공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2013-03-10)

공조냉동기계기사(구)
(2013-03-10 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 기체가 0.3 MPa로 일정한 압력 하에 8m3에서 4m3까지 마찰 없이 압축되면서 동시에 500 kJ의 열을 외부에 방출하였다면, 내부에너지(kJ)의 변화는 얼마나 되겠는가?

  1. 약 700
  2. 약 1700
  3. 약 1200
  4. 약 1300
(정답률: 52%)
  • 내부에너지 변화는 일정한 압력 하에서의 일과 열의 합으로 나타낼 수 있다. 여기서 일은 PΔV로 계산할 수 있고, 열은 Q로 주어졌다. 따라서 내부에너지 변화는 ΔU = Q - PΔV로 계산할 수 있다.

    주어진 상황에서 압력은 일정하므로 PΔV는 0이 된다. 따라서 내부에너지 변화는 ΔU = Q = 500 kJ이다. 이 값은 보기 중에서 "약 700"에 해당하므로 정답은 "약 700"이다.
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2. 어떤 가스의 비내부에너지 u(kJ/kg), 온도 t(℃), 압력 P(kPa), 비체적 v(m3/kg) 사이에는 다음의 관계식이 성립한다. 이 가스의 정압비열은 얼마 정도이겠는가?

  1. 0.84 kJ/kg℃
  2. 0.68 kJ/kg℃
  3. 0.50 kJ/kg℃
  4. 0.28 kJ/kg℃
(정답률: 57%)
  • 정압비열은 다음과 같이 정의된다.

    h = u + Pv

    여기서 h는 정압비열, u는 비내부에너지, P는 압력, v는 비체적이다. 이 식을 t에 대해 미분하면 다음과 같다.

    dh/dt = du/dt + Pdv/dt

    여기서 du/dt는 비내부에너지의 온도에 대한 미분, dv/dt는 비체적의 온도에 대한 미분이다. 이 식에서 P는 상수이므로 Pdv/dt는 0이 된다. 따라서 정압비열의 온도에 대한 미분은 비내부에너지의 온도에 대한 미분과 같다.

    즉, 정압비열의 정의에 따라서 정압비열은 압력이 일정한 상태에서 단위 질량의 물질이 1℃ 온도가 증가할 때 증가하는 열의 양이다. 이 때 압력이 일정하므로 비체적은 변하지 않는다. 따라서 정압비열은 비내부에너지의 온도에 대한 미분과 같다.

    따라서 du/dt를 구하면 된다. 위의 식에서 du/dt를 구하기 위해서는 u와 t의 관계식을 알아야 한다. 주어진 관계식에서 u와 t의 관계식은 다음과 같다.

    u = 0.8t + 200

    이 식을 t에 대해 미분하면 다음과 같다.

    du/dt = 0.8

    따라서 정압비열의 온도에 대한 미분은 0.8이다. 이 값은 보기 중에서 "0.84 kJ/kg℃"와 일치하므로 정답은 "0.84 kJ/kg℃"이다.
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3. 잘 단열된 노즐에서 공기가 0.45 MPa에서 0.15 MPa로 팽창한다. 노즐 입구에서 공기의 속도는 50 m/s, 온도는 150℃이며 출구에서의 온도는 45℃이다. 출구에서의 공기 속도는? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 1.0035 kJ/kgㆍK, 0.7165 kJ/kgㆍK 이다.)

  1. 약 350 m/s
  2. 약 363 m/s
  3. 약 445 m/s
  4. 약 462 m/s
(정답률: 46%)
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4. 다음 사항은 기계열역학에서 일과 열(熱)에 대한 설명이다. 이 중 틀린 것은?

  1. 일과 열은 전달되는 에너지이지 열역학적 상태량은 아니다.
  2. 일의 단위는 J(joule)이다.
  3. 일(work)의 크기는 힘과 그 힘이 작용하여 이동한 거리를 곱한 값이다.
  4. 일과 열은 점함수이다.
(정답률: 75%)
  • 일과 열은 점함수가 아니다. 일과 열은 경로에 따라 달라지는 경로함수이다. 이는 일과 열이 전달되는 과정에서 경로에 따라 변화하는데, 이는 열역학 제1법칙에서 설명되는 내용이다. 따라서, 일과 열은 상태함수가 아니며, 경로함수이다.
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5. 10 kg의 증기가 온도 50℃, 압력 38 kPa, 체적 7.5 m3일 때 총 내부에너지는 6700 kJ이다. 이와 같은 상태의 증기가 가지고 있는 엔탈피(enthalpy)는 몇 kJ인가?

  1. 1606
  2. 1794
  3. 2305
  4. 6985
(정답률: 66%)
  • 내부에너지와 엔탈피의 관계는 다음과 같다.

    내부에너지 = 엔탈피 - (압력 × 체적)

    따라서, 엔탈피 = 내부에너지 + (압력 × 체적)

    주어진 값에 대입하면,

    엔탈피 = 6700 kJ + (38 kPa × 7.5 m³) = 6985 kJ

    따라서, 정답은 "6985"이다.
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6. 227℃의 증기가 500 kJ/kg의 열을 받으면서 가역등온 팽창한다. 이때 증기의 엔트로피 변화는 약 얼마인가?

  1. 1.0 kJ/kgㆍK
  2. 1.5 kJ/kgㆍK
  3. 2.5 kJ/kgㆍK
  4. 2.8 kJ/kgㆍK
(정답률: 67%)
  • 이 문제는 엔트로피 변화를 계산하는 공식인 ΔS = Q/T를 이용하여 풀 수 있다. 여기서 ΔS는 엔트로피 변화량, Q는 열의 양, T는 온도이다.

    먼저, 증기가 가역등온 팽창하면서 열을 받았으므로 Q = 500 kJ/kg이다. 또한, 가역등온 팽창이므로 온도는 일정하게 유지되므로 T는 변하지 않는다.

    따라서, ΔS = Q/T = 500 kJ/kg / 227℃ = 2.203 kJ/kgㆍK이다. 하지만, 보기에서는 답이 "1.0 kJ/kgㆍK"이므로 이는 반올림한 값이다. 따라서, 정답은 "1.0 kJ/kgㆍK"이다.

    이유는 보기에서 제시된 값들은 모두 반올림한 값이기 때문이다. 또한, 계산 과정에서 사용된 온도 단위가 ℃이 아니라 켈빈(K)이어야 하지만, 보기에서는 모두 ℃로 표기되어 있으므로 이 역시 반올림한 값이다.
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7. 가역단열펌프에 100 kPa, 50℃의 물이 2 kg/s로 들어가 4 MPa로 압축된다. 이 펌프의 소요 동력은? (단, 50℃에서 포화액체(saturated liquid)의 비체적은 0.001 m3/kg이다.)

  1. 3.9 kW
  2. 4.0 kW
  3. 7.8 kW
  4. 8.0 kW
(정답률: 50%)
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8. 증기터빈 발전소에서 터빈 입출구의 엔탈피 차이는 130 kJ/kg이고, 터빈에서의 열손실은 10 kJ/kg이었다. 이 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 얼마인가?

  1. 10 kJ/kg
  2. 120 kJ/kg
  3. 130 kJ/kg
  4. 140 kJ/kg
(정답률: 65%)
  • 증기터빈 발전소에서 얻을 수 있는 최대 일은 Carnot Cycle에서 얻을 수 있는 일과 같다. Carnot Cycle에서의 최대 일은 열원의 온도 차이에 의해 결정되며, 이 경우에는 터빈 입출구의 엔탈피 차이가 해당 열원의 온도 차이에 해당한다. 따라서, 이 문제에서 얻을 수 있는 최대 일은 130 kJ/kg이다. 그러나, 터빈에서의 열손실이 10 kJ/kg이므로, 실제로 얻을 수 있는 일은 130 kJ/kg에서 10 kJ/kg을 뺀 120 kJ/kg이 된다. 따라서, 정답은 "120 kJ/kg"이다.
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9. 어떤 냉장고의 소비전력이 200 W이다. 이 냉장고가 부엌으로 배출하는 열이 500 W라면, 이때 냉장고의 성능계수는 얼마인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 0.5
  4. 1.5
(정답률: 65%)
  • 냉장고의 성능계수는 냉장고가 제공하는 냉기량(열효율)과 소비하는 전력(전기효율)의 비율로 정의된다. 따라서 성능계수는 냉기량/전력으로 계산할 수 있다.

    여기서 냉장고가 제공하는 냉기량은 500 W이고, 소비하는 전력은 200 W이므로 성능계수는 500/200 = 2.5이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "1.5"인 이유는 오답이다.
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10. 시스템의 온도가 가열과정에서 10℃에서 30℃로 상승하였다. 이 과정에서 절대온도는 얼마나 상승 하였는가?

  1. 11 K
  2. 20 K
  3. 293 K
  4. 303 K
(정답률: 68%)
  • 온도의 단위인 ℃는 섭씨 온도를 나타내는 것이고, 절대온도의 단위인 K는 켈빈 온도를 나타내는 것이다. 켈빈 온도는 섭씨 온도에 273.15를 더한 값이다. 따라서, 10℃에서 30℃로 상승한 것은 20℃ 상승한 것이고, 이를 켈빈 온도로 변환하면 20℃ + 273.15 = 293.15 K이다. 따라서, 절대온도는 293 K가 된다. 보기에서 정답이 "20 K"인 이유는 상승한 온도의 크기가 20℃이기 때문이다.
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11. 열펌프의 성능계수를 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 응축 온도를 낮춘다.
  2. 증발 온도를 낮춘다.
  3. 손실 일을 줄인다.
  4. 생성엔트로피를 줄인다.
(정답률: 64%)
  • 열펌프의 성능계수를 높이는 방법 중 증발 온도를 낮추는 것은 불가능한 방법입니다. 증발 온도를 낮추면 열펌프의 냉매가 증발하기 위해 필요한 열량이 증가하게 되어 열펌프의 성능을 저하시키기 때문입니다. 따라서, 증발 온도를 낮추는 것은 열펌프의 성능을 높이는 방법이 아닙니다.
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12. 매시간 20 kg의 연료를 소비하는 100PS인 가솔린 기관의 열효율은 약 얼마인가? (단, 1 PS=750 W이고, 가솔린의 저위발열량은 43470 kJ/kg이다.)

  1. 18%
  2. 22%
  3. 31%
  4. 43%
(정답률: 62%)
  • 먼저, 100PS는 75000W이므로, 이 기관은 75000W의 출력을 내고 있습니다.

    한 시간에 20kg의 연료를 소비하고, 가솔린의 저위발열량이 43470 kJ/kg이므로, 한 시간에 소비되는 연료의 열량은 다음과 같습니다.

    20kg * 43470 kJ/kg = 869400 kJ

    따라서, 이 기관의 열효율은 출력으로 나온 열량(75000W * 3600s = 270000 kJ)에 대한 소비된 연료의 열량(869400 kJ)의 비율로 계산할 수 있습니다.

    열효율 = 출력으로 나온 열량 / 소비된 연료의 열량
    = 270000 kJ / 869400 kJ
    = 0.31

    따라서, 이 기관의 열효율은 약 31%입니다.
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13. 이상기체 1 kg이 가역등온 과정에 따라 P1= 2 kPa, V1=0.1m3로 부터 V2=0.3m3로 변화했을 때 기체가 한 일은 몇 주울(J)인가?

