공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2014-05-25)

공조냉동기계기사(구)
(2014-05-25 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 다음 중 경로 함수(path function)인 것은 어느 것인가?

  1. 엔탈피
  2. 열
  3. 압력
  4. 엔트로피
(정답률: 74%)
  • 경로 함수는 상태의 변화 과정(경로)에 따라 그 값이 달라지는 함수로, 대표적으로 열과 일이 이에 해당합니다.
    오답 노트
    엔탈피, 압력, 엔트로피: 상태 함수(경로와 무관하게 현재 상태에 의해서만 결정됨)
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2. 이상기체의 엔탈피와 내부에너지에 대한 설명으로 적절한 것은?

  1. 압력만의 함수이다.
  2. 체적만의 함수이다.
  3. 온도만의 함수이다.
  4. 온도 및 압력의 함수이다.
(정답률: 73%)
  • 이상기체는 분자 간의 상호작용이 없다고 가정하므로, 내부에너지와 엔탈피는 오직 온도에 의해서만 결정되는 온도만의 함수입니다.
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3. 다음 중 증기압축식 냉동기에서 일반적으로 사용되지 않는 것은?

  1. 응축기
  2. 압축기
  3. 터빈
  4. 팽창밸브
(정답률: 66%)
  • 증기압축식 냉동기의 기본 4대 구성 요소는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기입니다. 터빈은 주로 발전소나 특수 냉동 사이클(흡수식 등)에서 사용되며 일반적인 증기압축식 냉동기에서는 사용되지 않습니다.
    오답 노트
    응축기, 압축기, 팽창밸브: 증기압축식 냉동기의 필수 구성 요소임
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4. 중력가속도가 9.8m/s2 일 때 250kg의 물체가 200m의 높이로부터 땅으로 떨어질 경우 일을 열량으로 환산하면 약 몇 KJ인가?

  1. 79
  2. 117
  3. 203
  4. 490
(정답률: 70%)
  • 물체의 위치 에너지를 계산한 후, 이를 열량 단위인 kJ로 환산하는 문제입니다.
    ① $$W = m \times g \times h$$
    ② $$W = 250 \times 9.8 \times 200$$
    ③ $$W = 490,000 \text{ J} = 490 \text{ kJ}$$
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5. 87℃의 물 1kg과 27℃의 물 1kg이 열의 손실 없이 직접 혼합될 때 생기는 엔트로피의 차로서 가장 적절한 것은? (단, 물의 비열은 4.18kJ/kg·K로 한다)

  1. 0.035 kJ/K
  2. 1.36 kJ/K
  3. 4.22 kJ/K
  4. 5.02 kJ/K
(정답률: 40%)
  • 두 액체가 혼합될 때의 최종 온도를 구한 후, 각 액체의 온도 변화에 따른 엔트로피 변화량의 합을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = m_{1} C \ln \frac{T_{m}}{T_{1}} + m_{2} C \ln \frac{T_{m}}{T_{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = 1 \times 4.18 \times (\ln \frac{307.15}{360.15} + \ln \frac{307.15}{300.15})$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = 0.035$$ $kJ/K$
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6. 이상기체의 비열에 대한 설명이다. 적절한 것은?

  1. 정적비열과 정압비열의 절대값의 차이가 엔탈피이다.
  2. 비열비는 기체의 종류에 관계없이 일정하다.
  3. 정압비열은 정적비열보다 크다.
  4. 일반적으로 압력은 비열보다 온도의 변화에 민감하다.
(정답률: 75%)
  • 정압비열은 정적비열에 기체 상수 $R$을 더한 값($C_p = C_v + R$)이므로, 항상 정압비열이 정적비열보다 큽니다.
    오답 노트
    정적비열과 정압비열의 차이: 엔탈피가 아니라 기체 상수 $R$임
    비열비: 기체의 종류(단원자, 이원자 등)에 따라 다름
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7. 실린더의 내경이 6.8cm, 행정이 8cm인 가솔린기관의 평균유효압력이 1200kPa일 때 이 기관의 1행정당 출력[kJ]으로 적절한 것은?

  1. 0.04
  2. 0.14
  3. 0.35
  4. 0.44
(정답률: 62%)
  • 평균유효압력과 실린더의 체적(단면적 × 행정)을 곱하여 1행정당 출력을 구합니다.
    ① $$W = P \times \frac{\pi \times d^{2}}{4} \times L$$
    ② $$W = 1200 \times \frac{\pi \times 0.068^{2}}{4} \times 0.08$$
    ③ $$W = 0.35$$
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8. 실린더 내의 공기가 3kg 있다. 공기가 200kPa, 10℃인 상태에서 600kPa이 될때까지 ′PV1.3=일정′인 과정으로 압축된다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇kJ인가? (단, 공기의 기체상수 R은 0.287kJ/kg·K이다)

  1. -285
  2. -235
  3. 13
  4. 125
(정답률: 56%)
  • 폴리트로픽 과정에서 공기가 압축될 때 한 일은 압력과 부피의 변화량을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{P_{1}V_{1}-P_{2}V_{2}}{n-1}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{(200 \times 0.251) - (600 \times 0.105)}{1.3-1}$$
    ③ [최종 결과] $$W = -235$$
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9. 공기 5kg을 압력이 일정한 상태에서 0℃에서 100℃까지 가열하고자 한다. 이때 필요한 열량[kJ]으로 적절한 것은? (단, 공기의 정압비열 CP(kJ/kg℃)=1.01+0.000079t(℃)이다.)

  1. 102
  2. 476
  3. 490
  4. 507
(정답률: 69%)
  • 정압비열이 온도 $t$에 대한 함수로 주어졌으므로, 열량은 비열 식을 온도 범위에 대해 적분하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \int_{t_1}^{t_2} C_P dt$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 5 \int_{0}^{100} (1.01 + 0.000079t) dt$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 507$$ kJ
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10. 10℃에서 160℃까지의 공기의 평균 정적비열이 0.7315kJ/kg·℃이다. 이 온도 변화에서 공기 1kg의 내부에너지 변화로 적절한 것은?

  1. 107.1 kJ
  2. 109.7 kJ
  3. 120.6 kJ
  4. 121.7 kJ
(정답률: 75%)
  • 내부에너지 변화량은 질량, 정적비열, 그리고 온도 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① $$\Delta U = m \times C_v \times \Delta T$$
    ② $$\Delta U = 1 \times 0.7315 \times (160 - 10)$$
    ③ $$\Delta U = 109.7\text{ kJ}$$
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11. 실린더(cylinder)내의 유체가 주위에 36kJ/kg의 열을 방출하고, 68kJ/kg의 일을 받았다. 이 때 내부에너지의 변화로 적절한 것은?

  1. 32kJ/kg 증가
  2. 32kJ/kg감소
  3. 104kJ/kg증가
  4. 104kJ/kg감소
(정답률: 72%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 내부에너지 변화량은 가해진 열량에서 외부로 한 일의 양을 뺀 값과 같습니다. 이때 열 방출과 일 수신은 부호를 고려하여 계산합니다.
    ① $$\Delta U = Q - W$$
    ② $$\Delta U = -36 - (-68)$$
    ③ $$\Delta U = 32\text{ kJ/kg}$$
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12. 수은주에 의해 측정된 대기압이 753mmHg일 때 진공도 90%의 절대 압력으로 적절한 것은? (단, 중력가속도는 9.8m/s2, 수은의 밀도는 13600kg/m3이다.)

  1. 약 200.08kPa
  2. 약 190.08kPa
  3. 약 100.04kPa
  4. 약 10.04kPa
(정답률: 50%)
  • 진공도란 대기압 대비 진공압의 비율을 의미하며, 절대 압력은 대기압에서 진공압을 뺀 값입니다.
    ① $$P_{abs} = P_{atm} \times (1 - \frac{V}{100})$$
    ② $$P_{abs} = \frac{753}{760} \times 101.325 \times (1 - 0.9)$$
    ③ $$P_{abs} = 10.04\text{ kPa}$$
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13. 시간당 380ton의 물을 공급하여 수증기를 생산하는 보일러가 있다. 이 보일러에 공급하는 물의 엔탈피는 830kJ/kg이고, 생산되는 수증기의 엔탈피가 3230kJ/kg이라고 할 때, 발열량이 32000kJ/kg인 석탄을 시간당 34ton 씩 보일러에 공급한다면 이 보일러의 효율로 적절한 것은?

