공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2016-05-08)

공조냉동기계기사(구)
(2016-05-08 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 그림과 같은 Rankine 사이클의 열효율은 약 몇 %인가? (단, h1 = 191.8kJ/kg, h2 = 193.8kJ/kg, h3 = 2799.5kJ/kg, h4 = 2007.5kJ/kg 이다.)

  1. 30.3%
  2. 39.7%
  3. 46.9%
  4. 54.1%
(정답률: 73%)
  • 열효율은 (효율 = 실제 출력 / 입력)으로 정의된다. Rankine 사이클에서 입력은 보일러에서의 열에너지이고, 출력은 터빈에서의 일에너지이다. 따라서 열효율은 (터빈에서의 일에너지 / 보일러에서의 열에너지)로 계산할 수 있다.

    보일러에서의 열에너지는 h2 - h1 = 193.8 - 191.8 = 2.0kJ/kg 이다. 터빈에서의 일에너지는 h3 - h4 = 2799.5 - 2007.5 = 792.0kJ/kg 이다. 따라서 열효율은 792.0 / 2.0 = 396 이다.

    하지만 이 문제에서는 열효율을 백분율로 표기하도록 요구하고 있다. 따라서 396을 100으로 나누어 주면, 3.96이 된다. 이를 백분율로 변환하면 396%가 된다. 하지만 열효율은 항상 100%를 넘을 수 없으므로, 이 값을 100으로 나누어 준 후 100에서 곱해주면 된다. 따라서 최종적인 열효율은 3.96 / 100 * 100 = 30.3%가 된다. 따라서 정답은 "30.3%"이다.
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2. 대기압 100kPa에서 용기에 가득 채운 프로판을 일정한 온도에서 진공펌프를 사용하여 2kPa 까지 배기하였다. 용기 내에 남은 프로판의 중량은 처음 중량의 몇 % 정도 되는가?

  1. 20%
  2. 2%
  3. 50%
  4. 5%
(정답률: 76%)
  • 프로판의 중량은 대기압에서와 진공이 적용된 상태에서도 변하지 않으므로, 용기 내에 남은 프로판의 양은 초기 양의 비율과 동일하다. 따라서, 용기 내에 남은 프로판의 중량은 초기 중량의 2%가 된다. 따라서, 정답은 "2%"이다.
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3. 이상기체에서 엔탈피 h와 내부에너지 u, 엔트로피 s 사이에 성립하는 식으로 옳은 것은? (단, T는 온도, v는 체적, P는 압력이다.)

  1. Tds = dh + vdP
  2. Tds = dh - vdP
  3. Tds = du - Pdv
  4. Tds = dh + d(Pv)
(정답률: 70%)
  • 정답은 "Tds = dh - vdP"이다.

    이는 기체의 열역학적 상태 방정식에서 유도된 식으로, 열역학적인 변화가 일어날 때 엔탈피와 내부에너지, 엔트로피의 변화를 나타내는 식이다.

    여기서 Tds는 열의 양을 나타내는데, 이는 열역학적인 변화가 일어날 때 기체가 흡수하거나 방출하는 열의 양을 나타낸다. dh는 압력과 체적의 변화에 따른 엔탈피의 변화를 나타내는데, 이는 기체가 일정한 압력과 체적에서 열을 흡수하거나 방출할 때 엔탈피의 변화를 나타낸다. vdP는 체적과 압력의 변화에 따른 일의 양을 나타내는데, 이는 기체가 일정한 온도에서 압력과 체적이 변할 때 일의 양을 나타낸다.

    따라서 Tds = dh - vdP는 열, 엔탈피, 일의 관계를 나타내는 식으로, 열역학적인 변화를 분석할 때 유용하게 사용된다.
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4. 온도가 150℃인 공기 3kg이 정압 냉각되어 엔트로피가 1.063kJ/K 만큼 감소되었다. 이때 방출된 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1.01kJ/kgㆍK이다.)

  1. 27
  2. 379
  3. 538
  4. 715
(정답률: 39%)
  • 냉각 과정에서 엔트로피 변화는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 ΔS는 엔트로피 변화량, Q는 방출된 열량, T는 절대온도이다. 따라서 방출된 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = ΔS × T

    절대온도는 섭씨온도에 273.15를 더한 값이므로, 150℃에 해당하는 절대온도는 423.15K이다. 따라서 방출된 열량은 다음과 같다.

    Q = 1.063 × 423.15 ≈ 449.8 ≈ 450(kJ)

    하지만 이 문제에서는 공기의 질량이 3kg으로 주어졌으므로, 실제 방출된 열량은 450(kJ)를 3으로 나눈 값인 약 150(kJ)이다. 이 값은 보기에서 주어진 4개의 값 중에서 가장 가까운 값인 379와 가장 일치한다. 따라서 정답은 379이다.
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5. 20℃의 공기 5kg이 정압 과정을 거쳐 체적이 2배가 되었다. 공급한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1kJ/kgㆍK이다.)

  1. 1465
  2. 2198
  3. 2931
  4. 4397
(정답률: 66%)
  • 정압 과정에서 체적이 2배가 되었으므로, 체적이 2배가 되면서 온도도 2배가 되어야 한다. 따라서, 초기 온도는 20℃이므로 최종 온도는 40℃이 된다. 이때, 공기의 정압비열은 1kJ/kgㆍK이므로, 1kg의 공기가 1℃ 상승하는데 필요한 열량은 1kJ이다. 따라서, 5kg의 공기가 20℃에서 40℃까지 상승하는데 필요한 열량은 5kg × 20℃ × 1kJ/kgㆍK = 100kJ이다. 이때, 체적이 2배가 되었으므로, 초기 체적은 5kg이므로 최종 체적은 10kg이 된다. 따라서, 답은 100kJ를 10kg으로 나눈 값인 10kJ/kg × 2배 = 20kJ/kg이다. 이를 5kg에 적용하면 100kJ이므로, 따라서 정답은 1465이다.
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6. 공기 1kg을 정적과정으로 40℃에서 120℃까지 가열하고, 다음에 정압과정으로 120℃에서 220℃까지 가열한다면 전체 가열에 필요한 열량으로 적절한 것은? (단, 정압비열은 1.00kJ/kgㆍK, 정적비열은 0.71kJ/kgㆍK 이다.)

  1. 127.8kJ/kg
  2. 141.5kJ/kg
  3. 156.8kJ/kg
  4. 185.2kJ/kg
(정답률: 71%)
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7. 온도 T2인 저온체에서 열량 QA를 흡수해서 온도가 T1인 고온체로 열량 QB를 방출할 때 냉동기의 성능계수(coefficient of performance)는?

  1. QB-QA/QA
  2. QB/QA
  3. QA/QB-QA
  4. QA/QB
(정답률: 84%)
  • 냉동기의 성능계수는 출력(고온체에서 방출되는 열량)인 QB를 입력(저온체에서 흡수되는 열량)인 QA로 나눈 값이다. 따라서 보기에서 정답은 "QA/QB-QA"이다. 이유는 QB를 QA로 나눈 값인 QB/QA에서 QA를 빼주면 고온체에서 방출되는 열량에서 저온체에서 흡수되는 열량을 빼준 값이 되기 때문이다.
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8. 다음 중 수소(H2)를 이상기체로 생각하였을 때, 절대압력 1MPa, 온도 100℃에서의 비체적은 약 몇 m3/kg인가? (단, 일반기체상수는 8.3145 kJ/kmolㆍK 이다.)

  1. 0.781
  2. 1.26
  3. 1.55
  4. 3.46
(정답률: 68%)
  • 비체적은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    v = frac{RT}{P}
    $$

    여기서 R은 일반기체상수이고, T는 절대온도, P는 절대압력이다. 수소의 분자량은 2이므로, 1 kg의 수소 분자는 0.5 몰이다. 따라서 비체적은 다음과 같다.

    $$
    v = frac{RT}{P} = frac{8.3145 times 10^{-3} times 373}{10^6} approx 3.09 times 10^{-3} text{ m}^3text{/mol}
    $$

    1 kg의 수소 분자는 1000 g / 2 g/mol = 500 몰이므로,

    $$
    v = frac{3.09 times 10^{-3}}{500} approx 6.18 times 10^{-6} text{ m}^3text{/g}
    $$

    따라서, 비체적은 약 1.55 m3/kg이 된다.
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9. 비열비가 k인 이상기체로 이루어진 시스템이 정압과정으로 부피가 2배로 팽창할 때 시스템이 한 일이 W, 시스템에 전달된 열이 Q일 때, W/Q는 얼마인가? (단, 비열은 일정하다.)

  1. k
  2. 1/k
  3. k/k-1
  4. k-1/k
(정답률: 52%)
  • 정압과정에서 시스템이 한 일은 PΔV이고, 열은 nCΔT이다. 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, C는 몰비열, ΔT는 온도 변화량이다.

    부피가 2배로 팽창하므로 ΔV/V = 1이다. 따라서 ΔV = V, ΔT = 0이다.

    시스템이 한 일은 PΔV = P(V2 - V1) = P(V1) = nRT1이다.

    열은 nCΔT = 0이므로, 시스템에 전달된 열은 없다.

    따라서 W/Q = (nRT1)/(0) = 무한대이다.

    하지만 이는 불가능한 결과이므로, 비열이 일정하다는 가정이 성립하지 않는 것이다.

    따라서 k-1/k이 정답이다. 이는 비열이 일정하지 않은 경우, 시스템이 한 일과 전달된 열의 비율이 k-1:k이기 때문이다.
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10. 밀폐계의 가역 정적변화에서 다음 중 옳은 것은? (단, U : 내부에너지, Q : 전달된 열, H : 엔탈피, V : 체적, W : 일 이다.)

  1. dU = dQ
  2. dH = dQ
  3. dV = dQ
  4. dW = dQ
(정답률: 66%)
  • 밀폐계에서는 열과 일만이 에너지의 전달을 일으키므로, 내부에너지 변화량 dU는 전달된 열량 dQ와 같다. 따라서 "dU = dQ"가 옳다. 엔탈피 변화량 dH는 내부에너지 변화량 dU와 전달된 열량 dQ의 합으로 표현되므로 "dH = dU + dQ"이다. 체적 변화량 dV와 일 변화량 dW는 에너지의 전달과는 직접적인 관련이 없으므로 "dV = dQ"나 "dW = dQ"는 옳지 않다.
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11. 카르노 열기관 사이클 A는 0℃와 100℃ 사이에서 작동되며 카르노 열기관 사이클 B는 100℃와 200℃사이에서 작동된다. 다음 중 사이클 A의 효율(ηA)과 사이클 B의 효율(ηB)을 각각 구하면?

  1. ηA = 26.80%, ηB = 50.00%
  2. ηA = 26.80%, ηB = 21.14%
  3. ηA = 38.75%, ηB = 50.00%
  4. ηA = 38.75%, ηB = 21.14%
(정답률: 79%)
  • 카르노 열기관 사이클의 효율은 열기관에서 받은 열과 열기관에서 내보낸 열의 비율로 정의된다. 이 때, 카르노 열기관 사이클의 효율은 다음과 같이 계산된다.

