공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

공조냉동기계기사(구)
(2015-03-08 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 온도 T1 고온열원으로부터 온도 T2의 저온열원으로 열량 Q가 전달될 때 두 열원의 총 엔트로피 변화량을 옳게 표현한 것은?

  3. Q(T1+T2)/T1ㆍT2
  4. T1-T2/Q(T1ㆍT2)
(정답률: 64%)
  • 엔트로피 변화량은 $\Delta S = \frac{Q}{T}$로 정의합니다. 고온열원($T_{1}$)은 열을 방출하므로 엔트로피가 감소($-\frac{Q}{T_{1}}$)하고, 저온열원($T_{2}$)은 열을 흡수하므로 엔트로피가 증가($+\frac{Q}{T_{2}}$)합니다. 따라서 총 변화량은 두 값의 합인 가 됩니다.
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2. 어떤 이상기체 1kg이 압력 100 kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8m3을 점유한다면 기체상수는 몇 kJ/kgㆍK인가?

  1. 0.251
  2. 0.264
  3. 0.275
  4. 0.293
(정답률: 76%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 기체상수를 구할 수 있습니다.
    ① $$R = \frac{Pv}{mT}$$
    ② $$R = \frac{100 \times 0.8}{1 \times (273 + 30)}$$
    ③ $$R = 0.264$$
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3. 카르노 사이클에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 이상적인 2개의 등온과정과 이상적인 2개의 정압과정으로 이루어진다.
  2. 이상적인 2개의 정압과정과 이상적인 2개의 단열과정으로 이루어진다.
  3. 이상적인 2개의 정압과정과 이상적인 2개의 정적과정으로 이루어진다.
  4. 이상적인 2개의 등온과정과 이상적인 2개의 단열과정으로 이루어진다.
(정답률: 74%)
  • 카르노 사이클은 이론상 최대 효율을 갖는 이상적인 사이클로, 2개의 등온과정과 2개의 단열과정(단열압축, 등온가열, 단열팽창, 등온방열)으로 구성됩니다.
    오답 노트
    정압과정, 정적과정: 카르노 사이클의 구성 요소가 아님
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4. 증기압축식 냉동기에는 다양한 냉매가 사용된다. 이러한 냉매의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉매는 냉동기의 성능에 영향을 미친다.
  2. 냉매는 무독성, 안정성, 저가격 등의 조건을 갖추어야 한다.
  3. 우수한 냉매로 알려져 널리 사용되던 염화불화 탄화수소(CFC) 냉매는 오존층을 파괴한다는 사실이 밝혀진 이후 사용이 제한되고 있다.
  4. 현재 CFC냉매 대신에 R-12(CCI2F2)가 냉매로 사용되고 있다.
(정답률: 79%)
  • 냉매는 무독성, 안정성, 저가격 등의 조건을 갖추어야 하며, 오존층을 파괴하는 CFC 냉매는 사용이 제한되고 있습니다. 현재는 CFC 냉매 대신 R-134a, R-123 등의 대체 냉매가 사용되고 있으므로, R-12(CCl2F2)가 사용되고 있다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    냉매는 냉동기의 성능에 영향을 미친다: 옳은 설명
    냉매는 무독성, 안정성, 저가격 등의 조건을 갖추어야 한다: 옳은 설명
    염화불화 탄화수소(CFC) 냉매는 오존층을 파괴하여 사용이 제한된다: 옳은 설명
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5. 대기압 하에서 물의 어는 점과 끓는 점 사이에서 작동하는 카르노사이클(Carnot cycle) 열기관의 열효율은 약 몇 %인가?

  1. 2.7
  2. 10.5
  3. 13.2
  4. 26.8
(정답률: 68%)
  • 카르노 사이클의 열효율은 고온부와 저온부의 절대온도($K$) 차이를 이용하여 계산합니다. 물의 어는점은 $273K$, 끓는점은 $373K$입니다.
    ① $$\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
    ② $$\eta = 1 - \frac{273}{373}$$
    ③ $$\eta = 0.268 \text{ (약 26.8%)} $$
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6. 과열기가 있는 랭킨사이클에 이상적인 재열사이클을 적용할 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이상 재열사이클의 열효율이 더 높다.
  2. 이상 재열사이클의 경우 터빈 출구 건도가 증가한다.
  3. 이상 재열사이클의 기기비용이 더 많이 요구된다.
  4. 이상 재열사이클의 경우 터빈 입구 온도를 더 높일 수 있다.
(정답률: 60%)
  • 재열사이클은 터빈 팽창 도중 증기를 다시 가열하여 터빈 출구의 건도를 높이고 부식을 방지하며 효율을 개선하는 사이클입니다. 하지만 재열을 한다고 해서 터빈 입구 온도 자체를 랭킨사이클보다 더 높일 수 있는 것은 아닙니다.
    오답 노트
    이상 재열사이클의 열효율이 더 높다: 맞음
    이상 재열사이클의 경우 터빈 출구 건도가 증가한다: 맞음
    이상 재열사이클의 기기비용이 더 많이 요구된다: 맞음
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7. 물질의 양을 1/2로 줄이면 강도성(강성적) 상태량의 값은?

  1. 1/2로 줄어든다.
  2. 1/4로 줄어든다.
  3. 변화가 없다.
  4. 2배로 늘어난다.
(정답률: 73%)
  • 강도성 상태량(Intensive property)은 물질의 양이나 크기에 관계없이 일정한 값을 가지는 성질(예: 온도, 압력, 밀도)이므로 물질의 양이 변해도 값은 일정합니다.
    오답 노트
    1/2로 줄어든다, 1/4로 줄어든다, 2배로 늘어난다: 이는 물질의 양에 비례하는 '용량성 상태량'에 해당하는 설명입니다.
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8. 단열된 용기 안에 두 개의 구리블록이 있다. 브록 A는 10kg, 온도 300 K이고, 블록 B는 10kg, 900 K이다. 구리의 비열은 0.4kJ/kgㆍK일 때, 두 블록을 접촉시켜 열교환이 가능하게 하고 장시간 놓아두어 최종 상태에서 두 구리 블록의 온도가 같아졌다. 이 과정 동안 시스템의 엔트로피 증가량(kJ/K)은?

  1. 1.15
  2. 2.04
  3. 2.77
  4. 4.82
(정답률: 43%)
  • 두 블록의 질량과 비열이 같으므로 열평형 온도는 두 온도의 산술 평균인 $600\text{ K}$가 됩니다. 전체 엔트로피 변화량은 각 블록의 엔트로피 변화량의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta S = m \cdot c \cdot \ln \frac{T_{final}}{T_{initial}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta S = 10 \cdot 0.4 \cdot \ln \frac{600}{300} + 10 \cdot 0.4 \cdot \ln \frac{600}{900}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta S = 1.15\text{ kJ/K}$$
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9. 전동기에 브레이크를 설치하여 출력시험을 하는 경우, 축 출력 10 kW의 상태에서 1시간 운전을 하고, 이 때 마찰열을 20℃의 주위에 전할 때 주위의 엔트로피는 어느정도 증가하는가?

  1. 123 kJ/K
  2. 133 kJ/K
  3. 143 kJ/K
  4. 153 kJ/K
(정답률: 64%)
  • 마찰열로 인해 발생한 열량이 주위로 전달될 때, 주위의 엔트로피 변화량은 열량을 절대온도로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = \frac{Q}{T}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = \frac{10 \times 3600}{20 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = 122.86 \approx 123 \text{ kJ/K}$$
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10. 한 사이클 동안 열역학계로 전달되는 모든 에너지의 합은?

  1. 0 이다.
  2. 내부에너지 변화량과 같다.
  3. 내부에너지 및 일량의 합과 같다.
  4. 내부에너지 및 전달열량의 합과 같다.
(정답률: 59%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 한 사이클이 완료되어 원래 상태로 돌아오면 내부에너지의 변화량은 0이 되며, 계로 들어온 에너지와 나간 에너지의 총합은 0이 됩니다.
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11. 20℃의 공기(기체상수 R = 0.287 kJ/kgㆍK, 정압비열 Cp = 1.004 kJ/kgㆍK) 3kg이 압력 0.1MPa에서 등압 팽창하여 부피가 두 배로 되었다. 이 과정에서 공급된 열량은 대략 얼마인가?

  1. 약 252 kJ
  2. 약 883 kJ
  3. 약 441 kJ
  4. 약 1765 kJ
(정답률: 60%)
  • 등압 과정에서 공급된 열량은 질량, 정압비열, 온도 변화의 곱으로 계산합니다. 샤를의 법칙에 의해 부피가 2배가 되면 절대온도 또한 2배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \times C_{p} \times (T_{2} - T_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 3 \times 1.004 \times (293 \times 2 - 293)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 883\text{ kJ}$$
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12. 대기압 하에서 물질의 질량이 같을 때 엔탈피의 변화가 가장 큰 경우는?

