에너지관리기사 필기 2021년 4회 기출문제 정답 및 해설

1번

과잉공기를 공급하여 어떤 연료를 연소시켜 건연소가스를 분석하였다. 그 결과 CO₂, O₂, N₂의 함유율이 각각 16%, 1%, 83% 이었다면 이 연료의 최대 탄산가스율은 몇 % 인가?

1. 15.6

2. 16.8

3. 17.4

4. 18.2

정답 2번

해설. ② 16.8
풀이: 최대 탄산가스율 (CO₂)max = 21×CO₂/(21−O₂) → 21×16/(21−1) = 336/20 = 16.8%.
과잉공기 중의 O₂가 CO₂ 농도를 희석시키므로, 산소 1%를 빼고 21% 기준으로 환산한 값이 최대 CO₂율이다.

2번

전기식 집진장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 포집입자의 직경은 30~50μm 정도이다.

2. 집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다.

3. 고전압장치 및 정전설비가 필요하다.

4. 낮은 압력손실로 대량의 가스처리가 가능하다.

정답 1번

해설. ① 전기식 집진장치는 약 0.05~20μm의 미세입자(0.1μm 이하 서브미크론 입자 포함)까지 포집할 수 있으므로 '30~50μm 정도'라는 설명은 틀리다.
②·③·④ 집진효율 90~99.9%로 높고, 고전압 직류 전원·정전설비가 필요하며, 압력손실(약 10~20mmH₂O)이 작아 대량 가스 처리가 가능하다.

3번

C₂H₄ 가 10g 연소할 때 표준상태인 공기는 160g 소모되었다. 이 때 과잉공기량은 약 몇 g 인가? (단, 공기 중 산소의 중량비는 23.2% 이다.)

1. 12.22

2. 13.22

3. 14.22

4. 15.22

정답 1번

해설. ① 12.22
풀이: C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O, 28g : 96g
이론산소량 = 10×96/28 = 34.29g
이론공기량 = 34.29/0.232 = 147.78g
과잉공기량 = 실제공기량 − 이론공기량 = 160 − 147.78 ≒ 12.22g

4번

공기를 사용하여 기름을 무화시키는 형식으로, 200~700kPa의 고압공기를 이용하는 고압식과 5~200kPa의 저압공기를 이용하는 저압식이 있으며, 혼합 방식에 의해 외부혼합식과 내부혼합식으로도 구분하는 버너의 종류는?

1. 유압분무식 버너

2. 회전식 버너

3. 기류분무식 버너

4. 건타입 버너

정답 3번

해설. ③ 기류분무식(공기분무식) 버너는 공기나 증기의 분사력으로 기름을 무화시키며, 고압식(200~700kPa)과 저압식(5~200kPa)으로, 혼합 위치에 따라 외부혼합식·내부혼합식으로 나뉜다.
① 유압분무식은 기름 자체에 압력을 가해 노즐로 분사, ② 회전식은 회전컵의 원심력으로 무화, ④ 건타입은 유압식과 송풍기를 조합한 소형 버너이다.

5번

증기운 폭발의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 폭발보다 화재가 많다.

2. 연소에너지의 약 20%만 폭풍파로 변한다.

3. 증기운의 크기가 클수록 점화될 가능성이 커진다.

4. 점화위치가 방출점에서 가까울수록 폭발위력이 크다.

정답 4번

해설. ④ 증기운 폭발은 점화위치가 방출점에서 멀수록 더 많은 증기운이 형성되어 폭발위력이 커진다. 따라서 '가까울수록 크다'는 틀리다.
①·②·③ 증기운 폭발은 폭발보다 화재로 끝나는 경우가 많고, 연소에너지의 약 20%만 폭풍파로 변하며, 증기운이 클수록 점화 가능성이 커진다.

6번

다음 중 연소 전에 연료와 공기를 혼합하여 버너에서 연소하는 방식인 예혼합 연소방식 버너의 종류가 아닌 것은?

1. 포트형 버너

2. 저압버너

3. 고압버너

4. 송풍버너

정답 1번

해설. ① 포트형 버너는 연료가스와 공기를 따로 공급하여 노 안에서 혼합·연소시키는 확산연소방식 버너이다.
②·③·④ 저압버너, 고압버너, 송풍버너는 연소 전에 가스와 공기를 미리 혼합하여 버너로 보내는 예혼합 연소방식 버너이다.

7번

프로판 1Nm³를 공기비 1.1로서 완전연소시킬 경우 건연소가스량은 약 몇 Nm³ 인가?

1. 20.2

2. 24.2

3. 26.2

4. 33.2

정답 2번

해설. ② 24.2
풀이: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
이론공기량 A₀ = 5/0.21 = 23.81Nm³
건연소가스량 Gd = (m − 0.21)A₀ + CO₂ = (1.1 − 0.21)×23.81 + 3 = 21.19 + 3 ≒ 24.2Nm³
(건가스이므로 H₂O 4Nm³는 제외한다.)

8번

인화점이 50℃ 이상인 원유, 경유 등에 사용되는 인화점 시험방법으로 가장 적절한 것은?

1. 태그 밀폐식

2. 아벨펜스키 밀폐식

3. 클리브랜드 개방식

4. 펜스키마텐스 밀폐식

정답 4번

해설. ④ 펜스키마텐스 밀폐식은 인화점이 약 50℃ 이상인 원유·경유·중유 등의 인화점 측정에 쓰인다.
① 태그 밀폐식은 인화점 93℃ 이하의 휘발성 석유류, ② 아벨펜스키 밀폐식은 인화점 50℃ 미만의 석유류, ③ 클리브랜드 개방식은 인화점 80℃ 이상의 윤활유 등 고인화점 석유제품에 쓰인다.

9번

탄소 12kg을 과잉공기계수 1.2의 공기로 완전연소 시킬 때 발생하는 연소가스량은 약 몇 Nm³ 인가?

1. 84

2. 107

3. 128

4. 149

정답 3번

해설. ③ 128
풀이: C + O₂ → CO₂, 탄소 12kg = 1kmol 이므로 O₀ = 22.4Nm³, CO₂ = 22.4Nm³
이론공기량 A₀ = 22.4/0.21 = 106.67Nm³
연소가스량 G = (m − 0.21)A₀ + CO₂ = (1.2 − 0.21)×106.67 + 22.4 = 105.6 + 22.4 = 128Nm³

10번

아래 표와 같은 질량분율을 갖는 고체 연료의 총 질량이 2.8kg일 때 고위발열량과 저위발열량은 각각 약 몇 MJ인가?
[연료 조성(질량분율)] C(탄소) 80.2%, H(수소) 12.3%, S(황) 2.5%, W(수분) 1.2%, O(산소) 1.1%, 회분 2.7%

반응식	고위발열량(MJ/kg)	저위발열량(MJ/kg)
C + O₂ → CO₂	32.79	32.79
H + ¼O₂ → ½H₂O	141.9	120.0
S + O₂ → SO₂	9.265	9.265

1. 44, 41

2. 123, 115

3. 156, 141

4. 723, 786

정답 2번

해설. ② 123, 115
풀이: 각 성분의 질량분율 × 반응식별 발열량의 합
고위발열량 = 0.802×32.79 + 0.123×141.9 + 0.025×9.265 = 26.30 + 17.45 + 0.23 = 43.98MJ/kg → ×2.8kg ≒ 123MJ
저위발열량 = 0.802×32.79 + 0.123×120.0 + 0.025×9.265 = 41.29MJ/kg → ×2.8kg ≒ 115.6 ≒ 115MJ
(수분 1.2%의 증발잠열은 약 0.03MJ/kg로 무시할 만하다.)

11번

CH₄ 가스 1Nm³를 30% 과잉공기로 연소시킬 때 완전연소에 의해 생성되는 실제 연소가스의 총량은 약 몇 Nm³ 인가?

1. 2.4

2. 13.4

3. 23.1

4. 82.3

정답 2번

해설. ② 13.4
풀이: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
이론공기량 A₀ = 2/0.21 = 9.524Nm³, 공기비 m = 1.3
실제 습연소가스량 G = (m − 0.21)A₀ + CO₂ + H₂O = (1.3 − 0.21)×9.524 + 1 + 2 = 10.38 + 3 ≒ 13.4Nm³

12번

가스 연소 시 강력한 충격파와 함께 폭발의 전파속도가 초음속이 되는 현상은?

1. 폭발연소

2. 충격파연소

3. 폭연(deflagration)

4. 폭굉(detonation)

정답 4번

해설. ④ 폭굉(detonation)은 화염 전파속도가 음속보다 빠른(약 1,000~3,500m/s) 초음속 연소로, 강한 충격파를 동반한다.
③ 폭연(deflagration)은 전파속도가 음속보다 느린 아음속 연소이며, ①·② 폭발연소·충격파연소는 이 현상을 가리키는 정식 용어가 아니다.

13번

다음 연소범위에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 온도가 높아지면 좁아진다.

2. 압력이 상승하면 좁아진다.

