotte) 벽돌의 원료로서 샤모트 이외의 가소성 생점토(生粘土)를 가하는 주된 이유는?

1. 치수 안정을 위하여

2. 열전도성을 좋게 하기 위하여

3. 성형 및 소결성을 좋게 하기 위하여

4. 건조 소성, 수축을 미연에 방지하기 위하여

정답 3번

해설. ③ 샤모트(소성한 점토)는 가소성이 없으므로 가소성 생점토를 결합제로 섞어 성형성을 주고, 소성 시 결합(소결)이 잘 되게 한다.
① 치수 안정과 ④ 건조·소성 수축 방지는 오히려 샤모트를 쓰는 이유이며, ② 열전도성 향상과는 관계없다.

67번

크롬벽돌이나 크롬-마그벽돌이 고온에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상은?

1. 버스팅

2. 큐어링

3. 슬래킹

4. 스폴링

정답 1번

해설. ① 버스팅은 크롬벽돌·크롬-마그벽돌이 고온에서 산화철(FeO)을 흡수해 부피가 팽창하면서 표면이 부풀어 떨어져 나가는 현상이다.
② 큐어링은 양생, ③ 슬래킹은 마그네시아·돌로마이트 벽돌이 수증기를 흡수해 붕괴하는 현상, ④ 스폴링은 온도 급변 등에 의한 균열·박리 현상이다.

68번

에너지이용 합리화법령상 효율관리기자재에 대한 에너지소비효율등급을 거짓으로 표시한 자에 해당하는 과태료는?

1. 3백만원 이하

2. 5백만원 이하

3. 1천만원 이하

4. 2천만원 이하

정답 4번

해설. ④ 「에너지이용 합리화법」 제78조제1항제1호에 따라 효율관리기자재에 에너지소비효율등급 또는 에너지소비효율을 표시하지 아니하거나 거짓으로 표시한 자는 2천만원 이하의 과태료 대상이다.
① 300만원 이하, ② 500만원 이하(효율등급 없는 광고), ③ 1천만원 이하는 다른 위반행위의 과태료 한도이다.

69번

에너지이용 합리화법령에 따라 효율관리기자재의 제조업자 또는 수입업자는 효율관리시험기관에서 해당 효율관리기자재의 에너지 사용량을 측정 받아야 한다. 이 시험기관은 누가 지정하는가?

1. 과학기술정보통신부장관

2. 기후에너지환경부장관

3. 기획재정부장관

4. 산업통상부장관

정답 2번

해설. ② 「에너지이용 합리화법」 제15조제2항에 따라 효율관리기자재의 제조업자·수입업자는 기후에너지환경부장관이 지정하는 시험기관(효율관리시험기관)에서 에너지 사용량을 측정받아야 한다.
①·③·④는 효율관리시험기관의 지정 권한이 없다.
※ 현행 에너지이용 합리화법 기준에 맞게 보기를 고쳤다.

70번

보온재의 구비 조건으로 틀린 것은?

1. 불연성일 것

2. 흡수성이 클 것

3. 비중이 작을 것

4. 열전도율이 작을 것

정답 2번

해설. ② 보온재는 물을 흡수하면 열전도율이 크게 높아지므로 흡수성(흡습성)이 작아야 한다.
① 불연성, ③ 비중(부피비중)이 작을 것, ④ 열전도율이 작을 것은 보온재의 구비조건이다. 그 밖에 기계적 강도와 내구성이 있어야 한다.

71번

에너지법령상 시·도지사는 관할 구역의 지역적 특성을 고려하여 에너지기본계획의 효율적인 달성과 지역경제의 발전을 위한 지역에너지계획을 몇 년마다 수립·시행하여야 하는가?

1. 2년

2. 3년

3. 4년

4. 5년

정답 4번

해설. ④ 「에너지법」 제7조제1항에 따라 시·도지사는 에너지기본계획의 효율적인 달성과 지역경제 발전을 위한 지역에너지계획을 5년마다 5년 이상을 계획기간으로 하여 수립·시행하여야 한다.
①·②·③은 수립 주기가 틀리다.
※ 현행 에너지법 기준에 맞게 폐지된 법률명을 삭제하였다.

