공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-03-04)

공조냉동기계기사(구)
(2018-03-04 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 증기터빈 발전소에서 터빈 입구의 증기 엔탈피는 출구의 엔탈피보다 136kJ/kg 높고, 터빈에서의 열손실은 10kJ/kg이다. 증기 속도는 터빈입구에서 10m/s이고, 출구에서 110m/s일 때 이 터빈에서 발생시킬 수 있는 일은 약 몇 kJ/kg인가?

  1. 10
  2. 90
  3. 120
  4. 140
(정답률: 60%)

  • 정상류 에너지 방정식 (SFEE)
    W = (h1 - h2) + (V1² - V2²)/2

    풀이과정

  • 엔탈피 차
    h1 - h2 = 136 kJ/kg
  • 속도항
    (10² - 110²)/2 = -6000 J/kg = -6 kJ/kg
  • 최종 일
    W = 136 - 6 = 130 kJ/kg
  • 에너지 보존 법칙(개방계 에너지 방정식)을 이용하여 엔탈피 변화, 운동 에너지 변화, 열손실을 모두 고려해 터빈의 일을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$w = (h_{1} - h_{2}) + \frac{v_{1}^{2} - v_{2}^{2}}{2000} - q$$
    ② [숫자 대입]
    $$w = 136 + \frac{10^{2} - 110^{2}}{2000} - 10$$
    ③ [최종 결과]
    $$w = 120 \text{ kJ/kg}$$
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    1

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    2. 압력 2MPa, 온도300℃의 수증기가 20m/s 속도로 증기터빈으로 들어간다. 터빈출구에서 수증기 압력이 100kPa, 속도는 100m/s이다. 가역단열과정으로 가정시, 터빈을 통과하는 수증기 1kg 당 출력일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 수증기표로부터 2MPa, 300℃에서 비엔탈피는 3023.5 kJ/kg, 비엔트로피는 6.7663 kJ/(kg·K)이고, 출구에서의 비엔탈피 및 비엔트로피는 아래 표와 같다.)

    1. 1534
    2. 564.3
    3. 153.4
    4. 764.5
    (정답률: 55%)
    • 가역단열과정(등엔트로피 과정)에서 입구와 출구의 비엔트로피가 같음을 이용하여 출구의 건도 $x$와 비엔탈피를 구한 뒤, 에너지 보존 법칙(엔탈피 변화량과 운동에너지 변화량의 합)으로 출력일을 계산합니다.
      ① [기본 공식]
      $$S_{1} = S_{2}$$
      $$W = (h_{1} + \frac{V_{1}^{2}}{2}) - (h_{2} + \frac{V_{2}^{2}}{2})$$
      ② [숫자 대입]
      $$6.7663 = 1.3025(1-x) + 7.3593x \rightarrow x = 0.9$$
      $$h_{2} = 417.44(1-0.9) + 2675.46(0.9) = 2454.4 \text{ kJ/kg}$$
      $$W = (3023.5 + \frac{20^{2}}{2 \times 1000}) - (2454.4 + \frac{100^{2}}{2 \times 1000})$$
      ③ [최종 결과]
      $$W = 564.3 \text{ kJ/kg}$$
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    3. 그림과 같이 온도(T)-엔트로피(S)로 표시된 이상적인 랭킨사이클에서 각 상태의 엔탈피(h)가 다음과 같다면, 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, h1 = 30 kJ/kg, h2 = 31 kJ/kg, h3 = 274 kJ/kg, h4 = 668 kJ/kg, h5 = 764 kJ/kg, h6 = 478 kJ/kg 이다.)

    1. 39
    2. 42
    3. 53
    4. 58
    (정답률: 61%)
    • 이상적인 랭킨사이클의 효율은 터빈에서 한 일량을 총 입열량으로 나누어 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$\eta = \frac{h_5 - h_6}{h_5 - h_1} \times 100$$
      ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{764 - 478}{764 - 30} \times 100$$
      ③ [최종 결과] $$\eta = 39$$
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    4. 어떤 기체가 5kJ의 열을 받고 0.18kN·m의 일을 외부로 하였다. 이때의 내부에너지의 변화량은?

    1. 3.24 kJ
    2. 4.82 kJ
    3. 5.18 kJ
    4. 6.14 kJ
    (정답률: 71%)
    • 열역학 제1법칙에 따라 계에 가해진 열량에서 외부로 한 일을 뺀 값이 내부에너지의 변화량이 됩니다.
      ① $$\Delta U = Q - W$$
      ② $$\Delta U = 5 - 0.18$$
      ③ $$\Delta U = 4.82$$ kJ
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    5. 단위질량의 이상기체가 정적과정 하에서 온도가 T1에서 T2로 변하였고, 압력도 P1에서 P2로 변하였다면, 엔트로피 변화량 △S는? (단, Cv와 Cp는 각각 정적비열과 정압비열이다.)

    (정답률: 71%)
    • 이상기체의 정적과정에서 엔트로피 변화량은 정적비열과 온도의 로그 비로 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$\Delta S = C_{v} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
      ② [숫자 대입] 해당 없음
      ③ [최종 결과] $$\Delta S = C_{v} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
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    6. 초기압력 100kPa, 초기체적 0.1m3인 기체를 버너로 가열하여 기체 체적이 정압과정으로 0.5m3이 되었다면 이 과정 동안 시스템이 외부에 한 일은 약 몇 kJ인가?

    1. 10
    2. 20
    3. 30
    4. 40
    (정답률: 79%)
    • 정압과정에서 시스템이 외부에 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$W = P \times (V_2 - V_1)$$
      ② [숫자 대입] $$W = 100 \times (0.5 - 0.1)$$
      ③ [최종 결과] $$W = 40$$
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    7. 엔트로피(s) 변화 둥과 같은 직접 측정할 수 없는 양들을 압력(P), 비체적(v) , 온도(T)와 같은 측정 가능한 상태량으로 나타내는 Maxwell 관계식과 관련하여 다음 중 틀린 것은?

    (정답률: 65%)
    • Maxwell 관계식은 열역학적 상태량 사이의 관계를 나타내는 식으로, 편미분 형태로 정의됩니다.
      정답인 의 경우, 올바른 Maxwell 관계식 $(\frac{\partial P}{\partial T})_v = \frac{\alpha}{\beta} (\frac{\partial S}{\partial v})_T$ 등의 형태와 일치하지 않는 잘못된 수식입니다.
      오답 노트
      , , : 모두 올바른 Maxwell 관계식입니다.
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    8. 대기압이 100kPa일 때, 계기압력이 5.23MPa인 증기의 절대 압력은 약 몇 MPa인가?

    1. 3.02
    2. 4.12
    3. 5.33
    4. 6.43
    (정답률: 81%)
    • 절대 압력은 대기압과 계기압력을 합산하여 계산합니다.
      ① $$P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge}$$
      ② $$P_{abs} = 0.1 + 5.23$$
      ③ $$P_{abs} = 5.33$$
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    9. 열역학적 변화와 관련하여 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

    1. 단위 질량당 물질의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량을 비열이라 한다.
    2. 정압과정으로 시스템에 전달된 열량은 엔트로피 변화량과 같다.
    3. 내부 에너지는 시스템의 질량에 비례하므로 종량적(extensive) 상태량이다.
    4. 어떤 고체가 액체로 변화할 때 융해(Melting)라고 하고, 어떤 고체가 기체로 바로 변화할 때 승화(Sublimation)라고 한다.
    (정답률: 66%)
    • 정압과정에서 시스템에 전달된 열량은 엔트로피 변화량이 아니라 엔탈피 변화량과 같습니다.
      오답 노트
      단위 질량당 물질의 온도를 $1^{\circ}\text{C}$ 올리는 열량은 비열의 정의가 맞음
      내부 에너지는 질량에 비례하는 종량적 상태량이 맞음
      고체가 액체로 변하는 융해와 고체가 기체로 변하는 승화의 정의가 맞음
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    10. 공기압축기에서 입구 공기의 온도와 압력은 각각 27℃, 100kPa이고, 체적유량은 0.01m3/s이다. 출구에서 압력이 400kPa이고, 이 압축기의 등엔트로피 효율이 0.8일 때, 압축기의 소요 동력은 약 몇 kW인가? (단, 공기의 정압비열과 기체상수는 각각 1kJ/(kg·K), 0.287kJ/(kg·K)이고, 비열비는 1.4이다.)

    1. 0.9
    2. 1.7
    3. 2.1
    4. 3.8
    (정답률: 44%)
    • 등엔트로피 효율을 고려하여 실제 출구 온도를 구한 뒤, 질량 유량과 엔탈피 차이를 곱해 소요 동력을 계산합니다.
      ① [기본 공식]
      $$\dot{W} = \frac{P_{1} \dot{V}_{1}}{R T_{1}} \times C_{p} ( T_{1} ( 1 + \frac{(P_{2}/P_{1})^{\frac{k-1}{k}} - 1}{\eta} ) - T_{1} )$$
      ② [숫자 대입]
      $$\dot{W} = \frac{100 \times 0.01}{0.287 \times 300} \times 1 \times (482.2 - 300)$$
      ③ [최종 결과]
      $$\dot{W} = 2.11 \text{ kW}$$
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    11. 다음 중 강성적(강도성, intensive) 상태량이 아닌 것은?

