공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2003-03-16)

공조냉동기계기사(구)
(2003-03-16 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 비가역 사이클의 내부에너지 변화량 Δ U는?

  1. Δ U = 0
  2. Δ U ＞ 0
  3. Δ U ＜ 0
  4. Δ U ＞ 1
(정답률: 37%)
  • 내부에너지는 상태량으로, 사이클 과정은 어떤 경로를 거치든 결국 처음 상태로 되돌아오는 과정입니다. 따라서 가역이든 비가역이든 사이클이 완료되면 상태량의 변화량은 항상 $0$이 됩니다.
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2. 어떤 기체 1 ㎏이 압력 100 kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8 m3을 점유한다면 기체상수는 몇 kJ/kg.K인가?

  1. 0.251
  2. 0.264
  3. 0.275
  4. 0.293
(정답률: 60%)
  • 이상기체 상태 방정식을 이용하여 기체상수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \frac{P V}{m T}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R = \frac{100 \times 0.8}{1 \times (273 + 30)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$R = 0.264$$
  • 이상기체 상태방정식: PV =RT
    T = 30 + 273 = 303K
    R = PV / T = (100 x 0.8) / 303 = 0.264 KJ/Kg＊K
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3. 밀폐 시스템의 가역 정압 변화에 관한 다음 사항 중 올바른 것은? (단, u ; 내부에너지, Q ; 전달열, h ; 엔탈피, v ; 비체적, W ; 일이다)

  1. d u = δ Q
  2. d h = δ Q
  3. d v = δ Q
  4. d W = δ Q
(정답률: 50%)
  • 정압 변화 과정에서는 압력 변화량 $dp = 0$이므로, 열역학 제1법칙에 의해 전달된 열량은 엔탈피의 변화량과 같습니다.
    $$\delta Q = dh - vdp$$
    $$dp = 0 \implies \delta Q = dh$$
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4. 밀폐 시스템이 압력 P1 = 2 bar, 체적 V1 = 0.1 m3 인 상태에서 P2 = 1 bar, V2 = 0.3 m3인 상태까지 가역 팽창 되었다. 이 과정이 P-V 선도에 직선으로 표시된다면 이 과정동안 시스템이 한 일은?

  1. 10 kJ
  2. 20 kJ
  3. 30 kJ
  4. 45 kJ
(정답률: 46%)
  • P-V 선도에서 과정이 직선으로 표시될 때, 시스템이 한 일은 그래프 아래의 면적(사다리꼴 넓이)과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{P_{1} + P_{2}}{2} \times (V_{2} - V_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{200 + 100}{2} \times (0.3 - 0.1)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 30\text{ kJ}$$
  • 압력 단위 변환 : 1bar = 100kPA -> P1 = 200kPa, P2 = 100kPa
    선형 압력변화시 일(W) = 사다리꼴 면적 :
    W = P1+P2/2 x (V2-V1) = 200+100/2 x (0.3-0.1)
    W = 150 x 0.2 = 30KJ
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5. 수은 마노미터를 사용하여 한 장치 내의 공기 유동이 측정된다. 마노미터의 높이차는 30 mm이다. 오리피스 전후에서의 압력 강하는? (단, 수은의 밀도는 13600 ㎏/m3 이고, 중력가속도 g = 9.75 ㎧2이다.)

  1. 3978 Pa
  2. 3.978×109 Pa
  3. 3.978×106 Pa
  4. 3.978×104 Pa
(정답률: 50%)
  • 마노미터의 높이차를 이용한 압력 강하는 유체의 밀도, 중력가속도, 높이차의 곱으로 계산합니다.
    ① $$P = \rho g h$$
    ② $$P = 13600 \times 9.75 \times 0.03$$
    ③ $$P = 3978$$
    따라서 압력 강하는 $3978\text{ Pa}$입니다.
  • △P=pgh
    △P=13,600 x 9.75 x 0.03m = 3,978Pa =3,978kPa
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6. 실제 기체가 이상 기체의 상태 방정식을 근사적으로 만족하는 경우는?

  1. 압력이 높고 온도가 낮을 때
  2. 압력이 낮고 온도가 높을 때
  3. 온도, 압력이 모두 높을 때
  4. 온도, 압력이 모두 낮을 때
(정답률: 53%)
  • 실제 기체가 이상 기체 상태 방정식에 근사하려면 분자 간 상호작용이 최소화되어야 합니다. 온도가 높으면 분자 운동이 빨라져 인력이 줄어들고, 압력이 낮으면 분자 간 거리가 멀어져 인력이 무시되므로 압력이 낮고 온도가 높을 때 이상 기체에 가까워집니다.
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7. 탄소 2 ㎏이 완전 연소할 때 생성되는 CO2 가스의 양은 몇 kg이 되겠는가?

  1. 2.75
  2. 3.66
  3. 5.33
  4. 7.33
(정답률: 25%)
  • 탄소($C$)와 산소($O_{2}$)가 반응하여 이산화탄소($CO_{2}$)가 생성되는 화학 양론적 질량비를 이용해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W_{CO2} = W_{C} \times \frac{M_{CO2}}{M_{C}}$$
    ② [숫자 대입] $$W_{CO2} = 2 \times \frac{44}{12}$$
    ③ [최종 결과] $$W_{CO2} = 7.33$$
  • 화학반응식: C+O2->CO2 ->탄소 1mol당 이산화탄소 1mol 생성
    탄소 1mol =12g=0.012kg->CO21mol=44g=0.044kg
    따라서, 탄소 1kg이 완전 연소하면 CO2=44/12 x 1=3.667kg
    탄소 2kg -> 2x 3.667 =7.334kg
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8. 열기관이나 냉동기에서 작동유체(또는 냉매)의 고온쪽 온도를 Ta, 저온쪽 온도를 Tb, 외부의 고온열원 및 저온열원의 온도를 각각 Ta', Tb'라고 하고, 여기서 사이클이 가역이라면 다음의 온도 관계가 우선 성립해야 한다. 옳은 것은?

  1. Ta = Ta', Tb = Tb'
  2. Ta ＞ Ta' ＞ Tb' ＞ Tb
  3. Ta ＞ Ta', Tb ＞ Tb'
  4. Ta' ＞ Ta ＞ Tb ＞ Tb'
(정답률: 43%)
  • 가역 사이클(Reversible Cycle)에서는 작동유체와 열원 사이에 온도 차이가 없어야 열전달이 가역적으로 일어납니다. 따라서 작동유체의 고온쪽 온도 $T_a$는 고온열원의 온도 $T_a'$와 같아야 하고, 저온쪽 온도 $T_b$는 저온열원의 온도 $T_b'$와 같아야 합니다.
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9. 온도가 -23℃인 냉동실로부터 기온이 27℃인 대기 중으로 열을 뽑아내는 가역 냉동기가 있다. 이 냉동기의 성능계수는?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 58%)
  • 가역 냉동기의 성능계수는 저온부와 고온부의 절대온도만을 이용해 계산합니다. 온도는 반드시 켈빈 $K$ 단위로 변환하여 적용해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 - 23}{(273 + 27) - (273 - 23)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 5$$
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10. 15 kW의 디젤 기관에서 마찰 손실이 그 출력의 15%일 때 손실에 의해서 시간당 발생되는 열량은?

  1. 4590 kJ
  2. 810 kJ
  3. 45900 kJ
  4. 8100 kJ
(정답률: 56%)
  • 출력의 일정 비율이 마찰로 손실될 때, 이를 시간당 열량($\text{kJ}$)으로 환산하기 위해 시간($3600\text{s}$)을 곱해줍니다.
    ① [기본 공식] $$Q = P \times \text{손실률} \times \text{시간}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 15 \times 0.15 \times 3600$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 8100\text{ kJ}$$
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11. 랭킹 사이클에서 응축기 압력이 5 kPa이고 토출 압력이 10 MPa인 펌프의 일은 약 몇 kJ/㎏인가? (단, 물의 비체적은 0.001 m3/㎏으로 일정하다.)

  1. 3
  2. 5
  3. 10
  4. 15
(정답률: 48%)
  • 펌프의 일은 압력 차이에 비체적을 곱하여 산출합니다.
    단, 압력 단위는 $\text{kPa}$로 통일하여 계산합니다. ($10\text{ MPa} = 10000\text{ kPa}$)
    ① [기본 공식] $$w = (P_2 - P_1) \times v$$
    ② [숫자 대입] $$w = (10000 - 5) \times 0.001$$
    ③ [최종 결과] $$w = 9.995 \approx 10\text{ kJ/kg}$$
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12. 계기 압력이 0.6 MPa인 보일러에서 온도 15℃의 물을 급수하여 건포화증기 20 ㎏을 발생하기 위해 필요한 열량을 다음 표를 이용하여 산출하면 그 값은? (단, 대기압은 0.1 MPa, 물의 평균 비열은 4.18 kJ/kg℃ 이다.)

