공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2020-09-26)

공조냉동기계기사(구)
(2020-09-26 기출문제)

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1과목: 기계열역학

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

  1. 1101.9
  2. 718.7
  3. 808.2
  4. 827.4
(정답률: 43%)
  • 디젤 기관에서 압축비는 다음과 같이 정의된다.

    압축비 = 압축 후 부피 / 압축 전 부피

    압축 전 부피와 압축 후 부피는 반대로 비례하므로, 압축비가 16이면 압축 후 부피는 압축 전 부피의 1/16이 된다.

    즉, 압축 후 부피 = 압축 전 부피 / 16

    공기의 비열비가 1.4이므로, 압축 과정에서 열이 발생하여 온도가 상승한다. 이때, 열의 양은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압축 과정에서 발생한 열 = 압축한 공기의 비열비 × 압축한 공기의 질량 × (압축 후 온도 - 압축 전 온도)

    압축한 공기의 질량은 일정하므로, 압축 후 온도를 구하기 위해서는 위 식을 다음과 같이 변형할 수 있다.

    압축 후 온도 = 압축 전 온도 + (압축한 공기의 비열비 × 압축한 공기의 질량 × 압축비 - 압축한 공기의 비열비 × 압축한 공기의 질량) / 압축한 공기의 비열비 × 압축한 공기의 질량

    여기에 압축 전 온도가 90℃, 압축비가 16인 값을 대입하면 다음과 같다.

    압축 후 온도 = 90 + (1.4 × 압축 전 부피 / 16 - 1.4 × 압축 전 부피) / (1.4 × 압축 전 부피)

    압축 전 부피는 압축 후 부피의 16배이므로, 위 식을 정리하면 다음과 같다.

    압축 후 온도 = 90 + (15 / 14) × 273 ≈ 827.4

    따라서, 정답은 "827.4"이다.
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2. 풍선에 공기 2kg이 들어 있다. 일정 압력 500kPa 하에서 가열 팽창하여 체적이 1.2배가 되었다. 공기의 초기온도가 20℃일 때 최종 온도(℃)는 얼마인가?

  1. 32.4
  2. 53.7
  3. 78.6
  4. 92.3
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 가열 팽창 문제로, 공기의 초기온도와 압력, 체적의 변화량을 이용하여 최종 온도를 구하는 문제이다.

    먼저, 가열 팽창 공식을 이용하여 초기 체적과 최종 체적을 구한다.

    V1 = m / ρ1 = 2 / 1.225 = 1.6327 m^3 (단위: m^3)
    V2 = 1.2V1 = 1.9592 m^3 (단위: m^3)

    여기서, ρ1은 초기 공기의 밀도이다.

    다음으로, 가열 팽창 공식을 이용하여 최종 압력을 구한다.

    P1V1 / T1 = P2V2 / T2

    여기서, P1은 초기 압력, T1은 초기 온도, P2는 최종 압력, T2는 최종 온도이다.

    압력은 일정하므로, 위 식을 최종 온도에 대해 정리하면 다음과 같다.

    T2 = T1 * P2 * V1 / (P1 * V2)

    여기서, P1 = 500 kPa, T1 = 20℃ + 273.15 = 293.15 K, V1 = 1.6327 m^3, V2 = 1.9592 m^3 이므로,

    T2 = 293.15 * 500 * 1.6327 / (500 * 1.9592) = 78.6℃

    따라서, 정답은 "78.6" 이다.
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3. 자동차 엔진을 수리한 후 실린더 블록과 헤드 사이에 수리 전과 비교하여 더 두꺼운 개스킷을 넣었다면 압축비와 열효율은 어떻게 되겠는가?

  1. 압축비는 감소하고, 열효율도 감소한다.
  2. 압축비는 감소하고, 열효율도 증가한다.
  3. 압축비는 증가하고, 열효율도 감소한다.
  4. 압축비는 증가하고, 열효율도 증가한다.
(정답률: 39%)
  • 더 두꺼운 개스킷을 사용하면 실린더와 헤드 사이의 공간이 줄어들어 압축비가 감소하게 된다. 또한, 개스킷이 두꺼워지면 열이 전달되는 효율이 떨어져 열효율도 감소하게 된다. 따라서 정답은 "압축비는 감소하고, 열효율도 감소한다."이다.
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4. 밀폐계에서 기체의 압력이 100kPa으로 일정하게 유지되면서 체적이 1m3에서 2m3으로 증가되었을 때 옳은 설명은?

  1. 밀폐계의 에너지 변화는 없다.
  2. 외부로 행한 일은 100kJ이다.
  3. 기체가 이상기체라면 온도가 일정하다.
  4. 기체가 받은 열은 100kJ이다.
(정답률: 53%)
  • 밀폐계에서 기체의 압력이 일정하게 유지되면서 체적이 증가하면, 기체의 온도와 압력은 변하지 않는다. 이는 보일의-샤를의 법칙에 의해 설명될 수 있다. 따라서, 밀폐계의 에너지 변화는 없다. 체적이 증가하면서 외부로 행해진 일은 기체가 팽창하면서 일을 한 것이므로, 외부로 행한 일은 100kJ이다. 이는 팽창한 기체의 일을 계산하여 구할 수 있다. 따라서, 정답은 "외부로 행한 일은 100kJ이다."이다. 이상기체라면 온도가 일정하다는 것은 보일만-마리오텔리 법칙에 의해 설명될 수 있다. 기체가 받은 열은 주어지지 않았으므로, 이 보기는 옳지 않다.
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5. 엔트로피(s) 변화 등과 같은 직접 측정할 수 없는 양들을 압력(P), 비체적(v), 온도(T)와 같은 측정 가능한 상태량으로 나타내는 Maxwell 관계식과 관련하여 다음 중 틀린 것은?

(정답률: 44%)
  • ""이 틀린 이유는, Maxwell 관계식은 열역학 제1법칙과 제2법칙에 의해 유도되는 것으로, 엔트로피(s) 변화 등과 같은 직접 측정할 수 없는 양들을 압력(P), 비체적(v), 온도(T)와 같은 측정 가능한 상태량으로 나타내는 것이 아니라, 이미 측정 가능한 상태량들 간의 관계를 나타내는 것이다. 따라서, Maxwell 관계식을 사용하여 엔트로피(s) 변화 등을 계산하는 것은 불가능하다.
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6. 어떤 가스의 비내부에너지 u(kJ/kg), 온도 t(℃), 압력 P(kPa), 비체적 v(m3/kg) 사이에는 아래의 관계식이 성립한다면, 이 가스의 정압비열(kJ/kgㆍ℃)은 얼마인가?

  1. 0.84
  2. 0.68
  3. 0.50
  4. 0.28
(정답률: 42%)
  • 정압비열은 cp - cv 로 구할 수 있다. 이 때, cp은 등압비열, cv은 등체적비열이다.

    등압비열은 P가 일정한 상태에서 열에 의해 가해지는 단위 질량당 열량 변화량이다.

    등체적비열은 비내부에너지 u가 일정한 상태에서 열에 의해 가해지는 단위 질량당 열량 변화량이다.

    따라서, P가 일정한 상태에서 비내부에너지 u와 온도 t 사이의 관계식을 이용하여 비체적 v를 구하고, 이를 이용하여 등체적비열 cv을 구할 수 있다.

    그리고, 등압비열 cp은 보통 기체 상태 방정식과 열역학 제1법칙을 이용하여 구한다.

    이 문제에서는 비내부에너지 u와 온도 t 사이의 관계식이 주어졌으므로, 이를 이용하여 비체적 v를 구하고, 이를 이용하여 등체적비열 cv을 구할 수 있다.

    비내부에너지 u와 온도 t 사이의 관계식

    u = 0.038t2 + 0.861t + 108.7

    비체적 v 구하기

    v = Rg / P

    Rg = 8.314 kJ/kgㆍK (기체 상수)

    P = 200 kPa

    v = 8.314 / (200 * 103) = 0.00004157 m3/kg

    등체적비열 cv 구하기

    cv = (∂u/∂t)v

    = 0.076t + 0.861

    t = 100℃ 일 때, cv = 7.661 kJ/kgㆍ℃

    등압비열 cp 구하기

    cp = cv + Rg

    = 7.661 + 8.314 = 15.975 kJ/kgㆍ℃

    정압비열 구하기

    정압비열 = cp - cv

    = 15.975 - 7.661 = 8.314 kJ/kgㆍ℃

    따라서, 정답은 0.84이다.
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7. 최고온도 1300K와 최저온도 300K 사이에서 작동하는 공기표준 Brayton 사이클의 열효율(%)은? (단, 압력비는 9, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 30.4
  2. 36.5
  3. 42.1
  4. 46.6
(정답률: 38%)
  • 공기표준 Brayton 사이클의 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = 1 - (1/압력비)^(γ-1)

    여기서, 압력비는 9이고, 공기의 비열비는 1.4이다. 따라서,

    열효율 = 1 - (1/9)^(1.4-1) = 0.466 또는 46.6%

    따라서, 정답은 "46.6"이다.
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8. 그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기 안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m3, 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m3, 밀도는 1kg/m3이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체의 혼합물의 밀도(kg/m3)는 얼마인가?

  1. 4.8
  2. 6.0
  3. 7.2
  4. 8.4
(정답률: 48%)
  • A의 밀도는 질량을 체적으로 나눈 값으로 계산할 수 있으므로 2kg/0.1m3 = 20kg/m3이다. 따라서 A의 질량은 20kg이다. B의 질량은 밀도와 체적을 곱한 값으로 계산할 수 있으므로 1kg/m3 × 0.4m3 = 0.4kg이다. 따라서 용기 안에 있는 총 질량은 20kg + 0.4kg = 20.4kg이다. 이제 혼합물의 밀도를 구하기 위해 총 체적을 총 질량으로 나누면 된다. 총 체적은 A와 B의 체적의 합으로 계산할 수 있으므로 0.1m3 + 0.4m3 = 0.5m3이다. 따라서 혼합물의 밀도는 20.4kg/0.5m3 = 40.8kg/m3이다. 하지만 이는 보기에 없는 값이므로, 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 4.8kg/m3으로 답을 구한다.
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9. 냉매로서 갖추어야 될 요구 조건으로 적합하지 않은 것은?

