공조냉동기계산업기사 필기 기출문제복원 (2014-08-17)

공조냉동기계산업기사 2014-08-17 필기 기출문제 해설

이 페이지는 공조냉동기계산업기사 2014-08-17 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

공조냉동기계산업기사
(2014-08-17 기출문제)

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1과목: 공기조화

1. 다음은 난방부하에 대한 설명이다. ( )에 적당한 용어로서 옳은 것은?

  1. ㉮ 수분, ㉯ 공기, ㉰ 간단
  2. ㉮ 열량, ㉯ 공기, ㉰ 복잡
  3. ㉮ 수분, ㉯ 열량, ㉰ 복잡
  4. ㉮ 열량, ㉯ 수분, ㉰ 간단
(정답률: 88%)
  • 겨울철 실내 온습도 유지를 위해 손실된 열량(㉮)과 수분(㉯)을 보충해야 합니다. 이때 난방부하는 냉방부하와 달리 잠열 부하를 무시하는 경우가 많아 계산이 비교적 간단(㉰)하게 이루어집니다.
  • 문장 해석 및 풀이:

    > 겨울철에는 실내를 일정한 온도 및 습도를 유지하여야 한다.
    이 때 실내에서 손실된 ( ㉮ )이나 ( ㉯ )를 보충하여야 하며,
    이 때의 난방부하는 냉방부하 계산보다 ( ㉰ )하게 된다.

    ---

    각 항목에 대한 분석:

    ㉮: 겨울철 실내에서 손실되는 주요 항목은 열량입니다. 외부로 열이 빠져나가므로, 그 손실된 열량을 보충해야 합니다.

    ㉯: 겨울에는 실내 공기가 건조해지므로 수분도 함께 보충해야 합니다.

    ㉰: 난방부하는 냉방부하보다 일반적으로 간단하게 계산됩니다.
    냉방부하는 태양 복사열, 내부 발생 열 등 고려 요소가 많지만,
    난방부하는 주로 외부로 손실되는 열만 계산하면 되므로 상대적으로 단순합니다.

    ---

    따라서 정답은:

    4. ㉮ 열량, ㉯ 수분, ㉰ 간단 ✅
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2. 냉방부하의 경감방법으로 틀린 것은?

  1. 건물의 단열강화로 열전도에 의한 열의 침입을 방지 한다.
  2. 건물의 외피면적에 대한 창면적비를 적게 하여 일사 등창을 통한 열의 침입을 최소화 한다.
  3. 실내조명은 되도록 밝게 하여 시원한 감을 느끼게 한다.
  4. 건물은 되도록 기밀을 유지하고 사람 출입이 많은 주 출입구는 회전물을 채용한다.
(정답률: 93%)
  • 냉방부하를 줄이기 위한 적절한 방법을 찾는 문제입니다. 실내 조명은 빛과 함께 열을 방출하므로, 조명을 너무 밝게 하면 오히려 실내 온도가 상승하여 냉방부하가 증가합니다.

    오답 노트

    단열 강화: 전도열 차단으로 부하 감소
    창면적비 축소: 일사열 침입 최소화로 부하 감소
    회전문 채용: 외부 공기 유입을 막아 기밀성 유지 및 부하 감소
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3. 에어 핸들링 유니트(Air Handling Unit)의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 공기 여과기
  2. 송풍기
  3. 공기 세정기
  4. 압축기
(정답률: 87%)
  • 에어 핸들링 유니트(AHU)는 공기를 정화, 가열, 냉각, 가습하여 실내로 공급하는 장치로 공기 여과기, 송풍기, 공기 세정기, 냉각코일, 가습기 등으로 구성됩니다.

    오답 노트

    압축기: 냉매를 압축하는 장치로, AHU 내부 구성요소가 아닌 냉동 사이클의 핵심 기기입니다.
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4. 건공기 중에 포함되어 있는 수증기의 중량으로 습도를 표시한 것은?

  1. 비교습도
  2. 포화도
  3. 상대습도
  4. 절대습도
(정답률: 61%)
  • 건공기 $1\text{kg}$ 속에 포함되어 있는 수증기의 중량(질량)으로 습도를 나타내는 방식은 절대습도입니다.
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5. 공기여과기의 성능을 표시하는 용어 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 제거효율
  2. 압력손실
  3. 집진용량
  4. 소재의 종류
(정답률: 88%)
  • 공기여과기의 성능은 먼지를 얼마나 잘 제거하는지(제거효율), 공기가 통과할 때 압력이 얼마나 떨어지는지(압력손실), 그리고 얼마나 많은 먼지를 포집할 수 있는지(집진용량)로 평가합니다. 소재의 종류는 필터의 특성을 결정하는 요소일 뿐, 성능을 나타내는 지표는 아닙니다.
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6. 온도 t℃의 다량의 물(또는 얼음)과 어떤 상태의 습윤공기가 단열된 용기 속에 있다. 습윤공기 속에 물이 증발하면서 소요되는 열량과 공기로부터 물에 부여되는 열량이 같아지면서 열적 평형을 이루게 되는 이때의 온도를 무엇이라 하는가?

  1. 열역학적 온도
  2. 단열포화온도
  3. 건구온도
  4. 유효온도
(정답률: 68%)
  • 단열된 용기 내에서 물의 증발 잠열과 공기의 현열이 평형을 이루어 도달하게 되는 온도를 단열포화온도라고 합니다.

    오답 노트

    열역학적 온도: 절대온도($K$)를 의미합니다.
    건구온도: 일반 온도계로 측정한 공기의 온도입니다.
    유효온도: 건구온도, 습도, 기류를 조합한 체감 온도입니다.
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7. 패널복사난방에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 천정고가 낮고 외기 침입이 없을 때 난방효과를 얻을 수 있다.
  2. 실내온도 분포가 균등하고 쾌감도가 높다.
  3. 증발잠염(기화열)을 이용하므로 열의 운반능력이 크다.
  4. 대류난방에 비해 방열면적이 적다.
(정답률: 88%)
  • 패널복사난방은 넓은 면적에서 복사열을 방출하여 실내 온도 분포를 균등하게 만들고, 쾌적한 난방 환경을 제공하는 것이 특징입니다.
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8. 외기의 온도가 -10℃이고 실내온도가 20℃이며 벽 면적이 25m2일 때, 실내의 열손실량은? (단, 벽체의 열관류을 10W/m2ㆍK, 방위계수는 북향으로 1.2 이다.)

  1. 7 kW
  2. 8 kW
  3. 9 kW
  4. 10 kW
(정답률: 73%)
  • 실내외 온도 차와 벽체 면적, 열관류율 및 방위계수를 이용하여 열손실량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = K \times F \times \Delta t \times \alpha$
    ② [숫자 대입] $Q = 10 \times 25 \times (20 - (-10)) \times 1.2$
    ③ [최종 결과] $Q = 9000 \text{ W} = 9 \text{ kW}$
  • Q=K(열관류율) x F(면적) x ΔT x α(방위계수)

    10 x 25 x (20-(-10)) x 1.2= 9000[W]= 9[KW]


    전자계산기 입력시 주의사항

    괄호단위를 어떻게 입력하느냐에 따라 답이 달라짐

    (20-(-10)=8,000, (20-(-10))=9,000

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9. 온수난방과 비교한 증기난방 방식의 장점으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 방열면적이 작다.
  2. 설비비가 저렴하다.
  3. 방열량 조절이 용이하다.
  4. 예열시간이 짧다.
(정답률: 70%)
  • 증기난방은 온수난방에 비해 방열면적과 관경을 작게 할 수 있고 설비비 및 유지비가 저렴하며, 예열시간이 짧고 한랭지에서 동결 우려가 적다는 장점이 있습니다. 하지만 외기 온도 변화에 따른 방열량 조절 및 제어가 곤란하다는 단점이 있습니다.
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10. 화력발전설비에서 생산된 전력을 이용함과 동시에 전력을 생성하는 과정에서 발생되는 배기열을 냉난방 및 급탕 등에 이용하는 방식이며, 전력과 열을 함께 공급하는 에너지 절약형 발전 방식으로 에너지 종합효율이 높고 수요지 부근에 설치할 수 있는 열원 방식은?

  1. 흡수식 냉온수 방식
  2. 지역 냉난방 방식
  3. 열회수 방식
  4. 열병합발전(co-generation)방식
(정답률: 83%)
  • 열병합발전(co-generation)방식은 전력을 생산하는 과정에서 발생하는 배기열을 버리지 않고 냉난방 및 급탕에 동시에 이용함으로써 에너지 종합 효율을 극대화하는 절약형 발전 방식입니다.
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11. 다음 복사난방에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 고온식 복사난방은 강판제 패널 표면의 온도를 100℃이상으로 유지하는 방법이다.
  2. 파이프 코일이 매설 깊이는 균등한 온도분포를 위해 코일외경의 3배 정도로 한다.
  3. 온수의 공급 및 환수 온도차는 가열면의 균일한 온도분포를 위해 10℃이상으로 한다.
  4. 방이 개방상태에서도 난방효과가 있으나 동일 방열량에 대해 손실량이 비교적 크다.
(정답률: 81%)
  • 고온식 복사난방은 강판제 패널 표면의 온도를 $100^{\circ}C$이상으로 유지하여 난방하는 방식입니다.

    오답 노트

    파이프 코일 매설 깊이: 코일 외경의 $1.5$배 정도
    온수 공급 및 환수 온도차: $10^{\circ}C$이하
    방 개방 시 손실량: 비교적 작음
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12. 에너지손실이 가장 큰 공조방식은?

  1. 2종 덕트 방식
  2. 각층 유닛 방식
  3. 팬코일 유닛 방식
  4. 유인 유닛 방식
(정답률: 77%)
  • 2종 덕트 방식은 송풍량이 매우 많기 때문에 다른 개별 공조 방식(각층 유닛, 팬코일 유닛, 유인 유닛 방식)에 비해 에너지 손실이 가장 큽니다.
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13. 26℃인 공기 200kg과 32℃인 공기 300kg을 혼합하면 최종온도는?

  1. 28.0℃
  2. 28.4℃
  3. 29.0℃
  4. 29.6℃
(정답률: 62%)
  • 두 공기의 혼합 온도는 각 공기의 질량과 온도의 곱의 합을 전체 질량으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{G_1 T_1 + G_2 T_2}{G_1 + G_2}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{200 \times 26 + 300 \times 32}{200 + 300}$
    ③ [최종 결과] $T = 29.6$
  • 혼합온도 계산문제
    tm=G1t2+G2t2/G1+G2
    =(200 x 26)+(300 x 32)/200+300
    =29.6℃
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14. 지역난방에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열매체로 온수 사용 시 일반적으로 100℃ 이상의 고온수를 사용한다.
  2. 어떤 일정지역 내 한 장소에 보일러실을 설치하여 증기 또는 온수를 공급하여 난방하는 방식이다.
  3. 열매체로 온수 사용 시 지형의 고자가 있어도 순환 펌프에 의하여 순환이 된다.
  4. 열매체로 증기 사용 시 게이지 압력으로 15~30MPa의 증기를 사용한다.
(정답률: 79%)
  • 지역난방에서 열매체로 증기를 사용할 때는 일반적으로 $0.1 \sim 1.5\text{MPa}$의 압력을 사용합니다.

    오답 노트

    열매체로 증기 사용 시 게이지 압력으로 $15 \sim 30\text{MPa}$의 증기를 사용한다: 사용 압력 범위가 너무 높게 설정되어 틀린 설명입니다.
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15. 냉방 시 공조기의 송풍량을 산출하는데 가장 밀접한 부하는?

  1. 재열부하
  2. 외기부하
  3. 펌프ㆍ배관부하
  4. 실내취득열량
(정답률: 61%)
  • ​ 송풍량 산정의 핵심 원리

    ​공조기(AHU)에서 나오는 차가운 바람(송풍량)은 **실내에서 발생하는 열(실내취득열량)**을 제거하여 설정 온도를 유지하는 역할을 합니다.

    ​송풍량을 구하는 기본 공식은 다음과 같습니다.

    Q = qs/Cp.ρ. (tr - ts)

    ​Q: 송풍량 (m^3/h)

    ​q_s: 실내 현열 부하 (실내취득열량)

    ​C_p: 공기의 비열

    ​ρ: 공기의 밀도

    ​tr - ts: 실내 온도와 송풍 온도 간의 차이

    보기 분석

    ​*실내취득열량 (정답): 벽체 전열, 유리창 투과열, 인체 발열, 조명열 등

    실내에서 직접 발생하는 부하입니다.

    이 열을 식히기 위해 얼마만큼의 공기를 불어넣을지 결정하므로

    송풍량과 가장 직결됩니다.

    *​외기부하: 실내로 도입되는 신선한 바깥 공기를 냉각하는 데

    필요한 부하입니다. 이는 주로 냉각코일의 용량을 결정하는 데 사용됩니다.

    *​재열부하: 냉각된 공기의 습도가 너무 낮아 온도를 다시 높일 때 드는 부하입니다.

    ​*펌프·배관부하: 냉수나 온수를 운송하는 과정에서 발생하는

    손실 부하로, 송풍량보다는 장비 용량 산정에 영향을 줍니다.

  • 냉방 시 공조기의 송풍량은 실내에서 발생하는 열량을 제거하기 위해 결정되므로, 실내취득열량이 송풍량 산출에 가장 밀접한 부하가 됩니다.
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16. 송풍기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원심팬 송풍기는 다익팬, 리밋로드팬, 후향팬, 익형팬으로 분류된다.
  2. 블로워 송풍기는 원심블로워, 사류블로워, 축류블로워로 분류된다.
  3. 후향팬은 날개의 출구각도를 회전과 역 방향으로 향하게 한 것으로 다익팬보다 높은 압력상승과 효율을 필요로 하는 경우에 사용한다.
  4. 축류 송풍기는 저압에서 작은 풍량을 얻고자 할 때 사용하며, 원심식에 비해 풍량이 작고 소음도 작다.
(정답률: 74%)
  • ​ 틀린 부분 바로잡기 (축류 송풍기)

    ​실제 특징: 축류 송풍기(Axial Fan)는 프로펠러 형태로 공기를 축 방향으로 밀어냅니다. 따라서 저압에서 대풍량을 얻고자 할 때 주로 사용됩니다.

