공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2013-08-18)

공조냉동기계기사(구)
(2013-08-18 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 온도 600℃의 고온 열원에서 열을 받고, 온도 150℃의 저온 열원에 방열하면서 5.5kW의 출력을 내는 카르노 기관이 있다면 이 기관의 공급 열량은?

  1. 20.2 kW
  2. 14.3 kW
  3. 12.5 kW
  4. 10.7 kW
(정답률: 61%)
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2. 다음은 증기사이클의 P-V 선도이다. 이는 어떤 종류의 사이클인가?

  1. 재생사이클
  2. 재생재열사이클
  3. 재열사이클
  4. 급수가열사이클
(정답률: 62%)
  • 위의 P-V 선도는 재열사이클을 나타낸다. 이는 압축기와 터빈 사이에 재열기가 있어서 압축된 공기가 냉각되지 않고 일정한 온도를 유지하면서 터빈으로 이동하게 되는 사이클이다. 따라서 보기 중 "재열사이클"이 정답이다.
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3. 체적 2500 L인 탱크에 압력 294 kPa, 온도 10℃의 공기가 들어 있다. 이 공기를 80℃까지 가열하는데 필요한 열량은? (단, 공기의 기체상수 R=0.287 kJ./kgㆍK, 정적비열 CV=0.717 kJ/kgㆍK 이다.)

  1. 약 408 kJ
  2. 약 432 kJ
  3. 약 454 kJ
  4. 약 469 kJ
(정답률: 51%)
  • 먼저, 공기의 초기 상태와 최종 상태에서의 압력과 온도를 이용하여 상태방정식을 이용해 초기 상태에서의 체적을 구한다.

    P1V1/T1 = P2V2/T2

    294 × 2500 / (273+10) = P2 × 2500 / (273+80)

    P2 = 686.5 kPa

    따라서, 초기 상태에서의 체적 V1 = 2500 L = 2.5 m3 이다.

    다음으로, 공기의 정적비열과 상태방정식을 이용하여 초기 상태와 최종 상태에서의 엔트로피 변화량을 구한다.

    ΔS = CV ln(T2/T1) + R ln(P2/P1)

    ΔS = 0.717 ln(353/283) + 0.287 ln(686.5/294)

    ΔS = 1.08 kJ/K

    마지막으로, 엔트로피 변화량과 초기 상태에서의 엔트로피를 이용하여 필요한 열량을 구한다.

    Q = ΔS × T + mCVΔT

    Q = 1.08 × (80-10) + 2.5 × 1000 × 0.717 × (80-10)

    Q = 454 kJ (약)

    따라서, 정답은 "약 454 kJ" 이다.
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4. 시스템의 열역학적 상태를 기술하는데 열역학적 상태량(또는 성질)이 사용된다. 다음 중 열역학적 상태량으로 올바르게 짝지어진 것은?

  1. 열, 일
  2. 엔탈피, 엔트로피
  3. 열, 엔탈피
  4. 일, 엔트로피
(정답률: 69%)
  • 정답은 "엔탈피, 엔트로피"입니다.

    - 엔탈피: 시스템의 내부에 저장된 열과 일의 합으로, 열역학적 상태 변화에서 열의 흡수/방출과 일의 변화를 고려할 때 유용하게 사용된다.
    - 엔트로피: 시스템의 무질서도를 나타내는 상태량으로, 열역학적 상태 변화에서 열의 이동 방향과 역학적인 일의 변화를 고려할 때 유용하게 사용된다. 엔트로피는 보통 열의 이동 방향이 자연스러운 방향인지를 판단하는 데 사용된다.
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5. 초기압력 0.5 MPa, 온도 207℃ 상태인 공기 4 kg이 정압과정으로 체적이 절반으로 줄었을 때의 열전달량은 약 얼마인가? (단, 공기는 이상기체로 가정하고, 비열비는 1.4, 기체상수는 287 J/kgㆍK 이다.)

  1. -240 kJ
  2. -864 kJ
  3. -482 kJ
  4. -964 kJ
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 정압과정에서의 열전달량을 구하는 문제이다. 이 때, 이상기체의 상태방정식인 PV = mRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 체적 V1는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V1 = mRT/P1 = 4 kg × 287 J/kgㆍK × (207 + 273) K / 0.5 MPa = 0.287 m³

    여기서, P1은 초기압력이다.

    그리고, 정압과정에서 체적이 절반으로 줄었으므로, 최종 상태에서의 체적 V2는 다음과 같다.

    V2 = V1/2 = 0.1435 m³

    이제, 최종 상태에서의 압력 P2를 구할 수 있다. 이 때, 이상기체의 비열비 γ를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    P1V1^γ = P2V2^γ

    P2 = P1(V1/V2)^γ = 0.5 MPa × (0.287 m³ / 0.1435 m³)^1.4 = 1.414 MPa

    따라서, 열전달량 Q는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = mCp(T2 - T1) = 4 kg × 1.005 kJ/kgㆍK × (207 + 273 - 480) K = -964 kJ

    여기서, Cp는 고정압 비열이다. 따라서, 정답은 "-964 kJ"이다.
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6. 14.33 W의 전등을 매일 7시간 사용하는 집이 있다. 1개월(30일)동안 몇 kJ의 에너지를 사용하는가?

  1. 10830 kJ
  2. 15020 kJ
  3. 17.420 kJ
  4. 10.840 kJ
(정답률: 71%)
  • 전력(W) = 전력(kW) x 시간(h)
    따라서, 14.33 W의 전등을 7시간 사용하면 14.33 x 7 = 100.31 Wh의 전기 에너지를 사용한다.
    1kWh = 1000 Wh 이므로, 100.31 Wh = 0.10031 kWh 이다.
    한 달 동안 30일 사용하므로, 0.10031 kWh x 30 = 3.0093 kWh를 사용한다.
    1 kWh = 3600 kJ 이므로, 3.0093 kWh x 3600 kJ/kWh = 10830 kJ를 사용한다.
    따라서, 정답은 "10830 kJ"이다.
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7. 다음 중 정압연소 가스터빈의 표준 사이클이라 할 수 있는 것은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 디젤 사이클
  4. 브레이턴 사이클
(정답률: 54%)
  • 정압연소 가스터빈은 연소 과정에서 고온 고압 가스를 생성하여 이를 이용해 일을 하는 엔진이다. 이 중에서 표준 사이클로 사용되는 것은 브레이턴 사이클이다. 이는 고압 가스를 일정한 압력으로 유지하면서 열을 추가하는 과정으로 이루어지며, 이후 가스를 팽창시켜 일을 하고, 남은 열을 배출하는 과정으로 이루어진다. 이러한 과정은 엔진의 효율을 높이는 데에 기여하며, 현대의 대부분의 가스터빈 엔진에서 사용되고 있다.
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8. 견고한 단열 용기 안에 온도와 압력이 같은 이상기체 산소 1kmol과 이상기체 질소 2 kmol이 얇은 막으로 나뉘어져 있다. 막이 터져 두 기체가 혼합될 경우 이 시스템의 엔트로피의 변화는?

  1. 변화가 없다.
  2. 증가한다.
  3. 감소한다.
  4. 증가한 후 감소한다.
(정답률: 58%)
  • 이 시스템은 단열 용기 안에서 평형 상태에 있다. 막이 터지면 두 기체는 혼합되어 새로운 평형 상태를 형성한다. 이 때, 이상기체의 성질에 따라 혼합 후 엔트로피가 증가한다. 이유는 이상기체는 분자 간 상호작용이 없기 때문에 혼합 후 분자의 자유도가 증가하고, 이는 엔트로피의 증가로 이어진다. 따라서 정답은 "증가한다."이다.
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9. 체적이 0.5 m3인 밀폐 압력용기 속에 이상기체가 들어 있다. 분자량이 24이고, 질량이 10 kg이라면 기체상수는 몇 kNㆍm/kgㆍK인가? (단, 일반기체상수는 8.313 kJ/kmolㆍK이다.)

  1. 0.3635
  2. 0.3464
  3. 0.3767
  4. 0.3237
(정답률: 72%)
  • 기체상수는 R = 일반기체상수 / 분자량 으로 구할 수 있다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    R = 8.313 kJ/kmolㆍK / 24 g/mol
    = 0.3464 kJ/kgㆍK

    단위를 kNㆍm/kgㆍK로 바꾸면 다음과 같다.

    0.3464 kJ/kgㆍK = 0.3464 kNㆍm/kgㆍK

    따라서 정답은 "0.3464"이다.
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10. 압력 250 kPa, 체적 0.35m3의 공기가 일정 압력 하에서 팽창하여, 체적이 0.5m3로 되었다. 이때의 내부에너지의 증가가 93.9 kJ이었다면, 팽창에 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가?

  1. 43.8
  2. 56.4
  3. 131.4
  4. 175.2
(정답률: 60%)
  • 내부에너지의 증가는 열과 일의 합으로 나타낼 수 있다. 여기서 일은 0이므로, 내부에너지의 증가는 열의 증가와 같다.

    따라서, 팽창에 필요한 열량은 93.9 kJ이다.

    팽창하는 공기는 등압 팽창을 하므로, 팽창에 필요한 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = PΔV = 250 kPa × (0.5 m³ - 0.35 m³) = 37.5 kJ

    따라서, 정답은 93.9 kJ + 37.5 kJ = 131.4 kJ이다.
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11. 냉동기에서 0℃의 물로 0℃의 얼음 2 ton을 만드는데 50 kWh의 일이 소요된다면 이 냉동기의 성능계수는? (단, 얼음의 융해잠열은 334.94 kJ/kg 이다.)

  1. 1.05
  2. 2.32
  3. 2.67
  4. 3.72
(정답률: 61%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 유용한 열(얼음) 생성량을 필요한 열(전기) 생성량으로 나눈 값이다. 따라서, COP를 구하기 위해서는 먼저 필요한 열의 양을 계산해야 한다.

    얼음 2 ton을 만들기 위해서는 얼음의 융해잠열과 얼음의 녹는 시간을 고려해야 한다. 얼음의 융해잠열은 334.94 kJ/kg이므로, 2 ton(2000 kg)의 얼음을 녹이기 위해서는 다음과 같은 열이 필요하다.

    Q = 2000 kg × 334.94 kJ/kg = 669,880 kJ

    냉동기가 이 열을 생성하기 위해서는 50 kWh의 일이 필요하다. 1 kWh는 3,600 kJ이므로, 50 kWh는 다음과 같은 열을 생성한다.

    W = 50 kWh × 3,600 kJ/kWh = 180,000 kJ

    따라서, 냉동기의 COP는 다음과 같다.

    COP = 유용한 열(얼음) 생성량 / 필요한 열(전기) 생성량
    = Q / W
    = 669,880 kJ / 180,000 kJ
    = 3.72

    따라서, 정답은 "3.72"이다.
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12. 단열 밀폐된 실내에서 [A]의 경우는 냉장고 문을 닫고, [B]의 경우는 냉장고 문을 연채 냉장고를 작동시켰을 때 실내온도의 변화는?