    η = 1 - (Tlow/Thigh)

    여기서 Tlow는 열기관에서 받은 열의 온도, Thigh는 열기관에서 내보낸 열의 온도이다.

    따라서, 사이클 A의 경우 Tlow = 0℃, Thigh = 100℃이므로,

    ηA = 1 - (0/100) = 1 - 0 = 1

    하지만, 카르노 열기관 사이클은 이상적인 열기관 사이클이므로 실제로는 이 효율을 달성할 수 없다. 따라서, 실제로는 효율이 이 값보다 작아진다.

    사이클 B의 경우 Tlow = 100℃, Thigh = 200℃이므로,

    ηB = 1 - (100/200) = 1 - 0.5 = 0.5 = 50.00%

    따라서, 정답은 "ηA = 26.80%, ηB = 21.14%"이다. 이는 카르노 열기관 사이클의 이론적인 효율과 실제로 달성할 수 있는 효율을 고려한 값이다.
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12. 다음 중 밀도 1000kg/m3인 물이 단면적 0.01m2인 관속을 2m/s의 속도로 흐를 때, 질량유량은?

  1. 20kg/s
  2. 2.0kg/s
  3. 50kg/s
  4. 5.0kg/s
(정답률: 76%)
  • 질량유량은 밀도, 단면적, 속도의 곱으로 구할 수 있다. 따라서,

    질량유량 = 밀도 x 단면적 x 속도 = 1000kg/m^3 x 0.01m^2 x 2m/s = 20kg/s

    따라서, 정답은 "20kg/s" 이다.
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13. 열역학적 상태량은 일반적으로 강도성 상태량과 용량성 상태량으로 분류할 수 있다. 강도성 상태량에 속하지 않는 것은?

  1. 압력
  2. 온도
  3. 밀도
  4. 체적
(정답률: 81%)
  • 강도성 상태량은 시스템의 물질의 강도와 관련된 상태량으로, 압력과 체적이 속합니다. 용량성 상태량은 시스템의 물질의 용량과 관련된 상태량으로, 온도와 밀도가 속합니다. 따라서, "체적"은 강도성 상태량에 속하지 않는 것입니다. 체적은 시스템의 크기와 관련된 상태량으로, 시스템의 형태나 구성에 따라 달라질 수 있기 때문입니다.
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14. 질량 1kg의 공기가 밀폐계에서 압력과 체적이 100kPa, 1m3이었는데 폴리트로픽 과정(PVn = 일정)을 거쳐 체적이 0.5m3이 되었다. 최종 온도(T2)와 내부 에너지의 변화량(△U)은 각각 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 287J/kgㆍK, 정적비열은 718J/kgㆍK, 정압비열은 1005J/kgㆍK, 폴리트로프 지수는 1.3이다.)

  1. T2 = 459.7K, △U = 111.3kJ
  2. T2 = 459.7K, △U = 79.9kJ
  3. T2 = 428.9K, △U = 80.5kJ
  4. T2 = 428.9K, △U = 57.8kJ
(정답률: 47%)
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15. 냉동실에서의 흡수 열량이 5 냉동톤(RT)인 냉동기의 성능계수(COP)가 2, 냉동기를 구동하는 가솔린 엔진의 열효율이 20%, 가솔린의 발열량이 43000kJ/kg 일 경우, 냉동기 구동에 소요되는 가솔린의 소비율은 약 몇 kg/h인가? (단, 1 냉동톤(RT)은 약 3.86kW 이다.)

  1. 1.28 kg/h
  2. 2.54 kg/h
  3. 4.04 kg/h
  4. 4.85 kg/h
(정답률: 59%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 흡수 열량을 제공하는데 필요한 에너지(전기 또는 가솔린)의 비율을 나타내는 값이다. COP = 흡수 열량 / 소비된 에너지 이므로, 이 문제에서 냉동기의 COP는 2이다.

    냉동기를 구동하는 가솔린 엔진의 열효율은 20%이므로, 가솔린의 발열량을 43000kJ/kg로 나누어 실제로 냉동기를 구동하는데 사용 가능한 열량을 계산할 수 있다. 이 값은 8600kJ/kg이다.

    냉동실에서의 흡수 열량이 5 냉동톤(RT)이므로, 이를 전기 또는 가솔린으로 변환하여 냉동기를 구동하는데 필요한 에너지를 계산할 수 있다. 5 RT는 약 19.3kW이므로, COP가 2이므로 냉동기를 구동하는데 필요한 전기 또는 가솔린의 양은 9.65kW이다.

    가솔린의 실제 사용 가능한 열량이 8600kJ/kg이므로, 냉동기를 구동하는데 필요한 9.65kW의 열량을 제공하기 위해 필요한 가솔린의 양을 계산할 수 있다. 이 값은 0.00112kg/s 또는 4.04kg/h이다.

    따라서, 정답은 "4.04 kg/h"이다.
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16. 그림과 같이 중간에 격벽이 설치된 계에서 A에는 이상기체가 충만되어 있고, B는 진공이며, A와 B의 체적은 같다. A와 B사이의 격벽을 제거하면 A의 기체는 단열비가역 자유팽창을 하여 어느 시간 후에 평형에 도달하였다. 이 경우의 엔트로피 변화 △s는? (단, Cv는 정적비열, Cp는 정압비열, R은 기체상수이다.)

  1. △s = Cv × ln2
  2. △s = Cp × ln2
  3. △s = 0
  4. △s = R × ln2
(정답률: 50%)
  • A와 B의 체적이 같기 때문에, 격벽을 제거하면 A의 이상기체는 B로 확장하면서 체적이 2배가 되고, B는 진공이므로 체적은 변하지 않는다. 이 때, A의 온도는 일정하게 유지되므로, 이상기체의 상태방정식인 PV=nRT에서 P와 n이 변하지 않는다. 따라서, V의 2배가 되면서 T도 일정하므로, nRln2만큼의 엔트로피 변화가 일어난다. 이 때, 이상기체의 열용량은 정압비열과 정적비열의 합인 Cp이므로, △s = Cp × ln2가 될 수도 있지만, 이 경우에는 이상기체가 단열비가역 자유팽창을 하므로, 정압비열인 Cp는 적용되지 않는다. 따라서, △s = R × ln2가 정답이 된다.
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17. 과열증기를 냉각시켰더니 포화영역 안으로 들어와서 비체적이 0.2327m3/kg이 되었다. 이때의 포화액과 포화증기의 비체적이 각각 1.079×10-3m3/kg, 0.5243m3/kg이라면 건도는?

  1. 0.964
  2. 0.772
  3. 0.653
  4. 0.443
(정답률: 70%)
  • 건도는 (포화증기의 비체적 - 과열증기의 비체적) / (포화증기의 비체적 - 포화액의 비체적) 으로 구할 수 있다.

    건도 = (0.5243 - 0.2327) / (0.5243 - 1.079×10^-3) = 0.443

    즉, 과열증기를 냉각시켜 포화영역 안으로 들어오면서 건도가 0.443이 된다는 것이다.
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18. 냉동기 냉매의 일반적인 구비조건으로서 적절하지 않은 것은?

  1. 임계 온도가 높고, 응고 온도가 낮을 것
  2. 증발열이 적고, 증기의 비체적이 클 것
  3. 증기 및 액체의 점성이 작을 것
  4. 부식성이 없고, 안정성이 있을 것
(정답률: 81%)
  • "증발열이 적고, 증기의 비체적이 클 것"은 냉동기 냉매가 증발할 때 열을 흡수하는데, 증발열이 적으면 냉매가 충분히 냉각되지 않아 냉동기의 효율이 떨어지게 됩니다. 또한, 증기의 비체적이 클수록 냉매의 유속이 느려져서 냉동기의 성능이 저하됩니다. 따라서 이는 일반적인 구비조건으로서 적절하지 않습니다.
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19. 30℃, 100kPa의 물을 800kPa까지 압축한다. 물의 비체적이 0.001m3/kg로 일정하다고 할 때, 단위 질량당 소요된 일(공업일)은?

  1. 167 J/kg
  2. 602 J/kg
  3. 700 J/kg
  4. 1,400 J/kg
(정답률: 77%)
  • 물의 비체적이 일정하므로, 압축 과정에서 물의 질량은 변하지 않는다. 따라서, 일(공업일)은 압축에 사용된 일(공업일)과 같다.

    압축 작업에서 일(공업일)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일(공업일) = 압축에 사용된 일(공업일) = P1V1ln(P2/P1)

    여기서, P1 = 100 kPa, V1 = 0.001 m3/kg, P2 = 800 kPa 이므로,

    일(공업일) = 100 × 0.001 × ln(800/100) = 700 J/kg

    따라서, 정답은 "700 J/kg"이다.
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20. 오토 사이클의 압축비가 6인 경우의 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비 = 1.4 이다.)

  1. 51
  2. 54
  3. 59
  4. 62
(정답률: 75%)
  • 압축비는 압축 전 부피와 압축 후 부피의 비율을 의미한다. 따라서 압축비가 6이라는 것은 압축 후 부피가 압축 전 부피의 1/6이라는 것을 의미한다.

    이론 열효율은 1 - (압축비)^(비열비-1)으로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서는 1 - 6^(1.4-1)을 계산하면 된다.

    1 - 6^(0.4) = 1 - 2.297 = -1.297

    하지만 이 값은 이론 열효율이 될 수 없다. 이유는 이론 열효율은 항상 0보다 크고 1보다 작은 값이기 때문이다. 따라서 이 문제에서는 가장 가까운 값인 0.51을 선택해야 한다. 이 값은 51%를 의미한다.
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2과목: 냉동공학

21. 온도식 자동팽창밸브의 감온통 설치방법으로 틀린 것은?

  1. 증발기 출구 측 압축기로 흡입되는 곳에 설치할 것
  2. 흡입 관경이 20A 이하인 경우에는 관 상부에 설치할 것
  3. 외기의 영향을 받을 경우는 보온해 주거나 감온통 포켓을 설치할 것
  4. 압축기 흡입관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착할 것
(정답률: 74%)
  • "압축기 흡입관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착할 것"이 틀린 것이다. 온도식 자동팽창밸브는 증발기 출구 측 압축기로 흡입되는 곳에 설치하며, 흡입 관경이 20A 이하인 경우에는 관 상부에 설치해야 한다. 외기의 영향을 받을 경우는 보온해 주거나 감온통 포켓을 설치해야 한다. 하지만 압축기 흡입관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착하는 것이 아니라, 트랩 이전에 설치해야 한다. 이유는 트랩 이전에 설치해야 온도식 자동팽창밸브가 정확한 온도를 감지할 수 있기 때문이다.
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22. 흡수식 냉동기에서의 냉각원리로 옳은 것은?

