2022 국가직 9급 화학공학일반 문제 정답 - 2022.4.2.

 

화학공학일반-가정답(2022-04-02 / 585.3KB / 565회)

 

 2022년도 국가공무원 9급 공채 필기시험 화학공학일반 가 책형 1 쪽 화학공학일반 문 1. 기체의 농도 400 ppm에 해당하는 백분율 농도[%]는? 4 0.4 0.04 0.004 문 2. 밸브(valve)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 체크 밸브(check valve)는 역류를 방지하기 위해 사용된다. 글로브 밸브(globe valve)는 유체의 흐름을 수직방향으로 바꾸기 위해 사용된다. 안전 밸브(safety valve)는 유체의 압력이 설정 압력을 초과하면 개방된다. 게이트 밸브(gate valve)가 반 정도 열렸을 때에는 유체의 흐름이 흐트러져서 와류가 생길 수 있다. 문 3. 흑체의 온도를 2,000 K에서 1,500 K으로 낮출 때, 2,000 K 대비 1,500 K에서 방출되는 복사에너지의 비는?         문 4. 이상 반응기(ideal reactor)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 반응기 내 온도와 반응물의 농도는 반응속도에 영향을 주는 인자이다. 회분식 반응기에서는 반응시간에 따라 반응물의 농도가 달라진다. 플러그 흐름 반응기(PFR)에서는 반응물이 흘러가며 반응이 일어난다. 연속교반 탱크 반응기(CSTR)는 정상상태에서 반응기 내부와 출구의 반응물 농도가 다르다. 문 5. 다음 중 차원(dimension)이 다른 것은? 열용량(heat capacity) 기체 상수(gas constant) 몰 엔트로피(molar entropy) 볼츠만 상수(Boltzmann constant)와 아보가드로 상수 (Avogadro constant)의 곱 문 6. 그림과 같은 구조의 원형관 속에서 비압축성 유체의 흐름이 정상상태 층류이고, 직경이 인 2개의 관 속 유체의 거동은 같다. 직경이 인 관의 중심지점 A를 지나는 유체의 질량속도가 2 kg s -1 m -2일 때, 직경이 인 관의 중심지점 B를 지나는 유체의 질량속도[kg s -1 m -2 ]는? (단, 마찰손실은 무시한다) 1 4 8 16 문 7. 단면적이 일정한 원통형 수평관을 흐르는 유체에 Hagen-Poiseuille 식이 적용될 때, 관의 반지름, 관의 길이, 압력차( P)가 각각 2배로 커지면 부피 유량은 몇 배로 커지는가? (단, 유체의 점도는 일정하다) 2 4 8 16 문 8. 유체의 열확산계수(thermal diffusivity)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? m 2 s -1을 단위로 사용할 수 있다. 유체의 열전도도, 밀도, 점도를 이용하여 계산할 수 있다. 다른 조건이 같을 때, 유체의 밀도가 클수록 열확산계수는 더 작다. 유체 운동이 없을 때의 열확산식(heat diffusion equation)에서 계수로 사용된다. 문 9. 단면적 0.1 m 2 , 길이 2 m의 원형 칼럼(column) 내부에 밀도 1,000 kg m -3인 흡착제 A와 밀도 2,500 kg m -3인 흡착제 B를 각각 1 m씩 충진하였다. 흡착제 A와 B의 질량이 각각 60 kg과 50 kg일 때, 전체 칼럼 내부의 공극률(voidage)[%]은? (단, 흡착제 A와 B는 서로 섞이지 않는다) 30 40 50 60 문 10. 지열을 이용하는 카르노 열펌프(Carnot heat pump)로 온실을 난방하고 있다. 지열의 열원 온도가 280 K이고 온실의 열손실이 6 kW일 때, 온실 온도를 300 K으로 유지하기 위해 열펌프를 가동하는 데 필요한 최소 동력의 양[W]은? 375 400 425 450 2022년도 국가공무원 9급 공채 필기시험 화학공학일반 가 책형 2 쪽 문 11. 대형 개방 탱크 바닥에 연결된 2개의 소형 노즐 A, B를 통하여 물을 동시에 배출시킨다. 