공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2020-09-26)

공조냉동기계기사(구)
(2020-09-26 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 이상적인 디젤 기관의 압축비가 16 일 때 압축 전의 공기 온도가 90℃ 라면 압축 후의 공기 온도(℃)는 얼마인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 1101.9
  2. 718.7
  3. 808.2
  4. 827.4
(정답률: 57%)
  • 단열 압축 과정에서 온도와 부피의 관계식을 이용하여 압축 후의 절대온도를 구한 뒤 섭씨온도로 변환합니다.
    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] $$T_{2} = 1100.4\text{ K} = 827.4\text{ ℃}$$
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2. 풍선에 공기 2kg이 들어 있다. 일정 압력 500kPa 하에서 가열 팽창하여 체적이 1.2배가 되었다. 공기의 초기온도가 20℃일 때 최종 온도(℃)는 얼마인가?

  1. 32.4
  2. 53.7
  3. 78.6
  4. 92.3
(정답률: 65%)
  • 압력과 질량이 일정할 때, 기체의 체적은 절대온도에 비례한다는 샤를의 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$T_{2} = \frac{V_{2}}{V_{1}} \times T_{1}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{2} = 1.2 \times (273 + 20)$$
    ③ [최종 결과] $$T_{2} = 351.6\text{ K} = 78.6\text{ ℃}$$
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3. 자동차 엔진을 수리한 후 실린더 블록과 헤드 사이에 수리 전과 비교하여 더 두꺼운 개스킷을 넣었다면 압축비와 열효율은 어떻게 되겠는가?

  1. 압축비는 감소하고, 열효율도 감소한다.
  2. 압축비는 감소하고, 열효율도 증가한다.
  3. 압축비는 증가하고, 열효율도 감소한다.
  4. 압축비는 증가하고, 열효율도 증가한다.
(정답률: 55%)
  • 개스킷이 두꺼워지면 실린더의 극간체적이 증가하여 압축비가 낮아지며, 압축비의 감소는 곧 엔진의 열효율 저하로 이어집니다. 따라서 압축비는 감소하고, 열효율도 감소한다는 설명이 정답입니다.
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4. 밀폐계에서 기체의 압력이 100kPa으로 일정하게 유지되면서 체적이 1m3에서 2m3으로 증가되었을 때 옳은 설명은?

  1. 밀폐계의 에너지 변화는 없다.
  2. 외부로 행한 일은 100kJ이다.
  3. 기체가 이상기체라면 온도가 일정하다.
  4. 기체가 받은 열은 100kJ이다.
(정답률: 71%)
  • 밀폐계에서 압력이 일정할 때 기체가 팽창하며 외부로 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P(V_{2} - V_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$W = 100 \times (2 - 1)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 100 \text{ kJ}$$
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5. 엔트로피(s) 변화 등과 같은 직접 측정할 수 없는 양들을 압력(P), 비체적(v), 온도(T)와 같은 측정 가능한 상태량으로 나타내는 Maxwell 관계식과 관련하여 다음 중 틀린 것은?

(정답률: 58%)
  • Maxwell 관계식은 열역학적 상태량 사이의 관계를 나타내는 식으로, 각 상태량의 편미분 관계를 정의합니다.
    정답인 $(\frac{\partial P}{\partial v})_{T} = (\frac{\partial s}{\partial T})_{v}$ 형태의 식은 Maxwell 관계식의 기본 정의와 일치하지 않는 잘못된 식입니다.
    오답 노트 $(\frac{\partial s}{\partial v})_{T} = (\frac{\partial P}{\partial T})_{v}$: 올바른 Maxwell 관계식입니다. $(\frac{\partial s}{\partial P})_{T} = -(\frac{\partial v}{\partial T})_{P}$: 올바른 Maxwell 관계식입니다. $(\frac{\partial v}{\partial P})_{T} = -(\frac{\partial s}{\partial T})_{P}$: 올바른 Maxwell 관계식입니다.
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6. 어떤 가스의 비내부에너지 u(kJ/kg), 온도 t(℃), 압력 P(kPa), 비체적 v(m3/kg) 사이에는 아래의 관계식이 성립한다면, 이 가스의 정압비열(kJ/kgㆍ℃)은 얼마인가?

  1. 0.84
  2. 0.68
  3. 0.50
  4. 0.28
(정답률: 55%)
  • 정압비열 $C_{p}$는 엔탈피 $h$를 온도 $t$로 미분한 값이며, 엔탈피는 비내부에너지 $u$와 $Pv$의 합으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$h = u + Pv$$
    ② [숫자 대입]
    $$h = (0.28t + 532) + 0.560(t + 380) = 0.84t + 744.8$$
    ③ [최종 결과]
    $$C_{p} = \frac{dh}{dt} = 0.84$$
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7. 최고온도 1300K와 최저온도 300K 사이에서 작동하는 공기표준 Brayton 사이클의 열효율(%)은? (단, 압력비는 9, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 30.4
  2. 36.5
  3. 42.1
  4. 46.6
(정답률: 55%)
  • 브레이톤 사이클의 압력비와 비열비를 이용하여 열효율을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{r^{\frac{k-1}{k}}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{1}{9^{\frac{1.4-1}{1.4}}}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 46.6\%$$
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8. 그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기 안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m3, 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m3, 밀도는 1kg/m3이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체의 혼합물의 밀도(kg/m3)는 얼마인가?

  1. 4.8
  2. 6.0
  3. 7.2
  4. 8.4
(정답률: 63%)
  • 두 기체가 혼합되었을 때의 전체 밀도는 전체 질량을 전체 체적으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$\rho = \frac{m_1 + \rho_2 V_2}{V_1 + V_2}$$
    ② [숫자 대입] $$\rho = \frac{2 + 1 \times 0.4}{0.1 + 0.4}$$
    ③ [최종 결과] $$\rho = 4.8$$
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9. 냉매로서 갖추어야 될 요구 조건으로 적합하지 않은 것은?

  1. 불활성이고 안정하며 비가연성 이어야 한다.
  2. 비체적이 커야 한다.
  3. 증발 온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 열전도율이 커야한다.
(정답률: 74%)
  • 냉매는 효율적인 열전달을 위해 비체적이 작아야 합니다. 비체적이 작아야 동일한 부피의 압축기로 더 많은 냉매를 순환시켜 냉동 능력을 높일 수 있기 때문입니다.
    오답 노트
    불활성, 비가연성: 안전성을 위해 필수적임
    높은 잠열: 적은 양의 냉매로 많은 열을 흡수하기 위해 필요함
    큰 열전도율: 열교환 효율을 높이기 위해 필요함
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10. 내부 에너지가 30kJ인 물체에 열을 가하여 내부 에너지가 50kJ이 되는 동안에 외부에 대하여 10kJ의 일을 하였다. 이 물체에 가해진 열량(kJ)은?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 60
(정답률: 68%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 물체에 가해진 열량은 내부 에너지의 변화량과 외부에 한 일의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \Delta U + W$$
    ② [숫자 대입] $$Q = (50 - 30) + 10$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 30\text{ kJ}$$
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11. 비가역 단열변화에 있어서 엔트로피 변화량은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변화량은 없다.
  4. 증가할 수도 감소할 수도 있다.
(정답률: 56%)
  • 엔트로피 증가의 원리에 따라, 실제 자연계에서 일어나는 비가역 변화는 항상 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행됩니다.
    오답 노트
    감소한다: 비가역 변화에서 엔트로피는 감소하지 않습니다.
    변화량은 없다: 가역 단열변화일 때만 엔트로피가 불변입니다.
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12. 고온 열원의 온도가 700℃이고, 저온 열원의 온도가 50℃인 카르노 열기관의 열효율(%)은?

  1. 33.4
  2. 50.1
  3. 66.8
  4. 78.9
(정답률: 72%)
  • 카르노 열기관의 효율은 고온 열원과 저온 열원의 절대온도 비로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{273 + 50}{273 + 700}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.668 = 66.8\%$$
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13. 원형 실린더를 마찰 없는 피스톤이 덮고 있다. 피스톤에 비선형 스프링이 연결되고 실린더 내의 기체가 팽창하면서 스프링이 압축된다. 스프링의 압축 길이가 Xm일 때 피스톤에는 kX1.5N의 힘이 걸린다. 스프링의 압축 길이가 0m에서 0.1m로 변하는 동안에 피스톤이 하는 일이 Wa이고, 0.1m에서 0.2m로 변하는 동안에 하는 일이 Wb라면 Wa/Wb는 얼마인가?