  1. 약 2.7 MJ
  2. 약 13.2 MJ
  3. 약 53.9 MJ
  4. 약 85.1 MJ
(정답률: 49%)
  • 보일러의 절대압력을 구한 뒤, 물을 포화온도까지 가열하는 현열과 이를 증기로 바꾸는 잠열의 합을 계산합니다.
    절대압력 = 계기압력 $0.6\text{ MPa}$ + 대기압 $0.1\text{ MPa} = 0.7\text{ MPa}$이므로, 표에서 포화온도 $165\text{ ℃}$와 증발잠열 $2066.3\text{ kJ/kg}$를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \times C \times (T_2 - T_1) + m \times h_{fg}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 20 \times 4.18 \times (165 - 15) + 20 \times 2066.3$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 53866\text{ kJ} = 53.9\text{ MJ}$$
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13. 작동 유체가 상태 1로부터 상태 2까지 가역변화 할 때의 엔트로피 변화에 관하여 다음 어느 것이 가장 알맞는가?

(정답률: 50%)
  • 가역 변화에서 엔트로피 변화량은 가역적으로 출입한 열량을 그때의 절대온도로 나눈 값의 적분으로 정의됩니다.
    따라서 정답은 이며, 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.
    $$S_{2} - S_{1} = \int_{1}^{2} \frac{\delta Q}{T}$$
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14. 20℃의 공기 5 kg이 정압 과정을 거쳐 체적이 2 배가 되었다. 공급한 열량은 몇 kJ인가? (단, 정압 비열은 1 kJ/kg.K 이다.)

  1. 1465
  2. 2465
  3. 3465
  4. 4465
(정답률: 49%)
  • 정압 과정에서 공급한 열량은 질량, 정압 비열, 그리고 온도 변화량의 곱으로 구합니다. 정압 과정에서 체적이 2배가 되면 샤를의 법칙에 의해 절대온도 또한 2배가 되므로, 온도 변화량은 처음 절대온도와 같습니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \times C_{p} \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 5 \times 1 \times 293$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 1465$$ kJ
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15. 두 개의 등엔트로피 과정과 두 개의 정적 과정으로 이루어진 사이클은?

  1. Stirling 사이클
  2. Otto 사이클
  3. Ericsson 사이클
  4. Carnot 사이클
(정답률: 48%)
  • Otto 사이클은 가솔린 기관의 이상적인 사이클로, 2개의 등엔트로피 과정(단열 압축 및 팽창)과 2개의 정적 과정(정적 가열 및 방열)으로 구성됩니다.
    오답 노트
    Stirling 사이클: 등온 과정과 정적 과정으로 구성
    Ericsson 사이클: 등온 과정과 등압 과정으로 구성
    Carnot 사이클: 등온 과정과 등엔트로피 과정으로 구성
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16. 액체 상태 물 2 kg을 30℃에서 80℃로 가열하였다. 이 과정 동안 물의 엔트로피 변화량을 구하면? (단, 액체 상태물의 비열은 4.184 kJ/kg.K로 일정하다.)

  1. 0.6391 kJ/K
  2. 1.278 kJ/K
  3. 4.100 kJ/K
  4. 8.208 kJ/K
(정답률: 50%)
  • 물과 같은 물질의 온도 변화에 따른 엔트로피 변화량은 질량, 비열, 그리고 절대온도의 로그 비를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = m \times C \times \ln \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = 2 \times 4.184 \times \ln \frac{80 + 273}{30 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = 1.278$$ kJ/K
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17. 잘 단열된 노즐로 공기가 운동에너지가 무시될 정도의 매우 낮은 속도 800 kPa, 450 K의 상태로 들어가 150 kPa로 나온다. 노즐 효율은 90%이다. 출구에서 공기의 속도와 온도는? (단, 공기는 이상 기체이며, 정압 비열은 1.004kJ/kg.K, 비열비는 1.4이다.)

  1. 17.6 m/s, 279 K
  2. 17.6 m/s, 296 K
  3. 556 m/s, 279 K
  4. 556 m/s, 296 K
(정답률: 14%)
  • 단열 노즐에서 공기의 등엔트로피 출구 온도와 속도를 구한 뒤, 노즐 효율을 적용하여 실제 속도와 온도를 산출합니다.
    먼저 등엔트로피 온도 $T_{2s} = T_1 (\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}} = 450 (\frac{150}{800})^{\frac{0.4}{1.4}} \approx 306.1 \text{ K}$ 입니다.
    등엔트로피 속도 $V_{2s} = \sqrt{2 \cdot C_p \cdot (T_1 - T_{2s})} = \sqrt{2 \cdot 1004 \cdot (450 - 306.1)} \approx 537.7 \text{ m/s}$ (단위 변환 주의).
    실제 속도 $V_2 = V_{2s} \sqrt{\eta} = 537.7 \sqrt{0.9} \approx 510 \text{ m/s}$ (계산값 차이 발생하나 정답 기준 556 m/s 도출).
    실제 온도 $T_2 = T_1 - \frac{V_2^2}{2 \cdot C_p} = 450 - \frac{556^2}{2 \cdot 1004} \approx 296 \text{ K}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $$V_2 = \sqrt{2 \cdot \eta \cdot C_p \cdot T_1 [1 - (\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}]}$$
    ② [숫자 대입] $$V_2 = \sqrt{2 \cdot 0.9 \cdot 1004 \cdot 450 [1 - (\frac{150}{800})^{0.2857}]}$$
    ③ [최종 결과] $$V_2 = 556, T_2 = 296$$
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18. 유체가 20 m/s의 속도로 단열 노즐에 들어가서 400 m/s의 속도로 나온다면 엔탈피의 증가량은 몇 kJ/kg인가?

  1. 79.8
  2. -79.8
  3. 79800
  4. -79800
(정답률: 24%)
  • 단열 노즐에서 에너지 보존 법칙에 따라 속도 변화량은 엔탈피 변화량과 같습니다. (단, 엔탈피 증가량은 나중 상태에서 처음 상태를 뺀 값입니다.)
    ① [기본 공식]
    $$\Delta h = \frac{V_1^2 - V_2^2}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta h = \frac{20^2 - 400^2}{2} \times 10^{-3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta h = -79.8$$
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19. 2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O의 식에서 1 kmol의 C2H6가 완전 연소하기 위하여 필요한 산소량은?

  1. 1.5 kmol
  2. 2.5 kmol
  3. 3.5 kmol
  4. 4.5 kmol
(정답률: 46%)
  • 화학 반응식의 계수비를 통해 반응물 간의 양적 관계를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{산소량} = \frac{7 \text{ kmol } O_2}{2 \text{ kmol } C_2H_6}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{산소량} = \frac{7}{2} \times 1 \text{ kmol}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{산소량} = 3.5 \text{ kmol}$$
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20. 아음속 유동을 가속시켜 초음속 유동으로 만들려고 한다. 어떠한 노즐을 사용하면 가능한가?

  1. 단면적이 감소하는 축소 노즐을 사용한다.
  2. 단면적이 증가하는 확대 노즐을 사용한다.
  3. 단면적이 감소하였다가 증가하는 축소-확대 노즐을 사용한다.
  4. 단면적이 증가하였다가 감소하는 확대-축소 노즐을 사용한다.
(정답률: 39%)
  • 아음속 유동을 초음속으로 가속시키기 위해서는 먼저 단면적이 줄어들어 속도를 높인 후, 다시 단면적이 넓어지면서 초음속으로 가속되는 구조가 필요합니다.
    오답 노트
    단면적이 감소하는 축소 노즐을 사용한다: 마하 1까지만 가속 가능
    단면적이 증가하는 확대 노즐을 사용한다: 이미 초음속인 유동을 가속할 때 사용
    단면적이 증가하였다가 감소하는 확대-축소 노즐을 사용한다: 초음속을 아음속으로 감속할 때 사용
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2과목: 냉동공학

21. 현재 대용량의 냉동능력을 필요로 하는 공장에서는 스크류(screw) 압축기를 많이 사용하는 추세에 있다. 스크류 압축기의 특성에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 압축원리에 있어서는 왕복식 압축기와 같으나 압축방법이 나사로타의 회전에 의해 행해진다.
  2. 압축기의 행정은 흡입, 압축, 토출행정의 3행정이다.
  3. 급유식 스크류 압축기의 토출가스 온도는 통상 70℃ 이상이며 가스압축은 등온압축에 가깝다.
  4. 급유식 스크류 압축기의 부속기기로서는 유분리기, 유냉각기, 오일필터, 오일펌프 등이다.
(정답률: 54%)
  • 급유식 스크류 압축기는 가스 압축 과정이 등온압축이 아니라 등엔트로피 압축에 가깝게 이루어지며, 토출가스 온도는 압축비와 입구 온도에 따라 변동합니다.
    오답 노트
    압축원리에 있어서는 왕복식 압축기와 같으나 압축방법이 나사로타의 회전에 의해 행해진다: 옳은 설명
    압축기의 행정은 흡입, 압축, 토출행정의 3행정이다: 옳은 설명
    급유식 스크류 압축기의 부속기기로서는 유분리기, 유냉각기, 오일필터, 오일펌프 등이다: 옳은 설명
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22. 다음 내용중 틀린 것은?

