공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2017-08-26)

공조냉동기계기사(구)
(2017-08-26 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 다음 중 강도성 상태량(intensive property)에 속하는 것은?

  1. 온도
  2. 체적
  3. 질량
  4. 내부에너지
(정답률: 76%)
  • 강도성 상태량은 물질의 질량이나 크기에 관계없이 일정한 성질을 의미하며, 온도가 이에 해당합니다.
    오답 노트
    체적, 질량, 내부에너지: 물질의 양에 따라 값이 변하는 용량성 상태량임
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2. 다음 중 냉매의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 증발 압력이 대기압보다 낮을 것
  2. 응축 압력이 높지 않을 것
  3. 비열비가 작을 것
  4. 증발열이 클 것
(정답률: 62%)
  • 냉매의 증발 압력은 대기압보다 높아야 합니다. 만약 증발 압력이 대기압보다 낮으면 외부 공기가 냉동 시스템 내부로 침입하여 효율을 떨어뜨리고 고장을 유발할 수 있기 때문입니다.
    오답 노트
    응축 압력이 높지 않을 것: 압력이 너무 높으면 장치 강도 및 누설 문제가 발생하므로 적절해야 함
    비열비가 작을 것: 효율적인 압축을 위해 필요한 조건임
    증발열이 클 것: 적은 냉매량으로 많은 열을 흡수해야 하므로 필수적임
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3. 출력 15kW의 디젤 기관에서 마찰 손실이 그 출력의 15% 일 때 그 마찰 손실에 의해서 시간당 발생하는 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 2.25
  2. 25
  3. 810
  4. 8100
(정답률: 64%)
  • 출력(kW)을 시간당 열량(kJ/h)으로 환산한 후, 마찰 손실 비율을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = P \times 3600 \times \text{손실률}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 15 \times 3600 \times 0.15$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 8100$$
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4. 그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m3, 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m3, 밀도는 1kg/m3이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체 혼합물의 밀도는 약 몇 kg/m3인가?

  1. 4.8
  2. 6.0
  3. 7.2
  4. 8.4
(정답률: 67%)
  • 혼합물의 밀도는 전체 질량을 전체 체적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\rho = \frac{m_1 + \rho_2 V_2}{V_1 + V_2}$$
    ② [숫자 대입] $$\rho = \frac{2 + 1 \times 0.4}{0.1 + 0.4}$$
    ③ [최종 결과] $$\rho = 4.8$$ kg/m³
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5. 체적이 0.1m3인 용기 안에 압력 1MPa, 온도 250˚C의 공기가 들어 있다. 정적과정을 거쳐 압력이 0.35Mpa로 될 때 이 용기에서 일어난 열전달 과정으로 옳은 것은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK), 정압비열은 1.0035 kJ/(kgㆍK) 정적비열은 0.7165 kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 약 162kJ의 열이 용기에서 나간다.
  2. 약 162kJ의 열이 용기로 들어간다.
  3. 약 227kJ의 열이 용기에서 나간다.
  4. 약 227kJ의 열이 용기로 들어간다.
(정답률: 54%)
  • 정적과정에서 열전달량은 질량, 정적비열, 온도 변화의 곱으로 구하며, 압력이 감소했으므로 온도가 낮아져 열이 방출됩니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \cdot C_{v} \cdot (T_{2} - T_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 0.666 \times 0.7165 \times (183.05 - 523)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = -162.2 \text{ kJ}$$
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6. 다음 중 이론적인 카르노 사이클 과정(순서)을 옳게 나타낸 것은? (단, 모든 사이클은 가역 사이클이다.)

  1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적방열
  2. 단열압축→단열팽창→정적가열→정적방열
  3. 등온팽창→등온압축→단열팽창→단열압축
  4. 등온팽창→단열팽창→등온압축→단열압축
(정답률: 69%)
  • 카르노 사이클은 가역 과정으로 구성된 이상적인 사이클이며, 등온 팽창 $\rightarrow$ 단열 팽창 $\rightarrow$ 등온 압축 $\rightarrow$ 단열 압축의 4단계 순서로 진행됩니다.
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7. 어느 발명가가 바닷물로부터 매시간 1800kJ의 열량을 공급받아 0.5kW 출력의 열기관을 만들었다고 주장한다면, 이 사실은 열역학 제 몇 법칙에 위반 되겠는가?

  1. 제 0법칙
  2. 제 1법칙
  3. 제 2법칙
  4. 제 3법칙
(정답률: 80%)
  • 공급받은 열량을 모두 일로 변환하는 열효율 $100\%$ 기관은 존재할 수 없다는 열역학 제 2법칙에 위반되는 상황입니다.
    공급 열량을 $kW$ 단위로 환산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{Q}{t}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{1800\text{ kJ}}{3600\text{ s}}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 0.5\text{ kW}$$
    공급된 $0.5\text{ kW}$의 열량을 전부 $0.5\text{ kW}$의 출력으로 만들었다는 주장은 열역학 제 2법칙에 위배됩니다.
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8. 1kg의 기체로 구성되는 밀폐계가 50kJ의 열을 받아 15kJ의 일을 했을 때 내부에너지 변화량은 얼마인가? (단, 운동에너지의 변화는 무시한다.)

  1. 65kJ
  2. 35kJ
  3. 26kJ
  4. 15kJ
(정답률: 79%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계에 가해진 열량에서 외부로 한 일을 뺀 값이 내부에너지의 변화량이 됩니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = \Delta Q - \Delta W$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = 50 - 15$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 35$$ kJ
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9. 랭킨 사이클로 작동되는 증기동력 발전소에서 20MPa, 45˚C의 물이 보일러에 공급되고, 응축기 출구에서의 온도는 20˚C, 압력은 2.339kPa이다. 이 때 급수펌프에서 수행하는 단위질량당 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 20˚C에서 포화액 비체적은 0.001002m3/kg, 포화증기 비체적은 57.79m3/kg이며, 급수 펌프에서는 등엔트로피 과정으로 변화한다고 가정한다.)

  1. 0.4681
  2. 20.04
  3. 27.14
  4. 1020.6
(정답률: 52%)
  • 급수펌프의 단위질량당 일은 액체의 비체적과 압력 차이의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = v \times (P_{2} - P_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$W = 0.001002 \times (20 \times 10^{3} - 2.339)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 20.04$$
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10. 3kg의 공기가 들어있는 실린더가 있다. 이 공기가 200kPa, 10˚C인 상태에서 600kPa이될 때까지 압축할 때 공기가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 이 과정은 폴리트로프 변화로서 폴리트로프 지수는 1.3이다. 또한 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. -285
  2. -235
  3. 13
  4. 125
(정답률: 62%)
  • 폴리트로프 과정에서 기체가 한 일의 양을 계산하는 공식을 적용합니다.
    ① $$W = \frac{mRT_{1}}{n-1} \times [1 - (\frac{P_{2}}{P_{1}})^{\frac{n-1}{n}}]$$
    ② $$W = \frac{3 \times 0.287 \times 283}{1.3-1} \times [1 - (\frac{600}{200})^{\frac{1.3-1}{1.3}}]$$
    ③ $$W = -234.37$$
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11. 가스터빈으로 구동되는 동력 발전소의 출력이 10MW이고 열효율이 25%라고 한다. 연료의 발열량이 45000kJ/kg이라면 시간당 공급해야 할 연료량은 약 몇 kg/h 인가?

  1. 3200
  2. 6400
  3. 8320
  4. 12800
(정답률: 65%)
  • 열효율의 정의를 이용하여 시간당 필요한 연료 공급량을 계산합니다.
    ① $$m = \frac{P \times 3600}{\eta \times Q}$$
    ② $$m = \frac{10 \times 10^{3} \times 3600}{0.25 \times 45000}$$
    ③ $$m = 3200$$
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12. 초기에 온도 T, 압력 P상태의 기체(질량 m)가 들어있는 견고한 용기에 같은 기체를 추가로 주입하여 최종적으로 질량 3m, 온도 2T 상태가 되었다. 이 때 최종 상태에서의 압력은? (단, 기체는 이상기체이고, 온도는 절대온도를 나타낸다.)

