공조냉동기계산업기사 필기 기출문제복원 (2012-08-26)

공조냉동기계산업기사 2012-08-26 필기 기출문제 해설

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공조냉동기계산업기사
(2012-08-26 기출문제)

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1과목: 공기조화

1. 어떤 실내공간의 냉방 설계 온습도 조건이 26℃ DB, 50% RH이고, 냉방부하 중 헌열부하 qs = 3000kcal/h, 잠열부하 qL = 1000kcal/h였다면 공급해야 할 송풍량은 약 얼마인가? (단, 냉풍의 취출온도는 16℃, 공기의 정압비열 Cp = 0.24(kcal/kg℃), 공기의 밀도 r = 1.2kg/m3 이다.)

  1. 694 m3/h
  2. 1042 m3/h
  3. 1389 m3/h
  4. 1426 m3/h
(정답률: 63%)
  • 송풍량은 현열부하를 공기의 정압비열, 밀도, 그리고 실내 설계온도와 취출온도의 차이로 나누어 계산합니다. 이때 잠열부하는 계산에 포함하지 않는 것이 핵심입니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{q_s}{C_p \times r \times (T_i - T_s)}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{3000}{0.24 \times 1.2 \times (26 - 16)}$
    ③ [최종 결과] $Q = 1041.67$
  • 특별한 조건이 없는경우 송풍량계산은 현열부하를 기준으로한다
    Q=G×C×ΔT G=q×1.2×C×ΔT q=Q/1.2×C×ΔT
    3,000=q×1.2×0.24×(20-16)
    q=3,000/1.2×0.24×(20-16)
    =1041.67

  • qs=G×Cp×△t.............Q×ρ×Cp×(Tr-Ts)

    qs:현열부하   G:중량유량     Q: 송풍량 Cp: 공기 정압비열

    ρ: 공기밀도 1.2   Tr: 실내설계온도  Ts: 냉풍취출온도

    구하고자하는것은 송풍량(Q)

    Q=qs/ ρ×Cp×(Tr-Ts)  =>   Q=3,000/1.2×0.24×(26-16)

    => Q=3,000/2.88     Q=1041.67㎥/h


    잠열부하(q_L): 송풍량 계산 시 습도 변화가 아닌 '온도 차'를 기준으로 할 때는 현열부하(q_s)만을 사용합니다.

    잠열부하는 가습이나 제습량을 계산할 때 주로 사용됩니다.

    단위 주의: 밀도와 비열의 단위가 kcal와 kg, m^3로 통일되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

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2. 다음 공식 중 관내 마찰손실 수두를 구하는 식은? (단, d : 관의 안지름, ℓ : 관의 길이, g : 중력가속도 V : 유속, f : 마찰계수, r : 물의 비중량)

(정답률: 71%)
  • 관내 마찰손실 수두는 달시-바이스바흐(Darcy-Weisbach) 식을 사용하여 계산하며, 마찰계수, 관의 길이와 지름의 비, 유속의 제곱에 비례합니다.
    $$\text{마찰손실 수두} = h = f \frac{\ell}{d} \frac{V^2}{2g}$$
    정답인 는 위 공식의 형태를 정확히 나타내고 있습니다.
  • 원형관의 마찰손실(h또는ΔP)
    h=f × l/d × V2/2g × r
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3. 공기조화 부하 중 실내 취득 열량이 아닌 것은?

  1. 인체 발생 열량
  2. 벽체로부터의 열량
  3. 덕트로부터의 열량
  4. 기구 발생 열량
(정답률: 79%)
  • 실내 취득 열량은 외부에서 침입하는 열량(벽체, 유리창 등)과 실내에서 발생하는 열량(인체, 기구 등)으로 구분됩니다. 덕트로부터의 열량은 실내로 들어오기 전 장치 내에서 발생하는 취득 열량에 해당하므로 실내 취득 열량이 아닙니다.
  • 실내부하
    1.벽체로부터의 취득열량:현열
    2.유리로부터의 취득열령:현열
    3.극간풍에 의한 발생열량 ; (현열+잠열)
    4.인체의 발생열량 : (현열+잠열)
    5.기기로부터의 발생열량 : (현열+잠열)
    장치부하
    1,송풍기에 의한 취득열량:" 현열"
    2.덕트로부터 취득열량::현열
    외기부하
    1.외기의 도입으로 인한 취득열량(현열+잠열)
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4. 전공기 방식의 특징에 속하는 것은?

  1. 외기냉방이 가능하다.
  2. 공조기계실이 적어도 된다.
  3. 부하가 큰 실에 대해서도 덕트 크기가 작아진다.
  4. 공기-수 방식에 비해 반송동력이 적게 된다.
(정답률: 71%)
  • 전공기 방식은 공기를 직접 반송 매체로 사용하므로 외부의 차가운 공기를 도입하여 냉방하는 외기냉방이 가능합니다.

    오답 노트
    공조기계실이 적어도 된다: 기계실 면적이 커야 함
    덕트 크기가 작아진다: 송풍량이 많아 덕트 공간이 증가함
    반송동력이 적게 된다: 송풍동력이 커서 열 반송동력이 큼
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5. 다음 중 냉수코일의 설계법으로 틀린 것은?

  1. 공기흐름과 냉수흐름의 방향을 평행류로 하고 대수평균 온도차를 적게 한다.
  2. 코일의 열수는 일반공기 냉각용에는 4 - 8열(列)이 많이 사용된다.
  3. 냉수 속도는 일반적으로 1m/s 전후로 한다.
  4. 코일의 설치는 관이 수평으로 놓이게 한다.
(정답률: 81%)
  • 냉수코일의 효율을 높이기 위해서는 공기 흐름과 냉수 흐름의 방향을 서로 반대 방향인 대향류로 설계하여 대수평균 온도차를 크게 유지해야 합니다.
  • 공기흐름과 냉수흐름의 방향을 향류로 하고 대수평균
    온도차를 크게한다

    대수평균온도차: 공기와 물의 평균온도차
    LMTD=T1-T2/ Ln(T1/T2)
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6. 상대습도 50%, 냉방의 헌열부하가 7500 kcal/h, 잠열부하가 2500kcal/h일 때 헌열비(SHF)는 얼마인가?

  1. 0.25
  2. 0.65
  3. 0.75
  4. 0.85
(정답률: 79%)
  • 현열비(SHF)는 전체 열부하 중 현열부하가 차지하는 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $SHF = \frac{q_s}{q_s + q_l}$ 현열 / (현열 + 잠열)
    ② [숫자 대입] $SHF = \frac{7500}{7500 + 2500}$
    ③ [최종 결과] $SHF = 0.75$
  • 헌열비(SHF)
    =qS/qS+qL
    =7500/7500+2,500=0.75
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7. 지하 주차장 환기설비에서 천장부에 설치되어 있는 고속 노즐로부터 취출되는 공기의 유인효과를 이용하여 오염공기응 국부적으로 희석시키는 방식으로 맞는 것은?

  1. 제트팬 방식
  2. 고속덕트 방식
  3. 무덕트환기 방식
  4. 디리벤트 방식
(정답률: 60%)
  • 디리벤트 방식은 고속 노즐에서 공기를 분출할 때 주변 공기가 함께 끌려오는 유인효과를 이용하여 오염 공기를 국부적으로 희석시키는 방식입니다.

    오답 노트
    제트팬 방식: 축류팬을 이용하는 방식
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8. 다음은 냉각 코일에서 공기상태변화를 나타낸 것이다. 이때 코일의 BF(BYPASS FACTOR)는 어느 것인가?

(정답률: 80%)

  • BF(BYPASS FACTOR)

    BF= A-E/C-E


  • 냉각 코일의 바이패스 팩터(BF)는 전체 공기량 중 코일을 통과하지 않고 그대로 빠져나가는 공기의 비율을 의미하며, 습공기선도 상의 온도 변화 거리로 계산합니다.
    $$BF = \frac{A E}{C E}$$
    여기서 $A$는 출구 온도, $C$는 입구 온도, $E$는 코일 표면 온도를 나타냅니다. 따라서 정답은 입니다.
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9. 증기난방 설비를 설계할 때 필요 방열면적(s)의 산출식으로 옳은 것은?

  1. s = 손실열량 / 650
  2. s = (650×손실열량) / 539
  3. s = 손실열량 / 539
  4. s = 손실열량 / 450
(정답률: 68%)
  • 증기난방의 표준방열량은 $650\text{ kcal}/\text{m}^2\text{h}$이므로, 필요 방열면적은 손실열량을 표준방열량으로 나누어 산출합니다.

    오답 노트
    손실열량 / 450: 온수난방의 표준방열량을 적용한 경우임
  • 증기난방비설비의 필요방열면적
    S=Q/650[M^2]
    필요방열면적(상당방열면적)
    Q=q × EDR
    Q : 난방부하[kcal/h]
    q: 표준방열량...[kcal/m^2h]
    EDR: 표준(상당)방열면적[m^2]

    ※ 난방부하 구하는 공식
    Q=EDR×650.....Q:열량.[kcal/h] EDR: 표준방열면적 [m^2]
    650: 증기보일러의 표준방열량.[kcal/m^2h]



    ※표준방열량
    증기:650[kcal/m^2h]
    온수:450[kcal/m^2h]
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10. 공기조화 방식의 특징 중 공기-물 방식(유닛병용식)의 특징에 해당하는 것은?

