공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2021-03-07)

공조냉동기계기사(구)
(2021-03-07 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 증기터빈에서 질량유량이 1.5kg/s이고, 열손실률이 8.5kW이다. 터빈으로 출입하는 수증기에 대한 값은 아래 그림과 같다면 터빈의 출력은 약 몇 kW인가?

  1. 273 kW
  2. 656 kW
  3. 1357 kW
  4. 2616 kW
(정답률: 63%)
  • 개방계의 에너지 평형 방정식(Steady-flow energy equation)을 사용하여 터빈의 출력을 계산합니다. 엔탈피 변화량, 운동 에너지 변화량, 위치 에너지 변화량과 열손실을 모두 고려합니다.
    ① [기본 공식] $$W = -Q - \dot{m} [ (h_{e} - h_{i}) + \frac{v_{e}^{2} - v_{i}^{2}}{2000} + g(z_{e} - z_{i}) ]$$
    ② [숫자 대입] $$W = -8.5 - 1.5 \times [ (2675.5 - 3137) + \frac{200^{2} - 50^{2}}{2000} + 9.8 \times (3 - 6) \times 10^{-3} ]$$
    ③ [최종 결과] $$W = 655.7 \text{ kW}$$
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2. 10℃에서 160℃까지 공기의 평균 정적비열은 0.7315 kJ/(kg·K)이다. 이 온도 변화에서 공기 1kg의 내부에너지 변화는 약 몇 kJ인가?

  1. 101.1 kJ
  2. 109.7 kJ
  3. 120.6 kJ
  4. 131.7 kJ
(정답률: 78%)
  • 내부에너지 변화량은 질량, 평균 정적비열, 그리고 온도 변화량의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = m C_{v} \Delta T$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = 1 \times 0.7315 \times (160 - 10)$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 109.7$$ kJ
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3. 오토사이클의 압축비(ε)가 8일 때 이론열효율은 약 몇 % 인가? (단, 비열비(k)는 1.4이다.)

  1. 36.8%
  2. 46.7%
  3. 56.5%
  4. 66.6%
(정답률: 75%)
  • 오토사이클의 이론열효율은 압축비와 비열비에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{1}{\epsilon^{k-1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{1}{8^{1.4-1}}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.565$$
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4. 증기를 가역 단열과정을 거쳐 팽창시키면 증기의 엔트로피는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 경우에 따라 증가도 하고, 감소도 한다.
(정답률: 68%)
  • 가역 단열과정은 외부와의 열 교환이 없고($$dQ = 0$$) 가역적인 과정이므로, 정의에 따라 엔트로피의 변화가 없는 등엔트로피 과정입니다.
    오답 노트
    증가한다, 감소한다, 경우에 따라 증가도 하고 감소도 한다: 가역 단열과정에서는 엔트로피가 항상 일정하게 유지됩니다.
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5. 완전가스의 내부에너지(u)는 어떤 함수인가?

  1. 압력과 온도의 함수이다.
  2. 압력만의 함수이다.
  3. 체적과 압력의 함수이다.
  4. 온도만의 함수이다.
(정답률: 73%)
  • 완전가스의 내부에너지는 체적이나 압력의 변화와 관계없이 오직 온도에 의해서만 결정되는 온도만의 함수입니다.
    오답 노트
    압력, 온도, 체적: 내부에너지는 온도 외의 다른 변수에는 영향을 받지 않음
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6. 온도가 127℃, 압력이 0.5MPa, 비체적이 0.4m3/kg인 이상기체가 같은 압력 하에서 비체적이 0.3m3/kg으로 되었다면 온도는 약 몇 ℃가 되는가?

  1. 16
  2. 27
  3. 96
  4. 300
(정답률: 64%)
  • 압력이 일정할 때 이상기체의 비체적은 절대온도에 비례한다는 샤를의 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{0.4}{127 + 273} = \frac{0.3}{T_{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T_{2} = 300 K = 27 {^{\circ}}C$$
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7. 계가 비가역 사이클을 이룰 때 클라우지우스(Clausius)의 적분을 옳게 나타낸 것은? (단, T는 온도, Q는 열량이다.)

(정답률: 65%)
  • 클라우지우스 부등식에 따르면, 비가역 사이클의 경우 순환 적분 값은 항상 0보다 작습니다.
    $$\oint \frac{\delta \text{Q}}{\text{T}} < 0$$
    따라서 정답은 입니다.
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8. 증기동력 사이클의 종류 중 재열사이클의 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 터빈 출구의 습도가 증가하여 터빈 날개를 보호한다.
  2. 이론 열효율이 증가한다.
  3. 수명이 연장된다.
  4. 터빈 출구의 질(quakity)을 향상시킨다.
(정답률: 69%)
  • 재열사이클의 핵심 목적은 터빈 출구의 증기 질(quality)을 높여 습도를 낮춤으로써, 수적(물방울)에 의한 터빈 날개의 침식과 손상을 방지하고 수명을 연장하는 것입니다.
    오답 노트
    터빈 출구의 습도가 증가하여 터빈 날개를 보호한다: 습도가 증가하면 물방울이 많아져 날개가 손상되므로 틀린 설명입니다.
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9. 밀폐용기에 비내부에너지가 200kJ/kg인 기체가 0.5kg 들어있다. 이 기체를 용량이 500W인 전기가열기로 2분 동안 가열한다면 최종상태에서 기체의 내부에너지는 약 몇 kJ인가? (단, 열량은 기체로만 전달된다고 한다.)

  1. 20 kJ
  2. 100 kJ
  3. 120 kJ
  4. 160 kJ
(정답률: 57%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 최종 내부에너지는 초기 내부에너지와 가열기로부터 공급된 열량의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$U_{total} = (u \times m) + (P \times t)$$
    ② [숫자 대입] $$U_{total} = (200 \times 0.5) + (0.5 \times 120)$$
    ③ [최종 결과] $$U_{total} = 160$$
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10. 과열증기를 냉각시켰더니 포화영역 안으로 들어와서 비체적이 0.2327 m3/kg이 되었다. 이 때 포화액과 포화증기의 비체적이 각각 1.079×10-3 m3/kg, 0.5243 m3/kg 이라면 건도는 얼마인가?

  1. 0.964
  2. 0.772
  3. 0.653
  4. 0.443
(정답률: 63%)
  • 건도는 포화액과 포화증기의 비체적 차이에 대해 실제 비체적이 차지하는 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$X = \frac{V - V_{f}}{V_{g} - V_{f}}$$
    ② [숫자 대입] $$X = \frac{0.2327 - 0.001079}{0.5243 - 0.001079}$$
    ③ [최종 결과] $$X = 0.443$$
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11. 온도 20℃에서 계기압력 0.183 MPa의 타이어가 고속주행으로 온도 80℃로 상승할 때 압력은 주행 전과 비교하여 약 몇 kPa 상승하는가? (단, 타이어의 체적은 변하지 않고, 타이어 내의 공기는 이상기체로 가정하며, 대기압은 101.3 kPa 이다.)

  1. 37 kPa
  2. 58 kPa
  3. 286 kPa
  4. 445 kPa
(정답률: 57%)
  • 정적 과정에서 압력은 절대온도에 비례한다는 샤를의 법칙을 이용합니다. 이때 압력은 반드시 절대압력(계기압 + 대기압)으로 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$P_{2} = P_{1} \times \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{2} = (183 + 101.3) \times \frac{273 + 80}{273 + 20}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta P = 342.5 - 284.3 = 58.2 \text{ kPa}$$
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12. 이상적인 카르노 사이클의 열기관이 500℃인 열원으로부터 500 kJ을 받고, 25℃에 열을 방출한다. 이 사이클의 일(W)과 효율(ηth)은 얼마인가?

  1. W = 307.2 kJ, ηth = 0.6143
  2. W = 307.2 kJ, ηth = 0.5748
  3. W = 250.3 kJ, ηth = 0.6143
  4. W = 250.3 kJ, ηth = 0.5748
(정답률: 69%)
  • 카르노 사이클의 효율은 고온부와 저온부의 절대온도 비로 결정되며, 일은 공급된 열량에 효율을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta_{th} = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}, W = Q_{IN} \times \eta_{th}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta_{th} = 1 - \frac{273 + 25}{273 + 500}, W = 500 \times 0.6143$$
    ③ [최종 결과] $$\eta_{th} = 0.6143, W = 307.2 \text{ kJ}$$
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13. 한 밀폐계가 190 kJ의 열을 받으면서 외부에 20 kJ의 일을 한다면 이 계의 내부에너지의 변호는 약 얼마인가?

