9급 국가직 공무원 화학공학일반 필기 기출문제(해설) 및 CBT 2024년03월23일

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1. Mach 수(Ma)는 다음과 같이 정의된다. 아음속(subsonic) 영역에 해당하는 Mach 수는? (단, u는 유속, a는 유체가 흐르는 조건에서의 음속이다)          1. 0.5      2. 1.0      3. 1.5      4. 5.0      정답 : [ 1 ]      정답률 : 77%

2. 충격관(impact tube)과 정압관(static tube)에 가해지는 압력차를 측정하여 관내 유체의 국부 유속을 측정하는 장치는?      1. 로터미터(rotameter)      2. 벤투리 미터(Venturi meter)      3. 피토관(Pitot tube)      4. 점도계(viscometer)      정답 : [ 3 ]      정답률 : 77%

3. 유체의 에너지를 증가시키기 위한 장치가 아닌 것은?      1. 펌프(pump)      2. 체크 밸브(check valve)      3. 선풍기(fan)      4. 송풍기(blower)      정답 : [ 2 ]      정답률 : 93%

4. 제조원가에 포함되지 않는 것은?      1. 신기술 탐색 연구비      2. 제품 생산에 투입된 원료비      3. 공장장의 노무비      4. 공장 근로자의 노무비      정답 : [ 1 ]      정답률 : 80%

5. 농도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      1. 백만분율(parts per million)은 10-4%와 같다.      2. 노말농도(normality)는 용매 kg당 용질의 당량 수로 나타낸다.      3. 몰농도(molarity)는 용액 리터(L)당 용질의 몰 수로 나타내며, 온도에 따라 변한다.      4. 몰랄농도(molality)는 용매 kg당 용질의 몰 수로 나타내며, 온도에 따라 변하지 않는다.      정답 : [ 2 ]      정답률 : 72%

6. 반지름이 10μm이고 밀도가 1.1gcm-3인 구형 입자가 정지하고 있는 물 속에서 자유침강(free settling)할 때의 종말속도[cms-1]는? (단, 구형 입자에는 부력, 항력, 중력만이 작용하며, 물의 밀도는 1.0gcm-3, 물의 점도는 0.001Pas, 중력가속도는 9ms-2이다)      1. 0.001      2. 0.002      3. 0.004      4. 0.008      정답 : [ 2 ]      정답률 : 31%

7. Nusselt 수와 Prandtl 수의 정의에 공통으로 사용되는 물성은?      1. 대류 열전달계수(heat transfer coefficient)      2. 열전도도(thermal conductivity)      3. 점도(viscosity)      4. 비열용량(specific heat capacity)      정답 : [ 2 ]      정답률 : 70%

8. 제작비용이 A인 1,000L 용량의 반응기를 10,000L 용량으로 스케일 업(scale-up) 한다면, 10,000L 용량 반응기의 추정 제작비용은? (단, 스케일 업에 따른 반응기의 추정 제작비용은 6/10 인자 법칙(six-tenths factor rule)을 따른다)      1. 10×A0.6      2. (10×A)0.6      3. 100.6×A      4. 0.6×10×A      정답 : [ 3 ]      정답률 : 27%

9. 다음은 성분 A의 기체흡수에서 기－액 계면 근처의 몰분율을 나타낸 그림과 A의 물질전달속도(r)를 총괄 물질전달계수(Ky)로 나타낸 식이다. 계면으로의 물질전달속도는 계면으로부터의 물질전달속도와 같다. 액체 경막과 기체 경막의 물질전달계수는 각각 kx, ky이고, xA와 yA는 각각 벌크 액체와 벌크 기체의 몰분율이며, xA,i와 yA,i는 각각 기－액 계면에서 액체와 기체의 몰분율이라고 할 때, 1/Ky은? (단, 기체흡수는 이중경막론을 따르고, 는 xA와 평형을 이루는 기체의 몰분율이다)          1.      2.      3.      4.      정답 : [ 4 ]      정답률 : 24%