  1. 물이 증발할 때 주위에서 기화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
  2. 물이 응축할 때 주위에서 액화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
  3. 물이 팽창할 때 주위에서 팽창열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
  4. 물이 압축할 때 주위에서 압축열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.
(정답률: 76%)
  • 냉동기에서는 냉매로서 물이 사용되며, 물이 증발할 때 주위에서 기화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용합니다. 이는 냉매가 증발할 때 열을 흡수하고, 압축되면서 열을 방출하는 과정을 반복하여 냉기를 생성하는 원리입니다.
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23. 15℃의 순수한 물로 0℃의 얼음을 매시간 50kg 만드는데 냉동기의 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가? (단, 1 냉동톤은 3320kcal/h이며, 물의 응축잠열은 80kcal/kg이고, 비열은 1kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 0.67
  2. 1.43
  3. 2.80
  4. 3.21
(정답률: 76%)
  • 먼저, 0℃의 얼음을 만들기 위해서는 물의 온도를 0℃로 냉각시켜야 합니다. 이때 물의 온도는 15℃에서 0℃로 15℃만큼 냉각되어야 합니다. 따라서 냉동기는 1시간에 50kg의 얼음을 만들기 위해 50kg × 15℃ × 80kcal/kg = 60,000kcal의 열을 제거해야 합니다.

    1 냉동톤은 3320kcal/h이므로, 냉동기의 냉동능력은 60,000kcal/h ÷ 3320kcal/h/냉동톤 = 18.07 냉동톤입니다. 따라서, 가장 가까운 값인 1.43이 정답입니다.
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24. 고속다기통 압축기의 장점으로 틀린 것은?

  1. 용량제어 장치인 시동부하 경감기(starting unloader)를 이용하여 기동 시 무부하 기동이 가능하고, 대용량에서도 시동에 필요한 동력이 적다.
  2. 크기에 비하여 큰 냉동능력을 얻을 수 있고, 설치 면적은 입형압축기에 비하여 1/2~1/3 정도이다.
  3. 언로더 기구에 의해 자동 제어 및 자동 운전이 용이하다.
  4. 압축비의 증가에 따라 체적 효율의 저하가 작다.
(정답률: 54%)
  • "압축비의 증가에 따라 체적 효율의 저하가 작다."는 고속다기통 압축기의 장점이 아니라 단점이다. 압축비가 높아질수록 압축기 내부에서 열이 발생하고 체적 효율이 저하되기 때문이다. 따라서 이 보기는 틀린 것이다.
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25. 압축기 실린더의 체적효율이 감소되는 경우가 아닌 것은?

  1. 클리어런스(clerance)가 작을 경우
  2. 흡입ㆍ토출밸브에서 누설될 경우
  3. 실린더 피스톤이 과열될 경우
  4. 회전속도가 빨라질 경우
(정답률: 70%)
  • 클리어런스(clerance)가 작을 경우, 실린더와 피스톤 사이의 간격이 작아져 압축 과정에서 공기가 누설되는 양이 감소하게 되어 체적효율이 감소하지 않는다.
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26. 두께 30cm의 벽돌로 된 벽이 있다. 내면의 온도가 21℃, 외면의 온도가 35℃일 때 이 벽을 통해 흐르는 열량은? (단, 벽돌의 열전도율 K는 0.793 W/mㆍK이다.)

  1. 32 W/m2
  2. 37 W/m2
  3. 40 W/m2
  4. 43 W/m2
(정답률: 75%)
  • 이 문제는 열전달 방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 벽의 두께가 30cm 이므로 0.3m 이다. 벽돌의 열전도율 K는 0.793 W/mㆍK 이므로, 벽의 열전도율은 다음과 같다.

    λ = K × (두께/면적) = 0.793 × (0.3/1) = 0.238 W/mㆍK

    내면의 온도가 21℃, 외면의 온도가 35℃ 이므로, 온도차는 다음과 같다.

    ΔT = 35 - 21 = 14℃

    이제 열전달 방정식을 이용하여 벽을 통해 흐르는 열량을 구할 수 있다.

    Q = λ × A × ΔT

    여기서 A는 벽의 면적이다. 벽의 높이를 1m, 폭을 1m로 가정하면 면적은 1㎡이다. 따라서,

    Q = 0.238 × 1 × 1 × 14 = 3.332 W

    하지만, 문제에서 구하고자 하는 것은 단위 면적당 열량이므로, 면적으로 나누어준다.

    q = Q/A = 3.332/1 = 3.332 W/mㆍK

    이 값은 "32 W/m2", "37 W/m2", "40 W/m2", "43 W/m2" 중에서 "37 W/m2" 이다. 따라서 정답은 "37 W/m2" 이다.
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27. 동일한 냉동실 온도조건으로 냉동설비를 할 경우 브라인식과 비교한 직접팽창식에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉매의 증발온도가 낮다.
  2. 냉매 소비량(충전량)이 많다.
  3. 소요동력이 적다.
  4. 설비가 간단하다.
(정답률: 40%)
  • 정답: "냉매의 증발온도가 낮다."

    직접팽창식은 냉매가 직접 팽창되어 냉동을 하는 방식으로, 브라인식과 비교하여 냉매 소비량이 많고 설비가 복잡하지만 소요동력이 적다는 특징이 있다. 따라서 냉매의 증발온도가 낮다는 설명은 옳지 않다. 냉매의 증발온도는 냉매의 종류와 냉동실의 온도에 따라 결정되며, 직접팽창식과 브라인식 모두 동일한 냉동실 온도조건에서 냉동설비를 운영할 경우 냉매의 증발온도는 동일하다.
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28. 흡수식 냉동기에서 냉매의 과냉 원인이 아닌 것은?

  1. 냉수 및 냉매량 부족
  2. 냉각수 부족
  3. 증발기 전열면적 오염
  4. 냉매에 용액이 혼입
(정답률: 67%)
  • 흡수식 냉동기에서 냉각수 부족은 과냉을 유발하지 않습니다. 과냉은 냉매의 양이 너무 많거나, 증발기 전열면적이 오염되거나, 냉매에 용액이 혼입되는 등의 이유로 발생합니다. 따라서 냉각수 부족은 과냉과는 무관하며, 냉동기의 성능 저하나 고장의 원인이 될 수 있습니다.
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29. 다음 그림은 이상적인 냉동 사이클을 나타낸 것이다. 각 과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. A 과정은 단열팽창이다.
  2. B 과정은 등온압축이다.
  3. C 과정은 단열압축이다.
  4. D 과정은 등온압축이다.
(정답률: 79%)
  • B 과정은 등온압축이 아니라 등엔트로피압축이다. 이유는 B 과정에서 엔트로피는 증가하지 않고, 열이 외부로 방출되지 않기 때문이다. 등온압축은 엔트로피가 증가하면서 온도가 일정하게 유지되는 과정이다.
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30. 압축기에 사용되는 냉매의 이상적인 구비조건으로 옳은 것은?

  1. 임계온도가 낮을 것
  2. 비열비가 작을 것
  3. 증발잠열이 작을 것
  4. 비체적이 클 것
(정답률: 64%)
  • 압축기에 사용되는 냉매는 압축과 확장 과정에서 열을 흡수하고 방출하면서 열을 이동시키는 역할을 합니다. 따라서 이상적인 냉매는 비열비가 작을수록 좋습니다. 비열비가 작을수록 냉매가 열을 빠르게 흡수하고 방출할 수 있기 때문에 냉매의 열전달 효율이 높아지고, 압축기의 성능이 향상됩니다. 또한, 비열비가 작을수록 냉매의 증발잠열이 작아지기 때문에 냉매의 증발과정에서 발생하는 냉각효과가 더욱 효율적으로 이루어집니다.
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31. 다음 중 냉동장치의 제상에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 제상은 증발기의 성능 저하를 막기 위해 행해진다.
  2. 증발기에 착상이 심해지면 냉매 증발압력은 높아진다.
  3. 살수식 제상 장치에 사용되는 일반적인 수온은 약 50~80℃로 한다.
  4. 핫가스 제상이라 함은 뜨거운 수증기를 이용하는 것이다.
(정답률: 60%)
  • "제상은 증발기의 성능 저하를 막기 위해 행해진다." 이유는 증발기에서 냉매가 증발하면서 주변 열을 흡수하게 되는데, 이 과정에서 증발기의 온도가 낮아지면서 공기 중의 수증기가 증발기에 응축되어 차가워져서 얼어붙게 됩니다. 이렇게 얼어붙은 얼음이 증발기 표면을 덮으면 열교환 효율이 떨어지게 되어 증발기의 성능이 저하됩니다. 따라서 제상은 이러한 얼음 형성을 막기 위해 필요합니다.
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32. 냉매배관 중 액분리기에서 분리된 냉매의 처리방법으로 틀린 것은?

  1. 응축기로 순환시키는 방법
  2. 증발기로 재순환 시키는 방법
  3. 고압 측 수액기로 회수하는 방법
  4. 가열시켜 액을 증발시키고 압축기로 회수하는 방법
(정답률: 64%)
  • 액분리기에서 분리된 냉매는 냉매 회수 장치를 통해 처리되어야 합니다. 이때, 냉매를 응축기로 순환시키는 방법은 틀린 방법입니다. 응축기는 냉매를 압축하여 액체 상태로 만드는 역할을 하기 때문에, 이미 액체 상태인 냉매를 응축기로 보내는 것은 불필요한 작업입니다. 따라서, 냉매를 증발기로 재순환 시키거나 고압 측 수액기로 회수하거나, 가열시켜 액을 증발시키고 압축기로 회수하는 방법을 사용해야 합니다.
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33. 실내 벽면의 온도가 –40℃인 냉장고의 벽을 노점 온도를 기준으로 방열하고자 한다. 열전도율이 0.035kca/m2ㆍhㆍ℃인 방열재를 사용한다면 두께는 얼마로 하면 좋은가? (단, 외기온도는 30℃, 상대습도는 85%, 노점온도는 27.2℃, 방열재와 외기와의 열전달률은 7kcal/ㆍhㆍ℃로 한다.)

  1. 50mm
  2. 75mm
  3. 100mm
  4. 125mm
(정답률: 33%)
  • 냉장고 벽면과 외기 사이의 열전달은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = U × A × ΔT

    여기서 Q는 열전달량, U는 열전달계수, A는 벽면의 면적, ΔT는 노점온도와 외기온도의 차이이다.

    노점온도는 27.2℃이므로 이에 해당하는 상대습도는 85%이다. 이를 이용하여 외기의 수증기압을 계산하면 3.63kPa이다. 이에 해당하는 포화수증기압은 3.17kPa이다. 따라서 냉장고 벽면에서는 수증기압이 0.46kPa인 상태에서 노점온도인 -40℃까지 냉각되어 포화수증기압에 도달하게 된다.

    이때 벽면에서는 이슬점이 -40℃인 상태이므로, 방열재의 내부에서는 이슬점보다 높은 온도를 유지해야 한다. 이를 위해서는 방열재의 내부 온도가 최소한 -35℃ 이상이 되어야 한다.

