공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2016-05-08)

공조냉동기계기사(구)
(2016-05-08 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 그림과 같은 Rankine 사이클의 열효율은 약 몇 %인가? (단, h1 = 191.8kJ/kg, h2 = 193.8kJ/kg, h3 = 2799.5kJ/kg, h4 = 2007.5kJ/kg 이다.)

  1. 30.3%
  2. 39.7%
  3. 46.9%
  4. 54.1%
(정답률: 72%)
  • Rankine 사이클의 열효율은 터빈에서 한 일(엔탈피 차이)을 보일러에서 공급한 열량(엔탈피 차이)으로 나누어 계산합니다.

    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{h_3 - h_4}{h_3 - h_1}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{2799.5 - 2007.5}{2799.5 - 191.8}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.3037$$ (30.3%)
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2. 대기압 100kPa에서 용기에 가득 채운 프로판을 일정한 온도에서 진공펌프를 사용하여 2kPa 까지 배기하였다. 용기 내에 남은 프로판의 중량은 처음 중량의 몇 % 정도 되는가?

  1. 20%
  2. 2%
  3. 50%
  4. 5%
(정답률: 76%)
  • 일정한 온도와 부피에서 기체의 질량은 압력에 비례한다는 이상기체 상태방정식의 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{m_2}{m_1} = \frac{P_2}{P_1}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{m_2}{m_1} = \frac{2}{100}$$
    ③ [최종 결과] $$0.02 = 2\%$$
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3. 이상기체에서 엔탈피 h와 내부에너지 u, 엔트로피 s 사이에 성립하는 식으로 옳은 것은? (단, T는 온도, v는 체적, P는 압력이다.)

  1. Tds = dh + vdP
  2. Tds = dh - vdP
  3. Tds = du - Pdv
  4. Tds = dh + d(Pv)
(정답률: 67%)
  • 이상기체의 열역학 제1법칙과 엔트로피 정의를 결합하면, 가해진 열량 $Tds$는 엔탈피의 변화량 $dh$에서 압력 변화에 따른 일 $vdP$를 뺀 것과 같습니다.
    $$Tds = dh - vdP$$
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4. 온도가 150℃인 공기 3kg이 정압 냉각되어 엔트로피가 1.063kJ/K 만큼 감소되었다. 이때 방출된 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1.01kJ/kgㆍK이다.)

  1. 27
  2. 379
  3. 538
  4. 715
(정답률: 41%)
  • 정압 과정에서 엔트로피 변화량과 온도 변화의 관계를 이용하여 방출 열량을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = m \times C_p \times \ln\frac{T_2}{T_1}$$ 및 $$Q = m \times C_p \times (T_1 - T_2)$$
    ② [숫자 대입] $$-1.063 = 3 \times 1.01 \times \ln\frac{T_2}{423}$$ 에서 $T_2 \approx 297\text{K}$ 도출, $$Q = 3 \times 1.01 \times (423 - 297)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 381.78$$ (약 $379\text{kJ}$)
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5. 20℃의 공기 5kg이 정압 과정을 거쳐 체적이 2배가 되었다. 공급한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1kJ/kgㆍK이다.)

  1. 1465
  2. 2198
  3. 2931
  4. 4397
(정답률: 66%)
  • 정압 과정에서 체적이 2배가 되면 절대온도 또한 2배가 되며, 이때 공급된 열량은 질량, 정압비열, 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \times C_{p} \times (T_{2} - T_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 5 \times 1 \times (586 - 293)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 1465$$ $kJ$
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6. 공기 1kg을 정적과정으로 40℃에서 120℃까지 가열하고, 다음에 정압과정으로 120℃에서 220℃까지 가열한다면 전체 가열에 필요한 열량으로 적절한 것은? (단, 정압비열은 1.00kJ/kgㆍK, 정적비열은 0.71kJ/kgㆍK 이다.)

  1. 127.8kJ/kg
  2. 141.5kJ/kg
  3. 156.8kJ/kg
  4. 185.2kJ/kg
(정답률: 70%)
  • 정적과정 가열 열량과 정압과정 가열 열량의 합으로 전체 열량을 구합니다.
    ① $$Q = (C_v \cdot \Delta T_1) + (C_p \cdot \Delta T_2)$$
    ② $$Q = (0.71 \cdot (120 - 40)) + (1 \cdot (220 - 120))$$
    ③ $$Q = 156.8 \text{ kJ/kg}$$
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7. 온도 T2인 저온체에서 열량 QA를 흡수해서 온도가 T1인 고온체로 열량 QB를 방출할 때 냉동기의 성능계수(coefficient of performance)는?

  1. QB-QA/QA
  2. QB/QA
  3. QA/QB-QA
  4. QA/QB
(정답률: 85%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 저온체에서 흡수한 열량을 냉동기에 가해준 일량(고온체 방출 열량과 저온체 흡수 열량의 차)으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{Q_{A}}{Q_{B} - Q_{A}}$$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $$COP = \frac{Q_{A}}{Q_{B} - Q_{A}}$$
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8. 다음 중 수소(H2)를 이상기체로 생각하였을 때, 절대압력 1MPa, 온도 100℃에서의 비체적은 약 몇 m3/kg인가? (단, 일반기체상수는 8.3145 kJ/kmolㆍK 이다.)

  1. 0.781
  2. 1.26
  3. 1.55
  4. 3.46
(정답률: 69%)
  • 이상기체 상태 방정식 $Pv = RT$를 이용하여 비체적을 구합니다. 이때 기체상수 $R$은 일반기체상수를 수소의 분자량($2\text{kg/kmol}$)으로 나누어 산출합니다.
    ① $$v = \frac{R T}{P}$$
    ② $$v = \frac{4.1573 \times 373}{1 \times 1000}$$
    ③ $$v = 1.55$$ $\text{m}^{3}/\text{kg}$
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9. 비열비가 k인 이상기체로 이루어진 시스템이 정압과정으로 부피가 2배로 팽창할 때 시스템이 한 일이 W, 시스템에 전달된 열이 Q일 때, W/Q는 얼마인가? (단, 비열은 일정하다.)

  1. k
  2. 1/k
  3. k/k-1
  4. k-1/k
(정답률: 56%)
  • 정압과정에서 시스템이 한 일 $W$와 전달된 열 $Q$의 비를 구하는 문제입니다. 기체 상수 $R$과 정압비열 $C_p$, 비열비 $k$의 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{W}{Q} = \frac{R}{C_p} = \frac{C_p - C_v}{C_p}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{W}{Q} = 1 - \frac{C_v}{C_p} = 1 - \frac{1}{k}$$
    ③ [최종 결과] $$\frac{W}{Q} = \frac{k - 1}{k}$$
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10. 밀폐계의 가역 정적변화에서 다음 중 옳은 것은? (단, U : 내부에너지, Q : 전달된 열, H : 엔탈피, V : 체적, W : 일 이다.)

  1. dU = dQ
  2. dH = dQ
  3. dV = dQ
  4. dW = dQ
(정답률: 70%)
  • 열역학 제1법칙 $dQ = dU + P \cdot dV$에서, 정적변화는 체적 변화가 없는 상태($dV = 0$)이므로 전달된 열량이 모두 내부에너지의 변화로 이어집니다.
    따라서 $dU = dQ$가 성립합니다.
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11. 카르노 열기관 사이클 A는 0℃와 100℃ 사이에서 작동되며 카르노 열기관 사이클 B는 100℃와 200℃사이에서 작동된다. 다음 중 사이클 A의 효율(ηA)과 사이클 B의 효율(ηB)을 각각 구하면?

  1. ηA = 26.80%, ηB = 50.00%
  2. ηA = 26.80%, ηB = 21.14%
  3. ηA = 38.75%, ηB = 50.00%
  4. ηA = 38.75%, ηB = 21.14%
(정답률: 79%)
  • 카르노 사이클의 효율은 절대온도($K$)를 기준으로 고온부와 저온부의 온도 차이를 이용하여 구합니다.
    사이클 A 효율:
    ① [기본 공식] $$\eta_A = \frac{T_h - T_l}{T_h}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta_A = \frac{(100 + 273) - (0 + 273)}{100 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta_A = 0.2680$$ (26.80%)

    사이클 B 효율:
    ① [기본 공식] $$\eta_B = \frac{T_h - T_l}{T_h}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta_B = \frac{(200 + 273) - (100 + 273)}{200 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta_B = 0.2114$$ (21.14%)
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12. 다음 중 밀도 1000kg/m3인 물이 단면적 0.01m2인 관속을 2m/s의 속도로 흐를 때, 질량유량은?

