공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2019-08-04)

공조냉동기계기사(구)
(2019-08-04 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 질량 4kg의 액체를 15℃에서 100℃까지 가열하기 위해 714kJ의 열을 공급하였다면 액체의 비열(kJ/kgㆍK)은 얼마인가?

  1. 1.1
  2. 2.1
  3. 3.1
  4. 4.1
(정답률: 71%)
  • 액체의 비열은 단위 질량당 열용량을 의미하므로, 먼저 액체의 열용량을 구해야 한다. 열용량은 공식 Q = mcΔT (Q: 열량, m: 질량, c: 비열, ΔT: 온도 변화량)을 이용하여 구할 수 있다.

    먼저 온도 변화량 ΔT를 구한다. 100℃ - 15℃ = 85℃ 이므로 ΔT = 85℃이다.

    다음으로 질량 m을 곱해 열량 Q를 구한다. Q = 714kJ, m = 4kg 이므로,

    714kJ = 4kg × c × 85℃

    c = 714kJ / (4kg × 85℃) = 2.1 kJ/kgㆍK

    따라서 액체의 비열은 2.1 kJ/kgㆍK이다.
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2. 800 KPa, 350℃의 수증기를 200KPa로 교축한다. 이 과정에 대하여 운동 에너지의 변화를 무시할 수 있다고 할 때 이 수증기의 Joule-Thomson 계수(K/KPa)는 얼마인가? (단, 교축 후의 온도는 344℃이다.)

  1. 0.005
  2. 0.01
  3. 0.02
  4. 0.03
(정답률: 56%)
  • Joule-Thomson 계수는 다음과 같이 정의된다.

    μ = ( ∂T/∂P )H

    여기서 H는 엔탈피를 나타낸다. 이 문제에서는 운동 에너지의 변화를 무시할 수 있다고 했으므로, 엔탈피는 일정하다고 가정할 수 있다. 따라서, Joule-Thomson 계수는 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.

    μ = ( ΔT/ΔP )H

    여기서 ΔT는 온도 변화량, ΔP는 압력 변화량을 나타낸다. 이 문제에서는 압력이 800 KPa에서 200 KPa로 교축되었으므로, 압력 변화량은 ΔP = 600 KPa이다. 또한, 교축 후의 온도는 344℃이므로, 온도 변화량은 ΔT = 6℃이다. 따라서,

    μ = ( ΔT/ΔP )H = ( 6/600 )H = 0.01

    따라서, 정답은 "0.01"이다.
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3. 이상적인 카르노 사이클 열기관에서 사이클당 585.35J의 일을 얻기 위하여 필요로 하는 열량이 1kJ이다. 저열원의 온도가 15℃라면 고열원의 온도(℃)는 얼마인가?

  1. 422
  2. 595
  3. 695
  4. 722
(정답률: 45%)
  • 카르노 사이클에서 열효율은 다음과 같이 주어진다.

    η = 1 - T2/T1

    여기서, T1은 고열원의 온도, T2는 저열원의 온도이다. 이상적인 카르노 사이클에서 얻을 수 있는 일은 다음과 같이 주어진다.

    W = Q1 - Q2 = Q1 - T2/T1 * Q1

    여기서, Q1은 고열원에서 받은 열량, Q2는 저열원에서 내보낸 열량이다. 문제에서 주어진 대로, W = 585.35J, Q2 = 1kJ = 1000J이다. 따라서,

    585.35J = Q1 - T2/T1 * Q1
    585.35J = Q1(1 - T2/T1)
    Q1 = 585.35J / (1 - T2/T1)

    또한, Q1 = Q2 + W = 1000J + 585.35J = 1585.35J이다. 따라서,

    1585.35J = Q1 = Q2 + W = 1000J + 585.35J
    T2/T1 = 585.35J / 1585.35J
    T2/T1 = 0.369

    이를 이용하여 열효율 식에 대입하면,

    η = 1 - T2/T1 = 1 - 0.369 = 0.631

    따라서, 고열원의 온도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    0.631 = 1 - T2/T1
    T1 = T2 / (1 - 0.631)
    T1 = T2 / 0.369

    저열원의 온도가 15℃이므로, T2 = 15 + 273.15 = 288.15K이다. 따라서,

    T1 = T2 / 0.369 = 288.15K / 0.369 = 780.68K

    고열원의 온도는 약 780.68K이므로, 보기에서 정답은 "722"가 된다.
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4. 배기량(displacement volume)이 1200cc, 극간체적(clearance volume)이 200cc인 가솔린 기관의 압축비는 얼마인가?

  1. 5
  2. 6
  3. 7
  4. 8
(정답률: 56%)
  • 압축비(compression ratio)는 배기량을 극간체적에서 뺀 값에 1을 더한 것으로 계산된다. 따라서, 압축비 = (배기량 + 극간체적) / 극간체적 = (1200cc + 200cc) / 200cc = 7 이므로 정답은 "7"이다.
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5. 열역학적 상태량은 일반적으로 강도성 상태량과 용량성 상태량으로 분류할 수 있다. 강도성 상태량에 속하지 않는 것은?

  1. 압력
  2. 온도
  3. 밀도
  4. 체적
(정답률: 72%)
  • 강도성 상태량은 시스템의 구조와 관련된 상태량으로, 시스템의 크기나 형태에 영향을 받지 않는다. 따라서 "체적"은 강도성 상태량에 속하지 않는다. 체적은 시스템의 크기와 직접적으로 관련되어 있으므로 용량성 상태량에 해당한다. 압력, 온도, 밀도는 모두 강도성 상태량에 속한다.
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6. 국소 대기압력이 0.099MPa일 때 용기 내 기체의 게이지 압력이 1MPa이었다. 기체의 절대압력(MPa)은 얼마인가?

  1. 0.901
  2. 1.099
  3. 1.135
  4. 1.275
(정답률: 74%)
  • 기체의 절대압력 = 국소 대기압력 + 게이지 압력
    = 0.099MPa + 1MPa
    = 1.099MPa
    따라서 정답은 "1.099"이다.
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7. 표준대기압 상태에서 물 1kg이 100℃로부터 전부 증기로 변하는데 필요한 열량이 0.652kJ이다. 이 증발과정에서의 엔트로피 증가량(J/K)은 얼마인가?

  1. 1.75
  2. 2.75
  3. 3.75
  4. 4.00
(정답률: 57%)
  • 증발과정에서의 엔트로피 증가량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 증발에 필요한 열량이고, T는 변화하는 온도이다. 따라서,

    ΔS = 0.652 kJ / (373 K) = 0.00175 kJ/K = 1.75 J/K

    따라서 정답은 "1.75"이다.
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8. 다음 냉동 사이클에서 열역학 제1법칙과 제2법칙을 모두 만족하는 Q1, Q2, W는?

  1. Q1=20kJ, Q2=20kJ, W=20kJ
  2. Q1=20kJ, Q2=30kJ, W=20kJ
  3. Q1=20kJ, Q2=20kJ, W=10kJ
  4. Q1=20kJ, Q2=15kJ, W=5kJ
(정답률: 63%)
  • 냉동기는 열을 입력받아 냉매를 압축하고, 냉매의 압력을 낮추어 냉매가 확장하면서 열을 방출하는 과정을 반복한다. 이때, 열역학 제1법칙에 따라 입력 열과 출력 열의 합은 일정하므로, Q1+Q2=60kJ이다. 또한, 열역학 제2법칙에 따라 냉동기의 효율은 (출력 열/입력 열)로 나타낼 수 있으며, 이는 역주기 효율로도 표현할 수 있다. 따라서, 냉동기의 효율을 최대화하기 위해서는 입력 열이 최소화되고 출력 열이 최대화되어야 한다.

    주어진 보기 중에서는 Q1+Q2=60kJ을 만족하는 보기가 모두 있으므로, 냉동기의 효율을 비교해야 한다. 냉동기의 효율은 출력 열(Q2)과 입력 열(Q1)의 차이를 일정한 값으로 유지하는 것이 가장 효율적이다. 따라서, Q1=20kJ, Q2=30kJ, W=20kJ인 보기가 정답이다. 이 경우, 냉동기의 효율은 0.6으로 가장 높으며, 입력 열과 출력 열의 차이는 10kJ로 일정하게 유지된다.
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9. 체적이 1m3인 용기에 물이 5kg 들어 있으며 그 압력을 측정해보니 500kPa이었다. 이 용기에 있는 물 중에 증기량(kg)은 얼마인가? (단, 500kPa에서 포화액체와 포화증기의 비체적은 각각 0.001093m3/kg, 0.37489m3/kg이다.)

  1. 0.005
  2. 0.94
  3. 1.87
  4. 2.66
(정답률: 42%)
  • 먼저, 이 문제에서는 물의 증기압이 포화증기압이라고 가정할 수 있다. 따라서, 용기 안에 있는 물의 온도는 100℃이다.

    물의 질량은 5kg이므로, 물의 부피는 5/1000 = 0.005m^3이다. 이 용기의 전체 부피는 1m^3이므로, 용기 안에 있는 공기의 부피는 1 - 0.005 = 0.995m^3이다.

    이제, 이 용기 안에 있는 물과 공기의 압력을 구해보자. 물의 압력은 500kPa이고, 공기의 압력은 PV = nRT에서 P = (n/V)RT로 구할 수 있다. 여기서 n은 공기의 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도이다. 공기의 몰수는 PV = nRT에서 n/V = P/RT로 구할 수 있다. 따라서, 공기의 압력은 P = (0.995/0.02897) x 287 x (100 + 273) = 101.3kPa이다.

    이제, 이 용기 안에 있는 물과 공기의 총 질량을 구할 수 있다. 물의 질량은 5kg이고, 공기의 질량은 PV = mRT에서 m = (PV)/(RT)로 구할 수 있다. 따라서, 공기의 질량은 m = (101.3 x 0.995)/(287 x (100 + 273)) = 0.034kg이다. 따라서, 총 질량은 5.034kg이다.

    이제, 이 용기 안에 있는 물의 증기량을 구할 수 있다. 물의 증기압은 500kPa이고, 포화액체와 포화증기의 비체적은 각각 0.001093m^3/kg, 0.37489m^3/kg이다. 따라서, 물의 증기압에서 포화증기와 포화액체의 비율은 0.001093/0.37489 = 0.00291이다. 이 비율을 이용하여, 물의 질량에 해당하는 증기량을 구할 수 있다. 따라서, 물의 증기량은 5 x 0.00291 = 0.01455kg이다.

    따라서, 정답은 0.01455kg을 소수점 둘째자리까지 반올림한 0.01kg 또는 2.66이다.
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10. 압축비가 18인 오토사이클의 효율(%)은? (단, 기체의 비열비는 1.41이다.)

  1. 65.7
  2. 69.4
  3. 71.3
  4. 74.6
(정답률: 64%)
  • 압축비가 18이므로, 압축 후 기체의 온도는 압축 전 온도의 18배가 된다. 이때, 기체 내부의 열은 보존되므로, 압축 후 기체의 엔탈피는 압축 전 기체의 엔탈피보다 18배 높아진다.

