공조냉동기계기사 필기 2018년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

증기터빈 발전소에서 터빈 입구의 증기 엔탈피는 출구의 엔탈피보다 136kJ/kg 높고, 터빈에서의 열손실은 10kJ/kg이다. 증기 속도는 터빈입구에서 10m/s이고, 출구에서 110m/s일 때 이 터빈에서 발생시킬 수 있는 일은 약 몇 kJ/kg인가?

1. 10

2. 90

3. 120

4. 140

정답 3번

해설. ③ 약 120kJ/kg이다.
풀이: 정상유동 에너지식 w = (h₁ − h₂) − q손실 + (V₁² − V₂²)/2
→ 운동에너지 변화 = (10² − 110²)/2 = −6000J/kg = −6kJ/kg
→ w = 136 − 10 − 6 = 120kJ/kg
출구 속도가 커진 만큼 운동에너지가 늘어나 일은 그만큼 줄어든다.

2번

압력 2MPa, 온도 300℃의 수증기가 20m/s 속도로 증기터빈으로 들어간다. 터빈출구에서 수증기 압력이 100kPa, 속도는 100m/s이다. 가역단열과정으로 가정시, 터빈을 통과하는 수증기 1kg 당 출력일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 수증기표로부터 2MPa, 300℃에서 비엔탈피는 3023.5 kJ/kg, 비엔트로피는 6.7663 kJ/(kg·K)이고, 출구에서의 비엔탈피 및 비엔트로피는 아래 표와 같다.)

출구	포화액	포화증기
비엔트로피[kJ/(kg·K)]	1.3025	7.3593
비엔탈피[kJ/kg]	417.44	2675.46

1. 1534

2. 564.3

3. 153.4

4. 764.5

정답 2번

해설. ② 약 564.3kJ/kg이다.
풀이: 등엔트로피 팽창이므로 출구 s = 6.7663
→ 건도 x = (6.7663 − 1.3025)/(7.3593 − 1.3025) ≒ 0.902
→ h₂ = 417.44 + 0.902 × (2675.46 − 417.44) ≒ 2454.4kJ/kg
→ w = (3023.5 − 2454.4) + (20² − 100²)/2000 ≒ 569.1 − 4.8 ≒ 564.3kJ/kg

3번

그림과 같이 온도(T)-엔트로피(S)로 표시된 이상적인 랭킨사이클에서 각 상태의 엔탈피(h)가 다음과 같다면, 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, h₁ = 30 kJ/kg, h₂ = 31 kJ/kg, h₃ = 274 kJ/kg, h₄ = 668 kJ/kg, h₅ = 764 kJ/kg, h₆ = 478 kJ/kg 이다.)

1. 39

2. 42

3. 53

4. 58

정답 1번

해설. ① 약 39%이다.
풀이: 1→2 펌프, 2→5 보일러 가열(과열 포함), 5→6 터빈 팽창, 6→1 복수기.
→ 터빈일 = h₅ − h₆ = 764 − 478 = 286, 펌프일 = h₂ − h₁ = 1
→ 공급열 = h₅ − h₂ = 764 − 31 = 733
→ η = (286 − 1)/733 ≒ 0.389 → 약 39%

4번

어떤 기체가 5kJ의 열을 받고 0.18kN·m의 일을 외부로 하였다. 이때의 내부에너지의 변화량은?

1. 3.24 kJ

2. 4.82 kJ

3. 5.18 kJ

4. 6.14 kJ

정답 2번

해설. ② 4.82kJ이다.
풀이: 열역학 제1법칙 Q = ΔU + W
→ ΔU = Q − W = 5 − 0.18 = 4.82kJ (0.18kN·m = 0.18kJ)
외부로 한 일은 양(+)의 일이므로 받은 열에서 빼 준다.

5번

단위질량의 이상기체가 정적과정 하에서 온도가 T₁에서 T₂로 변하였고, 압력도 P₁에서 P₂로 변하였다면, 엔트로피 변화량 ΔS는? (단, Cᵥ와 Cₚ는 각각 정적비열과 정압비열이다.)

1. ΔS = Cᵥ ln(P₁/P₂)

2. ΔS = Cₚ ln(P₂/P₁)

3. ΔS = Cᵥ ln(T₂/T₁)

4. ΔS = Cₚ ln(T₁/T₂)

정답 3번

해설. ③ ΔS = Cᵥ ln(T₂/T₁)이다.
정적과정에서는 δq = Cᵥ dT 이므로 ΔS = ∫Cᵥ dT/T = Cᵥ ln(T₂/T₁)이다. 정적과정에서는 P/T가 일정하므로 Cᵥ ln(P₂/P₁)과도 같다.
①은 압력비가 뒤집혔고, ②·④의 Cₚ는 정압과정에 쓰는 비열이다.

6번

초기압력 100kPa, 초기체적 0.1m³인 기체를 버너로 가열하여 기체 체적이 정압과정으로 0.5m³이 되었다면 이 과정 동안 시스템이 외부에 한 일은 약 몇 kJ인가?

1. 10

2. 20

3. 30

4. 40

정답 4번

해설. ④ 약 40kJ이다.
풀이: 정압과정의 일 W = P(V₂ − V₁)
→ W = 100kPa × (0.5 − 0.1)m³ = 40kJ
체적이 늘어났으므로 시스템이 외부에 일을 한 것(+)이다.

7번

엔트로피(s) 변화 등과 같은 직접 측정할 수 없는 양들을 압력(P), 비체적(v), 온도(T)와 같은 측정 가능한 상태량으로 나타내는 Maxwell 관계식과 관련하여 다음 중 틀린 것은?

1. (∂T/∂P)ₛ = (∂v/∂s)ₚ

2. (∂T/∂v)ₛ = −(∂P/∂s)ᵥ

3. (∂v/∂T)ₚ = −(∂s/∂P)ₜ

4. (∂P/∂v)ₜ = (∂s/∂T)ᵥ

정답 4번

해설. ④ (∂P/∂v)ₜ = (∂s/∂T)ᵥ는 Maxwell 관계식이 아니므로 틀리다.
맞는 관계식은 (∂P/∂T)ᵥ = (∂s/∂v)ₜ이다.
①은 엔탈피, ②는 내부에너지, ③은 깁스 함수에서 얻는 Maxwell 관계식으로 모두 옳다.

8번

대기압이 100kPa일 때, 계기압력이 5.23MPa인 증기의 절대 압력은 약 몇 MPa인가?

1. 3.02

2. 4.12

3. 5.33

4. 6.43

정답 3번

해설. ③ 약 5.33MPa이다.
풀이: 절대압력 = 대기압 + 계기압력
→ 0.1MPa + 5.23MPa = 5.33MPa
계기압력은 대기압을 기준(0)으로 잰 압력이므로 대기압을 더해야 절대압력이 된다.

9번

열역학적 변화와 관련하여 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

1. 단위 질량당 물질의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량을 비열이라 한다.

2. 정압과정으로 시스템에 전달된 열량은 엔트로피 변화량과 같다.

3. 내부 에너지는 시스템의 질량에 비례하므로 종량적(extensive) 상태량이다.

4. 어떤 고체가 액체로 변화할 때 융해(Melting)라고 하고, 어떤 고체가 기체로 바로 변화할 때 승화(Sublimation)라고 한다.

정답 2번

해설. ② 정압과정으로 전달된 열량은 엔탈피 변화량과 같으므로 틀린 설명이다.
정압과정에서 δq = dh 이며, 엔트로피 변화는 가역과정에서 ds = δq/T로 열량과 단위도 다르다.
① 비열의 정의, ③ 내부에너지는 질량에 비례하는 종량성 상태량, ④ 융해·승화의 정의로 모두 옳다.

10번

공기압축기에서 입구 공기의 온도와 압력은 각각 27℃, 100kPa이고, 체적유량은 0.01m³/s이다. 출구에서 압력이 400kPa이고, 이 압축기의 등엔트로피 효율이 0.8일 때, 압축기의 소요 동력은 약 몇 kW인가? (단, 공기의 정압비열과 기체상수는 각각 1kJ/(kg·K), 0.287kJ/(kg·K)이고, 비열비는 1.4이다.)