3. 연소상한계 이상의 농도에서는 산소농도가 너무 높다.

4. 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성증기의 농도가 너무 낮다.

정답 4번

해설. ④ 연소하한계 이하의 농도에서는 가연성 증기(가스)의 농도가 너무 낮아 연소가 일어나지 않는다.
① 온도가 높아지면 연소범위는 넓어지고, ② 압력이 상승해도 대체로 넓어진다(특히 상한계 상승). ③ 연소상한계 이상에서는 가연성 가스 농도가 너무 높고 산소 농도가 부족하다.

14번

연돌의 설치 목적이 아닌 것은?

1. 배기가스의 배출을 신속히 한다.

2. 가스를 멀리 확산시킨다.

3. 유효 통풍력을 얻는다.

4. 통풍력을 조절해 준다.

정답 4번

해설. ④ 통풍력 조절은 연도에 설치한 댐퍼 등으로 하며, 연돌 자체의 설치 목적이 아니다.
①·②·③ 연돌(굴뚝)은 연돌 효과(자연통풍)로 유효 통풍력을 얻어 배기가스를 신속히 배출하고, 높은 곳에서 배출하여 가스를 멀리 확산시키기 위해 설치한다.

15번

고체연료에 비해 액체연료의 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 화재, 역화 등의 위험이 적다.

2. 회분이 거의 없다.

3. 연소효율 및 열효율이 좋다.

4. 저장운반이 용이하다.

정답 1번

해설. ① 액체연료는 인화성이 있어 화재·역화의 위험이 크다. 따라서 '위험이 적다'는 장점으로 틀리다.
②·③·④ 액체연료는 고체연료에 비해 회분이 거의 없고, 연소효율·열효율이 좋으며, 품질이 균일하고 저장·운반이 쉽다.

16번

고온부식을 방지하기 위한 대책이 아닌 것은?

1. 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 낮춘다.

2. 연료를 전처리하여 바나듐, 나트륨, 황분을 제거한다.

3. 배기가스온도를 550℃ 이하로 유지한다.

4. 전열면을 내식재료로 피복한다.

정답 1번

해설. ① 고온부식을 막으려면 첨가제로 바나듐 화합물(오산화바나듐 등)의 융점을 높여 전열면에 녹아 붙지 않게 해야 한다. '융점을 낮춘다'는 틀리다.
②·③·④ 연료 전처리로 바나듐·나트륨·황분을 제거하고, 배기가스(전열면) 온도를 약 550℃ 이하로 유지하며, 전열면을 내식재료로 피복하는 것은 고온부식 방지대책이다.

17번

과잉공기량이 증가할 때 나타나는 현상이 아닌 것은?

1. 연소실의 온도가 저하된다.

2. 배기가스에 의한 열손실이 많아진다.

3. 연소가스 중의 SO₃이 현저히 줄어 저온부식이 촉진된다.

4. 연소가스 중의 질소산화물 발생이 심하여 대기오염을 초래한다.

정답 3번

해설. ③ 과잉공기가 많으면 SO₂가 SO₃로 산화되는 양이 늘어나 황산 이슬점이 높아지고 저온부식이 촉진된다. 'SO₃이 현저히 줄어든다'는 틀리다.
①·②·④ 과잉공기가 늘면 연소실 온도가 낮아지고, 배기가스량이 많아져 배기가스 열손실이 증가하며, 산소 과잉으로 질소산화물 발생이 늘어난다.

18번

어떤 연료 가스를 분석하였더니 아래와 같았다. 이 가스 1Nm³를 연소시키는 데 필요한 이론산소량은 몇 Nm³인가?
수소 40%, 일산화탄소 10%, 메탄 10%, 질소 25%, 이산화탄소 10%, 산소 5%

1. 0.2

2. 0.4

3. 0.6

4. 0.8

정답 2번

해설. ② 0.4
풀이: 이론산소량 O₀ = 0.5H₂ + 0.5CO + 2CH₄ − O₂
= 0.5×0.4 + 0.5×0.1 + 2×0.1 − 0.05 = 0.2 + 0.05 + 0.2 − 0.05 = 0.4Nm³
(N₂, CO₂는 연소하지 않으며, 연료 중 O₂는 필요 산소량에서 뺀다.)

19번

기체연료에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

1. 회분 및 유해물질의 배출량이 적다.

2. 연소조절 및 점화, 소화가 용이하다.

3. 인화의 위험성이 적고 연소장치가 간단하다.

4. 소량의 공기로 완전연소 할 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 기체연료는 누설 시 공기와 혼합하여 인화·폭발할 위험이 크므로 '인화의 위험성이 적다'는 틀리다.
①·②·④ 기체연료는 회분·매연 등 유해물질 배출이 적고, 연소 조절과 점화·소화가 쉬우며, 공기와 잘 혼합되어 적은 과잉공기로 완전연소할 수 있다.

20번

298.15K, 0.1MPa 상태의 일산화탄소를 같은 온도의 이론산소량(순산소)으로 정상유동 과정으로 연소시킬 때 생성물의 단열화염 온도를 아래 표를 이용하여 구하면 약 몇 K인가? (단, 이 조건에서 CO 및 CO₂의 생성엔탈피는 각각 −110529kJ/kmol, −393522kJ/kmol이다.)

온도(K)	CO₂의 기준상태에서 각 온도까지의 엔탈피 차(kJ/kmol)
4800	266500
5000	279295
5200	292123

1. 4835

2. 5058

3. 5194

4. 5306

정답 2번

해설. ② 5058
풀이: CO + ½O₂ → CO₂ (순산소 연소이므로 생성물은 CO₂ 1kmol뿐)
방출열 = −(hf,CO₂ − hf,CO) = 393522 − 110529 = 282993kJ/kmol
이 열이 CO₂의 엔탈피 증가와 같아지는 온도를 표에서 보간하면
T = 5000 + 200×(282993 − 279295)/(292123 − 279295) = 5000 + 57.7 ≒ 5058K
※ 표에 CO₂ 엔탈피만 주어졌으므로 질소가 없는 이론산소량 조건으로 문제를 고쳤다.

21번

온도가 T₁인 이상기체를 가역단열과정으로 압축하였다. 압력이 P₁에서 P₂로 변하였을 때, 압축 후의 온도 T₂를 옳게 나타낸 것은? (단, k는 이상기체의 비열비를 나타낸다.)

1. T₂ = T₁(P₂/P₁)^(k/(k−1))

2. T₂ = T₁(P₂/P₁)^(k/(1−k))

3. T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k)

4. T₂ = T₁(P₂/P₁)^((1−k)/k)

정답 3번

해설. ③ T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k)
가역단열과정에서 Pv^k = 일정, Pv = RT 를 결합하면 T₂/T₁ = (P₂/P₁)^((k−1)/k) = (v₁/v₂)^(k−1) 이다.
①·②·④의 지수 k/(k−1), k/(1−k), (1−k)/k 는 이 관계를 만족하지 않는다. 압축(P₂ > P₁)이면 지수가 양수이므로 T₂ > T₁ 이 된다.

22번

공기가 압력 1MPa, 체적 0.4m³인 상태에서 50℃의 등온 과정으로 팽창하여 체적이 4배로 되었다. 엔트로피의 변화는 약 몇 kJ/K 인가?

1. 1.72

2. 5.46

3. 7.32

4. 8.83

정답 1번

해설. ① 1.72
풀이: 등온과정 ΔS = mR ln(V₂/V₁) = (P₁V₁/T) ln(V₂/V₁)
= (1000kPa × 0.4m³ / 323.15K) × ln4 = 1.2378 × 1.3863 ≒ 1.72kJ/K
(50℃ = 323.15K, 1MPa = 1000kPa)

23번

수증기가 노즐 내를 단열적으로 흐를 때 출구 엔탈피가 입구 엔탈피보다 15kJ/kg 만큼 작아진다. 노즐 입구에서의 속도를 무시할 때 노즐 출구에서의 수증기 속도는 약 몇 m/s 인가?

1. 173

2. 200

3. 283

4. 346

정답 1번

해설. ① 173
풀이: 단열 노즐 에너지식 V₂ = √(2(h₁ − h₂) + V₁²), V₁ ≒ 0
h₁ − h₂ = 15kJ/kg = 15000J/kg
V₂ = √(2 × 15000) = √30000 ≒ 173m/s

24번

오토사이클과 디젤사이클의 열효율에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 오토사이클의 열효율은 압축비와 비열비만으로 표시된다.

2. 차단비가 1에 가까워질수록 디젤사이클의 열효율은 오토사이클의 열효율에 근접한다.

3. 압축 초기 압력과 온도, 공급 열량, 최고 온도가 같을 경우 디젤사이클의 열효율이 오토사이클의 열효율보다 높다.

4. 압축비와 차단비가 클수록 디젤사이클의 열효율은 높아진다.

