화공기사 기출문제 3회 (2021.08.14)

자격시험 기사 화공기사category

화공기사 기출문제 2021년 3회 (2021.08.14)

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. 닫힌계에서 엔탈피에 대한 설명 중 잘못된 것은? (단, H는 엔탈피, U는 내부에너지, P는 압력, T는 온도, V는 부피이다.)

①	H = U + PV로 정의된다.
②	경로에 무관한 특성치이다.
③	정적과정에서는 엔탈피의 변화로 열량을 나타낸다.
④	압력이 일정할 땐, dH=C_pdT로 표현된다.

2. 27°C, 1atm의 질소 14g을 일정 체적에서 압력이 2배가 되도록 가역적으로 가열하였을 때 엔트로피 변화(△S; cal/K)는? (단, 질소를 이상기체라 가정하고 C_p는 7cal/mol·K이다.)

①	1.74
②	3.48
③	-1.74
④	-3.48

3. 100atm, 40°C의 기체가 조름공정으로 1atm까지 급격하게 팽창하였을 때, 이 기체의 온도(K)는? (단, Joule-Thomson coefficient(μ; K/atm)는 다음 식으로 표시된다고 한다.)

μ = -0.0011P[atm] + 0.245

①	426
②	331
③	294
④	250

4. 압축 또는 팽창에 대해 가장 올바르게 표현한 내용은? (단, 하첨자 S는 등엔트로피를 의미한다.)
5. 엔트로피에 관한 설명 중 틀린 것은?
6. 과잉깁스에너지 모델 중에서 국부조성 (local composition) 개념에 기초한 모델이 아닌 것은?
7. 두 절대온도 T₁, T₂(T₁＜T₂)사이에서 운전하는 엔진의 효율에 관한 설명 중 틀린 것은?
8. 평형상수에 대한 편도함수가 로 표시되는 화학반응에 대한 설명으로 옳은 것은?
9. 과잉깁스에너지(G^E)가 아래와 같이 표시된다면 활동도계수(γ)에 대한 표현으로 옳은 것은? (단, R은 이상기체상수, T는 온도. B, C는 상수, χ는 액상 몰분율, 하첨자는 성분 1과 2에 대한 값임을 의미한다.)
10. 세기성질(intensive property)이 아닌 것은?
11. 액체로부터 증기로 바뀌는 정압 경로를 밟는 순수한 물질에 대한 깁스 자유에너지(G)와 절대온도(T)의 그래프를 옳게 표시된 것은?
12. 어떤 실제기체의 실제상태에서 가지는 열역학적 특성치와 이상상태에서 가지는 열역학적 특성치의 차이를 나타내는 용어는?
13. 240kPa에서 어떤 액체의 상태량이 V_r는 0.00177m³/kg, V_g는 0.105m³/kg, H_r는 181kJ/kg, H_g는 496kJ/kg일 때, 이 압력에서의 U_fg(kJ/kg)는? (단, V는 비체적, U는 내부에너지, H는 엔탈피, 하첨자 f는 포화액, g는 건포화증기를 나타내고 U_fg는 U_g - U_r를 의미한다.)
14. 역 카르노사이클에 대한 그래프이다. 이 사이클의 성능계수를 표시한 것으로 옳은 것은? (단, T₁에서 열이 방출되고 T₂에서 열이 흡수된다.)
15. 액상반응의 평형상수(K)를 옳게 나타낸 것은? (단, P는 압력, v_i는 성분 i의 양론 수(stoichiometric number), R은 이상기체상수, T는 온도, x_i는 성분 i의 액상 몰분률, yi는 성분 i의 기상 몰분률, 는 표준상태에서의 순수한 액체 i의 퓨개시티, 는 용액 중 성분 i의 퓨개시티이다.)
16. 실제기체가 이상기체상태에 가장 가까울 때의 압력, 온도 조건은?
17. 열역학적 성질에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
18. 1atm, 90°C, 2성분계(벤젠-톨루엔) 기액평형에서 액상 벤젠의 조성은? (단, 벤젠, 톨루엔의 포화증기압은 각각 1.34, 0.53atm이다.)
19. 1540°F와 440°F 사이에서 작동하고 있는 카르노 사이클 열기관(Carnot cycle heat engine)의 효율은?
20. 이상기체와 관계가 없는 것은? (단, Z는 압축인자이다.)

