공조냉동기계기사 필기 2017년 3회 기출문제 정답 및 해설

1번

다음 중 강도성 상태량(intensive property)에 속하는 것은?

1. 온도

2. 체적

3. 질량

4. 내부에너지

정답 1번

해설. ① 온도는 계의 크기(질량)와 관계없는 강도성 상태량이다. 압력, 밀도, 비체적 등도 강도성 상태량이다.
② 체적, ③ 질량, ④ 내부에너지는 계의 질량에 비례하는 종량성(시량성) 상태량이다.

2번

다음 중 냉매의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 증발 압력이 대기압보다 낮을 것

2. 응축 압력이 높지 않을 것

3. 비열비가 작을 것

4. 증발열이 클 것

정답 1번

해설. ① 냉매의 증발압력은 대기압보다 약간 높아야 저압부로 공기·수분이 새어 들어오지 않는다. 대기압보다 낮을 것이라는 설명은 틀렸다.
② 응축압력이 너무 높지 않고, ③ 비열비가 작아 토출가스 온도가 낮으며, ④ 증발잠열이 커서 냉매 순환량이 적을 것은 모두 구비조건이다.

3번

출력 15kW의 디젤 기관에서 마찰 손실이 그 출력의 15% 일 때 그 마찰 손실에 의해서 시간당 발생하는 열량은 약 몇 kJ인가?

1. 2.25

2. 25

3. 810

4. 8100

정답 4번

해설. ④ 마찰 손실 동력이 모두 열로 바뀐다고 보고 시간당 열량으로 환산한다.
풀이: 마찰 손실 = 15kW × 0.15 = 2.25kW = 2.25kJ/s
시간당 열량 = 2.25 × 3600 = 8100kJ.
①은 kW 값 그대로, ③은 분당 열량을 잘못 환산한 값이다.

4번

그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m³, 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m³, 밀도는 1kg/m³이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체 혼합물의 밀도는 약 몇 kg/m³인가?

1. 4.8

2. 6.0

3. 7.2

4. 8.4

정답 1번

해설. ① 박막이 터져도 전체 질량과 전체 체적은 변하지 않는다.
풀이: B의 질량 = 1 × 0.4 = 0.4kg, 전체 질량 = 2 + 0.4 = 2.4kg
전체 체적 = 0.1 + 0.4 = 0.5m³
밀도 = 2.4 / 0.5 = 4.8kg/m³.

5번

체적이 0.1m³인 용기 안에 압력 1MPa, 온도 250℃의 공기가 들어 있다. 정적과정을 거쳐 압력이 0.35MPa로 될 때 이 용기에서 일어난 열전달 과정으로 옳은 것은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K), 정압비열은 1.0035kJ/(kg·K), 정적비열은 0.7165kJ/(kg·K)이다.)

1. 약 162kJ의 열이 용기에서 나간다.

2. 약 162kJ의 열이 용기로 들어간다.

3. 약 227kJ의 열이 용기에서 나간다.

4. 약 227kJ의 열이 용기로 들어간다.

정답 1번

해설. ① 정적과정이므로 Q = m·Cᵥ·(T₂ − T₁)이다.
풀이: m = PV/RT = 1000 × 0.1 / (0.287 × 523.15) ≒ 0.666kg
T₂ = T₁ × P₂/P₁ = 523.15 × 0.35 ≒ 183.1K
Q = 0.666 × 0.7165 × (183.1 − 523.15) ≒ −162kJ → 약 162kJ의 열이 용기에서 나간다.

6번

다음 중 이론적인 카르노 사이클 과정(순서)을 옳게 나타낸 것은? (단, 모든 사이클은 가역 사이클이다.)

1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적방열

2. 단열압축→단열팽창→정적가열→정적방열

3. 등온팽창→등온압축→단열팽창→단열압축

4. 등온팽창→단열팽창→등온압축→단열압축

정답 4번

해설. ④ 카르노 사이클은 등온팽창(고열원에서 흡열) → 단열팽창 → 등온압축(저열원으로 방열) → 단열압축의 네 가역과정으로 이루어진다.
①은 오토 사이클의 과정이고, ②·③은 과정의 순서가 맞지 않는다.

7번

어느 발명가가 바닷물로부터 매시간 1800kJ의 열량을 공급받아 0.5kW 출력의 열기관을 만들었다고 주장한다면, 이 사실은 열역학 제 몇 법칙에 위반 되겠는가?

1. 제 0법칙

2. 제 1법칙

3. 제 2법칙

4. 제 3법칙

정답 3번

해설. ③ 1800kJ/h = 1800/3600 = 0.5kW이므로, 공급받은 열을 모두 일(0.5kW)로 바꾸는 효율 100% 열기관이다. 이는 에너지 보존(제1법칙)에는 맞지만, 단일 열원에서 열을 모두 일로 바꿀 수 없다는 열역학 제2법칙(켈빈-플랑크 표현)에 위반된다.
① 제0법칙은 열평형, ④ 제3법칙은 절대영도에 관한 법칙이다.

8번

1kg의 기체로 구성되는 밀폐계가 50kJ의 열을 받아 15kJ의 일을 했을 때 내부에너지 변화량은 얼마인가? (단, 운동에너지의 변화는 무시한다.)

1. 65kJ

2. 35kJ

3. 26kJ

4. 15kJ

정답 2번

해설. ② 밀폐계의 제1법칙: Q = ΔU + W (Q: 받은 열, W: 계가 한 일).
풀이: ΔU = Q − W = 50 − 15 = 35kJ.
①은 일의 부호를 반대로 한 값이다. 운동·위치에너지 변화는 무시한다.

9번

랭킨 사이클로 작동되는 증기동력 발전소에서 20MPa, 45℃의 물이 보일러에 공급되고, 응축기 출구에서의 온도는 20℃, 압력은 2.339kPa이다. 이 때 급수펌프에서 수행하는 단위질량당 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 20℃에서 포화액 비체적은 0.001002m³/kg, 포화증기 비체적은 57.79m³/kg이며, 급수 펌프에서는 등엔트로피 과정으로 변화한다고 가정한다.)

1. 0.4681

2. 20.04

3. 27.14

4. 1020.6

정답 2번

해설. ② 펌프는 포화액을 압축하므로 포화액 비체적을 쓴다: w = vf(P₂ − P₁).
풀이: w = 0.001002 × (20000 − 2.339) ≒ 20.04kJ/kg.
포화증기 비체적(57.79)은 펌프일 계산에 쓰지 않는다.

10번

3kg의 공기가 들어있는 실린더가 있다. 이 공기가 200kPa, 10℃인 상태에서 600kPa이 될 때까지 압축할 때 공기가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 이 과정은 폴리트로프 변화로서 폴리트로프 지수는 1.3이다. 또한 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K)이다.)

1. -285

2. -235

3. 13

4. 125

정답 2번

해설. ② 폴리트로프 과정: T₂ = T₁ × (P₂/P₁)^((n−1)/n), W = mR(T₁ − T₂)/(n − 1).
풀이: T₂ = 283.15 × 3^(0.3/1.3) ≒ 364.9K
W = 3 × 0.287 × (283.15 − 364.9) / 0.3 ≒ −235kJ.
압축이므로 공기가 한 일은 음(−)이다.

11번

가스터빈으로 구동되는 동력 발전소의 출력이 10MW이고 열효율이 25%라고 한다. 연료의 발열량이 45000kJ/kg이라면 시간당 공급해야 할 연료량은 약 몇 kg/h 인가?

1. 3200

2. 6400

3. 8320

4. 12800

정답 1번

해설. ① 열효율 = 출력 / (연료량 × 발열량)에서 연료량을 구한다.
풀이: 필요 열량 = 10000kW / 0.25 = 40000kJ/s
연료량 = 40000 / 45000 ≒ 0.889kg/s × 3600 = 3200kg/h.

12번

초기에 온도 T, 압력 P상태의 기체(질량 m)가 들어있는 견고한 용기에 같은 기체를 추가로 주입하여 최종적으로 질량 3m, 온도 2T 상태가 되었다. 이 때 최종 상태에서의 압력은? (단, 기체는 이상기체이고, 온도는 절대온도를 나타낸다.)

1. 6P

2. 3P

3. 2P

4. 3P/2

정답 1번

해설. ① 견고한 용기이므로 체적이 일정하고, 이상기체식 PV = mRT에서 P ∝ mT이다.
풀이: P₂/P₁ = (m₂T₂)/(m₁T₁) = (3m × 2T)/(m × T) = 6 → P₂ = 6P.
② 질량만, ③ 온도만 고려한 값이다.