  1. 210 kJ 만큼 증가한다.
  2. 210 kJ 만큼 감소한다.
  3. 170 kJ 만큼 증가한다.
  4. 170 kJ 만큼 감소한다.
(정답률: 69%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계의 내부에너지 변화량은 공급된 열량에서 외부로 한 일의 양을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = Q - W$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = 190 - 20$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 170$$
    결과값이 양수(+)이므로 내부에너지는 170 kJ 만큼 증가합니다.
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14. 수소(H2)가 이상기체라면 절대압력 1 MPa, 온도 100℃에서의 비체적은 약 몇 m3/kg 인가? (단, 일반기체상수는 8.3145 kJ/(kmol·K) 이다.)

  1. 0.781
  2. 1.26
  3. 1.55
  4. 3.46
(정답률: 68%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 단위 질량당 부피인 비체적을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$v = \frac{R T}{M P}$$
    ② [숫자 대입] $$v = \frac{8.3145 \times 373}{2 \times 1000}$$
    ③ [최종 결과] $$v = 1.55$$
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15. 비열비가 1.29, 분자량이 44인 이상 기체의 정압비열은 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 일반기체상수는 8.314 kJ/(kmol·K) 이다.)

  1. 0.51
  2. 0.69
  3. 0.84
  4. 0.91
(정답률: 65%)
  • 이상기체의 정압비열은 비열비와 기체상수를 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$C_{p} = \frac{k}{k - 1} \times R$$
    ② [숫자 대입] $$C_{p} = \frac{1.29}{1.29 - 1} \times \frac{8.314}{44}$$
    ③ [최종 결과] $$C_{p} = 0.84$$
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16. 열펌프를 난방에 이용하려 한다. 실내 온도는 18℃이고, 실외 온도는 –15℃이며 벽을 통한 열손실은 12kW 이다. 열펌프를 구동하기 위해 필요한 최소 동력은 약 몇 kW 인가?

  1. 0.65 kW
  2. 0.74 kW
  3. 1.36 kW
  4. 1.53 kW
(정답률: 50%)
  • 열펌프의 최소 동력은 가역 사이클(카르노 사이클)을 가정하여 구하며, 실내 온도와 실외 온도를 절대온도로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{T_{h} - T_{l}}{T_{h}} \times Q_{h}$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{(273 + 18) - (273 - 15)}{273 + 18} \times 12$$
    ③ [최종 결과] $$W = 1.36$$
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17. 어떤 냉동기에서 0℃의 물로 0℃의 얼음 2 ton을 만드는데 180 MJ의 일이 소요된다면 이 냉동기의 성적계수는? (단, 물의 융해열은 334 kJ/kg 이다.)

  1. 2.05
  2. 2.32
  3. 2.65
  4. 3.71
(정답률: 61%)
  • 냉동기의 성적계수는 제거한 열량과 소요된 일의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{Q}{W}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{334 \times 2}{180}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 3.71$$
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18. 다음 중 가장 낮은 온도는?

  1. 104℃
  2. 287°F
  3. 410K
  4. 684R
(정답률: 73%)
  • 모든 온도를 섭씨($^{\circ}C$)로 통일하여 비교하면 가장 낮은 온도를 찾을 수 있습니다.
    - $104^{\circ}C$: $104^{\circ}C$ - $287^{\circ}F$: $$\frac{287 - 32}{1.8} = 141.67^{\circ}C$$
    - $410K$: $$410 - 273 = 137^{\circ}C$$
    - $684R$: $$\frac{684 - 459.67}{1.8} = 124.63^{\circ}C$$
    따라서 $104^{\circ}C$가 가장 낮습니다.
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19. 계가 정적 과정으로 상태 1에서 상태 2로 변화할 때 단순압축성 계에 대한 열역학 제1법칙을 바르게 설명한 것은? (단, U, Q, W는 각각 내부에너지, 열량, 일량이다.)

  1. U1 - U2 = Q12
  2. U2 - U1 = W12
  3. U1 - U2 = W12
  4. U2 - U1 = Q12
(정답률: 64%)
  • 정적 과정에서는 체적 변화가 없으므로 일($W$)이 $0$이 됩니다. 따라서 열역학 제1법칙($\Delta U = Q - W$)에 의해 가해진 열량($Q$)이 모두 내부에너지의 변화($\Delta U$)로 전환됩니다.
    따라서 $U_{2} - U_{1} = Q_{12}$가 성립합니다.
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20. 온도 15℃, 압력 100kPa 상태의 체적이 일정한 용기 안에 어떤 이상 기체 5kg이 들어있다. 이 기체가 50℃가 될 때까지 가열되는 동안의 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 이 기체의 정압비열과 정적비열은 각각 1.001 kJ/(kg·K), 0.7171 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 0.411
  2. 0.486
  3. 0.575
  4. 0.732
(정답률: 52%)
  • 체적이 일정한 정적 과정에서 이상 기체의 엔트로피 변화량은 정적비열을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta S = m C_{v} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta S = 5 \times 0.7171 \times \ln \frac{273 + 50}{273 + 15}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta S = 0.411$$ kJ/K
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2과목: 냉동공학

21. 브라인(2차 냉매)중 무기질 브라인이 아닌 것은?

  1. 염화마그네슘
  2. 에틸렌글리콜
  3. 염화칼슘
  4. 식염수
(정답률: 75%)
  • 에틸렌글리콜은 탄소를 포함한 유기 화합물로, 무기질이 아닌 유기질 브라인 냉매에 해당합니다.
    오답 노트
    염화마그네슘, 염화칼슘, 식염수: 무기질 브라인
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22. 냉동기유의 구비조건을 틀린 것은?

  1. 점도가 적당할 것
  2. 응고점이 높고 인화점이 낮을 것
  3. 유성이 좋고 유막을 잘 형성할 수 있을 것
  4. 수분 등의 불순물을 포함하지 않을 것
(정답률: 77%)
  • 냉동기유는 저온에서도 유동성을 유지해야 하므로 응고점이 낮아야 하며, 화재 예방을 위해 인화점이 높아야 합니다.
    오답 노트
    응고점이 높고 인화점이 낮을 것: 응고점은 낮아야 하고 인화점은 높아야 함
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23. 흡수식 냉동장치에서 흡수제 유동방향으로 틀린 것은?

  1. 흡수기 → 재생기 → 흡수기
  2. 흡수기 → 재생기 → 증발기 → 응축기 → 흡수기
  3. 흡수기 → 용액열교환기 → 재생기 → 용액열교환기 → 흡수기
  4. 흡수기 → 고온재생기 → 저온재생기 → 흡수기
(정답률: 71%)
  • 흡수식 냉동기의 흡수제 순환 경로는 흡수기에서 재생기로 이동하여 농축된 후 다시 흡수기로 돌아오는 구조입니다. 증발기와 응축기는 냉매의 순환 경로이지 흡수제의 유동 경로가 아닙니다.
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24. 냉동장치가 정상운전 되고 있을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 팽창밸브 직후의 온도는 직전의 온도보다 높다.
  2. 크랭크 케이스 내의 유온은 증발온도보다 낮다.
  3. 수액기 내의 액온은 응축온도보다 높다.
  4. 응축기의 냉각수 출구온도는 응축온도보다 낮다.
(정답률: 64%)
  • 응축기에서 냉각수는 냉매의 열을 뺏어가는 역할을 하므로, 냉각수 출구 온도는 냉매의 응축 온도보다 낮게 유지되는 것이 정상입니다.
    오답 노트
    팽창밸브 직후의 온도: 단열 팽창으로 인해 온도가 낮아짐
    크랭크 케이스 유온: 압축 열로 인해 증발 온도보다 훨씬 높음
    수액기 내 액온: 응축기 이후 단계이므로 응축 온도와 비슷하거나 낮음
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25. 그림은 R-134a를 냉매로 한 건식 증발기를 가진 냉동장치의 개략도이다. 지점 1, 2에서의 게이지 압력은 각각 0.2 MPa, 1.4 MPa으로 측정되었다. 각 지점에서의 엔탈피가 아래 표와 같을 때, 5지점에서의 엔탈피(kJ/kg)는 얼마인가? (단, 비체적(v1)은 0.08 m3/kg 이다.)

  1. 20.9
  2. 112.8
  3. 408.6
  4. 602.9
(정답률: 46%)
  • 열교환기에서 방출한 열량과 흡수한 열량이 같다는 에너지 보존 법칙을 이용하여 5지점의 엔탈피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$h_{5} = h_{1} - (h_{3} - h_{4})$$
    ② [숫자 대입] $$h_{5} = 623.8 - (460.5 - 439.6)$$
    ③ [최종 결과] $$h_{5} = 602.9$$
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26. 냉동용 압축기를 냉동법의 원리에 의해 분류할 때, 저온에서 증발한 가스를 압축기로 압축하여 고온으로 이동시키는 냉동법을 무엇이라고 하는가?

