공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2019-04-27)

공조냉동기계기사(구)
(2019-04-27 기출문제)

목록

1과목: 기계열역학

1. 어떤 시스템에서 공기가 초기에 290K에서 330K로 변화하였고, 이 때 압력은 200kPa에서 600kPa로 변화하였다. 이 때 단위 질량당 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 공기는 정압비열이 1.006 kJ/(kg·K)이고, 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K)인 이상기체로 간주한다.)

  1. 0.445
  2. -0.445
  3. 0.185
  4. -0.185
(정답률: 55%)
  • 이상기체의 단위 질량당 엔트로피 변화는 정압비열과 온도의 변화비, 그리고 기체상수와 압력의 변화비를 이용하여 계산합니다.
    ① $$\Delta s = C_{p} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}} - R \ln \frac{P_{2}}{P_{1}}$$
    ② $$\Delta s = 1.006 \ln \frac{330}{290} - 0.287 \ln \frac{600}{200}$$
    ③ $$\Delta s = -0.185$$ kJ/(kg·K)
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2. 체적이 500cm3인 풍선에 압력 0.1MPa, 온도 288K의 공기가 가득 채워져 있다. 압력이 일정한 상태에서 풍선 속 공기 온도가 300K로 상승했을 때 공기에 가해진 열량은 약 얼마인가? (단, 공기는 정압비열이 1.005kJ/(kg·K), 기체상수가 0.287kJ/(kg·K) 인 이상기체로 간주한다.)

  1. 7.3 J
  2. 7.3 kJ
  3. 14.6 J
  4. 14.6 kJ
(정답률: 56%)
  • 이상기체 상태방정식으로 질량을 구한 뒤, 정압비열을 이용해 가해진 열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{P \times V}{R \times T_1} \times C_p \times (T_2 - T_1)$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{0.1 \times 10^6 \times 500 \times 10^{-6}}{0.287 \times 288} \times 1005 \times (300 - 288)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 7.3$$
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3. 어떤 사이클이 다음 온도(T)-엔트로피(s)선도와 같을 때 작동 유체에 주어진 열량은 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 4
  2. 400
  3. 800
  4. 1600
(정답률: 74%)
  • T-s 선도에서 빗금 친 삼각형의 면적은 작동 유체에 주어진 열량을 의미하며, 이는 사다리꼴 또는 삼각형의 면적 계산법을 통해 구할 수 있습니다.
    ① $$q = \frac{T_{2} + T_{1}}{2} \times (s_{2} - s_{1})$$
    ② $$q = \frac{600 + 200}{2} \times (6 - 2)$$
    ③ $$q = 800$$
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4. 효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110kW 라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 375
  2. 165
  3. 135
  4. 85
(정답률: 70%)
  • 열기관의 효율은 공급된 총 열량 중 유효하게 일로 변환된 동력의 비율입니다. 방출되는 열량은 전체 공급 열량에서 유효 동력을 뺀 나머지 값입니다.
    ① [기본 공식] $$Q_{out} = \frac{1 - \eta}{\eta} \times W$$
    ② [숫자 대입] $$Q_{out} = \frac{1 - 0.4}{0.4} \times 110$$
    ③ [최종 결과] $$Q_{out} = 165$$ kW
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5. 500W의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열하는데 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용되고 물의 비열은 4180 J/(kg·K) 이다.)

  1. 16
  2. 27
  3. 39
  4. 45
(정답률: 69%)
  • 전열기가 공급한 총 에너지($P \times t$)가 물의 온도 상승에 필요한 열량($m \times c \times \Delta T$)과 같다는 원리를 이용합니다.
    ① $$t = \frac{m \times c \times \Delta T}{P \times 60}$$
    ② $$t = \frac{4 \times 4180 \times (90 - 20)}{500 \times 60}$$
    ③ $$t = 38.9$$ $\text{분}$ (약 39분)
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6. 카르노 사이클로 작동되는 열기관이 고온체에서 100 kJ 의 열을 받고 있다. 이 기관의 열효율이 30%라면 방출되는 열량은 약 몇 kJ 인가?

  1. 30
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 70%)
  • 열기관의 효율은 고온체에서 받은 열량 중 실제로 일로 변환된 비율을 의미하며, 방출되는 열량은 전체 열량에서 효율만큼을 제외한 나머지 값입니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q_{2} = Q_{1} \times (1 - \eta)$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q_{2} = 100 \times (1 - 0.3)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q_{2} = 70$$
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7. 100℃와 50℃ 사이에서 작동하는 냉동기로 가능한 최대성능계수(COP)는 약 얼마인가?

  1. 7.46
  2. 2.54
  3. 4.25
  4. 6.46
(정답률: 71%)
  • 냉동기의 최대성능계수(COP)는 카르노 냉동기 공식을 사용하여 저온부 온도와 두 온도 차이의 비율로 계산합니다. 이때 온도는 반드시 절대온도(K)로 변환해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{low}}{T_{high} - T_{low}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 + 50}{(273 + 100) - (273 + 50)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 6.46$$
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8. 압력이 0.2 MPa이고, 초기 온도가 120℃ 인 1kg의 공기를 압축비 18로 가역 단열 압축하는 경우 최종온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 공기는 비열비가 1.4인 이상기체이다.)

  1. 676℃
  2. 776℃
  3. 876℃
  4. 976℃
(정답률: 57%)
  • 가역 단열 압축 과정에서 온도와 압축비의 관계식을 이용하여 최종 온도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$T_{2} = T_{1} \times \epsilon^{\kappa-1}$$
    ② [숫자 대입]
    $$T_{2} = (120 + 273) \times 18^{1.4-1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T_{2} = 976.15$$
    최종 온도는 약 $976^{\circ}C$ 입니다.
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9. 수증기가 정상과정으로 40m/s의 속도로 노즐에 유입되어 275m/s로 빠져나간다. 유입되는 수증기의 엔탈피는 3300kJ/kg, 노즐로부터 발생되는 열손실은 5.9kJ/kg일 때 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 3257
  2. 3024
  3. 2795
  4. 2612
(정답률: 56%)
  • 노즐에서의 에너지 보존 법칙(정상유동 에너지 방정식)을 사용하여 출구 엔탈피를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$h_1 + \frac{V_1^2}{2} = h_2 + \frac{V_2^2}{2} + q$$
    ② [숫자 대입]
    $$3300 + \frac{40^2}{2 \times 1000} = h_2 + \frac{275^2}{2 \times 1000} + 5.9$$
    ③ [최종 결과]
    $$h_2 = 3257$$
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10. 용기에 부착된 압력계에 얽힌 계기압력이 150 kPa 이고 국소대기압이 100 kPa일 때 용기 안의 절대압력은?

  1. 250 kPa
  2. 150 kPa
  3. 100 kPa
  4. 50 kPa
(정답률: 78%)
  • 절대압력은 측정된 계기압력에 현재의 국소 대기압력을 더하여 구합니다.
    ① $$P_{abs} = P_{gauge} + P_{atm}$$
    ② $$P_{abs} = 150 + 100$$
    ③ $$P_{abs} = 250$$ kPa
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11. R-12를 작동 유체로 사용하는 이상적인 증기압축 냉동 사이클이 있다. 여기서 증발기 출구 엔탈피는 229 kJ/kg, 팽창밸브 출구 엔탈피는 81 kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피는 255 kJ/kg 일 때 이 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 4.1
  2. 4.9
  3. 5.7
  4. 6.8
(정답률: 67%)
  • 냉동기의 성적계수(COP)는 증발기에서 흡수한 냉동효과를 압축기에서 가해준 일량으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① $$COP = \frac{h_{ev,out} - h_{exp,out}}{h_{comp,out} - h_{ev,out}}$$
    ② $$COP = \frac{229 - 81}{255 - 229}$$
    ③ $$COP = 5.7$$
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12. 어떤 시스템a에서 유체는 외부로부터 19kJ의 일을 받으면서 167kJ의 열을 흡수하였다. 이 때 내부에너지의 변화는 어떻게 되는가?

  1. 148 kJ 상승한다.
  2. 186 kJ 상승한다.
  3. 148 kJ 감소한다.
  4. 186 kJ 감소한다.
(정답률: 72%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 시스템의 내부에너지 변화량은 흡수한 열량에서 외부로 한 일의 양을 뺀 값과 같습니다. 이때 외부로부터 일을 받았으므로 일의 부호는 마이너스로 처리하여 합산합니다.
    ① $$\Delta U = Q - W$$
    ② $$\Delta U = 167 - (-19)$$
    ③ $$\Delta U = 186$$ kJ 상승
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13. 그림과 같이 실린더 내의 공기가 상태 1에서 상태 2로 변화할 때 공기가 한 일은? (단, P는 압력, V는 부피를 나타낸다.)

