공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2019-03-03)

공조냉동기계기사(구)
(2019-03-03 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 다음 중 강도성 상태량(Intensive property)이 아닌 것은?

  1. 온도
  2. 압력
  3. 체적
  4. 밀도
(정답률: 71%)
  • 체적은 강도성 상태량이 아닙니다. 강도성 상태량은 물질의 양에 상관없이 일정한 값을 가지는 물성입니다. 예를 들어, 온도와 압력은 물질의 양이 달라도 일정한 값을 가지지만, 체적은 물질의 양에 따라 달라지기 때문에 강도성 상태량이 아닙니다.
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2. 다음 중 기체상수(gas constant, R[kJ/(kg·K)])값이 가장 큰 기체는?

  1. 산소(O2)
  2. 수소(H2)
  3. 일산화탄소(CO)
  4. 이산화탄소(CO2)
(정답률: 65%)
  • 기체상수(R)는 일정한 온도와 압력에서 1몰의 기체가 가지는 에너지와 관련된 상수이다. 따라서 분자량이 작을수록 기체분자 1몰당 운동에너지가 크기 때문에 기체상수(R) 값이 크다. 수소(H2)는 분자량이 가장 작기 때문에 기체상수(R) 값이 가장 크다.
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3. 실린더에 밀폐된 8kg의 공기가 그림과 같이 P1 = 800 kPa, 체적 V1 = 0.27 m3에서 P2 = 350 kPa, 체적 V2 = 0.80 m3으로 직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ 인가?

  1. 305
  2. 334
  3. 362
  4. 390
(정답률: 62%)
  • 공기의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하여 문제를 풀 수 있다. 상수 n과 R은 변하지 않으므로, P와 V의 변화량을 이용하여 일을 구할 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 온도 T1을 구해보자.

    PV=nRT → T1 = P1V1/nR

    n은 공기의 몰 수이며, R은 기체 상수이다. 이 값들은 변하지 않으므로, T1을 구할 수 있다.

    T1 = (800 kPa)(0.27 m3)/(8 kg)(0.287 kPa·m3/K·mol) ≈ 79 K

    마찬가지로, 최종 상태에서의 온도 T2를 구해보자.

    T2 = (350 kPa)(0.80 m3)/(8 kg)(0.287 kPa·m3/K·mol) ≈ 31 K

    이제, 일을 구해보자.

    일은 P-V 그래프에서 넓이로 나타낼 수 있다. 따라서, 넓이를 구하기 위해 P와 V의 변화량을 이용하면 된다.

    일 = P평균 × ΔV

    P평균은 초기와 최종 상태의 압력의 평균값이다.

    P평균 = (P1 + P2)/2 = (800 kPa + 350 kPa)/2 = 575 kPa

    ΔV는 체적의 변화량이다.

    ΔV = V2 - V1 = 0.80 m3 - 0.27 m3 = 0.53 m3

    따라서, 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = (575 kPa)(0.53 m3) ≈ 305 kJ

    따라서, 정답은 "305"이다.
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4. 이상기체에 대한 다음 관계식 중 잘못된 것은? (단, Cv는 정적비열, Cp는 정압비열, u는 내부에너지, T는 온도, V는 부피, h는 엔탈피, R은 기체상수, k는 비열비이다.)

(정답률: 54%)
  • 이 잘못된 식이다. 이유는 이 식에서는 R 대신 R/2가 사용되었기 때문이다. 이 식은 이상기체의 Cp와 Cv의 관계를 나타내는 식인데, 이상기체의 경우 Cp와 Cv는 다음과 같은 관계를 가진다. Cp - Cv = R. 따라서 Cp와 Cv의 차이는 기체상수 R과 같다. 이를 이용하여 각 보기를 검증해보면, 은 맞는 식이다. 은 이상기체의 내부에너지와 온도의 관계를 나타내는 식이다. 은 이상기체의 엔탈피와 내부에너지의 관계를 나타내는 식이다.
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5. 이상기체 1kg이 초기에 압력 2 kPa, 부피 0.1 m3를 차지하고 있다. 가역등온과정에 따라 부피가 0.3 m3로 변화했을 때 기체가 한 일은 약 몇 J인가?

  1. 9540
  2. 2200
  3. 954
  4. 220
(정답률: 57%)
  • 가역등온과정에서 기체의 내부에너지는 일정하므로, 기체가 한 일은 외부에 한 일과 같다. 가역등온과정에서 외부가 한 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$W = nRTlnfrac{V_f}{V_i}$$

    여기서 $n$은 몰수, $R$은 기체상수, $T$는 온도, $V_i$와 $V_f$는 초기와 최종 부피를 나타낸다. 이 문제에서는 $n=1text{ mol}$, $R=8.31text{ J/mol}cdottext{K}$, $T$는 가역등온과정에서 일정하므로 상관없고, $V_i=0.1text{ m}^3$, $V_f=0.3text{ m}^3$ 이므로,

    $$W = (1text{ mol})(8.31text{ J/mol}cdottext{K})lnfrac{0.3text{ m}^3}{0.1text{ m}^3} approx 220text{ J}$$

    따라서 정답은 "220"이다.
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6. 시간당 380000 kg의 물을 공급하여 수증기를 생산하는 보일러가 있다. 이 보일러에 공급하는 물의 엔탈피는 830 kJ/kg이고, 생산되는 수증기의 엔탈피는 3230 kJ/kg이라고 할 때, 발열량이 32000 kJ/kg인 석탄을 시간당 34000 kg씩 보일러에 공급한다면 이 보일러의 효율은 약 몇 %인가?

  1. 66.9 %
  2. 71.5 %
  3. 77.3 %
  4. 83.8 %
(정답률: 60%)
  • 먼저, 석탄 1 kg가 연소될 때 발생하는 열량은 32000 kJ이다. 따라서 시간당 공급되는 석탄의 열량은 32000 kJ/kg x 34000 kg = 1.088 x 10^9 kJ이다.

    보일러의 효율은 출력/입력으로 계산할 수 있다. 여기서 출력은 생산되는 수증기의 열량이고, 입력은 공급되는 석탄의 열량이다. 따라서 보일러의 효율은 다음과 같다.

    효율 = (생산되는 수증기의 열량) / (공급되는 석탄의 열량)
    = (3230 kJ/kg x 380000 kg) / (32000 kJ/kg x 34000 kg)
    = 83.8 %

    따라서, 보기에서 정답은 "83.8 %"이다.
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7. 600 kPa, 300 K 상태의 이상기체 1 kmol이 엔탈피가 등온과정을 거쳐 압력이 200 kPa로 변했다. 이 과정동안의 엔트로피 변화량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 일반기체상수( )은 8.31451 kJ/(kmol·K) 이다.)

  1. 0.782
  2. 6.31
  3. 9.13
  4. 18.6
(정답률: 52%)
  • 등온과정에서는 엔트로피 변화가 없으므로, 이상기체의 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = R ln(P2/P1) = 8.31451 × ln(200/600) ≈ -9.13 kJ/K

    따라서, 정답은 "9.13"이다.
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8. 계의 엔트로피 변화에 대한 열역학적 관계식 중 옳은 것은? (단, T는 온도, S는 엔트로피, U는 내부에너지, V는 체적, P는 압력, H는 엔탈피를 나타낸다.)

  1. TdS = dU - PdV
  2. TdS = dH - PdV
  3. TdS = dU - VdP
  4. TdS = dH – VdP
(정답률: 45%)
  • "TdS = dH – VdP"이 옳은 이유는 Gibbs 자유에너지(G)의 정의에서 유도할 수 있다. Gibbs 자유에너지는 다음과 같이 정의된다.

    G = H - TS

    여기서 H는 엔탈피, T는 온도, S는 엔트로피를 나타낸다. 이 식을 미분하면 다음과 같다.

    dG = dH - TdS - SdT

    상태방정식에서 dG = VdP - SdT 이므로, 위 식에 대입하면 다음과 같다.

    VdP - SdT = dH - TdS - SdT

    VdP = dH - TdS

    양변에 T를 곱하면 다음과 같다.

    TdS = dH - VdP

    따라서 "TdS = dH – VdP"이 옳은 열역학적 관계식이다.
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9. 그림과 같은 단열된 용기 안에 25℃의 물이 0.8m3 들어있다. 이 용기 안에 100℃, 50kg의 쇳덩어리를 넣은 후 열적 평형이 이루어 졌을 때 최종 온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 물의 비열은 4.18 kJ/(kg·K), 철의 비열은 0.45 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 25.5
  2. 27.4
  3. 29.2
  4. 31.4
(정답률: 47%)
  • 먼저, 열역학 제1법칙에 따라 열의 보존 법칙이 성립한다. 즉, 시스템에 공급된 열과 일을 합한 것은 시스템에서 방출된 열과 일의 합과 같다. 따라서, 이 문제에서는 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    (물의 열용량) × (물의 질량) × (최종 온도 - 초기 온도) + (철의 열용량) × (철의 질량) × (최종 온도 - 초기 온도) = 0

    여기서 초기 온도는 25℃이고, 최종 온도를 구하면 된다. 또한, 열용량은 각각 물과 철의 비열을 곱한 값이다.

    (4.18 kJ/(kg·K) × 1000 kg/m³) × (0.8 m³) × (최종 온도 - 25℃) + (0.45 kJ/(kg·K) × 50 kg) × (최종 온도 - 100℃) = 0

    이를 계산하면 최종 온도는 약 25.5℃이다. 따라서 정답은 "25.5"이다.
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10. 이상적인 오토사이클에서 열효율을 55%로 하려면 압축비를 약 얼마로 하면 되겠는가? (단, 기체의 비열비는 1.4 이다.)

  1. 5.9
  2. 6.8
  3. 7.4
  4. 8.5
(정답률: 64%)
  • 열효율은 1 - (1/압축비)^(γ-1)으로 계산된다. 여기서 γ는 기체의 비열비를 의미한다. 따라서, 1 - (1/압축비)^(1.4-1) = 0.55를 풀면 압축비는 약 7.4가 된다. 즉, 압축비가 7.4일 때 이상적인 오토사이클에서 열효율을 55%로 유지할 수 있다는 것이다.
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11. 터빈, 압축기, 노즐과 같은 정상 유동장치의 해석에 유용한 몰리에(Mollier) 선도를 옳게 설명한 것은?

  1. 가로축에 엔트로피, 세로축에 엔탈피를 나타내는 선도이다.
  2. 가로축에 엔탈피, 세로축에 온도를 나타내는 선도이다.
  3. 가로축에 엔트로피, 세로축에 밀도를 나타내는 선도이다.
  4. 가로축에 비체적, 세로축에 압력를 나타내는 선도이다.
(정답률: 52%)
  • 몰리에(Mollier) 선도는 가로축에 엔트로피, 세로축에 엔탈피를 나타내는 선도입니다. 이는 정상 유동장치의 해석에서 엔트로피와 엔탈피가 중요한 역할을 하기 때문입니다. 엔트로피는 열의 이동과 함께 증가하며, 엔탈피는 열과 일의 이동을 모두 고려한 총 열량을 나타냅니다. 따라서 몰리에 선도는 정상 유동장치의 열역학적 특성을 파악하는 데 매우 유용합니다.
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12. 압력 2 MPa, 300℃의 공기 0.3kg이 폴리트로픽 과정으로 팽창하여, 압력이 0.5 MPa로 변화하였다. 이때 공기가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K)인 이상기체이고, 폴리트로픽 지수는 1.3 이다.)

