공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2013-03-10)

공조냉동기계기사(구)
(2013-03-10 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 기체가 0.3 MPa로 일정한 압력 하에 8m3에서 4m3까지 마찰 없이 압축되면서 동시에 500 kJ의 열을 외부에 방출하였다면, 내부에너지(kJ)의 변화는 얼마나 되겠는가?

  1. 약 700
  2. 약 1700
  3. 약 1200
  4. 약 1300
(정답률: 57%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 내부에너지 변화량은 시스템에 가해진 열량에서 외부로 한 일을 뺀 값과 같습니다. 압축 과정이므로 일의 부호를 주의하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = Q - W = Q - P(V_2 - V_1)$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = -500 - 300(4 - 8)$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 700$$
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2. 어떤 가스의 비내부에너지 u(kJ/kg), 온도 t(℃), 압력 P(kPa), 비체적 v(m3/kg) 사이에는 다음의 관계식이 성립한다. 이 가스의 정압비열은 얼마 정도이겠는가?

  1. 0.84 kJ/kg℃
  2. 0.68 kJ/kg℃
  3. 0.50 kJ/kg℃
  4. 0.28 kJ/kg℃
(정답률: 60%)
  • 정압비열 $C_p$는 엔탈피 $h = u + Pv$를 온도 $t$로 미분하여 구할 수 있습니다.
    주어진 식: $$u = 0.28t + 532$$, $$Pv = 0.560(t + 380)$$
    ① [기본 공식] $$C_p = \frac{du}{dt} + \frac{d(Pv)}{dt}$$
    ② [숫자 대입] $$C_p = 0.28 + 0.560$$
    ③ [최종 결과] $$C_p = 0.84$$ kJ/kg℃
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3. 잘 단열된 노즐에서 공기가 0.45 MPa에서 0.15 MPa로 팽창한다. 노즐 입구에서 공기의 속도는 50 m/s, 온도는 150℃이며 출구에서의 온도는 45℃이다. 출구에서의 공기 속도는? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 1.0035 kJ/kgㆍK, 0.7165 kJ/kgㆍK 이다.)

  1. 약 350 m/s
  2. 약 363 m/s
  3. 약 445 m/s
  4. 약 462 m/s
(정답률: 46%)
  • 단열 노즐에서의 에너지 보존 법칙에 따라, 공기의 엔탈피 변화량은 운동 에너지의 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$V_2 = \sqrt{2 \times C_p \times (T_1 - T_2) + V_1^2}$$
    ② [숫자 대입] $$V_2 = \sqrt{2 \times 1003.5 \times (150 - 45) + 50^2}$$
    ③ [최종 결과] $$V_2 = 462 \text{ m/s}$$
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4. 다음 사항은 기계열역학에서 일과 열(熱)에 대한 설명이다. 이 중 틀린 것은?

  1. 일과 열은 전달되는 에너지이지 열역학적 상태량은 아니다.
  2. 일의 단위는 J(joule)이다.
  3. 일(work)의 크기는 힘과 그 힘이 작용하여 이동한 거리를 곱한 값이다.
  4. 일과 열은 점함수이다.
(정답률: 75%)
  • 일과 열은 시스템의 상태가 변하는 과정에서 출입하는 에너지이므로, 경로에 따라 값이 달라지는 과정함수(경로함수)입니다.
    오답 노트
    일과 열은 점함수이다: 과정함수이므로 틀림
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5. 10 kg의 증기가 온도 50℃, 압력 38 kPa, 체적 7.5 m3일 때 총 내부에너지는 6700 kJ이다. 이와 같은 상태의 증기가 가지고 있는 엔탈피(enthalpy)는 몇 kJ인가?

  1. 1606
  2. 1794
  3. 2305
  4. 6985
(정답률: 65%)
  • 엔탈피는 시스템의 내부에너지와 압력-체적의 곱(유동 일)을 더한 값으로 정의합니다.
    ① $$H = U + PV$$
    ② $$H = 6700 + (38 \times 7.5)$$
    ③ $$H = 6985$$
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6. 227℃의 증기가 500 kJ/kg의 열을 받으면서 가역등온 팽창한다. 이때 증기의 엔트로피 변화는 약 얼마인가?

  1. 1.0 kJ/kgㆍK
  2. 1.5 kJ/kgㆍK
  3. 2.5 kJ/kgㆍK
  4. 2.8 kJ/kgㆍK
(정답률: 68%)
  • 가역등온 과정에서 엔트로피 변화량은 가해진 열량을 절대온도로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta s = \frac{q}{T}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta s = \frac{500}{227 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta s = 1.0$$
    따라서 $1.0$ kJ/kg·K 입니다.
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7. 가역단열펌프에 100 kPa, 50℃의 물이 2 kg/s로 들어가 4 MPa로 압축된다. 이 펌프의 소요 동력은? (단, 50℃에서 포화액체(saturated liquid)의 비체적은 0.001 m3/kg이다.)

  1. 3.9 kW
  2. 4.0 kW
  3. 7.8 kW
  4. 8.0 kW
(정답률: 53%)
  • 가역단열펌프의 소요 동력은 질량 유량, 비체적, 그리고 압력 차이를 이용한 공업일 공식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$W = \dot{m} \times v \times (P_{2} - P_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$W = 2 \times 0.001 \times (4 \times 10^{6} - 100 \times 10^{3})$$
    ③ [최종 결과] $$W = 7800\text{ W} = 7.8\text{ kW}$$
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8. 증기터빈 발전소에서 터빈 입출구의 엔탈피 차이는 130 kJ/kg이고, 터빈에서의 열손실은 10 kJ/kg이었다. 이 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 얼마인가?

  1. 10 kJ/kg
  2. 120 kJ/kg
  3. 130 kJ/kg
  4. 140 kJ/kg
(정답률: 70%)
  • 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 입출구의 엔탈피 차이에서 외부로 손실된 열량을 제외한 순수 에너지 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$W = \Delta H - Q$$
    ② [숫자 대입] $$W = 130 - 10$$
    ③ [최종 결과] $$W = 120$$ kJ/kg
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9. 어떤 냉장고의 소비전력이 200 W이다. 이 냉장고가 부엌으로 배출하는 열이 500 W라면, 이때 냉장고의 성능계수는 얼마인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 0.5
  4. 1.5
(정답률: 68%)
  • 냉장고의 성능계수는 소비전력으로 얻은 냉각효과(배출열에서 소비전력을 뺀 값)의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{Q_{out} - W}{W}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{500 - 200}{200}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 1.5$$
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10. 시스템의 온도가 가열과정에서 10℃에서 30℃로 상승하였다. 이 과정에서 절대온도는 얼마나 상승 하였는가?

  1. 11 K
  2. 20 K
  3. 293 K
  4. 303 K
(정답률: 71%)
  • 섭씨 온도($^{\circ}C$)의 변화량과 절대 온도($K$)의 변화량은 $1:1$로 동일합니다. 따라서 $10^{\circ}C$에서 $30^{\circ}C$로 상승했다면 온도 차이는 $20^{\circ}C$이며, 이는 절대 온도 기준으로 $20\text{ K}$ 상승한 것과 같습니다.
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11. 열펌프의 성능계수를 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 응축 온도를 낮춘다.
  2. 증발 온도를 낮춘다.
  3. 손실 일을 줄인다.
  4. 생성엔트로피를 줄인다.
(정답률: 61%)
  • 열펌프의 성능계수($COP$)는 응축 온도와 증발 온도의 차이가 작을수록 높아집니다. 따라서 증발 온도를 낮추면 온도 차이가 커져 성능계수가 오히려 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    응축 온도를 낮춘다: 온도 차 감소로 성능 향상
    손실 일을 줄인다: 효율 증가로 성능 향상
    생성엔트로피를 줄인다: 가역성에 가까워져 성능 향상
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12. 매시간 20 kg의 연료를 소비하는 100PS인 가솔린 기관의 열효율은 약 얼마인가? (단, 1 PS=750 W이고, 가솔린의 저위발열량은 43470 kJ/kg이다.)

  1. 18%
  2. 22%
  3. 31%
  4. 43%
(정답률: 63%)
  • 기관의 열효율은 공급된 총 열량에 대해 실제 수행한 일의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{W}{Q}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{100 \times 0.75}{\frac{20 \times 43470}{3600}}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.311$$ 즉, 약 $31\%$
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13. 이상기체 1 kg이 가역등온 과정에 따라 P1= 2 kPa, V1=0.1m3로 부터 V2=0.3m3로 변화했을 때 기체가 한 일은 몇 주울(J)인가?

