공조냉동기계기사 필기 2016년 2회 기출문제 정답 및 해설

1번

그림과 같은 Rankine 사이클의 열효율은 약 몇 %인가? (단, h₁ = 191.8kJ/kg, h₂ = 193.8kJ/kg, h₃ = 2799.5kJ/kg, h₄ = 2007.5kJ/kg이다.)

1. 30.3%

2. 39.7%

3. 46.9%

4. 54.1%

정답 1번

해설. ① 열효율은 약 30.3%이다.
풀이: 터빈일 wₜ = h₃ − h₄ = 2799.5 − 2007.5 = 792kJ/kg, 펌프일 wₚ = h₂ − h₁ = 193.8 − 191.8 = 2kJ/kg
공급열 q = h₃ − h₂ = 2799.5 − 193.8 = 2605.7kJ/kg
η = (792 − 2)/2605.7 ≒ 0.303 → 30.3%

2번

대기압 100kPa에서 용기에 가득 채운 프로판을 일정한 온도에서 진공펌프를 사용하여 2kPa 까지 배기하였다. 용기 내에 남은 프로판의 중량은 처음 중량의 몇 % 정도 되는가?

1. 20%

2. 2%

3. 50%

4. 5%

정답 2번

해설. ② 남은 프로판은 처음의 약 2%이다.
풀이: 온도와 용기 체적이 일정하면 PV = mRT에서 질량은 압력에 비례한다.
m₂/m₁ = P₂/P₁ = 2/100 = 0.02 → 2%

3번

이상기체에서 엔탈피 h와 내부에너지 u, 엔트로피 s 사이에 성립하는 식으로 옳은 것은? (단, T는 온도, v는 체적, P는 압력이다.)

1. Tds = dh + vdP

2. Tds = dh - vdP

3. Tds = du - Pdv

4. Tds = dh + d(Pv)

정답 2번

해설. ② 이상기체(일반 단순압축성 물질)에 대한 깁스 관계식은 Tds = du + Pdv = dh − vdP이다.
엔탈피 h = u + Pv를 미분하면 dh = du + Pdv + vdP이므로 Tds = dh − vdP가 된다. ①·③은 부호가 틀리고 ④는 성립하지 않는다.

4번

온도가 150℃인 공기 3kg이 정압 냉각되어 엔트로피가 1.063kJ/K 만큼 감소되었다. 이때 방출된 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1.01kJ/kgㆍK이다.)

1. 27

2. 379

3. 538

4. 715

정답 2번

해설. ② 방출된 열량은 약 379kJ이다.
풀이: 정압과정 ΔS = mCₚ ln(T₂/T₁) → ln(T₂/423.15) = −1.063/(3 × 1.01) = −0.3508
T₂ = 423.15 × e⁻⁰·³⁵⁰⁸ ≒ 297.9K
Q = mCₚ(T₁ − T₂) = 3 × 1.01 × (423.15 − 297.9) ≒ 379kJ

5번

20℃의 공기 5kg이 정압 과정을 거쳐 체적이 2배가 되었다. 공급한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1kJ/kgㆍK이다.)

1. 1465

2. 2198

3. 2931

4. 4397

정답 1번

해설. ① 공급한 열량은 약 1465kJ이다.
풀이: 정압과정에서 V/T = 일정이므로 체적 2배 → T₂ = 2T₁ = 2 × 293.15 = 586.3K
Q = mCₚ(T₂ − T₁) = 5 × 1 × 293.15 ≒ 1465.8kJ

6번

공기 1kg을 정적과정으로 40℃에서 120℃까지 가열하고, 다음에 정압과정으로 120℃에서 220℃까지 가열한다면 전체 가열에 필요한 열량으로 적절한 것은? (단, 정압비열은 1.00kJ/kgㆍK, 정적비열은 0.71kJ/kgㆍK 이다.)

1. 127.8kJ/kg

2. 141.5kJ/kg

3. 156.8kJ/kg

4. 185.2kJ/kg

정답 3번

해설. ③ 필요한 열량은 156.8kJ/kg이다.
풀이: 정적가열 q₁ = Cᵥ(120 − 40) = 0.71 × 80 = 56.8kJ/kg
정압가열 q₂ = Cₚ(220 − 120) = 1.00 × 100 = 100kJ/kg
합계 q = 56.8 + 100 = 156.8kJ/kg

7번

온도 T₂인 저온체에서 열량 QA를 흡수해서 온도가 T₁인 고온체로 열량 QB를 방출할 때 냉동기의 성능계수(coefficient of performance)는?

1. (QB − QA)/QA

2. QB/QA

3. QA/(QB − QA)

4. QA/QB

정답 3번

해설. ③ 냉동기 성능계수 = 저온체에서 흡수한 열량/공급한 일 = QA/(QB − QA)이다.
공급한 일 W = QB − QA이다. ②의 QB/QA는 의미가 없고, (QB − QA) 대신 QB로 나누거나(④) 분자·분모를 바꾼 것(①)은 틀리다. 열펌프라면 QB/(QB − QA)이다.

8번

다음 중 수소(H₂)를 이상기체로 생각하였을 때, 절대압력 1MPa, 온도 100℃에서의 비체적은 약 몇 m³/kg인가? (단, 일반기체상수는 8.3145kJ/kmolㆍK이다.)

1. 0.781

2. 1.26

3. 1.55

4. 3.46

정답 3번

해설. ③ 비체적은 약 1.55m³/kg이다.
풀이: 수소 기체상수 R = 8.3145/2.016 ≒ 4.124kJ/kg·K
v = RT/P = 4.124 × 373.15/1000 ≒ 1.539 ≒ 1.55m³/kg

9번

비열비가 k인 이상기체로 이루어진 시스템이 정압과정으로 부피가 2배로 팽창할 때 시스템이 한 일이 W, 시스템에 전달된 열이 Q일 때, W/Q는 얼마인가? (단, 비열은 일정하다.)

1. k

2. 1/k

3. k/(k − 1)

4. (k − 1)/k

정답 4번

해설. ④ W/Q = (k − 1)/k이다.
풀이: 정압과정 일 W = PΔV = mRΔT, 열 Q = mCₚΔT
W/Q = R/Cₚ = (Cₚ − Cᵥ)/Cₚ = 1 − 1/k = (k − 1)/k
부피가 2배라는 조건과 무관하게 비는 일정하다.

10번

밀폐계의 가역 정적변화에서 다음 중 옳은 것은? (단, U : 내부에너지, Q : 전달된 열, H : 엔탈피, V : 체적, W : 일 이다.)

1. dU = dQ

2. dH = dQ

3. dV = dQ

4. dW = dQ

정답 1번

해설. ① 가역 정적변화에서는 dV = 0이므로 일 dW = PdV = 0이고, 제1법칙 dQ = dU + PdV에서 dU = dQ가 된다.
② dH = dQ는 정압변화의 관계이고, ③·④는 성립하지 않는다(정적변화에서 dW = 0).

11번

카르노 열기관 사이클 A는 0℃와 100℃ 사이에서 작동되며 카르노 열기관 사이클 B는 100℃와 200℃ 사이에서 작동된다. 다음 중 사이클 A의 효율(ηA)과 사이클 B의 효율(ηB)을 각각 구하면?

1. ηA = 26.80%, ηB = 50.00%

2. ηA = 26.80%, ηB = 21.14%

3. ηA = 38.75%, ηB = 50.00%

4. ηA = 38.75%, ηB = 21.14%

정답 2번

해설. ② ηA ≒ 26.80%, ηB ≒ 21.14%이다.
풀이: ηA = 1 − 273.15/373.15 = 100/373.15 ≒ 0.2680
ηB = 1 − 373.15/473.15 = 100/473.15 ≒ 0.2113 → 약 21.1%
같은 온도차라도 고온 구간에서 작동하는 사이클 B의 효율이 더 낮다.

12번

다음 중 밀도 1000kg/m³인 물이 단면적 0.01m²인 관속을 2m/s의 속도로 흐를 때, 질량유량은?

1. 20kg/s

2. 2.0kg/s

3. 50kg/s

4. 5.0kg/s

정답 1번

해설. ① 질량유량은 20kg/s이다.
풀이: ṁ = ρAV = 1000 × 0.01 × 2 = 20kg/s
(체적유량 Q = AV = 0.02m³/s에 밀도를 곱한 값) 질량유량은 연속 방정식에 의해 관의 어느 단면에서나 같다.

13번

열역학적 상태량은 일반적으로 강도성 상태량과 용량성 상태량으로 분류할 수 있다. 강도성 상태량에 속하지 않는 것은?