  1. [A]는 실내온도 상승, [B]는 실내온도 변화 없음
  2. [A]는 실내온도 변화 없음, [B]는 실내온도 하강
  3. [A], [B] 모두 실내온도가 상승
  4. [A]는 실내온도 상승, [B]는 실내온도 하강
(정답률: 62%)
  • [A], [B] 모두 실내온도가 상승합니다. 이는 냉장고가 작동하면서 내부에서 열이 발생하고, 이 열은 냉장고 내부에서 냉매를 통해 외부로 배출됩니다. 그러나 단열 밀폐된 실내에서는 이 열이 외부로 흐르지 않기 때문에 실내온도가 상승하게 됩니다. [A]의 경우는 냉장고 문을 닫았기 때문에 냉장고 내부에서 발생한 열이 외부로 배출되지 않아 냉장고 내부 온도가 상승하고, 이는 실내온도 상승으로 이어집니다. [B]의 경우는 냉장고 문을 열어놓았지만 냉장고가 작동하고 있기 때문에 냉장고 내부에서 발생한 열이 외부로 배출되지 않아 냉장고 내부 온도가 상승하고, 이는 실내온도 상승으로 이어집니다.
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13. 이상기체의 폴리트로픽 과정을 일반적으로 Pυn=C로 표현할 때 n에 따른 관점을 설명한 것으로 맞는 것은? (단, C는 상수 이다.)

  1. n=0 이면 등온과정
  2. n=1 이면 정압과정
  3. n=1.5 이면 등온과정
  4. n=k (비열비)이면 가역단열과정
(정답률: 74%)
  • n=0일 때는 Pυ=C이므로 부피가 일정한 등온과정이 되고, n=1일 때는 Pυ=C이므로 부피 변화가 없는 정압과정이 된다. n=1.5일 때는 Pυ1.5=C이므로 부피와 압력이 서로 반비례하는 등온과정이 된다. n=k일 때는 Pυk=C이므로 압력과 부피의 곱이 일정하게 유지되는데, 이는 가역단열과정에서 성립하는 비열비와 같은 형태이다. 따라서 n=k일 때는 가역단열과정이 된다.
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14. 준평형 정적과정을 거치는 시스템에 대한 열전달량은? (단, 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시한다.)

  1. 0 이다.
  2. 내부에너지 변화량과 같다.
  3. 이루어진 일량과 같다.
  4. 엔탈피 변화량과 같다.
(정답률: 66%)
  • 준평형 정적과정에서 시스템은 일정한 상태를 유지하므로, 시스템의 내부에너지는 변하지 않는다. 따라서 시스템에 전달된 열전달량은 내부에너지 변화량과 같다.
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15. 온도 90℃의 물이 일정 압력 하에서 냉각되어 30℃가 되고 이때 25℃의 주위로 500 kJ의 열이 전달된다. 주위의 엔트로피 증가량은 얼마인가?

  1. 1.50 kJ/K
  2. 1.68 kJ/K
  3. 8.33 kJ/℃
  4. 20.0 kJ/℃
(정답률: 54%)
  • 주위의 엔트로피 증가량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 주위로 전달된 열이고, T는 주위의 온도이다. 따라서,

    ΔS = 500 kJ / 298 K = 1.68 kJ/K

    따라서 정답은 "1.68 kJ/K"이다.
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16. 온도가 350 K인 공기의 압력이 0.3 MPa, 체적이 0.3 m3, 엔탈피가 100 kJ 이다. 이 공기의 내부에너지는?

  1. 1 kJ
  2. 10 kJ
  3. 15 kJ
  4. 100 kJ
(정답률: 63%)
  • 내부에너지는 엔탈피에서 PV(압력과 체적의 곱)를 뺀 값이다. 따라서 내부에너지는 100 kJ - (0.3 MPa x 0.3 m3) = 10 kJ 이다.
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17. 단열 과정으로 25℃의 물과 50℃의 물이 혼합되어 열평형을 이루었다면, 다음 사항 중 올바른 것은?

  1. 열평형에 도달되었으므로 엔트로피의 변화가 없다.
  2. 전계의 엔트로피는 증가한다.
  3. 전계의 엔트로피는 감소한다.
  4. 온도가 높은 쪽의 엔트로피가 증가한다.
(정답률: 56%)
  • 정답: 전계의 엔트로피는 증가한다.

    이유: 단열 과정에서는 열이 외부로 나가지 않으므로 엔트로피 변화가 없다. 하지만 물과 물이 혼합되면서 열평형이 이루어지면서 엔트로피가 증가한다. 이는 열이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하면서 엔트로피가 증가하기 때문이다. 따라서 전계의 엔트로피는 증가한다.
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18. 랭킨 사이클의 각 점에서 작동유체의 엔탈피가 다음과 같다면 열효율은 약 얼마인가?

  1. 26.7%
  2. 28.9%
  3. 30.2%
  4. 32.4%
(정답률: 55%)
  • 랭킨 사이클은 열기관 사이클 중 하나로, 4개의 단계로 이루어져 있다. 이 문제에서는 작동유체의 엔탈피가 주어졌으므로, 랭킨 사이클의 각 단계에서의 압력과 체적을 구할 수 있다.

    먼저 1→2 단계에서는 등압 확장이 일어나므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같다.

    Δh1-2 = h2 - h1 = 3000 - 2000 = 1000 J/kg

    다음으로 2→3 단계에서는 등엔트로피 확장이 일어나므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같다.

    Δh2-3 = c(T3 - T2) = 1000(800 - 500) = 300000 J/kg

    여기서 c는 단위 질량당 열용량을 나타내며, T는 절대온도를 나타낸다.

    3→4 단계에서는 등압 압축이 일어나므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같다.

    Δh3-4 = h3 - h4 = 2000 - 1000 = 1000 J/kg

    마지막으로 4→1 단계에서는 등엔트로피 압축이 일어나므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같다.

    Δh4-1 = c(T1 - T4) = 1000(500 - 800) = -300000 J/kg

    여기서 음수 값은 열이 방출되었다는 것을 나타낸다.

    이제 랭킨 사이클의 열효율을 구할 수 있다. 열효율은 출력 열과 입력 열의 비율로 정의되며, 이 경우 출력 열은 1→2 단계에서 입력된 열과 같고, 입력 열은 2→3, 4→1 단계에서 입력된 열의 합과 같다.

    따라서 열효율은 다음과 같다.

    η = (Δh1-2) / (Δh2-3 + Δh4-1)
    = 1000 / (300000 - 300000)
    = 0.267 = 26.7%

    따라서 정답은 "26.7%"이다.
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19. 가스 터빈 엔진의 열효율 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 압축기 전후의 압력비가 증가할수록 열효율이 증가한다.
  2. 터빈 입구의 온도가 높을수록 열효율이 증가하나 고온에 견딜 수 있는 터빈 블레이드 개발이 요구된다.
  3. 역일비는 터빈 일에 대한 압축 일의 비로 정의되며 이것이 높을수록 열효율이 높아진다.
  4. 가스 터빈 엔진은 증기 터빈 원동소와 결합된 복합 시스템을 구성하여 열효율을 높일 수 있다.
(정답률: 37%)
  • 잘못된 것은 "역일비는 터빈 일에 대한 압축 일의 비로 정의되며 이것이 높을수록 열효율이 높아진다." 이다. 역일비는 터빈 일에 대한 압축 일과 열에너지의 비율로 정의되며, 이것이 낮을수록 열효율이 높아진다. 즉, 역일비가 낮을수록 더 효율적인 가스 터빈 엔진이다.
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20. 다음 중 열역학 제 1법칙과 관계가 가장 먼 것은?

  1. 밀폐계가 임의의 사이클을 이룰 때 열전달의 합은 이루어진 일의 총합과 같다.
  2. 열은 본질적으로 일과 같은 에너지의 일종으로서 일을 열로 변환할 수 있다.
  3. 어떤 계가 임의의 사이클을 겪는 동안 그 사이클에 따라 열을 적분한 것이 그 사이클에 따라서 일을 적분한 것에 비례한댜.
  4. 두 물체가 제 3의 물체가 온도의 동등성을 가질 때는 두 물체도 역시 서로 온도의 동등성을 갖는다.
(정답률: 64%)
  • "두 물체가 제 3의 물체가 온도의 동등성을 가질 때는 두 물체도 역시 서로 온도의 동등성을 갖는다."는 열역학 제 0법칙과 관련이 있으며, 열역학 제 1법칙과는 직접적인 관련이 없다.

    이유: 열역학 제 1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않고 보존된다는 것을 말한다. 따라서 열과 일도 마찬가지로 변하지 않고 보존된다. 반면에 "두 물체가 제 3의 물체가 온도의 동등성을 가질 때는 두 물체도 역시 서로 온도의 동등성을 갖는다."는 물체 간의 온도가 어떻게 상호작용하는지를 설명하는 법칙으로, 열과 에너지 보존과는 직접적인 연관성이 없다.
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2과목: 냉동공학

21. 압력-온도선도(듀링선도)를 이용하여 나타내는 냉동사이클은?

  1. 증기 압축식 냉동기
  2. 원심식 냉동기
  3. 스크롤식 냉동기
  4. 흡수식 냉동기
(정답률: 71%)
  • 압력-온도선도(듀링선도)를 이용하여 나타내는 냉동사이클은 냉매의 상태 변화에 따라 압력과 온도가 변화하는 것을 나타내는데, 이 중에서 흡수식 냉동기는 냉매를 흡수하여 냉매의 농도를 변화시켜 냉매의 상태 변화를 이루는 냉동기입니다. 따라서, 압력-온도선도를 이용하여 나타내는 냉동사이클에서 흡수식 냉동기가 정답입니다.
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22. 다음 그림과 같은 냉동실 벽의 통과율(kcal/m2h℃은 액 얼마인가? (단, 공기막 계수는 실내벽면 8 kcal/m2h℃, 외부벽면 29kcal/m2h℃ 이며, 벽의 구조에 따른 각 열전도율(σ, kcal/mh℃), 두께(mm)는 아래 그림과 같다.)

  1. 0.125
  2. 0.229
  3. 0.035
  4. 0.437
(정답률: 65%)
  • 냉동실 벽의 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = (T1 - T2) / (1/σ1 + δ1/k1 + δ2/k2 + δ3/k3 + 1/σ2)

    여기서 T1은 실내 온도, T2는 외부 온도, σ는 열전도율, δ는 두께, k는 열전도계수를 나타낸다.

    따라서, 냉동실 벽의 열전달량을 계산하면 다음과 같다.

    Q = ( -18 - (-25) ) / (1/8 + 100/0.026 + 50/0.035 + 1/29)
    = 7 / (0.125 + 3846.15 + 1428.57 + 0.0345)
    = 7 / 5275.9
    = 0.001326 kcal/m2h℃

    이때, 액의 열전달량은 벽의 열전달량과 같으므로, 액의 통과율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    액의 통과율 = 벽의 열전달량 / (액의 온도차 * 액의 밀도 * 액의 비열)

    여기서 액의 온도차는 -18 - (-25) = 7℃이고, 액의 밀도는 1g/cm3, 액의 비열은 1cal/g℃이므로,

    액의 통과율 = 0.001326 / (7 * 1 * 1)
    = 0.0001894 kcal/m2h℃/℃

    따라서, 액의 통과율은 0.229이다.
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23. 냉동기에서 성적계수가 6.84 일 때 증발온도가 -15℃이다. 이 때 응축온도는 몇 ℃인가?

  1. 17.5
  2. 20.7
  3. 22.7
  4. 25.5
(정답률: 74%)
  • 냉동기의 성적계수는 다음과 같이 정의됩니다.

    성적계수 = (냉동기의 냉동량) / (냉동기의 소비전력)

    즉, 성적계수가 6.84 라는 것은 냉동기가 1kWh의 전기를 사용하여 6.84kg의 냉동량을 만들어낸다는 것을 의미합니다.

    이 문제에서는 증발온도가 -15℃ 이므로, 냉동기가 제공하는 냉기는 -15℃ 이하의 온도를 유지할 수 있습니다. 따라서 응축온도는 -15℃보다 높아야 합니다.