  1. 유닛의 소음이 발생하지 않는다.
  2. 유닛 1대로서 1개의 소규모 존을 구성하므로 조닝이 용이하다.
  3. 덕트가 없으므로 덕트 스페이스가 필요하지 않다.
  4. 개별식이므로 부분운전 및 시간차 운전에 적합하다.
(정답률: 68%)
  • 공기-물 방식(유닛병용식)은 유닛 1대가 하나의 소규모 존을 담당하는 구조이므로, 공간별로 구역을 나누어 제어하는 조닝이 매우 용이하다는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    유닛의 소음이 발생하지 않는다: 유닛 내 송풍기 등으로 인해 소음이 발생합니다.
    덕트가 없으므로 덕트 스페이스가 필요하지 않다: 공기 조화가 병행되므로 덕트가 필요합니다.
    개별식이므로 부분운전 및 시간차 운전에 적합하다: 이는 전공기 방식의 개별식 특징에 가깝습니다.
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11. 기계환기 중 송풍기와 배풍기를 이용하며 대규모 보일러실, 변전실 등에 적용하는 환기법은?

  1. 1종 환기
  2. 2종 환기
  3. 3종 환기
  4. 4종 환기
(정답률: 81%)
  • 송풍기(급기)와 배풍기(배기)를 모두 사용하여 강제로 공기를 공급하고 배출하는 방식은 1종 환기입니다. 이는 대규모 보일러실이나 변전실처럼 강력한 환기가 필요한 곳에 적용됩니다.
  • 환기방식의 종류
    1.제1종환기: 강제급기+강제배기(대형건물)
    2.제2종환기:강제급기+자연배기(실험,수술실) 실외세균방지 정압유지
    3.제3종환기: 자연급기+강제배기(화장실,환기,탕비실,고기집)부압
    4.제4종환기: 자연급기+자연배기 (자연환기방식)
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12. 송풍기를 원심, 축류 및 기타로 크게 나눌 때 원심 송풍기의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 터보 송풍기
  2. 리밋 로드 송풍기
  3. 익형 송풍기
  4. 프로펠러 송풍기
(정답률: 79%)
  • 송풍기는 공기의 흐름 방향에 따라 원심식과 축류식으로 구분합니다. 프로펠러 송풍기는 공기를 축 방향으로 밀어내는 대표적인 축류 송풍기입니다.

    오답 노트
    터보, 리밋 로드, 익형 송풍기: 모두 원심 송풍기의 종류에 해당합니다.

  • 원심식 송풍기; 터보형, 다익형,익형,관류형,리밋로드형,리버스형

    (암기방법: 터보다익2 관리리)

    축류식 송풍기:프로펠러형,베인형,튜브형

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13. 증기난방에 비해 온수난방에 대한 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 난방부하에 따라 열량조절이 용이하다.
  2. 예열시간이 길지만 가열후에 냉각시간도 길다.
  3. 수격작용이 심하다.
  4. 현열을 이용한 난방으로 쾌감도가 높다.
(정답률: 71%)
  • 온수난방은 증기난방과 달리 액체 상태의 물을 순환시키므로 수격작용(Water Hammer)과 그로 인한 소음이 거의 발생하지 않는 것이 특징입니다.
    온수난방은 현열을 이용하며, 비열이 커서 예열 및 냉각 시간이 길고 열량 조절이 용이하여 쾌감도가 높습니다.
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14. 덕트의 치수 결정법에 대한 설명으로 올바른 것은?

  1. 등속법은 각 구간마다 압력손실이 같다.
  2. 등마찰 손실법에서 풍량이 100000 m3/h 이상이 되면 정압재취득법으로 하기도 한다.
  3. 정압재취득법은 취출구 직전의 정압이 대략 일정한 값으로 된다.
  4. 등마찰 손실법에서 각 구간마다 압력손실을 같게 해서는 안된다.
(정답률: 72%)
  • 정압재취득법은 덕트 내의 정압 손실을 보충하여 취출구 직전의 정압을 일정하게 유지함으로써 각 취출구에서 균일한 풍량을 얻기 위한 방법입니다.

    오답 노트
    등속법: 각 구간의 풍속을 일정하게 유지하는 방식입니다.
    등마찰 손실법: 단위 길이당 압력손실을 일정하게 유지하는 방식이며, 대풍량 시 등속법을 고려합니다.

  • 1.등속법은 덕트내의 풍속을 일정하게 유지할수 있도록 턱트 치수를

    결정하는 방법이다.

    2.기본적으로 덕트 설계방식의 변경은 쉽지않다.

    다만 등마찰 손실법에서 풍량이 10,000m^3/h이상이 되는경우

    등속법으로 바꾸는 경우는 있다.

    3.정압재취득법은 취출구 직전의 정압이 대략 일정한 값으로 된다.(정답이다)

    4.등마찰 손실법은 각 구간마다 압력손실을 같게 해야한다.

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15. 효과적인 공기조화 설비를 계획하기 위해서는 조닝(Zoning)을 실시한다. 이 때 고려해야 할 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 실의 방위
  2. 실의 사용시간
  3. 실의 밝기
  4. 실의 형태
(정답률: 81%)
  • 조닝(Zoning)은 부하 특성이 유사한 구역을 묶는 작업으로, 열부하에 영향을 주는 요소를 고려해야 합니다.
    실의 방위는 일사량 변화를, 사용시간은 피크타임 부하를, 실의 형태는 용도와 부하 분포를 결정짓는 핵심 요소입니다.

    오답 노트
    실의 밝기: 조명 부하가 일부 영향을 줄 수 있으나, 조닝을 결정하는 주요 설계 요소는 아닙니다.


  • 효과적인 공기조화 설비를 계획과 거리가 먼내용

    실의 밝기' 그 자체는 시각적인 환경 요소입니다.

    조닝에서 고려하는 것은 밝기가 아니라

    **조명기구에서 발생하는 열(조명 부하)**입니다.

    단순히 "밝다, 어둡다"는 조도 설계의 영역이며,

    공기조화 조닝의 직접적인 결정 기준으로는 보기 어렵습니다.

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16. 다음의 공기선도 상에서 상태점 A의 노점온도는 몇 ℃인가?

  1. 12
  2. 14.5
  3. 18.5
  4. 25
(정답률: 75%)
  • 공기선도에서 노점온도는 상태점에서 수평선(절대습도 일정선)을 따라 왼쪽으로 이동하여 포화곡선과 만나는 점의 건구온도를 읽으면 됩니다.
    상태점 A에서 수평으로 이동하여 포화곡선과 만나는 지점의 하단 온도를 읽으면 $14.5^{\circ}C$ 임을 알 수 있습니다.
  • 상태점 A의 건구온도:25 ℃
    상태점 A의 노점온도:14.5 ℃
    상태점 A의 엔탈피:12[kcal/kg]
    상태점 A의 절대습도:0.01[kg/kg]
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17. 원통다관식 열교환기에 관한 설명으로 맞지 않는 것은?

  1. 동체 내에 다수의 관을 설치한 형식으로 되어 있다.
  2. 전열관내 유속은 1.8m/s 이하가 되도록 하는 것이 바람직 하다.
  3. 전열관은 일반적으로 직경 25.4mm의 동관이 많이 사용된다.
  4. 동관을 전열관으로 사용할 경우 유체의 온도는 150℃ 이상이 좋다.
(정답률: 74%)
  • 동관을 전열관으로 사용할 경우, 과도한 열팽창으로 인한 변형이나 손상을 방지하기 위해 유체의 온도는 $150^{\circ}C$이하로 유지하는 것이 바람직합니다.

  • 4.동관을 전열관으로 사용할 경우 유체의 온도는 150℃ 이하가 좋다.

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18. 물 또는 온수를 직접 공기 중에 분사하는 방식의 수분무식 가습장치의 종류에 해당되지 않은 것은?

  1. 원심식
  2. 초음파식
  3. 분무식
  4. 가습팬식
(정답률: 79%)
  • 수분무식 가습은 물을 미세한 입자로 직접 분사하는 방식으로 원심식, 초음파식, 분무식이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    가습팬식: 전열을 이용해 물을 증발시키는 증기식 가습 방식입니다.

  • 가습장치의 종류

    1.수분무식; 원심식, 초음파식,분무식

    2.증박식: 회전식,모세관식, 적하식,에어와샤식

    3.증기식: 전열식(가습팬식)전극식,적외선식

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19. 공조기를 설치한 바닥 면적은 좁고 층고가 높은 경우에 적합한 공조기(AHU)의 형식은?