2 과목 : 단위조작 및 화학공업양론

21. 반데르발스(Van der Waals) 상태 방정식의 상수 a, b와 임계온도(T_c) 및 임계압력(Pc)와의 관계를 잘못 표현한 것은? (단, R은 기체상수이다.)
22. 동일한 압력에서 어떤 물질의 온도가 dew point보다 높은 상태를 나타내는 것은?
23. 20L/min의 물이 그림과 같은 원관에 흐를 때 ⓐ지점에서 요구되는 압력(kPa)은? (단, 마찰손실은 무시하며, D는 관의 내경, P는 압력, h는 높이를 의미한다.)
24. 20wt% 메탄올 수용액에 10wt% 메탄올 수용액을 섞어 17wt% 메탄올 수용액을 만들었다. 이 때 20wt% 메탄올 수용액에 대한 17wt% 메탄올 수용액의 질량비는?
25. 그림과 같은 공정에서 물질수지도를 작성하기 위해 측정해야 할 최소한의 변수는? (단, A, B, C는 성분을 나타내고 F와 P는 3성분계, W흐름은 2성분계이다.)
26. 몰 증발잠열을 구할 수 있는 방법 중 2가지 물질의 증기압을 동일 온도에서 비교하여 대수좌표에 나타낸 것은?
27. 석유제품에서 많이 사용되는 비중단위로 많은 석유제품이 10~70° 범위에 들도록 설계된 것은?
28. 어떤 기체혼합물의 성분 분석 결과가 아래와 같을 때, 기체의 평균 분자량은?
CH₄ 80mol%, C₂H₆12mol%, N₂ 8mol%
29. 표준대기압에서 압력게이지로 압력을 측정하였을 때 20psi였다면 절대압(psi)은?
30. Methyl acetate가 다음 반응식과 같이 고압촉매 반응에 의하여 합성될 때, 이 반응의 표준반응열(kcal/mol)은? (단, 표준연소열은 CO_(g)가 -67.6kcal/mol, CH₃COOCH_3(g)는 -397.5 kcal/mol, CH₃OCH_3(g)는 -348.8 kcal/mol이다.)
CH₃CH_3(g) + CO_(g) → CH₃COOCH_3(g)
31. 분쇄에 대한 설명으로 틀린 것은?
32. 벽의 두께가 100mm인 물질의 양 표면의 온도가 각각 t₁=300°C, t₂=30°C일 때, 이 벽을 통한 열손실(flux; kcal/m²·h)은? (단, 벽의 평균 열전도도는 0.02kcal/m·h·°C이다.)
33. 추제(solvent)의 성질 중 틀린 것은?
34. 다음 무차원군 중 밀도와 관계없는 것은?
35. 액체와 비교한 초임계유체의 성질로서 틀린 것은?
36. 흡수용액으로부터 기체를 탈거(stripping) 하는 일반적인 방법에 대한 설명으로 틀린 것은?
37. 낮은 온도에서 증발이 가능해서 증기의 경제적 이용이 가능하고 과즙, 젤라틴 등과 같이 열에 민감한 물질을 처리하는데 주로 사용되는 것은?
38. 용액의 증기압 곡선을 나타낸 도표에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, γ는 활동도계수이다.)
39. 유체가 난류(Re＞30000)로 흐르고 있는 오리피스 유량계에 사염화탄소(비중 1.6) 마노미터를 설치하여 50cm의 읽음값을 얻었다. 유체비중이 0.8일 때, 오리피스를 통과하는 유체의 유속은(m/s)? (단, 오리피스 계수는 0.61이다.)
40. 건조특성곡선 상 정속기간이 끝나는 점은?