72번

에너지이용 합리화법령에 따라 에너지절약 전문기업의 등록신청 시 등록신청서에 첨부해야할 서류가 아닌 것은?

1. 사업계획서

2. 보유장비명세서

3. 기술인력명세서(자격증명서 사본 포함)

4. 감정평가법인등이 평가한 자산에 대한 감정평가서(법인인 경우)

정답 4번

해설. ④ 「에너지이용 합리화법 시행규칙」 제24조제2항에 따르면 감정평가법인등이 평가한 자산 감정평가서는 개인인 경우에만 첨부하고, 법인인 경우에는 공인회계사가 검증한 최근 1년 이내의 재무상태표를 첨부한다.
① 사업계획서, ② 보유장비명세서, ③ 기술인력명세서(자격증명서 사본 포함)는 첨부서류이다.
※ 현행 시행규칙 기준에 맞게 보기의 용어를 고쳤다.

73번

에너지이용 합리화법령상 검사의 종류가 아닌 것은?

1. 설계검사

2. 제조검사

3. 계속사용검사

4. 개조검사

정답 1번

해설. ① 「에너지이용 합리화법 시행규칙」 별표 3의4의 검사의 종류는 제조검사(용접검사·구조검사), 설치검사, 개조검사, 설치장소 변경검사, 재사용검사, 계속사용검사(안전검사·운전성능검사)이다.
설계검사는 검사의 종류에 없다. ②·③·④는 검사의 종류에 해당한다.

74번

고온용 무기질 보온재로서 경량이고 기계적 강도가 크며 내열성, 내수성이 강하고 내마모성이 있어 탱크, 노벽 등에 적합한 보온재는?

1. 암면

2. 석면

3. 규산칼슘

4. 탄산마그네슘

정답 3번

해설. ③ 규산칼슘 보온재는 규조토·석회에 석면 등 섬유를 섞어 만든 무기질 보온재로, 가볍고 기계적 강도가 크며 내열성(약 650℃)·내수성·내마모성이 좋아 탱크·노벽 등에 쓰인다.
① 암면은 강도가 약하고, ② 석면은 유해성으로 사용이 금지되었으며, ④ 탄산마그네슘은 약 250℃ 이하의 저온용이다.

75번

에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재의 설치·시공이나 세관(洗罐)을 업으로 하는 자는 어떤 법령에 따라 누구에게 등록하여야 하는가?

1. 건설산업기본법, 시·도지사

2. 건설산업기본법, 과학기술정보통신부장관

3. 건설기술 진흥법, 시장·구청장

4. 건설기술 진흥법, 기후에너지환경부장관

정답 1번

해설. ① 「에너지이용 합리화법」 제37조에 따라 특정열사용기자재의 설치·시공이나 세관을 업으로 하는 자는 「건설산업기본법」 제9조제1항에 따라 시·도지사에게 등록하여야 한다.
②·③·④는 근거 법률 또는 등록 관청이 틀리다.

76번

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

1. 셔틀요

2. 윤요

3. 터널요

4. 도염식요

정답 1번

해설. ① 셔틀요(셔틀가마)는 대차에 실은 피소성물을 넣고 빼는 반연속식 가마로, 작업이 간편하고 조업주기가 짧으며 가마의 보유열(여열)을 이용할 수 있어 경제적이다.
② 윤요(고리가마)와 ③ 터널요는 연속식, ④ 도염식요는 불연속식 가마이다.

77번

에너지이용 합리화법령에 따라 열사용기자재 관리에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 계속사용검사는 검사유효기간의 만료일이 속하는 연도의 말까지 연기할 수 있으며, 연기하려는 자는 검사대상기기 검사연기 신청서를 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 한다.

2. 한국에너지공단이사장은 검사에 합격한 검사대상기기에 대해서 검사 신청인에게 검사일로부터 7일 이내에 검사증을 발급하여야 한다.

3. 검사대상기기관리자의 선임신고는 신고 사유가 발생한 날로부터 20일 이내에 하여야 한다.

4. 검사대상기기의 설치자가 사용 중인 검사대상기기를 폐기한 경우에는 폐기한 날부터 15일 이내에 검사대상기기 폐기신고서를 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 한다.