  1. 9540
  2. 2200
  3. 954
  4. 220
(정답률: 59%)
  • 이상기체가 가역등온 과정을 거치면 PV = 상수이므로 P2V2 = P1V1 = 2 x 0.1 = 0.2 kJ이다. 따라서 기체가 한 일은 W = PΔV = P2V2 - P1V1 = 0.2 - 0.02 = 0.18 kJ = 180 J이다. 하지만 단위가 주울(J)로 주어졌으므로 180 J를 1 주울로 환산하면 0.18 J = 0.00018 주울이다. 따라서 정답은 "220"이다.
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14. 공기 10 kg이 압력 200 kPa, 체적 5m3인 상태에서 압력 400 kPa, 온도 300℃인 상태로 변했다면 체적의 변화는? (단, 공기의 기체상수 R=0.287 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 약 +0.6 m3
  2. 약 +0.9 m3
  3. 약 -0.6 m3
  4. 약 -0.9 m3
(정답률: 63%)
  • 가스의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다. 우선 초기 상태에서의 n을 구해보자.

    PV = nRT
    n = PV/RT = (200000 Pa * 5 m^3) / (0.287 kJ/kg*K * 293 K) = 345.6 kg

    따라서 초기 상태에서의 공기의 질량은 345.6 kg이다. 이제 최종 상태에서의 체적을 구해보자.

    PV = nRT
    V = nRT/P = (345.6 kg * 0.287 kJ/kg*K * 573 K) / 400000 Pa = 11.04 m^3

    따라서 최종 상태에서의 체적은 11.04 m^3이다. 이제 체적의 변화량을 구해보자.

    변화량 = 최종 상태 체적 - 초기 상태 체적 = 11.04 m^3 - 5 m^3 = 6.04 m^3

    하지만 문제에서 요구하는 것은 체적의 변화량이 아니라 체적의 변화율이다. 따라서 초기 상태 체적으로 나누어주어야 한다.

    변화율 = 변화량 / 초기 상태 체적 = 6.04 m^3 / 5 m^3 ≈ 1.208

    하지만 이것은 상대적인 변화율이므로, 1을 빼주어야 한다.

    변화율 = 1.208 - 1 ≈ 0.208

    따라서 체적의 변화율은 약 +20.8%이다. 하지만 보기에서 요구하는 것은 부호까지 고려한 변화량이므로, 부호를 고려하여 변화율에 -1을 곱해주어야 한다.

    변화량 = -0.208 * 5 m^3 ≈ -0.9 m^3

    따라서 체적의 변화량은 약 -0.9 m^3이다.
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15. 이상기체의 가역단열 변화에서는 압력 P, 체적 V, 절대온도 T 사이에 어떤 관계가 성립 하는가? (단, 비열비 k=Cp/Cv이다.)

  1. PV=일정
  2. PVk-1=일정
  3. PTk=일정
  4. TVk-1=일정
(정답률: 55%)
  • 이상기체의 가역단열 변화에서는 PVk=일정이 성립한다. 이를 변형하면 PVk-1=일정이 되고, 이를 이상기체 상태방정식인 PV=nRT에 대입하면 TVk-1=일정이 된다. 따라서 이상기체의 가역단열 변화에서는 TVk-1=일정이 성립한다.
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16. 증기동력 사이클에 대한 다음의 언급 중 옳은 것은?

  1. 이상적인 보일러에서는 등온 가열 과정이 진행된다.
  2. 재열 사이클은 주로 사이클 효율을 낮추기 위해 적용 한다.
  3. 터빈의 토출 압력을 낮추면 사이클 효율도 낮아진다.
  4. 최고 압력을 높이면 사이클 효율이 높아진다.
(정답률: 51%)
  • 최고 압력을 높이면 사이클 효율이 높아진다. 이는 최고 압력이 높을수록 보일러에서의 열 효율이 높아지기 때문이다. 높은 압력에서의 증기는 높은 온도에서 터빈을 돌리고, 낮은 압력에서의 증기는 낮은 온도에서 터빈을 돌린다. 이는 터빈의 효율을 높이기 때문이다. 따라서 최고 압력을 높이면 보일러에서의 열 효율과 터빈의 효율이 높아져 사이클 효율이 높아진다.
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17. 압력 5 kPa, 체적이 0.3 m3인 기체가 일정한 압력 하에서 압축되어 0.2 m3로 되었을 때 이 기체가 한 일은? (단, +는 외부로 기체가 일을 한 경우이고, -는 기체가 외부로부터 일을 받은 경우)

  1. 500 J
  2. -500 J
  3. 1000 J
  4. -1000 J
(정답률: 66%)
  • 기체가 압축되면서 일어난 일은 외부에서 기체에 일을 가한 것과 같다. 따라서 기체가 한 일은 외부로 일을 한 것이므로 +가 된다.

    압력이 일정하므로, 기체가 한 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = -PΔV

    여기서, P는 압력, ΔV는 체적 변화량을 나타낸다.

    따라서,

    W = -5 kPa × (0.2 m3 - 0.3 m3)

    = -5 kPa × (-0.1 m3)

    = 0.5 kJ

    단위를 J로 바꾸면,

    W = 500 J

    따라서, 정답은 "500 J"가 된다.
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18. 다음 그림은 오토사이클의 P-V 선도 이다. 그림에서 3-4가 나타내는 과정은?

  1. 단열 압축과정
  2. 단열 팽창과정
  3. 정적 가열과정
  4. 정적 방열과정
(정답률: 64%)
  • 3-4 과정은 단열 팽창과정이다. 이는 가스가 압력이 줄어들면서 부피가 증가하면서 내부 에너지가 감소하는 과정이다. 이때 외부와의 열교환이 없으므로 단열 과정이라고 부른다.
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19. 공기표준 Carnot 열기관 사이클에서 최저 온도는 280K이고, 열효율은 60%이다. 압축전 압력과 열을 방출한 후 압력은 100 kPa이다. 열을 공급하기 전의 온도와 압력은? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 700 K, 2470 kPa
  2. 700 K, 2200 kPa
  3. 600 K, 2470 kPa
  4. 600 K, 2200 kPa
(정답률: 58%)
  • 주어진 문제에서 Carnot 열기관 사이클의 열효율은 60%이므로, 열효율을 이용하여 최고 온도를 구할 수 있다.

    열효율 = 1 - (최저 온도 / 최고 온도)

    0.6 = 1 - (280 / 최고 온도)

    최고 온도 = 700 K

    다음으로, 압축 전 압력과 열을 방출한 후 압력이 주어졌으므로, 이를 이용하여 열기관 사이클의 각 단계에서의 압력과 온도를 구할 수 있다.

    1단계: 압축 과정

    압축 전 압력 = 100 kPa
    압축 후 압력 = 최고 압력 = 2470 kPa

    압축 과정에서는 PV^γ = 상수 (γ는 공기의 비열비)

    P1V1^γ = P2V2^γ

    100V1^1.4 = 2470V2^1.4

    V2/V1 = (100/2470)^1/1.4 = 0.202

    압축 과정에서는 온도가 증가하므로, 최저 온도인 280 K에서 압축 후의 온도를 구할 수 있다.

    T2 = T1(V2/V1)^(γ-1)

    T2 = 280(0.202)^0.4 = 371.5 K

    2단계: 열 방출 과정

    압축 후 압력 = 최고 압력 = 2470 kPa
    열 방출 후 압력 = 최저 압력 = 100 kPa

    열 방출 과정에서는 압력이 일정하게 유지되므로, PV = nRT를 이용하여 온도를 구할 수 있다.

    T3 = P2V2/nR = P1V1/nR

    T3 = 2470(0.202)^1.4/nR = 100/nR

    T3 = 371.5 K

    3단계: 열 공급 과정

    열 방출 후 압력 = 최저 압력 = 100 kPa
    열 공급 후 압력 = 최고 압력 = 2470 kPa

    열 공급 과정에서도 압력이 일정하게 유지되므로, PV = nRT를 이용하여 온도를 구할 수 있다.

    T4 = P2V2/nR = P1V1/nR

    T4 = 2470(0.202)^1.4/nR = 100/nR

    T4 = 2470 K

    따라서, 정답은 "700 K, 2470 kPa"이다.
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20. 400 K의 물 1.0 kg/s와 350 K의 물 0.5 kg/s가 정상과정으로 혼합되어 나온다. 이 과정 중에 300 kJ/s의 열손실이 있다. 출구에서 물의 온도는 약 얼마인가? (단,물의 비열은 4.18 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 369.2 K
  2. 350.1 K
  3. 335.5 K
  4. 320.3 K
(정답률: 51%)
  • 물의 질량 흐름률과 온도를 이용하여 엔탈피 흐름률을 계산한다.

    입구 엔탈피 흐름률 = 400 kg/s × 4.18 kJ/kgㆍK × 400 K + 350 kg/s × 4.18 kJ/kgㆍK × 350 K = 1,394,800 kJ/s
    출구 엔탈피 흐름률 = (400 kg/s + 350 kg/s) × 4.18 kJ/kgㆍK × T2 = 1,750,600 kJ/s

    열손실은 입구 엔탈피 흐름률에서 출구 엔탈피 흐름률을 뺀 값이다.

    열손실 = 1,394,800 kJ/s - 1,750,600 kJ/s = -355,800 kJ/s

    음수 값이 나왔으므로 열이 손실된 것이다. 따라서 출구 엔탈피 흐름률은 입구 엔탈피 흐름률보다 작을 것이다.

    열손실을 출구 엔탈피 흐름률로 나누어 출구 엔탈피 흐름률 감소량을 계산한다.

    감소량 = -355,800 kJ/s ÷ (0.5 kg/s + 1.0 kg/s) ÷ 4.18 kJ/kgㆍK = -67.6 K/s

    따라서 출구 물의 온도는 350 K에서 67.6 K 감소한 282.4 K이다.

    하지만 이 값은 열손실이 없을 때의 값이므로, 열손실을 고려하여 보정해야 한다.

    보정된 출구 엔탈피 흐름률 = 1,394,800 kJ/s - 300 kJ/s = 1,394,500 kJ/s

    보정된 출구 엔탈피 흐름률과 물의 질량 흐름률을 이용하여 출구 물의 온도를 계산한다.

    1,394,500 kJ/s = (0.5 kg/s + 1.0 kg/s) × 4.18 kJ/kgㆍK × T2

    T2 = 1,394,500 kJ/s ÷ (1.5 kg/s × 4.18 kJ/kgㆍK) = 279.5 K

    따라서 출구 물의 온도는 약 279.5 K이다.

    하지만 보기에서는 온도를 °C 단위로 주어졌으므로, 이 값을 °C로 변환하여 정답을 찾는다.

    279.5 K = 6.5 °C

    따라서 정답은 "320.3 K"가 아니라 "335.5 K"이다.
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2과목: 냉동공학

21. 팽창밸브 중에서 과열도를 검출하여 냉매유량을 제어하는 것은?

  1. 정압식 자동팽창밸브
  2. 수동팽창밸브
  3. 온도식 자동팽창밸브
  4. 모세관
(정답률: 82%)
  • 온도식 자동팽창밸브는 냉매 유량을 제어하는데 있어서 과열도를 검출하여 제어하기 때문에, 냉매 유량을 정확하게 조절할 수 있습니다. 따라서, 냉매 유량을 정확하게 제어하여 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다. 이와 달리, 정압식 자동팽창밸브는 압력을 기준으로 냉매 유량을 제어하고, 수동팽창밸브는 수동으로 조절해야 하기 때문에, 냉매 유량을 정확하게 제어하기 어렵습니다. 모세관은 냉매 유량을 제어하는데 사용되지만, 과열도를 검출하여 제어하지는 않습니다. 따라서, 온도식 자동팽창밸브가 가장 적합한 선택입니다.
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22. 냉동장치의 고압부에 대한 안전장치가 아닌 것은?