  1. 화학식 냉동법
  2. 기계식 냉동법
  3. 흡착식 냉동법
  4. 전자식 냉동법
(정답률: 74%)
  • 압축기와 같은 기계적 장치를 사용하여 저온의 증발 가스를 고온으로 압축하여 이동시키는 방식은 기계식 냉동법의 핵심 원리입니다.
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27. 실제 기체가 이상 기체의 상태방정식을 근사하게 만족시키는 경우는 어떤 조건인가?

  1. 압력과 온도가 모두 낮은 경우
  2. 압력이 높고 온도가 낮은 경우
  3. 압력이 낮고 온도가 높은 경우
  4. 압력과 온도 모두 높은 경우
(정답률: 57%)
  • 실제 기체는 분자 간의 상호작용과 분자 자체의 부피가 존재하지만, 압력이 매우 낮아 분자 간 거리가 멀어지고 온도가 높아 분자 운동이 활발해지면 이상 기체와 유사하게 행동합니다.
    오답 노트
    압력과 온도가 모두 낮은 경우: 분자 간 상호작용 증가
    압력이 높고 온도가 낮은 경우: 액화 가능성 및 상호작용 증가
    압력과 온도 모두 높은 경우: 고압 조건에서 이상 기체와 괴리 발생
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28. 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: 62%)
  • 카르노 사이클의 효율은 절대온도($K$)를 기준으로 고온부와 저온부의 온도차에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\eta = 1 - \frac{0 + 273}{40 + 273}$$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.128$$
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29. 표준 냉동사이클에서 냉매의 교축 후에 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 온도는 강하한다.
  2. 압력은 강하한다.
  3. 엔탈피는 일정하다.
  4. 엔트로피는 감소한다.
(정답률: 62%)
  • 교축 과정(Throttling process)은 등엔탈피 과정으로, 압력과 온도가 급격히 떨어지며 무질서도가 증가하는 비가역 과정입니다.
    따라서 엔트로피는 감소하는 것이 아니라 증가합니다.
    오답 노트
    온도는 강하한다: 정답(교축 시 온도 저하)
    압력은 강하한다: 정답(교축의 기본 원리)
    엔탈피는 일정하다: 정답(등엔탈피 과정)
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30. 다음 조건을 이용하여 응축기 설계 시 1RT(3.86 kW)당 응축면적(m2)은? (단, 온도차는 산술평균온도차를 적용한다.)

  1. 1.05
  2. 0.74
  3. 0.52
  4. 0.35
(정답률: 66%)
  • 열전달 기본 공식을 이용하여 응축면적을 구하는 문제입니다. 먼저 산술평균온도차를 계산한 후 면적 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$F = \frac{Q}{K \times \Delta t}$$
    ② [숫자 대입] $$F = \frac{3.86}{1.05 \times (35 - \frac{28 + 32}{2})}$$
    ③ [최종 결과] $$F = 0.74$$
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31. 수액기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응축기에서 응축된 고온고압의 냉매액을 일시 저장하는 용기이다.
  2. 장치 안에 있는 모든 냉매를 응축기와 함께 회수할 정도의 크기를 선택하는 것이 좋다.
  3. 소형 냉동기에는 필요로 하지 않다.
  4. 어큐뮬레이터라고도 한다.
(정답률: 56%)
  • 수액기는 리시버(Receiver)라고 하며, 응축기에서 나온 냉매액을 일시 저장하는 장치입니다. 반면, 어큐뮬레이터(Accumulator)는 액분리기라고 하며 증발기와 압축기 사이에 설치되어 액압축을 방지하는 장치이므로 서로 다른 부품입니다.
    오답 노트
    어큐뮬레이터라고도 한다: 수액기가 아닌 액분리기에 대한 설명임
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32. 히트파이프(heat pipe)의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 단열부
  2. 응축부
  3. 증발부
  4. 팽창부
(정답률: 60%)
  • 히트파이프는 밀봉된 용기 내부에 위크 구조체와 증기 공간을 갖추고 있으며, 열전달을 위해 증발부, 단열부, 응축부의 세 가지 핵심 요소로 구성됩니다.
    오답 노트
    팽창부: 히트파이프의 기본 구성 요소에 해당하지 않음
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33. 다음 중 빙축열시스템의 분류에 대한 조합으로 적당하지 않은 것은?

  1. 정적제빙형 - 관내착빙형
  2. 정적제빙형 - 캡슐형
  3. 동적제빙형 - 관외착빙형
  4. 동적제빙형 – 과냉각아이스형
(정답률: 74%)
  • 빙축열시스템에서 정적제빙형은 얼음이 생성되는 위치나 형태에 따라 관내착빙형, 관외착빙형, 캡슐형 등으로 분류됩니다. 따라서 관외착빙형은 동적제빙형이 아닌 정적제빙형에 해당합니다.
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34. 암모니아 냉동장치에서 고압측 게이지 압력이 1372.9 kPa, 저압측 게이지 압력이 294.2 kPa이고, 피스톤 압출량이 100m3/h, 흡입증기의 비체적이 0.5m3/kg 일 때, 이 장치에서의 압축비와 냉매순한량(kg/h)은 각각 얼마인가? (단, 압축기의 체적효율은 0.7 이다.)

  1. 압축비 3.73, 냉매순환량 70
  2. 압축비 3.73, 냉매순환량 140
  3. 압축비 4.67, 냉매순환량 70
  4. 압축비 4.67, 냉매순환량 140
(정답률: 51%)
  • 압축비는 절대압력의 비로 계산하며, 냉매순환량은 피스톤 압출량에 체적효율을 곱한 뒤 비체적으로 나누어 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$a = \frac{P_{high}}{P_{low}}$$, $$M = \frac{V \times \eta}{v}$$
    ② [숫자 대입]
    $$a = \frac{1372.9 + 101.325}{294.2 + 101.325}$$, $$M = \frac{100 \times 0.7}{0.5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$a = 3.73$$, $$M = 140$$
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35. 흡수식 냉동기의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자동제어가 어렵고 운전경비가 많이 소요된다.
  2. 초기 운전 시 정격 성능을 발휘할 때까지의 도달 속도가 느리다.
  3. 부분 부하에 대한 대응이 어렵다.
  4. 증기 압축식보다 소음 및 진동이 크다.
(정답률: 72%)
  • 흡수식 냉동기는 용액의 가열과 농도 안정화 과정이 필요하기 때문에, 기동 후 정격 성능에 도달하기까지 시간이 오래 걸리는 특성이 있습니다.
    오답 노트
    자동제어가 어렵고 운전경비가 많이 소요된다: 폐열이나 가스를 활용하면 전력비가 낮아 운전비가 절감됩니다.
    부분 부하에 대한 대응이 어렵다: 부분 부하 제어가 가능합니다.
    증기 압축식보다 소음 및 진동이 크다: 증기 압축식보다 소음과 진동이 작습니다.
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36. 표준 냉동사이클에서 상태 1, 2, 3에서의 각 성적계수 값을 모두 합하며 약 얼마인가?

  1. 5.11
  2. 10.89
  3. 17.17
  4. 25.14
(정답률: 71%)
  • 표준 냉동사이클의 성적계수(COP)는 저온부의 절대온도를 고온부와 저온부의 온도 차이로 나누어 계산합니다. 각 상태의 온도를 절대온도($K$)로 변환하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    ② [숫자 대입]
    상태 1: $$COP_{1} = \frac{255}{305 - 255} = 5.1$$
    상태 2: $$COP_{2} = \frac{275}{315 - 275} = 6.875$$
    상태 3: $$COP_{3} = \frac{260}{310 - 260} = 5.2$$
    ③ [최종 결과] $$5.1 + 6.875 + 5.2 = 17.17$$
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37. 다음 중 액압축을 방지하고 압축기를 보호하는 역할을 하는 것은?

  1. 유분리기
  2. 액분리기
  3. 수액기
  4. 드라이어
(정답률: 77%)
  • 액분리기는 증발기에서 미처 증발하지 못한 액체 냉매가 압축기로 유입되는 액압축 현상을 방지하기 위해 설치하여 압축기를 보호하는 장치입니다.
    오답 노트
    유분리기: 냉매와 함께 섞인 오일을 분리하여 압축기로 되돌리는 장치입니다.
    수액기: 응축된 액체 냉매를 일시적으로 저장하는 탱크입니다.
    드라이어: 냉매 속의 수분과 불순물을 제거하는 장치입니다.
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38. 여름철 공기열원 열펌프 장치로 냉방 운전할 때, 외기의 건구온도 저하 시 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 증가한다.
  2. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 감소한다.
  3. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 증가한다.
  4. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 감소한다.
(정답률: 54%)
  • 냉방 운전 시 외기 온도가 낮아지면 응축기에서 냉매의 열 방출이 쉬워져 응축압력이 낮아집니다. 압축비가 감소함에 따라 압축기의 일량이 줄어들어 소비전력이 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 증가한다: 외기 온도 저하 시 응축압력은 낮아집니다.
    응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 감소한다: 외기 온도 저하 시 응축압력은 낮아집니다.
    응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 증가한다: 압축비 감소로 소비전력은 감소합니다.
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39. 냉동능력이 10RT이고 실제 흡입가스의 체적이 15m3/h인 냉동기의 냉동효과(kJ/kg)는? (단, 압축기 입구 비체적은 0.52m3/kg 이고, 1RT는 3.86kW 이다.)