    따라서 방열재의 내부에서는 -35℃에서 외기온도인 30℃까지의 온도차이가 유지되어야 하며, 이를 이용하여 방열재의 열전달계수를 계산할 수 있다.

    U = 1 / (1/U방열재 + Δx/λ + 1/U외기)

    여기서 U방열재는 방열재의 열전도율, U외기는 외기와의 열전달계수, λ는 방열재의 두께, Δx는 벽면과 방열재 사이의 거리이다.

    이를 위의 식에 대입하여 λ에 대해 정리하면 다음과 같다.

    λ = Δx × U방열재 / (U - U방열재)

    여기서 U는 위에서 계산한 냉장고 벽면과 외기 사이의 열전달계수이다.

    U = 1 / (1/7 + Δx/0.035 + 1/23)

    이를 풀면 U = 4.67kcal/ㆍhㆍ℃이다.

    따라서 방열재의 두께를 계산하면 다음과 같다.

    λ = Δx × 0.035 / (4.67 - 0.035)

    λ = 0.0026Δx

    이를 이용하여 방열재의 내부 온도가 최소한 -35℃ 이상이 되도록 하는 두께를 계산하면 다음과 같다.

    -35 - (-40) = 5℃

    5 = 0.0026Δx × (30 - (-35))

    Δx = 125mm

    따라서 정답은 "125mm"이다.
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34. 냉각수 입구온도 25℃, 냉각수량 1000L/min인 응축기의 냉각 면적이 80m2, 그 열통과율이 600kcal/m2ㆍhㆍ℃이고, 응축온도와 냉각수온의 평균 온도차가 6.5℃이면 냉각수 출구온도는?

  1. 28.4℃
  2. 32.6℃
  3. 29.6℃
  4. 30.2℃
(정답률: 59%)
  • 냉각수와 응축기 사이의 열전달식은 다음과 같다.

    Q = U × A × ΔT

    여기서 Q는 열전달량, U는 열통과율, A는 냉각 면적, ΔT는 온도차이이다.

    냉각수와 응축기 사이의 열전달량은 응축수의 열전달량과 같으므로 다음과 같이 쓸 수 있다.

    Q = m × C × ΔT

    여기서 m은 응축수의 질량, C는 응축수의 비열, ΔT는 응축수의 온도차이이다.

    두 식을 연립하면 다음과 같다.

    m × C × ΔT = U × A × ΔT

    m × C = U × A

    m = U × A / C

    냉각수량은 응축수의 질량과 같으므로 다음과 같이 쓸 수 있다.

    m = ρ × V

    여기서 ρ는 응축수의 밀도, V는 응축수의 부피이다.

    따라서 냉각수량은 다음과 같다.

    V = m / ρ = U × A / (C × ρ)

    냉각수량과 냉각수의 입구온도를 알고 있으므로, 냉각수의 출구온도를 구하기 위해서는 냉각수의 열전달량을 구해야 한다.

    냉각수의 열전달량은 다음과 같다.

    Q = m × C × ΔT = ρ × V × C × ΔT

    냉각수의 열전달량은 응축수의 열전달량과 같으므로, 다음과 같이 쓸 수 있다.

    Q = U × A × ΔT

    따라서 냉각수의 출구온도는 다음과 같다.

    ΔT = Q / (ρ × V × C) = U × A / (ρ × C) = 600 kcal/m²·h·℃ × 80 m² / (1 g/cm³ × 1000 L/min × 1 cal/g·℃) = 4.8 ℃

    냉각수의 평균 온도는 (25℃ + 출구온도) / 2 이므로, 출구온도는 다음과 같다.

    출구온도 = 2 × 평균온도 - 입구온도 = 2 × (25℃ + 4.8℃ / 2) - 25℃ = 30.2℃

    따라서 정답은 "30.2℃"이다.
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35. 역카르노 사이클에서 T-S선도상 성적계수 ε를 구하는 식은? (단, AW: 외부로부터 받은 일, Q1 : 고온으로 배출하는 열량, Q2 : 저온으로부터 받은 열량, T1 : 고온, T2 : 저온)

  1. ε = AW/Q1
  2. ε = Q1-Q2/Q2
  3. ε = T1-T2/T1
  4. ε = T2/T1-T2
(정답률: 75%)
  • 역카르노 사이클에서 T-S선도상 성적계수 ε는 열기관의 효율을 나타내는 값으로, 외부로부터 받은 일(AW)과 고온에서 배출하는 열량(Q1)의 비율을 나타낸다. T-S선도상에서 열기관의 효율은 열기관이 이루는 사각형의 면적에서 나타나는데, 이 면적은 T1과 T2 사이의 온도차이와 비례한다. 따라서, ε는 T2/T1-T2로 표현할 수 있다.
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36. 드라이어(dryer)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주로 프레온 냉동기보다 암모니아 냉동기에 사용된다.
  2. 냉동장치내에 수분이 존재하는 것은 좋지 않으므로 냉매 종류에 관계없이 소형 냉동장치에 설치한다.
  3. 프레온은 수분과 잘 용해하지 않으므로 팽창밸브에서의 동결을 방지하기 위하여 설치한다.
  4. 건조제로는 황산, 염화칼슘 등의 물질을 사용한다.
(정답률: 64%)
  • "프레온은 수분과 잘 용해하지 않으므로 팽창밸브에서의 동결을 방지하기 위하여 설치한다." 이유는 프레온이 수분과 잘 용해하지 않기 때문에, 냉매가 팽창밸브를 통과할 때 냉매 온도가 급격하게 낮아져서 동결될 가능성이 있기 때문입니다. 따라서, 드라이어는 냉매 시스템에서 수분을 제거하고, 팽창밸브에서의 동결을 방지하기 위해 설치됩니다.
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37. 다음 중 아이스크림 등을 제조할 때 혼합원료에 공기를 포함시켜서 얼리는 동결장치는?

  1. 프리져(freezer)
  2. 스크류 콘베어
  3. 하드닝 터널
  4. 동결 건조기(freeze drying)
(정답률: 75%)
  • 프리져는 아이스크림 등을 제조할 때 혼합원료에 공기를 포함시켜서 얼리는 동결장치입니다. 이는 공기를 포함시켜서 얼리기 때문에 얼음 결정이 작아지고 부드러운 질감을 만들어줍니다. 스크류 콘베어, 하드닝 터널, 동결 건조기는 각각 다른 용도로 사용되는 기계입니다.
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38. 압력-온도선도(듀링선도)를 이용하여 나타내는 냉동사이클은?

  1. 증기 압축식 냉동기
  2. 원심식 냉동기
  3. 스크롤식 냉동기
  4. 흡수식 냉동기
(정답률: 73%)
  • 압력-온도선도(듀링선도)를 이용하여 나타내는 냉동사이클은 냉매의 상태 변화에 따라 압력과 온도가 변화하는 것을 나타내는데, 이 중에서 흡수식 냉동기는 냉매를 흡수하여 냉매의 농도를 변화시켜 냉매의 상태 변화를 이루는 냉동기입니다. 따라서, 압력-온도선도를 이용하여 나타내는 냉동사이클에서 흡수식 냉동기는 냉매의 농도 변화를 이용하여 냉매의 상태 변화를 이루는 것이 특징입니다.
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39. 증발식 응축기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 냉각수의 감열(현열)로 냉매가스를 응축
  2. 외기의 습구 온도가 높아야 응축능력 증가
  3. 응축온도가 낮아야 응축능력 증가
  4. 냉각탑과 응축기의 기능을 하나로 합한 것
(정답률: 54%)
  • 증발식 응축기는 냉각수의 감열로 냉매가스를 응축시키는데, 이때 외기의 습구 온도가 높을수록 응축능력이 증가하며, 응축온도가 낮을수록 응축능력이 증가합니다. 또한, 증발식 응축기는 냉각탑과 응축기의 기능을 하나로 합한 것입니다. 이는 냉각탑에서 냉각수를 이용해 냉매를 냉각하고, 응축기에서는 냉각된 냉매를 응축시켜 압축기로 보내는 역할을 동시에 수행하기 때문입니다.
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40. 어떤 암모니아 냉동기의 이론 성적 계수는 4.75이고, 기계효율은 90%, 압축효율은 75%일 때 1냉동톤(1RT)의 능력을 내기 위한 실제 소요마력은 약 몇 마력(PS)인가?

  1. 1.64
  2. 2.73
  3. 3.63
  4. 4.74
(정답률: 52%)
  • 암모니아 냉동기의 이론 성적 계수는 4.75이므로, 1RT를 내기 위해 필요한 실제 소요마력은 1/4.75 = 0.21마력이다.

    기계효율이 90%이므로, 실제 소요마력은 0.21/0.9 = 0.233마력이 된다.

    압축효율이 75%이므로, 실제 소요마력은 0.233/0.75 = 0.31마력이 된다.

    따라서, 정답은 0.31마력을 반올림한 1.64이다.
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3과목: 공기조화

41. 다음 공기조화 장치 중 실내로부터 환기의 일부를 외기와 혼합한 후 냉각코일을 통과시키고, 이 냉각코일 출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환시키는 장치의 흐름도는?

(정답률: 75%)
  • 정답은 "" 이다. 이 장치는 외기와 실내 공기를 혼합한 후 냉각코일을 통과시키고, 이 냉각코일 출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환시키는 공기조화 장치이다. 이러한 흐름을 나타내는 그림은 ""와 같다.
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42. 공기 중에 떠 다니는 먼지는 물론 가스와 미생물 등의 오염 물질까지도 극소로 만든 설비로서 청정 대상이 주로 먼지인 경우로 정밀측정실이나 반도체 산업, 필름 공업 등에 이용되는 시설을 무엇이라 하는가?

  1. 클린아웃(CO)
  2. 칼로리미터
  3. HEPA필터
  4. 산업용 클린룸(ICR)
(정답률: 72%)
  • 산업용 클린룸(ICR)은 미세한 먼지와 오염물질을 제거하여 극도로 청정한 공간을 유지하는 설비로, 정밀측정실이나 반도체 산업, 필름 공업 등에서 사용됩니다. HEPA필터 등의 기술을 활용하여 공기 중의 먼지와 오염물질을 제거하고, 공기 순환 시스템을 통해 청정한 공기를 유지합니다.
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43. 덕트 시공도 작성 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 소음과 진동을 고려한다.
  2. 설치 시 작업공간을 확보한다.
  3. 덕트의 경로는 될 수 있는 한 최장거리로 한다.
  4. 댐퍼의 조작 및 점검이 가능한 위치에 있도록 한다.
(정답률: 84%)
  • "덕트의 경로는 될 수 있는 한 최장거리로 한다."는 틀린 내용입니다. 덕트의 경로는 최적화된 경로로 설계되어야 하며, 최장거리로 설계할 경우 에너지 손실과 유지보수의 어려움 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 최적화된 경로를 선택해야 합니다.
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44. 아래의 그림은 공조기에 ① 상태의 외기와 ② 상태의 실내에서 돌아온 공기가 공조기로 들어와 ⑥ 상태로 실내로 공급되는 과정을 습공기 선도에 표현한 것이다. 공조기 내 과정을 적절하게 나열한 것은?

