공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2014-03-02)

공조냉동기계기사(구)
(2014-03-02 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 저온실로부터 46.4kW의 열을 흡수하고자 할 때 10kW의 동력을 필요로 하는 냉동기가 있다면, 이냉동기의 성능계수(COP)는?

  1. 4.64
  2. 5.65
  3. 56.5
  4. 46.4
(정답률: 81%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 투입된 동력 대비 흡수한 열량의 비로 계산합니다.
    ① $$COP = \frac{Q_L}{W}$$
    ② $$COP = \frac{46.4}{10}$$
    ③ $$COP = 4.64$$
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2. 교축과정(Throttling Process)에 있어서 처음 상태와 최종 상태의 엔탈피는 어떻게 되는가?

  1. 처음 상태가 크다.
  2. 최종 상태가 크다.
  3. 같다.
  4. 경우에 따라 다르다.
(정답률: 80%)
  • 교축과정은 단열 상태에서 외부와 일의 교환 없이 압력만 강하하는 과정으로, 에너지 보존 법칙에 의해 처음과 최종 상태의 엔탈피는 일정하게 유지됩니다.
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3. 500W의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열 하는데 몇분이 소용되는가? (단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용되고 물의 비열은 4,180J/kg·K이다.)

  1. 16
  2. 27
  3. 39
  4. 45
(정답률: 68%)
  • 전열기의 전력(W)은 단위 시간당 열량(J/s)과 같으므로, 물의 온도 상승에 필요한 총 열량을 전력으로 나누어 시간을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$t = \frac{m \times c \times \Delta T}{P}$$
    ② [숫자 대입] $$t = \frac{4 \times 4180 \times (90 - 20)}{500}$$
    ③ [최종 결과] $$t = 2340.8 \text{ s} \approx 39 \text{ min}$$
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4. 금속판의 두께 10mm, 열전도율이 15W/m·℃ 인 금속판의 두면의 온도가 각각 70℃와 50℃ 일 때 전열면 1m2당 1분 동안에 전달되는 열량은 몇 kJ 인가?

  1. 1800
  2. 14000
  3. 92000
  4. 162000
(정답률: 70%)
  • 열전도 법칙을 이용하여 단위 시간당 전달되는 열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{k \times A \times \Delta T}{L} \times t$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{15 \times 1 \times (70 - 50)}{0.01} \times 60$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 1,800,000\text{ J} = 1,800\text{ kJ}$$
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5. 냉매 R-134a를 사용하는 증기 -압축 냉동사이클에서 냉매의 엔트로피가 감소하는 구간은 어디인가?

  1. 증발구간
  2. 압축구간
  3. 팽창구간
  4. 응축구간
(정답률: 66%)
  • 응축구간에서는 고온 고압의 기체 냉매가 외부로 열을 방출하며 액체로 변하므로, 열역학적으로 엔트로피가 감소하게 됩니다.
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6. 절대온도가 T1, T2인 두 물체에서 열 량 Q가 T1에서 T2로 이동할 때 이 두 물체가 이루는 계의 엔트로피 변화를 나타내는 식은? (단, T1＞T2)

(정답률: 77%)
  • 엔트로피 변화량은 열량 변화를 절대온도로 나눈 값의 합으로 계산합니다. 고온의 물체 $T_1$에서는 열 $Q$가 빠져나가고, 저온의 물체 $T_2$로는 열 $Q$가 들어오므로 계 전체의 엔트로피 변화는 두 변화량의 합이 됩니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = \frac{Q}{T_2} - \frac{Q}{T_1}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = Q ( \frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1} )$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = \frac{Q(T_1 - T_2)}{T_1 \times T_2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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7. 카르노 열기관에서 열공급은 다음 중 어느 가역과정에서 이루어지는가?

  1. 등온팽창
  2. 등온압축
  3. 단열팽창
  4. 단열압축
(정답률: 50%)
  • 카르노 열기관의 4가지 가역 과정 중 고온 열원으로부터 열을 흡수하는 단계는 등온팽창 과정입니다.
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8. 밀폐된 실린더 내의 기체를 피스톤으로 압축하는 동안 300kJ의 열이 방출되었다. 압축일의 양이 400kJ이라면 내부에너지의 증가는?

  1. 100kJ
  2. 300kJ
  3. 400kJ
  4. 700kJ
(정답률: 73%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 외부에서 가해진 일과 열량의 차이만큼 내부 에너지가 변화합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = Q - W$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = -300 - (-400)$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 100$$
    따라서 내부 에너지의 증가는 $100\text{kJ}$ 입니다.
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9. 어떤 시스템이100kJ의 열을 받고, 150kJ의 일을 핬다면 이 시스템의 엔트로피는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 시스템의 온도에 따라 증가할 수도 있고 감소할 수도 있다.
(정답률: 64%)
  • 열역학 제2법칙에 따라 외부에서 열을 흡수하는 과정은 시스템의 무질서도를 증가시켜 엔트로피를 증가시킵니다. 열을 받았으므로 엔트로피는 증가합니다.
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10. 초기상태 압력 2MPa, 온도 20℃인 1kg의 공기가 압력 4MPa, 온도 100℃의 최종상태로 변했다면 이 때 최종체적은 초기체적의 약 몇 배인가?

  1. 0.125
  2. 0.637
  3. 3.86
  4. 5.25
(정답률: 67%)
  • 이상기체 상태방정식 $PV = mRT$를 이용하여 초기 상태와 최종 상태의 체적비를 구합니다.
    ① $$V = \frac{mRT}{P}$$
    ② $$\frac{V_2}{V_1} = \frac{T_2}{T_1} \times \frac{P_1}{P_2} = \frac{273 + 100}{273 + 20} \times \frac{2}{4}$$
    ③ $$\frac{V_2}{V_1} = 0.637$$
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11. 서로 같은 단위를 사용할 수 없는 것으로 나타낸 것은?

  1. 열과 일
  2. 비내부에너지와 비엔탈피
  3. 비엔탈피와 비엔트로피
  4. 비열과 비엔트로피
(정답률: 67%)
  • 비엔탈피의 단위는 $kJ/kg$이지만, 비엔트로피의 단위는 $kJ/kg \cdot K$로 온도 단위가 포함되어 있어 서로 같을 수 없습니다.
    오답 노트
    열과 일: 둘 다 $J$ 또는 $cal$ 단위를 사용함
    비내부에너지와 비엔탈피: 둘 다 $kJ/kg$ 단위를 사용함
    비열과 비엔트로피: 비열의 단위는 $kJ/kg \cdot K$로 비엔트로피와 동일함
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12. 질량(質量) 50kg인 계(系)의 내부에너지가(u)가 100kJ/kg이며, 계의 속도가 100m/s이며, 중력장(重力場)의 기준면으로부터 50m의 위치에 있다면, 이 계에 저장된 에너지(E)는?

  1. 3254.2kJ
  2. 4827.7kJ
  3. 5274.5kJ
  4. 6251.4kJ
(정답률: 56%)
  • 계의 총 에너지는 내부에너지, 운동에너지, 위치에너지의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$E = m \cdot u + \frac{1}{2} m v^{2} + m g h$$
    ② [숫자 대입] $$E = 50 \cdot 100000 + \frac{1}{2} \cdot 50 \cdot 100^{2} + 50 \cdot 9.81 \cdot 50$$
    ③ [최종 결과] $$E = 5274.5 \text{ kJ}$$
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13. 온도 -23℃인 냉동실로부터 기온 27℃인 대기 중으로 열을 뽑아내는 가역냉동기가 있다. 이 냉동기의 성능계수(COP)는?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 73%)
  • 가역 냉동기(카르노 냉동기)의 성능계수는 저온부와 고온부의 절대 온도만으로 결정됩니다.
    ① $$COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$$
    ② $$COP = \frac{-23 + 273}{27 + 273 - (-23 + 273)}$$
    ③ $$COP = 5$$
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14. 공기 1kg를 1MPa, 250℃의 상태로부터 압력 0.2MPa까지 등온변화한 경우 외부에 대하여 한 일량은 약 몇 kJ인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kg·K 이다)

  1. 157
  2. 242
  3. 313
  4. 465
(정답률: 57%)
  • 등온 과정에서 이상기체가 외부에 한 일은 압력과 부피의 변화를 통해 로그 함수 형태로 계산합니다.
    ① $$W = m R T \ln(\frac{P_1}{P_2})$$
    ② $$W = 1 \times 0.287 \times (250 + 273.15) \times \ln(\frac{1}{0.2})$$
    ③ $$W = 241.5 \text{ kJ} \approx 242 \text{ kJ}$$
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15. 온도 300K, 압력 100kPa 상태의 공기 0.2kg이 완전히 단열된 강체 용기 안에 있다. 패들(paddle)에 의하여 외부에서 공기에 5kJ의 일이 행해진다. 최종 온도는 얼마인가? (단, 공기의 정압비열은 1.0035kJ/kg·K, 정적비열은 0.7165kJ/kg·K이다)

  1. 약 325K
  2. 약 275K
  3. 약 335K
  4. 약 265K
(정답률: 50%)
  • 단열된 강체 용기이므로 외부와의 열교환은 없으며($$Q=0$$), 외부에서 가해진 일은 모두 내부 에너지의 증가로 전환됩니다.
    ① $$W = m C_v (T_2 - T_1)$$
    ② $$5 = 0.2 \times 0.7165 \times (T_2 - 300)$$
    ③ $$T_2 = 334.8 \text{ K} \approx 335 \text{ K}$$
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16. 다음 중 열전달율을 증가시키는 방법으로 적절하지 않은 것은?