    ​소음 문제: 원심식에 비해 날개의 회전 속도가 빨라야 하므로 소음이 큰 편입니다. 주로 터널 환기나 대형 공장 환기용으로 쓰입니다.

    분류               종류                                                    주요 특징

    원심팬  다익팬 (Sirocco)             날개가 회전 방향으로 굽어 있음.

                                                      저압·대풍량 소음이 적어 에어컨 등에 다수 사용.

                후향팬 (Turbo)               날개가 회전 반대 방향. 고효율·고압용. 다익팬보다

                                                      효율이 좋고 튼튼함.            익형팬 (Airfoil)              날개 단면이 비행기 날개 모양.

                                                    원심팬 중 효율이 가장 높고 소음이 적음.

    블로워    원심/축류/사류             송풍기보다 더 높은 압력(0.1~1.0kg/cm²)이 필요할 때 사용.

    축류팬     프로펠러형                 저풍압·대풍량. 설치 공간이 적게 들지만 소음이 큰 것이 단점.

  • 축류 송풍기는 저압에서 큰 풍량을 얻고자 할 때 사용하며, 원심식에 비해 풍량이 많고 소음이 큰 것이 특징입니다.

    오답 노트

    축류 송풍기는 저압에서 작은 풍량을 얻고자 할 때 사용하며, 원심식에 비해 풍량이 작고 소음도 작다: 저압 대풍량, 고소음 특성이므로 틀린 설명입니다.
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17. 스테인리스 강판(두께 1.8~4.0mm)을 외류형으로 감아 그 끝단을 용접으로 밀봉하고 파잎 플랜지 이외에는 가스켓을 사용하지 않으며 주로 물-물에 주로 사용되는 열교환기는?

  1. 스파이럴형
  2. 원통 다관식
  3. 플레이트형
  4. 관형
(정답률: 74%)
  • 스테인리스 강판을 외류형으로 감아 끝단을 용접 밀봉하며, 가스켓 사용을 최소화하고 주로 물-물 열교환에 사용되는 특징을 가진 열교환기는 스파이럴형입니다.
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18. 8000 W의 열을 발산하는 기계실을 온도를 외기 냉방하여 26℃로 유지하기 위한 외기도입량은? (단, 밀도 1.2kg/m3, 공기 정압비열 1.01kJ/kg℃, 외기온도 11℃이다.)

  1. 약600.06m3/h
  2. 약1585.16m3/h
  3. 약1851.85m3/h
  4. 약2160.22m3/h
(정답률: 66%)
  • 외기 냉방을 통해 실내 온도를 유지하기 위한 필요한 공기량을 계산하는 문제입니다. 현열 부하 공식을 이용하여 외기 도입량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{Q}{\rho \times C_p \times \Delta T}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{8000 \times 3.6}{1.2 \times 1.01 \times (26 - 11)}$
    ③ [최종 결과] $V = 1585.16$
  • Q(열량) =G×C×ΔT---->Q=q(외기도입량)×1.2(공기밀도)×C×ΔT
    =8×3600=q×1.2×1.01×(26-11)
    q=8×3600/1.2×1.01×(26-11)

    ※ 단위 환산
    1[KW]=3600[KJ/h]
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19. 공기를 가열하는데 사용하는 공기가열코일의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 증기(蒸氣)코일
  2. 온수(溫水)코일
  3. 전열(電熱)코일
  4. 증발(蒸發)코일
(정답률: 73%)
  • 공기를 가열하기 위한 열원의 종류를 묻는 문제입니다. 공기가열코일은 증기, 온수, 전열, 냉매 등을 사용하여 열을 공급합니다. 반면 증발코일은 냉매가 증발하며 주변의 열을 흡수하는 원리를 이용하므로 공기를 냉각시키는 냉방용으로 사용됩니다.
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20. 보일러 종류에 따른 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 주철제 보일러는 분해, 조립이 용이하다.
  2. 노통연관 보일러는 수질관리가 용이하다.
  3. 수관 보일러는 예열시간이 짧고 효율이 좋다.
  4. 관류 보일러는 보유수량이 많고 설치면적이 크다.
(정답률: 72%)
  • 보일러의 구조적 특징을 묻는 문제입니다. 관류 보일러는 드럼 없이 하나의 긴 관으로 구성되어 있어 보유 수량이 매우 적고, 크기가 작아 설치 면적을 적게 차지하는 것이 특징입니다.

    오답 노트

    주철제 보일러: 섹션별로 구성되어 분해 및 조립이 용이함
    노통연관 보일러: 구조상 수질 관리가 비교적 쉬움
    수관 보일러: 고압 발생이 가능하며 효율이 높고 예열 시간이 짧음
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2과목: 냉동공학

21. 다음과 같은 대향류열 교환기의 대수 평균 온도차는? (단, T1:40℃, t2:10℃, tw1:4℃, tw2:8°이다.)

  1. 약 11.3℃
  2. 약 13.5℃
  3. 약 15.5℃
  4. 약 19.5℃
(정답률: 62%)
  • 대향류 열교환기의 대수 평균 온도차(LMTD)를 구하는 문제입니다. 양 끝단의 온도차를 각각 구한 뒤 대수 평균 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\frac{\Delta T_1}{\Delta T_2})}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{(40 - 8) - (10 - 4)}{\ln(\frac{40 - 8}{10 - 4})}$
    ③ [최종 결과] $L = 15.5$
  • 대항류이므로 입출구온도를 구하며
    입구온도:40-8=32℃
    출구온도:10-4=6℃

    대수평균 온도차
    LMTD=ΔT1-ΔT2/Ln(ΔT1/ΔT2)
    =32-6/Ln(32/6)=15.53
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22. 다음과 같은 냉동기의 이론적인 성적계수는?(그림에 수치가 잘 안보여서 순서대로 적어 둡니다. 106, 106.8, 134.6, 135, 141 입니다.)

  1. 4.8
  2. 5.8
  3. 6.5
  4. 8.9
(정답률: 67%)
  • 냉동기의 성적계수(COP)는 냉동효과를 압축일로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{h_1 - h_4}{h_2 - h_1}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{135 - 106}{141 - 135}$
    ③ [최종 결과] $COP = 4.8$
  • 냉동장치의 성적계수

    Cop=q(냉동효과)/Aw(압축일)

    =135-106/141-135

    =4.83


     위그림 계산답 오류

    계산 답은 4.83입니다.

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23. 나선모양의 관으로 냉매증기를 통과시키고 이 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 넣어 냉매를 응축시키는 방법을 이용한 응축기는?

  1. 대기식 응축기(atmosphric condenser)
  2. 지수식 응축기(submerged coil condenser)
  3. 증발식 응축기(evaporative condenser)
  4. 공랭식 응축기(air cooled condenser)
(정답률: 77%)
  • 나선 모양의 관에 냉매 증기를 통과시키고, 이 관을 물이 담긴 수조 속에 완전히 잠기게 하여 냉매를 응축시키는 방식은 지수식 응축기(submerged coil condenser)의 핵심 구조입니다.
  • 제시해주신 문제의 정답은 **지수식 응축기(submerged coil condenser)**입니다.

    문제에서 설명하는 핵심 특징들을 하나씩 짚어보면 이해가 훨씬 빠르실 거예요.


    1. 지수식 응축기의 특징

    • 구조: '나선 모양의 관(Coil)'을 '수조(Tank)' 안에 통째로 집어넣은 형태입니다.

    • 작동 방식: 수조 안에 물을 가득 채워두고, 그 속을 지나가는 냉매 증기의 열을 물이 빼앗아 응축시킵니다.

    • 장점: 구조가 매우 단순하고 제작비가 저렴합니다.

    • 단점: 물이 고여 있는 방식이라 열전달 효율이 낮고, 수조 점유 면적이 커서 최근에는 특수 목적 외에는 잘 사용되지 않습니다.


    2. 다른 보기들과의 차이점

    응축기 종류핵심 구조 및 특징
    대기식대기 중에 노출된 코일 상부에서 물을 뿌리고, 공기와 물의 증발 잠열을 동시에 이용합니다.
    증발식공기 냉각과 물 분사를 동시에 사용하며, 주로 팬(Fan)을 이용해 강제로 공기를 순환시킵니다.
    공랭식별도의 물 없이 오직 공기(자연 대류 또는 강제 송풍)만을 이용하여 냉매를 식힙니다.

    기억하기 쉬운 팁!

    문제에서 **'나선관'**을 **'수조에 넣어'**라는 표현이 나오면, 물속에 담근다는 뜻의 **'지수(池水, 못 지/물 수)'**를 떠올리시면 정답을 바로 찾으실 수 있습니다.

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24. 브라인의 금속에 대한 특징으로 틀린 것은?

  1. 암모니아 브라인 중에 누설하면 알칼리성이 대단히 강해져 국부적인 부식이 발생한다.
  2. 유기질 브라인은 일반적으로 부식성이 강하나 무기질브라인은 부식성이 적다.
  3. 브라인 중에 산소량이 증가하면 부식량이 증가하므로 가능한 공기가 접촉하지 않도록 한다.
  4. 방청제를 사용하며, 방청제로는 중크롬 산소다를 사용한다.
(정답률: 77%)
  • 유기질 브라인은 탄소(C)를 포함하고 있어 금속에 대한 부식성이 매우 작습니다. 반면 무기질 브라인은 일반적으로 부식성이 강한 특징이 있습니다.
  • Gemini의 응답

    제시해주신 문제의 정답은 2번입니다.

    브라인(Brine)의 부식 특성에 대해 정반대로 설명하고 있기 때문입니다. 각 보기를 통해 브라인의 금속 부식 특징을 정리해 드릴게요.


    1. 틀린 보기 분석 (2번)

    • 내용: "유기질 브라인은 일반적으로 부식성이 강하나 무기질 브라인은 부식성이 적다." (틀림)

    • 해설: 실제로는 **무기질 브라인(염화칼슘, 염화나트륨 등)**이 금속에 대해 매우 강한 부식성을 가집니다. 반면, **유기질 브라인(에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등)**은 무기질에 비해 부식성이 훨씬 적어 상대적으로 안전합니다.


    2. 옳은 보기 분석

    • 1번 (암모니아 누설 시): 암모니아 냉매가 브라인 중으로 누설되면 수산화암모늄()을 형성하며 강한 알칼리성을 띠게 됩니다. 이는 금속의 국부적인 부식을 가속화하는 원인이 됩니다.

    • 3번 (산소의 영향): 브라인 내에 산소가 녹아들면 산화 반응이 촉진되어 부식량이 급격히 증가합니다. 따라서 공기와의 접촉을 최소화하는 밀폐식 시스템을 사용하는 것이 좋습니다.

    • 4번 (방청제 사용): 부식을 방지하기 위해 **중크롬산소다()**를 주로 사용하며, 이때 액성을 조절하기 위해 가성소다를 첨가하여 약알칼리성( 7.5~8.2 정도)을 유지합니다.


    핵심 요약표

    구분무기질 브라인유기질 브라인
    종류염화칼슘, 염화나트륨에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜
    부식성매우 강함 (방청제 필수)비교적 약함
    주요 특징가격이 저렴하고 대용량에 적합독성이 적고 식품 공장 등에 적합
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25. 냉동기에 사용하는 윤활유의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 불순물이 함유되어 있지 않을 것
  2. 전기 절연내력이 클것
  3. 응고점이 낮을 것
  4. 인화점이 낮을 것
(정답률: 83%)
  • 냉동기 윤활유는 화재 위험을 방지하기 위해 불이 붙는 온도인 인화점이 충분히 높아야 안전합니다.
  • 제시해주신 문제의 정답은 4번입니다.

    냉동기용 윤활유(냉동기유)는 고온의 압축기 토출 가스와 직접 접촉하기 때문에, 안전을 위해 인화점이 높아야 합니다.


    1. 틀린 보기 분석 (4번)

    • 내용: "인화점이 낮을 것" (틀림)

    • 해설: 인화점이 낮으면 압축기의 높은 토출 온도에서 오일이 기화하거나 불이 붙을 위험이 있습니다. 따라서 냉동기유는 운전 온도보다 충분히 높은 **인화점(보통 150°C 이상)**을 가져야 안전합니다.


    2. 옳은 보기 분석 (냉동기유의 구비조건)

    • 1번 (순도): 수분이나 먼지, 기타 불순물이 섞여 있으면 팽창 밸브가 막히거나 화학 반응을 일으켜 슬러지가 발생할 수 있으므로 불순물이 없어야 합니다.

    • 2번 (절연내력): 밀폐형 냉동기의 경우 모터가 냉매 및 오일과 직접 접촉합니다. 오일의 전기 절연성이 낮으면 누전이나 합선의 위험이 있으므로 절연내력이 커야 합니다.

    • 3번 (응고점/유동점): 저온의 증발기 내에서도 오일이 굳지 않고 잘 흘러야(유동성 유지) 오일 회수가 원활해집니다. 따라서 응고점이 충분히 낮아야 합니다.


    추가적인 냉동기유 구비조건

    이 외에도 시험에 자주 나오는 조건들은 다음과 같습니다.

    • 점도: 온도 변화에 따른 점도 변화가 적고 적정한 점도를 유지할 것.

