공조냉동기계기사 필기 2016년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

계가 비가역 사이클을 이룰때의 클라우지우스 (Clausius)의 적분을 옳게 나타낸 것은? (단, T는 온도, Q는 열량)

1. ∮ δQ/T < 0

2. ∮ δQ/T > 0

3. ∮ δQ/T ≥ 0

4. ∮ δQ/T ≤ 0

정답 1번

해설. ① 비가역 사이클에서는 클라우지우스 적분 ∮δQ/T < 0 이다.
클라우지우스 부등식은 ∮δQ/T ≤ 0이며, 등호는 가역 사이클, 부등호(<)는 비가역 사이클에 해당한다. 따라서 ②·③은 부호가 반대이고, ④는 가역·비가역을 모두 포함한 일반식이므로 비가역 사이클만을 나타내는 답으로는 ①이 맞다.

2번

여름철 외기의 온도가 30℃일 때 김치 냉장고의 내부를 5℃로 유지하기 위해 3 kW의 열을 제거해야 한다. 필요한 최소 동력은 약 몇 kW인가? (단, 이 냉장고는 카르노 냉동기이다.)

1. 0.27

2. 0.54

3. 1.54

4. 2.73

정답 1번

해설. ① 필요한 최소 동력은 약 0.27kW이다.
풀이: 카르노 냉동기 성적계수 COP = T₂/(T₁ − T₂) = 278.15/(303.15 − 278.15) = 278.15/25 ≒ 11.13
최소 동력 W = Q₂/COP = 3/11.13 ≒ 0.27kW

3번

내부에너지가 40kJ, 절대 압력이 200kPa, 체적이 0.1m³, 절대온도가 300K인 계의 엔탈피는 약 몇 kJ인가?

1. 42

2. 60

3. 80

4. 240

정답 2번

해설. ② 엔탈피는 약 60kJ이다.
풀이: H = U + PV = 40kJ + 200kPa × 0.1m³ = 40 + 20 = 60kJ
온도(300K)는 엔탈피 정의식 계산에 필요하지 않은 조건이다.

4번

2개의 정적과정과 2개의 등온과정으로 구성된 동력 사이클은?

1. 브레이턴(brayton)사이클

2. 에릭슨(ericsson)사이클

3. 스털링(stirling)사이클

4. 오토(otto)사이클

정답 3번

해설. ③ 2개의 정적과정과 2개의 등온과정으로 이루어진 사이클은 스털링 사이클이다.
① 브레이턴: 단열 2 + 정압 2, ② 에릭슨: 등온 2 + 정압 2, ④ 오토: 단열 2 + 정적 2로 구성된다.

5번

다음 중 폐쇄계의 정의로 올바르게 설명한 것은?

1. 동작물질 및 열과 일이 모두 그 경계를 통과할 수 있는 특정 공간

2. 동작물질은 계의 경계를 통과할수 없으나 열과 일은 경계를 통과 할 수 있는 특정 공간

3. 동작물질은 계의 경계를 통과할 수 있으나 열과 일은 경계를 통과할 수 없는 특정 공간

4. 동작물질 및 열과 일이 그 경계를 통과하지 아니하는 특정 공간

정답 2번

해설. ② 폐쇄계(밀폐계)는 동작물질(질량)은 경계를 통과할 수 없고 열과 일만 경계를 통과할 수 있는 계이다.
① 질량·에너지가 모두 출입하는 것은 개방계(검사체적), ④ 질량·열·일이 모두 출입하지 않는 것은 고립계이다. ③과 같은 계는 정의되지 않는다.

6번

증기압축 냉동기에서 냉매가 순환되는 경로를 올바르게 나타낸 것은?

1. 증발기 → 팽창밸브 → 응축기 → 압축기

2. 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브

3. 팽창밸브 → 압축기 → 응축기 → 증발기

4. 응축기 → 증발기 → 압축기 → 팽창밸브

정답 2번

해설. ② 증기압축 냉동기의 냉매는 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 다시 증발기 순으로 순환한다.
증발기에서 증발한 저압 증기를 압축기가 고온·고압으로 압축하고, 응축기에서 액화된 고압액은 팽창밸브에서 감압되어 증발기로 들어간다.

7번

한 시간에 3600kg의 석탄을 소비하여 6050kW를 발생하는 증기터빈을 사용하는 화력발전소가 있다면, 이 발전소의 열효율은 약 몇 %인가? (단, 석탄의 발열량은 29,900 kJ/kg 이다.)

1. 약 20 %

2. 약 30 %

3. 약 40 %

4. 약 50 %

정답 1번

해설. ① 열효율은 약 20%이다.
풀이: 공급열량 = 3600kg/h × 29,900kJ/kg ÷ 3600s/h = 29,900kW
열효율 η = 6050/29,900 ≒ 0.202 → 약 20%

8번

4kg의 공기가 들어 있는 용기 A(체적 0.5m³)와 진공 용기 B(체적 0.3m³) 사이를 밸브로 연결하였다. 이 밸브를 열어서 공기가 자유 팽창하여 평형에 도달했을 경우 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 온도 변화는 없으며 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

1. 0.54

2. 0.49

3. 0.42

4. 0.37

정답 1번

해설. ① 엔트로피 증가량은 약 0.54kJ/K이다.
풀이: 등온 자유팽창이므로 ΔS = mR ln(V₂/V₁)
= 4 × 0.287 × ln(0.8/0.5) = 1.148 × 0.470 ≒ 0.54kJ/K
자유팽창은 비가역 과정이지만 엔트로피는 상태량이므로 같은 처음·나중 상태를 잇는 가역 등온과정으로 계산한다.

9번

랭킨사이클을 구성하는 요소는 펌프, 보일러, 터빈, 응축기로 구성된다. 각 구성 요소가 수행하는 열역학적 변화과정으로 틀린 것은?

1. 펌프 : 단열 압축

2. 보일러 : 정압 가열

3. 터빈 : 단열 팽창

4. 응축기 : 정적 냉각

정답 4번

해설. ④ 응축기는 정압 냉각(정압 방열) 과정이므로 "정적 냉각"은 틀리다.
랭킨사이클: 펌프 단열압축 → 보일러 정압가열 → 터빈 단열팽창 → 응축기 정압방열. ①·②·③은 옳다.
응축기에서 터빈 배기(습증기)는 일정한 압력·온도에서 잠열을 방출하며 포화액이 된다.

10번

실린더 내부에 기체가 채워져 있고 실린더에는 피스톤이 끼워져 있다. 초기 압력 50kPa, 초기 체적 0.05m³의 기체를 버너로 PV¹·⁴ = constant가 되도록 가열하여 기체의 체적이 0.2m³이 되었다면, 이 과정 동안에 시스템이 한 일은?

1. 1.33kJ

2. 2.66kJ

3. 3.99kJ

4. 5.32kJ

정답 2번

해설. ② 시스템이 한 일은 약 2.66kJ이다.
풀이: P₂ = P₁(V₁/V₂)¹·⁴ = 50 × (0.05/0.2)¹·⁴ ≒ 7.18kPa
W = (P₁V₁ − P₂V₂)/(n − 1) = (50×0.05 − 7.18×0.2)/0.4 = (2.5 − 1.436)/0.4 ≒ 2.66kJ

11번

준평형 정적과정을 거치는 시스템에 대한 열전달량은? (단, 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시한다.)

1. 0이다.

2. 이루어진 일량과 같다.

3. 엔탈피 변화량과 같다.

4. 내부에너지 변화량과 같다.

정답 4번

해설. ④ 정적과정에서는 경계일(PdV)이 0이므로 열전달량은 내부에너지 변화량과 같다(Q = ΔU).
① 0이 아니며, ② 일은 0이다. ③ 엔탈피 변화량과 같은 것은 정압과정의 열전달량이다.

12번

체적이 0.01m³인 밀폐용기에 대기압의 포화혼합물이 들어있다. 용기 체적의 반은 포화액체, 나머지 반은 포화증기가 차지하고 있다면, 포화혼합물 전체의 질량과 건도는? (단, 대기압에서 포화액체와 포화증기의 비체적은 각각 0.001044m³/kg, 1.6729m³/kg이다.)

1. 전체질량 : 0.0119kg, 건도 : 0.50

2. 전체질량 : 0.0119kg, 건도 : 0.00062

3. 전체질량 : 4.792kg, 건도 : 0.50

4. 전체질량 : 4.792kg, 건도 : 0.00062

정답 4번

해설. ④ 전체 질량 약 4.792kg, 건도 약 0.00062이다.
풀이: 액체 질량 = 0.005/0.001044 ≒ 4.789kg, 증기 질량 = 0.005/1.6729 ≒ 0.00299kg
전체 질량 ≒ 4.792kg, 건도 x = 0.00299/4.792 ≒ 0.00062
체적은 반반이지만 비체적 차이 때문에 질량은 대부분 액체이다.

