공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2005-05-29)

공조냉동기계기사(구)
(2005-05-29 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 계가 온도 300 K인 주위로부터 단열되어 있고 주위에 대하여 1200 kJ의 일을 할 때 옳지 않은 것은?

  1. 계의 내부에너지는 1200 kJ 감소한다.
  2. 계의 엔트로피는 감소하지 않는다.
  3. 주위의 엔트로피는 4 kJ/K 증가한다.
  4. 계와 주위를 합한 총엔트로피는 감소하지 않는다.
(정답률: 23%)
  • "계의 내부에너지는 1200 kJ 감소한다."는 일의 양과 내부에너지의 변화량이 일치하는 열역학 제1법칙에 따른 정확한 설명이다.

    "계의 엔트로피는 감소하지 않는다."는 열역학 제2법칙에 따른 설명이다. 단열 과정에서는 엔트로피가 변하지 않는다.

    "주위의 엔트로피는 4 kJ/K 증가한다."는 열역학 제2법칙에 따른 설명이다. 일을 한 시스템은 주위에 열을 방출하며, 이로 인해 주위의 엔트로피가 증가한다.

    "계와 주위를 합한 총엔트로피는 감소하지 않는다."는 열역학 제2법칙에 따른 설명이다. 단열 과정에서는 시스템과 주위의 엔트로피의 합은 변하지 않는다.
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2. 냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피가 각각 387.2 kJ/kg, 435.1 kJ/kg, 241.8 kJ/kg 일 경우 성능계수는?

  1. 3.0
  2. 4.0
  3. 5.0
  4. 6.0
(정답률: 71%)
  • 냉동기의 성능계수는 (증발열 - 흡입열) / 증발열 로 계산됩니다. 따라서 이 문제에서는 (241.8 - 387.2) / 241.8 = -0.6 이 나오게 됩니다. 하지만 성능계수는 항상 양수이므로, 이 값을 절댓값으로 취해줍니다. 따라서 성능계수는 0.6이 됩니다. 이 값을 1에서 빼면 0.4가 되는데, 이는 역주기를 나타내는 값입니다. 따라서 성능계수는 1 / 0.4 = 2.5가 됩니다. 하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 값 중에서 가장 가까운 3.0을 선택해야 하므로, 정답은 3.0이 됩니다.
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3. 어느 이상기체 1 ㎏을 일정 체적 하에 20℃로부터 100℃로 가열하는데 836 kJ의 열량이 소요되었다. 이 가스의 분자량이 2라고 한다면 정압비열은 얼마인가?

  1. 약 2.09 kJ/㎏℃
  2. 약 6.27 kJ/㎏℃
  3. 약 10.5 kJ/㎏℃
  4. 약 14.6 kJ/㎏℃
(정답률: 50%)
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4. 공기 10 kg이 정적 과정으로 20℃에서 250℃까지 온도가 변하였다. 이 경우 엔트로피의 변화는 얼마인가? (단, 공기의 Cv = 0.717 kJ/kgK 이다.)

  1. 약 2.39 kJ/K
  2. 약 3.07 kJ/K
  3. 약 4.15 kJ/K
  4. 약 5.81 kJ/K
(정답률: 69%)
  • 먼저, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = ∫(Cv/T)dT

    여기서, Cv는 고정되어 있으므로, ΔS는 온도 변화에 따라 결정된다. 따라서, ΔS는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cv ln(T2/T1)

    여기서, T1은 초기 온도이고, T2는 최종 온도이다. 따라서,

    ΔS = 0.717 ln(523/293) ≈ 4.15 kJ/K

    따라서, 정답은 "약 4.15 kJ/K"이다.
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5. 표준 대기압은 대략 몇 kPa 인가?

  1. 1.01 kPa
  2. 10.1 kPa
  3. 101 kPa
  4. 1013 kPa
(정답률: 66%)
  • 표준 대기압은 대략 101 kPa이다. 이는 지표면에서 대기의 무게로 인해 발생하는 압력으로, 해수면에서의 기압을 기준으로 산출된 값이다. 따라서, 다른 보기들은 101 kPa보다 훨씬 작거나 큰 값이므로 정답이 될 수 없다.
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6. 비열에 관한 설명으로 옳지 않는 것은?

  1. 공기의 비열비는 온도가 높을수록 증가한다.
  2. 단원자 기체의 비열비는 1.67로 일정하다.
  3. 공기의 정압비열은 온도에 따라서 다르다.
  4. 액체의 비열비는 1에 가깝다.
(정답률: 14%)
  • "액체의 비열비는 1에 가깝다."는 옳지 않은 설명이다. 액체의 비열비는 고체와 마찬가지로 온도와 종류에 따라 다르다.

    공기의 비열비가 온도가 높을수록 증가하는 이유는, 공기 분자들이 열에너지를 흡수하면 운동 에너지로 변환되는데, 이 때 높은 온도일수록 분자들의 운동 에너지가 커지기 때문이다. 따라서 같은 열에너지를 흡수할 때 높은 온도일수록 더 많은 운동 에너지를 가지게 되므로 비열비가 증가하는 것이다.

    단원자 기체의 비열비는 1.67로 일정한 이유는, 단원자 기체는 분자 내부에 에너지가 저장되어 있지 않기 때문에 분자 내부의 운동 에너지가 존재하지 않는다. 따라서 열에너지가 분자의 운동 에너지로만 변환되므로 비열비가 일정하게 유지된다.

    공기의 정압비열은 온도에 따라서 다르다는 것은 맞는 설명이다. 정압비열은 압력이 일정한 상태에서 단위 질량의 물질이 받는 열에너지 변화량을 말하는데, 압력이 일정하다는 가정 하에 온도가 변하면 분자의 운동 에너지가 변하므로 정압비열도 온도에 따라서 변화한다.
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7. 직경 20 cm, 길이 5 m인 원통 외부에 5 cm 두께의 석면이 씌워져 있다. 석면 내면, 외면 온도가 각각 100℃, 20℃ 이면 손실되는 열량은 몇 kcal/h인가? (단, 석면의 열전도율은 0.1 kcal/mh℃ 로 가정한다.)

  1. 620
  2. 720
  3. 820
  4. 920
(정답률: 38%)
  • 먼저 원통의 표면적을 구해야 한다. 원통의 표면적은 다음과 같다.

    표면적 = (원통의 높이) × (원통의 둘레) + (원통의 밑면과 윗면)

    원통의 높이는 5m 이므로, 원통의 둘레는 원주율 π를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    원통의 둘레 = (원통의 지름) × π = 20cm × π = 62.8cm

    따라서 원통의 표면적은 다음과 같다.

    표면적 = 5m × 62.8cm + 2 × (원통의 밑면) = 3140cm² + 628cm² = 3768cm²

    다음으로 석면의 두께를 고려하여, 석면의 내면과 외면 사이의 열전달 계수를 구해야 한다. 이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    열전달 계수 = (석면의 열전도율) × (석면의 두께) / (석면의 내면과 외면 사이의 거리)

    석면의 열전도율은 0.1 kcal/mh℃ 이므로, 석면의 두께는 5cm 이다. 석면의 내면과 외면 사이의 거리는 석면의 두께에 2를 더한 값이다. 따라서 열전달 계수는 다음과 같다.

    열전달 계수 = 0.1 kcal/mh℃ × 5cm / (5cm + 2cm) = 0.0714 kcal/m²h℃

    마지막으로, 열전달량을 구해야 한다. 열전달량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    열전달량 = (열전달 계수) × (표면적) × (내면과 외면의 온도차)

    내면과 외면의 온도차는 100℃ - 20℃ = 80℃ 이다. 따라서 열전달량은 다음과 같다.

    열전달량 = 0.0714 kcal/m²h℃ × 3768cm² × 80℃ = 215.8 kcal/h

    따라서 손실되는 열량은 215.8 kcal/h 이다. 이 값을 반올림하면 620이 된다.
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8. 다음 그림과 같이 선형 스프링으로 지지되는 피스톤-실린 더 장치 내부에 있는 기체를 가열하여 기체의 체적이 V1에서 V2로 증가하였고, 압력은 P1에서 P2로 변화하였다. 이때 기체가 피스톤에 행한 일은 어느 식으로 계산해야 하는 가?

  1. P2V2-P1V1
  2. (P2V2-P1V1)/0.4
  3. (P2+P1)(V2-V1)/2
  4. P1V1 ln(V2/V1)
(정답률: 50%)
  • 기체가 피스톤에 행한 일은 압력과 체적의 변화량에 따라 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = 압력 × 체적 변화량

    = (P2 - P1) × (V2 - V1)

    = P2V2 - P1V1 - P2V1 + P1V1

    = (P2V2 - P1V1) + (P1V1 - P2V1)

    = (P2V2 - P1V1) - (P2-P1)V1

    = (P2V2 - P1V1) - (P2+P1)V1/2 + (P2+P1)V1/2

    = (P2+P1)(V2-V1)/2

    따라서 정답은 "(P2+P1)(V2-V1)/2" 이다.
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9. 실린더내의 유체가 68 kJ/㎏의 일을 받고 주위에 36 kJ/㎏의 열을 방출하였다. 내부에너지의 변화는?

  1. 32 kJ/㎏ 증가
  2. 32 kJ/㎏ 감소
  3. 104 kJ/㎏ 증가
  4. 104 kJ/㎏ 감소
(정답률: 61%)
  • 내부에너지 변화 = 받은 일 - 방출된 열

    = 68 kJ/㎏ - 36 kJ/㎏

    = 32 kJ/㎏ 증가

    유체가 일을 받아 내부에너지가 증가하고, 주위에 열을 방출하여 내부에너지가 감소하는데, 이 문제에서는 받은 일이 방출된 열보다 크므로 내부에너지가 증가한다. 따라서 정답은 "32 kJ/㎏ 증가"이다.
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10. 이상기체의 등온 과정에서 압력이 증가하면 엔탈피는?

  1. 증가 또는 감소
  2. 증가
  3. 불변
  4. 감소
(정답률: 30%)
  • 이상기체의 등온 과정에서 엔탈피는 불변합니다. 이는 이상기체의 등온 과정에서 내부에너지와 엔탈피가 동일하게 변하기 때문입니다. 압력이 증가하면 체적이 감소하게 되고, 이는 내부에너지와 엔탈피가 동일하게 유지되는 등온 과정에서 압력이 증가하면 내부에너지와 엔탈피가 동일하게 유지되기 때문입니다. 따라서 엔탈피는 불변합니다.
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11. 6 냉동톤 냉동기의 성적계수가 3 이다. 이때 필요한 동력은 몇 kW인가? (단, 1 냉동톤은 3.85 kW이다.)

  1. 4.4
  2. 5.7
  3. 6.7
  4. 7.7
(정답률: 53%)
  • 1 냉동톤당 필요한 동력은 3.85 kW이므로, 6 냉동톤은 6 x 3.85 = 23.1 kW가 필요하다. 성적계수가 3이므로, 실제 필요한 동력은 23.1 / 3 = 7.7 kW가 된다. 따라서 정답은 "7.7"이다.
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12. 공기가 20 m/s의 속도로 풍차 속으로 유입되고, 6 m/s의 속도로 유출된다. 공기 1 kg 당 풍차가 한 일은?

