공조냉동기계기사 필기 2017년 2회 기출문제 정답 및 해설

1번

저열원 20℃와 고열원 700℃ 사이에서 작동하는 카르노 열기관의 열효율은 약 몇 %인가?

1. 30.1%

2. 69.9%

3. 52.9%

4. 74.1%

정답 2번

해설. ② 카르노 열기관의 열효율은 두 열원의 절대온도만으로 정해진다.
풀이: η = 1 − Tₗ/Tₕ → Tₗ = 20 + 273 = 293K, Tₕ = 700 + 273 = 973K → η = 1 − 293/973 ≒ 0.699 → 약 69.9%.
①·③·④는 계산값과 맞지 않는다.

2번

다음 중 비가역 과정으로 볼 수 없는 것은?

1. 마찰 현상

2. 낮은 압력으로의 자유 팽창

3. 등온 열전달

4. 상이한 조성물질의 혼합

정답 3번

해설. ③ 온도차가 무한히 작은 상태에서 이루어지는 등온 열전달은 가역 과정의 이상화이므로 비가역 과정으로 볼 수 없다.
①마찰, ②낮은 압력으로의 자유 팽창, ④서로 다른 물질의 혼합은 스스로 원상태로 되돌아갈 수 없는 대표적인 비가역 과정이다.

3번

압력이 10⁶N/m², 체적이 1m³인 공기가 압력이 일정한 상태에서 400kJ의 일을 하였다. 변화 후의 체적은 약 몇 m³인가?

1. 1.4

2. 1.0

3. 0.6

4. 0.4

정답 1번

해설. ① 정압과정의 일은 W = P(V₂ − V₁)이다.
풀이: V₂ = V₁ + W/P = 1 + 400×10³ / 10⁶ = 1 + 0.4 = 1.4m³.
공기가 외부로 일을 했으므로 체적은 늘어나야 하며, ②·③·④는 체적이 같거나 줄어든 값이다.

4번

그림의 랭킨 사이클(온도(T)-엔트로피(s)선도)에서 각각의 지점에서 엔탈피는 표와 같을 때 이 사이클의 효율은 약 몇 % 인가?

지점	엔탈피(kJ/kg)
1지점	185
2지점	210
3지점	3100
4지점	2100

1. 33.7%

2. 28.4%

3. 25.2%

4. 22.9%

정답 1번

해설. ① 1→2 펌프, 2→3 보일러 가열, 3→4 터빈 팽창, 4→1 응축이다.
풀이: 터빈일 = h₃ − h₄ = 3100 − 2100 = 1000, 펌프일 = h₂ − h₁ = 210 − 185 = 25, 공급열 = h₃ − h₂ = 3100 − 210 = 2890kJ/kg
η = (1000 − 25)/2890 ≒ 0.337 → 약 33.7%.

5번

그림과 같이 상태 1, 2 사이에서 계가 1→A→2→B→1 과 같은 사이클을 이루고 있을 때, 열역학 제1법칙에 가장 적합한 표현은? (단, 여기서 Q는 열량, W는 계가 하는 일, U는 내부에너지를 나타낸다.)

1. dU = δQ + δW

2. ΔU = Q - W

3. ∮δQ = ∮δW

4. ∮δQ = ∮δU

정답 3번

해설. ③ 사이클을 한 바퀴 돌면 계는 처음 상태로 돌아오므로 내부에너지 변화가 0이고, 사이클 동안 받은 열의 합은 한 일의 합과 같다(∮δQ = ∮δW).
①은 부호 규약이 틀렸고, ②는 과정(1→2)에 대한 표현이며, ④ 내부에너지의 사이클 적분은 0이다.

6번

100kPa, 25℃ 상태의 공기가 있다. 이 공기의 엔탈피가 298.615 kJ/kg 이라면 내부에너지는 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 공기는 분자량 28.97인 이상기체로 가정한다.)

1. 213.05 kJ/kg

2. 241.07 kJ/kg

3. 298.15 kJ/kg

4. 383.72 kJ/kg

정답 1번

해설. ① 이상기체에서 h = u + Pv = u + RT이다.
풀이: R = 8.314/28.97 ≒ 0.287kJ/(kg·K), T = 25 + 273.15 = 298.15K
u = h − RT = 298.615 − 0.287 × 298.15 ≒ 213.05kJ/kg.
엔탈피보다 RT(약 85.6kJ/kg)만큼 작아야 하므로 ①이다.

7번

압력이 일정할 때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 비열(Cₚ)은 온도 T(℃)에 관계한 함수로 Cₚ(kJ/kg·℃) = 1.01 + 0.000079×T이다.)

1. 365

2. 436

3. 480

4. 507

정답 4번

해설. ④ 비열이 온도의 함수이므로 적분해서 구한다.
풀이: Q = m∫Cₚ dT = 5 × [1.01T + 0.000079T²/2]₀¹⁰⁰
= 5 × (101 + 0.395) = 5 × 101.395 ≒ 507kJ.

8번

열교환기를 흐름 배열(flow arrangement)에 따라 분류할 때 그림과 같은 형식은?

1. 평행류

2. 대향류

3. 병행류

4. 직교류

정답 4번

해설. ④ 고온 유체는 좌→우, 저온 유체는 위→아래로 흘러 두 흐름이 서로 직각으로 교차하므로 직교류(cross flow)이다.
①·③ 평행류(병행류)는 두 유체가 같은 방향으로, ② 대향류는 서로 반대 방향으로 나란히 흐르는 형식이다.

9번

온도 15℃, 압력 100kPa 상태의 체적이 일정한 용기 안에 어떤 이상 기체 5kg이 들어 있다. 이 기체가 50℃가 될 때까지 가열되는 동안의 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 이 기체의 정압비열과 정적비열은 각각 1.001kJ/(kgㆍK), 0.7171 kJ/(kgㆍK)이다.)

1. 0.411

2. 0.486

3. 0.575

4. 0.732

정답 1번

해설. ① 체적이 일정한 용기이므로 정적과정의 엔트로피 변화식을 쓴다.
풀이: ΔS = m·Cᵥ·ln(T₂/T₁) = 5 × 0.7171 × ln(323.15/288.15)
= 3.5855 × 0.1146 ≒ 0.411kJ/K.
정압비열을 쓰면 0.574(③)가 되어 틀린다.

10번

다음 온도에 관한 설명 중 틀린 것은?

1. 온도는 뜨겁거나 차가운 정도를 나타낸다.

2. 열역학 제0법칙은 온도 측정과 관계된 법칙이다.

3. 섭씨온도는 표준 기압하에서 물의 어는점과 끓는 점을 각각 0과 100으로 부여한 온도척도이다.

4. 화씨 온도 F와 절대온도 K사이에는 K=F+273.15 의 관계가 성립한다.

정답 4번

해설. ④ 화씨온도와 절대온도의 관계는 K = (F + 459.67) × 5/9 이다. K = ℃ + 273.15 는 섭씨온도와의 관계이다.
① 온도는 차고 더운 정도, ② 제0법칙은 열평형(온도계 원리), ③ 섭씨온도는 1기압에서 물의 어는점 0, 끓는점 100으로 정한 척도로 모두 옳다.

11번

밀폐계에서 기체의 압력이 100kPa으로 일정하게 유지되면서 체적이 1m³에서 2m³으로 증가되었을 때 옳은 설명은?

1. 밀폐계의 에너지 변화는 없다.

2. 외부로 행한 일은 100kJ이다.

3. 기체가 이상기체라면 온도가 일정하다.

4. 기체가 받은 열은 100kJ이다.

정답 2번

해설. ② 정압과정의 일은 W = PΔV = 100 × (2 − 1) = 100kJ이다.
① 체적이 늘었으므로 이상기체라면 온도·내부에너지가 증가한다. ③ 정압에서 체적이 2배면 절대온도도 2배가 된다. ④ 받은 열은 Q = ΔU + W 로 100kJ보다 크다.

12번

출력 10000kW의 터빈 플랜트의 시간당 연료소비량이 5000 kg/h이다. 이 플랜트의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 연료의 발열량은 33440 kJ/kg이다.)

1. 25.4%

2. 21.5%

3. 10.9%

4. 40.8%

정답 2번

해설. ② 열효율 = 출력 / 연료 공급열량이다.
풀이: 연료 공급열량 = 5000kg/h × 33440kJ/kg = 1.672×10⁸kJ/h
출력 = 10000kW × 3600s/h = 3.6×10⁷kJ/h
η = 3.6×10⁷ / 1.672×10⁸ ≒ 0.215 → 약 21.5%.

13번

역 Carnot cycle로 300K와 240K사이에서 작동하고 있는 냉동기가 있다. 이 냉동기의 성능계수는?

