공조냉동기계기사 필기 2017년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

다음에 열거한 시스템의 상태량 중 종량적 상태량인 것은?

1. 엔탈피

2. 온도

3. 압력

4. 비체적

정답 1번

해설. ① 엔탈피(H = U + PV)는 질량에 비례하는 종량적(시량) 상태량이다.
②③④ 온도·압력·비체적은 계의 크기와 무관한 강도성 상태량이다(비엔탈피 h처럼 단위 질량당 값으로 나타내면 강도성이 된다).

2번

300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에 연결된다. 밸브를 열어 탱크 안의 공기 압력이 5MPa이 될 때까지 공기를 채우고 밸브를 닫았다. 이 과정이 단열이고 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시해도 좋을 경우에 탱크 안의 공기의 온도는 약 몇 ℃가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

1. 1.5℃

2. 25℃

3. 84.4℃

4. 144.3℃

정답 4번

해설. ④ 진공 탱크에 공기를 단열 충전하면 공급관 공기의 엔탈피가 탱크 내 내부에너지로 바뀐다(hᵢₙ = u₂).
풀이: Cₚ·Tᵢₙ = Cᵥ·T₂ → T₂ = k·Tᵢₙ = 1.4 × 298.15 = 417.4K
t₂ = 417.4 − 273.15 ≒ 144.3℃
탱크의 최종 압력(5MPa)은 온도 계산에 영향을 주지 않는다.

3번

10℃에서 160℃까지 공기의 평균 정적비열은 0.7315kJ/(kgㆍK)이다. 이 온도 변화에서 공기 1kg의 내부에너지 변화는 약 몇 kJ인가?

1. 101.1kJ

2. 109.7kJ

3. 120.6kJ

4. 131.7kJ

정답 2번

해설. ② 내부에너지 변화 ΔU = m·Cᵥ·ΔT 이다.
풀이: ΔU = 1 × 0.7315 × (160 − 10) = 0.7315 × 150 ≒ 109.7kJ
온도차는 ℃와 K에서 같으므로 그대로 대입한다.

4번

오토 사이클로 작동되는 기관에서 실린더의 간극 체적이 행정 체적의 15%라고 하면 이론 열효율은 약 얼마인가? (단, 비열비 k = 1.4이다.)

1. 45.2%

2. 50.6%

3. 55.7%

4. 61.4%

정답 3번

해설. ③ 오토 사이클 효율 η = 1 − (1/ε)^(k−1), 압축비 ε = (Vc + Vs)/Vc 이다.
풀이: ε = (0.15 + 1)/0.15 = 7.667
η = 1 − (1/7.667)^0.4 = 1 − 0.443 ≒ 0.557 → 약 55.7%

5번

열역학 제1법칙에 관한 설명으로 거리가 먼 것은?

1. 열역학적계에 대한 에너지 보존법칙을 나타낸다.

2. 외부에 어떠한 영향을 남기지 않고 계가 열원으로부터 받은 열을 모두 일로 바꾸는 것은 불가능하다.

3. 열은 에너지의 한 형태로서 일을 열로 변환하거나 열을 일로 변환하는 것이 가능하다.

4. 열을 일로 변환하거나 일을 열로 변환할 때, 에너지의 총량은 변하지 않고 일정하다.

정답 2번

해설. ② '받은 열을 외부에 아무 영향 없이 모두 일로 바꾸는 것은 불가능하다'는 열역학 제2법칙(켈빈-플랑크 표현)이다.
①③④ 에너지 보존, 열과 일의 상호 변환, 변환 시 총량 불변은 제1법칙의 내용이다.

6번

분자량이 M이고 질량이 m인 이상기체 A가 압력 p, 온도 T(절대온도)일 때 부피가 V이다. 동일한 질량의 다른 이상기체 B가 압력 2p, 온도 2T(절대온도)일 때 부피가 2V이면 이 기체의 분자량은 얼마인가?

1. 0.5M

2. M

3. 2M

4. 4M

정답 1번

해설. ① 이상기체 상태식 pV = (m/M)·R̄·T 를 두 기체에 적용한다.
풀이: A: pV = mR̄T/M
B: (2p)(2V) = mR̄(2T)/MB → 4pV = 2mR̄T/MB
두 식을 나누면 4 = 2M/MB → MB = 0.5M

7번

온도 300K, 압력 100kPa 상태의 공기 0.2kg이 완전히 단열된 강체 용기 안에 있다. 패들(paddle)에 의하여 외부로부터 공기에 5kJ의 일이 행해질 때 최종 온도는 약 몇 K인가? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kg·K), 0.7165kJ/(kg·K)이다.)

1. 315

2. 275

3. 335

4. 255

정답 3번

해설. ③ 단열 강체 용기이므로 패들 일이 모두 내부에너지 증가가 된다(체적 일 없음).
풀이: W = m·Cᵥ·ΔT → ΔT = 5/(0.2 × 0.7165) = 34.9K
T₂ = 300 + 34.9 ≒ 335K
정적 과정이므로 정압비열이 아니라 정적비열을 쓴다.

8번

단열된 가스터빈의 입구 측에서 가스가 압력 2MPa, 온도 1200K로 유입되어 출구 측에서 압력 100kPa, 온도 600K로 유출된다. 5MW의 출력을 얻기 위한 가스의 질량 유량은 약 몇 kg/s인가? (단, 터빈의 효율은 100%이고, 가스의 정압비열은 1.12kJ/(kgㆍK)이다.)

1. 6.44

2. 7.44

3. 8.44

4. 9.44

정답 2번

해설. ② 단열 터빈의 출력은 W = ṁ·Cₚ·(T₁ − T₂) 이다.
풀이: ṁ = W/(Cₚ·ΔT) = 5000kW / (1.12 × (1200 − 600)) = 5000/672 ≒ 7.44kg/s
압력 값은 온도가 주어졌으므로 계산에 쓰지 않는다.

9번

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 = 10kJ, W = 5kJ

정답 2번

해설. ② 제1법칙: Q₁ + Q₂ = Q₃ + W, 제2법칙: 엔트로피 생성 = Q₁/T₁ + Q₂/T₂ − Q₃/T₃ ≥ 0.
② 20 + 30 = 30 + 20 만족, 20/320 + 30/370 − 30/240 = 0.0186kJ/K ≥ 0 만족.
① 40 ≠ 50, ④ 30 ≠ 35 로 제1법칙 위배, ③은 40 = 40 이지만 0.0625 + 0.0541 − 0.125 < 0 으로 제2법칙 위배.

10번

4kg의 공기가 들어 있는 체적 0.4m³의 용기(A)와 체적이 0.2m³인 진공의 용기(B)를 밸브로 연결하였다. 두 용기의 온도가 같을 때 밸브를 열어 용기 A와 B의 압력이 평형에 도달했을 경우, 이 계의 엔트로피 증가량은 약 몇 J/K인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K)이다.)

1. 712.8

2. 595.7

3. 465.5

4. 348.2

정답 3번

해설. ③ 진공으로의 자유팽창은 온도가 일정하므로 ΔS = mR ln(V₂/V₁) 이다.
풀이: ΔS = 4 × 0.287 × ln(0.6/0.4) = 1.148 × 0.4055 ≒ 0.4655kJ/K = 465.5J/K

11번

증기 터빈의 입구 조건은 3MPa, 350℃이고 출구의 압력은 30kPa이다. 이때 정상 등엔트로피 과정으로 가정할 경우, 유체의 단위 질량당 터빈에서 발생되는 출력은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 표에서 h는 단위질량당 엔탈피, s는 단위질량당 엔트로피이다.)

	h(kJ/kg)	s(kJ/(kg·K))
터빈입구	3115.3	6.7428

	엔트로피(kJ/(kg·K))
	포화액 sf	증발 sfg	포화증기 sg
터빈출구	0.9439	6.8247	7.7686

	엔탈피(kJ/kg)
	포화액 hf	증발 hfg	포화증기 hg
터빈출구	289.2	2336.1	2625.3

1. 679.2

2. 490.3

3. 841.1

4. 970.4

정답 3번

해설. ③ 등엔트로피 팽창이므로 출구 건도를 엔트로피로 구한 뒤 엔탈피를 계산한다.
풀이: x = (6.7428 − 0.9439)/6.8247 = 0.8497
h₂ = 289.2 + 0.8497 × 2336.1 = 2274.2kJ/kg
w = h₁ − h₂ = 3115.3 − 2274.2 ≒ 841.1kJ/kg

12번

피스톤-실린더 시스템에 100kPa의 압력을 갖는 1kg의 공기가 들어있다. 초기 체적은 0.5m³이고, 이 시스템에 온도가 일정한 상태에서 열을 가하여 부피가 1.0m³이 되었다. 이 과정 중 전달된 에너지는 약 몇 kJ인가?