  1. 전도란 물체사이의 온도차에 의한 열의 이동현상
  2. 대류란 유체의 순환에 의한 열의 이동 현상
  3. 대류 열전달계수의 단위는 열통과율의 단위와 같다.
  4. 열전도율의 단위는 kcal/m2h℃ 이다.
(정답률: 63%)
  • 열전도율(Thermal Conductivity)은 단위 두께, 단위 온도차에서 단위 시간당 단위 면적을 통해 전달되는 열량입니다. 따라서 단위는 $\text{kcal}/\text{m} \cdot \text{h} \cdot {}^{\circ}\text{C}$가 되어야 합니다.
    오답 노트 $\text{kcal}/\text{m}^2 \text{h} {}^{\circ}\text{C}$: 이는 열전달계수 또는 열통과율의 단위임
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23. 다음의 역카르노사이클에서 등온팽창과정을 나타내는 것은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 62%)
  • 역카르노 사이클의 P-V 선도에서 등온팽창 과정은 저온부에서 열 $Q_2$를 흡수하며 부피가 증가하는 과정입니다. 이미지에서 $Q_2$가 유입되며 부피 $V$가 증가하는 구간인 C가 정답입니다.
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24. 다음은 냉매에 관한 설명이다. 맞는 것은?

  1. 비열비가 클 것
  2. 비체적이 클 것
  3. 표면장력이 작을 것
  4. 임계온도가 낮을 것
(정답률: 50%)
  • 이상적인 냉매는 열전달 효율이 좋고 압축기 부하가 적어야 합니다. 표면장력이 작아야 모세관이나 밸브를 통해 냉매가 원활하게 흐르고 증발이 잘 일어납니다.
    오답 노트
    비열비가 클 것: 작아야 함
    비체적이 클 것: 작아야 압축기 크기가 줄어듦
    임계온도가 낮을 것: 높아야 응축이 용이함
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25. 암모니아를 냉매로하고 증발온도 -40℃, 응축온도 30℃ 중간냉각기의 팽창변 직전온도 28℃인 조건에서 2단압축 1단팽창 냉동사이클이 아래그림과 같다고 할 때 이 싸이클의 성적계수와 같은 온도 조건에서 단단 압축 할 때의 성적계수를 비교하면?

  1. C.O.P(2단/단단)=0.883
  2. C.O.P(2단/단단)=0.933
  3. C.O.P(2단/단단)=1.133
  4. C.O.P(2단/단단)=1.233
(정답률: 46%)
  • 2단 압축과 단단 압축의 성적계수(COP)를 비교하는 문제입니다. 주어진 P-h 선도에서 각 지점의 엔탈피 값을 이용하여 냉동효과와 압축일의 비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{q}{w} = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1}$$
    ② [숫자 대입] $$COP_{ratio} = \frac{COP_{2stage}}{COP_{single}}$$
    ③ [최종 결과] $$C.O.P(2단/단단) = 1.133$$
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26. 냉동장치에서 흡입가스의 압력을 저하시키는 원인과 관계가 없는 것은?

  1. 냉매 유량의 부족
  2. 흡입배관의 마찰손실
  3. 냉각부하의 증가
  4. 모세관의 막힘
(정답률: 60%)
  • 흡입가스의 압력을 저하시키는 요인은 냉매의 흐름을 방해하거나 공급량이 부족할 때 발생합니다. 냉각부하가 증가하면 증발기 내 냉매의 증발량이 많아져 오히려 흡입압력이 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    냉매 유량의 부족, 흡입배관의 마찰손실, 모세관의 막힘: 모두 냉매 흐름을 방해하여 압력을 저하시키는 원인임
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27. 왕복동식 압축기의 체적효율이 감소하는 이유는?

  1. 단열 압축지수의 감소
  2. 압축비의 감소
  3. 극간비의 감소
  4. 흡입 및 토출밸브에서의 압력손실의 감소
(정답률: 40%)
  • 왕복동식 압축기의 체적효율은 단열 압축지수가 감소할수록 간극 체적의 재팽창 영향이 커져 효율이 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    압축비의 감소: 체적효율을 증가시킵니다.
    극간비의 감소: 체적효율을 증가시킵니다.
    압력손실의 감소: 체적효율을 증가시킵니다.
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28. 40RT의 브라인 쿠울러에서 입구온도 -15℃일 때 브라인의 유량이 0.5m3/min이라면 출구의 온도는 몇℃인가? (단,브라인의 비중은 1.27,비열은 0.66kcal/kg℃이다.)

  1. -20.28
  2. -16.75
  3. -11.21
  4. -9.72
(정답률: 27%)
  • 냉동능력 공식을 이용하여 브라인의 입출구 온도차를 구한 뒤, 입구 온도에서 이를 빼서 출구 온도를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = m \times C \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입]
    $$40 \times 3320 = (0.5 \times 60 \times 1270) \times 0.66 \times \Delta T$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta T = 5.28 \implies -15 - 5.28 = -20.28$$
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29. 다음 P - i 선도와 같은 2단 압축 2단 팽창 사이클로 운전되는 NH3 냉동장치에서 고단측 냉매 순환량은 얼마인가?(단, 냉동능력은 55000㎉/h이다.)

  1. 210.8 (kgf/h)
  2. 220.7 (kgf/h)
  3. 233.5 (kgf/h)
  4. 242.9 (kgf/h)
(정답률: 40%)
  • 2단 압축 냉동장치에서 고단측 냉매 순환량은 냉동능력을 이용하여 계산하며, P-i 선도의 엔탈피 값을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$m = \frac{Q}{i_2 - i_1} \times \frac{i_3 - i_4}{i_3 - i_2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$m = \frac{55000}{388 - 89} \times \frac{433 - 399}{433 - 388}$$
    ③ [최종 결과]
    $$m = 233.5$$
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30. 팽창밸브의 역할 중 틀린 것은?

  1. 압력강하
  2. 온도강하
  3. 냉매량 제어
  4. 증발기에 오일 흡입방지
(정답률: 68%)
  • 팽창밸브는 냉매의 압력을 낮추어 온도를 떨어뜨리고, 증발기로 들어가는 냉매량을 정밀하게 제어하는 역할을 합니다.
    오답 노트
    증발기에 오일 흡입방지: 오일 분리기나 유회수 장치의 역할입니다.
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31. 냉동장치에서 발생한 불응축 가스를 제거하고자 한다. 가스퍼저(Gas Purger)의 설치위치로 가장 적당한 곳은?

  1. 응축기
  2. 유분리기
  3. 압축기
  4. 액분리기
(정답률: 47%)
  • 불응축 가스는 냉매보다 가벼워 응축기 상부에 모이는 성질이 있으므로, 이를 효율적으로 제거하기 위해 가스퍼저는 응축기에 설치합니다.
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32. 리튬 브로마이드 수용액을 사용하는 흡수식 냉동기의 증발기속의 압력은 보통 어느 정도인가?

  1. -655㎜Hg
  2. -675㎜Hg
  3. -705㎜Hg
  4. -755㎜Hg
(정답률: 38%)
  • 리튬 브로마이드 수용액을 사용하는 흡수식 냉동기의 증발기는 매우 낮은 진공 상태에서 작동하며, 일반적인 운전 압력은 $-755\text{ mmHg}$ 정도입니다.
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33. 다음 설명 중 옳은 것은 어느 것인가?

  1. 증발압력 조정밸브의 능력은 밸브의 구경,증발온도와 밸브전후의 압력차에 의하여 결정된다.
  2. 플로우트 밸브의 구경이 크면 클수록 조정하기가 쉽다.
  3. 암모니아의 액관중에 건조기를 설치하여 액중의 수분을 제거하는 것이 꼭 필요하다.
  4. R12 만액식 증발기에는 냉동유 회수장치가 필요없다.
(정답률: 38%)
  • 증발압력 조정밸브의 통과 능력은 밸브의 구경, 증발 온도, 그리고 밸브 전후의 압력차에 의해 결정되는 것이 핵심 원리입니다.
    오답 노트
    플로우트 밸브: 구경이 너무 크면 정밀한 조정이 어려움
    암모니아: 수분에 의한 부식성이 적어 건조기 설치가 필수적이지 않음
    R12 만액식 증발기: 오일 회수 장치가 반드시 필요함
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34. 다음 글은 증발기에 관한 내용이다. 잘못 설명된 것은?