13번

질량이 m이고 비체적이 v인 구(sphere)의 반지름이 R이면 질량이 4m이고, 비체적이 2v인 구의 반지름은?

1. 2R

2. √2 R

3. ∛2 R

4. ∛4 R

정답 1번

해설. ① 반지름은 2R이다.
풀이: 구의 체적 V = m·v = (4/3)πR³
질량 4배, 비체적 2배 → 체적 8배 → R³이 8배 → 반지름은 ∛8 = 2배, 즉 2R
(반지름 R ∝ ∛(m·v) 이므로 ∛(4 × 2) = 2)

14번

밀폐 시스템이 압력 P₁ = 200kPa, 체적 V₁ = 0.1m³인 상태에서 P₂ = 100kPa, 체적 V₂ = 0.3m³인 상태까지 가역팽창되었다. 이 과정이 P-V선도에서 직선으로 표시된다면 이 과정 동안 시스템이 한 일은 약 몇 kJ인가?

1. 10

2. 20

3. 30

4. 45

정답 3번

해설. ③ 한 일은 약 30kJ이다.
풀이: P-V선도에서 직선 과정의 일은 사다리꼴 면적이다.
W = (P₁ + P₂)/2 × (V₂ − V₁) = (200 + 100)/2 × (0.3 − 0.1) = 150 × 0.2 = 30kJ

15번

온도 600℃의 구리 7kg을 8kg의 물속에 넣어 열적평형을 이룬 후 구리와 물의 온도가 64.2℃가 되었다면 물의 처음 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 이 과정 중 열손실은 없고, 물의 비열은 4.184kJ/kgㆍK, 구리의 비열은 0.386kJ/kgㆍK이다.)

1. 6 ℃

2. 15 ℃

3. 21 ℃

4. 84 ℃

정답 3번

해설. ③ 물의 처음 온도는 약 21℃이다.
풀이: 구리가 잃은 열 = 7 × 0.386 × (600 − 64.2) ≒ 1447.7kJ
물이 얻은 열 = 8 × 4.184 × (64.2 − t) = 1447.7 → 64.2 − t ≒ 43.25
t ≒ 20.95 ≒ 21℃

16번

고온 400℃, 저온 50℃의 온도범위에서 작동하는 carnot 사이클 열기관의 열효율을 구하면 몇 %인가?

1. 37

2. 42

3. 47

4. 52

정답 4번

해설. ④ 열효율은 약 52%이다.
풀이: η = 1 − T₂/T₁ = 1 − (50 + 273.15)/(400 + 273.15) = 1 − 323.15/673.15 ≒ 0.52 → 52%

17번

비열비가 1.29, 분자량이 44인 이상 기체의 정압비열은 약 몇 kJ/kgㆍK 인가? (단, 일반기체상수는 8.314 kJ/kmolㆍK이다.)

1. 0.51

2. 0.69

3. 0.84

4. 0.91

정답 3번

해설. ③ 정압비열은 약 0.84kJ/kg·K이다.
풀이: 기체상수 R = 8.314/44 ≒ 0.189kJ/kg·K
Cₚ = kR/(k − 1) = 1.29 × 0.189/0.29 ≒ 0.84kJ/kg·K

18번

랭킨사이클의 열효율 증대 방법에 해당하지 않는 것은?

1. 복수기(응축기) 압력 저하

2. 보일러 압력 증가

3. 터빈의 질량 유량 증가

4. 보일러에서 증기를 고온으로 과열

정답 3번

해설. ③ 터빈의 질량유량을 늘리면 출력은 커지지만 열효율(출력/공급열)은 변하지 않는다.
복수기 압력 저하(①), 보일러 압력 증가(②), 증기 과열도 증가(④)는 평균 수열온도를 높이거나 방열온도를 낮춰 랭킨사이클 열효율을 높인다.

19번

물 2kg을 20℃에서 60℃가 될 때까지 가열할 경우 엔트로피 변화량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 물의 비열은 4.184kJ/kgㆍK이고, 온도 변화과정에서 체적은 거의 변화가 없다고 가정한다.)

1. 0.78

2. 1.07

3. 1.45

4. 1.96

정답 2번

해설. ② 엔트로피 변화량은 약 1.07kJ/K이다.
풀이: ΔS = mC ln(T₂/T₁) = 2 × 4.184 × ln(333.15/293.15) = 8.368 × 0.1279 ≒ 1.07kJ/K

20번

기체가 열량 80kJ을 흡수하여 외부에 대하여 20kJ의 일을 하였다면 내부에너지 변화는 몇 kJ 인가?

1. 20

2. 60

3. 80

4. 100

정답 2번

해설. ② 내부에너지 변화는 60kJ이다.
풀이: 열역학 제1법칙 Q = ΔU + W → ΔU = Q − W = 80 − 20 = 60kJ (증가)
흡수한 열 80kJ 중 20kJ은 외부에 일로 나가고 나머지 60kJ이 내부에너지로 저장된다.

21번

프레온 냉매(CFC) 화합물은 태양의 무엇에 의해 분해되어 오존층파괴의 원인이 되는가?

1. 자외선

2. 감마선

3. 적외선

4. 알파선

정답 1번

해설. ① CFC가 성층권에 올라가 태양의 자외선에 의해 분해되면 염소(Cl) 원자가 유리되고, 이것이 오존(O₃)을 연쇄적으로 분해한다.
감마선·적외선·알파선은 CFC 분해와 오존층 파괴의 주된 원인이 아니다.

22번

응축압력이 이상고압으로 나타나는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 응축기의 냉각관 오염 시

2. 불응축가스가 혼입 시

3. 응축부하 증대 시

4. 냉매 부족 시

정답 4번

해설. ④ 냉매가 부족하면 응축기에서 응축할 냉매량이 줄어 응축압력은 오히려 낮아진다.
냉각관 오염(①)은 전열 불량, 불응축가스 혼입(②)은 분압 증가, 응축부하 증대(③)는 방열량 부족을 일으켜 모두 응축압력을 높인다.

23번

다음은 물과 리튬브로마이드 용액을 사용하는 흡수식 냉동기의 특징이다. 틀린 것은?

1. 흡수기의 개수에 따라 단효용 또는 다중효용 흡수식 냉동기로 구분된다.

2. 냉매로 물을 사용하고, 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)를 사용한다.

3. 사이클은 압력-엔탈피 선도가 아닌 듀링선도를 사용하여 작동상태를 표현한다.

4. 단효용 흡수식 냉동기에서 냉매는 재생기, 응축기, 증발기, 흡수기의 순서로 순환한다.

정답 1번

해설. ① 단효용·다중효용은 흡수기가 아니라 재생기(발생기)의 개수(단계)에 따라 구분한다.
② LiBr 흡수식은 물이 냉매, LiBr이 흡수제이다. ③ 흡수식은 듀링선도로 사이클을 나타낸다. ④ 냉매(물)는 재생기 → 응축기 → 증발기 → 흡수기 순으로 순환한다.
※ ④의 "냉각기"는 증발기를 뜻하므로 용어를 증발기로 바꿨다.

24번

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 과냉각시키고 냉동 효과를 증대시킨다.

4. 중간 냉각기는 냉매증기와 냉매액을 분리시켜 고단측 압축기 액백현상을 방지한다.

정답 2번

해설. ② 두 개의 냉매를 사용하는 것은 2원 냉동장치이다. 2단 압축은 한 가지 냉매를 저단·고단 압축기로 나누어 압축한다.
① 압축비를 단마다 나누어 줄일 수 있고, ③ 중간냉각기는 증발기로 가는 액을 과냉각해 냉동효과를 키우며, ④ 기액을 분리해 고단측 압축기의 액압축을 막는다.

25번

열전달 현상에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 대류는 유체의 흐름에 의해서 일어나는 현상이다.

2. 전도는 고체 또는 정지유체에서의 열 이동 방법으로 물체는 움직이지 않고 그 물체의 구성 분자 간에 열이 이동하는 현상이다.

3. 태양과 지구사이의 열전달은 복사현상이다.

4. 실제 열전달 현상에서는 전도, 대류, 복사가 각각 단독으로 일어난다.

정답 4번

해설. ④ 실제 열전달은 전도·대류·복사가 동시에 복합적으로 일어나므로 "각각 단독으로 일어난다"는 틀리다.
① 대류는 유체 흐름에 의한 열 이동, ② 전도는 분자 간 열 이동, ③ 태양과 지구 사이는 매질이 없는 복사 열전달이다.

