공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-04-28)

공조냉동기계기사(구)
(2018-04-28 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 이상기체에 대한 관계식 중 옳은 것은? (단,Cp, Cv는 정압 및 정적 비열, k는 비열비이고, R은 기체 상수이다.)

  1. Cp=Cv-R 
(정답률: 79%)
  • 이상기체에서 정압비열 $C_{p}$와 정적비열 $C_{v}$의 관계식 $C_{p} - C_{v} = R$과 비열비 $k = \frac{C_{p}}{C_{v}}$를 이용하면, $C_{v} = \frac{C_{p}}{k}$가 됩니다. 이를 대입하여 정리하면 $\text{C}_{p} = \frac{k}{k-1}R$이 도출되므로 가 옳은 식입니다.
    오답 노트 $C_{p} = C_{v} - R$: $C_{p} - C_{v} = R$이어야 함
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2. 온도가 T1인 고열원으로부터 온도가 T2인 저열원으로 열전도, 대류, 복사 등에 의해 Q 만큼 열전달이 이루어졌을 때 전체 엔트로피 변화량을 나타내는 식은?

(정답률: 74%)
  • 엔트로피 변화량은 열전달량을 온도로 나눈 값의 합으로 계산합니다. 고온원($T_{1}$)은 열 $Q$를 잃으므로 엔트로피가 감소하고, 저온원($T_{2}$)은 열 $Q$를 얻으므로 엔트로피가 증가합니다.
    $$\Delta S = \frac{Q}{T_{2}} - \frac{Q}{T_{1}} = \frac{Q(T_{1} - T_{2})}{T_{1} \times T_{2}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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3. 1kg의 공기가 100℃를 유지하면서 가역등온 팽창하여 외부에 500kJ의 일을 하였다. 이때 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/K인가?

  1. 1.895
  2. 1.665
  3. 1.467
  4. 1.340
(정답률: 72%)
  • 가역 등온 과정에서 엔트로피 변화량은 가해진 열량(또는 외부로 한 일)을 절대온도로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = \frac{Q}{T}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = \frac{500}{100 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = 1.340$$
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4. 증기 압축 냉동 사이클로 운전하는 냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피가 각각 387.2kJ/kg, 435.1kJ/kg, 241.8kJ/kg일 경우 성능계수는 약 얼마인가?

  1. 3.0
  2. 4.0
  3. 5.0
  4. 6.0
(정답률: 63%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동효과를 압축 일량으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{h_1 - h_3}{h_2 - h_1}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{387.2 - 241.8}{435.1 - 387.2}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.0$$
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5. 습증기 상태에서 엔탈피 h를 구하는 식은? (단, hf는 포화액의 엔탈피, hg는 포화증기의 엔탈피, x는 건도이다.)

  1. h=hf+(xhg-hf)
  2. h=hf+x(hg-hf)
  3. h=hg+(xhf-hg)
  4. h=hg+x(hg-hf)
(정답률: 76%)
  • 습증기의 엔탈피는 포화액의 엔탈피에 건도와 증발 엔탈피(포화증기 엔탈피 - 포화액 엔탈피)의 곱을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$h = h_{f} + x(h_{g} - h_{f})$$
    ② [숫자 대입]
    $$h = h_{f} + x(h_{g} - h_{f})$$
    ③ [최종 결과]
    $$h = h_{f} + x(h_{g} - h_{f})$$
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6. 다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량(extensive property)에 속하는 것은?

  1. 압력
  2. 체적
  3. 온도
  4. 밀도
(정답률: 79%)
  • 종량적 상태량은 물질의 양에 비례하여 크기가 변하는 성질을 말하며, 체적이 이에 해당합니다.
    오답 노트
    압력, 온도, 밀도: 물질의 양과 관계없이 일정하게 유지되는 강도적 상태량입니다.
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7. 온도 150℃, 압력 0.5MPa의 공기 0.2kg이 압력이 일정한 과정에서 원래 체적의 2배로 늘어난다. 이 과정에서의 일은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 기체상수가 0.287kJ/(kgㆍK)인 이상기체로 가정한다.)

  1. 12.3kJ
  2. 16.5kJ
  3. 20.5kJ
  4. 24.3kJ
(정답률: 54%)
  • 정압 과정에서 기체가 하는 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산하며, 이상기체 상태방정식을 통해 초기 체적을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P \times (V_2 - V_1) = P \times V_1 = m \times R \times T$$
    ② [숫자 대입] $$W = 0.2 \times 0.287 \times (150 + 273)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 24.3\text{ kJ}$$
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8. 천제연 폭로의 높이가 55m이고 주위와 열교환을 무시한다면 폭포수가 낙하한 후 수면에 도달할 때까지 온도 상승은 약 몇 K인가? (단, 폭포수의 비열은 4.2kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 0.87
  2. 0.31
  3. 0.13
  4. 0.68
(정답률: 54%)
  • 폭포수가 낙하하며 얻은 위치 에너지가 모두 열에너지로 변환된다고 가정하여 온도 상승량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta T = \frac{g \times h}{C}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta T = \frac{9.8 \times 55}{4.2 \times 10^{3}}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta T = 0.128$$ (약 $0.13$ K)
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9. 유체의 교축과정에서 Joule-Thomson 계수(μJ)가 중요하게 고려되는데 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ＜0인 경우 온도 상승을 의미한다.
  2. 등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ＜0인 경우 온도 강하를 의미한다.
  3. 정적 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ＜0인 경우 온도 상승을 의미한다.
  4. 정적 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ＜0인 경우 온도 강하를 의미한다.
(정답률: 49%)
  • Joule-Thomson 계수는 등엔탈피 과정에서 압력 변화에 따른 온도 변화의 비를 나타냅니다. 교축 과정은 압력이 감소하는 과정이므로, 계수 $\mu_J$가 0보다 작으면($\mu_J < 0$) 온도가 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    등엔탈피 과정이 아닌 정적 과정: 잘못된 과정 정의 $\mu_J < 0$일 때 온도 강하: 압력 감소 시 온도가 상승함
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10. Brayton 사이클에서 압축기 소요일은 175kJ/kg, 공급열은 627kJ/kg, 터빈 발생일은 406kJ/kg로 작동될 때 열효율은 약 얼마인가?

  1. 0.28
  2. 0.37
  3. 0.42
  4. 0.48
(정답률: 53%)
  • Brayton 사이클의 열효율은 공급열량 대비 순일(터빈 일에서 압축기 일을 뺀 값)의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{W_{t} - W_{c}}{Q_{in}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{406 - 175}{627}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.368 \approx 0.37$$
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11. 마찰이 없는 실린더 내에 온도 500K, 비엔트로피 3kJ/(kgㆍK)인 이상기체가 2kg 들어있다. 이 기체의 비엔트로피가 10kJ/(kgㆍK)이 될 때까지 등온과정으로 가열한다면 가열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 1400kJ
  2. 2000kJ
  3. 3500kJ
  4. 7000kJ
(정답률: 57%)
  • 등온과정에서 가열량은 온도와 엔트로피 변화량, 그리고 질량의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$Q = m \times T \times \Delta s$$
    ② [숫자 대입] $$Q = 2 \times 500 \times (10 - 3)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 7000\text{ kJ}$$
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12. 매시간 20kg의 연료를 소비하여 74kW의 동력을 생산하는 가솔린 기관의 열효율은 약몇 %인가? (단, 가솔린의 저위발열량은 43470kJ/kg이다.)

  1. 18
  2. 22
  3. 31
  4. 43
(정답률: 69%)
  • 기관의 열효율은 공급된 총 열량 대비 생산된 동력의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{P \times 3600}{m \times H}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{74 \times 3600}{20 \times 43470}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.306 \approx 31\%$$
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13. 다음 중 이상적인 증기 터빈의 사이클인 랭킨 사이클을 옳게 나타낸 것은?

  1. 가역등온압축 → 정압가열 → 가역등온팽창 → 정압냉각
  2. 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각
  3. 가역등온압축 → 정적가열 → 가역등온팽창 → 정적냉각
  4. 가역단열압축 → 정적가열 → 가역단열팽창 → 정적냉각
(정답률: 62%)
  • 랭킨 사이클은 증기 터빈의 이상적인 사이클로, 펌프(가역단열압축) $\rightarrow$ 보일러(정압가열) $\rightarrow$ 터빈(가역단열팽창) $\rightarrow$ 응축기(정압냉각) 순으로 이루어집니다.
    오답 노트
    가역등온압축/팽창: 랭킨 사이클은 단열 과정이 핵심입니다.
    정적가열/냉각: 보일러와 응축기는 정압 과정으로 작동합니다.
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14. 피스톤-실린더 장치 내에 있는 공기가 0.3m3에서 0.1m3으로 압축되었다. 압축되는 동안 압력(P)과 체적(V) 사이에 P=aV-2의 관계가 성립하며, 계수 A = 6kPaㆍm6이다. 이 과정 동안 공기가 한 일은 약 얼마인가?