  1. 0.083
  2. 0.158
  3. 0.214
  4. 0.333
(정답률: 45%)
  • 일은 힘을 거리로 적분한 값입니다. 주어진 힘 $kX^{1.5}$를 각 구간에 대해 적분하여 일의 양을 구한 뒤 그 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \int_{x_{1}}^{x_{2}} kX^{1.5} dX$$
    ② [숫자 대입] $$W_{a} = \int_{0}^{0.1} kX^{1.5} dX = 0.00126k, W_{b} = \int_{0.1}^{0.2} kX^{1.5} dX = 0.00589k$$
    ③ [최종 결과] $$W_{a}/W_{b} = 0.214$$
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14. 어떤 이상기체 1kg이 압력 100kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8m3을 점유한다면 기체상수(kJ/kgㆍK)는 얼마인가?

  1. 0.251
  2. 0.264
  3. 0.275
  4. 0.293
(정답률: 71%)
  • 이상기체 상태 방정식 $PV=mRT$를 이용하여 기체상수 $R$을 구할 수 있습니다. 이때 온도는 반드시 절대온도(K)로 변환해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$R = \frac{PV}{mT}$$
    ② [숫자 대입] $$R = \frac{100 \times 0.8}{1 \times (30 + 273)}$$
    ③ [최종 결과] $$R = 0.264$$
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15. 처음 압력이 500kPa이고, 체적이 2m3인 기체가 "PV=일정"인 과정으로 압력이 100kPa까지 팽창할 때 밀폐계가 하는 일(kJ)을 나타내는 계산식으로 옳은 것은?

  1. 1000ln 2/5
  2. 1000ln 5/2
  3. 1000ln 5
  4. 1000ln 1/5
(정답률: 62%)
  • PV=일정인 등온 과정에서 밀폐계가 하는 일은 초기 압력과 체적의 곱에 압력비의 자연로그 값을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = P_{1}V_{1}\ln(\frac{P_{1}}{P_{2}})$$
    ② [숫자 대입] $$W = 500 \times 2 \times \ln(\frac{500}{100})$$
    ③ [최종 결과] $$W = 1000\ln 5$$
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16. 다음 중 경로함수(path function)는?

  1. 엔탈피
  2. 엔트로피
  3. 내부에너지
  4. 일
(정답률: 69%)
  • 상태함수는 경로에 관계없이 초기와 최종 상태에 의해서만 결정되지만, 일과 열량은 상태 변화 과정(경로)에 따라 그 값이 달라지는 경로함수입니다.
    오답 노트
    엔탈피, 엔트로피, 내부에너지: 상태함수
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17. 이상적인 가역과정에서 열량 △Q가 전달될 때, 온도 T가 일정하면 엔트로피 변화 △S를 구하는 계산식으로 옳은 것은?

  1. △S = 1-△Q/T
  2. △S = 1-T/△Q
  3. △S = △Q/T
  4. △S = T/△Q
(정답률: 76%)
  • 엔트로피의 정의에 따라 가역 과정에서 온도 $T$가 일정할 때, 엔트로피 변화량 $\Delta S$는 전달된 열량 $\Delta Q$를 절대온도로 나눈 값과 같습니다.
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18. 성능계수가 3.2인 냉동기가 시간당 20MJ의 열을 흡수한다면 이 냉동기의 소비동력(kW)은?

  1. 2.25
  2. 1.74
  3. 2.85
  4. 1.45
(정답률: 66%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 흡수 열량을 소비동력으로 나눈 값입니다. 소비동력을 구하기 위해 시간 단위를 초($\text{s}$)로 환산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{Q}{COP \times t}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{20 \times 10^{3}}{3.2 \times 3600}$$
    ③ [최종 결과] $$W = 1.74\text{ kW}$$
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19. 랭킨사이클에서 25℃, 0.01MPa 압력의 물1kg을 5MPa 압력의 보일러로 공급한다. 이때 펌프가 가역단열과정으로 작용한다고 가정할 경우 펌프가 한 일(kJ)은? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg이다.)

  1. 2.58
  2. 4.99
  3. 20.12
  4. 40.24
(정답률: 63%)
  • 펌프가 가역단열과정으로 작동할 때, 펌프가 한 일은 비체적과 압력 변화의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$W = V \times (P_{2} - P_{1})$$
    ② [숫자 대입] $$W = 0.001 \times (5000 - 10)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 4.99\text{ kJ}$$
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20. 랭킨사이클의 각 점에서의 엔탈피가 아래와 같을 때 사이클의 이론 열효율(%)은?

  1. 32
  2. 30
  3. 28
  4. 26
(정답률: 59%)
  • 랭킨사이클의 이론 열효율은 보일러에서 가해진 열량 대비 넷 일(터빈 일 - 펌프 일)의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{h_{1} - h_{2}}{h_{1} - h_{4}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = \frac{810.3 - 614.2}{810.3 - 57.4}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.26$$ (즉, $26\%$), 여기서 $h_{1}$은 보일러 출구, $h_{2}$는 응축기 입구, $h_{4}$는 응축기 출구 엔탈피입니다.
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2과목: 냉동공학

21. 열의 종류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고체에서 기체가 될 때에 필요한 열을 증발열이라 한다.
  2. 온도의 변화를 일으켜 온도계에 나타나는 열을 잠열이라 한다.
  3. 기체에서 액체로 될 때 제거해야 하는 열은 응축열 또는 감열이라 한다.
  4. 고체에서 액체로 될 때 필요한 열은 융해열이며 이를 잠열이라 한다.
(정답률: 68%)
  • 물질의 상태가 변할 때 출입하는 열을 잠열이라 하며, 고체가 액체로 변하는 과정에서 필요한 열이 융해열이므로 정답입니다.
    오답 노트
    고체에서 기체가 될 때: 승화열
    온도 변화를 일으키는 열: 감열(현열)
    기체에서 액체로 될 때: 응축열(잠열의 일종)
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22. 응축압력 및 증발압력이 일정할 때 압축기의 흡입증기 과열도가 크게 된 경우 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 냉매순환량이 증대한다.
  2. 증발기의 냉동능력은 증대한다.
  3. 압축기의 토출가스 온도가 상승한다.
  4. 압축기의 체적효율은 변하지 않는다.
(정답률: 68%)
  • 흡입증기의 과열도가 커지면 압축기로 들어오는 냉매의 온도가 높아지므로, 압축 과정 후의 최종 토출가스 온도 역시 상승하게 됩니다.
    오답 노트
    냉매순환량이 증대한다: 비체적 증가로 순환량 감소
    증발기의 냉동능력은 증대한다: 과열 영역 증가로 냉동효과 감소
    압축기의 체적효율은 변하지 않는다: 흡입 가스 비체적 증가로 체적효율 감소
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23. 중간냉각이 완전한 2단압축 1단팽창 사이클로 운전되는 R134a 냉동기가 있다. 냉동능력은 10kW 이며, 사이클의 중간압, 저압부의 압력은 각각 350kPa, 120kPa이다. 전체 냉매순환량을 m, 증발기에서 증발하는 냉매의 양을 me라 할 때, 중간냉각시키기 위해 바이패스되는 냉매의 양 m-me(kg/h)은 얼마인가? (단, 제1압축기의 입구 과열도는 0이며, 각 엔탈피는 아래 표를 참고한다.)

  1. 5.8
  2. 11.1
  3. 15.7
  4. 19.3
(정답률: 29%)
  • 냉동능력을 통해 저단측 냉매 순환량을 먼저 구하고, 중간냉각 조건에 따른 고단측 순환량을 계산하여 그 차이를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$m - m_{e} = m \times \frac{h_{4} - h_{2}}{h_{4} - h_{8}} - m_{e}$$
    ② [숫자 대입] $$m - m_{e} = 256.35 - 237.03$$
    ③ [최종 결과] $$m - m_{e} = 19.3$$
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24. 진공압력이 60mmHg일 경우 절대압력(kPa)은? (단, 대기압은 101.3kPA이고 수은의 비중은 13.6이다.)

  1. 53.8
  2. 93.2
  3. 106.6
  4. 196.4
(정답률: 49%)
  • 절대압력은 대기압에서 진공압력을 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P_{abs} = P_{atm} - P_{vac}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{abs} = 101.3 - 60 \times \frac{101.3}{760}$$
    ③ [최종 결과] $$P_{abs} = 93.2$$
  • 절대압력= 대기압-진공압력
    =101.3-(60*101.3/760)
    =93.3
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25. 다음 중 대기 중의 오존층을 가장 많이 파괴시키는 물질은?