정답 4번

해설. ④ 디젤사이클 열효율은 압축비가 클수록 높아지지만, 차단비(단절비)가 클수록 오히려 낮아진다. 따라서 '압축비와 차단비가 클수록 높아진다'는 틀리다.
① 오토사이클 η = 1 − (1/ε)^(k−1)로 압축비·비열비만의 함수, ② 차단비가 1에 가까우면 디젤 효율이 오토 효율에 접근, ③ 압축 초기 상태와 최고 온도(압력)가 같으면 디젤사이클 효율이 오토사이클보다 높다.

25번

정상상태로 흐르는 유체의 에너지방정식을 다음과 같이 표현할 때 ( ) 안에 들어갈 용어로 옳은 것은? (단, 유체에 대한 기호의 의미는 아래와 같고, 첨자 1과 2는 각각 입·출구를 나타낸다.)
Q̇ + ṁ[h₁ + V₁²/2 + ( )₁] = Ẇs + ṁ[h₂ + V₂²/2 + ( )₂]

기호	의미	기호	의미
Q̇	시간당 받는 열량	Ẇs	시간당 주는 일량
ṁ	질량유량	s	비엔트로피
h	비엔탈피	u	비내부에너지
V	속도	P	압력
g	중력가속도	z	높이

1. s

2. u

3. gz

4. P

정답 3번

해설. ③ gz
정상유동 에너지식은 단위질량당 엔탈피 h, 운동에너지 V²/2, 위치에너지 gz 의 합으로 쓴다.
Q̇ + ṁ(h₁ + V₁²/2 + gz₁) = Ẇs + ṁ(h₂ + V₂²/2 + gz₂)
① 엔트로피 s, ② 내부에너지 u, ④ 압력 P 는 괄호에 들어갈 항이 아니다(u와 Pv 는 이미 h = u + Pv 에 포함).

26번

증기에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 동일압력에서 포화증기는 포화수보다 온도가 더 높다.

2. 동일압력에서 건포화증기를 가열한 것이 과열증기이다.

3. 동일압력에서 과열증기는 건포화증기보다 온도가 더 높다.

4. 동일압력에서 습포화증기와 건포화증기는 온도가 같다.

정답 1번

해설. ① 같은 압력에서 포화수와 포화증기는 모두 그 압력의 포화온도에 있으므로 온도가 같다. '포화증기가 더 높다'는 틀리다.
②·③·④ 건포화증기를 같은 압력에서 더 가열하면 과열증기가 되어 포화온도보다 높아지며, 습포화증기와 건포화증기는 같은 포화온도이다.

27번

매시간 2000kg의 포화수증기를 발생하는 보일러가 있다. 보일러내의 압력은 200kPa 이고, 이 보일러에는 매시간 150kg의 연료가 공급된다. 이 보일러의 효율은 약 얼마인가? (단, 보일러에 공급되는 물의 엔탈피는 84kJ/kg이고, 200kPa에서의 포화증기의 엔탈피는 2700kJ/kg이며, 연료의 발열량은 42000kJ/kg 이다.)

1. 77%

2. 80%

3. 83%

4. 86%

정답 3번

해설. ③ 83%
풀이: 보일러 효율 η = 증기량 × (h″ − hw) / (연료량 × 발열량)
= 2000 × (2700 − 84) / (150 × 42000) = 5,232,000 / 6,300,000 ≒ 0.830 → 약 83%

28번

보일러의 게이지 압력이 800kPa 일 때 수은기압계가 측정한 대기 압력이 856mmHg를 지시했다면 보일러 내의 절대압력은 약 몇 kPa 인가? (단, 수은의 비중은 13.6 이다.)

1. 810

2. 914

3. 1320

4. 1656

정답 2번

해설. ② 914
풀이: 대기압 = ρgh = 13.6 × 1000kg/m³ × 9.807m/s² × 0.856m ≒ 114.2kPa
절대압력 = 게이지압력 + 대기압 = 800 + 114.2 ≒ 914kPa

29번

정상상태(steady state)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 특정 위치에서만 물성값을 알 수 있다.

2. 모든 위치에서 열역학적 함수값이 같다.

3. 열역학적 함수값은 시간에 따라 변하기도 한다.

4. 유체 물성이 시간에 따라 변하지 않는다.

정답 4번

해설. ④ 정상상태는 계 안의 각 위치에서 유체의 물성(압력·온도·속도 등)이 시간에 따라 변하지 않는 상태이다.
① 모든 위치의 물성을 알 수 있고, ② 위치마다 값은 다를 수 있으며(균일 상태와 구별), ③ 시간에 따라 변하면 비정상상태이다.

30번

대기압이 100kPa인 도시에서 두 지점의 계기압력비가 '5 : 2'라면 절대압력비는?

1. 1.5 : 1

2. 1.75 : 1

3. 2 : 1

4. 주어진 정보로는 알 수 없다.

정답 4번

해설. ④ 절대압력 = 계기압력 + 대기압이다. 계기압력의 '비'만 알고 각 계기압력의 실제 값을 모르면 대기압 100kPa를 더한 절대압력의 비를 정할 수 없다.
예: 5kPa : 2kPa 이면 105 : 102, 500kPa : 200kPa 이면 600 : 300 = 2 : 1 처럼 값에 따라 비가 달라진다.

31번

실온이 25℃인 방에서 역카르노 사이클 냉동기가 작동하고 있다. 냉동공간은 –30℃로 유지되며, 이 온도를 유지하기 위해 작동유체가 냉동공간으로부터 100kW를 흡열하려할 때 전동기가 해야 할 일은 약 몇 kW 인가?

1. 22.6

2. 81.5

3. 207

4. 414

정답 1번

해설. ① 22.6
풀이: 역카르노 냉동기 성적계수 COP = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)
Tₗ = −30 + 273.15 = 243.15K, Tₕ = 25 + 273.15 = 298.15K
COP = 243.15/55 = 4.421
전동기 일 W = Qₗ/COP = 100/4.421 ≒ 22.6kW

32번

열역학 제2법칙과 관련하여 가역 또는 비가역 사이클 과정 중 항상 성립하는 것은? (단, Q는 시스템에 출입하는 열량이고, T는 절대온도이다.)

1. ∮δQ/T = 0

2. ∮δQ/T > 0

3. ∮δQ/T ≥ 0

4. ∮δQ/T ≤ 0

정답 4번

해설. ④ ∮δQ/T ≤ 0 (클라우지우스 부등식)
가역 사이클이면 ∮δQ/T = 0, 비가역 사이클이면 ∮δQ/T < 0 이므로, 가역·비가역 모두에 항상 성립하는 식은 ≤ 0 이다.
① = 0 은 가역 사이클에서만, ②·③ > 0, ≥ 0 은 제2법칙에 위배된다.

33번

다음 중 열역학 제2법칙과 관련된 것은?

1. 상태 변화 시 에너지는 보존된다.

2. 일을 100% 열로 변환시킬 수 있다.

3. 사이클과정에서 시스템이 한 일은 시스템이 받은 열량과 같다.

4. 열은 저온부로부터 고온부로 자연적으로 전달되지 않는다.

정답 4번

해설. ④ '열은 저온부에서 고온부로 스스로 이동하지 않는다'는 클라우지우스의 표현으로 열역학 제2법칙이다.
① 에너지 보존, ③ 사이클에서 한 일 = 받은 열은 열역학 제1법칙이고, ② 일은 100% 열로 바꿀 수 있지만 이는 제2법칙을 설명하는 내용이 아니다(열→일 100% 변환이 불가능하다는 것이 제2법칙).

34번

터빈에서 2kg/s 의 유량으로 수증기를 팽창시킬 때 터빈의 출력이 1200kW라면 열손실은 몇 kW 인가? (단, 터빈 입구와 출구에서 수증기의 엔탈피는 각각 3200 kJ/kg와 2500 kJ/kg 이다.)

1. 600

2. 400

3. 300

4. 200

정답 4번

해설. ④ 200
풀이: 정상유동 에너지식 Q̇ = ṁ(h₂ − h₁) + Ẇ
엔탈피 감소량 = ṁ(h₁ − h₂) = 2 × (3200 − 2500) = 1400kW
열손실 = 1400 − 터빈출력 1200 = 200kW

35번

이상기체의 폴리트로픽 변화에서 항상 일정한 것은? (단, P : 압력, T : 온도, V : 부피, n : 폴리트로픽 지수)

1. VTⁿ⁻¹

2. PT/V

3. TV¹⁻ⁿ

4. PVⁿ

정답 4번

해설. ④ 폴리트로픽 변화는 PVⁿ = 일정인 변화이다.
이상기체이면 이와 함께 TVⁿ⁻¹ = 일정, TP^((1−n)/n) = 일정도 성립한다.
① VTⁿ⁻¹, ③ TV¹⁻ⁿ 는 지수가 잘못되었고, ② PT/V 는 일정하지 않다(이상기체는 PV/T 가 일정).

36번

공기 오토사이클에서 최고 온도가 1200K, 압축 초기 온도가 300K, 압축비가 8일 경우, 열 공급량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 공기의 정적 비열은 0.7165 kJ/kg·K, 비열비는 1.4 이다.)