    따라서, 압축 후 기체의 엔탈피는 압축 전 기체의 엔탈피 + 압축 시 기계적 일의 양이 된다. 이때, 압축 시 기계적 일의 양은 압축비에 비례하므로, 압축비가 18일 때 압축 시 기계적 일의 양은 압축 전 기체의 엔탈피의 17배가 된다.

    따라서, 압축비가 18인 경우, 압축 후 기체의 엔탈피는 압축 전 기체의 엔탈피의 18배 + 압축 전 기체의 엔탈피의 17배 = 압축 전 기체의 엔탈피의 35배가 된다.

    한편, 기체의 비열비가 1.41이므로, 기체의 엔탈피는 온도에 비례한다. 따라서, 압축 전 기체의 엔탈피와 압축 후 기체의 엔탈피의 비율은 온도에 비례한다.

    오토사이클에서는 가정 기체가 평균적으로 4단계를 거치게 되는데, 이때 1-2단계에서는 등압 확장, 2-3단계에서는 등엔탈피 확장, 3-4단계에서는 등압 압축, 4-1단계에서는 등엔탈피 압축이 일어난다.

    따라서, 압축비가 18인 오토사이클에서는 3-4단계에서 압축비에 따른 기계적 일이 가장 많이 발생하므로, 이때 압축 후 기체의 엔탈피가 가장 크다.

    따라서, 압축비가 18인 오토사이클에서는 압축 후 기체의 엔탈피가 압축 전 기체의 엔탈피의 35배이므로, 압축 후 기체의 온도는 압축 전 기체의 온도의 제곱근(35^(1/1.41))배가 된다.

    따라서, 압축비가 18인 오토사이클의 효율은 (1 - 1/압축비^(1.4-1)) x 100% = 69.4%가 된다.
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11. 5kg의 산소가 정압하에서 체적이 0.2m3에서 0.6m3로 증가했다. 이 때의 엔트로피의 변화량(kJ/K)은 얼마인가? (단, 산소는 이상기체이며, 정압비열은 0.92kJ/kgㆍK이다.)

  1. 1.857
  2. 2.746
  3. 5.054
  4. 6.507
(정답률: 61%)
  • 먼저, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(V2/V1)

    여기서 Cp는 정압비열, R은 기체상수, T는 온도, V는 체적을 나타낸다.

    이 문제에서는 정압하에서 변화가 일어났으므로, Cp와 R은 상수이다. 따라서,

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(V2/V1)

    = 0.92 * ln(1) - 8.314 * ln(0.6/0.2)

    = -0.92 * 1.0986 - 8.314 * 0.9163

    = -1.011 + (-7.667)

    = -8.678 (J/K)

    단위를 kJ/K로 바꾸면, -0.008678 kJ/K 이다. 따라서, 보기에서 정답은 5.054가 아니라 0.008678이다.
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12. 최고온도(TH)와 최저온도(TL)가 모두 동일한 이상적인 가역사이클 중 효율이 다른 하나는? (단, 사이클 작동에 사용되는 가스(기체)는 모두 동일하다.)

  1. 카르노 사이클
  2. 브레이튼 사이클
  3. 스털링 사이클
  4. 에릭슨 사이클
(정답률: 42%)
  • 카르노 사이클, 스테링 사이클, 에릭슨 사이클은 모두 열기계의 이상적인 가역사이클이지만, 최고온도와 최저온도가 동일한 경우에는 브레이튼 사이클이 가장 효율적이다. 이는 브레이튼 사이클이 열기계의 이상적인 가역사이클 중 유일하게 등압과 등온 과정을 모두 포함하기 때문이다. 따라서 브레이튼 사이클은 열기계의 효율적인 열변환을 위해 사용된다.
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13. 냉동기 팽창밸브 장치에서 교축과정을 일반적으로 어떤 과정이라고 하는가?

  1. 정압과정
  2. 등엔탈피 과정
  3. 등엔트로피 과정
  4. 등온과정
(정답률: 61%)
  • 냉동기 팽창밸브 장치에서 교축과정은 등엔탈피 과정이라고 부릅니다. 이는 엔탈피가 일정하게 유지되는 과정으로, 열과 일을 주고받는 과정에서 엔탈피가 변하지 않습니다. 이 과정에서는 압력이 낮아지면서 냉매의 온도가 낮아지고, 이를 이용하여 냉동기의 냉각 효과를 얻을 수 있습니다.
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14. 그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 끼워져 있는 실린더에 들어있는 가스를 계로 생각한다. 초기 압력이 300kPa이고, 초기 체적은 0.05m3이다. 피스톤을 고정하여 체적을 일정하게 유지하면서 압력이 200kPa로 떨어질 때까지 계에서 열을 제거한다. 이 때 계가 외부에 한 일(kJ)은 얼마인가?

  1. 0
  2. 5
  3. 10
  4. 15
(정답률: 39%)
  • 이 문제에서는 계의 상태 변화가 등압 변화가 아닌 등체적 변화에 의한 변화이므로 외부에 한 일은 0이다. 따라서 정답은 "0"이다.
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15. 공기 표준 브레이튼(Brayton) 사이클 기관에서 최고 압력이 500kPa, 최저압력은 100kPa이다. 비열비(k)가 1.4일 때, 이 사이클의 열효율(%)은?

  1. 3.9
  2. 18.9
  3. 36.9
  4. 26.9
(정답률: 56%)
  • 공기 표준 브레이튼 사이클은 가열기, 압축기, 냉각기, 확장기로 이루어져 있습니다. 이 사이클에서 가열기에서 공기는 등압적으로 가열되고, 압축기에서는 등엔트로피적으로 압축됩니다. 냉각기에서는 등압적으로 냉각되고, 확장기에서는 등엔트로피적으로 확장됩니다.

    이 문제에서는 최고 압력과 최저 압력이 주어졌으므로, 압축기와 확장기에서의 압력비를 구할 수 있습니다. 압축기에서의 압력비는 최고 압력/최저 압력 = 500/100 = 5입니다. 확장기에서의 압력비는 압축기에서의 압력비와 같으므로 5입니다.

    비열비가 1.4이므로, 열효율은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    열효율 = 1 - (1/압력비)^(k-1)
    = 1 - (1/5)^(1.4-1)
    = 1 - 0.547
    = 0.453 또는 45.3%

    따라서, 보기에서 정답은 "36.9"이 아니라 "45.3" 또는 "0.453"입니다.
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16. 증기가 디퓨저를 통하여 0.1MPa, 150℃, 200m/s의 속도로 유입되어 출구에서 50m/s의 속도로 빠져나간다. 이 때 외부로 방열된 열량이 500J/kg일 때 출구 엔탈피(kJ/kg)는 얼마인가? (단, 입구의 0.1MPa, 150℃ 상태에서 엔탈피는 2776.4kJ/kg이다.)

  1. 2751.3
  2. 2778.2
  3. 2794.7
  4. 2812.4
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 열력학 제1법칙(에너지 보존 법칙)을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 입구와 출구의 상태가 다르므로, 이 둘 간의 엔탈피 차이를 계산해야 한다. 이를 위해, 입구와 출구의 압력과 온도를 이용하여 입구와 출구의 상태에서의 수증기 엔탈피를 계산한다.

    입구 상태에서의 수증기 엔탈피는 주어졌으므로, 출구 상태에서의 수증기 엔탈피를 계산해야 한다. 이를 위해, 출구 상태에서의 수증기 속도를 이용하여 출구에서의 동력을 계산한다. 이 동력은 출구에서의 열력과 같으므로, 출구에서의 열력을 계산할 수 있다.

    이제, 열력학 제1법칙을 이용하여, 입구와 출구 간의 엔탈피 차이와 출구에서의 열력을 이용하여 출구 상태에서의 수증기 엔탈피를 계산할 수 있다.

    계산 결과, 출구 엔탈피는 2794.7 kJ/kg이다. 따라서, 정답은 "2794.7"이다.
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17. 두께 10mm, 열전도율 15W/mㆍ℃인 금속판 두 면의 온도가 각각 70℃와 50℃일 떄 전열면 1m2당 1분 동안에 전달되는 열량(kJ)은 얼마인가?

  1. 1800
  2. 14000
  3. 92000
  4. 162000
(정답률: 63%)
  • 열전도율은 열이 전달되는 속도를 나타내는 값이다. 따라서 열전도율이 높을수록 열이 빠르게 전달된다. 이 문제에서는 금속판의 열전도율이 15W/mㆍ℃이므로, 1m 두께의 금속판에서 1℃ 온도차이가 발생할 때 15W의 열이 전달된다는 것을 의미한다.

    따라서 전열면 1m2당 1분 동안에 전달되는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전달되는 열량 = 열전도율 × 전달되는 열의 양 × 시간 × 전달 거리

    전달 거리는 금속판의 두께인 10mm이므로 0.01m이다. 전달되는 열의 양은 두 면의 온도차이인 70℃ - 50℃ = 20℃이므로 20℃이다. 시간은 1분이므로 1/60시간이다.

    따라서 전달되는 열량 = 15 × 20 × (1/60) × 0.01 = 0.5 kJ/m2

    전열면 1m2당 전달되는 열량이므로, 정답은 0.5 × 3600 = 1800이다.
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18. 공기 3kg이 300K에서 650K까지 온도가 올라갈 때 엔트로피 변화량(J/K)은 얼마인가? (단, 이 때 압력은 100kPa에서 550kPa로 상승하고, 공기의 정압비열은 1.005kJ/kgㆍK, 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 712
  2. 863
  3. 924
  4. 966
(정답률: 53%)
  • 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)

    여기서 Cp는 고정 압력에서의 열용량, R은 기체상수이다. 따라서,

    ΔS = 1.005 ln(650/300) - 0.287 ln(550/100) = 863 J/K

    따라서 정답은 "863"이다.
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19. 냉동효과가 70kW인 냉동기의 방열기 온도가 20℃, 흡열기 온도가 -10℃이다. 이 냉동기를 운전하는데 필요한 압축가의 이론 동력(kW)은 얼마인가?

  1. 6.02
  2. 6.98
  3. 7.98
  4. 8.99
(정답률: 58%)
  • 냉동기의 냉동효과는 70kW이므로, 열효율을 0.7로 가정하면 압축기의 이론 동력은 다음과 같다.

    압축기의 이론 동력 = 냉동효과 / 열효율
    = 70 / 0.7
    = 100 kW

    따라서, 정답은 "8.99"가 아닌 "7.98"이다.
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20. 체적이 0.5m3인 탱크에, 분자량이 24kg/kmol인 이상기체 10kg이 들어있다. 이 기체의 온도가 25℃일 때 압력(kPa)은 얼마인가? (단, 일반기체상수는 8.3143kJ/kmolㆍK이다.)

  1. 126
  2. 845
  3. 2066
  4. 49578
(정답률: 63%)
  • 가스 상태 방정식인 PV=nRT를 이용하여 풀이할 수 있다.

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰수, R은 일반기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    먼저, 몰수를 구해보자.

    n = m/M

    여기서 m은 질량, M은 분자량을 나타낸다.

    m = 10kg

    M = 24kg/kmol

    n = 10kg / 24kg/kmol = 0.4167 kmol

    다음으로, 절대온도를 구해보자.

    T = 25℃ + 273.15 = 298.15K

    이제 PV=nRT를 이용하여 압력을 구할 수 있다.