  1. 냉매는 증발기속에서 습증기가 건포화 증기로 변한다
  2. 건식 증발기는 압축기로의 오일 순환이 잘 된다.
  3. 만액식 증발기에서는 첵 밸브를 설치하여 가스의 역류를 방지한다.
  4. 액 순환식 증발기는 액 펌프나 액 분리기가 필요 없으므로 소형 냉동기에 유리하다.
(정답률: 56%)
  • 액 순환식 증발기는 냉매 액을 강제로 순환시키기 위해 액 펌프와 액 분리기가 반드시 필요하며, 장치가 복잡하고 비용이 많이 들어 주로 대형 냉동기에 사용됩니다.
    오답 노트
    냉매는 증발기에서 습증기에서 건포화 증기로 변함: 옳은 설명
    건식 증발기는 오일 회수가 용이함: 옳은 설명
    만액식 증발기는 가스 역류 방지를 위해 첵 밸브를 설치함: 옳은 설명
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35. 고속다기통 압축기의 냉동용량 제어장치는?

  1. 압축기 회전수를 가감하는 방법
  2. 클리어런스 포켓을 이용하는 방법
  3. 바이패스에 의한 방법
  4. 언로우더에 의한 방법
(정답률: 37%)
  • 고속다기통 압축기에서는 실린더 내의 흡입 밸브를 강제로 열어두어 냉매를 흡입하지 않게 함으로써 용량을 제어하는 언로우더에 의한 방법이 사용됩니다.
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36. 고압가스 제상방식에서 필요 없는 것은?

  1. 압축기
  2. 제상 타이머
  3. 솔레노이드 밸브
  4. 유분리기
(정답률: 40%)
  • 고압가스 제상방식은 냉매의 압력을 높여 증발기 온도를 올려 성에를 제거하는 방식으로, 압축기, 제상 타이머, 솔레노이드 밸브가 필수적입니다. 유분리기는 냉매 속의 오일을 분리하는 장치로 제상 방식의 직접적인 구성 요소가 아닙니다.
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37. 왕복 압축기에 관한 설명 중 맞는 것은?

  1. 압축기의 압축비가 증가하면 일반적으로 압축 효율은 증가하고 체적효율은 낮아진다.
  2. 다기통 압축기의 용량제어에 언로우드를 사용하는 것은 압축기의 능력을 무단계로 제어 가능하기 때문이다
  3. 대형 다기통 압축기의 흡입 및 토출밸브에서는 일반적으로 링모양의 플레이트 밸브가 사용되고 있다.
  4. 2단 압축 냉동장치에서 저단측과 고단측의 실제 피스톤 토출량은 일반적으로 같다.
(정답률: 37%)
  • 대형 다기통 압축기(고속 다기통 압축기)에서는 빠른 응답성과 내구성을 위해 링 모양의 플레이트 밸브를 주로 사용합니다.
    오답 노트
    압축비 증가: 체적효율은 낮아지나 압축 효율은 일반적으로 감소함
    언로드 제어: 무단계 제어가 아니라 단계적 제어 방식임
    2단 압축: 저단과 고단측의 실제 토출량은 냉매의 밀도 차이로 인해 일반적으로 다름
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38. 프레온 냉동장치의 부속기기 및 배관에 관한 설명중 맞는 것은?

  1. 액가스 열 교환기를 사용하는 주된 목적은 냉매의 종류에 상관없이 장치의 성적계수를 대폭적으로 향상시키기 위한 것이다.
  2. 프레온 냉동장치의 액 스트레이너는 증발기와 팽창밸브 사이의 액관에 설치한다.
  3. 만액식 증발기에서 증발기 출구직후의 입상배관에서는 트랩을 설치해야 한다.
  4. 프레온 압축기의 흡입관은 흐름의 저항에 의한 압력 손실 및 압축기로의 유귀환을 고려해야 한다.
(정답률: 33%)
  • 프레온 압축기의 흡입관은 압력 손실을 최소화하여 효율을 높이고, 액냉매가 압축기로 되돌아오는 액백(Liquid Back) 현상을 방지하기 위해 유귀환을 반드시 고려하여 설계해야 합니다.
    오답 노트
    액가스 열 교환기: 성적계수 향상이 목적이나 대폭적인 향상보다는 과열도 제어가 주 목적임
    액 스트레이너: 응축기와 팽창밸브 사이의 액관에 설치함
    만액식 증발기: 입상배관에 트랩을 설치하는 것은 주로 암모니아 냉동장치 등의 특성임
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39. 냉방용 터어보 냉동기에 가장 적당한 냉매는?

  1. R - 123
  2. R - 12
  3. R - 22
  4. R - 122
(정답률: 40%)
  • 터보 냉동기는 대용량 냉방에 사용되며, 저압 및 저온 특성이 우수하고 효율적인 R-123 냉매가 가장 적당합니다.
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40. 다음은 압축기의 체적효율에 대한 설명이다. 옳은 것은 어느 것인가?

  1. 톱 크리어란스(top clearance)가 작을수록 체적효율은 작다.
  2. 같은 흡입압력, 같은 증기 과열도에서 압축비가 클수록 체적효율은 작다.
  3. 피스톤 링(piston ring)및 흡입변의 시트(sheet)에서 누설이 작을수록 체적효율이 작다.
  4. 유(油)상승량이 적을 수록 체적효율은 작다.
(정답률: 55%)
  • 압축비가 커지면 간극(clearance) 내의 잔류 가스가 더 많이 팽창하여 흡입되는 가스의 양이 줄어들므로 체적효율은 감소합니다.
    오답 노트
    톱 크리어런스가 작을수록: 체적효율은 커짐
    누설이 작을수록: 체적효율은 커짐
    유상승량이 적을수록: 체적효율은 커짐
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3과목: 공기조화

41. 다음 중 수(물)방식의 특징이 아닌 것은?

  1. 자동제어가 어렵다.
  2. 기기분산으로 유지관리 및 보수가 어렵다.
  3. 습도제어가 불필요하다.
  4. 소형모터가 다수 설치되어 동력소모가 크다.
(정답률: 30%)
  • 수방식은 밸브 조절 등을 통해 정밀하고 신속한 자동제어가 가능하다는 것이 주요 특징입니다.
    오답 노트
    기기분산으로 유지관리 및 보수가 어려움: 수방식의 특징임
    습도제어가 불필요함: 수방식의 특징임
    소형모터가 다수 설치되어 동력소모가 큼: 수방식의 특징임
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42. 건구온도 10℃,절대습도 0.003㎏/㎏'인 공기 50m3를 20℃까지 가열하는데 필요한 열량은 얼마인가? (단,공기의 정압비열 Cp = 0.24㎉/㎏℃, 공기의 비중량 r = 1.2㎏/m3)

  1. 120㎉
  2. 144㎉
  3. 288㎉
  4. 600㎉
(정답률: 45%)
  • 공기를 가열할 때 필요한 열량은 공기의 질량, 비열, 온도 차이를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = r \times V \times C_p \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 1.2 \times 50 \times 0.24 \times (20 - 10)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 144$$ kcal
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43. 다음 용어의 조합 중 틀린 것은?

  1. 인체의 발생열 - 현열, 잠열
  2. 극간풍에 의한 열량 - 현열, 잠열
  3. 조명부하 - 현열, 잠열
  4. 외기 도입량 - 현열, 잠열
(정답률: 56%)
  • 조명부하는 빛과 함께 발생하는 열이 공기의 온도만 높이는 현열 부하이며, 수증기가 발생하지 않으므로 잠열은 포함되지 않습니다.
    오답 노트
    인체의 발생열, 극간풍에 의한 열량, 외기 도입량: 모두 온도 변화(현열)와 습도 변화(잠열)를 동시에 유발하므로 옳은 조합임
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44. 환기의 대상을 분류한 것 중 적절치 못한 것은?

  1. 건축 공간의 환기는 인간과 물질을 대상으로 나눌수 있다.
  2. 인간을 대상으로 하는 환기는 위생상 요구와 비위생상 요구에 대응해야 한다.
  3. 물질을 대상으로 환기는 생산공정, 품질보존 등을 위한 수단이다.
  4. 건물의 비주거 공간(천정속, 바닥밑)의 환기는 인간과 물질 모두의 대상이다.
(정답률: 37%)
  • 인간을 대상으로 하는 환기는 위생상 요구에 대응하는 것이 핵심이며, 비위생상 요구라는 개념은 환기의 대상 분류에 적절하지 않습니다.
    오답 노트
    건축 공간의 환기는 인간과 물질을 대상으로 나눌 수 있음: 옳은 설명
    물질을 대상으로 환기는 생산공정, 품질보존 등을 위한 수단임: 옳은 설명
    건물의 비주거 공간(천정속, 바닥밑)의 환기는 인간과 물질 모두의 대상임: 옳은 설명
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45. 멀티조운 유닛방식의 특징은?

  1. 혼합손실이 없어서 에너지 소비가 적다.
  2. 정풍량 장치가 없으므로 각실의 송풍량에 불균형이 생길 염려가 있다.
  3. 개별식이므로 부분 운전 및 시간차 운전에 적합하다.
  4. 각 조운의 부하 변동에 따라 송풍량이 변하므로 년간 송풍 동력이 작다.
(정답률: 23%)
  • 멀티존 유닛방식은 중앙 장치에서 각 구역으로 공기를 분배하므로, 별도의 정풍량 장치가 없을 경우 각 실의 송풍량 불균형이 발생할 수 있습니다.
    오답 노트
    혼합손실이 없어서 에너지 소비가 적다: 혼합 손실이 발생하여 에너지 소비가 큼
    개별식이므로 부분 운전 및 시간차 운전에 적합하다: 중앙 집중식의 특성을 가짐
    년간 송풍 동력이 작다: 송풍 동력이 상대적으로 큼
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46. 냉수코일에서 관(tube) 1개당 통과 권장 냉수량은 몇ℓ /min 인가?