1. 366

2. 466

3. 566

4. 666

정답 1번

해설. ① 366
풀이: 단열압축 후 온도 T₂ = T₁ε^(k−1) = 300 × 8^0.4 = 689.2K
오토사이클 열공급은 정적과정: q = Cᵥ(T₃ − T₂) = 0.7165 × (1200 − 689.2) ≒ 366kJ/kg

37번

온도 45℃인 금속 덩어리 40g을 15℃인 물 100g에 넣었을 때, 열평형이 이루어진 후 두 물질의 최종 온도는 몇 ℃ 인가? (단, 금속의 비열은 0.9 J/g·℃, 물의 비열은 4 J/g·℃ 이다.)

1. 17.5

2. 19.5

3. 27.4

4. 29.4

정답 1번

해설. ① 17.5
풀이: 금속이 잃은 열 = 물이 얻은 열
40 × 0.9 × (45 − t) = 100 × 4 × (t − 15)
1620 − 36t = 400t − 6000 → 436t = 7620 → t ≒ 17.5℃

38번

온도차가 있는 두 열원 사이에서 작동하는 역카르노사이클을 냉동기로 사용할 때 성능계수를 높이려면 어떻게 해야 하는가?

1. 저열원의 온도를 높이고 고열원의 온도를 높인다.

2. 저열원의 온도를 높이고 고열원의 온도를 낮춘다.

3. 저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 높인다.

4. 저열원의 온도를 낮추고 고열원의 온도를 낮춘다.

정답 2번

해설. ② 역카르노 냉동기 COP = Tₗ/(Tₕ − Tₗ) 이므로, 저열원 온도 Tₗ 을 높이고 고열원 온도 Tₕ 를 낮추어 두 온도차를 줄일수록 성능계수가 커진다.
①·③·④ 는 온도차가 커지거나 Tₗ 이 낮아져 COP 를 높이는 방법이 아니다.

39번

일정한 압력 300kPa으로, 체적 0.5m³의 공기가 외부로부터 160kJ의 열을 받아 그 체적이 0.8m³ 로 팽창하였다. 내부에너지의 증가량은 몇 kJ 인가?

1. 30

2. 70

3. 90

4. 160

정답 2번

해설. ② 70
풀이: 정압과정 일 W = P(V₂ − V₁) = 300 × (0.8 − 0.5) = 90kJ
제1법칙 ΔU = Q − W = 160 − 90 = 70kJ

40번

냉동기의 냉매로서 갖추어야 할 요구조건으로 틀린 것은?

1. 증기의 비체적이 커야 한다.

2. 불활성이고 안정적이어야 한다.

3. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.

4. 액체의 표면장력이 작아야 한다.

정답 1번

해설. ① 냉매 증기의 비체적은 작아야 압축기 흡입 체적이 작아져 압축기를 소형화할 수 있다. '커야 한다'는 틀리다.
②·③·④ 냉매는 불활성·안정적이고, 증발잠열이 크며, 액체의 표면장력·점도가 작아야 한다.

41번

계측에 있어 측정의 참값을 판단하는 계의 특성 중 동특성에 해당하는 것은?

1. 감도

2. 직선성

3. 히스테리시스 오차

4. 응답

정답 4번

해설. ④ 응답(시간 지연, 과도응답 등)은 측정량이 시간에 따라 변할 때 나타나는 동특성이다.
① 감도, ② 직선성, ③ 히스테리시스 오차는 측정량이 변하지 않는 상태에서의 정특성에 해당한다.

42번

광고온계의 측정온도 범위로 가장 적합한 것은?

1. 100 ~ 300℃

2. 100 ~ 500℃

3. 700 ~ 2000℃

4. 4000 ~ 5000℃

정답 3번

해설. ③ 광고온계는 고온 물체가 내는 특정 파장(0.65μm 적색광)의 휘도를 표준 전구와 비교하는 비접촉식 온도계로, 측정범위는 약 700~2000℃(필터 사용 시 3000℃ 정도)이다.
①·② 는 너무 낮아 휘도 비교가 어렵고, ④ 4000~5000℃는 적용 범위를 벗어난다.

43번

오리피스에 의한 유량측정에서 유량에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 압력차에 비례한다.

2. 압력차의 제곱근에 비례한다.

3. 압력차에 반비례한다.

4. 압력차의 제곱근에 반비례한다.

정답 2번

해설. ② 오리피스 등 차압식 유량계는 베르누이 식에서 Q = CA√(2ΔP/ρ) 이므로 유량은 압력차의 제곱근에 비례한다.
압력차가 4배이면 유량은 2배가 된다. ①·③·④ 는 이 관계와 다르다.

44번

휴대용으로 상온에서 비교적 정밀도가 좋은 아스만 습도계는 다음 중 어디에 속하는가?

1. 저항 습도계

2. 냉각식 노점계

3. 간이 건습구 습도계

4. 통풍형 건습구 습도계

정답 4번

해설. ④ 아스만 습도계는 태엽이나 전동기로 팬을 돌려 건구·습구에 일정 속도(약 3m/s 이상)의 바람을 보내는 통풍형 건습구 습도계로, 휴대용이며 정밀도가 좋다.
① 저항 습도계는 감습 저항체, ② 냉각식 노점계는 노점 측정, ③ 간이 건습구 습도계는 통풍 장치가 없는 방식이다.

45번

서미스터 온도계의 특징이 아닌 것은?

1. 소형이며 응답이 빠르다.

2. 저항 온도계수가 금속에 비하여 매우 작다.

3. 흡습 등에 의하여 열화되기 쉽다.

4. 전기저항체 온도계이다.

정답 2번

해설. ② 서미스터는 Ni·Co·Mn 등의 산화물 반도체로, 저항 온도계수가 금속보다 매우 크고(음의 값) 감도가 높다. '매우 작다'는 틀리다.
①·③·④ 소형이고 응답이 빠르며, 흡습 등으로 열화되기 쉽고, 전기저항 변화를 이용하는 저항 온도계이다.

46번

다음 유량계 중에서 압력손실이 가장 적은 것은?

1. Float형 면적 유량계

2. 열전식 유량계

3. Rotary piston형 용적식 유량계

4. 전자식 유량계

정답 4번

해설. ④ 전자식 유량계는 관 안에 흐름을 막는 부분이 없어 압력손실이 거의 없다(패러데이 전자유도 법칙 이용, 도전성 액체용).
① 플로트형 면적 유량계, ③ 로터리 피스톤형 용적식 유량계는 흐름 속에 부품이 있어 손실이 생기고, ② 열전식도 센서 부분의 손실이 있다.

47번

다음 중 가스 크로마토그래피의 흡착제로 쓰이는 것은?

1. 미분탄

2. 활성탄

3. 유연탄

4. 신탄

정답 2번

해설. ② 가스 크로마토그래피의 충전제(흡착제)로는 활성탄, 활성알루미나, 실리카겔, 몰레큘러시브 등이 쓰인다.
① 미분탄, ③ 유연탄, ④ 신탄(장작·숯)은 연료로 흡착제가 아니다.

48번

다음 중 상온·상압에서 열전도율이 가장 큰 기체는?

1. 공기

2. 메탄

3. 수소

4. 이산화탄소

정답 3번

해설. ③ 수소는 분자량이 가장 작아 열전도율이 매우 크다(약 0.18W/m·K, 공기의 약 7배). 이를 이용한 것이 열전도율식 CO₂계·수소 분석계이다.
① 공기 약 0.026, ② 메탄 약 0.034, ④ 이산화탄소 약 0.017W/m·K 로 수소보다 훨씬 작다.

49번

노 내압을 제어하는데 필요하지 않는 조작은?

1. 급수량

2. 공기량

3. 연료량

4. 댐퍼

정답 1번

해설. ① 노 내압(통풍압) 제어는 공기량(송풍량)·연료량·연도 댐퍼 개도를 조작하여 한다. 급수량은 보일러 수위 제어의 조작량이다.
②·③·④ 공기량, 연료량, 댐퍼는 노 내압 제어에 쓰인다.

50번

오르사트식 가스분석계로 CO를 흡수제에 흡수시켜 조성을 정량하여 한다. 이 때 흡수제의 성분으로 옳은 것은?

1. 발연 황산액

2. 수산화칼륨 30% 수용액

3. 알칼리성 피로갈롤 용액

4. 암모니아성 염화 제1동 용액

정답 4번

해설. ④ 오르사트 분석에서 CO 흡수제는 암모니아성 염화제1동(구리) 용액이다. 흡수 순서는 CO₂ → O₂ → CO.
① 발연 황산은 중탄화수소(CmHn), ② 수산화칼륨 30% 수용액은 CO₂, ③ 알칼리성 피로갈롤 용액은 O₂ 흡수제이다.

51번

스프링저울 등 측정량이 원인이 되어 그 직접적인 결과로 생기는 지시로부터 측정량을 구하는 방법으로 정밀도는 낮으나 조작이 간단한 방법은?