  1. 6P
  2. 3P
  3. 2P
(정답률: 73%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 용기의 부피가 일정할 때 질량과 온도의 변화에 따른 압력 변화를 계산합니다.
    ① $$P = \frac{mRT}{V}$$
    ② $$P_{final} = \frac{3m \times R \times 2T}{V}$$
    ③ $$P_{final} = 6P$$
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13. 그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 설치된 실린더 안에 가스가 들어 있다. 이때 가스의 최초 압력이 300kPa 이고, 초기 체적은 0.05m3이다. 여기에 열을 가하여 피스톤을 상승시킴과 동시에 피스톤 추를 덜어내어 가스온도를 일정하게 유지하여 실린더 내부의 체적을 증가시킬 경우 이 과정에서 가스가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 이상기체 모델로 간주하고, 상승 후의 체적은 0.2m3이다.)

  1. 10.79kJ
  2. 15.79kJ
  3. 20.79kJ
  4. 25.79kJ
(정답률: 64%)
  • 가스 온도가 일정하게 유지되는 등온 과정에서 가스가 외부에 한 일(절대일)을 계산합니다.

    ① [기본 공식] $$W = P_{1}V_{1}\ln\frac{V_{2}}{V_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$W = 300 \times 0.05 \times \ln\frac{0.2}{0.05}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 20.79\text{ kJ}$$
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14. 어떤 물질 1kg이 20˚C에서 30˚C로 되기 위해 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 비열 (C, kJ/(kgㆍK))은 온도에 대한 함수로서 C=3.594+0.0372T이며, 여기서 온도(T)의 단위는 K이다.)

  1. 4
  2. 24
  3. 45
  4. 147
(정답률: 47%)
  • 비열이 온도의 함수로 주어졌을 때, 필요한 열량은 비열을 온도 구간에 대해 적분하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \int_{T_{1}}^{T_{2}} C \, dT$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 1 \times \int_{293}^{303} (3.594 + 0.0372T) \, dT = 1 \times [3.594T + \frac{0.0372T^{2}}{2}]_{293}^{303}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 147\text{ kJ}$$
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15. 체적이 0.5m3, 온도가 80˚C인 밀폐 압력 용기속에 이상기체가 들어있다. 이 기체의 분자량이 24이고, 질량이 10kg이라면 용기속의 압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 1845.4
  2. 2446.9
  3. 3169.2
  4. 3885.7
(정답률: 70%)
  • 이상기체 상태 방정식을 이용하여 밀폐 용기 내부의 압력을 구합니다. 온도는 절대온도(K)로 변환하여 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{W}{M} \times \frac{RT}{V}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{10}{24} \times \frac{8.3145 \times (80 + 273.15)}{0.5}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 2446.9\text{ kPa}$$
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16. 어떤 냉장고의 소비전력이 2kW이고, 이 냉장고의 응축기에서 방열되는 열량이 5kW라면, 냉장고의 성적계수는 얼마인가? (단, 이론적인 증기압축 냉동사이클로 운전된다고 가정한다.)

  1. 0.4
  2. 1.0
  3. 1.5
  4. 2.5
(정답률: 54%)
  • 냉장고의 성적계수(COP)는 소비전력 대비 냉각 효율을 나타내며, 응축기 방열량에서 소비전력을 뺀 값이 냉동효과가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{Q_{e}}{W} = \frac{Q_{c} - W}{W}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{5 - 2}{2}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 1.5$$
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17. 오토사이클(Otto cycle) 기관에서 헬륨(비열비=1.66)을 사용하는 경우의 효율( )과 공기(비열비=1.4)를 사용하는 경우의 효율(ηair)을 비교하고자 한다. 이 때 ηHe/ηair 값은? (단, 오토 사이클의 압축비는 10 이다.)

  1. 0.681
  2. 0.770
  3. 1.298
  4. 1.468
(정답률: 68%)
  • 오토 사이클의 효율은 압축비와 비열비에 의해 결정됩니다. 헬륨과 공기의 비열비 차이에 따른 효율 비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{\epsilon^{k-1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{\eta_{He}}{\eta_{air}} = \frac{1 - \frac{1}{10^{1.66-1}}}{1 - \frac{1}{10^{1.4-1}}} = \frac{0.7812}{0.6018}$$
    ③ [최종 결과] $$\frac{\eta_{He}}{\eta_{air}} = 1.298$$
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18. 물 2L를 1kW의 전열기를 사용하여 20˚C로부터 100˚C까지 가열하는데 소요되는 시간은 약 몇 분(min)인가? (단, 전열기 열량의 50%가 물을 가열하는데 유효하게 사용되고, 물은 증발하지 않는 것으로 가정한다. 물의 비열은 4.18kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 22.3
  2. 27.6
  3. 35.4
  4. 44.6
(정답률: 55%)
  • 전열기의 유효 열량이 물의 온도 상승에 필요한 열량과 같다는 에너지 보존 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$Q \times \eta \times t = m \times c \times \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$60 \times 0.5 \times t = 2 \times 4.18 \times (100 - 20)$$
    ③ [최종 결과] $$t = 22.29$$
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19. 이론적인 카르노 열기관의 효율(η)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 고열원의 절대온도는 TH, 저열원의 절대온도는 TL이다.)

(정답률: 80%)
  • 카르노 열기관의 이론적 효율은 고열원의 절대온도와 저열원의 절대온도의 비율을 이용하여 결정됩니다.
    $$\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
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20. 1kg의 이상기체가 압력 100kPa, 온도 20˚C의 상태에서 압력 200kPa, 온도 100˚C의 상태로 변화하였다면 체적은 어떻게 되는가? (단, 변화전 체적을 V라고 한다.)

  1. 0.64V
  2. 1.57V
  3. 3.64V
  4. 4.57V
(정답률: 63%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 상태 변화 전후의 체적 관계를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$V_{2} = \frac{P_{1}}{P_{2}} \times \frac{T_{2}}{T_{1}} \times V_{1}$$
    ② [숫자 대입] $$V_{2} = \frac{100}{200} \times \frac{100 + 273}{20 + 273} \times V$$
    ③ [최종 결과] $$V_{2} = 0.637V$$
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2과목: 냉동공학

21. 증발온도 -30˚C, 응축온도 45˚C에서 작동되는 이상적인 냉동기의 성적계수는?

  1. 2.2
  2. 3.2
  3. 4.2
  4. 5.2
(정답률: 75%)
  • 이상적인 냉동기의 성적계수(COP)는 저온부의 절대온도를 고온부와 저온부의 온도 차이로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{-30 + 273}{(45 + 273) - (-30 + 273)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.24$$
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22. 흡수식 냉동장치에서의 흡수제 유동방향으로 틀린 것은?

