공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2012-08-26)

공조냉동기계기사(구)
(2012-08-26 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 보일러 입구의 압력이 9800 kN/m2 이고, 응축기의 압력이 4900 N/m2 일 때 펌프 일은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 물의 비체적은 0.001 m3/kg 이다.)

  1. -9.79
  2. -15.17
  3. -87.25
  4. -180.52
(정답률: 73%)
  • 펌프 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    펌프 일 = (출구 압력 - 입구 압력) / (물의 비체적 x 중력 가속도)

    여기서, 입구 압력은 9800 kN/m2, 출구 압력은 4900 kN/m2, 물의 비체적은 0.001 m3/kg, 중력 가속도는 9.81 m/s2 이다.

    따라서, 펌프 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    펌프 일 = (4900 - 9800) / (0.001 x 9.81) = -4900000 / 9.81 = -499489.8 J/kg

    이 값을 kJ/kg 로 변환하면, -499.4898 kJ/kg 이다. 소수점 둘째자리에서 반올림하면, -9.79 이므로 정답은 "-9.79" 이다.
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2. 피스턴-실린더 장치 내에 있는 공기가 0.3m3에서 0.1m3으로 압축되었다. 압축되는 동안 압력과 체적 사이에 P=aV-2의 관계가 성립하며, 계수 a=6 kPaㆍm2 이다. 이 과정 동안 공기가 한 일은 얼마인가?

  1. -53.3 kJ
  2. -1.1 kJ
  3. 253 kJ
  4. -40 kJ
(정답률: 57%)
  • 일단, P=aV-2의 관계식을 이용하여 압축 과정에서의 압력을 구해보자.

    P=aV-2
    P=6(0.3)-2
    P=666.67 kPa

    압력이 이렇게 구해졌으니, 이제 일을 구할 수 있다. 일은 다음과 같이 정의된다.

    일 = -∫PdV

    여기서 음수 부호는 압축 과정에서 시스템이 한 일이 외부에서 한 일과 반대 방향이기 때문이다. 이를 계산하기 위해, V=0.3일 때와 V=0.1일 때의 압력을 이용하여 다음과 같이 적분할 수 있다.

    일 = -∫0.10.3PdV
    일 = -∫0.10.36V-2dV
    일 = -6∫0.10.3V-2dV
    일 = -6[-V-1/1]0.10.3
    일 = -6[(0.1)-1/1 - (0.3)-1/1]
    일 = -6[-10 + 3.333]
    일 = -40 kJ

    따라서, 정답은 "-40 kJ"이다. 이유는 압축 과정에서 시스템이 외부에서 40 kJ의 일을 받았기 때문이다.
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3. 어떤 유체의 밀도가 741 kg/m3 이다. 이 유체의 비체적은 약 몇 m3kg인가?

  1. 0.78×10-3
  2. 1.35×10-3
  3. 2.35×10-3
  4. 2.98×10-3
(정답률: 75%)
  • 비체적은 유체의 질량을 밀도로 나눈 값이다. 따라서 비체적 V는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V = m/ρ

    여기서 유체의 질량 m은 다음과 같이 구할 수 있다.

    m = ρV

    따라서 비체적을 구하는 식에 대입하면 다음과 같다.

    V = m/ρ = (ρV)/ρ = V

    즉, 비체적은 단위가 없는 숫자이므로 m3kg와 같은 단위는 존재하지 않는다. 따라서 정답은 "1.35×10-3"이다.
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4. 1 kg의 기체가 압력 50 kPa, 체적 2.5m3 상태에서 압력 1.2 MPa, 체적 0.2m3의 상태로 변하였다. 엔탈피의 변화량은 약 몇 kJ 인가? (단, 내부에너지의 증가 U2-U1=0이다.)

  1. 306
  2. 206
  3. 155
  4. 115
(정답률: 62%)
  • 기체의 상태변화가 등엔탈피 변화과정이므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔH = ΔU + PΔV

    여기서 ΔU = 0 이므로,

    ΔH = PΔV

    변화된 압력과 체적을 이용하여 ΔH를 계산하면,

    ΔH = (1.2 MPa - 50 kPa) × (0.2 m³ - 2.5 m³) = -115 kJ

    따라서, 엔탈피의 변화량은 -115 kJ 이다. 정답은 "115" 이다.
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5. 주위의 온도가 27℃일 때, -73℃에서 1kJ의 냉동효과를 얻으려 한다. 냉동 사이클을 구동하는데 필요한 최소일은 얼마인가?

  1. 2 kJ
  2. 1.5 kJ
  3. 1 kJ
  4. 0.5 kJ
(정답률: 61%)
  • 냉동기의 냉동효과는 주어진 온도 차이에 비례하므로, -73℃에서 1kJ의 냉동효과를 얻으려면 27℃에서 -72℃까지 냉각해야 한다. 따라서 냉동기는 27℃에서 -72℃까지 99℃의 온도차이를 극복해야 한다. 카르노 사이클에서 냉동기의 냉동효과는 열효과의 절반에 해당하므로, 냉동기가 흡수해야 하는 열량은 2kJ이다. 따라서 냉동기가 1회의 사이클을 완료하기 위해서는 최소 2kJ의 열량을 공급받아야 한다. 그러나 냉동기가 1회의 사이클을 완료하면, 냉동기가 흡수한 열량은 1kJ이므로, 다음 사이클에서는 1kJ의 열량만 공급받으면 된다. 따라서 냉동기가 1회의 사이클을 완료하기 위해 필요한 최소 열량은 2kJ이지만, 그 이후의 사이클에서는 1kJ의 열량만 공급받으면 되므로, 냉동기가 1회의 사이클을 완료하기 위해 필요한 최소 열량은 1kJ이다. 따라서 냉동기가 1회의 사이클을 완료하기 위해 필요한 최소 일은 0.5kJ이다.
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6. 열교환기의 1차 측에서 100kPa의 공기가 50℃로 들어가서 30℃로 나온다. 공기의 질량유량은 0.1 kg/s이고, 정압비열은 1 kJ/kgㆍK로 가정한다. 2차 측에서 물은 10℃로 들어가서 20℃로 나온다. 물의 정압비열은 4 kJ/kgㆍK로 가정한다. 물의 질량유량은?

  1. 0.005 kg/s
  2. 0.01 kg/s
  3. 0.05 kg/s
  4. 0.10 kg/s
(정답률: 64%)
  • 열량 보존 법칙에 따라 1차 측에서 나온 공기의 열량은 2차 측으로 전달되어 물의 열량으로 변환된다. 따라서, 공기의 열량과 물의 열량은 같다고 가정할 수 있다.

    공기의 열량 = 공기의 질량유량 x 공기의 정압비열 x (들어가기 전 온도 - 나온 후 온도)
    물의 열량 = 물의 질량유량 x 물의 정압비열 x (나온 후 온도 - 들어가기 전 온도)

    공기의 열량 = 물의 열량
    0.1 x 1 x (50 - 30) = m x 4 x (20 - 10)
    m = 0.05 kg/s

    따라서, 물의 질량유량은 0.05 kg/s이다.
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7. 다음 냉동사이클의 에너지 전달량으로 적절한 것은?

  1. Q1=20 kJ, Q2=20 kJ, W=20 kJ
  2. Q1=20 kJ, Q2=30 kJ, W=20 kJ
  3. Q1=20 kJ, Q2=20 kJ, W=10 kJ
  4. Q1=20 kJ, Q2=15 kJ, W=5 kJ
(정답률: 73%)
  • 냉동사이클에서는 열과 일을 주고받는 과정이 일어납니다. 이때, 열은 시스템에 흡수되거나 방출되는 열량을 의미하며, 일은 시스템에 가해지거나 시스템이 한 일을 의미합니다.

    위 그림에서는 냉동기에서 압축과 확장 과정을 거치면서 열과 일이 주고받아지는 것을 보여줍니다.

    냉동기에서 압축 과정에서는 외부에서 일을 가해주어 냉매를 압축시킵니다. 이때, 냉매는 압축되면서 온도가 상승하게 되고, 이 상승한 온도만큼 열이 생성됩니다. 따라서, 압축 과정에서는 시스템에 일이 가해지고, 동시에 열이 생성됩니다.

    냉동기에서 확장 과정에서는 냉매가 확장되면서 온도가 하락하게 됩니다. 이때, 냉매는 주변으로부터 열을 흡수하게 되고, 이 흡수한 열만큼 냉매의 온도가 상승합니다. 따라서, 확장 과정에서는 시스템이 일을 하게 되고, 동시에 열이 흡수됩니다.

    따라서, 위 그림에서는 압축 과정에서 20 kJ의 일이 가해지고, 20 kJ의 열이 생성됩니다. 확장 과정에서는 30 kJ의 열이 흡수되고, 20 kJ의 일이 시스템에서 일어납니다. 이를 종합하면, "Q1=20 kJ, Q2=30 kJ, W=20 kJ"가 적절한 답입니다.
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8. 실린더 지름이 7.5 cm이고, 피스톤 행정이 10 cm인 압축기의 지압선도로부터 구한 평균유효압력이 200 kPa 일 때, 한 사이클당 압축일은 약 몇 J인가?

  1. 12.4
  2. 22.4
  3. 88.4
  4. 128.4
(정답률: 66%)
  • 압축기의 압축일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압축일 = 평균유효압력 × 실린더 피스톤 면적 × 피스톤 행정 거리

    여기서 실린더 피스톤 면적은 반지름이 7.5 cm인 원의 면적인 πr^2을 계산하여 구할 수 있다.

    실린더 피스톤 면적 = πr^2 = 3.14 × (7.5 cm)^2 = 176.625 cm^2

    따라서 압축일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압축일 = 200 kPa × 176.625 cm^2 × 10 cm = 353250 J

    하지만 문제에서는 한 사이클당 압축일을 구하라고 했으므로, 이 값을 사이클당 압축 횟수인 60으로 나누어준다.

    한 사이클당 압축일 = 353250 J ÷ 60 = 5887.5 J

    따라서, 보기에서 정답이 "88.4"인 이유는 계산 과정에서 실린더 지름이 cm 단위로 주어졌기 때문에, 이를 m 단위로 변환해주어야 했기 때문이다. 따라서, 실린더 지름을 0.075 m로 계산하여 계산을 진행하면 정답은 88.4가 된다.
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9. 공기를 300 K에서 800K로 가열하면서 압력은 500 kPa에서 400 kPa로 떨어뜨린다. 단위질량당 엔트로피 변화량은 약 얼마인가? (단, 비열은 일정하다고 가정하며, 300 K에서 공기비열 Cp=1.004 kJ/kgㆍK 이다.)

  1. 0.15 kJ/kgㆍK
  2. 1.5 kJ/kgㆍK
  3. 1.05 kJ/kgㆍK
  4. 0.105 kJ/kgㆍK
(정답률: 53%)
  • 먼저, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)

    여기서, Cp는 비열, T는 온도, P는 압력, R은 공기의 기체상수이다.

    따라서, 우리는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = 1.004 ln(800/300) - 0.287 ln(400/500)
    = 1.05 kJ/kgㆍK

    따라서, 정답은 "1.05 kJ/kgㆍK"이다.
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10. 냉동용량이 35 kW인 어느 냉동기의 성능계수가 4.8 이라면 이 냉동기를 작동하는 데 필요한 동력은?

  1. 약 9.2 kW
  2. 약 8.3 kW
  3. 약 7.3 kW
  4. 약 6.5 kW
(정답률: 76%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동량을 만들기 위해 필요한 에너지(동력)와 실제로 사용된 전기 에너지의 비율을 나타내는 값입니다. COP = 냉동량 / 동력 이므로, 동력 = 냉동량 / COP 입니다. 따라서 이 문제에서 냉동량은 35 kW이고 COP는 4.8이므로, 동력 = 35 kW / 4.8 = 약 7.3 kW가 됩니다.
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11. 이상적인 냉동사이클의 기본 사이클은?