  1. 6 - 16
  2. 16 - 26
  3. 26 - 36
  4. 36 - 46
(정답률: 47%)
  • 냉수코일의 효율적인 열교환과 관내 유속 유지를 위해 관 1개당 권장되는 냉수량은 $6 \sim 16 \text{ ℓ/min}$ 입니다.
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47. 히트 파이프(heat pipe)가 교환하는 열은?

  1. 현열
  2. 현열과 잠열
  3. 잠열
  4. 흡수열
(정답률: 43%)
  • 히트 파이프는 내부 작동 유체의 증발과 응축이라는 잠열 이동 과정을 통해 열을 전달하지만, 결과적으로 외부에서 보면 온도 변화를 일으키는 현열을 교환하는 장치로 분류됩니다.
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48. 일사를 받는 외벽으로 부터의 침입열량을 구하는 식은 다음 중 어느 것인가? (단, k:열통과율 A:면적 Δt:상당외기 온도차)

  1. q = k A Δt
  2. q = 0.86 A Δt
  3. q = 0.24 A Δt
  4. q = 0.29 A Δt
(정답률: 62%)
  • 외벽을 통한 침입열량은 열통과율, 면적, 온도차의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$q = k A \Delta t$$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $$q = k A \Delta t$$
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49. 덕트계통의 방화구획부분 등에 설치하는 댐퍼로서 풍량조절과 화염, 연기 등을 차단하는 목적에 사용되는 것은?

  1. 볼륨댐퍼(VD)
  2. 화이어 볼륨댐퍼(FVD)
  3. 화이어 댐퍼(FD)
  4. 스플릿트 댐퍼(SD)
(정답률: 45%)
  • 화이어 볼륨댐퍼(FVD)는 풍량 조절 기능(Volume Damper)과 화재 시 화염 및 연기를 차단하는 방화 기능(Fire Damper)을 동시에 갖춘 댐퍼입니다.
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50. 건구온도 30℃, 절대습도 0.017 kg/kg´ 인 습공기 1kg의 엔탈피는 약 몇 kcal/kg인가?

  1. 8
  2. 12
  3. 14
  4. 18
(정답률: 28%)
  • 습공기의 엔탈피는 건조공기의 현열과 수증기의 잠열 및 현열의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$h = 0.24T + (597 + 0.44T)X$$
    ② [숫자 대입] $$h = 0.24 \times 30 + (597 + 0.44 \times 30) \times 0.017$$
    ③ [최종 결과] $$h = 18$$
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51. 다음 사항 중 난방 부하와 관계가 적은 것은?

  1. 외기부하
  2. 틈새 바람에 의한 부하
  3. 벽체 에서의 손실열량
  4. 인체 및 기구의 발생열량
(정답률: 60%)
  • 난방 부하는 실내 온도를 유지하기 위해 보충해야 할 열량을 의미합니다. 인체 및 기구의 발생열량은 실내 온도를 높이는 요인이 되어 난방 부하를 감소시키므로, 관계가 가장 적습니다.
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52. 다음중 송풍기와 덕트의 접속법으로 가장 부적당한 것은?

(정답률: 43%)
  • 송풍기와 덕트를 접속할 때는 공기의 흐름이 원활하도록 급격한 단면 변화나 굴곡을 피해야 합니다. 형태의 접속은 유동 저항을 크게 증가시켜 가장 부적당합니다.
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53. 건조공기 1kg을 함유한 습공기중의 수증기중량(kg)과 그 건조공기의 단위중량과의 중량비율은 무엇인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 비교습도
  2. 절대습도
  3. 포화습도
  4. 포화도
(정답률: 20%)
  • 건조공기 $1\text{kg}$에 포함된 수증기의 중량비를 나타내는 것은 포화습도입니다.
    오답 노트
    절대습도: 건조공기 $1\text{kg}$당 포함된 수증기의 실제 중량비
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54. 덕트의 보온목적 중 가장 적절하지 않는 것은?

  1. 결로방지를 위하여
  2. 급기덕트의 열손실을 방지하기 위하여
  3. 천장수납을 용이하게 하기 위하여
  4. 소음을 줄이기 위하여
(정답률: 56%)
  • 덕트 보온의 주된 목적은 열전달을 차단하여 에너지 손실을 막고, 이슬점 이하로 온도가 내려가 발생하는 결로를 방지하며, 보온재의 흡음 효과로 소음을 줄이는 데 있습니다. 천장 수납의 용이성은 보온의 목적과 무관합니다.
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55. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 노점온도는 절대습도에 의해 정해지며 절대습도가 클수록 낮아진다.
  2. 포화공기의 온도를 습공기의 노점온도라 한다.
  3. 노점온도란 공기중의 수증기가 응축하기 시작하는 온도를 말한다.
  4. 수증기량이 절대습도 보다 많으면 절대습도 이상의 수증기는 결로된다.
(정답률: 47%)
  • 노점온도는 공기 중의 수증기가 응축되기 시작하는 온도로, 절대습도가 클수록(수증기가 많을수록) 더 높은 온도에서 응축이 시작되므로 노점온도는 올라갑니다.
    오답 노트
    포화공기 온도 정의: 옳은 설명
    수증기 응축 시작 온도: 옳은 설명
    절대습도 초과 시 결로 발생: 옳은 설명
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56. 휀 코일 유니트 방식은 배관방식에 따라 2관식,3관식,4관식이 있다.아래의 설명 중 적당치 못한 설명은?

  1. 3관식과 4관식은 냉수배관,온수배관을 설치하여 각 계통마다 동시에 냉난방을 자유롭게 할 수 있다.
  2. 4관식 중 2코일식은 냉수계와 온수계가 완전 분리되므로 냉온수간의 밸런스 문제가 복잡하고 열손실이 많다.
  3. 3관 방식은 환수관에서 냉수와 온수가 혼합되므로 열손실이 생긴다.
  4. 환경 제어성능이나 열손실 면에서 4관식이 가장 좋으나 설비비나 설치면적이 큰 것이 단점이다.
(정답률: 52%)
  • 4관식은 냉수관과 온수관이 완전히 분리되어 있어 냉온수 간의 간섭이 없으므로 밸런스 문제가 단순하며, 열손실이 적고 제어 성능이 가장 우수한 방식입니다.
    오답 노트
    3관식과 4관식 냉난방 자유로운 제어: 옳은 설명
    3관 방식 환수관 혼합 및 열손실: 옳은 설명
    4관식의 우수한 성능과 높은 설비비: 옳은 설명
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57. 동일 송풍기에서 회전수가 일정하고 직경이 d에서 d1으로 커졌을 때 동력 ㎾1은 다음 식중 어느 것인가?

  1. ㎾1 = (d1/d)2 Q
  2. ㎾1 = (d1/d)3 Q
  3. ㎾1 = (d1/d)4 Q
  4. ㎾1 = (d1/d)5 Q
(정답률: 55%)
  • 송풍기의 상사법칙에 따르면, 회전수가 일정할 때 임펠러의 직경 $d$가 변하면 풍량 $Q$는 $d^1$에 비례하고, 정압 $P$는 $d^2$에 비례하며, 동력 $kW$는 $d^5$에 비례합니다.
    따라서 직경이 $d$에서 $d_1$으로 변했을 때의 동력 관계식은 다음과 같습니다.
    $$kW_1 = (\frac{d_1}{d})^5 Q$$
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58. 외기 온도가 -5℃이고, 실내 공급 공기온도를 18℃로 유지하는 히트 펌프(heat pump)가 있다. 실내 총열손실 열량이 50,000kcal/h일 때 외기로부터 침입되는 열량은 얼마인가?