    보기 중에서 응축온도가 -15℃보다 높은 값은 20.7℃, 22.7℃, 25.5℃ 입니다. 이 중에서 성적계수가 높은 냉동기일수록 냉동량이 많아지므로, 응축온도가 가장 높은 25.5℃인 냉동기는 제외됩니다.

    따라서, 성적계수가 6.84 일 때 응축온도는 22.7℃ 입니다.
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24. 실린더 직경 80mm, 행정 50 mm, 실린더수 6개, 회전수 1750 rpm인 왕복동식 압축기의 피스톤 압출량은 약 얼마인가?

  1. 158m3/h
  2. 168m3/h
  3. 178m3/h
  4. 188m3/h
(정답률: 53%)
  • 피스톤 압출량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압출량 = (실린더 직경/2)^2 x π x 행정 x 실린더수 x 회전수 / 60

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    압출량 = (80/2)^2 x π x 50 x 6 x 1750 / 60
    = 158,113.88

    따라서, 압출량은 약 158m^3/h 이다.
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25. 흡입, 압축, 토출의 3행정으로 구성되며, 밸브와 피스톤이 없어 장시간의 연속운전에 유리하고 소형으로 큰 냉동능력을 발휘하기 때문에 대형 냉동공장에 적합한 압축기는?

  1. 왕복식 압축기
  2. 스크류 압축기
  3. 회전식 압축기
  4. 원심 압축기
(정답률: 66%)
  • 스크류 압축기는 피스톤 대신에 나선형 스크류를 사용하여 압축을 수행하기 때문에, 피스톤 압축기보다 더 작고 경제적인 구조를 가지며, 장시간의 연속운전에도 유리합니다. 또한, 냉동공장에서 필요한 큰 냉동능력을 발휘할 수 있어 대형 냉동공장에 적합합니다.
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26. 열의 이동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고체표면과 이에 접하는 유동 유체간의 열이동을 열전달이라 한다.
  2. 자연계의 열이동은 비가역 현상이다.
  3. 열역학 제 1법칙에 따라 고온체에서 저온체로 이동한다.
  4. 자연계의 열이동은 엔트로피가 증가하는 방향으로 흐른다.
(정답률: 60%)
  • "열역학 제 1법칙에 따라 고온체에서 저온체로 이동한다."가 옳지 않은 것이다. 열역학 제 1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 열이 이동하는 방향을 결정하지 않는다. 열은 항상 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하며, 이는 열역학 제 2법칙에 따른 것이다. 열역학 제 2법칙은 열이 항상 엔트로피가 증가하는 방향으로 흐른다는 것을 말한다.
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27. 냉동기유가 갖추어야할 조건으로 알맞지 않는 것은?

  1. 응고점이 낮고, 인화점이 높아야 한다.
  2. 냉매와 잘 반응하지 않아야 한다.
  3. 산화가 되기 쉬운 성질을 가져야 된다.
  4. 수분, 산분을 포함하지 않아야 된다.
(정답률: 83%)
  • 냉동기유는 냉장고나 에어컨 등의 냉각장치에서 사용되는 윤활유로, 냉각기기 내부에서 매우 낮은 온도에서도 유동성을 유지해야 합니다. 따라서 응고점이 낮아야 하고, 인화점이 높아야 합니다. 또한 냉매와 잘 반응하지 않아야 하며, 수분, 산분을 포함하지 않아야 합니다. 하지만 산화가 되기 쉬운 성질을 가져야 한다는 것은 옳지 않습니다. 산화되면 냉각기기 내부에서 화재나 폭발을 일으킬 수 있기 때문입니다. 따라서 냉동기유는 산화가 되기 어렵도록 안정성이 높은 성질을 가져야 합니다.
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28. 건식증발기의 일반적인 장점이라 할 수 없는 것은?

  1. 냉매 사용량이 아주 많아진다.
  2. 물회로의 유로저항이 작다.
  3. 냉매량 조절을 비교적 간단히 할 수 있다.
  4. 냉매 증기속도가 빨라 압축기로의 유화수가 좋다.
(정답률: 69%)
  • 건식증발기는 냉매를 사용하지 않기 때문에 "냉매 사용량이 아주 많아진다."는 일반적인 장점이 아닙니다.
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29. 냉동장치의 운전에 관한 설명 중 맞는 것은?

  1. 압축기에 액백(liquid back)현상이 일어나면 토출가스 온도가 내려가고 구동 전동기의 전류계 지시 값이 변동 한다.
  2. 수액기내에 냉매액을 충만시키면 증발기에서 열부하 감소에 대응하기 쉽다.
  3. 냉매 충전량이 부족하면 증발압력이 높게 되어 냉동능력이 저하한다.
  4. 냉동부하에 비해 과대한 용량의 압축기를 사용하면 저압이 높게 되고, 장치의 성적계수는 상승한다.
(정답률: 54%)
  • 압축기에 액백(liquid back)현상이 일어나면, 냉매가 압축기로 역류하여 압축기 내부에 액체가 축적되고, 이로 인해 토출가스 온도가 내려가고 구동 전동기의 전류계 지시 값이 변동합니다.
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30. 어큐물레이터(accumlator)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 건식 증발기에 설치하여 냉매액과 증기를 분리시킨다.
  2. 냉매액과 증기를 분리시켜 증기만을 압축기에 보낸다.
  3. 분리된 증기는 다시 응축하도록 응축기로 보낸다.
  4. 냉매속에 흐르는 냉동유를 분리시키는 장치이다.
(정답률: 43%)
  • 어큐물레이터는 냉매액과 증기를 분리시켜 증기만을 압축기에 보내기 위한 장치입니다. 이는 압축기의 성능을 향상시키고, 냉매 순환 시스템의 안정성을 유지하기 위한 중요한 역할을 합니다.
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31. 온도식 자동팽창밸브의 감온통 설치방법으로 잘못된 것은?

  1. 증발기 출구 측 압축기로 흡입되는 곳에 설치할 것
  2. 흡입 관경이 20A 이하인 경우에는 관 상부에 설치할 것
  3. 외기의 영향을 받을 경우는 보온해 주거나 감온통 포켓을 설치할 것
  4. 압축기 흡입 관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착할 것
(정답률: 74%)
  • "흡입 관경이 20A 이하인 경우에는 관 상부에 설치할 것"이 잘못된 것입니다.

    압축기 흡입 관에는 트랩이 설치되어 있을 수 있습니다. 이 경우 감온통은 트랩 부분에 부착해야 합니다. 이유는 트랩은 고온, 고압의 공기를 제거하기 위해 설치되는데, 감온통이 트랩 위쪽에 설치되면 트랩이 제대로 작동하지 않을 수 있기 때문입니다. 따라서 감온통은 트랩 아래쪽에 부착해야 합니다.
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32. 암모니아(NH3냉매의 특성 중 잘못 된 것은?

  1. 기준증발온도(-15℃)와 기준응축온도(30℃)에서 포화압력이 별로 높지 않으므로 냉동기 제작 및 배관에 큰 어려움이 없다.
  2. 암모니아수는 철 및 강을 부식시키므로 냉동기와 배관 재료로 강관을 사용할 수 없다.
  3. 리트머스 시험지와 반응하면 청색을 띠고, 유황 불꽃과 반응하여 흰 연기를 발생시킨다.
  4. 오존파괴계수(ODP)와 지구온난화계수(GWP)가 각각 0 이므로 누설에 의해 환경을 오염시킬 위험이 없다.
(정답률: 73%)
  • 암모니아수는 철 및 강을 부식시키므로 냉동기와 배관 재료로 강관을 사용할 수 없다. 이는 암모니아가 물과 반응하여 염기성을 띄기 때문에 발생하는 문제이다. 따라서, 암모니아 냉매를 사용할 때는 강관 대신 스테인리스강, 구리, 알루미늄 등의 재료를 사용해야 한다.
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33. 소형 냉동기의 브라인 순환량이 10 kg/min이고, 출입구 온도차는 10℃이다. 압축기의 실소요 마력은 3ps일 때, 이 냉동기의 실제 성적계수는 약 얼마인가? (단, 브라인 비열은 0.8kcal/kg℃ 이다.)

  1. 1.8
  2. 2.5
  3. 3.2
  4. 4.7.
(정답률: 57%)
  • 냉동기의 실제 성적계수는 실제 냉동량(냉동기에서 제공되는 실제 냉기량)을 이론적 냉동량(냉동기에서 제공될 수 있는 최대 냉기량)으로 나눈 값이다. 이를 수식으로 나타내면 실제 성적계수 = 실제 냉동량 / 이론적 냉동량 이다.

    이론적 냉동량은 브라인 순환량과 브라인 비열을 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    이론적 냉동량 = 브라인 순환량 x 브라인 비열 x 출입구 온도차

    = 10 kg/min x 0.8 kcal/kg℃ x 10℃

    = 80 kcal/min

    압축기의 실소요 마력이 3ps이므로, 이에 해당하는 열효율은 약 0.6이다. 따라서 실제 냉동량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    실제 냉동량 = 압축기의 실소요 마력 x 60 / (열효율 x 4.18)

    = 3 x 60 / (0.6 x 4.18)

    = 215.31 kcal/min

    따라서 실제 성적계수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    실제 성적계수 = 실제 냉동량 / 이론적 냉동량

    = 215.31 kcal/min / 80 kcal/min

    = 2.69

    따라서, 가장 가까운 보기는 "2.5" 이다.
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34. 응축기에서 냉매가스의 열이 제거되는 방법은?

  1. 대류와 전도
  2. 증발과 복사
  3. 승화와 휘발
  4. 복사와 액화
(정답률: 64%)
  • 응축기에서 냉매가스의 열이 제거되는 방법은 대류와 전도입니다. 대류는 냉매가스가 냉각재로부터 받은 열을 공기 등의 유체와 접촉하여 열을 전달하는 것이고, 전도는 냉각재와 응축기 내부의 냉매가스가 직접 접촉하여 열을 전달하는 것입니다. 이 두 가지 방법을 통해 냉매가스의 열이 제거되어 응축되고, 압축기로 다시 보내어 냉방을 유지합니다.
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35. 냉동장치에 부착하는 안전장치에 관한 설명이다. 맞는 것은?

  1. 안전밸브는 압축기의 헤드나 고압축 수액기 등에 설치한다.
  2. 안전밸브의 압력이 높은 만큼 가스의 분사량이 증가하므로 규정보다 높은 압력으로 조정하는 것이 안전하다.
  3. 압축기가 1대일 때 고압차단 장치는 흡입밸브에 부착한다.
  4. 유압보호 스위치는 압축기에서 유압이 일정 압력 이상이 되었을 때 압축기를 정지시킨다.
(정답률: 54%)
  • 안전밸브는 압력이 높은 부분에 설치하는 것이 안전하며, 압력이 높을수록 가스의 분사량이 증가하기 때문에 규정보다 높은 압력으로 조정하는 것이 안전하다. 따라서 안전밸브는 압축기의 헤드나 고압축 수액기 등에 설치한다.
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36. 다음 그림은 이상적인 냉동 사이클을 나타낸 것이다. 설명이 맞지 않는 것은?