1. 30.7

2. 34.7

3. 44.8

4. 50.0

정답 2번

해설. ② 등온과정에서는 ΔU = 0이므로 가한 열량 = 팽창일이다.
풀이: Q = W = P₁V₁ ln(V₂/V₁) = 100 × 0.5 × ln2 = 50 × 0.6931 ≒ 34.7kJ

13번

다음 압력값 중에서 표준대기압(1atm)과 차이가 가장 큰 압력은?

1. 1MPa

2. 100kPa

3. 1bar

4. 100hPa

정답 1번

해설. ① 1atm = 101.325kPa 이다.
① 1MPa = 1000kPa → 차이 약 899kPa로 가장 크다.
② 100kPa → 차이 1.3kPa, ③ 1bar = 100kPa → 차이 1.3kPa, ④ 100hPa = 10kPa → 차이 약 91kPa.

14번

Rankine 사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 응축기에서의 열방출 온도가 낮을수록 열효율이 좋다.

2. 증기의 최고온도는 터빈 재료의 내열특성에 의하여 제한된다.

3. 팽창일에 비하여 압축일이 적은 편이다.

4. 터빈 출구에서 건도가 낮을수록 효율이 좋아진다.

정답 4번

해설. ④ 터빈 출구 건도가 낮으면(습분이 많으면) 날개 침식과 마찰손실이 커져 효율이 떨어진다. 그래서 재열 사이클 등으로 건도를 높인다.
①②③ 응축온도(배압)가 낮을수록 효율이 좋고, 최고온도는 재료 내열성에 제한되며, 펌프 일은 터빈 일보다 매우 작다.

15번

물 1kg이 포화온도 120℃에서 증발할 때, 증발 잠열은 2203kJ이다. 증발하는 동안 물의 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K인가?

1. 4.3

2. 5.6

3. 6.5

4. 7.4

정답 2번

해설. ② 등온(포화온도) 증발이므로 Δs = q/T 이다.
풀이: Δs = 2203/(120 + 273.15) = 2203/393.15 ≒ 5.6kJ/K
증발잠열은 포화온도가 높을수록 작아진다.

16번

14.33W의 전등을 매일 7시간 사용하는 집이 있다. 1개월(30일) 동안 약 몇 kJ의 에너지를 사용하는가?

1. 10830

2. 15020

3. 17420

4. 22840

정답 1번

해설. ① 에너지 = 전력 × 사용시간 이다.
풀이: 14.33W × 7h/일 × 30일 = 3009.3Wh
1Wh = 3.6kJ 이므로 3009.3 × 3.6 ≒ 10833kJ → 약 10830kJ

17번

이상적인 증기-압축 냉동사이클에서 엔트로피가 감소하는 과정은?

1. 증발과정

2. 압축과정

3. 팽창과정

4. 응축과정

정답 4번

해설. ④ 응축과정은 냉매가 열을 방출하므로(δq < 0) 엔트로피가 감소한다.
① 증발과정은 흡열로 엔트로피 증가, ② 이상적인 압축은 등엔트로피, ③ 팽창(교축)은 비가역 과정이어서 엔트로피가 증가한다.

18번

1kg의 공기가 100℃를 유지하면서 등온팽창하여 외부에 100kJ의 일을 하였다. 이때 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/(kgㆍK)인가?

1. 0.268

2. 0.373

3. 1.00

4. 1.54

정답 1번

해설. ① 등온과정에서 Q = W이고 Δs = Q/T 이다.
풀이: Δs = 100/(100 + 273.15) = 100/373.15 ≒ 0.268kJ/(kg·K)
등온이므로 내부에너지 변화는 0이다.

19번

압력 5kPa, 체적이 0.3m³인 기체가 일정한 압력 하에서 압축되어 0.2m³로 되었을 때 이 기체가 한 일은? (단, +는 외부로 기체가 일을 한 경우이고, −는 기체가 외부로부터 일을 받은 경우이다.)

1. −1000J

2. 1000J

3. −500J

4. 500J

정답 3번

해설. ③ 정압과정의 일은 W = P(V₂ − V₁) 이다.
풀이: W = 5kPa × (0.2 − 0.3)m³ = −0.5kJ = −500J
압축이므로 기체가 외부로부터 일을 받아 부호가 음(−)이다.

20번

폴리트로픽 과정 PVⁿ = C에서 지수 n = ∞인 경우는 어떤 과정인가?

1. 등온과정

2. 정적과정

3. 정압과정

4. 단열과정

정답 2번

해설. ② PVⁿ = C 를 P^(1/n)·V = C' 로 쓰면 n → ∞ 일 때 V = 일정, 즉 정적과정이다.
① 등온은 n = 1, ③ 정압은 n = 0, ④ 단열은 n = k(비열비)이다.

21번

증발기에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 냉매는 증발기 속에서 습증기가 건포화 증기로 변한다.

2. 건식 증발기는 유회수가 용이하다.

3. 만액식 증발기는 액백을 방지하기 위해 액분리기를 설치한다.

4. 액순환식 증발기는 액 펌프나 저압 수액기가 필요없으므로 소형 냉동기에 유리하다.

정답 4번

해설. ④ 액순환식 증발기는 액펌프와 저압수액기가 필요하여 설비가 복잡하므로 대형 설비에 쓴다.
①②③ 증발기에서 습증기가 건포화증기로 되고, 건식 증발기는 냉매가 위에서 아래로 흘러 유회수가 쉬우며, 만액식은 액백 방지를 위해 액분리기를 둔다.

22번

아래의 사이클이 적용된 냉동장치의 냉동능력이 119kW일 때 다음 설명 중 틀린 것은? (단, 압축기의 단열효율 ηc는 0.7, 기계효율 ηm은 0.85이며, 기계적 마찰손실 일은 열이 되어 냉매에 더해지는 것으로 가정한다.)

1. 냉매 순환량은 0.7kg/s이다.

2. 냉동장치의 실제 성능계수는 4.25이다.

3. 실제 압축기 토출 가스의 엔탈피는 약 477kJ/kg이다.

4. 실제 압축기 축 동력은 약 47.1kW이다.

정답 2번

해설. ② 실제 성능계수는 약 2.53이다.
풀이: 냉동효과 410 − 240 = 170kJ/kg → G = 119/170 = 0.7kg/s(①)
축동력 = G(h₂ − h₁)/(ηc·ηm) = 0.7 × 40/(0.7 × 0.85) ≒ 47.1kW(④)
마찰열까지 냉매에 더해지므로 h₂' = 410 + 40/(0.7 × 0.85) ≒ 477kJ/kg(③)
실제 COP = 119/47.1 ≒ 2.53, 4.25는 이론값 170/40이다.

23번

냉동장치의 고압부에 대한 안전장치가 아닌 것은?

1. 안전밸브

2. 고압스위치

3. 가용전

4. 방폭문

정답 4번

해설. ④ 방폭문은 냉동장치 고압부 안전장치가 아니라 냉동실(저온실) 등의 내부 압력 급변 시 파손을 막는 문이다.
①②③ 안전밸브, 고압차단스위치, 가용전(응축기·수액기)은 고압부의 이상 압력 상승을 막는 안전장치이다.

24번

냉동기에 사용되는 팽창밸브에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 온도 자동 팽창밸브는 응축기의 온도를 일정하게 유지ㆍ제어한다.

2. 흡입압력 조정밸브는 압축기의 흡입압력이 설정치 이상이 되지 않도록 제어한다.

3. 전자밸브를 설치할 경우 흐름방향을 고려할 필요가 없다.

4. 고압측 플로트(float)밸브는 냉매 액의 속도로 제어한다.

정답 2번

해설. ② 흡입압력 조정밸브(SPR)는 압축기 흡입압력이 설정치 이상으로 오르지 않게 하여 전동기 과부하를 막는다.
① 온도식 팽창밸브는 과열도를 일정하게 제어하고, ③ 전자밸브는 흐름 방향을 지켜 설치하며, ④ 고압측 플로트밸브는 고압측 액면 높이로 제어한다.

25번

고온부의 절대온도를 T₁, 저온부의 절대온도를 T₂, 고온부로 방출하는 열량을 Q₁, 저온부로부터 흡수하는 열량을 Q₂라고 할 때, 이 냉동기의 이론 성적계수(COP)를 구하는 식은?

