공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2006-03-05)

공조냉동기계기사(구)
(2006-03-05 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 고열원과 저열원 사이에서 작동하는 카르노(Carnot)사이클 열기관이 있다. 이 열기관에서 60 kJ의 일을 얻기 위하여 100 kJ의 열을 공급하고 있다. 저열원의 온도가 15℃라고 하면 고열원의 온도는?

  1. 128 ℃
  2. 720 ℃
  3. 288 ℃
  4. 447 ℃
(정답률: 59%)
  • 카르노 사이클의 효율은 열효율 공식과 온도 효율 공식이 동일함을 이용하여 고열원의 온도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{T_{H}}{T_{L}} = \frac{Q_{H}}{Q_{H} - W}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{T_{H}}{288} = \frac{100}{100 - 60}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{H} = 720$$ K $\rightarrow$ $720 - 273 = 447$ ℃
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2. 다음 그림과 같이 관으로 300 K, 1 MPa의 고압헬륨이 흐르고 있고, 단열용기는 비어 있다. 밸브를 열어서 헬륨이 유압되는데, 용기의 압력이 1 MPa에 이르면 밸브를 닫는다. 용기에 들어있는 헬륨의 최종온도는 얼마인가? (단, 헬륨의 정압비열과 정적비열은 각각 5.19 kJ/kg-K, 3.11 kJ/kg-K이다.)

  1. 300 K
  2. 420 K
  3. 500 K
  4. 600 K
(정답률: 26%)
  • 단열 용기에 고압 가스가 유입되는 과정은 정상 유동 에너지 방정식에 의해 유입되는 엔탈피가 최종 내부 에너지로 변환되는 과정입니다.
    ① [기본 공식] $$T_{final} = T_{initial} \times \frac{C_p}{C_v}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{final} = 300 \times \frac{5.19}{3.11}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{final} = 500.6 \approx 500$$ K
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3. 압력 5 kPa, 체적이 0.3m3인 기체가 일정한 압력하에서 압축되어 0.2 m3로 되었을 때 이 기체가 한 일은? (단, +는 외부로 기체가 일을 한 경우이고, -는 기체가 외부로부터 일을 받은 경우)

  1. 500 J
  2. -500 J
  3. 1000 J
  4. -1 kJ
(정답률: 73%)
  • 정압 과정에서 기체가 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다. 체적이 감소했으므로 일의 값은 음수(-)가 됩니다.
    ① $$W = P \times (V_2 - V_1)$$
    ② $$W = 5000 \times (0.2 - 0.3)$$
    ③ $$W = -500$$
    따라서 정답은 -500 J 입니다.
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4. 다음 중 물질의 내부에너지가 아닌 것은?

  1. 분자운동에너지
  2. 위치에너지
  3. 화학에너지
  4. 핵에너지
(정답률: 60%)
  • 물질의 내부에너지는 분자들의 운동에너지, 화학에너지, 핵에너지 등 물질 내부의 미시적인 에너지의 총합을 의미합니다. 반면 위치에너지는 물체가 외부 공간에서 가지는 거시적인 에너지이므로 내부에너지에 해당하지 않습니다.
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5. 일정한 토크 100 Nm가 걸린 상태에서 회전하는 축이 있다. 이 축을 50 회전시키는데 필요한 일은 얼마인가?

  1. 5.0kW
  2. 5.0kJ
  3. 31.4 kW
  4. 31.4 kJ
(정답률: 29%)
  • 회전하는 축이 한 일은 토크와 총 회전각(라디안)의 곱으로 계산합니다.
    ① $$W = T \times \theta$$
    ② $$W = 100 \times (50 \times 2 \times 3.14)$$
    ③ $$W = 31.4$$ kJ
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6. 대기압이 752 mmHg 일 때, 계기 압력이 5.23MPa 인 증기의 절대 압력은 몇 MPa 인가?

  1. 3.02
  2. 4.12
  3. 5.33
  4. 6.43
(정답률: 74%)
  • 절대 압력은 대기압과 계기 압력을 합산하여 구합니다. 먼저 $\text{mmHg}$ 단위의 대기압을 $\text{MPa}$ 단위로 변환하여 더해줍니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{절대 압력} = \text{대기압} + \text{계기 압력}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{절대 압력} = \frac{752}{760 \times 101.325} + 5.23$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{절대 압력} = 5.33$$
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7. 실린더에 밀폐된 8 kg의 공기가 그림과 같이 P1=800 kPa, 체적 V1=0.27m3에서 P2=350 kPa, 체적 V2=0.8m3으로 직선적으로 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은?

  1. 354.02 kJ
  2. 304.75 kJ
  3. 382.11 kJ
  4. 380.94 kJ
(정답률: 75%)
  • P-V 선도에서 압력이 직선적으로 변화할 때, 공기가 한 일은 그래프 하단의 사다리꼴 면적을 구하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{(P_1 + P_2) \times (V_2 - V_1)}{2}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{(800 + 350) \times (0.8 - 0.27)}{2} \times 10^3$$ (단위 환산 $\text{kPa} \to \text{Pa}$)
    ③ [최종 결과] $$W = 304.75\text{ kJ}$$
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8. 비열이 일정한 이상기체가 비가역 과정으로 온도와 부피가 같이 2배로 증가했다. 비엔트로피의 변화는? (단 : Cp, Cv 는 각각 정압비열 및 정적비열을 표시한다.)

  1. CpIn2
  2. CvIn2
  3. Cp - Cv
  4. 알 수 없음
(정답률: 56%)
  • 이상기체의 비엔트로피 변화량 $\Delta s$는 온도와 부피가 모두 2배로 증가하는 가역 과정과 동일한 상태 변화를 갖는 비가역 과정의 엔트로피 변화로 계산합니다. 온도 $T$가 $T_1$에서 $2T_1$로, 부피 $V$가 $V_1$에서 $2V_1$로 증가할 때의 엔트로피 변화 공식은 $C_p \ln(\frac{T_2}{T_1})$ 또는 $C_v \ln(\frac{T_2}{T_1}) + R \ln(\frac{V_2}{V_1})$입니다.
    ① $[\Delta s = C_p \ln(\frac{T_2}{T_1})]$ ② $[\Delta s = C_p \ln(\frac{2T_1}{T_1})]$ ③ $[\Delta s = C_p \ln 2]$
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9. 어떤 용기내(체적일정)의 유체는 기계적으로 교란되면서 19 kJ의 일을 받아 들이면서 167 kJ의 열을 흡수한다. 내부에너지의 변화는 약 몇 kJ인가?

  1. 148
  2. 186
  3. -148
  4. -186
(정답률: 68%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 내부에너지의 변화량은 시스템에 가해진 열량에서 외부로 한 일을 뺀 값과 같습니다. 이때 일을 받아들인 경우 부호는 마이너스($-$)가 됩니다.
    ① $$\Delta U = Q - W$$
    ② $$\Delta U = 167 - (-19)$$
    ③ $$\Delta U = 186$$ kJ
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10. 이상디젤사이클에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 두 개의 등엔트로피 과정이 포함되어 있다.
  2. 압축착화기관의 이상 사이클이다.
  3. 한 개의 등압과정과 한 개의 등온과정이 포함되어 있다.
  4. 압축비가 동일 할 때 이상오토사이클 보다 열효율이 낮다.
(정답률: 46%)
  • 이상디젤사이클은 단열압축, 등압가열, 단열팽창, 등적방열의 4과정으로 구성됩니다. 따라서 등온과정은 포함되지 않습니다.
    오답 노트
    두 개의 등엔트로피 과정이 포함되어 있다: 단열압축과 단열팽창 과정이 존재함
    압축착화기관의 이상 사이클이다: 디젤기관의 기본 모델임
    압축비가 동일 할 때 이상오토사이클 보다 열효율이 낮다: 가열 방식의 차이로 인해 일반적으로 오토사이클보다 효율이 낮음
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11. 다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량은?

  1. 압력
  2. 체적
  3. 온도
  4. 밀도
(정답률: 75%)
  • 종량적 상태량은 물질의 질량에 따라 값이 변하는 성질을 말하며, 체적은 질량이 커질수록 함께 증가하므로 종량적 상태량에 해당합니다.
    오답 노트
    압력, 온도, 밀도: 질량의 크기와 관계없이 일정하게 유지되는 강도성 상태량임
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12. 한 계가 300K의 대기로 2100 kJ의 열량을 방출하면서 온도가 800K에서 500K로 떨어지고 엔트로피는 3kJ/K 만큼 증가하였다. 이 2100 kJ의 열량 중 유효에너지는?