26번

냉동능력 1RT로 압축되는 냉동기가 있다. 이 냉동기에서 응축기의 방열량은? (단, 응축기의 방열량은 냉동능력의 1.2배로 한다.)

1. 3.32kW

2. 3.98kW

3. 4.22kW

4. 4.63kW

정답 4번

해설. ④ 응축기 방열량은 약 4.63kW이다.
풀이: 1RT = 3320kcal/h ≒ 3.86kW
응축기 방열량 = 3.86 × 1.2 ≒ 4.63kW
(응축기 방열량 = 냉동능력 + 압축기 소요동력이므로 냉동능력보다 크다.)

27번

암모니아 입형 저속 압축기에 많이 사용되는 포펫트밸브(poppet valve)에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 중량이 가벼워 밸브 개폐가 불확실하다.

2. 구조가 튼튼하고 파손되는 일이 적다.

3. 회전수가 높아지면 밸브의 관성 때문에 개폐가 자유롭지 못하다.

4. 흡입밸브는 피스톤 상부 스프링으로 가볍게 지지되어 있다.

정답 1번

해설. ① 포펫밸브는 중량이 무거운 대신 구조가 튼튼하고 개폐가 확실하다. "가벼워 개폐가 불확실하다"는 틀리다.
② 튼튼해 파손이 적고, ③ 무겁기 때문에 회전수가 높으면 관성으로 개폐가 늦어 고속에는 부적합하며, ④ 흡입밸브는 피스톤 상부에서 스프링으로 가볍게 지지된다.

28번

어떤 냉장고의 증발기가 냉매와 공기의 평균 온도차가 7℃로 운전되고 있다. 이때 증발기의 열통과율이 30kcal/m²ㆍhㆍ℃라고 하면 냉동톤당 증발기의 소요 외표면적은?

1. 15.81m²

2. 17.53m²

3. 20.70m²

4. 23.14m²

정답 1번

해설. ① 냉동톤당 소요 외표면적은 약 15.81m²이다.
풀이: 1RT = 3320kcal/h, Q = K·A·Δt
A = 3320/(30 × 7) = 3320/210 ≒ 15.81m²

29번

다음 이론 냉동사이클의 p-h선도에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 냉동장치의 냉매순환량은 540kg/h이다.)

1. 냉동능력은 약 23.1RT이다.

2. 응축기의 방열량은 약 9.27kW이다.

3. 냉동 사이클의 성적계수는 약 4.84이다.

4. 증발기 입구에서 냉매의 건도는 약 0.8이다.

정답 3번

해설. ③ 성적계수는 약 4.84이다.
풀이: 냉매순환량 G = 540/3600 = 0.15kg/s
냉동효과 q = h₁ − h₄ = 410 − 256 = 154kJ/kg, 압축일 w = 441.8 − 410 = 31.8kJ/kg → COP = 154/31.8 ≒ 4.84
① 냉동능력 = 0.15 × 154 = 23.1kW ≒ 6.0RT(23.1RT 아님), ② 응축기 방열량 = 0.15 × (441.8 − 256) ≒ 27.9kW, ④ 건도 = (256 − 206.3)/(406.3 − 206.3) ≒ 0.25

30번

냉각수량 600L/min, 전열면적 80m², 응축온도 32℃, 냉각수 입구 및 출구온도가 각각 23℃, 31℃인 수냉응축기의 냉각관 열통과율은?

1. 720kcal/m²ㆍhㆍ℃

2. 600kcal/m²ㆍhㆍ℃

3. 480kcal/m²ㆍhㆍ℃

4. 360kcal/m²ㆍhㆍ℃

정답 1번

해설. ① 열통과율은 720kcal/m²·h·℃이다.
풀이: 응축열량 Q = 600 × 60 × 1 × (31 − 23) = 288,000kcal/h
평균 온도차(산술평균) Δt = 32 − (23 + 31)/2 = 5℃
K = Q/(A·Δt) = 288,000/(80 × 5) = 720kcal/m²·h·℃

31번

냉동장치의 고압부에 설치하지 않는 부속기기는?

1. 투시경

2. 유분리기

3. 냉매액펌프

4. 불응축 가스 분리기(gas purger)

정답 3번

해설. ③ 냉매액펌프는 저압측(증발기 쪽)의 저압 수액기에서 액을 증발기로 보내는 액순환식에 쓰이므로 고압부 부속기기가 아니다.
투시경(액관), 유분리기(토출관), 불응축가스 분리기(응축기·수액기 상부)는 고압부에 설치한다.

32번

냉각탑에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 밀폐식은 개방식 냉각탑에 비해 냉각수가 외기에 의해 오염될 염려가 적다.

2. 냉각탑의 성능은 입구공기의 습구온도에 영향을 받는다.

3. 쿨링 레인지(cooling range)는 냉각탑의 냉각수(입ㆍ출구 온도의 차이)값이다.

4. 쿨링 어프로치(cooling approach)는 냉각탑의 냉각수 입구온도에서 냉각탑 입구공기의 습구온도를 뺀 값이다.

정답 4번

해설. ④ 쿨링 어프로치는 냉각탑 출구 냉각수 온도와 입구공기 습구온도의 차이다. "입구온도"에서 뺀다는 설명은 틀리다.
① 밀폐식은 냉각수가 외기와 직접 접촉하지 않아 오염이 적고, ② 냉각 한계가 습구온도이므로 성능이 습구온도에 좌우되며, ③ 쿨링 레인지는 냉각수 입·출구 온도차이다.

33번

팽창밸브에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 정압식 팽창밸브는 증발압력이 일정하게 유지되도록 냉매의 유량을 조절하기 위한 밸브이다.

2. 모세관은 일반적으로 소형 냉장고에 적용되고 있다.

3. 온도식 자동 팽창 밸브는 감온통이 저온을 받으면 냉매의 유량이 증가된다.

4. 자동식 팽창밸브에는 플로트식이 있다.

정답 3번

해설. ③ 온도식 자동팽창밸브는 감온통이 저온(과열도 감소)을 받으면 밸브가 닫히는 쪽으로 움직여 냉매 유량이 감소한다.
① 정압식은 증발압력을 일정하게 유지하고, ② 모세관은 소형 냉장고·에어컨에 쓰이며, ④ 플로트식도 자동 팽창밸브의 한 종류이다.

34번

성적계수인 COP에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 냉동기의 성능을 표시하는 무차원수로서 압축일량과 냉동효과의 비를 말한다.

2. 열펌프의 성적계수는 일반적으로 1보다 작다.

3. 실제 냉동기에서는 압축효율도 COP에 영향을 미친다.

4. 냉동사이클에서는 응축온도가 가능한 한 낮고, 증발온도가 높을수록 성적계수는 크다.

정답 2번

해설. ② 열펌프의 성적계수는 COPh = COPc + 1이므로 이론적으로 항상 1보다 크다.
① COP는 냉동효과/압축일의 무차원수, ③ 실제 COP는 압축효율·기계효율의 영향을 받고, ④ 응축온도가 낮고 증발온도가 높을수록 COP가 커진다.

35번

브라인(2차 냉매)중 무기질 브라인이 아닌 것은?

1. 염화마그네슘

2. 에틸렌글리콜

3. 염화칼슘

4. 식염수

정답 2번

해설. ② 에틸렌글리콜은 유기질 브라인이다.
무기질 브라인: 염화칼슘(CaCl₂), 염화마그네슘(MgCl₂), 염화나트륨(식염수, NaCl)
유기질 브라인: 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 에틸알코올 등

36번

냉방능력 1냉동톤 당 10L/min의 냉각수가 응축기에 사용되었다. 냉각수 입구의 온도가 32℃이면 출구온도는?(단, 응축열량은 냉방능력의 1.2배로 한다.)

1. 22.5℃

2. 32.6℃

3. 38.6℃

4. 43.5℃

정답 3번

해설. ③ 냉각수 출구온도는 약 38.6℃이다.
풀이: 응축열량 = 3320 × 1.2 = 3984kcal/h
냉각수량 = 10L/min × 60 = 600kg/h
Δt = 3984/600 ≒ 6.64℃ → 출구온도 = 32 + 6.64 ≒ 38.6℃

37번

압축 냉동 사이클에서 응축기 내부 압력이 일정할 때, 증발 온도가 낮아지면 나타나는 현상으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 압축기 단위 흡입 체적당 냉동효과 감소

2. 압축기 토출가스 온도 상승

3. 성적계수 감소

4. 과열도 감소

정답 4번

해설. ④ 증발온도가 낮아지면 압축비가 커져 토출가스 온도와 과열도는 오히려 상승한다. "과열도 감소"가 가장 거리가 멀다.
① 흡입가스 비체적 증가로 흡입 체적당 냉동효과 감소, ② 토출가스 온도 상승, ③ 압축일 증가로 성적계수 감소가 나타난다.

