2018년 국가직 7급 공개경쟁채용 전달현상 나책형 기출문제

2018년 국가직 7급 공개경쟁채용 전달현상 나책형 20문항 중 16문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 20분입니다. 나머지 4문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1번
수평으로 고정된 평판 위를 흐르는 유체의 Reynolds 수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①Reynolds 수가 10,000이면 난류이다.
2. ②Reynolds 수는 점성력에 대한 관성력의 비이다.
3. ③Reynolds 수는 유체의 점도에 반비례한다.
4. ④Reynolds 수는 강제대류의 Nusselt 수에 영향을 준다.
2번
증류탑에서 공급단으로 들어가는 공급원료가 과열증기(superheated vapor)상태이다. 공급단에서 9몰의 공급원료에 대하여 2몰의 액체가 기화할 때, 원료공급선(feed line)의 기울기는?
1. ①- \frac{{2}}{{7}}
2. ②- \frac{{2}}{{9}}
3. ③\frac{{2}}{{11}}
4. ④\frac{{2}}{{9}}
3번
연구용 잠수함이 해저 1km에서 운항 중이다. 잠수함 내부의 절대압력이 1atm일 때, 잠수함에 설치된 지름이 20cm인 창에 가해지는 힘[kN]은? (단, 해수의 밀도는 1.1gcm^-3이고, 중력가속도는 9.8ms^-2이다)
1. ①128.5
2. ②338.5
3. ③541.6
4. ④751.6
4번
이성분계 기체확산계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①분자량이 작아지면 확산계수가 커진다.
2. ②온도가 높아지면 확산계수가 커진다.
3. ③분자의 크기가 커지면 확산계수가 작아진다.
4. ④압력이 낮아지면 확산계수가 작아진다.
5번
열교환기에서 관(pipe) 내부유체에 대한 열전달계수가 600Wm^-2K^-1이고, 관 외부유체에 대한 열전달계수가 500Wm^-2K^-1일 때, 관 내부면적을 기준으로 한 총괄열전달계수[Wm^-2K^-1]는? (단, 관의 내부지름은 5cm, 두께는 0.5cm이며, 관에서 전도를 통한 열전달저항은 무시한다)
1. ①300
2. ②400
3. ③500
4. ④600
6번
300K에서 수소가 수평으로 놓인 평판 고분자 막을 통해 확산하고 있다. 막의 상부와 하부에서의 압력은 각각 3×10⁶Pa과 5×10⁵Pa이다. 이 온도에서 막에 대한 수소의 투과계수(permeability coefficient)가 4×10^-13molm^-1s^-1Pa^-1이고, 수소의 몰플럭스(molar flux)가 3.6kmolm^-2h^-1일 때, 막의 두께[μm]는?
1. ①1
2. ②10
3. ③100
4. ④1,000
7번
반지름이 R인 수평 관(pipe) 안에서 비압축성 뉴톤유체(Newtonian fluid)가 층류로 흐르고 있다. 이 흐름은 Hagen-Poiseuille 관계식을 만족하며 완전발달된 속도분포를 보인다. 관 안에서 유체의 최대속도(v_{{m {ax}}})는? (단, \Delta P는 압력차의 절대값이고, L은 관의 길이이며, \mu는 유체의 점도이다)
1. ①\left( \frac{{\Delta P}}{{L}} \right) \frac{{R^{{2}}}}{{2 \mu}}
2. ②\left( \frac{{\Delta P}}{{L}} \right) \frac{{R^{{}}}}{{2 \mu}}
3. ③\left( \frac{{\Delta P}}{{L}} \right) \frac{{R^{{2}}}}{{4 \mu}}
4. ④\left( \frac{{\Delta P}}{{L}} \right) \frac{{R^{{}}}}{{4 \mu}}
8번
지름이 10cm이고 표면온도가 400K인 강철봉(steel rod)이 공기와 벽의 온도가 모두 300K인 방 한가운데에 수평으로 매달려 있다. 열전달계수는 10Wm^-2K^-1이고, 강철봉에서 방출된 복사에너지는 모두 벽으로 전달된다고 할 때, 강철봉의 단위길이당 총 열손실[Wm^-1]은? (단, 봉의 길이는 지름에 비해 매우 크고, 강철봉과 벽은 흑체이며, Stefan-Boltzmann 상수 값은 1×10^-8 Wm^-2K^-4이라고 가정하고, 전도에 의한 열전달은 무시한다)
1. ①69
2. ②369
3. ③1,069
4. ④1,569
9번
공기 중의 기체 A를 물에 흡수시키고자 한다. 이 기체흡수 공정에서 평형선의 기울기는 1이며, 액체경막저항이 기체경막저항의 5배이다. 액체경막계수만 변화시켜 A의 흡수속도를 2배로 높이기 위해서는 액체경막계수를 처음의 몇 배로 해야 하는가?