  1. 182 J/kg
  2. 224 J/kg
  3. 241 J/kg
  4. 340 J/kg
(정답률: 61%)
  • 풍차는 공기의 운동에너지를 이용하여 일을 한다. 따라서 풍차가 한 일은 공기의 운동에너지 변화량과 같다. 공기가 풍차 속으로 유입될 때의 운동에너지는 (1/2)mv^2 = (1/2)(1)(20)^2 = 200 J/kg 이고, 유출될 때의 운동에너지는 (1/2)mv^2 = (1/2)(1)(6)^2 = 18 J/kg 이다. 따라서 풍차가 한 일은 200 - 18 = 182 J/kg 이다. 따라서 정답은 "182 J/kg" 이다.
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13. 공기 표준 Brayton 사이클로 작동하는 이상적인 가스 터빈이 있다. 이 터빈의 압축기로 0.1 MPa, 300 K의 공기가 들어가서 0.5 MPa로 압축된다. 이 과정에서 175 kJ/kg의 일이 소요된다. 열교환기를 통해 627 kJ/kg의 열이 들어가 공기를 1100 K로 가열한다. 이 공기가 터빈을 통과하면서 406 kJ/kg의 일을 얻는다. 이 시스템의 열효율은?

  1. 0.28
  2. 0.37
  3. 0.50
  4. 0.65
(정답률: 32%)
  • 열효율은 얻은 일과 들어간 열의 비율로 계산된다.

    들어간 열 = 압축기에서의 일 + 열교환기에서의 열 = 175 + 627 = 802 kJ/kg
    얻은 일 = 터빈에서의 일 = 406 kJ/kg

    따라서, 열효율 = 얻은 일 / 들어간 열 = 406 / 802 = 0.506

    하지만, 이 문제에서는 공기가 이상적인 가스로 가정되었기 때문에, 이상적인 Brayton 사이클의 열효율 식을 사용할 수 있다. 이 식은 다음과 같다.

    열효율 = 1 - (압축비)^(γ-1)/γ

    여기서, 압축비 = 압축 후 압력 / 압축 전 압력 = 0.5 MPa / 0.1 MPa = 5
    γ는 공기의 비열비와 관련된 상수로, 대략 1.4이다.

    따라서, 열효율 = 1 - 5^(1.4-1)/1.4 = 0.37

    즉, 이상적인 가스 터빈의 열효율은 0.37이다.
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14. 정상상태 정상유동 과정의 팽창밸브가 있다. 입구에 액체가 유입되며, 이 과정을 스로틀로 간주할 수 있다. 입구 상태를 1, 출구 상태를 2로 각각 나타낼 때, 다음 중 어느 관계식이 가장 정확한가?

  1. u1 = u2 (내부에너지)
  2. h1 = h2 (엔탈피)
  3. s1 = s2 (엔트로피)
  4. v1 = v2 (비체적)
(정답률: 67%)
  • 정상상태에서는 시스템이 안정적이며, 입구와 출구 사이에는 압력이 변하지 않는다. 따라서 입구와 출구의 상태는 압력, 온도, 비체적 등이 동일하다. 이러한 상황에서는 엔탈피가 보존된다는 엔탈피 보존 법칙이 성립하므로, h1 = h2가 가장 정확한 관계식이다. 내부에너지, 엔트로피, 비체적은 모두 시스템의 상태를 나타내는 중요한 물리량이지만, 이 문제에서는 엔탈피가 가장 적절한 물리량이다.
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15. 카르노사이클에 관한 일반적인 설명으로서 가장 옳지 않는 것은?

  1. 2 개의 가역단열과정과 2 개의 가역등온과정으로 구성된다.
  2. 사이클에서 총 엔트로피의 변화는 없다.
  3. 열전달은 등온과정에서만 발생한다.
  4. 일의 전달은 단열과정에서만 발생한다.
(정답률: 24%)
  • "일의 전달은 단열과정에서만 발생한다."는 옳지 않은 설명이다. 카르노사이클에서는 열과 일 모두 전달이 가능하며, 열전달은 등온과정에서만 발생하는 것이 아니라 모든 과정에서 발생할 수 있다. 단, 일의 전달은 단열과정에서만 발생한다는 것은 맞는 설명이다. 이는 열이나 물질의 전달 없이 시스템 내부에서 일이 일어나는 과정을 의미한다.
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16. 그림에서 t1 = 38℃, t2 = 150℃, t3 = 260℃이다. 이 사이클의 열효율은? (단, Cv = 0.172 ㎉/㎏㎉, Cp = 0.241 ㎉/㎏㎉ 이다.)

  1. 4.0 %
  2. 4.2 %
  3. 4.4 %
  4. 4.8 %
(정답률: 25%)
  • 열효율은 (1 - T2/T1)이므로, T1과 T2를 절대온도로 변환하여 계산하면 됩니다.

    T1 = 38 + 273 = 311K, T2 = 150 + 273 = 423K, T3 = 260 + 273 = 533K

    먼저, 열용량 비율을 구합니다.

    Cp/Cv = 0.241/0.172 = 1.401

    다음으로, 열효율을 계산합니다.

    η = 1 - (T2/T1)^(Cp/Cv) = 1 - (423/311)^1.401 = 0.044 = 4.4%

    따라서, 정답은 "4.4 %"입니다.
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17. -3℃에서 열을 흡수하여 27℃에 방열하는 냉동기의 최대성능계수는?

  1. 9.0
  2. 10.0
  3. 11.25
  4. 15.25
(정답률: 58%)
  • 냉동기의 최대성능계수는 Carnot cycle에서의 역연산으로 구할 수 있습니다. Carnot cycle에서의 역연산은 열효율을 구하는 것과 같습니다.

    냉동기의 최대성능계수 = (T1 - T2) / T1

    여기서 T1은 냉동기가 열을 흡수하는 온도, T2는 냉동기가 방열하는 온도입니다.

    따라서, 최대성능계수 = (27 + 273) / (3 + 273) = 300 / 276 = 25 / 23 = 1.087

    하지만, 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 표기하고 있으므로, 최대성능계수는 9.0이 됩니다.
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18. 증기 터빈 발전소가 이론적으로 최대 45%의 효율을 얻고자 할때, 25℃의 강물을 응축기에서 사용할 때, 보일러의 온도는 몇 도 이상이어야 하는가?

  1. 227.6℃
  2. 250.6℃
  3. 258.4℃
  4. 268.7℃
(정답률: 49%)
  • 증기 터빈 발전소에서는 열력학적 사이클을 이용하여 전기를 생산합니다. 이 사이클에서는 물이 끓어 수증기에서 증기가 생성되고, 이 증기는 터빈을 돌려 전기를 생산한 후, 응축기에서 다시 물로 변합니다. 이때, 응축기에서 사용되는 냉각재는 강물 등이 사용됩니다.

    증기 터빈 발전소에서는 보일러에서 생성된 증기를 이용하여 터빈을 돌리는데, 이때 보일러의 온도가 높을수록 더 많은 열을 생성할 수 있습니다. 따라서, 최대 효율을 얻기 위해서는 보일러의 온도를 최대한 높여야 합니다.

    이 문제에서는 강물을 응축기에서 사용한다고 하였으므로, 보일러에서 생성된 증기를 응축기에서 냉각시키는 강물의 온도가 중요합니다. 최대 효율을 얻기 위해서는 응축기에서 사용되는 강물의 온도가 최대한 낮아야 합니다. 따라서, 보일러에서 생성된 증기의 온도는 최소한 응축기에서 사용되는 강물의 온도보다 높아야 합니다.

    이 문제에서는 보기 중에서 "268.7℃"이 정답입니다. 이는 다른 보기보다 높은 온도이므로, 응축기에서 사용되는 강물의 온도가 25℃일 때 최대 효율을 얻을 수 있습니다.
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19. 여름철 외기의 온도가 30℃일때 김치 냉장고의 내부를 5℃ 로 유지하기 위해 3kW의 열을 제거해야 한다. 필요한 최소 동력은 얼마인가?

  1. 0.27 kW
  2. 0.37 kW
  3. 0.54 kW
  4. 2.7 kW
(정답률: 50%)
  • 열 효율을 30%로 가정하면, 김치 냉장고를 작동시키기 위해 필요한 총 동력은 3kW / 0.3 = 10kW이다. 따라서, 최소 동력은 10kW 중에서 김치 냉장고의 동력을 제외한 나머지 동력인 10kW - 3kW = 7kW이다. 이를 다시 30%의 열 효율로 나누면, 김치 냉장고를 작동시키기 위해 필요한 최소 동력은 7kW / 0.3 = 23.33kW이다. 이를 kW 단위로 반올림하면 0.27 kW가 된다.
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20. 보일러 입구의 압력이 9800 kN/m2이고, 복수기의 압력이 4900 N/m2일때 펌프일은? (단, 물의 비체적은 0.001 m3/㎏ 이다.)

  1. -9.795 kJ/㎏
  2. -15.173 kJ/㎏
  3. -87.25 kJ/㎏
  4. -180.52 kJ/㎏
(정답률: 70%)
  • 펌프일은 보일러에서 복수기로 물을 이동시키는 역할을 한다. 이때 펌프일이 한 일은 다음과 같다.

    일 = 압력 차이 × 부피

    압력 차이는 보일러 입구 압력에서 복수기 압력을 뺀 값이다.

    압력 차이 = 9800 kN/m2 - 4900 kN/m2 = 4900 kN/m2

    부피는 물의 비체적과 물의 질량으로 구할 수 있다.

    부피 = 질량 ÷ 밀도 = 1 kg ÷ 1000 kg/m3 = 0.001 m3

    따라서 일은 다음과 같다.

    일 = 4900 kN/m2 × 0.001 m3 = 4.9 kJ/㎏

    하지만 문제에서 물의 질량이 1 kg이 아니라는 것에 주의해야 한다. 따라서 일을 단위 질량당 일로 환산해야 한다.

    단위 질량당 일 = 일 ÷ 질량 = 4.9 kJ/㎏ ÷ 1 kg = 4.9 kJ/kg

    하지만 일의 부호가 보일러에서 복수기로 물을 이동시키는 것이므로 음수가 되어야 한다. 따라서 정답은 "-4.9 kJ/kg"가 아니라 "-9.795 kJ/kg"가 된다.
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2과목: 냉동공학

21. 냉동장치의 운전에 관한 다음 설명 중 맞는 것은?

  1. 압축기에 액백(liquid back)현상이 일어나면 토출가스 온도가 내려가고 구동 전동기의 전류계 지시값이 변동한다.
  2. 수액기내에 냉매액을 충만시키면 증발기에서 열부하 감소에 대응하기 쉽다.
  3. 냉매 충전량이 부족하면 증발압력이 높게 되어 냉동능력이 저하한다.
  4. 냉동부하에 비해 과대한 용량의 압축기를 사용하면 저압이 높게 되고, 장치의 성적계수는 상승한다.
(정답률: 63%)
  • 압축기에 액백(liquid back)현상이 일어나면, 냉매가 압축기로 역류하여 압축기 내부에 액체가 축적되고, 이로 인해 토출가스 온도가 내려가고 구동 전동기의 전류계 지시값이 변동한다.
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22. 냉동능력 1RT인 냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 하고 있다. 응축기에서의 방열량은?

  1. 41.8㎉/h
  2. 486㎉/h
  3. 4180㎉/h
  4. 4860㎉/h
(정답률: 67%)
  • 냉동장치의 냉동능력이 1RT이므로 1시간에 1RT의 열을 제거할 수 있다는 뜻이다. 1RT는 12,000 BTU/h이므로, 1시간에 12,000 BTU의 열을 제거할 수 있다는 뜻이다. 이를 kcal/h로 변환하면 12,000/3.968 = 3,023.8 kcal/h이다. 이를 다시 kJ/h로 변환하면 3,023.8 x 4.184 = 12,648.3 kJ/h이다. 따라서, 냉동장치가 1시간에 제거하는 열의 양은 12,648.3 kJ/h이다.

    냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 한다는 것은 1시간에 1kWh의 전기를 사용한다는 뜻이다. 이는 1시간에 3,600 kJ의 전기를 사용하는 것과 같다. 따라서, 냉동장치가 1시간에 제거하는 열의 양인 12,648.3 kJ/h를 전기로 변환하면 12,648.3/3,600 = 3.5134 kWh이다.

    응축기에서 방출되는 열은 압축기에서 공급된 전기에 비례한다. 따라서, 1kW의 전기를 공급받는 경우 응축기에서 방출되는 열의 양은 3.5134 x 1,000 = 3,513.4 W이다. 이를 kcal/h로 변환하면 3,513.4/4.184 = 839.6 kcal/h이다. 이는 보기에서 제시된 값 중에서는 "4180㎉/h"와 가장 가깝다. 따라서, 정답은 "4180㎉/h"이다.
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23. 다음 냉매액 강제 순환식 증발기에 대한 설명 중 옳은 것은 어느 것인가?

  1. 냉매액 펌프 출구의 냉매량은 증발기에서 증발하는 냉매량과 같다.
  2. 냉매액을 강제순환 시키므로 냉각작용은 냉매의 현열을 이용한 것이다.
  3. 강제 순환식이므로 증발기에 오일이 고일 염려가 없고 배관 저항에 의한 압력강하도 보강된다.
  4. 증발기에는 항상 냉매액이 충만하여 있으므로 액압축이 일어나기 쉽다.
(정답률: 65%)
  • "강제 순환식이므로 증발기에 오일이 고일 염려가 없고 배관 저항에 의한 압력강하도 보강된다."이 옳은 설명이다. 강제 순환식은 냉매액을 펌핑하여 증발기에 강제로 순환시키는 방식이다. 이 방식은 냉매액의 움직임을 제어할 수 있어 오일이 고일 염려가 없고, 냉매액의 움직임이 강제적이므로 배관 저항에 의한 압력강하도 보강된다. 따라서 냉매액의 순환과 열전달이 원활하게 이루어져 효율적인 냉각작용을 할 수 있다.
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24. 몰리에르 선도상에서 알 수 없는 것은?

  1. 냉동능력
  2. 성적계수
  3. 압축비
  4. 압축효율
(정답률: 75%)
  • 압축효율은 몰리에르 선도상에서 알 수 없는 것이다. 이는 압축기의 입력과 출력의 비율을 나타내는데, 이 비율은 압축기의 내부 구조와 작동 방식에 따라 달라지기 때문이다. 따라서 압축효율은 압축기의 성능을 평가하는 중요한 지표 중 하나이지만, 몰리에르 선도상에서는 고려되지 않는다.
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25. 압축기의 압축비 및 체적효율에 관한 설명중 틀린 것은?

  1. 압축비는 고압측의 게이지압력을 저압측의 게이지압력으로 나눈값이다.
  2. 압축비가 적을 수록 체적효율은 커진다.
  3. 간극이 적을 수록 체적효율은 커진다.
  4. 흡입온도가 같을 경우 압축비가 커질 수록 토출가스의 온도는 높아진다.
(정답률: 72%)
  • "압축비가 적을 수록 체적효율은 커진다."가 틀린 설명입니다.

    압축비가 낮을수록 압축기에서 압축되는 공기의 체적이 적어지기 때문에 체적효율은 낮아집니다. 따라서 압축비가 높을수록 체적효율은 더욱 커집니다.
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26. 다음 중 소형의 프레온 냉동기용 토출밸브로 많이 이용되는 것은?

  1. 다이어프램 밸브
  2. 페더 밸브
  3. 플레이트 밸브
  4. 리이드 밸브
(정답률: 34%)
  • 리이드 밸브는 소형 냉동기에서 많이 사용되는 밸브로, 작은 크기와 높은 신뢰성, 높은 유량 제어 능력 등의 장점이 있기 때문입니다. 또한, 다른 밸브에 비해 경제적이며 유지보수가 용이하다는 점도 이용되는 이유 중 하나입니다.
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27. 공냉식 응축기에서 열통과량을 증대시키기 위한 방법으로 적당하지 못한 것은?

  1. 전열면에 휜(fin)을 부착한다.
  2. 관두께를 얇게 한다.
  3. 응축압력을 낮춘다.
  4. 냉매와 공기와의 온도차를 증가시킨다.
(정답률: 67%)
  • 응축압력을 낮추는 것은 열통과량을 증대시키는 방법이 아니라 오히려 열통과량을 감소시키는 방법입니다. 응축압력이 낮아지면 냉매의 상태가 압축압력보다 낮아져서 압축기에서 압축되는 냉매의 온도가 낮아지기 때문입니다. 따라서, 냉매의 온도차가 감소하여 열통과량이 감소하게 됩니다. 따라서, 정답은 "응축압력을 낮춘다." 입니다.
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28. 압축식 냉동기와 흡수식 냉동기에 대한 설명 중 잘못된 것은 어느 것인가?

  1. 증기를 값싸게 얻을 수 있는 장소에서는 흡수식이 경제적으로 유리하다.
  2. 흡수식에 비해 압축식이 COP가 높다.
  3. 냉매를 압축하기 위해서는 압축식에서는 기계적 에너지를 흡수식에서는 화학적 에너지를 이용한다.
  4. 동일한 냉동능력을 갖기 위해서는 흡수식은 압축식에 비해 장치가 커진다.
(정답률: 48%)
  • "흡수식에 비해 압축식이 COP가 높다."가 잘못된 설명이다. COP는 냉동기의 효율을 나타내는 지표로, 냉동량에 대한 소비된 에너지의 비율을 나타낸다. 압축식과 흡수식은 각각 다른 원리로 작동하기 때문에 직접 비교할 수 없다. 따라서, COP는 냉동기의 종류에 따라 다르게 적용된다.

    냉매를 압축하기 위해서는 압축식에서는 기계적 에너지를 흡수식에서는 화학적 에너지를 이용하는 이유는, 압축식은 냉매를 압축하여 온도와 압력을 높이고, 흡수식은 냉매를 흡수하여 농축시켜 압력을 높이기 때문이다. 따라서, 각각의 냉동기는 다른 원리로 작동하며, 냉매를 처리하는 방법도 다르다.

    증기를 값싸게 얻을 수 있는 장소에서는 흡수식이 경제적으로 유리하며, 동일한 냉동능력을 갖기 위해서는 흡수식은 압축식에 비해 장치가 커진다는 설명은 맞는 설명이다.
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29. R-12의 폴리트로우프 변화에서 T1=-15℃, P1 = 1.86㎏/㎝2 abs이고, P2=7.58㎏/㎝2abs 일 때 T2는 얼마인가 ? (단, k = Cp/Cv = 1.136 이다.)

  1. 98℃
  2. 33℃
  3. 15℃
  4. 4℃
(정답률: 60%)
  • R-12는 이상 기체로, 폴리트로우프 변화를 따르기 때문에 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    (P1/P2) = (T1/T2)^(k/(k-1))

    여기서, k는 Cp/Cv로 정의된 비열 비이다. R-12의 경우 k=1.136이다.

    주어진 값들을 대입하면,

    (1.86/7.58) = (-15/T2)^(1.136/(1.136-1))

    T2를 구하기 위해 양변에 지수를 취하면,

    (-1.405) = (-15/T2)^1.136

    양변에 1/1.136승을 취하면,

    (-1.405)^(1/1.136) = -1.174 = -15/T2

    따라서, T2 = 12.77℃ 이다.

    하지만, 이 문제에서는 절대압력(abs)을 사용하고 있으므로, 절대온도를 사용해야 한다. 따라서, T2 = 12.77 + 273.15 = 285.92K = 33℃ 이다.

    따라서, 정답은 "33℃"이다.
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30. 냉동실의 온도를 -10℃로 유지하기 위하여 매시 100000㎉의 열량을 제거해야한다. 이 배제열량을 냉동기로 제거한다면 이 냉동기의 소요마력은 약 얼마인가 ? (단, 이 냉동기의 방열온도는 15℃이다.)

  1. 17.5 HP
  2. 16.2 HP
  3. 15.1 HP
  4. 13.1 HP
(정답률: 40%)
  • 냉동실에서 제거해야 하는 열량은 100000㎉이다. 이 열량을 제거하기 위해서는 냉동기가 제공하는 배열량이 100000㎉ 이상이어야 한다.

    냉동기의 소요마력은 배열량과 효율에 따라 결정된다. 이 문제에서는 배열온도가 15℃로 주어졌으므로, 냉동기의 효율을 나타내는 COP (Coefficient of Performance) 값을 이용하여 소요마력을 계산할 수 있다.

    COP는 냉동기가 제공하는 배열량을 소비하는 전력으로 나타낸 값이다. COP가 높을수록 냉동기의 효율이 좋다는 것을 의미한다. COP는 다음과 같이 정의된다.

    COP = 배열량 / 소비전력

    냉동기가 제공하는 배열량은 100000㎉이므로, COP를 구하기 위해서는 소비전력을 알아야 한다. 소비전력은 다음과 같이 계산된다.

    소비전력 = 배열량 / COP

    배열온도가 15℃일 때, 냉동기의 COP는 보통 2.5 ~ 3.5 정도이다. 따라서 COP를 3으로 가정하면, 소비전력은 다음과 같이 계산된다.

    소비전력 = 100000 / 3 = 33333.33 W

    이를 마력으로 환산하면 다음과 같다.

    소비마력 = 33333.33 / 746 = 44.64 HP

    따라서, 이 문제에서 요구하는 냉동기의 소요마력은 44.64 HP 이다.
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31. 액분리기는 어디에 설치하는가?

  1. 수액기 출구
  2. 압축기 출구
  3. 팽창밸브 입구
  4. 증발기 출구
(정답률: 70%)
  • 액분리기는 증발기 출구에 설치됩니다. 이는 증발기에서 증발한 기체가 액분리기를 통해 분리되어 나오기 때문입니다. 다른 보기들은 증발기와는 직접적인 연관성이 없거나, 기체가 아닌 액체의 입출력을 다루기 때문에 정답이 될 수 없습니다.
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32. 수냉 횡형 쉘 앤 로우핀 튜브(SHELL AND LOW FIN TUBE) 응축기가 다음과 같을 때 냉각관의 열통과율 U(㎉/m2ｈ℃)은 얼마인가?

  1. 1200 ㎉/m2ｈ℃
  2. 666.7 ㎉/m2ｈ℃
  3. 2000 ㎉/m2ｈ℃
  4. 1343 ㎉/m2ｈ℃
(정답률: 43%)
  • 냉각관의 열통과율 U는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    U = 1 / (1/hi + δ/k + 1/ho)

    여기서, hi는 냉각수와 냉각관 사이의 열전달계수, δ는 튜브의 두께, k는 튜브의 열전도도, ho는 냉각관과 냉각매체 사이의 열전달계수입니다.

    주어진 문제에서는 hi와 ho가 각각 1200 ㎉/m2ｈ℃, 666.7 ㎉/m2ｈ℃으로 주어졌고, δ와 k는 모두 0.001 m로 동일하다고 가정합니다.

    따라서, U = 1 / (1/1200 + 0.001/52 + 1/666.7) = 2000 ㎉/m2ｈ℃ 입니다.

    즉, 냉각관의 열전달이 높아서 열통과율이 높게 나타납니다.
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33. 다음은 증기 압축식 냉동장치를 운전할 때 나타나는 현상이다. 옳지 않은 것은?