  1. 2중 유리창을 설치한다.
  2. 엔진실린더의 표면 면적을 증가시킨다.
  3. 팬의 풍량을 증가시킨다.
  4. 냉각수 펌프의 유량을 증가시킨다.
(정답률: 75%)
  • 열전달율을 높이려면 열전달 면적을 넓히거나, 대류 열전달 계수를 높이기 위해 유속을 증가시켜야 합니다.
    2중 유리창을 설치하는 것은 유리창 사이에 정지 공기층을 만들어 열전도율을 낮춤으로써 열전달을 억제(단열)하는 방법이므로 적절하지 않습니다.
    오답 노트
    엔진실린더 표면 면적 증가: 면적 증가로 열전달율 상승
    팬 풍량 증가: 대류 계수 증가로 열전달율 상승
    냉각수 펌프 유량 증가: 대류 계수 증가로 열전달율 상승
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17. 공기는 압력이 일정할 때 그 정압비열이 Cp=1.0053+0.000079t kJ/kg·℃라고 하면 5kg 0℃에서 100℃까지 일정한 압력하에서 가열하는데 필요한 열량은 약 얼마인가? (단, t=℃이다)

  1. 100.5kJ
  2. 100.9kJ
  3. 502.7kJ
  4. 504.6kJ
(정답률: 62%)
  • 정압비열이 온도에 따라 변하는 함수일 때, 필요한 열량은 비열을 온도에 대해 적분하여 구합니다.
    ① $$Q = m \int_{t_1}^{t_2} C_p dt$$
    ② $$Q = 5 \times [1.0053t + 0.0000395t^2]_{0}^{100}$$
    ③ $$Q = 504.6 \text{ kJ}$$
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18. 다음 그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1kg당 터어빈 일은 얼마인가? (단, 온도 T1=300K, T2=475.1K, T3=1,100K, T4=694.5K이며, 공기의 정압비열은 1.0035kJ/kg·K, 정적비열은 0.7165kJ/kg·K 이다)

  1. 406.9kJ/kg
  2. 290.6kJ/kg
  3. 627.2kJ/kg
  4. 448.3kJ/kg
(정답률: 53%)
  • 브레이튼 사이클의 터빈 일은 단열 팽창 과정에서의 엔탈피 변화량으로 계산하며, 정압비열과 온도 차이를 이용합니다.

    ① [기본 공식]
    $$W_{T} = C_{p}(T_{3}-T_{4})$$
    ② [숫자 대입]
    $$W_{T} = 1.0035 \times (1100-694.5)$$
    ③ [최종 결과]
    $$W_{T} = 406.9 \text{ kJ/kg}$$
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19. 준편형 과정으로 실린더 안의 공기를 100kPa, 300K 상태에서 400kPa까지 압축하는 과정 동안 압력과 체적의 관계가 “PVn = 일정(n=1.3)"이며, 공기의 정적비열은 Cv=0.717kJ/kg·K, 기체상수는 (R)=0.2875kJ/kg·K이다. 단위질량당 일과 열의 전달량은?

  1. 일=-108.2kJ/kg, 열=-27.11kJ/kg
  2. 일=-108.2kJ/kg, 열=-189.3kJ/kg
  3. 일=-125.4kJ/kg, 열=-27.11kJ/kg
  4. 일=-125.4kJ/kg, 열=-189.3kJ/kg
(정답률: 50%)
  • 폴리트로픽 과정에서의 일과 열량을 구하는 문제입니다. 먼저 온도 변화를 계산한 후, 일과 열량을 순차적으로 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = \frac{R(T_{1}-T_{2})}{n-1}$$, $$Q = C_{v}(T_{2}-T_{1}) + W$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = \frac{0.2875 \times (300-413)}{1.3-1}$$, $$Q = 0.717 \times (413-300) + (-108.2)$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = -108.2 \text{ kJ/kg}$$, $$Q = -27.11 \text{ kJ/kg}$$
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20. 이상기체의 마찰이 없는 정압과정에서 열량Q응? (단, Cv는 정적비열, Cp는 정압비열, k는 비열비, dT는 임의의 점의 온도변화이다.)

  1. Q=CvdT
  2. Q=k2CvdT
  3. Q=CpdT
  4. Q=kCpdT
(정답률: 74%)
  • 정압과정에서 가해진 열량은 기체의 정압비열과 온도 변화의 곱으로 나타납니다.
    $$Q = C_{p}dT$$
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2과목: 냉동공학

21. 냉매로서의 갖추어야 할 중요요건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동일한 냉동능력에 대하여 냉매가스의 용적이 적을 것
  2. 저온에 있어서도 대기압 이상의 압력에서 증발하고 비교적 저압에서 액화할 것
  3. 점도가 크고 열전도율이 좋을 것
  4. 증발열이 크며 액체의 비열이 작을 것
(정답률: 78%)
  • 냉매는 열전달 효율을 높이고 흐름 저항을 줄이기 위해 점도가 작고 열전도율이 좋아야 합니다.
    오답 노트
    점도가 크고 열전도율이 좋을 것: 점도는 작아야 함
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22. 2단 냉동사이틀에서 응축압력을 Pc, 증발압력을 Pe라 할 때 이론적인 최적의 중간압력으로 가장 적당한 것은?

  1. Pc.pe
(정답률: 81%)
  • 2단 냉동 사이클에서 이론적인 최적의 중간압력은 응축압력 $P_c$와 증발압력 $P_e$의 기하평균값으로 결정됩니다.
    $$\text{최적 중간압력} = (P_c \cdot P_e)^{\frac{1}{2}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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23. 20℃, 500kg의 물을 -10℃의 얼음으로 만들고자 한다.이 때 필요한 냉동능력은 약 몇 RT인가? (단, 물의 비열을 1kcal/kg·C, 얼음의 비열을 0.5kcal/kg·℃ 물의 응고잠열은 80kcal/kg, 1RT를 3,320kcal/h로 한다)

  1. 9.79
  2. 13.55
  3. 15.81
  4. 16.57
(정답률: 66%)
  • 물 $20^{\circ}\text{C}$가 얼음 $-10^{\circ}\text{C}$가 되기까지의 총 열량(현열 + 잠열 + 현열)을 구한 뒤, 이를 $1\text{ RT}$ 기준으로 나누어 냉동능력을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q_{total} = (m \times c_w \times \Delta T_1) + (m \times L) + (m \times c_i \times \Delta T_2)$$
    $$RT = \frac{Q_{total}}{3320}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q_{total} = (500 \times 1 \times 20) + (500 \times 80) + (500 \times 0.5 \times 10) = 52500\text{ kcal}$$
    $$RT = \frac{52500}{3320}$$
    ③ [최종 결과]
    $$RT = 15.81$$
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24. 두께 : 100mm의 콘크리트의 내면에 두께 200mm 발포스티로폼으로 방열을 하고 또 그 내면을 10mm 두께의 내방판을 설치한 냉장고가 있다. 냉잘실 온도가 -30℃이고, 평균외기 온도가 35℃이며 냉장고의 벽면적이 100m2인 경우 전열량은 약 얼마인가?

