공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2013-06-02)

공조냉동기계기사(구)
(2013-06-02 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 4kg의 공기를 온도 15℃에서 일정 체적으로 가열하여 엔트로피가 3.35 kJ/K 증가하였다. 가열 후 온도는 어느 것에 가장 가까운가? (단, 공기의 정적 비열은 0.717 kJ/kg℃ 이다.)

  1. 927 K
  2. 337 K
  3. 535 K
  4. 483 K
(정답률: 63%)
  • 정적 과정에서 엔트로피 변화량은 정적 비열과 온도비의 자연로그 값의 곱으로 나타납니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = m \times c_v \times \ln \frac{T_2}{T_1}$$
    ② [숫자 대입] $$3.35 = 4 \times 0.717 \times \ln \frac{T_2}{288.15}$$
    ③ [최종 결과] $$T_2 = 926.14 \text{ K}$$
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2. 전류 25A, 전압 13V를 가하여 축전지를 충전하고 있다. 충전하는 동안 축전지로부터 15W의 열손실이 있다. 축전지의 내부에너지는 어떤 비율로 변하는가?

  1. +310 J/s
  2. -310 J/s
  3. +340 J/s
  4. -340 J/s
(정답률: 66%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 축전지의 내부 에너지 변화율은 외부에서 공급된 전기 에너지에서 외부로 방출된 열손실을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = V \times I - P_{loss}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = 13 \times 25 - 15$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 310\text{ J/s}$$
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3. 어떤 사람이 만든 열기관을 대기압 하에서 물의 빙점과 비등점 사이에서 운전할 때 열효율이 28.6% 였다고 한다. 다음에서 옳은 것은?

  1. 이론적으로 판단할 수 없다.
  2. 경우에 따라 있을 수 있다.
  3. 이론적으로 있을 수 있다.
  4. 이론적으로 있을 수 없다.
(정답률: 68%)
  • 어떤 열기관의 최대 효율은 카르노 효율을 넘을 수 없습니다. 물의 빙점($273\text{ K}$)과 비등점($373\text{ K}$) 사이에서 작동하는 카르노 효율을 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{273}{373}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.267$$
    이론적 최대 효율이 약 $26.7\%$이므로, 이를 초과하는 $28.6\%$의 효율은 이론적으로 존재할 수 없습니다.
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4. 1 kg의 공기가 압력 P1=100kPa, 온도 t1=20℃의 상태로부터 P2=200kPa, 온도 t2=100℃의 상태로 변화하였다면 체적은 약 몇 배로 되는가?

  1. 0.64
  2. 1.57
  3. 3.64
  4. 4.57
(정답률: 59%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 상태 변화 전후의 체적비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{P_{1}}{P_{2}} \times \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{100}{200} \times \frac{373}{293}$$
    ③ [최종 결과] $$\frac{V_{2}}{V_{1}} = 0.637$$
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5. 기체가 167 kJ의 열을 흡수하고 동시에 외부로 20kJ의 일을 했을 때, 내부에너지의 변화는?

  1. 약 187 kJ 증가
  2. 약 187 kJ 감소
  3. 약 147 kJ 증가
  4. 약 147 kJ 감소
(정답률: 72%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계의 내부에너지 변화량은 흡수한 열량에서 외부로 한 일의 양을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta U = Q - W$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta U = 167 - 20$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta U = 147$$
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6. 성능계수가 3.2인 냉동기가 시간당 20MJ의 열을 흡수한다. 이 냉동기를 작동하기 위한 동력은 몇 kW인가?

  1. 2.25
  2. 1.74
  3. 2.85
  4. 1.45
(정답률: 69%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 흡수 열량과 투입 동력의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{Q}{COP}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{20 \times 10^{6}}{3.2 \times 3600}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 1.74$$ kW
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7. 이상기체를 단열팽창시키면 온도는 어떻게 되는가?

  1. 내려간다.
  2. 올라간다.
  3. 변화하지 않는다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 53%)
  • 단열팽창 시 기체는 외부로 일을 하면서 에너지를 소모하게 되는데, 외부와의 열 교환이 없는 단열 상태이므로 내부 에너지가 감소하여 온도가 내려가게 됩니다.
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8. 가정용 냉장고를 이용하여 겨울에 난방을 할 수 있다고 주장하였다면 이 주장은 이론적으로 열역학 법칙과 어떠한 관계를 갖겠는가?

  1. 열역학 1법칙에 위배된다.
  2. 열역학 2법칙에 위배된다.
  3. 열역학 1, 2법칙에 위배된다.
  4. 열역학 1, 2법칙에 위배되지 않는다.
(정답률: 61%)
  • 냉장고는 외부에서 전기 에너지를 공급받아 열을 강제로 이동시키는 열펌프(Heat Pump) 장치입니다. 이는 에너지가 보존된다는 열역학 1법칙과, 외부의 일 없이 저온에서 고온으로 열이 스스로 이동할 수 없다는 열역학 2법칙(클라우지우스의 표현)을 모두 만족하며 작동하므로 두 법칙에 위배되지 않습니다.
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9. 표준 대기압, 온도 100℃ 하에서 포화액체 물 1kg이 포화증기로 변하는데 열 2255 kJ이 필요하였다. 이 증발과정에서 엔트로피(entropy)의 증가량은 얼마인가?

  1. 18.6 kJ/kgㆍK
  2. 14.4 kJ/kgㆍK
  3. 10.2 kJ/kgㆍK
  4. 6.0 kJ/kgㆍK
(정답률: 71%)
  • 엔트로피 변화량은 가해진 열량을 절대온도로 나누어 계산합니다. 온도는 섭씨 $100^{\circ}\text{C}$이므로 절대온도 $373\text{K}$를 적용합니다.
    ① $$S = \frac{Q}{T}$$
    ② $$S = \frac{2255}{373}$$
    ③ $$S = 6.04$$
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10. 밀폐시스템에서 초기 상태가 300K, 0.5 m3인 공기를 등온과정으로 150 kPa에서 600 kPa까지 천천히 압축 하였다. 이 과정에서 공기를 압축하는데 필요한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 104
  2. 208
  3. 304
  4. 612
(정답률: 58%)
  • 밀폐시스템의 등온 압축 과정에서 필요한 일은 초기 압력과 체적의 곱에 압력비의 자연로그 값을 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P_1 V_1 \ln \frac{P_2}{P_1}$$
    ② [숫자 대입] $$W = 150 \times 0.5 \times \ln \frac{600}{150}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 103.97 \text{ kJ}$$
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11. 다음 중 이상적인 오토사이클의 효율을 증가시키는 방안으로 맞는 것은?

  1. 최고온도 증가, 압축비 증가, 비열비 증가
  2. 최고온도 증가, 압축비 감소, 비열비 증가
  3. 최고온도 증가, 압축비 증가, 비열비 감소
  4. 최고온도 감소, 압축비 증가, 비열비 감소
(정답률: 59%)
  • 오토사이클의 효율은 압축비가 클수록, 비열비가 클수록 증가하며, 최고온도가 높을수록 열효율 측면에서 유리합니다.
    오답 노트
    압축비 감소, 비열비 감소: 효율을 저하시키는 요인임
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12. 25℃, 0.01 MPa 압력의 물 1kg을 5 MPa 압력의 보일러로 공급할 때 펌프가 가역단열 과정으로 작용한다면 펌프에 필요한 일의 양에 가장 가까운 값은? (단, 울의 비체적은 0.001 m3/kg이다.)

  1. 2.58 kJ
  2. 4.99 kJ
  3. 20.10 kJ
  4. 40.20 kJ
(정답률: 75%)
  • 비압축성 유체인 물의 가역단열 펌프 일은 압력 변화와 비체적의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = v \times (P_2 - P_1)$$
    ② [숫자 대입] $$W = 0.001 \times (5 - 0.01) \times 1000$$
    ③ [최종 결과] $$W = 4.99 \text{ kJ}$$
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13. 출력 10000 kW의 터빈 폴랜트의 매시 연료소비량이 5000 kg/hr 이다. 이 플랜트의 열효율은? (단, 연료의 발열량은 33440 kJ/kg 이다.)

  1. 25%
  2. 21.5%
  3. 10.9%
  4. 40%
(정답률: 73%)
  • 열효율은 공급된 총 열에너지(입력) 대비 실제 얻은 일(출력)의 비율로 계산하며, 시간 단위를 초($s$)로 통일해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{W}{\dot{m} \times H \times \frac{1}{3600}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{10000}{5000 \times 33440 \times \frac{1}{3600}}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.215 = 21.5\%$$
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14. 초기에 온도 T, 압력 P 상태의 기체의 질량 m이 들어있는 견고한 용기에 같은 기체를 추가로 주입하여 질량 3m이 온도 2T 상태로 들어있게 되었다. 최종 상태에서 압력은? (단, 기체는 이상기체이다.)