1. Q₁/(Q₁ − Q₂)

2. Q₂/(Q₁ − Q₂)

3. T₁/(T₁ − T₂)

4. (T₁ − T₂)/T₁

정답 2번

해설. ② 냉동기 성적계수 = 냉동효과/압축일 = Q₂/W = Q₂/(Q₁ − Q₂) 이다.
①③ Q₁/(Q₁ − Q₂)와 T₁/(T₁ − T₂)는 열펌프의 성적계수이고, ④는 카르노 열기관의 효율이다. 온도로 쓰면 냉동기는 T₂/(T₁ − T₂)이다.

26번

2단압축 1단팽창 냉동장치에서 각 점의 엔탈피는 다음의 P-h 선도와 같다고 할 때, 중간냉각기 냉매 순환량은? (단, 냉동능력은 20RT이다.)

1. 68.04kg/h

2. 85.89kg/h

3. 222.82kg/h

4. 290.8kg/h

정답 1번

해설. ① 먼저 저단 냉매 순환량을 구하고 중간냉각기 열평형으로 바이패스량을 구한다(1RT = 3320kcal/h).
풀이: Gₗ = 20 × 3320/(393 − 95) = 222.82kg/h
Gₘ = Gₗ × [(437 − 398) + (136 − 95)]/(398 − 136) = 222.82 × 80/262 ≒ 68.04kg/h
③은 저단 순환량, ④는 고단 순환량(Gₗ + Gₘ)이다.

27번

증기 압축식 냉동기와 비교하여 흡수식 냉동기의 특징이 아닌 것은?

1. 일반적인 증기 압축식 냉동기보다 성능계수가 낮다.

2. 압축기의 소비동력을 비교적 절감시킬 수 있다.

3. 초기 운전 시 정격성능을 발휘할 때까지 도달속도가 느리다.

4. 냉각수 배관, 펌프, 냉각탑의 용량이 커져 보조기기설비비가 증가한다.

정답 2번

해설. ② 흡수식은 압축기가 없고 열로 구동하므로 '압축기 소비동력 절감'은 흡수식의 특징 설명으로 맞지 않는다.
①③④ 성능계수가 낮고, 정격성능 도달이 느리며, 응축·흡수열을 함께 버려야 해 냉각탑·냉각수 설비가 커진다.

28번

단위 시간당 전도에 의한 열량에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 전도열량은 물체의 두께에 반비례한다.

2. 전도열량은 물체의 온도 차에 비례한다.

3. 전도열량은 전열면적에 반비례한다.

4. 전도열량은 열전도율에 비례한다.

정답 3번

해설. ③ 전도열량 Q = kAΔt/L 이므로 전열면적에 비례한다.
①②④ 두께에 반비례하고, 온도차와 열전도율에 비례한다.
따라서 전열면적이 2배가 되면 전도열량도 2배가 된다. 열전도율 k의 단위는 W/m·K이다.

29번

냉동능력이 99600kcal/h이고, 압축소요 동력이 35kW인 냉동기에서 응축기의 냉각수 입구온도가 20℃, 냉각수량이 360L/min이면 응축기 출구의 냉각수 온도는?

1. 22℃

2. 24℃

3. 26℃

4. 28℃

정답 3번

해설. ③ 응축열량 = 냉동능력 + 압축열량 이다.
풀이: Qc = 99600 + 35 × 860 = 129700kcal/h
냉각수량 = 360L/min × 60 = 21600kg/h
Δt = 129700/21600 ≒ 6.0℃ → 출구온도 = 20 + 6 = 26℃

30번

냉동사이클에서 습압축으로 일어나는 현상과 가장 거리가 먼 것은?

1. 응축잠열 감소

2. 냉동능력 감소

3. 압축기의 체적 효율 감소

4. 성적계수 감소

정답 1번

해설. ① 습압축과 응축잠열의 감소는 직접 관계가 없다.
②③④ 습압축(액백)이 되면 냉동효과 감소로 냉동능력이 줄고, 실린더 내 액 증발로 체적효율이 떨어지며, 성적계수가 감소하고 심하면 압축기가 파손된다.

31번

일반적인 냉매의 구비 조건으로 옳은 것은?

1. 활성이며 부식성이 없을 것

2. 전기저항이 적을 것

3. 점성이 크고 유동 저항이 클 것

4. 열전달률이 양호할 것

정답 4번

해설. ④ 냉매는 열전달률(전열 성능)이 양호해야 한다.
① 불활성이고 부식성이 없어야 하며, ② 전기저항(절연내력)이 커야 하고, ③ 점성과 유동저항은 작아야 한다.
이 밖에 증발잠열이 크고, 응축압력이 적당하며, 누설 시 발견이 쉬운 것이 좋다.

32번

증기 압축식 냉동사이클에서 증발온도를 일정하게 유지시키고, 응축온도를 상승시킬 때 나타나는 현상이 아닌 것은?

1. 소요동력 증가

2. 성적계수 감소

3. 토출가스 온도 상승

4. 플래시가스 발생량 감소

정답 4번

해설. ④ 응축온도가 오르면 팽창밸브 전 액의 엔탈피가 커져 플래시가스 발생량은 증가한다.
①②③ 압축비가 커져 소요동력이 증가하고, 성적계수가 감소하며, 토출가스 온도가 상승한다.
증발온도를 일정하게 두고 응축온도만 올리면 압축비 증가로 체적효율도 떨어진다.

33번

다음 중 터보압축기의 용량(능력)제어 방법이 아닌 것은?

1. 회전속도에 의한 제어

2. 흡입 댐퍼(damper)에 의한 제어

3. 부스터(booster)에 의한 제어

4. 흡입가이드 베인(guide vane)에 의한 제어

정답 3번

해설. ③ 부스터는 2단 압축에서 저단 압축기를 말하며 터보압축기 용량제어 방법이 아니다.
①②④ 회전속도 제어, 흡입 댐퍼 제어, 흡입 가이드 베인 제어가 터보압축기의 대표적 용량제어법이며, 바이패스 제어도 있다.

34번

나선상의 관에 냉매를 통과시키고, 그 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 담그고, 물을 수조에 순환시켜서 냉각하는 방식의 응축기는?

1. 대기식 응축기

2. 이중관식 응축기

3. 지수식 응축기

4. 증발식 응축기

정답 3번

해설. ③ 지수식(쉘 앤드 코일식) 응축기는 나선형 코일을 수조에 담그고 냉각수를 순환시켜 냉각한다.
① 대기식은 관 위에서 물을 흘려 대기 중 냉각, ② 이중관식은 내·외관 사이를 역류로, ④ 증발식은 물의 증발잠열을 이용한다.

35번

0.08m³의 물속에 700℃의 쇠뭉치 3kg을 넣었더니 쇠뭉치의 평균 온도가 18℃로 변하였다. 이때 물의 온도 상승량은? (단, 물의 밀도는 1000kg/m³이고, 쇠의 비열은 606J/kg·℃이며, 물과 공기와의 열교환은 없다.)

1. 2.8℃

2. 3.7℃

3. 4.8℃

4. 5.7℃

정답 2번

해설. ② 쇠가 잃은 열 = 물이 얻은 열 이다(물의 비열 4.186kJ/kg·℃).
풀이: 쇠 방열 = 3 × 606 × (700 − 18) = 1,239,876J
물 질량 = 0.08 × 1000 = 80kg
Δt = 1,239,876/(80 × 4186) ≒ 3.7℃

36번

팽창밸브의 역할로 가장 거리가 먼 것은?

1. 압력강하

2. 온도강하

3. 냉매량 제어

4. 증발기에 오일 흡입 방지

정답 4번

해설. ④ 증발기 오일 흡입 방지는 팽창밸브의 역할이 아니다.
①②③ 팽창밸브는 고압 액냉매를 교축하여 압력과 온도를 낮추고, 증발기 부하에 맞게 냉매량을 조절한다.
오일 흡입 방지는 유분리기 등의 역할이다.

37번

증발식 응축기에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 외기의 습구온도 영향을 많이 받는다.

2. 외부공기가 깨끗한 곳에서는 일리미네이터(eliminator)를 설치할 필요가 없다.

3. 공급수의 양은 물의 증발량과 일리미네이터에서 배제하는 양을 가산한 양으로 충분하다.

4. 냉각작용은 물을 살포하는 것만으로 한다.

정답 1번

해설. ① 증발식 응축기는 물의 증발잠열로 냉각하므로 외기 습구온도의 영향을 크게 받는다.
② 비산수 방지를 위해 일리미네이터가 필요하고, ③ 보급수에는 증발량·비산량 외에 블로다운 수량도 포함되며, ④ 송풍기로 공기를 불어 증발을 촉진한다.

38번

냉동장치로 얼음 1ton을 만드는 데 50kWh의 동력이 소비된다. 이 장치에 20℃의 물이 들어가서 −10℃의 얼음으로 나온다고 할 때, 이 냉동장치의 성적계수는? (단, 얼음의 융해 잠열은 80kcal/kg, 비열은 0.5kcal/kg·℃이다.)