  1. 20kg/s
  2. 2.0kg/s
  3. 50kg/s
  4. 5.0kg/s
(정답률: 76%)
  • 질량유량은 유체의 밀도, 단면적, 유속을 모두 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$m = \rho \times A \times v$$
    ② [숫자 대입] $$m = 1000 \times 0.01 \times 2$$
    ③ [최종 결과] $$m = 20$$ kg/s
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13. 열역학적 상태량은 일반적으로 강도성 상태량과 용량성 상태량으로 분류할 수 있다. 강도성 상태량에 속하지 않는 것은?

  1. 압력
  2. 온도
  3. 밀도
  4. 체적
(정답률: 83%)
  • 상태량은 질량의 크기에 영향을 받는지 여부에 따라 강도성(집약적) 상태량과 용량성(종량적) 상태량으로 구분합니다. 체적은 물질의 양(질량)이 많아질수록 함께 증가하므로 용량성 상태량에 해당합니다.

    오답 노트
    압력, 온도, 밀도: 질량의 크기와 관계없이 일정하게 유지되는 강도성 상태량임
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14. 질량 1kg의 공기가 밀폐계에서 압력과 체적이 100kPa, 1m3이었는데 폴리트로픽 과정(PVn = 일정)을 거쳐 체적이 0.5m3이 되었다. 최종 온도(T2)와 내부 에너지의 변화량(△U)은 각각 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 287J/kgㆍK, 정적비열은 718J/kgㆍK, 정압비열은 1005J/kgㆍK, 폴리트로프 지수는 1.3이다.)

  1. T2 = 459.7K, △U = 111.3kJ
  2. T2 = 459.7K, △U = 79.9kJ
  3. T2 = 428.9K, △U = 80.5kJ
  4. T2 = 428.9K, △U = 57.8kJ
(정답률: 48%)
  • 이상기체 상태방정식과 폴리트로픽 과정의 온도-체적 관계식을 사용하여 최종 온도와 내부 에너지 변화량을 구합니다.
    ① [최종 온도] $$T_2 = T_1 \times (\frac{V_1}{V_2})^{n-1} = \frac{100 \times 1}{1 \times 287} \times (\frac{1}{0.5})^{1.3-1} = 428.9 \text{ K}$$
    ② [내부 에너지 변화] $$\Delta U = m C_v (T_2 - T_1) = 1 \times 718 \times (428.9 - 348.4)$$
    ③ $$\Delta U = 57.8 \text{ kJ}$$
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15. 냉동실에서의 흡수 열량이 5 냉동톤(RT)인 냉동기의 성능계수(COP)가 2, 냉동기를 구동하는 가솔린 엔진의 열효율이 20%, 가솔린의 발열량이 43000kJ/kg 일 경우, 냉동기 구동에 소요되는 가솔린의 소비율은 약 몇 kg/h인가? (단, 1 냉동톤(RT)은 약 3.86kW 이다.)

  1. 1.28 kg/h
  2. 2.54 kg/h
  3. 4.04 kg/h
  4. 4.85 kg/h
(정답률: 59%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)를 통해 필요한 일률을 구하고, 엔진의 효율과 연료 발열량을 이용해 연료 소비율을 계산합니다.
    ① [냉동기 소요 동력] $$W = \frac{Q}{COP} = \frac{3.86 \times 5}{2} = 9.65 \text{ kW}$$
    ② [연료 소비율] $$m = \frac{W \times 3600}{H \times \eta} = \frac{9.65 \times 3600}{43000 \times 0.2}$$
    ③ $$m = 4.04 \text{ kg/h}$$
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16. 그림과 같이 중간에 격벽이 설치된 계에서 A에는 이상기체가 충만되어 있고, B는 진공이며, A와 B의 체적은 같다. A와 B사이의 격벽을 제거하면 A의 기체는 단열비가역 자유팽창을 하여 어느 시간 후에 평형에 도달하였다. 이 경우의 엔트로피 변화 △s는? (단, Cv는 정적비열, Cp는 정압비열, R은 기체상수이다.)

  1. △s = Cv × ln2
  2. △s = Cp × ln2
  3. △s = 0
  4. △s = R × ln2
(정답률: 52%)
  • 단열비가역 자유팽창은 외부로 일을 하지 않고 열 출입이 없으므로 내부에너지 변화가 없는 등온 과정($$T_1 = T_2$$)으로 취급합니다.
    엔트로피 변화 공식 $$\Delta S = C_v \ln(\frac{T_2}{T_1}) + R \ln(\frac{V_2}{V_1})$$에서 온도가 일정하므로 앞 항은 0이 되며, 체적이 2배($$V_2 = 2V_1$$)가 되었으므로 결과는 다음과 같습니다.
    $$\Delta s = R \ln 2$$
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17. 과열증기를 냉각시켰더니 포화영역 안으로 들어와서 비체적이 0.2327m3/kg이 되었다. 이때의 포화액과 포화증기의 비체적이 각각 1.079×10-3m3/kg, 0.5243m3/kg이라면 건도는?

  1. 0.964
  2. 0.772
  3. 0.653
  4. 0.443
(정답률: 68%)
  • 포화액과 포화증기의 비체적을 이용하여 현재 상태의 건도를 구하는 문제입니다.
    ① $$x = \frac{v - v_f}{v_g - v_f}$$
    ② $$x = \frac{0.2327 - 1.079 \times 10^{-3}}{0.5243 - 1.079 \times 10^{-3}}$$
    ③ $$x = 0.443$$
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18. 냉동기 냉매의 일반적인 구비조건으로서 적절하지 않은 것은?

  1. 임계 온도가 높고, 응고 온도가 낮을 것
  2. 증발열이 적고, 증기의 비체적이 클 것
  3. 증기 및 액체의 점성이 작을 것
  4. 부식성이 없고, 안정성이 있을 것
(정답률: 82%)
  • 냉매는 적은 양으로 많은 열을 흡수하기 위해 증발열이 커야 하며, 압축기의 크기를 줄이기 위해 증기의 비체적은 작아야 효율적입니다.
    오답 노트
    임계 온도 높고 응고 온도 낮음: 냉동 범위 확대를 위해 필요
    점성이 작음: 유동 저항을 줄이기 위해 필요
    부식성 없고 안정성 있음: 설비 수명과 안전을 위해 필요
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19. 30℃, 100kPa의 물을 800kPa까지 압축한다. 물의 비체적이 0.001m3/kg로 일정하다고 할 때, 단위 질량당 소요된 일(공업일)은?

  1. 167 J/kg
  2. 602 J/kg
  3. 700 J/kg
  4. 1,400 J/kg
(정답률: 75%)
  • 비체적이 일정할 때, 압축 과정에서 소요되는 단위 질량당 공업일은 비체적과 압력 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = v \times (P_2 - P_1)$$
    ② [숫자 대입] $$W = 0.001 \times (800 - 100)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 0.7\text{ kJ/kg} = 700\text{ J/kg}$$
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20. 오토 사이클의 압축비가 6인 경우의 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비 = 1.4 이다.)

  1. 51
  2. 54
  3. 59
  4. 62
(정답률: 73%)
  • 오토 사이클의 이론 열효율은 압축비와 비열비에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{\epsilon^{k-1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{1}{6^{1.4-1}}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.511 = 51\%$$
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2과목: 냉동공학

21. 온도식 자동팽창밸브의 감온통 설치방법으로 틀린 것은?

  1. 증발기 출구 측 압축기로 흡입되는 곳에 설치할 것
  2. 흡입 관경이 20A 이하인 경우에는 관 상부에 설치할 것
  3. 외기의 영향을 받을 경우는 보온해 주거나 감온통 포켓을 설치할 것
  4. 압축기 흡입관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착할 것
(정답률: 67%)
  • 감온통은 증발기 출구의 온도를 정확히 감지해야 하므로, 압축기 흡입관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착하는 것이 아니라 트랩 이전의 수평관에 부착해야 합니다.
    오답 노트
    증발기 출구 측 압축기 흡입 지점 설치: 올바른 설치 위치
    20A 이하 관 상부 설치: 올바른 설치 위치
    보온 및 포켓 설치: 외기 영향 차단을 위한 올바른 조치
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22. 흡수식 냉동기에서의 냉각원리로 옳은 것은?

  1. 물이 증발할 때 주위에서 기화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
  2. 물이 응축할 때 주위에서 액화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
  3. 물이 팽창할 때 주위에서 팽창열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
  4. 물이 압축할 때 주위에서 압축열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
(정답률: 77%)
  • 흡수식 냉동기는 냉매(물)가 증발하면서 주위의 열을 흡수하는 기화열 원리를 이용하여 냉각 작용을 수행합니다.
    오답 노트
    물이 응축할 때: 열을 방출하는 과정임
    물이 팽창할 때: 냉각 원리와 무관함
    물이 압축할 때: 온도가 상승하는 과정임
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23. 15℃의 순수한 물로 0℃의 얼음을 매시간 50kg 만드는데 냉동기의 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가? (단, 1 냉동톤은 3320kcal/h이며, 물의 응축잠열은 80kcal/kg이고, 비열은 1kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 0.67
  2. 1.43
  3. 2.80
  4. 3.21
(정답률: 72%)
  • 물질의 온도를 낮추는 현열량과 상태를 변화시키는 잠열량을 합산하여 전체 냉동능력을 구한 뒤, 이를 냉동톤 단위로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $$RT = \frac{m \cdot C \cdot \Delta T + m \cdot \gamma}{3320}$$
    ② [숫자 대입] $$RT = \frac{50 \cdot 1 \cdot (15 - 0) + 50 \cdot 80}{3320}$$
    ③ [최종 결과] $$RT = 1.43$$
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24. 고속다기통 압축기의 장점으로 틀린 것은?

