9급 지방직 공무원 화학공학일반(2017. 6. 17.) 시험일자 : 2017년 6월 17일
1. 화학공장의 경제성을 평가하는 공학적인 비용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① 운전비용에는 건축, 계약, 허가 등의 비용이 포함된다.
- ② 자본투자 비용은 인도비용을 포함한 장비 구입비용에 Lang 인자를 곱하여 추산할 수 있다.
- ③ 자본비용에는 열교환기, 반응기, 컴퓨터 등을 구입하거나 제작하는 비용이 포함된다.
- ④ Marshall & Swift 지수는 특정한 연도의 장치비용을 결정하는데 이용된다.
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2. 다단 증류를 통해 벤젠과 톨루엔 혼합물로부터 벤젠과 톨루엔을 분리하고자 한다. 공급단 상부에서의 조작선에 대한 y절편이 0.2이고 환류비가 3일 때, 탑위 제품 내 벤젠의 몰분율은?
- ① 0.4
- ② 0.6
- ③ 0.7
- ④ 0.8
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3. 노즐에서 7mㆍs-1의 속도로 물이 수직으로 분사될 때, 물이 노즐로부터 올라갈 수 있는 최대 높이[m]는? (단, 중력가속도＝9.8 mㆍs-2이고, 물과 공기의 마찰은 무시한다)
- ① 1
- ② 2.5
- ③ 5
- ④ 7.5
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4. 반응속도 상수가 온도 T1에서 k1, T2에서 k2이다. k1과 k2의 관계로 옳은 것은? (단, E는 활성화 에너지, R은 기체상수이며, 아레니우스 상수와 E는 온도와 무관한 것으로 가정한다)
- ①
- ②
- ③
- ④
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5. 분자량이 41gㆍmol-1인 기체 10kg이 300K의 온도에서 부피 1m3의 탱크에 들어있다고 할 때, 기체 탱크에 설치된 압력계가 나타내는 압력[atm]은? (단, 탱크가 설치된 곳의 대기압은 1atm이며, 기체는 이상기체로 가정한다)
- ① 4
- ② 5
- ③ 6
- ④ 7
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6. 다음과 같은 성질을 가진 오일 A와 오일 B를 각각 10kgㆍmin-1, 20kgㆍmin-1의 유량으로 혼합하여 펌프오일을 생산한다. 제조공정에 열의 유출입이 없고, 정상상태가 유지될 때 생산 제품인 펌프오일 흐름의 온도[℃]는? (단, 생산 제품인 펌프오일의 열용량은 2.9kJㆍkg-1ㆍK-1이며, 모든 흐름에서의 기준온도는 25℃로 한다.)
- ① 120
- ② 125
- ③ 115
- ④ 130
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7. 다음 그림과 같이 지름이 10in.인 실린더 관 내에서 비압축성 액체가 흐르고 있다. 지름 2in.인 작은 jet관이 고속의 액체를 배출하기 위해 관 중앙에 설치되어 있다. A지점에서의 두 평균 속도(VA와 VJ)를 사용하여 멀리 떨어진 B지점에서의 액체 평균 속도(VB)를 나타낸 식은?
- ① VB＝0.2VJ＋0.8VA
- ② VB＝0.02VJ＋0.98VA
- ③ VB＝0.04VJ＋0.64VA
- ④ VB＝0.04VJ＋0.96VA
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8. 체를 이용한 입도분포 분석에 대한 설명이다. 옳지 않은 것은?
- ① 측정한 입자경(dp)의 분포는 개수 또는 질량을 기준으로 해서 나타낸다.
- ② 빈도분포란 입자경이 dp와 dp＋Δdp 사이의 입자 개수를 전체 입자 개수로 나눈 개수비율의 분포함수이다.
- ③ 적산 잔류율분포는 입자경이 dp 이하의 입자 개수에 대한 분포이다.
- ④ 적산 통과율분포는 1에서 적산 잔류율분포를 뺀 값이다.
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9. 건물 벽을 통한 열 손실을 방지하기 위하여 10cm 두께의 건물 외벽에 10cm 두께의 단열벽돌을 붙였다면 벽면 1m2당 열 손실[W]은? (단, 실내 온도는 25℃, 외부 온도는 －5℃이며, 건물 외벽과 단열벽돌의 열전도도(k)는 각각 1.0Wㆍm-1ㆍK-1, 0.5Wㆍm-1ㆍK-1이다)
- ① 100
- ② 50
- ③ 25
- ④ 10
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10. 비압축성 뉴턴 유체(Newtonian fluid)가 정상상태를 유지하며 원통형 관을 통하여 층류(laminar flow)를 형성하고 있다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① 최대속도는 관의 중심에서 나타난다.
- ② 평균유체속도는 최대속도의 50%이다.
- ③ 질량유량(mass rate of flow)은 관의 단면적, 평균유속, 밀도의 곱으로 표현할 수 있으며, 이렇게 표현되는 식을 Hagen-Poiseuille 식이라고 부른다.