  1. 1076kcal/h
  2. 1196kcal/h
  3. 1296kcal/h
  4. 1396kcal/h
(정답률: 63%)
  • 냉장고 벽면의 총 열전달 계수를 구하여 전열량을 계산하는 문제입니다. 외벽면 열전달, 콘크리트, 발포스티로폼, 내장판, 내벽면 열전달의 모든 열저항을 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \frac{A \times (T_{out} - T_{in})}{\frac{1}{h_{out}} + \frac{L_1}{\lambda_1} + \frac{L_2}{\lambda_2} + \frac{L_3}{\lambda_3} + \frac{1}{h_{in}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = \frac{100 \times (35 - (-30))}{\frac{1}{20} + \frac{0.1}{0.9} + \frac{0.2}{0.04} + \frac{0.01}{0.15} + \frac{1}{5}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 1196\text{ kcal/h}$$
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25. 일반적으로 냉동방식에 물을 냉매로 사용하는 냉동방식은?

  1. 터보식
  2. 흡수식
  3. 전자식
  4. 증기압축식
(정답률: 79%)
  • 흡수식 냉동기는 진공 상태에서 증발 온도가 매우 낮아지는 물의 특성을 이용하여 물을 냉매로 사용하는 방식입니다.
    오답 노트
    터보식, 전자식, 증기압축식은 물을 주 냉매로 사용하는 방식이 아닙니다.
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26. 온도식 자동팽창 밸브에 관한 설명으로 적절하지 못한 것은?

  1. 주로 암모니아 냉동장치에 사용한다.
  2. 감온통의 설치는 액가스 열교환기가 있을 경우에는 증발기 쪽에 밀착하여 설치한다.
  3. 부하변동에 따라 냉매유량 제어가 가능하다.
  4. 내부균압형과 외부균압형이 있다.
(정답률: 50%)
  • 온도식 자동팽창 밸브는 주로 프레온 냉동장치에 사용됩니다. 암모니아의 경우 토출 온도가 $100^{\circ}\text{C}$이상으로 매우 높아 감온통을 설치하기 어렵기 때문에 적절하지 않습니다.
    오답 노트
    감온통 설치 위치, 부하변동 냉매유량 제어, 내부/외부 균압형 존재 여부는 모두 온도식 자동팽창 밸브의 올바른 특징입니다.
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27. 냉동기 부속기기의 설치 위치로 옳지 않은 것은?

  1. 암모니아 냉동기의 유분리기는 압축기와 응축기 사이
  2. 액 분리기는 증발기와 압축기 사이
  3. 건조기는 수액기와 응축기 사이
  4. 수액기는 응축기와 팽창변 사이
(정답률: 59%)
  • 건조기는 냉매 속의 수분을 제거하기 위해 응축기와 팽창밸브 사이, 특히 팽창밸브 직전에 설치하여 밸브의 막힘을 방지합니다.
    오답 노트
    건조기는 수액기와 응축기 사이: 응축기와 팽창밸브 사이에 설치해야 합니다.
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28. 스크류 압축기의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 스러스트 베어링
  2. 숫 로우터
  3. 암 로우터
  4. 크랭크축
(정답률: 77%)
  • 스크류 압축기는 로우터의 회전을 통해 압축하며, 크랭크축은 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 왕복식 압축기의 핵심 부품입니다.
    오답 노트
    크랭크축: 왕복식 압축기에 사용되는 부품입니다.
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29. 냉매 R-22를 사용하는 냉동기에서 증발기입구의 엔탈피 106kcal/kg, 증발기출구의 엔탈피 451kcal/kg, 응축기입구의 엔탈피 471kcal/kg 이었다. 이 냉동기의 ①냉동효과(kcal/kg), ②성적계수(COP)얼마인가?

  1. ① 345, ② 17.2
  2. ① 365, ② 17.2
  3. ① 345, ② 10.2
  4. ① 365, ② 10.2
(정답률: 65%)
  • 냉동효과는 증발기 출구와 입구의 엔탈피 차이이며, 성적계수(COP)는 냉동효과를 압축 일(응축기 입구와 증발기 출구의 엔탈피 차이)로 나눈 값입니다.
    ① [냉동효과] $$q = 451 - 106 = 345 \text{ kcal/kg}$$
    ② [성적계수] $$COP = \frac{345}{471 - 451} = \frac{345}{20} = 17.25$$
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30. 펠티에(Peltier)효과를 이용한 냉동방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 펠티에 효과를 냉동에 이용한 것이 전자냉동 또는 열전기식 냉동법이다.
  2. 펠티에 효과를 냉동법으로 실용화에 어려운 점이 많았으나 반도체 기술이 발달하면서 실용화되었다.
  3. 이 냉동방법을 이용한 것으로는 휴대용 냉장고, 가정용 특수냉장고, 물 냉각기, 핵 잠수함 내의 냉난방장치이다.
  4. 이 냉동방법도 증기 압축식 냉동장치와 마찬가지로 압축기, 응축기, 증발기 등을 이용한 것이다.
(정답률: 77%)
  • 펠티에 효과는 직류 전원을 이용하여 열을 이동시키는 전자냉동 방식으로, 기계적인 장치가 필요 없습니다.
    오답 노트
    이 냉동방법도 증기 압축식 냉동장치와 마찬가지로 압축기, 응축기, 증발기 등을 이용한 것이다: 압축기, 응축기, 증발기는 증기 압축식 냉동기의 구성 요소이며 펠티에 냉동 방식에는 존재하지 않습니다.
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31. 냉동기의 압축기에 사용되는 냉동유의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 저온에서 응고점이 충분히 낮고, 고온에서 열화가 되지 않을 것
  2. 인화점이 높고, 냉매에 잘 용해될 것
  3. 수분 함유량이 적고, 전기절연내력이 클 것
  4. 장기간 사용하여도 변질되거나 열화되지 않을 것
(정답률: 75%)
  • 냉동유는 압축기 윤활을 위해 사용되며, 냉매와 섞이지 않고 분리되어야 하므로 냉매에 잘 용해되지 않는 성질을 가져야 합니다.
    오답 노트
    냉매에 잘 용해될 것: 냉매와 섞이면 윤활 성능 저하 및 효율 감소
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32. 압축기의 토출압력 상승 원인으로 옳지 않은 것은?

  1. 냉각수 부족 및 냉각수온이 높을 때
  2. 냉각관내 물 때 및 스케일이 끼었을 때
  3. 불응축가스 혼입시
  4. 응축온도가 낮을 때
(정답률: 71%)
  • 응축 온도가 낮아지면 P-H 선도에서 응축 압력선이 아래로 내려가므로, 압축기의 출구 압력인 토출 압력 또한 함께 낮아집니다.
    오답 노트
    냉각수 부족 및 냉각수온이 높을 때: 응축 방해로 토출압력 상승
    냉각관내 물 때 및 스케일이 끼었을 때: 열전달 저하로 토출압력 상승
    불응축가스 혼입시: 응축 공간 점유로 토출압력 상승
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33. 증기 압축식 냉동 사이클에서 증발온도를 일정하게 유지하고 응축온도를 상승시킬때 나타날 수 있는 현상 중 잘못 된 것은?

  1. 성적계수 감소
  2. 토출가스 온도 상승
  3. 소요동력 증대
  4. 플래쉬가스 발생량 감소
(정답률: 80%)
  • 증발온도가 일정할 때 응축온도가 상승하면 P-H 선도상 응축 압력선이 위로 올라갑니다. 이로 인해 압축 일이 증가하여 소요 동력이 증대되고 성적계수(COP)는 감소하며, 토출 가스의 온도 또한 상승하게 됩니다. 또한 응축 온도가 높아지면 팽창 밸브 전후의 압력 차가 커져 플래시 가스 발생량은 오히려 증가합니다.
    오답 노트
    플래쉬가스 발생량 감소: 응축 온도 상승 시 발생량 증가
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34. 냉동장치의 냉매량이 부족 시 나타나는 현상 중에서 맞는 것은?

  1. 흡입압력이 낮아진다.
  2. 토출압력이 높아진다.
  3. 냉동능력이 증가한다.
  4. 흡입압력이 높아진다.
(정답률: 60%)
  • 냉동 사이클 내에 냉매량이 부족하면 증발기에서 증발할 냉매가 적어지므로 흡입 압력이 낮아지게 됩니다. 이로 인해 냉동 효과가 떨어지며 압축기가 더 많은 일을 해야 하므로 토출 압력은 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    토출압력이 높아진다: 정답이지만 질문에서 요구하는 '냉매 부족 시 나타나는 현상' 중 가장 핵심적인 흡입압력 저하와 대비되는 결과임(단, 본 문제의 정답은 흡입압력 저하로 지정됨)
    냉동능력이 증가한다: 냉매 부족 시 냉동 효과 감소
    흡입압력이 높아진다: 냉매 과충전 시 현상
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35. 증발식 응축기의 응축능력을 높이기 위한 방법으로 옳은 것은?