  1. 용량제어 장치인 시동부하 경감기(starting unloader)를 이용하여 기동 시 무부하 기동이 가능하고, 대용량에서도 시동에 필요한 동력이 적다.
  2. 크기에 비하여 큰 냉동능력을 얻을 수 있고, 설치 면적은 입형압축기에 비하여 1/2~1/3 정도이다.
  3. 언로더 기구에 의해 자동 제어 및 자동 운전이 용이하다.
  4. 압축비의 증가에 따라 체적 효율의 저하가 작다.
(정답률: 53%)
  • 고속다기통 압축기는 구조적 특성상 압축비가 증가함에 따라 체적효율의 저하가 크게 나타납니다.
    오답 노트
    시동부하 경감기: 무부하 기동 및 동력 절감 가능
    설치 면적: 입형 대비 1/2~1/3 수준으로 소형화 가능
    언로더 기구: 자동 제어 및 운전 용이
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25. 압축기 실린더의 체적효율이 감소되는 경우가 아닌 것은?

  1. 클리어런스(clerance)가 작을 경우
  2. 흡입ㆍ토출밸브에서 누설될 경우
  3. 실린더 피스톤이 과열될 경우
  4. 회전속도가 빨라질 경우
(정답률: 73%)
  • 클리어런스(간극 체적)가 작을수록 재팽창되는 가스의 양이 줄어들어 체적효율은 오히려 증가합니다.
    오답 노트
    흡입·토출밸브 누설: 가스 손실로 효율 감소
    실린더 피스톤 과열: 가스 온도 상승 및 밀도 저하로 효율 감소
    회전속도 증가: 밸브의 응답 지연 및 압력 손실로 효율 감소
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26. 두께 30cm의 벽돌로 된 벽이 있다. 내면의 온도가 21℃, 외면의 온도가 35℃일 때 이 벽을 통해 흐르는 열량은? (단, 벽돌의 열전도율 K는 0.793 W/mㆍK이다.)

  1. 32 W/m2
  2. 37 W/m2
  3. 40 W/m2
  4. 43 W/m2
(정답률: 75%)
  • 열전도율과 온도 차이, 벽 두께를 이용하여 단위 면적당 흐르는 열량을 계산합니다.
    ① $$q = \frac{K}{l} \times (T_{2} - T_{1})$$
    ② $$q = \frac{0.793}{0.3} \times (35 - 21)$$
    ③ $$q = 37$$
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27. 동일한 냉동실 온도조건으로 냉동설비를 할 경우 브라인식과 비교한 직접팽창식에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉매의 증발온도가 낮다.
  2. 냉매 소비량(충전량)이 많다.
  3. 소요동력이 적다.
  4. 설비가 간단하다.
(정답률: 42%)
  • 직접팽창식은 냉매가 냉동실 내 냉각기에서 직접 증발하므로, 중간 매체인 브라인을 사용하는 브라인식보다 냉매의 증발온도가 더 높습니다.
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28. 흡수식 냉동기에서 냉매의 과냉 원인이 아닌 것은?

  1. 냉수 및 냉매량 부족
  2. 냉각수 부족
  3. 증발기 전열면적 오염
  4. 냉매에 용액이 혼입
(정답률: 70%)
  • 냉각수는 응축기와 흡수기에서 열을 제거하는 역할을 수행하며, 냉매가 직접 증발하는 증발기 내부의 과냉 현상에는 직접적인 영향을 주지 않습니다.
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29. 다음 그림은 이상적인 냉동 사이클을 나타낸 것이다. 각 과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. A 과정은 단열팽창이다.
  2. B 과정은 등온압축이다.
  3. C 과정은 단열압축이다.
  4. D 과정은 등온압축이다.
(정답률: 77%)
  • 제시된 그래프에서 B 과정은 저압에서 열 $Q_2$를 흡수하며 부피가 증가하는 등온팽창(증발) 과정입니다. 따라서 등온압축이라고 설명한 내용은 틀렸습니다.
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30. 압축기에 사용되는 냉매의 이상적인 구비조건으로 옳은 것은?

  1. 임계온도가 낮을 것
  2. 비열비가 작을 것
  3. 증발잠열이 작을 것
  4. 비체적이 클 것
(정답률: 62%)
  • 냉매의 비열비가 작아야 압축 과정에서 온도의 상승이 억제되어 압축기의 효율이 좋아지고 기계적 손상을 방지할 수 있습니다.
    오답 노트
    임계온도: 높을 것
    증발잠열: 클 것
    비체적: 작을 것
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31. 다음 중 냉동장치의 제상에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 제상은 증발기의 성능 저하를 막기 위해 행해진다.
  2. 증발기에 착상이 심해지면 냉매 증발압력은 높아진다.
  3. 살수식 제상 장치에 사용되는 일반적인 수온은 약 50~80℃로 한다.
  4. 핫가스 제상이라 함은 뜨거운 수증기를 이용하는 것이다.
(정답률: 59%)
  • 증발기에 성에(착상)가 생기면 열전달이 방해받아 냉동 능력이 떨어지므로, 이를 제거하는 제상을 통해 증발기의 성능 저하를 막아야 합니다.
    오답 노트
    증발기에 착상이 심해지면: 냉매 증발압력은 낮아짐
    살수식 제상 수온: $10 \sim 25$ ℃의 온수 사용
    핫가스 제상: 뜨거운 수증기가 아닌 고온 고압의 냉매 가스 이용
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32. 냉매배관 중 액분리기에서 분리된 냉매의 처리방법으로 틀린 것은?

  1. 응축기로 순환시키는 방법
  2. 증발기로 재순환 시키는 방법
  3. 고압 측 수액기로 회수하는 방법
  4. 가열시켜 액을 증발시키고 압축기로 회수하는 방법
(정답률: 61%)
  • 액분리기는 압축기로 액냉매가 유입되는 것을 방지하기 위해 설치하며, 분리된 액냉매는 증발기로 재순환시키거나 가열 후 압축기로 보내야 합니다. 이미 액체 상태인 냉매를 다시 응축기로 보내는 것은 공정상 불필요합니다.
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33. 실내 벽면의 온도가 –40℃인 냉장고의 벽을 노점 온도를 기준으로 방열하고자 한다. 열전도율이 0.035kca/m2ㆍhㆍ℃인 방열재를 사용한다면 두께는 얼마로 하면 좋은가? (단, 외기온도는 30℃, 상대습도는 85%, 노점온도는 27.2℃, 방열재와 외기와의 열전달률은 7kcal/ㆍhㆍ℃로 한다.)

  1. 50mm
  2. 75mm
  3. 100mm
  4. 125mm
(정답률: 37%)
  • 외기에서 방열재 표면까지의 열전달량과 방열재 내부의 열전도량이 동일하다는 평형 조건을 이용하여 두께를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\ell = \frac{\lambda \times (T_s - T_r)}{\alpha \times (T_0 - T_s)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\ell = \frac{0.035 \times (27.2 - (-40))}{7 \times (30 - 27.2)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\ell = 0.12$$ m (약 $125$ mm)
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34. 냉각수 입구온도 25℃, 냉각수량 1000L/min인 응축기의 냉각 면적이 80m2, 그 열통과율이 600kcal/m2ㆍhㆍ℃이고, 응축온도와 냉각수온의 평균 온도차가 6.5℃이면 냉각수 출구온도는?