  1. 22.6%
  2. 39.5%
  3. 72.3%
  4. 83.8%
(정답률: 63%)
  • 보일러 효율은 연료가 공급한 총 열량 대비 물이 흡수한 유효 열량의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{\dot{m}_w \times (h_2 - h_1)}{\dot{m}_f \times H}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{380000 \times (3230 - 830)}{34000 \times 32000}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.838 \text{ (83.8\%)}$$
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14. 증기압축 냉동장치에서 증발기를 지나는 냉매의 물리적 변화로서 적절한 것은? (단, 냉동장치는 이상적인 냉동사이클을 따른다)

  1. 압력이 증가한다.
  2. 엔트로피가 감소한다.
  3. 엔탈피가 증가한다.
  4. 비체적이 감소한다.
(정답률: 63%)
  • 이상적인 냉동사이클의 증발기에서는 냉매가 주변으로부터 열을 흡수하는 등온-등압 과정이 일어납니다. 이때 열을 흡수하므로 냉매의 엔탈피는 증가하게 됩니다.
    오답 노트
    압력이 증가한다: 증발기는 등압 과정임
    엔트로피가 감소한다: 열을 흡수하므로 엔트로피는 증가함
    비체적이 감소한다: 액체에서 기체로 증발하므로 비체적은 증가함
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15. 물 2kg을 30℃에서 80℃까지 가열하였다. 이 과정 동안의 엔트로피 변화량으로 적절한 것은? (단, 물의 비열은 4.184kJ/kg· K로 일정하다.)

  1. 0.6391kJ/K
  2. 1.278kJ/K
  3. 4.100kJ/K
  4. 8.208kJ/K
(정답률: 60%)
  • 물과 같은 비압축성 물질의 엔트로피 변화량은 비열과 온도의 로그 비를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = m \times C \times \ln(\frac{T_2}{T_1})$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = 2 \times 4.184 \times \ln(\frac{273+80}{273+30})$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = 1.278 \text{ kJ/K}$$
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16. 다음 중 열병합발전시스템에 대한 설명으로 적절한 것은?

  1. 증기 동력 시스템에서 전기와 함께 공정용 또는 난방용 스팀을 생산하는 시스템이다.
  2. 증기 동력 사이클 상부에 고온에서 작동하는 수은 동력 사이클을 결합한 시스템이다.
  3. 가스 터빈에서 방출되는 폐열을 증기동력 사이클의 열원으로 사용하는 시스템이다.
  4. 한 단의 재열사이클과 여러 단의 재생사이클의 복합 시스템이다.
(정답률: 62%)
  • 열병합발전(CHP)은 하나의 에너지원으로부터 전기 에너지와 열 에너지(스팀, 온수 등)를 동시에 생산하여 에너지 이용 효율을 극대화하는 시스템입니다.
    오답 노트
    수은 동력 사이클 결합: 복합 사이클의 일종임
    가스 터빈 폐열 이용: 복합 발전(Combined Cycle)에 대한 설명임
    재열 및 재생 사이클 복합: 랭킨 사이클의 효율 향상 방법임
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17. 다음 중 가장 큰 에너지를 나타내는 것은?

  1. 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한일
  2. 발열량 10000kJ/kg의 연료를 100kg 연소시켜 나오는 열량
  3. 대기압 하에서 10℃ 물 10 를 90℃로 가열하는데 필요한 열량(물의 비열은 4.2kJ/kg ℃이다.)
  4. 시속 100km로 주행하는 총 질량 2000kg인 자동차의 운동에너지
(정답률: 75%)
  • 각 보기의 에너지를 동일 단위($$kJ$$)로 환산하여 비교합니다.
    100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일: $$100 \times 1000 \times 10 \times 3600 = 3.6 \times 10^9 \text{ kJ}$$
    발열량 10000kJ/kg의 연료 100kg 연소 열량: $$10000 \times 100 = 1 \times 10^6 \text{ kJ}$$
    물 10m³ 가열 열량: $$1000 \times 4.2 \times (90-10) = 3.36 \times 10^6 \text{ kJ}$$
    자동차 운동에너지: $$\frac{1}{2} \times 2000 \times (\frac{100}{3.6})^2 \approx 7.7 \times 10^5 \text{ kJ}$$
    따라서 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일이 가장 큽니다.
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18. 카르노(Carnot) 열기관에 있어서 공급열량을 Q1, 방열량을 Q2로 할 때, 열효율[η]을 나타내는 식으로 적절한 것은?

(정답률: 74%)
  • 카르노 열기관의 열효율은 공급된 전체 열량 중 실제로 일로 변환된 유효 열량의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\eta = \frac{Q_{1} - Q_{2}}{Q_{1}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\eta = \frac{Q_{1}}{Q_{1}} - \frac{Q_{2}}{Q_{1}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\eta = 1 - \frac{Q_{2}}{Q_{1}}$$
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19. 완전히 단열된 실린더 안의 공기가 피스톤을 밀어 외부로 일을 하였을 때 일의 양으로 적합한 것은? (단, 절대량을 기준으로 한다)

  1. 공기의 내부에너지 차
  2. 공기의 엔탈피 차
  3. 공기의 엔트로피 차
  4. 단열되었으므로 일의 수행은 없다
(정답률: 67%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 완전 단열 상태($$Q = 0$$)에서 외부로 일을 하면, 그 일의 양은 시스템의 내부에너지 감소량과 같습니다.
    오답 노트
    엔탈피 차: 개방계나 정압 과정의 에너지 변화량임
    엔트로피 차: 가역/비가역 상태의 무질서도 변화량임
    일의 수행은 없다: 단열 상태에서도 내부 에너지를 소모하여 일을 할 수 있음
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20. 증기압축 냉동사이클(과열과 과냉이 없음)에서 응축온도가 일정할 때 증발온도가 높을수록 성능계수는 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 증가할 수도 있고, 감소할 수도 있다.
  4. 증발온도는 성능계수와 관계없다.
(정답률: 67%)
  • 증기압축 냉동사이클에서 응축온도가 일정할 때 증발온도가 높아지면, 압축기가 해야 할 일(압축비)이 줄어들고 냉동효과는 상대적으로 증가하여 전체적인 성능계수(COP)는 증가하게 됩니다.
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2과목: 냉동공학

21. 다음 중 압축방식에 의한 압축기의 분류에 속하지 않는 것은?

  1. 왕복동식 압축기
  2. 흡수식 압축기
  3. 회전식 압축기
  4. 스크류식 압축기
(정답률: 74%)
  • 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 회전식, 스크류식 등으로 분류합니다. 흡수식 압축기는 기계적 압축 과정 없이 흡수제와 재생기를 이용하는 흡수식 냉동기의 핵심 장치이므로 압축방식에 의한 분류에 해당하지 않습니다.
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22. 어떤 냉동실의 온도를 -5℃로 유지하기 위하여 매시간당 150000kcal의 열량을 제거해야 한다. 이 제거열량을 냉동기로 제거한다면 이 냉동기의 소요마력은 약 얼마인가? (단, 냉동기의 방열온도는 10℃, 1HP=632kcal/h로 한다)

  1. 16.5HP
  2. 15.2HP
  3. 14.1HP
  4. 13.3HP
(정답률: 41%)
  • 역카르노 사이클의 성능계수($COP_r$)를 이용하여 냉동기에 필요한 일량을 구한 뒤, 이를 마력 단위로 환산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$COP_{r} = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    $$W = \frac{Q_{L}}{COP_{r}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$COP_{r} = \frac{268}{283 - 268} = 17.867$$
    $$W = \frac{150000}{17.867} = 8395.37 \text{ kcal/h}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{HP} = \frac{8395.37}{632} = 13.3$$
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23. 다음은 냉동기에 관한 설명이다. 가장 적절한 것은 어느 것인가?

  1. 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 것이다.
  2. 요구되는 소정의 장소에서 열을 흡수하여 다른 장소에 열을 방출하도록 기계적 에너지를 사용한 것이다.
  3. 높은 온도에서 열을 흡수하여 낮은 온도 장소에 열을 발산하도록 기계적 에너지를 사용한 것이다.
  4. 증기 원동기와 비슷한 원리이며 외연기관이다.
(정답률: 66%)
  • 냉동기는 외부에서 기계적 에너지를 공급받아 저온의 장소에서 열을 흡수하여 고온의 장소로 방출함으로써 냉각 효과를 얻는 장치입니다.
    오답 노트
    열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 것: 열기관에 대한 설명
    높은 온도에서 열을 흡수하여 낮은 온도 장소에 열을 발산: 냉동기의 작동 방향과 반대임
    증기 원동기와 비슷한 원리이며 외연기관: 냉동기의 정의와 무관함
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24. 냉동사이클의 응축열량에 대한 설명이다. 적절하지 못한 것은 어느 것인가?