1. 3

2. 4

3. 5

4. 6

정답 2번

해설. ② 역카르노 냉동기의 성능계수는 ε = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)이다.
풀이: ε = 240/(300 − 240) = 240/60 = 4.
참고로 같은 온도 사이의 열펌프 성능계수는 300/60 = 5(③)이다.

14번

보일러의 입구의 압력이 9800kN/m²이고, 응축기의 압력이 4900N/m²일 때 펌프가 수행한 일은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 물의 비체적은 0.001m³/kg 이다.)

1. 9.79

2. 15.17

3. 87.25

4. 180.52

정답 1번

해설. ① 펌프일은 비압축성 액체에 대해 w = v(P₂ − P₁)이다.
풀이: P₂ = 9800kPa, P₁ = 4900N/m² = 4.9kPa
w = 0.001 × (9800 − 4.9) ≒ 9.79kJ/kg.
응축기 압력의 단위가 N/m²임에 주의한다.

15번

오토(Otto) 사이클에 관한 일반적인 설명 중 틀린 것은?

1. 불꽃 점화 기관의 공기 표준 사이클이다.

2. 연소과정을 정적 가열과정으로 간주한다.

3. 압축비가 클수록 효율이 높다.

4. 효율은 작업기체의 종류와 무관하다.

정답 4번

해설. ④ 오토 사이클의 효율 η = 1 − (1/ε)^(k−1)은 압축비 ε와 작업기체의 비열비 k에 따라 달라지므로 기체 종류와 무관하다는 설명은 틀렸다.
① 불꽃 점화 기관의 기본 사이클이고, ② 연소를 정적 가열로 보며, ③ 압축비가 클수록 효율이 높다.

16번

열역학 제2법칙과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 열효율이 100%인 열기관은 없다.

2. 저온 물체에서 고온 물체로 열은 자연적으로 전달되지 않는다.

3. 폐쇄계와 그 주변계가 열교환이 일어날 경우 폐쇄계와 주변계 각각의 엔트로피는 모두 상승한다.

4. 동일한 온도 범위에서 작동되는 가역 열기관은 비가역 열기관보다 열효율이 높다.

정답 3번

해설. ③ 열교환이 일어나면 열을 잃는 쪽의 엔트로피는 감소하고 열을 받는 쪽은 증가한다. 계와 주위를 합한 전체 엔트로피만 증가(가역이면 불변)하므로 각각 모두 상승한다는 설명은 틀렸다.
①·②는 제2법칙의 켈빈-플랑크·클라우지우스 표현이고, ④는 카르노 정리이다.

17번

10kg의 증기가 온도 50℃, 압력 38kPa, 체적 7.5m³일 때 총 내부에너지는 6700kJ이다. 이와 같은 상태의 증기가 가지고 있는 엔탈피는 약 몇 kJ인가?

1. 606

2. 1794

3. 3305

4. 6985

정답 4번

해설. ④ 엔탈피는 H = U + PV이다.
풀이: PV = 38kPa × 7.5m³ = 285kJ
H = 6700 + 285 = 6985kJ.
총량(kJ)으로 주어졌으므로 질량으로 나눌 필요가 없다.

18번

다음 중 정확하게 표기된 SI 기본단위(7가지)의 개수가 가장 많은 것은? (단, SI 유도단위 및 그 외 단위는 제외한다.)

1. A, Cd, ℃, kg, m, Mol, N, s

2. cd, J, K, kg, m, Mol, Pa, s

3. A, J, ℃, kg, km, mol, S, W

4. K, kg, km, mol, N, Pa, S, W

정답 2번

해설. ② SI 기본단위는 m, kg, s, A, K, mol, cd의 7가지이다(대소문자까지 정확해야 함).
① A, kg, m, s → 4개(Cd·Mol 표기 오류, ℃·N 제외)
② cd, K, kg, m, s → 5개(Mol 표기 오류, J·Pa 제외)
③ A, kg, mol → 3개
④ K, kg, mol → 3개

19번

어느 증기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸다. 입구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 3000kJ/kg, 720m/s, 출구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 2500kJ/kg, 120m/s 이면, 이 터빈의 열손실은 약 몇 kW가 되는가?

1. 15.9

2. 40.8

3. 20.0

4. 104

정답 2번

해설. ② 정상유동 에너지식: 입구 에너지 = 출력 + 출구 에너지 + 열손실.
풀이: 운동에너지 차 = (720² − 120²)/2 = 252000J/kg = 252kJ/kg
열손실 = 0.4 × [(3000 − 2500) + 252] − 260 = 0.4 × 752 − 260 = 300.8 − 260 ≒ 40.8kW.

20번

8℃의 이상기체를 가역단열 압축하여 그 체적을 1/5로 하였을 때 기체의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 이 기체의 비열비는 1.4 이다.)

1. -125℃

2. 294℃

3. 222℃

4. 262℃

정답 4번

해설. ④ 가역단열 압축에서 T₂ = T₁ × (V₁/V₂)^(k−1)이다.
풀이: T₁ = 8 + 273.15 = 281.15K, V₁/V₂ = 5
T₂ = 281.15 × 5^0.4 = 281.15 × 1.9037 ≒ 535.2K → 535.2 − 273.15 ≒ 262℃.

21번

증기압축식 냉동장치에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 증발식 응축기에서는 대기의 습구온도가 저하하면 고압압력은 통상의 운전 압력보다 높게 된다.

2. 압축기의 흡입압력이 낮게 되면 토출압력도 낮게 되어 냉동능력이 증대한다.

3. 언로더 부착 압축기를 사용하면 급격하게 부하가 증가하여도 액백(liquid back)현상을 막을 수 있다.

4. 액배관에 플래쉬 가스가 발생하면 냉매 순환량이 감소되어 증발기의 냉동능력이 저하된다.

정답 4번

해설. ④ 액관에서 플래시 가스가 생기면 팽창밸브를 통과하는 액냉매량이 줄어 냉매 순환량과 증발기 냉동능력이 감소한다.
① 습구온도가 낮아지면 증발식 응축기의 냉각이 좋아져 고압이 내려간다. ② 흡입압력이 낮으면 비체적이 커져 냉동능력이 감소한다. ③ 언로더는 용량 제어 장치로 급격한 부하 증가 시 액백을 막지 못한다.

22번

열전달에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 전도란 물체 사이의 온도차에 의한 열의 이동현상이다.

2. 대류란 유체의 순환에 의한 열의 이동현상이다.

3. 대류 열전달계수의 단위는 열통과율의 단위와 같다.

4. 열전도율의 단위는 W/m²·K 이다.

정답 4번

해설. ④ 열전도율의 단위는 W/m·K이다. W/m²·K는 열전달계수(대류 열전달률)와 열통과율의 단위이다.
① 전도는 물체 내부 온도차에 의한 열 이동, ② 대류는 유체의 순환에 의한 열 이동이며, ③ 대류 열전달계수와 열통과율은 모두 W/m²·K로 단위가 같다.

23번

방열벽의 열통과율(K)이 0.2kcal/m²·h·℃이며, 외기와 벽면과의 열전달율(α₁)은 20kcal/m²·h·℃, 실내공기와 벽면과의 열전달율(α₂)이 5kcal/m²·h·℃, 방열층의 열전도율(λ)이 0.03kcal/m·h·℃라 할 때, 방열벽의 두께는 얼마가 되는가?

1. 142.5 mm

2. 146.5 mm

3. 155.5 mm

4. 164.5 mm

정답 1번

해설. ① 열통과 저항은 각 저항의 합이다: 1/K = 1/α₁ + l/λ + 1/α₂.
풀이: l = λ × (1/K − 1/α₁ − 1/α₂) = 0.03 × (1/0.2 − 1/20 − 1/5)
= 0.03 × (5 − 0.05 − 0.2) = 0.03 × 4.75 = 0.1425m = 142.5mm.

24번

프레온 냉매를 사용하는 냉동장치에 공기가 침입하면 어떤 현상이 일어나는가?

1. 고압 압력이 높아지므로 냉매 순환량이 많아지고 냉동능력도 증가한다.

2. 냉동톤당 소요동력이 증가한다.

3. 고압 압력은 공기의 분압만큼 낮아진다.

4. 배출가스의 온도가 상승하므로 응축기의 열통과율이 높아지고 냉동능력도 증가한다.

정답 2번

해설. ② 공기(불응축가스)가 들어오면 응축압력이 공기 분압만큼 높아져 압축비가 커지고 소요동력이 늘어 냉동톤당 소요동력이 증가한다.
① 냉동능력은 감소한다. ③ 고압은 공기 분압만큼 높아진다. ④ 공기가 전열을 방해해 응축기 열통과율이 낮아지고 냉동능력이 감소한다.

25번

2단 냉동사이클에서 응축압력을 Pc, 증발압력을 Pe 라 할 때, 이론적인 최적의 중간압력으로 가장 적당한 것은?