1. 1.12

2. 2.44

3. 3.42

4. 4.67

정답 2번

해설. ② 성적계수 = 제거열량/소비동력 이다.
풀이: Q = 1000 × (1 × 20 + 80 + 0.5 × 10) = 105000kcal
W = 50kWh × 860 = 43000kcal
COP = 105000/43000 ≒ 2.44

39번

냉동능력이 1RT인 냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 할 때, 응축기에서의 방열량은?

1. 2kcal/h

2. 3321kcal/h

3. 4180kcal/h

4. 2460kcal/h

정답 3번

해설. ③ 응축기 방열량 = 냉동능력 + 압축동력 이다.
풀이: 1RT = 3320kcal/h, 1kW = 860kcal/h
Qc = 3320 + 860 = 4180kcal/h
(SI로는 3.86kW + 1kW ≒ 4.86kW)

40번

안정적으로 작동되는 냉동 시스템에서 팽창밸브를 과도하게 닫았을 때 일어나는 현상이 아닌 것은?

1. 흡입압력이 낮아지고 증발기 온도가 저하한다.

2. 압축기의 흡입가스가 과열된다.

3. 냉동능력이 감소한다.

4. 압축기의 토출가스 온도가 낮아진다.

정답 4번

해설. ④ 팽창밸브를 과도하게 닫으면 흡입가스 과열도가 커지고 압축비가 늘어 토출가스 온도는 오히려 상승한다.
①②③ 냉매 공급 부족으로 흡입압력·증발온도가 떨어지고, 흡입가스가 과열되며, 냉동능력이 감소한다.

41번

다음 그림에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 하절기 공기조화 과정이다.)

1. ③을 감습기에 통과시키면 엔탈피 변화 없이 감습된다.

2. ④는 냉각기를 통해 엔탈피가 감소되며 ⑤로 변화된다.

3. 냉각기 출구 공기 ⑤를 취출하면 실내에서 취득열량을 얻어 ②에 이른다.

4. 실내공기 ①과 외기 ②를 혼합하면 ③이 된다.

정답 4번

해설. ④ 장치도에서 ①은 외기, ②는 실내에서 돌아오는 환기(실내공기)이다. 외기 ①과 실내공기 ②를 혼합하면 ③이 되므로 설명이 뒤바뀌었다.
① 흡착식 감습기는 등엔탈피로 감습(③→④), ② 냉각기에서 ④→⑤로 현열 냉각, ③ 취출공기 ⑤가 실내부하를 받아 ②가 된다.

42번

다음은 어느 방식에 대한 설명인가?
· 각 실이나 존의 온도를 개별제어하기 쉽다.
· 일사량 변화가 심한 페리미터 존에 적합하다.
· 실내부하가 적어지면 송풍량이 적어지므로 실내 공기의 오염도가 높다.

1. 정풍량 단일덕트방식

2. 변풍량 단일덕트방식

3. 패키지방식

4. 유인유닛방식

정답 2번

해설. ② 변풍량(VAV) 단일덕트방식은 부하에 따라 송풍량을 바꾸므로 존별 개별제어가 쉽고 부하 변동이 큰 외주부에 적합하지만, 저부하 시 풍량이 줄어 환기량 부족·오염도 증가가 생긴다.
① 정풍량은 풍량이 일정하고, ③ 패키지·④ 유인유닛은 설명과 맞지 않는다.

43번

원형덕트에서 사각덕트로 환산시키는 식으로 옳은 것은? (단, a는 사각덕트의 장변길이, b는 단변길이, d는 원형덕트의 직경 또는 상당직경이다.)

1. d = 1.2·[(ab)⁵/(a + b)²]⁸

2. d = 1.2·[(ab)²/(a + b)⁵]⁸

3. d = 1.3·[(ab)²/(a + b)⁵]^(1/8)

4. d = 1.3·[(ab)⁵/(a + b)²]^(1/8)

정답 4번

해설. ④ 장방형 덕트와 마찰손실이 같은 원형덕트의 상당직경은 d = 1.3·[(ab)⁵/(a + b)²]^(1/8) 이다.
①② 계수 1.2와 8제곱은 틀리고, ③은 (ab)와 (a + b)의 지수가 뒤바뀌었다.
예: a = b = 1이면 d = 1.3 × (1/4)^(1/8) ≒ 1.09로 정사각 덕트보다 약간 큰 원형이 된다.

44번

다음 중 흡수식 냉동기의 구성기기가 아닌 것은?

1. 응축기

2. 흡수기

3. 발생기

4. 압축기

정답 4번

해설. ④ 흡수식 냉동기에는 압축기가 없다. 흡수기와 발생기(재생기)가 압축기 역할을 한다.
①②③ 응축기, 흡수기, 발생기는 증발기와 함께 흡수식 냉동기의 주요 구성기기이다.
흡수식은 물(냉매)과 LiBr 수용액(흡수제)을 쓰는 방식이 대표적이다.

45번

냉난방 공기조화 설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 조명기구에 의한 영향은 현열로서 냉방부하 계산 시 고려되어야 한다.

2. 패키지 유닛 방식을 이용하면 중앙공조 방식에 비해 공기조화용 기계실의 면적이 적게 요구된다.

3. 이중 덕트 방식은 개별제어를 할 수 있는 이점이 있지만 일반적으로 설비비 및 운전비가 많아진다.

4. 지역냉난방은 개별냉난방에 비해 일반적으로 공사비는 현저하게 감소한다.

정답 4번

해설. ④ 지역냉난방은 대규모 플랜트와 열배관망이 필요해 초기 공사비가 크다. 대신 운전·관리 효율과 에너지 이용 효율이 높다.
①②③ 조명열은 현열부하이고, 패키지 방식은 기계실 면적이 작으며, 이중 덕트는 개별제어가 되지만 설비비·운전비가 크다.

46번

단일덕트 재열방식의 특징에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 부하 패턴이 다른 다수의 실 또는 존의 공조에 적합하다.

2. 식당과 같이 잠열부하가 많은 곳의 공조에는 부적합하다.

3. 전수방식으로서 부하변동이 큰 실이나 존에서 에너지 절약형으로 사용된다.

4. 시스템의 유지ㆍ보수 면에서는 일반 단일덕트에 비해 우수하다.

정답 1번

해설. ① 단일덕트 재열방식은 존별 재열기로 온도를 조절하므로 부하 패턴이 다른 여러 실·존에 적합하다.
② 잠열부하가 큰 곳에서도 재열로 습도 조절이 되어 적합하고, ③ 전공기방식이며 냉각 후 재가열하므로 에너지 낭비가 크고, ④ 재열기가 분산되어 유지·보수가 불리하다.

47번

유효온도(effective temperature)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 온도, 습도를 하나로 조합한 상태의 측정온도이다.

2. 각기 다른 실내온도에서 습도에 따라 실내 환경을 평가하는 척도로 사용된다.

3. 인체가 느끼는 쾌적온도로써 바람이 없는 정지된 상태에서 상대습도가 100%인 포화상태의 공기 온도를 나타낸다.

4. 유효온도 선도는 복사영향을 무시하여 건구온도 대신에 글로브 온도계의 온도를 사용한다.

정답 3번

해설. ③ 유효온도(ET)는 무풍, 상대습도 100%인 포화공기 상태에서 같은 온열감을 주는 온도로 나타낸 쾌적 지표이다.
①② 온도·습도·기류 세 요소를 조합한 체감 지표이고, ④ 복사영향을 고려해 글로브 온도를 쓰는 것은 수정유효온도(CET)이다.

48번

습공기 100kg이 있다. 이때 혼합되어 있는 수증기의 질량이 2kg이라면, 공기의 절대습도는?

1. 0.0002kg/kg

2. 0.02kg/kg

3. 0.2kg/kg

4. 0.98kg/kg

정답 2번

해설. ② 절대습도 = 수증기 질량/건공기 질량 이다.
풀이: 건공기 = 100 − 2 = 98kg
x = 2/98 ≒ 0.0204 → 약 0.02kg/kg
④ 0.98은 건공기 질량 비율, ③ 0.2는 자릿수 오류이다.

49번

크기 1000×500mm의 직관 덕트에 35℃의 온풍 18000m³/h가 흐르고 있다. 이 덕트가 −10℃의 실외 부분을 지날 때 길이 20m당 덕트 표면으로부터의 열손실은? (단, 덕트는 암면 25mm로 보온되어 있고, 이때 1000m당 온도 차 1℃에 대한 온도강하는 0.9℃이다. 공기의 밀도는 1.2kg/m³, 정압비열은 1.01kJ/kg·K이다.)