  1. 4817.2
  2. 3128.1
  3. 2984.7
  4. 1534.8
(정답률: 54%)
  • 냉동능력을 질량유량으로 나누어 냉동효과를 구하는 문제입니다. 먼저 체적유량과 비체적으로 질량유량을 계산한 뒤 냉동효과를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $$q = \frac{Q}{\dot{m}} = \frac{RT \times 3.86 \times 3600}{\frac{V}{v}}$$
    ② [숫자 대입] $$q = \frac{10 \times 3.86 \times 3600}{\frac{15}{0.52}}$$
    ③ [최종 결과] $$q = 4817.2$$ kJ/kg
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40. R-22를 사용하는 냉동장치에 R-134a를 사용하려 할 때, 장치의 운전 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 냉매의 능력이 변하므로 전동기 용량이 충분한지 확인한다.
  2. 응축기, 증발기 용량이 충분한지 확인한다.
  3. 가스켓, 시일 등의 패킹 선정에 유의해야 한다.
  4. 동일 탄화수소계 냉매이므로 그대로 운전할 수 있다.
(정답률: 80%)
  • R-22는 염화불화탄소(HCFC) 계열이고 R-134a는 수소불화탄소(HFC) 계열로, 서로 다른 화학적 성질을 가진 냉매이므로 그대로 운전할 수 없습니다.
    오답 노트
    전동기 용량 확인: 냉매 변경 시 압축기 일량 변화로 필요함
    응축기, 증발기 용량 확인: 냉매별 열전달 특성이 달라 필요함
    가스켓, 시일 패킹 선정: 냉매와 오일의 화학적 적합성 확인이 필수적임
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3과목: 공기조화

41. 기후에 따른 불쾌감을 표시하는 불쾌지수는 무엇을 고려한 지수인가?

  1. 기온과 기류
  2. 기온과 노점
  3. 기온과 복사열
  4. 기온과 습도
(정답률: 82%)
  • 불쾌지수는 사람이 느끼는 더위를 수치화한 것으로, 공기 중의 기온과 습도를 조합하여 계산하는 지수입니다.
    오답 노트
    기류, 노점, 복사열: 불쾌지수 산출의 직접적인 기본 요소가 아님
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42. 개별 공기조화방식에 사용되는 공기조화기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사용하는 공기조화기의 냉각코일에는 간접팽창코일을 사용한다.
  2. 설치가 간편하고 운전 및 조작이 용이하다.
  3. 제어대상에 맞는 개별 공조기를 설치하여 최적의 운전이 가능하다.
  4. 소음이 크나, 국소운전이 가능하여 에너지 절약적이다.
(정답률: 56%)
  • 개별 공기조화방식의 공기조화기는 냉매가 직접 코일 내부에서 증발하여 냉각하는 직접팽창코일을 사용합니다.
    오답 노트
    설치가 간편하고 운전 및 조작이 용이함: 옳은 설명
    제어대상에 맞는 개별 공조기를 설치하여 최적의 운전이 가능함: 옳은 설명
    소음이 크나, 국소운전이 가능하여 에너지 절약적임: 옳은 설명
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43. 외기 및 반송(return)공기의 분진량이 각각 CO, CR이고, 공급되는 외기량 및 필터로 반송되는 공기량이 각각 QO, QR이며, 실내 발생량이 M이라 할 때, 필터의 효율(η)을 구하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 55%)
  • 필터의 효율은 필터로 유입되는 총 분진량 대비 필터에서 제거된 분진량의 비율로 정의됩니다.
    분자에는 외기와 반송공기의 농도 차이에 의한 유입량과 실내 발생량을 합산하고, 분모에는 전체 유입 분진량을 배치한 식인 가 정답입니다.
    $$\eta = \frac{Q_{O}(C_{O} - C_{R}) + M}{C_{O}Q_{O} + C_{R}Q_{R}}$$
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44. 극간풍(틈새바람)에 의한 침입 외기량이 2800L/s일 때, 현열부하(qS)와 잠열부하(qL)는 얼마인가? (단, 실내의 공기온도와 절대습도는 각각 25℃, 0.0179 kg/kgDA이고, 외기의 공기온도와 절대습도는 각각 32℃, 0.0209 kg/kgDA이며, 건공기 정압비열 1.005 kJ/kg·K, 0℃ 물의 증발잠열 2501 kJ/kg, 공기밀도 1.2 kg/m3 이다.)

  1. qS : 23.6kW, qL : 17.8kW
  2. qS : 18.9kW, qL : 17.8kW
  3. qS : 23.6kW, qL : 25.2kW
  4. qS : 18.9kW, qL : 25.2kW
(정답률: 49%)
  • 침입 외기에 의한 현열부하와 잠열부하를 계산하는 문제입니다.
    현열부하는 공기의 질량유량과 비열, 온도차를 곱하여 구하며, 잠열부하는 질량유량과 습도차, 증발잠열을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$q_{S} = Q \times \rho \times c_{p} \times \Delta t$$
    $$q_{L} = Q \times \rho \times r \times \Delta x$$
    ② [숫자 대입]
    $$q_{S} = 2.8 \times 1.2 \times 1.005 \times (32 - 25)$$
    $$q_{L} = 2.8 \times 1.2 \times 2501 \times (0.0209 - 0.0179)$$
    ③ [최종 결과]
    $$q_{S} = 23.6$$ kW, $$q_{L} = 25.2$$ kW
  • 현열 : 1.005*2800*1.2(32-25)/1000= 23.6
    잠열 : 2501*2800*1.2(0.0209-0.0179)/1000=25.2

    현열 : q=mc델타T
    잠열 : q=rm델타X
    m : 침입외기량
    c : 정압비열
    r : 증발잠열
    델타T : 온도차
    델타X : 절대습도차
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45. 바닥취출 공조방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 천장 덕트를 최소화 하여 건축 충고를 줄일 수 있다.
  2. 개개인에 맞추어 풍량 및 풍속 조절이 어려워 쾌적성이 저해된다.
  3. 가압식의 경우 급기거리가 18m 이하로 제한된다.
  4. 취출온도와 실내온도 차이가 10℃ 이상이면 드래프트 현상을 유발할 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 바닥취출 공조방식은 단말 유닛마다 개별제어기를 갖추고 있어 사용자가 풍량 및 풍속을 직접 조절할 수 있으므로 쾌적성이 매우 높습니다.
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46. 노점온도(dew point temperature)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 습공기가 어느 한계까지 냉각되어 그 속에 있던 수증기가 이슬방울로 응축되기 시작하는 온도
  2. 건공기가 어느 한계까지 냉각되어 그 속에 있던 공기가 팽창하기 시작하는 온도
  3. 습공기가 어느 한계까지 냉각되어 그 속에 있던 수증기가 자연 증발하기 시작하는 온도
  4. 건공기가 어느 한계까지 냉각되어 그 속에 있던 공기가 수축하기 시작하는 온도
(정답률: 80%)
  • 노점온도는 공기 중의 수증기가 포화 상태에 도달하여 액체인 이슬로 응축되기 시작하는 온도를 의미합니다.
    오답 노트
    건공기가 팽창/수축하는 온도: 노점온도는 공기 자체의 팽창/수축이 아닌 수증기의 상태 변화와 관련됨
    수증기가 자연 증발하는 온도: 냉각 시 증발이 아닌 응축이 일어남
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47. 온수난방에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 난방부하에 따라 온도조절을 용이하게 할 수 있다.
  2. 예열시간은 길지만 잘 식지 않으므로 증기난방에 비하여 배관의 동결우려가 적다.
  3. 열용량이 증기보다 크고 실온 변동이 적다.
  4. 증기난방보다 작은 방열기 또는 배관이 필요하므로 배관공사비를 절감할 수 있다.
(정답률: 61%)
  • 온수난방은 증기난방에 비해 온도차($\Delta T$)와 전열계수가 낮기 때문에, 동일한 난방 부하를 처리하기 위해서는 더 큰 방열기와 배관이 필요합니다. 따라서 배관공사비를 절감할 수 있다는 설명은 틀렸습니다.
    오답 노트
    온도조절: 온수 방식은 조절이 용이함
    동결우려: 증기보다 예열은 길지만 식는 속도가 느려 동결 위험이 적음
    열용량: 증기보다 열용량이 커서 실온 변동이 적음
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48. 습공기의 상대습도(ø)와 절대습도(ω)와의 관계에 대한 계산식으로 옳은 것은? (단, Pa는 건공기 분압, Ps는 습공기와 같은 온도의 포화수증기 압력이다.)