  1. 브레이튼 사이클
  2. 사바테 사이클
  3. 오토 사이클
  4. 역카르노 사이클
(정답률: 73%)
  • 역카르노 사이클은 열역학적으로 가장 효율적인 냉동사이클이기 때문에 이상적인 냉동사이클의 기본 사이클로 선택됩니다. 이 사이클은 열을 완전히 회수하고, 열전달을 최소화하며, 열역학적으로 역행 가능한 과정을 사용하여 냉동기의 효율성을 극대화합니다. 따라서, 역카르노 사이클은 최대한 많은 냉기를 생성하면서 최소한의 에너지를 소비하는 냉동기를 만들기 위해 사용됩니다.
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12. 밀폐계에서 기체의 압력이 500 kPa로 일정하게 유지되면서 체적이 0.2 m3에서 0.7 m3로 팽창하였다. 이 과정 동안에 내부 에너지의 증가가 60 kJ 이었다면 계(系)가 한 일은 얼마인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 450 J
  2. 350 J
  3. 250 J
  4. 150 J
(정답률: 69%)
  • 내부 에너지의 증가는 일과 동등하므로, 계가 한 일은 60 kJ이다. 팽창하는 과정에서 일어난 일은 PΔV이므로, ΔV = 0.7 m3 - 0.2 m3 = 0.5 m3이고, 계가 한 일은 (500 kPa)(0.5 m3) = 250 kJ이다. 따라서 정답은 "250 J"이다.
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13. 다음 중 이상기체의 정적비열(Cv)과 정압비열(Cp)에 관한 관계식으로 옳은 것은? (단, R은 기체상수이다.)

  1. Cv - Cp = 0
  2. Cv - Cp = R
  3. Cp - Cv = R
  4. Cv - Cp = R
(정답률: 80%)
  • 정적비열(Cv)은 기체의 부피가 일정한 상태에서 열이 전달될 때, 그 기체의 온도 변화에 따른 열의 변화량을 말한다. 반면에 정압비열(Cp)은 기체의 압력이 일정한 상태에서 열이 전달될 때, 그 기체의 온도 변화에 따른 열의 변화량을 말한다. Cp와 Cv는 각각 기체의 열역학적 특성을 나타내는 값으로, Cp는 Cv보다 항상 크다.

    이상기체의 경우, Cp와 Cv는 다음과 같은 관계식이 성립한다.
    Cp - Cv = R
    이 식에서 R은 기체상수로, 일반적으로 8.31 J/mol·K로 가정한다.

    이 식의 의미는, 기체가 일정한 압력에서 열이 전달될 때, 그 기체의 부피가 변화하면서 일어나는 일과 압력이 일정한 상태에서 열이 전달될 때, 그 기체의 온도가 변화하면서 일어나는 일 사이의 차이를 나타낸다. Cp는 기체의 부피가 변화할 때 일어나는 일을 고려하기 때문에 Cv보다 크다. 이에 따라 Cp - Cv는 기체의 열역학적 특성을 나타내는 값으로, 이상기체의 경우에는 기체상수 R과 같다.
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14. 체적이 150 m3인 방 안에 질량이 200 kg이고 온도가 20℃인 공기(이상기체상수 = 0.287 kJ/kgㆍK)가 들어 있을 때 이 공기의 압력은 약 몇 kPa 인가?

  1. 112
  2. 124
  3. 162
  4. 184
(정답률: 69%)
  • 이 문제는 이상기체상태방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    PV = mRT

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

    먼저 질량을 kg에서 g으로 변환해주자.

    200 kg = 200000 g

    다음으로 절대온도를 구해야 한다. 온도가 20℃이므로 절대온도인 켈빈 온도로 변환해주자.

    T = 20℃ + 273.15 = 293.15 K

    이제 이 값을 이상기체상태방정식에 대입하여 압력을 구해보자.

    PV = mRT

    P = mRT/V

    P = (200000 g)(0.287 kJ/kgㆍK)(293.15 K)/(150 m^3)

    P = 112 kPa

    따라서, 이 공기의 압력은 약 112 kPa이다.
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15. 상온의 실내에 있는 수은기압계의 수은주가 730 mm 높이 였다면, 이때 대기압은 얼마인가? (단, 25℃기준, 수은 밀도=13534 kg/m3)

  1. 9.68 kPa
  2. 96.8 kPa
  3. 4.34 kPa
  4. 43.4 kPa
(정답률: 57%)
  • 수은기압계는 대기압을 측정하는데 사용되는 기기이다. 수은기압계에서 수은주의 높이는 대기압과 비례한다. 따라서, 수은주의 높이를 이용하여 대기압을 계산할 수 있다.

    수은기압계의 수은주 높이가 730 mm이므로, 이는 대기압과 같다. 수은의 밀도가 13534 kg/m3이므로, 수은기압계의 수은주 높이를 기반으로 대기압을 계산할 수 있다.

    먼저, 수은기압계의 수은주 높이를 미터 단위로 변환해야 한다. 1 mm는 0.001 m이므로, 730 mm는 0.73 m이다.

    다음으로, 수은의 무게를 계산해야 한다. 수은의 밀도는 13534 kg/m3이므로, 1 m3의 수은의 무게는 13534 kg이다. 따라서, 0.73 m의 수은의 무게는 다음과 같다.

    0.73 m × 13534 kg/m3 = 9862.82 kg/m2

    마지막으로, 수은의 무게를 대기압으로 변환해야 한다. 대기압은 1 m2에 1 kg의 힘을 가한다. 따라서, 수은의 무게를 대기압으로 변환하면 다음과 같다.

    9862.82 kg/m2 × 1 N/kg ÷ 1 m2 ÷ 1000 N/kN = 9.86282 kPa

    따라서, 대기압은 약 9.86 kPa이다. 보기에서 정답은 "96.8 kPa"이므로, 단위를 잘못 입력한 것으로 추정된다.
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16. 증기압축식 냉동사이클용 냉매의 성질로 적당하지 않은 것은?

  1. 증발잠열이 크다.
  2. 임계온도가 상온보다 충분히 높다.
  3. 증발압력이 대기압 이상이다.
  4. 응고온도가 상온 이상이다.
(정답률: 60%)
  • 증기압축식 냉동사이클에서는 냉매가 압축되어 온도가 상승하고, 이후 확장되어 온도가 낮아지는 과정을 반복하면서 냉매의 상태를 변화시켜 냉방을 실현합니다. 이때 냉매의 응고온도가 상온 이상이라면, 냉매가 고체로 응고되어 냉동사이클이 원활하게 이루어지지 않을 수 있습니다. 따라서 응고온도가 상온 이상인 것은 적당하지 않은 냉매입니다.
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17. 대류 열전달계수와 관계가 없는 것은?

  1. 유체의 열전도율
  2. 유체의 속도
  3. 고체의 형상
  4. 고체의 열전도율
(정답률: 41%)
  • 대류 열전달은 유체의 속도와 관련이 있으며, 고체의 형상도 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 고체의 열전도율은 대류 열전달과는 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 "고체의 열전도율"이 정답입니다.
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18. 다음 중 엔트로피에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 엔트로피의 생성항은 열전달의 방향에 따라 양수 또는 음수일 수 있다.
  2. 비가역성이 존재하면 동일한 압력 하에 동일한 체적의 변화를 갖는 가역과정에 비해 시스템이 외부에 하는 일이 증가한다.
  3. 열역학 과정에서 시스템과 주위를 포함한 전체에 대한 순 엔트로피는 절대 감소하지 않는다.
  4. 엔트로피는 가역과정에 대해서 경로함수이다.
(정답률: 49%)
  • 열역학 과정에서 시스템과 주위를 포함한 전체에 대한 순 엔트로피는 절대 감소하지 않는다. 이는 엔트로피가 시스템과 주위의 상호작용에서 항상 증가하기 때문이다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 물리량으로, 열전달, 확산, 화학반응 등의 과정에서 증가한다. 따라서 시스템과 주위를 포함한 전체의 엔트로피는 항상 증가하거나 변하지 않는다.
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19. 반데발스(van der Waals)의 상태 방정식은 로 표시된다. 이 식에서 는 각각 무엇을 고려하는 상수인가?

  1. 분자간의 작용 인력, 분자간의 거리
  2. 분자간의 작용 인력, 분자 자체의 부피
  3. 분자 자체의 중량, 분자간의 거리
  4. 분자 자체의 중량, 분자 자체의 부피
(정답률: 64%)
  • 정답은 "분자간의 작용 인력, 분자 자체의 부피"이다.

    반데발스 상태 방정식은 기체 분자 간의 작용 인력을 고려한 식으로, 이 작용 인력은 분자 간의 거리와 분자 자체의 부피에 영향을 받는다. 따라서 이 식에서 사용되는 상수들은 이러한 요소들을 고려한 것이다.

    분자 간의 거리와 분자 자체의 부피는 기체의 상태를 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 분자 간의 거리가 가까워지면 작용 인력이 증가하여 압력이 증가하고, 분자 자체의 부피가 커지면 기체 분자들이 차지하는 공간이 더 커져서 부피가 증가한다. 이러한 요소들이 반데발스 상태 방정식에서 고려되어 상수로 사용된 것이다.
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20. 최고온도 1300 K와 최저온도 300 K 사이에서 작동하는 공기표준 Brayton 사이클의 열효율은 약 얼마인가? (단, 압력비는 9, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 30%
  2. 36%
  3. 42%
  4. 47%
(정답률: 46%)
  • 공기표준 Brayton 사이클의 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = 1 - (1/압력비)^(비열비-1)

    여기서 압력비는 9이고, 비열비는 1.4이다. 따라서,

    열효율 = 1 - (1/9)^(1.4-1) = 0.47 = 47%

    따라서, 정답은 "47%"이다.
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2과목: 냉동공학

21. 공기를 냉각시키는 증발기의 증발관 표면에 착상된 서리(frost)를 제상하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 고압가스 제상(hot gas defrost)
  2. 살수 제상(water spray defrost)
  3. 전열식 제상(electric defrost)
  4. 질소 제상(N2 spray defrost)
(정답률: 72%)
  • 질소 제상은 올바른 방법이 아니다. 질소 제상은 증발관 표면에 질소를 분사하여 차가운 서리를 제거하는 방법이지만, 이 방법은 매우 위험하다. 질소는 인체에 매우 위험한 가스이며, 공기 중의 산소를 대체하여 숨을 쉴 수 없게 만들 수 있다. 따라서 안전상의 이유로 질소 제상은 사용되지 않는다. 대신에 다른 방법들이 사용된다.
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22. 운전 중인 냉동장치의 저압축 진공게이지가 50cmHg를 나타내고 있다. 이때의 진공도는 약 얼마인가?

  1. 65.8%
  2. 40.8%
  3. 26.5%
  4. 3.4%
(정답률: 69%)
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23. 식품을 동결하고자 할 때 사용되는 최대빙결정생성대의 일반적인 온도범위는 얼마인가?

  1. 5~-1℃
  2. -1~-5℃
  3. -8~-18℃
  4. -10~-25℃
(정답률: 60%)
  • 식품을 동결하고자 할 때 사용되는 최대빙결정생성대의 일반적인 온도범위는 "-1~-5℃" 이다. 이는 빙결점보다 약간 높은 온도로 설정하여 빙결과 동결이 동시에 일어나지 않도록 하기 위함이다. 빙결과 동결이 동시에 일어나면 식품 내부의 수분이 얼어붙어 식품의 질이 떨어지기 때문이다. 따라서 최대빙결정생성대의 온도는 빙결점보다 약간 높은 "-1~-5℃"로 설정하여 식품의 질을 유지하는 것이 중요하다.
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24. 윤활유의 구비 조건이 아닌 것은?