10. 그림과 같이 무한한 두 평행판 사이에서 완전히 발달된 층류로 흐르는 비압축성 뉴턴유체(Newtonian fluid)에 대해 a와 b 지점 간의 압력차(Pa-Pb)는? (단, L은 a와 b 지점 간의 판 길이, 는 유체의 평균속도, μ는 유체의 점도, H는 판 사이의 간격이고, 유체는 정상상태로 x축 방향으로만 흐르며, 중력과 말단 영향(end effect)은 무시한다)           1.      2.      3.      4.      정답 : [ 4 ]      정답률 : 16%

11. 연속 분별 증류탑에서 최소 이론단수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      1. 전환류(total reflux) 조건에서 최소 이론단수가 된다.      2. 최소 이론단수는 상대휘발도(relative volatility)와 무관하다.      3. 최소 이론단수일 때 탑밑 제품(bottom product)의 유량은 0이다.      4. 최소 이론단수일 때 탑위 제품(overhead product)의 유량은 0이다.      정답 : [ 2 ]      정답률 : 31%

12. 화학공정에서 사용되는 건조기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      1. 단형 건조기(tray dryer)는 생산속도가 작을 때 유용하다.      2. 박막 건조기(thin-film dryer)는 젖은 고체에서 용매를 회수하는 데 유용하다.      3. 이중 드럼 건조기(double-drum dryer)는 연마성 고체(abrasive solid) 슬러리를 건조하는 데 적합하다.      4. 스크린 컨베이어 건조기(screen-conveyor dryer)는 젖은 고체의 수분함량이 감소함에 따라 건조 조건이 상당히 바뀌어야 할 때 유용하다.      정답 : [ 3 ]      정답률 : 31%

13. 그림과 같이 원형관으로 연결된 수압기에서 왼쪽 관 수면에 수직으로 작용하는 힘(F1)이 40N일 때, 오른쪽 관 수면에 수직으로 작용하는 힘(F2)의 크기[N]는? (단, D1과 D2는 관의 지름이고, 두 수면의 높이는 같다)           1. 10      2. 20      3. 30      4. 40      정답 : [ 1 ]      정답률 : 77%

14. 성분 A와 B의 이성분계에서 Fick의 법칙으로 옳지 않은 것은? (단, JA와 JB는 각각 A와 B의 몰 플럭스(flux), jA는 A의 질량 플럭스, DAB와 DBA는 각각 A와 B의 확산계수, ∇cA와 ∇cB는 각각 A와 B의 몰농도 구배, ∇xA는 A의 몰분율 구배, ∇wA는 A의 질량분율 구배이고, c는 전체 몰농도로서 일정하다)      1. JA = -DAB∇cA      2. JA = -cDAB∇xA      3. JB = -DBA∇cB      4. jA = -DAB∇wA      정답 : [ 4 ]      정답률 : 54%

15. 미국재료시험협회(ASTM) 규격에 따른 50 메시(mesh) 체의 단위면적당 체눈(screen opening) 개수(N50)와 100 메시 체의 단위면적당 체눈 개수(N100)의 비(N50:N100)는?      1. 1 : 4      2. 1 : 2      3. 2 : 1      4. 4 : 1      정답 : [ 1 ]      정답률 : 54%

16. 298K에서 각 반응의 표준 반응 엔탈피(△H°298)가 다음과 같을 때, 298K에서 CH4(g) ＋ 2O2(g) → CO2(g) ＋ 2H2O(g) 반응의 표준 반응 엔탈피[kJ]는?           1. －940      2. －800      3. －560      4. 700      정답 : [ 2 ]      정답률 : 67%       <문제 해설> 2H2 + O2 -> 2H2o ^H = -480 C(s) + O2 -> Co2 ^H = -390 -> 2h2 + C(s) +2O2 -> Co2+2H2o 이때, 반응물 2h2 + C(s) 는 CH4로 치환가능 ^H = -70 따라서 (-480) + (-390) + (-70) = -940 [해설작성자 : 맞음]

17. 성분 A와 B의 이성분계가 기－액 평형 상태에 있고, 이 온도에서 A의 증기압은 900mmHg, B의 증기압은 400mmHg이다. 전체 압력이 450mmHg일 때, A의 액상 몰분율(xA), A의 기상 몰분율(yA), B에 대한 A의 상대휘발도(αAB)는? (단, A와 B의 혼합물은 라울(Raoult)의 법칙과 돌턴(Dalton)의 부분 압력 법칙을 따른다)           1. ①      2. ②      3. ③      4. ④      정답 : [ 2 ]      정답률 : 62%

