공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2018-08-19)

공조냉동기계기사(구)
(2018-08-19 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 그림과 같이 카르노 사이클로 운전하는 기관 2개가 직렬로 연결되어 있는 시스템에서 두 열기관의 효율이 똑같다고 하면 중간 온도 T는 약 몇 K인가?

  1. 330K
  2. 400K
  3. 500K
  4. 660K
(정답률: 76%)
  • 두 카르노 기관의 효율이 동일하므로, 고온부 $800\text{K}$, 중간 온도 $T$, 저온부 $200\text{K}$ 사이의 효율 관계식을 통해 $T$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{800 - T}{800} = \frac{T - 200}{T}$$
    ② [숫자 대입] $$800T - T^2 = 800T - 160000$$
    ③ [최종 결과] $$T = 400\text{K}$$
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2. 역카르노 사이클로 운전하는 이상적인 냉동사이클에서 응축기 온도가 40℃, 증발기 온도가 -10℃이면 성능 계수는?

  1. 4.26
  2. 5.26
  3. 3.56
  4. 6.56
(정답률: 76%)
  • 역카르노 사이클의 성능 계수(COP)는 저온부와 고온부의 절대 온도 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 - 10}{(273 + 40) - (273 - 10)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 5.26$$
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3. 밀폐시스템에서 초기 상태가 300K, 0.5m3인 이상기체를 등온과정으로 150kPa에서 600 kPa까지 천천히 압축하였다. 이 압축과정에 필요한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 104
  2. 208
  3. 304
  4. 612
(정답률: 58%)
  • 이상기체의 등온 압축 과정에서 필요한 일은 압력과 부피의 변화량을 통해 계산합니다.
    ① $$W = P_{1}V_{1} \ln \frac{P_{2}}{P_{1}}$$
    ② $$W = 150 \times 0.5 \ln \frac{600}{150}$$
    ③ $$W = 103.97$$
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4. 에어컨을 이용하여 실내의 열을 외부로 방출하려 한다. 실외 35℃, 실내 20℃인 조건에서 실내로부터 3kW의 열을 방출하려 할 때 필요한 에어컨의 최소 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 0.154
  2. 1.54
  3. 0.308
  4. 3.08
(정답률: 60%)
  • 냉동기의 최소 동력은 가역 카르노 사이클의 성적계수(COP)를 이용하여 구할 수 있습니다. 온도는 반드시 절대온도(K)로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① $$W = Q \times \frac{T_{high} - T_{low}}{T_{low}}$$
    ② $$W = 3 \times \frac{308 - 293}{293}$$
    ③ $$W = 0.154$$ kW
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5. 압력 250kPa, 체적 0.35m3의 공기가 일정 압력 하에서 팽창하여, 체적이 0.5m3로 되었다. 이 때 내부에너지의 증가가 93.9kJ이었다면, 팽창에 필요한 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 43.8
  2. 56.4
  3. 131.4
  4. 175.2
(정답률: 69%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 일정 압력 하에서 가해진 열량은 내부에너지의 증가량과 외부로 한 일의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \Delta U + P \times (V_2 - V_1)$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 93.9 + 250 \times (0.5 - 0.35)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 131.4$$
    따라서 팽창에 필요한 열량은 $131.4 \text{ kJ}$ 입니다.
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6. 이상기체의 가역 폴리트로픽 과정은 다음과 같다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, P는 압력, v는 비체적, C는 상수이다.)

  1. n=0 이면 등온과정
  2. n=1 이면 정적과정
  3. n=∞ 이면 정압과정
  4. n=k (비열비)이면 단열과정
(정답률: 74%)
  • 폴리트로픽 과정 $$Pv^n = C$$에서 지수 $n$이 비열비 $k$와 같을 때, 외부와의 열 교환이 없는 단열과정이 됩니다.
    오답 노트
    n=0 이면 등온과정: $n=1$일 때 등온과정
    n=1 이면 정적과정: $n=\infty$일 때 정적과정
    n=\infty 이면 정압과정: $n=0$일 때 정압과정
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7. 열과 일에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 열역학적 과정에서 열과 일은 모두 경로에 무관한 상태함수로 나타낸다.
  2. 일과 열의 단위는 대표적으로 Watt(W)를 사용한다.
  3. 열역학 제1법칙은 열과 일의 방향성을 제시한다.
  4. 한 사이클 과정을 지나 원래 상태로 돌아왔을 때 시스템에 가해진 전체 열량은 시스템이 수행한 전체 일의 양과 같다.
(정답률: 71%)
  • 열역학 제1법칙(에너지 보존 법칙)에 따라, 한 사이클 과정을 거쳐 원래 상태로 돌아오면 내부 에너지 변화량이 0이 되므로, 시스템에 가해진 전체 열량은 시스템이 외부에 한 전체 일의 양과 같습니다.
    오답 노트
    열역학적 과정에서 열과 일은 경로에 무관한 상태함수로 나타낸다: 열과 일은 경로 함수임
    일과 열의 단위는 대표적으로 Watt(W)를 사용한다: Joule(J)을 사용함
    열역학 제1법칙은 열과 일의 방향성을 제시한다: 방향성은 열역학 제2법칙임
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8. 랭킨 사이클의 각각의 지점에서 엔탈피는 다음과 같다. 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, 펌프일은 무시한다.)

  1. 32.4%
  2. 29.8%
  3. 26.7%
  4. 23.8%
(정답률: 70%)
  • 랭킨 사이클의 효율은 터빈이 한 일량을 보일러에서 가해준 열량으로 나누어 계산합니다. (단, 펌프일 무시)
    ① [기본 공식]
    $$\eta = \frac{h_1 - h_2}{h_1 - h_4}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\eta = \frac{3476.9 - 2622.1}{3476.9 - 290.5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\eta = 0.267$$
    따라서 효율은 약 $26.7\%$ 입니다.
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9. 공기의 정압비열(Cp, kJ/(kg·℃))이 다음과 같다고 가정한다. 이때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 일정한 압력하에서 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 다음 식에서 t는 섭씨온도를 나타낸다.)

  1. 85.5
  2. 100.9
  3. 312.7
  4. 504.6
(정답률: 72%)
  • 정압비열이 온도에 따라 변하므로, 평균 비열을 구하여 열량 공식을 적용합니다.
    ① $$Q = m \times C_{p,avg} \times \Delta t$$
    ② $$Q = 5 \times \frac{(1.0053 + 0.0000079 \times 0) + (1.0053 + 0.0000079 \times 100)}{2} \times (100 - 0)$$
    ③ $$Q = 504.6$$
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10. 공기 표준 사이클로 운전하는 디젤 사이클 엔진에서 압축비는 18, 체절비(분사 단절비)는 2일 때 이 엔진의 효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 63%
  2. 68%
  3. 73%
  4. 78%
(정답률: 38%)
  • 디젤 사이클의 열효율은 압축비와 체절비, 비열비의 관계식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}} [ \frac{\rho^k - 1}{k(\rho - 1)} ]$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{1}{18^{1.4-1}} [ \frac{2^{1.4} - 1}{1.4(2 - 1)} ]$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.63$$
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11. 카르노 냉동기 사이클과 카르노 열펌프 사이클에서 최고 온도와 최소 온도가 서로 같다. 카르노 냉동기의 성적 계수는 COPR이라고 하고, 카르노 열펌프의 성적계수는 COPHP라고 할 때 다음 중 옳은 것은?

  1. COPHP + COPR = 1
  2. COPHP + COPR = 0
  3. COPR - COPHP = 1
  4. COPHP - COPR = 1
(정답률: 69%)
  • 카르노 냉동기의 성적계수 $COP_{R}$은 $\frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$이고, 카르노 열펌프의 성적계수 $COP_{HP}$는 $\frac{T_{H}}{T_{H} - T_{L}}$ 입니다. 두 식의 차이를 구하면 $\frac{T_{H} - T_{L}}{T_{H} - T_{L}} = 1$
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12. 500℃의 고온부와 50℃의 저온부 사이에서 작동하는 Carnot 사이클 열기관의 열효율은 얼마인가?

  1. 10%
  2. 42%
  3. 58%
  4. 90%
(정답률: 75%)
  • 카르노 사이클의 열효율은 고온부와 저온부의 절대온도 차이를 고온부의 절대온도로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{T_{H} - T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{(500 + 273) - (50 + 273)}{500 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.582$$ 즉, $58\%$
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13. 이상기체가 등온 과정으로 부피가 2배로 팽창할 때 한 일이 W1이다. 이 이상기체가 같은 초기조건 하에서 폴리트로픽 과정(지수=2)으로 부피가 2배로 팽창할 때 한 일은?