38번

터보압축기의 특징으로 틀린 것은?

1. 회전운동이므로 진동이 적다.

2. 냉매의 회수장치가 불필요하다.

3. 부하가 감소하면 서징현상이 일어난다.

4. 응축기에서 가스가 응축되지 않는 경우에도 이상 고압이 되지 않는다.

정답 2번

해설. ② 터보압축기에 쓰는 저압 냉매(R-123 등)는 운전 중 공기·수분이 스며들기 쉬워 추기회수장치(퍼지유닛)가 필요하다. "회수장치가 불필요하다"는 틀리다.
① 회전운동이라 진동이 적고, ③ 저부하 시 서징이 생기며, ④ 원심식이라 응축되지 않아도 압력이 일정 이상 오르지 않는다.

39번

왕복 압축기에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 압축기의 압축비가 증가하면 일반적으로 압축효율은 증가하고 체적효율은 낮아진다.

2. 고속다기통 압축기의 용량제어에 언로더를 사용하여 입형 저속에 비해 압축기의 능력을 무단계로 제어가 가능하다.

3. 고속다기통 압축기의 밸브는 일반적으로 링 모양의 플레이트 밸브가 사용되고 있다.

4. 2단 압축 냉동장치에서 저단측과 고단측의 실제 피스톤 토출량은 일반적으로 같다.

정답 3번

해설. ③ 고속다기통 압축기에는 일반적으로 링 모양의 플레이트 밸브가 쓰인다.
① 압축비가 커지면 압축효율과 체적효율이 모두 떨어진다. ② 언로더 용량제어는 기통 수를 줄이는 단계적 제어이다. ④ 저단측 흡입가스 비체적이 커서 저단측 피스톤 토출량이 고단측보다 크다.

40번

다음 중 이중 효용 흡수식 냉동기는 단효용 흡수식 냉동기와 비교하여 어떤 장치가 복수계로 설치되는가?

1. 흡수기

2. 증발기

3. 응축기

4. 재생기

정답 4번

해설. ④ 이중효용 흡수식 냉동기는 고온 재생기와 저온 재생기 두 개를 두어 고온 재생기에서 발생한 냉매증기의 열을 저온 재생기에서 다시 이용한다.
흡수기·증발기·응축기는 단효용과 마찬가지로 하나씩이다.

41번

동일 풍량, 정압을 갖는 송풍기에서 형번이 다르면 축마력, 출구 송풍속도 등이 다르다. 송풍기의 형번이 작은 것을 큰 것으로 바꿔 선정할 때 설명이 틀린 것은?

1. 모터 용량은 작아진다.

2. 출구 풍속은 작아진다.

3. 회전수는 커진다.

4. 설비비는 증대한다.

정답 3번

해설. ③ 형번이 큰 송풍기를 선정하면 같은 풍량·정압을 더 낮은 회전수로 낼 수 있으므로 "회전수가 커진다"는 틀리다.
형번이 커지면 효율이 좋아져 ① 축동력(모터 용량)은 작아지고, ② 출구 단면적이 커져 출구 풍속은 작아지며, ④ 송풍기 값이 비싸 설비비는 증가한다.

42번

공기조화 설비의 열원장치 및 반송 시스템에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 흡수식 냉동기의 흡수기와 재생기는 증기압축식 냉동기의 압축기와 같은 역할을 수행한다.

2. 보일러의 효율은 보일러에 공급한 연료의 발열량에 대한 보일러 출력의 비로 계산한다.

3. 흡수식 냉동기의 냉온수 발생기는 냉방 시에는 냉수, 난방 시에는 온수를 각각 공급할 수 있지만, 냉수 및 온수를 동시에 공급할 수는 없다.

4. 단일덕트 재열방식은 실내의 건구온도뿐만 아니라 부분 부하 시에 상대습도도 유지하는 것을 목적으로 한다.

정답 3번

해설. ③ 흡수식 냉온수기는 기종에 따라 냉수와 온수를 동시에 공급할 수 있으므로 "동시에 공급할 수 없다"는 틀리다.
① 흡수기와 재생기가 압축기 역할을 대신하고, ② 보일러 효율은 출력/연료 발열량이며, ④ 재열방식은 부분부하 때 재열로 습도까지 조절하기 위한 것이다.

43번

증기압축식 냉동기의 냉각탑에서 표준냉각 능력을 산정하는 일반적 기준으로 적절하지 못한 것은?

1. 입구수온 37℃

2. 출구수온 32℃

3. 순환수량 23L/min

4. 입구 공기 습구온도 27℃

정답 3번

해설. ③ 냉각탑 표준 냉각능력은 입구수온 37℃, 출구수온 32℃, 입구공기 습구온도 27℃, 순환수량 13L/min(냉각톤당)을 기준으로 한다.
따라서 순환수량 23L/min은 적절하지 않다.

44번

대류 및 복사에 의한 열전달률에 의해 기온과 평균 복사온도를 가중 평균한 값으로 복사난방 공간의 열환경을 평가하기 위한 지표로서 가장 적당한 것은?

1. 작용온도(operative temperature)

2. 건구온도(dry-bulb temperature)

3. 카타냉각력(Kata cooling power)

4. 불쾌지수(discomfort index)

정답 1번

해설. ① 작용온도(operative temperature)는 대류·복사 열전달률로 기온과 평균복사온도를 가중평균한 값으로 복사난방 공간의 열환경 평가에 쓴다.
② 건구온도는 복사 영향을 반영하지 못하고, ③ 카타냉각력은 기류 측정, ④ 불쾌지수는 기온·습도에 의한 지표이다.

45번

열펌프에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 공기-물방식에서 물회로 변환의 경우 외기가 0℃ 이하에서는 브라인을 사용하여 채열한다.

2. 공기-공기방식에서 냉매회로 변환의 경우는 장치가 간단하나 축열이 불가능하다.

3. 물-물방식에서 냉매회로 변환의 경우는 축열조를 사용할 수 없으므로 대형에 적합하지 않다.

4. 열펌프의 성적계수(COP)는 냉동기의 성적계수보다는 1만큼 더 크게얻을 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 물-물 방식은 물 회로에 축열조를 둘 수 있어 대형 설비에도 적합하다. "축열조를 사용할 수 없어 대형에 부적합하다"는 틀리다.
① 외기 0℃ 이하에서는 브라인으로 채열하고, ② 공기-공기 냉매회로 변환은 간단하나 축열이 어려우며, ④ 열펌프 COP = 냉동기 COP + 1이다.

46번

열전달 방법이 자연순환에 의하여 이루어지는 자연형 태양열 난방 방식에 해당되지 않는 것은?

1. 직접 획득 방식

2. 부착 온실 방식

3. 태양전지 방식

4. 축열벽 방식

정답 3번

해설. ③ 태양전지 방식은 태양광을 전기로 바꾸는 발전 방식으로 자연형 태양열 난방이 아니다.
자연형(패시브) 태양열 난방: 직접획득 방식, 부착온실 방식, 축열벽(트롬월) 방식, 축열지붕 방식 등

47번

엔탈피 변화가 없는 경우의 열수분비는?

1. 0

2. 1

3. -1

4. ∞

정답 1번

해설. ① 열수분비 u = Δh/Δx 이므로 엔탈피 변화가 없으면(Δh = 0) u = 0이다.
단열가습(순환수 분무)이 대표적인 예이다. u = ∞는 절대습도 변화가 없는 현열 변화에 해당한다.

48번

송풍량 600m³/min을 공급하여 다음의 공기선도와 같이 난방하는 실의 실내부하는? (단, 공기의 비중량은 1.2kg/m³, 비열은 0.24kcal/kgㆍ℃이며, 각 상태점의 값은 아래 표와 같다.)

상태점	온도(℃)	엔탈피(kcal/kg)
①	0	0.5
②	20	9.0
③	15	8.0
④	28	10.0
⑤	29	13.0

1. 31,100kcal/h

2. 94,510kcal/h

3. 129,600kcal/h

4. 172,800kcal/h

정답 4번

해설. ④ 실내부하는 172,800kcal/h이다.
풀이: 선도에서 ①(외기)과 ②(실내)가 혼합되어 ③ → 가열 ④ → 가습 ⑤가 되어 실내로 취출된다.
송풍 질량 G = 600 × 60 × 1.2 = 43,200kg/h
실내부하 q = G(h₅ − h₂) = 43,200 × (13.0 − 9.0) = 172,800kcal/h

49번

1년 동안의 냉난방에 소요되는 열량 및 연료 비용의 산출과 관계되는 것은?