1. 영위법

2. 치환법

3. 편위법

4. 보상법

정답 3번

해설. ③ 편위법은 측정량이 원인이 되어 생기는 지시(스프링의 변위 등)로부터 측정량을 구하는 방법으로, 조작이 간단하나 정밀도는 낮다(스프링저울, 부르동관 압력계).
① 영위법은 기준량과 평형시켜 0점을 맞추는 방법, ② 치환법은 기지량으로 바꾸어 비교, ④ 보상법은 측정량과 크기가 거의 같은 기준량을 빼서 차를 읽는 방법이다.

52번

다음은 피드백 제어계의 구성을 나타낸 것이다. ( ) 안에 가장 적절한 것은?

1. (1) 조작량 (2) 동작신호 (3) 목표치 (4) 기준입력신호 (5) 제어편차 (6) 제어량

2. (1) 목표치 (2) 기준입력신호 (3) 동작신호 (4) 조작량 (5) 제어량 (6) 주피드백 신호

3. (1) 동작신호 (2) 오프셋 (3) 조작량 (4) 목표치 (5) 제어량 (6) 설정신호

4. (1) 목표치 (2) 설정신호 (3) 동작신호 (4) 오프셋 (5) 제어량 (6) 주피드백 신호

정답 2번

해설. ② (1)목표치 (2)기준입력신호 (3)동작신호 (4)조작량 (5)제어량 (6)주피드백 신호
목표치가 기준입력요소를 거쳐 기준입력신호가 되고, 비교부에서 주피드백 신호와 비교되어 동작신호가 된다. 조절부·조작부를 거쳐 나온 조작량이 제어대상에 가해져 제어량이 출력되며, 검출부가 이를 주피드백 신호로 되돌린다.
①·③·④ 는 신호 위치가 뒤섞였거나 오프셋·설정신호 등 해당 위치와 맞지 않는 용어가 들어 있다.

53번

압력 측정을 위해 지름 1cm의 피스톤을 갖는 사하중계(dead weight)를 이용할 때, 사하중계의 추, 피스톤 그리고 펜(pan)의 전체 무게가 6.14kgf이라면 게이지압력은 약 몇 kPa 인가? (단, 중력가속도는 9.81m/s² 이다.)

1. 76.7

2. 86.7

3. 767

4. 867

정답 3번

해설. ③ 767
풀이: 피스톤 단면적 A = π/4 × d² = π/4 × 0.01² = 7.854×10⁻⁵m²
힘 F = 6.14kgf × 9.81m/s² = 60.23N
게이지압력 P = F/A = 60.23/(7.854×10⁻⁵) = 766,900Pa ≒ 767kPa

54번

오차와 관련된 설명으로 틀린 것은?

1. 흩어짐이 큰 측정을 정밀하다고 한다.

2. 오차가 적은 계량기는 정확도가 높다.

3. 계측기가 가지고 있는 고유의 오차를 기차라고 한다.

4. 눈금을 읽을 때 시선의 방향에 따른 오차를 시차라고 한다.

정답 1번

해설. ① 흩어짐(산포)이 작은 측정을 정밀하다고 한다. 흩어짐이 크면 정밀도가 낮다.
② 오차가 적으면 정확도가 높고, ③ 계측기 고유의 오차는 기차(器差), ④ 눈금을 읽는 시선 방향에 따른 오차는 시차(視差)이다.

55번

다음 중 면적식 유량계는?

1. 오리피스미터

2. 로터미터

3. 벤투리미터

4. 플로노즐

정답 2번

해설. ② 로터미터는 테이퍼관 속 플로트의 위치(유로 면적 변화)로 유량을 읽는 면적식 유량계이다.
① 오리피스미터, ③ 벤투리미터, ④ 플로노즐은 조임기구 전후의 압력차를 이용하는 차압식 유량계이다.

56번

열전대용 보호관으로 사용되는 재료 중 상용온도가 높은 순으로 나열한 것은?

1. 석영관 ＞ 자기관 ＞ 동관

2. 석영관 ＞ 동관 ＞ 자기관

3. 자기관 ＞ 석영관 ＞ 동관

4. 동관 ＞ 자기관 ＞ 석영관

정답 3번

해설. ③ 보호관의 상용온도는 자기관(약 1450~1600℃) > 석영관(약 1000~1100℃) > 동관(약 650℃ 이하) 순이다.
따라서 ①·②·④ 는 순서가 틀리다. 자기관은 고온용이나 급랭에 약하고, 석영관은 급랭에 강하나 알칼리에 약하다.

57번

측온 저항체의 설치 방법으로 틀린 것은?

1. 내열성, 내식성이 커야 한다.

2. 유속이 가장 빠른 곳에 설치하는 것이 좋다.

3. 가능한 한 파이프 중앙부의 온도를 측정할 수 있게 한다.

4. 파이프 길이가 아주 짧을 때에는 유체의 방향으로 굴곡부에 설치한다.

정답 2번

해설. ② 측온 저항체는 유속이 빠른 곳에 설치하면 진동·마모로 손상되기 쉬우므로, 유속이 적당하고 온도를 대표할 수 있는 곳에 설치한다. '유속이 가장 빠른 곳'은 틀리다.
①·③·④ 내열·내식성이 크고, 관 중앙부 온도를 잴 수 있게 하며, 관이 짧으면 굴곡부에 흐름 방향으로 꽂아 삽입 길이를 확보한다.

58번

-200~500℃의 측정범위를 가지며 측온저항체 소선으로 주로 사용되는 저항소자는?

1. 백금선

2. 구리선

3. Ni선

4. 서미스터

정답 1번

해설. ① 백금 측온저항체(Pt100 등)는 약 −200~500℃(고온형은 그 이상) 범위에서 안정성·재현성이 좋아 표준용으로 가장 많이 쓰인다.
② 구리선은 약 0~120℃, ③ 니켈선은 약 −50~150℃, ④ 서미스터는 약 −100~300℃ 정도로 범위가 좁다.

59번

대기압 750mmHg에서 계기압력이 325kPa 이다. 이 때 절대압력은 약 몇 kPa 인가?

1. 223

2. 327

3. 425

4. 501

정답 3번

해설. ③ 425
풀이: 대기압 750mmHg = 750/760 × 101.325 = 99.99kPa
절대압력 = 계기압력 + 대기압 = 325 + 99.99 ≒ 425kPa

60번

특정파장을 온도계 내에 통과시켜 온도계 내의 전구 필라멘트의 휘도를 육안으로 직접 비교하여 온도를 측정하므로 정밀도는 높지만 측정인력이 필요한 비접촉 온도계는?

1. 광고온계

2. 방사온도계

3. 열전대온도계

4. 저항온도계

정답 1번

해설. ① 광고온계는 특정 파장(적색광)의 휘도를 내장 전구 필라멘트의 휘도와 육안으로 비교하는 비접촉식 온도계로, 정밀도는 높으나 사람이 직접 측정해야 한다.
② 방사온도계는 전 방사에너지를 열전대열로 받아 측정하고, ③ 열전대·④ 저항온도계는 접촉식이다.

61번

염기성 내화벽돌이 수증기의 작용을 받아 생성되는 물질이 비중변화에 의하여 체적변화를 일으켜 노벽에 균열이 발생하는 현상은?

1. 스폴링(spalling)

2. 필링(peeling)

3. 슬래킹(slaking)

4. 스웰링(swelling)

정답 3번

해설. ③ 슬래킹(slaking)은 마그네시아·돌로마이트 등 염기성 내화물이 수증기(물)를 흡수하여 수산화물로 변할 때 비중 변화로 체적이 팽창하여 붕괴·균열이 생기는 현상이다.
① 스폴링은 온도 급변 등에 의한 박락, ② 필링은 표면 박리, ④ 스웰링은 흡수·반응에 의한 부풀어 오름이다.

62번

배관용 강관 기호에 대한 명칭이 틀린 것은?

1. SPP : 배관용 탄소 강관

2. SPPS : 압력 배관용 탄소 강관

3. SPPH : 고압 배관용 탄소 강관

4. STS : 저온 배관용 탄소 강관

정답 4번

해설. ④ STS 는 스테인리스강을 나타내며, 저온 배관용 탄소 강관의 기호는 SPLT 이다.
① SPP 배관용 탄소 강관, ② SPPS 압력 배관용 탄소 강관, ③ SPPH 고압 배관용 탄소 강관은 옳게 연결되었다.

63번

에너지이용 합리화법령상 특정열사용기자재와 설치·시공 범위 기준이 바르게 연결된 것은?

1. 강철제 보일러 : 해당 기기의 설치·배관 및 세관

2. 태양열 집열기 : 해당 기기의 설치를 위한 시공

3. 비철금속 용융로 : 해당 기기의 설치·배관 및 세관

4. 축열식 전기보일러 : 해당 기기의 설치를 위한 시공

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의2에 따라 강철제 보일러의 설치·시공범위는 '해당 기기의 설치·배관 및 세관'이다.
② 태양열 집열기와 ④ 축열식 전기보일러도 '설치·배관 및 세관'이고, ③ 비철금속 용융로 등 요업요로·금속요로는 '해당 기기의 설치를 위한 시공'이다.