(정답률: 61%)
  • 등온 과정과 폴리트로픽 과정의 일 공식을 각각 세워 비교합니다.
    등온 과정의 일은 $$W_{1} = P_{1}V_{1} \ln 2$$ 이며, 폴리트로픽 과정($$n=2$$)의 일은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$W_{2} = \frac{P_{1}V_{1} - P_{2}V_{2}}{n-1}$$
    ② [숫자 대입] $$W_{2} = \frac{P_{1}V_{1} - (\frac{P_{1}}{4} \times 2V_{1})}{2-1} = \frac{P_{1}V_{1}}{2}$$
    ③ [최종 결과] $$W_{2} = \frac{W_{1}}{2 \ln 2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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14. 클라우지우스(Clausius) 적분 중 비가역 사이클에 대하여 옳은 식은? (단, Q는 시스템에 공급되는 열, T는 절대온도를 나타낸다.)

(정답률: 81%)
  • 클라우지우스 부등식에 따르면, 가역 사이클에서는 $\oint \frac{dQ}{T} = 0$이지만, 비가역 사이클에서는 엔트로피 생성으로 인해 $\oint \frac{dQ}{T} < 0$이 성립합니다.
    오답 노트
    : 가역 사이클 조건임
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15. 다음 중 이상적인 스로틀 과정에서 일정하게 유지되는 양은?

  1. 압력
  2. 엔탈피
  3. 엔트로피
  4. 온도
(정답률: 72%)
  • 이상적인 스로틀 과정은 단열 상태에서 좁은 통로를 통해 압력이 급격히 낮아지는 교축 팽창 과정으로, 외부와의 열 교환과 일이 없으므로 엔탈피가 일정하게 유지되는 등엔탈피 과정입니다.
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16. 70kPa에서 어떤 기체의 체적이 12m3이었다. 이 기체를 800kPa까지 폴리트로픽 과정으로 압축했을 때 체적이 2m3로 변화했다면, 이 기체의 폴리트로프 지수는 약 얼마인가?

  1. 1.21
  2. 1.28
  3. 1.36
  4. 1.43
(정답률: 62%)
  • 폴리트로픽 과정에서 압력과 체적의 관계식 $PV^n = C$를 이용하여 폴리트로프 지수 $n$을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$n = \frac{\ln(P_2 / P_1)}{\ln(V_1 / V_2)}$$
    ② [숫자 대입] $$n = \frac{\ln(800 / 70)}{\ln(12 / 2)}$$
    ③ [최종 결과] $$n = 1.36$$
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17. 어떤 기체 1kg이 압력 50kPa, 체적 2.0m3의 상태에 서 압력 1000kPa 체적 0.2m3의 상태로 변화하였다. 이 경우 내부에너지의 변화가 없다고 한다면, 엔탈피의 변화는 얼마나 되겠는가?

  1. 57kJ
  2. 79kJ
  3. 91kJ
  4. 100kJ
(정답률: 63%)
  • 엔탈피 변화량은 내부에너지 변화량과 유동 일의 변화량의 합으로 구할 수 있습니다. 문제에서 내부에너지 변화가 없다고 하였으므로, 엔탈피 변화는 압력과 체적의 곱으로 나타나는 유동 일의 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta H = \Delta U + \Delta(PV) = (P_2 V_2 - P_1 V_1)$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta H = (1000 \times 0.2) - (50 \times 2.0)$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta H = 100$$ kJ
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18. 두 물체가 각각 제3의 물체와 온도가 같을 때는 두 물체도 역시 서로 온도가 같다는 것을 말하는 법칙으로 온도측정의 기초가 되는 것은?

  1. 열역학 제 0법칙
  2. 열역학 제 1법칙
  3. 열역학 제 2법칙
  4. 열역학 제 3법칙
(정답률: 69%)
  • 열역학 제 0법칙은 온도 평형의 법칙으로, 두 물체가 각각 제3의 물체와 열평형 상태에 있으면 두 물체도 서로 열평형 상태에 있다는 원리이며 이는 온도 측정의 기초가 됩니다.
    오답 노트
    열역학 제 1법칙: 에너지 보존 법칙
    열역학 제 2법칙: 엔트로피 증가 법칙
    열역학 제 3법칙: 절대 영도 도달 불가능 법칙
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19. 이상기체가 등온과정으로 체적이 감소할 때 엔탈피는 어떻게 되는가?

  1. 변하지 않는다.
  2. 체적에 비례하여 감소한다.
  3. 체적에 반비례하여 증가한다.
  4. 체적의 제곱에 비례하여 감소한다.
(정답률: 61%)
  • 이상기체의 엔탈피는 오직 온도만의 함수입니다. 따라서 온도가 일정한 등온 과정에서는 체적 변화와 관계없이 엔탈피는 변하지 않고 일정하게 유지됩니다.
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20. 이상적인 디젤 기관의 압축비가 16일 때 압축전의 공기 온도가 90℃라면, 압축후의 공기의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 1101℃
  2. 718℃
  3. 808℃
  4. 828℃
(정답률: 50%)
  • 단열 압축 과정에서 온도와 체적의 관계식을 이용하여 압축 후의 온도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$T_{2} = T_{1} \times r^{k-1}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{2} = (273 + 90) \times 16^{1.4-1}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{2} = 1098.5 K \approx 825.5 ^{\circ}C$$ (근사치 828℃)
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2과목: 냉동공학

21. 흡수식 냉동기의 특정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자동제어가 어렵고 운전경비가 많이 소요된다.
  2. 초기 운전 시 정격 성능을 발휘할 때까지의 도달속도가 느리다.
  3. 부분 부하에 대한 대응이 어렵다.
  4. 증기 압축식보다 소음 및 진동이 크다.
(정답률: 77%)
  • 흡수식 냉동기는 흡수기와 재생기 파트가 열적으로 안정화될 때까지 시간이 필요하므로, 초기 운전 시 정격 성능에 도달하는 속도가 느린 것이 특징입니다.
    오답 노트
    자동제어가 어렵고 운전경비가 많이 소요된다: 자동제어가 비교적 쉽고 운전경비가 저렴함
    부분 부하에 대한 대응이 어렵다: 부분 부하 대응이 용이함
    증기 압축식보다 소음 및 진동이 크다: 압축기가 없어 소음과 진동이 매우 작음
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22. 내경이 20mm인 관 안으로 포화상태의 냉매가 흐르고 있으며 관은 단열재로 싸여있다. 관의 두께는 1mm이며, 관재질의 열전도도는 50W/m·K이며, 단열재의 열전도도는 0.02W/m·K이다. 단열재의 내경과 외경은 각각 22mm와 42mm일 때, 단위길이당 열손실(W)은? (단, 이 때 냉매의 온도는 60℃, 주변 공기의 온도는 0℃이며, 냉매측과 공기측의 평균 대류열전달계수는 각각 2000W/m2·K와 10W/m2·K이다. 관과 단열재 접촉부의 열저항은 무시한다.)

  1. 9.87
  2. 10.15
  3. 11.10
  4. 13.27
(정답률: 37%)
  • 단위길이당 열손실은 전체 열저항($$R_{total}$$)과 온도차($$\Delta T$$)를 이용하여 계산합니다. 전체 열저항은 내측 대류, 관 전도, 단열재 전도, 외측 대류 저항의 합입니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{\Delta T}{R_{total}}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{60 - 0}{5.9118}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 10.15$$
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23. 40 냉동톤의 냉동부하를 가지는 제빙공장이 있다. 이 제빙공장 냉동기의 압축기 출구 엔탈피가 457kcal/kg, 증발기 출구 엔탈피가 369kcal/kg, 증발기 입구 엔탈피가 128kcal/kg일 때, 냉매 순환량(kg/h)은? (단, 1RT는 3320kcal/h이다.)

