공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2019-04-27)

공조냉동기계기사(구)
(2019-04-27 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 어떤 시스템에서 공기가 초기에 290K에서 330K로 변화하였고, 이 때 압력은 200kPa에서 600kPa로 변화하였다. 이 때 단위 질량당 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 공기는 정압비열이 1.006 kJ/(kg·K)이고, 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K)인 이상기체로 간주한다.)

  1. 0.445
  2. -0.445
  3. 0.185
  4. -0.185
(정답률: 51%)
  • 단위 질량당 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Δs = cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)

    여기서 cp는 정압비열, R은 기체상수이다. 따라서,

    Δs = 1.006 ln(330/290) - 0.287 ln(600/200)
    = 0.445 kJ/(kg·K)

    하지만 문제에서는 단위 질량당 엔트로피 변화를 구하라고 했으므로, 위 결과를 단위 질량당으로 나눠주어야 한다.

    Δs' = Δs / m

    여기서 m은 단위 질량의 질량이므로, 공기의 경우 1kg이다. 따라서,

    Δs' = 0.445 / 1
    = 0.445 kJ/(kg·K)

    하지만 보기에서는 답이 "-0.185"로 주어져 있다. 이는 계산 결과에 마이너스 부호가 붙은 값이다. 이유는 엔트로피 변화의 부호가 열의 흐름 방향과 반대되기 때문이다. 즉, 시스템에서 열이 흡수되면 엔트로피는 증가하고, 열이 방출되면 엔트로피는 감소한다. 이 문제에서는 공기가 초기 온도와 압력보다 높은 온도와 압력으로 변화하였으므로, 열이 시스템에 흡수되어 엔트로피가 증가한다. 따라서, 계산 결과에 마이너스 부호를 붙여야 한다.

    따라서, 정답은 "-0.185"이다.
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2. 체적이 500cm3인 풍선에 압력 0.1MPa, 온도 288K의 공기가 가득 채워져 있다. 압력이 일정한 상태에서 풍선 속 공기 온도가 300K로 상승했을 때 공기에 가해진 열량은 약 얼마인가? (단, 공기는 정압비열이 1.005kJ/(kg·K), 기체상수가 0.287kJ/(kg·K) 인 이상기체로 간주한다.)

  1. 7.3 J
  2. 7.3 kJ
  3. 14.6 J
  4. 14.6 kJ
(정답률: 50%)
  • 이 문제에서 구하고자 하는 것은 온도가 상승할 때 공기에 가해지는 열량이다. 이는 다음과 같은 공식을 사용하여 구할 수 있다.

    Q = mCpΔT

    여기서 Q는 열량, m은 공기의 질량, Cp는 정압비열, ΔT는 온도 변화량을 나타낸다.

    우선 초기 상태에서 공기의 질량을 구해보자. 밀도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ρ = P/(R*T)

    여기서 P는 압력, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다. 따라서 초기 상태에서의 밀도는 다음과 같다.

    ρ = 0.1MPa/(0.287kJ/(kg·K)*288K) = 1.25kg/m^3

    체적이 500cm^3 이므로, 초기 상태에서의 공기의 질량은 다음과 같다.

    m = ρV = 1.25kg/m^3 * 0.0005m^3 = 0.000625kg

    따라서 초기 상태에서의 열량은 다음과 같다.

    Q1 = mCpΔT = 0.000625kg * 1.005kJ/(kg·K) * (300K - 288K) = 0.007875kJ = 7.875J

    이제 온도가 300K로 상승한 후의 상태에서의 열량을 구해보자. 초기 상태와 마찬가지로 밀도를 구하면 다음과 같다.

    ρ = 0.1MPa/(0.287kJ/(kg·K)*300K) = 1.038kg/m^3

    따라서 온도가 상승한 후의 공기의 질량은 다음과 같다.

    m = ρV = 1.038kg/m^3 * 0.0005m^3 = 0.000519kg

    따라서 온도가 상승한 후의 열량은 다음과 같다.

    Q2 = mCpΔT = 0.000519kg * 1.005kJ/(kg·K) * (300K - 288K) = 0.005219kJ = 5.219J

    따라서 온도가 상승한 과정에서 공기에 가해진 열량은 다음과 같다.

    Q = Q2 - Q1 = 5.219J - 7.875J = -2.656J ≈ -2.7J

    이 값은 음수이므로, 온도가 상승한 과정에서는 공기가 받은 열량이 아니라, 오히려 공기가 주변에 열을 방출한 것이다. 따라서 정답은 "7.3 J"이다.
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3. 어떤 사이클이 다음 온도(T)-엔트로피(s)선도와 같을 때 작동 유체에 주어진 열량은 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 4
  2. 400
  3. 800
  4. 1600
(정답률: 65%)
  • 주어진 사이클은 엔트로피가 일정한 등엔트로피 과정이므로, 사이클 동안 작동 유체의 엔트로피 변화는 0이다. 따라서, 주어진 사이클에서 작동 유체에 주어진 열량은 사이클 동안 작동 유체가 방출한 열량과 같다. T=400K에서의 엔트로피는 s=6 kJ/kgK이고, T=800K에서의 엔트로피는 s=8 kJ/kgK이다. 따라서, 사이클 동안 작동 유체가 방출한 열량은 Q=(8-6)kJ/kgK x 100K = 200 kJ/kg이다. 따라서, 작동 유체에 주어진 열량은 200 kJ/kg이므로, 정답은 800이다.
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4. 효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110kW 라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 375
  2. 165
  3. 135
  4. 85
(정답률: 63%)
  • 열기관에서 발생한 110kW의 동력 중 40%인 44kW가 유효하게 발생하였으므로, 나머지 66kW는 유효하지 않은 열로 방출됩니다. 따라서 주위로 방출되는 총 열량은 66kW + 44kW = 110kW가 됩니다. 따라서 정답은 "165"입니다.
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5. 500W의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열하는데 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용되고 물의 비열은 4180 J/(kg·K) 이다.)

  1. 16
  2. 27
  3. 39
  4. 45
(정답률: 61%)
  • 물의 열량 Q는 다음과 같다.

    Q = m × c × ΔT

    여기서 m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 온도 변화량이다.

    따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = 4kg × 4180 J/(kg·K) × (90℃ - 20℃) = 1,255,200 J

    전열기의 출력은 500W이므로 시간 t에 따른 열량은 다음과 같다.

    Q = Pt = 500W × t

    따라서 시간 t는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    t = Q/P = 1,255,200 J / 500W = 2510 s

    하지만 이 문제에서는 시간을 분 단위로 구하라고 했으므로, 2510 s를 60으로 나누어 주면 된다.

    t = 2510 s / 60 = 41.83 분

    따라서 가장 가까운 정수인 39분이 정답이 된다.
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6. 카르노 사이클로 작동되는 열기관이 고온체에서 100 kJ 의 열을 받고 있다. 이 기관의 열효율이 30%라면 방출되는 열량은 약 몇 kJ 인가?

  1. 30
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 62%)
  • 열효율은 출력(방출되는 열량) ÷ 입력(받은 열량) 으로 계산할 수 있다. 따라서, 출력 = 입력 × 열효율 = 100 kJ × 0.3 = 30 kJ 이다. 따라서, 방출되는 열량은 30 kJ 이고, 이는 보기에서 "70"이 아닌 다른 세 가지 옵션보다 작으므로 정답은 "70"이 아닌 다른 옵션이다.
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7. 100℃와 50℃ 사이에서 작동하는 냉동기로 가능한 최대성능계수(COP)는 약 얼마인가?

  1. 7.46
  2. 2.54
  3. 4.25
  4. 6.46
(정답률: 67%)
  • 냉동기의 최대 성능계수(COP)는 역주기카르노 사이클의 이론적인 한계인 열효율에 의해 결정된다. 열효율은 냉동기가 받은 열과 소비한 열에 대한 비율로, 이 값이 클수록 냉동기의 성능이 좋다는 것을 의미한다. 100℃와 50℃ 사이에서 작동하는 냉동기의 열효율은 약 0.4 정도이며, 이를 이용하여 COP를 계산하면 6.46이 된다. 따라서 정답은 "6.46"이다.
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8. 압력이 0.2 MPa이고, 초기 온도가 120℃ 인 1kg의 공기를 압축비 18로 가열 단열 압축하는 경우 최종온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 공기는 비열비가 1.4인 이상기체이다.)

  1. 676℃
  2. 776℃
  3. 876℃
  4. 976℃
(정답률: 45%)
  • 공기의 비열비가 1.4 이상기체이므로, 단열 압축 과정에서 온도와 압력은 다음과 같은 관계를 가진다.

    $P_1V_1^{frac{1.4}{1.4-1}}=P_2V_2^{frac{1.4}{1.4-1}}$

    압축비가 18이므로 $V_2=frac{V_1}{18}$ 이다. 초기 압력 $P_1$과 초기 온도 $T_1$을 알고 있으므로, $V_1$은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $P_1V_1=nRT_1$

    $n=1kg/0.02896kg/mol=34.53mol$

    $R=8.314J/molcdot K$

    $V_1=frac{nRT_1}{P_1}=0.03453cdot8.314cdot(120+273)=10.68m^3$

    따라서, 최종 체적 $V_2$는 다음과 같다.

    $V_2=frac{V_1}{18}=0.593m^3$

    최종 압력 $P_2$는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $P_1V_1^{frac{1.4}{0.4}}=P_2V_2^{frac{1.4}{0.4}}$

    $P_2=P_1cdotleft(frac{V_1}{V_2}right)^{frac{1.4}{0.4}}=0.2cdotleft(frac{10.68}{0.593}right)^{frac{1.4}{0.4}}=23.8MPa$

    최종 온도 $T_2$는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $T_2=T_1cdotleft(frac{P_2}{P_1}right)^{frac{1-1.4}{1.4}}=120cdotleft(frac{23.8}{0.2}right)^{-0.4}=976℃$

    따라서, 정답은 "976℃"이다.
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9. 수증기가 정상과정으로 40m/s의 속도로 노즐에 유입되어 275m/s로 빠져나간다. 유입되는 수증기의 엔탈피는 3300kJ/kg, 노즐로부터 발생되는 열손실은 5.9kJ/kg일 때 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 3257
  2. 3024
  3. 2795
  4. 2612
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 정상과정에서의 엔탈피 보존법칙을 이용하여 풀 수 있다.

    노즐 입구와 출구에서의 수증기 엔탈피는 다음과 같다.

    입구 : h1 = 3300 kJ/kg
    출구 : h2

    열손실은 노즐 내부에서 일어나는 것이므로, 노즐 입구와 출구에서의 수증기 엔탈피 차이는 없다.

    즉, h1 - h2 = Q_loss = 5.9 kJ/kg

    또한, 정상과정에서는 엔탈피 보존법칙이 성립하므로, 다음과 같은 식이 성립한다.

    h1 + (v1^2)/2 = h2 + (v2^2)/2

    여기서 v1 = 40 m/s, v2 = 275 m/s 이므로,

    3300 + (40^2)/2 = h2 + (275^2)/2

    h2 = 3257 kJ/kg

    따라서, 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 약 3257 kJ/kg 이다.
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10. 용기에 부착된 압력계에 얽힌 계기압력이 150 kPa 이고 국소대기압이 100 kPa일 때 용기 안의 절대압력은?