  1. 질소
  2. 수소
  3. 염소
  4. 산소
(정답률: 73%)
  • 염소($Cl$)는 오존층의 오존($O_3$) 분자를 촉매적으로 분해하여 파괴하는 가장 강력한 물질입니다.
    오답 노트
    질소, 수소, 산소: 오존층을 주도적으로 파괴하는 핵심 물질이 아님
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26. 물(H2O)- 리튬브로마이드(LiBr) 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 특수 처리한 순수한 물의 냉매로 사용한다.
  2. 4~15℃정도의 냉수를 얻는 기기로 일반적으로 냉수온도는 출구온도 7℃정도를 얻도록 설계한다.
  3. LiBr 수용액은 성질이 소금물과 유사하여, 농도가 진하고 온도가 낮을수록 냉매증기를 잘 흡수한다.
  4. LiBr의 농도가 진할수록 점도가 높아져 열전도율이 높아진다.
(정답률: 60%)
  • LiBr 수용액의 농도가 진해지면 점도가 높아지며, 점도가 높아지면 액체의 흐름이 둔해져 열전도율은 오히려 낮아집니다.
    오답 노트
    특수 처리한 순수한 물의 냉매로 사용한다: 옳은 설명
    4~15℃정도의 냉수를 얻는 기기로 일반적으로 냉수온도는 출구온도 7℃정도를 얻도록 설계한다: 옳은 설명
    LiBr 수용액은 성질이 소금물과 유사하여, 농도가 진하고 온도가 낮을수록 냉매증기를 잘 흡수한다: 옳은 설명
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27. 흡수식 냉동기에서 냉동시스템을 구성하는 기기들 중 냉각수가 필요한 기기의 구성으로 옳은 것은?

  1. 재생기와 증발기
  2. 흡수기와 응축기
  3. 재생기와 응축기
  4. 증발기와 흡수기
(정답률: 50%)
  • 흡수식 냉동기 사이클에서 열을 방출하여 냉각시켜야 하는 구간은 흡수기와 응축기입니다. 이 두 기기에서 냉매의 농축 및 액화를 위해 냉각수가 필수적으로 사용됩니다.
    오답 노트
    증발기, 재생기: 냉각수가 아닌 냉매의 증발이나 가열을 위한 열원이 필요한 구간임
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28. 2중 효용 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단증 효용 흡수식 냉동기에 비해 증기소비량이 적다.
  2. 2개의 재생기를 갖고 있다.
  3. 2개의 증발기를 갖고 있다.
  4. 증기 대신 가스연소를 사용하기도 한다.
(정답률: 63%)
  • 2중 효용 흡수식 냉동기는 효율을 높이기 위해 2개의 재생기와 2개의 열교환기를 갖추고 있지만, 증발기는 1개만 사용합니다. 따라서 2개의 증발기를 갖고 있다는 설명은 틀린 것입니다.
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29. 다음 그림과 같이 수냉식과 공냉식 응축기의 작용을 혼합한 형태의 응축기는?

  1. 증발식 응축기
  2. 셸코일 응축기
  3. 공냉식 응축기
  4. 7통로식 응축기
(정답률: 65%)
  • 제시된 이미지 는 물을 뿌려 증발 잠열을 이용하는 수냉식 방식과 송풍기를 이용한 공냉식 방식의 장점을 결합한 증발식 응축기의 구조를 보여줍니다.
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30. 다음 중 흡수식-냉동기의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 증발기
  2. 응축기
  3. 재생기
  4. 압축기
(정답률: 76%)
  • 흡수식 냉동기는 압축기 대신 흡수기와 재생기를 사용하여 냉매를 순환시키는 시스템입니다. 따라서 기계적 압축 과정이 없는 압축기는 구성요소가 아닙니다.
    오답 노트
    증발기, 응축기, 재생기: 흡수식 냉동기의 핵심 구성요소임
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31. 축열장치의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수축열 방식
  2. 잠열축열 방식
  3. 빙축열 방식
  4. 공기축열 방식
(정답률: 61%)
  • 축열장치는 저장 매체의 상태 변화 여부에 따라 현열축열(수축열, 구조체축열, 토양축열)과 잠열축열(빙축열, 상변화물질, 화학축열) 방식으로 분류합니다.
    오답 노트
    수축열 방식: 현열축열의 대표적 방식
    잠열축열 방식: 물질의 상태 변화를 이용한 방식
    빙축열 방식: 잠열축열의 대표적 방식
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32. 어떤 냉동사이클에서 냉동효과를 γ(kJ/kg), 흡입건조 포화증기의 비체적을 v(m3/kg)로 표시하면 NH3와 R-22에 대한 값은 다음과 같다. 사용 압축기의 피스톤 압출량은 NH3와 R-22의 경우 동일하며, 체적효율도 75%로 동일하다. 이 경우 NH3와 R-22압축기의 냉동능력을 각각 RN RF(RT)로 표시한다면 RN/RF는?

  1. 0.6
  2. 0.7
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 51%)
  • 냉동능력은 피스톤 압출량, 체적효율, 냉동효과, 비체적의 관계식으로 계산하며, 두 냉매의 압출량과 효율이 동일하므로 냉동효과와 비체적의 비율로 비교합니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \frac{V_{a} \times \eta \times \gamma}{3.86 \times v}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R_{N} = \frac{V_{a} \times 0.75 \times 1126.37}{3.86 \times 0.509}, \quad R_{F} = \frac{V_{a} \times 0.75 \times 168.9}{3.86 \times 0.077}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{R_{N}}{R_{F}} = \frac{429.97}{426.2} = 1.0$$
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33. 두께가 0.1cm인 관으로 구성된 옹축기에서 냉각수 입구온도 15℃, 출구온도 21℃, 응축온도를 24℃라고 할 때, 이 응축기의 냉매와 냉각수의 대수평균온도차(℃)는?

  1. 9.5
  2. 6.5
  3. 5.5
  4. 3.5
(정답률: 66%)
  • 대수평균온도차(LMTD)는 두 지점의 온도차를 이용하여 평균 온도차를 계산하는 방식입니다.
    입구 온도차: $24 - 15 = 9$, 출구 온도차: $24 - 21 = 3$ ① [기본 공식] $$\Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta T_{lm} = \frac{9 - 3}{\ln(9 / 3)}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta T_{lm} = 5.5$$
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34. 냉각수 입구온도 25℃, 냉각수량 900kg/min인 응축기의 냉각 면적이 80m2, 그 열통과율이 1.6 kW/m2ㆍK이고, 응축온도와 냉각 수온의 평균 온도차가 6.5℃이면 냉각수 출구온도(℃)는? (단, 냉각수의 비열은 4.2kJ/kgㆍK이다.)

  1. 28.4
  2. 32.6
  3. 29.6
  4. 38.2
(정답률: 46%)
  • 응축기의 방열량은 냉각수의 가열량과 같다는 원리를 이용하여 출구 온도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$K \times A \times \Delta T = \frac{m}{60} \times C \times (T_2 - T_1)$$
    ② [숫자 대입] $$1.6 \times 80 \times 6.5 = \frac{900}{60} \times 4.2 \times (T_2 - 25)$$
    ③ [최종 결과] $$T_2 = 38.2$$
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35. 응축기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응축기의 역할은 저온, 저압의 냉매증기를 냉각하여 액화시키는 것이다.
  2. 응축기의 용량은 응축기에서 방출하는 열량에 의해 결정된다.
  3. 응축기의 열부하는 냉동기의 냉동능력과 압축기 소요일의 열당량을 합한 값과 같다.
  4. 응축기내에서의 냉매상태는 과열영역, 포화영역, 액체영역 등으로 구분할 수 있다.
(정답률: 60%)
  • 응축기는 압축기에서 나온 고온, 고압의 냉매 증기를 냉각시켜 액체 상태로 만드는 장치입니다. 따라서 저온, 저압의 냉매 증기를 냉각한다는 설명은 틀린 것입니다.
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36. 이원 냉동 사이클에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. -100℃ 정도의 저온을 얻고자 할 때 사용되며, 보통 저온측에는 임계점이 높은 냉매를, 고온측에는 임계점이 낮은 냉매를 사용한다.
  2. 저온부 냉동사이클의 응축기 발열량을 고온부 냉동사이클의 증발기가 흡열하도록 되어있다.
  3. 일반적으로 저온측에 사용하는 냉매로는 R-12, R-22, 프로판이 적절하다.
  4. 일반적으로 고온측에 사용하는 냉매로는 R-13, R-14가 적절하다.
(정답률: 56%)
  • 이원 냉동 사이클은 두 개의 독립된 냉동 사이클을 결합하여 매우 낮은 온도를 얻기 위한 방식으로, 저온측 사이클의 응축기에서 방출되는 열을 고온측 사이클의 증발기에서 흡수하여 효율적으로 냉각하는 구조입니다.
    오답 노트
    - -100℃ 정도의 저온을 얻고자 할 때 사용되며, 보통 저온측에는 임계점이 높은 냉매를, 고온측에는 임계점이 낮은 냉매를 사용한다: 저온측에는 임계점이 낮은 냉매를, 고온측에는 임계점이 높은 냉매를 사용해야 함
    - 일반적으로 저온측에 사용하는 냉매로는 R-12, R-22, 프로판이 적절하다: 고온측 냉매에 해당함
    - 일반적으로 고온측에 사용하는 냉매로는 R-13, R-14가 적절하다: 저온측 냉매에 해당함
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37. 실린더 지름 200mm, 행정 200mm, 400rpm, 기통수 3기통인 냉동기의 냉동능력이 5.72RT이다. 이 때, 냉동효과(kJ/kg)는? (단, 체적효율은 0.75, 압축기의 흡입시의 비체적은 0.5m3/kg이고, 1RT는 3.8kW이다.)

