1과목: 기계열역학
1. 이상기체 프로판(C3H8, 분자량 M=44)의 상태는 온도 20℃, 압력 300 kPa 이다. 이것을 52 L(liter)의 내압 용기에 넣을 경우 적당한 프로판의 질량은? (단, 일반기체상수는 8.314 kJ/kmolㆍK이다.)
2. 다음 그림과 같은 오토사이클의 열효율은? (단, T1=300K, T2=689K, T3=2364K, T4=1029 K이고, 정적비열은 일정하다.)
3. 카르노 사이클이 500 K의 고온체에서 360 kJ의 열을 받아서 300K의 저온체에 열을 방출한다면 이 카르노 사이클의 출력일은 얼마인가?
4. 5 kg의 산소가 정압 하에서 체적이 0.2m3에서 0.6m3로 증가했다. 산소를 이상기체로 보고 정압비열 Cp=0.92 kJ/kg℃로 하여 엔트오피의 변화를 구하였을 때 그 값은 얼마인가?
5. 공기압축기로 애초 2kg의 공기가 연속적으로 유입된다. 공기에 50kW의 일을 투입하여 공기의 비엔탈피가 20 kJ/kg 증가하면, 이 과정동안 공기로부터 방출된 열량은 얼마인가?
6. 압축비가 7.5 이고, 비열비 k=1.4인 오토 사이클의 열효율은?
7. 피스톤-실린더 시스템에 100 kPa의 압력을 갖는 1 kg의 공기가 들어 있다. 초기 체적은 0.5m3이고 이 시스템에 온도가 일정한 상태에서 열을 가하여 부피가 1.0m3이 되었다. 이 과정 중 전달된 열량(kJ)은 얼마인가?
8. 열역학 제 1법칙은 다음의 어떤 과정에서 성립하는가?
9. PVn=일정(n≠1)인 가역과정에서 밀폐계(비유동계)가 하는 일은?
10. 다음 중 이상 랭킨 사이클과 카르노 사이클의 유사성이 가장 큰 두 과정은?
11. 체적이 0.1m3인 피스톤-실린더 장치 안에 질량 0.5kg의 공기가 430.5 kPa 하에 있다. 정압과정으로 가열하여 온도가 400K가 되었다. 이 과정동안의 일과 열전달량은? (단, 공기는 이상기체이며, 기체상수는 0.287 kJ/kgㆍK, 정압비열은 1.004 kJ/kgㆍK 이다.)
12. 효율이 85%인 터빈에 들어갈 때의 증기의 엔탈피가 3390 kJ/kg이고, 가역 단열 과정에 의해 팽창할 경우에 출구에서의 엔탈피가 2135 kJ/kg 이 된다고 한다. 운동 에너지의 변화를 무시할 경우 이 터빈의 실제 일은 약 몇 kJ/kg 인가?
13. 두께가 10 cm이고, 내ㆍ외측 표면온도가 각각 20℃와 5℃ 인 벽이 있다. 정상상태일 때 벽의 중심온도는 몇 ℃인가?
14. 작동 유체가 상태 1부터 상태 2까지 가역 변화할 때의 엔트로피 변화로 옳은 것은?
15. 단열된 노즐에 유체가 10 m/s의 속도로 들어와서 200m/s의 속도로 가속되어 나간다. 출구에서의 엔탈피가 he=2770 kJ/kg일 때 입구에서의 엔탈피는 얼마인가?
16. 표준 증기압축식 냉동사이클에서 압축기 입구와 출구의 엔탈피가 각각 105 kJ/kg 및 125 kJ/kg 이다. 응축기 출구의 엔탈피가 43 kJ/kg 이라면 이 냉동사이클의 성능계수(COP)는 얼마인가?
17. 100 kg의 물체가 해발 60m에 떠 있다. 이 물체의 위치 에너지는 해수면 기준으로 약 몇 kJ 인가? (단, 중력가속도는 9.8 m/s2이다.)