(정답률: 63%)
  • 습공기의 상대습도 $\phi$는 절대습도 $\omega$와 건공기 분압 $P_{a}$, 포화수증기압 $P_{s}$의 관계식으로 정의됩니다.
    $$\phi = \frac{\omega}{0.622} \frac{P_{a}}{P_{s}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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49. 취출기류에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 거주영역에서 취출구의 최소 확산반경이 겹치면 편류현상이 발생한다.
  2. 취출구인 베인 각도를 확대시키면 소음이 감소한다.
  3. 천장 취출 시 베인의 각도를 냉방과 난방시 다르게 조정해야 한다.
  4. 취출기류의 강하 및 상승거리는 기류의 풍속 및 실내공기와의 온도차에 따라 변한다.
(정답률: 68%)
  • 취출구의 베인 각도는 보통 $0 \sim 45^{\circ}$가 적당하며, 각도를 너무 확대시키면 기류의 저항이 커져 소음이 증가합니다.
    오답 노트
    거주영역 최소 확산반경 중첩: 편류현상 발생 원인 맞음
    천장 취출 베인 각도: 냉/난방 시 기류 거동이 다르므로 조정 필요함
    강하 및 상승거리: 풍속과 온도차에 의해 결정됨
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50. 공기조화 설비에서 공기의 경로로 옳은 것은?

  1. 환기덕트 → 공조기 → 급기덕트 → 취출구
  2. 공조기 → 환기덕트 → 급기덕트 → 취출구
  3. 냉각탑 → 공조기 → 냉동기 → 취출구
  4. 공조기 → 냉동기 → 환기덕트 → 취출구
(정답률: 67%)
  • 공기조화 설비의 기본 흐름은 실내 공기를 회수하는 환기덕트에서 시작하여, 공조기에서 처리된 후 급기덕트를 통해 취출구로 나가는 경로를 따릅니다.
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51. 보일러의 성능에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증발계수는 1시간당 증기발생량에 시간당 연료소비량으로 나눈 값이다.
  2. 1보일러 마력은 매시 100℃의 물 15.65kg을 같은 온도의 증기로 변화 시킬 수 있는 능력이다.
  3. 보일러 효율은 증기에 흡수된 열량과 연료의 발열량과의 비이다.
  4. 보일러 마력을 전열면적으로 표시할 때는 수관 보일러의 전열면적 0.929m2를 1보일러 마력이라 한다.
(정답률: 47%)
  • 증발계수는 연료 소비량에 대한 비율이 아니라, 실제 증발량에 대한 상당증발량의 비율을 의미합니다.
    오답 노트
    1보일러 마력: $100^{\circ}\text{C}$ 물 $15.65\text{kg}$을 증기로 변화시키는 능력이 맞음
    보일러 효율: 증기 흡수 열량과 연료 발열량의 비가 맞음
    수관 보일러 전열면적: $0.929\text{m}^2$를 1보일러 마력으로 보는 것이 맞음
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52. 냉동창고의 벽체가 두께 15cm, 열전도율 1.6 W/m·℃인 콘크리트와 두께 5cm, 열전도율이 1.4 W/m·℃인 모르타르로 구성되어 있다면 벽체의 열통과율(W/m2·℃)은? (단, 내벽측 표면 열전달률은 9.3 W/m2·℃, 외벽측 표면 열전달률은 23.2W/m2·℃이다.)

  1. 1.11
  2. 2.58
  3. 3.57
  4. 5.91
(정답률: 62%)
  • 벽체의 전체 열통과율은 외벽 표면, 콘크리트 층, 모르타르 층, 내벽 표면의 열저항 합의 역수로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{K} = \frac{1}{\frac{1}{h_o} + \frac{d_1}{\lambda_1} + \frac{d_2}{\lambda_2} + \frac{1}{h_i}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{K} = \frac{1}{\frac{1}{23.2} + \frac{0.15}{1.6} + \frac{0.05}{1.4} + \frac{1}{9.3}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{K} = 3.57$$
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53. 가습장치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기분무 방법은 제어의 응답성이 빠르다.
  2. 초음파 가습기는 다량의 가습에 적당하다.
  3. 순환수 가습은 가열 및 가습효과가 있다.
  4. 온수 가습은 가열·감습이 된다.
(정답률: 55%)
  • 증기분무 방법은 제어 응답성이 매우 빠른 것이 특징입니다.
    오답 노트
    초음파 가습기는: 대량 가습에 부적합함
    순환수 가습은: 가열 효과가 없음
    온수 가습은: 감습이 되지 않음
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54. 공기조화 설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이중덕트 방식은 개별 제어를 할 수 있는 이점이 있지만, 단일덕트 방식에 비해 설비비 및 운전비가 많아진다.
  2. 변풍량 방식은 부하의 증가에 대처하기 용이하며, 개별제어가 가능하다.
  3. 유인유닛 방식은 개별제어가 용이하며, 고속덕트를 사용할 수 있어 덕트 스페이스를 작게 할 수 있다.
  4. 각층 유닛 방식은 중앙기계실 면적이 작게 차지하고, 공조기의 유지관리가 편하다.
(정답률: 55%)
  • 각층 유닛 방식은 중앙기계실 면적은 줄일 수 있으나, 공조기가 각 층에 분산 배치되어 있어 유지관리가 매우 불편합니다.
    오답 노트
    이중덕트 방식: 개별 제어가 가능하나 설비비와 운전비가 높음 (맞는 설명)
    변풍량 방식: 부하 대처가 용이하고 개별제어가 가능함 (맞는 설명)
    유인유닛 방식: 개별제어가 용이하고 고속덕트로 스페이스 절감이 가능함 (맞는 설명)
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55. 다음 온수난방 분류 중 적당하지 않은 것은?

  1. 고온수식, 저온수식
  2. 중력순환식, 강제순환식
  3. 건식환수법, 습식환수법
  4. 상향공급식, 하향공급식
(정답률: 62%)
  • 건식환수법과 습식환수법은 온수난방이 아니라, 증기난방에서 응축수를 회수하는 환수관 배관 방식에 따른 분류입니다.
    오답 노트
    고온수식, 저온수식: 온수 온도에 따른 분류
    중력순환식, 강제순환식: 순환 방식에 따른 분류
    상향공급식, 하향공급식: 공급 방향에 따른 분류
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56. 축열 시스템에서 수축열조의 특징으로 옳은 것은?

  1. 단열, 방수공사가 필요 없고 축열조를 따로 구축하는 경우 추가비용이 소요되지 않는다.
  2. 축열배관 계통이 여분으로 필요하고 배관설비비 및 반송 동력비가 절약된다.
  3. 축열수의 혼합에 따른 수온저하 때문에 공조기 코일 열수, 2차측 배관계의 설비가 감소할 가능성이 있다.
  4. 열원기기는 공조부하의 변동에 직접 추종할 필요가 없고 효율이 높은 전부하에서의 연속운전이 가능하다.
(정답률: 51%)
  • 축열 시스템을 이용하면 열원기기가 실시간 부하 변동에 맞출 필요 없이, 가장 효율이 좋은 전부하 상태로 연속 운전하여 에너지를 저장할 수 있습니다.
    오답 노트
    단열, 방수공사가 필요 없고 추가비용이 소요되지 않는다: 단열/방수공사가 필수적이며 추가 비용이 발생함
    배관설비비 및 반송 동력비가 절약된다: 축열배관 계통이 추가되어 설비비와 동력비가 증가함
    설비가 감소할 가능성이 있다: 수온 저하로 인해 코일 열수 및 배관계 설비가 증가함
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57. 온풍난방에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 실내 층고가 높을 경우 상하 온도차가 커진다.
  2. 실내의 환기나 온습도 조절이 비교적 용이하다.
  3. 직접 난방에 비하여 설비비가 높다.
  4. 국부적으로 과열되거나 난방이 잘 안되는 부분이 발생한다.
(정답률: 62%)
  • 온풍난방은 시스템 구조가 단순하고 설치가 간단하여 직접 난방 방식에 비해 설비비가 저렴한 것이 특징입니다.
    오답 노트
    실내 층고가 높을 경우 상하 온도차가 커진다: 온풍의 성질상 맞는 설명
    실내의 환기나 온습도 조절이 비교적 용이하다: 맞는 설명
    국부적으로 과열되거나 난방이 잘 안되는 부분이 발생한다: 맞는 설명
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58. 냉방부하에 따른 열의 종류로 틀린 것은?

