2025/05 214

2-1. 다음을 설명하시오.1) 무차원수 Biot number와 Nusselt number의 정의와 차이점을 설명하시오.2) 일정유속의 층류 공기 유동장에 놓여 있는 등온평판의 온도가 40℃에서 90℃로상승하면 Prandtl number는 어떻게 변화하는지 설명하시오.(단, 동점성계수는 일정하다고 가정한다.)

1) 무차원수 Biot number와 Nusselt number의 정의와 차이점Biot number (Bi)정의: Biot number는 고체 내부의 전도 열전달 저항과 고체 표면과 주변 유체 사이의 대류 열전달 저항의 비를 나타내는 무차원수입니다.수식: 여기서,h: 대류 열전달 계수 (W/m²·K)Lc​: 특성 길이 (m). 물체의 부피를 표면적으로 나눈 값 (V/As​) 또는 특정 방향의 길이 등이 사용될 수 있습니다.ksolid​: 고체의 열전도율 (W/m·K)물리적 의미:Bi≪1 (보통 0.1 이하): 고체 내부의 온도 분포가 비교적 균일하며, 온도 변화가 주로 대류 저항에 의해 결정됩니다. 이 경우 물체를 하나의 덩어리로 간주하여 해석하는 집중 용량계(lumped capacitance) 방법을 ..

1-13. 에너지자립률 100%의 의미와 단위면적당 1차 에너지생산량(kWh/m2·년)을 설명하시오.

1) 에너지자립률 100%의 의미에너지자립률 100%는 건축물 또는 특정 지역(예: 섬, 마을)에서 소비하는 모든 에너지를 해당 건축물 또는 지역 내에서 생산하는 신재생에너지로 충당하는 상태를 의미합니다. 즉, 외부 에너지 공급에 의존하지 않고 스스로 필요한 에너지를 완전히 자급자족하는 것을 나타냅니다. 구체적인 의미:에너지 소비량 = 에너지 생산량: 건축물 또는 지역에서 냉난방, 급탕, 조명, 환기 등 모든 용도로 소비하는 1차 에너지의 양과 태양광, 지열, 풍력 등 자체적으로 생산하는 1차 에너지의 양이 동일한 경우입니다.외부 의존도 제로: 외부 전력망이나 화석 연료 공급망 등에 전혀 의존하지 않고 운영이 가능합니다.탄소 배출 최소화 (Net-Zero에 가까움): 자체 생산하는 재생에너지는 운영 과정..

1-12. 1중효용과 2중효용흡수식 냉온수기의 차이점을 쓰시오.

1중 효용 흡수식 냉온수기:작동 원리: 하나의 재생기(발생기)에서 한 번의 가열 과정을 통해 냉매 증기를 발생시켜 냉방 또는 난방을 수행합니다.열원: 주로 저온의 증기, 온수 또는 폐열을 열원으로 사용합니다.성능 계수(COP): 비교적 낮습니다 (냉방 시 0.6~0.8 정도).특징:구조가 간단하고 초기 투자비가 저렴합니다.낮은 온도의 열원을 활용할 수 있다는 장점이 있습니다.에너지 효율이 낮아 운전 비용이 높고, 냉각탑 용량이 큽니다.2중 효용 흡수식 냉온수기:작동 원리: 두 개의 재생기(고온 재생기, 저온 재생기)를 사용하여 두 번의 가열 과정을 통해 냉매 증기를 발생시켜 냉방 또는 난방을 수행합니다. 고온 재생기에서 발생한 냉매 증기의 열을 저온 재생기의 열원으로 다시 활용합니다.열원: 주로 고온의 ..

1-11. 탄소중립(Carbon neutrality)을 설명하시오.

탄소중립(Carbon neutrality)은 인간의 활동으로 인해 발생하는 온실가스 배출량을 최대한 줄이고, 남은 온실가스 배출량은 흡수(산림 조성, 탄소 포집·저장 기술 활용 등) 또는 제거하여 실질적인 총 배출량을 '0(zero)'으로 만드는 상태를 의미합니다. 이는 지구 온난화의 주범인 탄소 배출을 균형 있게 관리하여 기후변화의 위협에 대응하기 위한 전 세계적인 목표입니다. 핵심 개념:온실가스 배출량 최소화: 에너지 효율 향상, 재생에너지 전환, 산업 공정 개선 등을 통해 인간 활동에서 발생하는 온실가스 배출량을 최대한 감축하는 것이 우선입니다.잔여 배출량 상쇄: 불가피하게 발생하는 잔여 온실가스 배출량은 탄소 흡수원 확대(산림, 습지 등) 또는 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS) 등을 통해 대기..

1-10. 한국형 RE100(K-RE100) 이행수단 5가지를 설명하시오.

한국형 RE100 (K-RE100)은 기업이 사용하는 전력의 100%를 재생에너지로 조달하겠다는 자발적인 약속인 RE100 캠페인을 국내 실정에 맞게 설계한 제도입니다. 기업들은 다양한 방식을 통해 재생에너지 사용 목표를 달성할 수 있으며, 주요 이행수단 5가지는 다음과 같습니다. 1. 녹색 프리미엄 (Green Premium):개념: 한국전력공사(KEPCO)에서 판매하는 재생에너지 전력에 대해 추가 요금(프리미엄)을 지불하고, 그 금액만큼 재생에너지 사용 실적으로 인정받는 방식입니다.특징:별도의 설비 투자나 계약 없이 간편하게 재생에너지 사용 목표를 달성할 수 있습니다.초기 비용 부담이 적고, 사용량에 따라 유연하게 대응할 수 있습니다.재생에너지 발전 사업자에게 추가적인 수익을 제공하여 재생에너지 보급..

