화공기사 기출문제 1,2회 (2020.06.06)

자격시험 기사 화공기사category

화공기사 기출문제 2020년 1,2회 (2020.06.06)

1. 자격요약

□자격명 :: 화공기사
□영문명 :: Engineer Chemical Industry
□관련부처 :: 고용노동부
□시행기관 :: 한국산업인력공단
□응시자격 :: 제한있음
□자격분류 :: 국가기술자격증
□홈페이지 :: www.q-net.or.kr
□자격증 관계도: 화공기사

2. 자격정보

□ 화공기사 기출문제

○ 응시자격을 갖추고 한국산업인력공단에서 시행하는 화공기사 시험에 합격하여 그 자격을 취득한 자를 말함.

○ 화학공업의 발전을 위한 제반환경을 조성하기 위한 전문지식과 기술을 갖춘 전문기술인력을 양성하기 위하여 제정됨.

○ 기존의 검정형 시험방법 외에 과정평가형으로도 자격 취득이 가능.

□ 주요특징

○ 화학제품의 제조공정 전반에 걸친 계측, 제어, 관리, 감독업무와 화학장치의 분리기, 여과기 정제반응기, 유화기, 분쇄 및 혼합기 등을 제어, 조작, 관리, 감독하는 업무를 수행.

○ 산업화학, 플라스틱, 제약, 자원, 펄프 및 식품가공 플랜트의 운영 및 유지 관리를 감독.

○ 원료의 구조와 재질을 분석하여 새로운 합성물질을 연구.

□ 진로 및 전망

○ 취업

- 모든 산업의 기초를 이루는 화공분야는 폭넓은 영역으로 진출 가능.

- 정부투자기관을 비롯해 석유화학, 섬유, 정밀화학, 플라스틱공업화학, 고분자산업, 가스, 고무, 식품공업 등 화학제품을 제조, 취급하는 전 산업 분야로 진출이 가능.

- 관련 연구소에서 화학분석을 포함한 기술개발 및 연구업무를 담당.

- 품질검사전문기관에서 종사하기도 함.

○ 우대

- 화공 분야에서는 채용 시 자격증 소지자를 우대.

- 국가기술자격법에 의해 공공기관 및 일반기업 채용 시 그리고 보수, 승진, 전보, 신분보장 등에 있어서 우대받을 수 있음.

○ 가산점

- 6급 이하 및 기술직공무원 채용시험 시 가산점.

- 공업직렬의 화공 직류와 환경직렬의 일반환경, 폐기물 직류에서 채용계급이 8·9급, 기능직 기능8급 이하일 경우와 6·7급, 기능직 기능7급 이상일 경우 모두 5%의 가산점.

- 다만, 가산 특전은 매 과목 4할 이상 득점자에게만, 필기시험 시행 전일까지 취득한 자격증에 한함.

○ 자격부여

- 화공기사 자격을 취득하면, 산업안전보건법에 따라 지정검사기관의 검사자로 고용될 수 있음.

- 건설산업기본법에 의하면 산업 설비 공사업면허의 인력 보유요건으로 자격증 취득자를 선임토록 되어 있어 자격증 취득이 취업에 유리.

3. 시험정보

□ 시험일정 ( 원서접수 첫날 10:00부터 마지막 날 18:00까지 )

구분	필기원서접수 (인터넷)	필기시험	필기합격 (예정자)발표	실기원서접수	실기시험	최종합격자 발표일
2024년 기사 1회	2024.01.23 ~ 2024.01.26	2024.02.15 ~ 2024.03.07	2024.03.13	2024.03.26 ~ 2024.03.29	2024.04.27 ~ 2024.05.12	2024.06.18
2024년 기사 2회	2024.04.16 ~ 2024.04.19	2024.05.09 ~ 2024.05.28	2024.06.05	2024.06.25 ~ 2024.06.28	2024.07.28 ~ 2024.08.14	2024.09.10
2024년 기사 3회	2024.06.18 ~ 2024.06.21	2024.07.05 ~ 2024.07.27	2024.08.07	2024.09.10 ~ 2024.09.13	2024.10.19 ~ 2024.11.08	2024.12.11