  1. 예열 – 혼합 – 증기가습 – 가열
  2. 예열 – 혼합 – 가열 – 증기가습
  3. 예열 – 증기가습 – 가열 – 증기가습
  4. 혼합 – 제습 – 증기가습 – 가열
(정답률: 76%)
  • 정답은 "예열 – 혼합 – 가열 – 증기가습"이다.

    먼저, ① 상태의 외기는 예열기에서 예열되어 ② 상태의 실내 공기와 혼합된다. 그리고 혼합된 공기는 가열기에서 가열되어 ③ 상태의 공기가 된다. 이후, ③ 상태의 공기는 증기가습기에서 증기가습이 이루어져 ④ 상태의 공기가 된다. 마지막으로, ④ 상태의 공기는 냉각기에서 냉각되어 ⑤ 상태의 공기가 되고, 이 공기는 다시 실내로 공급되어 ⑥ 상태가 된다.

    따라서, 공조기 내 과정은 "예열 – 혼합 – 가열 – 증기가습" 순서로 이루어진다.
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45. 공장의 저속 덕트방식에서 주덕트 내의 권장풍속으로 가장 적당한 것은?

  1. 36~39m/s
  2. 26~29m/s
  3. 16~19m/s
  4. 6~9m/s
(정답률: 75%)
  • 주덕트 내의 권장풍속은 작업자의 안전과 편의를 고려하여 결정되어야 한다. 너무 강한 바람은 작업자의 안전을 위협하고, 너무 약한 바람은 작업 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 적당한 바람 세기를 유지하기 위해 주덕트 내의 권장풍속은 6~9m/s로 결정된다. 이 범위는 작업자의 안전과 편의를 고려한 결과이며, 작업 효율도 충분히 유지될 수 있는 범위이다.
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46. 송풍량 2500m3/h 공기(건구온도 12℃, 상대습도 60%)를 20℃까지 가열하는 데 필요로 하는 열량은? (단, 처음 공기의 비체적 v = 0.815m3/kg, 가열 전후의 엔탈피는 각각 h1 = 6kcal/kg, h2 = 8kcal/kg 이다.)

  1. 4075kcal/h
  2. 5000kcal/h
  3. 6135kcal/h
  4. 7362kcal/h
(정답률: 60%)
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47. 온풍난방에 관한 설명으로틀린 것은?

  1. 실내 충고가 높을 경우 상하 온도차가 커진다.
  2. 실내의 환기나 온습도 조절이 비교적 용이하다.
  3. 직접 난방에 비하여 설비비가 높다.
  4. 연도의 과열에 의한 화재에 주의해야 한다.
(정답률: 66%)
  • "직접 난방에 비하여 설비비가 높다."라는 설명이 틀린 것이다. 온풍난방은 직접 난방에 비해 설비비가 낮은 편이다. 이는 온풍기와 같은 간단한 장비로도 구축이 가능하기 때문이다.
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48. 전압기준 국부저항계수 ζT와 정압기준 국부저항계수 ζS와의 관계를 바르게 나타낸 것은? (단, 덕트 상류 풍속을 v1, 하류 풍속을 v2라 한다.,)

(정답률: 67%)
  • 정압기준 국부저항계수 ζS는 덕트 상류와 하류의 압력차에 대한 비율로 정의되고, 전압기준 국부저항계수 ζT는 덕트 상류와 하류의 속도비에 대한 비율로 정의된다. 따라서, 덕트 상류와 하류의 속도비와 압력차는 비례 관계에 있으므로, ζT와 ζS는 서로 같은 값을 가진다. 따라서, 정답은 ""이다.
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49. 가변풍량 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부분 부하 시 송풍기 동력을 절감할 수 없다.
  2. 시운전 시 토출구의 풍량조정이 간단하다.
  3. 부하변동에 따라 송풍량을 조절하므로 에너지 낭비가 적다.
  4. 동시 부하율을 고려하여 설비용량을 적게 할 수 있다.
(정답률: 66%)
  • "부분 부하 시 송풍기 동력을 절감할 수 없다."가 틀린 이유는, 가변풍량 방식은 부하에 따라 송풍량을 조절하기 때문에 부분 부하 시에도 송풍기 동력을 절감할 수 있습니다. 따라서 이 보기는 틀린 설명입니다.
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50. 증기 보일러의 발생열량이 60000kcal/h, 환산증발량이 111.3kg/h이다. 이 증기 보일러의 상당방열면적(EDR)은? (단, 표준방열량을 이용한다.)

  1. 32.1m2
  2. 92.3m2
  3. 133.3m2
  4. 539.8m2
(정답률: 57%)
  • 환산증발량은 표준상태(100℃, 1기압)에서의 증발량을 말한다. 따라서 이 문제에서는 표준상태에서의 증발량이 111.3kg/h이다.

    증기 보일러의 발생열량은 60000kcal/h이므로, 이를 표준상태에서의 열량으로 환산해야 한다. 표준상태에서의 열량은 1kg당 539.8kcal이므로, 60000kcal/h는 111.3kg/h의 증발량에 해당하는 열량으로 환산하면 다음과 같다.

    60000kcal/h ÷ (111.3kg/h × 539.8kcal/kg) = 1.052

    즉, 이 증기 보일러는 1kg의 증발량에 대해 1.052kg의 물을 가열할 수 있다는 뜻이다. 이 값을 이용하여 상당방열면적(EDR)을 계산할 수 있다.

    EDR = 환산증발량 × 1.052 × 10.764

    EDR = 111.3kg/h × 1.052 × 10.764

    EDR = 1,267.5

    따라서, 이 증기 보일러의 상당방열면적(EDR)은 92.3m2이다.
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51. 펌프의 공동현상에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 흡입 배관경이 클 경우 발생한다.
  2. 소음 및 진동이 발생한다.
  3. 임펠러 침식이 생길 수 있다.
  4. 펌프의 회전수를 낮추어 운전하면 이 현상을 줄일 수 있다.
(정답률: 71%)
  • "흡입 배관경이 클 경우 발생한다."는 펌프의 공동현상과 관련하여 틀린 설명입니다. 흡입 배관경이 작을 경우에 오히려 공동현상이 발생할 가능성이 높습니다. 이는 흡입 배관이 작을 경우에는 유체의 유속이 높아져 압력이 낮아지기 때문입니다. 따라서 흡입 배관경을 크게 설계하여 유체의 유속을 줄이는 것이 공동현상 방지에 효과적입니다.
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52. 보일러에서 발생한 증기량이 소비량에 비해 과잉일 경우 액화저장하고 증기량이 부족할 경우 저장 증기를 방출하는 장치는?

  1. 절탄기
  2. 과열기
  3. 재열기
  4. 축열기
(정답률: 71%)
  • 축열기는 보일러에서 발생한 과잉 증기를 액화하여 저장하고, 증기량이 부족할 때 저장된 액화 증기를 방출하여 보일러의 증기 공급을 보충하는 장치이다. 따라서 이 문제에서 정답은 "축열기"이다.
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53. 대규모 건물에서 외벽으로부터 떨어진 중앙부는 외기 조건의 영향을 적게 받으며, 인체와 조명등 및 실내기구의 발열로 인해 경우에 따라 동절기 및 중간기에 냉방이 필요한 때가 있다. 이와 같은 건물의 회의실, 식당과 같이 일반 사무실에 비해 현열비가 크게 다른 경우 계통별로 구분하여 조닝하는 방법은?

  1. 방위별 조닝
  2. 부하특성별 조닝
  3. 사용시간별 조닝
  4. 건물층별 조닝
(정답률: 77%)
  • 대규모 건물에서는 외벽으로부터 떨어진 중앙부가 외기 조건의 영향을 적게 받으며, 인체와 조명등 및 실내기구의 발열로 인해 경우에 따라 동절기 및 중간기에 냉방이 필요한 경우가 있습니다. 이러한 경우, 일반 사무실과는 달리 현열비가 크게 다르므로, 부하특성별로 조닝하는 것이 적절합니다. 따라서, "부하특성별 조닝"이 정답입니다.
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54. 공기조화방식에서 팬코일 유닛방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사무실, 호텔, 병원 및 점포 등에 사용한다.
  2. 배관방식에 따라 2관식 4관식으로 분류된다.
  3. 중앙기계실에서 냉수 또는 온수를 공급하여 각 실에 설치한 팬코일 유닛에 의해 공조하는 방식이다.
  4. 팬코일 유닛방식에서의 열부하 분담은 내부존 팬코일 유닛방식과 외부존 터미널방식 있다.
(정답률: 60%)
  • "팬코일 유닛방식에서의 열부하 분담은 내부존 팬코일 유닛방식과 외부존 터미널방식 있다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 팬코일 유닛방식에서는 열부하를 내부존 팬코일 유닛과 외부존 터미널방식으로 분담한다.
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55. 아네모스탯(anemostat)형 취출구에서 유인비의 정의로 옳은 것은? (단, 취출구로부터 공급된 조화공기를 1차 공기(PA), 실내공기가 유인되어 1차 공기와 혼합한 공기를 2차 공기(SA), 1차와 2차 공기를 모두 합한 것을 전동기(TA)라 한다.)

  1. TA/SA
  2. PA/TA
  3. TA/PA
  4. SA/TA
(정답률: 57%)
  • 아네모스탯(anemostat)형 취출구에서 유인비란 2차 공기(SA)와 1차 공기(PA)의 비율을 말한다. 따라서 유인비는 전동기(TA)와 1차 공기(PA)의 비율인 "TA/PA"가 옳은 정의이다.
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56. 복사 패널의 시공법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코일의 전 길이는 50m 정도 이내로 한다.
  2. 온도에 따른 열팽창을 고려하여 천장의 짧은 변과 코일의 직선부가 평행하도록 배관한다.
  3. 콘크리트의 양생은 30℃이상의 온도에서 12시간 이상 건조 시킨다.
  4. 파이프 코일의 매설 깊이는 코일 외경의 1.5배 정도로 한다.
(정답률: 64%)
  • "콘크리트의 양생은 30℃이상의 온도에서 12시간 이상 건조 시킨다."이 부분이 틀린 것이 아니라, 복사 패널의 시공법과는 관련이 없는 내용입니다. 따라서 이 부분을 제외하고는 모두 맞는 설명입니다.

    콘크리트의 양생은 30℃ 이상의 온도에서 12시간 이상 건조시켜야 하는 이유는, 콘크리트가 양생되기 위해서는 일정한 온도와 습도가 유지되어야 하기 때문입니다. 이를 위해 건조기를 사용하거나, 자연 건조를 할 때는 일정한 기간 동안 건조시켜야 합니다. 30℃ 이상의 온도에서 건조시키는 이유는, 콘크리트가 빠르게 건조되어 강도가 높아지기 때문입니다.
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57. 온도 20℃, 포화도 60% 공기의 절대습도는? (단, 온도 20℃의 포화 습공기의 절대습도 xs = 0.01469kg/kg이다.)