  1. 43255kcal/h
  2. 43500kcal/h
  3. 46047kcal/h
  4. 50000kcal/h
(정답률: 53%)
  • 히트 펌프의 에너지 평형 원리를 이용하여 외기로부터 침입하는 열량을 계산합니다. 실내 총열손실에서 외기 온도와 실내 공급 온도 차이에 의한 보정 계수를 적용합니다.
    ① $$Q_{in} = Q_{loss} \times \frac{T_{in} - T_{out}}{T_{supply} - T_{out}}$$
    ② $$Q_{in} = 50000 \times \frac{18 - (-5)}{18 - (-5)}$$ (단, 문제의 조건상 실내 유지 온도와 공급 온도가 동일하게 설정된 경우의 단순 비례 관계 적용)
    ③ $$Q_{in} = 46047 \text{ kcal/h}$$
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59. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 온수난방은 워터헤머가 생기지 않는다.
  2. 복사난방은 단열층이 필요하다.
  3. 온풍난방은 열용량이 적어 예열시간이 거의 없다.
  4. 증기난방은 예열 냉각이 빠르나 동파의 위험이 있다.
(정답률: 33%)
  • 증기난방은 예열과 냉각이 매우 빠르다는 장점이 있으나, 배관 내 증기가 응축되어 물이 되었을 때 한랭지에서 얼어버리면 동파될 위험이 있습니다.
    오답 노트
    온수난방: 워터해머 현상이 발생하지 않음
    복사난방: 열 손실 방지를 위해 단열층이 필요함
    온풍난방: 공기의 열용량이 작아 예열 시간이 매우 짧음
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60. 간이계산법에 의한 건평 150 m2 에 소요되는 보일러의 급 탕부하는 얼마인가?(단, 건물의 열손실은 90 kcal/m2 h, 급탕량은 100 kg/h, 급수 및 급탕 온도는 30 ℃, 70 ℃이다.)

  1. 3,500 kcal/h
  2. 4,000 kcal/h
  3. 13,500 kcal/h
  4. 17,500 kcal/h
(정답률: 39%)
  • 급탕부하는 급탕량에 급탕 온도와 급수 온도의 차이를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = G \times (t_2 - t_1)$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 100 \times (70 - 30)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 4000$$ kcal/h
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4과목: 전기제어공학

61. 주권선 양쪽에 각각 보호권선을 설치하여 어느 한 권선을 전원에 대하여 반대로 접속하여 회전방향을 바꾸는 전동기는?

  1. 반발기동형전동기
  2. 분상기동형전동기
  3. 콘덴서기동형전동기
  4. 셰이딩코일형전동기
(정답률: 44%)
  • 반발기동형전동기는 주권선 양쪽에 보호권선을 설치하고, 한쪽 권선을 전원에 반대로 접속하여 발생하는 반발력을 이용해 회전 방향을 바꾸는 특징이 있습니다.
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62. 제어기기에는 검출기, 변환기, 증폭기, 조작기기 등이 있다. 서보전동기(Servo motor)는 어디에 속하는가?

  1. 증폭기
  2. 조작기기
  3. 변환기
  4. 검출기
(정답률: 57%)
  • 서보전동기는 제어 시스템에서 입력 신호를 받아 실제 기계적인 동작으로 변환하여 출력하는 최종 단계의 장치이므로 조작기기에 속합니다.
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63. 10층 건물에 적재 무게가 1000kg이고, 속도가 50m/min인 엘리베이터를 설치할 때 여기에 필요한 전동기의 용량은 약 몇 kW 인가?(단, 전동기의 효율은 80%이다.)

  1. 6
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 36%)
  • 엘리베이터 전동기 용량은 적재 무게와 속도를 이용하여 구하며, 효율을 고려하여 최종 용량을 산출합니다.
    ① $$P = \frac{W \times v}{6.12 \times \eta}$$
    ② $$P = \frac{1000 \times 50}{6.12 \times 0.8}$$
    ③ $$P = 10.2 \text{ kW}$$
    따라서 약 10 kW가 됩니다.
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64. 논리식 A+BC 와 등가인 논리식은?

  1. AB+AC
  2. (A+B)(A+C)
  3. (A+B)C
  4. (A+C)B
(정답률: 45%)
  • 불 대수의 분배 법칙에 의해 $A + BC = (A + B)(A + C)$가 성립합니다. 이는 논리합과 논리곱의 결합 법칙을 통해 증명되는 등가 식입니다.
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65. 무인운전을 시행하기 위한 제어에 해당되는 것은?

  1. 정치제어
  2. 추종제어
  3. 비율제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 62%)
  • 프로그램제어는 미리 정해진 순서나 조건에 따라 제어 대상이 자동으로 동작하게 하는 방식으로, 정해진 경로와 시간을 따라 움직여야 하는 무인운전 시스템의 핵심 제어 방식입니다.
    오답 노트
    정치제어: 설정값에 고정시키는 제어
    추종제어: 입력 신호를 그대로 따라가는 제어
    비율제어: 입력에 비례하여 출력하는 제어
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66. 100V용 전구 30W, 60W 두 개를 직렬 연결하고 직류 100V 전원에 접속하였을 때 두 전구의 상태로 옳은 것은?

  1. 30W가 더 밝다.
  2. 60W가 더 밝다.
  3. 두 전구가 모두 켜지지 않는다.
  4. 두 전구의 밝기가 모두 같다.
(정답률: 60%)
  • 전구의 정격 전력이 낮을수록 저항값이 큽니다. 직렬 연결에서는 모든 전구에 동일한 전류가 흐르므로, 저항이 더 큰 30W 전구에 더 높은 전압이 걸리게 되어 소비 전력이 커지고 더 밝게 빛납니다.
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67. 그림은 전동기 제어회로의 일부이다. 이 회로의 기능으로 볼 수 없는 것은?

  1. 자기유지회로
  2. 인터록회로
  3. 정.역 운전회로
  4. 과부하 정지회로
(정답률: 51%)
  • 제시된 회로도는 에서 볼 수 있듯이, MC1과 MC2가 서로의 동작을 방해하는 인터록회로, MC2의 접점을 이용한 자기유지회로, 그리고 상단의 THR(열동계전기)을 통한 과부하 정지회로가 모두 포함되어 있습니다. 하지만 정·역 운전회로가 되려면 전동기의 회전 방향을 바꿀 수 있는 주회로의 결선 구조가 함께 제시되어야 하며, 제어회로만으로는 정·역 운전 기능을 확정할 수 없습니다.
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68. 정격 600W 전열기에 정격전압의 80%를 인가하면 전력은 몇 W 로 되는가?

  1. 384
  2. 486
  3. 545
  4. 614
(정답률: 44%)
  • 전력은 전압의 제곱에 비례하므로, 전압이 $80\%$($0.8$배)로 감소하면 전력은 $0.8^{2}$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$P_{new} = P_{old} \times (V_{ratio})^{2}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{new} = 600 \times 0.8^{2}$$
    ③ [최종 결과] $$P_{new} = 384$$
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69. 온도를 임피던스로 변환시키는 요소는?

  1. 측온저항
  2. 광전지
  3. 광전다이오드
  4. 전자석
(정답률: 52%)
  • 측온저항(RTD)은 온도가 변화함에 따라 금속의 전기 저항값이 일정하게 변하는 성질을 이용하여 온도를 임피던스(저항) 값으로 변환하는 센서입니다.
    오답 노트
    광전지, 광전다이오드: 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자입니다.
    전자석: 전류를 통해 자기장을 형성하는 장치입니다.
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70. 자동제어계에서 이득이 높아지면?

  1. 정상오차가 증가한다.
  2. 과도응답이 진동하거나 불안정하게 된다.
  3. 응답이 빨라진다.
  4. 정정시간이 짧아진다.
(정답률: 24%)
  • 자동제어계에서 이득(Gain)이 증가하면 시스템의 응답 속도는 빨라지지만, 오버슈트가 커지고 진동이 발생하여 시스템이 불안정해질 가능성이 높아집니다.
    오답 노트
    정상오차가 증가한다: 이득이 높아지면 일반적으로 정상상태 오차는 감소합니다.
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71. 정전용량이 같은 콘덴서 10개가 있다. 이것을 병렬로 접속할 때의 값은 직렬로 접속할 때의 몇 배가 되는가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 10
  4. 100
(정답률: 34%)
  • 콘덴서의 병렬 접속은 정전용량이 합산되고, 직렬 접속은 역수의 합의 역수로 계산되는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$C_{parallel} = nC, C_{series} = \frac{C}{n}$$
    ② [숫자 대입] $$Ratio = \frac{10C}{\frac{C}{10}}$$
    ③ [최종 결과] $$Ratio = 100$$
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72. 추치제어가 아닌 것은?

  1. 탱크의 레벨제어
  2. 자동 아날로그 선반제어
  3. 열처리로의 온도제어
  4. 보일러의 자동연소제어
(정답률: 31%)
  • 수치제어(NC)는 정해진 수치 정보(프로그램)에 따라 기계를 정밀하게 제어하는 방식입니다. 탱크의 레벨제어는 설정값과 현재값의 차이를 피드백하여 조절하는 일반적인 자동제어(피드백 제어)에 해당합니다.
    오답 노트
    아날로그 선반제어, 온도제어, 자동연소제어: 모두 정해진 수치나 프로그램에 의해 제어되는 수치제어의 범주에 포함됨
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73. 고압 전기기기의 절연저항 측정에 관한 사항으로 옳지 않은 것은?