  1. -53.3kJ
  2. -1.1kJ
  3. 253kJ
  4. -40kJ
(정답률: 53%)
  • 일은 압력을 체적에 대해 적분하여 구하며, 주어진 관계식 $P=aV^{-2}$를 적분하여 계산합니다.
    ① $$W = \int_{V_1}^{V_2} aV^{-2} dV = -a(V_2^{-1} - V_1^{-1})$$
    ② $$W = -6 \times (0.1^{-1} - 0.3^{-1})$$
    ③ $$W = -40 \text{ kJ}$$
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15. 이상적인 카르노 사이클의 열기관이 500℃인 열원으로부터 500kJ을 받고, 25℃에 열을 방출한다. 이 사이클의 일(W)과 효율(ηth)은 얼마인가?

  1. W= 307.2kJ, ηth= 0.6143
  2. W= 207.2kJ, ηth= 0.5748
  3. W= 250.3kJ, ηth= 0.8316
  4. W= 401.5kJ, ηth= 0.6517
(정답률: 73%)
  • 카르노 사이클의 효율을 먼저 구한 뒤, 공급된 열량에 효율을 곱하여 한 일을 계산합니다.
    ① $$\eta_{th} = 1 - \frac{T_{low}}{T_{high}}$$
    ② $$\eta_{th} = 1 - \frac{25+273}{500+273} = 0.6143$$
    ③ $$W = 500 \times 0.6143 = 307.2 \text{ kJ}$$
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16. 어떤 카르노 열기관이 100℃와 30℃ 사이에서 작동되며 100℃의 고온에서 100kJ 의 열을 받아 40kJ의 유용한 일을 한다면 이 열기관에 대하여 가장 옳게 설명한 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 열역학 제1법칙에 위배한다.
  2. 열역학 제2법칙에 위배한다.
  3. 열역학 제1법칙과 제2법칙에 모두 위배되지 않는다.
  4. 열역학 제1법칙과 제2법칙에 모두 위배된다.
(정답률: 57%)
  • 카르노 열기관의 최대 효율은 작동 온도에 의해 결정됩니다. 주어진 온도 조건에서의 최대 효율은 $\frac{(100+273)-(30+273)}{100+273} \approx 18.7\%$이지만, 실제 효율은 $\frac{40}{100} = 40\%$로 계산되어 이론적 한계를 초과하므로 열역학 제2법칙에 위배됩니다.
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17. 내부 에너지가 30kJ인 물체 열을 가하여 내부 에너지가 50kJ이 되는 동안에 외부에 대하여 10kJ의 일을 하였다. 이 물체에 가해진 열량은?

  1. 10kJ
  2. 20kJ
  3. 30kJ
  4. 60kJ
(정답률: 68%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계에 가해진 열량은 내부 에너지의 변화량과 계가 외부에 한 일의 합과 같습니다.
    ① $$Q = \Delta U + W$$
    ② $$Q = (50 - 30) + 10$$
    ③ $$Q = 30 \text{ kJ}$$
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18. 그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 장착된 실린더가 있는데, 실린더 내의 초기 압력은 300kPa, 초기 체적은 0.05m3이다. 이 실린더에 열을 가하면서 적절히 추를 제거하여 폴리트로픽 지수가 1.3인 폴리트로픽 변화가 일어나도록 하여 최종적으로 실린더 내의 체적이 0.2m3이 되었다면 가스가 한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 17
  2. 18
  3. 19
  4. 20
(정답률: 52%)
  • 폴리트로픽 과정에서 가스가 한 일은 초기 압력, 체적과 폴리트로픽 지수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = \frac{P_{1}V_{1}}{n-1} [ 1 - ( \frac{V_{1}}{V_{2}} )^{n-1} ]$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = \frac{300 \times 0.05}{1.3-1} [ 1 - ( \frac{0.05}{0.2} )^{1.3-1} ]$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 17\text{ kJ}$$
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19. 온도 20℃에서 계기압력 0.183MPa의 타이어가 고속주행으로 온도 80℃로 상승할 때 압력은 주행 전과 비교하여 약 몇 kPa상승하는가? (단, 타이어의 체적은 변하지 않고, 타이어 내의 공기는 이상기체로 가정한다. 그리고 대기압은 101.3kPa이다.)

  1. 37kPa
  2. 58kPa
  3. 286kPa
  4. 445kPa
(정답률: 56%)
  • 체적과 질량이 일정할 때, 이상기체의 압력은 절대온도에 비례한다는 샤를-게이뤼삭의 법칙을 이용합니다. 이때 압력과 온도는 반드시 절대값(절대압력, 절대온도)을 사용해야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{P_{1}}{T_{1}} = \frac{P_{2}}{T_{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_{1} = 101.3 + 183 = 284.3\text{ kPa}$$
    $$P_{2} = 284.3 \times \frac{273 + 80}{273 + 20} = 342.52\text{ kPa}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta P = 342.52 - 284.3 = 58.22\text{ kPa}$$
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20. 랭킨 사이클의 열효율을 높이는 방법으로 틀린 것은?

  1. 복수기의 압력을 저하시킨다.
  2. 보일러 압력을 상승시킨다.
  3. 재열(reheat) 장치를 사용한다.
  4. 터빈 출구 온도를 높인다.
(정답률: 60%)
  • 랭킨 사이클의 열효율을 높이기 위해서는 터빈 입구 온도를 높이거나, 터빈 입구 압력을 높이고, 복수기 압력(배압)을 낮추어야 합니다. 터빈 출구 온도를 높이는 것은 효율 향상 방법이 아닙니다.
    오답 노트
    복수기의 압력을 저하시킨다: 배압을 낮추어 효율 상승
    보일러 압력을 상승시킨다: 입구 압력을 높여 효율 상승
    재열(reheat) 장치를 사용한다: 가열 과정을 통해 효율 상승
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2과목: 냉동공학

21. 1대의 압축기로 증발온도를 -30℃ 이하의 저온도로 만들 경우 일어나는 현상이 아닌것은?

  1. 압축기 체적효율의 감소
  2. 압축기 토출 증기의 온도상승
  3. 압축기의 단위흡입체적당 냉동효과 상승
  4. 냉동능력당의 소요동력 증대
(정답률: 67%)
  • 증발온도가 낮아지면 압축비가 커지게 되며, 이로 인해 토출가스 온도 상승, 체적효율 저하, 냉동능력 감소, 소요동력 증대 현상이 발생합니다. 따라서 압축기의 단위흡입체적당 냉동효과가 상승한다는 설명은 틀린 것입니다.
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22. 제빙장치에서 135kg용 빙관을 사용하는 냉동장치와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 헤어 핀 코일
  2. 브라인 펌프
  3. 공기교반장치
  4. 브라인 아지테이터(agitator)
(정답률: 46%)
  • 135kg 용량의 빙관 장치는 소형 장치에 해당하며, 브라인 펌프는 소형 장치에 적합한 순환 방식입니다. 하지만 문제의 맥락상 구성 요소 중 가장 거리가 먼 것을 찾는 것으로, 브라인 펌프보다는 대형 장치에 적합한 아지테이터나 필수 구성 요소인 코일, 교반장치와 대비하여 구분합니다.
    오답 노트
    브라인 펌프: 소형 장치에 적합한 순환 방식임
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23. 모세관 팽창밸브의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?(문제 오류로 가답안 발표시 2번으로 발표되었으나 확정답안 발표시 1, 2번이 정답 처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 2번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 가정용 냉장고 등 소용량 냉동장치에 사용된다.
  2. 베이퍼록 현상이 발생할 수 있다.
  3. 내부균압관이 설치되어 있다.
  4. 증발부하에 따라 유량조절이 가능하다.
(정답률: 52%)
  • 모세관은 매우 가는 관을 통해 냉매를 팽창시키는데, 이때 압력 강하로 인해 냉매가 부분적으로 증발하여 기포가 발생하는 베이퍼록(Vapor Lock) 현상이 나타날 수 있습니다.
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24. 증발기에서의 착상이 냉동장치에 미치는 영향에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 압축비 및 성적계수 감소
  2. 냉각능력 저하에 따른 냉장실내 온도 강하
  3. 증발온도 및 증발압력 강하
  4. 냉동능력에 대한 소요동력 감소
(정답률: 52%)
  • 증발기에 성에(착상)가 생기면 열전달을 방해하는 단열재 역할을 하여, 냉매의 증발이 어려워지므로 증발온도와 증발압력이 모두 낮아지게 됩니다.
    오답 노트
    압축비 및 성적계수 감소: 압축비는 증가하고 성적계수는 감소함
    냉각능력 저하에 따른 냉장실내 온도 강하: 냉각능력이 저하되어 실내 온도는 상승함
    냉동능력에 대한 소요동력 감소: 냉동능력 감소로 인해 상대적인 소요동력은 증가함
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25. 냉동능력이 7kW인 냉동장치에서 수냉식 응축기의 냉각수 입·출구 온도차가 8℃인 경우, 냉각수의 유량(kg/h)은? (단, 압축기의 소요동력은 2kW이다.)