  1. 6P
  2. 3P
  3. 2P
  4. 3P/2
(정답률: 76%)
  • 이상기체 상태방정식 $PV = mRT$에서 용기가 견고하므로 부피 $V$는 일정합니다. 상태 변화 전후의 관계식을 통해 최종 압력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$P_{2} = P_{1} \times \frac{m_{2}}{m_{1}} \times \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{2} = P \times \frac{3m}{m} \times \frac{2T}{T}$$
    ③ [최종 결과] $$P_{2} = 6P$$
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15. 다음 정상유동 기기에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 압축기의 가역 단열 공기(이상기체)유동에서 압력이 증가하면 온도는 감소한다.
  2. 일차원 정상유동 노증 내 작동 유체의 출구 속도는 가역 단열과정이 비가역 과정보다 빠르다.
  3. 스로틀(throttle)은 유체의 급격한 압력증가를 위한 장치이다.
  4. 디퓨저(diffuser)는 저속의 유체를 가속시키는 기기로 압축기 내 과정과 반대이다.
(정답률: 55%)
  • 가역 단열과정은 엔트로피 변화가 없는 이상적인 과정으로, 비가역 과정(마찰 등 존재)보다 에너지 손실이 적어 출구 속도가 더 빠릅니다.
    오답 노트
    압축기의 가역 단열 공기유동에서 압력이 증가하면 온도는 증가함
    스로틀은 유체의 급격한 압력 감소를 위한 장치임
    디퓨저는 고속의 유체를 감속시켜 압력을 높이는 기기임
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16. 온도가 127℃, 압력이 0.5MPa, 비체적이 0.4m3/kg 인 이상기체가 같은 압력 하에서 비체적이 0.3m3/kg으로 되었다면 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 16
  2. 27
  3. 96
  4. 300
(정답률: 62%)
  • 압력이 일정할 때, 이상기체의 온도는 비체적에 비례한다는 샤를의 법칙을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$T_{2} = T_{1} \times \frac{V_{2}}{V_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{2} = (273 + 127) \times \frac{0.3}{0.4}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{2} = 300 K = 27^{\circ}C$$
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17. 온도 5℃와 35℃ 사이에서 작동되는 냉동기의 최대 성능계수는?

  1. 10.3
  2. 5.3
  3. 7.3
  4. 9.3
(정답률: 74%)
  • 냉동기의 최대 성능계수는 카르노 냉동기의 성능계수와 같으며, 저온부와 고온부의 절대온도만을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 + 5}{(273 + 35) - (273 + 5)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 9.3$$
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18. 흡수식 냉동기에서 고온의 열을 필요로 하는 곳은?

  1. 응축기
  2. 흡수기
  3. 재생기
  4. 증발기
(정답률: 55%)
  • 흡수식 냉동기의 재생기는 흡수액 속에 포함된 냉매를 분리하기 위해 외부에서 열을 가해 냉매를 증발시키는 장치이므로 고온의 열이 필요합니다.
    오답 노트
    응축기: 냉매가 열을 방출하며 액화되는 곳
    흡수기: 냉매를 흡수하며 열을 방출하는 곳
    증발기: 냉매가 주변의 열을 흡수하여 증발하는 곳
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19. 다음의 기본 랭킨 사이클의 보일러에서 가하는 열량을 엔탈피의 값으로 표시하였을 때 올바른 것은? (단, h는 엔탈피이다.)

  1. h5 - h1
  2. h4 - h5
  3. h4 - h2
  4. h2 - h1
(정답률: 66%)
  • 기본 랭킨 사이클의 보일러 과정은 펌프에서 나온 고압 액체(상태 2)가 보일러를 통해 고온 고압의 증기(상태 4)로 변하는 가열 과정입니다. 따라서 보일러에서 가해진 열량은 출구 엔탈피와 입구 엔탈피의 차이인 $h_{4} - h_{2}$가 됩니다.
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20. 포화상태량 표를 참조하여 온도 -42.5℃, 압력 100 kPa 상태의 암모니아 엔탈피는 구하면?

  1. -10.97 kJ/kg
  2. 11.03 kJ/kg
  3. 27.80 kJ/kg
  4. 33.16 kJ/kg
(정답률: 55%)
  • 제시된 암모니아 포화상태량 표에서 온도 $-45^{\circ}C$일 때의 엔탈피 $-21.94\text{ kJ/kg}$와 $-40^{\circ}C$일 때의 엔탈피 $0\text{ kJ/kg}$ 사이의 값을 선형 보간법으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$h = h_1 + \frac{T - T_1}{T_2 - T_1} \times (h_2 - h_1)$$
    ② [숫자 대입] $$h = -21.94 + \frac{-42.5 - (-45)}{-40 - (-45)} \times (0 - (-21.94))$$
    ③ [최종 결과] $$h = -10.97\text{ kJ/kg}$$
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2과목: 냉동공학

21. 1RT의 냉방능력을 얻기 위해서는 개략적으로 냉방능력의 20%에 상당하는 압축동력을 필요로 한다. 이 경우 수냉식 응축기를 사용하고 냉각수 입구수온 tw1=28℃, 출구온도 tw2=33℃로 사용하기 위해서는 얼마의 냉각수량을 필요로 하는가?

  1. 13.28(L/min)
  2. 15.45L/min)
  3. 16.53(L/min)
  4. 18.72(L/min)
(정답률: 51%)
  • 냉각수량이 제거하는 열량과 냉동기에서 방출하는 총 열량(냉방능력 + 압축동력)이 같다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \rho \times V \times c \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$3984 = 1000 \times V \times 3600 \times 1 \times 5$$
    ③ [최종 결과] $$V = 13.28 \text{ L/min}$$
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22. 냉장고의 방열벽의 열통과율이 0.131 kcal/m2h℃일 때 방열벽의 두께는 약 몇 cm인가? (단, 외기와 외벽면과의 열전달률 : 20 kcal/m2h℃, 고내 공기와 내벽면과의 열전달률 : 10 kcal/m2h℃, 방열재의 열전도율 0.04kcal/mh℃ 이다. 또 방열재 이외의 열전도 저항은 무시하는 것으로 한다.)

  1. 0.3
  2. 3
  3. 30
  4. 300
(정답률: 61%)
  • 열통과율의 역수는 전체 열저항이며, 이는 내벽면 열전달 저항, 방열재 전도 저항, 외벽면 열전달 저항의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_i} + \frac{d}{\lambda} + \frac{1}{\alpha_o}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{1}{0.131} = \frac{1}{10} + \frac{d}{0.04} + \frac{1}{20}$$
    $$7.633 = 0.1 + \frac{d}{0.04} + 0.05$$
    $$\frac{d}{0.04} = 7.483$$
    ③ [최종 결과] $$d = 0.299 \approx 0.3\text{ m} = 30\text{ cm}$$
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23. 다음 중 냉동장치의 액분리기와 유분리기의 설치 위치를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 액분리기 : 증발기와 압축기 사이
    유분리기 : 압축기와 응축기 사이
  2. 액분리기 : 증발기와 압축기 사이
    유분리기 : 응축기와 팽창밸브 사이
  3. 액분리기 : 응축기와 팽창밸브 사이
    유분리기 : 증발기와 압축기 사이
  4. 액분리기 : 응축기와 팽창밸브 사이
    유분리기 : 압축기와 응축기 사이
(정답률: 75%)
  • 액분리기는 액냉매가 압축기로 들어가는 것을 방지하기 위해 증발기와 압축기 사이에 설치하며, 유분리기는 냉매 가스에 섞인 오일을 분리하여 압축기로 되돌리기 위해 압축기와 응축기 사이에 설치합니다.
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24. 암모니아 냉매의 누설검지에 대한 성명으로 잘못된 것은?

  1. 냄새로써 알 수 있다.
  2. 리트머스 시험지가 청색으로 변한다.
  3. 페놀프타레인 시험지가 적색으로 변한다.
  4. 할로겐 누설 검지기를 사용한다.
(정답률: 77%)
  • 암모니아는 특유의 자극성 냄새가 나며 알칼리성 성질을 띠어 리트머스 시험지를 청색으로 변화시킵니다. 반면 할로겐 누설 검지기는 프레온 가스와 같은 할로겐 화합물 냉매를 검지하는 장치이므로 암모니아 검지에는 사용할 수 없습니다.
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25. 유분리기를 반드시 사용하지 않아도 되는 경우는?