  1. 9540
  2. 2200
  3. 954
  4. 220
(정답률: 62%)
  • 가역등온 과정에서 기체가 한 일은 압력과 체적의 곱에 자연로그(ln) 체적비를 곱하여 계산합니다.
    ① $$W = P_{1}V_{1}\ln\frac{V_{2}}{V_{1}}$$
    ② $$W = 2000 \times 0.1 \times \ln\frac{0.3}{0.1}$$
    ③ $$W = 220$$ J
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14. 공기 10 kg이 압력 200 kPa, 체적 5m3인 상태에서 압력 400 kPa, 온도 300℃인 상태로 변했다면 체적의 변화는? (단, 공기의 기체상수 R=0.287 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 약 +0.6 m3
  2. 약 +0.9 m3
  3. 약 -0.6 m3
  4. 약 -0.9 m3
(정답률: 63%)
  • 이상기체 상태 방정식 $PV = mRT$를 이용하여 나중 체적을 구한 뒤, 처음 체적과의 차이를 계산합니다.
    ① $$V_{2} = \frac{mRT_{2}}{P_{2}}$$
    ② $$V_{2} = \frac{10 \times 0.287 \times (300 + 273.15)}{400}$$
    ③ $$\Delta V = 4.1 - 5 = -0.9$$ m$^{3}$
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15. 이상기체의 가역단열 변화에서는 압력 P, 체적 V, 절대온도 T 사이에 어떤 관계가 성립 하는가? (단, 비열비 k=Cp/Cv이다.)

  1. PV=일정
  2. PVk-1=일정
  3. PTk=일정
  4. TVk-1=일정
(정답률: 56%)
  • 이상기체의 가역단열 변화(단열 과정)에서 압력, 체적, 온도의 관계식은 $PV^{k} = \text{constant}$이며, 이를 온도와 체적의 관계로 나타내면 $TV^{k-1} = \text{constant}$가 성립합니다.
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16. 증기동력 사이클에 대한 다음의 언급 중 옳은 것은?

  1. 이상적인 보일러에서는 등온 가열 과정이 진행된다.
  2. 재열 사이클은 주로 사이클 효율을 낮추기 위해 적용 한다.
  3. 터빈의 토출 압력을 낮추면 사이클 효율도 낮아진다.
  4. 최고 압력을 높이면 사이클 효율이 높아진다.
(정답률: 44%)
  • 랭킨 사이클에서 최고 압력을 높이면 평균 가열 온도가 상승하여 사이클의 열효율이 증가합니다.
    오답 노트
    이상적인 보일러: 등압 가열 과정임
    재열 사이클: 효율을 높이기 위해 적용함
    터빈 토출 압력: 낮출수록 효율이 높아짐
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17. 압력 5 kPa, 체적이 0.3 m3인 기체가 일정한 압력 하에서 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. -1000 J
(정답률: 68%)
  • 정압 과정에서 기체가 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① $$W = P(V_{2} - V_{1})$$
    ② $$W = 5000(0.2 - 0.3)$$
    ③ $$W = -500$$ J
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18. 다음 그림은 오토사이클의 P-V 선도 이다. 그림에서 3-4가 나타내는 과정은?

  1. 단열 압축과정
  2. 단열 팽창과정
  3. 정적 가열과정
  4. 정적 방열과정
(정답률: 69%)
  • 오토사이클의 P-V 선도에서 각 과정의 특징을 분석합니다.
    3-4 과정은 고온 고압의 가스가 피스톤을 밀어내며 부피가 증가하고 압력이 낮아지는 단열 팽창과정입니다.

    오답 노트
    단열 압축과정: 1-2 과정
    정적 가열과정: 2-3 과정
    정적 방열과정: 4-1 과정
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19. 공기표준 Carnot 열기관 사이클에서 최저 온도는 280K이고, 열효율은 60%이다. 압축전 압력과 열을 방출한 후 압력은 100 kPa이다. 열을 공급하기 전의 온도와 압력은? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 700 K, 2470 kPa
  2. 700 K, 2200 kPa
  3. 600 K, 2470 kPa
  4. 600 K, 2200 kPa
(정답률: 60%)
  • 카르노 사이클의 효율 공식으로 고온부 온도를 구하고, 단열 과정의 관계식으로 압력을 계산합니다.
    온도 계산:
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{T_L}{T_H}$$
    ② [숫자 대입] $$0.6 = 1 - \frac{280}{T_H}$$
    ③ [최종 결과] $$T_H = 700$$ K
    압력 계산:
    ① [기본 공식] $$\frac{T_H}{T_L} = (\frac{P_H}{P_L})^{\frac{k-1}{k}}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{700}{280} = (\frac{P_H}{100})^{\frac{0.4}{1.4}}$$
    ③ [최종 결과] $$P_H = 2470$$ kPa
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20. 400 K의 물 1.0 kg/s와 350 K의 물 0.5 kg/s가 정상과정으로 혼합되어 나온다. 이 과정 중에 300 kJ/s의 열손실이 있다. 출구에서 물의 온도는 약 얼마인가? (단,물의 비열은 4.18 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 369.2 K
  2. 350.1 K
  3. 335.5 K
  4. 320.3 K
(정답률: 54%)
  • 에너지 평형 방정식(입력 에너지 = 출력 에너지 + 손실)을 사용하여 혼합 후의 최종 온도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$\dot{m}_1 C_p T_1 + \dot{m}_2 C_p T_2 = (\dot{m}_1 + \dot{m}_2) C_p T_3 + \dot{Q}_{loss}$$
    ② [숫자 대입] $$(1.0 \times 4.18 \times 400) + (0.5 \times 4.18 \times 350) = (1.0 + 0.5) \times 4.18 \times T_3 + 300$$
    ③ [최종 결과] $$T_3 = 335.5$$ K
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2과목: 냉동공학

21. 팽창밸브 중에서 과열도를 검출하여 냉매유량을 제어하는 것은?

  1. 정압식 자동팽창밸브
  2. 수동팽창밸브
  3. 온도식 자동팽창밸브
  4. 모세관
(정답률: 81%)
  • 온도식 자동팽창밸브는 증발기 출구의 온도(과열도)를 감지하여 냉매의 유량을 자동으로 조절하는 밸브입니다.
    오답 노트
    정압식 자동팽창밸브: 증발 압력을 일정하게 유지함
    수동팽창밸브: 사람이 직접 조절함
    모세관: 고정 오리피스로 유량 조절 기능 없음
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22. 냉동장치의 고압부에 대한 안전장치가 아닌 것은?

  1. 안전밸브
  2. 고압압력스위치
  3. 가용전
  4. 방폭문
(정답률: 76%)
  • 냉동장치의 고압부 안전장치는 과도한 압력 상승을 방지하기 위해 안전밸브, 고압압력스위치, 가용전 등을 설치합니다. 방폭문은 가스 폭발 시 압력을 외부로 방출하여 피해를 줄이는 건축/설비적 안전장치이며, 냉동 사이클의 고압부 압력 제어 장치가 아닙니다.
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23. 수냉식 응축기와 공랭식 응축기의 구조와 전열특성상 초기 설치비용 및 유지보수 관점에 따른 경제성을 비교한 것 중에서 옳지 않은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 공랭식 응축기의 경우 수냉식에 비하여 일반적으로 큰 압축기가 사용되므로 전력비용이 커진다.
  2. 저렴한 용수가 공급되는 곳에서는 수냉식 응축기가 관리 유지비용면에서 유리하다.
  3. 경제성 비교에서는 수냉식이나 공랭식 응축기 모두 관내부 또는 외벽 핀 사이의 오염물질 제거 들에 소요되는 제반 비용을 고려할 필요가 없다.
  4. 냉각탑 설치가 필요한 경우는 초기비용과 운전비가 추가되므로 경제성 분석을 할 필요가 있다.
(정답률: 73%)
  • 응축기의 경제성을 분석할 때는 초기 설치비뿐만 아니라 운전 중 발생하는 유지보수 비용을 반드시 고려해야 합니다. 특히 관 내부의 스케일 제거(수냉식)나 핀 사이의 먼지 제거(공랭식) 등 오염물질 제거 비용은 유지관리비의 핵심 요소입니다.
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24. 다음 그림에서와 같이 어떤 사이클에서 응축온도만 변화하였을 때 틀린 것은? (단, 사이클A : (A - B - C - D - A)
사이클B : (A - B' - C' - D' - A)
사이클C : (A - B'' - C'' - D'' - A)이다.)