1. 상당외기 온도차

2. 풍향 및 풍속

3. 냉난방 도일

4. 지중온도

정답 3번

해설. ③ 냉난방 도일(degree-day)은 기준온도와 일평균 외기온도 차를 기간 동안 합한 값으로 1년 동안의 냉난방 소요 열량과 연료비 산출에 쓰인다.
① 상당외기온도차는 벽체 순간 부하 계산, ② 풍향·풍속은 침입외기, ④ 지중온도는 지중벽체 손실 계산에 쓴다.

50번

주철제 보일러의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 섹션을 분할하여 반입하므로 현장설치의 제한이 적다.

2. 강제 보일러보다 내식성이 우수하여 수명이 길다.

3. 강제 보일러보다 급격한 온도변화에 강하여 고온ㆍ고압의 대용량으로 사용된다.

4. 섹션을 증가시켜 간단하게 출력을 증가시킬 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 주철제 보일러는 강제 보일러보다 급격한 온도변화(열충격)에 약하고 강도가 낮아 저압·소용량에 쓰인다.
① 섹션 분할 반입이 가능하고, ② 내식성이 좋아 수명이 길며, ④ 섹션 수를 늘려 출력을 증가시킬 수 있다.

51번

공장이나 창고 등과 같이 높고 넓은 공간에 주로 사용되는 유닛히터(unit heater)를 설치할 때 주의할 사항으로 틀린 것은?

1. 온풍의 도달거리나 확산 직경은 천장고나 취출 공기 온도에 따라 달라지므로 설치위치를 충분히 고려해야 한다.

2. 토출 공기 온도는 너무 높지 않도록 한다.

3. 송풍량을 증가시켜 고온의 공기가 상층부에 모이지 않도록 한다.

4. 열손실이 가장 적은 곳에 설치한다.

정답 4번

해설. ④ 유닛히터는 열손실이 가장 많은 곳(외벽·출입구 쪽 등)을 향해 설치해야 효과적이므로 "열손실이 가장 적은 곳"은 틀리다.
① 도달거리·확산직경을 고려하고, ② 토출온도가 너무 높으면 온풍이 위로 떠오르며, ③ 송풍량을 키워 상층부 온기 체류를 줄인다.

52번

일사량에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 대기투과율은 계절, 시각에 따라 다르다.

2. 지표면에 도달하는 일사량을 전일사량이라고 한다.

3. 전일사량은 직달일사량에서 천공복사량을 뺀 값이다.

4. 일사는 건물의 유리나 외벽, 지붕을 통하여 공조(냉방)부하가 된다.

정답 3번

해설. ③ 전일사량은 직달일사량과 천공복사량(산란일사)을 합한 값이다. "뺀 값"은 틀리다.
① 대기투과율은 계절·시각에 따라 다르고, ② 지표면 도달 일사량을 전일사량이라 하며, ④ 일사는 유리·외벽·지붕을 통해 냉방부하가 된다.

53번

단일덕트 정풍량 방식의 장점으로 틀린 것은?

1. 각 실의 실온을 개별적으로 제어할 수가 있다.

2. 설비비가 다른 방식에 비해 적게 든다.

3. 기계실에 기기류가 집중 설치되므로 운전, 보수가 용이하고, 진동, 소음의 전달 염려가 적다.

4. 외기의 도입이 용이하며 환기팬 등을 이용하면 외기냉방이 가능하고 전열교환기의 설치도 가능하다.

정답 1번

해설. ① 단일덕트 정풍량 방식은 하나의 공조기에서 같은 온도의 공기를 일정 풍량으로 보내므로 각 실의 개별 온도제어가 어렵다.
② 설비비가 적고, ③ 기계실 집중으로 운전·보수가 쉬우며, ④ 외기 도입·외기냉방·전열교환기 설치가 쉽다.

54번

다음 중 보온, 보냉, 방로의 목적으로 덕트 전체를 단열해야 하는 것은?

1. 급기 덕트

2. 배기 덕트

3. 외기 덕트

4. 배연 덕트

정답 1번

해설. ① 급기 덕트는 냉·온풍이 흐르므로 열손실·결로를 막기 위해 전체를 보온·보냉·방로해야 한다.
배기 덕트·배연 덕트는 실내공기·연기를 버리는 덕트이고, 외기 덕트는 일반적으로 결로 우려 구간에만 부분적으로 단열한다.

55번

덕트 설계 시 주의사항으로 틀린 것은?

1. 덕트 내 풍속을 허용풍속 이하로 선정하여 소음, 송풍기 동력 등에 문제가 발생하지 않도록 한다.

2. 덕트의 단면은 정방형이 좋으나, 그것이 어려울 경우 적정 종횡비로 하여 공기 이동이 원활하게 한다.

3. 덕트의 확대부는 15° 이하로 하고, 축소부는 40° 이상으로 한다.

4. 곡관부는 가능한 크게 구부리며, 내측 곡률 반경이 덕트 폭보다 작을 경우는 가이드베인을 설치한다.

정답 3번

해설. ③ 덕트의 확대부 각도는 15° 이하, 축소부 각도는 30° 이하로 완만하게 해야 한다. "축소부 40° 이상"은 틀리다.
① 허용풍속 이하 선정, ② 정방형에 가깝고 적정 종횡비(4:1 이하 권장), ④ 곡률반경을 크게 하고 작으면 가이드베인을 설치하는 것은 옳다.

56번

어느 실의 냉방 장치에서 실내취득 현열부하가 40000W, 잠열부하가 15000W인 경우 송풍 공기량은? (단, 실내온도 26℃, 송풍 공기온도 12℃, 외기온도 35℃, 공기밀도 1.2kg/m³, 공기의 정압비열은 1.005kJ/kgㆍK이다.)

1. 1.658m³/s

2. 2.280m³/s

3. 2.369m³/s

4. 3.258m³/s

정답 3번

해설. ③ 송풍 공기량은 약 2.369m³/s이다.
풀이: 송풍량은 실내 현열부하로 구한다.
Q = qs/(ρ·Cₚ·Δt) = 40,000/(1.2 × 1,005 × (26 − 12)) = 40,000/16,884 ≒ 2.369m³/s
잠열부하와 외기온도는 송풍량 계산에 쓰지 않는다.

57번

공기조화기에 걸리는 열부하 요소 중 가장 거리가 먼 것은?

1. 외기부하

2. 재열부하

3. 배관 계통에서의 열부하

4. 덕트 계통에서의 열부하

정답 3번

해설. ③ 배관 계통에서의 열부하(펌프·배관 열취득 등)는 열원기기(냉동기·보일러)에 걸리는 부하로, 공기조화기 부하가 아니다.
공기조화기 부하: 실내부하, ① 외기부하, ② 재열부하, ④ 덕트 계통 열취득·송풍기 부하 등

58번

공기 조화 설비에서 처리하는 열부하로 가장 거리가 먼 것은?

1. 실내 열취득 부하

2. 실내 열손실 부하

3. 실내 매연 부하

4. 환기용 도입 외기부하

정답 3번

해설. ③ 실내 매연 부하는 열부하가 아니라 환기·배연 설비로 처리하는 오염 부하이다.
공조설비가 처리하는 열부하: ① 실내 열취득(냉방) 부하, ② 실내 열손실(난방) 부하, ④ 환기용 외기부하 등

59번

심야 전력을 이용하여 냉동기를 가동 후 주간냉방에 이용하는 빙축열 시스템의 일반적인 구성장치로 적절한 것은?

1. 펌프, 보일러, 냉동기, 증기축열조

2. 축열조, 판형열교환기, 냉동기, 냉각탑

3. 판형열교환기, 증기트랩, 냉동기, 냉각탑

4. 냉동기, 축열기, 브라인펌프, 에어프리히터

정답 2번

해설. ② 빙축열 시스템은 냉동기(브라인 냉동기), 빙축열조, 판형 열교환기, 냉각탑, 브라인·냉수 펌프 등으로 구성된다.
①·③·④에 포함된 보일러, 증기축열조, 증기트랩, 에어프리히터는 난방·증기 설비 요소이다.

60번

건구온도 32℃, 습구온도 26℃의 신선외기 1800m³/h를 실내로 도입하여 실내공기를 27℃(DB), 50%(RH)의 상태로 유지하기 위해 외기에서 제거해야 할 전열량은? (단, 32℃, 27℃에서의 절대습도는 각각 0.0189kg/kg, 0.0112kg/kg이며, 공기의 비중량은 1.2kg/m³, 비열은 0.24kcal/kgㆍK이다.)