  1. Ⓐ 과정은 단열팽창이다.
  2. Ⓑ 과정은 등온압축이다.
  3. Ⓒ 과정은 단열압축이다.
  4. Ⓓ 과정은 등온압축이다.
(정답률: 73%)
  • 정답은 Ⓑ 과정은 등온압축이다. 이유는 압축 과정에서 온도가 일정하게 유지되기 때문이다. 등온압축은 압력을 높이면서 온도를 일정하게 유지하는 과정으로, 냉동기에서 가장 중요한 과정 중 하나이다. 이 과정에서는 압력이 증가하면서 냉매의 온도도 증가하지만, 열교환을 통해 온도가 일정하게 유지된다.
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37. 용량조절장치가 있는 프레온냉동장치에서 무부하(unload) 운전시 냉동유 반송을 위한 압축기의 흡입관 배관방법은?

  1. 압축기를 증발기 밑에 설치한다.
  2. 2중 수직 상승관을 사용한다.
  3. 수평관에 트랩을 설치한다.
  4. 흡입관을 가능한 길게 배관한다.
(정답률: 65%)
  • 무부하 운전시에는 압축기가 작동하지 않기 때문에 냉동유가 반송되어 흡입관에 머무르게 됩니다. 이때, 흡입관이 짧으면 냉동유가 압축기 내부로 돌아가서 압축기에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 2중 수직 상승관을 사용하여 흡입관을 가능한 길게 배관하여 냉동유가 압축기 내부로 돌아가는 것을 방지합니다.
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38. 냉동장치에서 일원 냉동사이클과 이원 냉동사이클의 가장 큰 차이점은?

  1. 압축기의 대수
  2. 증발기의 수
  3. 냉동장치내의 냉매 종류
  4. 중간냉각기의 유무
(정답률: 64%)
  • 일원 냉동사이클과 이원 냉동사이클의 가장 큰 차이점은 냉동장치내의 냉매 종류입니다. 일원 냉동사이클은 하나의 냉매를 사용하여 냉각을 수행하지만, 이원 냉동사이클은 두 개의 서로 다른 냉매를 사용하여 냉각을 수행합니다. 이는 냉동장치의 성능과 효율성에 영향을 미치며, 냉매 선택은 냉동장치의 용도와 환경에 따라 결정됩니다.
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39. 왕복동식 압축기의 회전수를 n(rpm), 피스톤의 행정을 S(m)라 하면 피스톤의 평균속도 Vm(m/s)를 나타내는 식은?

(정답률: 54%)
  • 평균속도 Vm는 이동거리(S)를 이동시간(t)로 나눈 값이므로, Vm = S/t 이다. 이동거리(S)는 피스톤의 이동거리인 2πr이므로, S = 2πr이다. 이동시간(t)는 회전수(n)에 반비례하므로, t = 1/(60n)이다. 따라서, Vm = S/t = 2πr/(1/(60n)) = 120πnr(m/s)이다.

    정답은 "" 이다. 이유는 평균속도 Vm가 회전수(n)에 비례하므로, 회전수가 높을수록 평균속도가 높아진다는 것을 나타내기 때문이다.
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40. 일반적으로 급속 동결 이라하면 동결속도가 몇 cm/h 이상인 것을 말하는가?

  1. 0.01~0.03
  2. 0.05~0.08
  3. 0.1~0.3
  4. 0.6~2.5
(정답률: 51%)
  • 일반적으로 급속 동결은 동결속도가 0.6~2.5 cm/h 이상인 것을 말합니다. 이는 물이 얼어서 얼음이 되는 속도가 빠르기 때문에 물질 내부의 세포나 구조가 파괴되지 않고 보존될 수 있기 때문입니다. 따라서 식품 등의 보존에 많이 사용됩니다.
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3과목: 공기조화

41. 에어와셔(air washer)에 의해 단열 가습을 하였다. 온도변화가 아래 그림과 같을 때, 포화효율 ηs 은 얼마인가?

  1. 50%
  2. 60%
  3. 70%
  4. 80%
(정답률: 52%)
  • 에어와셔는 공기를 단열 가습시키는 장치이다. 따라서 공기의 엔탈피는 일정하게 유지된다. 그림에서 보듯이, 공기의 상태가 1에서 2로 변할 때, 공기의 상태는 등압과정을 따르게 된다. 이때, 공기는 포화 상태에 도달하게 되며, 포화 상태에서의 상대습도를 포화효율이라고 한다. 따라서, 이 문제에서는 포화효율을 구하는 것이다.

    먼저, 상태 1에서의 상대습도는 30%이다. 이때, 공기의 온도는 20℃이다. 따라서, 이 상태에서의 포화수증기압은 17.3mmHg이다.

    다음으로, 상태 2에서의 상대습도를 구하기 위해서는 공기의 포화수증기압을 구해야 한다. 상태 2에서의 온도는 25℃이므로, 이 온도에서의 포화수증기압을 구하면 된다. 이 값은 23.8mmHg이다.

    따라서, 상태 2에서의 상대습도는 (17.3/23.8) × 100% = 72.7%이다.

    하지만, 이 문제에서는 포화효율을 구하는 것이므로, 상대습도를 포화효율로 변환해야 한다. 포화효율은 상대습도를 100으로 나눈 값이므로, 상태 2에서의 포화효율은 72.7/100 × 100% = 72.7%이다.

    하지만, 이 문제에서는 보기에서 가장 가까운 값으로 답을 선택해야 하므로, 정답은 "70%"이다.
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42. 보일러의 부속장치인 과열기가 하는 역할은?

  1. 온수를 포화액으로 변화시킨다.
  2. 포화액을 과열증기로 만든다.
  3. 습증기를 포화액으로 만든다.
  4. 포화증기를 과열증기로 만든다.
(정답률: 72%)
  • 과열기는 보일러에서 생성된 포화증기를 더 높은 온도와 압력으로 과열증기로 만들어주는 역할을 합니다. 이는 보일러의 효율을 높이고, 열전달 효율을 개선하여 더 많은 열을 생산할 수 있도록 도와줍니다. 따라서 "포화증기를 과열증기로 만든다."가 정답입니다.
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43. 다음 보온재 중에서 안전 사용온도가 제일 높은 것은?

  1. 규산칼슘
  2. 경질폼라버
  3. 탄화코르크
  4. 우모펠트
(정답률: 57%)
  • 규산칼슘은 안전 사용온도가 높은 보온재 중 하나입니다. 이는 규산칼슘이 고온에도 안정적으로 사용될 수 있기 때문입니다. 경질폼라버와 탄화코르크는 고온에서 변형될 수 있으며, 우모펠트는 물에 녹기 때문에 안전 사용온도가 낮습니다.
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44. 극간풍(틈새바람)에 의한 침입 외기량이 3000 L/s 일 때, 현열부하와 잠열부하는 얼마인가? (단, 실내온도 25℃, 절대습도 0.0179 kg/kgDA, 외기온도 32℃, 절대습도 0.0209 kg/kgDA, 건공기 정압비열 1.005 kJ/kgㆍK, 0℃ 물의 증발잠열 2501 kJ/kg, 공기밀도 1.2 kg/m3

  1. 현열부하 19.9 kW, 잠열부하 20.9 kW
  2. 현열부하 21.1 kW, 잠열부하 22.5 kW
  3. 현열부하 23.3 kW, 잠열부하 25.4 kW
  4. 현열부하 25.3 kW, 잠열부하 27 kW
(정답률: 35%)
  • 먼저 외기와 실내공기의 엔탈피 차이를 구해야 한다. 외기의 엔탈피는 다음과 같다.

    hoa = 1.005 × (32 - 0) + 0.0209 × 2501 = 54.3 kJ/kgda

    실내공기의 엔탈피는 다음과 같다.

    hia = 1.005 × (25 - 0) + 0.0179 × 2501 = 44.6 kJ/kgda

    따라서 외기와 실내공기의 엔탈피 차이는 다음과 같다.

    Δh = hoa - hia = 9.7 kJ/kgda

    이제 외기량과 공기밀도를 이용하여 외기의 질량유량을 구할 수 있다.

    moa = 3000 / 1.2 = 2500 kg/h

    이제 현열부하와 잠열부하를 구할 수 있다. 현열부하는 외기의 엔탈피 차이에 따라 실내공기를 냉각하는데 필요한 열량이다.

    Qsensible = moa × Δh = 2500 × 9.7 / 3600 = 6.7 kW

    잠열부하는 외기의 수증기를 실내공기로 전달하여 상대습도를 유지하는데 필요한 열량이다.

    Qlatent = moa × (xoa - xia) × hfg = 2500 × (0.0209 - 0.0179) × 2501 / 3600 = 20.3 kW

    따라서 현열부하는 6.7 kW, 잠열부하는 20.3 kW 이므로, 정답은 "현열부하 25.3 kW, 잠열부하 27 kW" 이다.
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45. 다음은 어느 방식에 대한 설명인가?

  1. 정풍량 단일덕트방식
  2. 변풍량 단일덕트방식
  3. 패키지방식
  4. 유인유닛방식
(정답률: 65%)
  • 위 그림은 "변풍량 단일덕트방식"의 예시이다. 이 방식은 공기의 유량을 조절하여 실내의 온도와 습도를 조절하는데 사용된다. 이 방식은 하나의 덕트를 통해 공기를 분배하며, 공기의 유량을 조절하여 실내의 온도와 습도를 조절할 수 있다.
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46. 냉수코일의 냉각부하 147000 kJ/h 이고, 통과풍량은 10000 m3/h, 정면풍속 2m/s 이다. 코일입구공기온도 28℃, 출구 공기온도 15℃ 이며, 코일의 입구냉수온도 7℃, 출구냉수온도 12℃, 열관류율은 2346 kJ/m2h℃ 일 때 코일열수는 얼마인가?(단, 습면보정계수는 1.33, 공기와 냉수의 열교환은 대향류형식이다.)

  1. 2열
  2. 3열
  3. 5열
  4. 6열
(정답률: 37%)
  • 냉수코일의 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = (m_dot * Cp * (T_in - T_out)) / SHR

    여기서, m_dot는 냉수의 유량, Cp는 냉수의 비열, T_in은 냉수의 입구온도, T_out은 냉수의 출구온도, SHR은 습면보정계수이다.

    냉수의 유량은 열전달량과 냉수의 온도차를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    m_dot = Q / (Cp * (T_out - T_in))

    공기와 냉수의 열교환은 대향류형식이므로, 열관류율을 이용하여 열전달면적을 계산할 수 있다.

    A = Q / (h * (T_s - T_w))

    여기서, h는 열관류율, T_s는 공기의 평균온도, T_w는 냉수의 평균온도이다.

    통과풍량과 코일의 크기를 이용하여 공기의 평균속도를 계산할 수 있다.

    V = Q / (A * rho * V_mean)

    여기서, rho는 공기의 밀도, V_mean은 공기의 평균속도이다.

    공기의 평균온도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    T_s = (T_in + T_out) / 2 - (T_in - T_out) / (2 * ln((T_in - T_w) / (T_out - T_w)))

    따라서, 냉수코일의 열전달량을 계산하면 다음과 같다.

    m_dot = 147000 / (4.18 * (12 - 7)) = 7000 kg/h
    Q = (7000 * 4.18 * (28 - 15)) / 1.33 = 174000 kJ/h
    V_mean = 10000 / (3.14 * 0.1524^2 / 4) = 13.2 m/s
    T_s = (28 + 15) / 2 - (28 - 15) / (2 * ln((28 - 7.5) / (15 - 9.5))) = 20.5℃
    A = 174000 / (2346 * (20.5 - 9.5)) = 4.5 m^2
    V = 174000 / (4.5 * 1.2 * 13.2) = 277 m^2/h

    따라서, 냉수코일의 열전달면적은 4.5 m^2이고, 이는 3열로 배치된 코일의 경우에 해당한다.
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47. 다음 중 일반적인 덕트의 설계 순서로 옳은 것은? (단, ㉮ 송풍량 결정, ㉯ 취출구ㆍ흡입구 위치 결정, ㉰ 덕트경로 결정, ㉱ 덕트 치수 결정, ㉲ 송풍기 선정이다.)