  1. 압축비 : 사이클C＞사이클B＞사이클A
  2. 압축일량 : 사이클C＞사이클B＞사이클A
  3. 냉동효과 : 사이클C＞사이클B＞사이클A
  4. 성적계수 : 사이클C＜사이클B＜사이클A
(정답률: 77%)
  • 응축온도가 상승하면 응축압력이 높아져 압축비와 압축일량이 증가하고, 성적계수는 감소합니다. 하지만 냉동효과는 증발온도와 흡입 상태에 의해 결정되므로 응축온도 변화만으로는 사이클C, B, A 순으로 커지지 않으며 일정하거나 거의 변화가 없습니다.
    오답 노트
    압축비/압축일량: 응축온도가 높을수록(C > B > A) 증가하므로 옳은 설명임
    성적계수: 응축온도가 높을수록 감소(C < B < A)하므로 옳은 설명임
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25. 다음 그림의 사이클과 같이 운전되고 있는 R-22 냉동장치가 있다. 이때 압축기의 압축효율 80%, 기계효율 85%로 운전된다고 하면 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 3.2
  2. 3.4
  3. 3.6
  4. 3.8
(정답률: 70%)
  • 냉동장치의 성적계수(COP)는 냉동효과를 압축기 소요 동력으로 나누어 계산합니다. 이때 압축기의 압축효율과 기계효율을 모두 고려하여 실제 일량을 산출해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{h_1 - h_4}{\frac{h_2 - h_1}{\eta_{ad} \times \eta_{m}}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{151 - 114}{\frac{158 - 151}{0.80 \times 0.85}}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.6$$
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26. 압축기의 체적효율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 톱 클리어런스(top clearance)가 작을수록 체적효율은 작다.
  2. 같은 흡입압력, 같은 증기 과열도에서 압축비가 클수록 체적효율은 작다.
  3. 피스톤 링(piston ring) 및 흡입 변의 시트(sheet)에서 누설이 작을수록 체적효율이 작다.
  4. 흡입증기의 밀도가 클수록 체적효율은 크다.
(정답률: 57%)
  • 압축기의 체적효율은 압축비가 커질수록, 톱 클리어런스가 클수록 감소하는 특성을 가집니다. 따라서 같은 흡입압력, 같은 증기 과열도에서 압축비가 클수록 체적효율은 작아지는 것이 옳습니다.
    오답 노트
    톱 클리어런스가 작을수록: 체적효율은 증가함
    누설이 작을수록: 체적효율은 증가함
    흡입증기의 밀도가 클수록: 체적효율은 증가함
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27. 암모니아 냉매를 사용하고 있는 과일 보관용 냉장창고에서 암모니아가 누설되었을 때 보관 물품의 손상을 방지하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. SO2로 중화시킨다.
  2. CO2로 중화시킨다.
  3. 환기시킨다.
  4. 물로 씻는다.
(정답률: 70%)
  • 암모니아는 알칼리성 가스이므로 산성 가스인 $\text{CO}_2$ 등으로 중화하거나 물로 씻어내야 합니다. $\text{SO}_2$는 독성이 강하고 반응성이 위험하여 중화 방법으로 적절하지 않습니다.
    오답 노트 $\text{CO}_2$로 중화시킨다: 산성 가스를 이용한 적절한 중화 방법임
    환기시킨다: 누설 가스 농도를 낮추는 기본 방법임
    물로 씻는다: 암모니아의 높은 용해도를 이용한 제거 방법임
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28. 냉동장치에서 압력용기의 안전장치로 사용되는 가용전 및 파열판에서 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 파열판의 파열압력은 내압시험 압력이상의 압력으로 한다.
  2. 응축기에 부착하는 가용전의 용융온도는 보통 75℃ 이하로 한다.
  3. 안전밸브와 파열판을 부착한 경우 파열판의 파열압력은 안전밸브의 작동 압력이상으로 해도 좋다.
  4. 파열판은 터보 냉동기에 주로 사용된다.
(정답률: 51%)
  • 파열판의 파열압력은 안전을 위해 내압시험 압력보다 낮게 설정해야 합니다.
    오답 노트
    파열판의 파열압력은 내압시험 압력이상의 압력으로 한다: 내압시험 압력의 0.8배 이하로 설정해야 함
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29. 압축 냉동 사이클에서 응축온도가 일정할 때 증발온도가 낮아지면 일어나는 현상 중 틀린 것은?

  1. 압축일의 열당량 증가
  2. 압축기 토출가스 온도 상승
  3. 성적계수 감소
  4. 냉매순환량 증가
(정답률: 66%)
  • 응축온도가 일정할 때 증발온도가 낮아지면 압축비가 증가하여 압축일이 늘어나고 성적계수는 감소하며, 냉동효과가 줄어들어 동일 냉동능력 대비 냉매순환량은 오히려 증가하게 됩니다. 하지만 일반적인 사이클 특성상 냉동효과 감소로 인해 효율이 떨어지는 것이 핵심이며, 냉매순환량 증가는 정답 보기에 따라 상대적 해석이 필요하나 여기서는 틀린 현상으로 정의됩니다.
    오답 노트
    압축일의 열당량 증가: 압축비 증가로 인해 발생
    압축기 토출가스 온도 상승: 압축비 증가로 인해 발생
    성적계수 감소: 압축일 증가 및 냉동효과 감소로 인해 발생
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30. 유량 100L/min의 물을 15℃에서 5℃로 냉각하는 수 냉각기가 있다. 이 냉동장치의 냉동효과(냉매단위 질량당)가 40 kcal/kg일 경우 냉매 순환량은 얼마인가?

  1. 25 kg/h
  2. 1000 kg/h
  3. 1500 kg/h
  4. 500 kg/h
(정답률: 65%)
  • 냉각 대상인 물이 잃은 열량과 냉매가 흡수한 열량이 같다는 에너지 평형 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$G = \frac{m \times C \times \Delta t}{q}$$
    ② [숫자 대입] $$G = \frac{100 \times 60 \times 1 \times (15 - 5)}{40}$$
    ③ [최종 결과] $$G = 1500 \text{ kg/h}$$
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31. 스크류 압축기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 흡입밸브와 피스톤을 사용하지 않아 장시간의 연속운전이 가능하다.
  2. 압축기의 행정은 흡입, 압축, 토출행정의 3행정이다.
  3. 회전수가 3500rpm 정도의 고속회전임에도 소음이 적으며, 유지보수에 특별한 기술이 없어도 된다.
  4. 10~100%의 무단계 용량제어가 가능하다.
(정답률: 70%)
  • 스크류 압축기는 고속 회전체이므로 정밀한 가공과 조립이 필요하며, 유지보수 시 전문적인 기술과 주의가 반드시 필요합니다.
    오답 노트
    흡입밸브와 피스톤을 사용하지 않아 장시간의 연속운전이 가능하다: 스크류 방식의 특징임
    압축기의 행정은 흡입, 압축, 토출행정의 3행정이다: 스크류 압축의 기본 과정임
    10~100%의 무단계 용량제어가 가능하다: 슬라이드 밸브 등을 통해 가능함
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32. 프레온 냉매의 경우 흡입배관에 이중 입상관을 설치하는 목적으로 적합한 것은?

  1. 오일의 회수를 용이하게 하기 위하여
  2. 흡입가스의 과열을 방지하기 위하여
  3. 냉매액의 흡입을 방지하기 위하여
  4. 흡입관에서의 압력강하를 줄이기 위하여
(정답률: 75%)
  • 프레온 냉매는 오일과의 혼합성이 낮아 오일 회수가 어렵습니다. 이중 입상관을 설치하면 가스 속도를 높여 배관 내의 오일을 압축기로 원활하게 밀어 올릴 수 있어 오일 회수가 용이해집니다.
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33. 일반적으로 사용되고 있는 제상방법이라고 할 수 없는 것은?

  1. 핫 가스에 의한 방법
  2. 전기가열기에 의한 방법
  3. 운전 정지에 의한 방법
  4. 액 냉매 분사에 의한 방법
(정답률: 55%)
  • 제상은 증발기에 맺힌 성에를 제거하는 과정으로, 열을 가하거나(핫가스, 전기가열기) 운전을 정지하여 자연 해동시키는 방법을 사용합니다. 액 냉매 분사는 오히려 온도를 낮추어 성에를 형성시키므로 제상 방법으로 사용할 수 없습니다.
    오답 노트
    핫 가스에 의한 방법, 전기가열기에 의한 방법, 운전 정지에 의한 방법: 모두 유효한 제상 방식임
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34. 응축기에서 두께 3mm의 냉각관에 두께 0.1mm의 물때와 0.02mm의 유막이 있다. 열전도도는 냉각관 40kcal/mh℃, 물때 0.8kcal/mh℃, 유막 0.1kcal/mh℃이고 열전달율은 냉매측 2500kcal/m2h℃, 냉각수축 1500kcal/m2h℃일 때 열통과율은 약 얼마인가?

  1. 681.8kcal/m2h℃
  2. 618.7kcal/m2h℃
  3. 714.7kcal/m2h℃
  4. 741.8kcal/m2h℃
(정답률: 59%)
  • 열통과율은 냉매측 열전달 저항, 관 및 오염층의 열전도 저항, 냉각수측 열전달 저항의 총합의 역수로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_{1}} + \frac{L_{1}}{\lambda_{1}} + \frac{L_{2}}{\lambda_{2}} + \frac{L_{3}}{\lambda_{3}} + \frac{1}{\alpha_{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{1}{K} = \frac{1}{2500} + \frac{3}{40} + \frac{0.1}{0.8} + \frac{0.02}{0.1} + \frac{1}{1500}$$
    ③ [최종 결과]
    $$K = 681.8$$
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35. 압축기 과열의 원인으로 가장 적합한 것은?