  1. 30 kJ
  2. 60 kJ
  3. 3000 kJ
  4. 6000 kJ
(정답률: 79%)
  • 정압 과정에서 기체가 한 일은 압력과 부피 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P \times (V_{2} - V_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$W = 300 \times (30 - 10)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 6000 \text{ kJ}$$
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14. 보일러에 물(온도 20℃, 엔탈피 84kJ/kg)이 유입되어 600 kPa의 포화증기(온도 159℃, 엔탈피 2757kJ/kg) 상태로 유출된다. 물의 질량유량이 300 kg/h 이라면 보일러에 공급된 열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 121
  2. 140
  3. 223
  4. 345
(정답률: 62%)
  • 보일러에 공급된 열량은 질량유량과 입출구 엔탈피 차이의 곱으로 계산하며, 시간 단위($\text{h}$)를 초 단위($\text{s}$)로 변환하여 $\text{kW}$ 단위를 도출합니다.
    ① [기본 공식] $$\dot{Q} = \frac{m \times (h_{out} - h_{in})}{3600}$$
    ② [숫자 대입] $$\dot{Q} = \frac{300 \times (2757 - 84)}{3600}$$
    ③ [최종 결과] $$\dot{Q} = 223 \text{ kW}$$
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15. 압력이 100 kPa 이며 온도가 25℃ 인 방의 크기가 240m3이다. 이 방에 들어있는 공기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 공기는 이상기체로 가정하며, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 0.00357
  2. 0.28
  3. 3.57
  4. 280
(정답률: 68%)
  • 이상기체 상태 방정식 $PV = mRT$를 이용하여 공기의 질량을 구할 수 있습니다. 온도는 절대온도 $K$로 변환하여 대입합니다.
    ① [기본 공식] $$m = \frac{PV}{RT}$$
    ② [숫자 대입] $$m = \frac{100 \times 240}{0.287 \times (25 + 273)}$$
    ③ [최종 결과] $$m = 280 \text{ kg}$$
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16. 클라우지우스(Clausius) 부등식을 옳게 표한한 것은? (단, T는 절대온도, Q는 시스템으로 공급된 전체 열량을 표시한다.)

(정답률: 81%)
  • 클라우지우스 부등식은 가역 과정과 비가역 과정을 구분하는 열역학적 원리로, 순환 과정에서 엔트로피 변화의 합은 항상 0보다 작거나 같음을 나타냅니다.
    $$\oint \frac{\delta Q}{T} \le 0$$
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17. Van der Waals 상태 방적식은 다음과 같이 나타낸다. 이 식에서 , b는 각각 무엇을 의미하는 것인가? (단, P는 압력, v는 비체적, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.)

  1. 분자간의 작용 인력, 분자 내부 에너지
  2. 분자간의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적
  3. 분자간의 질량, 분자 내부 에너지
  4. 분자 자체의 질량, 기체 분자들이 차지하는 체적
(정답률: 69%)
  • 반데르발스 상태 방정식은 이상기체 상태 방정식에 실제 기체의 특성인 분자 간 인력과 분자 자체의 부피를 보정한 식입니다. 여기서 $\frac{a}{v^{2}}$ 항의 $a$는 분자 간의 응집력(인력)을, $b$는 기체 분자들이 실제로 차지하는 체적(분자의 크기)을 의미합니다.
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18. 가역 과정으로 실린더 안의 공기를 50 kPa, 10℃ 상태에서 300 kPa 까지 압력(P)과 체적(V)의 관계가 다음과 같은 과정으로 압축할 때 단위 질량당 방출되는 열량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 기체 상수는 0.287 kJ/(kg·K) 이고, 정적비열은 0.7 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 17.2
  2. 37.2
  3. 57.2
  4. 77.2
(정답률: 40%)
  • 폴리트로픽 과정($$PV^{1.3} = \text{constant}$$)에서 온도 변화를 구한 후, 단위 질량당 방출 열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = (C_v - \frac{R}{n-1}) \times (T_2 - T_1)$$
    ② [숫자 대입] $$Q = (0.7 - \frac{0.287}{1.3-1}) \times (427.92 - 283.15)$$
    ③ [최종 결과] $$Q = -37.2$$
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19. 등엔트로피 효율이 80%인 소형 공기터빈의 출력이 270 kJ/kg 이다. 입구 온도는 600 K 이며, 출구 압력은 100 kPa 이다. 공기의 정압비열은 1.004 kJ/(kg·K), 비열비는 1.4 일 때, 입구 압력(kPa)은 약 몇 kPa 인가? (단, 공기는 이상기체로 간주한다.)

  1. 1984
  2. 1842
  3. 1773
  4. 1621
(정답률: 36%)
  • 터빈의 실제 출력을 통해 출구 온도를 구하고, 등엔트로피 효율을 적용한 등엔트로피 출구 온도를 이용하여 입구 압력을 도출합니다.
    ① [기본 공식] $$P_1 = P_2 \times (\frac{T_1}{T_{2s}})^{\frac{k}{k-1}}$$
    ② [숫자 대입] $$P_1 = 100 \times (\frac{600}{263.84})^{\frac{1.4}{0.4}}$$
    ③ [최종 결과] $$P_1 = 1773$$
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20. 화씨 온도가 86°F 일 때 섭씨 온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 30
  2. 45
  3. 60
  4. 75
(정답률: 69%)
  • 화씨 온도를 섭씨 온도로 변환하는 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$T = (F - 32) \times \frac{5}{9}$$
    ② [숫자 대입] $$T = (86 - 32) \times \frac{5}{9}$$
    ③ [최종 결과] $$T = 30$$
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2과목: 냉동공학

21. 냉각탑의 성능이 좋아지기 위한 조건으로 적절한 것은?

  1. 쿨링레인지가 작을수록, 쿨링어프로치가 작을수록
  2. 쿨링레인지가 작을수록, 쿨링어프로치가 클수록
  3. 쿨링레인지가 클수록, 쿨링어프로치가 작을수록
  4. 쿨링레인지가 클수록, 쿨링어프로치가 클수록
(정답률: 67%)
  • 냉각탑의 성능은 냉각수 온도 차이인 쿨링레인지가 클수록, 그리고 냉각수 출구 온도와 공기 습구온도의 차이인 쿨링어프로치가 작을수록 효율이 높아집니다.
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22. 다음 중 절연내력이 크고 절연물질을 침식시키지 않기 때문에 밀폐형 압축기에 사용하기에 적합한 냉매는?

  1. 프레온계 냉매
  2. H2O
  3. 공기
  4. NH3
(정답률: 74%)
  • 프레온계 냉매는 화학적으로 안정하여 절연물질을 침식시키지 않고 절연내력이 크기 때문에, 모터가 내장된 밀폐형 압축기에 사용하기 가장 적합합니다.
    오답 노트
    NH$_{3}$: 부식성이 강해 밀폐형에 부적합
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23. 어떤 냉동기의 증발기 내 압력이 245 kPa 이며, 이 압력에서의 포화온도, 포화액 엔탈피 및 건포화증기 엔탈피, 정압비열은 조건과 같다. 증발기 입구 측 냉매의 엔탈피가 455kJ/kg이고, 증발기 출구 측 냉매온도가 –10℃의 과열증기일 경우 증발기에서 냉매가 취득한 열량(kJ/kg)은?

  1. 167.3
  2. 152.3
  3. 148.3
  4. 112.3
(정답률: 38%)
  • 냉매가 취득한 총 열량은 건포화증기가 되기까지의 잠열과 이후 과열증기가 되기까지의 현열의 합으로 계산합니다.
    ① $$Q = (h_{sat} - h_{in}) + (C_{p} \times \Delta T)$$
    ② $$Q = (615.6 - 455) + (0.67 \times (-10 - (-20)))$$
    ③ $$Q = 167.3$$
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24. 냉동능력이 1 RT인 냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 할 때, 응축기에서의 방열량(kW)은?

  1. 2
  2. 3.3
  3. 4.8
  4. 6
(정답률: 70%)
  • 응축기에서의 방열량은 증발기에서 흡수한 냉동능력과 압축기에서 가해진 압축동력의 합과 같습니다.
    ① $$Q_{cond} = Q_{evap} + W$$
    ② $$Q_{cond} = \frac{1 \times 3320}{860} + 1$$
    ③ $$Q_{cond} = 4.8$$
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25. 냉동사이클에서 응축온도 상승에 따른 시스템의 영향으로 가장 거리가 먼 것은? (단, 증발온도는 일정하다.)