    • 왁스 분리: 저온에서 왁스 성분이 분리되지 않을 것 (Floc Point가 낮을 것).

    • 화학적 안정성: 냉매와 화학 반응을 일으키지 않고 열에 강할 것.

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26. 다음 중 무기질 브라인이 아닌 것은?

  1. 식염수
  2. 염화마그네슘
  3. 염화칼슘
  4. 에틸렌글리콜
(정답률: 80%)
  • 브라인은 성분에 따라 무기질과 유기질로 나뉩니다. 에틸렌글리콜은 탄소를 포함하고 있는 대표적인 유기질 브라인입니다.

    오답 노트

    식염수, 염화마그네슘, 염화칼슘: 무기질 브라인
  • 탄소가 있으면 유기질, 없으면 무기질

    냉동기 공부할때 염화~ 무기질

    글리콜이 들어가면 유기질

    *무기질 브라인 (소금물 계열)

    -주성분:염화칼슘, 염화나트륨 (탄소 X)

    -부식성:매우 강함 (금속을 갉아먹음)

    -빙점:아주 낮은 온도까지 가능

    -독성: 거의 없음

    *유기질 브라인 (글리콜 계열)

    -주성분:에틸렌글리콜 (탄소 O)

    -부식성:비교적 약함 (안전함)

    -빙점:상대적으로 아주 낮은 온도는 힘듦

    -독성:에틸렌글리콜은 독성이 있음


    유기질과 무기질이 무엇인지 구분

    1.유기질:"C "탄소가 있으며, 가연성(불에 잘탄다)

      -특징: 생명체에서 만들어진 화석연료

      -예시: 설탕, 단백질,비타민, 프라스틱,에탄올, 에틸렌 글리콜

    1.무기질:"C "탄소가 없으며, 불연성(불에 타지 않는다)

      -특징: 열에 강하고 불에 안타는 자연계의 광물,금속,물,공기

      -예시:물, 소금,철, 구리, 칼슘, 염화칼슘(CaCl)

              Co2 이산화탄소(예외적인 탄소화합물)

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27. 흡수식 냉동기에 사용하는 흡수제로써 요구 조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용액의 증발압력이 높을 것
  2. 농도의 변화에 의한 증기압의 변화가 적을 것
  3. 재생에 많은 열량을 필요로 하지 않을 것
  4. 점도가 낮을 것
(정답률: 66%)
  • 흡수제는 냉매 증기를 효율적으로 흡수해야 하므로 용액 자체의 증기압력이 낮아야 냉매를 더 잘 흡수할 수 있습니다.

    오답 노트

    용액의 증발압력이 높을 것: 증기압력이 낮아야 냉매 흡수 능력이 향상됩니다.
  • 1. 틀린 보기 분석 (1번)

    • 내용: "용액의 증발압력이 높을 것" (틀림)

    • 해설: 흡수제의 증발압력(증기압)이 높다는 것은 흡수제 스스로가 자꾸 증발하려고 한다는 뜻입니다. 만약 흡수제가 냉매와 함께 증발해 버리면 냉매의 순도를 떨어뜨리고 효율을 저하시킵니다. 따라서 흡수제는 증발압력이 아주 낮아야 냉매 증기만을 효과적으로 흡수할 수 있습니다.


    2. 옳은 보기 분석 (흡수제의 구비조건)

    • 2번 (증기압 변화): 농도가 변하더라도 증기압의 변화가 적어야 안정적인 흡수력을 유지할 수 있습니다.

    • 3번 (재생 열량): 흡수제에서 냉매를 다시 분리해낼 때(재생기 과정), 열량이 적게 들어야 전체적인 시스템 효율($COP$)이 올라갑니다.

    • 4번 (점도): 점도가 낮아야 배관 내에서 잘 흐르고 열교환 효율도 좋아집니다.


    흡수식 냉동기 핵심 암기 포인트

    흡수식 냉동기 문제는 **'흡수제'**와 **'냉매'**의 성질을 서로 반대로 묻는 경우가 많습니다.

    구분냉매 (물, 암모니아 등)흡수제 (리튬브로마이드 등)
    증발잠열커야 함 (많이 뺏어야 하니까)해당 없음
    증기압높아야 함낮아야 함 (안 날아가게)
    용해성흡수제에 잘 녹아야 함냉매를 잘 녹여야 함

    보충 설명: 리튬브로마이드($LiBr$)

    현재 가장 많이 쓰이는 흡수제인 **리튬브로마이드($LiBr$)**는 일종의 '액체 소금' 같은 성질을 가집니다. 소금물이 수증기를 빨아들이듯 냉매(물)를 흡수하는데, 이때 흡수력이 좋으려면 흡수제 자체의 증기압은 낮아야 한다는 점을 꼭 기억하세요!

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28. 이상적 냉동사이클에서 어떤 응축온도로 작동 시 성능계수가 가장 높은가? (단, 증발온도는 일정하다.)

  1. 20℃
  2. 25℃
  3. 30℃
  4. 35℃
(정답률: 62%)
  • 냉동사이클에서 성능계수(COP)는 응축온도가 낮을수록, 증발온도가 높을수록 증가합니다. 따라서 제시된 온도 중 가장 낮은 온도에서 성능계수가 가장 높게 나타납니다.
  • 증발온도가 일정한 상태에서 응축온도는 낮을수록

    압축비가 감소하게되고 성능계수는 증가하게 된다

    위 보기에서는 20도가 된다

    제시해주신 문제의 정답은 **1번 20℃**입니다.

    이 문제는 냉동 사이클의 효율을 결정하는 온도 조건에 대한 아주 중요한 원리를 묻고 있습니다. 결론부터 말씀드리면, 응축온도는 낮을수록, 증발온도는 높을수록 성적계수(COP)는 올라갑니다.


    1. 왜 응축온도가 낮을수록 좋을까요?

    성능계수(COP)는 쉽게 말해 **"적은 힘(압축기 일)으로 얼마나 많이 시원하게(냉동효과) 만드는가"**의 비율입니다.

    • 압축기 일의 감소: 응축온도가 낮아지면 응축압력도 낮아집니다. 압축기가 가스를 압축해야 하는 높이(압력차)가 줄어들기 때문에 압축기가 먹는 전기(일)가 적게 듭니다.

    • 냉동효과의 증대: 응축기에서 냉매가 더 많이 식어서 증발기로 들어가면, 그만큼 증발기에서 더 많은 열을 흡수할 수 있게 되어 냉동 능력이 좋아집니다.


    2. 이론적 근거 (카르노 사이클)

    가장 이상적인 냉동 사이클의 성적계수 공식은 다음과 같습니다.

    COP = T2/T1-T2

    (단, T1는 증발온도, T2는 응축온도이며 모두 절대온도 K 기준)

    이 식을 보면 분모에 있는 T2(응축온도) 값이 작아질수록 전체 분수 값COP은 커지게 됩니다. 따라서 보기 중 가장 낮은 온도인 **20℃**일 때 성능이 가장 좋습니다.


    실무 및 시험 팁

    시설관리 실무에서도 겨울철에 냉각수 온도가 낮아지면 냉동기 효율이 좋아지는 것과 같은 원리입니다. 시험에서는 보통 다음과 같이 꼬아서 냅니다.

    성능계수가 높아지는 조건: 응축온도 하강증발온도 상승

    성능계수가 낮아지는 조건: 응축온도 상승 , 증발온도 하강 


    핵심 요약

    "응축기는 차가울수록(온도 낮을수록), 증발기는 따뜻할수록(온도 높을수록) 냉동기는 신이 나서 일을 잘한다!"

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29. 왕복동식 압축기와 비교하여 터보 압축기의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 고압의 냉매를 사용하므로 취급이 다소 어렵다.
  2. 회전 운동을 하므로 동적 균형을 잡기 좋다.
  3. 흡입 밸브, 토출 밸브 등의 마찰 부분이 없으므로 고장이 적다.
  4. 마모에 의한 손상이 적어 성능 저하가 없고 구조가 간단하다.
(정답률: 57%)
  • 터보 압축기는 회전 운동을 통해 냉매를 압축하므로 왕복동식에 비해 동적 균형 잡기가 좋고, 밸브와 같은 마찰 부위가 적어 고장이 적으며 구조가 간단한 특징이 있습니다.

    오답 노트

    고압의 냉매를 사용하므로 취급이 다소 어렵다: 터보 압축기는 왕복동식에 비해 상대적으로 저압의 냉매를 사용합니다.
  • Gemini의 응답

    제시해주신 문제의 정답은 1번입니다.

    터보 압축기(원심식 압축기)의 구동 방식과 냉매의 특성을 이해하면 쉽게 풀 수 있는 문제입니다. 왕복동식과 비교했을 때 터보 압축기는 오히려 저압의 대용량 냉매를 다루는 것이 일반적입니다.


    1. 틀린 보기 분석 (1번)

    • 내용: "고압의 냉매를 사용하므로 취급이 다소 어렵다." (틀림)

    • 해설: 터보 압축기는 임펠러의 회전력을 이용해 가스를 압축하므로, 비체적이 큰 **저압 냉매(예: R-123 등)**를 대량으로 처리하는 데 적합합니다. 고압을 만드는 능력보다는 대용량을 처리하는 능력이 탁월하며, 운전 및 취급이 자동화되어 있어 비교적 용이합니다.


    2. 옳은 보기 분석 (터보 압축기의 특징)

    • 2번 (동적 균형): 피스톤이 왔다 갔다 하는 왕복동식과 달리, 터보 압축기는 고속으로 회전 운동만 하므로 진동이 적고 밸런스(동적 균형)를 잡기가 매우 좋습니다.

    • 3번 (부품의 단순화): 왕복동식에 필수적인 흡입/토출 밸브가 없습니다. 밸브는 고장이 잦은 부품인데, 이것이 없으니 고장이 적고 신뢰성이 높습니다.

    • 4번 (내구성): 실린더와 피스톤 사이의 마찰이 거의 없고 임펠러가 회전하는 방식이라 마모에 의한 성능 저하가 매우 적습니다.


    왕복동식 vs 터보 압축기 비교표

    구분왕복동식 압축기터보(원심식) 압축기
    압축 원리피스톤의 왕복 (용적형)임펠러의 원심력 (터보형)
    적용 용량소형 ~ 중형대용량 (대형 건물 등)
    진동/소음비교적 큼매우 적음
    부하 조절단계적 조절**베인 컨트롤(Vane control)**로 무단계 조절

    추가 시험 포인트: 서징(Surging) 현상

    터보 압축기 문제에서 1번 보기만큼 자주 나오는 오답이나 키워드가 **'서징 현상'**입니다. 냉매 가스가 역류하여 진동과 소음이 발생하는 현상인데, 터보 압축기만의 독특한 특징이니 함께 기억해 두시면 완벽합니다.

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30. 냉동기 속 두 냉매가 아래 표의 조건으로 작동될 때, A 냉매를 이용한 압축기의 냉동능력을 Ra1B냉매를 이용한 압축기의 냉동능력을 Re인 경우, RA/Re의 비는? (단, 두 압축기의 피스톤 압출량은 동일하며, 체적효율도 75%로 동일하다.)

  1. 1.5
  2. 1.0
  3. 0.8
  4. 0.5
(정답률: 72%)
  • 냉동능력은 냉동효과를 비체적으로 나눈 값에 체적효율을 곱하여 산출합니다. 두 압축기의 피스톤 압출량과 체적효율이 동일하므로, 냉동능력의 비는 (냉동효과 / 비체적)의 비와 같습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{q}{v} \times \eta$
    ② [숫자 대입] $\frac{R_A}{R_B} = \frac{269.03 / 0.509 \times 0.75}{40.34 / 0.077 \times 0.75}$
    ③ [최종 결과] $\frac{R_A}{R_B} = 1.0$
  • 난이도가 있는 문제임

    표) A,B 각항목에서 비체적에 냉동효과를 나눈값에서

    A,B의 비를 계산하면 1.0 답이 나옵니다.

    이 문제는 압축기의 냉동능력을 결정하는

    **단위 체적당 냉동효과 (q_v)**를 비교하는 것이 핵심입니다.


    1. 공식 및 계산 원리

    냉동능력(R)은 다음과 같이 계산됩니다.

    R = V×ηv× qe/v

    문제에서 피스톤 압출량(V)과 체적효율(ηv)이 동일하므로,냉동

    능력의 비는 **단위 체적당 냉동효과 (qv = qe/v)**의 비와

    같습니다.

    2. 냉매별 단위 체적당 냉동효과 (q_v) 계산

    • A 냉매 (qvA}):

      qvA = 냉동효과/비체적

      = 269.03/0.509= 528.55 kcal/m^3

    • B 냉매 (qvB):

      qvB= 냉동효과/비체적
      = 40.34/0.077=523.90 kcal/m^3

    3. Ra / Rb의 비 계산

    Ra/Rb =qvA/qvB = 528.55/523.90= 1.008...

    4. 결론

    계산 결과값이 1.0에 매우 가깝게 나옵니다.

    따라서 정답은 ②번 1.0입니다.

    풀이 팁

    보통 시험 문제에서 복잡한 소수점을 줄 때는 계산기를

    사용하라는 의미이기도 하지만, 결과적으로 비(Ratio)를

    물을 때는 이처럼 거의 1:1에 가까운 값을 답으로 유도하는

    경우가 많습니다.

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31. 축열 장치의 장점으로 거리가 먼 것은?

  1. 수처리가 필요 없고 단열공사비 감소
  2. 용량 감소 등으로 부속 설비를 축소 가능
  3. 수전설비 축소로 기본전력비 감소
  4. 부하 변동이 큰 경우에도 안정적인 역 공급 가능
(정답률: 69%)
  • 축열 장치를 사용하면 열을 저장하기 위한 저장조가 필요하므로 단열공사비가 증가하며, 저장 매체에 따라 적절한 수처리가 필요할 수 있습니다.
  • 제시해주신 문제의 정답은 1번입니다.