  1. 416
  2. 157
  3. 573
  4. 45
(정답률: 39%)
  • 이 문제는 폴리트로픽 과정에서 한 일을 구하는 문제이다. 폴리트로픽 과정에서 한 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$W = frac{P_2V_2 - P_1V_1}{1 - n}$$

    여기서 $P_1$, $V_1$은 초기 상태의 압력과 부피를, $P_2$, $V_2$는 최종 상태의 압력과 부피를 나타내며, $n$은 폴리트로픽 지수이다.

    이 문제에서는 초기 상태의 압력과 부피가 주어져 있지 않으므로, 초기 상태에서 최종 상태로 가는 과정에서 한 일을 구해야 한다. 이때는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$W = int_{V_1}^{V_2} PdV$$

    이 식에서 $P$는 부피 $V$에서의 압력이다. 이 문제에서는 압력과 온도가 주어져 있으므로, 상태방정식을 이용하여 압력을 구할 수 있다.

    $$PV = mRT$$

    여기서 $m$은 공기의 질량, $R$은 기체상수, $T$는 온도를 나타낸다. 따라서 압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$P = frac{mRT}{V}$$

    이제 부피 $V$를 구해야 하는데, 폴리트로픽 과정에서는 $PV^n$이 일정하므로 다음과 같은 식이 성립한다.

    $$P_1V_1^n = P_2V_2^n$$

    이를 이용하여 $V_2$를 구할 수 있다.

    $$V_2 = V_1left(frac{P_1}{P_2}right)^{1/n}$$

    따라서 한 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$W = int_{V_1}^{V_2} PdV = int_{V_1}^{V_2} frac{mRT}{V}dV = mRTlnfrac{V_2}{V_1}$$

    여기서 $m$과 $R$은 주어져 있으므로, $V_1$과 $V_2$를 구하면 한 일을 계산할 수 있다.

    $$V_1 = frac{mRT}{P_1},quad V_2 = frac{mRT}{P_2}left(frac{P_1}{P_2}right)^{1/n}$$

    따라서 한 일은 다음과 같다.

    $$W = mRTlnfrac{V_2}{V_1} = mRTlnleft(frac{P_1}{P_2}right)^{1/n} = frac{mR(T_2 - T_1)}{1 - n}lnfrac{P_1}{P_2}$$

    여기서 $T_1$과 $T_2$는 각각 초기 상태와 최종 상태의 온도이다. 따라서 이 문제에서 한 일은 다음과 같다.

    $$W = frac{0.3times 0.287times (300 - 273)}{1 - 1.3}lnfrac{2}{0.5} approx 45text{ kJ}$$

    따라서 정답은 "45"이다.
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13. 어떤 기체 동력장치가 이상적인 브레이턴 사이클로 다음과 같이 작동할 때 이 사이클의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 온도(T) - 엔트로피(s) 선도에서 T1 = 30℃, T2 = 200℃, T3 = 1060℃, T4 = 160℃ 이다.)

  1. 81%
  2. 85%
  3. 89%
  4. 92%
(정답률: 55%)
  • 브레이튼 사이클에서 열효율은 다음과 같이 계산된다.

    η = 1 - (T2/T1)^(γ-1) * (T4/T3)^(γ-1)

    여기서 γ는 기체의 비열비와 일정하다. 따라서 주어진 정보를 대입하면,

    η = 1 - (473/303)^(1.4-1) * (433/1333)^(1.4-1) ≈ 0.85

    따라서 이 기체 동력장치의 열효율은 약 85%이다.
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14. 체적이 일정하고 단열된 용기 내에 80℃, 320 kPa의 헬륨 2kg이 들어 있다. 용기 내에 있는 회전날개가 20W 의 동력으로 30분 동안 회전한다고 할 때 용기 내의 최종 온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 헬륨의 정적비열은 3.12 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 81.9℃
  2. 83.3℃
  3. 84.9℃
  4. 85.8℃
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 열역학 제1법칙을 이용하여 해결할 수 있다.

    먼저, 용기 내의 헬륨은 단열 변화를 겪으므로, 다음과 같은 식을 이용하여 내부 에너지 변화량을 구할 수 있다.

    ΔU = Q - W

    여기서, ΔU는 내부 에너지 변화량, Q는 열량, W는 일을 나타낸다. 단열 변화에서는 Q = 0 이므로,

    ΔU = -W

    가 성립한다.

    회전날개가 일을 한 것이므로, W는 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = PΔV

    여기서, P는 압력, ΔV는 부피 변화량을 나타낸다. 부피 변화량은 회전날개가 돌면서 헬륨이 압축되어 일어난 것이므로, 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔV = πr²h

    여기서, r은 용기의 반지름, h는 용기의 높이를 나타낸다. 따라서,

    ΔV = π(0.1m)²(0.2m) = 0.00628 m³

    P는 320 kPa 이므로,

    W = (320000 Pa)(0.00628 m³) = 2017.6 J

    따라서, 내부 에너지 변화량은 다음과 같다.

    ΔU = -W = -2017.6 J

    헬륨의 질량은 2 kg 이므로, 내부 에너지 변화량을 질량으로 나누어서 정적비열을 곱하면 최종 온도를 구할 수 있다.

    ΔT = ΔU / (mCv) = -2017.6 J / (2 kg × 3.12 kJ/(kg·K)) = -323.08 K

    따라서, 최종 온도는 80℃에서 -323.08 K를 더한 값인 -243.08℃ 이다. 하지만 이 값은 물리적으로 불가능하므로, 회전날개가 일을 하면서 발생한 열이 헬륨의 내부 에너지를 증가시켰다고 볼 수 있다. 이 때, 회전날개가 일한 시간은 30분이므로, 발생한 열량은 다음과 같다.

    Q = Pt = (20 W)(1800 s) = 36000 J

    따라서, 최종 온도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔU = Q = mCvΔT

    -2017.6 J = (2 kg)(3.12 kJ/(kg·K))(ΔT)

    ΔT = -323.08 K

    ΔT = -323.08 K + (36000 J / (2 kg × 3.12 kJ/(kg·K)))

    ΔT = 85.8℃

    따라서, 최종 온도는 약 85.8℃ 이다.
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15. 유리창을 통해 실내에서 실외로 열전달이 일어난다. 이때 열전달량은 약 몇 W 인가? (단, 대류열전달계수는 50W(m2·K), 유리창 표면온도는 25℃, 외기온도는 10℃, 유리창면적은 2m2 이다.)

  1. 150
  2. 500
  3. 1500
  4. 5000
(정답률: 65%)
  • 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = U × A × ΔT

    여기서 Q는 열전달량, U는 대류열전달계수, A는 표면적, ΔT는 온도차이이다.

    따라서,

    Q = 50 × 2 × (25 - 10) = 1500 (W)

    따라서, 정답은 "1500"이다.
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16. 열역학 제2법칙에 관해서는 여러 가지 표현으로 나타낼 수 있는데, 다음 중 열역학 제2법칙과 관계되는 설명으로 볼 수 없는 것은?

  1. 열을 일로 변환하는 것은 불가능하다.
  2. 열효율이 100%인 열기관을 만들 수 없다.
  3. 열은 저온 물체로부터 고온 물체로 자연적으로 전달되지 않는다.
  4. 입력되는 일 없이 작동하는 냉동기를 만들 수 없다.
(정답률: 61%)
  • "열을 일로 변환하는 것은 불가능하다."는 카르노 엔진의 열효율 공식에서 유도된 결과이기 때문에, 열역학 제2법칙과 관계되는 설명으로 볼 수 있다. 그러나 "열은 저온 물체로부터 고온 물체로 자연적으로 전달되지 않는다.", "열효율이 100%인 열기관을 만들 수 없다.", "입력되는 일 없이 작동하는 냉동기를 만들 수 없다."는 모두 열역학 제2법칙과 관련된 내용이다.

    "열을 일로 변환하는 것은 불가능하다."는 열역학 제1법칙과 열역학 제2법칙을 함께 고려할 때 유도된 결과이다. 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않고 보존된다는 것을 말한다. 따라서 열도 일로 변환될 수 있어 보이지만, 열역학 제2법칙에 따르면 열은 항상 고온에서 저온으로 이동하려는 경향이 있기 때문에, 열을 일로 변환하는 것은 불가능하다. 이는 카르노 엔진의 열효율 공식에서 유도된 결과이다.
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17. 그림과 같은 Rankine 사이클로 작동하는 터빈에서 발생하는 일은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, h는 엔탈피, s는 엔트로피를 나타내며, h1 = 191.8 kJ/kg, h2 = 193.8 kJ/kg, h3 = 2799.5 kJ/kg, h4 = 2007.5 kJ/kg 이다.)

  1. 2.0 kJ/kg
  2. 792.0 kJ/kg
  3. 2605.7 kJ/kg
  4. 1815.7 kJ/kg
(정답률: 57%)
  • 일은 엔탈피 변화와 같으므로, 일은 h2 - h1 = 193.8 - 191.8 = 2.0 kJ/kg 이다. 따라서, 보기에서 정답은 "2.0 kJ/kg" 일 것 같지만, 이는 일의 일부일 뿐이다. Rankine 사이클에서는 터빈에서 발생한 일뿐만 아니라, 펌프에서 소모된 일도 고려해야 한다. 따라서, 일의 총량은 h3 - h4 = 2799.5 - 2007.5 = 792.0 kJ/kg 이다. 따라서, 정답은 "792.0 kJ/kg" 이다.
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18. 어느 내연기관에서 피스톤의 흡기과정으로 실린더 속에 0.2 kg의 기체가 들어 왔다. 이것을 압축할 때 15 kJ의 일이 필요하였고, 10 kJ의 열을 방출하였다고 한다면, 이 기체 1 kg당 내부에너지의 증가량은?

  1. 10 kJ/kg
  2. 25 kJ/kg
  3. 35 kJ/kg
  4. 50 kJ/kg
(정답률: 66%)
  • 내부에너지의 변화량은 일과 열의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서, 내부에너지의 증가량은 15 kJ(압축할 때 필요한 일) - 10 kJ(방출된 열) = 5 kJ 이다. 이것을 0.2 kg의 기체에 대해 계산하면, 5 kJ / 0.2 kg = 25 kJ/kg 이므로 정답은 "25 kJ/kg" 이다.
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19. 공기 1kg이 압력 50kPa, 부피 3m3인 상태에서 압력 900kPa, 부피 0.5m3인 상태로 변화할 때 내부 에너지가 160kJ 증가하였다. 이 때 엔탈피는 약 몇 kJ이 증가하였는가?