1. Pc × Pe

2. (Pc × Pe)^(1/2)

3. (Pc × Pe)^(1/3)

4. (Pc × Pe)^(1/4)

정답 2번

해설. ② 2단 압축의 이론적 최적 중간압력은 각 단의 압축비가 같아지는 압력으로, 응축압력과 증발압력의 기하평균이다.
풀이: Pm/Pe = Pc/Pm → Pm = (Pc × Pe)^(1/2) = √(Pc × Pe).
①은 압력의 곱이라 단위부터 맞지 않고, ③·④는 지수가 틀렸다.

26번

-15℃의 R-134a 냉매 포화액의 엔탈피는 180.1kJ/kg, 같은 온도에서 포화증기의 엔탈피는 389.6kJ/kg이다. 증기압축식 냉동시스템에서 팽창밸브 직전의 액의 엔탈피가 237.5 kJ/kg 이라면 팽창밸브를 통과한 후 냉매의 건도는?

1. 0.27

2. 0.32

3. 0.56

4. 0.72

정답 1번

해설. ① 팽창밸브 통과는 등엔탈피 과정이므로 팽창 후 엔탈피 = 237.5kJ/kg이다.
풀이: x = (h − hf)/(hg − hf) = (237.5 − 180.1)/(389.6 − 180.1) = 57.4/209.5 ≒ 0.27.

27번

밀도가 1200kg/m³, 비열이 0.705kcal/kg·℃인 염화칼슘 브라인을 사용하는 냉각기의 브라인 입구온도가 -10℃, 출구온도가 -4℃ 되도록 냉각기를 설계하고자 한다. 냉동부하가 36000kcal/h 라면 브라인의 유량은 얼마이어야 하는가?

1. 118 L/min

2. 120 L/min

3. 136 L/min

4. 150 L/min

정답 1번

해설. ① 냉동부하 Q = G·C·Δt 에서 질량유량을 구한 뒤 체적유량으로 바꾼다.
풀이: G = 36000 / (0.705 × 6) ≒ 8511kg/h
체적유량 = 8511 / 1200 ≒ 7.09m³/h = 7092L/h ÷ 60 ≒ 118L/min.

28번

냉매의 구비 조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 증기의 비체적이 작을 것

2. 임계온도가 충분히 높을 것

3. 점도와 표면장력이 크고 전열성능이 좋을 것

4. 부식성이 적을 것

정답 3번

해설. ③ 냉매는 점도와 표면장력이 작아야 유동 저항이 작고 전열이 좋다. 점도·표면장력이 크다는 설명은 틀렸다.
① 증기의 비체적이 작으면 압축기가 작아지고, ② 임계온도가 높아야 상온에서 쉽게 응축되며, ④ 부식성이 적어야 한다.

29번

공랭식 냉동장치에서 응축압력이 과다하게 높은 경우가 아닌 것은?

1. 순환공기 온도가 높을 때

2. 응축기가 불결한 상태일 때

3. 장치 내 불응축가스가 존재할 때

4. 공기 순환량이 충분할 때

정답 4번

해설. ④ 공기 순환량이 충분하면 응축기 냉각이 잘 되어 응축압력은 정상 또는 낮아진다.
① 순환공기(외기) 온도가 높을 때, ② 응축기가 더러워 열전달이 나쁠 때, ③ 불응축가스가 있을 때는 모두 응축압력이 과다하게 높아진다.

30번

냉동장치에서 디스트리뷰터(distributor)의 역할로서 옳은 것은?

1. 냉매의 분배

2. 흡입가스의 과열방지

3. 증발온도의 저하방지

4. 플래쉬가스의 발생방지

정답 1번

해설. ① 디스트리뷰터(분배기)는 팽창밸브를 지난 냉매를 증발기의 여러 회로(패스)에 고르게 나누어 공급하는 장치이다.
② 흡입가스 과열 방지, ③ 증발온도 저하 방지, ④ 플래시가스 발생 방지는 분배기의 역할이 아니다.

31번

암모니아 냉동기에서 압축기의 흡입 포화온도 -20℃, 응축온도 30℃, 팽창밸브의 직전온도가 25℃, 피스톤 압출량이 288m³/h 일 때, 냉동능력은? (단, 압축기의 체적효율 0.8, 흡입냉매의 엔탈피 396kcal/kg, 냉매흡입 비체적 0.62m³/kg, 팽창밸브 직전 냉매의 엔탈피 128kcal/kg이다.)

1. 25 RT

2. 30 RT

3. 35 RT

4. 40 RT

정답 2번

해설. ② 냉매순환량 = 피스톤 압출량 × 체적효율 / 흡입 비체적, 1RT = 3320kcal/h(약 3.86kW).
풀이: G = 288 × 0.8 / 0.62 ≒ 371.6kg/h
Q = 371.6 × (396 − 128) ≒ 99600kcal/h → 99600/3320 ≒ 30RT.

32번

냉매 액가스 열교환기의 사용에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 액가스 열교환기는 보통 암모니아 장치에는 사용하지 않는다.

2. 프레온 냉동장치에서 액압축 방지 및 액관 중의 플래쉬 가스 발생을 방지하는데 도움이 된다.

3. 증발기로 들어가는 저온의 냉매 증기와 압축기에서 응축기에 이르는 고온의 냉매액을 열교환시키는 방법을 이용한다.

4. 습압축을 방지하여 냉동효과와 성적계수를 향상시킬 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 액가스 열교환기는 증발기에서 나와 압축기로 가는 저온의 흡입가스와 응축기에서 나와 팽창밸브로 가는 고온의 냉매액을 열교환시킨다. 보기의 흐름 위치 설명이 틀렸다.
① 암모니아는 토출온도 상승 때문에 보통 쓰지 않고, ②·④ 흡입가스 과열로 액압축을 막고 액 과냉각으로 플래시 가스를 줄여 성적계수를 높인다.

33번

다음 압축기 중 압축방식에 의한 분류에 속하지 않는 것은?

1. 왕복동식 압축기

2. 흡수식 압축기

3. 회전식 압축기

4. 스크류식 압축기

정답 2번

해설. ② 흡수식은 압축기 없이 흡수제와 열로 냉매를 순환시키는 냉동 방식이므로 압축기의 압축방식 분류에 들지 않는다.
① 왕복동식(용적식), ③ 회전식(용적식), ④ 스크루식(용적식)은 압축기의 압축방식에 따른 분류이다.

34번

다음은 h-x(엔탈피-농도)선도에 흡수식 냉동기의 사이클을 나타낸 것이다. 그림에서 흡수사이클을 나타내는 것으로 옳은 것은?

1. a - b - g - h - a

2. a - c - f - h - a

3. b - c - f - g - b

4. b - d - e - g - b

정답 1번

해설. ① 아래쪽 곡선 두 개가 응축압력(Pc)·증발압력(Pe)의 용액선이다. 흡수기를 나온 묽은 용액 a가 가열되어 b(Pc선), 재생기에서 농축되어 g, 냉각되어 h(Pe선), 흡수기에서 냉매를 흡수해 다시 a가 된다.
②·③·④는 위쪽 증기 평형선의 점(c·d·e·f)이 섞여 있어 용액의 흡수사이클이 아니다.

35번

다음 선도와 같이 응축온도만 변화하였을 때 각 사이클의 특성 비교로 틀린 것은? (단, 사이클 A : (A-B-C-D-A), 사이클 B : (A-B'-C'-D'-A), 사이클 C : (A-B"-C"-D"-A)이다.)

1. 압축비 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A

2. 압축일량 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A

3. 냉동효과 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A

4. 성적계수 : 사이클C ＜ 사이클B ＜ 사이클A

정답 3번

해설. ③ 응축온도가 높을수록 팽창밸브 직전 액의 엔탈피가 커져(D < D' < D") 냉동효과(hA − hD)가 줄어든다. 따라서 냉동효과는 사이클C < 사이클B < 사이클A이다.
① 응축압력이 높을수록 압축비, ② 압축일량은 커지고, ④ 성적계수는 작아진다.

36번

냉동기의 압축기 윤활목적으로 틀린 것은?

1. 마찰을 감소시켜 마모를 적게 한다.

2. 패킹재를 보호한다.

3. 열을 발생시킨다.

4. 피스톤, 스터핑박스 등에서 냉매누출을 방지한다.

정답 3번

해설. ③ 윤활은 마찰열을 제거(냉각)하는 작용을 한다. 열을 발생시키는 것은 윤활의 목적이 아니다.
① 마찰·마모 감소, ② 패킹재 보호, ④ 피스톤·축봉부(스터핑박스)의 기밀 유지로 냉매 누설 방지는 모두 윤활의 목적이다.

37번

증기 압축식 냉동장치의 운전 중에 액백(Liquid back)이 발생되고 있을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

1. 소요동력이 감소한다.