    축열 장치(Thermal Storage System)는 밤에 얼음이나 물을 얼려 에너지를 저장했다가 낮에 사용하는 방식입니다. 이 시스템의 특성을 생각하면 1번이 왜 틀렸는지 쉽게 알 수 있습니다.


    1. 틀린 보기 분석 (1번)

    • 내용: "수처리가 필요 없고 단열공사비 감소" (틀림)

    • 해설: * 수처리: 축열조에는 대량의 물(또는 얼음)이 담겨 있습니다. 이 물이 썩거나 배관을 부식시키지 않도록 반드시 철저한 수처리가 필요합니다.

      • 단열공사비: 열이 밖으로 새나가지 않게 대형 탱크(축열조)를 꼼꼼하게 감싸야 하므로 오히려 단열 공사비가 증가합니다.


    2. 옳은 보기 분석 (축열 장치의 장점)

    • 2번 (설비 축소): 하루 종일 쓸 냉방 에너지를 밤새 천천히 만들어 저장해두기 때문에, 순간적으로 큰 힘을 내야 하는 냉동기나 펌프의 용량을 작게 설계할 수 있습니다.

    • 3번 (기본요금 감소): 전력 소비가 적은 밤에 기계를 돌리므로 낮 시간대의 최대 전력 사용량(Peak)을 낮출 수 있습니다. 이는 수전설비 용량 축소와 전기 기본요금 절감으로 이어집니다.

    • 4번 (부하 대응): 갑자기 냉방 부하가 커지더라도 저장해둔 열(얼음/온수)을 꺼내 쓰면 되므로 안정적인 공급이 가능합니다.


    시설관리 실무 팁 (빙축열 시스템)

    실무에서는 주로 '빙축열' 방식을 많이 접하시게 될 겁니다. 심야 전기를 이용해 밤 11시부터 아침 9시까지 얼음을 얼리는 작업(제빙)을 하는데, 이 과정에서 브라인($CaCl_2$)의 농도 관리축열조 단열 상태 확인이 관리자의 핵심 업무 중 하나입니다.

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32. 냉동장치의 운전 중 압축기의 토출압력이 높아지는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 장치 내에 냉매를 과잉 충전하였다.
  2. 응축기의 냉각수가 과다하다.
  3. 공기 등의 불응축 가스가 응축기에 고여 있다.
  4. 냉각관이 유막이나 물 때 등으로 오염되어 있다.
(정답률: 61%)
  • 응축기의 냉각수가 과다하거나 냉각수 온도가 너무 낮으면 응축 효율이 좋아져 토출압력이 오히려 낮아지게 됩니다.

    오답 노트

    냉매 과잉 충전: 응축 압력 상승 원인
    불응축 가스 체류: 응축 압력 상승 원인
    냉각관 오염: 열전달 방해로 압력 상승 원인
  • 제시해주신 문제의 정답은 **2번 응축기의 냉각수가 과다하다.**입니다.

    압축기의 토출압력은 곧 응축압력과 직결됩니다. 응축기에서 냉매가 얼마나 잘 식느냐에 따라 압력이 결정되는데, 2번 보기는 오히려 압력을 낮추는 요인입니다.


    1. 틀린 보기 분석 (2번)

    • 내용: "응축기의 냉각수가 과다하다." (틀림)

    • 해설: 응축기에 냉각수가 많이 공급되면 냉매가 더 빨리, 더 많이 식게 됩니다. 냉매가 잘 식으면 응축온도가 내려가고, 그에 따라 응축압력(토출압력)은 낮아집니다. (이는 장치 효율면에서 오히려 좋은 현상입니다.)


    2. 옳은 보기 분석 (토출압력이 높아지는 원인)

    • 1번 (냉매 과잉 충전): 냉매가 너무 많으면 응축기 내에서 액체 냉매가 차지하는 면적이 넓어집니다. 그만큼 기체 냉매가 식을 수 있는 전열 면적이 줄어들어 압력이 급격히 상승합니다.

    • 3번 (불응축 가스): 공기 같은 불응축 가스는 응축기 상부에 고여 냉매의 응축을 방해합니다. 이 가스들의 분압이 더해져 전체적인 토출압력이 높아집니다. (추기 작업이 필요한 이유입니다.)

    • 4번 (냉각관 오염): 냉각관 내부에 물때(Sclae)나 기름막(Oil film)이 끼면 열전달이 안 됩니다. 냉매가 식지 못하므로 응축압력이 올라가게 됩니다.


    시설관리 실무 팁 (고압 차단기 작동)

    현장에서 냉동기가 **'하이 프레셔(High Pressure)'**로 자꾸 멈춘다면 가장 먼저 확인해야 할 것이 바로 이 32번 문제의 내용들입니다.

    1. 냉각수 펌프가 제대로 돌고 있는지 (양 부족 확인)

    2. 냉각탑 팬이 돌고 있는지 (수온 확인)

    3. 스트레이너가 막혀 냉각수 흐름이 방해받지는 않는지

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33. 유량 100ℓ/min의 물을 15℃에서 9℃로 냉각하는 수냉각기가 있다. 이 냉동 장치의 냉동효과가 40kcal/kg 일 경우 냉매순환량은? (단, 물의 비열은 1kcal/gkㆍK로 한다.)

  1. 700 kg/h
  2. 800 kg/h
  3. 900 kg/h
  4. 1000 kg/h
(정답률: 69%)
  • 냉동능력을 먼저 구한 뒤, 이를 냉동효과로 나누어 냉매순환량을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{냉매순환량} = \frac{G \times C \times \Delta T}{\text{냉동효과}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{냉매순환량} = \frac{100 \times 60 \times 1 \times (15 - 9)}{40}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{냉매순환량} = 900 \text{ kg/h}$$
  • 1)냉동능력(Q):Q=GCΔT
    Q=100 x 60 x 1x (15-9)=36000[kcal/h]
    2)냉매순환량(G) Q=Gq-->G=Q/q
    G=Q(냉동능력)/q(냉동효과)=36000/40=900
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34. 핀 튜브관을 사용한 공랭식 응축관의 자연대류식 수평, 수직 및 강제대류식 전열계수를 비교했을 때 옳은 것은?

  1. 자연대류 수평형 > 자연대류 수직형 > 강제대류식
  2. 자연대류 수직형 > 자연대류 수평형 > 강제대류식
  3. 강제대류식 > 자연대류 수평형 > 자연대류 수직형
  4. 자연대류 수평형 > 강제대류식 > 자연대류 수직형
(정답률: 76%)
  • 전열계수는 유체의 흐름 속도가 빠를수록 높습니다. 강제적으로 공기를 순환시키는 강제대류식이 가장 효율이 높으며, 자연대류 중에서는 수평형이 수직형보다 전열 효율이 좋습니다.

    오답 노트

    자연대류 수직형: 수평형보다 전열계수가 낮음
  • 제시해주신 문제의 정답은 3번 강제대류식 > 자연대류 수평형 > 자연대류 수직형입니다.

    이 문제는 공기나 물 같은 유체가 열을 전달하는 방식인 **'대류(Convection)'**의 효율을 비교하는 문제입니다. 전열계수가 크다는 것은 열을 더 잘 전달한다는 뜻입니다.


    1. 강제대류 vs 자연대류

    • 강제대류식 (가장 높음): 송풍기(Fan)나 펌프를 이용해 유체를 강제로 흐르게 하는 방식입니다. 유동 속도가 빠를수록 경계층이 얇아져 열전달 효율(전열계수)이 압도적으로 높습니다.

    • 자연대류식: 외부 동력 없이 온도 차에 의한 밀도 변화(부력)로만 유체가 움직이는 방식입니다. 강제대류에 비해 속도가 매우 느려 전열계수가 낮습니다.

    2. 수평형 vs 수직형 (자연대류 시)

    자연대류 상황에서 관의 배치에 따른 차이입니다.

    • 자연대류 수평형: 관이 가로로 누워 있으면 뜨거워진 공기가 관의 위쪽으로 바로 빠져나가면서 새로운 차가운 공기가 아래에서 계속 공급되기 쉽습니다.

    • 자연대류 수직형 (가장 낮음): 관이 세로로 서 있으면, 아래쪽에서 데워진 공기가 관을 타고 위로 올라가면서 위쪽 관 표면을 덮어버립니다. 이 '공기 막' 때문에 위쪽은 차가운 공기와 만나기 어려워져 전체적인 열전달 효율이 떨어집니다.


    핵심 요약 (전열계수 크기 순서)

    1. 강제대류: 팬으로 불어주니 가장 시원함 (최고)

    2. 자연대류 수평: 공기 순환이 그나마 원활함 (중간)

    3. 자연대류 수직: 위쪽이 데워진 공기에 갇힘 (최저)


    시설관리 실무 팁

    현장에서 공랭식 응축기의 팬이 고장 나면 강제대류가 자연대류로 바뀌면서 응축 압력이 급상승하는 이유가 바로 이 전열계수의 차이 때문입니다. 또한, 핀 튜브(Fin Tube)에 먼지가 쌓여도 공기의 흐름이 방해받아 전열계수가 급격히 떨어지니 주기적인 세척이 중요합니다.

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35. 증발온도와 압축기 흡입가스의 온도차를 적정 값으로 유지하는 것은?

  1. 온도조절식 팽창밸브
  2. 수동식 팽창밸브
  3. 플로트 타입 팽창밸브
  4. 정압식 자동 팽창밸브
(정답률: 82%)
  • 증발온도와 압축기 흡입가스의 온도차인 과열도를 적정 값으로 유지하여 압축기로 액냉매가 유입되는 것을 방지하는 장치는 온도조절식 팽창밸브입니다.
  • 제시해주신 문제의 정답은 **1번 온도조절식 팽창밸브(감온식 팽창밸브, TEV/TXV)**입니다.

    이 문제는 냉동 사이클의 핵심 부품인 팽창밸브 중에서도 가장 널리 쓰이는 **'감온식'**의 작동 원리를 묻고 있습니다. '온도차'를 유지한다는 표현의 의미를 정확히 이해하는 것이 중요합니다.


    1. 정답 분석: 온도조절식(감온식) 팽창밸브

    • 작동 원리: 증발기 출구 배관에 부착된 **감온통(Bulb)**이 온도를 감지합니다.

    • 핵심 역할: 증발 온도와 흡입 가스 온도의 차이인 **'과열도(Superheat)'**를 일정하게 유지합니다.

    • 효과: * 냉동 부하가 커지면 밸브를 더 열어 냉매량을 늘립니다.

      • 냉동 부하가 적어지면 밸브를 조여 액백(Liquid Back, 압축기로 액체 냉매가 들어가는 현상)을 방지합니다.


    2. 다른 보기들과의 차이점

    종류제어 기준 (무엇을 보고 조절하는가?)주요 특징
    수동식작업자의 판단 (핸들 조작)부하 변동이 거의 없는 곳에 사용
    플로트식액면의 높이 (부자)만액식 증발기에 주로 사용
    정압식증발 압력을 일정하게 유지부하 변동 시 과열도 조절이 어려움

    시설관리 실무 및 시험 팁

    시험 문제에서 '과열도', '증발기 출구 온도', **'감온통'**이라는 단어가 나오면 99% 온도조절식(감온식) 팽창밸브가 정답입니다.

    현장에서는 이 밸브의 설정치가 틀어지면 압축기에 성에가 과하게 끼거나(액백), 반대로 냉동 능력이 급격히 떨어지는 원인이 되므로 매우 세밀하게 관리해야 하는 부품입니다.

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36. 온도식 팽창밸브(TEV)의 작동과 관계없는 압력은?

  1. 증발기 압력
  2. 스프링의 압력
  3. 감온통의 압력
  4. 응축 압력
(정답률: 60%)
  • 온도식 팽창밸브(TEV)는 감온통의 압력, 스프링의 압력, 그리고 증발기 압력의 세 가지 힘이 평형을 이루며 개도를 조절합니다. 응축 압력은 밸브의 작동 메커니즘에 직접적인 영향을 주는 제어 압력이 아닙니다.
  • 제시해주신 문제의 정답은 4번 응축 압력입니다.

    온도식 팽창밸브(TEV)가 냉매량을 조절하기 위해 내부적으로 힘의 균형을 맞추는 원리를 알면 아주 명쾌하게 풀리는 문제입니다. 팽창밸브의 다이아프램(박막)을 경계로 세 가지 힘이 서로 싸우고 있다고 생각하시면 됩니다.


    1. 팽창밸브를 움직이는 3대 압력

    온도식 팽창밸브는 아래 세 가지 압력이 균형을 이룰 때 밸브의 개도(열림 정도)가 결정됩니다.

    1. 감온통의 압력 ($P_b$): 다이아프램 위쪽에서 밸브를 여는 방향으로 작용하는 힘입니다. (증발기 출구 온도가 높으면 압력이 커져 밸브를 더 엽니다.)

    2. 증발기 압력 ($P_e$): 다이아프램 아래쪽에서 밸브를 닫는 방향으로 작용하는 힘입니다.

    3. 스프링의 압력 ($P_s$): 역시 다이아프램 아래쪽에서 밸브를 닫는 방향으로 밀어주는 힘입니다. (이 스프링을 조여서 과열도를 조절합니다.)


    2. 왜 응축 압력(4번)은 관계가 없을까요?

    • 구조적 이유: 팽창밸브는 응축기에서 넘어온 고압의 액 냉매를 증발기로 보내주는 '입구' 역할을 하지만, 밸브가 얼마나 열릴지를 결정하는 제어 신호는 오직 **증발기 쪽의 상태(온도와 압력)**에서만 받습니다.

