2024년 국가직 7급 공개경쟁채용 전달현상 나책형 기출문제

2024년 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)

1. 1번
   분자의 운동과 물질전달에 대한 설명으로 옳은 것은?
   1. ①기체 분자는 서로 충돌하지 않는다.
   2. ②용액 내의 농도구배는 분자 확산을 유발한다.
   3. ③기체의 압력 변화는 확산계수에 영향을 주지 않는다.
   4. ④온도가 높을수록 기체 분자의 확산 속도는 감소한다.
2. 2번
   운동량 확산도와 열 확산도의 비를 설명하는 무차원수는?
   1. ①Schmidt 수
   2. ②Grashof 수
   3. ③Prandtl 수
   4. ④Sherwood 수
3. 3~4번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
4. 5번
   25°C, 1atm에서 물질 A가 공기로 확산한다. 물질 A의 Lewis 수는 2이고, 물질확산계수가 0.1cm²s^-1일 때, 열 확산도[cm²s^-1]는?
   1. ①0.05
   2. ②0.2
   3. ③20
   4. ④40
5. 6~7번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
6. 8번
   내부가 비압축성 Newton 유체로 채워진 수직 원형관에 반지름이 0.001m이고 밀도가 10,000kgm^-3인 고체 구를 떨어지게 한 결과, 스톡스(Stokes) 영역에서 종말속도(terminal velocity)가 0.001ms^-1로 측정되었다. 유체의 밀도가 1,000kgm^-3일 때, 유체의 점도[Paㆍs]는? (단, 원형관의 반지름이 구의 반지름에 비해 매우 커서 벽면의 영향을 무시할 수 있고, 중력가속도는 10ms^-2로 계산한다)
   1. ①10
   2. ②20
   3. ③40
   4. ④100
7. 9번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
8. 10번
   원형관 내부 비압축성 유동에서 Reynolds 수와 마찰계수의 관계를 나타내는 무디(Moody) 차트에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 유체는 Newton 유체이다)
   1. ①관 내부의 거칠기(roughness)에 의한 영향을 확인할 수 있다.
   2. ②난류에서 Reynolds 수와 마찰계수의 관계는 실험적으로 얻을 수 있다.
   3. ③나비에－스톡스(Navier-Stokes) 식을 통해 층류에서 Reynolds 수와 마찰계수의 관계를 구할 수 있다.
   4. ④Reynolds 수 증가에 따른 마찰계수 감소 정도는 층류일 때보다 난류일 때 더 크다.
9. 11번
   정지해 있는 고체 구 주위 비압축성 유동의 경계층 분리 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 유체는 Newton 유체이고, 유동은 스톡스(Stokes) 영역이 아니다)
   1. ①유체가 점성을 갖는 경우 발생하는 현상이다.
   2. ②경계층 분리가 발생하는 곳에서 와류가 형성될 수 있다.
   3. ③경계층 분리 현상은 고체 구가 받는 항력에 영향을 주지 않는다.
   4. ④유체 흐름의 역방향으로 압력이 감소하는 상황에서 발생할 수 있다.
10. 12번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
11. 13번
    가로 6mm, 세로 12mm의 직사각형 단면을 가진 길이 3m의 관에 점도 0.001Paㆍs의 유체가 흐를 때, 관 양단의 압력차는 100Pa로 측정되었다. 수력학적 직경(hydraulic diameter)을 적용했을 때 유체의 흐름이 Hagen-Poiseuille 관계식의 가정을 만족한다면, 유체의 부피 유량[m³s^-1]은? (단, 유로는 완전히 젖어 있고, 원주율(\pi)은 3으로 계산한다)
    1. ①3.20×10^-6
    2. ②6.40×10^-6
    3. ③1.28×10^-5
    4. ④2.56×10^-5
12. 14번
    두 개의 동심원 원형관으로 구성된 특수 열전달 시스템이 있다. 내부 관과 외부 관은 각각 온도 T_{{1}}, T_{{2}}를 유지하며, T_{{1}} > T_{{2}}이다. 두 관 사이의 공간은 진공 상태이며, 두 관의 표면은 회색체로 가정한다. 내부 관과 외부 관의 방사율은 각각 \varepsilon_{{1}}, \varepsilon_{{2}}이며, 내부 관의 표면은 온도에 따라 \varepsilon_{{1}}이 변하는 특수 물질이다. 이 시스템의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 각 표면의 방사율과 흡수율은 같고, 관 양 끝의 말단효과는 무시한다)
    1. ①두 관 사이의 거리와 관계없이 열전달 속도는 일정하다.