  1. 응축기 입구 냉매증기의 엔탈피와 응축기 출구 냉매액의 엔탈피 차로 나타낸다.
  2. 증발기에서 저온의 물체로부터 흡수한 열량과 압축기의 압축일량을 합한 값이다.
  3. 응축열량은 증발온도와 응축온도에 따라 다르다.
  4. 증발온도가 낮아져도 응축온도의 변화는 없다.
(정답률: 67%)
  • 증발온도가 낮아지면 압축비가 상승하여 압축기 토출가스의 온도가 높아지며, 이에 따라 응축온도 또한 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    증발온도가 낮아져도 응축온도의 변화는 없다: 증발온도 하락 시 토출온도 상승으로 응축온도도 함께 상승함
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25. 냉동기에 사용되고 있는 냉매로 대기압에서 비등점이 가장 낮은 냉매는 다음중 어느 것인가?

  1. SO2
  2. NH3
  3. CO2
  4. CH3Cl
(정답률: 50%)
  • 냉매의 비등점은 대기압 상태에서 액체가 기체로 변하는 온도를 의미하며, 제시된 냉매 중 $\text{CO}_{2}$의 비등점이 약 $-78.5^{\circ}\text{C}$로 가장 낮습니다.
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26. 가역 카르노사이클에서 고온부 30℃, 저온부 -10℃로 운전되는 열기관의 효율은 약 얼마인가?

  1. 7.58
  2. 6.58
  3. 0.15
  4. 0.13
(정답률: 56%)
  • 카르노 사이클의 열효율은 고온부와 저온부의 절대온도($K$) 비로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{273 - 10}{273 + 30}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.13$$
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27. 냉각수 입구온도 16℃, 냉각수 출구온도 24℃, 냉각수량 200ℓ/min, 응축기의 냉각면적 20m2, 응축기의 열통과율 800kcal/m2h℃ 의 조건으로 작동되는 냉동장치의 수냉식 응축기에서 냉매와 냉각수의 산술평균온도차는?

  1. 6℃
  2. 16℃
  3. 8℃
  4. 18℃
(정답률: 56%)
  • 냉각수가 흡수한 열량과 응축기에서 전달된 열량이 같다는 에너지 평형 원리를 이용하여 산술평균온도차를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \rho \times V \times c \times \Delta T = k \times A \times \Delta T_m$$
    ② [숫자 대입]
    $$1000 \times \frac{0.2}{60} \times 4.18 \times (24-16) = 20 \times \frac{800}{3600} \times 4.18 \times \Delta T_m$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta T_m = 6$$
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28. 냉매가 누설되거나 냉매충전량이 부족시 발생할 수 있는 현상으로 적절하지 못한 것은?

  1. 토출압력이 너무 낮다.
  2. 흡입압력이 너무 낮다.
  3. 압축기의 정지시간이 길다.
  4. 압축기가 시동하지 않는다.
(정답률: 51%)
  • 냉매가 부족하면 냉동 능력이 저하되어 설정 온도에 도달하기 위해 압축기가 더 오래 가동되어야 하므로, 정지 시간은 짧아지고 가동 시간은 길어집니다.
    오답 노트
    압축기의 정지시간이 길다: 냉동 능력 저하로 인해 정지 시간은 오히려 짧아짐
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29. 다음은 만액식 증발기에 대한 설명이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 증발기내에서는 냉매액이 항상 충만 되어있다.
  2. 증발된 가스는 액 중에서 기포가 되어 상승 분리된다.
  3. 피냉각 물체와 전열면적이 거의 냉매액과 접촉하고 있다.
  4. 전열작용이 건식증발기에 비해 미흡하지만 냉매액은 거의 사용되지 않는다.
(정답률: 68%)
  • 만액식 증발기는 증발기 내부에 냉매액이 항상 가득 차 있는 구조로, 전열면적이 냉매액과 직접 접촉하여 전열 효율이 매우 높으며 냉매액 사용량이 많습니다.
    오답 노트
    전열작용이 건식증발기에 비해 미흡하지만 냉매액은 거의 사용되지 않는다: 전열 효율이 높고 냉매액 사용량이 매우 많음
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30. 냉동장치의 불응축가스를 제거하는 가스퍼저(gas purger)의 위치로 적절한 곳은 다음 중 어느 곳 인가?

  1. 고압 수액기 상부
  2. 저압 수액기 상부
  3. 유분리기 상부
  4. 액분리기 상부
(정답률: 64%)
  • 불응축가스는 냉매보다 무겁지 않고 응축되지 않는 성질이 있어, 응축기에서 액화된 냉매가 모이는 고압 수액기의 상부에 모이게 됩니다. 따라서 가스퍼저는 고압 수액기 상부에 설치하여 이를 제거합니다.
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31. 다음은 냉동장치의 윤활 목적을 나타낸 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 마모방지
  2. 부식방지
  3. 냉매 누설방지
  4. 동력손실 증대
(정답률: 81%)
  • 윤활의 주된 목적은 마찰을 줄여 마모를 방지하고 기밀성을 유지하여 냉매 누설을 막으며, 결과적으로 마찰 저항을 줄여 동력손실을 감소시키는 것입니다.
    오답 노트
    동력손실 증대: 윤활을 통해 동력손실을 감소시켜야 함
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32. 냉동장치에서 증발온도를 일정하게 유지하고 응축온도를 높일 때 일어나는 현상을 나타낸 것으로 적절한 것은?

  1. 성적계수 증가
  2. 압축일량 감소
  3. 토출가스온도 감소
  4. 플래쉬가스 발생량 증가
(정답률: 77%)
  • 증발온도가 일정할 때 응축온도가 높아지면 응축압력이 상승하게 됩니다. 이로 인해 팽창밸브 전후의 압력 차이가 커져 교축작용 시 더 많은 냉매가 증발하게 되므로 플래쉬가스 발생량이 증가합니다.
    오답 노트
    성적계수 증가: 압축비 증가로 성적계수(COP)는 감소함
    압축일량 감소: 압축비가 커지므로 압축일량은 증가함
    토출가스온도 감소: 압축비 증가로 토출가스 온도는 상승함
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33. 안정적으로 작동되는 냉동시스템에서 팽창밸브를 과도하게 닫았을 때 일어나는 현상으로 적절하지 못한 것은?

  1. 흡입압력이 낮아지고 증발기 온도가 저하한다.
  2. 압축기의 흡입가스가 과열된다.
  3. 냉동능력이 감소한다.
  4. 압축기의 토출가스 온도가 낮아진다.
(정답률: 63%)
  • 팽창밸브를 과도하게 닫으면 냉매 공급량이 줄어들어 증발기 온도가 낮아지고 흡입압력이 저하되며, 이로 인해 압축비가 증가하여 토출가스 온도는 오히려 높아지게 됩니다.
    오답 노트
    압축기의 토출가스 온도가 낮아진다: 압축비 상승으로 인해 온도가 상승함
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34. 일반 냉동장치의 팽창밸브의 작용에 대한 설명으로 적절한 것은 다음 중 어느 것인가?

  1. 고압축의 냉매액은 팽창밸브를 통하면서 기화하여 고온 가스로 되어 증발기로 들어간다.
  2. 냉매액은 팽창밸브를 통하여 액체가 될때까지 감압되어 증발기로 들어가 열을 얻어 가스로 된다.
  3. 냉매액은 팽창밸브에서 교축작용에 의해 저압으로 된다. 그 때 일부는 가스로 되어 증발기로 들어간다.
  4. 냉매액은 팽창밸브에서 교축작용에 의해 고압으로 된다. 그 때 일부가 가스로 되어 증발기로 들어간다.
(정답률: 67%)
  • 팽창밸브는 교축작용을 통해 고압의 액냉매를 저압으로 감압시키며, 이 과정에서 일부 냉매가 증발하여 가스 상태가 된 후 증발기로 유입됩니다.
    오답 노트
    고온 가스로 되어 증발기로 들어간다: 액체와 가스가 혼합된 상태로 유입됨
    액체가 될때까지 감압되어: 이미 액체 상태이며 감압 후 일부가 가스로 변함
    고압으로 된다: 저압으로 감압되는 장치임
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35. 다음은 냉매배관의 토출관경을 결정시 주의사항이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 토출관에 의해 발생하는 전 마찰손실은 0.2kgf/cm2 를 넘지 않도록 할 것
  2. 지나친 압력손실 및 소음이 발생하지 않을 정도로 속도를 억제할 것(25m/s이하)
  3. 압축기와 응축기가 같은 높이에 있을 경우에는 일단 수평관으로 설치하고 상향구배를 할 것
  4. 냉매가스 중에 녹아있는 냉동기유가 확실하게 운반될만한 속도(수평관 3.5m/s이상, 상승관 6m/s 이상)가 확보될 것
(정답률: 65%)
  • 냉매배관의 토출관 설치 시, 압축기와 응축기가 같은 높이에 있다면 오일 회수와 원활한 흐름을 위해 상향구배가 아닌 하향구배로 설치해야 합니다.
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36. 실린더 직경 80mm, 행정 50mm, 실린더의 수 6개, 회전수 1750rpm인 왕복동식 압축기의 피스톤 압출량은 약 몇 m3/h인가?