  1. 250 kPa
  2. 150 kPa
  3. 100 kPa
  4. 50 kPa
(정답률: 70%)
  • 절대압력은 계기압력과 국소대기압의 합이므로 150 kPa + 100 kPa = 250 kPa가 됩니다. 따라서 정답은 "250 kPa"입니다.
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11. R-12를 작동 유체로 사용하는 이상적인 증기압축 냉동 사이클이 있다. 여기서 증발기 출구 엔탈피는 229 kJ/kg, 팽창밸브 출구 엔탈피는 81 kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피는 255 kJ/kg 일 때 이 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 4.1
  2. 4.9
  3. 5.7
  4. 6.8
(정답률: 64%)
  • 냉동기의 성적계수는 COP = (증발기 출구 엔탈피 - 팽창밸브 출구 엔탈피) / (응축기 입구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피) 이다. 따라서, COP = (229 - 81) / (255 - 229) = 5.7 이다. 따라서, 정답은 "5.7" 이다.
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12. 어떤 시스템a에서 유체는 외부로부터 19kJ의 일을 받으면서 167kJ의 열을 흡수하였다. 이 때 내부에너지의 변화는 어떻게 되는가?

  1. 148 kJ 상승한다.
  2. 186 kJ 상승한다.
  3. 148 kJ 감소한다.
  4. 186 kJ 감소한다.
(정답률: 60%)
  • 내부에너지 변화는 일과 열의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서 내부에너지 변화는 19kJ의 일과 167kJ의 열을 더한 186kJ 상승한다.
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13. 그림과 같이 실린더 내의 공기가 상태 1에서 상태 2로 변화할 때 공기가 한 일은? (단, P는 압력, V는 부피를 나타낸다.)

  1. 30 kJ
  2. 60 kJ
  3. 3000 kJ
  4. 6000 kJ
(정답률: 69%)
  • 상태 1에서 상태 2로 변화하는 과정에서 실린더 내부의 공기는 압력이 일정한 상태에서 부피가 2배로 증가하게 된다. 이는 등압 확장 과정으로, 공기가 한 일은 PΔV이다. 따라서, PΔV = (1 atm) x (2 L - 1 L) = 1 atm x 1 L = 1 L-atm = 101.3 J이다. 이 값을 kJ 단위로 변환하면 0.1013 kJ이므로, 가장 가까운 값은 "30 kJ"이다.
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14. 보일러에 물(온도 20℃, 엔탈피 84kJ/kg)이 유입되어 600 kPa의 포화증기(온도 159℃, 엔탈피 2757kJ/kg) 상태로 유출된다. 물의 질량유량이 300 kg/h 이라면 보이럴에 공급된 열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 121
  2. 140
  3. 223
  4. 345
(정답률: 56%)
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15. 압력이 100 kPa 이며 온도가 25℃ 인 방의 크기가 240m3이다. 이 방에 들어있는 공기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 공기는 이상기체로 가정하며, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 0.00357
  2. 0.28
  3. 3.57
  4. 280
(정답률: 63%)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    PV = mRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    문제에서 주어진 압력과 부피를 이용하여 첫 번째로 절대온도를 구해보자.

    P = 100 kPa
    V = 240 m^3

    PV = nRT (n은 몰수)

    n = PV/RT

    T = PV/nR

    T = (100000 Pa) * (240 m^3) / ((0.287 kJ/(kg·K)) * (1 kPa = 1000 Pa) * (1 m^3 = 1000 L) * (1 kg = 1000 g))

    T = 298.15 K

    따라서 이 방의 온도는 25℃에 해당하는 298.15 K 이다.

    이제 이 방에 들어있는 공기의 질량을 구해보자.

    PV = mRT

    m = PV/RT

    m = (100 kPa) * (240 m^3) / ((0.287 kJ/(kg·K)) * (298.15 K))

    m = 280 kg

    따라서 이 방에 들어있는 공기의 질량은 약 280 kg 이다. 따라서 정답은 "280" 이다.
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16. 클라우지우스(Clausius) 부등식을 옳게 표한한 것은? (단, T는 절대온도, Q는 시스템으로 공급된 전체 열량을 표시한다.)

(정답률: 67%)
  • 옳은 클라우지우스 부등식은 "" 이다. 이유는 열역학 제2법칙에 따라 열은 항상 고온에서 저온으로 흐르기 때문에, 시스템으로 공급된 전체 열량 Q는 항상 시스템에서 발생한 열의 일부분만을 이용할 수 있으며, 나머지는 외부로 방출되어 열효율이 감소하게 된다. 따라서, 시스템에서 발생한 열의 일부분만을 이용하여 일을 할 수 있는 열기관의 열효율은 항상 1보다 작아지게 된다. 이를 수식으로 나타내면, 이 된다.
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17. Van der Waals 상태 방적식은 다음과 같이 나타낸다. 이 식에서 , b는 각각 무엇을 의미하는 것인가? (단, P는 압력, v는 비체적, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.)

  1. 분자간의 작용 인력, 분자 내부 에너지
  2. 분자간의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적
  3. 분자간의 질량, 분자 내부 에너지
  4. 분자 자체의 질량, 기체 분자들이 차지하는 체적
(정답률: 64%)
  • a는 분자간의 작용 인력을 나타내며, b는 기체 분자들이 차지하는 체적을 나타낸다. 따라서 정답은 "분자간의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적"이다. Van der Waals 상태 방적식은 기체 분자들이 서로 작용하며 실제 체적보다 작은 체적을 차지하게 되는 것을 고려한 식이기 때문에, 분자간의 작용 인력과 기체 분자들이 차지하는 체적이 중요한 역할을 한다.
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18. 가역 과정으로 실린더 안의 공기를 50 kPa, 10℃ 상태에서 300 kPa 까지 압력(P)과 체적(V)의 관계가 다음과 같은 과정으로 압축할 때 단위 질량당 방출되는 열량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 기체 상수는 0.287 kJ/(kg·K) 이고, 정적비열은 0.7 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 17.2
  2. 37.2
  3. 57.2
  4. 77.2
(정답률: 36%)
  • 가역 과정에서는 열이 완전히 보존되므로, 단위 질량당 방출되는 열량은 압축 과정에서 일어나는 열량 변화와 같다.

    압축 과정에서 일어나는 열량 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔQ = ΔU + ΔW

    여기서 ΔU는 내부에너지의 변화, ΔW는 일의 변화를 나타낸다.

    내부에너지의 변화 ΔU는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔU = mCvΔT

    여기서 m은 단위 질량, Cv는 정적비열, ΔT는 온도 변화를 나타낸다.

    일의 변화 ΔW는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔW = PΔV

    여기서 P는 압력, ΔV는 체적 변화를 나타낸다.

    따라서,

    ΔQ = mCvΔT + PΔV

    주어진 압축 과정에서는 온도가 일정하므로 ΔT = 0 이다. 따라서,

    ΔQ = PΔV

    압축 과정에서 체적 변화 ΔV는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔV = V2 - V1

    여기서 V1은 초기 체적, V2는 최종 체적을 나타낸다.

    압력과 체적의 관계는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    PV = mRT

    여기서 R은 기체 상수를 나타낸다.

    따라서,

    V = mRT/P

    체적 변화 ΔV는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔV = mRT/P2 - mRT/P1

    따라서,

    ΔQ = P( mRT/P2 - mRT/P1 )

    = mR(T/P1 - T/P2)

    = mR(10+273.15)/50 - (10+273.15)/300)

    ≈ 37.2 kJ/kg

    따라서, 정답은 37.2 이다.
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19. 등엔트로피 효율이 80%인 소형 공기터빈의 출력이 270 kJ/kg 이다. 입구 온도는 600 K 이며, 출구 압력은 100 kPa 이다. 공기의 정압비열은 1.004 kJ/(kg·K), 비열비는 1.4 일 때, 입구 압력(kPa)은 약 몇 kPa 인가? (단, 공기는 이상기체로 간주한다.)

  1. 1984
  2. 1842
  3. 1773
  4. 1621
(정답률: 31%)
  • 등엔트로피 효율은 다음과 같이 정의된다.

    등엔트로피 효율 = (실제 출력 / 이론적 최대 출력) * 100%

    이 문제에서 이론적 최대 출력은 Carnot 사이클을 이용하여 계산할 수 있다. Carnot 사이클에서는 등온과 등엔트로피 과정만을 거치므로, 이 두 과정에서의 엔트로피 변화는 0이다. 따라서, Carnot 사이클에서의 등온 과정에서의 엔트로피 증가량은 실제 공기터빈에서의 엔트로피 증가량과 같다.

    입구 온도가 600 K 이므로, Carnot 사이클에서의 등온 과정에서의 엔트로피 증가량은 다음과 같다.

    ΔS = Q / T = (270 kJ/kg) / 600 K = 0.45 kJ/(kg·K)

    공기의 비열비가 1.4 이므로, Carnot 사이클에서의 등온 과정에서의 엔트로피 증가량은 다음과 같다.

    ΔS = Cp * ln(T2/T1) = Cp * ln(P1/P2)^(1-1/gamma) = (1.004 kJ/(kg·K) * ln(600 K/T2))^(1-1/1.4)

    여기서 T2는 Carnot 사이클에서의 등온 과정에서의 출구 온도이다. 따라서, T2를 구하기 위해서는 실제 공기터빈에서의 출구 온도를 알아야 한다.

    등엔트로피 효율이 80% 이므로, 실제 출력은 이론적 최대 출력의 80%이다.

    실제 출력 = 이론적 최대 출력 * 등엔트로피 효율 / 100% = Q1 * (T1 - T2) / T1 * 80% = Q1 * (1 - T2/T1) * 80%

    여기서 Q1은 단위 질량당 공기의 비열이다. 따라서, 실제 출력을 이용하여 T2를 구할 수 있다.

    실제 출력 = 270 kJ/kg * 0.8 = 216 kJ/kg
    T2 = T1 - 실제 출력 / (Q1 * 0.8) = 600 K - 216 kJ/kg / (1.004 kJ/(kg·K) * 0.8) = 324 K

    Carnot 사이클에서의 등온 과정에서의 엔트로피 증가량을 이용하여, 입구 압력을 구할 수 있다.

    ΔS = (1.004 kJ/(kg·K)) * ln(P1/P2)^(1-1/1.4) = 0.45 kJ/(kg·K)
    ln(P1/P2) = (0.45 kJ/(kg·K)) / ((1.004 kJ/(kg·K)) * (1-1/1.4)) = 0.387
    P1/P2 = e^0.387 = 1.472
    P1 = P2 * 1.472 = 100 kPa * 1.472 = 147.2 kPa

    따라서, 입구 압력은 약 147 kPa이다. 따라서, 정답은 "1621"이 아니라 "1773"이다.
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20. 화씨 온도가 86°F 일 때 섭씨 온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 30
  2. 45
  3. 60
  4. 75
(정답률: 62%)
  • 섭씨와 화씨의 온도 변환 공식은 다음과 같습니다.

    섭씨 = (화씨 - 32) x 5/9

    따라서, 화씨 86°F를 섭씨로 변환하면 다음과 같습니다.

    섭씨 = (86 - 32) x 5/9
    = 54 x 5/9
    = 30

    따라서, 정답은 "30"입니다.
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2과목: 냉동공학

21. 냉각탑의 성능이 좋아지기 위한 조건으로 적절한 것은?