13번

그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 설치된 실린더 안에 가스가 들어 있다. 이때 가스의 최초 압력이 300kPa 이고, 초기 체적은 0.05m³이다. 여기에 열을 가하여 피스톤을 상승시킴과 동시에 피스톤 추를 덜어내어 가스온도를 일정하게 유지하여 실린더 내부의 체적을 증가시킬 경우 이 과정에서 가스가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 이상기체 모델로 간주하고, 상승 후의 체적은 0.2m³이다.)

1. 10.79kJ

2. 15.79kJ

3. 20.79kJ

4. 25.79kJ

정답 3번

해설. ③ 온도를 일정하게 유지하므로 등온과정의 일 W = P₁V₁ ln(V₂/V₁)을 쓴다.
풀이: W = 300 × 0.05 × ln(0.2/0.05) = 15 × ln4 = 15 × 1.386 ≒ 20.79kJ.

14번

어떤 물질 1kg이 20℃에서 30℃로 되기 위해 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 비열 (C, kJ/(kg·K))은 온도에 대한 함수로서 C = 3.594 + 0.0372T이며, 여기서 온도(T)의 단위는 K이다.)

1. 4

2. 24

3. 45

4. 147

정답 4번

해설. ④ 비열이 절대온도의 함수이므로 K 단위로 적분한다.
풀이: Q = ∫C dT = 3.594 × (303.15 − 293.15) + 0.0372/2 × (303.15² − 293.15²)
= 35.94 + 0.0186 × 5963 ≒ 35.94 + 110.9 ≒ 147kJ.

15번

체적이 0.5m³, 온도가 80℃인 밀폐 압력 용기속에 이상기체가 들어있다. 이 기체의 분자량이 24이고, 질량이 10kg이라면 용기속의 압력은 약 몇 kPa인가?

1. 1845.4

2. 2446.9

3. 3169.2

4. 3885.7

정답 2번

해설. ② 이상기체식 PV = mRT, R = 8.314/분자량.
풀이: R = 8.314/24 ≒ 0.3464kJ/(kg·K), T = 80 + 273.15 = 353.15K
P = 10 × 0.3464 × 353.15 / 0.5 ≒ 2447kPa.

16번

어떤 냉장고의 소비전력이 2kW이고, 이 냉장고의 응축기에서 방열되는 열량이 5kW라면, 냉장고의 성적계수는 얼마인가? (단, 이론적인 증기압축 냉동사이클로 운전된다고 가정한다.)

1. 0.4

2. 1.0

3. 1.5

4. 2.5

정답 3번

해설. ③ 증기압축 냉동사이클에서 응축기 방열량 = 냉동능력 + 압축기 소비동력이다.
풀이: 냉동능력 = 5 − 2 = 3kW
성적계수 = 3 / 2 = 1.5.
④ 2.5는 열펌프 성적계수(5/2)이다.

17번

오토사이클(Otto cycle) 기관에서 헬륨(비열비=1.66)을 사용하는 경우의 효율(ηₕₑ)과 공기(비열비=1.4)를 사용하는 경우의 효율(ηₐᵢᵣ)을 비교하고자 한다. 이 때 ηₕₑ/ηₐᵢᵣ 값은? (단, 오토 사이클의 압축비는 10 이다.)

1. 0.681

2. 0.770

3. 1.298

4. 1.468

정답 3번

해설. ③ 오토 사이클 효율 η = 1 − (1/ε)^(k−1).
풀이: ηₕₑ = 1 − 10^(−0.66) = 1 − 0.2188 = 0.7812
ηₐᵢᵣ = 1 − 10^(−0.4) = 1 − 0.3981 = 0.6019
ηₕₑ/ηₐᵢᵣ = 0.7812 / 0.6019 ≒ 1.298.

18번

물 2L를 1kW의 전열기를 사용하여 20℃로부터 100℃까지 가열하는데 소요되는 시간은 약 몇 분(min)인가? (단, 전열기 열량의 50%가 물을 가열하는데 유효하게 사용되고, 물은 증발하지 않는 것으로 가정한다. 물의 비열은 4.18kJ/(kg·K)이다.)

1. 22.3

2. 27.6

3. 35.4

4. 44.6

정답 1번

해설. ① 물이 받는 열량 = 유효 전열량 × 시간.
풀이: Q = 2 × 4.18 × (100 − 20) = 668.8kJ
유효 전열 = 1kW × 0.5 = 0.5kJ/s
t = 668.8 / 0.5 = 1337.6s ÷ 60 ≒ 22.3분.

19번

이론적인 카르노 열기관의 효율(η)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 고열원의 절대온도는 Tₕ, 저열원의 절대온도는 Tₗ이다.)

1. η = 1 − Tₕ/Tₗ

2. η = 1 + Tₗ/Tₕ

3. η = 1 − Tₗ/Tₕ

4. η = 1 + Tₕ/Tₗ

정답 3번

해설. ③ 카르노 열기관의 효율은 η = 1 − Qₗ/Qₕ = 1 − Tₗ/Tₕ 이다.
① Tₕ > Tₗ 이므로 음수가 되고, ②·④는 1보다 커져 효율이 될 수 없다.
예) Tₕ = 600K, Tₗ = 300K이면 η = 0.5.

20번

1kg의 이상기체가 압력 100kPa, 온도 20℃의 상태에서 압력 200kPa, 온도 100℃의 상태로 변화하였다면 체적은 어떻게 되는가? (단, 변화전 체적을 V라고 한다.)

1. 0.64V

2. 1.57V

3. 3.64V

4. 4.57V

정답 1번

해설. ① 보일-샤를 법칙: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂.
풀이: V₂ = V × (P₁/P₂) × (T₂/T₁) = V × (100/200) × (373.15/293.15)
= V × 0.5 × 1.273 ≒ 0.64V.

21번

증발온도 -30℃, 응축온도 45℃에서 작동되는 이상적인 냉동기의 성적계수는?

1. 2.2

2. 3.2

3. 4.2

4. 5.2

정답 2번

해설. ② 이상적인(역카르노) 냉동기의 성적계수 ε = Tₗ/(Tₕ − Tₗ).
풀이: Tₗ = −30 + 273 = 243K, Tₕ = 45 + 273 = 318K
ε = 243/(318 − 243) = 243/75 ≒ 3.24 → 약 3.2.

22번

흡수식 냉동장치에서의 흡수제 유동방향으로 틀린 것은?

1. 흡수기→재생기→흡수기

2. 흡수기→재생기→증발기→응축기→흡수기

3. 흡수기→용액열교환기→재생기→용액열교환기→흡수기

4. 흡수기→고온재생기→저온재생기→흡수기

정답 2번

해설. ② 증발기와 응축기는 냉매(물 또는 암모니아)가 흐르는 곳이며, 흡수제(용액)는 흡수기 ↔ 재생기(발생기) 사이만 순환한다.
① 기본 흐름, ③ 용액열교환기를 거치는 흐름, ④ 2중효용식의 고온·저온재생기를 거치는 흐름은 모두 흡수제의 유동방향으로 옳다.

23번

열전달에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 열관류율의 단위는 kW/m·℃이다.

2. 열교환기에서 성능을 향상시키려면 병류형보다는 향류형으로 하는 것이 좋다.

3. 일반적으로 핀(fin)은 열전달계수가 높은 쪽에 부착한다.

4. 물 때 및 유막의 형성은 전열작용을 증가시킨다.

정답 2번

해설. ② 향류형(대향류)은 병류형보다 두 유체의 평균 온도차가 커서 같은 전열면적으로 더 많은 열을 교환한다.
① 열관류율 단위는 W/m²·℃(kW/m²·K)이다. ③ 핀은 열전달계수가 낮은 쪽(주로 공기 측)에 붙인다. ④ 물때·유막은 열저항이 되어 전열을 방해한다.

24번

브라인에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 에틸렌글리콜은 무색, 무취이며, 물로 희석하여 농도를 조절할 수 있다.

2. 염화칼슘은 무취로서 주로 식품동결에 쓰이며, 직접적 동결방법을 이용한다.

3. 염화마그네슘 브라인은 염화나트륨 브라인보다 동결점이 낮으며 부식성도 작다.

4. 브라인에 대한 부식 방지를 위해서는 밀폐순환식을 채택하여 공기에 접촉하지 않게 해야한다.