64번

에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획의 협의대상사업 범위 기준으로 옳은 것은?

1. 택지의 개발사업 중 면적이 10만 m² 이상

2. 도시개발사업 중 면적이 30만m² 이상

3. 공항개발사업 중 면적이 20만m² 이상

4. 국가산업단지의 개발사업 중 면적이 5만m² 이상

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 시행령 별표 1에 따라 도시개발사업은 면적 30만m² 이상이 에너지사용계획 협의대상이다(민간사업주관자는 60만m² 이상).
① 택지개발사업은 30만m² 이상, ④ 국가산업단지 개발사업은 15만m² 이상(민간 30만m²)이므로 틀리고, ③ 공항건설사업도 20만m²가 기준이 아니다.

65번

에너지이용 합리화법령에 따라 사용연료를 변경함으로써 검사대상이 아닌 보일러가 검사대상으로 되었을 경우에 해당되는 검사는?

1. 구조검사

2. 설치검사

3. 개조검사

4. 재사용검사

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 시행규칙 별표 3의4에 따라 설치검사는 신설한 경우의 검사이며, 사용연료의 변경으로 검사대상이 아닌 보일러가 검사대상으로 되는 경우의 검사를 포함한다.
① 구조검사는 제조 시, ③ 개조검사는 증기→온수 개조·섹션 증감·주요부 변경 등, ④ 재사용검사는 사용중지 후 다시 사용하려는 경우의 검사이다.

66번

요의 구조 및 형상에 의한 분류가 아닌 것은?

1. 터널요

2. 셔틀요

3. 횡요

4. 승염식요

정답 4번

해설. ④ 승염식요는 불꽃(화염)의 진행 방향에 따른 분류(승염식·횡염식·도염식)이다.
① 터널요, ② 셔틀요, ③ 횡요(회전요 등)는 요의 구조·형상에 따른 분류이다.

67번

다음 중 에너지이용 합리화법령상 2종 압력용기에 해당하는 것은?

1. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.1MPa 이고 내부 부피가 0.05m³ 인 압력용기

2. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.2MPa 이고 내부 부피가 0.02m³ 인 압력용기

3. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.3MPa 이고 동체의 안지름이 350mm이며 그 길이가 1050mm인 증기헤더

4. 보유하고 있는 기체의 최고사용압력이 0.4MPa 이고 동체의 안지름이 150mm이며 그 길이가 1500mm인 압력용기

정답 3번

해설. ③ 시행규칙 별표 1에 따라 2종 압력용기는 최고사용압력 0.2MPa를 초과하는 기체를 보유하는 용기로서 내부 부피 0.04m³ 이상이거나, 동체 안지름 200mm 이상(증기헤더는 300mm 초과)이고 길이 1,000mm 이상인 것이다. 0.3MPa, 안지름 350mm, 길이 1,050mm 증기헤더는 이에 해당한다.
① 0.1MPa, ② 0.2MPa는 0.2MPa를 초과하지 않고, ④ 안지름 150mm는 200mm 미만이다.

68번

규산칼슘 보온재에 대한 설명으로 거리가 가장 먼 것은?

1. 규산에 석회 및 석면 섬유를 섞어서 성형하고 다시 수증기로 처리하여 만든 것이다.

2. 플랜트 설비의 탑조류, 가열로, 배관류 등의 보온공사에 많이 사용된다.

3. 가볍고 단열성과 내열성은 뛰어나지만 내산성이 적고 끓는 물에 쉽게 붕괴된다.

4. 무기질 보온재로 다공질이며 최고 안전 사용온도는 약 650℃ 정도이다.

정답 3번

해설. ③ 규산칼슘 보온재는 가볍고 단열성·내열성이 좋을 뿐 아니라 내산성·내수성도 커서 끓는 물에도 쉽게 붕괴되지 않는다. 따라서 ③은 틀린 설명이다.
①·②·④ 규산질 재료와 석회에 섬유를 섞어 성형·증기 양생한 다공질 무기 보온재로, 최고 안전사용온도 약 650℃이며 플랜트 탑조류·배관 보온에 널리 쓰인다.

69번

관의 신축량에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 반비례한다.

2. 신축량은 관의 길이, 온도차에는 비례하지만 열팽창계수는 반비례한다.

3. 신축량은 관의 열팽창계수, 길이, 온도차에 비례한다.

4. 신축량은 관의 열팽창계수에 비례하고 온도차와 길이에 반비례한다.

정답 3번

해설. ③ 관의 신축량 ΔL = α × L × Δt 이므로 열팽창계수 α, 관의 길이 L, 온도차 Δt 에 각각 비례한다.
①·②·④ 는 어느 한 인자에 반비례한다고 하여 틀리다.

70번

에너지이용 합리화법령상 검사대상기기 검사 중 용접검사 면제 대상 기준이 아닌 것은?

1. 압력용기 중 동체의 두께가 8mm 미만인 것으로서 최고사용압력(MPa)과 내부 부피(m³)를 곱한 수치가 0.02 이하인 것

2. 강철제 또는 주철제 보일러이며, 온수보일러 중 전열면적이 18m² 이하이고, 최고사용 압력이 0.35MPa 이하인 것

3. 강철제 보일러 중 전열면적이 5m² 이하이고, 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것

4. 압력용기 중 전열교환식인 것으로서 최고사용압력이 0.35MPa 이하이고, 동체의 안지름이 600mm 이하인 것

정답 1번

해설. ① 시행규칙 별표 3의6에 따라 용접검사가 면제되는 압력용기는 동체의 두께가 6mm 미만인 것으로서 최고사용압력(MPa)×내부 부피(m³)가 0.02 이하(난방용 0.05 이하)인 것이다. '8mm 미만'은 기준이 아니다.
② 온수보일러 중 전열면적 18m² 이하·0.35MPa 이하, ③ 강철제 보일러 중 전열면적 5m² 이하·0.35MPa 이하, ④ 전열교환식으로 0.35MPa 이하·안지름 600mm 이하는 용접검사 면제 대상이다.

71번

폴스테라이트에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 주성분은 Mg₂SiO₄ 이다.

2. 내식성이 나쁘고 기공률은 작다.

3. 돌로마이트에 비해 소화성이 크다.

4. 하중연화점은 크나 내화도는 SK 28로 작다.

정답 1번

해설. ① 포스테라이트 내화물의 주성분은 Mg₂SiO₄(2MgO·SiO₂)이다.
② 내식성(염기성 슬래그)이 좋고 기공률이 크며, ③ 돌로마이트에 비해 소화성(슬래킹)이 작고, ④ 내화도는 SK 36 이상으로 높고 하중연화점도 높다.

72번

선철을 강철로 만들기 위하여 고압 공기나 산소를 취입시키고, 산화열에 의해 노 내 온도를 유지하며 용강을 얻는 노(furnace)는?

1. 평로

2. 고로

3. 반사로

4. 전로

정답 4번

해설. ④ 전로는 용선(선철)에 고압 공기나 순산소를 불어넣어 불순물(C·Si·Mn·P)의 산화열로 노 내 온도를 유지하며 연료 없이 강을 만드는 노이다.
① 평로는 축열실을 이용한 연료 가열식 제강로, ② 고로는 철광석을 환원하여 선철을 만드는 노, ③ 반사로는 화염의 반사열로 금속을 녹이는 노이다.

73번

에너지이용 합리화법령상 에너지사용량이 대통령령으로 정하는 기준량 이상인 자는 기후에너지환경부령으로 정하는 바에 따라 매년 언제까지 시·도지사에게 신고하여야 하는가?

1. 1월 31일까지

2. 3월 31일까지

3. 6월 30일까지

4. 12월 31일까지

정답 1번

해설. ① 에너지이용 합리화법 제31조에 따라 에너지다소비사업자는 전년도 분기별 에너지사용량·제품생산량, 해당 연도 분기별 사용예정량 등을 매년 1월 31일까지 관할 시·도지사에게 신고하여야 한다.
②·③·④ 는 신고 기한이 아니다.
※ 현행 법 문언(기후에너지환경부령)에 맞게 문제를 고쳤다.

74번

다음 중 에너지이용 합리화법령상 에너지이용 합리화 기본계획에 포함될 사항이 아닌 것은?

1. 열사용기자재의 안전관리

2. 에너지절약형 경제구조로의 전환

3. 에너지이용 합리화를 위한 기술개발

4. 한국에너지공단의 운영 계획

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 제4조의 기본계획 포함사항은 에너지절약형 경제구조로의 전환, 에너지이용효율 증대, 기술개발, 홍보·교육, 에너지원간 대체, 열사용기자재의 안전관리, 가격예시제 시행, 온실가스 배출 감축 대책 등이다. 한국에너지공단의 운영 계획은 포함되지 않는다.
①·②·③ 은 기본계획 포함사항이다.