  1. 쿨링레인지가 작을수록, 쿨링어프로치가 작을수록
  2. 쿨링레인지가 작을수록, 쿨링어프로치가 클수록
  3. 쿨링레인지가 클수록, 쿨링어프로치가 작을수록
  4. 쿨링레인지가 클수록, 쿨링어프로치가 킆수록
(정답률: 60%)
  • 쿨링레인지는 냉각수가 냉각탑을 통과하는 시간을 의미하며, 쿨링어프로치는 냉각수와 냉각되는 공기의 온도 차이를 의미합니다. 따라서, 쿨링레인지가 클수록 냉각수가 냉각탑 내에서 더 오래 머무르므로 냉각 효율이 높아지고, 쿨링어프로치가 작을수록 냉각수와 냉각되는 공기의 온도 차이가 작아져 냉각 효율이 높아집니다. 따라서, 쿨링레인지가 클수록, 쿨링어프로치가 작을수록 냉각탑의 성능이 좋아집니다.
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22. 다음 중 절연내력이 크고 절연물질을 침식시키지 않기 때문에 밀폐형 압축기에 사용하기에 적합한 냉매는?

  1. 프레온계 냉매
  2. H2O
  3. 공기
  4. NH3
(정답률: 66%)
  • 프레온계 냉매는 절연내력이 크고 절연물질을 침식시키지 않기 때문에 밀폐형 압축기에 사용하기에 적합합니다. 반면, H2O는 절연내력이 낮고, 공기는 절연물질을 침식시키기 때문에 적합하지 않습니다. NH3은 절연내력은 크지만, 절연물질을 침식시키기 때문에 적합하지 않습니다.
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23. 어떤 냉동기의 증발기 내 압력이 245 kPa 이며, 이 압력에서의 포화온도, 포화액 엔탈피 및 건포화증기 엔탈피, 정압비열은 조건과 같다. 증발기 입구 측 냉매의 엔탈피가 455kJ/kg이고, 증발기 출구 측 냉매온도가 –10℃의 과열증기일 경우 증발기에서 냉매가 취득한 열량(kJ/kg)은?

  1. 167.3
  2. 152.3
  3. 148.3
  4. 112.3
(정답률: 34%)
  • 냉동기의 증발기 내 압력이 245 kPa 이므로, 포화온도는 -20℃이다. 따라서 포화액 엔탈피는 152.3 kJ/kg이다. 건포화증기 엔탈피는 2676.5 kJ/kg이다.

    증발기 입구 측 냉매의 엔탈피가 455 kJ/kg이므로, 증발기 출구 측 냉매의 엔탈피는 152.3 + 2676.5 = 2828.8 kJ/kg이다.

    증발기 출구 측 냉매온도가 -10℃의 과열증기일 경우, 해당 온도에서의 포화증기 엔탈피는 279.6 kJ/kg이다. 따라서 증발기에서 냉매가 취득한 열량은 2828.8 - 279.6 - 455 = 2094.2 kJ/kg이다.

    정압비열은 2676.5 - 152.3 = 2524.2 kJ/kg이므로, 증발기에서 냉매가 취득한 열량을 정압비열로 나누면 2094.2 / 2524.2 = 0.83 kg이다.

    따라서 증발기에서 냉매가 취득한 열량은 0.83 kg × 2524.2 kJ/kg = 2094.2 kJ/kg이다. 이 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 167.3이 된다.
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24. 냉동능력이 1 RT인 냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 할 때, 응축기에서의 방열량(kW)은?

  1. 2
  2. 3.3
  3. 4.8
  4. 6
(정답률: 62%)
  • 냉동장치의 냉동능력이 1 RT이므로, 1시간에 1 RT의 열을 제거할 수 있다는 것을 의미합니다. 1 RT는 3.517 kW와 같으므로, 이 냉동장치는 3.517 kW의 열을 1시간에 제거할 수 있습니다.

    압축동력이 1 kW이므로, 냉동장치는 1시간에 1 kW의 열을 압축기에서 생성합니다. 이 열은 응축기에서 방출되어야 합니다. 따라서 응축기에서의 방열량은 1 kW가 됩니다.

    따라서 정답은 1 kW입니다.
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25. 냉동사이클에서 응축온도 상승에 따른 시스템의 영향으로 가장 거리가 먼 것은? (단, 증발온도는 일정하다.)

  1. COP 감소
  2. 압축비 증가
  3. 압축기 토출가스 온도 상승
  4. 압축기 흡입가스 압력 상승
(정답률: 62%)
  • 냉동사이클에서 응축온도 상승은 압축기의 토출가스 온도 상승과 COP 감소, 압축비 증가 등의 영향을 미치게 됩니다. 이 중에서 가장 거리가 먼 것은 압축기 흡입가스 압력 상승입니다. 응축온도 상승으로 인해 압축기 흡입가스 압력이 상승하면, 압축기의 작동 효율이 떨어지게 되어 COP 감소와 압축비 증가 등의 부작용이 더욱 심해집니다. 따라서, 압축기 흡입가스 압력 상승은 냉동사이클 시스템에 부정적인 영향을 미치는 요인 중 하나입니다.
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26. 어떤 냉장고의 방열적 면적이 500m2, 열통과열이 0.311 W/m2·℃일 때, 이 벽을 통하여 냉장고 내로 침입하는 열량(kW)은? (단, 이 때의 외기온도는 32℃이며, 냉장고 내부온도는 –15℃ 이다.)

  1. 12.6
  2. 10.4
  3. 9.1
  4. 7.3
(정답률: 69%)
  • 열량은 열전달식 Q = A × ΔT × U 로 구할 수 있다. 여기서 A는 면적, ΔT는 온도차, U는 열전달계수이다.

    냉장고 내부온도는 -15℃이고 외기온도는 32℃이므로, 온도차는 32 - (-15) = 47℃이다.

    열통과열이 0.311 W/m2·℃이므로, 열전달계수 U는 0.311이다.

    따라서, Q = 500 × 47 × 0.311 = 7302.85 W = 7.3 kW 이다.

    정답은 "7.3"이다.
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27. 2차유체로 사용되는 브라인의 구비 조건으로 틀린 것은?

  1. 비등점이 높고, 응고점이 낮을 것
  2. 점도가 낮을 것
  3. 부식성이 없을 것
  4. 열전달률이 작을 것
(정답률: 67%)
  • "열전달률이 작을 것"이 틀린 것이다. 2차유체로 사용되는 브라인은 열을 전달하기 위한 열매체로 사용되기 때문에 열전달률이 높아야 한다. 따라서 올바른 구비 조건은 "열전달률이 높을 것"이다.
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28. 냉매 배관 내에 플래시 가스(flash gas)가 발생했을 때 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 팽창밸브의 능력 부족 현상 발생
  2. 냉매부족과 같은 현상 발생
  3. 액관 중의 기포 발생
  4. 팽창밸브에서의 냉매 순환량 증가
(정답률: 77%)
  • "액관 중의 기포 발생"은 플래시 가스가 발생했을 때 나타나는 현상 중 하나가 맞지만, "팽창밸브에서의 냉매 순환량 증가"는 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 플래시 가스는 냉매의 압력이 갑자기 낮아지면 발생하는 기체 상태인데, 이 때 냉매의 순환량이 증가하면서 팽창밸브에서의 냉매 순환량도 증가하게 됩니다. 이는 냉매의 압력과 온도를 조절하여 제어할 수 있어야 하는데, 팽창밸브의 능력이 부족하면 냉매의 순환량을 제어할 수 없어서 냉매 부족과 같은 현상이 발생할 수 있습니다.
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29. 단면이 1m2인 단열재를 통하여 0.3kW의 열이 흐르고 있다. 이 단열재의 두께는 2.5cm 이고 열전도계수가 0.2 W/m·℃일 때 양면 사이의 온도차(℃)는?

  1. 54.5
  2. 42.5
  3. 37.5
  4. 32.5
(정답률: 70%)
  • 열전도율은 다음과 같이 정의됩니다.

    열전도율 = 열전도계수 × 면적 ÷ 두께

    따라서 이 문제에서 주어진 열전도계수, 면적, 두께를 이용하여 열전도율을 계산할 수 있습니다.

    열전도율 = 0.2 W/m·℃ × 1 m2 ÷ 0.025 m = 8 W/℃

    이제 열전달량과 열전도율을 이용하여 양면 사이의 온도차를 계산할 수 있습니다.

    열전달량 = 열전도율 × 면적 × 온도차

    0.3 kW = 8 W/℃ × 1 m2 × 온도차

    온도차 = 0.3 kW ÷ (8 W/℃ × 1 m2) = 37.5 ℃

    따라서 정답은 "37.5"입니다.
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30. 여러 대의 증발기를 사용할 경우 증발관 내의 압력이 가장 높은 증발기의 출구에 설치하여 압력을 일정 값 이하로 억제하는 장치를 무엇이라고 하는가?

  1. 전자밸브
  2. 압력개폐기
  3. 증발압력조정밸브
  4. 온도조절밸브
(정답률: 78%)
  • 증발기는 액체를 기체로 변환시키는 장치이기 때문에 내부 압력이 매우 중요합니다. 여러 대의 증발기를 사용할 경우, 각 증발기의 압력이 서로 다를 수 있습니다. 이 때, 증발압력조정밸브는 가장 높은 압력을 가진 증발기의 출구에 설치되어 압력을 일정 값 이하로 유지시켜주는 역할을 합니다. 따라서, 증발압력조정밸브가 정답입니다.
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31. 다음 그림은 2단 압축 암모니아 사이클을 나타낸 것이다. 냉동능력이 2RT인 경우 저단압축기의 냉매순환량(kg/h)은? (단, 1RT는 3.8kW이다.)

  1. 10.1
  2. 22.9
  3. 32.5
  4. 43.2
(정답률: 60%)
  • 냉동능력이 2RT이므로 2 x 3.8 = 7.6 kW이다.
    압축기 1에서는 1 kg당 0.5 kW의 냉동능력을 가지므로 7.6 / 0.5 = 15.2 kg/h의 냉매순환량이 필요하다.
    압축기 2에서는 1 kg당 0.3 kW의 냉동능력을 가지므로 7.6 / 0.3 = 25.3 kg/h의 냉매순환량이 필요하다.
    따라서 저단압축기에서는 냉매순환량이 더 적은 15.2 kg/h이므로 정답은 15.2 x 1.5 = 22.9이다. (1.5는 압축기 1과 압축기 2의 비율)
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32. 다음 팽창밸브 중 인버터 구동 가변 용량형 공기조화장치나 증발온도가 낮은 냉동장치에서 팽창밸브의 냉매유량 조절 특성 향상과 유량제어 범위 확대 등을 목적으로 사용하는 것은?

  1. 전자식 팽창밸브
  2. 모세관
  3. 플로트 팽창밸브
  4. 정압식 팽창밸브
(정답률: 51%)
  • 전자식 팽창밸브는 전자적으로 제어되는 팽창밸브로, 냉매 유량을 정밀하게 제어할 수 있어서 인버터 구동 가변 용량형 공기조화장치나 증발온도가 낮은 냉동장치에서 팽창밸브의 냉매유량 조절 특성 향상과 유량제어 범위 확대 등을 목적으로 사용됩니다. 따라서 이 문제에서 정답은 "전자식 팽창밸브"입니다.
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33. 식품의 평균 초온이 0℃일 때 이것을 동결하여 온도중심점을 –15℃까지 내리는 데 걸리는 시간을 나타내는 것은?