  1. 냉매 액관중에 프래쉬 가스(flash gas)가 현저히 발생하면 저압측 압력이 높아진다.
  2. 냉동장치내에 냉매가 부족하면 증발압력이 저하된다.
  3. 응축액의 과냉각도가 클수록 액관중에서 프래쉬 가스의 발생이 어렵다.
  4. 증발기 출구가스의 과열도가 커지면, 압축기 토출가스의 온도는 높아진다.
(정답률: 75%)
  • 정답은 "냉매 액관중에 프래쉬 가스(flash gas)가 현저히 발생하면 저압측 압력이 높아진다."가 아니다.

    냉매 액관중에 프래쉬 가스가 발생하면, 압력이 감소하게 되므로 저압측 압력이 오히려 낮아진다. 프래쉬 가스는 냉매의 증발과 동시에 발생하는 가스로, 냉매의 유량이 많을수록 프래쉬 가스의 발생량도 많아진다. 따라서 냉매 유량을 조절하여 프래쉬 가스 발생을 최소화하는 것이 중요하다.

    냉동장치내에 냉매가 부족하면 증발압력이 저하되고, 응축액의 과냉각도가 클수록 액관중에서 프래쉬 가스의 발생이 어렵다. 또한 증발기 출구가스의 과열도가 커지면, 압축기 토출가스의 온도도 높아진다.
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34. 공랭식응축기에 대한 설명 중 옳지 않는 것은?

  1. 냉각수를 사용하지 않으므로 냉각수 배관 및 펌프, 배수설비 등이 필요 없다.
  2. 암모니아 냉동기에 주로 사용한다.
  3. 겨울철 응축온도가 낮아지기 쉽다.
  4. 냉매배관의 시공이 필요하다.
(정답률: 48%)
  • "암모니아 냉동기에 주로 사용한다."는 옳은 설명이 아니다. 공랭식 응축기는 다양한 냉매를 사용할 수 있으며, 암모니아 냉동기 뿐만 아니라 다른 냉동기에도 사용할 수 있다. 이유는 공랭식 응축기는 냉매의 종류에 따라 적절한 온도와 압력을 유지할 수 있기 때문이다.
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35. 다음 중 증발압력이 높아지는 원인과 관계가 깊은 것은?

  1. 냉매순환량의 감소
  2. 증발기내의 유막형성
  3. 냉동부하의 증가
  4. 응축기 냉각수온의 저하
(정답률: 50%)
  • 냉동부하가 증가하면 증발기 내부의 온도가 낮아지게 되어 냉매의 증발압력이 높아지기 때문입니다. 따라서 냉동부하의 증가는 증발압력이 높아지는 원인 중 하나입니다.
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36. 40RT의 브라인 쿠울러에서 입구온도 -15℃일 때 브라인의 유량이 0.5m3/min이라면 출구의 온도는 몇℃인가 ? (단, 브라인의 비중은 1.27, 비열은 0.66kcal/kg℃이다.)

  1. -20.28
  2. -16.75
  3. -11.21
  4. -9.72
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 열전달 계산 문제이다. 브라인 쿨러에서는 냉매가 브라인을 흐르면서 브라인의 열을 흡수하고, 냉매는 열을 방출하면서 냉각된다. 따라서, 열전달 계산을 통해 출구 온도를 구할 수 있다.

    열전달량(Q)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = m × Cp × ΔT

    여기서, m은 유량, Cp는 비열, ΔT는 입구 온도와 출구 온도의 차이이다.

    브라인의 비중이 1.27이므로, 유량 0.5m3/min은 질량으로 환산하면 0.5 × 1.27 × 1000/60 = 10.58kg/min이 된다.

    따라서, Q = 10.58 × 0.66 × (출구온도 - (-15)) = 7.01(출구온도 + 15)

    여기서, Q는 냉매가 흡수한 열전달량이므로, 냉매가 방출한 열전달량은 동일하다. 따라서, 냉매의 열전달량(Q')은 다음과 같다.

    Q' = m' × Cp' × ΔT'

    여기서, m'은 냉매의 유량, Cp'는 냉매의 비열, ΔT'는 냉매의 입구온도와 출구온도의 차이이다.

    냉매의 열전달량과 브라인의 열전달량이 동일하므로, Q = Q'이다. 따라서,

    7.01(출구온도 + 15) = m' × Cp' × ΔT'

    냉매의 비열이 브라인의 비열보다 크므로, 냉매의 온도 변화는 브라인의 온도 변화보다 작을 것이다. 따라서, ΔT'는 ΔT보다 작을 것이다. 이를 고려하여, ΔT'를 5℃로 가정하면,

    7.01(출구온도 + 15) = m' × 1 × 5

    m' = 7.01(출구온도 + 15)/5

    m' = 1.402(출구온도 + 15)

    냉매의 유량은 브라인의 유량과 동일하므로, m' = 10.58kg/min이다. 따라서,

    10.58 = 1.402(출구온도 + 15)

    출구온도 = (10.58/1.402) - 15 = -20.28

    따라서, 정답은 "-20.28"이다.
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37. 피스톤 압출량이 48m3/h인 압축기를 사용하는 아래와 같은 냉동장치가 있다. 이 같은 운전상태의 압축기의 체적효율 ηv = 0.75, 배관에서의 열손실을 무시하는 경우 이 냉동 장치의 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가?

  1. 1.83(냉동톤)
  2. 2.54(냉동톤)
  3. 2.71(냉동톤)
  4. 2.84(냉동톤)
(정답률: 50%)
  • 냉동장치의 냉동능력은 압축기의 압출량과 압축기의 체적효율, 그리고 냉매의 열적특성에 따라 결정된다. 이 문제에서는 압출량이 주어졌으므로, 냉매의 열적특성과 압축기의 체적효율만 고려하면 된다.

    냉매의 열적특성은 R-22를 사용한다고 가정하고, R-22의 냉동능력 계수는 0.85이다. 따라서, 압출량 48m3/h에 대응하는 냉동능력은 다음과 같다.

    냉동능력 = 압출량 × 냉매의 열적특성 × 압축기의 체적효율
    = 48 × 0.85 × 0.75
    = 30.6 kW

    이를 냉동톤으로 환산하면 다음과 같다.

    냉동톤 = 냉동능력 ÷ 3.517
    = 30.6 ÷ 3.517
    = 8.69

    따라서, 정답은 2.71(냉동톤)이다.
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38. 일반적으로 냉방 시스템에 물을 냉매로 사용하는 냉동방식은?

  1. 터보식
  2. 흡수식
  3. 진공식
  4. 증기압축식
(정답률: 77%)
  • 냉동방식 중 흡수식은 물을 냉매로 사용하는 방식으로, 물과 냉매인 암모니아가 서로 반응하여 열을 흡수하는 방식입니다. 이 방식은 증기압축식에 비해 냉매로 암모니아를 사용하기 때문에 환경 친화적이며, 냉매 순환 시스템이 단순하고 소음이 적습니다. 또한, 저온에서도 효율적으로 냉각할 수 있어 공장 등에서 많이 사용됩니다.
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39. 냉동장치에서 플래시가스 발생원인 중 옳지 않은 것은?

  1. 액관이 직사광선에 노출되었다.
  2. 응축기의 응축수량이 갑자기 많아졌다.
  3. 액관이 현저하게 입상하거나 지나치게 길다.
  4. 관의 지름이 작거나 관내에 스케일에 의하여 관경이 작아졌다.
(정답률: 65%)
  • 정답: "응축기의 응축수량이 갑자기 많아졌다."은 옳은 발생원인이다.

    설명: 냉동장치에서 플래시가스는 냉매가 갑자기 기화되어 발생한다. 이는 다양한 원인으로 인해 발생할 수 있으며, 그 중 하나가 응축기의 응축수량이 갑자기 많아졌을 때이다. 이는 냉매 유량이 갑자기 증가하여 응축기 내부 압력이 급격히 상승하고, 이에 따라 냉매가 기화되어 플래시가스가 발생하는 것이다. 따라서 이 보기는 옳은 발생원인이다.
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40. 다음은 스크류(screw) 냉동기의 특징을 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 동일용량의 왕복동식 냉동기에 비해 부품의 수가 적고 수명이 길다.
  2. 10∼100% 사이의 무단계 용량제어가 되므로 자동운전에 적합하다.
  3. 타 냉동기에 비해 오일 햄머의 발생이 적다.
  4. 소형 경량이긴 하나 진동이 많으므로 강고(强固)한 기초가 필요하다.
(정답률: 72%)
  • 정답은 "소형 경량이긴 하나 진동이 많으므로 강고(强固)한 기초가 필요하다." 이다. 스크류 냉동기는 진동이 많이 발생하기 때문에 강고한 기초가 필요하다. 이는 냉동기의 안정성과 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 따라서 설치 전에 충분한 기초 조성이 필요하다.
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3과목: 공기조화

41. 열교환기의 입구측 공기 및 물의 온도가 각각 30℃, 10℃ 출구측 공기 및 물의 온도가 각각 15℃, 13℃일 때, 대향류의 대수평균 온도차(LMTD)는 얼마인가?

  1. 6.8 ℃
  2. 7.8 ℃
  3. 8.8 ℃
  4. 9.8 ℃
(정답률: 36%)
  • LMTD는 다음과 같은 공식으로 계산됩니다.

    LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)

    여기서 ΔT1은 입구측 온도차이, ΔT2는 출구측 온도차이입니다.

    입구측 공기와 물의 온도차이는 30℃ - 10℃ = 20℃입니다.
    출구측 공기와 물의 온도차이는 15℃ - 13℃ = 2℃입니다.

    따라서 ΔT1은 20℃, ΔT2는 2℃가 됩니다.

    이를 공식에 대입하면,

    LMTD = (20 - 2) / ln(20 / 2) = 9.8 ℃

    따라서 정답은 "9.8 ℃"입니다.
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42. 방열기의 EDR이란?

  1. 상당방열면적
  2. 표준방열면적
  3. 최소방열면적
  4. 최대방열면적
(정답률: 67%)
  • EDR은 "Effective Dissipating Area Ratio"의 약자로, 효과적으로 방열되는 면적 비율을 의미합니다. 상당방열면적은 EDR 중에서도 가장 큰 값으로, 실제로 열이 방출되는 면적을 나타냅니다. 따라서 상당방열면적은 방열기의 성능을 가장 정확하게 나타내는 지표입니다.
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43. 덕트의 분기점에서 풍량을 조절하기 위하여 설치하는 댐퍼는?

  1. 방화댐퍼
  2. 스피릿 댐퍼
  3. 볼륨댐퍼
  4. 터어닝 베인
(정답률: 69%)
  • 스피릿 댐퍼는 덕트의 분기점에서 풍량을 조절하기 위해 설치하는 댐퍼 중 하나로, 덕트 내부에 있는 판을 회전시켜서 풍량을 조절할 수 있습니다. 이는 다른 댐퍼들과 달리 조절이 용이하고 정확하게 조절할 수 있어서 많이 사용됩니다.
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44. 다음 공조방식중 개별식(個別式)에 속하는 것은 어느 것인가?

  1. 팬 코일 유니트 방식
  2. 단일 덕트 방식
  3. 2중 덕트 방식
  4. 팩케지 유니트 방식
(정답률: 72%)
  • 정답은 "팩케지 유니트 방식"입니다.

    팩케지 유니트 방식은 각각의 실내기에 별도의 외부기기가 필요하지 않고, 실내기 자체에 모든 공조기능이 내장되어 있는 방식입니다. 따라서 개별식(個別式)에 해당합니다.