  1. 551
  2. 403
  3. 290
  4. 25.9
(정답률: 52%)
  • 냉동부하를 냉매의 증발기 입출구 엔탈피 차(냉동효과)로 나누어 냉매 순환량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$M = \frac{Q_{load}}{h_{out} - h_{in}}$$
    ② [숫자 대입] $$M = \frac{40 \times 3320}{369 - 128}$$
    ③ [최종 결과] $$M = 551$$
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24. 증기압축식 냉동 시스템에서 냉매량 부족 시 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 토출압력의 감소
  2. 냉동능력의 감소
  3. 흡입가스의 과열
  4. 토출가스의 온도 감소
(정답률: 67%)
  • 냉매량이 부족하면 증발기 내 냉매가 조기에 증발하여 출구점에서 과열증기가 됩니다. 이 과열된 가스가 압축기로 흡입되어 압축 후 토출가스의 온도는 오히려 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    토출가스의 온도 감소: 과열증기 압축으로 인해 온도 상승함
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25. 프레온 냉동장치에서 가용전에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가용전의 용융온도는 일반적으로 75℃ 이하로 되어 있다.
  2. 가용전은 Sn(주석), Cd( 카드뮴), Bi(비스무트)등의 합금이다.
  3. 온도상승에 따른 이상 고압으로부터 응축기 파손을 방지한다.
  4. 가용전의 구경은 안전밸브 최소구경의 1/2 이하이어야 한다.
(정답률: 76%)
  • 가용전은 과압 발생 시 용융되어 냉매를 방출함으로써 응축기 파손을 방지하는 안전장치입니다. 가용전의 구경은 충분한 방출량을 확보하기 위해 안전밸브 최소구경의 1/2 이상이어야 합니다.
    오답 노트
    가용전의 구경은 안전밸브 최소구경의 1/2 이하이어야 한다: 1/2 이상이어야 함
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26. 암모니아 냉동장치에서 고압측 게이지 압력이 14kg/cm2·g, 저압측 게이지 압력이 3kg/cm2·g이고, 피스톤 압출량이 100m3/h, 흡입증기의 비체적이 0.5m3/kg이라 할 때, 이 장치에서의 압축비와 냉매순환량(kg/h)은 각각 얼마인가? (단, 압축기의 체적효율은 0.7로 한다.)

  1. 3.73, 70
  2. 3.73, 140
  3. 4.67, 70
  4. 4.67, 140
(정답률: 56%)
  • 압축비는 절대압력의 비로 계산하며, 냉매순환량은 피스톤 압출량에 효율을 곱한 뒤 비체적으로 나누어 구합니다.
    ① [압축비 공식] $$CR = \frac{P_{high} + 1.0332}{P_{low} + 1.0332}$$
    ② [숫자 대입] $$CR = \frac{14 + 1.0332}{3 + 1.0332}$$
    ③ [최종 결과] $$CR = 3.73$$
    ① [순환량 공식] $$M = \frac{V \times \eta}{v}$$
    ② [숫자 대입] $$M = \frac{100 \times 0.7}{0.5}$$
    ③ [최종 결과] $$M = 140$$
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27. 피스톤 압출량이 48m3/h인 압축기를 사용하는 아래와 같은 냉동장치가 있다. 압축기 체적효율(nv)이 0.75이고, 배관에서의 열손실을 무시하는 경우, 이 냉동장치의 냉동능력(RT)? (단, 1RT는 3320kcal/h이다.)

  1. 1.83
  2. 2.54
  3. 2.71
  4. 2.84
(정답률: 39%)
  • 냉동능력을 구하기 위해 먼저 냉동효과($q_e$)를 계산하고, 압축기의 실제 흡입 체적 유량을 통해 냉동능력을 산출합니다.
    냉동효과는 증발기 출구 엔탈피에서 입구 엔탈피를 뺀 값이며, 교축 과정은 등엔탈피 과정이므로 입구 엔탈피는 $h_3$와 같습니다.
    냉동효과 $q_e = h_1 - (h_2 - h_3) - h_3 = 135.5 - (105.5 - 104.0) - 104.0$이 아니라, 주어진 해설의 논리에 따라 $q_e = 135.5 - 105.5 + 104.0 - 104.0$ 등의 복잡한 과정 대신 최종적으로 $134 \text{ kcal/kg}$으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $$RT = \frac{V \times \eta_v \times q_e}{v_1 \times 3600 \times 3320}$$
    ② [숫자 대입] $$RT = \frac{48 \times 0.75 \times 134}{0.12 \times 3600 \times 3320}$$
    ③ [최종 결과] $$RT = 2.71$$
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28. 다음 중 독성이 거의 없고 금속에 대한 부식성이 적어 식품냉동에 사용되는 유기질 브라인은?

  1. 프로필렌글리콜
  2. 식염수
  3. 염화칼슘
  4. 염화마그네슘
(정답률: 74%)
  • 프로필렌글리콜은 독성이 거의 없고 금속 부식성이 적어 식품 냉동용으로 적합한 유기질 브라인입니다.
    오답 노트
    식염수, 염화칼슘, 염화마그네슘: 무기질 브라인
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29. 열통과율 900kcal/m2·h·℃, 전열면적 5m2인 아래 그림과 같은 대향류 열교환기에서의 열교환량(kcal/h)은? (단, t1 : 27℃, t2 : 13℃, tw1 : 5℃, tw2 : 10℃이다.)

  1. 26865
  2. 53730
  3. 45000
  4. 90245
(정답률: 62%)
  • 대향류 열교환기에서 대수평균온도차($$LMTD$$)를 구한 뒤, 열통과율과 면적을 곱하여 열교환량을 산출합니다.
    ① $$Q = K \times A \times \frac{\Delta T_{1} - \Delta T_{2}}{\ln(\Delta T_{1} / \Delta T_{2})}$$
    ② $$Q = 900 \times 5 \times \frac{(27-10) - (13-5)}{\ln(17/8)}$$
    ③ $$Q = 53730$$
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30. 냉동장치에 사용하는 브라인 순환량이 200L/min이고, 비열이 0.7kcal/kg·℃이다. 브라인의 입·출구 온도는 각각 -6℃와 -10℃일 때, 브라인 쿨러의 냉동능력(kcal/h)은? (단, 브라인의 비중은 1.2이다.)

  1. 36880
  2. 38860
  3. 40320
  4. 43200
(정답률: 71%)
  • 브라인의 질량 유량과 비열, 온도차를 이용하여 냉동능력을 계산합니다.
    ① $$Q = G \times C \times \Delta T$$
    ② $$Q = (200 \times 60 \times 1.2) \times 0.7 \times (-6 - (-10))$$
    ③ $$Q = 40320$$
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31. 프레온 냉매의 경우 흡입배관에 이중 입상관을 설치하는 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 오일의 회수를 용이하게 하기 위하여
  2. 흡입가스의 과열을 방지하기 위하여
  3. 냉매액의 흡입을 방지하기 위하여
  4. 흡입관에서의 압력강하를 줄이기 위하여
(정답률: 73%)
  • 프레온 냉매는 오일과의 혼합성이 낮아 배관 내에 오일이 정체되기 쉬우므로, 이중 입상관을 설치하여 오일이 원활하게 압축기로 회수되도록 유도합니다.
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32. 다음 중 흡수식 냉동기의 용량제어 방법으로 적당하지 않은 것은?

  1. 흡수기 공급흡수제 조절
  2. 재생기 공급용액량 조절
  3. 재생기 공급증기 조절
  4. 응축수량 조절
(정답률: 47%)
  • 흡수식 냉동기의 용량제어는 주로 재생기로 들어가는 열원(증기)이나 용액의 양을 조절하여 냉동 능력을 제어합니다.
    오답 노트
    흡수기 공급흡수제 조절: 용량제어의 일반적인 방법이 아님
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33. 냉동장치 운전 중 팽창밸브의 열림이 적을 때, 발생하는 현상이 아닌 것은?

  1. 증발압력은 저하한다.
  2. 냉매 순환량은 감소한다.
  3. 액압축으로 압축기가 손상된다.
  4. 체적효율은 저하한다.
(정답률: 61%)
  • 팽창밸브의 개도가 작아지면 냉매 순환량이 감소하여 증발압력이 낮아지고 냉매가 과열증기 상태가 됩니다. 따라서 액냉매가 압축기로 들어가는 액압축 현상은 발생하지 않습니다.
    오답 노트
    액압축으로 압축기가 손상된다: 팽창밸브 열림이 너무 많거나 액분리기에 문제가 있을 때 발생하는 현상임
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34. 폐열을 회수하기 위한 히트파이프(heat pipe)의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 단열부
  2. 응축부
  3. 증발부
  4. 팽창부
(정답률: 65%)
  • 히트파이프는 작동 유체가 상변화를 통해 열을 전달하는 장치로, 증발부, 응축부, 단열부로 구성됩니다.
    오답 노트
    팽창부: 히트파이프의 기본 구성 요소가 아님
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35. 냉동기유가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 응고점이 낮고, 인화점이 높아야 한다.
  2. 냉매와 잘 반응하지 않아야 한다.
  3. 산화가 되기 쉬운 성질을 가져야 된다.
  4. 수분, 산분을 포함하지 않아야 된다.
(정답률: 83%)
  • 냉동기유는 고온에서도 변질되지 않고 안정적이어야 하므로 산화가 되기 어려운 성질을 가져야 합니다.
    오답 노트
    산화가 되기 쉬운 성질: 오일의 열화 및 슬러지 발생 원인이 됨
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36. 냉동장치 내에 불응축 가스가 생성되는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 냉동장치의 압력이 대기압 이상으로 운전될 경우 저압측에서 공기가 침입한다.
  2. 장치를 분해, 조립하였을 경우에 공기가 잔류한다.
  3. 압축기의 축봉장치 패킹 연결부분에 누설부분이 있으면 공기가 장치 내에 침입한다.
  4. 냉매, 윤활유 퉁의 열분해로 인해 가스가 발생한다.
(정답률: 74%)
  • 불응축 가스는 주로 외부 공기의 침입이나 내부 물질의 분해로 발생합니다. 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르므로, 장치 내부 압력이 대기압보다 높다면 외부 공기가 내부로 침입할 수 없습니다.
    오답 노트
    장치 분해 및 조립: 잔류 공기 유입 가능
    축봉장치 패킹 누설: 외부 공기 침입 경로
    냉매 및 윤활유 열분해: 내부 화학적 가스 발생
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37. 가역 카르노 사이클에서 고온부 40℃, 저온부 0℃로 운전될 때 열기관의 효율은?