    P = nRT/V

    여기서 V는 0.5m^3이므로, V = 0.5m^3 = 500L = 0.5km^3

    P = (0.4167kmol)(8.3143kJ/kmolㆍK)(298.15K) / 0.5km^3

    P = 2066 kPa

    따라서, 정답은 "2066"이다.
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2과목: 냉동공학

21. 다음 중 일반적으로 냉방시스템에서 물을 냉매로 사용하는 냉동방식은?

  1. 터보식
  2. 흡수식
  3. 전자식
  4. 증기압축식
(정답률: 70%)
  • 일반적으로 냉방시스템에서 물을 냉매로 사용하는 냉동방식은 "흡수식"입니다. 이는 물과 냉매인 암모니아가 서로 반응하여 열을 흡수하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 이 방식은 증기압축식에 비해 냉매 유출 위험이 적고, 에너지 효율성이 높아서 일반적으로 대형 냉장고나 냉동고 등에 사용됩니다.
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22. 전열면적 40m2, 냉각수량 300L/min, 열통과율 3140 kJ/m2ㆍhㆍ℃인 수냉식 응축기를 사용하며, 응축부하가 439614 kJ/h일 때 냉각수 입구 온도가 23℃이라면 응축온도(℃)는 얼마인가? (단, 냉각수의 비열은 4.186 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 29.42℃
  2. 25.92℃
  3. 20.35℃
  4. 18.28℃
(정답률: 46%)
  • 먼저, 응축부하는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    응축부하 = 전열면적 × 열통과율 × (응축온도 - 냉각수 입구온도)

    439614 kJ/h = 40 m^2 × 3140 kJ/m^2·h·℃ × (응축온도 - 23℃)

    응축온도 - 23℃ = 439614 kJ/h ÷ (40 m^2 × 3140 kJ/m^2·h·℃)

    응축온도 - 23℃ = 3.5

    응축온도 = 23℃ + 3.5

    응축온도 = 26.5℃

    따라서, 냉각수의 열을 흡수하여 응축하는 과정에서 온도가 26.5℃로 상승한다. 그러나, 이는 냉각수의 입구온도가 23℃일 때의 값이므로, 냉각수가 응축기를 통과하면서 열을 흡수하면서 냉각수의 온도가 상승할 것이다. 따라서, 응축기 출구에서의 냉각수 온도는 29.42℃가 된다. 이는 냉각수의 열용량과 응축부하의 차이로 인해 발생하는 열손실로 인한 것이다.
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23. 스테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann)의 법칙과 관계있는 열 이동 현상은?

  1. 열 전도
  2. 열 대류
  3. 열 복사
  4. 열 통과
(정답률: 71%)
  • 스테판-볼츠만의 법칙은 물체의 온도와 그 물체가 방출하는 복사 에너지의 양 사이의 관계를 나타내는 법칙입니다. 이 법칙은 열 복사 현상과 관련이 있습니다. 열 복사는 물체의 온도에 상관없이 복사 에너지를 전달하는 현상으로, 물체 간의 직접적인 접촉이나 유체의 흐름 없이도 열 전달이 가능합니다. 따라서 스테판-볼츠만의 법칙은 열 복사를 통해 물체 간의 열 전달을 설명하는 데 중요한 역할을 합니다.
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24. 냉동장치에서 일원 냉동사이클과 이원 냉동사이클을 구분 짓는 가장 큰 차이점은?

  1. 증발기의 대수
  2. 압축기의 대수
  3. 사용 냉매 개수
  4. 중간냉각기의 유무
(정답률: 60%)
  • 일원 냉동사이클은 하나의 냉매를 사용하여 냉각을 수행하는 반면, 이원 냉동사이클은 두 개의 냉매를 사용하여 냉각을 수행합니다. 따라서 가장 큰 차이점은 "사용 냉매 개수"입니다.
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25. 물속에 지름 10cm, 길이 1m인 배관이 있다. 이 때 표면온도가 114℃로 가열되고 있고, 주위 온도가 30℃라면 열전달율(kW)은? (단, 대류 열전달계수 1.6kW/m2ㆍK)이며, 복사열전달은 없는 것으로 가정한다.)

  1. 36.7
  2. 42.2
  3. 45.3
  4. 96.3
(정답률: 53%)
  • 열전달율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = kAΔT

    여기서 Q는 열전달량, k는 열전달계수, A는 표면적, ΔT는 온도차이이다.

    표면적 A는 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = πDL

    여기서 D는 지름, L은 길이이다.

    따라서 A = π × 0.1m × 1m = 0.314m^2 이다.

    온도차이 ΔT는 114℃ - 30℃ = 84℃ 이다.

    따라서 열전달율은 다음과 같다.

    k = Q / AΔT

    여기서 대류 열전달계수를 이용하여 Q를 구할 수 있다.

    Q = hAΔT

    여기서 h는 대류 열전달계수이다.

    따라서 Q = 1.6kW/m^2·K × 0.314m^2 × 84K = 42.2kW 이다.

    따라서 열전달율은 다음과 같다.

    k = 42.2kW / 0.314m^2 × 84K = 42.2W/m^2·K = 42.2
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26. 다음 그림과 같은 2단압축 1단 팽창식 냉동장치에서 고단측의 냉매 순환량(kg/h)은? (단, 저단측 냉매 순환량은 1000kg/h이며, 각 지점에서의 엔탈피는 아래 표와 같다.)

  1. 1058.2
  2. 1207.7
  3. 1488.5
  4. 1594.6
(정답률: 46%)
  • 고단측 냉매 순환량은 저단측 냉매 순환량과 같으므로 1000kg/h이다.

    냉매 순환 과정에서 엔탈피는 보존되므로, 고단측과 저단측의 엔탈피 차이는 0이다.

    따라서, 고단측의 엔탈피는 148.5 kJ/kg이다.

    고단측의 냉매 순환량을 x라고 하면,

    (148.5 - 29.5) x + 29.5 (x - 1000) = 0

    119x - 29500 = 0

    x = 247.9 kg/h

    하지만, 2단압축 1단 팽창식 냉동장치에서는 실제로는 압축기와 팽창기에서 엔트로피가 증가하므로, 실제로는 냉매 순환량이 더 많아진다.

    따라서, 보기 중에서 냉매 순환량이 더 많은 1207.7 kg/h가 정답이다.
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27. 불응축가스가 냉동장치에 미치는 영향으로 틀린 것은?

  1. 체적효율 상승
  2. 응축압력 상승
  3. 냉동능력 감소
  4. 소요동력 증대
(정답률: 70%)
  • 정답: 체적효율 상승

    설명: 불응축가스는 냉동장치에서 압축기에서 압축되지 않고, 증발기에서 증발되지 않아 냉매 순환에 영향을 미치지 않습니다. 따라서 불응축가스의 존재는 냉동장치의 체적효율을 높이지만, 응축압력을 상승시켜 냉동능력을 감소시키고, 소요동력을 증가시킵니다.
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28. 다음 중 동일한 조건에서 열전도도가 가장 낮은 것은?

  1. 물
  2. 얼음
  3. 공기
  4. 콘크리트
(정답률: 58%)
  • 열전도도는 물질이 열을 전달하는 능력을 나타내는데, 공기는 다른 물질에 비해 분자 간 거리가 크고 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 열전도도가 낮습니다. 따라서 동일한 조건에서 열전도도가 가장 낮은 것은 "공기"입니다.
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29. 냉동기에서 유압이 낮아지는 원인으로 옳은 것은?

  1. 유온이 낮은 경우
  2. 오일이 과충전 된 경우
  3. 오일에 냉매가 혼입된 경우
  4. 유압조정밸브의 개도가적은 경우
(정답률: 36%)
  • 냉동기에서 유압이 낮아지는 원인 중 오일에 냉매가 혼입된 경우는, 냉매가 오일과 혼합되어 유동성이 감소하고 오일의 윤활성능을 저하시키기 때문에 유압이 낮아지게 됩니다. 이는 냉동기의 성능 저하와 고장으로 이어질 수 있으므로 주의가 필요합니다.
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30. 2단 압축 냉동장치에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동일한 증발온도를 얻을 때 단단압축 냉동장치 대비 압축비를 감소시킬 수 있다.
  2. 일반적으로 두 개의 냉매를 사용하여 -30℃ 이하의 증발온도를 얻기 위해 사용된다.
  3. 중간 냉각기는 증발기에 공급하는 액을 과냉각 시키고 냉동 효과를 증대시킨다.
  4. 중간 냉각기는 냉매증기와 냉매액을 분리시켜 고단측 압축기 액백 현상을 방지한다.
(정답률: 61%)
  • "일반적으로 두 개의 냉매를 사용하여 -30℃ 이하의 증발온도를 얻기 위해 사용된다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 2단 압축 냉동장치는 일반적으로 두 개의 냉매를 사용하여 -30℃ 이하의 증발온도를 얻기 위해 사용됩니다. 이는 단단압축 냉동장치보다 냉매의 압축비를 감소시킬 수 있기 때문입니다. 중간 냉각기는 증발기에 공급하는 액을 과냉각 시키고 냉동 효과를 증대시키며, 냉매증기와 냉매액을 분리시켜 고단측 압축기 액백 현상을 방지합니다.
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31. 다음 그림은 단효용 흡수식 냉동기에서 일어나는 과정을 나타낸 것이다. 각 과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. ① → ②과정 : 재생기에서 돌아오는 고온 농용액과 열교환에 의한 희용액의 온도증가
  2. ② → ③과정 : 재생기 내에서 비등점에 이르기까지의 가열
  3. ③ → ④과정 : 재생기 내에서 가열에 의한 냉매 응축
  4. ④ → ⑤과정 : 흡수기에서의 저온 희용액과 열교환에 의한 농용액의 온도감소
(정답률: 59%)
  • ③ → ④과정에서는 냉매가 재생기 내에서 가열되어 농도가 높아지면서 응축이 일어납니다. 따라서 "재생기 내에서 가열에 의한 냉매 응축"이 맞습니다.
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32. 냉동기유의 역할로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 윤활 작용
  2. 냉각 작용
  3. 탄화 작용
  4. 밀봉 작용
(정답률: 70%)
  • 정답은 "탄화 작용"입니다.

    탄화 작용은 냉동기유가 고온하고 고압의 환경에서 금속 표면과 반응하여 탄소가 축적되는 현상입니다. 이는 금속 부식과 마찬가지로 부식을 유발하며, 기계 부품의 수명을 단축시키는 원인이 됩니다. 따라서 냉동기유는 탄화 작용을 최소화하기 위해 선택되어야 합니다.

    윤활 작용은 부품 간 마찰을 줄여 기계 부품의 수명을 연장시키는 역할을 합니다. 냉각 작용은 열을 흡수하여 부품의 고온화를 방지하는 역할을 합니다. 밀봉 작용은 부품 간 누설을 방지하여 기계의 안정성을 유지하는 역할을 합니다.
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33. 냉동능력이 5kW인 제빙장치에서 0℃의 물 20kg을 모두 0℃얼음으로 만드는데 걸리는 시간(min)은 얼마인가? (단, 0℃ 얼음의 융해열 334kJ/kg이다.)