  1. 인체의 발생열 – 현열, 잠열
  2. 틈새바람에 의한 열량 – 현열, 잠열
  3. 외기 도입량 – 현열, 잠열
  4. 조명의 발생열 – 현열, 잠열
(정답률: 72%)
  • 조명의 발생열은 온도를 높이는 현열만 존재하며, 습도 변화를 일으키는 잠열은 발생하지 않습니다.
    오답 노트
    인체의 발생열, 틈새바람, 외기 도입량: 현열과 잠열이 모두 발생함
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59. 다음 중 라인형 취출구의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 브리즈 라인형
  2. 슬롯형
  3. T-라인형
  4. 그릴형
(정답률: 61%)
  • 라인형 취출구에는 브리즈 라인형, 슬롯형, T-라인형 등이 있습니다. 그릴형은 격자 모양의 구조를 가진 격자형 취출구에 해당합니다.
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60. 다음 중 원심식 송풍기가 아닌 것은?

  1. 다익 송풍기
  2. 프로펠러 송풍기
  3. 터보 송풍기
  4. 익형 송풍기
(정답률: 56%)
  • 원심식 송풍기는 공기를 원심력으로 밀어내는 방식으로 다익, 익형, 터보 송풍기가 이에 해당합니다. 프로펠러 송풍기는 공기가 축 방향으로 흐르는 축류형 송풍기입니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 목표치가 시간에 관계없이 일정한 경우로 정전압 장치, 일정 속도제어 등에 해당하는 제어는?

  1. 정치제어
  2. 비율제어
  3. 추종제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 62%)
  • 목표치가 시간에 관계없이 일정하게 유지되는 제어 방식을 정치제어라고 합니다.
    오답 노트
    비율제어: 입력 비율에 따라 출력이 변화함
    추종제어: 목표치가 시간에 따라 계속 변함
    프로그램제어: 시간에 따른 목표치가 미리 설정되어 있음
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62. 단상 교류전력을 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 3전압계법
  2. 3전류계법
  3. 단상전력계법
  4. 2전력계법
(정답률: 55%)
  • 단상 교류전력 측정에는 3전압계법, 3전류계법, 단상전력계법이 사용됩니다. 2전력계법은 3상 전력을 측정할 때 사용하는 방법이므로 단상 전력 측정법이 아닙니다.
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63. 교류를 직류로 변환하는 전기기기가 아닌 것은?

  1. 수은정류기
  2. 단극발전기
  3. 회전변류기
  4. 컨버터
(정답률: 60%)
  • 단극발전기는 기계적 에너지를 이용하여 직접 직류 전기를 생성하는 발전기이며, 교류를 직류로 변환하는 정류기(Converter)가 아닙니다.
    오답 노트
    수은정류기, 회전변류기, 컨버터: 모두 교류를 직류로 바꾸는 정류 기능을 수행함
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64. 제어계의 구성도에서 개루프 제어계에는 없고 폐루프 제어계에만 있는 제어 구성요소는?

  1. 검출부
  2. 조작량
  3. 목표값
  4. 제어대상
(정답률: 56%)
  • 폐루프 제어계는 출력값을 다시 입력측으로 되돌려 목표값과 비교하는 피드백 구조를 가지며, 이를 위해 출력 상태를 측정하는 검출부가 반드시 필요합니다.
    오답 노트
    조작량, 목표값, 제어대상: 개루프와 폐루프 제어계 모두에 공통적으로 존재하는 요소임
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65. R = 4Ω, XL = 9Ω, XC = 6Ω인 직렬접속회로의 어드미턴스(℧)는?

  1. 4 + j8
  2. 0.16 – j0.12
  3. 4 – j8
  4. 0.16 + j0.12
(정답률: 52%)
  • 직렬회로의 임피던스를 먼저 구한 뒤, 그 역수로 어드미턴스를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Z = R + j(X_{L} - X_{C})$$
    $$Y = \frac{1}{Z}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Z = 4 + j(9 - 6) = 4 + j3$$
    $$Y = \frac{1}{4 + j3} = \frac{4 - j3}{4^{2} + 3^{2}} = \frac{4 - j3}{25}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Y = 0.16 - j0.12$$
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66. 발열체의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 내열성이 클 것
  2. 용융온도가 높을 것
  3. 산화온도가 낮을 것
  4. 고온에서 기계적 강도가 클 것
(정답률: 74%)
  • 발열체는 고온에서 작동하므로 산화에 견디는 능력이 좋아야 하며, 따라서 산화온도가 높아야 합니다.
    오답 노트
    내열성: 고온에서 변형되지 않아야 함
    용융온도: 녹는점이 높아야 함
    기계적 강도: 고온에서도 형태를 유지해야 함
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67. PLC(Programmable Logic Controller)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 시퀀스제어 방식과는 함께 사용할 수 없다.
  2. 무접점 제어방식이다.
  3. 산술연산, 비교연산을 처리할 수 있다.
  4. 계전기, 타이머, 카운터의 기능까지 쉽게 프로그램 할 수 있다.
(정답률: 74%)
  • PLC는 기존의 릴레이 시퀀스 제어 회로를 소프트웨어적으로 구현한 장치이므로, 시퀀스 제어 방식과 함께 사용하거나 이를 대체하여 사용할 수 있습니다.
    오답 노트
    무접점 제어방식: 반도체 소자를 이용한 소프트웨어 제어임
    산술연산, 비교연산: 데이터 처리 능력을 갖추고 있음
    계전기, 타이머, 카운터: 프로그램 내에서 가상으로 구현 가능함
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68. 그림과 같은 유접점 논리회로를 간단히 하면?

(정답률: 77%)
  • 논리회로의 접점 구성을 불 대수로 변환하여 간소화합니다.
    ① [기본 공식] $$\text{A} \times (\text{A} + \text{B})$$
    ② [숫자 대입] $$\text{A} \times (\text{A} + \text{B}) = \text{A} + \text{AB} = \text{A}(1 + \text{B})$$
    ③ [최종 결과] $$\text{A}$$
    따라서 최종 회로는 접점 $\text{A}$ 하나만 남은 가 됩니다.
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69. 그림과 같은 블록선도에서 C(s)는? (단, G1(s) = 5, G2(s) = 2, H(s) = 0.1, R(s) = 1 이다.)

  1. 0
  2. 1
  3. 5
  4. ∞
(정답률: 57%)
  • 부궤환 블록선도의 전달함수 공식을 사용하여 출력 $\text{C}(s)$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $$\text{C}(s) = \frac{\text{G}_{1}\text{G}_{2}}{1 + \text{G}_{1}\text{G}_{2}\text{H}} \text{R}(s)$$
    ② [숫자 대입] $$\text{C}(s) = \frac{5 \times 2}{1 + (5 \times 2 \times 0.1)} \times 1 = \frac{10}{1 + 1}$$
    ③ [최종 결과] $$\text{C}(s) = 5$$
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70. 전위의 분포가 V = 15x + 4y2으로 주어질 때 점(x=3, y=4)d서 전계의 세기(V/m)는?

  1. -15i + 32j
  2. -15i - 32j
  3. 15i + 32j
  4. 15i – 32j
(정답률: 43%)
  • 전계 $\text{E}$는 전위 $\text{V}$의 기울기(gradient)에 마이너스를 취한 값으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$\text{E} = -\nabla \text{V} = -(\frac{\partial \text{V}}{\partial x}\text{i} + \frac{\partial \text{V}}{\partial y}\text{j})$$
    ② [숫자 대입] $$\text{E} = -(\frac{\partial (15x + 4y^{2})}{\partial x}\text{i} + \frac{\partial (15x + 4y^{2})}{\partial y}\text{j}) = -(15\text{i} + 8y\text{j})$$
    ③ [최종 결과] $$\text{E} = -15\text{i} - 32\text{j}$$
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71. 입력이 011(2)일 때, 출력이 3V인 컴퓨터 제어의 D/A 변환기에서 입력을 101(2)로 하였을 때 출력은 몇 V 인가? (단, 3 bit 디지털 입력이 011(2)은 off, on, on을 뜻하고 입력과 출력은 비례한다.)

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 63%)
  • 디지털 입력값(2진수)을 10진수로 변환하여 출력 전압과의 비례 관계를 이용해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\text{Decimal Value} = \sum (bit \times 2^{n})$$
    ② [숫자 대입] $$101_{2} = (1 \times 2^{2}) + (0 \times 2^{1}) + (1 \times 2^{0}) = 4 + 0 + 1$$
    ③ [최종 결과] $$5\text{ V}$$
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72. 의 최종값은?

  1. 0
  2. 1
  3. 5
  4. 10
(정답률: 57%)
  • 최종값 정리를 이용하여 $s \to 0$일 때의 극한값을 구하는 문제입니다. 전달함수 $G(s)$에 $s$를 곱한 후 $s$에 $0$을 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\lim_{s \to 0} sG(s)$$
    ② [숫자 대입] $$\lim_{s \to 0} s \times \frac{10}{s(s+1)(s+2)} = \frac{10}{(0+1)(0+2)}$$
    ③ [최종 결과] $$5$$
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73. 잔류편차와 사이클링이 없고, 간헐현상이 나타나는 것이 특징인 동작은?

