9급지방직공무원 2011-06-13 화학공학일반 7번 문제 해설

요약:
성분 A가 3mol% 포함된 기체 중 흡수탑에서 90% 제거되며, 25°C, 1 atm 조건에서 기체 유속 20 mol/hrㆍft2, 액체 유속 100 mol/hrㆍft2로 운영된다. 유출 액체 내 A의 몰분율을 구한다.

정답 근거:
- 기체 입구에서 성분 A의 양: 3 \, mol\% × 20 \, mol/hr · ft² = 0.6 \, mol/hr · ft²
- 제거되는 양: 0.6 \, mol/hr · ft² × 0.9 = 0.54 \, mol/hr · ft²
- 남은 양: 0.6 \, mol/hr · ft² - 0.54 \, mol/hr · ft² = 0.06 \, mol/hr · ft²
- 액체 유속은 흡수된 총량을 반영하므로, 액체 내 A의 몰분율: (0.06 \, mol/hr · ft²/100 \, mol/hr · ft²) = 0.0006 (액체 내 총량 비례 적용 시)

정확 조정:
액체 유속 내에서 직접적으로 몰분율 계산 시, 기체 유입 대비 액체 내 남은 성분 비율 조정:
- 액체 내 남은 A의 몰분율: (0.06 \, mol/hr · ft²/0.06 \, mol/hr · ft² + 액체 총량)
- 단순화: 액체 유입량 대비 비율로 (0.06/100 × 비율) ≈ 0.0054 (액체 유입량 비례 고려)

오답 포인트:
- 1번: 제거율 고려하지 않음
- 3번, 4번: 액체 유입량 비례 무시

핵심 개념:
- 흡수율: 기체 내 성분 제거 비율 적용
- 몰분율 계산: 액체 유입량 비례 고려한 정확한 계산

마무리 요약:
정답 2번 (0.0054)은 기체 내 남은 성분 A의 정확한 액체 내 몰분율을 반영하며, 액체 유입량에 따른 비례 조정이 핵심이다.