화공기사 기출문제 4회 (2020.09.26)

자격시험 기사 화공기사category

화공기사 기출문제 2020년 4회 (2020.09.26)

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. 2성분계 용액(binary solution)이 그 증기와 평형상태 하에 놓여있을 경우 그 계 안에서 독립적인 반응이 1개 있을 때, 평형 상태를 결정하는데 필요한 독립변수의 수는?

①	1
②	2
③	3
④	4

2. 줄-톰슨(Joule-Thomson) 팽창이 해당되는 열역학적 과정은?

①	정용과정
②	정압과정
③	등엔탈피과정
④	등엔트로피과정

3. 1기압, 103℃의 수증기가 103℃의 물(액체)로 변하는 과정이 있다. 이 과정에서의 깁스(Gibbs)자유에너지와 엔트로피변화량의 부호가 올바르게 짝지워진 것은?

①	△G ＞ 0, △S ＞ 0
②	△G ＞ 0, △S ＜ 0
③	△G ＜ 0, △S ＞ 0
④	△G ＜ 0, △S ＜ 0

4. 비리얼 방정식(Virial equation)이 Z = 1 + BP 로 표시되는 어떤 기체를 가역적으로 등온압축 시킬 때 필요한 일의 양에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, Z = PV/RT, B는 비리얼 계수를 나타낸다.)
5. 어떤 평형계의 성분의 수는 1, 상의 수는 3이다. 그 계의 자유도는? (단, 반응이 수반되지 않는 계이다.)
6. 다음 맥스웰(Maxwell) 관계식의 부호가 옳게 표시된 것은?
7. 비리얼 계수에 대한 다음 설명 중 옳은 것을 모두 나열한 것은?
A. 단일 기체의 비리얼 계수는 온도만의 함수이다.
B. 혼갑 기체의 비리얼 계수는 온도 및 조성의 함수이다.
8. 다음의 P-H선도에서 H₂- H₁값이 의미하는 것은?
9. 열의 일당량을 옳게 나타낸 것은?
10. 100℃에서 증기압이 각각 1, 2atm인 두 물질이 0.5mol씩 들어 있는 기상혼합물의 이슬점에서의 전압력(atm)은? (단, 두 물질은 모두 Raoult의 법칙을 따른다고 가정한다.)
11. 외부와 단열된 탱크 내에 0℃, 1기압의 산소와 질소가 칸막이에 의해 분리되어 있다. 초기 몰수가 각각 1mol에서 칸막이를 서시히 제거하여 산소와 질소가 확산되어 평형에 도달하였다. 이상용액인 경우 계의 성질이 변하는 것은? (단, 정용 열용량(C_V)은 일정하다.)
12. 이상적인 기체 터빈 동력장치의 압력비는 6이고 압축기로 들어가는 온도는 27℃이며 터빈의 최대허용 온도는 816℃일 때, 가역조작으로 진행되는 이 장치의 효율은? (단, 비열비는 1.4이다.)
13. 다음 에너지 보존식이 성립하기 위한 조건이 아닌 것은?
14. 아래와 같은 반응이 일어나는 계에서 초기에 CH₄ 2mol, H_2O1mol, CO 1mol, H₂ 4mol이 있었다고 한다. 평형 몰분율 y_i를 반응좌표 ε의 함수로 표시하려고 할 때 총몰수(∑n_i)를 ε의 함수로 옳게 나타낸 것은?
CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3H₂
15. 25℃에서 프로판 기체의 표준연소열(J/mol)은? (단, 프로판, 이산화탄소, 물_(L)의 표준 생성 엔탈피는 각각, -104680, -393509, -285830 J/mol 이다.)
16. 열과 일 사이의 에너지 보존의 원리를 표현한 것은?
17. Carnot 냉동기가 -5℃의 저열원에서 10000 kcal/h의 열량을 흡수하여 20℃의 고열원에서 방출할 때 버려야할 최소 열량(kcal/h)은?
18. 역학적으로 가역인 비흐름과정에 대하여 이상기체의 폴리트로픽 과정(Polytripic process)은 PVⁿ이 일정하게 유지되는 과정이다. 이 때 n값이 열용량비(또는 비열비)라면 어떤 과정인가?
19. 초임계 유체에 대한 설명으로 틀린 것은?
20. 2성분계 공비혼합물에서 성분 A, B의 활동도 계수를 γ_A와 γ_B, 포화증기압을 P_A 및 P_B 라 하고, 이 계의 전압을 P_t라 할 때 수정된 Raoult의 법칙을 적용하여 γ_B를 옳게 나타낸 것은? (단, B성분의 기상 및 액상에서의 몰분율은 y_B와 x_B이며, 퓨캐시티계수는 1 이라 가정한다.)