□ 수수료

○필기 : 19,400원
○실기 : 55,700원

□ 출제경향

○ 필기 : 출제기준을 참조

○ 실기 : 복합형(필답형+작업형)으로 시행되며 출제기준 및 기출문제를 참조

- 작업형 : 화학공정 전반에 걸친 계측, 제어, 관리, 감독업무와 화학장치의 분리기, 여과기 정제반응기, 유화기, 분쇄 및 혼합기 등을 제어, 조작, 관리, 감독하는 능력을 평가

□ 출제기준

○ 화공기사 출제기준(2019.1.1~2021.12.31).hwp 다운로드

○ 화공기사 출제기준(2022.1.1~2026.12.31).hwp 다운로드

○ 화공기사 공개문제.pdf 다운로드

□ 취득방법

○ 응시자격

- 관련학과 : 대학의 화학과, 화학공학, 공업화학 등 관련학과

- 기술자격 소지자 : 동일(유사)분야 다른 종목 기사 / 산업기사 + 실무경력 1년 / 기능사 + 실무경력 3년

- 순수경력자 : 실무경력 4년(동일, 유사 분야)

- 동일직무분야 : 경영·회계·사무 중 생산관리, 광업자원 중 채광, 기계, 재료, 섬유·의복, 안전관리, 환경·에너지

○ 시험과목

- 필기

1) 화공열역학
2) 단위조작 및 화학공업양론
3) 공정제어
4) 공업화학
5) 반응공학

- 실기

1) 화학장치운전 및 화학제품제 실무

○ 검정방법

- 필기 : 객관식 4지 택일형 과목당 20문항(과목당 30분)

- 실기 : 복합형 [필답형(1시간 30분) + 작업형(약 4시간)]

○ 합격기준

- 필기 : 100점을 만점으로 하여 과목당 40점 이상, 전 과목 평균 60점 이상

- 실기 : 100점을 만점으로 하여 60점 이상

○ 제한시간

- 필기 : 150분

- 실기 : 330분

1 과목 : 화공열역학

1. 이상기체가 가역공정을 거칠 때, 내부에너지의 변화와 엔탈피의 변화가 항상 같은 공정은?

①	정적공정
②	등온공정
③	등압공정
④	단열공정

2. Joule-Thomson coefficient(μ)에 관한 설명 중 틀린 것은?

①	로 정의된다.
②	일정 엔탈피에서 발생되는 변화에 대한 값이다.
③	이상기체의 점도에 비례한다.
④	실제 기체에서도 그 값은 0 이 될수 있다.

3. 화학포텐셜(Chemical potential)과 같은 것은?