1. 3.0kW

2. 3.8kW

3. 4.9kW

4. 6.0kW

정답 3번

해설. ③ 먼저 20m 구간의 온도강하를 구하고 풍량으로 열손실을 계산한다.
풀이: 온도차 = 35 − (−10) = 45℃
온도강하 = 0.9 × 45 × 20/1000 = 0.81℃
질량유량 = 18000 × 1.2/3600 = 6kg/s
Q = 6 × 1.01 × 0.81 ≒ 4.9kW

50번

습공기의 수증기 분압이 Pᵥ, 동일온도의 포화수증기압이 Pₛ일 때, 다음 설명 중 틀린 것은?

1. Pᵥ < Pₛ일 때 불포화습공기

2. Pᵥ = Pₛ일 때 포화습공기

3. (Pₛ/Pᵥ) × 100은 상대습도

4. Pᵥ = 0일 때 건공기

정답 3번

해설. ③ 상대습도 φ = (Pᵥ/Pₛ) × 100(%)이므로 Pₛ/Pᵥ로 쓴 것은 틀리다.
①② 수증기분압이 포화압보다 작으면 불포화, 같으면 포화습공기이고, ④ 수증기분압이 0이면 수증기가 없는 건공기이다.

51번

덕트의 굴곡부 등에서 덕트 내에 흐르는 기류를 안정시키기 위한 목적으로 사용하는 기구는?

1. 스플릿 댐퍼

2. 가이드 베인

3. 릴리프 댐퍼

4. 버터플라이 댐퍼

정답 2번

해설. ② 가이드 베인(안내 날개)은 덕트 굴곡부 안쪽에 설치해 기류를 고르게 하고 와류·압력손실을 줄인다.
① 스플릿 댐퍼는 분기부 풍량 분배, ③ 릴리프 댐퍼는 과압 배출, ④ 버터플라이 댐퍼는 풍량 조절·차단용이다.

52번

실리카겔, 활성알루미나 등을 사용하여 감습을 하는 방식은?

1. 냉각 감습

2. 압축 감습

3. 흡수식 감습

4. 흡착식 감습

정답 4번

해설. ④ 실리카겔·활성알루미나 같은 고체 흡착제 표면에 수분을 흡착시키는 방식이 흡착식 감습이다.
① 냉각 감습은 노점 이하 냉각, ② 압축 감습은 공기를 압축해 수분 응축, ③ 흡수식 감습은 염화리튬·트리에틸렌글리콜 같은 액체 흡수제를 쓴다.

53번

난방설비에서 온수헤더 또는 증기헤더를 사용하는 주된 이유로 가장 적합한 것은?

1. 미관을 좋게 하기 위해서

2. 온수 및 증기의 온도 차가 커지는 것을 방지하기 위해서

3. 워터 해머(water hammer)를 방지하기 위해서

4. 온수 및 증기를 각 계통별로 공급하기 위해서

정답 4번

해설. ④ 헤더는 보일러에서 나온 온수·증기를 여러 계통으로 나누어 공급(또는 환수를 모음)하기 위해 설치한다.
①②③ 미관, 온도차 방지, 수격작용 방지는 헤더의 주된 설치 목적이 아니다.

54번

환기(ventilation)란 A에 있는 공기의 오염을 막기 위하여 B로부터 C를 공급하여, 실내의 D를 실외로 배출 하고 실내의 오염 공기를 교환 또는 희석시키는 것을 말한다. 여기서 A, B, C, D로 적절한 것은?

1. A : 일정 공간, B : 실외, C : 청정한 공기, D : 오염된 공기

2. A : 실외, B : 일정 공간, C : 청정한 공기, D : 오염된 공기

3. A : 일정 공간, B : 실외, C : 오염된 공기, D : 청정한 공기

4. A : 실외, B : 일정 공간, C : 오염된 공기, D : 청정한 공기

정답 1번

해설. ① 환기는 일정 공간(A)의 공기 오염을 막기 위해 실외(B)로부터 청정한 공기(C)를 공급하고, 실내의 오염된 공기(D)를 실외로 배출하는 것이다.
②③④는 공간과 공기의 상태가 뒤바뀌었다.

55번

다음과 같이 단열된 덕트 내에 공기가 통하고 이것에 열량 Q(kcal/h)와 수분 L(kg/h)을 가하여 열평형이 이루어졌을 때, 공기에 가해진 열량은? (단, 공기의 유량은 G(kg/h), 가열코일 입·출구의 엔탈피, 절대습도를 각각 h₁, h₂(kcal/kg), x₁, x₂(kg/kg)로 하고, 수분의 엔탈피를 hₗ(kcal/kg)로 한다.)

1. G(h₂ − h₁) + L·hₗ

2. G(x₂ − x₁) + L·hₗ

3. G(h₂ − h₁) − L·hₗ

4. G(x₂ − x₁) − L·hₗ

정답 3번

해설. ③ 열평형: 입구 공기 엔탈피 + 가열량 + 수분 엔탈피 = 출구 공기 엔탈피.
풀이: G·h₁ + Q + L·hₗ = G·h₂ → Q = G(h₂ − h₁) − L·hₗ
②④ 절대습도 차 G(x₂ − x₁)는 가습량 L을 나타낸다.

56번

공기열원 열펌프를 냉동사이클 또는 난방사이클로 전환하기 위하여 사용하는 밸브는?

1. 체크 밸브

2. 글로브 밸브

3. 4방 밸브

4. 릴리프 밸브

정답 3번

해설. ③ 4방 밸브(사방밸브)는 압축기 토출가스의 흐름 방향을 바꾸어 실내·실외 열교환기의 역할(응축기↔증발기)을 전환한다.
① 체크밸브는 역류 방지, ② 글로브 밸브는 유량 조절, ④ 릴리프 밸브는 과압 방출용이다.

57번

국부저항 상류의 풍속을 V₁, 하류의 풍속을 V₂라고 하고 전압기준 국부저항계수를 ζₜ, 정압기준 국부저항계수를 ζₛ라 할 때 두 저항계수의 관계식은?

1. ζₜ = ζₛ + 1 − (V₁/V₂)²

2. ζₜ = ζₛ + 1 − (V₂/V₁)²

3. ζₜ = ζₛ + 1 + (V₁/V₂)²

4. ζₜ = ζₛ + 1 + (V₂/V₁)²

정답 2번

해설. ② 전압손실 = 정압손실 + (상류 동압 − 하류 동압)이며, 상류 동압 기준으로 나누면
ζₜ = ζₛ + 1 − (V₂/V₁)² 이다.
풍속 변화가 없으면(V₁ = V₂) ζₜ = ζₛ 가 되어 식이 맞음을 확인할 수 있다.

58번

냉동 창고의 벽체가 두께 15cm, 열전도율 1.4kcal/m·h·℃인 콘크리트와 두께 5cm, 열전도율이 1.2kcal/m·h·℃인 모르타르로 구성되어 있다면, 벽체의 열통과율은? (단, 내벽측 표면 열전달률은 8kcal/m²·h·℃, 외벽측 표면 열전달률은 20kcal/m²·h·℃이다.)

1. 0.026kcal/m²·h·℃

2. 0.323kcal/m²·h·℃

3. 3.088kcal/m²·h·℃

4. 38.175kcal/m²·h·℃

정답 3번

해설. ③ 열통과율 K = 1/(1/αᵢ + Σl/λ + 1/αₒ) 이다.
풀이: 1/K = 1/8 + 0.15/1.4 + 0.05/1.2 + 1/20 = 0.125 + 0.1071 + 0.0417 + 0.05 = 0.3238
K = 1/0.3238 ≒ 3.088kcal/m²·h·℃
②는 열저항값, ④는 역수를 취하지 않은 잘못된 합이다.

59번

공조설비를 구성하는 공기조화기는 공기여과기, 냉ㆍ온수코일, 가습기, 송풍기로 구성되어 있는데, 다음 중 이들 장치와 직접 연결되어 사용되는 설비가 아닌 것은?

1. 공급덕트

2. 주증기관

3. 냉각수관

4. 냉수관

정답 3번

해설. ③ 냉각수관은 냉동기 응축기와 냉각탑을 잇는 배관으로 공기조화기와 직접 연결되지 않는다.
①②④ 공급덕트는 송풍기, 주증기관은 가습기·가열코일, 냉수관은 냉수코일과 직접 연결된다.

60번

10℃의 냉풍을 급기하는 덕트가 건구온도 30℃, 상대습도 70%인 실내에 설치되어 있다. 이때 덕트의 표면에 결로가 발생하지 않도록 하려면 보온재의 두께는 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 30℃, 70%의 노점 온도 24℃, 보온재의 열전도율은 0.03kcal/m·h·℃, 내표면의 열전달률은 40kcal/m²·h·℃, 외표면의 열전달률은 8kcal/m²·h·℃, 보온재 이외의 열저항은 무시한다.)