    1. 압력
    2. 온도
    3. 엔탈피
    4. 비체적
    (정답률: 73%)
    • 강성적 상태량은 물질의 양에 관계없이 일정한 성질을 의미하며, 엔탈피는 물질의 양에 비례하여 변하는 종량적 상태량입니다.
      오답 노트
      압력, 온도, 비체적: 물질의 양과 무관한 강성적 상태량임
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    12. 이상기체가 정압과정으로 dT만큼 온도가 변하였을 때 1kg당 변화된 열량 Q는? (단, Cv는 정적비열, Cp는 정압비열, k는 비열비를 나타낸다.)

    1. Q = CvdT
    2. Q = k2CvdT
    3. Q = CpdT
    4. Q = kCpdT
    (정답률: 72%)
    • 정압과정에서 가해진 열량은 엔탈피의 변화량과 같으며, 이는 정압비열과 온도 변화의 곱으로 계산됩니다.
      따라서 정답은 $Q = C_{p}dT$ 입니다.
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    13. 랭킨 사이클에서 25℃, 0.01MPa 압력의 물 1kg을 5MPa 압력의 보일러로 공급한다. 이때 펌프가 가역단열과정으로 작용한다고 가정할 경우 펌프가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg이다.)

    1. 2.58
    2. 4.99
    3. 20.10
    4. 40.20
    (정답률: 71%)
    • 펌프의 가역단열과정에서 한 일은 비체적과 압력 변화량의 곱으로 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$W = v \Delta P = v(P_{2} - P_{1})$$
      ② [숫자 대입] $$W = 0.001 \times (5 - 0.01) \times 1000$$
      ③ [최종 결과] $$W = 4.99 \text{ kJ}$$
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    14. 520K의 고온 열원으로부터 18.4kJ 열량을 받고 273K의 저온 열원에 13kJ의 열량 방출하는 열기관에 대하여 옳은 설명은?

    1. Clausius 적분값은 -0.0122kJ/K이고, 가역과정이다.
    2. Clausius 적분값은 -0.0122kJ/K이고, 비가역과정이다.
    3. Clausius 적분값은 +0.0122kJ/K이고, 가역과정이다
    4. Clausius 적분값은 +0.0122kJ/K이고, 비가역과정이다
    (정답률: 71%)
    • Clausius 적분값은 $\oint \frac{\delta Q}{T}$로 계산하며, 이 값이 0이면 가역, 0보다 작으면 비가역 과정입니다.
      ① [기본 공식] $$\oint \frac{\delta Q}{T} = \frac{Q_{h}}{T_{h}} - \frac{Q_{l}}{T_{l}}$$
      ② [숫자 대입] $$\oint \frac{\delta Q}{T} = \frac{18.4}{520} - \frac{13}{273}$$
      ③ [최종 결과] $$\oint \frac{\delta Q}{T} = -0.0122 \text{ kJ/K}$$
      결과값이 음수이므로 비가역과정입니다.
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    15. 이상적인 오토 사이클에서 단열압축되기 전 공기가 101.3kPa, 21℃이며, 압축비 7로 운전할 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

    1. 62%
    2. 54%
    3. 46%
    4. 42%
    (정답률: 68%)
    • 오토 사이클의 효율은 압축비와 비열비에 의해 결정되며, 다음 공식을 사용합니다.
      ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{e^{k-1}}$$
      ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{1}{7^{1.4-1}}$$
      ③ [최종 결과] $$\eta = 0.54 = 54\%$$
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    16. 이상적인 복합 사이클(사바테 사이클)에서 압축비는 16, 최고압력비(압력상승비)는 2.3, 체절비는 1.6이고, 공기의 비열비는 1.4일 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가?

    1. 55.52
    2. 58.41
    3. 61.54
    4. 64.88
    (정답률: 34%)
    • 사바테 사이클(복합 사이클)의 효율 공식에 압축비, 압력비, 체절비, 비열비를 대입하여 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{p q^{k} - 1}{e^{k-1}(p - 1 + k p(q - 1))}$$
      ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{2.3 \times 1.6^{1.4} - 1}{16^{0.4}(2.3 - 1 + 1.4 \times 2.3 \times 0.6)}$$
      ③ [최종 결과] $$\eta = 0.6488 = 64.88\%$$
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    17. 이상기체 공기가 안지름 0.1m인 관을 통하여 0.2m/s로 흐르고 있다. 공기의 온도는 20℃, 압력은 100kPa, 기체상수는 0.287kJ/(kg·K)라면 질량유량은 약 몇 kg/s인가?

    1. 0.0019
    2. 0.0099
    3. 0.0119
    4. 0.0199
    (정답률: 55%)
    • 이상기체 상태방정식을 이용해 공기의 밀도를 구한 후, 질량유량 공식을 적용하여 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$\rho = \frac{P}{RT}$$, $$\dot{m} = \rho \times A \times v = \rho \times \frac{\pi d^{2}}{4} \times v$$
      ② [숫자 대입] $$\rho = \frac{100}{0.287 \times (273 + 20)} = 1.189$$, $$\dot{m} = 1.189 \times \frac{\pi \times 0.1^{2}}{4} \times 0.2$$
      ③ [최종 결과] $$\dot{m} = 0.00187 \approx 0.0019 \text{ kg/s}$$
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    18. 저온실로부터 46.4kW의 열을 흡수할 때 10kW의 동력을 필요로 하는 냉동기가 있다면, 이 냉동기의 성능계수는?

    1. 4.64
    2. 5.65
    3. 7.49
    4. 8.82
    (정답률: 75%)
    • 냉동기의 성능계수(COP)는 투입된 동력 대비 저온실에서 흡수한 열량의 비율로 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$COP = \frac{Q_L}{W}$$
      ② [숫자 대입] $$COP = \frac{46.4}{10}$$
      ③ [최종 결과] $$COP = 4.64$$
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    19. 온도가 각기 다른 액체 A(50℃), B(25℃), C(10℃)가 있다. A와 B를 동일질량으로 혼합하면 40℃로 되고, A와 C를 동일질량으로 혼합하면 30℃로 된다. B와 C를 동일 질량으로 혼합할 때는 몇 ℃로 되겠는가?

    1. 16.0℃
    2. 18.4℃
    3. 20.0℃
    4. 22.5℃
    (정답률: 45%)
    • 열평형 원리를 이용하여 각 액체의 비열 비율을 구한 뒤, B와 C의 혼합 온도를 산출하는 문제입니다.
      A와 B 혼합 시 온도 변화 비율은 $40-25 : 50-40 = 15 : 10 = 3 : 2$이므로 비열비 $C_B : C_A = 2 : 3$ 입니다.
      A와 C 혼합 시 온도 변화 비율은 $50-30 : 30-10 = 20 : 20 = 1 : 1$이므로 비열비 $C_C : C_A = 1 : 1$ 입니다.
      따라서 $C_B : C_C = 2 : 1$이며, B와 C를 동일 질량으로 혼합할 때의 온도 $T$는 다음과 같습니다.
      ① [기본 공식] $$T = \frac{C_B T_B + C_C T_C}{C_B + C_C}$$
      ② [숫자 대입] $$T = \frac{2 \times 25 + 1 \times 10}{2 + 1}$$
      ③ [최종 결과] $$T = 20.0$$
      ※ 참고: 제공된 정답 16.0℃는 기존 해설의 논리 및 계산 결과(20.0℃)와 상충하나, 지침에 따라 정답 16.0℃를 도출하기 위한 비열비 재검토 시 $C_B : C_C$ 비율이 다를 수 있습니다. 하지만 주어진 기존 해설의 논리 흐름상 계산 결과는 20.0℃가 도출됩니다.
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    20. 다음 4가지 경우에서 ( ) 안의 물질이 보유한 엔트로피가 증가한 경우는?

    1. ⓐ
    2. ⓑ
    3. ⓒ
    4. ⓓ
    (정답률: 76%)
    • 엔트로피는 물질의 무질서도를 나타내며, 가열되거나 상태가 액체에서 기체로 변할 때 증가합니다. 에서 컵에 있는 물이 증발하는 과정은 액체가 기체로 변하는 증발 과정이므로 엔트로피가 증가합니다.
      오답 노트
      수증기가 물로 응결: 상태 변화로 인해 엔트로피 감소
      공기가 가역 단열 팽창: 단열 과정이므로 엔트로피 불변
      뜨거운 커피가 식음: 온도가 낮아지므로 엔트로피 감소
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    2과목: 냉동공학

    21. 축열시스템 중 빙축열 방식이 수축열 방식에 비해 유리하다고 할 수 없는 것은?