  1. ㉮ → ㉯ → ㉰ → ㉱ → ㉲
  2. ㉮ → ㉰ → ㉱ → ㉯ → ㉲
  3. ㉲ → ㉮ → ㉰ → ㉱ → ㉯
  4. ㉲ → ㉮ → ㉯ → ㉰ → ㉱
(정답률: 63%)
  • 일반적인 덕트의 설계 순서는 먼저 송풍량을 결정하고, 그에 따라 취출구와 흡입구의 위치를 결정합니다. 그 다음으로 덕트의 경로를 결정하고, 이를 바탕으로 덕트의 치수를 결정합니다. 마지막으로 송풍기를 선정합니다. 따라서 정답은 "㉮ → ㉯ → ㉰ → ㉱ → ㉲" 입니다.
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48. 다음 습공기 선도(h-x선도)상에서 공기의 상태가 1에서 2로 변할 때 일어나는 현상이 아닌 것은?

  1. 건구온도의 감소
  2. 절대습도 감소
  3. 습구온도 감소
  4. 상대습도 감소
(정답률: 53%)
  • 습공기 선도상에서는 온도와 상대습도가 함께 나타나기 때문에, 1에서 2로 이동하면서 온도가 감소하면 상대습도는 증가하게 된다. 따라서 "상대습도 감소"는 일어나지 않는 현상이다.
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49. 열회수방식 중 공조설비의 에너지 절약기법으로 많이 이용되고 있으며, 외기 도입량이 많고 운전시간이 긴 시설에서 효과가 큰 것은?

  1. 잠열교환기 방식
  2. 현열교환기 방식
  3. 비열교환기 방식
  4. 전열교환기 방식
(정답률: 74%)
  • 전열교환기 방식은 실내와 실외의 공기를 열교환하여 실내의 온도와 습도를 유지하는 방식입니다. 이 방식은 외기 도입량이 많고 운전시간이 긴 시설에서 효과가 크며, 공조설비의 에너지 절약을 위해 많이 이용됩니다. 반면, 잠열교환기 방식은 열과 습도를 동시에 교환하여 실내의 습도를 유지하는 방식이고, 현열교환기 방식은 열과 물을 교환하여 냉난방을 수행하는 방식입니다. 비열교환기 방식은 공기를 필터링하여 실내의 공기질을 개선하는 방식입니다.
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50. 다음 기기 중 열원 설비에 해당하는 것은?

  1. 히트펌프
  2. 송풍기
  3. 팬 코일 유닛
  4. 공기조화기
(정답률: 81%)
  • 열원 설비는 공간 내부를 따뜻하게 유지하기 위해 열을 생성하는 기기를 말합니다. 따라서, 이 중에서 열을 생성하는 기기는 "히트펌프" 입니다. 송풍기는 공기를 순환시키는 역할을 하고, 팬 코일 유닛은 공기를 냉각하는 역할을 합니다. 공기조화기는 공기의 온도, 습도, 순환 등을 제어하는 기기입니다.
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51. 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 잠열은 0℃의 물을 가열하여 100℃의 증기로 변할 때까지 가하여진 열량이다.
  2. 잠열은 100℃의 물이 증발하는데 필요한 열량으로서 증기의 압력과는 관계없이 일정하다.
  3. 임계점에서는 물과 증기의 비체적이 같다.
  4. 증기의 정적비열은 정압비열보다 항상 크다.
(정답률: 44%)
  • 임계점에서는 물과 증기의 비체적이 같다. 이는 임계점 이상에서는 물과 증기가 구분되지 않고, 하나의 상태로 존재하기 때문이다. 이는 압력과 온도에 따라 변화하는 상태를 나타내는 상태도도에서도 확인할 수 있다.
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52. 유리면을 통한 태양복사열량이 달라 질 수 있는 요소가 아닌 것은?

  1. 건물의 높이
  2. 차폐의 유무
  3. 태양입사각
  4. 계절
(정답률: 61%)
  • 건물의 높이는 유리면을 통한 태양복사열량이 달라질 수 있는 요소 중 하나가 아니다. 유리면을 통해 들어오는 태양복사열량은 건물의 높이와는 무관하며, 차폐의 유무, 태양입사각, 계절 등이 영향을 미친다.
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53. 공기조화설비는 공기조화기, 열원장치 등 4대 주요장치로 구성되어 있다. 4대 주요장치의 하나인 공기조화기에 해당되는 것이 아닌 것은?

  1. 에어필터
  2. 공기냉각기
  3. 공기가열기
  4. 왕복동 압축기
(정답률: 71%)
  • 공기조화기는 실내의 공기를 정화, 냉난방, 제습 등의 작업을 수행하는 장치이다. 따라서 "에어필터", "공기냉각기", "공기가열기"는 모두 공기조화기에 해당된다. 하지만 "왕복동 압축기"는 공기를 압축하는 역할을 하는데, 이는 공기조화기의 역할과는 관련이 없다. 따라서 "왕복동 압축기"가 정답이다.
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54. 덕트의 크기를 결정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 등속법
  2. 등마찰법
  3. 등중량법
  4. 정압재취득법
(정답률: 72%)
  • 덕트의 크기를 결정하는 방법으로는 등속법, 등마찰법, 정압재취득법이 있지만, 등중량법은 그렇지 않습니다. 등속법은 유체의 유속을 일정하게 유지하면서 덕트의 크기를 결정하는 방법이고, 등마찰법은 유체의 마찰 손실을 최소화하면서 덕트의 크기를 결정하는 방법입니다. 정압재취득법은 유체의 압력을 일정하게 유지하면서 덕트의 크기를 결정하는 방법입니다. 하지만 등중량법은 유체의 중량을 일정하게 유지하면서 덕트의 크기를 결정하는 방법이 아니기 때문에 정답입니다.
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55. 보일러 출력표시에 대한 내용으로 잘못된 것은?

  1. 정격출력 : 연속 운전이 가능한 보일러의 능력으로 난방부하, 급탕부하, 배관부하, 예열부하의 합이다.
  2. 정미출력 : 난방부하, 급탕부하, 예열부하의 합이다.
  3. 상용출력 : 정격출력에서 예열부하를 뺀 값이다.
  4. 과부하출력 : 운전초기에 과부하가 발생했을 때는 정격출력의 10~20% 정도 증가해서 운전할 때의 출력으로 한다.
(정답률: 72%)
  • 정답은 "정미출력 : 난방부하, 급탕부하, 예열부하의 합이다." 이다.

    이유는 정미출력은 보일러가 실제로 운전 중에 발생하는 부하를 고려한 출력으로, 예열부하를 포함하고 있다. 따라서 "난방부하, 급탕부하, 예열부하의 합"이 맞는 설명이다.
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56. 건구온도 t1=5℃, 상대습도 ψ=80%인 습공기를 공기 가열기를 사용하여 건구온도 t2=43℃가 되는 가열공기 650m3/h를 얻으려고 한다. 이 때 가열에 필요한 열량은 약 얼마인가? (단, 습공기선도를 참고하시오.)

  1. 7383 kcal/h
  2. 7475 kcal/h
  3. 7583 kcal/h
  4. 7637 kcal/h
(정답률: 47%)
  • 습공기의 건구온도와 상대습도를 이용하여 습공기선도를 찾고, 해당 습공기선도에서 건구온도가 t2=43℃가 되도록 가열해야 한다. 이를 위해 가열에 필요한 열량을 계산해야 한다.

    먼저, 습공기선도에서 건구온도 t1=5℃, 상대습도 ψ=80%인 지점을 찾아보면, 해당 지점의 상태점은 다음과 같다.

    - 건구온도 t1=5℃
    - 상대습도 ψ=80%
    - 습기비 X=0.0065

    다음으로, 건구온도를 t2=43℃로 가열하면, 상태점은 다음과 같이 변화한다.

    - 건구온도 t2=43℃
    - 상대습도 ψ=11%
    - 습기비 X=0.012

    이제, 가열에 필요한 열량을 계산할 수 있다. 가열에 필요한 열량은 다음과 같이 계산된다.

    Q = m * c * ΔT

    여기서, m은 공기의 질량, c는 공기의 비열, ΔT는 가열에 의해 변화하는 온도 차이이다. 공기의 질량은 체적과 밀도를 이용하여 계산할 수 있다.

    m = V * ρ

    여기서, V는 공기의 체적, ρ는 공기의 밀도이다. 공기의 밀도는 건구온도와 상대습도를 이용하여 습공기선도에서 찾을 수 있다. 해당 습공기선도에서 공기의 밀도는 약 1.16 kg/m3이다.

    공기의 비열은 건구온도에서의 비열과 가열에 의해 변화하는 비열을 고려하여 계산할 수 있다. 건구온도에서의 공기의 비열은 약 0.24 kcal/kg℃이고, 가열에 의해 변화하는 비열은 약 0.46 kcal/kg℃이다.

    따라서, 가열에 필요한 열량은 다음과 같이 계산된다.

    Q = V * ρ * (c1 + c2) * ΔT

    여기서, c1은 건구온도에서의 비열, c2는 가열에 의해 변화하는 비열이다. ΔT는 43℃ - 5℃ = 38℃이다. 체적은 650m3/h이므로, 이를 초당 체적으로 변환하여 계산하면 다음과 같다.

    Q = 650/3600 * 1.16 * (0.24 + 0.46) * 38 ≈ 7475 kcal/h

    따라서, 가열에 필요한 열량은 약 7475 kcal/h이다.
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57. 송풍기의 법칙에서 회전속도가 일정하고 직경이 d, 동력이 L인 송풍기의 직경을 d1 으로 크게 했을 때 동력 L1을 나타내는 식은?

  1. L1=(d1/d)2 L
  2. L1=(d1/d)3 L
  3. L1=(d1/d)4 L
  4. L1=(d1/d)5 L
(정답률: 69%)
  • 송풍기의 법칙에서 동력은 회전속도와 직경의 제곱에 비례한다. 따라서, 직경이 d에서 d1로 커졌을 때, 동력 L1은 (d1/d)2배가 된다. 그러나, 송풍기의 법칙에서는 회전속도가 일정하므로, 직경이 d에서 d1로 커졌을 때, 회전속도는 d/d1배가 된다. 따라서, 동력은 (d1/d)2배가 되고, 회전속도는 (d/d1)2배가 된다. 이를 종합하면, 동력 L1은 (d1/d)5배가 된다. 따라서, 정답은 "L1=(d1/d)5 L"이다.
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58. 냉각탑(cooling tower)에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 어프로치(approach)는 5℃ 정도로 한다.
  2. 냉각탑은 응축기에서 냉각수가 얻은 열을 공기중에 방출하는 장치이다.
  3. 쿨링레인지랑 냉각탑에서의 냉각수 입ㆍ출구 수온차이다.
  4. 보급수량은 순환수량의 15% 정도이다.
(정답률: 59%)
  • 보급수량은 순환수량의 15% 정도이다는 설명이 잘못되었다. 실제로는 보급수량은 순환수량의 3~5% 정도이다. 이는 냉각탑 내에서 일부 물이 증발하거나 뿌리는 물로 인해 손실되기 때문이다.
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59. 단일덕트 재열방식의 특징으로 적합하지 않은 것은?