  1. 냉각수 과대
  2. 수온저하
  3. 냉매 과충전
  4. 압축기 흡입밸브 누설
(정답률: 60%)
  • 압축기 흡입밸브가 누설되면 토출되었던 고온·고압의 가스가 다시 흡입측으로 역류하여 압축기 내부의 온도를 상승시키므로 과열의 원인이 됩니다.
    오답 노트
    냉각수 과대, 수온저하: 냉각 성능이 향상되어 온도가 낮아짐
    냉매 과충전: 액압축의 위험은 있으나 직접적인 과열 원인과는 거리가 멂
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36. 냉각수 입구 온도가 32℃, 출구온도가 37℃, 냉각수량이 100L/min인 수냉식 응축기가 있다. 압축기에 사용되는 동력이 8kW이라면 이 장치의 냉동능력은 약 몇 냉동톤 인가?

  1. 7 RT
  2. 8 RT
  3. 9 RT
  4. 10 RT
(정답률: 50%)
  • 응축기에서 방출하는 총 열량은 냉동능력과 압축기 동력의 합과 같습니다. 따라서 총 방열량에서 압축기 동력을 뺀 값이 냉동능력이 됩니다.
    ① [기본 공식] $$Q_{cap} = (m \times C \times \Delta T) - P$$
    ② [숫자 대입] $$Q_{cap} = (100 \times 60 \times 1 \times 5) - (8 \times 860) = 23120\text{ kcal/h}$$
    ③ [최종 결과] $$23120 / 3320 = 6.96 \approx 7\text{ RT}$$
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37. 냉매와 브라인에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 프레온 냉매에서 동부착 현상은 수소원자가 적을수록 크다.
  2. 유기브라인은 무기브라인에 비해 금속을 부식시키는 경향이 적다.
  3. 염화칼슘 브라인에 의한 부식을 방지하기 위해 방식제를 첨가한다.
  4. 프레온 냉매와 냉동기유의 용해 정도는 온도가 낮을수록 많아진다.
(정답률: 49%)
  • 프레온 냉매의 동부착 현상은 분자 내의 수소 원자가 많을수록 더 크게 나타납니다.
    오답 노트
    프레온 냉매에서 동부착 현상은 수소원자가 적을수록 크다: 수소 원자가 많을수록 큼
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38. 응축기에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 횡형 셀앤튜브식 응축기의 관내 수속은 5m/s가 적당하다.
  2. 공냉식 응축기는 기온의 변동에 따라 응축능력이 변하지 않는다.
  3. 입형 셀 튜브식 응축기는 운전 중에 냉각관의 청소를 할 수 있다.
  4. 주로 물의 감열로서 냉각하는 것이 증발식 응축기이다.
(정답률: 77%)
  • 입형 셀 튜브식 응축기는 구조적으로 운전 중에도 냉각관의 청소가 가능하여 유지보수가 용이한 것이 특징입니다.
    오답 노트
    횡형 셀앤튜브식 응축기의 관내 수속은 5m/s가 적당하다: 통상 1~2m/s가 적당함
    공냉식 응축기는 기온의 변동에 따라 응축능력이 변하지 않는다: 외기 온도에 직접적인 영향을 받음
    주로 물의 감열로서 냉각하는 것이 증발식 응축기이다: 물의 증발 잠열을 이용함
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39. 냉장고 방열재의 두께가 200mm이었는데, 냉동효과를 좋게하기 위해서 300mm로 보강시켰다. 이 경우 열손실은 약 몇 % 감소하는가? (단, 외기가 외벽면과의 사이에 열전달율은 20kcal/m2h℃, 창고내 공기와 내벽면과의 사이에 열전달율은 10kcal/m2h℃, 방열재의 열전도율은 0.035kcal/mh℃ 이다.)

  1. 30
  2. 33
  3. 38
  4. 40
(정답률: 54%)
  • 열손실은 전체 열저항에 반비례합니다. 두께 변화에 따른 열저항의 변화를 통해 열손실 감소율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$R = \frac{1}{h_{out}} + \frac{L}{k} + \frac{1}{h_{in}}$$
    ② [숫자 대입] $$R_{200} = \frac{1}{20} + \frac{0.2}{0.035} + \frac{1}{10} = 5.864$$, $$R_{300} = \frac{1}{20} + \frac{0.3}{0.035} + \frac{1}{10} = 8.721$$
    ③ [최종 결과] $$1 - \frac{5.864}{8.721} = 0.3276 \approx 33\%$$
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40. 스테판-볼쯔만(Stetan-Boltzmann)의 법칙과 관계있는 열이동 현상은 무엇인가?

  1. 열전도
  2. 열대류
  3. 열복사
  4. 열통과
(정답률: 81%)
  • 스테판-볼쯔만 법칙은 모든 물체가 온도가 높을수록 전자기파의 형태로 에너지를 방출한다는 법칙으로, 매질 없이 직접 전달되는 열복사 현상을 설명하는 핵심 원리입니다.
    오답 노트
    열전도: 고체 내부의 직접 접촉을 통한 열전달
    열대류: 액체나 기체의 이동을 통한 열전달
    열통과: 전도, 대류, 복사가 복합적으로 일어나는 전체 과정
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3과목: 공기조화

41. 200kVA 변압기 5대를 수용할 수 있는 건물 변전실이 있다. 변압기 최대 시의 효율을 98%로 하고, 전력이 피크일 때의 전건물의 변압기 역률은 94%라면, 이때의 변압기 발열량은 얼마인가?

  1. 67680 kJ/h
  2. 211720 kJ/h
  3. 216040 kJ/h
  4. 331730 kJ/h
(정답률: 32%)
  • 변압기에서 손실된 에너지는 모두 열로 방출됩니다. 따라서 전체 변압기 용량에 역률과 효율 손실률을 곱하여 시간당 발열량을 계산합니다.
    ① $$Q = P \times pf \times (1 - \eta) \times t$$
    ② $$Q = (200 \times 5) \times 0.94 \times (1 - 0.98) \times 3600$$
    ③ $$Q = 67680$$ kJ/h
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42. 어떤 공기조화 장치에 있어서, 실내로부터 환기의 일부를 외기와 혼합한 후 냉각코일을 통과시키고, 이 냉각코일출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환시키는 장치의 흐름도는 어느 것인가?

(정답률: 78%)
  • 에서 제시한 흐름은 [환기 일부 + 외기] $\rightarrow$ [냉각코일] $\rightarrow$ [나머지 환기와 혼합] $\rightarrow$ [송풍기] 순으로 구성되어야 하므로, 해당 경로를 정확히 나타낸 가 정답입니다.
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43. 보일러에서 급수내관(feed water injection pipe)을 설치하는 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 보일러수 역류방지
  2. 슬러지 생성방지
  3. 부동팽창 방지
  4. 과열 방지
(정답률: 60%)
  • 보일러의 급수내관은 급수를 보일러 내부로 직접 공급하여 급격한 온도 변화로 인한 부동팽창을 방지하기 위해 설치합니다.
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44. 다음 난방식의 표준방열량에 대한 것으로 옳은 것은?

  1. 증기난방 : 450 kcal/m2ㆍh
  2. 온수난방 : 650 kcal/m2ㆍh
  3. 복사난방 : 860 kcal/m2ㆍh
  4. 온풍난방 : 표준발열량이 없다.
(정답률: 73%)
  • 표준방열량은 방열기 표면적 $1\text{m}^2$당 1시간 동안 방출하는 열량을 의미하며, 온풍난방과 복사난방은 별도의 방열기가 없으므로 표준방열량이 존재하지 않습니다.
    오답 노트
    증기난방: $650\text{kcal}/\text{m}^2\cdot\text{h}$ 온수난방: $450\text{kcal}/\text{m}^2\cdot\text{h}$
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45. 열교환기의 입구측 공기 및 물의 온도가 각각 30℃, 10℃ 출구측 공기 및 물의 온도가 각각 15℃, 13℃일 때, 대향류의 대수평균 온도차(LMTD)는 약 얼마인가?

  1. 6.8℃
  2. 7.8℃
  3. 8.8℃
  4. 9.8℃
(정답률: 52%)
  • 대향류 열교환기에서 양 끝단의 온도차를 이용하여 대수평균 온도차(LMTD)를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$LMTD = \frac{\Delta T_{1} - \Delta T_{2}}{\ln(\frac{\Delta T_{1}}{\Delta T_{2}})}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta T_{1} = 30 - 13 = 17, \Delta T_{2} = 15 - 10 = 5$$
    $$LMTD = \frac{17 - 5}{\ln(\frac{17}{5})}$$
    ③ [최종 결과] $$LMTD = 9.81$$
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46. 아네모스탯(anemostat)형 취출구에서 유인비의 정의로 옳은 것은? (단, 취출구로부터 공급된 조화공기를 1차 공기(PA), 실내공기가 유인되어 1차공기와 혼합한 공기를 2차 공기(SA), 1차와 2차 공기를 모두 합한 것을 전공기(TA)라 한다.)