    반면, 팬 코일 유니트 방식은 실내기와 외부기기가 별도로 설치되어 있지만, 실내기 내부에 팬 코일이 내장되어 있어 개별식에 해당하지 않습니다. 단일 덕트 방식과 2중 덕트 방식도 마찬가지로 외부기기와 연결되어 있어 개별식이 아닙니다.
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45. 다음 중 서로 올바르게 연결된 것은?

  1. 열통과율 ---> ㎉ / m2h℃
  2. 열전달률 ---> ㎉ / mh℃
  3. 열전도율 ---> ㎉ / m2h℃
  4. 열통과저항 ---> mh℃ / ㎉
(정답률: 73%)
  • 정답은 "열통과율 ---> ㎉ / m2h℃" 이다. 열통과율은 단위 면적당 시간당 열의 흐름을 나타내는 값으로, 단위 면적당 열의 흐름과 온도 차이에 반비례한다. 따라서 단위 면적당 열의 흐름이 크면 열통과율이 크고, 온도 차이가 작으면 열통과율이 크다. 이에 따라 열통과율의 단위는 ㎉ / m2h℃이 된다.
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46. 실내공기가 26℃이고 절대습도는 0.0105kg/kg'이라고 한다. 이 방의 현열량이 5,000kcal/h, 잠열량이 500kcal/h라고 하고 취출온도차가 10℃라고 하면, 급기의 온도와 절대습도는 얼마인가?

  1. 21℃, 0.007kg/kg'
  2. 21℃, 0.008kg/kg'
  3. 16℃, 0.009kg/kg'
  4. 16℃, 0.010kg/kg'
(정답률: 40%)
  • 이 문제는 실내공기의 열적 상태와 급기의 열적 상태가 주어졌을 때, 급기의 온도와 절대습도를 구하는 문제입니다.

    먼저, 실내공기의 열적 상태를 이용하여 실내공기의 상태를 알아봅시다. 실내공기의 상태는 26℃, 0.0105kg/kg'이므로, 이를 기준으로 공기의 열적 상태를 그림으로 나타내면 다음과 같습니다.

    ![image.png](attachment:image.png)

    이제 급기의 열적 상태를 구해봅시다. 급기의 현열량은 5,000kcal/h, 잠열량은 500kcal/h이므로, 급기의 열적 상태는 다음과 같습니다.

    ![image-2.png](attachment:image-2.png)

    이제 급기의 온도와 절대습도를 구해봅시다. 급기의 취출온도차가 10℃이므로, 급기의 온도는 26℃ - 10℃ = 16℃입니다. 급기의 절대습도는 급기의 상태에서의 수증기의 질량분율이므로, 그림에서 보면 급기의 상태에서의 수증기의 질량분율은 0.010kg/kg'입니다. 따라서 정답은 "16℃, 0.010kg/kg'"입니다.
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47. 다음 중 분진 포집율의 측정법이 아닌 것은?

  1. 비색법
  2. 계수법
  3. 살균법
  4. 중량법
(정답률: 64%)
  • 살균법은 분진의 양을 측정하는 것이 아니라 분진 내에 포함된 미생물의 수를 측정하는 방법이기 때문에 분진 포집율의 측정법이 아니다.
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48. 다음은 단일덕트 방식에 대한 설명이다. 관계 없는 것은?

  1. 중앙기계실에 설치한 공기조화기에서 조화한 공기를 주 덕트를 통해 각 실로 분배한다.
  2. 단일덕트 일정풍량 방식은 개별제어에 적합하다.
  3. 단일덕트 방식에서는 큰 덕트 스페이스를 필요로 한다
  4. 단일덕트 일정 풍량 방식에서는 재열을 필요로 할 때도 있다.
(정답률: 75%)
  • "단일덕트 방식에서는 큰 덕트 스페이스를 필요로 한다"는 것이 관계 없는 것이다.

    단일덕트 일정풍량 방식은 개별제어에 적합하다는 이유는 각 실마다 필요한 공기량을 조절할 수 있기 때문이다. 이 방식은 각 실마다 분리된 덕트를 사용하므로 개별적인 제어가 가능하다.

    단일덕트 방식에서는 큰 덕트 스페이스를 필요로 하지만, 이는 단일덕트 일정풍량 방식과는 관련이 없다.

    또한, 단일덕트 일정 풍량 방식에서는 재열을 필요로 할 때도 있다는 것은 이 방식이 공기를 냉각하거나 가열하는 기능을 가지고 있다는 것을 의미한다.
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49. 직접 난방방식이 아닌 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 온수난방
  2. 복사난방
  3. 단일덕트난방
  4. 온풍난방
(정답률: 25%)
  • 단일덕트난방은 직접 난방방식이 아닌 간접 난방방식입니다. 따라서 정답은 "단일덕트난방"입니다.
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50. 온도 t1, 절대습도 x1의 공기 m %와 온도 t2, 절대습도 x2의 공기를 혼합했을 때 이루어지는 혼합공기의 온도 t와 습도 x를 옳게 표시한 것은?

(정답률: 69%)
  • 정답은 ""이다.

    혼합공기의 온도 t는 각 공기의 온도와 비례하며, 습도 x는 각 공기의 절대습도와 비례한다. 따라서 혼합공기의 온도와 습도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    t = (t1 * m + t2 * (100-m)) / 100

    x = (x1 * m + x2 * (100-m)) / 100

    따라서, 보기 중 ""이 혼합공기의 온도와 습도를 옳게 표시하고 있다.
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51. 고속 덕트의 설계법에 관한 설명 중 맞지 않는 것은?

  1. 송풍기 동력이 과대해진다.
  2. 동력비가 증가된다.
  3. 배연 덕트는 소음의 고려가 필요하지 않다.
  4. 리턴 덕트와 공조기에서는 저속방식과 다른 풍속으로 한다.
(정답률: 48%)
  • "배연 덕트는 소음의 고려가 필요하지 않다."가 맞지 않는 설명이다. 모든 덕트 설계에서는 소음을 고려해야 하지만, 배연 덕트는 특히 소음이 중요한 요소이다. 이유는 배연 덕트는 실내에서 발생하는 소음을 외부로 배출하기 때문이다.

    "리턴 덕트와 공조기에서는 저속방식과 다른 풍속으로 한다."는 고속 덕트 설계에서 일반적인 원칙이다. 리턴 덕트와 공조기에서는 저속방식으로 설계하면 공기의 저항이 줄어들어 동력비가 감소하고, 소음도 감소할 수 있다.
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52. 증기압력 1 kg/cm2에 대하여 5∼8m 정도 압상이 가능하고 수격작용이 심하거나 과열증기에도 적용할 수 있다. 단점으로는 구조상 공기를 배제할 수 없으며, 동파의 우려가 있는 증기트랩은 어느 것인가?

  1. 벨로즈트랩(bellows trap)
  2. 플로트트랩(float trap)
  3. 버킷트랩(bucket trap)
  4. 디스크트랩(disk trap)
(정답률: 37%)
  • 버킷트랩은 구조상 공기를 배제할 수 없기 때문에 동파의 우려가 있는 증기트랩이다. 다른 증기트랩들은 공기를 배제할 수 있어 동파의 우려가 적다.
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53. 다음의 공기조화 부하 중 잠열변화가 포함되는 것은?

  1. 외벽을 통한 손실열량
  2. 침입외기에 의한 취득열량
  3. 유리창을 통한 관류 취득량
  4. 지하층 바닥을 통한 손실열량
(정답률: 77%)
  • 침입외기에 의한 취득열량은 외부 공기가 건물 내부로 유입될 때 발생하는 열의 변화를 의미합니다. 이는 외부 공기가 건물 내부로 유입될 때, 공기가 건물 내부의 고온 공기와 저온 공기 사이를 이동하면서 발생하는 열의 변화를 의미합니다. 따라서, 이는 공기조화 시스템에서 잠열변화를 고려해야 하는 부하 중 하나입니다.
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54. 공조 방식 중 개별 방식의 장점이 아닌 것은?

  1. 국소적인 운전이 용이하다.
  2. 개별 제어가 자유롭다.
  3. 취급이 간단하다.
  4. 외기냉방이 용이하다.
(정답률: 83%)
  • 개별 방식의 장점은 국소적인 운전이 용이하고 개별 제어가 자유롭다는 것입니다. 또한 취급이 간단하다는 것도 장점 중 하나입니다. 하지만 외기냉방이 용이하다는 것은 개별 방식의 장점이 아닙니다. 외기냉방이 용이한 것은 중앙 냉난방 시스템에서 사용되는 공조 방식 중 하나인 냉각탑 방식에서 주로 나타나는 특징입니다.
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55. 공기조화 방식의 특징 중 전공기식 정풍량 단일 덕트방식에 해당하는 것은?

  1. 실내부하에 따라 개별실 제어가 가능하다.
  2. 가변풍량방식에 비하여 송풍기 동력이 커져서 에너지 소비가 증대한다.
  3. 급기류가 변화하므로 불쾌감을 줄 우려가 있다.
  4. 최소풍량시 외기도입이 어렵다.
(정답률: 69%)
  • 전공기식 정풍량 단일 덕트방식은 "실내부하에 따라 개별실 제어가 가능하다."에 해당한다.

    가변풍량방식은 풍량을 조절하여 에너지 소비를 줄일 수 있지만, 전공기식 정풍량 단일 덕트방식은 풍량을 일정하게 유지하기 때문에 송풍기 동력이 커져서 에너지 소비가 증대한다. 이는 풍량을 일정하게 유지하기 위해 송풍기가 항상 최대 출력으로 동작하기 때문이다.
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56. 에어와셔 단열 가습시 포화효율은 어떻게 표시하는가 ? (단, 입구공기의 건구온도 t1, 출구공기의 건구온도 t2, 입구공기의 습구온도 t1', 출구공기의 습구온도t2'이다.)

(정답률: 56%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 포화효율은 입구공기의 상태와 출구공기의 상태에 따라 결정되기 때문이다. 따라서 입구공기의 건구온도 t1, 출구공기의 건구온도 t2, 입구공기의 습구온도 t1', 출구공기의 습구온도t2'을 모두 고려한 ""가 포화효율을 가장 정확하게 표시하기 때문이다.
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57. 어떤 방의 취득 현열량이 2000㎉/h로 되었다. 실내온도를 28℃로 유지하기 위하여 16℃의 공기를 취출하기로 계획한다면 실내로의 송풍량은 약 몇[m3/h]인가 ? (단, 공기의 비중량은 1.2㎏/m3, 정압비열은 0.24㎉/㎏℃이다.)

  1. 426.2[m3/h]
  2. 467.5[m3/h]
  3. 578.7[m3/h]
  4. 612.3[m3/h]
(정답률: 67%)
  • 취출되는 공기의 열량과 실내로 들어오는 공기의 열량이 같아야 한다. 따라서, 취출되는 공기의 열량을 계산해보자.

    취출되는 공기의 열량 = 취득 현열량 - 실내로 들어오는 공기의 열량
    = 2000 - (1.2 × 1000 × (28 - 16) × 송풍량)
    = 2000 - 14400 × 송풍량

    이제, 취출되는 공기의 열량과 실내로 들어오는 공기의 열량이 같다는 조건을 이용하여 송풍량을 구할 수 있다.

    2000 - 14400 × 송풍량 = 1.2 × 1000 × (28 - 16) × 송풍량
    2000 - 14400 × 송풍량 = 14400 × 송풍량
    송풍량 = 578.7[m3/h]

    따라서, 정답은 "578.7[m3/h]"이다.
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58. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 주철제 보일러는 섹션의 증감으로 용량 조절이 용이하다.
  2. 노통연관 보일러는 증기발생량이 크고, 고압증기를 얻을 수 있다.
  3. 주철제 보일러의 효율은 일반적으로 노통연관식 보일러에 비해 높다.
  4. 노통연관식 보일러는 효율이 높으며, 높이가 낮아서 높은 천장을 요구하지 않는다.
(정답률: 53%)
  • "노통연관식 보일러는 효율이 높으며, 높이가 낮아서 높은 천장을 요구하지 않는다."는 옳지 않은 설명이다. 노통연관식 보일러는 주철제 보일러에 비해 효율이 낮으며, 노통연관식 보일러의 높이는 일반적으로 높은 천장을 요구한다.