  1. 수직형
  2. 수평형
  3. 복합형
  4. 멀티존형
(정답률: 90%)
  • 설치 공간의 바닥 면적이 좁고 층고(높이)가 높은 환경에서는 공간 효율을 극대화하기 위해 기기를 세로로 배치하는 수직형 공조기가 가장 적합합니다.
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20. 압축식 냉동기에 비해 흡수식 냉동기 냉각탑의 열처리용량과 냉각수량은 몇 배 정도로 하는가?

  1. 처리용량 2배, 냉각수량 1.5배
  2. 처리용량 4배, 냉각수량 2배
  3. 처리용량 1.5배, 냉각수량 4배
  4. 처리용량 2배, 냉각수량 4배
(정답률: 65%)
  • 흡수식 냉동기는 압축식 냉동기에 비해 응축기와 흡수기 두 곳에서 열을 방출해야 하므로, 냉각탑의 열처리용량은 약 2배, 냉각수량은 약 1.5배 정도로 크게 설계해야 합니다.
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2과목: 냉동공학

21. 헬라이드 토치로 누설검사가 불가능한 냉매는?

  1. NH3
  2. R - 504
  3. R - 22
  4. R - 114
(정답률: 81%)
  • 헬라이드 토치는 할로겐 화합물(냉매)과 반응하여 흰 연기를 내뿜는 원리를 이용합니다. $NH_{3}$(암모니아)는 할로겐 원소를 포함하지 않은 무기 화합물이므로 헬라이드 토치로 누설 검사를 할 수 없습니다.

  •  왜 NH3(암모니아)는 불가능할까요?

    헬라이드 토치는 **할로겐 원소(F, Cl, Br, I)**가 포함된 냉매가 구리 망(Coper Catalyst)과 반응하여 불꽃의 색을 변화시키는 성질을 이용합니다.

    • 원리: 할로겐 화합물 냉매가 연소할 때, 청색의 불꽃이 녹색이나 자색으로 변하는 것을 보고 누설을 확인합니다.

    • NH3의 특성: 암모니아($NH_3$)는 질소와 수소의 화합물로, 할로겐 원소를 포함하고 있지 않습니다. 따라서 헬라이드 토치를 가져다 대어도 불꽃 색이 변하지 않아 누설 여부를 알 수 없습니다.

      냉매 기호명칭할로겐 포함 여부검사 가능 여부


      NH3암모니아    X      불가능


      R-504혼합 냉매 (R-32/R-115     )O      가능


      R-22HCFC 계열      O    가능


      R-114CFC 계열     O     가능

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22. 고속다기통 압축기의 특성 중 틀린 것은?

  1. 윤활유의 소비가 많다.
  2. 능력에 비해 소형이며 가볍다.
  3. 기통수가 많아 용량제어가 곤란하다.
  4. 무부하 기동이 가능하다.
(정답률: 72%)
  • 고속다기통 압축기는 기통수가 많기 때문에 가동하는 기통 수를 조절함으로써 부하에 따른 용량 제어가 매우 용이하며, 특히 환절기 같은 경부하 운전에 유리합니다.

  • 고속다기통 압축기의 주요 특징 분석

    고속다기통 압축기는 말 그대로 **'빠른 속도(고속)'**로 회전하며 **'여러 개의 실린더(다기통)'**를 가진 압축기입니다.

    1. 용량제어가 용이하다 (오답의 이유):
      기통수(실린더 수)가 많다는 것은 오히려 장점입니다. 각 실린더의 흡입 밸브를 강제로 개방하는 언로더(Unloader) 장치를 사용하여, 부하에 따라 작동하는 기통수를 조절(예: 8기통 중 4기통만 가동)할 수 있기 때문에 용량제어가 매우 정밀하고 쉽습니다.

    2. 소형 및 경량:
      회전수가 빠르기 때문에 같은 냉동 능력(압축량)을 가진 저속 압축기에 비해 크기를 훨씬 줄일 수 있습니다.

    3. 윤활유 소비가 많다:
      회전 속도가 빠르고 부품 간의 마찰 부위가 많기 때문에 윤활유(오일)의 비산이 많아 소비량이 상대적으로 높은 편입니다.

    4. 무부하 기동(Unloaded Start) 가능:
      기동 시 언로더 장치를 이용해 실린더 내 압력이 걸리지 않게 한 상태에서 출발할 수 있어, 기동 토크를 줄이고 모터를 보호할 수 있습니다.

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23. 소량의 냉장화물 수송이나 해상수송이 필요할 때에는 냉동 컨테이너를 이용하는 것이 편리하다. 냉동 컨테이너의 냉각방식의 조합으로 적당하지 않은 것은?

  1. 얼음 : 융해열
  2. 드라이아이스 : 승화열
  3. 액체질소 : 증발열
  4. 기계식 냉동기 : 압축열
(정답률: 73%)
  • 기계식 냉동기는 냉매가 증발하면서 주위의 열을 흡수하는 증발열을 이용하여 냉각 작용을 수행합니다. 압축열은 압축기에서 발생하는 열로, 냉각이 아닌 방열 대상입니다.
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24. 응축온도는 일정한데 증발온도가 저하되었을 때 감소되지 않는 것은?

  1. 압축비
  2. 냉동능력
  3. 성적계수
  4. 냉동효과
(정답률: 79%)
  • 증발온도가 저하되면 증발압력이 낮아지므로, 응축온도(응축압력)가 일정하더라도 압축비($$압축비 = \frac{응축압력}{증발압력}$$)는 오히려 증가하게 됩니다. 따라서 압축비는 감소하지 않고 증가합니다.

    오답 노트
    냉동능력, 성적계수, 냉동효과: 증발온도 저하 시 효율 및 능력이 감소함

  • 증발온도가 하강한다는 것은 증발기 내의 압력)이 낮아진다는 것을

    의미합니다.

    . 증발온도가 낮아지면 시스템에 가해져

    무리가 커진다는 점(압축비 상승, 효율 저하)을 기억하시면 좋습니다.

    • 압축비 (e): 증가 (감소하지 않음)

      압축비는 $\frac{응축압력(P_H)}{증발압력(P_L)}$입니다. 분모인 증발압력이 낮아지므로 전체적인 값인 압축비는 커지게 됩니다.

    • 냉동효과 (q_e): 감소

      증발온도가 낮아지면 냉매의 비체적이 커지고, 엔탈피 차이가 줄어들어 냉동작용을 하는 효과 자체가 줄어듭니다.

    • 냉동능력 (Q): 감소

      냉동효과가 줄어들고, 흡입 가스의 비체적 증가로 인해 냉매 순환량이 급격히 감소하므로 전체적인 냉동능력은 떨어집니다.

    • 성적계수 (COP): 감소

      성적계수는 $\frac{냉동효과}{압축일량}$입니다. 증발온도가 낮아지면 냉동효과는 줄어드는 반면, 압축비 상승으로 인해 압축기에서 해야 할 일(압축일량)은 늘어나기 때문에 효율이 나빠집니다.

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25. P - V선도에서 1에서 2까지 단열 압축하였을 때의 압축열량은 다음 중 어느 것으로 표현되는가?

  1. 면적 1 2 c d 1
  2. 면적 1 d 0 b 1
  3. 면적 1 2 a b 1
  4. 면적 a e d 0 a
(정답률: 85%)
  • P-V 선도에서 단열 압축 시 가해진 일(압축 일)은 곡선 아래의 면적으로 나타납니다. 에서 상태 1에서 2로 이동할 때의 압축 일은 곡선 1-2와 x축(v축) 사이의 면적인 면적 1 2 a b 1에 해당하며, 단열 과정에서는 이 일이 곧 내부 에너지 증가(압축열량)로 이어집니다.

  • 12AB1

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26. 왕복동 압축기의 흡입밸브와 토출밸브의 필요조건으로 틀린 것은?

  1. 가스가 통과할 때 유동저항이 적을 것
  2. 밸브가 닫혔을 때 누설이 없을 것
  3. 밸브의 관성력이 크고 개폐작동이 원활할 것
  4. 밸브가 파손되거나 고장이 없을 것
(정답률: 81%)
  • 왕복동 압축기의 밸브는 빠른 응답성과 효율적인 작동을 위해 관성력이 작아야 합니다. 관성력이 크면 밸브의 개폐 속도가 느려져 효율이 떨어지므로 틀린 설명입니다.
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27. 주위와 에너지는 교환할 수 있으나 물질은 교환할 수 없는 계를 열역학에서는 무엇이라 하는가?

  1. 개방계
  2. 밀폐계
  3. 고립계
  4. 상태계
(정답률: 80%)
  • 열역학에서 계의 구분은 에너지와 물질의 교환 여부에 따라 결정됩니다. 주위와 에너지는 교환하지만 물질은 교환하지 않는 계를 밀폐계라고 합니다.

    오답 노트
    개방계: 에너지와 물질 모두 교환 가능
    고립계: 에너지와 물질 모두 교환 불가능
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28. 브라인에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 브라인은 그 감열을 이용하여 냉각한다.
  2. 염화칼슘 브라인보다 염화나트륨 브라인 쪽이 온도를 더 내릴 수 있다.
  3. 일반적으로 유기질브라인은 무기질브라인에 비해 부식성이 크다.
  4. 브라인은 비등점이 낮아도 상관없다.
(정답률: 59%)
  • 브라인은 냉매로부터 열을 빼앗아 냉각 대상에 전달하는 2차 냉매로, 상태 변화 없이 온도만 변하는 감열(현열)을 이용하여 냉각을 수행합니다.