(정답률: 65%)
  • 아네모스탯형 취출구에서 유인비는 공급된 1차 공기량에 대해 전체 공기량이 얼마나 되는지를 나타내는 비율입니다.
    $$\frac{TA}{PA}$$
    따라서 정답은 입니다.
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47. 주철제 보일러의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 섹션을 분할하여 반입하므로 현장설치의 제한이 적다.
  2. 강제 보일러보다 내식성이 우수하며 수명이 길다.
  3. 강제 보일러보다 급격한 온도변화에 강하여 고온ㆍ고압의 대용량으로 사용된다.
  4. 섹션을 증가시켜 간단하게 출력을 증가시킬 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 주철제 보일러는 강제 보일러에 비해 열전도율이 낮고 취성이 있어 급격한 온도 변화에 약하며, 고온·고압의 대용량 보일러로는 부적합합니다.
    오답 노트
    섹션 분할 반입: 현장 설치 용이함 맞음
    내식성: 강제보다 우수하고 수명이 김 맞음
    출력 증가: 섹션 추가로 간단히 가능함 맞음
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48. 에어워셔에 대한 내용으로 옳지 않은 것은?

  1. 세정실(Spray chamber)은 엘리미네이터 뒤에 있어 공기를 세정한다.
  2. 분무노즐(Spray nozzle)은 스탠드파이프에 부착되어 스프에이 헤더에 연결된다.
  3. 플러딩 노즐(Flooding nozzle)은 먼지를 세정한다.
  4. 다공판 또는 루버(Louver)는 기류를 정류해서 세정실내를 통과시키기 위한 것이다.
(정답률: 75%)
  • 에어워셔의 구조상 세정실은 공기를 세정하는 곳이며, 세정된 공기에서 수분을 제거하는 엘리미네이터보다 앞에 위치해야 합니다.
    오답 노트
    분무노즐: 스탠드파이프 부착 및 헤더 연결 맞음
    플러딩 노즐: 먼지 세정 기능 맞음
    다공판/루버: 기류 정류 및 통과 목적 맞음
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49. 공기의 온도에 따른 밀도 특성을 이용한 방식으로 실내보다 낮은 온도의 신성공기를 해당구역에 공급함으로서 오염물질을 대류효과에 의해 실내 상부에 설치된 배기구를 통해 배출시켜 환기 목적을 달성하는 방식은?

  1. 기계식 환기법
  2. 전반 환기법
  3. 치환 환기법
  4. 국소 환기법
(정답률: 74%)
  • 실내보다 온도가 낮은 신선 공기를 공급하여 밀도 차이에 의한 대류 현상을 이용해 오염물질을 상부로 밀어 올려 배출하는 방식은 치환 환기법의 핵심 원리입니다.
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50. 송풍량 600m3/min을 공급하여 다음의 공기선도와 같이 난방하는 실의 가습열량(Kcal/h)은 약 얼마인가? (단, 공기의 비중은 1.2kg/m3, 비열은 0.24Kcal/kg℃ 이다.)

  1. 31100
  2. 86400
  3. 129600
  4. 172800
(정답률: 51%)
  • 가습열량은 공기의 질량 유량과 절대습도 차이에 따른 잠열 변화로 계산하며, 주어진 이미지 의 상태점 데이터를 활용합니다.
    ① $$Q = \rho \times V \times 60 \times \Delta h$$
    ② $$Q = 1.2 \times 600 \times 60 \times (13 - 10)$$
    ③ $$Q = 129600$$
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51. 원심송풍기 번호가 No2일 때 회전날개(깃)의 직경(mm)은 얼마인가?

  1. 150
  2. 200
  3. 250
  4. 300
(정답률: 61%)
  • 원심송풍기의 번호에 따른 회전날개 직경 산출 공식을 적용합니다.
    ① $$D = N \times 150$$
    ② $$D = 2 \times 150$$
    ③ $$D = 300$$
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52. 정압의 상승분을 다음 구간 덕트의 압력손실에 이용하도록 한 덕트 설계법으로 옳은 것은?

  1. 정압법
  2. 등속법
  3. 등온법
  4. 정압 재취득법
(정답률: 77%)
  • 덕트 내에서 정압의 상승분을 이용하여 이후 구간의 압력 손실을 보충하도록 설계하는 방식은 정압 재취득법입니다.
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53. 건구온도 30℃, 절대습도 0.017 kg/kg 인 습공기 1kg의 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가?

  1. 33
  2. 50
  3. 60
  4. 74
(정답률: 36%)
  • 습공기의 엔탈피는 건공기의 현열과 수증기의 엔탈피 합으로 계산합니다.
    ① $$h = 0.24t + x(0.44t + 597.3)$$
    ② $$h = 0.24 \times 30 + 0.017(0.44 \times 30 + 597.3)$$
    ③ $$h = 74$$
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54. 다음 중 열회수 방식에 속하지 않는 것은?

  1. 직접이용 방식
  2. 전열교환기 방식
  3. VAV공조기 방식
  4. 승온이용 방식
(정답률: 64%)
  • VAV공조기 방식은 실내 부하 변동에 따라 송풍량을 조절하는 가변풍량 방식이며, 열을 회수하는 장치가 아닙니다.
    오답 노트
    직접이용 방식, 전열교환기 방식, 승온이용 방식: 배기되는 공기의 열에너지를 회수하여 재사용하는 열회수 방식에 해당함
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55. 매시 1500m3의 공기(건구온도 12℃, 상대습도 60%)를 20℃까지 가열하는데 필요로 하는 열량은 약 얼마인가? (단, 처음 공기의 비체적은 v=0.815m3/kg, 가열 전후의 엔탈피 h1=6.0kcal/kg, h2=8.0kcal/kg 이다.)

  1. 25767 kcal/h
  2. 4890 kcal/h
  3. 3680 kcal/h
  4. 24000 kcal/h
(정답률: 55%)
  • 공기의 질량 유량을 먼저 구한 뒤, 가열 전후의 엔탈피 차이를 이용하여 필요한 총 열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$G = \frac{Q}{v}$$
    $$Q = G \times (h_{2} - h_{1})$$
    ② [숫자 대입]
    $$G = \frac{1500}{0.815} = 1840.5$$
    $$Q = 1840.5 \times (8.0 - 6.0)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 3681$$
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56. 습공기를 노점온도까지 냉각시킬 때 변하지 않는 것은?

  1. 엔탈피
  2. 상대습도
  3. 비체적
  4. 수증기 분압
(정답률: 55%)
  • 습공기를 노점온도까지 냉각시키는 과정은 수증기량이 변하지 않는 가열/냉각 과정이므로, 공기 중 수증기의 부분 압력인 수증기 분압은 일정하게 유지됩니다.
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57. 팬 코일 유닛방식은 배관방식에 따라 2관식, 3관식, 4관식이 있다. 아래의 설명 중 적당치 못한 것은?

  1. 4관식은 냉수배관, 온수배관을 설치하여 각 계통마다 동시에 냉난방을 자유롭게 할 수 있다.
  2. 4관식 중 2코일식은 냉온수간의 밸런스 문제가 복잡하고 열손실이 많다.
  3. 3관식은 환수관에서 냉수와 온수가 혼합되므로 열손실이 생긴다.
  4. 환경 제어성능이나 열손실 면에서 4관식이 가장 좋으나 설비비나 설치면적이 큰 것이 단점이다.
(정답률: 64%)
  • 4관식 중 2코일식은 냉수와 온수 코일이 각각 독립적으로 설치되어 있어 냉온수 간의 밸런스 문제가 단순하며 열손실이 적은 효율적인 방식입니다.
    오답 노트
    4관식 냉수/온수배관 설치: 각 계통이 독립되어 동시 냉난방 가능함
    3관식 환수관 혼합: 냉수와 온수가 섞여 열손실이 발생하는 것이 맞음
    4관식 제어성능: 제어성과 열손실 면에서 가장 우수하나 비용과 면적이 많이 듦
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58. 다음 중 중앙식 공기조화 방식이 아닌 것은?

  1. 유인유닛 방식
  2. 팬코일 유닛방식
  3. 변풍량 단일덕트 방식
  4. 패키지 유닛방식
(정답률: 60%)
  • 패키지 유닛방식은 공조기가 각 실이나 구역에 개별적으로 설치되는 개별공조방식입니다.
    오답 노트
    유인유닛 방식, 팬코일 유닛방식, 변풍량 단일덕트 방식: 중앙에서 공기를 처리하여 송풍하는 중앙식 공조방식에 해당함
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59. 증기난방 방식을 분류한 것으로 잘못된 것은?

  1. 증기온도에 따른 분류
  2. 배관방법에 따른 분류
  3. 증기압력에 따른 분류
  4. 응축수 환수법에 따른 분류
(정답률: 49%)
  • 증기난방 방식은 일반적으로 증기압력, 배관방법, 응축수 환수법에 따라 분류하며, 증기온도에 따른 분류는 일반적인 분류 체계에 해당하지 않습니다.
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60. 다음 중 예상온열감(PW)의 일반적인 열적 쾌적범위에 속하는 것은?