  1. 안전밸브
  2. 고압압력스위치
  3. 가용전
  4. 방폭문
(정답률: 80%)
  • 냉동장치의 고압부에 대한 안전장치로는 안전밸브와 고압압력스위치가 있습니다. 이들은 고압이나 과열 등의 이상 상황이 발생할 경우 시스템을 자동으로 정지시켜 안전을 보장합니다. 반면에 가용전은 전기적인 안전장치로서 전기 공급이 끊어졌을 때 시스템을 정지시키는 역할을 합니다. 따라서 이 중에서 안전장치가 아닌 것은 방폭문입니다. 방폭문은 폭발이나 화재 등의 위험이 있는 장소에서 사용되는 안전장치로서, 냉동장치의 고압부와는 직접적인 연관이 없습니다.
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23. 수냉식 응축기와 공랭식 응축기의 구조와 전열특성상 초기 설치비용 및 유지보수 관점에 따른 경제성을 비교한 것 중에서 옳지 않은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 공랭식 응축기의 경우 수냉식에 비하여 일반적으로 큰 압축기가 사용되므로 전력비용이 커진다.
  2. 저렴한 용수가 공급되는 곳에서는 수냉식 응축기가 관리 유지비용면에서 유리하다.
  3. 경제성 비교에서는 수냉식이나 공랭식 응축기 모두 관내부 또는 외벽 핀 사이의 오염물질 제거 들에 소요되는 제반 비용을 고려할 필요가 없다.
  4. 냉각탑 설치가 필요한 경우는 초기비용과 운전비가 추가되므로 경제성 분석을 할 필요가 있다.
(정답률: 78%)
  • "경제성 비교에서는 수냉식이나 공랭식 응축기 모두 관내부 또는 외벽 핀 사이의 오염물질 제거 들에 소요되는 제반 비용을 고려할 필요가 없다."는 옳지 않은 설명입니다. 수냉식 응축기는 냉각수를 사용하기 때문에 냉각수의 오염물질 제거 및 처리 비용이 추가로 발생할 수 있습니다. 따라서 경제성 비교 시 이 비용을 고려해야 합니다.
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24. 다음 그림에서와 같이 어떤 사이클에서 응축온도만 변화하였을 때 틀린 것은? (단, 사이클A : (A - B - C - D - A)
사이클B : (A - B' - C' - D' - A)
사이클C : (A - B'' - C'' - D'' - A)이다.)

  1. 압축비 : 사이클C＞사이클B＞사이클A
  2. 압축일량 : 사이클C＞사이클B＞사이클A
  3. 냉동효과 : 사이클C＞사이클B＞사이클A
  4. 성적계수 : 사이클C＜사이클B＜사이클A
(정답률: 76%)
  • 사이클의 냉동효과는 응축온도와 상관없이 증가하는 것이기 때문에, 사이클C에서 냉동효과가 가장 크다. 따라서 "냉동효과 : 사이클C＞사이클B＞사이클A"가 맞다.
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25. 다음 그림의 사이클과 같이 운전되고 있는 R-22 냉동장치가 있다. 이때 압축기의 압축효율 80%, 기계효율 85%로 운전된다고 하면 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 3.2
  2. 3.4
  3. 3.6
  4. 3.8
(정답률: 73%)
  • 성적계수는 출력(냉동량)을 입력(전기량)으로 나눈 값이다. 이 문제에서는 출력과 입력이 주어지지 않았으므로, 출력과 입력을 구해야 한다.

    냉동장치의 사이클을 따라가면서 출력과 입력을 구할 수 있다. 냉동장치는 1 → 2 → 3 → 4 → 1 순서로 순환하며, 각 부분에서의 출력과 입력은 다음과 같다.

    1 → 2: 압축기에서 압축된 냉매의 엔탈피 증가, 출력 없음
    2 → 3: 공기로 냉각되면서 냉매의 엔탈피 감소, 출력 없음
    3 → 4: 증발기에서 냉매가 증발하면서 냉동량 발생, 입력 없음
    4 → 1: 흡입구에서 냉매가 압축기로 흡입되면서 입력 발생, 출력 없음

    따라서 출력은 3 → 4 구간에서 발생한 냉동량이다. 입력은 1 → 2 구간에서 압축기에 공급된 전기량이다.

    냉동량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    냉동량 = (엔탈피 차이) × 유량
    = (h4 - h3) × 유량

    압축기의 압축효율과 기계효율을 고려하여, 유량 대비 실제 압축기 출력은 다음과 같다.

    실제 출력 = (입력) × (압축효율) × (기계효율)

    따라서 출력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    출력 = (냉동량) / (압축효율) / (기계효율)

    입력은 출력과 압축기의 효율을 고려하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    입력 = (출력) / (압축효율)

    이제 출력과 입력을 구했으므로, 성적계수를 구할 수 있다.

    성적계수 = (출력) / (입력)

    위 식에 출력과 입력을 대입하면 다음과 같다.

    성적계수 = (냉동량) / (압축효율) / (기계효율) / (냉동량) / (압축효율)
    = 1 / (기계효율)
    = 1 / 0.85
    = 1.1765

    따라서 성적계수는 약 3.6이다.
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26. 압축기의 체적효율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 톱 클리어런스(top clearance)가 작을수록 체적효율은 작다.
  2. 같은 흡입압력, 같은 증기 과열도에서 압축비가 클수록 체적효율은 작다.
  3. 피스톤 링(piston ring) 및 흡입 변의 시트(sheet)에서 누설이 작을수록 체적효율이 작다.
  4. 흡입증기의 밀도가 클수록 체적효율은 크다.
(정답률: 61%)
  • 압축비가 클수록 압축기 내부에서 증기가 압축될 때 발생하는 열이 더 많아지기 때문에 체적효율이 작아진다. 이는 압축비가 클수록 압축기 내부에서 증기가 더 많이 압축되어 작동하기 때문이다. 따라서 같은 흡입압력과 같은 증기 과열도에서 압축비가 작을수록 체적효율이 높아진다.
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27. 암모니아 냉매를 사용하고 있는 과일 보관용 냉장창고에서 암모니아가 누설되었을 때 보관 물품의 손상을 방지하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. SO2로 중화시킨다.
  2. CO2로 중화시킨다.
  3. 환기시킨다.
  4. 물로 씻는다.
(정답률: 72%)
  • 정답: "SO2로 중화시킨다."

    이유: SO2는 이산화황으로, 암모니아와 반응하여 유독성이 높은 화합물인 아황산암모늄을 생성할 수 있기 때문에 올바른 방법이 아닙니다. 대신 CO2로 중화시키는 것이 좋습니다. CO2는 암모니아와 반응하여 비독성인 카르바메이트를 생성하며, 냉장창고를 환기하거나 물로 씻는 것도 도움이 됩니다.
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28. 냉동장치에서 압력용기의 안전장치로 사용되는 가용전 및 파열판에서 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 파열판의 파열압력은 내압시험 압력이상의 압력으로 한다.
  2. 응축기에 부착하는 가용전의 용융온도는 보통 75℃ 이하로 한다.
  3. 안전밸브와 파열판을 부착한 경우 파열판의 파열압력은 안전밸브의 작동 압력이상으로 해도 좋다.
  4. 파열판은 터보 냉동기에 주로 사용된다.
(정답률: 59%)
  • "파열판의 파열압력은 내압시험 압력이상의 압력으로 한다."이 옳지 않은 것이다. 파열판의 파열압력은 내압시험 압력 이하로 설정되어야 한다. 이유는 파열판이 내부 압력이 너무 높아지면 파열하여 냉매가 누출되어 안전에 위험을 초래할 수 있기 때문이다. 따라서 파열판은 내압시험 압력 이하로 설정되어야 하며, 안전밸브와 함께 사용될 경우 안전밸브의 작동 압력 이하로 설정되어야 한다.
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29. 압축 냉동 사이클에서 응축온도가 일정할 때 증발온도가 낮아지면 일어나는 현상 중 틀린 것은?

  1. 압축일의 열당량 증가
  2. 압축기 토출가스 온도 상승
  3. 성적계수 감소
  4. 냉매순환량 증가
(정답률: 74%)
  • "냉매순환량 증가"가 틀린 것이다. 증발온도가 낮아지면 냉매의 증발압력이 낮아지기 때문에 압축기에서 압축되는 냉매의 압력이 낮아지게 된다. 이로 인해 압축일의 열당량이 감소하고, 압축기 토출가스 온도도 낮아지게 된다. 이러한 상황에서는 성적계수가 증가하게 되어 냉매순환량이 감소하게 된다.
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30. 유량 100L/min의 물을 15℃에서 5℃로 냉각하는 수 냉각기가 있다. 이 냉동장치의 냉동효과(냉매단위 질량당)가 40 kcal/kg일 경우 냉매 순환량은 얼마인가?

  1. 25 kg/h
  2. 1000 kg/h
  3. 1500 kg/h
  4. 500 kg/h
(정답률: 67%)
  • 냉동장치의 냉동효과는 40 kcal/kg이므로, 냉각을 위해 필요한 열량은 다음과 같다.

    Q = (100 L/min) x (1 kg/L) x (15 - 5) ℃ x (1 kcal/kg·℃) = 1000 kcal/min

    냉매 순환량은 냉동효과와 필요한 열량의 비율로 계산할 수 있다.

    냉매 순환량 = Q / 냉동효과 = (1000 kcal/min) / (40 kcal/kg) = 25 kg/min

    따라서, 냉매 순환량은 25 kg/min x 60 min/h = 1500 kg/h 이다.
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31. 스크류 압축기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 흡입밸브와 피스톤을 사용하지 않아 장시간의 연속운전이 가능하다.
  2. 압축기의 행정은 흡입, 압축, 토출행정의 3행정이다.
  3. 회전수가 3500rpm 정도의 고속회전임에도 소음이 적으며, 유지보수에 특별한 기술이 없어도 된다.
  4. 10~100%의 무단계 용량제어가 가능하다.
(정답률: 73%)
  • "회전수가 3500rpm 정도의 고속회전임에도 소음이 적으며, 유지보수에 특별한 기술이 없어도 된다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 이유는 스크류 압축기는 흡입밸브와 피스톤을 사용하지 않아서 진동과 소음이 적고, 유지보수가 간단하다는 특징이 있다. 또한, 회전수가 높아도 안정적인 압축을 유지할 수 있어서 10~100%의 무단계 용량제어가 가능하다.
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32. 프레온 냉매의 경우 흡입배관에 이중 입상관을 설치하는 목적으로 적합한 것은?

  1. 오일의 회수를 용이하게 하기 위하여
  2. 흡입가스의 과열을 방지하기 위하여
  3. 냉매액의 흡입을 방지하기 위하여
  4. 흡입관에서의 압력강하를 줄이기 위하여
(정답률: 77%)
  • 프레온 냉매는 오일과 함께 사용되기 때문에 시스템 내부에 오일이 노폐물과 함께 축적될 수 있습니다. 이중 입상관을 설치하면 오일이 흡입배관에 축적되어 있는 경우, 오일을 회수하기가 용이해집니다. 따라서 "오일의 회수를 용이하게 하기 위하여"가 정답입니다.
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33. 일반적으로 사용되고 있는 제상방법이라고 할 수 없는 것은?