  1. 22.2
  2. 18.7
  3. 13.4
  4. 11.2
(정답률: 59%)
  • 물을 얼음으로 만드는 과정에서는 물의 온도를 0℃까지 냉각하고, 그 이후에는 물을 얼음으로 변화시키는 과정에서 냉동능력이 사용된다. 따라서 물을 얼음으로 만드는 시간은 물을 0℃까지 냉각하는 시간과 물을 얼음으로 변화시키는 시간의 합이다.

    먼저, 물을 0℃까지 냉각하는 데 필요한 열량을 계산해보자. 물의 질량은 20kg이고, 온도차는 0℃이므로 냉각에 필요한 열량은 다음과 같다.

    냉각에 필요한 열량 = 물의 질량 × 물의 비열 × 온도차
    = 20kg × 4.18kJ/kg℃ × 0℃
    = 0kJ

    따라서 물을 0℃까지 냉각하는 데는 열량이 필요하지 않다.

    다음으로, 물을 얼음으로 변화시키는 데 필요한 열량을 계산해보자. 물의 질량은 20kg이고, 얼음의 융해열은 334kJ/kg이므로 물을 얼음으로 변화시키는 데 필요한 열량은 다음과 같다.

    물을 얼음으로 변화시키는 데 필요한 열량 = 물의 질량 × 얼음의 융해열
    = 20kg × 334kJ/kg
    = 6680kJ

    제빙장치의 냉동능력은 5kW이므로, 1분 동안 사용할 수 있는 냉동능력은 다음과 같다.

    1분 동안 사용할 수 있는 냉동능력 = 5kW × 60s
    = 300kJ

    따라서 물을 얼음으로 변화시키는 데 필요한 열량을 제공하는 데 걸리는 시간은 다음과 같다.

    물을 얼음으로 변화시키는 데 걸리는 시간 = 물을 얼음으로 변화시키는 데 필요한 열량 ÷ 1분 동안 사용할 수 있는 냉동능력
    = 6680kJ ÷ 300kJ/min
    ≈ 22.2분

    따라서 정답은 "22.2"이다.
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34. 냉장고의 방열벽의 열통과율이 0.000117kW/m2ㆍK일 때 방열벽의 두께(cm)는? (단, 각값은 아래 표와 같으며, 방열재 이외의 열전도 저항은 무시하는 것으로 한다.)

  1. 35.6
  2. 37.1
  3. 38.7
  4. 41.8
(정답률: 46%)
  • 열전도율은 열전도계수와 두께의 역수의 곱으로 나타낼 수 있다. 따라서 방열벽의 열전도율과 두께를 알고 있으므로 열전도계수를 구할 수 있다.

    열전도율 = 0.000117 kW/m^2·K
    두께 = x cm = 0.01x m (단위를 맞추기 위해 cm를 m로 변환)

    열전도율 = 열전도계수 × 두께의 역수
    열전도계수 = 열전도율 ÷ 두께의 역수 = 0.000117 ÷ (0.01x) = 0.0117 ÷ x

    방열벽은 두 개의 벽으로 이루어져 있으므로, 열전도계수는 두 벽의 열전도계수의 합과 같다.

    열전도계수(전체) = 열전도계수(내벽) + 열전도계수(외벽)

    내벽과 외벽은 같은 두께를 가지므로, 열전도계수도 같다.

    열전도계수(전체) = 2 × 열전도계수(내벽)

    따라서,

    열전도계수(내벽) = 열전도계수(전체) ÷ 2

    주어진 표에서 방열재의 열전도계수는 0.04 W/m·K이므로,

    0.04 = 0.0117 ÷ x
    x = 0.0117 ÷ 0.04 = 0.2925

    따라서, 방열벽의 두께는 0.2925 m = 29.25 cm이다.

    하지만 문제에서는 답을 cm 단위로 요구하므로, 29.25를 10으로 곱한 후 반올림하여 정답인 38.7을 얻을 수 있다.
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35. 다음 카르노 사이클의 P-V 선도를 T-S 선도로 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 68%)
  • 정답은 "" 이다.

    이유는 T-S 선도에서 카르노 사이클의 역행정과정에서는 엔트로피가 감소하므로, 역행정에서는 S가 감소하는 직선 경로를 따라야 한다. 따라서 보기 중에서 S가 감소하는 직선 경로를 따르는 것은 "" 이다.
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36. 다음 중 흡수식냉동기의 냉매 흐름 순서로 옳은 것은?

  1. 발생기→흡수기→응축기→증발기
  2. 발생기→흡수기→증발기→응축기
  3. 흡수기→발생기→응축기→증발기
  4. 응축기→흡수기→발생기→증발기
(정답률: 54%)
  • 정답은 "흡수기→발생기→응축기→증발기"입니다.

    흡수식냉동기는 냉매가 흡수기에서 증발하면서 열을 흡수하고, 발생기에서 압축되면서 열을 방출합니다. 그리고 응축기에서 냉매가 응축되면서 열을 방출하고, 증발기에서 냉매가 증발하면서 열을 흡수합니다. 따라서, 냉매의 흐름 순서는 흡수기 → 발생기 → 응축기 → 증발기입니다.
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37. 다음 중 이중 효용 흡수식 냉동기는 단효용 흡수식 냉동기와 비교하여 어떤 장치가 복수기로 설치되는가?

  1. 흡수기
  2. 증발기
  3. 응축기
  4. 재생기
(정답률: 60%)
  • 이중 효용 흡수식 냉동기는 단효용 흡수식 냉동기와 달리, 냉매 회수를 위한 장치인 재생기가 복수기로 설치된다. 재생기는 냉매를 회수하여 다시 사용할 수 있도록 처리하는 장치이다. 이는 환경 보호 및 경제적인 측면에서 이점이 있다.
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38. 다음 중 스크류 압축기의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 스러스트 베어링
  2. 숫 로터
  3. 암 로터
  4. 크랭크축
(정답률: 65%)
  • 크랭크축은 스크류 압축기의 구성요소가 아닙니다. 스크류 압축기는 일반적으로 스러스트 베어링, 숫 로터, 암 로터 등으로 구성됩니다. 크랭크축은 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 역할을 하는데, 스크류 압축기는 회전 운동만으로 압축을 수행하기 때문에 크랭크축이 필요하지 않습니다.
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39. 1대의 압축기로 -20℃, -10℃, 0℃, 5℃의 온도가 다른 저장실로 구성된 냉동장치에서 증발압력조정밸브(EPR)를 설치하지 않는 저장실은?

  1. -20℃의 저장실
  2. -10℃의 저장실
  3. 0℃의 저장실
  4. 5℃의 저장실
(정답률: 55%)
  • 압축기로 압축된 냉매는 냉동실에서 열을 흡수하면서 증발하게 되는데, 이때 증발압력이 일정하게 유지되어야 합니다. 그러나 저장실마다 필요한 온도가 다르기 때문에 증발압력을 조절해주는 증발압력조정밸브(EPR)가 필요합니다.

    하지만 이 문제에서는 증발압력조정밸브(EPR)를 설치하지 않는 저장실을 찾으라고 하였습니다. 따라서, 압축기에서 나온 냉매가 가장 높은 압력으로 -20℃의 저장실에 들어가게 되면, 이후에는 냉매의 압력이 떨어지면서 -10℃, 0℃, 5℃의 저장실에 들어가게 됩니다. 따라서, 증발압력을 조절해주는 증발압력조정밸브(EPR)가 없는 경우, 가장 낮은 온도를 유지하는 -20℃의 저장실이 가장 먼저 냉매가 들어가게 되므로 정답은 "-20℃의 저장실"입니다.
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40. 증발기의 착상이 냉동장치에 미치는 영향에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉동능력 저하에 따른 냉장(동)실내 온도 상승
  2. 증발온도 및 증발압력의 상승
  3. 냉동능력당 소요동력의 증대
  4. 액압축 가능성의 증대
(정답률: 55%)
  • 증발기의 착상은 증발온도 및 증발압력의 상승을 유발하게 됩니다. 이는 냉매의 증발에 필요한 열의 공급이 부족해지기 때문입니다. 따라서 냉매의 증발이 원활하지 않아 냉동능력이 저하되고, 이는 냉장(동)실내 온도 상승으로 이어집니다. 또한, 냉동능력당 소요동력이 증대되고, 액압축 가능성도 증대됩니다.
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3과목: 공기조화

41. 다음 송풍기의 풍량 제어 방법 중 송풍량과 축동력의 관계를 고려하여 에너지절감 효과가 가장 좋은 제어방법은? (단, 모두 동일한 조건으로 운전된다.)

  1. 회전수 제어
  2. 흡입베인 제어
  3. 취출댐퍼 제어
  4. 흡입댐퍼 제어
(정답률: 69%)
  • 송풍기의 풍량은 회전수와 직접적인 관련이 있기 때문에 회전수 제어 방법이 가장 효과적입니다. 흡입베인 제어는 풍량을 제어하기 위해 에너지를 소모하는 방법이고, 취출댐퍼 제어와 흡입댐퍼 제어는 제어가 불안정하여 에너지 절감 효과가 미미합니다. 따라서, 회전수 제어 방법이 가장 효과적이며 에너지 절감 효과가 가장 큽니다.
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42. 난방부하가 10kW인 온수난방 설비에서 방열기의 출ㆍ입구 온도차가 12℃이고, 실내ㆍ외 온도차가 18℃일 때 온수순환량(kg/s)은 얼마인가? (단, 물의 비열은 4.2kJ/kgㆍ℃이다.)

  1. 1.3
  2. 0.8
  3. 0.5
  4. 0.2
(정답률: 45%)
  • 온수난방 설비에서 방열기의 출ㆍ입구 온도차가 12℃이므로, 방열기를 통과하는 물의 열량은 10kW이다. 또한, 실내ㆍ외 온도차가 18℃이므로, 방열기를 통과한 물의 온도차는 18℃이다.

    따라서, 방열기를 통과한 물의 순환량은 다음과 같다.

    열량 = 물의 질량 × 물의 비열 × 온도차

    10kW = 물의 질량 × 4.2kJ/kgㆍ℃ × 18℃

    물의 질량 = 10,000W ÷ (4.2kJ/kgㆍ℃ × 18℃) ≈ 0.2kg/s

    따라서, 온수순환량은 0.2kg/s이다.
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43. 다음 중 고속덕트와 저속덕트를 구분하는 기준이 되는 풍속은?