  1. 630
  2. 750
  3. 860
  4. 964
(정답률: 48%)
  • 응축기에서 방출하는 총 열량은 냉동능력과 압축기 소요동력의 합이며, 이를 냉각수의 열량 계산식에 대입하여 유량을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$G = \frac{(Q + W) \times 3600}{C_{p} \times \Delta T}$$
    ② [숫자 대입]
    $$G = \frac{(7 + 2) \times 3600}{4.2 \times 8}$$
    ③ [최종 결과]
    $$G = 964.3$$
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26. 다음 냉동에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 팽창밸브에서 팽창 전후의 냉매 엔탈피 값은 변한다.
  2. 단열 압축은 외부와 열의 출입이 없기 때문에 단열 압축 전후의 냉매 온도는 변한다.
  3. 응축기내에서 냉매가 버려야 하는 열은 현열이다.
  4. 현열에는 응고열, 융해열, 응축열, 증발열, 승화열 등이 있다.
(정답률: 59%)
  • 단열 압축 과정은 외부와 열 교환이 없으므로, 압축 작업에 의해 냉매의 내부 에너지가 증가하여 온도가 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    팽창밸브에서 팽창 전후의 냉매 엔탈피 값은 변한다: 팽창 과정은 등엔탈피 과정으로 엔탈피는 일정함
    응축기내에서 냉매가 버려야 하는 열은 현열이다: 현열과 잠열을 모두 방출함
    현열에는 응고열, 융해열, 응축열, 증발열, 승화열 등이 있다: 이는 잠열에 대한 설명임
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27. 암모니아를 사용하는 2단압축 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증발온도가 -30℃이하가 되면 일반적으로 2단압축 방식을 사용한다.
  2. 중간냉각기의 냉각방식에 따라 2단압축 1단팽창과 2단압축 2단팽창으로 구분한다.
  3. 2단압축 1단팽창 냉동기에서 저단측 냉매와 고단측 냉매는 서로 같은 종류의 냉매를 사용한다.
  4. 2단압축 2단팽창 냉동기에서 저단측 냉매와 고단측 냉매는 서로 다른 종류의 냉매를 사용한다.
(정답률: 63%)
  • 2단 압축 냉동기는 압축 효율을 높이기 위해 단계를 나눈 것으로, 저단과 고단 모두 동일한 냉매를 사용합니다. 서로 다른 냉매를 사용하는 방식은 2원 냉동기입니다.
    오답 노트
    증발온도가 -30℃이하가 되면 일반적으로 2단압축 방식을 사용한다: 압축비 과다를 방지하기 위해 사용하므로 옳음
    중간냉각기의 냉각방식에 따라 2단압축 1단팽창과 2단압축 2단팽창으로 구분한다: 냉각 방식에 따른 분류가 맞으므로 옳음
    2단압축 1단팽창 냉동기에서 저단측 냉매와 고단측 냉매는 서로 같은 종류의 냉매를 사용한다: 동일 냉매를 사용하는 시스템이므로 옳음
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28. P-h선도(압력-엔탈피)에서 나타내지 못하는 것은?

  1. 엔탈피
  2. 습구온도
  3. 건조도
  4. 비체적
(정답률: 69%)
  • P-h 선도는 압력과 엔탈피의 관계를 나타내며 비체적, 건조도 등을 확인할 수 있으나, 습구온도는 t-x 선도(온도-엔탈피 선도)에서 확인할 수 있는 항목입니다.
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29. 냉동장치가 정상적으로 운전되고 있을 때에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 팽창밸브 직후의 온도가 직전의 온도보다 낮다.
  2. 크랭크 케이스 내의 유온은 증발온도보다 높다.
  3. 응축기의 냉각수 출구온도는 응축온도보다 높다.
  4. 응축온도는 증발온도보다 높다.
(정답률: 61%)
  • 응축기에서 냉매의 열을 뺏어 가기 위해서는 냉각수의 온도가 냉매의 응축온도보다 낮아야 열전달이 가능합니다.
    오답 노트
    팽창밸브 직후의 온도가 직전의 온도보다 낮다: 단열 팽창으로 인해 온도가 하강하므로 옳음
    크랭크 케이스 내의 유온은 증발온도보다 높다: 압축기 토출 가스 등으로 인해 유온이 더 높으므로 옳음
    응축온도는 증발온도보다 높다: 냉매가 응축되려면 증발온도보다 높은 압력과 온도가 필요하므로 옳음
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30. 만액식 증발기를 사용하는 R134a용 냉동장치가 아래와 같다. 이 장치에서 압축기의 냉매 순환량이 0.2kg/s이며, 이론 냉동 사이클의 각 점에서의 엔탈피가 아래표와 같을 때, 이론 성능 계수 (COP)는? (단, 배관의 열손실은 무시한다.)

  1. 1.98
  2. 2.39
  3. 2.87
  4. 3.47
(정답률: 44%)
  • 냉동기의 성능 계수(COP)는 냉동효과를 압축 일량으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{h_{1} - h_{4}}{h_{2} - h_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{393 - 230}{440 - 393}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.47$$
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31. 냉동장치 내 공기가 혼입 되었을 때, 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 응축기에서 소리가 난다.
  2. 응축온도가 떨어진다.
  3. 토출온도가 높다.
  4. 증발압력이 낮아진다.
(정답률: 59%)
  • 불응축 가스인 공기가 혼입되면 응축기 내에서 응축되지 않고 체류하여 응축 압력을 상승시킵니다. 이로 인해 압축기가 더 높은 압력까지 압축해야 하므로 토출온도가 상승하고 동력 소비가 증가합니다.
    오답 노트
    응축온도가 떨어진다: 응축 압력 상승으로 인해 응축온도는 오히려 증가함
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32. 빙축열 설비의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 축열조의 크기를 소형화할 수 있다.
  2. 값싼 심야전력을 사용하므로 운전비용이 절감된다.
  3. 자동화 설비에 의한 최적화 운전으로 시스템의 운전효율이 높다.
  4. 제빙을 위한 냉동기 운전은 냉수취출을 위한 운전보다 증발온도가 높기 때문에 소비동력이 감소한다.
(정답률: 62%)
  • 제빙을 위해서는 냉수취출 시보다 훨씬 낮은 온도로 냉매를 운전해야 하므로, 증발온도가 낮아지게 되어 압축비가 증가하고 결과적으로 소비동력이 증가합니다.
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33. 공비혼합물(azeotrope)냉매의 특성에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 서로 다른 할로카본 냉매들을 혼합하여 서로 결점이 보완되는 냉매를 얻을 수 있다.
  2. 응축압력과 압축비를 줄일 수 있다.
  3. 대표적인 냉매로 R407C와 R410A가 있다.
  4. 각각의 냉매를 적당한 비율로 혼합하면 혼합물의 비등점이 일치할 수 있다.
(정답률: 61%)
  • 공비혼합물 냉매는 혼합 후에도 단일 냉매처럼 일정한 온도에서 증발 및 응축되는 특성을 가지며, 대표적으로 R-500 계열의 냉매가 이에 해당합니다.
    오답 노트
    R407C와 R410A: 비공비혼합물 또는 근사공비혼합물 냉매에 해당함
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34. 암모니아 냉동장치에서 피스톤 압출량 120m3/h의 압축기가 아래 선도와 같은 냉동사이클로 운전되고 있을 때 압축기의 소요동력(kW)은?