1. 5mm

2. 8mm

3. 16mm

4. 20mm

정답 2번

해설. ② 외표면 온도가 노점(24℃) 이상이 되도록 한다.
풀이: 외표면 열유속 q = 8 × (30 − 24) = 48kcal/m²·h
전체 K = q/Δt = 48/20 = 2.4 → 1/K = 0.4167
0.4167 = 1/40 + L/0.03 + 1/8 → L/0.03 = 0.2667 → L = 0.008m = 8mm

61번

그림과 같은 블록선도에서 X₃/X₁을 구하면?

1. G₁ + G₂

2. G₁ − G₂

3. G₁·G₂

4. G₁/G₂

정답 3번

해설. ③ 직렬(종속) 연결된 블록의 전달함수는 각 전달함수의 곱이다.
풀이: X₂ = G₁X₁, X₃ = G₂X₂ = G₁G₂X₁ → X₃/X₁ = G₁G₂
① 합은 병렬 연결일 때의 전달함수이다.

62번

내부저항 90Ω, 최대지시값 100μA의 직류전류계로 최대지시값 1mA를 측정하기 위한 분류기 저항은 몇 Ω인가?

1. 9

2. 10

3. 90

4. 100

정답 2번

해설. ② 분류기 저항 Rₛ = r/(m − 1), 배율 m = 1mA/100μA = 10 이다.
풀이: Rₛ = 90/(10 − 1) = 10Ω
분류기는 전류계와 병렬로 접속해 측정 범위를 넓힌다.

63번

100V용 전구 30W와 60W 두 개를 직렬로 연결하고 직류 100V 전원에 접속하였을 때 두 전구의 상태로 옳은 것은?

1. 30W 전구가 더 밝다.

2. 60W 전구가 더 밝다.

3. 두 전구의 밝기가 모두 같다.

4. 두 전구가 모두 켜지지 않는다.

정답 1번

해설. ① 같은 전압용 전구는 전력이 작을수록 저항이 크다(R = V²/P: 30W → 333Ω, 60W → 167Ω).
직렬이면 전류가 같으므로 소비전력 P = I²R 이 큰 쪽, 즉 저항이 큰 30W 전구가 더 밝다.

64번

조절계의 조절요소에서 비례미분제어에 관한 기호는?

1. P

2. PI

3. PD

4. PID

정답 3번

해설. ③ 비례(P)미분(D)제어의 기호는 PD이다.
① P는 비례, ② PI는 비례적분, ④ PID는 비례적분미분 제어이다. 미분동작은 오차의 변화율에 비례해 응답을 빠르게 한다.
PD 제어는 속응성을 높이지만 잔류편차는 남는다.

65번

A = 6+j8, B = 20∠60°일 때 A+B를 직각좌표형식으로 표현하면?

1. 16+j18

2. 26+j28

3. 16+j25.32

4. 23.32+j18

정답 3번

해설. ③ B를 직각좌표로 바꾸어 더한다.
풀이: B = 20(cos60° + j sin60°) = 10 + j17.32
A + B = (6 + 10) + j(8 + 17.32) = 16 + j25.32
복소수의 덧셈은 실수부와 허수부를 각각 더한다.

66번

보일러의 자동연소제어가 속하는 제어는?

1. 비율제어

2. 추치제어

3. 추종제어

4. 정치제어

정답 1번

해설. ① 보일러 자동연소제어는 연료량과 공기량의 비율을 일정하게 유지하는 비율제어이다.
② 추치제어는 목표값이 변하는 제어의 총칭, ③ 추종제어는 목표값이 임의로 변하는 제어, ④ 정치제어는 목표값이 일정한 제어이다.

67번

서보기구에서 주로 사용하는 제어량은?

1. 전류

2. 전압

3. 방향

4. 속도

정답 3번

해설. ③ 서보기구는 물체의 위치·방위·자세(방향) 등 기계적 변위를 제어량으로 한다.
①②④ 전류·전압·속도 등은 자동조정 제어의 제어량이다.
위치·각도처럼 목표값이 임의로 변하는 값을 따라가는 추종제어의 대표 예이다.

68번

비례적분미분제어를 이용했을 때의 특징에 해당되지 않는 것은?

1. 정정시간을 적게 한다.

2. 응답의 안정성이 작다.

3. 잔류편차를 최소화 시킨다.

4. 응답의 오버슈트를 감소시킨다.

정답 2번

해설. ② PID 제어는 응답의 안정성을 높인다. 안정성이 작아진다는 것은 틀리다.
①③④ 적분동작으로 잔류편차를 없애고, 미분동작으로 오버슈트를 줄이며 정정시간을 짧게 한다.
비례·적분·미분 동작을 모두 쓰므로 정상특성과 과도특성을 함께 개선한다.

69번

유도전동기에 인가되는 전압과 주파수를 동시에 변환시켜 직류전동기와 동등한 제어 성능을 얻을 수 있는 제어방식은?

1. VVVF 방식

2. 교류 궤환제어방식

3. 교류 1단 속도제어방식

4. 교류 2단 속도제어방식

정답 1번

해설. ① VVVF(가변전압 가변주파수) 방식은 인버터로 전압과 주파수를 함께 바꾸어 유도전동기를 직류전동기처럼 넓은 범위에서 원활하게 속도제어한다.
②③④ 교류 궤환·1단·2단 속도제어는 주로 승강기의 옛 제어방식이다.

70번

단면적 S(m²)를 통과하는 자속을 ø(Wb)라 하면 자속밀도 B(Wb/m²)를 나타낸 식으로 옳은 것은?

1. B = Sø

2. B = ø/S

3. B = S/ø

4. B = ø/μS 

정답 2번

해설. ② 자속밀도는 단위 면적당 자속이므로 B = ø/S (Wb/m² = T)이다.
④ ø/(μS)는 자기장의 세기 H = B/μ 에 해당한다.
①③은 차원이 맞지 않는다.
자속밀도의 SI 단위는 테슬라(T)이며 1T = 1Wb/m² 이다.

71번

어떤 저항에 전압 100V, 전류 50A를 5분간 흘렸을 때 발생하는 열량은 약 몇 kcal인가?

1. 90

2. 180

3. 360

4. 720

정답 3번

해설. ③ 발열량 H = 0.24·V·I·t (cal)이다.
풀이: H = 0.24 × 100 × 50 × 300 = 360000cal = 360kcal
(전력량 = 100 × 50 × 300 = 1.5MJ, 1kcal ≒ 4.186kJ)

72번

3상 유도전동기의 출력이 5kW, 전압 200V, 역률 80%, 효율이 90%일 때 유입되는 선전류는 약 몇 A인가?

1. 14

2. 17

3. 20

4. 25

정답 3번

해설. ③ 3상 입력 Pᵢₙ = 출력/효율 = √3·V·I·cosθ 이다.
풀이: I = 5000/(√3 × 200 × 0.8 × 0.9) = 5000/249.4 ≒ 20A
효율이 있으므로 출력을 효율로 나누어 입력 전력을 먼저 구해야 한다.

73번

탄성식 압력계에 해당되는 것은?

1. 경사관식

2. 압전기식

3. 환상평형식

4. 벨로스식

정답 4번

해설. ④ 벨로스식은 탄성체(벨로스)의 변형을 이용하는 탄성식 압력계이다(부르동관식·다이어프램식도 탄성식).
① 경사관식은 액주식, ② 압전기식은 전기식, ③ 환상평형식(링밸런스)은 액주식 압력계이다.

74번

정현파 전압 v = 220√2 sin(ωt + 30°)V보다 위상이 90° 뒤지고 최댓값이 20A인 정현파 전류의 순싯값은 몇 A인가?

1. 20sin(ωt-30°)

2. 20sin(ωt-60°)

3. 20√2 sin(ωt + 60°)

4. 20√2 sin(ωt − 60°)

정답 2번

해설. ② 전류 위상 = 30° − 90° = −60°, 최댓값이 20A이므로 i = 20 sin(ωt − 60°)이다.
①은 위상 오류, ③④의 20√2는 실횻값이 20A일 때의 최댓값이므로 조건과 맞지 않는다.

75번

빛의 양(조도)에 의해서 동작되는 CdS를 이용한 센서에 해당하는 것은?

1. 저항 변화형

2. 용량 변화형

3. 전압 변화형

4. 인덕턴스 변화형

정답 1번

해설. ① CdS(황화카드뮴) 광도전 소자는 빛의 세기에 따라 저항값이 변하는 저항 변화형 센서이다(빛이 강할수록 저항 감소).
②③④ 용량·전압·인덕턴스 변화형은 CdS의 동작 원리와 다르다.