  1. I 동작
  2. D 동작
  3. P 동작
  4. PI 동작
(정답률: 65%)
  • PI 동작은 비례(P) 동작의 빠른 응답성과 적분(I) 동작의 잔류편차 제거 특성을 결합한 것입니다. 이를 통해 잔류편차와 사이클링을 없애면서도 간헐현상이 나타나는 특징을 가집니다.
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74. 피상전력이 Pa(kVA)이고 무효전력이 Pr(kvar)인 경우 유효전력 P(kW)를 나타낸 것은?

(정답률: 70%)
  • 피상전력, 유효전력, 무효전력의 관계는 직각삼각형의 피타고라스 정리와 같습니다. 유효전력은 피상전력의 제곱에서 무효전력의 제곱을 뺀 값의 제곱근으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \sqrt{P_{a}^{2} - P_{r}^{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$\text{공식과 동일}$$
    ③ [최종 결과] $$P = \sqrt{P_{a}^{2} - P_{r}^{2}}$$
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75. 3상 교류에서 a, b, c상에 대한 전압을 기호법으로 표시하면 Ea = E∠0°, Eb = E∠-120°, Ec = E∠120° 로 표시된다. 여기서 라는 페이저 연산자를 이용하면 Ec는 어떻게 표시되는가?

  1. Ec = E
  2. Ec = a2E
  3. Ec = aE
(정답률: 53%)
  • 3상 교류에서 페이저 연산자 $a$는 크기가 1이고 위상이 $120^{\circ}$ 앞선 벡터를 의미합니다. $E_{c}$의 위상이 $120^{\circ}$이므로, 기준 전압 $E$에 연산자 $a$를 곱한 $E_{c} = aE$로 표시됩니다.
    오답 노트 $E_{c} = E$: 위상 차이가 없음 $E_{c} = a^{2}E$: 위상이 $240^{\circ}$ (또는 $-120^{\circ}$)인 $E_{b}$를 나타냄
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76. 상호인덕턴스 150mH인 a, b 두 개의 코일이 있다. b의 코일에 전류를 균일한 변화율로 1/50초 동안에 10A변화시키면 a코일에 유기되는 기전력(V)의 크기는?

  1. 75
  2. 100
  3. 150
  4. 200
(정답률: 45%)
  • 상호인덕턴스에 의한 유기 기전력은 인덕턴스와 전류의 시간적 변화율의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$E = L \times \frac{di}{dt}$$
    ② [숫자 대입] $$E = 0.15 \times \frac{10}{1/50}$$
    ③ [최종 결과] $$E = 75$$
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77. 비전해콘덴서의 누설전류 유무를 알아보는데 사용될 수 있는 것은?

  1. 역률계
  2. 전압계
  3. 분류기
  4. 자속계
(정답률: 48%)
  • 비전해콘덴서의 누설전류 유무를 판단하기 위해서는 절연 상태를 확인해야 하며, 전용 절연저항계가 없을 경우 전압계를 사용하여 충전 전압의 유지 여부나 전위차를 측정함으로써 누설전류의 존재를 간접적으로 확인할 수 있습니다.
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78. 어떤 전지에 연결된 외부회로의 저항은 4Ω이고, 전류는 5A가 흐른다. 외부회로에 4Ω대신 8Ω의 저항을 접속하였더니 전류가 3A로 떨어졌다면, 이 전지의 기전력(V)은?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 44%)
  • 전지의 기전력은 외부 저항과 내부 저항에 흐르는 전압의 합으로 구할 수 있습니다. 두 가지 저항 조건에서 기전력 $E$와 내부 저항 $r$이 일정함을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = (R + r) \cdot I$$
    ② [숫자 대입]
    $$30 = (4 + 2) \cdot 5 = (8 + 2) \cdot 3$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 30$$
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79. 다음 논리식 중 틀린 것은?

(정답률: 70%)
  • 불 대수(Boolean Algebra)의 흡수 법칙 및 분배 법칙에 따르면 $A + \bar{A} \cdot B = A + B$가 성립해야 합니다. 하지만 제시된 식 에서는 $A + \bar{A} \cdot B = A + \bar{B}$로 잘못 표기되어 있습니다.
    정확한 수식: $$A + \bar{A} \cdot B = A + B$$
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80. 스위치를 닫거나 열기만 하는 제어동작은?

  1. 비례동작
  2. 미분동작
  3. 적분동작
  4. 2위치동작
(정답률: 80%)
  • 제어 동작 중 2위치동작은 출력값이 '켜짐(ON)'과 '꺼짐(OFF)' 두 가지 상태로만 나타나며, 단순히 스위치를 닫거나 여는 동작을 수행하는 가장 단순한 제어 방식입니다.
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5과목: 배관일반

81. 증기난방 설비 중 증기헤더에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기를 일단 증기헤더에 모은 다음 각 계통별로 분배한다.
  2. 헤더의 설치 위치에 따라 공급헤더와 리턴헤더로 구분한다.
  3. 증기헤더는 압력계, 드레인 포켓, 트랩장치 등을 함께 부착시킨다.
  4. 증기헤더의 접속관에 설치하는 밸브류는 바닥 위 5m 정도의 위치에 설치하는 것이 좋다.
(정답률: 70%)
  • 증기헤더의 접속관에 설치하는 밸브류는 조작 및 점검이 용이하도록 바닥 위 $1.5\text{m}$ 정도의 위치에 설치하는 것이 적절합니다.
    오답 노트
    바닥 위 $5\text{m}$ 정도의 위치에 설치하는 것이 좋다: $1.5\text{m}$ 높이가 적당함
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82. 밸브 종류 중 디스크의 형상을 원뿔모양으로 하여 고압 소유량의 유체를 누설 없이 조절할 목적으로 사용하는 밸브는?

  1. 앵글 밸브
  2. 슬루스 밸브
  3. 니들 밸브
  4. 버터 플라이 밸브
(정답률: 63%)
  • 니들 밸브는 디스크 끝단이 원뿔 모양으로 뾰족하여 고압 상태에서 소량의 유체를 정밀하게 조절하고 누설을 방지하는 데 사용됩니다.
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83. 다음 배관지지 장치 중 변위가 큰 개소에 사용하기에 가장 적절한 행거(hanger)는?

  1. 리지드 행거
  2. 콘스탄트 행거
  3. 베리어블 행거
  4. 스프링 행거
(정답률: 56%)
  • 콘스탄트 행거는 수직 및 수평 변위 모두에 대응이 가능하여 변위가 큰 개소에 사용하기 가장 적절합니다.
    오답 노트
    리지드 행거: 변위가 거의 없는 곳에 사용
    스프링 행거: 작은 수직 변위만 허용
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84. 냉매유속이 낮아지게 되면 흡입관에서의 오일회수가 어려워지므로 오일회수를 용이하게 하기 위하여 설치하는 것은?

  1. 이중입상관
  2. 루프 배관
  3. 액 트랩
  4. 리프팅 배관
(정답률: 60%)
  • 냉매 유속이 낮아져 오일 회수가 어려울 때, 오일을 효율적으로 회수하기 위해 배관을 이중으로 구성한 이중입상관을 설치합니다.
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85. 보온재의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 부피와 비중이 커야 한다.
  2. 흡수성이 적어야 한다.
  3. 안전사용 온도 범위에 적합해야 한다.
  4. 열전도율이 낮아야 한다.
(정답률: 75%)
  • 보온재는 열 손실을 막기 위해 열전도율이 낮아야 하며, 설치 및 관리가 용이하도록 비중과 부피가 작아야 합니다.
    오답 노트
    부피와 비중이 커야 한다: 비중과 부피는 작을수록 유리함
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86. 관의 결합방식 표시방법 중 용접식의 그림기호로 옳은 것은?

(정답률: 76%)
  • 관의 결합방식 기호 중 용접식은 와 같이 표시합니다.
    오답 노트
    : 나사식
    : 플랜지식
    : 소켓식
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87. 중차량이 통과하는 도로에서의 급수배관 매설깊이 기준으로 옳은 것은?

  1. 450 mm 이상
  2. 750 mm 이상
  3. 900 mm 이상
  4. 1200 mm 이상
(정답률: 65%)
  • 급수배관의 매설깊이는 도로의 조건에 따라 달라지며, 중차량이 통과하는 도로의 경우 배관 보호를 위해 가장 깊게 매설해야 합니다.
    오답 노트
    450 mm 이상: 평지 기준
    750 mm 이상: 일반 차량 통행 도로 기준
    900 mm 이상: 해당 기준 없음
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88. 공조배관 설계 시 유속을 빠르게 설계하였을 때 나타나는 결과로 옳은 것은?

