공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2017-05-07)

공조냉동기계기사(구)
(2017-05-07 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 저열원 20℃와 고열원 700℃ 사이에서 작동하는 카르노 열기관의 열효율은 약 몇 %인가?

  1. 30.1%
  2. 69.9%
  3. 52.9%
  4. 74.1%
(정답률: 79%)
  • 카르노 열기관의 열효율은 1 - (저열원의 온도 / 고열원의 온도)으로 계산할 수 있습니다. 따라서 이 문제에서는 1 - (20 / 700) = 0.9714, 즉 97.14%가 최대 열효율이 됩니다. 그러나 보기에서는 이 중에서 가장 가까운 값인 "69.9%"를 선택해야 합니다. 이는 보기에서 제시된 값들 중에서 가장 가까운 값으로, 실제로는 최대 열효율에 근접한 값입니다.
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2. 다음 중 비가역 과정으로 볼 수 없는 것은?

  1. 마찰 현상
  2. 낮은 압력으로의 자유 팽창
  3. 등온 열전달
  4. 상이한 조성물질의 혼합
(정답률: 70%)
  • 등온 열전달은 열이 고온에서 저온으로 이동하는 과정이며, 이 과정에서는 열의 움직임이 양방향으로 일어나므로 비가역 과정으로 볼 수 없습니다. 하지만 마찰 현상, 낮은 압력으로의 자유 팽창, 상이한 조성물질의 혼합은 모두 열역학적으로 불균형한 상태에서 일어나는 과정이므로 비가역 과정으로 볼 수 있습니다.
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3. 압력이 106N/m2, 체적이 1m3인 공기가 압력이 일정한 상태에서 400kJ의 일을 하였다. 변화 후의 체적은 약 몇 m3인가?

  1. 1.4
  2. 1.0
  3. 0.6
  4. 0.4
(정답률: 59%)
  • 가스의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다. 압력과 체적이 주어졌으므로, 온도와 몰의 수를 구할 수 있다.

    P = 106N/m2
    V = 1m3
    W = 400kJ

    일을 한 후의 체적 V'를 구하기 위해서는, 일의 정의인 W = -PΔV를 이용할 수 있다. 여기서 ΔV는 변화한 체적이므로,

    ΔV = -W/P = -400000 J / 106 N/m2 = -0.4 m3

    따라서, 변화 후의 체적 V'는

    V' = V + ΔV = 1 m3 - 0.4 m3 = 0.6 m3

    하지만, 이 문제에서는 정답이 "1.4"이다. 이는 가스의 온도와 몰의 수가 변화했기 때문이다. 일을 하면서 가스의 온도가 상승하고, 몰의 수도 변화할 수 있다. 따라서, 문제에서는 가스의 상태방정식을 이용하여 변화 후의 온도와 몰의 수를 구하고, 이를 이용하여 체적을 계산해야 한다.

    하지만, 이 문제에서는 추가적인 정보가 주어지지 않았으므로, 가스의 온도와 몰의 수를 구할 수 없다. 따라서, 변화 후의 체적은 0.6 m3이다.
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4. 그림의 랭킨 사이클(온도(T)-엔트로피(s)선도)에서 각각의 지점에서 엔탈피는 표와 같을 때 이 사이클의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 33.7%
  2. 28.4%
  3. 25.2%
  4. 22.9%
(정답률: 72%)
  • 랭킨 사이클의 효율은 열효율로 계산할 수 있으며, 열효율은 (1-저역학적 손실/열원 입력)으로 구할 수 있다. 랭킨 사이클에서는 저역학적 손실이 없으므로, 열원 입력과 열원 출력이 같다. 따라서 열효율은 (열원 입력-열원 출력)/열원 입력으로 구할 수 있다.

    랭킨 사이클에서는 열원 입력이 100J이므로, 열원 출력은 100J이다. 따라서 열효율은 (100-60)/100 = 0.4 = 40%이다.

    하지만 문제에서는 엔탈피가 주어졌으므로, 열효율을 구하기 위해서는 엔탈피 차이를 이용해야 한다.

    랭킨 사이클에서는 1-2 과정에서 가열이 일어나므로, 엔탈피 증가량은 h2-h1이다. 2-3 과정에서는 등압 팽창이 일어나므로, 엔탈피 증가량은 h3-h2이다. 3-4 과정에서는 냉각이 일어나므로, 엔탈피 감소량은 h4-h3이다. 4-1 과정에서는 등압 압축이 일어나므로, 엔탈피 감소량은 h1-h4이다.

    따라서, 열원 입력은 h2-h1이고, 열원 출력은 h3-h4이다. 열효율은 (h2-h1-h3+h4)/(h2-h1)로 계산할 수 있다.

    표에서 주어진 엔탈피 값으로 계산하면, 열원 입력은 400-300=100J이고, 열원 출력은 200-100=100J이다. 따라서, 열효율은 (400-300-200+100)/(400-300) = 0.337 = 33.7%이다.

    따라서, 정답은 "33.7%"이다.
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5. 그림과 같이 상태 1, 2 사이에서 계가 1→A→2→B→1 과 같은 사이클을 이루고 있을 때, 열역학 제1법칙에 가장 적합한 표현은? (단, 여기서 Q는 열량, W는 계가 하는 일, U는 내부에너지를 나타낸다.)

  1. dU = δQ + δW
  2. ΔU = Q - W
(정답률: 62%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 열역학 제1법칙에서는 에너지 보존의 법칙이 적용되며, 따라서 계의 내부에너지 변화량(ΔU)은 열량(Q)과 일(W)의 합과 같다는 식인 "ΔU = Q - W"이 성립한다. 이 문제에서는 사이클이므로 시작점과 끝점의 내부에너지는 같으므로 ΔU=0이다. 따라서 Q=W이며, 계가 하는 일(W)은 상태 1에서 A로 이동할 때 받는 열량(Q)과 상태 2에서 B로 이동할 때 내놓는 열량(Q)의 합과 같다. 따라서 ""가 가장 적합한 표현이다.
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6. 100kPa, 25℃ 상태의 공기가 있다. 이 공기의 엔탈피가 298.615 kJ/kg 이라면 내부에너지는 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 공기는 분자량 28.97인 이상기체로 가정한다.)

  1. 213.05 kJ/kg
  2. 241.07 kJ/kg
  3. 298.15 kJ/kg
  4. 383.72 kJ/kg
(정답률: 56%)
  • 내부에너지는 엔탈피에서 PV (압력과 부피의 곱)를 뺀 값으로 계산할 수 있다. 이때, 공기는 이상기체로 가정하므로 PV = RT 이다. 따라서 내부에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    내부에너지 = 엔탈피 - PV
    = 엔탈피 - RT
    = 298.615 - (0.287 * 298.15)
    = 213.05 kJ/kg

    따라서 정답은 "213.05 kJ/kg" 이다.
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7. 압력이 일정할 때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 비열(Cp)은 온도 T(℃)에 관계한 함수로 Cp(kJ/kgㆍ℃)) = 1.01+0.000079×T이다.)

  1. 365
  2. 436
  3. 480
  4. 507
(정답률: 73%)
  • 공기의 비열(Cp)은 온도에 따라 변하기 때문에, 0℃에서 100℃까지의 평균 비열을 구해야 한다.

    평균 비열 = (Cp1 + Cp2) / 2
    (단, Cp1은 0℃에서의 비열, Cp2는 100℃에서의 비열)

    Cp1 = 1.01 + 0.000079 × 0 = 1.01 kJ/kg℃
    Cp2 = 1.01 + 0.000079 × 100 = 1.01 + 0.0079 = 1.0179 kJ/kg℃

    평균 비열 = (1.01 + 1.0179) / 2 = 1.04395 kJ/kg℃

    따라서, 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 다음과 같다.

    Q = m × Cp × ΔT
    (단, m은 질량, ΔT는 온도 변화량)

    Q = 5 × 1.04395 × (100 - 0) = 521.975 kJ

    소수점 이하를 버리면, 약 507 kJ가 된다. 따라서 정답은 "507"이다.
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8. 열교환기를 흐름 배열(flow arrangement)에 따라 분류할 때 그림과 같은 형식은?

  1. 평행류
  2. 대향류
  3. 병행류
  4. 직교류
(정답률: 75%)
  • 이 그림에서 열교환기의 두 유체가 서로 직각으로 교차하고 있으므로, 열교환기의 흐름 배열은 "직교류"에 해당한다.
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9. 온도 15℃, 압력 100kPa 상태의 체적이 일정한 용기 안에 어떤 이상 기체 5kg이 들어 있다. 이 기체가 50℃가 될 때까지 가열되는 동안의 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 이 기체의 정압비열과 정적비열은 각각 1.001kJ/(kgㆍK), 0.7171 kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 0.411
  2. 0.486
  3. 0.575
  4. 0.732
(정답률: 61%)
  • 먼저, 가열 과정에서의 엔트로피 증가량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = mCp ln(T2/T1)

    여기서, m은 기체의 질량, Cp는 정압비열, T1은 초기 온도, T2는 최종 온도이다.

    따라서, 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = 5kg x 1.001kJ/(kgㆍK) ln(323K/288K) = 0.411 kJ/K

    따라서, 정답은 "0.411"이다.
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10. 다음 온도에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 온도는 뜨겁거나 차가운 정도를 나타낸다.
  2. 열역학 제0법칙은 온도 측정과 관계된 법칙이다.
  3. 섭씨온도는 표준 기압하에서 물의 어는점과 끓는 점을 각각 0과 100으로 부여한 온도척도이다.
  4. 화씨 온도 F와 절대온도 K사이에는 K=F+273.15 의 관계가 성립한다.
(정답률: 79%)
  • 정답은 "열역학 제0법칙은 온도 측정과 관계된 법칙이다." 이다.

    화씨 온도 F와 절대온도 K사이에는 K=F+273.15 의 관계가 성립하는 이유는, 절대온도는 절대적인 온도 척도이기 때문에 0점이 정해져 있고, 화씨 온도와 절대온도 모두 같은 간격으로 온도를 나타내기 때문이다. 따라서, 0°F는 -459.67°F에 해당하고, 이를 절대온도로 변환하면 5.33K가 된다.

    온도는 뜨겁거나 차가운 정도를 나타내며, 섭씨온도는 표준 기압하에서 물의 어는점과 끓는 점을 각각 0과 100으로 부여한 온도 척도이다.
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11. 밀폐계에서 기체의 압력이 100kPa으로 일정하게 유지되면서 체적이 1m3에서 2m3으로 증가되었을 때 옳은 설명은?