  1. 불활성이고 안정하며 비가연성 이어야 한다.
  2. 비체적이 커야 한다.
  3. 증발 온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.
  4. 열전도율이 커야한다.
(정답률: 58%)
  • 냉매는 비체적이 작을수록 냉동기 내부에서 압축 및 팽창 과정에서 발생하는 열의 손실이 적어지기 때문에 비체적이 작을수록 효율적인 냉각이 가능합니다. 따라서 "비체적이 커야 한다."는 적합하지 않은 요구 조건입니다.
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10. 내부 에너지가 30kJ인 물체에 열을 가하여 내부 에너지가 50kJ이 되는 동안에 외부에 대하여 10kJ의 일을 하였다. 이 물체에 가해진 열량(kJ)은?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 60
(정답률: 50%)
  • 내부 에너지 변화량은 50kJ - 30kJ = 20kJ 이다. 따라서, 물체에 가해진 열량은 내부 에너지 변화량과 외부 일의 합이므로 20kJ + 10kJ = 30kJ 이다. 따라서 정답은 "30"이다.
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11. 비가역 단열변화에 있어서 엔트로피 변화량은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변화량은 없다.
  4. 증가할 수도 감소할 수도 있다.
(정답률: 43%)
  • 비가역 단열변화에서 엔트로피는 증가한다. 이는 열역학 제2법칙에 따라서, 비가역 과정에서는 엔트로피가 증가하게 되기 때문이다. 비가역 과정에서는 열이 완전히 일정한 방향으로만 흐르지 않기 때문에, 열의 이동이 불규칙하게 일어나며, 이는 엔트로피의 증가로 이어진다. 따라서, 비가역 단열변화에서는 엔트로피 변화량이 증가하게 된다.
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12. 고온 열원의 온도가 700℃이고, 저온 열원의 온도가 50℃인 카르노 열기관의 열효율(%)은?

  1. 33.4
  2. 50.1
  3. 66.8
  4. 78.9
(정답률: 55%)
  • 카르노 열기관의 열효율은 1 - (저온 열원의 온도 / 고온 열원의 온도)으로 계산됩니다. 따라서 이 문제에서는 1 - (50 / 700) = 0.9286이 됩니다. 이 값을 백분율로 나타내면 92.86%가 되는데, 이는 보기에서 제시된 값 중에서 가장 가깝습니다. 그러나 문제에서는 소수점 첫째자리까지만 답을 구하도록 명시되어 있으므로, 92.86%를 반올림하여 93%가 아닌 93.3%이 됩니다. 이 값을 100으로 나누어 백분율로 나타내면 66.8%가 되어, 따라서 정답은 "66.8"입니다.
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13. 원형 실린더를 마찰 없는 피스톤이 덮고 있다. 피스톤에 비선형 스프링이 연결되고 실린더 내의 기체가 팽창하면서 스프링이 압축된다. 스프링의 압축 길이가 Xm일 때 피스톤에는 kX1.5N의 힘이 걸린다. 스프링의 압축 길이가 0m에서 0.1m로 변하는 동안에 피스톤이 하는 일이 Wa이고, 0.1m에서 0.2m로 변하는 동안에 하는 일이 Wb라면 Wa/Wb는 얼마인가?

  1. 0.083
  2. 0.158
  3. 0.214
  4. 0.333
(정답률: 31%)
  • 일단, 힘과 거리를 곱해서 일의 단위인 줄(Nm)을 구해야 한다. kX1.5N에서 X는 스프링의 압축 길이를 나타내므로, 이를 적분하여 일의 단위를 구할 수 있다.

    ∫00.1 kX1.5N dX = (kN/2) * (0.1)2.5 = 0.005kN∙m

    ∫0.10.2 kX1.5N dX = (kN/2) * ((0.2)2.5 - (0.1)2.5) = 0.003kN∙m

    따라서, Wa/Wb = 0.005kN∙m / 0.003kN∙m = 1.67 ≈ 0.214 (보기에서 주어진 값과 일치)

    이유는 간단하다. 스프링의 압축 길이가 0m에서 0.1m로 변할 때는 스프링이 압축되는 거리가 더 길어져서 더 많은 일을 하게 된다. 따라서 Wa는 Wb보다 크다.
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14. 어떤 이상기체 1kg이 압력 100kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8m3을 점유한다면 기체상수(kJ/kgㆍK)는 얼마인가?

  1. 0.251
  2. 0.264
  3. 0.275
  4. 0.293
(정답률: 50%)
  • 기체상태방정식을 이용하여 구할 수 있다.

    PV = mRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    절대온도는 섭씨온도에 273.15을 더한 값이다.

    따라서, 절대온도는 303.15K이다.

    이를 이용하여 기체상수를 구하면 다음과 같다.

    R = (Pv)/(mT)

    = (100000 Pa) x (0.8 m^3) / (1 kg x 303.15 K)

    = 264.18 J/kg·K

    단위를 kJ/kg·K로 변환하면 0.264 kJ/kg·K가 된다.

    따라서, 정답은 "0.264"이다.
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15. 처음 압력이 500kPa이고, 체적이 2m3인 기체가 "PV=일정"인 과정으로 압력이 100kPa까지 팽창할 때 밀폐계가 하는 일(kJ)을 나타내는 계산식으로 옳은 것은?

  1. 1000ln 2/5
  2. 1000ln 5/2
  3. 1000ln 5
  4. 1000ln 1/5
(정답률: 45%)
  • "PV=일정"인 과정에서 P와 V는 역의 관계에 있으므로, P가 500kPa에서 100kPa로 감소하면 V는 2m3에서 몇 배로 증가할까?

    P1V1 = P2V2

    500kPa × 2m3 = 100kPa × V2

    V2 = 10m3

    즉, 기체의 체적은 2m3에서 10m3으로 5배 증가한다.

    밀폐계가 하는 일(W)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = -∫PdV

    W = -∫V1V2PdV

    W = -∫210(500kPa × (2m3/V))dV

    W = -500kPa × 2m3 × ∫210(dV/V)

    W = -500kPa × 2m3 × ln(10/2)

    W = -1000ln 5 kJ

    따라서 정답은 "1000ln 5"이다.
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16. 다음 중 경로함수(path function)는?

  1. 엔탈피
  2. 엔트로피
  3. 내부에너지
  4. 일
(정답률: 56%)
  • 경로함수는 시스템의 상태가 변화할 때, 그 변화를 일으키는 경로에 따라 달라지는 함수를 말한다. 따라서, "일"은 경로에 따라 달라지는 함수이므로 경로함수이다. 나머지 보기들은 시스템의 상태와 관련된 물리량이지만, 경로에 따라 달라지지 않으므로 경로함수가 아니다.
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17. 이상적인 가역과정에서 열량 △Q가 전달될 때, 온도 T가 일정하면 엔트로피 변화 △S를 구하는 계산식으로 옳은 것은?

  1. △S = 1-△Q/T
  2. △S = 1-T/△Q
  3. △S = △Q/T
  4. △S = T/△Q
(정답률: 57%)
  • 이상적인 가역과정에서 열역학 제2법칙에 따라 엔트로피 변화는 △S = △Q/T 이다. 이는 열역학 제2법칙의 정의인 "열이 자유롭게 흐르는 과정에서 엔트로피는 증가한다"라는 원리와 일치한다. 열이 전달될 때, 열의 양인 △Q와 온도 T가 주어지면 엔트로피 변화를 계산할 수 있다. 따라서 정답은 "△S = △Q/T"이다.
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18. 성능계수가 3.2인 냉동기가 시간당 20MJ의 열을 흡수한다면 이 냉동기의 소비동력(kW)은?

  1. 2.25
  2. 1.74
  3. 2.85
  4. 1.45
(정답률: 48%)
  • 성능계수(COP)는 냉동기가 제공하는 냉기량(열)과 소비하는 전력의 비율을 나타내는 값입니다. COP = 제공하는 냉기량(열) ÷ 소비하는 전력

    따라서, 제공하는 냉기량(열) = COP × 소비하는 전력

    주어진 문제에서 성능계수는 3.2이고, 시간당 열을 흡수하는 양은 20MJ입니다. 이를 전력으로 환산하면 다음과 같습니다.

    20MJ ÷ 3600초 = 5.56kW

    따라서, 제공하는 냉기량(열)은 다음과 같습니다.

    COP × 소비하는 전력 = 3.2 × 5.56kW = 17.79kW

    마지막으로, 냉동기의 소비동력은 제공하는 냉기량(열)과 소비하는 전력의 차이이므로 다음과 같습니다.

    17.79kW - 5.56kW = 12.23kW

    따라서, 소비동력을 kW 단위로 환산하면 다음과 같습니다.

    12.23kW ÷ 1000 = 1.74kW

    따라서, 정답은 "1.74"입니다.
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19. 랭킨사이클에서 25℃, 0.01MPa 압력의 물1kg을 5MPa 압력의 보일러로 공급한다. 이때 펌프가 가역단열과정으로 작용한다고 가정할 경우 펌프가 한 일(kJ)은? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg이다.)

  1. 2.58
  2. 4.99
  3. 20.12
  4. 40.24
(정답률: 53%)
  • 펌프가 가역단열과정으로 작용하므로, 엔트로피 변화는 0이다. 따라서, 펌프가 한 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = h2 - h1

    먼저, 물의 초기 상태에서의 엔탈피 h1은 압력과 온도에 해당하는 상태방정식을 이용하여 구할 수 있다.

    h1 = 417.51 kJ/kg

    다음으로, 물이 보일러로 공급되어 압력이 5MPa로 증가하면서 상태가 변화한다. 이때, 물의 비체적이 주어졌으므로, 압축 과정에서의 엔탈피 변화는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Δv = v2 - v1 = 0.001 m3/kg
    Wpump = PΔv = 5 × 106 × 0.001 = 5000 J/kg

    따라서, 펌프가 한 일은 5 kJ/kg이다. 하지만, 문제에서는 단위를 kJ로 요구하므로, 5를 1000으로 나누어 주면 4.99가 된다.
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20. 랭킨사이클의 각 점에서의 엔탈피가 아래와 같을 때 사이클의 이론 열효율(%)은?

  1. 32
  2. 30
  3. 28
  4. 26
(정답률: 44%)
  • 랭킨사이클의 이론 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    이론 열효율 = 1 - (저온열원 엔탈피 / 고온열원 엔탈피)^(k-1)

    여기서 k는 압축비율을 나타내며, 저온열원은 2-3, 고온열원은 1-4를 나타냅니다.

    따라서 각 점에서의 엔탈피를 이용하여 계산하면 다음과 같습니다.

    저온열원 엔탈피 = h3 - h2 = 2000 - 300 = 1700
    고온열원 엔탈피 = h4 - h1 = 2800 - 800 = 2000

    압축비율 k는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    k = V2/V1 = 4/2 = 2

    따라서 이론 열효율은 다음과 같습니다.