정답 2번

해설. ② 염화칼슘 브라인은 무취이지만 식품에 닿으면 떫은맛이 나므로 식품과 직접 접촉시키지 않는 간접 냉각(동결)에 주로 쓴다.
① 에틸렌글리콜은 무색·무취로 물로 농도를 조절하고, ③ 염화마그네슘은 염화나트륨보다 공정점이 낮고 부식성이 작으며, ④ 공기와 접촉을 막는 밀폐순환식이 부식 방지에 좋다.

25번

2원 냉동장치에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 증발온도 -70℃ 이하의 초저온 냉동기에 적합하다.

2. 저단압축기 토출냉매의 과냉각을 위해 압축기 출구에 중간냉각기를 설치한다.

3. 저온측 냉매는 고온측 냉매보다 비등점이 낮은 냉매를 사용한다

4. 두 대의 압축기 소비동력을 고려하여 성능계수(COP)를 구한다.

정답 2번

해설. ② 2원 냉동장치는 고온측과 저온측 냉동사이클을 캐스케이드 콘덴서(열교환기)로 연결한다. 중간냉각기는 2단 압축 장치에 쓰는 기기이다.
① −70℃ 이하 초저온용이고, ③ 저온측에는 비등점이 낮은 냉매(R-13, 에탄 등)를 쓰며, ④ 성능계수는 두 압축기 동력의 합으로 구한다.

26번

냉각수 입구 온도가 15℃이며 매분 40L로 순환되는 수냉식 응축기에서 시간당 18000kcal의 열이 제거되고 있을 때 냉각수 출구온도(℃)는?

1. 22.5

2. 23.5

3. 25.5

4. 30

정답 1번

해설. ① 응축열량 Q = G·C·Δt 에서 온도차를 구한다(물 비열 1kcal/kg·℃).
풀이: G = 40L/min × 60 = 2400kg/h
Δt = 18000 / (2400 × 1) = 7.5℃
출구온도 = 15 + 7.5 = 22.5℃.

27번

여름철 공기열원 열펌프 장치로 냉방 운전할 때, 외기의 건구온도 저하 시 나타나는 현상으로 옳은 것은?

1. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 증가한다.

2. 응축압력이 상승하고, 장치의 소비전력이 감소한다.

3. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 증가한다.

4. 응축압력이 저하하고, 장치의 소비전력이 감소한다.

정답 4번

해설. ④ 냉방 운전 시 실외기(공기열원)는 응축기로 작동하므로 외기 건구온도가 내려가면 응축이 잘 되어 응축압력이 낮아지고, 압축비가 작아져 소비전력이 감소한다.
①·②·③은 응축압력과 소비전력의 변화 방향이 틀렸다.

28번

압력 2.5kg/cm²에서 포화온도는 -20℃이고, 이 압력에서의 포화액 및 포화증기의 비체적 값이 각각 0.74L/kg, 0.09254m³/kg일 때, 압력 2.5kg/cm²에서 건도(x)가 0.98인 습증기의 비체적(m³/kg)은 얼마인가?

1. 0.08050

2. 0.00584

3. 0.06754

4. 0.09070

정답 4번

해설. ④ 습증기 비체적 v = vf + x(vg − vf).
풀이: vf = 0.74L/kg = 0.00074m³/kg
v = 0.00074 + 0.98 × (0.09254 − 0.00074) = 0.00074 + 0.08996 ≒ 0.09070m³/kg.

29번

냉동장치의 운전 준비 작업으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 윤활상태 및 전류계 확인

2. 벨트의 장력상태 확인

3. 압축기 유면 및 냉매량 확인

4. 각종 밸브의 개폐 유ㆍ무 확인

정답 1번

해설. ① 윤활상태와 전류계 확인은 운전 중에 점검하는 사항이다.
운전 준비 단계에서는 ② 벨트 장력, ③ 압축기 유면과 냉매량, ④ 각종 밸브의 개폐 상태 등을 확인하고 냉각수·전원 상태도 점검한다.

30번

다음 냉매 중 2원 냉동장치의 저온측 냉매로 가장 부적합한 것은?

1. R-14

2. R-32

3. R-134a

4. 에탄(C₂H₆)

정답 3번

해설. ③ R-134a는 비등점이 약 −26℃로 높아 2원 냉동장치의 고온측 냉매로 쓰며 저온측에는 부적합하다.
저온측에는 비등점이 매우 낮은 ① R-14(약 −128℃), ② R-32(약 −52℃), ④ 에탄(C₂H₆, 약 −89℃), R-13, 에틸렌 등을 쓴다.

31번

제빙에 필요한 시간을 구하는 공식이 아래와 같다. 이 공식에서 a와 b가 의미하는 것은?
τ = (0.53 ~ 0.6) × a² / (−b)

1. a : 브라인온도, b : 결빙두께

2. a : 결빙두께, b : 브라인유량

3. a : 결빙두께, b : 브라인온도

4. a : 브라인유량, b : 결빙두께

정답 3번

해설. ③ 결빙시간 τ = (0.53~0.6) × a²/(−b) [h]에서 a는 결빙두께(cm), b는 브라인온도(℃, 음수)이다.
결빙시간은 얼음 두께의 제곱에 비례하고 브라인 온도가 낮을수록 짧아진다. 브라인 유량은 식에 들어가지 않는다.

32번

흡수식 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 흡수식 냉동기는 열의 공급과 냉각으로 냉매와 흡수제가 함께 분리되고 섞이는 형태로 사이클을 이룬다

2. 냉매가 암모니아일 경우에는 흡수제로 리튬브로마이드(LiBr)를 사용한다

3. 리튬브로마이드 수용액 사용 시 재료에 대한 부식성 문제로 용액에 미량의 부식억제제를 첨가한다.

4. 압축식에 비해 열효율이 나쁘며 설치면적을 많이 차지한다.

정답 2번

해설. ② 냉매가 암모니아이면 흡수제는 물이다. 리튬브로마이드(LiBr)는 물을 냉매로 쓰는 흡수식에서 흡수제로 쓴다.
① 가열·냉각으로 냉매와 흡수제가 분리·혼합되며 사이클을 이루고, ③ LiBr 수용액은 부식성이 있어 억제제를 넣으며, ④ 압축식보다 성적계수가 낮고 설치면적이 크다.

33번

다음 P-i선도와 같은 2단 압축 2단 팽창 사이클로 운전되는 NH₃ 냉동장치에서 고단측 냉매 순환량(kg/h)은 얼마인가? (단, 냉동능력은 55000kcal/h 이다.)
i₁ = 89.0, i₂ = 388, i₃ = 433, i₄ = 399, i₅ = 447, i₆ = 128 (kcal/kg)
v₂ = 1.55m³/kg, v₄ = 0.42m³/kg

1. 210.8

2. 220.7

3. 233.5

4. 242.9

정답 3번

해설. ③ 저단 순환량을 먼저 구하고, 중간냉각기의 열평형으로 고단 순환량을 구한다.
풀이: Gₗ = 55000 / (i₂ − i₁) = 55000 / (388 − 89) ≒ 183.9kg/h
Gₕ = Gₗ × (i₃ − i₈) / (i₄ − i₆) = 183.9 × (433 − 89) / (399 − 128) ≒ 233.5kg/h
(i₈ = i₁ = 89, i₇ = i₆ = 128)

34번

다기통 콤파운드 압축기가 다음과 같이 2단압축 1단팽창 냉동사이클로 운전되고 있다. 냉동능력이 12RT일 때 저단측 피스톤 토출량(m³/h)은? (단, 저·고단측의 체적효율은 모두 0.65이다.)

1. 219.2

2. 249.2

3. 299.7

4. 329.7

정답 3번

해설. ③ 1RT = 3320kcal/h, 증발기 입구 엔탈피는 h₈ = 102kcal/kg이다.
풀이: 저단 순환량 G = 12 × 3320 / (h₁ − h₈) = 39840 / (147 − 102) ≒ 885.3kg/h
피스톤 토출량 V = G × v₁ / ηᵥ = 885.3 × 0.22 / 0.65 ≒ 299.7m³/h.

35번

다음 중 왕복동식 냉동기의 고압측 압력이 높아지는 원인에 해당되는 것은?

1. 냉각수량이 많거나 수온이 낮음

2. 압축기 토출밸브 누설

3. 불응축가스 혼입

4. 냉매량 부족

정답 3번

해설. ③ 불응축가스(공기 등)가 섞이면 그 분압만큼 응축압력(고압)이 높아진다.
① 냉각수량이 많거나 수온이 낮으면 고압은 낮아지고, ② 토출밸브 누설과 ④ 냉매량 부족은 고압을 낮추는 원인이다.

36번

증발하기 쉬운 유체를 이용한 냉동방법이 아닌 것은?