①	부분 몰 Gibbs 에너지
②	부분 몰 엔탈피
③	부분 몰 엔트로피
④	부분 몰 용적

4. 32℃의 방에서 운전되는 냉장고를 -12℃로 유지한다. 냉장고로부터 2300cal의 열량을 얻기 위하여 필요한 최소 일량(J)은?
5. 열역학 제1법칙에 대한 설명과 가장 거리가 먼 것은?
6. 물이 얼음 및 수증기와 평형을 이루고 있을 때, 이 계의 자유도는?
7. 내부에너지의 관계식이 다음과 같을 때 괄호 안에 들어갈 식으로 옳은 것은? (단, 닫힌계이며, U:내부에너지, S:엔트로피, T:절대온도이다.)
dU = TdS + ( )
8. 단열계에서 비가역 팽창이 일어난 경우의 설명으로 가장 옳은 것은?
9. 1m³의 공기를 20atm로부터 100atm로 등엔트로피 공정으로 압축했을 때, 최종 상태의 용적(m³)은? (단, C_p/C_v=1.40이며, 공기는 이상기체라 가정한다.)
10. 열역학적 지표에 대한 설명 중 틀린 것은?
11. 다음 계에서 열효율(η)의 표현으로 옳은 것은? (단, Q_H:외계로부터 전달받은 열, Q_C:계로부터 전달된 열, W:순 일)
12. 반데르발스(van der Waals) 식에 적용되는 실제기체에 대하여 의 값을 옳게 표현한 것은?
13. 이상기체에 대하여 일(W)이 다음과 같은 식으로 표현될 때, 이 계의 변화과정은? (단, Q는 열, V₁은 초기부피, V₂는 최종부피이다.)
14. 다음 사이클(cycle)이 나타내는 내연기관은?
15. 다음은 평형조건들 중 T'=T'', P'=P'' 조건을 제외한 평형 관계식 중 실제물질의 거동과 가장 관련이 없는 것은? (단, X, Y는 액체, 기체의 몰분률이며, 는 I성분의 퓨개시티 계수, 는 몰당 Gibbs 자유에너지이다.)
16. 다음의 관계식을 이용하여 기체의 정압 열용량(C_P)과 정적 열용량(C_V) 사이의 일반식을 유도하였을 때 옳은 것은?
17. C_P에 대한 압력의존성을 설명하기 위해 정압하에서 온도에 대해 미분해야 하는 식으로 옳은 것은? (단, C_P: 정압열용량, μ: Joule-Thomson coefficient이다.)
18. 정압공정에서 80℃의 물 2kg과 10℃의 물 3kg을 단열된 용기에서 혼합하였을 때 발생한 총 엔트로피 변화(kJ/K)는? (단, 물의 열용량은 C_P=4.184kJ/kg·K로 일정하다고 가정한다.)
19. 40℃, 20atm에서 혼합가스의 성분이 아래의 표와 같을 때, 각 성분의 퓨개시티 계수(ø)는?
20. 일산화탄소 가스의 산화반응의 반응열이 -68000cal/mol 일 때, 500℃에서 평형상수는 e28이였다. 동일한 반응이 350℃에서 진행됐을 때의 평형상수는? (단, 위의 온도범위에서 반응열은 일정하다.)

2 과목 : 단위조작 및 화학공업양론

21. 임계상태에 대한 설명으로 옳은 것은?
22. 18℃에서 액체 A의 엔탈피를 0 이라 가정하고, 150℃에서 증기 A의 엔탈피(cal/g)는? (단, 액체 A의 비열 : 0.44cal/g·℃, 증기 A의 비열 : 0.32cal/g·℃, 100℃의 증발열: 86.5cal/g 이다.)
23. 가역적인 일정압력의 닫힌계에서 전달되는 열의 양과 같은 값은?
24. SI 기본단위가 아닌 것은?
25. 수소와 질소의 혼합물의 전압이 500atm 이고, 질소의 분압이 250atm 이라면 이 혼합기체의 평균 분자량은?
26. 라울의 법칙에 대한 설명 중 틀린 것은?
27. A와 B 혼합물의 구성비가 각각 30wt%, 70wt% 일 때, 혼합물에서의 A의 몰분율은? (단, 분자량 A:60g/mol, B:140g/mol 이다.)
28. F₁, F₂가 다음과 같을 때, F₁+F₂의 값으로 옳은 것은?
- F₁ = 물과 수증기가 평형상태에 있을 때의 자유도
- F₂ = 소금의 결정과 포화수용액이 평형상태에 있을 때의 자유도
29. 메탄가스를 20vol% 과잉산소를 사용하여 연소시킨다. 초기 공급된 메탄가스의 50%가 연소될 때, 연소 후 이산화탄소의 습량 기준(wet basis) 함량(vol%)은?
30. 양대수좌표(log-log graph)에서 직선이 되는 식은?
31. 40%의 수분을 포함하고 있는 고체 1000kg을 10%의 수분을 가질 때까지 건조할 때 제거된 수분량(kg)은?
32. 불포화상태 공기의 상대습도(relatove humidity)를 Hr, 비교습도(percentage humidity)를 Hp로 표시할 때 그 관계를 옳게 나타낸 것은? (단, 습도가 0% 또는 100%인 경우는 제외한다.)
33. 상접점(plait point)의 설명으로 틀린 것은?
34. 2성분 혼합물의 증류에서 휘발성이 큰 A성분에 대한 정류부의 조작선이 로 표현될 때, 최소환류비에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, y는 n+1단을 떠나는 증기 중 A 성분의 몰분율, x는 n단을 떠나는 액체 중 A 성분의 몰분율, R은 탑정제품에 대한 환류의 몰비, xp는 탑정제품 중 A 성분의 몰분율이다.
35. 경사 마노미터를 사용하여 측정한 두 파이프 내 기체의 압력차는?
36. 메탄올 40mol%, 물 60mol%의 혼합액을 정류하여 메탄올 95mol%의 유출액과 5mol%의 관출액으로 분리한다. 유출액 100kmol/h을 얻기 위한 공급액의 양(kmol/h)은?
37. 기본 단위에서 길이를 L, 질량을 M, 시간을 T로 표시할 때 차원의 표현이 틀린 것은?
38. 단면이 가로 5cm, 세로 20cm인 직사각형 관로의 상당직경(cm)은?
39. 기계적 분리조작과 가장 거리가 먼 것은?
40. 열전달은 3가지의 기본인 전도, 대류, 복사로 구성된다. 다음 중 열전달 메커니즘이 다른 하나는?