3 과목 : 공정제어

41. 현장에서 PI제어기를 시행착오를 통하여 결정하는 방법이 아래와 같다. 이 방법을 G(s)= 1/(s+1)³ 인 공정에 적용하여 1단계 수행 결과 제어기 이득이 4일 때, 페루프가 불안정해지기 시작하는 적분상수는?
- 1단계 : 적분상수를 최대값으로 하여 적분동작을 없애고 제어기 이득의 안정한 최대값을 실험을 통하여 구한 후 이 최대값의 반을 제어기 이득으로 한다.
- 2단계 : 앞의 제어기 이득을 사용한 상태에서 안정한 적분상수의 최소값을 실험을 통하여 구한 후 이것의 3배를 적분상수로 한다.
42. 비선형계에 해당하는 것은?
43. 사람이 차를 운전하는 경우 신호등을 보고 우회전하는 것을 공정 제어계와 비교해 볼 때 최종 조작변수에 해당된다고 볼 수 있는 것은?
44. 블록선도의 전달함수()는?
45. 전달함수가 (5s+1)/(2s+1) 인 장치에 크기가 2인 계단입력이 들어 왔을 때의 시간에 따른 응답은?
46. 1차 공정의 Nyquist 선도에 대한 설명으로 틀린 것은?
47. 에서 ω가 아주 작을 때 즉, ω→0일 때의 위상각은?
48. 시간 상수가 1min이고 이득(gain)이 1인 1차계의 단위응답이 최종치의 10%로부터 최종치의 90%에 도달할 때까지 걸린 시간(rise time; tr, min)은?
49. 아래의 제어계와 동일한 총괄전달함수를 갖는 블록선도는?
50. 전달함수 에 대해 잘못 설명한 것은?
51. 물리적으로 실현 불가능한 계는? (단, x는 입력변수, y는 출력변수이고 θ＞0이다.)
52. 2차계의 전달함수가 아래와 같을 때 시간상수(τ)와 제동계수(damping ratio; ζ)는?
53. PID제어기의 작동식이 아래와 같을 때 다음 중 틀린 설명은?
54. 아래와 같은 제어계에서 블록선도에서 T'_R(s)가 1/s일 때, 서보(servo) 문제의 정상상태 잔류편차(offset)는?
55. 의 계단응답 (Step Response)에 대해 옳게 설명한 것은?
56. 제어 결과로 항상 cycling이 나타나는 제어기는?
57. 임계진동 시 공정입력이 u(t)=sin(πt), 공정출력이 y(t)=-6sin(πt)인 어떤 PID제어계에 Ziegler-Nichols 튜닝룰을 적용할 때, 제어기의 비례이득(K_C), 적분시간(τI), 미분시간(τ_D)은? (단, K_u와 P_u는 각각 최대이득과 최종주기를 의미하며, Ziegler-Nichols 튜닝룰에서 비례이득(K_C)=0.6Ku, 적분시간(τ_I)=P_u/2, 미분시간(τ_D)=P_u/8이다.)
58. 과소감쇠진동공정(underdamped process)의 전달함수를 나타낸 것은?
59. 탑상에서 고순도 제품을 생산하는 증류탑의 탑상 흐름의 조성을 온도로부터 추론(inferential) 제어하고자 한다. 이때 맨위 단보다 몇 단 아래의 온도를 측정하는 경우가 있는데 그 이유로 가장 타당한 것은?
60. Bode선도를 이용한 안정성 판별법 중 틀린 것은?

4 과목 : 공업화학

61. n형 반도체만으로 구성되어 있는 것은?
62. 합성염산 제조 시 원료기체인 H2와 Cl2는 어떻게 제조하여 사용하는가?
63. 20wt%의 HNO₃ 용액 1000kg을 55wt% 용액으로 농축하였을 때 증발된 수분의 양(kg)은?
64. 레페(Reppe) 합성반응을 크게 4가지로 분류할 때 해당하지 않는 것은?
65. Nylon 6 합성 섬유의 원료는?
66. 나프타를 열분해(Thermal cracking) 시킬 때 주로 생성되는 물질로 거리가 먼 것은?
67. 페놀의 공업적 제조 방법 중에서 페놀과 부산물로 아세톤이 생성되는 합성법은?
68. 요소비료 제조방법 중 카바메이트 순환방식의 제조방법으로 약 210°C, 400atm의 비교적 고온, 고압에서 반응시키는 것은?
69. Cu | CuSO₄(0.05M), HgSO_4(s) | Hg 전지의 기전력은 25°C에서 0.418V이다. 이 전지의 자유에너지(kcal) 변화량은?
70. 방향족 니트로 화합물의 특성에 대한 설명 중 틀린 것은?
71. 98wt% H₂SO₄ 용액 중 SO₃의 비율(wt%)은?
72. 중과린산석회의 합성반응은?
73. 암모니아 함수의 탄산화 공정에서 주로 생성되는 물질은?
74. 열경화성 수지와 열가소성 수지로 구분할 때 다음 중 나머지 셋과 분류가 다른 하나는?
75. 에폭시 수지의 합성과 관련이 없는 물질은?
76. 용액중합에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
77. 소다회(Na₂CO₃) 제조방법 중 NH₃를 회수하는 제조법은?
78. 석유류의 불순물인 황, 질소, 산소 제거에 사용되는 방법은?
79. 공업적 접촉개질 프로세스 중 MoO₃ - Al₂O₃계 촉매를 사용하는 것은?
80. HCI 가스를 합성할 때 H₂ 가스를 이론량보다 과잉으로 넣어 반응시키는 주된 목적은?