    오답 노트
    염화칼슘 브라인: 염화나트륨보다 더 낮은 온도까지 내릴 수 있음
    유기질 브라인: 무기질 브라인보다 부식성이 작음
    비등점: 동결점(어는점)이 낮아야 함

  • 정답 분석

    • 브라인은 그 감열을 이용하여 냉각한다. (O)

      브라인은 액체 상태를 유지하면서 온도가 변할 때 발생하는 열량인 **감열(Sensible Heat)**을 이용하여 열을 운반합니다. 반면, 일반 냉매(프레온 등)는 상태 변화 시 발생하는 잠열을 주로 이용합니다.

    오답 분석

    • 염화칼슘 브라인보다 염화나트륨 브라인 쪽이 온도를 더 내릴 수 있다. (X)

      • **염화칼슘($CaCl_2$)**의 공정점(얼지 않는 최저 온도)은 약 $-55$°C입니다.

      • **염화나트륨($NaCl$)**의 공정점은 약 $-21$°C입니다.

      • 따라서 염화칼슘 브라인이 더 낮은 온도까지 냉각이 가능합니다.

    • 일반적으로 유기질 브라인은 무기질 브라인에 비해 부식성이 크다. (X)

      • 무기질 브라인(염화칼슘, 염화나트륨 등)은 금속에 대한 부식성이 매우 강합니다.

      • 유기질 브라인(에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등)은 상대적으로 부식성이 적어 관리가 용이합니다.

    • 브라인은 비등점이 낮아도 상관없다. (X)

      브라인은 액체 상태로 순환하며 열을 전달해야 하므로, 쉽게 기화되지 않도록 비등점(끓는점)이 높아야 안정적으로 사용할 수 있습니다.

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29. 냉매 1kg당 냉동량이 300kcal인 어떤 냉동장치가 냉동능력 18RT를 내기 위해 냉매 순환량은 약 얼마이어야 하는가?

  1. 200kg/h
  2. 250kg/h
  3. 300kg/h
  4. 350kg/h
(정답률: 60%)
  • 냉동능력을 냉매 1kg당 냉동량으로 나누어 시간당 필요한 냉매 순환량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{Q}{q}$ (냉매 순환량 = 냉동능력 / 단위 냉동량)
    ② [숫자 대입] $G = \frac{18 \times 3320}{300}$
    ③ [최종 결과] $G = 199.2$
    따라서 약 $200\text{kg/h}$가 됩니다.
  • G=Q/q
    =18x3320/300
    =199.2[kg/h]
    ※ Q=Gxq
    Q: 냉동능력[kg/h], G:냉매순환량[kg/h] q: 냉동효과[kcal/kg]
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30. 냉매의 응축온도 50℃, 응축기 냉각수 입구온도 25℃, 출구온도 35℃일 때 대수평균 온도차는 약 얼마인가?

  1. 22.6℃
  2. 19.6℃
  3. 16.6℃
  4. 12.6℃
(정답률: 69%)
  • 두 유체 사이의 온도 차이가 변할 때 사용하는 대수평균 온도차(LMTD) 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T_{lm} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)}$
    ② [숫자 대입] $\Delta T_{lm} = \frac{(50 - 25) - (50 - 35)}{\ln((50 - 25) / (50 - 35))}$
    ③ [최종 결과] $\Delta T_{lm} = 19.6$
  • 대수평균온도차 공식
    LMTD=ΔT1-ΔT2/Ln(ΔT1/ΔT2)
    여기서ΔT1과 ΔT2를 구하면 다음과 같다
    ΔT1: 50-25=25℃
    ΔT2: 50-35=15℃

    LMTD=25-15/Ln(25/15)=19.6℃
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31. 두께 30cm인 콘크리트벽이 있는데 이 벽의 내면온도가 26℃, 외면온도가 36℃일 때 이 콘크리트 벽을 통하여 흐르는 단위 면적당 열량(kcal/h)은 약 얼마인가? (단, 콘크리트벽의 열전도율은 0.8kcal/mh℃이다.)

  1. 2.40
  2. 3.75
  3. 26.67
  4. 41.67
(정답률: 50%)
  • 열전도 법칙을 이용하여 단위 면적당 흐르는 열량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $q = \frac{\lambda}{l} \Delta T$
    ② [숫자 대입] $q = \frac{0.8}{0.3} \times (36 - 26)$
    ③ [최종 결과] $q = 26.67$

  • Q=0.8/0.3x (분리된 수치임) 1x (36-26)=26.67[kcal/h]

    Q=K x F x ΔT----->Q=λ/ι x F x ΔT

    Q: 열량[kcal/h]

    λ; 열전도율[kcal/mh℃]

    ι : 벽체의 두께[m]

    F; 벽체의 면적[m^2]

    ΔT: 온도차

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32. 흡수식 냉동기용 흡수제의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 재생에 많은 열량을 필요로 하지 않을 것
  2. 점도가 높지 않을 것
  3. 부식성이 없을 것
  4. 용액의 증기압이 높을 것
(정답률: 79%)
  • 흡수제는 냉매를 잘 흡수해야 하며, 냉매의 증발을 돕기 위해 용액 자체의 증기압은 낮을수록 유리합니다.
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33. 최근 여름철 주간 전력부하를 야간으로 이전하고 에너지를 효율적으로 사용하자는 측면에서 빙축열시스템이 보급되고 있다. 다음 중 빙축열시스템의 분류에 대한 조합으로 적당하지 않은 것은?

  1. 정적형 : 관내착빙형
  2. 정적형 : 캡슐형
  3. 동적형 : 관외착빙형
  4. 동적형 : 과냉각아이스형
(정답률: 63%)
  • 빙축열시스템의 분류 중 정적형에는 관내착빙형, 관외착빙형, 캡슐형이 포함됩니다.

    오답 노트
    관외착빙형: 정적형에 해당함

  • 정적형:전열면에서 얼음이 생성되는 방식

    1)관외착빙형,2)관내착빙형,3)캡슐형

    동적형: 제빙된 얼음을 이탈시켜 저장하는 방식

    1)방박리형, 2)액체식방생성형 ,3)과냉각아이스크림형

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34. 냉매의 구비조건이 아닌 것은?

  1. 응고점이 낮을 것
  2. 증기의 비열비가 작을 것
  3. 증발열이 클 것
  4. 임계온도는 상온보다 낮을 것
(정답률: 65%)
  • 냉매는 상온에서도 쉽게 액화되어 응축될 수 있어야 하므로, 임계온도는 반드시 상온보다 높아야 합니다.

  • 1. 정답 분석: 임계온도 (Critical Temperature)

    • 잘못된 설명: 임계온도는 상온보다 낮을 것

    • 올바른 설명: 임계온도는 상온보다 충분히 높아야 합니다.

    • 이유: 냉매는 상온(주변 온도)에서 응축기(Condenser)를 통해 액화되어야 합니다. 만약 임계온도가 상온보다 낮으면 아무리 압력을 가해도 기체가 액체로 변하지 않으므로, 냉동 사이클이 정상적으로 작동하기 어렵습니다.

    2. 나머지 보기 설명 (옳은 조건)

    • 응고점이 낮을 것: 냉매가 증발기 내에서 얼어버리면 흐름이 막히게 됩니다. 따라서 시스템 내 최저 온도보다 훨씬 낮은 응고점을 가져야 합니다.

    • 증기의 비열비가 작을 것: 비열비($\kappa = C_p/C_v$)가 작아야 압축 후의 토출 가스 온도가 너무 높아지는 것을 방지할 수 있습니다. 토출 온도가 너무 높으면 윤활유가 탄화되거나 장치에 무리가 갑니다.

    • 증발열(잠열)이 클 것: 단위 중량당 증발할 때 흡수하는 열량이 커야 적은 양의 냉매로도 큰 냉동 효과를 얻을 수 있어 효율적입니다.

    3. 추가적인 냉매의 구비조건 (물리/화학적)

    냉동공학 시험에서 자주 출제되는 다른 조건들도 함께 확인해 두시면 도움이 됩니다.

    구분주요 조건
    압력증발 압력이 대기압보다 높을 것 (공기 침입 방지), 응축 압력은 너무 높지 않을 것
    점도점도가 작고 유동성이 좋을 것 (마찰 손실 감소)
    전도율열전도율이 클 것 (열교환 효율 상승)
    안전성독성, 인화성, 폭발성이 없을 것
    기타금속 부식성이 없고, 냉동기유와 적절한 용해성을 가질 것
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35. 액분리기(Accumulator)의 설명이 잘못된 것은?