2. 토출관이 뜨거워진다.

3. 압축기에 서리가 생긴다.

4. 냉동능력이 증가한다.

정답 3번

해설. ③ 액백이 일어나면 증발하지 못한 냉매액이 압축기로 들어가 흡입관과 압축기(실린더) 외부에 서리가 붙는다.
① 액압축으로 소요동력이 증가하고, ② 토출관 온도는 낮아지며, ④ 증발기에서 증발하지 못한 만큼 냉동능력은 감소한다.

38번

액분리기에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 증발기 입구에 설치한다.

2. 액압축을 방지하며 압축기를 보호한다.

3. 냉각할 때 침입한 공기와 냉매를 혼합시킨다.

4. 증발기에 공급되는 냉매액을 냉각시킨다.

정답 2번

해설. ② 액분리기(어큐뮬레이터)는 증발기와 압축기 사이 흡입관에 설치하여 흡입가스 중의 냉매액을 분리해 액압축을 막고 압축기를 보호한다.
① 증발기 출구 쪽에 설치한다. ③ 공기 분리는 불응축가스 퍼저의 역할, ④ 냉매액 냉각은 과냉각기·액가스 열교환기의 역할이다.

39번

1단 압축 1단 팽창 이론 냉동사이클에서 압축기의 압축과정은?

1. 등엔탈피변화

2. 정적변화

3. 등엔트로피변화

4. 등온변화

정답 3번

해설. ③ 이론 냉동사이클에서 압축기의 압축은 가역단열 과정, 즉 등엔트로피 변화로 본다.
① 등엔탈피 변화는 팽창밸브, ④ 등온(등압) 변화는 증발기·응축기의 상변화 과정이며, ② 정적변화는 기본 사이클에 없다.

40번

실제 냉동사이클에서 냉매가 증발기에서 나온 후, 압축기의 흡입 전 흡입가스 변화는?

1. 압력은 감소하고 엔탈피는 증가한다.

2. 압력과 엔탈피는 감소한다.

3. 압력은 증가하고 엔탈피는 감소한다.

4. 압력과 엔탈피는 증가한다.

정답 1번

해설. ① 증발기를 나온 가스는 흡입관을 지나며 마찰로 압력이 조금 떨어지고, 주위에서 열을 받아 과열되므로 엔탈피가 증가한다.
②·③·④는 흡입관에서 일어나는 실제 변화와 맞지 않는다.

41번

20명의 인원이 각각 1개비의 담배를 동시에 피울 경우 필요한 실내 환기량은? (단, 담배 1개비당 발생하는 배연량은 0.54g/h, 1m³/h의 환기 가능한 허용 담배 연소량은 0.017g/h 이다.)

1. 235 m³/h

2. 347 m³/h

3. 527 m³/h

4. 635 m³/h

정답 4번

해설. ④ 필요 환기량 = 전체 발생량 / 환기량 1m³/h당 허용량이다.
풀이: 발생량 = 20 × 0.54 = 10.8g/h
Q = 10.8 / 0.017 ≒ 635m³/h.
발생량을 1인분(0.54g/h)으로만 계산하면 약 32m³/h가 되므로 인원수를 빠뜨리지 않도록 한다.

42번

보일러 출력표시에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 정격출력 : 연속 운전이 가능한 보일러의 능력으로 난방부하, 급탕부하, 배관부하, 예열부하의 합이다.

2. 정미출력 : 난방부하, 급탕부하, 예열부하의 합이다.

3. 상용출력 : 정격출력에서 예열부하를 뺀 값이다.

4. 과부하출력 : 운전초기에 과부하가 발생했을 때는 정격 출력의 10~20% 정도 증가해서 운전할 때의 출력으로 한다.

정답 2번

해설. ② 정미출력은 난방부하와 급탕부하의 합이다. 예열부하는 포함하지 않는다.
① 정격출력 = 난방 + 급탕 + 배관 + 예열부하, ③ 상용출력 = 정격출력 − 예열부하(= 난방 + 급탕 + 배관부하), ④ 과부하출력은 정격출력의 10~20% 정도 증가시켜 운전할 때의 출력이다.

43번

다음 공조방식 중 개별식에 속하는 것은 어느 것인가?

1. 팬 코일 유닛 방식

2. 단일 덕트 방식

3. 2중 덕트 방식

4. 패키지 유닛 방식

정답 4번

해설. ④ 패키지 유닛 방식은 냉동기·송풍기·필터 등을 한 케이스에 넣어 각 실이나 구역에 설치하는 개별(냉매) 방식이다.
② 단일 덕트, ③ 2중 덕트는 중앙식 전공기 방식이고, ① 팬 코일 유닛은 중앙식 수(물) 방식이다.

44번

습공기의 가습 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 순환수를 분무하는 방법

2. 온수를 분무하는 방법

3. 수증기를 분무하는 방법

4. 외부공기를 가열하는 방법

정답 4번

해설. ④ 외부공기를 가열하면 온도만 오르고 절대습도는 그대로이므로 가습 방법이 아니다(상대습도는 오히려 낮아진다).
① 순환수 분무(단열가습), ② 온수 분무, ③ 수증기 분무는 모두 습공기에 수분을 더하는 가습 방법이다.

45번

동일한 송풍기에서 회전수를 2배로 했을 경우 풍량, 정압, 소요동력의 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 2배

2. 풍량 1배, 정압 2배, 소요동력 4배

3. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 4배

4. 풍량 2배, 정압 4배, 소요동력 8배

정답 4번

해설. ④ 송풍기 상사법칙: 풍량 ∝ N, 압력 ∝ N², 동력 ∝ N³이다.
풀이: 회전수 2배 → 풍량 2배, 정압 2² = 4배, 소요동력 2³ = 8배.
①·②·③은 비례 지수가 틀렸다.

46번

건물의 외벽 크기가 10m×2.5m이며, 벽 두께가 250mm인 벽체의 양 표면 온도가 각각 -15℃, 26℃일 때, 이 벽체를 통한 단위 시간당의 손실열량은? (단, 벽의 열전도율은 0.05kcal/m·h·℃ 이다.)

1. 20.5 kcal/h

2. 205 kcal/h

3. 102.5 kcal/h

4. 240 kcal/h

정답 2번

해설. ② 평판 벽의 전도 열량은 Q = λ·A·Δt / l 이다.
풀이: A = 10 × 2.5 = 25m², Δt = 26 − (−15) = 41℃, l = 0.25m
Q = 0.05 × 25 × 41 / 0.25 = 205kcal/h(약 238W).

47번

흡수식 냉동기에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 비교적 소용량보다는 대용량에 적합하다.

2. 발생기에는 증기에 의한 가열이 이루어진다.

3. 냉매는 브롬화리튬(LiBr), 흡수제는 물(H₂O)의 조합으로 이루어진다.

4. 흡수기에는 냉각수를 사용하여 냉각시킨다.

정답 3번

해설. ③ LiBr 흡수식에서는 물(H₂O)이 냉매, 브롬화리튬(LiBr) 수용액이 흡수제이다. 보기는 냉매와 흡수제가 뒤바뀌었다.
① 대용량에 적합하고, ② 발생기(재생기)는 증기·고온수·연료로 가열하며, ④ 흡수기에서 생기는 흡수열은 냉각수로 제거한다.

48번

장방형 덕트(긴변 a, 짧은 변 b)의 원형 덕트 지름 환산식으로 옳은 것은?

1. dₑ = 1.3 × [(ab)² / (a + b)]^(1/8)

2. dₑ = 1.3 × [(ab)⁵ / (a + b)]^(1/6)

3. dₑ = 1.3 × [(ab)⁵ / (a + b)²]^(1/8)

4. dₑ = 1.3 × [(ab)² / (a + b)]^(1/6)

정답 3번

해설. ③ 장방형 덕트와 마찰손실이 같은 원형 덕트의 상당지름은 dₑ = 1.3 × [(ab)⁵/(a + b)²]^(1/8) 이다.
①·②·④는 분자·분모의 지수 또는 전체 지수(1/6)가 틀렸다.
예) a = 60cm, b = 30cm이면 dₑ ≒ 45.7cm.

49번

온수난방설계 시 달시-바이스바하(Darcy-Weisbach)의 수식을 적용한다. 이 식에서 마찰저항계수와 관련이 있는 인자는?

1. 누셀수(Nu)와 상대조도

2. 프란틀수(Pr)와 절대조도

3. 레이놀즈수(Re)와 상대조도

4. 그라쇼프수(Gr)와 절대조도

정답 3번

해설. ③ 관마찰계수 f는 무디 선도에서 보듯이 레이놀즈수(Re)와 상대조도(ε/d)의 함수이다(층류에서는 f = 64/Re).
① 누셀수, ② 프란틀수, ④ 그라쇼프수는 열전달(대류) 해석에 쓰이는 무차원수이며, 절대조도만으로는 f를 정할 수 없다.