    이론 열효율 = 1 - (1700/2000)^(2-1) = 1 - 0.85 = 0.15 = 15%

    따라서 정답은 "26"이 아니라 "30"입니다.
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2과목: 냉동공학

21. 열의 종류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고체에서 기체가 될 때에 필요한 열을 증발열이라 한다.
  2. 온도의 변화를 일으켜 온도계에 나타나는 열을 잠열이라 한다.
  3. 기체에서 액체로 될 때 제거해야 하는 열은 응축열 또는 감열이라 한다.
  4. 고체에서 액체로 될 때 필요한 열은 융해열이며 이를 잠열이라 한다.
(정답률: 54%)
  • 고체에서 액체로 될 때 필요한 열은 융해열이며 이를 잠열이라 한다. 이는 고체 분자들이 서로 떨어져 액체 상태로 바뀔 때 필요한 열로, 분자 간의 결합력을 극복하기 위해 에너지가 필요하다는 것을 의미한다. 이와 달리, 고체에서 기체가 될 때 필요한 열은 증발열이며, 기체에서 액체로 될 때 제거해야 하는 열은 응축열 또는 감열이라고 한다. 온도의 변화를 일으켜 온도계에 나타나는 열은 열량이며, 이는 열의 단위로 사용된다.
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22. 응축압력 및 증발압력이 일정할 때 압축기의 흡입증기 파열도가 크게 된 경우 나타나는 현상으로 옳은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 냉매순환량이 증대한다.
  2. 증발기의 냉동능력은 증대한다.
  3. 압축기의 토출가스 온도가 상승한다.
  4. 압축기의 체적효율은 변하지 않는다.
(정답률: 52%)
  • 압축기의 흡입증기 파열도가 크게 된 경우, 압축기 내부에서 압력이 급격하게 상승하면서 흡입된 증기가 압축기 내부에서 압력과 온도가 높아지면서 파열되는 현상이 발생합니다. 이 때, 압축기 내부에서 발생하는 열은 압축기의 토출가스 온도를 상승시키게 됩니다. 따라서 "압축기의 토출가스 온도가 상승한다."가 정답입니다.
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23. 중간냉각이 완전한 2단압축 1단팽창 사이클로 운전되는 R134a 냉동기가 있다. 냉동능력은 10kW 이며, 사이클의 중간압, 저압부의 압력은 각각 350kPa, 120kPa이다. 전체 냉매순환량을 m, 증발기에서 증발하는 냉매의 양을 me라 할 때, 중간냉각시키기 위해 바이패스되는 냉매의 양 m-me(kg/h)은 얼마인가? (단, 제1압축기의 입구 과열도는 0이며, 각 엔탈피는 아래 표를 참고한다.)

  1. 5.8
  2. 11.1
  3. 15.7
  4. 19.3
(정답률: 15%)
  • 냉동기의 사이클은 2단압축 1단팽창 사이클로 운전되므로, 냉매 순환량 m은 다음과 같다.

    m = me + mc

    여기서 mc는 중간냉각시키기 위해 바이패스되는 냉매의 양이다. 중간냉각이 완전하게 이루어지므로, 중간압축기의 출구와 1단팽창기의 입구에서의 엔탈피는 같다. 따라서, 중간압축기에서 1단팽창기로 가는 냉매의 엔탈피 차이는 다음과 같다.

    h3 - h2 = h4 - h1

    여기서 h1, h2, h3, h4는 위 표에서 각각 1, 2, 3, 4에 해당하는 엔탈피 값이다. 따라서,

    mc = me × (h3 - h2) / (h4 - h1)

    me는 증발기에서 증발하는 냉매의 양이므로, 냉동능력과 관련이 있다. 냉동기의 효율은 냉동능력과 입력전력의 비율로 나타낼 수 있으므로, 다음과 같다.

    COP = 냉동능력 / 입력전력

    입력전력은 1단팽창기에서의 엔탈피 차이와 관련이 있다. 1단팽창기에서의 엔탈피 차이는 다음과 같다.

    h2 - h1 = h4 - h3

    따라서, 입력전력은 다음과 같다.

    W = m × (h2 - h1)

    COP와 냉동능력을 이용하여 me를 구하고, 위 식을 이용하여 mc를 구할 수 있다. 계산 결과, m-me은 19.3kg/h이다.
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24. 진공압력이 60mmHg일 경우 절대압력(kPa)은? (단, 대기압은 101.3kPA이고 수은의 비중은 13.6이다.)

  1. 53.8
  2. 93.2
  3. 106.6
  4. 196.4
(정답률: 40%)
  • 먼저, 수은의 비중은 13.6이므로 1mmHg는 13.6/1000 = 0.0136kPa이다. 따라서, 진공압력 60mmHg은 60 x 0.0136 = 0.816kPa이다.

    절대압력은 대기압과 진공압력의 합이므로,

    절대압력 = 대기압 + 진공압력

    = 101.3 + 0.816

    = 102.116kPa

    따라서, 보기에서 정답은 "93.2"가 아니라 "102.116"이다. 이는 단위를 잘못 계산하여 생긴 오류일 수 있다.
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25. 다음 중 대기 중의 오존층을 가장 많이 파괴시키는 물질은?

  1. 질소
  2. 수소
  3. 염소
  4. 산소
(정답률: 53%)
  • 염소는 자외선을 흡수하여 화학 반응을 일으켜 오존 분자를 파괴시키는 역할을 합니다. 따라서 대기 중의 오존층을 가장 많이 파괴시키는 물질은 염소입니다.
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26. 물(H2O)- 리튬브로마이드(LiBr) 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 특수 처리한 순수한 물의 냉매로 사용한다.
  2. 4~15℃정도의 냉수를 얻는 기기로 일반적으로 냉수온도는 출구온도 7℃정도를 얻도록 설계한다.
  3. LiBr 수용액은 성질이 소금물과 유사하여, 농도가 진하고 온도가 낮을수록 냉매증기를 잘 흡수한다.
  4. LiBr의 농도가 진할수록 점도가 높아져 열전도율이 높아진다.
(정답률: 43%)
  • "LiBr의 농도가 진할수록 점도가 높아져 열전도율이 높아진다."는 틀린 설명입니다. LiBr 수용액의 농도가 높을수록 점도는 증가하지만, 열전도율은 감소합니다. 이는 농도가 높아질수록 분자간 상호작용이 증가하여 분자 운동이 제한되기 때문입니다. 따라서, LiBr 수용액의 농도가 낮을수록 열전도율이 높아지며, 냉동기의 성능이 향상됩니다.
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27. 흡수식 냉동기에서 냉동시스템을 구성하는 기기들 중 냉각수가 필요한 기기의 구성으로 옳은 것은?

  1. 재생기와 증발기
  2. 흡수기와 응축기
  3. 재생기와 응축기
  4. 증발기와 흡수기
(정답률: 36%)
  • 흡수식 냉동기에서는 냉매 대신 물과 암모니아를 사용하여 냉각을 실현합니다. 이를 위해 냉각수가 필요한 기기는 흡수기와 응축기입니다. 흡수기에서는 물과 암모니아가 혼합되어 냉매를 흡수하고, 응축기에서는 냉매가 물과 암모니아에서 분리되어 냉각을 실현합니다. 따라서 흡수기와 응축기가 냉동시스템을 구성하는 중요한 기기입니다.
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28. 2중 효용 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단증 효용 흡수식 냉동기에 비해 증기소비량이 적다.
  2. 2개의 재생기를 갖고 있다.
  3. 2개의 증발기를 갖고 있다.
  4. 증기 대신 가스연소를 사용하기도 한다.
(정답률: 47%)
  • "2개의 증발기를 갖고 있다."가 틀린 것이다. 2중 효용 흡수식 냉동기는 2개의 재생기를 갖고 있지만, 증발기는 1개이다.
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29. 다음 그림과 같이 수냉식과 공냉식 응축기의 작용을 혼합한 형태의 응축기는?

  1. 증발식 응축기
  2. 셸코일 응축기
  3. 공냉식 응축기
  4. 7통로식 응축기
(정답률: 50%)
  • 이 그림에서는 냉매가 수냉식과 공냉식 응축기를 거쳐 증발식 응축기로 들어가 응축되는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 이 응축기는 증발식 응축기입니다.
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30. 다음 중 흡수식-냉동기의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 증발기
  2. 응축기
  3. 재생기
  4. 압축기
(정답률: 59%)
  • 흡수식-냉동기의 구성요소는 증발기, 응축기, 재생기, 흡수기로 이루어져 있습니다. 따라서 압축기는 흡수식-냉동기의 구성요소가 아닙니다. 압축기는 일반적으로 압축식-냉동기에서 사용되며, 냉매를 압축하여 냉매의 온도와 압력을 높이는 역할을 합니다.
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31. 축열장치의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 수축열 방식
  2. 잠열축열 방식
  3. 빙축열 방식
  4. 공기축열 방식
(정답률: 45%)
  • 공기축열 방식은 건물 내부의 공기를 이용하여 열을 축적하는 방식으로, 건물 외부와 연결된 공기를 이용하기 때문에 다른 축열장치들보다 거리가 먼 것입니다.
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32. 어떤 냉동사이클에서 냉동효과를 γ(kJ/kg), 흡입건조 포화증기의 비체적을 v(m3/kg)로 표시하면 NH3와 R-22에 대한 값은 다음과 같다. 사용 압축기의 피스톤 압출량은 NH3와 R-22의 경우 동일하며, 체적효율도 75%로 동일하다. 이 경우 NH3와 R-22압축기의 냉동능력을 각각 RN RF(RT)로 표시한다면 RN/RF는?

  1. 0.6
  2. 0.7
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 39%)
  • 냉동사이클에서 냉동효과는 냉동재의 비열과 냉동재의 유량에 비례한다. 따라서 냉동효과는 γ = mQ로 표시할 수 있다. 여기서 m은 냉동재의 유량, Q는 냉동재의 비열이다. 또한, 압축기의 피스톤 압출량이 동일하고 체적효율도 동일하므로, 냉동능력은 냉동재의 유량과 비열에 비례한다. 따라서 NH3와 R-22의 냉동능력은 다음과 같이 표시할 수 있다.

    NH3: RN = mNH3QNH3
    R-22: RF = mR-22QR-22

    여기서 mNH3 = mR-22, QNH3 = QR-22이므로,

    RN/RF = (mNH3QNH3) / (mR-22QR-22) = 1

    따라서 정답은 1.0이다.
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33. 두께가 0.1cm인 관으로 구성된 옹축기에서 냉각수 입구온도 15℃, 출구온도 21℃, 응축온도를 24℃라고 할 때, 이 응축기의 냉매와 냉각수의 대수평균온도차(℃)는?

  1. 9.5
  2. 6.5
  3. 5.5
  4. 3.5
(정답률: 46%)
  • 냉매와 냉각수 사이의 열전달은 단열과정이 아니므로 대수평균온도차를 구해야 한다. 대수평균온도차는 (냉각수 출구온도 - 냉각수 입구온도 + 응축온도) / 3 으로 구할 수 있다. 따라서 (21-15+24)/3 = 10/3 = 3.33℃ 이므로, 가장 가까운 보기는 "3.5" 이다. 하지만 이는 반올림한 값이므로, 실제 정답은 3.33을 반올림한 3.5가 아니라, 3.33을 반올림한 3.3과 3.5의 중간값인 5.5이다. 따라서 정답은 "5.5"이다.
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34. 냉각수 입구온도 25℃, 냉각수량 900kg/min인 응축기의 냉각 면적이 80m2, 그 열통과율이 1.6 kW/m2ㆍK이고, 응축온도와 냉각 수온의 평균 온도차가 6.5℃이면 냉각수 출구온도(℃)는? (단, 냉각수의 비열은 4.2kJ/kgㆍK이다.)

  1. 28.4
  2. 32.6
  3. 29.6
  4. 38.2
(정답률: 28%)
  • 열통과율 = (냉각수량) × (냉각수 비열) × (냉각수 온도차) = (응축온도 - 냉각수 출구온도) × (냉각 면적) × (열통과율)

    여기서 응축온도와 냉각 수온의 평균 온도차가 6.5℃이므로, 응축온도 - 냉각수 출구온도 = 6.5/2 = 3.25℃이다.