  1. 만액식 증발기를 사용하는 경우
  2. 토출가스 배관이 길어지는 경우
  3. 증발온도가 낮은 경우
  4. 프레온 냉매를 건식증발기에 사용하는 소형냉동장치의 경우
(정답률: 69%)
  • 프레온 냉매를 사용하는 소형 냉동장치 중 건식 증발기를 사용하는 경우에는 오일 회수가 비교적 용이하여 유분리기를 반드시 설치할 필요가 없습니다.
    오답 노트
    만액식 증발기 사용, 토출가스 배관이 긴 경우, 증발온도가 낮은 저온장치는 오일 회수가 어려워 유분리기가 반드시 필요합니다.
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26. 수냉 패키지형 공조기의 냉각수 온도를 측정하였더니 입구온도 32℃, 출구온도 37℃, 수량 70L/min였다. 이 밀폐형 압축기의 소요동력이 5kW일 때 이 공조기의 냉동능력은 몇 kcal/h인가? (단, 열손실은 무시한다.)

  1. 21300
  2. 18200
  3. 16700
  4. 14200
(정답률: 57%)
  • 냉각수가 흡수한 열량에서 압축기 소요동력을 뺀 값이 냉동능력이 됩니다. 냉각수 열량 계산 시 비열 $1\text{ kcal/kg}\cdot\text{℃}$와 밀도 $1\text{ kg/L}$를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$\text{냉동능력} = (Q_{\text{water}}) - P_{\text{compressor}}$$
    $$Q_{\text{water}} = \text{수량} \times 60 \times \text{비열} \times \text{온도차}$$
    ② [숫자 대입] $$Q_{\text{water}} = 70 \times 60 \times 1 \times (37 - 32) = 21000\text{ kcal/h}$$
    $$P_{\text{compressor}} = 5 \times 860 = 4300\text{ kcal/h}$$
    ③ [최종 결과] $$\text{냉동능력} = 21000 - 4300 = 16700\text{ kcal/h}$$
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27. 고압가스 제상장치에서 필요 없는 것은?

  1. 압축기
  2. 팽창밸브
  3. 응축기
  4. 열교환기
(정답률: 54%)
  • 고압가스 제상장치는 냉동 사이클의 기본 구성 요소인 압축기, 응축기, 팽창밸브를 이용하여 냉매를 순환시켜 제상을 수행하므로, 별도의 열교환기는 필수 구성 요소가 아닙니다.
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28. 나선상의 관에 냉매를 통과시키고 그 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 담그고, 물을 순환시켜서 냉각하는 방식의 응축기는?

  1. 대기식 응축기
  2. 이중관식 응축기
  3. 지수식 응축기
  4. 증발식 응축기
(정답률: 74%)
  • 지수식 응축기(쉘 앤 코일식)는 나선 모양의 관에 냉매를 통과시키고 이를 물이 담긴 수조에 넣어 냉각하는 방식입니다. 주로 소형 프레온 냉동기에 사용됩니다.
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29. 증발기내의 압력에 의해 작동하는 팽창밸브는?

  1. 정압식 자동 팽창밸브
  2. 열전식 팽창밸브
  3. 모세관
  4. 수동식 팽창밸브
(정답률: 80%)
  • 정압식 자동 팽창밸브는 증발기 내의 압력을 감지하여 냉매의 유량을 조절함으로써 증발 압력을 일정하게 유지하는 장치입니다.
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30. 물(H2O)-리튬브로마이드(LiBr) 흡수식 냉동기 설명 중 잘못된 것은?

  1. 특수 처리한 순수한 물을 냉매로 사용한다.
  2. 열교환기의 저항 등으로 인해 보통 7℃ 전후의 냉수를 얻도록 설계되어 있다.
  3. LiBr 수용액은 성질이 소금물과 유사하여, 농도가 진하고 온도가 낮을수록 냉매 증기를 잘 흡수한다.
  4. 묽게 된 흡수액(희용액)을 연속적으로 사용할 수 있도록 하는 장치가 압축기이다.
(정답률: 57%)
  • 흡수식 냉동기는 기계적 압축기 대신 흡수제와 재생기를 사용하여 냉매를 순환시키는 시스템입니다. 묽게 된 흡수액(희용액)을 다시 진한 용액으로 만들어 연속적으로 사용할 수 있게 하는 장치는 압축기가 아니라 발생기(재생기)입니다.
    오답 노트
    특수 처리한 순수한 물을 냉매로 사용한다: 맞음
    7℃ 전후의 냉수를 얻도록 설계되어 있다: 맞음
    농도가 진하고 온도가 낮을수록 냉매 증기를 잘 흡수한다: 맞음
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31. 이상적 냉동사이클의 상태변화 순서를 표현한 것 중 옳은 것은?

  1. 단열팽창 → 단열압축 → 단열팽창 → 단열압축
  2. 단열압축 → 단열팽창 → 등온압축 → 등온팽창
  3. 단열팽창 → 등온팽창 → 단열압축 → 등온압축
  4. 단열압축 → 등온팽창 → 등온압축 → 단열팽창
(정답률: 70%)
  • 이상적 냉동사이클(역카르노 사이클)은 단열팽창 $\rightarrow$ 등온팽창 $\rightarrow$ 단열압축 $\rightarrow$ 등온압축의 순서로 진행됩니다.
    오답 노트
    단열압축 $\rightarrow$ 단열팽창 $\rightarrow$ 등온압축 $\rightarrow$ 등온팽창: 사이클 순서가 잘못됨
    단열팽창 $\rightarrow$ 단열압축 $\rightarrow$ 단열팽창 $\rightarrow$ 단열압축: 단순 반복으로 사이클 성립 불가
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32. 제빙에 필요한 시간을 구하는 식으로 과 같은 식이 사용된다. 이 식에서 a와 b가 의미하는 것은?

  1. a : 결빙두께, b : 브라인온도
  2. a : 브라인온도, b : 결빙두께
  3. a : 결빙두께, b : 브라인유량
  4. a : 브라인유량, b : 결빙두께
(정답률: 65%)
  • 제시된 제빙 시간 공식 $\tau = (0.53 \sim 0.6) \frac{a^2}{-b}$에서 각 변수의 의미를 묻는 문제입니다. 여기서 $a$는 얼음의 두께(결빙두께)를, $b$는 냉각 매체인 브라인의 온도를 의미합니다.
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33. 30RT, R-22 냉동기에서 증발기입구온도엔탈피 97kcal/kg, 출구엔탈피 147kcal/kg, 응축기입구엔탈피 151 kcal/kg 이다. 이 냉동기의 냉동효과는 얼마인가?

  1. 30 kcal/kg
  2. 35 kcal/kg
  3. 45 kcal/kg
  4. 50 kcal/kg
(정답률: 60%)
  • 냉동효과는 증발기 출구 엔탈피에서 입구 엔탈피를 뺀 값으로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $$q = h_{out} - h_{in}$$
    ② [숫자 대입] $$q = 147 - 97$$
    ③ [최종 결과] $$q = 50$$
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34. 어떤 냉장고의 증발기가 냉매와 공기의 평균온도차가 8℃로 운전되고 있다. 이때 증발기의 열통과율이 20 kcal/m2h℃ 라고 하면 1냉동통당 증발기의 소요 외표면적은 몇 m2 인가?

  1. 15.03
  2. 17.83
  3. 20.75
  4. 23.42
(정답률: 66%)
  • 열통과율과 온도차를 이용해 1냉동톤($3320 \text{ kcal/h}$) 기준의 소요 면적을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$A = \frac{Q}{K \times \Delta t}$$
    ② [숫자 대입] $$A = \frac{3320}{20 \times 8}$$
    ③ [최종 결과] $$A = 20.75$$
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35. 15℃의 물로부터 0℃의 얼음을 매시 50kg을 만드는 냉동기의 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가?

  1. 1.4 냉동톤
  2. 2.2 냉동톤
  3. 3.1 냉동톤
  4. 4.3 냉동톤
(정답률: 57%)
  • 물에서 얼음을 만들기 위해 제거해야 할 열량(현열 + 잠열)을 계산하여 냉동톤으로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = G \times (C \times \Delta t + L)$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 50 \times (1 \times 15 + 79.68) = 4734 \text{ kcal/h}$$
    ③ [최종 결과] $$RT = \frac{4734}{3320} = 1.42$$
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36. 증발식 응축기의 보급수량의 결정요인과 관계가 없는 것은?

  1. 냉각수 상ㆍ하부의 온도차
  2. 냉각할 때 소비한 증발수량
  3. 탱크내의 불순물의 농도를 증가시키지 않기 위한 보급 수량
  4. 냉각공기와 함께 외부로 비산되는 소비수량
(정답률: 49%)
  • 증발식 응축기의 보급수량은 증발로 인한 손실분, 비산 손실분, 농축 방지를 위한 배수분 등을 고려하여 결정하며, 냉각수 상·하부의 온도차는 보급수량 결정 요인이 아닌 열교환 성능과 관련이 있습니다.
    오답 노트
    냉각할 때 소비한 증발수량, 탱크내의 불순물의 농도를 증가시키지 않기 위한 보급 수량, 냉각공기와 함께 외부로 비산되는 소비수량: 모두 보급수량을 결정하는 직접적인 요인입니다.
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37. 공기열원 열펌프 장치를 여름철에 냉방 운전할 때 외기의 건구온도가 저하하면 일어나는 현상으로 올바른 것은?