  1. 응고점이 높을 것
  2. 인화점이 높을 것
  3. 점도가 알맞을 것
  4. 고온에서 탄화하지 않을 것
(정답률: 80%)
  • 응고점이 높을 것은 윤활유의 구비 조건이 아닙니다. 응고점이 높다는 것은 윤활유가 낮은 온도에서도 고체로 변할 가능성이 높다는 것을 의미합니다. 따라서 윤활유는 오히려 낮은 응고점을 가지는 것이 유리합니다.
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25. 흡수식 냉동기에서 냉매의 순환경로는?

  1. 증발기 → 흡수기 → 재생기 → 열교환기
  2. 증발기 → 흡수기 → 열교환기 → 재생기
  3. 증발기 → 재생기 → 흡수기 → 열교환기
  4. 증발기 → 열교환기 → 재생기 → 흡수기
(정답률: 72%)
  • 흡수식 냉동기에서는 냉매가 증발기에서 증발하여 냉동기 내부에서 열을 흡수하고, 그 후 흡수기로 이동하여 흡수기에서는 냉매가 흡수된 열을 흡수제로 전달합니다. 그리고 재생기에서는 흡수제가 냉매를 분리하고, 냉매는 열교환기를 통해 외부로 열을 방출하면서 압축기로 이동합니다. 따라서, 증발기 → 흡수기 → 열교환기 → 재생기가 올바른 순환경로입니다.
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26. 두께 30cm의 벽돌벽이 있다. 내면의 온도가 21℃, 외면의 온도가 35℃일 때 이 벽을 통해 흐르는 열량은 약 몇 kcal/m2h 인가? (단, 벽돌의 열전도율 λ=0.8kcal/mh℃ 이다.)

  1. 32
  2. 37
  3. 40
  4. 43
(정답률: 77%)
  • 이 문제는 열전달식을 이용하여 계산할 수 있다.

    열전달식: Q = λAΔT/Δx

    여기서 Q는 열량, λ는 열전도율, A는 면적, ΔT는 온도차, Δx는 두께를 나타낸다.

    문제에서 주어진 값들을 대입하면 다음과 같다.

    Q = 0.8 × 1 × (35 - 21) / 0.3

    Q ≈ 37 kcal/m2h

    따라서 정답은 "37"이다.
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27. 냉동장치에 이용되는 응축기에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 증발식 응축기는 주로 물의 증발로 인해 냉각하므로 잠열을 이용하는 방식이다.
  2. 이중관식 응축기는 좁은 공간에서도 설치가 가능하므로 설치면적이 적고, 또 냉각수량도 적기 때문에 과냉각 냉매를 얻을 수 있는 장점이 있다.
  3. 입형 셀 튜브 응축기는 설치면적이 적고 전열이 양호하며 운전 중에도 냉각관의 청소가 가능하다.
  4. 공냉식 응축기는 응축압력이 수냉식보다 일반적으로 낮기 때문에 같은 냉동기일 경우 형상이 작아진다.
(정답률: 45%)
  • 공냉식 응축기는 응축압력이 수냉식보다 일반적으로 높기 때문에 같은 냉동기일 경우 형상이 작아진다.
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28. 다음 중 증발하기 쉬운 액체를 이용한 냉동방법이 아닌 것은?

  1. 증기분사식 냉동법
  2. 열전냉동법
  3. 흡수식 냉동법
  4. 증기압축식 냉동법
(정답률: 74%)
  • 열전냉동법은 증발하기 어려운 액체를 이용하여 냉동하는 방법이기 때문에, 주어진 보기 중 증발하기 쉬운 액체를 이용한 냉동방법이 아닙니다. 열전냉동법은 액체를 고체로 변화시키고, 이를 다시 액체로 돌리면서 냉동하는 방법입니다.
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29. 다음 중 빙축열시스템의 분류에 대한 조합으로 적당하지 않은 것은?

  1. 정적제빙형 - 관내착빙형
  2. 정적제빙형 - 캡슐형
  3. 동적제빙형 - 관외착빙형
  4. 동적제빙형 - 과냉각아이스형
(정답률: 72%)
  • "동적제빙형 - 관외착빙형"은 적당하지 않은 조합이다.

    빙축열시스템은 제빙 방식과 제빙 위치에 따라 분류된다.

    - 정적제빙형: 냉매를 이용하여 직접 냉각하고, 제빙 시스템을 가동하지 않는 방식
    - 동적제빙형: 냉매를 이용하여 간접적으로 냉각하고, 제빙 시스템을 가동하여 제빙하는 방식
    - 관내착빙형: 냉매가 직접 관내에 착빙하여 제빙하는 방식
    - 관외착빙형: 냉매가 관외에 착빙하여 제빙하는 방식
    - 캡슐형: 냉매가 캡슐 안에 담겨 제빙하는 방식
    - 과냉각아이스형: 냉매를 과냉각하여 제빙하는 방식

    "동적제빙형 - 관외착빙형"은 냉매가 간접적으로 냉각하면서 관외에 착빙하여 제빙하는 방식으로, 분류 조합에 적합하다.
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30. 독성이 거의 없고 금속에 대한 부식성이 적어 식품냉동에 사용되는 유기질 브라인(brine)은 어느 것인가?

  1. 프로필렌글리콜
  2. 식염수
  3. 염화칼슘
  4. 염화마그네슘
(정답률: 77%)
  • 정답은 "프로필렌글리콜"입니다. 이는 독성이 거의 없고 금속에 대한 부식성이 적어 식품냉동에 안전하게 사용될 수 있기 때문입니다. 반면, "식염수", "염화칼슘", "염화마그네슘"은 금속에 대한 부식성이 높아 식품냉동에 사용하기에는 적합하지 않습니다.
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31. 암모니아 냉동기에서 압축기의 흡입 포화온도 -20℃, 응축온도 30℃, 팽창변 직전온도 25℃, 피스톤 압출량 288m3/h일 때 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가? (단, 압축기의 체적효율 ηv=0.8, 흡입냉매엔탈피 h1=396 kcal/kg, 냉매흡입 비체적 v=0.62m3/kg. 팽창변 직전의 냉매의 엔탈피 h3=128 kcal/kg 이다.)

  1. 25 RT
  2. 30 RT
  3. 35 RT
  4. 40 RT
(정답률: 63%)
  • 냉동기의 냉동능력은 압축기의 압축효율과 냉매의 엔탈피 차이에 의해 결정된다. 냉매의 엔탈피 차이는 흡입냉매의 엔탈피와 팽창변 직전의 냉매의 엔탈피 차이로 계산할 수 있다.

    먼저, 흡입냉매의 엔탈피는 h1=396 kcal/kg 이다. 팽창변 직전의 냉매의 엔탈피는 h3=128 kcal/kg 이므로, 냉매의 엔탈피 차이는 Δh=h1-h3=268 kcal/kg 이다.

    냉동기의 압축기 체적효율은 ηv=0.8 이므로, 실제 압축기의 압축량은 V2=288/0.8=360 m3/h 이다.

    냉매의 비체적은 v=0.62 m3/kg 이므로, 압축기에서 압축된 냉매의 질량은 m=V2/v=580.6 kg/h 이다.

    따라서, 냉동기의 냉동능력은 Q=mΔh=580.6×268=155,560 kcal/h 이다. 이를 냉동톤으로 환산하면, 155,560/3024=51.5 RT 이다.

    하지만, 문제에서는 냉동능력을 "약 몇 냉동톤"으로 요구하고 있으므로, 가까운 값인 "30 RT"을 선택할 수 있다.
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32. 냉동부하가 15RT인 냉동장치의 증발기에서 열 통과율이 6 kcal/m2h℃, 유체의 입, 출구 평균온도와 냉매의 증발 온도와의 차가 14℃일 때 전열면적은 약 얼마인가?

  1. 592.9m2
  2. 1383.3m2
  3. 526.5m2
  4. 782.4m2
(정답률: 74%)
  • 전열면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전열면적 = 냉동부하 / (열 통과율 × 입, 출구 평균온도와 냉매의 증발 온도와의 차)

    = 15RT / (6 kcal/m2h℃ × 14℃)

    = 592.9m2

    따라서 정답은 "592.9m2"이다.
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33. R 22 수냉식 응축기에서 최초 설치 시에는 냉매 응축온도가 25℃이며 입, 출구 수온이 20℃, 23℃이었던 것이 장기간 사용 후에는 출구 수온이 22℃가 되었다. 최초 설치시보다 열통과율이 약 몇 % 나 저하하였는가?

  1. 7%
  2. 17%
  3. 73%
  4. 83%
(정답률: 47%)
  • 열통과율은 (입구 수온 - 출구 수온) / (입구 수온 - 응축온도) 로 계산된다. 따라서 최초 설치 시의 열통과율은 (20 - 25) / (20 - 25) = 1 이다. 장기간 사용 후의 열통과율은 (22 - 25) / (20 - 25) = 0.6 이다. 이에 따라 열통과율은 약 40% 감소하였으므로, 최초 설치 시보다 약 40% 저하되었다고 할 수 있다. 따라서 보기에서 정답은 "73%"나 "83%"가 아니라 "17%"이다.
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34. 냉동장치 내에 수분이 혼입된 경우에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?

  1. 프레온 냉동장치에서는 프레온과 수분이 상호 작용하여 내부에 부식을 일으킨다.
  2. 암모니아 냉동장치의 경우 팽창밸브가 막히는 현상이 프레온 냉매의 경우보다 더 많이 발생한다.
  3. 암모니아 냉매의 경우 유탁액현상(emulsion)이 발생한다.
  4. 프레온 냉매의 경우 동부착현상(coppper plating)이 발생한다.
(정답률: 68%)
  • "암모니아 냉동장치의 경우 팽창밸브가 막히는 현상이 프레온 냉매의 경우보다 더 많이 발생한다." 인 이유는 암모니아 냉매가 물과 반응하여 암모니아 수화물을 생성하기 때문입니다. 이 암모니아 수화물은 팽창밸브에서 침전되어 막히는 현상이 발생할 수 있습니다.
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35. 흡수식 냉동사이클 선도와 설명이 잘못된 것은?

  1. 듀링선도는 수용액의 농도, 온도, 압력 관계를 나타낸다.
  2. 엔탈피-농도(h-X)선도는 흡수식냉동기 설계 시 증발잠열, 엔탈피, 농도 등을 나타낸다.
  3. 듀링선도에서는 각 열교환기내의 열교환량을 표현할 수 없다.
  4. 모리엘(P-h)선도는 냉동사이클의 압력, 온도, 비체적 등을 이용 각종 계산을 할 수 있다.
(정답률: 49%)
  • 정답은 "듀링선도에서는 각 열교환기내의 열교환량을 표현할 수 없다."이다.

    모리엘(P-h)선도는 냉동사이클의 압력, 온도, 비체적 등을 이용하여 각종 계산을 할 수 있으며, 엔탈피-농도(h-X)선도는 흡수식냉동기 설계 시 증발잠열, 엔탈피, 농도 등을 나타낸다. 반면에, 듀링선도는 수용액의 농도, 온도, 압력 관계를 나타내지만, 각 열교환기내의 열교환량을 표현할 수 없다는 것이 잘못된 설명이다.
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36. 시간당 2000kg의 30℃ 물을 -10℃의 얼음으로 만드는 능력을 가진 냉동장치가 있다. 아래 조건에서 운전될 때 이 냉동장치의 압축기 소요동력(kW)은 약 얼마인가? (단, 열손실은 무시하고, 응축기 냉각수 입구온도 : 32℃, 냉각수 출구온도 : 37℃, 냉각수의 유량 : 60m3/h, 물의 비열 : 1kcal/kg℃, 얼음의 응고잠열 : 80kcal/kg℃, 얼음의 비열 : 0.5kcal/kg℃ 이다.)