  1. 2100 kJ
  2. 1200 kJ
  3. 900 kJ
  4. 0 kJ
(정답률: 26%)
  • 유효에너지는 전체 열량에서 주변 환경(대기)으로 방출되어 손실된 에너지(T0 × ΔS)를 제외한 값입니다.
    ① [기본 공식] $$W_{max} = Q - T_{0} \Delta S$$
    ② [숫자 대입] $$W_{max} = 2100 - 300 \times 3$$
    ③ [최종 결과] $$W_{max} = 1200$$ kJ
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13. 어느 완전가스가 등온하에서 외부에 대하여 상태1에서 상태 2까지 627.7 kJ의 일을 하였다. 이 일을 열량으로 환산하면?

  1. 200kcal
  2. 300kcal
  3. 150kcal
  4. 2500kcal
(정답률: 47%)
  • 등온 과정에서 가스가 한 일은 흡수한 열량과 같으며, kJ 단위를 kcal 단위로 환산하기 위해 환산 계수 $4.184 \text{ kJ/kcal}$를 사용합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{W}{4.184}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{627.7}{4.184}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 150 \text{ kcal}$$
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14. 실린더 내의 공기가 100 kPa, 20℃상태에서 300kPa이 될 때까지 가역단열 과정으로 압축된다. 이 과정 중 공기의 엔트로피의 변화는? (단, 공기의 비열비 k = 1.4 이다.)

  1. -1.35 kJ/kgK
  2. 0 kJ/kgK
  3. 1.35 kJ/kgK
  4. 13.5 kJ/kgK
(정답률: 39%)
  • 가역단열 과정은 정의상 엔트로피의 변화가 없는 등엔트로피 과정(Isentropic process)입니다. 따라서 상태 변화와 관계없이 엔트로피 변화량은 항상 $0$입니다.
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15. 이상적 흡수냉동기의 작동을 위해 두 열원이 있다. 고열원이 100℃이고, 저열원이 50℃이라면 성능계수는?

  1. 1.00
  2. 2.00
  3. 4.25
  4. 6.46
(정답률: 71%)
  • 이상적 흡수냉동기의 성능계수는 고온 열원과 저온 열원의 온도 차이에 의해 결정되며, 절대온도(K)를 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 + 50}{(273 + 100) - (273 + 50)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 6.46$$
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16. 이상적인 역 카르노 냉동사이클에서 응축온도가 330 K, 증발온도가 270 K이면 성능계수는 얼마인가?

  1. 2.7
  2. 3.3
  3. 4.5
  4. 5.4
(정답률: 71%)
  • 역 카르노 냉동사이클의 성능계수는 증발온도와 응축온도의 차이에 대한 증발온도의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{270}{330 - 270}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 4.5$$
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17. 여름철 냉방으로 인한 전력 부하 상승은 발전 시스템에 큰 부담이 되고 있다. 이러한 관점에서 천연가스를 열원으로 사용하는 흡수식 냉동기에 관심이 집중되고 있다. 흡수식 냉동기에 대한 다음 설명 중 잘못된것은?

  1. 일반적으로 암모니아를 냉매로 사용한다.
  2. 액체를 가압하므로 소요되는 일이 매우 적다.
  3. 증기 압축 냉동기에 비해 더 많은 정비가 필요하므로 장치가 복잡하다.
  4. 흡수기에서 열을 발생시키기 위하여 열원이 필요하다.
(정답률: 40%)
  • 흡수식 냉동기에서 열원이 필요한 곳은 흡수기가 아니라 재생기(발생기)입니다. 재생기에서 열을 가해 냉매를 흡수액으로부터 분리시켜야 냉동 사이클이 작동합니다.
    오답 노트
    일반적으로 암모니아를 냉매로 사용한다: 맞음
    액체를 가압하므로 소요되는 일이 매우 적다: 맞음
    증기 압축 냉동기에 비해 더 많은 정비가 필요하므로 장치가 복잡하다: 맞음
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18. 대기 1kg의 성분을 산소(R = 0.2598 kJ/kgK) 0.232kg, 질소(R = 0.2969 kJ/kgK) 0.768 kg 이라고 가정할 때 이 대기의 기체상수(kJ/kgK)는?

  1. 0.274
  2. 0.288
  3. 1.536
  4. 1.723
(정답률: 58%)
  • 혼합 기체의 기체상수는 각 성분 기체의 질량 분율과 기체상수의 곱을 모두 합산한 가중 평균값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$R = \frac{G_{O2}R_{O2} + G_{N2}R_{N2}}{G_{O2} + G_{N2}}$$
    ② [숫자 대입] $$R = \frac{0.232 \times 0.2598 + 0.768 \times 0.2969}{0.232 + 0.768}$$
    ③ [최종 결과] $$R = 0.288$$ kJ/kgK
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19. 냉동기의 성능계수를 높이는 것이 아닌 것은?

  1. 증발기의 온도를 높인다.
  2. 증발기의 온도를 낮춘다.
  3. 압축기의 효율을 높인다.
  4. 증발기와 등축기에서 마찰압력손실을 줄인다.
(정답률: 56%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 증발 온도와 응축 온도의 차이가 작을수록 높아집니다. 따라서 증발 온도를 높이면 효율이 상승하지만, 증발 온도를 낮추면 압축비가 증가하여 성능계수가 감소합니다.
    오답 노트
    압축기 효율 향상: 기계적 손실 감소로 COP 상승
    마찰압력손실 감소: 불필요한 압력 강하를 줄여 COP 상승
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20. 밀폐 시스템의 가역 정압 변화에 관한 다음 사항중 올바른 것은? (단, u : 내부에너지, Q : 전달열, h : 엔탈피, v : 비체적, W : 일 이다.)

  1. d u = δ Q
  2. d h = δ Q
  3. d v = δ Q
  4. d W = δ Q
(정답률: 73%)
  • 밀폐 시스템의 가역 정압 과정에서 외부로 한 일은 엔탈피의 변화량과 같으며, 이때 전달된 열량은 엔탈피의 변화량과 동일합니다.
    오답 노트
    내부에너지 변화: 정적 과정의 열량과 관련됨
    비체적 변화: 상태 변화량일 뿐 열량과 직접 같지 않음
    일의 변화: 정압 과정에서 일은 엔탈피 변화의 일부이지 열량 전체와 같지 않음
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2과목: 냉동공학

21. 일반적으로 가정 냉장고용 압축기에서 하우징 내의 압력은 다음 중 어느 것인가?

  1. 증발기 내의 압력
  2. 흡입압력
  3. 토출압력
  4. 응축압력
(정답률: 50%)
  • 가정용 냉장고의 압축기는 보통 밀폐형 구조로 되어 있으며, 하우징 내부는 압축기의 흡입 측과 연결되어 있어 내부 압력은 흡입압력과 동일하게 유지됩니다.
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22. 일원 냉동사이클과 이원 냉동사이클과의 가장 큰 차이점은?

  1. 압축기의 대수
  2. 증발기의 수
  3. 냉동장치내의 냉매 종류
  4. 중간냉각기의 유무(有無)
(정답률: 66%)
  • 일원 냉동사이클은 한 종류의 냉매만 사용하지만, 이원 냉동사이클은 고온측과 저온측에 서로 다른 비등점을 가진 두 종류의 냉매를 사용하여 효율을 높이는 것이 가장 핵심적인 차이점입니다.
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23. 제상방식에 대한 설명이다. 옳지 않은 것은?

  1. 살수방식은 저온의 냉장창고용 공기냉각기 등에서 많이 사용된다.
  2. 부동액 살포방식은 공기중의 수분이 부동액에 흡수되므로 일정한 농도 관리가 필요하다.
  3. 핫가스 제상방식은 응축기 출구의 고온의 액냉매를 이용한다.
  4. 전기히터방식은 냉각관 배열의 일부에 핀 튜브 형태의 전기히터를 삽입하여 착상부를 가열한다.
(정답률: 76%)
  • 핫가스 제상방식은 응축기 출구의 액냉매가 아니라, 압축기에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매를 증발기로 직접 보내어 착상을 제거하는 방식입니다.
    오답 노트
    핫가스 제상방식은 응축기 출구의 고온의 액냉매를 이용한다: 액냉매가 아닌 압축기 토출 가스 냉매를 이용함
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24. 다음의 만액식 냉동사이클 선도에서 냉매순환량을 G라 하면 증발기 냉동능력(Qe)은?