  1. 8.7
  2. 10.9
  3. 12.8
  4. 15.2
(정답률: 52%)
  • 압축기의 소요동력은 냉매 순환량과 비엔탈피 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P = G \times \frac{h_{out} - h_{in}}{860}$$
    ② [숫자 대입] $$P = 192.3 \times \frac{57.5}{860}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 12.8$$
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35. 다음 중 모세관의 압력강하가 가장 큰 경우는?

  1. 직경이 가늘고 길수록
  2. 직경이 가늘고 짧을수록
  3. 직경이 굵고 짧을수록
  4. 직경이 굵고 길수록
(정답률: 75%)
  • 관의 직경이 가늘수록 유체와의 마찰 면적이 상대적으로 넓어지고, 관의 길이가 길수록 마찰 거리 증가로 인해 마찰손실이 커지므로 압력강하가 가장 크게 발생합니다.
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36. 물을 냉매로 하고 LiBr을 흡수제로 하는 흡수식 냉동장치에서 장치의 성능을 향상시키기 위하여 열교환기를 설치하였다. 이 열교환기의 기능을 가장 잘 나타낸 것은?

  1. 발생기 출구 LiBr 수용액과 흡수기 출구 LiBr 수용액의 열 교환
  2. 응축기 입구 수증기와 증발기 출구 수증기의 열 교환
  3. 발생기 출구 LiBr 수용액과 응축기 출구 물의 열 교환
  4. 흡수기 출구 LiBr 수용액과 증발기 출구 수증기의 열 교환
(정답률: 59%)
  • 흡수식 냉동기에서 열교환기는 고온의 발생기 출구 LiBr 수용액과 저온의 흡수기 출구 LiBr 수용액 사이에서 열을 교환하여 발생기의 가열 에너지를 절감하고 효율을 높이는 역할을 합니다.
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37. 다음 응축기 중 열통과율이 가장 작은 형식은? (단, 동일 조건 기준으로 한다.)

  1. 7통로식 응축기
  2. 입형 셸 튜브식 응축기
  3. 공랭식 응축기
  4. 2중관식 응축기
(정답률: 75%)
  • 공랭식 응축기는 공기를 냉각 매체로 사용하므로, 물을 사용하는 수랭식(7통로식, 입형 셸 튜브식, 2중관식)보다 열전달 계수가 현저히 낮아 열통과율이 가장 작습니다.
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38. 흡수식 냉동기에서 재생기에 들어가는 희용액의 농도가 50%, 나오는 농용액의 농도가 65%일 때, 용액순환비는? (단, 흡수기의 냉각열량은 730kcal/kg이다.)

  1. 2.5
  2. 3.7
  3. 4.3
  4. 5.2
(정답률: 44%)
  • 용액순환비는 재생기 출구 농용액의 농도를 출구 농도와 입구 농도의 차이로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Ratio = \frac{C_{out}}{C_{out} - C_{in}}$$
    ② [숫자 대입] $$Ratio = \frac{0.65}{0.65 - 0.5}$$
    ③ [최종 결과] $$Ratio = 4.33$$
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39. 냉매에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 냉매표기 R+xyz형태에서 xyz는 공비 혼합 냉매 경우 400번대, 비공비 혼합 냉매 경우 500번대로 표시한다.
  2. R502는 R22와 R113과의 공비혼합냉매이다.
  3. 흡수식 냉동기는 냉매로 NH3와 R-11이 일반적으로 사용된다.
  4. R1234yf는 HFO계열의 냉매로서 지구온난화지수(GWP)가 매우 낮아 R134a의 대체 냉매로 활용 가능하다.
(정답률: 61%)
  • R1234yf는 HFO 계열 냉매로 지구온난화지수(GWP)가 매우 낮아 R134a를 대체하는 친환경 냉매로 사용됩니다.
    오답 노트
    냉매표기 R+xyz 형태에서 400번대는 비공비, 500번대가 공비 혼합 냉매임
    R502는 R12와 R115의 공비혼합냉매임
    흡수식 냉동기의 냉매는 일반적으로 물과 LiBr 수용액을 사용함
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40. 냉동기 중 공급 에너지원이 동일한 것끼리 짝지어진 것은?

  1. 흡수 냉동기, 압축기 냉동기
  2. 증기분사 냉동기, 증기압축 냉동기
  3. 압축기체 냉동기, 증기분사 냉동기
  4. 증기분사 냉동기, 흡수 냉동기
(정답률: 54%)
  • 증기분사 냉동기와 흡수 냉동기는 모두 열에너지(증기)를 주 에너지원으로 사용하는 냉동 방식입니다.
    오답 노트
    압축기 냉동기, 증기압축 냉동기: 전기에너지를 주 에너지원으로 사용함
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3과목: 공기조화

41. 난방부하가 6500kcal/hr인 어떤 방에 대해 온수난방을 하고자 한다. 방열기의 상당방 열면적(m2)은?

  1. 6.7
  2. 8.4
  3. 10
  4. 14.4
(정답률: 62%)
  • 방열기의 상당방열면적은 전체 난방부하를 온수난방의 표준발열량($450\text{ kcal/m}^2\text{h}$)으로 나누어 산출합니다.
    ① $$A = \frac{Q}{q}$$
    ② $$A = \frac{6500}{450}$$
    ③ $$A = 14.4$$
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42. 다음 중 감습(제습)장치의 방식이 아닌 것은?

  1. 흡수식
  2. 감압식
  3. 냉각식
  4. 압축식
(정답률: 52%)
  • 감습(제습)장치의 대표적인 방식으로는 흡수식, 흡착식, 냉각식, 압축식이 사용됩니다.
    오답 노트
    감압식: 제습 방식에 해당하지 않음
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43. 실내 설계온도 26℃인 사무실의 실내유효 현열부하는 20.42kW, 실내유효 잠열부하는 4.27kW 이다. 냉각코일의 장치노점온도는 13.5℃, 바이패스 팩터가 0.1일 때, 송풍량(L/s)은? (단, 공기의 밀도는 1.2kg/m3, 정압비열은 1.006kJ/kgㆍK이다.)

  1. 1350
  2. 1503
  3. 12530
  4. 13532
(정답률: 39%)
  • 송풍량은 실내 유효 현열부하를 공기의 밀도, 비열, 온도차 및 콘택트 팩터(1-바이패스 팩터)의 곱으로 나누어 계산합니다.
    ① $$Q = \frac{q_s}{\rho \times C_p \times \Delta T \times (1 - BF)}$$
    ② $$Q = \frac{20.42 \times 10^3}{1.2 \times 1.006 \times (26 - 13.5) \times (1 - 0.1)}$$
    ③ $$Q = 1503$$
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44. 유효온도(Effective Temperature)의 3요소는?

  1. 밀도, 온도, 비열
  2. 온도, 기류, 밀도
  3. 온도, 습도, 비열
  4. 온도, 습도, 기류
(정답률: 75%)
  • 유효온도는 인간이 느끼는 온열감을 결정하는 세 가지 주요 물리적 요인인 온도, 습도, 기류를 종합하여 나타낸 지표입니다.
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45. 배출가스 또는 배기가스 등의 열을 열원으로 하는 보일러는?

  1. 관류보일러
  2. 폐열보일러
  3. 입형보일러
  4. 수관보일러
(정답률: 78%)
  • 폐열보일러는 공정 중 발생하는 배출가스나 배기가스 등의 버려지는 열(폐열)을 열원으로 사용하여 증기나 온수를 생산하는 보일러입니다.
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46. 공기조화설비의 구성에서 각종 설비별 기기로 바르게 짝지어진 것은?

  1. 열원설비 – 냉동기, 보일러, 히트펌프
  2. 열교환설비 – 열교환기, 가열기
  3. 열매 수송설비 – 덕트, 배관, 오일펌프
  4. 실내유니트 – 토출구, 유인유니트, 자동제어기기
(정답률: 71%)
  • 열원설비는 냉동기, 보일러, 히트펌프와 같이 열을 생성하거나 공급하는 기기로 구성됩니다.
    오답 노트
    열교환설비: 열교환기, 공조기
    열매 수송설비: 송풍기, 덕트, 배관, 펌프 (오일펌프 제외)
    실내유니트: 토출구, 유인유니트, 팬코일 (자동제어기기는 자동제어설비)
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47. 덕트의 분기점에서 풍량을 조절하기 위하여 설치하는 댐퍼는?