  1. 100℃ 물이 100℃ 수증기로 변화
  2. 100℃ 공기가 200℃ 공기로 변화
  3. 90℃의 물이 91℃ 물로 변화
  4. 80℃의 공기가 82℃ 공기로 변화
(정답률: 78%)
  • 엔탈피 변화는 온도 변화에 의한 내부에너지 변화와 부피 변화에 의한 에너지 변화의 합입니다. 단순한 온도 상승보다 액체(물)가 기체(수증기)로 변하는 상변화 과정에서 부피가 급격히 증가하므로 엔탈피 변화가 가장 크게 나타납니다.
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13. 성능계수(COP)가 0.8인 냉동기로서 7200 kJ/h로 냉동하려면, 이에 필요한 동력은?

  1. 약 0.9 kW
  2. 약 1.6 kW
  3. 약 2.0 kW
  4. 약 2.5 kW
(정답률: 58%)
  • 냉동기의 성능계수(COP) 정의를 이용하여 필요한 동력을 구합니다. 이때 시간 단위(h)를 초 단위(s)로 변환하여 kW 단위를 도출합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{Q_L}{COP \times 3600}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{7200}{0.8 \times 3600}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 2.5\text{ kW}$$
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14. 밀폐계에서 기체의 압력이 500 kPa로 일정하게 유지되면서 체적이 0.2m3에서 0.7m3으로 팽창하였다. 이 과정 동안에 내부에너지의 증가가 60 kJ이라면 계가 한 일은?

  1. 450 kJ
  2. 350 kJ
  3. 250 kJ
  4. 150 kJ
(정답률: 71%)
  • 압력이 일정한 정압 과정에서 계가 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P \times (V_2 - V_1)$$
    ② [숫자 대입] $$W = 500 \times (0.7 - 0.2)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 250\text{ kJ}$$
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15. 난방용 열펌프가 저온 물체에서 1500 kJ/h의 열을 흡수하여 고온 물체에 2100kJ/h로 방출한다. 이 열펌프의 성능계수는?

  1. 2.0
  2. 2.5
  3. 3.0
  4. 3.5
(정답률: 60%)
  • 난방용 열펌프의 성능계수(COP)는 고온 물체로 방출한 열량을 투입된 일량(방출열과 흡수열의 차)으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{Q_H}{Q_H - Q_L}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{2100}{2100 - 1500}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.5$$
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16. 오토사이클에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 압축비가 커지면 열효율이 증가한다.
  2. 열효율이 디젤사이클 보다 좋다.
  3. 불꽃점화 기관의 이상사이클이다.
  4. 열의 공급(연소)이 일정한 체적하에 일어난다.
(정답률: 64%)
  • 오토사이클과 디젤사이클의 효율 비교는 조건에 따라 다릅니다. 동일한 압축비일 때는 오토사이클의 효율이 더 높지만, 최고 압력이 일정할 때는 디젤사이클의 효율이 더 높습니다.
    오답 노트
    압축비가 커지면 열효율이 증가한다: 효율 공식상 압축비가 커질수록 효율이 상승함
    불꽃점화 기관의 이상사이클이다: 오토사이클의 정의임
    열의 공급(연소)이 일정한 체적하에 일어난다: 정적 가열 과정이 특징임
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17. 냉동효과가 70 kW인 카르노 냉동기의 방열기 온도가 20℃, 흡열기의 온도가 -10℃이다. 이 냉동기를 운전하는데 필요한 이론 동력(일률)은?

  1. 약 6.02 kW
  2. 약 6.98 kW
  3. 약 7.98 kW
  4. 약 8.99 kW
(정답률: 63%)
  • 카르노 냉동기의 성능계수(COP)와 냉동효과, 동력의 관계를 이용하여 필요한 일률을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{Q_L}{COP} = \frac{Q_L}{\frac{T_L}{T_H - T_L}}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{70}{\frac{263}{293 - 263}}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 7.98\text{ kW}$$
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18. 밀폐 시스템의 가역 정압 변화에 관한 다음 사항 중 옳은 것은? (단, U : 내부에너지, Q : 전달열, H : 엔탈피, V : 체적, W : 일이다)

  1. dU = dQ
  2. dH = dQ
  3. dV = dQ
  4. dW = dQ
(정답률: 65%)
  • 밀폐계의 가역 변화에서 열량은 $$dQ = dH - VdP$$로 정의됩니다. 정압 변화의 경우 압력 변화량($$dP$$)이 $0$이므로, 전달된 열량은 엔탈피의 변화량과 같습니다.
    오답 노트
    dU = dQ: 정적 변화일 때 성립
    dV = dQ: 물리적 정의에 맞지 않음
    dW = dQ: 등온 변화일 때 성립
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19. 저온 열원의 온도가 TL, 고온 열원의 온도가 TH 인 두 열원 사이에서 작동하는 이상적인 냉동 사이클의 성능계수를 향상시키는 방법으로 옳은 것은?

  1. TL을 올리고 (TH-TL)을 올린다.
  2. TL을 올리고 (TH-TL)을 줄인다.
  3. TL을 내리고 (TH-TL)을 올린다.
  4. TL을 내리고 (TH-TL)을 줄인다.
(정답률: 78%)
  • 이상적인 냉동 사이클의 성능계수($$COP_{R}$$)는 저온 열원의 온도($$T_{L}$$)를 분자로, 두 열원의 온도 차($$T_{H} - T_{L}$$)를 분모로 하는 비율입니다. 따라서 분자인 $$T_{L}$$을 올리고 분모인 $$(T_{H} - T_{L})$$을 줄여야 성능계수가 향상됩니다.
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20. 최고온도 1300 K와 최저온도 300 K 사이에서 작동하는 공기표준 Brayton 사이클의 열효율은 약 얼마인가? (단, 압력비는 9, 공기의 비열비는 1.4이다)

  1. 30%
  2. 36%
  3. 42%
  4. 47%
(정답률: 56%)
  • 공기표준 Brayton 사이클의 열효율은 압력비와 비열비에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}}$$ (여기서 $r$은 압력비, $k$는 비열비)
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{1}{9^{1.4-1}}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.47$$ (즉, $47\% $)
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2과목: 냉동공학

21. 냉동기의 증발압력이 낮아졌을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 냉동능력이 증가한다.
  2. 압축기의 체적효율이 증가한다.
  3. 압축기의 토출가스 온도가 상승한다.
  4. 냉매 순환량이 증가한다.
(정답률: 72%)
  • 증발압력이 낮아지면 압축비가 증가하여 실린더 내 과열이 발생하므로 압축기의 토출가스 온도가 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    냉동능력이 증가한다: 증발온도 저하로 인해 냉동능력은 감소함
    압축기의 체적효율이 증가한다: 흡입가스 비체적 증가로 체적효율은 감소함
    냉매 순환량이 증가한다: 흡입량 감소로 인해 냉매 순환량은 감소함
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22. 팽창밸브가 냉동용량에 비하여 작을 때 일어나는 현상은?

  1. 증발기내의 압력상승
  2. 압축기 흡입가스 과열
  3. 습압축
  4. 소요 전류증대
(정답률: 49%)
  • 팽창밸브가 냉동용량에 비해 작으면 냉매 공급량이 부족해져 증발압력과 증발온도가 낮아지며, 이로 인해 압축기로 들어오는 흡입가스가 과열되는 현상이 발생합니다.
    오답 노트
    증발기내의 압력상승: 팽창밸브가 작으면 저압이 저하됨
    습압축: 냉매 공급 부족으로 과열도가 높아져 습압축 가능성은 낮아짐
    소요 전류증대: 냉동능력 감소로 인해 일반적인 전류 증대와는 거리가 있음
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23. 25℃ 원수 1ton을 1일 동안에 -9℃의 얼음으로 만드는데 필요한 냉동능력은? (단, 동결잠열 80 kcal/kg, 원수 비열 1 kcal/kgㆍ℃, 얼음의 비열 0.5 kcal/kgㆍ℃로 한다.)