  1. 흡수기→재생기→흡수기
  2. 흡수기→재생기→증발기→응축기→흡수기
  3. 흡수기→용액열교환기→재생기→용액열교환기→흡수기
  4. 흡수기→고온재생기→저온재생기→흡수기
(정답률: 70%)
  • 흡수식 냉동장치에서 흡수제(용액)의 기본 순환 경로는 흡수기에서 재생기로 이동하여 냉매를 분리한 후 다시 흡수기로 돌아오는 구조입니다.
    오답 노트
    흡수기→재생기→증발기→응축기→흡수기: 증발기와 응축기는 냉매가 순환하는 경로이며, 흡수제가 흐르는 경로가 아닙니다.
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23. 열전달에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 열관류율의 단위는 kW/mㆍ˚C이다.
  2. 열교환기에서 성능을 향상시키려면 병류형보다는 향류형으로 하는 것이 좋다.
  3. 일반적으로 핀(fin)은 열전달계수가 높은 쪽에 부착한다.
  4. 물 때 및 유막의 형성은 전열작용을 증가시킨다.
(정답률: 65%)
  • 열교환기에서 유체가 서로 반대 방향으로 흐르는 향류형이 병류형보다 평균 온도 차이가 커서 전열 성능이 더 우수합니다.
    오답 노트
    열관류율의 단위는 kW/m·˚C이다: $W/m^{2} \cdot K$ 또는 $kcal/m^{2} \cdot h \cdot {^{\circ}C}$ 입니다.
    일반적으로 핀(fin)은 열전달계수가 높은 쪽에 부착한다: 열전달계수가 낮은 쪽에 부착하여 전열 면적을 넓힙니다.
    물 때 및 유막의 형성은 전열작용을 증가시킨다: 열전달을 방해하여 전열 성능을 저하시킵니다.
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24. 브라인에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에틸렌글리콜은 무색, 무취이며, 물로 희석하여 농도를 조절할 수 있다.
  2. 염화칼슘은 무취로서 주로 식품동결에 쓰이며, 직접적 동결방법을 이용한다.
  3. 염화마그네슘 브라인은 염화나트륨 브라인보다 동결점이 낮으며 부식성도 작다.
  4. 브라인에 대한 부식 방지를 위해서는 밀폐순환식을 채택하여 공기에 접촉하지 않게 해야한다.
(정답률: 67%)
  • 브라인은 2차 냉매로서 간접 냉동 방식에 사용됩니다. 특히 염화칼슘 브라인은 식품에 직접 접촉 시 떫은 맛이 나므로 반드시 간접 동결 방법을 사용해야 합니다.
    오답 노트
    염화칼슘은 무취로서 주로 식품동결에 쓰이며, 직접적 동결방법을 이용한다: 간접적 동결방법을 이용해야 합니다.
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25. 2원 냉동장치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증발온도 -70˚C 이하의 초저온 냉동기에 적합하다.
  2. 저단압축기 토출냉매의 과냉각을 위해 압축기 출구에 중간냉각기를 설치한다.
  3. 저온측 냉매는 고온측 냉매보다 비등점이 낮은 냉매를 사용한다
  4. 두 대의 압축기 소비동력을 고려하여 성능계수(COP)를 구한다.
(정답률: 57%)
  • 2원 냉동장치는 서로 다른 냉매를 사용하는 두 개의 냉동 사이클을 결합한 것으로, 저온측 냉매를 응축시키기 위해 케스케이드 응축기를 사용합니다.
    오답 노트
    저단압축기 토출냉매의 과냉각을 위해 압축기 출구에 중간냉각기를 설치한다: 중간냉각기는 2단 압축 냉동장치에서 사용하는 장치입니다.
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26. 냉각수 입구 온도가 15˚C이며 매분 40L로 순환되는 수냉식 응축기에서 시간당 18000kcal의 열이 제거되고 있을 때 냉각수 출구온도(˚C)는?

  1. 22.5
  2. 23.5
  3. 25.5
  4. 30
(정답률: 62%)
  • 냉각수의 질량 유량과 비열을 이용하여 제거된 열량으로부터 출구 온도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$T_{2} = T_{1} + \frac{Q}{m \times C}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{2} = 15 + \frac{18000}{40 \times 60 \times 1}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{2} = 22.5$$
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27. 여름철 공기열원 열펌프 장치로 냉방 운전할 때, 외기의 건구온도 저하 시 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 증가한다.
  2. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 감소한다.
  3. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 증가한다.
  4. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 감소한다.
(정답률: 62%)
  • 공기열원 열펌프로 냉방 운전 시, 외기 온도가 낮아지면 응축기에서 냉매의 열 방출이 더 원활해집니다. 이로 인해 응축압력이 낮아지며, 압축기의 일량이 줄어들어 소비전력이 감소하게 됩니다.
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28. 압력 2.5kg/cm2에서 포화온도는 -20˚C이고, 이 압력에서의 포화액 및 포화증기의 비체적 값이 각각 0.74L/kg, 0.09254m3/kg일 때, 압력 2.5kg/cm2에서 건도 (x)가 0.98인 습증기의 비체적(m3/kg)은 얼마인가?

  1. 0.08050
  2. 0.00584
  3. 0.06754
  4. 0.09070
(정답률: 58%)
  • 습증기의 비체적은 포화액의 비체적과 건도에 따른 증발량의 합으로 계산합니다. 이때 포화액 비체적 단위 $0.74\text{L/kg}$은 $0.74 \times 10^{-3}\text{m}^{3}\text{/kg}$으로 변환하여 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V_{x} = V' + x(V'' - V')$$
    ② [숫자 대입]
    $$V_{x} = 0.74 \times 10^{-3} + 0.98(0.09254 - 0.74 \times 10^{-3})$$
    ③ [최종 결과]
    $$V_{x} = 0.09070$$
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29. 냉동장치의 운전 준비 작업으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 윤활상태 및 전류계 확인
  2. 벨트의 장력상태 확인
  3. 압축기 유면 및 냉매량 확인
  4. 각종 밸브의 개폐 유ㆍ무 확인
(정답률: 57%)
  • 운전 준비 작업은 기기를 가동하기 전의 점검 사항을 의미합니다. 전류계 확인은 기기가 가동 중인 상태에서 수치를 확인하는 운전 중 점검 사항입니다.
    오답 노트
    윤활상태 및 전류계 확인: 전류계 확인은 운전 중 작업입니다.
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30. 다음 냉매 중 2원 냉동장치의 저온측 냉매로 가장 부적합한 것은?

  1. R-14
  2. R-32
  3. R-134a
  4. 에탄(C2H6)
(정답률: 57%)
  • 2원 냉동장치에서 저온측 냉매는 비점이 매우 낮은 냉매를 사용해야 합니다. R-134a는 비점이 높아 주로 고온측 냉매로 사용되므로 저온측으로는 부적합합니다.
    오답 노트
    R-14, R-32, 에탄(C$_{2}$H$_{6}$): 저온측 냉매로 사용 가능한 냉매들입니다.
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31. 제빙에 필요한 시간을 구하는 공식이 아래와 같다. 이 공식에서 a와 b가 의미하는 것은?

  1. a : 브라인온도, b : 결빙두께
  2. a : 결빙두께, b : 브라인유량
  3. a : 결빙두께, b : 브라인온도
  4. a : 브라인유량, b : 결빙두께
(정답률: 69%)
  • 제시된 제빙 시간 공식 $\tau = (0.53 \sim 0.6) \frac{a^{2}}{-b}$에서 각 변수는 제빙 조건의 핵심 요소를 의미합니다. 여기서 $a$는 얼음의 결빙두께를, $b$는 브라인의 온도를 나타냅니다.
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32. 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 흡수식 냉동기는 열의 공급과 냉각으로 냉매와 흡수제가 함께 분리되고 섞이는 형태로 사이클을 이룬다
  2. 냉매가 암모니아일 경우에는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)를 사용한다
  3. 리튬브로마이드 수용액 사용 시 재료에 대한 부식성 문제로 용액에 미량의 부식억제제를 첨가한다.
  4. 압축식에 비해 열효율이 나쁘며 설치면적을 많이 차지한다.
(정답률: 80%)
  • 흡수식 냉동기는 냉매와 흡수제의 조합이 중요합니다. 냉매가 암모니아($NH_{3}$)일 때는 흡수제로 물($H_{2}O$)을 사용하며, 냉매가 물($H_{2}O$)일 때 리튬브로마이드($LiBr$)를 흡수제로 사용합니다.
    오답 노트
    냉매가 암모니아일 경우에는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)를 사용한다: 암모니아 냉매에는 물을 흡수제로 사용해야 함
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33. 다음 P-i선도와 같은 2단 압축 2단 팽창 사이클로 운전되는 NH3냉동장치에서 고단측냉매 순환량(kg/h)는 얼마인가? (단, 냉동능력은 55000kcal/h 이다.)

  1. 210.8
  2. 220.7
  3. 233.5
  4. 242.9
(정답률: 43%)
  • 2단 압축 2단 팽창 사이클에서 고단측 냉매 순환량은 저단측 순환량에 엔탈피 변화 비율을 곱하여 산출합니다.
    ① $$G_{h} = \frac{Q_{e}}{q_{e}} \times \frac{h_{3} - h_{8}}{h_{4} - h_{7}}$$
    ② $$G_{h} = \frac{55000}{388 - 89} \times \frac{433 - 89}{399 - 128}$$
    ③ $$G_{h} = 233.5$$
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34. 다기통 콤파운드 압축기가 다음과 같이 2단압축 1단팽창 냉동사이클로 운전되고 있다. 냉동능력이 12RT일 때 저단측 피스톤 토출량(m3/h)은? (단, 저ㆍ고단측의 체적효율은 모두 0.65이다.)

  1. 219.2
  2. 249.2
  3. 299.7
  4. 329.7
(정답률: 46%)
  • 냉동능력과 냉동효과를 통해 냉매 순환량을 구한 뒤, 이를 비체적과 체적효율로 나누어 저단측 피스톤 토출량을 계산합니다.
    ① $$V = \frac{Q_{e} \times v_{1}}{\eta_{v} \times q_{e}}$$
    ② $$V = \frac{12 \times 3320 \times 0.22}{0.65 \times (147 - 102)}$$
    ③ $$V = 299.7$$
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35. 다음 중 왕복동식 냉동기의 고압측 압력이 높아지는 원인에 해당되는 것은?