3 과목 : 공정제어

41. 다음 공정에 PI 제어기 (K_C=0.5, τ_I=3)가 연결되어 있는 닫힌루프 제어공정에서 특성방정식은? (단, 나머지 요소의 전달함수는 1이다.)
42. 다음과 같은 f(t)에 대응하는 라플라스 함수는?
43. 단면적이 3ft²인 액체저장 탱크에서 유출유량은 로 주어진다. 정상상태 액위(hs)가 9ft2일 때, 이 계의 시간상수(τ:분)는?
44. Q(H)=C√H로 나타나는 식을 정상상태(Hs)근처에서 선형화했을 때 옳은 것은? (단, C는 비례정수이다.)
45. 개루프 전달함수가 일 때, 다음과 같은 negative 되먹임의 폐루프 전달함수(C/R)은?
46. 순수한 적분공정에 대한 설명으로 옳은 것은?
47. 인 계에 X(t)=2sin(20t)인 입력을 가하였을 때 출력의 진폭(amplitude)은?
48. 제어기 설계를 위한 공정모델과 관련된 설명으로 틀린 것은?
49. 증류탑의 응축기와 재비기에 수은기둥 온도계를 설치하고 운전하면서 한 시간마다 온도를 읽어 다음 그림과 같은 데이터를 얻었다. 이 데이터와 수은기둥 온도 값 각각의 성질로 옳은 것은?
50. 조작변수와 제어변수와의 전달함수가 , 외란과 제어변수와의 전달함수가 로 표현되는 공정에 대하여 가장 완벽한 외란보상을 위한 피드포워드 제어기 형태는?
51. 안정도 판정을 위한 개회로 전달함수가 인 피드백 제어계가 안정할 수 있는 K와 τ의 관계로 옳은 것은?
52. PI 제어기가 반응기 온도제어루프에 사용되고 있다. 다음의 변화에 대하여 계의 안정성 한계에 영향을 주지 않는 것은?
53. 다음 그림과 같은 시스템의 안정도에 대해 옳은 것은?
54. Closed-loop 전달함수의 특성방정식이 10s³+17s²+8s+1+K_c=0 일 때 이 시스템이 안정할 Kc의 범위는?
55. 그림과 같이 표시되는 함수의 Laplace 변환으로 옳은 것은?
56. offset은 없어지지 않으나 최종치(final value)에 도달하는 시간이 가장 많이 단축되는 제어기(controller)은?
57. 다음 비선형공정을 정상상태의 데이터 y_s, u_s에 대해 선형화한 것은?
58. 열전대(Thermocouple)와 관계있는 효과는?
59. 전달함수가 인 시스템에 대한 계단응답의 특징은?
60. PID 제어기의 적분제어 동작에 관한 설명 중 잘못된 것은?