  1. 순환수 온도를 저하시킨다.
  2. 외기의 습구 온도를 높인다.
  3. 순환수 온도를 높인다.
  4. 순환수량을 줄인다.
(정답률: 52%)
  • 냉매가 응축기에서 액체로 변하기 위해서는 냉매 온도보다 낮은 외기 또는 냉각수와의 열교환이 필수적입니다. 따라서 순환수 온도를 낮추거나 외기 습구 온도를 낮추고, 순환수량을 증가시켜야 응축 능력이 향상됩니다.
    오답 노트
    외기의 습구 온도를 높인다: 냉각 효율 저하
    순환수 온도를 높인다: 열교환 능력 감소
    순환수량을 줄인다: 냉각 용량 부족
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36. 전열면적 17m2인 브라인 쿨러(Brine cooler)가 있다. 브라인 유량이 180L/min, 쿨러의 브라인 입, 출구 온도 -12℃ 및 -16℃이다. 브라인 쿨러의 냉동부하는 약 몇 kcal/h인가? (단, 브라인 비중량은 1.2kg/L이고, 비열은 0.72kcal/kg·℃이다)

  1. 31104
  2. 33460
  3. 37324
  4. 51840
(정답률: 59%)
  • 브라인의 질량 유량과 비열, 온도 차를 이용하여 시간당 냉동부하를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$q = G \times c \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$q = (1.2 \times 180 \times 60) \times 0.72 \times (-12 + 16)$$
    ③ [최종 결과] $$q = 37,324.8$$
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37. 왕복동 냉동기에서 -70~-30℃ 정도의 저온을 얻기 위하여 2단압축방식을 채용하는 있다. 그 이유로 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 토출가스 온도를 낮추기 위하여
  2. 압축기의 효율 향상을 막기 위하여
  3. 윤활유의 온도를 상승시키기 위하여
  4. 성적계수를 낮추기 위하여
(정답률: 74%)
  • 2단 압축 방식을 사용하면 압축비를 분산시켜 토출 가스의 온도를 낮출 수 있으며, 이를 통해 성적계수(COP)를 향상시킬 수 있습니다.
    오답 노트
    - 압축기의 효율 향상을 막기 위하여: 효율을 향상시키기 위해 사용함
    - 윤활유의 온도를 상승시키기 위하여: 토출 온도를 낮추어 윤활유 탄화를 방지함
    - 성적계수를 낮추기 위하여: 성적계수를 높이기 위해 사용함
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38. 각종 냉동기의 압축작용에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 증기압축식 냉동기 : 증발기에서 증발한 저온저압의 증기를 압축기에서 압축하여 고온고압의 증기로 내보낸다.
  2. 흡수식 냉동기 : 흡수기 및 발생기가 증기압축식 냉동기의 압축기 역할을 한다고 할 수 있다.
  3. 증기분사식 냉동기 : 노즐에서 분사된 증기와 증발기에서 증발한 증기가 혼합되지만 압축작용을 하는 기기는 없다.
  4. 열펌프 : 증기압축식 냉동기와 같은 방법으로 증기를 압축한다.
(정답률: 64%)
  • 증기분사식 냉동기는 이젝터(Ejector)를 사용하여 고속의 분사 증기로 저압 증기를 흡입함으로써 압축 작용을 수행합니다.
    오답 노트
    - 증기분사식 냉동기 : 노즐에서 분사된 증기와 증발기에서 증발한 증기가 혼합되지만 압축작용을 하는 기기는 없다: 이젝터가 압축기 역할을 수행함
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39. 2원 냉동 사이클에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. -100℃정도의 저온을 얻고자 할 때 사용되며, 보통 저온측에는 임계점이 높은 냉매를, 고온측에는 임계점이 낮은 냉매를 사용한다.
  2. 저온부 냉동사이클의 응축기 방열량을 고온부 냉동 사이클의 증발기가 흡열하도록 되어있다.
  3. 일반적으로 저온측에 사용하는 냉매는 R-12, R-22, 프로판 등이다.
  4. 일반적으로 고온측에 사용하는 냉매는 R-13, R-14 등이다.
(정답률: 60%)
  • 2원 냉동 사이클은 저온부 사이클의 응축기에서 방출되는 열을 고온부 사이클의 증발기에서 흡수하여 냉각하는 구조입니다.
    오답 노트
    - -100℃ 정도의 저온을 얻고자 할 때 사용되며, 보통 저온측에는 임계점이 높은 냉매를, 고온측에는 임계점이 낮은 냉매를 사용한다: 저온측에는 임계점이 낮은 냉매를 사용해야 함
    - 일반적으로 저온측에 사용하는 냉매는 R-12, R-22, 프로판 등이다: 저온측에는 R-13, R-14 등 저비점 냉매를 사용함
    - 일반적으로 고온측에 사용하는 냉매는 R-13, R-14 등이다: 고온측에는 R-12, R-22 등 일반 냉매를 사용함
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40. 냉동장치 내 팽창밸브를 통과한 후의 냉매의 상태로 옳은 것은?

  1. 엔탈피 감소 및 압력강하
  2. 온도저하 및 엔탈피 감소
  3. 압력강하 및 온도저하
  4. 엔탈피 감소 및 비체적 감소
(정답률: 68%)
  • 팽창밸브를 통과하는 과정은 교축 과정으로, 엔탈피는 일정하게 유지(등엔탈피)되면서 압력이 급격히 떨어지고 이에 따라 온도 또한 저하됩니다.
    오답 노트
    엔탈피 감소: 교축 과정은 등엔탈피 과정임
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3과목: 공기조화

41. 복사난방에있어서 바닥패널의 온도로 가장 알맞은 것은?

  1. 95℃ 정도
  2. 80℃ 정도
  3. 55℃ 정도
  4. 30℃ 정도
(정답률: 64%)
  • 복사난방의 바닥패널 온도는 거주자의 쾌적성과 안전을 위해 일반적으로 $35^{\circ}C$이하로 유지해야 합니다.
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42. 두께 5cm, 면적 10m2인 콘크리트 벽의 외측의 온도가 40℃, 내측의 온도가 20℃ 라 할 때, 10시간 동안 이 벽을 통하여 전도되는 열량은? (단, 콘크리트의 열전도율이 1.3W/m·K로 한다.)

  1. 5.2kWh
  2. 52kWh
  3. 7.8kWh
  4. 78kWh
(정답률: 57%)
  • 열전도율, 면적, 온도차, 두께 및 시간을 이용하여 전도 열량을 계산합니다.
    ① $$Q = k \times A \times \frac{\Delta T}{d} \times t$$
    ② $$Q = 1.3 \times 10 \times \frac{40-20}{0.05} \times 10$$
    ③ $$Q = 52000\text{ Wh} = 52\text{ kWh}$$
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43. 절대습도에관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 절대습도는 비습도라고도 한다.
  2. 절대습도는 수증기 분압의 함수이다.
  3. 건공기 질량에 대한 수증기 질량에 대한 비로 정의한다.
  4. 공기 중의 수분 함량이 변해도 절대습도는 일정하게 유지한다.
(정답률: 68%)
  • 절대습도는 건공기 질량에 대한 수증기 질량의 비로 정의되므로, 공기 중의 수분 함량이 변하면 절대습도 값도 당연히 변하게 됩니다.
    오답 노트
    비습도라고도 함: 맞음
    수증기 분압의 함수: 맞음
    건공기 질량 대비 수증기 질량 비: 맞음
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44. 각층 유닛 방식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 외기용 공조기가 있는 경우에는 습도 제어가 곤란하다.
  2. 장치가 세분화되므로 설비비가 많이 들고 기기를 관리하기가 불편하다.
  3. 각층마다 부하 및 운전시간이 다른 경우 적합하다.
  4. 송풍덕트가 짧게 된다.
(정답률: 64%)
  • 각층 유닛 방식은 외기용 공조기를 별도로 설치하여 각 층의 부하에 맞게 제어하므로, 외기용 공조기가 있다면 습도 제어가 용이합니다.
    오답 노트
    장치가 세분화되어 설비비 증가 및 관리 불편: 맞음
    층별 부하 및 운전시간 상이 시 적합: 맞음
    송풍덕트 길이 단축: 맞음
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45. 1000명을 수용하는 극장에서 1인당 CO2 토출량이 15L/h이면 실내 CO2량을 0.1%로 유지하는데 필요 환기량은? (단, 외기의 CO2량은 0.04%이다.)