  1. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 증가한다.
  2. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 감소한다.
  3. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 증가한다.
  4. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 감소한다.
(정답률: 61%)
  • 냉방 운전 시 외기 온도가 낮아지면 응축기에서 냉매의 열방출이 원활해져 응축압력이 저하되며, 압축기의 압축비가 감소하여 소비전력이 줄어듭니다.
    오답 노트
    응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 증가한다: 외기 온도 상승 시 발생하는 현상입니다.
    응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 감소한다: 응축압력 상승 시 소비전력은 증가합니다.
    응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 증가한다: 응축압력 저하 시 소비전력은 감소합니다.
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38. 다음 중 신재생에너지라고 할 수 없는 것은?

  1. 지열에너지
  2. 태양열에너지
  3. 풍력에너지
  4. 원자력에너지
(정답률: 83%)
  • 신재생에너지는 재생 가능한 에너지(태양, 풍력, 지열 등)와 새로운 에너지원(수소 등)을 합친 개념이며, 원자력에너지는 핵분열을 이용한 에너지원으로 신재생에너지 분류에 포함되지 않습니다.
    오답 노트
    지열에너지, 태양열에너지, 풍력에너지: 모두 자연적으로 보충되는 대표적인 재생에너지입니다.
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39. 프레온 냉매를 사용하는 냉동장치에 공기가 침입하면 어떤 현상이 일어나는가?

  1. 고압 압력이 높아지므로 냉매 순환량이 많아지고 냉동능력도 증가한다.
  2. 냉동톤당 소요동력이 증가한다.
  3. 고압 압력은 공기의 분압만큼 낮아진다.
  4. 배출가스의 온도가 상승하므로 응축기의 열통과율이 높아지고 냉동능력도 증가한다.
(정답률: 76%)
  • 냉매 계통에 공기가 침입하면 불응축 가스로 작용하여 응축 압력을 상승시키며, 이로 인해 압축기의 압축비가 커져 냉동톤당 소요동력이 증가하게 됩니다.
    오답 노트
    고압 압력이 높아지므로 냉매 순환량이 많아지고 냉동능력도 증가한다: 응축 압력 상승 시 냉동능력은 오히려 감소합니다.
    고압 압력은 공기의 분압만큼 낮아진다: 공기의 분압만큼 압력이 상승합니다.
    배출가스의 온도가 상승하므로 응축기의 열통과율이 높아지고 냉동능력도 증가한다: 불응축 가스는 열전달을 방해하여 열통과율을 저하시킵니다.
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40. 증기 압축식 냉동장치의 운전 중에 리키드백(액백)이 발생되고 있을 때 나타나는 현상 중 옳은 것은?

  1. 흡입압력이 현저하게 저하한다.
  2. 토출관이 뜨거워진다.
  3. 압축기에 상(箱)이 생긴다.
  4. 압축기의 토출압력이 낮아진다.
(정답률: 59%)
  • 리키드백(액백)은 액체 상태의 냉매가 압축기로 유입되는 현상으로, 압축 불능 상태가 되어 액압축이 일어나며 압축기에 상(箱)이 생기는 충격 현상이 발생합니다.
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3과목: 공기조화

41. 증기난방 방식에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 배관방법에 따라 단관식과 복관식이 있다.
  2. 환수방식에 따라 중력환수식과 진공환수식, 가계환수식으로 구분한다.
  3. 제어성이 온수에 비해 양호하다.
  4. 부하기기에서 증기를 응축시켜 응축수만을 배출한다.
(정답률: 59%)
  • 증기난방은 열전달 속도가 매우 빠르지만, 온수난방에 비해 정밀한 온도 조절(제어성)은 어렵습니다.
    오답 노트
    배관방법에 따라 단관식과 복관식이 있다: 옳은 설명
    환수방식에 따라 중력환수식과 진공환수식, 가계환수식으로 구분한다: 옳은 설명
    부하기기에서 증기를 응축시켜 응축수만을 배출한다: 옳은 설명
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42. 보일러의 수위를 제어하는 궁극적인 목적이라 할 수 있는 것은?

  1. 보일러의 급수장치가 동결되지 않도록 하기 위하여
  2. 보일러의 연료공급이 잘 이루어지도록 하기 위하여
  3. 보일러가 과열로 인해 손상되지 않도록 하기 위하여
  4. 보일러에서의 출력을 부하에 따라 조절하기 위하여
(정답률: 75%)
  • 보일러 내의 수위가 너무 낮아지면 전열면이 노출되어 국부적인 과열이 발생하고, 이로 인해 보일러 본체가 손상되거나 파손될 수 있으므로 수위 제어가 필수적입니다.
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43. 공기세정기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 세정기 단면의 종횡비를 크게 하면 성능이 떨어진다.
  2. 공기세정기의 성능에 가장 큰 영향을 주는 것은 분무수의 압력이다.
  3. 세정기 출구에는 분무된 물방울의 비산을 방지하기 위해 엘리미네이터를 설치한다.
  4. 스프레이 헤어의 수를 뱅크(bank)라 하고 1본을 1뱅크, 2본을 2뱅크라 한다.
(정답률: 41%)
  • 공기세정기의 성능에 가장 결정적인 영향을 미치는 요소는 분무수의 압력이 아니라, 공기와 물이 만나는 접촉면적입니다.
    오답 노트
    세정기 단면의 종횡비를 크게 하면 성능이 떨어진다: 옳은 설명
    세정기 출구에는 분무된 물방울의 비산을 방지하기 위해 엘리미네이터를 설치한다: 옳은 설명
    스프레이 헤어의 수를 뱅크(bank)라 하고 1본을 1뱅크, 2본을 2뱅크라 한다: 옳은 설명
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44. 다음 조건의 외기와 재순환 공기를 혼합하려고 할 때 혼합공기의 건구온도는 약 얼마인가?

  1. 31.3℃
  2. 28.6℃
  3. 18.6℃
  4. 10.3℃
(정답률: 71%)
  • 두 공기가 혼합될 때의 온도는 각 공기의 풍량과 온도를 곱한 값의 합을 전체 풍량으로 나누어 계산합니다.
    ① $$T = \frac{T_1 V_1 + T_2 V_2}{V_1 + V_2}$$
    ② $$T = \frac{34 \times 1000 + 26 \times 2000}{1000 + 2000}$$
    ③ $$T = 28.6$$
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45. 900W의 형광등 밑에서 20명이 사무를 보고 있는 사무실의 전 발생열량은 얼마인가? (단, 1인당 인체의 발생열량은 현열 50 kcal/h, 잠열 42 kcal/h, 형광등의 1kW당 발열량은 1000 kcal/h로 한다.)

  1. 1880 kcal/h
  2. 2150 kcal/h
  3. 2740 kcal/h
  4. 3780 kcal/h
(정답률: 60%)
  • 전 발생열량은 인체에서 발생하는 현열과 잠열의 합에 조명 기구의 발열량을 더하여 계산합니다.
    ① $$Q = (n \times (q_s + q_l)) + (P \times q_f)$$
    ② $$Q = (20 \times (50 + 42)) + (0.9 \times 1000)$$
    ③ $$Q = 2740\text{ kcal/h}$$
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46. 공기조화설비의 개방식 축열수조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 태양열 이용식에서 열회수의 피크시와 난방부하의 피크시가 어긋날 때 이것을 조정할 수 있다.
  2. 값이 비교적 저렴한 심야전력을 이용할 수 있다.
  3. 호텔 등에서 생기는 심야의 부하에 열원의 가동없이 펌프운전만으로 대응할 수 있다.
  4. 공조기에 사용되는 냉수는 냉동기 출구측보다 다소 높게 되어 2차측의 온도차를 크게 할 수 있다.
(정답률: 56%)
  • 개방식 축열수조 시스템에서는 냉동기 출구측 온도와 공조기 공급 냉수 온도 사이의 온도차가 제한적이므로, 2차측의 온도차를 크게 만드는 것이 불가능합니다.
    오답 노트
    태양열 이용식 피크 조정, 심야전력 이용, 펌프 운전만으로 부하 대응: 개방식 축열수조의 올바른 특징임
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47. 공기 중의 악취제거를 위한 공기정화 에어필터로 가장 적합한 것은?