  1. 냉각수량이 많거나 수온이 낮음
  2. 압축기 토출밸브 누설
  3. 불응축가스 혼입
  4. 냉매량 부족
(정답률: 62%)
  • 냉동기의 고압측 압력이 상승하는 주요 원인은 냉매량 과다, 냉각수량 부족, 냉각수 온도 상승, 그리고 불응축가스(공기)의 혼입입니다.
    오답 노트
    냉각수량이 많거나 수온이 낮음: 압력을 낮추는 요인
    압축기 토출밸브 누설: 압축 효율 저하로 고압측 압력 감소
    냉매량 부족: 시스템 내 냉매 부족으로 압력 저하
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36. 증발하기 쉬운 유체를 이용한 냉동방법이 아닌 것은?

  1. 증기분사식 냉동법
  2. 열전냉동법
  3. 흡수식 냉동법
  4. 증기압축식 냉동법
(정답률: 76%)
  • 열전냉동법은 유체의 증발 잠열을 이용하는 것이 아니라, 펠티어 효과를 통해 전기에너지를 직접 냉동에 이용하는 방식입니다.
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37. 냉동능력 감소와 압축기 과열 등의 악영향을 미치는 냉동 배관 내의 불응축 가스를 제거하기 위해 설치하는 장치는?

  1. 액-가스 열교환기
  2. 여과기
  3. 어큐물레이터
  4. 가스퍼저
(정답률: 79%)
  • 냉동 배관 내에 존재하는 공기 등의 불응축 가스는 가스퍼저를 통해 제거하여 냉동 효율 저하와 압축기 과열을 방지합니다.
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38. 증발온도는 일정하고 응축온도가 상승할 경우 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 냉동능력 증대
  2. 체적효율 저하
  3. 압축비 증대
  4. 토출가스 온도 상승
(정답률: 74%)
  • 응축온도가 상승하면 압축비가 증가하고 토출가스 온도가 올라가며, 체적효율이 저하되어 결과적으로 냉동능력은 감소합니다.
    오답 노트
    냉동능력 증대: 응축온도 상승 시 냉동능력은 감소함
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39. 냉동장치에서 응축기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 응축기 내의 액회수가 원활하지 못하면 액면이 높아져 열교환의 면적이 적어지므로 응축 압력이 낮아진다.
  2. 응축기에서 방출하는 냉매가스의 열량은 증발기에서 흡수하는 열량보다 크다
  3. 냉매가스의 응축온도는 압축기의 토출가스 온도보다 높다
  4. 응축기 냉각수 출구온도는 응축온도보다 높다
(정답률: 49%)
  • 응축기에서 방출하는 열량은 증발기에서 흡수한 열량에 압축기에서 가해진 일(열)이 더해진 값이므로 항상 더 큽니다.
    오답 노트
    응축기 내 액회수 불량: 액면 상승으로 열교환 면적이 줄어 응축 압력이 높아짐
    응축온도: 압축기 토출가스 온도보다 낮음
    냉각수 출구온도: 응축온도보다 낮음
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40. 냉장실의 냉동부하가 크게 되었다. 이 때 냉동기의 고압측 및 저압측의 압력의 변화는?

  1. 압력의 변화가 없음
  2. 저압측 및 고압측 압력이 모두 상승
  3. 저압측은 압력 상승, 고압측은 압력 저하
  4. 저압측은 압력 저하, 고압측은 압력 상승
(정답률: 58%)
  • 냉동부하가 증가하면 증발기에서 흡열량이 늘어나 저압측 압력이 상승하고, 이로 인해 압축기로 유입되는 냉매량이 증가하여 응축기에서 방출되는 열량이 많아지므로 고압측 압력까지 함께 상승하게 됩니다.
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3과목: 공기조화

41. 냉방부하 중 유리창을 통한 일사취득열량을 계산하기 위한 필요사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 창의 열관류율
  2. 창의 면적
  3. 차폐계수
  4. 일사의 세기
(정답률: 59%)
  • 유리창을 통한 일사취득열량은 일사의 세기, 창의 면적, 차폐계수 등을 통해 계산하며, 열관류율은 일사가 아닌 실내외 온도 차에 의한 관류부하를 계산할 때 사용합니다.
    오답 노트
    창의 열관류율: 관류부하 계산 시 필요함
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42. 공기조화방식 중에서 전공기방식에 속하는 것은?

  1. 패키지유닛방식
  2. 복사냉난방방식
  3. 유인유닛방식
  4. 저온공조방식
(정답률: 55%)
  • 전공기방식은 공기만을 이용하여 냉난방과 환기를 수행하는 방식으로, 저온공조방식이 이에 해당합니다.
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43. 냉수 코일의 설계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 공기와 물의 유동방향은 가능한 대향류가 되도록 한다.
  2. 코일의 열수는 일반 공기 냉각용에는 4~8열이 주로 사용된다.
  3. 수온의 상승은 일반적으로 20˚C정도로 한다.
  4. 수속은 일반적으로 1m/s 정도로 한다.
(정답률: 72%)
  • 냉수 코일의 일반적인 입구 온도는 $7\text{˚C}$, 출구 온도는 $12\text{˚C}$로 설계하므로, 수온 상승 폭은 보통 $5\text{˚C}$ 정도로 유지합니다.
    오답 노트
    수온의 상승은 일반적으로 20˚C정도로 한다: 실제로는 약 $5\text{˚C}$ 상승함
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44. 단면적 10m2, 두께 2.5cm의 단열벽을 통하여3kW의 열량이 내부로부터 외부로 전도된다. 내부 표면온도가 415˚C이고, 잴의 열전도율이 0.2W/mㆍK일 때, 외부표면 온도는?

  1. 185˚C
  2. 218˚C
  3. 293˚C
  4. 378˚C
(정답률: 60%)
  • 열전도 공식인 푸리에 법칙을 이용하여 내부와 외부의 온도 차이를 구한 뒤, 외부 표면 온도를 산출합니다.
    ① $$ \Delta t = \frac{Q \times l}{K \times A} $$
    ② $$ \Delta t = \frac{3000 \times 0.025}{0.2 \times 10} $$
    ③ $$ \Delta t = 37.5 $$
    외부 표면 온도는 내부 온도에서 온도 차이를 뺀 값입니다.
    $$ 415 - 37.5 = 377.5 $$
    따라서 약 378˚C가 됩니다.
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45. 습공기선도상에서 ①의 공기가 온도가 높은 다량의 물과 접촉하여 가열, 가습되고 ③의 상태로 변화한 경우를 나타내는 것은?

(정답률: 70%)
  • 공기가 온도가 높은 다량의 물과 접촉하면 가열과 가습이 동시에 일어나므로, 습공기선도상에서 상태점이 오른쪽 위(온도 상승 및 절대습도 증가 방향)로 이동하게 됩니다. 따라서 해당 변화를 나타내는 가 정답입니다.
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46. 에어 필터의 종류 중 병원의 수술실, 반도체 공장의 청정구역(clean room)등에 이용되는 고성능 에어 필터는?

  1. 백 필터
  2. 롤 필터
  3. HEPA 필터
  4. 전기 집진기
(정답률: 82%)
  • HEPA 필터(High Efficiency Particulate Air Filter)는 매우 미세한 입자까지 걸러낼 수 있는 고성능 필터로, 극도의 청결이 요구되는 병원 수술실이나 반도체 공장의 클린룸(Clean Room)에 필수적으로 사용됩니다.
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47. 냉각탑(cooling tower)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 쿨링 어프로치는 5˚C 정도로 한다.
  2. 냉각탑은 응축기에서 냉각수가 얻은 열을 공기 중에 방출하는 장치이다.
  3. 쿨링레인지란 냉각탑에서 냉각수 입ㆍ출구 수온차이다.
  4. 일반적으로 냉각탑으로의 보급수량은 순환수량의 15% 정도이다.
(정답률: 66%)
  • 냉각탑의 보급수량은 증발 및 비산으로 손실된 물을 보충하는 양으로, 일반적으로 순환수량의 약 $5\%$ 정도로 유지합니다.
    오답 노트
    보급수량은 순환수량의 $15\%$ 정도이다: $5\%$가 적절합니다.
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48. 내부에 송풍기와 냉ㆍ온수 코일이 내장되어 있으며, 각 실내에 설치되어 기계실로부터 냉ㆍ온수를 공급받아 실내공기의 상태를 직접 조절하는 공조기는?