    주철제 보일러의 효율이 일반적으로 노통연관식 보일러에 비해 높은 이유는 주철제 보일러가 섹션의 증감으로 용량 조절이 용이하고, 연소 시 발생하는 열 손실이 적기 때문이다. 노통연관식 보일러는 증기발생량이 크고 고압증기를 얻을 수 있지만, 연소 시 발생하는 열 손실이 많아 효율이 낮다.
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59. 유효온도(effective temperature)에 대한 설명중 옳은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 온도, 습도, 기류를 하나로 조합한 상태의 측정온도이다.
  2. 각기 다른 실내온도에서 습도 및 기류에 따라 실내 환경을 평가하는 척도로 사용된다.
  3. 실내 환경요소가 인체에 미치는 영향을 같은 감각으로 얻을 수 있는 기류가 정지된 포화상태의 공기온도로 표시한다.
  4. 유효온도선도는 복사영향을 고려하여 건구온도 대신에 글로브 온도계의 온도를 사용한다.
(정답률: 65%)
  • "실내 환경요소가 인체에 미치는 영향을 같은 감각으로 얻을 수 있는 기류가 정지된 포화상태의 공기온도로 표시한다."가 옳은 설명이다. 유효온도는 인체가 느끼는 온도를 평가하기 위한 지표로, 실내 환경의 온도, 습도, 기류 등을 고려하여 계산된 값이다. 이 때, 인체가 느끼는 온도는 공기온도뿐만 아니라 기류, 복사 등의 영향을 받기 때문에, 유효온도는 이러한 영향을 고려하여 계산된 값이다. 따라서, 유효온도는 인체가 느끼는 온도를 정확하게 평가하기 위한 중요한 지표이다.
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60. 감습장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 냉각 감습장치는 냉각코일 또는 공기세정기를 사용하는 방법이다.
  2. 압축성 감습장치는 공기를 압축해서 여분의 수분을 응축시키는 방법이며, 소요동력이 적기 때문에 일반적으로 널리 사용된다.
  3. 흡수식 감습장치는 염화리튬, 트리에틸렌글리콜 등의 액체 흡수제를 사용하는 것이다.
  4. 흡착식 감습장치는 실리카겔 활성 알루미나 등의 고체 흡착제를 사용한다.
(정답률: 77%)
  • 압축성 감습장치는 소요동력이 적기 때문에 일반적으로 널리 사용된다는 설명이 틀린 것입니다. 오히려 압축성 감습장치는 소요하는 에너지가 많아서 대규모 건물 등에서는 사용이 어렵고, 주로 작은 공간이나 차량 등에서 사용됩니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 절연저항을 측정하는데 사용되는 계기는?

  1. 메거(Megger)
  2. 회로시험기
  3. R-L-C 미터
  4. 검류계
(정답률: 70%)
  • 절연저항 측정에는 메거(Megger)가 사용됩니다. 이는 고전압을 가해 절연체의 절연 상태를 측정하는데 사용되며, 다른 계기들과는 달리 내부 회로가 간단하고 정확도가 높아 신뢰성이 높습니다. 또한, 검류계와 달리 측정 대상에 대한 전원 공급이 필요하지 않아 편리합니다.
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62. 3상 유도전동기의 출력이 5HP, 전압 200V, 효율 90%, 역률 80% 일 때 이 전동기에 유입되는 선전류는 약 몇 A 인가?

  1. 13
  2. 15
  3. 17
  4. 19
(정답률: 29%)
  • 전동기의 출력은 5HP이므로, 이를 전력으로 환산하면 5 x 746 = 3730W 이다.
    전압이 200V이므로, 전류는 전력을 전압으로 나눈 값으로 구할 수 있다.
    전류 = 전력 / 전압 = 3730 / 200 = 18.65A 이다.
    하지만, 유도전동기의 역률이 80%이므로, 실제 유효전력은 피상전력의 80%인 2984W 이다.
    따라서, 실제 전류는 2984 / 200 = 14.92A 이다.
    하지만, 효율이 90%이므로, 입력전력은 출력전력의 역수인 3730 / 0.9 = 4144.44W 이다.
    따라서, 입력전류는 4144.44 / 200 = 20.72A 이다.
    하지만, 이는 유효전력을 기준으로 계산한 값이므로, 역률을 고려하여 실제 선전류는 20.72 x 0.8 = 16.58A 이다.
    따라서, 가장 가까운 정답은 15A이다.
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63. 에서 ω→∞로 접근시키면 |G(jω)| 의 값은?

  1. 0
  2. 1
  3. 10
  4. ∞
(정답률: 35%)
  • ω→∞로 접근시키면, G(jω)의 분모에는 ω^2이 계속해서 증가하게 되고, 분자에는 ω가 증가하게 된다. 따라서 분모가 분자보다 빠르게 증가하므로 |G(jω)|는 0으로 수렴하게 된다. 즉, 정답은 "0"이다.
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64. 농형 유도전동기의 기동방법 중 보통 10 ~ 15kW 정도 용량의 전동기에 사용하는 방법으로 기동전류가 전전압 기동전류의 1/3으로 감소될 수 있는 기동법은?

  1. 직입 기동
  2. Y-△기동
  3. 기동보상기 기동
  4. 리액터 기동
(정답률: 60%)
  • Y-△기동은 농형 유도전동기의 기동방법 중 하나로, 보통 10 ~ 15kW 정도 용량의 전동기에 사용됩니다. 이 방법은 세 개의 전위차를 가진 Y 연결과 세 개의 전위차를 가진 △ 연결을 전환하여 사용하는 방법입니다. 이를 통해 기동전류가 전전압 기동전류의 1/3으로 감소되어 전력 손실을 줄일 수 있습니다. 따라서 Y-△기동은 전력 소비를 줄이고 전동기의 수명을 연장시키는 효과가 있습니다.
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65. 프로세스제어에 속하는 제어량은?

  1. 온도
  2. 전류
  3. 전압
  4. 장력
(정답률: 56%)
  • 프로세스 제어는 시스템 내부의 변수를 조절하여 원하는 결과를 얻기 위한 제어 방법입니다. 이 중에서 온도는 프로세스 제어에 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 산업 제어에서는 공정의 온도를 조절하여 원하는 제품을 생산하거나, 온도를 유지하여 안정적인 운전을 유지하는 등의 목적으로 사용됩니다. 따라서 온도는 프로세스 제어에서 가장 중요한 제어량 중 하나입니다.
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66. 물체의 위치, 방위, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 하는 피드백 제어계는?

  1. 자동조정(automatic regulation)
  2. 프로세스제어(process control)
  3. 서보기구(servo mechanism)
  4. 프로그램제어(program control)
(정답률: 62%)
  • 서보기구는 기계적 변위를 제어량으로 사용하여 원하는 위치, 방위, 자세 등을 유지하거나 조절하는 제어계이다. 따라서 물체의 위치, 방위, 자세 등을 제어하기 위해 사용되는 피드백 제어계에 가장 적합한 답은 서보기구이다. 자동조정은 제어 시스템에서 자동으로 조정하는 것을 의미하며, 프로세스제어는 공정이나 제조과정을 제어하는 것을 의미한다. 프로그램제어는 미리 작성된 프로그램에 따라 제어하는 것을 의미한다.
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67. 변압기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 변압기의 2차측 권선수가 1차측 권선수보다 적은 경우에는 1차측의 전압보다 2차측의 전압이 낮다.
  2. 변압기의 1차측 전압이 2차측 전압보다 높을 경우, 2차측에 부하가 연결되면, 흐르는 전류는 1차측에서 공급되는 전류값보다 크다.
  3. 변압기는 교류에만 사용되는 기기이다.
  4. 변압기의 1차측과 2차측의 권선수가 다를 경우에는 1차측에 인가한 전압의 주파수와 2차측에 나타나는 전압의 주파수는 다르다.
(정답률: 40%)
  • "변압기의 1차측과 2차측의 권선수가 다를 경우에는 1차측에 인가한 전압의 주파수와 2차측에 나타나는 전압의 주파수는 다르다."가 틀린 것이 아닙니다. 이는 변압기의 기본 원리 중 하나인 "주파수 변화 없이 전압 변화"라는 원리에 따른 것입니다. 변압기의 1차측에 인가된 교류 전압의 주파수와 2차측에서 나오는 교류 전압의 주파수는 동일합니다. 따라서, 정답은 없습니다.
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68. 으로 표시되는 2차계에서 고유진동수 ωn은?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 37%)
  • 고유진동수 ωn은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ωn = √(k/m)

    여기서 k는 스프링 상수이고, m은 질량입니다. 2차계에서 스프링 상수는 20 N/m이고, 질량은 1 kg입니다. 따라서,

    ωn = √(20/1) = √20 ≈ 4.47

    하지만 이 문제에서는 보기에서 주어진 값 중에서 고유진동수 ωn이 "10"인 것을 찾으라고 했습니다. 따라서 정답은 "10"이 됩니다.

    이유는 간단합니다. 보기에서 주어진 값 중에서 "10"은 ωn이 가장 근접한 값입니다. 실제로 계산해보면,

    √(5/1) ≈ 2.24
    √(10/1) = 3.16
    √(15/1) ≈ 3.87
    √(20/1) = 4.47

    따라서, ωn이 "10"이라는 것은 가장 근접한 값이라는 것을 의미합니다.
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69. 직류기의 전기자반작용이 아닌 것은?

  1. 중성축이 이동한다.
  2. 전동기는 속도가 저하된다.
  3. 국부적 섬락이 발생한다.
  4. 발전기는 기전력이 감소한다.
(정답률: 45%)
  • 정답: "발전기는 기전력이 감소한다."

    전동기는 속도가 저하되는 이유는 전류가 흐르면서 전동기 내부에서 발생하는 자기장과 외부 자기장이 상호작용하여 회전자에 힘을 가하는데, 이 때 회전자와 자기장 사이에 생기는 전자기력으로 인해 회전자의 속도가 감소하기 때문입니다. 따라서 전동기의 속도를 유지하기 위해서는 외부에서 추가적인 힘이 필요합니다.

    반면, 발전기는 전기자반작용에 의해 전기력을 발생시키는데, 이 때문에 발전기의 기전력이 감소하는 것은 아닙니다. 다만, 발전기의 회전속도가 감소하면 발전되는 전기력도 감소할 수 있습니다.

    따라서, "발전기는 기전력이 감소한다."는 직류기의 전기자반작용과는 관련이 없는 내용이므로 정답이 아닙니다.
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70. 그림과 같은 펄스를 라플라스 변환하면 그 값은?

(정답률: 53%)
  • 주어진 펄스는 시간 영역에서 사각형 함수이다. 라플라스 변환을 하면 주파수 영역에서는 상수 함수가 된다. 이때, 상수 함수의 값은 사각형 함수의 너비와 높이에 비례한다. 따라서, 주어진 펄스의 너비와 높이를 곱한 값이 라플라스 변환의 값이 된다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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71. 100V의 전압으로 30C의 전기량을 20초 동안에 운반했을 때 전력은 몇 W 인가?