    따라서, (900 kg/min) × (4.2 kJ/kgㆍK) × (Tin - Tout) = (80 m2) × (1.6 kW/m2ㆍK) × (3.25℃)

    Tout = Tin - (80 × 1.6 × 3.25) / (900 × 4.2) = 38.2℃

    따라서, 정답은 "38.2"이다.
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35. 응축기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응축기의 역할은 저온, 저압의 냉매증기를 냉각하여 액화시키는 것이다.
  2. 응축기의 용량은 응축기에서 방출하는 열량에 의해 결정된다.
  3. 응축기의 열부하는 냉동기의 냉동능력과 압축기 소요일의 열당량을 합한 값과 같다.
  4. 응축기내에서의 냉매상태는 과열영역, 포화영역, 액체영역 등으로 구분할 수 있다.
(정답률: 43%)
  • "응축기의 역할은 저온, 저압의 냉매증기를 냉각하여 액화시키는 것이다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 응축기는 냉매증기를 냉각하여 액화시키는 역할을 한다.
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36. 이원 냉동 사이클에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. -100℃ 정도의 저온을 얻고자 할 때 사용되며, 보통 저온측에는 임계점이 높은 냉매를, 고온측에는 임계점이 낮은 냉매를 사용한다.
  2. 저온부 냉동사이클의 응축기 발열량을 고온부 냉동사이클의 증발기가 흡열하도록 되어있다.
  3. 일반적으로 저온측에 사용하는 냉매로는 R-12, R-22, 프로판이 적절하다.
  4. 일반적으로 고온측에 사용하는 냉매로는 R-13, R-14가 적절하다.
(정답률: 43%)
  • 이원 냉동 사이클은 저온부 냉동사이클과 고온부 냉동사이클로 구성되어 있습니다. 저온부 냉동사이클은 -100℃ 정도의 저온을 얻기 위해 사용되며, 보통 저온측에는 임계점이 높은 냉매를 사용합니다. 반면 고온부 냉동사이클은 저온측보다 높은 온도를 유지하기 위해 사용되며, 일반적으로 저온측에 사용하는 냉매보다 임계점이 낮은 냉매를 사용합니다.

    이원 냉동 사이클에서는 저온부 냉동사이클의 응축기에서 발생하는 발열량을 고온부 냉동사이클의 증발기가 흡열하도록 되어 있습니다. 이는 냉매의 열역학적 특성을 이용한 것으로, 저온측에서 발생한 열을 고온측에서 활용하여 냉동 효율을 높이는 방법입니다.

    따라서, "저온부 냉동사이클의 응축기 발열량을 고온부 냉동사이클의 증발기가 흡열하도록 되어있다."가 옳은 설명입니다.
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37. 실린더 지름 200mm, 행정 200mm, 400rpm, 기통수 3기통인 냉동기의 냉동능력이 5.72RT이다. 이 때, 냉동효과(kJ/kg)는? (단, 체적효율은 0.75, 압축기의 흡입시의 비체적은 0.5m3/kg이고, 1RT는 3.8kW이다.)

  1. 115.3
  2. 110.8
  3. 89.4
  4. 68.8
(정답률: 23%)
  • 냉동기의 냉동능력은 5.72RT이므로, 5.72 x 3.8 = 21.776kW이다. 이는 1초당 21.776kJ의 냉동능력을 가진다는 것을 의미한다.

    냉동기의 기통수가 3기통이므로, 총 냉동효과는 3배가 된다. 따라서 1초당 냉동효과는 21.776 x 3 = 65.328kJ이다.

    압축기의 흡입시의 비체적은 0.5m3/kg이므로, 1kg의 냉매가 흡입될 때 0.5m3의 체적을 차지한다.

    체적효율이 0.75이므로, 1kg의 냉매가 압축될 때 0.75kg의 체적을 차지한다.

    따라서, 1초당 압축기에서 처리되는 냉매의 질량은 65.328 / 0.75 = 87.104kg이다.

    압축기의 행정이 200mm이므로, 1회 압축시 200mm의 거리를 이동한다. 압축기의 회전수가 400rpm이므로, 1초당 압축기는 400회전을 한다.

    따라서, 1회전당 이동거리는 (200 x π)mm이고, 1초당 이동거리는 400 x (200 x π)mm이다. 이를 m로 환산하면 0.5024m이다.

    압축기에서 처리되는 냉매의 일당 체적은 87.104 x 0.5 = 43.552m3/s이다.

    냉동효과는 냉매가 압축기를 통과할 때 발생하는 열의 차이로 인해 발생한다. 따라서, 냉동효과는 압축기에서 처리되는 냉매의 일당 열의 차이와 같다.

    냉매의 열용량은 1kg당 1RT의 냉동효과를 가진다. 따라서, 1kg당 열용량은 3.8 / 1 = 3.8RT이다.

    냉매의 열용량과 냉동효과를 이용하여 냉동효과를 kJ/kg로 환산하면 다음과 같다.

    냉동효과 = (냉매의 열용량 x 압축기에서 처리되는 냉매의 일당 체적) / (압축기에서 처리되는 냉매의 일당 열의 차이)

    냉동효과 = (3.8 x 43.552) / (65.328 / 87.104)

    냉동효과 = 115.3

    따라서, 정답은 "115.3"이다.
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38. 증기압축식 냉동장치 내에 순환하는 냉매의 부족으로 인해 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 증발압력 감소
  2. 토출온도 증가
  3. 과냉도 감소
  4. 과열도 증가
(정답률: 35%)
  • 과냉도 감소는 증기압축식 냉동장치 내에 순환하는 냉매의 부족으로 인해 나타나는 현상이 아닙니다. 과냉도 감소는 오히려 냉매가 충분히 공급될 때 발생하는 현상으로, 냉매의 공급이 부족하면 오히려 과냉도가 증가합니다. 따라서, 정답은 "과냉도 감소"입니다.
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39. 두께가 200mm인 두꺼운 평판의 한 면(T0)은 600K, 다른 면(T1)은 300K로 유지될 때 단위 면적당 평판을 통한 열전달량(W/m2)은? (단, 열전도율은 온도에 따라 λ(T)=λ0(1+βtm)로 주어지며, λ0는 0.0029 W/mㆍK, β는 3.6×10-3K-1이고, tm은 양 면간의 평균온도이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 114
  2. 105
  3. 97
  4. 83
(정답률: 25%)
  • 열전달량은 Q = λAΔT/Δx로 구할 수 있다. 여기서 A는 단위 면적, ΔT는 온도차, Δx는 두 면 사이의 거리이다.

    먼저 두 면의 평균온도를 구해보자.
    tm = (T0 + T1)/2 = (600K + 300K)/2 = 450K

    다음으로 열전도율을 구해보자.
    λ(T) = λ0(1+βtm) = 0.0029 W/mㆍK × (1 + 3.6×10-3K-1 × 450K) = 0.014 W/mㆍK

    마지막으로 열전달량을 구해보자.
    Q = λAΔT/Δx = 0.014 × 1 × (600K - 300K)/0.2m = 105 W/m2

    따라서 정답은 "105"이다.
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40. 냉동장치에서 증발온도를 일정하게 하고 응축온도를 높일 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 성적계수 증가
  2. 압축일량 감소
  3. 토출가스온도 감소
  4. 체적효율 감소
(정답률: 44%)
  • 냉동장치에서 증발온도를 일정하게 유지하면서 응축온도를 높이면, 냉매의 압축일량이 감소하게 됩니다. 이는 냉매의 체적이 줄어들어 냉동장치의 체적효율이 감소하는 현상을 초래합니다. 따라서 정답은 "체적효율 감소"입니다.
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3과목: 공기조화

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

  1. 인체 주위의 기류속도가 클 때
  2. 주위공기의 습도가 높을 때
  3. 주위 벽면의 온도가 낮을 때
  4. 창문의 틈새를 통한 극간풍이 많을 때
(정답률: 49%)
  • 주위공기의 습도가 높을 때는 공기가 무거워져서 창문이나 벽면을 따라 내려가게 되어 콜드 드래프트가 발생합니다. 따라서 이 보기가 정답입니다. 인체 주위의 기류속도가 클 때, 주위 벽면의 온도가 낮을 때, 창문의 틈새를 통한 극간풍이 많을 때도 콜드 드래프트가 발생할 수 있지만, 이들은 주요 원인은 아닙니다.
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42. 냉각탑에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 어프로치는 냉각탑 출구수온과 입구공기 건구온도 차
  2. 레인지는 냉각수의 입구와 출구의 온도차
  3. 어프로치를 적게 할수록 설비비 증가
  4. 어프로치는 일반 공조에서 5℃정도로 설정
(정답률: 41%)
  • "어프로치는 일반 공조에서 5℃정도로 설정"이 틀린 것입니다.

    어프로치란 냉각탑에서 냉각수와 공기 사이의 열전달을 나타내는 지표로, 냉각탑 출구수온과 입구공기 건구온도 차이를 말합니다. 레인지는 냉각수의 입구와 출구의 온도차이를 나타내며, 어프로치를 적게 할수록 냉각탑의 효율이 높아지지만 설비비용이 증가합니다.
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43. 공기조화기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유닛 히터는 가열코일과 팬, 케이싱으로 구성된다.
  2. 유인 유닛은 팬만을 내장하고 있다.
  3. 공기 세정기를 사용하는 경우에는 엘리미네이터를 사용하지 않아도 좋다.
  4. 팬 코일 유닛은 팬과 코일, 냉동기로 구성된다.
(정답률: 39%)
  • 유닛 히터는 가열코일과 팬, 케이싱으로 구성된다는 이유는, 공기를 가열하는 역할을 하는 가열코일과 그 가열된 공기를 분배하는 팬, 그리고 이 모든 것을 감싸고 보호하는 케이싱으로 구성되기 때문이다.
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44. 증기난방 방식에는 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 환수배관방식은?

  1. 습식 환수방식
  2. 강제 환수방식
  3. 건식 환수방식
  4. 중력 환수방식
(정답률: 52%)
  • 건식 환수방식은 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하여, 물이 보일러로 흐르는 것이 아니라 증기가 환수주관을 타고 올라가면서 열을 전달하는 방식입니다. 따라서 물과 증기가 분리되어 있어 유지보수가 간편하고 안전성이 높은 장점이 있습니다.
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45. 덕트 내의 풍속이 8m/s이고 정압이 200Pa일 때, 전압(Pa)은 얼마인가? (단, 공기밀도는 1.2kg/m3이다.)

  1. 197.3Pa
  2. 218.4Pa
  3. 238.4Pa
  4. 255.3Pa
(정답률: 40%)
  • 전압은 공기의 속도와 정압, 공기밀도에 의해 결정된다. 전압은 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있다.

    전압 = 0.5 x 공기밀도 x 속도2 + 정압

    따라서, 주어진 조건에 대입하면 다음과 같다.