  1. 패키지형 공조기
  2. 인덕션 유닛
  3. 팬코일 유닛
  4. 에어핸드링 유닛
(정답률: 77%)
  • 팬코일 유닛(Fan Coil Unit)은 송풍기(Fan)와 냉온수 코일(Coil)이 일체형으로 구성되어 있으며, 중앙 기계실에서 공급되는 냉온수를 이용해 각 실의 온도를 직접 조절하는 대표적인 개별공조 장치입니다.
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49. 각종 공조방식 중 개별방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 개별제어가 가능하다.
  2. 외기냉방이 용이하다.
  3. 국소적인 운전이 가능하여 에너지 절약적이다.
  4. 대량생산이 가능하여, 설비비와 운전비가 저렴해진다.
(정답률: 50%)
  • 개별공조방식은 각 실별로 독립된 장치를 설치하므로 개별제어와 국소 운전이 가능해 에너지 절약에 유리하지만, 중앙공조방식과 달리 외부 공기를 직접 도입하여 냉방하는 외기냉방을 적용하기 어렵습니다.
    오답 노트
    대량생산이 가능하여 설비비와 운전비가 저렴해진다: 이는 중앙공조방식의 특징입니다.
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50. 건구온도 30˚C, 절대습도 0.015kg/kg'인 습공기의 엔탈피(kJ/kg)는? (단, 건공기 정압비열 1.01KJ/kgㆍK, 수증기 정압비열 1.85KJ/kgㆍK, 0˚C에서 포화수의 증발잠열은 2500KJ/kg 이다.)

  1. 68.63
  2. 91.12
  3. 103.34
  4. 150.54
(정답률: 46%)
  • 습공기의 엔탈피는 건공기의 현열과 수증기의 잠열 및 현열의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$h = C_{p} \cdot t + x \cdot (\gamma + C_{w} \cdot t)$$
    ② [숫자 대입] $$h = 1.01 \times 30 + 0.015 \times (2500 + 1.85 \times 30)$$
    ③ [최종 결과] $$h = 68.63 \text{ kJ/kg}$$
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51. 연도를 통과하는 배기가스에 분무수를 접촉시켜 공해물질을 흡수, 융해, 응축작용에 의해 불순물을 제거하는 집진장치는 무엇인가?

  1. 세정식 집진기
  2. 사이클론 집진기
  3. 공기 주입식 집진기
  4. 전기 집진기
(정답률: 75%)
  • 세정식 집진기는 배기가스에 분무수를 접촉시켜 공해물질을 흡수, 융해, 응축시켜 제거하는 장치입니다.
    오답 노트
    사이클론 집진기: 원심력을 이용함
    공기 주입식 집진기: 공기를 주입하여 입자를 분리함
    전기 집진기: 정전기력을 이용함
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52. 송풍기의 법칙에서 회전속도가 일정하고, 직경이 d, 동력이 L인 송풍기를 직경이 d1으로 크게 했을 때 동력(L1)을 나타내는 식은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. L1=(d/d1)5L
  2. L1=(d/d1)4L
  3. L1=(d1/d)4L
  4. L1=(d1/d)5L
(정답률: 70%)
  • 송풍기의 법칙에서 회전속도가 일정할 때, 동력은 직경의 5제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $$L_{1} = (\frac{d_{1}}{d})^{5} L$$
    ② [숫자 대입] $$L_{1} = (\frac{d_{1}}{d})^{5} L$$
    ③ [최종 결과] $$L_{1} = (\frac{d_{1}}{d})^{5} L$$
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53. 다음 중 직접 난방법이 아닌 것은?

  1. 온풍 난방
  2. 고온수 난방
  3. 저압증기 난방
  4. 복사 난방
(정답률: 60%)
  • 난방 방식 중 온풍 난방은 열매체(공기)를 통해 열을 전달하는 간접 난방 방식입니다.
    오답 노트
    고온수 난방, 저압증기 난방, 복사 난방: 열원이 직접 또는 복사 형태로 열을 전달하는 직접 난방법입니다.
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54. 방열기에서 상당방열면적(EDR)은 아래의 식으로 나타낸다. 이중 Q0 는 무엇을 뜻하는 가? (단, 사용단위로 Q는 W, Q0는 W/m2이다.)

  1. 증발량
  2. 응축수량
  3. 방열기의 전방열량
  4. 방열기의 표준방열량
(정답률: 80%)
  • 상당방열면적(EDR)은 방열기의 전방열량을 표준방열량으로 나누어 계산합니다.
    $$\text{EDR} = \frac{Q}{Q_{0}}$$
    여기서 $Q_{0}$는 방열기의 표준방열량을 의미합니다.
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55. 9m×6m×3m의 강의실에 10명의 학생이 있다. 1인당 CO2 토출량이 15L/h이면, 실내 CO2을 0.1%로 유지시키는데 필요한 환기량(m3/h)은? (단, 외기의 CO2량은 0.04%로 한다.)

  1. 80
  2. 120
  3. 180
  4. 250
(정답률: 57%)
  • 실내 $CO_{2}$ 농도를 일정하게 유지하기 위한 필요 환기량 계산 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \frac{M}{C_{in} - C_{out}}$$
    환기량 = $\frac{총 CO_{2} 발생량}{실내 농도 - 외기 농도}$ ② [숫자 대입]
    $$V = \frac{0.015 \times 10}{0.001 - 0.0004}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 250$$
    따라서 필요한 환기량은 $250\text{ m}^{3}/\text{h}$ 입니다.
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56. 덕트의 크기를 결정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 등속법
  2. 등마찰법
  3. 등중량법
  4. 정압재취득법
(정답률: 69%)
  • 덕트 크기 결정법에는 등속법, 등마찰법, 정압재취득법 등이 있으며, 등중량법이라는 설계 방식은 존재하지 않습니다.
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57. 각층 유닛방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 외기용 공조기가 있는 경우에는 습도제어가 곤란하다.
  2. 장치가 세분화되므로 설비비가 많이 들며, 기기관리가 불편하다.
  3. 각층마다 부하 및 운전시간이 다른 경우에 적합하다.
  4. 송풍 덕트가 짧게 된다.
(정답률: 64%)
  • 각층 유닛방식에서 외기용 공조기를 설치하면 외기를 적절히 처리하여 공급할 수 있으므로 습도제어가 가능합니다.
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58. 냉방부하의 종류 중 현열부하만 취득하는 것은?

  1. 태양복사열
  2. 인체에서의 발생열
  3. 침입외기에 의한 취득열
  4. 틈새 바람에 의한 부하
(정답률: 64%)
  • 태양복사열은 온도 변화만 일으키는 현열부하에 해당합니다.
    오답 노트
    인체에서의 발생열, 침입외기에 의한 취득열, 틈새 바람에 의한 부하는 현열과 잠열을 모두 포함합니다.
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59. 화력발전설비에서 생산된 전력을 사용함과 동시에, 전력이 생산되는 과정에서 발생되는 열을 난방 등에 이용하는 방식은?

  1. 히트펌프(heat pump) 방식
  2. 가스엔진 구동형 히트펌프 방식
  3. 열병합발전(co-generation) 방식
  4. 지열 방식
(정답률: 80%)
  • 열병합발전(co-generation) 방식은 전기 에너지를 생산하는 과정에서 발생하는 폐열을 버리지 않고 난방이나 공정용 온수로 회수하여 에너지 효율을 극대화하는 시스템입니다.
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60. 온풍난방의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 송풍 동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달되기 쉽다.
  2. 실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있다.
  3. 실내 층고가 높을 경우에는 상하의 온도차가 크다.
  4. 예열부하가 크므로 예열시간이 길다.
(정답률: 78%)
  • 온풍난방은 공기를 직접 가열하여 송풍하는 방식이므로, 온수나 증기 난방에 비해 예열 시간이 매우 짧고 즉각적인 난방이 가능합니다.
    오답 노트
    송풍 동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달되기 쉽다: 온풍난방의 일반적인 단점임
    실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있다: 공기 제어가 가능함
    실내 층고가 높을 경우에는 상하의 온도차가 크다: 더운 공기가 위로 올라가는 성질 때문임
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4과목: 전기제어공학

61. 최대눈금이 100V인 직류전압계가 있다. 이 전압계를 사용하여 150V의 전압을 측정하려면 배율기의 저항(Ω)은?(단, 전압계의 내부저항은 5000Ω이다.)