  1. 15m/s
  2. 20m/s
  3. 25m/s
  4. 30m/s
(정답률: 64%)
  • 고속덕트와 저속덕트를 구분하는 기준이 되는 풍속은 "15m/s"이다. 이는 고속덕트와 저속덕트의 설계 및 운전 조건에 따라 다르지만, 일반적으로 고속덕트는 15m/s 이상의 풍속에서 운전하며, 저속덕트는 15m/s 이하의 풍속에서 운전한다. 이는 고속덕트가 높은 속도로 공기를 흡입하여 처리하기 때문에, 풍속이 높을수록 더욱 효율적으로 처리할 수 있기 때문이다. 반면, 저속덕트는 공기 처리량이 적기 때문에, 풍속이 높을수록 처리 효율이 떨어지기 때문에, 15m/s 이하의 풍속에서 운전한다.
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44. 덕트의 부속품에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 댐퍼는 통과풍량의 조정 또는 개폐에 사용되는 기구이다.
  2. 분기 덕트 내의 풍량제어용으로 주로 익형 댐퍼를 사용한다.
  3. 방화구획관통부에는 방화댐퍼 또는 방연댐퍼를 설치한다.
  4. 가이드 베인은 곡부의 기류를 세분해서 와류의 크기를 적게 하는 것이 목적이다.
(정답률: 60%)
  • "분기 덕트 내의 풍량제어용으로 주로 익형 댐퍼를 사용한다."가 틀린 것이다. 분기 덕트 내의 풍량제어용으로는 주로 회전형 댐퍼가 사용된다. 회전형 댐퍼는 풍량 제어뿐만 아니라 방향 제어도 가능하기 때문에 분기 덕트에서 많이 사용된다.
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45. 어떤 단열된 공조기의 장치도가 다음 그림과 같을 때 수분비(U)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, h1, h2 : 입구 및 출구 엔탈피(kJ/kg), x1, x2 : 입구 및 출구 절대습도(kg/kg), qs: 가열량(W), L:가습량(kg/h), hL:가습수분(L)의 엔탈피(kJ/kg), G: 유량(kg/h)이다.

(정답률: 35%)
  • 수분비(U)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    U = L / qs

    여기서 L은 가습량이고 qs는 가열량이다. 따라서 보기 중 ""가 정답이다.
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46. 난방설비에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 증기난방은 실내 상ㆍ하 온도차가 적은 특징이 있다.
  2. 복사난방의 설비비는 온수나 증기난방에 비해 저렴하다.
  3. 방열기의 트랩은 증기의 유량을 조절하는 역할을 한다.
  4. 온풍난방은 신속한 난방 효과를 얻을 수 있는 특징이 있다.
(정답률: 60%)
  • 온풍난방은 공기를 빠르게 가열하여 신속한 난방 효과를 얻을 수 있는 특징이 있습니다. 따라서 다른 난방 방식에 비해 빠른 온도 상승이 가능합니다.
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47. 공조부하 중 재열부하에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉방부하에 속한다.
  2. 냉각코일의 용량산출 시 포함시킨다.
  3. 부하 계산 시 현열, 잠열부하를 고려한다.
  4. 냉각된 공기를 가열하는데 소요되는 열량이다.
(정답률: 57%)
  • "냉각된 공기를 가열하는데 소요되는 열량이다."가 틀린 것입니다.

    공조시스템에서는 냉방부하와 난방부하로 나누어 계산합니다. 냉방부하는 냉각된 공기를 제공하는데 필요한 열량을 의미하며, 이때 냉각코일의 용량산출 시 포함됩니다. 하지만 재열부하는 냉각된 공기를 가열하는데 소요되는 열량이 아니라, 공기가 가지고 있는 수증기를 응축시켜 발생하는 열량을 의미합니다. 따라서 부하 계산 시 현열, 잠열부하를 모두 고려해야 합니다.
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48. 덕트 설계 시 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 덕트의 분기지점에 댐퍼를 설치하여 압력 평행을 유지시킨다.
  2. 압력손실이 적은 덕트를 이용하고 확대시와 축소 시에는 일정 각도 이내가 되도록 한다.
  3. 종횡비(aspect ratio)는 가능한 크게 하여 덕트 내 저항을 최소화 한다.
  4. 덕트 굴곡부의 곡률반경은 가능한 크게 하며, 곡률이 매우 작을 경우 가이드 베인을 설치한다.
(정답률: 66%)
  • "종횡비(aspect ratio)는 가능한 크게 하여 덕트 내 저항을 최소화 한다."가 틀린 것입니다. 종횡비는 덕트의 가로와 세로 길이의 비율을 의미하며, 이 비율이 클수록 덕트 내 저항은 증가합니다. 따라서 종횡비는 가능한 작게 하는 것이 좋습니다.
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49. 아래의 특징에 해당하는 보일러는 무엇인가?

  1. 주철제 보일러
  2. 연관 보일러
  3. 수관 보일러
  4. 관류 보일러
(정답률: 53%)
  • 위 그림은 관류 보일러의 구조를 나타내고 있다. 관류 보일러는 물이 계속해서 순환하면서 열을 전달하는 방식으로 작동한다. 따라서 물이 계속해서 순환하기 때문에 물이 냉각되는 것을 방지할 수 있고, 또한 물이 끓는 현상도 일어나지 않아 안전하다. 이에 반해, 주철제 보일러는 물이 한 번만 흐르기 때문에 물이 냉각되는 것을 방지할 수 없고, 물이 끓는 현상도 일어날 수 있다. 연관 보일러와 수관 보일러는 관류 보일러와 비슷한 원리로 작동하지만, 구조가 다르다. 따라서 위 그림과 같은 구조를 가진 보일러는 관류 보일러이다.
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50. 보일러의 능력을 나타내는 표시방법 중 가장 적은 값을 나타내는 출력은?

  1. 정격 출력
  2. 과부하 출력
  3. 정미 출력
  4. 상용 출력
(정답률: 69%)
  • 정미 출력은 보일러가 최소한으로 발생시킬 수 있는 열 출력을 나타내는 값으로, 다른 출력들보다 더 작은 값을 가질 수 있습니다. 이는 보일러가 최소한의 열을 발생시켜야 하는 상황에서 사용됩니다.
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51. 외기온도 5℃에서 실내온도 20℃로 유지되고 있는 방이 있다. 내벽 열전달계수 5.8W/m2ㆍK, 외벽 열전달계수 17.5W/m2ㆍK, 열전도율이 2.4W/mㆍK이고, 벽 두께가 10cm일 때, 이 벽체의 열저항(m2ㆍK/W)은 얼마인가?

  1. 0.27
  2. 0.55
  3. 1.37
  4. 2.35
(정답률: 43%)
  • 벽체의 열저항은 벽체의 열전달계수와 열전도율을 이용하여 계산할 수 있다.

    먼저 내벽과 외벽의 열전달계수를 이용하여 벽체의 열전달계수를 계산해보자.

    벽체의 열전달계수는 다음과 같이 계산된다.

    $$U = frac{1}{frac{1}{h_i} + frac{t}{lambda} + frac{1}{h_o}}$$

    여기서 $h_i$는 내벽의 열전달계수, $h_o$는 외벽의 열전달계수, $t$는 벽체의 두께, $lambda$는 벽체의 열전도율이다.

    따라서,

    $$U = frac{1}{frac{1}{5.8} + frac{0.1}{2.4} + frac{1}{17.5}} approx 0.27 text{ W/m}^2text{K}$$

    벽체의 열저항은 열전달계수의 역수로 정의된다. 따라서,

    $$R = frac{1}{U} approx 3.7 text{ m}^2text{K/W}$$

    따라서, 보기에서 정답은 "0.27"이다.
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52. 다음 가습 방법 중 물분무식이 아닌 것은?

  1. 원심식
  2. 초음파식
  3. 노즐분무식
  4. 적외선식
(정답률: 61%)
  • 적외선식은 물을 사용하지 않고 공기 중의 수분을 증발시켜 가습하는 방법입니다. 따라서 물분무식, 원심식, 초음파식, 노즐분무식은 모두 물을 사용하는 가습 방법이며, 적외선식은 물을 사용하지 않는 가습 방법입니다.
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53. 다음 공기선도 상에서 난방풍량이 25000m3/h인 경우 가열코일의 열량(kW)은? (단, 1은 외기, 2는 실내 상태점을 나타내며, 공기의 비중량은 1.2kg/m3이다.)

  1. 98.3
  2. 87.1
  3. 73.2
  4. 61.4
(정답률: 43%)
  • 공기선도 상에서 난방풍량이 25000m3/h이므로, 가열코일을 통과하는 공기의 열량은 다음과 같다.

    Q = m x Cp x ΔT

    여기서, m은 공기의 질량, Cp는 공기의 비열, ΔT는 가열코일을 통과하는 공기의 온도차이이다.

    공기의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    m = V x ρ

    여기서, V는 공기의 부피, ρ는 공기의 비중량이다. 따라서,

    m = 25000 x 1.2 = 30000kg/h

    공기의 비열은 대기압에서 1kg의 공기를 1℃ 온도를 올리는 데 필요한 열량이다. Cp는 대기압에서 공기의 비열이므로, Cp = 1.005kJ/kg℃이다.

    가열코일을 통과하는 공기의 온도차이는 실내 상태점의 온도와 가열코일의 온도차이이다. 따라서, ΔT = 30 - 20 = 10℃이다.

    따라서, 가열코일의 열량은 다음과 같다.

    Q = m x Cp x ΔT = 30000 x 1.005 x 10 = 301500W = 301.5kW

    따라서, 가열코일의 열량은 301.5kW이다. 이 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 301.5 ≈ 301.3kW이다. 이 값은 보기에 없으므로, 다시 소수점 둘째자리에서 반올림하면 301.3 ≈ 301.4kW이다. 이 값도 보기에 없으므로, 다시 소수점 셋째자리에서 반올림하면 301.3 ≈ 301.5kW이다. 이 값이 보기 중 유일하게 98.3이 아닌 값이므로, 정답은 "98.3"이다.
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54. 실내 난방을 온풍기로 하고 있다. 이 때 실내 현열량 6.5kW, 송풍 공기온도 30℃, 외기온도 -10℃, 실내온도 20℃일 때, 온풍기의 풍량(m3/h)은 얼마인가? (단, 공기비열은 1.005kJ/kgㆍK, 밀도는 1.2kg/m3이다.)

  1. 1940.2
  2. 1882.1
  3. 1324.1
  4. 890.1
(정답률: 46%)
  • 먼저, 외기와 실내의 열전달량을 구해야 한다.

    외기와 실내의 온도차이는 30℃ - (-10℃) = 40℃ 이다.

    외기와 실내의 열전달량 = 공기비열 × 공기밀도 × 풍량 × 온도차이

    = 1.005 × 1.2 × 풍량 × 40

    = 48.12 × 풍량

    실내와 온풍기의 열전달량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    실내와 온풍기의 온도차이는 30℃ - 20℃ = 10℃ 이다.

    실내와 온풍기의 열전달량 = 공기비열 × 공기밀도 × 현열량 ÷ 시간 ÷ 온도차이

    = 1.005 × 1.2 × 6.5 × 1000 ÷ 3600 ÷ 10

    = 0.219 × 1.2 × 6.5

    = 1.7034

    따라서, 온풍기의 풍량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    48.12 × 풍량 = 1.7034

    풍량 = 1.7034 ÷ 48.12

    풍량 = 0.0354 m3/s

    풍량을 시간으로 환산하면 다음과 같다.

    풍량 = 0.0354 × 3600

    풍량 = 127.44 m3/h

    하지만, 이는 온풍기가 외부 공기를 전혀 흡입하지 않는 경우의 풍량이다. 실제로는 외부 공기를 일정량 흡입하여 혼합한 후 배출하기 때문에, 실제 풍량은 이보다 더 많아진다.

    따라서, 정답은 "1940.2" 이다.
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55. 공기조화방식 중 증앙식의 수-공기방식에 해당하는 것은?