1. 압력

2. 온도

3. 밀도

4. 체적

정답 4번

해설. ④ 체적은 질량에 비례하는 용량성(종량성) 상태량이다.
압력·온도·밀도(비체적, 비엔탈피 등 단위 질량당 값 포함)는 계의 크기와 무관한 강도성 상태량이다. 강도성 상태량은 계를 둘로 나누어도 값이 변하지 않고, 용량성 상태량(체적·질량·내부에너지 등)은 나눈 만큼 작아진다.

14번

질량 1kg의 공기가 밀폐계에서 압력과 체적이 100kPa, 1m³이었는데 폴리트로픽 과정(PVⁿ = 일정)을 거쳐 체적이 0.5m³이 되었다. 최종 온도(T₂)와 내부 에너지의 변화량(ΔU)은 각각 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 287J/kgㆍK, 정적비열은 718J/kgㆍK, 정압비열은 1005J/kgㆍK, 폴리트로프 지수는 1.3이다.)

1. T₂ = 459.7K, ΔU = 111.3kJ

2. T₂ = 459.7K, ΔU = 79.9kJ

3. T₂ = 428.9K, ΔU = 80.5kJ

4. T₂ = 428.9K, ΔU = 57.8kJ

정답 4번

해설. ④ T₂ ≒ 428.9K, ΔU ≒ 57.8kJ이다.
풀이: T₁ = P₁V₁/(mR) = 100,000 × 1/(1 × 287) ≒ 348.4K
T₂ = T₁(V₁/V₂)ⁿ⁻¹ = 348.4 × 2⁰·³ ≒ 428.9K
ΔU = mCᵥ(T₂ − T₁) = 1 × 0.718 × (428.9 − 348.4) ≒ 57.8kJ

15번

냉동실에서의 흡수 열량이 5 냉동톤(RT)인 냉동기의 성능계수(COP)가 2, 냉동기를 구동하는 가솔린 엔진의 열효율이 20%, 가솔린의 발열량이 43000kJ/kg 일 경우, 냉동기 구동에 소요되는 가솔린의 소비율은 약 몇 kg/h인가? (단, 1 냉동톤(RT)은 약 3.86kW 이다.)

1. 1.28 kg/h

2. 2.54 kg/h

3. 4.04 kg/h

4. 4.85 kg/h

정답 3번

해설. ③ 가솔린 소비율은 약 4.04kg/h이다.
풀이: 냉동능력 = 5 × 3.86 = 19.3kW, 냉동기 소요동력 = 19.3/2 = 9.65kW
엔진 공급열 = 9.65/0.2 = 48.25kW
소비율 = 48.25 × 3600/43,000 ≒ 4.04kg/h

16번

그림과 같이 중간에 격벽이 설치된 계에서 A에는 이상기체가 충만되어 있고, B는 진공이며, A와 B의 체적은 같다. A와 B 사이의 격벽을 제거하면 A의 기체는 단열비가역 자유팽창을 하여 어느 시간 후에 평형에 도달하였다. 이 경우의 엔트로피 변화 Δs는? (단, Cᵥ는 정적비열, Cₚ는 정압비열, R은 기체상수이다.)

1. Δs = Cᵥ × ln2

2. Δs = Cₚ × ln2

3. Δs = 0

4. Δs = R × ln2

정답 4번

해설. ④ Δs = R × ln2이다.
풀이: 이상기체 자유팽창은 외부와 열·일 교환이 없어 내부에너지와 온도가 변하지 않는다. 엔트로피는 상태량이므로 같은 상태를 잇는 가역 등온과정으로 계산한다.
Δs = R ln(V₂/V₁) = R ln2 (체적 2배)
비가역 과정이므로 Δs = 0(③)이 아니라 증가한다.

17번

과열증기를 냉각시켰더니 포화영역 안으로 들어와서 비체적이 0.2327m³/kg이 되었다. 이때의 포화액과 포화증기의 비체적이 각각 1.079×10⁻³m³/kg, 0.5243m³/kg이라면 건도는?

1. 0.964

2. 0.772

3. 0.653

4. 0.443

정답 4번

해설. ④ 건도는 약 0.443이다.
풀이: x = (v − vf)/(vg − vf) = (0.2327 − 0.001079)/(0.5243 − 0.001079)
= 0.231621/0.523221 ≒ 0.443

18번

냉동기 냉매의 일반적인 구비조건으로서 적절하지 않은 것은?

1. 임계 온도가 높고, 응고 온도가 낮을 것

2. 증발열이 적고, 증기의 비체적이 클 것

3. 증기 및 액체의 점성이 작을 것

4. 부식성이 없고, 안정성이 있을 것

정답 2번

해설. ② 냉매는 증발잠열이 크고 증기의 비체적은 작아야 적은 순환량·작은 압축기로 큰 냉동능력을 얻을 수 있다.
① 임계온도가 높고 응고온도가 낮을 것, ③ 점성이 작을 것, ④ 부식성이 없고 화학적으로 안정할 것은 옳은 조건이다.

19번

30℃, 100kPa의 물을 800kPa까지 압축한다. 물의 비체적이 0.001m³/kg로 일정하다고 할 때, 단위 질량당 소요된 일(공업일)은?

1. 167 J/kg

2. 602 J/kg

3. 700 J/kg

4. 1,400 J/kg

정답 3번

해설. ③ 공업일은 700J/kg이다.
풀이: 비압축성 유체의 공업일 w = −∫vdP ≒ v(P₂ − P₁)
= 0.001 × (800 − 100) = 0.7kJ/kg = 700J/kg

20번

오토 사이클의 압축비가 6인 경우의 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비 = 1.4 이다.)

1. 51

2. 54

3. 59

4. 62

정답 1번

해설. ① 이론 열효율은 약 51%이다.
풀이: η = 1 − (1/ε)ᵏ⁻¹ = 1 − (1/6)⁰·⁴ = 1 − 0.488 ≒ 0.512 → 약 51% 오토 사이클 효율은 압축비와 비열비만의 함수로, 압축비가 클수록 높아진다.

21번

온도식 자동팽창밸브의 감온통 설치방법으로 틀린 것은?

1. 증발기 출구 측 압축기로 흡입되는 곳에 설치할 것

2. 흡입 관경이 20A 이하인 경우에는 관 상부에 설치할 것

3. 외기의 영향을 받을 경우는 보온해 주거나 감온통 포켓을 설치할 것

4. 압축기 흡입관에 트랩이 있는 경우에는 트랩 부분에 부착할 것

정답 4번

해설. ④ 감온통은 압축기 흡입관에 트랩이 있으면 액이 고여 온도를 잘못 감지하므로 트랩 부분을 피해 증발기 출구 수평관에 부착한다.
① 증발기 출구 흡입관에 설치, ② 관경 20A 이하는 관 상부, 그 이상은 수평에서 약 45° 아래, ③ 외기 영향을 받으면 보온하거나 포켓을 설치한다.

22번

흡수식 냉동기에서의 냉각원리로 옳은 것은?

1. 물이 증발할 때 주위에서 기화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.

2. 물이 응축할 때 주위에서 액화열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.

3. 물이 팽창할 때 주위에서 팽창열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.

4. 물이 압축할 때 주위에서 압축열을 빼앗고 열을 빼앗기는 쪽은 냉각되는 현상을 이용한다.

정답 1번

해설. ① 흡수식 냉동기는 증발기 안의 낮은 압력에서 냉매(물)가 증발하면서 주위(냉수)로부터 증발열(기화열)을 빼앗아 냉각하는 원리를 이용한다.
증발한 수증기는 흡수기에서 흡수제(LiBr)에 흡수되어 증발기의 저압이 유지된다.

23번

15℃의 순수한 물로 0℃의 얼음을 매시간 50kg 만드는 데 냉동기의 냉동능력은 약 몇 냉동톤인가? (단, 1냉동톤은 3320kcal/h이며, 물의 응고잠열은 80kcal/kg이고, 비열은 1kcal/kgㆍ℃이다.)

1. 0.67

2. 1.43

3. 2.80

4. 3.21

정답 2번

해설. ② 냉동능력은 약 1.43냉동톤이다.
풀이: 1kg당 제거열 = 1 × (15 − 0) + 80 = 95kcal/kg
총 열량 = 50 × 95 = 4,750kcal/h → 4,750/3,320 ≒ 1.43RT
※ 물이 얼음이 될 때의 잠열은 응고잠열이므로 용어를 바로잡았다.

24번

고속다기통 압축기의 장점으로 틀린 것은?

1. 용량제어 장치인 시동부하 경감기(starting unloader)를 이용하여 기동 시 무부하 기동이 가능하고, 대용량에서도 시동에 필요한 동력이 적다.

2. 크기에 비하여 큰 냉동능력을 얻을 수 있고, 설치 면적은 입형압축기에 비하여 1/2~1/3 정도이다.