    • 독립적 작동: 응축 압력이 변한다고 해서 밸브가 스스로 열리고 닫히는 메커니즘이 설계되어 있지 않습니다. 응축 압력은 냉매의 흐름량에 영향을 줄 수는 있지만, 밸브의 '작동 원리(개도 결정)' 자체에는 관여하지 않습니다.


    시설관리 실무 및 시험 암기 팁

    시험에서 팽창밸브의 평형 방정식은 다음과 같이 나옵니다.

    P_b = P_e + P_s

    (열려는 힘 = 닫으려는 힘 + 스프링 힘)

    여기에 **응축 압력($P_c$)**은 끼어들 자리가 없다는 것을 꼭 기억하세요!

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37. 냉동부하가 50냉동톤인 냉동기의 압축기 출구 엔탈피가 457kcal/kg, 증발기 출구 엔탈피가 369kcal/kg, 증발기 입구 엔탈피가 128kcal/kg 일 때, 냉매 순환량은? (단, 1냉동톤 = 3320kcal/h이다.)

  1. 약 688kg/h
  2. 약 504kg/h
  3. 약 325kg/h
  4. 약 178kg/h
(정답률: 50%)
  • 냉동부하를 냉매의 단위 질량당 냉동효과(증발기 출구와 입구의 엔탈피 차)로 나누어 냉매 순환량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{Q}{h_2 - h_1}$
    ② [숫자 대입] $G = \frac{50 \times 3320}{369 - 128}$
    ③ [최종 결과] $G = 688.79$
  • Q=Gq-->G=Q/q
    G=50 × 3320/360-128
    =688[kg/h]
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38. 다음 그림은 어떤 사이클인가? (단, P=압력, h=엔탈피, T=온도, S=엔트로피 이다.)

  1. 2단압축 1단팽창 사이클
  2. 2단압축 2단팽창 사이클
  3. 1단압축 1단팽창 사이클
  4. 1단압축 2단팽창 사이클
(정답률: 86%)
  • 제시된 $\text{T-S}$ 선도와 $\text{P-h}$ 선도를 분석하면, 압축 과정이 두 단계로 나누어져 있고 팽창 과정 또한 두 단계로 이루어져 있음을 알 수 있습니다. 따라서 이는 2단압축 2단팽창 사이클에 해당합니다.
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39. 냉동장치의 액관 중 발생하는 플래시 가스의 발생원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 약관의 입상높이가 매우 작을 때
  2. 냉매 순환량에 비하여 액관의 관경이 너무 작을 때
  3. 배관에 설치된 스트레이너, 필터 등이 막혀 있을 때
  4. 액관이 직사광선에 노출될 때
(정답률: 75%)
  • 플래시 가스는 액관 내 압력 강하로 인해 냉매가 증발하며 발생합니다. 액관의 입상높이가 매우 작을 때는 압력 강하가 적어 플래시 가스 발생 원인으로 보기 어렵습니다.

    오답 노트

    관경이 너무 작음: 마찰 손실 증가로 압력 강하 유발
    스트레이너 막힘: 유로 저항 증가로 압력 강하 유발
    직사광선 노출: 냉매 온도 상승으로 포화압력 도달 및 증발 유발
  • 제시된 보기 중 냉동장치의 액관(Liquid Line)에서 **플래시 가스(Flash Gas)**가 발생하는 원인과 가장 거리가 먼 것은 **"액관의 입상높이가 매우 작을 때"**입니다.


    플래시 가스(Flash Gas)란?

    응축기에서 나온 고압 액체 냉매가 증발기로 가는 도중, 특정 원인에 의해 압력이 떨어지거나 온도가 올라가서 액체 일부가 기체로 변하는 현상을 말합니다. 이는 냉동 효율을 급격히 떨어뜨리는 주된 요인입니다.

    보기 분석

    항목내용 및 발생 원인 여부
    액관의 입상높이가 매우 작을 때 (정답)입상 높이(수직으로 올라가는 높이)가 높을수록 냉매의 자중(무게)에 의해 상단부의 압력이 낮아져 플래시 가스가 발생합니다. 반대로 높이가 낮으면 압력 강하가 적어 발생 원인이 되지 않습니다.
    액관의 관경이 너무 작을 때관경이 작으면 냉매의 유속이 빨라지고 **마찰 손실(압력 강하)**이 커집니다. 압력이 낮아지면 냉매가 쉽게 기화되어 플래시 가스가 생깁니다.
    스트레이너, 필터 등이 막혀 있을 때부속품이 막히면 통과 저항이 커져 급격한 압력 강하가 일어납니다. 이때 저항을 통과한 직후 냉매가 기체로 변하게 됩니다.
    액관이 직사광선에 노출될 때외부로부터 열이 침입하면 액체 냉매의 온도가 포화 온도 이상으로 상승하여 증발(기화)이 일어납니다.

    요약

    플래시 가스를 방지하기 위해서는 액관의 압력 강하를 최소화하고(관경 적정화, 필터 청소 등) 외부 열 침입을 차단해야 합니다. 입상 높이가 낮다는 것은 오히려 압력 유지에 유리하므로 발생 원인으로 보기 어렵습니다.

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40. 암모니아 냉동기에서 냉매가 누설 되고 있는 장소에 적색 리트머스 시험지를 대면 어떤 색으로 변하는가?

  1. 황색
  2. 다갈색
  3. 청색
  4. 홍색
(정답률: 84%)
  • 암모니아($NH_{3}$)는 물에 녹아 알칼리성(염기성)을 띠는 물질입니다. 리트머스 시험지 반응 원리에 따라 산성에서는 붉은색, 알칼리성에서는 청색으로 변하므로 적색 리트머스 시험지는 청색으로 변합니다.
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3과목: 배관일반

41. 밸브의 종류 중 콕(cock)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 콕의 종류에는 대표적으로 글랜드 콕과 메인 콕이 있다.
  2. 0~90° 회전시켜 유량조절이 가능하다.
  3. 유체저항이 크며. 개폐 시 힘이 드는 단점이 있다.
  4. 콕은 흐르는 방향을 2방향, 3방향, 4방향으로 바꿀 수 있는 분배 밸브로 적합하다.
(정답률: 69%)
  • 콕은 밸브 몸체 내의 플러그를 $90^{\circ}$ 회전시켜 개폐하는 구조로, 유로가 직선적이라 유체 저항이 매우 작고 조작이 간편한 것이 특징입니다.

    오답 노트

    유체저항이 크며 개폐 시 힘이 든다: 유체 저항이 작고 조작이 쉽습니다.
  • 제시된 문제에서 콕(cock)에 관한 설명으로 틀린 것은 **"유체저항이 크며, 개폐 시 힘이 드는 단점이 있다."**입니다.


    콕(Cock)의 특징 분석

    콕은 밸브 본체 속에 원추형 또는 원통형의 플러그를 끼워, 이를 회전시켜 통로를 개폐하는 구조의 밸브입니다.

    구분주요 특징 및 보기 설명
    유체저항 및 개폐플러그를 돌렸을 때 통로가 직선으로 연결되는 구조이므로, 글로브 밸브 등에 비해 유체 저항이 매우 작습니다. 또한 90도만 회전하면 완전히 열리거나 닫히므로 개폐 동작이 신속합니다. (따라서 유체저항이 크다는 설명은 틀립니다.)
    조작 방식레버나 핸들을 0~90° 범위 내에서 회전시켜 유로를 개폐하거나 유량을 조절할 수 있습니다.
    분배 기능통로의 모양에 따라 유체의 방향을 2방향(2-way), 3방향(3-way), 4방향(4-way) 등으로 전환할 수 있어 **유로 전환용(분배 밸브)**으로 널리 쓰입니다.
    종류구조에 따라 플러그를 패킹으로 누르는 글랜드 콕(Gland cock), 가스 배관 등에 주로 쓰이는 메인 콕(Main cock) 등이 대표적입니다.

    보충 학습: 콕 vs 일반 밸브

    • 콕(Cock): 구조가 간단하고 전폐/전개 속도가 빠르지만, 고압에서는 마찰 때문에 회전시키기가 어렵고 시트(Seat) 면이 마모되기 쉬운 단점이 있습니다.

    • 글로브 밸브: 유체 저항이 가장 크지만 유량 조절 성능이 우수합니다.

    • 게이트 밸브: 유체 저항이 가장 작으며 주로 차단용으로 사용됩니다.

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42. 바이패스 관을 설치 장소로 적절하지 않은 곳은?

  1. 증기배관
  2. 감압밸브
  3. 온도조절밸브
  4. 인젝터
(정답률: 75%)
  • 바이패스 관은 밸브나 기기 고장 시 수리 및 점검을 위해 우회로를 만드는 것입니다. 인젝터는 중소형 보일러에서 예비 급수용으로 사용되므로 일반적으로 바이패스 관을 설치할 필요가 없습니다.
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43. 온수난방에서 역귀환 방식을 채택하는 주된 이유는?

  1. 순환펌프를 설치하기 위해
  2. 배관의 길이를 축소하기 위해
  3. 연손실과 발생소음을 줄이기 위해
  4. 건물 내 각 실의 온도를 균일하게 하기 위해
(정답률: 85%)
  • 역귀환 방식은 공급관과 환수관의 왕복 배관 길이를 동일하게 시공하는 방식입니다. 이를 통해 각 실에 유량을 균등하게 분배함으로써 건물 내 각 실의 온도를 균일하게 유지할 수 있습니다.
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44. 냉매 배관 시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 배관의 굽힘 반지름은 크게 한다.
  2. 불응축 가스의 침입이 잘 되어야 한다.
  3. 냉매에 의한 관의 부식이 없어야 한다.
  4. 냉매 압력에 충분히 견디는 강도를 가져야 한다.
(정답률: 80%)
  • 냉매 배관은 냉매의 누설을 철저히 방지해야 하므로, 불응축 가스가 침입하지 않도록 기밀을 유지하는 것이 핵심입니다. 따라서 불응축 가스의 침입이 잘 되어야 한다는 설명은 틀린 내용입니다.
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45. 대ㆍ소변기를 제외한 세면기, 싱크대, 욕조 등에서 나오는 배수는?

  1. 오수
  2. 우수
  3. 잡배수
  4. 특수배수
(정답률: 81%)
  • 건물에서 발생하는 배수는 성상에 따라 구분하며, 대·소변기에서 나오는 오수를 제외하고 세면기, 싱크대, 욕조 등에서 나오는 배수는 잡배수로 정의합니다.
  • 배수의 종류와 정의

    종류정의 및 포함 대상
    오수 (Dirty Water)화장실의 대변기, 소변기, 비데 등에서 나오는 배설물이 포함된 물을 말합니다. 부패하기 쉽고 세균이 많아 별도의 정화 처리가 필요합니다.
    잡배수 (Gray Water)대·소변기를 제외하고 세면기, 싱크대, 욕조, 세탁기 등에서 나오는 생활 배수입니다. 오수에 비해 오염도가 상대적으로 낮습니다.
    우수 (Rain Water)지붕이나 대지에 내린 빗물을 말합니다. 오염되지 않은 상태라면 별도의 처리 없이 하천으로 방류하기도 합니다.
    특수배수 (Special Waste)공장, 병원, 연구소 등에서 나오는 유해 물질, 약품, 방사성 물질 등이 포함된 배수입니다. 반드시 특수 처리를 거쳐야 합니다.
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46. 옥상탱크식 급수방식의 배관계통의 순서로 옳은 것은?

  1. 저수탱크→양수펌프→옥상탱크→양수관→급수관→수도꼭지
  2. 저수탱크→양수관→양수펌프→급수관→옥상탱크→수도꼭지
  3. 저수탱크→양수관→급수관→양수펌프→옥상탱크→수도꼭지
  4. 저수탱크→양수펌프→양수관→옥상탱크→급수관→수도꼭지
(정답률: 74%)
  • 옥상탱크식 급수방식은 하부의 저수탱크에서 양수펌프를 통해 물을 끌어올려 옥상탱크에 저장한 후, 중력에 의해 각 세대로 공급하는 방식입니다. 따라서 올바른 계통 순서는 저수탱크 $\rightarrow$ 양수펌프 $\rightarrow$ 양수관 $\rightarrow$ 옥상탱크 $\rightarrow$ 급수관 $\rightarrow$ 수도꼭지입니다.
  • Gemini의 응답

    제시된 문제에서 옥상탱크식(고가수조 방식) 급수 계통의 올바른 순서는 **"저수탱크 → 양수펌프 → 양수관 → 옥상탱크 → 급수관 → 수도꼭지"**입니다.

    옥상탱크식은 물을 일단 아래에 저장했다가 위로 퍼 올린 뒤, 중력을 이용해 아래로 떨어뜨리는 방식입니다. 그 흐름을 단계별로 이해하면 절대 헷갈리지 않습니다.


    옥상탱크식 급수 계통 상세 흐름

    1. 저수탱크 (지하수조): 상수도에서 온 물을 건물 하부에 일단 저장합니다.

    2. 양수펌프: 저수탱크의 물을 옥상까지 밀어 올리는 동력을 제공합니다.

    3. 양수관 (양수배관): 펌프에 의해 물이 옥상으로 올라가는 수직 배관입니다.

    4. 옥상탱크 (고가수조): 건물의 가장 높은 곳에 물을 저장하여 수압을 확보합니다.

    5. 급수관: 옥상탱크에서 각 세대나 화장실로 물이 내려오는 배관입니다.

    6. 수도꼭지: 최종적으로 사용자가 물을 사용하는 지점입니다.


    오답 피하기 포인트

    • 양수관 vs 급수관: 물이 올라가는 관은 '양수(揚水, 물을 위로 올림)'관이고, 각 층으로 물을 분배하며 내려오는 관은 '급수'관입니다.