76번

전원전압을 안정하게 유지하기 위하여 사용되는 다이오드로 가장 옳은 것은?

1. 제너 다이오드

2. 터널 다이오드

3. 보드형 다이오드

4. 바랙터 다이오드

정답 1번

해설. ① 제너 다이오드는 역방향 항복 전압에서 전압이 일정하게 유지되는 특성으로 정전압(전압 안정화) 회로에 쓴다.
② 터널 다이오드는 고속 스위칭·발진, ④ 바랙터 다이오드는 가변용량, ③ 보드형은 정전압용이 아니다.

77번

그림과 같은 펄스를 라플라스 변환하면 그 값은?

1. (1/T)·(1 − eᵀˢ)/s

2. (1/T)·(1 + eᵀˢ)/s

3. (1/s)(1 − e⁻ᵀˢ)

4. (1/s)(1 + eᵀˢ)

정답 3번

해설. ③ 높이 1, 폭 T인 펄스는 f(t) = u(t) − u(t − T) 이다.
풀이: ℒ[u(t)] = 1/s, 시간추이 정리로 ℒ[u(t − T)] = e⁻ᵀˢ/s
F(s) = 1/s − e⁻ᵀˢ/s = (1/s)(1 − e⁻ᵀˢ)

78번

피드백 제어계의 제어장치에 속하지 않는 것은?

1. 설정부

2. 조절부

3. 검출부

4. 제어대상

정답 4번

해설. ④ 제어대상은 제어장치가 제어하는 대상이므로 제어장치에 속하지 않는다.
①②③ 설정부(목표값 설정), 조절부(동작신호로 조작신호 생성), 검출부(제어량 검출)는 조작부와 함께 제어장치를 이룬다.

79번

평행한 두 도체에 같은 방향의 전류를 흘렸을 때 두 도체 사이에 작용하는 힘은?

1. 흡인력

2. 반발력

3. I/(2πr)의 힘

4. 힘이 작용하지 않는다.

정답 1번

해설. ① 평행 도체에 같은 방향 전류가 흐르면 흡인력, 반대 방향이면 반발력이 작용한다.
단위 길이당 힘 F = 2I₁I₂/r × 10⁻⁷ N/m 이며, ③ I/(2πr)은 자기장의 세기 H이지 힘이 아니다.

80번

논리식 x′·y + x′·y′ 를 간단히 표시한 것은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. x′

2. y′

3. 0

4. x + y

정답 1번

해설. ① 공통인수 x′로 묶는다.
풀이: x′·y + x′·y′ = x′(y + y′) = x′ · 1 = x′
(y + y′ = 1: 보원의 법칙)
불 대수의 분배법칙과 보원의 법칙(A + A′ = 1)을 이용한 간략화이다.

81번

급수배관 시공 시 수격작용의 방지 대책으로 틀린것은?

1. 플러시 밸브 또는 급속 개폐식 수전을 사용한다.

2. 관 지름은 유속이 2.0~2.5m/s 이내가 되도록 설정한다.

3. 역류 방지를 위하여 체크 밸브를 설치하는 것이 좋다.

4. 급수관에서 분기할 때에는 T 이음을 사용한다.

정답 1번

해설. ① 플러시 밸브나 급속 개폐식 수전은 물을 급격히 차단해 수격작용의 원인이 되므로 방지 대책이 아니다.
②③④ 유속을 2m/s 안팎으로 제한하고, 체크밸브로 역류를 막으며, 분기 시 T 이음을 쓰는 것은 수격 방지에 도움이 된다(수격방지기 설치도 대책).

82번

고무링과 가단 주철제의 칼라를 죄어서 이음하는 방법은?

1. 플랜지 접합

2. 빅토리 접합

3. 기계적 접합

4. 동관 접합

정답 2번

해설. ② 빅토릭 접합은 주철관 끝에 고무링을 끼우고 가단 주철제 칼라(누름링)를 죄어 잇는 방법이다. 관 내압이 높을수록 고무링이 밀착된다.
① 플랜지 접합은 볼트, ③ 기계적 접합은 압륜·볼트로 고무링을 압착하며, ④ 동관 접합은 납땜·플레어·압축 이음이다.

83번

공랭식 응축기 배관 시 틀린 것은?

1. 소형 냉동기에 사용하며 핀이 있는 파이프 속에 냉매를 통하여 바람 이송 냉각설계로 되어 있다.

2. 냉방기가 응축기 아래 설치되는 경우 배관 높이가 10m 이상일 때는 5m마다 오일 트랩을 설치해야 한다.

3. 냉방기가 응축기 위에 위치하고, 압축기가 냉방기에 내장되었을 경우에는 오일 트랩이 필요없다.

4. 수랭식에 비해 능력은 낮지만, 냉각수를 사용하지 않아 동결의 염려가 없다.

정답 2번

해설. ② 냉방기(증발기)가 응축기 아래에 있어 흡입관을 끌어 올리는 경우 오일 트랩은 입상 높이 10m마다 설치한다. 5m마다는 틀리다.
①③④ 소형에 쓰고 핀 관에 바람을 불어 냉각하며, 냉방기가 위에 있으면 오일이 흘러내려 트랩이 필요 없고, 수랭식보다 능력은 낮으나 동결 우려가 없다.

84번

증기난방 배관 시 단관 중력 환수식 배관에서 증기와 응축수의 흐름 방향이 다른 역류관의 구배는 얼마로 하는가?

1. 1/50 ~ 1/100

2. 1/100 ~ 1/200

3. 1/200 ~ 1/250

4. 1/250 ~ 1/300

정답 1번

해설. ① 단관 중력 환수식에서 증기와 응축수가 반대 방향으로 흐르는 역류관은 구배를 크게 하여 1/50 ~ 1/100로 한다.
증기와 응축수가 같은 방향으로 흐르는 순류관은 1/100 ~ 1/200 정도로 한다.

85번

공동주택 등 외의 건축물 등에 도시가스를 공급하는 경우 정압기에서 가스 사용자가 점유하고 있는 토지의 경계까지 이르는 배관을 무엇이라고 하는가?

1. 내관

2. 공급관

3. 본관

4. 중압관

정답 2번

해설. ② 공급관은 공동주택 등 외의 건축물에 공급하는 경우 정압기에서 가스사용자가 소유·점유하는 토지의 경계까지 이르는 배관이다.
① 내관은 토지 경계(또는 계량기)에서 연소기까지, ③ 본관은 제조소·공급소 경계에서 정압기까지의 배관이다.

86번

냉동장치에서 압축기의 진동이 배관에 전달되는 것을 흡수하기 위하여 압축기 토출, 흡입배관 등에 설치해주는 것은?

1. 팽창밸브

2. 안전밸브

3. 사이트 글라스

4. 플렉시블 튜브

정답 4번

해설. ④ 플렉시블 튜브는 압축기 토출·흡입관에 설치해 압축기 진동이 배관에 전달되는 것을 흡수한다.
① 팽창밸브는 교축·유량 조절, ② 안전밸브는 과압 방출, ③ 사이트 글라스는 냉매량·수분 확인용이다.

87번

온수난방 배관 설치 시 주의 사항으로 틀린 것은?

1. 온수 방열기마다 수동식 에어벤트를 설치한다.

2. 수평 배관에서 관경을 바꿀 때는 편심 이음을 사용한다.

3. 팽창관에 스톱밸브를 부착하여 긴급상황 시 유체 흐름을 차단하도록 한다.

4. 수리나 난방 휴지 시 배수를 위한 드레인 밸브를 설치한다.

정답 3번

해설. ③ 팽창관에는 어떤 밸브도 달지 않는다. 막히면 온수 팽창을 흡수하지 못해 보일러·배관이 파열될 수 있다.
①②④ 방열기마다 공기빼기, 수평 관경 변경 시 편심 이음, 배수용 드레인 밸브 설치는 옳은 시공법이다.

88번

급수에 사용되는 물은 탄산칼슘의 함유량에 따라 연수와 경수로 구분된다. 경수 사용 시 발생될 수 있는 현상으로 틀린 것은?

1. 보일러 용수로 사용 시 내면에 관석이 많이 발생한다.

2. 전열효율이 저하하고 과열 원인이 된다.

3. 보일러의 수명이 단축된다.

4. 비누거품이 많이 발생한다.

정답 4번

해설. ④ 경수는 칼슘·마그네슘 이온이 비누와 반응해 거품이 잘 일지 않는다.
①②③ 보일러 내면에 스케일(관석)이 생겨 전열효율이 떨어지고 과열·수명 단축의 원인이 된다.
경수를 보일러 용수로 쓸 때는 연화 처리(이온교환 등)를 한다.