1. 약 9900kcal/h

2. 약 12530kcal/h

3. 약 18300kcal/h

4. 약 23300kcal/h

정답 2번

해설. ② 제거해야 할 전열량은 약 12,530kcal/h이다.
풀이: G = 1800 × 1.2 = 2160kg/h
현열 = 2160 × 0.24 × (32 − 27) = 2,592kcal/h
잠열 = 2160 × 597.5 × (0.0189 − 0.0112) ≒ 9,938kcal/h
전열 ≒ 12,530kcal/h
※ 절대습도 단위 오기(kg/m³)를 kg/kg으로 바로잡았다.

61번

어떤 제어계의 입력으로 단위 임펄스가 가해졌을 때 출력이 te⁻³ᵗ이었다. 이 제어계의 전달함수는?

1. 1/(s+3)²

2. s/{(s+1)(s+2)}

3. s(s+2)

4. (s+1)(s+2)

정답 1번

해설. ① 전달함수는 1/(s+3)²이다.
풀이: 단위 임펄스 입력의 라플라스 변환은 1이므로 전달함수 G(s) = 출력의 라플라스 변환
ℒ[te⁻³ᵗ] = 1/(s + 3)²
(ℒ[t] = 1/s² 에 e⁻³ᵗ를 곱하면 s가 s+3으로 이동한다.)

62번

다음과 같이 저항이 연결된 회로의 a점과 b점의 전위가 일치할 때, 저항 R₁과 R₅의 값(Ω)은?

1. R₁ = 4.5Ω, R₅ = 4Ω

2. R₁ = 1.4Ω, R₅ = 4Ω

3. R₁ = 4Ω, R₅ = 1.4Ω

4. R₁ = 4Ω, R₅ = 4.5Ω

정답 2번

해설. ② R₁ = 1.4Ω, R₅ = 4Ω이다.
풀이: a, b 전위가 같으면 브리지 평형: R₂/R₃ = R₄/R₅ → 3/6 = 2/R₅ → R₅ = 4Ω
전체 저항 = V/I = 10/2 = 5Ω, 병렬부 = (3+6)(2+4)/(9+6) = 54/15 = 3.6Ω
R₁ = 5 − 3.6 = 1.4Ω

63번

피드백 제어계에서 제어요소에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. 조작부와 검출부로 구성되어 있다.

2. 조절부와 검출부로 구성되어 있다.

3. 목표값에 비례하는 신호를 발생하는 요소이다.

4. 동작신호를 조작량으로 변화시키는 요소이다.

정답 4번

해설. ④ 제어요소는 동작신호를 조작량으로 변환하는 요소이며 조절부와 조작부로 구성된다.
①·② 검출부는 제어요소가 아니라 피드백 요소에 속하고, ③ 목표값에 비례하는 신호(기준입력)를 만드는 것은 기준입력요소(설정부)이다.

64번

제어 동작에 따른 분류 중 불연속제어에 해당되는 것은?

1. ON/OFF 동작

2. 비례제어 동작

3. 적분제어 동작

4. 미분제어 동작

정답 1번

해설. ① ON/OFF(2위치) 동작은 조작량이 두 값 중 하나로만 바뀌는 불연속 제어이다.
비례(P)·적분(I)·미분(D) 동작은 편차에 따라 조작량이 연속적으로 변하는 연속 제어이다.

65번

PI 동작의 전달함수는? (단, kₚ는 비례감도이다.)

1. kₚ

2. kₚsT

3. K(1 + sT)

4. kₚ(1 + 1/sT)

정답 4번

해설. ④ PI(비례적분) 동작의 전달함수는 kₚ(1 + 1/sT)이다(T: 적분시간).
① kₚ는 비례(P) 동작, ② kₚsT는 미분(D) 동작, ③ K(1 + sT)는 비례미분(PD) 동작의 형태이다.

66번

상용전원을 이용하여 직류전동기를 속도제어 하고자 할 때 필요한 장치가 아닌 것은?

1. 초퍼

2. 인버터

3. 정류장치

4. 속도센서

정답 2번

해설. ② 인버터는 직류를 교류로 바꾸는 장치로 주로 교류(유도)전동기 속도제어에 쓴다.
상용 교류전원으로 직류전동기를 속도제어하려면 교류를 직류로 바꾸는 정류장치, 직류 전압을 조절하는 초퍼, 속도 궤환용 속도센서가 필요하다.

67번

다음 그림과 같은 회로에서 스위치를 2분 동안 닫은 후 개방하였을 때 A지점에서 통과한 모든 전하량을 측정하였더니 240C이었다. 이 때 저항에서 발생한 열량은 약 몇 cal인가?

1. 80.2

2. 160.4

3. 240.5

4. 460.8

정답 4번

해설. ④ 발생 열량은 약 460.8cal이다.
풀이: 전류 I = Q/t = 240C/120s = 2A
발열량 H = 0.24 I²Rt = 0.24 × 2² × 4 × 120 = 460.8cal
(전력량 I²Rt = 1920J, 1J ≒ 0.24cal)

68번

온도 보상용으로 사용되는 소자는?

1. 서미스터

2. 바리스터

3. 제너다이오드

4. 버랙터다이오드

정답 1번

해설. ① 서미스터는 온도에 따라 저항이 크게 변하므로(주로 부(−)특성) 회로의 온도 보상·온도 측정에 쓰인다.
② 바리스터는 서지전압 억제, ③ 제너다이오드는 정전압, ④ 버랙터다이오드는 가변용량(정전용량) 소자로 쓰인다.

69번

그림과 같은 회로에서 단자 a, b 간에 주파수 f(Hz)의 정현파 전압을 가했을 때, 전류계 A₁과 A₂의 지시가 같았다면 f, L, C 간의 관계는?

1. f = 1/√(LC)

2. f = √(LC)

3. f = 2π/√(LC)

4. f = 1/(2π√(LC))

정답 4번

해설. ④ f = 1/(2π√(LC))이다.
풀이: A₁(전체 전류)과 A₂(R 가지 전류)의 지시가 같으면 L과 C 가지를 합한 전류가 0, 즉 L·C가 병렬 공진 상태이다.
ωL = 1/(ωC) → ω = 1/√(LC) → f = 1/(2π√(LC))

70번

변압기 Y-Y 결선방법의 특성을 설명한 것으로 틀린 것은?

1. 중성점을 접지할 수 있다.

2. 상전압이 선간전압의 1/√3이 되므로 절연이 용이하다.

3. 선로에 제3조파를 주로 하는 충전전류가 흘러 통신장애가 생긴다.

4. 단상변압기 3대로 운전하던 중 한 대가 고장이 발생해도 V결선 운전이 가능하다.

정답 4번

해설. ④ 단상변압기 3대 중 1대가 고장나도 나머지 2대로 V결선 운전을 할 수 있는 것은 Δ-Δ 결선의 특징이다.
Y-Y 결선은 ① 중성점 접지가 가능하고, ② 상전압이 선간전압의 1/√3이라 절연이 쉬우며, ③ 제3고조파 전류로 통신장애가 생길 수 있다.

71번

그림과 같이 트랜지스터를 사용하여 논리소자를 구성한 논리회로의 명칭은?

1. OR회로

2. AND회로

3. NOR회로

4. NAND회로

정답 3번

해설. ③ 입력 A, B, C가 다이오드를 거쳐 트랜지스터 베이스에 모이므로 하나라도 1이면 트랜지스터가 ON되어 출력 Z가 0이 된다.
다이오드부는 OR, 트랜지스터부는 NOT(인버터)이므로 전체는 NOR 회로이다.

72번

유도전동기에서 슬립이 “0”이란 의미와 같은 것은?

1. 유도제동기의 역할을 한다.

2. 유도전동기가 정지상태이다.

3. 유도전동기가 전부하 운전상태이다.

4. 유도전동기가 동기속도로 회전한다.

정답 4번

해설. ④ 슬립 s = (Nₛ − N)/Nₛ = 0 이면 회전자 속도 N이 동기속도 Nₛ와 같다.
② 정지 상태는 s = 1, ① 유도제동기는 s > 1, ③ 전부하 운전 시 슬립은 보통 수 % 정도이다.

73번

자장 안에 놓여 있는 도선에 전류가 흐를 때 도선이 받는 힘은 F = BIℓsinθ(N)이다. 이것을 설명하는 법칙과 응용기기가 맞게 짝지어진 것은?