18. 체적이 500 cm3인 풍선이 있다. 이 풍선에 압력 0.1 MPa, 온도 288 K의 공기가 가득 채워져 있다. 압력이 일정한 상태에서 풍선 속 공기 온도가 300 K로 상승했을 때 공기에 가해진 열량은? (단, 공기의 정압비열은 1.005 kJ/kgㆍK, 기체상수 0.287 kJ/kgㆍK 이다.)
19. 열효율이 30%인 증기사이클에서 1 kWh의 출력을 얻기 위하여 공급되어야 할 열량은 약 몇 kWh인가?
20. T-S선도에서 어느 가역 상태변화를 표시하는 곡선과 S축 사이의 면적은 무엇을 표시하는가?
2과목: 냉동공학
21. 냉동능력 50RT 브라인 냉각장치에서 브라인 입구온도 -5℃, 출구온도 -10℃, 냉매의 증발온도 0℃로 운전되고 있을 때, 냉각관 전열면적이 30m2이라면 열 통과율은? (단, 열손실은 무시하며 평균 온도차는 산술평균으로 계산하며, 1RT=3320 kcal/h로 계산한다.)
22. 실제 냉동사이클에서 냉매가 증발기에서 나온 후, 압축기에서 압축될 때까지 흡입가스 변화는?
23. 냉매와 흡수제로 NH3-H2O을 이용한 흡수식 냉동기의 냉매의 순환 과정으로 옳은 것은?
24. 냉동장치의 제어기기 중 전기식 액면제어기에 대한 설명으로 틀린 것은?
25. 직경이 다른 2개 이상의 수액기를 병렬연결 하기 위한 설치방법으로 옳은 것은?
26. 제빙장치에서 브라인온도가 -10℃, 결빙시간이 48시간 일 때, 얼음의 두께는? (단, 결빙계수는 0.56이다.)
27. 냉동장치 내에 불응축 가스가 혼입되는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
28. 고온 35℃, 저온 -10℃에서 작동되는 역카르노 사이클이 적용된 이론 냉동 사이클의 성적계수는?
29. 냉각 방식에 관한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?
30. 고온부의 절대온도를 T1, 저온부의 절대 온도를 T2, 고온부로 방출하는 열량을 Q1, 저온부로부터 흡수하는 열량을 Q2하고 할 때, 이 냉동기의 이론 성적계수(COP)를 구하는 식은?
31. 흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?
32. 압축기 구조 형태 중 개방형 압축기에 대한 특징으로 틀린 것은?
33. 냉매의 구비 조건에 대한 설명으로 틀린 것은?
34. 고속으로 회전하는 임펠러에 의해 대량 증기의 흡입, 압축이 가능하며 토출밸브를 잠그고 작동시켜도 일정한 압력 이상으로는 더 이상 상승하지 않는 특징을 가진 압축기는?
35. 2단 압축 냉동기의 저압측 흡입압력과 고압측 토출압력이 게이지압으로 각각 5 kgf/cm2, 15kgf/cm2일 때, 성적계수가 최대로 되는 중간압력(절대압)은? (단, 대기압은 1.033 kgf/cm2으로 한다.)
36. 냉동장치의 응축기에 관한 설명 중 옳은 것은?
37. 다음과 같이 운전되고 있는 열펌프의 성적계수는?
38. 냉동능력 감소와 압축기 과열 등의 악영향을 미치는 냉동 배관내의 불응축 가스를 제거하는 장치는?
39. 2.5 kgf/cm2 압력에서 작동되는 냉동기의 포화액 밎 건포화증기의 엔탈피는 각각 94.58 kcal/kg, 147.03 kcal/kg 이다. 이 경우 건도가 0.75인 지점의 습증기 엔탈피는?
40. 흡수식 냉동기의 구성요소가 아닌 것은?
3과목: 공기조화
41. 보일러의 발생증기를 한 곳으로만 취출하면 그 부근에 압력이 저하하여 수면동요 현상과 동시에 비수가 발생된다. 이를 방지하기 위한 장치는?
42. 직접팽창코일의 습면코일 열수를 산출하기 위하여 필요한 인자는?
43. 공기의 온도나 습도를 변화시킬 수 없는 것은?
44. 외기온도 -5℃, 실내온도 20℃일 때 온수방열기의 방열면적이 5m2이면 방열기의 방열량은?