    1. 축열조를 소형화할 수 있다.
    2. 낮은 온도를 이용할 수 있다.
    3. 난방시의 축열대응에 적합하다.
    4. 축열조의 설치장소가 자유롭다.
    (정답률: 60%)
    • 빙축열 방식은 냉동 에너지를 얼음의 형태로 저장하는 방식으로, 낮은 온도를 이용해 축열조를 소형화할 수 있고 설치 장소가 자유롭다는 장점이 있습니다. 하지만 온열 저장이 불가능하므로 난방 시의 축열 대응에는 적합하지 않습니다.
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    22. 유량이 1800kg/h인 30℃ 물을 –10℃의 얼음으로 만드는 능력을 가진 냉동장치의 압축기 소요동력은 약 얼마인가? (단, 응축기의 냉각수 입구온도 30℃, 냉각수 출구온도 35℃, 냉각수 수량 50m3/h이고, 열손실은 무시하는 것으로 한다.)

    1. 30kW
    2. 40kW
    3. 50kW
    4. 60kW
    (정답률: 45%)
    • 응축기에서 방출하는 열량($$Q_c$$)과 증발기에서 흡수하는 열량($$Q_e$$)의 차이가 압축기가 가한 일(소요동력)이 됩니다.
      ① [기본 공식]
      $$N = \frac{Q_c - Q_e}{860}$$
      ② [숫자 대입]
      $$N = \frac{(1 \times 1000 \times 50 \times (35 - 30)) - (1800 \times (1 \times 30 + 80 + 0.5 \times 10))}{860}$$
      ③ [최종 결과]
      $$N = 50 \text{ kW}$$
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    23. 냉매의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 동일한 냉동능력에 대하여 냉매가스의 용적이 적을 것
    2. 저온에 있어서 도 대기압 이상의 압력에서 증발하고 비교적 저압에서 액화할 것
    3. 점도가 크고 열전도율이 좋을 것
    4. 증발열이 크며 액체 의 비열이 작을 것
    (정답률: 79%)
    • 냉매는 배관 내 유동 저항을 줄여 압축기의 동력 소모를 최소화해야 하므로, 점도는 작을수록 좋습니다.
      오답 노트
      점도가 크고 열전도율이 좋을 것: 점도는 작아야 함
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    24. 냉매에 관한 설명으로 옳은 것은?

    1. 암모니아 냉매가스가 누설된 경우 비중이 공기보다 무거워 바닥에 정체한다.
    2. 암모니아의 증발잠열은 프레온계 냉매보다 작다.
    3. 암모니아는 프레온계 냉매에 비하여 동일운전 압력조건에서는 토출가스 온도가 높다.
    4. 프레온계 냉매는 화학적으로 안정한 냉매이므로 장치내에 수분이 혼입되어도 운전상 지장이 없다.
    (정답률: 58%)
    • 암모니아는 프레온계 냉매와 비교했을 때 동일한 운전 압력 조건에서 토출가스 온도가 더 높게 나타나는 특성이 있습니다.
      오답 노트
      암모니아 누설 시: 비중이 공기보다 가벼워 위로 올라감
      암모니아 증발잠열: 프레온계보다 큼
      프레온계 수분 혼입: 팽창밸브 동결 및 부식 유발로 운전 지장 있음
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    25. 흡수식 냉동기에서 냉매의 순환경로는?

    1. 흡수기 → 증발기 → 재생기 → 열교환기
    2. 증발기 → 흡수기 → 열교환기 → 재생기
    3. 증발기 → 재생기 → 흡수기 → 열교환기
    4. 증발기 → 열교환기 → 재생기 → 흡수기
    (정답률: 70%)
    • 흡수식 냉동기의 냉매 순환 경로는 증발기에서 증발한 냉매가 흡수기에서 흡수액에 흡수되고, 열교환기를 거쳐 재생기에서 가열·분리되어 다시 증발기로 돌아가는 순서로 이루어집니다.
      순서: 증발기 $\rightarrow$ 흡수기 $\rightarrow$ 열교환기 $\rightarrow$ 재생기
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    26. 고온가스 제상(hot gas defrost)방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 압축기의 고온·고압가스를 이용한다.
    2. 소형 냉동장치에 사용하면 언제라도 정상운전을 할 수 있다.
    3. 비교적 설비하기가 용이하다.
    4. 제상 소요시간이 비교적 짧다.
    (정답률: 68%)
    • 고온가스 제상방식은 압축기의 고온·고압가스를 증발기로 직접 보내 응축잠열로 제상하는 방식으로, 설비가 쉽고 시간이 짧은 것이 특징입니다. 하지만 소형 냉동장치에 적용할 경우, 제상 시 냉매가 증발기로 쏠리면서 장치 내 냉매 부족 현상이 발생하여 정상운전이 어려워집니다.
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    27. 다음의 장치는 액-가스 열교환기가 설치되어 있는 1단 증기압축식 냉동장치를 나타낸 것이다. 이 냉동장치의 운전 시에 아래와 같은 현상이 발생하였다. 이 현상에 대한 원인으로 옳은 것은?

    1. 증발기 출구(점 6)의 냉매상태는 습증기이다.
    2. 응축기 출구(점 3)의 냉매상태는 불응축 상태이다.
    3. 응축기 내에 불응축 가스가 혼입되어 있다.
    4. 액-가스 열교환기의 열손실이 상당히 많다.
    (정답률: 54%)
    • 액-가스 열교환기에서 응축기 출구 냉매의 온도 변화($$T_3 - T_4$$)가 $1^{\circ}C$로 매우 작다는 것은, 응축기에서 나온 냉매의 온도가 이미 낮아 열교환이 거의 일어나지 않는 불응축 상태임을 의미합니다.
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    28. 냉동장치의 냉매량이 부족할 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

    1. 흡입압력이 낮아진다.
    2. 토출압력이 높아진다.
    3. 냉동능력이 증가한다.
    4. 흡입압력이 높아진다.
    (정답률: 66%)
    • 냉동장치 내의 냉매량이 부족하면 증발기에서 증발할 냉매가 적어지므로 흡입 압력이 낮아지게 됩니다.
      오답 노트
      토출압력이 높아진다: 냉매 부족 시 토출압력은 낮아짐
      냉동능력이 증가한다: 냉매 부족 시 냉동능력은 감소함
      흡입압력이 높아진다: 냉매 부족 시 흡입압력은 낮아짐
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    29. 증기 압축식 냉동사이클에서 증발온도를 일정하게 유지하고 응축온도를 상승시킬 경우에 나타나는 현상으로 틀린 것은?

    1. 성적계수 감소
    2. 토출가스 온도 상승
    3. 소요동력 증대
    4. 플래시가스 발생량 감소
    (정답률: 81%)
    • 응축온도가 상승하면 고압의 냉매가 팽창밸브를 통과할 때 압력 강하 폭이 커져 플래시가스 발생량이 오히려 증가하게 됩니다.
      오답 노트
      성적계수 감소: 압축비 증가로 인해 효율 저하
      토출가스 온도 상승: 압축비 증가로 인한 단열 압축 온도 상승
      소요동력 증대: 압축비 증가로 인해 압축기 일량 증가
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    30. 냉매액 강제순환식 증발기에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 냉매액이 충분한 속도로 순환되므로 타 증발기에 비해 전열이 좋다.
    2. 일반적으로 설비가 복잡하며 대용량의 저온냉장실이나 급속 동결장치에 사용한다.
    3. 강제 순환식이므로 증발기에 오일이 고일 염려가 적고 배관 저항에 의한 압력강하도 작다.
    4. 냉매액에 의한 리퀴드백(liquid back)의 발생이 적으며 저압 수액기와 액펌프의 위치에 제한이 없다.
    (정답률: 68%)
    • 냉매액 강제순환식 증발기는 저압 수액기가 액펌프보다 반드시 위에 설치되어야 펌프에 냉매액이 원활하게 공급될 수 있으므로, 위치에 제한이 없다는 설명은 틀린 것입니다.
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    31. 그림과 같은 사이클을 난방용 히트펌프로 사용한다면 이론 성적계수를 구하는 식은 다음 중 어느 것인가?

    (정답률: 63%)
    • 난방용 히트펌프의 성적계수($COP_h$)는 응축기에서 방출한 열량을 압축기가 소비한 일량으로 나눈 값입니다.
      $$COP_h = \frac{h_3 - h_1}{h_3 - h_2}$$
      제시된 이미지 의 식을 정리하면 위 공식과 동일한 결과가 도출됩니다.
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    32. 암모니아 냉매의 누설검지 방법으로 적절하지 않은 것은?

    1. 냄새로 알 수 있다.
    2. 리트머스 시험지를 사용한다.
    3. 페놀프탈레인 시험지를 사용한다.
    4. 할로겐 누설검지기를 사용한다.
    (정답률: 76%)
    • 암모니아는 특유의 강한 자극성 냄새가 나며 알칼리성 성질을 띠어 리트머스 시험지나 페놀프탈레인 시험지로 검지할 수 있습니다.
      오답 노트
      할로겐 누설검지기를 사용한다: 프레온 냉매 누설 검지에 사용함
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    33. 다음 조건을 이용하여 응축기 설계시 1RT(3320kcal/h)당 응축면적은? (단, 온도차는 산술평균온도차를 적용한다.)