75번

에너지이용 합리화법령상 효율관리기자재의 제조업자가 효율관리시험기관으로부터 측정결과를 통보받은 날 또는 자체측정을 완료한 날부터 그 측정결과를 며칠 이내에 한국에너지공단에 신고하여야 하는가?

1. 15일

2. 30일

3. 60일

4. 90일

정답 4번

해설. ④ 에너지이용 합리화법 시행규칙 제9조에 따라 효율관리기자재의 제조업자·수입업자는 측정 결과를 통보받은 날 또는 자체측정을 완료한 날부터 각각 90일 이내에 한국에너지공단에 신고하여야 한다(출고·통관 전 모델별).
참고로 대기전력경고표지대상제품·대기전력저감우수제품의 측정 결과 신고는 60일 이내이다.

76번

제강 평로에서 채용되고 있는 배열회수 방법으로서 배기가스의 현열을 흡수하여 공기나 연료가스 예열에 이용될 수 있도록 한 장치는?

1. 축열실

2. 환열기

3. 폐열 보일러

4. 판형 열교환기

정답 1번

해설. ① 축열실은 평로·유리용해로 등에서 내화벽돌 격자에 배기가스의 현열을 저장했다가 흐름을 바꾸어 공기·연료가스를 예열하는 축열식 폐열회수 장치이다.
② 환열기(리큐퍼레이터)는 격벽을 통해 연속적으로 열을 전달하는 방식, ③ 폐열 보일러는 증기 발생, ④ 판형 열교환기는 판을 사이에 둔 열교환 장치이다.

77번

산 등의 화학약품을 차단하는데 주로 사용하며 내약품성, 내열성의 고무로 만든 것을 밸브시트에 밀어붙여 기밀용으로 사용하는 밸브는?

1. 다이어프램밸브

2. 슬루스밸브

3. 버터플라이밸브

4. 체크밸브

정답 1번

해설. ① 다이어프램밸브는 내약품·내열 고무 격막(다이어프램)을 밸브시트에 밀어붙여 유로를 차단하므로, 산 등 화학약품 배관에 주로 쓰인다.
② 슬루스(게이트)밸브는 쐐기형 디스크를 오르내리는 밸브, ③ 버터플라이밸브는 원판을 회전시키는 밸브, ④ 체크밸브는 역류 방지 밸브이다.

78번

용광로에 장입하는 코크스의 역할이 아닌 것은?

1. 철광석 중의 황분을 제거

2. 가스상태로 선철 중에 흡수

3. 선철을 제조하는데 필요한 열원을 공급

4. 연소 시 환원성가스를 발생시켜 철의 환원을 도모

정답 1번

해설. ① 철광석 중의 황분 제거는 코크스가 아니라 함께 장입하는 석회석(용제)이 슬래그를 만들어 하는 역할이다.
②·③·④ 코크스는 일부가 가스 상태로 선철 중에 흡수(가탄)되고, 연소하여 열원을 공급하며, CO 등 환원성 가스를 발생시켜 철광석을 환원한다.

79번

고알루미나질 내화물의 특징에 대한 설명으로 거리가 가장 먼 것은?

1. 중성내화물이다.

2. 내식성, 내마모성이 적다.

3. 내화도가 높다.

4. 고온에서 부피변화가 적다.

정답 2번

해설. ② 고알루미나질 내화물(Al₂O₃ 50% 이상)은 내식성·내마모성이 크다. '적다'는 틀리다.
①·③·④ 중성 내화물로, 내화도가 높고(SK 35~38 이상), 고온에서 부피 변화가 작으며 하중연화점이 높다.

80번

에너지이용 합리화법령상 검사에 불합격된 검사대상기기를 사용한 자의 벌칙 기준은?

1. 5백만원 이하의 벌금

2. 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금

3. 2년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금

4. 3천만원 이하의 벌금

정답 2번

해설. ② 에너지이용 합리화법 제73조에 따라 검사대상기기의 검사를 받지 않은 자, 검사에 불합격한 검사대상기기를 사용한 자(제39조제5항 위반)는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처한다.
③ 2년 이하 징역 또는 2천만원 이하 벌금은 에너지저장의무·수급조정명령 위반 등에 대한 벌칙이고, 검사대상기기관리자 미선임은 1천만원 이하 벌금이다.

81번

저온가스 부식을 억제하기 위한 방법이 아닌 것은?

1. 연료중의 유황성분을 제거한다.

2. 첨가제를 사용한다.

3. 공기예열기 전열면 온도를 높인다.

4. 배기가스 중 바나듐의 성분을 제거한다.

정답 4번

해설. ④ 바나듐(V₂O₅)은 고온부식의 원인이므로 그 제거는 고온부식 대책이다. 저온부식은 황산 이슬점과 관계된다.
①·②·③ 연료 중 황분 제거, 첨가제(돌로마이트·암모니아 등)로 SO₃ 중화, 공기예열기·절탄기 전열면 온도를 황산 이슬점 이상으로 높이는 것은 저온부식 방지법이다.

82번

보일러에서 과열기의 역할로 옳은 것은?

1. 포화증기의 압력을 높인다.

2. 포화증기의 온도를 높인다.

3. 포화증기의 압력과 온도를 높인다.

4. 포화증기의 압력은 낮추고 온도를 높인다.

정답 2번

해설. ② 과열기는 보일러에서 발생한 포화증기를 같은 압력에서 더 가열하여 온도만 높인 과열증기로 만드는 장치이다.
①·③ 압력은 올리지 않으며(오히려 약간의 압력강하가 생김), ④ 압력을 낮추는 장치(감압밸브)도 아니다.

83번

맞대기 용접은 용접방법에 따라서 그루브를 만들어야 한다. 판의 두께가 50mm 이상인 경우에 적합한 그루브의 형상은? (단, 자동용접은 제외한다.)

1. V형

2. R형

3. H형

4. A형

정답 3번

해설. ③ 열사용기자재 검사기준의 '판의 두께에 따른 그루브의 형상'(자동용접 제외)에서 6~16mm는 V형·R형·J형, 12~38mm는 X형·K형·양면J형·U형, 19mm 이상은 H형이다. 두께 50mm는 H형만 해당한다.
① V형·② R형은 얇은 판용이고, ④ A형은 규정된 형상이 아니다.

84번

연료 1kg이 연소하여 발생하는 증기량의 비를 무엇이라고 하는가?

1. 열발생률

2. 증발배수

3. 전열면 증발률

4. 증기량 발생률

정답 2번

해설. ② 증발배수는 연료 1kg이 연소하여 발생하는 증기량(kg)의 비, 즉 실제증발량/연료소비량이다(환산증발량을 쓰면 환산증발배수).
① 열발생률은 연소실 단위 체적당 발생열량, ③ 전열면 증발률은 전열면적 1m²당 증발량이다. ④ 는 쓰이지 않는 용어이다.

85번

노통연관 보일러의 노통의 바깥면과 이것에 가장 가까운 연관의 면 사이에는 몇 mm 이상의 틈새를 두어야 하는가?

1. 10

2. 20

3. 30

4. 50

정답 4번

해설. ④ 열사용기자재 검사기준에 따라 노통연관 보일러의 노통 바깥면과 가장 가까운 연관의 면 사이에는 50mm 이상의 틈새를 두어야 한다.
다만, 노통에 파형부나 보강링 등 돌기를 설치할 때는 돌기물의 바깥면과 연관 사이를 30mm 이상으로 할 수 있다.

86번

열매체보일러에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 저압으로 고온의 증기를 얻을 수 있다.

2. 겨울철에도 동결의 우려가 적다.

3. 물이나 스팀보다 전열특성이 좋으며, 열매체 종류와 상관없이 사용온도한계가 일정하다.

4. 다우섬, 모빌섬, 카네크롤 보일러 등이 이에 해당한다.

정답 3번

해설. ③ 열매체는 물이나 스팀보다 비열·전열특성이 나쁘며, 열매체 종류마다 열분해 등으로 사용온도 한계가 다르다. 따라서 ③은 틀리다.
①·②·④ 열매체보일러는 낮은 압력으로 고온(약 300℃ 이상)을 얻을 수 있고, 어는점이 낮아 동결 우려가 적으며, 다우섬·모빌섬·카네크롤 등을 사용한다.

87번

파형노통의 최소 두께가 10mm, 노통의 평균지름이 1200mm 일 때, 최고사용압력은 약 몇 MPa 인가? (단, 끝의 평형부 길이가 230mm 미만이며, 정수 C는 985 이다.)

1. 0.56

2. 0.63

3. 0.82

4. 0.95

정답 3번

해설. ③ 0.82
풀이: 검사기준 파형노통 최소두께식 t = 10PD/C 에서 P = Ct/(10D)
= 985 × 10 / (10 × 1200) = 9850/12000 ≒ 0.82MPa
(t: 최소두께 mm, D: 평균지름 mm, C: 상수 985)

88번

보일러수에 녹아있는 기체를 제거하는 탈기기가 제거하는 대표적인 용존 가스는?