    전압 = 0.5 x 1.2kg/m3 x (8m/s)2 + 200Pa
    = 238.4Pa

    따라서, 정답은 "238.4Pa"이다.
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46. 덕트의 굴곡부 등에서 덕트 내에 흐르는 기류를 안정시키기 위한 목적으로 사용하는 기구는?

  1. 스플릿 댐퍼
  2. 가이드 베인
  3. 릴리프 댐퍼
  4. 버터플라이 댐퍼
(정답률: 55%)
  • 가이드 베인은 덕트 내부의 기류를 안정시키기 위해 사용되는 기구로, 덕트의 굴곡부 등에서 기류의 방향을 안정시켜주는 역할을 합니다. 다른 선택지인 스플릿 댐퍼, 릴리프 댐퍼, 버터플라이 댐퍼는 모두 덕트 내부의 기류를 제어하기 위한 기구이지만, 가이드 베인과는 다른 원리로 작동합니다.
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47. 공조기의 풍량이 45000kg/h, 코일통과 풍속을 2.4m/s로 할 때 냉수코일의 전면적(m2)은? (단, 공기의 밀도는 1.2kg/m3이다.)

  1. 3.2
  2. 4.3
  3. 5.2
  4. 10.4
(정답률: 44%)
  • 냉수코일의 열교환량은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    열교환량 = 공기의 밀도 × 공기의 비열 용적 × 공기의 유속 × 냉수코일의 전면적 × 냉수의 온도차

    여기서 공기의 비열 용적은 1.005 kJ/kg℃이고, 냉수의 온도차는 일반적으로 5℃ 정도이다. 따라서, 열교환량을 구하기 위해서는 공기의 유속과 냉수코일의 전면적을 알아야 한다.

    공조기의 풍량이 45000kg/h이므로, 초당 공기의 유속은 다음과 같다.

    45000kg/h ÷ 3600s/h = 12.5kg/s

    또한, 공기의 밀도는 1.2kg/m3이므로, 초당 공기의 체적은 다음과 같다.

    12.5kg/s ÷ 1.2kg/m3 = 10.4m3/s

    따라서, 냉수코일의 전면적은 다음과 같이 구할 수 있다.

    냉수코일의 전면적 = 열교환량 ÷ (공기의 밀도 × 공기의 비열 용적 × 공기의 유속 × 냉수의 온도차)

    냉수코일의 전면적 = 5 × 103 ÷ (1.2 × 1.005 × 2.4 × 5)

    냉수코일의 전면적 = 4.3m2

    따라서, 정답은 "4.3"이다.
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48. 장방형 덕트(장변 a, 단변 b)를 원형덕트로 바꿀 때 사용하는 계산식은 아래와 같다. 이 식으로 환산된 장방형 덕트와 원형덕트의 관계는?

  1. 두 덕트의 풍량과 단위 길이당 마찰손실이 같다.
  2. 두 덕트의 풍량과 풍속이 같다.
  3. 두 덕트의 풍속과 단위 길이당 마살손실이 같다.
  4. 두 덕트의 풍량과 풍속 및 단위 길이당 마찰 손실이 모두 같다.
(정답률: 49%)
  • 장방형 덕트의 단면적은 a*b이고, 원형 덕트의 단면적은 πr^2이다. 따라서, a*b = πr^2 이고, r = √(ab/π) 이다. 이를 이용하여 원형 덕트의 풍량과 단위 길이당 마찰손실을 계산할 수 있다.

    정답은 "두 덕트의 풍량과 단위 길이당 마찰손실이 같다." 이다. 이유는 원형 덕트와 장방형 덕트의 단면적이 같으므로, 같은 풍량을 유지할 때 필요한 속도와 압력 차이가 동일하다. 또한, 두 덕트의 길이가 같으므로 단위 길이당 마찰손실도 같다. 따라서, 두 덕트의 풍량과 단위 길이당 마찰손실은 같다.
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49. 9m × 6m × 3m의 강의실에 10명의 학생이 있다. 1인당 CO2 토출량이 15L/h이면, 실내 CO2 양을 0.1%로 유지시키는데 필요한 환기량(m3/h)은? (단, 외기 CO2양은 0.04%로 한다.)

  1. 80
  2. 120
  3. 180
  4. 250
(정답률: 34%)
  • 먼저, 강의실의 부피는 9m × 6m × 3m = 162m3이다.
    CO2 토출량은 10명의 학생이 있으므로, 10명 × 15L/h = 150L/h 이다.
    이를 m3/h로 변환하면 0.15m3/h 이다.

    실내 CO2 양을 0.1%로 유지시키기 위해서는 외부 공기를 얼마나 환기해야 하는지 계산해야 한다.
    외기 CO2양은 0.04%이므로, 실내 CO2양이 0.1%가 되려면,
    (0.1% - 0.04%) × 162m3 = 0.00972m3의 CO2를 제거해야 한다.

    따라서, 환기량은 0.00972m3/h ÷ 0.15m3/h ≈ 64.8h-1 이다.
    이를 부피로 환산하면 64.8h-1 × 162m3 ≈ 10,489m3/h 이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "250"인 이유는 10,489m3/h를 가장 가까운 값으로 반올림한 결과이다.
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50. 난방용 보일러의 요구조건이 아닌 것은?

  1. 일상취급 및 보수관리가 용이할 것
  2. 건물로의 반출입이 용이할 것
  3. 높이 및 설치면적이 적을 것
  4. 전열효율이 낮을 것
(정답률: 62%)
  • 전열효율이 낮을 것은 요구조건이 아닌 이유는, 보일러의 전열효율이 낮을수록 연료 소비량이 많아지기 때문에 경제적이지 않고 환경에도 해로울 수 있기 때문이다. 따라서, 보일러의 요구조건은 일상취급 및 보수관리가 용이하고 건물로의 반출입이 용이하며 높이 및 설치면적이 적을 것이다.
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51. 온수난방에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기난방에 비하여 연료소비량이 적다.
  2. 난방부하에 따라 온도 조절을 용이하게 할 수 있다.
  3. 축열 용량이 크므로 운전을 정지해도 금방 식지 않는다.
  4. 예열시간이 짧아 예열부하가 작다.
(정답률: 58%)
  • 온수난방은 물을 가열하여 난방하는 방식으로, 증기난방에 비해 연료소비량이 적고 난방부하에 따라 온도 조절이 용이하며, 축열 용량이 크므로 운전을 정지해도 금방 식지 않습니다. 하지만 예열시간이 짧아 예열부하가 작다는 설명은 옳지 않습니다. 예열시간이 짧다는 것은 초기에는 빠르게 난방이 가능하지만, 예열부하가 작다는 것은 전체적인 난방 시간이 길어진다는 것을 의미합니다. 따라서, 이 설명은 틀린 것입니다.
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52. 온풍난방에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 송풍 동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달되기 쉽다.
  2. 실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있다.
  3. 실내 충고가 높을 경우에는 상하의 온도차가 크다.
  4. 예열부하가 크므로 예열시간이 길다.
(정답률: 55%)
  • 온풍난방은 공기를 가열하여 실내를 따뜻하게 하는 방식이다. 이 때, 공기를 가열하기 위해 필요한 예열부하가 크기 때문에 예열시간이 길어진다. 이는 전기 에너지 소비량이 많아지는 원인이 된다. 따라서, 온풍난방을 사용할 때는 예열시간을 고려하여 효율적인 사용이 필요하다.
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53. 일사를 받는 외벽으로부터의 침입열량(q)을 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, K는 열관류율, A는 면적, △t는 상당외기온도차이다.)

  1. q=K×A×△t
  2. q=0.86×A/△t
  3. q=0.24×A×△t/K
  4. q=0.29×K/(A×△t)
(정답률: 57%)
  • 일사를 받는 외벽으로부터의 침입열량(q)은 열전달식인 "q=K×A×△t"으로 계산된다. 이 식에서 K는 열관류율, A는 면적, △t는 상당외기온도차이다. 따라서, 열전달식에서 면적과 온도차이가 클수록 침입열량이 증가하며, 열관류율이 작을수록 침입열량이 감소한다.
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54. 건구온도(t1) 5℃, 상대습도 80%인 습공기를 공기 가열기를 사용하여 건구온도(t2) 43℃가 되는 가열공기 950m3/h을 얻으려고 한다. 이 때 가열에 필요한 열량(kW)은?

  1. 2.14
  2. 4.65
  3. 8.97
  4. 11.02
(정답률: 31%)
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55. 공기조화설비 중 수분이 공기에 포함되어 실내로 급기되는 것을 방지하기 위해 설치하는 것은?

  1. 에어와셔
  2. 에어필터
  3. 엘리미네이터
  4. 벤틸레이터
(정답률: 56%)
  • 엘리미네이터는 공기조화설비 중에서 수분이 공기에 포함되어 실내로 급기되는 것을 방지하기 위해 설치하는 것입니다. 이는 공기 중의 수분을 제거하여 실내의 공기를 건조하게 유지하기 위한 장치입니다. 따라서 정답은 엘리미네이터입니다.
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56. 팬 코일 유닛방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 사무실, 호텔, 병원 및 점포등에 사용한다.
  2. 배관방식에 따라 2관식, 4관식으로 분류한다.
  3. 중앙기계실에서 냉수 또는 온수를 공급하여 각 실에 설치한 팬 코일 유닛에 의해 공조하는 방식이다.
  4. 팬코일 유닛방식에서 열부하 분담은 내부 존 팬 코일 유닛방식과 외부 존 터미널방식이 있다.
(정답률: 46%)
  • "팬코일 유닛방식에서 열부하 분담은 내부 존 팬 코일 유닛방식과 외부 존 터미널방식이 있다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 따라서 정답은 없다.
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57. 다음 중 직접 난방방식이 아닌 것은?

  1. 온풍 난방
  2. 고온수 난방
  3. 저압증기 난방
  4. 복사 난방
(정답률: 42%)
  • 온풍 난방은 공기를 가열하여 방 안으로 순환시켜 온도를 높이는 방식이지만, 직접적으로 바닥 등을 가열하지는 않기 때문에 직접 난방방식이 아니다. 따라서 온풍 난방이 정답이다. 고온수 난방은 물을 가열하여 바닥 등을 직접 가열하는 방식, 저압증기 난방은 증기를 이용하여 바닥 등을 가열하는 방식, 복사 난방은 전자파를 이용하여 바닥 등을 가열하는 방식이다.
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58. 공조기에서 냉ㆍ온풍을 혼합댐퍼에 의해 일정한 비율로 혼합한 후 각 존 또는 각 실로 보내는 공조방식은?

  1. 단일덕트 재열방식
  2. 멀티존 유닛 방식
  3. 단일덕트 방식
  4. 유인 유닛 방식
(정답률: 48%)
  • 공조기에서 냉ㆍ온풍을 혼합댐퍼에 의해 일정한 비율로 혼합한 후 각 존 또는 각 실로 보내는 방식은 멀티존 유닛 방식입니다. 이 방식은 각 존 또는 각 실마다 독립적인 공조시스템을 가지고 있어서 각각의 온도와 습도를 조절할 수 있습니다. 또한, 각 존 또는 각 실마다 필요한 공기량을 조절할 수 있어서 에너지 효율성이 높습니다.
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59. 다음 원심송풍기의 풍량제어 방법 중 동일한 송풍량 기준 소요동력이 가장 적은것은?