1. ①0.4
2. ②1
3. ③2.5
4. ④4
10번
고체물질 C 내에서 물질 A와 B가 확산하고 있다. 이들의 확산계수를 각각 D_{{AC}}와 D_{{BC}}라고 하자. 이 확산계수들은 온도에 대해 Arrhenius 식의 형태를 따르고, 온도가 높아지면서 D_{{AC}}와 D_{{BC}}는 동일한 값으로 수렴할 때, 온도 T_{{2}} \left( = \frac{{T_{{1}}}}{{2}} \right)에서의 \frac{{D_{{AC}}}}{{D_{{BC}}}}는 온도 T_{{1}}에서의 \frac{{D_{{AC}}}}{{D_{{BC}}}}의 몇 배인가? (단, R은 기체상수이고, 모든 온도에서 물질 A의 확산활성화에너지는 RT_{{1}}, 물질 B의 확산활성화에너지는 2 RT_{{1}}로 일정하다)
1. ①e
2. ②e²
3. ③e^-1
4. ④e^-2
11~12번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
13번
비압축성 유체가 4cms^-1의 평균속도로 내부지름이 4cm인 관(pipe) 안에서 흐르고 있다. 이 유체의 밀도가 2gcm^-3이고 점도가 2cP일 때, Fanning 마찰인자(friction factor)는?
1. ①0.005
2. ②0.01
3. ③0.05
4. ④0.1
14번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
15번
창문에 환풍기를 설치하여 실내의 오염된 공기를 실외로 방출하고자 한다. 피토정관(pitot-static tube)의 차압계를 환풍기 바로 외부에 설치하여 압력차를 측정하였더니 260Pa이었다. 환풍기를 통해 방출되는 공기 흐름의 속도[ms^-1]는? (단, 공기의 밀도는 1.3kgm^-3이고, 피토정관에 대한 마찰은 무시한다)
1. ①10
2. ②20
3. ③30
4. ④40
16번
열린 탱크가 300K의 공기에 노출된 상태로 벤젠을 저장하고 있다. 300K에서 벤젠의 증기압이 1.2×10⁴Pa, 물질전달계수가 0.08ms^-1일 때, 벤젠의 증발속도[molm^-2s^-1]는? (단, 기체상수는 8.0Pam³mol^-1K^-1이다)
1. ①0.1
2. ②0.2
3. ③0.4
4. ④0.8
17번
이중관 열교환기에서 고온 유체가 작은 관(pipe) 내부를, 저온 유체가 두 관 사이의 환상 공간(annular space)을 통해 흐르고 있다. 두 유체의 흐름은 난류이고 모든 관의 표면은 매끄럽다. 작은 관 벽 근처에서 관의 반지름 r-방향에 대한 저온 유체의 온도 분포 함수 T = T_{{w}} - 2 ( r - r_{{i}} )일 때, 저온 유체에 대한 Nusselt 수는? (단, r_{{i}}는 작은 관의 외부 반지름, D_{{eq}}는 환상 공간의 상당지름(equivalent diameter)이고, T_{{m}}은 저온 유체의 평균온도, T_{{w}}는 저온 유체와 접한 작은 관의 벽면 온도이다)
1. ①\frac{{2 D_{{eq}}}}{{T_{{m}} - T_{{w}}}}
2. ②\frac{{2 D_{{eq}}}}{{T_{{w}} - T_{{m}}}}
3. ③\frac{{D_{{eq}}}}{{2 ( T_{{m}} - T_{{w}} )}}
4. ④\frac{{D_{{eq}}}}{{2 ( T_{{w}} - T_{{m}} )}}
18번
내부지름이 10mm, 외부지름이 20mm인 고무 관(pipe)의 내벽 온도가 275K, 외벽 온도가 300K로 일정하게 유지되고 있다. 이 관을 통한 열전달량이 15W일 때, 이 관의 길이[m]는? (단, 고무의 열전도도는 0.0151Wm^-1K^-1이고, ln2＝0.7로 가정한다)
1. ①1.31
2. ②2.65
3. ③3.92
4. ④4.43
19번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
20번
밀도가 1,000kgm^-3인 물이 관(pipe) 안을 일정한 유속으로 흐른다. 관 출구는 입구보다 4m 높고, 입구에서의 절대압력은 1kg_fcm^-2, 출구에서의 절대압력은 2kg_fcm^-2이다. 물이 펌프에 의해 물 1kg당 20kg_fm의 에너지를 공급받는다면, 관에서 마찰에 의한 에너지 손실[kg_fmkg^-1]은?
1. ①2
2. ②4
3. ③6
4. ④8