  1. 28.4℃
  2. 32.6℃
  3. 29.6℃
  4. 30.2℃
(정답률: 56%)
  • 응축기의 열전달량은 냉각수의 온도 상승량과 같다는 원리를 이용하여 출구온도를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T_2 = T_1 + \frac{K \times A \times \Delta T_m}{G \times C}$$
    ② [숫자 대입]
    $$T_2 = 25 + \frac{600 \times 80 \times 6.5}{(1000 \times 60) \times 1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T_2 = 30.2$$ ℃
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35. 역카르노 사이클에서 T-S선도상 성적계수 ε를 구하는 식은? (단, AW: 외부로부터 받은 일, Q1 : 고온으로 배출하는 열량, Q2 : 저온으로부터 받은 열량, T1 : 고온, T2 : 저온)

  1. ε = AW/Q1
  2. ε = Q1-Q2/Q2
  3. ε = T1-T2/T1
  4. ε = T2/T1-T2
(정답률: 74%)
  • 역카르노 사이클의 성적계수 $\epsilon$은 저온부에서 흡수한 열량과 외부에서 가해준 일의 비로 정의되며, 온도로 표현하면 저온 온도와 두 온도 차의 비로 나타납니다.
    $$\epsilon = \frac{T_2}{T_1 - T_2}$$
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36. 드라이어(dryer)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주로 프레온 냉동기보다 암모니아 냉동기에 사용된다.
  2. 냉동장치내에 수분이 존재하는 것은 좋지 않으므로 냉매 종류에 관계없이 소형 냉동장치에 설치한다.
  3. 프레온은 수분과 잘 용해하지 않으므로 팽창밸브에서의 동결을 방지하기 위하여 설치한다.
  4. 건조제로는 황산, 염화칼슘 등의 물질을 사용한다.
(정답률: 63%)
  • 프레온 냉매는 수분과 잘 용해되지 않아 팽창밸브에서 수분이 얼어 막히는 현상이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 드라이어를 설치합니다.
    오답 노트
    주로 프레온 냉동기보다 암모니아 냉동기에 사용된다: 프레온 냉동기에 주로 사용함
    냉매 종류에 관계없이 소형 냉동장치에 설치한다: 주로 프레온 계통에 설치함
    건조제로는 황산, 염화칼슘 등의 물질을 사용한다: 실리카겔, 활성알루미나, 몰레큘러시브 등을 사용함
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37. 다음 중 아이스크림 등을 제조할 때 혼합원료에 공기를 포함시켜서 얼리는 동결장치는?

  1. 프리져(freezer)
  2. 스크류 콘베어
  3. 하드닝 터널
  4. 동결 건조기(freeze drying)
(정답률: 78%)
  • 프리져(freezer)는 아이스크림 제조 시 혼합 원료에 공기를 혼입(오버런)시키면서 동시에 동결시키는 장치입니다.
    오답 노트
    스크류 콘베어: 원료 이송 장치
    하드닝 터널: 동결된 아이스크림을 완전히 경화시키는 터널
    동결 건조기: 승화 현상을 이용한 건조 장비
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38. 압력-온도선도(듀링선도)를 이용하여 나타내는 냉동사이클은?

  1. 증기 압축식 냉동기
  2. 원심식 냉동기
  3. 스크롤식 냉동기
  4. 흡수식 냉동기
(정답률: 73%)
  • 듀링선도(압력-온도선도)는 흡수식 냉동기의 운전 중 각 부위의 온도와 압력을 나타내어 열역학적 상태를 파악하는 데 사용되는 전용 선도입니다.
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39. 증발식 응축기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 냉각수의 감열(현열)로 냉매가스를 응축
  2. 외기의 습구 온도가 높아야 응축능력 증가
  3. 응축온도가 낮아야 응축능력 증가
  4. 냉각탑과 응축기의 기능을 하나로 합한 것
(정답률: 57%)
  • 증발식 응축기는 냉각탑의 증발 냉각 원리와 응축기의 기능을 하나로 결합한 장치입니다.
    오답 노트
    냉각수의 감열(현열)로 냉매가스를 응축: 잠열을 이용함
    외기의 습구 온도가 높아야 응축능력 증가: 습구 온도가 낮아야 증가함
    응축온도가 낮아야 응축능력 증가: 응축능력이 좋아야 응축온도가 낮아지는 인과관계임
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40. 어떤 암모니아 냉동기의 이론 성적 계수는 4.75이고, 기계효율은 90%, 압축효율은 75%일 때 1냉동톤(1RT)의 능력을 내기 위한 실제 소요마력은 약 몇 마력(PS)인가?

  1. 1.64
  2. 2.73
  3. 3.63
  4. 4.74
(정답률: 47%)
  • 냉동기의 성적계수(COP)와 효율을 이용하여 실제 소요 동력을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$Wa = \frac{Q_e}{COP \times \eta_c \times \eta_m}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Wa = \frac{1 \times 3320}{4.75 \times 0.75 \times 0.9 \times 632}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Wa = 1.64$$
    따라서 실제 소요마력은 $1.64 \text{ PS}$ 입니다.
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3과목: 공기조화

41. 다음 공기조화 장치 중 실내로부터 환기의 일부를 외기와 혼합한 후 냉각코일을 통과시키고, 이 냉각코일 출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환시키는 장치의 흐름도는?

(정답률: 78%)
  • 의 조건인 '환기 일부와 외기 혼합 $\rightarrow$ 냉각코일 통과 $\rightarrow$ 나머지 환기와 다시 혼합 $\rightarrow$ 송풍기'의 흐름을 정확히 나타낸 도면은 입니다.
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42. 공기 중에 떠 다니는 먼지는 물론 가스와 미생물 등의 오염 물질까지도 극소로 만든 설비로서 청정 대상이 주로 먼지인 경우로 정밀측정실이나 반도체 산업, 필름 공업 등에 이용되는 시설을 무엇이라 하는가?

  1. 클린아웃(CO)
  2. 칼로리미터
  3. HEPA필터
  4. 산업용 클린룸(ICR)
(정답률: 76%)
  • 정밀측정실, 반도체 산업 등 극소의 먼지와 오염 물질을 제어하기 위해 설계된 고청정 시설을 산업용 클린룸(ICR)이라고 합니다.
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43. 덕트 시공도 작성 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 소음과 진동을 고려한다.
  2. 설치 시 작업공간을 확보한다.
  3. 덕트의 경로는 될 수 있는 한 최장거리로 한다.
  4. 댐퍼의 조작 및 점검이 가능한 위치에 있도록 한다.
(정답률: 85%)
  • 덕트 시공 시 효율적인 공기 흐름과 에너지 절감을 위해 경로는 가능한 한 최단거리로 설계해야 합니다.
    오답 노트
    덕트의 경로는 될 수 있는 한 최장거리로 한다: 최단거리로 설계하여 압력 손실을 줄여야 함
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44. 아래의 그림은 공조기에 ① 상태의 외기와 ② 상태의 실내에서 돌아온 공기가 공조기로 들어와 ⑥ 상태로 실내로 공급되는 과정을 습공기 선도에 표현한 것이다. 공조기 내 과정을 적절하게 나열한 것은?

  1. 예열 – 혼합 – 증기가습 – 가열
  2. 예열 – 혼합 – 가열 – 증기가습
  3. 예열 – 증기가습 – 가열 – 증기가습
  4. 혼합 – 제습 – 증기가습 – 가열
(정답률: 79%)
  • 습공기 선도에서 상태 변화의 방향을 분석하면 공조 과정을 알 수 있습니다.
    ① $\rightarrow$ ③: 건구온도가 상승하므로 예열
    ② $\rightarrow$ ④ 및 ③ $\rightarrow$ ④: 두 공기가 섞이는 혼합
    ④ $\rightarrow$ ⑤: 다시 건구온도가 상승하는 가열
    ⑤ $\rightarrow$ ⑥: 절대습도가 증가하므로 증기가습
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45. 공장의 저속 덕트방식에서 주덕트 내의 권장풍속으로 가장 적당한 것은?

  1. 36~39m/s
  2. 26~29m/s
  3. 16~19m/s
  4. 6~9m/s
(정답률: 75%)
  • 공장의 저속 덕트방식은 소음과 압력 손실을 줄이기 위해 낮은 풍속을 유지하며, 주덕트 내 권장 풍속은 $6 \sim 9 \text{m/s}$입니다.
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46. 송풍량 2500m3/h 공기(건구온도 12℃, 상대습도 60%)를 20℃까지 가열하는 데 필요로 하는 열량은? (단, 처음 공기의 비체적 v = 0.815m3/kg, 가열 전후의 엔탈피는 각각 h1 = 6kcal/kg, h2 = 8kcal/kg 이다.)

  1. 4075kcal/h
  2. 5000kcal/h
  3. 6135kcal/h
  4. 7362kcal/h
(정답률: 61%)
  • 공기의 질량 유량을 구하여 엔탈피 차이에 곱함으로써 가열에 필요한 총 열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$q = \frac{Q}{v} \times (h_{2} - h_{1})$$
    ② [숫자 대입]
    $$q = \frac{2500}{0.815} \times (8 - 6)$$
    ③ [최종 결과]
    $$q = 6134.9$$
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47. 온풍난방에 관한 설명으로틀린 것은?