  1. 약 1.37냉동톤(RT)
  2. 약 2.38냉동톤(RT)
  3. 약 1.88냉동톤(RT)
  4. 약 2.88냉동톤(RT)
(정답률: 62%)
  • 원수를 냉각하여 얼음으로 만드는 총 열량(현열 + 잠열 + 현열)을 구한 후, 이를 1일($24\text{h}$) 기준의 냉동톤으로 환산합니다.
    ① $$RT = \frac{(m \times c_w \times \Delta T_1) + (m \times L) + (m \times c_i \times \Delta T_2)}{3320 \times 24}$$
    ② $$RT = \frac{(1000 \times 1 \times 25) + (1000 \times 80) + (1000 \times 0.5 \times 9)}{3320 \times 24}$$
    ③ $$RT = 1.37$$
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24. 고속 다기통 압축기의 윤활에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 고온에서도 분해가 되지 않고 탄화하지 않는 윤활류를 선정하여 사용해야 한다.
  2. 윤활은 마찰부의 열을 제거하여 기계적 효율을 높이기 위함이다.
  3. 압축기가 고도의 진공운전을 계속하면 유압은 상승한다.
  4. 유압이 과대하게 상승하면 실린더에 필요 이상의 유량이 공급되어 오일해머링의 우려가 있다.
(정답률: 63%)
  • 압축기가 고도의 진공운전을 계속하게 되면 유압은 상승하는 것이 아니라 오히려 낮아지게 됩니다.
    오답 노트
    고온 분해 및 탄화 방지 윤활유 선정: 적절한 윤활유 선정 원칙임
    마찰부 열 제거 및 효율 증대: 윤활의 기본 목적임
    유압 과대 상승 시 오일해머링 우려: 과다 공급 시 발생하는 실제 현상임
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25. 비열이 0.92 kcal/kgㆍ℃인 액 920 kg을 1시간 동안 25℃에서 5℃로 냉각시키는데 소요되는 냉각열량은 몇 냉동톤인가?

  1. 약 3.1
  2. 약 5.1
  3. 약 15.1
  4. 약 21.1
(정답률: 65%)
  • 냉각열량을 구한 뒤, 이를 1냉동톤($3320\text{kcal/h}$)으로 나누어 냉동톤을 산출합니다.
    ① $$RT = \frac{m \times c \times \Delta T}{3320}$$
    ② $$RT = \frac{920 \times 0.92 \times (25 - 5)}{3320}$$
    ③ $$RT = 5.1$$
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26. 국소 대기압이 750mmHg이고 계기압력이 0.2 kgf/cm2 일 때, 절대압력은?

  1. 약 0.46kgf/cm2
  2. 약 0.96kgf/cm2
  3. 약 1.22kgf/cm2
  4. 약 1.36kgf/cm2
(정답률: 62%)
  • 절대압력은 대기압과 계기압력의 합으로 계산합니다. 먼저 $750\text{mmHg}$의 대기압을 $\text{kgf/cm}^2$ 단위로 환산($760\text{mmHg} = 1.0332\text{kgf/cm}^2$)하여 적용합니다.
    ① $$P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge}$$
    ② $$P_{abs} = \frac{750 \times 1.0332}{760} + 0.2$$
    ③ $$P_{abs} = 1.22$$
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27. 일반적으로 증발온도의 작동범위가 -70℃ 이하 일 때 사용되기 적절한 냉동 사이클은?

  1. 2원 냉동 사이클
  2. 다효 압축 사이클
  3. 2단 압축 1단 팽창 사이클
  4. 1단 압축 2단 팽창 사이클
(정답률: 77%)
  • 초저온 냉동이 필요한 경우, 단일 냉매로는 압력비가 너무 커져 효율이 급격히 떨어지므로 증발온도 $-70\text{℃}$이하의 초저온 영역에서는 서로 다른 냉매를 사용하는 2원 냉동 사이클을 적용합니다.
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28. 흡수식 냉동기에 사용하는 냉매 흡수제가 아닌 것은?

  1. 물-리튬브로마이드
  2. 물-염화리튬
  3. 물-에틸렌글리콜
  4. 물-암모니아
(정답률: 67%)
  • 흡수식 냉동기에서는 냉매를 흡수하기 위해 리튬브로마이드, 염화리튬, 암모니아 등의 흡수제를 사용합니다. 에틸렌글리콜은 주로 부동액으로 사용되며 냉매 흡수제로 사용되지 않습니다.
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29. 다음 안전장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가용전은 응축기, 수액기 등의 압력용기에 안전장치로 설치된다.
  2. 파열판은 얇은 금속판으로 용기의 구멍을 막고 있는 구조이며 안전밸브로 사용된다.
  3. 안전밸브의 최소구경은 실린더 지름과 피스톤 행정에 관여한다.
  4. 고압차단스위치는 조정설정압력보다 벨로즈에 가해진 압력이 낮아졌을 때 압축기를 정지시키는 안전장치이다.
(정답률: 75%)
  • 고압차단스위치는 시스템 내 압력이 비정상적으로 상승하여 조정설정압력보다 벨로즈에 가해진 압력이 높아졌을 때, 기기를 보호하기 위해 압축기를 정지시키는 장치입니다.
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30. 증기압축 냉동사이클에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 응축압력과 증발압력의 차이가 작을수록 압축기의 소비동력은 작아진다.
  2. 팽창과정을 통해 유체의 압력은 상승한다.
  3. 압축과정에서는 과열도가 작을수록 압축일량은 커진다.
  4. 증발압력이 낮을수록 비체적은 작아진다.
(정답률: 60%)
  • 압축기의 일량은 응축압력과 증발압력의 차이에 비례하므로, 이 차이가 작을수록 압축기의 소비동력은 감소합니다.
    오답 노트
    팽창과정: 압력이 낮아짐
    압축과정: 과열도가 클수록 비체적이 증가하여 압축일량이 커짐
    증발압력: 낮을수록 비체적이 커짐
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31. 피스톤 이론적 토출량 200m3/h의 압축기가 아래 표와 같은 조건에서 운전되어지고 있다. 흡입증기 엔탈피와 토출한 가스압력의 측정치로부터 압축기가 단열 압축동작을 하는 것으로 가정했을 경우의 토출가스 엔탈피 h2 = 158.6 kcal/kg이다. 이 압축기의 소요 동력은?

  1. 약 25.9kW
  2. 약 40.0kW
  3. 약 50.0kW
  4. 약 68.8kW
(정답률: 47%)
  • 압축기의 소요 동력은 냉매 순환량과 엔탈피 차(압축열량)를 기계 및 압축 효율로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{V \times \eta_{vol} \times \frac{1}{v} \times (h_2 - h_1)}{3600 \times 860 \times \eta_{mech} \times \eta_{comp}}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{200 \times 0.72 \times \frac{1}{0.04} \times (158.6 - 150)}{3600 \times 860 \times 0.9 \times 0.8}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 50.0 \text{ kW}$$
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32. 다음의 이상적인 1단 증기압축 냉동사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 압축과정은 등엔트로피 과정이다.
  2. 팽창과정은 등엔탈피 과정이다.
  3. 응축과정은 등적 과정이다.
  4. 증발과정은 등압 과정이다.
(정답률: 62%)
  • 이상적인 1단 증기압축 냉동사이클에서 응축과정은 일정한 압력 하에서 열을 방출하는 등압 과정입니다.
    오답 노트
    압축과정은 등엔트로피 과정: 맞음
    팽창과정은 등엔탈피 과정: 맞음
    증발과정은 등압 과정: 맞음
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33. 흡수식 냉동기를 이용함에 따른 장점으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 여름철 피크전력이 완화된다.
  2. 대기압 이하로 작동하므로 취급에 위험성이 완화된다.
  3. 가스수요의 평준화를 도모할 수 있다.
  4. 야간에 열을 저장하였다가 주간의 부하에 대응할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 흡수식 냉동기는 전력 피크 완화, 저압 작동의 안전성, 가스 수요 평준화 등의 장점이 있습니다. 하지만 야간에 열을 저장해 주간에 사용하는 것은 빙축열이나 수축열 시스템의 특징입니다.
    오답 노트
    여름철 피크전력 완화: 전동기 대신 열원을 사용하므로 가능
    대기압 이하 작동: 진공 상태에서 작동하여 위험성 낮음
    가스수요 평준화: 가스 흡수식의 경우 가능
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34. 증발온도 -30℃, 응축온도 45℃에서 작동되는 이상적인 냉동기의 성적계수은?

  1. 1.2
  2. 3.2
  3. 5.0
  4. 5.4
(정답률: 75%)
  • 이상적인 냉동기의 성적계수(COP)는 증발온도와 응축온도를 절대온도(K)로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{low}}{T_{high} - T_{low}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 + (-30)}{(273 + 45) - (273 + (-30))}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.2$$
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35. 냉수나 브라인의 동결방지용으로 사용하는 것은?

