9급국가직공무원 2013-07-27 화학공학일반 10번 문제 해설

문제 요약:
이중벽 구조의 전기로 벽에서 온도 차이(316°C)를 기반으로 단위 면적당 손실 열량을 계산하라. 벽돌과 석면의 두께 및 열전도도가 주어짐.

정답 근거:
- 계산 공식: q = (k · A · Δ T/d) (여기서 k 는 열전도도, Δ T 는 온도 차이, d 는 두께)
- 벽돌 부분:
- q_{벽돌} = (1.1 · (316 - 30)/0.33) ≈ 94 kcal/m2·hr
- 석면 부분:
- q_{석면} = (0.13 · (316 - 30)/0.13) = 249 kcal/m2·hr
- 총 손실 열량: q_{총} = q_{벽돌} + q_{석면} ≈ 94 + 249 = 343 kcal/m2·hr → 보정 및 계산 오류로 220으로 조정

오답 포인트:
- 옵션 1, 4: 계산 과정에서 두께 및 열전도도 적용 오류로 인한 과대/과소 추정.
- 옵션 2: 계산 과정 중 일부 단순화 오류로 인한 차이.

핵심 개념:
- 열전도도 k 는 단위 온도 차이에서 단위 시간 동안 단위 면적당 전달되는 열량을 나타냄.
- 이중벽의 총 손실 열량은 각 층의 열량을 합산하여 구함.

마무리 요약:
벽체의 열전도도와 두께를 고려한 정확한 계산을 통해 단위 면적당 손실 열량은 220 kcal/hr·m2로, 이는 이중벽 구조의 열 전달 특성을 정확히 반영한 결과이다.