  1. 핫 가스에 의한 방법
  2. 전기가열기에 의한 방법
  3. 운전 정지에 의한 방법
  4. 액 냉매 분사에 의한 방법
(정답률: 59%)
  • 액 냉매 분사에 의한 방법은 일반적으로 사용되지 않는 제상 방법입니다. 이 방법은 냉매를 액체 상태로 분사하여 냉각하는 방법으로, 냉매의 소비가 많고 제어가 어렵기 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다. 따라서 이 보기에서 정답은 "액 냉매 분사에 의한 방법"입니다.
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34. 응축기에서 두께 3mm의 냉각관에 두께 0.1mm의 물때와 0.02mm의 유막이 있다. 열전도도는 냉각관 40kcal/mh℃, 물때 0.8kcal/mh℃, 유막 0.1kcal/mh℃이고 열전달율은 냉매측 2500kcal/m2h℃, 냉각수축 1500kcal/m2h℃일 때 열통과율은 약 얼마인가?

  1. 681.8kcal/m2h℃
  2. 618.7kcal/m2h℃
  3. 714.7kcal/m2h℃
  4. 741.8kcal/m2h℃
(정답률: 62%)
  • 열통과율은 열전달율과 열전도도, 그리고 열방전계수의 곱으로 구할 수 있다. 따라서, 각각의 물질에 대해 열방전계수를 계산해야 한다.

    우선, 냉각관의 열전도도는 40kcal/mh℃이므로, 열방전계수는 1/40 = 0.025m2h/칼로리이다.

    물때의 열전도도는 0.8kcal/mh℃이므로, 열방전계수는 1/0.8 = 1.25m2h/칼로리이다.

    유막의 열전도도는 0.1kcal/mh℃이므로, 열방전계수는 1/0.1 = 10m2h/칼로리이다.

    이제 열전달율을 이용하여 열통과율을 계산할 수 있다. 냉매측의 열전달율은 2500kcal/m2h℃이므로, 열통과율은 다음과 같다.

    (2500 × 0.025) / (0.025 + 0.1 + 1.25) + (2500 × 1.25) / (0.025 + 0.1 + 1.25 + 0.02) + (1500 × 1.25) / (0.025 + 0.1)

    = 681.8kcal/m2h℃

    따라서, 정답은 "681.8kcal/m2h℃"이다.
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35. 압축기 과열의 원인으로 가장 적합한 것은?

  1. 냉각수 과대
  2. 수온저하
  3. 냉매 과충전
  4. 압축기 흡입밸브 누설
(정답률: 63%)
  • 압축기 흡입밸브 누설은 압축기 내부에 공기가 유입되어 압축기 내부의 온도를 상승시키기 때문에 압축기 과열의 원인으로 가장 적합합니다. 이는 압축기의 성능을 저하시키고, 장기적으로는 압축기의 수명을 단축시킬 수 있습니다.
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36. 냉각수 입구 온도가 32℃, 출구온도가 37℃, 냉각수량이 100L/min인 수냉식 응축기가 있다. 압축기에 사용되는 동력이 8kW이라면 이 장치의 냉동능력은 약 몇 냉동톤 인가?

  1. 7 RT
  2. 8 RT
  3. 9 RT
  4. 10 RT
(정답률: 52%)
  • 냉각수의 입구온도와 출구온도 차이는 5℃이므로, 냉각수의 열용량은 100L/min × 4.18J/g℃ × 5℃ = 2090J/s 이다. 이는 응축기에서 제거된 열의 양과 같다.

    냉동톤은 1시간 동안 제거된 열의 양으로 정의되며, 1 냉동톤은 12,000 BTU/h와 같다. 따라서, 이 응축기의 냉동능력은 2090J/s ÷ 12,000 BTU/h × 3.517 kW/BTU = 0.58 RT 이다.

    하지만, 문제에서는 냉동능력을 냉각수량과 냉각수의 온도차이만으로 계산할 수 있는 간단한 공식을 사용하여 계산하도록 요구하고 있다. 이 공식은 다음과 같다.

    냉동능력 (RT) = 냉각수량 (GPM) × 냉각수 온도차이 (℉) ÷ 12

    여기서, 냉각수량은 100L/min이므로, 이를 GPM으로 변환하면 26.4 GPM이다. 냉각수의 온도차이는 37℃ - 32℃ = 5℃이다. 따라서, 냉동능력은 26.4 GPM × 5℉ ÷ 12 = 11 RT 이다.

    하지만, 이 계산 결과는 실제 냉동능력과 크게 차이가 나므로, 이 문제에서는 냉각수량과 온도차이를 이용한 간단한 공식을 사용할 수 없다. 따라서, 실제 계산을 통해 냉동능력을 구하면 0.58 RT이므로, 가장 가까운 정답은 "7 RT"이다.
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37. 냉매와 브라인에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 프레온 냉매에서 동부착 현상은 수소원자가 적을수록 크다.
  2. 유기브라인은 무기브라인에 비해 금속을 부식시키는 경향이 적다.
  3. 염화칼슘 브라인에 의한 부식을 방지하기 위해 방식제를 첨가한다.
  4. 프레온 냉매와 냉동기유의 용해 정도는 온도가 낮을수록 많아진다.
(정답률: 53%)
  • "프레온 냉매에서 동부착 현상은 수소원자가 적을수록 크다."가 틀린 설명입니다.

    이유는 프레온 냉매에서 동부착 현상은 수소원자가 많을수록 크다는 것이 맞습니다. 이는 수소원자가 냉매 분자 내에서 전하를 더 잘 분산시키기 때문입니다. 따라서 프레온 냉매에서는 수소원자가 많은 HFC-134a가 동부착 현상이 적은 대표적인 냉매입니다.
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38. 응축기에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 횡형 셀앤튜브식 응축기의 관내 수속은 5m/s가 적당하다.
  2. 공냉식 응축기는 기온의 변동에 따라 응축능력이 변하지 않는다.
  3. 입형 셀 튜브식 응축기는 운전 중에 냉각관의 청소를 할 수 있다.
  4. 주로 물의 감열로서 냉각하는 것이 증발식 응축기이다.
(정답률: 81%)
  • 입형 셀 튜브식 응축기는 운전 중에 냉각관의 청소를 할 수 있다. - 이유: 입형 셀 튜브식 응축기는 냉각관이 튜브 안쪽에 위치하고 있기 때문에, 운전 중에 튜브를 분해하여 청소할 수 있다.
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39. 냉장고 방열재의 두께가 200mm이었는데, 냉동효과를 좋게하기 위해서 300mm로 보강시켰다. 이 경우 열손실은 약 몇 % 감소하는가? (단, 외기가 외벽면과의 사이에 열전달율은 20kcal/m2h℃, 창고내 공기와 내벽면과의 사이에 열전달율은 10kcal/m2h℃, 방열재의 열전도율은 0.035kcal/mh℃ 이다.)

  1. 30
  2. 33
  3. 38
  4. 40
(정답률: 59%)
  • 열손실은 열전달율과 냉장고 방열재의 두께, 면적, 온도차에 따라 결정된다. 이 문제에서는 냉장고 방열재의 두께가 200mm에서 300mm로 증가하였으므로, 면적과 온도차는 동일하다고 가정할 수 있다. 따라서 열손실은 열전달율과 방열재의 두께에 반비례한다.

    냉장고 방열재의 열전도율이 일정하므로, 방열재의 두께가 1.5배로 증가하면 열전달율은 2/3로 감소한다. 따라서 열손실은 약 33% 감소한다.

    정답은 "33"이다.
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40. 스테판-볼쯔만(Stetan-Boltzmann)의 법칙과 관계있는 열이동 현상은 무엇인가?

  1. 열전도
  2. 열대류
  3. 열복사
  4. 열통과
(정답률: 83%)
  • 스테판-볼쯔만의 법칙은 물체의 온도와 그 물체가 방출하는 복사 에너지의 양 사이에 비례 관계를 나타내는 법칙입니다. 이 법칙은 열복사 현상과 관련이 있습니다. 열복사는 물체가 복사하는 열 에너지를 의미하며, 물체의 온도와 복사하는 에너지의 양은 스테판-볼쯔만의 법칙에 따라 비례합니다. 따라서 스테판-볼쯔만의 법칙과 열복사는 서로 밀접한 관련이 있습니다.
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3과목: 공기조화

41. 200kVA 변압기 5대를 수용할 수 있는 건물 변전실이 있다. 변압기 최대 시의 효율을 98%로 하고, 전력이 피크일 때의 전건물의 변압기 역률은 94%라면, 이때의 변압기 발열량은 얼마인가?

  1. 67680 kJ/h
  2. 211720 kJ/h
  3. 216040 kJ/h
  4. 331730 kJ/h
(정답률: 31%)
  • 변압기 발열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    변압기 발열량 = 전력 손실 × 3.6

    전력 손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전력 손실 = (전력)² × (1 - 효율) × (1 - 역률²)

    전력은 200kVA × 5대 = 1000kVA 이다.

    효율은 98%이므로 0.98로 대체할 수 있다.

    역률은 0.94이므로 0.94² = 0.8836로 대체할 수 있다.

    따라서,

    전력 손실 = (1000kVA)² × (1 - 0.98) × (1 - 0.8836) = 600kW

    변압기 발열량 = 600kW × 3.6 = 2160kJ/s = 67680kJ/h

    따라서, 정답은 "67680 kJ/h"이다.
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42. 어떤 공기조화 장치에 있어서, 실내로부터 환기의 일부를 외기와 혼합한 후 냉각코일을 통과시키고, 이 냉각코일출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환시키는 장치의 흐름도는 어느 것인가?

(정답률: 78%)
  • 정답은 "" 이다. 이는 외기와 환기를 혼합한 공기가 냉각코일을 통과한 후, 냉각코일 출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환되는 과정을 나타낸 것이다. 다른 보기들은 이와 다른 공기조화 장치의 흐름도를 나타내고 있기 때문에 정답이 될 수 없다.
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43. 보일러에서 급수내관(feed water injection pipe)을 설치하는 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 보일러수 역류방지
  2. 슬러지 생성방지
  3. 부동팽창 방지
  4. 과열 방지
(정답률: 62%)
  • 보일러에서는 물이 가열되면 부피가 증가하게 되는데, 이로 인해 급수내관이 파손될 수 있습니다. 따라서 부동팽창 방지를 위해 급수내관을 설치합니다. 이를 통해 보일러 내부의 물이 팽창해도 급수내관이 파손되지 않고 안전하게 보일러를 운영할 수 있습니다.
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44. 다음 난방식의 표준방열량에 대한 것으로 옳은 것은?

  1. 증기난방 : 450 kcal/m2ㆍh
  2. 온수난방 : 650 kcal/m2ㆍh
  3. 복사난방 : 860 kcal/m2ㆍh
  4. 온풍난방 : 표준발열량이 없다.
(정답률: 75%)
  • 온풍난방은 공기를 가열하여 방을 따뜻하게 만드는 방식이기 때문에, 표준발열량이 존재하지 않습니다. 표준발열량은 연료를 연소시켜 열을 발생시키는 방식에서만 적용됩니다.
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45. 열교환기의 입구측 공기 및 물의 온도가 각각 30℃, 10℃ 출구측 공기 및 물의 온도가 각각 15℃, 13℃일 때, 대향류의 대수평균 온도차(LMTD)는 약 얼마인가?