    2. ②정상상태에서 내부 관에서 외부 관으로의 총 열전달 속도는 온도차(T_{{1}}－T_{{2}})의 네제곱에 비례한다.
    3. ③\varepsilon_{{1}}이 증가하면, 열전달 속도가 감소한다.
    4. ④내부 관의 온도가 증가함에 따라 \varepsilon_{{1}}이 감소하도록 설계하면, 특정 조건에서 열전달 속도를 일정하게 유지할 수 있다.
13. 15~17번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
14. 18번
    길고 속이 빈 원형관에서 반지름 방향으로 정상상태의 전도열전달이 일어나고 있다. 관의 내부 표면과 외부 표면의 온도는 각각 500K, 430K으로 유지된다. 관 내부 반지름은 2cm이고 외부 반지름은 4cm이다. 반지름 3cm 지점에서의 온도[K]는? (단, 관의 열전도도는 일정하며, ln2와 ln3은 각각 0.7, 1.0으로 계산한다)
    1. ①460
    2. ②470
    3. ③480
    4. ④490
15. 19번
    320K에서 기체로 존재하는 어떤 물질이 평균자유이동거리(mean free path)보다 매우 작은 원통형 기공을 통해 Knudsen 확산한다. Knudsen 확산도가 0.0388cm²s^-1일 때, 기공의 반지름[cm]에 가장 가까운 값은? (단, 물질의 분자량은 80gmol^-1로 계산한다)
    1. ①2×10^-6
    2. ②4×10^-6
    3. ③6×10^-6
    4. ④8×10^-6
16. 20~21번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
17. 22번
    300K, 1atm에서 이상기체 A와 B가 1차원으로 등몰상호확산(equimolar counter-diffusion)하고 있다. 확산 튜브의 길이는 10cm, 단면적은 2cm²이다. 튜브의 양 끝에서 A의 몰분율이 각각 0.8, 0.2일 때, A의 확산 몰플럭스가 1×10^-5molcm^-2s^-1로 측정되었다. 확산계수 D_{{\mathrm{AB}}}[cm²s^-1]의 값은? (단, 튜브 내 화학반응은 없으며, 기체상수는 0.08Latmmol^-1K^-1이다)
    1. ①1
    2. ②2
    3. ③4
    4. ④6
18. 23번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
19. 24번
    극 좌표계 (r, \theta)에서 비압축성, 비회전 흐름에 대한 속도 퍼텐셜(velocity potential) \phi＝3 ( \ln \, r - \theta )이다. 흐름의 r방향 속도 성분(v_{{r}})과 \theta방향 속도 성분(v_{{\theta}})에 대하여 r＝1일 때, 2차원 속도 {\vec{{v}}}의 크기는?
    1. ①\sqrt{{3}}
    2. ②\sqrt{{6}}
    3. ③3
    4. ④3 \sqrt{{2}}
20. 25번
    A, B, C의 세 물질이 A:B:C＝1:4:6 몰비로 혼합되어 있는 기체 혼합물(M)이 있다. 확산계수 D_{{\mathrm{AB}}}와 D_{{\mathrm{AC}}}가 각각 2.0×10³cm²s^-1과 3.0×10³cm²s^-1일 때, 확산계수 D_{{\mathrm{AM}}}[cm²s^-1]에 가장 가까운 값은?
    1. ①1.0×10³
    2. ②1.5×10³
    3. ③2.5×10³
    4. ④3.5×10³