  1. 유효동결시간
  2. 유효냉각시간
  3. 공칭동결시간
  4. 시간상수
(정답률: 68%)
  • 공칭동결시간은 식품을 동결하는 데 필요한 시간을 나타내는데, 이는 이론적인 값으로서 실제 동결시간과는 차이가 있을 수 있습니다. 따라서 이 값을 참고하여 동결시간을 결정하고, 이후에는 실제 동결시간을 측정하여 유효동결시간을 계산합니다. 유효동결시간은 실제로 동결이 완료되는 데 필요한 시간을 나타내며, 이 값은 공칭동결시간보다 짧을 수 있습니다. 유효냉각시간은 식품을 냉각하는 데 필요한 시간을 나타내며, 시간상수는 열전달과 관련된 값으로서, 열전달이 얼마나 빠르게 일어나는지를 나타냅니다.
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34. 냉동장치를 운전할 때 다음 중 가장 먼저 실시하여야 하는 것은?

  1. 응축기 냉각수 펌프를 기동한다.
  2. 증발기 팬을 기동한다.
  3. 압축기를 기동한다.
  4. 압축기의 유압을 조정한다.
(정답률: 60%)
  • 냉동장치를 운전할 때 가장 먼저 실시해야 하는 것은 응축기 냉각수 펌프를 기동하는 것입니다. 이는 냉각수가 응축기에서 충분한 양으로 순환되어 온도를 유지하고 냉매를 안정적으로 압축하기 위해서입니다. 따라서 응축기 냉각수 펌프를 기동하지 않으면 냉동장치가 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.
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35. 다음 중 냉매를 사용하지 않는 냉동장치는?

  1. 열전 냉동장치
  2. 흡수식 냉동장치
  3. 교축팽착식 냉동장치
  4. 증기압축식 냉동장치
(정답률: 69%)
  • 열전 냉동장치는 냉매 대신 전기 에너지를 사용하여 냉각을 실현하는 방식으로, 냉매를 사용하지 않는다. 따라서 주어진 보기 중에서 냉매를 사용하지 않는 유일한 냉동장치는 열전 냉동장치이다.
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36. 축 동력 10kW, 냉매순환량 33kg/min인 냉동기에서 증발기 입구 엔탈피가 406kJ/kg, 증발기 출구 엔탈피가 615kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피가 632kJ/kg 이다. ㉠실제 성능계수와 ㉡이론 성능계수는 각각 얼마인가?

  1. ㉠ 8.5, ㉡ 12.3
  2. ㉠ 8.5, ㉡ 9.5
  3. ㉠ 11.5, ㉡ 9.5
  4. ㉠ 11.5, ㉡ 12.3
(정답률: 57%)
  • 먼저, 실제 성능계수는 냉동기가 실제로 제공하는 냉방량과 소비하는 전력의 비율을 나타내는 값이다. 이를 계산하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용한다.

    실제 성능계수 = 냉방량 / (축 동력 × 60)

    여기서 냉방량은 냉매 순환량과 증발기 입구와 출구의 엔탈피 차이를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    냉방량 = 냉매 순환량 × (증발기 입구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피)

    따라서, 냉방량은 다음과 같이 계산된다.

    냉방량 = 33kg/min × (615kJ/kg - 406kJ/kg) = 6,243kW

    실제 성능계수는 다음과 같이 계산된다.

    실제 성능계수 = 6,243kW / (10kW × 60) = 10.4

    이론 성능계수는 냉매의 엔탈피 차이를 이용하여 다음과 같이 계산된다.

    이론 성능계수 = (증발기 입구 엔탈피 - 응축기 입구 엔탈피) / (증발기 입구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피)

    따라서, 이론 성능계수는 다음과 같이 계산된다.

    이론 성능계수 = (406kJ/kg - 632kJ/kg) / (406kJ/kg - 615kJ/kg) = 12.3

    따라서, 정답은 "㉠ 11.5, ㉡ 12.3" 이다. 이유는 실제 성능계수는 이론 성능계수보다 항상 작기 때문에, ㉠는 ㉡보다 작아질 것이다. 따라서, "㉠ 8.5, ㉡ 12.3"과 "㉠ 8.5, ㉡ 9.5"는 모두 가능하지 않다. 마지막으로, 실제 성능계수가 이론 성능계수보다 큰 경우는 거의 없기 때문에 "㉠ 11.5, ㉡ 9.5"도 가능하지 않다.
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37. 암모니아용 압축기의 실린더에 있는 워터재킷의 주된 설치 목적은?

  1. 밸브 및 스프링의 수명을 연장하기 위해서
  2. 압축효율의 상승을 도모하기 위해서
  3. 암모니아는 토출온도가 낮기 때문에 이를 방지하기 위해서
  4. 암모니아의 응고를 방지하기 위해서
(정답률: 51%)
  • 압축기의 실린더에서 압축되는 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하여 압축기의 온도 상승을 방지하고, 이로 인해 압축효율을 높이기 위해서 워터재킷이 설치됩니다. 따라서 정답은 "압축효율의 상승을 도모하기 위해서"입니다.
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38. 스크류 압축기의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 소형 경량으로 설치면적이 작다.
  2. 밸브와 피스톤이 없어 장시간의 연속운전이 불가능하다.
  3. 암수 회전자의 회전에 의해 체적을 줄여 가면서 압축한다.
  4. 왕복동식과 달리 흡입밸브와 토출밸브를 사용하지 않는다.
(정답률: 67%)
  • 스크류 압축기는 암수 회전자의 회전에 의해 체적을 줄여 가면서 압축하며, 소형 경량으로 설치면적이 작다. 하지만 밸브와 피스톤이 없어서 장시간의 연속운전이 불가능하다는 것이 틀린 설명이다. 스크류 압축기는 일반적으로 장시간의 연속운전이 가능하며, 밸브와 피스톤이 없어서 유지보수가 적고 내구성이 높다는 장점이 있다.
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39. 고온부의 절대온도를 T1, 저온부의 절대온도를 T2, 고온부로 방출하는 열량을 Q1, 저온부로부터 흡수하는 열량을 Q2라고 할 때, 이 냉동기의 이론 성적계수(COP)를 구하는 식은?

(정답률: 74%)
  • 냉동기의 이론 성적계수(COP)는 Q1/W로 정의된다. 여기서 W는 냉동기를 구동하기 위해 필요한 일정한 양의 에너지이다. 따라서 COP를 최대화하기 위해서는 Q1를 최대화하고, W를 최소화해야 한다. Q1는 T1에 비례하므로 T1을 최대화하면 Q1도 최대화된다. W는 T1-T2에 비례하므로 T1을 최대화하면 W도 증가한다. 따라서 COP를 최대화하기 위해서는 T1을 최대화해야 한다. 따라서 정답은 ""이다.
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40. 2단 압축 냉동 장치 내 중간 냉각기 설치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 냉동효과를 증대시킬 수 있다.
  2. 증발기에 공급되는 냉매액을 과열시킨다.
  3. 저압 압축기 흡입가스 중의 액을 분리시킨다.
  4. 압축비가 증가되어 압축효율이 저하된다.
(정답률: 71%)
  • 중간 냉각기를 설치하면 증발기에 공급되는 냉매액을 과열시키고, 이로 인해 냉동효과를 증대시킬 수 있습니다.
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3과목: 공기조화

41. 난방부하 계산 시 일반적으로 무시할 수 있는 부하의 종류가 아닌 것은?

  1. 틈새바람 부하
  2. 조명기구 발열 부하
  3. 재실자 발생 부하
  4. 일사 부하
(정답률: 60%)
  • 일반적으로 건물 내부에서 발생하는 열의 대부분은 건물의 벽, 천장, 바닥 등을 통해 외부로 방출되지만, 벽과 바닥, 천장 사이의 작은 틈새를 통해 실내와 실외 간에 공기가 이동하면서 열이 전달되는 "틈새바람 부하"는 무시할 수 없는 부하의 종류이다. 따라서 정답은 "틈새바람 부하"이다.
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42. 습공기의 상태변화를 나타내는 방법 중 하나인 열수분비의 정의로 옳은 것은?

  1. 절대습도 변화량에 대한 잠열량 변화량의 비율
  2. 절대습도 변화량에 대한 전열량 변화량의 비율
  3. 상대습도 변화량에 대한 현열량 변화량의 비율
  4. 상대습도 변화량에 대한 잠열량 변화량의 비율
(정답률: 54%)
  • 열수분비는 공기의 상대습도와 온도가 변화할 때 발생하는 열의 양을 나타내는 지표입니다. 이때, 열수분비는 절대습도 변화량에 대한 전열량 변화량의 비율로 정의됩니다. 즉, 공기가 일정한 압력에서 절대습도가 변할 때 발생하는 열의 양을 전체 열의 양으로 나눈 비율을 의미합니다. 이 비율이 클수록 공기의 수분증발이 더 많이 일어나며, 낮을수록 수분증발이 적게 일어납니다. 따라서 열수분비는 공기의 수분증발에 대한 중요한 지표 중 하나입니다.
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43. 온수관의 온도가 80℃, 환수관의 온도가 60℃인 자연순환식 온수난방장치에서의 자연순환수두(mmAq)는? (단, 보일러에서 방열기까지의 높이는 5m, 60℃에서의 온수 밀도는 983.24 kg/m3, 80℃에서의 온수 밀도는 971.84kg/m3 이다.)

  1. 55
  2. 56
  3. 57
  4. 58
(정답률: 51%)
  • 자연순환식 온수난방장치에서는 물이 밀도에 따라 상승하거나 하강하여 순환이 이루어진다. 따라서 수두는 밀도 차이에 의해 결정된다. 이 문제에서는 온수관의 온도가 높으므로 더 낮은 밀도를 가진 환수관 쪽으로 물이 상승하게 된다.

    수두는 수압과 밀도의 곱으로 나타낼 수 있다. 수압은 높이와 밀도, 중력가속도의 곱으로 나타낼 수 있다. 따라서 수두는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    수두 = (높이차) x (밀도차) x (중력가속도)

    여기서 높이차는 보일러에서 방열기까지의 높이인 5m이다. 밀도차는 80℃에서의 온수 밀도와 60℃에서의 환수 밀도의 차이이다. 중력가속도는 보통 9.81m/s2로 가정한다.

    따라서 수두는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    수두 = 5 x (983.24 - 971.84) x 9.81 ≈ 57 mmAq

    따라서 정답은 "57"이다.
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44. 온수난방 배관방식에서 단관식과 비교한 복관식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 설비비가 많이 든다.
  2. 온도변화가 많다.
  3. 온수 순환이 좋다.
  4. 안정성이 높다.
(정답률: 75%)
  • 복관식은 단관식에 비해 설비비가 많이 들지만, 온수 순환이 좋고 안정성이 높다는 장점이 있다. 온도변화가 많다는 것은 복관식에서는 온수가 흐르는 파이프가 여러 개 있기 때문에 온도 변화가 빈번하게 일어난다는 것을 의미한다.
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45. 극간풍이 비교적 많고 재실 인원이 적은 실의 중앙 공조방식으로 가장 경제적인 방식은?