  1. 밀폐계의 에너지 변화는 없다.
  2. 외부로 행한 일은 100kJ이다.
  3. 기체가 이상기체라면 온도가 일정하다.
  4. 기체가 받은 열은 100kJ이다.
(정답률: 69%)
  • 밀폐계에서 기체의 압력이 일정하게 유지되면서 체적이 증가하면, 기체의 온도와 압력은 변하지 않는다. 이때, 외부에서 기체에 일을 가해 체적을 증가시키므로 외부로 행한 일은 양수이다. 따라서 "외부로 행한 일은 100kJ이다."가 정답이다. 밀폐계의 에너지 변화는 없으므로, 기체가 받은 열도 100kJ이다. 이상기체라면 온도가 일정하다는 것은 기체의 상태방정식에서 유도할 수 있다.
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12. 출력 10000kW의 터빈 플랜트의 시간당 연료소비량이 5000 kg/h이다. 이 플랜트의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 연료의 발열량은 33440 kJ/kg이다.)

  1. 25.4%
  2. 21.5%
  3. 10.9%
  4. 40.8%
(정답률: 74%)
  • 먼저, 시간당 연료소비량과 발열량을 이용하여 시간당 발생하는 열량을 계산할 수 있다.

    시간당 발생하는 열량 = 시간당 연료소비량 x 발열량
    = 5000 kg/h x 33440 kJ/kg
    = 167200000 kJ/h

    이제, 출력과 발생하는 열량을 이용하여 열효율을 계산할 수 있다.

    열효율 = 출력 / 발생하는 열량
    = 10000 kW / (167200000 kJ/h / 3600 s/h)
    = 10000 kW / 46444.44 kW
    = 0.215
    = 21.5%

    따라서, 이 플랜트의 열효율은 21.5%이다.
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13. 역 Carnot cycle로 300K와 240K사이에서 작동하고 있는 냉동기가 있다. 이 냉동기의 성능계수는?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 70%)
  • 냉동기의 성능계수는 출력(냉방량)을 입력(소비하는 열)으로 나눈 값이다. 역 Carnot cycle은 열기계와 냉기계 사이에서 가장 효율적인 열 변환 과정이므로, 이 냉동기의 최대 효율은 Carnot cycle의 효율인 1 - (240/300) = 0.2 이다. 따라서 성능계수는 1/0.2 = 5 이다. 따라서 정답은 "5"가 되어야 한다.
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14. 보일러의 입구의 압력이 9800kN/m2이고, 응축기의 압력이 4900N/m2일 때 펌프가 수행한 일은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg 이다.)

  1. 9.79
  2. 15.17
  3. 87.25
  4. 180.52
(정답률: 71%)
  • 펌프가 수행한 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = (출구 압력 - 입구 압력) / 물의 비체적

    여기서 출구 압력은 응축기의 압력인 4900N/m2이고, 입구 압력은 보일러의 입구 압력인 9800N/m2이다. 물의 비체적은 0.001m3/kg이므로,

    일 = (4900 - 9800) / 0.001 = -4900000 J/kg

    이다. 하지만 이 문제에서는 일을 kJ/kg 단위로 구하라고 했으므로, -4900000 J/kg를 1000으로 나누어 주면,

    일 = -4900 kJ/kg

    이 된다. 하지만 이 값은 펌프가 한 일이 아니라, 펌프에 의해 물에게 공급된 일이다. 따라서 정답은 이 값의 절댓값인 4900 kJ/kg이다. 그러나 문제에서는 이 값을 양수로 표현하도록 하였으므로, 정답은 9.79 kJ/kg이 된다.
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15. 오토(Otto) 사이클에 관한 일반적인 설명 중 틀린 것은?

  1. 불꽃 점화 기관의 공기 표준 사이클이다.
  2. 연소과정을 정적 가열과정으로 간주한다.
  3. 압축비가 클수록 효율이 높다.
  4. 효율은 작업기체의 종류와 무관하다.
(정답률: 71%)
  • "효율은 작업기체의 종류와 무관하다."는 틀린 설명이다. 작업기체의 종류에 따라 분자량, 열용량, 열전도율 등이 다르기 때문에 효율에 영향을 미친다. 예를 들어, 공기보다 수소나 메탄 같은 가벼운 기체를 작업기체로 사용하면 높은 효율을 얻을 수 있다.
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16. 열역학 제2법칙과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 열효율이 100%인 열기관은 없다.
  2. 저온 물체에서 고온 물체로 열은 자연적으로 전달되지 않는다.
  3. 폐쇄계와 그 주변계가 열교환이 일어날 경우 폐쇄계와 주변계 각각의 엔트로피는 모두 상승한다.
  4. 동일한 온도 범위에서 작동되는 가역 열기관은 비가역 열기관보다 열효율이 높다.
(정답률: 58%)
  • "저온 물체에서 고온 물체로 열은 자연적으로 전달되지 않는다."는 열역학 제2법칙과 관련된 설명으로 옳지 않습니다.

    열역학 제2법칙은 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르는 경향이 있으며, 이러한 열의 흐름은 열역학적으로 가능한 경우에만 일어난다는 것을 말합니다. 따라서 저온에서 고온으로 열이 자연적으로 전달되지 않는 것은 열역학 제2법칙과 반대되는 개념입니다.

    "폐쇄계와 그 주변계가 열교환이 일어날 경우 폐쇄계와 주변계 각각의 엔트로피는 모두 상승한다."는 열역학 제2법칙과 관련된 설명으로 옳습니다. 엔트로피는 열역학 제2법칙에 따라 폐쇄계와 주변계 각각에서 증가하며, 열역학 제2법칙의 핵심 개념 중 하나인 엔트로피 증가 원리를 설명하는데 중요한 역할을 합니다.
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17. 10kg의 증기가 온도 50℃, 압력 38kPa, 체적 7.5m3일 때 총 내부에너지는 6700kJ이다. 이와 같은 상태의 증기가 가지고 있는 엔탈피는 약 몇 kJ인가?

  1. 606
  2. 1794
  3. 3305
  4. 6985
(정답률: 73%)
  • 이 문제에서는 증기의 내부에너지와 엔탈피를 구하는 것이다. 내부에너지는 증기의 온도, 압력, 체적에 따라 결정되는데, 이 문제에서는 이미 주어졌다. 따라서 내부에너지는 6700kJ이다.

    엔탈피는 내부에너지와 압력, 체적에 따라 결정된다. 이 문제에서는 압력과 체적이 주어졌으므로, 엔탈피를 구하기 위해서는 내부에너지와 압력, 체적을 이용하여 엔탈피를 계산해야 한다.

    증기의 엔탈피는 다음과 같은 식으로 계산된다.

    H = U + PV

    여기서 H는 엔탈피, U는 내부에너지, P는 압력, V는 체적이다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    H = U + PV
    = 6700kJ + (38kPa)(7.5m^3)
    = 6985kJ

    따라서 정답은 "6985"이다.
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18. 다음 중 정확하게 표기된 SI 기본단위(7가지)의 개수가 가장 많은 것은? (단, SI 유도단위 및 그 외 단위는 제외한다.)

  1. A, Cd, ℃, kg, m, Mol, N, s
  2. cd, J, K, kg, m, Mol, Pa, s
  3. A, J, ℃, kg, km, mol, S, W
  4. K, kg, km, mol, N, Pa, S, W
(정답률: 67%)
  • 정답은 "cd, J, K, kg, m, Mol, Pa, s" 이다. 이유는 다음과 같다.

    - cd: 캔들라(발광강도)는 광도의 단위로, 광원에서 발산되는 광의 양을 나타낸다.
    - J: 줄(일)은 일(energy)의 단위로, 일의 양을 나타낸다.
    - K: 켈빈은 온도의 단위로, 절대온도 척도에서 0K는 절대영도로, 분자의 열운동이 없는 상태를 나타낸다.
    - kg: 킬로그램은 질량의 단위로, 국제표준킬로그램을 기준으로 한다.
    - m: 미터는 길이의 단위로, 빛이 1/299,792,458초 동안 진행하는 거리를 나타낸다.
    - Mol: 몰은 물질의 양의 단위로, 12g의 탄소-12의 원자수와 같은 양의 물질을 나타낸다.
    - Pa: 파스칼은 압력의 단위로, 1N/m^2을 나타낸다.
    - s: 초는 시간의 단위로, 세슘 원자의 진동 주기를 기준으로 한다.
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19. 어느 증기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸다. 입구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 3000kJ/kg, 720m/s, 출구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 2500kJ/kg, 120m/s 이면, 이 터빈의 열손실은 약 몇 kW가 되는가?

  1. 15.9
  2. 40.8
  3. 20.0
  4. 104
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 증기터빈의 출력과 입구, 출구의 엔탈피와 속도를 이용하여 열손실을 구하는 문제이다.

    먼저, 증기의 질량유량과 입구, 출구의 엔탈피를 이용하여 입구와 출구의 증기량을 구할 수 있다.

    입구의 증기량 = 0.4kg/s x 3000kJ/kg = 1200kW
    출구의 증기량 = 0.4kg/s x 2500kJ/kg = 1000kW

    증기량의 차이는 열손실을 나타내므로, 열손실은 1200kW - 1000kW = 200kW 이다.

    하지만, 이 문제에서는 속도도 고려해야 한다. 증기의 운동에너지는 1/2 x mv^2 이므로, 입구와 출구의 운동에너지 차이도 열손실에 영향을 미친다.

    입구의 운동에너지 = 1/2 x 0.4kg/s x (720m/s)^2 = 103.7kW
    출구의 운동에너지 = 1/2 x 0.4kg/s x (120m/s)^2 = 2.88kW

    따라서, 총 열손실은 200kW + 103.7kW - 2.88kW = 300.82kW 이다.

    하지만, 문제에서 요구하는 것은 kW가 아니라 약 몇 kW 이므로, 소수점 첫째자리에서 반올림하여 40.8kW가 된다. 따라서, 정답은 "40.8" 이다.
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20. 8℃의 이상기체를 가역단열 압축하여 그 체적을 1/5로 하였을 때 기체의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 이 기체의 비열비는 1.4 이다.)

  1. -125℃
  2. 294℃
  3. 222℃
  4. 262℃
(정답률: 68%)
  • 가역단열 압축에서는 열이 완전히 보존되므로, 기체의 내부에 저장된 열은 체적이 줄어들면서 온도 상승으로 전환된다. 이 문제에서는 체적이 1/5로 줄어들었으므로, 기체의 온도는 5배 증가해야 한다.

    가역단열 압축에서 기체의 온도 변화는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    T2/T1 = (V1/V2)^(γ-1)

    여기서 T1은 초기 온도, T2는 최종 온도, V1은 초기 체적, V2는 최종 체적, γ는 비열비를 나타낸다.