  1. 실내 충고가 높을 경우 상하 온도차가 커진다.
  2. 실내의 환기나 온습도 조절이 비교적 용이하다.
  3. 직접 난방에 비하여 설비비가 높다.
  4. 연도의 과열에 의한 화재에 주의해야 한다.
(정답률: 70%)
  • 온풍난방은 직접 난방 방식에 비해 설비비가 저렴하다는 장점이 있습니다.
    오답 노트
    실내 충고가 높을 경우 상하 온도차가 커진다: 맞음
    실내의 환기나 온습도 조절이 비교적 용이하다: 맞음
    연도의 과열에 의한 화재에 주의해야 한다: 맞음
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48. 전압기준 국부저항계수 ζT와 정압기준 국부저항계수 ζS와의 관계를 바르게 나타낸 것은? (단, 덕트 상류 풍속을 v1, 하류 풍속을 v2라 한다.,)

(정답률: 72%)
  • 전압기준 국부저항계수 $\zeta_{T}$와 정압기준 국부저항계수 $\zeta_{S}$의 관계식은 다음과 같습니다.
    $$\zeta_{T} = \zeta_{S} + 1 - (\frac{v_{2}}{v_{1}})^{2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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49. 가변풍량 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부분 부하 시 송풍기 동력을 절감할 수 없다.
  2. 시운전 시 토출구의 풍량조정이 간단하다.
  3. 부하변동에 따라 송풍량을 조절하므로 에너지 낭비가 적다.
  4. 동시 부하율을 고려하여 설비용량을 적게 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 가변풍량 방식은 부하 변동에 따라 송풍량을 조절하므로, 부분 부하 시 송풍기 동력을 절감할 수 있는 것이 핵심 특징입니다.
    오답 노트
    시운전 시 토출구의 풍량조정이 간단하다: 맞음
    부하변동에 따라 송풍량을 조절하므로 에너지 낭비가 적다: 맞음
    동시 부하율을 고려하여 설비용량을 적게 할 수 있다: 맞음
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50. 증기 보일러의 발생열량이 60000kcal/h, 환산증발량이 111.3kg/h이다. 이 증기 보일러의 상당방열면적(EDR)은? (단, 표준방열량을 이용한다.)

  1. 32.1m2
  2. 92.3m2
  3. 133.3m2
  4. 539.8m2
(정답률: 56%)
  • 보일러의 발생열량을 표준방열량으로 나누어 상당방열면적을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$EDR = \frac{Q}{q}$$
    ② [숫자 대입] $$EDR = \frac{60000}{650}$$
    ③ [최종 결과] $$EDR = 92.3$$ $m^{2}$
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51. 펌프의 공동현상에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 흡입 배관경이 클 경우 발생한다.
  2. 소음 및 진동이 발생한다.
  3. 임펠러 침식이 생길 수 있다.
  4. 펌프의 회전수를 낮추어 운전하면 이 현상을 줄일 수 있다.
(정답률: 74%)
  • 공동현상은 유속이 너무 빠를 때 압력이 낮아져 발생하므로, 흡입 배관경을 크게 하면 유속이 느려져 오히려 공동현상을 방지할 수 있습니다.
    오답 노트
    소음 및 진동 발생: 공동현상의 대표적 특징
    임펠러 침식: 기포 파열 시 충격으로 발생
    회전수 낮춤: 유속 감소로 현상 완화 가능
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52. 보일러에서 발생한 증기량이 소비량에 비해 과잉일 경우 액화저장하고 증기량이 부족할 경우 저장 증기를 방출하는 장치는?

  1. 절탄기
  2. 과열기
  3. 재열기
  4. 축열기
(정답률: 69%)
  • 축열기는 증기 발생량이 소비량보다 많을 때 열을 저장(액화 저장)하고, 부족할 때 저장된 열을 방출하여 공급량을 조절하는 장치입니다.
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53. 대규모 건물에서 외벽으로부터 떨어진 중앙부는 외기 조건의 영향을 적게 받으며, 인체와 조명등 및 실내기구의 발열로 인해 경우에 따라 동절기 및 중간기에 냉방이 필요한 때가 있다. 이와 같은 건물의 회의실, 식당과 같이 일반 사무실에 비해 현열비가 크게 다른 경우 계통별로 구분하여 조닝하는 방법은?

  1. 방위별 조닝
  2. 부하특성별 조닝
  3. 사용시간별 조닝
  4. 건물층별 조닝
(정답률: 78%)
  • 회의실, 식당과 같이 일반 사무실과 현열비가 크게 다르거나 부하 특성이 다른 구역을 별도로 구분하여 제어하는 방식은 부하특성별 조닝입니다.
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54. 공기조화방식에서 팬코일 유닛방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사무실, 호텔, 병원 및 점포 등에 사용한다.
  2. 배관방식에 따라 2관식 4관식으로 분류된다.
  3. 중앙기계실에서 냉수 또는 온수를 공급하여 각 실에 설치한 팬코일 유닛에 의해 공조하는 방식이다.
  4. 팬코일 유닛방식에서의 열부하 분담은 내부존 팬코일 유닛방식과 외부존 터미널방식 있다.
(정답률: 64%)
  • 팬코일 유닛방식은 각 실에 설치된 유닛을 통해 냉온수를 공급받아 개별적으로 제어하며, 주로 외부존의 열부하를 담당하는 특성을 가집니다.
    오답 노트
    팬코일 유닛방식에서의 열부하 분담은 내부존 팬코일 유닛방식과 외부존 터미널방식 있다: 팬코일 유닛방식 자체가 외부존의 열부하를 담당하는 방식임
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55. 아네모스탯(anemostat)형 취출구에서 유인비의 정의로 옳은 것은? (단, 취출구로부터 공급된 조화공기를 1차 공기(PA), 실내공기가 유인되어 1차 공기와 혼합한 공기를 2차 공기(SA), 1차와 2차 공기를 모두 합한 것을 전동기(TA)라 한다.)

  1. TA/SA
  2. PA/TA
  3. TA/PA
  4. SA/TA
(정답률: 63%)
  • 유인비는 1차 공기량에 대해 유인된 공기를 포함한 전체 공기량(전동기)의 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $$ R = \frac{TA}{PA} $$
    ② [숫자 대입] $$ R = \frac{PA + SA}{PA} $$
    ③ [최종 결과] $$ R = \frac{TA}{PA} $$
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56. 복사 패널의 시공법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코일의 전 길이는 50m 정도 이내로 한다.
  2. 온도에 따른 열팽창을 고려하여 천장의 짧은 변과 코일의 직선부가 평행하도록 배관한다.
  3. 콘크리트의 양생은 30℃이상의 온도에서 12시간 이상 건조 시킨다.
  4. 파이프 코일의 매설 깊이는 코일 외경의 1.5배 정도로 한다.
(정답률: 68%)
  • 콘크리트 양생은 적절한 온도와 습도를 유지하며 충분한 기간 동안 진행해야 하며, 단순히 고온에서 짧게 건조시키는 것이 아닙니다.
    오답 노트
    콘크리트의 양생은 30℃이상의 온도에서 12시간 이상 건조 시킨다: 기온에 따라 5일에서 9일 이상의 충분한 양생 기간이 필요함
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57. 온도 20℃, 포화도 60% 공기의 절대습도는? (단, 온도 20℃의 포화 습공기의 절대습도 xs = 0.01469kg/kg이다.)

  1. 0.001623kg/kg
  2. 0.004321kg/kg
  3. 0.006712kg/kg
  4. 0.008814kg/kg
(정답률: 64%)
  • 절대습도는 포화 절대습도에 상대습도(포화도)를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$ x = x_s \times \phi $$
    ② [숫자 대입] $$ x = 0.01469 \times 0.6 $$
    ③ [최종 결과] $$ x = 0.008814 $$
    결과값은 $0.008814\text{kg/kg}$ 입니다.
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58. 외기 및 반송(return)공기의 분진량이 각각 CO, CR이고, 공급되는 외기량 및 필터로 반송되는 공기량은 각각 QO, QR이며, 실내 발생량이 M이라 할 때 필터의 효율(η)은?

(정답률: 60%)
  • 필터의 효율 $\eta$는 필터로 유입되는 총 분진량 대비 필터에 의해 제거된 분진량의 비율로 정의됩니다.
    $$ \eta = \frac{Q_O(C_O - C_R) + M}{C_O Q_O + C_R Q_R} $$
    따라서 정답은 입니다.
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59. 각층 유닛방식의 특징이 아닌 것은?

  1. 공조기 수가 줄어들어 설비비가 저렴하다.
  2. 사무실과 병원 등의 각 층에 대하여 시간차 운전에 적합하다.
  3. 송풍덕트가 짧게 되고, 주덕트의 수평덕트는 각 층의 복도 부분에 한정되므로 수용이 용이하다.
  4. 설계에 따라서는 각 층 슬래브의 관통덕트가 없게 되므로 방재 상 유리하다.
(정답률: 75%)
  • 각 층 유닛방식은 층마다 공조기를 설치하므로, 중앙식에 비해 공조기 수가 늘어나 설비비가 증가하는 특징이 있습니다.
    오답 노트
    시간차 운전: 층별 독립 제어로 적합함
    송풍덕트: 짧아져서 수용이 용이함
    방재: 관통덕트 최소화로 유리함
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60. 공기조절기의 공기냉각 코일에서 공기와 냉수의 온도변화가 그림과 같았다. 이 코일의 대수평균 온도차(LMTD)는?