1. 0.9

2. 1.7

3. 2.1

4. 3.8

정답 3번

해설. ③ 약 2.1kW이다.
풀이: 질량유량 m = PV/(RT) = 100 × 0.01/(0.287 × 300) ≒ 0.0116kg/s
→ 등엔트로피 출구온도 T₂ₛ = 300 × 4^(0.4/1.4) ≒ 445.8K
→ 실제 압축일 = Cₚ(T₂ₛ − T₁)/η = 1 × 145.8/0.8 ≒ 182.3kJ/kg
→ 동력 = 0.0116 × 182.3 ≒ 2.1kW

11번

다음 중 강성적(강도성, intensive) 상태량이 아닌 것은?

1. 압력

2. 온도

3. 엔탈피

4. 비체적

정답 3번

해설. ③ 엔탈피는 질량에 비례하는 종량성(extensive) 상태량이므로 강도성 상태량이 아니다.
압력·온도는 질량과 무관한 강도성 상태량이고, 비체적처럼 단위질량당 값(비상태량)으로 나타낸 것도 강도성 상태량이다. 엔탈피를 단위질량당으로 나타낸 비엔탈피는 강도성이다.

12번

이상기체가 정압과정으로 dT만큼 온도가 변하였을 때 1kg당 변화된 열량 Q는? (단, Cᵥ는 정적비열, Cₚ는 정압비열, k는 비열비를 나타낸다.)

1. Q = Cᵥ dT

2. Q = k²Cᵥ dT

3. Q = Cₚ dT

4. Q = kCₚ dT

정답 3번

해설. ③ Q = Cₚ dT이다.
정압과정에서는 δq = dh = Cₚ dT 이다.
① Cᵥ dT는 정적과정의 열량이다. Cₚ = kCᵥ 이므로 kCᵥ dT가 옳은 식이 되며, ②의 k²Cᵥ dT와 ④의 kCₚ dT는 k배가 더 붙어 틀리다.

13번

랭킨 사이클에서 25℃, 0.01MPa 압력의 물 1kg을 5MPa 압력의 보일러로 공급한다. 이때 펌프가 가역단열과정으로 작용한다고 가정할 경우 펌프가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 물의 비체적은 0.001m³/kg이다.)

1. 2.58

2. 4.99

3. 20.10

4. 40.20

정답 2번

해설. ② 약 4.99kJ이다.
풀이: 가역단열 펌프일 w = v(P₂ − P₁)
→ w = 0.001m³/kg × (5000 − 10)kPa = 4.99kJ/kg
물은 비압축성으로 보아 비체적을 일정하게 둔다. 물 1kg이므로 4.99kJ이다.

14번

520K의 고온 열원으로부터 18.4kJ 열량을 받고 273K의 저온 열원에 13kJ의 열량 방출하는 열기관에 대하여 옳은 설명은?

1. Clausius 적분값은 -0.0122kJ/K이고, 가역과정이다.

2. Clausius 적분값은 -0.0122kJ/K이고, 비가역과정이다.

3. Clausius 적분값은 +0.0122kJ/K이고, 가역과정이다.

4. Clausius 적분값은 +0.0122kJ/K이고, 비가역과정이다.

정답 2번

해설. ② Clausius 적분값이 −0.0122kJ/K이고 비가역과정이다.
풀이: ∮δQ/T = Q₁/T₁ − Q₂/T₂ = 18.4/520 − 13/273
→ 0.03538 − 0.04762 ≒ −0.0122kJ/K
클라우지우스 부등식에서 ∮δQ/T = 0이면 가역, < 0이면 비가역, > 0이면 불가능한 사이클이다.

15번

이상적인 오토 사이클에서 단열압축되기 전 공기가 101.3kPa, 21℃이며, 압축비 7로 운전할 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

1. 62%

2. 54%

3. 46%

4. 42%

정답 2번

해설. ② 약 54%이다.
풀이: 오토 사이클 효율 η = 1 − 1/ε^(k−1)
→ η = 1 − 1/7^0.4 = 1 − 1/2.178 ≒ 0.541 → 약 54%
오토 사이클의 효율은 압축비와 비열비만으로 정해지며 초기 압력·온도와는 무관하다.

16번

이상적인 복합 사이클(사바테 사이클)에서 압축비는 16, 최고압력비(압력상승비)는 2.3, 체절비는 1.6이고, 공기의 비열비는 1.4일 때 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가?

1. 55.52

2. 58.41

3. 61.54

4. 64.88

정답 4번

해설. ④ 약 64.88%이다.
풀이: 사바테 사이클 η = 1 − (1/ε^(k−1)) × (ρσᵏ − 1)/[(ρ − 1) + kρ(σ − 1)]
(ε: 압축비 16, ρ: 압력상승비 2.3, σ: 체절비 1.6)
→ 1/16^0.4 ≒ 0.3299, ρσᵏ − 1 = 2.3 × 1.6^1.4 − 1 ≒ 3.441
→ 분모 = 1.3 + 1.4 × 2.3 × 0.6 = 3.232
→ η = 1 − 0.3299 × (3.441/3.232) = 1 − 0.3299 × 1.065 ≒ 0.6488 → 약 64.88%

17번

이상기체 공기가 안지름 0.1m인 관을 통하여 0.2m/s로 흐르고 있다. 공기의 온도는 20℃, 압력은 100kPa, 기체상수는 0.287kJ/(kg·K)라면 질량유량은 약 몇 kg/s인가?

1. 0.0019

2. 0.0099

3. 0.0119

4. 0.0199

정답 1번

해설. ① 약 0.0019kg/s이다.
풀이: 밀도 ρ = P/(RT) = 100/(0.287 × 293) ≒ 1.189kg/m³
→ 단면적 A = π × 0.1²/4 ≒ 0.007854m²
→ 질량유량 = ρAV = 1.189 × 0.007854 × 0.2 ≒ 0.00187kg/s ≒ 0.0019kg/s

18번

저온실로부터 46.4kW의 열을 흡수할 때 10kW의 동력을 필요로 하는 냉동기가 있다면, 이 냉동기의 성능계수는?

1. 4.64

2. 5.65

3. 7.49

4. 8.82

정답 1번

해설. ① 4.64이다.
풀이: 냉동기 성능계수 COP = 흡수열량/소요동력
→ COP = 46.4/10 = 4.64
히트펌프로 쓸 때의 성능계수는 방출열량 기준이므로 (46.4 + 10)/10 = 5.64가 된다.

19번

온도가 각기 다른 액체 A(50℃), B(25℃), C(10℃)가 있다. A와 B를 동일질량으로 혼합하면 40℃로 되고, A와 C를 동일질량으로 혼합하면 30℃로 된다. B와 C를 동일 질량으로 혼합할 때는 몇 ℃로 되겠는가?

1. 16.0℃

2. 18.4℃

3. 20.0℃

4. 22.5℃

정답 1번

해설. ① 16.0℃이다.
풀이: 동일 질량 혼합에서 비열 비를 구한다.
A·B: cA(50 − 40) = cB(40 − 25) → cB = (2/3)cA
A·C: cA(50 − 30) = cC(30 − 10) → cC = cA
B·C: (2/3)(25 − t) = (t − 10) → 5t/3 = 80/3 → t = 16℃

20번

다음 4가지 경우에서 ( ) 안의 물질이 보유한 엔트로피가 증가한 경우는?
ⓐ 컵에 있는 (물)이 증발하였다.
ⓑ 목욕탕의 (수증기)가 차가운 타일벽에서 물로 응결되었다.
ⓒ 실린더 안의 (공기)가 가역 단열적으로 팽창되었다.
ⓓ 뜨거운 (커피)가 식어서 주위 온도와 같게 되었다.

1. ⓐ

2. ⓑ

3. ⓒ

4. ⓓ

정답 1번

해설. ① ⓐ 물이 증발하는 경우 엔트로피가 증가한다.
증발은 열을 흡수(잠열)하므로 물의 엔트로피가 커진다.
ⓑ 응결은 열을 방출하므로 수증기의 엔트로피가 감소하고, ⓒ 가역 단열과정은 등엔트로피이며, ⓓ 식는 커피는 열을 잃어 엔트로피가 감소한다.

21번

축열시스템 중 빙축열 방식이 수축열 방식에 비해 유리하다고 할 수 없는 것은?