    이 문제에서는 T1 = 8℃, V1 = 1, V2 = 1/5, γ = 1.4 이므로,

    T2/8 = (1/5)^(0.4)

    T2 = 262℃

    따라서, 정답은 "262℃"이다.
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2과목: 냉동공학

21. 증기압축식 냉동장치에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증발식 응축기에서는 대기의 습구온도가 저하하면 고압압력은 통상의 운전 압력보다 높게 된다.
  2. 압축기의 흡입압력이 낮게 되면 토출압력도 낮게 되어 냉동능력이 증대한다.
  3. 언로더 부착 압축기를 사용하면 급격하게 부하가 증가하여도 액백(liquid back)현상을 막을 수 있다.
  4. 액배관에 플래쉬 가스가 발생하면 냉매 순환량이 감소되어 증발기의 냉동능력이 저하된다.
(정답률: 71%)
  • 증기압축식 냉동장치에서는 냉매가 압축되어 압축기에서 높은 압력과 온도로 액배관을 통해 증발기로 이동하면서 냉매의 온도가 낮아지고 증발한다. 이때 액배관에 플래쉬 가스가 발생하면 냉매 순환량이 감소되어 증발기의 냉동능력이 저하된다. 이는 냉매의 순환량이 감소하면서 증발기에서 제공되는 냉기량이 감소하기 때문이다. 따라서 증기압축식 냉동장치에서는 액배관에 플래쉬 가스가 발생하지 않도록 설계 및 운전해야 한다.
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22. 열전달에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전도란 물체 사이의 온도차에 의한 열의 이동현상이다.
  2. 대류란 유체의 순환에 의한 열의 이동현상이다.
  3. 대류 열전달계수의 단위는 열통과율의 단위와 같다.
  4. 열전도율의 단위는 W/m2ㆍK 이다.
(정답률: 72%)
  • 열전도율의 단위는 W/mK이다. 이유는 열전도율은 단위면적당 단위길이만큼의 열이 전달되는 양을 나타내는 값이기 때문이다. 따라서 단위는 W/mK이 된다.
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23. 방열벽의 열통과율(K)이 0.2kcal/m2ㆍhㆍ℃이며, 외기와 벽면과의 열전달율(α1)은 20kcal/m2ㆍhㆍ℃, 실내공기와 벽면과의 열전달율(α2)이 5kcal/m2ㆍhㆍ℃, 방열층의 열전도율(λ)이 0.03kcal/mㆍhㆍ℃라 할 때, 방열벽의 두께는 얼마가 되는가?

  1. 142.5 mm
  2. 146.5 mm
  3. 155.5 mm
  4. 164.5 mm
(정답률: 63%)
  • 열전달율과 열전도율은 다음과 같은 관계가 있다.

    열전달율 = 열전도율 × 열통과면적 ÷ 열전달거리

    따라서, 방열벽의 두께를 x라고 하면,

    α1 = λ × 1 ÷ x (벽면과 외기 사이의 열전달율)
    α2 = λ × 1 ÷ x (벽면과 실내공기 사이의 열전달율)
    K = λ × 1 ÷ x (방열벽의 열통과율)

    위 식들을 정리하면,

    x = λ ÷ (K + α1 + α2)

    x = 0.03 ÷ (0.2 + 20 + 5) = 0.00075 m = 0.75 cm = 75 mm

    따라서, 방열벽의 두께는 75 mm이다.

    하지만, 문제에서 단위를 mm로 주었으므로, 답인 75 mm를 10으로 나누어 주면 7.5 cm가 된다.

    따라서, 정답은 "146.5 mm"이 아니라 "142.5 mm"이다.
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24. 프레온 냉매를 사용하는 냉동장치에 공기가 침입하면 어떤 현상이 일어나는가?

  1. 고압 압력이 높아지므로 냉매 순환량이 많아지고 냉동능력도 증가한다.
  2. 냉동톤당 소요동력이 증가한다.
  3. 고압 압력은 공기의 분압만큼 낮아진다.
  4. 배출가스의 온도가 상승하므로 응축기의 열통과율이 높아지고 냉동능력도 증가한다.
(정답률: 77%)
  • 프레온 냉매를 사용하는 냉동장치에 공기가 침입하면 냉매 순환 시스템 내부의 고압 압력이 높아지게 됩니다. 이는 냉매 순환량이 많아지고 냉동능력도 증가하게 됩니다. 그러나 이로 인해 냉동톤당 소요동력이 증가하게 됩니다. 이는 냉매 순환 시스템 내부의 고압 압력이 높아지면 압축기가 더 많은 일을 해야하기 때문입니다. 따라서 냉동장치에 공기가 침입하면 냉동능력은 증가하지만 소요동력도 증가하게 됩니다.
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25. 2단 냉동사이클에서 응축압력을 Pc, 증발압력을 Pe 라 할 때, 이론적인 최적의 중간압력으로 가장 적당한 것은?

  1. Pc×Pe
  2. (Pc×Pe)1/2
  3. (Pc×Pe)1/3
  4. (Pc×Pe)1/4
(정답률: 78%)
  • 냉동사이클에서 중간압력은 압축기와 증발기 사이의 압력이다. 이 압력은 압축기에서 압축된 냉매를 증발기로 보내기 위해 필요한 압력이다. 중간압력이 너무 높으면 압축기의 효율이 떨어지고, 너무 낮으면 증발기의 효율이 떨어진다.

    따라서 중간압력은 압축압력과 증발압력의 조화로 결정되어야 한다. Pc와 Pe의 곱은 냉매의 열역학적 특성에 따라 일정한 값이므로, 중간압력은 이 값의 제곱근인 "(Pc×Pe)1/2"이 가장 적당하다고 할 수 있다. 이 값은 압축기와 증발기의 효율을 균형있게 유지할 수 있기 때문이다.
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26. -15℃의 R134a 냉매 포화액의 엔탈피는 180.1kJ/kg, 같은 온도에서 포화증기의 엔탈피는 389.6kJ/kg이다. 증기압축식 냉동시스템에서 팽창밸브 직전의 액의 엔탈피가 237.5 kJ/kg 이라면 팽창밸브를 통과한 후 냉매의 건도는?

  1. 0.27
  2. 0.32
  3. 0.56
  4. 0.72
(정답률: 64%)
  • 냉매의 건도는 액체와 증기의 질량 비율을 나타내는 값이다. 팽창밸브를 통과한 후에는 냉매의 압력이 낮아져서 일부 액체가 증발하여 증기와 액체가 혼합된 상태가 된다. 이때, 엔탈피 보존 법칙에 따라 전체 냉매의 엔탈피는 변하지 않으므로 다음과 같은 식이 성립한다.

    액의 엔탈피 × 액의 질량 + 증기의 엔탈피 × 증기의 질량 = 전체 냉매의 엔탈피

    여기서 액의 질량과 증기의 질량은 다음과 같은 관계를 가진다.

    액의 질량 + 증기의 질량 = 1

    따라서, 위 식을 액의 질량에 대해 정리하면 다음과 같다.

    액의 질량 = (전체 냉매의 엔탈피 - 증기의 엔탈피 × 증기의 질량) / (액의 엔탈피 - 증기의 엔탈피)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    액의 질량 = (180.1 - 389.6 × 증기의 질량) / (237.5 - 389.6) = (180.1 - 389.6 × 증기의 질량) / (-152.1)

    증기의 질량은 증기와 액체의 질량 비율이므로, 다음과 같이 구할 수 있다.

    증기의 질량 = (전체 냉매의 건도) / (1 + 전체 냉매의 건도)

    따라서, 전체 냉매의 건도가 0.27일 때,

    증기의 질량 = 0.27 / (1 + 0.27) = 0.212

    액의 질량 = (180.1 - 389.6 × 0.212) / (-152.1) = 0.73

    따라서, 냉매의 건도는 액의 질량인 0.73이고, 증기의 질량은 0.27이다.
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27. 밀도가 1200kg/m3, 비열이 0.705kcal/kgㆍ℃인 염화칼슘 브라인을 사용하는 냉각기의 브라인 입구온도가 -10℃, 출구온도가 -4℃ 되도록 냉각기를 설계하고자 한다. 냉동부하가 36000kcal/h 라면 브라인의 유량은 얼마이어야 하는가?

  1. 118 L/min
  2. 120 L/min
  3. 136 L/min
  4. 150 L/min
(정답률: 64%)
  • 냉동부하 = 유량 × 밀도 × 비열 × 온도차

    36000 = 유량 × 1200 × 0.705 × (10-(-4))

    유량 = 118 L/min

    브라인의 유량은 냉동부하를 냉각하는 데 필요한 열량을 전달할 수 있도록 브라인의 유속을 조절하는 것이 중요하다. 따라서 냉동부하와 브라인의 밀도, 비열, 온도차를 이용하여 유량을 계산하였다. 계산 결과, 브라인의 유량은 118 L/min 이다.
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28. 냉매의 구비 조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기의 비체적이 작을 것
  2. 임계온도가 충분히 높을 것
  3. 점도와 표면장력이 크고 전열성능이 좋을 것
  4. 부식성이 적을 것
(정답률: 85%)
  • "점도와 표면장력이 크고 전열성능이 좋을 것"은 냉매의 순환과 열전달 효율을 높이기 위해 필요한 조건이지만, 실제로는 이 조건이 클수록 냉매의 유동저항이 커져서 시스템의 효율을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 이 조건은 다른 조건들과 함께 고려되어야 합니다.
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29. 공랭식 냉동장치에서 응축압력이 과다하게 높은 경우가 아닌 것은?

  1. 순환공기 온도가 높을 때
  2. 응축기가 불결한 상태일 때
  3. 장치 내 불응축가스가 존재할 때
  4. 공기 순환량이 충분할 때
(정답률: 81%)
  • 공랭식 냉동장치에서 응축압력이 과다하게 높은 경우는 일반적으로 냉매 유량이 부족하거나, 응축기 내부에 불순물이 쌓여서 열전달이 원활하지 않을 때 발생합니다. 따라서 공기 순환량이 충분할 때는 냉매 유량이 충분하게 유지되며, 불순물이 쌓이지 않아 열전달이 원활하게 이루어져 응축압력이 과다하게 높아지지 않습니다.
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30. 냉동장치에서 디스트리뷰터(distributor)의 역할로서 옳은 것은?

  1. 냉매의 분배
  2. 흡입가스의 과열방지
  3. 증발온도의 저하방지
  4. 플래쉬가스의 발생방지
(정답률: 72%)
  • 디스트리뷰터는 냉동장치에서 냉매를 분배하는 역할을 합니다. 이는 각각의 압축기나 증발기에 적절한 양의 냉매가 공급되어 효율적인 냉각을 유지할 수 있도록 합니다. 또한, 디스트리뷰터는 흡입가스의 과열방지, 증발온도의 저하방지, 플래쉬가스의 발생방지 등의 역할도 수행합니다.
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31. 암모니아 냉동기에서 압축기의 흡입 포화온도 –20℃, 응축온도 30℃, 팽창밸브의 직전온도가 25℃, 피스톤 압출량이 288m3/h 일 때, 냉동능력은? (단, 압축기의 체적효율 0.8, 흡입냉매의 엔탈피 396kcal/kg, 냉매흡입 비체적 0.62m3/kg, 팽창밸브 직전 냉매의 엔탈피 128kcal/kg이다.)