  1. Qe = G(h7 - h4)
  2. Qe = G(h7 - h5)
  3. Qe = G(h1 - h4)
  4. Qe = G(h1 - h5)
(정답률: 43%)
  • 만액식 냉동사이클에서 증발기 냉동능력은 증발기로 들어오는 냉매의 엔탈피와 나가는 냉매의 엔탈피 차이에 순환량을 곱하여 계산합니다. 제시된 선도에서 증발기 입구 상태는 $h_{7}$, 출구 상태는 $h_{5}$이므로 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q_{e} = G(h_{in} - h_{out})$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q_{e} = G(h_{7} - h_{5})$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q_{e} = G(h_{7} - h_{5})$$
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25. 이원 냉동장치의 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 증발온도 -70℃ 이하의 초저온 냉동기에 적합하다.
  2. 저단압축기 토출냉매의 과냉각을 위해 압축기 출구에 중간냉각기를 설치한다.
  3. 저온측 냉매는 고온측 냉매보다 비등점이 낮은 냉매를 사용한다.
  4. 팽창탱크를 설치한다.
(정답률: 48%)
  • 이원 냉동장치는 두 종류의 냉매를 사용하여 초저온을 구현하는 시스템으로, 중간냉각기는 저단 압축기의 토출 냉매를 냉각하는 것이 아니라 고온측 냉매가 저온측 냉매를 냉각시키는 캐스케이드 응축기 역할을 수행합니다.
    오답 노트
    저단압축기 토출냉매의 과냉각을 위해 압축기 출구에 중간냉각기를 설치한다: 중간냉각기가 아닌 캐스케이드 응축기를 통해 열교환이 이루어짐
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26. 냉동기유의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 적당한 점도를 가질 것
  2. 응고점이 높아 저온에서도 유동성이 있을 것
  3. 쉽게 산화하거나 열화하지 않을 것
  4. 냉매나 수분, 공기 등이 쉽게 용해되지 않을 것
(정답률: 83%)
  • 냉동기유는 저온 환경에서도 굳지 않고 원활하게 흐를 수 있도록 응고점이 매우 낮아야 합니다.
    오답 노트
    응고점이 높아 저온에서도 유동성이 있을 것: 응고점이 낮아야 저온 유동성이 확보됨
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27. 벽체의 구조가 두께 20cm의 콘크리트이고 내면에 석고 플라스터 두께 0.5cm를 대었다. 벽체의 면적 50m2을 통하여 실내로 1시간당 침입하는 열량은? (단, 외기 온도 35℃, 실내온도 26℃, 외기 및 실내 공기의 열전달율은 각각 20kal/m2℃, 8kal/m2h℃이고 석고 플라스터 및 콘크리트의 열전도율은 각각 0.5kal/mh℃, 1.3kal/mh℃이다.)

  1. 438kal/h
  2. 875kal/h
  3. 1025kal/h
  4. 1328kal/h
(정답률: 43%)
  • 벽체의 전체 열관류율을 구하기 위해 각 층의 열저항(두께/열전도율)과 표면 열전달 저항의 합을 계산한 후, 면적과 온도차를 곱해 침입 열량을 구합니다.
    ① $$Q = \frac{A \times (T_{out} - T_{in})}{\frac{1}{h_{out}} + \frac{L_1}{k_1} + \frac{L_2}{k_2} + \frac{1}{h_{in}}}$$
    ② $$Q = \frac{50 \times (35 - 26)}{\frac{1}{20} + \frac{0.2}{1.3} + \frac{0.005}{0.5} + \frac{1}{8}}$$
    ③ $$Q = 1328$$
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28. 플로우트 스위치를 설치할 장소로 옳은 것은?

  1. LPS와 조합하여 unloder 용으로 설치
  2. 수액기 출구 스톱밸브와 팽창밸브 사이의 액관
  3. 냉매유량 확보를 위한 응축기에 설치
  4. 액분리기에 설치
(정답률: 36%)
  • 플로트 스위치는 액면의 높이를 감지하여 제어하는 장치로, 액분리기에 설치하여 액면을 조정하는 역할을 합니다.
    오답 노트
    LPS 조합: 저압 스위치와 플로트 스위치의 조합 용도가 아님
    액관 설치: 액관은 유동 경로이며 액면을 측정하는 장소가 아님
    응축기 설치: 응축기 액면 정정은 고압 플로트 스위치의 역할이나, 일반적인 플로우트 스위치 설치 장소로는 액분리기가 가장 적절함
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29. 냉각수 입출구의 온도차가 7℃ 냉각면적이 12m2, 냉각수량이 250ℓ/min, 그리고 냉매와 냉각수와의 평균 온도차가 8℃일 때 이 수냉 음축기의 열통과율은 얼마인가?

  1. 730 km/m2h℃
  2. 850 km/m2h℃
  3. 890 km/m2h℃
  4. 1094 km/m2h℃
(정답률: 37%)
  • 냉각수량과 온도차를 이용해 총 열전달량을 구한 뒤, 이를 냉각면적과 평균 온도차로 나누어 열통과율을 계산합니다.
    ① $$K = \frac{Q}{A \times \Delta T}$$
    ② $$K = \frac{250 \times 60 \times 1 \times 7}{12 \times 8}$$
    ③ $$K = 1093.75$$
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30. 다음 중 전자밸브(Solenoid Valve)의 사용 목적이 아닌 것은?

  1. 용량조절
  2. 액면조정
  3. 리퀴드 백 방지
  4. 외기침입 방지
(정답률: 73%)
  • 전자밸브(Solenoid Valve)는 전기적 신호를 통해 유체의 흐름을 제어하며, 주로 용량 조절, 액면 조정, 리퀴드 백 방지 등의 목적으로 사용됩니다.
    오답 노트
    외기침입 방지: 밸브의 제어 기능이 아닌 밀폐나 단열의 영역입니다.
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31. 냉동사이클에서 응축온도 상승에 의한 영향과 가장 거리가 먼 것은?

  1. COP감소
  2. 압축기 토출가스 온도 상승
  3. 압축비 증가
  4. 압축비 흡입가스 압력 상승
(정답률: 62%)
  • 응축온도가 상승하면 응축압력이 높아져 압축비가 증가하고, 이로 인해 토출가스 온도가 상승하며 냉동효과가 감소하여 성적계수(COP)가 떨어지게 됩니다. 하지만 흡입가스 압력은 응축온도 상승과 직접적인 상관관계가 없으며 주로 증발압력에 의해 결정됩니다.
    오답 노트
    COP감소: 응축압력 상승으로 일량이 증가하여 발생함
    압축기 토출가스 온도 상승: 압축비 증가에 따른 당연한 결과
    압축비 증가: 응축압력(고압측) 상승으로 인해 발생함
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32. 나선상의 관에 냉매를 통하고 그 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 담그고, 물을 순환시켜서 냉각하는 방식의 응축기는 다음 중 어느 것인가?

  1. 대기식 응축기
  2. 이중관식 응축기
  3. 지수식 응축기
  4. 증발식 응축기
(정답률: 70%)
  • 나선형 관을 수조에 담그고 물을 순환시켜 냉각하는 방식은 물(水)을 이용해 열을 식히는 지수식 응축기의 전형적인 특징입니다.
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33. 다음은 냉동기를 설명한 내용이다. 맞는 것은?

  1. 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 것이다.
  2. 요구되는 소정의 장소에서 열을 흡수하여 다른 장소에 열을 발산하도록 기계적 에너지를 사용한 것이다.
  3. 높은 온도에서 열을 흡수하며 낮은 온도 장소에 열을 발산하도록 기계적 에너지를 사용한 것이다.
  4. 증기 원동기와 비슷한 원리이며 외연기관이다.
(정답률: 59%)
  • 냉동기는 외부에서 기계적 에너지를 가하여 저온의 장소에서 열을 흡수하고 이를 고온의 장소로 방출함으로써 특정 공간을 냉각시키는 장치입니다.
    오답 노트
    열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 것: 열기관에 대한 설명
    높은 온도에서 열을 흡수하며 낮은 온도 장소에 열을 발산: 자연스러운 열흐름이며 냉동기의 목적과 반대
    증기 원동기와 비슷한 원리이며 외연기관: 냉동기의 작동 원리와 무관함
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34. 스크류 압축기의 특징이 아닌 것은?

  1. 동일 용량의 왕복동 압축기에 비하여 소형 경량으로 설치면적이 작다.
  2. 장시간의 연속운전이 가능하다.
  3. 냉매의 압력 손실이 없어 체적효율이 향상된다.
  4. 오일펌프를 설치하지 않는다.
(정답률: 68%)
  • 스크류 압축기는 고속 회전하며 냉매를 압축하므로, 베어링과 기어의 윤활을 위해 반드시 오일펌프를 설치하여 강제 윤활을 해야 합니다.
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35. 냉동기에 사용되는 작동 유체인 냉매는 일반적으로 비체적이 적은 것이 요구된다. 그러나 냉매의 비체적이 어느 정도 큰 것을 채용하는 냉동기는 다음 중 어느 것인가?

  1. 회전식
  2. 흡수식
  3. 왕복동식
  4. 터보(원심식)
(정답률: 63%)
  • 터보(원심식) 냉동기는 고속 회전하는 임펠러를 통해 냉매에 운동 에너지를 부여하여 압축하므로, 비체적이 어느 정도 커야 효율적인 압축이 가능합니다.
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36. 10 US RT는 몇 kcal/h인가?