정답 3번

해설. ③ 「에너지이용 합리화법 시행규칙」 제31조의28제2항에 따라 검사대상기기관리자의 선임·해임·퇴직 신고는 신고 사유가 발생한 날부터 30일 이내에 하여야 하므로 20일은 틀리다.
① 계속사용검사 연기(제31조의20), ② 검사일부터 7일 이내 검사증 발급(제31조의21), ④ 폐기한 날부터 15일 이내 폐기신고(제31조의23)는 옳다.

78번

내식성, 굴곡성이 우수하고 양도체이며 내압성도 있어서 열교환기용 전열관, 급수관 등 화학공업용으로 주로 사용되는 관은?

1. 주철관

2. 동관

3. 강관

4. 알루미늄관

정답 2번

해설. ② 동관은 내식성·굴곡성이 우수하고 열·전기의 양도체이며 내압성도 있어 열교환기 전열관, 급수관 등 화학공업용으로 많이 쓰인다.
① 주철관은 주로 수도·배수용, ③ 강관은 일반 배관·증기관용이며, ④ 알루미늄관은 내압성이 약하다.

79번

제철 및 제강공정 중 배소로의 사용 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 유해성분의 제거

2. 산화도의 변화

3. 분상광석의 괴상으로서의 소결

4. 원광석의 결합수의 제거와 탄산염의 분해

정답 3번

해설. ③ 분상(가루) 광석을 덩어리(괴상)로 굳히는 것은 소결로의 목적이며 배소로와 거리가 멀다.
배소로는 광석을 녹는점 이하로 가열하여 ① 황·비소 등 유해성분 제거, ② 산화도 변화(산화·환원배소), ④ 결합수 제거와 탄산염 분해를 목적으로 한다.

80번

배관의 축 방향 응력 σ(kPa)을 나타낸 식은? (단, d : 배관의 내경(mm), p : 배관의 내압(kPa), t : 배관의 두께(mm) 이며, t는 충분히 얇다.)

1. σ = pπd/(4t)

2. σ = pd/(4t)

3. σ = pπd/(2t)

4. σ = pd/(2t)

정답 2번

해설. ② 원통의 축방향 힘의 평형: p × (πd²/4) = σ × πdt → σ = pd/(4t)
원주방향(후프) 응력은 σ = pd/(2t)로 축방향의 2배이다(④).
①·③처럼 분자에 π가 남으면 차원은 같아도 식이 틀리다.

81번

증기압력 120kPa의 포화증기(포화온도 104.25℃, 증발잠열 2245 kJ/kg)를 내경 52.9mm, 길이 50m인 강관을 통해 이송하고자 할 때 트랩 선정에 필요한 응축수량(kg)은? (단, 외부온도 0℃, 강관의 질량 300kg, 강관비열 0.46 kJ/kg·℃ 이다.)

1. 4.4

2. 6.4

3. 8.4

4. 10.4

정답 2번

해설. ② 6.4 kg
풀이: 초기 통기 시 강관을 외부온도 0℃에서 포화온도 104.25℃까지 데우는 데 드는 열이 응축수로 된다.
Q = mcΔt = 300 × 0.46 × (104.25 − 0) ≒ 14387 kJ
응축수량 = Q/r = 14387/2245 ≒ 6.4 kg

82번

보일러의 용량을 산출하거나 표시하는 값으로 틀린 것은?

1. 상당증발량

2. 보일러마력

3. 재열계수

4. 전열면적

정답 3번

해설. ③ 재열계수는 다단 터빈에서 각 단 손실열이 다음 단에서 재이용되는 정도를 나타내는 값으로 보일러 용량 표시와 관계없다.
보일러 용량은 ① 상당(환산)증발량, ② 보일러마력, ④ 전열면적 외에 정격출력, 실제증발량 등으로 나타낸다.

83번

프라이밍 및 포밍의 발생 원인이 아닌 것은?