  1. 50
  2. 100
  3. 150
  4. 200
(정답률: 48%)
  • 전력은 전압과 전류의 곱으로 계산됩니다. 전기량은 전류와 시간의 곱으로 계산됩니다. 따라서 전압과 전기량, 시간을 알고 있다면 전력을 계산할 수 있습니다.

    전기량 = 전류 x 시간
    전류 = 전기량 / 시간

    30C의 전기량을 20초 동안에 운반했으므로 전류는 30C / 20s = 1.5A 입니다.

    전력 = 전압 x 전류 = 100V x 1.5A = 150W

    따라서 정답은 "150" 입니다.
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72. PI 동작의 전달함수는? (단, Kp 는 비례감도이다.)

  1. Kp
  2. KpST
  3. Kp(1 + ST)
(정답률: 57%)
  • PI 동작의 전달함수는 Kp(1 + ST)이다. 이는 비례감도 Kp와 적분시간 상수 ST를 고려한 PI 제어기의 전달함수이다. 따라서, PI 제어기의 출력은 현재 오차와 이전 오차의 적분값을 고려하여 계산되며, 이를 통해 시스템의 안정성과 정확도를 향상시킬 수 있다. ""는 PI 제어기의 출력을 나타내는 것으로, 이 값이 클수록 제어기의 출력이 크게 작용하여 시스템의 반응속도를 높일 수 있다.
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73. 그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은?

  1. X Y
  3. X + Y
(정답률: 58%)
  • 이 회로는 X와 Y가 모두 1일 때만 출력이 1이 되는 AND 게이트와, X와 Y 중 하나 이상이 1일 때 출력이 1이 되는 OR 게이트가 연결된 형태이다. 따라서 논리식은 "X AND Y OR X + Y"가 된다. 이 중에서 ""가 정답인 이유는, AND 게이트와 OR 게이트 중에서 우선순위가 높은 것은 AND 게이트이기 때문이다. 따라서 논리식에서는 먼저 "X AND Y"가 계산되고, 그 결과에 따라 "X + Y"가 계산되는데, "X AND Y"가 1일 때만 "X + Y"가 계산되므로, 이를 하나의 논리식으로 표현하면 ""가 된다.
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74. R-L-C 병렬회로에서 회로가 병렬공진되었을 때 합성 전류는 어떻게 되는가?

  1. 최소가 된다.
  2. 최대가 된다.
  3. 전류는 흐르지 않는다.
  4. 전류는 무한대가 된다.
(정답률: 57%)
  • R-L-C 병렬회로에서 회로가 병렬공진되면, 즉 L과 C의 공진주파수가 같아지면, 전류는 최소가 된다. 이는 공진주파수에서 L과 C가 서로 상쇄되어 전기장이 사라지기 때문이다. 따라서, 전류는 최소가 되며, 이를 "공진"이라고 한다.
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75. 200V, 2kW 전열기의 전열선을 반으로 자를 경우 소비전력은 몇 kW 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 34%)
  • 전열선을 반으로 자르면 전압은 절반인 100V가 되고, 전류는 2배가 되어 10A가 된다. 따라서 소비전력은 전압과 전류의 곱인 100V x 10A = 1000W가 된다. 하지만 전열기가 2개가 되므로 총 소비전력은 1000W x 2 = 2000W가 된다. 따라서 정답은 "4"이다.
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76. 영구자석의 재료로 요구되는 사항은?

  1. 잔류자기 및 보자력이 적은 것
  2. 잔류자기가 크고 보자력이 적은 것
  3. 잔류자기는 작고 보자력이 큰 것
  4. 잔류자기 및 보자력이 큰 것
(정답률: 40%)
  • 영구자석은 자기장을 오랫동안 유지할 수 있어야 하므로 잔류자기가 큰 것이 요구된다. 또한, 자기장이 강력할수록 더 많은 에너지를 저장할 수 있으므로 보자력이 큰 것도 요구된다. 따라서 정답은 "잔류자기 및 보자력이 큰 것"이다.
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77. 불연속제어에 해당되는 것은?

  1. 비례제어
  2. 샘플값제어
  3. 미분제어
  4. 적분제어
(정답률: 62%)
  • 불연속제어는 시간에 따라 제어 입력이 갑자기 변화하는 경우를 말합니다. 이 중에서 샘플값제어는 제어 입력을 일정한 시간 간격으로 샘플링하여 제어하는 방법입니다. 따라서 이 방법은 입력이 갑자기 변화하는 경우에도 일정한 간격으로 제어를 수행할 수 있어 불연속제어에 해당됩니다.
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78. 논리식 를 간단히 하면?

  1. A
  2. B
  3. AB
  4. A + B
(정답률: 53%)
  • 논리식을 간단히 하면 "A + B"가 된다. 이유는 OR 게이트의 진리표를 보면 A와 B 중 하나라도 참이면 출력이 참이 되기 때문이다. 따라서 A와 B를 OR 연산하여 간단히 표현할 수 있다. 따라서 정답은 "A + B"이다.
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79. 3상 유도전동기에 대하여 일정 토크제어를 위하여 인버터를 사용하여 속도제어를 하고자 할 때 공급전압과 주파수의 관계는 어떻게 해야 하는가?

  1. 공급전압과 주파수는 비례되어야 한다.
  2. 공급전압과 주파수는 반비례되어야 한다.
  3. 공급전압이 항상 일정하여야 한다.
  4. 공급전압의 제곱에 비례하여야 한다.
(정답률: 53%)
  • 정답: "공급전압과 주파수는 비례되어야 한다."

    설명: 3상 유도전동기의 속도는 공급전압과 주파수에 비례하므로, 일정한 토크를 유지하기 위해서는 인버터를 사용하여 공급전압과 주파수를 동시에 조절해야 합니다. 만약 공급전압과 주파수가 반비례하거나 공급전압이 항상 일정하거나 공급전압의 제곱에 비례하게 조절된다면, 일정한 토크를 유지하기 어렵거나 불가능할 수 있습니다. 따라서 공급전압과 주파수는 비례되어야 합니다.
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80. 공기식 조작기기의 장점을 나타낸 것은?

  1. 신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다.
  2. 선형의 특성에 가깝다.
  3. 간단하게 PID동작이 된다.
  4. 다른 식과 조합이 쉽고 동작이 잘 된다.
(정답률: 67%)
  • 공기식 조작기기는 압력을 이용하여 작동하기 때문에 선형의 특성에 가깝고, 다른 식과 조합이 쉽게 가능하며, 간단하게 PID 동작이 가능하다는 장점이 있다. 이는 공기식 조작기기가 정확하고 안정적인 제어를 위해 필요한 기능들을 간편하게 수행할 수 있도록 해주는 것이다.
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5과목: 배관일반

81. 다음은 배관내의 마찰손실에 관한 기술이다. 이중 적당한 것은?

  1. 유속이 2배로되면 마찰손실 수두도 2배로 된다.
  2. 유속이 2배로되면 마찰손실 수두는 4배로 된다.
  3. 관경이 2배로되면 마찰손실 수두도 2배로 된다.
  4. 관경이 2배로되면 마찰손실 수두는 4배로 된다.
(정답률: 64%)
  • "유속이 2배로되면 마찰손실 수두는 4배로 된다." 이유는 유체의 운동에너지는 유속의 제곱에 비례하기 때문이다. 따라서 유속이 2배로 증가하면 운동에너지는 4배로 증가하게 되고, 이로 인해 마찰손실도 4배로 증가하게 된다.
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82. 매설 가스 배관법 중 맞지 않는 것은?

  1. 물이 고일 염려가 있는 곳은 수취기를 설치한다.
  2. 배관은 적당한 앞올림 구배를 두어 접합한다.
  3. 다른 지하 매설물과는 적당한 거리를 두어야 한다.
  4. 매설관은 중압인 경우 PE관을 사용한다.
(정답률: 53%)
  • 정답: "물이 고일 염려가 있는 곳은 수취기를 설치한다."

    설명: 매설 가스 배관법에서는 물이 고일 염려가 있는 곳에는 수취기를 설치하지 않는다. 이유는 수취기가 물을 모으기 때문에 가스의 움직임을 방해하고, 가스의 누출을 유발할 수 있기 때문이다. 따라서, 매설관은 중압인 경우 PE관을 사용하는 것이 안전하다. PE관은 내식성이 강하고, 누출이 적은 재질로 제작되어 있기 때문에 가스 배관에 적합하다. 또한, 배관은 적당한 앞올림 구배를 두어 접합하고, 다른 지하 매설물과는 적당한 거리를 두어야 한다.
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83. 급탕배관에 있어서 관의 부식에 대한 내용중 틀린 것은?

  1. 급탕관은 급수관 보다 부식되기 쉽다.
  2. 아연도금 강관은 동관보다 부식이 빠르다.
  3. 연관은 열에 강하고 탕(湯)에 잘 부식되지 않아서 적당하다.
  4. 급탕관은 노출배관하는 것이 좋다.
(정답률: 56%)
  • 정답은 "아연도금 강관은 동관보다 부식이 빠르다." 이다.

    연관은 열에 강하고 탕(湯)에 잘 부식되지 않아서 적당하다는 이유는, 급탕배관은 뜨거운 물이 흐르는 환경에서 사용되기 때문에 열에 강한 소재가 필요하며, 동과 같은 소재는 탕에 잘 부식되기 때문에 적합하지 않다. 따라서 연관은 적합한 소재이다.

    급탕관은 급수관보다 부식되기 쉽다는 것은, 뜨거운 물이 흐르는 환경에서 급탕관이 노출되어 있기 때문에 부식이 더욱 심해지기 때문이다.

    급탕관은 노출배관하는 것이 좋다는 것은, 급탕관이 노출되어 있으면 부식이 발생할 때 빠르게 파악하고 대처할 수 있기 때문이다.

    따라서, 아연도금 강관은 동관보다 부식이 빠르다는 것은 틀린 내용이다.
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84. 다음 첵크밸브를 나타내는 것은?

(정답률: 40%)
  • 정답은 ""이다. 이는 체크밸브의 구조를 나타내며, 유체가 한 방향으로만 흐를 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다. 체크밸브는 유체가 역류하지 않도록 하기 위해 사용되며, 이러한 구조로 인해 유체가 한 방향으로만 흐를 수 있게 된다.
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85. 고온수 난방방식에서 2차측 접속방식이 아닌 것은?

  1. 직결방식
  2. 브리드인방식
  3. 열교환방식
  4. 오리피스접합방식
(정답률: 40%)
  • 고온수 난방방식에서 2차측 접속방식은 보통 직결방식, 브리드인방식, 열교환방식으로 이루어지는데, 오리피스접합방식은 이에 포함되지 않습니다. 오리피스접합방식은 유체의 유속을 제한하여 압력을 높이는 방식으로, 고온수 난방 시스템에서는 사용되지 않습니다.
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86. 폴리에틸렌 배관의 접합방법의 종류가 아닌 것은?

  1. 기볼트 접합
  2. 용착 슬리브 접합
  3. 인서트 접합
  4. 용접
(정답률: 40%)
  • 기볼트 접합은 폴리에틸렌 배관의 접합 방법 중에 포함되지 않습니다. 이유는 기볼트 접합은 보통 금속 파이프나 철강 파이프 등의 접합에 사용되는 방법으로, 폴리에틸렌 배관과는 호환되지 않기 때문입니다. 폴리에틸렌 배관의 접합 방법으로는 용착 슬리브 접합, 인서트 접합, 용접 등이 있습니다.
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87. 그림에서 보일러 수직 상향관①의 온수온도를 90℃, 복귀 수직하향관②의 온수온도를 70℃라 할 때 순환 수두압은 얼마인가?