  1. 1000
  2. 2500
  3. 5000
  4. 10000
(정답률: 65%)
  • 전압계의 측정 범위를 넓히기 위해 내부저항과 직렬로 연결하는 배율기 저항의 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{V_{2}}{V_{1}} = 1 + \frac{R_{2}}{R_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{150}{100} = 1 + \frac{R_{2}}{5000}$$
    ③ [최종 결과] $$R_{2} = 2500$$
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62. 피드백제어계의 특징으로 옳은 것은?

  1. 정확성이 감소된다.
  2. 감대폭이 증가된다.
  3. 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 증대된다.
  4. 발진을 일으켜도 안정된 상태로 되어가는 경향이 있다.
(정답률: 48%)
  • 피드백 제어계는 출력값을 입력측으로 되돌려 오차를 수정하므로 정확성이 증가하고, 외부 교란에 영향을 덜 받는 감대폭이 증가하는 특징이 있습니다.
    오답 노트
    정확성이 감소된다: 정확성이 증가함
    특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 증대된다: 감도가 감소함
    발진을 일으켜도 안정된 상태로 되어가는 경향이 있다: 발진 시 불안정해질 가능성이 있음
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63. 전동기의 회전방향을 알기위한 법칙은?

  1. 렌츠의 법칙
  2. 암페어의 법칙
  3. 플레밍의 왼손 법칙
  4. 플레밍의 오른손 법칙
(정답률: 78%)
  • 전동기는 전류가 흐르는 도체가 자기장 내에서 받는 힘의 방향을 결정하는 플레밍의 왼손 법칙을 통해 회전 방향이 결정됩니다.
    오답 노트
    렌츠의 법칙: 유도 기전력의 방향 결정
    암페어의 법칙: 전류에 의한 자기장 방향 결정
    플레밍의 오른손 법칙: 발전기의 기전력 방향 결정
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64. i=Im1sinωt+Im2(2sinωt+θ)의 실효값은?

(정답률: 71%)
  • 서로 다른 주파수를 가진 정현파들의 합으로 이루어진 전류의 실효값은 각 성분 실효값의 제곱합의 제곱근으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I = \sqrt{\frac{I_{m1}^2 + I_{m2}^2}{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I = \sqrt{\frac{I_{m1}^2 + I_{m2}^2}{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sqrt{\frac{I_{m1}^2 + I_{m2}^2}{2}}$$
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65. 서보기구에서 제어량은?

  1. 유량
  2. 전압
  3. 위치
  4. 주파수
(정답률: 72%)
  • 서보기구(Servo mechanism)는 입력 신호에 따라 물체의 위치, 자세, 방위 등을 정밀하게 제어하는 장치입니다.
    오답 노트
    유량, 전압, 주파수: 서보기구의 주된 제어 대상이 아님
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66. 발열체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 내열성이 클 것
  2. 용융온도가 높을 것
  3. 산화온도가 낮을 것
  4. 고온에서 기계적 강도가 클 것
(정답률: 75%)
  • 발열체는 고온에서 견뎌야 하므로 산화온도가 높아야 부식이나 소모 없이 안정적으로 작동할 수 있습니다.
    오답 노트
    산화온도가 낮을 것: 산화온도가 낮으면 고온에서 쉽게 산화되어 수명이 단축됨
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67. 3상 농형 유도전동기 기동방법이 아닌 것은?

  1. 2차 저항법
  2. 전전압 기동법
  3. 기동 보상기법
  4. 리액터 기동법
(정답률: 58%)
  • 2차 저항법은 회전자에 권선이 감겨 있는 권선형 유도전동기에서만 사용할 수 있는 기동법입니다.
    오답 노트
    전전압 기동법, 기동 보상기법, 리액터 기동법: 농형 유도전동기에서 사용 가능한 기동법
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68. 온도, 유량, 압력 등의 상태량을 제어량으로 하는 제어계는?

  1. 서보기구
  2. 정치제어
  3. 샘플값제어
  4. 프로세스제어
(정답률: 62%)
  • 온도, 유량, 압력, 액면 등 물리적인 상태량을 제어하여 외란을 억제하는 제어계를 프로세스제어라고 합니다.
    오답 노트
    서보기구: 위치, 방향, 자세 등 기계적 변위 제어
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69. 서보 전동기의 특징이 아닌 것은?

  1. 속응성이 높다
  2. 전기자 지름이 작다
  3. 시동, 정지 및 역전의 동작을 자주 반복한다
  4. 큰 회전력을 얻기 위해 축 방향으로 전기자의 길이가 짧다.
(정답률: 59%)
  • 서보 전동기는 빠른 응답성과 잦은 역전 동작이 필요하며, 큰 회전력을 얻기 위해서는 전기자의 축 방향 길이를 길게 설계해야 합니다.
    오답 노트
    축 방향으로 전기자의 길이가 짧다: 회전력을 높이기 위해 길이를 길게 해야 함
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70. 스위치를 닫거나 열기만 하는 제어동작은?

  1. 비례동작
  2. 미분동작
  3. 적분동작
  4. 2위치동작
(정답률: 83%)
  • 제어 대상의 상태를 단순히 켜짐(ON) 또는 꺼짐(OFF)의 두 가지 상태로만 제어하는 방식은 2위치동작입니다.
    오답 노트
    비례동작: 오차의 크기에 비례하여 제어
    미분동작: 오차의 변화 속도에 반응
    적분동작: 누적된 오차를 제거하여 잔류 편차 제거
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71. 정전용량이 같은 2개의 콘덴서를 병렬로 연결했을 때의 합성 정전 용량은 직렬로 했을 때의 합성 정전용량의 몇 배인가?

  1. 1/2
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 60%)
  • 동일한 정전용량 $C$를 가진 콘덴서 2개의 병렬 및 직렬 합성 용량을 비교하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$C_{parallel} = C_{1} + C_{2}$$ / $$C_{series} = \frac{C_{1} \times C_{2}}{C_{1} + C_{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$C_{parallel} = C + C = 2C$$ / $$C_{series} = \frac{C \times C}{C + C} = \frac{C^{2}}{2C} = 0.5C$$
    ③ [최종 결과] $$Ratio = \frac{2C}{0.5C} = 4$$
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72. 저항체에 전류가 흐르면 줄열이 발생하는데 이때 전류 I와 전력 P의 관계는?

  1. I=P
  2. I=P0.5
  3. I=P1.5
  4. I=P2
(정답률: 74%)
  • 저항체에서 전력 $P$와 전류 $I$의 관계식은 $P = I^{2}R$ 입니다. 이를 $I$에 대해 정리하면 $I = \sqrt{\frac{P}{R}}$이 되며, 지수 형태로 표현하면 $I = P^{0.5}$ (단, $R=1$가정 시) 관계가 성립합니다.
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73. 정격 10kW의 3상 유도 전동기가 기계손 200W, 전부하슬립 4%로 운전될 때 2차 동손은 몇 W인가?

  1. 375
  2. 392
  3. 409
  4. 425
(정답률: 31%)
  • 유도 전동기에서 2차 동손은 2차 입력과 슬립의 관계를 통해 구할 수 있으며, 출력과 기계손의 합에 슬립 비율을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_{c2} = \frac{s}{1-s}(P_{o} + P_{m})$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_{c2} = \frac{0.04}{1-0.04}(10000 + 200)$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_{c2} = 425$$
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74. 그림과 같은 논리회로가 나타내는 식은?

  1. X=AB+BA
  4. X=AB+(A+B)
(정답률: 68%)
  • 회로의 논리 게이트를 순서대로 분석하면, 상단은 AND 게이트와 NOT 게이트가 결합된 NAND 연산 $\overline{AB}$이고, 하단은 OR 게이트 연산 $A+B$ 입니다. 최종적으로 이 두 결과가 AND 게이트로 연결되므로 식은 다음과 같습니다.
    $$X = \overline{AB}(A+B)$$
    따라서 정답은 입니다.
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75. 입력으로 단위 계단함수 u(t)를 가했을 때 출력이 그림과 같은 조절계의 기본 동작은?