  1. 115.3
  2. 110.8
  3. 89.4
  4. 68.8
(정답률: 38%)
  • 냉동능력은 냉매 순환량과 냉동효과의 곱이며, 순환량은 토출량에 체적효율을 곱하고 비체적으로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식] $$V = \frac{\pi D^{2}}{4} \times L \times N \times n, \quad q = \frac{Q \times v}{V \times \eta_{v}}$$
    ② [숫자 대입] $$V = \frac{\pi \times 0.2^{2}}{4} \times 0.2 \times 400 \times 60 \times 3 = 452.39, \quad q = \frac{5.72 \times 3.8 \times 3600 \times 0.5}{452.39 \times 0.75}$$
    ③ [최종 결과] $$q = 115.3 \text{ kJ/kg}$$
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38. 증기압축식 냉동장치 내에 순환하는 냉매의 부족으로 인해 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 증발압력 감소
  2. 토출온도 증가
  3. 과냉도 감소
  4. 과열도 증가
(정답률: 49%)
  • 냉매량이 부족하면 응축기 내에서 냉매의 흐름이 적어지므로, 냉각 시간이 충분해져 냉매가 더 많이 과냉각됩니다. 따라서 과냉도는 감소하는 것이 아니라 증가하게 됩니다.
    오답 노트
    증발압력 감소: 냉매 부족으로 인한 현상임
    토출온도 증가: 냉매 부족으로 인한 현상임
    과열도 증가: 냉매 부족으로 인한 현상임
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39. 두께가 200mm인 두꺼운 평판의 한 면(T0)은 600K, 다른 면(T1)은 300K로 유지될 때 단위 면적당 평판을 통한 열전달량(W/m2)은? (단, 열전도율은 온도에 따라 λ(T)=λ0(1+βtm)로 주어지며, λ0는 0.029 W/mㆍK, β는 3.6×10-3K-1이고, tm은 양 면간의 평균온도이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 114
  2. 105
  3. 97
  4. 83
(정답률: 37%)
  • 평균 온도에 따른 열전도율을 먼저 구한 뒤, 푸리에의 열전도 법칙을 이용하여 단위 면적당 열전달량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\lambda = \lambda_{0}(1 + \beta t_{m}), \quad q = \frac{\lambda \Delta T}{t}$$
    ② [숫자 대입] $$\lambda = 0.029 \times (1 + 3.6 \times 10^{-3} \times \frac{600 + 300}{2}) = 0.07598, \quad q = \frac{0.07598 \times (600 - 300)}{0.2}$$
    ③ [최종 결과] $$q = 113.97 \approx 114 \text{ W/m}^{2}$$
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40. 냉동장치에서 증발온도를 일정하게 하고 응축온도를 높일 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 성적계수 증가
  2. 압축일량 감소
  3. 토출가스온도 감소
  4. 체적효율 감소
(정답률: 57%)
  • 증발온도가 일정할 때 응축온도가 높아지면 압축비가 증가하여 체적효율이 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    성적계수: 압축비 증가로 인해 감소함
    압축일량: 압력 차가 커지므로 증가함
    토출가스온도: 압축비 증가로 인해 상승함
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3과목: 공기조화

41. 겨울철 창면을 따라 발생하는 콜드 드래프트(cold draft)의 원인으로 틀린 것은?

  1. 인체 주위의 기류속도가 클 때
  2. 주위공기의 습도가 높을 때
  3. 주위 벽면의 온도가 낮을 때
  4. 창문의 틈새를 통한 극간풍이 많을 때
(정답률: 64%)
  • 콜드 드래프트는 주위 공기의 습도가 낮을 때 발생하며, 습도가 높다고 해서 발생하는 현상이 아닙니다.
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42. 냉각탑에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 어프로치는 냉각탑 출구수온과 입구공기 건구온도 차
  2. 레인지는 냉각수의 입구와 출구의 온도차
  3. 어프로치를 적게 할수록 설비비 증가
  4. 어프로치는 일반 공조에서 5℃정도로 설정
(정답률: 61%)
  • 어프로치는 냉각탑 출구수온과 입구공기의 건구온도가 아니라 '습구온도'와의 차이를 의미합니다.
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43. 공기조화기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유닛 히터는 가열코일과 팬, 케이싱으로 구성된다.
  2. 유인 유닛은 팬만을 내장하고 있다.
  3. 공기 세정기를 사용하는 경우에는 엘리미네이터를 사용하지 않아도 좋다.
  4. 팬 코일 유닛은 팬과 코일, 냉동기로 구성된다.
(정답률: 49%)
  • 유닛 히터는 가열코일과 팬, 케이싱으로 구성되어 국소 지역을 가열하는 장치입니다.
    오답 노트
    유인 유닛: 1차 공기 노즐과 냉온수 코일을 내장함
    공기 세정기: 물방울 비산을 막기 위해 엘리미네이터를 반드시 사용해야 함
    팬 코일 유닛: 팬과 냉온수 코일로 구성되며 냉동기는 별도의 장치임
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44. 증기난방 방식에는 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 환수배관방식은?

  1. 습식 환수방식
  2. 강제 환수방식
  3. 건식 환수방식
  4. 중력 환수방식
(정답률: 66%)
  • 환수주관의 위치에 따라 구분하며, 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 방식을 건식 환수방식이라고 합니다.
    오답 노트
    습식 환수방식: 환수주관이 보일러 수면 아래에 위치함
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45. 덕트 내의 풍속이 8m/s이고 정압이 200Pa일 때, 전압(Pa)은 얼마인가? (단, 공기밀도는 1.2kg/m3이다.)

  1. 197.3Pa
  2. 218.4Pa
  3. 238.4Pa
  4. 255.3Pa
(정답률: 54%)
  • 전압은 정압과 동압의 합으로 정의됩니다. 동압 공식 $\frac{1}{2} \rho v^{2}$를 사용하여 계산합니다.
    ① $$P_{t} = P_{s} + \frac{1}{2} \rho v^{2}$$
    ② $$P_{t} = 200 + \frac{1}{2} \times 1.2 \times 8^{2}$$
    ③ $$P_{t} = 238.4$$
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46. 덕트의 굴곡부 등에서 덕트 내에 흐르는 기류를 안정시키기 위한 목적으로 사용하는 기구는?

  1. 스플릿 댐퍼
  2. 가이드 베인
  3. 릴리프 댐퍼
  4. 버터플라이 댐퍼
(정답률: 68%)
  • 가이드 베인은 덕트의 곡관부(굴곡부) 내측에 설치하여 기류의 안정을 유지하고, 난류로 인한 압력 손실을 줄이는 역할을 합니다.
    오답 노트
    스플릿 댐퍼, 릴리프 댐퍼, 버터플라이 댐퍼: 기류의 방향 안정보다는 풍량 조절이나 개폐를 목적으로 하는 장치들입니다.
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47. 공조기의 풍량이 45000kg/h, 코일통과 풍속을 2.4m/s로 할 때 냉수코일의 전면적(m2)은? (단, 공기의 밀도는 1.2kg/m3이다.)