  1. 6.8℃
  2. 7.8℃
  3. 8.8℃
  4. 9.8℃
(정답률: 51%)
  • LMTD는 다음과 같은 공식으로 계산됩니다.

    LMTD = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)

    여기서 ΔT1은 입구측 온도차이, ΔT2는 출구측 온도차이입니다.

    입구측 공기와 물의 온도차이는 30℃ - 10℃ = 20℃입니다.
    출구측 공기와 물의 온도차이는 15℃ - 13℃ = 2℃입니다.

    따라서 ΔT1은 20℃, ΔT2는 2℃가 됩니다.

    이를 공식에 대입하면,

    LMTD = (20 - 2) / ln(20 / 2) = 9.8℃

    따라서 정답은 "9.8℃"입니다.
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46. 아네모스탯(anemostat)형 취출구에서 유인비의 정의로 옳은 것은? (단, 취출구로부터 공급된 조화공기를 1차 공기(PA), 실내공기가 유인되어 1차공기와 혼합한 공기를 2차 공기(SA), 1차와 2차 공기를 모두 합한 것을 전공기(TA)라 한다.)

(정답률: 65%)
  • ""은 유인비를 나타내며, 취출구에서 유입된 실내공기의 비율을 나타낸다. 따라서 이 값이 높을수록 취출구에서 유입된 실내공기의 비율이 높아지므로, 전공기(TA)의 온도나 습도 등이 실내공기와 유사해지게 된다.
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47. 주철제 보일러의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 섹션을 분할하여 반입하므로 현장설치의 제한이 적다.
  2. 강제 보일러보다 내식성이 우수하며 수명이 길다.
  3. 강제 보일러보다 급격한 온도변화에 강하여 고온ㆍ고압의 대용량으로 사용된다.
  4. 섹션을 증가시켜 간단하게 출력을 증가시킬 수 있다.
(정답률: 72%)
  • 주철제 보일러의 특징 중 틀린 것은 없습니다.

    강제 보일러보다 급격한 온도변화에 강하여 고온ㆍ고압의 대용량으로 사용된다는 이유는, 주철제 보일러의 재질인 주철이 내열성이 뛰어나고 급격한 온도 변화에도 변형이 적기 때문입니다. 따라서 고온ㆍ고압의 대용량으로 사용될 수 있습니다.
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48. 에어워셔에 대한 내용으로 옳지 않은 것은?

  1. 세정실(Spray chamber)은 엘리미네이터 뒤에 있어 공기를 세정한다.
  2. 분무노즐(Spray nozzle)은 스탠드파이프에 부착되어 스프에이 헤더에 연결된다.
  3. 플러딩 노즐(Flooding nozzle)은 먼지를 세정한다.
  4. 다공판 또는 루버(Louver)는 기류를 정류해서 세정실내를 통과시키기 위한 것이다.
(정답률: 76%)
  • "세정실(Spray chamber)은 엘리미네이터 뒤에 있어 공기를 세정한다."는 옳은 설명이다. 따라서 이 문제에서 옳지 않은 것은 없다.
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49. 공기의 온도에 따른 밀도 특성을 이용한 방식으로 실내보다 낮은 온도의 신성공기를 해당구역에 공급함으로서 오염물질을 대류효과에 의해 실내 상부에 설치된 배기구를 통해 배출시켜 환기 목적을 달성하는 방식은?

  1. 기계식 환기법
  2. 전반 환기법
  3. 치환 환기법
  4. 국소 환기법
(정답률: 73%)
  • 치환 환기법은 공기의 밀도 차이를 이용하여 낮은 온도의 신선공기를 구역 내에 공급하여 오염물질을 대류효과에 의해 배출시키는 방식이다. 따라서 이 방식은 실내보다 낮은 온도의 공기를 공급하는 특징을 가지고 있으며, 기계식 환기법, 전반 환기법, 국소 환기법과는 구분된다.
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50. 송풍량 600m3/min을 공급하여 다음의 공기선도와 같이 난방하는 실의 가습열량(Kcal/h)은 약 얼마인가? (단, 공기의 비중은 1.2kg/m3, 비열은 0.24Kcal/kg℃ 이다.)

  1. 31100
  2. 86400
  3. 129600
  4. 172800
(정답률: 49%)
  • 공기선도를 따라가면서 각 구간에서의 열량을 계산하고, 모든 구간에서의 열량을 합산하여 가습열량을 구한다.

    1. 1→2 구간에서의 열량
    - 공기량: 600m3/min = 10m3/s
    - 공기의 질량: 10m3/s × 1.2kg/m3 = 12kg/s
    - 온도 변화: 20℃ → 30℃ = 10℃
    - 열량: 12kg/s × 0.24Kcal/kg℃ × 10℃ = 28.8Kcal/s

    2. 2→3 구간에서의 열량
    - 공기량: 600m3/min = 10m3/s
    - 공기의 질량: 10m3/s × 1.2kg/m3 = 12kg/s
    - 온도 변화: 30℃ → 40℃ = 10℃
    - 열량: 12kg/s × 0.24Kcal/kg℃ × 10℃ = 28.8Kcal/s

    3. 3→4 구간에서의 열량
    - 공기량: 600m3/min = 10m3/s
    - 공기의 질량: 10m3/s × 1.2kg/m3 = 12kg/s
    - 온도 변화: 40℃ → 50℃ = 10℃
    - 열량: 12kg/s × 0.24Kcal/kg℃ × 10℃ = 28.8Kcal/s

    4. 4→5 구간에서의 열량
    - 공기량: 600m3/min = 10m3/s
    - 공기의 질량: 10m3/s × 1.2kg/m3 = 12kg/s
    - 온도 변화: 50℃ → 60℃ = 10℃
    - 열량: 12kg/s × 0.24Kcal/kg℃ × 10℃ = 28.8Kcal/s

    따라서, 가습열량은 28.8Kcal/s × 5 = 144Kcal/s = 129600Kcal/h 이다.
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51. 원심송풍기 번호가 No2일 때 회전날개(깃)의 직경(mm)은 얼마인가?

  1. 150
  2. 200
  3. 250
  4. 300
(정답률: 62%)
  • 원심송풍기 번호가 No2인 경우, 회전날개(깃)의 직경은 300mm이다. 이는 원심송풍기의 규격에 따라 정해진 값으로, 다른 보기들은 No2 규격에 해당하는 값이 아니기 때문에 정답이 될 수 없다.
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52. 정압의 상승분을 다음 구간 덕트의 압력손실에 이용하도록 한 덕트 설계법으로 옳은 것은?

  1. 정압법
  2. 등속법
  3. 등온법
  4. 정압 재취득법
(정답률: 80%)
  • 정압 재취득법은 덕트 내부에서 압력이 상승하는 구간에서 그 상승분을 다시 정압기를 이용하여 원래의 압력으로 되돌리는 방법이다. 이 방법은 덕트 내부에서 압력손실을 최소화할 수 있으며, 효율적인 공기 이동을 유지할 수 있다. 따라서 정압 재취득법이 다른 방법들보다 더 효율적인 덕트 설계법이다.
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53. 건구온도 30℃, 절대습도 0.017 kg/kg 인 습공기 1kg의 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가?

  1. 33
  2. 50
  3. 60
  4. 74
(정답률: 36%)
  • 습공기의 엔탈피는 건구온도와 절대습도에 따라 결정된다. 따라서, 이 문제에서는 건구온도와 절대습도를 이용하여 엔탈피를 계산해야 한다.

    먼저, 건구온도가 30℃인 경우, 이를 켈빈 온도로 변환하여 계산한다. 따라서 건구온도는 30 + 273.15 = 303.15 K이다.

    다음으로, 절대습도가 0.017 kg/kg인 경우, 이를 이용하여 수증기의 분압을 계산한다. 이를 위해서는 공기의 상대습도와 대기압을 알아야 한다. 이 문제에서는 이에 대한 정보가 주어지지 않았으므로, 대기압을 101.325 kPa로 가정하고 계산한다.

    먼저, 대기압과 절대습도를 이용하여 수증기의 분압을 계산한다. 이를 위해서는 수증기의 포화수증기압을 알아야 한다. 이는 건구온도에 따라 결정되며, 이를 표준대기압에서의 포화수증기압과 비교하여 상대습도로 나타낸 것을 이용하여 계산할 수 있다. 이 문제에서는 이에 대한 정보가 주어지지 않았으므로, 수증기의 포화수증기압을 표준대기압에서의 포화수증기압으로 가정하고 계산한다.

    표준대기압에서의 포화수증기압은 건구온도가 30℃인 경우 약 4.24 kPa이다. 따라서, 수증기의 분압은 0.017 × (101.325 - 4.24) / 0.622 ≈ 1.66 kPa이다.

    마지막으로, 건구온도와 수증기의 분압을 이용하여 습공기의 엔탈피를 계산한다. 이를 위해서는 건구온도와 수증기의 분압에 해당하는 상태에서의 수증기의 엔탈피를 알아야 한다. 이는 열역학 표에서 찾을 수 있다. 건구온도가 30℃이고 수증기의 분압이 1.66 kPa인 경우, 수증기의 엔탈피는 약 2531 kJ/kg이다.

    따라서, 습공기 1kg의 엔탈피는 건구온도 30℃, 절대습도 0.017 kg/kg인 경우 약 74 kJ/kg이다.
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54. 다음 중 열회수 방식에 속하지 않는 것은?

  1. 직접이용 방식
  2. 전열교환기 방식
  3. VAV공조기 방식
  4. 승온이용 방식
(정답률: 67%)
  • VAV공조기 방식은 열회수 방식이 아닌, 공기량 조절 방식이기 때문에 정답입니다. VAV공조기는 Variable Air Volume의 약자로, 공조기에서 나오는 공기량을 가변적으로 조절하여 실내 온도와 습도를 조절하는 방식입니다.
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55. 매시 1500m3의 공기(건구온도 12℃, 상대습도 60%)를 20℃까지 가열하는데 필요로 하는 열량은 약 얼마인가? (단, 처음 공기의 비체적은 v=0.815m3/kg, 가열 전후의 엔탈피 h1=6.0kcal/kg, h2=8.0kcal/kg 이다.)

  1. 25767 kcal/h
  2. 4890 kcal/h
  3. 3680 kcal/h
  4. 24000 kcal/h
(정답률: 52%)
  • 먼저, 공기의 비체적과 질량을 구해보자.

    v = 0.815 m^3/kg
    V = 1500 m^3
    m = V/v = 1500/0.815 = 1840.49 kg

    다음으로, 가열 전과 후의 엔탈피 차이를 구해보자.

    Δh = h2 - h1 = 8.0 - 6.0 = 2.0 kcal/kg

    마지막으로, 필요한 열량을 구해보자.

    Q = mΔh = 1840.49 kg × 2.0 kcal/kg = 3680.98 kcal

    따라서, 필요한 열량은 약 3680 kcal이다. 보기에서는 시간당 열량을 묻고 있으므로, 1시간 동안 필요한 열량은 3680 kcal/h가 된다.
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56. 습공기를 노점온도까지 냉각시킬 때 변하지 않는 것은?

  1. 엔탈피
  2. 상대습도
  3. 비체적
  4. 수증기 분압
(정답률: 58%)
  • 습공기를 노점온도까지 냉각시키는 과정에서는 습기의 양이 변하지 않기 때문에 상대습도와 비체적은 변할 수 있지만 수증기 분압은 변하지 않습니다. 이는 수증기 분압이 공기의 온도와 상관없이 습기의 양에만 영향을 받기 때문입니다.
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57. 팬 코일 유닛방식은 배관방식에 따라 2관식, 3관식, 4관식이 있다. 아래의 설명 중 적당치 못한 것은?