  1. 2500m3/h
  2. 25000m3/h
  3. 3000m3/h
  4. 30000m3/h
(정답률: 64%)
  • 실내 $\text{CO}_2$ 농도를 일정하게 유지하기 위한 필요 환기량은 발생량과 농도 차이의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \frac{M}{C_i - C_o}$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = \frac{1000 \times 15 \times \frac{1}{1000}}{0.001 - 0.0004}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 25000 \text{ m}^3/\text{h}$$
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46. 크기 1,000×500mm의 직관 덕트에 35℃의 온풍 18,000m3/h이 흐르고 있다. 이 덕트가 -10℃의 실외부분을 지날 때 길이 20m당의 덕트표면으로부터 열손실은? (단, 덕트는 암면 25mm로 보온되어 있고 이 때 1,000m당 온도차 1℃에 대한 온도강하는 0.9℃이다. 공기 의 밀도는 1.2kg/m3, 정압비열은 1.01kJ/kg·K이다.)

  1. 3.0kW
  2. 3.8kW
  3. 4.9kW
  4. 6.0kW
(정답률: 53%)
  • 덕트 표면의 열손실은 공기의 질량 유량과 비열, 그리고 온도 강하량을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \rho \times V \times C_p \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 1.2 \times (18000 \times \frac{1}{3600}) \times 1.01 \times (35 - (-10)) \times \frac{0.9 \times 20}{1000}$$
    ※ 단, 문제의 조건(1,000m당 0.9℃ 강하)을 적용한 열손실 계산 시
    $$Q = 1.2 \times 5 \times 1.01 \times 45 \times 0.018 = 4.9$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 4.9 \text{ kW}$$
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47. 덕트의 부속품에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 댐퍼는 통과풍량의 조정 또는 개폐에 사용되는 기구이다.
  2. 분기덕트 내의 풍량제어용으로는 주로 익형 댐퍼를 사용한다.
  3. 덕트의 곡부에 있어서 덕트의 곡률 반지름이 덕트의 긴변의 1.5배 이내일 때는 가이드 베인을 설치하여 저항을 적게 한다.
  4. 가이드 베인은 곡부의 기류를 세분해서 와류의 크기를 적게 하는 것이 목적이다.
(정답률: 65%)
  • 분기덕트 내에서 풍량을 제어하기 위해 주로 사용하는 것은 익형 댐퍼가 아니라 스플릿 댐퍼(Split Damper)입니다.
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48. 정풍량 단일덕트방식에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 실내부하가 감소될 경우에 송풍량을 줄여도 실내공기의 오염이 적다.
  2. 가변풍량방식에 비하여 송풍기 동력이 커져서 에너지 소비가 증대한다.
  3. 각 실이나 존의 부하변동이 서로 다른 건물에서도 온ㆍ습도의 불균형이 생기지 않는다.
  4. 송풍량과 환기량을 크게 계획할 수 없으며, 외기도입이 어려워 외기냉방을 할 수 없다.
(정답률: 62%)
  • 정풍량 단일덕트방식은 송풍량이 일정하게 유지되므로, 부하 변동에 관계없이 항상 최대 풍량으로 운전하여 가변풍량방식(VAV)보다 송풍기 동력 소모가 크고 에너지 소비가 증대됩니다.
    오답 노트
    실내부하 감소 시 송풍량을 줄이면: 실내 공기 오염 심화
    부하변동이 다른 건물: 온·습도 불균형 발생 및 개별제어 어려움
    송풍량/환기량 계획: 크게 계획 가능하며 환기팬 설치 시 외기냉방 가능
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49. 다음 중 코일의 바이패스 팩터(BF)가 작아지는 경우?

  1. 코일 통과풍속을 크게 할 때
  2. 전열면적이 작을 때
  3. 코일의 열수가 증가할 때
  4. 코일의 간격이 클 때
(정답률: 62%)
  • 바이패스 팩터(BF)는 코일을 통과하는 공기 중 일부가 냉각/가열되지 않고 그대로 통과하는 비율을 말합니다. 코일의 열수가 증가하면 공기가 접촉하는 전열면적이 늘어나고 열교환 효율이 높아지므로, 바이패스되는 공기량이 줄어들어 BF가 작아집니다.
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50. 온열환경 평가지표인 예상불만족감(PPD)의 권장값으로 적절한 것은?

  1. 5% 미만
  2. 10% 미만
  3. 20% 미만
  4. 25% 미만
(정답률: 57%)
  • 예상불만족감(PPD)은 쾌적성 평가 지표로, 일반적으로 10% 미만일 때 쾌적한 환경으로 권장합니다.
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51. 공기 중의 수증기가 응축하기 시작할 때의 온도, 즉 공기가 포화상태로 될때 온도를 의미하는 것은?

  1. 노점온도
  2. 건구온도
  3. 습구온도
  4. 절대온도
(정답률: 79%)
  • 공기 중의 수증기가 냉각되어 응축되기 시작하는 시점의 온도를 노점온도(이슬점 온도)라고 하며, 이때 공기는 포화상태가 됩니다.
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52. 온수난방용 기기가 아닌 것은?

  1. 방열기
  2. 공기방출기
  3. 순환펌프
  4. 증발탱크
(정답률: 68%)
  • 증발탱크는 물을 끓여 증기를 생성하는 장치로, 온수가 아닌 증기난방 시스템에서 사용되는 기기입니다.
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53. 환기방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 제1종 환기는 자연급기와 자연배기 방식이다.
  2. 제2종 환기는 기계설비에 의한 급기와 자연배기방식이다.
  3. 제3종 환기는 기계설비에 의한 급기와 기계설비에 의한 배기방식이다.
  4. 제4종 환기는 자연급기와 기계설비에 의한 배기방식이다.
(정답률: 76%)
  • 환기 방식은 급기와 배기의 수단(기계/자연)에 따라 구분하며, 제2종 환기는 기계설비로 공기를 공급하고 자연적으로 배출하는 방식입니다.
    오답 노트
    제1종 환기: 기계급기 및 기계배기 방식
    제3종 환기: 자연급기 및 기계배기 방식
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54. 공기의 감습장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 화학적 감습법은 흡착과 흡수 기능을 이용하는 방법이다.
  2. 압축식 감습법은 감습만을 목적으로 사용하는 경우 비경제적이다.
  3. 흡착식 감습법은 실리카겔 등을 사용하며, 흡습재의 재생이 가능하다.
  4. 흡수식 감습법은 활성알루미나를 이용하기 때문에 연속적이고 큰 용량의 것에는 적용하기 곤란하다.
(정답률: 68%)
  • 활성알루미나는 흡수식 감습법이 아니라 흡착식 감습법에 사용되는 재료입니다.
    오답 노트
    흡수식 감습법: 활성알루미나는 흡착제에 해당함
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55. 다음 중 공기조화설비의 계획시 조닝(Zoning)을 하는 이유와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 효과적인 실내 환경의 유지
  2. 설비비의 경감
  3. 운전 가동면에서의 에너지 절약
  4. 부하 특성에 대한 대처
(정답률: 73%)
  • 조닝(Zoning)은 부하 특성에 맞춰 효율적으로 운전함으로써 운전비를 절감하는 것이 목적이며, 설비비 자체를 경감시키기 위한 방법은 아닙니다.
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56. 보일러의 성능과 관련한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 증발계수는 실제증발량을 환산(상당)증발량으로 나눈 값을 말한다.
  2. 보일러 마력은 매시 100℃의 물 15.65kg을 증기로 변화시킬 수 있는 능력이다.
  3. 보일러 효율은 증기에 흡수된 열량과 연료의 발열량과의 비이다.
  4. 보일러 마력을 전열면적으로 표시할 때는 수관 보일러의 전열면적 0.929m2를 1보일러마력이라 한다.
(정답률: 52%)
  • 증발계수는 실제증발량이 아니라 환산(상당)증발량을 실제증발량으로 나눈 값입니다.
    오답 노트
    증발계수 정의: 분자와 분모가 서로 바뀌어 설명됨
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57. 열펌프에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 열펌프는 펌프를 가동하여 열을 내는 기관이다.
  2. 난방용의 보일러를 냉방에 사용할 때 이를 열펌프라 한다.
  3. 열펌프는 증발기에서 내는 열을 이용 한다.
  4. 열펌프는 응축기에서의 방열을 난방으로 이용하는 것이다.
(정답률: 62%)
  • 열펌프는 냉동 사이클을 이용하여 응축기에서 발생하는 방열을 난방에 활용하는 장치입니다.
    오답 노트
    펌프 가동으로 열을 내는 기관: 냉동 사이클의 원리를 이용함
    보일러를 냉방에 사용: 보일러는 가열 장치이며 열펌프는 냉매를 이용함
    증발기 열 이용: 증발기는 열을 흡수하는 곳이며 난방은 응축기 열을 이용함
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58. 공기조화방식 중에서 전공기방식에 속하는 것은?