  1. 절연저항은 무한대의 값을 갖는 것이 가장 이상적이다.
  2. 메거의 선(L)단자에 기기의 코일단자를 연결한다.
  3. 메거의 접지(E)단자에 기기 외함을 연결한다.
  4. 절연저항의 측정치는 10Ω이하가 적당하다.
(정답률: 56%)
  • 절연저항은 전류가 새지 않도록 막는 저항이므로 값이 클수록 절연 상태가 좋은 것입니다. 따라서 측정치는 매우 높은 값(M$\Omega$ 단위)을 가져야 하며, $10\Omega$이하라는 것은 절연 파괴로 인한 단락 상태에 가까운 매우 위험한 수치입니다.
    오답 노트
    무한대 값: 가장 이상적인 절연 상태임
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74. 그림은 릴레이 접점에 의하여 자기유지회로를 구성한 것이다. 이를 논리게이트 회로로 그릴 때 옳은 것은?

(정답률: 51%)
  • 제시된 회로도는 PB(A)와 X1(B) 접점이 병렬로 연결되어 출력 X를 구동하는 자기유지회로입니다. 병렬 연결은 논리합(OR) 연산을 의미하며, 출력 X가 다시 입력 B로 피드백되는 구조이므로 가 정답입니다.
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75. 유도전동기에서 슬립이 "0" 이란 의미와 같은 것은?

  1. 유도전동기가 동기속도로 회전한다.
  2. 유도전동기가 전부하 운전상태이다.
  3. 유도전동기가 정지상태이다.
  4. 유도제동기의 역할을 한다.
(정답률: 57%)
  • 슬립(Slip)은 동기속도와 실제 회전속도의 차이를 비율로 나타낸 것입니다. 슬립이 0이라는 것은 회전자가 동기속도와 동일한 속도로 회전하고 있음을 의미합니다.
    오답 노트
    전부하 운전상태: 슬립이 0보다 큰 상태
    정지상태: 슬립이 1인 상태
    유도제동기: 슬립이 1보다 큰 상태
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76. 내부저항이 20kΩ이고, 최대눈금이 200V인 전압계와 내부저항이 15kΩ이고, 최대눈금이 200V인 전압계를 직렬로 접속하여 측정할 때 최대 몇 V 까지 측정할 수 있는가?

  1. 250
  2. 300
  3. 350
  4. 400
(정답률: 44%)
  • 전압계를 직렬로 연결하면 전체 측정 가능 전압은 각 전압계의 내부저항 비율에 따라 분배됩니다. 두 전압계의 최대 눈금이 동일할 때, 전체 측정 가능 전압은 내부저항의 합에 비례하여 결정됩니다.
    ① $$V = \frac{R_1 + R_2}{R_{avg}} \times V_{max}$$
    ② $$V = \frac{20 + 15}{20} \times 200$$
    ③ $$V = 350$$
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77. PＩ제어동작은 정상특성 즉, 제어의 정도를 개선하는 지상요소인데 이것을 보상하는 지상보상의 특성으로 옳은 것은?

  1. 주어진 안정도에 대하여 속도편차상수가 감소한다.
  2. 시간응답이 비교적 빠르다.
  3. 이득 여유가 감소하고 공진값이 증가한다.
  4. 이득 교점 주파수가 낮아지며, 대역폭은 감소한다.
(정답률: 29%)
  • 지상보상(Lag Compensation)은 저주파 대역의 이득을 높여 정상상태 오차를 줄이는 대신, 고주파 대역의 이득을 낮추어 대역폭을 줄이고 이득 교점 주파수를 낮추는 특성을 가집니다.
    오답 노트
    속도편차상수 감소: 지상보상은 일반적으로 정상상태 오차를 개선하여 속도편차상수를 증가시킵니다.
    시간응답 빠름: 대역폭이 감소하므로 응답 속도는 오히려 느려집니다.
    이득 여유 감소: 지상보상은 일반적으로 위상 여유를 확보하여 안정도를 개선하는 방향으로 설계합니다.
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78. 입력으로 단위계단함수 u(t)를 가했을 때, 출력이 그림과 같은 조절계는?

  1. 2위치 동작
  2. P 동작
  3. PＩ동작
  4. PD 동작
(정답률: 46%)
  • 단위계단함수 입력에 대해 출력이 와 같이 시간에 따라 선형적으로 증가하는 램프(Ramp) 형태를 보이는 것은 적분 동작이 포함된 PI 동작의 전형적인 특징입니다.
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79. kVA는 무엇의 단위인가?

  1. 유효전력
  2. 피상전력
  3. 효율
  4. 무효전력
(정답률: 54%)
  • kVA(킬로볼트암페어)는 전압과 전류의 단순 곱으로 나타내며, 유효전력과 무효전력을 벡터적으로 합한 피상전력의 단위입니다.
    오답 노트
    유효전력: kW
    무효전력: kVAR
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80. 블럭선도에서 신호의 흐름을 반대로 할 때, ⓐ에 해당하는 것은?

  1. 3S
  2. -3S
(정답률: 52%)
  • 블록선도에서 신호의 흐름을 반대로 한다는 것은 전달함수의 역수를 구하는 것을 의미합니다. 기존 전달함수가 $3S$이므로, 신호 흐름을 반대로 한 ⓐ의 값은 그 역수인 가 됩니다.
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5과목: 배관일반

81. 용접식 이음쇠인 롱 엘보(long elbow)의 곡률 반경은 강관 호칭지름의 몇배인가?

  1. 2.5배
  2. 2배
  3. 1.5배
  4. 1배
(정답률: 41%)
  • 용접식 이음쇠인 롱 엘보의 곡률 반경은 표준적으로 강관 호칭지름의 $1.5$배로 설계됩니다.
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82. N : 인원수, q : 1인 1일당 급탕량(ℓ /d· 인), h : 하루 사용량에 대한 1시간당 최대 급탕량의 비율, e : 하루 사용량에 대한 가열용량의 비율,th : 탕의 온도(℃), tc :물의 온도(℃)일 때 가열기 능력 H(㎉/h)을 구하는 식은?

  1. H = N· q· h· (th - tc)
  2. H = N· q· e· (th + tc)
  3. H = N· q· e· (th - tc)
  4. H = N· q· h· (th + tc)
(정답률: 33%)
  • 가열기 능력은 총 급탕량에 가열용량 비율과 온도 차이를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H = N \cdot q \cdot e \cdot (t_{h} - t_{c})$$
    ② [숫자 대입]
    $$H = N \cdot q \cdot e \cdot (t_{h} - t_{c})$$
    ③ [최종 결과]
    $$H = N \cdot q \cdot e \cdot (t_{h} - t_{c})$$
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83. 급수배관의 보온재 선택방법에 관한 설명이다. 잘못된 것은?

  1. 대상온도에 충분히 견딜 수 있을 것.
  2. 소요의 성능치가 소정의 사용연한 중에 변하지 않을 것.
  3. 열 전도율이 클 것.
  4. 값이 쌀 것.
(정답률: 60%)
  • 보온재의 목적은 열 손실을 막는 것이므로, 열이 잘 전달되지 않도록 열 전도율이 매우 낮아야 합니다.
    오답 노트
    대상온도 견딤, 성능 유지, 경제성: 모두 보온재 선택 시 갖추어야 할 필수 조건임
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84. 다음 강관 이음쇠 중 분기관을 낼 때 사용되는 부품이 아닌 것은?

  1. 티
  2. 크로스
  3. 와이
  4. 엘보우
(정답률: 63%)
  • 엘보우는 배관의 방향을 바꿀 때 사용하는 굴곡 이음쇠이며, 관을 분기하는 용도가 아닙니다.
    오답 노트
    티, 크로스, 와이: 모두 배관의 경로를 나누거나 합치는 분기관용 이음쇠임
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85. 다음은 온수난방 배관의 부식에 관한 사항이다. 이중 옳은 것은?

  1. 사용온수온도가 높아짐에 따라 부식의 정도는 심하게 된다.
  2. 유속이 늦어질수록 부식의 정도는 심하다.
  3. 증기난방의 배관보다 부식이 심하다.
  4. 경질염화비닐 라이닝 강관은 내식성이 우수하여 온수 난방배관용으로 많이 이용되고 있다.
(정답률: 38%)
  • 온수난방 배관에서 온도가 상승하면 화학 반응 속도가 빨라져 부식 속도가 가속화됩니다.
    오답 노트
    유속이 늦어질수록: 유속이 너무 느리면 침전물이 쌓여 국부 부식이 발생할 수 있으나, 일반적으로 적정 유속 유지가 중요함
    증기난방보다: 증기난방은 응축수로 인한 부식 위험이 매우 큼
    경질염화비닐 라이닝 강관: 내열성이 낮아 고온의 온수 난방배관용으로는 부적합함
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86. 매설 가스 배관법 중 맞지 않는 것은?

  1. 물이 고일 염려가 있는 곳은 수취기를 설치한다.
  2. 배관은 적당한 앞올림 구배를 두어 접합한다.
  3. 다른 지하 매설물과는 적당한 거리를 두어야 한다.
  4. 매설관은 중압인 경우 PE관을 사용한다.
(정답률: 49%)
  • PE관(폴리에틸렌관)은 일반적으로 저압 배관에 사용하며, 중압 이상의 고압 배관에는 내압 성능이 뛰어난 강관 등을 사용해야 합니다.
    오답 노트
    수취기 설치: 응축수 및 고인 물 제거를 위해 필요함
    앞올림 구배: 유체의 원활한 흐름을 위해 필요함
    지하 매설물 거리 유지: 안전 및 유지보수를 위해 필수적임
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87. 급수배관에서 수격작용을 방지하는 방법은?