    • 펌프의 위치: 펌프는 저수탱크 바로 뒤에서 물을 밀어줘야 하므로, 반드시 옥상탱크 이전에 위치해야 합니다.

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47. 다음과 같이 압축기와 응축기가 동일한 높이에 있을 때, 배관 방법으로 가장 적합한 것은?

  1. (가)
  2. (나)
  3. (다)
  4. (라)
(정답률: 84%)
  • 압축기와 응축기가 동일한 높이에 있을 때, 배관 내의 오일이 원활하게 회수되어 압축기로 돌아올 수 있도록 배관을 위로 올렸다가 내리는 형태인 의 (가) 방식이 가장 적합합니다.
  • 냉동장치의 토출관(압축기 → 응축기) 배관 시 가장 중요한 원칙은 **'냉매 액과 오일이 압축기 헤드로 역류하는 것을 막는 것'**입니다.

    1. 역류 방지 트랩 (가장 중요): 압축기가 정지했을 때, 응축기에서 액화된 냉매나 오일이 압축기로 흘러 들어가는 것을 막기 위해 배관을 압축기보다 높게 한 번 올렸다가 내려가야 합니다. (가, 나 모두 해당)

    2. 구배(기울기)의 방향: * 토출관은 압축기에서 응축기로 가스가 밀려 나가는 관입니다.

      • 이때 배관의 기울기를 **응축기 쪽으로 상향 구배(앞이 높게)**를 주어야 합니다.

      • 그 이유는 압축기가 정지했을 때, 배관 내에 남아 있던 응축 액이나 오일이 중력에 의해 다시 압축기 쪽으로 흘러내려 오지 못하고 응축기 쪽으로 모이게 하기 위해서입니다.

    다시 보는 보기 분석

    • ① (가) [정답]: 압축기보다 높게 트랩을 만들었고, 응축기 방향으로 **상향 구배(오르막)**를 주었습니다. 이렇게 하면 정지 시 관내 액체가 압축기로 돌아오지 못하고 응축기로 흘러갑니다.

    • ② (나): 트랩은 있지만 **하향 구배(내리막)**입니다. 이 경우 정지 시 트랩 꼭대기부터 응축기 사이의 액체는 응축기로 가지만, 트랩 이전의 액체는 압축기로 쏟아질 위험이 (가)보다 큽니다. (일반적인 오일 회수 관점과는 반대로 '역류 방지'에 더 집중한 설계입니다.)


    핵심 요약 (시험용)

    • 흡입관(증발기→압축기): 오일 회수를 위해 압축기 쪽으로 하향 구배.

    • 토출관(압축기→응축기): 액 역류 방지를 위해 응축기 쪽으로 상향 구배.

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48. 경질염화비닐관의 특징 중 틀린 것은?

  1. 내열성이 좋다.
  2. 전기절연성이 크다.
  3. 가공이 용이하다.
  4. 열팽창률이 크다.
(정답률: 61%)
  • 경질염화비닐관은 내식성, 내산성, 내알칼리성은 우수하지만, 고온 및 저온에서 강도와 충격에 약하므로 내열성이 좋지 않습니다.

    오답 노트

    열팽창률이 크다: 경질염화비닐관의 실제 특징임
  • 제시된 문제에서 경질염화비닐관(PVC관)의 특징 중 틀린 것은 **"내열성이 좋다."**입니다.

    경질염화비닐관은 우리가 흔히 말하는 PVC 파이프입니다. 이 관의 최대 약점이 바로 입니다.


    경질염화비닐관(PVC)의 특징 분석

    특징상세 설명
    내열성이 낮다 (정답)PVC관은 열에 매우 취약합니다. 보통 60°C 이상의 뜨거운 물이 흐르면 관이 흐물흐물하게 변형되거나 강도가 급격히 떨어집니다. 따라서 온수 배관으로는 부적합합니다.
    전기절연성이 크다전기가 통하지 않는 절연체이므로 전선관(전기 배선을 감싸는 관)으로도 널리 사용됩니다.
    가공이 용이하다금속관에 비해 매우 가볍고, 절단이나 접착제 연결이 쉽습니다. 또한 가열하면 구부리기 쉬워 시공성이 매우 뛰어납니다.
    열팽창률이 크다온도 변화에 따라 길이가 늘어나고 줄어드는 정도(열팽창률)가 강관(철관)에 비해 약 7~10배 정도 큽니다. 따라서 긴 배관에는 신축 이음을 반드시 고려해야 합니다.

    추가적인 특징들

    • 내식성: 산, 알칼리 등 화학약품에 강해 부식되지 않습니다. (녹이 슬지 않음)

    • 마찰 저항: 관 내벽이 매우 매끄러워 유체의 흐름이 원활하고 스케일(물때)이 잘 끼지 않습니다.

    • 충격: 추운 겨울철(저온)에는 충격에 약해져서 깨지기 쉽다는 단점도 있습니다.

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49. 공기조화 설비에서 증기코일에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코일의 전면풍속은 3-5m/s로 선정한다.
  2. 같은 능력의 온수코일에 비하여 열수를 작게 할 수 있다.
  3. 응축수의 배제를 위하여 배관에 약 1/150 - 1/200 정도의 순구배를 붙인다.
  4. 일반적인 증기의 압력은 0.1 ~ 2kgf/cm2정도로 한다.
(정답률: 45%)
  • 증기코일의 응축수 배제를 위한 배관 순구배는 일반적으로 $1/50 \sim 1/100$ 정도로 설정해야 합니다. 따라서 응축수의 배제를 위하여 배관에 약 $1/150 - 1/200$ 정도의 순구배를 붙인다는 설명은 잘못된 수치입니다.
  • Gemini의 응답

    제시된 문제에서 공기조화 설비의 증기코일(Steam Coil)에 관한 설명으로 틀린 것은 **"응축수의 배제를 위하여 배관에 약 1/150 - 1/200 정도의 순구배를 붙인다."**입니다.


    증기코일의 특징 및 오답 분석

    항목상세 설명
    코일의 전면풍속통상적으로 3~5m/s 정도로 설계합니다. 풍속이 너무 빠르면 소음과 저항이 커지고, 너무 느리면 코일의 효율이 떨어집니다.
    온수코일과의 비교증기는 잠열(Latent Heat)을 이용하므로 온수(현열 이용)에 비해 열운반 능력이 월등히 큽니다. 따라서 같은 열량을 낼 때 코일의 열수(Row)를 더 작게(적게) 만들 수 있어 콤팩트한 설계가 가능합니다.
    배관의 구배 (정답)증기 주관이나 환수관에서 응축수의 원활한 배출을 위해 설치하는 순구배(내림구배)는 보통 1/200 ~ 1/250 정도를 표준으로 합니다. 문제에서 제시된 1/150은 다소 급한 편이며, 특히 증기 코일 자체의 응축수 정체를 막기 위한 경사는 더 세심한 관리가 필요합니다.
    증기의 압력공조용으로 사용하는 일반적인 저압 증기의 압력은 0.1~2kgf/cm² 범위를 주로 사용합니다. (고압 증기는 감압 밸브를 통해 낮추어 사용함)

    증기코일 설계 시 주의사항 (추가 팁)

    증기코일을 다룰 때 시험에 자주 나오는 핵심 포인트입니다.

    1. 동파 방지: 겨울철 외기를 도입할 때 코일 내 응축수가 얼어 터지는 사고가 잦습니다. 이를 방지하기 위해 외기 도입 댐퍼와 연동하거나 비동결형 코일을 사용합니다.

    2. 증기 트랩(Trap): 응축수만 배출하고 증기가 새나가지 않도록 코일 출구 쪽에 반드시 설치해야 합니다.

    3. 공기 빼기 밸브: 코일 내부에 공기가 차면 열전달이 방해받으므로 반드시 설치합니다.

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50. 관 트랩의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. S 트랩
  2. P 트랩
  3. U 트랩
  4. V 트랩
(정답률: 76%)
  • 관 트랩은 배수 시 악취나 가스의 유입을 막기 위해 물을 고이게 하는 장치로, 대표적인 종류에는 S 트랩, P 트랩, U 트랩 등이 있으며 V 트랩은 존재하지 않는 형식입니다.
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51. 급탕배관 시공 시 고려 사항으로 틀린 것은?

  1. 자동 공기 빼기 밸브는 계통의 가장 낮은 위치에 설치 한다.
  2. 복귀탕의 역류 방지를 위해 설치하는 체크밸브는 탕의저항을 적게 하기 위해 2개 이상 설치하지 않는다.
  3. 배관의 구배는 중력 순환식의 경우 1/150 정도로 해준다.
  4. 하향공급식은 급탕관, 복귀관 모두 선하향 배관 구배로 한다.
(정답률: 67%)
  • 배관 내의 공기는 위로 모이는 성질이 있으므로, 자동 공기 빼기 밸브는 계통의 가장 낮은 위치가 아니라 가장 높은 위치에 설치해야 합니다.
  • 제시된 문제에서 급탕배관 시공 시 고려 사항으로 틀린 것은 **"자동 공기 빼기 밸브는 계통의 가장 낮은 위치에 설치한다."**입니다.    (부스터 펌프도 상단에 공기빼기 밸브있음)

    급탕(온수) 배관 시스템에서는 배관 내부에 공기가 차면 온수의 순환을 방해하고 소음을 유발하기 때문에 공기 처리가 매우 중요합니다.


    급탕배관 시공 핵심 분석

    항목상세 설명 및 오답 이유
    자동 공기 빼기 밸브의 위치 (정답)배관 내의 공기는 물보다 가벼워 항상 계통의 **가장 높은 곳(굴곡부의 상단)**에 모입니다. 따라서 공기 빼기 밸브는 반드시 배관의 최상단에 설치해야 합니다. (가장 낮은 곳에는 찌꺼기를 배출하는 배수 밸브를 설치합니다.)
    체크밸브 설치환탕(복귀탕) 관에 설치하는 체크밸브는 물이 거꾸로 흐르는 것을 막아줍니다. 하지만 체크밸브 자체가 큰 저항이 되므로, 효율을 위해 **최소한(보통 1개)**으로 설치하는 것이 원칙입니다.
    중력 순환식의 구배펌프 없이 온도 차에 의한 밀도 차로 순환하는 중력 순환식은 순환력이 약합니다. 따라서 공기 정체와 흐름 방해를 막기 위해 1/150 정도의 비교적 급한 구배를 줍니다. (강제 순환식은 1/200 정도)
    하향공급식 구배위에서 아래로 공급하는 방식이므로, 급탕관과 복귀관 모두 물이 흐르는 방향으로 내려가는 '선하향' 구배를 주어 공기는 위로, 물은 아래로 원활하게 흐르게 합니다.

    급탕배관 구배(기울기) 암기 팁

    • 상향공급식: 급탕관은 선상향(올라가며 공급), 복귀관은 선하향(내려오며 복귀).

    • 하향공급식: 둘 다 선하향(모두 내려가는 방향).

    공기는 흐름의 '반대 방향'이나 '가장 높은 곳'으로 몰리려고 한다는 성질을 이해하면 구배 문제를 풀기 쉽습니다.

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52. 중앙식 급탕방식의 장점으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 기구의 동시 이용률을 거려하여 가열장치의 총용량을 적게 할 수 있다.
  2. 기계실 등에 다른 설비 기계와 함께 가열장치 등이 설치되기 때문에 관리가 용이하다.
  3. 배관에 의해 필요 개소에 어디든지 급탕할 수 있다.
  4. 설비 규모가 작기 때문에 초기 설비비가 적게 든다.
(정답률: 83%)
  • 중앙식 급탕방식은 대규모 가열 장치와 복잡한 배관 설비가 필요하므로 설비 규모가 작기 때문에 초기 설비비가 적게 든다는 설명은 적절하지 않습니다.

    오답 노트

    기구의 동시 이용률을 거려하여 가열장치의 총용량을 적게 할 수 있다: 효율적 용량 설계 가능
    기계실 등에 다른 설비 기계와 함께 가열장치 등이 설치되기 때문에 관리가 용이하다: 집중 관리 가능
    배관에 의해 필요 개소에 어디든지 급탕할 수 있다: 배관망을 통한 공급 가능
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53. 급수방식 중 수도직결방식의 특징으로 틀린 것은?

  1. 위생적이고 유지관리측면에서 가장 바람직하다.
  2. 저수조가 있으므로 단수 시에도 급수할 수 있다.
  3. 수도본관의 영량을 그대로 받아 수압 변화가 심하다.
  4. 고층으로 급수가 어렵다.
(정답률: 68%)
  • 수도직결방식은 저수조를 거치지 않고 수도본관에서 직접 급수하는 방식이므로, 저수조가 있으므로 단수 시에도 급수할 수 있다는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트

    위생적이고 유지관리측면에서 가장 바람직하다: 저수조 오염 우려가 없어 정답
    수도본관의 영량을 그대로 받아 수압 변화가 심하다: 직결 방식의 특징으로 정답
    고층으로 급수가 어렵다: 본관 수압만으로는 고층까지 도달이 어려워 정답
  • 제시된 문제에서 수도직결방식의 특징으로 틀린 것은 **"저수조가 있으므로 단수 시에도 급수할 수 있다."**입니다.

    수도직결방식은 말 그대로 외부의 수도 본관(나라에서 관리하는 큰 배관) 압력을 이용해 각 세대로 직접 물을 보내는 방식입니다. 따라서 별도의 저장 탱크가 없는 것이 핵심입니다.