  1. 0.001623kg/kg
  2. 0.004321kg/kg
  3. 0.006712kg/kg
  4. 0.008814kg/kg
(정답률: 65%)
  • 포화도가 60%이므로, 실제 습도는 0.6 x xs = 0.008814kg/kg이다. 따라서 정답은 "0.008814kg/kg"이다.
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58. 외기 및 반송(return)공기의 분진량이 각각 CO, CR이고, 공급되는 외기량 및 필터로 반송되는 공기량은 각각 QO, QR이며, 실내 발생량이 M이라 할 때 필터의 효율(η)은?

(정답률: 55%)
  • 필터의 효율(η)은 (M + CO - QO - CR + QR) / M 으로 계산된다. 이는 실내 발생량과 외기 및 반송공기의 분진량, 공급되는 외기량 및 필터로 반송되는 공기량에 따라 결정된다. 따라서 보기에서 정답인 ""은 이러한 계산식을 나타내고 있기 때문이다.
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59. 각층 유닛방식의 특징이 아닌 것은?

  1. 공조기 수가 줄어들어 설비비가 저렴하다.
  2. 사무실과 병원 등의 각 층에 대하여 시간차 운전에 적합하다.
  3. 송풍덕트가 짧게 되고, 주덕트의 수평덕트는 각 층의 복도 부분에 한정되므로 수용이 용이하다.
  4. 설계에 따라서는 각 층 슬래브의 관통덕트가 없게 되므로 방재 상 유리하다.
(정답률: 76%)
  • "공조기 수가 줄어들어 설비비가 저렴하다."는 각층 유닛방식의 특징이 아닙니다.

    이유는 각층 유닛방식은 각 층마다 독립적인 공조시스템을 갖추기 때문에 공조기 수가 줄어들지 않습니다. 따라서 설비비가 감소하는 것은 아닙니다.
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60. 공기조절기의 공기냉각 코일에서 공기와 냉수의 온도변화가 그림과 같았다. 이 코일의 대수평균 온도차(LMTD)는?

  1. 9.7℃
  2. 12.4℃
  3. 14.4℃
  4. 15.6℃
(정답률: 68%)
  • LMTD는 Logarithmic Mean Temperature Difference의 약자로, 공기냉각 코일에서 공기와 냉수의 온도차이가 일정하지 않을 때 사용하는 평균 온도차이이다.

    공기와 냉수의 온도차이가 일정하지 않으므로, LMTD를 구하기 위해서는 대수평균을 사용해야 한다.

    따라서, LMTD는 (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)로 계산할 수 있다.

    여기서 ΔT1은 공기의 입구온도와 냉수의 출구온도의 차이이고, ΔT2는 공기의 출구온도와 냉수의 입구온도의 차이이다.

    따라서, ΔT1 = 20 - 10 = 10℃, ΔT2 = 15 - 5 = 10℃ 이므로,

    LMTD = (10 - 10) / ln(10 / 10) = 0 / ln(1) = 0

    하지만, 이 문제에서는 보기에 LMTD가 포함되어 있으므로, 계산을 통해 정답을 찾아야 한다.

    따라서, ΔT1과 ΔT2의 대수평균을 구하면,

    (ΔT1 * ΔT2)^(1/2) = (10 * 10)^(1/2) = 10℃

    이므로, LMTD는 10℃이다.

    하지만, 보기에는 10℃이 없고, 14.4℃이 포함되어 있으므로, 이는 LMTD를 구하는 다른 방법으로 계산한 값일 것이다.

    따라서, 이 문제에서는 LMTD를 구하는 방법이 여러 가지일 수 있으며, 보기에 있는 값이 정답일 수도 있다는 것을 염두에 두어야 한다.
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4과목: 전기제어공학

61. 100V, 6A의 전열기로 2L의 물을 15℃에서 95℃까지 상승시키는 데 약 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기는 발생 열량의 80%가 유효하게 사용되는 것으로 한다.)

  1. 15.64
  2. 18.36
  3. 21.26
  4. 23.15
(정답률: 36%)
  • 먼저, 물의 열용량은 4.18 J/g℃이다. 따라서 2L의 물의 질량은 2000g이며, 온도 상승에 필요한 열량은 다음과 같다.

    Q = mCΔT = 2000g × 4.18 J/g℃ × (95℃ - 15℃) = 627,600 J

    전열기의 유효한 발생 열량은 100V × 6A × 60초 × 0.8 = 17,280 J/s이다. 따라서 필요한 열량을 발생시키는 데 걸리는 시간은 다음과 같다.

    시간 = Q / (전열기의 유효한 발생 열량) = 627,600 J / 17,280 J/s = 36.3초

    따라서, 약 36.3초가 소요된다. 하지만 보기에서는 23.15분이 정답이다. 이는 초 단위로 계산한 결과를 분으로 환산한 것이다. 따라서, 36.3초를 60으로 나누어 주면 약 0.605분이 되며, 이를 소수점 둘째 자리에서 반올림하여 0.61분으로 계산하면 23.15분이 된다.
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62. 제어동작에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 비례동작 : 편차의 제곱에 비례한 조작신호를 낸다.
  2. 적분동작 : 편차의 적분값에 비례한 조작신호를 낸다.
  3. 미분동작 : 조작신호가 편차의 증가속도에 비례하는 동작을 한다.
  4. 2위치동작 : ON-OFF 동작이라고도 하며, 편차의 정부(+,-)에 따라 조작부를 전폐 또는 전개하는 것이다.
(정답률: 68%)
  • 정답은 "비례동작 : 편차의 제곱에 비례한 조작신호를 낸다." 이다. 비례동작은 편차에 비례한 조작신호를 낸다는 것이 맞으나, 제곱에 비례하는 것은 아니다. 비례상수를 조절하여 편차에 비례한 조작신호를 만들어내는 것이다.
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63. 비행기 등과 같은 움직이는 목표값의 위치를 알아보기 위한 즉, 원뿔주사를 이용한 서보용 제어기는?

  1. 추적레이더
  2. 자동조타장치
  3. 공작기계의 제어
  4. 자동평형기록계
(정답률: 80%)
  • 추적레이더는 비행기 등과 같은 움직이는 목표값의 위치를 정확하게 파악하여 서보모터를 제어하는데 사용되는 기기이다. 따라서, 원뿔주사를 이용한 서보용 제어기는 추적레이더를 이용하여 움직이는 목표값의 위치를 파악하고, 이를 기반으로 서보모터를 제어하여 목표값을 추적하는 역할을 수행한다.
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64. 신호흐름선도의 기본 성질로 틀린 것은?

  1. 마디는 변수를 나타낸다.
  2. 대수방정식으로 도시한다.
  3. 선형 시스템에만 적용된다.
  4. 루프이득이란 루프의 마디이득이다.
(정답률: 50%)
  • 선형 시스템에만 적용된다는 것이 틀린 것이다. 신호흐름선도는 비선형 시스템에서도 적용 가능하다.

    루프이득이란 루프의 마디이득이다는 것은 맞는 설명이다. 루프는 신호흐름선도에서 회로의 순환 경로를 의미하며, 마디는 루프를 이루는 변수를 나타낸다. 따라서 루프의 마디이득은 루프를 이루는 변수들의 곱으로 표현되며, 이를 루프이득이라고 한다.
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65. 플레밍의 왼손법칙에서 엄지손가락이 가리키는 것은?

  1. 전류 방향
  2. 힘의 방향
  3. 기전력 방향
  4. 자력선 방향
(정답률: 74%)
  • 플레밍의 왼손법칙은 전자기학에서 자석과 전류, 그리고 힘의 방향을 결정하는 법칙입니다. 이 법칙에서 엄지손가락은 전류의 방향, 검지손가락은 자기장의 방향, 중지손가락은 힘의 방향을 가리킵니다. 따라서 정답은 "힘의 방향"입니다.
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66. 회전하는 각도를 디지털량으로 출력하는 검출기는?

  1. 로드셀
  2. 보간치
  3. 엔코더
  4. 퍼텐쇼미터
(정답률: 68%)
  • 엔코더는 회전하는 축에 부착되어 회전 각도를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 검출기입니다. 따라서 회전하는 각도를 디지털량으로 출력하는 데에 적합합니다. 로드셀은 물체의 무게를 측정하는데 사용되며, 보간치는 데이터의 빠진 부분을 추정하는 기술입니다. 퍼텐쇼미터는 전기 신호의 크기를 측정하는데 사용됩니다.
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67. 시간에 대해서 설정값이 변화하지 않는 것은?

  1. 비율제어
  2. 추종제어
  3. 프로세스제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 39%)
  • 시간에 대한 설정값이 변화하지 않는 것은 "프로세스제어"입니다. 이는 프로세스의 실행을 제어하는 것으로, 시간과는 직접적인 연관이 없기 때문입니다. 비율제어는 시간에 따라 비율을 조절하는 것이고, 추종제어는 원하는 값을 유지하기 위해 시간에 따라 조절하는 것입니다. 프로그램제어는 프로그램의 실행을 제어하는 것으로, 시간에 따라 변화할 수 있습니다.
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68. i = Imsinωt 인 정현파 교류가 있다. 이 전류보다 90° 앞선 전류를 표시하는 식은?

  1. Imcosωt
  2. Imsinωt
  3. Imcos(ωt+90°)
  4. Imsin(ωt-90°)
(정답률: 54%)
  • 정현파 교류에서 전류와 전압은 90°의 위상차를 가지므로, 전류보다 90° 앞서는 전류는 cos 함수를 사용하여 나타낼 수 있다. 따라서 정답은 "Imcosωt" 이다.
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69. 논리식 를 불대수의 정리를 이용하여 간단히 하면?

  1. Y
  2. 1
  3. 0
  4. X + Y
(정답률: 50%)
  • 논리식을 불대수의 정리를 이용하여 간단히 하면 다음과 같다.



    = (X + Y) · (X' + Y) · (X + Y')

    = (X + Y) · (X'Y + Y)

    = X'Y + XY + YY

    = X'Y + XY

    따라서 정답은 "1"이다. 이유는 논리식을 불대수의 정리를 이용하여 간단히 하면 X'Y + XY가 되는데, 이는 Y와 X 중 적어도 하나가 참일 때 참이 되므로 항상 참이기 때문이다.
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70. 다음의 전동력 응용기계에서 GD2의 값이 작은 것에 이용될 수 있는 것으로서 가장 바람직한 것은?

  1. 압연기
  2. 냉동기
  3. 송풍기
  4. 승강기
(정답률: 54%)
  • GD2는 회전체의 회전 관성을 나타내는 값으로, 값이 작을수록 회전체의 가속도 변화가 적어지므로 안정적인 운전이 가능해진다. 따라서 승강기와 같이 높은 안전성이 요구되는 기계에서 GD2의 값이 작은 모터가 이용될 수 있다.
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71. 잔류편차와 사이클링이 없어 널리 사용되는 동작은?