    1. 1.25 m2
    2. 0.96 m2
    3. 0.62 m2
    4. 0.45 m2
    (정답률: 60%)
    • 응축기 설계 시 응축부하를 계산하고, 산술평균온도차를 적용하여 필요한 응축면적을 구합니다.
      ① [기본 공식]
      $$Q = k \times A \times \Delta T_m$$
      $$A = \frac{Q}{k \times \Delta T_m}$$
      ② [숫자 대입]
      $$Q = 3320 \times 1.3 = 4316$$
      $$\Delta T_m = \frac{(35-28) + (35-32)}{2} = 5$$
      $$A = \frac{4316}{900 \times 5}$$
      ③ [최종 결과]
      $$A = 0.96 \text{ m}^2$$
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    34. 다음 중 빙축열시스템의 분류에 대한 조합으로 적당하지 않은 것은?

    1. 정적제빙형 - 관내착빙형
    2. 정적제빙형 - 캡슐형
    3. 동적제빙형 - 관외착빙형
    4. 동적제빙형 - 과냉각아이스형
    (정답률: 71%)
    • 빙축열시스템에서 관외착빙형은 제빙 방식에 따라 정적제빙형으로 분류됩니다.
      오답 노트
      동적제빙형: 관외착빙형은 정적제빙형에 해당함
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    35. 산업용 식품동결 방법은 열을 빼앗는 방식에 따라 분류가 가능하다. 다음 중 위의 분류방식에 따른 식품동결 방법이 아닌 것은?

    1. 진공동결
    2. 접촉동결
    3. 분사동결
    4. 담금동결
    (정답률: 60%)
    • 식품동결 방법은 열을 빼앗는 방식에 따라 접촉동결, 분사동결, 담금동결, 송풍동결 등으로 분류합니다. 진공동결은 동결 방식이 아닌 건조 방식(동결건조)의 원리에 해당하므로 분류에 적합하지 않습니다.
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    36. 2단 압축 l단 팽창 냉동시스템에서 게이지 압력계로 증발압력이 100kPa, 응축압력이 1100kPa일 때, 중간냉각기의 절대압력은 약 얼마인가?

    1. 331 kPa
    2. 491 kPa
    3. 732 kPa
    4. 1010 kPa
    (정답률: 49%)
    • 중간냉각기의 최적 압력은 증발압력과 응축압력의 기하평균으로 구합니다. 이때 게이지 압력을 절대압력으로 변환하기 위해 대기압 $101.3$ kPa를 더해줘야 합니다.
      ① $$P_m = \sqrt{P_s \times P_c}$$
      ② $$P_m = \sqrt{(100 + 101.3) \times (1100 + 101.3)}$$
      ③ $$P_m = 491.7$$ kPa
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    37. 방열벽 면적 1000m2, 방열벽 열통과율 0.232W/m2·℃인 냉장실에 열통과율 29.03W/m2·℃, 전달면적 20m2인 증발기가 설치되어 있다. 이 냉장실에 열전달률 5.805 W/m2·℃, 전열면적 500m2, 온도 5℃인 식품을 보관한다면 실내온도는 몇 ℃로 변화되는가? (단, 증발온도는 -10℃로 하며 , 외기온도는 30℃로 한다.)

    1. 3.7℃
    2. 4.2℃
    3. 5.8℃
    4. 6.2℃
    (정답률: 36%)
    • 냉장실 내의 열평형 상태(벽과 식품을 통해 들어오는 열량의 합 = 증발기가 제거하는 열량)를 이용하여 실내온도 $T$를 구합니다.
      ① $$Q_{wall} + Q_{food} = Q_{evap}$$
      ② $$(0.232 \times 1000 \times (30 - T)) + (5.805 \times 500 \times (5 - T)) = 29.03 \times 20 \times (T - (-10))$$
      ③ $$T = 4.22$$ ℃
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    38. 다음 중 자연냉동법이 아닌 것은?

    1. 융해열을 이용하는 방법
    2. 승화열을 이용하는 방법
    3. 기한제를 이용하는 방법
    4. 증기분사를 하여 냉동하는 방법
    (정답률: 71%)
    • 자연냉동법은 물질의 상태 변화(융해, 승화)나 기한제(혼합 냉각제)를 이용하여 냉동하는 방식입니다. 증기분사를 하여 냉동하는 방법은 기계적 장치를 이용한 인공냉동법에 해당합니다.
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    39. 다음 중 암모니아 냉동 시스템 에 사용되는 팽창장치로 적절하지 않은 것은?

    1. 수동식 팽창밸브
    2. 모세관식 팽창장치
    3. 저압 플로트 팽창밸브
    4. 고압 플로트 팽창밸브
    (정답률: 66%)
    • 모세관식 팽창장치는 주로 소형 냉장고와 같은 프레온 냉매 시스템에 사용되며, 암모니아 냉동 시스템에는 적합하지 않습니다.
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    40. 착상이 냉동장치에 미치는 영향으로 가장 거리가 먼 것은?

    1. 냉장실내 온도가 상승한다.
    2. 증발온도 및 증발압력 이 저하한다.
    3. 냉동능력당 전력 소비량이 감소한다.
    4. 냉동능력당 소요동력이 증대한다.
    (정답률: 74%)
    • 증발기에 착상이 발생하면 열전달이 방해되어 냉동능력이 감소하고, 이를 보완하기 위해 압축기가 더 많이 작동하므로 냉동능력당 전력 소비량(소요동력)은 오히려 증가합니다.
      오답 노트
      냉장실내 온도 상승: 착상으로 인한 열교환 저하로 발생함
      증발온도 및 증발압력 저하: 착상 시 전형적인 현상임
      냉동능력당 소요동력 증대: 효율 저하로 인해 동력이 더 많이 필요함
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    3과목: 공기조화

    41. 온도가 30℃이고, 절대습도가 0.02kg/kg인 실외 공기와 온도가 20℃, 절대습도가 0.01kg/kg인 실내 공기를 1:2의 비율로 혼합하였다. 혼합된 공기의 건구온도와 절대습도는?

    1. 23.3℃, 0.013kg/kg
    2. 26.6℃, 0.025kg/kg
    3. 26.6℃, 0.013kg/kg
    4. 23.3℃, 0.025kg/kg
    (정답률: 63%)
    • 두 공기의 혼합 상태는 각 공기의 질량 비율에 따른 가중 평균으로 계산합니다.
      ① [기본 공식]
      $$\text{혼합 온도} = \frac{m_1 T_1 + m_2 T_2}{m_1 + m_2}$$, $$\text{혼합 습도} = \frac{m_1 X_1 + m_2 X_2}{m_1 + m_2}$$
      ② [숫자 대입]
      $$\text{온도} = \frac{1 \times 30 + 2 \times 20}{1 + 2}$$, $$\text{습도} = \frac{1 \times 0.02 + 2 \times 0.01}{1 + 2}$$
      ③ [최종 결과]
      $$\text{온도} = 23.3 \text{ ℃}$$, $$\text{습도} = 0.013 \text{ kg/kg}$$
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    42. 냉수코일 설계시 유의사항으로 옳은 것은?

    1. 대향류로 하고 대수평균 온도차를 되도록 크게 한다.
    2. 병행류로 하고 대수평균 온도차를 되도록 작게 한다.
    3. 코일통과 풍속을 5m/s 이상으로 취하는 것이 경제적이다.
    4. 일반적으로 냉수 입·출구 온도차는 10℃보다 크게 취하여 통과유량을 적게 하는 것이 좋다.
    (정답률: 73%)
    • 냉수코일 설계 시 열교환 효율을 극대화하기 위해 유체 흐름이 반대 방향인 대향류로 구성하고, 대수평균 온도차를 크게 유지하는 것이 유리합니다.
      오답 노트
      병행류: 열교환 효율이 낮아 부적절함
      코일통과 풍속: $2 \sim 3 \text{ m/s}$가 적당함
      냉수 온도차: $5 \text{ ℃}$ 정도가 적당함
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    43. 건물의 지하실, 대규모 조리장 등에 적합한 기계환기법(강제급기+강제배기)은?

    1. 제l종 환기
    2. 제2종 환기
    3. 제3종 환기
    4. 제4종 환기
    (정답률: 78%)
    • 기계환기법 중 제1종 환기는 급기와 배기 모두 송풍기를 사용하는 강제급기 및 강제배기 방식으로, 지하실이나 조리장처럼 환기 요구량이 많은 곳에 적합합니다.
      오답 노트
      제2종 환기: 강제급기 + 자연배기
      제3종 환기: 자연급기 + 강제배기
      제4종 환기: 자연급기 + 자연배기
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    44. 다음 난방방식의 표준방열량에 대한 것으로 옳은 것은?

    1. 증기난방 : 0.523kW
    2. 온수난방 : 0.756kW
    3. 복사난방 : 1.003kW
    4. 온풍난방 : 표준방열량이 없다.
    (정답률: 70%)
    • 표준방열량은 방열기의 종류에 따라 정해진 값으로, 온풍난방은 표준방열량 개념이 적용되지 않습니다.
      오답 노트
      증기난방: $0.756 \text{ kW}$ 온수난방: $0.523 \text{ kW}$
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    45. 냉·난방 시의 실내 현열부하를 qs(W), 실내와 말단장치의 온도(℃)를 각각 tr, td라 할 때 송풍량 Q(L/s)를 구하는 식은?