50번

공기 중의 수증기가 응축하기 시작할 때의 온도 즉, 공기가 포화상태로 될 때의 온도를 무엇이라고 하는가?

1. 건구온도

2. 노점온도

3. 습구온도

4. 상당외기온도

정답 2번

해설. ② 습공기를 냉각할 때 수증기가 응축하기 시작하는, 즉 상대습도 100%(포화)가 되는 온도를 노점온도라 한다.
① 건구온도는 일반 온도계 온도, ③ 습구온도는 감온부를 젖은 천으로 싼 온도계 온도, ④ 상당외기온도는 일사 영향을 더한 가상의 외기온도이다.

51번

공기 중의 수분이 벽이나 천장, 바닥 등에 닿았을 때 응축되어 이슬이 맺히는 경우가 있다. 이와 같은 수분의 응축 결로를 방지하는 방법으로 적절하지 않은 것은?

1. 다습한 외기를 도입하지 않도록 한다.

2. 벽체인 경우 단열재를 부착한다.

3. 유리창인 경우 2중유리를 사용한다.

4. 공기와 접촉하는 벽면의 온도를 노점온도 이하로 낮춘다.

정답 4번

해설. ④ 벽면 온도가 공기의 노점온도 이하가 되면 결로가 생긴다. 결로를 막으려면 벽면 온도를 노점온도보다 높게 유지해야 한다.
① 다습한 외기 도입 억제, ② 벽체 단열재 부착, ③ 2중(복층)유리 사용은 모두 결로 방지 대책이다.

52번

에너지 절약의 효과 및 사무자동화(OA)에 의한 건물에서 내부발생열의 증가와 부하변동에 대한 제어성이 우수하기 때문에 대규모 사무실 건물에 적합한 공기조화 방식은?

1. 정풍량(CAV) 단일덕트 방식

2. 유인유닛 방식

3. 룸 쿨러 방식

4. 가변풍량(VAV) 단일덕트 방식

정답 4번

해설. ④ 가변풍량(VAV) 단일덕트 방식은 부하 변동에 따라 송풍량을 조절하여 반송동력을 줄이고, 존·실별 제어성이 좋아 내부발열이 큰 대규모 사무실에 적합하다.
① 정풍량 방식은 부하 변동 대응이 떨어지고, ② 유인유닛·③ 룸 쿨러 방식은 대규모 사무실의 주 방식으로 적합하지 않다.

53번

바닥취출 공조방식의 특징으로 틀린 것은?

1. 천장 덕트를 최소화 하여 건축 층고를 줄일 수 있다.

2. 개개인에 맞추어 풍량 및 풍속 조절이 어려워 쾌적성이 저해된다.

3. 가압식의 경우 급기거리가 18m 이하로 제한된다.

4. 취출온도와 실내온도 차이가 10℃ 이상이면 드래프트 현상을 유발할 수 있다.

정답 2번

해설. ② 바닥취출 방식은 바닥의 취출구를 개인이 옮기거나 풍량·풍향을 조절할 수 있어 개별 쾌적성이 좋다. 조절이 어렵다는 설명은 틀렸다.
① 천장 덕트를 줄여 층고를 낮출 수 있고, ③ 가압식은 급기 도달거리가 약 18m 이하로 제한되며, ④ 취출온도차가 크면(10℃ 이상) 드래프트가 생길 수 있다.

54번

실내의 냉방 현열부하가 5000kcal/h, 잠열부하가 800kcal/h, 방을 실온 26℃로 냉각하는 경우 송풍량은? (단, 취출온도는 15℃이며, 건공기의 정압비열은 0.24kcal/kg·℃, 공기의 비중량은 1.2kg/m³이다.)

1. 1578 m³/h

2. 878 m³/h

3. 678 m³/h

4. 578 m³/h

정답 1번

해설. ① 송풍량은 현열부하로 구한다(잠열부하는 송풍량 계산에 쓰지 않는다).
풀이: Q = qₛ / (ρ·Cₚ·Δt) = 5000 / (1.2 × 0.24 × (26 − 15))
= 5000 / 3.168 ≒ 1578m³/h.

55번

실내를 항상 급기용 송풍기를 이용하여 정압(+)상태로 유지할 수 있어서 오염된 공기의 침입을 방지하고, 연소용 공기가 필요한 보일러실, 반도체 무균실, 소규모 변전실, 창고 등에 적합한 환기법은?

1. 제 1종 환기

2. 제 2종 환기

3. 제 3종 환기

4. 제 4종 환기

정답 2번

해설. ② 제2종 환기는 급기 송풍기 + 자연 배기로 실내를 정압(+)으로 유지하여 외부 오염공기의 침입을 막으므로 보일러실, 무균실, 소규모 변전실 등에 쓴다.
① 제1종은 급·배기 모두 기계, ③ 제3종은 자연 급기 + 기계 배기로 부압(−)을 유지하여 화장실·주방 등에 쓰며, ④ 제4종은 자연 환기이다.

56번

단일덕트 재열방식의 특징으로 틀린 것은?

1. 냉각기에 재열부하가 추가된다.

2. 송풍 공기량이 증가한다.

3. 실별 제어가 가능하다.

4. 현열비가 큰 장소에 적합하다.

정답 4번

해설. ④ 재열방식은 냉각·감습한 공기를 다시 가열해 취출온도를 맞추므로 잠열부하가 커서 현열비가 작은 장소에 적합하다.
① 재열한 만큼 냉각기 부하(재열부하)가 늘고, ② 송풍 공기량이 증가하며, ③ 재열기를 실별로 두면 실별 제어가 가능하다.

57번

가변풍량 공조방식의 특징으로 틀린 것은?

1. 다른 방식에 비하여 에너지 절약 효과가 높다.

2. 실내공기의 청정화를 위하여 대풍량이 요구될 때 적합하다.

3. 각 실의 실온을 개별적으로 제어할 때 적합하다.

4. 동시사용률을 고려하여 기기용량을 결정할 수 있어 정풍량 방식에 비하여 기기의 용량을 적게 할 수 있다.

정답 2번

해설. ② 가변풍량 방식은 부하가 작을 때 풍량이 줄어 환기량·청정도 유지가 어려우므로, 실내 청정을 위해 대풍량이 늘 필요한 곳에는 정풍량 방식이 적합하다.
① 반송동력 절감, ③ 실별 온도 제어, ④ 동시사용률을 고려한 기기 용량 축소는 가변풍량 방식의 장점이다.

58번

습공기의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 상대습도란 어떤 공기의 절대습도와 동일온도의 포화습공기의 절대습도의 비를 말한다.

2. 절대습도는 습공기에 포함된 수증기의 중량을 건공기 1kg에 대하여 나타낸 것이다.

3. 포화공기란 습공기 중의 절대습도, 건구온도 등이 변화하면서 수증기가 포화상태에 이른 공기를 말한다.

4. 무입공기란 포화수증기 이상의 수분을 함유하여 공기중에 미세한 물방울을 함유하는 공기를 말한다.

정답 1번

해설. ① 상대습도는 습공기의 수증기 분압과 같은 온도의 포화수증기 분압의 비이다. 절대습도의 비는 포화도(비교습도)이다.
② 절대습도는 건공기 1kg당 수증기 질량(kg/kg'), ③ 포화공기는 수증기가 포화상태에 이른 공기, ④ 무입공기는 포화 이상의 수분이 미세한 물방울로 떠 있는 공기로 옳다.

59번

공기조화설비는 공기조화기, 열원장치 등 4대 주요장치로 구성되어 있다. 4대 주요장치의 하나인 공기조화기에 해당되는 것이 아닌 것은?

1. 에어필터

2. 공기냉각기

3. 공기가열기

4. 왕복동 압축기

정답 4번

해설. ④ 왕복동 압축기는 냉동기를 구성하는 열원장치에 속한다.
공기조화기(AHU)에는 ① 에어필터, ② 공기냉각기(냉각코일), ③ 공기가열기(가열코일)와 가습기, 송풍기 등이 들어 있다. 4대 장치는 공기조화기·열원장치·열운반장치·자동제어장치이다.

60번

다음 습공기 선도의 공기조화과정을 나타낸 장치도는? (단, ① = 외기, ② = 환기, HC = 가열기, CC = 냉각기이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. ② 선도에서 외기 ①을 가열(①→③, 절대습도 일정)한 뒤 환기 ②와 혼합하여 ④, 순환수 분무로 단열가습(④→⑤, 습구온도선 따라 좌상향), 다시 가열(⑤→⑥)하여 SHF선 위의 취출상태 ⑥을 만든다. 이 순서(예열 → 혼합 → 가습 → 재열)의 장치도는 ②이다.
①은 가습기가 재열 뒤에 있고, ③·④는 외기와 환기를 먼저 혼합하는 배치이다.