89번

관의 종류와 이음방법의 연결로 틀린 것은?

1. 강관 - 나사이음

2. 동관 - 압축이음

3. 주철관 - 칼라이음

4. 스테인리스강관 – 몰코이음

정답 3번

해설. ③ 칼라이음은 석면시멘트관(흄관 등) 접합에 쓰며 주철관 이음이 아니다. 주철관은 소켓·기계적·빅토릭·타이튼·플랜지 이음을 쓴다.
①②④ 강관 나사이음, 동관 압축(플레어)이음, 스테인리스강관 몰코(프레스)이음은 옳은 연결이다.

90번

냉동설비배관에서 액분리기와 압축기 사이에 냉매배관을 할 때 구배로 옳은 것은?

1. 1/100 정도의 압축기 측 상향 구배로 한다.

2. 1/100 정도의 압축기 측 하향 구배로 한다.

3. 1/200 정도의 압축기 측 상향 구배로 한다.

4. 1/200 정도의 압축기 측 하향 구배로 한다.

정답 4번

해설. ④ 액분리기에서 압축기로 가는 흡입관은 오일이 압축기로 돌아가도록 압축기 쪽으로 내려가는 1/200 정도의 하향 구배로 한다.
①②③ 상향 구배나 1/100은 이 배관의 표준 구배가 아니다.

91번

밀폐식 온수난방 배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 배관의 부식이 비교적 적어 수명이 길다.

2. 배관경이 적어지고 방열기도 적게 할 수 있다.

3. 팽창탱크를 사용한다.

4. 배관 내의 온수 온도는 70℃ 이하이다.

정답 4번

해설. ④ 밀폐식 온수난방은 가압되어 100℃ 이상의 고온수도 쓸 수 있으므로 '70℃ 이하'로 한정할 수 없다.
①②③ 공기 접촉이 적어 부식이 적고, 고온수 사용으로 관경·방열기를 작게 할 수 있으며, 밀폐형 팽창탱크를 쓴다.

92번

강관의 나사이음 시 관을 절단한 후 관 단면의 안쪽에 생기는 거스러미를 제거할 때 사용하는 공구는?

1. 파이프 바이스

2. 파이프 리머

3. 파이프 렌치

4. 파이프 커터

정답 2번

해설. ② 파이프 리머는 관 절단 후 안쪽에 생긴 거스러미(버)를 제거하는 공구이다.
① 파이프 바이스는 관을 고정, ③ 파이프 렌치는 관·이음쇠를 돌려 조이고, ④ 파이프 커터는 관을 절단한다.

93번

순동 이음쇠를 사용할 때에 비하여 동합금 주물 이음쇠를 사용할 때 고려할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 순동 이음쇠 사용에 비해 모세관 현상에 의한 용융 확산이 어렵다.

2. 순동 이음쇠와 비교하여 용접재 부착력은 큰 차이가 없다.

3. 순동 이음쇠와 비교하여 냉벽 부분이 발생할 수 있다.

4. 순동 이음쇠 사용에 비해 열팽창의 불균일에 의한 부정적 틈새가 발생할 수 있다.

정답 2번

해설. ② 동합금 주물 이음쇠는 순동 이음쇠보다 모세관 현상에 의한 용융 확산이 어려워 용접재 부착력이 떨어진다. '큰 차이가 없다'는 고려사항과 거리가 멀다.
①③④ 용융 확산이 어렵고, 냉벽 부분이 생길 수 있으며, 열팽창 불균일로 틈새가 생길 수 있다.

94번

급수 펌프에 대한 배관 시공법 중 옳은 것은?

1. 수평관에서 관경을 바꿀 경우 동심 리듀서를 사용한다.

2. 흡입관을 되도록 길게 하고 굴곡 부분이 되도록 많게 하여야 한다.

3. 풋 밸브는 동 수위면보다 흡입관경의 2배 이상 물 속에 들어가야 한다.

4. 토출 측은 진공계를, 흡입 측은 압력계를 설치한다.

정답 3번

해설. ③ 풋 밸브는 공기 흡입을 막기 위해 수면에서 흡입관경의 2배 이상 물속에 잠기게 한다.
① 흡입 수평관 관경 변경은 편심 리듀서, ② 흡입관은 짧고 굴곡이 적게, ④ 흡입측에 진공계(연성계), 토출측에 압력계를 단다.

95번

배관용 패킹재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 유체의 압력

2. 재료의 부식성

3. 진동의 유무

4. 시트면의 형상

정답 4번

해설. ④ 패킹 재료는 유체의 성질(압력·온도·부식성), 진동 유무, 기계적 조건 등으로 선정하며 시트면의 형상은 거리가 멀다.
①②③ 유체 압력, 재료의 부식성, 진동의 유무는 반드시 고려한다.

96번

난방배관에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 환수주관의 위치가 보일러 표준수위보다 위쪽에 배관 되어 있으면 습식환수라고 한다.

2. 진공환수식 증기난방에서 하트포드접속법을 활용하면 응축수를 1.5m까지 흡상할 수 있다.

3. 온수난방의 경우 증기난방보다 운전 중 침입공기에 의한 배관의 부식 우려가 크다.

4. 증기배관 도중에 글로브 밸브를 설치하는 경우에는 밸브축이 옆을 향하도록 설치하여야 한다.

정답 4번

해설. ④ 증기배관에 글로브 밸브를 둘 때 밸브축을 옆(수평)으로 하면 밸브 내에 응축수가 고이지 않는다.
① 환수주관이 보일러 수위보다 위면 건식환수, ② 1.5m 흡상은 리프트 이음(하트포드 접속은 보일러 수위 저하 방지), ③ 온수난방은 밀폐계라 증기난방보다 부식 우려가 작다.

97번

배관의 이음에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 동관의 압축 이음(flare joint)은 지름이 작은 관에서 분해ㆍ결합이 필요한 경우에 주로 적용하는 이음방식이다.

2. 주철관의 타이튼 이음은 고무링을 압륜으로 죄어 볼트로 체결하는 이음방식이다.

3. 스테인리스 강관의 프레스 이음은 고무링이 들어 있는 이음쇠에 관을 넣고 압축공구로 눌러 이음하는 방식이다.

4. 경질염화비닐관의 TS이음은 접착제를 발라 이음관에 삽입하여 이음하는 방식이다.

정답 2번

해설. ② 타이튼 이음은 고무링만으로 관을 삽입해 잇는 방식이다. 고무링을 압륜으로 죄어 볼트로 체결하는 것은 기계적 이음(메커니컬 조인트)이다.
①③④ 동관 압축(플레어) 이음, 스테인리스관 프레스 이음, 경질염화비닐관 TS 이음의 설명은 옳다.

98번

급탕배관의 신축을 흡수하기 위한 시공방법으로 틀린 것은?

1. 건물의 벽 관통부분 배관에는 슬리브를 끼운다.

2. 배관의 굽힘 부분에는 벨로스 이음으로 접합한다.

3. 복식 신축관 이음쇠는 신축구간의 중간에 설치한다.

4. 동관을 지지할 때에는 석면, 고무 등의 보호제를 사용하여 고정시킨다.

정답 2번

해설. ② 배관의 굽힘 부분에는 스위블 이음을 쓴다. 벨로스 이음은 직선 배관의 신축 흡수용이다.
①③④ 벽 관통부 슬리브, 복식 신축이음을 신축구간 중간에 설치, 동관 지지 시 보호재 사용은 옳다.

99번

배수의 성질에 의한 구분에서 수세식 변기의 대ㆍ소변에서 나오는 배수는?

1. 오수

2. 잡배수

3. 특수배수

4. 우수배수

정답 1번

해설. ① 수세식 변기의 대·소변 배수는 오수이다.
② 잡배수는 세면기·싱크·욕조 배수, ③ 특수배수는 공장·병원 등의 유해 배수, ④ 우수배수는 빗물이다.
오수는 정화조나 하수처리시설로 보내 처리한다.

100번

개방식 팽창탱크 장치 내 전수량이 20000L이며 수온을 20℃에서 80℃로 상승시킬 경우, 물의 팽창수량은? (단, 비중량은 20℃일 때 0.99823kg/L, 80℃일 때 0.97183kg/L이다.)

1. 54.3L

2. 400L

3. 544L

4. 5430L

정답 3번

해설. ③ 팽창량 = 질량 × (나중 비체적 − 처음 비체적) 이다.
풀이: 질량 = 20000 × 0.99823 = 19964.6kg
ΔV = 19964.6 × (1/0.97183 − 1/0.99823) ≒ 543.3L → 약 544L

공조냉동기계기사 필기 2017년 1회 기출문제

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