  1. 3024
  2. 3320
  3. 33200
  4. 30240
(정답률: 54%)
  • 1 US RT(미국 냉동톤)는 $3,024$ kcal/h의 냉각 능력을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = RT \times 3,024$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 10 \times 3,024$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 30,240$$
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37. 핀(fin)이 없는 공기냉각기에 있어서 냉각관 외면에는 서리가 4mm부착되어 있다. 이 경우 냉각관의 열통과율(kcal/m2h℃)은 약 얼마인가? (단, 냉각관의 두께, 서리의 두께에 의한 면적증가와 관의 열저항은 무시한다. 또한 공기측 열전달율 αa = 8kcal/m2℃, 냉매측 열전달율 αr = 600kcal/m2h℃ 서리의 열전도율 λ = 0.2kcal/m h℃ 이다.)

  1. 6.8
  2. 7.1
  3. 7.5
  4. 8.3
(정답률: 60%)
  • 열통과율은 각 층의 열저항 합의 역수로 계산하며, 서리 층은 전도 열저항으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$K = \frac{1}{\frac{1}{\alpha_{a}} + \frac{x}{\lambda} + \frac{1}{\alpha_{r}}}$$
    ② [숫자 대입] $$K = \frac{1}{\frac{1}{8} + \frac{0.004}{0.2} + \frac{1}{600}}$$
    ③ [최종 결과] $$K = 6.8$$
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38. 다음 압력 스위치 중 연결부위의 압력이 소정의 압력 이하가 되었을 때 작동되는 것은?

  1. 고압스위치
  2. 플로트스위치
  3. 저압스위치
  4. 고액면스위치
(정답률: 78%)
  • 저압스위치는 증발기 압력(저압)이 설정된 소정의 압력 이하로 떨어졌을 때 이를 감지하여 시스템을 보호하기 위해 작동하는 스위치입니다.
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39. 비스무트, 텔루르비스무트, 셀렌이라는 반도체를 이용하여 냉각작용을 유도하는 냉동장치는?

  1. 공기팽창 냉동장치
  2. 진공 냉각식 냉동장치
  3. 증기 분사식 냉동장치
  4. 열전 냉동장치
(정답률: 70%)
  • 비스무트, 텔루르비스무트, 셀렌과 같은 반도체 소자를 이용하여 펠티에 효과(Peltier effect)를 통해 냉각 작용을 유도하는 장치를 열전 냉동장치라고 합니다.
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40. 수브라인 냉각장치에서 수브라인측과 응축기 냉각수측과의 수온 및 수량을 측정하였더니 아래와 같았다. 이 장치의 성적계수는? (단, 열손실은 무시한다)

  1. 2.5
  2. 3.0
  3. 3.5
  4. 4.0
(정답률: 38%)
  • 성적계수(COP)는 냉각 장치가 얻은 냉각 능력(수브라인측 열량)을 압축기가 소비한 일(응축기 방열량과 냉각 능력의 차이)로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{COP} = \frac{Q_{evap}}{Q_{cond} - Q_{evap}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q_{evap} = 100 \times 60 \times (12 - 6) = 36000$$
    $$Q_{cond} = 100 \times 60 \times (38.5 - 31) = 45000$$
    $$\text{COP} = \frac{36000}{45000 - 36000}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{COP} = 4.0$$
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3과목: 공기조화

41. 다음은 감습방법을 나타낸 것이다. 이들 중 공기조화에서 가장 일반적으로 쓰이고 있는 방법은?

  1. 압축 감습
  2. 흡수식 감습
  3. 흡착식 감습
  4. 냉각 감습
(정답률: 47%)
  • 냉각 감습은 공기를 노점 온도 이하로 냉각시켜 수증기를 응결시켜 제거하는 방식으로, 공기조화 설비에서 가장 효율적이고 일반적으로 널리 사용되는 방법입니다.
    오답 노트
    압축 감습, 흡수식 감습, 흡착식 감습: 특수 목적이나 정밀 제어 시 사용하며 일반적인 공조 방식으로는 효율이 낮음
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42. 다음 가습 방법 중 수(木)분무식이 아닌 것은?

  1. 원심식
  2. 초음파식
  3. 분무식
  4. 적외선식
(정답률: 74%)
  • 수분무식 가습은 물을 미세한 입자로 만들어 공기 중에 직접 분사하는 방식입니다. 원심식, 초음파식, 분무식은 모두 물 입자를 물리적으로 비산시키는 방식이지만, 적외선식은 열을 이용하여 물을 증발시키는 증발식 가습에 해당합니다.
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43. 덕트 시공에서 올바르지 않은 것은? (단, R은 곡율 반경이고, W는 덕트의 폭이다.)

  1. 덕트의 아스펙트 비는 4 이내로 한다.
  2. 굽힘부분은 되도록 큰 곡율반경을 취한다.
  3. 덕트 확대각도는 15도(고속덕트에서는 8도)이하, 축소각도는 30도(고속덕트에서는 15도) 이내로 한다.
  4. 덕트의 굴곡부에서 R/W가 2.0 이상일 때에는 가이드 배인을 설치한다.
(정답률: 53%)
  • 덕트의 굴곡부에서 압력 손실을 줄이기 위해 가이드 베인을 설치하는 기준은 곡율 반경과 폭의 비인 $R/W$가 일정 값 이하로 작을 때(급격한 굴곡일 때)입니다. $R/W$가 2.0 이상으로 충분히 크다면 기류가 완만하게 흐르므로 가이드 베인을 설치할 필요가 없습니다.
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44. 실내공기와 급기와의 사이에서 허용될 수 있는 취출온도차에 직접적인 영향을 주는 것이 아닌 것은?

  1. 취출구의 유인비
  2. 1차공기의 기류 도중에 있는 장애물
  3. 천정높이
  4. 취출속도
(정답률: 34%)
  • 취출온도차는 실내 공기와 급기가 섞이는 정도에 의해 결정됩니다. 유인비가 클수록, 천정 높이가 낮을수록, 혹은 기류 경로에 장애물이 있을수록 혼합 양상이 달라져 온도차에 영향을 줍니다. 하지만 취출속도는 기류의 도달 거리나 확산 형태에는 영향을 주지만, 허용 취출온도차 자체를 결정하는 직접적인 요인은 아닙니다.
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45. 각 구간의 풍량에 따른 풍속의 정압증가를 고려하여 각 취출구에서의 정압이 같아지도록 하는 덕트설계방법을 무엇이라 하는가?

  1. 등속법
  2. 정압법
  3. 정압재취득법
  4. 전압법
(정답률: 45%)
  • 정압재취득법은 덕트 내 풍속 변화로 인해 발생하는 정압의 증가분을 고려하여, 각 취출구에서의 정압이 일정하게 유지되도록 설계하는 방법입니다.
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46. 증기배관에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 증기 주관의 말단에는 트랩장치를 한다.
  2. 증기배관의 도중에 사용하는 밸브는 되도록 글로우브밸브를 사용한다.
  3. 진공펌프를 사용하지 않을 경우는 방열기나 배관중의 적당한 곳에 공기배출용 밸브를 설치한다.
  4. 증기배관은 열팽창에 의한 응력이 걸리지 않도록 주의한다.
(정답률: 48%)
  • 증기배관 도중에는 압력 손실이 적고 개폐 성능이 좋은 게이트밸브(슬루스밸브)를 사용하는 것이 적절합니다. 글로우브밸브는 유량 조절용으로 사용되므로 주배관 도중에는 부적합합니다.
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47. 천정높이 12m인 강당의 경우 증기난방설계시 적합한 실내평균 온도는? (단, 바닥에서 1.5m의 온도는 18℃로 한다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 13℃
  2. 15℃
  3. 26℃
  4. 38℃
(정답률: 53%)
  • 천장 높이가 매우 높은 강당의 경우, 상층부의 온도 상승을 고려하여 실내 평균 온도를 산출합니다. 제시된 계산 논리에 따라 천장 높이와 기준 높이의 비율을 적용하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $$T_{avg} = T_{1.5} + \frac{H}{1.5}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{avg} = 18 + \frac{12}{1.5}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{avg} = 26$$
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48. 보일러의 출력에는 사용출력과 정격출력이 있다. 다음 중 이들의 관계가 적당한 것은?

  1. 상용출력 = 난방부하 + 보일러 예열부하
  2. 정격출력 = 난방부하 + 배관 열손실부하
  3. 상용출력 = 배관 열손실부하 + 보일러 예열부하
  4. 정격출력=난방부하+급탕부하+배관 열손실부하+보일러 예열부하
(정답률: 74%)
  • 보일러의 정격출력은 실제 난방과 급탕에 필요한 부하뿐만 아니라 배관에서 발생하는 열손실과 보일러 자체의 예열 부하까지 모두 포함한 최대 출력입니다.
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49. 난방설비의 분류에서 간접 난방법에 속하는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 증기난방
  2. 온풍난방
  3. 온수난방
  4. 복사난방
(정답률: 66%)
  • 온풍난방은 공기를 매개체로 하여 열을 전달하는 간접 난방법에 해당합니다.
    오답 노트
    증기난방, 온수난방, 복사난방: 직접 난방법
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50. 실내를 쾌적한 상태로 유지하기 위하여 여러 가지의 공조방식을 채용할 수 있는데, 그 중에서 실내에서의 잠열부하처리에 곤란한 공조방식은?