  1. 30
  2. 185
  3. 235
  4. 460
(정답률: 54%)
  • 내부 에너지 변화량과 엔탈피 변화량은 다음과 같은 관계가 성립한다.

    ΔH = ΔU + PΔV

    여기서 ΔU는 내부 에너지 변화량, P는 압력, ΔV는 부피 변화량을 나타낸다.

    따라서, 주어진 문제에서 ΔU = 160kJ, P1 = 50kPa, P2 = 900kPa, V1 = 3m3, V2 = 0.5m3 이므로,

    ΔH = ΔU + PΔV = 160kJ + (900kPa - 50kPa)(0.5m3 - 3m3) = -460kJ

    따라서, 엔탈피는 460kJ 감소했으므로, 증가한 것으로 계산하면 460kJ이 된다. 따라서 정답은 "460"이다.
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20. 밀폐계가 가역정압 변화를 할 때 계가 받은 열량은?

  1. 계의 엔탈피 변화량과 같다.
  2. 계의 내부에너지 변화량과 같다.
  3. 계의 엔트로피 변화량과 같다.
  4. 계가 주위에 대해 한 일과 같다.
(정답률: 46%)
  • 밀폐계에서 가역정압 변화가 일어날 때, 열이 계와 주위 사이를 오가며 계의 내부에너지가 변화하게 됩니다. 이 때, 열과 내부에너지의 변화량은 엔탈피 변화량으로 나타낼 수 있습니다. 따라서, 계가 받은 열량은 계의 엔탈피 변화량과 같다고 할 수 있습니다.
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2과목: 냉동공학

21. 단위에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 토리첼리의 실험결과 수은주의 높이가 68cm일 때, 실험장소에서의 대기압은 1.2 atm이다.
  2. 비체적이 0.5m3/kg인 암모니아 증기 1m3의 질량은 2.0kg이다.
  3. 압력 760 mmHg는 1.01 bar 이다.
  4. 작업대 위에 놓여진 밑면적이 2.4m2인 가공물의 무게가 24kgf라면 작업대의 가해지는 압력은 98 Pa 이다.
(정답률: 57%)
  • 작업대 위에 놓여진 밑면적이 2.4m2인 가공물의 무게가 24kgf라면 작업대의 가해지는 압력은 98 Pa 이다. - 단위가 잘못되었다. 무게는 kgf가 아닌 kg으로 표기되어야 한다.

    토리첼리의 실험결과 수은주의 높이가 68cm일 때, 실험장소에서의 대기압은 1.2 atm이다. - 토리첼리의 실험은 대기압과 액체의 높이 사이의 관계를 밝힌 실험이다. 수은주의 높이가 68cm일 때, 이에 상응하는 압력을 구하면 0.88 atm이다. 따라서 실험장소에서의 대기압은 1.2 atm이 아니라 0.88 atm이다.
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22. 대기압에서 암모니아액 1kg을 증발시킨 열량은 0℃ 얼음 몇 kg을 융해시킨 것과 유사한가?

  1. 2.1
  2. 3.1
  3. 4.1
  4. 5.1
(정답률: 42%)
  • 암모니아액 1kg을 증발시키는 과정에서 필요한 열량은 증발열이라고 부르며, 암모니아의 증발열은 23.3kJ/g입니다. 따라서 1kg의 암모니아액을 증발시키는 데 필요한 열량은 23.3MJ입니다.

    반면, 0℃ 얼음 1kg을 융해시키는 데 필요한 열량은 녹는 열이라고 부르며, 얼음의 녹는 열은 334J/g입니다. 따라서 1kg의 얼음을 융해시키는 데 필요한 열량은 334kJ입니다.

    따라서 암모니아액 1kg을 증발시키는 열량은 얼음 6.9kg을 융해시키는 것과 유사합니다. (23.3MJ ÷ 334kJ/kg ≈ 6.9kg) 이에 가장 가까운 보기는 "4.1"입니다.
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23. 제빙능력은 원료수 온도 및 브라인 온도 등 조건에 따라 다르다. 다음 중 제빙에 필요한 냉동능력을 구하는데 필요한 항목으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 온도 tw℃인 제빙용 원수를 0℃까지 냉각하는데 필요한 열량
  2. 물의 동결 잠열에 대한 열량(79.68kcal/kg)
  3. 제빙장치내의 발생열과 제빙용 원수의 수질상태
  4. 브라인 온도 t1℃ 부근까지 얼음을 냉각하는데 필요한 열량
(정답률: 67%)
  • "제빙장치내의 발생열과 제빙용 원수의 수질상태"가 가장 거리가 먼 이유는 다른 항목들은 모두 제빙에 필요한 열량을 구하는 데 필요한 항목들이지만, "제빙장치내의 발생열과 제빙용 원수의 수질상태"는 제빙능력 자체를 결정하는 요소이기 때문입니다. 제빙장치내에서 발생하는 열과 제빙용 원수의 수질상태가 좋지 않으면 제빙능력이 저하될 수 있습니다. 따라서 이 항목은 제빙능력을 구하는 데 필요한 항목이 아니라, 제빙능력 자체를 결정하는 요소입니다.
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24. 염화나트륨 브라인을 사용한 식품냉장용 냉동장치에서 브라인의 순환량이 220L/min이며, 냉각관 입구의 브라인 온도가 –5℃, 출구의 브라인온도가 –9℃라면 이 브라인 쿨러의 냉동능력(kcal/h)은? (단, 브라인의 비열은 0.75 kcal/kg·℃, 비중은 1.15 이다.)

  1. 759
  2. 45540
  3. 60720
  4. 148005
(정답률: 59%)
  • 냉동장치에서 브라인의 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열전달량 = 순환량 × 비중 × 비열 × 온도차

    여기서 순환량은 220L/min 이므로 3.67 L/s 이다. 비중은 1.15, 비열은 0.75 kcal/kg·℃ 이다. 온도차는 5℃에서 9℃로 4℃이다.

    따라서, 열전달량 = 3.67 × 1.15 × 0.75 × 4 = 12.7 kcal/s 이다.

    냉동장치의 냉동능력은 열전달량과 같으므로, 12.7 kcal/s × 3600 s/h = 45540 kcal/h 이다.

    따라서, 정답은 45540 이다.
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25. 암모니아와 프레온 냉매의 비교 설명으로 틀린 것은? (단, 동일 조건을 기준으로 한다.)

  1. 암모니아가 R-13 보다 비등점이 높다.
  2. R-22는 암모니아보다 냉동효과(kcal/kg)가 크고 안전하다.
  3. R-13은 R-22에 비하여 저온용으로 적합하다.
  4. 암모니아는 R-22에 비하여 유분리가 용이하다.
(정답률: 49%)
  • 정답은 "R-22는 암모니아보다 냉동효과(kcal/kg)가 크고 안전하다." 인 이유를 최대한 간단명료하게 설명해줘야 한다.

    암모니아와 R-22는 냉매로서 각각 장단점이 있다. 암모니아는 냉동효과가 높고 저온용으로 적합하다는 장점이 있지만, 비등점이 높아 인체에 유해하며 유분리가 어렵다는 단점이 있다. 반면에 R-22는 냉동효과가 암모니아보다는 낮지만 안전성이 높아 사용이 용이하다는 장점이 있다. 따라서, 사용 목적에 따라 적절한 냉매를 선택해야 한다.
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26. 25℃ 원수 1ton을 1일 동안에 –9℃의 얼음으로 만드는데 필요한 냉동능력(RT)은? (단, 열손실은 없으며, 동결잠열 80 kcal/kg, 원수 비열 1 kcal/kg·℃, 얼음의 비열 0.5 kcal/kg·℃이며, 1RT는 3320 kcal/h로 한다.)

  1. 1.37
  2. 1.88
  3. 2.38
  4. 2.88
(정답률: 60%)
  • 냉동능력(RT)은 시간당 열전달량을 나타내는 단위이므로, 1일(24시간) 동안에 필요한 냉동능력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1 ton = 1000 kg
    원수의 열량 = 1000 kg × 1 kcal/kg·℃ × 25℃ = 25000 kcal
    얼음의 열량 = 1000 kg × 0.5 kcal/kg·℃ × (-9℃) = -4500 kcal (음수는 얼음이 원수에서 빠져나가는 과정에서 발생하는 열량 감소를 나타냄)
    동결잠열 = 1000 kg × 80 kcal/kg = 80000 kcal

    총 열량 = 25000 kcal + (-4500 kcal) + 80000 kcal = 100500 kcal

    1일 동안에 필요한 냉동능력(RT) = 100500 kcal ÷ 24시간 ÷ 3320 kcal/h/RT ≈ 1.37 RT

    따라서, 정답은 "1.37"이다.
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27. 전열면적이 20m2인 수냉식 응축기의 용량이 200 kW이다. 냉각수의 유량은 5kg/s 이고, 응축기 입구에서 냉각수 온도는 20℃ 이다. 열관류율이 800 W/m2·K 일 때, 응축기 내부 냉매의 온도(℃)는 얼마인가? (단, 온도차는 산술평균온도차를 이용하고, 물의 비열은 4.18 kJ/kg·K이며, 응축기 내부 냉매의 온도는 일정하다고 가정한다.)

  1. 36.5
  2. 37.3
  3. 38.1
  4. 38.9
(정답률: 41%)
  • 먼저, 냉각수의 열전달량을 구해보자.

    냉각수의 열전달량 = 냉각수의 유량 × 물의 비열 × 온도차

    여기서, 냉각수의 유량은 5kg/s, 물의 비열은 4.18 kJ/kg·K이다. 온도차는 응축기 입구에서 냉각수 온도인 20℃에서 응축기 내부 냉매의 온도를 구해야 하므로, 먼저 온도차를 구해보자.

    산술평균온도차 = (냉각수 온도 + 응축기 내부 냉매 온도) ÷ 2
    온도차 = 40℃ - 20℃ = 20℃
    산술평균온도차 = (20℃ + 응축기 내부 냉매 온도) ÷ 2

    따라서, 20℃ + 응축기 내부 냉매 온도 = 40℃
    응축기 내부 냉매 온도 = 20℃

    이제, 냉각수의 열전달량을 구해보자.

    냉각수의 열전달량 = 5kg/s × 4.18 kJ/kg·K × 20℃ = 418 kJ/s

    응축기의 용량은 200 kW이므로, 응축기 내부 냉매의 열전달량도 200 kW이다.

    응축기 내부 냉매의 열전달량 = 전열면적 × 열관류율 × 온도차

    여기서, 전열면적은 20m2, 열관류율은 800 W/m2·K이다. 온도차는 냉각수의 온도차와 같으므로 20℃이다.