4 과목 : 공업화학

61. 질산과 황산의 혼산에 글리세린을 반응시켜 만드는 물질로 비중이 약 1.6이고 다이너마이트를 제조할 때 사용되는 것은?
62. 석유의 증류공정 중 원유에 다량의 황화합물이 포함되어 있을 경우 발생되는 문제점이 아닌 것은?
63. 95.6% 황산 100g을 40% 발연황산을 이용하여 100% 황산을 만들려고 한다. 이론적으로 필요한 발연황산의 무게(g)는?
64. 격막법 전해조에서 양극과 음극 용액을 다공성의 격막으로 분리하는 주된 이유로 옳은 것은?
65. 25wt% HCl 가스를 물에 흡수시켜 35wt% HCl 용액 1ton을 제조하고자 한다. 이 때 배출가스 중 미반응 HCl 가스가 0.012wt% 포함된다면 실제 사용된 25wt% HCl 가스의 양(ton)은?
66. 고체 MgCO₃가 부분적으로 분해되어진 계의 자유도는?
67. 다음 염의 수용액을 전기분해할 때 음극에서 금속을 얻을 수 있는 것은?
68. 에스테르화(esterification) 반응을 할 수 있는 반응물로 옳게 짝지어진 것은?
69. 니트릴 이온(NO₂⁺)을 생성하는 중요 인자로 밝혀진 것과 가장 거리가 먼 것은?
70. 접촉식 황산제조와 관계가 먼 것은?
71. 아닐린을 Na₂Cr₂O₇을 산화제로 황산용액 중에서 저온(5℃)에서 산화시켜 얻을 수 있는 생성물은?
72. 고분자 합성에 의하여 생성되는 범용 수지 중 부가 반응에 의하여 얻는 수지가 아닌 것은?
73. 융점이 327℃이며, 이 온도 이하에서는 용매가공이 불가능할 정도로 매우 우수한 내약품성이 지니고 있어 화학공정기계의 부식방지용 내식재료로 많이 응용되고 있는 고분자 재료는?
74. 수성가스로부터 인조석유를 만드는 합성법으로 옳은 것은?
75. 진성 반도체(intrinsic semiconductor)에 대한 설명 중 틀린 것은?
76. 염화수소 가스의 합성에 있어서 폭발이 일어나지 않도록 주의하여야 할 사항이 아닌 것은?
77. 다음 중 고옥탄가의 가솔린을 제조하기 위한 공정은?
78. 솔베이법에서 암모니아는 증류탑에서 회수된다. 이 때 쓰이는 조작 중 옳은 것은?
79. 가성소다(NaOH)를 만드는 방법 중 격막법과 수은법을 비교한 것으로 옳은 것은?
80. 아래와 같은 장/단점을 갖는 중합반응공정으로 옳은 것은?
[장점]
- 반응열 조절이 용이하다.
- 중합속도가 빠르면서 중합도가 큰 것을 얻을 수 있다.
- 다른 방법으로는 제조하기 힘든 공중합체를 만들 수 있다.

[단점]
- 첨가제에 의한 제품오염의 문제점이 있다.