1. O₂

2. H₂SO₄

3. H₂S

4. SO₂

정답 1번

해설. ① 탈기기는 급수 중의 용존 산소(O₂)와 이산화탄소(CO₂) 등을 가열·진공 등으로 제거하여 보일러의 점식(부식)을 막는다. 대표적인 대상은 O₂이다.
② H₂SO₄ 는 기체가 아니고, ③ H₂S·④ SO₂ 는 탈기기의 대표적인 제거 대상이 아니다.

89번

보일러의 과열 방지책이 아닌 것은?

1. 보일러수를 농축시키지 않을 것

2. 보일러수의 순환을 좋게 할 것

3. 보일러의 수위를 낮게 유지 할 것

4. 보일러 동내면의 스케일 고착을 방지할 것

정답 3번

해설. ③ 보일러 수위를 낮게 유지하면 전열면이 증기 공간에 노출되어 과열·파열의 원인이 된다. 수위는 안전저수위 이상으로 유지해야 한다.
①·②·④ 보일러수 농축 방지, 순환 개선, 스케일 고착 방지는 모두 과열 방지책이다.

90번

프라이밍이나 포밍의 방지대책에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 주증기 밸브를 급히 개방한다.

2. 보일러수를 농축시키지 않는다.

3. 보일러수 중의 불순물을 제거한다.

4. 과부하가 되지 않도록 한다.

정답 1번

해설. ① 주증기 밸브를 급히 열면 보일러 내 압력이 급강하하여 물이 격렬히 끓어오르므로 프라이밍·포밍의 원인이 된다. 주증기 밸브는 천천히 열어야 한다.
②·③·④ 보일러수 농축 방지, 불순물 제거, 과부하 방지는 프라이밍·포밍 방지대책이다.

91번

물의 탁도에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 카올린 1g의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.

2. 카올린 1mg의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.

3. 탄산칼슘 1g의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.

4. 탄산칼슘 1mg의 증류수 1L속에 들어 있을 때의 색과 같은 색을 가지는 물을 탁도 1도의 물이라 한다.

정답 2번

해설. ② 탁도 1도는 증류수 1L 속에 카올린(백도토) 1mg이 들어 있을 때와 같은 탁도를 가진 물이다(1mg/L).
① 1g은 1,000배이고, ③·④ 탄산칼슘은 경도 표시에 쓰는 물질이다.

92번

가로×세로×높이(두께)가 3m×1.5m×0.03m인 탄소강판이 수평으로 놓여 있다. 강판의 열전도율은 43W/m·K이고, 탄소강판 아랫면에 열유속 700W/m²을 가한 후 정상상태가 되었다면 탄소강판의 윗면과 아랫면의 표면온도 차이는 약 몇 ℃인가? (단, 열유속은 아래에서 위 방향으로만 진행한다.)

1. 0.243

2. 0.264

3. 0.488

4. 1.973

정답 3번

해설. ③ 0.488
풀이: 1차원 정상 열전도 q″ = kΔT/L 에서 ΔT = q″L/k
= 700W/m² × 0.03m / 43W/m·K = 21/43 ≒ 0.488K = 0.488℃
(가로·세로 3m×1.5m는 열유속이 두께 방향으로만 흐르므로 계산에 필요 없다.)

93번

연관보일러에서 연관의 최소 피치를 구하는데 사용하는 식은? (단, p는 연관의 최소 피치(mm), t는 관판의 두께(mm), d는 관 구멍의 지름(mm) 이다.)

1. p = (1 + t/4.5)d

2. p = (1 + d)·4.5/t

3. p = (1 + 4.5/t)d

4. p = (1 + d/4.5)t

정답 3번

해설. ③ p = (1 + 4.5/t)d
열사용기자재 검사기준의 연관보일러 연관 최소 피치 식이다(p: 최소 피치 mm, t: 관판 두께 mm, d: 관 구멍 지름 mm). 관판이 얇을수록 피치를 크게 하여 관 구멍 사이 리거먼트 강도를 확보한다.
①·②·④ 는 t 와 d 의 위치가 바뀐 식이다.

94번

증기보일러에 수질관리를 위한 급수처리 또는 스케일 부착방지 및 제거를 위한 시설을 해야하는 용량 기준은 몇 t/h 이상인가?

1. 0.5

2. 1

3. 3

4. 5

정답 2번

해설. ② 열사용기자재 검사기준에 따라 용량 1t/h 이상의 증기보일러에는 수질관리를 위한 급수처리(수처리시설) 또는 스케일 부착방지나 제거를 위한 시설을 하여야 한다.
①·③·④ 는 기준 용량이 아니다.

95번

보일러의 열정산시 출열 항목이 아닌 것은?

1. 배기가스에 의한 손실열

2. 발생증기 보유열

3. 불완전연소에 의한 손실열

4. 공기의 현열

정답 4번

해설. ④ 공기의 현열(연소용 공기가 가져오는 열)은 연료의 발열량·연료의 현열 등과 함께 입열 항목이다.
① 배기가스 손실열, ② 발생증기 보유열, ③ 불완전연소 손실열은 출열 항목이다.

96번

보일러에서 사용하는 안전밸브의 방식으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 중추식

2. 탄성식

3. 지렛대식

4. 스프링식

정답 2번

해설. ② 보일러 안전밸브는 스프링식, 지렛대(레버)식, 중추식 등이 있으며, 탄성식이라는 형식은 없다.
① 중추식은 추의 무게, ③ 지렛대식은 레버와 추, ④ 스프링식은 스프링의 힘으로 밸브를 누르는 방식이며, 스프링식이 가장 널리 쓰인다.

97번

내경 200mm, 외경 210mm의 강관에 증기가 이송되고 있다. 증기 강관의 내면온도는 240℃, 외면온도는 25℃이며, 강관의 길이는 5m일 경우 발열량(kW)은 얼마인가? (단, 강관의 열전도율은 50W/m·℃이고, 강관 내외면의 온도는 시간 경과에 관계없이 일정하다.)

1. 6.6×10³

2. 6.9×10³

3. 7.3×10³

4. 7.6×10³

정답 2번

해설. ② 6.9×10³
풀이: 원통벽 열전도 Q = 2πkL(t₁ − t₂)/ln(r₂/r₁)
= 2π × 50 × 5 × (240 − 25) / ln(105/100) = 337,721 / 0.04879 ≒ 6.92×10⁶W ≒ 6.9×10³kW

98번

보일러에 대한 용어의 정의 중 잘못된 것은?

1. 1종 관류보일러 : 강철제보일러 중 전열면적이 5m² 이하이고 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것

2. 설계압력 : 보일러 및 그 부속품 등의 강도계산에 사용되는 압력으로서 가장 가혹한 조건에서 결정한 압력

3. 최고사용온도 : 설계압력을 정할 때 설계압력에 대응하여 사용조건으로부터 정해지는 온도

4. 전열면적 : 한쪽 면이 연소가스 등에 접촉하고 다른 면이 물에 접촉하는 부분의 면을 연소가스 등의 쪽에서 측정한 면적

정답 1번

해설. ① 강철제 보일러 중 전열면적 5m² 이하이고 최고사용압력 0.35MPa 이하인 것은 '소용량 강철제보일러'이다. 1종 관류보일러는 헤더 안지름 150mm 이하, 전열면적 5m² 초과 10m² 이하, 최고사용압력 1MPa 이하인 관류보일러이다.
②·③·④ 설계압력, 최고사용온도(설계온도), 전열면적의 정의는 열사용기자재 검사기준과 맞다.

99번

다음 중 보일러수의 pH를 조절하기 위한 약품으로 적당하지 않은 것은?

1. NaOH

2. Na₂CO₃

3. Na₃PO₄

4. Al₂(SO₄)₃

정답 4번

해설. ④ 황산알루미늄 Al₂(SO₄)₃ 는 물속 부유물을 뭉치게 하는 응집제로, 보일러수의 pH를 높이는 알칼리 조정제가 아니다.
① NaOH, ② Na₂CO₃, ③ Na₃PO₄ 는 보일러수의 pH·알칼리도 조절제로 쓰인다(Na₃PO₄ 는 경도 성분 처리 겸용).

100번

육용강제 보일러에서 길이 스테이 또는 경사 스테이를 핀 이음으로 부착할 경우, 스테이 휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 얼마 이상으로 하여야 하는가?

1. 1.0배

2. 1.25배

3. 1.5배

4. 1.75배

정답 2번

해설. ② 열사용기자재 검사기준에 따라 길이 스테이 또는 경사 스테이를 핀 이음으로 부착할 때는 핀이 2면에서 전단력을 받게 하고, 핀의 단면적은 스테이 소요 단면적의 3/4 이상, 스테이 휠 부분의 단면적은 스테이 소요 단면적의 1.25배 이상으로 한다.
①·③·④ 는 기준 배수가 아니다.

에너지관리기사 필기 2021년 4회 기출문제

연소공학

열역학

계측방법

열설비재료 및 관계법규

열설비설계

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