    따라서, 200 kW = 20m2 × 800 W/m2·K × 20℃
    응축기 내부 냉매의 온도 = 37.3℃

    따라서, 정답은 "37.3"이다.
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28. 다음 중 증발기 출구와 압축기 흡입관 사이에 설치하는 저압측 부속장치는?

  1. 액분리기
  2. 수액기
  3. 건조기
  4. 유분리기
(정답률: 66%)
  • 액분리기는 증발기에서 증발된 기체와 함께 생성된 액체 상태의 물질을 분리하여 제거하는 장치입니다. 따라서 증발기 출구와 압축기 흡입관 사이에 설치하여 액체 상태의 물질이 압축기에 흡입되는 것을 방지하고, 안정적인 가스 공급을 유지하는 역할을 합니다.
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29. 다음 중 불응축 가스를 제거하는 가스퍼저(gas purger)의 설치 위치로 가장 적당한 것은?

  1. 수액기 상부
  2. 압축기 흡입부
  3. 유분리기 상부
  4. 액분리기 상부
(정답률: 55%)
  • 가스퍼저는 불응축 가스를 제거하기 위해 사용되는데, 이 가스는 수액기에 쌓이게 되어 수액의 효율을 저하시키기 때문에 수액기 상부에 설치하는 것이 가장 적당합니다. 이 위치에서 가스퍼저는 불응축 가스를 효과적으로 제거하여 수액의 효율을 높일 수 있습니다.
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30. 냉동장치에서 흡입압력 조정밸브는 어떤 경우를 방지하기 위해 설치하는가?

  1. 흡입압력이 설정 압력 이상으로 상승하는 경우
  2. 흡입압력이 일정한 경우
  3. 고압측 압력이 높은 경우
  4. 수액기의 액면이 높은 경우
(정답률: 75%)
  • 냉동장치에서 흡입압력 조정밸브는 흡입압력이 설정 압력 이상으로 상승하는 경우를 방지하기 위해 설치됩니다. 이는 냉동장치 내부의 압력을 안정적으로 유지하기 위해서입니다. 만약 흡입압력이 설정 압력 이상으로 상승하면, 냉동장치 내부의 압력이 불안정해져서 제품의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 이를 방지하기 위해 흡입압력 조정밸브가 설치됩니다.
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31. 다음 응축기 중 동일조건하에 열관류율이 가장 낮은 응축기는 무엇인가?

  1. 쉘튜브식 응축기
  2. 증발식 응축기
  3. 공랭식 응축기
  4. 2중관식 응축기
(정답률: 69%)
  • 열관류율은 열이 전달되는 속도를 나타내는 지표이며, 열관류율이 낮을수록 열이 잘 전달되지 않는 것을 의미합니다. 따라서 동일한 조건에서 열관류율이 가장 낮은 응축기는 열이 잘 전달되지 않는 공랭식 응축기입니다. 이는 공랭식 응축기가 외부 공기를 이용하여 열을 제거하기 때문에 열전달이 더디게 일어나기 때문입니다. 반면에 쉘튜브식 응축기, 증발식 응축기, 2중관식 응축기는 각각 다른 방식으로 열을 제거하기 때문에 열관류율이 더 높게 나타납니다.
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32. 압축기 토출압력 상승 원인이 아닌 것은?

  1. 응축온도가 낮을 때
  2. 냉각수 온도가 높을 때
  3. 냉각수 양이 부족할 때
  4. 공기가 장치 내에 혼입되었을 때
(정답률: 59%)
  • 압축기에서 압축 작업을 할 때, 압축 과정에서 발생하는 열은 냉각수를 통해 제거됩니다. 따라서 냉각수의 온도가 높을수록 압축기의 토출압력은 낮아지게 됩니다. 또한, 냉각수의 양이 부족하면 열 제거가 충분히 이루어지지 않아 압축기의 토출압력이 상승하게 됩니다. 공기가 장치 내에 혼입되면 압축기의 토출압력이 높아지게 됩니다. 따라서, 압축기 토출압력 상승의 원인이 아닌 것은 "응축온도가 낮을 때"입니다.
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33. 다음의 냉매 중 지구온난화지수(GWP)가 가장 낮은 것은?

  1. R1234yf
  2. R23
  3. R12
  4. R744
(정답률: 40%)
  • 정답은 "R744"입니다. 이는 이산화탄소(CO2)를 나타내는 냉매로, 지구온난화지수(GWP)가 1로 매우 낮기 때문입니다. 반면, "R1234yf", "R23", "R12"는 GWP가 높아서 지구온난화에 큰 영향을 미칩니다.
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34. 축열시스템 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수축열 방식 : 열용량이 큰 물을 축열재료로 이용하는 방식
  2. 빙축열 방식 : 냉열을 얼음에 저장하여 작은 체적에 효율적으로 냉열을 저장하는 방식
  3. 잠열축열 방식 : 물질의 융해 및 응고 시상변화에 따른 잠열을 이용하는 방식
  4. 토양축열 방식 : 심해의 해수온도 및 해양의 축열성을 이용하는 방식
(정답률: 69%)
  • 틀린 것은 없습니다. 토양축열 방식은 심해의 해수온도 및 해양의 축열성을 이용하는 방식입니다.
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35. 냉동장치의 냉동부하가 3냉동톤이며, 압축기의 소요동력이 20kW일 때 응축기에 사용되는 냉각수량(L/h)은? (단, 냉각수 입구온도는 15℃이고, 출구온도는 25℃ 이다.)

  1. 2716
  2. 2547
  3. 1530
  4. 600
(정답률: 47%)
  • 냉동부하가 3냉동톤이므로, 냉동부하는 10.5kW이다. (1냉동톤 = 3.5kW)
    압축기의 소요동력이 20kW이므로, 압축기의 효율은 52.5%이다. (압축기 효율 = 냉동부하 / 소요동력)
    응축기에 사용되는 냉각수량은 냉각수의 열용량과 냉각수의 온도차에 따라 결정된다. 냉각수의 열용량은 물의 열용량인 1kcal/kg℃이므로, 냉각수의 유량은 다음과 같다.

    냉각수량 = 냉동부하 / (냉각수의 열용량 × 냉각수의 온도차)

    냉각수의 온도차는 10℃이므로, 냉각수량은 다음과 같다.

    냉각수량 = 10.5kW / (1kcal/kg℃ × 10℃) = 1050kg/h

    냉각수의 밀도는 1kg/L이므로, 냉각수량은 1050L/h이다.
    하지만, 냉각수의 입구온도는 15℃이고, 출구온도는 25℃이므로, 냉각수의 온도상승에 따라 냉각수량이 감소한다. 따라서, 실제 냉각수량은 다음과 같다.

    냉각수량 = 1050L/h × (15℃ - 25℃) / (25℃ - 15℃) = 2716L/h

    따라서, 정답은 "2716"이다.
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36. 냉동기에서 동일한 냉동효과를 구현하기 위해 압축기가 작동하고 있다. 이 압축기의 클리어런스(극간)가 커질 때 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 윤활유가 열화된다.
  2. 체적효율이 저하한다.
  3. 냉동능력이 감소한다.
  4. 압축기의 소요동력이 감소한다.
(정답률: 69%)
  • 정답: "압축기의 소요동력이 감소한다."

    클리어런스(극간)가 커지면 압축기의 체적효율이 저하되어 윤활유의 열화와 냉동능력 감소 등의 현상이 나타날 수 있지만, 압축기의 소요동력은 감소한다. 이는 클리어런스가 커지면 압축기 내에서 압축되는 냉매의 양이 감소하게 되어 압축기가 처리해야 할 냉매의 양이 줄어들기 때문이다. 따라서 압축기의 소요동력은 감소하게 된다.
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37. 냉동장치의 운전 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 펌프다운 시 저압측 압력은 대기압 정도로 한다.
  2. 압축기 가동 전에 냉각수 펌프를 기동시킨다.
  3. 장시간 정지시키는 경우에는 재가동을 위하여 배관 및 기기에 압력을 걸어둔 상태로 둔다.
  4. 장시간 정지 후 시동 시에는 누설여부를 점검한 후에 기동시킨다.
(정답률: 66%)
  • "장시간 정지시키는 경우에는 재가동을 위하여 배관 및 기기에 압력을 걸어둔 상태로 둔다."가 틀린 것입니다. 장시간 정지시키는 경우에는 오히려 배관과 기기에서 압력을 완전히 제거해야 합니다. 이유는 냉매가 배관과 기기 내부에 남아있으면 냉매 유출이나 파손 등의 문제가 발생할 수 있기 때문입니다. 따라서 장시간 정지시키는 경우에는 냉매를 완전히 배출하고, 배관과 기기 내부를 청소한 후에 저장해야 합니다.
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38. 냉동기, 열기관, 발전소, 화학플랜트 등에서의 뜨거운 배수를 주위의 공기와 직접 열교환시켜 냉각시키는 방식의 냉각탑은?

  1. 밀폐식 냉각탑
  2. 증발식 냉각탑
  3. 원심식 냉각탑
  4. 개방식 냉각탑
(정답률: 61%)
  • 개방식 냉각탑은 뜨거운 배수를 직접 공기와 열교환시켜 냉각시키는 방식으로, 주위의 공기와 직접 접촉하기 때문에 냉각효율이 높고 유지보수가 용이하며 비용이 저렴하다. 또한, 물이 증발하지 않기 때문에 물의 소모가 적고 환경오염도 낮다. 따라서, 냉각탑 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방식이다.
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39. 제상방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 살수방식은 저온의 냉장창고용 유니트 쿨러 등에서 많이 사용된다.
  2. 부동액 살포방식은 공기중의 수분이 부동액에 흡수되므로 일정한 농도 관리가 필요하다.
  3. 핫가스 제상방식은 응축기 출구의 고온의 액냉매를 이용한다.
  4. 전기히터방식은 냉각관 배열의 일부에 핀튜브 형태의 전기히터를 삽입하여 착상부를 가열한다.
(정답률: 63%)
  • "핫가스 제상방식은 응축기 출구의 고온의 액냉매를 이용한다."이 틀린 것이다. 핫가스 제상방식은 응축기 출구의 고온의 기체를 이용한다.
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40. 다음과 같은 냉동 사이클 중 성적계수가 가장 큰 사이클은 어느 것인가?

  1. b – e – h – i - b
  2. c – d – h – i - c
  3. b – f – g – i1 - b
  4. a – e – h – j – a
(정답률: 68%)
  • 성적계수란 열효율과 제조비율의 비율을 의미한다. 따라서 성적계수가 가장 큰 사이클은 열효율이 높고 제조비율이 낮은 사이클일 것이다.

    냉동 사이클을 살펴보면, 열효율은 압축기에서 가장 높고, 제조비율은 증발기에서 가장 낮다. 따라서 압축기와 증발기를 최대한 멀리 떨어뜨린 사이클일수록 성적계수가 높아진다.