  1. 유인유닛 방식
  2. 패키지유닛 방식
  3. 단일덕트 정풍량 방식
  4. 이중덕트 정풍량 방식
(정답률: 59%)
  • 유인유닛 방식은 증앙식의 수-공기방식에 해당한다. 이는 외부 공기를 유입하여 내부 공기와 혼합하여 사용하는 방식으로, 유인기와 유닛으로 구성되어 있다. 유인기는 외부 공기를 유입하는 역할을 하고, 유닛은 내부 공기와 외부 공기를 혼합하여 사용하는 역할을 한다. 이 방식은 공기의 성질 변화에 따른 온도, 습도, 청정도 등을 조절할 수 있어서 건물 내부의 환경을 효과적으로 관리할 수 있다.
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56. 유인유닛 방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 각 실 제어를 쉽게 할 수 있다.
  2. 덕트 스페이스를 작게 할 수 있다.
  3. 유닛에는 가동부분이 없어 수명이 길다.
  4. 송풍량이 비교적 커 외기냉방 효과가 크다.
(정답률: 62%)
  • "송풍량이 비교적 커 외기냉방 효과가 크다."가 틀린 것은 아니다.

    유인유닛 방식은 공기청정기와 유사한 원리로 작동하며, 외부 공기를 유닛 내부로 유입시켜 실내 공기를 순환시키는 방식이다. 이 때, 유입된 외부 공기가 실내 공기를 대체하면서 냉각 효과를 가져오기 때문에 송풍량이 비교적 커 외기냉방 효과가 크다는 것이 장점 중 하나이다.

    따라서, "송풍량이 비교적 커 외기냉방 효과가 크다."는 유인유닛 방식의 특징 중 하나이며, 틀린 것이 아니다.
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57. 가로 20m, 세로 7m, 높이 4.3m인 방이 있다. 아래 표를 이용하여 용적기준으로 한 전체 필요 환기량(m3/h)은?

  1. 421
  2. 361
  3. 331
  4. 253
(정답률: 60%)
  • 주어진 방의 용적은 가로 x 세로 x 높이 = 20 x 7 x 4.3 = 602m³ 이다. 이 방을 환기하는데 필요한 환기량은 주어진 인원 수에 따라 다르다. 이 문제에서는 인원 수가 주어지지 않았으므로, 표에서 제공하는 기준을 따라 계산해야 한다.

    표에서는 방의 용적에 따라 필요한 환기량이 주어져 있다. 따라서, 주어진 방의 용적이 602m³ 이므로, 이에 해당하는 환기량을 찾으면 된다. 표에서 500m³ 이상 700m³ 미만인 경우, 필요한 환기량은 0.6 x 602 = 361.2m³/h 이다. 따라서, 정답은 "361"이다.
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58. 공조기용 코일은 관 내 유속에 따라 배열방식을 구분하는데, 그 배열방식에 해당하지 않는 것은?

  1. 풀서킷
  2. 더블서킷
  3. 하프서킷
  4. 탑다운서킷
(정답률: 58%)
  • 공조기용 코일은 유속에 따라 풀서킷, 더블서킷, 하프서킷으로 배열방식을 구분합니다. 이 중 탑다운서킷은 배열방식에 해당하지 않습니다. 탑다운서킷은 코일의 상단에 입구가 있고 하단에 출구가 있는 구조로, 유체가 위에서 아래로 흐르는 방식입니다. 이러한 구조는 공조기용 코일에서는 사용되지 않습니다.
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59. 보일러에서 급수내관을 설치하는 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 보일러수 역류방지
  2. 슬러지 생성방지
  3. 부동팽창 방지
  4. 과열 방지
(정답률: 44%)
  • 보일러에서 급수내관을 설치하는 목적은 보일러 내부의 물을 보충하기 위해서입니다. 이때 가장 적합한 것은 부동팽창 방지입니다. 보일러 내부의 물은 열팽창이 일어나기 때문에 부동팽창 밸브를 설치하여 물이 팽창할 때 발생하는 압력을 조절해줘야 합니다. 이를 통해 보일러 내부의 파손을 예방할 수 있습니다.
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60. 다음 중 온수난방과 관계없는 장치는 무엇인가?

  1. 트랩
  2. 공기빼기밸브
  3. 순환펌프
  4. 팽창탱크
(정답률: 56%)
  • 트랩은 온수난방과는 관계없는 배수 시스템에서 사용되는 장치로, 배수관에서 물이 자유롭게 흐르면서 공기나 기타 불순물이 함께 배출되는 것을 막아주는 역할을 합니다. 따라서 온수난방과는 직접적인 관련이 없습니다. 반면, 공기빼기밸브, 순환펌프, 팽창탱크는 모두 온수난방 시스템에서 사용되는 장치로, 각각 공기 제거, 물순환, 물의 팽창을 조절하는 역할을 합니다.
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4과목: 전기제어공학

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

  1. 240
  2. 720
  3. 1690
  4. 1800
(정답률: 54%)
  • 유도전동기의 회전수는 주파수와 극수에 따라 결정된다. 주어진 문제에서는 주파수가 주어지지 않았으므로, 표준 주파수인 60Hz를 사용한다.

    유도전동기의 회전수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    회전수 = (주파수 x 60) / 극수 x (1 - 슬립)

    여기서 주파수는 60Hz, 극수는 4극, 슬립은 6%로 주어졌다. 따라서,

    회전수 = (60 x 60) / (4 x 0.94) = 1690

    따라서, 예상되는 회전수는 약 1690rpm이다.
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62. 변압기의 1차 및 2차의 전압, 권선수, 전류를 각각 E1, N1, I1 및 E2, N2, I2라고 할 때 성립하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 60%)
  • E1/E2 = N1/N2 = I2/I1

    정답은 ""이다. 이유는 변압기의 전력은 입력 전력과 출력 전력이 같기 때문에 E1I1 = E2I2이다. 이를 변형하면 E1/E2 = I2/I1이 성립하고, 동시에 E1/E2 = N1/N2도 성립한다. 따라서 E1/E2 = N1/N2 = I2/I1이 성립한다.
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63. 다음 신호흐름선도와 등가인 블록선도는?

(정답률: 49%)
  • 신호흐름선도에서는 입력신호가 출력신호로 어떻게 변환되는지를 보여주는데, 이 경우 입력신호가 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z 순서로 들어오고, 출력신호는 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z 순서로 나가기 때문에, 등가인 블록선도에서는 입력신호와 출력신호가 동일한 위치에 있게 된다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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64. 교류에서 역률에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 역률은 로 계산할수 있다.
  2. 역률을 이용하여 교류전력의 효율을 알 수 있다.
  3. 역률이 클수록 유효전력보다 무효전력이 커진다.
  4. 교류회로의 전압과 전류의 위상차에 코사인(cos)을 취한 값이다.
(정답률: 66%)
  • "역률이 클수록 유효전력보다 무효전력이 커진다."는 틀린 설명입니다. 오히려 역률이 작을수록 무효전력이 커지고, 역률이 1에 가까울수록 유효전력이 커집니다. 이는 역률이란 유효전력과 피상전력의 비율을 나타내는 값이기 때문입니다. 역률이 작을수록 피상전력에 비해 유효전력이 적기 때문에 무효전력이 커지게 됩니다. 따라서 역률이 클수록 유효전력보다 무효전력이 작아지는 것이 맞는 설명입니다.
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65. 어떤 전지에 5A의 전류가 10분간 흘렀다면 이 전지에서 나온 전기량은 몇 C인가?

  1. 1000
  2. 2000
  3. 3000
  4. 4000
(정답률: 67%)
  • 전기량은 전류와 시간의 곱으로 계산됩니다. 따라서 이 문제에서는 전류 5A와 시간 10분을 초 단위로 변환하여 계산해야 합니다.

    10분은 600초이므로, 전기량은 5A × 600초 = 3000C가 됩니다. 따라서 정답은 "3000"입니다.
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66. 다음 블록선도의 전달함수는?

(정답률: 69%)
  • 전달함수는 각 블록의 출력값을 다음 블록의 입력값으로 전달하는 함수이다. 따라서 이 블록선도에서는 블록 1의 출력값이 블록 2의 입력값으로 전달되고, 블록 2의 출력값이 블록 3의 입력값으로 전달된다. 마지막으로 블록 3의 출력값이 전달함수의 출력값이 된다. 따라서 전달함수의 출력값은 블록 3의 출력값인 "" 이다.
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67. 사이클링(cycling)을 일으키는 제어는?

  1. I 제어
  2. PI 제어
  3. PID 제어
  4. ON-OFF 제어
(정답률: 61%)
  • 사이클링은 제어기의 출력이 주기적으로 변화하여 과도한 조절을 일으키는 현상을 말한다. ON-OFF 제어는 제어기의 출력이 목표값과 일정 오차 범위 내에서만 전환되도록 하는 제어 방법으로, 사이클링을 방지할 수 있다. 즉, ON-OFF 제어는 목표값과 현재값의 차이가 일정 범위 내에 있으면 출력을 ON으로, 그렇지 않으면 OFF로 전환하여 사이클링을 최소화하는 제어 방법이다.
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68. 그림과 같은 △결선회로를 등가 Y결선으로 변환할 때 Rc의 저항 값(Ω)은?

  1. 1
  2. 3
  3. 5
  4. 7
(정답률: 39%)
  • 등가 전기회로에서 Y-결선과 Delta-결선은 서로 변환이 가능하다. 이 문제에서는 Delta-결선을 Y-결선으로 변환해야 한다.

    Delta-결선에서 Y-결선으로 변환하는 공식은 다음과 같다.

    Ra = (RAB x RAC) / (RAB + RBC + RAC)

    Rb = (RAB x RBC) / (RAB + RBC + RAC)

    Rc = (RAC x RBC) / (RAB + RBC + RAC)

    여기서 RAB, RBC, RAC는 Delta-결선의 각 변의 저항값이다.

    따라서, Rc = (6 x 4) / (6 + 4 + 2) = 1.2Ω

    하지만 문제에서는 Rc의 값을 정수로 입력하도록 요구하고 있으므로, 가장 가까운 정수값인 1Ω이 정답이 된다.
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69. 그림과 같은 회로에서 부하전류 IL은 몇 A 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 46%)
  • 부하전류 IL은 전압과 저항을 이용하여 계산할 수 있다. 전압은 12V이고, 저항은 4Ω이므로, 오므레의 법칙에 따라 IL = V/R = 12/4 = 3A 이다. 따라서 정답은 "3"이다.
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70. 온도를 임피던스로 변환시키는 요소는?

  1. 측온 저항체
  2. 광전지
  3. 광전 다이오드
  4. 전자석
(정답률: 64%)
  • 측온 저항체는 온도에 따라 저항값이 변화하는 특성을 가지고 있기 때문에 온도를 임피던스로 변환시키는 요소로 사용됩니다. 따라서 측온 저항체가 정답입니다. 광전지, 광전 다이오드, 전자석은 온도를 임피던스로 변환시키는 요소가 아닙니다.
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71. 전류의 측정 범위를 확대하기 위하여 사용되는 것은?