  1. 고압차단장치
  2. 차압제어장치
  3. 증발압력제어장치
  4. 유압보호스위치
(정답률: 69%)
  • 증발압력제어장치는 증발압력이 일정 수준 이하로 떨어지는 것을 방지하여, 냉수나 브라인이 얼어붙는 동결 현상을 막아주는 장치입니다.
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36. 냉동능력이 15kW인 냉동기에서 수냉식 응축기의 냉각수 입ㆍ출구의 온도차가 8℃일 때, 냉각수 유량은? (단, 압축기의 소요동력은 5kW, 물의 비열은 1kcal/kgㆍ℃이다)

  1. 약 1397kg/h
  2. 약 2150kg/h
  3. 약 1852kg/h
  4. 약 2500kg/h
(정답률: 58%)
  • 응축기에서 제거해야 할 총 열량은 냉동능력과 압축기 동력의 합이며, 이를 냉각수의 열흡수량 공식에 대입하여 유량을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{유량} = \frac{(\text{냉동능력} + \text{압축기 동력}) \times 860}{\text{비열} \times \text{온도차}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{유량} = \frac{(15 + 5) \times 860}{1 \times 8}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{유량} = 2150 \text{ kg/h}$$
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37. 다음 중 열전도도가 가장 큰 것은?

  1. 수은
  2. 석면
  3. 동관
  4. 질소
(정답률: 72%)
  • 열전도도는 물질이 열을 전달하는 능력을 말하며, 일반적으로 금속이 비금속이나 기체보다 훨씬 큽니다. 제시된 보기 중 동관(구리)은 열전도율이 매우 높은 대표적인 금속 재료입니다.
    오답 노트
    수은: 동보다 열전도도가 낮음
    석면: 단열재로 쓰이는 저전도성 물질
    질소: 기체 상태로 열전도도가 매우 낮음
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38. 물을 냉매로 하고 LiBr를 흡수제로 하는 흡수식 냉동장치에서 장치의 성능을 향상시키기 위하여 열교환기를 설치하였다. 이 열교환기의 기능을 가장 잘 나타낸 것은?

  1. 응축기 입구 수증기와 증발기 출구수증기의 열 교환
  2. 발생기 출구 LiBr 수용액과 응축기 출구 물의 열 교환
  3. 발생기 출구 LiBr 수용액과 흡수기 출구 LiBr수용액의 열 교환
  4. 흡수기 출구 LiBr 수용액과 증발기 출구 수증기의 열 교환
(정답률: 66%)
  • 흡수식 냉동기에서 열교환기는 에너지 효율을 높이기 위해 발생기에서 나오는 고온·고농도의 LiBr 수용액과 흡수기에서 나오는 저온·저농도의 LiBr 수용액 사이에서 열을 교환하는 역할을 합니다.
    오답 노트
    응축기 입구 수증기와 증발기 출구수증기의 열 교환: 잘못된 열교환 대상
    발생기 출구 LiBr 수용액과 응축기 출구 물의 열 교환: 잘못된 열교환 대상
    흡수기 출구 LiBr 수용액과 증발기 출구 수증기의 열 교환: 잘못된 열교환 대상
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39. 쇼케이스형 냉동장치의 종류가 아닌 것은?

  1. 밀폐형 쇼케이스
  2. 반밀폐형 쇼케이스
  3. 개방형 쇼케이스
  4. 리칭형(REACH) 쇼케이스
(정답률: 57%)
  • 쇼케이스형 냉동장치는 구조와 형태에 따라 개방형, 밀폐형, 리칭형(REACH)으로 분류합니다. 반밀폐형은 압축기의 밀폐 방식에 따른 분류이며 쇼케이스의 종류가 아닙니다.
    오답 노트
    밀폐형 쇼케이스: 쇼케이스의 종류 맞음
    개방형 쇼케이스: 쇼케이스의 종류 맞음
    리칭형(REACH) 쇼케이스: 쇼케이스의 종류 맞음
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40. 암모니아를 사용하는 냉동기의 압축기에서 압축비(P2/P1)가 5, 폴리트로피 지수(n)는 1.3, 간극비(ε)가 0.05일 때, 체적효율은?

  1. 약 0.88
  2. 약 0.62
  3. 약 0.38
  4. 약 0.22
(정답률: 36%)
  • 압축기의 체적효율은 간극비와 압축비, 폴리트로피 지수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\eta = 1 - \epsilon ( ( \frac{P_2}{P_1} )^{\frac{1}{n}} - 1 )$$
    ② [숫자 대입]
    $$\eta = 1 - 0.05 ( 5^{\frac{1}{1.3}} - 1 )$$
    ③ [최종 결과]
    $$\eta = 0.88$$
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3과목: 공기조화

41. 다음 중 에너지 절약에 가장 효과적인 공기조화방식은? (단, 설비비는 고려하지 않는다.)

  1. 각층 유닛 방식
  2. 이중 덕트 방식
  3. 멀티존 유닛 방식
  4. 가변 풍량 방식
(정답률: 66%)
  • 가변 풍량 방식은 부하 변동에 따라 송풍량을 조절하여 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있어 에너지 절약에 가장 효과적입니다.
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42. 덕트의 마찰저항을 증가시키는 요인은 여려 가지가 있다. 다음 중 값이 커지면 마찰저항이 감소되는 것은?

  1. 덕트재료의 마찰 저항계수
  2. 덕트 길이
  3. 덕트 직경
  4. 풍속
(정답률: 76%)
  • 덕트의 마찰저항은 덕트의 직경이 커질수록 풍속이 감소하고 벽면과의 마찰 영향이 줄어들어 저항이 감소합니다.
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43. 가변풍량 방식(VAV)의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시운전시 토출구의 풍량 조정이 간단하다.
  2. 동시사용률을 고려하여 기기용량을 결정하게 되므로 설비용량을 적게 할 수 있다.
  3. 부하변동에 대하여 제어응답이 빠르므로 거주성이 향상된다.
  4. 덕트의 설계시공이 복잡해진다.
(정답률: 58%)
  • 가변풍량 방식은 단일 덕트 방식을 사용하므로 덕트 계통의 설계 및 시공이 오히려 간단합니다.
    오답 노트
    시운전 시 토출구 풍량 조정이 간단하다: 정풍량 방식보다 풍량 조정이 복잡함
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44. 공기 중의 악취제거를 위한 공기정화용 에어필터로 가장 적합한 것은?

  1. 유닛형 필터
  2. 점착식 필터
  3. 활성탄 필터
  4. 전기식 필터
(정답률: 78%)
  • 활성탄 필터는 다공성 구조를 통해 가스 형태의 오염 물질과 악취 분자를 흡착하여 제거하는 능력이 탁월하므로 공기정화용 에어필터로 가장 적합합니다.
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45. 애어필터의 설치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 필터는 스페이스가 크므로 공조기 내부에 설치한다.
  2. 필터는 전풍량을 취급하도록 한다.
  3. 로울형의 필터로 사용할 때는 필터 전면에 해체와 반출이 용이하도록 공간을 두어야 한다.
  4. 병원용 필터를 설치할 때는 프리필터를 고성능 필터 뒤에 설치한다.
(정답률: 75%)
  • 필터 시스템은 입자가 큰 먼지를 먼저 제거하여 고성능 필터의 수명을 보호해야 하므로, 반드시 프리필터를 고성능 필터 '앞(전단)'에 설치해야 합니다.
    오답 노트
    공조기 내부 설치: 공간 효율을 위해 적절함
    전풍량 취급: 필터 성능 유지를 위해 필요함
    해체 공간 확보: 유지보수 및 교체를 위해 필수적임
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46. 다음 선도에서 습공기를 상태1에서 상태2로 변화시킬 때 현열비(SHF)를 표현으로 옳은 것은?

(정답률: 68%)
  • 현열비(SHF)는 전체 열량 변화량(전열)에 대한 현열 변화량의 비율을 의미합니다. 습공기 선도에서 가로축($t$)은 현열 변화를, 세로축($x$)은 잠열 변화를 나타내므로, 상태 1에서 2로 변할 때의 전열 변화량($h_2 - h_1$) 중 현열 성분($h_3 - h_1$)의 비율을 구해야 합니다.
    $$\text{SHF} = \frac{\text{현열}}{\text{전열}} = \frac{h_3 - h_1}{h_2 - h_1}$$
    따라서 정답은 입니다.
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47. 습공기의 온도가 20℃, 절대습도가 0.0072 kg/kg'일 때 이 습공기의 엔탈피은? (단, 건조공기의 정압비열은 0.24kcal/kgㆍ℃, 0℃에서 포화수의 증발잠열은 598.3kcal/kg, 수증기의 정압비열은 0.44kcal/kgㆍ℃이다)

  1. 약 2.17kcal/kg
  2. 약 9.17kcal/kg
  3. 약 15.17kcal/kg
  4. 약 20.17kcal/kg
(정답률: 52%)
  • 습공기의 엔탈피는 건조공기의 현열과 수증기의 현열 및 잠열의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$h = C_{pa}t + x(r_0 + C_{pv}t)$$
    ② [숫자 대입]
    $$h = 0.24 \times 20 + 0.0072 \times (598.3 + 0.44 \times 20)$$
    ③ [최종 결과]
    $$h = 9.17$$
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48. 일반적으로 난방부하를 계산할 때 실내 손실열량으로 고려해야 하는 것은?