  1. 178
  2. 168
  3. 158
  4. 188
(정답률: 55%)
  • 왕복동식 압축기의 피스톤 압출량은 실린더의 단면적, 행정, 회전수, 실린더 수를 모두 곱하여 시간당 체적으로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $$V = \frac{\pi \times d^2}{4} \times L \times N \times Z \times 60$$
    ② [숫자 대입] $$V = \frac{\pi \times 0.08^2}{4} \times 0.05 \times 1750 \times 6 \times 60$$
    ③ [최종 결과] $$V = 158.34$$
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37. 냉동장치의 냉매의 엔탈피가 압축기 입구 150kcal/kg, 압축기 출구 166kcal/kg, 팽창밸브 입구에서 110kcal/kg 인 경우 이 냉동장치의 성적계수는?

  1. 0.4
  2. 1.4
  3. 2.5
  4. 3.5
(정답률: 64%)
  • 냉동장치의 성적계수(COP)는 냉동효과를 압축일로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{150 - 110}{166 - 150}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 2.5$$
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38. 외기온도가 30℃이며 냉장고의 실온이 -5℃, 냉장고 벽의 열통과율이 0.32kcal/m2h℃, 냉장고 벽면적이 700m2 일 때 이 냉장고 벽을 통한 침입열량은 약 몇 kcal/h인가? (단, 열손실은 무시한다.)

  1. 6720kcal/h
  2. 7840kcal/h
  3. 8200kcal/h
  4. 8750kcal/h
(정답률: 75%)
  • 열통과율, 면적, 온도 차이를 이용하여 벽체를 통해 들어오는 침입열량을 계산합니다.
    ① $$Q = K \times A \times \Delta T$$
    ② $$Q = 0.32 \times 700 \times (30 - (-5))$$
    ③ $$Q = 7840 \text{ kcal/h}$$
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39. 열의 종류에 대한 설명이다. 가장 적절하게 설명한 것은?

  1. 고체에서 기체가 될 때에 필요한 열을 증발열이라 하며 이를 감열이라 한다.
  2. 온도의 변화를 일으켜 온도계에 나타나는 열을 잠열이라 한다.
  3. 기체에서 액체로 될 때 제거해야 하는 열은 응축열이라 하며 이를 감열이라 한다.
  4. 고체에서 액체로 될 때 필요한 열은 융해열이라 하며 이를 잠열이라 한다.
(정답률: 70%)
  • 상태 변화 시 온도 변화 없이 출입하는 열을 잠열이라 하며, 고체가 액체로 변할 때 흡수하는 열을 융해열이라고 합니다.
    오답 노트
    고체에서 기체가 될 때 필요한 열: 승화열(잠열)
    온도 변화를 일으키는 열: 감열
    기체에서 액체로 될 때 제거하는 열: 응축열(잠열)
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40. 윤활유가 유동하는 최저온도인 유동점은 응고온도보다 몇 도 정도 높은가?

  1. 2.5℃
  2. 5℃
  3. 7.5℃
  4. 10℃
(정답률: 49%)
  • 윤활유의 유동점은 기름이 유동성을 유지하며 흐를 수 있는 최저 온도를 말하며, 이는 완전히 굳어버리는 응고온도보다 약 $2.5^{\circ}\text{C}$ 정도 높게 형성됩니다.
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3과목: 공기조화

41. 다음 중 일반 공기 냉각용 냉수코일에 가장 많이 적용되는 코일의 열수로서 적절한 것은?

  1. 0.5 - 1
  2. 1.5 - 2
  3. 3 - 3.5
  4. 4 - 8
(정답률: 73%)
  • 일반적인 공기 냉각용 냉수코일의 경우, 열교환 효율과 압력 손실을 고려하여 통상적으로 4 ~ 8열의 코일을 가장 많이 적용합니다.
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42. 다음 중 습공기의 상태변화에 대한 설명으로 적절하지 못한 것은?

  1. 습공기를 냉각하면 건구온도와 습구온도가 감소한다.
  2. 습공기를 냉각ㆍ가습하면 상대습도와 절대습도가 증가한다.
  3. 습공기를 등온감습하면 노점온도와 비체적이 감소한다.
  4. 습공기를 가열하면 습구온도와 상대습도가 증가한다.
(정답률: 56%)
  • 습공기를 가열하면 건구온도와 습구온도는 상승하지만, 공기가 머금으려 하는 최대 수증기량(포화수증기량)이 증가하므로 상대습도는 오히려 감소합니다.
    오답 노트
    냉각하면 온도 감소, 냉각·가습하면 수분 증가로 절대습도 상승, 등온감습하면 수분 제거로 노점온도와 비체적 감소는 모두 옳은 설명입니다.
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43. 다음은 공기조화 부하를 나타낸 것이다. 잠열부하를 포함한 것은?

  1. 외벽을 통한 손실열량
  2. 침입외기에 의한 취득열량
  3. 유리창을 통한 관류 취득량
  4. 지하층 바닥을 통한 손실열량
(정답률: 65%)
  • 침입외기는 외부의 공기가 실내로 들어오면서 온도 차이에 의한 현열부하뿐만 아니라, 공기 중 포함된 수증기에 의한 잠열부하를 동시에 가지고 들어옵니다.
    오답 노트
    외벽, 유리창, 지하층 바닥을 통한 열량 이동은 주로 전도와 복사에 의한 현열부하입니다.
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44. 다음 중 습공기선도(T-x선도)상에서 알수 없는 것은?

  1. 엔탈피
  2. 습구온도
  3. 풍속
  4. 상대습도
(정답률: 75%)
  • 습공기선도는 공기의 상태량인 건구온도, 습구온도, 노점온도, 상대습도, 절대습도, 엔탈피, 비체적 등을 나타내는 그래프입니다. 풍속은 공기의 물리적 상태량이 아니라 흐름의 속도이므로 선도에서 확인할 수 없습니다.
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45. 다음 중 인체에 해가 되지 않는 탄산가스(CO2)의 실내 한계 오염농도는?

  1. 500PPM(0.05%)
  2. 1000PPM(0.1%)
  3. 1500PPM(0.15%)
  4. 2000PPM(0.2%)
(정답률: 67%)
  • 일반적으로 실내 공기질 유지 및 인체 건강을 위한 탄산가스($\text{CO}_2$)의 한계 오염농도는 $1000\text{ PPM}(0.1\%)$로 규정하고 있습니다.
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46. 덕트내 풍속을 측정하는 피토관(pitot tube)을 이용하여 전압 23.8mmAq, 정압 10mmAq를 측정하였다. 이 경우 덕트내의 풍속으로 적절한 것은?

  1. 10m/s
  2. 15m/s
  3. 20m/s
  4. 25m/s
(정답률: 54%)
  • 피토관 측정 시 전압에서 정압을 뺀 동압을 이용하여 풍속을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \sqrt{\frac{2 \times P_v}{\rho}}$$
    동압 $P_v = \text{전압} - \text{정압}$ ② [숫자 대입]
    $$P_v = 23.8 - 10 = 13.8\text{ mmAq}$$
    $$V = \sqrt{\frac{2 \times 13.8 \times 9.8}{1.2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 15\text{ m/s}$$
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47. 다음은 습공기의 습도 표시 방법을 설명한 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 절대습도는 건공기중에 포함된 수증기량을 나타낸다.
  2. 수증기분압은 절대습도에 반비례 관계가 있다.
  3. 상대습도는 습공기의 수증기 분압과 포화공기의 수증기 분압과의 비로 나타낸다.
  4. 비교습도는 습공기의 절대습도와 포화공기의 절대습도와의 비로 나타낸다.
(정답률: 59%)
  • 절대습도는 공기 중 수증기량에 비례하며, 수증기분압이 높을수록 절대습도 또한 증가하는 정비례 관계입니다.
    오답 노트
    절대습도는 건공기중에 포함된 수증기량을 나타낸다: 정의와 일치함
    상대습도는 습공기의 수증기 분압과 포화공기의 수증기 분압과의 비로 나타낸다: 정의와 일치함
    비교습도는 습공기의 절대습도와 포화공기의 절대습도와의 비로 나타낸다: 정의와 일치함
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48. 공기조화설비의 구성에서 각종 설비별 기기로써 적절하게 짝지어진 것은?