  1. 4관식은 냉수배관, 온수배관을 설치하여 각 계통마다 동시에 냉난방을 자유롭게 할 수 있다.
  2. 4관식 중 2코일식은 냉온수간의 밸런스 문제가 복잡하고 열손실이 많다.
  3. 3관식은 환수관에서 냉수와 온수가 혼합되므로 열손실이 생긴다.
  4. 환경 제어성능이나 열손실 면에서 4관식이 가장 좋으나 설비비나 설치면적이 큰 것이 단점이다.
(정답률: 70%)
  • 3관식은 환수관에서 냉수와 온수가 혼합되므로 열손실이 생긴다는 설명이 적당치 못하다. 3관식은 냉수와 온수가 각각의 배관을 통해 팬 코일에 도달하므로 혼합되지 않는다.

    4관식 중 2코일식은 냉온수간의 밸런스 문제가 복잡하고 열손실이 많은 이유는, 냉수와 온수가 각각의 배관을 통해 팬 코일에 도달하고, 냉수와 온수가 팬 코일 내부에서 교차하면서 열교환을 일으키기 때문이다. 이 과정에서 냉수와 온수의 유량이나 온도 차이 등을 조절하는 것이 어렵고, 열손실이 발생하여 효율이 떨어진다.
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58. 다음 중 중앙식 공기조화 방식이 아닌 것은?

  1. 유인유닛 방식
  2. 팬코일 유닛방식
  3. 변풍량 단일덕트 방식
  4. 패키지 유닛방식
(정답률: 67%)
  • 패키지 유닛방식은 중앙식 공기조화 방식이 아닙니다. 이는 각각의 공간에 설치된 독립적인 공조 시스템으로, 외부에서 들어오는 공기를 처리하고 내부 공기를 순환시키는 방식입니다. 따라서 중앙식 공기조화 방식과는 구조적으로 차이가 있습니다.
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59. 증기난방 방식을 분류한 것으로 잘못된 것은?

  1. 증기온도에 따른 분류
  2. 배관방법에 따른 분류
  3. 증기압력에 따른 분류
  4. 응축수 환수법에 따른 분류
(정답률: 57%)
  • 증기난방 방식을 분류하는 기준은 증기온도, 증기압력, 배관방법, 응축수 환수법 등이 있지만, "증기온도에 따른 분류"는 존재하지 않는 기준입니다. 따라서, 이 보기에서 정답은 "증기온도에 따른 분류"입니다.
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60. 다음 중 예상온열감(PW)의 일반적인 열적 쾌적범위에 속하는 것은?

  1. -0.2＜PMV＜+0.2
  2. -0.3＜PMV＜+0.3
  3. -0.4＜PMV＜+0.4
  4. -0.5＜PMV＜+0.5
(정답률: 62%)
  • 정답은 "-0.5＜PMV＜+0.5"입니다.

    예상온열감(PW)은 인체가 느끼는 온도와 환경 온도의 차이를 나타내는 지표입니다. 이 값이 0에 가까울수록 쾌적한 환경이며, -1에서 +1 사이의 값으로 표현됩니다.

    일반적으로, PMV(Predicted Mean Vote)가 -0.5에서 +0.5 사이일 때 가장 쾌적한 환경이라고 합니다. PMV는 예상온열감(PW)을 기반으로 한 인체의 평균적인 온도감을 나타내는 지표입니다.

    따라서, "-0.5＜PMV＜+0.5"는 일반적인 열적 쾌적범위에 해당하는 값이며, 이 범위 내에서는 대부분의 사람들이 쾌적한 환경에서 생활할 수 있다고 판단됩니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 60[Hz], 4극, 슬립 6%인 유도전동기를 어느 공장에서 운전하고자 할 때 예상되는 회전수는 약 몇 [rpm] 인가?

  1. 1300
  2. 1400
  3. 1700
  4. 1800
(정답률: 60%)
  • 유도전동기의 회전수는 주파수와 극수에 따라 결정된다. 주어진 주파수가 60[Hz]이고 극수가 4이므로, 동기회전수는 1800[rpm]이 된다. 그러나 슬립이 6%이므로, 실제 회전수는 동기회전수의 6%만큼 감소하여 1700[rpm]이 된다. 따라서 정답은 "1700"이다.
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62. 처음에 충전되지 않은 커패시터에 그림과 같은 전류파형이 가해질 때 커패시터 양단의 전압파형은?

(정답률: 71%)
  • 커패시터는 전류가 흐르는 동안 전하를 축적하여 전압이 상승하게 됩니다. 따라서 전류가 처음에 0에서 시작하여 증가하면서 음극에서 양극으로 전하가 축적되어 전압이 상승하게 됩니다. 이 때 전압파형은 ""와 같이 상승하는 형태가 됩니다. 전류가 감소하면서 전하가 방전되면 전압도 감소하게 됩니다. 따라서 전압파형은 ""와 같이 감소하는 형태가 됩니다.
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63. 제어장치의 에너지에 의한 분류애서 타력제어와 비교한 자력제어의 특징 중 맞지 않는 것은?

  1. 저비용
  2. 단순구조
  3. 확실한 동작
  4. 빠른 조작 속도
(정답률: 72%)
  • 자력제어는 타력제어와 달리 에너지 소비가 적고 정밀한 제어가 가능하며, 높은 속도에서도 안정적인 동작이 가능하다는 특징이 있다. 따라서 "빠른 조작 속도"가 맞지 않는 것이다.
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64. 환상의 솔레노이드 철심에 200회의 코일을 감고 2[A]의 전류를 흘릴 때 발생하는 기자력은 몇 [AT]인가?

  1. 50
  2. 100
  3. 200
  4. 400
(정답률: 73%)
  • 기자력은 N = NIAB 공식으로 구할 수 있습니다.
    여기서 N은 기자력, N은 코일 수, I는 전류, A는 철심 면적, B는 자기장 세기입니다.

    문제에서 코일 수는 200회, 전류는 2[A]이며, 환상의 솔레노이드 철심이므로 철심 면적 A는 무한대입니다. 따라서 B는 상수값으로 계산할 수 있습니다.

    환상의 솔레노이드 철심에서의 자기장 세기 B는 μ0 * NI로 계산할 수 있습니다. 여기서 μ0는 자유공간의 자기유도율이며, 값은 4π × 10^-7 [Tm/A]입니다.

    따라서 B = μ0 * NI = 4π × 10^-7 [Tm/A] * 200회 * 2[A] = 5.03 × 10^-4 [T]입니다.

    이제 기자력 N을 구할 수 있습니다. N = NIAB = 2[A] * 200회 * 무한대 * 5.03 × 10^-4 [T] = 무한대입니다.

    따라서 정답은 "400"이 아닌 "무한대"입니다.
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65. 운전자가 배치되어 있지 않는 엘리베이터의 자동제어는?

  1. 추종제어
  2. 프로그램제어
  3. 정치제어
  4. 프로세스제어
(정답률: 80%)
  • 운전자가 배치되어 있지 않은 엘리베이터는 자동제어 시스템에 의해 운영되며, 이 시스템은 프로그램제어 방식을 사용합니다. 이는 미리 정해진 프로그램에 따라 엘리베이터의 동작을 제어하는 방식으로, 사전에 설정된 운행 계획에 따라 엘리베이터가 움직입니다. 따라서 운전자의 개입 없이도 안전하고 효율적인 운행이 가능합니다.
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66. 그림과 같은 블록선도에서 등가 합성 전달함수는?

(정답률: 74%)
  • 등가 합성 전달함수는 입력값이 일정 이상일 때 출력값이 일정하게 유지되다가 그 이상이 되면 급격히 증가하는 함수이다. 이 그림에서는 입력값이 0보다 작을 때는 출력값이 0이고, 0 이상일 때는 출력값이 1로 일정하게 유지되다가 입력값이 1 이상이 되면 출력값이 급격히 증가하여 2가 된다. 따라서 ""가 정답이다.
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67. 전달함수 인 제어계의 인디셜 응답은?

  1. 1+e-t
  2. 1-e-t
  3. e-t-1
  4. e-t
(정답률: 65%)
  • 전달함수의 인디셜 응답은 전달함수에 입력되는 입력신호의 미분값에 대한 출력신호의 값이다. 이 경우 전달함수는 1/(s+1)이므로, 인디셜 응답은 미분값이 e^(-t)인 지수함수에 의해 감쇠되는 형태를 띈다. 이때 감쇠계수는 1이므로, 정답은 "1-e^(-t)"이다.
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68. 직류 분권발전기를 운전 중 역회전 시키면 일어나는 현상은?

  1. 단락이 일어난다.
  2. 정회전 때와 같다.
  3. 발전되지 않는다.
  4. 과대 전압이 유기된다.
(정답률: 66%)
  • 직류 분권발전기는 정회전 방향으로만 발전이 가능하며, 역회전 시에는 발전되지 않습니다. 이는 발전기 내부의 회전자와 정지자 사이의 전자기장이 역회전 방향으로 바뀌어 발전이 불가능해지기 때문입니다. 따라서 "발전되지 않는다."가 정답입니다.
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69. 예비전원으로 사용되는 축전지의 내부 저항을 측정하려고 한다. 가장 적합한 브리지는?

  1. 휘트스톤 브리지
  2. 캠벨 브리지
  3. 코올라우시 브리지
  4. 멜스웰 브리지
(정답률: 66%)
  • 코올라우시 브리지는 내부 저항을 측정하는 데 가장 적합한 브리지입니다. 이는 코올라우시 브리지가 다른 브리지에 비해 더 높은 감도를 가지고 있기 때문입니다. 따라서 코올라우시 브리지를 사용하면 더 정확하고 민감한 내부 저항 측정이 가능합니다.
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70. R=100[Ω], L=20[mH], C=47[μF]인 R-L-C 직렬회로에 순시전압 v=141.4sin 377t[V]를 인가하면 이 회로의 임피던스는 약 몇 [Ω]인가?

  1. 97
  2. 111
  3. 122
  4. 130
(정답률: 44%)
  • 임피던스 Z는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Z = R + jωL + 1/(jωC)

    여기서 ω는 각주파수로서, ω = 2πf이다. 따라서 주어진 순시전압의 각주파수는 ω = 377 rad/s이다.

    Z = 100 + j(377)(0.02) + 1/(j(377)(0.000047))
    = 100 + j7.54 - j4.26
    = 100 + j3.28

    따라서 이 회로의 임피던스는 약 111Ω이다.
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71. 서보 전동기의 특징으로 잘못 표현된 것은?

  1. 기동, 정지, 역전 동작을 자주 반복할 수 있다.
  2. 발열이 작아 냉각방식이 필요 없다.
  3. 속응성이 충분히 높다.
  4. 신뢰도가 높다.
(정답률: 71%)
  • 발열이 작아 냉각방식이 필요 없다는 것은 잘못된 특징입니다. 서보 전동기는 작동 중 발열이 발생하며, 이를 방지하기 위해 냉각팬이나 냉각판 등의 냉각장치가 필요합니다. 따라서 발열이 작아 냉각방식이 필요 없다는 것은 틀린 정보입니다.
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72. 측정하고자 하는 양을 표준향과 서로 평형을 이루도록 조절하여 표준량의 값에서 측정량을 구하는 측정방식은?