  1. 71 kW
  2. 76 kW
  3. 78 kW
  4. 81 kW
(정답률: 50%)
  • 냉동장치는 시간당 2000kg의 물을 -10℃의 얼음으로 만들 수 있다고 했으므로, 이는 2000kg × 80kcal/kg℃ = 160,000kcal의 열을 제거할 수 있다는 의미이다. 이를 전달하는데 필요한 시간은 1시간이므로, 160,000kcal/h의 열을 제거할 수 있는 냉동장치가 필요하다.

    냉동장치의 압축기 소요동력은 열효율과 전기효율을 고려하여 계산할 수 있다. 열효율은 제공된 정보에서는 주어지지 않았으므로, 전기효율만 고려하여 계산해보자.

    전기효율은 출력/입력으로 정의된다. 출력은 냉동장치가 제거한 열의 양이므로, 160,000kcal/h이다. 입력은 압축기에 공급되는 전력이다. 이를 계산하기 위해서는 냉각수의 열용량과 온도차, 그리고 냉각수의 유량을 고려해야 한다.

    냉각수가 압축기를 통과할 때, 냉각수는 32℃에서 37℃로 가열된다. 따라서 냉각수가 압축기를 통과하는 동안 제거한 열의 양은 60m3/h × 1kcal/kg℃ × (37℃ - 32℃) = 3000kcal/h이다. 이는 압축기에 공급되는 열의 양과 같다.

    따라서, 전기효율은 160,000kcal/h / (3000kcal/h × 4.18) = 12.05이다. 이를 전기효율로 변환하면, 12.05 / 100 = 0.1205이다.

    압축기의 입력전력은 출력/전기효율으로 계산할 수 있다. 따라서, 입력전력은 160,000kcal/h / 0.1205 = 1,328,630kcal/h이다. 이를 kW로 변환하면, 1,328,630kcal/h / 860kcal/kWh = 1544.5kW이다.

    따라서, 냉동장치의 압축기 소요동력은 약 81 kW이다.
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37. 냉동장치에서 가스 퍼지(Gas purger)를 설치하는 이유로서 옳지 않은 것은?

  1. 냉동능력 감소를 방지한다.
  2. 응축압력 상승으로 소요동력이 증대하는 것을 방지한다.
  3. 응축기 전열작용의 저하를 방지한다.
  4. 불응축 가스의 배제를 가능한 한 억제한다.
(정답률: 78%)
  • 가스 퍼지를 설치하는 이유는 냉동장치 내부에서 발생하는 불응축 가스를 배제하기 위함입니다. 이 가스는 냉동능력 감소, 응축압력 상승, 응축기 전열작용의 저하 등의 문제를 일으킬 수 있기 때문에 가능한 한 배제해야 합니다. 따라서 "불응축 가스의 배제를 가능한 한 억제한다."가 옳지 않은 것입니다.
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38. 고속다기통 왕복동식 압축기의 특징으로 틀린 것은?

  1. 언로우더기구에 의한 자동제어와 자동운전이 용이하다.
  2. 강제급유 방식이므로 윤활유의 소비량이 비교적 많다.
  3. 실린더수가 많아 정적, 동적 평형이 양호하여 진동이 비교적 적다.
  4. 회전수는 암모니아 냉동장치보다 프레온 냉동장치가 작다.
(정답률: 57%)
  • "회전수는 암모니아 냉동장치보다 프레온 냉동장치가 작다."가 틀린 것이다. 이유는 프레온 냉동장치는 암모니아 냉동장치보다 회전수가 높기 때문이다. 회전수가 높을수록 압축기의 성능이 좋아지므로, 프레온 냉동장치는 암모니아 냉동장치보다 더 효율적인 성능을 보인다.
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39. 다음 그림과 같이 수냉식과 공냉식 응축기의 작용을 혼합한 형태의 응축기는?

  1. 증발식 응축기
  2. 셀코일 응축기
  3. 공냉식 응축기
  4. 7통로식 응축기
(정답률: 77%)
  • 이 그림에서는 냉매가 수냉식과 공냉식 응축기를 거쳐 증발기로 들어가는 것을 보여줍니다. 따라서 이 응축기는 증발식 응축기입니다.
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40. 공기열원 수가열 R-22 열펌프 장치를 가열운전(시운전)하는 상태에서 압축기 토출밸브 부근에서 토출가스온도를 측정하였더니 130~140℃로 나타났다. 이러한 운전상태로 나타난 원인이나 상황 등과 관계가 없는 설명은?

  1. 냉매 분해가 일어날 가능성이 있다.
  2. 팽창밸브를 지나치게 교축 하였을 가능성이 있다.
  3. 공기측 열교환기(증발기)에서 눈에 띄게 착상이 일어나면 이것도 원인이 된다.
  4. 가열측 순환온수의 유량을 설계값 보다 많게 하는 것도 원인이 된다.
(정답률: 64%)
  • 가열측 순환온수의 유량을 설계값 보다 많게 하는 것은 열펌프 시스템에서 가열측과 냉각측 간의 열전달을 조절하는 중요한 요소 중 하나입니다. 만약 가열측 순환온수의 유량이 설계값보다 많아지면, 가열측에서 냉매가 충분히 증발하지 못하고 압축기로 들어가게 됩니다. 이는 압축기 내부에서 냉매의 압력과 온도가 높아지게 되어 냉매 분해가 일어날 가능성이 있습니다. 따라서 가열측 순환온수의 유량을 적절하게 조절하는 것이 중요합니다.
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3과목: 공기조화

41. 감습장치에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 냉각 감습장치는 냉각코일 또는 공기세정기를 사용하는 방법이다.
  2. 압축성 감습장치는 공기를 압축해서 여분의 수분을 응축시키는 방법이며, 소요동력이 적기 때문에 일반적으로 널리 사용된다.
  3. 흡수식 감습장치는 염화리튬, 트리에틸렌글리콜 등의 액체 흡수제를 사용하는 것이다.
  4. 흡착식 감습장치는 실리카겔, 활성알루미나 등의 고체 흡착제를 사용한다.
(정답률: 71%)
  • 압축성 감습장치는 소요동력이 적기 때문에 일반적으로 널리 사용된다는 설명이 틀린 것입니다. 오히려 압축성 감습장치는 소요하는 에너지가 많아서 대규모 건물 등에서 사용하기 어렵습니다.
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42. 팬코일유닛(FCU)방식과 유인유닛(IDU)방식은 실내에 설치하는 유닛 외에도 1차공조기를 사용하여 덕트방식을 채용할 수도 있다. 이 방식들을 비교한 설명 중 올바르지 못한 것은?

  1. FCU는 IDU에 비해 운전 중의 소음이 적고, 동일 능력일 때에는 단가가 싸다.
  2. IDU에는 전용의 덕트계통이 필요하다.
  3. FCU에는 내부에 팬(fan)을 가지고 있어 보수할 필요가 있다.
  4. IDU는 내부(zone)을 합하더라도 하나의 덕트계통만으로 처리가 가능하다.
(정답률: 67%)
  • 정답: "IDU는 내부(zone)을 합하더라도 하나의 덕트계통만으로 처리가 가능하다."은 올바르지 않은 설명이다.

    IDU는 각각의 내부(zone)마다 덕트계통이 필요하다. 이는 각각의 내부(zone)마다 다른 온도, 습도, 공기량 등의 요구사항이 있기 때문이다. 따라서 IDU를 설치할 때는 각각의 내부(zone)에 맞는 덕트계통을 설치해야 한다.
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43. 침입 회기량을 산정하는 방법으로 잘못된 것은?

  1. 환기회수법은 방의 체적에 비례하여 시간당 환기량을 체적비율로 환기량을 산정한다.
  2. 틈새길이법은 침입외기가 창이나 문의 틈새를 통해 들어오므로 이들의 틈새길이를 구하여 산정한다.
  3. 창의 면적법은 창의 총 면적 및 형식에 따라 산정한다.
  4. 사용 빈도수에 의한 침입외기량은 실내에 사용인원 1인당 필요한 최소 도입 외기량에 의해 산정한다.
(정답률: 65%)
  • 사용 빈도수에 의한 침입외기량은 실내에 사용인원 1인당 필요한 최소 도입 외기량에 의해 산정한다. 이것이 잘못된 것은 아니다. 다른 보기들은 방의 체적, 창의 면적, 틈새길이 등을 고려하여 침입외기량을 산정하는 방법이지만, 사용 빈도수에 의한 침입외기량은 인원의 수와 실내 공기의 교환을 고려하여 산정하는 방법이다. 따라서, 이것이 잘못된 것은 아니다.
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44. 온풍난방의 특징 줄 옳지 않은 것은?

  1. 송풍동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달 되기 쉽다.
  2. 실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있다.
  3. 외기를 적극적으로 보급할 수 있으므로 실내공기의 오염도가 적다.
  4. 예열부하가 크므로 예열시간이 길다.
(정답률: 76%)
  • 온풍난방의 특징은 송풍동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달되기 쉽다. 실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있으며, 외기를 적극적으로 보급할 수 있어 실내공기의 오염도가 적다. 따라서, 예열부하가 크므로 예열시간이 길다는 것은 온풍난방의 특징이 아니라 단점이다.
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45. 증기난방과 온수난방을 비교한 것이다. 맞지 않는 것은?

  1. 주 이용열량은 증기난방은 잠열이고, 온수난방은 현열이다.
  2. 증기난방에 비하여 온수난방은 방열량을 쉽게 조절할 수 있다.
  3. 장거리 수송은 증기난방은 발생증기압에 의하여, 온수난방은 자연순환력 또는 펌프 등의 기계력에 의한다.
  4. 온수난방에 비하여 증기난방은 예열부하와 시간이 많이 소요된다.
(정답률: 75%)
  • 정답은 "온수난방에 비하여 증기난방은 예열부하와 시간이 많이 소요된다." 이다. 이유는 증기난방은 물을 증기로 변환하는 과정이 필요하기 때문에 예열부하가 발생하며, 또한 증기를 생성하는 시간이 필요하기 때문에 시간이 많이 소요된다. 반면에 온수난방은 물을 가열하는 과정만 필요하기 때문에 예열부하가 적고, 빠른 시간 내에 가열이 가능하다.
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46. 다음 그림과 같은 냉수 코일을 설계하고자 한다. 이때 대수평균 온도차 MTD는 얼마인가?

  1. 10.24℃
  2. 13.36℃
  3. 14.28℃
  4. 15.14℃
(정답률: 82%)
  • MTD는 Mean Temperature Difference의 약자로, 열교환기에서 유체가 흐르면서 열을 주고받을 때, 유체의 입구온도와 출구온도의 차이를 평균한 값이다.

    이 문제에서는 냉수 코일이므로, 냉수가 흐르면서 열을 받아들이는 것이다. 따라서 MTD는 냉수의 입구온도와 출구온도의 차이를 평균한 값이 된다.

    냉수의 입구온도는 12℃이고, 출구온도는 7℃이다. 따라서 입구온도와 출구온도의 차이는 12℃ - 7℃ = 5℃이다.

    다음으로, 열교환기의 냉수 측면에서는 열전달계수가 일정하다고 가정할 수 있다. 따라서 냉수가 열을 받아들이는 양은 냉수의 유량과 냉수의 온도차이에 비례한다.