  1. COP 감소
  2. 압축비 증가
  3. 압축기 토출가스 온도 상승
  4. 압축기 흡입가스 압력 상승
(정답률: 64%)
  • 응축온도가 상승하면 응축압력이 높아져 압축비가 증가하고, 이로 인해 토출가스 온도 상승 및 COP 감소가 발생합니다. 하지만 흡입가스 압력은 증발온도에 의해 결정되므로 응축온도 상승과는 무관합니다.
    오답 노트
    COP 감소: 압축비 증가로 효율이 떨어짐
    압축비 증가: 응축압력 상승으로 인해 발생
    압축기 토출가스 온도 상승: 압축비 증가의 결과
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26. 어떤 냉장고의 방열적 면적이 500m2, 열통과율이 0.311 W/m2·℃일 때, 이 벽을 통하여 냉장고 내로 침입하는 열량(kW)은? (단, 이 때의 외기온도는 32℃이며, 냉장고 내부온도는 –15℃ 이다.)

  1. 12.6
  2. 10.4
  3. 9.1
  4. 7.3
(정답률: 72%)
  • 열통과율, 면적, 온도차를 곱하여 벽체를 통해 침입하는 열량을 계산합니다.
    ① $$Q = K \times A \times \Delta T$$
    ② $$Q = 0.311 \times 500 \times (32 - (-15)) \times 10^{-3}$$
    ③ $$Q = 7.3$$
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27. 2차유체로 사용되는 브라인의 구비 조건으로 틀린 것은?

  1. 비등점이 높고, 응고점이 낮을 것
  2. 점도가 낮을 것
  3. 부식성이 없을 것
  4. 열전달률이 작을 것
(정답률: 74%)
  • 브라인은 열전달 매체이므로 효율적인 냉각을 위해 비열과 열전달률이 커야 합니다.
    오답 노트
    열전달률이 작을 것: 열전달 특성이 좋아 열전달률이 커야 함
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28. 냉매 배관 내에 플래시 가스(flash gas)가 발생했을 때 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 팽창밸브의 능력 부족 현상 발생
  2. 냉매부족과 같은 현상 발생
  3. 액관 중의 기포 발생
  4. 팽창밸브에서의 냉매 순환량 증가
(정답률: 80%)
  • 플래시 가스는 액관 내에 기포가 발생하는 현상으로, 기체가 공간을 차지하여 팽창밸브를 통과하는 실제 냉매의 순환량을 감소시킵니다.
    오답 노트
    팽창밸브에서의 냉매 순환량 증가: 가스 발생으로 인해 오히려 순환량이 감소함
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29. 단면이 1m2인 단열재를 통하여 0.3kW의 열이 흐르고 있다. 이 단열재의 두께는 2.5cm 이고 열전도계수가 0.2 W/m·℃일 때 양면 사이의 온도차(℃)는?

  1. 54.5
  2. 42.5
  3. 37.5
  4. 32.5
(정답률: 76%)
  • 열전도 공식(푸리에 법칙)을 이용하여 단열재 양면의 온도차를 구할 수 있습니다.
    ① $$\Delta T = \frac{Q \times t}{k \times A}$$
    ② $$\Delta T = \frac{300 \times 0.025}{0.2 \times 1}$$
    ③ $$\Delta T = 37.5$$
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30. 여러 대의 증발기를 사용할 경우 증발관 내의 압력이 가장 높은 증발기의 출구에 설치하여 압력을 일정 값 이하로 억제하는 장치를 무엇이라고 하는가?

  1. 전자밸브
  2. 압력개폐기
  3. 증발압력조정밸브
  4. 온도조절밸브
(정답률: 83%)
  • 여러 대의 증발기를 사용할 때, 각 증발기의 압력을 개별적으로 조절하여 일정 값 이하로 억제함으로써 효율적인 냉동 운전을 가능하게 하는 장치는 증발압력조정밸브입니다.
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31. 다음 그림은 2단 압축 암모니아 사이클을 나타낸 것이다. 냉동능력이 2RT인 경우 저단압축기의 냉매순환량(kg/h)은? (단, 1RT는 3.8kW이다.)

  1. 10.1
  2. 22.9
  3. 32.5
  4. 43.2
(정답률: 63%)
  • 냉동능력을 냉매의 엔탈피 차로 나누어 저단압축기의 냉매 순환량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$G = \frac{Q \times 3600}{h_{1} - h_{4}}$$
    ② [숫자 대입] $$G = \frac{2 \times 3.8 \times 3600}{1612 - 418}$$
    ③ [최종 결과] $$G = 22.9$$
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32. 다음 팽창밸브 중 인버터 구동 가변 용량형 공기조화장치나 증발온도가 낮은 냉동장치에서 팽창밸브의 냉매유량 조절 특성 향상과 유량제어 범위 확대 등을 목적으로 사용하는 것은?

  1. 전자식 팽창밸브
  2. 모세관
  3. 플로트 팽창밸브
  4. 정압식 팽창밸브
(정답률: 57%)
  • 전자식 팽창밸브는 전기적 신호로 개도를 정밀하게 제어하여 유량 조절 특성이 매우 뛰어나며, 인버터 구동 장치나 저온 냉동장치에서 제어 범위 확대를 위해 사용됩니다.
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33. 식품의 평균 초온이 0℃일 때 이것을 동결하여 온도중심점을 –15℃까지 내리는 데 걸리는 시간을 나타내는 것은?

  1. 유효동결시간
  2. 유효냉각시간
  3. 공칭동결시간
  4. 시간상수
(정답률: 74%)
  • 식품의 초기 온도에서 동결 종료 온도까지 내리는 데 걸리는 전체 시간을 공칭동결시간이라고 합니다.
    오답 노트
    유효동결시간: 동결점 이하로 내리는 데 걸리는 시간
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34. 냉동장치를 운전할 때 다음 중 가장 먼저 실시하여야 하는 것은?

  1. 응축기 냉각수 펌프를 기동한다.
  2. 증발기 팬을 기동한다.
  3. 압축기를 기동한다.
  4. 압축기의 유압을 조정한다.
(정답률: 70%)
  • 냉동장치 가동 시 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 식혀주어야 하므로, 응축기 냉각수 펌프를 가장 먼저 기동하여 냉각 준비를 마쳐야 합니다.
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35. 다음 중 냉매를 사용하지 않는 냉동장치는?

  1. 열전 냉동장치
  2. 흡수식 냉동장치
  3. 교축팽착식 냉동장치
  4. 증기압축식 냉동장치
(정답률: 78%)
  • 열전 냉동장치는 펠티어 효과를 이용하여 전류를 흘려주면 한쪽 면은 흡열, 반대쪽 면은 발열하는 반도체 소자를 이용하므로 별도의 냉매가 필요 없습니다.
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36. 축 동력 10kW, 냉매순환량 33kg/min인 냉동기에서 증발기 입구 엔탈피가 406kJ/kg, 증발기 출구 엔탈피가 615kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피가 632kJ/kg 이다. ㉠실제 성능계수와 ㉡이론 성능계수는 각각 얼마인가?

  1. ㉠ 8.5, ㉡ 12.3
  2. ㉠ 8.5, ㉡ 9.5
  3. ㉠ 11.5, ㉡ 9.5
  4. ㉠ 11.5, ㉡ 12.3
(정답률: 63%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동효과를 소비동력으로 나눈 값입니다. 실제 성능계수는 실제 축 동력을 기준으로, 이론 성능계수는 단열 압축 시의 엔탈피 차이를 기준으로 계산합니다.

    ㉠ 실제 성능계수: 냉동효과(질량유량 $\times$ 엔탈피 차)를 실제 축 동력으로 나눕니다.
    ① $$COP_{act} = \frac{G \times (h_{out} - h_{in})}{P}$$
    ② $$COP_{act} = \frac{\frac{33}{60} \times (615 - 406)}{10}$$
    ③ $$COP_{act} = 11.5$$

    ㉡ 이론 성능계수: 냉동효과를 이론적 압축 일(응축기 입구와 증발기 출구의 엔탈피 차)로 나눕니다.
    ① $$COP_{th} = \frac{h_{out} - h_{in}}{h_{cond,in} - h_{evap,out}}$$
    ② $$COP_{th} = \frac{615 - 406}{632 - 615}$$
    ③ $$COP_{th} = 12.3$$
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37. 암모니아용 압축기의 실린더에 있는 워터재킷의 주된 설치 목적은?