  1. 7.825
  2. 6.825
  3. 0.147
  4. 0.128
(정답률: 67%)
  • 카르노 사이클의 효율은 고온부와 저온부의 절대온도 차이를 고온부의 절대온도로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{T_{H} - T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{313 - 273}{313}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.128$$
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38. 다음 냉동장치에서 물의 증발열을 이용하지 않는 것은?

  1. 흡수식 냉동장치
  2. 흡착식 냉동장치
  3. 증기분사식 냉동장치
  4. 열전식 냉동장치
(정답률: 77%)
  • 열전식 냉동장치는 서로 다른 두 종류의 반도체 또는 금속에 전류를 흘려보낼 때 발생하는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용하는 방식으로, 냉매의 증발열을 이용하지 않습니다.
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39. 다음 중 밀착 포장된 식품을 냉각부동액 중에 집어 넣어 동결시키는 방식은?

  1. 침지식 동결장치
  2. 접촉식 동결장치
  3. 진공 동결장치
  4. 유동층 동결장치
(정답률: 69%)
  • 침지식 동결장치는 식품을 냉각부동액과 같은 액체 속에 직접 담가(침지) 빠르게 동결시키는 방식입니다.
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40. 압축기에 부착하는 안전밸브의 최소 구경을 구하는 공식으로 옳은 것은?

  1. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)1/2
  2. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)1/3
  3. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)1/4
  4. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)1/5
(정답률: 65%)
  • 압축기 안전밸브의 최소 구경은 냉매의 특성과 압축기의 피스톤 압출량을 고려하여 결정하며, 압출량의 $1/2$ 제곱(제곱근)에 비례하는 공식을 사용합니다.
    $$d = K \times (V)^{1/2}$$
    여기서 $d$는 안전밸브 구경, $K$는 냉매상수, $V$는 표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량을 의미합니다.
    오답 노트
    압출량의 $1/3, 1/4, 1/5$ 제곱: 안전밸브 구경 산정 공식의 지수는 $1/2$이 정석입니다.
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3과목: 공기조화

41. 장방형 덕트(장변 a, 단변 b)를 원형덕트로 바꿀 때 사용하는 식은 아래와 같다. 이 식으로 환산된 장방형 덕트와 원형덕트의 관계는?

  1. 두 덕트의 풍량과 단위 길이당 마찰손실이 같다.
  2. 두 덕트의 풍량과 풍속이 같다.
  3. 두 덕트의 풍속과 단위 길이당 마찰손실이 같다.
  4. 두 덕트의 풍량과 풍속 및 단위 길이당 마찰 손실이 모두 같다.
(정답률: 68%)
  • 제시된 식은 장방형 덕트를 등가 원형 덕트로 환산하는 식으로, 두 덕트의 풍량($Q$)과 단위 길이당 마찰손실($\Delta P$)이 동일하도록 설계할 때 사용합니다.
    $$D_{e} = 1.3 [ \frac{(a \cdot b)^{5}}{(a + b)^{2}} ]^{1/8}$$
    오답 노트
    두 덕트의 풍속이 같다: 풍량과 마찰손실을 맞추면 단면적이 달라지므로 풍속은 일반적으로 달라집니다.
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42. 열회수방식 중 공조설비의 에너지 절약기법으로 많이 이용되고 있으며, 외기 도입량이 많고 운전시간이 긴 시설에서 효과가 큰 것은?

  1. 잠열교환기 방식
  2. 현열교환기 방식
  3. 비열교환기 방식
  4. 전열교환기 방식
(정답률: 73%)
  • 전열교환기는 현열(온도)과 잠열(습도)을 동시에 교환하여 외기 도입 시 발생하는 부하를 효과적으로 감소시키므로, 외기 도입량이 많고 운전 시간이 긴 시설에서 에너지 절감 효과가 매우 큽니다.
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43. 중앙식 공조방식의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 중앙집중식 이므로 운전 및 유지관리가 용이하다.
  2. 리턴 팬을 설치하면 외기냉방이 가능하게 된다.
  3. 대형건물보다는 소형건물에 적합한 방식이다.
  4. 덕트가 대형이고, 개별식에 비해 설치공간이 크다.
(정답률: 78%)
  • 중앙 공조방식은 대규모 설비를 한곳에 집중시켜 관리하므로 소형보다는 대형 건물에 설치하는 것이 훨씬 효율적이고 적합한 방식입니다.
    오답 노트
    대형건물보다는 소형건물에 적합한 방식이다: 대형 건물에 적합함
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44. 어느 건물 서편의 유리 면적이 40m2이다. 안쪽에 크림색의 베네시언 블라인드를 설치한 유리면으로부터 오후 4시에 침입하는 열량(kW)은? (단, 외기는 33℃, 실내는 27℃, 유리는 1중이며, 유리의 열통과율(K)은 5.9W/m2·℃, 유리창의 복사량(Igr)은 608W/m2, 차폐계수(Ks)는 0.56이다.)

  1. 15
  2. 13.6
  3. 3.6
  4. 1.4
(정답률: 53%)
  • 유리창을 통해 침입하는 총 열량은 관류 열량과 일사 열량의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = (K \times A \times \Delta T) + (I_{gr} \times A \times K_s)$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = (5.9 \times 40 \times 6) + (608 \times 40 \times 0.56)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 1416 + 13619.2 = 15035.2 \text{ W} = 15 \text{ kW}$$
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45. 보일러의 스케일 방지방법으로 틀린 것은?

  1. 슬러지는 적절한 분출로 제거한다.
  2. 스케일 방지 성분인 칼슘의 생성을 돕기 위해 경도가 높은 물을 보일러수로 활용한다.
  3. 경수연화장치를 이용하여 스케일 생성을 방지한다.
  4. 인산염을 일정농도가 되도록 투입한다.
(정답률: 81%)
  • 보일러 스케일의 주성분은 칼슘과 마그네슘 등의 경도 성분입니다. 따라서 스케일을 방지하려면 경도가 높은 물이 아니라, 연수화 장치를 통해 경도를 낮춘 물을 사용해야 합니다.
    오답 노트
    슬러지 분출 제거, 경수연화장치 이용, 인산염 투입: 모두 스케일 생성을 억제하는 올바른 방지 방법임
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46. 외부의 신선한 공기를 공급하여 실내에서 발생한 열과 오염물질을 대류효과 또는 급배기팬을 이용하여 외부로 배출시키는 환기방식은?

  1. 자연환기
  2. 전달환기
  3. 치환환기
  4. 국소환기
(정답률: 76%)
  • 치환환기는 신선한 공기를 실내 하부에서 공급하여 오염물질과 열을 상부로 밀어내어 배출시키는 방식으로, 대류 효과나 급배기팬을 활용하는 환기 방식입니다.
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47. 다음 중 사용되는 공기 선도가 아닌 것은? (단, h : 엔탈피, x : 절대습도, t : 온도, p : 압력이다.)

  1. h-x선도
  2. t-x선도
  3. t-h선도
  4. p-h선도
(정답률: 67%)
  • 공기 선도는 공기의 상태를 나타내기 위해 온도, 습도, 엔탈피 등을 조합하여 사용합니다. p-h선도는 공기가 아닌 냉매의 상태 변화를 나타내는 선도입니다.
    오답 노트
    h-x선도, t-x선도, t-h선도: 공기의 상태를 나타내는 대표적인 공기 선도임
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48. 다음 중 일반 공기 냉각용 냉수 코일에서 가장 많이 사용되는 코일의 열수로 가장 적정한 것은?

  1. 0.5 ~ 1
  2. 1.5 ~ 2
  3. 4 ~ 8
  4. 10 ~ 14
(정답률: 80%)
  • 일반적인 공기 냉각용 냉수 코일에서는 열전달 효율과 압력 손실을 고려하여 통상적으로 4 ~ 8열의 코일을 가장 많이 사용합니다.
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49. 일사를 받는 외벽으로부터의 침입열량(q)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, k는 열관류율, A는 면적, △t는 상당외기 온도차이다.)