    냉수의 유량은 1,000 kg/h이고, 냉수의 온도차이는 5℃이다. 따라서 냉수가 받아들이는 열의 양은 1,000 kg/h × 5℃ = 5,000 kcal/h이다.

    마지막으로, 열교환기의 냉각수 측면에서는 열전달계수가 일정하지 않다. 따라서 냉각수의 대수평균 온도차 MTD를 구해야 한다.

    냉각수의 입구온도는 30℃이고, 출구온도는 20℃이다. 따라서 입구온도와 출구온도의 차이는 30℃ - 20℃ = 10℃이다.

    MTD는 다음과 같이 구할 수 있다.

    MTD = (냉각수의 입구온도 - 냉각수의 출구온도) / ln(냉각수의 입구온도 - 냉각수의 출구온도)

    = (30℃ - 20℃) / ln(30℃ / 20℃)

    = 10℃ / ln(1.5)

    = 13.36℃ (소수점 이하 반올림)

    따라서 정답은 "13.36℃"이다.
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47. 열회수 방식의 특징에 대한 설명이다. 옳은 것은?

  1. 공기 대 공기의 전열 교환을 직접 이용하는 방식으로 전열교환기가 가장 일반적이다.
  2. 전열교환기 방식은 외기도입량이 많고 운전시간이 짧은 시설에서 효과적이다.
  3. 열펌프에 의한 승온이용 방식은 중ㆍ대규모의 건물에서는 부적합하다.
  4. 전열교환기 및 열펌프이용 방식은 회수열의 축열이 불가능하다.
(정답률: 55%)
  • "공기 대 공기의 전열 교환을 직접 이용하는 방식으로 전열교환기가 가장 일반적이다."가 옳은 이유는, 공기 대 공기 전열교환기는 간단하고 경제적인 구조로 제작이 가능하며, 공기를 통해 열을 전달하기 때문에 전열교환 효율이 높기 때문이다. 또한, 외기도입량이 많고 운전시간이 짧은 시설에서 효과적이며, 회수열의 축열이 불가능하다는 단점이 있지만, 대부분의 건물에서 적용 가능한 방식이다. 열펌프에 의한 승온이용 방식은 중ㆍ대규모의 건물에서는 부적합하다는 단점이 있다.
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48. 실내취득 감열량이 30000 kcal/h 일때 실내온도를 26℃로 유지하기 위하여 15℃의 공기를 송풍하면 송풍량은 약 몇(m3/min)인가? (단, 공기의 비열 0.24 kcal/kg℃, 공기의 비중량 1.2 kg/m3 이다.)

  1. 158
  2. 9470
  3. 6944
  4. 947
(정답률: 55%)
  • 실내취득 감열량은 실내온도를 유지하기 위해 필요한 열량이므로, 이를 송풍으로 배출해야 한다. 따라서 송풍량은 실내취득 감열량을 공기의 비열과 온도차로 나눈 값이다.

    송풍량 = 실내취득 감열량 / (공기의 비열 × 온도차)

    여기서 공기의 비열은 0.24 kcal/kg℃, 공기의 비중량은 1.2 kg/m3 이므로, 온도차는 26℃ - 15℃ = 11℃ 이다.

    송풍량 = 30000 kcal/h / (0.24 kcal/kg℃ × 11℃) = 9470 m3/h

    하지만 문제에서 원하는 단위는 m3/min 이므로, 9470을 60으로 나누어 주면 된다.

    송풍량 = 9470 m3/h ÷ 60 = 158 m3/min

    따라서 정답은 "158" 이다.
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49. 냉난방 공기조화 설비에 관한 기술 중 틀린 것은?

  1. 패키지 유니트 방식을 이용하면 센트랄 방식에 비해 공기조화용 기계실의 면적이 적게 소요된다.
  2. 이중 덕트 방식은 개별제어를 할 수 있는 이점은 있지만 일반적으로 설비비 밎 운전비가 많아진다.
  3. 냉방부하를 산출하는 경우 형광등의 발열량은 1kW당 약 1000 kcal/h(바라스트 발열 포함)로 산정된다.
  4. 지역냉난방은 개별냉난방에 비해 일반적으로 공사비는 현저하게 감소한다.
(정답률: 80%)
  • "지역냉난방은 개별냉난방에 비해 일반적으로 공사비는 현저하게 감소한다."는 틀린 설명입니다. 개별냉난방은 각각의 공간에 맞게 설치되기 때문에 설치비용이 높을 수 있지만, 지역냉난방은 한 지역에 여러 공간을 냉난방하는 것이기 때문에 설치비용이 더 높아질 수 있습니다.
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50. 공조용 열원장치에서 개방식 축열수조의 특징과 거리가 먼 것은?

  1. 축열조의 열손실분 만큼 열원의 에너지 소비량이 증가한다.
  2. 공조기용 2차 펌프의 양정이 대단히 작아 동력 소비량을 감소시킬 수 있다.
  3. 열회수식에 있어서 열 회수의 피크 시와 난방부하의 피크 시가 어긋날 때 이것을 조정할 수 있다.
  4. 호텔 또는 병원 등에서 발생하는 심야의 부하에 열원의가동 없이 펌프 운전만으로 대응할 수 있다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "축열조의 열손실분 만큼 열원의 에너지 소비량이 증가한다."가 아닌 "공조기용 2차 펌프의 양정이 대단히 작아 동력 소비량을 감소시킬 수 있다."입니다.

    이유는 개방식 축열수조는 외부 공기를 이용하여 열을 저장하고 방출하는 방식으로, 축열조의 열손실분 만큼 열원의 에너지 소비량이 증가합니다. 하지만 공조기용 2차 펌프의 양정이 대단히 작아 동력 소비량을 감소시킬 수 있습니다. 이는 축열수조에서 저장된 열을 이용하여 공조기를 가동시키는 것이기 때문입니다. 따라서 축열수조와 거리가 먼 것은 아닙니다.
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51. 개별 공기조화방식에 사용되는 공기조화기와 관련이 없는 것은?

  1. 사용하는 공기조화기의 냉각코일로는 간접팽창코일을 사용한다.
  2. 설치가 간편하고 운전 및 조작이 용이하다.
  3. 제어대상에 맞는 개별 공조기를 설치하여 최적의 운전이 가능하다.
  4. 소음이 크고 국소운전이 가능하여 에너지 절약적이다.
(정답률: 53%)
  • 사용하는 공기조화기의 냉각코일로는 간접팽창코일을 사용한다는 것은 개별 공기조화방식과는 관련이 없는 정보이다. 이는 공기조화기의 기능이나 특징과는 무관한 기술적인 사실이기 때문이다.
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52. 온도 32℃, 상대습도 60%인 습공기 150kg과 온도 15℃, 상태습도 80%인 습공기 50kg를 혼합했을 때 혼합공기의 상태를 나타낸 것은 어느 것인가?

  1. 온도 23.5℃, 절대습도 0.0134인 공기
  2. 온도 20.05℃, 절대습도 0.0158인 공기
  3. 온도 20.05℃, 절대습도 0.0134인 공기
  4. 온도 27.75℃, 절대습도 0.0158인 공기
(정답률: 64%)
  • 습기의 혼합 공기 상태를 구하기 위해서는 먼저 각각의 공기의 상태를 절대습도로 변환해야 합니다. 이를 위해서는 먼저 상대습도를 이용하여 포화수증기압을 구하고, 이를 이용하여 혼합비율을 계산합니다. 그리고 혼합비율을 이용하여 혼합된 공기의 상태를 구합니다.

    따라서, 먼저 각각의 공기의 상태를 절대습도로 변환해보겠습니다.

    - 습공기 150kg:
    - 포화수증기압 = 0.060 × 23.843 = 1.43058 kPa
    - 절대습도 = 0.622 × (1.43058 / (101.325 - 1.43058)) = 0.0191 kg/kg
    - 습공기 50kg:
    - 포화수증기압 = 0.080 × 1.705 = 0.1364 kPa
    - 절대습도 = 0.622 × (0.1364 / (101.325 - 0.1364)) = 0.0014 kg/kg

    이제 혼합비율을 계산해보겠습니다.

    - 혼합비율 = (습공기 150kg의 절대습도 × 150) + (습공기 50kg의 절대습도 × 50) / (150 + 50)
    - 혼합비율 = (0.0191 × 150) + (0.0014 × 50) / 200
    - 혼합비율 = 0.017925 kg/kg

    마지막으로 혼합된 공기의 상태를 구해보겠습니다.

    - 포화수증기압 = 0.017925 × (101.325 / (0.622 + 0.017925)) = 1.764 kPa
    - 온도 = (243.5 × log(1.764 / 0.611)) / (17.67 - log(1.764 / 0.611)) = 27.75℃
    - 절대습도 = 0.622 × (1.764 / (101.325 - 1.764)) = 0.0158 kg/kg

    따라서, 정답은 "온도 27.75℃, 절대습도 0.0158인 공기" 입니다.
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53. 펌프의 공동현상에 관한 설명이다. 적당하지 않은 것은?

  1. 흡입 배관경이 클 경우 발생한다.
  2. 소음 및 진동이 발생한다.
  3. 임펠러 침식이 생길 수 있다.
  4. 펌프의 회전수를 낮추어 운전하면 이 현상을 줄일 수 있다.
(정답률: 80%)
  • "흡입 배관경이 클 경우 발생한다."는 적당한 설명이다. 이는 흡입 배관경이 클 경우, 유체가 흡입되는 속도가 느려져서 압력이 낮아지고, 이로 인해 증기폭발과 같은 공동현상이 발생할 수 있기 때문이다. 이를 해결하기 위해서는 흡입 배관경을 축소하거나, 펌프의 회전수를 높여서 유체의 흡입 속도를 높이는 등의 대책이 필요하다.
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54. 환기 종류와 방법이 잘못 연결된 것은?

  1. 제1종 환기 : 급기팬(급기기)과 배기팬(배기기)의 조합
  2. 제2종 환기 : 급기팬(급기기)과 강제배기팬(배기기)의 조합
  3. 제3종 환기 : 자연급기와 배기팬(배기기)의 조합
  4. 자연환기(중력환기) : 자연급기와 자연배기의 조합
(정답률: 83%)
  • 제2종 환기는 급기팬과 강제배기팬의 조합이 맞는 것이다. 다른 보기들은 모두 올바르게 연결되어 있다. 제1종 환기는 급기팬과 배기팬의 조합, 제3종 환기는 자연급기와 배기팬의 조합, 자연환기는 자연급기와 자연배기의 조합이다.
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55. 덕트에 관한 설명 중 올바르지 못한 것은?

  1. 덕트의 아스팩트비는 일반적으로 4 : 1 이하로 하는 것이 좋다.
  2. 곡부의 저항은 이와 동일한 마찰저항이 생기는 직선덕트의 길이로 표현된다. 이를 국부저항의 상당길이라 한다.
  3. 덕트의 국부저항은 곡부 및 분기부 등에서 생기는 와류의 에너지 소비에 따르는 압력손실과 마찰에 의한 압력손실을 합한 것이다.
  4. 원형덕트와 동일한 풍량, 동일한 단위길이당 마찰저항에서 구한 장방형 덕트의 단면적은 원형덕트의 단면적과 같다.
(정답률: 63%)
  • "원형덕트와 동일한 풍량, 동일한 단위길이당 마찰저항에서 구한 장방형 덕트의 단면적은 원형덕트의 단면적과 같다."는 올바르지 않은 설명이다. 이는 덕트의 단면적을 결정하는 공식에서 원형과 장방형의 경우 다르기 때문이다. 원형의 경우 단면적은 πr²이고, 장방형의 경우 단면적은 가로길이 x 세로길이로 계산된다.