45. 공기조화 설비에서 공기의 경로로 옳은 것은?
46. 습공기에 대한 설명으로 틀린 것은?
47. 20명의 인원이 각각 1개비의 담배를 동시에 피울 경우 필요한 실내 환기량은? (단, 담배 1개비당 발생하는 배연량은 0.54 g/h, 1m3/h의 환기 가능한 허용 담배 연소량은 0.017 g/h 이다.)
48. 다음 중 냉각탑에 관한 용어 및 특성 설명으로 틀린 것은?
49. 환기(ventilation)란 A에 있는 공기의 오염을 막기 위하여 B로부터 C를 공급하여, 실내의 D를 실외로 배출하고 실내의 오염 공기를 교환 또는 희석시키는 것을 말한다. 여기서 A, B, C, D로 적절한 것은?
50. 과열증기에 대한 설명 중 옳은 것은?
51. 송풍 덕트 내의 정압제어가 필요 없고, 소음발생이 적은 변풍량 유닛은?
52. 공조설비를 구성하는 공기조화기에는 공기여과기, 냉ㆍ온수코일, 가습기, 송풍기로 구성되어 있는데, 이들 장치와 직접 연결되어 사용되는 설비가 아닌 것은?
53. 냉ㆍ난방 시의 실내 현열부하를 qs(W)m 실내와 말단장치의 온도를 각각 tr, td라 할 때 송풍량 Q(L/s)를 구하는 식은?
54. 다음 중 서로 상관이 없는 것끼리 짝지어진 것은?
55. 공기조화방식에 관한 설명 중 옳은 것은?
56. 덕트 조립공법 중 원형덕트의 이음 방법이 아닌 것은?
57. 다음 그림과 같은 외별의 열관류율 값은? (단, 표면 열전달률 ao=20W/m2ㆍK, 표면 열전달률 a1=7.5W/m2ㆍK 이다.)
58. 다음 중 열원설비가 아닌 것은?
59. 연간 에너지 소비량을 평가할 수 있는 기간 열부하 계산법이 아닌 것은?
60. 온수난방설계 시 달시-바이스바하(Darcy-Weibach)의 수식을 적용한다. 이 식에서 마찰저항계수와 관련이 있는 인자는?
4과목: 전기제어공학
61. 자기회로에서 퍼미언스(permeance)에 대응하는 전기회로의 요소는 무엇인가?
62. 3상 유도전동기의 출력이 5kW, 전압 200V, 역률 80%, 효율이 90%일 때 유입되는 선전류(A)는?
63. 전달함수 를 갖는 회로가 지상 보상회로의 특성을 갖기 위한 조건으로 맞는 것은?
64. 직류기의 전기자반작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
65. 변압기의 1차 및 2차의 전압, 권선수, 전류를 E1, N1, I1 및 E2, N2, I2라 할 때 성립하는 식으로 알맞은 것은?
66. 그림과 같은 유접점 회로를 논리 게이크로 바꾸었을 때 올바른 것은?
67. 농형 3상 유도전동기의 속도를 제어하는 방법으로 가장 옳은 것은?
68. 축전지 용량의 단위는?
69. 조종하는 사람이 없는 엘리베이터의 자동제어는?
70. 목표값을 직접 사용하기 곤란할 때 어떤 것을 이용하여 주 되먹임 요소와 비교하여 사용하는가?
71. 다음 중 프로세스 제어에 속하지 않는 것은?
72. 직류기에서 전압정류의 역할을 하는 것은?
73. 제어 결과로 사이클링(cycling)과 옵셋(offset)을 발생시키는 동작은?
74. PLC(Programmble Logic Controller) CPU부의 구성과 거리가 먼 것은?
75. 저항체에 전류가 흐르면 줄열이 발생하는데 이때 전류 I와 전력 P의 관계는?
76. 전류의 측정 범위를 확대하기 위하여 사용되는 것은?
77. G(jω)=j0.01ω에서 ω=0.01 rad/s일 때 계의 이득은 몇 dB인가?
78. 역률이 80%이고, 유효전력이 80 kW라면 피상전력은 몇 kVA인가?