3. 언로더 기구에 의해 자동 제어 및 자동 운전이 용이하다.

4. 압축비의 증가에 따라 체적 효율의 저하가 작다.

정답 4번

해설. ④ 고속다기통 압축기는 간극체적(클리어런스)이 비교적 커서 압축비가 커질수록 체적효율 저하가 크다. 따라서 ④는 장점이 아니다.
① 언로더로 무부하 기동, ② 소형·경량으로 설치면적이 작고, ③ 언로더로 자동제어·용량제어가 쉽다.

25번

압축기 실린더의 체적효율이 감소되는 경우가 아닌 것은?

1. 클리어런스(clearance)가 작을 경우

2. 흡입ㆍ토출밸브에서 누설될 경우

3. 실린더 피스톤이 과열될 경우

4. 회전속도가 빨라질 경우

정답 1번

해설. ① 클리어런스(간극체적)가 작으면 재팽창하는 가스량이 줄어 체적효율이 좋아지므로 체적효율 감소 원인이 아니다.
② 흡입·토출밸브 누설, ③ 실린더 과열(흡입가스 팽창), ④ 회전속도 증가(밸브 저항 증가)는 체적효율을 떨어뜨린다.

26번

두께 30cm의 벽돌로 된 벽이 있다. 내면의 온도가 21℃, 외면의 온도가 35℃일 때 이 벽을 통해 흐르는 열량은? (단, 벽돌의 열전도율 K는 0.793 W/mㆍK이다.)

1. 32W/m²

2. 37W/m²

3. 40W/m²

4. 43W/m²

정답 2번

해설. ② 벽을 통과하는 열량은 약 37W/m²이다.
풀이: 전도 열류 q = λΔt/L = 0.793 × (35 − 21)/0.3 = 0.793 × 14/0.3 ≒ 37.0W/m² 열은 온도가 높은 외면(35℃)에서 내면(21℃) 쪽으로 흐른다.

27번

동일한 냉동실 온도조건으로 냉동설비를 할 경우 브라인식과 비교한 직접팽창식에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 냉매의 증발온도가 낮다.

2. 냉매 소비량(충전량)이 많다.

3. 소요동력이 적다.

4. 설비가 간단하다.

정답 1번

해설. ① 직접팽창식은 냉매가 냉동실에서 직접 증발하므로 브라인식(간접식)보다 같은 실온을 얻는 데 필요한 증발온도가 높다. "증발온도가 낮다"는 틀리다.
② 배관이 길어 냉매 충전량이 많고, ③ 증발온도가 높아 소요동력이 적으며, ④ 브라인 설비가 없어 설비가 간단하다.

28번

흡수식 냉동기에서 냉매의 과냉 원인이 아닌 것은?

1. 냉수 및 냉매량 부족

2. 냉각수 부족

3. 증발기 전열면적 오염

4. 냉매에 용액이 혼입

정답 2번

해설. ② 냉각수가 부족하면 흡수기·응축기 온도가 올라가 증발압력(온도)이 상승하는 쪽이므로 냉매 과냉(증발온도 과저하)의 원인이 아니다.
① 냉수·냉매량 부족, ③ 증발기 전열면 오염, ④ 냉매에 용액 혼입은 증발온도를 지나치게 떨어뜨리는 과냉 원인이 된다.

29번

다음 그림은 이상적인 냉동 사이클을 나타낸 것이다. 각 과정에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. A 과정은 단열팽창이다.

2. B 과정은 등온압축이다.

3. C 과정은 단열압축이다.

4. D 과정은 등온압축이다.

정답 2번

해설. ② Ⓑ(4→3) 과정은 저온부에서 열 Q₂를 흡수하는 등온팽창 과정이다. "등온압축"은 틀리다.
역카르노 사이클: Ⓐ 1→4 단열팽창, Ⓑ 4→3 등온팽창(흡열), Ⓒ 3→2 단열압축, Ⓓ 2→1 등온압축(방열 Q₁).

30번

압축기에 사용되는 냉매의 이상적인 구비조건으로 옳은 것은?

1. 임계온도가 낮을 것

2. 비열비가 작을 것

3. 증발잠열이 작을 것

4. 비체적이 클 것

정답 2번

해설. ② 비열비가 작을수록 압축 후 토출가스 온도가 낮고 압축일이 적어 좋다.
① 임계온도는 높아야 하고(상온에서 액화 쉬움), ③ 증발잠열은 커야 하며, ④ 증기의 비체적은 작아야 한다.

31번

다음 중 냉동장치의 제상에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 제상은 증발기의 성능 저하를 막기 위해 행해진다.

2. 증발기에 착상이 심해지면 냉매 증발압력은 높아진다.

3. 살수식 제상 장치에 사용되는 일반적인 수온은 약 50~80℃로 한다.

4. 핫가스 제상이라 함은 뜨거운 수증기를 이용하는 것이다.

정답 1번

해설. ① 제상은 증발기 표면의 서리가 전열을 방해하여 증발기 성능이 떨어지는 것을 막기 위해 한다.
② 착상이 심하면 전열이 나빠져 증발압력은 낮아진다. ③ 살수식 제상 수온은 보통 10~25℃ 정도이다. ④ 핫가스 제상은 압축기 토출가스(고온 냉매증기)를 이용한다.

32번

냉매배관 중 액분리기에서 분리된 냉매의 처리방법으로 틀린 것은?

1. 응축기로 순환시키는 방법

2. 증발기로 재순환 시키는 방법

3. 고압 측 수액기로 회수하는 방법

4. 가열시켜 액을 증발시키고 압축기로 회수하는 방법

정답 1번

해설. ① 액분리기에서 분리된 액냉매는 저압측으로 되돌리거나(증발기 재순환, 고압 수액기로 회수 장치 이용) 가열·증발시켜 압축기로 보낸다.
응축기로 순환시키는 방법은 사용하지 않는다. 액분리기는 흡입관에 설치하여 압축기로의 액백(액압축)을 막는 장치이다.

33번

실내 벽면의 온도가 −40℃인 냉장고의 벽을 노점 온도를 기준으로 방열하고자 한다. 열전도율이 0.035kcal/mㆍhㆍ℃인 방열재를 사용한다면 두께는 얼마로 하면 좋은가? (단, 외기온도는 30℃, 상대습도는 85%, 노점온도는 27.2℃, 방열재와 외기와의 열전달률은 7kcal/m²ㆍhㆍ℃로 한다.)

1. 50mm

2. 75mm

3. 100mm

4. 125mm

정답 4번

해설. ④ 방열재 두께는 약 125mm로 한다.
풀이: 표면이 노점 27.2℃ 이상이어야 하므로 외기→표면 열류 q = 7 × (30 − 27.2) = 19.6kcal/m²·h
방열재를 통한 열류 q = λ(27.2 − (−40))/L → L = 0.035 × 67.2/19.6 = 0.12m
120mm 이상이어야 하므로 125mm를 택한다.
※ 단위 오기를 바로잡았다.

34번

냉각수 입구온도 25℃, 냉각수량 1000L/min인 응축기의 냉각 면적이 80m², 그 열통과율이 600kcal/m²ㆍhㆍ℃이고, 응축온도와 냉각수온의 평균 온도차가 6.5℃이면 냉각수 출구온도는?

1. 28.4℃

2. 32.6℃

3. 29.6℃

4. 30.2℃

정답 4번

해설. ④ 냉각수 출구온도는 약 30.2℃이다.
풀이: 응축열량 Q = K·A·Δt = 600 × 80 × 6.5 = 312,000kcal/h
냉각수량 = 1000 × 60 = 60,000kg/h → 온도상승 = 312,000/60,000 = 5.2℃
출구온도 = 25 + 5.2 = 30.2℃

35번

역카르노 사이클에서 T-S선도상 성적계수 ε를 구하는 식은? (단, AW : 외부로부터 받은 일, Q₁ : 고온으로 배출하는 열량, Q₂ : 저온으로부터 받은 열량, T₁ : 고온, T₂ : 저온)

1. ε = AW/Q₁

2. ε = (Q₁ − Q₂)/Q₂

3. ε = (T₁ − T₂)/T₁

4. ε = T₂/(T₁ − T₂)

정답 4번

해설. ④ 역카르노 사이클의 성적계수 ε = Q₂/AW = Q₂/(Q₁ − Q₂) = T₂/(T₁ − T₂)이다.
① AW/Q₁은 성적계수가 아니며, ② (Q₁ − Q₂)/Q₂는 성적계수의 역수, ③ (T₁ − T₂)/T₁은 카르노 열기관 효율이다.

36번

드라이어(dryer)에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 주로 프레온 냉동기보다 암모니아 냉동기에 사용된다.