1. 보일러를 고수위로 운전할 때

2. 증기부하가 적고 증발수면이 넓을 때

3. 주증기밸브를 급히 열었을 때

4. 보일러수에 불순물, 유지분이 많이 포함되어 있을 때

정답 2번

해설. ② 증기부하가 적고 증발수면이 넓으면 증기 발생이 완만하여 물방울이 비산하지 않으므로 프라이밍·포밍의 원인이 아니다. 원인은 증기부하 과대, 증발수면이 좁을 때이다.
① 고수위 운전, ③ 주증기밸브의 급개방, ④ 보일러수의 불순물·유지분 과다는 프라이밍·포밍의 원인이다.

84번

프라이밍 현상을 설명한 것으로 틀린 것은?

1. 절탄기의 내부에 스케일이 생긴다.

2. 안전밸브, 압력계의 기능을 방해한다.

3. 워터해머(water hammer)를 일으킨다.

4. 수면계의 수위가 요동해서 수위를 확인하기 어렵다.

정답 1번

해설. ① 절탄기 내부의 스케일은 급수 중 불순물 때문에 생기며 프라이밍(비수) 현상과 관계없다.
프라이밍이 생기면 물방울이 증기에 섞여 ② 안전밸브·압력계 기능을 방해하고, ③ 증기관 내 응축수로 워터해머를 일으키며, ④ 수면계 수위가 요동해 확인하기 어렵다.

85번

두께 20 cm의 벽돌의 내측에 10 mm의 모르타르와 5 mm의 플라스터 마무리를 시행하고, 외측은 두께 15 mm의 모르타르 마무리를 시공하였다. 아래 계수를 참고할 때, 다층벽의 총 열관류율(W/m²·℃)은?

항목	값
실내측벽 열전달계수 h₁	8 W/m²·℃
실외측벽 열전달계수 h₂	20 W/m²·℃
플라스터 열전도율 λ₁	0.5 W/m·℃
모르타르 열전도율 λ₂	1.3 W/m·℃
벽돌 열전도율 λ₃	0.65 W/m·℃

1. 1.95

2. 4.57

3. 8.72

4. 12.31

정답 1번

해설. ① 1.95
풀이: 총 열저항 R = 1/h₁ + l₁/λ₁ + l₂/λ₂ + l₃/λ₃ + l₂'/λ₂ + 1/h₂
= 1/8 + 0.005/0.5 + 0.01/1.3 + 0.2/0.65 + 0.015/1.3 + 1/20
= 0.125 + 0.010 + 0.0077 + 0.3077 + 0.0115 + 0.05 ≒ 0.512 m²·℃/W
K = 1/R ≒ 1.95 W/m²·℃

86번

100kN의 인장하중을 받는 한쪽 덮개판 맞대기 리벳이음이 있다. 리벳의 지름이 15mm, 리벳의 허용전단력이 60MPa 일 때 최소 몇 개의 리벳이 필요한가?

1. 10

2. 8

3. 6

4. 4

정답 1번

해설. ① 10개
풀이: 한쪽 덮개판 맞대기 이음은 리벳 1개당 단일 전단면이다.
리벳 1개의 전단력 = (π/4)d²·τ = (π/4) × 15² × 60 ≒ 176.7 × 60 ≒ 10603 N
필요 개수 n = 100000/10603 ≒ 9.43 → 올림하여 최소 10개

87번

노통연관식 보일러의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 외분식이므로 방산손실열량이 크다.

2. 고압이나 대용량보일러로 적당하다.

3. 내부청소가 간단하므로 급수처리가 필요없다.

4. 보일러의 크기에 비하여 전열면적이 크고 효율이 좋다.

정답 4번

해설. ④ 노통연관식 보일러는 노통과 다수의 연관을 함께 두어 크기에 비해 전열면적이 크고 효율이 좋다.
① 노통이 동체 안에 있는 내분식이라 방산손실이 적고, ② 고압·대용량에는 수관식이 적합하며, ③ 구조가 복잡해 내부청소가 어렵고 급수처리가 필요하다.

88번

보일러의 내부청소 목적에 해당하지 않는 것은?

1. 스케일 슬러지에 의한 보일러 효율 저하방지

2. 수면계 노즐 막힘에 의한 장해방지

3. 보일러 수 순환 저해방지

4. 수트블로워에 의한 매연 제거

정답 4번

해설. ④ 수트블로워로 매연(그을음)을 제거하는 것은 연소가스 쪽 전열면의 외부청소이다.
내부청소는 보일러수 쪽의 스케일·슬러지를 없애 ① 효율 저하 방지, ② 수면계 노즐 막힘 방지, ③ 보일러수 순환 저해 방지, 과열·부식 방지를 목적으로 한다.