  1. 유닛형 필터
  2. 롤형 필터
  3. 활성탄 필터
  4. 고성능 필터
(정답률: 78%)
  • 활성탄 필터는 다공성 구조를 통해 가스 형태의 오염 물질과 악취 분자를 흡착하여 제거하는 데 가장 효과적입니다.
    오답 노트
    유닛형 필터, 롤형 필터, 고성능 필터: 주로 입자성 먼지를 제거하는 물리적 여과 방식임
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48. 두께 15cm, 열전도율이 1.4 kcal/mh℃인 철근 콘크리트의 외벽체에 대한 열관류율 (kcal/m2h℃)은 약 얼마인가? (단, 내측표면 열전달률은 8 kcal/m2h℃, 외측 표면 열전달률은 20 kcal/m2h℃ 이다.)

  1. 0.1
  2. 3.5
  3. 5.9
  4. 7.6
(정답률: 66%)
  • 열관류율은 내측 표면 열전달 저항, 재료의 열전도 저항, 외측 표면 열전달 저항의 합의 역수로 계산합니다.
    ① $$K = \frac{1}{\frac{1}{h_i} + \frac{d}{\lambda} + \frac{1}{h_o}}$$
    ② $$K = \frac{1}{\frac{1}{8} + \frac{0.15}{1.4} + \frac{1}{20}}$$
    ③ $$K = 3.5\text{ kcal/m}^2\text{h℃}$$
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49. 습공기 100 kg이 있다. 이 때 혼합되어 있는 수증기의 무게를 2kg 이라고 한다면 공기의 절대습도는 약 얼마인가?

  1. 0.02 kg/kg
  2. 0.002 kg/kg
  3. 0.2 kg/kg
  4. 0.0002 kg/kg
(정답률: 76%)
  • 절대습도는 건조공기 $1\text{kg}$ 당 포함된 수증기의 질량을 의미합니다.
    ① $$x = \frac{m_v}{m_a}$$
    ② $$x = \frac{2}{100-2}$$
    ③ $$x = 0.0204\text{ kg/kg}$$
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50. 온도 25℃, 상대습도 60%의 공기를 32℃로 가열하면 상대습도는 약 몇 %가 되는가? (단, 25℃의 포화수증기압은 23.5 mmHg 이고, 32℃의 포화 수증기압은 35.4 mmHg이다.)

  1. 25%
  2. 40%
  3. 55%
  4. 70%
(정답률: 56%)
  • 가열 시 수증기량은 일정하므로, 처음 상태의 수증기분압을 구해 가열 후의 포화수증기압으로 나누어 상대습도를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\phi = \frac{P_w}{P_s} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\phi = \frac{23.5 \times 0.6}{35.4} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\phi = 39.8$$
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51. 공기조화기에 걸리는 열부하 요소에 대한 것이다. 적당하지 않은 것은?

  1. 외기부하
  2. 재열부하
  3. 덕트계통에서의 열부하
  4. 배관계통에서의 열부하
(정답률: 61%)
  • 공기조화기(AHU)의 열부하는 공기가 흐르는 경로와 관련된 외기부하, 재열부하, 덕트 손실 등이 포함되지만, 물이 흐르는 배관계통의 열부하는 공기조화기 자체의 부하 요소로 보지 않습니다.
    오답 노트
    배관계통에서의 열부하: 공기조화기가 아닌 배관 설비의 부하 요소입니다.
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52. 온수난방에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 온수의 체적팽창을 고려하여 팽창탱크를 설치한다.
  2. 보일러가 정지하여도 실내온도의 급격한 강하가 적다.
  3. 밀폐식일 경우 배관의 부식이 많아 수명이 짧다.
  4. 방열기에 공급되는 온수 온도와 유량 조절이 용이하다.
(정답률: 71%)
  • 밀폐식 온수난방은 공기와의 접촉을 차단하여 산소 공급을 막기 때문에 배관의 부식이 매우 적고 수명이 길다는 것이 핵심 특징입니다.
    오답 노트
    밀폐식일 경우 배관의 부식이 많아 수명이 짧다: 밀폐식은 부식이 적어 수명이 깁니다.
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53. 공기조화방식에서 변풍량 단일덕트 방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 변풍량 유닛을 실별 또는 존(zone)별로 배치함으로써 개별제어 및 존 제어가 가능하다.
  2. 부하변동에 따라서 실내온도를 유지할 수 없으므로 열원설비용 에너지 낭비가 많다.
  3. 송풍기의 풍량제어를 할 수 있으므로 부분 부하시 반송 에너지 소비량을 경감시킬 수 있다.
  4. 동시사용률을 고려하여 기기용량을 결정할 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 변풍량 단일덕트(VAV) 방식은 부하 변동에 따라 송풍량을 조절하여 실내 온도를 정밀하게 유지하고 에너지 낭비를 줄이는 효율적인 방식입니다.
    오답 노트
    부하변동에 따라서 실내온도를 유지할 수 없으므로 열원설비용 에너지 낭비가 많다: 부하 변동에 맞춰 풍량을 조절하므로 온도 유지가 가능하며 에너지를 절감합니다.
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54. 환기 및 배연설비에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 환기랑 실내공기의 정화, 발생열의 제거, 산소의 공급, 수증기 제거 등을 목적으로 한다.
  2. 환기는 급기 및 배기를 통하여 이루어진다.
  3. 환기는 자연 환기방식과 기계 환기방식으로 구분할 수 있다.
  4. 배연설비의 주 목적은 화재 후기에 발생하는 연기만을 제거하기 위한 설비이다.
(정답률: 76%)
  • 배연설비는 화재 후기뿐만 아니라 화재 초기부터 발생하는 유독가스와 연기를 신속하게 배출하여 인명 피해를 줄이고 소방 활동을 돕는 것이 주 목적입니다.
    오답 노트
    환기 목적(정화, 열 제거, 산소 공급 등): 맞음
    급기 및 배기를 통한 환기: 맞음
    자연 및 기계 환기방식 구분: 맞음
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55. 다음 중 분진 포집율의 측정법이 아닌 것은?

  1. 비색법
  2. 계수법
  3. 살균법
  4. 중량법
(정답률: 69%)
  • 분진 포집율을 측정하는 대표적인 방법으로는 중량법, 비색법, 계수법이 사용됩니다.
    오답 노트
    살균법: 미생물을 죽이는 방법으로 분진 포집율 측정법이 아님
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56. 극간풍이 비교적 많고 재실 인원이 적은 실외 중앙공조방식으로 가장 경제적인 방식은?

  1. 변풍량 2종덕트 방식
  2. 팬코일 유닛 방식
  3. 정풍량 2종덕트 방식
  4. 정풍량 단일덕트 방식
(정답률: 56%)
  • 팬코일 유닛 방식은 각 실에 유닛을 설치하여 개별 제어가 가능하며, 극간풍이 많고 재실 인원이 적은 환경에서 덕트 설치 비용을 줄일 수 있어 가장 경제적입니다.
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57. 에어와셔의 입구공기의 건구온도, 습구온도, 노점온도를 각각 t1, t1', t1'' 라고 하고 출구 수온을 tw2라 할 때 기능을 잘못 나타낸 것은?

  1. 공기냉각 : tw2＜t1
  2. 공기감습 : tw2＜t1''
  3. 공기가열가습 : tw2＞t1'
  4. 공기냉각감습 : t1''＜tw2＜t1'
(정답률: 52%)
  • 에어와셔에서 공기냉각감습이 일어나려면 출구 수온 $t_{w2}$가 공기의 노점온도 $t_{1}''$보다 높고 습구온도 $t_{1}'$보다 낮아야 합니다. 즉, $t_{1}'' < t_{w2} < t_{1}'$ 조건이 성립해야 하는데, 제시된 조건은 수온과 온도 관계 설정이 잘못되었습니다.
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58. 개별유닛 방식 중의 하나인 열펌프 유닛 방식의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 냉난방부하가 동시에 발생하는 건물에서는 열회수가 가능하다.
  2. 습도제어가 쉽고 필터 효율이 좋다.
  3. 증설, 간벽 변경 등에 대한 대응이 용이하고 공조방식에 융통성이 있다.
  4. 난방목적으로 사용할 때의 성적계수는 냉방시의 경우에 비해 1만큼 더 크다.
(정답률: 45%)
  • 열펌프 유닛 방식은 개별 유닛 방식의 특성상 습도 제어가 어렵고 필터 효율이 나쁘다는 단점이 있습니다.
    오답 노트
    냉난방부하 동시 발생 시 열회수 가능: 특징 맞음
    증설 및 간벽 변경 대응 용이: 특징 맞음
    난방 성적계수가 냉방보다 1만큼 큼: 특징 맞음
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59. 지하의 일정깊이로 내려가면 온도가 거의 일정하다는 원리를 이용하여 에너지를 절감하는 지열을 이용한 히트펌프 방식에 대한 특징 중 틀린 것은?