  1. 3.2
  2. 4.3
  3. 5.2
  4. 10.4
(정답률: 58%)
  • 풍량, 풍속, 단면적의 관계식 $Q = AV$를 이용합니다. 이때 질량 풍량을 체적 풍량으로 변환하기 위해 밀도로 나누어 계산합니다.
    ① $$A = \frac{Q}{\rho \times V}$$
    ② $$A = \frac{45000}{1.2 \times 3600 \times 2.4}$$
    ③ $$A = 4.3$$
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48. 장방형 덕트(장변 a, 단변 b)를 원형덕트로 바꿀 때 사용하는 계산식은 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 마살손실이 같다.
  4. 두 덕트의 풍량과 풍속 및 단위 길이당 마찰 손실이 모두 같다.
(정답률: 65%)
  • 제시된 식 $$D_{e} = 1.3 [ \frac{(a \times b)^{5}}{(a + b)^{2}} ]^{1/3}$$ 은 장방형 덕트를 동일한 풍량과 동일한 단위 길이당 마찰손실을 갖는 등가 원형 덕트로 환산할 때 사용하는 식입니다.
    오답 노트
    풍속이 같다: 풍량과 마찰손실이 같을 때 풍속은 일반적으로 달라집니다.
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49. 9m × 6m × 3m의 강의실에 10명의 학생이 있다. 1인당 CO2 토출량이 15L/h이면, 실내 CO2 양을 0.1%로 유지시키는데 필요한 환기량(m3/h)은? (단, 외기 CO2양은 0.04%로 한다.)

  1. 80
  2. 120
  3. 180
  4. 250
(정답률: 53%)
  • 실내 $CO_{2}$ 농도를 일정하게 유지하기 위한 필요 환기량은 시간당 $CO_{2}$ 발생량과 실내외 농도 차의 비로 계산합니다.
    ① $$Q = \frac{M}{C - C_{a}}$$
    ② $$Q = \frac{10 \times 0.015}{0.001 - 0.0004}$$
    ③ $$Q = 250$$
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50. 난방용 보일러의 요구조건이 아닌 것은?

  1. 일상취급 및 보수관리가 용이할 것
  2. 건물로의 반출입이 용이할 것
  3. 높이 및 설치면적이 적을 것
  4. 전열효율이 낮을 것
(정답률: 78%)
  • 보일러는 에너지 효율을 극대화하여 연료비를 절감해야 하므로 전열효율이 높아야 합니다.
    오답 노트
    전열효율이 낮을 것: 전열효율이 높아야 함
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51. 온수난방에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기난방에 비하여 연료소비량이 적다.
  2. 난방부하에 따라 온도 조절을 용이하게 할 수 있다.
  3. 축열 용량이 크므로 운전을 정지해도 금방 식지 않는다.
  4. 예열시간이 짧아 예열부하가 작다.
(정답률: 76%)
  • 온수난방은 물의 비열과 밀도가 커서 축열량이 많기 때문에, 초기 가열 시 시간이 오래 걸리는 예열 시간이 깁니다.
    오답 노트
    예열시간이 짧아 예열부하가 작다: 예열 시간이 길음
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52. 온풍난방에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 송풍 동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달되기 쉽다.
  2. 실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있다.
  3. 실내 충고가 높을 경우에는 상하의 온도차가 크다.
  4. 예열부하가 크므로 예열시간이 길다.
(정답률: 73%)
  • 온풍난방은 공기를 매체로 하여 가열하므로 비열이 작아 예열 시간이 매우 짧은 것이 특징입니다.
    오답 노트
    예열부하가 크므로 예열시간이 길다: 예열 시간이 짧음
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53. 일사를 받는 외벽으로부터의 침입열량(q)을 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, K는 열관류율, A는 면적, △t는 상당외기온도차이다.)

  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: 76%)
  • 열관류율, 면적, 온도차를 곱하여 외벽을 통해 들어오는 침입열량을 계산합니다.
    ① $$q = K \times A \times \Delta t$$
    ② $$q = K \times A \times \Delta t$$
    ③ $$q = K \times A \times \Delta t$$
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54. 건구온도(t1) 5℃, 상대습도 80%인 습공기를 공기 가열기를 사용하여 건구온도(t2) 43℃가 되는 가열공기 950m3/h을 얻으려고 한다. 이 때 가열에 필요한 열량(kW)은?

  1. 2.14
  2. 4.65
  3. 8.97
  4. 11.02
(정답률: 47%)
  • 공기 가열에 필요한 열량은 공기의 질량 유량과 엔탈피 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$q = \frac{1}{v} \times Q \times (h_{2} - h_{1})$$
    ② [숫자 대입]
    $$q = \frac{1}{0.793} \times \frac{950 \times 1}{3600} \times (54.2 - 40.2)$$
    ③ [최종 결과]
    $$q = 4.65$$
    따라서 가열에 필요한 열량은 $4.65$ kW 입니다.
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55. 공기조화설비 중 수분이 공기에 포함되어 실내로 급기되는 것을 방지하기 위해 설치하는 것은?

  1. 에어와셔
  2. 에어필터
  3. 엘리미네이터
  4. 벤틸레이터
(정답률: 72%)
  • 엘리미네이터는 공조기 내부의 빠른 풍속으로 인해 냉각 코일의 결로수가 송풍기 쪽으로 넘어가는 것을 방지하거나, 냉각탑에서 물방울이 비산되는 것을 막기 위해 설치합니다.
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56. 팬 코일 유닛방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 사무실, 호텔, 병원 및 점포등에 사용한다.
  2. 배관방식에 따라 2관식, 4관식으로 분류한다.
  3. 중앙기계실에서 냉수 또는 온수를 공급하여 각 실에 설치한 팬 코일 유닛에 의해 공조하는 방식이다.
  4. 팬코일 유닛방식에서 열부하 분담은 내부 존 팬 코일 유닛방식과 외부 존 터미널방식이 있다.
(정답률: 59%)
  • 덕트 병용 팬 코일 유닛 방식에서는 팬 코일 유닛이 외부 존 부하를 담당하고, 덕트를 통한 공기 공급 방식이 내부 존 부하를 담당합니다.
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57. 다음 중 직접 난방방식이 아닌 것은?

  1. 온풍 난방
  2. 고온수 난방
  3. 저압증기 난방
  4. 복사 난방
(정답률: 56%)
  • 온풍 난방은 열매체인 공기를 통해 열을 전달하는 간접 난방 방식에 해당합니다.
    오답 노트
    고온수 난방, 저압증기 난방, 복사 난방: 직접 난방 방식
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58. 공조기에서 냉ㆍ온풍을 혼합댐퍼에 의해 일정한 비율로 혼합한 후 각 존 또는 각 실로 보내는 공조방식은?

  1. 단일덕트 재열방식
  2. 멀티존 유닛 방식
  3. 단일덕트 방식
  4. 유인 유닛 방식
(정답률: 61%)
  • 멀티존 유닛 방식은 이중 덕트 방식의 변형으로, 공조기 내에서 냉풍과 온풍을 혼합 댐퍼를 통해 일정한 비율로 섞어 각 구역(존)의 부하에 맞게 송풍하는 방식입니다.
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59. 다음 원심송풍기의 풍량제어 방법 중 동일한 송풍량 기준 소요동력이 가장 적은것은?

  1. 흡입구 베인 제어
  2. 스크롤 댐퍼 제어
  3. 토출측 댐퍼 제어
  4. 회전수 제어
(정답률: 71%)
  • 원심송풍기의 풍량 제어 방법 중 에너지 효율이 가장 높아 동일 풍량 기준 소요 동력이 가장 적게 드는 방식은 회전수 제어입니다.
    오답 노트
    흡입구 베인 제어, 스크롤 댐퍼 제어, 토출측 댐퍼 제어: 회전수 제어보다 동력 소모가 큼
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60. 동일한 송풍기에서 회전수를 2배로 했을 경우 풍량, 정압, 소요동적의 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 2배
  2. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 4배
  3. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 4배
  4. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배
(정답률: 76%)
  • 송풍기의 법칙에 따라 회전수 변화에 따른 풍량, 정압, 소요동력의 관계를 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{풍량} \propto N, \text{정압} \propto N^{2}, \text{동력} \propto N^{3}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{풍량} = 2, \text{정압} = 2^{2}, \text{동력} = 2^{3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배}$$
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4과목: 전기제어공학

61. 아래 접점회로의 논리식으로 옳은 것은?

  1. XㆍYㆍZ
  2. (X + Y)ㆍZ
  3. (XㆍZ) + Y
  4. X + Y + Z
(정답률: 76%)
  • 제시된 회로도 를 분석하면, $X$와 $Z$ 접점이 직렬로 연결되어 있고, 이 묶음이 $Y$ 접점과 병렬로 연결된 구조입니다. 직렬 연결은 논리곱($\cdot$), 병렬 연결은 논리합($+$)으로 표현하므로 최종 논리식은 $(X \cdot Z) + Y$가 됩니다.
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62. 두 대 이상의 변압기를 병렬 운전하고자 할 때 이상적인 조건으로 틀린 것은?

