공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2015-08-16)

공조냉동기계기사(구)
(2015-08-16 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 밀폐계 안의 유체가 상태 1에서 상태 2로 가역압축 될 때, 하는 일을 나타내는 식은? (단, P는 압력, V는 체적, T는 온도이다.)

(정답률: 75%)
  • 밀폐계에서 유체가 가역적으로 압축 또는 팽창할 때, 계가 외부에 하는 일은 압력을 체적에 대해 적분한 값과 같습니다.
    따라서 하는 일은 로 표현됩니다.
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2. 마찰이 없는 피스톤에 12℃, 150kPa의 공기 1.2kg이 들어 있다. 이 공기가 600kPa로 압축되는 동안 외부로 열이 전달되어 온도는 일정하게 유지되었다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이며, 이상기체로 가정한다.)

  1. -136kJ
  2. -100kJ
  3. -13.6kJ
  4. -10kJ
(정답률: 62%)
  • 등온 과정에서 이상기체가 한 일은 압력 변화의 로그 값에 비례하며, 압축 과정이므로 일의 부호는 음수가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$W = m R T \ln \frac{P_{1}}{P_{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$W = 1.2 \times 0.287 \times (12 + 273.15) \times \ln \frac{150}{600}$$
    ③ [최종 결과] $$W = -136 \text{ kJ}$$
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3. 1kg의 헬륨이 100kPa 하에서 정압 가열되어 온도가 300K에서 350K로 변하였을 때 엔트로피의 변화량은 몇 kJ/K인가? (단, h = 5.238T의 관계를 갖는다. 엔탈피 h의 단위는 kJ/kg, 온도 T의 단위는 K이다.)

  1. 0.694
  2. 0.756
  3. 0.807
  4. 0.968
(정답률: 57%)
  • 정압 과정에서 엔트로피 변화량은 엔탈피 변화와 온도 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta s = \int_{T_1}^{T_2} \frac{dh}{T} = \int_{T_1}^{T_2} \frac{5.238}{T} dT = 5.238\ln(\frac{T_2}{T_1})$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta s = 5.238\ln(\frac{350}{300})$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta s = 0.807$$
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4. 폴리트로프 변화를 표시하는 식 PVn = C에서 n = k일 때의 변화는? (단, k는 비열비이다.)

  1. 등압변화
  2. 등온변화
  3. 등적변화
  4. 가역단열변화
(정답률: 71%)
  • 폴리트로프 지수 $n$이 비열비 $k$와 같을 때($n=k$)는 외부와의 열교환이 없는 가역단열변화(등엔트로피 변화)가 됩니다.
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5. 냉동용량이 35kW인 어느 냉동기의 성능계수가 4.8이라면 이 냉동기를 작동하는데 필요한 동력은?

  1. 약 9.2kW
  2. 약 8.3kW
  3. 약 7.3kW
  4. 약 6.5kW
(정답률: 76%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 투입된 동력 대비 얻어지는 냉동용량의 비율이므로, 동력은 냉동용량을 성능계수로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{Q_{ref}}{COP}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{35}{4.8}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 7.3$$ kW
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6. 어떤 시스템이 변화를 겪는 동안 주위를 엔트로피가 5kJ/K 감소하였다. 시스템의 엔트로피 변화는?

  1. 2 kJ/K 감소
  2. 5kJ/K 감소
  3. 3 kJ/K 증가
  4. 6kJ/K 증가
(정답률: 61%)
  • 열역학 제2법칙에 따라 고립계(시스템+주위)의 총 엔트로피 변화량은 항상 0보다 크거나 같아야 합니다($\Delta S_{total} = \Delta S_{sys} + \Delta S_{surr} \ge 0$). 주위의 엔트로피가 $5\text{ kJ/K}$ 감소했다면, 시스템의 엔트로피 변화량은 최소 $5\text{ kJ/K}$보다 커야 전체 엔트로피가 증가하는 비가역 과정이 성립합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S_{sys} + \Delta S_{surr} > 0$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S_{sys} + (-5) > 0$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S_{sys} > 5$$ (따라서 $6\text{ kJ/K}$ 증가가 정답)
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7. 500℃와 20℃의 두 열원 사이에 설치되는 열기관이 가질 수 있는 최대의 이론 열효율은 약 몇 % 인가?

  1. 4
  2. 38
  3. 62
  4. 96
(정답률: 71%)
  • 카르노 사이클의 이론적 최대 효율은 고온부와 저온부의 절대온도를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{T_H - T_L}{T_H}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{(500 + 273) - (20 + 273)}{500 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.62 \times 100 = 62\%$$
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8. 어느 내연기관에서 피스톤의 흡기과정으로 실린더 속에 0.2kg의 기체가 들어 왔다. 이것을 압축할 때 15kJ의 일이 필요하였고, 10kJ의 열을 방출하였다고 하면, 이 기체 1kg당 내부에너지의 증가량은?

  1. 10kJ
  2. 25kJ
  3. 35kJ
  4. 50kJ
(정답률: 75%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 내부 에너지의 변화량은 가해진 열량과 외부로 한 일의 차이로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta U = Q + W$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta U = -10\text{ kJ} + 15\text{ kJ} = 5\text{ kJ}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\Delta U}{m} = \frac{5\text{ kJ}}{0.2\text{ kg}} = 25\text{ kJ/kg}$$
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9. 피스톤 실린더로 구성된 용기안에 300kPa, 100℃ 상태의 CO2가 0.2m3 들어 있다. 이 기체를 “PV1.2 = 일정”인 관계가 만족되도록 피스톤 위에 추를 더해가며 온도가 200℃가 될 때까지 압축하였다. 이 과정 동안 기체가 한 일을 구하면? (단, CO2의 기체상수는 0.189kJ/kgㆍK이다.)

  1. -20kJ
  2. -60kJ
  3. -80kJ
  4. -120kJ
(정답률: 50%)
  • 폴리트로픽 과정($$PV^n = C$$)에서 기체가 한 일의 양을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{P_1 V_1 - P_2 V_2}{n - 1}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{(300 \times 0.2) - (300 \times (\frac{413.15}{473.15})^{1.2} \times (\frac{413.15}{473.15})^{-1.2})}{1.2 - 1}$$
    (단, $P_2$는 $P_1(\frac{T_1}{T_2})^{n-1}$ 적용)
    $$W = \frac{60 - (300 \times 0.2 \times (\frac{413.15}{473.15})^{1.2-1})}{0.2}$$
    ③ [최종 결과] $$W = -80 \text{ kJ}$$
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10. 8℃의 이상기체를 가역 단열 압축하여 그 체적을 1/5로 줄였을 때 기체의 온도는 몇 ℃인가? (단, k = 1.4이다.)

  1. 313℃
  2. 295℃
  3. 262℃
  4. 222℃
(정답률: 68%)
  • 가역 단열 과정에서 체적 변화에 따른 온도 변화 관계식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$T_2 = T_1 ( \frac{V_1}{V_2} )^{k-1}$$
    ② [숫자 대입] $$T_2 = (8 + 273) ( \frac{1}{1/5} )^{1.4-1}$$
    ③ [최종 결과] $$T_2 = 534.92 \text{ K} \approx 262 \text{ ℃}$$
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11. 압력이 0.2MPa, 온도가 20℃의 공기를 압력이 2MPa로 될 때까지 가역단열 압축했을 때 온도는 약 몇(℃)인가? (단, 비열비 k = 1.4이다.)

  1. 225.7℃
  2. 273.7℃
  3. 292.7℃
  4. 358.7℃
(정답률: 66%)
  • 가역 단열 과정에서 압력과 온도의 관계식을 이용하여 나중 온도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$T_2 = T_1 ( \frac{P_2}{P_1} )^{\frac{k-1}{k}}$$
    ② [숫자 대입] $$T_2 = (20 + 273.15) ( \frac{2}{0.2} )^{\frac{1.4-1}{1.4}}$$
    ③ [최종 결과] $$T_2 = 565.85 \text{ K} \approx 292.7 \text{ ℃}$$
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12. 처음의 압력이 500kPa이고, 체적이 2m3인 기체가 “PV = 일정”인 과정으로 압력이 100kPa까지 팽창할 때 밀폐계가 하는 일(kJ)을 나타내는 식은?