  1. 패키지유닛방식
  2. 복사냉난방방식
  3. 유인유닛방식
  4. 저온공조방식
(정답률: 60%)
  • 저온공조방식은 공기만을 사용하여 냉난방을 수행하는 전공기방식의 대표적인 형태입니다.
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59. 다음 중 콜드 드래프트의 발생원인과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 인체 주위의 공기온도가 너무 낮을 때
  2. 기류의 속도가 낮고 습도가 높을 때
  3. 주위 벽면의 온도가 낮을 때
  4. 겨울에 창문의 극간풍이 많을 때
(정답률: 70%)
  • 콜드 드래프트(Cold Draft)는 차가운 공기가 하강하여 인체에 닿아 불쾌감을 주는 현상으로, 주로 기류 속도가 빠르고 습도가 낮을 때 발생하기 쉽습니다.
    오답 노트
    기류의 속도가 낮고 습도가 높을 때: 콜드 드래프트는 기류 속도가 크고 습도가 낮을 때 발생하므로 발생 원인과 거리가 멉니다.
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60. 흡수식 냉동기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비교적 소용량보다는 대용량에 적합하다.
  2. 발생기에는 증기에 의한 가열이 이루어진다.
  3. 냉매는 브롬화리튬(LiBr), 흡수제는 물(H2O)의 조합으로 이루어진다.
  4. 흡수기에서는 냉각수를 사용하여 냉각시킨다.
(정답률: 73%)
  • 흡수식 냉동기에서 브롬화리튬($LiBr$)은 흡수제이며, 물($H_{2}O$)이 냉매로 사용됩니다.
    오답 노트
    냉매는 브롬화리튬(LiBr), 흡수제는 물(H2O)의 조합으로 이루어진다: 냉매와 흡수제의 역할이 서로 바뀌어 설명됨
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4과목: 전기제어공학

61. 다음 그림의 신호흐름선도에서 C(s)/R(s)는?

  1. 1/ab
  2. 1/a+1/b
  3. ab
  4. a+b
(정답률: 55%)
  • 신호흐름선도에서 출력 $C(s)$는 입력 $R(s)$에서 출력까지의 모든 경로의 전달함수 합으로 구합니다.
    경로
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62. 5KVA, 3000/200V의 변압기가 단락시험을 통한 임피던스 전압이 100V, 동손이 100W라 할 때 퍼센트 저항강하는 몇 %인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 27%)
  • 퍼센트 저항강하는 변압기의 정격 용량에 대한 동손의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$p = \frac{P_{cu}}{P_n} \times 100$$
    ② [숫자 대입] $$p = \frac{100}{5000} \times 100$$
    ③ [최종 결과] $$p = 2$$
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63. 논리식 를 간단히 한 식은?

  1. x
  2. z
(정답률: 69%)
  • 주어진 논리식 $\overline{x} \cdot \overline{y} \cdot z + \overline{x} \cdot y \cdot z + x \cdot z$를 공통 인수로 묶어 간소화하는 문제입니다.
    먼저 앞의 두 항에서 $\overline{x} \cdot z$를 묶어내면 $\overline{x} \cdot z(\overline{y} + y)$가 되며, $\overline{y} + y = 1$이므로 $\overline{x} \cdot z$만 남습니다.
    그 후 남은 식 $\overline{x} \cdot z + x \cdot z$에서 다시 $z$를 공통 인수로 묶으면 $z(\overline{x} + x)$가 되고, $\overline{x} + x = 1$이므로 최종적으로 $z$가 됩니다.
    $$L = \overline{x} \cdot \overline{y} \cdot z + \overline{x} \cdot y \cdot z + x \cdot z$$
    $$L = \overline{x} \cdot z(\overline{y} + y) + x \cdot z$$
    $$L = \overline{x} \cdot z + x \cdot z$$
    $$L = z(\overline{x} + x)$$
    $$L = z$$
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64. 뒤진 역율 80%, 1,000kW의 3상 부하가 있다. 이것에 콘덴서를 설치하여 역율을 95%로 개선하려고 한다. 필요한 콘덴서의 용량은 약 몇 [KVA]인가?

  1. 422
  2. 633
  3. 844
  4. 1266
(정답률: 35%)
  • 역률 개선을 위해 필요한 콘덴서 용량은 개선 전후의 무효전력 차이로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q_{c} = P(\tan\theta_{1} - \tan\theta_{2})$$
    ② [숫자 대입] $$Q_{c} = 1000(\tan(\cos^{-1} 0.8) - \tan(\cos^{-1} 0.95)) = 1000(0.75 - 0.3287)$$
    ③ [최종 결과] $$Q_{c} = 421.3\text{ kVA}$$
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65. 불연속제어에 속하는 것은?

  1. 비율제어
  2. 비례제어
  3. 미분제어
  4. ON-OFF제어
(정답률: 81%)
  • 제어 대상의 출력값이 일정 범위 내에서만 변하는 것이 아니라, ON 또는 OFF라는 두 가지 상태로만 조작량을 결정하는 제어 방식이 불연속제어의 대표적인 예입니다.
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66. 제어기에 설명 중 틀린 것은?

  1. P 제어기 : 잔류편차 발생
  2. I 제어기 : 잔류편차 소멸
  3. D 제어기 : 오차예측제어
  4. PD 제어기 : 응답속도 지연
(정답률: 74%)
  • PD 제어기는 비례 제어의 응답 속도를 개선하고 미분 제어를 통해 오버슈트를 억제하여 응답 속응성을 높이는 역할을 합니다.
    오답 노트
    P 제어기 : 잔류편차가 발생하는 것이 맞음
    I 제어기 : 적분 동작으로 잔류편차를 제거하는 것이 맞음
    D 제어기 : 오차의 변화율을 감지하여 예측 제어를 하는 것이 맞음
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67. A=6+j8, B=20∠60° 일 때 A+B를 직각좌표형식으로 표현하면?

  1. 16+j18
  2. 16+j25.32
  3. 23.32+j18
  4. 26+j28
(정답률: 69%)
  • 복소수의 덧셈을 위해 극좌표 형식인 $B$를 직각좌표 형식으로 변환한 후 실수부와 허수부를 각각 더합니다.
    ① [기본 공식] $$B = P(\cos\theta + j\sin\theta)$$
    ② [숫자 대입] $$B = 20(\cos 60^{\circ} + j\sin 60^{\circ}) = 10 + j17.32$$
    ③ [최종 결과] $$A + B = (6 + j8) + (10 + j17.32) = 16 + j25.32$$
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68. 절연의 종류에서 최고 허용온도가 낮은 것부터 높은 순서로 옳은 것은?

  1. A종, Y종, E종, B종
  2. Y종, A종, E종, B종
  3. E종, Y종, B종, A종
  4. B종, A종, E종, Y종
(정답률: 70%)
  • 절연물의 종류는 최고 허용온도에 따라 구분하며, 온도가 낮은 순서대로 Y종 $\rightarrow$ A종 $\rightarrow$ E종 $\rightarrow$ B종 $\rightarrow$ F종 $\rightarrow$ H종 $\rightarrow$ C종 순입니다.
    각 절연종별 최고 허용온도는 다음과 같습니다.
    Y종: $90^{\circ}C$ A종: $105^{\circ}C$ E종: $120^{\circ}C$ B종: $130^{\circ}C$
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69. 전200V에 접속하면 1kW의 전력을 소비하는 부하를 100V의 전원에 접속하면 소비전력은 몇 [W]가 되겠는가?

  1. 100
  2. 150
  3. 200
  4. 250
(정답률: 59%)
  • 소비전력은 전압의 제곱에 비례합니다. 전압이 $200\text{V}$에서 $100\text{V}$로 $1/2$배가 되면 소비전력은 $(1/2)^2 = 1/4$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$P_2 = P_1 \times (\frac{V_2}{V_1})^2$$
    ② [숫자 대입] $$P_2 = 1000 \times (\frac{100}{200})^2$$
    ③ [최종 결과] $$P_2 = 250\text{W}$$
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70. 도체에 전하를 주었을 경우 틀린 것은?