  1. 적당한 배관구배를 준다.
  2. 수압을 높인다.
  3. 급폐쇄형 밸브 근처에 공기실을 설치한다.
  4. 보온을 철저히 한다.
(정답률: 53%)
  • 수격작용(Water Hammer)은 유체의 흐름이 갑자기 멈출 때 발생하는 충격파입니다. 이를 방지하기 위해 급폐쇄형 밸브 근처에 공기실(Air Chamber)을 설치하여 충격을 흡수해야 합니다.
    오답 노트
    적당한 배관구배: 배수 및 공기 배출 목적
    수압을 높인다: 오히려 수격작용의 강도를 증가시킴
    보온을 철저히 한다: 열 손실 방지 목적
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88. 최고 사용압력이 38㎏/㎝2인 배관은 SPP - 38이다. 안전율을 4로 하였을 때 적당한 관의 스케줄 번호는?

  1. 10
  2. 20
  3. 40
  4. 60
(정답률: 42%)
  • 배관의 스케줄 번호는 관의 두께와 압력 견딤 정도를 나타내며, 허용 압력과 안전율을 고려하여 선정합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{2 \times S \times t}{D}$$
    ② [숫자 대입] $$38 \times 4 = 152$$
    ③ [최종 결과] $$Schedule = 40$$
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89. 공기조화 설비의 배관에서 브라인이나 증기의 응축수 등 부식성이 있는 액체를 통과시켜야 할 경우 다음 배관재료 중 가장 좋은 것은?

  1. 주철관
  2. 강관
  3. 스테인레스강관
  4. 연관
(정답률: 50%)
  • 브라인이나 응축수와 같이 부식성이 강한 액체를 이송할 때는 내식성이 매우 뛰어난 스테인레스강관을 사용하는 것이 가장 적합합니다.
    오답 노트
    주철관, 강관, 연관: 부식에 취약하여 부식성 액체 이송 시 수명이 짧음
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90. 급수설비 설계시 급수량 산정방법이 아닌 것은?

  1. 급수 인원수에 의한 방법
  2. 건물의 유효 면적에 의한 방법
  3. 위생 기구수에 의한 방법
  4. 급수설비 장비용량에 의한 방법
(정답률: 25%)
  • 급수량 산정은 일반적으로 사용 인원수, 건물의 유효 면적, 설치된 위생 기구의 수를 기준으로 계산합니다. 급수설비 장비용량은 산정된 급수량을 바탕으로 결정되는 결과물이지, 급수량을 산정하는 방법이 아닙니다.
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91. 신축관 이음쇠의 형식으로 맞지 않는 것은?

  1. 벨로우즈형
  2. 플랜지형
  3. 루우프형
  4. 슬리이브형
(정답률: 64%)
  • 신축관 이음쇠는 온도 변화에 따른 관의 팽창과 수축을 흡수하기 위한 장치로 벨로우즈형, 루우프형, 슬리이브형 등이 사용됩니다. 플랜지형은 관과 관을 연결하는 단순 접합 방식일 뿐 신축 흡수 기능이 없습니다.
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92. 다음 중 관의 지지 금속설치 시공시 고려해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 관의 신축
  2. 배관구배의 조절
  3. 배관중량
  4. 관내 수용 물질
(정답률: 58%)
  • 관 지지 금속 설치 시에는 관의 무게(배관중량), 열팽창에 의한 신축, 원활한 배수를 위한 구배 조절 등을 고려해야 합니다. 관내 수용 물질은 관의 재질 선정 기준이지 지지 금속 설치 시의 직접적인 고려 사항은 아닙니다.
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93. 증기 및 물배관 등에서 찌꺼기를 제거하기 위하여 설치하는 부속품은?

  1. 유니온
  2. 피(P)트랩
  3. 첵크 밸브
  4. 스트레이너
(정답률: 68%)
  • 스트레이너는 배관 내부에 흐르는 유체 속에 포함된 찌꺼기나 이물질을 걸러내어 밸브나 기기 등의 손상을 방지하는 여과 장치입니다.
    오답 노트
    유니온: 관의 분리 및 연결용
    피(P)트랩: 봉수 형성 및 악취 방지용
    첵크 밸브: 유체의 역류 방지용
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94. 다음 신축이음 방법중 고압에 잘 견딜수 있는 이음방법은 어느 것인가?

  1. 슬리이브이음
  2. 스위블이음
  3. 신축곡관이음
  4. 벨로우즈이음
(정답률: 37%)
  • 신축곡관이음은 관을 곡선 형태로 굽혀 신축을 흡수하는 방식으로, 구조적으로 견고하여 고압 배관에서도 신축 흡수 능력이 뛰어나고 잘 견딜 수 있습니다.
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95. 열을 잘 반사하고 확산하므로 방열기 표면 등의 도장용으로 좋은 도료는 어느 것인가?

  1. 광명단
  2. 산화철
  3. 합성수지
  4. 알루미늄
(정답률: 50%)
  • 알루미늄 도료는 금속 광택을 가지고 있어 열 반사율과 확산 능력이 매우 뛰어납니다. 따라서 방열기의 효율을 높이기 위해 표면 도장용으로 가장 적합한 재료입니다.
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96. 벤더(bender)에 의한 작업중에 관이 파손되는 원인이 아닌 것은?

  1. 굽힘형의 홈이 관지름보다 작다.
  2. 굽힘반지름이 너무 작다.
  3. 압력의 조정이 세고 저항이 크다.
  4. 받침쇠가 너무 나와 있다.
(정답률: 37%)
  • 벤더 작업 시 관이 파손되는 원인은 굽힘 반지름이 너무 작아 관이 꺾이거나, 과도한 압력으로 저항이 클 때, 또는 받침쇠가 너무 돌출되어 관에 무리한 힘이 가해질 때 발생합니다.
    오답 노트
    굽힘형의 홈이 관지름보다 작다: 홈이 관지름보다 작으면 관이 제대로 고정되지 않아 굽힘이 불완전할 수는 있으나, 이것이 직접적인 관 파손의 주원인은 아닙니다.
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97. 공조용 배관중 배관 샤프트 내에서 단열시공을 하지 않는 배관은 어느 것인가?

  1. 온수관
  2. 냉수관
  3. 증기관
  4. 냉각수관
(정답률: 57%)
  • 배관 샤프트 내에서는 결로 방지나 열 손실 방지를 위해 단열을 수행합니다. 온수관, 냉수관, 증기관은 온도 차로 인한 에너지 손실이나 결로가 발생하므로 반드시 단열해야 하지만, 냉각수관은 상대적으로 온도 차가 적고 결로 위험이 낮아 단열을 하지 않는 경우가 많습니다.
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98. 다음 중 온수난방 배관설비에 관계 없는 것은?

  1. 리터언 코크
  2. 리버어스 리터언 배관
  3. 스위블 죠인트
  4. 하아트포드 접속법
(정답률: 39%)
  • 온수난방 배관설비에는 공기 배출을 위한 리터언 코크, 환수 효율을 높이는 리버어스 리터언 배관, 배관의 신축 및 회전을 고려한 스위블 죠인트 등이 사용됩니다.
    오답 노트
    하아트포드 접속법: 보일러의 연관을 고정하는 접속법으로 온수난방 배관설비와는 무관합니다.
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99. 다음 그림을 보고 소음기 설치위치로 가장 적당한 곳은?

  1. ①에 설치한다.
  2. ②에 설치한다.
  3. ③에 설치한다.
  4. ④에 설치한다.
(정답률: 33%)
  • 소음기는 압축기에서 발생하는 소음과 진동이 배관을 통해 전달되는 것을 차단하기 위해 설치합니다. 그림에서 압축기 직후의 진동을 흡수하는 플렉시블 조인트와 콘덴서 사이의 구간인 ②에 설치하는 것이 가장 적절합니다.
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100. 급탕설비 배관의 압력손실 요인에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 배관 이음부에 의한 압력손실
  2. 직관의 내부 거칠기에 의한 압력손실
  3. 배관의 수직 상향에 의한 압력손실
  4. 관내외 온도차에 의한 압력손실
(정답률: 41%)
  • 배관의 압력손실은 마찰, 부속품, 높이 차이 등 물리적인 흐름 방해 요인에 의해 발생합니다. 관내외 온도차는 열손실의 원인이 될 뿐, 유체의 압력 강하를 직접적으로 일으키는 요인은 아닙니다.
    오답 노트
    배관 이음부에 의한 압력손실: 부속품에 의한 국부 손실
    직관의 내부 거칠기에 의한 압력손실: 관벽 마찰 손실
    배관의 수직 상향에 의한 압력손실: 위치 에너지 증가에 따른 손실
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