1. 증기분사식 냉동법

2. 열전냉동법

3. 흡수식 냉동법

4. 증기압축식 냉동법

정답 2번

해설. ② 열전냉동법은 서로 다른 금속(반도체)의 접합부에 전류를 흘릴 때 흡열이 일어나는 펠티에 효과를 이용하므로 증발하기 쉬운 유체를 쓰지 않는다.
① 증기분사식, ③ 흡수식, ④ 증기압축식은 모두 냉매(유체)의 증발잠열을 이용한다.

37번

냉동능력 감소와 압축기 과열 등의 악영향을 미치는 냉동 배관 내의 불응축 가스를 제거하기 위해 설치하는 장치는?

1. 액-가스 열교환기

2. 여과기

3. 어큐물레이터

4. 가스퍼저

정답 4번

해설. ④ 가스퍼저(불응축가스 분리기)는 응축기·수액기 상부에 모인 공기 등 불응축가스를 냉매와 분리해 밖으로 배출한다.
① 액-가스 열교환기는 흡입가스 과열·액 과냉각, ② 여과기는 이물질 제거, ③ 어큐뮬레이터는 흡입가스 중 액을 분리하는 장치이다.

38번

증발온도는 일정하고 응축온도가 상승할 경우 나타나는 현상으로 틀린 것은?

1. 냉동능력 증대

2. 체적효율 저하

3. 압축비 증대

4. 토출가스 온도 상승

정답 1번

해설. ① 응축온도가 오르면 팽창밸브 직전 액의 엔탈피가 커져 냉동효과가 줄고, 체적효율 저하로 냉매 순환량도 줄어 냉동능력은 감소한다.
② 압축비가 커져 체적효율이 떨어지고, ③ 압축비가 증대하며, ④ 토출가스 온도가 상승한다.

39번

냉동장치에서 응축기에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 응축기 내의 액회수가 원활하지 못하면 액면이 높아져 열교환의 면적이 적어지므로 응축 압력이 낮아진다.

2. 응축기에서 방출하는 냉매가스의 열량은 증발기에서 흡수하는 열량보다 크다

3. 냉매가스의 응축온도는 압축기의 토출가스 온도보다 높다.

4. 응축기 냉각수 출구온도는 응축온도보다 높다

정답 2번

해설. ② 응축기 방열량 = 증발기 흡열량 + 압축일이므로 응축기에서 방출하는 열량이 더 크다.
① 액이 고여 전열면적이 줄면 응축압력은 높아진다. ③ 응축온도는 과열된 토출가스 온도보다 낮다. ④ 냉각수 출구온도는 응축온도보다 낮아야 열이 이동한다.

40번

냉장실의 냉동부하가 크게 되었다. 이 때 냉동기의 고압측 및 저압측의 압력의 변화는?

1. 압력의 변화가 없음

2. 저압측 및 고압측 압력이 모두 상승

3. 저압측은 압력 상승, 고압측은 압력 저하

4. 저압측은 압력 저하, 고압측은 압력 상승

정답 2번

해설. ② 냉동부하가 커지면 증발기에서 증발하는 냉매량이 늘어 증발압력(저압)이 오르고, 냉매 순환량과 응축부하가 커져 응축압력(고압)도 상승한다.
①·③·④는 부하 증가 시 압력 변화 방향과 맞지 않는다.

41번

냉방부하 중 유리창을 통한 일사취득열량을 계산하기 위한 필요사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 창의 열관류율

2. 창의 면적

3. 차폐계수

4. 일사의 세기

정답 1번

해설. ① 유리창 일사취득열량은 q = 일사의 세기 × 창 면적 × 차폐계수로 구하므로 열관류율은 필요 없다.
열관류율은 실내외 온도차에 의한 유리창의 전도 열량을 계산할 때 쓴다. ② 창의 면적, ③ 차폐계수, ④ 일사의 세기는 모두 필요하다.

42번

공기조화방식 중에서 전공기방식에 속하는 것은?

1. 패키지유닛방식

2. 복사냉난방방식

3. 유인유닛방식

4. 저온공조방식

정답 4번

해설. ④ 저온공조방식은 낮은 온도의 공기를 덕트로 보내는 전공기방식이다.
① 패키지유닛방식은 냉매방식(개별방식), ② 복사냉난방방식과 ③ 유인유닛방식은 공기와 물을 함께 쓰는 공기-수 방식이다.

43번

냉수 코일의 설계에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 공기와 물의 유동방향은 가능한 대향류가 되도록 한다.

2. 코일의 열수는 일반 공기 냉각용에는 4~8열이 주로 사용된다.

3. 수온의 상승은 일반적으로 20℃정도로 한다.

4. 수속은 일반적으로 1m/s 정도로 한다.

정답 3번

해설. ③ 냉수 코일의 수온 상승(입·출구 온도차)은 일반적으로 5℃ 정도로 한다. 20℃는 지나치게 크다.
① 공기와 물은 대향류로, ② 열수는 일반 냉각용 4~8열, ④ 코일 내 수속은 1m/s 정도, 통과 풍속은 2~3m/s 정도로 한다.

44번

단면적 10m², 두께 2.5cm의 단열벽을 통하여 3kW의 열량이 내부로부터 외부로 전도된다. 내부 표면온도가 415℃이고, 재료의 열전도율이 0.2W/m·K일 때, 외부표면 온도는?

1. 185℃

2. 218℃

3. 293℃

4. 378℃

정답 4번

해설. ④ 전도 열량 Q = λ·A·(t₁ − t₂)/l 에서 온도차를 구한다.
풀이: Δt = Q·l / (λ·A) = 3000 × 0.025 / (0.2 × 10) = 75 / 2 = 37.5℃
외부표면 온도 = 415 − 37.5 = 377.5 ≒ 378℃.

45번

습공기선도상에서 ①의 공기가 온도가 높은 다량의 물과 접촉하여 가열, 가습되고 ③의 상태로 변화한 경우를 나타내는 것은?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. ③ 공기가 온도가 높은 다량의 물과 접촉하면 공기 상태는 수온에 해당하는 포화점 ②(t₂ > t₁)를 향해 변하므로 온도·절대습도·엔탈피가 모두 커진다(h₁ < h₃ < h₂, x₁ < x₃ < x₂).
①은 낮은 수온의 물에 의한 냉각·감습, ②는 냉각코일에 의한 냉각·감습, ④는 순환수에 의한 단열가습(엔탈피 일정)이다.

46번

에어 필터의 종류 중 병원의 수술실, 반도체 공장의 청정구역(clean room)등에 이용되는 고성능 에어 필터는?

1. 백 필터

2. 롤 필터

3. HEPA 필터

4. 전기 집진기

정답 3번

해설. ③ HEPA(고성능) 필터는 0.3μm 입자를 99.97% 이상 걸러 병원 수술실, 클린룸 등에 쓰인다.
① 백 필터와 ② 롤 필터는 일반 공조용 중·저성능 필터이고, ④ 전기 집진기는 정전기로 미세먼지를 모으는 방식으로 클린룸의 최종 필터로는 쓰지 않는다.

47번

냉각탑(cooling tower)에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 일반적으로 쿨링 어프로치는 5℃ 정도로 한다.

2. 냉각탑은 응축기에서 냉각수가 얻은 열을 공기 중에 방출하는 장치이다.

3. 쿨링레인지란 냉각탑에서 냉각수 입ㆍ출구 수온차이다.

4. 일반적으로 냉각탑으로의 보급수량은 순환수량의 15% 정도이다.

정답 4번

해설. ④ 냉각탑 보급수량은 증발·비산·블로다운 손실을 합쳐 순환수량의 약 1~3% 정도이다. 15%는 지나치게 크다.
① 쿨링 어프로치(출구수온 − 외기 습구온도)는 약 5℃, ② 냉각수가 얻은 열을 대기로 방출하며, ③ 쿨링 레인지는 냉각수 입·출구 수온차이다.

48번

내부에 송풍기와 냉ㆍ온수 코일이 내장되어 있으며, 각 실내에 설치되어 기계실로부터 냉ㆍ온수를 공급받아 실내공기의 상태를 직접 조절하는 공조기는?

1. 패키지형 공조기

2. 인덕션 유닛

3. 팬코일 유닛

4. 에어핸드링 유닛

정답 3번

해설. ③ 팬코일 유닛(FCU)은 송풍기, 냉·온수 코일, 필터를 내장한 소형 공조기로 각 실에 두고 기계실에서 냉·온수를 받아 실내 공기를 직접 조절한다.
① 패키지형은 냉동기 내장, ② 인덕션 유닛은 1차 공기의 유인 작용 이용, ④ 에어핸드링 유닛은 기계실에 두는 중앙식 공조기이다.

