2022년 국가직 7급 공개경쟁채용 전달현상 나책형 기출문제

2022년 국가직 7급 공개경쟁채용 전달현상 나책형 25문항 중 13문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 25분입니다. 나머지 12문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1번
방 안의 유리창을 제외한 모든 부분은 단열이 잘 되어 있다고 가정하고, 유리창 내벽의 온도가 25°C, 유리창 외벽의 온도가 －5°C일 때, 두께 4mm인 유리창을 통한 단위면적당 열손실 속도[Wm^-2]는? (단, 유리창의 열전도도(k)는 1Wm^-1K^-1이고, 정상상태를 가정한다)
1. ①3,500
2. ②4,000
3. ③7,500
4. ④9,500
2번
윗면과 아랫면의 면적의 합이 25cm²인 평판이 온도 300K으로 유지되는 유체에 잠겨 있다. 평판 내부에 매몰된 주울(Joule) 방식의 가열 시스템으로 전기가 100W 유입되어, 평판 표면의 온도가 350K으로 유지된다. 이 때의 대류열전달 계수[Wm^-2K^-1]는? (단, 평판은 매우 얇아서 대류에 의한 열전달은 윗면과 아랫면에서만 고려하고, 평판 표면의 온도는 균일하다고 가정한다)
1. ①0.08
2. ②8
3. ③800
4. ④80,000
3번
완전 흑체의 절대온도가 2배가 될 때, 복사에너지 플럭스(flux)는 몇 배가 되는가?
1. ①2배
2. ②4배
3. ③8배
4. ④16배
4번
지름이 1.2μm인 구형의 박테리아가 18μms^-1의 속도로 정지 유체 속을 헤엄쳐 갈 때, 유체의 점도가 9.0×10^-4Pa․s, 밀도가 1,000kgm^-3이라면, 박테리아 입자의 레이놀즈 수(Re)는?
1. ①2.4×10^-5
2. ②2.4×10^-4
3. ③2.4×10^-3
4. ④2.4×10^-2
5~7번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
8번
메탄올과 물로 구성된 액체 혼합물을 다단 증류탑의 공급단에 공급하여 분리하고자 한다. 공급물이 증류탑의 압력조건 하에서 60mol%의 액체상과 40mol%의 기체상으로 구성되어 있을 때, 원료공급 선(feed line) 식에서의 기울기는?
1. ①－1.5
2. ②－0.67
3. ③0.67
4. ④1.5
9~10번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
11번
스톡스－아인슈타인(Stokes-Einstein) 식의 확산계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①온도에 비례한다.
2. ②용매의 점도에 반비례한다.
3. ③용질의 크기에 반비례한다.
4. ④전체 압력에 반비례한다.
12번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
13번
2차원 속도 벡터 \left( v_{{x}} , \, v_{{y}} \right) 분포식 중에 연속 방정식(continuity equation)을 만족하는 것은? (단, 균일한 비압축성 유체를 가정하며, v_{{z}} = 0이다)
1. ①v_{{x}} = \, x \, - \, y , \, \, \, \, v_{{y}} = \, xy
2. ②v_{{x}} = \, \cos ( x ) , \, \, \, v_{{y}} = \, y \, \, \sin ( x ) \,
3. ③v_{{x}} = xy + x^{{2}} , \, \, \, v_{{y}} = xy^{{2}}
4. ④v_{{x}} \, = \, 1 , \, \, \, v_{{y \,}} = y - 1
14~15번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
16번
열교환기 장치에서 2.5kgs^-1의 질량유량으로 유입되는 90°C의 뜨거운 공기를 사용하여 1.5kgs^-1로 흐르는 20°C의 냉수를 가열한다. 이 열교환기의 최대 가능 열전달률[kW]은? (단, 공기의 비열은 1.0kJkg^-1K^-1이고, 냉수의 비열은 4.2kJkg^-1K^-1이다. 모든 비열은 일정하며, 열교환기는 정상상태 운전조건이며, 잘 단열되어 있고, 내부 도관 열저항은 무시한다)
1. ①105
2. ②175
3. ③441
4. ④735
17번
고정된 수평 평면 위를 기름이 u＝A \, y＋B \, y^{{2}} \,(이 때, \, A＝30s^-1, \, B＝－120m^-1s^-1)의 속도분포를 갖고 평면에 평행하게 흐를 때, 평면에 작용하는 전단응력[kg_fm^-2]의 절댓값은? (단, 기름은 비압축성 뉴튼유체이며, 점도는 0.070Pa․s이고, y는 평면으로부터의 수직거리[m]이다)
1. ①0.070
2. ②0.21
3. ③2.1
4. ④30
18번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
19번
내경 2.00cm인 수평의 원형관에 0°C의 ethylene glycol을 14.4Lmin^-1의 유량으로 30.0m 수송할 때의 압력손실[Nm^-2]은? (단, ethylene glycol의 밀도는 0°C에서 1.12gcm^-3, 점도는 0.500gcm^-1s^-1이며, 비압축성 뉴튼유체 및 정상상태 완전발달 흐름으로 가정하고, 원주율(\pi)은 3으로 근사한다)
1. ①6.00×10³
2. ②9.60×10³
3. ③6.00×10⁴
4. ④9.60×10⁴
20번
내경이 일정한 원형도관의 마찰계수(friction factor)에 대한 설명으로 옳은 것은?
1. ①마찰계수는 레이놀즈 수(Re)에 비례한다.
2. ②난류에서의 마찰계수는 상대 거칠기가 증가함에 따라 감소한다.
3. ③층류에서의 마찰계수는 상대 거칠기에 영향을 받지 않는다.
4. ④원형도관 내벽이 매끈하다면, {Re} > 10^{{5}}인 난류보다 {Re} < 10^{{3}}인 층류에서의 마찰계수가 작다.
21~22번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
23번
등방성 매체이고 대류와 복사가 없는 좌표공간\left( x , \, y , \, z \right)에서 온도 T \,가 \frac{{T}}{{T_{{0}}}} = x^{{2}} + y^{{2}} + xyz^{{2}}의 함수로 주어진다고 한다. 지점(1, 2, 3)에서의 열 플럭스(heat flux)와 방향이 일치하는 위치 벡터는? (단, T_{{0}}는 0이 아닌 기준온도[K]이며, 해당 공간은 0 < x < 10, 0 < y < 10, 0 < z < 10으로 한정한다)
1. ①(－20, 13, －6)
2. ②(－20, 13, －12)
3. ③(－20, －13, －6)
4. ④(－20, －13, －12)
24번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
25번
질소 분자와 산소 분자의 이성분계 등몰 혼합물 중, 질소 분자가 고정좌표계에서 x축 방향으로 1m²의면적을 초당 수직으로 통과하는 양이 28kg이고, 산소 분자는 －x축 방향으로 1m²의면적을 초당 수직으로 통과하는 양이 32kg이다. 이 때 혼합물의 x방향 몰－평균 속도[ms^-1]는? (단, 질소 원자, 산소 원자의 원자량은 각각 14, 16이다)
1. ①－4
2. ②0
3. ③4
4. ④30