  1. 열원설비 - 냉동기, 보일러, 히트펌프
  2. 열교환설비 - 열교환기, 가열기
  3. 열매 수송설비 - 덕트, 배관, 오일펌프
  4. 실내유니트 - 토출구, 유인유니트, 자동제어기기
(정답률: 73%)
  • 열원설비는 냉난방에 필요한 열에너지를 생성하는 장치로, 냉동기, 보일러, 히트펌프가 이에 해당합니다.
    오답 노트
    열교환설비: 열교환기, 가열기 외에 냉각코일 등이 포함됨
    열매 수송설비: 덕트는 공기 수송, 배관은 액체 수송 설비임
    실내유니트: 자동제어기기는 제어설비로 분류됨
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49. 다음의 설명 중 복사 냉난방방식(panelair system)에 대한 설명으로 적절하지 못한 것은?

  1. 건물의 축열을 기대할 수 있다.
  2. 쾌감도가 전공기식에 비해 떨어진다.
  3. 많은 환기량을 요하는 장소에 부적당하다.
  4. 냉각패널에 결로 우려가 있다.
(정답률: 64%)
  • 복사 냉난방방식은 대류 방식보다 쾌감도가 훨씬 높으며, 소음이 적고 쾌적한 환경을 제공하는 것이 특징입니다.
    오답 노트
    건물의 축열을 기대할 수 있다: 복사열이 구조체에 저장됨
    많은 환기량을 요하는 장소에 부적당하다: 환기 전용 설비가 별도로 필요함
    냉각패널에 결로 우려가 있다: 노점 온도 이하로 내려갈 시 결로 발생
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50. 공조방식에 관한 다음의 설명 중 가변풍량 덕트방식에 관한 설명으로 적절하지 못한 것은?

  1. 운전비 및 에너지의 절약이 가능하다.
  2. 공조해야 할 공간의 열부하 증감에 따라 송풍량을 조절할 수 있다.
  3. 다른 난방방식과 동시에 이용할 수 없다.
  4. 실내 간막이 변경이나 부하의 증감에 대처하기 쉽다.
(정답률: 73%)
  • 가변풍량(VAV) 덕트방식은 송풍량을 조절하여 부하에 대응하는 효율적인 시스템으로, 필요에 따라 다른 난방방식(예: 팬코일 유닛, 복사난방 등)과 병행하여 사용할 수 있습니다.
    오답 노트
    운전비 및 에너지: 송풍량 조절을 통해 에너지를 절약할 수 있음
    열부하 대응: 부하 증감에 따라 송풍량을 조절하는 것이 핵심 원리임
    유연성: 덕트 설계를 통해 실내 간막이 변경이나 부하 변동에 대처하기 용이함
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51. 6인용 입원실이 100실인 병원의 입원실 전체 환기를 위한 최소 신선 공기량으로 적절한 것은? (단, 외기 중 CO2함유량은 0.0003m3/m3, 실내 CO2의 허용농도는 0.1%, 재실자 1인당의 CO2발생량은 0.015m3/h이다)

  1. 약 6857m3/h
  2. 약 8857m3/h
  3. 약 10857m3/h
  4. 약 12857m3/h
(정답률: 60%)
  • 실내 $CO_{2}$ 농도를 일정 수준으로 유지하기 위해 필요한 최소 신선 공기량은 재실자 수와 $CO_{2}$ 발생량, 허용 농도차를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{n \times m \times M}{C_{in} - C_{out}}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{6 \times 100 \times 0.015}{0.001 - 0.0003}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 12857.1$$ $m^{3}/h$
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52. 냉각코일의 장치노점온도(ADP)가 7℃이고, 여기를 통과하는 입구공기의 온도 27℃라 한다. 코일의 바이패스 팩터를 0.1이라고 할 때 코일 출구공기의 온도는?

  1. 8.0℃
  2. 8.5℃
  3. 9.0℃
  4. 9.5℃
(정답률: 48%)
  • 바이패스 팩터(BF)는 공기가 코일을 통과할 때 냉각되지 않고 그대로 통과하는 비율을 의미하며, 이를 통해 출구 온도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$BF = \frac{t_{out} - t_{adp}}{t_{in} - t_{adp}}$$
    ② [숫자 대입] $$0.1 = \frac{t_{out} - 7}{27 - 7}$$
    ③ [최종 결과] $$t_{out} = 9.0$$ ℃
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53. 다음은 공기조화에 대하여 설명한 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. VAV 방식을 가변풍량 방식이라고 하며 실내부하 변동에 대해 송풍온도를 변화시키지 않고 송풍량을 변화시키는 방식으로 제어한다.
  2. 외벽과 지붕 등의 열통과율은 벽체를 구성하는 재료의 두께가 두꺼울수록 열통과율은 작아진다.
  3. 냉방 시 유리창을 통한 열부하는 태양 복사열과 실내외 공기의 온도차에 의한 관류열 2종류가 있다.
  4. 인체로부터의 발열량은 현열 및 잠열이 있으며 주위온도가 상승하면 둘 다 열량이 많아진다.
(정답률: 57%)
  • 인체에서 발생하는 전열량(현열 + 잠열)은 주위 온도에 관계없이 일정하게 유지됩니다. 다만, 주위 온도에 따라 현열과 잠열의 비율이 변하는 것입니다.
    오답 노트
    VAV 방식: 송풍온도는 고정하고 송풍량을 조절하는 가변풍량 방식이 맞음
    열통과율: 재료 두께가 두꺼울수록 열전달이 어려워져 열통과율은 작아짐
    유리창 열부하: 태양 복사열과 온도차에 의한 관류열 두 가지가 존재함
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54. 노통 보일러는 지름이 큰 원통형 보일러동(shell)에 큰 노통을 설치한 것으로서 노통이 2개 있는 보일러는 어느 것인가?

  1. Lancashire 보일러
  2. Drum 보일러
  3. Shell 보일러
  4. Cornish보일러
(정답률: 59%)
  • 노통 보일러 중 노통(furnace)이 2개 설치된 형태의 보일러는 Lancashire 보일러입니다.
    오답 노트
    Cornish 보일러: 노통이 1개인 보일러
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55. 다음은 내연식 보일러의 특징을 설명한 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 설치면적을 좁게 차지한다.
  2. 복사열의 흡수가 크다.
  3. 노벽에 의한 열손실이 적다.
  4. 완전연소가 가능하다.
(정답률: 60%)
  • 내연식 보일러는 연소실이 보일러 내부에 있어 연소 공간의 제약으로 인해 완전연소가 불가능합니다.
    오답 노트
    설치면적: 콤팩트하여 좁게 차지함
    복사열: 연소실이 내부에 있어 흡수가 큼
    열손실: 노벽을 통한 손실이 적음
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56. 다음 중 증기난방의 설명으로 적절한 것은?

  1. 예열시간이 짧다.
  2. 실내온도의 조절이 용이하다.
  3. 방열기 표면의 온도가 낮아 쾌적한 느낌을 준다.
  4. 실내에서 상하온도차가 작으며, 방열량의 제어가 다른 난방에 비해 쉽다.
(정답률: 64%)
  • 증기난방은 잠열을 이용하므로 열전달 속도가 매우 빨라 예열시간이 짧은 것이 가장 큰 장점입니다.
    오답 노트
    실내온도 조절: 조절이 어려움
    방열기 표면 온도: 매우 높아 쾌적감이 낮음
    상하온도차: 대류 현상으로 인해 상하 온도차가 큼
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57. 각종 공기조화방식 중에서 개별방식의 특징으로 적절한 것은?

  1. 수명은 대형기기에 비하여 짧다.
  2. 외기냉방이 어느 정도 가능하다.
  3. 실 건축구조 변경이 어렵다.
  4. 냉동기를 내장하고 있으므로 일반적으로 소음이 작다.
(정답률: 43%)
  • 개별방식은 소형 기기를 각 실에 설치하므로 대형 중앙집중식 기기에 비해 내구성이 낮아 수명이 짧은 것이 특징입니다.
    오답 노트
    외기냉방: 중앙방식에서 유리함
    건축구조 변경: 개별방식은 배관이 단순해 변경이 비교적 쉬움
    소음: 냉동기가 내장되어 있어 소음이 발생함
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58. 각 난방방식에 의한 일반적인 실내 상하의 온도분포를 나타낸 그림에서 이 중 바닥복사난방방식에 의한 것은 어느 것인가?