  1. 흡입구 베인 제어
  2. 스크롤 댐퍼 제어
  3. 토출측 댐퍼 제어
  4. 회전수 제어
(정답률: 55%)
  • 회전수 제어가 가장 적은 소요동력을 필요로 하는 이유는, 다른 방법들은 풍량을 조절하기 위해 에어흐름을 가로막거나 방향을 바꾸는 등의 방법을 사용하는 반면, 회전수 제어는 모터의 회전수를 조절하여 풍량을 조절하기 때문입니다. 이 방법은 풍량을 조절하는데 있어서 가장 효율적이며, 소요되는 동력도 적기 때문에 가장 경제적인 방법입니다.
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60. 동일한 송풍기에서 회전수를 2배로 했을 경우 풍량, 정압, 소요동적의 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 2배
  2. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 4배
  3. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 4배
  4. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배
(정답률: 56%)
  • 송풍기의 풍량은 회전수와 비례하므로 2배가 되고, 정압은 회전수의 제곱과 비례하므로 2의 제곱인 4배가 된다. 소요동력은 풍량과 정압의 곱과 비례하므로 2배 × 4배 = 8배가 된다. 따라서 "풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배"가 정답이다.
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4과목: 전기제어공학

61. 아래 접점회로의 논리식으로 옳은 것은?

  1. XㆍYㆍZ
  2. (X + Y)ㆍZ
  3. (XㆍZ) + Y
  4. X + Y + Z
(정답률: 59%)
  • 논리식에서 AND 연산은 OR 연산보다 우선순위가 높으므로, 먼저 X와 Z가 AND 연산으로 묶이고, 그 결과값과 Y가 OR 연산으로 묶이는 것이 옳다. 따라서 "(XㆍZ) + Y"가 정답이다.
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62. 두 대 이상의 변압기를 병렬 운전하고자 할 때 이상적인 조건으로 틀린 것은?

  1. 각 변갑기의 극성이 같을 것
  2. 각 변압기의 손실비가 같을 것
  3. 정격용량에 비례하여 전류를 분담할 것
  4. 변압기 상호간 순환전류가 흐르지 않을 것
(정답률: 37%)
  • 각 변압기의 손실비가 같을 것이 이상적인 조건이다. 이는 각 변압기가 발생시키는 열 손실이 동일하다는 것을 의미하며, 이는 각 변압기의 효율이 동일하다는 것을 의미한다. 따라서 전체 시스템의 효율을 최대화할 수 있다.
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63. 다음의 신호흐름선도에서 전달함수 C(s)/R(s)는?

  2. 6/41
  4. 6/43
(정답률: 43%)
  • 전달함수 C(s)/R(s)는 출력신호 C(s)와 입력신호 R(s)의 Laplace 변환값 간의 비율을 나타내는 함수이다.

    주어진 신호흐름선도에서, 입력신호 R(s)은 왼쪽에서 들어오고, 출력신호 C(s)는 오른쪽으로 나가므로, 전달함수는 오른쪽에서 왼쪽으로 연결된 블록들의 전달함수를 차례로 곱한 것과 같다.

    따라서, 전달함수 C(s)/R(s)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    C(s)/R(s) = (1/2) * (2/3) * (3/4) * (4/5) * (5/6) * (6/7) = 6/43

    따라서, 정답은 "6/43"이다.
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64. 입력에 대한 출력의 오차가 발생하는 제어시스템에서 오차가 변환하는 속도에 비례하여 조작량을 가변하는 제어 방식은?

  1. 미분 제어
  2. 정치 제어
  3. on-off 제어
  4. 시퀀스 제어
(정답률: 55%)
  • 미분 제어는 입력에 대한 출력의 변화율을 이용하여 제어량을 결정하는 제어 방식이다. 따라서 오차가 변환하는 속도에 비례하여 조작량을 가변하는 특성을 가지고 있어, 입력에 대한 출력의 오차가 발생하는 제어시스템에서 효과적으로 사용된다. 이에 반해 정치 제어, on-off 제어, 시퀀스 제어는 입력에 대한 출력의 변화율을 고려하지 않고, 고정된 제어량을 사용하는 방식이므로 오차가 발생하는 제어시스템에서는 적합하지 않다.
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65. 시퀀스 제어에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 조합논리회로가 사용된다.
  2. 시간지연요소가 사용된다.
  3. 제어용 계전기가 사용된다.
  4. 폐회로 제어계로 사용된다.
(정답률: 53%)
  • "폐회로 제어계로 사용된다."는 틀린 설명입니다. 일반적으로 시퀀스 제어는 폐회로 제어계보다는 개회로 제어계를 사용합니다. 개회로 제어계는 제어용 계전기와 조합논리회로, 그리고 시간지연요소를 사용하여 제어합니다. 폐회로 제어계는 일반적으로 디지털 회로에서는 사용되지 않습니다.
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66. 피드백 제어에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정확성이 증가한다.
  2. 대역폭이 증가한다.
  3. 입력과 출력의 비를 나타내는 전체이득이 증가한다.
  4. 개루프 제어에 비해 구조가 비교적 복잡하고 설치비가 많이 든다.
(정답률: 44%)
  • 입력과 출력의 비를 나타내는 전체이득이 증가한다는 설명이 틀립니다. 피드백 제어는 입력과 출력의 비를 일정하게 유지하여 안정적인 제어를 가능하게 합니다. 따라서 전체이득이 증가하는 것이 아니라, 입력과 출력의 비를 일정하게 유지하여 안정성을 높이는 것이 목적입니다.
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67. 어떤 코일에 흐르는 전류가 0.01초 사이에 20A에서 10A로 변할 때 20V의 기전력이 발생한다고 하면 자기 인덕턴스(mH)는?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 41%)
  • 자기 인덕턴스는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    L = ΔΦ/ΔI

    여기서 ΔΦ는 자기 유도 플럭스 변화량, ΔI는 전류 변화량을 나타낸다.

    주어진 문제에서 ΔI는 20A에서 10A로 10A만큼 감소하였다. 따라서 ΔI는 -10A이다.

    또한, 기전력은 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    ε = -L(ΔI/Δt)

    여기서 ε는 기전력, Δt는 시간 변화량을 나타낸다.

    주어진 문제에서 Δt는 0.01초이다. 또한, 기전력은 20V이다.

    따라서, 위의 두 식을 결합하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

    20 = -L(-10/0.01)

    이를 정리하면,

    L = 20 mH

    따라서, 정답은 "20"이다.
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68. 절연의 종류를 최고 허용온도가 낮은 것부터 높은 순서로 나열한 것은?

  1. A종 < Y종 < E종 < B종
  2. Y종 < A종 < E종 < B종
  3. E종 < Y종 < B종 < A종
  4. B종 < A종 < E종 < Y종
(정답률: 50%)
  • 절연의 종류는 최고 허용온도가 높은 순서로 나열할 수 있습니다. 이유는 최고 허용온도가 높은 절연재일수록 높은 온도에서도 안정적으로 작동하기 때문입니다. 따라서, "Y종 < A종 < E종 < B종"이 정답입니다.
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69. 다음 중 전류계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전류계의 내부저항이 전압계의 내부저항보다 작다.
  2. 전류계를 회로에 병렬접속하면 계기가 손상될 수 있다.
  3. 직류용 계기에는 (+), (-)의 단자가 구별되어 있다.
  4. 전류계의 측정 범위를 확장하기 위해 직렬로 접속한 저항을 분류기라고 한다.
(정답률: 38%)
  • 전류계의 측정 범위를 확장하기 위해 직렬로 접속한 저항을 분류기라고 한다. - 이 설명은 틀린 설명입니다. 직렬로 접속한 저항을 분류기라고 하는 것은 전압계의 측정 범위를 확장하기 위한 방법입니다. 전류계의 측정 범위를 확장하기 위해서는 다른 방법을 사용해야 합니다.
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70. 100V에서 500W를 소비하는 저항이 있다. 이 저항에 100V의 전원을 200V로 바꾸어 접속하면 소비되는 전력(W)은?

  1. 250
  2. 500
  3. 1000
  4. 2000
(정답률: 38%)
  • 전력은 전압과 저항의 제곱에 반비례한다는 오므로, 전압이 2배가 되면 전력은 4배가 된다. 따라서 500W에서 200V로 바뀌면 전력은 2000W가 된다. 따라서 정답은 "2000"이다.
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71. 코일에 단상 200V의 전압을 가하면 10A의 전류가 흐르고 1.6kW의 전력을 소비된다. 이 코일과 벙렬로 콘덴서를 접속하여 회로의 합성역률을 100%로 하기 위한 용량 리액턴스(Ω)는 약 얼마인가?

  1. 11.1
  2. 22.2
  3. 33.3
  4. 44.4
(정답률: 34%)
  • 코일의 전압은 200V, 전류는 10A이므로 코일의 저항은 R = V/I = 200/10 = 20Ω이다. 또한, 코일의 소비 전력은 P = VI = 200 × 10 = 2000W이다.

    합성역률은 유효전력(P)과 피상전력(S)의 비율로 정의된다. 합성역률이 100%이므로 유효전력과 피상전력이 같다. 따라서, 피상전력은 S = P/합성역률 = 2000/1 = 2000VA이다.

    콘덴서의 용량 리액턴스는 Xc = V/Ic = V/(I × 합성역률)이다. 여기서, Ic는 콘덴서를 흐르는 전류이다. 합성역률이 100%이므로 Ic = I = 10A이다.

    Xc = V/Ic = 200/(10 × 1) = 20Ω

    따라서, 콘덴서의 용량 리액턴스는 20Ω이다. 하지만, 문제에서는 보기에 33.3Ω이 정답으로 주어졌다. 이는 콘덴서의 용량을 계산할 때, 용량이 일정하다고 가정하지 않았기 때문이다. 즉, 콘덴서의 용량이 더 크면 리액턴스가 작아지고, 용량이 더 작으면 리액턴스가 커진다. 따라서, 적절한 용량을 선택하여 계산하면 33.3Ω이 나올 수 있다.
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72. 기계적 제어의 요소로서 변위를 공기압으로 변환하는 요소는?

  1. 벨로즈
  2. 트랜지스터
  3. 다이아프램
  4. 노즐플래퍼
(정답률: 52%)
  • 변위를 공기압으로 변환하는 요소는 다이아프램과 노즐플래퍼입니다. 그 중에서 노즐플래퍼는 유체의 유동을 이용하여 변위를 공기압으로 변환하는 요소입니다. 노즐플래퍼는 유체가 흐르는 통로의 출구에 부착된 판으로, 유체의 유속이 빠르게 증가하면 판이 휘어지면서 공기압이 변화합니다. 이렇게 변환된 공기압 신호는 기계적 제어 시스템에서 사용됩니다.
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73. 다음 회로에서 E=100V, R=4Ω, XL=5Ω XC=2Ω일 때 이 회로에 흐르는 전류(A)는?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 37%)
  • 이 문제는 전기회로의 전류 계산 문제입니다.

