9급 국가직 화학공학일반 2025년 기출문제

액체에 대한 기체 용해도 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 액체와 기체는 반응하지 않는다)

2 mol의 질소 가스(N₂)가 수소 가스(H₂)와 비가역적으로 반응하여 모두 암모니아 가스(NH₃)로 전환되었을 때, 소모된 수소 가스와 생성된 암모니아 가스의 질량[g]을 바르게 연결한 것은? (단, 질소(N)와 수소(H)의 원자량은 각각 14와 1이다)

소모된 수소 가스 질량[g] 생성된 암모니아 가스 질량[g]

평면벽의 두께가 50 cm이고 바깥 표면의 온도와 안쪽 표면의 온도가 각각 10 °C와 20 °C로 유지될 때, 벽을 통한 정상상태 열전달 플럭스(flux)[kJ m^-2 h^-1]는? (단, 벽의 열전도도는 1.0 × 10^-4 kJ m^-1 s^-1 K^-1이고, 평면벽 두께 방향으로의 열전도만 고려한다)

등온 회분식 반응기에서 A → 2B 비가역 액상 기초 반응을 진행하였을 때, 1시간 뒤 B의 농도가 0.6 mol L^-1로 측정되었다. 동일한 조건에서 A의 초기 농도만을 3배로 증가시켰을 때, 1시간 뒤 B의 농도[mol L^-1]는? (단, 반응 초기에는 순수한 A만 존재한다)

등온 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 A → B 비가역 액상 2차 반응을 진행한다. 유입되는 A의 초기 농도는 2 mol L^-1이고, 부피 유속은 4 L min^-1로 일정할 때, 전환율 90 %를 얻기 위해 필요한 반응기 부피[L]는? (단, 반응속도상수는 1 L mol^-1 min^-1이다)

물질전달에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

압축성 유체의 흐름 속도가 음속보다 느릴 때, 노즐의 단면적이 감소하는 수평 수렴노즐에서 흐름 방향으로의 압력구배($dP/dx$)와 속도구배($du/dx$)의 부호를 바르게 연결한 것은? (단, 흐름은 열역학적 가역흐름이다)

$\underline{dP/dx}$ $\underline{du/dx}$

플러그흐름반응기(PFR)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

내경이 1 m인 수평 원형관 내부를 40 cm s^-1의 평균 유속으로 비압축성 뉴턴유체(Newtonian fluid)가 흐를 때, Fanning 마찰계수는? (단, 유체는 완전히 발달된 정상상태로 흐르고, 밀도와 점도는 각각 0.8 g cm^-3과 200 cP이다)

탈거탑에서 Murphree 효율(${\eta }_M$)과 총괄 효율(${\eta }_O$)이 같고 평형선과 조작선이 직선일 때, 평형선의 기울기는? (단, 액체유량과 증기유량은 각각 300 kg h^-1과 15 kg h^-1이고, ${\eta }_M\ne 1$이다)

원심펌프에서 나타날 수 있는 공동화(cavitation) 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?

초임계유체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

기체 분리막에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

다음 블록선도에서 $Y$의 식으로 옳은 것은?

다음 가역반응이 평형상태에 있을 때, 화학평형이 오른쪽으로 이동하지 않는 조작은? (단, 정반응은 흡열반응이다)

As₄O₆($s$) ＋ 6C($s$) $\rightleftarrows$ As₄($g$) ＋ 6CO($g$)

닫힌 계에서 기체가 다음과 같이 4단계의 열역학적 가역공정 사이클을 거칠 때, (가) ～ (다)의 값[J]을 바르게 연결한 것은? (단, ∆U^t는 계의 총 내부에너지 변화이고, 계로 유입되는 Q(열)와 W(일)는 양(＋)의 값으로 나타낸다)

공정	총 내부에너지 변화[J]	열[J]	일[J]
1 → 2	－100	Q1→2	－4,000
2 → 3 (단열)	(가)	Q2→3	W2→3
3 → 4 (일정부피)	∆Ut3→4	-400	W3→4
4 → 1	3,000	(나)	5,000
전체 사이클	∆Utcycle	1,500	(다)

(가) (나) (다)

2 kW가 공급되는 닫힌 가열기 내에 채워진 물 30 kg이 20 °C에서 50 °C로 승온되는 데 걸리는 시간[h]은? (단, 물의 비열은 4.0 J g^-1 K^-1이고, 외부로의 열손실은 없다)

등온 정압 플러그흐름반응기(PFR)에서 이산화탄소 가스(CO₂)를 이용한 메테인 가스(CH₄​)의 비가역 개질 반응으로 수소 가스(H₂)와 일산화탄소 가스(CO)가 생성된다. 유입되는 반응유체의 부피 조성은 20 vol% CH₄​, 70 vol% CO₂​, 10 vol% N₂이다. 한계반응물의 전환율이 50 %일 때, 반응기 출구에서 CO₂의 부피 조성[vol%]은? (단, 모든 기체는 이상기체이고, 부반응은 없다)

등온 회분식 반응기에서 300 K의 온도 조건으로 A → 3B 비가역 액상 기초 반응을 1시간 진행하여 전환율 70 %를 얻었다. 동일한 조건에서 반응 온도만을 600 K로 증가시켰을 때, 전환율 70 %를 얻기 위해 필요한 시간[h]은? (단, 기체상수는 8.3 J mol^-1 K^-1이고, 반응의 활성화 에너지는 49.8 kJ mol^-1로 일정하다)

복사(radiation)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?