(정답률: 66%)
  • 등온 과정($PV = \text{constant}$)에서 밀폐계가 하는 일은 압력과 체적의 곱에 자연로그를 취한 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P_1 V_1 \ln \frac{P_1}{P_2}$$
    ② [숫자 대입] $$W = 500 \times 2 \ln \frac{500}{100}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 1000 \ln 5$$
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13. 효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110kW라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW인가?

  1. 375
  2. 165
  3. 155
  4. 110
(정답률: 64%)
  • 열기관의 효율은 총 입력 열량 대비 유효 동력의 비이며, 방출 열량은 총 입력 열량에서 유효 동력을 뺀 값입니다.
    ① $$Q_{out} = \frac{W}{\eta} - W$$
    ② $$Q_{out} = \frac{110}{0.4} - 110$$
    ③ $$Q_{out} = 165$$ kW
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14. 카르노 사이클(Carnot cycle)로 작동되는 기관의 실린더 내에서 1kg의 공기가 온도 120℃에서 열량 40kJ를 얻어 등온팽창 한다고 하면 엔트로피의 변화는 얼마인가?

  1. 0.102kJ/kgㆍK
  2. 0.132kJ/kgㆍK
  3. 0.162kJ/kgㆍK
  4. 0.192kJ/kgㆍK
(정답률: 67%)
  • 등온 과정에서 엔트로피 변화량은 가해진 열량을 절대온도로 나눈 값과 같습니다.
    ① $$\Delta s = \frac{q}{T}$$
    ② $$\Delta s = \frac{40}{120 + 273.15}$$
    ③ $$\Delta s = 0.102$$ kJ/kg·K
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15. Otto사이클에서 열효율이 35%가 되려면 압축비를 얼마로 하여야 하는가? (단, k = 1.3이다.)

  1. 3.0
  2. 3.5
  3. 4.2
  4. 6.3
(정답률: 68%)
  • Otto 사이클의 열효율 공식에서 비열비 $k$와 효율 $\eta$를 이용하여 압축비 $r$을 도출합니다.
    ① $$\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}}$$
    ② $$0.35 = 1 - \frac{1}{r^{1.3-1}}$$
    ③ $$r = 4.2$$
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16. 직경 20cm, 길이 5m인 원통 외부에 두께 5cm의 석면이 씌워져 있다. 석면 내면과 외면의 온도가 각각 100℃, 20℃이면 손실되는 열량은 약 몇 kJ/h인가? (단, 석면의 열 전도율은 0.418kJ/mㆍh ㆍ℃로 가정한다.)

  1. 2591
  2. 3011
  3. 3431
  4. 3851
(정답률: 40%)
  • 원통형 벽면을 통한 열전달량은 열전도율, 길이, 온도차 및 반지름의 로그 비를 이용한 열저항으로 계산합니다.
    ① $$Q = \frac{2 \pi L k (T_1 - T_2)}{\ln(D_2 / D_1)}$$
    ② $$Q = \frac{2 \times 3.14 \times 5 \times 0.418 \times (100 - 20)}{\ln(30 / 20)}$$
    ③ $$Q = 2591$$ kJ/h
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17. 물 1kg이 압력 300kPa에서 증발할 때 증가한 체적이 0.8m3이었다면, 이때의 외부 일은? (단, 온도는 일정하다고 가정한다.)

  1. 140kJ
  2. 240kJ
  3. 320kJ
  4. 420kJ
(정답률: 74%)
  • 일정한 압력에서 체적이 변화할 때 외부로 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① $$W = P \times \Delta V$$
    ② $$W = 300 \times 0.8$$
    ③ $$W = 240$$ kJ
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18. 과열, 과냉이 없는 이상적인 증기압축 냉동사이클에서 증발온도가 일정하고 응축온도가 내려 갈수록 성능계수는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 일정하다.
  4. 증가하기도 하고 감소하기도 한다.
(정답률: 73%)
  • 응축온도가 내려가면 응축압력이 낮아져 압축기의 압축비가 감소하고, 냉매의 냉동효과가 증가하여 전체적인 성능계수(COP)는 증가하게 됩니다.
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19. 공기표준 Brayton 사이클에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 단순 가스터빈에 대한 이상사이클이다.
  2. 열교환기에서의 과정은 등온과정으로 가정한다.
  3. 터빈에서의 과정은 가역 단열팽창과정으로 가정한다.
  4. 터빈에서 생산되는 일의 40% 내지 80%를 압축기에서 소모한다.
(정답률: 53%)
  • Brayton 사이클은 가스터빈의 이상사이클로, 열교환기(가열 및 냉각)에서의 과정은 압력이 일정한 등압과정으로 가정합니다.
    오답 노트
    열교환기에서의 과정은 등온과정으로 가정한다: 등온과정이 아니라 등압과정입니다.
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20. 순수물질의 압력을 일정하게 유지하면서 엔트로피를 증가시킬 때 엔탈피는 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변함없다.
  4. 경우에 따라 다르다.
(정답률: 59%)
  • 열역학적 관계식에 따라 압력이 일정할 때 엔트로피가 증가한다는 것은 열이 가해졌음을 의미하며, 이는 곧 내부 에너지와 엔탈피의 증가로 이어집니다.
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2과목: 냉동공학

21. 불응축가스가 냉동장치에 미치는 영향이 아닌 것은?

  1. 체적효율 상승
  2. 응축압력 상승
  3. 냉동능력 감소
  4. 소요동력 증대
(정답률: 77%)
  • 불응축가스는 응축기 내에서 냉매의 응축을 방해하여 응축압력을 상승시키고, 이로 인해 냉동능력 감소, 소요동력 증대 및 체적효율 감소를 초래하는 악영향을 미칩니다.
    오답 노트
    체적효율 상승: 불응축가스는 체적효율을 감소시킵니다.
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22. 응축기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 횡형 셸 앤 튜브식 응축기의 관내 수속은 5m/s가 적당하다.
  2. 공랭식 응축기는 기온의 변동에 따라 응축능력이 변하지 않는다.
  3. 입형 셸 앤 튜브식 응축기는 운전 중에 냉각관의 청소를 할 수 있다.
  4. 주로 물의 감열로서 냉각하는 것이 증발식 응축기이다.
(정답률: 71%)
  • 입형 셸 앤 튜브식 응축기는 구조적 특성상 운전 중에도 냉각관의 청소가 가능하다는 장점이 있습니다.
    오답 노트
    횡형 셸 앤 튜브식: 관내 수속은 보통 $1\sim2\text{m/s}$ 정도가 적당합니다.
    공랭식 응축기: 외기 온도(기온) 변동에 따라 응축능력이 직접적으로 변합니다.
    증발식 응축기: 물의 감열뿐만 아니라 물의 증발 잠열을 이용하여 냉각합니다.
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23. 냉매 순환량이 100kg/h인 압축기의 압축효율이 75%, 기계효율이 93%, 압축일 량이 50kcal/kg일 때 축동력은?

  1. 4.7kW
  2. 6.3kW
  3. 7.8kW
  4. 8.3kW
(정답률: 47%)
  • 압축기의 축동력은 냉매 순환량과 압축일량을 곱한 총 에너지를 압축효율과 기계효율로 나누어 계산합니다.
    $$P = \frac{G \times W}{860 \times \eta_{c} \times \eta_{m}}$$
    $$P = \frac{100 \times 50}{860 \times 0.75 \times 0.93}$$
    $$P = 8.3$$
    따라서 축동력은 $8.3\text{kW}$ 입니다.
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24. 수냉식 냉동장치에서 응축압력이 과다하게 높은 경우로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 냉각 수량 과다
  2. 높은 냉각수 온도
  3. 응축기 내 불결한 상태
  4. 장치 내 불응축가스가 존재
(정답률: 70%)
  • 냉각 수량이 과다해지면 냉각 효율이 좋아져 오히려 응축압력이 낮아지게 됩니다.
    오답 노트
    높은 냉각수 온도, 응축기 내 불결한 상태, 불응축가스 존재는 모두 응축압력을 상승시키는 원인입니다.
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25. 저온용 단열재의 성질이 아닌 것은?

