2025년 근로감독 및 산업안전 분야 국가공무원 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 기출문제

2025년 근로감독 및 산업안전 분야 국가공무원 7급 공개경쟁채용 반응공학 가책형 25문항 중 16문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 25분입니다. 나머지 9문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1번
연속교반탱크반응기(CSTR)와 플러그흐름반응기(PFR)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①CSTR의 내부는 완전혼합된다고 가정한다.
2. ②CSTR의 내부 농도는 유입되는 반응물의 농도와 같다.
3. ③PFR의 내부 농도는 흐름의 수직 방향으로는 변화하지 않고 흐름 방향으로만 변화한다고 가정한다.
4. ④전환율이 동일할 때, 직렬연결된 CSTR이 많아질수록 그 전체 부피는 단일 PFR의 부피와 유사해진다.
2번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
3번
촉매 비활성화 현상에 해당하지 않는 것은?
1. ①촉매 표면에서의 생성물 탈착
2. ②촉매 활성점의 독성분자에 의한 피독
3. ③촉매 지지체에 침전된 금속 나노입자의 소결
4. ④탄화수소 관련 반응에서 촉매 표면에 탄소성 물질의 축적
4번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
5번
A＋3B→4C인 비가역 기초반응에서 생성물 C의 생성속도가 80moldm^-3min^-1일 때, 반응물 B의 소멸속도[moldm^-3min^-1]는?
1. ①20
2. ②40
3. ③60
4. ④80
6번
\mathrm{A} \, \, - > \, \, \mathrm{B}인 1차 등온 회분식 반응에서 75%가 반응하는 데 필요한 시간은 반감기의 몇 배인가?
1. ①2
2. ②3
3. ③4
4. ④5
7번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
8번
A→B 반응에서 반응물 A의 농도가 0.010moldm^-3일 때 반응속도를 측정하였더니 0.20moldm^-3s^-1이었다. 이 반응의 속도상수가 2.0×10³dm³mol^-1s^-1이라고 할 때, 반응차수는?
1. ①0
2. ②1
3. ③2
4. ④3
9번
충전층반응기(PBR)에서 기상 2차 반응이 진행된다. 동일한 초기조건과 반응에 대해서, 기체의 흐름에 따라 압력강하가 발생한다고 가정하는 A 상황과 압력강하가 발생되지 않는다고 가정하는 B 상황을 비교할 때, 옳지 않은 것은? (단, 입구를 제외한 동일한 위치에서 비교한다)
1. ①압력은 A가 B보다 낮다.
2. ②전환율은 A가 B보다 낮다.
3. ③반응물의 몰농도는 A가 B보다 낮다.
4. ④부피유량은 A가 B보다 작다.
10~11번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
12번
부피 10m³의 동일한 연속교반탱크반응기(CSTR) 2개가 직렬로 연결되어 있고, 동일한 온도에서 \mathrm{A} \, \, - > \, \, \mathrm{B}인 비가역 등온 액상 기초반응을 진행한다. 공급되는 원료의 초기농도(C_{{\mathrm{A} 0}})는 1molm^-3, 부피 유량(v_{{0}})은 2m³s^-1으로 일정할 때, 2번째 반응기 출구에서의 최종 전환율은? (단, 반응속도상수(k)는 0.4s^-1이며, 정상상태를 가정한다)
1. ①\frac{{3}}{{4}}
2. ②\frac{{8}}{{9}}
3. ③\frac{{15 \,}}{{16}}
4. ④\frac{{24}}{{25}}
13번
\mathrm{A} \, \, - > \, \, \mathrm{B}인 비가역 액상 기초반응을 진행한다. 전환율 0.8을 달성하기 위해 플러그흐름반응기(PFR)를 사용할 때 필요한 부피를 V_{{\mathrm{P}}}라 하고, 같은 전환율을 달성하기 위해 연속교반탱크반응기(CSTR)를 사용할 때 필요한 부피를 V_{{\mathrm{C}}}라 할 때, \frac{V_{{\mathrm{P}}}}{V}_{{\mathrm{C}}}의 값은? (단, 두 반응기에 공급되는 A의 몰유량, 초기농도, 반응기 온도는 모두 동일하고, 등온 반응 및 정상상태를 가정하며, ln0.2＝－1.6이다)
1. ①0.05
2. ②0.125
3. ③0.4
4. ④0.8
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15번
\mathrm{A} \, \, ⇄ \, \, \mathrm{B}인 상압 액상 기초반응에서 A와 B의 초기농도가 각각 1molL^-1, 2molL^-1이다. 300K에서 A의 전환율이 25%일 때 평형상태에 도달한다. 400K에서의 평형상수는? (단, 300～400K 구간에서 상변화가 없으며, 반응엔탈피 변화(\Delta H_{{\mathrm{R} \,}})는 8,300Jmol^-1로 일정하고, 기체상수(R \,)는 8.3Jmol^-1K^-1이다)
1. ①2 e^{{\frac{1}{2}}}
2. ②2 e^{{\frac{1}{3}}}
3. ③3 e^{{\frac{1}{6}}}
4. ④3 e^{{\frac{5}{6}}}
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17번
원통형 플러그흐름반응기(PFR)에서 A→B 액상 2차 반응을 일정온도에서 진행하여 A의 전환율(X_{{\mathrm{A}}}) 80%를 얻었다. 반응기 부피가 10L이고 반응기 단면적의 지름이 0.2m일 때, 반응기의 평균유속[mmin⁻¹]은? (단, 반응속도상수(k)는 1Lmol⁻¹min⁻¹, 반응물 A의 초기농도(C_{{\mathrm{A} 0}})는 0.3molL⁻¹, 원주율(\pi)은 3이며, 정상상태를 가정한다)
1. ①1.5×10⁻²
2. ②2.5×10⁻²
3. ③3.5×10⁻²
4. ④4.5×10⁻²
18번
회분식 등온 반응기에서 비가역 액상 기초반응 2 \mathrm{A} \, \, - > \, \, \mathrm{R}을 진행할 때, A의 20%가 전환되기까지 3분이 걸렸다면 75%가 전환되기 위해서 걸리는 시간[min]은?