  1. 시스템을 방영구적으로 사용할 수 있다,
  2. 가연성 연료사용으로 인한 폭발이나 화재의 위험이 없다.
  3. 냉난방 비용이 기존 전기나 경유를 이용한 냉난방에 비하여 절약된다.
  4. 연중 냉난방과 온수를 마음대로 사용할 수 없으며 실별 실내온도 조절이 가능하다.
(정답률: 73%)
  • 지열 히트펌프는 지하의 일정한 온도를 활용하므로 연중 냉난방과 온수를 자유롭게 사용할 수 있으며, 실별 실내 온도 조절이 가능합니다.
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60. 냉온수가 팬코일유닛에 균등하게 공급할 수 있게 하는 역순환방식을 대신하여 설치하는 것은?

  1. 체크밸브
  2. 정유량밸브
  3. 앵글밸브
  4. 삼방밸브
(정답률: 59%)
  • 정유량밸브는 배관 내의 압력 변화와 관계없이 항상 일정한 유량을 유지시켜 팬코일유닛에 냉온수가 균등하게 공급되도록 합니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 다음 중 탄성식 압력계에 해당되는 것은?

  1. 경시관식
  2. 환상평형식
  3. 압전기식
  4. 벨로스식
(정답률: 78%)
  • 벨로스식은 금속제 벨로스의 탄성 변형을 이용하여 압력을 측정하는 대표적인 탄성식 압력계입니다.
    오답 노트
    경시관식, 환상평형식: 액주식 압력계
    압전기식: 전기식 압력계
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62. 물체의 위치, 방위, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 해서 목표값의 임의의 변화에 항상 추종되도록 구성된 제어장치는?

  1. 프로세스제어
  2. 서보기구
  3. 자동조정
  4. 정치제어
(정답률: 81%)
  • 물체의 위치, 방위, 자세와 같은 기계적 변위를 제어하여 목표값에 정확히 추종하도록 만드는 장치를 서보기구(Servo Mechanism)라고 합니다.
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63. 전동기의 회전방향을 알기 위한 법칙은?

  1. 플레밍의 오른손법칙
  2. 플레밍의 왼손법칙
  3. 렌츠의 법칙
  4. 암페어의 법칙
(정답률: 74%)
  • 전동기는 전류가 흐르는 도체가 자기장 내에서 받는 힘(전자력)을 이용하여 회전하므로, 힘의 방향을 결정하는 플레밍의 왼손법칙을 적용합니다.
    오답 노트
    플레밍의 오른손법칙: 발전기의 유도 기전력 방향 결정
    렌츠의 법칙: 유도 기전력의 방향은 자속 변화를 방해하는 방향
    암페어의 법칙: 전류에 의해 자기장이 형성되는 원리
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64. 어떤 단상 변압기의 무부하시 2차 단자전압이 250 [V]이고, 정격 부하시의 2차 단자전압이 240 [V]일 때 전압 변동률은 약 [%] 인가?

  1. 4.0
  2. 4.17
  3. 5.65
  4. 6.35
(정답률: 40%)
  • 전압 변동률은 무부하 시 전압과 정격 부하 시 전압의 차이를 정격 부하 시 전압에 대한 비율로 계산합니다.
    $$\epsilon = \frac{V_{20} - V_{2n}}{V_{2n}} \times 100$$
    $$\epsilon = \frac{250 - 240}{240} \times 100$$
    $$\epsilon = 4.17 \%$$
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65. r=2[Ω]인 저항을 그림과 같이 무한히 연결할 때 ab사이의 합성저항은 몇 [Ω]인가?

  1. 0
  2. ∞
  3. .2
  4. 2(1+√3)
(정답률: 66%)
  • 무한히 반복되는 사다리꼴 회로의 합성저항 $R$은, 첫 번째 마디 이후의 전체 저항이 다시 $R$이 되는 자기 유사성을 이용하여 구합니다.
    $$\text{합성저항 } R = r + \frac{r \times R}{r + R}$$
    $$R = 2 + \frac{2R}{2 + R}$$
    $$R = 2(1 + \sqrt{3}) \approx 5.46 \Omega$$
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66. 전류계와 전압계는 내부저항이 존재한다. 이 내부저항은 전압 또는 전류를 측정하고자 하는 부하의 저항에 비하여 어떤 특성을 가져야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 내부저항이 전류계는 가능한 커야 하며, 전압계는 가능한 작아야 한다.
  2. 내부저항이 전류계는 가능한 커야 하며, 전압계도 가능한 커야 한다.
  3. 내부저항이 전류계는 가능한 작아야 하며, 전압계는 가능한 커야 한다.
  4. 내부저항이 전류계는 가능한 작아야 하며, 전압계도 가능한 작아야 한다.
(정답률: 63%)
  • 측정 기기가 회로에 영향을 주지 않으려면, 전류계는 회로에 직렬로 연결되므로 전압 강하를 최소화하기 위해 내부저항이 매우 작아야 하고, 전압계는 병렬로 연결되므로 전류 유입을 막기 위해 내부저항이 매우 커야 합니다.
    오답 노트
    전류계 내부저항이 커야 함: 전압 강하가 발생하여 측정 오차 증가
    전압계 내부저항이 작아야 함: 측정 회로의 전류가 전압계로 흘러 오차 증가
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67. 엘리베이터용 전동기로서 필요한 특성이 아닌 것은?

  1. 기동 토크가 클 것
  2. 관성 모멘트가 작을 것
  3. 기동 전류가 클 것
  4. 속도 제어범위가 클 것
(정답률: 50%)
  • 엘리베이터 전동기는 무거운 하물을 들어 올려야 하므로 기동 토크가 크고, 빠른 응답성을 위해 관성 모멘트가 작아야 하며, 정밀한 제어를 위해 속도 제어범위가 넓어야 합니다. 또한, 전력 계통의 충격을 줄이기 위해 기동 전류는 최대한 작아야 합니다.
    오답 노트
    기동 전류가 클 것: 전력 계통에 무리를 주므로 작아야 함
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68. 서미스터는 온도가 증가할 때 그 저항은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 임의로 변화한다.
  4. 변화가 전혀 없다.
(정답률: 54%)
  • 서미스터(Thermistor)는 온도에 민감한 저항기로, 일반적인 금속 도체와 달리 온도가 상승함에 따라 저항값이 감소하는 부특성(NTC)을 가진 반도체 소자입니다.
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69. 주파수 50[Hz], 슬립 0.2 일 때 회전수가 600[rpm]인 3살 유도전동기의 극수는?

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 66%)
  • 유도전동기의 실제 회전수는 동기 속도에서 슬립만큼 감소한 값입니다. 먼저 슬립 공식을 통해 동기 속도를 구한 후 극수를 산출합니다.
    ① [동기 속도 공식] $$N_s = \frac{N}{1 - s}$$
    ② [숫자 대입] $$N_s = \frac{600}{1 - 0.2} = 750$$
    ③ [극수 계산] $$P = \frac{120 \times f}{N_s} = \frac{120 \times 50}{750} = 8$$
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70. 서보기구 제어에 사용되는 검출기기가 아닌 것은?

  1. 전압검출기
  2. 전위차계
  3. 싱크로
  4. 차동변압기
(정답률: 33%)
  • 서보기구(Servo mechanism)의 위치나 각도를 검출하기 위해 사용되는 대표적인 기기는 전위차계, 싱크로, 차동변압기입니다.
    오답 노트
    전압검출기: 서보기구가 아닌 일반적인 자동조정 제어계에서 사용되는 검출기기입니다.
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71. 제어계의 구성도에서 시퀀스제어계에는 없고, 피드백 제어계에는 있는 요소는?

  1. 조작량
  2. 목표값
  3. 검출부
  4. 제어대상
(정답률: 71%)
  • 피드백 제어는 출력값을 다시 입력측으로 되돌려 목표값과 비교하는 폐루프 시스템이므로, 현재 상태를 측정하여 비교하는 검출부가 반드시 필요합니다.
    오답 노트
    조작량, 목표값, 제어대상: 시퀀스 제어와 피드백 제어 모두에서 공통적으로 나타날 수 있는 요소입니다.
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72. 전압, 전류, 주파수 등의 양을 주로 제어하는 것으로 응답속도가 빨라야 하는 것이 특징이며, 정전압장치나 발전기 및 조속기의 제어 등에 활용하는 제어방법은?

  1. 서보 제어
  2. 프로세스 제어
  3. 자동조정 제어
  4. 비율 제어
(정답률: 61%)
  • 전압, 전류, 주파수와 같이 응답 속도가 매우 빨라야 하는 물리량을 제어하며, 정전압장치나 발전기 제어 등에 사용되는 방식은 자동조정 제어입니다.

    오답 노트
    서보 제어: 위치, 방향 등 기계적 구동 제어
    프로세스 제어: 온도, 압력, 유량 등 화학 공정 제어
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73. 단위 피드백 계통에서 G(s)가 다음과 같을 때 X=2이면 무슨 제동인가?