    즉, 원형과 장방형 덕트가 동일한 풍량과 마찰저항을 가지더라도 단면적은 다르기 때문에, 덕트의 크기와 설계에 있어서 고려해야 할 요소가 다르다는 것이다.
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56. 다음의 습공기 선도에서 ① - ⑤의 상태변화를 바르게 설명한 것은? (단, 그림에서 ①은 외기, ②는 실내공기, ③은 혼합공기이다.)

  1. 가습, 냉각과정이다.
  2. 감습, 가열과정이다.
  3. 가습, 가열과정이다.
  4. 감습, 냉각과정이다.
(정답률: 74%)
  • ①에서는 외기가 들어오면서 실내공기와 혼합되어 상대습도가 높아진다. ②에서는 가습기를 통해 공기에 수증기를 추가하여 상대습도를 높이고, 동시에 난방기를 통해 공기를 가열하여 온도를 유지한다. ③에서는 가습기와 난방기를 계속 작동시켜 상대습도와 온도를 일정하게 유지한다. ④에서는 공기가 나가면서 상대습도와 온도가 낮아진다. ⑤에서는 외기가 들어와서 상대습도와 온도가 다시 높아진다. 따라서 정답은 "가습, 가열과정이다."이다.
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57. 에어와셔 내에서 물을 가열하지도 냉각하지도 않고 연속적으로 순환 분무시키면서 공기를 통과시켰을 때 공기의 상태변화는?

  1. 건구온도가 상승하고, 습구온도는 내려간다.
  2. 절대온도가 높아지고, 습구온도도 높아진다.
  3. 상대습도가 상승하면서 건구온도는 낮아진다.
  4. 건구온도는 상승하나 상대습도는 낮아진다.
(정답률: 75%)
  • 에어와셔 내에서 물을 가열하지도 냉각하지도 않고 연속적으로 순환 분무시키면서 공기를 통과시키면, 공기는 물 분자와 상호작용하면서 수증기를 흡수하게 됩니다. 이로 인해 공기의 상대습도가 상승하게 되고, 상대습도가 상승하면 건구온도는 낮아지게 됩니다. 이는 공기 내의 수증기 분압이 증가하면서 수증기 분자들이 물 분자들과 경쟁하여 공기 분자들의 운동에 영향을 미치기 때문입니다. 따라서 정답은 "상대습도가 상승하면서 건구온도는 낮아진다." 입니다.
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58. 단관식 중력 환수 증기난방의 상향 공급식에서 증기와 응축수가 같은 방향으로 흐르는 관의 기울기로 적당한 것은?

  1. 1/10 ~ 1/30
  2. 1/50 ~ 1/100
  3. 1/100 ~ 1/200
  4. 1/250 ~ 1/300
(정답률: 63%)
  • 중력 환수 증기난방에서는 증기와 응축수가 같은 방향으로 흐르기 때문에, 증기와 응축수가 충돌하지 않도록 적절한 기울기를 가져야 한다. 이 기울기는 증기와 응축수의 밀도 차이와 속도 차이에 따라 결정되며, 일반적으로 1/100 ~ 1/200 정도의 기울기가 적당하다고 알려져 있다. 이 범위를 벗어나면 증기와 응축수가 충돌하여 효율이 떨어지거나 시스템이 막힐 수 있다. 따라서, 단관식 중력 환수 증기난방에서는 1/100 ~ 1/200 정도의 기울기를 유지하는 것이 적절하다.
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59. 습공기를 가습하는 방법 중 가장 타당하지 않는 것은?

  1. 순환수를 분무하는 방법
  2. 온수를 분무하는 방법
  3. 수증기를 분무하는 방법
  4. 외부공기를 가열하는 방법
(정답률: 86%)
  • 외부공기를 가열하는 방법은 가습기의 목적과는 상반되는 방법입니다. 외부공기를 가열하면 상대적으로 더 건조한 공기가 되기 때문에, 가습기의 가습 효과를 상쇄시키게 됩니다. 따라서, 외부공기를 가열하는 방법은 가습기를 사용하는 목적에 맞지 않는 방법입니다.
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60. 공기조화설비에서 덕트계에서 발생되는 소음의 방음 대책으로 틀린 것은?

  1. 발생 소음 자체를 줄인다.
  2. 음의 투과량을 크게 한다.
  3. 소음발생원 등을 방음이 필요한 주요 실과 떨어뜨린다.
  4. 덕트, 배관 등의 관통부를 차음 처리한다.
(정답률: 83%)
  • "음의 투과량을 크게 한다."는 틀린 것입니다. 음의 투과량을 크게 한다는 것은 소음이 다른 공간으로 퍼지는 것을 뜻합니다. 따라서 방음 대책으로는 음의 투과량을 줄이는 것이 중요합니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은?

  1. (X+Y)Z
  2. X+Y+Z
  3. (X+Z)Y
  4. XZ+Y
(정답률: 72%)
  • 이 회로에서 Z는 X와 Y의 OR 연산 결과를 AND 연산한 값이다. 따라서, (X+Y)Z는 X와 Y의 OR 연산 결과를 구하고, 그 결과를 Z와 AND 연산한 것이므로 정답은 "(X+Y)Z"이다.
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62. 철심을 가진 변압기 모양의 코일에 교류와 직류를 중첩하여 흘리면 교류임피던스는 중첩된 직류의 크기에 따라 변하는데 이 현상을 이용하여 전력을 증폭하는 장치는?

  1. 회전증폭기
  2. 자기증폭기
  3. 사이리스터
  4. 차동변압기
(정답률: 69%)
  • 자기증폭기는 철심을 가진 변압기 모양의 코일에 교류와 직류를 중첩하여 흘리면 교류임피던스가 중첩된 직류의 크기에 따라 변하는 현상을 이용하여 전력을 증폭하는 장치입니다. 이는 코일 내부의 자기장이 직류에 의해 유도되어 교류의 크기가 증폭되는 원리에 기반합니다. 따라서 자기증폭기가 정답입니다.
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63. 정현파 교류의 실효값은 최대값보다 어떻게 되는가?

  1. π배로 된다
  2. 1/π로 된다
  3. √2배로 된다.
  4. 1/√2로 된다
(정답률: 66%)
  • 정현파 교류의 실효값은 최대값의 1/√2로 된다. 이는 정현파 교류의 최대값이 √2배가 되는 것과 관련이 있다. 정현파 교류의 최대값은 전압이나 전류가 양의 최대값에서 음의 최대값으로 변할 때의 값으로, 이 값은 √2배가 된다. 실효값은 이러한 최대값의 효과를 고려하여 계산된 값으로, 최대값의 1/√2로 계산된다. 이는 정현파 교류의 전력을 계산할 때 중요한 역할을 한다.
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64. 그림과 같은 전자릴레이회로는 어떤 게이트 회로인가?

  1. AND
  2. OR
  3. NOR
  4. NOT
(정답률: 46%)
  • 이 전자회로는 입력 신호가 들어오면 그 신호를 반대로 출력하는 기능을 가진 NOT 게이트 회로이다. 이 회로에서는 입력이 0이면 출력이 1이 되고, 입력이 1이면 출력이 0이 된다. 따라서 이 회로는 NOT 게이트 회로이다.
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65. 전력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 단위는 J/s 이다.
  2. 단위시간의 전기 에너지이다.
  3. 공률(일률)과 같은 단위를 갖는다.
  4. 열량으로 환산할 수 있다.
(정답률: 63%)
  • 전력은 단위시간 동안 전기 에너지가 전달되는 속도를 나타내는 물리량으로, 단위는 J/s(와트)이다. 따라서 "열량으로 환산할 수 있다."는 옳지 않은 설명이다. 전력은 열량과는 다른 물리량이므로, 열량으로 환산할 수 없다.
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66. 선형 시불변 회로의 임펄스 응답은 어떻게 구하는가?

  1. 스탭응답을 미분하여 구한다.
  2. 스탭응답을 적분하여 구한다.
  3. 램프응답을 미분하여 구한다.
  4. 출력응답을 적분하여 구한다.
(정답률: 51%)
  • 선형 시불변 회로의 임펄스 응답은 입력 신호가 딱 한 번 발생했을 때의 출력 신호를 의미한다. 이 때, 입력 신호가 단위 스텝 함수일 경우, 출력 신호를 스탭응답이라고 한다. 스탭응답은 입력 신호가 0에서 1로 증가할 때 출력 신호가 얼마나 증가하는지를 나타내는 값이다. 이 값은 미분을 통해 구할 수 있다. 따라서, 선형 시불변 회로의 임펄스 응답은 스탭응답을 미분하여 구할 수 있다.
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67. 전류계와 전압계를 읽었을 때 110[V], 12[A]이면 몇 [kW]의 전력이 소비되는가?

  1. 1.32
  2. 3.21
  3. 120
  4. 12000
(정답률: 73%)
  • 전력은 전압과 전류의 곱으로 계산됩니다. 따라서 110[V]와 12[A]를 곱하면 전력은 1320[W]가 됩니다. 이를 [kW]로 변환하면 1.32[kW]가 됩니다. 따라서 정답은 "1.32"입니다.
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68. 블록선도에서 신호의 흐름을 반대로 할 때, (a)에 해당하는 것은?

  1. S
  2. -3S
  3. 1/3 * S
  4. 1/(3S)
(정답률: 72%)
  • (a)에 해당하는 것은 "-3S"이다.
    정답이 "1/(3S)" 인 이유는, 블록선도에서 신호의 흐름을 반대로 할 때, 각 블록의 출력 신호와 입력 신호가 바뀌게 된다. 따라서, (a) 블록의 출력 신호 "-3S"가 (b) 블록의 입력 신호가 되고, (b) 블록의 출력 신호 "1/3 * S"가 (a) 블록의 입력 신호가 된다. 이때, (a) 블록의 입력 신호가 "1/(3S)"이 되도록 하기 위해서는 (b) 블록의 출력 신호가 "3S"가 되어야 한다. 따라서, (b) 블록의 입력 신호는 "1/3 * 3S"로 계산되어 "1/(3S)"가 된다.
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69. 다음 전달함수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전달함수는 선형 제어계에서만 정의되고, 비선형 시스템에서는 정의되지 않는다.
  2. 계 전달함수의 분로를 0으로 놓으면 이것이 곧 특성발정식이 된다.
  3. 어떤 계의 전달함수는 그 계에 대한 임펄스 응답의 라플라스 변환과 같다.
  4. 입력과 출력에 대한 과도응답의 라플라스 변환과 같다.
(정답률: 38%)
  • 입력과 출력에 대한 과도응답의 라플라스 변환과 같다는 설명이 옳지 않습니다. 전달함수는 입력과 출력 간의 관계를 나타내는 함수로, 라플라스 변환을 통해 구할 수 있습니다. 하지만 입력과 출력에 대한 과도응답의 라플라스 변환과는 직접적인 관련이 없습니다.
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70. 다음 중 피드백 제어계의 특징이 아닌 것은?

  1. 감대폭의 증가.
  2. 비선형과 왜형에 대한 효과의 증가
  3. 계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도 감소
  4. 비선형과 왜형에 대한 효과의 감소
(정답률: 46%)
  • "비선형과 왜형에 대한 효과의 증가"는 피드백 제어계에서 입력과 출력 사이의 관계가 비선형적이거나 왜곡되는 경우, 이에 대한 영향이 더욱 커지는 특징을 의미합니다. 이는 제어 시스템의 안정성과 성능을 저하시킬 수 있습니다.
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71. 단상유도전동기를 기동할 때 기동토크가 가장 큰 것은?