  1. 전하는 도체 외측의 표면에만 분포한다.
  2. 전하는 도체 내부에만 존재한다.
  3. 도체 표면의 곡률 반경이 작은 곳에 전하가 많이 모인다.
  4. 전기력선은 정(+)전하에서 시작하여 부전하(-)에서 끝난다.
(정답률: 67%)
  • 도체에 전하를 주면 상호 반발력에 의해 전하는 도체 내부가 아닌 외측 표면에만 분포하게 됩니다.
    오답 노트
    전하는 도체 내부에만 존재한다: 전하는 표면에 분포함
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71. “도선에서 두 점사이의 전류의 세기는 그 두 점사이의 전위차에 비례하고 전기저항에 반비례한다.” 이것은 무슨 법칙을 설명한 것인가?

  1. 렌츠의 법칙
  2. 옴의 법칙
  3. 플레밍의 법칙
  4. 전압분배의 법칙
(정답률: 76%)
  • 전류의 세기가 전압에 비례하고 저항에 반비례한다는 원리는 옴의 법칙의 핵심 정의입니다.
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72. 그림과 같은 논리회로는?

  1. OR회로
  2. AND회로
  3. NOT회로
  4. NOR회로
(정답률: 61%)

  • 제시된 회로는 입력 A와 B가 직렬로 연결된 구조입니다. AND회로는 모든 입력 신호가 동시에 작동(ON)되어야만 출력 신호가 1이 되는 논리회로입니다.
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73. 원뿔주사를 이용한 방식으로서 비행기 등과 같이 움직이는 목표값의 위치를 알아보기 위한 서보용 제어기는?

  1. 자동조타장치
  2. 추적레이더
  3. 공작기계의 제어
  4. 자동평형기록계
(정답률: 77%)
  • 서보 제어기는 위치나 방위를 제어하는 장치입니다. 특히 추적레이더는 원뿔주사 방식을 사용하여 비행기와 같이 계속해서 움직이는 목표물의 위치를 정밀하게 파악하는 제어기입니다.
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74. 측정하고자 하는 양을 표준량과 서로 평형을 이루도록 조절하여 측정량을 구하는 방식은?

  1. 편위법
  2. 보상법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 66%)
  • 측정하려는 양과 표준량을 서로 평형 상태로 만들어 그 차이를 0으로 조절함으로써 측정값을 구하는 방식을 영위법이라고 합니다.
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75. 온 오프(ON-OFF) 동작을 설명으로 옳은 것은?

  1. 간단한 단속적 제어동작이고 사이클링이 생긴다.
  2. 사이클링은 제거할 수 있으나 오프셋이 생긴다.
  3. 오프셋은 없앨 수 있으나 응답시간이 늦어질 수 있다.
  4. 응답속도는 빠르나 오프셋이 생긴다.
(정답률: 69%)
  • 온 오프(ON-OFF) 동작은 제어량이 설정값에서 벗어날 때 조작부를 단순히 켜거나 끄는 방식으로, 구조가 간단한 단속적 제어동작이며 이 과정에서 제어량이 설정값을 중심으로 진동하는 사이클링과 정상편차인 오프셋이 발생합니다.
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76. 다음의 전선 중 도전율이 가장 우수한 재질의 전선은?

  1. 경동선
  2. 연동선
  3. 경알미늄선
  4. 아연도금철선
(정답률: 55%)
  • 도전율은 금속이 전기를 얼마나 잘 통하는지를 나타내는 지표입니다. 연동선은 도전율이 $98 \sim 100\%$로 가장 우수하며, 도전율이 큰 순서는 연동선 > 경동선 > 경알루미늄선 > 아연도금철선 순입니다.
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77. 사이클로 컨버터의 작용은?

  1. 직류-교류 변환
  2. 직류-직류 변환
  3. 교류-직류 변환
  4. 교류-교류 변환
(정답률: 53%)
  • 사이클로 컨버터는 교류 전원을 직류로 변환하지 않고 직접 다른 주파수의 교류 전원으로 변환하는 교류-교류 변환 장치입니다.
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78. 목표값에 따른 분류에 따라 열차를 무인운전 하고자 할 때 사용하는 제어방식은?

  1. 자력제어
  2. 추종제어
  3. 비율제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 77%)
  • 미리 정해진 시간 순서에 따라 제어값이 변화하는 방식으로, 무인 운전이나 자동 공정 제어에 사용되는 방식은 프로그램제어입니다.
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79. 다음의 중 공정제어(프로세스제어)에 속하지 않는 제어량은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 유량
  4. 방위
(정답률: 75%)
  • 공정제어(프로세스 제어)는 화학 공정이나 발전소 등에서 온도, 압력, 유량, 액위 등을 조절하는 제어입니다.
    오답 노트
    방위: 위치나 방향을 제어하는 제어량으로 공정제어에 해당하지 않습니다.
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80. 다음 중 직류 전동기의 속도 제어 방식으로 맞는 것은?

  1. 주파수 제어
  2. 극수 변환 제어
  3. 슬립 제어
  4. 계자 제어
(정답률: 53%)
  • 직류전동기의 속도 제어 방식에는 계자 제어, 직렬 저항 제어, 전압 제어 방식이 있습니다.
    오답 노트
    주파수 제어, 극수 변환 제어, 슬립 제어: 유도전동기의 속도 제어 방식
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5과목: 배관일반

81. 복사난방에서의 패널(Panel)코일의 배관방식이 아닌 것은?

  1. 그리드코일식
  2. 리버스리턴식
  3. 벤드코일식
  4. 벽면그리드코일식
(정답률: 70%)
  • 패널코일 방식은 복사난방을 위해 코일을 배치하는 형태(그리드, 벤드 등)를 의미합니다. 리버스리턴식은 전체적인 온수난방 배관의 유량 균형을 맞추기 위한 배관 계통 방식으로, 패널코일 자체의 배치 방식이 아닙니다.
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82. 트랩의 봉수가 파괴되는 원인으로 볼 수 없는 것은?

  1. 자기사이펀 작용
  2. 흡인 작용
  3. 분출 작용
  4. 통기 작용
(정답률: 64%)
  • 봉수 파괴는 트랩 내의 물이 외부 요인으로 인해 빠져나가는 현상입니다. 통기 작용은 오히려 관 내의 압력을 조절하여 봉수가 파괴되는 것을 방지하고 안정적으로 유지시키는 역할을 합니다.
    오답 노트
    자기사이펀 작용: 유속에 의해 봉수가 함께 휩쓸려 내려감
    흡인 작용: 하류측의 음압으로 봉수가 빨려 들어감
    분출 작용: 상류측의 정압으로 봉수가 밀려 올라감
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83. 롤러 서포트를 사용하여 배관을 지지하는 주된 이유는?

  1. 신축허용
  2. 부식방지
  3. 진동방지
  4. 해체용이
(정답률: 67%)
  • 배관은 온도 변화에 따라 팽창과 수축을 반복합니다. 롤러 서포트는 배관이 수평 방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록 하여 열팽창에 의한 응력을 완화하는 신축허용을 목적으로 사용합니다.
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84. 다음의 관의 부식 방지에 관한 것이다. 틀린 것은?

  1. 전기 절연을 시킨다.
  2. 아연도금을 한다.
  3. 열처리를 한다.
  4. 습기의 접촉을 없게 한다.
(정답률: 75%)
  • 관의 부식을 방지하기 위해서는 전기적 차단, 보호막 형성, 습기 제거 등이 필요합니다. 열처리는 재료의 경도나 인성 등 기계적 성질을 변화시키기 위한 공정이지 부식 방지책이 아닙니다.
    오답 노트
    전기 절연을 시킨다: 전식 방지
    아연도금을 한다: 희생양극법을 통한 보호
    습기의 접촉을 없게 한다: 부식 환경 제거
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85. 공조배관설비에 수격작용의 방지책으로 옳지 않은 것은?