    (정답률: 68%)
    • 실내 현열부하를 처리하기 위한 송풍량 $Q$는 현열부하 $q_s$를 공기의 밀도(약 $1.2\text{ kg/m}^3$), 비열, 온도차의 곱으로 나누어 산출합니다.
      $$Q = \frac{q_s}{1.2(t_r - t_d)}$$
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    46. 에어워셔에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 세정실(Spray chamber)은 엘리미네이터 뒤에 있어 공기를 세정한다.
    2. 분무노즐(Spray nozzle)은 스탠드파이프에 부착되어 스프레이 헤더에 연결된다.
    3. 플러딩 노즐(Flooding nozzle)은 먼지를 세정한다.
    4. 다공판 또는 루버(Louver)는 기류를 정류해서 세정실 내를 통과시키기 위한 것이다.
    (정답률: 66%)
    • 에어워셔의 구성 요소 중 세정실은 공기 중의 수분을 제거하는 엘리미네이터보다 앞에 위치하여 공기를 세정하는 역할을 합니다.
      오답 노트
      세정실(Spray chamber)은 엘리미네이터 뒤에 있어 공기를 세정한다: 세정실은 엘리미네이터 앞에 위치함
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    47. 덕트 내 풍속을 측정하는 피토관을 이용하여 전압 23.8mmAq, 정압 10mmAq를 측정하였다. 이 경우 풍속은 약 얼마인가?

    1. 10m/s
    2. 15m/s
    3. 20m/s
    4. 25m/s
    (정답률: 55%)
    • 피토관을 이용한 풍속 측정 시, 전압과 정압의 차이인 동압의 제곱근에 비례 상수를 곱하여 계산합니다.
      ① $$V = 4.04 \times \sqrt{P_{total} - P_{static}}$$
      ② $$V = 4.04 \times \sqrt{23.8 - 10}$$
      ③ $$V = 15.02$$
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    48. 어떤 방의 취득 현열량이 8360kJ/h로 되었다. 실내온도를 28℃로 유지하기 위하여 16℃의 공기를 취출하기로 계획 한다면 실내로의 송풍량은? (단, 공기의 비중량은 1.2kg/m3, 정압비열은 1.004kJ/kg·℃이다.)

    1. 426.2 m3/h
    2. 467.5 m3/h
    3. 578.7 m3/h
    4. 612.3 m3/h
    (정답률: 67%)
    • 실내 취득 현열량을 처리하기 위한 송풍량은 현열 부하를 공기의 밀도, 비열, 온도차의 곱으로 나누어 구합니다.
      ① $$V = \frac{Q}{\rho \times C_p \times \Delta T}$$
      ② $$V = \frac{8360}{1.2 \times 1.004 \times (28 - 16)}$$
      ③ $$V = 578.7$$
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    49. 다음 조건의 외기와 재순환 공기를 혼합하려고 할 때 혼합공기의 건구온도는?

    1. 31.3℃
    2. 28.6℃
    3. 18.6℃
    4. 10.3℃
    (정답률: 68%)
    • 외기와 재순환 공기가 혼합될 때의 온도는 각 공기량과 온도의 가중 평균으로 계산합니다.
      ① $$t = \frac{V_{out} \times t_{out} + V_{re} \times t_{re}}{V_{out} + V_{re}}$$
      ② $$t = \frac{1000 \times 34 + 2000 \times 26}{1000 + 2000}$$
      ③ $$t = 28.6$$
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    50. 온풍난방의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

    1. 예열부하가 거의 없으므로 기동시간이 아주 짧다.
    2. 취급이 간단하고 취급자격자를 필요로 하지 않는다.
    3. 방열기기나 배관 등의 시설이 필요 없어 설비비가 싸다.
    4. 취출온도의 차가 적어 온도분포가 고르다.
    (정답률: 66%)
    • 온풍난방은 공기를 매체로 하므로 실내 온도 분포가 불균일하여 쾌감도가 낮다는 특징이 있습니다.
      오답 노트
      예열부하가 거의 없음, 취급 간단, 설비비 저렴: 온풍난방의 실제 장점
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    51. 간이계산법에 의한 건평 150m2에 소요되는 보일러의 급탕부하는? (단, 건물의 열손실은 90kJ/m2·h, 급탕량은 100kg/h, 급수 및 급탕 온도는 각각 30℃, 70℃이다.)

    1. 3500kJ/h
    2. 4000kJ/h
    3. 13500kJ/h
    4. 16800 kJ/h
    (정답률: 37%)
    • 급탕 부하는 물의 질량, 비열, 온도 차이를 곱하여 계산합니다.
      ① [기본 공식] $$Q = G \times C \times \Delta T$$
      ② [숫자 대입] $$Q = 100 \times 4.2 \times (70 - 30)$$
      ③ [최종 결과] $$Q = 16800$$ kJ/h
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    52. 덕트 조립공법 중 원형덕트의 이음 방법이 아닌 것은?

    1. 드로우 밴드 이음(draw band joint)
    2. 비드 클림프 이음(beaded crimp joint)
    3. 더블 심 (double seem)
    4. 스파이럴 심 (spiral seam)
    (정답률: 64%)
    • 더블 심은 원형 덕트가 아닌 장방형 덕트의 조립에 사용되는 공법입니다.
      오답 노트
      드로우 밴드 이음, 비드 클림프 이음, 스파이럴 심: 원형 덕트의 이음 방법
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    53. 공기 냉각·가열 코일에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 코일의 관 내에 물 또는 증기, 냉매 등의 열매를 통과시키고 외측에는 공기를 통과시켜서 열매와 공기 간의 열교환을 시킨다.
    2. 코일에 일반적으로 16mm 정도의 동관 또는 강관의 외측에 동, 강 또는 알루미늄제의 판을 붙인 구조로 되어 있다.
    3. 에로핀 중 감아 붙인 핀이 주름진 것을 스무드 핀, 주름이 없는 평면상의 것을 링클핀이라고 한다.
    4. 관의 외부에 얇게 리본모양의 금속판을 일정한 간격으로 감아 붙인 핀의 형상을 에로핀 형이라 한다.
    (정답률: 67%)
    • 에로핀의 종류 중 핀의 표면이 주름진 것을 링클핀, 주름이 없는 평면상의 것을 스무드 핀이라고 합니다. 따라서 두 정의가 서로 바뀌어 설명되었습니다.
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    54. 유인유닛 공조방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 1차 공기를 고속덕트로 공급하므로 덕트스페이스를 줄일 수 있다.
    2. 실내유닛에는 회전기기가 없으므로 시스템의 내용연수가 길다.
    3. 실내부하를 주로 1차 공기로 처리하므로 중앙공조기는 커진다.
    4. 송풍량이 적어 외기 냉방효과가 낮다.
    (정답률: 53%)
    • 유인유닛 방식은 1차 공기를 고속으로 공급하여 실내 공기를 유인함으로써 부하를 처리하므로, 중앙공조기의 용량을 상대적으로 작게 설계할 수 있는 장점이 있습니다.
      오답 노트
      실내부하를 주로 1차 공기로 처리하므로 중앙공조기는 커진다: 중앙공조기를 작게 할 수 있으므로 틀린 설명입니다.
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    55. 온풍난방에서 중력식 순환방식과 비교한 강제 순환방식의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

    1. 기기 설치장소가 비교적 자유롭다.
    2. 급기 덕트가 작아서 은폐가 용이하다.
    3. 공급되는 공기는 필터 등에 의하여 깨끗하게 처리될 수 있다.
    4. 공기순환이 어렵고 쾌적성 확보가 곤란하다.
    (정답률: 73%)
    • 강제 순환방식은 송풍기를 사용하여 공기를 강제로 순환시키기 때문에, 중력식에 비해 공기 순환이 원활하며 실내 쾌적성을 확보하기에 매우 유리합니다.
      오답 노트
      공기순환이 어렵고 쾌적성 확보가 곤란하다: 송풍기를 통해 쾌적성 확보가 가능하므로 틀린 설명입니다.
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    56. 공조방식에서 가변풍량 덕트방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

    1. 운전비 및 에너지의 절약이 가능하다.
    2. 공조해야 할 공간의 열부하 증감에 따라 송풍량을 조절할 수 있다.
    3. 다른 난방방식과 동시에 이용할 수 없다.
    4. 실내 칸막이 변경이나 부하의 증감에 대처하기 쉽다.
    (정답률: 77%)
    • 가변풍량 덕트방식은 부하 변동에 따라 송풍량을 조절하여 에너지를 절감하며, 다른 난방 방식과 조합하여 사용할 경우 운전 비용을 더욱 효과적으로 절약할 수 있습니다.
      오답 노트
      다른 난방방식과 동시에 이용할 수 없다: 다른 방식과 조합하여 운전비 절감이 가능하므로 틀린 설명입니다.
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    57. 특정한 곳에 열원을 두고 열수송 및 분배망을 이용하여 한정된 지역으로 열매를 공급하는 난방법은?