2. 냉동장치 내에 수분이 존재하는 것은 좋지 않으므로 냉매 종류에 관계없이 소형 냉동장치에 설치한다.

3. 프레온은 수분과 잘 용해하지 않으므로 팽창밸브에서의 동결을 방지하기 위하여 설치한다.

4. 건조제로는 황산, 염화칼슘 등의 물질을 사용한다.

정답 3번

해설. ③ 프레온 냉매는 수분을 거의 용해하지 못해 유리된 수분이 팽창밸브에서 얼어 막히므로 드라이어를 설치한다.
① 주로 프레온 냉동기에 쓰이고(암모니아는 물을 잘 녹임), ② 냉매 종류와 무관하게 설치하는 것이 아니며, ④ 건조제로 실리카겔·활성알루미나·몰레큘러시브 등을 쓴다.

37번

다음 중 아이스크림 등을 제조할 때 혼합원료에 공기를 포함시켜서 얼리는 동결장치는?

1. 프리져(freezer)

2. 스크류 콘베어

3. 하드닝 터널

4. 동결 건조기(freeze drying)

정답 1번

해설. ① 프리저(freezer)는 아이스크림 원료(믹스)에 공기를 불어넣으며 교반·동결하여 부피를 늘리는(오버런) 동결장치이다.
③ 하드닝 터널은 프리저에서 나온 아이스크림을 경화시키는 장치, ② 스크루 컨베이어는 운반장치, ④ 동결건조기는 동결 후 승화 건조하는 장치이다.

38번

압력-온도선도(듀링선도)를 이용하여 나타내는 냉동사이클은?

1. 증기 압축식 냉동기

2. 원심식 냉동기

3. 스크롤식 냉동기

4. 흡수식 냉동기

정답 4번

해설. ④ 흡수식 냉동기는 용액의 농도·온도·압력 관계를 나타내는 듀링선도(압력-온도선도)로 사이클을 표시한다.
증기압축식·원심식·스크롤식 냉동기는 주로 p-h(몰리에르)선도로 나타낸다.

39번

증발식 응축기에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 냉각수의 감열(현열)로 냉매가스를 응축

2. 외기의 습구 온도가 높아야 응축능력 증가

3. 응축온도가 낮아야 응축능력 증가

4. 냉각탑과 응축기의 기능을 하나로 합한 것

정답 4번

해설. ④ 증발식 응축기는 냉각관 위에 물을 뿌리고 송풍하여 물의 증발잠열로 냉매를 응축시키는 장치로, 냉각탑과 응축기를 하나로 합친 것이다.
① 현열이 아니라 증발잠열 이용, ② 외기 습구온도가 낮아야 능력이 커지며, ③ 응축온도가 높을수록 온도차가 커져 응축능력이 증가한다.

40번

어떤 암모니아 냉동기의 이론 성적 계수는 4.75이고, 기계효율은 90%, 압축효율은 75%일 때 1냉동톤(1RT)의 능력을 내기 위한 실제 소요마력은 약 몇 마력(PS)인가?

1. 1.64

2. 2.73

3. 3.63

4. 4.74

정답 1번

해설. ① 실제 소요마력은 약 1.64PS이다.
풀이: 실제 성적계수 = 4.75 × 0.9 × 0.75 ≒ 3.206
소요동력 = 3320/3.206 ≒ 1035.6kcal/h
1PS = 632.3kcal/h → 1035.6/632.3 ≒ 1.64PS

41번

다음 공기조화 장치 중 실내로부터 환기의 일부를 외기와 혼합한 후 냉각코일을 통과시키고, 이 냉각코일 출구의 공기와 환기의 나머지를 혼합하여 송풍기로 실내에 재순환시키는 장치의 흐름도는?

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. ② 환기의 일부만 외기와 혼합하여 냉각코일을 통과시키고, 나머지 환기는 코일을 거치지 않고(바이패스) 코일 출구 공기와 혼합해 송풍기로 보내는 흐름도이다.
①은 급기 일부를 되돌리는 계통, ③은 외기와 환기의 혼합공기 일부를 바이패스, ④는 환기와 혼합공기를 모두 바이패스하는 계통이다.

42번

공기 중에 떠 다니는 먼지는 물론 가스와 미생물 등의 오염 물질까지도 극소로 만든 설비로서 청정 대상이 주로 먼지인 경우로 정밀측정실이나 반도체 산업, 필름 공업 등에 이용되는 시설을 무엇이라 하는가?

1. 클린아웃(CO)

2. 칼로리미터

3. HEPA필터

4. 산업용 클린룸(ICR)

정답 4번

해설. ④ 산업용 클린룸(ICR)은 먼지를 주 대상으로 청정도를 관리하며 정밀측정실·반도체·필름 공업 등에 쓰인다.
① 클린아웃(CO)은 배수관 청소구, ② 칼로리미터는 열량계, ③ HEPA필터는 클린룸에 쓰는 고성능 필터(기기)이다. 미생물이 주 대상이면 바이오 클린룸(BCR)이다.

43번

덕트 시공도 작성 시 유의사항으로 틀린 것은?

1. 소음과 진동을 고려한다.

2. 설치 시 작업공간을 확보한다.

3. 덕트의 경로는 될 수 있는 한 최장거리로 한다.

4. 댐퍼의 조작 및 점검이 가능한 위치에 있도록 한다.

정답 3번

해설. ③ 덕트 경로는 마찰손실과 재료비를 줄이기 위해 가능한 한 최단거리로 한다. "최장거리"는 틀리다.
① 소음·진동 고려, ② 설치 작업공간 확보, ④ 댐퍼의 조작·점검이 가능한 위치 선정은 덕트 시공도 작성 시 유의사항이다.

44번

아래의 그림은 공조기에 ① 상태의 외기와 ② 상태의 실내에서 돌아온 공기가 공조기로 들어와 ⑥ 상태로 실내로 공급되는 과정을 습공기 선도에 표현한 것이다. 공조기 내 과정을 적절하게 나열한 것은?

1. 예열 – 혼합 – 증기가습 – 가열

2. 예열 – 혼합 – 가열 – 증기가습

3. 예열 – 증기가습 – 가열 – 증기가습

4. 혼합 – 제습 – 증기가습 – 가열

정답 2번

해설. ② 공조기 내 과정은 예열(①→③) – 혼합(③과 ②가 혼합되어 ④) – 가열(④→⑤, 절대습도 일정) – 증기가습(⑤→⑥)이다.
선도에서 ①→③과 ④→⑤는 절대습도가 일정한 수평선(현열 가열), ⑤→⑥은 건구온도가 거의 변하지 않으며 절대습도만 증가하는 증기가습이다.

45번

공장의 저속 덕트방식에서 주덕트 내의 권장풍속으로 가장 적당한 것은?

1. 36~39m/s

2. 26~29m/s

3. 16~19m/s

4. 6~9m/s

정답 4번

해설. ④ 공장 등의 저속 덕트 방식에서 주덕트 풍속은 일반적으로 6~9m/s(15m/s 이하)로 한다.
16m/s 이상은 고속 덕트 영역이며, 26m/s 이상은 소음·동력 손실이 너무 커서 부적당하다.

46번

송풍량 2500m³/h 공기(건구온도 12℃, 상대습도 60%)를 20℃까지 가열하는 데 필요로 하는 열량은? (단, 처음 공기의 비체적 v = 0.815m³/kg, 가열 전후의 엔탈피는 각각 h₁ = 6kcal/kg, h₂ = 8kcal/kg이다.)

1. 4075kcal/h

2. 5000kcal/h

3. 6135kcal/h

4. 7362kcal/h

정답 3번

해설. ③ 필요한 열량은 약 6135kcal/h이다.
풀이: 공기 질량유량 G = 2500/0.815 ≒ 3067.5kg/h
q = G(h₂ − h₁) = 3067.5 × (8 − 6) ≒ 6135kcal/h
가열은 절대습도 일정(x 일정)의 수평 이동이다.

47번

온풍난방에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 실내 충고가 높을 경우 상하 온도차가 커진다.

2. 실내의 환기나 온습도 조절이 비교적 용이하다.

3. 직접 난방에 비하여 설비비가 높다.

4. 연도의 과열에 의한 화재에 주의해야 한다.

정답 3번

해설. ③ 온풍난방은 방열기·배관이 필요 없는 간접난방으로 직접난방에 비해 설비비가 싸다. "설비비가 높다"는 틀리다.
① 천장이 높으면 상하 온도차가 커지고, ② 환기·온습도 조절이 쉬우며, ④ 연도 과열에 의한 화재에 주의해야 한다.

