9급 지방직 공무원 화학공학일반(2018. 5. 19.) 시험일자 : 2018년 5월 19일
1. 전압이 0.9atm이고 수증기 분압이 0.18atm인 공기의 절대습도[kg H2O/kg dry air]는? (단, 수증기의 분자량은 18g/mol이고 건조공기의 분자량은 30g/mol로 가정한다)
- ① 0.12
- ② 0.15
- ③ 0.25
- ④ 0.42
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2. 반응 (가)와 (나)의 표준생성열(standard heat of formation)이 다음과 같을 때, 반응 (다)의 표준반응열(standard heat of reaction)[kcal/mol]은?
- ① －41.3
- ② －67.7
- ③ 41.3
- ④ 67.7
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3. 휘발성의 차이를 이용하여 액체 혼합물의 각 성분을 분리하는 조작은?
- ① 추출
- ② 흡수
- ③ 흡착
- ④ 증류
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4. 대류에 의한 열전달에 해당하는 법칙은?
- ① Stefan-Boltzmann 법칙
- ② Fourier의 법칙
- ③ Fick의 법칙
- ④ Newton의 냉각법칙
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5. 두께가 500mm인 벽돌 벽에서 단위면적(1m2)당 80kcal/h의 열손실이 발생하고 있다. 벽 내면의 온도가 900℃라 할 때, 벽 외면의 온도[℉]는? (단, 이 벽돌의 열전도도는 0.1kcal/hㆍmㆍ℃이다)
- ① 41
- ② 122
- ③ 932
- ④ 9,032
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6. 우리나라에서 8월에 측정된 복사체의 표면온도는 A°C였으며, 같은 해 12월에 측정된 복사체의 표면온도는 B°C였다. 동일한 복사체 표면에서 8월에 방출된 단위시간당 복사에너지는 12월의 몇 배인가? (단, 복사체의 복사율은 일정하다고 가정한다)
- ① A2/B2
- ② A4/B4
- ③ (A＋273.15)2/(B＋273.15)2
- ④ (A＋273.15)4/(B＋273.15)4
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7. 정류탑(rectification tower)이나 충전탑(packed column)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① 정류탑을 실제 운전할 때 공장은 조업 유연성을 확보하기 위하여 최적환류비보다 더 큰 환류비로 조업하기도 한다.
- ② 정류탑에서 원료가 공급되는 단을 원료 공급단이라 하며, 저비점 성분은 윗단으로 올라갈수록 적어지고 아랫단으로 내려갈수록 많아진다.
- ③ 충전탑에서 액체가 한쪽으로만 흐르는 현상을 편류(channeling)라고 하며, 충전탑의 기능을 저하시키는 요인이 된다.
- ④ 충전탑은 라시히 링(Raschig ring)과 같은 충전물을 채운 것으로서 이 충전물의 표면에서 기체와 액체의 접촉이 연속적으로 일어나도록 되어 있다.
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8. 0.5mm의 간격으로 놓여 있는 두 개의 평행한 판 사이에 점도가 1.0×10-3Nㆍs/m2인 뉴턴 유체(Newtonian fluid)가 채워져 있다. 위쪽 판을 2m/s의 속도로 이동시킬 때, 전단응력[N/m2]은?
- ① 2
- ② 4
- ③ 6
- ④ 8
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9. 다음은 에테인(C2H6)으로부터 탄소(C)를 생산할 때 일어나는 반응이다. 수소(H2) 3mol과 에틸렌(C2H4) 1mol이 생성되었을 경우, 생산된 탄소의 질량[g]은? (단, C의 원자량은 12g/mol이다)
- ① 12
- ② 16
- ③ 20
- ④ 24
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10. 이중관식 열교환기(double pipe heat exchanger)에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 병류(parallel flow)의 경우, 두 관 액체 사이의 온도 차이가 입구에서는 작지만 출구로 갈수록 커진다.
- ② 열교환기를 설계하기 위해 두 관 액체 사이의 평균 온도 차이를 구하는 경우, 입구에서의 온도 차이와 출구에서의 온도 차이의 산술평균을 주로 사용한다.
- ③ 관의 길이가 길수록 전체 열 교환량은 감소한다.
- ④ 관을 통한 열 교환은 대류－전도－대류의 방식으로 이루어진다.