61번

논리식 중 동일한 값을 나타내지 않는 것은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. X (X + Y)

2. XY + XY′

3. X(X′ + Y)

4. (X + Y)(X + Y′)

정답 3번

해설. ③ X(X′ + Y) = XX′ + XY = 0 + XY = XY로 나머지와 값이 다르다.
① X(X + Y) = X + XY = X(1 + Y) = X
② XY + XY′ = X(Y + Y′) = X
④ (X + Y)(X + Y′) = X + XY′ + XY + YY′ = X
(Y′는 Y의 부정)

62번

광전형 센서에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 전압 변화형 센서이다.

2. 포토 다이오드, 포토 TR 등이 있다.

3. 반도체의 pn접합 기전력을 이용한다.

4. 초전 효과(pyroelectric effect)를 이용한다.

정답 4번

해설. ④ 초전 효과는 온도 변화에 따라 결정 표면에 전하가 생기는 현상으로, 적외선(열) 센서인 초전형 센서의 원리이다. 광전형 센서의 원리가 아니다.
① 광전형은 빛을 받아 기전력(전압)을 내는 전압 변화형이고, ② 포토다이오드·포토TR 등이 있으며, ③ 반도체 pn접합의 광기전력을 이용한다.

63번

3상 권선형 유도전동기 2차측에 외부저항을 접속하여 2차 저항값을 증가시키면 나타나는 특성으로 옳은 것은?

1. 슬립 감소

2. 속도 증가

3. 기동토크 증가

4. 최대토크 증가

정답 3번

해설. ③ 권선형 유도전동기의 2차 저항을 늘리면 비례추이에 따라 최대토크가 생기는 슬립이 커져 기동토크가 증가하고 기동전류는 줄어든다.
① 슬립은 증가, ② 같은 부하에서 속도는 감소하며, ④ 최대토크의 크기는 2차 저항과 무관하게 일정하다.

64번

R, L, C 가 서로 직렬로 연결되어 있는 회로에서 양단의 전압과 전류가 동상이 되는 조건은?

1. ω = LC

2. ω = L²C

3. ω = 1/(LC)

4. ω = 1/√(LC)

정답 4번

해설. ④ 직렬 공진 조건은 유도 리액턴스와 용량 리액턴스가 같을 때(ωL = 1/ωC)이며, 이때 임피던스가 R만 남아 전압과 전류가 동상이 된다.
풀이: ωL = 1/(ωC) → ω² = 1/(LC) → ω = 1/√(LC).
①·②·③은 식을 잘못 정리한 것이다.

65번

콘덴서의 정전용량을 높이는 방법으로 틀린 것은?

1. 극판의 면적을 넓게 한다.

2. 극판간의 간격을 작게 한다.

3. 극판 간의 절연 파괴 전압을 작게 한다.

4. 극판 사이의 유전체를 비유전율이 큰 것으로 사용한다.

정답 3번

해설. ③ 정전용량 C = ε·A/d 로 유전율(ε)·극판 면적(A)에 비례하고 간격(d)에 반비례한다. 절연 파괴 전압은 정전용량과 관계없다.
① 면적을 넓게, ② 간격을 좁게, ④ 비유전율이 큰 유전체를 쓰면 정전용량이 커진다.

66번

그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. xz + y′x′

2. xy + zx′

3. (x + y′)(z + x′)

4. (x + z)(y′ + x′)

정답 3번

해설. ③ 위쪽의 x와 y′ 접점이 병렬(x + y′)이고, 가운데 연결선 아래의 z와 x′ 접점이 병렬(z + x′)이며, 두 병렬 묶음이 직렬로 이어져 있다.
따라서 논리식은 (x + y′)(z + x′)이다. 병렬은 OR(+), 직렬은 AND(곱)로 나타낸다.
①·②·④는 접점의 직병렬 관계를 잘못 묶은 것이다.

67번

계측기 선정 시 고려사항이 아닌 것은?

1. 신뢰도

2. 정확도

3. 미려도

4. 신속도

정답 3번

해설. ③ 미려도(겉모양의 아름다움)는 계측기 성능과 관계없으므로 선정 시 고려사항이 아니다.
계측기는 ① 신뢰도, ② 정확도(정밀도), ④ 신속도(응답성)와 함께 내구성, 경제성, 보수의 용이성 등을 고려하여 선정한다.

68번

(3/2)ㆍπ(rad)단위를 각도(°) 단위로 표시하면 얼마인가?

1. 120°

2. 240°

3. 270°

4. 360°

정답 3번

해설. ③ π(rad) = 180°이므로 라디안에 180/π를 곱하면 각도가 된다.
풀이: (3/2)π × 180°/π = 1.5 × 180° = 270°.
① 120° = (2/3)π, ② 240° = (4/3)π, ④ 360° = 2π rad이다.

69번

궤환제어계에 속하지 않는 신호로서 외부에서 제어량이 그 값에 맞도록 제어계에 주어지는 신호를 무엇이라 하는가?

1. 목표값

2. 기준 입력

3. 동작 신호

4. 궤환 신호

정답 1번

해설. ① 목표값은 제어량이 그 값을 따르도록 외부에서 주어지는 값으로, 궤환 제어계의 바깥에 있는 신호이다.
② 기준입력은 목표값을 기준입력요소에서 변환한 신호, ③ 동작신호는 기준입력과 궤환신호의 차, ④ 궤환신호는 제어량을 검출해 되돌린 신호로 모두 제어계 안의 신호이다.

70번

타력제어와 비교한 자력제어의 특징 중 틀린 것은?

1. 저비용

2. 구조 간단

3. 확실한 동작

4. 빠른 조작 속도

정답 4번

해설. ④ 자력제어는 제어대상의 에너지를 이용해 별도 동력 없이 조작하므로 구조가 간단하고 값싸며 동작이 확실하지만, 조작력이 작아 조작 속도가 느리다.
①·②·③은 자력제어의 장점으로 옳다. 빠른 조작 속도·큰 조작력은 타력제어의 특징이다.

71번

그림(a)의 직렬로 연결된 저항회로에서 입력전압 V₁과 출력전압 Vₒ의 관계를 그림(b)의 신호흐름선도로 나타낼 때 A 에 들어갈 전달함수는?

1. R₃ / (R₁ + R₂)

2. R₁ / (R₂ + R₃)

3. R₂ / (R₁ + R₃)

4. R₃ / (R₁ + R₂ + R₃)

정답 1번

해설. ① 회로에서 Vₒ/V₁ = R₃/(R₁ + R₂ + R₃)이다. 신호흐름선도는 이득 A에 −1의 궤환이 있으므로 Vₒ/V₁ = A/(1 + A)이다.
풀이: A/(1 + A) = R₃/(R₁ + R₂ + R₃) → A(R₁ + R₂ + R₃) = R₃(1 + A) → A(R₁ + R₂) = R₃ → A = R₃/(R₁ + R₂).
④는 회로 전체의 전달함수이다.

72번

다음 (a), (b) 두 개의 블록선도가 등가가 되기 위한 K는?

1. 0

2. 0.1

3. 0.2

4. 0.3

정답 2번

해설. ② (a)는 G = 3, H = 4인 부궤환이므로 C/R = 3/(1 + 3×4) = 3/13이다. (b)는 직렬 3K에 단위 궤환이므로 C/R = 3K/(1 + 3K)이다.
풀이: 3K/(1 + 3K) = 3/13 → 39K = 3 + 9K → 30K = 3 → K = 0.1.

73번

무인 커피 판매기는 무슨 제어인가?

1. 서보기구

2. 자동조정

3. 시퀀스제어

4. 프로세스제어

정답 3번

해설. ③ 무인 커피 판매기는 동전 투입 → 컵 공급 → 커피·물 투입처럼 미리 정해진 순서에 따라 동작이 차례로 진행되므로 시퀀스제어이다.
① 서보기구는 위치·방위, ② 자동조정은 전압·주파수·속도, ④ 프로세스제어는 온도·압력·유량 등을 제어하는 피드백 제어이다.

74번

공작기계를 이용한 제품가공을 위해 프로그램을 이용하는 제어와 가장 관계 깊은 것은?

1. 속도 제어

2. 수치 제어

3. 공정 제어

4. 최적 제어

정답 2번

해설. ② 수치 제어(NC)는 공작기계의 공구 위치·이동을 수치 정보(프로그램)로 지령하여 가공하는 제어이다.
① 속도 제어는 회전속도 등의 제어, ③ 공정 제어는 프로세스(온도·압력 등) 제어, ④ 최적 제어는 평가함수를 최적으로 만드는 제어이다.