  1. 내구성 및 내약품성이 양호할 것
  2. 열전도율이 좋을 것
  3. 밀도가 작을 것
  4. 팽창계수가 작을 것
(정답률: 76%)
  • 단열재는 열의 이동을 차단하는 것이 목적이므로 열전도율이 낮아야(나빠야) 합니다.
    오답 노트
    내구성 및 내약품성 양호, 작은 밀도, 작은 팽창계수는 모두 저온용 단열재가 갖추어야 할 필수 성질입니다.
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26. 열펌프(heat pump)의 성적계수를 높이기 위한 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 응축온도와 증발온도와의 차를 줄인다.
  2. 증발온도를 높인다.
  3. 응축온도를 높인다.
  4. 압축동력을 줄인다.
(정답률: 60%)
  • 응축온도를 높이면 압축비가 증가하여 성적계수가 저하되며, 체적효율 감소와 토출가스 온도 상승으로 인해 냉동능력이 감소합니다.
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27. 유분리기에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 만액식 증발기를 사용하거나 증발온도가 높은 경우에 설치한다.
  2. 압축기에서 응축기ㅣ까지의 배관이 긴 경우에 설치한다.
  3. 왕복식 압축기인 경우 고압냉매의 맥동을 완하시키는 역할을 한다.
  4. 일종의 소음기 역할도 한다.
(정답률: 50%)
  • 유분리기는 냉매와 함께 압축기로 유입되는 오일을 분리하기 위해 설치하며, 일반적으로 증발 온도가 낮은 경우에 설치 효율이 높습니다.
    오답 노트
    만액식 증발기를 사용하거나 증발온도가 높은 경우에 설치한다: 증발 온도가 낮은 경우에 설치함
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28. 스테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann)의 법칙과 관계있는 열 이동 현상은?

  1. 열 전도
  2. 열 대류
  3. 열 복사
  4. 열 통과
(정답률: 80%)
  • 스테판-볼츠만 법칙은 모든 물체가 온도에 따라 전자기파 형태로 에너지를 방출하는 열 복사 현상을 정량적으로 설명하는 법칙입니다.
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29. 다음 그림과 같은 몰리에르 선도 상에서 압축냉동 사이클의 각 상태점에 있는 냉매의 상태 설명 중 틀린 것은?

  1. a점의 냉매는 팽창 밸브 직전의 과냉각된 냉매액
  2. b점은 감압되어 응축기에 들어가는 포화액
  3. c점은 압축기에 흡입되는 건포화 증기
  4. d점은 압축기에서 토출되는 과열 증기
(정답률: 70%)
  • 몰리에르 선도에서 b점은 팽창 밸브를 통해 감압된 후 증발기로 들어가는 상태입니다.
    오답 노트
    b점은 감압되어 응축기에 들어가는 포화액: 응축기가 아니라 증발기로 들어가는 상태임
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30. 내부지름이 2cm이고 외부지름이 4cm인 강철관을 3cm 두께의 석면으로 씌웠다면 관의 단위 길이 당 열손실은? (단, 관 내부 온도 600℃, 석면 바깥 면 온도 100℃, 관 열전도도 16.34kcal/mㆍhㆍ℃, 석면 열전도도 0.1264kcal/mㆍhㆍ℃이다.)

  1. 430.8kcal/mㆍhㆍ℃
  2. 472.5kcal/mㆍhㆍ℃
  3. 486.5kcal/mㆍhㆍ℃
  4. 510.5kcal/mㆍhㆍ℃
(정답률: 29%)
  • 원통형 다층벽의 열전달 공식을 사용하여 단위 길이당 열손실을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$q = \frac{2\pi(T_1 - T_2)}{\frac{\ln(r_2/r_1)}{k_1} + \frac{\ln(r_3/r_2)}{k_2}}$$
    ② [숫자 대입] $$q = \frac{2\times 3.14\times(600 - 100)}{\frac{\ln(2/1)}{16.34} + \frac{\ln(5/2)}{0.1264}}$$
    ③ [최종 결과] $$q = 430.8$$
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31. 10냉동톤의 능력을 갖는 역카르노 사이클 냉동기의 방열온도가 25℃, 흡열온도가 –20℃이다, 이 냉동기를 운전하기 위하여 필요한 이론 마력은?

  1. 9.3PS
  2. 14.6PS
  3. 15.3PS
  4. 17.3PS
(정답률: 50%)
  • 역카르노 사이클의 이론 마력은 냉동능력과 성적계수(COP)를 이용하여 구합니다. 성적계수는 흡열온도($T_{L}$)와 방열온도($T_{H}$)의 절대온도로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$PS = \frac{RT}{COP \times 735.5}$$ (단, $RT$는 냉동능력, $COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$)
    ② [숫자 대입] $$PS = \frac{10 \times 3.32 \times 1000}{ \frac{253}{298 - 253} \times 735.5}$$
    ③ [최종 결과] $$PS = 9.3$$
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32. 다음과 같은 카르노 사이클에서 옳은 것은?

  1. 면적 1-2-3'-4' 급열 Q1을 나타낸다.
  2. 면적 4-3-3'-4'는 Q1-Q2를 나타낸다.
  3. 면적 1-2-3-4는 방열 Q2를 나타낸다.
  4. Q1, Q2는 면적과는 무관하다.
(정답률: 69%)
  • T-S 선도(온도-엔트로피 선도)에서 사이클의 면적은 열량을 의미합니다. 면적 1-2-3'-4'는 고온부에서 흡수하는 급열 $Q_{1}$을 나타냅니다.
    오답 노트
    면적 4-3-3'-4': 방열량 $Q_{2}$를 나타냄
    면적 1-2-3-4: 사이클의 순 일(Net Work)을 나타냄
    Q1, Q2는 면적과 무관하다: T-S 선도에서 열량은 면적과 직접적인 관계가 있음
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33. 왕복동식 압축기의 체적효율이 감소하는 이유로 적합한 것은?

  1. 단열 압축지수의 감소
  2. 압축비의 감소
  3. 극간비의 감소
  4. 흡입 및 토출밸브에서의 압력손실의 감소
(정답률: 36%)
  • 왕복동식 압축기에서 단열 압축지수가 감소하면 간극 체적이 더 많이 팽창하게 되어, 실제로 흡입되는 냉매의 양이 줄어들므로 체적효율이 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    압축비의 감소: 체적효율 증가 요인
    극간비의 감소: 체적효율 증가 요인
    압력손실의 감소: 체적효율 증가 요인
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34. 몰리에르 선도를 통해 알 수 없는 것은?

  1. 냉동능력
  2. 성적계수
  3. 압축비
  4. 압축효율
(정답률: 58%)
  • 몰리에르 선도는 압력-엔탈피 선도로, 냉동능력, 성적계수, 압축비 등 상태 변화에 따른 열역학적 수치는 알 수 있으나, 실제 기계적 손실이 포함된 압축효율은 선도만으로 파악할 수 없습니다.
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35. 다음 사이클로 작동되는 압축기의 피스톤 압출량이 180m3/h, 체적효율(ηv)이 0.75, 압축효율(ηc)이 0.78, 기계효율(ηm)이 0.9일 때, 이 압축기의 소요동력은?

  1. 11.5kW
  2. 15.8kW
  3. 21.6kW
  4. 30.2kW
(정답률: 46%)
  • 압축기의 소요동력은 피스톤 압출량, 체적효율, 엔탈피 차, 압축효율 및 기계효율을 모두 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{V \times \eta_{v} \times (h_{2} - h_{1})}{0.08 \times \eta_{c} \times \eta_{m} \times 860}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{180 \times 0.75 \times (158 - 149)}{0.08 \times 0.78 \times 0.9 \times 860}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 21.6$$
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36. 냉동기유의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 점도가 적당할 것
  2. 응고점이 높고 인화점이 낮을 것
  3. 유성이 좋고 유막을 잘 형성할 수 있을 것
  4. 수분 및 산류 등의 불순물이 적을 것
(정답률: 76%)
  • 냉동기유는 저온에서도 유동성을 유지하기 위해 응고점이 낮아야 하며, 화재 위험을 방지하기 위해 인화점이 높아야 합니다.
    오답 노트
    응고점이 높고 인화점이 낮을 것: 응고점은 낮고 인화점은 높아야 함
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37. 다음 그림은 단효용 흡수식 냉동기에서 일어나는 과정을 나타낸 것이다. 각 과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. ①→②과정 : 재생기에서 돌아오는 고온 농용액과 열교환에 의한 희용액의 온도상승
  2. ②→③과정 : 재생기 내에서 비등점에 이르기까지의 가열
  3. ③→④과정 : 재생기 내에서의 가열에 의한 냉매 응축
  4. ④→⑤과정 : 흡수기에서의 저온 희용액과 열교환에 의한 농용액의 온도강하
(정답률: 67%)
  • ③→④과정은 재생기 내에서 가열을 통해 냉매를 분리하고 흡수제를 농축시키는 과정입니다. 가열에 의해 냉매가 응축된다는 설명은 틀린 것입니다.
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38. 증발 및 응축압력이 각각 0.8kg/cm2, 20kg/cm2인 2단 압축 냉동기에서 최적 중간압력은?