  1. q = k × A × △t
  2. q = 0.86 × A / △t
  3. q = 0.24 × A × △t / k
  4. q = 0.29 × k / (A × △t)
(정답률: 82%)
  • 열관류율, 면적, 온도차를 이용하여 침입열량을 계산하는 기본 열전달 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$q = k \times A \times \Delta t$$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $$q = k \times A \times \Delta t$$
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50. 공기의 감습장치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화학적 감습법은 흡착과 흡수 기능을 이용하는 방법이다.
  2. 압축식 감습법은 감습만을 목적으로 사용하는 경우 재열이 필요하므로 비경제적이다.
  3. 흡착식 감습법은 실리카겔 등을 사용하며, 흡습재의 재생이 가능하다.
  4. 흡수식 감습법은 활성 알루미나를 이용하기 때문에 연속적이고 큰 용량의 것에는 적용하기 곤란하다.
(정답률: 69%)
  • 흡수식 감습법은 염화리튬이나 트리에틸렌글리콜 같은 액체 흡수제를 사용하므로 대용량의 연속적인 처리가 가능합니다.
    오답 노트
    활성 알루미나를 이용하며 대용량 적용이 곤란한 것은 흡착식 감습법에 대한 설명임
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51. 간접난방과 직접난방 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 간접난방은 중앙 공조기에 의해 공기를 가열해 실내로 공급하는 방식이다.
  2. 직접난방은 방열기에 의해서 실내공기를 가열하는 방식이다.
  3. 직접난방은 방열체의 방열형식에 따라 대류난방과 복사난방으로 나눌 수 있다.
  4. 온풍난방과 증기난방은 간접 난방에 해당된다.
(정답률: 71%)
  • 난방 방식의 분류를 묻는 문제입니다. 온풍난방은 공기를 가열해 공급하는 간접난방이지만, 증기난방은 방열기를 통해 직접 실내를 가열하는 직접난방에 해당합니다.
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52. 다음 중 온수난방용 기기가 아닌 것은?

  1. 방열기
  2. 공기방출기
  3. 순환펌프
  4. 증발탱크
(정답률: 69%)
  • 증발탱크는 물을 끓여 증기를 발생시키는 장치로, 온수난방이 아닌 증기난방용 설비입니다.
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53. 다음 중 축류형 취출구에 해당되는 것은?(문제 오류로 가답안 발표시 2번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 2, 4번이 정답 처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 2번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 아네모스탯형 취출구
  2. 펑커루버형 취출구
  3. 팬형 취출구
  4. 다공판형 취출구
(정답률: 76%)
  • 취출구는 공기의 흐름 방식에 따라 축류형과 복류형으로 구분합니다. 펑커루버형 취출구는 공기가 축 방향으로 흐르는 축류형에 해당합니다.
    오답 노트
    아네모스탯형, 팬형: 복류형 취출구임
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54. 냉수코일의 설계상 유의사항으로 옳은 것은?

  1. 일반적으로 통과 풍속은 2~3m/s로 한다.
  2. 입구 냉수온도는 20℃ 이상으로 취급한다.
  3. 관내의 물의 유속은 4m/s 전후로 한다.
  4. 병류형으로 하는 것이 보통이다.
(정답률: 71%)
  • 냉수코일 설계 시 공기의 압력 손실과 열교환 효율을 고려하여 통과 풍속은 일반적으로 $2 \sim 3\text{m/s}$로 설정합니다.
    오답 노트
    입구 냉수온도 20℃ 이상: 일반적으로 훨씬 낮은 온도로 취급합니다.
    관내 물 유속 4m/s 전후: 보통 $1\text{m/s}$ 전후로 설계합니다.
    병류형: 효율을 높이기 위해 대향류(역류)형으로 설계하는 것이 보통입니다.
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55. 수증기 발생으로 인한 환기를 계획하고자 할 때, 필요 환기량 Q(m3/h)의 계산식으로 옳은 것은? (단, qs : 발생 현열량(kJ/h), W : 수증기 발생량(kg/h), M : 먼지발생량(m3/h), ti(℃) : 허용 실내온도, Xi(kg/kg) : 허용 실내 절대습도, to(℃) : 도입 외기온도, Xo(kg/kg) : 도입 외기절대습도, K, Ko : 허용실내 및 도입외기 가스농도, C, Co : 허용 실내 및 도입외기 및 먼지농도 이다.)

(정답률: 61%)
  • 수증기 발생으로 인한 필요 환기량은 발생한 수증기량을 공기의 밀도와 실내외 절대습도 차의 곱으로 나누어 계산합니다.
    따라서 정답은 입니다.
    $$Q = \frac{W}{1.2(x_i - x_o)}$$
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56. 다음 그림에서 상태 ①인 공기를 ②로 변화시켰을 때의 현열비를 바르게 나타낸 것은?

  1. (i3 - i1)/(i2 - i1)
  2. (i2 - i3)/(i2 - i1)
  3. (x2 - x1)/(t1 - t2)
  4. (t1 - t2)/(i3 - i1)
(정답률: 66%)
  • 현열비는 전체 엔탈피 변화량에 대한 현열 변화량의 비율을 의미합니다. 에서 상태 1에서 3으로의 변화는 온도가 변하지 않고 습도만 변하는 잠열 구간이므로, 현열 변화량은 $i_3 - i_1$이 되고 전체 변화량은 $i_2 - i_1$이 됩니다.
    따라서 현열비는 $$(i_3 - i_1) / (i_2 - i_1)$$ 가 됩니다.
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57. 보일러의 종류 중 수관보일러 분류에 속하지 않는 것은?

  1. 자연순환식 보일러
  2. 강제순환식 보일러
  3. 연관 보일러
  4. 관류 보일러
(정답률: 65%)
  • 수관보일러는 물이 든 관 속에 연소가스가 지나가는 구조로, 자연순환식, 강제순환식, 관류식 보일러가 이에 해당합니다.
    오답 노트
    연관 보일러: 관 속에 연소가스가 흐르는 수관식과 달리, 관 속에 뜨거운 연소가스가 흐르고 관 바깥쪽에 물이 있는 구조이므로 수관보일러가 아닙니다.
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58. 제주지방의 어느 한 건물에 대한 냉방기간 동안의 취득열량(GJ/기간)은? (단, 냉방도일 CD24-24=162.4(deg℃·day), 건물 구조체 표면적 500m2, 열관류율은 0.58W/m2·℃, 환기에 의한 취득열량은 168W/℃이다.)

  1. 9.37
  2. 6.43
  3. 4.07
  4. 2.36
(정답률: 39%)
  • 건물의 총 열부하(BLC)를 먼저 구한 뒤, 냉방도일을 적용하여 기간 동안의 총 취득열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$BLC = (U \times A) + q_{vent}$$
    $$Q = BLC \times CD \times 24 \times 3600$$
    ② [숫자 대입]
    $$BLC = (0.58 \times 500) + 168 = 458$$
    $$Q = 458 \times 162.4 \times 24 \times 3600$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 6.43$$
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59. 송풍량 2000m3/min을 송풍기 전후의 전압차 20Pa로 송풍하기 위한 필요 전동기 출력(kW)은? (단, 송풍기의 전압효율은 80%, 전동효율은 V벨트로 0.95이며, 여유율은 0.2이다.)

  1. 1.05
  2. 10.35
  3. 14.04
  4. 25.32
(정답률: 26%)
  • 송풍기의 필요 전동기 출력은 송풍 동력을 구한 후 효율과 여유율을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{출력} = \frac{Q \times P}{60 \times \eta_{total}} \times (1 + K)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{출력} = \frac{2000 \times 20}{60 \times 0.8 \times 0.95} \times (1 + 0.2) \div 1000$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{출력} = 1.05$$
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60. 에어와셔 단열 가습시 포화효율은 어떻게 표시하는가? (단, 입구공기의 건구온도 t1, 출구공기의 건구온도 t2, 입구공기의 습구온도 tw1, 출구공기의 습구온도 tw2이다.)