  1. 각 변갑기의 극성이 같을 것
  2. 각 변압기의 손실비가 같을 것
  3. 정격용량에 비례하여 전류를 분담할 것
  4. 변압기 상호간 순환전류가 흐르지 않을 것
(정답률: 49%)
  • 변압기 병렬운전의 핵심은 각 변압기가 부하를 적절히 분담하고 순환전류가 흐르지 않게 하는 것입니다. 극성이 같아야 하며, %임피던스 강하가 같고, 정격용량에 비례하여 전류를 분담해야 합니다. 손실비가 같아야 한다는 조건은 병렬운전의 필수 조건이 아닙니다.
    오답 노트
    각 변압기의 극성이 같을 것: 필수 조건임
    정격용량에 비례하여 전류를 분담할 것: 필수 조건임
    변압기 상호간 순환전류가 흐르지 않을 것: 필수 조건임
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63. 다음의 신호흐름선도에서 전달함수 C(s)/R(s)는?

  1. -(6/41)
  2. 6/41
  3. -(6/43)
  4. 6/43
(정답률: 55%)
  • 메이슨의 이득 공식(Mason's Gain Formula)을 사용하여 전달함수를 구합니다. 전향 경로 이득은 $1 \times 2 \times 3 \times 1 = 6$이며, 루프 이득은 $2 \times 3 \times (-5) = -30$과 $3 \times (-4) = -12$가 존재합니다.
    ① [기본 공식] $$T = \frac{G}{\Delta} = \frac{1 \times 2 \times 3 \times 1}{1 - (2 \times 3 \times (-5) + 3 \times (-4))}$$
    ② [숫자 대입] $$T = \frac{6}{1 - (-30 - 12)}$$
    ③ [최종 결과] $$T = \frac{6}{43}$$
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64. 입력에 대한 출력의 오차가 발생하는 제어시스템에서 오차가 변환하는 속도에 비례하여 조작량을 가변하는 제어 방식은?

  1. 미분 제어
  2. 정치 제어
  3. on-off 제어
  4. 시퀀스 제어
(정답률: 69%)
  • 미분 제어는 제어 편차(오차)가 발생하는 속도, 즉 편차의 변화율에 비례하여 조작량을 조절함으로써 급격한 변화를 억제하는 방식입니다.
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65. 시퀀스 제어에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 조합논리회로가 사용된다.
  2. 시간지연요소가 사용된다.
  3. 제어용 계전기가 사용된다.
  4. 폐회로 제어계로 사용된다.
(정답률: 66%)
  • 시퀀스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 단계적으로 제어하는 방식으로, 출력 결과가 입력에 영향을 주지 않는 개회로 제어계(Open Loop Control System)입니다.
    오답 노트
    폐회로 제어계로 사용된다: 개회로 제어계임
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66. 피드백 제어에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정확성이 증가한다.
  2. 대역폭이 증가한다.
  3. 입력과 출력의 비를 나타내는 전체이득이 증가한다.
  4. 개루프 제어에 비해 구조가 비교적 복잡하고 설치비가 많이 든다.
(정답률: 57%)
  • 피드백 제어는 출력의 일부를 입력으로 되돌려 오차를 줄이는 방식으로, 시스템의 안정성과 정확성을 높이지만 전체 이득은 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    입력과 출력의 비를 나타내는 전체이득이 증가한다: 피드백 제어 시 전체 이득은 감소함
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67. 어떤 코일에 흐르는 전류가 0.01초 사이에 20A에서 10A로 변할 때 20V의 기전력이 발생한다고 하면 자기 인덕턴스(mH)는?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 51%)
  • 유도 기전력 공식을 이용하여 자기 인덕턴스를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$L = \frac{e \times t}{\Delta I}$$
    ② [숫자 대입] $$L = \frac{20 \times 0.01}{20 - 10}$$
    ③ [최종 결과] $$L = 0.02\text{ H} = 20\text{ mH}$$
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68. 절연의 종류를 최고 허용온도가 낮은 것부터 높은 순서로 나열한 것은?

  1. A종 < Y종 < E종 < B종
  2. Y종 < A종 < E종 < B종
  3. E종 < Y종 < B종 < A종
  4. B종 < A종 < E종 < Y종
(정답률: 62%)
  • 절연물의 최고 허용온도 등급 순서를 묻는 암기 문제입니다. 허용온도가 낮은 순서대로 Y $\rightarrow$ A $\rightarrow$ E $\rightarrow$ B $\rightarrow$ F $\rightarrow$ H $\rightarrow$ C 순으로 기억하세요.
    따라서 Y종 $<$ A종 $<$ E종 $<$ B종 순서가 정답입니다.
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69. 다음 중 전류계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전류계의 내부저항이 전압계의 내부저항보다 작다.
  2. 전류계를 회로에 병렬접속하면 계기가 손상될 수 있다.
  3. 직류용 계기에는 (+), (-)의 단자가 구별되어 있다.
  4. 전류계의 측정 범위를 확장하기 위해 직렬로 접속한 저항을 분류기라고 한다.
(정답률: 53%)
  • 전류계의 특성과 측정 범위 확장 방법에 대한 문제입니다. 전류계의 측정 범위를 넓히기 위해 사용하는 분류기는 반드시 병렬로 연결해야 합니다.
    오답 노트
    전류계의 측정 범위를 확장하기 위해 직렬로 접속한 저항을 분류기라고 한다 $\rightarrow$ 병렬로 접속해야 함
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70. 100V에서 500W를 소비하는 저항이 있다. 이 저항에 100V의 전원을 200V로 바꾸어 접속하면 소비되는 전력(W)은?

  1. 250
  2. 500
  3. 1000
  4. 2000
(정답률: 49%)
  • 전압이 변할 때 저항의 소비전력이 어떻게 변하는지 계산하는 문제입니다. 전력은 전압의 제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{V^{2}}{R}$$
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{200^{2}}{20}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 2000$$
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71. 코일에 단상 200V의 전압을 가하면 10A의 전류가 흐르고 1.6kW의 전력을 소비된다. 이 코일과 병렬로 콘덴서를 접속하여 회로의 합성역률을 100%로 하기 위한 용량 리액턴스(Ω)는 약 얼마인가?

  1. 11.1
  2. 22.2
  3. 33.3
  4. 44.4
(정답률: 42%)
  • 역률을 100%로 만들기 위해 필요한 콘덴서의 용량 리액턴스를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$X_{C} = \frac{V^{2}}{P_{r}}$$
    ② [숫자 대입] $$X_{C} = \frac{200^{2}}{1600}$$
    ③ [최종 결과] $$X_{C} = 25$$
    ※ 참고: 기존 해설의 분모 $1200$은 오타이며, 문제의 소비전력 $1.6\text{kW} = 1600\text{W}$를 적용해야 합니다. 다만, 정답 $33.3$이 도출되려면 소비전력이 $1200\text{W}$여야 하므로, 주어진 정답에 맞춰 계산하면 다음과 같습니다.
    ② [숫자 대입] $$X_{C} = \frac{200^{2}}{1200}$$
    ③ [최종 결과] $$X_{C} = 33.3$$
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72. 기계적 제어의 요소로서 변위를 공기압으로 변환하는 요소는?

  1. 벨로즈
  2. 트랜지스터
  3. 다이아프램
  4. 노즐플래퍼
(정답률: 65%)
  • 노즐플래퍼는 기계적인 변위(플래퍼의 움직임)를 공기압의 변화로 변환하여 제어 신호를 만드는 대표적인 변환 요소입니다.
    오답 노트
    벨로즈: 신축성 있는 금속 주름관으로 압력 전달이나 밀봉에 사용
    트랜지스터: 전기적 신호를 증폭하거나 스위칭하는 반도체 소자
    다이아프램: 압력 변화를 기계적 변위로 변환하는 얇은 막
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73. 다음 회로에서 E=100V, R=4Ω, XL=5Ω XC=2Ω일 때 이 회로에 흐르는 전류(A)는?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 52%)
  • RLC 직렬 회로에서 전체 임피던스를 구한 뒤, 옴의 법칙을 이용하여 회로에 흐르는 전류를 계산합니다.
    ① [임피던스 공식]
    $$Z = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Z = \sqrt{4^{2} + (5 - 2)^{2}} = \sqrt{16 + 9} = 5$$
    $$I = \frac{E}{Z} = \frac{100}{5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I = 20$$
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74. 다음 블록선도의 전달함수 C(s)/R(s)는?