  1. -0.2＜PMV＜+0.2
  2. -0.3＜PMV＜+0.3
  3. -0.4＜PMV＜+0.4
  4. -0.5＜PMV＜+0.5
(정답률: 61%)
  • 예상온열감(PMV)의 일반적인 열적 쾌적범위는 $-0.5 < PMV < +0.5$ 범위로 정의됩니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 60[Hz], 4극, 슬립 6%인 유도전동기를 어느 공장에서 운전하고자 할 때 예상되는 회전수는 약 몇 [rpm] 인가?

  1. 1300
  2. 1400
  3. 1700
  4. 1800
(정답률: 65%)
  • 유도전동기의 동기속도를 먼저 구한 후, 슬립을 적용하여 실제 회전속도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$N = N_s \times (1 - s) = \frac{120 f}{P} \times (1 - s)$$
    ② [숫자 대입] $$N = \frac{120 \times 60}{4} \times (1 - 0.06)$$
    ③ [최종 결과] $$N = 1692$$
    약 $1700$ rpm 입니다.
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62. 처음에 충전되지 않은 커패시터에 그림과 같은 전류파형이 가해질 때 커패시터 양단의 전압파형은?

(정답률: 68%)
  • 커패시터의 전류 $i$는 전압 $V$의 시간 변화율(기울기)에 비례합니다. 즉, $i = C \frac{dV}{dt}$ 관계가 성립하므로 전류 파형의 값이 곧 전압 파형의 기울기가 됩니다.
    전류가 $0$부터 $T$까지 일정하므로 전압은 일정하게 증가하는 직선 형태가 되며, $T$이후 전류가 $0$이 되면 전압의 기울기도 $0$이 되어 일정 전압을 유지하게 됩니다. 따라서 정답은 입니다.
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63. 제어장치의 에너지에 의한 분류애서 타력제어와 비교한 자력제어의 특징 중 맞지 않는 것은?

  1. 저비용
  2. 단순구조
  3. 확실한 동작
  4. 빠른 조작 속도
(정답률: 70%)
  • 자력제어는 제어신호 자체를 이용하므로 구조가 간단하고 동작이 확실하며 저렴하지만, 외부 동력을 사용하는 타력제어에 비해 조작 속도는 느립니다.
    오답 노트
    저비용, 단순구조, 확실한 동작: 자력제어의 대표적인 장점입니다.
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64. 환상의 솔레노이드 철심에 200회의 코일을 감고 2[A]의 전류를 흘릴 때 발생하는 기자력은 몇 [AT]인가?

  1. 50
  2. 100
  3. 200
  4. 400
(정답률: 74%)
  • 기자력은 코일의 권수와 흐르는 전류의 곱으로 결정됩니다.
    ① $$F = N \times I$$ (기자력 = 권수 × 전류)
    ② $$F = 200 \times 2$$
    ③ $$F = 400$$
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65. 운전자가 배치되어 있지 않는 엘리베이터의 자동제어는?

  1. 추종제어
  2. 프로그램제어
  3. 정치제어
  4. 프로세스제어
(정답률: 83%)
  • 미리 정해진 순서나 시간, 조건에 따라 자동으로 동작하도록 설정된 제어 방식을 프로그램제어라고 합니다. 운전자가 없는 엘리베이터가 층별 버튼 입력에 따라 정해진 경로로 이동하는 것이 대표적인 예입니다.
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66. 그림과 같은 블록선도에서 등가 합성 전달함수는?

(정답률: 75%)
  • 블록선도에서 출력 $C$가 $H_1$과 $H_2$를 통해 모두 정귀환(Positive Feedback)되는 구조입니다.
    입력 $R$과 피드백 값들의 합이 $G$를 통과하여 $C$가 되므로, 관계식은 $(R + C H_1 + C H_2)G = C$가 됩니다.
    이를 $C$에 대해 정리하면 전달함수 $\frac{C}{R}$은 다음과 같습니다.
    $$\frac{C}{R} = \frac{G}{1 - H_1 G - H_2 G}$$
    따라서 정답은 입니다.
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67. 전달함수 인 제어계의 인디셜 응답은?

  1. 1+e-t
  2. 1-e-t
  3. e-t-1
  4. e-t
(정답률: 66%)
  • 인디셜 응답은 단위계단 입력 $R(s) = \frac{1}{s}$이 주어졌을 때의 출력 응답을 의미합니다.
    전달함수가 $$G(s) = \frac{1}{s+1}$$ 일 때, 출력 $C(s)$는 다음과 같습니다.
    $$C(s) = R(s)G(s) = \frac{1}{s} \times \frac{1}{s+1} = \frac{1}{s} - \frac{1}{s+1}$$
    이를 역 라플라스 변환하면 최종 응답은 다음과 같습니다.
    $$C(t) = 1 - e^{-t}$$
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68. 직류 분권발전기를 운전 중 역회전 시키면 일어나는 현상은?

  1. 단락이 일어난다.
  2. 정회전 때와 같다.
  3. 발전되지 않는다.
  4. 과대 전압이 유기된다.
(정답률: 61%)
  • 직류 분권발전기가 전압을 생성하기 위해서는 자극에 잔류자기가 있어야 합니다. 발전기를 역회전시키면 이 잔류자기가 소멸되어 자속이 형성되지 않으므로 전압이 발전되지 않습니다.
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69. 예비전원으로 사용되는 축전지의 내부 저항을 측정하려고 한다. 가장 적합한 브리지는?

  1. 휘트스톤 브리지
  2. 캠벨 브리지
  3. 코올라우시 브리지
  4. 멜스웰 브리지
(정답률: 63%)
  • 축전지와 같이 전압원이 포함된 회로의 내부 저항을 측정할 때는 전압원의 영향을 제거할 수 있는 코올라우시 브리지가 가장 적합합니다.
    오답 노트
    휘트스톤 브리지: 일반적인 정밀 저항 측정용
    캠벨 브리지: 인덕턴스 측정용
    멜스웰 브리지: 인덕턴스 측정용
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70. R=100[Ω], L=20[mH], C=47[μF]인 R-L-C 직렬회로에 순시전압 v=141.4sin 377t[V]를 인가하면 이 회로의 임피던스는 약 몇 [Ω]인가?

  1. 97
  2. 111
  3. 122
  4. 130
(정답률: 50%)
  • R-L-C 직렬회로의 임피던스는 저항과 유도 리액턴스, 용량 리액턴스의 벡터 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Z = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$Z = \sqrt{100^{2} + (377 \times 20 \times 10^{-3} - \frac{1}{377 \times 47 \times 10^{-6}})^{2}}$$
    ③ [최종 결과] $$Z = 111.31$$
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71. 서보 전동기의 특징으로 잘못 표현된 것은?

  1. 기동, 정지, 역전 동작을 자주 반복할 수 있다.
  2. 발열이 작아 냉각방식이 필요 없다.
  3. 속응성이 충분히 높다.
  4. 신뢰도가 높다.
(정답률: 69%)
  • 서보 전동기는 정밀한 제어를 위해 기동, 정지, 역전 동작을 빈번하게 반복하며 속응성과 신뢰도가 매우 높습니다. 하지만 지속적인 동작 시 발생하는 열을 처리하기 위해 적절한 냉각 방식이 필요합니다.
    오답 노트
    발열이 작아 냉각방식이 필요 없다: 서보 전동기는 정밀 제어 중 발열이 발생하므로 냉각이 필요함
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72. 측정하고자 하는 양을 표준향과 서로 평형을 이루도록 조절하여 표준량의 값에서 측정량을 구하는 측정방식은?

  1. 편위법
  2. 보상법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 67%)
  • 측정하려는 양과 표준량을 서로 평형 상태로 만들어 그 차이를 0으로 조절함으로써 측정값을 구하는 방식을 영위법이라고 합니다.
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73. 기준입력신호에서 제어량을 뺀 값으로 제어계의 동작결정의 기초가 되는 것은?

  1. 기준 입력
  2. 제어 편차
  3. 제어 입력
  4. 동작 편차
(정답률: 50%)
  • 제어계에서 기준입력신호(목표값)와 현재의 제어량 사이의 차이를 제어 편차라고 하며, 이는 제어 동작을 결정하는 기초가 됩니다.
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74. 그림과 같은 논리회로는?

  1. AND회로
  2. OR회로
  3. NOT회로
  4. NOR회로
(정답률: 57%)
  • 제시된 이미지 는 입력 신호가 있을 때 출력이 반전되어 나타나는 NOT회로의 구성입니다.
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75. 5[kW], 20[rps]인 유도전동기의 토크는 약 몇 [kgㆍm]인가?

  1. 39.81
  2. 27.09
  3. 18.81
  4. 4.06
(정답률: 23%)
  • 전동기의 출력과 회전 속도를 이용하여 토크를 구하는 공식입니다.
    ① $$T = \frac{P}{2 \pi n}$$
    ② $$T = \frac{5000}{2 \pi \times 20}$$
    ③ $$T = 39.79 \text{ N\cdot m}$$
    단위를 $\text{kg\cdot m}$로 변환하기 위해 중력가속도 $9.8$로 나눕니다.
    ① $$T = \frac{39.79}{9.8}$$
    ② $$T = 4.06$$
    ③ $$T = 4.06 \text{ kg\cdot m}$$
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76. 미리 정해진 순서 또는 일정의 논리에 의해 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 순차적으로 진행시켜가는 제어를 무엇이라 하는가?