  1. 단일덕트 정풍량방식
  2. 각층유닛방식
  3. 팬코일유닛방식
  4. 패케이지방식
(정답률: 42%)
  • 팬코일유닛방식은 냉온수를 이용한 수방식으로, 주로 현열부하만을 처리하며 실내의 습도 조절(잠열부하 처리)에는 한계가 있습니다.
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51. 진공 환수식 증기난방 배관에 관한 사항 중 옳지 않은 것은?

  1. 방열기는 보일러보다 항상 높은 위치에 있어야 한다.
  2. 환수관 말단에 진공펌프를 설치하여 환수한다.
  3. 진공펌프에서 응축수 내의 공기를 배출한다.
  4. 환수관의 관경을 작게 취할 수 있다.
(정답률: 40%)
  • 진공 환수식은 진공펌프를 이용해 강제로 응축수를 끌어오므로 방열기 설치 위치에 제한이 없습니다.
    오답 노트
    방열기는 보일러보다 항상 높은 위치에 있어야 한다: 중력 환수식에 해당하는 설명입니다.
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52. 어느 방의 냉방부하를 계산하고 결과를 공기선도에 표시하였다. 송풍 공기량이 9800 m3/h, 비체적이 0.86m3/kg일 경우 외기에 대한 냉방부하는 얼마인가?

  1. 53,210kcal/h
  2. 35,320kcal/h
  3. 22,830kcal/h
  4. 26,550kcal/h
(정답률: 25%)
  • 공기선도상의 엔탈피 차이를 이용하여 외기에 대한 냉방부하를 계산합니다.
    ① $$q = \frac{Q}{\upsilon} \Delta h$$
    ② $$q = \frac{9800}{0.86} \times (15.53 - 13.2)$$
    ③ $$q = 26,550$$ kcal/h
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53. 어떤 건물에 공기조화 설비를 하고자 한다. 공기조화 방식을 결정하는데 있어서 우선적으로 고려할 사항이 아닌 것은?

  1. 건물의 용도와 규모
  2. 요구되는 실내환경 조건
  3. 사용할 열매의 종류
  4. 건물내부의 사용 상황
(정답률: 48%)
  • 공기조화 방식을 결정할 때는 건물의 용도, 규모, 요구되는 실내환경 조건, 내부 사용 상황 등 건축물과 사용자의 환경적 요인을 우선적으로 고려해야 합니다. 사용할 열매의 종류는 방식 결정 후 세부 설계 단계에서 검토할 사항입니다.
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54. 단열된 용기에 물을 넣고, 건구온도와 상대습도가 일정한 실내에 방치해 두면 실내는 포화상태에 도달하게 된다. 이 때 물의 온도는 결국 공기의 어떤 상태에 가까워지는 변화를 하는가?

  1. 건구온도
  2. 습구온도
  3. 노점온도
  4. 절대온도
(정답률: 48%)
  • 물이 증발하면서 주변의 열을 흡수하는 증발 냉각 현상이 일어나며, 이 과정은 물의 온도가 공기의 습구온도와 같아질 때까지 계속됩니다.
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55. 실내 필요 환기량을 구하는 식은? (단, Q : 필요 환기량, M : 오염물 발생량, KP : 실내오염 허용치, KO: 오염발생전의 실내농도)

  3. Q = M(KP - KO)
  4. Q = M + (KP - KO)
(정답률: 66%)
  • 실내 필요 환기량은 오염물 발생량을 실내 오염 허용 농도와 외기 농도의 차이로 나누어 계산합니다.
    $$Q = \frac{M}{K_{P} - K_{O}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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56. 다음 중 덕트의 굴곡부 등에서 덕트내를 흐르는 기류를 안정시키기 위해 사용되는 것은?

  1. 스플리트 댐퍼
  2. 가이드 베인
  3. 버터플라이 댐퍼
  4. 루버댐퍼
(정답률: 70%)
  • 덕트의 굴곡부에서 기류가 편중되거나 와류가 발생하는 것을 방지하고, 공기의 흐름을 원활하게 유도하여 안정시키기 위해 설치하는 안내 날개를 가이드 베인이라고 합니다.
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57. 흡수식 냉동기에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 흡수제는 리튬 브로마이드(LiBr), 냉매는 물(H2O)의 조합으로 이루어진다.
  2. 발생기에는 증기에 의한 가열이 이루어진다.
  3. 냉매는 리튬 브로마이드(LiBr), 흡수제는 물(H2O)의 조합으로 이루어진다.
  4. 흡수기에서는 냉각수를 사용하여 냉각시킨다.
(정답률: 67%)
  • 흡수식 냉동기는 냉매로 물($H_{2}O$)을 사용하고, 이를 흡수하기 위한 흡수제로 리튬 브로마이드($LiBr$)를 사용하는 시스템입니다.
    오답 노트
    냉매는 리튬 브로마이드($LiBr$), 흡수제는 물($H_{2}O$)의 조합으로 이루어진다: 냉매와 흡수제의 역할이 서로 바뀌어 설명되었습니다.
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58. 900W의 형광등 밑에서 20명이 사무를 보고 있는 사무실의 전 발생열량은 얼마인가? (단, 1인당 인체의 발생열량은 현열 50kcal/h, 잠열 42kcal/h, 그리고 형광등은 1kW당 발열량 1000kcal/h로 한다.)

  1. 1880kcal/h
  2. 2150kcal/h
  3. 2740kcal/h
  4. 3780kcal/h
(정답률: 56%)
  • 사무실의 총 발생열량은 인체에서 발생하는 현열과 잠열, 그리고 형광등의 발열량을 모두 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = (N \times H_{s}) + (N \times H_{l}) + (P \times 1000)$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = (20 \times 50) + (20 \times 42) + (0.9 \times 1000)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 2740$$ kcal/h
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59. 다음 중 전공기식 공기조화 방식이 아닌 것은?

  1. 변풍량 단일덕트 방식
  2. 이중 덕트 방식
  3. 각종 유니트 방식
  4. 홴코일 유니트 방식 (덕트병용)
(정답률: 62%)
  • 전공기식은 공기만을 이용하여 냉난방과 환기를 수행하는 방식입니다. 홴코일 유니트 방식은 물(냉온수)을 이용하는 전수식 또는 수-공기 방식에 해당하므로 전공기식 방식이 아닙니다.
    오답 노트
    변풍량 단일덕트 방식: 공기량 조절을 통한 전공기식
    이중 덕트 방식: 냉온풍 혼합을 통한 전공기식
    각종 유니트 방식: 공기 조화기를 이용한 전공기식
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60. 다음 그림에 대한 기술 중 틀린 것은?

  1. ⑤의 공기는 취득열량 G(h2-h5)를 얻어 공기상태 ②로 된다.
  2. 실내 공기 ②와 옥외공기가 혼합되면 ③의 상태로 되고 이때 G(h3-h2)를 외기부하라 한다.
  3. 혼합공기 ③을 냉각코일에 통과시키면 상대습도 95%선을 따라 냉각 가습되어 ④에 이른다.
  4. ④의 공기를 재열코일에 통과시키면 재열부하 G(h5-h4)얻어 ⑤의 상태로 취출구를 나온다.
(정답률: 38%)
  • 냉각코일을 통과하는 과정은 공기의 온도를 낮추면서 수증기를 응결시켜 제거하는 과정이므로, 냉각 가습이 아니라 냉각 감습이 일어납니다.
    오답 노트
    ⑤의 공기가 취득열량을 얻어 ②로 되는 과정: 적절한 열교환 과정임
    실내외 공기 혼합 및 외기부하 설명: 혼합 과정의 정의에 부합함
    재열코일을 통한 재열부하 취득: 온도 상승 과정으로 적절함
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4과목: 전기제어공학

61. 제너다이오드회로에서 V1=20sinωt[V], V2=5V, RL ＜ Rs일 때 V2의 파형으로 옳은 것은?

(정답률: 56%)
  • 제너다이오드는 입력 전압 $V_1$이 제너 전압 $V_2$보다 높을 때만 일정 전압을 유지하는 정전압 특성을 가집니다. 입력이 사인파일 때, 제너 전압 $5\text{V}$를 초과하는 구간에서만 평탄한 전압이 유지되고, 그 미만에서는 입력 파형을 따라가므로 와 같은 파형이 나타납니다.
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62. 절연저항을 측정하기 위해 사용되는 계측기는?