  1. 과제동
  2. 임계제동
  3. 무제동
  4. 부족제동
(정답률: 42%)
  • 특성방정식을 통해 제동비 $\zeta$를 구하여 제동 상태를 판별하는 문제입니다.
    단위 피드백 계통의 특성방정식은 $1 + G(s) = 0$이므로, $1 + \frac{X}{s(s+2)} = 0$에서 $s^2 + 2s + X = 0$이 됩니다. 표준 2차계 특성방정식 $s^2 + 2\zeta\omega_n s + \omega_n^2 = 0$과 비교하여 $\zeta$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$\zeta = \frac{2\omega_n}{2\omega_n} = \frac{a}{2\sqrt{b}}$$ (단, $s^2 + as + b = 0$)
    ② [숫자 대입] $$\zeta = \frac{2}{2\sqrt{2}}$$
    ③ [최종 결과] $$\zeta = \frac{1}{\sqrt{2}} \approx 0.707$$
    제동비 $\zeta$가 $0 < \zeta < 1$ 범위에 해당하므로 부족제동입니다.
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74. 그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은?

  1. XㆍY
  3. X+Y
(정답률: 67%)
  • 회로도를 분석하면 왼쪽 경로는 $\overline{X}$와 $\overline{Y}$가 직렬(AND)로 연결되어 있고, 오른쪽 경로는 $X$와 $Y$가 직렬(AND)로 연결되어 있으며, 이 두 경로가 병렬(OR)로 구성되어 있습니다.
    따라서 논리식은 가 됩니다.
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75. PLC프로그래밍에서 여려개의 입력 신호 중 하나 또는 그 이상의 신호가 ON되었을 때 출력이 나오는 회로는?

  1. AND회로
  2. OR회로
  3. NOT회로
  4. 자기유지회로
(정답률: 82%)
  • 여러 입력 신호 중 하나라도 ON(1)이 되면 출력이 ON(1)이 되는 논리 회로는 병렬 연결 구조의 OR회로입니다.
    오답 노트
    AND회로: 모든 입력이 ON이어야 함
    NOT회로: 입력을 반전시킴
    자기유지회로: 출력이 다시 입력으로 들어가 상태를 유지함
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76. 입력신호 x(t)와 출력신호 y(t)의 관계가 로 표현되는 것은 어떤 요소인가?

  1. 비례요소
  2. 미분요소
  3. 적분요소
  4. 지연요소
(정답률: 70%)
  • 출력 $y(t)$가 입력 $x(t)$의 시간 변화율(미분)에 비례하여 결정되는 식입니다.
    $$y(t) = K \frac{dx(t)}{dt}$$
    따라서 이는 입력의 변화량을 출력하는 미분요소의 특징입니다.
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77. 다음은 역률이 cosθ인 교류전력의 백터도이다. 이때 실제로 일을 한 전력은 어느 벡터인가?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. B, C
(정답률: 58%)
  • 교류전력의 벡터도에서 수평축(실수축)은 실제로 일을 하는 유효전력을, 수직축(허수축)은 에너지를 주고받기만 하는 무효전력을 나타내며, 이 둘의 합성 벡터가 피상전력이 됩니다.
    제시된 벡터도에서 수평 방향의 벡터 C가 실제로 일을 하는 유효전력에 해당합니다.
    오답 노트
    A: 무효전력
    B: 피상전력
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78. 그림과 같은 병렬공진회로에서 수파수를 f라 할 때, 전압 E가 전류 I보다 앞서는 조건은?

(정답률: 42%)
  • 병렬공진회로에서 전압 $E$가 전류 $I$보다 앞선다는 것은 회로가 용성(C성분)을 띤다는 의미입니다. 병렬회로에서는 리액턴스가 작은 쪽으로 전류가 더 많이 흐르므로, 공진 주파수보다 주파수가 낮을 때 유도 리액턴스 $X_L$이 커지고 용량 리액턴스 $X_C$가 상대적으로 작아져 전류가 앞서는 용성 회로가 됩니다.
    따라서 주파수 $f$가 공진 주파수 $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ 보다 작아야 합니다.
    정답:
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79. 단상전파 정류로 직류전압 100[V]를 얻으려면 변압기 2차 권선의 상전압은 몇 [V]로 하면 되는가? (단, 부하는 무유도저항이고, 정류회로 및 변압기의 전압강하는 무시한다.)

  1. 90
  2. 111
  3. 141
  4. 200
(정답률: 43%)
  • 단상 전파 정류 회로에서 직류 평균 전압 $V_{dc}$와 변압기 2차측 상전압(최대값 $V_m$)의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$V_{dc} = \frac{2V_m}{\pi} = 0.9V_{rms}$$
    ② [숫자 대입] $$100 = 0.9 \times V_{rms}$$
    ③ [최종 결과] $$V_{rms} = 111.1$$
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80. 시퀀스 제어에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 조합 논리회로도 사용된다.
  2. 시간 지연요소도 사용된다.
  3. 유접점 계전기만 사용된다.
  4. 제어결과에 따라 조작이 자동적으로 이행된다.
(정답률: 67%)
  • 시퀀스 제어는 유접점 계전기뿐만 아니라 무접점 계전기도 함께 사용됩니다.
    오답 노트
    유접점 계전기만 사용된다: 무접점 계전기도 사용 가능함
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5과목: 배관일반

81. 다음 중 온도계를 설치하지 않아도 되는 곳은?

  1. 열교환기
  2. 감압밸브
  3. 냉ㆍ온수 헤어
  4. 냉수코일
(정답률: 71%)
  • 온도계는 열교환 효율 확인이나 유체의 온도 제어가 필요한 곳에 설치합니다. 감압밸브는 압력을 조절하는 장치이므로 온도 측정의 필요성이 없어 설치하지 않아도 됩니다.
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82. 일반적인 급탕부하의 계산에서 1시간의 최대급탕량이 2000L일 때 급탕 부하(kcal/h)는 얼마인가? (단, 급탕온도는 60℃를 기준으로 한다.)

  1. 2000
  2. 72000
  3. 120000
  4. 240000
(정답률: 63%)
  • 급탕 부하는 급탕량에 비열과 온도차를 곱하여 계산합니다. (단, 물의 비열은 $1 kcal/kg \cdot \text{℃}$, 밀도는 $1 kg/L$, 기준 온도는 $0\text{℃}$로 가정)
    ① [기본 공식] $$Q = G \times C \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 2000 \times 1 \times 60$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 120000$$
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83. 급탕배관에서 강관의 신축을 흡수하기 위한 신축이음쇠의 설치간격으로 적합한 것은?

  1. 10m 이내
  2. 20m 이내
  3. 30m 이내
  4. 40m 이내
(정답률: 46%)
  • 급탕배관의 온도 변화로 인한 신축을 흡수하기 위해 신축이음쇠를 설치하며, 강관의 경우 설치 간격은 30m 이내로 합니다.
    오답 노트
    동관: 20m 이내
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84. 배관 및 수도용 동관의 표준 치수에서 호칭지름은 관의 어느 지름을 기준으로 하는가?

  1. 유효지름
  2. 안지름
  3. 중간지름
  4. 바깥지름
(정답률: 67%)
  • 배관 및 수도용 동관의 표준 치수에서 호칭지름은 관의 바깥지름을 기준으로 결정합니다.
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85. 냉동장치에서 압축기의 진동이 배관에 전달되는 것을 흡수하기 위하여 압축기 토출, 흡입배관 등에 설치해주는 것은?

  1. 팽창밸브
  2. 안전밸브
  3. 수수탱크
  4. 플렉시블 튜브
(정답률: 78%)
  • 압축기에서 발생하는 진동이 배관으로 전달되어 파손되는 것을 방지하기 위해, 유연한 재질로 진동을 흡수하는 플렉시블 튜브를 설치합니다.
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86. 다음 중 급탕설비에 관한 설명으로 맞는 것은?

  1. 급탕배관의 순환방식은 상향순환식, 하향순환식, 상하향 혼용식으로 구분된다.
  2. 물에 증기를 직접 분사시켜 가열하는 기수 혼합식의 사용증기압은 0.01mPa(0.1kgf/cm2)이하가 적당하다.
  3. 가열에 따른 관의 신축을 흡수하기 위하여 팽창탱크를 설치한다.
  4. 강제순환식 급탕배관의 구배는 1/200 이상으로 한다.
(정답률: 60%)
  • 강제순환식 급탕배관은 원활한 순환과 공기 배출을 위해 $1/200$이상의 구배를 유지해야 합니다.
    오답 노트
    급탕배관의 순환방식: 중력순환식과 강제순환식으로 구분
    기수 혼합식 사용증기압: $0.1 \sim 0.4\text{MPa}$가 적당함
    관의 신축 흡수: 팽창탱크가 아닌 신축이음을 설치
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87. 배수트랩의 봉수파괴 원인 중 트랩 출구 수직배관부에 머리카락이나 실 등이 걸려서 봉수가 파괴되는 현상은?