  1. 4kg/cm2
  2. 10kg/cm2
  3. 16kg/cm2
  4. 20kg/cm2
(정답률: 60%)
  • 2단 압축 냉동기에서 최적 중간압력은 증발압력과 응축압력의 기하평균으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P_m = \sqrt{P_s \times P_d}$$
    ② [숫자 대입] $$P_m = \sqrt{0.8 \times 20}$$
    ③ [최종 결과] $$P_m = 4$$
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39. 냉동장치의 운전 중 압축기에 이상음이 발생했다. 그 원인으로 가장 적합한 것은?

  1. 크랭크케이스 내 유량이 감소하고 유면이 하한까지 낮아지고 있다.
  2. 실린더에 서리가 끼고 액백 현상이 일어나고 있다.
  3. 고압은 그다지 높지 않지만 저압이 높고 전동기의 전류는 전부하로 운전되고 있다.
  4. 유압펌프의 토출압력은 압축기의 흡입압력보다 높게 운전되고 있다.
(정답률: 71%)
  • 액백 현상이 발생하면 액체 상태의 냉매가 압축기로 유입되어 압축기에 이상 소음이 발생하며, 심할 경우 압축기가 파손될 수 있습니다.
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40. 냉동사이클에서 응축온도 상승에 의한 영향과 가장 거리가 먼 것은? (단, 증발온도는 일정하다.)

  1. COP 감소
  2. 압축기 토출가스 온도 상승
  3. 압축비 증가
  4. 압축기 흡입가스 압력 상승
(정답률: 66%)
  • 조건에서 증발온도가 일정하다고 명시하였으므로, 증발압력과 직결되는 압축기 흡입가스 압력은 변하지 않고 일정하게 유지됩니다.
    오답 노트
    COP 감소: 응축온도 상승 시 냉동효과 감소 및 압축일 증가로 성적계수가 떨어짐
    압축기 토출가스 온도 상승: 응축압력이 높아지면 토출 온도가 함께 상승함
    압축비 증가: 응축압력(고압) 상승으로 인해 흡입압력 대비 토출압력의 비율이 커짐
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3과목: 공기조화

41. 온풍난방의 특징으로 틀린 것은?

  1. 연소장치, 송풍장치 등이 일체로 되어 있어 설치가 간단하다.
  2. 예열부하가 거의 없으므로 기동시간이 짧다.
  3. 토출 공기온도가 높으므로 쾌적도는 떨어진다.
  4. 실내 층고가 높을 경우에는 상하의 온도차가 작다.
(정답률: 73%)
  • 온풍난방은 뜨거운 공기가 위로 올라가는 성질 때문에 실내 층고가 높을수록 상하 온도차가 커져 온도 분포가 불균일해집니다.
    오답 노트
    연소장치, 송풍장치 등이 일체로 되어 있어 설치가 간단하다: 일체형 구조로 시공이 빠름
    예열부하가 거의 없으므로 기동시간이 짧다: 공기를 직접 가열하므로 즉각적인 난방 가능
    토출 공기온도가 높으므로 쾌적도는 떨어진다: 고온의 바람으로 인해 건조함과 불쾌감이 발생함
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42. 주철제 보일러의 장점으로 틀린 것은?

  1. 강도가 높아 고압용에 사용된다.
  2. 내식성이 우수하며 수명이 길다.
  3. 취급이 간단하다.
  4. 전열면적이 크고 효율이 좋다.
(정답률: 64%)
  • 주철제 보일러는 재질 특성상 충격에 약하고 취성이 있어 고압에 견디지 못하므로, 주로 저압용 보일러에 사용됩니다.
    오답 노트
    내식성이 우수하며 수명이 길다: 부식에 강해 수명이 김
    취급이 간단하다: 구조가 단순하여 관리가 용이함
    전열면적이 크고 효율이 좋다: 전열 성능이 우수함
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43. 다음 중 개별식 공조방식의 특징이 아닌 것은?

  1. 국소적인 운전이 자유롭다.
  2. 개별제어가 자유롭게 된다.
  3. 외기냉방을 할 수 없다.
  4. 소음진동이 작다.
(정답률: 44%)
  • 개별식 공조방식은 각 유닛 내부에 냉동기 등 기계 장치가 직접 설치되어 있어 실내에서 소음과 진동이 크게 발생합니다.
    오답 노트
    국소적인 운전이 자유롭다: 개별 유닛별 제어가 가능함
    개별제어가 자유롭게 된다: 구역별 독립 제어가 가능함
    외기냉방을 할 수 없다: 개별 유닛 구조상 외기 도입 및 냉방이 어려움
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44. 고속 덕트의 설계법에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 동력비가 증가된다.
  2. 송풍기 동력이 과대해진다.
  3. 공조용 덕트는 소음의 고려가 필요하지 않다.
  4. 리턴 덕트와 공조기에서는 저속방식과 같은 풍속으로 한다.
(정답률: 78%)
  • 고속 덕트 설계 시 풍속이 빨라지면 마찰 손실과 소음이 크게 증가하므로, 공조용 덕트에서도 반드시 소음 고려가 필요합니다.
    오답 노트
    동력비가 증가된다: 풍속 증가로 마찰 손실이 커져 동력이 더 필요함
    송풍기 동력이 과대해진다: 압력 손실 증가로 인해 송풍기 부하가 커짐
    리턴 덕트와 공조기에서는 저속방식과 같은 풍속으로 한다: 소음 및 진동 방지를 위해 해당 구간은 저속으로 설계함
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45. 극간풍을 방지하는 방법이 아닌 것은?

  1. 회전문 설치
  2. 자동문 설치
  3. 에어 커튼 설치
  4. 충분한 간격을 두고 이중문 설치
(정답률: 76%)
  • 극간풍은 출입문 개폐 시 발생하는 외부 공기의 유입을 말하며, 이를 방지하기 위해 기류를 차단하거나 완충 공간을 만들어야 합니다. 자동문 설치는 단순히 문을 여닫는 방식의 차이일 뿐, 외부 공기 유입을 직접적으로 차단하는 기능은 없습니다.
    오답 노트
    회전문 설치: 외부 공기 유입 최소화
    에어 커튼 설치: 공기막으로 외부 공기 차단
    이중문 설치: 완충 공간 형성으로 유입 방지
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46. 공조설비의 구성은 열원설비, 열운반장치, 공조기, 자동제어장치로 이루어진다. 이에 해당하는 장치로서 직접적인 관계가 없는 것은?

  1. 펌프
  2. 덕트
  3. 스프링클러
  4. 냉동기
(정답률: 78%)
  • 공조설비는 실내 온습도 및 공기질 조절을 위한 설비이며, 스프링클러는 화재 진압을 위한 소방설비이므로 공조설비 구성 요소와 관계가 없습니다.
    오답 노트
    펌프: 열운반장치
    덕트: 공기 수송 통로
    냉동기: 열원설비
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47. 건구온도 38℃, 절대습도 0.022kg/kg인 습공기 1kg의 엔탈피는? (단, 수증기의 정압비열은 0.44kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 38.19kJ/kg
  2. 55.02kJ/kg
  3. 66.56kJ/kg
  4. 94.75kJ/kg
(정답률: 30%)
  • 습공기의 엔탈피는 건조공기의 현열과 수증기의 엔탈피(잠열+현열)의 합으로 계산합니다.
    ① $$h = 0.24 \times t + x(597.5 + 0.44 \times t)$$
    ② $$h = 0.24 \times 38 + 0.022(597.5 + 0.44 \times 38)$$
    ③ $$h = 22.63 \text{ kcal/kg} \times 4.2 = 94.75 \text{ kJ/kg}$$
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48. 냉수코일 계산 시 관 1개당 통과 권장 냉수량은?