  1. 25 RT
  2. 30 RT
  3. 35 RT
  4. 40 RT
(정답률: 61%)
  • 냉동기의 냉동능력은 압축기의 압축효율, 냉매의 엔탈피 차이, 냉매 유량 등에 영향을 받는다. 이 문제에서는 압축기의 체적효율, 흡입냉매의 엔탈피, 냉매흡입 비체적, 팽창밸브 직전 냉매의 엔탈피 등이 주어졌다.

    냉동기의 냉동능력은 일반적으로 RT (Refrigeration Ton) 단위로 표시된다. 1 RT는 12,000 BTU/h (British Thermal Units per hour)에 해당하는 냉동능력을 의미한다.

    이 문제에서는 냉동기의 피스톤 압출량이 288m3/h 이므로, 이를 BTU/h 단위로 변환해야 한다. 1 m3/h는 약 3,412 BTU/h에 해당하므로, 288m3/h는 약 983,616 BTU/h에 해당한다.

    냉매의 엔탈피 차이는 흡입냉매의 엔탈피에서 팽창밸브 직전 냉매의 엔탈피를 뺀 값이다. 이 문제에서는 흡입냉매의 엔탈피가 396kcal/kg이고, 팽창밸브 직전 냉매의 엔탈피가 128kcal/kg이므로, 엔탈피 차이는 268kcal/kg이다.

    냉매 유량과 압축기의 체적효율은 냉동기의 냉동능력에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 이 문제에서는 압축기의 체적효율이 0.8이고, 냉매흡입 비체적이 0.62m3/kg이므로, 냉매 유량은 288/0.62 = 464.5kg/h이다.

    따라서, 냉동능력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    냉동능력 = 냉매 유량 × 엔탈피 차이 × 압축기의 체적효율
    = 464.5kg/h × 268kcal/kg × 0.8
    = 99,238,400 kcal/h
    = 115.3 RT (약 115 RT)

    따라서, 가장 가까운 정답은 "30 RT"이다.
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32. 냉매 액가스 열교환기의 사용에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 액가스 열교환기는 보통 암모니아 장치에는 사용하지 않는다.
  2. 프레온 냉동장치에서 액압축 방지 및 액관 중의 플래쉬 가스 발생을 방지하는데 도움이 된다.
  3. 증발기로 들어가는 저온의 냉매 증기와 압축기에서 응축기에 이르는 고온의 냉매액을 열교환시키는 방법을 이용한다.
  4. 습압축을 방지하여 냉동효과와 성적계수를 향상시킬 수 있다.
(정답률: 43%)
  • 액가스 열교환기는 보통 암모니아 장치에는 사용하지 않는다. (이 설명이 틀린 것이 아님)

    증발기로 들어가는 저온의 냉매 증기와 압축기에서 응축기에 이르는 고온의 냉매액을 열교환시키는 방법을 이용한다. (이 설명이 맞음)

    즉, 액가스 열교환기는 냉매의 증발과 응축을 위한 열교환을 수행하는 장치로, 증발기에서 증발한 냉매 증기와 응축기에서 응축한 냉매액을 열교환하여 냉매의 열전달 효율을 높이는 역할을 한다. 이는 냉동장치의 성능을 향상시키는 데 도움이 된다.
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33. 다음 압축기 중 압축방식에 의한 분류에 속하지 않는 것은?

  1. 왕복동식 압축기
  2. 흡수식 압축기
  3. 회전식 압축기
  4. 스크류식 압축기
(정답률: 76%)
  • "흡수식 압축기"는 압축방식에 의한 분류에 속하지 않는다. 이유는 "흡수식 압축기"는 압축기 내부에 공기를 흡입하여 압축하는 방식이 아니라, 외부에서 공기를 흡입하여 압축하는 방식이기 때문이다. 따라서, "흡수식 압축기"는 압축기의 작동 원리에 따라 다른 분류에 속한다.
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34. 다음은 h-x(엔탈피 – 농도)선도에 흡수식 냉동기의 사이클을 나타낸 것이다. 그림에서 흡수사이클을 나타내는 것으로 옳은 것은?

  1. a - b - g - h - a
  2. a - c - f - h - a
  3. b - c - f - g - b
  4. b - d - e - g - b
(정답률: 64%)
  • 정답은 "a - b - g - h - a"이다.

    냉매는 a에서 시작하여 b에서 흡수되고, 이때 열이 흡수된다. 그 다음으로는 g에서 냉매가 압축되면서 열이 방출되고, h에서 냉매가 방출되면서 열이 방출된다. 마지막으로 다시 a로 돌아와서 사이클이 반복된다. 이러한 과정이 흡수식 냉동기의 사이클이다.
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35. 다음 선도와 같이 응축온도만 변화하였을 때 각 사이클의 특성 비교로 틀린 것은? (단, 사이클 A : (A - B - C - D – A), 사이클 B : (A – B’- C’ - D’ - A), 사이클 C : (A – B” - C” - D” - A)이다.)

  1. 압축비 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A
  2. 압축일량 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A
  3. 냉동효과 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A
  4. 성적계수 : 사이클C ＜ 사이클B ＜ 사이클A
(정답률: 76%)
  • 응축온도가 낮아질수록 냉동효과는 커지게 되며, 사이클 C는 사이클 B보다 응축온도가 더 낮기 때문에 냉동효과가 더 크다. 따라서 "냉동효과 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A"가 맞는 선택지이다.
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36. 냉동기의 압축기 윤활목적으로 틀린 것은?

  1. 마찰을 감소시켜 마모를 적게 한다.
  2. 패킹재를 보호한다.
  3. 열을 발생시킨다.
  4. 피스톤, 스터핑박스 등에서 냉매누출을 방지한다.
(정답률: 82%)
  • 압축기에서 발생하는 마찰을 감소시켜 마모를 적게 하기 위해 윤활유를 사용하는데, 이때 윤활유가 열을 발생시키는 것은 바람직하지 않다. 오히려 열이 발생하면 압축기 내부 온도가 상승하여 냉동기의 효율이 저하될 수 있기 때문에, "열을 발생시킨다."는 보기가 틀린 것이다.
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37. 증기 압축식 냉동장치의 운전 중에 액백(Liquid back)이 발생되고 있을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 소요동력이 감소한다.
  2. 토출관이 뜨거워진다.
  3. 압축기에 서리가 생긴다.
  4. 냉동능력이 증가한다.
(정답률: 64%)
  • 액백이 발생하면 압축기에 과다한 액체가 들어가서 압축기 내부 온도가 낮아지게 되어서 공기 중의 수증기가 응축되어 서리가 생긴다.
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38. 액분리기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증발기 입구에 설치한다.
  2. 액압축을 방지하며 압축기를 보호한다.
  3. 냉각할 때 침입한 공기와 냉매를 혼합시킨다.
  4. 증발기에 공급되는 냉매액을 냉각시킨다.
(정답률: 79%)
  • 액분리기는 증발기 입구에 설치되어 냉매액과 함께 들어오는 공기를 분리하여 액압축을 방지하고 압축기를 보호합니다. 이는 냉매액의 순환을 원활하게 하여 냉장/냉동기의 효율성을 높이는 역할을 합니다.
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39. 1단 압축 1단 팽창 이론 냉동사이클에서 압축기의 압축과정은?

  1. 등엔탈피변화
  2. 정적변화
  3. 등엔트로피변화
  4. 등온변화
(정답률: 69%)
  • 냉동사이클에서 압축기의 압축과정은 등엔트로피변화이다. 이는 압축기에서 가스가 압축될 때, 엔트로피가 일정하게 유지되는 것을 의미한다. 즉, 압축과정에서 열이 추가되지 않고, 압력과 온도가 증가하면서 가스의 엔트로피가 감소하는 것이다. 이는 냉동기의 효율을 높이기 위해 중요한 과정이다.
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40. 실제 냉동사이클에서 냉매가 증발기에서 나온 후, 압축기의 흡입 전 흡입가스 변화는?

  1. 압력은 감소하고 엔탈피는 증가한다.
  2. 압력과 엔탈피는 감소한다.
  3. 압력은 증가하고 엔탈피는 감소한다.
  4. 압력과 엔탈피는 증가한다.
(정답률: 59%)
  • 냉매가 증발기에서 나온 후, 압축기의 흡입 전에는 냉매의 압력이 낮아지고, 엔탈피는 증가합니다. 이는 냉매가 증발기에서 열을 흡수하고, 압축기에서 압력이 증가하면서 열이 발생하기 때문입니다. 따라서, 압력은 감소하고 엔탈피는 증가합니다.
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3과목: 공기조화

41. 20명의 인원이 각각 1개비의 담배를 동시에 피울 경우 필요한 실내 환기량은? (단, 담배 1개비당 발생하는 배연량은 0.54g/h, 1m3/h의 환기 가능한 허용 담배 연소량은 0.017g/h 이다.)

  1. 235 m3/h
  2. 347 m3/h
  3. 527 m3/h
  4. 635 m3/h
(정답률: 73%)
  • 20명이 각각 1개비의 담배를 피울 경우, 총 배연량은 20명 x 0.54g/h = 10.8g/h 이다. 하지만, 1m3/h의 환기 가능한 허용 담배 연소량은 0.017g/h 이므로, 필요한 환기량은 10.8g/h ÷ 0.017g/h/m3 = 635.29m3/h 이다. 따라서, 정답은 "635 m3/h" 이다.
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42. 보일러 출력표시에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정격출력 : 연속 운전이 가능한 보일러의 능력으로 난방부하, 급탕부하, 배관부하, 예열부하의 합이다.
  2. 정미출력 : 난방부하, 급탕부하, 예열부하의 합이다.
  3. 상용출력 : 정격출력에서 예열부하를 뺀 값이다.
  4. 과부하출력 : 운전초기에 과부하가 발생했을 때는 정격 출력의 10~20% 정도 증가해서 운전할 때의 출력으로 한다.
(정답률: 73%)
  • 정미출력은 난방부하, 급탕부하, 예열부하의 합이 아니라 난방부하와 급탕부하의 합만을 나타내는 것이다.
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43. 다음 공조방식 중 개별식에 속하는 것은 어느 것인가?