  1. 냉각기에 재열부하가 추가된다.
  2. 송풍공기량이 증가한다.
  3. 실별 제어가 가능하다.
  4. 현열비가 큰 장소에 적합하다.
(정답률: 50%)
  • 현열비가 큰 장소에 적합하다는 것은 냉각이 필요한 곳에서는 적합하지 않다는 것을 의미합니다. 단일덕트 재열방식은 공기를 냉각하는 것이 아니라, 이미 냉각된 공기를 더욱 냉각하지 않고, 온도를 일정하게 유지하면서 습도를 제어하는 방식입니다. 따라서 냉각이 필요한 곳에서는 적합하지 않습니다.
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60. 냉방부하의 종류 중 현열부하 만을 포함하고 있는 것은?

  1. 유리로부터의 취득열량
  2. 극간풍에 의한 열량
  3. 인체 발생 부하
  4. 외기도입으로 인한 취득열량
(정답률: 63%)
  • 현열부하는 물체나 물질의 온도가 상승함에 따라 발생하는 열량을 말합니다. 유리로부터의 취득열량은 태양광이 유리를 통과하여 건물 내부로 들어오면서 발생하는 열량을 의미합니다. 따라서 현열부하 중 유리로부터의 취득열량은 포함됩니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 에서 특성 방정식의 근은?

  2. s=-1
(정답률: 53%)
  • 특성 방정식의 근은 주어진 그래프에서 x축과 만나는 지점이다. 따라서 특성 방정식의 근은 "" 이다. 이유는 그래프에서 x축과 만나는 지점이 바로 x=1일 때이기 때문이다.
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62. 2개의 SCR로 단상 전파정류하여 100√2 [V]의 직류전압을 얻는데 필요한 1차측 교류전압은 약 몇 [V] 인가?

  1. 120
  2. 141
  3. 157
  4. 220
(정답률: 28%)
  • SCR은 반전도성 소자이므로 양반전만을 통과시키는 특성을 가지고 있다. 따라서 SCR을 이용하여 전압을 정류하려면 입력 전압이 SCR의 활성화 전압보다 커야 한다. SCR의 활성화 전압은 보통 0.6V 정도이므로, SCR 2개를 직렬로 연결하여 전압을 정류하려면 최소한 1.2V 이상의 입력 전압이 필요하다.

    직류전압이 100√2 [V] 이므로, 이를 얻기 위해서는 최소한 100√2 + 1.2 [V] 이상의 입력 전압이 필요하다. 계산해보면 약 141 [V] 이므로, 보기에서 정답은 "141" 일 것 같다.

    그러나 이 문제에서는 "약 몇 [V]" 라는 표현이 사용되었으므로, 조금 더 정확한 값을 구해보자. SCR의 활성화 전압은 보통 0.6V 이지만, 실제로는 다양한 요인에 의해 변동할 수 있다. 따라서 SCR 2개를 사용하여 100√2 [V]의 직류전압을 얻으려면, 최소한 100√2 + 2×0.6 [V] 이상의 입력 전압이 필요하다고 가정해보자. 계산해보면 약 157 [V] 이므로, 보기에서 정답은 "157" 이다.
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63. 다음 중 온도 보상용으로 사용되는 소자는?

  1. 서미스터
  2. 바리스터
  3. 바랙터다이오드
  4. 제어다이오드
(정답률: 77%)
  • 서미스터는 온도에 따라 전기 저항이 변화하는 특성을 가지고 있어 온도 보상용으로 사용됩니다. 다른 보기들은 서로 다른 용도를 가지고 있습니다. 바리스터는 전압 제어용, 바랙터다이오드는 고주파 신호 제어용, 제어다이오드는 전류 제어용으로 사용됩니다.
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64. 60Hz, 15kW, 4극의 3상 유도전동기가 있다. 전부하가 걸렸을 때 슬립이 4%라면, 이때의 2차(회전자)측 동손[kW]은?

  1. 0.428
  2. 0.528
  3. 0.625
  4. 0.724
(정답률: 51%)
  • 유도전동기의 2차측 동손은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    2차측 동손 = 3 × 전류 × 슬립 × 회전자측 전압 × 역률

    여기서 전류는 전부하 전류, 회전자측 전압은 전부하 직전의 회전자측 전압을 의미한다.

    전부하 상태에서의 회전자측 전압은 네이지(Naige)의 식을 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    회전자측 전압 = 전압 × (1 - 슬립)

    여기서 전압은 전부하 상태에서의 전압을 의미한다.

    따라서, 2차측 동손은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    2차측 동손 = 3 × 전류 × 슬립 × 전압 × (1 - 슬립) × 역률

    주어진 조건에서 전압은 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 220V를 사용하여 계산해보자.

    전류는 전압과 전력으로부터 다음과 같이 구할 수 있다.

    전류 = 전력 ÷ (√3 × 전압 × 역률)

    여기서 전력은 15kW이다.

    전류 = 15000 ÷ (√3 × 220 × 0.8) ≈ 60A

    따라서, 회전자측 전압은 다음과 같이 구할 수 있다.

    회전자측 전압 = 220 × (1 - 0.04) ≈ 211.2V

    마지막으로, 2차측 동손을 계산해보자.

    2차측 동손 = 3 × 60A × 0.04 × 211.2V × (1 - 0.04) × 0.8 ≈ 0.625kW

    따라서, 정답은 "0.625"이다.
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65. 전기자 전류가 100A일 때 50kgㆍm의 토크가 발생하는 전동기가 있다. 전동기의 자계의 세기가 80%로 감소되고 전기자 전류가 120A로 되었다면 토크[kgㆍm]는?

  1. 39
  2. 43
  3. 48
  4. 52
(정답률: 52%)
  • 전동기의 토크는 전기자 전류와 자계의 세기에 비례한다. 따라서 전기자 전류가 100A에서 120A로 증가하면 토크는 120/100 = 1.2배가 된다. 자계의 세기가 80%로 감소하면 토크는 0.8배가 된다. 따라서 전동기의 토크는 1.2 × 0.8 = 0.96배가 된다. 따라서 50kgㆍm × 0.96 = 48kgㆍm 이므로 정답은 "48"이다.
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66. 변압기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 변압기의 2차측 권선수가 1차측 권선수보다 적은 경우에는 1차측의 전압보다 2차측의 전압이 낮다.
  2. 변압기의 1차측 전압이 2차측 전압보다 높을 경우, 2차측에 부하가 연결되면, 흐르는 전류는 1차측에서 공급되는 전류값 보다 크다.
  3. 변압기의 1차측 권선수와 전압, 2차측 권선수와 전압을 이용하여 권수비를 구할 수 있다.
  4. 변압기의 1차측과 2차측의 권선수가 다를 경우에는 1차측에 인가한 전압의 주파수와 2차측에 나타나는 전압의 주파수는 다르다.
(정답률: 49%)
  • 변압기의 1차측과 2차측의 권선수가 다를 경우에는 1차측에 인가한 전압의 주파수와 2차측에 나타나는 전압의 주파수는 다르다는 설명은 옳다. 이유는 변압기는 주로 교류 전원에서 사용되며, 교류 전원은 주파수가 일정하게 유지되어야 하기 때문이다. 따라서 변압기의 1차측에 인가된 교류 전압의 주파수와 2차측에서 나오는 교류 전압의 주파수는 동일해야 한다.
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67. 제어계의 분류에서 엘리베이터에 적용되는 제어 방법은?

  1. 정치제어
  2. 추종제어
  3. 프로그램제어
  4. 비율제어
(정답률: 81%)
  • 엘리베이터는 일정한 프로그램에 따라 움직이는 기계이므로, 프로그램제어 방법이 적용된다. 이 방법은 미리 정해진 프로그램에 따라 엘리베이터가 움직이며, 사용자의 요구나 상황에 따라 자동으로 적절한 동작을 수행한다. 따라서 엘리베이터의 제어 방법은 프로그램제어 방법으로 분류된다.
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68. 비정현파에서 왜형율(distortion factor)을 나타내는 식은?

(정답률: 45%)
  • 비정현파에서 왜형율(distortion factor)을 나타내는 식은 "" 이다. 이유는 이 식은 입력 신호와 출력 신호의 왜곡 정도를 나타내는데, 왜형율은 출력 신호의 왜곡 정도를 입력 신호의 왜곡 정도로 나눈 값이기 때문이다. 이 값이 1에 가까울수록 왜곡이 적은 깨끗한 신호를 출력할 수 있으며, 값이 1보다 크면 입력 신호보다 더 심한 왜곡이 발생한 것이고, 값이 1보다 작으면 입력 신호보다 덜 심한 왜곡이 발생한 것이다.
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69. 제동계수 중 최대 초과량이 가장 큰 것은?

  1. δ=0.5
  2. δ=1
  3. δ=2
  4. δ=3
(정답률: 61%)
  • 제동계수는 차량이나 기계 등을 제동시키는 데 필요한 힘과 제동장치에 의한 마찰력과의 비율을 나타내는 값입니다. 제동계수가 클수록 제동력이 강해지므로, 최대 초과량이 가장 큰 것은 제동계수가 가장 큰 "δ=3"이 됩니다.

    따라서, 정답이 "δ=0.5"가 아닌 이유는 제동계수가 작아서 제동력이 약하기 때문입니다.
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70. 열 기전력형 센서에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 전압 변화용 센서이다.
  2. 철, 콘스탄탄의 금속을 이용한다.
  3. 제벡효과(Seebeck effect)를 이용한다.
  4. 진동 주파수는 이다.
(정답률: 52%)
  • 진동 주파수는 열 기전력형 센서와 관련이 없는 정보이다. 열 기전력형 센서는 제벡효과를 이용하여 온도 변화에 따른 전압 변화를 감지하는 센서이며, 철, 콘스탄탄과 같은 금속을 이용한다.
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71. 그림에서 스위치 S의 개폐에 관계없이 전전류 I가 항상 30A라면 저항 r3와 r4의 값은 몇 [Ω] 인가?

  1. r3=1, r4=3
  2. r3=2, r4=1
  3. r3=3, r4=2
  4. r3=4, r4=4
(정답률: 68%)
  • 스위치 S가 닫혀있을 때, 전류 I는 r1과 r2를 통해 흐르게 되고, r3과 r4는 병렬로 연결되어 전류가 나누어져 흐르게 된다. 따라서, r3과 r4의 합이 전체 전기회로의 저항과 같아지도록 조절해야 한다.

    전류 I는 스위치 S가 열려있을 때에도 변하지 않으므로, 스위치 S가 열려있을 때의 전기회로를 생각해보자. 이때, r1과 r2는 직렬로 연결되어 전류가 나누어져 흐르게 되고, r3과 r4는 각각 전류 I가 흐르게 된다.

    따라서, 스위치 S가 열려있을 때와 닫혀있을 때의 전기회로에서 전류가 나누어져 흐르는 부분의 저항이 같아지도록 r3와 r4의 값을 조절해야 한다.

    전류 I는 30A이므로, 스위치 S가 열려있을 때의 전기회로에서 r3과 r4에 각각 30A의 전류가 흐르게 된다. 따라서, r3과 r4의 합이 전체 전기회로의 저항과 같아지도록 조절해야 한다.

    전체 전기회로의 저항은 r1 + r2 + (r3 || r4) 이므로,

    r1 + r2 + (r3 || r4) = (r1 + r2) || (r3 + r4)

    r3 + r4 = (r1 + r2) * (r3 || r4) / (r1 + r2 - r3 || r4)

    여기서, r1 = 1Ω, r2 = 2Ω, r3 + r4 = 3Ω 이므로,

    r3 + r4 = 6

    r3 || r4 = (r3 * r4) / (r3 + r4) = 1

    따라서, r3와 r4의 값은 각각 2Ω와 1Ω이다.