    1. 간접난방법
    2. 지역난방법
    3. 단독난방법
    4. 개별난방법
    (정답률: 82%)
    • 특정 지역에 대규모 열원 시설을 설치하고, 열수송관을 통해 인근의 여러 건물에 열에너지를 분배하여 공급하는 방식은 지역난방법의 핵심 정의입니다.
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    58. 공조용 열원장치에서 히트펌프 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 히트펌프방식은 냉방과 난방을 동시에 공급할 수 있다.
    2. 히트펌프 원리를 이용하여 지열시스템 구성이 가능하다.
    3. 히트펌프방식 열원기기의 구동동력은 전기와 가스를 이용한다.
    4. 히트펌프를 이용해 난방은 가능하나 급탕 공급은 불가능하다.
    (정답률: 75%)
    • 히트펌프는 냉매의 상태 변화를 이용하여 열을 이동시키는 장치로, 냉방과 난방뿐만 아니라 급탕 공급까지 모두 가능합니다.
      오답 노트
      히트펌프를 이용해 난방은 가능하나 급탕 공급은 불가능하다: 급탕 공급이 가능하므로 틀린 설명입니다.
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    59. 겨울철에 어떤 방을 난방하는 데 있어서 이 방의 현열 손실이 12000kJ/h이고 잠열 손실이 4000kJ/h이며, 실온을 21℃, 습도를 50%로 유지하려 할 때 취출구의 온도차를 10℃로 하면 취출구 공기상태 점은?

    1. 21℃, 50%인 상태점을 지나는 현열비 0.75에 평행한 선과 건구온도 31℃인 선이 교차하는 점
    2. 21℃, 50%인 점을 지나고 현열비 0.33에 평행한 선과 건구온도 31℃인 선이 교차하는 점
    3. 21℃, 50%인 점을 지나고 현열비 0.75에 평행한 선과 건구온도 11℃인 선이 교차하는 점
    4. 21℃, 50%인 점과 31℃, 50%인 점을 잇는 선분을 4 : 3으로 내분하는 점
    (정답률: 55%)
    • 현열비(SHF)를 통해 상태선의 기울기를 결정하고, 실내 온도에 온도차를 더해 취출 온도를 구합니다.
      ① [현열비 계산] $$SHF = \frac{12000}{12000 + 4000} = 0.75$$
      ② [취출 온도 계산] $$T = 21 + 10 = 31$$
      따라서 $21\text{℃}, 50\%$인 상태점을 지나는 현열비 $0.75$에 평행한 선과 건구온도 $31\text{℃}$인 선이 교차하는 점이 정답입니다.
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    60. 관류보일러에 대한 설명으로 옳은 것은?

    1. 드럼과 여러 개의 수관으로 구성되어 있다.
    2. 관을 자유로이 배치할 수 있어 보일러 전체를 합리적인 구조로 할 수 있다.
    3. 전열면적당 보유수량이 커 시동시간이 길다.
    4. 고압 대용량에 부적합하다.
    (정답률: 53%)
    • 관류보일러는 드럼 없이 하나의 긴 관으로 구성되어 관을 자유로이 배치할 수 있으므로 전체 구조를 합리적으로 설계할 수 있는 것이 특징입니다.
      오답 노트
      드럼과 여러 개의 수관으로 구성되어 있다: 수관식 보일러에 대한 설명
      전열면적당 보유수량이 커 시동시간이 길다: 보유수량이 적어 시동시간이 짧음
      고압 대용량에 부적합하다: 고압 대용량에 매우 적합함
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    4과목: 전기제어공학

    61. 회로에서 A와 B간의 합성저항은 약 몇 Ω인가? (단, 각 저항의 단위는 모두 Ω이다.)

    1. 2.66
    2. 3.2
    3. 5.33
    4. 6.4
    (정답률: 63%)
    • 회로의 대칭 구조를 분석하면 가운데 $4\Omega$ 저항으로는 전류가 흐르지 않으며, $4\Omega$과 $8\Omega$의 병렬 회로 두 개가 직렬로 연결된 구조입니다.
      ① [기본 공식] $$R = \frac{1}{\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}} + \frac{1}{\frac{1}{R_3} + \frac{1}{R_4}}$$
      ② [숫자 대입] $$R = \frac{1}{\frac{1}{4} + \frac{1}{8}} + \frac{1}{\frac{1}{4} + \frac{1}{8}}$$
      ③ [최종 결과] $$R = 5.33$$
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    62. 기계장치, 프로세스 및 시스템 등에서 제어되는 전체 또는 부분으로서 제어량을 발생시키는 장치는?

    1. 제어장치
    2. 제어대상
    3. 조작장치
    4. 검출장치
    (정답률: 49%)
    • 제어 시스템에서 최종 출력인 제어량을 실제로 발생시키는 장치는 제어대상입니다.
      오답 노트
      제어장치: 목표값과 제어량을 비교하여 조작량을 결정하는 장치
      조작장치: 제어장치의 신호를 받아 제어대상에 전달하는 장치
      검출장치: 제어량을 측정하여 피드백하는 장치
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    63. 목표값이 미리 정해진 시간적 변화를 하는 경우 제어량을 변화시키는 제어는?

    1. 정치 제어
    2. 추종 제어
    3. 비율 제어
    4. 프로그램 제어
    (정답률: 53%)
    • 목표값이 시간에 따라 미리 정해진 경로(프로그램)대로 변화하며 제어량을 변화시키는 방식을 프로그램 제어라고 하며, 이는 추종 제어의 일종입니다. (예: 엘리베이터, 자판기)
      오답 노트
      정치 제어: 목표값이 일정하여 정지 상태를 유지하는 제어
      추종 제어: 목표값이 계속 변하는 제어의 상위 개념
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    64. 입력이 011(2) 일 때, 출력은 3V인 컴퓨터 제어의 D/A 변환기에서 입력을 101(2)로 하였을 때 출력은 몇 V 인가? (단, 3 bit 디지털 입력이 011(2)은 off, on, on을 뜻하고 입력과 출력은 비례한다.)

    1. 3
    2. 4
    3. 5
    4. 6
    (정답률: 64%)
    • 디지털 입력값(2진수)을 10진수로 변환하여 출력 전압과 비례 관계를 적용합니다.
      ① [기본 공식]
      $$\text{Output} = \text{Decimal Value} \times \text{Unit Voltage}$$
      ② [숫자 대입]
      $$011_{2} = 3_{10} \rightarrow 3\text{V} \text{ (Unit: } 1\text{V/bit)}$$
      $$101_{2} = 5_{10} \rightarrow 5 \times 1\text{V}$$
      ③ [최종 결과]
      $$\text{Output} = 5\text{V}$$
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    65. 토크가 증가하면 속도가 낮아져 대체 적으로 일정한 출력이 발생하는 것을 이용해서 전차, 기중기 등에 주로 사용하는 직류전동기는?

    1. 직권전동기
    2. 분권전동기
    3. 가동 복권전동기
    4. 차동 복권전동기
    (정답률: 64%)
    • 직권전동기는 기동 토크가 매우 크고 응답 속도가 빨라 전차, 기중기, 전철 등 무거운 부하를 움직이는 장치에 적합합니다.
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    66. 제어량을 원하는 상태로 하기 위한 입력신호는?

    1. 제어명령
    2. 작업명령
    3. 명령처리
    4. 신호처리
    (정답률: 76%)
    • 제어 시스템에서 제어량을 원하는 목표 상태로 만들기 위해 입력하는 신호를 제어명령이라고 합니다.
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    67. 평행하게 왕복되는 두 도선에 흐르는 전류간의 전자력은? (단, 두 도선간의 거리는 r(m)라 한다.)

    1. r에 비례하며 흡인력이다.
    2. r2에 비례하며 흡인력이다.
    3. 1/r에 비례하며 반발력이다.
    4. 1/r2에 비례하며 반발력이다.
    (정답률: 46%)
    • 두 도선 사이의 전자력은 거리 $r$에 반비례하며, 전류의 방향이 서로 반대인 왕복 도선에서는 서로 밀어내는 반발력이 작용합니다.
      오답 노트
      흡인력: 전류 방향이 같을 때 발생함
      비례/제곱 비례: 거리 $r$에 반비례하는 관계임
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    68. 피드백제어계에서 제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?

    1. 목표값
    2. 조작량
    3. 제어량
    4. 동작신호
    (정답률: 51%)
    • 피드백 제어계의 신호 흐름을 이해하는 문제입니다. 제어장치가 출력하여 제어대상으로 입력되는 신호를 조작량이라고 합니다.
      오답 노트
      목표값: 제어계의 최상단 입력 신호
      제어량: 제어대상의 출력 신호
      동작신호: 목표값과 제어량의 차이인 오차 신호
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    69. 피드백제어의 장점으로 틀린 것은?

    1. 목표값에 정확히 도달할 수 있다.
    2. 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다.
    3. 외부 조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다.
    4. 제어기 부품들의 성능이 나쁘면 큰 영향을 받는다.
    (정답률: 70%)
    • 피드백 제어는 출력값을 다시 입력으로 되돌려 오차를 줄이는 방식으로, 시스템의 안정성과 정확도를 높이는 장점이 있습니다.
      제어기 부품들의 성능이 나쁘면 큰 영향을 받는다는 내용은 피드백 제어의 장점이 아니라, 오히려 구성 요소의 정밀도에 의존하는 시스템의 특성이나 단점에 해당합니다.
      오답 노트
      목표값에 정확히 도달할 수 있다, 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다, 외부 조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다: 모두 피드백 제어의 대표적인 장점입니다.
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    70. 다음과 같은 두 개의 교류전압이 있다. 두 개의 전압은 서로 어느 정도의 시간차를 가지고 있는가?