5 과목 : 반응공학

81. 충돌이론(collision theory)에 의한 아래 반응의 반응속도식(-rA)은? (단, C는 하첨자 물질의 농도를 의미하며, U는 빈도인자이다.)
A + B → C + D
82. 액상 병렬반응을 연속 흐름 반응기에서 진행시키고자 한다. 같은 입류조건에 A의 전화율이 모두 0.9가 되도록 반응기를 설계한다면 어느 반응기를 사용하는 것이 R로의 전환율을 가장 크게 해주겠는가?
83. 순환식 플러그 흐름 반응기에 대한 설명으로 옳은 것은?
84. 액상 1차 반응(A→R+S)이 혼합 흐름 반응기와 플러그 흐름 반응기를 직렬로 연결하여 반응시킬 때에 대한 설명 중 옳은 것은? (단, 각 반응기의 크기는 동일하다)
85. 어떤 반응의 속도식이 아래와 같이 주어졌을 때, 속도상수(k)의 단위와 값은?
r = 0.05C_A²[mol/cm³ㆍmin]
86. 반응식이 0.5A+B → R+0.5S인 어떤 반응의 속도식은 r_A=-2C_A^0.5C_B로 알려져 있다. 만약 이 반응식을 정수로 표현하기 위해 A+2B → 2R+S로 표현 하였을 때의 반응속도식으로 옳은 것은?
87. 그림과 같은 반응물과 생성물의 에너지 상태가 주어졌을 때 반응열 관계로 옳은 것은?
88. A물질 분해반응의 반응속도상수는 0.345min^-1이고 A의 초기농도는 2.4mol/L일 때, 정용 회분식 반응기에서 A의 농도가 0.9 mol/L될 때까지 필요한 시간(min)?
89. A의 분해반응이 아래와 같을 때, 등온 플러그 흐름 반응기에서 얻을 수 있는 T의 최대 농도는? (단, C_A0=1이다.)
90. 반응기 중 체류시간_분포가 가장 좁게 나타난 것은?
91. A와 B가 반응하여 필요한 생성물 R과 불필요한 물질 S가 생길 때, R의 전환율을 높이기 위해 취하는 조치로 적절한 것은? (단, C는 하첨자 물질의 농도를 의미하며, 각 반응은 기초반응이다.)
92. 반응속도식은 아래와 같은 A→R 기초반응을 플러그 흐름 반응기에서 반응시킨다. 반응기로 유입되는 A 물질의 초기농도가 10mol/L이고, 출구농도가 5mol/L일 때, 이 반응기의 공간시간(hr)은?
-r_A = 0.1C_A[mol/Lㆍhr]
93. n차(n＞0) 단일 반응에 대한 혼합 및 플러그 흐름 반응기 성능을 비교 설명한 내용 중 틀린 것은? (단, V_m은 혼합흐름반응기 부피를 V_P는 플러그흐름반응기 부피를 나타낸다.)
94. PSSH(Pseudo Steady State Hypothesis) 설정은 다음 중 어떤 가정을 근거로 하는가?
95. Batch reactor의 일반적인 특성을 설명한 것으로 가장 거리가 먼 것은?
96. 반응물 A가 동시반응에 의하여 분해되어 아래와 같은 두 가지 생성물을 만든다. 이 때, 비목적 생성물(U)의 생성을 최소화하기 위한 조건으로 틀린 것은?
97. 균일 액상반응(A→R, -r_A=kC_A²)이 혼합 흐름 반응기에서 50%가 전환된다. 같은 반응을 크기가 같은 플러그 흐름 반응기로 대치시킬 때 전환율은?
98. 비기초반응의 반응속도론을 설명하기 위해 자유라디칼, 이온과 극성물질, 분자, 전이착제의 중간체를 포함하여 반응을 크게 2가지 유형으로 구분하여 해석할 때, 다음과 같이 진행되는 반응은?
Reactants → (Intermediates) *
(Intermediates) * → Products
99. 포스핀의 기상 분해 반응이 아래와 같을 때, 포스핀만으로 반응을 시작한 경우 이 반응계의 부피변화율은?
4PH_3(g) → P_4(g) + 6H_2(g)
100. 순환비가 1로 유지되고 있는 등온의 플러그 흐름 반응기에서 아래의 액상 반응이 0.5의 전환율(X_A)로 진행되고 있을 때, 순환류를 폐쇄시켰을 때 전환율(X_A)은?
A → R, -r_A =kC_A

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