1. 플레밍의 오른손법칙 - 발전기

2. 플레밍의 왼손법칙 - 전동기

3. 플레밍의 왼손법칙 - 발전기

4. 플레밍의 오른손법칙 - 전동기

정답 2번

해설. ② 자장 속 전류가 흐르는 도체가 받는 힘 F = BIℓsinθ는 플레밍의 왼손법칙으로 설명하며, 이를 응용한 기기가 전동기이다.
플레밍의 오른손법칙은 도체의 운동으로 기전력이 생기는 현상(e = Bℓv sinθ)으로 발전기의 원리이다.

74번

그림과 같은 회로에서 E를 교류전압 V의 실효값이라 할 때, 저항 양단에 걸리는 전압 ed의 평균값은 E의 약 몇 배 정도인가?

1. 0.6

2. 0.9

3. 1.4

4. 1.7

정답 2번

해설. ② 평균값은 E의 약 0.9배이다.
풀이: 그림은 다이오드 4개로 된 단상 전파(브리지) 정류회로이다.
전파정류 평균값 Ed = (2√2/π)E ≒ 0.9E
(반파정류라면 약 0.45E이다.)

75번

그림과 같은 R-L 직렬회로에서 공급전압이 10V일 때 Vᵣ = 8V이면 Vₗ은 몇 V인가?

1. 2

2. 4

3. 6

4. 8

정답 3번

해설. ③ Vₗ은 6V이다.
풀이: R-L 직렬회로에서 Vᵣ과 Vₗ은 90° 위상차가 있으므로
V = √(Vᵣ² + Vₗ²) → Vₗ = √(10² − 8²) = √36 = 6V

76번

R-L-C 병렬회로에서 회로가 병렬 공진되었을 때 합성 전류는 어떻게 되는가?

1. 최소가 된다.

2. 최대가 된다.

3. 전류는 흐르지 않는다.

4. 전류는 무한대가 된다.

정답 1번

해설. ① R-L-C 병렬 공진 시 L과 C 가지의 전류가 서로 상쇄되어 어드미턴스가 최소(임피던스 최대)가 되므로 합성 전류는 최소가 된다.
직렬 공진일 때는 임피던스가 최소가 되어 전류가 최대가 된다.

77번

단위계단 함수 u(t)의 그래프는?

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. ② 단위계단함수 u(t)는 t < 0에서 0, t ≥ 0에서 1인 함수이므로 t = 0부터 크기 1로 일정한 그래프이다.
①은 임펄스(δ함수), ③은 단위 램프 함수(t), ④는 포물선 형태의 함수 그래프이다.

78번

PLC프로그래밍에서 여러 개의 입력 신호 중 하나 또는 그 이상의 신호가 ON 되었을 때 출력이 나오는 회로는?

1. OR회로

2. AND회로

3. NOT회로

4. 자기유지회로

정답 1번

해설. ① 여러 입력 중 하나 이상이 ON이면 출력이 나오는 회로는 OR(논리합) 회로이다.
② AND는 모든 입력이 ON일 때, ③ NOT은 입력의 반전, ④ 자기유지회로는 입력이 꺼져도 출력을 유지하는 회로이다.

79번

논리식 X = A′·B′·C′ + A′·B′·C + A′·B·C + A′·B·C′ 를 가장 간단히 정리한 것은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. A′

2. B′ + C′

3. B′ · C′

4. A′ · B′ · C′

정답 1번

해설. ① X = A′이다.
풀이: X = A′B′(C′ + C) + A′B(C + C′) = A′B′ + A′B = A′(B′ + B) = A′
네 항 모두 A′를 공통으로 가지며 B, C의 모든 조합을 포함하므로 A′만 남는다.

80번

피드백 제어계를 시퀀스제어계와 비교하였을 경우 그 이점으로 틀린 것은?

1. 목표값에 정확히 도달할 수 있다.

2. 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다.

3. 제어계가 간단하고 제어기가 저렴하다.

4. 외부조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 피드백 제어계는 검출부·비교부 등이 필요해 구조가 복잡하고 값이 비싸다. "간단하고 저렴하다"는 시퀀스(개루프) 제어의 특징이다.
① 목표값 도달 정확도 향상, ② 제어계 특성(대역폭 등) 향상, ④ 외란 영향 감소는 피드백 제어의 이점이다.

81번

평면상의 변위 및 입체적인 변위까지 안전하게 흡수할 수 있는 이음은?

1. 스위블형 이음

2. 벨로즈형 이음

3. 슬리브형 이음

4. 볼 조인트 신축 이음

정답 4번

해설. ④ 볼 조인트 신축이음은 볼 이음이 회전하여 평면상 변위뿐 아니라 입체적(3차원) 변위까지 흡수할 수 있다.
① 스위블형은 엘보 나사부 회전, ② 벨로즈형과 ③ 슬리브형은 주로 축방향 신축을 흡수한다.

82번

폴리에틸렌 배관의 접합방법이 아닌 것은?

1. 기볼트 접합

2. 용착 슬리브 접합

3. 인서트 접합

4. 테이퍼 접합

정답 1번

해설. ① 기볼트 접합은 석면시멘트관(에터니트관)의 접합법이다.
폴리에틸렌관 접합법: 용착 슬리브 접합, 인서트 접합, 테이퍼 접합, 버트(맞대기) 융착 접합 등
폴리에틸렌은 열가소성이어서 주로 가열 융착 방식으로 접합한다.

83번

증기 트랩장치에서 필요하지 않은 것은?

1. 스트레이너

2. 게이트밸브

3. 바이패스관

4. 안전밸브

정답 4번

해설. ④ 증기트랩 장치(트랩 주위 배관)는 스트레이너, 게이트밸브(차단용), 바이패스관, 체크밸브 등으로 구성되며 안전밸브는 필요하지 않다.
안전밸브는 보일러·압력용기의 과압 방지용이다.

84번

배수 트랩의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 내식성이 클 것

2. 구조가 간단할 것

3. 봉수가 유실되지 않는 구조일 것

4. 오물이 트랩에 부착될 수 있는 구조일 것

정답 4번

해설. ④ 배수트랩은 오물이 부착되거나 체류하지 않고 자기세정 작용이 있는 구조여야 한다.
① 내식성, ② 간단한 구조, ③ 봉수 유실이 없는 구조는 트랩의 구비조건이다. 이 밖에 봉수 깊이 50~100mm 유지, 청소가 쉬울 것 등이 요구된다.

85번

급수배관 내 권장 유속은 어느 정도가 적당한가?

1. 2m/s 이하

2. 7m/s 이하

3. 10m/s 이하

4. 13m/s 이하

정답 1번

해설. ① 급수배관 내 유속은 수격작용·소음·마모를 막기 위해 일반적으로 2m/s 이하(1~2m/s 정도)로 한다.
7m/s 이상은 수격작용과 소음이 심해 부적당하다. 유속이 빠를수록 밸브 급폐쇄 시 수격압이 커지고 관 마모도 심해진다.

86번

무기질 단열재에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 암면은 단열성이 우수하고 아스팔트 가공된 보냉용의 경우 흡수성이 양호하다.

2. 유리섬유는 가볍고 유연하여 작업성이 매우 좋으며 칼이나 가위 등으로 쉽게 절단된다.

3. 탄산마그네슘 보온재는 열전도율이 낮으며 300~320℃에서 열분해된다.

4. 규조토 보온재는 비교적 단열효과가 낮으므로 어느 정도 두껍게 시공하는 것이 좋다.

정답 1번

해설. ① 아스팔트로 가공한 보냉용 암면은 방습성이 좋아 흡수성이 작다. "흡수성이 양호하다"는 틀리다.
② 유리섬유는 가볍고 절단이 쉬우며, ③ 탄산마그네슘은 열전도율이 낮고 300℃ 정도에서 열분해되며, ④ 규조토는 단열효과가 낮아 두껍게 시공한다.

87번

열을 잘 반사하고 확산하여 방열기 표면 등의 도장용으로 적합한 도료는?

1. 광명단

2. 산화철

3. 합성수지

4. 알루미늄

정답 4번

해설. ④ 알루미늄 도료(은분)는 열을 잘 반사하고 확산하며 광택이 있어 방열기 표면·온수 배관 도장에 적합하다.
① 광명단은 녹 방지용 하도, ② 산화철 도료는 방청용, ③ 합성수지 도료는 일반 방식·마감용이다.

88번

냉동기 용량제어의 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 고내의 온도를 일정하게 할 수 있다.

2. 중부하 기동으로 기동이 용이하다.

3. 압축기를 보호하여 수명을 연장한다.

4. 부하변동에 대응한 용량제어로 경제적인 운전을 한다.