  1. 비례 동작
  2. 2위치 동작
  3. 비례 적분 동작
  4. 비례 미분 동작
(정답률: 66%)
  • 단위 계단함수 입력에 대해 출력이 시간에 따라 일정하게 증가하는 램프(Ramp) 함수 형태를 보이는 것은 적분 동작이 포함되었음을 의미합니다. 따라서 비례 적분 동작입니다.
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76. 어떤 회로에 정현파 전압을 가하니 90˚위상이 뒤진 전류가 흘렀다면 이 회로의 부하는?

  1. 저항
  2. 용량성
  3. 무부하
  4. 유도성
(정답률: 59%)
  • 전압보다 전류의 위상이 $90^{\circ}$ 뒤지는(지상) 특성은 인덕터(L) 성분을 가진 회로의 특징입니다. 따라서 부하는 유도성입니다.
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77. 자동제어에서 미리 정해 놓은 순서에 따라 제어의 각 단계가 순차적으로 진행되는 제어방식은?

  1. 서보제어
  2. 되먹임제어
  3. 시퀀스제어
  4. 프로세스제어
(정답률: 73%)
  • 시퀀스제어는 미리 정해진 순서(Sequence)에 따라 제어 단계가 순차적으로 진행되는 제어 방식입니다.
    오답 노트
    서보제어: 목표값의 변화에 추종하여 기계적 변위를 제어
    되먹임제어: 출력값을 입력측으로 되돌려 오차를 수정하는 제어
    프로세스제어: 생산 공정의 상태량을 제어하여 외란을 억제
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78. 온도-전압의 변환장치는?

  1. 열전대
  2. 전자석
  3. 벨로우즈
  4. 광전다이오드
(정답률: 82%)
  • 열전대는 서로 다른 두 종류의 금속선을 접합하여 온도 차이가 발생할 때 전압이 생성되는 제베크 효과를 이용한 온도-전압 변환장치입니다.
    오답 노트
    전자석: 전기 에너지를 자기 에너지로 변환
    벨로우즈: 온도/압력을 기계적 변위로 변환
    광전다이오드: 빛 에너지를 전기 에너지로 변환
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79. 그림과 같은 피드백 회로에서 종합 전달함수는?

(정답률: 65%)
  • 부귀환(Negative Feedback) 회로의 종합 전달함수는 전향 경로 이득을 1 더하기 루프 이득의 합으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $$T = \frac{G_{1}}{1 + G_{1}G_{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$T = \frac{G_{1}}{1 + G_{1}G_{2}}$$
    ③ [최종 결과]
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80. 자동제어기기의 조작용 기기가 아닌 것은?

  1. 클러치
  2. 전자밸브
  3. 서보전동기
  4. 엠플리다인
(정답률: 61%)
  • 엠플리다인은 조작용 기기가 아니라 신호를 증폭하는 증폭기입니다.
    오답 노트
    클러치, 전자밸브, 서보전동기: 제어 신호를 받아 실제 구동을 수행하는 조작부 기기임
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5과목: 배관일반

81. 관경 300mm, 배관길이 500m의 중압 가스수송관에서 A,B 점의 게이지 압력이 각각 3kgf/cm2, 2kgf/cm2인 경우 가스유량(m3/h)은? (단, 가스비중은 0.64, 유량계수는 52.31로 한다.)

  1. 10238
  2. 20583
  3. 38317
  4. 40153
(정답률: 46%)
  • 가스 유량 계산 시 게이지 압력에 대기압 $1\text{ kgf/cm}^2$를 더한 절대 압력을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = C \times D^{2.5} \times \sqrt{\frac{P_1^2 - P_2^2}{S}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 52.31 \times 30^{2.5} \times \sqrt{\frac{4^2 - 3^2}{0.64}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 38317$$
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82. 증기난방 방식에서 응축수 환수 방법에 따른 분류가 아닌 것은?

  1. 기계 환수식
  2. 응축 환수식
  3. 진공 환수식
  4. 중력 환수식
(정답률: 57%)
  • 증기난방의 응축수 환수 방법은 중력, 기계, 진공 환수식으로 분류됩니다.
    오답 노트
    응축 환수식: 존재하지 않는 분류 방식임
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83. 냉동설비의 토출가스 배관 시공 시 압축기와 응축기가 동일선상에 있는 경우 수평관의 구배는 어떻게 해야 하는가?(문제 오류로 실제 시험장에서는 2, 3번이 정답 처리 되었습니다. 여기서는 3번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 1/100의 올림 구배로 한다.
  2. 1/100의 내림 구배로 한다.
  3. 1/50의 내림 구배로 한다.
  4. 1/50의 올림 구배로 한다.
(정답률: 69%)
  • 냉동설비의 토출가스 배관은 오일이 압축기로 원활하게 회수될 수 있도록 내림 구배를 주어야 하며, 기준에 따라 $1/50$의 내림 구배를 적용합니다.
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84. 증기난방 배관시공에서 환수관에 수직 상향부가 필요할 때 리프트 피팅(lift fitting)을 써서 응축수가 위쪽으로 배출되게 하는 방식은?

  1. 단관 중력 환수식
  2. 복관 중력 환수식
  3. 진공 환수식
  4. 압력 환수식
(정답률: 67%)
  • 진공 환수식은 배관 내를 진공 상태로 만들어 응축수를 강제로 흡입하는 방식으로, 리프트 피팅을 사용하여 응축수를 위쪽으로 배출시켜 환수할 수 있습니다.
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85. 급수관에서 수평관을 상향구배 주어 시공하려고 할 때, 행거로 고정한 지점에서 구배를 자유롭게 조정할 수 있는지지 금속은?

  1. 고정 인서트
  2. 앵커
  3. 롤러
  4. 턴버클
(정답률: 61%)
  • 턴버클은 나사산이 있는 두 개의 볼트를 서로 반대 방향으로 돌려 길이를 조절할 수 있는 장치로, 배관의 구배를 정밀하게 조정할 때 사용합니다.
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86. 급수배관 설계 및 시공 상의 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 수평배관에는 공기나 오물이 정체하지 않도록 한다.
  2. 주 배관에는 적당한 위치에 플랜지(유니언)를 달아 보수점검에 대비한다.
  3. 수격작용이 우려되는 곳에는 진공브레이커를 설치한다.
  4. 음료용 급수관과 다른 용도의 배관을 접속하지 않아야 한다.
(정답률: 70%)
  • 수격작용(Water Hammer)을 방지하기 위해서는 공기실(에어 챔버)이나 수격방지기를 설치해야 하며, 진공브레이커는 배관 내 진공 형성을 방지하는 장치로 수격작용과는 관계가 없습니다.
    오답 노트
    수평배관 오물 정체 방지: 기본 시공 원칙
    플랜지 설치: 유지보수 필수 사항
    음료용 급수관 분리: 위생 및 오염 방지 원칙
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87. 냉매 배관용 팽창밸브 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수동형 팽창밸브
  2. 정압 팽창밸브
  3. 열동식 팽창밸브
  4. 팩리스 팽창밸브
(정답률: 67%)
  • 팩리스 팽창밸브는 냉매 배관용 팽창밸브의 종류가 아니라, 밸브의 글랜드 부위에서 누설이 발생하지 않도록 설계된 누설 방지용 밸브 구조를 의미합니다.
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88. 공조설비 구성 장치 중 공기 분배(운반)장치에 해당하는 것은?

  1. 냉각코일 및 필터
  2. 냉동기 및 보일러
  3. 제습기 및 가습기
  4. 송풍기 및 덕트
(정답률: 82%)
  • 공조설비에서 공기를 실제로 이동시키고 분배하는 장치는 송풍기와 덕트입니다.
    오답 노트
    냉각코일 및 필터: 공기 조절 장치
    냉동기 및 보일러: 열원 장치
    제습기 및 가습기: 공기 조절 장치
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89. 스테인리스 강관의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내식성이 우수하여 내경의 축소, 저항 증대 현상이 없다
  2. 위생적이라서 적수, 백수, 청수의 염려가 없다
  3. 저온 충격성이 적고, 한랭지 배관이 가능하다.
  4. 나사식, 용접식 몰코식, 플랜지식 이음법이 있다.
(정답률: 57%)
  • 스테인리스 강관은 내식성과 위생성이 뛰어나지만, 저온에서의 충격 특성이 좋지 않습니다.
    저온 충격성이 적고, 한랭지 배관이 가능하다는 설명은 틀린 내용이며, 실제로는 저온에 대한 충격성이 큽니다.
    오답 노트
    내식성이 우수하여 내경의 축소, 저항 증대 현상이 없다: 옳은 설명
    위생적이라서 적수, 백수, 청수의 염려가 없다: 옳은 설명
    나사식, 용접식 몰코식, 플랜지식 이음법이 있다: 옳은 설명
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90. 도시가스 제조사업소의 부지 경계에서 정압기지의 경계까지 이르는 배관을 무엇이라고 하는가?