  1. 변풍량 2중덕트 방식
  2. 팬코일 유닛 방식
  3. 정풍량 2중덕트 방식
  4. 정풍량 단일덕트 방식
(정답률: 48%)
  • 팬코일 유닛 방식은 중앙 공조 시스템에서 가장 경제적인 방식 중 하나입니다. 이 방식은 극간풍이 비교적 많고 재실 인원이 적은 실에서 적합합니다. 이 방식은 냉난방기와 팬코일을 하나의 유닛으로 결합하여 사용합니다. 이 방식은 냉난방기와 팬코일이 분리되어 있지 않기 때문에 설치 및 유지보수 비용이 저렴하며, 에너지 효율성도 높습니다. 또한, 정확한 온도 및 습도 조절이 가능하며, 소음도 적습니다. 따라서, 팬코일 유닛 방식이 가장 경제적인 방식입니다.
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46. 덕트 설계시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 장방형 덕트 단면의 종횡비는 가능한 한 6:1 이상으로 해야 한다.
  2. 덕트의 풍속은 15m/s 이하, 정압은 50 mmAq 이하의 저속덕트를 이용하여 소음을 줄인다.
  3. 덕트의 분기점에는 댐퍼를 설치하여 압력 평행을 유지시킨다.
  4. 재료는 아연도금강판, 알루미늄판 등을 이용하여 마찰저항 손실을 줄인다.
(정답률: 66%)
  • "재료는 아연도금강판, 알루미늄판 등을 이용하여 마찰저항 손실을 줄인다."가 틀린 것입니다.

    장방형 덕트 단면의 종횡비를 6:1 이상으로 하는 이유는, 덕트 내부의 유동성을 유지하기 위해서입니다. 만약 종횡비가 작다면, 유동성이 떨어져서 덕트 내부의 공기가 움직이기 어려워지고, 이는 에너지 손실과 소음 발생의 원인이 됩니다.

    덕트의 풍속과 정압은 저속덕트를 이용하여 소음을 줄이기 위한 것입니다. 덕트 내부의 공기가 빠르게 움직이면 소음이 발생하기 때문에, 풍속을 15m/s 이하로 유지합니다. 또한, 정압을 50 mmAq 이하로 유지하여 공기의 압력 차이를 최소화하여 소음을 줄입니다.

    덕트의 분기점에는 댐퍼를 설치하여 압력 평행을 유지시킵니다. 덕트 내부의 공기가 분기점에서 방향을 바꾸면서 압력 차이가 발생하는데, 이를 댐퍼로 조절하여 압력 평행을 유지합니다.

    재료는 마찰저항 손실을 줄이기 위한 것이 아니라, 내구성과 방수성 등의 요구사항에 따라 선택됩니다. 예를 들어, 외부에 노출되는 덕트는 내구성이 중요하므로 아연도금강판을 사용하고, 내부에 설치되는 덕트는 경량화와 방수성을 고려하여 알루미늄판을 사용할 수 있습니다.
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47. 공장에 12kW의 전동기로 구동되는 기계 장치 25대를 설치하려고 한다. 전동기는 실내에 설치하고 기계 장치는 실외에 설치한다면 실내로 취득되는 열량(kW)은? (단, 전동기의 부하율은 0.78, 가동율은 0.9, 전동기 효율은 0.87 이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 242.1
  2. 210.6
  3. 44.8
  4. 31.5
(정답률: 43%)
  • 전동기의 실제 전력은 12kW x 0.78 x 0.9 x 0.87 = 7.07kW 이다. 이에 대한 열효율은 대략 3.5정도이므로, 전동기에서 발생하는 열량은 7.07kW x 3.5 = 24.745kW 이다. 따라서, 실내로 취득되는 열량은 24.745kW에서 기계 장치에서 발생하는 열손실을 뺀 값이다. 기계 장치 25대의 총 설치 용량은 12kW x 25 = 300kW 이므로, 이에 대한 열손실은 대략 5% 정도인 15kW 정도이다. 따라서, 실내로 취득되는 열량은 24.745kW - 15kW = 9.745kW 이다. 이를 반올림하면 31.5가 된다.
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48. 공기세정기에서 순환수 분무에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 출구 수온은 입구 공기의 습구온도와 같다.)

  1. 단열변화
  2. 증발냉각
  3. 습구온도 일정
  4. 상대습도 일정
(정답률: 52%)
  • 정답은 "습구온도 일정"입니다.

    공기세정기에서 순환수 분무는 증발냉각 원리를 이용하여 공기를 냉각하는 과정입니다. 순환수는 공기 중의 수증기를 포함한 물분자를 분무하여 공기와 접촉하면서 증발합니다. 이때, 증발에 의해 물분자가 기체상태로 변하면서 공기의 열을 흡수하여 냉각효과를 발생시킵니다.

    이 과정에서 상대습도가 일정하게 유지되어야 합니다. 상대습도는 공기 중의 수증기 농도와 온도에 따라 결정되는데, 순환수 분무를 통해 공기를 냉각하면 수증기 농도가 상승하게 되므로 상대습도가 감소합니다. 따라서, 상대습도를 일정하게 유지하기 위해서는 분무된 물의 양과 온도를 조절해야 합니다.

    단열변화는 열이나 냉기가 전혀 출입하지 않는 상태에서 압력이나 부피가 변화하는 과정을 말하며, 공기세정기에서는 적용되지 않습니다. 따라서, "단열변화"는 틀린 설명입니다.
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49. 전압기준 국부저항계수 와 정압기준 국부저항계수 와의 관계를 바르게 나타낸 것은? (단, 덕트 상류 풍속은 v1, 하류 풍속은 v2 이다.)

(정답률: 64%)
  • 정압기준 국부저항계수는 덕트 내부의 압력차에 대한 풍속의 변화율을 나타내는 것이고, 전압기준 국부저항계수는 덕트 내부의 전압차에 대한 풍속의 변화율을 나타내는 것이다. 덕트 내부의 압력차와 전압차는 서로 비례하기 때문에, 덕트 상류와 하류의 압력차와 전압차는 같다. 따라서, 상류와 하류의 풍속 비율인 와 는 서로 반비례 관계에 있다. 이에 따라, 정압기준 국부저항계수가 작을수록 전압기준 국부저항계수는 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 정답은 ""이다.
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50. 공기세정기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 세정기 단면의 종횡비를 크게 하면 성능이 떨어진다.
  2. 공기세정기의 수·공기비는 성능에 영향을 미친다.
  3. 세정기 출구에는 분무된 물방울의 비산을 방지하기 위해 루버를 설치한다.
  4. 스프레이 헤더의 수를 뱅크(bank)라 하고 1본을 1뱅크, 2본을 2뱅크라 한다.
(정답률: 69%)
  • "세정기 단면의 종횡비를 크게 하면 성능이 떨어진다."가 틀린 설명입니다.

    공기세정기의 단면의 종횡비는 성능에 영향을 미치는데, 종횡비가 크면 성능이 떨어지는 것이 아니라 오히려 성능이 향상됩니다. 이는 공기의 흐름이 더욱 원활해지기 때문입니다.

    세정기 출구에 루버를 설치하는 이유는 분무된 물방울이 출구에서 바로 떨어지지 않고 공기와 함께 이동하여 성능 저하를 일으키는 것을 방지하기 위함입니다. 루버는 물방울이 바로 떨어지도록 유도하여 성능을 유지시킵니다.

    스프레이 헤더의 수를 뱅크(bank)라 하고 1본을 1뱅크, 2본을 2뱅크라 하는 것은 맞는 설명입니다.
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51. 실내의 CO2, 농도기준이 1000ppm 이고, 1인당 CO2 발생량이 18L/h인 경우, 실내 1인당 필요한 환기량(m3/h)은? (단, 외기 CO2농도는 300 ppm 이다.)

  1. 22.7
  2. 23.7
  3. 25.7
  4. 26.7
(정답률: 60%)
  • CO2 농도기준이 1000ppm이므로, CO2 농도를 1000ppm 이하로 유지하기 위해서는 외부 공기를 실내로 환기시켜야 한다. 이때, 1인당 CO2 발생량이 18L/h이므로, 1시간에 발생하는 CO2 양은 18L이다. 따라서, 1시간에 실내로 유입되는 CO2 양은 18L이고, 외부 공기 CO2 농도가 300ppm이므로, 유입되는 외부 공기의 양은 18L/(1000ppm-300ppm) = 25.7m3/h 이다. 따라서, 실내 1인당 필요한 환기량은 25.7m3/h 이다.
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52. 타원형 덕트(flat oval duct)와 같은 저항을 갖는 상당직경 De를 바르게 나타낸 것은? (단, A는 타원형 덕트 단면적, P는 타원형 덕트 둘레길이이다.)

(정답률: 39%)
  • 타원형 덕트의 단면적 A와 둘레길이 P는 다음과 같다.

    A = πab
    P = 2π√((a^2+b^2)/2)

    여기서 a와 b는 타원형 덕트의 장축과 단축의 반지름이다. 상당직경 D_e는 원형 덕트와 같은 저항을 갖는 덕트의 직경이므로,

    D_e = 2√(A/π) / (P/π)
    = 2√(πab/π) / (2π√((a^2+b^2)/2))/π
    = 2√(ab) / √((a^2+b^2)/2)
    = 2ab / √(a^2+b^2)

    따라서, ""가 정답이다.
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53. 압력 1MPa, 건도 0.89인 습증기 100kg을 일정 압력의 조건에서 엔탈피가 3052 kJ/kg인 300℃의 과열증기로 되는데 필요한 열량(kJ)은? (단, 1MPa에서 포화액의 엔탈피는 759 kJ/kg, 증발잠열은 2018 kJ/kg이다.)

  1. 44208
  2. 49698
  3. 229311
  4. 103432
(정답률: 39%)
  • 습증기를 과열증기로 변화시키는 과정에서는 증발이 일어나지 않으므로, 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    습증기의 엔탈피 = 포화액의 엔탈피 + 증발잠열 + 과열증기의 엔탈피

    즉, 3052 = 759 + 2018 + 과열증기의 엔탈피

    과열증기의 엔탈피 = 3052 - 759 - 2018 = 1275 kJ/kg

    따라서, 100kg의 습증기를 과열증기로 변화시키는데 필요한 열량은 다음과 같다.

    100kg x 1275 kJ/kg = 127500 kJ = 127.5 MJ

    1MJ = 1000kJ 이므로, 답은 127500kJ = 127.5MJ = 49698 이다.
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54. EDR(Equivalent Direct Radiation)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기의 표준방열량은 650 kcal/m2·h 이다.
  2. 온수의 표준방열량은 450 kcal/m2·h 이다.
  3. 상당 방열면적을 의미한다.
  4. 방열기의 표준방열량을 전방열량으로 나눈 값이다.
(정답률: 71%)
  • EDR(Equivalent Direct Radiation)에 관한 설명 중 틀린 것은 "상당 방열면적을 의미한다." 이다. EDR은 방열기의 표준방열량을 전방열량으로 나눈 값으로, 방열기의 크기를 나타내는 지표이다. 따라서 방열면적과는 직접적인 연관성이 없다.
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55. 증기난방 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 환수방식에 따라 중력환수식과 진공환수식, 기계환수식으로 구분한다.
  2. 배관방법에 따라 단관식과 복관식이 있다.
  3. 예열시간이 길지만 열량 조절이 용이하다.
  4. 운전 시 증기 해머로 인한 소음을 일으키기 쉽다.
(정답률: 74%)
  • 증기난방 방식은 예열시간이 길어 열량 조절이 용이하다는 것이 옳은 설명이 아니다. 실제로는 예열시간이 짧고 열량 조절이 어렵다는 특징이 있다. 이는 증기난방 시스템이 물을 증기로 변환하여 열을 전달하는 방식이기 때문에, 물이 증기로 변환되는 과정에서 많은 열이 소모되기 때문이다. 따라서 증기난방 시스템은 예열시간이 짧고 열량 조절이 어렵다는 단점을 가지고 있다.
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56. 어떤 냉각기의 1열(列) 코일의 바이패스 펙터가 0.65 라면 4열(列)의 바이패스 펙터는 약 얼마가 되는가?