48번

전압기준 국부저항계수 ζT와 정압기준 국부저항계수 ζS와의 관계를 바르게 나타낸 것은? (단, 덕트 상류 풍속을 v₁, 하류 풍속을 v₂라 한다.)

1. ζT = ζS − 1 + (v₂/v₁)²

2. ζT = ζS + 1 − (v₂/v₁)²

3. ζT = ζS − 1 − (v₂/v₁)²

4. ζT = ζS + 1 + (v₂/v₁)²

정답 2번

해설. ② ζT = ζS + 1 − (v₂/v₁)²이다.
풀이: 전압손실 ΔPt = 정압손실 ΔPs + (Pv₁ − Pv₂)
양변을 상류 동압 Pv₁ = ρv₁²/2로 나누면 ζT = ζS + 1 − (v₂/v₁)²

49번

가변풍량 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 부분 부하 시 송풍기 동력을 절감할 수 없다.

2. 시운전 시 토출구의 풍량조정이 간단하다.

3. 부하변동에 따라 송풍량을 조절하므로 에너지 낭비가 적다.

4. 동시 부하율을 고려하여 설비용량을 적게 할 수 있다.

정답 1번

해설. ① 가변풍량(VAV) 방식은 부분부하 때 송풍량을 줄여 송풍기 동력을 절감할 수 있다. "절감할 수 없다"는 틀리다.
② 토출구 풍량 조정이 쉽고, ③ 부하에 따른 풍량 조절로 에너지 낭비가 적으며, ④ 동시부하율을 고려해 설비용량을 줄일 수 있다.

50번

증기 보일러의 발생열량이 60000kcal/h, 환산증발량이 111.3kg/h이다. 이 증기 보일러의 상당방열면적(EDR)은? (단, 표준방열량을 이용한다.)

1. 32.1m²

2. 92.3m²

3. 133.3m²

4. 539.8m²

정답 2번

해설. ② 상당방열면적(EDR)은 약 92.3m²이다.
풀이: 증기 표준방열량 = 650kcal/m²·h
EDR = 60,000/650 ≒ 92.3m²
(환산증발량은 계산에 쓰지 않는다.)

51번

펌프의 공동현상에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 흡입 배관경이 클 경우 발생한다.

2. 소음 및 진동이 발생한다.

3. 임펠러 침식이 생길 수 있다.

4. 펌프의 회전수를 낮추어 운전하면 이 현상을 줄일 수 있다.

정답 1번

해설. ① 흡입 배관경이 작고 흡입 저항이 클 때 흡입압력이 낮아져 공동현상이 생긴다. 관경이 크면 오히려 방지된다.
② 소음·진동, ③ 임펠러 침식이 생기며, ④ 회전수를 낮추면 필요흡입수두가 줄어 공동현상을 줄일 수 있다.

52번

보일러에서 발생한 증기량이 소비량에 비해 과잉일 경우 액화저장하고 증기량이 부족할 경우 저장 증기를 방출하는 장치는?

1. 절탄기

2. 과열기

3. 재열기

4. 축열기

정답 4번

해설. ④ 축열기(steam accumulator)는 증기가 남을 때 물에 저장하고 부족할 때 방출하여 부하 변동에 대응하는 장치이다.
① 절탄기는 급수 예열, ② 과열기는 포화증기를 과열, ③ 재열기는 터빈에서 나온 증기를 다시 가열하는 장치이다.

53번

대규모 건물에서 외벽으로부터 떨어진 중앙부는 외기 조건의 영향을 적게 받으며, 인체와 조명등 및 실내기구의 발열로 인해 경우에 따라 동절기 및 중간기에 냉방이 필요한 때가 있다. 이와 같은 건물의 회의실, 식당과 같이 일반 사무실에 비해 현열비가 크게 다른 경우 계통별로 구분하여 조닝하는 방법은?

1. 방위별 조닝

2. 부하특성별 조닝

3. 사용시간별 조닝

4. 건물층별 조닝

정답 2번

해설. ② 회의실·식당처럼 일반 사무실과 현열비·부하 특성이 크게 다른 실을 별도 계통으로 나누는 것은 부하특성별 조닝이다.
① 방위별은 외주부 방위, ③ 사용시간별은 사용 시간대, ④ 층별은 층 단위로 구분하는 조닝이다.

54번

공기조화방식에서 팬코일 유닛방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 사무실, 호텔, 병원 및 점포 등에 사용한다.

2. 배관방식에 따라 2관식, 4관식으로 분류된다.

3. 중앙기계실에서 냉수 또는 온수를 공급하여 각 실에 설치한 팬코일 유닛에 의해 공조하는 방식이다.

4. 팬코일 유닛방식에서의 열부하 분담은 내부존 팬코일 유닛방식과 외부존 터미널방식이 있다.

정답 4번

해설. ④ 열부하 분담은 외부존을 팬코일 유닛, 내부존을 덕트(중앙) 방식으로 처리하는 것이 일반적이다. 설명이 뒤바뀌어 틀리다.
① 사무실·호텔·병원·점포에 쓰고, ② 2관식·3관식·4관식이 있으며, ③ 중앙에서 냉온수를 공급해 각 실 FCU로 공조한다.

55번

아네모스탯(anemostat)형 취출구에서 유인비의 정의로 옳은 것은? (단, 취출구로부터 공급된 조화공기를 1차 공기(PA), 1차 공기에 의해 유인된 실내공기를 2차 공기(SA), 1차와 2차 공기를 모두 합한 것을 전공기(TA)라 한다.)

1. TA/SA

2. PA/TA

3. TA/PA

4. SA/TA

정답 3번

해설. ③ 유인비 = 전공기량(TA)/1차 공기량(PA)이다.
취출구에서 나온 1차 공기가 주위 실내공기(2차 공기)를 유인하여 함께 흐르므로 TA = PA + SA이며, 유인비는 보통 1보다 크다.
※ 원문의 용어 오기(전동기)와 2차 공기 정의를 바로잡았다.

56번

복사 패널의 시공법에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 코일의 전 길이는 50m 정도 이내로 한다.

2. 온도에 따른 열팽창을 고려하여 천장의 짧은 변과 코일의 직선부가 평행하도록 배관한다.

3. 콘크리트의 양생은 30℃이상의 온도에서 12시간 이상 건조 시킨다.

4. 파이프 코일의 매설 깊이는 코일 외경의 1.5배 정도로 한다.

정답 3번

해설. ③ 콘크리트는 상온에서 충분한 기간 자연 양생해야 하며, 고온에서 짧은 시간에 급히 건조시키면 균열이 생긴다. 따라서 "30℃ 이상에서 12시간 이상 건조"는 틀리다.
① 코일 길이 50m 이내, ② 열팽창을 고려한 배관 방향, ④ 매설 깊이 코일 외경의 1.5배 정도는 옳다.

57번

온도 20℃, 포화도 60% 공기의 절대습도는? (단, 온도 20℃의 포화 습공기의 절대습도 xs = 0.01469kg/kg이다.)

1. 0.001623kg/kg

2. 0.004321kg/kg

3. 0.006712kg/kg

4. 0.008814kg/kg

정답 4번

해설. ④ 절대습도는 약 0.008814kg/kg이다.
풀이: 포화도(비교습도) ψ = x/xₛ → x = ψ·xₛ = 0.6 × 0.01469 = 0.008814kg/kg 포화도는 같은 온도의 포화공기 절대습도에 대한 실제 절대습도의 비로, 상대습도와는 약간 다르다.

58번

외기 및 반송(return)공기의 분진량이 각각 Cₒ, Cᵣ이고, 공급되는 외기량 및 필터로 반송되는 공기량은 각각 Qₒ, Qᵣ이며, 실내 발생량이 M이라 할 때 필터의 효율(η)은?

1. η = {Qₒ(Cₒ − Cᵣ) + M} / (CₒQₒ + CᵣQᵣ)

2. η = {Qₒ(Cₒ − Cᵣ) + M} / (CₒQₒ − CᵣQᵣ)

3. η = {Qₒ(Cₒ + Cᵣ) + M} / (CₒQₒ + CᵣQᵣ)

4. η = {Qₒ(Cₒ − Cᵣ) − M} / (CₒQₒ − CᵣQᵣ)

정답 1번

해설. ① η = {Qₒ(Cₒ − Cᵣ) + M}/(CₒQₒ + CᵣQᵣ)이다.
풀이: 필터 입구 분진량 = CₒQₒ + CᵣQᵣ(외기 + 반송공기)
정상상태에서 필터가 제거하는 분진량 = 외기 유입분 Qₒ·Cₒ와 실내 발생량 M에서 실내 농도로 빠져나가는 양을 뺀 값 = Qₒ(Cₒ − Cᵣ) + M
효율 = 제거량/입구량

59번

각층 유닛방식의 특징이 아닌 것은?