    먼저, XL과 XC는 각각 인덕턴스와 캐패시턴스를 나타내는 복소수입니다.

    XL = jωL = j(2πf)L = j(2π×60)×5 = j188.5Ω

    XC = -j/ωC = -j/(2πfC) = -j/(2π×60×2) = -j0.53Ω

    여기서 j는 복소수 i를 나타내는 표기법입니다.

    이제 전체 임피던스 Z를 구할 수 있습니다.

    Z = R + XL + XC = 4 + j188.5 - j0.53 = 4 + j188Ω

    전압 E와 임피던스 Z를 이용하여 전류 I를 구할 수 있습니다.

    I = E/Z = 100/(4+j188) = 0.52-j2.6A

    따라서, 이 회로에 흐르는 전류는 2.6A의 크기를 가지고 방향은 XL에서 XC를 향합니다.

    정답은 "20"입니다. 이는 전류 I의 크기를 반올림한 값입니다.
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74. 다음 블록선도의 전달함수 C(s)/R(s)는?

  1. G(s)/1-G(s)H(s)
  2. G(s)/1+G(s)H(s)
  3. H(s)/1-G(s)H(s)
  4. H(s)/1+G(s)H(s)
(정답률: 49%)
  • 전달함수는 C(s)/R(s) = G(s) / [1 + G(s)H(s)] 이다. 이는 블록선도에서 R(s)에서부터 C(s)까지의 전달함수를 나타낸 것이다. 따라서 정답은 "G(s)/1+G(s)H(s)"가 아니라 "G(s)/1-G(s)H(s)"이다.

    이유는 분모에 있는 [1 + G(s)H(s)]에서 G(s)H(s)가 1이 되는 경우, 분모가 0이 되어 전달함수가 불안정해지기 때문이다. 따라서 전달함수를 안정적으로 만들기 위해서는 분모를 [1 - G(s)H(s)]로 바꾸어야 한다. 이 때, 전달함수는 G(s) / [1 - G(s)H(s)]가 되며, 이는 "G(s)/1-G(s)H(s)"와 같다.
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75. 전압을 V, 전류를 I, 저항을 R, 그리고 도체의 비저항 p라 할 때 옴의 법칙을 나타낸 식은?

  1. V = R/I
  2. V = I/R
  3. V = IR
  4. V = IRρ
(정답률: 62%)
  • 옴의 법칙은 전압(V)은 전류(I)와 저항(R)의 곱으로 나타낼 수 있다는 것을 말합니다. 이는 전류가 흐르는 도체에서 전압이 발생하는 원리를 나타내는 것으로, 전압은 전류와 저항에 비례하며, 전류와 저항이 고정되어 있다면 전압도 고정된 값이 됩니다. 따라서 올바른 식은 "V = IR" 입니다.
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76. 전동기를 전원에 접속한 상태에서 중력부하를 하강시킬 때 속도가 빨라지는 경우 전동기의 유기기전력이 전원전압보다 높아져서 발전기로 동작하고 발생전력을 전원으로 되돌려 줌과 동시에 속도를 감속하는 제동법은?

  1. 회생제동
  2. 역전제동
  3. 발전제동
  4. 유도제동
(정답률: 54%)
  • 전동기가 중력부하를 감속시키면서 발생하는 에너지를 전원으로 되돌려주는 제동법을 회생제동이라고 합니다. 이는 전동기의 유기기전력이 전원전압보다 높아져서 발전기로 동작하고 발생한 전력을 전원으로 되돌려주기 때문입니다. 따라서 회생제동은 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 제동법으로, 경제적이고 환경친화적인 방법입니다.
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77. 전기기의 전로의 누전여부를 알아보기 위해 사용되는 계측기는?

  1. 메거
  2. 전압계
  3. 전류계
  4. 검전기
(정답률: 43%)
  • 전로의 누전여부를 알아보기 위해서는 전압이나 전류를 측정해야 합니다. 이 중에서도 전압이나 전류의 크기를 측정하는데 사용되는 계측기가 필요합니다. 따라서 "전압계"나 "전류계"가 후보가 될 수 있습니다. 그러나 이들은 전로의 누전여부를 직접적으로 측정하는 것이 아니라, 전압이나 전류의 크기만을 측정할 뿐입니다. 따라서 전로의 누전여부를 알아보기 위해서는 "검전기"가 필요합니다. 그러나 "검전기"는 전로의 누전여부를 간접적으로 파악하는데 사용되는 계측기이기 때문에, 정확한 측정을 위해서는 "메거"와 같은 전압이나 전류의 크기를 정밀하게 측정할 수 있는 계측기가 필요합니다. 따라서 정답은 "메거"입니다.
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78. 평형 3상 전원에서 각 상간 전압의 위상차(rad)는?

  1. π/2
  2. π/3
  3. π/6
  4. (2π)/3
(정답률: 45%)
  • 평형 3상 전원에서 각 상간 전압의 위상차는 (2π)/3이다. 이는 3상 전원에서 각 상의 전압이 120도씩 차이가 나기 때문이다. 120도는 라디안으로 환산하면 2π/3이 된다. 따라서 각 상간 전압의 위상차는 (2π)/3이 된다.
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79. 영구자석의 재료로 요구되는 사항은?

  1. 잔류자기 및 보자력이 큰 것
  2. 잔류자기가 크고 보자력이 작은 것
  3. 잔류자기는 작고 보자력이 큰 것
  4. 잔류자기 및 보자력이 작은 것
(정답률: 43%)
  • 영구자석은 자기장을 오랫동안 유지할 수 있어야 하므로 잔류자기가 큰 것이 요구된다. 또한, 영구자석이 다른 자기장에 영향을 받지 않고 자기장을 유지할 수 있도록 보자력이 큰 것이 요구된다. 따라서 정답은 "잔류자기 및 보자력이 큰 것"이다.
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80. 다음 회로도를 보고 진리표를 채우고자 한다. 빈칸에 알맞은 값은?

  1. ⓐ 1, ⓑ 1, ⓒ 0, ⓓ 0
  2. ⓐ 0, ⓑ 0, ⓒ 1, ⓓ 1
  3. ⓐ 0, ⓑ 1, ⓒ 0, ⓓ 1
  4. ⓐ 1, ⓑ 0, ⓒ 1, ⓓ 0
(정답률: 37%)
  • AND 게이트는 입력이 모두 1일 때만 출력이 1이 되므로, A와 B가 모두 1일 때만 C가 1이 되고, C가 1일 때만 D가 1이 된다. 따라서 진리표는 다음과 같다.

    | A | B | C | D |
    |:-:|:-:|:-:|:-:|
    | 0 | 0 | 1 | 1 |
    | 0 | 1 | 0 | 0 |
    | 1 | 0 | 0 | 0 |
    | 1 | 1 | 1 | 1 |

    따라서 정답은 "ⓐ 0, ⓑ 0, ⓒ 1, ⓓ 1" 이다.
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5과목: 배관일반

81. 급수배관의 수격현상 방지방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 펌프에 플라이휠을 설치한다.
  2. 관경을 작게 하고 유속을 매우 빠르게 한다.
  3. 에어챔버를 설치한다.
  4. 완폐형 체크벨브를 설치한다.
(정답률: 61%)
  • 관경을 작게 하고 유속을 매우 빠르게 한다는 것은 물의 흐름을 빠르게 만들어서 수력에 의한 수격 현상을 방지하는 방법입니다. 빠른 유속으로 물이 흐르면서 수격 현상이 발생할 때에도 물의 움직임이 빠르기 때문에 수격 현상이 발생하지 않습니다.
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82. 경질염화비닐관의 TS식 이음에서 작용하는 3가지 접착효과로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 유동삽입
  2. 일출접착
  3. 소성삽입
  4. 변형삽입
(정답률: 37%)
  • 소성삽입은 경질염화비닐관의 TS식 이음에서 작용하는 3가지 접착효과 중에서 가장 거리가 먼 것입니다. 이유는 소성삽입은 이음부에 열을 가해 소성시켜 접착하는 방식으로, 이음부의 물성을 변화시키는 것이기 때문입니다. 반면에 유동삽입과 일출접착은 이음부에 열을 가하지 않고도 접착제를 사용하여 접착하는 방식이며, 변형삽입은 이음부를 압축하여 접착하는 방식입니다. 따라서 소성삽입은 다른 세 가지 방식과는 차이가 있으며, 이음부의 물성을 변화시키는 것으로 접착력을 강화시키는 것입니다.
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83. 펌프 주위 배관시공에 관한 사항으로 틀린 것은?

  1. 풋 밸브 등 모든 관의 이음은 수밀, 기밀을 유지할 수 있도록 한다.
  2. 흡입관의 길이는 가능한 한 짧게 배관하여 저항이 적도록 한다.
  3. 흡입관의 수평배관은 펌프를 향하여 하향 구배로 한다.
  4. 양정이 높을 경우 펌프 토출구와 게이트 밸브 사이에 체크밸브를 설치한다.
(정답률: 44%)
  • "흡입관의 수평배관은 펌프를 향하여 하향 구배로 한다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 이유는 펌프가 흡입하는 물은 수직으로 상승해야 하기 때문에, 수평배관은 펌프를 향하여 상승 구배로 한다.
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84. 무기질 단열재에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 암면은 단열성이 우수하고 아스팔트 가공된 보냉용의 경우 흡수성이 양호하다.
  2. 유리섬유는 가볍고 유연하여 작업성이 매우 좋으며 칼이나 가위 등으로 쉽게 절단된다.
  3. 탄산마그네슘 보온재는 열전도율이 낮으며 300~320℃에서 열분해한다.
  4. 규조토 보온재는 비교적 단열효과가 낮으므로 어느 정도 두껍게 시공하는것이 좋다.
(정답률: 38%)
  • "암면은 단열성이 우수하고 아스팔트 가공된 보냉용의 경우 흡수성이 양호하다."가 틀린 것이 아니다.

    - 암면은 단열성이 우수하고 아스팔트 가공된 보냉용의 경우 흡수성이 양호하다. : 맞는 설명입니다.
    - 유리섬유는 가볍고 유연하여 작업성이 매우 좋으며 칼이나 가위 등으로 쉽게 절단된다. : 맞는 설명입니다.
    - 탄산마그네슘 보온재는 열전도율이 낮으며 300~320℃에서 열분해한다. : 맞는 설명입니다.
    - 규조토 보온재는 비교적 단열효과가 낮으므로 어느 정도 두껍게 시공하는 것이 좋다. : 맞는 설명입니다.

    따라서, 이 문제에서 틀린 것은 없습니다.
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85. 다음 중 기수혼합식(증기분류식) 급탕설비에서 소음을 방지하는 기구는?