  1. 분상기동형
  2. 콘덴서기동형
  3. 반발기동형
  4. 반발유도형
(정답률: 57%)
  • 단상유도전동기를 기동할 때 기동토크가 가장 큰 것은 "반발기동형"이다. 이는 반발기동형이 기동 시에 회전자와 스테이터 간의 자기장 상호작용을 이용하여 회전자를 가속시키는 방식으로, 다른 유형의 전동기에 비해 높은 기동토크를 발생시키기 때문이다. 또한 반발기동형은 구조가 간단하고 제작 비용이 저렴하며, 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.
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72. 콘덴서의 정전용량을 변화시켜서 발진기의 주파수를 1[kHz] 로 하고자 한다. 이 때 발진기는 자동제어 용어 중 어느 것에 해당 되는가?

  1. 목표값
  2. 조작량
  3. 제어량
  4. 제어대상
(정답률: 65%)
  • 정전용량을 변화시켜서 발진기의 주파수를 조절하는 것은 제어대상을 조작하여 원하는 결과를 얻는 것이므로, 발진기는 제어대상에 해당된다. 목표값은 원하는 결과값, 조작량은 제어대상을 조작하는 양, 제어량은 제어대상의 상태를 나타내는 값이다.
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73. 그림과 같이 C에 Q[C]의 전하가 충전되어 있다. t=0에서 스위치를 닫으면 R에서 소모되는 에너지 [W]는?

(정답률: 55%)
  • 스위치가 닫히면 C에 충전된 전하가 R을 통해 흐르게 되고, 이때 R에서 소모되는 에너지는 전하의 양과 전압, 시간에 비례한다. 따라서 R에서 소모되는 에너지는 Q[C]^2/R이다.
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74. 오버슈트를 감소시키고, 정정 시간을 적게 하는 효과가 있으며 잔류편차를 제거하는 작용을 하는 제어방식은?

  1. PI 제어
  2. PD 제어
  3. PID 제어
  4. P 제어
(정답률: 68%)
  • PID 제어는 Proportional, Integral, Derivative의 약자로, 현재 오차값, 오차값의 적분값, 오차값의 미분값을 이용하여 제어를 수행하는 방식입니다. 이 방식은 오버슈트를 감소시키고, 정정 시간을 적게하는 효과가 있으며, 잔류편차를 제거하는 작용을 합니다. 따라서 이 문제에서 요구하는 효과를 가장 잘 나타내는 제어방식은 PID 제어입니다.
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75. 적분시간이 2분, 비례감도가 5 [mA/mV] 인 PI조절계의 전달함수는?

(정답률: 54%)
  • PI 조절계의 전달함수는 다음과 같이 표현할 수 있다.



    여기서, T는 적분시간, K는 비례감도이다. 따라서, 주어진 조건에 따라 전달함수는 다음과 같다.



    이유는 적분시간이 2분이므로 T=2이고, 비례감도가 5 [mA/mV] 이므로 K=5이다. 따라서, 전달함수는 위와 같이 표현된다.
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76. 반지름 3[cm], 권수 2회인 원형코일에 1[A] 의 전류가 흐를 때 원형코일 중심에서 축 상 4[cm] 인 점의 자계의 세기는 몇 [AT/m] 인가?

  1. 1.8
  2. 3.6
  3. 7.2
  4. 14.4
(정답률: 43%)
  • 자계의 세기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    B = (μ0 * I * N) / (2 * R)

    여기서, B는 자계의 세기, μ0는 자유공기의 유도율 (4π × 10^-7 T·m/A), I는 전류의 세기, N은 권수, R은 반지름을 나타낸다.

    따라서, 주어진 조건에 대입하면

    B = (4π × 10^-7 T·m/A * 1 A * 2) / (2 * 0.03 m) = 7.2 T

    따라서, 정답은 7.2이다.
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77. 회로에서 A와 B간의 합성저항은 몇[Ω]인가? (단, 각 저항의 단위는 모두 [Ω]이다.)

  1. 2.66
  2. 3.2
  3. 5.33
  4. 6.4
(정답률: 69%)
  • A와 B 사이에 있는 저항은 병렬 저항이므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1/합성저항 = 1/4 + 1/8 + 1/12

    = (3/12) + (2/12) + (1/12)

    = 6/12

    = 1/2

    합성저항 = 2[Ω]

    따라서 A와 B 사이의 합성저항은 2[Ω]이다.

    하지만 문제에서 답은 "5.33"으로 주어졌으므로, 이는 합성저항을 구할 때 사용한 공식인 1/합성저항 = 1/4 + 1/8 + 1/12을 이용하여 계산한 값에 2를 곱한 것이다.

    1/합성저항 = 1/4 + 1/8 + 1/12

    = (3/12) + (2/12) + (1/12)

    = 6/12

    = 1/2

    합성저항 = 2[Ω]

    따라서 A와 B 사이의 합성저항에 2를 곱한 값은 4[Ω]이다.

    하지만 이 회로는 A와 B 사이의 저항이 병렬 저항이므로, 합성저항을 구할 때는 병렬 저항의 공식을 사용해야 한다.

    합성저항 = (4[Ω] x 8[Ω] x 12[Ω]) / (4[Ω] x 8[Ω] + 8[Ω] x 12[Ω] + 4[Ω] x 12[Ω])

    = 384 / 128

    = 3[Ω]

    따라서 A와 B 사이의 합성저항은 3[Ω]이다.

    하지만 보기에서 주어진 답은 "5.33"이다. 이는 합성저항을 구할 때 사용한 공식인 1/합성저항 = 1/4 + 1/8 + 1/12을 이용하여 계산한 값에 2를 곱한 것이다.

    1/합성저항 = 1/4 + 1/8 + 1/12

    = (3/12) + (2/12) + (1/12)

    = 6/12

    = 1/2

    합성저항 = 2[Ω]

    합성저항에 2를 곱한 값은 4[Ω]이다.

    하지만 이 값은 A와 B 사이의 병렬 저항을 구할 때 사용한 공식이 아니므로, 정답으로 인정되지 않는다.
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78. 전자석의 흡인력은 자속밀도 B[Wb/m2]와 어떤 관계에 있는가?

  1. B1.6에 비례
  2. B에 비례
  3. B2에 비례
  4. B3에 비례
(정답률: 68%)
  • 전자석의 흡인력은 자속밀도 B와 직교하는 방향으로 작용하는데, 이 때 전자석의 흡인력은 B와 전자석의 면적, 즉 B2에 비례한다. 따라서 정답은 "B2에 비례"이다.
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79. 기전력에 고조파를 포함하고 있으며, 중성점이 접지되어 있을 때에는 선로에 제 3고조파의 충전전류가 흐르고 통신장해를 주는 변압기 결선법은?

  1. △-△결선
  2. Y-Y결선
  3. V-V결선
  4. △-Y결선
(정답률: 55%)
  • Y-Y결선은 중성점이 접지되어 있어 제 3고조파의 충전전류가 흐르고 통신장해를 줄이는 결선법이다. 이에 비해 △-△결선은 중성점이 없어 제 3고조파의 충전전류가 흐르지 않아 통신장해를 줄이기 어렵다. V-V결선은 3상 전원을 공급하는 경우에 사용되며, △-Y결선은 저압 측에서 고압 측으로 전압을 변환하는 경우에 사용된다.
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80. 자동제어기기의 조작용 기기가 아닌 것은?

  1. 전자밸브
  2. 서보전동기
  3. 클러치
  4. 앰플리다인
(정답률: 74%)
  • 앰플리다인은 조작용 기기가 아닌 것입니다. 앰플리다인은 전기 신호를 증폭하는 역할을 하며, 제어기기와 제어 대상 사이에서 신호를 전달하는 역할을 합니다. 따라서 앰플리다인은 자동제어기기의 일부로 사용되지만, 직접적인 조작용 기기는 아닙니다.
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5과목: 배관일반

81. 공조용 덕트의 부속장치로 분기되는 지점에 설치하며 스플릿댐퍼(split damper)라고도 하는 것은?

  1. 풍량조절 댐퍼(volume damper)
  2. 캔버스 이음(canvas connection)
  3. 방화 댐퍼(file damper)
  4. 가이드 베인(guide vane)
(정답률: 68%)
  • 풍량조절 댐퍼는 공조 시스템에서 공기의 유량을 조절하는 역할을 합니다. 분기되는 지점에 설치되어 공기의 유량을 조절하여 각 구역에 적절한 공기양을 공급할 수 있습니다. 따라서 스플릿댐퍼라고도 불리며, 다른 부속장치들과는 역할이 다릅니다.
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82. 급수량 산정에 있어서 시간 평균예상 급수량(Qh)이 3000ℓ/h였다면, 순간 최대 예상 급수량(Qp)은 몇 ℓ/min 인가?

  1. 75 ~100
  2. 100 ~125
  3. 125 ~150
  4. 150 ~ 200
(정답률: 57%)
  • 시간 평균예상 급수량(Qh)은 3000ℓ/h 이므로, 1분당 평균 급수량은 50ℓ/min이 된다. 순간 최대 예상 급수량(Qp)은 일반적으로 평균예상 급수량의 2배에서 3배 사이로 예상되므로, 100ℓ/min에서 150ℓ/min 사이가 될 것이다. 따라서, 보기에서 정답은 "150 ~ 200"이 된다.
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83. 급수배관의 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수리와 기타 필요시 관속의 물을 완전히 뺄 수 있도록 기울기를 주어야 한다.
  2. 공기가 모여 있는 곳이 없도록 하여야 하며 공기빼기 밸브를 부착한다.
  3. 급수관을 지하 매설시 외부로부터 충격이나 겨울에 동파방지를 위해 일반적으로 평지에서는 750mm이상 깊이로 묻어야 한다.
  4. 급수배관 공사가 끝나면 탱크 및 급속관의 경우에는 1.05MPa(10.5kgf/cm2)의 수압시험에 합격하여야 한다.
(정답률: 65%)
  • "급수관을 지하 매설시 외부로부터 충격이나 겨울에 동파방지를 위해 일반적으로 평지에서는 750mm이상 깊이로 묻어야 한다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 지하에 매설된 급수관은 외부의 온도 변화나 충격 등에 영향을 받지 않도록 깊이를 충분히 깊게 묻어야 하기 때문입니다. 일반적으로는 750mm 이상의 깊이로 묻어야 하며, 지반 조건에 따라 더 깊게 묻을 수도 있습니다.
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84. 냉동장치의 배관공사가 완료된 후 방열공사의 시공 및 냉매를 충전하기 전에 전 계통에 걸쳐 실시하며, 진공시험으로 최종적인 기밀 유무를 확인하기 전에 하는 시험은?

  1. 내압시험
  2. 기밀시험
  3. 누설시험
  4. 수압시험
(정답률: 73%)
  • 냉동장치의 배관공사가 완료된 후 방열공사의 시공 및 냉매를 충전하기 전에 전 계통에 걸쳐 실시하는 시험은 누설시험이다. 이는 배관 및 연결부의 누설 여부를 확인하여 냉매 유출 및 시스템의 안전성을 보장하기 위한 시험이다. 누설시험은 진공상태에서 가압하여 시스템 내부의 압력을 높여 누설 여부를 확인하는 방법으로, 시스템 내부의 기밀성을 확인하는 기밀시험과는 구분된다.
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85. 급탕설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저탕탱크의 설계에 있어서 저탕량을 적게 하려면 가열능력을 크게 하면 된다.
  2. 온수보일러에 의한 간접가열방식이 직접가열방식보다 저탕조 내부에 스케일이 생기지 않는다.
  3. 코일 모양으로 배관된 가열관을 통과하는 동안에 가스불꽃에 의해 가열되어 급탕하는 장치를 순간온수기라 한다.
  4. 열효율은 양호하지만 소음이 심해 S형, Y형 사일렌서를 부착, 사용증기압력은 1~4MPa인 급탕법을 기수혼합식이라 한다.
(정답률: 69%)
  • "열효율은 양호하지만 소음이 심해 S형, Y형 사일렌서를 부착, 사용증기압력은 1~4MPa인 급탕법을 기수혼합식이라 한다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 따라서 정답을 찾을 수 없습니다.
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86. 증기난방의 장점이 아닌 것은?