75번

전압, 전류, 주파수 등의 양을 주로 제어하는 것으로 응답속도가 빨라야 하는 것이 특징이며, 정전압장치나 발전기 및 조속기의 제어 등에 활용하는 제어방법은?

1. 서보기구

2. 비율제어

3. 자동조정

4. 프로세스제어

정답 3번

해설. ③ 자동조정은 전압·전류·주파수·회전속도 등 전기적·기계적 양을 일정하게 유지하는 제어로 응답이 빨라야 하며, 정전압장치·발전기 조속기 등에 쓰인다.
① 서보기구는 위치·자세, ② 비율제어는 두 양의 비율 유지, ④ 프로세스제어는 온도·유량·압력 등 공정 상태량을 제어한다.

76번

단상변압기 3대를 Δ결선하여 3상 전원을 공급하다가 1대의 고장으로 인하여 고장난 변압기를 제거하고 V결선으로 바꾸어 전력을 공급할 경우 출력은 당초 전력의 약 몇 % 까지 가능하겠는가?

1. 46.7

2. 57.7

3. 66.7

4. 86.7

정답 2번

해설. ② V결선 출력은 √3·P(P: 변압기 1대 용량), Δ결선 출력은 3P이다.
풀이: 출력비 = √3·P / 3P = 1/√3 ≒ 0.577 → 약 57.7%.
참고로 V결선 변압기의 이용률은 √3/2 ≒ 86.6%이다.

77번

도체를 늘려서 길이가 4배인 도선을 만들었다면 도체의 전기저항은 처음의 몇 배인가?

1. 1/4

2. 1/16

3. 4

4. 16

정답 4번

해설. ④ 도선을 늘려도 체적은 일정하므로 길이가 4배가 되면 단면적은 1/4이 된다.
풀이: R = ρ·l/A → R' = ρ × 4l / (A/4) = 16 × ρ·l/A = 16R.
길이만 고려한 ③(4배)은 단면적 감소를 빠뜨린 것이다.

78번

L=4H 인 인덕턴스에 i = -30e⁻³ᵗ A의 전류가 흐를 때 인덕턴스에 발생하는 단자전압은 몇 V인가?

1. 90e⁻³ᵗ

2. 120e⁻³ᵗ

3. 180e⁻³ᵗ

4. 360e⁻³ᵗ

정답 4번

해설. ④ 인덕턴스의 단자전압은 v = L·di/dt이다.
풀이: di/dt = −30 × (−3)e⁻³ᵗ = 90e⁻³ᵗ
v = 4 × 90e⁻³ᵗ = 360e⁻³ᵗ V.
지수함수를 미분할 때 지수의 계수(−3)를 곱하는 것을 빠뜨리면 ②(120e⁻³ᵗ)처럼 틀리기 쉽다.

79번

출력의 변동을 조정하는 동시에 목표값에 정확히 추종하도록 설계한 제어계는?

1. 타력 제어

2. 추치 제어

3. 안정 제어

4. 프로세서 제어

정답 2번

해설. ② 추치 제어는 목표값이 변할 때 제어량이 그 변화를 정확히 따라가도록 하는 제어로 추종제어·프로그램제어·비율제어가 있다.
① 타력 제어는 외부 동력을 쓰는 제어, ③ 안정 제어는 분류 용어가 아니며, ④ 프로세스 제어는 제어량의 종류(온도·압력 등)에 따른 분류이다.

80번

제어기기의 변환요소에서 온도를 전압으로 변환시키는 요소는?

1. 열전대

2. 광전지

3. 벨로우즈

4. 가변 저항기

정답 1번

해설. ① 열전대는 두 종류 금속의 접점 온도차에 따라 열기전력이 생기는 제베크 효과를 이용해 온도를 전압으로 변환한다.
② 광전지는 빛 → 전압, ③ 벨로우즈는 압력 → 변위, ④ 가변 저항기는 변위 → 저항(전압) 변환 요소이다.

81번

관의 부식 방지 방법으로 틀린 것은?

1. 전기 절연을 시킨다.

2. 아연도금을 한다.

3. 열처리를 한다.

4. 습기의 접촉을 없게 한다.

정답 3번

해설. ③ 열처리는 금속의 기계적 성질(경도·인성 등)을 조절하는 방법이며 배관 부식 방지 방법이 아니다.
① 이종 금속 사이 전기 절연(전식·갈바닉 부식 방지), ② 아연도금 등 피복, ④ 습기 접촉 차단은 모두 부식 방지 방법이다.

82번

급탕 배관에서 설치되는 팽창관의 설치위치로 적당한 것은?

1. 순환펌프와 가열장치 사이

2. 가열장치와 고가탱크 사이

3. 급탕관과 환수관 사이

4. 반탕관과 순환펌프 사이

정답 2번

해설. ② 급탕 설비의 팽창관은 물이 가열되어 늘어난 체적을 흡수하고 이상 압력을 도피시키기 위해 가열장치(저탕조)와 고가(팽창)탱크 사이에 설치하며, 도중에 밸브를 달지 않는다.
①·③·④ 위치에서는 팽창한 물과 증기를 안전하게 도피시킬 수 없다.

83번

기수 혼합식 급탕설비에서 소음을 줄이기 위해 사용되는 기구는?

1. 서모스탯

2. 사일렌서

3. 순환펌프

4. 감압밸브

정답 2번

해설. ② 기수 혼합식은 증기를 물속에 직접 불어넣어 가열하므로 소음이 크며, 이를 줄이기 위해 스팀 사일렌서(소음기)를 쓴다.
① 서모스탯은 온도 조절, ③ 순환펌프는 온수 순환, ④ 감압밸브는 증기 압력을 낮추는 기구이다.

84번

다음 중 소형, 경량으로 설치면적이 적고 효율이 좋으므로 가장 많이 사용되고 있는 냉각탑의 종류는?

1. 대기식 냉각탑

2. 대향류식 냉각탑

3. 직교류식 냉각탑

4. 밀폐식 냉각탑

정답 2번

해설. ② 대향류식 냉각탑은 물이 위에서 아래로, 공기가 아래에서 위로 흘러 열교환 효율이 좋고, 소형·경량으로 설치면적이 작아 가장 많이 쓰인다.
① 대기식은 송풍기 없이 자연 통풍, ③ 직교류식은 높이가 낮은 대신 설치면적이 크고, ④ 밀폐식은 냉각수가 코일 안을 흐르는 형식으로 크고 비싸다.

85번

도시가스 입상배관의 관 지름이 20mm 일 때 움직이지 않도록 몇 m 마다 고정 장치를 부착해야 하는가?

1. 1m

2. 2m

3. 3m

4. 4m

정답 2번

해설. ② 도시가스사업법 시행규칙(가스사용시설 기준)에 따라 배관 고정장치 간격은 관경 13mm 미만은 1m마다, 13mm 이상 33mm 미만은 2m마다, 33mm 이상은 3m마다 설치한다.
관경 20mm는 13mm 이상 33mm 미만에 해당하므로 2m마다 고정한다.

86번

공장에서 제조 정제된 가스를 저장했다가 공급하기 위한 압력탱크로 가스압력을 균일하게 하며, 급격한 수요변화에도 제조량과 소비량을 조절하기 위한 장치는?

1. 정압기

2. 압축기

3. 오리피스

4. 가스홀더

정답 4번

해설. ④ 가스홀더는 제조한 가스를 저장했다가 공급하는 압력탱크로, 공급 압력을 고르게 하고 수요 변동에 대해 제조량과 소비량을 조절한다.
① 정압기는 공급압력을 낮추어 일정하게 유지, ② 압축기는 가스 압송, ③ 오리피스는 유량 측정·조절 장치이다.

87번

배관 도시기호 치수기입법 중 높이 표시에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. EL : 배관의 높이를 관의 중심을 기준으로 표시

2. GL : 포장된 지표면을 기준으로 하여 배관장치의 높이를 표시

3. FL : 1층의 바닥면을 기준으로 표시

4. TOP : 지름이 다른 관의 높이를 나타낼 때 관외경의 아랫면까지를 기준으로 표시

정답 4번

해설. ④ TOP은 관 바깥지름의 윗면을 기준으로 높이를 표시한다. 관 아랫면을 기준으로 하는 것은 BOP이다.
① EL은 관 중심, ② GL은 포장된 지표면, ③ FL은 1층 바닥면을 기준으로 한 높이 표시로 옳다.

88번

급수배관에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 수평배관은 필요할 경우 관내의 물을 배제하기 위하여 1/100∼1/150 의 구배를 준다.

2. 상향식 급수배관의 경우 수평주관은 내림구배, 수평분기관은 올림구배로 한다.

3. 배관이 벽이나 바닥을 관통하는 곳에는 후일 수리시 교체가 쉽도록 슬리브(sleeve)를 설치한다.

4. 급수관과 배수관을 수평으로 매설하는 경우 급수관을 배수관의 아래쪽이 되도록 매설한다.