  1. 0.18
  2. 1.82
  3. 2.83
  4. 4.84
(정답률: 55%)
  • 바이패스 펙터는 냉각기 내부에서 공기가 얼마나 흐르는지를 나타내는 값입니다. 1열 코일의 바이패스 펙터가 0.65이므로, 공기의 65%가 1열 코일을 지나가고 35%가 바이패스로 흐르게 됩니다.

    4열 코일의 바이패스 펙터를 구하기 위해서는, 4열 코일을 지나가는 공기의 비율을 알아야 합니다. 4열 코일을 지나가는 공기의 비율은 1열 코일을 지나가는 공기의 비율과 바이패스로 흐르는 공기의 비율을 합한 값과 같습니다.

    즉, 4열 코일을 지나가는 공기의 비율 = 1 - (1열 코일을 지나가는 공기의 비율 + 바이패스로 흐르는 공기의 비율) 입니다.

    1열 코일을 지나가는 공기의 비율 = 0.65, 바이패스로 흐르는 공기의 비율 = 0.35 이므로,

    4열 코일을 지나가는 공기의 비율 = 1 - (0.65 + 0.35) = 0

    따라서, 4열 코일을 지나가는 공기는 없으므로 바이패스 펙터는 0이 됩니다.

    따라서, 정답은 "0.18"이 아닌 "0"입니다.
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57. 다음 냉방부하 요소 중 잠열을 고려하지 않아도 되는 것은?

  1. 인체에서의 발생열
  2. 커피포트에서의 발생열
  3. 유리를 통과하는 복사열
  4. 틈새바람에 의한 취득열
(정답률: 59%)
  • 유리를 통과하는 복사열은 냉방 시스템에서 고려하지 않아도 되는 요소이다. 이는 유리를 통과하는 복사열은 외부에서 직접적으로 냉방 시스템에 영향을 미치지 않기 때문이다. 다른 요소들은 인체나 커피포트 등에서 발생한 열이나 틈새바람에 의한 취득열은 냉방 시스템에 영향을 미치기 때문에 고려해야 한다.
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58. 냉수 코일설계 기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코일은 관이 수평으로 놓이게 설치한다.
  2. 관 내 유속은 1m/s 정도로 한다.
  3. 공기 냉각용 코일의 열 수는 일반적으로 4~8열이 주로 사용된다.
  4. 냉수 입·출구 온도차는 10℃ 이상으로 한다.
(정답률: 68%)
  • "냉수 입·출구 온도차는 10℃ 이상으로 한다."가 틀린 것은 아니다. 이 기준은 냉수 코일의 효율성을 높이기 위한 것으로, 출구에서 냉수가 더 낮은 온도로 나오면 냉각 효과가 더 좋아지기 때문이다. 따라서 냉수 입·출구 온도차가 10℃ 이상이 되도록 설계하는 것이 바람직하다.
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59. 다음 용어에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자유면적 : 취출구 혹은 흡입구 구멍면적의 합계
  2. 도달거리 : 기류의 중심속도가 0.25m/s에 이르렀을 때, 취출구에서의 수평거리
  3. 유인비 : 전공기량에 대한 취출공기량(1차 공기)의 비
  4. 강하도 : 수평으로 취출된 기류가 일정 거리만큼 진행한 뒤 기류정심선과 취출구 중심과의 수직거리
(정답률: 54%)
  • 유인비는 전공기량에 대한 취출공기량(1차 공기)의 비를 나타내는 용어이며, 설명이 틀린 것은 없습니다.
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60. 덕트의 마찰저항을 증가시키는 요인 중 값이 커지면 마찰저항이 감소되는 것은?

  1. 덕트 재료의 마찰저항 계수
  2. 덕트 길이
  3. 덕트 직경
  4. 풍속
(정답률: 76%)
  • 덕트 직경이 커지면, 더 많은 공기가 흐를 수 있기 때문에 공기의 속도가 감소하게 되어 마찰저항이 감소합니다. 따라서, 덕트의 마찰저항을 증가시키는 요인 중 값이 커지면 마찰저항이 감소되는 것은 "덕트 직경"입니다.
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4과목: 전기제어공학

61. 정격주파수 60 Hz의 농형 유도전동기를 50Hz의 정격전압에서 사용할 때, 감소하는 것은?

  1. 토크
  2. 온도
  3. 역률
  4. 여자전류
(정답률: 59%)
  • 정격주파수 60 Hz에서 동작하는 유도전동기는 50 Hz에서 동작할 때, 회전속도가 감소하게 됩니다. 이는 회전자의 자기장과 교류전원의 주파수가 일치하지 않기 때문입니다. 이로 인해 유도전동기의 토크는 감소하게 되는데, 이는 역률이 감소하게 되는 것과 관련이 있습니다. 역률은 유도전동기의 효율성을 나타내는 지표 중 하나로, 회전자와 자기장 사이의 각도차이가 작을수록 높은 역률을 가지게 됩니다. 따라서 주파수가 낮아지면서 회전속도가 감소하면 역률이 감소하게 되어 유도전동기의 효율성이 떨어지게 됩니다. 따라서 정답은 "역률"입니다.
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62. 그림과 같은 피드백 회로의 종합 전달함수는?

(정답률: 69%)
  • 이 피드백 회로는 전달함수가 다음과 같이 주어진다.

    $$H(s) = frac{V_o}{V_i} = frac{frac{-R_2}{R_1R_3C_1C_2}s}{s^2+frac{1}{R_1R_3C_1C_2}(R_1+R_3)s+frac{1}{R_1R_3C_1C_2}}$$

    분모 다항식의 계수를 보면, $s^2$의 계수는 1, $s$의 계수는 $frac{R_1+R_3}{R_1R_3C_1C_2}$, 상수항의 계수는 $frac{1}{R_1R_3C_1C_2}$이다. 이때, $R_1$, $R_2$, $R_3$, $C_1$, $C_2$가 모두 양수이므로, 분모 다항식의 계수들도 모두 양수이다. 따라서, 이 피드백 회로는 안정적인 시스템이다.

    또한, 분모 다항식의 계수들이 모두 양수이므로, 이 피드백 회로는 고차항이 없는 2차 시스템이다. 따라서, 이 피드백 회로의 종합 전달함수는 2차 시스템의 일반적인 형태인 $frac{omega_n^2}{s^2+2zetaomega_ns+omega_n^2}$로 나타낼 수 있다. 이때, $omega_n$은 고유진동수, $zeta$는 감쇠비를 나타낸다.

    따라서, 이 피드백 회로의 종합 전달함수는 ""이다.
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63. 도체가 대전된 경우 도체의 성질과 전하 분포에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 도체 내부의 전계는 ∞ 이다.
  2. 전하는 도체 표면에만 존재한다.
  3. 도체는 등전위이고 표면은 등전위면이다.
  4. 도체 표면상의 전계는 면에 대하여 수직이다.
(정답률: 52%)
  • "도체 내부의 전계는 ∞ 이다."가 틀린 설명입니다. 도체 내부에도 전하가 분포하며, 이 때문에 내부에도 전기적인 영향이 전달됩니다. 하지만 도체 내부의 전계는 외부와 달리 도체 내부에서는 전하가 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 0이 됩니다. 따라서 "도체 내부의 전계는 0이다."가 맞는 설명입니다.
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64. 어떤 교류전압의 실효값이 100V 일 때 최대값은 약 몇 V 가 되는가?

  1. 100
  2. 141
  3. 173
  4. 200
(정답률: 63%)
  • 교류전압의 최대값은 실효값의 루트 2 배가 된다. 따라서 100V의 최대값은 100 x 루트 2 ≈ 141V가 된다.
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65. PLC(Programmable Logic Controller)에서, CPU부의 구성과 거리가 먼 것은?

  1. 연산부
  2. 전원부
  3. 데이터 메모리부
  4. 프로그램 메모리부
(정답률: 70%)
  • PLC의 CPU는 연산부, 데이터 메모리부, 프로그램 메모리부, 그리고 전원부로 구성됩니다. 그 중에서도 전원부는 CPU의 구성과 거리가 먼 것입니다. 이는 전원부가 CPU의 동작에 직접적으로 관여하지 않기 때문입니다. 전원부는 단순히 전기를 공급하는 역할을 하며, CPU의 동작에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 CPU의 구성과 거리가 먼 것입니다.
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66. 제어대상의 상태를 자동적으로 제어하며, 목표값이 제어 공정과 기타의 제한 조건에 순응하면서 가능한 가장 짧은 시간에 요구되는 최종상태까지 가도록 설계하는 제어는?

  1. 디지털제어
  2. 적응제어
  3. 최적제어
  4. 정치제어
(정답률: 64%)
  • 최적제어는 제어대상의 상태를 자동으로 제어하면서, 목표값과 제한 조건을 순응하며 가능한 가장 짧은 시간에 최종상태에 도달하도록 설계되어 있습니다. 따라서 최적제어는 다른 제어 방법들보다 더 효율적이고 정확한 제어가 가능합니다. 디지털제어는 제어 시스템이 디지털 신호를 이용하여 제어되는 방법이며, 적응제어는 제어 대상의 상태 변화에 따라 제어 방법을 자동으로 조정하는 방법입니다. 정치제어는 정치적인 목적을 달성하기 위해 제어하는 방법입니다.
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67. 90Ω의 저항 3개가 △결선으로 되어 있을 때, 상당(단상) 해석을 위한 등가 Y결선에 대한 각 상의 저항 크기는 몇 Ω 인가?

  1. 10
  2. 30
  3. 90
  4. 120
(정답률: 63%)
  • △결선에서 각 저항의 크기는 90Ω이므로, Y결선에서 각 상의 저항 크기는 90/3 = 30Ω이 된다. 따라서 정답은 "30"이다.
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68. 다음과 같은 회로에 전압계 3대와 저항 10Ω을 설치하여 V1=80V, V2=20V, V3=100V 의 실효치 전압을 계측하였다. 이 때 순저항 부하에서 소모하는 유효전력은 몇 W 인가?

  1. 160
  2. 320
  3. 460
  4. 640
(정답률: 29%)
  • 순저항 부하에서 소모하는 유효전력은 V1, V2, V3 중 가장 작은 값의 제곱을 10Ω으로 나눈 것과 같다. 따라서 유효전력은 (202/10) = 400W 이다. 하지만 이 회로는 3상 균등회로이므로 전체 유효전력은 3배가 된다. 따라서 순저항 부하에서 소모하는 유효전력은 400W × 3 = 1200W 이다. 이를 3상으로 나누면 각 상에서 소모하는 유효전력은 400W 이므로 정답은 160 이다.
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69. G(jω)=e-jω0.4일 때 ω=2.5 에서의 위상각은 약 몇 도인가?

  1. -28.6
  2. -42.9
  3. -57.3
  4. -71.5
(정답률: 50%)
  • G(jω)=e-jω0.4에서 ω=2.5일 때, 위상각은 -2.5×0.4=-1 rad이다. 이를 도 단위로 변환하면 약 -57.3도이다.

    위상각은 복소수의 argument(위상각)을 의미한다. 따라서 G(jω)=e-jω0.4에서 ω=2.5일 때, G(j2.5)=e-j2.5×0.4의 argument를 구하면 된다. 이를 계산하면 약 -1 rad이며, 이를 도 단위로 변환하면 약 -57.3도이다.
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70. 여러 가지 전해액을 이용한 전기분해에서 동일량의 전기로 석출되는 물질의 양은 각각의 화학당량에 비례한다고 하는 법칙은?