49번

각종 공조방식 중 개별방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 개별제어가 가능하다.

2. 외기냉방이 용이하다.

3. 국소적인 운전이 가능하여 에너지 절약적이다.

4. 대량생산이 가능하여, 설비비와 운전비가 저렴해진다.

정답 2번

해설. ② 개별방식은 실별로 유닛을 두어 덕트로 대량의 외기를 끌어들이기 어려우므로 외기냉방이 곤란하다.
① 개별 제어가 가능하고, ③ 필요한 곳만 운전할 수 있어 에너지 절약적이며, ④ 규격 제품의 대량생산으로 설비비·운전비가 저렴해진다.

50번

건구온도 30℃, 절대습도 0.015kg/kg'인 습공기의 엔탈피(kJ/kg)는? (단, 건공기 정압비열 1.01kJ/kg·K, 수증기 정압비열 1.85kJ/kg·K, 0℃에서 포화수의 증발잠열은 2500kJ/kg 이다.)

1. 68.63

2. 91.12

3. 103.34

4. 150.54

정답 1번

해설. ① 습공기 엔탈피 h = Cₚₐ·t + x(r₀ + Cₚᵥ·t).
풀이: h = 1.01 × 30 + 0.015 × (2500 + 1.85 × 30)
= 30.3 + 0.015 × 2555.5 = 30.3 + 38.33 ≒ 68.63kJ/kg.

51번

연도를 통과하는 배기가스에 분무수를 접촉시켜 공해물질을 흡수, 융해, 응축작용에 의해 불순물을 제거하는 집진장치는 무엇인가?

1. 세정식 집진기

2. 사이클론 집진기

3. 공기 주입식 집진기

4. 전기 집진기

정답 1번

해설. ① 세정식 집진기는 배기가스에 물을 분무·접촉시켜 먼지와 유해가스를 흡수·용해·응축시켜 제거한다.
② 사이클론은 원심력, ④ 전기 집진기는 코로나 방전에 의한 정전기력을 이용하며, ③ 공기 주입식은 일반적인 집진장치 분류가 아니다.

52번

송풍기의 법칙에서 회전속도가 일정하고, 직경이 d, 동력이 L인 송풍기를 직경이 d₁으로 크게 했을 때 동력(L₁)을 나타내는 식은?

1. L₁ = (d/d₁)⁵ × L

2. L₁ = (d/d₁)⁴ × L

3. L₁ = (d₁/d)⁴ × L

4. L₁ = (d₁/d)⁵ × L

정답 4번

해설. ④ 회전수가 일정할 때 송풍기 상사법칙은 풍량 ∝ d³, 압력 ∝ d², 동력 ∝ d⁵이다.
따라서 L₁ = (d₁/d)⁵ × L이다. 직경이 커지면 동력도 커져야 하므로 (d/d₁)을 쓴 ①·②는 틀리고, ③은 지수가 틀렸다.

53번

다음 중 직접 난방법이 아닌 것은?

1. 온풍 난방

2. 고온수 난방

3. 저압증기 난방

4. 복사 난방

정답 1번

해설. ① 온풍 난방은 가열한 공기를 덕트로 실내에 보내는 간접 난방이다.
② 고온수 난방, ③ 저압증기 난방, ④ 복사 난방은 실내에 방열기나 방열면(패널)을 두어 직접 실내를 가열하는 직접 난방이다.

54번

방열기에서 상당방열면적(EDR)은 아래의 식으로 나타낸다. 이중 Q₀는 무엇을 뜻하는가? (단, 사용단위로 Q는 W, Q₀는 W/m²이다.)
EDR(m²) = Q / Q₀

1. 증발량

2. 응축수량

3. 방열기의 전방열량

4. 방열기의 표준방열량

정답 4번

해설. ④ Q₀는 방열기 1m²당 표준방열량으로, 증기는 약 756W/m²(650kcal/h·m²), 온수는 약 523W/m²(450kcal/h·m²)이다.
Q는 방열기의 전방열량(W)이며, 이를 표준방열량으로 나누면 상당방열면적(EDR)이 된다. ① 증발량, ② 응축수량은 식과 관계없다.

55번

9m×6m×3m의 강의실에 10명의 학생이 있다. 1인당 CO₂ 토출량이 15L/h이면, 실내 CO₂를 0.1%로 유지시키는데 필요한 환기량(m³/h)은? (단, 외기의 CO₂량은 0.04%로 한다.)

1. 80

2. 120

3. 180

4. 250

정답 4번

해설. ④ 필요 환기량 Q = M / (Cᵢ − Cₒ).
풀이: M = 10 × 15L/h = 150L/h = 0.15m³/h
Q = 0.15 / (0.001 − 0.0004) = 0.15 / 0.0006 = 250m³/h.
실의 체적(162m³)은 계산에 쓰이지 않는다.

56번

덕트의 크기를 결정하는 방법이 아닌 것은?

1. 등속법

2. 등마찰법

3. 등중량법

4. 정압재취득법

정답 3번

해설. ③ 등중량법은 덕트 크기 결정법이 아니다.
덕트 치수는 ① 등속법(풍속 일정), ② 등마찰법(등압법, 단위길이당 마찰손실 일정), ④ 정압재취득법(분기 후 속도 감소로 얻는 정압으로 다음 구간 손실을 보충) 등으로 결정한다.

57번

각층 유닛방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 외기용 공조기가 있는 경우에는 습도제어가 곤란하다.

2. 장치가 세분화되므로 설비비가 많이 들며, 기기관리가 불편하다.

3. 각층마다 부하 및 운전시간이 다른 경우에 적합하다.

4. 송풍 덕트가 짧게 된다.

정답 1번

해설. ① 각층 유닛방식에서 외기용 공조기를 따로 두면 외기를 중앙에서 처리하므로 습도제어가 오히려 쉽다.
② 장치가 층별로 나뉘어 설비비가 많고 관리가 불편하며, ③ 층별 부하·운전시간이 다를 때 적합하고, ④ 층마다 공조기가 있어 송풍 덕트가 짧다.

58번

냉방부하의 종류 중 현열부하만 취득하는 것은?

1. 태양복사열

2. 인체에서의 발생열

3. 침입외기에 의한 취득열

4. 틈새 바람에 의한 부하

정답 1번

해설. ① 유리창·벽체를 통한 태양복사열은 수분 이동이 없으므로 현열부하만 생긴다.
② 인체 발생열, ③ 침입외기 취득열, ④ 틈새바람 부하는 온도차에 의한 현열과 수증기에 의한 잠열을 함께 가진다.

59번

화력발전설비에서 생산된 전력을 사용함과 동시에, 전력이 생산되는 과정에서 발생되는 열을 난방 등에 이용하는 방식은?

1. 히트펌프(heat pump) 방식

2. 가스엔진 구동형 히트펌프 방식

3. 열병합발전(co-generation) 방식

4. 지열 방식

정답 3번

해설. ③ 열병합발전(co-generation)은 발전 과정에서 버려지는 배열을 회수하여 난방·급탕 등에 이용함으로써 종합 에너지 효율을 높이는 방식이다.
① 히트펌프, ② 가스엔진 구동형 히트펌프, ④ 지열 방식은 발전 배열을 이용하는 방식이 아니다.

60번

온풍난방의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 송풍 동력이 크며, 설계가 나쁘면 실내로 소음이 전달되기 쉽다.

2. 실온과 함께 실내습도, 실내기류를 제어할 수 있다.

3. 실내 층고가 높을 경우에는 상하의 온도차가 크다.

4. 예열부하가 크므로 예열시간이 길다.

정답 4번

해설. ④ 온풍난방은 공기의 열용량이 작아 예열부하가 작고 예열시간이 짧다(설정온도에 빨리 도달).
① 송풍 동력이 크고 소음이 전달되기 쉬우며, ② 온도·습도·기류를 함께 제어할 수 있고, ③ 층고가 높으면 더운 공기가 위로 올라가 상하 온도차가 크다.

61번

최대눈금이 100V인 직류전압계가 있다. 이 전압계를 사용하여 150V의 전압을 측정하려면 배율기의 저항(Ω)은? (단, 전압계의 내부저항은 5000Ω이다.)