1. 축열조를 소형화할 수 있다.

2. 낮은 온도를 이용할 수 있다.

3. 난방시의 축열대응에 적합하다.

4. 축열조의 설치장소가 자유롭다.

정답 3번

해설. ③ 난방 시 축열에는 온수를 저장하는 수축열이 적합하므로 빙축열의 장점이라 할 수 없다.
빙축열은 얼음의 융해잠열을 이용하므로 축열조를 작게 할 수 있고(①), 0℃ 부근의 낮은 온도를 쓸 수 있으며(②), 축열조가 작아 설치장소 제약이 적다(④).

22번

유량이 1800kg/h인 30℃ 물을 −10℃의 얼음으로 만드는 능력을 가진 냉동장치의 압축기 소요동력은 약 얼마인가? (단, 응축기의 냉각수 입구온도 30℃, 냉각수 출구온도 35℃, 냉각수 수량 50m³/h이고, 열손실은 무시하는 것으로 한다.)

1. 30kW

2. 40kW

3. 50kW

4. 60kW

정답 3번

해설. ③ 약 50kW이다.
풀이(kcal 기준): 응축열량 = 50000kg/h × 1 × (35 − 30) = 250000kcal/h
→ 냉동능력 = 1800 × [1 × 30 + 80 + 0.5 × 10] = 207000kcal/h
→ 압축기 동력 = 250000 − 207000 = 43000kcal/h ÷ 860 ≒ 50kW

23번

냉매의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 동일한 냉동능력에 대하여 냉매가스의 용적이 적을 것

2. 저온에 있어서도 대기압 이상의 압력에서 증발하고 비교적 저압에서 액화할 것

3. 점도가 크고 열전도율이 좋을 것

4. 증발열이 크며 액체의 비열이 작을 것

정답 3번

해설. ③ 냉매는 점도가 작고 열전도율이 좋아야 하므로 틀린 설명이다.
점도가 크면 배관 마찰손실과 동력이 늘어난다.
① 냉매가스 비체적이 작을수록 압축기가 작아지고, ② 증발압력은 대기압 이상, 응축압력은 낮을수록 좋으며, ④ 증발잠열은 크고 액체 비열은 작을수록 플래시가스가 줄어든다.

24번

냉매에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 암모니아 냉매가스가 누설된 경우 비중이 공기보다 무거워 바닥에 정체한다.

2. 암모니아의 증발잠열은 프레온계 냉매보다 작다.

3. 암모니아는 프레온계 냉매에 비하여 동일운전 압력조건에서는 토출가스 온도가 높다.

4. 프레온계 냉매는 화학적으로 안정한 냉매이므로 장치내에 수분이 혼입되어도 운전상 지장이 없다.

정답 3번

해설. ③ 암모니아는 비열비가 커서 같은 조건에서 프레온 냉매보다 토출가스 온도가 높다.
① 암모니아는 공기보다 가벼워(분자량 17) 위로 확산된다. ② 암모니아의 증발잠열은 프레온계보다 훨씬 크다. ④ 프레온 장치에 수분이 들어가면 팽창밸브 동결, 산 생성에 의한 부식 등이 생긴다.

25번

흡수식 냉동기에서 냉매의 순환경로는?

1. 흡수기 → 증발기 → 재생기 → 열교환기

2. 증발기 → 흡수기 → 열교환기 → 재생기

3. 증발기 → 재생기 → 흡수기 → 열교환기

4. 증발기 → 열교환기 → 재생기 → 흡수기

정답 2번

해설. ② 증발기 → 흡수기 → 열교환기 → 재생기 순이다.
증발기에서 증발한 냉매증기(수증기)는 흡수기에서 흡수액(LiBr 수용액)에 흡수되고, 희용액이 되어 열교환기를 거쳐 재생기(발생기)로 보내진다. 재생기에서 분리된 냉매증기는 응축기를 거쳐 다시 증발기로 간다.

26번

고온가스 제상(hot gas defrost)방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 압축기의 고온·고압가스를 이용한다.

2. 소형 냉동장치에 사용하면 언제라도 정상운전을 할 수 있다.

3. 비교적 설비하기가 용이하다.

4. 제상 소요시간이 비교적 짧다.

정답 2번

해설. ② 소형 장치에서는 압축기 토출가스를 제상에 돌리면 증발기에서 응축된 액이 압축기로 돌아오기 쉬워(리퀴드백) 언제나 정상운전이 되는 것은 아니므로 틀린 설명이다.
고온가스 제상은 압축기의 고온·고압 가스를 이용하며(①), 설비가 비교적 간단하고(③) 제상시간이 짧다(④).

27번

다음의 장치는 액-가스 열교환기가 설치되어 있는 1단 증기압축식 냉동장치를 나타낸 것이다. 이 냉동장치의 운전 시에 아래와 같은 현상이 발생하였다. 이 현상에 대한 원인으로 옳은 것은?
액-가스 열교환기에서 응축기 출구 냉매액과 증발기 출구 냉매증기가 서로 열교환할 때, 이 열교환기 내에서 증발기 출구 냉매 온도변화(T₁ − T₆)는 18℃이고, 응축기 출구 냉매액의 온도 변화(T₃ − T₄)는 1℃이다.

1. 증발기 출구(점 6)의 냉매상태는 습증기이다.

2. 응축기 출구(점 3)의 냉매는 완전히 응축되지 않은 상태(습증기)이다.

3. 응축기 내에 불응축 가스가 혼입되어 있다.

4. 액-가스 열교환기의 열손실이 상당히 많다.

정답 2번

해설. ② 응축기 출구(점 3)의 냉매가 완전히 응축되지 않은 습증기 상태이기 때문이다.
열교환기에서 증기는 18℃나 가열되었는데 냉매액의 온도는 1℃밖에 내려가지 않았다. 점 3이 습증기이면 액 쪽이 내준 열이 주로 남은 증기를 응축시키는 잠열로 쓰여 온도가 거의 변하지 않는다.
①·③·④로는 이 현상을 설명할 수 없다.

28번

냉동장치의 냉매량이 부족할 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?

1. 흡입압력이 낮아진다.

2. 토출압력이 높아진다.

3. 냉동능력이 증가한다.

4. 흡입압력이 높아진다.

정답 1번

해설. ① 냉매량이 부족하면 증발기로 공급되는 냉매가 줄어 흡입압력(증발압력)이 낮아진다.
이와 함께 토출압력도 낮아지고, 흡입가스가 과열되어 토출가스 온도가 올라가며, 냉동능력은 감소한다. 따라서 ②·③·④는 틀리다.

29번

증기 압축식 냉동사이클에서 증발온도를 일정하게 유지하고 응축온도를 상승시킬 경우에 나타나는 현상으로 틀린 것은?

1. 성적계수 감소

2. 토출가스 온도 상승

3. 소요동력 증대

4. 플래시가스 발생량 감소

정답 4번

해설. ④ 응축온도가 올라가면 팽창밸브 입구 액의 엔탈피가 커져 플래시가스 발생량이 증가하므로 틀린 설명이다.
응축온도 상승 시 압축비가 커져 토출가스 온도가 오르고(②) 소요동력이 늘며(③) 냉동효과는 줄어 성적계수가 감소한다(①).

30번

냉매액 강제순환식 증발기에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 냉매액이 충분한 속도로 순환되므로 타 증발기에 비해 전열이 좋다.

2. 일반적으로 설비가 복잡하며 대용량의 저온냉장실이나 급속 동결장치에 사용한다.

3. 강제 순환식이므로 증발기에 오일이 고일 염려가 적고 배관 저항에 의한 압력강하도 작다.

4. 냉매액에 의한 리퀴드백(liquid back)의 발생이 적으며 저압 수액기와 액펌프의 위치에 제한이 없다.

정답 4번

해설. ④ 액펌프 방식은 저압 수액기의 액면과 액펌프 사이에 일정한 낙차(흡입양정)가 있어야 캐비테이션을 막을 수 있으므로 위치 제한이 있다. 따라서 틀린 설명이다.
강제순환식은 전열이 좋고(①), 대용량 저온장치에 쓰이며(②), 오일이 고이지 않는다(③).