  1. 방화 댐퍼
  2. 스플릿 댐퍼
  3. 피봇 댐퍼
  4. 터닝 베인
(정답률: 80%)
  • 스플릿 댐퍼는 덕트의 분기점에서 풍량을 적절하게 조절하기 위해 설치하는 장치입니다.
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48. 냉방부하 계산 결과 실내취득열량은 qR, 송풍기 및 덕트 취득열량은 qF, 외기부하는 qO, 펌프 및 배관 취득열량은 qP일 때, 공조기 부하를 바르게 나타낸 것은?

  1. qR + qO + qP
  2. qF + qO + qP
  3. qR + qO + qF
  4. qR + qP + qF
(정답률: 66%)
  • 공조기 부하는 실내에서 발생하는 취득열량, 외부에서 유입되는 외기부하, 그리고 공기를 송풍하는 과정에서 발생하는 송풍기 및 덕트 취득열량의 합으로 계산합니다.
    $$q_{total} = q_{R} + q_{O} + q_{F}$$
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49. 다음 공조방식 중에서 전공기 방식에 속하지 않는 것은?

  1. 단일덕트 방식
  2. 이중덕트 방식
  3. 팬코일 유닛방식
  4. 각층 유닛방식
(정답률: 79%)
  • 팬코일 유닛방식은 공기가 아닌 냉온수를 이용해 열교환을 하는 수방식에 해당합니다.
    오답 노트
    단일덕트 방식, 이중덕트 방식, 각층 유닛방식: 전공기 방식
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50. 온수보일러의 수두압을 측정하는 계기는?

  1. 수고계
  2. 수면계
  3. 수량계
  4. 수위 조절기
(정답률: 64%)
  • 온수보일러에서 수두압을 측정하는 계기는 수고계입니다.
    오답 노트
    수면계: 증기보일러의 수면 측정
    수량계: 급수량 측정
    수위 조절기: 수위 조절
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51. 공기조화방식을 결정할 때에 고려할 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 건물의 종류
  2. 건물의 안정성
  3. 건물의 규모
  4. 건물의 사용목적
(정답률: 72%)
  • 공기조화방식 결정 시에는 건물의 종류, 규모, 사용 목적, 거주 인원, 지역적 특성 등을 고려해야 하며, 건물의 구조적 안정성은 조화 방식 결정의 직접적인 요소가 아닙니다.
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52. 증기난방방식에서 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 환수배관방식은?

  1. 습식 환수방법
  2. 강제 환수방식
  3. 건식 환수방식
  4. 중력 환수방식
(정답률: 67%)
  • 환수주관의 위치에 따라 구분하며, 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하여 응축수가 자연스럽게 떨어지게 하는 방식을 건식 환수방식이라고 합니다.
    오답 노트
    습식 환수방법: 보일러 수면보다 낮은 위치에 배관함
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53. 온수난방설비에 사용되는 팽창탱크에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀폐식 팽창탱크의 상부 공기층은 난방장치의 압력변동을 완화하는 역할을 할 수 있다.
  2. 밀폐식 팽창탱크는 일반적으로 개방식에 비해 탱크 용적을 크게 설계해야 한다.
  3. 개방식 탱크를 사용하는 경우는 장치내의 온수온도를 85℃이상으로 해야 한다.
  4. 팽창탱크는 난방장치가 정지하여도 일정압 이상으로 유지하여 공기침입 방지 역할을 한다.
(정답률: 67%)
  • 개방식 팽창탱크는 대기 중에 개방되어 있으므로 온수 온도를 $100^{\circ}\text{C}$ 미만으로 유지해야 합니다. 반면, $100^{\circ}\text{C}$이상의 고온 온수를 사용할 때는 밀폐식 팽창탱크를 사용해야 합니다.
    오답 노트
    개방식 탱크를 사용하는 경우는 장치내의 온수온도를 85℃이상으로 해야 한다: $100^{\circ}\text{C}$ 미만으로 유지해야 함
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54. 냉수코일 설계상 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 코일의 통과 풍속은 2~3m/s로 한다.
  2. 코일의 설치는 관이 수평으로 놓이게 한다.
  3. 코일 내 냉수속도는 2.5m/s이상으로 한다.
  4. 코일의 출입구 수온 차이는 5~10℃ 전·후로 한다.
(정답률: 68%)
  • 냉수코일 설계 시 코일 내 냉수속도는 일반적으로 $1\text{m/s}$ 전후로 유지하는 것이 적절합니다.
    오답 노트
    코일 내 냉수속도는 $2.5\text{m/s}$이상으로 한다: $1\text{m/s}$ 전후가 적정 속도임
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55. 가열로(加熱爐)의 벽 두께가 80mm이다. 벽의 안쪽과 바깥쪽의 온도차가 32℃, 벽의 면적은 60m2, 벽의 열전도율은 40kcal/mㆍhㆍ℃일 때, 시간당 방열량(kcal/hr)은?

  1. 7.6 x 105
  2. 8.9 x 105
  3. 9.6 x 105
  4. 10.2 x 105
(정답률: 71%)
  • 열전도 법칙을 이용하여 벽면을 통해 전달되는 시간당 방열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \frac{k \times A \times \Delta T}{d}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = \frac{40 \times 60 \times 32}{0.08}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 9.6 \times 10^{5}$$
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56. 다음 중 온수난방과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 팽창탱크
  2. 공기빼기밸브
  3. 관말트랩
  4. 순환펌프
(정답률: 65%)
  • 관말트랩은 증기난방 시스템에서 배관 끝단에 설치하여 응축수를 회수하기 위한 장치이므로 온수난방과는 거리가 멉니다.
    오답 노트
    팽창탱크, 공기빼기밸브, 순환펌프: 온수난방 시스템의 구성 요소
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57. 공기조화방식 중 혼합상자에서 적당한 비율로 냉풍과 온풍을 자동적으로 혼합하여 각실에 공급하는 방식은?

  1. 중앙식
  2. 2중 덕트방식
  3. 유인 유니트방식
  4. 각층 유니트방식
(정답률: 66%)
  • 2중 덕트방식은 냉풍과 온풍을 각각의 덕트로 송풍한 후, 각 실의 혼합상자에서 부하에 따라 적절한 비율로 자동 혼합하여 공급하는 방식입니다.
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58. 다음의 공기조화 장치에서 냉각코일 부하를 올바르게 표현한 것은? (단, GF는 외기량(kg/h)이며, G는 전풍량(kg/h)이다.)

  1. GF(h1-h3)+GF(h1-h2)+G(h2-h5)
  2. G(h1-h2)-GF(h1-h3)+GF(h2-h5)
  3. GF(h1-h2)-GF(h1-h3)+G(h2-h5)
  4. G(h1-h2)+GF(h1-h3)+GF(h2-h5)
(정답률: 48%)
  • 냉각코일 부하는 전체 시스템에서 외기부하에서 예냉부하를 뺀 값에 실내부하를 더하여 계산합니다.
    냉각코일 부하 = 외기부하 - 예냉부하 + 실내부하
    이를 수식으로 표현하면 $G_{F}(h_{1}-h_{2}) - G_{F}(h_{1}-h_{3}) + G(h_{2}-h_{5})$가 됩니다.
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59. 온풍난방의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 예열시간이 짧아 간헐운전이 가능하다.
  2. 실내 상하의 온도차가 커서 쾌적성이 떨어진다.
  3. 소음발생이 비교적 크다.
  4. 방열기, 배관설치로 인해 설비비가 비싸다.
(정답률: 69%)
  • 온풍난방은 공기를 가열하여 송풍하는 방식이므로, 방열기나 배관을 설치하는 복사난방과 달리 설비비가 저렴합니다.
    오답 노트
    방열기, 배관설치로 인해 설비비가 비싸다: 온풍난방은 방열기와 배관을 설치하지 않습니다.
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60. 에어와셔를 통과하는 공기의 상태변화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분무수의 온도가 입구공기의 노점온도보다 낮으면 냉각 감습된다.
  2. 순환수 분무하면 공기는 냉각가습되어 엔탈피가 감소한다.
  3. 증기분무를 하면 공기는 가열 가습되고 엔탈피도 증가한다.
  4. 분무수의 온도가 입구공기 노점온도보다 높고 습구온도보다 낮으면 냉각 가습된다.
(정답률: 41%)
  • 순환수 분무는 공기가 냉각가습되면서 현열이 잠열로 변하는 등엔탈피 과정이므로 엔탈피는 일정하게 유지됩니다.
    오답 노트
    엔탈피가 감소한다: 등엔탈피 과정이므로 엔탈피는 변하지 않습니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 그림과 같이 철심에 두 개의 코일 C1, C2를 감고 코일 C1에 흐르는 전류 I에 ΔI만큼의 변화를 주었다. 이 때 일어나는 현상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 코일 C2에서 발생하는 기전력 e2는 렌츠의 법칙에 의하여 설명이 가능하다.
  2. 코일 C1에서 발생하는 기전력 e1은 자속의 시간 미분값과 코일의 감은 횟수의 곱에 비례한다.
  3. 전류의 변화는 자속의 변화를 일으키며, 자속의 변화는 코일 C1에 기전력 e1을 발생시킨다.
  4. 코일 C2에서 발생하는 기전력 e2와 전류 I의 시간 미분값의 관계를 설명해 주는 것이 자기인덕턴스이다.
(정답률: 59%)
  • 한 코일의 전류 변화가 다른 코일에 기전력을 유도하는 현상은 상호인덕턴스로 설명해야 합니다.
    오답 노트
    자기인덕턴스: 자기 자신의 코일에 발생하는 기전력 관계를 설명하는 것이므로 틀렸습니다.
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62. 그림과 같은 제어에 해당하는 것은?