1. ①12
2. ②24
3. ③36
4. ④48
19~20번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
21번
\mathrm{A} \, \, - > \, \, \mathrm{B} + \mathrm{C}인 비가역 기상 1차 반응에서 유입되는 반응물 A의 유량은 200mols^-1, 반응물 A의 초기농도는 1molL^-1이다. 등온 및 등압 조건에서 플러그흐름반응기(PFR)를 이용하여 해당 반응의 전환율이 0.8에 도달하기 위해 필요한 반응기의 부피[L]는? (단, 초기유입물은 A로만 구성되며, 해당 온도에서 반응속도상수(k)는 2s^-1이고, ln5＝1.6이며, 정상상태를 가정한다)
1. ①80
2. ②160
3. ③240
4. ④320
22번
A→B인 액상 기초반응이 정상상태 단열 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 상변화 없이 진행된다. 반응 시작 후 전환율이 90%에 도달했을 때 반응기 온도[K]는? (단, A의 초기 농도는 8molL^-1, 초기 반응온도는 373K, A와 B의 부피당 열용량은 2kcalL^-1K^-1로 같고, 반응열(\Delta H_{{\mathrm{R}}})은 －40kcalmol^-1이며, 반응열과 부피당 열용량 모두 온도와 무관하게 일정한 값을 가지고, 교반기를 통해 반응기로 전달되는 일은 무시한다)
1. ①264
2. ②328
3. ③462
4. ④517
23번
회분식반응기에서 \mathrm{A} \, \, \mathrm{REL} \rightarrow {k_{{1}}} {} \, \, \mathrm{B} \, \, \mathrm{REL} \rightarrow {k_{{2}}} {} \, \, \mathrm{C}(k_{{1}} ! = k_{{2}})인 기초 액상 직렬반응이 일어날 경우, B의 농도(C_{{\mathrm{B}}})를 나타내는 식은? (단, t는 반응시간이고, A의 초기농도는 C_{{\mathrm{A} 0}}이며, B와 C의 초기농도는 0이다)
1. ①C_{{\, \mathrm{B}}} = k_{{1}} C_{{\mathrm{A} 0}} \left[ \frac{{e^{{- k_{{1}} t}} - e^{{- k_{{2}} t}}}}{{k_{{2}} - k_{{1}}}} \right]
2. ②C_{{\, \mathrm{B}}} = k_{{1}} C_{{\mathrm{A} 0}} \left[ \frac{{e^{{- k_{{2}} t}} - e^{{- k_{{1}} t}}}}{{k_{{2}} - k_{{1}}}} \right]
3. ③C_{{\, \mathrm{B}}} = k_{{2}} C_{{\mathrm{A} 0}} \left[ \frac{{e^{{- k_{{1}} t}} - e^{{- k_{{2}} t}}}}{{k_{{2}} - k_{{1}}}} \right]
4. ④C_{{\, \mathrm{B}}} = k_{{2}} C_{{\mathrm{A} 0}} \left[ \frac{{e^{{- k_{{2}} t}} - e^{{- k_{{1}} t}}}}{{k_{{2}} - k_{{1}}}} \right]
24번
불균일 등온 회분식반응기에서 액상 반응물 A가 구형의 고체 촉매 입자 위에서 생성물 B로 전환되는 1차 반응(\mathrm{A} \, \, \rightarrow \, \, \mathrm{B})이 진행된다. 반응물 A의 전환율이 85%까지 도달하는 데 필요한 반응시간[min]은? (단, 사용된 촉매의 질량(W \,)은 50g, 반응물 A의 초기농도(C_{{\mathrm{A} 0}})는 2molL⁻¹, 단위 촉매 질량 당 반응속도상수(k)는 0.2Lg⁻¹min⁻¹, 반응부피(V \,)는 10L, ln0.15＝－1.9이다)
1. ①1.9
2. ②3.8
3. ③7.6
4. ④9.5
25번
분자량이 100gmol^-1인 촉매 분자가 전체 담지촉매(촉매 분자＋지지체) 중 0.5wt%의 비율로 지지체에 담지되어 있고, 이 중 표면에 노출된 촉매의 비율이 50%이다. 목표 반응(A→B)의 전환 빈도(turnover frequency, TOF)가 0.05s^-1로 측정되었다. 전체 담지촉매의 질량당 B의 생성 속도[mols^-1g^-1]는?
1. ①1.25×10^-6
2. ②2.50×10^-5
3. ③2.50×10^-6
4. ④5.00×10^-6