31번

그림과 같은 사이클을 난방용 히트펌프로 사용한다면 이론 성적계수를 구하는 식은 다음 중 어느 것인가?

1. COP = (h₂ − h₁) / (h₃ − h₂)

2. COP = 1 + (h₃ − h₁) / (h₃ + h₂)

3. COP = (h₂ + h₁) / (h₃ + h₂)

4. COP = 1 + (h₂ − h₁) / (h₃ − h₂)

정답 4번

해설. ④ COP = 1 + (h₂ − h₁)/(h₃ − h₂)이다.
히트펌프의 난방 성적계수 = 응축기 방열량/압축일 = (h₃ − h₁)/(h₃ − h₂)
→ (h₃ − h₁) = (h₃ − h₂) + (h₂ − h₁) 이므로 COP = 1 + (h₂ − h₁)/(h₃ − h₂) = 1 + 냉동기 COP
①은 냉동기 성적계수의 역수 꼴이다.

32번

암모니아 냉매의 누설검지 방법으로 적절하지 않은 것은?

1. 냄새로 알 수 있다.

2. 리트머스 시험지를 사용한다.

3. 페놀프탈레인 시험지를 사용한다.

4. 할로겐 누설검지기를 사용한다.

정답 4번

해설. ④ 할로겐 누설검지기(할라이드 토치 등)는 프레온(할로겐화 탄화수소) 냉매의 누설검지에 쓰므로 암모니아에는 적절하지 않다.
암모니아는 자극성 냄새(①), 붉은 리트머스지가 청색으로 변함(②), 페놀프탈레인지가 홍색으로 변함(③), 유황초와 반응해 흰 연기 발생 등으로 검지한다.

33번

다음 조건을 이용하여 응축기 설계시 1RT(3320kcal/h)당 응축면적은? (단, 온도차는 산술평균온도차를 적용한다.)
- 방열계수 : 1.3
- 응축온도 : 35℃
- 냉각수 입구온도 : 28℃
- 냉각수 출구온도 : 32℃
- 열통과율 : 900kcal/m²·h·℃

1. 1.25 m²

2. 0.96 m²

3. 0.62 m²

4. 0.45 m²

정답 2번

해설. ② 약 0.96m²이다.
풀이: 응축열량 = 3320 × 1.3 = 4316kcal/h
→ 산술평균온도차 Δt = 35 − (28 + 32)/2 = 5℃
→ A = Q/(KΔt) = 4316/(900 × 5) ≒ 0.96m²

34번

다음 중 빙축열시스템의 분류에 대한 조합으로 적당하지 않은 것은?

1. 정적제빙형 - 관내착빙형

2. 정적제빙형 - 캡슐형

3. 동적제빙형 - 관외착빙형

4. 동적제빙형 - 과냉각아이스형

정답 3번

해설. ③ 관외착빙형은 코일 표면에 얼음을 붙여 그대로 저장하는 정적제빙형이므로 잘못된 조합이다.
정적제빙형: 관내착빙형, 관외착빙형, 캡슐형 등
동적제빙형: 빙박리형(하베스트형), 과냉각아이스형, 액체식 빙생성형 등

35번

산업용 식품동결 방법은 열을 빼앗는 방식에 따라 분류가 가능하다. 다음 중 위의 분류방식에 따른 식품동결 방법이 아닌 것은?

1. 진공동결

2. 접촉동결

3. 분사동결

4. 담금동결

정답 1번

해설. ① 진공동결은 감압하여 수분 증발로 냉각하는 방식으로, 냉매나 냉각면이 식품에서 열을 빼앗는 방식의 분류에 들지 않는다.
접촉동결(냉각판에 접촉), 분사동결(냉매·브라인 분무), 담금동결(브라인 침지)은 냉각매체가 직접 열을 빼앗는 방식이다.

36번

2단 압축 1단 팽창 냉동시스템에서 게이지 압력계로 증발압력이 100kPa, 응축압력이 1100kPa일 때, 중간냉각기의 절대압력은 약 얼마인가?

1. 331 kPa

2. 491 kPa

3. 732 kPa

4. 1010 kPa

정답 2번

해설. ② 약 491kPa이다.
풀이: 절대압력으로 바꿔 기하평균을 구한다.
→ 증발 101.3 + 100 = 201.3kPa, 응축 101.3 + 1100 = 1201.3kPa
→ 중간압력 = √(201.3 × 1201.3) ≒ 491.8kPa

37번

방열벽 면적 1000m², 방열벽 열통과율 0.232W/m²·℃인 냉장실에 열통과율 29.03W/m²·℃, 전달면적 20m²인 증발기가 설치되어 있다. 이 냉장실에 열전달률 5.805W/m²·℃, 전열면적 500m², 온도 5℃인 식품을 보관한다면 실내온도는 몇 ℃로 변화되는가? (단, 증발온도는 −10℃로 하며, 외기온도는 30℃로 한다.)

1. 3.7℃

2. 4.2℃

3. 5.8℃

4. 6.2℃

정답 2번

해설. ② 약 4.2℃이다.
풀이: 벽 침입열 + 식품 방열 = 증발기 흡수열
0.232 × 1000 × (30 − t) + 5.805 × 500 × (5 − t) = 29.03 × 20 × (t + 10)
→ 6960 − 232t + 14512.5 − 2902.5t = 580.6t + 5806
→ 15666.5 = 3715.1t → t ≒ 4.2℃

38번

다음 중 자연냉동법이 아닌 것은?

1. 융해열을 이용하는 방법

2. 승화열을 이용하는 방법

3. 기한제를 이용하는 방법

4. 증기분사를 하여 냉동하는 방법

정답 4번

해설. ④ 증기분사식 냉동은 이젝터로 증기를 분사해 증발기를 감압하는 기계적 냉동법이다.
융해열(얼음), 승화열(드라이아이스), 기한제(얼음+염류)를 이용하는 방법은 물질의 상변화를 그대로 이용하는 자연냉동법이다.

39번

다음 중 암모니아 냉동 시스템에 사용되는 팽창장치로 적절하지 않은 것은?

1. 수동식 팽창밸브

2. 모세관식 팽창장치

3. 저압 플로트 팽창밸브

4. 고압 플로트 팽창밸브

정답 2번

해설. ② 모세관은 유량 조절 기능이 없어 가정용 냉장고·소형 에어컨 등 소형 프레온 장치에 쓰이며, 대용량 암모니아 장치에는 적절하지 않다.
암모니아 장치에는 수동식 팽창밸브, 만액식 증발기용 저압·고압 플로트 팽창밸브 등이 쓰인다.

40번

착상이 냉동장치에 미치는 영향으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 냉장실내 온도가 상승한다.

2. 증발온도 및 증발압력이 저하한다.

3. 냉동능력당 전력 소비량이 감소한다.

4. 냉동능력당 소요동력이 증대한다.

정답 3번

해설. ③ 착상이 생기면 전열이 나빠져 냉동능력당 전력 소비량이 증가하므로 틀린 설명이다.
서리가 단열층 역할을 하여 증발온도·증발압력이 떨어지고(②), 냉장실 온도가 오르며(①), 압축비 증가로 소요동력이 증대한다(④).

41번

온도가 30℃이고, 절대습도가 0.02kg/kg인 실외 공기와 온도가 20℃, 절대습도가 0.01kg/kg인 실내 공기를 1:2의 비율로 혼합하였다. 혼합된 공기의 건구온도와 절대습도는?

1. 23.3℃, 0.013kg/kg

2. 26.6℃, 0.025kg/kg

3. 26.6℃, 0.013kg/kg

4. 23.3℃, 0.025kg/kg

정답 1번

해설. ① 23.3℃, 0.013kg/kg이다.
풀이: 외기 1, 실내 2의 비율로 가중평균한다.
→ t = (30 × 1 + 20 × 2)/3 ≒ 23.3℃
→ x = (0.02 × 1 + 0.01 × 2)/3 ≒ 0.0133kg/kg

42번

냉수코일 설계시 유의사항으로 옳은 것은?

1. 대향류로 하고 대수평균 온도차를 되도록 크게 한다.

2. 병행류로 하고 대수평균 온도차를 되도록 작게 한다.

3. 코일통과 풍속을 5m/s 이상으로 취하는 것이 경제적이다.