1-9. 상대습도의 정의와 대기압이 낮은 고산 지대에서 상대습도 계산 방법에 대하여설명하시오.

1) 상대습도의 정의상대습도(Relative Humidity, RH)*는 특정 온도와 압력의 공기 중에 포함된 *제 수증기압(Actual Vapor Pressure, Pw​)과 그 온도에서의 포화 수증기압(Saturation Vapor Pressure, Ps​)의 비율을 백분율(%)로 나타낸 값입니다. 간단히 말해, 현재 공기가 얼마나 수증기로 포화되어 있는지를 나타내는 지표입니다. 상대습도 계산식:RH (%) = {P_w} ÷ {P_s} × 100%Pw​: 현재 공기 중의 수증기 분압Ps​: 현재 온도에서의 포화 수증기압 (공기가 최대로 포함할 수 있는 수증기압)2) 대기압이 낮은 고산 지대에서 상대습도 계산 방법대기압이 낮은 고산 지대에서 상대습도를 정확하게 계산하기 위해서는 대기압 변화가 포화 수증..

1-8. 팽창밸브의 교축과정에 대한 열역학 제 1법칙을 쓰고 설명하시오.

팽창밸브의 교축 과정은 냉동 사이클이나 증기 동력 사이클 등에서 압력을 낮추고 작동 유체의 상태를 변화시키는 데 사용되는 비가역 단열 과정입니다. 이 과정에 대한 열역학 제 1법칙은 다음과 같이 표현됩니다.개방 시스템에 대한 에너지 보존 법칙:여기서,Q˙​: 시스템으로의 열 전달률W˙s​: 축 일률 (샤프트 work rate, 펌프나 터빈과 같이 회전축을 통해 일을 주고받는 경우)W˙other​: 기타 일률 (전기적 일 등)m˙: 질량 유량h1​,h2​: 입구 및 출구에서의 엔탈피V1​,V2​: 입구 및 출구에서의 유속g: 중력 가속도z1​,z2​: 입구 및 출구의 높이팽창밸브 교축 과정에 대한 단순화:팽창밸브의 교축 과정은 다음과 같은 특징을 갖기 때문에 위 에너지 보존 법칙이 크게 단순화됩니다.단열 ..

1-7. 엔트로피의 정의와 관련 식을 쓰고 설명하시오.

1. 엔트로피의 정의엔트로피(Entropy)는 열역학적 계의 무질서도 또는 불확실성의 정도를 나타내는 상태 함수입니다. 쉽게 말해, 계의 가능한 미시적 배열(microstate)의 수를 나타내는 척도입니다. 엔트로피가 클수록 계는 더 무질서하고, 에너지가 더 널리 퍼져 있으며, 특정한 거시적 상태를 유지할 가능성이 낮아집니다.다른 관점에서의 정의:열역학적 정의: 가역 과정에서 계가 흡수 또는 방출한 열량(dQrev​)을 절대 온도(T)로 나눈 값의 변화량(dS=Qrev​​/Td ).통계역학적 정의 (볼츠만 엔트로피): 계의 엔트로피(S)는 가능한 미시적 상태의 수(Ω)의 자연로그에 볼츠만 상수(kB​)를 곱한 값 (S=kB​lnΩ).2. 관련 식 및 설명가. 열역학적 엔트로피 변화:dS=Qrev/Td ​..

1-6. 이상기체 상태방정식을 쓰고 적용 가능한 조건에 대하여 설명하시오.

1) 이상기체 상태방정식이상기체 상태방정식은 이상기체의 압력(P), 부피(V), 몰수(n), 절대 온도(T) 사이의 관계를 나타내는 방정식으로 다음과 같이 표현됩니다.PV = nRT여기서 R은 기체 상수이며, 그 값은 사용되는 단위에 따라 달라집니다. 일반적인 값은 다음과 같습니다.R=0.0821L⋅atm/(mol⋅K)R=8.314J/(mol⋅K)R=8.314Pa⋅m3/(mol⋅K)2) 이상기체 상태방정식 적용 가능한 조건이상기체 상태방정식은 실제 기체의 행동을 근사적으로 설명하는 이론적인 모델입니다. 따라서 실제 기체가 이상기체와 유사하게 행동하는 특정 조건에서만 잘 적용됩니다. 적용 가능한 주요 조건은 다음과 같습니다.저압 (Low Pressure): 기체 분자 사이의 평균 거리가 멀어져 분자 간의 ..

1-5. 바이오해저드(BHZ, Biohazard)의 정의 및 본 시스템에 요구되는 특성을 설명하시오.

1. 바이오해저드(BHZ, Biohazard)의 정의바이오해저드(Biohazard)는 인간, 동물, 식물 등 생물체에 해로운 영향을 미칠 수 있는 생물학적 위험 요소를 의미합니다. 이는 병원성 미생물(세균, 바이러스, 곰팡이, 기생충 등), 독성 물질을 생산하는 생물체, 유전자 변형 생물체(GMO), 특정 알레르기 유발 물질, 감염성 물질을 포함한 모든 종류의 생물학적 위험원을 포괄합니다.바이오해저드는 연구실, 병원, 식품 생산 시설, 농업 현장 등 다양한 환경에서 발생할 수 있으며, 노출 경로(흡입, 섭취, 피부 접촉, 상처 감염 등)와 생물학적 특성에 따라 질병, 알레르기 반응, 환경 오염 등 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 2. 바이오해저드 시스템에 요구되는 특성바이오해저드를 안전하게 취급, 관..