  1. (1)
  2. (2)
  3. (3)
  4. (4)
(정답률: 68%)
  • 바닥복사난방은 열원이 바닥에 있어 하부 온도가 높고 상부로 갈수록 온도가 낮아지는 수직 온도 분포를 보입니다. 그림에서 바닥(0m) 부근의 온도가 가장 높고 위로 갈수록 온도가 낮아지는 곡선은 (1)번입니다.
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59. 다음의 각종 기기 중 온수난방 설비용기기가 아닌 것은?

  1. 릴리프 밸브
  2. 순환펌프
  3. 관말트랩
  4. 팽창탱크
(정답률: 67%)
  • 관말트랩은 배관 끝단에서 응축수를 배출하고 증기 누설을 막기 위해 사용하는 장치로, 온수난방이 아닌 증기난방 설비에 사용되는 기기입니다.
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60. 다음 중 보일러의 정격부하를 나타낸 것으로 적절한 것은?

  1. 난방부하+급탕부하+배관부하+예열부하
  2. 난방부하+배관부하+예열부하-급탕부하
  3. 난방부하+급탕부하+배관부하-예열부하
  4. 난방부하+급탕부하+배관부하
(정답률: 70%)
  • 보일러의 정격부하는 시스템에서 발생할 수 있는 모든 부하를 합산하여 설계하는 최대 부하를 의미하므로, 난방, 급탕, 배관, 예열 부하를 모두 더한 값입니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 입력단자 A, B 중 모두 “OFF” 되어야 출력이 “ON” 되고, 그 중 어느 한 단자라도 “ON” 되면 출력이 “OFF“ 되는 회로는?

  1. AND회로
  2. OR회로
  3. NOT회로
  4. NOR회로
(정답률: 56%)
  • 모든 입력이 0(OFF)일 때만 출력이 1(ON)이 되고, 하나라도 1(ON)이 되면 출력이 0(OFF)이 되는 논리는 OR 회로의 결과를 반전시킨 NOR 회로의 특성입니다.
    오답 노트
    AND회로: 모든 입력이 ON일 때만 ON
    OR회로: 하나라도 ON이면 ON
    NOT회로: 입력 하나를 반전시키는 단일 입력 회로
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62. 그림에 해당하는 함수를 라플라스 변환한 것으로 적절한 것은?

  1. s/1
  2. s-2/1
(정답률: 37%)
  • 그림의 함수는 $t=2$에서 크기가 $1$인 단위 계단 함수가 시작되는 지연 함수입니다. 단위 계단 함수의 라플라스 변환 $\frac{1}{s}$에 시간 이동 정리 $e^{-as}$를 적용하여 풀이합니다.
    ① [기본 공식] $$F(s) = \frac{1}{s} e^{-as}$$
    ② [숫자 대입] $$F(s) = \frac{1}{s} e^{-2s}$$
    ③ [최종 결과]
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63. 입력으로 단위 계단함수 u(t)를 가했을때, 출력이 그림과 같은 조절계의 기본 동작은?

  1. 2위치 동작
  2. 비례 동작
  3. 비례 적분 동작
  4. 비례 미분 동작
(정답률: 60%)
  • 단위 계단함수 $u(t)$ 입력 시, 초기값 $k$를 가지고 시간이 지남에 따라 선형적으로 증가하는 형태의 출력은 비례 동작과 적분 동작이 결합된 결과입니다.
    ① [기본 공식] $$C(s) = \frac{1}{s} \times k(1 + \frac{1}{Ts})$$
    ② [숫자 대입] $$c(t) = k(1 + \frac{t}{T})$$
    ③ [최종 결과] 비례 적분 동작
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64. 컴퓨터실의 온도를 항상 18℃로 유지하기 위하여 자동냉난방기를 설치하였다. 이 자동 냉난방기의 제어는?

  1. 비율제어
  2. 추종제어
  3. 정치제어
  4. 서보제어
(정답률: 52%)
  • 설정된 값(18℃)을 시간에 관계없이 일정하게 유지하도록 제어하는 방식을 정치제어라고 합니다.
    오답 노트
    비율제어: 오차의 크기에 비례하여 제어량을 조절하는 방식임
    추종제어: 변화하는 목표값에 따라 출력이 따라가게 하는 제어임
    서보제어: 위치, 방향, 자세 등을 정밀하게 제어하는 시스템임
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65. 다음은 피드백 제어시스템의 피드백 효과를 나타낸 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 대역폭 증가
  2. 정확도 개선
  3. 시스템 간소화 및 비용 감소
  4. 외부 조건의 변화에 대한 영향 감소
(정답률: 69%)
  • 피드백 제어는 출력값을 다시 입력으로 되돌려 오차를 수정하는 방식이므로, 제어 정밀도는 높아지지만 회로 구성이 복잡해지고 비용이 증가합니다.
    오답 노트
    시스템 간소화 및 비용 감소: 피드백 루프 추가로 인해 시스템이 더 복잡해지고 비용이 상승함
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66. 전기자철심을 규소 강판으로 성층하는 주된 이유로 적절한 것은?

  1. 정류자면의 손상이 적다.
  2. 가공하기 쉽다.
  3. 철손을 적게 할 수 있다.
  4. 기계손을 적게 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 전기자 철심을 규소 강판으로 얇게 겹쳐 만드는 성층 철심을 사용하면 와전류 손실을 줄여 전체적인 철손을 최소화할 수 있습니다.
    오답 노트
    정류자면 손상: 정류자 마모와는 무관함
    가공성: 성층 구조는 가공이 더 까다로움
    기계손: 마찰이나 풍손과 관련된 손실임
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67. 200V, 300W의 전열선의 길이를 1/3로 하여 200V의 전압을 인가하면 이 때의 소비전력은 몇 W인가?

  1. 100
  2. 300
  3. 600
  4. 900
(정답률: 53%)
  • 전열선의 길이를 줄이면 저항이 감소하여 소비전력이 증가합니다. 전력 $P$는 저항 $R$에 반비례하므로, 길이가 $1/3$이 되면 저항도 $1/3$이 되어 전력은 3배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$P_{new} = P_{old} \times \frac{L_{old}}{L_{new}}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{new} = 300 \times \frac{1}{1/3}$$
    ③ [최종 결과] $$P_{new} = 900$$
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68. 다음 중 직류 전동기의 규약효율을 구하는 식으로 적절한 것은?

(정답률: 74%)
  • 전동기의 규약효율은 입력 전력에서 손실을 뺀 출력 전력을 입력 전력으로 나누어 계산합니다.
    $$\frac{\text{입력} - \text{손실}}{\text{입력}} \times 100\%$$
    따라서 정답은 입니다.
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69. 전기 단위 중 kVA는 다음 중 무엇을 나타내는 단위인가?

  1. 유효전력
  2. 피상전력
  3. 효율
  4. 무효전력
(정답률: 70%)
  • kVA(킬로볼트암페어)는 전압과 전류의 단순 곱으로 나타내며, 유효전력과 무효전력을 합친 피상전력을 나타내는 단위입니다.
    오답 노트
    유효전력: kW 단위 사용
    무효전력: kVAR 단위 사용
    효율: % 단위 사용
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70. 다음의 제어방식 중 무인 엘리베이터의 자동제어로 가장 적합한 제어방식은?

  1. 추종제어
  2. 정치제어
  3. 프로그램제어
  4. 프로세스제어
(정답률: 77%)
  • 무인 엘리베이터와 같이 미리 정해진 순서나 프로그램에 따라 자동으로 동작하는 제어 방식은 프로그램제어입니다.
    오답 노트
    추종제어: 목표값의 변화에 따라 제어량이 변하는 방식
    정치제어: 정해진 위치에 정지시키는 제어
    프로세스제어: 온도, 압력 등 공정 변수를 제어하는 방식
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71. 3상 유도전동기의 출력이 5kW, 전압 200V, 효율 90%, 역률이 80%일 때 이 전동기에 유입되는 선전류는 약 몇 A인가?

  1. 15
  2. 20
  3. 25
  4. 30
(정답률: 58%)
  • 3상 유도전동기의 출력 공식을 이용하여 입력 전류를 계산합니다.
    ① $$P = \sqrt{3} \times V \times I \times cos\theta \times \eta$$
    ② $$5000 = \sqrt{3} \times 200 \times I \times 0.8 \times 0.9$$
    ③ $$I = 20.05$$
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72. 논리식 와 같은 것은?

  1. B
  4. A
(정답률: 75%)
  • 주어진 논리식 $\overline{A} \cdot B + A \cdot B$를 공통 인수 $B$로 묶어 간소화하면 다음과 같습니다.
    $$\overline{A} \cdot B + A \cdot B = (\overline{A} + A) \cdot B$$
    이때 $\overline{A} + A = 1$이므로 최종 결과는 다음과 같습니다.
    $$1 \cdot B = B$$
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73. 다음 중 프로세스제어에 속하는 제어량으로 적절한 것은?