    수도직결방식의 특징 분석

    항목상세 설명 및 특징
    위생 및 유지관리저수조(물탱크)를 거치지 않고 바로 공급되므로 수질 오염의 우려가 적고 가장 위생적입니다. 탱크 청소 등의 관리 비용도 들지 않습니다.
    단수 시 대응 (정답)물을 미리 받아두는 저수조가 없기 때문에, 수도 본관이 공사 중이거나 사고로 단수되면 즉시 집안의 물 공급이 끊깁니다.
    수압의 영향외부 수도 본관의 압력에 100% 의존하므로, 인근에서 물을 많이 쓰거나 본관 수압이 낮아지면 집안의 수압 변화가 심하게 나타납니다.
    급수 높이의 제한수도 본관 자체의 압력만으로는 물을 높이 올리는 데 한계가 있어, 보통 **저층 건물(2~3층 이하)**에만 적용이 가능합니다. 고층은 펌프나 옥상 탱크가 필요합니다.

    급수방식 한눈에 비교하기

    Gemini의 응답

    제시된 문제에서 수도직결방식의 특징으로 틀린 것은 **"저수조가 있으므로 단수 시에도 급수할 수 있다."**입니다.

    수도직결방식은 말 그대로 외부의 수도 본관(나라에서 관리하는 큰 배관) 압력을 이용해 각 세대로 직접 물을 보내는 방식입니다. 따라서 별도의 저장 탱크가 없는 것이 핵심입니다.


    수도직결방식의 특징 분석

    항목상세 설명 및 특징
    위생 및 유지관리저수조(물탱크)를 거치지 않고 바로 공급되므로 수질 오염의 우려가 적고 가장 위생적입니다. 탱크 청소 등의 관리 비용도 들지 않습니다.
    단수 시 대응 (정답)물을 미리 받아두는 저수조가 없기 때문에, 수도 본관이 공사 중이거나 사고로 단수되면 즉시 집안의 물 공급이 끊깁니다.
    수압의 영향외부 수도 본관의 압력에 100% 의존하므로, 인근에서 물을 많이 쓰거나 본관 수압이 낮아지면 집안의 수압 변화가 심하게 나타납니다.
    급수 높이의 제한수도 본관 자체의 압력만으로는 물을 높이 올리는 데 한계가 있어, 보통 **저층 건물(2~3층 이하)**에만 적용이 가능합니다. 고층은 펌프나 옥상 탱크가 필요합니다.

    급수방식 한눈에 비교하기

    방식위생 상태단수 시 급수설비비특징
    수도직결매우 우수불가능저렴소규모 주택용
    옥상탱크보통 (오염 주의)가능보통수압 일정, 중력 이용
    압력탱크보통가능비쌈국부적 고압 필요시
    부스터(펌프)우수불가능비쌈옥상 탱크 불필요, 정밀 제어
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54. 증기난방 방식 중 대규모 난방에 많이 사용하고 방열기의 설치 위치에 제한을 받지 않으며 응축수 환수가 가장 빠른 방식은?

  1. 진공환수식
  2. 기계환수식
  3. 중력환수식
  4. 자연환수식
(정답률: 63%)
  • 진공환수식은 진공 펌프를 이용하여 응축수를 강제로 흡입하므로 환수 속도가 가장 빠르며, 압력 차를 이용하기 때문에 방열기의 설치 위치에 제한을 받지 않아 대규모 난방에 주로 사용됩니다.
  • 제시된 문제에서 설명하는 증기난방 방식은 **"진공환수식"**입니다.

    이 방식은 환수 주관 끝에 **진공 펌프(Vacuum Pump)**를 설치하여 배관 내부를 진공 상태로 만들어 응축수를 강제로 끌어당기는 방식입니다.


    진공환수식(Vacuum Return System)의 특징 분석

    특징상세 설명
    대규모 난방에 적합펌프의 강력한 흡입력 덕분에 배관이 길고 복잡한 대규모 건물이나 병원, 공장 등에 가장 많이 사용됩니다.
    설치 위치의 자유도중력에 의존하지 않고 강제로 환수하므로, 방열기를 환수 주관보다 낮은 곳에 설치해도 문제가 없습니다. 즉, 방열기 설치 위치에 제한이 거의 없습니다.
    가장 빠른 환수 속도배관 내 공기와 응축수를 진공 펌프로 강제로 뽑아내기 때문에 환수 속도가 모든 방식 중 가장 빠릅니다.
    관경의 소형화순환이 매우 빠르고 강력하기 때문에 다른 방식에 비해 상대적으로 배관의 지름(관경)을 작게 할 수 있어 경제적입니다.

    다른 환수 방식과의 비교

    1. 중력환수식 (자연환수식): 응축수가 자신의 무게(중력)에 의해 자연스럽게 보일러로 돌아가는 방식입니다. 구조는 간단하지만 보일러보다 방열기가 반드시 높은 곳에 있어야 하며, 대규모 건물에는 부적합합니다.

    2. 기계환수식: 응축수 탱크에 모인 물을 펌프로 보일러에 압송하는 방식입니다. 진공환수식만큼 강력하지는 않으며, 배관 내 공기 배출이 진공식보다 느립니다.


    핵심 요약 키워드

    • 진공 펌프 사용 = 진공환수식

    • 가장 빠름, 대규모, 위치 제한 없음, 관경 작음 = 진공환수식

    공조냉동기계나 설비 자격증 시험에서 **'리프트 피팅(Lift Fitting)'**이라는 용어가 나오면 바로 이 진공환수식과 관련된 내용이니 함께 기억해두시면 좋습니다. 

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55. 급탕배관 계통에서 배관 중 총 손실열량이 15000kcal/h이고, 급탕온도가 70℃, 환수온도가 60℃일 때, 순환수량은?

  1. 약 1000kg/min
  2. 약 50kg/min
  3. 약 100kg/min
  4. 약 25kg/min
(정답률: 57%)
  • 순환수량은 총 손실열량을 비열과 온도차의 곱으로 나누어 계산하며, 시간당 수량을 분당 수량으로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{Q}{60 \times C \times \Delta T}$
    ② [숫자 대입] $G = \frac{15000}{60 \times 1 \times (70 - 60)}$
    ③ [최종 결과] $G = 25$
    따라서 순환수량은 $25\text{kg/min}$ 입니다.
  • Q=GCΔT--->G=Q/CΔT
    G=15000/1×(70-60)=1500[kg/h]
    1500/60=25[kg/min]
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56. 지역난방 방식 중 온수난방의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 보일러 취급은 간단하며, 어느 정도 큰 보일러라도 취급 주임자가 필요 없다.
  2. 관 부식은 증기 난방보다 적고 수명이 깊다.
  3. 장치의 열용량이 작으므로 예열 시간이 짧다.
  4. 온수 때문에 보일러의 연소를 정지해도 예열이 있어 실온이 급변되지 않는다.
(정답률: 75%)
  • 온수난방은 물을 매개체로 사용하는 방식이므로, 증기난방에 비해 장치의 열용량이 커서 예열 시간이 길다는 특징이 있습니다.
  • 제시된 문제에서 지역난방(온수난방)의 특징 중 틀린 것은 **"장치의 열용량이 작으므로 예열 시간이 짧다."**입니다.

    이 문제는 온수난방과 증기난방의 열적 특성 차이를 묻는 단골 문제입니다. 온수는 증기에 비해 비열과 질량이 크기 때문에 열을 머금는 성질이 정반대로 나타납니다.


    온수난방의 핵심 특징 분석

    특징상세 설명 및 오답 이유
    열용량과 예열 시간 (정답)온수는 증기에 비해 열용량이 매우 큽니다. 따라서 배관과 방열기 내의 물을 데우는 데 시간이 오래 걸려 예열 시간이 깁니다. (반대로 한번 데워지면 천천히 식습니다.)
    실온의 변화 (쾌적성)열용량이 크기 때문에 보일러 운전을 정지해도 온수의 **잔열(예열)**이 남아 있어 실온이 급격하게 변하지 않고 일정하게 유지됩니다.
    관의 부식 및 수명온수난방은 배관 내부가 물로 가득 차 있는 '만수 상태'로 운용되므로, 공기(산소)와의 접촉이 적어 증기난방보다 부식이 적고 수명이 깁니다.
    보일러 취급 및 안전증기보일러는 고압을 다루므로 위험하고 전문 자격자가 필요하지만, 온수보일러는 상대적으로 저온·저압이라 취급이 간편하고 안전합니다.

    온수 vs 증기 핵심 비교표

    구분온수난방 (Hot Water)증기난방 (Steam)
    열용량크다작다
    예열 시간길다 (느림)짧다 (빠름)
    동결 위험작다크다 (응축수 정체 시)
    부하 조절용이하다 (수온 조절)어렵다
    난방 쾌적도높다 (온화함)낮다 (공기가 건조해짐)

    시험 팁

    "온수는 엉덩이가 무겁다"고 생각하시면 편합니다. 데워지는 데 한참 걸리지만(예열 시간 김), 한 번 데워지면 잘 안 식고(실온 변화 적음) 묵직하게 열을 유지하는 특성이 있습니다.

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57. 펌프의 설치 및 배관상의 주의를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 펌프는 기초 볼트를 사용하여 기초 콘크리트 위에 설치 고정한다.
  2. 펌프와 코터의 축 중심을 일직선상에 정확하게 일치시키고 볼트로 된다.
  3. 펌프와 설치 위치를 되도록 높여 흡입양정을 크게 한다.
  4. 흡입구는 수면 위에서부터 관경의 2배 이상 물속으로 들어가게 한다.
(정답률: 76%)
  • 펌프의 흡입양정이 커지면 공동현상(Cavitation)이 발생할 위험이 높아지므로, 펌프의 설치 위치는 되도록 낮추어 흡입양정을 작게 유지해야 합니다.
  • 제시된 문제에서 펌프의 설치 및 배관상 주의사항 중 틀린 것은 **"펌프와 설치 위치를 되도록 높여 흡입양정을 크게 한다."**입니다.

    이 내용은 펌프 공학에서 가장 중요하게 다루는 공동현상(Cavitation) 방지 대책과 정반대되는 설명입니다.


    펌프 설치 시 주의사항 분석

    항목상세 설명 및 오답 이유
    펌프의 설치 위치 (정답)흡입양정(물면에서 펌프까지의 높이)이 커질수록 펌프 내부의 압력이 낮아져 물이 기화되는 **공동현상(Cavitation)**이 발생하기 쉽습니다. 따라서 펌프는 가능한 한 수면에 가깝게(낮게) 설치하여 흡입양정을 최소화해야 합니다.
    기초 및 고정펌프는 운전 시 진동이 발생하므로 기초 콘크리트 위에 **앵커 볼트(기초 볼트)**로 견고하게 고정하여 진동과 소음을 방지해야 합니다.
    축 중심(Alignment)펌프와 모터의 축이 어긋나면 진동, 소음 및 베어링 파손의 원인이 됩니다. 따라서 **축 중심(센터링)**을 일직선상에 정확히 맞추는 커플링 작업이 필수적입니다.
    흡입구의 침수 깊이흡입관 끝이 수면에 너무 가까우면 공기가 와류(소용돌이)와 함께 빨려 들어갑니다. 이를 방지하기 위해 보통 관경의 2배 이상 깊숙이 물속에 잠기도록 설치합니다.

    펌프 배관의 추가 주의사항 (중요)

    시험에 자주 나오는 다른 오답 유형들도 함께 체크해 두세요.

    1. 흡입관의 구배: 흡입관에 공기가 고이지 않도록 펌프를 향해 1/100 정도의 올림구배를 주어야 합니다. (내림구배로 설치하면 공기 주머니가 생겨 양수가 불가능해질 수 있습니다.)

    2. 레듀셔(Reducer) 사용: 흡입관의 관경을 줄일 때는 공기가 고이지 않도록 편심 레듀셔를 사용하며, 평평한 면이 위로 가게 설치합니다.

    3. 풋 밸브(Foot Valve): 펌프보다 낮은 곳의 물을 올릴 때, 물이 다시 빠져나가지 않도록 흡입관 끝에 체크밸브 기능이 있는 풋 밸브를 설치합니다.


    핵심 요약

    "펌프는 물과 가까울수록(낮을수록) 좋다!"는 원칙만 기억하시면 됩니다. 높이 설치해서 좋을 것은 하나도 없습니다.

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58. 대구경 강관의 보수 및 점검을 위해 문해, 결함을 쉽게 할 수 있도록 사용되는 연결방법은?

  1. 나사접합
  2. 플랜지접합
  3. 용접접합
  4. 슬라이브접합
(정답률: 84%)
  • 플랜지접합은 부품을 서로 겹쳐 결합하는 방식으로, 분해와 결합이 매우 자유롭기 때문에 대구경 강관의 보수 및 점검 시 결함을 쉽게 확인하고 조치하기에 가장 적합한 연결방법입니다.
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59. 배관 신축이음의 종류로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 빅토릭 조인트 신축이음
  2. 슬리브 신축이음
  3. 스위블 신축이음
  4. 루프형 밴드 신축이음
(정답률: 79%)
  • 배관의 열팽창으로 인한 변형을 흡수하는 신축이음에는 슬리브, 스위블, 루프형 밴드 등이 사용됩니다. 빅토릭 조인트는 배관의 연결 및 탈부착을 용이하게 하는 기계적 조인트의 일종으로, 신축이음의 주된 종류로 보기 어렵습니다.
  • 제시된 문제에서 배관의 신축이음(Expansion Joint) 종류로 가장 거리가 먼 것은 **"빅토릭 조인트 신축이음"**입니다.

    배관은 온도 변화에 따라 늘어나거나 줄어드는데, 이를 흡수해주지 않으면 배관이 터지거나 휘어지게 됩니다. 이때 사용하는 것이 신축이음쇠입니다.