  1. 밸브 및 스프링의 수명을 연장하기 위해서
  2. 압축효율의 상승을 도모하기 위해서
  3. 암모니아는 토출온도가 낮기 때문에 이를 방지하기 위해서
  4. 암모니아의 응고를 방지하기 위해서
(정답률: 60%)
  • 암모니아 압축기에서 워터재킷은 압축 과정에서 발생하는 과열을 방지하고 냉각을 통해 압축 효율을 높이기 위해 설치합니다.
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38. 스크류 압축기의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 소형 경량으로 설치면적이 작다.
  2. 밸브와 피스톤이 없어 장시간의 연속운전이 불가능하다.
  3. 암수 회전자의 회전에 의해 체적을 줄여 가면서 압축한다.
  4. 왕복동식과 달리 흡입밸브와 토출밸브를 사용하지 않는다.
(정답률: 71%)
  • 스크류 압축기는 밸브와 피스톤이 없는 구조적 특징 덕분에 진동이 적고 무단 용량 제어가 가능하여 장시간 연속 운전에 매우 적합합니다.
    오답 노트
    밸브와 피스톤이 없어 장시간의 연속운전이 불가능하다: 구조적 특성상 연속 운전이 가능함
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39. 고온부의 절대온도를 T1, 저온부의 절대온도를 T2, 고온부로 방출하는 열량을 Q1, 저온부로부터 흡수하는 열량을 Q2라고 할 때, 이 냉동기의 이론 성적계수(COP)를 구하는 식은?

(정답률: 79%)
  • 냉동기의 성적계수(COP)는 투입된 일(압축 일) 대비 얻은 냉동효과(흡수 열량)의 비율로 정의됩니다. 저온부에서 흡수한 열량을 $Q_{2}$, 고온부로 방출한 열량을 $Q_{1}$이라 할 때, 압축 일은 $Q_{1} - Q_{2}$가 됩니다.
    따라서 이론 성적계수는 다음과 같습니다.
    $$\frac{Q_{2}}{Q_{1} - Q_{2}}$$
    정답:
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40. 2단 압축 냉동 장치 내 중간 냉각기 설치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 냉동효과를 증대시킬 수 있다.
  2. 증발기에 공급되는 냉매액을 과열시킨다.
  3. 저압 압축기 흡입가스 중의 액을 분리시킨다.
  4. 압축비가 증가되어 압축효율이 저하된다.
(정답률: 74%)
  • 중간 냉각기는 2단 압축 과정에서 저압 압축기에서 나온 고온의 가스를 냉각시켜 고압 압축기로 보내는 장치입니다. 이를 통해 냉매의 온도를 낮추어 압축 효율을 높이고, 응축기로 들어가는 냉매의 온도를 낮춤으로써 결과적으로 냉동효과를 증대시킬 수 있습니다.
    오답 노트
    증발기에 공급되는 냉매액을 과열시킨다: 중간 냉각기는 압축기 사이의 가스를 냉각하는 장치이며 증발기 공급액과는 무관합니다.
    저압 압축기 흡입가스 중의 액을 분리시킨다: 이는 액분리기(Accumulator)의 역할입니다.
    압축비가 증가되어 압축효율이 저하된다: 중간 냉각기를 설치하면 압축비가 감소하여 압축 효율이 향상됩니다.
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3과목: 공기조화

41. 난방부하 계산 시 일반적으로 무시할 수 있는 부하의 종류가 아닌 것은?

  1. 틈새바람 부하
  2. 조명기구 발열 부하
  3. 재실자 발생 부하
  4. 일사 부하
(정답률: 65%)
  • 난방 부하 계산 시 실내 온도를 낮추는 요인(열 손실)은 반드시 고려해야 하며, 온도를 높이는 요인(열 발생)은 상대적으로 무시할 수 있습니다. 틈새바람 부하는 열 손실 요인이므로 절대 무시해서는 안 됩니다.
    오답 노트
    조명기구 발열 부하, 재실자 발생 부하, 일사 부하: 실내 온도를 높이는 열 발생 요인이므로 일반적으로 무시 가능합니다.
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42. 습공기의 상태변화를 나타내는 방법 중 하나인 열수분비의 정의로 옳은 것은?

  1. 절대습도 변화량에 대한 잠열량 변화량의 비율
  2. 절대습도 변화량에 대한 전열량 변화량의 비율
  3. 상대습도 변화량에 대한 현열량 변화량의 비율
  4. 상대습도 변화량에 대한 잠열량 변화량의 비율
(정답률: 61%)
  • 열수분비는 공기의 상태 변화 시 절대습도의 변화량에 대한 전열량의 변화 비율을 의미합니다.
    오답 노트
    절대습도 변화량에 대한 잠열량 변화량의 비율: 전열량이 아닌 잠열량만 고려하여 틀림
    상대습도 변화량에 대한 현열량 변화량의 비율: 절대습도가 아닌 상대습도를 사용하여 틀림
    상대습도 변화량에 대한 잠열량 변화량의 비율: 절대습도가 아닌 상대습도를 사용하여 틀림
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43. 온수관의 온도가 80℃, 환수관의 온도가 60℃인 자연순환식 온수난방장치에서의 자연순환수두(mmAq)는? (단, 보일러에서 방열기까지의 높이는 5m, 60℃에서의 온수 밀도는 983.24 kg/m3, 80℃에서의 온수 밀도는 971.84kg/m3 이다.)

  1. 55
  2. 56
  3. 57
  4. 58
(정답률: 52%)
  • 온도 차이에 의한 밀도 차와 높이의 곱으로 자연순환수두를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$H = (\rho_{cold} - \rho_{hot}) \times h$$
    ② [숫자 대입] $$H = (983.24 - 971.84) \times 5$$
    ③ [최종 결과] $$H = 57$$ mmAq
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44. 온수난방 배관방식에서 단관식과 비교한 복관식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설비비가 많이 든다.
  2. 온도변화가 많다.
  3. 온수 순환이 좋다.
  4. 안정성이 높다.
(정답률: 78%)
  • 복관식은 공급관과 환수관이 분리되어 있어 단관식에 비해 온도 변화가 적고 안정적입니다.
    오답 노트
    설비비가 많이 든다, 온수 순환이 좋다, 안정성이 높다: 복관식의 올바른 특징입니다.
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45. 극간풍이 비교적 많고 재실 인원이 적은 실의 중앙 공조방식으로 가장 경제적인 방식은?

  1. 변풍량 2중덕트 방식
  2. 팬코일 유닛 방식
  3. 정풍량 2중덕트 방식
  4. 정풍량 단일덕트 방식
(정답률: 57%)
  • 팬코일 유닛 방식은 전수 방식으로, 재실 인원이 적고 극간풍이 많아 외기 유입이 빈번한 환경에서 개별 제어가 가능하므로 가장 경제적입니다.
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46. 덕트 설계시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 장방형 덕트 단면의 종횡비는 가능한 한 6:1 이상으로 해야 한다.
  2. 덕트의 풍속은 15m/s 이하, 정압은 50 mmAq 이하의 저속덕트를 이용하여 소음을 줄인다.
  3. 덕트의 분기점에는 댐퍼를 설치하여 압력 평행을 유지시킨다.
  4. 재료는 아연도금강판, 알루미늄판 등을 이용하여 마찰저항 손실을 줄인다.
(정답률: 74%)
  • 장방형 덕트는 가급적 정방형에 가깝게 설계하여 재료비를 줄이고 공기 흐름을 양호하게 해야 합니다. 따라서 종횡비는 2:1을 표준으로 하며, 가능하면 4:1로 제한하고 최대 8:1을 넘지 않도록 해야 합니다.
    오답 노트
    장방형 덕트 단면의 종횡비는 가능한 한 6:1 이상으로 해야 한다: 종횡비는 작을수록(정방형에 가까울수록) 유리함
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47. 공장에 12kW의 전동기로 구동되는 기계 장치 25대를 설치하려고 한다. 전동기는 실내에 설치하고 기계 장치는 실외에 설치한다면 실내로 취득되는 열량(kW)은? (단, 전동기의 부하율은 0.78, 가동율은 0.9, 전동기 효율은 0.87 이다.)

  1. 242.1
  2. 210.6
  3. 44.8
  4. 31.5
(정답률: 37%)
  • 전동기는 실내에 있고 기계 장치는 실외에 설치된 경우, 전동기 자체에서 발생하는 손실 열량(효율에 의한 손실분)만 실내로 취득됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = P \times N \times L \times U \times (\frac{1}{\eta} - 1)$$
    ($$P$$: 전력, $$N$$: 대수, $$L$$: 부하율, $$U$$: 가동율, $\eta$: 효율)
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 12 \times 25 \times 0.78 \times 0.9 \times (\frac{1}{0.87} - 1)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 31.5$$ kW
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48. 공기세정기에서 순환수 분무에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 출구 수온은 입구 공기의 습구온도와 같다.)