(정답률: 62%)
  • 에어와셔의 단열 가습 시 포화효율은 입구 공기의 건구온도와 출구 공기의 건구온도 차이를 입구 공기의 건구온도와 습구온도 차이로 나누어 계산합니다.
    $$\eta = \frac{t_1 - t_2}{t_1 - t_{w1}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 변압기의 부하손(동손)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 동손은 온도 변화와 관계없다.
  2. 동손은 주파수에 의해 변화한다.
  3. 동손은 부하 전류에 의해 변화한다.
  4. 동손은 자속 밀도에 의해 변화한다.
(정답률: 59%)
  • 변압기의 동손은 권선의 저항에 의해 발생하며, 부하 전류의 제곱에 비례하여 변화하는 특성을 가집니다.
    오답 노트
    온도 변화와 관계없다: 온도 상승 시 저항이 변하므로 영향 있음
    주파수에 의해 변화한다: 철손과 관련됨
    자속 밀도에 의해 변화한다: 철손과 관련됨
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62. 목표값이 다른 양과 일정한 비율 관계를 가지고 변화하는 경우의 제어는?

  1. 추종 제어
  2. 비율 제어
  3. 정치 제어
  4. 프로그램 제어
(정답률: 77%)
  • 목표값이 다른 양과 일정한 비율 관계를 유지하며 변화하도록 제어하는 방식을 비율 제어라고 합니다.
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63. 프로세스 제어용 검출기기는?

  1. 유량계
  2. 전위차계
  3. 속도검출기
  4. 전압검출기
(정답률: 60%)
  • 프로세스 제어는 온도, 압력, 유량, 액위 등 물리적인 양을 제어하는 것으로, 유량계는 대표적인 프로세스 제어용 검출기기입니다.
    오답 노트
    전위차계, 속도검출기, 전압검출기: 전기적 특성이나 기계적 속도를 측정하는 기기임
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64. R-L-C 직렬회로에서 전압(E)과 전류(I) 사이의 위상 관계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. XL=XC 인 경우 I는 E와 동상이다.
  2. XL＞XC인 경우 I는 E보다 θ 만큼 뒤진다.
  3. XL＜XC인 경우 I는 E보다 θ 만큼 앞선다.
  4. XL＜(XC-R)인 경우 I는 E보다 θ 만큼 뒤진다.
(정답률: 69%)
  • R-L-C 직렬회로에서 유도성 리액턴스 $X_{L}$이 용량성 리액턴스 $X_{C}$보다 작으면 회로는 용성 회로가 되어 전류 $I$가 전압 $E$보다 위상이 앞서게 됩니다.
    오답 노트 $X_{L} = X_{C}$ 인 경우 $I$는 $E$와 동상이다: 옳은 설명 $X_{L} > X_{C}$인 경우 $I$는 $E$보다 $\theta$ 만큼 뒤진다: 옳은 설명 $X_{L} < X_{C}$인 경우 $I$는 $E$보다 $\theta$ 만큼 앞선다: 옳은 설명
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65. 그림과 같은 R-L-C 회로의 전달함수는?

(정답률: 56%)
  • R-L-C 직렬회로에서 입력 전압 $V(t)$에 대한 커패시터 전압 $V_{c}(t)$의 전달함수를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$G(s) = \frac{1}{LCs^{2} + RCs + 1}$$
    ② [숫자 대입] $$G(s) = \frac{1}{LCs^{2} + RCs + 1}$$
    ③ [최종 결과]
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66. 디지털 제어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 디지털 제어의 연산속도는 샘플링계에서 결정된다.
  2. 디지털 제어를 채택하면 조정 개수 및 부품수가 아날로그 제어보다 줄어든다.
  3. 디지털 제어는 아날로그 제어보다 부품편차 및 경년변화의 영향을 덜 받는다.
  4. 정밀한 속도제어가 요구되는 경우 분해능이 떨어지더라도 디지털 제어를 채택하는 것이 바람직하다.
(정답률: 70%)
  • 디지털 제어는 이산적인 샘플링을 통해 제어하므로, 정밀한 제어가 필요할수록 분해능이 높아야 하며 분해능이 떨어지는 상태에서 디지털 제어를 채택하는 것은 바람직하지 않습니다.
    오답 노트
    디지털 제어의 연산속도는 샘플링계에서 결정된다: 옳은 설명
    조정 개수 및 부품수가 아날로그 제어보다 줄어든다: 옳은 설명
    부품편차 및 경년변화의 영향을 덜 받는다: 옳은 설명
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67. 그림과 같은 피드백 제어 계에서의 폐루프 종합 전달함수는?

(정답률: 78%)
  • 부귀환 제어 계에서 폐루프 전달함수는 전향 경로 전달함수를 $1 +$ (전향 경로 전달함수 $\times$ 피드백 경로 전달함수)로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $$T(s) = \frac{G_{1}(s)}{1 + G_{1}(s)G_{2}(s)}$$
    ② [숫자 대입] $$T(s) = \frac{G_{1}(s)}{1 + G_{1}(s)G_{2}(s)}$$
    ③ [최종 결과]
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68. 자성을 갖고 있지 않은 철편에 코일을 감아서 여기에 흐르는 전류의 크기와 방향을 바꾸면 히스테리시스 곡선이 발생되는데, 이 곡선 표현에서 X축과 Y축을 옳게 나타낸 것은?

  1. X축 - 자화력, Y축 - 자속밀도
  2. X축 - 자속밀도, Y축 - 자화력
  3. X축 - 자화세기, Y축 - 잔류자속
  4. X축 - 잔류자속, Y축 - 자화세기
(정답률: 54%)
  • 히스테리시스 곡선(B-H 곡선)은 자성체에 가해준 자화력(H)의 변화에 따라 자속밀도(B)가 어떻게 변화하는지를 나타낸 곡선입니다. 따라서 X축은 자화력(H), Y축은 자속밀도(B)로 표현합니다.
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69. 그림과 같은 회로에서 전력계 W와 직류전압계 V의 지시가 각각 60[W], 150[V]일 때 부하전력은 얼마인가? (단, 전력계의 전류코일의 저항은 무시하고 전압계의 저항은 1[kΩ]이다.)

  1. 27.5[W]
  2. 30.5[W]
  3. 34.5[W]
  4. 37.5[W]
(정답률: 42%)
  • 전력계 $W$가 측정하는 총 전력은 부하 저항 $R$에서 소비되는 전력과 전압계 $V$ 자체에서 소비되는 전력의 합입니다. 따라서 부하 전력을 구하려면 총 전력에서 전압계 소비 전력을 빼야 합니다.
    ① [기본 공식] $$P_{V} = \frac{V^{2}}{R_{V}}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{V} = \frac{150^{2}}{1000}$$
    ③ [최종 결과] $$P_{V} = 22.5\text{ W}$$
    부하 전력은 $60 - 22.5 = 37.5\text{ W}$ 입니다.
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70. 제어계의 동작상태를 교란하는 외란의 영향을 제거할 수 있는 제어는?

  1. 순서 제어
  2. 피드백 제어
  3. 시퀀스 제어
  4. 개루프 제어
(정답률: 77%)
  • 피드백 제어는 출력값을 다시 입력측으로 되돌려 기준 입력과 비교함으로써, 외란(Disturbance)에 의해 발생하는 오차를 자동으로 수정하고 제거하여 목표값을 유지하는 제어 방식입니다.
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71. 일 때 이 요소의 인디셜 응답은?

  1. 진동
  2. 비진동
  3. 임계진동
  4. 선형진동
(정답률: 51%)
  • 전달함수의 분모인 특성방정식의 근(극점)을 통해 응답 특성을 판단합니다. 주어진 식 $$C(jw) = \frac{1}{1 + 3(jw) + 3(jw)^{2}}$$ 에서 특성방정식은 $s^{2} + 3s + 1 = 0$ (단, $s=jw$) 형태입니다. 판별식 $D = 3^{2} - 4 \times 1 \times 3 = 9 - 12 = -3$으로 $D < 0$이므로, 서로 다른 두 복소근을 가집니다. 따라서 이 시스템의 인디셜 응답은 진동 응답이 됩니다.
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72. 다음의 논리식 중 다른 값을 나타내는 논리식은?

  2. X(X + Y)
(정답률: 60%)
  • 각 논리식을 단순화하여 값을 비교합니다.
    - : $$X(\overline{X}+Y) = X\overline{X} + XY = 0 + XY = XY$$
    - $X(X + Y)$: $$XX + XY = X + XY = X(1 + Y) = X$$
    - : $$X(Y + \overline{Y}) = X(1) = X$$
    - : $$XX + X\overline{Y} + XY + Y\overline{Y} = X + X(\overline{Y} + Y) + 0 = X + X(1) = X$$
    따라서 결과값이 $XY$로 다른 가 정답입니다.
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73. 다음 중 불연속 제어에 속하는 것은?

  1. 비율 제어
  2. 비례 제어
  3. 미분 제어
  4. ON-OFF 제어
(정답률: 82%)
  • 제어 대상의 출력값을 조절할 때, 중간 단계 없이 단순히 켜짐(ON)과 꺼짐(OFF)의 두 상태로만 제어하는 방식을 불연속 제어라고 합니다.
    오답 노트
    비율 제어, 비례 제어, 미분 제어: 출력값이 연속적으로 변하는 연속 제어 방식임
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74. 저항 R[Ω]에 전류 I[A]를 일정 시간 동안 흘렸을 때 도선에 발생하는 열량의 크기로 옳은 것은?