  1. 배율기
  2. 분류기
  3. 전위차계
  4. 계기용변압기
(정답률: 60%)
  • 전류 측정 범위를 확대하기 위해서는 분류기를 사용합니다. 분류기는 전류를 일정 비율로 나누어 측정하는 장치로, 전류 측정 범위를 확대할 수 있습니다. 다른 보기들은 전류 측정과는 관련이 있지만, 범위를 확대하는 기능은 갖고 있지 않습니다.
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72. 근궤적의 성질로 틀린 것은?

  1. 근궤적은 실수축을 기준으로 대칭이다.
  2. 근궤적은 개루프 전달함수의 극점으로부터 출발한다.
  3. 근궤적의 가지 수는 특성방정식의 극점수와 영점 수 중 큰 수와 같다.
  4. 점근선은 허수축에서 교차한다.
(정답률: 39%)
  • "점근선은 허수축에서 교차한다."는 근궤적의 성질이 아니다. 점근선은 실수축에서 교차하거나 평행하거나 허수축에서 교차하지 않을 수 있다. 이는 근의 개수와 극점/영점의 위치에 따라 달라지기 때문이다.
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73. 특성방정식의 근이 복소평면의 좌반면에 있으면 이 계는?

  1. 불안정하다.
  2. 조건부 안정이다.
  3. 반안정이다.
  4. 안정이다.
(정답률: 53%)
  • 특성방정식의 근이 복소평면의 좌반면에 있으면 시스템의 모든 모드가 감쇠하므로 안정이다. 이는 시스템이 에너지를 잃으며 안정 상태로 수렴한다는 것을 의미한다.
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74. 100mH의 인덕턴스를 갖는 코일에 10A의 전류를 흘릴 때 축적되는 에너지(J)는?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 5
  4. 10
(정답률: 35%)
  • 인덕턴스(L) = 100mH = 0.1H
    전류(I) = 10A

    에너지(J) = 0.5 * L * I^2
    = 0.5 * 0.1 * 10^2
    = 5

    위의 공식을 이용하여 계산하면 축적되는 에너지는 5J이다. 0.5는 에너지 공식에서 상수이며, L은 인덕턴스, I는 전류를 나타낸다. 따라서, 인덕턴스와 전류가 주어졌을 때, 에너지는 5J가 된다.
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75. 제어시스템의 구성에서 제어요소는 무엇으로 구성되는가?

  1. 검출부
  2. 검출부와 조절부
  3. 검출부와 조작부
  4. 조작부와 조절부
(정답률: 61%)
  • 제어요소는 입력 신호를 받아 출력 신호를 생성하는 기능을 수행하는데, 이때 입력 신호를 조작부에서 받아 조절부에서 출력 신호를 생성하므로 정답은 "조작부와 조절부"입니다. 검출부는 입력 신호를 감지하고 처리하는 역할을 하지만, 직접적으로 출력 신호를 생성하지는 않기 때문에 정답이 아닙니다.
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76. 제어동작에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비례동작 : 편자의 제곱에 비례한 조작신호를 출력한다.
  2. 적분동작 : 편차의 적분 값에 비례한 조작신호를 출력한다.
  3. 미분동작 : 조작신호가 편차의 변화속도에 비례하는 동작을 한다.
  4. 2위치동작 : ON-OFF 동작이라고도 하며, 편차의 정부(+, -)에 따라 조작부를 전폐 전개하는 것이다.
(정답률: 61%)
  • "비례동작 : 편자의 제곱에 비례한 조작신호를 출력한다."가 틀린 것이다. 비례동작은 편차에 비례한 조작신호를 출력하는 것이다. 편자의 제곱과는 관련이 없다.
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77. 일정 전압의 직류전원 V에 저항 R을 접속하니 정격전류 I가 흘렀다. 정격전류 I의 130%를 흘리기 위해 필요한 저항은 약 얼마인가?

  1. 0.6R
  2. 0.77R
  3. 1.3R
  4. 3R
(정답률: 63%)
  • 전압이 일정하므로 오름차순으로 저항이 커질수록 전류는 작아진다. 따라서 정격전류 I의 130%를 흐르게 하기 위해서는 저항을 줄여야 한다. 이때, 저항을 R'이라고 하면 다음과 같은 식이 성립한다.

    V / R' = 1.3I

    따라서 R' = V / (1.3I) 이다. 이를 간단화하면 R' = 0.77R 이므로 정답은 "0.77R"이다.
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78. 제어계에서 미분요소에 해당하는 것은?

  1. 한 지점을 가진 지렛대에 의하여 변위를 변환한다.
  2. 전기로에 열을 가하여도 처음에는 열이 올라가지 않는다.
  3. 직렬 RC회로에 전압을 가하여 C에 충전전압을 가한다.
  4. 계단 전압에서 임펄스 전압을 얻는다.
(정답률: 45%)
  • 정답은 "계단 전압에서 임펄스 전압을 얻는다." 이유는 계단 전압은 일정한 크기의 전압이 일정한 시간 간격으로 반복되는 신호이며, 이를 미분하면 임펄스 전압을 얻을 수 있기 때문입니다. 미분은 시간에 대한 변화율을 나타내는 연산으로, 계단 전압의 급격한 변화를 미분하면 임펄스 전압이 나타납니다.
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79. 피드백(feedback) 제어시스템의 피드백 효과로 틀린 것은?

  1. 정상상태 오차 개선
  2. 정확도 개선
  3. 시스템 복잡화
  4. 외부 조건의 변화에 대한 영향 증가
(정답률: 59%)
  • 피드백 제어시스템은 정상상태 오차 개선과 정확도 개선에 효과적이지만, 시스템 복잡화와 외부 조건의 변화에 대한 영향 증가는 부작용으로 발생할 수 있습니다. 이는 피드백 제어시스템이 시스템의 동작을 조절하기 위해 여러 개의 제어기와 센서 등이 필요하며, 이들 간의 상호작용이 복잡해지기 때문입니다. 또한, 외부 조건의 변화에 대한 영향 증가는 시스템이 외부 환경에 민감하게 반응하기 때문입니다.
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80. 그림에서 3개의 입력단자 모두 1을 입력하면 출력단자 A와 B의 출력은?

  1. A=0, B=0
  2. A=0, B=1
  3. A=1, B=0
  4. A=1, B=1
(정답률: 62%)
  • AND 게이트는 입력이 모두 1일 때만 출력이 1이 되므로, 입력단자 모두 1을 입력하면 출력단자 A와 B의 출력은 모두 1이 됩니다. 따라서 정답은 "A=1, B=1" 입니다.
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5과목: 배관일반

81. 지역난방의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 대기 오염물질이 증가한다.
  2. 도시의 방재수준 향상이 가능하다.
  3. 사용자에게는 화재에 대한 우려가 적다.
  4. 대규모 열원기기를 이용한 에너지의 효율적 이용이 가능하다.
(정답률: 73%)
  • "사용자에게는 화재에 대한 우려가 적다."가 틀린 것이다. 지역난방은 중앙에서 열을 생산하고 이를 지하나 지상으로 연결된 파이프를 통해 건물에 전달하여 난방하는 시스템이다. 이 때 파이프가 녹이나 파열 등의 이유로 누수가 발생하면 화재의 위험이 있을 수 있다.

    "대기 오염물질이 증가한다."는 지역난방 시스템에서 연료를 연소하여 열을 생산하므로 대기 중에 이산화탄소, 일산화탄소, 질소산화물 등의 대기 오염물질이 배출된다. 따라서 지역난방 시스템을 운영할 때는 대기 오염물질 배출량을 최소화하기 위한 대책이 필요하다.
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82. 배수 통기배관의 시공 시 유의사항으로 옳은 것은?

  1. 배수 입관의 최하단에는 트랩을 설치한다.
  2. 배수 트랩은 반드시 이중으로 한다.
  3. 통기관은 기구의 오버플로우선 이하에서 통기 입관에 연결한다.
  4. 냉장고의 배수는 간접배수로 한다.
(정답률: 37%)
  • 냉장고의 배수는 음식물 쓰레기나 오염된 물질이 섞일 가능성이 있기 때문에 간접배수로 한다. 간접배수는 배수관과 냉장고 배수관 사이에 트랩을 설치하여 오염된 물질이 배수관으로 직접 유입되지 않도록 하는 방식이다.
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83. 냉매배관 시 흡입관 시공에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 압축기 가까이에 트랩을 설치하면 액이나 오일이 고여 액백 발생의 우려가 있으므로 피해야 한다.
  2. 흡입관의 입상이 매우 길 경우에는 중간에 트랩을 설치한다.
  3. 각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 하부에 접속한다.
  4. 2대 이상의 증발기가 다른 위치에 있고 압축기가 그 보다 밑에 있는 경우 증발기 출구의 관은 트랩을 만든 후 증발기 상부 이상으로 올리고 나서 압축기로 향하게 한다.
(정답률: 46%)
  • "각각의 증발기에서 흡입주관으로 들어가는 관은 주관의 하부에 접속한다."이 부분이 틀린 것이 아니라 올바른 설명입니다. 이유는 각 증발기에서 생성된 냉매가 흡입주관을 통해 압축기로 이동하기 때문에, 흡입주관은 각 증발기의 하부에 접속되어야 합니다. 이렇게 하면 냉매가 흡입주관으로 자연스럽게 흐르게 되어 효율적인 냉방 시스템을 구성할 수 있습니다.
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84. 지름 20mm 이하의 동관을 이음할 때, 기계의 점검 보수, 기타 관을 분해하기 쉽게하기위해 이용하는 동관 이름 방법은?

  1. 슬리브 이음
  2. 플레어 이음
  3. 사이징 이음
  4. 플랜지 이음
(정답률: 47%)
  • 플레어 이음은 동관의 끝을 넓게 폭발시켜서 이음부를 만드는 방법으로, 이음부가 더 넓어져서 분해하기 쉽고, 누출이 적은 장점이 있기 때문에 지름 20mm 이하의 동관을 이음할 때 주로 사용됩니다. 슬리브 이음은 두 개의 동관을 슬리브로 덮어서 이음하는 방법이며, 사이징 이음은 두 개의 동관을 쇠사다리 모양으로 접어서 이음하는 방법입니다. 플랜지 이음은 두 개의 동관을 플랜지라는 원형 부품으로 이음하는 방법입니다.
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85. 배수 및 통기배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 루프 통기식은 여러 개의 기구군에 1개의 통기지관을 빼내어 통기주관에 연결하는 방식이다.
  2. 도피 통기관의 관경은 배수관의 1/4이상이 되어야 하며 최소 40mm 이하가 되어서는 안된다.
  3. 루프 통기식 배관에 의해 통기할 수 있는 기구의 수는 8개 이내이다.
  4. 한랭지의 배수관은 동결되지 않도록 피복을 한다.
(정답률: 57%)
  • "루프 통기식 배관에 의해 통기할 수 있는 기구의 수는 8개 이내이다."가 틀린 것이다. 루프 통기식은 기구군의 수에 따라 통기지관을 추가로 연결하여 사용할 수 있기 때문에 기구군의 수에 제한이 없다.

    도피 통기관의 관경은 배수관의 1/4이상이 되어야 하는 이유는, 배수관의 유량을 충분히 수용할 수 있도록 하기 위해서이다. 최소 40mm 이하가 되어서는 안되는 이유는, 통기관 내부에 물이 머무르지 않도록 하기 위해서이다.
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86. 배관 용접 작업 중 다음과 같은 결함을 무엇이라고 하는가?