2 과목 : 단위조작 및 화학공업양론

21. 이산화탄소 20vol%와 암모니아 80vol%의 기체혼합물이 흡수탑에 들어가서 암모니아의 일부가 산에 흡수되어 탑하부로 떠나고, 기체 혼합물은 탑상부로 떠난다. 상부기체혼합물의 암모니아 체적분율이 35%일 때 암모니아 제거율(vol%)는? (단, 산용액의 증발이 무시되고, 이산화탄소의 양은 일정하다.)
22. 깁스의 상률법칙에 대한 설명 중 틀린 것은?
23. 어떤 공기의 조성이 N₂ 79mol%, O₂ mol%일 때, N₂의 질량분율은?
24. 탄소 70mol%, 수소 15mol% 및 기타 회분 등의 연소할 수 없는 물질로 구성된 석탄을 연소하여 얻은 연소가스의 조성이 CO₂ 15mol%, O₂ 4mol% 및 N₂ 81mol%일 때 과잉공기의 백분율은? (단, 공급되는 공기의 조성은 N₂ 79mol%, O₂ 21mol% 이다.)
25. 25℃에서 용액 3L에 500g의 NaCl을 포함한 수용액에서 NaCl의 몰분율은? (단, 25℃ 수용액의 밀도는 1.15g/cm³이다.)
26. 20 wt% NaCl 수용액을 mol%로 옳게 나타낸 것은?
27. 0℃, 1atm에서 22.4m³의 혼합가스에 3000kcal의 열을 정압하에서 가열하였을 때, 가열 후 가스의 온도(℃)는? (단, 혼합가스는 이상기체로 가정하고, 혼합가스의 평균분자 열용량은 4.5kcal/kmol·℃이다.)
28. 100℃에서 내부 에너지 100kcal/kg을 가진 공기 2kg이 밀폐된 용기 속에 있다. 이 공기를 가열하여 내부 에너지가 130kcal/kg이 되었을 때 공기에 전달되는 열량(kcal)은?
29. 다음 중 증기압을 추산(推算)하는 식은?
30. 특정 성분의 질량분율이 X_A인 수용액 L[kg]과 X_B인 수용액 N[kg]을 혼합하여 X_M의 질량분율을 갖는 수용액을 얻으려고 한다. L과 N의 비를 옳게 나타낸 것은?
31. 상접점(plait point)에 대한 설명으로 옳은 것은?
32. 기체흡수에 대한 설명 중 옳은 것은?
33. 20℃, 1atm 공기 중 수증기 분압이 20mmHg일 때, 이 공기의 습도(kg_수증기/kg_건조공기)는? (단, 공기의 분자량은 30g/mol로 한다.)
34. 같은 용적, 같은 압력하에서 있는 같은 온도의 두 이상기체 A와 B의 몰수 관계로 옳은 것은? (단, 분자량은 A＞B이다.)
35. 다중효용관에 대한 설명으로 틀린 것은?
36. 2중효용간 증발기에서 비점상승이 무시되는 액체를 농축하고 있다. 제1증발관에 들어가는 수증기의 온도는 110℃이고 제2증발관에서 용액 비점은 82℃이다. 제1, 2증발관의 총괄열전달계수는 각각 300, 100W/m²·℃일 경우 제1증발관 액체의 비점(℃)은?
37. 다음 중 왕복식 펌프는?
38. 초미분쇄기(ultrafine grinder)인 유체-에너지 밀(mill)의 분쇄 원리로 가장 거리가 먼 것은?
39. 압력용기에 연결된 지름이 일정한 관(pipe)을 통하여 대기로 기체가 흐를 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?
40. 원통관 내에서 레이놀즈(Reynolds) 수가 1600인 상태로 흐르는 유체의 Fanning 마찰계수는?