  1. 소음이 작아진다.
  2. 펌프양정이 높아진다.
  3. 설비비가 커진다.
  4. 운전비가 감소한다.
(정답률: 67%)
  • 유속을 빠르게 설계하면 관경이 작아져 초기 설비비는 줄어들지만, 마찰 손실이 증가하여 펌프의 양정이 높아지고 운전비가 증가하게 됩니다.
    오답 노트
    소음이 작아진다: 유속 증가 시 소음 증가
    설비비가 커진다: 관경이 작아져 설비비 감소
    운전비가 감소한다: 마찰 손실 증가로 운전비 증가
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89. 온수난방 설비의 온수배관 시공법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 공기가 고일 염려가 있는 곳에는 공기배출을 고려한다.
  2. 수평배관에서 관의 지름을 바꿀 때에는 편심레듀서를 사용한다.
  3. 배관재료는 내열성을 고려한다.
  4. 팽창관에는 슬루스 밸브를 설치한다.
(정답률: 76%)
  • 팽창관은 온도 변화에 따른 배관의 신축을 흡수하는 곳으로, 유체의 흐름을 방해하거나 임의로 조절하는 밸브를 설치해서는 안 됩니다.
    오답 노트
    팽창관에는 슬루스 밸브를 설치한다: 팽창관 내 밸브 설치 금지
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90. 지중 매설하는 도시가스배관 설치방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관을 시가지 도로 노면 밑에 매설하는 경우 노면으로부터 배관의 외면까지 1.5m 이상 간격을 두고 설치해야 한다.
  2. 배관의 외면으로부터 도로의 경계까지 수평거리 1.5m 이상, 도로 밑의 다른 시설물과는 0.5m 이상 간격을 두고 설치해야 한다.
  3. 배관을 인도·보도 등 노면 외의 도로밑에 매설하는 경우에는 지표면으로부터 배관의 외면까지 1.2m 이상 간격을 두고 설치해야 한다.
  4. 배관을 포장되어 있는 차도에 매설하는 경우 그 포장부분의 노반의 밑에 매설하고 배관의 외면과 노반의 최하부와의 거리는 0.5m 이상 간격을 두고 설치해야 한다.
(정답률: 44%)
  • 도시가스배관의 지중 매설 기준에 따르면, 배관의 외면으로부터 도로의 경계까지 수평거리는 $1\text{m}$이상, 도로 밑의 다른 시설물과는 $0.3\text{m}$이상 간격을 두어야 합니다.
    오답 노트
    배관의 외면으로부터 도로의 경계까지 수평거리 1.5m 이상, 도로 밑의 다른 시설물과는 0.5m 이상 간격을 두고 설치해야 한다: 수평거리 $1\text{m}$이상, 시설물 간격 $0.3\text{m}$이상이 올바른 기준입니다.
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91. 직접 가열식 중앙 급탕법의 급탕 순환 경로의 순서로 옳은 것은?

  1. 급탕입주관 → 분기관 → 저탕조 → 복귀주관 → 위생기구
  2. 분기관 → 저탕조 → 급탕입주관 → 위생기구 → 복귀주관
  3. 저탕조 → 급탕입주관 → 복귀주관 → 분기관 → 위생기구
  4. 저탕조 → 급탕입주관 → 분기관 → 위생기구 → 복귀주관
(정답률: 60%)
  • 직접 가열식 중앙 급탕법의 표준 순환 경로는 가열된 물이 저장된 저탕조에서 시작하여 급탕입주관, 분기관, 위생기구를 거쳐 다시 복귀주관으로 돌아오는 순서입니다.
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92. 증기압축식 냉동사이클에서 냉매배관의 흡입관은 어느 구간을 의미하는가?

  1. 압축기 – 응축기 사이
  2. 응축기 – 팽창밸브 사이
  3. 팽창밸브 – 증발기 사이
  4. 증발기 – 압축기 사이
(정답률: 53%)
  • 증기압축식 냉동사이클에서 흡입관은 증발기에서 기화된 냉매가 압축기로 들어가는 구간을 의미합니다.
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93. 도시가스의 제조소 및 공급소 밖의 배관 표시기준에 관한 내용으로 틀린 것은?

  1. 가스배관을 지상에 설치할 경우에는 배관의 표면색상을 황색으로 표시한다.
  2. 최고사용압력이 중압인 가스배관을 매설할 경우에는 황색으로 표시한다.
  3. 배관을 지하에 매설하는 경우에는 그 배관이 매설되어 있음을 명확하게 알 수 있도록 표시한다.
  4. 배관의 외부에 사용가스명, 최고사용압력 및 가스의 흐름방향을 표시하여야 한다. 다만, 지하에 매설하는 경우에는 흐름방향을 표시하지 아니할 수 있다.
(정답률: 61%)
  • 도시가스 배관 매설 시 최고사용압력에 따른 표시 색상은 중압일 때 적색, 저압일 때 황색으로 구분하여 표시해야 합니다.
    오답 노트
    최고사용압력이 중압인 가스배관을 매설할 경우에는 황색으로 표시한다: 중압은 적색으로 표시해야 함
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94. 다음 중 수직배관에서 역류방지 목적으로 사용하기에 가장 적절한 밸브는?

  1. 리프트식 체크밸브
  2. 스윙식 체크밸브
  3. 안전밸브
  4. 코크밸브
(정답률: 64%)
  • 스윙식 체크밸브는 구조적으로 수직 배관과 수평 배관 모두에서 역류 방지 목적으로 사용할 수 있어 가장 적절합니다.
    오답 노트
    리프트식 체크밸브: 주로 수평 배관에만 사용
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95. 주철관 이음 중 고무링 하나만으로 이음하여 이음과정이 간편하여 관 부설을 신속하게 할 수 있는 것은?

  1. 기계식 이음
  2. 빅토릭 이음
  3. 타이튼 이음
  4. 소켓 이음
(정답률: 54%)
  • 타이튼 이음은 고무링 하나만으로 이음이 가능하여 과정이 매우 간편하고 신속한 부설이 가능한 공법입니다.
    오답 노트
    기계식 이음: 고무링, 볼트 너트, 클램프 사용
    빅토릭 이음: 홈 가공 및 클램프 사용
    소켓 이음: 패킹재와 소켓 사용
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96. 배수설비의 종류에서 요리실, 욕조, 세척, 싱크와 세면기 등에서 배출되는 물을 배수하는 설비의 명칭으로 옳은 것은?

  1. 오수 설비
  2. 잡배수 설비
  3. 빗물배수 설비
  4. 특수배수 설비
(정답률: 73%)
  • 요리실, 욕조, 세척, 싱크, 세면기 등에서 배출되는 일반적인 생활 하수를 배수하는 설비를 잡배수 설비라고 합니다.
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97. 연관의 접합 과정에 쓰이는 공구가 아닌 것은?

  1. 봄볼
  2. 턴핀
  3. 드레서
  4. 사이징툴
(정답률: 68%)
  • 연관 접합 시 봄볼(천공), 턴핀(관 확대), 드레서(산화피막 제거)가 사용됩니다.
    오답 노트
    사이징툴: 동관의 끝부분을 원형으로 정형하는 도구
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98. 다음 중 동관의 이음방법과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 플레어이음
  2. 납땜이음
  3. 플랜지이음
  4. 소켓이음
(정답률: 52%)
  • 동관의 이음방법에는 플레어이음, 납땜이음, 플랜지이음 등이 사용됩니다.
    오답 노트
    소켓이음: 주철관의 이음방법
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99. 펌프의 양수량이 60m3/min이고 전양정이 20m일 때, 벌류트 펌프로 구동할 경우 필요한 동력(kW)은 얼마인가? (단, 물의 비중량은 9800 N/m3이고, 펌프의 효율은 60% 로 한다.)

  1. 196.1
  2. 200
  3. 326.7
  4. 405.8
(정답률: 56%)
  • 펌프의 동력을 구하기 위해 비중량, 양수량, 전양정을 곱한 뒤 효율로 나누어 계산합니다.
    ① $$P = \frac{\gamma \times Q \times H}{\eta}$$
    ② $$P = \frac{9800 \times (60 \div 60) \times 20}{0.6}$$
    ③ $$P = 326.7$$ kW
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100. 플래시 밸브 또는 급속 개폐식 수전을 사용할 때 급수의 유속이 불규칙적으로 변하여 생기는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 수밀작용
  2. 파동작용
  3. 맥동작용
  4. 수격작용
(정답률: 73%)
  • 급속 개폐식 수전 등을 사용할 때 유속이 급격히 변하면서 관내 압력이 변동하고, 이로 인해 배관이 진동하거나 충격음이 발생하는 현상을 수격작용이라고 합니다.
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