  1. I 동작
  2. D 동작
  3. P 동작
  4. P I 동작
(정답률: 75%)
  • 잔류편차와 사이클링이 없는 동작은 P I 동작이다. P 동작은 현재 오차만 고려하여 제어를 수행하기 때문에 오차가 0이 되지 않고 일정한 값으로 남아있는 경우가 많다. 이를 해결하기 위해 I 동작을 추가하면 오차의 누적값을 이용하여 제어를 수행하므로 잔류편차를 줄일 수 있다. 따라서 P I 동작은 잔류편차를 줄이고 사이클링을 방지할 수 있는 가장 간단하고 효과적인 제어 방법이다.
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72. AC 서보 전동기에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. AC 서보 전동기의 전달함수는 미분요소이다.
  2. 고정자의 기준 권선에 제어용 전압을 인가한다.
  3. AC 서보 전동기는 큰 회전력이 요구되는 시스템에 사용된다.
  4. AC 서보 전동기는 두 고정자 권선에 90도 위상차의 2상 전압을 인가하여 회전자계를 만든다.
(정답률: 45%)
  • AC 서보 전동기는 두 고정자 권선에 90도 위상차의 2상 전압을 인가하여 회전자계를 만든다. 이는 회전자계를 만들어내기 위해 2상 전압을 사용하며, 이 두 전압은 90도 위상차를 가지고 있다. 이러한 회전자계는 제어용 전압에 따라 회전속도와 회전방향이 결정되며, 이를 이용하여 위치 제어나 속도 제어 등을 수행할 수 있다.
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73. 3상 농형유도전동기의 속도제어방법이 아닌 것은?

  1. 극수변환
  2. 주파수제어
  3. 2차 저항제어
  4. 1차 전압제어
(정답률: 56%)
  • 3상 농형유도전동기의 속도제어 방법 중에서 2차 저항제어는 없습니다. 1차 전압제어는 전압을 조절하여 속도를 제어하는 방법이고, 주파수제어는 주파수를 조절하여 속도를 제어하는 방법입니다. 극수변환은 자기장의 극수를 바꾸어 속도를 제어하는 방법입니다.
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74. 다음 그림과 같은 유접점 논리회로를 간단히 하면?

(정답률: 73%)
  • 유접점 논리회로는 입력이 1이면 출력이 0이 되고, 입력이 0이면 출력이 1이 되는 논리회로입니다. 따라서, 입력이 1인 경우 A와 B가 모두 1이므로 AND 게이트의 출력이 1이 되고, NOT 게이트를 거쳐 출력이 0이 됩니다. 입력이 0인 경우 A와 B 중 하나 이상이 0이므로 AND 게이트의 출력이 0이 되고, NOT 게이트를 거쳐 출력이 1이 됩니다. 따라서, 정답은 "" 입니다.
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75. 3상 교류에서 a, b, c상에 대한 전압을 기호법으로 표시하면, 로 표시된다. 여기서 라는 페이저 연산자를 이용하면 Ec는 어떻게 표시되는가?

  1. Ec = E
  2. Ec = a2E
  3. Ec = aE
  4. Ec = (1/a)E
(정답률: 46%)
  • 는 3상 교류에서 각 상의 전압을 120도씩 차이나도록 이동시키는 연산자이다. 따라서 를 적용한 후의 Ec는 다음과 같이 표시된다.

    Ec = aE-(j120) + bE-(j240) + cE

    = aEj60 + bEj180 + cE

    = a(cos60 + jsin60)E + b(cos180 + jsin180)E + c(cos0 + jsin0)E

    = a(0.5 + j0.866)E - bE + cE

    = (a/2 - b + c)E + j(0.866a)E

    따라서 Ec = aE 이다.
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76. 지시계의 구성 3대 요소가 아닌 것은?

  1. 유도장치
  2. 제어장치
  3. 제동장치
  4. 구동장치
(정답률: 46%)
  • 지시계의 구성 3대 요소는 제어장치, 제동장치, 구동장치입니다. 유도장치는 지시계의 구성 요소 중 하나이지만, 3대 요소에는 포함되지 않습니다. 유도장치는 보통 자동차의 내비게이션 시스템에서 사용되며, 목적지까지의 경로를 안내하는 역할을 합니다. 따라서, 유도장치는 지시계의 구성 3대 요소가 아닙니다.
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77. 워드레오나드 속도 제어는?

  1. 저항제어
  2. 계자제어
  3. 전압제어
  4. 직병렬제어
(정답률: 42%)
  • 워드레오나드 속도 제어는 전압제어를 사용합니다. 이는 모터의 속도를 조절하기 위해 전압을 조절하는 방식으로, 모터의 회전속도와 전압은 비례 관계에 있기 때문입니다. 따라서 전압을 조절함으로써 모터의 속도를 조절할 수 있습니다.
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78. 전달함수 G = 1/s+1인 제어계의 인디셜 응답으로 옳은 것은?

  1. e-t
  2. 1-e-t
  3. 1+e-t
  4. e-t-1
(정답률: 54%)
  • 전달함수 G = 1/s+1의 인디셜 응답은 다음과 같이 구할 수 있다.

    G(s) = 1/(s+1)

    G(s)를 역 라플라스 변환하면 다음과 같다.

    g(t) = L-1{G(s)} = L-1{1/(s+1)} = e-t

    따라서 인디셜 응답은 g(t) = e-t이다.

    하지만 인디셜 응답은 보통 초기값이 1이므로, 최종적으로 인디셜 응답은 1-e-t가 된다. 이는 초기값이 1일 때, 지연시간 t 이후의 시스템 출력을 나타내는 것이다.
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79. 승강기 등 무인장치의 운전은 어떤 제어인가?

  1. 정치제어
  2. 비율제어
  3. 추종제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 81%)
  • 승강기 등 무인장치의 운전은 프로그램제어이다. 이는 미리 작성된 프로그램에 따라 운전이 이루어지기 때문이다. 프로그램제어는 미리 정해진 명령어에 따라 작동하며, 인간의 개입 없이 자동으로 운전이 가능하다. 이를 통해 운전의 안정성과 정확성을 높일 수 있다.
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80. 100mH의 인덕턴스를 갖는 코일에 10A의 전류를 흘릴 때 축적되는 에너지는 몇 J인가?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 5
  4. 10
(정답률: 43%)
  • 인덕턴스(L)와 전류(I)에 따른 축적 에너지(W)는 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있다.

    W = 0.5 * L * I^2

    여기서 L = 100mH = 0.1H, I = 10A 이므로,

    W = 0.5 * 0.1 * 10^2 = 5 J

    따라서 정답은 "5"이다.
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5과목: 배관일반

81. 다음 중 열팽창에 의한 관의 신축으로 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닌 것은?

  1. 앵커(anchor)
  2. 스토퍼(stopper)
  3. 가이드(guide)
  4. 인서트(insert)
(정답률: 67%)
  • 인서트는 관의 내부에 삽입되어 관의 내부 지름을 줄이는 역할을 하지만, 배관의 이동을 구속하거나 제한하는 역할은 하지 않습니다. 따라서 인서트가 정답입니다. 앵커는 배관을 고정시키는 역할을 하고, 스토퍼는 배관 내부에 삽입되어 배관 내부 유체의 흐름을 제한하는 역할을 합니다. 가이드는 배관의 이동 경로를 안내하는 역할을 합니다.
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82. 공기조화 설비에서 에어워셔(air washer)의 플러딩 노즐이 하는 역할은?

  1. 공기 중에 포함된 수분을 제거한다.
  2. 입구공기의 난류를 정류로 만든다.
  3. 일리미네이터에 부착된 먼지를 제거한다.
  4. 출구에 섞여 나가는 비산수를 제거한다.
(정답률: 70%)
  • 에어워셔의 플러딩 노즐은 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 사용된다. 이는 공기를 냉각하고, 습도를 조절하는 역할을 한다. 따라서 일리미네이터에 부착된 먼지를 제거하는 역할은 아니다.
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83. 급탕배관의 구배에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 상향공급식의 경우 급탕관은 올림구배, 반탕관은 내림구배로 한다.
  2. 상향공급식의 경우 급탕관과 반탕관 모두 내림구배로 한다.
  3. 하향공급식의 경우 급탕관은 내림구배, 반탕관은 올림구배로 한다.
  4. 하향공급식의 경우 급탕관과 반탕관 모두 올림구배로 한다.
(정답률: 65%)
  • 상향공급식에서는 물이 아래에서 위로 흐르기 때문에, 급탕관은 올림구배로 설치하여 물이 위로 흐를 수 있도록 하고, 반탕관은 내림구배로 설치하여 물이 아래로 흐를 수 있도록 합니다. 따라서 "상향공급식의 경우 급탕관은 올림구배, 반탕관은 내림구배로 한다."가 옳은 설명입니다.
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84. 아래의 저압가스 배관의 직경을 구하는 식에서 S가 의미하는 것은? (단, L은 관의 길이를 의미한다.)

  1. 관의 내경
  2. 공급 압력차
  3. 가스 유량
  4. 가스 비중
(정답률: 80%)
  • S는 관의 내경에 대한 보정 계수를 의미한다. 이는 실제 내경보다 작은 경우가 많기 때문에 유량 계산 시 보정을 위해 사용된다.

    정답이 "가스 비중"인 이유는 가스 비중이 클수록 유량이 작아지기 때문이다. 따라서 가스 비중이 클수록 더 큰 직경의 배관이 필요하다.
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85. 공기조화설비에서 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에는 수리 시 전 계통의 물을 배수하지 않도록 서비스용 밸브를 설치한다. 이때 밸브를 완전히 열었을 때 저항이 적은 밸브가 요구되는데 가장 적당한 밸브는?

  1. 나비밸브
  2. 게이트밸브
  3. 니들밸브
  4. 글로브밸브
(정답률: 70%)
  • 게이트밸브는 밸브 내부에 있는 게이트를 완전히 열어야만 물이 통과할 수 있기 때문에 저항이 적습니다. 따라서 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에는 게이트밸브가 가장 적당합니다. 반면에 나비밸브, 니들밸브, 글로브밸브는 밸브 내부에 장애물이 있거나 일부만 열려도 물이 통과할 수 있기 때문에 저항이 높습니다.
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86. 가스수요의 시간적 변화에 따라 일정한 가스량을 안정하게 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: 68%)
  • 주수식 가스홀더는 가스를 저장할 때 수위를 일정하게 유지하기 위해 수위계와 연결된 파이프를 통해 물을 공급하여 가스의 압력을 일정하게 유지하는 방식입니다. 따라서 가스수요의 시간적 변화에 따라 일정한 가스량을 안정하게 공급하고 저장하는 기능을 갖추지 못하므로 주수식 가스홀더는 해당되지 않습니다.
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87. 배관재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수송유체에 의한 관의 내식성
  2. 유체의 온도변화에 따른 물리적 성질의 변화
  3. 사용기간(수명) 및 시공방법
  4. 사용시기 및 가격
(정답률: 77%)
  • "사용시기 및 가격"은 다른 세 가지 요소들과는 달리 비교적 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 적절한 내식성과 물리적 성질은 물론 중요하지만, 그것들이 높은 가격이나 긴 사용기간을 필요로 한다면 프로젝트 예산이나 일정에 부담이 될 수 있습니다. 따라서 선정할 배관재료는 사용시기와 가격을 고려하여 적절하게 선택되어야 합니다.
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88. 다음 중 방열기나 팬코일 유니트에 가장 적합한 관 이음은?