  1. 줄의 법칙
  2. 렌츠의 법칙
  3. 쿨롱의 법칙
  4. 패러데이의 법칙
(정답률: 53%)
  • 패러데이의 법칙은 전해액을 이용한 전기분해에서 동일량의 전기로 석출되는 물질의 양이 각각의 화학당량에 비례한다는 법칙입니다. 이는 전기분해에서 이온들이 전기장에 의해 이동하면서 전기적으로 중립인 물질로 변화하는 과정에서 일어나는 것으로, 전해액의 이온 농도와 전기장의 크기에 따라서도 영향을 받습니다. 따라서 전해액의 종류와 전기장의 크기를 조절하여 원하는 물질을 석출할 수 있습니다.
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71. 과도 응답의 소멸되는 정도를 나타내는 감쇠비(decay ratio)로 옳은 것은?

  1. 제2오버슈트 / 최대오버슈트
  2. 제4오버슈트 / 최대오버슈트
  3. 최대오버슈트 / 제2오버슈트
  4. 최대오버슈트 / 제4오버슈트
(정답률: 52%)
  • 감쇠비는 현재 반응값과 이전 반응값의 비율을 나타내는 것으로, 제2오버슈트와 최대오버슈트는 과도응답의 크기와 속도를 나타내는 지표이므로 감쇠비와는 관련이 없습니다. 따라서 정답은 없습니다.
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72. 유도전동기에서 슬립이 '0'이란 의미와 같은 것은?

  1. 유도제동기의 역할을 한다.
  2. 유도전동기가 정지상태이다.
  3. 유도전동기가 전부하 운전상태이다.
  4. 유도전동기가 동기속도로 회전한다.
(정답률: 69%)
  • 슬립이 '0'이란 의미는 유도전동기가 동기속도로 회전한다는 것을 의미한다. 이는 유도전동기의 회전속도가 전원주파수와 일치하고, 회전자와 자기장의 상대적인 속도가 없기 때문이다. 따라서 유도전동기는 전부하 운전상태이며, 유도제동기의 역할을 하지 않는다.
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73. 제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?

  1. 조작량
  2. 제어량
  3. 목표값
  4. 동작신호
(정답률: 47%)
  • 제어장치는 제어대상에 가하는 제어신호를 조작량으로 표현합니다. 이는 제어장치의 출력이 동시에 제어대상의 입력이 되기 때문입니다. 따라서 조작량이 정답입니다.
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74. 200V, 1kW 전열기에서 전열선의 길이를 1/2로 할 경우, 소비전력은 몇 kW 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 58%)
  • 전열선의 길이가 1/2로 줄어들면 전체 저항이 1/4로 감소하게 됩니다. 이는 오므로 전류가 2배가 되어 2kA가 흐르게 됩니다. 따라서 소비전력은 전압(200V) x 전류(2kA) = 400kW가 됩니다. 따라서 정답은 "2"입니다.
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75. 제어계의 분류에서 엘리베이터에 적용되는 제어 방법은?

  1. 정치제어
  2. 추종제어
  3. 비율제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 75%)
  • 엘리베이터는 여러 층으로 이루어진 건물 내에서 사람과 물건을 운송하는데 사용되는 기계입니다. 이를 위해 엘리베이터는 다양한 제어 방법이 적용됩니다. 그 중에서도 프로그램제어는 엘리베이터의 운행을 컴퓨터 프로그램으로 제어하는 방법입니다. 이 방법은 엘리베이터의 운행 패턴을 미리 프로그래밍하여, 승객의 요구에 따라 자동으로 층을 이동하고 문을 열고 닫는 등의 작업을 수행합니다. 이를 통해 엘리베이터의 운행이 더욱 효율적이고 안전하게 이루어질 수 있습니다.
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76. 다음 설명은 어떤 자성체를 표현한 것인가?

  1. 강자성체
  2. 상자성체
  3. 반자성체
  4. 초강자성체
(정답률: 65%)
  • 위 그림은 반자성체를 나타낸 것입니다. 반자성체는 자기장에 의해 자기적으로 정렬되지 않는 물질로, 외부 자기장에 의해 자기적으로 정렬될 수 있습니다. 이에 반해 강자성체는 자기장에 의해 강하게 정렬되고, 상자성체는 자기장에 의해 약하게 정렬됩니다. 초강자성체는 강자성체보다 더 강하게 자기장에 정렬됩니다.
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77. 단위 피드백 제어계통에서 입력과 출력이 같다면 전향전달함수 G(s)의 값은?

  1. 0
  2. 0.707
  3. 1
  4. ∞
(정답률: 33%)
  • 입력과 출력이 같다는 것은 제어계통에서 아무런 변화가 없다는 것을 의미합니다. 이 경우, 전향전달함수 G(s)는 출력값을 입력값으로 나눈 것이므로 1/0이 되어 무한대(∞)가 됩니다.
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78. 제어계의 과도응답특성을 해석하기 위해 사용하는 단위계단입력은?

  1. δ(t)
  2. u(t)
  3. -3tu(t)
  4. sin(120πt)
(정답률: 66%)
  • 제어계의 과도응답특성을 해석하기 위해 사용하는 단위계단입력은 "u(t)"이다. 이는 단위계단함수로, t=0에서 0에서 1로 급격하게 변화하는 입력신호이다. 이 입력신호는 시스템의 응답특성을 파악하는 데 유용하며, 시스템의 안정성, 반응속도, 과도응답특성 등을 분석할 수 있다.
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79. 추종제어에 속하지 않는 제어량은?

  1. 위치
  2. 방위
  3. 자세
  4. 유량
(정답률: 67%)
  • 추종제어는 일정한 위치, 방위, 자세를 유지하는 제어 방식이지만, 유량은 이와 달리 흐름이나 양 등을 제어하는 방식이므로 추종제어에 속하지 않는다. 따라서 정답은 "유량"이다.
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80. PI 동작의 전달함수는? (단, KP는 비례감도이고, TI는 적분시간이다.)

  1. KP
  2. KPsTI
  3. KP(1+sTI)
(정답률: 68%)
  • PI 동작의 전달함수는 KP(1+sTI)이다. 이유는 PI 제어는 비례제어와 적분제어를 결합한 제어 방법이기 때문이다. 따라서 PI 제어의 전달함수는 비례제어의 전달함수인 KP와 적분제어의 전달함수인 1/sTI를 곱한 후, 이를 더한 KP(1+sTI)가 된다. 이때, 1/sTI는 적분제어의 전달함수이므로, sTI가 크면 적분효과가 강해지고, sTI가 작으면 적분효과가 약해진다. 따라서, PI 제어의 전달함수는 KP와 sTI의 크기에 따라 비례제어와 적분제어의 효과를 조절할 수 있으며, 이를 통해 시스템의 안정성과 성능을 개선할 수 있다.
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5과목: 배관일반

81. 냉동장치의 배관공사가 완료된 후 방열공사의 시공 및 냉매를 충전하기 전에 전 계통에 걸쳐 실시하며, 진공 시험으로 최종적인 기밀 유무를 확인하기 전에 하는 시험은?

  1. 내압시험
  2. 기밀시험
  3. 누설시험
  4. 수압시험
(정답률: 58%)
  • 냉동장치의 배관공사가 완료된 후 방열공사의 시공 및 냉매를 충전하기 전에 전 계통에 걸쳐 실시하는 시험은 누설시험이다. 이는 배관 및 연결부위의 누설 여부를 확인하여 냉매 유출 및 시스템의 안전성을 보장하기 위한 시험이다. 따라서, 누설시험이 정답이다.
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82. 가스미터를 구조상 직접식(실측식)과 간접식(추정식)으로 분류된다. 다음 중 직접식 가스미터는?

  1. 습식
  2. 터빈식
  3. 벤튜리식
  4. 오리피스식
(정답률: 48%)
  • 정답은 "습식"이다. 습식 가스미터는 가스가 흐르는 파이프 안에 있는 센서를 이용하여 직접적으로 가스의 유량을 측정하는 방식이다. 이에 반해, 간접식 가스미터인 터빈식, 벤튜리식, 오리피스식은 가스 유량을 추정하는 방식으로 작동한다.
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83. 전기가 정전되어도 계속하여 급수를 할 수 있으며 급수오염 가능성이 적은 급수방식은?

  1. 압력탱크 방식
  2. 수도직결 방식
  3. 부스터 방식
  4. 고가탱크 방식
(정답률: 61%)
  • 수도직결 방식은 수도관과 직접 연결되어 있어 전기가 정전되어도 수압이 유지되어 급수가 가능하며, 물이 오염될 가능성이 적은 방식이다. 따라서 급수오염 가능성이 적은 급수방식은 수도직결 방식이다.
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84. 배관작업용 공구의 설명으로 틀린 것은?

  1. 파이프 리머(pipe reamer) : 관을 파이프커터 등으로 절단한 후 관 단면의 안쪽에 생긴 거스러미(burr)를 제거
  2. 플레어링 틀(flaring tooils) : 동관을 압축이음 하기 위하여 관 끝을 나팔모양으로 가공
  3. 파이프 바이스(pipe vice) : 관을 절단하거나 나사이음을 할 때 관이 움직이지 않도록 고정
  4. 사이징 툴(sizing tools) : 동일지름의 관을 이음쇠 없이 납땜이음을 할 때 한쪽 관 끝을 소켓모양으로 가공
(정답률: 67%)
  • 정답은 "사이징 툴(sizing tools) : 동일지름의 관을 이음쇠 없이 납땜이음을 할 때 한쪽 관 끝을 소켓모양으로 가공"입니다.

    사이징 툴은 한쪽 관 끝을 소켓모양으로 가공하는 것이 아니라, 다른 관의 직경과 맞추기 위해 관의 직경을 조절하는 공구입니다. 이를 통해 이음쇠 없이도 관을 연결할 수 있습니다.
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85. LP가스 공급, 소비 설비의 압력손실 요인으로 틀린 것은?

  1. 배관의 입하에 의한 압력손실
  2. 엘보, 티 등에 의한 압력손실
  3. 배관의 직관부에서 일어나는 압력손실
  4. 가스미터, 콕크, 밸브 등에 의한 압력손실
(정답률: 63%)
  • 배관의 입하에 의한 압력손실은 배관 내부로 LP가스가 유입될 때, 배관의 직경이 작아지거나 각도가 변화되는 부분에서 발생하는 압력손실입니다. 이는 유체가 흐르는 동안 유체의 속도가 변화하면서 발생하는 현상으로, 배관 내부의 마찰력과 관련이 있습니다. 따라서, 배관의 입하에 의한 압력손실은 LP가스 공급, 소비 설비의 압력손실 요인 중 하나입니다.
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86. 통기관의 설치 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 배수의 흐름을 원활하게 하여 배수관의 부식을 방지한다.
  2. 봉수가 사이펀 작용으로 파괴되는 것을 방지한다.
  3. 배수계통 내에 신선한 공기를 유입하기 위해 환기시킨다.
  4. 배수계통 내의 배수 및 공기의 흐름을 원활하게 한다.
(정답률: 52%)
  • "배수의 흐름을 원활하게 하여 배수관의 부식을 방지한다."가 가장 거리가 먼 것이다. 이는 통기관이 배수관에서 발생하는 수분을 제거하여 배수관의 부식을 방지하기 위한 목적이기 때문이다. 나머지 보기들은 통기관의 설치 목적으로 일반적으로 알려진 것들이다.
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87. 배관의 끝을 막을 때 사용하는 이음쇠는?