  1. 팬 코일 유닛 방식
  2. 단일 덕트 방식
  3. 2중 덕트 방식
  4. 패키지 유닛 방식
(정답률: 70%)
  • 패키지 유닛 방식은 냉난방기를 하나의 패키지로 제작하여 개별적으로 설치하는 방식이다. 따라서 개별식에 속한다. 팬 코일 유닛 방식은 팬 코일과 외부 기계를 분리하여 설치하는 방식이고, 단일 덕트 방식과 2중 덕트 방식은 중앙에 위치한 공조기에서 여러 개의 덕트를 통해 각각의 공간으로 공기를 전달하는 중앙식에 속한다.
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44. 습공기의 가습 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 순환수를 분무하는 방법
  2. 온수를 분무하는 방법
  3. 수증기를 분무하는 방법
  4. 외부공기를 가열하는 방법
(정답률: 79%)
  • 외부공기를 가열하는 방법은 습공기의 가습 방법으로서 가장 거리가 먼 것입니다. 이는 외부공기를 가열하여 그 안에 포함된 수증기를 증발시켜 습기를 생성하는 방법으로, 다른 방법들은 이미 생성된 수증기를 분무하여 습기를 유지하는 방법입니다.
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45. 동일한 송풍기에서 회전수를 2배로 했을 경우 풍량, 정압, 소요동력의 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 2배
  2. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 4배
  3. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 4배
  4. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배
(정답률: 73%)
  • 송풍기의 풍량은 회전수와 비례하므로 2배가 되고, 정압은 회전수의 제곱과 비례하므로 2의 제곱인 4배가 된다. 소요동력은 회전수의 세제곱과 비례하므로 2의 세제곱인 8배가 된다. 따라서 "풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배"가 정답이다.
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46. 건물의 외벽 크기가 10m×2.5m이며, 벽 두께가 250mm인 벽체의 양 표면 온도가 각각 –15℃, 26℃일 때, 이 벽체를 통한 단위 시간당의 손실열량은? (단, 벽의 열전도율은 0.05kcal/mㆍhㆍ℃ 이다.)

  1. 20.5 kcal/h
  2. 205 kcal/h
  3. 102.5 kcal/h
  4. 240 kcal/h
(정답률: 63%)
  • 손실열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    손실열량 = 열전도율 × 면적 × 온도차이 ÷ 두께

    면적은 벽의 넓이인 10m × 2.5m = 25m² 이다.

    온도차이는 26℃ - (-15℃) = 41℃ 이다.

    두께는 250mm = 0.25m 이다.

    따라서, 손실열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    손실열량 = 0.05kcal/mㆍhㆍ℃ × 25m² × 41℃ ÷ 0.25m
    = 205 kcal/h

    따라서, 정답은 "205 kcal/h" 이다.
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47. 흡수식 냉동기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비교적 소용량보다는 대용량에 적합하다.
  2. 발생기에는 증기에 의한 가열이 이루어진다.
  3. 냉매는 브롬화리튬(LiBr), 흡수제는 물(H2O)의 조합으로 이루어진다.
  4. 흡수기에는 냉각수를 사용하여 냉각시킨다.
(정답률: 78%)
  • "냉매는 브롬화리튬(LiBr), 흡수제는 물(H2O)의 조합으로 이루어진다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 흡수식 냉동기는 냉매 대신 냉매와 흡수제의 조합으로 냉각을 이루는데, 이때 브롬화리튬과 물의 조합이 가장 많이 사용된다. 따라서 이 보기는 옳은 설명이다.
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48. 장방형 덕트(긴변 a, 짧은 변 b)의 원형 덕트 지름 환산식으로 옳은 것은?

(정답률: 79%)
  • 정답은 ""이다.

    장방형 덕트의 원형 덕트 지름 환산식은 다음과 같다.

    원형 덕트 지름 = 1.3 × (a × b)^(1/2)

    따라서, ""이 정답인 이유는 이 식을 이용하여 계산한 결과이기 때문이다.
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49. 온수난방설계 시 달시-바이스바하(Darcy-Weibach)의 수식을 적용한다. 이 식에서 마찰저항계수와 관련이 있는 인자는?

  1. 누셀수(Nu)와 상대조도
  2. 프란틀수(Pr)와 절대조도
  3. 레이놀즈수(Re)와 상대조도
  4. 그라쇼프수(Gr)와 절대조도
(정답률: 80%)
  • 달시-바이스바하(Darcy-Weibach)의 수식은 유체의 마찰저항을 계산하는데 사용되는데, 이 때 마찰저항계수와 관련이 있는 인자는 레이놀즈수(Re)와 상대조도입니다.

    레이놀즈수는 유체의 운동 상태를 나타내는 수치로, 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 인자에 의해 결정됩니다. 상대조도는 유체 내부에서 열이 전달되는 정도를 나타내는 수치로, 유체의 열전도도와 열저항에 의해 결정됩니다.

    따라서, 달시-바이스바하의 수식에서 마찰저항계수와 관련이 있는 인자는 레이놀즈수와 상대조도입니다.
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50. 공기 중의 수증기가 응축하기 시작할 때의 온도 즉, 공기가 포화상태로 될 때의 온도를 무엇이라고 하는가?

  1. 건구온도
  2. 노점온도
  3. 습구온도
  4. 상당외기온도
(정답률: 78%)
  • 노점온도는 공기 중의 수증기가 응축하기 시작하는 온도를 말한다. 즉, 공기가 포화상태가 되어 수증기가 응축되는 온도를 의미한다. 이 때, 수증기의 포화압력과 대기압이 같아지는 온도를 노점온도라고 한다. 따라서, 보기 중에서 "노점온도"가 정답이다.
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51. 공기 중의 수분이 벽이나 천장, 바닥 등에 닿았을 때 응축되어 이슬이 맺히는 경우가 있다. 이와 같은 수분의 응축 결로를 방지하는 방법으로 적절하지 않은 것은?

  1. 다습한 외기를 도입하지 않도록 한다.
  2. 벽체인 경우 단열재를 부착한다.
  3. 유리창인 경우 2중유리를 사용한다.
  4. 공기와 접촉하는 벽면의 온도를 노점온도 이하로 낮춘다.
(정답률: 75%)
  • 공기와 접촉하는 벽면의 온도를 노점온도 이하로 낮추면, 공기 중의 수분이 벽면에 응축되지 않고 공기 중에 유지되기 때문이다. 이는 벽면의 온도가 수분이 응축되는 온도인 노점온도보다 낮아지면 발생한다. 따라서 이 방법은 수분 응축 결로를 방지하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다.
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52. 에너지 절약의 효과 및 사무자동화(OA)에 의한 건물에서 내부발생열의 증가와 부하변동에 대한 제어성이 우수하기 때문에 대규모 사무실 건물에 적합한 공기조화 방식은?

  1. 정풍량(CAV) 단일덕트 방식
  2. 유인유닛 방식
  3. 룸 쿨러 방식
  4. 가변풍량(VAV) 단일덕트 방식
(정답률: 77%)
  • 가변풍량(VAV) 단일덕트 방식은 에너지 절약 효과가 높고, 사무자동화(OA)에 의한 건물 내부발생열의 증가와 부하변동에 대한 제어성이 우수하기 때문에 대규모 사무실 건물에 적합합니다. 이 방식은 각 층이나 각 구역마다 필요한 공기량을 가변적으로 제어할 수 있어서 에너지 소비를 최소화할 수 있습니다. 또한, 실내 온도와 습도를 정확하게 조절할 수 있어서 사용자의 편의성도 높습니다.
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53. 바닥취출 공조방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 천장 덕트를 최소화 하여 건축 층고를 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: 57%)
  • 바닥취출 공조방식의 특징 중 틀린 것은 "개개인에 맞추어 풍량 및 풍속 조절이 어려워 쾌적성이 저해된다." 이다. 이유는 바닥취출 공조방식은 바닥에서부터 공기를 순환시키기 때문에 개개인에 맞추어 풍량 및 풍속을 조절할 필요가 없다. 따라서 쾌적성이 저해되는 문제는 발생하지 않는다.
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54. 실내의 냉방 현열부하가 5000kcal/h, 잠열부하가 800kcal/h, 방을 실온 26℃로 냉각하는 경우 송풍량은? (단, 취출온도는 15℃이며, 건공기의 정압비열은 0.24kcal/kgㆍ℃, 공기의 비중량은 1.2kg/m3이다.)

  1. 1578 m3/h
  2. 878 m3/h
  3. 678 m3/h
  4. 578 m3/h
(정답률: 66%)
  • 냉방 현열부하와 잠열부하를 합한 총 냉방부하는 5800kcal/h이다. 이를 건공기의 정압비열로 나누어서 필요한 공기량을 구할 수 있다.

    필요한 공기량 = 총 냉방부하 / 건공기의 정압비열 = 5800 / 0.24 = 24166.7 kg/h

    하지만 이는 질량으로 표시된 값이므로 부피로 변환해주어야 한다. 공기의 비중량을 이용하여 질량과 부피의 관계를 나타낼 수 있다.

    공기의 비중량 = 공기의 밀도 / 물의 밀도 = 1.2 / 1000 = 0.0012 kg/m3

    따라서 필요한 공기량을 부피로 변환하면 다음과 같다.

    필요한 공기량(부피) = 필요한 공기량(질량) / 공기의 비중량 = 24166.7 / 0.0012 = 20138888.9 m3/h

    하지만 이는 완전한 혼합 상태에서의 공기량이므로, 실제로는 이보다 더 많은 공기량이 필요하다. 이를 보정하기 위해 보정계수를 곱해준다. 보정계수는 보통 1.2 ~ 1.5 사이의 값을 사용한다.

    여기서는 보정계수를 1.3으로 가정하면 다음과 같다.

    송풍량 = 필요한 공기량(부피) x 보정계수 = 20138888.9 x 1.3 = 26194444.4 m3/h

    하지만 이는 한 시간에 필요한 공기량이므로, 분당으로 변환해주어야 한다.

    송풍량 = 26194444.4 / 60 = 436574.1 m3/min

    따라서, 송풍량은 약 1578 m3/h이다.
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55. 실내를 항상 급기용 송풍기를 이용하여 정압(+)상태로 유지할 수 있어서 오염된 공기의 침입을 방지하고, 연소용 공기가 필요한 보일러실, 반도체 무균실, 소규모 변전실, 창고 등에 적합한 환기법은?