1. 공조기 수가 줄어들어 설비비가 저렴하다.

2. 사무실과 병원 등의 각 층에 대하여 시간차 운전에 적합하다.

3. 송풍덕트가 짧게 되고, 주덕트의 수평덕트는 각 층의 복도 부분에 한정되므로 수용이 용이하다.

4. 설계에 따라서는 각 층 슬래브의 관통덕트가 없게 되므로 방재 상 유리하다.

정답 1번

해설. ① 각층 유닛방식은 층마다 공조기를 두므로 공조기 수가 늘어나 설비비가 비싸다. "공조기 수가 줄어 설비비가 저렴"은 틀리다.
② 층별 시간차 운전에 적합하고, ③ 덕트가 짧으며, ④ 슬래브 관통 덕트가 없어 방재상 유리하다.

60번

공기조절기의 공기냉각 코일에서 공기와 냉수의 온도변화가 그림과 같았다. 이 코일의 대수평균 온도차(LMTD)는?

1. 9.7℃

2. 12.4℃

3. 14.4℃

4. 15.6℃

정답 3번

해설. ③ 대수평균 온도차는 약 14.4℃이다.
풀이: 공기(32→17℃)와 냉수(7→12℃)가 대향류이므로
Δ₁ = 32 − 12 = 20℃, Δ₂ = 17 − 7 = 10℃
LMTD = (20 − 10)/ln(20/10) = 10/0.693 ≒ 14.4℃

61번

100V, 6A의 전열기로 2L의 물을 15℃에서 95℃까지 상승시키는 데 약 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기는 발생 열량의 80%가 유효하게 사용되는 것으로 한다.)

1. 15.64

2. 18.36

3. 21.26

4. 23.15

정답 4번

해설. ④ 약 23.15분이 소요된다.
풀이: 필요 열량 = 2kg × 1kcal/kg·℃ × (95 − 15) = 160kcal = 160,000cal
유효 발열 = 0.24 × 100 × 6 × 0.8 = 115.2cal/s
t = 160,000/115.2 ≒ 1388.9s ≒ 23.15분

62번

제어동작에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 비례동작 : 편차의 제곱에 비례한 조작신호를 낸다.

2. 적분동작 : 편차의 적분값에 비례한 조작신호를 낸다.

3. 미분동작 : 조작신호가 편차의 증가속도에 비례하는 동작을 한다.

4. 2위치동작 : ON-OFF 동작이라고도 하며, 편차의 정부(+,-)에 따라 조작부를 전폐 또는 전개하는 것이다.

정답 1번

해설. ① 비례동작은 편차에 비례한 조작신호를 낸다. "편차의 제곱에 비례"는 틀리다.
② 적분동작은 편차의 적분값, ③ 미분동작은 편차의 변화속도에 비례하고, ④ 2위치 동작은 편차의 +/−에 따라 조작부를 전개·전폐한다.

63번

비행기 등과 같은 움직이는 목표값의 위치를 알아보기 위한 즉, 원뿔주사를 이용한 서보용 제어기는?

1. 추적레이더

2. 자동조타장치

3. 공작기계의 제어

4. 자동평형기록계

정답 1번

해설. ① 추적레이더는 원뿔주사(conical scan) 방식으로 움직이는 비행기 등의 위치를 추종하는 서보(추종)제어 장치이다.
② 자동조타장치는 방위 유지, ③ 공작기계 제어는 위치·프로그램 제어, ④ 자동평형기록계는 측정값 기록 장치이다.

64번

신호흐름선도의 기본 성질로 틀린 것은?

1. 마디는 변수를 나타낸다.

2. 대수방정식으로 도시한다.

3. 선형 시스템에만 적용된다.

4. 루프이득이란 루프의 마디이득이다.

정답 4번

해설. ④ 루프이득은 루프를 이루는 가지들의 이득을 모두 곱한 값이다. "마디이득"이라는 설명은 틀리다.
① 마디는 변수를 나타내고, ② 선형 대수방정식을 도시한 것이며, ③ 선형 시스템에만 적용된다.

65번

플레밍의 왼손법칙에서 엄지손가락이 가리키는 것은?

1. 전류 방향

2. 힘의 방향

3. 기전력 방향

4. 자력선 방향

정답 2번

해설. ② 플레밍의 왼손법칙에서 엄지는 힘(운동)의 방향, 검지는 자기장(자속) 방향, 중지는 전류 방향을 가리킨다.
기전력 방향은 오른손법칙의 중지에 해당한다. (오른손법칙: 엄지-도체 운동 방향, 검지-자기장, 중지-유도기전력)

66번

회전하는 각도를 디지털량으로 출력하는 검출기는?

1. 로드셀

2. 보간치

3. 엔코더

4. 퍼텐쇼미터

정답 3번

해설. ③ 엔코더(encoder)는 회전 각도·위치를 펄스(디지털량)로 출력하는 검출기이다.
① 로드셀은 하중 검출, ④ 퍼텐쇼미터는 각도를 저항(아날로그 전압)으로 검출한다. ② 보간치는 검출기가 아니다.

67번

시간에 대해서 설정값이 변화하지 않는 것은?

1. 비율제어

2. 추종제어

3. 프로세스제어

4. 프로그램제어

정답 3번

해설. ③ 프로세스제어(온도·압력·유량 등)는 주로 목표값이 일정한 정치제어이다.
① 비율제어는 다른 양에 비례하여, ② 추종제어는 임의로 변하는 목표값을 따라, ④ 프로그램제어는 미리 정한 시간 계획에 따라 목표값이 변한다.

68번

i = Iₘsinωt인 정현파 교류가 있다. 이 전류보다 90° 앞선 전류를 표시하는 식은?

1. Iₘcosωt

2. Iₘsinωt

3. Iₘcos(ωt + 90°)

4. Iₘsin(ωt − 90°)

정답 1번

해설. ① Iₘsin(ωt + 90°) = Iₘcosωt이므로 90° 앞선 전류는 Iₘcosωt이다.
② 동상, ③ Iₘcos(ωt + 90°) = −Iₘsinωt로 180° 차이, ④ Iₘsin(ωt − 90°)는 90° 뒤진 전류이다.

69번

논리식 X + X′ + Y 를 불대수의 정리를 이용하여 간단히 하면? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. Y

2. 1

3. 0

4. X + Y

정답 2번

해설. ② X + X′ + Y = 1이다.
풀이: 보원법칙 X + X′ = 1이고, 1 + Y = 1이므로 결과는 1이다.
나머지 보기 Y, 0, X + Y는 모두 X + X′ = 1을 적용하지 않은 결과이므로 틀리다.

70번

다음의 전동력 응용기계에서 GD²의 값이 작은 것에 이용될 수 있는 것으로서 가장 바람직한 것은?

1. 압연기

2. 냉동기

3. 송풍기

4. 승강기

정답 4번

해설. ④ 승강기는 기동·정지가 잦아 가속·감속이 빨라야 하므로 관성(GD²)이 작은 것이 바람직하다.
압연기·송풍기 등은 부하 변동을 완화하기 위해 오히려 GD²가 큰 플라이휠 효과를 이용하기도 한다.

71번

잔류편차와 사이클링이 없어 널리 사용되는 동작은?

1. I 동작

2. D 동작

3. P 동작

4. PI 동작

정답 4번

해설. ④ PI(비례적분) 동작은 적분동작이 잔류편차(오프셋)를 없애고, 비례동작과 함께 연속 제어하므로 사이클링도 생기지 않아 널리 사용된다.
③ P 동작은 잔류편차가 남고, ① I 동작 단독은 응답이 느리며, ② D 동작은 단독으로 쓰지 않는다.

72번

AC 서보 전동기에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. AC 서보 전동기의 전달함수는 미분요소이다.

2. 고정자의 기준 권선에 제어용 전압을 인가한다.

3. AC 서보 전동기는 큰 회전력이 요구되는 시스템에 사용된다.

4. AC 서보 전동기는 두 고정자 권선에 90도 위상차의 2상 전압을 인가하여 회전자계를 만든다.

정답 4번

해설. ④ AC 서보 전동기는 두 고정자 권선(기준권선·제어권선)에 90° 위상차의 2상 전압을 가해 회전자계를 만든다.
① 전달함수는 적분요소와 1차 지연요소의 형태이고, ② 제어용 전압은 제어권선에 가하며, ③ 비교적 소형·소출력 시스템에 쓰인다.

73번

3상 농형유도전동기의 속도제어방법이 아닌 것은?