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11. A＋B→C로 주어진 반응의 반응속도[mol/Lㆍs]식이 다음과 같을 때, 속도상수(k)의 단위는?
- ① 1/s
- ② 1/molㆍs
- ③ L/molㆍs
- ④ L2/mol2ㆍs
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12. 정류탑을 구성하는 요소장치가 아닌 것은?
- ① 재비기(reboiler)
- ② 응축기(condensor)
- ③ 단(stage)
- ④ 임펠러(impeller)
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13. 내경 15cm인 원형 도관을 흐르는 유체의 레이놀즈 수(Re)가 3,000일 때, 유체의 평균유속[m/s]은? (단, 유체의 밀도는 1,000kg/m3이며, 유체의 점도는 1cP이다)
- ① 0.02
- ② 0.2
- ③ 2
- ④ 20
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14. 100℃의 금속 조각 0.5kg을 물 1kg이 들어 있는 비커에 넣었더니 물 온도가 18℃에서 20℃로 증가하였다. 금속 조각의 열용량[J/gㆍ℃]은? (단, 비커는 완전히 단열되어 있고, 물과 금속 조각의 체적 변화는 없으며, 물의 열용량은 4J/gㆍ℃이다)
- ① 0.2
- ② 0.4
- ③ 0.6
- ④ 0.8
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15. 4℃의 물이 10mol/s의 몰유속(molar flow rate)으로 단면적이 10cm2인 관을 흐르고 있다. 이 흐름이 플러그 흐름(plug flow)일 때, 관 중심에서의 유속[cm/s]은? (단, 물의 분자량은 18g/mol이다)
- ① 18
- ② 36
- ③ 72
- ④ 144
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16. 분체의 체 분리(screening)에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 입자 크기와 입자 밀도를 이용하여 입자를 분리하는 방법이다.
- ② Tyler 표준체의 어느 한 체의 개방공(screen opening) 면적은 그 다음 작은 체의 개방공 면적의 4배이다.
- ③ 메쉬(mesh) 숫자가 클수록 작은 입자를 분리할 수 있다.
- ④ 150메쉬보다 미세한 체일수록 공업적으로 더 많이 사용된다.
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17. 다음은 원형 도관에 유체가 흐를 때 마찰에 의한 압력손실을 나타내는 식이다. △P는 압력손실, f는 마찰계수, ρ는 유체의 밀도, u는 평균유속, Lp는 도관의 길이, D는 도관의 직경일 때, f의 차원은? (단, M은 질량, L은 길이, T는 시간을 나타낸다)
- ① 무차원
- ② ML-1
- ③ MT-3
- ④ ML-1T-1
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18. 흡수탑을 사용하여 성분(A)을 흡수할 때 기액 계면 근처에서의 농도구배는 그림 (가)와 같다. 이 그림에서 xA와 yA는 각각 벌크 액체와 벌크 기체의 몰분율이고, xAi와 xAi는 각각 기액 계면에서 액체와 기체의 몰분율이다. A의 물질전달속도(r)는 총괄 물질전달계수(Ky, overall mass transfer coefficient)를 사용하여 식 (나)와 같이 나타낼 수 있다. 개별 물질전달계수(individual mass transfer coefficient)는 액상에서 0.2mol/m2ㆍs이고 기상에서 0.1molm2/ㆍs라고 할 때, 총괄 물질전달저항(1/Ky)의 값[m2ㆍs/mol]은? (단, 기체흡수는 이중경막론을 따르고, yAi＝0.8xAi이며, ＝0.8xA이다)
- ① 14
- ② 18
- ③ 24
- ④ 30
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19. 앞먹임 제어(feedforward control)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① 공정에 미치는 외부 교란변수의 영향을 미리 보정하는 제어이다.
- ② 외부 교란변수를 사전에 측정하여 제어에 이용한다.
- ③ 공정의 출력을 제어에 이용한다.
- ④ 제어루프는 감지기, 제어기, 가동장치를 포함한다.
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20. 정류탑에서 공급원료의 상태는 공급원료 1몰 중 탈거부(stripping section)로 내려가는 액체의 몰수로 정의되는 q인자를 사용해서 표시할 수 있다. 이 때 q인자가 음수인 경우는?
- ① 차가운 액체를 공급할 경우
- ② 포화증기를 공급할 경우
- ③ 과열증기를 공급할 경우
- ④ 포화액체를 공급할 경우
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