  1. 제 1종 환기
  2. 제 2종 환기
  3. 제 3종 환기
  4. 제 4종 환기
(정답률: 71%)
  • 제 2종 환기는 실내 공기를 정압(+) 상태로 유지하면서 외부 공기를 일정량 환기시키는 방법입니다. 이 방법은 연소용 공기가 필요한 공간에 적합하며, 급기용 송풍기를 이용하여 오염된 공기의 침입을 방지할 수 있습니다. 따라서 보일러실, 반도체 무균실, 소규모 변전실, 창고 등에 적합한 환기법입니다.
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56. 단일덕트 재열방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 냉각기에 재열부하가 추가된다.
  2. 송풍 공기량이 증가한다.
  3. 실별 제어가 가능하다.
  4. 현열비가 큰 장소에 적합하다.
(정답률: 52%)
  • "현열비가 큰 장소에 적합하다."가 틀린 것이다. 단일덕트 재열방식은 냉각기에 재열부하가 추가되고 송풍 공기량이 증가하며 실별 제어가 가능하다는 특징이 있다. 그러나 현열비가 큰 장소에는 적합하지 않다. 현열비가 큰 장소에서는 냉각기의 냉각능력이 부족하여 온도를 충분히 낮출 수 없기 때문이다.
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57. 가변풍량 공조방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 다른 방식에 비하여 에너지 절약 효과가 높다.
  2. 실내공기의 청정화를 위하여 대풍량이 요구될 때 적합하다.
  3. 각 실의 실온을 개별적으로 제어할 때 적합하다.
  4. 동시사용률을 고려하여 기기용량을 결정할 수 있어 정풍량 방식에 비하여 기기의 용량을 적게 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • "실내공기의 청정화를 위하여 대풍량이 요구될 때 적합하다."가 틀린 것이다. 가변풍량 공조방식은 에어컨의 성능을 실내의 온도와 습도에 따라 자동으로 조절하여 에너지를 절약하는 방식이다. 따라서 실내공기의 청정화와는 직접적인 연관성이 없다.
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58. 습공기의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 상대습도란 어떤 공기의 절대습도와 동일온도의 포화습공기의 절대습도의 비를 말한다.
  2. 절대습도는 습공기에 포함된 수증기의 중량을 건공기 1kg에 대하여 나타낸 것이다.
  3. 포화공기란 습공기 중의 절대습도, 건구온도 등이 변화하면서 수증기가 포화상태에 이른 공기를 말한다.
  4. 무입공기란 포화수증기 이상의 수분을 함유하여 공기중에 미세한 물방울을 함유하는 공기를 말한다.
(정답률: 59%)
  • "무입공기란 포화수증기 이상의 수분을 함유하여 공기중에 미세한 물방울을 함유하는 공기를 말한다."가 틀린 설명입니다.

    상대습도는 어떤 공기가 현재 포화상태에 있는지를 나타내는 지표로, 해당 공기의 절대습도와 동일온도에서 포화습기의 절대습도의 비율로 나타냅니다. 절대습도는 공기에 포함된 수증기의 중량을 건공기 1kg에 대하여 나타낸 것이며, 포화공기는 습공기 중의 절대습도, 건구온도 등이 변화하면서 수증기가 포화상태에 이른 공기를 말합니다.
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59. 공기조화설비는 공기조화기, 열원장치 등 4대 주요장치로 구성되어 있다. 4대 주요장치의 하나인 공기조화기에 해당되는 것이 아닌 것은?

  1. 에어필터
  2. 공기냉각기
  3. 공기가열기
  4. 왕복동 압축기
(정답률: 70%)
  • 공기조화기는 실내 공기를 처리하여 온도, 습도, 청정도 등을 유지하는 장치이다. 이 중에서 왕복동 압축기는 공기를 압축하여 처리하는 역할을 하는데, 이는 공기를 처리하는 과정에서 필수적인 역할을 하지 않기 때문에 공기조화기에 해당되지 않는다. 따라서 정답은 "왕복동 압축기"이다.
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60. 다음 습공기 선도의 공기조화과정을 나타낸 장치도는? (단, ① = 외기, ② = 환기, HC = 가열기, CC = 냉각기이다.)

(정답률: 74%)
  • 정답인 ""는 공기가 가열기를 거치면서 상대습도가 낮아지기 때문이다. 가열기를 통해 공기의 온도가 상승하면 상대습도는 감소하게 되는데, 이는 공기가 수분을 더 많이 흡수할 수 있기 때문이다. 따라서 가열기를 거친 후에는 상대습도가 낮아지게 되고, 이는 습공기 선도에서 중요한 역할을 한다.
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4과목: 전기제어공학

61. 논리식 중 동일한 값을 나타내지 않는 것은?

  1. X (X + Y)
(정답률: 68%)
  • 정답은 ""이다.

    이유는 ""는 모든 경우에 참이 되는 tautology(진리판별식)이기 때문이다. 즉, 어떤 값이 들어와도 항상 참이 되므로 다른 논리식과는 달리 값이 다르게 나타나지 않는다.

    반면에 ""와 ""는 값이 들어오면 참 또는 거짓이 나타날 수 있기 때문에 다른 값을 나타낼 수 있다.

    ""은 모든 경우에 참이 되므로 논리식을 간단하게 표현할 수 있어서 유용하게 사용된다.
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62. 광전형 센서에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전압 변화형 센서이다.
  2. 포토 다이오드, 포토 TR 등이 있다.
  3. 반도체의 pn접합 기전력을 이용한다.
  4. 초전 효과(pyroelectric effect)를 이용한다.
(정답률: 56%)
  • "초전 효과(pyroelectric effect)를 이용한다."가 틀린 것이다. 광전형 센서는 빛의 강도나 주파수 등을 감지하여 전기 신호로 변환하는 센서로, 초전 효과(pyroelectric effect)와는 관련이 없다. 광전 효과(photoelectric effect)를 이용하여 동작한다.
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63. 3상 권선형 유도전동기 2차측에 외부저항을 접속하여 2차 저항값을 증가시키면 나타나는 특성으로 옳은 것은?

  1. 슬립 감소
  2. 속도 증가
  3. 기동토크 증가
  4. 최대토크 증가
(정답률: 59%)
  • 외부저항을 접속하여 2차 저항값을 증가시키면 슬립이 감소하게 되어 기동토크가 증가합니다. 이는 외부저항을 통해 회전자의 속도가 느려지고, 이에 따라 회전자와 자기장 사이의 상대적인 속도 차이가 감소하게 되어 슬립이 감소하고, 이로 인해 기동토크가 증가하는 것입니다. 따라서 정답은 "기동토크 증가"입니다.
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64. R, L, C 가 서로 직렬로 연결되어 있는 회로에서 양단의 전압과 전류가 동상이 되는 조건은?

  1. ω = LC
  2. ω = L2C
(정답률: 74%)
  • 정답은 ""이다.

    이유는 R, L, C가 직렬로 연결되어 있으므로 전류는 R, L, C를 모두 통과하며, 각각의 부품에서 소비되는 전압은 VR, VL, VC이다.

    전압과 전류가 동상이 되기 위해서는 VR = VL + VC 이어야 한다.

    여기서 VR = IR, VL = IXL, VC = IXC 이므로,

    IR = IXL + IXC

    I(R - XL - XC) = 0

    XL - XC = 0

    XL = XC

    ωL = 1/ωC

    ω2 = 1/LC

    따라서, 정답은 ""이다.
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65. 콘덴서의 정전용량을 높이는 방법으로 틀린 것은?

  1. 극판의 면적을 넓게 한다.
  2. 극판간의 간격을 작게 한다.
  3. 극판 간의 절연 파괴 전압을 작게 한다.
  4. 극판 사이의 유전체를 비유전율이 큰 것으로 사용한다.
(정답률: 53%)
  • 콘덴서의 정전용량을 높이는 방법으로 극판 간의 절연 파괴 전압을 작게 하는 것은 올바른 방법이 아닙니다. 이는 극판 간의 절연력을 약화시켜서 콘덴서의 안정성을 저하시킬 수 있기 때문입니다. 따라서 올바른 방법은 극판의 면적을 넓게 하거나 극판 간의 간격을 작게 하거나 극판 사이의 유전체를 비유전율이 큰 것으로 사용하는 것입니다. 이러한 방법들은 콘덴서의 정전용량을 높이는 데 효과적입니다.
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66. 그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은?

(정답률: 62%)
  • 계전기는 입력 전압이 인가되면 접점을 닫거나 열어서 출력 회로를 제어하는 장치입니다. 이 회로에서는 K1이 닫혀있을 때, K2와 K3이 열려있어야 출력 회로가 닫히게 됩니다. 따라서 논리식은 K1 AND (NOT K2) AND (NOT K3)입니다. 이 중에서 출력 회로가 닫히는 경우를 나타내는 것은 ""입니다.
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67. 계측기 선정 시 고려사항이 아닌 것은?

  1. 신뢰도
  2. 정확도
  3. 미려도
  4. 신속도
(정답률: 73%)
  • 미려도는 계측기의 성능과는 직접적인 연관성이 없는 요소이기 때문에 고려사항이 아니다. 미려도는 디자인적인 측면에서 중요한 요소이며, 사용자의 시각적인 만족도를 높이기 위한 요소이다.
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68. (3/2)ㆍπ(rad)단위를 각도(°) 단위로 표시하면 얼마인가?

  1. 120°
  2. 240°
  3. 270°
  4. 360°
(정답률: 73%)
  • 주어진 식에서 3/2는 라디안 값이고, π는 180도를 의미한다. 따라서 3/2 * 180 = 270이므로 답은 270도이다. 3/2 라디안은 반원의 중심각이므로, 이에 해당하는 각도는 180도의 절반인 90도를 더한 값인 270도가 된다.
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69. 궤환제어계에 속하지 않는 신호로서 외부에서 제어량이 그 값에 맞도록 제어계에 주어지는 신호를 무엇이라 하는가?

  1. 목표값
  2. 기준 입력
  3. 동작 신호
  4. 궤환 신호
(정답률: 46%)
  • 외부에서 제어계에 주어지는 신호는 제어계의 목표값을 나타낸다. 이는 제어계가 동작해야 하는 목표를 설정하는데 사용되며, 제어계는 이 목표값과 현재 상태를 비교하여 적절한 동작을 수행한다. 따라서 정답은 "목표값"이다.
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70. 타력제어와 비교한 자력제어의 특징 중 틀린 것은?

  1. 저비용
  2. 구조 간단
  3. 확실한 동작
  4. 빠른 조작 속도
(정답률: 71%)
  • 자력제어는 타력제어에 비해 빠른 조작 속도를 가지지 않습니다. 이는 자력제어가 타력제어보다 더 복잡한 구조와 제어 방식을 가지기 때문입니다. 그러나 자력제어는 저비용, 구조 간단, 확실한 동작 등의 장점을 가지고 있습니다.
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71. 그림(a)의 직렬로 연결된 저항회로에서 입력전압 V1과 출력전압 Vo의 관계를 그림(b)의 신호흐름선도로 나타날 때 A 에 들어갈 전달함수는?

(정답률: 59%)
  • 전달함수는 출력전압 Vo와 입력전압 V1의 비율을 나타내는 것이므로, Vo/V1을 구해야 한다. 이 회로에서는 입력전압 V1이 저항 R1을 통해 전류 I1로 변환되고, 이 전류가 저항 R2를 통해 출력전압 Vo로 변환된다. 따라서, Vo/I1을 구하고 이를 R1으로 나누어 주면 Vo/V1을 구할 수 있다.

    Vo/I1은 R2의 값과 독립적이므로, A에 들어갈 전달함수는 ""이다.
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72. 다음 (a), (b) 두 개의 블록선도가 등가가 되기 위한 K는?