5 과목 : 반응공학

81. 압력이 일정하게 유지되는 회분식 반응기에서 초기에 A물질 80%를 포함하는 반응혼합물의 체적이 3분 동안에 20% 감소한다고 한다. 이 기상반응이 2A→R 형태의 1차 반응으로 될 때 A 물질의 소멸에 대한 속도상수(min^-1)는?
82. (A⇌R)인 액상반응에 대한 25℃에서의 평형상수(K₂₉₈)는 300이고 반응열( △Hr)은 -18000cal/mol 일 때, 75℃에서 평형 전환율은?
83. 화학반응에서 lnk와 1/T 사이의 관계를 옳게 나타낸 그래프는?（단, k:반응속도 상수, T:온도를 나타내며, 활성화 에너지는 양수이다.)
84. 반응물 A가 단일 혼합흐름반응기에서 1차 반응으로 80%의 전환율을 얻고 있다. 기존의 반응기와 동일한 크기의 반응기를 직렬로 하나 더 연결하고자 한다. 현재의 처리속도와 동일하게 유지할 때 추가되는 반응기로 인해 변화되는 반응물의 전환율은?
85. A→2R인 기체상 반응은 기초반응(elementary reaction)이다. 이 반응이 순수한 A로 채워진 부피가 일정한 회분식 반응기에서 일어날 때 10분 반응 후 전환율이 80%이었다. 이 반응을 순수한 A를 사용하며 공간시간이 10분인 혼합흐름 반응기에서 일으킬 경우 A의 전환율은?
86. C_AO=1, C_RO=C_SO=0, A→R↔S, k₁=k₂=k_-2일 때, 시간이 충분히 지나 반응이 평형에 이르렀을 때 농도의 관계로 옳은 것은?
87. 어떤 반응의 반응속도와 전환율의 상관관계가 아래의 그래프와 같다. 이 반응을 상업화 한다고 할 때 더 경제적인 반응기는? (단, 반응기의 유지보수 비용은 같으며, 설치비를 포함한 가격은 반응기 부피에만 의존한다고 가정한다.)
88. 정용 회분식 반응기에서 비가역 0차 반응이 완결되는데 필요한 반응 시간에 대한 설명으로 옳은 것은?
89. 어떤 반응의 속도상수가 25℃일 때 3.46×10^-5s 이고 65℃ 일 때 4.87×10^-3s^-1이다. 이 반응의 활성화 에너지(kcal/mol)는?
90. 공간시간(space time)에 대한 설명으로 옳은 것은?
91. 어떤 단일성분 물질의 분해반응은 1차 반응이며 정용 회분식 반응기에서 99%까지 분해하는데 6646초가 소요되었을 때, 30%까지 분해하는데 소요되는 시간(s)는?
92. 화학반응속도의 정의 또는 각 관계식의 표현 중 틀린 것은?
93. 회분반응기(batch reactor)의 일반적인 특성에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
94. 반응차수가 1차인 반응의 반응물 A를 공간시간(space time)이 같은 보기의 반응기에서 반응을 진행시킬 때, 반응기 부피 관점에서 가장 유리한 반응기는?
95. 적당한 조건에서 A는 다음과 같이 분해되고 원료 A의 유입속도가 100L/h일 때 R의 농도를 최대로 하는 플러그 흐름 반응기의 부피(L)는? (단, k₁=0.2/min, k₂=0.2/min, C_AO=1mol/L, C_RO=C_SO=0 이다.)
96. 액상 반응물 A가 다음과 같이 반응할 때 원하는 물질 R의 순간수율 을 옳게 나타낸 것은?
97. 다음과 같은 두 일차 병렬반응이 일정한 온도의 회분식 반응기에서 진행 되었다. 반응시간이 1000초 일 때 반응물 A가 90% 분해되어 생성물은 R이 S보다 10배 생성되었다. 반응 초기에 R과 S의 농도를 0으로 할 때 k₁, k₂, k₁/k₂ 는?
A → R , γ_A1 = k₁C_A
A → 2S , γ_A2 = k₂C_A
98. 어떤 기체 A가 분해되는 단일성분의 비가역 반응에서 A의 초기농도가 340mol/L인 경우 반감기가 100초 이고, A 기체의 초기농도가 288mol/L 인 경우 반감기가 140초라면 이 반응의 반응차수는?
99. 순환비가 R=4인 순환식 반응기가 있다. 순수한 공급물에서의 초기 전환율이 0 일 때, 반응기 출구의 전환율이 0.9이다. 이 때 반응기 입구에서의 전환율은?
100. 다음과 같은 균일계 액상 등온반응을 혼합반응기에서 A의 전환율 90%, R의 총괄수율 0.75로 진행시켰다면, 반응기를 나오는 R의 농도(mol/L)는? (단, 초기농도는 C_AO=10mol/L, C_RO=C_SO=0 이다.)