  1. 6 ~ 16L/min
  2. 25 ~ 30L/min
  3. 35 ~ 40L/min
  4. 46 ~ 56L/min
(정답률: 61%)
  • 냉수코일 설계 시 효율적인 열교환을 위해 관 1개당 통과하는 권장 냉수량은 $6 \sim 16 \text{ L/min}$으로 설정합니다.
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49. 콘크리트 두께 10cm, 내면 회벽 두께 2cm의 벽체를 통하여 실내로 침입하는 열량은? (단, 외기온도 30℃, 실내온도 26℃, 콘크리트 열전도율 1.4kcal/mㆍhㆍ℃, 회벽 열전도율 0.62kcal/mㆍhㆍ℃, 벽 외면 열전달율 20kcal/m2ㆍhㆍ℃, 벽 내면 열전달율 7kcal/m2ㆍhㆍ℃, 외벽의 면적 20m2이다.)

  1. 178.1kcal/h
  2. 269.8kcal/h
  3. 326.9kcal/h
  4. 378.2kcal/h
(정답률: 62%)
  • 벽체의 총열관류율을 구한 뒤, 면적과 온도차를 곱하여 침입 열량을 계산합니다.
    ① $$q = K \times A \times \Delta T$$
    ② $$\frac{1}{K} = \frac{1}{20} + \frac{0.02}{0.62} + \frac{0.1}{1.4} + \frac{1}{7}$$
    ③ $$q = 3.37 \times 20 \times (30 - 26) = 269.8 \text{ kcal/h}$$
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50. 보일러 능력의 표시법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 과부하 출력 : 운전시간 24시간 이후에는 정격 출력의 10~20% 더 많이 출력되는데 이것을 과부하 출력이라 한다.
  2. 정격 출력 : 정미출력의 2배이다.
  3. 상용 출력 : 배관 손실을 고려하여 정미 출력의 약 1.05~1.10배 정도이다.
  4. 정미 출력 : 연속해서 운전할 수 있는 보일러의 최대능력이다.
(정답률: 67%)
  • 상용 출력은 실제 난방 및 급탕 부하에 배관 손실을 고려하여 정미 출력의 약 1.05~1.10배(또는 1.15배)로 산정하는 출력입니다.
    오답 노트
    과부하 출력: 운전 시간이 아니라 운전 초기에 발생함
    정격 출력: 정미 출력의 2배가 아니라 보일러 종류에 따라 1.15~1.35배 수준임
    정미 출력: 최대 능력이 아니라 순수하게 난방과 급탕에 필요한 부하임
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51. 공조기에서 냉ㆍ온풍을 혼합댐퍼(mixing damper)에 의해 일정한 비율로 혼합한 후 각 존 또는 각 실로 보내는 공조방식은?

  1. 단일덕트 재열 방식
  2. 멀티존 유닛 방식
  3. 단일덕트 방식
  4. 유인 유닛 방식
(정답률: 69%)
  • 멀티존 유닛 방식은 공조기 내에서 냉풍과 온풍을 혼합 댐퍼를 통해 조절하여, 각 구역(Zone)의 부하에 맞는 적정 온도의 공기를 개별적으로 공급하는 방식입니다.
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52. 실내 냉방부하가 현열 6000kcal/h, 잠열 1000kcal/h인 실의 송풍량은? (단, 취출 온도차 10℃, 공기비중량 1.2kg/m3, 비열 0.24kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 1538 CMH
  2. 2083 CMH
  3. 3180 CMH
  4. 4200 CMH
(정답률: 57%)
  • 송풍량은 실내 현열부하를 공기의 비중량, 비열, 온도차의 곱으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{q_s}{\gamma \times C_p \times \Delta T}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{6000}{1.2 \times 0.24 \times 10}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 2083$$ CMH
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53. 다음 중 열회수 방식에 속하는 것은?

  1. 열병합방식
  2. 빙축열방식
  3. 승온이용방식
  4. 지역냉난방방식
(정답률: 49%)
  • 열회수 방식은 버려지는 열을 회수하여 효율을 높이는 방식으로, 승온이용방식은 저온의 폐열을 이용하여 온도를 높여 재사용하는 대표적인 열회수 방식입니다.
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54. 한 장의 보통 유리를 통해서 들어오는 취득열량을 q = IGR × Ks × Ag + IGC ×Ag라 할 때 Ks를 무엇이라 하는가? (단, IGR : 일사투과량, Ag : 유리의 면적, IGC : 창면적당의 내표면으로부터 대류에 의하여 침입하는 열량)

  1. 차폐계수
  2. 유리의 반사율
  3. 유리의 열전도계수
  4. 단위시간에 단위면적을 통해 투과하는 열량
(정답률: 69%)
  • 취득열량 공식 $q = I_{GR} \times K_{s} \times A_{g} + I_{GC} \times A_{g}$에서 $K_{s}$는 일사 투과량을 조절하는 차폐계수를 의미합니다.
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55. 방열기의 EDR은 무엇을 의미하는가?

  1. 상당방열면적
  2. 표준방열면적
  3. 최소방열면적
  4. 최대방열면적
(정답률: 67%)
  • EDR은 상당방열면적을 의미하며, 총 방열량을 표준 방열량으로 나누어 계산합니다.
    $$EDR = \frac{\text{총방열량}}{\text{표준방열량}}$$
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56. 감습장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉각 감습장치는 냉각코일 또는 공기세정기를 사용하는 방법이다.
  2. 압축성 감습장치는 공기를 압축해서 여분의 수분을 응축시키는 방법이며, 소요동력이 적기 때문에 일반적으로 널리 사용된다.
  3. 흡수식 감습장치는 트리에틸렌글리콜, 염화리튬 등의 액체 흡수제를 사용하는 것이다.
  4. 흡착식 감습장치는 실리카겔, 활성알루미나 등의 고체 흡착제를 사용한다.
(정답률: 55%)
  • 압축성 감습장치는 압축기를 사용하여 수분을 응축시키는 방식으로, 소요 동력이 매우 크기 때문에 일반적인 용도로 널리 사용되지 않고 소규모 장치나 공기 액화 등에 제한적으로 사용됩니다.
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57. 다음 중 공기여과기(air filter) 효율 측정법이 아닌 것은?

  1. 중량법
  2. 비색법(변색도법)
  3. 계수법(DOP법)
  4. HEPA 필터법
(정답률: 70%)
  • 공기여과기의 효율 측정법에는 중량법, 비색법, 계수법(DOP법) 등이 사용됩니다.
    오답 노트
    HEPA 필터법: 측정 방법이 아니라 필터의 종류(고효율 필터)입니다.
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58. 다음 열원설비 중 하절기 피크전력 감소에 기여할 수 있는 방식으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. GHP 방식
  2. 빙축열 방식
  3. 흡수식 냉동기
  4. EHP 방식
(정답률: 64%)
  • EHP 방식은 전기식 히트펌프를 사용하므로, 하절기 냉방 시 전력 소비가 급증하여 피크전력을 증가시키고 전력예비효율을 감소시킵니다.
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59. 건물의 지하실, 대규모 조리장 등에 적합한 기계환기법(강제급기 + 강제배기)은?

  1. 제1종 환기
  2. 제2종 환기
  3. 제3종 환기
  4. 제4종 환기
(정답률: 77%)
  • 기계환기법은 송풍기의 설치 위치와 개수에 따라 구분합니다. 제1종 환기는 급기 송풍기와 배기 송풍기를 모두 설치하여 강제로 공기를 넣고 빼는 방식으로, 환기량이 많이 필요한 지하실이나 대규모 조리장에 가장 적합합니다.
    오답 노트
    제2종 환기: 강제 배기만 수행(음압 형성)
    제3종 환기: 강제 급기만 수행(양압 형성)
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60. 덕트에 설치되는 댐퍼에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 버터플라이 댐퍼는 주로 소형덕트에서 개폐용으로 사용되며 풍량 조절용으로도 사용된다.
  2. 평형익형 댐퍼는 닫혔을 때 공기의 누설이 많다.
  3. 방화 댐퍼의 종류는 루버형, 피봇형 등이 있다.
  4. 풍량 조절 댐퍼의 종류에는 슬라이드형과 스윙형이 있다.
(정답률: 49%)
  • 풍량 조절 댐퍼는 공기의 흐름량을 조절하는 장치로, 대표적으로 버터플라이 댐퍼, 루버 댐퍼, 슬라이드 댐퍼, 스플릿 댐퍼 등이 사용됩니다.
    오답 노트
    스윙형: 풍량 조절용이 아닌 주로 개폐용이나 특정 목적의 댐퍼로 분류됩니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 내부저항 r인 전류계의 측정범위를 n배로 확대하려면 전류계에 접속하는 분류기 저항값은?