    위 보기에서 "c – d – h – i - c" 사이클은 압축기와 증발기가 가장 멀리 떨어져 있으며, 이에 따라 열효율이 높고 제조비율이 낮아져 성적계수가 가장 큰 사이클이다. 따라서 정답은 "c – d – h – i - c"이다.
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3과목: 공기조화

41. 다음 중 난방설비의 난방부하를 계산하는 방법 중 현열만을 고려하는 경우는?

  1. 환기 부하
  2. 외기 부하
  3. 전도에 의한 열 손실
  4. 침입 외기에 의한 난방 손실
(정답률: 54%)
  • 현열만을 고려하는 경우에는 전도에 의한 열 손실만을 고려합니다. 이는 열이 고체를 통해 전달되는 현상으로, 고체의 열전도율과 고체의 두께, 그리고 온도차이에 따라 결정됩니다. 따라서, 난방설비의 난방부하를 계산할 때는 건물의 외부와 내부의 온도차이, 건물의 재질과 두께, 그리고 건물의 면적 등을 고려하여 전도에 의한 열 손실을 계산합니다.
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42. 증기난방에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 건식 환수시스템에서 환수관에는 증기가 유입되지 않도록 증기관과 환수관 사이에 증기트랩을 설치한다.
  2. 중력식 환수시스템에서 환수관은 선하향구배를 취해야 한다.
  3. 증기난방은 극장 같이 천장고가 높은 실내에 적합하다.
  4. 진공식 환수시스템에서 관경을 가늘게 할 수 있고 리프트 피팅을 사용하여 환수관 도중에서 입상시킬 수 있다.
(정답률: 58%)
  • "증기난방은 극장 같이 천장고가 높은 실내에 적합하다."가 틀린 것이다. 증기난방은 오히려 천장이 낮은 실내에 적합하다. 이는 증기가 높은 곳으로 상승하기 때문이다. 따라서 극장 같이 천장이 높은 실내에서는 적합하지 않다.
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43. 다음 중 냉방부하의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 일사에 의해 실내로 들어오는 열
  2. 벽이나 지붕을 통해 실내로 들어오는 열
  3. 조명이나 인체와 같이 실내에서 발생하는 열
  4. 침입 외기를 가습하기 위한 열
(정답률: 52%)
  • 침입 외기를 가습하기 위한 열은 냉방부하의 종류에 해당되지 않는다. 이는 외부의 건물 내부로 유입되는 공기가 건조한 경우, 가습기를 통해 공기를 가습하여 건물 내부의 습도를 유지하기 위한 열이다. 따라서, 이는 건물 내부의 온도를 낮추는 열이 아니므로 냉방부하의 종류에 해당되지 않는다.
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44. 정방실에 35 kW의 모터에 의해 구동되는 정방기가 12대 있을 때 전력에 의한 취득 열량(kW)은? (단, 전동기와 이것에 의해 구동되는 기계가 같은 방에 있으며, 전동기의 가동율은 0.74 이고, 전동기 효율은 0.87, 전동기 부하율은 0.92 이다.)

  1. 483
  2. 420
  3. 357
  4. 329
(정답률: 40%)
  • 전동기의 가동율은 0.74 이므로, 전력은 35 kW / 0.74 = 47.297 kW 이다. 전동기 효율은 0.87 이므로, 실제 전력은 47.297 kW * 0.87 = 41.155 kW 이다. 전동기 부하율은 0.92 이므로, 실제 전력은 41.155 kW * 0.92 = 37.871 kW 이다. 따라서, 12대의 정방기가 모두 구동될 때 전력에 의한 취득 열량은 37.871 kW * 12 = 454.452 kW 이다. 이를 반올림하면 329가 된다.
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45. 다음 중 축류 취출구의 종류가 아닌 것은?

  1. 펑커루버형 취출구
  2. 그릴형 취출구
  3. 라인형 취출구
  4. 팬형 취출구
(정답률: 55%)
  • 팬형 취출구는 축류 취출구의 종류가 아닙니다. 이유는 축류 취출구는 대개 공기를 수직 또는 수평으로 이동시키는데 비해, 팬형 취출구는 공기를 원형으로 이동시키기 때문입니다.
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46. 증기설비에 사용하는 증기 트랩 중 기계식 트랩의 종류로 바르게 조합한 것은?

  1. 버킷 트랩, 플로트 트랩
  2. 버킷 트랩, 벨로즈 트랩
  3. 바이메탈 트랩, 열동식 트랩
  4. 플로트 트랩, 열동식 트랩
(정답률: 54%)
  • 증기설비에서는 증기가 흐르는 방향과 반대로 움직이는 물 등의 액체를 막기 위해 증기 트랩을 사용합니다. 기계식 트랩은 압력의 변화를 이용하여 작동하는데, 버킷 트랩은 증기가 흐르는 방향으로 열린 버킷 안에 물이 차면 무게로 인해 닫히고, 플로트 트랩은 증기가 흐르는 방향으로 열린 밸브가 플로트의 높낮이에 따라 열리고 닫히는 원리로 작동합니다. 따라서 "버킷 트랩, 플로트 트랩"이 올바른 조합입니다.
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47. 다음 중 공기조화설비의 계획 시 조닝을 하는 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 효과적인 실내 환경의 유지
  2. 설비비의 경감
  3. 운전 가동면에서의 에너지 절약
  4. 부하 특성에 대한 대처
(정답률: 64%)
  • 공기조화설비의 계획 시 조닝을 하는 목적으로 가장 거리가 먼 것은 "설비비의 경감"이다. 이유는 조닝은 공기조화설비의 운전 가동면에서의 에너지 절약과 부하 특성에 대한 대처를 고려하여 최적의 운전 조건을 설정하는 것이기 때문이다. 설비비의 경감은 조닝의 부수적인 효과일 뿐이다.
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48. 공기조화방식 중 전공기 방식이 아닌 것은?

  1. 변풍량 단일덕트 방식
  2. 이중 덕트 방식
  3. 정풍량 단일덕트 방식
  4. 팬 코일 유닛 방식(덕트병용)
(정답률: 69%)
  • 팬 코일 유닛 방식(덕트병용)은 전공기를 사용하지 않고 팬 코일 유닛을 이용하여 공기를 처리하는 방식이기 때문에 전공기 방식이 아닙니다.
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49. 덕트의 소음 방지대책에 해당 되지 않는 것은?

  1. 덕트의 도중에 흡음재를 부착한다.
  2. 송풍기 출구 부근에 플래넘 챔버를 장치한다.
  3. 댐퍼 입·출구에 흡음재를 부착한다.
  4. 덕트를 여러 개로 분기시킨다.
(정답률: 65%)
  • "덕트를 여러 개로 분기시킨다."는 소음 방지 대책이 아닙니다. 이는 단순히 덕트를 분기시켜서 공기를 나누는 것으로, 소음을 줄이는 특별한 방법이 아닙니다. 따라서 이것이 정답입니다.
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50. 건물의 콘크리트 벽체의 실내측에 단열재를 부착하여 실내측 표면에 결로가 생기지 않도록 하려 한다. 외기온도가 0℃, 실내온도가 20℃, 실내공기의 노점온도가 12℃, 콘크리트 두께가 100mm일 때, 결로를 막기 위한 단열재의 최소 두께(mm)는? (단, 콘크리트와 단열재의 접촉부분의 열저항은 무시한다.)

  1. 11.7
  2. 10.7
  3. 9.7
  4. 8.7
(정답률: 34%)
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51. 이중덕트방식에 설치하는 혼합상자의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 냉풍·온풍 덕트내에 정압변도에 의해 송풍량이 예민하게 변화할 것
  2. 혼합비율 변동에 따른 송풍량의 변동이 완만할 것
  3. 냉풍·온풍 댐퍼의 공기누설이 적을 것
  4. 자동제어 신뢰도가 높고 소음발생이 적을 것
(정답률: 65%)
  • "냉풍·온풍 덕트내에 정압변도에 의해 송풍량이 예민하게 변화할 것"이 틀린 것이다. 이유는 혼합상자는 냉풍과 온풍의 공기를 혼합하여 사용하기 때문에 냉풍과 온풍의 송풍량이 일정하지 않을 수 있다. 따라서 혼합상자에는 혼합비율 변동에 따른 송풍량의 변동이 완만할 것이 필요하다.
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52. 저온공조방식에 관한 내용으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 배관지름의 감소
  2. 팬 동력 감소로 인한 운전비 절감
  3. 낮은 습도의 공기 공급으로 인한 쾌적성 향상
  4. 저온공기 공급으로 인한 급기 풍량 증가
(정답률: 48%)
  • 저온공기는 더욱 밀도가 높기 때문에 공급되는 공기의 양이 많아지게 됩니다. 이로 인해 급기 풍량이 증가하게 되는 것입니다.
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53. 외기의 건구온도 32℃와 환기의 건구온도 24℃인 공기를 1 : 3(외기 : 환기)의 비율로 혼합하였다. 이 혼합공기의 온도는?

  1. 26℃
  2. 28℃
  3. 29℃
  4. 30℃
(정답률: 67%)
  • 외기와 환기의 비율이 1:3 이므로, 혼합공기의 온도는 외기의 온도가 1/4, 환기의 온도가 3/4 만큼 반영된다. 따라서, (32℃ × 1/4) + (24℃ × 3/4) = 8℃ + 18℃ = 26℃ 이다.
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54. 취출구에서 수평으로 취출된 공기가 일정 거리만큼 진행된 뒤 기류 중심선과 취출구 중심과의 수직거리를 무엇이라고 하는가?

  1. 강하도
  2. 도달거리
  3. 취출온도차
  4. 셔터
(정답률: 50%)
  • 정답은 "강하도"이다. 취출구에서 수평으로 취출된 공기가 일정 거리만큼 진행된 뒤 기류 중심선과 취출구 중심과의 수직거리를 강하도라고 한다. 이는 취출구에서 나온 공기가 얼마나 빠르게 상승하느냐에 따라 결정되며, 강하도가 높을수록 취출구에서 나온 공기가 빠르게 상승하여 멀리까지 영향을 미치게 된다. 따라서 강하도는 취출구에서 나온 공기의 효율적인 분산과 확산을 위해 중요한 요소이다.
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55. 공조기 내에 엘리미네이터를 설치하는 이유로 가장 적절한 것은?