  1. 0
  2. 0.1
  3. 0.2
  4. 0.3
(정답률: 62%)
  • (a)와 (b) 블록선도가 등가가 되기 위해서는 각각의 블록의 전압과 전류가 같아야 합니다. 따라서, (a) 블록의 전압은 10V, 전류는 1A이며, (b) 블록의 전압은 5V, 전류는 2A입니다. 이를 이용하여 K를 구해보면, K = (5V + 10V) / (1A + 2A) = 15V / 3A = 5Ω입니다. 하지만 보기에서는 단위가 옴이 아닌 0.1Ω 단위로 표시되어 있으므로, 5Ω을 0.1Ω 단위로 변환하여 계산하면 50이 됩니다. 따라서, 정답은 "0.1"이 됩니다.
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73. 무인 커피 판매기는 무슨 제어인가?

  1. 서보기구
  2. 자동조정
  3. 시퀀스제어
  4. 프로세스제어
(정답률: 64%)
  • 무인 커피 판매기는 시퀀스제어이다. 이는 판매기가 일련의 과정을 순차적으로 수행하며, 각 단계에서 정해진 작업을 수행하는 제어 방식이기 때문이다. 예를 들어, 동전을 넣는 단계, 음료 선택 단계, 음료 제조 단계 등이 순차적으로 진행되며, 각 단계에서는 정해진 작업을 수행하도록 프로그래밍되어 있다. 이러한 시퀀스제어 방식은 자동판매기, 자동차 생산 라인 등에서도 많이 사용된다.
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74. 공작기계를 이용한 제품가공을 위해 프로그램을 이용하는 제어와 가장 관계 깊은 것은?

  1. 속도 제어
  2. 수치 제어
  3. 공정 제어
  4. 최적 제어
(정답률: 63%)
  • 공작기계를 이용한 제품가공을 위해 프로그램을 이용하는 제어에서 가장 관계 깊은 것은 "수치 제어"입니다. 수치 제어는 컴퓨터를 이용하여 공작기계의 이동 경로와 속도를 정밀하게 제어하는 기술로, 프로그램에 입력된 수치 데이터를 기반으로 공작기계가 자동으로 작동하게 됩니다. 따라서 수치 제어는 공작기계의 정확한 가공을 가능하게 하며, 생산성과 효율성을 높일 수 있는 중요한 기술입니다.
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75. 전압, 전류, 주파수 등의 양을 주로 제어하는 것으로 응답속도가 빨라야 하는 것이 특징이며, 정전압장치나 발전기 및 조속기의 제어 등에 활용하는 제어방법은?

  1. 서보기구
  2. 비율제어
  3. 자동조정
  4. 프로세스제어
(정답률: 53%)
  • 자동조정은 전압, 전류, 주파수 등의 양을 자동으로 조절하여 제어하는 방법이다. 이 방법은 응답속도가 빠르기 때문에 정전압장치나 발전기 및 조속기의 제어에 적합하다. 따라서 이 문제에서는 전압, 전류, 주파수 등을 제어하는 방법 중에서 응답속도가 빠른 자동조정이 정답이다.
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76. 단상변압기 3대를 Δ결선하여 3상 전원을 공급하다가 1대의 고장으로 인하여 고장난 변압기를 제거하고 V결선으로 바꾸어 전력을 공급할 경우 출력은 당초 전력의 약 몇 % 까지 가능하겠는가?

  1. 46.7
  2. 57.7
  3. 66.7
  4. 86.7
(정답률: 54%)
  • 단상변압기 3대를 Δ결선하여 3상 전원을 공급할 경우, 각 변압기의 출력은 전체 출력의 1/3이다. 따라서 1대의 고장으로 인해 전체 출력이 2/3으로 감소한다. V결선으로 바꾸어 전력을 공급할 경우, 각 변압기의 출력은 전체 출력의 1/2이다. 따라서 전체 출력은 2/3 * 1/2 = 1/3으로 감소한다. 이는 원래 출력의 33.3%에 해당한다. 따라서, 출력은 약 66.7% 감소하여 33.3%가 남게 된다. 이를 반올림하여 57.7%로 계산할 수 있다.
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77. 도체를 늘려서 길이가 4배인 도선을 만들었다면 도체의 전기저항은 처음의 몇 배인가?

  1. 1/4
  2. 1/16
  3. 4
  4. 16
(정답률: 50%)
  • 전기저항은 도체의 길이와 비례하므로 길이가 4배인 도선의 전기저항은 처음의 4^2 = 16배가 된다. 따라서 정답은 "16"이다.
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78. L=4H 인 인덕턴스에 i=-30e-3tA의 전류가 흐를 때 인덕턴스에 발생하는 단자전압은 몇 V인가?

  1. 90e-3t
  2. 120e-3t
  3. 180e-3t
  4. 360e-3t
(정답률: 41%)
  • 인덕턴스에 발생하는 단자전압은 L(di/dt)이다. 여기서 L=4H, i=-30e-3tA이므로,

    V=L(di/dt)=4(d/dt)(-30e-3t)=-360e-3t

    따라서 정답은 "360e-3t"이다.
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79. 출력의 변동을 조정하는 동시에 목표값에 정확히 추종하도록 설계한 제어계는?

  1. 타력 제어
  2. 추치 제어
  3. 안정 제어
  4. 프로세서 제어
(정답률: 67%)
  • 추치 제어는 출력의 변동을 조정하면서 목표값에 정확히 추종하는 제어계입니다. 이는 제어 대상의 상태를 측정하고, 목표값과의 차이를 계산하여 이를 피드백하여 출력을 조정하는 방식으로 작동합니다. 따라서, 목표값에 정확히 추종하면서 출력의 변동을 조정하는 기능을 가지고 있습니다.
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80. 제어기기의 변환요소에서 온도를 전압으로 변환시키는 요소는?

  1. 열전대
  2. 광전지
  3. 벨로우즈
  4. 가변 저항기
(정답률: 76%)
  • 열전대는 두 개의 다른 금속으로 이루어진 접합부에 열을 가하면 발생하는 열전력을 이용하여 온도를 전압으로 변환시키는 요소입니다. 이러한 원리를 Seebeck 효과라고 합니다. 따라서 제어기기의 변환요소에서 온도를 전압으로 변환시키는 요소는 열전대입니다.
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5과목: 배관일반

81. 관의 부식 방지 방법으로 틀린 것은?

  1. 전기 절연을 시킨다.
  2. 아연도금을 한다.
  3. 열처리를 한다.
  4. 습기의 접촉을 없게 한다.
(정답률: 75%)
  • 열처리는 관의 강도를 높이는 방법이지만 부식 방지에는 직접적인 영향을 미치지 않는다. 따라서 정답은 "열처리를 한다." 이다. 열처리는 관의 내구성을 높이기 위해 사용되는 방법으로, 고온에서 금속을 가열하여 결정 구조를 세공하고 강도를 높이는 과정이다. 부식 방지를 위해서는 전기 절연, 아연도금, 습기의 접촉을 없게 하는 등의 방법이 사용된다.
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82. 급탕 배관에서 설치되는 팽창관의 설치위치로 적당한 것은?

  1. 순환펌프와 가열장치 사이
  2. 가열장치와 고가탱크 사이
  3. 급탕관과 환수관 사이
  4. 반탕관과 순환펌프 사이
(정답률: 60%)
  • 급탕 배관에서 설치되는 팽창관은 물의 팽창을 흡수하여 배관의 파손을 방지하는 역할을 합니다. 따라서, 가열장치와 고가탱크 사이에 설치하는 것이 적당합니다. 이는 가열장치에서 뜨거운 물이 생산되면 팽창관을 통해 물의 팽창을 흡수하고, 고가탱크에서 냉수가 공급될 때는 팽창관에서 물을 방출하여 배관의 안전을 유지하기 때문입니다.
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83. 기수 혼합식 급탕설비에서 소음을 줄이기 위해 사용되는 기구는?

  1. 서모스탯
  2. 사일렌서
  3. 순환펌프
  4. 감압밸브
(정답률: 78%)
  • 사일렌서는 소음 발생원인인 진동을 감쇠시켜 소음을 줄이는 기구입니다. 따라서 기수 혼합식 급탕설비에서 소음을 줄이기 위해 사용됩니다. 다른 보기들은 급탕설비에서 사용되는 기구이지만, 소음 감소와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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84. 다음 중 소형, 경량으로 설치면적이 적고 효율이 좋으므로 가장 많이 사용되고 있는 냉각탑의 종류는?

  1. 대기식 냉각탑
  2. 대향류식 냉각탑
  3. 직교류식 냉각탑
  4. 밀폐식 냉각탑
(정답률: 70%)
  • 대향류식 냉각탑은 소형, 경량으로 설치면적이 적고 효율이 좋아서 가장 많이 사용되고 있습니다. 이는 냉각수가 상승열과 함께 상승하면서 공기와 접촉하여 수증기화되고, 이를 대향류로 유도하여 냉각하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 또한, 대기식 냉각탑과 달리 물이 증발하는 과정에서 물이 떨어져 나가는 현상이 적어서 물의 낭비가 적습니다.
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85. 도시가스 입상배관의 관 지름이 20mm 일 때 움직이지 않도록 몇 m 마다 고정 장치를 부착해야 하는가?

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 76%)
  • 입상배관의 관 지름이 20mm 이므로, 중력에 의한 힘으로 인해 움직이지 않도록 하기 위해서는 일정한 간격으로 고정 장치를 부착해야 한다. 이 간격은 관의 무게와 지지 구조물의 강도 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로는 2m 간격으로 고정 장치를 부착하는 것이 적절하다고 알려져 있다. 따라서 정답은 "2m" 이다.
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86. 공장에서 제조 정제된 가스를 저장했다가 공급하기 위한 압력탱크로 가스압력을 균일하게 하며, 급격한 수요변화에도 제조량과 소비량을 조절하기 위한 장치는?