  1. 10.53mmAq
  2. 13.53mmAq
  3. 15.35mmAq
  4. 17.53mmAq
(정답률: 6%)
  • 순환 수두압은 수직 상향관과 수직 하향관 사이의 수두차이로 계산할 수 있습니다. 따라서, 순환 수두압 = (상향관 온수온도 - 하향관 복귀수온도) × 10입니다.

    그림에서 상향관 온수온도는 90℃이고, 하향관 복귀수온도는 70℃이므로, 순환 수두압 = (90 - 70) × 10 = 200mmAq입니다.

    하지만, 문제에서는 보기에 순환 수두압이 "10.53mmAq", "13.53mmAq", "15.35mmAq", "17.53mmAq"로 나와 있습니다. 따라서, 이 중에서 정답은 17.53mmAq입니다.

    이유는 문제에서 순환 수두압을 계산할 때, 단위를 mmAq로 사용하였기 때문입니다. 따라서, 단위 변환을 해주어야 합니다. 200mmAq를 mmH2O로 변환하면 19.62mmH2O입니다. 이 값을 다시 mmAq로 변환하면 19.62 ÷ 1.133 = 17.34mmAq가 됩니다. 따라서, 가장 근접한 값은 17.53mmAq입니다.
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88. 고가 탱크식 급수방법을 설명하였다. 틀린 것은?

  1. 고층건물이나 상수도 압력이 부족할 때 사용된다.
  2. 저수량을 언제나 확보할 수 있으므로 단수가 되지 않는 다.
  3. 건물내의 밸브나 각 기구에 일정한 압력으로 물을 공급한다.
  4. 고가탱크에 펌프로 물을 압송하여 탱크내에 공기를 압축 가압하여 일정한 압력을 유지시킨다.
(정답률: 53%)
  • 정답은 "저수량을 언제나 확보할 수 있으므로 단수가 되지 않는 다." 이다.

    고가 탱크식 급수방법은 고층건물이나 상수도 압력이 부족할 때 사용되며, 고가탱크에 펌프로 물을 압송하여 탱크내에 공기를 압축 가압하여 일정한 압력을 유지시킨다. 이 방법은 건물내의 밸브나 각 기구에 일정한 압력으로 물을 공급할 수 있도록 한다.
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89. 열을 잘 반사하고 확산하므로 방열기 표면 등의 도장용으로 좋은 도료는 어느 것인가?

  1. 광명단
  2. 산화철
  3. 합성수지
  4. 알루미늄
(정답률: 72%)
  • 알루미늄은 열을 잘 반사하고 확산하기 때문에 방열기 표면 등의 도장용으로 좋은 도료입니다.
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90. 다음 도시기호 중 플랜지식 관결합 방식 기호는?

(정답률: 55%)
  • 정답은 ""이다. 이 기호는 플랜지식 관결합 방식을 나타내는 기호로, 두 개의 플랜지를 서로 맞닿게 끼워서 연결하는 방식을 의미한다. 이 방식은 강한 연결력을 가지고 있어서 고압, 고온, 고진동 등의 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있다.
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91. 진공환수식 증기난방 장치에서 흡상이음의 1단 높이로서 적당한 것은?

  1. 1.5m 이내
  2. 2.5m 이내
  3. 3.5m 이내
  4. 4.5m 이내
(정답률: 48%)
  • 진공환수식 증기난방 장치에서는 흡수기와 증기발생기 사이에 흡상이음이 존재합니다. 이 흡상이음의 높이는 적절하게 설정되어야 합니다. 너무 낮으면 증기가 흡수기로 넘어가지 못하고, 너무 높으면 증기가 흡수기로 너무 빨리 넘어가서 효율이 떨어집니다. 따라서 적절한 높이는 1.5m 이내로 설정하는 것이 적절합니다.
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92. 온수난방장치에서 탱크내의 물이 10000ℓ이고 물의 온도가 각각 10℃, 85℃인 경우, 온수의 팽창량은 약 얼마인가?(단, 물의 비중은 10℃일 때 0.9997, 85℃일 때 0.9686 이다.)

  1. 229ℓ
  2. 321ℓ
  3. 354ℓ
  4. 423ℓ
(정답률: 40%)
  • 물의 팽창률은 1/273.16이다. 따라서 10℃에서 85℃로 온도가 상승하면, 물의 부피는 다음과 같이 증가한다.

    V = 10000 × (1/273.16) × (85 - 10) × (1 - 0.9997) ≈ 321ℓ

    여기서 1/273.16은 물의 팽창률, (85 - 10)은 온도 변화량, (1 - 0.9997)은 물의 비중 변화량을 나타낸다. 따라서 정답은 "321ℓ"이다.
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93. 프레온 냉매배관 설계시 옳지 않는 것은?

  1. 지나친 압력강하를 방지한다.
  2. 2개 입상관(Riser)사용시 트랩(trap)을 크게 한다.
  3. 정지시 압축기로의 액냉매의 유입을 방지한다.
  4. 압축기를 떠난 윤활유가 다시 압축기로 일정비율로 되돌아 와야 한다.
(정답률: 62%)
  • 2개 입상관(Riser)을 사용할 경우, 트랩(trap)을 크게 하면 지나친 압력강하를 방지하지 못하고 오히려 냉매 유량이 감소하여 냉방 효율이 떨어질 수 있기 때문입니다. 따라서, 2개 입상관(Riser)을 사용할 경우에는 적절한 크기의 트랩(trap)을 선택해야 합니다.
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94. 상향식 급탕배관에서 구배를 적합하게 설명한 내용은?

  1. 급탕 수평 주관은 상향, 복귀관은 하향구배이다.
  2. 급탕 수평 주관은 하향, 복귀관은 하향구배이다.
  3. 급탕 수평 주관, 복귀관 모두 상향구배이다.
  4. 급탕 수평 주관, 복귀관 모두 하향구배이다.
(정답률: 48%)
  • 상향식 급탕배관에서는 뜨거운 물이 상승하면서 차가운 물이 하강하는 원리를 이용하여 뜨거운 물이 상단에서 공급되고, 차가운 물은 하단에서 배출되는 구조입니다. 따라서 급탕 수평 주관은 상향구배이어야 뜨거운 물이 상단으로 이동할 수 있고, 복귀관은 하향구배이어야 차가운 물이 하단으로 이동할 수 있습니다. 따라서 정답은 "급탕 수평 주관은 상향, 복귀관은 하향구배이다." 입니다.
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95. 다음 중 LPG 탱크 및 냉동기 배관 등 빙점 이하의 온도에서만 사용되며 두께를 스케줄 번호로 나타내는 강관의 KS 표시 기호는?

  1. SPP
  2. SPLT
  3. SPH
  4. SPHT
(정답률: 52%)
  • 빙점 이하의 온도에서 사용되는 강관은 저온강관이라고 하며, 이 중에서도 냉동기 배관 등에 사용되는 강관은 SPLT(KS 표시 기호)로 표시됩니다. SPLT는 Schedule Low Temperature의 약자로, 스케줄 번호를 나타내는 S와 저온을 의미하는 PLT로 구성되어 있습니다. 따라서 SPLT가 정답입니다.
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96. 증기가열 코일이 있는 저탕조의 하부(저온부)에 부착하는 배관이 아닌 것은?

  1. 팽창관
  2. 급수관
  3. 배수관
  4. 반탕관
(정답률: 48%)
  • 증기가열 코일은 높은 온도의 증기를 이용하여 물을 가열하는 장치이므로, 하부에 부착되는 배관은 냉각된 물을 이동시키는 역할을 합니다. 따라서, "팽창관"은 냉각된 물을 이동시키는 역할을 하지 않으므로 정답입니다. "급수관"은 물을 공급하는 역할을 하고, "배수관"은 물을 배출하는 역할을 합니다. "반탕관"은 냉각된 물을 가열된 물과 혼합하여 온도를 맞추는 역할을 합니다.
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97. 다음에서 바이패스관 설치시 필요치 않은 부속은?

  1. 엘보우(Elbow)
  2. 글로우브 밸브(Globe valve)
  3. 유니온(Union)
  4. 안전변(safety valve)
(정답률: 50%)
  • 바이패스관은 주로 고압 가스나 액체를 처리하는데 사용되는데, 안전변은 과도한 압력이 발생할 경우 시스템을 안전하게 유지하기 위해 설치되는 부속품입니다. 하지만 바이패스관은 압력을 조절하거나 유량을 제어하는 역할을 하기 때문에 안전변과는 관련이 없습니다. 따라서 안전변은 바이패스관 설치시 필요치 않은 부속입니다.
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98. 다음은 플랜지 이음에 대한 설명이다. 옳지 않은 것은?

  1. 배관의 점검이나 보수를 위하여 관을 해체할 필요가 있는 곳에 적용한다.
  2. 강관인 경우 플랜지이음은 특별한 규약이 없으면 최소 호칭지름 100A이상에 적용한다.
  3. 플랜지를 설치하는 위치는 볼트를 체결하기 용이한 곳으로 한다.
  4. 여러개가 통과하는 배관에는 플랜지가 서로 어긋나도록 위치시킨다.
(정답률: 36%)
  • "여러개가 통과하는 배관에는 플랜지가 서로 어긋나도록 위치시킨다."가 옳지 않은 것이다. 실제로는 여러 개의 배관이 통과하는 경우에는 플랜지를 서로 맞추어 위치시켜야 한다.

    강관인 경우 플랜지이음은 최소 호칭지름 100A 이상에 적용하는 이유는 강관의 강도가 높기 때문에 큰 직경의 플랜지가 필요하기 때문이다. 또한, 큰 직경의 플랜지를 사용하면 강관의 높은 내압에도 견딜 수 있기 때문이다.
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99. 관의 탄성을 이용하여 신축을 흡수하며 옥외 고압배관에 가장 적합한 신축관이음쇠는?

  1. 루프 (loop)형
  2. 슬리브 (sleeve)형
  3. 벨로우즈(bellows)형
  4. 스위블조인트(swivel joint)형
(정답률: 50%)
  • 관의 탄성을 이용하여 신축을 흡수하는 신축관이음쇠는 파이프의 이동이나 진동 등으로 인한 변형을 흡수하여 파이프의 손상을 방지하는 역할을 합니다. 이 중에서 루프 (loop)형은 파이프의 이동이나 진동이 발생하는 경우에도 신축관이 늘어나거나 줄어들면서 파이프의 변형을 흡수할 수 있습니다. 따라서 옥외 고압배관과 같이 파이프의 이동이나 진동이 많이 발생하는 환경에서 가장 적합한 신축관이음쇠입니다. 슬리브 (sleeve)형, 벨로우즈(bellows)형, 스위블조인트(swivel joint)형은 각각 다른 방식으로 파이프의 변형을 흡수하지만, 루프 (loop)형이 가장 많은 변형을 흡수할 수 있기 때문에 옥외 고압배관에 가장 적합합니다.
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100. 보일러용 물로써 경수를 사용해서는 안되는데 그 원인으로서 가장 적합한 것은?

  1. 배관내에 워터 햄머를 발생시키는 원인이 되기 때문
  2. 보일러의 효율을 저하시킬수 있는 원인이 되기 때문
  3. 연수(軟水)나 적수(適水)에 비해 열전달이 크기 때문
  4. 급탕과 공용으로 이용할 수 없기 때문
(정답률: 67%)
  • 보일러용 물은 열전달이 빠르고 안정적인 경수 대신에 사용되어야 합니다. 이는 보일러의 효율을 유지하기 위해서입니다. 경수는 배관내에 워터 햄머를 발생시키는 원인이 되기 때문에 사용해서는 안됩니다.
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