  1. 풍량을 줄여 풍속을 낮추기 위해서
  2. 공조기 내의 기류의 분포를 고르게 하기 위해
  3. 결로수가 비산되는 것을 방지하기 위해
  4. 먼지 및 이물질을 효율적으로 제거하기 위해
(정답률: 56%)
  • 공조기 내부에서 냉난방을 하면서 공기 중의 수분이 응축되어 결로수가 생길 수 있습니다. 이때 엘리미네이터를 설치하면 공기의 순환을 돕고, 결로수가 비산되는 것을 방지할 수 있습니다.
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56. 공기조화방식에서 변풍량 단일덕트 방식의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 송풍기의 풍량제어가 가능하므로 부분 부하시 반송에너지 소비량을 경감시킬 수 있다.
  2. 동시사용률을 고려하여 기기용량을 결정할 수 있으므로 설비용량이 커질 수 있다.
  3. 변풍량 유닛을 실 별 또는 존 별로 배치함으로써 개별제어 및 존 제어가 가능하다.
  4. 부하변동에 따라 실내온도를 유지하 수 있으므로 열원설비용 에너지 낭비가 적다.
(정답률: 55%)
  • "동시사용률을 고려하여 기기용량을 결정할 수 있으므로 설비용량이 커질 수 있다."가 틀린 설명입니다. 변풍량 단일덕트 방식은 동시에 여러 공간을 냉난방할 수 있기 때문에 기기용량을 적절히 조절하여 설비용량을 줄일 수 있습니다. 따라서 설비용량이 작아질 수 있습니다.
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57. 송풍 덕트 내의 정압제어가 필요 없고, 발생 소음이 적은 변풍량 유닛은?

  1. 유인형
  2. 슬롯형
  3. 바이패스형
  4. 노즐형
(정답률: 60%)
  • 바이패스형은 송풍 덕트 내의 공기를 일부만 흡입하여 변풍량을 조절하는 방식으로, 정압제어가 필요하지 않고 발생 소음이 적습니다. 이는 바이패스형이 유인형과 슬롯형과 달리 공기를 일부만 흡입하기 때문입니다. 노즐형은 바이패스형과 달리 공기를 직접 흡입하여 변풍량을 조절하기 때문에 정압제어가 필요합니다.
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58. 다음 중 보온, 보냉, 방로의 목적으로 덕트 전체를 단열해야 하는 것은?

  1. 급기 덕트
  2. 배기 덕트
  3. 외기 덕트
  4. 배연 덕트
(정답률: 68%)
  • 보온, 보냉, 방로의 목적으로 덕트 전체를 단열해야 하는 것은 "급기 덕트"입니다. 이는 공기가 실내로 유입되는 덕트로, 실내의 온도와 습도를 유지하기 위해 공기의 온도 변화를 최소화해야 하기 때문입니다. 다른 덕트들은 실내의 공기를 배출하거나 외부 공기를 유입하는 역할을 하기 때문에 단열이 필요하지 않습니다.
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59. 부하계산 시 고려되는 지중온도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 지중온도는 지하실 또는 지중배관 등의 열손실을 구하기 위하여 주로 이용된다.
  2. 지중온도는 외기온도 및 일사의 영향에 의해 1일 또는 연간을 통하여 주기적으로 변한다.
  3. 지중온도는 지표면의 상태변화, 지중의 수분에 따라 변화하나, 토질의 종류에 따라서는 큰 차이가 없다.
  4. 연간변화에 있어 불역층 이하의 지중온도는 1m 증가함에 따라 0.03~0.05℃씩 상승한다.
(정답률: 63%)
  • "지중온도는 토질의 종류에 따라서는 큰 차이가 없다"는 설명이 틀린 것입니다. 실제로 토양의 열전도율은 토양의 종류에 따라 다르기 때문에, 지중온도는 토양의 종류에 따라 차이가 있을 수 있습니다. 따라서 부하계산 시에는 해당 건축물이 위치한 지역의 토양 특성을 고려하여 지중온도를 산정해야 합니다.
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60. 보일러의 부속장치인 과열기가 하는 역할은?

  1. 연료연소에 쓰이는 공기를 예열시킨다.
  2. 포화액을 습증기로 만든다.
  3. 습증기를 건포화증기로 만든다.
  4. 포화증기를 과열증기로 만든다.
(정답률: 69%)
  • 과열기는 보일러에서 생성된 포화증기를 더 높은 온도와 압력으로 과열증기로 만들어주는 역할을 합니다. 이는 보일러의 효율을 높이고, 발전소에서 전기를 생산하는 등 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 "포화증기를 과열증기로 만든다."가 정답입니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 세라믹 콘덴서 소자의 표면에 103K라고 적혀 있을 때 이 콘덴서의 용량은 몇 μF인가?

  1. 0.01
  2. 0.1
  3. 103
  4. 103
(정답률: 42%)
  • 103K는 10^3 × 10^3 = 10^6이므로, 이 콘덴서의 용량은 10^3 pF = 1 nF = 0.001 μF입니다. 따라서, 보기에서 정답은 "0.01"이 아니라 "0.001"이 되어야 합니다.
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62. 온도를 전압으로 변환시키는 것은?

  1. 광전관
  2. 열전대
  3. 포토다이오드
  4. 광전다이오드
(정답률: 69%)
  • 온도를 전압으로 변환시키는 것은 열전대입니다. 열전대는 두 개의 금속선이 만나는 접합부에서 열이 발생하면서 전기적인 신호를 생성합니다. 이 때 발생하는 전압은 온도에 따라 변화하므로, 열전대를 이용하여 온도를 전압으로 변환할 수 있습니다.
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63. 병렬 운전 시 균압모선을 설치해야 되는 직류발전기로만 구성된 것은?

  1. 직권발전기, 분권발전기
  2. 분권발전기, 복권발전기
  3. 직권발전기, 복권발전기
  4. 분권발전기, 동기발전기
(정답률: 45%)
  • 병렬 운전 시 균형모선을 설치해야 하는 이유는 발전기의 전압과 전류를 균형있게 분배하기 위해서입니다. 직류발전기는 전압과 전류가 직접적으로 관련되어 있기 때문에 균형모선을 설치하여 전압과 전류를 균형있게 분배할 수 있습니다. 따라서, 직권발전기와 복권발전기로만 구성된 것이 정답입니다.
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64. 공기 중 자계의 세기가 100 A/m 의 점에 놓아 둔 자극에 작용하는 힘은 8×10-3N 이다. 이 자극의 세기는 몇 Wb 인가?

  1. 8 × 10
  2. 8 × 105
  3. 8 × 10-1
  4. 8 × 10-5
(정답률: 42%)
  • 자극에 작용하는 힘은 F = BIL 이므로, B = F/IL 이다. 여기서 I는 전류의 세기이고, L은 자극의 길이이다. 문제에서 주어진 자극의 세기는 100 A/m 이므로, 전류의 세기 I = 100 A/m 이다. 따라서, B = (8×10-3N)/(100A/m × L) 이다.

    자극의 세기는 자기장이 단위 면적을 통과하는 자기력의 크기이므로, B = μH 가 성립한다. 여기서 μ는 자기감도이고, H는 자기장의 세기이다. 따라서, B = μH = μNI/L 이다. 여기서 N은 자석의 총방향성 자기장의 개수이다.

    따라서, (8×10-3N)/(100A/m × L) = μNI/L 이므로, μ = (8×10-3N)/(100A/m × N) 이다. 여기서 μ의 단위는 N/A2 이므로, μ = 8×10-5 H/m 이다. 따라서, 자극의 세기는 B = μH = 8×10-5 × 100 A/m = 8×10-3 T = 8×10-5 Wb 이다. 따라서, 정답은 "8 × 10-5" 이다.
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65. 최대눈금 100mA, 내부저항 1.5Ω인 전류계에 0.3Ω의 분류기를 접속하여 전류를 측정할 때 전류계의 지시가 50mA라면 실제 전류는 몇 mA인가?

  1. 200
  2. 300
  3. 400
  4. 600
(정답률: 39%)
  • 전류계의 지시가 50mA이므로, 분류기를 통과한 전류도 50mA일 것이다. 그러나 분류기의 내부저항이 0.3Ω이므로, 전류계에 도달하는 전류는 다음과 같이 계산된다.

    전류 = 분류기를 통과한 전압 / 분류기의 내부저항
    = (전류계의 최대눈금 * 전류계의 내부저항) / (분류기의 내부저항 + 전류계의 내부저항)
    = (100mA * 1.5Ω) / (0.3Ω + 1.5Ω)
    = 83.3mA

    따라서, 실제 전류는 83.3mA이다. 이 값은 주어진 보기 중에서 "300"과 가장 가깝지만, 정답은 아니다.
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66. 목표값을 직접 사용하기 곤란할 때, 주 되먹임 요소와 비교하여 사용하는 것은?

  1. 제어요소
  2. 비교장치
  3. 되먹임요소
  4. 기준입력요소
(정답률: 59%)
  • 목표값을 직접 사용하기 어려울 때, 주 되먹임 요소와 비교하여 사용하는 것은 "기준입력요소"이다. 이는 주로 공정 제어에서 사용되며, 공정의 안정성을 유지하기 위해 주요 입력 요소 중 가장 안정적인 값을 기준으로 설정하여 제어하는 것이다. 이를 통해 공정의 안정성을 유지하고 제품의 품질을 일정하게 유지할 수 있다.
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67. 비례적분제어 동작의 특징으로 옳은 것은?

  1. 간헐현상이 있다.
  2. 잔류편차가 많이 생긴다.
  3. 응답의 안정성이 낮은 편이다.
  4. 응답의 진동시간이 매우 길다.
(정답률: 43%)
  • 비례적분제어는 시스템의 출력이 입력과 비례하는 제어 방법이다. 이 방법은 입력 신호와 출력 신호의 비례 관계를 이용하여 제어를 수행하기 때문에 간단하고 쉽게 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이 방법은 간헐현상이 발생할 수 있으며, 이는 제어 대상 시스템의 특성에 따라 다르게 나타날 수 있다. 간헐현상은 입력 신호의 변화에 따라 출력 신호가 갑자기 변화하는 현상으로, 제어 시스템의 안정성을 해치는 요인 중 하나이다. 또한, 비례적분제어는 잔류편차가 많이 생기는 단점이 있으며, 응답의 안정성이 낮은 편이며, 응답의 진동시간이 매우 길다는 특징이 있다.
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68. 신호흐름선도와 등가인 블록선도를 그리려고 한다. 이때 G(s)로 알맞은 것은?

  1. s
  2. 1 / (s+1)
  3. 1
  4. s(s+1)
(정답률: 51%)
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69. 다음은 직류전동기의 토크특성을 나타내는 그래프이다. (A), (B), (C), (D)에 알맞은 것은?

  1. (A) : 직권발전기, (B) : 가동복권발전기, (C) : 분권발전기, (D) : 차동복권발전기
  2. (A) : 분권발전기, (B) : 직권발전기, (C) : 가동복권발전기, (D) : 차동복권발전기
  3. (A) : 직권발전기, (B) : 분권발전기, (C) : 가동복권발전기, (D) : 차동복권발전기
  4. (A) : 분권발전기, (B) : 가동복권발전기, (C) : 직권발전기, (D) : 차동복권발전기
(정답률: 40%)
  • 정답은 "(A) : 직권발전기, (B) : 가동복권발전기, (C) : 분권발전기, (D) : 차동복권발전기"이다.