  1. 9.7℃
  2. 12.4℃
  3. 14.4℃
  4. 15.6℃
(정답률: 70%)
  • 대수평균 온도차(LMTD) 공식을 사용하여 입구와 출구의 온도차를 계산합니다.
    이미지 분석 결과: $\Delta T_1 = 32 - 12 = 20$, $\Delta T_2 = 17 - 7 = 10$ 입니다.
    ① $$L = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)}$$
    ② $$L = \frac{20 - 10}{\ln(20 / 10)}$$
    ③ $$L = 14.4 \text{ ℃}$$
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4과목: 전기제어공학

61. 100V, 6A의 전열기로 2L의 물을 15℃에서 95℃까지 상승시키는 데 약 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기는 발생 열량의 80%가 유효하게 사용되는 것으로 한다.)

  1. 15.64
  2. 18.36
  3. 21.26
  4. 23.15
(정답률: 35%)
  • 물 상승에 필요한 열량과 전열기가 공급하는 유효 열량이 같음을 이용하여 소요 시간을 계산합니다.
    ① $$t = \frac{G \cdot C \cdot \Delta T}{0.86 \cdot V \cdot I \cdot \eta}$$
    ② $$t = \frac{2 \cdot 1 \cdot (95 - 15)}{0.86 \cdot 100 \cdot 6 \cdot 0.8}$$
    ③ $$t = 0.387 \text{ hr} = 23.22 \text{ min}$$
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62. 제어동작에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 비례동작 : 편차의 제곱에 비례한 조작신호를 낸다.
  2. 적분동작 : 편차의 적분값에 비례한 조작신호를 낸다.
  3. 미분동작 : 조작신호가 편차의 증가속도에 비례하는 동작을 한다.
  4. 2위치동작 : ON-OFF 동작이라고도 하며, 편차의 정부(+,-)에 따라 조작부를 전폐 또는 전개하는 것이다.
(정답률: 71%)
  • 비례동작은 편차의 제곱이 아니라, 편차의 크기에 직접적으로 비례하여 조작신호를 내는 동작입니다.
    오답 노트
    적분동작: 편차의 적분값에 비례함
    미분동작: 편차의 변화 속도(증가 속도)에 비례함
    2위치동작: 편차의 부호에 따라 전폐 또는 전개함
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63. 비행기 등과 같은 움직이는 목표값의 위치를 알아보기 위한 즉, 원뿔주사를 이용한 서보용 제어기는?

  1. 추적레이더
  2. 자동조타장치
  3. 공작기계의 제어
  4. 자동평형기록계
(정답률: 82%)
  • 추적레이더는 비행기와 같이 계속해서 움직이는 목표물의 위치를 파악하기 위해 원뿔주사 방식을 사용하는 대표적인 서보 제어기입니다.
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64. 신호흐름선도의 기본 성질로 틀린 것은?

  1. 마디는 변수를 나타낸다.
  2. 대수방정식으로 도시한다.
  3. 선형 시스템에만 적용된다.
  4. 루프이득이란 루프의 마디이득이다.
(정답률: 56%)
  • 루프이득은 루프 내의 마디이득이 아니라, 루프를 구성하는 경로이득의 곱으로 정의됩니다.
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65. 플레밍의 왼손법칙에서 엄지손가락이 가리키는 것은?

  1. 전류 방향
  2. 힘의 방향
  3. 기전력 방향
  4. 자력선 방향
(정답률: 75%)
  • 플레밍의 왼손법칙은 전동기의 원리로, 엄지손가락은 힘의 방향을 나타냅니다.
    오답 노트
    전류 방향: 중지손가락
    자력선 방향: 검지손가락
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66. 회전하는 각도를 디지털량으로 출력하는 검출기는?

  1. 로드셀
  2. 보간치
  3. 엔코더
  4. 퍼텐쇼미터
(정답률: 68%)
  • 엔코더는 회전 각도나 위치를 디지털 펄스 형태로 출력하여 측정하는 검출기입니다.
    오답 노트
    로드셀: 중량 측정 센서
    퍼텐쇼미터: 기계적 변위를 전압으로 변환하는 센서
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67. 시간에 대해서 설정값이 변화하지 않는 것은?

  1. 비율제어
  2. 추종제어
  3. 프로세스제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 44%)
  • 시간에 따라 목표값이 변하지 않는 제어를 정치제어라고 하며, 프로세스제어와 자동조정이 이에 해당합니다.
    오답 노트
    비율제어, 추종제어, 프로그램제어: 시간에 따라 목표값이 변하는 추치제어에 해당함
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68. i = Imsinωt 인 정현파 교류가 있다. 이 전류보다 90° 앞선 전류를 표시하는 식은?

  1. Imcosωt
  2. Imsinωt
  3. Imcos(ωt+90°)
  4. Imsin(ωt-90°)
(정답률: 65%)
  • 정현파 $\sin \omega t$보다 $90^{\circ}$ 앞선 파형은 $\cos \omega t$와 동일합니다. 삼각함수의 위상 관계에 의해 $\sin(\omega t + 90^{\circ}) = \cos \omega t$가 성립하기 때문입니다.
    ① [기본 공식] $$\sin(\theta + 90^{\circ}) = \cos \theta$$
    ② [숫자 대입] $$I_{m} \sin(\omega t + 90^{\circ})$$
    ③ [최종 결과] $$I_{m} \cos \omega t$$
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69. 논리식 를 불대수의 정리를 이용하여 간단히 하면?

  1. Y
  2. 1
  3. 0
  4. X + Y
(정답률: 53%)
  • 주어진 논리식 $X + \overline{X} + Y$에서 불 대수의 기본 정리인 보수 법칙($X + \overline{X} = 1$)을 적용하면 식을 간단히 할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$X + \overline{X} = 1$$
    ② [숫자 대입] $$1 + Y$$
    ③ [최종 결과] $$1$$
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70. 다음의 전동력 응용기계에서 GD2의 값이 작은 것에 이용될 수 있는 것으로서 가장 바람직한 것은?

  1. 압연기
  2. 냉동기
  3. 송풍기
  4. 승강기
(정답률: 59%)
  • GD² 값은 플라이휠 효과를 나타내는 관성 모멘트의 척도입니다. 승강기는 기동과 정지가 빈번하게 일어나므로, 빠른 응답성과 효율적인 제어를 위해 관성 모멘트가 작은 것이 가장 바람직합니다.
    오답 노트
    압연기, 냉동기, 송풍기: 상대적으로 관성 모멘트가 커야 하는 기계들입니다.
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71. 잔류편차와 사이클링이 없어 널리 사용되는 동작은?

  1. I 동작
  2. D 동작
  3. P 동작
  4. P I 동작
(정답률: 79%)
  • PI 동작은 비례 제어의 빠른 응답성과 적분 제어의 잔류편차 제거 능력을 결합한 것으로, 정상상태 오차를 없애면서도 사이클링 현상이 발생하지 않아 널리 사용됩니다.
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72. AC 서보 전동기에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. AC 서보 전동기의 전달함수는 미분요소이다.
  2. 고정자의 기준 권선에 제어용 전압을 인가한다.
  3. AC 서보 전동기는 큰 회전력이 요구되는 시스템에 사용된다.
  4. AC 서보 전동기는 두 고정자 권선에 90도 위상차의 2상 전압을 인가하여 회전자계를 만든다.
(정답률: 50%)
  • AC 서보 전동기는 두 개의 고정자 권선에 위상차가 $90^{\circ}$인 2상 전압을 인가하여 회전자계를 생성함으로써 정밀한 위치 및 속도 제어를 수행합니다.
    오답 노트
    전달함수는 미분요소이다: 적분요소와 2차 요소의 직렬결합임
    고정자의 기준 권선에 제어용 전압을 인가한다: 기준 권선에는 정전압을 인가함
    큰 회전력이 요구되는 시스템에 사용된다: 큰 회전력이 요구되지 않는 시스템에 사용함
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73. 3상 농형유도전동기의 속도제어방법이 아닌 것은?

  1. 극수변환
  2. 주파수제어
  3. 2차 저항제어
  4. 1차 전압제어
(정답률: 58%)
  • 농형유도전동기는 회전자가 구리 막대 등으로 고정된 구조이므로 2차 회로에 외부 저항을 삽입할 수 없습니다. 따라서 2차 저항제어는 권선형 유도전동기에서만 가능한 제어 방법입니다.
    오답 노트
    극수변환: 고정자 권선 접속 전환으로 제어 가능
    주파수제어: 가변주파수 전원으로 제어 가능
    1차 전압제어: 전원전압 조절로 토크 및 속도 제어 가능
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74. 다음 그림과 같은 유접점 논리회로를 간단히 하면?