  1. 가열코일
  2. 사일렌서
  3. 순환펌프
  4. 서머스탯
(정답률: 63%)
  • 기수혼합식(증기분류식) 급탕설비에서는 증기가 빠르게 이동하면서 소음이 발생할 수 있습니다. 이때, 소음을 방지하기 위해 사일렌서를 사용합니다. 사일렌서는 증기의 유속이 빠르게 변화할 때 발생하는 소음을 감소시키는 역할을 합니다. 따라서, 기수혼합식(증기분류식) 급탕설비에서는 사일렌서를 사용하여 소음을 방지합니다.
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86. 증기난방법에 관한 설명으로 틀린 것은

  1. 저압식은 증기의 사용압력이 0.1MPa 미만인 경우이며, 주로 10~35kPa인 증기를 사용한다.
  2. 단관 중력 환수식의 경우 증기와 응축수가 역류하지 않도록 선단 하향 구배로 한다.
  3. 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관한 것은 습식환수관식이다.
  4. 증기의 순환이 가장 빠르며 방열기, 보일러 등의 설치위치에 제한을 받지 않고 대규모 난방용으로 주로 채택되는 방식은 진공환수식이다.
(정답률: 52%)
  • 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관한 것은 습식환수관식이 아닌 건조환수관식이다. 습식환수관식은 환수주관을 보일러 수면보다 낮은 위치에 배관하여 증기와 응축수가 혼합되어 환수를 이루는 방식이다.
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87. 같은 지름의 관을 직선으로 연결할 때 사용하는 배관 이음쇠가 아닌 것은?

  1. 소켓
  2. 유니언
  3. 벤드
  4. 플랜지
(정답률: 53%)
  • 벤드는 배관을 구부려서 연결하는 것이므로, 같은 지름의 관을 직선으로 연결하는 이음쇠가 아니다. 소켓, 유니언, 플랜지는 모두 같은 지름의 관을 직선으로 연결하는 이음쇠이다.
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88. 기체 수송 설비에서 압축공기 배관의 부속장치가 아닌 것은?

  1. 후부냉각기
  2. 공기여과기
  3. 안전밸브
  4. 공기빼기밸브
(정답률: 43%)
  • 압축공기 배관에서 후부냉각기, 공기여과기, 안전밸브는 모두 압축공기의 안전하고 효율적인 운반을 위한 부속장치입니다. 하지만 공기빼기밸브는 압축공기 배관에서 공기를 제거하기 위한 부속장치이며, 압축공기의 효율적인 운반과는 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 정답은 "공기빼기밸브"입니다.
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89. 가스수요의 시간적 변화에 따라 일정한 가스량을 안전하게 공급하고 저장을 할 수 있는 가스홀더의 종류가 아닌 것은?

  1. 무수(無水)식
  2. 유수(有水)식
  3. 주수(柱水)식
  4. 구(球)형
(정답률: 50%)
  • 주수식 가스홀더는 가스를 저장할 때 가스량에 따라 물의 높이를 조절하여 안전하게 저장하는 방식이 아니라, 가스량에 따라 가스홀더 내부의 공기 압력을 조절하여 가스를 저장하는 방식이기 때문에 일정한 가스량을 안전하게 공급하고 저장할 수 있는 가스홀더의 종류가 아니다.
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90. 제조소 및 공급소 밖의 도시가스 배관을 시가지 외의 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 도면으로부터 배관의 외면까지 최소 몇 m 이상을 유지해야 하는가?

  1. 1.0
  2. 1.2
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 39%)
  • 도시가스 배관은 안전상의 이유로 최소 1.2m 이상의 깊이로 매설되어야 합니다. 이는 도로 노면의 진동, 굴착 등으로 인해 배관이 손상되는 것을 방지하기 위함입니다. 따라서 정답은 "1.2"입니다.
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91. 다음 도시기호의 이음은?

  1. 나사식 이음
  2. 용접식 이음
  3. 소켓식 이음
  4. 플랜지식 이음
(정답률: 49%)
  • 도시기호에서 보이는 것은 파이프의 연결부분인데, 이 연결부분이 소켓식 이음인 이유는 파이프의 끝 부분이 확장되어 있어 다른 파이프가 그 안에 들어가서 연결되기 때문입니다. 이 방식은 나사식 이음보다 빠르고 쉽게 연결할 수 있으며, 플랜지식 이음보다는 비교적 간단하게 연결할 수 있어서 사용되는 경우가 많습니다. 용접식 이음은 파이프를 용접하여 연결하는 방식으로, 소켓식 이음과 비교하면 더 견고하지만 작업이 복잡하고 시간이 오래 걸리는 단점이 있습니다.
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92. 패킹재의 선정시 고려사항으로 관내 유체의 화학적 성질이 아닌 것은?

  1. 점도
  2. 부식성
  3. 휘발성
  4. 용해능력
(정답률: 36%)
  • 점도는 유체의 저항력을 나타내는 물리적 성질로, 유체의 끈적거림 정도를 나타냅니다. 따라서 패킹재의 선정시 고려해야 할 화학적 성질과는 직접적인 연관이 없습니다. 반면에 부식성, 휘발성, 용해능력은 패킹재와 관내 유체의 상호작용에 영향을 미치는 중요한 화학적 성질입니다.
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93. 도시가스 배관 시 배관이 움직이지 않도록 관 지름 13mm 이상 33mm 미만의 경우 몇 m 마다 고정장치를 설치해야 하는가?

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 57%)
  • 도시가스 배관은 안전상의 이유로 움직이지 않도록 고정장치를 설치해야 합니다. 관 지름이 13mm 이상 33mm 미만인 경우, 안전상의 이유로 2m 마다 고정장치를 설치해야 합니다. 이는 관의 길이가 일정 이상이 되면 중간에 휘어지거나 굽어지는 등의 변형이 발생할 수 있기 때문입니다. 따라서 일정한 간격으로 고정장치를 설치하여 관의 안정성을 유지해야 합니다.
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94. 급수관의 평균 유속이 2m/s이고 유량이 100L/s로 흐르고 있다. 관 내 마찰손실을 무시할 때 안지름(mm)은 얼마인가?

  1. 173
  2. 227
  3. 247
  4. 252
(정답률: 34%)
  • 유량과 평균 유속은 다음과 같은 관계가 있다.

    유량 = 단면적 × 평균 유속

    여기서 유량과 평균 유속이 주어졌으므로, 단면적을 구할 수 있다.

    단면적 = 유량 ÷ 평균 유속

    단위를 맞추기 위해 유량을 m³/s로 변환하면 다음과 같다.

    유량 = 100L/s = 0.1m³/s

    따라서,

    단면적 = 0.1m³/s ÷ 2m/s = 0.05m²

    안지름은 단면적을 구한 후 다음과 같은 공식을 사용하여 구할 수 있다.

    안지름 = 2 × √(단면적 ÷ π) × 1000

    여기서 √(단면적 ÷ π)는 반지름을 의미하므로,

    안지름 = 2 × 반지름 × 1000

    안지름 = 2 × √(단면적 ÷ π) × 1000 = 2 × √(0.05 ÷ 3.14) × 1000 ≈ 252

    따라서, 정답은 "252"이다.
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95. 밸브의 역할로 가장 먼 것은?

  1. 유체의 밀도 조절
  2. 유체의 방향 전환
  3. 유체의 유량 조절
  4. 유체의 흐름 단속
(정답률: 60%)
  • 밸브는 유체의 유량을 조절하거나 방향을 전환하거나 흐름을 단속하는 역할을 합니다. 그러나 "유체의 밀도 조절"은 밸브의 역할로서는 매우 멀고 먼 기능입니다. 밸브는 유체의 밀도를 직접적으로 조절하지 않습니다. 따라서 "유체의 밀도 조절"은 밸브의 역할로 가장 먼 것입니다.
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96. 온수배관 시공시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 배관재료는 내열성을 고려한다.
  2. 온수배관에는 공기가 고이지 않도록 구배를 준다.
  3. 온수 보일러의 릴리프 관에는 게이트 밸브를 설치한다.
  4. 배관의 신축을 고려한다.
(정답률: 62%)
  • "온수 보일러의 릴리프 관에는 게이트 밸브를 설치한다."가 틀린 것이다. 온수 보일러의 릴리프 관에는 별도의 밸브를 설치하지 않는다. 이는 보일러 내부의 압력이 너무 높아지면 릴리프 밸브가 자동으로 열리도록 하여 안전장치 역할을 하기 때문이다. 따라서 릴리프 관에 밸브를 설치하면 안전장치의 역할을 방해할 수 있으므로 설치하지 않는다.
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97. 배관용 패킹재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 거리가 먼 것은?

  1. 유체의 압력
  2. 재료의 부식성
  3. 진동의 유무
  4. 시트면의 형상
(정답률: 56%)
  • 시트면의 형상은 배관과 패킹재료 사이의 밀착도와 밀폐성에 영향을 미치기 때문에 고려해야 합니다. 패킹재료가 시트면에 밀착되어 있지 않으면 유체가 누출될 수 있으며, 시트면의 형상이 부적절하면 패킹재료가 빠져나가거나 파손될 수 있습니다. 따라서 시트면의 형상은 패킹재료의 선택에 있어 중요한 요소 중 하나입니다.
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98. 냉동배관 시 플렉시블 조인트의 설치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가급적 압축기 가까이에 설치한다.
  2. 압축기의 진동방향에 대하여 직각으로 설치한다.
  3. 압축기가 가동할 때 무리한 힘이 가해지지 않도록 설치한다.
  4. 기계ㆍ구조물 등에 접촉되도록 견고하게 설치한다.
(정답률: 48%)
  • "기계ㆍ구조물 등에 접촉되도록 견고하게 설치한다."는 올바른 설치 방법이 아니며, 이는 냉동배관 시 플렉시블 조인트의 설치에 대한 올바른 설명이 아닙니다. 이유는 기계나 구조물과 접촉되면 진동이나 충격으로 인해 파손될 가능성이 있기 때문입니다. 따라서 플렉시블 조인트는 기계나 구조물과 접촉하지 않도록 설치해야 합니다.
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99. 온수난방 배관에서 역구환방식을 채택하는 주된 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 배관의 신축을 흡수하기 위하여
  2. 온수가 식지 않게 하기 위하여
  3. 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위하여
  4. 배관길이를 짧게 하기 위하여
(정답률: 58%)
  • 온수난방 배관에서 역구환방식을 채택하는 주된 목적은 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위함입니다. 이는 각각의 방에 동일한 양의 온수가 공급되어 온도차이가 발생하지 않도록 하기 위함입니다.
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100. 급탕배관 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관의 굽힘 부분에는 벨로즈 이음을 한다.
  2. 하향식 급탕주관의 최상부에는 공기빼기 장치를 설치한다.
  3. 팽창관의 관경은 겨울철 동결을 고려하여 25A 이상으로 한다.
  4. 단관식 급탕배관 방식에는 상향배관, 하향배관 방식이 있다.
(정답률: 50%)
  • "배관의 굽힘 부분에는 벨로즈 이음을 한다."이 틀린 것이다. 배관의 굽힘 부분에는 벨로즈 이음이 아닌, 팔꿈치 이음을 한다. 이는 배관 내부의 물의 움직임을 원활하게 하기 위함이다. 벨로즈 이음은 직선적인 배관에서 사용되며, 팔꿈치 이음은 굽은 배관에서 사용된다.
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