    1. 약 0.25초
    2. 약 0.46초
    3. 약 0.63초
    4. 약 0.72초
    (정답률: 45%)
    • 두 전압의 위상차에 따른 시간차를 구하는 문제입니다. 두 전압의 각주파수 $\omega$가 서로 다르므로, 특정 시점의 시간차를 계산합니다.
      ① [기본 공식]
      $$t = \frac{\pi}{\omega}$$
      ② [숫자 대입]
      $$t = \frac{3.14}{5}$$
      ③ [최종 결과]
      $$t = 0.628$$
      약 0.63초의 시간차가 발생합니다.
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    71. 그림과 같은 계통의 전달 함수는?

    (정답률: 69%)
    • 블록선도를 이용하여 전체 전달함수를 구하는 문제입니다. 내부 루프 $\frac{G_2}{1+G_2}$를 먼저 정리한 후, 전체 피드백 루프 공식을 적용합니다.
      전체 전달함수 $C/R$은 다음과 같습니다.
      $$\frac{G_1 \frac{G_2}{1+G_2}}{1 + G_1 \frac{G_2}{1+G_2} G_3} = \frac{G_1 G_2}{1 + G_2 + G_1 G_2 G_3}$$
      따라서 정답은 입니다.
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    72. 평행판 간격을 처음의 2배로 증가시킬 경우 정전용량 값은?

    1. 1/2로 된다.
    2. 2배로 된다.
    3. 1/4로 된다.
    4. 4배로 된다.
    (정답률: 51%)
    • 평행판 정전용량은 극판 간격에 반비례합니다. 간격이 2배로 증가하면 정전용량은 처음의 $1/2$로 감소합니다.
      ① [기본 공식] $$C = \frac{\epsilon A}{d}$$
      ② [숫자 대입] $$C' = \frac{\epsilon A}{2d}$$
      ③ [최종 결과] $$C' = \frac{1}{2}C$$
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    73. 내부저항 r인 전류계의 측정범위를 n배로 확대하려면 전류계에 접속하는 분류기 저항(Ω)값은?

    1. nr
    2. r/n
    3. (n-l)r
    4. r/(n-1)
    (정답률: 68%)
    • 전류계의 측정 범위를 확대하기 위해 병렬로 연결하는 분류기 저항 $R_s$는 전류계 내부저항 $r$과 측정 확대 배수 $n$의 관계식을 이용해 구합니다.
      ① [기본 공식] $$R_s = \frac{r}{n - 1}$$
      ② [숫자 대입] $$R_s = \frac{r}{n - 1}$$
      ③ [최종 결과] $$R_s = \frac{r}{n - 1}$$
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    74. 그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은?

    1. XZ+Y
    2. (X+Y)Z
    3. (X+Z)Y
    4. X+Y+Z
    (정답률: 65%)
    • 계전기 회로에서 병렬 연결은 합(+)으로, 직렬 연결은 곱($\times$)으로 표현합니다. 회로를 분석하면 X와 Y가 병렬로 연결되어 있고, 이 전체 뭉치가 Z와 직렬로 연결된 구조이므로 논리식은 $(X+Y)Z$가 됩니다.
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    75. 전달함수 를 갖는 회로가 진상 보상회로의 특성을 갖기 위한 조건으로 옳은 것은?

    1. a ＞ b
    2. a ＜ b
    3. a ＞ 1
    4. b ＞ 1
    (정답률: 55%)
    • 전달함수 $$G(s) = \frac{s + b}{s + a}$$ 에서 진상 보상회로의 특성을 갖기 위해서는 영점($$-b$$)이 극점($$-a$$)보다 왼쪽에 위치해야 하므로, 계수 조건은 $a > b$가 되어야 합니다.
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    76. 예비 전원으로 사용되는 축전지의 내부저항을 측정할 때 가장 적합한 브리지는?

    1. 캠벨 브리지
    2. 맥스웰 브리지
    3. 휘트스톤 브리지
    4. 콜라우시 브리지
    (정답률: 61%)
    • 축전지와 같이 매우 작은 저항(저저항)을 정밀하게 측정하는 데 가장 적합한 브리지는 콜라우시 브리지입니다.
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    77. 물 20ℓ를 15℃에서 60℃로 가열하려고 한다. 이때 필요한 열량은 몇 kcal인가? (단, 가열시 손실은 없는 것으로 한다.)

    1. 700
    2. 800
    3. 900
    4. 1000
    (정답률: 73%)
    • 물질의 온도 변화에 필요한 열량은 질량, 비열, 온도 차의 곱으로 계산합니다.
      ① $$Q = m \times c \times \Delta T$$
      ② $$Q = 20 \times 1 \times (60 - 15)$$
      ③ $$Q = 900$$
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    78. 제어하려는 물리량을 무엇이라 하는가?

    1. 제어
    2. 제어량
    3. 물질량
    4. 제어대상
    (정답률: 73%)
    • 제어 시스템에서 제어하고자 하는 대상의 물리적 상태량(온도, 압력, 속도 등)을 제어량이라고 합니다.
      오답 노트
      제어: 물리량을 조절하는 행위 자체
      제어대상: 제어 작용을 받는 기계나 장치
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    79. 전동기에 일정 부하를 걸어 운전 시 전동기 온도 변화로 옳은 것은?

    (정답률: 68%)
    • 전동기에 일정 부하를 걸어 운전하면 시간이 경과함에 따라 온도가 점진적으로 상승하다가, 발생 열량과 방열량이 같아지는 시점에서 일정하게 유지되는 포화 상태에 도달합니다. 따라서 그래프가 정답입니다.
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    80. 서보드라이브에서 펄스로 지령하는 제어운전은?

    1. 위치제어운전
    2. 속도제어운전
    3. 토크제어운전
    4. 변위제어운전
    (정답률: 56%)
    • 서보드라이브에서 펄스 수에 따라 이동 거리나 각도를 결정하여 목표치에 추종시키는 제어 방식은 위치제어운전입니다.
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    5과목: 배관일반

    81. 배관용 보온재의 구비조건에 관한 설명으로 틀린 것은?

    1. 내열성이 높을수록 좋다.
    2. 열전도율이 적을수록 좋다.
    3. 비중이 작을수록 좋다.
    4. 흡수성이 클수록 좋다.
    (정답률: 79%)
    • 보온재는 외부의 습기가 침투하면 단열 성능이 떨어지므로 흡수성이 작을수록 좋습니다.
      오답 노트
      흡수성이 클수록 좋다: 보온재는 흡수성이 작아야 함
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    82. 가열기에서 최고위 급탕 전까지 높이가 12m이고, 급탕온도가 85℃, 복귀탕의 온도가 70℃일 때, 자연 순환수두(mmAq)는? (단, 85℃일 때 밀도는 0.96876 kg/L이고, 70℃일 때 밀도는 0.97781 kg/L이다.)

    1. 70.5
    2. 80.5
    3. 90.5
    4. 108.6
    (정답률: 44%)
    • 두 온도의 밀도 차와 높이 차를 이용하여 자연 순환수두를 계산합니다.
      ① [기본 공식]
      $$\text{수두} = (\rho_{low} - \rho_{high}) \times H \times 10^3$$
      ② [숫자 대입]
      $$\text{수두} = (0.97781 - 0.96876) \times 12 \times 10^3$$
      ③ [최종 결과]
      $$\text{수두} = 108.6\text{ mmAq}$$
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    83. 관경 100A인 강관을 수평주관으로 시공할 때 지지간격으로 가장 적절한 것은?

    1. 2m 이내
    2. 4m 이내
    3. 8m 이내
    4. 12m 이내
    (정답률: 56%)
    • 강관 수평배관의 지지간격은 관경(호칭지름)에 따라 결정됩니다. 관경 $100\text{A}$ (100~150mm)의 경우 최대 지지간격은 $4\text{m}$이내로 시공해야 합니다.
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    84. 상수 및 급탕배관에서 상수 이외의 배관 또는 장치가 접속되는 것을 무엇이라고 하는가?

    1. 크로스 커넥션
    2. 역압 커넥션
    3. 사이펀 커넥션
    4. 에어캡 커넥션
    (정답률: 76%)
    • 상수 및 급탕배관에서 상수 이외의 배관이나 장치가 접속되어 오염의 위험이 있는 상태를 크로스 커넥션이라고 합니다.
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    85. 보온재를 유기질과 무기질로 구분할 때, 다음 중 성질이 다른 하나는?

    1. 우모펠트
    2. 규조토
    3. 탄산마그네숨
    4. 슬래그 섬유
    (정답률: 60%)
    • 보온재는 성분에 따라 유기질과 무기질로 구분합니다. 우모펠트는 유기질 보온재에 해당하며, 나머지는 모두 무기질 보온재입니다.
      오답 노트
      규조토, 탄산마그네숨, 슬래그 섬유: 무기질 보온재임
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    86. 도시가스의 공급설비 중 가스 홀더의 종류가 아닌 것은?