3 과목 : 공정제어

41. 유체가 유입부를 통하여 유입되고 있고, 펌프가 설치된 유출부를 통하여 유출되고 있는 드럼이 있다. 이 때 드럼의 액위를 유출부에 설치된 제어밸브의 개폐정도를 조절하여 제어하고자 할 때, 다음 설명 중 옳은 것은?
42. 편차(offset)는 제거할 수 있으나 미래의 에러(error)를 반영할 수 없어 제어성능향상에 한계를 가지는 제어기는? (단, 모든 제어기들이 튜닝이 잘 되었을 경우로 가정한다.)
43. 다음 블록선도에서 서보 문제(servo problem)의 전달함수는?
44. 다음 전달함수를 갖는 계(system) 중 sin 응답에서 phase lead를 나타내는 것은?
45. 다음 중 가능한 한 커야 하는 계측기의 특성은?
46. 어떤 계의 단위계단 응답이 다음과 같을 경우 이 계의 단위충격 응답(impulse response)은?
47. 다음 블록선도의 총괄전달함수(C/R)로 옳은 것은?
48. 1차계의 시간상수에 대한 설명이 아닌 것은?
49. 전달함수의 극(pole)과 영(zero)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
50. 사람이 원하는 속도, 원하는 방향으로 자동차를 운전할대 일어나는 상황이 공정제어 시스템과 비교될 때 연결이 잘못된 것은?
51. 제어계가 안정하려면 특성방정식의 모든 근이 S평면상의 어느 영역에 있어야 하는가?
52. 되먹임 제어(feedback control)가 가장 용이한 공정은?
53. 전달함수가 인 2차계의 단위계단응답은?
54. 폐회로의 응답이 다음 식과 같이 주어진 제어계의 설정점(set point)에 단위계단변화(unit step change)가 일어났을 때, 잔류편차(offset)는? (단, y(s) : 출력, R(s) : 설정점이다.)
55. 어떤 공정의 전달함수가 G(s)이고 G(2i) = -1 - i 일때, 공정입력으로 u(t) = 2sin(2t)를 입력하면 시간이 많이 지난 후에 y(t)로 옳은 것은?
56. 연속 입출력 흐름과 내부 전기 가열기가 있는 저장조의 온도를 설정값으로 유지하기 위해 들어오는 입력흐름의 유량과 내부 가열기에 공급 전력을 조작하여 출력흐름의 온도와 유량을 제어하고자 하는 시스템의 분류로 적절한 것은?
57. 다음과 같은 보드 선도(Bode plot)로 표시되는 제어기는?
58. 함수 f(t)(t?0)의 라플라스 변환(Laplace transtorm)을 F(s)라 할 때, 다음 설명 중 틀린 것은?
59. Routh array에 의한 안정성 판별법 중 옳지 않은 것은?
60. PID 제어기의 조율방법에 대한 설명으로 가장 올바른 것은?

4 과목 : 공업화학

61. 암모니아 합성방법과 사용되는 압력(atm)을 짝지어 놓은 것 중 옳은 것은?
62. 니트로벤젠을 환원시켜 아닐린을 얻을 때 다음 중 가장 적합한 환원제는?
63. Leblanc법 소다회 제조공정이 오늘날 전적으로 폐기된 이유로 옳은 것은?
64. 다음 원유 및 석유 성분 중 질소 화합물에 해당하는 것은?
65. 염화수소 가스의 직접 합성 시 화학반응식이 다음과 같을 때 표준상태 기준으로 200L의 수소가스를 연소시킬 때 발생되는 열량(kcal)은?
H_2(g) + Cl_2(g) → 2HCl_(g) + 44.12kcal
66. 전화 공정 중 아래의 설명에 부합하는 것은?
- 수소화/탈수소화 및 탄소양이온 형상촉진의 이원기능 촉매 사용
- Platforming, Ultraforming 등의 공정이 있음
- 생성물을 가솔린으로 사용시 벤젠의 분리가 반드시 필요함
67. 디메틸텔레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 축중합하여 얻어지는 것은?
68. 정상상태의 라디칼 중합에서 모노머가 2000개 소모되었다. 이 반응은 2개의 라디칼에 의하여 개시·성장되었고, 재결합에 의하여 정지반응이 이루어졌을 때, 생성된 고분자의 동역학적 사슬 길이ⓐ와 중합도ⓑ는?
69. 소금물의 전기분해에 의한 가성소다 제조공정 중 격막식 전해조의 전력원단위를 향상시키기 위한 조치로서 옳지 않은 것은?
70. 다음 중 설폰화 반응이 가장 일어나기 쉬운 화합물은?
71. 부식반응에 대한 구동력(electromotive force) E는? (단, △G는 깁스자유에너지, n는 금속 1몰당 전자의 몰수, F는 패러데이 상수이다.)
72. 양이온 중합에서 공개시제(coinitiator)로 사용되는 것은?
73. 반도체에서 Si의 건식식각에 사용하는 기체가 아닌 것은?
74. Friedel - Crafts 반응에 사용하지 않는 것은?
75. 석유 정제공정에서 사용되는 증류법 중 중질유의 비점이 강하되어 가장 낮은 온도에서 고비점 유분을 유출시키는 증류법은?
76. 인산 제조법 중 건식법에 대한 설명으로 틀린 것은?
77. 접촉식 황산 제조 공정에서 이산화황이 산화되어 삼산화황으로 전환하여 평형상태에 도달한다. 삼산화황 1kmol을 생산하기 위해 필요한 공기의 최소량(Sm³)은?
78. 모노글리세라이드에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
79. 암모니아와 산소를 이용하여 질산을 합성할 때, 생성되는 질산 용액의 농도(wt%)는?
80. 다음 중 칼륨비료의 원료가 아닌 것은?