  1. 압축기에 액이 흡입되지 않게 한다.
  2. 응축기과 압축기 사이에 설치한다.
  3. 압축기의 파손을 방지한다.
  4. 장치 기동시 증발기 내에서의 냉매의 교란을 방지한다.
(정답률: 74%)
  • 액분리기는 액 냉매가 압축기로 흡입되는 것을 방지하여 압축기의 파손을 막고 기동 시 냉매 교란을 방지하는 장치로, 반드시 증발기와 압축기 사이에 설치해야 합니다.
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36. 냉매기 암모니아일 경우는 주로 소형, 프레온일 경우에는 대용량까지 광범위하게 사용되는 응축기로 전열이 양호하고, 설치면적이 적어도 되나 냉각관이 부식되기 쉬운 응축기는?

  1. 2중관식 응축기
  2. 입형 쉘 엔드 튜브식 응축기
  3. 횡형 쉥 엔드 튜브식 응축기
  4. 7통로식 횡형 쉘 엔드식 응축기
(정답률: 77%)
  • 횡형 쉘 엔드 튜브식 응축기는 전열이 양호하고 설치면적이 적게 필요하며, 암모니아의 경우 소형, 프레온의 경우 대용량까지 광범위하게 사용되지만 냉각관이 부식되기 쉬운 특징이 있습니다.

  • 3번 '횡형 쉘 앤 튜브식'이 정답인 이유

    1. 범용성: 횡형(가로형)은 암모니아 냉동기에서는 주로 소형에 쓰이지만, 프레온 냉동기에서는 소형부터 대용량까지 가장 표준적으로 널리 사용되는 방식입니다.

    2. 전열 양호: 냉각수가 관 내부를 여러 번 왕복(Multi-pass)하며 흐르기 때문에 유속이 빨라 전열 계수가 매우 높습니다.

    3. 설치 면적: 같은 용량의 다른 수평형 응축기(2중관식 등)에 비해 구조가 콤팩트하여 설치 면적이 적게 듭니다.

    4. 부식 문제: 냉각관 내부로 물이 흐르기 때문에 수질에 따라 관 내벽이 부식되거나 스케일이 끼기 쉽습니다. (이 점은 입형과 공통적인 고민거리이지만, 문제의 전체적인 맥락은 횡형을 가리키고 있습니다.)

    ⚠️ 입형(2번)과 횡형(3번)의 결정적 차이

    두 방식 모두 '쉘 앤 튜브' 구조라 헷갈리기 쉽지만, 시험 문제에서는 보통 다음과 같이 구분합니다.

    • 입형(Vertical): "운전 중에도 청소가 가능하다", "수원이 풍부한 곳에서 사용한다", "상부에서 하부로 수막을 형성하며 흘린다"는 표현이 핵심입니다.

    • 횡형(Horizontal): "프레온 설비에서 대용량까지 광범위하게 쓰인다", "냉각수 왕복 횟수(Pass)를 조절해 효율을 높인다"는 표현이 나오면 횡형입니다.




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37. 제빙장치에서 깨끗한 얼음을 만들기 위해 빙관내로 공기를 송입하여 물을 교반시킨다. 이때 어떤 종류의 송풍기가 많이 사용되는가?

  1. 프로펠러식 송풍기
  2. 임펠러식 송풍기
  3. 로터리식 송풍기
  4. 스크류식 송풍기
(정답률: 60%)
  • 제빙장치에서 빙관 내의 물을 교반시켜 깨끗한 얼음을 만들기 위해 주로 로터리식 송풍기를 사용합니다.
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38. 응축기에서 수액기로 액이 떨어지지 않을 때가 있다. 그 대책에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 낙하관의 관경을 크게 한다.
  2. 균압관을 설치한다.
  3. 낙하관에 트랩을 설치한다.
  4. 낙하관에 체크밸브를 설치한다.
(정답률: 61%)
  • 응축기에서 수액기로 액이 원활하게 떨어지게 하기 위해서는 낙하관의 관경을 크게 하거나, 균압관을 설치하거나, 낙하관에 트랩을 설치하는 대책이 필요합니다. 체크밸브를 설치하는 것은 액의 낙하를 돕는 대책이 아닙니다.

  • 낙하관에 체크밸브를 설치해서는 안된다

    정답 분석: 체크밸브 (Check Valve)

    • 옳지 않은 이유: 체크밸브는 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브입니다. 응축기에서 수액기로 액이 내려가지 않는 근본적인 원인은 **'압력 차이'**나 '가스 고임' 때문이지, 액이 역류하기 때문이 아닙니다. 오히려 체크밸브를 설치하면 미세한 압력 손실이 발생하여 액의 흐름을 더 방해할 수 있습니다.

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39. 스크류(screw) 압축기의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 부품의 수가 적고 수명이 길다.
  2. 흡입밸브와 토출밸브가 없어 밸브의 마모, 손실이 없다.
  3. 압축이 연속적이며, 진동이 크다.
  4. 무단계 용량제어가 가능하며 자동운전에 적합하다.
(정답률: 56%)
  • 스크류 압축기는 압축이 연속적으로 이루어지며, 왕복동식에 비해 진동이 적은 것이 특징입니다.

    오답 노트
    부품 수가 적고 수명이 길며, 흡입 및 토출 밸브가 없어 마모와 손실이 없고, 무단계 용량제어가 가능하여 자동운전에 적합합니다.

  • 1. 정답 분석: 진동과 소음

    • 잘못된 설명: 압축이 연속적이며, 진동이 크다.

    • 올바른 설명: 압축이 연속적이기 때문에 진동과 소음이 매우 적습니다.

    • 이유: 왕복동 압축기는 피스톤이 위아래로 움직이며 불연속적인 압축을 하기에 진동이 크지만, 스크류 압축기는 두 개의 로터(숫나사와 암나사)가 맞물려 회전하면서 가스를 일정하게 밀어내기 때문에 맥동 현상이 적고 운전이 매우 정숙합니다.

    2. 나머지 보기 설명 (스크류 압축기의 장점)

    • 부품 수가 적고 수명이 길다: 왕복동식에 비해 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크축 같은 복잡한 왕복 기구가 없어 마찰 부위가 적고 고장이 적습니다.

    • 밸브가 없다: 흡입 및 토출 밸브가 없는 구조입니다. 따라서 밸브 파손으로 인한 고장이 없고, 밸브 통과 시 발생하는 압력 손실도 없습니다.

    • 무단계 용량제어: '슬라이드 밸브'를 사용하여 부하에 따라 냉매의 압축량을 정밀하게(보통 10~100%) 조절할 수 있어 에너지 절감과 자동운전에 매우 유리합니다.

    3. 스크류 압축기 핵심 요약 (암기 팁)

    시험에서 스크류 압축기가 나오면 다음 키워드 3가지만 기억하세요!

    1. 회전식: 진동/소음이 적다.

    2. 슬라이드 밸브: 무단계 용량제어(Unload)가 가능하다.

    3. 오일 분사(Oil Injection): 냉각과 밀봉을 위해 기름을 뿌려주므로 유분리기가 필수적이다.

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40. 냉동능력 9960 kcal/h 인 냉동기에서 냉매를 압축할 때 3.2 kW의 동력이 소모되었다. 응축기 방열량은 몇 kcal/h 인가?

  1. 11982
  2. 12012
  3. 12712
  4. 13160
(정답률: 63%)
  • 응축기 방열량은 냉동능력과 압축기에서 소모된 동력(열량으로 환산)의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{방열량} = \text{냉동능력} + (\text{동력} \times 860)$
    ② [숫자 대입] $\text{방열량} = 9960 + (3.2 \times 860)$
    ③ [최종 결과] $\text{방열량} = 12712\text{kcal/h}$
  • Q=9960+3.2×860=1272[kcal/h]
    Qc=Qe+Aw
    Qc: 응축부하[kcal/h]
    Qe: 증발기부하(냉동능력)[kcal/h]
    Aw:압축기 부하[kcal/h]
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3과목: 배관일반

41. 배수설비의 통기방식 종류가 아닌 것은?

  1. 회로통기방식
  2. 일체통기방식
  3. 각개통기방식
  4. 신정통기방식
(정답률: 55%)
  • 배수설비의 통기방식에는 각개통기방식, 회로통기방식, 신정통기방식, 결합통기방식 등이 있으며, 일체통기방식은 이에 해당하지 않는 명칭입니다.

  • 1. 정답 분석

    • 일체통기방식 (X): 배수 설비에서 공식적으로 사용되는 통기 방식의 명칭이 아닙니다. 문제에서 수험생을 혼동시키기 위해 만든 오답용 용어입니다.

    2. 통기방식의 주요 종류 (옳은 보기들)

    배수 계통의 압력 변화를 조절하고 트랩의 봉수를 보호하기 위해 사용되는 방식들입니다.

    • 각개통기방식 (Individual Venting):

      • 각 위생기구마다 통기 관을 하나씩 설치하는 방식입니다.

      • 성능이 가장 확실하고 가장 이상적이지만, 배관이 복잡해지고 설치비가 많이 듭니다.

    • 회로통기방식 (Loop Venting):

      • 2개 이상의 기구(최대 8개까지)를 하나의 통기관으로 묶어서 통기하는 방식입니다.