정답 3번

해설. ③ 벽·바닥 관통부에는 슬리브를 넣어 신축을 흡수하고 나중에 수리·교체를 쉽게 한다.
① 급수 수평배관 구배는 보통 1/250 이상, ② 상향식은 수평주관을 앞올림, 수평분기관을 앞내림 구배로 하여 설명이 반대이고, ④ 급수관은 오염 방지를 위해 배수관보다 위쪽에 매설한다.

89번

호칭지름 20A 인 강관을 2개의 45° 엘보를 사용해서 그림과 같이 연결하고자 한다. 밑면과 높이가 똑같이 150mm라면 빗면 연결부분의 관의 실제소요길이(ℓ)는? (단, 45°엘보 나사부의 길이는 15mm, 이음쇠의 중심선에서 단면까지 거리는 25mm로 한다.)

1. 178 mm

2. 180 mm

3. 192 mm

4. 212 mm

정답 3번

해설. ③ 빗면의 중심선 길이 L을 구한 뒤 양쪽 엘보의 (중심~끝 거리 − 나사부 길이)를 뺀다.
풀이: L = √(150² + 150²) = 150√2 ≒ 212.1mm
ℓ = L − 2(A − a) = 212.1 − 2 × (25 − 15) = 212.1 − 20 ≒ 192mm.

90번

저압가스배관에서 관 내경이 25mm에서 압력손실이 320mmAq이라면, 관 내경이 50mm로 2배로 되었을 때 압력손실은 얼마인가?

1. 160mmAq

2. 80mmAq

3. 32mmAq

4. 10mmAq

정답 4번

해설. ④ 저압 가스배관 유량식 Q = K√(D⁵H / SL)에서 유량이 같으면 압력손실 H는 관 지름의 5제곱에 반비례한다.
풀이: H₂ = H₁ × (D₁/D₂)⁵ = 320 × (1/2)⁵ = 320/32 = 10mmAq.

91번

증기배관의 트랩장치에 관한 설명이 옳은 것은?

1. 저압증기에서는 보통 버킷형 트랩을 사용한다.

2. 냉각레그(cooling leg)는 트랩의 입구 쪽에 설치한다.

3. 트랩의 출구쪽에는 스트레이너를 설치한다.

4. 플로트형 트랩은 상·하 구분없이 수직으로 설치한다.

정답 2번

해설. ② 냉각레그는 증기 주관 끝의 응축수가 트랩에 들어가기 전에 충분히 냉각되도록 트랩 입구 쪽에 보온하지 않은 배관(보통 1.5m 이상)으로 설치한다.
① 저압증기에는 보통 열동식 트랩을 쓰고, ③ 스트레이너는 트랩 입구 쪽에 설치하며, ④ 플로트 트랩은 수평으로 설치한다.

92번

냉동배관 재료 구비조건으로 틀린 것은?

1. 가공성이 양호 할 것

2. 내식성이 좋을 것

3. 냉매와 윤활유가 혼합될 때, 화학적 작용으로 인한 냉매의 성질이 변하지 않을 것

4. 저온에서 기계적 강도 및 압력손실이 적을 것

정답 4번

해설. ④ 냉동배관 재료는 저온에서도 기계적 강도가 커야 하고 압력손실은 작아야 한다. 강도가 적어야 한다는 설명은 틀렸다.
① 가공성, ② 내식성, ③ 냉매·윤활유와 화학작용이 없어 냉매 성질이 변하지 않을 것은 모두 구비조건이다.

93번

보온재의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 열전도율이 적을 것

2. 균열 신축이 적을 것

3. 내식성 및 내열성이 있을 것

4. 비중이 크고 흡습성이 클 것

정답 4번

해설. ④ 보온재는 비중이 작고(가벼워야) 흡습성이 작아야 한다. 수분을 흡수하면 열전도율이 커져 보온 효과가 떨어진다.
① 열전도율이 작을 것, ② 균열·신축이 적을 것, ③ 내식성·내열성이 있을 것은 보온재의 구비조건이다.

94번

급탕배관의 관경을 결정할 때 고려해야 할 요소로 가장 거리가 먼 것은?

1. 1m 마다의 마찰손실

2. 순환수량

3. 관내유속

4. 펌프의 양정

정답 4번

해설. ④ 펌프 양정은 관경을 정한 뒤 그 배관의 마찰손실로 결정되는 값이므로 관경 결정 요소와 가장 거리가 멀다.
급탕관경은 ① 단위 길이(1m)당 마찰손실, ② 순환수량(급탕량), ③ 관내 유속을 고려하여 정한다.

95번

증기난방 배관설비의 응축수 환수방법 중 증기의 순환이 가장 빠른 방법은?

1. 진공 환수식

2. 기계 환수식

3. 자연 환수식

4. 중력 환수식

정답 1번

해설. ① 진공 환수식은 환수관 끝에 진공펌프를 두어 환수관을 진공으로 유지하므로 응축수와 공기가 빨리 제거되어 증기 순환이 가장 빠르다.
② 기계 환수식은 펌프로 보일러에 환수, ③·④ 자연(중력) 환수식은 응축수 자체의 중력으로 환수하여 순환이 느리다.

96번

가스배관 경로 선정 시 고려하여야 할 내용으로 적당하지 않은 것은?

1. 최단거리로 할 것

2. 구부러지거나 오르내림을 적게 할 것

3. 가능한 은폐매설을 할 것

4. 가능한 옥외에 설치할 것

정답 3번

해설. ③ 가스배관은 누설 점검과 보수가 쉽도록 가능한 노출 시공하며, 은폐·매설은 피한다.
① 최단거리, ② 굴곡·오르내림을 적게, ④ 가능한 옥외 설치는 가스배관 경로 선정 시 고려사항으로 옳다.

97번

부력에 의해 밸브를 개폐하여 간헐적으로 응축수를 배출하는 구조를 가진 증기 트랩은?

1. 열동식 트랩

2. 버킷 트랩

3. 플로트 트랩

4. 충격식 트랩

정답 2번

해설. ② 버킷 트랩은 응축수가 고이면 버킷의 부력이 줄어 가라앉으며 밸브가 열리는 방식으로, 응축수를 간헐적으로 배출한다.
① 열동식은 온도 차에 따른 벨로즈 신축, ③ 플로트 트랩은 부력을 이용하나 연속 배출, ④ 충격식(디스크)은 증기와 응축수의 속도·압력 차를 이용한다.

98번

통기관에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 각개통기관의 관경은 그것이 접속되는 배수관 관경의 1/2이상으로 한다.

2. 통기방식에는 신정통기, 각개통기, 회로통기 방식이 있다.

3. 통기관은 트랩내의 봉수를 보호하고 관내 청결을 유지한다.

4. 배수입관에서 통기입관의 접속은 90°T 이음으로 한다.

정답 4번

해설. ④ 통기입관을 배수입관에 접속할 때는 45° Y 이음을 사용한다. 90° T 이음은 배수 흐름을 방해한다.
① 각개통기관 관경은 접속 배수관 관경의 1/2 이상(최소 32mm), ② 통기방식에는 신정·각개·회로통기 등이 있고, ③ 통기관은 트랩 봉수를 보호하고 배수 흐름을 원활히 한다.

99번

배관에 사용되는 강관은 1℃ 변화함에 따라 1m당 몇 mm만큼 팽창하는가? (단, 관의 선팽창계수는 1.2×10⁻⁵ m/m·℃ 이다.)

1. 0.0012

2. 0.012

3. 0.12

4. 1.2

정답 2번

해설. ② 열팽창량 ΔL = L·α·Δt 이다.
풀이: ΔL = 1m × 1.2×10⁻⁵ m/m·℃ × 1℃ = 1.2×10⁻⁵ m = 0.012mm
①은 단위를 한 자리 잘못 옮긴 값, ③④는 계수를 10배·100배로 잡은 값이다. 강관의 선팽창계수는 약 1.2×10⁻⁵/℃로, 100m 배관이 50℃ 오르면 약 60mm 늘어나므로 신축이음이 필요하다.

100번

다음 신축이음 중 주로 증기 및 온수 난방용 배관에 사용되는 것은?

1. 루프형 신축이음

2. 슬리브형 신축이음

3. 스위블형 신축이음

4. 벨로즈형 신축이음

정답 3번

해설. ③ 스위블형 신축이음은 2개 이상의 엘보를 이용해 나사 회전으로 신축을 흡수하며, 주로 온수·저압증기 난방의 방열기 주변 배관에 쓴다.
① 루프형은 고압 옥외배관, ② 슬리브형은 저압증기·온수 주관, ④ 벨로즈형은 설치공간이 좁은 곳에 쓰인다.

공조냉동기계기사 필기 2017년 2회 기출문제

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전기제어공학

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