18. 이중관 열교환기의 원형 내관의 안지름과 두께는 각각 20mm, 5mm이다. 내관의 외부 표면적(outside surface area)을 기준으로 한 총괄 열전달계수(Uo)에 대한 내부 표면적(inside surface area)을 기준으로 한 총괄 열전달계수(Ui)의 비(Ui/Uo)는? (단, 이중관 열교환기에 리턴 밴드(return band)와 리턴 헤드(return head)는 없고, 원형관에서만 정상상태의 열교환이 일어난다)      1. 0.5      2. 0.8      3. 1.5      4. 2.0      정답 : [ 3 ]      정답률 : 36%

19. 고체의 열전도도(k)가 온도(T)의 선형함수로서 다음과 같을 때, T1과 T2의 온도 범위에서 평균 열전도도(kavg)는? (단, k0와 β는 상수이다)           1.      2.      3.      4.      정답 : [ 1 ]      정답률 : 47%

20. 그림과 같이 두께(d)가 10mm인 평면 유리 창문의 바깥 온도는 －10°C, 방 안 온도는 20°C로 유지되고 있다. 방 안의 열전달계수(h1)는 10Wm-2K-1이고, 바깥의 열전달계수(h2)는 40Wm-2K-1이다. 유리의 전도 열저항이 바깥의 대류 열저항보다는 크고 방 안의 대류 열저항보다는 작게 되는 유리의 열전도도(k)[Wm-1K-1]의 범위는? (단, 유리 두께 방향으로의 열전달만을 고려하고, 복사에너지는 무시한다)           1. 0.01＜k＜0.05      2. 0.05＜k＜0.10      3. 0.10＜k＜0.40      4. 0.40＜k＜0.80      정답 : [ 3 ]      정답률 : 58%

정 답 지

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1. Mach 수(Ma)는 다음과 같이 정의된다. 아음속(subsonic) 영역에 해당하는 Mach 수는? (단, u는 유속, a는 유체가 흐르는 조건에서의 음속이다)          1. 0.5      2. 1.0      3. 1.5      4. 5.0      정답 : [ 1 ]      정답률 : 77%

2. 충격관(impact tube)과 정압관(static tube)에 가해지는 압력차를 측정하여 관내 유체의 국부 유속을 측정하는 장치는?      1. 로터미터(rotameter)      2. 벤투리 미터(Venturi meter)      3. 피토관(Pitot tube)      4. 점도계(viscometer)      정답 : [ 3 ]      정답률 : 77%

3. 유체의 에너지를 증가시키기 위한 장치가 아닌 것은?      1. 펌프(pump)      2. 체크 밸브(check valve)      3. 선풍기(fan)      4. 송풍기(blower)      정답 : [ 2 ]      정답률 : 93%

4. 제조원가에 포함되지 않는 것은?      1. 신기술 탐색 연구비      2. 제품 생산에 투입된 원료비      3. 공장장의 노무비      4. 공장 근로자의 노무비      정답 : [ 1 ]      정답률 : 80%

5. 농도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      1. 백만분율(parts per million)은 10-4%와 같다.      2. 노말농도(normality)는 용매 kg당 용질의 당량 수로 나타낸다.      3. 몰농도(molarity)는 용액 리터(L)당 용질의 몰 수로 나타내며, 온도에 따라 변한다.      4. 몰랄농도(molality)는 용매 kg당 용질의 몰 수로 나타내며, 온도에 따라 변하지 않는다.      정답 : [ 2 ]      정답률 : 72%

6. 반지름이 10μm이고 밀도가 1.1gcm-3인 구형 입자가 정지하고 있는 물 속에서 자유침강(free settling)할 때의 종말속도[cms-1]는? (단, 구형 입자에는 부력, 항력, 중력만이 작용하며, 물의 밀도는 1.0gcm-3, 물의 점도는 0.001Pas, 중력가속도는 9ms-2이다)      1. 0.001      2. 0.002      3. 0.004      4. 0.008      정답 : [ 2 ]      정답률 : 31%