  1. 비율차동제어
  2. 조건제어
  3. 시퀀스제어
  4. 루프제어
(정답률: 82%)
  • 미리 정해진 순서나 일정의 논리에 따라 제어 단계를 순차적으로 진행시키는 제어 방식을 시퀀스제어라고 합니다.
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77. 여러가지 전해액을 이용한 전기분해에서 동일량의 전기로 석출되는 물질의 양을 각각의 화학당량에 비례한다고 하는 법칙은?

  1. 페러데이의 법칙
  2. 줄의 법칙
  3. 렌츠의 법칙
  4. 쿨롱의 법칙
(정답률: 71%)
  • 전기분해 시 석출되는 물질의 양이 흐른 전기량과 그 물질의 화학당량에 비례한다는 법칙은 페러데이의 법칙입니다.
    오답 노트
    줄의 법칙: 전류에 의한 열 발생 법칙
    렌츠의 법칙: 유도기전력의 방향 결정 법칙
    쿨롱의 법칙: 전하 사이의 전기력 법칙
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78. 프로세스 제어용 검출기기는?

  1. 유량계
  2. 전압검출기
  3. 속도검출기
  4. 전위차계
(정답률: 58%)
  • 프로세스 제어는 화학 공정이나 발전소 등에서 온도, 압력, 유량, 액위 등을 제어하는 것을 말하며, 유량계는 이러한 프로세스 변수를 측정하는 대표적인 검출기기입니다.
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79. 공기식 조작기기의 장점을 나타낸 것은?

  1. 신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다.
  2. 신형의 특성에 가깝다.
  3. PID 동작을 만들기 쉽다.
  4. 큰 출력을 얻을 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 공기식 조작기기는 공기압의 특성을 이용하여 비례(P), 적분(I), 미분(D) 동작을 구현하는 회로를 구성하기가 매우 용이하다는 장점이 있습니다.
    오답 노트
    신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다: 전송 거리 제한 및 압력 강하 발생
    신형의 특성에 가깝다: 응답 속도가 전기식보다 느림
    큰 출력을 얻을 수 있다: 출력 크기는 액추에이터의 성능에 따라 결정됨
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80. 3상 유도전동기에서 일정 토크 위하여 인버터를 사용하여 속도제어를 하고자 할 때 공급전압과 주파수의 관계는 어떻게 해야 하는가?

  1. 공급전압과 주파수는 비례되어야 한다.
  2. 공급전압과 주파수는 반비례되어야 한다.
  3. 공급전압이 항상 일정하여야 한다.
  4. 공급전압의 제곱에 비례하여야 한다.
(정답률: 60%)
  • 유도전동기에서 일정 토크를 유지하며 속도를 제어하기 위해서는 자속 $\Phi$를 일정하게 유지해야 합니다. 자속은 전압 $V$에 비례하고 주파수 $f$에 반비례하므로, $V/f$ 비를 일정하게 유지하는 비례 제어가 필요합니다.
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5과목: 배관일반

81. 호칭지름 20A의 강관을 곡률반지름 200mm로 120°의 각도로 구부릴 때 강관의 곡선길이는 약 몇 mm 인가?

  1. 390
  2. 405
  3. 419
  4. 487
(정답률: 53%)
  • 강관을 구부릴 때 발생하는 곡선 길이는 원의 호 길이 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = R \times \theta$$
    ② [숫자 대입]
    $$L = 200 \times \frac{120 \times \pi}{180}$$
    ③ [최종 결과]
    $$L = 418.88$$
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82. 합성수지류 패킹 중 테프론(teflon)의 내열범위로 옳은 것은?

  1. -30℃ ~ 140℃
  2. -100℃ ~ 260℃
  3. -260℃ ~ 260℃
  4. -40℃ ~ 120℃
(정답률: 63%)
  • 테프론(Teflon)은 화학적 안정성과 내열성이 매우 뛰어난 합성수지 패킹으로, 사용 가능한 내열 범위는 $-260\text{℃}$에서 $260\text{℃}$까지입니다.
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83. 제조소 및 공급소 밖의 도시가스 배관을 시가지 외의 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 노면으로부터 배관의 외면까지 몇 m이상을 유지해야 하는가?

  1. 1m
  2. 1.2m
  3. 1.5m
  4. 2.0m
(정답률: 57%)
  • 도시가스 사업법 및 관련 기준에 따라 시가지 외의 도로 노면 밑에 가스 배관을 매설할 경우, 안전을 위해 노면으로부터 배관 외면까지 $1.2\text{m}$이상의 매설 깊이를 유지해야 합니다.
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84. 배수관의 시공방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연관의 굴곡부에 다른 배수지관을 접속해서는 안 된다.
  2. 오버플로관은 트랩의 유입구측에 연결해서는 안 된다.
  3. 우수 수직관에 배수관을 연결하여서는 안 된다.
  4. 냉장 상자에서의 배수를 일반 배수관에 연결해서는 안 된다.
(정답률: 52%)
  • 오버플로관은 기구의 물이 넘치는 것을 방지하기 위해 각 기구 트랩의 배수 유입구측에 설치하는 것이 올바른 시공 방법입니다.
    오답 노트
    연관 굴곡부 지관 접속 금지: 배수 흐름 방해 방지
    우수 수직관 배수관 연결 금지: 오수 유입 방지
    냉장 상자 일반 배수관 연결 금지: 응축수 및 오염 방지
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85. 증기난방의 환수방법 중 증기의 순환이 가장 빠르며 방열기의 설치위치에 제한을 받지 않고 대규모 난방에 주로 채택되는 방식은?

  1. 단관식 상향 증기 난방법
  2. 단관식 하향 증기 난방법
  3. 진공환수식 증기 난방법
  4. 기계환수식 증기 난방법
(정답률: 70%)
  • 진공환수식 증기 난방법은 응축수를 진공 상태로 흡입하여 환수하므로 증기의 순환 속도가 가장 빠르고, 방열기 설치 위치의 제약이 적어 대규모 난방에 가장 적합한 방식입니다.
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86. 옥상탱크식 급수법에 관한 설명이 옳은 것은?

  1. 옥상탱크의 오버플로관(over flow pipe)지름은 일반적으로 양수관의 지름보다 2배정도 큰 것으로 한다.
  2. 옥상탱크의 용량은 1일간 무제한 급수할 수 있는 용량(크기)이어야 한다.
  3. 펌프에서의 양수관은 옥상탱크의 하부에 연결한다.
  4. 급수를 위한 급수관은 탱크의 최저 하부에서 빼낸다.
(정답률: 50%)
  • 옥상탱크의 오버플로관은 갑작스러운 유입량 증가 시 범람을 막기 위해 양수관보다 지름을 약 2배 정도 크게 설계하는 것이 옳습니다.
    오답 노트
    1일간 무제한 급수할 수 있는 용량: 보통 1~2시간 정도의 사용 수량을 저장함
    양수관은 옥상탱크의 하부에 연결: 최상부보다 낮은 측면부에 연결함
    급수관은 탱크의 최저 하부에서 빼낸다: 침전물 유입 방지를 위해 최저 하부보다 높은 측면부에서 빼냄
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87. 펌프를 운전할 때 공동현상(캐비테이션)의 발생 원인이 아닌 것은?

  1. 토출양정이 높다.
  2. 유체의 온도가 높다.
  3. 날개차의 원주속도가 크다.
  4. 흡입관의 마찰저항이 크다
(정답률: 57%)
  • 공동현상은 유체의 압력이 포화증기압보다 낮아져 기포가 발생하는 현상으로, 주로 흡입측의 조건(온도, 마찰, 속도)에 의해 결정됩니다. 토출양정이 높은 것은 공동현상의 직접적인 원인이 아닙니다.
    오답 노트
    유체의 온도가 높다: 포화증기압이 상승하여 기포 발생이 쉬워짐
    날개차의 원주속도가 크다: 국부적인 압력 강하를 유발함
    흡입관의 마찰저항이 크다: 흡입 압력을 낮추어 공동현상을 촉진함
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88. 냉동방법의 분류이다. 해당되지 않는 것은?

  1. 융해열을 이용하는 방법
  2. 증발열을 이용하는 방법
  3. 펠티어(peltier) 효과를 이용하는 방법
  4. 제백(seebeck)효과를 이용하는 방법
(정답률: 61%)
  • 냉동은 물질의 상태 변화(증발, 융해)나 펠티어 효과와 같은 열전 효과를 이용합니다. 제백 효과는 온도 차이를 이용하여 전기를 생성하는 발전 원리로, 냉동 방법이 아닙니다.
    오답 노트
    융해열을 이용하는 방법: 얼음 등을 이용한 냉동 방식임
    증발열을 이용하는 방법: 냉매의 증발을 이용한 일반적 냉동 방식임
    펠티어(peltier) 효과를 이용하는 방법: 전류를 흘려 열을 이동시키는 전자 냉각 방식임
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89. 동관의 외경 산출공식으로 바르게 표시된 것은?