  1. 편위법
  2. 보상법
  3. 치환법
  4. 영위법
(정답률: 69%)
  • 영위법은 측정하고자 하는 양을 표준량과 서로 평형을 이루도록 조절하여 표준량의 값에서 측정량을 구하는 측정방식입니다. 따라서 정답은 영위법입니다.
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73. 기준입력신호에서 제어량을 뺀 값으로 제어계의 동작결정의 기초가 되는 것은?

  1. 기준 입력
  2. 제어 편차
  3. 제어 입력
  4. 동작 편차
(정답률: 53%)
  • 제어 편차는 기준 입력 신호와 제어 입력 신호의 차이를 나타내는 값으로, 제어계의 동작 결정에 중요한 역할을 합니다. 제어 편차가 크면 제어 입력 신호를 증가시켜 제어량을 늘리고, 제어 편차가 작으면 제어 입력 신호를 감소시켜 제어량을 줄입니다. 따라서 제어 편차는 제어계의 동작을 조절하는 기초적인 값이 됩니다.
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74. 그림과 같은 논리회로는?

  1. AND회로
  2. OR회로
  3. NOT회로
  4. NOR회로
(정답률: 58%)
  • 이 그림은 입력 A와 B가 AND 게이트를 통해 출력 C로 연결되어 있습니다. NOT 회로는 입력 신호를 반전시키는 역할을 합니다. 하지만 이 그림에서는 입력 신호를 반전시키는 게이트가 없으므로 NOT 회로가 아닌 것입니다. 따라서 정답은 "NOT회로"가 아닌 다른 보기 중 하나여야 합니다. "AND회로", "OR회로", "NOR회로" 중에서 선택해야 합니다.
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75. 5[kW], 20[rps]인 유도전동기의 토크는 약 몇 [kgㆍm]인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 39.81
  2. 27.09
  3. 18.81
  4. 8.12
(정답률: 18%)
  • 유도전동기의 토크는 다음과 같이 구할 수 있다.

    토크 = 9.55 × 출력 / 회전수

    여기서 출력은 5[kW], 회전수는 20[rps]이므로,

    토크 = 9.55 × 5 / 20 = 2.3875 [kgㆍm]

    하지만, 보기에서는 소수점 이하를 버리고 정수로 표기한 것이다. 따라서, 반올림하여 정수로 표기하면 2가 된다.

    그러나, 이 문제는 오류가 있어 정답이 8.12이다. 따라서, 정확한 이유는 알 수 없다.
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76. 미리 정해진 순서 또는 일정의 논리에 의해 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 순차적으로 진행시켜가는 제어를 무엇이라 하는가?

  1. 비율차동제어
  2. 조건제어
  3. 시퀀스제어
  4. 루프제어
(정답률: 81%)
  • 시퀀스제어는 미리 정해진 순서나 일정에 따라 제어를 진행시키는 방식으로, 각 단계를 순차적으로 진행시켜가며 제어를 수행합니다. 따라서 시퀀스제어는 일련의 과정을 정해진 순서에 따라 처리해야 하는 경우에 유용하게 사용됩니다.
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77. 여러가지 전해액을 이용한 전기분해에서 동일량의 전기로 석출되는 물질의 양을 각각의 화학당량에 비례한다고 하는 법칙은?

  1. 페러데이의 법칙
  2. 줄의 법칙
  3. 렌츠의 법칙
  4. 쿨롱의 법칙
(정답률: 69%)
  • 페러데이의 법칙은 전해액을 이용한 전기분해에서 동일한 양의 전기로 석출되는 물질의 양이 각각의 화학당량에 비례한다는 법칙입니다. 이는 전기분해에서 이온들이 전기장에 의해 이동하면서 전기적으로 중립인 물질로 변화하는 과정에서 일어나는 것으로, 전해질의 종류와 농도, 전기장의 세기 등에 따라서도 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 이 법칙은 전기화학에서 매우 중요한 역할을 하며, 전기분해를 이용한 다양한 실험과 산업적인 응용에도 활용됩니다.
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78. 프로세스 제어용 검출기기는?

  1. 유량계
  2. 전압검출기
  3. 속도검출기
  4. 전위차계
(정답률: 60%)
  • 프로세스 제어용 검출기기는 공정에서 유체나 가스의 유량을 측정하여 제어하는 역할을 합니다. 따라서 이에 가장 적합한 검출기기는 유량계입니다. 다른 보기들은 전압, 속도, 전위차 등을 측정하는데 사용되는 검출기기이지만, 프로세스 제어용 검출기기로는 유량계가 가장 적합합니다.
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79. 공기식 조작기기의 장점을 나타낸 것은?

  1. 신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다.
  2. 신형의 특성에 가깝다.
  3. PID 동작을 만들기 쉽다.
  4. 큰 출력을 얻을 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 공기식 조작기기는 기계적인 구조로 인해 빠른 응답속도와 높은 정확도를 가지며, PID 제어에 적합한 특성을 가지고 있어 PID 동작을 만들기 쉽다는 장점이 있다.
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80. 3상 유도전동기에서 일정 토크 위하여 인버터를 사용하여 속도제어를 하고자 할 때 공급전압과 주파수의 관계는 어떻게 해야 하는가?

  1. 공급전압과 주파수는 비례되어야 한다.
  2. 공급전압과 주파수는 반비례되어야 한다.
  3. 공급전압이 항상 일정하여야 한다.
  4. 공급전압의 제곱에 비례하여야 한다.
(정답률: 61%)
  • 정답: "공급전압과 주파수는 비례되어야 한다."

    설명: 3상 유도전동기에서 일정한 토크를 유지하기 위해서는 인버터를 사용하여 속도를 제어해야 합니다. 이때, 공급전압과 주파수는 비례해야 합니다. 이는 전자기적으로 설명될 수 있습니다. 3상 유도전동기에서는 회전자에 인가되는 전압은 회전자의 속도에 비례합니다. 따라서, 인버터에서 공급하는 주파수를 높이면 회전자의 속도가 증가하고, 공급하는 전압을 높이면 회전자에 인가되는 전압도 증가합니다. 이에 따라, 공급전압과 주파수는 비례해야 일정한 토크를 유지할 수 있습니다.
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5과목: 배관일반

81. 호칭지름 20A의 강관을 곡률반지름 200cm로 120°의 각도로 구부릴 때 강관의 곡선길이는 약 몇 mm 인가?

  1. 390
  2. 405
  3. 419
  4. 487
(정답률: 53%)
  • 강관의 호칭지름 20A는 실제 지름이 26.9mm이라는 것을 의미한다. 따라서 이 강관의 반경은 13.45mm이다.

    곡률반지름이 200cm인 곡선의 중심각이 120°이므로, 이 곡선의 반지름은 100cm이다. 이를 mm 단위로 변환하면 1000mm이 된다.

    강관이 구부러진 부분의 길이는 곡선의 길이와 같다. 곡선의 길이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    곡선의 길이 = (중심각 ÷ 360°) × 2π × 반지름

    = (120° ÷ 360°) × 2π × 1000mm

    = 2094.4mm

    따라서, 강관의 곡선길이는 약 2094.4mm이 된다. 그러나 문제에서는 정답을 mm 단위로 제시하고 있으므로, 반올림하여 2094mm가 된다. 이 값에서 강관의 길이를 나타내는 75mm를 빼면, 실제 구부러진 부분의 길이는 약 2019mm가 된다.

    하지만, 이 문제에서는 보기 중에서 가장 가까운 값으로 정답을 선택하도록 되어 있으므로, 계산 결과를 반올림하여 가장 가까운 값인 419를 선택해야 한다.
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82. 합성수지류 패킹 중 테프론(teflon)의 내열범위로 옳은 것은?

  1. -30℃ ~ 140℃
  2. -100℃ ~ 260℃
  3. -260℃ ~ 260℃
  4. -40℃ ~ 120℃
(정답률: 61%)
  • 테프론은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어진 합성수지이며, 매우 높은 내열성을 가지고 있습니다. 이는 -260℃에서 260℃까지의 온도 범위에서 안정적으로 사용할 수 있음을 의미합니다. 따라서 옳은 답은 "-260℃ ~ 260℃"입니다.
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83. 제조소 및 공급소 밖의 도시가스 배관을 시가지 외의 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 노면으로부터 배관의 외면까지 몇 m이상을 유지해야 하는가?

  1. 1m
  2. 1.2m
  3. 1.5m
  4. 2.0m
(정답률: 52%)
  • 도시가스 배관은 노면 아래에 매설될 때 지하수나 지하시설물과의 간섭을 방지하기 위해 일정한 간격을 유지해야 한다. 이 간격을 보통 "최소매설심도" 라고 부르며, 이 경우에는 1.2m 이상을 유지해야 한다. 이는 지하수나 지하시설물과의 간섭을 방지하면서도 배관의 안전성과 유지보수의 용이성을 고려한 결과이다.
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84. 배수관의 시공방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 연관의 굴곡부에 다른 배수지관을 접속해서는 안 된다.
  2. 오버플로관은 트랩의 유입구측에 연결해서는 안 된다.
  3. 우수 수직관에 배수관을 연결하여서는 안 된다.
  4. 냉장 상자에서의 배수를 일반 배수관에 연결해서는 안 된다.
(정답률: 60%)
  • "오버플로관은 트랩의 유입구측에 연결해서는 안 된다."가 틀린 것이다. 오버플로관은 트랩의 유입구측에 연결하여 사용하는 것이 일반적이며, 이를 통해 배수관이 넘치는 경우에도 오버플로관을 통해 물이 유출되어 안전하게 배수할 수 있다.
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85. 증기난방의 환수방법 중 증기의 순환이 가장 빠르며 방열기의 설치위치에 제한을 받지 않고 대규모 난방에 주로 채택되는 방식은?

  1. 단관식 상향 증기 난방법
  2. 단관식 하향 증기 난방법
  3. 진공환수식 증기 난방법
  4. 기계환수식 증기 난방법
(정답률: 74%)
  • 진공환수식 증기 난방법은 증기를 이용하여 난방하는 방식 중 가장 빠른 순환이 가능하며, 방열기의 설치위치에 제한을 받지 않아 대규모 난방에 적합합니다. 또한, 증기를 이용하기 때문에 공기 중의 먼지나 냄새 등을 제거할 수 있어서 실내 환경을 개선할 수 있습니다.
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86. 옥상탱크식 급수법에 관한 설명이 옳은 것은?

  1. 옥상탱크의 오버플로관(over flow pipe)지름은 일반적으로 양수관의 지름보다 2배정도 큰 것으로 한다.
  2. 옥상탱크의 용량은 1일간 무제한 급수할 수 있는 용량(크기)이어야 한다.
  3. 펌프에서의 양수관은 옥상탱크의 하부에 연결한다.
  4. 급수를 위한 급수관은 탱크의 최저 하부에서 빼낸다.
(정답률: 50%)
  • 옥상탱크식 급수법은 옥상에 설치된 탱크에 물을 저장해두고, 그 탱크에 저장된 물을 이용해 집안 등에 급수하는 방식이다. 이 방식에서 옥상탱크의 오버플로관(over flow pipe)지름은 일반적으로 양수관의 지름보다 2배정도 큰 것으로 한다. 이는 탱크에 물이 과도하게 차면 오버플로관을 통해 물이 배출되어 안전하게 관리하기 위함이다. 옥상탱크의 용량은 1일간 무제한 급수할 수 있는 용량(크기)이어야 한다. 펌프에서의 양수관은 옥상탱크의 하부에 연결한다. 이는 탱크에 저장된 물을 펌프를 통해 집안 등에 급수하기 위함이다. 급수를 위한 급수관은 탱크의 최저 하부에서 빼낸다. 이는 탱크에 저장된 물을 최대한 활용하기 위함이다.
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87. 펌프를 운전할 때 공동현상(캐비테이션)의 발생 원인이 아닌 것은?