  1. 본관
  2. 내관
  3. 공급관
  4. 사용관
(정답률: 66%)
  • 도시가스 배관의 흐름은 제조소에서 정압기지, 그리고 사용자 순으로 이어지며, 제조사업소의 부지 경계에서 정압기지의 경계까지 이르는 배관을 본관이라고 합니다.
    오답 노트
    공급관: 정압기지에서 사용자까지의 배관
    내관: 사용자 내부의 배관
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91. 다음 방열기 표시에서 “5”의 의미는?

  1. 방열기의 섹션수
  2. 방열기의 사용압력
  3. 방열기의 종별과 형
  4. 유입관의 관경
(정답률: 77%)
  • 제시된 방열기 표시 에서 상단의 숫자 5는 방열기의 섹션수(절수)를 의미합니다.
    오답 노트
    W-H: 벽걸이형 및 횡형(가로), 20x
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92. 공조배관설비에서 수격작용의 방지책으로 틀린 것은?

  1. 관 내의 유속을 낮게 한다.
  2. 밸브는 펌프 흡입구 가까이 설치하고 제어한다.
  3. 펌프에 플라이휠(fly wheel)을 설치한다.
  4. 서지탱크를 설치한다.
(정답률: 73%)
  • 수격작용(워터해머)을 방지하기 위해서는 급격한 압력 변화를 줄여야 합니다. 밸브는 펌프 흡입구가 아닌 토출측 가까이에 설치하여 제어하는 것이 올바른 방법입니다.
    오답 노트
    유속 낮추기, 플라이휠 설치, 서지탱크 설치는 모두 수격작용을 방지하는 효과적인 대책입니다.
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93. 온수배관 시공 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 팽창관에는 밸브를 달지 않는다.
  2. 배관의 최저부에는 배수밸브를 부착하는 것이 좋다.
  3. 공기밸브는 순환펌프의 흡입측에 부착하는 것이 좋다.
  4. 수평관은 팽창탱크를 향하여 올림구배가 되도록 한다.
(정답률: 59%)
  • 공기빼기 밸브는 공기가 정체되기 쉬운 곳에 설치하여 공기를 배출해야 합니다. 순환펌프의 흡입측에 설치하면 공기가 유입되어 펌프 성능 저하를 유발하므로, 반드시 토출측에 부착해야 합니다.
    오답 노트
    팽창관 밸브 미설치, 최저부 배수밸브 부착, 팽창탱크 방향 올림구배는 모두 온수배관 시공의 올바른 방법입니다.
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94. 급수관의 유속을 제한(1.5~2m/s이하)하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 유속이 빠르면 흐름방향이 변하는 개소의 원심력에 의한 부압(-)이 생겨 캐비테이션이 발생하기 때문에
  2. 관 지름을 작게 할 수 있어 재료비 및 시공비가 절약되기 때문에
  3. 유속이 빠른 경우 배관의 마찰손실 및 관 내면의 침식이 커지기 때문에
  4. 워터해머 발생 시 충격압에 의해 소음, 진동이 발생하기 때문에
(정답률: 74%)
  • 급수관의 유속을 제한하는 이유는 유속이 너무 빠를 때 발생하는 부작용을 막기 위함입니다. 유속이 빠르면 원심력에 의한 부압으로 캐비테이션이 발생하고, 마찰손실과 관 내면 침식이 증가하며, 워터해머 발생 시 충격압으로 인한 소음과 진동이 심해지기 때문입니다.
    오답 노트
    관 지름을 작게 하여 재료비 및 시공비를 절약하는 것은 유속을 제한하는 이유가 아니라, 오히려 유속을 높이게 되는 요인이므로 거리가 멉니다.
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95. 신축 이음쇠의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 벨로즈형
  2. 플랜지형
  3. 루프형
  4. 슬리브형
(정답률: 70%)
  • 신축 이음쇠는 온도 변화에 따른 배관의 팽창과 수축을 흡수하는 장치로, 벨로즈형, 루프형, 슬리브형 등이 있습니다. 플랜지형은 배관과 배관을 연결하는 단순 접합 방식일 뿐 신축 흡수 기능이 없습니다.
    오답 노트
    플랜지형: 단순 연결용 접합 방식임
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96. 배관의 종류별 주요 접합 방법이 아닌 것은?

  1. MR조인트 이음 - 스테인리스 강관
  2. 플레어 접합 이음 - 동관
  3. TS식 이음 - PVC관
  4. 콤보이음 - 연관
(정답률: 63%)
  • 배관 재질에 맞는 적절한 접합 방법을 선택해야 합니다. 콤보 이음은 연관이 아니라 콘크리트관에 사용하는 접합 방식입니다.
    오답 노트
    콤보이음 - 연관: 콤보 이음은 콘크리트관에 사용함
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97. 도시가스 배관 설치기준으로 틀린 것은?

  1. 배관은 지반의 동결에 의해 손상을 받지 않는 깊이로 한다.
  2. 배관 접합은 용접을 원칙으로 한다.
  3. 가스계량기의 설치 높이는 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이내의 높이에 수직, 수평으로 설치한다.
  4. 폭 8m이상의 도로에 관을 매설할 경우에는 매설 깊이를 지면으로부터 0.6m 이상으로 한다.
(정답률: 74%)
  • 도시가스 배관 매설 시 안전을 위해 도로 폭에 따라 깊이를 규정하고 있습니다. 폭 $8\text{m}$이상의 도로에 관을 매설할 경우에는 매설 깊이를 지면으로부터 $1.2\text{m}$이상으로 해야 합니다.
    오답 노트
    폭 8m이상의 도로에 관을 매설할 경우에는 매설 깊이를 지면으로부터 0.6m 이상으로 한다: $1.2\text{m}$이상이 정답
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98. 난방 배고나 시공을 위해 벽, 바닥 등에 관통 배관 시공을 할 때, 슬리브(sleeve)를 사용하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열팽창에 따른 배관 신축에 적응하기 위해
  2. 후일 관 교체 시 편리하게 하기 위해
  3. 고장 시 수리를 편리하게 하기 위해
  4. 유체의 압력을 증가시키기 위해
(정답률: 70%)
  • 슬리브는 배관이 벽이나 바닥을 관통할 때 설치하는 보호관으로, 배관의 신축 대응, 교체 및 수리의 편의성을 위해 사용합니다. 유체의 압력과는 아무런 상관이 없습니다.
    오답 노트
    유체의 압력을 증가시키기 위해: 슬리브는 압력 조절 장치가 아님
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99. 보온재 선정 시 고려해야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 부피 및 비중이 작아야 한다.
  2. 열전도율이 가능한 적어야 한다.
  3. 물리적, 화학적 강도가 커야 한다.
  4. 흡수성이 크고, 가공이 용이해야 한다.
(정답률: 78%)
  • 보온재는 열 손실을 막기 위해 열전도율이 낮아야 하며, 내구성을 위해 물리적·화학적 강도가 커야 합니다. 특히 습기를 흡수하면 단열 성능이 급격히 떨어지므로 흡수성은 작아야 합니다.
    오답 노트
    흡수성이 크고, 가공이 용이해야 한다: 흡수성은 작아야 함
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100. 증기로 가열하는 간접가열식 급탕설비에서 저장탱크 주위에 설치하는 장치와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 증기 트랩장치
  2. 자동온도조절장치
  3. 개방형팽창탱크
  4. 안전장치와 온도계
(정답률: 64%)
  • 간접가열식 급탕설비에는 증기 트랩, 온도조절장치, 안전장치 등이 필요하지만, 개방형팽창탱크는 주로 온수난방 시스템에서 사용되는 장치입니다.
    오답 노트
    증기 트랩장치, 자동온도조절장치, 안전장치와 온도계: 급탕설비의 효율적 운전과 안전을 위해 설치되는 필수 장치임
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