  1. 관 내의 유속을 낮게 한다.
  2. 밸브는 펌프 흡입구 가까이 설치하고 제어한다.
  3. 펌프에 플라이휠(fly wheel)을 설치한다.
  4. 조압수조(surge tank)를 관선에 설치 한다.
(정답률: 68%)
  • 수격작용(Water Hammer)을 방지하기 위해서는 급격한 압력 변화를 줄여야 합니다. 밸브는 펌프 흡입구가 아니라 토출측에 가까이 설치하여 제어하는 것이 올바른 방법입니다.
    오답 노트
    관 내의 유속을 낮게 한다: 유속이 낮으면 충격력이 감소함
    펌프에 플라이휠(fly wheel)을 설치한다: 회전 속도의 급격한 변화를 방지함
    조압수조(surge tank)를 관선에 설치 한다: 압력 변동을 흡수함
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86. 호칭지름 20A 강관을 곡률반경 150mm로 90° 구부림 할 경우 곡관부의 길이는 약 얼마인가? (강관의 호칭경: 20A, 곡률반경:150mm)

  1. 117.8mm
  2. 235.5mm
  3. 471.0mm
  4. 942.0mm
(정답률: 55%)
  • 곡률반경을 반지름으로 하여, 원의 둘레 공식에 구부림 각도 비율을 곱해 곡관부의 길이를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$L = 2 \pi R \times \frac{\theta}{360}$$
    ② [숫자 대입] $$L = 2 \times 3.14 \times 150 \times \frac{90}{360}$$
    ③ [최종 결과] $$L = 235.5$$ mm
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87. 배관의 착색도료 밑칠용으로 사용되며, 녹방지응 위하여 많이사용되는 도료는?

  1. 산화철도료
  2. 광명단
  3. 에나멜
  4. 조합페이트
(정답률: 73%)
  • 광명단은 배관의 착색도료 밑칠용으로 사용되며, 강력한 방청(녹 방지) 효과가 있어 널리 사용되는 도료입니다.
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88. 관이음의 도시기호 중 유니온 이음은?

(정답률: 68%)
  • 관이음의 도시기호 중 유니온 이음은 로 표시합니다.
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89. 냉동 장치의 배관설치에 관한 내용으로 틀린 것은?

  1. 토출가스의 합류 부분 배관은 T 이음으로 한다.
  2. 압축기와 응축기의 수평배관은 하향 구배로 한다.
  3. 토출가스 배관에는 역류방지 밸브를 설치한다.
  4. 토출관의 입상이 10m 이상일 경우 10m마다 중간 트랩을 설치한다.
(정답률: 68%)
  • 압축기 2대의 토출관이 합류되는 배관은 흐름의 저항을 줄이기 위해 T 이음이 아닌 Y 이음으로 시공해야 합니다.
    오답 노트
    하향 구배, 역류방지 밸브 설치, 10m마다 중간 트랩 설치: 모두 냉동 장치 배관의 올바른 설치 기준입니다.
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90. 도시가스를 고압이라 함은 얼마 이상의 압력을 뜻하는가?

  1. 0.1MPa 이상
  2. 1MPa 이상
  3. 10MPa 이상
  4. 100MPa 이상
(정답률: 73%)
  • 도시가스의 압력 구분 기준에 따라 고압은 $1.0\text{MPa}$이상을 의미합니다.
    오답 노트
    0.1MPa 이상: 중압의 시작 기준임
    10MPa 이상: 고압 기준보다 훨씬 높은 수치임
    100MPa 이상: 고압 기준보다 훨씬 높은 수치임
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91. 캐비테이션(Cavitation)현상의 발생하는 조건이 아닌 것은?

  1. 흡입양정이 지나치게 클 경우
  2. 흡입관의 저항이 증대될 경우
  3. 흡입 유체의 온도가 높은 경우
  4. 흡입관의 압력이 양압인 경우
(정답률: 66%)
  • 캐비테이션은 유체의 압력이 포화증기압보다 낮아져 기포가 발생하는 현상으로, 주로 압력이 매우 낮은 부압 상태에서 발생합니다.
    오답 노트
    흡입관의 압력이 양압인 경우: 압력이 높으면 기포 발생이 억제되어 캐비테이션이 일어나지 않음
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92. 통기관에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 통기관경은 접속하는 배수관경의 1/2이상으로 한다.
  2. 통기방식에는 신정통기, 각개통기, 회로 통기 방식이 있다.
  3. 통기관은 트랩내의 봉수를 보호하고 관내 청결을 유지한다.
  4. 배수입관에서 통기입관의 접속은 90° T이음으로 한다.
(정답률: 74%)
  • 배수입관에서 통기입관을 접속할 때는 흐름의 저항을 줄이기 위해 $45^{\circ}$ Y이음으로 접속해야 합니다.
    오답 노트
    90° T이음으로 한다: $45^{\circ}$ Y이음으로 접속하는 것이 원칙임
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93. 경질염화비닐관의 TS식 조인트 접합법에서 3가지 접착효과에 해당되지 않는 것은?

  1. 유동삽입
  2. 일출접착
  3. 소성삽입
  4. 변형삽입
(정답률: 62%)
  • 경질염화비닐관의 TS식 조인트 접합법은 유동삽입, 일출접착, 변형삽입의 3가지 접착 효과를 이용합니다.
    오답 노트
    소성삽입: TS식 조인트의 접착 원리에 해당하지 않음
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94. 도시가스의 입상배관의 관지름이 20mm 일 때 움직이지 않도록 몇 m마다 고정장치를 부착해야 하는가?

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 77%)
  • 도시가스 입상배관의 고정 간격 기준에 따라 관지름이 $13\text{mm}$이상 $33\text{mm}$ 미만인 경우, 고정장치는 $2\text{m}$ 마다 부착해야 합니다.
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95. 관의 종류와 이음방법을 연결이 잘못된 것은?

  1. 강관 - 나사이음
  2. 동관 - 압축이음
  3. 주철관 - 칼라이음
  4. 스테인리스강관 - 몰코이음
(정답률: 70%)
  • 칼라이음은 주철관이 아니라 석면 시멘트관이나 철근 콘크리트제 관의 이음에 사용되는 방법입니다.
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96. 냉매배관 시 주의사항이다. 틀린 것은?

  1. 굽힘부의 굽힘반경을 작게 한다.
  2. 배관속에 기름이 고이지 않도록 한다.
  3. 배관에 큰 응력 발생의 염려가 있는 곳에는 루프형 배관을 해준다.
  4. 다른 배관과 달라서 벽 관통시에는 강관 슬리브를 사용하여 보온 피복한다.
(정답률: 74%)
  • 냉매배관 시공 시 굽힘부의 굽힘반경을 크게 해야 냉매의 흐름 저항(마찰저항)을 줄여 효율적인 순환이 가능합니다.
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97. 배관용 플랜지 패킹의 종류가 아닌 것은?

  1. 오일 시트 패킹
  2. 합성수지 패킹
  3. 고무 패킹
  4. 몰드 패킹
(정답률: 57%)
  • 플랜지 패킹으로는 오일 시트 패킹, 합성수지(테프론) 패킹, 고무 패킹, 네오프렌, 석면 조인트 패킹 등이 사용됩니다.
    오답 노트
    몰드 패킹: 주로 밸브류의 그랜드 패킹에 사용됨
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98. 진공환수식 증기난반 배관에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 배관 도중에 공기 빼기 밸브를 설치한다.
  2. 배관에는 적당한 구배를 준다.
  3. 진공식에서는 리프트 피팅에 의해 응축수를 상부로 배출할 수 있다.
  4. 응축수의 유속이 빠르게 되므로 환수관을 가늘게 할 수가 있다.
(정답률: 61%)
  • 진공환수식 증기난방은 진공펌프를 통해 시스템 내부의 공기를 강제로 배출하므로, 배관 도중에 별도의 공기 빼기 밸브를 설치할 필요가 없습니다.
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99. 플라스틱 배관재료에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 경질염화비닐관은 대부분의 무기산, 알칼리에도 침식되지 않는다.
  2. 일반적으로 플라스틱 배관재는 고온이 될수록 인장강도는 저하된다.
  3. 폴리에틸렌관은 경질염화비닐관 보다 가볍고 충격에도 강하다.
  4. 일반적으로 플라스틱 배관재는 마찰손실이 크고 전기 절연성이 작다.
(정답률: 65%)
  • 플라스틱 배관재는 표면이 매끄러워 마찰손실이 작고, 전기 절연성이 매우 큰 것이 특징입니다.
    오답 노트
    경질염화비닐관의 내식성: 무기산 및 알칼리에 강함
    온도와 강도: 고온 시 인장강도 저하됨
    폴리에틸렌관: 경질염화비닐관 대비 가볍고 충격에 강함
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100. 암모니아 냉매를 사용하는 흡수식 냉동기의 배관재료로 가장 좋은 것은?

  1. 주철관
  2. 동관
  3. 강관
  4. 동합금관
(정답률: 73%)
  • 암모니아는 구리(동) 및 동합금을 부식시키는 성질이 강하므로, 부식 저항성이 있는 강관을 배관 재료로 사용해야 합니다.
    오답 노트
    동관, 동합금관: 암모니아에 의해 부식됨
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