  1. 온도
  2. 전류
  3. 전압
  4. 장력
(정답률: 72%)
  • 프로세스 제어는 화학 공정이나 발전소 등에서 물리적 상태를 제어하는 것으로, 대표적인 제어량으로는 온도, 유량, 압력이 있습니다.
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74. 다음의 브리지 중 예비전원으로 사용되는 축전지의 내부 저항을 측정할 때 가장 적절한 것은?

  1. 캠벨 브리지
  2. 맥스웰 브리지
  3. 휘트스톤 브리지
  4. 코올라시 브리지
(정답률: 57%)
  • 코올라시 브리지는 교류전원을 이용하여 축전지의 내부저항이나 전해액의 저항을 정밀하게 측정하는 데 사용되는 브리지입니다.
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75. 다음은 서보 전동기의 특징을 설명한 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 정ㆍ역회전이 가능하여야 한다.
  2. 직류용은 없고 교류용만 있어야 한다.
  3. 속도제어 범위와 신뢰성이 우수하여야 한다.
  4. 급가속, 급감속이 용이하여야 한다.
(정답률: 76%)
  • 서보 전동기는 정밀한 제어를 위해 직류(DC)용과 교류(AC)용 모두 사용됩니다.
    오답 노트
    정·역회전 가능, 우수한 속도제어 범위 및 신뢰성, 급가속 및 급감속 용이성은 서보 전동기의 필수 특징입니다.
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76. 실리콘 제어정류기(SCR)는 다음 중 어떤 형태의 반도체인가?

  1. P형 반도체
  2. N형 반도체
  3. PNPN형 반도체
  4. PNP형 반도체
(정답률: 69%)
  • 실리콘 제어정류기(SCR)는 P형 반도체와 N형 반도체를 4층 구조로 쌓아 만든 PNPN형 반도체 소자입니다.
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77. 그림과 같이 직류 전력을 측정하였다. 가장 정확하게 측정한 전력은? (단, Ri : 전류계의 내부저항, Re : 전압계의 내부저항이다.)

  3. P=EI-2ReI[W]
  4. P=EI-2RiI[W]
(정답률: 57%)
  • 전압계가 부하와 병렬로 연결된 회로에서 측정된 전력 $P$는 전압계 내부저항 $R_{e}$에 의한 전압 강하를 고려하여 보정해야 합니다. 따라서 가장 정확한 측정 전력은 입니다.
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78. 신호흐름도와 등가인 블록선도를 그리려고 한다. 이 때 G(s)로 알맞은 것은?

  1. s
  2. 1/s+1
  3. 1
  4. s(s+1)
(정답률: 55%)
  • 신호흐름도와 블록선도의 전달함수가 동일해야 합니다. 신호흐름도에서 $\frac{C}{R} = \frac{s^{2}+s}{s^{2}+s+1}$이며, 블록선도에서 $\frac{C}{R} = \frac{s(s+1)}{s(s+1)+G}$입니다. 두 식이 같아지기 위해서는 $G = 1$이어야 합니다.
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79. 직류자 전동기를 전기자 전류 100A, 단자전압 200V, 회전속도 1200rpm으로 운전하고 있다. 전기자 회로의 저항이 0.2Ω일 때 역기전력은 몇 V인가?

  1. 80
  2. 120
  3. 180
  4. 210
(정답률: 42%)
  • 직류전동기의 단자전압은 역기전력과 전기자 저항에서의 전압 강하의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$U = U_{e} + I \times R$$
    ② [숫자 대입] $$200 = U_{e} + 100 \times 0.2$$
    ③ [최종 결과] $$U_{e} = 180$$
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80. 평행한 두 도체에 같은 방향의 전류를 흘렸을 때 두 도체 사이에 작용하는 힘에 대한 설명으로 적절한 것은?

  1. 반발력
  2. 힘이 작용하지 않는다.
  3. 흡인력
  4. I/2πr의 힘
(정답률: 64%)
  • 앙페르의 법칙에 따라 평행한 두 도체에 전류가 같은 방향으로 흐를 때, 두 도체 사이에는 서로 끌어당기는 힘인 흡인력이 작용합니다.
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5과목: 배관일반

81. 펌프의 양수량 60m3/min, 전양정 20m일 때, 펌프의 효율이 60%인 벌류트펌프(volute pump)로 구동할 경우 필요한 동력은 약 kW인가?

  1. 196.1kW
  2. 200kW
  3. 326.8kW
  4. 405.8kW
(정답률: 49%)
  • 펌프의 축동력을 구하는 공식으로, 양수량, 전양정, 효율 및 물의 비중량을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{1000 \times Q \times H}{102 \times \eta}$$
    (여기서 $Q$는 분당 양수량, $H$는 전양정, $\eta$는 효율)
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{1000 \times 60 \times 20}{102 \times 60 \times 0.6}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 326.8 \text{ kW}$$
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82. 다음 중 저압 가스관에 의한 가스 수송에 있어서 압력손실과 관계가 가장 먼 것은?

  1. 가스관의 길이
  2. 가스의 압력
  3. 가스의 비중
  4. 가스관의 내경
(정답률: 44%)
  • 저압 가스관의 압력손실은 가스관의 길이, 내경, 가스의 비중(밀도) 및 유속에 의해 결정됩니다. 가스의 압력 그 자체는 압력손실을 결정하는 주요 변수와는 거리가 멉니다.
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83. 다음은 냉동설비배관에 있어서 액분리기와 압축기 사이의 냉매배관을 할 때의 구배를 나타낸 것이다. 가장 적절한 것은?

  1. 1/100정도의 압축기 측 상향 구배로 한다.
  2. 1/100정도의 압축기 측 하향 구배로 한다.
  3. 1/200정도의 압축기 측 상향 구배로 한다.
  4. 1/200정도의 압축기 측 하향 구배로 한다.
(정답률: 61%)
  • 냉동설비의 액분리기와 압축기 사이 배관은 액냉매가 압축기로 유입되어 발생하는 액압축(Liquid Hammering)을 방지하기 위해, 액냉매가 자연스럽게 액분리기 쪽으로 흘러갈 수 있도록 압축기 방향으로 하향 구배를 줍니다. 이때 적절한 구배는 $1/200$ 정도입니다.
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84. 다음은 수배관을 할 경우의 부식방지를 위한 방법이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 밀폐 사이클의 경우 물을 가득 채우고 공기를 제거한다.
  2. 개방 사이클로 하여 순환수가 공기와 충분히 접하도록 한다.
  3. 캐비테이션을 일으키지 않도록 배관한다.
  4. 배관에 방식도장을 한다.
(정답률: 74%)
  • 배관 내의 물이 공기와 지속적으로 접촉하면 산화 반응이 촉진되어 부식이 빠르게 진행됩니다. 따라서 부식을 방지하기 위해서는 공기 접촉을 최소화하는 밀폐 사이클을 구성해야 합니다.
    오답 노트
    개방 사이클로 하여 순환수가 공기와 충분히 접하도록 한다: 공기 접촉 시 부식 촉진됨
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85. 다음은 지역난방의 특징을 설명한 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 대규모 열원기기를 이용한 에너지의 효율적 이용이 가능하다.
  2. 대기 오염물질이 증가한다.
  3. 도시의 방재수준 향상이 가능하다.
  4. 사용자에게는 화재에 대한 우려가 적다.
(정답률: 75%)
  • 지역난방은 대규모 열원시설에서 에너지를 집중 생산하여 공급하므로 에너지 효율이 높고, 개별 보일러가 없어 도시 방재 수준이 향상되며 사용자 측의 화재 우려가 적습니다. 반면, 오염물질 배출원을 집중 관리하여 대기 오염물질을 감소시킬 수 있는 시스템입니다.
    오답 노트
    대기 오염물질이 증가한다: 오염원 집중 관리로 오히려 감소함
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86. 가스 사용시설의 건축물내의 매설배관으로 적절하지 못한 배관은?

  1. 이음매 없는 동관
  2. 배관용 탄소강관
  3. 스테인리스 강관
  4. 가스용 금속플렉시블호스
(정답률: 38%)
  • 가스 매설배관은 부식 방지가 핵심입니다. 이음매 없는 동관, 스테인리스 강관, 가스용 금속플렉시블호스는 부식에 강해 매설에 적합하지만, 배관용 탄소강관은 부식이 쉽게 일어나 매설용으로 부적절합니다.
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87. 다음은 공기조화설비 중 복사난방의 패널형식을 나나낸 것이다. 해당되지 않는 것은?