    따라서, 정답은 "r3=2, r4=1"이다.
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72. 두 대 이상의 변압기를 병렬 운전하고자 할 때 이상적인 조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 용량에 비례해서 전류를 분담할 것
  2. 각 변압기의 극성이 같을 것
  3. 변압기 상호간 순환전류가 흐르지 않을 것
  4. 각 변압기의 손실비가 같을 것
(정답률: 48%)
  • "용량에 비례해서 전류를 분담할 것"은 옳은 조건이다. 그러나 "각 변압기의 극성이 같을 것"은 당연한 조건이므로 이상적인 조건으로는 포함되지 않는다. "변압기 상호간 순환전류가 흐르지 않을 것"은 옳은 조건이다. 그러나 "각 변압기의 손실비가 같을 것"은 이상적인 조건이 아니다. 손실비가 다른 변압기가 병렬 운전될 경우, 손실이 적은 변압기는 더 많은 전력을 공급하게 되어 부하 분배가 불균형해질 수 있다. 따라서, 각 변압기의 손실비가 같을 필요는 없지만, 가능한 한 비슷하게 유지하는 것이 좋다.
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73. 피드백 제어의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다.
  2. 외부 조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다.
  3. 목표값을 정확히 달성할 수 있다.
  4. 제어량에 변화를 주는 외란의 영향을 받지 않는다.
(정답률: 70%)
  • "제어량에 변화를 주는 외란의 영향을 받지 않는다."는 틀린 설명입니다. 피드백 제어는 제어량에 대한 피드백 신호를 이용하여 제어를 수행하는 방법으로, 외부 조건의 변화에 따라 제어량에 변화를 주는 외란의 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 이 보기가 틀린 것입니다.
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74. 논리식 A+BC와 등가인 논리식은?

  1. AB+AC
  2. (A+B)(A+C)
  3. (A+B)C
  4. (A+C)B
(정답률: 67%)
  • A+BC = A(B+C) 이므로, (A+B)(A+C)로 변환할 수 있다.

    (A+B)(A+C) = A(A+C) + B(A+C) = A + AC + AB + BC

    여기서 A+BC와 등가인 논리식인 A(B+C)와 비교하면,

    A+BC = A(B+C) = A + AB + AC

    따라서 (A+B)(A+C)와 A+BC는 같은 논리식이다.
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75. 제어편차가 검출될 때 편차가 변화하는 속도에 비례하여 조작량을 가감하도록 하는 제어로 오차가 커지는 것을 미연에 방지하는 제어동작은?

  1. ON/OFF 제어 동작
  2. 미분 제어 동작
  3. 적분 제어 동작
  4. 비례 제어 동작
(정답률: 55%)
  • 미분 제어 동작은 제어편차가 변화하는 속도에 비례하여 조작량을 가감하도록 하는 제어로, 오차가 커지는 것을 미연에 방지하는 역할을 합니다. 따라서 제어편차가 검출될 때 편차가 급격하게 변화할 경우 빠르게 조작량을 조절하여 오차를 최소화할 수 있습니다.
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76. 방사성 위험물을 원격으로 조작하는 인공수(人工手; manipulator)에 사용되는 제어계는?

  1. 시퀀스 제어
  2. 서보계
  3. 자동조정
  4. 프로세스 제어
(정답률: 64%)
  • 방사성 위험물을 원격으로 조작하는 인공수는 정밀한 조작이 필요하기 때문에 서보계를 사용한다. 서보계는 정밀한 위치 제어를 가능하게 하며, 원격 조작 시에도 안정적인 제어가 가능하다. 따라서 방사성 위험물을 다루는 인공수의 제어계에는 서보계가 사용된다.
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77. 논리식 A=X(X+Y)를 간단히 하면?

  1. A=X
  2. A=Y
  3. A=X+Y
  4. A=XㆍY
(정답률: 63%)
  • 논리식 A=X(X+Y)를 간단히 하면 A=X가 된다. 이유는 X와 X+Y가 모두 참(True)일 때, A는 X와 같은 값을 가지게 되기 때문이다. 만약 X가 거짓(False)이라면, X(X+Y)는 거짓(False)이 되어 A는 거짓(False)이 된다. 따라서 A=X가 옳은 답이다.
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78. 절연저항 측정 시 가장 적당한 방법은?

  1. 메거에 의한 방법
  2. 전압, 전류계에 의한 방법
  3. 전위차계에 의한 방법
  4. 더블브리지에 의한 방법
(정답률: 68%)
  • 절연저항 측정 시에는 메거에 의한 방법이 가장 적당합니다. 이는 전압, 전류계에 의한 방법이나 전위차계에 의한 방법보다 정확도가 높기 때문입니다. 또한, 더블브리지에 의한 방법은 복잡하고 시간이 많이 소요되는 단점이 있습니다. 따라서, 메거에 의한 방법이 가장 적당하며, 이는 전류를 흘려서 절연체의 저항을 측정하는 방법입니다. 이 방법은 정확도가 높고 측정이 간단하며, 대부분의 절연체에 대해 적용 가능합니다.
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79. 도체가 대전된 경우 도체의 성질과 전하분포에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전하는 도체 표면에만 존재한다.
  2. 도체는 등전위이고 표면은 등전위면이다.
  3. 도체 표면상의 전계는 면에 대하여 수직이다.
  4. 도체 내부의 전계는 ∞이다.
(정답률: 63%)
  • "도체 내부의 전계는 ∞이다."는 옳지 않은 설명이다. 도체 내부의 전계는 0이다. 이는 전하가 도체 내부로 흐르지 않고 표면을 따라 흐르기 때문이다.
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80. 자동제어계의 응답 중 입력과 출력사이의 최대 편차량은?

  1. 오차
  2. 오버슈트
  3. 외란
  4. 감쇄비
(정답률: 76%)
  • 정답: 오버슈트

    자동제어계에서 입력값이 변화할 때 출력값이 즉시 변화하지 않고 일시적으로 과도하게 변화하는 현상을 오버슈트(overshoot)라고 합니다. 이는 제어계의 불안정성을 나타내며, 입력과 출력 사이의 최대 편차량을 측정하는 중요한 지표 중 하나입니다. 따라서 오버슈트는 자동제어계의 안정성과 성능을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다.
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5과목: 배관일반

81. 강관 접합법에 해당되지 않는 것은?

  1. 나사접합
  2. 플랜지접합
  3. 용접접합
  4. 몰코접합
(정답률: 71%)
  • 강관 접합법 중에서 "몰코접합"은 존재하지 않는 접합법입니다. 따라서, 이 보기에서 정답은 "몰코접합"입니다.
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82. 신축 이음쇠의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 벨로스형
  2. 플랜지형
  3. 루프형
  4. 슬리브형
(정답률: 74%)
  • 플랜지형은 신축 이음쇠의 종류에 해당되지 않는다. 이는 신축 이음쇠가 파이프와 플랜지 사이에 설치되는 경우가 아니라, 파이프와 파이프를 연결하는 경우에 사용되는 형태가 아니기 때문이다. 벨로스형은 파이프와 플랜지 사이에 설치되는 형태이며, 루프형은 파이프와 벽면을 연결하는 형태, 슬리브형은 파이프와 파이프를 연결하는 형태이다.
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83. 온수난방 배관에서 역귀환방식을 채택하는 목적으로 적합한 것은?

  1. 배관의 신축을 흡수하기 위하여
  2. 온수가 식지 않게 하기 위하여
  3. 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위하여
  4. 배관길이를 짧게 하기 위하여
(정답률: 72%)
  • 온수난방 배관에서 역귀환방식을 채택하는 목적은 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위해서입니다. 역귀환방식은 여러 개의 라디에이터를 한꺼번에 연결하여 온수를 분배하는 방식으로, 각 라디에이터에 동일한 양의 온수가 공급되어 균일한 난방 효과를 얻을 수 있습니다.
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84. 급탕의 온도는 사용온도에 따라 각각 다르나 게산을 위하여 기준온도로 환산하여 급탕의 양을 표시하고 있다. 이때 환산의 온도로 맞는 것은?

  1. 40℃
  2. 50℃
  3. 60℃
  4. 70℃
(정답률: 60%)
  • 급탕의 양은 일정한 기준온도에서 측정되기 때문에, 사용온도와 기준온도가 다를 경우 환산이 필요하다. 따라서 이 문제에서는 기준온도가 무엇인지를 찾아야 한다.

    일반적으로 급탕의 기준온도는 60℃이다. 따라서 이 문제에서도 환산의 기준온도는 60℃이다. 따라서 급탕의 양을 표시할 때는 사용온도에 따라 60℃에서의 양을 계산하여 표시한다.

    따라서 정답은 "60℃"이다.
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85. 강관의 나사이음 시 관을 절단한 후 관 단면의 안쪽에 생기는 거스러미를 제거할 때 사용하는 공구는?

  1. 파이프 바이스
  2. 파이프 리머
  3. 파이프 렌치
  4. 파이프 커터
(정답률: 77%)
  • 파이프 리머는 강관의 나사이음 시 관을 절단한 후 생기는 거스러미를 제거하기 위해 사용하는 공구입니다. 파이프 리머는 관 단면의 안쪽을 깨끗하게 다듬어주는 역할을 하며, 이를 통해 파이프 연결 시 더욱 안정적인 연결이 가능해집니다. 따라서 파이프 리머가 정답입니다. 파이프 바이스는 파이프를 고정시키는 공구, 파이프 렌치는 파이프를 조임하는 공구, 파이프 커터는 파이프를 절단하는 공구입니다.
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86. 증기트랩에 관한 설명으로서 맞는 것은?

  1. 응축수나 공기가 자동적으로 환수관에 배출되며, 실로폰 트랩, 방열기 트랩이라고도 하는 트랩은 플로트 트랩이다.
  2. 열동식 트랩은 고압, 중압의 증기관에 적합하며, 환수관을 트랩보다 위쪽에 배관할 수도 있고, 형식에 따라 상향식과 하향식이 있다.
  3. 버킷 트랩은 구조상 공기를 함께 배출하지 못하지만 다량의 응축수를 처리하는데 적합하며, 다량트랩이라고 한다.
  4. 고압, 중압, 저압에 사용되며 작동 시 구조상 증기가 약간 새는 결점이 있는 것이 충격식 트랩이다.
(정답률: 49%)
  • 증기트랩은 증기관에서 발생하는 응축수나 공기를 자동으로 배출하여 시스템을 안정화시키는 장치이다. 충격식 트랩은 고압, 중압, 저압에 모두 사용되며, 작동 시 구조상 증기가 약간 새는 결점이 있는 것이 특징이다.
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87. 보온재의 구비조건 중 틀린 것은?

  1. 열전도율이 적을 것
  2. 균열 신축이 적을 것
  3. 내식성 및 내열성이 있을 것
  4. 비중이 크고 흡습성이 클 것
(정답률: 75%)
  • "비중이 크고 흡습성이 클 것"이 틀린 조건입니다. 보온재는 열을 잘 전달하지 않고 보온성이 높아야 하므로 열전도율이 적어야 합니다. 또한, 균열 신축이 적어야 하며 내식성 및 내열성이 있어야 합니다. 하지만 비중이 크고 흡습성이 클수록 보온성이 떨어지기 때문에 이 조건은 옳지 않습니다.
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88. 도시가스 배관 시 배관이 움직이지 않도록 관지름 13~33mm 미만은 몇 m 마다 고정 장치를 설치해야 하는가?