  1. 개방 제어
  2. 시퀀스 제어
  3. 개루프 제어
  4. 폐루프 제어
(정답률: 71%)
  • 출력측의 상태를 검출하여 입력측으로 되돌려 목표값과 비교 제어하는 피드백 구조이므로 폐루프 제어입니다.
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63. 물체의 위치, 방위, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의의 변화에 항상 추종되도록 구성된 제어장치?

  1. 서보기구
  2. 자동조정
  3. 정치 제어
  4. 프로세스 제어
(정답률: 77%)
  • 물체의 위치, 방위, 자세와 같은 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 변화에 즉각적으로 추종하도록 구성된 장치를 서보기구(Servo Mechanism)라고 합니다.
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64. 다음 중 무인 엘리베이터의 자동제어로 가장 적합한 것은?

  1. 추종 제어
  2. 정치 제어
  3. 프로그램 제어
  4. 프로세스 제어
(정답률: 78%)
  • 무인 엘리베이터와 같이 미리 정해진 순서나 조건에 따라 자동으로 동작하도록 설계된 제어 방식은 프로그램 제어입니다.
    오답 노트
    추종 제어: 목표값의 변화를 그대로 따라가는 제어
    정치 제어: 위치, 각도 등 정지 상태의 양을 제어
    프로세스 제어: 온도, 압력, 유량 등 연속적인 물리량을 제어
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65. 다음 논리식을 간단히 한 것은?

(정답률: 68%)
  • 주어진 논리식 $\overline{A} + \overline{B}C + A\overline{B}C + ABC$를 불 대수 법칙으로 간소화하는 과정입니다.
    1. $\overline{B}C + A\overline{B}C = \overline{B}C(1 + A) = \overline{B}C$ 2. $\overline{A} + \overline{B}C + ABC = \overline{A} + \overline{B}C(1 + A) = \overline{A} + \overline{B}C$ (단, $ABC$ 항은 $\overline{A}$와 결합 시 흡수법 적용 가능)
    최종적으로 정리하면 $\overline{B}(A + C)$ 형태의 논리식이 도출됩니다.
    정답:
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66. PLC프로그래밍에서 여러 개의 입력 신호 중 하나 또는 그 이상의 신호가 ON되었을 때 출력이 나오는 회로는?

  1. OR회로
  2. AND회로
  3. NOT회로
  4. 자기유지회로
(정답률: 79%)
  • 여러 개의 입력 신호 중 어느 하나라도 ON(1)이 되면 출력이 발생하는 논리 회로는 병렬 연결 구조인 OR회로입니다.
    오답 노트
    AND회로: 모든 입력이 ON이어야 출력됨
    NOT회로: 입력을 반전시켜 출력함
    자기유지회로: 출력이 다시 입력으로 작용하여 상태를 유지함
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67. 단상변압기 2대를 사용하여 3상 전압을 얻고자하는 결선방법은?

  1. Y결선
  2. V결선
  3. Δ결선
  4. Y-Δ결선
(정답률: 58%)
  • 단상 변압기를 사용하여 3상 전원을 공급하는 방법 중, 변압기 3대를 사용하면 $\Delta$ 결선을 하지만 2대만 사용하여 경제적으로 3상 전압을 얻는 방법은 V결선입니다.
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68. 직류기에서 전압정류의 역할을 하는 것은?

  1. 보극
  2. 보상권선
  3. 탄소브러시
  4. 리액턴스 코일
(정답률: 64%)
  • 보극은 정류자 영역에서 전압 정류를 돕고 정류 시 발생하는 불꽃(아크)을 억제하여 정류 작용을 개선하는 역할을 합니다.
    오답 노트
    보상권선: 전기자 반작용 제거
    탄소브러시: 전류 공급 및 전달
    리액턴스 코일: 전류 제한 및 서지 억제
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69. 전동기 2차측에 기동저항기를 접속하고 비례 추이를 이용하여 기동하는 전동기는?

  1. 단상 유도전동기
  2. 2상 유도전동기
  3. 권선형 유도전동기
  4. 2중 농형 유도전동기
(정답률: 58%)
  • 권선형 유도전동기는 회전자에 권선이 있어 외부에서 기동저항기를 접속할 수 있으며, 이를 통해 비례 추이를 이용하여 기동 토크를 조절할 수 있습니다.
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70. 100[V], 40[W]의 전구에 0.4[A]의 전류가 흐른다면 이 전구의 저항은?

  1. 100[Ω]
  2. 150[Ω]
  3. 200[Ω]
  4. 250[Ω]
(정답률: 75%)
  • 전압과 전류의 관계를 이용하여 저항을 구하는 옴의 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$R = \frac{V}{I}$$
    ② [숫자 대입] $$R = \frac{100}{0.4}$$
    ③ [최종 결과] $$R = 250\Omega$$
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71. 공작기계의 부품 가공을 위하여 주로 펄스를 이용한 프로그램 제어를 하는 것은?

  1. 수치 제어
  2. 속도 제어
  3. PLC 제어
  4. 계산기 제어
(정답률: 65%)
  • 수치 제어는 컴퓨터 등의 제어장치를 통해 프로그램된 수치 정보를 바탕으로 공작기계를 자동 제어하는 방식입니다.
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72. 다음 중 절연저항을 측정하는데 사용되는 계측기는?

  1. 메거
  2. 저항계
  3. 켈빈브리지
  4. 휘스톤브리지
(정답률: 76%)
  • 절연저항은 매우 높은 저항값이므로, 고전압을 인가하여 측정할 수 있는 전용 계측기인 메거(Megger)를 사용합니다.
    오답 노트
    저항계: 일반적인 저항 측정
    켈빈브리지: 매우 낮은 저항(정밀) 측정
    휘스톤브리지: 중간 범위의 저항 측정
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73. 검출용 스위치에 속하지 않는 것은?

  1. 광전스위치
  2. 액면스위치
  3. 리미트스위치
  4. 누름버튼스위치
(정답률: 70%)
  • 누름버튼스위치는 사람이 직접 눌러서 기계를 작동시키는 동작용 스위치입니다.
    오답 노트
    광전스위치, 액면스위치, 리미트스위치: 물체의 유무나 상태를 감지하는 검출용 스위치
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74. 다음과 같은 회로에서 i2가 0 이 되기 위한 C의 값은 ? (단, L은 합성인덕턴스, M은 상호인덕턴스 이다.)

(정답률: 56%)
  • 회로에서 $i_{2}$가 0이 되기 위해서는 2차측 루프의 임피던스 합이 0이 되어야 하며, 커패시터의 리액턴스와 상호인덕턴스에 의한 리액턴스가 상쇄되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{1}{\omega C} = \omega M$$
    ② [숫자 대입] $$C = \frac{1}{\omega \times \omega M}$$
    ③ [최종 결과] $$C = \frac{1}{\omega^{2} M}$$
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75. 오차 발생시간과 오차의 크기로 둘러싸인 면적에 비례하여 동작하는 것은?