      • 최상류 기구의 배수관 직후에서 인출하여 통기 수직관에 연결합니다. 루프(Loop) 형태라고도 불립니다.

    • 신정통기방식 (Stack Venting):

      • 배수 수직관의 끝부분을 연장하여 지붕 위로 개방하는 아주 간단한 방식입니다.

      • 별도의 통기 수직관을 세우지 않아도 되므로 소규모 건물에서 경제적입니다.

    추가로 알아두면 좋은 통기방식

    • 도피통기방식 (Relief Venting): 배수 수직관과 배수 수평주관 사이의 압력 완화를 위해 설치하는 보조적인 통기관입니다.

    • 결합통기방식 (Yoke Venting): 고층 건물에서 배수 수직관과 통기 수직관을 5~10개 층마다 연결하여 압력을 조절하는 방식입니다.

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42. 배관길이 200m, 관경 100mm의 배관 내 20℃의 물을 80℃로 상승시킬 경우 배관의 신축량은? (단, 강관의 선팽창계수는 12.5×10-6mm/m℃ 이다.)

  1. 10 cm
  2. 15 cm
  3. 20 cm
  4. 25 cm
(정답률: 62%)
  • 배관의 온도 변화에 따른 선팽창 원리를 이용하여 신축량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = l \times a \times \Delta T$
    ② [숫자 대입] $\lambda = 200 \times 12.5 \times 10^{-6} \times (80 - 20)$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 0.15\text{m} = 15\text{cm}$
  • 신축량: ΔL
    ΔL=L×a×Δt
    L;배관길이[m]
    a: 선팽창계수mm/m℃
    Δt: 온도차

    200×12.5×10^-6×(80-20)=0.15m=15cm
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43. 복사난방을 바닥패널로 시공할 경우 적당한 가열면의 온도범위는?

  1. 30 ~ 33℃
  2. 40 ~ 43℃
  3. 50 ~ 53℃
  4. 60 ~ 63℃
(정답률: 68%)
  • 복사난방 바닥패널 시공 시, 바닥면의 온도가 너무 높으면 불쾌감을 줄 수 있으므로 보통 $35^{\circ}C$이하로 유지하며, 일반적으로 $27 \sim 35^{\circ}C$ 범위가 적당합니다.
  • 복사난방 가열범위는 27~35℃
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44. 다음 보기에서 설명하는 난방 방식은?

  1. 지역 난방
  2. 온수 난방
  3. 온풍 난방
  4. 복사 난방
(정답률: 84%)

  • 제시된 설명은 온풍 난방의 특징입니다. 온풍 난방은 열원이 공기이므로 예열 시간이 짧고 연료비가 적게 들지만, 송풍기를 이용해 공기를 강제 순환시키기 때문에 소음이 발생하기 쉽다는 단점이 있습니다.
  • 온풍난방: 공기를 가열하여 실내로 보내는 난방으로 온풍로를 이용한
    직접가열방식과 열교환기를 이용한 간접가열방식이 있다
    특징으로는
    1.설비비가 비교적 적게든다
    2.예열시간이 짧고, 연료비가 적게든다
    3.실내 상하의 온도차가 크다
    4.소음이 생기기 쉽다
    5.공기의 대류를 이용한 방식이다.
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45. 수액기를 나은 냉매액은 팽창밸브를 통해 교축되어 저온저압의 증발기로 공급된다. 팽창밸브의 종류가 아닌 것은?

  1. 온도식
  2. 플로트식
  3. 인젝터식
  4. 압력자동식
(정답률: 76%)
  • 냉동 사이클에서 냉매액을 교축시키는 팽창밸브의 종류를 구분하는 문제입니다. 온도식, 플로트식, 압력자동식은 대표적인 팽창밸브의 종류이지만, 인젝터식은 이에 해당하지 않습니다.
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46. 급탕의 사용온도가 가장 높은 것은?

  1. 접시 헹구기용
  2. 음료용
  3. 성인 목욕용
  4. 면도용
(정답률: 77%)
  • 급탕 용도별 필요 온도를 묻는 문제입니다. 접시 헹구기용은 식기의 위생 살균 목적이 포함되어 있어 다른 용도보다 더 높은 고온수가 필요합니다.
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47. 연관의 장점이 아닌 것은?

  1. 가공성이 좋다.
  2. 신축성이 풍부하다.
  3. 중량이 가벼우며 충격에 강하다.
  4. 산에는 강하지만 알칼리성에는 약하다.
(정답률: 72%)
  • 연관(납관)의 특성을 묻는 문제입니다. 연관은 중량이 무겁고 충격에 약한 특성을 가지고 있습니다.

  • 중량이 무거우며 충격에 약하다

    연관(납관)의 주요 특징

    • 가공성: 금속 중에서도 매우 연하고 부드러워 굽히거나 넓히는 등의 가공이 매우 쉽습니다.

    • 신축성: 연성이 커서 신축성이 풍부하며, 지반 침하가 예상되는 곳의 배관으로 유리합니다.

    • 내식성: 화학적으로 산(Acid)에는 강하지만, 시멘트의 알칼리 성분에는 부식되기 쉬운 성질이 있습니다. (따라서 콘크리트 매설 시 방식 처리가 필요합니다.)

    • 중량 및 강도 (오답 체크): 납은 비중이 약 11.34로 매우 무거운 금속입니다. 또한 경도가 낮아 외부 충격이나 압력에 약하며, 기계적 강도가 부족하다는 단점이 있습니다.


       주로 가스관이나 화학 공업용 배관, 배수관에 제한적으로 사용됩니다. 연관은 주로 납성분용출되어 음용수배관으로는 사용하지 않는다.

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48. 다음 배관 부속 중 사용 목적이 서로 다른 것과 연결된 것은?

  1. 플러그 - 캡
  2. 유니언 - 플랜지
  3. 니플 - 소켓
  4. 티 - 리듀셔
(정답률: 84%)
  • 배관 부속의 사용 목적을 구분하는 문제입니다. 티는 배관을 분기할 때 사용하며, 리듀셔는 서로 다른 관경의 배관을 연결할 때 사용하므로 두 부속의 사용 목적은 서로 다릅니다.
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49. 냉동배관 중 액관 시공상 주의할 점을 열거한 것이다. 잘못된 것은?

  1. 매우 긴 입상 배관의 경우 압력이 증가하게 되므로 충분한 과냉각이 필요하다.
  2. 배관은 가능한 한 짧게 하여 냉매가 증발하는 것을 방지한다.
  3. 2대 이상의 증발기를 사용하는 경우 역관에서 발생한 증발가스(flash gas)가 균등하게 분배되도록 배관한다.
  4. 증발기가 응축기 또는 수액기보다 8m 이상 높은 위치에 설치되는 경우는 약을 충분히 과냉각시켜 액 냉매가 관내에서 증발하는 것을 방지하도록 한다.
(정답률: 64%)
  • 매우 긴 입상 배관의 경우, 액 냉매가 상승하면서 발생하는 압력 손실이 크기 때문에 관내에서 냉매가 증발하는 것을 막기 위해 충분한 과냉각이 필요합니다.

  • 1. 오답 분석: 입상 배관과 압력의 관계

    • 잘못된 점: 수직으로 높게 올라가는 **입상 배관(Riser)**에서는 냉매액의 자체 무게(액주압)로 인해 위로 갈수록 압력이 낮아집니다(압력 강하).

    • 결과: 압력이 낮아지면 냉매의 포화온도가 내려가면서 액체 상태였던 냉매가 관 중간에서 기체로 변하는 **플래시 가스(Flash Gas)**가 발생합니다.

    • 해결책: 이를 방지하기 위해 압력이 떨어지더라도 기화되지 않도록 **충분한 과냉각(Subcooling)**을 시키는 것은 맞지만, '압력이 증가한다'는 전제 자체가 틀렸습니다.

    2. 나머지 보기 설명 (옳은 시공법)

    • 배관 길이는 짧게: 배관이 길어지면 마찰 저항으로 인해 압력이 손실됩니다. 압력이 떨어지면 냉매가 팽창밸브에 도달하기 전에 증발할 수 있으므로 최대한 짧게 시공하는 것이 원칙입니다.

    • 플래시 가스의 균등 분배: 2대 이상의 증발기를 병렬로 연결할 때, 관내에 발생한 기포(증발가스)가 특정 증발기로 쏠리면 냉각 능력이 떨어지고 팽창밸브 작동이 불안정해집니다. 따라서 균등하게 분배되도록 배관 경로를 잡아야 합니다.

    • 8m 이상 고저차 시 주의: 증발기가 응축기보다 훨씬 높은 곳(통상 8m 이상)에 있으면 액주압에 의한 압력 강하가 심해집니다. 이때는 반드시 과냉각 장치를 설치하여 액 냉매 상태를 유지해야 정상적인 냉동 사이클이 작동합니다.

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50. 암거내에 증기난방 배관 시공을 하고자 할 때 나관(Barepipe)상태라면 관 표면에 무엇을 바르는가?