79. 그림과 같은 블록선도에서 C(s)는? (단, G1=5, G2=2, H=0.1, R(s)=1 이다.)
80. 100 V용 전구 30W와 60W 두 개를 직렬로 연결하고 직류 100V 전원에 접속하였을 때 두 전구의 상태로 옳은 것은?
5과목: 배관일반
81. 다음과 같이 두 개의 90° 엘보와 직관길이 ℓ=262 mm인 관이 연결되어 있다. L=300mm이고 관 규격이 20A이며 엘보의 중심에서 단면까지의 길이 A=32mm일 때 물린 부분 B의 길이는?
82. 신축곡관이라고 통용되는 신축이음은?
83. 압축기 과열(토출가스 온도 상승)원인이 아닌 것은?
84. 공기조화설비 중 냉수코일에 관한 설명으로 틀린 것은?
85. 5층 건물에 압력 수조식으로 급수하고자 한다. 5층 말단에 일반 대변기(세정밸브)를 설치할 경우 압력수조 출구의 압력을 어느 정도로 하여야 하는가? (단, 압력수조에서 대변기까지의 수직높이에 상당하는 압력 1.5 kgf/cm2이고, 압력수조에서 대변기까지의 마찰손실수두는 4mAq, 세정밸브의 필요 최소압력은 70 kPa 이다.)
86. 트랩의 봉수 파괴 원인에 해당하지 않는 것은?
87. 배관용 보온재에 관한 설명으로 틀린 것은?
88. 배관 내로 물을 수송할 때, 다음 설명 중 틀린 것은?
89. 열팽창에 의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하기 위해 사용되는 관 지지장치는?
90. 공조배관 설계 시 유속을 빠르게 설계하였을 때 나타나는 결과로 옳은 것은?
91. 방열기 전체의 수저항이 배관의 마찰손실에 비하여 큰 경우 채용하는 환수방식은?
92. 다음 주철 방열기의 도면 표시에 관한 설명으로 틀린 것은?
93. 급수설비에서 발생하는 수격작용의 방지법으로 틀린 것은?
94. 전기가 정전되어도 계속하여 급수를 할 수 있으며 급수오염 가능성이 적은 급수방식?
95. 관지지 장치 중 서포트(support)의 종류로 틀린 것은?
96. 복사 난방설비의 장점으로 틀린 것은?
97. 배수관의 최소 관경은? (단, 지중 및 지하층 바닥 매설 관 제외)
98. 가스 도매사업에 관하여 도시가스 배관을 시가지의 도로노면 밑에 매설하는 경우에는 노면으로부터 배관의 외면까지 얼마 이상을 유지해야 하는가? (단, 방호구조물 안에 설치하는 경우 제외한다.)
99. 도시가스 계량기(30m3/h미만)의 설치 시 바닥으로부터 설치 높이로 가장 적합한 것은? (단, 설치 높이의 제한을 두지 않는 특정장소는 제외한다.)
100. 동관의 이음에서 기계의 분해, 점검 보수를 고려하여 사용하는 이음법은?
PV = nRT
여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 일반기체상수, T는 온도를 나타낸다.
먼저 부피를 L에서 m3으로 변환해야 한다.
52 L = 0.052 m3
다음으로 상태방정식에서 몰수를 구해야 한다.
n = PV/RT
여기서 P는 kPa를 Pa로 변환해야 한다.
P = 300 kPa = 300000 Pa
T는 섭씨온도를 켈빈온도로 변환해야 한다.
T = 20℃ + 273.15 = 293.15 K
따라서,
n = (300000 Pa x 0.052 m3) / (8.314 kJ/kmolㆍK x 293.15 K)
n = 0.0021 kmol
마지막으로 질량을 구하기 위해 몰수를 질량으로 변환해야 한다.
질량 = 몰수 x 분자량
질량 = 0.0021 kmol x 44 kg/kmol
질량 = 0.0924 kg
따라서, 적당한 프로판의 질량은 0.0924 kg이다. 정답은 "0.282 kg"가 아니므로 보기에서 제외된다.