    1. 유수식
    2. 중수식
    3. 무수식
    4. 고압식
    (정답률: 70%)
    • 가스 홀더는 압력에 따라 저압식(유수식, 무수식), 중압식(원통형), 고압식(구형)으로 분류하며, 중수식이라는 종류는 존재하지 않습니다.
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    87. 냉매 배관 시 주의사항으로 틀린 것은?

    1. 배관은 가능한 간단하게 한다.
    2. 배관의 굽힘을 적게 한다.
    3. 배관에 큰 응력이 발생할 염려가 있는 곳에는 루프 배관을 한다.
    4. 냉매의 열손실을 방지하기 위해 바닥에 매설한다.
    (정답률: 67%)
    • 냉매의 열손실을 방지하기 위해서는 바닥 매설이 아니라 적절한 단열 처리를 해야 합니다.
      오답 노트
      배관은 가능한 간단하게 구성하는 것이 맞음
      압력 손실을 줄이기 위해 굽힘을 적게 하는 것이 맞음
      열팽창 등으로 인한 응력 발생 시 루프 배관을 설치하는 것이 맞음
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    88. 냉각 레그(cooling leg) 시공에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 관경은 증기 주관보다 한 치수 크게 한다.
    2. 냉각 레그와 환수관 사이에는 트랩을 설치하여야 한다.
    3. 응축수를 냉각하여 재증발을 방지하기 위한 배관이다.
    4. 보온피복을 할 필요가 없다.
    (정답률: 47%)
    • 냉각 레그의 관경은 증기 주관보다 한 치수 작게 시공하는 것이 원칙입니다.
      오답 노트
      냉각 레그와 환수관 사이에 트랩을 설치하는 것은 맞음
      응축수를 냉각하여 재증발을 방지하는 목적이 맞음
      냉각을 목적으로 하므로 보온피복을 하지 않는 것이 맞음
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    89. 기체 수송 설비에서 압축공기 배관의 부속장치가 아닌 것은?

    1. 후부냉각기
    2. 공기여과기
    3. 안전밸브
    4. 공기빼기밸브
    (정답률: 58%)
    • 압축공기 배관의 주요 부속장치로는 분리기, 후부냉각기, 공기탱크, 공기여과기, 공기흡입관, 안전밸브 등이 있으며, 공기빼기밸브는 이에 해당하지 않습니다.
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    90. 가스설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

    1. 일반적으로 사용되고 있는 가스유량 중 1시간당 최대값을 설계유량으로 한다.
    2. 가스미터는 설계유량을 통과시킬 수 있는 능력을 가진 것을 선정한다.
    3. 배관 관경은 설계유량이 흐를 때 배관의 끝부분에서 필요한 압력이 확보될 수 있도록 한다.
    4. 일반적으로 공급되고 있는 천연가스에는 일산화탄소가 많이 함유되어 있다.
    (정답률: 72%)
    • 천연가스의 주성분은 메탄($CH_{4}$)이며, 일산화탄소를 함유하고 있지 않습니다.
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    91. 증기트랩에 관한 설명으로 옳은 것은?

    1. 플로트 트랩은 응축수나 공기가 자동적으로 환수관에 배출되며, 저·고압에 쓰이고 형식에 따라 앵글형과 스트레이트형이 있다.
    2. 열동식 트랩은 고압, 중압의 증기관에 적합하며, 환수관을 트랩보다 위쪽에 배관할 수도 있고, 형식에 따라 상향식과 하향식이 있다.
    3. 임펄스 증기 트랩은 실린더 속의 온도 변화에 따라 연속적으로 밸브가 개폐하며, 작동 시 구조상 증기가 약간 새는 결점이 있다
    4. 버킷 트랩은 구조상 공기를 함께 배출하지 못하지만 다량의 응축수를 처리하는데 적합하며, 다량트랩이라고 한다.
    (정답률: 43%)
    • 임펄스 증기 트랩은 실린더 내부의 온도 변화에 따라 밸브가 연속적으로 개폐하며, 구조적 특성상 증기가 약간 누설되는 결점이 있습니다.
      오답 노트
      플로트 트랩: 응축수나 공기가 자동 배출되며 저·고압에 사용됨
      열동식 트랩: 고압, 중압 증기관에 적합하며 상향식과 하향식이 있음
      버킷 트랩: 다량의 응축수 처리에 적합한 다량트랩임
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    92. 폴리에틸렌관의 이음방법이 아닌 것은?

    1. 콤포이음
    2. 융착이음
    3. 플랜지이음
    4. 테이퍼이음
    (정답률: 57%)
    • 폴리에틸렌관의 이음방법이 아니라, 콤포이음은 콘크리트 관을 연결할 때 사용하는 이음법입니다.
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    93. 동일 구경의 관을 직선 연결할 때 사용하는 관 이음재료가 아닌 것은?

    1. 소켓
    2. 플러그
    3. 유니온
    4. 플랜지
    (정답률: 73%)
    • 동일 구경의 관을 직선으로 연결하는 이음재료가 아니라, 플러그는 관의 끝부분을 막아 밀폐하는 용도로 사용됩니다.
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    94. 열교환기 입구에 설치하여 탱크 내의 온도에 따라 밸브를 개폐하며, 열매의 유입량을 조절하여 탱크 내의 온도를 설정범위로 유지시키는 밸브는?

    1. 감압 밸브
    2. 플랩 밸브
    3. 바이패스 밸브
    4. 온도조절 밸브
    (정답률: 76%)
    • 온도조절 밸브는 벨로스 작용을 통해 온도 변화에 따라 유량을 자동으로 제어하여 탱크 내 온도를 설정 범위로 유지시키는 장치입니다.
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    95. 급수배관 내에 공기실을 설치하는 주된 목적은?

    1. 공기밸브를 작게 하기 위하여
    2. 수압시험을 원활하기 위하여
    3. 수격작용을 방지하기 위하여
    4. 관내 흐름을 원활하게 하기 위하여
    (정답률: 69%)
    • 공기실은 급격한 밸브 폐쇄 시 발생하는 충격파인 수격작용(Water Hammer)을 흡수하여 배관의 진동과 소음을 방지하기 위해 수전 부근에 설치합니다.
      오답 노트
      공기밸브 크기, 수압시험, 흐름 원활화와는 직접적인 관련이 없습니다.
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    96. 다음 보기에서 설명하는 통기관 설비 방식과 특징으로 적합한 방식은?

    1. 섹스티아(sextia) 방식
    2. 소벤트(sovent) 방식
    3. 각개통기 방식
    4. 신정통기 방식
    (정답률: 68%)
    • 이음쇠를 통해 배수에 선회력을 주어 관내에 공기 코어를 유지함으로써 통기 성능을 확보하는 방식은 섹스티아(sextia) 방식의 핵심 특징입니다.
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    97. 25mm 강관의 용접이음용 숏(short) 엘보의 곡률 반경(mm)은 얼마 정도로 하면 되는가?

    1. 25
    2. 37.5
    3. 50
    4. 62.5
    (정답률: 49%)
    • 강관 엘보의 곡률 반경 결정 시 숏 엘보는 관경(반경) 그대로 적용하고, 롱 엘보는 관경의 1.5배를 적용합니다.
      ① [기본 공식] $$R = D$$
      ② [숫자 대입] $$R = 25$$
      ③ [최종 결과] $$R = 25$$
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    98. 다음 중 배수 설비와 관련된 용어는?

    1. 공기실(air chamber)
    2. 봉수(seal water)
    3. 볼탭(ball tap)
    4. 드렌처(drencher)
    (정답률: 73%)
    • 봉수는 배수 트랩을 통해 배수관 일부에 물을 고이게 하여 하수 가스가 실내로 유입되지 않도록 차단하는 물을 의미합니다.
      오답 노트
      공기실: 수격작용 방지 장치
      볼탭: 수조의 수위 조절 밸브
      드렌처: 화재 시 냉각 및 소화를 위해 물을 뿌리는 설비
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    99. 도시가스 계량기(30m3/h 미만)의 설치 시 바닥으로부터 설치 높이로 가장 적합한 것은? (단, 설치 높이의 제한을 두지 않는 특정장소는 제외한다.)

    1. 0.5m 이하
    2. 0.7m 이상 1m 이내
    3. 1.6m 이상 2m 이내
    4. 2m 이상 2.5m 이내
    (정답률: 74%)
    • 도시가스 사업법 시행규칙에 따라 가스계량기는 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이내의 높이에 수직·수평으로 설치하고 고정장치로 고정해야 합니다.
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    100. 진공환수식 증기난방 배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 배관 도중에 공기 빼기 밸브를 설치한다.
    2. 배관 기울기를 작게 할 수 있다.
    3. 리프트 피팅에 의해 응축수를 상부로 배출할 수 있다.
    4. 응축수의 유속이 빠르게 되므로 환수관을 가늘게 할 수가 있다.
    (정답률: 57%)
    • 진공환수식 증기난방은 시스템 내부를 진공 상태로 유지하여 응축수를 환수하므로, 공기 빼기 밸브는 설치하지 않습니다. 공기 빼기 밸브는 주로 온수 난방에서 사용됩니다.
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