(정답률: 79%)
  • 회로를 분석하면 $A$ 접점과 $\overline{A}$ 또는 $B$ 접점의 병렬 결합이 직렬로 연결된 구조입니다. $A$가 0이면 전체 회로가 끊겨 출력이 불가능하며, $A$가 1이 되면 병렬 부분의 $\overline{A}$는 0이 되지만 $A$ 접점 자체가 이미 닫혀 있으므로 $B$의 상태와 관계없이 항상 출력이 발생합니다. 따라서 이 회로는 단순하게 $A$ 접점 하나만 있는 것과 동일하게 동작합니다.
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75. 3상 교류에서 a, b, c상에 대한 전압을 기호법으로 표시하면, 로 표시된다. 여기서 라는 페이저 연산자를 이용하면 Ec는 어떻게 표시되는가?

  1. Ec = E
  2. Ec = a2E
  3. Ec = aE
  4. Ec = (1/a)E
(정답률: 51%)
  • 3상 교류 전압의 페이저 연산자 $a$는 $120^{\circ}$의 위상차를 나타냅니다. 주어진 조건에서 $E_{a} = E \angle 0^{\circ}$, $E_{b} = E \angle -\frac{2}{3}\pi$, $E_{c} = E \angle -\frac{4}{3}\pi$이며, 페이저 연산자 $a = e^{j\frac{2}{3}\pi}$를 이용하면 $E_{c}$는 $E_{a}$보다 $120^{\circ}$ 앞선 위상을 가지므로 다음과 같이 표시됩니다.
    $$E_{c} = aE$$
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76. 지시계의 구성 3대 요소가 아닌 것은?

  1. 유도장치
  2. 제어장치
  3. 제동장치
  4. 구동장치
(정답률: 48%)
  • 지시계의 3대 구성 요소는 구동장치, 제어장치, 제동장치입니다. 유도장치는 지시계의 기본 구성 요소에 해당하지 않습니다.
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77. 워드레오나드 속도 제어는?

  1. 저항제어
  2. 계자제어
  3. 전압제어
  4. 직병렬제어
(정답률: 53%)
  • 워드레오나드 속도 제어법은 직류전동기의 속도제어법 중 하나로, 발전기의 전압을 가감시켜 전동기의 속도를 조절하는 전압제어 방식입니다.
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78. 전달함수 G = 1/s+1인 제어계의 인디셜 응답으로 옳은 것은?

  1. e-t
  2. 1-e-t
  3. 1+e-t
  4. e-t-1
(정답률: 58%)
  • 전달함수가 $G(s) = \frac{1}{s+1}$인 시스템에 단위 계단 입력($\frac{1}{s}$)을 가했을 때의 응답 $Y(s) = \frac{1}{s(s+1)}$를 역라플라스 변환하면 $1-e^{-t}$가 됩니다.
    ① $$Y(s) = \frac{1}{s(s+1)} = \frac{1}{s} - \frac{1}{s+1}$$
    ② $$y(t) = \mathcal{L}^{-1}\{ \frac{1}{s} - \frac{1}{s+1} \}$$
    ③ $$y(t) = 1 - e^{-t}$$
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79. 승강기 등 무인장치의 운전은 어떤 제어인가?

  1. 정치제어
  2. 비율제어
  3. 추종제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 84%)
  • 미리 정해진 순서나 프로그램에 따라 자동으로 운전되는 제어 방식으로, 승강기와 같은 무인장치 운전은 프로그램제어에 해당합니다.
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80. 100mH의 인덕턴스를 갖는 코일에 10A의 전류를 흘릴 때 축적되는 에너지는 몇 J인가?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 5
  4. 10
(정답률: 49%)
  • 인덕터에 축적되는 에너지를 구하는 공식으로 계산합니다.
    ① $$U = \frac{1}{2} L I^{2}$$
    ② $$U = \frac{1}{2} \times 0.1 \times 10^{2}$$
    ③ $$U = 5$$ J
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5과목: 배관일반

81. 다음 중 열팽창에 의한 관의 신축으로 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닌 것은?

  1. 앵커(anchor)
  2. 스토퍼(stopper)
  3. 가이드(guide)
  4. 인서트(insert)
(정답률: 70%)
  • 배관의 열팽창으로 인한 신축 시 이동을 구속하거나 제한하는 장치는 앵커, 스토퍼, 가이드 등이 있습니다.
    인서트는 행거(달대볼트)를 고정하기 위해 콘크리트 속에 미리 매립하는 철물로, 신축 제한 장치가 아닙니다.
    오답 노트
    앵커: 배관의 이동을 완전히 고정함
    스토퍼: 특정 방향으로의 이동을 제한함
    가이드: 배관이 정해진 방향으로만 움직이도록 유도함
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82. 공기조화 설비에서 에어워셔(air washer)의 플러딩 노즐이 하는 역할은?

  1. 공기 중에 포함된 수분을 제거한다.
  2. 입구공기의 난류를 정류로 만든다.
  3. 일리미네이터에 부착된 먼지를 제거한다.
  4. 출구에 섞여 나가는 비산수를 제거한다.
(정답률: 77%)
  • 에어워셔의 플러딩 노즐은 일리미네이터(제거기) 표면에 쌓인 먼지나 이물질을 물로 씻어내어 제거하는 역할을 수행합니다.
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83. 급탕배관의 구배에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 상향공급식의 경우 급탕관은 올림구배, 반탕관은 내림구배로 한다.
  2. 상향공급식의 경우 급탕관과 반탕관 모두 내림구배로 한다.
  3. 하향공급식의 경우 급탕관은 내림구배, 반탕관은 올림구배로 한다.
  4. 하향공급식의 경우 급탕관과 반탕관 모두 올림구배로 한다.
(정답률: 68%)
  • 급탕배관의 구배는 물의 흐름과 공기 배출을 원활하게 하기 위해 설정합니다. 상향공급식의 경우 급탕관은 올림구배, 반탕관은 내림구배로 시공하는 것이 원칙입니다.
    오답 노트
    하향공급식: 급탕관과 반탕관 모두 내림구배로 시공해야 함
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84. 아래의 저압가스 배관의 직경을 구하는 식에서 S가 의미하는 것은? (단, L은 관의 길이를 의미한다.)

  1. 관의 내경
  2. 공급 압력차
  3. 가스 유량
  4. 가스 비중
(정답률: 79%)
  • 저압가스 배관의 직경을 구하는 공식에서 각 기호의 의미를 파악하는 문제입니다.
    $$D^{5} = \frac{Q^{2} \cdot S \cdot L}{K^{2} \cdot H}$$
    위 식에서 $S$는 가스의 비중을 의미합니다.
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85. 공기조화설비에서 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에는 수리 시 전 계통의 물을 배수하지 않도록 서비스용 밸브를 설치한다. 이때 밸브를 완전히 열었을 때 저항이 적은 밸브가 요구되는데 가장 적당한 밸브는?

  1. 나비밸브
  2. 게이트밸브
  3. 니들밸브
  4. 글로브밸브
(정답률: 76%)
  • 게이트밸브는 밸브를 완전히 열었을 때 유체의 흐름에 대한 저항이 매우 적어, 전 계통의 배수 없이 특정 기기만 수리하기 위한 서비스용 밸브로 가장 적합합니다.
    오답 노트
    글로브밸브: 유량 조절용으로 저항이 큼
    니들밸브: 미세 유량 조절용으로 저항이 매우 큼
    나비밸브: 개폐용이나 게이트밸브보다 저항이 상대적으로 큼
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86. 가스수요의 시간적 변화에 따라 일정한 가스량을 안정하게 공급하고 저장을 할 수 있는 가스홀더의 종류가 아닌 것은?

  1. 무수(無水)식
  2. 유수(有水)식
  3. 주수(柱水)식
  4. 구(球)형
(정답률: 75%)
  • 가스홀더는 가스를 저장하고 안정적으로 공급하기 위한 설비로, 크게 무수식, 유수식, 구형 등으로 분류됩니다. 주수식은 일반적인 가스홀더의 종류에 해당하지 않습니다.
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87. 배관재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수송유체에 의한 관의 내식성
  2. 유체의 온도변화에 따른 물리적 성질의 변화
  3. 사용기간(수명) 및 시공방법
  4. 사용시기 및 가격
(정답률: 79%)
  • 배관재료 선정 시에는 유체에 대한 내식성, 온도 변화에 따른 물리적 성질, 수명 및 시공 방법 등 기술적·경제적 내구성을 고려해야 합니다. 단순히 사용 시기(언제 사용하는가)는 재료 선정의 핵심 고려 사항이 아닙니다.
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88. 다음 중 방열기나 팬코일 유니트에 가장 적합한 관 이음은?