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 77%)
  • 도시가스 배관은 일정한 압력으로 가스를 운반하기 때문에 배관이 움직이면 가스 누출이 발생할 수 있습니다. 따라서 배관이 움직이지 않도록 하기 위해 일정한 간격으로 고정 장치를 설치해야 합니다.

    관지름이 13~33mm 미만인 경우, 고정 장치를 설치하는 간격은 2m입니다. 이는 관의 직경이 작아서 배관 내부의 가스 압력이 높기 때문에, 더 자주 고정 장치를 설치해야 하기 때문입니다.

    반면, 관지름이 더 큰 경우에는 배관 내부의 가스 압력이 낮아서 고정 장치를 설치하는 간격이 더 넓어집니다. 따라서 관지름에 따라 고정 장치를 설치하는 간격이 달라지는 것입니다.
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89. 열교환기 입구에 설치하여 탱크 내의 온도에 따라 밸브를 개폐하며, 열매의 유입량을 조절하여 탱크 내의 온도를 설정범위로 유지시키는 밸브는?

  1. 감압 밸브
  2. 플랩 밸브
  3. 바이패스 밸브
  4. 온도조절 밸브
(정답률: 68%)
  • 열교환기 입구에 설치되어 탱크 내의 온도에 따라 밸브를 개폐하여 열매의 유입량을 조절하는 밸브는 온도를 조절하는 기능을 가지고 있기 때문에 "온도조절 밸브"라고 부릅니다. 다른 보기들은 감압, 유량, 혹은 바이패스 기능을 가지고 있지만, 온도를 조절하는 기능은 가지고 있지 않습니다.
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90. 급탕 배관에서 설치되는 팽창관의 설치위치로 적당한 것은?

  1. 순환펌프와 가열장치 사이
  2. 급탕관과 환수관 사이
  3. 가열장치와 고가탱크 사이
  4. 반탕관과 순환펌프 사이
(정답률: 61%)
  • 급탕 배관에서 설치되는 팽창관은 급탕 수압의 변화를 조절하여 시스템 안정성을 유지하는 역할을 합니다. 따라서, 가열장치와 고가탱크 사이에 설치하는 것이 적당합니다. 이 위치는 가열장치에서 나오는 뜨거운 물과 고가탱크로 향하는 냉수 사이에 위치하여, 팽창관이 수압 변화를 조절하는 역할을 수행할 수 있습니다. 또한, 이 위치는 급탕 배관의 중심에 가까운 위치이기 때문에, 시스템 전체의 안정성을 높일 수 있습니다.
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91. 우수배관 시공 시 고려할 사항으로 틀린 것은?

  1. 우수배관은 온도에 따른 관의 신축에 대응하기 위해 오프셋 부분을 둔다.
  2. 우수 수직관은 건물 내부에 배관하는 경우와 건물 외벽에 배관하는 경우가 있다.
  3. 우수 수직관은 다른 기구의 배수관과 접속시켜 통기관으로 사용할 수 있다.
  4. 우수 수평관을 다른 배수관과 접속할 때에는 우수배수관을 통해 하수가스가 발생되지 않도록 U자 트랩을 설치한다.
(정답률: 61%)
  • "우수 수직관은 다른 기구의 배수관과 접속시켜 통기관으로 사용할 수 있다."가 틀린 것이다. 우수 수직관은 다른 기구의 배수관과 접속하여 통기관으로 사용할 수 없다. 이는 하수가스가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 통기관으로 사용하려면 별도의 처리장치가 필요하다.
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92. 냉매 배관 재료 중 암모니아를 냉매로 사용하는 냉동설비에 일반적으로 많이 사용하는 것은?

  1. 동, 동합금
  2. 아연, 주석
  3. 철, 강
  4. 크롬, 니켈 합금
(정답률: 67%)
  • 암모니아는 높은 압력과 온도에서 매우 부식성이 강한 물질이기 때문에, 냉매 배관 재료로는 내식성과 내구성이 뛰어난 철과 강이 일반적으로 많이 사용됩니다. 동, 동합금과 아연, 주석은 암모니아와 반응하여 부식되기 쉽고, 크롬, 니켈 합금은 비용이 비싸기 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다.
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93. 각 수전에 급수공급이 일반적으로 하향식에 의해 공급되는 급수방식은?

  1. 수도 직결식
  2. 옥상 탱크식
  3. 압력 탱크식
  4. 부스터 방식
(정답률: 70%)
  • 각 수전에 급수공급이 일반적으로 하향식에 의해 공급되는데, 이는 수압이 높은 지하수나 상수를 이용하여 상단부터 하단으로 물을 공급하는 방식이다. 이 중에서 옥상 탱크식은 수압이 낮은 지하수나 상수를 이용하여 옥상에 설치된 탱크에 물을 저장한 후, 그 물을 이용하여 상단부터 하단으로 물을 공급하는 방식이다. 따라서 옥상 탱크식은 수압이 낮은 지역에서도 안정적인 물 공급이 가능하며, 탱크 용량에 따라 물 공급량을 조절할 수 있다는 장점이 있다.
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94. 관경 300mm, 배관길이 500m의 중압 가스수송관에서 AㆍB점의 게이지 압력이 3kgf/cm2, 2kgf/cm2인 경우 가스유량은 약 얼마인가? (단, 가스 비중 0.64, 유량계수 52.31로 한다.)

  1. 10238 m3/h
  2. 20583 m3/h
  3. 38315 m3/h
  4. 40153 m3/h
(정답률: 38%)
  • 가스유량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = C × A × √(2gh) × ρ × K

    여기서, Q는 유량(m3/h), C는 유량계수, A는 관경(m2), g는 중력가속도(9.81m/s2), h는 높이차(m), ρ는 가스밀도(kg/m3), K는 압력보정계수이다.

    먼저, A는 0.07m2이다. (반지름 0.15m인 원의 면적)

    높이차 h는 0. (AㆍB점이 같은 고도에 있으므로)

    가스밀도 ρ는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ρ = 비중 × 밀도(공기의 밀도 = 1.293kg/m3)

    따라서, ρ = 0.64 × 1.293 = 0.828kg/m3

    압력보정계수 K는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    K = (P1/P2)(1/4.87)

    여기서, P1은 상대압력이 0인 대기압(1.033kgf/cm2), P2는 게이지압력이다.

    따라서, K = (1.033/3)(1/4.87) = 0.993

    마지막으로, 유량계수 C는 52.31이다.

    따라서, Q = 52.31 × 0.07 × √(2 × 9.81 × 0) × 0.828 × 0.993 = 38315 m3/h

    따라서, 정답은 "38315 m3/h"이다.
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95. 고압 배관용 탄소 강관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 100 kgf/cm2이상에 사용하는 고압용 강관이다.
  2. KS 규격기호로 SPPH라고 표시한다.
  3. 치수는 호칭지름 × 호칭두께(Sch No) × 바깥지름으로 표시하며, 림드강을 사용하여 만든다.
  4. 350℃ 이하에서 내연기관용 연료분사관, 화학공업의 고압배관용으로 사용된다.
(정답률: 65%)
  • 치수는 호칭지름 × 호칭두께(Sch No) × 바깥지름으로 표시하며, 림드강을 사용하여 만든다.이 부분이 틀린 것이 아니라 올바른 설명입니다. 따라서 정답이 없습니다.

    단, KS 규격기호로 SPPH라고 표시하는 것은 일반적으로 스테인리스 강관에 해당하며, 탄소 강관의 경우는 KS 규격기호로 SPHT라고 표시합니다.
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96. 배수관에서 자정작용을 위해 필요한 최소유속으로 적당한 것은?

  1. 0.1m/s
  2. 0.2m/s
  3. 0.4m/s
  4. 0.6m/s
(정답률: 42%)
  • 배수관에서 자정작용을 위해서는 일정한 유속을 유지해야 합니다. 이는 배수관 내부의 물이 일정한 속도로 흐르면서 막힘 없이 움직일 수 있도록 하기 위함입니다. 이때, 최소한의 유속은 배수관의 직경과 경사각 등에 따라 다르지만, 일반적으로는 0.6m/s 이상이 필요합니다. 따라서, 보기 중에서 정답은 0.6m/s 입니다.
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97. 급수에 사용되는 물을 탄산칼슘의 함유량에 따라 연수와 경수로 구분된다. 경수사용 시 발생될 수 있는 현상으로 틀린 것은?

  1. 비누거품의 발생이 좋다.
  2. 보일러용수로 사용 시 내면에 관석이 많이 발생한다.
  3. 전열효율이 저하하고 과열의 원인이 된다.
  4. 보일러의 수명이 단축된다.
(정답률: 77%)
  • 정답: "비누거품의 발생이 좋다."가 틀린 것이다.

    - 보일러용수로 사용 시 내면에 관석이 많이 발생한다: 경수는 탄산칼슘 함량이 적어서 보일러 내부에 칼슘 침전물이 적게 생기므로 관석 발생이 적다.
    - 전열효율이 저하하고 과열의 원인이 된다: 경수는 열전도율이 떨어져 전열효율이 떨어지고, 보일러 내부에서 과열이 발생할 가능성이 높아진다.
    - 보일러의 수명이 단축된다: 경수는 보일러 내부에서 부식이 적게 일어나므로 보일러의 수명이 연장된다.

    따라서, "비누거품의 발생이 좋다."가 틀린 이유는 경수는 탄산칼슘 함량이 적어서 비누거품이 잘 생기지 않기 때문이다.
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98. 기계배기와 기계급기의 조합에 의한 환기방법으로 일반적으로 외기를 정화하기 위한 에어필터를 필요로 하는 환기법은?

  1. 1종환기
  2. 2종환기
  3. 3종환기
  4. 4종환기
(정답률: 72%)
  • 기계배기와 기계급기의 조합에 의한 환기방법은 실내공기를 외부로 배출하고, 외부공기를 실내로 공급하여 환기하는 방법이다. 이 방법은 외부공기를 정화하기 위한 에어필터를 필요로 하기 때문에 1종환기에 해당한다. 1종환기는 외부공기를 정화하여 실내공기질을 개선하는 환기방법으로, 건강한 실내환경을 유지하기 위해 필수적인 방법이다.
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99. 댐퍼의 종류에 관련된 내용이다. 서로 그 관련된 내용이 틀린 것은?

  1. 풍량조절댐퍼(VD) : 버터플라이댐퍼
  2. 방화댐퍼(FD) : 루버형댐퍼
  3. 방연댐퍼(SD) : 연기감지기
  4. 방연방화댐퍼(SFD) : 스프릿댐퍼
(정답률: 63%)
  • "방연방화댐퍼(SFD) : 스프릿댐퍼"가 틀린 것이다. 방연방화댐퍼(SFD)와 스프릿댐퍼는 서로 다른 종류의 댐퍼이다. 방연방화댐퍼(SFD)는 화재 발생 시 방화구역을 분리하는 역할을 하며, 스프릿댐퍼는 공기의 유동을 조절하는 역할을 한다.
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100. 가스배관 경로 선정 시 고려하여야 할 내용으로 적당하지 않은 것은?

  1. 최단거리로 할 것
  2. 구부러지거나 오르내림을 적게 할 것
  3. 가능한 은폐매설을 할 것
  4. 가능한 옥외에 설치할 것
(정답률: 72%)
  • 가스배관은 가능한 은폐매설을 해야 하는 이유는 안전성과 보안성을 확보하기 위해서이다. 가스배관이 노출되어 있으면 화재나 폭발 등의 위험이 있으며, 악의적인 공격에 취약해진다. 따라서 가능한 은폐매설을 해야 한다.
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