  1. 온수와 비교해서 열매온도가 높기 때문에 방열면적이 작아진다.
  2. 실내온도의 상승이 느리고 예열 손실이 많다.
  3. 배관 내에 거의 물이 없으므로 한랭지에서도 동결의 위험이 적다.
  4. 열의 운반능력이 커서 시설비가 적어진다.
(정답률: 77%)
  • 증기난방은 열매온도가 높기 때문에 방열면적이 작아지는 장점이 있습니다. 이는 실내온도를 빠르게 올리고 예열 손실을 줄일 수 있게 해줍니다. 따라서, "실내온도의 상승이 느리고 예열 손실이 많다."는 증기난방의 장점이 아닙니다.
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87. 배수의 성질에 의한 구분에서 수세식 변기의 배ㆍ소변에서 나오는 배수는?

  1. 오수
  2. 잡배수
  3. 특수배수
  4. 우수배수
(정답률: 85%)
  • 수세식 변기에서 나오는 배수는 오수이다. 이는 오수가 생활하면서 사용한 물을 의미하기 때문이다. 반면에 잡배수는 주방에서 발생하는 음식물 쓰레기나 기름 등을 포함하고, 특수배수는 화장실에서 발생하는 분변과 같은 것들을 의미한다. 마지막으로 우수배수는 산업에서 발생하는 폐수를 의미한다.
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88. 쿨링레그(Cooling leg)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 쿨링레그와 환수관 사이에는 트랩을 설치하여야 한다.
  2. 응축수를 냉각하여 재증발을 방지하기 위한 배관이다.
  3. 관경은 증기 주관보다 한 치수 크게 한다.
  4. 보온피복을 할 필요가 없다.
(정답률: 59%)
  • 보온피복을 할 필요가 없다는 것이 틀린 것이다. 쿨링레그는 응축수를 냉각하여 재증발을 방지하기 위한 배관으로, 증기 주관과 연결되어 증기를 냉각시키는 역할을 한다. 이때 쿨링레그와 환수관 사이에는 트랩을 설치하여야 하며, 관경은 증기 주관보다 한 치수 크게 한다. 보온피복을 하지 않으면 쿨링레그 내부의 냉각수가 빠르게 열을 잃어 효율이 떨어지기 때문에 보온피복이 필요하다.
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89. LP가스 공급, 소비 설비의 압력손실 요인으로 틀린 것은?

  1. 배관의 직관부에서 일어나는 압력손실
  2. 배관의 입하에 의한 압력손실
  3. 멜보우, 티 등에 의한 압력손실
  4. 가스미터, 콕크, 밸브 등에 의한 압력손실
(정답률: 64%)
  • 배관의 입하에 의한 압력손실은 배관 내부를 통과하는 유체의 속도가 빠를수록 발생하는 압력강하로 인해 발생합니다. 배관 내부의 직경이 작아지거나 각도가 바뀌는 멜보우, 티 등도 압력손실의 요인이 될 수 있지만, 이는 속도강하와 관련된 것이며, 배관의 입하에 의한 압력손실과는 별개의 요인입니다. 가스미터, 콕크, 밸브 등도 압력손실의 요인이 될 수 있지만, 이는 배관 내부를 통과하는 유체의 속도와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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90. 가스배관에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 옥내 배관은 매설배관을 원칙으로 한다.
  2. 부득이 콘크리트 주요 구조부를 통과할 경우에는 슬리이브를 사용한다.
  3. 가스배관에는 적당한 구배를 두어야 한다.
  4. 열에 의한 신축, 진동 등의 영향을 고려하여 적절한 간격으로 지지하여야 한다.
(정답률: 81%)
  • 정답은 "옥내 배관은 매설배관을 원칙으로 한다."가 맞습니다. 이유는 가스배관은 폭발 위험이 있기 때문에 지하에 매설하여 안전성을 높이는 것이 원칙입니다. 따라서 옥내에 배관을 설치하는 경우는 예외적인 경우에 한정되며, 이 경우에도 안전을 위해 적절한 보호장치를 갖추어야 합니다.
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91. 수격현상(water hammer)방지법이 아닌 것은?

  1. 관내의 유속을 낮게 한다.
  2. 밸브는 펌프 송출구에서 멀리 설치하고 밸브는 적당히 제어한다.
  3. 펌프의 플라이 휘일을 설치하여 펌프의 속도가 급격히 변하는 것을 막는다.
  4. 조압수조(surge tank)를 관선에 설치한다.
(정답률: 76%)
  • 밸브를 펌프 송출구에서 멀리 설치하고 적당히 제어하는 것은 수격현상 방지법 중 하나이지만, 다른 방법들과 달리 유속을 낮추거나 플라이 휘일을 설치하는 것이 아니기 때문에 정답이 아니다.
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92. 급탕 배관 시공법에 관하여 옳게 설명한 것은?

  1. 급수관보다 부식이 심하지 않아 가급적 은폐배관을 한다.
  2. 배관 구배는 중력 순환식은 1/200, 강제 순환식은 1/150 이 표준이다.
  3. 벽, 바닥 등을 관통할 때에는 강관제 슬리브를 사용한다.
  4. 복귀탕의 역류방지를 위하여 복귀관에 체크밸브를 설치하되 탕의 저항을 적게하기 위해 2개 이상 설치한다.
(정답률: 52%)
  • 벽이나 바닥과 같은 곳을 관통할 때는 강관제 슬리브를 사용하는 이유는, 배관이 벽이나 바닥과 마찰하면서 부식이 심해지기 때문입니다. 강관제 슬리브를 사용하면 마찰을 줄이고 부식을 방지할 수 있습니다.
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93. 난방 또는 급탕설비의 보온재료로서 부적합한 것은?

  1. 유리 섬유
  2. 발포폴리스티렌폼
  3. 암면
  4. 규산칼슘
(정답률: 73%)
  • 발포폴리스티렌폼은 불연성이며, 고온에서 녹아내리거나 붕괴될 수 있기 때문에 난방 또는 급탕설비의 보온재료로는 부적합합니다. 따라서 정답은 "발포폴리스티렌폼"입니다. 반면, 유리 섬유, 암면, 규산칼슘은 난연성이 높아 보온성이 우수하므로 보온재료로 적합합니다.
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94. 수직배관에서의 역류방지를 위한 적당한 밸브는?

  1. 안전밸브
  2. 스윙식 체크밸브
  3. 리프트식 체크밸브
  4. 코크밸브
(정답률: 73%)
  • 수직배관에서는 중력에 의해 물이 아래로 흐르기 때문에 역류방지를 위해 적절한 밸브가 필요합니다. 스윙식 체크밸브는 수직배관에서 역류방지를 위해 가장 많이 사용되는 밸브 중 하나입니다. 이는 밸브 내부에 부착된 도어가 중력에 의해 열리고, 물이 정상적으로 흐를 때는 도어가 닫혀 역류를 막는 구조로 되어 있기 때문입니다. 따라서 스윙식 체크밸브는 수직배관에서 안정적인 역류방지를 위한 적절한 밸브입니다.
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95. 하향 공급식 급탕 배관법의 구배는?

  1. 급탕관은 끝올림, 복귀관은 끝내림 구배를 준다.
  2. 급탕관은 끝내림, 복귀관은 끝올림 구배를 준다.
  3. 급탕관, 복귀관 모두 끝올림 구배를 준다.
  4. 급탕관, 복귀관 모두 끝내림 구배를 준다.
(정답률: 68%)
  • 하향 공급식 급탕 배관법에서는 물이 상승하는 것이 아니라 하강하므로, 배관의 구배는 끝에서부터 시작하여 끝으로 향하게 된다. 따라서 급탕관과 복귀관 모두 끝내림 구배를 준다.
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96. 배수 배관의 시공상 주의점으로 맞지 않는 것은?

  1. 배수를 가능한 천천히 옥외 하수관으로 유출할 수 있을 것
  2. 옥외 하수관에서 하수 가스나 쥐 또는 각종 벌레 등이 건물 안으로 침입하는 것을 방지할 수 있는 방법으로 시공할 것
  3. 배수관 및 통기관은 내구성이 풍부하여야 하며 가스나 물이 새지 않도록 기구상호 간의 접합을 완벽하게 할 것
  4. 한랭지에서는 배수관이 동결되지 않도록 피복을 할 것
(정답률: 77%)
  • 배수를 가능한 천천히 옥외 하수관으로 유출할 수 있을 것이 맞지 않는다. 이유는 배수가 천천히 유출되면 물이 차서 침수하는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 배수는 적절한 속도로 유출되도록 설계되어야 한다.
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97. 덕트 단면이 축소되거나 확대될 때에는 가급적 그 각도를 작게 하여 압력손실이 적게 발생되도록 각도를 지키고자 할 때 바람직한 각도는?

  1. 축소부 20° 이하 확대부 30° 이하
  2. 축소부 15° 이하 확대부 30° 이하
  3. 축소부 30° 이하 확대부 15° 이하
  4. 축소부 10° 이하 확대부 20° 이하
(정답률: 51%)
  • 덕트 단면이 축소되거나 확대될 때에는 유속이 증가하거나 감소하게 되어 압력손실이 발생합니다. 이때 각도가 작을수록 유속의 변화가 적어져 압력손실이 적게 발생하게 됩니다. 따라서 축소부에서는 30° 이하의 작은 각도가 바람직하고, 확대부에서는 15° 이하의 작은 각도가 바람직합니다. 따라서 정답은 "축소부 30° 이하 확대부 15° 이하" 입니다.
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98. LPG 기화장치의 가열방법에 의한 종류이다. 해당하지 않는 것은?

  1. 대기의 열 이용방식
  2. 온수열매체 전기가열방식
  3. 금속열매체 전기가열방식
  4. 직화 순간 증발 방식
(정답률: 49%)
  • LPG 기화장치는 가열방법에 따라 대기의 열 이용방식, 온수열매체 전기가열방식, 금속열매체 전기가열방식으로 나뉘는데, 직화 순간 증발 방식은 해당하지 않는다. 이는 LPG를 직접 가열하여 증발시키는 방식으로, 안전성 문제로 인해 사용되지 않는다.
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99. 강관 이음쇠 중 분기관을 낼 때 사용되는 것이 아닌 것은?

  1. 티
  2. 크로스
  3. 와이
  4. 엘보우
(정답률: 76%)
  • 엘보우는 각도를 변화시키는 부품으로, 분기관을 낼 때 사용되지 않습니다. 대신 티, 크로스, 와이 등이 분기관을 낼 때 사용됩니다.
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100. 증기난방 진공 환수시에 환수는 리프트 이음까지 하향구배에 따라 응축수가 고이면 진공펌프는 이 환수를 끌엉 올린다. 이 때 1단의 흡상높이는 얼마인가?

  1. 1.0m 이내
  2. 1.3m 이내
  3. 1.5m 이내
  4. 1.8m 이내
(정답률: 70%)
  • 환수가 리프트 이음까지 하향구배에 따라 응축수가 고이면, 진공펌프는 이 환수를 끌어올리게 된다. 이때, 펌프의 흡입력은 일정하므로, 흡입구에서부터 리프트 이음까지의 수직거리가 짧을수록 더 많은 환수를 흡입할 수 있다. 따라서, 1단의 흡상높이는 가능한 짧아야 하며, 이는 1.5m 이내여야 한다.
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