  1. 메거
  2. 휘스톤브리지
  3. 켈빈브리지
  4. 저항계
(정답률: 69%)
  • 절연저항은 매우 높은 저항값을 측정해야 하므로, 고전압을 인가하여 측정할 수 있는 전용 계측기인 메거를 사용합니다.
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63. 제어계에서 제어기의 전달함수가 G(s) = Kp(1+TdS)로 주어질 때 이에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이 제어기는 비례-미분 제어기이다.
  2. 이 제어기는 진상보상요소이다.
  3. 이 제어기는 정상편차는 없다.
  4. Kp는 비례감도, Td 는 미분시간을 나타낸다.
(정답률: 63%)
  • 전달함수 $G(s) = K_{p}(1+T_{d}s)$는 비례 항($K_{p}$)과 미분 항($T_{d}s$)으로 구성된 PD 제어기입니다. PD 제어기는 응답 속도를 개선하고 오버슈트를 줄이지만, 적분 항이 없기 때문에 정상상태 오차(정상편차)를 제거할 수 없습니다.

    오답 노트
    비례-미분 제어기이다: $K_{p}$와 $T_{d}s$가 존재하므로 맞음
    진상보상요소이다: 미분 동작은 위상을 앞서게 하므로 맞음 $K_{p}$는 비례감도, $T_{d}$는 미분시간을 나타낸다: 각 기호의 정의가 맞음
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64. 정전용량이 각각 C1, C2 그 사이의 상호유도계수가 M인 절연된 두 도체가 있다. 이 두 도체를 가는 선으로 연결할 경우 그 정전용량은?

  1. C1+C2-M
  2. C1+C2+M
  3. C1+C2+2M
  4. 2C1+2C2+M
(정답률: 40%)
  • 두 도체가 연결될 때 전체 정전용량은 각 도체의 자기 정전용량의 합에 상호 정전용량(상호유도계수 $M$)의 2배를 더한 값과 같습니다.
    $$C = C_{1} + C_{2} + 2M$$
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65. RLC 병렬회로에서 용량성 회로가 되기 위한 조건은?

  1. XL = XC
  2. XL ＞ XC
  3. XL ＜ XC
  4. XL + XC = 0
(정답률: 52%)
  • RLC 병렬회로에서 용량성 회로가 되려면 전체 어드미턴스에서 용량성 서셉턴스($B_{C} = 1/X_{C}$)가 유도성 서셉턴스($B_{L} = 1/X_{L}$)보다 커야 합니다.
    즉, $\frac{1}{X_{C}} > \frac{1}{X_{L}}$이어야 하므로, 역수를 취하면 $X_{L} > X_{C}$가 성립해야 합니다.
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66. 그림과 같은 논리회로의 출력 XO에 해당하는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. (ABC)+(D+E+F)
  2. (A+B+C)+(D+E+F)
  3. (A+B+C)(D+E+F)
  4. (ABC)+(DEF)
(정답률: 15%)
  • 다이오드 논리회로에서 입력 다이오드들이 병렬로 연결되어 출력으로 나가는 구조는 OR 연산을 수행하며, 이러한 OR 블록들이 직렬로 연결되어 최종 출력 $X_{0}$를 결정하는 구조는 AND 연산을 수행합니다.
    첫 번째 단에서 $X_{1} = A+B+C$ (OR), 두 번째 단에서 $X_{2} = D+E+F$ (OR)가 형성되며, 이 두 신호가 결합되어 최종 출력 $X_{0} = (A+B+C)(D+E+F)$ (AND)가 됩니다.
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67. 그림과 같은 블록선도에서 X3/X1을 구하면?

  1. G1 + G2
  2. G1 ㆍ G2
  3. G1 - G2
  4. G1 / G2
(정답률: 56%)
  • 블록선도에서 블록이 직렬로 연결된 경우, 전체 전달함수는 각 블록 전달함수의 곱으로 계산합니다.
    $$X_{2} = G_{1} X_{1}$$
    $$X_{3} = G_{2} X_{2} = G_{2} (G_{1} X_{1})$$
    따라서 전달함수는 다음과 같습니다.
    $$\frac{X_{3}}{X_{1}} = G_{1} \cdot G_{2}$$
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68. 유도전동기의 기동방식 중 권선형에만 사용할 수 있는 방법은?

  1. 2차회로의 저항 삽입
  2. 리액터기동
  3. Y-Δ기동
  4. 기동보상기 사용
(정답률: 35%)
  • 권선형 유도전동기는 2차 회로가 외부로 인출되어 있어, 여기에 가변 저항을 삽입함으로써 기동 전류를 억제하고 기동 토크를 증대시킬 수 있는 유일한 방식입니다.
    오답 노트
    리액터기동, Y-Δ기동, 기동보상기 사용: 모두 농형 유도전동기에서도 사용 가능한 전압 강하 방식임
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69. 피드백 제어계에서 전압, 전류, 주파수, 회전속도 등 전기적 및 기계적 양을 주로 제어하는 것으로 응답 속도가 대단히 빠른 것을 특징으로 하는 것은?

  1. 서보기구
  2. 프로세스제어
  3. 자동조정
  4. 프로그램제어
(정답률: 50%)
  • 자동조정은 전압, 전류, 주파수, 회전속도와 같은 전기적·기계적 양을 제어 대상으로 하며, 매우 빠른 응답 속도가 필요한 시스템의 특징입니다.
    오답 노트
    서보기구: 지정된 위치나 각도로 정밀하게 이동시키는 기구
    프로세스제어: 온도, 압력, 유량 등 화학 공정의 물리량을 제어함
    프로그램제어: 시간적 변화에 따른 목표값에 추종하도록 제어함
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70. 목표값이 미리 정해진 시간적 변화를 하는 경우 제어량을 그것에 추종시키기 위한 제어는?

  1. 시퀀스제어
  2. 정지제어
  3. 비율제어
  4. 프로그래밍제어
(정답률: 45%)
  • 목표값이 시간에 따라 미리 정해진 프로그램에 따라 변화하고, 제어량이 이를 그대로 추종하도록 하는 제어 방식을 프로그래밍제어라고 합니다.
    오답 노트
    시퀀스제어: 미리 정해진 순서에 따라 단계적으로 제어함
    정지제어: 정해진 위치나 상태에서 정지하도록 제어함
    비율제어: 오차의 크기에 비례하여 제어량을 조절함
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71. 그림은 전동기 속도제어의 한 방법이다. 전동기에 가해지는 평균 출력전압의 식은? (단, 전원은 사인파 교류로서 V[V], 점호각은 α이며, 전동기는 유도성 부하이다.)

(정답률: 18%)
  • 사인파 교류 전원에서 사이리스터(SCR)를 이용한 위상 제어 시, 유도성 부하에 대한 평균 출력 전압은 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $$V_{avg} = \frac{2\sqrt{2}V\cos\alpha}{\pi}$$
    ② [숫자 대입] 주어진 전압 $V$와 점호각 $\alpha$를 공식에 대입
    ③ [최종 결과]
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72. 3상 유도전동기의 속도를 제어하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 부하를 조정하여 제어한다.
  2. 극수를 변환하여 제어한다.
  3. 회전자 자속을 변환하여 제어한다.
  4. 2차저항을 삽입하여 제어한다.
(정답률: 56%)
  • 3상 유도전동기의 동기 속도는 $N_s = \frac{120f}{P}$ 공식에 의해 결정됩니다. 따라서 주파수 $f$를 바꾸거나 극수 $P$를 변환함으로써 전동기의 속도를 제어할 수 있습니다.
    오답 노트
    부하를 조정하여 제어한다: 속도 제어 방법이 아님
    회전자 자속을 변환하여 제어한다: 일반적인 속도 제어법 아님
    2차저항을 삽입하여 제어한다: 슬립을 변화시켜 토크/속도를 조절하나 주된 속도 제어법은 극수/주파수 변환임
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73. PI제어동작은 공정제어계의 무엇을 개선하기 위하여 사용되고 있는가?

  1. 이득
  2. 속응성
  3. 안정도
  4. 정상특성
(정답률: 39%)
  • PI제어는 비례(P) 제어의 빠른 응답성과 적분(I) 제어의 정상상태 오차 제거 특성을 결합한 것입니다. 특히 적분 동작은 잔류 편차를 없애주어 시스템의 정상특성을 개선하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
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74. 무접점 논리회로를 구성할 때 NOR 게이트와 NAND 게이트를 많이 활용하고 있다. 그 이유가 되지 못하는 것은?

  1. 가격이 낮아진다.
  2. 진행속도가 빠르다.
  3. 전력소모가 적다.
  4. 안전하다.
(정답률: 29%)
  • NOR 게이트와 NAND 게이트는 범용 게이트로서 다른 모든 논리 회로를 구현할 수 있어 회로의 단순화, 비용 절감, 속도 향상 및 전력 소모 감소에 유리하지만, 이것이 특별히 안전성을 높이는 직접적인 이유는 아닙니다.
    오답 노트
    가격이 낮아진다: 회로 단순화로 가능
    진행속도가 빠르다: 소자 수 감소로 가능
    전력소모가 적다: 효율적 구성으로 가능
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75. 리니어 전동기의 장점으로 틀린 것은?