  1. r/n
  2. r/(n-1)
  3. (n-1)r
  4. nr
(정답률: 71%)
  • 전류계의 측정 범위를 확대하기 위해서는 전류계와 병렬로 저항을 연결하는 분류기(Shunt)를 사용합니다. 분류기 저항 $R_s$에 흐르는 전류와 전류계에 흐르는 전류의 비율을 이용하여 유도합니다.
    ① [기본 공식] $$R_s = \frac{r}{n-1}$$
    ② [숫자 대입] (공식 자체가 일반식임)
    ③ [최종 결과] $$R_s = \frac{r}{n-1}$$
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62. PLC가 시퀀스동작을 소프트웨어적으로 수행하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 래더도 방식
  2. 사이클릭 처리방식
  3. 인터럽트 우선 처리방식
  4. 병행 처리방식
(정답률: 51%)
  • PLC의 소프트웨어적 수행 방식은 프로그램의 실행 순서와 제어 방식을 의미합니다. 사이클릭 처리방식, 인터럽트 우선 처리방식, 병행 처리방식은 모두 CPU가 프로그램을 처리하는 소프트웨어적 메커니즘에 해당하지만, 래더도 방식은 사용자가 프로그램을 작성하는 '언어(표현 방식)'이자 하드웨어 시퀀스 회로를 모사한 '프로그래밍 언어'이므로 소프트웨어적 수행 방법과는 구분됩니다.
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63. 다음 중 정상 편차를 개선하고 응답속도를 빠르게 하는 동작은?

  1. K
  2. K(1+sT)
(정답률: 72%)
  • 정상 편차를 개선하기 위해서는 적분 요소($$\frac{1}{sT}$$)가 필요하고, 응답 속도를 빠르게 하기 위해서는 미분 요소($$sT$$)가 필요합니다. 따라서 비례, 적분, 미분 요소가 모두 포함된 PID 제어 식이 정답입니다.
    $\rightarrow$ $$K(1 + sT + \frac{1}{sT})$$
    오답 노트 $K$: 비례 요소만 존재 $K(1+sT)$: 미분 요소만 추가됨
    $\rightarrow$ $$K(1 + \frac{1}{sT})$$: 적분 요소만 추가됨
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64. 목표치가 시간에 관계없이 일정한 경우로 정전압 장치, 일정 속도제어 등에 해당하는 제어는?

  1. 정치제어
  2. 비율제어
  3. 추종제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 62%)
  • 정치제어는 목표치가 시간에 관계없이 일정하게 유지되는 제어 방식으로, 정전압 장치나 일정 속도제어가 이에 해당합니다.
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65. 조작부를 움직이는 에너지원으로 공기, 유압, 전기 등을 사용하는 것은?

  1. 정치제어
  2. 타력제어
  3. 자력제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 64%)
  • 타력제어는 조작부를 움직이는 에너지원으로 공기, 유압, 전기 등을 사용하는 제어 방식입니다.
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66. 콘덴서에서 극판의 면적을 3배로 증가시키면 정전 용량은 어떻게 되는가?

  1. 1/3로 감소한다.
  2. 1/9로 감소한다.
  3. 3배로 증가한다.
  4. 9배로 증가한다.
(정답률: 57%)
  • 콘덴서의 정전 용량은 극판의 면적에 비례하고 간격에 반비례합니다.
    $$C = \epsilon \frac{S}{d}$$
    따라서 극판 면적 $S$를 3배로 증가시키면 정전 용량 $C$도 3배로 증가합니다.
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67. 4극 60Hz의 3상 유도전동기가 있다. 1725rpm으로 회전하고 있을 때 2차 기전력의 주파수는 약 몇 Hz인가?

  1. 2.5
  2. 7.5
  3. 52.5
  4. 57.5
(정답률: 28%)
  • 동기 속도와 슬립을 구한 뒤, 2차 기전력의 주파수 공식을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$f_2 = s \times f_1$$
    ② [숫자 대입] $$f_2 = \frac{1800 - 1725}{1800} \times 60$$
    ③ [최종 결과] $$f_2 = 2.5$$ Hz
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68. 유도전동기의 회전력은 단자전압과 어떤 관계를 갖는가?

  1. 단자 전압에 반비례한다.
  2. 단자 전압에 비례한다.
  3. 단자 전압의 1/2승에 비례한다.
  4. 단자 전압의 2승에 비례한다.
(정답률: 51%)
  • 유도전동기의 토크(회전력)는 공급 전압의 제곱에 비례하는 특성을 가지고 있습니다. 따라서 단자 전압의 2승에 비례합니다.
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69. 제어계에서 적분요소에 해당되는 것은?

  1. 물탱크에 일정 유량의 물을 공급하여 수위를 올린다.
  2. 트랜지스터에 저항을 접속하여 전압증폭을 한다.
  3. 마찰계수, 질량이 있는 스프링에 힘을 가하여 그 변위를 구한다.
  4. 물탱크에 열을 공급하여 물의 온도를 올린다.
(정답률: 48%)
  • 적분요소는 입력의 누적 결과로 출력이 나타나는 특성을 가집니다. 물탱크에 일정 유량의 물을 계속 공급하면 수위가 시간에 따라 누적되어 상승하므로 전형적인 적분 동작에 해당합니다.
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70. RLC 병렬회로에서 용량성 회로가 되기 위한 조건은?

  1. XL = XC
  2. XL ＞ XC
  3. XL ＜ XC
  4. XL + XC = 0
(정답률: 50%)
  • RLC 병렬회로에서 용량성 회로가 되려면 전체 어드미턴스 중 용량성 리액턴스의 영향이 작아야 하며, 이는 유도 리액턴스가 용량 리액턴스보다 커야 함을 의미합니다.
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71. 온도를 임피던스로 변환시키는 요소는?

  1. 측온 저항
  2. 광전지
  3. 광전 다이오드
  4. 전자석
(정답률: 74%)
  • 측온 저항은 온도 변화에 따라 저항값(임피던스)이 변하는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 소자입니다.
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72. 3상 유도전동기에서 일정 토크 제어를 위하여 인버터를 사용하여 속도제어를 하고자 할 때 공급전압과 주파수의 관계는?

  1. 공급전압이 항상 일정하여야 한다.
  2. 공급전압과 주파수는 반비례되어야 한다.
  3. 공급전압과 주파수는 비례되어야 한다.
  4. 공급전압의 제곱에 비례하여야 한다.
(정답률: 56%)
  • 3상 유도전동기의 일정 토크 제어를 위해서는 자속을 일정하게 유지해야 하며, 이를 위해 전압($V$)과 주파수($f$)의 비($V/f$)를 일정하게 유지하는 V/f 제어를 수행해야 합니다. 따라서 공급전압과 주파수는 비례 관계여야 합니다.
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73. 전류에 의해서 발생되는 작용이라고 볼 수 없는 것은?

  1. 발열 작용
  2. 자기차폐 작용
  3. 화학 작용
  4. 자기 작용
(정답률: 53%)
  • 전류가 흐를 때 발생하는 3대 작용은 열이 발생하는 발열 작용, 화학 변화를 일으키는 화학 작용, 자기장을 형성하는 자기 작용입니다.
    오답 노트
    자기차폐 작용: 외부 자기장을 차단하는 현상으로, 전류에 의해 발생하는 기본 작용이 아님
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74. 그림과 같은 회로에서의 논리식은?

  1. X = (A + B)ㆍC
  2. X = AㆍB + C
  3. X = AㆍB + AㆍC
  4. X = AㆍBㆍC
(정답률: 69%)
  • 회로도를 분석하면 $A$와 $B$가 AND 게이트를 통해 결합되고, 그 결과가 $C$와 함께 OR 게이트로 연결되는 구조입니다.
    따라서 논리식은 $$X = A \cdot B + C$$ 가 됩니다.
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75. 유입식 변압기의 절연유 구비조건이 아닌 것은?