89번

압력용기에 대한 수압시험의 압력기준으로 옳은 것은?

1. 최고 사용압력이 0.1MPa 이상의 주철제 압력용기는 최고 사용압력의 3배이다.

2. 비철금속제 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력에 온도를 보정한 압력이다.

3. 최고 사용압력이 1MPa 이하의 주철제 압력용기는 0.1MPa 이다.

4. 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고 사용압력의 1.5배의 압력이다.

정답 2번

해설. ② 「열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준」 압력용기 수압시험압력: 강제 또는 비철금속제는 최고사용압력의 1.5배에 온도보정을 한 압력이다.
① 0.1 MPa를 초과하는 주철제는 최고사용압력의 2배, ③ 0.1 MPa 이하인 주철제는 0.2 MPa, ④ 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고사용압력이다.

90번

보일러의 스테이를 수리·변경하였을 경우 실시하는 검사는?

1. 설치검사

2. 대체검사

3. 개조검사

4. 개체검사

정답 3번

해설. ③ 「에너지이용 합리화법 시행규칙」 별표 3의4에 따라 동체·돔·노통·연소실·경판·천정판·관판·관모음 또는 스테이의 변경으로서 고시하는 대수리는 개조검사 대상이다.
① 설치검사는 신설한 경우의 검사이며, ② 대체검사, ④ 개체검사는 법령상 검사의 종류가 아니다.

91번

노통 보일러에 갤러웨이 관을 직각으로 설치하는 이유로 적절하지 않은 것은?

1. 노통을 보강하기 위하여

2. 보일러수의 순환을 돕기 위하여

3. 전열 면적을 증가시키기 위하여

4. 수격작용을 방지하기 위하여

정답 4번

해설. ④ 갤러웨이 관은 노통을 직각으로 관통하는 관으로 수격작용 방지와는 관계없다.
갤러웨이 관을 설치하면 ① 노통을 보강하고, ② 관 속으로 물이 흘러 보일러수의 순환을 돕고, ③ 전열면적이 늘어난다.

92번

보일러의 전열면에 부착된 스케일 중 연질 성분인 것은?

1. Ca(HCO₃)₂

2. CaSO₄

3. CaCl₂

4. CaSiO₃

정답 1번

해설. ① 탄산수소칼슘 Ca(HCO₃)₂는 가열되면 CaCO₃로 분해·침전되어 슬러지 형태의 연질 스케일이 된다.
② 황산칼슘 CaSO₄, ④ 규산칼슘 CaSiO₃는 단단한 경질 스케일이고, ③ 염화칼슘 CaCl₂는 물에 잘 녹아 부식의 원인이 된다.

93번

이상적인 흑체에 대하여 단위면적당 복사에너지 E와 절대온도 T의 관계식으로 옳은 것은? (단, σ는 스테판-볼츠만 상수이다.)

1. E = σT²

2. E = σT⁴

3. E = σT⁶

4. E = σT⁸

정답 2번

해설. ② 슈테판-볼츠만 법칙: 흑체의 단위면적당 복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례한다. E = σT⁴ (σ ≒ 5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴)
①·③·④는 지수가 틀리다. 회색체는 방사율 ε을 곱해 E = εσT⁴이다.

94번

공기예열기 설치에 따른 영향으로 틀린 것은?

1. 연소효율을 증가시킨다.

2. 과잉공기량을 줄일 수 있다.

3. 배기가스 저항이 줄어든다.

4. 질소산화물에 의한 대기오염의 우려가 있다.

정답 3번

해설. ③ 공기예열기를 연도에 설치하면 배기가스가 통과하는 저항(통풍저항)이 늘어나므로 '저항이 줄어든다'는 틀리다.
① 예열공기로 연소효율이 증가하고, ② 과잉공기량을 줄일 수 있으며, ④ 연소온도가 높아져 질소산화물(NOₓ) 생성이 늘 수 있다.

95번

일반적으로 보일러에 사용되는 중화방청제가 아닌 것은?