1. 1000

2. 2500

3. 5000

4. 10000

정답 2번

해설. ② 배율기 저항 Rₘ = Rᵥ × (m − 1), 배율 m = 측정전압 / 최대눈금.
풀이: m = 150/100 = 1.5
Rₘ = 5000 × (1.5 − 1) = 2500Ω.
배율기는 전압계와 직렬로 연결하여 나머지 50V를 분담한다.

62번

피드백제어계의 특징으로 옳은 것은?

1. 정확성이 감소된다.

2. 대역폭이 증가된다.

3. 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 증대된다.

4. 발진을 일으켜도 안정된 상태로 되어가는 경향이 있다.

정답 2번

해설. ② 피드백 제어계는 대역폭이 증가하여 응답이 빨라진다.
① 정확성은 증가하고, ③ 특성(파라미터) 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도는 감소하며, ④ 궤환이 잘못되면 발진을 일으켜 불안정해질 수 있다.

63번

전동기의 회전방향을 알기위한 법칙은?

1. 렌츠의 법칙

2. 암페어의 법칙

3. 플레밍의 왼손 법칙

4. 플레밍의 오른손 법칙

정답 3번

해설. ③ 전동기는 자기장 속의 도체에 전류가 흐를 때 받는 힘(전자력)으로 회전하므로 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙으로 안다.
④ 플레밍의 오른손 법칙은 발전기의 유도기전력 방향, ① 렌츠의 법칙은 유도기전력의 방향(자속 변화 방해), ② 암페어의 법칙은 전류에 의한 자기장의 방향이다.

64번

i = Iₘ₁sinωt + Iₘ₂sin(2ωt + θ)의 실효값은?

1. (Iₘ₁ + Iₘ₂) / 2

2. √[(Iₘ₁² + Iₘ₂²) / 2]

3. √(Iₘ₁ + Iₘ₂) / 2

4. √[(Iₘ₁ + Iₘ₂) / 2]

정답 2번

해설. ② 주파수가 다른 정현파가 합쳐진 비정현파의 실효값은 각 성분 실효값 제곱합의 제곱근이다.
풀이: I₁ = Iₘ₁/√2, I₂ = Iₘ₂/√2
I = √(I₁² + I₂²) = √[(Iₘ₁² + Iₘ₂²)/2].
①·③·④처럼 최대값을 단순히 더하면 안 된다.

65번

서보기구에서 제어량은?

1. 유량

2. 전압

3. 위치

4. 주파수

정답 3번

해설. ③ 서보기구는 물체의 위치·방위·자세 등 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의 변화에 추종하는 제어계이다.
① 유량은 프로세스제어, ② 전압과 ④ 주파수는 자동조정의 제어량이다.

66번

발열체의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 내열성이 클 것

2. 용융온도가 높을 것

3. 산화온도가 낮을 것

4. 고온에서 기계적 강도가 클 것

정답 3번

해설. ③ 발열체는 고온에서 쉽게 산화되지 않도록 산화온도가 높아야 한다.
① 내열성이 크고, ② 용융온도가 높으며, ④ 고온에서 기계적 강도가 클 것 외에 적당한 고유저항, 작은 저항온도계수, 가공이 쉬울 것 등이 요구된다.

67번

3상 농형 유도전동기 기동방법이 아닌 것은?

1. 2차 저항법

2. 전전압 기동법

3. 기동 보상기법

4. 리액터 기동법

정답 1번

해설. ① 2차 저항법은 2차 권선에 외부 저항을 연결할 수 있는 권선형 유도전동기의 기동법이다.
3상 농형 유도전동기의 기동법에는 ② 전전압(직입) 기동, Y-Δ 기동, ③ 기동 보상기법, ④ 리액터 기동법 등이 있다.

68번

온도, 유량, 압력 등의 상태량을 제어량으로 하는 제어계는?

1. 서보기구

2. 정치제어

3. 샘플값제어

4. 프로세스제어

정답 4번

해설. ④ 프로세스제어는 온도, 유량, 압력, 액위, 농도 등 공정의 상태량을 제어량으로 한다.
① 서보기구는 위치·방위·자세, ② 정치제어는 목표값이 일정한 제어(목표값에 따른 분류), ③ 샘플값제어는 신호를 일정 간격으로 샘플링하는 제어이다.

69번

서보 전동기의 특징이 아닌 것은?

1. 속응성이 높다

2. 전기자 지름이 작다

3. 시동, 정지 및 역전의 동작을 자주 반복한다

4. 큰 회전력을 얻기 위해 축 방향으로 전기자의 길이가 짧다.

정답 4번

해설. ④ 서보 전동기는 관성을 줄이고 큰 회전력을 얻기 위해 전기자 지름을 작게 하고 축 방향 길이를 길게 한다. 길이가 짧다는 설명은 틀렸다.
① 속응성이 높고, ② 전기자 지름이 작으며, ③ 시동·정지·역전을 자주 반복하는 용도에 쓴다.

70번

스위치를 닫거나 열기만 하는 제어동작은?

1. 비례동작

2. 미분동작

3. 적분동작

4. 2위치동작

정답 4번

해설. ④ 2위치동작(ON-OFF 동작)은 조작량이 두 값(개·폐) 중 하나만 갖는 불연속 동작으로, 스위치를 닫거나 열기만 한다.
① 비례동작은 편차에 비례, ② 미분동작은 편차의 변화속도에 비례, ③ 적분동작은 편차의 적분값에 비례하는 연속 동작이다.

71번

정전용량이 같은 2개의 콘덴서를 병렬로 연결했을 때의 합성 정전 용량은 직렬로 했을 때의 합성 정전용량의 몇 배인가?

1. 1/2

2. 2

3. 4

4. 8

정답 3번

해설. ③ 같은 용량 C 두 개를 병렬로 연결하면 2C, 직렬로 연결하면 C/2이다.
풀이: 2C ÷ (C/2) = 4배.
콘덴서의 병렬·직렬 합성은 저항과 반대(병렬은 합, 직렬은 역수의 합)임에 주의한다.

72번

저항체에 전류가 흐르면 줄열이 발생하는데 이때 전류 I와 전력 P의 관계는?

1. I=P

2. I = P⁰·⁵

3. I = P¹·⁵

4. I = P²

정답 2번

해설. ② 저항 R이 일정할 때 P = I²R이므로 I = √(P/R), 즉 I는 P⁰·⁵에 비례한다.
① 전류가 전력에 정비례하지 않고, ③·④는 지수가 틀렸다. 보기의 등호는 비례 관계를 뜻한다.

73번

정격 10kW의 3상 유도 전동기가 기계손 200W, 전부하슬립 4%로 운전될 때 2차 동손은 몇 W인가?

1. 375

2. 392

3. 409

4. 425

정답 4번

해설. ④ 2차 입력 P₂ : 2차 동손 Pc₂ : 기계적 출력 P₀ = 1 : s : (1 − s)이다.
풀이: 기계적 출력 P₀ = 정격출력 + 기계손 = 10000 + 200 = 10200W
Pc₂ = P₀ × s/(1 − s) = 10200 × 0.04/0.96 = 425W.

74번

그림과 같은 논리회로가 나타내는 식은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. X = AB + BA

2. X = A′B′·AB

3. X = (A′ + B′)(A + B)

4. X = AB + (A + B)

정답 3번

해설. ③ 위쪽 AND 게이트 출력 AB가 NOT을 거쳐 (AB)의 부정 = A′ + B′(드모르간)이 되고, 아래쪽 OR 출력 A + B와 함께 마지막 AND에 들어가므로 X = (A′ + B′)(A + B) = AB′ + A′B(배타적 OR)이다.
② A′B′·AB = 0, ① AB + BA = AB, ④ AB + (A + B) = A + B로 회로와 다르다.

75번

입력으로 단위 계단함수 u(t)를 가했을 때 출력이 그림과 같은 조절계의 기본 동작은?

1. 비례 동작

2. 2위치 동작

3. 비례 적분 동작

4. 비례 미분 동작

정답 3번

해설. ③ 계단 입력에 대해 출력이 t = 0에서 일정한 크기로 즉시 뛰어오른 뒤(비례 동작) 시간에 따라 직선적으로 계속 증가(적분 동작)하므로 비례 적분(PI) 동작이다.
① 비례 동작은 계단 모양만, ② 2위치 동작은 ON-OFF, ④ 비례 미분 동작은 순간적인 큰 출력 후 비례값으로 줄어든다.

76번

어떤 회로에 정현파 전압을 가하니 90°위상이 뒤진 전류가 흘렀다면 이 회로의 부하는?

