2023 국가직 9급 화학공학일반 문제 정답 - 2023.4.8.

 

230408 국가 9급 화학공학일반-나정답(2023-04-08 / 111.2KB / 503회)

 

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 2023년도 국가공무원 9급 공채 필기시험 화학공학일반 나 책형 1쪽 화학공학일반 1. 서로 다른 단위로 표현된 값 중에서 가장 낮은 압력을 나타내는 것은? ① 1.0 atm ② 10.0 kPa ③ 30.0 psi ④ 380 Torr 2. 화학공학 엔지니어는 최적의 공정을 설계하기 위해서 여러 가지 형태의 비용에 대해 충분히 이해할 필요가 있다. 이러한 비용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 총생산비용은 생산속도에 비례하여 증가하지만, 고정비용은 일정하다. ② 총생산비용과 총수입이 같아지는 지점을 손익분기점이라고 한다. ③ 최적의 생산속도는 손익분기점에 해당하는 것보다 더 높아야 한다. ④ 순이익은 제품 판매에 의한 총수입에서 총생산비용을 뺀 값이다. 3. 연속 분별증류탑에서 환류비가 무한대일 때에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 유출액이 전부 탑으로 환류되어 제품의 생산이 없는 상태가 된다. ② 두 조작선이 x－y 선도에서 기울기가 1인 대각선과 일치한다. ③ 단수는 최대가 된다. ④ 이 조건을 전환류라고 한다. 4. 평평한 욕조에서 밑면의 배출구를 통해 28 m s -1의 유속으로 물이 배출되고 있다. 외부에서 욕조로 공급되는 물에 의해 욕조의 바닥으로부터 욕조 내 수면의 높이가 변화 없이 일정하게 유지된다고 가정할 때, 욕조 내 수면의 높이[m]는? (단, 정상상태의 에너지 손실이 없는 흐름으로 가정하고, 욕조의 수면과 배출구에서 압력은 대기압으로 같고, 중력가속도는 9.8 m s -2이다) ① 20 ② 40 ③ 60 ④ 80 5. 상변화 없는 유체의 열전달에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 경계층 이론에 따르면, Prandtl 수가 1보다 클 때 운동량확산계수가 열확산계수보다 크다. ② 층류(laminar flow)에서의 강제대류(forced convection) 열확산에서 Nusselt 수는 Reynolds 수와 Prandtl 수의 함수로 표현된다. ③ Peclet 수가 아주 크면 전도에 의한 열전달은 무시할 수 있다. ④ Nusselt 수는 전도 열전달 대류 열전달 에 해당된다. 6. 물질전달에서 중요한 의미를 가지는 무차원 군에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① Schmidt 수는 운동량의 분자확산도와 물질의 분자확산도 간의 비를 나타낸다. ② Schmidt 수는 열전달의 Prandtl 수에 대응되는 개념이다. ③ Sherwood 수는 분자 물질전달저항과 유체의 대류 물질전달저항의 비를 나타낸다. ④ Sherwood 수는 열전달의 Euler 수에 대응되는 개념이다. 7. 관 입구에서부터 경계층이 관의 중심에 도달하여 완전 발달 흐름이 되기까지의 거리를 전이길이(transition length)라 한다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 층류의 경우 전이길이는 관 지름의 제곱에 비례한다. ② 층류의 경우 전이길이는 유체의 점도에 반비례한다. ③ 유입되는 유체가 난류이고 관 내부의 유속이 임계유속보다 크면, 전이길이는 Reynolds 수의   제곱에 비례한다. ④ 층류의 경우 유체의 속도가 빠르면 전이길이는 길어진다. 8. 펌프에 의해 평판 위 층류흐름이 발생한 경우, 평판 위 유동의 시작부분인 평판 입구에서부터  m만큼 떨어진 곳에서의 국소 대류 열전달 계수(h국소)가 h국소 ＝  2 W m -2 K -1이고, 평판 입구에서 출구까지의 평균 대류 열전달 계수(h평균)가 12 W m -2 K -1일 때, 평판의 총길이[m]는? ① 2 ② 4 ③ 6 ④ 8 9. 물질의 이송 및 처리에 사용하는 장치에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 왕복펌프는 기계의 회전운동으로 유체를 정방향으로 수송하는 펌프이다. ② 오리피스는 면적 유량계, 로타미터는 압력차 유량계이다. ③ 압축기의 효율은 등온효율이 등엔트로피 효율보다 높다. ④ 스팀－제트 이젝터(steam-jet ejector)는 진공시스템을 만들기 위해 사용된다. 10. 