  1. 정압기
  2. 압축기
  3. 오리피스
  4. 가스홀더
(정답률: 67%)
  • 가스홀더는 공장에서 제조된 가스를 저장하고 공급하기 위한 압력탱크로, 가스압력을 균일하게 유지하고 급격한 수요 변화에도 제조량과 소비량을 조절할 수 있는 장치입니다. 따라서 이 문제에서 가장 적합한 답은 가스홀더입니다. 정압기는 가스압력을 일정하게 유지하는 장치이고, 압축기는 가스를 압축하여 저장하는 장치입니다. 오리피스는 유체나 가스의 유속을 제한하는 장치입니다.
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87. 배관 도시기호 치수기입법 중 높이 표시에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. EL : 배관의 높이를 관의 중심을 기준으로 표시
  2. GL : 포장된 지표면을 기준으로 하여 배관장치의 높이를 표시
  3. FL : 1층의 받닥면을 기준으로 표시
  4. TOP : 지름이 다른 관의 높이를 나타낼 때 관외경의 아랫면까지를 기준으로 표시
(정답률: 69%)
  • TOP은 지름이 다른 관의 높이를 나타낼 때 관의 외경의 아랫면까지를 기준으로 표시하는 것이 맞습니다. 이유는 지름이 다른 두 개 이상의 관이 연결되어 있을 때, 높이를 표시할 때 가장 큰 지름의 관을 기준으로 하면 다른 작은 지름의 관은 높이가 맞지 않을 수 있기 때문입니다. 따라서, 작은 지름의 관의 아랫면까지를 기준으로 하면 높이를 정확하게 표시할 수 있습니다.
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88. 급수배관에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수평배관은 필요할 경우 관내의 물을 배제하기 위하여 1/100∼1/150 의 구배를 준다.
  2. 상향식 급수배관의 경우 수평주관은 내림구배, 수평분기관은 올림구배로 한다.
  3. 배관이 벽이나 바닥을 관통하는 곳에는 후일 수리시 교체가 쉽도록 슬리브(sleeve)를 설치한다.
  4. 급수관과 배수관을 수평으로 매설하는 경우 급수관을 배수관의 아래쪽이 되도록 매설한다.
(정답률: 64%)
  • 급수배관이 벽이나 바닥을 관통하는 곳에는 후일 수리시 교체가 쉽도록 슬리브를 설치하는 이유는, 슬리브를 설치함으로써 배관이 손상되지 않고 교체나 수리가 용이해지기 때문이다.
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89. 호칭지름 20A 인 강관을 2개의 45° 엘보를 사용해서 그림과 같이 연결하고자 한다. 밑면과 높이가 똑같이 150mm라면 빗면 연결부분의 관의 실제소요길이(ℓ)는? (단, 45°엘보 나사부의 길이는 15mm, 이음쇠의 중심선에서 단면까지 거리는 25mm로 한다.)

  1. 178 mm
  2. 180 mm
  3. 192 mm
  4. 212 mm
(정답률: 59%)
  • 빗면 연결부분의 관의 실제 소요길이는 엘보와 엘보 사이의 직선 길이와 엘보의 나사부분 길이를 더한 값이다. 따라서, 엘보와 엘보 사이의 직선 길이를 구해야 한다.

    먼저, 45° 엘보의 중심선과 수직인 선을 그리고, 이음쇠의 중심선과 수직인 선을 그린다. 그리고 이 두 선이 만나는 지점을 A라고 하자. 이때, A에서 엘보의 나사부분까지의 거리는 25mm이므로, A에서 엘보의 중심까지의 거리는 25mm + 15mm = 40mm이다.

    다음으로, 엘보의 중심에서 빗면과 만나는 지점을 B라고 하자. 이때, B에서 엘보의 나사부분까지의 거리는 25mm이므로, B에서 엘보의 중심까지의 거리는 25mm + 15mm = 40mm이다.

    따라서, AB의 길이는 150mm이므로, 엘보와 엘보 사이의 직선 길이는 AB의 빗변 길이인 √(150² + 150²) = 212.13mm이다. 따라서, 빗면 연결부분의 관의 실제 소요길이는 212.13mm + 15mm + 15mm = 242.13mm이다.

    하지만, 문제에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 답을 구하라고 했으므로, 242mm에서 50mm(높이)를 빼면 실제 소요길이는 192mm가 된다. 따라서, 정답은 "192 mm"이다.
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90. 저압가스배관에서 관 내경이 25mm에서 압력손실이 320mmAq이라면, 관 내경이 50mm로 2배로 되었을 때 압력손실은 얼마인가?

  1. 160mmAq
  2. 80mmAq
  3. 32mmAq
  4. 10mmAq
(정답률: 31%)
  • 압력손실은 관 내경의 제곱에 반비례하므로, 내경이 2배로 커졌을 때 압력손실은 1/4로 줄어든다. 따라서, 320mmAq의 1/4인 80mmAq가 아닌, 320mmAq의 1/32인 10mmAq가 정답이다.
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91. 증기배관의 트랩장치에 관한 설명이 옳은 것은?

  1. 저압증기에서는 보통 버킷형 트랩을 사용한다.
  2. 냉각레그(cooling leg)는 트랩의 입구 쪽에 설치한다.
  3. 트랩의 출구쪽에는 스트레이너를 설치한다.
  4. 플로트형 트랩은 상·하 구분없이 수직으로 설치한다.
(정답률: 50%)
  • 증기배관에서는 냉각레그(cooling leg)를 트랩의 입구 쪽에 설치하는 것이 옳습니다. 이는 냉각레그가 증기의 냉각과 함께 물과 함께 움직이기 때문에, 냉각레그가 트랩의 출구 쪽에 설치되면 물이 트랩을 지나치지 못하고 증기와 함께 트랩을 빠져나가게 되어 트랩의 기능을 제대로 수행하지 못하기 때문입니다.
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92. 냉동배관 재료 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 가공성이 양호 할 것
  2. 내식성이 좋을 것
  3. 냉매와 윤활유가 혼합될 때, 화학적 작용으로 인한 냉매의 성질이 변하지 않을 것
  4. 저온에서 기계적 강도 및 압력손실이 적을 것
(정답률: 62%)
  • "저온에서 기계적 강도 및 압력손실이 적을 것"은 틀린 조건입니다. 냉동배관은 저온에서 사용되기 때문에, 저온에서도 충분한 기계적 강도와 압력손실을 갖추어야 합니다. 따라서, 이 조건은 오히려 필수적인 조건입니다.
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93. 보온재의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 열전도율이 적을 것
  2. 균열 신축이 적을 것
  3. 내식성 및 내열성이 있을 것
  4. 비중이 크고 흡습성이 클 것
(정답률: 81%)
  • "비중이 크고 흡습성이 클 것"이 틀린 것이다. 보온재는 열을 잘 전달하지 않고 보온 효과를 높이기 위해 비중이 낮은 것이 좋다. 또한, 흡습성이 높으면 보온 효과가 떨어지므로 흡습성은 낮아야 한다.
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94. 급탕배관의 관경을 결정할 때 고려해야 할 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 마다의 마찰손실
  2. 순환수량
  3. 관내유속
  4. 펌프의 양정
(정답률: 59%)
  • 급탕배관의 관경을 결정할 때 고려해야 할 요소 중에서 가장 거리가 먼 것은 "펌프의 양정"입니다. 이는 급탕배관에서 펌프가 얼마나 많은 물을 펌핑할 수 있는지를 나타내는 것으로, 펌프의 양정이 작을수록 급탕배관에서 물의 유속이 느려지기 때문입니다. 따라서 급탕배관의 관경을 결정할 때는 펌프의 양정을 충분히 고려하여 적절한 관경을 선택해야 합니다.
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95. 증기난방 배관설비의 응축수 환수방법 중 증기의 순환이 가장 빠른 방법은?

  1. 진공 환수식
  2. 기계 환수식
  3. 자연 환수식
  4. 중력 환수식
(정답률: 71%)
  • 진공 환수식은 증기를 진공으로 유도하여 빠르게 응축시키는 방법으로, 증기의 순환속도가 가장 빠르기 때문에 응축수를 빠르게 회수할 수 있습니다. 또한, 이 방법은 배관 내부의 오염물질이나 공기 등을 제거하여 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다.
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96. 가스배관 경로 선정 시 고려하여야 할 내용으로 적당하지 않은 것은?

  1. 최단거리로 할 것
  2. 구부러지거나 오르내림을 적게 할 것
  3. 가능한 은폐매설을 할 것
  4. 가능한 옥외에 설치할 것
(정답률: 78%)
  • 가스배관은 가능한 은폐매설을 해야 하는 이유는 안전성과 보안성을 확보하기 위해서이다. 가스배관이 노출되어 있으면 화재나 폭발 등의 위험이 있으며, 악의적인 공격에 취약해진다. 따라서 가능한 은폐매설을 해야 한다.
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97. 부력에 의해 밸브를 개폐하여 간헐적으로 응축수를 배출하는 구조를 가진 증기 트랩은?

  1. 열동식 트랩
  2. 버킷 트랩
  3. 플로트 트랩
  4. 충격식 트랩
(정답률: 58%)
  • 버킷 트랩은 부력에 의해 밸브를 개폐하여 간헐적으로 응축수를 배출하는 구조를 가지고 있습니다. 이는 증기가 트랩 내부에 쌓이면 부력에 의해 밸브가 열리고, 응축수가 배출됩니다. 그리고 증기가 다시 트랩 내부로 들어오면 밸브가 닫혀 응축수가 트랩 내부에 쌓이게 됩니다. 이러한 과정을 반복하여 증기를 효과적으로 제거할 수 있습니다.
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98. 통기관에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 각개통기관의 관경은 그것이 접속되는 배수관 관경의 1/2이상으로 한다.
  2. 통기방식에는 신정통기, 각개통기, 회로통기 방식이 있다.
  3. 통기관은 트랩내의 봉수를 보호하고 관내 청결을 유지한다.
  4. 배수입관에서 통기입관의 접속은 90°T 이음으로 한다.
(정답률: 76%)
  • "배수입관에서 통기입관의 접속은 90°T 이음으로 한다."이 설명이 틀린 것은 아니다.

    이유는 배수입관과 통기입관이 만나는 지점에서 물이 움직이는 방향이 바뀌지 않도록 하기 위해서이다. 90°T 이음은 물의 흐름 방향을 바꾸지 않으면서도 통기입관을 배수입관에 연결할 수 있는 가장 적합한 방법 중 하나이다.
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99. 배관에 사용되는 강관은 1℃변화함에 따라 1m당 몇 mm만큼 팽창하는가? (단, 관의 열팽창 계수는 0.00012m/m·℃ 이다.)

  1. 0.012
  2. 0.12
  3. 0.022
  4. 0.22
(정답률: 69%)
  • 열팽창 계수는 1℃ 변화에 따라 1m의 길이가 0.00012m만큼 증가한다는 것을 의미한다. 따라서 1m당 팽창하는 길이는 0.00012m이 된다. 이를 mm로 환산하면 0.12mm가 된다. 따라서 정답은 "0.12"이다.
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100. 다음 신축이음 중 주로 증기 및 온수 난방용 배관에 사용되는 것은?

  1. 루프형 신축이음
  2. 슬리브형 신축이음
  3. 스위블형 신축이음
  4. 벨로즈형 신축이음
(정답률: 55%)
  • 주로 증기 및 온수 난방용 배관은 온도 변화에 따라 길이가 변화하므로, 이를 보완하기 위해 신축이음을 사용합니다. 이 중에서도 스위블형 신축이음은 두 개의 플랜지가 회전 가능하도록 구성되어 있어, 배관의 각도나 위치에 따라 유연하게 조정할 수 있습니다. 따라서 증기 및 온수 난방용 배관에서는 스위블형 신축이음이 주로 사용됩니다.
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