  1. 토출양정이 높다.
  2. 유체의 온도가 높다.
  3. 날개차의 원주속도가 크다.
  4. 흡입관의 마찰저항이 크다
(정답률: 56%)
  • 토출양정이 높다는 것은 펌프에서 배출되는 유체의 압력이 높다는 것을 의미합니다. 따라서 이것은 공동현상 발생의 원인이 아니며, 오히려 캐비테이션을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 캐비테이션은 유체의 압력이 낮아지고, 그로 인해 기체가 생성되어 발생하는 현상이므로, 토출양정이 높을수록 캐비테이션 발생 가능성이 낮아집니다. 따라서 정답은 "토출양정이 높다."입니다.
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88. 냉동방법의 분류이다. 해당되지 않는 것은?

  1. 융해열을 이용하는 방법
  2. 증발열을 이용하는 방법
  3. 펠티어(peltier) 효과를 이용하는 방법
  4. 제백(seebeck)효과를 이용하는 방법
(정답률: 68%)
  • 제백(seebeck)효과는 열과 전기의 상호변환을 이용하는 방법이 아니라, 열과 전기의 연관성을 이용하여 전기를 발생시키는 방법이기 때문에 냉동 방법으로 사용되지 않습니다.
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89. 동관의 외경 산출공식으로 바르게 표시된 것은?

  1. 외경 = 호칭경(인치) + 1/8(인치)
  2. 외경 = 호칭경(인치) × 25.4
  3. 외경 = 호칭경(인치) + 1/4(인치)
  4. 외경 = 호칭경(인치) × 3/4 + 1/8(인치)
(정답률: 72%)
  • 정답은 "외경 = 호칭경(인치) + 1/8(인치)"이다.

    이유는 호칭경은 인치 단위로 표시되는데, 외경은 밀리미터 단위로 표시된다. 따라서 호칭경을 밀리미터로 변환해야 한다. 1인치는 25.4mm이므로 호칭경을 밀리미터로 변환하면 외경을 구할 수 있다. 그리고 외경은 호칭경보다 조금 더 크기 때문에 1/8인치를 더해준다. 따라서 외경 = 호칭경(인치) + 1/8(인치)가 바르게 표시된 것이다.
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90. 냉매배관 시 흡입관 시공에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 하부에 접속한다.
  2. 압축기 가까이에 트랩을 설치하면 액이나 오일이 고여 액백(liquid back)발생의 우려가 있으므로 피해야 한다.
  3. 흡입관의 입상이 매우 길 경우에는 약 10m 마다 중간에 트랩을 설치한다.
  4. 2대 이상의 증발기가 다른 위치에 있고 압축기가 그 보다 밑에 있는 경우 증발기 출구의 관은 트랩을 만든 후 증발기 상부 이상으로 올리고 나서 압축기로 향한다.
(정답률: 39%)
  • "각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 하부에 접속한다."이 잘못된 설명이다. 실제로는 각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 상부에 접속한다. 이는 냉매의 유동성을 유지하기 위해 중력을 이용하여 액체를 흡입하는 것이 아니라, 증발기에서 생성된 증기를 흡입하여 냉매 순환을 유지하기 때문이다.
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91. 방열기나 팬코일 유니트에 가장 적합한 관 이음은?

  1. 스위블 이음(swivel joint)
  2. 루프 이음(loop joint)
  3. 슬리리브 이음(sleeve joint)
  4. 벨로우즈 이음(bellow joint)
(정답률: 70%)
  • 방열기나 팬코일 유니트는 일정한 각도로 회전하거나 이동해야 하기 때문에 스위블 이음이 가장 적합합니다. 스위블 이음은 두 개의 관을 연결하는데, 이 두 개의 관은 서로 회전할 수 있습니다. 따라서 방열기나 팬코일 유니트가 움직일 때 발생하는 힘과 압력을 흡수하면서도 유연하게 회전할 수 있어서 유지보수 및 작업이 용이합니다. 또한, 스위블 이음은 높은 압력과 온도에도 견딜 수 있어서 안정적인 작동이 가능합니다.
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92. 증기난방용 방열기를 열손실이 가장 많은 창문 쪽의 벽면에 설치할 때 벽면과의 거리는 얼마가 가장 적합한가?

  1. 5~6m
  2. 8~10m
  3. 10~15m
  4. 15~20m
(정답률: 80%)
  • 증기난방용 방열기를 벽면에 설치할 때, 벽면과의 거리가 너무 가까우면 열이 벽면에 직접 전달되어 효율이 떨어지고, 너무 멀면 공간 내부의 공기가 충분히 가열되지 않아 효율이 떨어진다. 따라서 적절한 거리는 열손실이 가장 많은 창문 쪽의 벽면에서 5~6m 정도가 적합하다. 이 거리에서는 벽면과의 거리가 적당하여 열이 효율적으로 전달되면서도 공간 내부의 공기가 충분히 가열되어 효율적인 난방이 가능하다.
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93. 도시가스 제조사업소의 부지 경계에서 정압기(整壓器)까지 이르는 배관을 말하는 것은?

  1. 본관
  2. 내관
  3. 공급관
  4. 사용관
(정답률: 69%)
  • 본관은 도시가스 제조사업소의 부지 경계에서부터 정압기까지 이르는 가장 큰 굵기의 배관을 말합니다. 따라서 다른 보기들인 내관, 공급관, 사용관은 모두 본관보다 작은 굵기의 배관을 의미합니다.
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94. 급탕배관과 온수난방배관에 사용하는 팽창탱크에 관한 설명이다. 적합하지 않은 것은?

  1. 고온수난방에는 밀폐형 팽창탱크를 사용한다.
  2. 물의 체적변화에 대응하기 위한 것이다.
  3. 팽창탱크를 통한 열손실은 고려하지 않아도 좋다.
  4. 안전밸브의 역할을 겸한다.
(정답률: 77%)
  • "팽창탱크를 통한 열손실은 고려하지 않아도 좋다."는 적합하지 않은 설명입니다. 팽창탱크는 물의 체적변화에 대응하기 위해 사용되며, 안전밸브의 역할도 겸합니다. 그러나 팽창탱크 내부의 물은 주로 고온수난방이나 급탕배관에서 사용되기 때문에, 팽창탱크를 통해 열이 손실될 수 있습니다. 따라서 열손실을 고려하여 적절한 팽창탱크를 선택하고 설치해야 합니다.
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95. 배수트랩의 구비조건으로서 옳지 않은 것은?

  1. 트랩 내면이 거칠고 오물부착으로 유해가스 유입이 어려울 것
  2. 배수자체의 유수에 으하여 배수로를 세정할 것
  3. 봉수가 항상 유지될 수 있는 구조일 것
  4. 재질은 내식 및 내구성이 있을 것
(정답률: 74%)
  • 배수트랩의 구비조건으로서 옳지 않은 것은 "트랩 내면이 거칠고 오물부착으로 유해가스 유입이 어려울 것"이다. 이는 오히려 트랩 내면이 매끄럽고 부드러워야 유해가스가 쉽게 흐를 수 있기 때문이다. 따라서 배수트랩은 내면이 매끄럽고 부드러운 재질로 만들어져야 한다.
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96. 보온재의 선정 조건으로 적당하지 않은 것은?

  1. 열전도율이 작아야 한다.
  2. 안전 사용온도에 적합해야 한다.
  3. 물리적ㆍ화학적 강도가 커야 한다.
  4. 흡수성이 적고, 부피와 비중이 커야 한다.
(정답률: 79%)
  • "흡수성이 적고, 부피와 비중이 커야 한다."는 보온재의 성능과는 관련이 없는 조건이기 때문에 적당하지 않은 것이다. 보온재는 열을 잘 전달하지 않는 것이 중요한데, 부피와 비중이 크면 열전도율이 높아지기 때문에 적합하지 않다.
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97. 팬코일 유닛방식의 배관방식에서 공급관이 2개이고 환수관이 1개인 방식으로 옳은 것은?

  1. 1관식
  2. 2관식
  3. 3관식
  4. 4관식
(정답률: 80%)
  • 팬코일 유닛방식의 배관방식에서 공급관이 2개이고 환수관이 1개인 방식은 3관식이 옳습니다. 이는 공급관으로 냉수와 뜨거운 물을 각각 공급하고, 환수관으로는 냉수와 뜨거운 물을 혼합하여 배출하는 방식입니다. 이 방식은 냉난방 시스템에서 많이 사용되며, 각각의 공급관에서 제어 밸브를 조절하여 물의 온도와 양을 조절할 수 있습니다.
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98. 냉매 배관의 액관 안에서 증발하는 것을 방지하기 위한 사항이다. 틀린 것은?

  1. 액관의 마찰 손실 압력은 19.6 kPa로 제한하도록 한다,
  2. 매우 긴 입상 액관의 경우 압력의 감소가 크므로 충분한 과냉각이 필요하다.
  3. 액관내의 유속은 2.5~3.5m/s 정도로 하면 좋다.
  4. 배관은 가능한 짧게 하여 냉매가 증발하는 것을 방지한다.
(정답률: 67%)
  • 정답: "매우 긴 입상 액관의 경우 압력의 감소가 크므로 충분한 과냉각이 필요하다."

    설명: 매우 긴 입상 액관의 경우, 냉매가 흐르는 동안 압력이 감소하게 되어 증발이 일어날 수 있기 때문에 충분한 과냉각이 필요하다. 따라서 이 보기는 틀린 것이다.

    액관내의 유속은 2.5~3.5m/s 정도로 하는 것이 좋은 이유는, 너무 높은 유속은 마찰 손실이 증가하여 효율이 떨어지고, 너무 낮은 유속은 열전달이 부족하여 냉각 효과가 떨어지기 때문이다.

    배관을 가능한 짧게 하는 것은, 냉매가 증발하는 거리를 최소화하여 냉각 효과를 높이기 위함이다.

    액관의 마찰 손실 압력을 제한하는 것은, 마찰 손실이 증가하면 효율이 떨어지고, 냉매의 유속이 느려져 증발이 일어날 수 있기 때문이다.
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99. 강관의 용접 이음에 해당되지 않는 것은?

  1. 맞대기 용접이음
  2. 기계식 용접이음
  3. 슬리브 용접이음
  4. 플랜지 용접이음
(정답률: 50%)
  • 기계식 용접이음은 실제로 존재하지 않는 용어입니다. 따라서 이 보기에서는 기계식 용접이음이 해당되지 않는 것으로 나와있지만, 이는 오류입니다. 정답은 없습니다.
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100. 공기조화설비에서 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에는 수리 시에 전계통의 물을 배수하지 않도록 서비스용 밸브를 설치한다. 이때 밸브를 완전히 열었을 때 저항이 적은 밸브가 요구되는데 가장 적당한 밸브는?

  1. 나비밸브
  2. 게이트밸브
  3. 니들밸브
  4. 글로브밸브
(정답률: 71%)
  • 게이트밸브는 밸브 내부에 있는 게이트를 완전히 열어야만 수송되는 유체의 저항이 적기 때문에, 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에 서비스용 밸브로 설치하기에 가장 적당한 밸브이다. 따라서 정답은 "게이트밸브"이다.
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