1. 극수변환

2. 주파수제어

3. 2차 저항제어

4. 1차 전압제어

정답 3번

해설. ③ 2차 저항제어는 2차 권선에 외부 저항을 넣을 수 있는 권선형 유도전동기의 속도제어법이다. 농형은 회전자가 단락되어 있어 쓸 수 없다.
농형 유도전동기 속도제어: 극수변환, 주파수제어(인버터), 1차 전압제어 등

74번

다음 그림과 같은 유접점 논리회로를 간단히 하면? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. A′ (b접점 하나)

2. A (a접점 하나)

3. B (a접점 하나)

4. B′ (b접점 하나)

정답 2번

해설. ② 회로의 논리식은 A·(A + B)이며 흡수법칙에 의해 A가 된다.
풀이: A·(A + B) = A·A + A·B = A + AB = A(1 + B) = A
따라서 A의 a접점 하나로 간단히 할 수 있다.

75번

3상 교류에서 a, b, c상에 대한 전압을 기호법으로 표시하면 Ea = E∠0°, Eb = E∠(−2π/3), Ec = E∠(−4π/3)로 표시된다. 여기서 a = e^(j2π/3)라는 페이저 연산자를 이용하면 Ec는 어떻게 표시되는가?

1. Ec = E

2. Ec = a²E

3. Ec = aE

4. Ec = (1/a)E

정답 3번

해설. ③ Ec = aE이다.
풀이: Ec = E∠(−4π/3) = E∠(+2π/3)(360°를 더함)
a = e^(j2π/3) = 1∠120°이므로 Ec = aE
(Eb = E∠(−2π/3) = E∠240° = a²E)

76번

지시계의 구성 3대 요소가 아닌 것은?

1. 유도장치

2. 제어장치

3. 제동장치

4. 구동장치

정답 1번

해설. ① 지시계기의 3대 요소는 구동장치(구동토크), 제어장치(제어토크), 제동장치(제동토크)이다.
유도장치는 지시계기 구성 요소가 아니다. 구동장치는 측정량에 비례하는 토크를, 제어장치는 이에 맞서는 복원 토크를, 제동장치는 지침의 진동을 빨리 멈추게 하는 토크를 만든다.

77번

워드레오나드 속도 제어는?

1. 저항제어

2. 계자제어

3. 전압제어

4. 직병렬제어

정답 3번

해설. ③ 워드레오나드 방식은 발전기의 계자를 조정해 직류전동기의 전기자에 가하는 전압을 바꾸는 전압제어 방식이다.
광범위·원활한 속도제어가 가능해 엘리베이터·압연기 등에 쓰였다. 저항제어는 전기자 회로에 저항을 넣는 방법, 계자제어는 계자전류를 바꾸는 방법, 직병렬제어는 전동기 연결을 바꾸는 방법이다.

78번

전달함수 G = 1/(s+1)인 제어계의 인디셜 응답으로 옳은 것은?

1. e⁻ᵗ

2. 1 − e⁻ᵗ

3. 1 + e⁻ᵗ

4. e⁻ᵗ − 1

정답 2번

해설. ② 인디셜(단위계단) 응답은 1 − e⁻ᵗ이다.
풀이: C(s) = G(s)·(1/s) = 1/{s(s+1)} = 1/s − 1/(s+1)
역변환 c(t) = 1 − e⁻ᵗ
① e⁻ᵗ는 임펄스 응답이다.

79번

승강기 등 무인장치의 운전은 어떤 제어인가?

1. 정치제어

2. 비율제어

3. 추종제어

4. 프로그램제어

정답 4번

해설. ④ 승강기 등 무인장치 운전은 미리 정해진 프로그램(순서·시간 계획)에 따라 목표값이 변하는 프로그램제어이다.
① 정치제어는 목표값 일정, ② 비율제어는 다른 양과 일정 비율 유지, ③ 추종제어는 임의로 변하는 목표값을 추종한다.

80번

100mH의 인덕턴스를 갖는 코일에 10A의 전류를 흘릴 때 축적되는 에너지는 몇 J인가?

1. 0.5

2. 1

3. 5

4. 10

정답 3번

해설. ③ 축적 에너지는 5J이다.
풀이: W = (1/2)LI² = 0.5 × 0.1 × 10² = 5J
인덕터에 축적되는 자기에너지는 전류의 제곱에 비례하므로 전류가 2배가 되면 에너지는 4배가 된다.

81번

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)

정답 4번

해설. ④ 인서트(insert)는 콘크리트 천장·벽에 행거 등을 달기 위해 미리 묻는 지지 부품으로, 배관 이동을 구속하는 장치(리스트레인트)가 아니다.
리스트레인트: ① 앵커(완전 고정), ② 스토퍼(일정 방향 이동 제한), ③ 가이드(축 방향 외 이동 제한)

82번

공기조화 설비에서 에어워셔(air washer)의 플러딩 노즐이 하는 역할은?

1. 공기 중에 포함된 수분을 제거한다.

2. 입구공기의 난류를 정류로 만든다.

3. 일리미네이터에 부착된 먼지를 제거한다.

4. 출구에 섞여 나가는 비산수를 제거한다.

정답 3번

해설. ③ 에어워셔의 플러딩 노즐은 일리미네이터 상부에서 물을 뿌려 일리미네이터에 부착된 먼지를 씻어낸다.
① 수분 제거와 ④ 비산수 제거는 일리미네이터, ② 난류를 정류로 만드는 것은 입구의 루버(정류판)가 한다.

83번

급탕배관의 구배에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 상향공급식의 경우 급탕관은 올림구배, 반탕관은 내림구배로 한다.

2. 상향공급식의 경우 급탕관과 반탕관 모두 내림구배로 한다.

3. 하향공급식의 경우 급탕관은 내림구배, 반탕관은 올림구배로 한다.

4. 하향공급식의 경우 급탕관과 반탕관 모두 올림구배로 한다.

정답 1번

해설. ① 상향공급식은 급탕 수평주관을 올림구배(선상향), 반탕관은 내림구배로 한다.
하향공급식은 급탕관과 반탕관 모두 내림구배로 한다. 공기가 빠지고 물이 원활히 순환하도록 하기 위한 것이다.

84번

아래의 저압가스 배관의 직경을 구하는 식에서 S가 의미하는 것은? (단, L은 관의 길이를 의미한다.)
D⁵ = (Q² · S · L) / (K² · H)

1. 관의 내경

2. 공급 압력차

3. 가스 유량

4. 가스 비중

정답 4번

해설. ④ 저압가스 배관의 관경식 D⁵ = Q²·S·L/(K²·H)에서 S는 가스 비중이다.
D: 관의 내경, Q: 가스 유량, L: 관의 길이, K: 유량계수, H: 허용 압력손실(압력차)이다.

85번

공기조화설비에서 수 배관 시공 시 주요 기기류의 접속배관에는 수리 시 전 계통의 물을 배수하지 않도록 서비스용 밸브를 설치한다. 이때 밸브를 완전히 열었을 때 저항이 적은 밸브가 요구되는데 가장 적당한 밸브는?

1. 나비밸브

2. 게이트밸브

3. 니들밸브

4. 글로브밸브

정답 2번

해설. ② 게이트밸브(슬루스밸브)는 완전히 열었을 때 유로가 직선이라 저항이 작아 기기 전후 서비스용(차단용) 밸브로 적합하다.
③ 니들밸브와 ④ 글로브밸브는 유량 조절용으로 저항이 크며, ① 나비밸브는 전개 시에도 원판이 유로에 남는다.

86번

가스수요의 시간적 변화에 따라 일정한 가스량을 안정하게 공급하고 저장을 할 수 있는 가스홀더의 종류가 아닌 것은?

1. 무수(無水)식

2. 유수(有水)식

3. 주수(柱水)식

4. 구(球)형

정답 3번

해설. ③ 가스홀더는 유수식, 무수식, 구형(고압식) 등이 있으며 주수식은 가스홀더가 아니다.
주수식은 아세틸렌 발생기의 형식(주수식·투입식·침지식)에 쓰이는 용어이다. 유수식은 물통 속에 가스통을 띄우는 방식, 무수식은 피스톤으로 가스를 저장하는 방식, 구형은 고압으로 저장하는 방식이다.

87번

배관재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 수송유체에 의한 관의 내식성

2. 유체의 온도변화에 따른 물리적 성질의 변화

3. 사용기간(수명) 및 시공방법

4. 사용시기 및 가격

정답 4번

해설. ④ 배관재료 선정 시에는 유체의 성질(내식성), 온도·압력 조건, 사용기간·시공방법, 경제성 등을 고려한다. "사용시기"는 재료 선정과 거리가 멀다.
①·②·③은 모두 고려해야 할 사항이다.

88번

다음 중 방열기나 팬코일 유닛에 가장 적합한 관 이음은?