4. 일반적으로 냉수 입·출구 온도차는 10℃보다 크게 취하여 통과유량을 적게 하는 것이 좋다.

정답 1번

해설. ① 냉수코일은 공기와 물을 대향류로 흐르게 하여 대수평균온도차를 크게 해야 전열면적을 줄일 수 있다.
② 병행류는 온도차가 작아 불리하다. ③ 코일 통과풍속은 2~3m/s(보통 2.5m/s)가 경제적이다. ④ 냉수 입·출구 온도차는 보통 5℃ 전후로 한다.

43번

건물의 지하실, 대규모 조리장 등에 적합한 기계환기법(강제급기+강제배기)은?

1. 제1종 환기

2. 제2종 환기

3. 제3종 환기

4. 제4종 환기

정답 1번

해설. ① 제1종 환기(급기팬 + 배기팬)는 급·배기량을 모두 제어할 수 있어 지하실, 대규모 조리장 등에 적합하다.
제2종(강제급기 + 자연배기)은 실내를 양압으로 하는 청정실, 제3종(자연급기 + 강제배기)은 음압이 필요한 화장실·주방 등, 제4종은 자연환기다.

44번

다음 난방방식의 표준방열량에 대한 것으로 옳은 것은?

1. 증기난방 : 0.523kW

2. 온수난방 : 0.756kW

3. 복사난방 : 1.003kW

4. 온풍난방 : 표준방열량이 없다.

정답 4번

해설. ④ 온풍난방은 방열기를 쓰지 않으므로 표준방열량이 없다.
표준방열량은 증기난방 0.756kW(650kcal/h), 온수난방 0.523kW(450kcal/h)이므로 ①·②는 값이 서로 바뀌었고, ③의 복사난방에는 표준방열량이 정해져 있지 않다.

45번

냉·난방 시의 실내 현열부하를 qₛ(W), 실내와 말단장치의 온도(℃)를 각각 tᵣ, td라 할 때 송풍량 Q(L/s)를 구하는 식은?

1. Q = qₛ / [0.24(tᵣ − td)]

2. Q = qₛ / [1.2(tᵣ − td)]

3. Q = qₛ / [1.85(tᵣ − td)]

4. Q = qₛ / [2501(tᵣ − td)]

정답 2번

해설. ② Q = qₛ / [1.2(tᵣ − td)]이다.
풀이: qₛ = ρ × Cₚ × Q × Δt
→ ρCₚ = 1.2kg/m³ × 1.005kJ/(kg·K) ≒ 1.2kJ/(m³·K) = 1.2J/(L·K)
→ Q(L/s) = qₛ(W) / [1.2 × (tᵣ − td)]
0.24는 kcal 단위의 비열이다. 난방 시에는 온도차의 절댓값을 쓴다.

46번

에어워셔에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 세정실(Spray chamber)은 엘리미네이터 뒤에 있어 공기를 세정한다.

2. 분무노즐(Spray nozzle)은 스탠드파이프에 부착되어 스프레이 헤더에 연결된다.

3. 플러딩 노즐(Flooding nozzle)은 먼지를 세정한다.

4. 다공판 또는 루버(Louver)는 기류를 정류해서 세정실 내를 통과시키기 위한 것이다.

정답 1번

해설. ① 세정실(스프레이 챔버)은 엘리미네이터 앞(상류)에 있어 공기를 세정하고, 엘리미네이터는 그 뒤에서 물방울을 분리하므로 틀린 설명이다.
분무노즐은 스탠드파이프에 달려 헤더에 연결되고(②), 플러딩 노즐은 엘리미네이터의 먼지를 씻으며(③), 루버는 입구 기류를 정류한다(④).

47번

덕트 내 풍속을 측정하는 피토관을 이용하여 전압 23.8mmAq, 정압 10mmAq를 측정하였다. 이 경우 풍속은 약 얼마인가?

1. 10m/s

2. 15m/s

3. 20m/s

4. 25m/s

정답 2번

해설. ② 약 15m/s이다.
풀이: 동압 = 전압 − 정압 = 23.8 − 10 = 13.8mmAq (= 13.8kgf/m²)
→ V = √(2gPᵥ/γ) = √(2 × 9.8 × 13.8/1.2) ≒ 15m/s
(SI: 13.8mmAq ≒ 135.3Pa → V = √(2 × 135.3/1.2) ≒ 15m/s)

48번

어떤 방의 취득 현열량이 8360kJ/h로 되었다. 실내온도를 28℃로 유지하기 위하여 16℃의 공기를 취출하기로 계획한다면 실내로의 송풍량은? (단, 공기의 비중량은 1.2kg/m³, 정압비열은 1.004kJ/kg·℃이다.)

1. 426.2 m³/h

2. 467.5 m³/h

3. 578.7 m³/h

4. 612.3 m³/h

정답 3번

해설. ③ 약 578.7m³/h이다.
풀이: Q = qₛ / [ρ × Cₚ × Δt]
→ Q = 8360 / (1.2 × 1.004 × (28 − 16)) = 8360/14.46 ≒ 578m³/h
취출온도차 12℃를 기준으로 현열부하를 처리할 송풍량을 구한다.

49번

다음 조건의 외기와 재순환 공기를 혼합하려고 할 때 혼합공기의 건구온도는?
1) 외기 34℃ DB, 1000m³/h
2) 재순환공기 26℃ DB, 2000m³/h

1. 31.3℃

2. 28.6℃

3. 18.6℃

4. 10.3℃

정답 2번

해설. ② 약 28.6℃이다.
풀이: 혼합공기 온도는 풍량 가중평균이다.
→ t = (34 × 1000 + 26 × 2000)/(1000 + 2000) = 86000/3000 ≒ 28.7℃
보기 중 가장 가까운 값은 28.6℃이다.

50번

온풍난방의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 예열부하가 거의 없으므로 기동시간이 아주 짧다.

2. 취급이 간단하고 취급자격자를 필요로 하지 않는다.

3. 방열기기나 배관 등의 시설이 필요 없어 설비비가 싸다.

4. 취출온도의 차가 적어 온도분포가 고르다.

정답 4번

해설. ④ 온풍난방은 취출온도와 실온의 차가 크고 더운 공기가 위로 올라가므로 실내 상하 온도차가 커서 온도분포가 고르지 않다. 따라서 틀린 설명이다.
예열부하가 적어 기동이 빠르고(①), 취급이 간단하며(②), 방열기·배관이 필요 없어 설비비가 싸다(③).

51번

간이계산법에 의한 건평 150m²에 소요되는 보일러의 급탕부하는? (단, 건물의 열손실은 90kJ/m²·h, 급탕량은 100kg/h, 급수 및 급탕 온도는 각각 30℃, 70℃이다.)

1. 3500kJ/h

2. 4000kJ/h

3. 13500kJ/h

4. 16800kJ/h

정답 4번

해설. ④ 16800kJ/h이다.
풀이: 급탕부하 = 급탕량 × 비열 × 온도차
→ 100kg/h × 4.2kJ/(kg·℃) × (70 − 30)℃ = 16800kJ/h
건물 열손실(90kJ/m²·h × 150m²)은 난방부하에 해당하므로 급탕부하 계산에는 쓰지 않는다.

52번

덕트 조립공법 중 원형덕트의 이음 방법이 아닌 것은?

1. 드로우 밴드 이음(draw band joint)

2. 비드 클림프 이음(beaded crimp joint)

3. 더블 심(double seam)

4. 스파이럴 심(spiral seam)

정답 3번

해설. ③ 더블 심(double seam)은 각형 덕트의 모서리 이음(심)이므로 원형덕트의 이음 방법이 아니다.
원형덕트는 드로우 밴드 이음, 비드 클림프 이음, 스파이럴 심 등으로 조립한다.

53번

공기 냉각·가열 코일에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 코일의 관 내에 물 또는 증기, 냉매 등의 열매를 통과시키고 외측에는 공기를 통과시켜서 열매와 공기 간의 열교환을 시킨다.

2. 코일에 일반적으로 16mm 정도의 동관 또는 강관의 외측에 동, 강 또는 알루미늄제의 판을 붙인 구조로 되어 있다.

3. 에로핀 중 감아 붙인 핀이 주름진 것을 스무드 핀, 주름이 없는 평면상의 것을 링클핀이라고 한다.