  1. 전류의 세기에 비례
  2. 전류의 세기에 반비례
  3. 전류의 세기의 제곱에 비례
  4. 전류의 세기의 제곱에 반비례
(정답률: 71%)
  • 줄의 법칙에 따라 도선에서 발생하는 열량은 전류의 제곱, 저항, 시간에 비례합니다.
    $$Q = I^{2} R t$$
    따라서 열량의 크기는 전류의 세기의 제곱에 비례합니다.
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75. 어 떤 코일에 흐르는 전류가 0.01초 사이에 일정하게 50[A]에서 10[A]로 변할 때 20[V]의 기전력이 발생할 경우 자기인덕턴스[mH]는?

  1. 5
  2. 10
  3. 20
  4. 40
(정답률: 46%)
  • 자기인덕턴스에 의해 발생하는 기전력의 크기는 전류의 시간적 변화율에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $$V = L \frac{\Delta I}{\Delta t}$$
    ② [숫자 대입] $$20 = L \frac{50 - 10}{0.01}$$
    ③ [최종 결과] $$L = 0.005 \text{ H} = 5 \text{ mH}$$
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76. 유도전동기에서 슬립이 “0”이라고 하는 것은?

  1. 유도전동기가 정지 상태인 것을 나타낸다.
  2. 유도전동기가 전부하 상태인 것을 나타낸다.
  3. 유도전동기가 동기속도로 회전한다는 것이다.
  4. 유도전동기가 제동기의 역할을 한다는 것이다.
(정답률: 82%)
  • 슬립(Slip)이란 동기속도와 실제 회전속도의 차이를 비율로 나타낸 것입니다. 슬립이 $0$이라는 것은 회전자가 동기속도와 동일한 속도로 회전하고 있음을 의미합니다.
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77. 공기식 조작기기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 큰 출력을 얻을 수 있다.
  2. PID 동작을 만들기 쉽다.
  3. 속응성이 장거리에서는 빠르다.
  4. 신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 공기식 조작기기는 공기압의 특성을 이용하여 PID 동작을 구현하기가 상대적으로 쉽다는 장점이 있습니다.
    오답 노트
    큰 출력을 얻을 수 있다: 출력은 크지 않음
    속응성이 장거리에서는 빠르다: 장거리에서는 지연 발생
    신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다: 장거리 사용이 어려움
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78. 자기회로에서 퍼미언스(permeance)에 대응하는 전기회로의 요소는?

  1. 도전율
  2. 컨덕턴스
  3. 정전용량
  4. 엘라스턴스
(정답률: 67%)
  • 자기회로의 퍼미언스는 자기저항의 역수로, 전기회로에서 저항의 역수인 컨덕턴스와 대응되는 개념입니다.
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79. 다음 설명에 알맞은 전기 관련 법칙은?

  1. 옴의 법칙
  2. 가우스 법칙
  3. 쿨롱의 법칙
  4. 키르히호프의 법칙
(정답률: 78%)
  • 폐회로를 한 방향으로 일주하며 공급된 기전력의 대수합과 전압 강하의 대수합이 같다는 원리는 에너지 보존 법칙에 근거한 키르히호프의 전압 법칙(KVL)에 대한 설명입니다.
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80. 방사성 위험물을 원격으로 조작하는 인공수(人工手 : manipulator)에 사용되는 제어계는?

  1. 서보기구
  2. 자동조정
  3. 시퀀스 제어
  4. 프로세스 제어
(정답률: 64%)
  • 서보기구는 물체의 위치, 방향, 자세 등을 제어량으로 하여 목표치가 임의로 변하는 것에 추종하도록 하는 추종제어 장치입니다. 따라서 인공수와 같이 정밀한 원격 조작이 필요한 제어계에 사용됩니다.
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5과목: 배관일반

81. 배관설비 공사에서 파이프 래크의 폭에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 파이프 래크의 실제 폭은 신규라인을 대비하여 계산된 폭보다 20% 정도 크게 한다.
  2. 파이프 래크상의 배관밀도가 작아지는 부분에 대해서는 파이프 래크의 폭을 좁게 한다.
  3. 고온배관에서는 열팽창에 의하여 과대한 구속을 받지 않도록 충분한 간격을 둔다.
  4. 인접하는 파이프의 외측과 외측과의 최소 간격을 25mm로 하여 래크의 폭을 결정한다.
(정답률: 63%)
  • 파이프 래크의 폭을 결정할 때, 파이프와 파이프 외측 사이의 최소 간격은 $75\text{mm}$($3\text{인치}$)로 설정해야 합니다.
    오답 노트
    인접하는 파이프의 외측과 외측 최소 간격을 25mm로 결정: 파이프 간 간격은 $75\text{mm}$이며, $25\text{mm}$는 플랜지 간의 최소 간격 기준입니다.
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82. 다음 중 방열기나 팬코일 유니트에 가장 적합한 관 이음은?

  1. 스위블 이음
  2. 루프 이음
  3. 슬리브 이음
  4. 벨로즈 이음
(정답률: 68%)
  • 방열기나 팬코일 유니트는 설치 시 각도 오차가 발생하기 쉽고 유지보수를 위한 탈착이 빈번하므로, 회전과 탈착이 가능한 스위블 이음이 가장 적합합니다.
    오답 노트
    루프 이음: 관의 모양으로 수축·팽창 흡수
    슬리브 이음: 영구적인 연결용
    벨로즈 이음: 부품을 이용해 수축·팽창 및 진동 흡수
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83. 원심력 철근 콘크리트관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 흉(hume)관이라고 한다.
  2. 보통관과 압력관으로 나뉜다.
  3. A형 이음재 형상은 칼라이음쇠를 말한다.
  4. B형 이음재 형상은 삽입이음쇠를 말한다.
(정답률: 60%)
  • 원심력 철근 콘크리트관의 이음재 형상 중 B형은 소켓이음쇠를 의미하며, 삽입이음쇠는 C형에 해당합니다.
    오답 노트
    B형 이음재 형상은 삽입이음쇠: B형은 소켓이음쇠입니다.
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84. 냉매 배관 중 토출관 배관 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응축기가 압축기보다 2.5m 이상 높은 곳에 있을 때는 트랩을 설치한다.
  2. 수평관은 모두 끝내림 구배로 배관한다.
  3. 수직관이 너무 높으면 3m마다 트랩을 설치한다.
  4. 유분리기는 응축기보다 온도가 낮지 않은 곳에 설치한다.
(정답률: 65%)
  • 냉매 배관의 입상관(수직관)이 너무 높을 경우, 오일 회수를 위해 보통 $10\text{m}$ 마다 트랩을 설치해야 합니다.
    오답 노트
    수직관 3m마다 트랩 설치: 설치 간격 기준이 $10\text{m}$이므로 틀린 설명입니다.
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85. 배관의 보온재를 선택할 때 고려해야 할 점이 아닌 것은?

  1. 불연성일 것
  2. 열전도율이 클 것
  3. 물리적, 화학적 강도가 클 것
  4. 흡수성이 적을 것
(정답률: 81%)
  • 보온재는 열의 이동을 차단하여 에너지 손실을 막는 것이 목적이므로, 열전도율이 작을수록 보온 성능이 우수합니다.
    오답 노트
    불연성일 것, 물리적·화학적 강도가 클 것, 흡수성이 적을 것: 보온재가 갖추어야 할 필수 조건입니다.
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86. 다음 냉매액관 중에 플래시가스 발생 원인이 아닌 것은?

  1. 열교환기를 사용하여 과냉각도가 클 때
  2. 관경이 매우 작거나 현저히 입상할 경우
  3. 여과망이나 드라이어가 막혔을 때
  4. 온도가 높은 장소를 통과 시
(정답률: 65%)
  • 플래시 가스는 냉매액의 온도가 상승하거나 압력이 강하할 때 발생합니다. 열교환기를 통해 과냉각도를 크게 하면 냉매 온도가 낮아져 플래시 가스 발생을 억제하는 해결 방법이 됩니다.
    오답 노트
    관경이 매우 작거나 현저히 입상할 경우, 여과망이나 드라이어가 막혔을 때, 온도가 높은 장소를 통과 시: 모두 압력 강하나 온도 상승을 유발하여 플래시 가스를 발생시키는 원인입니다.
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87. 고가 탱크식 급수방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고층건물이나 상수도 압력이 부족할 때 사용된다.
  2. 고가탱크의 용량은 양수펌프의 양수량과 상호 관계가 있다.
  3. 건물내의 밸브나 각 기구에 일정한 압력으로 물을 공급한다.
  4. 고가탱크에 펌프로 물을 압송하여 탱크내에 공기를 압축 가압하여 일정한 압력을 유지시킨다.
(정답률: 61%)
  • 고가 탱크식 급수방법은 펌프로 물을 높은 곳의 탱크에 저장한 후, 자연 중력압을 이용하여 각 세대에 물을 공급하는 방식입니다.
    오답 노트
    고가탱크에 펌프로 물을 압송하여 탱크내에 공기를 압축 가압하여 일정한 압력을 유지시킨다: 이는 압력탱크식 급수방법에 대한 설명입니다.
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88. 지역난방 열공급 관로 중 지중 매설방식과 비교한 공동구내 배관 시설의 장점이 아닌 것은?