7. Nusselt 수와 Prandtl 수의 정의에 공통으로 사용되는 물성은?      1. 대류 열전달계수(heat transfer coefficient)      2. 열전도도(thermal conductivity)      3. 점도(viscosity)      4. 비열용량(specific heat capacity)      정답 : [ 2 ]      정답률 : 70%

8. 제작비용이 A인 1,000L 용량의 반응기를 10,000L 용량으로 스케일 업(scale-up) 한다면, 10,000L 용량 반응기의 추정 제작비용은? (단, 스케일 업에 따른 반응기의 추정 제작비용은 6/10 인자 법칙(six-tenths factor rule)을 따른다)      1. 10×A0.6      2. (10×A)0.6      3. 100.6×A      4. 0.6×10×A      정답 : [ 3 ]      정답률 : 27%

9. 다음은 성분 A의 기체흡수에서 기－액 계면 근처의 몰분율을 나타낸 그림과 A의 물질전달속도(r)를 총괄 물질전달계수(Ky)로 나타낸 식이다. 계면으로의 물질전달속도는 계면으로부터의 물질전달속도와 같다. 액체 경막과 기체 경막의 물질전달계수는 각각 kx, ky이고, xA와 yA는 각각 벌크 액체와 벌크 기체의 몰분율이며, xA,i와 yA,i는 각각 기－액 계면에서 액체와 기체의 몰분율이라고 할 때, 1/Ky은? (단, 기체흡수는 이중경막론을 따르고, 는 xA와 평형을 이루는 기체의 몰분율이다)          1.      2.      3.      4.      정답 : [ 4 ]      정답률 : 24%

10. 그림과 같이 무한한 두 평행판 사이에서 완전히 발달된 층류로 흐르는 비압축성 뉴턴유체(Newtonian fluid)에 대해 a와 b 지점 간의 압력차(Pa-Pb)는? (단, L은 a와 b 지점 간의 판 길이, 는 유체의 평균속도, μ는 유체의 점도, H는 판 사이의 간격이고, 유체는 정상상태로 x축 방향으로만 흐르며, 중력과 말단 영향(end effect)은 무시한다)           1.      2.      3.      4.      정답 : [ 4 ]      정답률 : 16%

11. 연속 분별 증류탑에서 최소 이론단수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      1. 전환류(total reflux) 조건에서 최소 이론단수가 된다.      2. 최소 이론단수는 상대휘발도(relative volatility)와 무관하다.      3. 최소 이론단수일 때 탑밑 제품(bottom product)의 유량은 0이다.      4. 최소 이론단수일 때 탑위 제품(overhead product)의 유량은 0이다.      정답 : [ 2 ]      정답률 : 31%

12. 화학공정에서 사용되는 건조기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      1. 단형 건조기(tray dryer)는 생산속도가 작을 때 유용하다.      2. 박막 건조기(thin-film dryer)는 젖은 고체에서 용매를 회수하는 데 유용하다.      3. 이중 드럼 건조기(double-drum dryer)는 연마성 고체(abrasive solid) 슬러리를 건조하는 데 적합하다.      4. 스크린 컨베이어 건조기(screen-conveyor dryer)는 젖은 고체의 수분함량이 감소함에 따라 건조 조건이 상당히 바뀌어야 할 때 유용하다.      정답 : [ 3 ]      정답률 : 31%

13. 그림과 같이 원형관으로 연결된 수압기에서 왼쪽 관 수면에 수직으로 작용하는 힘(F1)이 40N일 때, 오른쪽 관 수면에 수직으로 작용하는 힘(F2)의 크기[N]는? (단, D1과 D2는 관의 지름이고, 두 수면의 높이는 같다)           1. 10      2. 20      3. 30      4. 40      정답 : [ 1 ]      정답률 : 77%