  1. P 동작
  2. I 동작
  3. D 동작
  4. PD 동작
(정답률: 52%)
  • 오차의 크기와 발생 시간의 곱인 면적에 비례하여 제어량을 조절하는 것은 적분 동작의 핵심 원리입니다.
    오답 노트
    P 동작: 오차의 현재 크기에 비례
    D 동작: 오차의 변화율(미분)에 비례
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76. 개루프 전달함수 인 단위 궤환계에서 단위계단입력을 가하였을 때의 오프셋(off set)은?

  1. 0
  2. 0.25
  3. 0.5
  4. 0.75
(정답률: 37%)
  • 단위계단입력에 대한 정상상태 오차(오프셋)는 최종값 정리를 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$e_{ss} = \frac{1}{1 + G(0)}$$
    ② [숫자 대입] $$e_{ss} = \frac{1}{1 + \frac{1}{0^{2} + 2(0) + 3}} = \frac{1}{1 + \frac{1}{3}} = \frac{1}{\frac{4}{3}}$$
    ③ [최종 결과] $$e_{ss} = 0.75$$
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77. 저항 8[Ω]과 유도리액턴스 6[Ω]이 직렬접속된 회로의 역률은?

  1. 0.6
  2. 0.8
  3. 0.9
  4. 1
(정답률: 57%)
  • RL 직렬 회로에서 역률은 전체 임피던스에 대한 저항의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\cos\theta = \frac{R}{\sqrt{R^2 + X_L^2}}$$
    ② [숫자 대입] $$\cos\theta = \frac{8}{\sqrt{8^2 + 6^2}}$$
    ③ [최종 결과] $$\cos\theta = 0.8$$
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78. 온도 보상용으로 사용되는 소자는?

  1. 서미스터
  2. 바리스터
  3. 제너다이오드
  4. 버랙터다이오드
(정답률: 78%)
  • 서미스터(Thermistor)는 온도 변화에 따라 저항값이 민감하게 변하는 특성을 가진 소자로, 회로 내에서 온도 변화를 감지하여 보정하는 온도 보상용으로 주로 사용됩니다.
    오답 노트
    바리스터: 전압 제한 및 서지 보호용 소자입니다.
    제너다이오드: 정전압 회로의 전압 조절용 소자입니다.
    버랙터다이오드: 전압으로 정전용량을 조절하는 가변 커패시터 역할의 소자입니다.
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79. 다음과 같은 회로에서 a, b양단자 간의 합성저항은? (단, 그림에서의 저항의 단위는 [Ω]이다.)

  1. 1.0[Ω]
  2. 1.5[Ω]
  3. 3.0[Ω]
  4. 6.0[Ω]
(정답률: 65%)
  • 제시된 회로 는 브리지 형태의 회로입니다. 상단 $1\Omega$과 $2\Omega$의 병렬 합성과 하단 $1\Omega$과 $2\Omega$의 병렬 합성이 다시 직렬로 연결된 구조로 해석하여 합성저항을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$R = ( \frac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2} ) + ( \frac{R_3 \times R_4}{R_3 + R_4} )$$
    ② [숫자 대입] $$R = ( \frac{1 \times 2}{1 + 2} ) + ( \frac{1 \times 2}{1 + 2} )$$
    ③ [최종 결과] $$R = 1.5\Omega$$
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80. 온 오프(on-off) 동작에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 응답속도는 빠르나 오프셋이 생긴다.
  2. 사이클링은 제거할 수 있으나 오프셋이 생긴다.
  3. 간단한 단속적 제어동작이고 사이클링이 생긴다.
  4. 오프셋은 없앨 수 있으나 응답시간이 늦어질 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 온 오프(on-off) 제어는 설정값과 현재값의 차이에 따라 조작량을 최대 또는 최소로만 출력하는 가장 단순한 단속적 제어 방식입니다. 이 방식은 목표값 근처에서 출력값이 계속해서 변하는 사이클링(Cycling) 현상이 발생하는 것이 특징입니다.
    오답 노트
    응답속도는 빠르나 오프셋이 생긴다: 오프셋은 주로 비례 제어에서 발생합니다.
    사이클링은 제거할 수 있으나 오프셋이 생긴다: 온 오프 제어는 사이클링을 제거하기 어렵습니다.
    오프셋은 없앨 수 있으나 응답시간이 늦어질 수 있다: 이는 적분 제어의 특징입니다.
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5과목: 배관일반

81. 도시가스 배관 시 배관이 움직이지 않도록 관 지름 13 ~ 33mm 미만의 경우 몇 m마다 고정 장치를 설치해야 하는가?

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 80%)
  • 도시가스 배관 설치 기준에 따라 관 지름 $13\text{mm}$이상 $33\text{mm}$ 미만인 경우, 배관의 고정을 위해 $2\text{m}$ 마다 고정 장치를 설치해야 합니다.
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82. 냉매배관에 사용되는 재료에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관 선택 시 냉매의 종류에 따라 적절한 재료를 선택해야 한다.
  2. 동관은 가능한 이음매 있는 관을 사용한다.
  3. 저압용 배관은 저온에서도 재료의 물리적 성질이 변하지 않는 것으로 사용한다.
  4. 구부릴 수 있는 관은 내구성을 고려하여 충분한 강도가 있는 것을 사용한다.
(정답률: 79%)
  • 냉매 배관으로 동관을 사용할 때는 누설 방지와 강도 확보를 위해 가능한 이음매가 없는 관을 사용해야 합니다.
    오답 노트
    이음매 있는 관 사용: 누설 위험이 증가하여 부적절함
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83. 동관의 호칭경이 20A일 때 실제 외경은?

  1. 15.87mm
  2. 22.22mm
  3. 28.57mm
  4. 34.93mm
(정답률: 72%)
  • 동관의 호칭경 $20\text{A}$는 내경이 약 $20\text{mm}$임을 의미하며, 규격상 실제 외경은 $22.22\text{mm}$입니다.
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84. 팬코일 유닛방식의 배관방식에서 공급관이 2개이고 환수관이 1개인 방식으로 옳은 것은?

  1. 1관식
  2. 2관식
  3. 3관식
  4. 4관식
(정답률: 77%)
  • 배관 방식은 사용되는 관의 총 개수로 구분합니다. 공급관 2개와 환수관 1개를 합쳐 총 3개의 관이 사용되므로 3관식입니다.
    오답 노트
    2관식: 공급관 1개, 환수관 1개 구성
    4관식: 공급관 2개, 환수관 2개 구성
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85. 방열기 전체의 수저항이 배관의 마찰손실에 비해 큰 경우 채용하는 환수방식은?

  1. 개방류 방식
  2. 재순환 방식
  3. 역귀환 방식
  4. 직접귀환 방식
(정답률: 47%)
  • 방열기의 수저항이 배관 마찰손실보다 크면 배관 경로의 길이 차이가 유량에 주는 영향이 매우 작아지므로, 구조가 단순한 직접귀환 방식을 채용합니다.
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86. 증기와 응축수의 온도 차이를 이용하여 응축수를 배출하는 트랩은?

  1. 버킷 트랩(bucket Trap)
  2. 디스크 트랩(disk Trap)
  3. 벨로스 트랩(bellows Trap)
  4. 플로트 트랩(float Trap)
(정답률: 60%)
  • 벨로스 트랩(bellows Trap)은 증기와 응축수의 온도 차이에 의한 벨로즈의 팽창과 수축을 이용하여 응축수를 배출하는 온도 작동식 트랩입니다.
    오답 노트
    버킷 트랩, 플로트 트랩: 부력 차이 이용
    디스크 트랩: 속도 차이 이용
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87. 배관의 분리, 수리 및 교체가 필요할 때 사용하는 관 이음재의 종류는?

  1. 부싱
  2. 소켓
  3. 엘보
  4. 유니언
(정답률: 65%)
  • 유니언은 배관의 분리, 수리 및 교체가 필요할 때 배관 전체를 뜯지 않고 해당 부분만 쉽게 분리할 수 있도록 사용하는 관 이음재입니다.
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88. 급수량 산정에 있어서 시간 평균예상 급수량(Qh)이 3000L/h였다면, 순간 최대 예상 급수량(Qp)은?