  1. 사이펀작용
  2. 모세관작용
  3. 흡인작용
  4. 토출작용
(정답률: 77%)
  • 머리카락이나 실 같은 미세한 통로가 형성되어 액체가 끌려 올라가 봉수가 파괴되는 현상을 모세관작용이라고 합니다.
    오답 노트
    사이펀작용: 만수상태에서 강한 흡입력으로 봉수 파괴
    흡인작용: 배수관 내 일시적 부압 형성으로 봉수 파괴
    토출작용: 피스톤작용으로 봉수가 실내로 분출
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88. 배관용 패킹재료 선정시 고려해야 할 사항으로 거리가 먼 것은?

  1. 유체의 압력
  2. 재료의 부식성
  3. 진동의 유무
  4. 시트(seat)면의 형상
(정답률: 78%)
  • 패킹재료는 유체와 직접 접촉하여 누설을 막는 재료이므로 유체의 압력, 부식성, 진동 유무 등 화학적·물리적 성질을 고려해야 합니다. 시트(seat)면의 형상은 밸브 본체의 설계 요소이지 패킹 재료 선정 기준이 아닙니다.
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89. 안전밸브의 그림 기호로 맞는 것은?

(정답률: 71%)
  • 안전밸브의 표준 기호는 입니다.
    오답 노트
    감압밸브:
    다이어프램밸브:
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90. 배관에서 지름이 다른 관을 연결할 때 사용하는 것은?

  1. 유니언
  2. 니플
  3. 부싱
  4. 소켓
(정답률: 61%)
  • 지름이 서로 다른 관을 연결하여 관경을 줄이거나 늘릴 때 사용하는 부속품은 부싱입니다.
    오답 노트
    유니언: 배관의 분해 및 조립이 쉽도록 연결하는 부속
    니플: 짧은 길이의 양끝 나사 가공관
    소켓: 지름이 같은 관을 직선으로 연결하는 부속
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91. 공조설비 중 덕트설계시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 덕트내의 정압손실을 적게 설계할 것
  2. 덕트의 경로는 될 수 있는 한 최장거리로 할 것
  3. 소음 및 진동이 적게 설계할 것
  4. 건물의 구조에 맞도록 설계할 것
(정답률: 86%)
  • 덕트 설계 시 덕트의 길이는 짧을수록 압력 손실이 줄어들고 설치 비용이 절감되므로, 최단거리로 설계하는 것이 원칙입니다.
    오답 노트
    덕트내의 정압손실을 적게 설계할 것: 효율적인 송풍을 위해 필요함
    소음 및 진동이 적게 설계할 것: 쾌적한 환경을 위해 필요함
    건물의 구조에 맞도록 설계할 것: 시공성을 위해 필요함
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92. 배관계통 중 펌프에서의 공동현상(cavitation)을 방지하기 위한 대책으로 해당되지 않는 것은?

  1. 펌프의 설치 위치를 낮춘다.
  2. 회전수를 줄인다.
  3. 양 흡입을 단 흡입으로 바꾼다.
  4. 굴곡부를 적게 하여 흡입관의 마찰 손실수두를 작게 한다.
(정답률: 81%)
  • 공동현상(Cavitation)은 펌프 흡입측 압력이 포화증기압보다 낮아질 때 발생하므로, 유효흡입수두(NPSH)를 크게 하여 방지해야 합니다. 양 흡입 방식을 단 흡입으로 바꾸면 흡입 손실이 증가하여 공동현상이 발생하기 쉬워지므로 잘못된 대책입니다.
    오답 노트
    펌프의 설치 위치를 낮춘다: 흡입 수두를 증가시켜 방지 가능
    회전수를 줄인다: 흡입 속도를 낮춰 압력 강하를 줄임
    굴곡부를 적게 하여 흡입관의 마찰 손실수두를 작게 한다: 압력 손실을 줄여 방지 가능
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93. 다음 보기에서 설명하는 통기관 설비 방식으로 적합한 것은?

  1. 섹스티아(sextia)방식
  2. 소벤트(sovent)방식
  3. 각개통기 방식
  4. 신정통기 방식
(정답률: 74%)
  • 제시된 이미지 의 설명(배수관 청소구 위치 고려, 수평주관 방향전환 최소화, 끝부분 대기 개방, 수평 분기관 잠김 방지)은 섹스티아(sextia)방식의 특징입니다.
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94. 저온 열 교환기용 강관의 KS기호로 맞는 것은?

  1. STBH
  2. STHA
  3. SPLT
  4. STLT
(정답률: 56%)
  • 저온 열교환기용 강관의 KS 기호는 STLT입니다.
    오답 노트
    STBH: 보일러 및 열교환기 탄소강관
    STHA: 보일러 및 열교환기 합금강관
    SPLT: 저온 배관용 탄소강관
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95. 진공환수식 증기난방 설비에서 흡상이음(lift fitting)시 1단의 흡상높이로 적당한 것은?

  1. 1.5m 이내
  2. 2.5m 이내
  3. 3.5m 이내
  4. 4.5m 이내
(정답률: 70%)
  • 진공환수식 증기난방 설비의 흡상이음(lift fitting) 시, 원활한 응축수 환수를 위해 1단의 흡상높이는 $1.5\text{m}$이내로 제한하는 것이 적당합니다.
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96. 급수방식 중 대규모의 급수 수요에 대응이 용이하고 단수시에도 일정량의 급수를 계속할 수 있으며 거의 일정한 압력으로 항상 급수되는 방식은?

  1. 양수 펌프식
  2. 수도 직결식
  3. 고가 탱크식
  4. 압력 탱크식
(정답률: 69%)
  • 고가 탱크식은 높은 곳에 수조를 설치하여 중력으로 급수하므로, 단수 시에도 저장된 물로 급수가 가능하며 항상 일정한 압력을 유지할 수 있는 대규모 급수 적합 방식입니다.
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97. 도시가스의 제조소 및 공급소 밖의 배관 표시기준에 관한 내용으로 틀린 것은?

  1. 가스배관을 지상에 설치할 경우에는 배관의 표면색상을 황색으로 표시한다.
  2. 최고사용압력이 중압인 가스배관을 매설할 경우에는 황색으로 표시한다.
  3. 배관을 지하에 매설하는 경우에는 그 배관이 매설되어 있음을 명확하게 알 수 있도록 표시한다.
  4. 배관의 외부에 사용가스명, 최고사용압력 및 가스의 흐름발향을 표시하여야 한다. 다만, 지하에 매설하는 경우에는 흐름방향을 표시하지 아니할 수 있다.
(정답률: 61%)
  • 도시가스 배관 매설 시 최고사용압력에 따라 색상을 구분합니다. 저압 배관은 황색으로 표시하지만, 중압 배관은 적색으로 표시해야 합니다.
    오답 노트
    가스배관 지상 설치 시 황색 표시: 옳은 기준
    지하 매설 시 매설 표시: 옳은 기준
    외부에 가스명, 압력, 흐름방향 표시: 옳은 기준
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98. 다음 보기에서 설명하는 급수공급 방식은?

  1. 부스터방식
  2. 층별식 급수 조닝방식
  3. 고가수조방식
  4. 압력수조방식
(정답률: 74%)

  • 고가탱크 없이 펌프의 정밀한 제어를 통해 일정 수압으로 급수하며, 자동제어 설비 비용이 발생하는 방식은 부스터방식의 핵심 특징입니다.
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99. 냉동설비에서 응축기의 냉각용수를 다시 냉각시키는 장치를 무엇이라 하는가?

  1. 냉각탑
  2. 냉동실
  3. 증발기
  4. 팽창탱크
(정답률: 80%)
  • 응축기에서 발생한 열을 식히기 위해 사용한 냉각용수를 대기 중으로 방열시켜 다시 냉각시키는 장치는 냉각탑입니다.
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100. 가스 공급방식으로 저압 공급방식의 특징 중 옳지 않은 것은?

  1. 수요량의 변동과 거리에 따라 공급압력이 변동한다.
  2. 홀더압력을 이용해 저압배관만으로 공급하므로 공급계통이 비교적 간단하다.
  3. 공급구역이 좁고 공급량이 적은 경우에 적합하다.
  4. 가스의 공급압력은 0.2~0.5Mpa(2~5kgf/cm2)정도 이다.
(정답률: 70%)
  • 저압 공급방식은 일반적으로 $1 \text{ kgf/cm}^2$ 미만의 압력으로 공급하는 방식입니다.
    오답 노트
    가스의 공급압력은 0.2~0.5Mpa(2~5kgf/cm$^2$)정도 이다: 이는 저압이 아닌 중압 범위에 해당함
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