1. 저항

2. 용량성

3. 무부하

4. 유도성

정답 4번

해설. ④ 전류가 전압보다 90° 뒤지는 것은 순수 인덕턴스(유도성) 부하의 특징이다.
① 저항은 전압과 전류가 동상, ② 용량성(콘덴서) 부하는 전류가 90° 앞서며, ③ 무부하에서는 전류가 흐르지 않는다.

77번

자동제어에서 미리 정해 놓은 순서에 따라 제어의 각 단계가 순차적으로 진행되는 제어방식은?

1. 서보제어

2. 되먹임제어

3. 시퀀스제어

4. 프로세스제어

정답 3번

해설. ③ 시퀀스제어는 미리 정해 놓은 순서(또는 조건)에 따라 제어의 각 단계가 차례로 진행되는 개루프 제어이다(예: 엘리베이터, 자동판매기, 세탁기).
① 서보제어, ② 되먹임(피드백)제어, ④ 프로세스제어는 출력을 목표값과 비교해 편차를 줄이는 폐루프 제어이다.

78번

온도-전압의 변환장치는?

1. 열전대

2. 전자석

3. 벨로우즈

4. 광전다이오드

정답 1번

해설. ① 열전대는 두 종류 금속 접점의 온도차에 비례하는 열기전력(제베크 효과)을 이용해 온도를 전압으로 변환한다.
② 전자석은 전압(전류) → 변위(힘), ③ 벨로우즈는 압력 → 변위, ④ 광전다이오드는 빛 → 전류(전압) 변환 요소이다.

79번

그림과 같은 피드백 회로에서 종합 전달함수는?

1. 1/G₁ + 1/G₂

2. G₁ / (1 − G₁·G₂)

3. G₁ / (1 + G₁·G₂)

4. G₁·G₂ / (1 + G₁·G₂)

정답 3번

해설. ③ 전향경로 G₁, 궤환경로 G₂인 부궤환(−) 회로의 종합 전달함수는 C/R = G₁/(1 + G₁G₂)이다.
풀이: C = G₁(R − G₂C) → C(1 + G₁G₂) = G₁R → C/R = G₁/(1 + G₁G₂).
②는 정궤환(+)일 때의 식, ④는 전향경로를 G₁G₂로 잘못 본 것이다.

80번

자동제어기기의 조작용 기기가 아닌 것은?

1. 클러치

2. 전자밸브

3. 서보전동기

4. 엠플리다인

정답 4번

해설. ④ 앰플리다인은 작은 입력으로 큰 출력을 얻는 직류 발전기형 회전 증폭기로, 조작기기가 아니라 증폭기기(제어요소의 증폭부)이다.
① 클러치, ② 전자밸브, ③ 서보전동기는 제어 신호에 따라 제어대상을 직접 움직이는 조작용 기기이다.

81번

관경 300mm, 배관길이 500m의 중압 가스수송관에서 A, B 점의 게이지 압력이 각각 3kgf/cm², 2kgf/cm²인 경우 가스유량(m³/h)은? (단, 가스비중은 0.64, 유량계수는 52.31로 한다.)

1. 10238

2. 20583

3. 38317

4. 40153

정답 3번

해설. ③ 중·고압 가스배관 유량식 Q = K√[(P₁² − P₂²)D⁵ / (S·L)] (P: 절대압력 kgf/cm², D: cm, L: m).
풀이: P₁ = 3 + 1.0332 = 4.0332, P₂ = 2 + 1.0332 = 3.0332
Q = 52.31 × √[(4.0332² − 3.0332²) × 30⁵ / (0.64 × 500)] ≒ 38317m³/h.

82번

증기난방 방식에서 응축수 환수 방법에 따른 분류가 아닌 것은?

1. 기계 환수식

2. 응축 환수식

3. 진공 환수식

4. 중력 환수식

정답 2번

해설. ② 응축 환수식이라는 분류는 없다.
증기난방은 응축수 환수 방법에 따라 ① 기계 환수식(펌프로 보일러에 환수), ③ 진공 환수식(진공펌프로 환수관을 진공 유지), ④ 중력 환수식(응축수의 자체 중력으로 환수)으로 나눈다.

83번

냉동설비의 토출가스 배관 시공 시 압축기와 응축기가 동일선상에 있는 경우 수평관의 구배는 어떻게 해야 하는가?

1. 1/100의 올림 구배로 한다.

2. 구배 없이 수평으로 한다.

3. 1/50의 내림 구배로 한다.

4. 1/50의 올림 구배로 한다.

정답 3번

해설. ③ 압축기와 응축기가 같은 높이에 있을 때 토출가스 수평관은 응축기 쪽으로 1/50 정도의 내림 구배를 주어, 관 안에서 응축된 냉매액이나 윤활유가 압축기로 역류하지 않게 한다.
①·④ 올림 구배는 액·유가 압축기 쪽으로 되돌아가고, ② 구배 없는 수평 배관은 액이 고여 역류할 우려가 있다.

84번

증기난방 배관시공에서 환수관에 수직 상향부가 필요할 때 리프트 피팅(lift fitting)을 써서 응축수가 위쪽으로 배출되게 하는 방식은?

1. 단관 중력 환수식

2. 복관 중력 환수식

3. 진공 환수식

4. 압력 환수식

정답 3번

해설. ③ 진공 환수식은 환수관 끝의 진공펌프로 응축수를 빨아들이므로 방열기보다 높은 곳으로 환수관을 올려야 할 때 리프트 피팅(리프트 이음)을 써서 응축수를 끌어올릴 수 있다(1단 높이 1.5m 이내).
①·② 중력 환수식은 응축수를 위로 올릴 수 없고, ④ 압력 환수식은 일반적인 분류가 아니다.

85번

급수관에서 수평관을 상향구배 주어 시공하려고 할 때, 행거로 고정한 지점에서 구배를 자유롭게 조정할 수 있는 지지 금속은?

1. 고정 인서트

2. 앵커

3. 롤러

4. 턴버클

정답 4번

해설. ④ 턴버클은 양쪽 나사의 방향이 반대라 몸통을 돌리면 행거 길이가 늘거나 줄어 배관의 높이(구배)를 자유롭게 조정할 수 있다.
① 고정 인서트는 콘크리트에 묻는 매입 철물, ② 앵커는 배관을 완전히 고정하는 레스트레인트, ③ 롤러는 관의 축방향 이동을 허용하는 서포트이다.

86번

급수배관 설계 및 시공 상의 주의사항으로 틀린 것은?

1. 수평배관에는 공기나 오물이 정체하지 않도록 한다.

2. 주 배관에는 적당한 위치에 플랜지(유니언)를 달아 보수점검에 대비한다.

3. 수격작용이 우려되는 곳에는 진공브레이커를 설치한다.

4. 음료용 급수관과 다른 용도의 배관을 접속하지 않아야 한다.

정답 3번

해설. ③ 수격작용이 우려되는 곳에는 에어챔버나 수격방지기(워터해머 어레스터)를 설치한다. 진공브레이커는 역사이펀 작용에 의한 오수 역류를 막는 기구이다.
① 공기·오물 정체 방지, ② 주 배관의 플랜지(유니언) 설치, ④ 음료용 급수관과 다른 용도 배관의 접속 금지(크로스 커넥션 방지)는 옳다.

87번

냉매 배관용 팽창밸브 종류로 가장 거리가 먼 것은?

1. 수동형 팽창밸브

2. 정압 팽창밸브

3. 열동식 팽창밸브

4. 팩리스 팽창밸브

정답 4번

해설. ④ 팩리스(packless)는 글랜드 패킹이 없는 밸브 구조(팩리스 밸브)를 뜻하며 팽창밸브의 종류가 아니다.
냉매용 팽창밸브에는 ① 수동형, ② 정압식(자동), ③ 온도식(열동식), 플로트식, 전자식 팽창밸브와 모세관 등이 있다.

88번

공조설비 구성 장치 중 공기 분배(운반)장치에 해당하는 것은?

1. 냉각코일 및 필터

2. 냉동기 및 보일러

3. 제습기 및 가습기

4. 송풍기 및 덕트

정답 4번

해설. ④ 송풍기와 덕트는 공기를 실내로 보내고 되돌리는 공기 분배(운반)장치이다.
① 냉각코일·필터와 ③ 제습기·가습기는 공기조화기(공기처리장치), ② 냉동기·보일러는 열원장치에 속한다.

89번

스테인리스 강관의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 내식성이 우수하여 내경의 축소, 저항 증대 현상이 없다

2. 위생적이라서 적수, 백수, 청수의 염려가 없다

3. 저온 충격성이 적고, 한랭지 배관이 가능하다.

4. 나사식, 용접식 몰코식, 플랜지식 이음법이 있다.