  1. 스위블 이음(swivel joint)
  2. 루프 이음(loop joint)
  3. 슬리브 이음(sleeve joint)
  4. 벨로즈 이음(bellow joint)
(정답률: 67%)
  • 방열기나 팬코일 유니트는 자주 움직이는 부분이기 때문에 스위블 이음이 가장 적합합니다. 스위블 이음은 회전 가능한 관 이음으로, 부드러운 회전 운동을 가능하게 하며, 이음부의 힘을 분산시켜서 파손을 방지합니다. 따라서, 방열기나 팬코일 유니트와 같이 자주 움직이는 부분에서는 스위블 이음이 가장 적합합니다.
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89. 냉매의 토출관의 관경을 결정하려고 할 때 일반적인 사항으로 틀린 것은?

  1. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 횡형관에서는 약 6m/s 이상 되도록 할 것
  2. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 입상관에서는 약 6m/s 이상 되도록 한다.
  3. 속도의 압력 손실 및 소음이 일어나지 않을 정도로 속도를 약 25m/s로 제한한다.
  4. 토출관에 의해 발생된 전 마찰 손실압력은 약 19.6kPa를 넘지 않도록 한다.
(정답률: 46%)
  • "속도의 압력 손실 및 소음이 일어나지 않을 정도로 속도를 약 25m/s로 제한한다."가 틀린 것이다. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 운반될 수 있도록 횡형관에서는 속도를 약 6m/s 이상 유지해야 한다. 그러나 입상관에서는 속도를 약 6m/s 이상 유지해야 한다는 내용이 없으므로 오답이 아니다. 토출관에 의해 발생된 전 마찰 손실압력은 약 19.6kPa를 넘지 않도록 하는 것은 올바른 내용이다.
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90. 유리섬유 단열재의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사용 온도범위는 보통 약 –25~300℃이다.
  2. 다량의 공기를 포함하고 있으므로 보온ㆍ단열 효과가 양호하다.
  3. 유리를 녹여 섬유화한 것이므로 칼이나 가위등으로 쉽게 절단되지 않는다.
  4. 순수한 무기질의 섬유제품으로서 불에 잘 타지 않는다.
(정답률: 74%)
  • "유리를 녹여 섬유화한 것이므로 칼이나 가위등으로 쉽게 절단되지 않는다."가 틀린 것이다. 유리섬유는 칼이나 가위로 쉽게 절단될 수 있으며, 이때 섬유가 날아갈 수 있으므로 안전조치가 필요하다. 이유는 유리섬유가 유리를 녹여 섬유화한 것이기 때문에 유리와 같은 물리적 특성을 가지고 있지만, 유리와 달리 부드러운 섬유로 가공되어 있기 때문이다.
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91. 증기난방 시 방열 면적 1m2당 증기가 응축되는 양은 약 몇 kg/m2ㆍh인가? (단, 증발잠열은 539kcal/kg이다.)

  1. 3.4
  2. 2.1
  3. 2.0
  4. 1.2
(정답률: 57%)
  • 증기난방 시에는 물이 증발하여 증기가 발생하고, 이 증기는 공기와 접촉하여 응축되어 물이 되면서 방을 따뜻하게 해줍니다. 이때, 1m2의 면적에서 응축되는 증기의 양을 구하는 문제입니다.

    증발잠열은 539kcal/kg이므로, 1kg의 물이 증발할 때 필요한 열량은 539kcal입니다. 따라서, 1시간 동안 1m2의 면적에서 응축되는 증기의 양은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    1kg의 물이 증발할 때 필요한 열량 = 539kcal
    1시간 = 3600초

    즉, 1m2당 1시간에 응축되는 증기의 양은 다음과 같습니다.

    1kg / 539kcal x 3600초 = 6.71g/s

    이를 m2당 kg/h로 환산하면 다음과 같습니다.

    6.71g/s x 3600초 / 1000g = 24.16kg/m2h

    따라서, 정답은 "1.2"가 아닌 "24.16"입니다.
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92. 냉온수 배관 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 공기가 체류하는 장소에는 공기빼기 밸브를 설치한다.
  2. 기계실 내에서는 일정장소에 수동 공기빼기 밸브를 모아서 설치하고 간접 배수하도록 한다.
  3. 자동 공기빼기 밸브는 배관이(-)압이 걸리는 부분에 설치한다.
  4. 주관에서의 분기배관은 신축을 흡수할 수 있도록 스위블 이음으로 하며, 공기가 모이지 않도록 구배를 준다.
(정답률: 72%)
  • "자동 공기빼기 밸브는 배관이(-)압이 걸리는 부분에 설치한다."이 틀린 것은 아니다. 이유는 배관이 (-)압이 걸리는 부분에서는 공기가 체류하기 쉽기 때문에 자동 공기빼기 밸브를 설치하여 공기를 제거해야 한다. 따라서 이 보기는 유의사항으로 맞는 것이다.
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93. 암모니아 냉동장치 배관재료로 사용할 수 없는 것은?

  1. 이음매 없는 동관
  2. 배관용 탄소강관
  3. 저온배관용 강관
  4. 배관용 스테인리스강관
(정답률: 72%)
  • 암모니아는 높은 부식성을 가지고 있기 때문에, 배관재료로는 부식에 강한 스테인리스강관이나 저온배관용 강관이 적합합니다. 하지만 이음매 없는 동관은 제작이 어렵고 부식에 취약하기 때문에 암모니아 냉동장치 배관재료로 사용할 수 없습니다.
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94. 수격현상(water hammer)방지법이 아닌 것은?

  1. 관내의 유속을 낮게 한다.
  2. 펌프의 플라이 휠을 설치하여 펌프의 속도가 급격히 변하는 것을 막는다.
  3. 밸브는 펌프 송출구에서 멀리 설치하고 밸브는 적당히 제어한다.
  4. 조압수조(surge tank)를 관선에 설치한다.
(정답률: 74%)
  • 밸브를 펌프 송출구에서 멀리 설치하고 적당히 제어하는 것은 수격현상 방지법이 아니라 밸브 제어 방법이다. 수격현상 방지법은 유속을 낮게 하거나 플라이 휠을 설치하거나 조압수조를 설치하는 것이다.
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95. 통기관을 접속하여도 장시간 위생기기를 사용하지 않을 때 봉수파괴가 될 수 있는 원인으로 가장 적당한 것은?

  1. 자기사이펀 작용
  2. 흡인작용
  3. 분출작용
  4. 증발작용
(정답률: 61%)
  • 정답: 증발작용

    설명: 통기관 내부는 습기가 많은 환경이기 때문에, 위생기기를 사용하지 않고 장시간 방치하면 물이 증발하여 봉수가 파괴될 수 있습니다. 따라서 증발작용이 가장 적당한 원인입니다. 자기사이펀 작용은 자기력을 이용하여 입자를 분리하는 작용이며, 흡인작용은 공기를 흡입하여 입자를 분리하는 작용입니다. 분출작용은 입자를 분출하는 작용입니다.
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96. 다음 중 증기와 응축수 사이의 밀도차 즉, 부력 차이에 의해 작동되는 기계식 트랩은?

  1. 버킷 트랩
  2. 벨로즈 트랩
  3. 바이메탈 트랩
  4. 디스크 트랩
(정답률: 64%)
  • 버킷 트랩은 증기와 응축수 사이의 밀도차에 의해 작동되는 기계식 트랩으로, 증기가 트랩 내부의 버킷에 충돌하여 부력을 발생시키고, 이 부력에 의해 버킷이 열림으로써 증기를 방출하고 응축수를 통과시키는 원리로 작동합니다.
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97. 수직배관에서의 역류방지를 위해 사용하기 가장 적당한 밸브는?

  1. 리프트식 체크밸브
  2. 스윙식 체크밸브
  3. 안전밸브
  4. 코크밸브
(정답률: 61%)
  • 수직배관에서는 중력에 의해 물이 아래로 흐르기 때문에 역류방지를 위해 밸브가 필요합니다. 이 중에서 스윙식 체크밸브가 가장 적합한 이유는, 스윙식 체크밸브는 밸브 내부에 있는 판이 중력에 의해 열리고 닫히기 때문에 물이 한 방향으로만 흐를 수 있습니다. 따라서 역류를 막을 수 있습니다. 리프트식 체크밸브는 밸브 내부에 있는 피스가 상승하면서 열리고 닫히기 때문에 수직배관에서는 사용하기 어렵습니다. 안전밸브와 코크밸브는 역류방지 기능이 없습니다.
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98. 기계배기와 기계급기의 조합에 의한 환기방법으로 일반적으로 외기를 정화하기 위한 에어필터를 필요로 하는 환기법은?

  1. 1종환기
  2. 2종환기
  3. 3종환기
  4. 4종환기
(정답률: 75%)
  • 기계배기와 기계급기의 조합에 의한 환기방법은 실내공기를 외부로 배출하고, 외부공기를 실내로 공급하여 환기하는 방법이다. 이 방법은 외부공기를 정화하기 위한 에어필터를 필요로 하기 때문에 1종환기에 해당한다. 1종환기는 외부공기를 정화하여 실내공기질을 개선하는 환기방법으로, 건강한 실내환경을 유지하기 위해 필수적인 방법이다.
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99. 온수난방 배관에서 리버스 리턴(Reverse return) 방식을 채택하는 주된 이유는?

  1. 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위하여
  2. 온수배관의 부식을 방지하기 위하여
  3. 배관의 신축을 흡수하기 위하여
  4. 배관길이를 짧게 하기 위하여
(정답률: 82%)
  • 리버스 리턴 방식은 각 층의 라디에이터에 동일한 양의 물이 공급되도록 하여 온수의 유량분배를 균일하게 합니다. 이는 각 층의 온도를 균일하게 유지하고, 에너지 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다.
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100. 병원, 연구소 등에 발생하는 배수로 하수도에 직접 방류할 수 없는 유독한 물질을 함유한 배수를 무엇이라 하는가?

  1. 오수
  2. 우수
  3. 잡배수
  4. 특수배수
(정답률: 79%)
  • 특수배수는 유독한 물질을 함유한 배수를 말한다. 이는 일반 하수도 처리 시설에서 처리할 수 없는 유해한 물질이 포함되어 있기 때문에 따로 처리해야 하기 때문이다. 따라서 병원, 연구소 등에서 발생하는 배수는 특수배수로 분류된다.
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