  1. 인체에서 발생하는 잠열
  2. 극간풍에 의한 잠열
  3. 조명에서 발생하는 현열
  4. 기기에서 발생하는 현열
(정답률: 71%)
  • 난방부하 계산 시 실내 손실열량은 실내에서 외부로 빠져나가는 열량을 의미합니다. 인체, 조명, 기기에서 발생하는 열은 실내 온도를 높여주는 '득열' 항목이므로 손실열량에서 제외하며, 틈새바람(극간풍)에 의한 열 손실은 대표적인 손실 항목입니다.
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49. 다음은 공기의 성질에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절대습도는 습공기를 구성하고 있는 수증기와 건공기와의 질량비이다.
  2. 상대습도는 공기중에 포함되어 있는 수증기의 양과 동일온도에서 최대로 포함될 수 있는 수증기 양의 비이다.
  3. 포화공기는 최대로 수분을 수용하고 있는 상태의 공기를 말한다.
  4. 비교습도는 수증기 분압과 그 온도에 있어서의 포화 공기의 수증기 분압과의 비를 말한다.
(정답률: 49%)
  • 비교습도는 습공기 중 수증기의 질량비(절대습도)를 나타내는 개념이며, 수증기 분압과 포화 수증기 분압의 비를 나타내는 것은 상대습도에 대한 설명입니다.
    오답 노트
    절대습도는 수증기와 건공기의 질량비가 맞음
    상대습도는 현재 수증기량과 최대 수용 가능량의 비가 맞음
    포화공기는 수분을 최대로 수용하고 있는 상태가 맞음
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50. 실온이 25℃, 상대습도 50%일 때, 냉방부하 중 실내 현열부하가 45000 kcal/h, 실내 잠열부하가 22000kcal/h, 외기부하가 5800 kcal/h이라면 현열비(SHF)은?

  1. 0.41
  2. 0.51
  3. 0.67
  4. 0.97
(정답률: 61%)
  • 현열비(SHF)는 전체 실내 부하 중 현열부하가 차지하는 비율을 의미하며, 이때 외기부하는 계산에서 제외합니다.
    ① $$SHF = \frac{S_{sensible}}{S_{sensible} + S_{latent}}$$
    ② $$SHF = \frac{45000}{45000 + 22000}$$
    ③ $$SHF = 0.67$$
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51. 팬코일 유닛방식을 배관방식으로 분류할 때 각 방식의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 4관식은 혼합손실은 없으나 배관의 양이 증가하므로 공사비 및 배관설치용 공간이 증가한다.
  2. 3관식은 환수관에서 냉수와 온수가 혼합되므로 열손실이 없다.
  3. 3관식은 온수 공급관, 냉수 공금관, 냉온수 겸용 환수관으로 구성 되어 있다.
  4. 4관식은 냉수배관, 온수배관을 설치하여 각 계통마다 동시에 냉난방을 자유롭게 할 수 있다.
(정답률: 72%)
  • 3관식 배관방식은 냉수와 온수가 하나의 환수관을 공유하므로, 환수 과정에서 냉수와 온수가 섞여 열손실이 발생한다는 치명적인 단점이 있습니다.
    오답 노트
    4관식은 혼합손실은 없으나 배관의 양이 증가하므로 공사비 및 배관설치용 공간이 증가한다: 옳은 설명
    3관식은 온수 공급관, 냉수 공금관, 냉온수 겸용 환수관으로 구성 되어 있다: 옳은 설명
    4관식은 냉수배관, 온수배관을 설치하여 각 계통마다 동시에 냉난방을 자유롭게 할 수 있다: 옳은 설명
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52. 다음 중 축류형 취출구의 종류가 아닌 것은?

  1. 펑커루버
  2. 그릴형 취출구
  3. 라인형 취출구
  4. 팬형 취출구
(정답률: 63%)
  • 축류형 취출구는 공기가 직선 방향으로 흐르는 형태이며, 팬형 취출구는 공기를 여러 방향으로 확산시키는 복류형 취출구에 해당합니다.
    오답 노트
    펑커루버, 그릴형 취출구, 라인형 취출구: 모두 축류형 취출구의 종류임
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53. 간이계산법에 의한 건평 150m2에 소요되는 보일러의 급탕부하은? (단, 건물의 열손실은 90kcal/m2ㆍh, 급탕량은 100kg/h, 급수 및 급탕 온도는 각각 30℃, 70℃이다.)

  1. 3500kcal/h
  2. 4000kcal/h
  3. 13500kcal/h
  4. 17500kcal/h
(정답률: 39%)
  • 급탕부하는 급탕량에 비열과 온도차를 곱하여 계산합니다.
    ① $$Q = G \times C \times \Delta T$$
    ② $$Q = 100 \times 1 \times (70 - 30)$$
    ③ $$Q = 4000 \text{ kcal/h}$$
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54. 에어와셔 내에 온수를 분무할 때 공기는 습공기 선도에서 어떠한 변화과정이 일어나는가?

  1. 가습ㆍ냉각
  2. 과냉각
  3. 건조ㆍ냉각
  4. 감습ㆍ과열
(정답률: 77%)
  • 에어와셔에 온수를 분무하면 공기는 물의 증발로 인해 습도는 높아지고(가습), 공기의 온도는 물의 증발 잠열로 인해 낮아지는(냉각) 과정이 동시에 일어납니다.
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55. 다음의 냉방부하 중 실내 취득열량에 속하지 않는 것은?

  1. 인체의 발생 열량
  2. 조명 기기에 의한 열량
  3. 송풍기에 의한 취득열량
  4. 벽체로부터의 취득열량
(정답률: 65%)
  • 냉방부하를 실내에서 발생하는 열량과 장치 내에서 발생하는 열량으로 구분하는 문제입니다. 송풍기에 의한 취득열량은 공기가 실내로 들어오기 전 장치 내부에서 발생하는 열량이므로 실내 취득열량에 속하지 않습니다.
    오답 노트
    인체의 발생 열량, 조명 기기에 의한 열량, 벽체로부터의 취득열량: 모두 실내 공간 내부에서 직접적으로 발생하는 열원입니다.
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56. 다음은 증기난방에 사용되는 기기로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 팽창탱크
  2. 응축수 저장탱크
  3. 공기 배출밸브
  4. 증기 트랩
(정답률: 60%)
  • 증기난방과 온수난방의 구성 기기를 구분하는 문제입니다. 팽창탱크는 온수난방 시 온도 변화에 따른 물의 부피 팽창을 흡수하기 위해 설치하는 장치이므로 증기난방과는 거리가 멉니다.
    오답 노트
    응축수 저장탱크, 공기 배출밸브, 증기 트랩: 모두 증기난방 계통에서 응축수 처리 및 공기 제거를 위해 사용되는 필수 기기입니다.
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57. 비엔탈피가 12kcal/kg인 공기를 냉수코일을 이용하여 10kcal/kg까지 냉각제습하고자 한다. 이 때 코일 입출구의 온도차를 5℃로 할 때의 냉수 순환 펌프의 수량은? (단, 코일 통과 풍량 6000m3/h, 공기의 비체적은 0.835m3/kg이다.)

  1. 약 0.80 ℓ/min
  2. 약 47.9 ℓ/min
  3. 약 63.4 ℓ/min
  4. 약 73.8 ℓ/min
(정답률: 47%)
  • 공기가 냉각제습되며 방출한 열량을 냉수가 흡수하는 원리를 이용하여 펌프 수량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{\frac{V}{v} \times \Delta h}{C \times \Delta t \times 60}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{\frac{6000}{0.835} \times (12 - 10)}{1 \times 5 \times 60}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 47.9$$ $\text{ℓ/min}$
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58. 주어진 계통도와 같은 공기조화장치에서 공기의 상태변화를 습공기 선도상에 나타내었다. 계통도의 '5'점은 습공기선도에서 어느 점인가?

  1. a
  2. b
  3. c
  4. d
(정답률: 63%)
  • 계통도와 습공기 선도의 상태 변화를 매칭하는 문제입니다.
    1(외기) $\rightarrow$ e, 2(환기) $\rightarrow$ c, 3(혼합공기) $\rightarrow$ d, 4(냉각코일 통과 후) $\rightarrow$ a, 5(최종 급기) $\rightarrow$ b 순으로 변화하므로, 5점은 b에 해당합니다.
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59. 보일러에서 방열기까지 보내는 증기관과 환수관을 따로 배관하는 방식으로서 증기와 응축수가 유동하는데 서로 방해가 되지 않도록 증기트랩을 설치하는 증기난방방식은?