  1. 단열변화
  2. 증발냉각
  3. 습구온도 일정
  4. 상대습도 일정
(정답률: 57%)
  • 공기세정기의 순환수 분무 과정은 등엔탈피 변화 과정으로, 물이 증발하면서 공기의 온도를 낮추는 증발냉각이 일어나며 습구온도는 일정하게 유지됩니다. 하지만 이 과정에서 수증기량이 증가하므로 상대습도는 증가하게 됩니다.
    오답 노트
    상대습도 일정: 증발로 인해 상대습도는 증가함
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49. 전압기준 국부저항계수 와 정압기준 국부저항계수 와의 관계를 바르게 나타낸 것은? (단, 덕트 상류 풍속은 v1, 하류 풍속은 v2 이다.)

(정답률: 69%)
  • 전압은 정압과 동압의 합이며, 동압은 밀도와 유속의 제곱에 비례합니다. 이를 통해 전압기준 국부저항계수 $\zeta_{T}$와 정압기준 국부저항계수 $\zeta_{S}$의 관계식을 도출하면 다음과 같습니다.
    $$\zeta_{T} = \zeta_{S} + 1 - (\frac{v_{2}}{v_{1}})^{2}$$
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50. 공기세정기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 세정기 단면의 종횡비를 크게 하면 성능이 떨어진다.
  2. 공기세정기의 수·공기비는 성능에 영향을 미친다.
  3. 세정기 출구에는 분무된 물방울의 비산을 방지하기 위해 루버를 설치한다.
  4. 스프레이 헤더의 수를 뱅크(bank)라 하고 1본을 1뱅크, 2본을 2뱅크라 한다.
(정답률: 74%)
  • 공기세정기에서 분무된 물방울이 공기와 함께 밖으로 튀어나가는 비산 현상을 방지하는 장치는 엘리미네이터입니다. 루버는 공기 흐름을 일정하게 하고 물방울과의 접촉 효율을 높이는 역할을 합니다.
    오답 노트
    세정기 단면의 종횡비, 수·공기비, 스프레이 헤더 뱅크 설정은 모두 세정기의 성능 및 구조에 영향을 주는 옳은 설명입니다.
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51. 실내의 CO2, 농도기준이 1000ppm 이고, 1인당 CO2 발생량이 18L/h인 경우, 실내 1인당 필요한 환기량(m3/h)은? (단, 외기 CO2농도는 300 ppm 이다.)

  1. 22.7
  2. 23.7
  3. 25.7
  4. 26.7
(정답률: 64%)
  • 실내 $\text{CO}_{2}$ 농도를 유지하기 위해 필요한 1인당 환기량은 발생량을 허용 농도차로 나누어 계산합니다.
    ① $$V = \frac{M}{C_{in} - C_{out}}$$
    ② $$V = \frac{18 \times 1000}{(1000 - 300)}$$
    ③ $$V = 25.7$$ $\text{m}^{3}/\text{h}$
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52. 타원형 덕트(flat oval duct)와 같은 저항을 갖는 상당직경 De를 바르게 나타낸 것은? (단, A는 타원형 덕트 단면적, P는 타원형 덕트 둘레길이이다.)

(정답률: 47%)
  • 상당직경 $D_{e}$는 길이의 차원($L^{1}$)을 가져야 합니다. 단면적 $A$는 $L^{2}$, 둘레 $P$는 $L^{1}$의 차원을 가지므로, 지수 계산을 통해 결과값이 $L^{1}$이 되는 식을 찾아야 합니다. $\text{}$ 식의 경우, $A^{0.625}$는 $L^{2 \times 0.625} = L^{1.25}$이고, $P^{0.25}$는 $L^{1 \times 0.25} = L^{0.25}$이므로, 최종 차원은 $L^{1.25 - 0.25} = L^{1}$이 되어 차원이 일치합니다.
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53. 압력 1MPa, 건도 0.89인 습증기 100kg을 일정 압력의 조건에서 엔탈피가 3052 kJ/kg인 300℃의 과열증기로 되는데 필요한 열량(kJ)은? (단, 1MPa에서 포화액의 엔탈피는 759 kJ/kg, 증발잠열은 2018 kJ/kg이다.)

  1. 44208
  2. 49698
  3. 229311
  4. 103432
(정답률: 44%)
  • 습증기가 과열증기로 변할 때 필요한 총 열량은 최종 상태의 총 엔탈피에서 초기 상태의 총 엔탈피를 뺀 값입니다.
    ① $$Q = m \times (h_{sup} - (h_{f} + x \times h_{fg}))$$
    ② $$Q = 100 \times (3052 - (759 + 0.89 \times 2018))$$
    ③ $$Q = 49698$$ kJ
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54. EDR(Equivalent Direct Radiation)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기의 표준방열량은 650 kcal/m2·h 이다.
  2. 온수의 표준방열량은 450 kcal/m2·h 이다.
  3. 상당 방열면적을 의미한다.
  4. 방열기의 표준방열량을 전방열량으로 나눈 값이다.
(정답률: 78%)
  • EDR(상당 방열면적)은 방열기의 전방열량을 표준방열량으로 나누어 계산하는 면적을 의미합니다.
    오답 노트
    방열기의 표준방열량을 전방열량으로 나눈 값이다: 전방열량을 표준방열량으로 나누어야 함
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55. 증기난방 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 환수방식에 따라 중력환수식과 진공환수식, 기계환수식으로 구분한다.
  2. 배관방법에 따라 단관식과 복관식이 있다.
  3. 예열시간이 길지만 열량 조절이 용이하다.
  4. 운전 시 증기 해머로 인한 소음을 일으키기 쉽다.
(정답률: 79%)
  • 증기 난방은 온수 난방에 비해 매체의 질량이 적어 예열 시간이 매우 짧은 것이 특징입니다.
    오답 노트
    환수방식에 따라 중력, 진공, 기계환수식으로 구분: 옳은 설명
    배관방법에 따라 단관식과 복관식으로 구분: 옳은 설명
    운전 시 증기 해머로 인한 소음 발생 가능: 옳은 설명
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56. 어떤 냉각기의 1열(列) 코일의 바이패스 펙터가 0.65 라면 4열(列)의 바이패스 펙터는 약 얼마가 되는가?

  1. 0.18
  2. 1.82
  3. 2.83
  4. 4.84
(정답률: 60%)
  • 코일의 열 수가 증가함에 따라 전체 바이패스 팩터는 각 열의 바이패스 팩터를 곱한 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$BF_{total} = BF_{1}^{n}$$
    ② [숫자 대입] $$BF_{total} = 0.65^{4}$$
    ③ [최종 결과] $$BF_{total} = 0.18$$
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57. 다음 냉방부하 요소 중 잠열을 고려하지 않아도 되는 것은?

  1. 인체에서의 발생열
  2. 커피포트에서의 발생열
  3. 유리를 통과하는 복사열
  4. 틈새바람에 의한 취득열
(정답률: 65%)
  • 유리를 통과하는 복사열은 온도를 변화시키는 현열량에 해당하며, 수증기의 응결이나 증발과 관련된 잠열은 발생하지 않습니다.
    오답 노트
    인체에서의 발생열: 현열과 잠열(수증기) 모두 발생
    커피포트에서의 발생열: 현열과 잠열(수증기) 모두 발생
    틈새바람에 의한 취득열: 외기의 습도 차이에 의해 잠열 발생
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58. 냉수 코일설계 기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코일은 관이 수평으로 놓이게 설치한다.
  2. 관 내 유속은 1m/s 정도로 한다.
  3. 공기 냉각용 코일의 열 수는 일반적으로 4~8열이 주로 사용된다.
  4. 냉수 입·출구 온도차는 10℃ 이상으로 한다.
(정답률: 75%)
  • 냉수 코일 설계 시 냉수 입·출구 온도차는 일반적으로 $5^{\circ}\text{C}$ 정도로 유지하는 것이 표준입니다.
    오답 노트
    코일은 관이 수평으로 놓이게 설치: 옳은 설계 기준
    관 내 유속은 $1\text{m/s}$ 정도로 함: 옳은 설계 기준
    공기 냉각용 코일의 열 수는 일반적으로 4~8열 사용: 옳은 설계 기준
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59. 다음 용어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자유면적 : 취출구 혹은 흡입구 구멍면적의 합계
  2. 도달거리 : 기류의 중심속도가 0.25m/s에 이르렀을 때, 취출구에서의 수평거리
  3. 유인비 : 전공기량에 대한 취출공기량(1차 공기)의 비
  4. 강하도 : 수평으로 취출된 기류가 일정 거리만큼 진행한 뒤 기류정심선과 취출구 중심과의 수직거리
(정답률: 69%)
  • 유인비는 전공기량이 아닌, 1차 공기량에 대해 유인된 2차 공기량이 얼마나 되는지의 비율을 의미합니다.
    오답 노트
    자유면적, 도달거리, 강하도: 각각의 정의가 올바르게 설명되어 있습니다.
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60. 덕트의 마찰저항을 증가시키는 요인 중 값이 커지면 마찰저항이 감소되는 것은?