1. 암모니아

2. 히드라진

3. 탄산나트륨

4. 포름산나트륨

정답 4번

해설. ④ 포름산나트륨은 보일러용 중화방청제로 쓰지 않는다.
보일러수의 pH를 조절하고 부식을 막는 중화방청제로는 ① 암모니아, ② 히드라진, ③ 탄산나트륨 외에 수산화나트륨, 인산나트륨 등이 쓰인다.

96번

내압을 받는 보일러 동체의 최고사용압력은? (단, t : 두께(mm), P : 최고사용압력(MPa), Dᵢ : 동체 내경(mm), η : 길이 이음효율, σₐ : 허용인장응력(MPa), α : 부식여유, k : 온도상수이다.)

1. P = 2σₐη(t − α)/{Dᵢ + (1 − k)(t − α)}

2. P = 2σₐη(t − α)/{Dᵢ + 2(1 − k)(t − α)}

3. P = 4σₐη(t − α)/{Dᵢ + 2(1 − k)(t − α)}

4. P = 4σₐη(t − α)/{Dᵢ + (1 − k)(t − α)}

정답 2번

해설. ② 원통 동체 두께식 t = PDᵢ/{2σₐη − 2(1 − k)P} + α 를 P에 대해 정리하면
2σₐη(t − α) − 2(1 − k)P(t − α) = PDᵢ
→ P = 2σₐη(t − α)/{Dᵢ + 2(1 − k)(t − α)}
①은 분모의 2가 빠졌고, ③·④는 분자의 계수가 4로 틀리다.

97번

관판의 두께가 20mm이고, 관 구멍의 지름이 51mm인 연관의 최소피치(mm)는 얼마인가?

1. 35.5

2. 45.5

3. 52.5

4. 62.5

정답 4번

해설. ④ 62.5 mm
풀이: 연관의 최소피치 p = (1 + 4.5/t)·d
= (1 + 4.5/20) × 51 = 1.225 × 51 ≒ 62.5 mm
(t : 관판 두께 mm, d : 관 구멍 지름 mm)

98번

다음 각 보일러의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 입형 보일러는 좁은 장소에도 설치할 수 있다.

2. 노통 보일러는 보유수량이 적어 증기발생 소요시간이 짧다.

3. 수관 보일러는 구조상 대용량 및 고압용에 적합하다.

4. 관류 보일러는 드럼이 없어 초고압보일러에 적합하다.

정답 2번

해설. ② 노통 보일러는 원통형으로 보유수량이 많아 증기 발생 소요시간이 길다. '보유수량이 적어 짧다'는 틀리다.
① 입형 보일러는 설치면적이 작고, ③ 수관 보일러는 대용량·고압용에 적합하며, ④ 관류 보일러는 드럼 없이 관으로만 구성되어 초고압용에 적합하다.

99번

수관식 보일러에 급수되는 TDS가 2500 μS/cm 이고 보일러수의 TDS는 5000 μS/cm이다. 최대증기 발생량이 10000 kg/h 라고 할 때 블로우다운량(kg/h)은?

1. 2000

2. 4000

3. 8000

4. 10000

정답 4번

해설. ④ 10000 kg/h
풀이: 블로우다운량 B = W·Sf/(Sb − Sf) (W : 증기 발생량, Sf : 급수 TDS, Sb : 보일러수 TDS)
= 10000 × 2500/(5000 − 2500) = 10000 kg/h
(급수량 = 증기량 + 블로우다운량 = 20000 kg/h)

100번

원통형보일러의 노통이 편심으로 설치되어 관수의 순환작용을 촉진시켜 줄 수 있는 보일러는?

1. 코르니시 보일러

2. 라몬트 보일러

3. 케와니 보일러

4. 기관차 보일러

정답 1번

해설. ① 코르니시 보일러는 노통이 1개인 노통 보일러로, 노통을 동체 중심에서 한쪽으로 편심 설치하여 보일러수의 순환을 촉진한다.
② 라몬트 보일러는 강제순환식 수관 보일러, ③ 케와니 보일러는 노통연관식(기관차형), ④ 기관차 보일러는 연관식 보일러이다.

에너지관리기사 필기 2021년 2회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

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