  1. 구조가 간단하고 신뢰성이 높다
  2. 기어, 벨트 등 동력변환기구가 필요 없다
  3. 마찰을 거쳐서 추진력이 얻어진다.
  4. 원심력에 의한 가속 제한이 없다
(정답률: 32%)
  • 리니어 전동기는 직선 운동을 직접 구현하므로 기어구나 벨트 같은 동력변환 장치가 필요 없어 효율적입니다. 마찰이 발생하면 부품 손상 및 간섭이 일어나 성능이 저하되므로, 마찰을 통해 추진력을 얻는다는 설명은 틀린 것입니다.
    오답 노트
    구조가 간단하고 신뢰성이 높다: 장점 맞음
    기어, 벨트 등 동력변환기구가 필요 없다: 장점 맞음
    원심력에 의한 가속 제한이 없다: 장점 맞음
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76. 제어계에서 미분요소에 해당하는 것은?

  1. 한 지점을 가진 지레대에 의하여 변위를 변환한다.
  2. 전기로에 열을 가하여도 처음에는 열이 올라가지 않는다.
  3. 직렬의 CR회로에 전압을 가하여 C에 충전전압을 가한다.
  4. 계단전압에서 임펄스 전압을 얻는다.
(정답률: 39%)
  • 미분요소는 입력 신호의 변화율에 반응하는 특성을 가지며, 급격한 변화인 계단전압을 입력했을 때 순간적인 변화량인 임펄스 전압이 출력되는 것이 전형적인 미분 동작입니다.
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77. 어떤 코일에 흐르는 전류가 0.01초 사이에 일정하게 50A에서 10A로 변할 때 20V의 기전력이 발생하면 자기인덕턴스는 몇 mH인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 20
  4. 40
(정답률: 46%)
  • 자기인덕턴스 $L$은 유도 기전력 $V$와 전류의 시간 변화율 $\frac{\Delta I}{\Delta t}$의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① $[V = L \frac{\Delta I}{\Delta t} \rightarrow L = V \frac{\Delta t}{\Delta I}]$ ② $[L = 20 \times \frac{0.01}{50 - 10}]$ ③ $[L = 0.005\text{ H} = 5\text{ mH}]$
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78. 부하 변동이 심한 직류분권전동기의 광범위한 속도제어 방식으로 가장 적당한 방법은?

  1. 직렬저항제어방식
  2. 이그너방식
  3. 계자제어방식
  4. 워드레오너드방식
(정답률: 52%)
  • 워드레오너드방식은 전동기의 계자전류와 전기자전류를 각각 독립적으로 제어하여, 부하 변동이 심한 곳에서도 광범위한 속도 제어와 정밀한 제어가 가능하도록 하는 방식입니다.
    오답 노트
    직렬저항제어방식: 효율이 낮고 제어 범위가 좁음
    이그너방식: 주로 직류 복권 전동기에 사용
    계자제어방식: 정격 속도 이상의 제어에만 유리함
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79. 그림과 같은 R-L 직렬회로에서 공급전압이 10V일 때 VR 이 8V이면 VL 은 몇 V인가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 69%)
  • R-L 직렬회로에서 전체 공급전압 $V$는 저항에 걸리는 전압 $V_R$과 인덕턴스에 걸리는 전압 $V_L$의 벡터 합으로 나타납니다. 따라서 피타고라스 정리를 이용하여 $V_L$을 구할 수 있습니다.
    ① $[V = \sqrt{V_R^2 + V_L^2} \rightarrow V_L = \sqrt{V^2 - V_R^2}]$ ② $[V_L = \sqrt{10^2 - 8^2}]$ ③ $[V_L = 6]$
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80. 그림에서 A점의 전위가 100V, D점의 전위가 60V일 때 BD 사이의 전위차 VBD는 몇 V인가? (단, 저항의 단위는 모두 Ω이다.)

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 27%)
  • A점에서 D점까지의 전체 전위차는 $100\text{V} - 60\text{V} = 40\text{V}$입니다. 회로에서 A-B-C 구간의 합성 저항 $R_{ABC}$는 $20\text{ }\Omega$과 $20\text{ }\Omega$의 직렬 합과 $40\text{ }\Omega$의 병렬 합이므로, $\frac{(20+20) \times 40}{(20+20)+40} = 20\text{ }\Omega$입니다. 따라서 A-C 구간의 전압 강하는 전체 전압 $40\text{V}$ 중 저항비에 따라 $\frac{20}{20+20} \times 40 = 20\text{V}$가 됩니다. C점의 전위는 $100\text{V} - 20\text{V} = 80\text{V}$이며, B점의 전위는 A-B 구간의 전압 강하 $10\text{V}$를 제외한 $90\text{V}$입니다. BD 사이의 전위차 $V_{BD}$는 B점 전위 $90\text{V}$와 D점 전위 $60\text{V}$의 차이입니다.
    ① $[V_{BD} = V_B - V_D]$ ② $[V_{BD} = 90 - 60]$ ③ $[V_{BD} = 30]$
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5과목: 배관일반

81. 급수배관에서 공기실의 설치목적은?

  1. 유량조절
  2. 유속조절
  3. 부식방지
  4. 수격작용 방지
(정답률: 71%)
  • 급수배관 내에서 유체의 흐름이 갑자기 멈출 때 발생하는 충격파인 수격작용(Water Hammer)을 완화하기 위해, 공기층이 충격을 흡수하는 완충 역할을 하는 공기실을 설치합니다.
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82. 급수 배관 시공 중 옳지 않은 것은?

  1. 급수지관의 구배는 상향구배로 한다.
  2. 급수관의 구배는 1/250로 한다.
  3. 배관 사정상 공기가 모이는 곳에는 공기빼기 밸브를 설치한다.
  4. 고가 탱크식에서 수평주관은 상향 구배로 한다.
(정답률: 36%)
  • 고가 탱크식 급수 배관에서 수평 주관은 공기 정체와 배수를 고려하여 하향 구배로 설치하는 것이 원칙입니다.
    오답 노트
    급수지관의 구배는 상향구배로 한다: 공기 정체 방지를 위해 적절함
    급수관의 구배는 1/250로 한다: 표준 시공 구배 기준임
    배관 사정상 공기가 모이는 곳에는 공기빼기 밸브를 설치한다: 에어 포켓 제거를 위한 필수 조치임
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83. 다음 중 증기난방 설비의 특징과 관계가 먼 것은?

  1. 증발열을 이용하므로 열의 운반능력이 크다.
  2. 예열시간이 온수난방에 비해 짧고 증기순환이 빠르다.
  3. 방열면적을 온수난방보다 적게 할 수 있다.
  4. 난방의 쾌감도가 온수난방보다 좋다.
(정답률: 56%)
  • 증기난방은 잠열을 이용해 열 운반 능력이 크고 응답 속도가 빠르지만, 온수난방에 비해 온도 조절이 어렵고 건조하여 쾌감도는 떨어집니다.
    오답 노트
    증발열을 이용하므로 열의 운반능력이 크다: 잠열 이용으로 효율적임
    예열시간이 온수난방에 비해 짧고 증기순환이 빠르다: 증기의 빠른 확산성 때문임
    방열면적을 온수난방보다 적게 할 수 있다: 높은 열전달률 덕분에 가능함
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84. 패킹류에서 합성수지제품 중 테프론의 안정 사용온도 범위는?

  1. -30℃ ~ 140℃
  2. -100℃ ~ 250℃
  3. -260℃ ~ 260℃
  4. -40℃ ~ 120℃
(정답률: 54%)
  • 테프론(PTFE)은 화학적 안정성이 매우 뛰어나고 내열 범위가 매우 넓은 불소수지 제품으로, 일반적으로 $-260\text{℃}$에서 $260\text{℃}$까지의 광범위한 온도 범위에서 안정적으로 사용 가능합니다.
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85. 관의 부식 원인과 현상에 관계가 없는 것은?

  1. 금속의 이온화에 의한 부식
  2. 2중의 금속간에 생기는 전류에 의한 부식
  3. 유체의 화학적 성질에 의한 부식
  4. 무기물에 의한 부식
(정답률: 59%)
  • 관의 부식은 주로 금속의 이온화, 서로 다른 금속 간의 전위차에 의한 전식, 유체의 화학적 성질(산성, 알칼리성 등)에 의해 발생합니다. 무기물 자체가 부식의 직접적인 원인이라고 보기는 어렵습니다.
    오답 노트
    금속의 이온화에 의한 부식: 전형적인 전기화학적 부식 현상임
    2중의 금속간에 생기는 전류에 의한 부식: 이종 금속 접촉 시 발생하는 갈바닉 부식임
    유체의 화학적 성질에 의한 부식: 유체의 pH나 성분에 따른 화학적 부식임
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86. 주철관의 플랜지 접합시 사용되는 패킹제로 적합하지 않는 것은?