  1. 스위블 이음(swivel joint)
  2. 루프 이음(loop joint)
  3. 슬리브 이음(sleeve joint)
  4. 벨로즈 이음(bellow joint)
(정답률: 70%)
  • 방열기나 팬코일 유니트와 같이 배관의 연결 및 분리가 잦거나 설치 공간의 제약이 있는 곳에는 회전이 가능한 스위블 이음(swivel joint)을 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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89. 냉매의 토출관의 관경을 결정하려고 할 때 일반적인 사항으로 틀린 것은?

  1. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 횡형관에서는 약 6m/s 이상 되도록 할 것
  2. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 입상관에서는 약 6m/s 이상 되도록 한다.
  3. 속도의 압력 손실 및 소음이 일어나지 않을 정도로 속도를 약 25m/s로 제한한다.
  4. 토출관에 의해 발생된 전 마찰 손실압력은 약 19.6kPa를 넘지 않도록 한다.
(정답률: 52%)
  • 냉매 토출관의 관경 결정 시, 오일 회수를 위해 최소 유속을 확보해야 합니다. 횡형관(수평관)의 경우 약 $3.5\text{m/s}$이상, 입상관의 경우 약 $6\text{m/s}$이상이 되어야 합니다.
    오답 노트
    냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 횡형관에서는 약 6m/s 이상 되도록 할 것: 횡형관의 최소 유속 기준은 약 $3.5\text{m/s}$입니다.
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90. 유리섬유 단열재의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사용 온도범위는 보통 약 –25~300℃이다.
  2. 다량의 공기를 포함하고 있으므로 보온ㆍ단열 효과가 양호하다.
  3. 유리를 녹여 섬유화한 것이므로 칼이나 가위등으로 쉽게 절단되지 않는다.
  4. 순수한 무기질의 섬유제품으로서 불에 잘 타지 않는다.
(정답률: 75%)
  • 유리섬유 단열재는 유리를 섬유화한 제품으로, 칼이나 가위 등을 이용해 매우 쉽게 절단할 수 있는 가공성이 좋은 재료입니다.
    오답 노트
    사용 온도범위 약 -25~300℃: 일반적인 내열 범위
    다량의 공기 포함: 단열 효과 우수
    무기질 섬유제품: 불연성 특징
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91. 증기난방 시 방열 면적 1m2당 증기가 응축되는 양은 약 몇 kg/m2ㆍh인가? (단, 증발잠열은 539kcal/kg이다.)

  1. 3.4
  2. 2.1
  3. 2.0
  4. 1.2
(정답률: 56%)
  • 증기의 표준 방열량(EDR)을 증발잠열로 나누어 단위 면적당 응축량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{응축량} = \frac{\text{표준 방열량}}{\text{증발잠열}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{응축량} = \frac{650}{539}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{응축량} = 1.2$$
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92. 냉온수 배관 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 공기가 체류하는 장소에는 공기빼기 밸브를 설치한다.
  2. 기계실 내에서는 일정장소에 수동 공기빼기 밸브를 모아서 설치하고 간접 배수하도록 한다.
  3. 자동 공기빼기 밸브는 배관이(-)압이 걸리는 부분에 설치한다.
  4. 주관에서의 분기배관은 신축을 흡수할 수 있도록 스위블 이음으로 하며, 공기가 모이지 않도록 구배를 준다.
(정답률: 74%)
  • 자동 공기빼기 밸브는 공기가 자연스럽게 배출될 수 있도록 배관 내 압력이 양(+)압인 부분에 설치해야 합니다.
    오답 노트
    공기가 체류하는 장소에 공기빼기 밸브 설치: 공기 제거를 위한 기본 원칙
    기계실 내 수동 공기빼기 밸브 집중 설치 및 간접 배수: 유지관리 및 누수 방지 효율적 방법
    분기배관 스위블 이음 및 구배 부여: 신축 흡수 및 공기 정체 방지
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93. 암모니아 냉동장치 배관재료로 사용할 수 없는 것은?

  1. 이음매 없는 동관
  2. 배관용 탄소강관
  3. 저온배관용 강관
  4. 배관용 스테인리스강관
(정답률: 76%)
  • 암모니아는 동(구리) 및 동합금을 부식시키는 성질이 강하므로 배관 재료로 사용할 수 없습니다.
    오답 노트
    배관용 탄소강관, 저온배관용 강관, 배관용 스테인리스강관: 암모니아에 대해 내식성이 있어 사용 가능
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94. 수격현상(water hammer)방지법이 아닌 것은?

  1. 관내의 유속을 낮게 한다.
  2. 펌프의 플라이 휠을 설치하여 펌프의 속도가 급격히 변하는 것을 막는다.
  3. 밸브는 펌프 송출구에서 멀리 설치하고 밸브는 적당히 제어한다.
  4. 조압수조(surge tank)를 관선에 설치한다.
(정답률: 76%)
  • 수격현상을 방지하기 위해서는 밸브를 펌프 토출부 근처에 설치하여 급격한 압력 변화를 최소화해야 합니다.
    오답 노트
    관내의 유속을 낮게 한다: 유속 감소 시 충격력 감소
    펌프의 플라이 휠 설치: 급격한 속도 변화 방지
    조압수조 설치: 압력 변동 흡수
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95. 통기관을 접속하여도 장시간 위생기기를 사용하지 않을 때 봉수파괴가 될 수 있는 원인으로 가장 적당한 것은?

  1. 자기사이펀 작용
  2. 흡인작용
  3. 분출작용
  4. 증발작용
(정답률: 59%)
  • 통기관이 설치되어 있어 사이펀 작용이나 흡인 작용이 방지되더라도, 위생기기를 장시간 사용하지 않으면 트랩 내의 물이 자연스럽게 증발하여 봉수가 파괴됩니다.
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96. 다음 중 증기와 응축수 사이의 밀도차 즉, 부력 차이에 의해 작동되는 기계식 트랩은?

  1. 버킷 트랩
  2. 벨로즈 트랩
  3. 바이메탈 트랩
  4. 디스크 트랩
(정답률: 70%)
  • 버킷 트랩은 내부에 공기가 들어있는 버킷이 증기와 응축수의 밀도 차이에 의한 부력으로 상승하며 밸브를 여닫는 기계식 트랩입니다.
    오답 노트
    벨로즈/바이메탈 트랩: 온도 차를 이용한 작동
    디스크 트랩: 밀도 차를 이용하나 부력 방식이 아닌 열역학적 작동
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97. 수직배관에서의 역류방지를 위해 사용하기 가장 적당한 밸브는?

  1. 리프트식 체크밸브
  2. 스윙식 체크밸브
  3. 안전밸브
  4. 코크밸브
(정답률: 69%)
  • 스윙식 체크밸브는 밸브 시트의 디스크가 힌지를 중심으로 회전(Swing)하며 열리고 닫히는 구조로, 압력 손실이 적고 유체의 흐름이 원활하여 수직배관의 역류 방지에 가장 적합합니다.
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98. 기계배기와 기계급기의 조합에 의한 환기방법으로 일반적으로 외기를 정화하기 위한 에어필터를 필요로 하는 환기법은?

  1. 1종환기
  2. 2종환기
  3. 3종환기
  4. 4종환기
(정답률: 78%)
  • 1종환기는 급기와 배기 모두 기계 장치(송풍기)를 사용하는 방식으로, 외부 공기를 강제로 끌어들여 실내로 공급하므로 외기 정화를 위한 에어필터가 반드시 필요합니다.
    오답 노트
    2종환기: 배기만 기계식(음압)
    3종환기: 급기만 기계식(양압)
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99. 온수난방 배관에서 리버스 리턴(Reverse return) 방식을 채택하는 주된 이유는?

  1. 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위하여
  2. 온수배관의 부식을 방지하기 위하여
  3. 배관의 신축을 흡수하기 위하여
  4. 배관길이를 짧게 하기 위하여
(정답률: 83%)
  • 리버스 리턴 방식은 공급관과 환수관의 경로 길이를 조절하여 각 방열기나 부하 지점에서의 압력 손실을 동일하게 맞춤으로써, 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위해 사용합니다.
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100. 병원, 연구소 등에 발생하는 배수로 하수도에 직접 방류할 수 없는 유독한 물질을 함유한 배수를 무엇이라 하는가?

  1. 오수
  2. 우수
  3. 잡배수
  4. 특수배수
(정답률: 83%)
  • 병원이나 연구소 등에서 발생하는 배수 중 유독 물질을 함유하여 하수도에 직접 방류할 수 없는 배수를 특수배수라고 합니다.
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