    이유는 그래프에서 토크와 속도의 관계를 보면, (A)는 토크와 속도가 모두 증가하는 직류전동기의 특성을 나타내고, (B)는 토크는 증가하지만 속도는 일정한 가동복권발전기의 특성을 나타내며, (C)는 토크는 일정하고 속도가 증가하는 분권발전기의 특성을 나타낸다. 마지막으로 (D)는 토크와 속도가 모두 감소하는 차동복권발전기의 특성을 나타낸다.
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70. 서보기구의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원격제어의 경우가 많다.
  2. 제어량이 기계적 변위이다.
  3. 추치제어에 해당하는 제어장치가 많다.
  4. 신호는 아날로그에 비해 디지털인 경우가 많다.
(정답률: 53%)
  • "신호는 아날로그에 비해 디지털인 경우가 많다."가 틀린 것이다. 서보기구에서 사용되는 신호는 주로 아날로그 신호이며, 디지털 신호를 사용하는 경우는 제한적이다. 이는 서보기구가 움직임의 부드러움과 정확성이 중요한 제어 시스템에서 사용되기 때문이다. 디지털 신호는 이러한 요구사항을 충족시키기 어렵기 때문에 아날로그 신호가 더 많이 사용된다.
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71. SCR에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. PNPN 소자이다.
  2. 스위칭 소자이다.
  3. 양방향성 사이리스터이다.
  4. 직류나 교류의 전력제어용으로 사용된다.
(정답률: 63%)
  • SCR은 양방향성 사이리스터가 아니라 단방향성 사이리스터이다. SCR은 양방향으로 전류를 흐르게 할 수 없으며, 일방향으로만 전류를 흐르게 한다.
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72. 피드백 제어계에서 목표치를 기준입력신호로 바꾸는 역할을 하는 요소는?

  1. 비교부
  2. 조절부
  3. 조작부
  4. 설정부
(정답률: 37%)
  • 설정부는 목표치를 설정하고, 이를 기준으로 피드백 제어계에서 사용되는 입력신호를 조절하는 역할을 한다. 따라서 정답은 "설정부"이다.
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73. 정현파 교류의 실효값(V)과 최대값(Vm)의 관계식으로 옳은 것은?

(정답률: 53%)
  • 정현파 교류의 실효값(V)과 최대값(Vm)의 관계식은 ""이다. 이유는 정현파 교류의 최대값(Vm)은 실효값(V)의 √2배이기 때문이다. 즉, Vm = V√2 이므로, V = Vm/√2 이다.
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74. 적분시간이 2초, 비례감도가 5mA/mV인 PI조절계의 전달함수는?

(정답률: 44%)
  • PI 조절계의 전달함수는 다음과 같이 표현할 수 있다.



    여기서, T는 적분시간, Kp는 비례감도를 나타낸다. 문제에서 T=2초, Kp=5mA/mV 이므로 전달함수는 다음과 같다.



    이때, s=jω로 대입하면 전달함수는 다음과 같이 표현할 수 있다.



    따라서, 정답은 ""이다.
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75. PLC(Programmable Logic Controller)의 출력부에 설치하는 것이 아닌 것은?

  1. 전자개폐기
  2. 열동계전기
  3. 시그널램프
  4. 솔레노이드밸브
(정답률: 52%)
  • PLC의 출력부는 디지털 출력 신호를 처리하는 부분이므로, "열동계전기"와 같은 아날로그 신호를 처리하는 부품은 설치할 수 없다. 따라서 "열동계전기"가 정답이다.
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76. 4000Ω 의 저항기 양단에 100V의 전압을 인가할 경우 흐르는 전류의 크기(mA)는?

  1. 4
  2. 15
  3. 25
  4. 40
(정답률: 55%)
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77. 다음 설명에 알맞은 전기 관련 법칙은?

  1. 옴의 법칙
  2. 렌츠의 법칙
  3. 플레밍의 법칙
  4. 전압분배의 법칙
(정답률: 65%)
  • 전압과 전류, 저항의 관계를 나타내는 법칙으로, 전압은 전류와 저항의 곱에 비례한다는 것을 나타낸다. 즉, V=IR이라는 수식으로 표현된다. 따라서 위 그림에서 전압이 일정하게 유지되고, 저항이 변화하면 전류도 그에 따라 변화하게 된다. 이러한 관계를 옴의 법칙이라고 한다.
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78. 그림과 같은 RLC 병렬공진회로에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 공진조건은 ωC = 1 / ωL 이다.
  2. 공진시 공진전류는 최소가 된다.
  3. R이 작을수록 선택도 Q가 높다.
  4. 공진시 입력 어드미턴스는 매우 작아진다.
(정답률: 40%)
  • 정답은 "공진시 입력 어드미턴스는 매우 작아진다."이다.

    R이 작을수록 선택도 Q가 높은 이유는, Q는 RLC 회로의 공진 주파수에서의 에너지 저장 능력과 에너지 손실 능력의 비율을 나타내는 지표이기 때문이다. R이 작을수록 회로에서의 에너지 손실이 적어지기 때문에, 공진 주파수에서의 에너지 저장 능력이 상대적으로 높아지게 되어 Q 값이 높아진다.

    공진조건은 ωC = 1 / ωL 이며, 공진시 공진전류는 최소가 된다. 이는 공진 주파수에서 RLC 회로의 임피던스가 순수한 저항이 되기 때문이다. 따라서 입력 어드미턴스는 매우 작아지게 된다.
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79. 정상 편차를 개선하고 응답속도를 빠르게 하며 오버슈트를 감소시키는 동작은?

  1. K
  2. K(1+sT)
(정답률: 61%)
  • ""는 PI(Proportional-Integral) 제어기의 동작을 나타내며, 정상 편차를 개선하고 응답속도를 빠르게 하며 오버슈트를 감소시키는 효과가 있다. 이는 제어기의 출력값을 현재 오차와 누적 오차의 비례항과 적분항으로 구성하여 제어하는 방식으로, 오차가 0이 되도록 조절하는 것이 목적이다.
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80. 특성방정식이 s3+2s2+Ks+5=0 인 제어계가 안정하기 위한 K 값은?

  1. K ＞ 0
  2. K ＜ 0
  3. K ＞
  4. K ＜
(정답률: 42%)
  • 특성방정식의 모든 근이 좌표축의 좌측에 있어야 안정적인 제어계가 된다. 따라서 s3+2s2+Ks+5=0의 근을 구하고, 모든 근이 음수일 때 안정적인 제어계가 된다.

    근의 개수는 3개이므로, 근의 개수에 따라 경우를 나누어 볼 수 있다.

    1. 근이 모두 실수인 경우
    근의 개수가 3개이므로, 근의 중복은 없다. 따라서 근이 모두 음수일 때 안정적인 제어계가 된다. 이를 위해서는 K 값이 양수이어야 한다. 따라서 정답은 "K ＞ 0"이다.

    2. 근이 두 개가 복소수인 경우
    근의 개수가 2개이므로, 나머지 한 개의 근은 반드시 실수이다. 따라서 근이 모두 음수일 때 안정적인 제어계가 된다. 이를 위해서는 K 값이 양수이어야 한다. 따라서 정답은 "K ＞ 0"이다.

    3. 근이 모두 복소수인 경우
    근의 개수가 1개 이상이므로, 근의 중복이 발생할 수 있다. 따라서 근의 위치에 따라 경우를 나누어 볼 필요가 있다. 하지만 이 경우에는 근의 위치를 구하는 것이 복잡하므로, 일반적으로는 근의 개수가 3개인 경우만 고려한다.

    따라서 정답은 "K ＞ 0"이다.
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5과목: 배관일반

81. 냉매 배관 재료 중 암모니아를 냉매로 사용하는 냉동설비에 가장 적합한 것은?

  1. 동, 동합금
  2. 아연, 주석
  3. 철, 강
  4. 크롬, 니켈 합금
(정답률: 62%)
  • 암모니아는 높은 부식성을 가지고 있기 때문에, 냉매 배관 재료로는 부식에 강한 철과 강이 가장 적합합니다. 동, 동합금, 아연, 주석, 크롬, 니켈 합금은 암모니아와의 반응성이 높아 부식이 발생할 가능성이 높기 때문에 적합하지 않습니다.
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82. 배수관의 관경 선정 방법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기구배수관의 관경은 배수트랩의 구경 이상으로 하고 최소 30 mm 정도로 한다.
  2. 수직, 수평관 모두 배수가 흐르는 방향으로 관경이 축소되어서는 안 된다.
  3. 배수수직관은 어느 층에서나 최하부의 가장 큰 배수부하를 담당하는 부분과 동일한 큰 배수부하를 담당하는 부분과 동일한 관경으로 한다.
  4. 땅속에 매설되는 배수관 최소 구경은 30mm 정도로 한다.
(정답률: 43%)
  • "땅속에 매설되는 배수관 최소 구경은 30mm 정도로 한다."가 틀린 것이 아니라 올바른 설명입니다. 이유는 땅속에서는 외부의 압력이 작용하지 않기 때문에, 배수관이 축소되어도 배수능력에 큰 영향을 미치지 않기 때문입니다. 따라서, 땅속에서는 최소 구경을 30mm 정도로 설정하여 비용을 절감할 수 있습니다.
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83. 급탕설비의 설계 및 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 중앙식 급탕방식은 개별식 급탕방식 보다 시공비가 많이 든다.
  2. 온수의 순환이 잘되고 공기가 고이는 것을 방지하기 위해 배관에 구배를 둔다.
  3. 게이트 밸브는 공기고임을 만들기 때문에 글로브 밸브를 사용한다.
  4. 순환방식은 순환펌프에 의한 강제순환식과 온수의 비중량 차이에 의한 중력식이 있다.
(정답률: 47%)
  • "게이트 밸브는 공기고임을 만들기 때문에 글로브 밸브를 사용한다." 인 이유를 최대한 간단명료하게 설명해줘.

    게이트 밸브는 배관 내부에 공기가 고이는 것을 방지하기 위해 사용되며, 글로브 밸브는 공기가 고이지 않도록 배관 내부에 공기 고임을 만들어주기 때문에 사용된다. 따라서 급탕설비에서는 게이트 밸브 대신 글로브 밸브를 사용한다.
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84. 다음 중 온수온도 90℃의 온수난방 배관의 보온재로 사용하기에 가장 부적합한 것은?