  1. 시멘트
  2. 석면
  3. 테프론 테이프
  4. 콜타르
(정답률: 73%)
  • 암거 내에 시공되는 나관 상태의 증기난방 배관은 부식 방지와 방습을 위해 표면에 콜타르를 도포하여 코팅 처리합니다.
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51. 증기트랩 중 기계식에 해당되지 않는 것은?

  1. 벨로즈트랩
  2. 버킷트랩
  3. 플로우트트랩
  4. 다량트랩
(정답률: 53%)
  • 벨로즈트랩은 증기와 응축수의 온도 차이를 이용해 작동하는 서모스태틱(Thermostatic) 타입의 트랩입니다.

    오답 노트
    버킷트랩, 플로우트트랩, 다량트랩: 밀도 차이를 이용하는 기계식 트랩
  • 기계식트랩: 플로트트랩,버킷트랩
    온도조절식트랩(열동식트랩) 바이메탈트랩,벨로우즈 트랩
    열역학적트랩: 오리피스트렙,디스크 트랩
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52. 배수관에 트랩을 설치하는 이유는?

  1. 배수관에서 배수의 역류를 방지한다.
  2. 배수관의 이물질을 제거한다.
  3. 배수의 속도를 조절한다.
  4. 배수관에 발생하는 유취와 유해가스의 역류를 방지한다.
(정답률: 83%)
  • 트랩은 배수관 내에 항상 일정량의 물(봉수)을 유지시켜, 하수구로부터 올라오는 불쾌한 냄새(유취)와 유해 가스가 실내로 유입되는 것을 차단하는 역할을 합니다.
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53. 급탕배관의 시공상 주의 사항이다. 틀린 것은?

  1. 하향식 공급 방식에서는 급탕관은 끌올림, 복귀관은 끌내림 구배로 한다.
  2. 급탕관은 보통 아연도금 강관을 사용한다.
  3. 팽창탱크의 설치높이는 탱크의 저면이 급수원보다 5m 이상 높은 곳에 설치한다.
  4. 물이 가열되면 공기가 생기므로 공기빼기 밸브를 설치한다.
(정답률: 63%)
  • 하향식 공급 방식에서는 급탕관과 복귀관 모두 선하향 구배로 시공해야 합니다.

    오답 노트
    하향식 공급 방식에서는 급탕관은 끌올림, 복귀관은 끌내림 구배로 한다: 하향식은 모두 하향 구배여야 하며, 설명된 내용은 상향식 공급 방식의 특징입니다.
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54. 증기배관에서 워터해머를 방지하기 위한 방법 중 틀린 것은?

  1. 보일러에서 프라이밍(priming)이 없도록 한다.
  2. 감압밸브를 설치하는 것이 좋다.
  3. 역구배를 충분히 크게 하고 관경을 크게 한다.
  4. 트랩은 확실하게 작동되고 고장이 없는 것을 사용한다.
(정답률: 74%)
  • 증기배관의 워터해머를 방지하기 위해서는 응축수가 원활히 배출되도록 구배를 주어야 하며, 역구배는 되도록 하지 않아야 합니다.

    오답 노트
    역구배를 충분히 크게 하고 관경을 크게 한다: 응축수가 고여 워터해머의 원인이 되므로 틀린 방법입니다.
  • 순구배를 충분히 크게하고 관경을 크게한다
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55. 나사용 배관에 사용되는 패킹은?

  1. 모울드패킹
  2. 일산화연
  3. 고무패킹
  4. 아마존패킹
(정답률: 70%)
  • 나사용 배관의 기밀을 유지하기 위해 사용하는 패킹 재료로는 일산화연, 페인트, 액상합성수지 등이 사용됩니다.
  • 나사용배관에 사용한는 패킹
    페인트,일산화연, 액상 합성수지
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56. 배수 설비를 옥내 배수와 옥외 배수로 구분할 때 그 기준은?

  1. 1.5m 담장
  2. 건물 외벽
  3. 건물 외벽에서 밖으로 1m 경계선
  4. 가옥 부지 경계선
(정답률: 78%)
  • 배수 설비에서 옥내 배수와 옥외 배수를 구분하는 기준은 건물 외벽에서 밖으로 $1\text{m}$ 경계선입니다.
  • 배수설비를 옥내배수와 옥외배수로 구분할때
    건물외벽에서 밖으로 1m경계선을 기준으로 구분하게 된다
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57. 송풍기의 토출측과 흡입측에 설치하여 송풍기의 진동이 덕튼 장치에 전달되는 것을 방지하기 위한 접속법은?

  1. 크로스 커넥션(cross connection)
  2. 캔버스 커넥션(canvas connection)
  3. 서브 스테이션(sub station)
  4. 하트포드(hartford) 접속법
(정답률: 82%)
  • 송풍기의 진동이 덕트 장치로 전달되는 것을 막기 위해 유연한 재질의 천(캔버스)을 사용하여 연결하는 방식이 캔버스 커넥션(canvas connection)입니다.
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58. 냉동 설비에서 고온 고압의 냉매 기체가 흐르는 배관은?

  1. 증발기와 압축기 사이 배관
  2. 응축기와 수액기 사이 배관
  3. 압축기와 응축기 사이 배관
  4. 팽창밸브와 증발기 사이 배관
(정답률: 77%)
  • 냉동 사이클에서 압축기를 통해 압축된 냉매는 고온 고압의 기체 상태가 되어 응축기로 이동합니다. 따라서 압축기와 응축기 사이 배관이 고온 고압의 냉매 기체가 흐르는 구간입니다.

    오답 노트
    증발기와 압축기 사이 배관: 저압 증기
    응축기와 수액기 사이 배관: 고압 액체
    팽창밸브와 증발기 사이 배관: 저압 액체 및 증기 혼합
  • 증발기~압축기: 저온저압의 기체
    응축기~수액기; 고온고압의 액체
    압축기~응축기;고온고압의 기체
    팽창밸브~증발기: 저온전압의 액체
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59. 도시가스 제조 공정에 해당하지 않는 것은?

  1. 열분해 공정
  2. 접촉분해 공정
  3. 압축연소 공정
  4. 수소화분해 공정
(정답률: 55%)
  • 도시가스 제조 공정에는 열분해, 접촉분해, 수소화분해 공정 등이 포함되지만, 압축연소 공정은 가스를 제조하는 공정이 아니라 연소 방식의 일종이므로 해당하지 않습니다.
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60. 도시가스 공급시설의 기밀시험 및 내압시험압력은 최고사용압력의 몇 배인가?

  1. 1.5배 , 1.1배
  2. 1.1배, 2배
  3. 2배, 1.1배
  4. 1.1배, 1.5배
(정답률: 60%)
  • 도시가스 공급시설의 안전성 확보를 위한 시험 압력 기준에 따라, 기밀시험은 최고사용압력의 $1.1$배, 내압시험은 최고사용압력의 $1.5$배로 규정하고 있습니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 3상 유도전동기가 85%의 부하를 가지고 운전하고 있던 중 1선이 개방되면?

  1. 즉시 정지한다.
  2. 역방향으로 회전한다.
  3. 계속 운전하며 전동기에 큰 지장이 없다.
  4. 계속 운전하나 결국엔 소손된다.
(정답률: 70%)
  • 3상 유도전동기 운전 중 1선이 개방되면 결상 상태가 되어 회전 자계가 불평형해집니다. 이때 전동기는 계속 운전될 수 있으나, 부족한 토크를 보충하기 위해 나머지 두 상에 과전류가 흐르게 되어 결국 권선이 과열되어 소손됩니다.
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62. 그림과 같이 교류의 전압을 직류용 가동코일형 계기를 사용하여 측정하였다. 전압계의 눈금은 몇 [V] 인가? (단, 교류전압의 최대값은 Vm이고, 전압개의내부저항 R의 값은 충분히 크다고 한다.)

  1. Vm
(정답률: 65%)
  • 회로에 다이오드 $D$와 커패시터 $C$가 연결된 반파 정류 회로입니다. 전압계의 내부저항 $R$이 충분히 크면 커패시터 $C$에 의해 전압이 충전되어, 교류 전압의 최댓값인 $V_{m}$이 유지됩니다. 따라서 직류용 계기인 전압계의 눈금은 $V_{m}$으로 나타납니다.
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63. 그림의 신호 흐름선도에서 C/R는?

(정답률: 65%)
  • 신호 흐름선도에서 전달함수 $\frac{C}{R}$은 $\frac{\text{전방경로 이득의 합}}{1 - \text{루프 이득의 합}}$으로 계산합니다. 전방경로는 $abcdh$이며, 루프는 $ce$, $bcf$, $bcdg$가 존재하며 루프 이득의 부호를 고려하여 계산하면 가 됩니다.
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64. 도선에 흐르는 전류에 의하여 발생되는 자계의 크기는 전류의 크기와 거리에 따라 달라지는 법칙은?