  1. 절연내력이 클 것
  2. 응고점이 높을 것
  3. 점도가 낮고 냉각효과가 클 것
  4. 인화점이 높을 것
(정답률: 69%)
  • 유입식 변압기의 절연유는 낮은 온도에서도 얼지 않고 유동성을 유지해야 하므로 응고점이 낮아야 합니다.
    오답 노트
    절연내력이 클 것: 절연 성능 확보를 위해 필수적임
    점도가 낮고 냉각효과가 클 것: 열 방출을 원활하게 하기 위함
    인화점이 높을 것: 화재 예방을 위해 필수적임
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76. 200V의 정격전압에서 1kW의 전력을 소비하는 저항에 90%의 정격전압을 가한다면 소비전력은 몇 W인가?

  1. 640
  2. 810
  3. 900
  4. 990
(정답률: 58%)
  • 소비전력은 전압의 제곱에 비례하고 저항에 반비례합니다. 먼저 정격 상태에서 저항값을 구한 뒤, 변경된 전압을 대입하여 소비전력을 계산합니다.
    ① $$P = \frac{V^{2}}{R}$$
    ② $$R = \frac{200^{2}}{1000} = 40$$
    ③ $$P = \frac{(200 \times 0.9)^{2}}{40} = 810$$
    최종 소비전력은 $810\text{W}$ 입니다.
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77. 피드백 제어의 장점으로 틀린 것은?

  1. 제어기 부품들의 성능이 나쁘면 큰 영향을 받는다.
  2. 외부조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다.
  3. 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다.
  4. 목표값을 정확히 달성할 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 피드백 제어는 출력값을 다시 입력으로 되돌려 오차를 수정하므로, 제어기 부품의 특성 변화나 외부 외란의 영향이 줄어드는 장점이 있습니다.
    오답 노트
    외부조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다: 피드백의 핵심 기능임
    제어계의 특성을 향상시킬 수 있다: 안정도 및 정확도 향상 가능
    목표값을 정확히 달성할 수 있다: 오차를 지속적으로 보정하여 가능
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78. 다음 논리식 중에서 그 결과가 다른 값을 나타낸 것은?

  2. Aㆍ(A + B)
(정답률: 62%)
  • 논리 대수의 흡수 법칙과 기본 정리를 통해 식을 단순화하여 비교합니다. $\text{A} \cdot (\text{A} + \text{B}) = \text{A}$이며, 와 역시 정리하면 $\text{A}$가 됩니다.
    반면, 는 $\text{A} + (\overline{\text{A}} \cdot \text{B}) = \text{A} + \text{B}$가 되어 결과값이 다릅니다.
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79. 피상전력 100kVA, 유효전력 80kW인 부하가 있다. 무효전력은 몇 kVar인가?

  1. 20
  2. 60
  3. 80
  4. 100
(정답률: 59%)
  • 피상전력, 유효전력, 무효전력의 관계는 직각삼각형의 피타고라스 정리와 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \sqrt{S^2 - P^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = \sqrt{100^2 - 80^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 60\text{ kVar}$$
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80. 어떤 제어계의 임펄스 응답이 sinωt 일 떄 계의 전달함수는?

(정답률: 67%)
  • 전달함수는 임펄스 응답을 라플라스 변환한 결과와 같습니다. $\sin \omega t$를 라플라스 변환하면 다음과 같습니다.
    $$\mathcal{L}\{\sin \omega t\} = \frac{\omega}{s^2 + \omega^2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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5과목: 배관일반

81. 방열기 트랩에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 방열기 내에 머무는 공기만을 제거시켜 배관의 순환을 빠르게 한다.
  2. 방열기 내에 생긴 응축수를 보일러에 환수시키는 역할을 한다.
  3. 방열기 밸브의 반대쪽 하부 태핑에 부착한다.
  4. 증기가 환수관에 유출되지 않도록 한다.
(정답률: 49%)
  • 방열기 트랩은 방열기 내의 응축수를 배출하고 증기가 환수관으로 유출되는 것을 막는 장치입니다. 공기만을 제거하는 것이 아니라 응축수 배출이 주 목적입니다.
    오답 노트
    공기만을 제거시켜 배관의 순환을 빠르게 한다: 응축수 배출 및 증기 유출 방지가 핵심 역할임
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82. 체크밸브의 종류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 리프트형 – 수평, 수직 배관용
  2. 풋형 – 수평 배관용
  3. 스윙형 – 수평, 수직 배관용
  4. 리프트형 – 수직 배관용
(정답률: 65%)
  • 스윙형 체크밸브는 밸브 디스크가 힌지를 중심으로 회전하는 구조로, 수평 배관과 수직 배관 모두에 사용할 수 있습니다.
    오답 노트
    리프트형: 주로 수평 배관에 사용
    풋형: 흡입관 끝단(수직)에 설치하여 역류 방지
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83. 증기난방용 방열기를 열손실이 가장 많은 창문 쪽의 벽면에 설치할 때 가장 적절한 벽면과의 거리는?

  1. 5~6cm
  2. 10~11cm
  3. 19~20cm
  4. 25~26cm
(정답률: 76%)
  • 증기난방용 방열기를 열손실이 많은 창문 쪽 벽면에 설치할 때는 공기 순환과 효율을 고려하여 벽면으로부터 $5 \sim 6\text{cm}$ 정도의 거리를 두는 것이 가장 적절합니다.
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84. 증기배관에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수평주관의 지름을 줄일 때에는 편심 리듀서를 사용한다.
  2. 수평주관의 지름을 줄일 때에는 응축수가 이음부에 체류하지 않도록 내림구배는 관 밑을 직선으로 일치시킨다.
  3. 증기주관 위쪽에서의 입하관 분기는 상향으로 올린 후에 올림구배로 입하시킨다.
  4. 증기관이나 환수관이 장애물과 교차할 대는 드레인이나 공기가 유통하기 쉽도록 한다.
(정답률: 58%)
  • 증기주관에서 입하관을 분기할 때는 T 이음 또는 45도 분기 후 내림 구배로 입하시켜 응축수가 원활하게 배출되도록 해야 합니다.
    오답 노트
    상향으로 올린 후에 올림구배로 입하시킨다: 내림구배로 입하시켜야 함
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85. 온수난방 배관시공시 기울기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관의 기울기는 일반적으로 1/250 이상으로 한다.
  2. 단관 중력 순환식의 온수 주관은 하향 기울기를 준다.
  3. 복관 중력 순환식의 상향 공급식에서는 공급관, 복귀관 모두 하향기울기를 준다.
  4. 강제 순환식은 상향기울기나 하향기울기 어느 쪽이든 자유로이 할 수 있다.
(정답률: 66%)
  • 복관 중력 순환식 상향 공급식에서는 공급관은 상향 기울기로, 복귀관은 하향 기울기로 시공해야 합니다. 하향 공급식일 때만 공급관과 복귀관 모두 하향 기울기를 적용합니다.
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86. 배관 관련 설비 중 공기조화 설비의 구성요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열원장치
  2. 공기조화기
  3. 환기장치
  4. 트랩장치
(정답률: 70%)
  • 공기조화 설비는 실내 공기의 온도, 습도, 청정도를 조절하기 위해 열원장치, 공기조화기, 환기장치 등으로 구성됩니다.
    오답 노트
    트랩장치: 배수 설비에서 봉수를 유지하여 악취나 가스의 유입을 막는 장치로, 공기조화의 핵심 구성요소가 아닙니다.
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87. 배관작업용 공구에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 파이프 리머(pipe reamer) : 관을 파이프커터 등으로 절단한 후 관 담녀의 안쪽에 생긴 거스러미(burr)를 제거
  2. 플레어링 툴(flaring tools) : 동관을 압축이음하기 위하여 관 끝을 나팔모양으로 가공
  3. 파이프 바이스(pipe vice) : 관을 절단하거나 나사이음을 할 때 관이 움직이지 않도록 고정
  4. 사이징 툴(sizing tools) : 동일지름의 관을 이음쇠 없이 납땜이음을 할 때 한 쪽 관 끝을 소켓모양으로 가공
(정답률: 74%)
  • 사이징 툴은 동관의 끝부분이 찌그러졌을 때 이를 다시 원형으로 정형하는 데 사용하는 공구입니다.
    오답 노트
    동일지름의 관을 이음쇠 없이 납땜이음을 할 때 한 쪽 관 끝을 소켓모양으로 가공: 이는 스웨이징 툴(swaging tool)에 대한 설명입니다.
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88. 배관계가 축 방향 힘과 굽힘에 의한 회전력을 동시에 받을 때 사용하는 신축 이음쇠는?