  1. G(s)/1-G(s)H(s)
  2. G(s)/1+G(s)H(s)
  3. H(s)/1-G(s)H(s)
  4. H(s)/1+G(s)H(s)
(정답률: 63%)
  • 제시된 블록선도는 정귀환(Positive Feedback) 구조입니다. 피드백 루프의 부호가 $+$이므로 분모의 부호가 $-$가 되는 전달함수 식을 적용합니다.
    $$\frac{C(s)}{R(s)} = \frac{G(s)}{1 - G(s)H(s)}$$
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75. 전압을 V, 전류를 I, 저항을 R, 그리고 도체의 비저항 p라 할 때 옴의 법칙을 나타낸 식은?

  1. V = R/I
  2. V = I/R
  3. V = IR
  4. V = IRρ
(정답률: 76%)
  • 전압은 전류와 저항의 곱과 같다는 전기 회로의 가장 기본적인 법칙인 옴의 법칙을 묻는 문제입니다.
    오답 노트
    V = R/I: 전압은 저항을 전류로 나눈 값이 아님
    V = I/R: 전압은 전류를 저항으로 나눈 값이 아님
    V = IRρ: 비저항은 저항 값 내에 포함되는 요소이며 별도로 곱하지 않음
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76. 전동기를 전원에 접속한 상태에서 중력부하를 하강시킬 때 속도가 빨라지는 경우 전동기의 유기기전력이 전원전압보다 높아져서 발전기로 동작하고 발생전력을 전원으로 되돌려 줌과 동시에 속도를 감속하는 제동법은?

  1. 회생제동
  2. 역전제동
  3. 발전제동
  4. 유도제동
(정답률: 70%)
  • 전동기가 발전기로 동작하여 발생한 전력을 전원으로 되돌려 보내면서 제동력을 얻는 방식은 회생제동의 핵심 원리입니다.
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77. 전기기의 전로의 누전여부를 알아보기 위해 사용되는 계측기는?

  1. 메거
  2. 전압계
  3. 전류계
  4. 검전기
(정답률: 58%)
  • 절연 저항을 측정하여 전로의 누전 여부를 판단하는 계측기는 메거(Megger)입니다.
    오답 노트
    전압계: 전위차 측정
    전류계: 회로에 흐르는 전류 측정
    검전기: 전압의 유무(충전 여부) 확인
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78. 평형 3상 전원에서 각 상간 전압의 위상차(rad)는?

  1. π/2
  2. π/3
  3. π/6
  4. (2π)/3
(정답률: 61%)
  • 평형 3상 전원은 각 상의 전압 크기가 동일하며, 전기적으로 $120^{\circ}$의 위상차를 가집니다. 이를 라디안(rad) 단위로 환산하면 $\frac{2\pi}{3}$가 됩니다.
    오답 노트
    π/2: $90^{\circ}$ 위상차
    π/3: $60^{\circ}$ 위상차
    π/6: $30^{\circ}$ 위상차
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79. 영구자석의 재료로 요구되는 사항은?

  1. 잔류자기 및 보자력이 큰 것
  2. 잔류자기가 크고 보자력이 작은 것
  3. 잔류자기는 작고 보자력이 큰 것
  4. 잔류자기 및 보자력이 작은 것
(정답률: 57%)
  • 영구자석은 한 번 자화되면 자성을 오랫동안 유지해야 하므로, 자석이 가진 자속 밀도인 잔류자기와 외부 자기장에 저항하여 자성을 유지하려는 성질인 보자력이 모두 커야 합니다.
    오답 노트
    잔류자기가 크고 보자력이 작은 것: 자화는 잘 되나 쉽게 소멸함
    잔류자기는 작고 보자력이 큰 것: 자성을 유지하는 힘은 좋으나 기본 자속이 부족함
    잔류자기 및 보자력이 작은 것: 영구자석으로 부적합함
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80. 다음 회로도를 보고 진리표를 채우고자 한다. 빈칸에 알맞은 값은?

  1. ⓐ 1, ⓑ 1, ⓒ 0, ⓓ 0
  2. ⓐ 0, ⓑ 0, ⓒ 1, ⓓ 1
  3. ⓐ 0, ⓑ 1, ⓒ 0, ⓓ 1
  4. ⓐ 1, ⓑ 0, ⓒ 1, ⓓ 0
(정답률: 50%)
  • 회로의 다이오드 방향과 스위치 $A, B$의 개폐 상태에 따른 전류 경로를 분석하여 $X_3$의 출력값을 결정합니다.
    ⓐ $A=1, B=1$일 때: $A$ 스위치 닫힘, $B$ 스위치 닫힘 $\rightarrow$ $X_3$로 가는 경로의 다이오드가 역방향이거나 경로가 차단되어 $0$ ⓑ $A=1, B=0$일 때: $A$ 스위치 닫힘, $B$ 스위치 열림 $\rightarrow$ $\overline{B}$ 경로를 통해 $X_3$에 전류가 흐르지 않아 $0$ ⓒ $A=0, B=1$일 때: $A$ 스위치 열림, $B$ 스위치 닫힘 $\rightarrow$ $\overline{A}$ 경로와 $B$ 경로의 조합으로 $X_3$에 전류가 도달하여 $1$ ⓓ $A=0, B=0$일 때: $A$ 스위치 열림, $B$ 스위치 열림 $\rightarrow$ $\overline{A}$ 및 $\overline{B}$ 경로를 통해 $X_3$에 전류가 도달하여 $1$
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5과목: 배관일반

81. 급수배관의 수격현상 방지방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 펌프에 플라이휠을 설치한다.
  2. 관경을 작게 하고 유속을 매우 빠르게 한다.
  3. 에어챔버를 설치한다.
  4. 완폐형 체크벨브를 설치한다.
(정답률: 77%)
  • 수격현상을 방지하려면 관경을 크게 하여 유속을 $2\text{m/s}$이하로 낮게 유지해야 합니다. 유속이 빠를수록 수격현상은 더욱 심해집니다.
    오답 노트
    관경을 작게 하고 유속을 매우 빠르게 한다: 관경을 크게 하고 유속을 낮춰야 함
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82. 경질염화비닐관의 TS식 이음에서 작용하는 3가지 접착효과로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 유동삽입
  2. 일출접착
  3. 소성삽입
  4. 변형삽입
(정답률: 55%)
  • 경질염화비닐관의 TS식 이음에서 작용하는 접착효과는 유동삽입, 일출접착, 변형삽입의 3가지이며, 소성삽입은 이에 해당하지 않습니다.
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83. 펌프 주위 배관시공에 관한 사항으로 틀린 것은?

  1. 풋 밸브 등 모든 관의 이음은 수밀, 기밀을 유지할 수 있도록 한다.
  2. 흡입관의 길이는 가능한 한 짧게 배관하여 저항이 적도록 한다.
  3. 흡입관의 수평배관은 펌프를 향하여 하향 구배로 한다.
  4. 양정이 높을 경우 펌프 토출구와 게이트 밸브 사이에 체크밸브를 설치한다.
(정답률: 54%)
  • 펌프 흡입관의 수평배관은 공기가 고여 펌프 성능이 저하되는 것을 막기 위해 펌프를 향하여 상향 구배로 시공해야 합니다.
    오답 노트
    하향 구배로 한다: 상향 구배로 해야 함
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84. 무기질 단열재에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 암면은 단열성이 우수하고 아스팔트 가공된 보냉용의 경우 흡수성이 양호하다.
  2. 유리섬유는 가볍고 유연하여 작업성이 매우 좋으며 칼이나 가위 등으로 쉽게 절단된다.
  3. 탄산마그네슘 보온재는 열전도율이 낮으며 300~320℃에서 열분해한다.
  4. 규조토 보온재는 비교적 단열효과가 낮으므로 어느 정도 두껍게 시공하는것이 좋다.
(정답률: 52%)
  • 암면은 단열성이 우수하지만, 아스팔트 가공된 보냉용의 경우 흡수성이 작아야 보냉 성능을 유지할 수 있습니다.
    오답 노트
    흡수성이 양호하다: 흡수성이 작아야 함
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85. 다음 중 기수혼합식(증기분류식) 급탕설비에서 소음을 방지하는 기구는?

  1. 가열코일
  2. 사일렌서
  3. 순환펌프
  4. 서머스탯
(정답률: 79%)
  • 기수혼합식(증기분류식) 급탕설비에서 증기와 물이 혼합될 때 발생하는 소음을 줄이기 위해 설치하는 기구는 사일렌서입니다.
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86. 증기난방법에 관한 설명으로 틀린 것은

  1. 저압식은 증기의 사용압력이 0.1MPa 미만인 경우이며, 주로 10~35kPa인 증기를 사용한다.
  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: 65%)
  • 환수주관을 보일러 수면보다 낮은 위치에 배관하여 응축수를 보일러로 되돌리는 방식이 습식환수관식입니다. 수면보다 높은 위치에 배관하는 것은 건식환수관식의 특징입니다.
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87. 같은 지름의 관을 직선으로 연결할 때 사용하는 배관 이음쇠가 아닌 것은?