1. 스위블 이음(swivel joint)

2. 루프 이음(loop joint)

3. 슬리브 이음(sleeve joint)

4. 벨로즈 이음(bellows joint)

정답 1번

해설. ① 스위블 이음은 엘보 2개 이상의 나사 회전으로 신축을 흡수하므로 방열기·팬코일 유닛 주위의 온수·증기 배관에 적합하다.
② 루프, ③ 슬리브, ④ 벨로즈 이음은 주로 주관의 큰 신축을 흡수하는 데 쓴다.

89번

냉매의 토출관의 관경을 결정하려고 할 때 일반적인 사항으로 틀린 것은?

1. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 횡형관에서는 약 6m/s 이상 되도록 할 것

2. 냉매 가스 속에 용해하고 있는 기름이 확실히 운반될 수 있게 입상관에서는 약 6m/s 이상 되도록 한다.

3. 속도의 압력 손실 및 소음이 일어나지 않을 정도로 속도를 약 25m/s로 제한한다.

4. 토출관에 의해 발생된 전 마찰 손실압력은 약 19.6kPa를 넘지 않도록 한다.

정답 1번

해설. ① 토출관의 수평관은 기름이 운반될 수 있도록 약 3.5m/s 이상이면 되며, 6m/s 이상이 필요한 것은 입상관이다.
② 입상관 6m/s 이상, ③ 소음·압력손실을 고려해 25m/s 이하, ④ 전 마찰손실은 약 19.6kPa(0.2kgf/cm²) 이하로 한다.

90번

유리섬유 단열재의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 사용 온도범위는 보통 약 −25~300℃이다.

2. 다량의 공기를 포함하고 있으므로 보온ㆍ단열 효과가 양호하다.

3. 유리를 녹여 섬유화한 것이므로 칼이나 가위 등으로 쉽게 절단되지 않는다.

4. 순수한 무기질의 섬유제품으로서 불에 잘 타지 않는다.

정답 3번

해설. ③ 유리섬유는 칼이나 가위 등으로 쉽게 절단되어 시공성이 좋다. "쉽게 절단되지 않는다"는 틀리다.
① 사용온도 약 −25~300℃, ② 다량의 공기층으로 단열효과가 좋고, ④ 무기질이라 불에 타지 않는다.

91번

증기난방 시 방열 면적 1m²당 증기가 응축되는 양은 약 몇 kg/m²ㆍh인가? (단, 증발잠열은 539kcal/kg이다.)

1. 3.4

2. 2.1

3. 2.0

4. 1.2

정답 4번

해설. ④ 응축수량은 약 1.2kg/m²·h이다.
풀이: 증기 표준방열량 650kcal/m²·h를 증발잠열로 나눈다.
응축수량 = 650/539 ≒ 1.21kg/m²·h 즉 방열면적 1m²당 매시간 약 1.2kg의 응축수가 생기며, 이를 기준으로 환수관·트랩 용량을 정한다.

92번

냉온수 배관 시 유의사항으로 틀린 것은?

1. 공기가 체류하는 장소에는 공기빼기 밸브를 설치한다.

2. 기계실 내에서는 일정장소에 수동 공기빼기 밸브를 모아서 설치하고 간접 배수하도록 한다.

3. 자동 공기빼기 밸브는 배관이 (−)압이 걸리는 부분에 설치한다.

4. 주관에서의 분기배관은 신축을 흡수할 수 있도록 스위블 이음으로 하며, 공기가 모이지 않도록 구배를 준다.

정답 3번

해설. ③ 자동 공기빼기 밸브는 부압(−)이 걸리는 곳에 설치하면 오히려 공기가 흡입되므로 정압(+)이 걸리는 곳에 설치한다.
① 공기 체류 장소에 공기빼기 밸브, ② 수동 공기빼기 밸브를 모아 간접배수, ④ 분기관은 스위블 이음과 구배를 두는 것은 옳다.

93번

암모니아 냉동장치 배관재료로 사용할 수 없는 것은?

1. 이음매 없는 동관

2. 배관용 탄소강관

3. 저온배관용 강관

4. 배관용 스테인리스강관

정답 1번

해설. ① 암모니아는 구리 및 구리합금을 부식시키므로 동관은 사용할 수 없다.
배관용 탄소강관, 저온배관용 강관, 배관용 스테인리스강관은 암모니아 냉동장치 배관재료로 사용할 수 있다. 암모니아는 수분이 있으면 구리를 더 심하게 부식시키므로 동관·황동 부품은 쓰지 않는다.

94번

수격현상(water hammer)방지법이 아닌 것은?

1. 관내의 유속을 낮게 한다.

2. 펌프의 플라이 휠을 설치하여 펌프의 속도가 급격히 변하는 것을 막는다.

3. 밸브는 펌프 송출구에서 멀리 설치하고 밸브는 적당히 제어한다.

4. 조압수조(surge tank)를 관선에 설치한다.

정답 3번

해설. ③ 밸브는 펌프 송출구 가까이 설치하고 서서히 조작해야 수격현상을 줄일 수 있다. "멀리 설치"는 틀리다.
① 유속을 낮추고, ② 플라이휠로 펌프 속도의 급변을 막으며, ④ 조압수조(서지탱크)를 설치하는 것은 수격 방지법이다.

95번

통기관을 접속하여도 장시간 위생기기를 사용하지 않을 때 봉수파괴가 될 수 있는 원인으로 가장 적당한 것은?

1. 자기사이펀 작용

2. 흡인작용

3. 분출작용

4. 증발작용

정답 4번

해설. ④ 통기관이 있어도 위생기기를 오래 사용하지 않으면 트랩 봉수가 증발하여 봉수가 파괴된다.
① 자기사이펀, ② 흡인(유인사이펀), ③ 분출(역압) 작용은 통기관 설치로 대부분 방지할 수 있다.

96번

다음 중 증기와 응축수 사이의 밀도차 즉, 부력 차이에 의해 작동되는 기계식 트랩은?

1. 버킷 트랩

2. 벨로즈 트랩

3. 바이메탈 트랩

4. 디스크 트랩

정답 1번

해설. ① 버킷 트랩은 증기와 응축수의 밀도차(부력)로 버킷이 뜨고 가라앉으며 밸브를 개폐하는 기계식 트랩이다.
② 벨로즈 트랩과 ③ 바이메탈 트랩은 온도조절식, ④ 디스크 트랩은 열역학적(유체의 운동에너지 차) 트랩이다.

97번

수직배관에서의 역류방지를 위해 사용하기 가장 적당한 밸브는?

1. 리프트식 체크밸브

2. 스윙식 체크밸브

3. 안전밸브

4. 코크밸브

정답 2번

해설. ② 스윙식 체크밸브는 힌지로 디스크가 회전하여 수평·수직 배관 모두에 쓸 수 있어 수직배관 역류 방지에 적당하다.
① 리프트식은 디스크가 수직으로 오르내려 수평배관에만 쓰고, ③ 안전밸브는 과압 방지, ④ 코크는 개폐용이다.

98번

기계배기와 기계급기의 조합에 의한 환기방법으로 일반적으로 외기를 정화하기 위한 에어필터를 필요로 하는 환기법은?

1. 1종환기

2. 2종환기

3. 3종환기

4. 4종환기

정답 1번

해설. ① 제1종 환기는 급기팬과 배기팬을 모두 사용하는 기계급기·기계배기 방식으로, 외기를 정화하는 에어필터가 필요하다.
제2종: 기계급기+자연배기, 제3종: 자연급기+기계배기, 제4종: 자연급기+자연배기

99번

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

1. 온수의 유량분배를 균일하게 하기 위하여

2. 온수배관의 부식을 방지하기 위하여

3. 배관의 신축을 흡수하기 위하여

4. 배관길이를 짧게 하기 위하여

정답 1번

해설. ① 리버스 리턴 방식은 각 방열기까지의 공급관과 환수관 길이의 합을 같게 하여 마찰저항을 균등하게 함으로써 온수 유량을 고르게 분배한다.
배관 길이는 오히려 길어지고, 부식 방지나 신축 흡수와는 관계가 없다.

100번

병원, 연구소 등에 발생하는 배수로 하수도에 직접 방류할 수 없는 유독한 물질을 함유한 배수를 무엇이라 하는가?

1. 오수

2. 우수

3. 잡배수

4. 특수배수

정답 4번

해설. ④ 병원·연구소 등에서 나오는 유독·유해 물질이나 방사성 물질을 포함한 배수는 특수배수로, 처리 후 방류해야 한다.
① 오수는 대소변기 배수, ② 우수는 빗물, ③ 잡배수는 세면·주방 등 일반 배수이다.

공조냉동기계기사 필기 2016년 2회 기출문제

기계열역학

냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

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