14. 성분 A와 B의 이성분계에서 Fick의 법칙으로 옳지 않은 것은? (단, JA와 JB는 각각 A와 B의 몰 플럭스(flux), jA는 A의 질량 플럭스, DAB와 DBA는 각각 A와 B의 확산계수, ∇cA와 ∇cB는 각각 A와 B의 몰농도 구배, ∇xA는 A의 몰분율 구배, ∇wA는 A의 질량분율 구배이고, c는 전체 몰농도로서 일정하다)      1. JA = -DAB∇cA      2. JA = -cDAB∇xA      3. JB = -DBA∇cB      4. jA = -DAB∇wA      정답 : [ 4 ]      정답률 : 54%

15. 미국재료시험협회(ASTM) 규격에 따른 50 메시(mesh) 체의 단위면적당 체눈(screen opening) 개수(N50)와 100 메시 체의 단위면적당 체눈 개수(N100)의 비(N50:N100)는?      1. 1 : 4      2. 1 : 2      3. 2 : 1      4. 4 : 1      정답 : [ 1 ]      정답률 : 54%

16. 298K에서 각 반응의 표준 반응 엔탈피(△H°298)가 다음과 같을 때, 298K에서 CH4(g) ＋ 2O2(g) → CO2(g) ＋ 2H2O(g) 반응의 표준 반응 엔탈피[kJ]는?           1. －940      2. －800      3. －560      4. 700      정답 : [ 2 ]      정답률 : 67%       <문제 해설> 2H2 + O2 -> 2H2o ^H = -480 C(s) + O2 -> Co2 ^H = -390 -> 2h2 + C(s) +2O2 -> Co2+2H2o 이때, 반응물 2h2 + C(s) 는 CH4로 치환가능 ^H = -70 따라서 (-480) + (-390) + (-70) = -940 [해설작성자 : 맞음]

17. 성분 A와 B의 이성분계가 기－액 평형 상태에 있고, 이 온도에서 A의 증기압은 900mmHg, B의 증기압은 400mmHg이다. 전체 압력이 450mmHg일 때, A의 액상 몰분율(xA), A의 기상 몰분율(yA), B에 대한 A의 상대휘발도(αAB)는? (단, A와 B의 혼합물은 라울(Raoult)의 법칙과 돌턴(Dalton)의 부분 압력 법칙을 따른다)           1. ①      2. ②      3. ③      4. ④      정답 : [ 2 ]      정답률 : 62%

18. 이중관 열교환기의 원형 내관의 안지름과 두께는 각각 20mm, 5mm이다. 내관의 외부 표면적(outside surface area)을 기준으로 한 총괄 열전달계수(Uo)에 대한 내부 표면적(inside surface area)을 기준으로 한 총괄 열전달계수(Ui)의 비(Ui/Uo)는? (단, 이중관 열교환기에 리턴 밴드(return band)와 리턴 헤드(return head)는 없고, 원형관에서만 정상상태의 열교환이 일어난다)      1. 0.5      2. 0.8      3. 1.5      4. 2.0      정답 : [ 3 ]      정답률 : 36%

19. 고체의 열전도도(k)가 온도(T)의 선형함수로서 다음과 같을 때, T1과 T2의 온도 범위에서 평균 열전도도(kavg)는? (단, k0와 β는 상수이다)           1.      2.      3.      4.      정답 : [ 1 ]      정답률 : 47%

20. 그림과 같이 두께(d)가 10mm인 평면 유리 창문의 바깥 온도는 －10°C, 방 안 온도는 20°C로 유지되고 있다. 방 안의 열전달계수(h1)는 10Wm-2K-1이고, 바깥의 열전달계수(h2)는 40Wm-2K-1이다. 유리의 전도 열저항이 바깥의 대류 열저항보다는 크고 방 안의 대류 열저항보다는 작게 되는 유리의 열전도도(k)[Wm-1K-1]의 범위는? (단, 유리 두께 방향으로의 열전달만을 고려하고, 복사에너지는 무시한다)           1. 0.01＜k＜0.05      2. 0.05＜k＜0.10      3. 0.10＜k＜0.40      4. 0.40＜k＜0.80      정답 : [ 3 ]      정답률 : 58%

정 답 지

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
①	③	②	①	②	②	②	③	④	④
11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
②	③	①	④	①	②	②	③	①	③

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