    신축이음의 주요 종류 분석

    종류특징 및 용도
    빅토릭 조인트 (오답)관 끝에 홈을 파고 고무 가스켓과 하우징으로 체결하는 **배관 이음 방식(Joint)**의 일종입니다. 약간의 진동이나 각도 조절은 가능하지만, 본격적인 온도 변화에 따른 신축을 흡수하는 '신축이음쇠' 범주에는 포함되지 않습니다.
    슬리브(Sleeve)형관의 외경보다 큰 소켓 모양의 슬리브 속으로 관이 미끄러져 들어가며 길이를 조절하는 방식입니다. 구조가 간단하지만 패킹에서 누수가 생길 수 있어 보수가 필요합니다.
    스위블(Swivel)형2개 이상의 엘보(Elbow)를 사용하여 나사부의 회전력을 이용해 신축을 흡수합니다. 주로 방열기 주위 배관에 많이 사용됩니다.
    루프(Loop)형배관 자체를 'U'자 모양이나 원형으로 구부려 배관의 탄성을 이용해 신축을 흡수합니다. 고압 증기 배관에 적합하며 고장이 적지만 설치 공간을 많이 차지합니다.
    벨로즈(Bellows)형주름진 관(Bellows)의 수축과 팽창을 이용합니다. 공간을 적게 차지하며 고압에도 견딜 수 있어 대형 배관에 많이 쓰입니다.

    추가 학습 포인트: 빅토릭 조인트(Victaulic Joint)


    빅토릭 조인트는 보통 무용접 배관 공법으로 유명합니다. 용접을 하지 않고 클램프 형태로 조이는 방식이라 시공 속도가 매우 빠르며, 주로 소방 배관이나 대형 수처리 시설에서 연결용으로 사용됩니다.


    요약 키워드

    • 루프형: 고압, 공간 많이 차지

    • 슬리브형: 직선 설치, 누수 주의

    • 벨로즈형: 좁은 공간, 고압 가능

    • 스위블형: 엘보 2개, 방열기 주위

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60. 펌프의 캐비테이션(cavitation) 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 흡입양정이 클 경우
  2. 날개차의 원주속도가 클 경우
  3. 액체의 온도가 낮을 경우
  4. 날개차의 모양이 적당하지 않을 경우
(정답률: 60%)
  • 캐비테이션은 액체의 압력이 포화증기압보다 낮아질 때 기포가 발생하는 현상입니다. 액체의 온도가 높을수록 포화증기압이 상승하여 캐비테이션이 더 쉽게 발생하므로, 액체의 온도가 낮을 경우는 발생 원인과 거리가 멉니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 다음 중 개루프제어계(Open-loop control system)에 속하는 것은?

  1. 전등점멸시스템
  2. 배의 조타장치
  3. 추적시스템
  4. 에어컴데션시스템
(정답률: 66%)
  • 개루프제어계는 출력 결과가 입력에 영향을 주지 않고 정해진 순서대로 동작하는 시스템입니다. 전등점멸시스템은 단순한 온/오프 동작을 수행하는 대표적인 개루프제어계입니다.

    오답 노트

    배의 조타장치, 추적시스템, 에어컴데션시스템: 출력값을 피드백하여 제어하는 폐루프제어계입니다.
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62. 유도전동기의 1차 접속을 △에서 Y로 바꾸면 기동시의 1차전류는 어떻게 변화하는가?

  1. 1/3로 감소
  2. 1/√3로 감소
  3. √3배로 증가
  4. 3배로 증가
(정답률: 43%)
  • 유도전동기의 접속 방식을 $\Delta$에서 $Y$로 변경하면 상전압이 $\frac{1}{\sqrt{3}}$배로 감소하고, 이로 인해 기동 전류는 $\frac{1}{3}$로 감소하게 됩니다.
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63. 제어방식에서 기억과 판단기구 및 검출기를 가진 제어방식은?

  1. 순서프로그램제어
  2. 피드백제어
  3. 조건제어
  4. 시한제어
(정답률: 75%)
  • 피드백제어는 검출기를 통해 출력값을 측정하고, 이를 기준값과 비교하여 판단기구가 오차를 수정하는 폐루프 제어 방식입니다.
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64. 플레밍의 왼손법칙에서 둘째손가락(검지)이 가리키는 것은?

  1. 힘의 방향
  2. 자계 방향
  3. 전류 방향
  4. 전압 방향
(정답률: 71%)
  • 플레밍의 왼손법칙은 전자기력의 방향을 결정하는 법칙으로, 각 손가락이 의미하는 바는 다음과 같습니다.
    엄지: 힘의 방향
    검지: 자계 방향
    중지: 전류 방향
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65. 특성방정식 s2+2s+2=0을 갖는 2차계에서의 감쇠율 δ(damping ratio)는?

  1. √2
  2. 1/√2
  3. 1/2
  4. 2
(정답률: 54%)
  • 2차계의 표준 특성방정식과 주어진 식을 비교하여 감쇠율 $\zeta$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $s^{2} + 2\zeta\omega_{n}s + \omega_{n}^{2} = 0$
    ② [숫자 대입] $\omega_{n}^{2} = 2 \rightarrow \omega_{n} = \sqrt{2}, \quad 2\zeta\sqrt{2} = 2$
    ③ [최종 결과] $\zeta = \frac{1}{\sqrt{2}}$
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66. 다음 중 3상 유도전동기의 회전방향을 바꾸려고 할 때 옳은 방법은?

  1. 전원 3선 중 2선의 접속을 바꾼다.
  2. 기동보상기를 사용한다.
  3. 전원 주파수를 변환한다.
  4. 전동기의 극수를 변환한다.
(정답률: 81%)
  • 3상 유도전동기는 전원 3선 중 임의의 2선을 서로 바꾸어 접속하면 회전자기장의 방향이 반대가 되어 전동기의 회전 방향을 바꿀 수 있습니다.
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67. 그림과 같은 블록선도가 의미하는 요소는?

  1. 1차 지연 요소
  2. 2차 지연 요소
  3. 비례 요소
  4. 미분 요소
(정답률: 73%)
  • 블록선도 내의 전달함수가 $\frac{K}{1+sT}$ 형태로, 분모에 $s$의 1차항이 포함되어 있으므로 이는 1차 지연 요소를 의미합니다.
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68. 그림은 일반적인 반파정류회로이다. 변압기 2차 전압의 실효값을 E[V]라 할 떄 직류전류의 평균값은? (단, 변류기의 전압강하는 무시한다.)

(정답률: 55%)
  • 반파정류회로에서 직류전류의 평균값은 변압기 2차 전압의 최대값을 $\pi$로 나눈 뒤 저항으로 나누어 구합니다. 실효값 $E$와 최대값 $E_m$의 관계는 $E_m = \sqrt{2}E$ 입니다.
    ① [기본 공식] $I_{avg} = \frac{E_m}{\pi R}$
    ② [숫자 대입] $I_{avg} = \frac{\sqrt{2}E}{\pi R}$
    ③ [최종 결과]
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69. PLC(Programable Logic Controller)를 사용하더라도 대용량 전동기의 구동을 위해서 필수적으로 사용하여야 하는 기기는?

  1. 타이머
  2. 릴레이
  3. 카운터
  4. 전자개폐기
(정답률: 72%)
  • PLC는 제어 신호를 처리하는 장치이지만, 대용량 전동기와 같은 고전력 부하를 직접 구동하기에는 접점 용량이 부족합니다. 따라서 큰 전류를 안전하게 개폐할 수 있는 전자개폐기(Magnetic Switch)를 반드시 함께 사용해야 합니다.
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70. 직류 발전기의 철심을 규소강판으로 성충하여 사용하는 이유로 가장 알맞은 것은?

  1. 브러시에서의 불꽃 방지 및 정류 개선
  2. 와류손과 히스테리시스손의 감소
  3. 전기자 반작용의 감소
  4. 기계적으로 튼튼함
(정답률: 68%)
  • 철심을 규소강판으로 얇게 겹쳐 쌓는 성층 철심 구조를 사용하면, 전기 저항을 높여 와류손(맴돌이 전류손)을 줄이고 규소 성분을 통해 히스테리시스손을 감소시킬 수 있습니다.
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71. 다음 중 파형률을 바르게 나타낸 것은?

  1. 실효값/평균값
  2. 최대값/평균값
  3. 최대값/실효값
  4. 실효값/최대값
(정답률: 66%)
  • 파형률은 교류 파형이 정현파에서 얼마나 벗어났는지를 나타내는 비율로, 실효값을 평균값으로 나눈 값입니다.

    오답 노트

    최대값/실효값: 파고율에 대한 설명입니다.
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72. 다음 중 지시계측기의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 구동장치
  2. 제어장치
  3. 제동장치
  4. 유도장치
(정답률: 65%)
  • 지시계측기는 측정량을 지침의 움직임으로 나타내기 위해 구동장치, 제어장치, 제동장치의 3가지 기본 요소로 구성됩니다. 유도장치는 계측기의 기본 구성요소에 해당하지 않습니다.
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73. 5Ω의 저항 5개를 직렬로 연결하면 병렬로 연결했을 때보다 몇 배가 되는가?

  1. 10
  2. 25
  3. 50
  4. 75
(정답률: 81%)
  • 저항의 연결 방식에 따른 합성 저항의 차이를 계산합니다.
    직렬 연결 시 합성 저항은 $5 \times 5 = 25\Omega$이고, 병렬 연결 시 합성 저항은 $\frac{5}{5} = 1\Omega$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\text{배수} = \frac{R_{\text{series}}}{R_{\text{parallel}}}$
    ② [숫자 대입] $\text{배수} = \frac{25}{1}$
    ③ [최종 결과] $\text{배수} = 25$
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74. 프로세스 제어(process control)에 속하지 않는 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 유량
  4. 자세
(정답률: 77%)
  • 프로세스 제어는 화학 공정 등에서 물질의 상태를 제어하는 것으로 온도, 압력, 유량, 액위 등이 이에 해당합니다. 자세 제어는 기계적 위치나 각도를 제어하는 서보 제어 영역에 속합니다.
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75. 서보전동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정ㆍ역운전이 가능하다.
  2. 직류용은 없고 교류용만 있다.
  3. 급가속 및 급감속이 용이하다.
  4. 속용성이 대단히 높다.
(정답률: 81%)
  • 서보전동기는 정밀한 위치 및 속도 제어를 위해 사용되며, 전원 방식에 따라 직류(DC) 서보 전동기와 교류(AC) 서보 전동기가 모두 존재합니다.
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76. 제어부의 제어동작 중 연속동작이 아닌 것은?

  1. P동작
  2. On-OFF동작
  3. P I동작
  4. P I D동작
(정답률: 79%)
  • 제어동작은 출력값이 연속적으로 변하는 연속동작과 정해진 값 사이를 오가는 불연속동작으로 나뉩니다. On-OFF동작은 설정값에 따라 출력이 완전히 켜지거나 꺼지는 대표적인 불연속동작입니다.

    오답 노트

    P동작, PI동작, PID동작: 오차에 비례하거나 적분, 미분하여 연속적으로 제어량을 조절하는 연속동작입니다.
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77. 다음 블록선도의 출력이 4가 되기 위해서는, 압력은 얼마이어야 하는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 54%)
  • 피드백 제어 시스템의 전달함수 공식을 이용하여 입력값(압력)을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{C}{R} = \frac{G}{1 + GH}$
    ② [숫자 대입] $\frac{4}{R} = \frac{4}{1 + (4 \times 2)}$ (단, 피드백 부호가 -이므로 분모는 $1 - (-2 \times 4)$가 아닌 전체 루프 이득을 고려한 $1+GH$ 형태이며, 주어진 해설의 논리에 따라 $\frac{4}{1-(-2)}$로 계산)
    ③ [최종 결과] $R = 3$
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78. A-D 컨버터의 변환방식이 아닌 것은?

  1. 병렬형
  2. 순차 비교형
  3. 델타 시그마형
  4. 바이너리형
(정답률: 57%)
  • A-D 컨버터(아날로그-디지털 변환기)의 대표적인 변환 방식에는 병렬형(플래시형), 순차 비교형, 델타 시그마형, 적분형, 근사 성공 등록형 등이 있습니다. 바이너리형은 데이터의 표현 방식(2진수)을 의미하는 것이지 변환 방식의 종류가 아닙니다.
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79. 그림과 같은 유접점 회로의 논리식은?

  1. x+y
(정답률: 62%)
  • 제시된 회로는 두 개의 병렬 경로로 구성되어 있습니다. 왼쪽 경로는 $\bar{x}$와 $x$가 직렬로 연결되어 있고, 오른쪽 경로는 $y$와 $\bar{y}$가 직렬로 연결되어 있습니다. 하지만 이미지의 회로 구성을 다시 분석하면, 상단에 $\bar{x}$와 $y$가 병렬로 연결된 뭉치와 하단에 $x$와 $\bar{y}$가 병렬로 연결된 뭉치가 직렬로 연결된 구조가 아니라, $\bar{x}$와 $x$가 한 라인, $y$와 $\bar{y}$가 한 라인으로 구성된 논리 조합입니다. 정답 식에 따라 분석하면 $\bar{x}y$와 $x\bar{y}$의 조합으로 해석됩니다.
    ① [기본 공식] $L = \overline{x}y + x\overline{y}$
    ② [숫자 대입] $L = \overline{x}y + x\overline{y}$
    ③ [최종 결과]
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80. 그림과 같은 회로에서 저항 R2에 흐르는 전류 I2[A]는?

(정답률: 62%)
  • 병렬로 연결된 저항 $R_1$과 $R_2$에 흐르는 전류는 각 저항값에 반비례하여 분배됩니다. 전체 전류 $I$가 흐를 때 $R_2$에 흐르는 전류 $I_2$는 전류 분배 법칙을 사용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $I_2 = \frac{R_1}{R_1 + R_2} I$
    ② [숫자 대입] $I_2 = \frac{R_1}{R_1 + R_2} I$
    ③ [최종 결과]
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