- ④ 관의 반지름에 따른 유속 분포는 관 중심에 끝점이 있는 직선이 된다.
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11. 회분식 반응기에서 A로부터 B가 형성되는 반응의 속도식이 이다. A의 초기 농도를 2molㆍL-1로 하여 반응을 개시하였을 때 100초 후 A의 농도()[molㆍL-1]는? (단, k=0.01Lㆍmol-1ㆍs-1이며, 얻어진 CA의 값은 소수점 셋째 자리에서 반올림한다)
- ① 0.85
- ② 0.67
- ③ 0.34
- ④ 0.17
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12. 열의 이동기구 중 하나인 전도는 분자의 진동에너지가 인접한 분자에 전해지는 것이다. 벽면을 통해 열이 전도된다고 가정할 때, 열전달속도를 빠르게 하는 방법이 아닌 것은?
- ① 벽면의 면적을 증가시킨다.
- ② 벽면 양끝의 온도 차이를 작게 한다.
- ③ 열전도도가 큰 벽면을 사용한다.
- ④ 벽면의 두께를 감소시킨다.
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13. 12,000kgㆍh-1의 일정한 유량으로 물이 빠져나가고 있는 탱크에 유량이 10,000kgㆍh-1인 펌프 A와 유량을 모르는 펌프 B로 3시간 동안 물을 공급하였더니 탱크 내 물의 양이 6,000kg 증가하였다. 펌프 B가 공급한 물의 유량[kgㆍh-1]은?
- ① 2,000
- ② 3,000
- ③ 4,000
- ④ 5,000
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14. 20℃에서 밀도가 5gㆍcm-3, 표면장력이 4Nㆍm-1인 액체에 지름이 4mm인 유리관을 그림과 같이 수직으로 세웠을 때 접촉각이 60°였다. 액위의 변화[cm]는? (단, 중력가속도＝10mㆍs-2으로 계산한다)
- ① 3
- ② 2
- ③ 10
- ④ 4
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15. 점도가 인 유체에서 밀도 ρp, 직경 d인 구형의 입자가 침강할 때 최종 침강속도는? (단, 부력은 무시할 만한 수준이고 레이놀즈 수는 1보다 작으며 중력가속도는 g이다)
- ①
- ②
- ③
- ④
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16. 그림과 같이 경사면을 따라 비압축성 뉴턴 유체(Newtonian fluid)가 일정한 두께 h의 층류(laminar flow)를 형성하고 있다. 이 흐름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 경사면과 액체가 만나는 지점인 x＝h에서 유체속도는 0이다)
- ① 기체와 만나는 경계지점(x＝0)에서 유체속도가 최대이다.
- ② 경사면과 액체가 만나는 지점(x＝h)에서 전단응력이 최대이다.
- ③ 기체와 만나는 경계지점(x＝0)에서 속도 구배(전단율)가 최대이다.
- ④ z방향 유체의 속도 분포는 x축 거리좌표에 대해 2차 함수 형태이다.
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17. 열교환기에서 유체의 흐름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① 유체가 흘러가는 방향은 열교환기의 성능에 영향을 준다.
- ② 병류(cocurrent flow) 열교환기는 열교환기 입구에서 두 유체의 온도차이가 가장 작다.
- ③ 향류(countercurrent flow) 열교환기에서는 저온 유체의 출구 온도가 고온 유체의 출구 온도보다 더 높을 수도 있다.
- ④ 향류 열교환기는 두 유체 사이의 온도 차이가 병류 교환기처럼 급격히 변하지 않는다.
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18. 다음 막분리(membrane separation) 공정 중 추진력(driving force)이 압력차가 아닌 공정으로만 묶은 것은?
- ① ㄱ, ㄴ
- ② ㄷ, ㄹ
- ③ ㄷ, ㅁ
- ④ ㄹ, ㅁ
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19. 유체에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 전단응력이 속도구배에 비례하는 유체를 뉴턴 유체(Newtonian fluid)라고 하며, 비례상수의 단위를 gㆍcm-1ㆍs-1로 표기하기도 한다.
- ② 일정한 전단 응력 이하에서만 유체의 흐름이 일어나며, 전단응력은 속도구배에 비례하는 유체를 빙햄 유체(Bingham fluid)라고 한다.
- ③ 속도구배가 증가함에 따라 점도가 증가하는 유체를 유사가소성 유체(pseudoplastic fluid)라고 한다.
- ④ 점탄성 유체(viscoelastic fluid)는 응력이 존재하면 변형하면서 흐르다가 응력이 사라지면 완전히 원래의 형태로 돌아간다.
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20. 흡수조작에서 편류(channeling) 현상을 방지하기 위한 수단에 해당하지 않는 것은?
- ① 불규칙하게 충전하기 위하여 주로 충전물을 쏟아 넣는 방식으로 충전한다.
- ② 탑 지름과 충전물 지름의 비를 최소 8:1로 한다.
- ③ 충전부의 적당한 위치에 액체용 재분배장치를 설치한다.
- ④ 충전탑의 높이를 증가시킨다.
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