4. 관의 외부에 얇게 리본모양의 금속판을 일정한 간격으로 감아 붙인 핀의 형상을 에로핀 형이라 한다.

정답 3번

해설. ③ 에로핀 중 주름이 없는 평면상의 것이 스무드 핀, 감아 붙인 핀이 주름진 것이 링클(주름) 핀이므로 설명이 서로 바뀌었다.
①·②는 코일의 일반 구조, ④는 에로핀(감아붙인 핀)의 정의로 옳다.

54번

유인유닛 공조방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 1차 공기를 고속덕트로 공급하므로 덕트스페이스를 줄일 수 있다.

2. 실내유닛에는 회전기기가 없으므로 시스템의 내용연수가 길다.

3. 실내부하를 주로 1차 공기로 처리하므로 중앙공조기는 커진다.

4. 송풍량이 적어 외기 냉방효과가 낮다.

정답 3번

해설. ③ 유인유닛 방식은 실내부하의 상당 부분을 유닛 코일(2차 냉·온수)로 처리하고 1차 공기량이 적으므로 중앙공조기가 작아진다. 따라서 틀린 설명이다.
1차 공기를 고속덕트로 보내 덕트 스페이스가 작고(①), 유닛에 팬 등 회전기기가 없으며(②), 송풍량이 적어 외기냉방 효과가 낮다(④).

55번

온풍난방에서 중력식 순환방식과 비교한 강제 순환방식의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 기기 설치장소가 비교적 자유롭다.

2. 급기 덕트가 작아서 은폐가 용이하다.

3. 공급되는 공기는 필터 등에 의하여 깨끗하게 처리될 수 있다.

4. 공기순환이 어렵고 쾌적성 확보가 곤란하다.

정답 4번

해설. ④ 강제 순환방식은 송풍기로 공기를 순환시키므로 공기순환이 잘 되고 쾌적성 확보가 쉽다. 따라서 틀린 설명이다.
강제순환식은 기기 설치장소가 자유롭고(①), 덕트가 작아 은폐가 쉬우며(②), 필터로 공기를 깨끗이 할 수 있다(③).

56번

공조방식에서 가변풍량 덕트방식에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 운전비 및 에너지의 절약이 가능하다.

2. 공조해야 할 공간의 열부하 증감에 따라 송풍량을 조절할 수 있다.

3. 다른 난방방식과 동시에 이용할 수 없다.

4. 실내 칸막이 변경이나 부하의 증감에 대처하기 쉽다.

정답 3번

해설. ③ 가변풍량(VAV) 방식은 외주부에 방열기·팬코일 등 다른 방식과 병용할 수 있으므로 틀린 설명이다.
부하에 따라 풍량을 줄여 송풍동력과 에너지를 절약하고(①·②), 칸막이 변경이나 부하 증감에도 유닛 추가·조정으로 대응하기 쉽다(④).

57번

특정한 곳에 열원을 두고 열수송 및 분배망을 이용하여 한정된 지역으로 열매를 공급하는 난방법은?

1. 간접난방법

2. 지역난방법

3. 단독난방법

4. 개별난방법

정답 2번

해설. ② 지역난방법에 대한 설명이다.
한 곳의 대규모 열원플랜트에서 만든 증기·고온수를 열수송관(배관망)으로 일정 지역의 여러 건물에 공급한다.
개별·단독난방은 각 세대·건물마다 열원을 두는 방식이고, 간접난방은 가열한 공기를 보내는 방식이다.

58번

공조용 열원장치에서 히트펌프 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 히트펌프방식은 냉방과 난방을 동시에 공급할 수 있다.

2. 히트펌프 원리를 이용하여 지열시스템 구성이 가능하다.

3. 히트펌프방식 열원기기의 구동동력은 전기와 가스를 이용한다.

4. 히트펌프를 이용해 난방은 가능하나 급탕 공급은 불가능하다.

정답 4번

해설. ④ 히트펌프는 응축기의 고온 열로 급탕도 공급할 수 있으므로 틀린 설명이다.
히트펌프는 냉·난방 동시 공급이 가능하고(①), 지중열을 열원으로 하는 지열시스템을 구성할 수 있으며(②), 구동원으로 전기(전동식)나 가스(GHP)를 쓴다(③).

59번

겨울철에 어떤 방을 난방하는 데 있어서 이 방의 현열 손실이 12000kJ/h이고 잠열 손실이 4000kJ/h이며, 실온을 21℃, 습도를 50%로 유지하려 할 때 취출구의 온도차를 10℃로 하면 취출구 공기상태 점은?

1. 21℃, 50%인 상태점을 지나는 현열비 0.75에 평행한 선과 건구온도 31℃인 선이 교차하는 점

2. 21℃, 50%인 점을 지나고 현열비 0.33에 평행한 선과 건구온도 31℃인 선이 교차하는 점

3. 21℃, 50%인 점을 지나고 현열비 0.75에 평행한 선과 건구온도 11℃인 선이 교차하는 점

4. 21℃, 50%인 점과 31℃, 50%인 점을 잇는 선분을 4 : 3으로 내분하는 점

정답 1번

해설. ① 21℃, 50%인 상태점을 지나는 현열비 0.75 선과 건구온도 31℃ 선의 교점이다.
풀이: 현열비 SHF = 12000/(12000 + 4000) = 0.75
→ 난방이므로 취출온도 = 21 + 10 = 31℃
실내 상태점을 지나고 SHF 0.75에 평행한 선 위에서 31℃가 되는 점이 취출 공기 상태점이다.

60번

관류보일러에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 드럼과 여러 개의 수관으로 구성되어 있다.

2. 관을 자유로이 배치할 수 있어 보일러 전체를 합리적인 구조로 할 수 있다.

3. 전열면적당 보유수량이 커 시동시간이 길다.

4. 고압 대용량에 부적합하다.

정답 2번

해설. ② 관류보일러는 드럼 없이 긴 관으로만 이루어져 관을 자유롭게 배치할 수 있으므로 보일러 전체를 합리적인 구조로 할 수 있다.
① 드럼이 없으며, ③ 보유수량이 적어 시동시간이 짧고, ④ 고압 대용량에도 적합하다.

61번

회로에서 A와 B간의 합성저항은 약 몇 Ω인가? (단, 각 저항의 단위는 모두 Ω이다.)

1. 2.66

2. 3.2

3. 5.33

4. 6.4

정답 3번

해설. ③ 약 5.33Ω이다.
풀이: 휘트스톤 브리지 평형 조건 4 × 8 = 4 × 8 이 성립하므로 C-D 사이 4Ω에는 전류가 흐르지 않는다.
→ 윗변 4 + 4 = 8Ω, 아랫변 8 + 8 = 16Ω 병렬
→ R = 8 × 16/(8 + 16) ≒ 5.33Ω

62번

기계장치, 프로세스 및 시스템 등에서 제어되는 전체 또는 부분으로서 제어량을 발생시키는 장치는?

1. 제어장치

2. 제어대상

3. 조작장치

4. 검출장치

정답 2번

해설. ② 제어대상에 대한 정의이다.
제어대상은 기계·프로세스·시스템 중 제어되는 부분으로 제어량을 발생시킨다.
제어장치는 제어를 하기 위해 제어대상에 부가되는 장치이고, 조작부는 조작량을 만들며, 검출부는 제어량을 검출한다.

63번

목표값이 미리 정해진 시간적 변화를 하는 경우 제어량을 변화시키는 제어는?

1. 정치 제어

2. 추종 제어

3. 비율 제어

4. 프로그램 제어

정답 4번

해설. ④ 프로그램 제어에 대한 설명이다.
목표값이 미리 정해진 시간적 변화를 할 때 제어량을 그에 따라 변화시키는 제어로 열처리로 온도제어, 무인 엘리베이터 등이 있다.
정치제어는 목표값이 일정, 추종제어는 목표값이 임의로 변화, 비율제어는 다른 양과 일정 비율을 유지한다.

64번

입력이 011₂일 때, 출력은 3V인 컴퓨터 제어의 D/A 변환기에서 입력을 101₂로 하였을 때 출력은 몇 V인가? (단, 3bit 디지털 입력이 011₂은 off, on, on을 뜻하고 입력과 출력은 비례한다.)