정답 2번

해설. ② 용량제어를 하면 부하를 줄여 경부하(무부하) 기동이 가능해진다. "중부하 기동"은 틀리다.
용량제어는 ① 고내 온도를 일정하게 하고, ③ 압축기를 보호하여 수명을 늘리며, ④ 부하변동에 맞춰 경제적으로 운전하기 위한 것이다.

89번

온수난방 배관에서 리버스 리턴(reverse return) 방식을 채택하는 주된 이유는?

1. 온수의 유량 분배를 균일하게 하기 위하여

2. 배관의 길이를 짧게 하기 위하여

3. 배관의 신축을 흡수하기 위하여

4. 온수가 식지 않도록 하기 위하여

정답 1번

해설. ① 리버스 리턴(역환수) 방식은 각 방열기까지의 공급관과 환수관 길이의 합을 같게 하여 마찰저항을 균등하게 만들어 유량을 고르게 분배하기 위한 방식이다.
배관 길이는 오히려 길어지며 신축 흡수나 보온과는 관계가 없다.

90번

펌프 주위에 배관 시 주의해야 할 사항으로 틀린 것은?

1. 흡입관의 수평배관은 펌프를 향해 위로 올라가도록 설치한다.

2. 토출부에 설치한 체크밸브는 서징현상 방지를 위해 펌프에서 먼 곳에 설치한다.

3. 흡입구는 수위면에서부터 관경의 2배 이상 물속으로 들어가게 한다.

4. 흡입관의 길이는 되도록 짧게 하는 것이 좋다.

정답 2번

해설. ② 토출측 체크밸브는 수격작용을 줄이기 위해 펌프 가까이에 설치한다. "먼 곳에 설치한다"는 틀리다.
① 흡입 수평관은 공기가 고이지 않게 펌프 쪽으로 올림구배, ③ 흡입구는 관경의 2배 이상 수중에, ④ 흡입관은 짧게 하는 것이 옳다.

91번

냉매 배관을 시공할 때 주의해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 배관은 가능한 한 꺾이는 곳을 적게 하고 꺾이는 곳의 구부림 지름을 작게 한다.

2. 관통 부분 이외에는 매설하지 않으며, 부득이한 경우 강관으로 보호한다.

3. 구조물을 관통할 때에는 견고하게 관을 보호해야 하며, 외부로의 누설이 없어야 한다.

4. 응력발생 부분에는 냉매 흐름 방향에 수평이 되게 루프 배관을 한다.

정답 1번

해설. ① 냉매배관은 꺾임을 적게 하고 꺾이는 곳의 구부림 반지름은 크게 하여 압력손실을 줄여야 한다. "작게 한다"는 틀리다.
②·③ 매설·관통 부분 보호와 누설 방지, ④ 응력 발생 부분의 루프 배관은 옳은 시공 방법이다.

92번

배수관은 피복두께를 보통 10mm 정도 표준으로 하여 피복한다. 피복의 주된 목적은?

1. 충격방지

2. 진동방지

3. 방로 및 방음

4. 부식방지

정답 3번

해설. ③ 배수관 피복의 주된 목적은 관 표면 결로를 막는 방로와 배수 흐름 소음을 줄이는 방음이다.
충격·진동 방지는 지지·방진 장치로, 부식방지는 도장·방식 처리로 한다. 배수관은 내부 수온이 낮아 여름철 표면 결로가 생기기 쉽다.

93번

5세주형 700mm의 주철제 방열기를 설치하여 증기온도가 110℃, 실내 공기온도가 20℃이며 난방부하가 25000kcal/h일 때 방열기의 소요 쪽수는? (단, 방열계수 6.9kcal/m²ㆍhㆍ℃, 1쪽당 방열면적 0.28m²이다.)

1. 144쪽

2. 164쪽

3. 154쪽

4. 174쪽

정답 1번

해설. ① 소요 쪽수는 약 144쪽이다.
풀이: 방열기 1m²당 방열량 = 6.9 × (110 − 20) = 621kcal/m²·h
소요 방열면적 = 25,000/621 ≒ 40.26m²
쪽수 = 40.26/0.28 ≒ 143.8 → 144쪽

94번

증기난방의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 이용 열량이 증기의 증발잠열로서 매우 크다.

2. 실내 온도의 상승이 느리고 예열 손실이 많다.

3. 운전을 정지시키면 관에 공기가 유입되므로 관의 부식이 빠르게 진행된다.

4. 취급안전상 주의가 필요하므로 자격을 갖춘 기술자를 필요로 한다.

정답 2번

해설. ② 증기난방은 증기의 잠열을 이용하므로 예열시간이 짧고 실온 상승이 빠르다. "상승이 느리고 예열손실이 많다"는 온수난방의 특징에 가깝다.
① 증발잠열이 커서 이용 열량이 크고, ③ 정지 시 공기 유입으로 부식이 빠르며, ④ 취급에 자격자가 필요하다.

95번

간접 가열 급탕법과 가장 관계가 먼 장치는?

1. 증기 사일런스

2. 저탕조

3. 보일러

4. 고가수조

정답 1번

해설. ① 증기 사일런서는 저탕조 물에 증기를 직접 불어넣는 기수혼합식(직접가열식)에서 소음을 줄이는 장치이다.
간접가열식은 보일러의 증기·온수를 저탕조 안 가열코일에 보내 물을 데우며, 고가수조에서 급수를 받는다.

96번

하트 포드(Hart ford) 배관법에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 보일러 내의 안전 저수면 보다 높은 위치에 환수관을 접속한다.

2. 저압증기 난방에서 보일러 주변의 배관에 사용한다.

3. 하트포드 배관법은 보일러 내의 수면이 안전수위 이하로 유지하기 위해 사용된다.

4. 하트포드 배관 접속 시 환수주관에 침적된 찌꺼기의 보일러 유입을 방지할 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 하트포드 접속법은 보일러 수면이 안전수위 이하로 내려가는 것을 막기 위해 사용한다. "안전수위 이하로 유지"는 틀리다.
① 환수관을 안전저수면보다 약 50mm 높은 위치에 접속하고, ② 저압증기 난방 보일러 주변 배관에 쓰며, ④ 환수주관 찌꺼기의 보일러 유입도 막는다.

97번

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.

정답 1번

해설. ① 가스 옥내배관은 누설 점검과 유지관리를 위해 노출 배관을 원칙으로 한다. "매설배관을 원칙"은 틀리다. 도시가스사업법 시행규칙 별표의 시설기준도 실내 배관은 노출 설치를 기본으로 하고, 벽·바닥·천장 매립·은폐 설치는 못 박음 등 외부 충격 우려가 없는 곳 등 조건을 갖춘 경우로 한정한다.
② 주요 구조부 관통 시 슬리브 사용, ③ 적당한 구배, ④ 신축·진동을 고려한 적정 간격 지지는 옳다.

98번

팽창탱크 주위 배관에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 개방식 팽창탱크는 시스템의 최상부보다 1m이상 높게 설치한다.

2. 팽창탱크의 급수에는 전동밸브 또는 볼밸브를 이용한다.

3. 오버플로우관 및 배수관은 간접배수로 한다.

4. 팽창관에는 팽창량을 조절할 수 있도록 밸브를 설치한다.

정답 4번

해설. ④ 팽창관에는 밸브를 설치해서는 안 된다(기계설비 기술기준: 개방형 팽창탱크의 팽창관·압력도피관에는 밸브 사용 금지). 밸브가 잘못 닫히면 팽창수가 빠지지 못해 배관·기기가 파손될 수 있다.
① 최상부보다 1m 이상 높게, ② 급수는 볼탭·전동밸브로, ③ 오버플로관·배수관은 간접배수로 한다.

99번

밸브의 역할이 아닌 것은?

1. 유체의 밀도 조절

2. 유체의 방향 전환

3. 유체의 유량 조절

4. 유체의 흐름 단속

정답 1번

해설. ① 밸브는 유체의 흐름 단속(개폐), 유량·압력 조절, 흐름 방향 전환 등에 쓰이며 유체의 밀도는 조절할 수 없다.
②·③·④는 모두 밸브의 역할이다. 밀도는 유체의 온도·압력 등 상태에 따라 정해지는 성질이다.

100번

배수트랩의 형상에 따른 종류가 아닌 것은?

1. S 트랩

2. P 트랩

3. U 트랩

4. H 트랩

정답 4번

해설. ④ H 트랩이라는 배수트랩은 없다.
배수트랩은 형상에 따라 관트랩(S트랩, P트랩, U트랩)과 비관트랩(드럼트랩, 벨트랩, 보틀트랩, 그리스·가솔린 등 저집기형 트랩)으로 나눈다.

공조냉동기계기사 필기 2016년 1회 기출문제

기계열역학

냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

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