  1. 암체어의 오른나사 법칙
  2. 플레밍의 왼손 법칙
  3. 비오-사바르의 법칙
  4. 렌츠의 법칙
(정답률: 64%)
  • 비오-사바르의 법칙은 직선 전류에 의해 생성되는 자계의 세기가 전류의 크기에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다는 원리를 설명하는 법칙입니다.

    오답 노트
    암페어의 오른나사 법칙: 전류의 방향과 자계 방향의 관계
    플레밍의 왼손 법칙: 전동기의 원리(힘의 방향)
    렌츠의 법칙: 유도 기전력의 방향
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65. 전자회로에서 온도 보상용으로 많이 사용되고 있는 소자는?

  1. 저항
  2. 코일
  3. 콘덴서
  4. 서미스터
(정답률: 83%)
  • 서미스터는 금속 산화물로 만든 반도체 소자로, 온도가 상승함에 따라 저항이 감소하는 특성을 가집니다. 이러한 성질을 이용해 열적 신호를 전기적 신호로 변환하므로 온도 보상용 소자로 널리 사용됩니다.
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66. 그림은 전동기 속도제어의 한 방법이다. 전동기가 최대 출력을 낼 때 사이리스터의 점호각은 몇 [rad]이 되는가?

  1. 0
  2. π/6
  3. π/2
  4. π
(정답률: 67%)
  • 사이리스터의 점호각이 $0$인 경우, 입력 정현파의 시작점부터 모든 파형을 그대로 출력하게 됩니다. 따라서 전동기에 최대 전압이 인가되어 최대 출력을 낼 때의 점호각은 $0$이 됩니다.
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67. 저항 10[Ω]과 정전용량 20[μF]를 직렬로 연결하였을 때, 이 회로의 시정수는 몇 [ms] 인가?

  1. 0.2
  2. 0.8
  3. 1.2
  4. 1.6
(정답률: 44%)
  • RC 직렬 회로에서 시정수는 저항과 정전용량의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = R \times C$
    ② [숫자 대입] $\tau = 10 \times 20 \times 10^{-6}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 0.2$ ms
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68. 연료의 유량과 공기의 유량과의 관계 비율을 연소에 적합하게 유지하고자 하는 제어는?

  1. 프로세스제어
  2. 비율제어
  3. 프로그래밍제어
  4. 시퀀스제어
(정답률: 83%)
  • 두 개 이상의 변수(연료 유량과 공기 유량) 사이의 비율을 일정하게 유지하여 연소 효율을 최적화하는 제어 방식은 비율제어입니다.
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69. 다음 ( )안의 ①, ②에 알맞은 것은?

  1. ①영점 ②극점
  2. ①극점 ②영점
  3. ①분지점 ②극점
  4. ①극점 ② 분지점
(정답률: 73%)
  • 근궤적 작성법의 기본 원리에 따라, 근궤적은 $G(s)H(s)$의 극점에서 출발하여 영점에서 종착합니다. 따라서 ①은 극점, ②는 영점이 됩니다.
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70. 직류전동기의 회전수를 일정하게 유지시키기 위하여 전압제어를 하고 있다. 전압의 크기는 어느 것에 해당하는가?

  1. 목표값
  2. 조작량
  3. 제어량
  4. 제어대상
(정답률: 50%)
  • 제어 시스템에서 제어 대상의 상태를 변화시키기 위해 입력하는 물리량을 조작량이라고 합니다. 직류전동기의 회전수를 조절하기 위해 변화시키는 전압의 크기가 이에 해당합니다.

    오답 노트
    목표값: 일정하게 유지하려는 값
    제어량: 조절 대상인 회전수
    제어대상: 직류전동기
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71. 다음 논리회로에서 출령 y의 논리식은?

(정답률: 59%)
  • 논리회로의 구성을 분석하여 식을 도출합니다.
    1. $B$와 $C$가 NAND 게이트를 통과: $\overline{BC}$
    2. $\overline{BC}$와 $\overline{A}$가 다시 NAND 게이트를 통과: $y = \overline{\overline{BC} \cdot \overline{A}}$
    3. 드모르간의 법칙 적용: $y = \overline{\overline{BC}} + \overline{\overline{A}} = BC + A$
    따라서 최종 논리식은 $y = A + BC$ 입니다.
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72. 그림은 인덕턴스회로에서 전압 V와 전류 i의 관계를 설명하고 있다. 그 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전압과 전류는 동일 주파수의 정현파이다.
  2. 전류가 전압보다 위상이 90° 앞선다.
  3. 실효치의 비가 이다.
  4. 콘덴서회로와 같이 다른 주파수의 정현파이다.
(정답률: 62%)
  • 인덕턴스(L) 회로에서 전압과 전류는 모두 동일한 주파수를 가진 정현파로 나타나지만, 위상차만 발생합니다.

    오답 노트
    전류가 전압보다 위상이 90° 앞선다: 인덕턴스 회로에서는 전류가 전압보다 90° 늦습니다(지상 전류).
    콘덴서회로와 같이 다른 주파수의 정현파이다: 주파수는 변하지 않고 동일합니다.
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73. 직류전동기의 속도제어방법 중 광범위한 속도제어가 가능하며 운전효율이 좋은 방법은?

  1. 계자제어
  2. 직렬저항제어
  3. 병렬저항제어
  4. 전압제어
(정답률: 68%)
  • 직류전동기의 전압제어는 전압을 조절하여 속도를 제어하는 방식으로, 효율이 매우 높고 넓은 범위의 속도 제어가 가능하여 가장 이상적인 방법입니다.
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74. 유도정동기의 속도를 제어하는데 필요한 요소가 아닌 것은?

  1. 슬립
  2. 주파수
  3. 극수
  4. 리액터
(정답률: 59%)
  • 유도전동기의 동기 속도 공식 $N = \frac{120f}{P}$에 따라 속도 제어는 주파수($f$), 극수($P$), 그리고 실제 속도와의 차이인 슬립에 의해 결정됩니다.

    오답 노트
    리액터: 전류 제한이나 전압 강하 등에 사용되며 속도 제어의 직접적인 요소가 아님
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75. 인 전압의 순서값에서 주파수는 몇 Hz 인가?

  1. 50
  2. 55
  3. 60
  4. 65
(정답률: 71%)
  • 순시치 전압 식 $v = 200\sin(120\pi t + \frac{\pi}{3})[V]$에서 각속도 $\omega$를 이용해 주파수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{\omega}{2\pi}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{120\pi}{2\pi}$
    ③ [최종 결과] $f = 60$
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76. 그림과 같은 논리회로는?

  1. OR 회로
  2. AND 회로
  3. NOT 회로
  4. NAND 회로
(정답률: 68%)
  • 제시된 회로도는 입력 $A$가 닫혀 있을 때 출력 $X$가 차단되고, 입력 $A$가 열려 있을 때 출력 $X$가 연결되는 구조입니다. 이는 입력의 논리 상태를 반전시키는 NOT 회로의 특성입니다.
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77. 그림에서 a, b단자에 100V를 인가할 때 저항 2Ω에 흐르는 전류 I1은 몇 A인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 45%)
  • 전체 합성저항을 먼저 구한 뒤, 옴의 법칙으로 전체 전류를 구하고 전류 분배 법칙을 적용하여 $2\Omega$ 저항에 흐르는 전류를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = R_3 + \frac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2}$$
    $I = \frac{V}{R}$
    $I_1 = I \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}$
    ② [숫자 대입]
    $$R = 2.8 + \frac{2 \times 3}{2 + 3} = 4\Omega$$
    $I = \frac{100}{4} = 25\text{A}$
    $I_1 = 25 \times \frac{3}{2 + 3}$
    ③ [최종 결과]
    $$I_1 = 15\text{A}$$
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78. 바리스터(Varistor)란?

  1. 비직선적인 전압-전류 특성을 갖는 2단자 반도체소자이다.
  2. 비직선적인 전압-전류 특성을 갖는 3단자 반도체소자이다.
  3. 비직선적인 전압-전류 특성을 갖는 4단자 반도체소자이다.
  4. 비직선적인 전압-전류 특성을 갖는 리액턴스 소자이다.
(정답률: 71%)
  • 바리스터(Varistor)는 전압에 따라 저항값이 변하는 가변 저항기로, 비직선적인 전압-전류 특성을 가지는 2단자 반도체 소자입니다.
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79. 되먹임 제어를 바르게 설명한 것은?

  1. 입력과 출력을 비교하여 정정동작을 하는 방식
  2. 프로그램으 순서대로 순차적으로 제어하는 방식
  3. 외부에서 명령을 입력하는데 따라 제어되는 방식
  4. 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어되는 방식
(정답률: 79%)
  • 되먹임 제어(Feedback Control)는 출력측의 측정값을 입력측으로 되돌려 설정값과 비교함으로써 오차를 수정하고 정정동작을 수행하는 제어 방식입니다.
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80. 단위 계단함수 u(t-a)를 라플라스변환 하면?

(정답률: 67%)
  • 단위 계단함수 $u(t-a)$를 라플라스 변환하면 시간 이동 정리에 의해 다음과 같은 결과가 도출됩니다.
    $$\frac{e^{-as}}{s}$$
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