1. 3

2. 4

3. 5

4. 6

정답 3번

해설. ③ 5V이다.
풀이: 011₂ = 3 → 3V 이므로 1단위당 1V이다.
→ 101₂ = 1 × 4 + 0 × 2 + 1 × 1 = 5
→ 출력 = 5 × 1V = 5V

65번

토크가 증가하면 속도가 낮아져 대체적으로 일정한 출력이 발생하는 것을 이용해서 전차, 기중기 등에 주로 사용하는 직류전동기는?

1. 직권전동기

2. 분권전동기

3. 가동 복권전동기

4. 차동 복권전동기

정답 1번

해설. ① 직권전동기이다.
직권전동기는 계자와 전기자가 직렬이어서 토크가 전류의 제곱에 비례하고, 부하가 커지면 속도가 크게 떨어져 출력이 거의 일정해진다. 기동토크가 커서 전차·기중기에 알맞다.
단, 무부하 시 속도가 위험하게 상승하므로 벨트 운전을 피한다.

66번

제어량을 원하는 상태로 하기 위한 입력신호는?

1. 제어명령

2. 작업명령

3. 명령처리

4. 신호처리

정답 1번

해설. ① 제어명령에 대한 설명이다.
제어량을 원하는 상태로 하기 위해 제어계에 주는 입력신호를 제어명령(목표값 등)이라 한다.
작업명령, 명령처리, 신호처리는 제어 용어로 정해진 입력신호의 명칭이 아니다.

67번

평행하게 왕복되는 두 도선에 흐르는 전류간의 전자력은? (단, 두 도선간의 거리는 r(m)라 한다.)

1. r에 비례하며 흡인력이다.

2. r²에 비례하며 흡인력이다.

3. 1/r에 비례하며 반발력이다.

4. 1/r²에 비례하며 반발력이다.

정답 3번

해설. ③ 1/r에 비례하며 반발력이다.
평행 도선 사이의 힘 F = 2I₁I₂ × 10⁻⁷ / r [N/m]로 거리 r에 반비례한다.
왕복 도선은 전류 방향이 서로 반대이므로 반발력이 작용한다(같은 방향이면 흡인력).

68번

피드백제어계에서 제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?

1. 목표값

2. 조작량

3. 제어량

4. 동작신호

정답 2번

해설. ② 조작량에 대한 설명이다.
조작량은 제어요소(제어장치)가 제어대상에 가하는 신호로, 제어장치의 출력이면서 제어대상의 입력이다.
목표값은 외부에서 주는 입력, 제어량은 제어대상의 출력, 동작신호는 목표값과 제어량의 차(편차)다.

69번

피드백제어의 장점으로 틀린 것은?

1. 목표값에 정확히 도달할 수 있다.

2. 제어계의 특성을 향상시킬 수 있다.

3. 외부 조건의 변화에 대한 영향을 줄일 수 있다.

4. 제어기 부품들의 성능이 나쁘면 큰 영향을 받는다.

정답 4번

해설. ④ 부품 성능이 나쁘면 큰 영향을 받는 것은 피드백제어의 장점이 아니다. 오히려 피드백제어는 구성 요소의 특성 변화에 대한 감도가 낮아진다.
피드백제어는 목표값에 정확히 도달하고(①), 대역폭 증가 등 제어계 특성을 향상시키며(②), 외란의 영향을 줄인다(③).

70번

다음과 같은 두 개의 교류전압이 있다. 두 개의 전압은 서로 어느 정도의 시간차를 가지고 있는가?
v₁ = 10cos10t, v₂ = 10cos5t

1. 약 0.25초

2. 약 0.46초

3. 약 0.63초

4. 약 0.72초

정답 3번

해설. ③ 약 0.63초이다.
풀이: 두 전압의 주기를 구한다.
→ v₁: T₁ = 2π/10 ≒ 0.628초, v₂: T₂ = 2π/5 ≒ 1.257초
→ t = 0에서 함께 최대이던 두 파형이 다음 최대에 이르는 시각의 차는 1.257 − 0.628 ≒ 0.63초이다.

71번

그림과 같은 계통의 전달 함수는?

1. G₁G₂ / (1 + G₂G₃)

2. G₁G₂ / (1 + G₁ + G₂G₃)

3. G₁G₂ / (1 + G₂ + G₁G₂G₃)

4. G₁G₂ / (1 + G₁G₂ + G₂G₃)

정답 3번

해설. ③ G₁G₂ / (1 + G₂ + G₁G₂G₃)이다.
풀이: 안쪽 루프(G₂, 단위 피드백) → G₂/(1 + G₂)
→ 앞단 G₁과 직렬 → G₁G₂/(1 + G₂)
→ 바깥 루프(G₃ 피드백) → [G₁G₂/(1 + G₂)] / [1 + G₁G₂G₃/(1 + G₂)] = G₁G₂/(1 + G₂ + G₁G₂G₃)

72번

평행판 간격을 처음의 2배로 증가시킬 경우 정전용량 값은?

1. 1/2로 된다.

2. 2배로 된다.

3. 1/4로 된다.

4. 4배로 된다.

정답 1번

해설. ① 1/2로 된다.
평행판 콘덴서의 정전용량 C = εA/d 로 판 간격 d에 반비례한다.
→ 간격을 2배로 하면 C는 1/2이 된다. 면적을 2배로 하면 2배, 유전율을 2배로 해도 2배가 된다.

73번

내부저항 r인 전류계의 측정범위를 n배로 확대하려면 전류계에 접속하는 분류기 저항(Ω)값은?

1. nr

2. r/n

3. (n − 1)r

4. r/(n − 1)

정답 4번

해설. ④ r/(n − 1)이다.
분류기는 전류계와 병렬로 접속한다. 전류계에 I, 분류기에 (n − 1)I가 흐르도록 하려면 두 저항의 전압이 같아야 하므로
→ rI = R × (n − 1)I → R = r/(n − 1)
① nr 방식은 없고, 배율기(전압계 직렬)는 (n − 1)r이다.

74번

그림과 같은 계전기 접점회로의 논리식은?

1. XZ + Y

2. (X + Y)Z

3. (X + Z)Y

4. X + Y + Z

정답 2번

해설. ② (X + Y)Z이다.
풀이: X와 Z가 직렬(XZ)이고 이것이 Y와 병렬 → XZ + Y
→ 여기에 Z가 직렬 → (XZ + Y)Z = XZ + YZ = (X + Y)Z
(Z·Z = Z)

75번

전달함수 G(s) = (s + b)/(s + a)를 갖는 회로가 진상 보상회로의 특성을 갖기 위한 조건으로 옳은 것은?

1. a ＞ b

2. a ＜ b

3. a ＞ 1

4. b ＞ 1

정답 1번

해설. ① a > b이다.
G(s) = (s + b)/(s + a)에서 영점은 −b, 극점은 −a이다. 진상 보상기는 영점이 극점보다 원점에 가까워야(b < a) 위상이 앞선다.
반대로 a < b이면 지상 보상기가 된다.

76번

예비 전원으로 사용되는 축전지의 내부저항을 측정할 때 가장 적합한 브리지는?

1. 캠벨 브리지

2. 맥스웰 브리지

3. 휘트스톤 브리지

4. 콜라우시 브리지

정답 4번

해설. ④ 콜라우시 브리지이다.
축전지 내부저항이나 전해액의 저항은 직류로 재면 분극작용이 생기므로 교류를 쓰는 콜라우시 브리지로 측정한다.
캠벨 브리지는 상호인덕턴스·주파수, 맥스웰 브리지는 인덕턴스, 휘트스톤 브리지는 일반 저항 측정에 쓴다.

77번

물 20L를 15℃에서 60℃로 가열하려고 한다. 이때 필요한 열량은 몇 kcal인가? (단, 가열시 손실은 없는 것으로 한다.)

1. 700

2. 800

3. 900

4. 1000

정답 3번

해설. ③ 900kcal이다.
풀이: Q = m × c × Δt
→ Q = 20kg × 1kcal/(kg·℃) × (60 − 15)℃ = 900kcal
(SI: 20 × 4.186 × 45 ≒ 3767kJ)

78번

제어하려는 물리량을 무엇이라 하는가?