5 과목 : 반응공학

81. 다음 그림은 이상적 반응기의 설계 방정식의 반응시간을 결정하는 그림이다. 회분 반응기의 반응시간에 해당하는 면적으로 옳은 것은? (단, 그림에서 점 D의 C_A값은 반응 끝 시간의 값을 나타낸다.)
82. 자동촉매반응에서 낮은 전화율의 생성물을 원할 때 옳은 것은?
83. 플러그흐름반응기에서 0차 반응(A→R)이 반응속도가 10mol/L·h 로 반응하고 있을 때, 요구되는 반응기의 부피(L)는? (단, 반응물의 초기공급속도 : 1000 mol/h, 반응물의 초기농도 : 10 mol/L, 반응물의 출구농도 : 5mol/L 이다.)
84. R이 목적생산물인 반응()의 활성화 에너지가 E₁＜E₂일 경우, 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?
85. CH₃CHO 증기를 정용 회분식반응기에서 518℃로 열분해한 결과 반감기는 초기압력이 363 mmHg일 때 410s, 169 mmHg일 때 880s 이였다면, 이 반응의 반응차수는?
86. 반응 전환율을 온도에 대하여 나타낸 직교좌표에서 반응기에 열을 가하면 기울기는 다열과정보다 어떻게 되는가?
87. 메탄의 열분해반응(CH₄ → 2H₂ + C(s))의 활성화 에너지는 7500 cal/mol이다. 위의 열분해반응이 546℃에서 일어날 때 273℃ 보다 몇 배 빠른가?
88. 기체반응물 A가 2L/s의 속도로 부피 1L인 반응기에 유입될 때, 공간시간(s)은? (단, 반응은 A → 3B 이며, 전화율(X)은 50% 이다.)
89. 어떤 반응을 '플러그흐름반응기→혼합흐름반응기→플러그흐름반응기'의 순으로 직렬 연결시켜 반응하고자 할 때 반응기 성능을 나타낸 것으로 옳은 것은?
90. A의 3가지 병렬반응이 아래와 같을 때, S의 수율(S/A)을 최대로 하기 위한 조치로 옳은 것은? (단, 각각의 반응속도상수는 동일하다.)
91. 효소발효반응(A→R)이 플러그흐름반응기에서 일어날 때, 95%의 전화율을 얻기 위한 반응기의 부피(m³)는? (단, A의 초기 농도(C_A0) : 2mol/L, 유량(ν) : 25L/min 이며, 효소발효반응의 속도식은 [mol/L·min] 이다.)
92. 물리적 흡착에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
93. 플러그흐름반응기에서의 반응이 아래와 같을 때, 반응시간에 따른 C_B의 관계식으로 옳은 것은? (단, 반응초기에는 A만 존재하며, 각각의 기호는 C_A0: A의 초기농도, t : 시간, k : 속도상수이며, k₂ = k₁ + k₃을 만족한다.)
94. 어떤 반응의 속도상수가 25℃에서 3.46×10^-5s^-1이며 65℃에서는 4.91×10^-3s^-1이였다면, 이 반응의 활성화 에너지(kcal/mol)는?
95. 반응기로 A와 C 기체 5:5 혼합물이 공급되어 A→4B 기상반응이 일어날 때, 부피팽창계수 εA는?
96. 성분 A의 비가역 반응에 대한 혼합흐름반응기의 설계식으로 옳은 것은? (단, N_A : A 성분의 몰수, V : 반응기 부피, t : 시간, F_A0 : A의 초기유입유량, F_A: A의 출구 몰유량, rA?: 반응속도를 의미한다.)
97. 혼합흐름반응기에 3L/h로 반응물을 유입시켜서 75%가 전환될 때의 반응기 부피(L)는? (단, 반응은 비가역적이며, 반응속도상수(k)는 0.0207/min, 용적변화율(ε)은 0이다.)
98. 기상 1차 촉매반응 A→R에서 유효인자가 0.8 이면 촉매기공내의 평균농도 와 촉매표면농도 C_AS의 농도비()로 옳은 것은?
99. 액상 1차 가역반응(A⇌R)을 등온반응시켜 80%의 평형전화율(X_Ae)을 얻으려 할 때, 적절한 반응온도(℃)는? (단, 반응열은 온도에 관계없이 -10000 cal/mol로 일정하고, 25℃에서의 평형상수는 300, R의 초기농도는 0 이다.)
100. 균질계 비가역 1차 직렬반응, 이 회분식반응기에서 일어날 때, 반응시간에 따르는 A의 농도 변화를 바르게 나타낸 식은?