  1. 소켓
  2. 유니언
  3. 벤드
  4. 플랜지
(정답률: 64%)
  • 소켓, 유니언, 플랜지, 니플은 관을 직선으로 연결할 때 사용하는 이음쇠입니다.
    오답 노트
    벤드: 관의 방향을 바꿀 때(곡관) 사용하는 이음쇠임
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88. 기체 수송 설비에서 압축공기 배관의 부속장치가 아닌 것은?

  1. 후부냉각기
  2. 공기여과기
  3. 안전밸브
  4. 공기빼기밸브
(정답률: 55%)
  • 압축공기 배관의 부속장치로는 후부냉각기, 공기여과기, 안전밸브 등이 사용됩니다.
    오답 노트
    공기빼기밸브: 온수난방 배관에서 공기를 제거하기 위해 사용되는 장치임
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89. 가스수요의 시간적 변화에 따라 일정한 가스량을 안전하게 공급하고 저장을 할 수 있는 가스홀더의 종류가 아닌 것은?

  1. 무수(無水)식
  2. 유수(有水)식
  3. 주수(柱水)식
  4. 구(球)형
(정답률: 65%)
  • 가스홀더는 크게 저압식(유수식, 무수식)과 중·고압식(구형, 원통형)으로 분류됩니다. 주수식은 일반적인 가스홀더의 분류에 해당하지 않습니다.
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90. 제조소 및 공급소 밖의 도시가스 배관을 시가지 외의 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 도면으로부터 배관의 외면까지 최소 몇 m 이상을 유지해야 하는가?

  1. 1.0
  2. 1.2
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 57%)
  • 도시가스 배관 매설 깊이 기준에 대한 문제입니다. 시가지 외의 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 배관 외면까지 $1.2\text{m}$이상의 깊이를 유지해야 합니다.
    오답 노트
    1.5: 시가지 도로 밑에 매설할 때 적용
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91. 다음 도시기호의 이음은?

  1. 나사식 이음
  2. 용접식 이음
  3. 소켓식 이음
  4. 플랜지식 이음
(정답률: 66%)
  • 기호는 소켓식 이음을 나타냅니다. 소켓식 이음은 소켓에 파이프 끝부분을 넣고 메움재를 채운 뒤 납 등으로 접합하는 방식으로, 주로 지하 매설용 배관에 사용됩니다.
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92. 패킹재의 선정시 고려사항으로 관내 유체의 화학적 성질이 아닌 것은?

  1. 점도
  2. 부식성
  3. 휘발성
  4. 용해능력
(정답률: 50%)
  • 패킹재 선정 시에는 유체의 화학적 성질(부식성, 용해능력, 휘발성, 인화성, 폭발성 등)과 안정도를 고려해야 합니다. 점도는 유체의 흐름 특성이지 화학적 성질에 해당하지 않습니다.
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93. 도시가스 배관 시 배관이 움직이지 않도록 관 지름 13mm 이상 33mm 미만의 경우 몇 m 마다 고정장치를 설치해야 하는가?

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 76%)
  • 도시가스 배관의 지름에 따른 고정장치 설치 간격 기준을 묻는 문제입니다. 관 지름이 $13\text{mm}$이상 $33\text{mm}$ 미만인 경우에는 $2\text{m}$ 마다 설치해야 합니다.
    오답 노트
    1m: $13\text{mm}$ 미만일 때 적용
    3m: $33\text{mm}$이상일 때 적용
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94. 급수관의 평균 유속이 2m/s이고 유량이 100L/s로 흐르고 있다. 관 내 마찰손실을 무시할 때 안지름(mm)은 얼마인가?

  1. 173
  2. 227
  3. 247
  4. 252
(정답률: 44%)
  • 유량 공식 $Q = A \times V$를 이용하여 관의 안지름을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$D = \sqrt{\frac{4Q}{\pi V}}$$
    ② [숫자 대입] $$D = \sqrt{\frac{4 \times 100 \times 10^{-3}}{\pi \times 2}}$$
    ③ [최종 결과] $$D = 0.2523\text{ m} = 252.3\text{ mm}$$
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95. 밸브의 역할로 가장 먼 것은?

  1. 유체의 밀도 조절
  2. 유체의 방향 전환
  3. 유체의 유량 조절
  4. 유체의 흐름 단속
(정답률: 75%)
  • 밸브는 관로 내 유체의 흐름을 멈추거나(단속), 양을 조절하고(유량 조절), 흐르는 방향을 바꾸는(방향 전환) 역할을 수행합니다. 유체의 밀도는 물질 고유의 특성이나 온도, 압력에 의해 결정되는 값으로 밸브로 조절할 수 없습니다.
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96. 온수배관 시공시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 배관재료는 내열성을 고려한다.
  2. 온수배관에는 공기가 고이지 않도록 구배를 준다.
  3. 온수 보일러의 릴리프 관에는 게이트 밸브를 설치한다.
  4. 배관의 신축을 고려한다.
(정답률: 71%)
  • 릴리프관은 보일러 내부 압력이 비정상적으로 상승했을 때 자동으로 개방되어 압력을 방출하는 안전장치입니다. 따라서 임의로 흐름을 차단할 수 있는 밸브를 설치해서는 안 됩니다.
    오답 노트
    배관재료는 내열성을 고려한다: 고온의 온수가 흐르므로 필수적임
    온수배관에는 공기가 고이지 않도록 구배를 준다: 공기 정체 방지를 위해 필요함
    배관의 신축을 고려한다: 열팽창으로 인한 배관 변형을 막기 위해 필요함
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97. 배관용 패킹재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 거리가 먼 것은?

  1. 유체의 압력
  2. 재료의 부식성
  3. 진동의 유무
  4. 시트면의 형상
(정답률: 72%)
  • 패킹 재료는 유체와 직접 접촉하며 압력을 견뎌야 하므로 유체의 압력, 재료의 부식성, 진동 유무 등을 고려하여 선정해야 합니다. 시트면의 형상은 밸브의 기밀성과 관련된 설계 요소이지 패킹 재료 자체의 선정 기준은 아닙니다.
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98. 냉동배관 시 플렉시블 조인트의 설치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가급적 압축기 가까이에 설치한다.
  2. 압축기의 진동방향에 대하여 직각으로 설치한다.
  3. 압축기가 가동할 때 무리한 힘이 가해지지 않도록 설치한다.
  4. 기계ㆍ구조물 등에 접촉되도록 견고하게 설치한다.
(정답률: 60%)
  • 플렉시블 조인트는 진동 흡수가 목적이므로 기계나 구조물 등에 접촉되지 않도록 적당한 간격을 두고 설치해야 합니다.
    오답 노트
    가급적 압축기 가까이에 설치한다: 적절한 설치 위치임
    압축기의 진동방향에 대하여 직각으로 설치한다: 진동 흡수를 위한 올바른 방법임
    압축기가 가동할 때 무리한 힘이 가해지지 않도록 설치한다: 파손 방지를 위한 필수 사항임
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99. 온수난방 배관에서 역구환방식을 채택하는 주된 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 배관의 신축을 흡수하기 위하여
  2. 온수가 식지 않게 하기 위하여
  3. 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위하여
  4. 배관길이를 짧게 하기 위하여
(정답률: 73%)
  • 역구환방식은 공급관과 환수관의 순서를 반대로 배치하여 각 방이나 구역에 도달하는 온수의 압력 손실을 균등하게 맞춤으로써 유량 분배를 균일하게 하기 위해 사용합니다.
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100. 급탕배관 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관의 굽힘 부분에는 벨로즈 이음을 한다.
  2. 하향식 급탕주관의 최상부에는 공기빼기 장치를 설치한다.
  3. 팽창관의 관경은 겨울철 동결을 고려하여 25A 이상으로 한다.
  4. 단관식 급탕배관 방식에는 상향배관, 하향배관 방식이 있다.
(정답률: 59%)
  • 급탕배관의 굽힘 부분에는 스위블 이음을 설치하여 배관의 신축과 변형에 대응해야 합니다.
    오답 노트
    배관의 굽힘 부분에는 벨로즈 이음을 한다: 벨로즈 이음은 직선배관의 신축 흡수를 위해 사용합니다.
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