정답 3번

해설. ③ 스테인리스 강관은 저온에서도 충격에 강해(저온 충격성이 커서) 한랭지 배관이 가능하다. 저온 충격성이 적다는 설명은 틀렸다.
① 내식성이 우수해 스케일로 인한 내경 축소가 없고, ② 위생적이며 적수·백수·청수 염려가 없고, ④ 나사식·용접식·몰코식·플랜지식 이음이 있다.

90번

도시가스 제조사업소의 부지 경계에서 정압기지의 경계까지 이르는 배관을 무엇이라고 하는가?

1. 본관

2. 내관

3. 공급관

4. 사용관

정답 1번

해설. ① 도시가스사업법 시행규칙상 본관(가스도매사업)은 도시가스 제조사업소의 부지 경계에서 정압기지의 경계까지 이르는 배관이다.
③ 공급관은 정압기(지)에서 가스사용자의 토지 경계(공동주택등은 외벽 계량기 전단밸브) 등까지, ② 내관은 가스사용자의 토지 경계(또는 계량기 전단밸브·건축물 외벽)에서 연소기까지의 배관이며, ④ 사용관은 법령상 배관 구분이 아니다.

91번

다음 방열기 표시에서 “5”의 의미는?

1. 방열기의 섹션수

2. 방열기의 사용압력

3. 방열기의 종별과 형

4. 유입관의 관경

정답 1번

해설. ① 방열기 도시 기호의 원 안 위 칸은 섹션(쪽)수, 가운데 칸은 방열기의 종별과 형(W-H: 벽걸이 수평형), 아래 칸은 유입관 × 유출관의 관경(20 × 15mm)을 나타낸다.
따라서 "5"는 방열기의 섹션수이다. ② 사용압력은 이 표시에 나타내지 않는다.

92번

공조배관설비에서 수격작용의 방지책으로 틀린 것은?

1. 관 내의 유속을 낮게 한다.

2. 밸브는 펌프 흡입구 가까이 설치하고 제어한다.

3. 펌프에 플라이휠(fly wheel)을 설치한다.

4. 서지탱크를 설치한다.

정답 2번

해설. ② 수격작용을 줄이려면 유량 조절 밸브를 펌프 토출구 가까이에 설치하고 천천히 조작한다. 흡입구 쪽 밸브 조작은 캐비테이션의 원인이 된다.
① 관내 유속을 낮추고, ③ 펌프에 플라이휠을 달아 급정지를 막으며, ④ 서지탱크(조압수조)를 두는 것은 수격작용 방지책이다.

93번

온수배관 시공 시 유의사항으로 틀린 것은?

1. 일반적으로 팽창관에는 밸브를 달지 않는다.

2. 배관의 최저부에는 배수밸브를 부착하는 것이 좋다.

3. 공기밸브는 순환펌프의 흡입측에 부착하는 것이 좋다.

4. 수평관은 팽창탱크를 향하여 올림구배가 되도록 한다.

정답 3번

해설. ③ 공기밸브는 공기가 모이는 배관의 가장 높은 곳에 설치한다. 순환펌프 흡입측은 압력이 낮아 공기가 오히려 빨려 들어갈 수 있다.
① 팽창관에는 밸브를 달지 않고, ② 최저부에는 배수밸브를 달며, ④ 수평관은 공기가 빠지도록 팽창탱크를 향해 올림구배로 한다.

94번

급수관의 유속을 제한(1.5~2m/s이하)하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

1. 유속이 빠르면 흐름방향이 변하는 개소의 원심력에 의한 부압(-)이 생겨 캐비테이션이 발생하기 때문에

2. 관 지름을 작게 할 수 있어 재료비 및 시공비가 절약되기 때문에

3. 유속이 빠른 경우 배관의 마찰손실 및 관 내면의 침식이 커지기 때문에

4. 워터해머 발생 시 충격압에 의해 소음, 진동이 발생하기 때문에

정답 2번

해설. ② 관 지름을 작게 할 수 있어 재료비·시공비가 절약되는 것은 유속을 빠르게 할 때의 장점이므로 유속 제한 이유가 아니다.
① 캐비테이션 발생, ③ 마찰손실과 관 내면 침식 증가, ④ 워터해머에 의한 소음·진동은 유속을 1.5~2m/s 이하로 제한하는 이유이다.

95번

신축 이음쇠의 종류에 해당되지 않는 것은?

1. 벨로즈형

2. 플랜지형

3. 루프형

4. 슬리브형

정답 2번

해설. ② 플랜지형은 관과 관, 관과 기기를 연결하는 이음 방식이며 신축 이음쇠가 아니다.
신축 이음쇠에는 ① 벨로즈형, ③ 루프형(신축곡관), ④ 슬리브형과 스위블형, 볼 조인트 등이 있다.

96번

배관의 종류별 주요 접합 방법이 아닌 것은?

1. MR조인트 이음 - 스테인리스 강관

2. 플레어 접합 이음 - 동관

3. TS식 이음 - PVC관

4. 콤보이음 - 연관

정답 4번

해설. ④ 콤보 이음은 연관의 접합 방법이 아니다. 연관은 플라스턴 이음, 살붙임 납땜 이음 등으로 접합한다.
① MR조인트(몰코 조인트)는 스테인리스 강관, ② 플레어 접합은 동관, ③ TS식(냉간 삽입) 이음은 PVC관(경질 염화비닐관)의 접합 방법이다.

97번

도시가스 배관 설치기준으로 틀린 것은?

1. 배관은 지반의 동결에 의해 손상을 받지 않는 깊이로 한다.

2. 배관 접합은 용접을 원칙으로 한다.

3. 가스계량기의 설치 높이는 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이내의 높이에 수직, 수평으로 설치한다.

4. 폭 8m이상의 도로에 관을 매설할 경우에는 매설 깊이를 지면으로부터 0.6m 이상으로 한다.

정답 4번

해설. ④ 도시가스사업법 시행규칙 기준상 폭 8m 이상의 도로에 배관을 매설할 때는 지면으로부터 1.2m 이상 깊이로 매설한다(폭 4m 이상 8m 미만 도로는 1m 이상). 0.6m는 틀렸다.
① 동결에 손상되지 않는 깊이로 매설, ② 접합은 용접 원칙, ③ 가스계량기는 바닥에서 1.6m 이상 2m 이내에 수직·수평으로 설치한다.

98번

난방 배관 시공을 위해 벽, 바닥 등에 관통 배관 시공을 할 때, 슬리브(sleeve)를 사용하는 이유로 가장 거리가 먼 것은?

1. 열팽창에 따른 배관 신축에 적응하기 위해

2. 후일 관 교체 시 편리하게 하기 위해

3. 고장 시 수리를 편리하게 하기 위해

4. 유체의 압력을 증가시키기 위해

정답 4번

해설. ④ 슬리브는 관통부에서 배관이 자유롭게 움직이고 교체할 수 있게 하는 보호관으로, 유체의 압력과는 관계없다.
① 열팽창에 따른 신축 흡수, ② 후일 관 교체 편리, ③ 고장 시 수리 편리가 슬리브를 쓰는 이유이다.

99번

보온재 선정 시 고려해야 할 조건으로 틀린 것은?

1. 부피 및 비중이 작아야 한다.

2. 열전도율이 가능한 적어야 한다.

3. 물리적, 화학적 강도가 커야 한다.

4. 흡수성이 크고, 가공이 용이해야 한다.

정답 4번

해설. ④ 보온재는 흡수성(흡습성)이 작아야 한다. 수분을 머금으면 열전도율이 커져 보온 성능이 떨어진다.
① 부피·비중이 작고, ② 열전도율이 작으며, ③ 물리적·화학적 강도가 크고, 시공·가공이 쉬울 것이 보온재 선정 조건이다.

100번

증기로 가열하는 간접가열식 급탕설비에서 저장탱크 주위에 설치하는 장치와 가장 거리가 먼 것은?

1. 증기 트랩장치

2. 자동온도조절장치

3. 개방형팽창탱크

4. 안전장치와 온도계

정답 3번

해설. ③ 개방형 팽창탱크는 온수난방이나 급탕 배관 계통의 최고부 등에 두는 기기로, 간접가열식 저장탱크 주위에 설치하는 장치와 가장 거리가 멀다.
저장탱크 주위에는 ① 가열코일 출구의 증기 트랩, ② 자동온도조절장치, ④ 안전장치(안전밸브·도피관)와 온도계를 설치한다.

공조냉동기계기사 필기 2017년 3회 기출문제

기계열역학

냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

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