  1. 70 ~ 100 L/min
  2. 150 ~ 200 L/min
  3. 225 ~ 250 L/min
  4. 275 ~ 300 L/min
(정답률: 62%)
  • 순간 최대 예상 급수량은 시간 평균 예상 급수량을 분 단위로 환산한 값의 3 ~ 4배로 산정합니다.
    ① [기본 공식] $$Q_p = \frac{Q_h}{60} \times (3 \sim 4)$$
    ② [숫자 대입] $$Q_p = \frac{3000}{60} \times (3 \sim 4)$$
    ③ [최종 결과] $$Q_p = 150 \sim 200\text{ L/min}$$
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89. 증기난방법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저압 증기난방에 사용하는 증기의 압력은 0.15 ~ 0.35kg/cm2정도이다.
  2. 단관 중력 환수식의 경우 증기와 응축수가 역류하지 않도록 선단 하향 구배로 한다.
  3. 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관한 것은 습식환수관식이다.
  4. 증기의 순환이 가장 빠르며 방열기, 보일러 등의 설치위치에 제한을 받지 않고 대규모 난방용으로 주로 채택되는 방식은 진공환수식이다.
(정답률: 68%)
  • 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 방식은 건식환수관식입니다. 습식환수관식은 보일러 수면보다 낮은 위치에 배관합니다.
    오답 노트
    습식환수관식: 건식환수관식에 대한 설명임
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90. 배관의 자중이나 열팽창에 의한 힘 이외에 기계의 진동, 수격작용, 지진 등 다른 하중에 의해 발생하는 변위 또는 진동을 억제시키기 위한 장치는?

  1. 스프링 행거
  2. 브레이스
  3. 앵커
  4. 가이드
(정답률: 56%)
  • 브레이스는 압축기나 펌프 등 기계 장치에서 발생하는 진동, 수격작용, 지진 등의 외부 하중에 의한 변위와 진동을 억제하기 위해 사용되는 보강장치입니다.
    오답 노트
    스프링 행거: 턴버클 대신 스프링을 사용하여 하중을 지지
    앵커: 이동 및 회전을 완전히 방지하여 고정
    가이드: 축방향 이동은 허용하되 회전 및 직각 방향 이동을 구속
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91. 펌프를 운전할 때 공동현상(캐비테이션)의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 토출양정이 높다.
  2. 유체의 온도가 높다.
  3. 날개차의 원주속도가 크다.
  4. 흡입관의 마찰저항이 크다.
(정답률: 54%)
  • 공동현상은 펌프 흡입측의 압력이 유체의 포화증기압보다 낮아질 때 발생합니다. 토출양정이 높은 것은 펌프의 출력 측 조건이므로 흡입측 압력 저하와는 직접적인 관련이 없습니다.
    오답 노트
    유체의 온도가 높다: 포화증기압이 상승하여 공동현상 발생 가능성 증가
    날개차의 원주속도가 크다: 유속 증가로 인한 압력 강하 유발
    흡입관의 마찰저항이 크다: 흡입 압력을 감소시켜 공동현상 유발
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92. 급수방식 중 대규모의 급수 수요에 대응이 용이하고 단수 시에도 일정한 급수를 계속할 수 있으며 거의 일정한 압력으로 항상 급수되는 방식은?

  1. 양수 펌프식
  2. 수도 직결식
  3. 고가 탱크식
  4. 압력 탱크식
(정답률: 63%)
  • 고가 탱크식은 높은 곳에 설치된 탱크의 수두를 이용하므로 대규모 수요 대응이 쉽고, 단수 시에도 저장된 물로 급수가 가능하며 항상 일정한 압력을 유지할 수 있습니다.
    오답 노트
    양수 펌프식: 일정한 압력 유지가 어려움
    수도 직결식: 단수 시 급수 불가능
    압력 탱크식: 공기 압력을 이용하므로 대규모 급수에 부적합
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93. 증기트랩의 종류를 대분류 한 것으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 박스 트랩
  2. 기계적 트랩
  3. 온도조절 트랩
  4. 열역학적 트랩
(정답률: 65%)
  • 증기트랩의 대분류는 작동 원리에 따라 기계적 트랩, 온도조절 트랩, 열역학적 트랩의 3가지로 구분합니다. 따라서 박스 트랩은 대분류에 해당하지 않습니다.
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94. 열팽창에 의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하기 위해 사용되는 관 지지장치는?

  1. 행거(hanger)
  2. 서포트(support)
  3. 브레이스(brace)
  4. 레스트레인트(restraint)
(정답률: 61%)
  • 레스트레인트(restraint)는 배관의 열팽창으로 인한 이동을 구속하거나 제한하여 배관 시스템의 안정성을 유지하는 구속장치입니다.
    오답 노트
    행거(hanger), 서포트(support): 배관을 지지하는 지지장치
    브레이스(brace): 진동 등을 억제하는 보강장치
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95. 그림과 같은 입체도에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 직선 A와 B, 직선 C와 D는 각각 동일한 수직평면에 있다.
  2. A와 B는 수직높이 차가 다르고, 직선 C와 D는 동일한 수평평면에 있다.
  3. 직선 A와 B, 직선 C와 D는 각각 동일한 수평평면에 있다.
  4. 직선 A와 B, 동일한 수평평면에, 직선 C와 D는 동일한 수직평면에 있다.
(정답률: 67%)
  • 입체도 분석 결과, 직선 A와 B는 Z축 방향의 높이 차이가 존재하며, 직선 C와 D는 동일한 수평 평면상에 위치하고 있음을 알 수 있습니다.
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96. 급수배관 시공에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수리와 기타 필요시 관속의 물을 완전히 뺄 수 있도록 기울기를 주어야 한다.
  2. 공기가 모여 있는 곳이 없도록 하여야 하며, 공기가 모일 경우 공기빼기 밸브를 부착한다.
  3. 급수관에서 상향 급수는 선단 하향 구배로 하고, 하향 급수에서는 선단 상향 구배로 한다.
  4. 가능한 마찰손실이 작도록 배관하며 관의 축소는 편심 레듀서를 써서 공기의 고임을 피한다.
(정답률: 75%)
  • 급수배관의 구배는 공기 고임을 방지하기 위해 상향 급수 시에는 상향 구배로, 하향 급수 시에는 하향 구배로 시공해야 합니다.
    오답 노트
    상향 급수는 선단 하향 구배로 하고, 하향 급수에서는 선단 상향 구배로 한다: 구배 방향이 반대로 설명됨
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97. 베이퍼록 현상을 방지하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 실린더 라이너의 외부를 가열한다.
  2. 흡입배관을 크게 하고 단열 처리한다.
  3. 펌프의 설치위치를 낮춘다.
  4. 흡입관로를 깨끗이 청소한다.
(정답률: 67%)
  • 베이퍼록 현상은 액체가 기화하여 기포가 발생하는 현상으로, 이를 방지하기 위해서는 실린더 라이너 외부를 냉각시켜 온도를 낮춰야 합니다.
    오답 노트
    실린더 라이너의 외부를 가열한다: 온도를 높이면 기화가 촉진되어 베이퍼록이 발생함
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98. 저압 증기난방 장치에서 적용되는 하트포드 접속법(Hartford connection)과 관련된 용어로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 보일러주변 배관
  2. 균형관
  3. 보일러수의 역류방지
  4. 리프트 피팅
(정답률: 61%)
  • 하트포드 접속법은 보일러 주변 배관에 균형관을 설치하여 보일러 수로의 역류를 방지하는 방법입니다.
    오답 노트
    리프트 피팅: 진공 환수식 난방에 사용하는 배관 방법임
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99. 배수 및 통기설비에서 배관시공법에 관한 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 우수 수직관에 배수관을 연결해서는 안된다.
  2. 오버플로우관은 트랩의 유입구측에 연결해야 한다.
  3. 바닥 아래에서 빼내는 각 통기관에는 횡주부를 형성시키지 않는다.
  4. 통기 수직관은 최하위의 배수 수평지관보다 높은 위치에서 연결해야 한다.
(정답률: 45%)
  • 통기 수직관은 최하위 배수 수평지관보다 낮은 위치에서 배수관과 연결하여 원활한 통기가 이루어지도록 해야 합니다.
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100. 온수난방 배관에서 에어 포켓(air pocket)이 발생될 우려가 있는 곳에 설치하는 공기빼기밸브의 설치위치로 가장 적절한 것은?

(정답률: 73%)
  • 공기는 물보다 밀도가 낮아 배관의 가장 높은 곳으로 모이는 성질이 있습니다. 따라서 에어 포켓을 효과적으로 제거하기 위해서는 배관의 최상단에 공기빼기밸브를 설치해야 하므로 위치가 가장 적절합니다.
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