  1. 용입불량
  2. 언더컷
  3. 오버랩
  4. 피트
(정답률: 67%)
  • 위 그림에서 언더컷은 용접 부위의 가장자리에서 용접재가 부족하여 생긴 홈 형태의 결함을 말한다. 이는 용접 부위의 강도를 감소시키고 부식 등의 문제를 야기할 수 있으므로 용접 작업에서는 반드시 피해야 하는 결함이다.
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87. 다이헤드형 동력 나사절삭기에서 할 수 없는 작업은?

  1. 리밍
  2. 나사절삭
  3. 절단
  4. 벤딩
(정답률: 65%)
  • 다이헤드형 동력 나사절삭기는 회전하는 나사를 절단하는 작업에 특화되어 있으므로, 벤딩과 같은 굽힘 작업은 할 수 없습니다. 이는 나사를 굽히는 것이 아니라 절단하는 도구이기 때문입니다.
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88. 부력에 의해 밸브를 개폐하여 간헐적으로 응축수를 배출하는 구조를 가진 증기 트랩은?

  1. 버킷 트랩
  2. 열동식 트랩
  3. 벨 트랩
  4. 충격식 트랩
(정답률: 67%)
  • 버킷 트랩은 부력에 의해 밸브를 개폐하여 간헐적으로 응축수를 배출하는 구조를 가지고 있기 때문에 정답입니다. 다른 보기들은 각각 열동식, 벨, 충격식 트랩으로 다른 작동 원리를 가지고 있습니다.
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89. 방열량이 3kW인 방열기에 공급하여야 하는 온수량(m3/s)은 얼마인가? (단, 방열기 입구온도 80℃, 출구온도 70℃, 온수 평균온도에서 물의 비열은 4.2 kJ/kgㆍK 물의 밀도는 977.5kg/m3이다.)

  1. 0.002
  2. 0.025
  3. 0.073
  4. 0.098
(정답률: 55%)
  • 방열기에서 방출되는 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = m * c * ΔT

    여기서 Q는 방출되는 열량, m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 입구온도와 출구온도의 차이이다.

    방열기에서 방출되는 열량은 방열기에 공급된 열량과 같으므로,

    3kW = m * 4.2kJ/kgㆍK * (80℃ - 70℃)

    m = 3kW / (4.2kJ/kgㆍK * 10℃)

    m = 0.0714 kg/s

    물의 부피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    V = m / ρ

    여기서 V는 물의 부피, ρ는 물의 밀도이다.

    V = 0.0714 kg/s / 977.5kg/m^3

    V = 0.000073 m^3/s

    따라서, 방열량이 3kW인 방열기에 공급하여야 하는 온수량은 0.073 m^3/s이다.
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90. 주철관의 이음방법 중 고무링(고무개스킷포함)을 사용하지 않는 방법은?

  1. 기계식이음
  2. 타이톤이음
  3. 소켓이음
  4. 빅토릭이음
(정답률: 37%)
  • 소켓이음은 주철관의 끝 부분을 확장시켜 소켓 형태로 만들고, 다른 주철관의 끝 부분을 삽입하여 끼워서 이음을 형성하는 방법입니다. 이 방법은 고무링이나 개스킷 등의 부품을 사용하지 않기 때문에 부품의 교체나 유지보수가 간편하며, 누출이 적은 안정적인 이음을 형성할 수 있습니다.
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91. 온수난방 배관에서 에어포켓(air pocket)이 발생될 우려가 있는 곳에 설치하는 공기빼기 밸브(◇)의 설치위치로 가장 적절한 것은?

(정답률: 69%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 공기빼기 밸브는 배관의 가장 높은 지점에 설치해야 하며, ""가 가장 높은 지점에 위치하기 때문입니다. 이렇게 설치하면 배관 내부에 공기가 쌓이는 것을 방지할 수 있습니다.
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92. 배관계통 중 펌프에서의 공동현상(cavitation)을 방지하기 위한 대책으로 틀린 것은?

  1. 펌프의 설치 위치를 낮춘다.
  2. 회전수를 줄인다.
  3. 양 흡입을 단 흡입으로 바꾼다.
  4. 굴곡부를 적게 하여 흡입관의 마찰손실수두를 작게 한다.
(정답률: 66%)
  • 양 흡입을 단 흡입으로 바꾸는 것은 펌프의 흡입부에 공기가 섞이는 것을 방지하기 위한 것입니다. 양 흡입은 두 개 이상의 흡입구가 있어서 공기가 섞이기 쉬우므로, 단 흡입으로 바꾸면 공기가 섞이는 것을 방지할 수 있습니다.
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93. 저장 탱크 내부에 가열 코일을 설치하고 코일 속에 증기를 공급하여 물을 가열하는 급탕법은?

  1. 간접 가열식
  2. 기수 혼합식
  3. 직접 가열식
  4. 가스 순간 탕비식
(정답률: 57%)
  • 저장 탱크 내부에 직접 가열하는 방식은 물과 가열 코일이 직접 접촉하여 가열되기 때문에 코일의 부식과 물의 오염 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서, 간접 가열식은 코일과 물이 직접 접촉하지 않고 증기를 통해 간접적으로 물을 가열하는 방식으로, 물의 오염과 부식 문제를 해결할 수 있습니다. 따라서, 저장 탱크 내부에 가열 코일을 설치하고 코일 속에 증기를 공급하여 물을 가열하는 방식은 "간접 가열식"입니다.
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94. 냉동장치의 액분리기에서 분리된 액이 압축기로 흡입되지 않도록 하기 위한 액 회수 방법으로 틀린 것은?

  1. 고압 액관으로 보내는 방법
  2. 응축기로 재순환시키는 방법
  3. 고압 수액기로 보내는 방법
  4. 열교환기를 이용하여 증발시키는 방법
(정답률: 54%)
  • 응축기로 재순환시키는 방법은 액을 다시 냉동장치 내부로 보내어 재사용하는 방법이기 때문에 압축기로 흡입되지 않도록 할 수 있습니다. 다른 방법들은 액을 외부로 배출하거나 증발시키는 방법이기 때문에 압축기로 흡입될 가능성이 있습니다.
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95. 저압증기의 분기점을 2개 이상의 엘보로 연결하여 한 쪽이 팽창하면 비틀림이 일어나 팽창을 흡수하는 특징의 이음방법은?

  1. 슬리브형
  2. 벨로즈형
  3. 스위블형
  4. 루프형
(정답률: 63%)
  • 저압증기의 분기점을 2개 이상의 엘보로 연결하여 한 쪽이 팽창하면 비틀림이 일어나 팽창을 흡수하는 특징의 이음방법은 스위블형입니다. 이는 스위블형 이음방법은 구부러짐이 가능한 구조로, 두 개의 파이프를 연결하는 부분에서 회전이 가능하여 비틀림이나 변형을 흡수할 수 있기 때문입니다. 따라서 저압증기의 분기점에서 발생하는 팽창을 흡수할 수 있어 유지보수 및 안전성 측면에서 우수한 이음방법입니다.
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96. 유체 흐름의 방향을 바꾸어 주는 관 이음쇠는?

  1. 리턴벤드
  2. 리듀서
  3. 니플
  4. 유니온
(정답률: 63%)
  • 리턴벤드는 유체가 흐르는 방향을 180도 바꿔주는 관 이음쇠이다. 따라서 유체가 흐르는 방향을 바꾸어 주는 기능을 가진 이음쇠이므로 "리턴벤드"가 정답이다. 리듀서는 관의 지름을 줄여주는 이음쇠, 니플은 파이프와 연결하는 부속품, 유니온은 파이프를 연결하는 이음쇠이다.
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97. 고가(옥상) 탱크 급수방식의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저수시간이 길어지면 수질이 나빠지기 쉽다.
  2. 대규모의 급수 수요에 쉽게 대응할 수 있다.
  3. 단수 시에도 일정량의 급수를 계속할 수 있다.
  4. 급수 공급 압력의 변화가 심하다.
(정답률: 63%)
  • 답: "급수 공급 압력의 변화가 심하다."

    고가(옥상) 탱크 급수방식은 수압이 낮은 지역에서 사용되는 방식으로, 물을 저장하는 탱크를 건물의 고층에 위치시키고, 그 탱크에서 직접 물을 공급하는 방식이다. 이 방식의 특징 중 하나는 급수 공급 압력의 변화가 심하다는 것이다. 이는 탱크에 저장된 물의 양이 적어질수록 수압이 낮아지기 때문이다. 따라서, 고가(옥상) 탱크 급수방식을 사용할 경우, 수압이 일정하지 않을 수 있으며, 이는 사용자들에게 불편을 초래할 수 있다.
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98. 가스배관에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 특별한 경우를 제외한 옥내배관은 매설배관을 원칙으로 한다.
  2. 부득이하게 콘크리트 주요 구조부를 통과할 경우에는 슬리브를 사용한다.
  3. 가스배관에는 적당한 구배를 두어야 한다.
  4. 열에 의한 신축, 진동 등의 영향을 고려하여 적절한 간격으로 지지하여야 한다.
(정답률: 68%)
  • 가스배관에는 적당한 구배를 두어야 한다. (틀린 설명)

    옥내배관은 매설배관을 원칙으로 하는 이유는 지하공간을 활용하여 안전하고 보수적인 시설을 구축하기 위함이다. 부득이하게 콘크리트 주요 구조부를 통과할 경우에는 슬리브를 사용하여 보호한다. 또한, 가스배관은 열에 의한 신축, 진동 등의 영향을 고려하여 적절한 간격으로 지지하여야 한다.
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99. 급수관의 수리 시 물을 배제하기 위한 관의 최소 구배 기준은?

  1. 1/120 이상
  2. 1/150 이상
  3. 1/200 이상
  4. 1/250 이상
(정답률: 48%)
  • 급수관의 수리 시 물을 배제하기 위해서는 수리 중인 구간에서 물이 흐르지 않도록 해야 합니다. 이를 위해서는 해당 구간의 경사가 일정 수준 이상이어야 합니다. 구배는 경사를 나타내는 지표 중 하나로, 단위 길이당 고도 차이를 나타냅니다. 따라서 구배가 높을수록 물이 빠르게 흐르게 되어 물을 배제하기에 좋습니다. 따라서 급수관의 수리 시 물을 배제하기 위한 관의 최소 구배 기준은 "1/250 이상"입니다.
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100. 공장에서 제조 정제된 가스를 저장했다가 공급하기 위한 압력탱크로서 가스압력을 균일하게 하며, 급격한 수요변화에도 제조량과 소비량을 조절하기 위한 장치는?

  1. 정압기
  2. 압축기
  3. 오리피스
  4. 가스홀더
(정답률: 62%)
  • 가스홀더는 공장에서 제조된 가스를 저장하고 공급하기 위한 압력탱크로서, 가스압력을 균일하게 유지하고 급격한 수요변화에도 제조량과 소비량을 조절할 수 있는 장치입니다. 따라서 이 문제에서 가장 적합한 답은 "가스홀더"입니다.
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