  1. 트랩식
  2. 상향급기관
  3. 건식환수법
  4. 복관식
(정답률: 63%)
  • 증기관과 환수관을 각각 별도의 관으로 배관하여 증기와 응축수의 흐름이 서로 방해되지 않도록 하며, 증기트랩을 설치하는 방식은 복관식입니다.
    오답 노트
    단관식: 증기관과 환수관을 하나의 관으로 사용하는 방식임
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60. 축열조의 특징으로 틀린 것은?

  1. 피크 컷에 의해 열원장치의 용량을 최소화할 수 있다.
  2. 부분부하 운전에 쉽게 대응하기 어렵다.
  3. 열원기기 운전시간을 연장하여 장래의 부하증가에 대응할 수 있다.
  4. 열원기기를 고부하 운전함으로써 효율을 향상시킨다.
(정답률: 60%)
  • 축열조는 열을 저장했다가 필요할 때 공급하는 장치이므로, 부하 변동이 심한 부분부하 운전 상황에서도 유연하고 쉽게 대응할 수 있는 것이 특징입니다.
    오답 노트
    피크 컷에 의해 열원장치의 용량을 최소화할 수 있다: 맞음
    열원기기 운전시간을 연장하여 장래의 부하증가에 대응할 수 있다: 맞음
    열원기기를 고부하 운전함으로써 효율을 향상시킨다: 맞음
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4과목: 전기제어공학

61. 단자전압 300V, 전기자저항 0.3Ω인 직류분권발전기가 있다. 전부하의 경우 전기자전류가 50A 흐른다고 할 때 이 전동기의 기동전류를 정격시의 1.7배로 하려면 기동저항은 약 몇 Ω인가?

  1. 2.8
  2. 3.2
  3. 3.5
  4. 3.8
(정답률: 47%)
  • 기동전류를 제한하기 위해 추가하는 기동저항을 구하는 문제입니다. 기동 시 전압을 기동전류와 전체 저항의 곱으로 계산하여 기동저항을 산출합니다.
    $$R_s = \frac{V}{n \times I_n} - R_a$$
    $$R_s = \frac{300}{1.7 \times 50} - 0.3$$
    $$R_s = 3.2$$
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62. 다음 그림과 같은 선도에서 전달함수 C(s)/R(s)를 나타낸 것은?

  1. -8/9
  2. 4/5
  3. -48/53
  4. -105/77
(정답률: 74%)
  • 메이슨의 이득 공식(Mason's Gain Formula)을 사용하여 전달함수를 구합니다.
    순방향 경로 이득 $G = 1 \times 2 \times 4 \times 6 = 48$이며, 접촉하지 않는 루프는 없습니다. 폐루프 이득의 합 $\Sigma L_1 = (2 \times 11) + (4 \times 8) = 22 + 32 = 54$입니다.
    $$C/R = \frac{\Sigma G(1-loop)}{1-\Sigma L_1+\Sigma L_2-\dots}$$
    $$C/R = \frac{48(1-0)}{1-54}$$
    $$C/R = -48/53$$
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63. 제어장치의 구동장치에 따른 분류에서 타력제어와 비교한 자력제어의 특징 중 틀린 것은?

  1. 저비용
  2. 구조 간단
  3. 확실한 동작
  4. 빠른 조작 속도
(정답률: 64%)
  • 자력제어는 전자기력을 이용하여 동작이 확실하고 구조가 간단하며 비용이 저렴하지만, 타력제어에 비해 조작 속도가 느린 특성을 가집니다.
    오답 노트
    빠른 조작 속도는 자력제어가 아닌 타력제어의 특징입니다.
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64. 기억과 판단기구 및 검출기를 가진 제어방식은?

  1. 시한제어
  2. 피드백제어
  3. 순서프로그램제어
  4. 조건제어
(정답률: 76%)
  • 피드백제어는 검출기를 통해 출력 상태를 확인하고, 기억 및 판단기구를 통해 설정값과 비교하여 오차를 수정하는 제어 방식입니다. 외란의 영향을 제거할 수 있고 시스템의 정확성을 높일 수 있는 것이 특징입니다.
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65. 철심을 가진 변압기 모양의 코일에 교류와 직류를 중첩하여 흘리면 교류임피던스는 중첩된 직류의 크기에 따라 변하는데 이 현상을 이용하여 전력을 증폭하는 장치는?

  1. 회전증폭기
  2. 자기증폭기
  3. 사이리스터
  4. 차동변압기
(정답률: 64%)
  • 자기증폭기는 철심의 자기 포화 현상을 이용하여 직류 전류로 교류 신호의 임피던스를 제어함으로써 전력을 증폭하는 장치입니다.
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66. PLC의 구성에 해당되지 않는 것은?

  1. 입력장치
  2. 제어장치
  3. 주변용장치
  4. 출력장치
(정답률: 73%)
  • PLC의 기본 구성 요소는 제어장치(CPU), 입력장치, 출력장치, 그리고 전원장치로 이루어져 있습니다.
    오답 노트
    주변용장치는 PLC의 필수 기본 구성 요소에 해당하지 않습니다.
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67. 변압기의 부하손(동손)에 대한 특성 중 맞는 것은?

  1. 동손은 주파수에 의해 변화한다.
  2. 동손은 온도 변화와 관계없다.
  3. 동손은 부하 전류에 의해 변화한다.
  4. 동손은 자속 밀도에 의해 변화한다.
(정답률: 58%)
  • 변압기의 동손은 권선의 저항에 의해 발생하는 손실로, 부하 전류의 제곱에 비례하여 변화하는 특성을 가집니다.
    오답 노트
    동손은 주파수나 자속 밀도가 아닌 전류의 크기에 영향을 받으며, 온도가 상승하면 저항값이 변하므로 온도 변화와 관계가 있습니다.
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68. 전기력선의 기본 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기력선의 방향은 그 점의 전계의 방향과 일치한다.
  2. 전기력선은 전위가 높은 점에서 낮은 점으로 향한다.
  3. 두 개의 전기력선은 전하가 없는 곳에서 교차한다.
  4. 전기력선의 밀도는 전계의 세기와 같다.
(정답률: 63%)
  • 전기력선은 전계의 방향을 나타내는 가상의 선으로, 서로 교차하거나 분기하거나 소멸되지 않는 성질을 가집니다.
    오답 노트
    두 개의 전기력선은 전하가 없는 곳에서 교차한다: 전기력선은 절대 서로 교차하지 않습니다.
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69. 그림과 같은 접점회로의 논리식으로 옳은 것은?

  1. XㆍYㆍZ
  2. (X + Y)ㆍZ
  3. XㆍZ + Y
  4. X + Y + Z
(정답률: 74%)
  • 회로도를 분석하면 $X$와 $Z$ 접점이 직렬로 연결되어 있고, 이 묶음이 $Y$ 접점과 병렬로 연결된 구조입니다. 직렬은 AND($\cdot$), 병렬은 OR($+$) 연산으로 변환합니다.
    $$\text{논리식: } X \cdot Z + Y$$
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70. 극수가 4인 유도전동기가 900rpm으로 회전하고 있다. 현재 슬립속도는 20rpm일 때 주파수는 약 몇 Hz인가?

  1. 7.5
  2. 28
  3. 31
  4. 37
(정답률: 49%)
  • 유도전동기의 회전속도는 동기속도에서 슬립속도를 뺀 값이며, 동기속도 공식을 통해 주파수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$N = \frac{120f}{P} - N_{s}$$
    ② [숫자 대입] $$900 = \frac{120 \times f}{4} - 20$$
    ③ [최종 결과] $$f = 30.67 \approx 31$$ Hz
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71. 피드백제어에서 제어요소에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 조작부와 검출부로 구성되어 있다.
  2. 동작신호를 조작량으로 변화시키는 요소이다.
  3. 제어를 받는 출력량으로 제어대상에 속하는 요소이다.
  4. 동작신호를 검출부로 변화시키는 요소이다.
(정답률: 57%)
  • 제어요소는 제어계에서 동작신호를 받아 이를 제어대상에 가해질 조작량으로 변환하는 역할을 수행합니다.
    오답 노트
    조작부와 검출부로 구성되어 있다: 제어요소는 조절부와 조작부로 구성됩니다.
    제어를 받는 출력량으로 제어대상에 속하는 요소이다: 이는 제어량에 대한 설명입니다.
    동작신호를 검출부로 변화시키는 요소이다: 동작신호를 조작량으로 변화시키는 것이 맞습니다.
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72. 전류계와 병렬로 연결되어 전류계의 측정범위를 확대해주는 것은?

  1. 배율기
  2. 분류기
  3. 절연저항
  4. 접지저항
(정답률: 75%)
  • 분류기는 전류계와 병렬로 연결하여 큰 전류를 나누어 흐르게 함으로써 측정 범위를 확대하는 저항입니다.
    오답 노트
    배율기: 전압계와 직렬로 연결하여 측정 범위 확대
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73. R-L-C 직렬회로에서 전압(E)과 전류(I) 사이의 관계가 잘못 설명된 것은?