  1. 덕트 재료의 마찰저항 계수
  2. 덕트 길이
  3. 덕트 직경
  4. 풍속
(정답률: 79%)
  • 덕트의 마찰저항은 덕트의 직경이 커질수록 공기가 흐르는 단면적이 넓어져 저항이 감소하는 반비례 관계에 있습니다.
    오답 노트
    덕트 재료의 마찰저항 계수, 덕트 길이, 풍속: 이 값들이 커지면 마찰저항은 오히려 증가합니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 정격주파수 60 Hz의 농형 유도전동기를 50Hz의 정격전압에서 사용할 때, 감소하는 것은?

  1. 토크
  2. 온도
  3. 역률
  4. 여자전류
(정답률: 66%)
  • 농형 유도전동기를 정격보다 낮은 주파수($50\text{ Hz}$)에서 사용하면 자속 밀도가 증가하여 철심의 자기 포화가 일어나며, 이로 인해 역률과 속도가 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    토크, 온도, 여자전류: 주파수 감소 시 일반적으로 증가하는 요소입니다.
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62. 그림과 같은 피드백 회로의 종합 전달함수는?

(정답률: 73%)
  • 부귀환(Negative Feedback) 회로의 종합 전달함수는 전향 경로 이득을 1 더하기 루프 이득의 합으로 나눈 값입니다.
    $$\frac{G_{1}}{1 + G_{1}G_{2}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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63. 도체가 대전된 경우 도체의 성질과 전하 분포에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 도체 내부의 전계는 ∞ 이다.
  2. 전하는 도체 표면에만 존재한다.
  3. 도체는 등전위이고 표면은 등전위면이다.
  4. 도체 표면상의 전계는 면에 대하여 수직이다.
(정답률: 58%)
  • 정전기적 평형 상태의 도체 내부에서는 전하들이 서로 밀어내어 표면에만 분포하게 되므로, 내부의 전계 강도는 항상 $0$이 됩니다.
    오답 노트
    도체 내부의 전계는 $\infty$이다: 전계는 $0$이어야 합니다.
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64. 어떤 교류전압의 실효값이 100V 일 때 최대값은 약 몇 V 가 되는가?

  1. 100
  2. 141
  3. 173
  4. 200
(정답률: 70%)
  • 교류 전압의 실효값과 최대값의 관계는 $\sqrt{2}$배의 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $$V_{max} = V_{rms} \times \sqrt{2}$$
    ② [숫자 대입] $$V_{max} = 100 \times 1.414$$
    ③ [최종 결과] $$V_{max} = 141.4$$
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65. PLC(Programmable Logic Controller)에서, CPU부의 구성과 거리가 먼 것은?

  1. 연산부
  2. 전원부
  3. 데이터 메모리부
  4. 프로그램 메모리부
(정답률: 74%)
  • PLC의 CPU부는 프로그램의 실행과 데이터 처리를 담당하는 연산부, 데이터 메모리부, 프로그램 메모리부로 구성됩니다.
    오답 노트
    전원부: CPU의 구성 요소가 아니라 시스템 전체에 전원을 공급하는 독립적인 전원 공급 장치입니다.
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66. 제어대상의 상태를 자동적으로 제어하며, 목표값이 제어 공정과 기타의 제한 조건에 순응하면서 가능한 가장 짧은 시간에 요구되는 최종상태까지 가도록 설계하는 제어는?

  1. 디지털제어
  2. 적응제어
  3. 최적제어
  4. 정치제어
(정답률: 69%)
  • 제한 조건 내에서 시간이나 에너지 등의 비용 함수를 최소화하여 가장 효율적인 경로로 최종 상태에 도달하게 하는 제어 방식은 최적제어입니다.
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67. 90Ω의 저항 3개가 △결선으로 되어 있을 때, 상당(단상) 해석을 위한 등가 Y결선에 대한 각 상의 저항 크기는 몇 Ω 인가?

  1. 10
  2. 30
  3. 90
  4. 120
(정답률: 69%)
  • 델타($\Delta$) 결선을 와이($Y$) 결선으로 변환할 때, 각 상의 저항은 델타 저항의 두 저항의 곱을 세 저항의 합으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$R_{Y} = \frac{R_{\Delta} \times R_{\Delta}}{R_{\Delta} + R_{\Delta} + R_{\Delta}}$$
    ② [숫자 대입] $$R_{Y} = \frac{90 \times 90}{90 + 90 + 90}$$
    ③ [최종 결과] $$R_{Y} = 30$$ $\Omega$
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68. 다음과 같은 회로에 전압계 3대와 저항 10Ω을 설치하여 V1=80V, V2=20V, V3=100V 의 실효치 전압을 계측하였다. 이 때 순저항 부하에서 소모하는 유효전력은 몇 W 인가?

  1. 160
  2. 320
  3. 460
  4. 640
(정답률: 34%)
  • 3전압법을 이용한 전력 측정 회로에서 부하의 유효전력을 구하는 문제입니다. 주어진 전압계의 측정값과 저항을 이용하여 전력 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{1}{2} R (V_3^2 - V_1^2 - V_2^2)$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{1}{2} \times 10 \times (100^2 - 80^2 - 20^2)$$
    ③ [최종 결과] $$P = 160$$
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69. G(jω)=e-jω0.4일 때 ω=2.5 에서의 위상각은 약 몇 도인가?

  1. -28.6
  2. -42.9
  3. -57.3
  4. -71.5
(정답률: 54%)
  • 전달함수의 위상각을 구하는 문제입니다. 지수함수 형태의 위상 $\theta = -\omega \times 0.4$ 라디안을 도($\circ$) 단위로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\theta = -\omega \times 0.4 \times \frac{180}{\pi}$$
    ② [숫자 대입] $$\theta = -2.5 \times 0.4 \times \frac{180}{3.14159}$$
    ③ [최종 결과] $$\theta = -57.3$$
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70. 여러 가지 전해액을 이용한 전기분해에서 동일량의 전기로 석출되는 물질의 양은 각각의 화학당량에 비례한다고 하는 법칙은?

  1. 줄의 법칙
  2. 렌츠의 법칙
  3. 쿨롱의 법칙
  4. 패러데이의 법칙
(정답률: 61%)
  • 전기분해 시 석출되는 물질의 양이 그 물질의 화학당량에 비례한다는 법칙은 패러데이의 법칙입니다.
    오답 노트
    줄의 법칙: 전류에 의한 열량 발생 법칙
    렌츠의 법칙: 유도 기전력의 방향 결정 법칙
    쿨롱의 법칙: 전하 사이의 전기력 법칙
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71. 과도 응답의 소멸되는 정도를 나타내는 감쇠비(decay ratio)로 옳은 것은?

  1. 제2오버슈트 / 최대오버슈트
  2. 제4오버슈트 / 최대오버슈트
  3. 최대오버슈트 / 제2오버슈트
  4. 최대오버슈트 / 제4오버슈트
(정답률: 60%)
  • 감쇠비는 과도 응답이 얼마나 빠르게 소멸하는지를 나타내는 지표로, 연속적인 오버슈트 값들의 비율로 정의합니다. 제2오버슈트를 최대오버슈트로 나눈 값으로 계산합니다.
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72. 유도전동기에서 슬립이 '0'이란 의미와 같은 것은?

  1. 유도제동기의 역할을 한다.
  2. 유도전동기가 정지상태이다.
  3. 유도전동기가 전부하 운전상태이다.
  4. 유도전동기가 동기속도로 회전한다.
(정답률: 78%)
  • 유도전동기의 회전속도 $N$은 동기속도 $N_{s}$와 슬립 $s$의 관계식으로 결정되며, 슬립이 $0$일 때 회전속도는 동기속도와 일치하게 됩니다.
    ① $$N = N_{s}(1-s)$$
    ② $$N = N_{s}(1-0)$$
    ③ $$N = N_{s}$$
    오답 노트
    정지상태: 슬립이 $1$인 상태
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73. 제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?

  1. 조작량
  2. 제어량
  3. 목표값
  4. 동작신호
(정답률: 51%)
  • 제어장치가 제어대상에 가하는 신호이자 제어장치의 출력이며 제어대상의 입력이 되는 값은 조작량입니다.
    오답 노트
    제어량: 제어대상에 의해 결정되어 출력되는 값
    목표값: 제어하고자 하는 설정값
    동작신호: 오차를 수정하기 위해 제어장치 내부에서 생성되는 신호
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74. 200V, 1kW 전열기에서 전열선의 길이를 1/2로 할 경우, 소비전력은 몇 kW 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 61%)
  • 전열선의 길이는 저항에 비례하며, 소비전력은 저항에 반비례합니다. 길이가 $1/2$로 줄면 저항도 $1/2$이 되어 전력은 2배가 됩니다.
    ① $$P = \frac{V^{2}}{R}$$ 소비전력 공식
    ② $$P = \frac{V^{2}}{\frac{1}{2}R}$$ 저항 $1/2$ 대입
    ③ $$P = 2 \times 1\text{kW} = 2\text{kW}$$
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75. 제어계의 분류에서 엘리베이터에 적용되는 제어 방법은?