노즐 A의 단면적이 노즐 B의 단면적의 2배일 때, 노즐 출구의 유속[ms -1 ]과 유량[m 3 s -1 ]에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 마찰손실은 무시한다) 노즐 A와 노즐 B의 출구 유속은 같다. 노즐 A와 노즐 B의 출구 유량은 같다. 노즐 출구의 유속은 중력가속도와 무관하다. 노즐 B의 출구 유속은 노즐 A의 출구 유속의 2배이다. 문 12. 0.5 M의 NaOH 용액 5 L를 완전히 중화하는 데 필요한 0.1 M H2SO4 용액의 부피[L]는? 5 12.5 25 37.5 문 13. 화학공장 운영에 관한 비용추정에서 총생산비용을 제조비용과 일반경비로만 분류할 때, 일반경비에 해당하는 것은? 생산설비의 감가상각비 생산 제품의 운송 및 판매비용 제품 생산을 위한 원료 구입비 제품 생산을 위한 특허 사용료 문 14. 피드백(feedback) 제어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 비례(P) 제어기에서는 잔류편차(offset)가 존재한다. 비례 적분(PI) 제어기에서는 정상상태에서 잔류편차가 없어진다. 비례 미분(PD) 제어기에서 미분 동작은 빠른 시간 내에 잔류편차를 제거한다. 비례 적분 미분(PID) 제어기는 느린 제어 공정인 온도 및 농도 제어에 널리 이용된다. 문 15. 단일 성분의 다상계 평형(multiphase equilibrium)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 삼중점에서 자유도는 0이다. 기체는 임계온도 이상에서 응축될 수 있다. 이슬점에서 온도가 내려가면 평형 상태의 증기가 응축된다. 순수한 성분의 증기와 액체가 평형 상태일 때의 압력이 증기압이다. 문 16. 상대 습도에 대한 설명으로 옳은 것은? 포화 습도에 대한 절대 습도의 비이다. 수증기로 포화된 공기의 절대 습도를 의미한다. 수증기의 포화 증기압에 대한 수증기 분압의 비이다. 건조 기체 1 kg에 동반되는 수증기의 질량을 kg수로 나타낸 것이다. 문 17. 단일 유체가 원통형 관 내부에서 난류(turbulent flow)로 흐를 때, 벽(wall) 근처와 난류중심(turbulent core)에서의 속도구배와 온도구배에 대한 설명으로 옳은 것은? 속도구배와 온도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 작다. 속도구배와 온도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 크다. 속도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 크며, 온도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 작다. 속도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 작으며, 온도구배는 벽 근처보다 난류중심에서 더 크다. 문 18. Stokes 법칙이 적용되는 밀도 1 kg m -3 , 점도 2×10 -5 kg m -1 s -1의 유체 내 구형 단일입자가 중력에 의해 자유침강(free settling)하고 있다. 구형입자의 종말속도는 2×10 -3 m s -1이고 항력계수 (drag coefficient)가 1,000일 때, 입자의 지름[mm]은? 0.24 0.48 2.4 4.8 문 19. 그림 (가), (나)와 같이 2개의 단열재가 직렬로 연결된 평면 벽을 통한 정상상태 열전도가 있다. (가)와 (나)에서 벽의 두께 방향으로의 열흐름속도 및 열흐름면적이 같을 때, (가)의 온도구배 T과 (나)의 온도구배 T의 비(T T )는? (단, 와 는 각각 임의의 벽 두께와 열전도도 값이다)         문 20. 비반응속도가 1 h -1인 1차 비가역 액상반응 A B가 일어나는 연속교반 탱크 반응기(CSTR)를 등온의 정상상태에서 4 h의 공간시간으로 운전하고 있다. 기존 반응기와 같은 전환율을 얻을 수 있는 신규 CSTR을 설계할 때 새로운 촉매를 사용하여 비반응속도를 2.5 h -1로 증가시켰다면, 기존 반응기 대비 신규 반응기의 부피 비는? (단, 반응물, 공급 유량, 운전 온도는 기존 반응기와 신규 반응기에서 같다) 0.4 0.5 0.6 0.7