  1. XL ＞ XC인 경우 I는 E보다 θ만큼 뒤진다.
  2. XL ＜ XC인 경우 I는 E보다 θ만큼 앞선다.
  3. XL = XC인 경우 I는 E와 동상이다.
  4. XL ＜ (XC - R)인 경우 I는 E보다 θ만큼 뒤진다.
(정답률: 66%)
  • R-L-C 직렬회로에서 유도 리액턴스($X_{L}$)가 용량 리액턴스($X_{C}$)보다 작으면($X_{L} < X_{C}$) 회로는 용성 회로가 되어 전류 $I$가 전압 $E$보다 위상이 앞서게 됩니다.
    오답 노트 $X_{L} > X_{C}$: 유성 회로이므로 전류가 뒤짐 $X_{L} = X_{C}$: 공진 상태로 전류와 전압이 동상
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74. 미소한 전류나 전압의 유무를 검출하는데 사용되는 계기는?

  1. 검류계
  2. 전위차계
  3. 회로시험계
  4. 오실로스코프
(정답률: 59%)
  • 검류계는 회로에 흐르는 매우 미세한 전류의 유무나 방향을 검출하는 데 사용되는 정밀 계기입니다.
    오답 노트
    전위차계: 전위차 측정
    회로시험계: 회로의 도통 및 저항 측정
    오실로스코프: 전기 신호의 파형 관찰
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75. 다음 논리식 중 틀린 것은?

  3. A + A = A
(정답률: 71%)
  • 불 대수(Boolean Algebra)의 흡수 법칙과 분배 법칙에 따르면 $A + \overline{A} \cdot B = A + B$가 성립해야 합니다. 하지만 에서는 $\overline{B}$로 잘못 표기되어 논리식이 틀렸습니다.
    오답 노트 $\overline{A} \cdot \overline{B} = \overline{A+B}$: 드 모르간의 법칙으로 옳음 $\overline{A \cdot B} = \overline{A} + \overline{B}$: 드 모르간의 법칙으로 옳음 $A + A = A$: 멱등 법칙으로 옳음
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76. 정격 600W 전열기에 정격전압의 80%를 인가하면 전력은 몇 W로 되는가?

  1. 384
  2. 486
  3. 545
  4. 614
(정답률: 52%)
  • 전력은 전압의 제곱에 비례하므로, 전압이 $80\%$($0.8$배)로 감소하면 전력은 $0.8^{2}$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$P = P_{0} \times (\frac{V}{V_{0}})^{2}$$
    ② [숫자 대입] $$P = 600 \times (0.8)^{2}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 384$$ W
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77. 물체의 위치, 방위, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 해서 목표값의 임의의 변화에 대응하도록 구성된 제어계는?

  1. 프로그램 제어
  2. 정치 제어
  3. 공정 제어
  4. 추종 제어
(정답률: 63%)
  • 추종 제어는 목표값이 시간에 따라 임의로 변하는 경우, 제어량이 그 변화를 그대로 따라가도록 하는 제어 방식입니다. 대표적으로 미사일 유도 제어가 이에 해당합니다.
    오답 노트
    프로그램 제어: 미리 정해진 시간 함수에 따라 제어
    정치 제어: 목표값이 일정하게 유지되는 제어
    공정 제어: 화학 공정 등 물질의 상태나 양을 제어
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78. 와류 브레이크(eddy current break)의 특징이나 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전기적 제동으로 마모부분이 심하다.
  2. 정지시에는 제동토크가 걸리지 않는다.
  3. 제동토크는 코일의 여자전류에 반비례한다.
  4. 제동시에는 회전에너지가 냉각작용을 일으키므로 별도의 냉각방식이 필요 없다.
(정답률: 52%)
  • 와류 브레이크는 전자기 유도 현상을 이용하므로 물리적 마찰이 없어 마모가 발생하지 않으며, 회전 속도가 $0$이 되면 와전류가 발생하지 않아 제동 토크가 사라집니다.
    오답 노트
    마모부분이 심하다: 비접촉 제동으로 마모가 없음
    여자전류에 반비례한다: 여자전류에 비례함
    별도의 냉각방식이 필요 없다: 와전류 손실이 열로 변하므로 냉각 장치가 필요함
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79. 3상 동기발전기를 병렬운전하는 경우 고려하지 않아도 되는 것은?

  1. 기전력 파형의 일치 여부
  2. 상회전방향의 동일 여부
  3. 회전수의 동일 여부
  4. 기전력 주파수의 동일 여부
(정답률: 57%)
  • 3상 동기발전기의 병렬운전 조건은 기전력의 크기, 위상, 주파수, 파형이 일치해야 하며 상회전 방향이 같아야 합니다. 주파수가 동일하다는 조건이 충족되면 동기 속도로 회전하게 되므로, 회전수의 동일 여부를 별도의 독립적인 조건으로 고려하지 않습니다.
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80. 입력전압을 변화시켜서 전동기의 회전수를 900rpm으로 조정하였을 때 회전수는 제어의 구성요소 중 어느 것에 해당하는가?

  1. 목표값
  2. 조작량
  3. 제어량
  4. 제어대상
(정답률: 47%)
  • 제어 시스템에서 제어하려는 대상의 실제 상태 값(출력값)을 제어량이라고 합니다. 이 문제에서 조정하고자 하는 회전수는 시스템의 출력에 해당하므로 제어량입니다.
    오답 노트
    목표값: 설정하고자 하는 값(900rpm)
    조작량: 제어를 위해 입력하는 물리량(입력전압)
    제어대상: 제어되는 기계 장치(전동기)
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5과목: 배관일반

81. 냉동배관 시 플렉시블 조인트의 설치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가급적 압축기 가까이에 설치한다.
  2. 압축기의 진동방향에 대하여 직각으로 설치한다.
  3. 압축기가 가동할 때 무리한 힘이 가해지지 않도록 설치한다.
  4. 기계ㆍ구조물 등에 접촉되도록 견고하게 설치한다.
(정답률: 66%)
  • 플렉시블 조인트는 압축기의 진동이 배관으로 전달되는 것을 막기 위해 설치하는 것이므로, 기계나 구조물 등에 접촉되어 진동 전달 경로가 생기지 않도록 설치해야 합니다.
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82. 압력탱크 급수방법에서 사용되는 탱크의 부속품이 아닌 것은?

  1. 안전밸브
  2. 수면계
  3. 압력계
  4. 트랩
(정답률: 68%)
  • 압력탱크에는 안전을 위한 안전밸브, 수위를 확인하는 수면계, 압력을 측정하는 압력계가 필요합니다.
    오답 노트
    트랩: 증기배관이나 배수배관에서 응축수나 찌꺼기를 제거하는 부속임
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83. 배수배관의 관이 막혔을 때 이것을 점검, 수리하기 위해 청소구를 설치하는데, 설치 필요 장소로 적절하지 않은 곳은?

  1. 배수 수평 주관과 배수수평 분기관의 분기점에 설치
  2. 배수관이 45° 이상의 각도로 방향을 전환하는 곳에 설치
  3. 길이가 긴 수평 배수관인 경우 관경이 100A 이하일 때 5m 마다 설치
  4. 배수 수직관의 제일 밑부분에 설치
(정답률: 69%)
  • 수평배수관의 청소구 설치 간격은 관경에 따라 다릅니다.
    관경이 $100\text{A}$이하인 경우에는 $15\text{m}$ 마다, $100\text{A}$이상인 경우에는 $30\text{m}$ 마다 설치해야 합니다.
    오답 노트
    5m 마다 설치: 설치 간격 기준이 틀림
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84. 냉매의 유속이 낮아지게 되면 흡입관에서 오일회수가 어려워지므로 오일회수를 용이하게 하기 위하여 설치하는 것은?

  1. 이중입상관
  2. 루프 배관
  3. 액 트랩
  4. 리프팅 배관
(정답률: 69%)
  • 냉매 유속이 낮아져 오일 회수가 어려울 때, 관경을 조절하여 유속을 높임으로써 오일을 원활하게 회수하기 위해 이중입상관을 설치합니다.
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85. 급탕배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단관식의 경우급수관경보다 큰 관을 사용해야 한다.
  2. 하향식 공급 방식에서는 급탕관 및 복귀관은 모두 선하향 구배로 한다.
  3. 보통 급탕관은 수명이 짧으므로 장래에 수리, 교체가 용이하도록 노출 배관하는 것이 좋다.
  4. 연관은 열에 강하고 부식도 잘되지 않으므로 급탕배관에 적합하다.
(정답률: 58%)
  • 연관은 열에 약하기 때문에 고온의 물이 흐르는 급탕배관에는 적합하지 않습니다.
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86. 펌프 주위배관의 시공에 관한 사항으로 틀린 것은?