  1. 정치제어
  2. 추종제어
  3. 비율제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 82%)
  • 엘리베이터는 미리 정해진 층수와 순서라는 정해진 시퀀스(절차)에 따라 동작하므로 프로그램제어에 해당합니다.
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76. 다음 설명은 어떤 자성체를 표현한 것인가?

  1. 강자성체
  2. 상자성체
  3. 반자성체
  4. 초강자성체
(정답률: 70%)
  • 외부 자기장과 반대 방향으로 자화되어 서로 밀어내는 척력이 발생하는 물질을 반자성체라고 하며, 대표적으로 구리, 금, 은 등이 있습니다.
    오답 노트
    강자성체: 강하게 자화되며 자석을 제거해도 자성이 남음
    상자성체: 외부 자기장 방향으로 약하게 자화됨
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77. 단위 피드백 제어계통에서 입력과 출력이 같다면 전향전달함수 G(s)의 값은?

  1. 0
  2. 0.707
  3. 1
  4. ∞
(정답률: 39%)
  • 단위 피드백 제어계의 전체 전달함수는 $\frac{G(s)}{1+G(s)}$입니다. 입력과 출력이 같다는 것은 전체 전달함수 값이 $1$이 되어야 함을 의미합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{G(s)}{1+G(s)} = 1$$
    ② [숫자 대입]
    $$G(s) = 1 + G(s)$$
    ③ [최종 결과]
    $$G(s) = \infty$$
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78. 제어계의 과도응답특성을 해석하기 위해 사용하는 단위계단입력은?

  1. δ(t)
  2. u(t)
  3. -3tu(t)
  4. sin(120πt)
(정답률: 69%)
  • 제어계의 과도응답 특성을 분석할 때, $t=0$에서 크기가 $1$인 계단 모양의 입력을 주는 단위계단함수를 사용하며, 이는 $u(t)$로 표기합니다.

    오답 노트 $\delta(t)$: 단위 임펄스 함수 $-3tu(t)$: 램프 입력의 변형 $\sin(120\pi t)$: 정현파 입력
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79. 추종제어에 속하지 않는 제어량은?

  1. 위치
  2. 방위
  3. 자세
  4. 유량
(정답률: 77%)
  • 추종제어(Servo Control)는 위치, 방위, 자세, 각도 등 기계적인 추치 제어를 목적으로 하는 제어 방식입니다.
    유량은 온도, 압력, 액면 등과 함께 공정의 상태를 일정하게 유지하는 프로세스 제어(Process Control)에 해당합니다.

    오답 노트
    위치, 방위, 자세: 모두 추종제어의 대표적인 제어량임
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80. PI 동작의 전달함수는? (단, KP는 비례감도이고, TI는 적분시간이다.)

  1. KP
  2. KPsTI
  3. KP(1+sTI)
(정답률: 73%)
  • PI 제어기는 비례(Proportional) 동작과 적분(Integral) 동작의 합으로 구성됩니다. 비례 동작은 $K_{P}$이며, 적분 동작은 $\frac{K_{P}}{sT_{I}}$이므로 이를 합산한 전달함수는 다음과 같습니다.
    $$G(s) = K_{P} ( 1 + \frac{1}{sT_{I}} )$$
    따라서 정답은 입니다.
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5과목: 배관일반

81. 냉동장치의 배관공사가 완료된 후 방열공사의 시공 및 냉매를 충전하기 전에 전 계통에 걸쳐 실시하며, 진공 시험으로 최종적인 기밀 유무를 확인하기 전에 하는 시험은?

  1. 내압시험
  2. 기밀시험
  3. 누설시험
  4. 수압시험
(정답률: 63%)
  • 냉동장치 배관공사 후 진공 시험을 통해 최종 기밀 유무를 확인하기 전, 계통 전체에 걸쳐 냉매 누설 여부를 확인하기 위해 실시하는 시험은 누설시험입니다.
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82. 가스미터를 구조상 직접식(실측식)과 간접식(추정식)으로 분류된다. 다음 중 직접식 가스미터는?

  1. 습식
  2. 터빈식
  3. 벤튜리식
  4. 오리피스식
(정답률: 53%)
  • 가스미터는 측정 방식에 따라 직접식과 간접식으로 나뉩니다. 직접식은 가스의 부피를 직접 측정하는 건식과 습식이 해당됩니다.
    오답 노트
    터빈식, 벤튜리식, 오리피스식: 유량의 흐름을 통해 추정하는 간접식
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83. 전기가 정전되어도 계속하여 급수를 할 수 있으며 급수오염 가능성이 적은 급수방식은?

  1. 압력탱크 방식
  2. 수도직결 방식
  3. 부스터 방식
  4. 고가탱크 방식
(정답률: 72%)
  • 수도직결 방식은 상수도 배관을 건물 내부에 직접 연결하는 방식으로, 별도의 펌프나 탱크가 필요 없어 정전 시에도 급수가 가능하며 외부 오염 가능성이 가장 적은 방식입니다.
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84. 배관작업용 공구의 설명으로 틀린 것은?

  1. 파이프 리머(pipe reamer) : 관을 파이프커터 등으로 절단한 후 관 단면의 안쪽에 생긴 거스러미(burr)를 제거
  2. 플레어링 틀(flaring tooils) : 동관을 압축이음 하기 위하여 관 끝을 나팔모양으로 가공
  3. 파이프 바이스(pipe vice) : 관을 절단하거나 나사이음을 할 때 관이 움직이지 않도록 고정
  4. 사이징 툴(sizing tools) : 동일지름의 관을 이음쇠 없이 납땜이음을 할 때 한쪽 관 끝을 소켓모양으로 가공
(정답률: 75%)
  • 사이징 툴(sizing tools)은 동관 끝을 원형으로 정형하는 공구입니다. 동일지름의 관을 이음쇠 없이 납땜이음 하기 위해 소켓모양으로 가공하는 공구는 스웨이징 툴(swaging tools)입니다.
    오답 노트
    파이프 리머: 관 단면 안쪽 거스러미 제거 도구 맞음
    플레어링 틀: 관 끝을 나팔모양으로 가공하는 도구 맞음
    파이프 바이스: 관을 고정하는 도구 맞음
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85. LP가스 공급, 소비 설비의 압력손실 요인으로 틀린 것은?

  1. 배관의 입하에 의한 압력손실
  2. 엘보, 티 등에 의한 압력손실
  3. 배관의 직관부에서 일어나는 압력손실
  4. 가스미터, 콕크, 밸브 등에 의한 압력손실
(정답률: 69%)
  • 배관의 입하(내려감)는 위치 에너지가 감소하며 오히려 압력이 상승하는 요인이 됩니다. 압력손실은 배관의 마찰이나 부속품의 저항으로 인해 발생합니다.
    오답 노트
    엘보, 티, 직관부, 가스미터, 콕크, 밸브: 모두 가스의 흐름을 방해하여 압력손실을 유발하는 요인임
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86. 통기관의 설치 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 배수의 흐름을 원활하게 하여 배수관의 부식을 방지한다.
  2. 봉수가 사이펀 작용으로 파괴되는 것을 방지한다.
  3. 배수계통 내에 신선한 공기를 유입하기 위해 환기시킨다.
  4. 배수계통 내의 배수 및 공기의 흐름을 원활하게 한다.
(정답률: 55%)
  • 통기관의 주 목적은 트랩의 봉수 파괴 방지, 배수 및 공기 흐름의 원활화, 가스 배출 및 신선한 공기 유입입니다. 배수관의 부식 방지는 통기관 설치의 직접적인 목적이 아닙니다.
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87. 배관의 끝을 막을 때 사용하는 이음쇠는?

  1. 유니언
  2. 니플
  3. 플러그
  4. 소켓
(정답률: 77%)
  • 배관의 끝단을 막아 유체의 흐름을 차단할 때 사용하는 이음쇠는 플러그 또는 캡입니다.
    오답 노트
    유니언: 배관의 분리 및 결합용
    니플: 짧은 연결관
    소켓: 직선 연결용
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88. 아래 저압가스 배관의 직경(D)을 구하는 식에서 S가 의미하는 것은? (단, L은 관의 길이를 의미한다.)