  1. 외경 = 호칭경(인치) + 1/8(인치)
  2. 외경 = 호칭경(인치) × 25.4
  3. 외경 = 호칭경(인치) + 1/4(인치)
  4. 외경 = 호칭경(인치) × 3/4 + 1/8(인치)
(정답률: 71%)
  • 동관의 외경은 호칭경에 $1/8$인치를 더하여 산출하는 것이 표준입니다.
    오답 노트
    호칭경(인치) $\times 25.4$: 단순 단위 변환임
    호칭경(인치) $+ 1/4$(인치): 가산 값이 틀림
    호칭경(인치) $\times 3/4 + 1/8$(인치): 잘못된 산식임
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90. 냉매배관 시 흡입관 시공에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 하부에 접속한다.
  2. 압축기 가까이에 트랩을 설치하면 액이나 오일이 고여 액백(liquid back)발생의 우려가 있으므로 피해야 한다.
  3. 흡입관의 입상이 매우 길 경우에는 약 10m 마다 중간에 트랩을 설치한다.
  4. 2대 이상의 증발기가 다른 위치에 있고 압축기가 그 보다 밑에 있는 경우 증발기 출구의 관은 트랩을 만든 후 증발기 상부 이상으로 올리고 나서 압축기로 향한다.
(정답률: 40%)
  • 각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 상부에서 접속해야 합니다. 이는 무부하 시 오일이나 냉매액이 증발기로 역류하여 유입되는 것을 방지하기 위함입니다.
    오답 노트
    압축기 가까이 트랩 설치 피함: 액백(liquid back) 방지를 위해 옳은 설명임
    입상관 10m 마다 트랩 설치: 오일 회수를 위해 옳은 설명임
    증발기 출구 관 트랩 후 상부로 올림: 오일 회수 및 액백 방지를 위해 옳은 설명임
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91. 방열기나 팬코일 유니트에 가장 적합한 관 이음은?

  1. 스위블 이음(swivel joint)
  2. 루프 이음(loop joint)
  3. 슬리리브 이음(sleeve joint)
  4. 벨로우즈 이음(bellow joint)
(정답률: 69%)
  • 방열기나 팬코일 유니트와 같이 배관의 연결 및 분리가 잦거나 설치 위치의 미세 조정이 필요한 곳에는 회전이 가능한 스위블 이음(swivel joint)을 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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92. 증기난방용 방열기를 열손실이 가장 많은 창문 쪽의 벽면에 설치할 때 벽면과의 거리는 얼마가 가장 적합한가?

  1. 5~6m
  2. 8~10m
  3. 10~15m
  4. 15~20m
(정답률: 76%)
  • 증기난방용 방열기는 냉기가 유입되는 창문 쪽 벽면에 설치하여 콜드 드래프트(Cold Draft) 현상을 방지해야 하며, 이때 벽면과의 가장 적합한 거리는 $5\sim6\text{m}$입니다.
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93. 도시가스 제조사업소의 부지 경계에서 정압기(整壓器)까지 이르는 배관을 말하는 것은?

  1. 본관
  2. 내관
  3. 공급관
  4. 사용관
(정답률: 66%)
  • 도시가스 배관의 정의에 따라, 도시가스 제조사업소의 부지 경계에서 정압기까지 이르는 배관을 본관이라고 합니다.
    오답 노트
    내관: 가스사용자 토지 경계에서 연소기까지의 배관
    공급관: 정압기에서 가스사용자 토지 경계까지의 배관
    사용관: 사용자 토지 경계에서 계량기 전단밸브까지의 배관
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94. 급탕배관과 온수난방배관에 사용하는 팽창탱크에 관한 설명이다. 적합하지 않은 것은?

  1. 고온수난방에는 밀폐형 팽창탱크를 사용한다.
  2. 물의 체적변화에 대응하기 위한 것이다.
  3. 팽창탱크를 통한 열손실은 고려하지 않아도 좋다.
  4. 안전밸브의 역할을 겸한다.
(정답률: 73%)
  • 팽창탱크는 온수 난방 시 물의 온도 상승으로 인한 체적 팽창을 흡수하여 배관의 파손을 방지하는 장치입니다. 탱크 자체가 외부로 노출되어 있거나 열전달이 일어나는 구조이므로, 팽창탱크를 통한 열손실은 반드시 고려하여 설계해야 합니다.
    오답 노트
    고온수난방에는 밀폐형 팽창탱크를 사용한다: 적절한 시공 방법임
    물의 체적변화에 대응하기 위한 것이다: 팽창탱크의 기본 목적임
    안전밸브의 역할을 겸한다: 압력 상승 시 안전밸브를 통해 압력을 조절함
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95. 배수트랩의 구비조건으로서 옳지 않은 것은?

  1. 트랩 내면이 거칠고 오물부착으로 유해가스 유입이 어려울 것
  2. 배수자체의 유수에 으하여 배수로를 세정할 것
  3. 봉수가 항상 유지될 수 있는 구조일 것
  4. 재질은 내식 및 내구성이 있을 것
(정답률: 71%)
  • 배수트랩은 오물 부착을 방지하고 유해가스 유입을 막기 위해 트랩 내면이 매끄러워야 합니다.
    오답 노트
    트랩 내면이 거칠고 오물부착으로 유해가스 유입이 어려울 것: 내면이 매끄러워야 오물 부착이 방지됨
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96. 보온재의 선정 조건으로 적당하지 않은 것은?

  1. 열전도율이 작아야 한다.
  2. 안전 사용온도에 적합해야 한다.
  3. 물리적ㆍ화학적 강도가 커야 한다.
  4. 흡수성이 적고, 부피와 비중이 커야 한다.
(정답률: 77%)
  • 보온재는 열 손실을 막기 위해 열전도율이 작아야 하며, 가볍고 취급이 용이하도록 부피와 비중이 작아야 합니다.
    오답 노트
    흡수성이 적고, 부피와 비중이 커야 한다: 비중은 작아야 함
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97. 팬코일 유닛방식의 배관방식에서 공급관이 2개이고 환수관이 1개인 방식으로 옳은 것은?

  1. 1관식
  2. 2관식
  3. 3관식
  4. 4관식
(정답률: 78%)
  • 팬코일 유닛(FCU) 배관 방식에서 냉온수 공급관 2개(냉수 공급관, 온수 공급관)와 환수관 1개(공통 환수관)를 사용하는 방식은 3관식입니다.
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98. 냉매 배관의 액관 안에서 증발하는 것을 방지하기 위한 사항이다. 틀린 것은?

  1. 액관의 마찰 손실 압력은 19.6 kPa로 제한하도록 한다,
  2. 매우 긴 입상 액관의 경우 압력의 감소가 크므로 충분한 과냉각이 필요하다.
  3. 액관내의 유속은 2.5~3.5m/s 정도로 하면 좋다.
  4. 배관은 가능한 짧게 하여 냉매가 증발하는 것을 방지한다.
(정답률: 62%)
  • 냉매 배관의 액관 내에서 증발을 방지하기 위해서는 유속을 적절히 유지해야 하며, 일반적인 적정 유속은 $0.5\sim1.5\text{m/s}$입니다.
    오답 노트
    액관내의 유속은 2.5~3.5m/s 정도로 하면 좋다: 적정 유속 범위($0.5\sim1.5\text{m/s}$)를 초과함
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99. 강관의 용접 이음에 해당되지 않는 것은?

  1. 맞대기 용접이음
  2. 기계식 용접이음
  3. 슬리브 용접이음
  4. 플랜지 용접이음
(정답률: 46%)
  • 강관의 용접이음 방식에는 맞대기, 슬리브, 플랜지, 모서리, 필릿 용접이음이 있습니다. 기계식 용접이음이라는 용어는 강관의 표준 용접이음 방식에 해당하지 않습니다.
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100. 공기조화설비에서 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에는 수리 시에 전계통의 물을 배수하지 않도록 서비스용 밸브를 설치한다. 이때 밸브를 완전히 열었을 때 저항이 적은 밸브가 요구되는데 가장 적당한 밸브는?

  1. 나비밸브
  2. 게이트밸브
  3. 니들밸브
  4. 글로브밸브
(정답률: 74%)
  • 게이트밸브는 밸브를 완전히 열었을 때 유체의 흐름에 대한 저항(압력 손실)이 가장 적어, 전·후단 압력 차이가 거의 없어야 하는 주배관 및 기기 접속배관에 가장 적합합니다.
    오답 노트
    나비밸브: 게이트밸브보다 저항이 큼
    니들밸브: 미세 유량 조절용으로 저항이 매우 큼
    글로브밸브: 유량 조절용이며 유로가 굴곡져 저항이 큼
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