  1. 풋 밸브(foot valve) 등 모든 관의 이음은 수밀, 기밀을 유지할 수 있도록 한다.
  2. 흡입관의 길이는 가능한 한 짧게 배관하여 저항이 적도록 한다.
  3. 흡입관의 수평배관은 펌프를 향하여 하향 구배로 한다.
  4. 양정이 높을 경우에는 펌프 토출구와 게이트 밸브와의 사이에 체크밸브를 설치한다.
(정답률: 57%)
  • 펌프의 흡입관 수평배관은 공기 고임을 방지하고 원활한 흡입을 위해 펌프를 향하여 상향 구배로 시공해야 합니다.
    오답 노트
    흡입관의 수평배관은 펌프를 향하여 하향 구배로 한다: 상향 구배가 정답
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87. 방열기 주위배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 방열기 주위는 스위블 이음으로 배관한다.
  2. 공급관은 앞쪽올림의 역구배로 한다.
  3. 환수관은 앞쪽내림의 순구배로 한다.
  4. 구배를 취할 수 없거나 수평주관이 2.5m이상일 때는 한 치수 작은 지름으로 한다.
(정답률: 64%)
  • 방열기 주위배관에서 구배를 취할 수 없거나 수평주관이 길어질 때 지름을 한 치수 작게 한다는 규정은 틀린 설명입니다.
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88. 급탕설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 개별식 급탕법은 욕실, 세면장, 주방 등에 소형의 가열기를 설치하여 급탕하는 방법이다.
  2. 온수보일러에 의한 간접가열방식이 직접가열방식보다 저탕조내부에 스케일이 잘 생기지 않는다.
  3. 급수관에서 공급된 물이 코일 모양으로 배관된 가열관을 통과하는 동안에 가스 불꽃에 의해 가열되어 급탕하는 장치를 순간온수기라 한다.
  4. 열효율은 양호하지만 소음이 심하여 S형, Y형의 사이렌서를 부착하며, 사용증기압력은 약 10~40MPa인 급탕법을 기수혼합식이라 한다.
(정답률: 66%)
  • 기수혼합식 급탕법에서 소음을 줄이기 위해 사용하는 사이렌서는 S형과 F형이며, 사용 증기압력은 약 $1 \sim 4 \text{ kg/cm}^2$ 입니다.
    오답 노트
    열효율은 양호하지만 소음이 심하여 S형, Y형의 사이렌서를 부착하며, 사용증기압력은 약 10~40MPa인 급탕법을 기수혼합식이라 한다: 사이렌서 종류(F형)와 증기압력 수치가 틀림
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89. 배관 도면에서 각 장치와 관에 번호를 부여하는 라인 인덱스의 기재 순서 예로 ‘4-2B-N-15-39-CINS'로 기재하는데 이 중 ’39‘는 무엇을 나타내는 표시인가?

  1. 관의 호칭지름
  2. 배관재료의 종류
  3. 유체별 배관번호
  4. 장치번호
(정답률: 54%)
  • 라인 인덱스 기재 순서에서 맨 마지막에서 두 번째 항목은 배관재료의 종류를 나타내는 표시입니다.
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90. 주철관 이음에 해당되는 것은?

  1. 납땜 이음
  2. 열간 이음
  3. 타이튼 이음
  4. 플라스탄 이음
(정답률: 70%)
  • 주철관의 접합 방법 중 하나로, 고무 링과 전용 조임 밴드를 사용하여 기밀성을 확보하는 타이튼 이음이 주철관 이음에 해당합니다.
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91. 대ㆍ소변기 및 이와 유사한 용도를 갖는 기구로부터 배수 등 인간의 분뇨를 포함하는 배수의 종류는?

  1. 우수
  2. 오수
  3. 잡배수
  4. 특수배수
(정답률: 79%)
  • 대·소변기 등 인간의 분뇨를 포함하여 배출되는 배수의 종류를 오수라고 정의합니다.
    오답 노트
    우수: 빗물
    잡배수: 분뇨를 포함하지 않는 일반 생활 배수
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92. 저온수 난방장치에서 배기관의 설치 위치는?

  1. 팽창관 하단
  2. 순환펌프 출구
  3. 드레인관 하단
  4. 팽창탱크 상단
(정답률: 60%)
  • 저온수 난방장치($100^{\circ}C$ 미만)에서는 시스템 내의 공기를 배출하기 위해 팽창탱크 상단에 배기관을 설치합니다.
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93. 다음 공조용 배관 중 배관 샤프트 내에서 일반적으로 단열시공을 하지 않는 배관은?

  1. 온수관
  2. 냉수관
  3. 증기관
  4. 냉각수관
(정답률: 72%)
  • 일반적으로 냉각수관은 배관 샤프트 내에서 단열 시공을 하지 않는 배관에 해당합니다.
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94. 배관의 하중을 위에서 걸어 당겨 지지하는 행거(hanger) 중 상하 방향의 변위가 없는 개소에 사용하는 것은?

  1. 콘스타트 행거(constant hanger)
  2. 리지드 행거(rigid hanger)
  3. 베리어블 행거(variable hanger)
  4. 스프링 행거(spring hanger)
(정답률: 59%)
  • 배관의 하중을 지지하는 행거 중 상하 방향의 변위가 발생하지 않도록 고정하여 지지하는 것은 리지드 행거(rigid hanger)입니다.
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95. 가스배관 외부에 표시하지 않는 것은? (단, 지하에 매설하는 경우는 제외)

  1. 사용가스명
  2. 최고사용압력
  3. 유량
  4. 가스흐름방향
(정답률: 69%)
  • 가스배관 외부에는 안전과 관리를 위해 사용가스명, 최고사용압력, 가스흐름방향을 표시해야 하며, 유량은 표시 대상이 아닙니다.
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96. 증기와 응축수의 온도차를 이용하여 응축수를 배출하는 열동식 트랩이 아닌 것은?

  1. 벨로즈 트랩
  2. 디스크 트랩
  3. 바이메탈식 트랩
  4. 다이어프램식 트랩
(정답률: 52%)
  • 열동식 트랩은 온도차를 이용하지만, 디스크 트랩은 증기와 응축수의 밀도 차이에 의한 속도차를 이용하여 배출하는 기계식 트랩입니다.
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97. 복사난방 배관에서 코일의 구배로 옳은 것은?

  1. 상향식 : 올림구배, 하향식 : 올림구배
  2. 상향식 : 내림구배, 하향식 : 올림구배
  3. 상향식 : 내림구배, 하향식 : 내림구배
  4. 상향식 : 올림구배, 하향식 : 내림구배
(정답률: 68%)
  • 복사난방 배관의 구배는 공기가 배관 내에 정체되지 않고 원활하게 배출되도록 설정해야 합니다. 따라서 상향식은 올림구배, 하향식은 내림구배로 설치하는 것이 옳습니다.
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98. 배수관에 트랩을 설치하는 가장 큰 목적은?

  1. 유체의 역류방지를 위해
  2. 통기를 원활하게 하기 위해
  3. 배수속도를 일정하게 하기 위해
  4. 유해, 유취 가스의 역류 방지를 위해
(정답률: 64%)
  • 트랩은 배수관 내에 물을 고이게 하여 봉수를 형성함으로써, 하수관의 유해 가스나 악취가 실내로 역류하는 것을 차단하는 역할을 합니다.
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99. 개별식 급탕 방법의 특징이 아닌 것은?

  1. 배관의 길이가 길어 열손실이 크다.
  2. 사용이 쉽고 시설이 편리하다.
  3. 필요한 즉시 따뜻한 온도의 물을 쓸 수 있다.
  4. 소형 가열기를 급탕이 필요한 곳에 설치하는 방법이다.
(정답률: 70%)
  • 개별식 급탕 방법은 가열기를 사용처 근처에 설치하므로 배관 길이가 짧아 열손실이 적은 것이 특징입니다.
    오답 노트
    배관의 길이가 길어 열손실이 크다: 개별식은 배관이 짧아 열손실이 적습니다.
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100. 급탕설비에서 급탕온도가 70℃, 복귀탕 온도가 60℃일 때, 온수 순환 펌프의 수량은? (단, 배관계의 총 손실 열량은 3000kcal/h로 한다.)

  1. 50 L/min
  2. 5 L/min
  3. 45 L/min
  4. 4.5 L/min
(정답률: 60%)
  • 온수 순환 펌프의 수량은 총 손실 열량을 물의 비열, 밀도 및 온도 차이로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$m = \frac{Q}{C \times \rho \times \Delta T}$$
    ② [숫자 대입] $$m = \frac{3000}{1 \times 1 \times (70 - 60)} \times \frac{1}{60}$$
    ③ [최종 결과] $$m = 5\text{ L/min}$$
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