  1. 관의 내경
  2. 공급 압력 차
  3. 가스 유량
  4. 가스 비중
(정답률: 75%)
  • 저압가스 배관의 직경을 결정하는 공식 $$D^5 = \frac{Q^2 \cdot S \cdot L}{K^2 \cdot H}$$ 에서 기호 $S$는 가스의 비중을 의미합니다.
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89. 다음 장치 중 일반적으로 보온, 보냉이 필요한 것은?

  1. 공조기용의 냉각수 배관
  2. 방열기 주변 배관
  3. 환기용 덕트
  4. 급탕배관
(정답률: 71%)
  • 급탕배관은 온수를 공급하는 관으로, 열 손실을 방지하여 에너지 효율을 높이고 동파를 막기 위해 반드시 보온 처리가 필요합니다.
    오답 노트
    공조기용의 냉각수 배관, 방열기 주변 배관, 환기용 덕트: 일반적인 보온/보냉 필수 대상이 아님
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90. 순동 이음쇠를 사용할 때에 비하여 동합금 주물 이음쇠를 사용할 때 고려할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 순동 이음쇠 사용에 비해 모세관 현상에 의한 용융 확산이 어렵다.
  2. 순동 이음쇠와 비교하여 용접재 부착력은 큰 차이가 없다.
  3. 순동 이음쇠와 비교하여 냉벽 부분이 발생할 수 있다.
  4. 순동 이음쇠 사용에 비해 열팽창의 불균일에 의한 부정적 틈새가 발생할 수 있다.
(정답률: 76%)
  • 동합금 주물 이음쇠는 순동 이음쇠에 비해 용접재의 부착력이 떨어지므로, 부착력에 큰 차이가 없다는 설명은 틀린 내용입니다.
    오답 노트
    모세관 현상: 주물 특성상 용융 확산이 어려움
    냉벽 부분: 열전도율 차이로 발생 가능
    부정적 틈새: 열팽창 계수 차이로 발생 가능
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91. 보온 시공시 외피의 마무리재로서 옥외 노출부에 사용되는 재료로 사용하기에 가장 적당한 것은?

  1. 면포
  2. 비닐 테이프
  3. 방수 마포
  4. 아연 철판
(정답률: 66%)
  • 옥외 노출부는 보온과 방수뿐만 아니라 외부 환경에 견딜 수 있는 내구성이 매우 중요하므로, 부식에 강하고 튼튼한 아연 철판이 가장 적당합니다.
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92. 급수방식 중 급수량의 변화에 따라 펌프의 회전수를 제어하여 급수압을 일정하게 유지할 수 있는 회전수 제어시스템을 이용한 방식은?

  1. 고가수조방식
  2. 수도직결방식
  3. 압력수조방식
  4. 펌프직송방식
(정답률: 67%)
  • 펌프직송방식은 펌프의 회전수를 제어하는 인버터 시스템 등을 통해 급수량 변화에 대응하여 급수압을 일정하게 유지하는 효율적인 방식입니다.
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93. 보일러 등 압력용기와 그 밖에 고압 유체를 취급하는 배관에 설치하여 관 또는 용기 내의 압력이 규정 한도에 달하면 내부 에너지를 자동적으로 외부에 방출하여 항상 안전한 수준으로 압력을 유지하는 밸브는?

  1. 감압 밸브
  2. 온도 조절 밸브
  3. 안전 밸브
  4. 전자 밸브
(정답률: 65%)
  • 압력용기나 고압 배관에서 내부 압력이 설정된 한도에 도달했을 때, 유체를 자동으로 방출하여 압력을 안전한 수준으로 유지하는 장치는 안전 밸브입니다.
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94. 밀폐 배관계에서는 압력계획이 필요하다. 압력계획을 하는 이유로 틀린 것은?

  1. 운전 중 배관계 내에 대기압보다 낮은 개소가 있으면 접속부에서 공기를 흡입할 우려가 있기 때문에
  2. 운전 중 수온에 알맞은 최소압력 이상으로 유지하지 않으면 순환수 비등이나 플래시 현상 발생 우려가 있기 때문에
  3. 펌프의 운전으로 배관계 각 부의 압력이 감소하므로 수격작용, 공기정체 등의 문제가 생기기 때문에
  4. 수온의 변화에 의한 체적의 팽창·수축으로 배관 각부에 악영향을 미치기 때문에
(정답률: 62%)
  • 밀폐 배관계의 압력계획은 공기 흡입 방지, 비등 및 플래시 현상 방지, 체적 변화 대응을 위해 수행합니다.
    오답 노트
    펌프의 운전으로 배관계 각 부의 압력이 감소하므로 수격작용, 공기정체 등의 문제가 생기기 때문에: 펌프 운전 시 압력이 증가하여 수격작용이나 공기정체 문제가 발생하므로 틀린 설명입니다.
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95. 다음 중 난방 또는 급탕설비의 보온재료로 가장 부적합한 것은?

  1. 유리 섬유
  2. 발포폴리스티렌폼
  3. 암면
  4. 규산칼슘
(정답률: 67%)
  • 발포폴리스티렌폼은 안전 사용 온도가 약 $70^{\circ}C$로 낮아, 일반적으로 $60 \sim 80^{\circ}C$인 난방용 온수 배관의 보온재로 사용하기에는 부적합합니다.
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96. 배수의 성질에 따른 구분에서 수세식 변기의 대·소변에서 나오는 배수는?

  1. 오수
  2. 잡배수
  3. 특수배수
  4. 우수배수
(정답률: 81%)
  • 배수의 성질에 따른 구분에서 수세식 변기의 대·소변에서 나오는 배수는 분뇨가 포함된 오수로 정의합니다.
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97. 리버스 리턴 배관 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 각 기기 간의 배관회로 길이가 거의 같다.
  2. 저항의 밸런싱을 취하기 쉽다.
  3. 개방회로 시스템(open loop system)에서 권장된다.
  4. 환수관이 2중이므로 배관 설치 공간이 커지고 재료비가 많이 든다.
(정답률: 66%)
  • 리버스 리턴 방식은 공급관과 환수관의 전체 길이를 같게 하여 유량 균형을 맞추는 방식으로, 개방회로와 밀폐회로 시스템 모두에 사용 가능합니다.
    오답 노트
    개방회로 시스템(open loop system)에서 권장된다: 개방회로뿐만 아니라 밀폐회로 모두에 사용되므로 틀린 설명입니다.
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98. 패러렐 슬라이브 밸브(parallel slide valve)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 평행한 두 개의 밸브 몸체 사이에 스프링이 삽입되어 있다.
  2. 밸브 몸체와 디스크 사이에 시트가 있어 밸브 측면의 마찰이 적다.
  3. 쐐기 모양의 밸브로서 쐐기의 각도는 보통 6~8° 이다.
  4. 밸브 시트는 일반적으로 경질금속을 사용한다.
(정답률: 62%)
  • 패러렐 슬라이브 밸브는 밸브 몸체와 디스크가 평행하게 움직여 마찰을 줄인 구조입니다.
    오답 노트
    쐐기 모양의 밸브로서 쐐기의 각도는 보통 6~8° 이다: 웨지게이트 밸브에 대한 설명입니다.
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99. 5세주형 700mm의 주철제 방열기를 설치하여 증기온도가 110℃, 실내 공기온도가 20℃이며 난방부하가 29kW일 때 방열기의 소요쪽수는? (단, 방열계수는 8 W/m2·℃, 1쪽당 방열면적은 0.28 m2 이다.)

  1. 144쪽
  2. 154쪽
  3. 164쪽
  4. 174쪽
(정답률: 62%)
  • 방열기의 소요 쪽수는 전체 난방부하를 방열계수, 온도차, 1쪽당 방열면적의 곱으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$N = \frac{Q}{K \times \Delta T \times A}$$
    ② [숫자 대입] $$N = \frac{29 \times 1000}{8 \times (110 - 20) \times 0.28}$$
    ③ [최종 결과] $$N = 143.45$$ (약 144쪽)
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100. 다음 중 열팽창에 의한 관의 신축으로 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닌 것은?

  1. 앵커(anchor)
  2. 스토퍼(stopper)
  3. 가이드(guide)
  4. 인서트(insert)
(정답률: 70%)
  • 배관의 신축을 구속하거나 제한하는 장치에는 완전 고정하는 앵커, 특정 방향의 이동을 제한하는 스토퍼, 축방향 이동만 허용하는 가이드 등이 있습니다. 인서트는 배관의 구속 장치가 아닙니다.
    오답 노트
    앵커: 완전 고정 장치
    스토퍼: 특정 방향 이동 및 회전 구속
    가이드: 축방향 외 나머지 방향 구속
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