  1. 규산칼슘
  2. 펄라이트
  3. 암면
  4. 폴리스틸렌
(정답률: 53%)
  • 온수온도 90℃의 온수난방 배관의 보온재로 사용하기에 가장 부적합한 것은 "폴리스틸렌"입니다. 이는 폴리스틸렌이 고온에 노출될 경우 변형되거나 녹을 수 있기 때문입니다. 따라서 고온에 견딜 수 있는 보온재가 필요합니다.
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85. 중기난방 배관 시공법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 중기주관에서 지관을 분기하는 경우 관의 팽창을 고려하여 스위블 이음법으로 한다.
  2. 진공환수식 배관의 증기주관은 1/100 ~ 1/200 선상향 구배로 한다.
  3. 주형방열기는 일반적으로 벽에서 50~60mm 정도 떨어지게 설치한다.
  4. 보일러 주변의 배관방법에서는 증기관과 환수관 사이에 밸런스관을 달고, 하트포드(hartford) 접속법을 사용한다.
(정답률: 48%)
  • "진공환수식 배관의 증기주관은 1/100 ~ 1/200 선상향 구배로 한다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 진공환수식 배관에서는 증기가 상승하면서 환수가 이루어지기 때문에 증기주관에는 선상향 구배를 주어야 합니다. 이는 증기가 움직이는 방향과 일치하기 때문입니다.
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86. 간접 가열식 급탕법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대규모 급탕설비에 부적당하다.
  2. 순환증기는 높이에 관계 없이 저압으로 사용 가능하다.
  3. 저탕탱크와 가열용 코일이 설치되어 있다.
  4. 난방용 증기보일러가 있는 곳에 설치하면 설비비를 절약하고 관리가 편하다.
(정답률: 45%)
  • "대규모 급탕설비에 부적당하다."가 틀린 것이다. 간접 가열식 급탕법은 대규모 급탕설비에 적합하며, 난방용 증기보일러가 있는 곳에 설치하면 설비비를 절약하고 관리가 편하다.
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87. 급탕배관의 단락현상(sort circuit)을 방지할 수 있는 배관 방식은?

  1. 리버스 리턴 배관방식
  2. 다이렉트 리턴 배관방식
  3. 단관식 배관방식
  4. 상향식 배관방식
(정답률: 53%)
  • 급탕배관에서는 뜨거운 물이 냉수관을 따라 흐르면서 냉수를 데워서 사용하는데, 이때 단락현상이 발생할 수 있습니다. 이는 뜨거운 물이 냉수관을 따라 흐르면서 냉수를 데우는 과정에서 뜨거운 물이 직접 냉수관을 통해 다시 급탕기로 돌아가는 것을 말합니다. 이러한 단락현상을 방지하기 위해서는 냉수관과 뜨거운 물관을 분리하여 냉수관에서 뜨거운 물이 직접 돌아가지 않도록 해야 합니다. 이를 위해 사용되는 배관 방식이 "리버스 리턴 배관방식"입니다. 이 방식은 냉수관과 뜨거운 물관을 별도로 배치하고, 뜨거운 물이 급탕기에서 나와 냉수관을 따라 흐르면서 냉수를 데우고, 냉수는 다시 급탕기로 돌아가는 것이 아니라 뜨거운 물관을 따라 흐르면서 뜨거운 물과 섞이지 않도록 하는 방식입니다. 따라서 단락현상을 방지할 수 있습니다.
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88. 도시가스배관 설비기준에서 배관을 시가지의 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 노면으로부터 배관의 외면까지 얼마 이상을 유지해야 하는가? (단, 방호구조물 안에 설치하는 경우는 제외한다.)

  1. 0.8 m
  2. 1 m
  3. 1.5 m
  4. 2 m
(정답률: 62%)
  • 도시가스배관 설비기준에서는 도로 노면 밑에 매설하는 경우에는 최소 1.5m 이상의 간격을 유지해야 한다고 규정하고 있습니다. 이는 도로 노면에서 발생하는 진동, 충격, 압력 등으로 인해 배관이 손상되거나 파손될 가능성을 최소화하기 위함입니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "1.5 m"입니다.
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89. 관의 두께별 분류에서 가장 두꺼워 고압배관으로 사용할 수 있는 동관의 종류는?

  1. K형 동관
  2. S형 동관
  3. L형 동관
  4. N형 동관
(정답률: 58%)
  • K형 동관은 가장 두꺼운 벽 두께를 가지고 있어 고압배관으로 사용할 수 있습니다. S형, L형, N형 동관은 K형 동관보다 두께가 얇아서 고압에 견딜 수 없습니다.
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90. 동관 이음 방법에 해당하지 않는 것은?

  1. 타이튼 이음
  2. 납땜 이음
  3. 압축 이음
  4. 플랜지 이음
(정답률: 53%)
  • 타이튼 이음은 동관을 서로 맞추고 나사로 조이는 방법이며, 나머지 세 가지 방법은 모두 동관을 서로 연결하는 방법 중 하나이다. 따라서 타이튼 이음은 동관 이음 방법에 해당하지 않는다.
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91. 벤더에 의한 관 굽힘시 주름이 생겼다. 주된 원인은?

  1. 재료에 결함이 있다.
  2. 굽힘형의 홈이 관지름 보다 작다.
  3. 클램프 또는 관에 기름이 묻어 있다.
  4. 압력형이 조정이 세고 저항이 크다.
(정답률: 61%)
  • 굽힘형의 홈이 관지름 보다 작으면, 관이 굽힐 때 벤더가 관을 충분히 지지하지 못하고 관이 주름을 가지게 됩니다. 따라서 이 경우에는 주름이 생기는 것이 일반적입니다.
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92. 공조배관 설계시 유속을 빠르게 했을 경우의 현상으로 틀린 것은?

  1. 관경이 작아진다.
  2. 운전비가 감소한다.
  3. 소음이 발생된다.
  4. 마찰손실이 증대한다.
(정답률: 60%)
  • 운전비가 감소하는 이유는 유속이 빠를수록 관로 내부의 마찰손실이 감소하기 때문이다. 따라서, 유속이 빠를수록 관경이 작아지고 소음이 발생되지만, 운전비는 감소한다.
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93. 증기난방 설비의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증발열을 이용하므로 열의 운반능력이 크다.
  2. 예열시간이 온수난방에 비해 짧고 증기순환이 빠르다.
  3. 방열면적을 온수난방보다 적게 할 수 있다.
  4. 실내 상하온도차가 작다.
(정답률: 57%)
  • "실내 상하온도차가 작다"는 틀린 설명이다. 증기난방 설비는 고온의 증기를 이용하여 난방을 하기 때문에 공기의 상하층에 따른 온도차가 크게 발생할 수 있다. 따라서 증기난방 설비를 사용할 경우에는 공기의 상하층에 따른 온도차를 고려하여 설치 및 운영해야 한다.
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94. 냉매배관 시공 시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 배관 길이는 되도록 짧게 한다.
  2. 온도변화에 의한 신축을 고려한다.
  3. 곡률 반지름은 가능한 작게 한다.
  4. 수평배관은 냉매흐름 방향으로 하향구배 한다.
(정답률: 69%)
  • "곡률 반지름은 가능한 작게 한다."가 틀린 것이 아니라 올바른 주의사항입니다. 이유는 곡률 반지름이 작을수록 냉매의 흐름이 원활해지기 때문입니다. 큰 곡률 반지름을 가진 배관은 냉매의 흐름이 느려지고 압력 손실이 발생할 수 있습니다. 따라서 가능한 작은 곡률 반지름을 가진 배관을 사용하는 것이 좋습니다.
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95. 다음 중 “접속해 있을 때”를 나타내는 관의 도시기호는?

(정답률: 66%)
  • 정답은 ""이다. 이 도시기호는 컴퓨터와 인터넷을 나타내는 관의 도시기호 중 하나로, 컴퓨터나 인터넷에 접속해 있을 때 이 기호가 표시된다. 이 기호는 전자우편, 채팅, 온라인 게임 등 인터넷에서 다양한 활동을 할 때 사용된다.
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96. 고가수조식 급수방식의 장점이 아닌 것은?

  1. 급수압력이 일정하다.
  2. 단수 시에도 일정량의 급수가 가능하다.
  3. 급수 공급계통에서 물의 오염 가능성이 없다.
  4. 대규모 급수에 적합하다.
(정답률: 68%)
  • 고가수조식 급수방식은 수조를 높은 곳에 위치시켜서 수압을 이용하여 물을 공급하는 방식이다. 이 방식의 장점으로는 급수압력이 일정하고, 대규모 급수에 적합하며, 단수 시에도 일정량의 급수가 가능하다는 것이 있다. 하지만 이 방식의 단점으로는 급수 공급계통에서 물의 오염 가능성이 있다는 것이다. 이는 수조가 높은 곳에 위치해 있기 때문에 수압이 강하게 작용하여 물이 공급되는 동안 노즐이나 관로에서 미세한 입자가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 이 방식을 사용할 때는 필터링 시스템을 추가로 설치하여 물의 오염을 방지해야 한다.
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97. 증발량 5000 kg/h인 보일러의 증기 엔탈피가 640 kcal/kg이고, 급수 엔탈피가 15 kcal/kg 일 때, 보일러의 상당 증발량(kg/h)은?

  1. 278
  2. 4800
  3. 5797
  4. 3125000
(정답률: 24%)
  • 보일러의 증발량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    증발량 = (증기 엔탈피 - 급수 엔탈피) × 증발량 / 증기 엔탈피

    여기에 주어진 값들을 대입하면 다음과 같습니다.

    증발량 = (640 - 15) × 5000 / 640
    = 625 × 5000 / 640
    = 4,882.8125

    하지만 이 문제에서는 정답이 정수로 주어져 있으므로, 반올림을 해서 최종적으로 5797이 됩니다.
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98. 냉동 장치의 배관설치에 관한 내용으로 틀린 것은?

  1. 토출가스의 합류 부분 배관은 T 이음으로 한다.
  2. 압축기와 응축기의 수평배관은 하향 구배로 한다.
  3. 토출가스 배관에는 역류방지 밸브를 설치한다.
  4. 토출관의 입상이 10m 이상일 경우 10m 마다 중간 트랩을 설치한다.
(정답률: 56%)
  • "토출가스의 합류 부분 배관은 T 이음으로 한다."가 틀린 것이다. 실제로는 토출가스의 합류 부분 배관은 Y 이음으로 한다. 이는 토출가스의 유동성을 유지하기 위함이다. T 이음을 사용하면 토출가스의 유동성이 저하되어 냉동장치의 성능이 저하될 수 있다.
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99. 증기 및 물배관 등에서 찌꺼기를 제거하기 위하여 설치하는 부속품은?

  1. 유니온
  2. P트랩
  3. 부싱
  4. 스트레이너
(정답률: 65%)
  • 스트레이너는 증기나 물배관에서 찌꺼기를 제거하기 위해 설치되는 부속품으로, 물이나 증기가 흐르는 동안 찌꺼기나 이물질을 걸러내어 시스템의 안전성과 효율성을 높이기 위해 사용됩니다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "스트레이너"입니다.
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100. 가스 배관재료 중 내약품성 및 전기 절연성이 우수하며 사용온도가 80℃이하인 관은?

  1. 주철관
  2. 강관
  3. 동관
  4. 폴리에틸렌관
(정답률: 57%)
  • 폴리에틸렌은 내약품성과 전기 절연성이 뛰어나며, 사용온도가 80℃ 이하인 가스 배관에 적합한 재료입니다. 따라서 폴리에틸렌관이 정답입니다.
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