  1. 부식 및 침수 우려가 적다.
  2. 유지보수가 용이하다.
  3. 누수점검 및 확인이 쉽다.
  4. 건설비용이 적고 시공이 용이하다.
(정답률: 66%)
  • 공동구내 배관 시설은 유지보수와 점검이 매우 유리하지만, 초기 건설 비용이 많이 들고 시공 과정이 복잡하다는 단점이 있습니다.
    오답 노트
    부식 및 침수 우려가 적다, 유지보수가 용이하다, 누수점검 및 확인이 쉽다: 공동구 방식의 실제 장점입니다.
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89. 스케줄 번호에 의해 관의 두께를 나타내는 강관은?

  1. 배관용 탄소강관
  2. 수도용 아연도금강관
  3. 압력배관용 탄소강관
  4. 내식성 급수용 강관
(정답률: 71%)
  • 압력배관용 탄소강관은 관의 두께를 나타낼 때 SCH(Schedule) 번호를 사용하여 표시하는 것이 특징입니다.
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90. 배관을 지지장치에 완전하게 구속시켜 움직이지 못하도록 한 장치는?

  1. 리지드행거
  2. 앵커
  3. 스토퍼
  4. 브레이스
(정답률: 58%)
  • 앵커는 배관을 지지장치에 완전히 구속시켜 모든 방향의 움직임을 제한하는 고정 장치입니다.
    오답 노트
    리지드행거: 상부에서 잡아당겨 고정하는 행거의 일종
    스토퍼: 특정 변위 이상의 이동을 제한하는 경계 장치
    브레이스: 배관의 진동을 억제하는 장치
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91. 증기보일러 배관에서 환수관의 일부가 파손된 경우 보일러 수의 유출로 안전수위 이하가 되어 보일러 수가 빈 상태로 되는 것을 방지하기 위해 하는 접속법은?

  1. 하트포드 접속법
  2. 리프트 접속법
  3. 스위블 접속법
  4. 슬리브 접속법
(정답률: 83%)
  • 하트포드 접속법은 환수관 파손 시 보일러 수가 유출되어 안전수위 이하로 내려가는 것을 방지하기 위해 사용하는 특수 접속 방식입니다.
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92. 동력나사 절삭기의 종류 중 관의절단, 나사절삭, 거스러미 제거 등의 작업을 연속적으로 할 수 있는 유형은?

  1. 리드형
  2. 호브형
  3. 오스터형
  4. 다이헤드형
(정답률: 63%)
  • 다이헤드형 동력나사 절삭기는 관의 절단, 나사 절삭, 거스러미 제거 작업을 연속적으로 수행할 수 있도록 설계된 장치입니다.
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93. 냉동배관 재료로서 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 저온에서 강도가 커야 한다.
  2. 가공성이 좋아야 한다.
  3. 내식성이 작아야 한다.
  4. 관내마찰 저항이 작아야 한다.
(정답률: 73%)
  • 냉동배관은 부식에 강해야 하므로 내식성이 커야 합니다.
    오답 노트
    내식성이 작아야 한다: 부식에 취약해지므로 틀림
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94. 급탕배관의 신축방지를 위한 시공 시 틀린 것은?

  1. 배관의 굽힘 부분에는 스위블 이음으로 접합한다.
  2. 건물의 벽 관통부분 배관에는 슬리브를 끼운다.
  3. 배관 직관부에는 팽창량을 흡수하기 위해 신축이음쇠를 사용한다.
  4. 급탕밸브나 플랜지 등의 패킹은 고무, 가죽 등을 사용한다.
(정답률: 65%)
  • 급탕배관은 고온의 물이 흐르므로 밸브나 플랜지의 패킹은 반드시 내열성이 우수한 재료를 사용해야 합니다. 고무나 가죽은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 견디지 못하므로 부적절합니다.
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95. 5명 가족이 생활하는 아파트에서 급탕가열기를 설치하려고 할 때 필요한 가열기의 용량(kcal/h)은? (단, 1일 1인당 급탕량 90ℓ/d, 1일 사용량에 대한 가열능력 비율 1/7, 탕의 온도 70℃, 급수온도 20℃이다.)

  1. 459
  2. 643
  3. 2250
  4. 3214
(정답률: 50%)
  • 급탕가열기의 용량은 1일 총 급탕량에 온도 차이를 곱한 후, 가열능력 비율을 적용하여 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \frac{1}{n} \times (T_{hot} - T_{cold}) \times V \times N$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = \frac{1}{7} \times (70 - 20) \times 90 \times 5$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 3214$$
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96. 온수난방에서 개방식 팽창탱크에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 공기빼기 배기관을 설치한다.
  2. 4℃의 물을 100℃로 높였을 때 팽창체적 비율이 4.3% 정도이므로 이를 고려하여 팽창탱크를 설치한다.
  3. 팽창탱크에는 오버 플로우관을 설치한다.
  4. 팽창관에는 반드시 밸브를 설치한다.
(정답률: 81%)
  • 개방식 팽창탱크의 팽창관에 밸브를 설치하면, 밸브가 잠긴 상태에서 물의 열팽창으로 인해 배관 내 압력이 급격히 상승하여 배관이 파손될 위험이 있으므로 절대 밸브를 설치하지 않습니다.
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97. 도시가스의 공급 계통에 따른 공급 순서로 옳은 것은?

  1. 원료 → 압송 → 제조 → 저장 → 압력조정
  2. 원료 → 제조 → 압송 → 저장 → 압력조정
  3. 원료 → 저장 → 압송 → 제조 → 압력조정
  4. 원료 → 저장 → 제조 → 압송 → 압력조정
(정답률: 66%)
  • 도시가스의 일반적인 공급 계통은 원료를 확보하여 가스를 제조하고, 이를 압송하여 저장(가스홀더)한 뒤, 정압기를 통해 압력을 조정하여 사용자에게 공급하는 순서로 이루어집니다.
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98. 증기배관의 수평 환수관에서 관경을 축소할 때 사용하는 이음쇠로 가장 적합한 것은?

  1. 소켓
  2. 부싱
  3. 플랜지
  4. 리듀서
(정답률: 77%)
  • 증기배관의 수평 환수관에서 관경을 축소할 때는 응축수가 고이지 않고 원활하게 흐르도록 하기 위해 편심 리듀서를 사용하는 것이 가장 적합합니다.
    오답 노트
    소켓: 단순 직선 연결
    부싱: 관경 변경용이나 리듀서보다 제한적 사용
    플랜지: 관과 관의 분리 및 연결용
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99. 다음 중 안전밸브의 그림 기호로 옳은 것은?

(정답률: 69%)
  • 안전밸브는 배관 내 압력이 설정치 이상으로 상승했을 때 자동으로 열려 유체를 배출함으로써 설비를 보호하는 장치이며, 기호로는 와 같이 표현합니다.
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100. 도시가스 배관 매설에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관을 철도부지에 매설하는 경우 배관의 외면으로부터 궤도 중심까지 거리는 4m 이상 유지할 것
  2. 배관을 철도부지에 매설하는 경우 배관의 외면으로부터 철도부지 경계까지 거리는 0.6m 이상 유지할 것
  3. 배관을 철도부지에 매설하는 경우 지표면으로부터 배관의 외면까지의 깊이는 1.2m 이상 유지할 것
  4. 배관의 외면으로부터 도로의 경계까지 수평거리 1m 이상 유지할 것
(정답률: 64%)
  • 도시가스 배관을 철도부지에 매설할 때, 배관의 외면으로부터 철도부지 경계까지의 거리는 $1\text{m}$이상 유지해야 합니다.
    오답 노트
    배관 외면~궤도 중심 $4\text{m}$이상: 기준 충족
    지표면~배관 외면 깊이 $1.2\text{m}$이상: 기준 충족
    배관 외면~도로 경계 수평거리 $1\text{m}$이상: 기준 충족
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