  1. 바닥패널
  2. 천장패널
  3. 벽패널
  4. 유닛패널
(정답률: 70%)
  • 복사난방의 패널형식은 설치 위치에 따라 바닥패널, 천장패널, 벽패널로 구분하며, 유닛패널은 이에 해당하지 않습니다.
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88. A와 B의 배관접속에 있어서 용접 시공시의 용접부위 결함을 도시한 것이다. 무슨 결함인가?

  1. 언더컷
  2. 오버랩
  3. 융합불량
  4. 크레이터
(정답률: 74%)
  • 제시된 이미지 를 보면 용접 금속과 모재의 경계 부분이 파여 있는 것을 확인할 수 있으며, 이는 용접 시 모재가 과하게 녹아내려 홈이 생기는 언더컷 결함의 전형적인 모습입니다.
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89. 다음은 온수난방설비의 온수배관 시공법을 설명한 것이다. 적절하지 못한 것은?

  1. 수평배관에서 관의 지름을 바꿀 때에는 편심리듀서를 사용한다.
  2. 배관재료는 내열성을 고려한다.
  3. 공기가 고일 염려가 있는 곳에는 공기 배출을 고려한다.
  4. 팽창관에는 슬루스 밸브를 설치한다.
(정답률: 73%)
  • 팽창관은 온수 팽창 시 압력을 조절하는 안전 장치 역할을 해야 하므로, 유체의 흐름을 방해하거나 차단할 수 있는 어떠한 밸브도 설치해서는 안 됩니다.
    오답 노트
    편심리듀서 사용: 수평배관 내 공기 고임을 방지하기 위해 적절함
    내열성 고려: 온수 배관의 기본 조건임
    공기 배출 고려: 배관 내 공기 정체 방지를 위해 필수적임
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90. 다음 중 증기난방을 응축수환수법에 의하여 분류 시 적절하지 못한 것은?

  1. 기계 환수식
  2. 하트포드 환수식
  3. 중력 환수식
  4. 진공 환수식
(정답률: 72%)
  • 증기난방의 응축수 환수법은 환수 동력에 따라 중력 환수식, 기계 환수식, 진공 환수식으로 분류합니다. 하트포드 환수식은 응축수 환수법이 아니라 증기 트랩의 일종인 하트포드-이글턴 트랩과 관련된 방식입니다.
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91. 동관의 이음 방법으로서 지름 20mm이하의 동관을 이음하거나 기계의 점검, 보수, 기타 관을 분리하기 쉽게 하기 위한 이음방법을 나타낸 것은?

  1. 플레어 접합
  2. 슬리브 접합
  3. 플랜지 접합
  4. 사이징 접합
(정답률: 64%)
  • 플레어 접합은 동관 끝을 나팔 모양으로 넓혀 너트로 조이는 방식으로, $20\text{mm}$이하의 소경 관 이음이나 유지보수를 위한 분리가 필요한 곳에 주로 사용됩니다.
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92. 다음은 배수 및 통기설비의 배관시공에 대한 주의 사항을 나타낸 것이다. 적절 하지 못한 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 우수 수직관에 배수관을 연결하여서는 안 된다.
  2. 오버플로우관은 트랩의 유입구측에 연결하여야 한다.
  3. 배수 수평지관의 관경은 이것과 접속하는 기구 배수관의 최대관경 이상으로 한다.
  4. 배수관은 하류방향으로 갈수록 관의 지름을 작게 설계한다.
(정답률: 52%)
  • 배수관은 상류에서 하류로 갈수록 여러 기구의 배수가 합쳐지므로, 흐름을 원활하게 하기 위해 관경을 같거나 더 크게 설계해야 합니다.
    오답 노트
    우수 수직관에 배수관 연결 금지: 오수와 우수의 혼입 방지를 위해 적절함
    오버플로우관 연결: 트랩 유입구측 연결이 적절함
    배수 수평지관 관경: 접속 기구 배수관의 최대관경 이상으로 하는 것이 적절함
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93. 다음 중 배수단위가 가장 큰 위생기구는?

  1. 세정밸브식 대변기
  2. 벽걸이식 소변기
  3. 치과용 세면기
  4. 주택용 샤워기
(정답률: 78%)
  • 배수단위(DFU)는 기구에서 배출되는 오수의 양과 빈도를 수치화한 것으로, 대량의 물을 한꺼번에 사용하는 세정밸브식 대변기가 가장 큰 배수단위를 가집니다.
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94. 다음의 밸브 중 냉동장치의 액순환펌프의 토출측 배관에 설치되어 역류를 방지하기 위한 밸브는?

  1. 게이트 밸브
  2. 콕
  3. 글로브 밸브
  4. 체크 밸브
(정답률: 73%)
  • 유체의 흐름을 한 방향으로만 유지하고 역류를 방지하는 밸브의 핵심 기능은 체크 밸브가 수행합니다.
    오답 노트
    게이트 밸브, 글로브 밸브: 유량 조절 및 개폐용
    콕: 유로의 방향 전환 및 개폐용
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95. 다음은 급탕배관의 시공에 대한 주의사항이다. 적절하지 못한 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 배관의 굽힘 부분에는 벨로우즈이음을 한다.
  2. 하향식 급탕주관의 최상부에는 공기빼기 장치를 설치한다.
  3. 팽창관의 관경은 겨울철 동결을 고려하여 25A 이상으로 한다.
  4. 단관식 급탕배관 방식에는 상향배관, 하향배관 방식이 있다.
(정답률: 58%)
  • 급탕배관의 굽힘 부분에는 벨로우즈이음이 아니라 스위블이음이나 루프형 이음 등을 사용하여 신축에 대응해야 합니다.
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96. 통기관 시공시 배수 횡지관에서 통기관을 이어낼 때의 경사도는 얼마 이내로 하는 것이 적절한가? (단, 수직이음인 경우 제외한다)

  1. 45°
  2. 60°
  3. 70°
  4. 80°
(정답률: 74%)
  • 통기관 시공 시 배수 횡지관에서 통기관을 이어낼 때(수직이음 제외), 적절한 경사도는 $45^{\circ}$이내로 해야 합니다.
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97. 다음의 덕트기구 중 공기의 흐름방향을 조절할 수 있으나 풍량은 조절할 수 없고 주로 환기용 흡입구나 배기구로 사용되는 것은?

  1. 그릴(grilles)
  2. 디퓨저(diffusers)
  3. 레지스터(registers)
  4. 아네모스탯(anemostat)
(정답률: 61%)
  • 그릴(grilles)은 공기의 흐름 방향은 조절할 수 있지만 풍량 조절은 불가능하여 주로 환기용 흡입구나 배기구로 사용됩니다.
    오답 노트
    레지스터(registers): 댐퍼가 설치되어 풍량 조절 가능
    아네모스탯(anemostat): 콘 구조로 2차 공기 유인 성능 우수
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98. 다음은 증기난방용 트랩을 나타낸 것이다. 증기와 응축수의 온도 차이를 이용하여 응축수를 배출하는 트랩은?

  1. 버킷 트랩(bucket trap)
  2. 디스크 트랩(disk trap)
  3. 벨로스 트랩(bellows trap)
  4. 플로트 트랩(float trap)
(정답률: 56%)
  • 벨로스 트랩(bellows trap)은 증기와 응축수의 온도 차이를 이용하여 응축수를 배출하는 방식입니다.
    오답 노트
    버킷 트랩: 부력을 이용하여 배출
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99. 다음 식은 저압가스 배관의 통과 유량을 구하는 공식이다. 공식 중의 L은 관의 길이(m)를 나타낸다. S가 나타내는 것은 다음 중 어느 것인가?

  1. 관의 내경
  2. 가스 비중
  3. 유량 계수
  4. 압력차
(정답률: 76%)
  • 저압가스 배관의 통과 유량 공식에서 기호 $S$는 가스의 비중을 의미합니다.
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100. 다음 사무소 건물에서의 필요한 급수량은? (단, 건물의 연건평 30000m2, 건물의 유효면적 비율 60%, 건물의 유효면적당 거주인원 0.2인/m2, 1인 1일당 사용 급수량 100lit이다)

  1. 36m3/d
  2. 360m3/d
  3. 3600m3/d
  4. 360000m3/d
(정답률: 50%)
  • 전체 급수량은 건물의 연건평에 유효면적 비율, 거주인원 밀도, 1인당 사용량을 모두 곱하여 산출합니다.
    ① $$Q = A \times r \times p \times q$$
    ② $$Q = 30000 \times 0.6 \times 0.2 \times 100$$
    ③ $$Q = 360000\text{ L/d} = 360\text{ m}^3\text{/d}$$
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