  1. 고무
  2. 석면
  3. 아마존
  4. 합성수지
(정답률: 22%)
  • 주철관 플랜지 접합 시 패킹제로는 고무, 석면, 합성수지 등이 사용됩니다. 아마존은 패킹제로 사용되는 재료가 아닙니다.
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87. 저온 열교환기용 강관의 KS기호는?

  1. STBH
  2. STHA
  3. SPLT
  4. STLT
(정답률: 44%)
  • 저온 열교환기용 강관의 KS 기호는 STLT입니다.
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88. 관이음 도시기호 중 유니온 이음은?

(정답률: 49%)
  • 관이음 도시기호 중 유니온 이음은 와 같이 표시합니다.
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89. 다음 중 강관 접합법에 속하지 않는 것은?

  1. 나사접합
  2. 플랜지 접합
  3. 용접접합
  4. 코킹접합
(정답률: 66%)
  • 강관 접합법에는 나사접합, 플랜지 접합, 용접접합 등이 사용됩니다. 코킹접합은 강관 접합법에 해당하지 않습니다.
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90. 트랩의 봉수가 없어지는 원인이 아닌 것은?

  1. 흡출작용
  2. 모세관 현상
  3. 과잉 온도차
  4. 자기 사이폰 작용
(정답률: 50%)
  • 트랩의 봉수 파괴 원인은 주로 압력 차이나 표면 장력, 유체 흐름에 의한 물리적 현상에 의해 발생합니다.
    오답 노트
    과잉 온도차: 온도 차이는 팽창이나 수축의 원인이 될 수 있으나, 직접적인 봉수 유실(파괴)의 주요 원인은 아님
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91. 팽창탱크는 최고층 급탕기구보다 얼마 이상 높은 것이 바람직한가?

  1. 3m 이상
  2. 5m 이상
  3. 7m 이상
  4. 9m 이상
(정답률: 53%)
  • 팽창탱크는 급탕 시스템 내의 압력을 조절하고 물의 팽창을 흡수하기 위해 설치하며, 자연 유하 방식으로 원활하게 작동하도록 최고층 급탕기구보다 $5\text{m}$이상 높게 설치하는 것이 바람직합니다.
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92. 급탕설비의 배관에 대한 설명 중 부적당한 것은?

  1. 급탕관은 급수관보다 부식이 심하므로 방식에 대한 대책을 필요로 한다.
  2. 공기가 정체하기 쉽기 때문에 직선배관보다는 굴곡배관이 좋다.
  3. 공기빼기 밸브로는 공기의 체류를 작게 하는 게이트 밸브가 적당하다.
  4. 보통 30 ~ 40m 마다. 1개소씩 신축이음을 만들어 주어야 한다.
(정답률: 60%)
  • 급탕배관은 공기가 정체되어 흐름을 방해하는 것을 막기 위해 굴곡을 최소화하고 가급적 직선으로 배관하는 것이 원칙입니다.
    오답 노트
    공기가 정체하기 쉽기 때문에 직선배관보다는 굴곡배관이 좋다: 공기 정체를 막기 위해 직선배관이 유리함
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93. 길이 30m의 직관의 온도 변화가 120℃ 일 때 강관에 대한 열팽창량은? (단, 강의 열팽창계수는 11.9×10-6mm/mm ℃)

  1. 42.8mm
  2. 42.8cm
  3. 42.8m
  4. 4.28mm
(정답률: 34%)
  • 온도 변화에 따른 금속관의 열팽창량은 원래 길이, 열팽창계수, 온도 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① $$\Delta L = L \times \alpha \times \Delta T$$
    ② $$\Delta L = 30000 \times 11.9 \times 10^{-6} \times 120$$
    ③ $$\Delta L = 42.84$$ (단위: mm)
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94. 트랩의 구비조건이 아닌 것은?

  1. 재료의 내식성이 풍부할 것
  2. 구조가 복잡할 것
  3. 봉수가 유실되지 않는 구조일 것
  4. 트랩자신이 세정작용을 할 수 있을 것
(정답률: 72%)
  • 트랩은 배수관의 악취나 유해가스가 실내로 들어오는 것을 막기 위해 봉수를 유지하는 장치로, 청소와 유지관리가 쉽도록 구조가 단순해야 합니다.
    오답 노트
    구조가 복잡할 것: 청소 및 유지관리가 어려워 부적절함
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95. 다음 증기난방 배관 방식중 잘못된 환수방식은?

  1. 기계환수식
  2. 하트포드환수식
  3. 중력환수식
  4. 진공환수식
(정답률: 66%)
  • 하트포드 환수방식은 온수난방에서 환수관의 저항을 조절하여 각 방열기의 방열량을 균등하게 하기 위한 방식이며, 증기난방의 환수방식이 아닙니다.
    오답 노트
    기계환수식, 중력환수식, 진공환수식: 증기난방에서 응축수를 회수하는 대표적인 방식들입니다.
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96. 온수난방 배관에서 역귀환(reverse return)방식을 채택하는 이유로 옳은 것은?

  1. 배관의 신축을 흡수하기 위하여
  2. 각 방열기의 방열량을 균등하게 하기 위하여
  3. 배관 부식을 방지하기 위하여
  4. 배관 길이를 짧게 하기 위하여
(정답률: 69%)
  • 역귀환 방식은 공급관과 환수관의 전체 길이를 같게 하여 각 방열기에서의 압력 손실을 동일하게 맞춤으로써, 모든 방열기에 온수가 균등하게 분배되어 방열량을 일정하게 유지하기 위해 채택합니다.
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97. 관의 표시설명이 틀린 것은?

  1. S115 - 유체의 종류, 상태
  2. 2B - 관의 길이
  3. A10 – 배관계의 시방
  4. H20 - 관의 외면에 실시하는 설비, 재료
(정답률: 43%)
  • 배관 표시 기호에서 2B는 관의 호칭 지름(규격)을 나타내며, 관의 길이를 의미하지 않습니다.
    오답 노트
    S115: 유체의 종류 및 상태 표시
    A10: 배관계의 시방 표시
    H20: 관 외면의 설비 및 재료 표시
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98. 다음은 고층건물의 급수배관법에서 특별히 고려하여야 할 사항이다. 틀린 것은?

  1. 고층부에 고가탱크가 설치되는 관계상 건축 구조물의 설계에 신중을 기해야 한다.
  2. 온도변화에 따른 팽창 이음을 적절히 설치하여야 한다.
  3. 배관이음에 누설방지 대책이 강구되어야 한다.
  4. 급수압은 보통건물과 같은 정도로 한다.
(정답률: 68%)
  • 고층건물은 일반 건물보다 높이가 훨씬 높기 때문에 수두압이 매우 큽니다. 따라서 급수압을 보통건물과 동일하게 설정하면 배관 파손이나 기구 손상이 발생할 수 있으므로, 감압밸브 설치 등을 통해 적절한 압력으로 조절해야 합니다.
    오답 노트
    고가탱크 설치: 하중 지지를 위한 구조 설계 필요
    팽창 이음: 온도 변화에 따른 배관 신축 대응 필요
    누설방지: 고압 환경에서의 안전성 확보 필요
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99. 급수탱크 부속설비 중에서 압력탱크 부속품에 속하지 않는 것은?

  1. 압력계
  2. 수면계
  3. 안전밸브
  4. 보울탭
(정답률: 46%)
  • 압력탱크의 부속품으로는 탱크 내부의 압력을 확인하는 압력계, 수위를 확인하는 수면계, 과압 방지를 위한 안전밸브 등이 포함됩니다. 보울탭은 압력탱크의 표준 부속품에 해당하지 않습니다.
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100. 최고 사용 압력 P = 76kg/cm2 의 배관에 SPPS- 38을 사용하는 경우 스케줄 번호는 얼마인가? (단, 인장강도는 38kg/mm2이고 안전율은 4이다.)

  1. 25
  2. 68
  3. 80
  4. 102
(정답률: 43%)
  • 배관의 두께 및 스케줄 번호를 결정하기 위해 허용 응력을 기준으로 계산합니다. (단, 문제 조건상 스케줄 번호 80이 정답으로 도출되는 설계 기준 적용)
    ① [기본 공식] $$\sigma_{a} = \frac{S}{f}$$
    ② [숫자 대입] $$\sigma_{a} = \frac{38}{4}$$
    ③ [최종 결과] $$\sigma_{a} = 9.5$$ kg/mm² (이 허용 응력을 바탕으로 계산 시 스케줄 번호 80 선정)
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