  1. 유니언
  2. 니플
  3. 플러그
  4. 소켓
(정답률: 67%)
  • 플러그는 배관의 끝을 완전히 막아주는 덮개 형태의 이음쇠입니다. 따라서 배관 내부의 액체나 기체가 완전히 차단되어야 할 때 사용됩니다. 유니언, 니플, 소켓은 배관을 연결하는 용도로 사용되며, 배관 내부의 액체나 기체가 자유롭게 흐를 수 있도록 해줍니다.
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88. 아래 저압가스 배관의 직경(D)을 구하는 식에서 S가 의미하는 것은? (단, L은 관의 길이를 의미한다.)

  1. 관의 내경
  2. 공급 압력 차
  3. 가스 유량
  4. 가스 비중
(정답률: 70%)
  • S는 가스 비중을 의미한다. 가스 비중은 공기에 비해 가스의 밀도를 나타내는 값으로, 가스의 종류에 따라 다르다. 이 값은 배관 내부의 유동성과 압력 손실을 계산하는 데 필요하다. 따라서 이 식에서 S는 배관 내부의 유동성과 압력 손실을 고려하여 배관의 직경을 계산하는 데 사용된다.

    정답이 "가스 비중"인 이유는, 배관 내부의 유동성과 압력 손실은 가스의 밀도와 관련이 있기 때문이다. 가스 비중이 높을수록 가스의 밀도가 높아지므로, 배관 내부의 유동성과 압력 손실이 커진다. 따라서 가스 비중이 높을수록 배관의 직경이 커져야 한다.
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89. 다음 장치 중 일반적으로 보온, 보냉이 필요한 것은?

  1. 공조기용의 냉각수 배관
  2. 방열기 주변 배관
  3. 환기용 덕트
  4. 급탕배관
(정답률: 67%)
  • 급탕배관은 뜨거운 물을 용도에 맞게 사용하기 위해 보온이 필요하며, 냉각이 필요한 경우도 있기 때문에 일반적으로 보온, 보냉이 필요한 장치입니다.
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90. 순동 이음쇠를 사용할 때에 비하여 동합금 주물 이음쇠를 사용할 때 고려할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 순동 이음쇠 사용에 비해 모세관 현상에 의한 용융 확산이 어렵다.
  2. 순동 이음쇠와 비교하여 용접재 부착력은 큰 차이가 없다.
  3. 순동 이음쇠와 비교하여 냉벽 부분이 발생할 수 있다.
  4. 순동 이음쇠 사용에 비해 열팽창의 불균일에 의한 부정적 틈새가 발생할 수 있다.
(정답률: 69%)
  • "순동 이음쇠와 비교하여 용접재 부착력은 큰 차이가 없다." 이유는 동합금 주물 이음쇠는 순동 이음쇠와 비슷한 화학적 성질을 가지고 있기 때문이다. 따라서 용접재 부착력에 큰 차이가 없다.
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91. 보온 시공시 외피의 마무리재로서 옥외 노출부에 사용되는 재료로 사용하기에 가장 적당한 것은?

  1. 면포
  2. 비닐 테이프
  3. 방수 마포
  4. 아연 철판
(정답률: 59%)
  • 보온 시공시 외피의 마무리재로서 옥외 노출부에 사용하기에는 내구성과 방수성이 중요합니다. 이 중에서도 가장 내구성이 뛰어나고 방수성이 높은 재료는 아연 철판입니다. 따라서 아연 철판이 가장 적당한 재료입니다. 면포나 비닐 테이프는 내구성이 부족하고 방수성이 낮기 때문에 적합하지 않습니다. 방수 마포는 내구성은 있지만 옥외 노출에는 적합하지 않습니다.
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92. 급수방식 중 급수량의 변화에 따라 펌프의 회전수를 제어하여 급수압을 일정하게 유지할 수 있는 회전수 제어시스템을 이용한 방식은?

  1. 고가수조방식
  2. 수도직결방식
  3. 압력수조방식
  4. 펌프직송방식
(정답률: 62%)
  • 펌프직송방식은 급수량의 변화에 따라 펌프의 회전수를 제어하여 급수압을 일정하게 유지할 수 있는 방식입니다. 즉, 펌프가 직접 물을 공급하는 방식으로, 급수량이 증가하면 펌프의 회전수가 증가하여 일정한 압력을 유지합니다. 따라서, 펌프직송방식이 정답입니다.
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93. 보일러 등 압력용기와 그 밖에 고압 유체를 취급하는 배관에 설치하여 관 또는 용기 내의 압력이 규정 한도에 달하면 내부 에너지를 자동적으로 외부에 방출하여 항상 안전한 수준으로 압력을 유지하는 밸브는?

  1. 감압 밸브
  2. 온도 조절 밸브
  3. 안전 밸브
  4. 전자 밸브
(정답률: 58%)
  • 안전 밸브는 압력용기나 고압 유체를 다루는 배관에서 내부 압력이 규정한 한도에 도달하면 자동으로 내부 에너지를 외부로 방출하여 항상 안전한 수준으로 압력을 유지하는 밸브입니다. 따라서 안전 밸브는 압력이 너무 높아지는 것을 방지하여 사고를 예방하는 역할을 합니다.
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94. 밀폐 배관계에서는 압력계획이 필요하다. 압력계획을 하는 이유로 틀린 것은?

  1. 운전 중 배관계 내에 대기압보다 낮은 개소가 있으면 접속부에서 공기를 흡입할 우려가 있기 때문에
  2. 운전 중 수온에 알맞은 최소압력 이상으로 유지하지 않으면 순환수 비등이나 플래시 현상 발생 우려가 있기 때문에
  3. 펌프의 운전으로 배관계 각 부의 압력이 감소하므로 수격작용, 공기정체 등의 문제가 생기기 때문에
  4. 수온의 변화에 의한 체적의 팽창·수축으로 배관 각부에 악영향을 미치기 때문에
(정답률: 56%)
  • 압력계획을 하는 이유는 운전 중 배관계 내에 대기압보다 낮은 개소가 있으면 접속부에서 공기를 흡입할 우려가 있기 때문이다. 따라서 "펌프의 운전으로 배관계 각 부의 압력이 감소하므로 수격작용, 공기정체 등의 문제가 생기기 때문에"라는 보기는 틀린 설명이다.
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95. 다음 중 난방 또는 급탕설비의 보온재료로 가장 부적합한 것은?

  1. 유리 섬유
  2. 발포폴리스티렌폼
  3. 암면
  4. 규산칼슘
(정답률: 59%)
  • 발포폴리스티렌폼은 불연성이며, 고온에서 녹아내리거나 붕괴될 수 있기 때문에 난방 또는 급탕설비의 보온재료로는 부적합합니다. 따라서 정답은 "발포폴리스티렌폼"입니다. 유리 섬유, 암면, 규산칼슘은 난연성이 높아 보온성이 우수한 재료입니다.
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96. 배수의 성질에 따른 구분에서 수세식 변기의 대·소변에서 나오는 배수는?

  1. 오수
  2. 잡배수
  3. 특수배수
  4. 우수배수
(정답률: 78%)
  • 수세식 변기에서 나오는 배수는 오수이다. 이는 대변과 소변이 함께 배출되는 경우에도 물을 효율적으로 사용할 수 있도록 설계되어 있기 때문이다. 따라서 대변과 소변이 함께 배출되는 경우에도 물을 적게 사용하여 환경보호와 수도요금 절감에 기여할 수 있다.
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97. 리버스 리턴 배관 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 각 기기 간의 배관회로 길이가 거의 같다.
  2. 저항의 밸런싱을 취하기 쉽다.
  3. 개방회로 시스템(open loop system)에서 권장된다.
  4. 환수관이 2중이므로 배관 설치 공간이 커지고 재료비가 많이 든다.
(정답률: 59%)
  • "환수관이 2중이므로 배관 설치 공간이 커지고 재료비가 많이 든다."가 틀린 것입니다.

    리버스 리턴 배관 방식은 각 기기 간의 배관회로 길이가 거의 같고, 저항의 밸런싱을 취하기 쉬워서 안정적인 온도 제어가 가능합니다. 따라서 개방회로 시스템에서 권장됩니다. 환수관이 2중이므로 배관 설치 공간이 커지고 재료비가 많이 들지만, 이는 리버스 리턴 배관 방식의 특징이 아니라 구체적인 설치 방법에 따라 달라질 수 있는 부분입니다.
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98. 패러렐 슬라이브 밸브(parallel slide valve)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 평행한 두 개의 밸브 몸체 사이에 스프링이 삽입되어 있다.
  2. 밸브 몸체와 디스크 사이에 시트가 있어 밸브 측면의 마찰이 적다.
  3. 쐐기 모양의 밸브로서 쐐기의 각도는 보통 6~8° 이다.
  4. 밸브 시트는 일반적으로 경질금속을 사용한다.
(정답률: 54%)
  • "쐐기 모양의 밸브로서 쐐기의 각도는 보통 6~8° 이다."가 틀린 것이다. 패러렐 슬라이브 밸브는 쐐기 모양이 아니라 슬라이딩 디스크를 사용하는 밸브이며, 쐐기의 각도는 존재하지 않는다.
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99. 5세주형 700mm의 주철제 방열기를 설치하여 증기온도가 110℃, 실내 공기온도가 20℃이며 난방부하가 29kW일 때 방열기의 소요쪽수는? (단, 방열계수는 8 W/m2·℃, 1쪽당 방열면적은 0.28 m2 이다.)

  1. 144쪽
  2. 154쪽
  3. 164쪽
  4. 174쪽
(정답률: 60%)
  • 방열기의 소요쪽수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    방열부하 = 방열면적 × 방열계수 × 온도차

    여기서 방열면적은 0.28 m2, 방열계수는 8 W/m2·℃, 온도차는 110℃ - 20℃ = 90℃ 이므로,

    방열부하 = 0.28 × 8 × 90 = 201.6 W

    29 kW의 난방부하를 방열기가 모두 처리할 수 있으므로, 필요한 방열기의 소요쪽수는 다음과 같다.

    소요쪽수 = 방열부하 ÷ 난방부하 = 201.6 ÷ 29,000 = 0.00695

    즉, 1쪽당 0.00695쪽의 방열기가 필요하므로, 700mm의 주철제 방열기를 설치하면 다음과 같이 계산할 수 있다.

    700mm = 0.7m 이므로, 방열기의 면적은 다음과 같다.

    면적 = 길이 × 너비 = 0.7 × 0.28 = 0.196 m2

    따라서, 필요한 방열기의 쪽수는 다음과 같다.

    쪽수 = 전체면적 ÷ 1쪽면적 = 0.196 ÷ 0.28 ≈ 0.7

    즉, 1쪽당 0.7쪽의 방열기가 필요하므로, 144쪽의 방열기가 필요하다.
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100. 다음 중 열팽창에 의한 관의 신축으로 배관의 이동을 구속 또는 제한하는 장치가 아닌 것은?

  1. 앵커(anchor)
  2. 스토퍼(stopper)
  3. 가이드(guide)
  4. 인서트(insert)
(정답률: 70%)
  • 인서트는 관의 내부에 삽입되어 관의 내부 지름을 줄이는 역할을 하지만, 배관의 이동을 구속하거나 제한하는 역할은 하지 않습니다. 따라서 인서트가 정답입니다. 앵커는 배관을 고정시키는 역할을 하고, 스토퍼는 배관 내부에 삽입되어 배관 내부 유체의 흐름을 제한하는 역할을 하며, 가이드는 배관의 이동 경로를 안내하는 역할을 합니다.
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