  1. 슬리브형
  2. 볼형
  3. 벨로즈형
  4. 루프형
(정답률: 57%)
  • 볼형 신축 이음쇠는 구형의 조인트를 사용하여 축 방향의 변위뿐만 아니라 굽힘에 의한 회전 변위(각도 변화)를 동시에 흡수할 수 있는 구조입니다.
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89. 통기관의 설치목적과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 배수의 흐름을 원활하게 하여 배수관의 부식을 방지한다.
  2. 봉수가 사이펀 작용으로 파괴되는 것을 방지한다.
  3. 배수계통 내의 신선한 공기를 유입하기 위해 환기시킨다.
  4. 배수계통 내의 배수 및 공기의 흐름을 원활하게 한다.
(정답률: 55%)
  • 통기관은 배수계통 내의 공기 흐름을 원활하게 하여 기압을 조절하고 봉수 파괴를 방지하는 것이 주 목적입니다.
    오답 노트
    배수의 흐름을 원활하게 하여 배수관의 부식을 방지한다: 통기관은 부식 방지와는 직접적인 관련이 없습니다.
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90. 배관의 보온재 선택방법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대상온도에 충분히 견딜 수 있을 것
  2. 방수ㆍ방습성이 우수할 것
  3. 가볍고 시공성이 좋을 것
  4. 열 전도율이 클 것
(정답률: 80%)
  • 보온재의 목적은 열 손실을 방지하는 것이므로, 열이 잘 전달되지 않도록 열 전도율이 매우 낮은 재료를 선택해야 합니다.
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91. 팽창수조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 개방식 팽창수조의 설치높이는 장치의 최고 높은 곳에서 1m 이상으로 한다.
  2. 팽창관에는 밸브를 반드시 설치하여야 한다.
  3. 팽창수조는 물의 팽창ㆍ수축을 흡수하기 위한 장치이다.
  4. 밀폐식 팽창수조는 가압상태를 확인할 수 있도록 압력계를 설치하여야 한다.
(정답률: 78%)
  • 팽창관에 밸브를 설치하면 밸브가 잠겼을 때 압력 상승으로 인해 배관이 파손될 위험이 있으므로, 팽창관에는 절대로 밸브를 설치해서는 안 됩니다.
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92. 다음 중 배수의 종류가 아닌 것은?

  1. 청수
  2. 오수
  3. 잡배수
  4. 우수
(정답률: 78%)
  • 배수는 사용 후 버려지는 물을 의미하며, 오수, 잡배수, 우수가 이에 해당합니다. 청수는 깨끗한 물(급수)을 의미하므로 배수의 종류가 아닙니다.
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93. 가스 공급방식 중 저압 공급방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 가정용ㆍ상업용 등 일반에게 공급되는 방식이다.
  2. 홀더압력을 이용해 저압배관만으로 공급하므로 공급계통이 비교적 간단하다.
  3. 공급구역이 좁고 공급량이 적은 경우에 적합하다.
  4. 가스의 공급압력은 0.3 ~ 0.5MPa 정도이다.
(정답률: 74%)
  • 저압 공급방식의 가스 공급압력은 $0.1\text{MPa}$ 미만이어야 합니다.
    오답 노트
    가스의 공급압력은 $0.3 \sim 0.5\text{MPa}$ 정도이다: 저압 기준인 $0.1\text{MPa}$를 초과하므로 틀린 설명입니다.
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94. 배관지지 장치에서 변위가 큰 개소에 사용하는 행거는?

  1. 리지드 행거
  2. 콘스탄트 행거
  3. 베이러블 행거
  4. 스프링 행거
(정답률: 58%)
  • 콘스탄트 행거는 온도 변화에 따른 배관의 열팽창 및 수축으로 인해 변위가 크게 발생하는 개소에서 하중을 일정하게 유지하기 위해 사용되는 지지 장치입니다.
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95. 다음 보기에서 설명하는 급수공급 방식은?

  1. 층별식 급수 조닝방식
  2. 고가수조방식
  3. 압력수조방식
  4. 부스터방식
(정답률: 66%)
  • 제시된 이미지 의 내용(고가탱크 불필요, 일정 수압 급수, 자동제어 설비 비용 발생)은 펌프의 인버터 제어를 통해 직접 급수하는 부스터방식의 핵심 특징입니다.
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96. LP가스 공급, 소비 설비의 압력손실 요인으로 틀린 것은?

  1. 배관의 입하에 의한 압력손실
  2. 엘보우, 티 등에 의한 압력손실
  3. 배관의 직관부에서 일어나는 압력손실
  4. 가스미터, 콕크, 밸브 등에 의한 압력손실
(정답률: 65%)
  • LP가스는 공기보다 비중이 무겁기 때문에 배관을 통해 아래로 내려가는 입하 시에는 오히려 압력이 증가하며, 반대로 위로 올라가는 입상 시에 압력 손실이 발생합니다.
    오답 노트
    엘보우, 티 등에 의한 압력손실: 부속품에 의한 국부 손실이 발생합니다.
    배관의 직관부에서 일어나는 압력손실: 마찰에 의한 압력 손실이 발생합니다.
    가스미터, 콕크, 밸브 등에 의한 압력손실: 기기 통과 시 압력 강하가 발생합니다.
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97. 배관계통 중 펌프에서의 공동현상(cavitation)을 방지하기 위한 대책으로 해당되지 않는 것은?

  1. 펌프의 설치 위치를 낮춘다.
  2. 회전수를 줄인다.
  3. 양 흡입을 단 흡입으로 바꾼다.
  4. 굴곡부를 적게 하여 흡입관의 마찰 손실수두를 작게 한다.
(정답률: 79%)
  • 공동현상은 펌프 흡입측 압력이 포화증기압보다 낮아질 때 발생하므로, 유입 압력을 높이거나 마찰 손실을 줄여야 합니다.
    오답 노트
    양 흡입을 단 흡입으로 바꾼다: 양 흡입 펌프가 단 흡입보다 흡입 능력이 좋아 공동현상 방지에 더 유리하므로 반대로 바꾸는 것은 잘못된 대책입니다.
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98. 덕트의 구부러진 부분의 기류를 안정시키기 위해 사용하는 것은?

  1. 방화 댐퍼(fire damper)
  2. 가이드 베인(guide vane)
  3. 라인 디퓨저(line diffuser)
  4. 스플릿 댐퍼(split damper)
(정답률: 76%)
  • 덕트의 굴곡부에서 기류가 박리되거나 와류가 발생하는 것을 방지하고, 공기 흐름을 원활하게 유도하기 위해 가이드 베인(guide vane)을 설치합니다.
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99. 급탕온도가 80℃, 복귀탕 온도가 60℃일 때 온수 순환펌프의 수량은? (단, 배관 중의 총 손실 열량은 6000kcal/h로 한다.)

  1. 5L/min
  2. 10L/min
  3. 20L/min
  4. 25L/min
(정답률: 58%)
  • 온수 순환펌프의 수량은 손실 열량과 온도 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$G = \frac{Q}{C \times \Delta t}$$ (여기서 $G$는 수량, $Q$는 열량, $C$는 비열, $\Delta t$는 온도차)
    ② [숫자 대입] $$G = \frac{6000}{1 \times (80 - 60)}$$
    ③ [최종 결과] $$G = 300\text{ kg/h} = 5\text{ L/min}$$
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100. 스트레이너의 형상에 따른 종류가 아닌 것은?

  1. Y형
  2. S형
  3. U형
  4. V형
(정답률: 67%)
  • 스트레이너는 배관 내 이물질을 제거하는 장치로, 형상에 따라 Y형, U형, V형 등이 사용됩니다.
    S형는 일반적인 스트레이너의 형상 분류에 해당하지 않습니다.
    오답 노트
    Y형, U형, V형: 실제 사용되는 스트레이너의 대표적 형상임
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