다중－효용관 증발기를 조작할 때, 각 효용관마다 펌프시설을 필요로 하는 급액 방식은? ① 역류식 급액 ② 순류식 급액 ③ 병류식 급액 ④ 혼합류식 급액 2023년도 국가공무원 9급 공채 필기시험 화학공학일반 나 책형 2쪽 11. 한 모서리의 길이가 10cm인 정육면체 용기에 입자 밀도 2,000kgm -3인 분체를 가득 채웠다. 용기에 채워진 분체의 질량이 300 g이라면 이 분체의 겉보기 밀도[kg m -3]는? ① 300 ② 400 ③ 500 ④ 600 12. 점도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 일반적으로 온도가 올라가면 액체의 점도는 감소하고 기체의 점도는 증가한다. ② 하수슬러지와 같이 임계전단응력 이상이 되어야 비로소 흐르기 시작하는 액체를 유사가소성 유체(pseudoplastic fluid)라고 한다. ③ 점도 1 cP는 10-3 Pa s와 같다. ④ 20 °C 물의 점도는 약 1 cP이다. 13. 2성분계 증류에서 계의 평형상태를 정의하기 위해 고정되어야 하는 독립적 세기변수의 수는? ① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4 14. 비압축성의 뉴튼 유체가 원통형 관을 흐르는 Hagen-Poiseuille 흐름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 정상상태의 층류 흐름이다. ② 내측 벽면에서 유체의 속도를 0으로 하는 노 슬립(no slip) 조건을 적용한다. ③ 점도가 2배가 되면 평균 유속은   배가 된다. ④ 원통형 관 중심에서의 유속은 평균 유속의 4배와 같다. 15. 동일한 재질의 벽을 두 겹으로 쌓아서 평평한 가열로 벽(flat furnace wall)을 축조하였다. 가열로 내부의 온도는 650 °C, 가열로 외부의 온도는 50 °C로 유지되며, 벽의 열전도도는 1.0 W m -1 °C-1이고 벽 한 층의 두께는 각각 0.1 m이다. 두 겹의 벽 층 사이에 접촉이 불량하여 접촉 저항(contact resistance)이 0.2 °C m 2 W-1라 할 때, 단위 면적당 열 손실량[W m -2]은? ① 500 ② 1,000 ③ 1,500 ④ 2,000 16. 1차 비가역 균일계 액상반응(A → B)이 부피가 V인 연속교반탱크 반응기(CSTR)에서 진행된다. 반응기 입구에서 공급되는 A의 농도가 1.2 mol L -1이고, 반응기 출구에서 A의 농도는 0.4 mol L -1이다. 동일한 반응조건에서 같은 반응물(A)을 부피가 절반(  V)인 두 개의 연속교반탱크반응기(CSTR)를 직렬로 연결하여 반응을 진행할 때, 두 번째 반응기 출구에서의 A의 농도[mol L -1]는? ① 0.3 ② 0.4 ③ 0.5 ④ 0.6 17. 두 화합물 A와 B가 반응하여 C와 D를 생성하는 반응이 회분식 반응기에서 진행된다. 반응 종료 시 한계반응물의 전화율이 50 %일 때, C의 몰분율은? (단, 초기에 반응기에는 40 mol%의 A와 50 mol%의 B 및 반응에 참여하지 않는 비활성 물질 I가 10 mol% 존재한다) A ＋ B → C ＋ D ① 0.1 ② 0.2 ③ 0.3 ④ 0.4 18. 화학공정 플랜트의 고정비에 해당되지 않는 것은? ① 원료비 ② 임대 ③ 재산세 ④ 보험 19. 향류(countercurrent) 이중관 열교환기를 이용해서 난방수를 1.5 kg s -1의 질량 유속으로 20 °C에서 70 °C까지 가열하고자 한다. 열교환기의 총괄열전달계수가 600 W m -2 K -1이고 열전달 면적은 5 m 2라면, 이 열교환기의 대수평균온도차[K]는? (단, 물의 비열은 4 kJ kg-1 K -1이고, 뜨거운 유체의 상변화는 없다) ① 10 ② 50 ③ 100 ④ 200 20. 확산계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① m 2 s -1의 SI 단위를 갖는다. ② 기체상 확산계수는 전체압력에 비례한다. ③ 기체상 확산계수는 절대온도의   제곱에 비례한다. ④ 기체상 확산계수는 분자량이 증가할수록 감소한다.