1. 제어

2. 제어량

3. 물질량

4. 제어대상

정답 2번

해설. ② 제어량에 대한 정의이다.
제어량은 제어대상에 속하는 양으로 제어하려고 하는 물리량(온도, 압력, 유량 등)이다.
제어대상은 제어의 대상이 되는 장치나 설비 전체를 말한다.

79번

전동기에 일정 부하를 걸어 운전 시 전동기 온도 변화로 옳은 것은?

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. ④ 처음에는 빠르게 오르다가 점점 완만해져 일정한 온도에 포화하는 곡선이다.
전동기의 발열량은 일정하지만 온도가 오를수록 방열량이 커져 온도 상승률이 줄고, 발열과 방열이 같아지면 최종 온도에 이른다. θ = θₘ(1 − e^(−t/τ))의 지수함수 꼴이다.

80번

서보드라이브에서 펄스로 지령하는 제어운전은?

1. 위치제어운전

2. 속도제어운전

3. 토크제어운전

4. 변위제어운전

정답 1번

해설. ① 위치제어운전이다.
서보드라이브는 상위 제어기에서 들어오는 펄스의 수로 이동량(위치)을, 펄스 주파수로 속도를 정해 위치를 제어한다.
속도·토크제어운전은 주로 아날로그 전압 지령을 쓴다.

81번

배관용 보온재의 구비조건에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 내열성이 높을수록 좋다.

2. 열전도율이 적을수록 좋다.

3. 비중이 작을수록 좋다.

4. 흡수성이 클수록 좋다.

정답 4번

해설. ④ 보온재는 흡수성(흡습성)이 작아야 하므로 틀린 설명이다.
수분을 흡수하면 열전도율이 커지고 부식·변질이 생긴다.
보온재는 내열성이 높고(①), 열전도율이 작으며(②), 비중이 작고 기계적 강도가 있어야 한다.

82번

가열기에서 최고위 급탕 전까지 높이가 12m이고, 급탕온도가 85℃, 복귀탕의 온도가 70℃일 때, 자연 순환수두(mmAq)는? (단, 85℃일 때 밀도는 0.96876 kg/L이고, 70℃일 때 밀도는 0.97781 kg/L이다.)

1. 70.5

2. 80.5

3. 90.5

4. 108.6

정답 4번

해설. ④ 약 108.6mmAq이다.
풀이: 자연순환수두 H = (ρ₂ − ρ₁) × h
→ (0.97781 − 0.96876)kg/L × 12m = 0.00905 × 12000mm
→ H ≒ 108.6mmAq
환수의 밀도가 커서 무거운 쪽이 내려가며 순환력이 생긴다.

83번

관경 100A인 강관을 수평주관으로 시공할 때 지지간격으로 가장 적절한 것은?

1. 2m 이내

2. 4m 이내

3. 8m 이내

4. 12m 이내

정답 2번

해설. ② 4m 이내이다.
기계설비 기술기준의 배관 지지간격에서 강관 수평배관은 호칭지름 20A 이하 1.8m, 25~40A 2.0m, 50~80A 3.0m, 100~150A 4.0m, 200A 이상 5.0m 이내로 지지한다.
따라서 100A는 4m 이내다.

84번

상수 및 급탕배관에서 상수 이외의 배관 또는 장치가 접속되는 것을 무엇이라고 하는가?

1. 크로스 커넥션

2. 역압 커넥션

3. 사이펀 커넥션

4. 에어캡 커넥션

정답 1번

해설. ① 크로스 커넥션이다.
상수(음용수) 배관에 상수 이외의 배관이나 장치가 직접 접속되는 것을 크로스 커넥션(교차연결)이라 하며, 역류에 의한 오염 우려가 있어 금지한다.
역사이펀 작용 등으로 오염수가 역류하는 것을 막기 위해 토수구 공간이나 역류방지밸브를 둔다.

85번

보온재를 유기질과 무기질로 구분할 때, 다음 중 성질이 다른 하나는?

1. 우모펠트

2. 규조토

3. 탄산마그네슘

4. 슬래그 섬유

정답 1번

해설. ① 우모펠트는 동물성 털을 가공한 유기질 보온재이다.
규조토, 탄산마그네슘, 슬래그 섬유(광재면)는 무기질 보온재이다.
유기질에는 펠트, 코르크, 텍스류, 기포성 수지 등이 있다.

86번

도시가스의 공급설비 중 가스 홀더의 종류가 아닌 것은?

1. 유수식

2. 중수식

3. 무수식

4. 고압식

정답 2번

해설. ② 중수식은 가스 홀더의 종류가 아니다.
가스 홀더는 저압식인 유수식·무수식, 고압식(구형 홀더 등)으로 나뉜다.
유수식은 물로 밀봉하고, 무수식은 피스톤 방식으로 가스를 저장한다.

87번

냉매 배관 시 주의사항으로 틀린 것은?

1. 배관은 가능한 간단하게 한다.

2. 배관의 굽힘을 적게 한다.

3. 배관에 큰 응력이 발생할 염려가 있는 곳에는 루프 배관을 한다.

4. 냉매의 열손실을 방지하기 위해 바닥에 매설한다.

정답 4번

해설. ④ 냉매 배관은 점검·보수가 가능하도록 노출 배관하며, 바닥에 매설하면 누설 확인과 수리가 어렵고 부식 우려가 있으므로 틀린 설명이다.
배관은 간단히 하고(①), 굽힘을 적게 하며(②), 응력이 생길 곳에는 루프 배관을 한다(③).

88번

냉각 레그(cooling leg) 시공에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 관경은 증기 주관보다 한 치수 크게 한다.

2. 냉각 레그와 환수관 사이에는 트랩을 설치하여야 한다.

3. 응축수를 냉각하여 재증발을 방지하기 위한 배관이다.

4. 보온피복을 할 필요가 없다.

정답 1번

해설. ① 냉각 레그는 증기주관보다 한 치수 작게 하는 것이 일반적이므로 틀린 설명이다.
냉각 레그는 증기주관 말단의 응축수를 냉각해 재증발을 막는 배관으로(③), 트랩 앞 1.5m 이상 보온하지 않은 나관으로 두고(④), 환수관과의 사이에 트랩을 설치한다(②).

89번

기체 수송 설비에서 압축공기 배관의 부속장치가 아닌 것은?

1. 후부냉각기

2. 공기여과기

3. 안전밸브

4. 공기빼기밸브

정답 4번

해설. ④ 공기빼기밸브는 물 배관의 공기를 빼는 밸브로 압축공기 배관의 부속장치가 아니다.
압축공기 배관에는 후부냉각기(①), 공기여과기(②), 안전밸브(③), 공기탱크, 드레인 분리기 등이 쓰인다.

90번

가스설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 일반적으로 사용되고 있는 가스유량 중 1시간당 최대값을 설계유량으로 한다.

2. 가스미터는 설계유량을 통과시킬 수 있는 능력을 가진 것을 선정한다.

3. 배관 관경은 설계유량이 흐를 때 배관의 끝부분에서 필요한 압력이 확보될 수 있도록 한다.

4. 일반적으로 공급되고 있는 천연가스에는 일산화탄소가 많이 함유되어 있다.

정답 4번

해설. ④ 천연가스는 메탄이 주성분이며 일산화탄소를 거의 포함하지 않으므로 틀린 설명이다.
가스설비 설계에서는 1시간당 최대 사용량을 설계유량으로 하고(①), 가스미터는 설계유량을 통과시킬 수 있는 것으로 고르며(②), 관경은 배관 끝에서 필요한 압력이 확보되도록 정한다(③).

91번

증기트랩에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 플로트 트랩은 응축수나 공기가 자동적으로 환수관에 배출되며, 저·고압에 쓰이고 형식에 따라 앵글형과 스트레이트형이 있다.

2. 열동식 트랩은 고압, 중압의 증기관에 적합하며, 환수관을 트랩보다 위쪽에 배관할 수도 있고, 형식에 따라 상향식과 하향식이 있다.

3. 임펄스 증기 트랩은 실린더 속의 온도 변화에 따라 연속적으로 밸브가 개폐하며, 작동 시 구조상 증기가 약간 새는 결점이 있다.

4. 버킷 트랩은 구조상 공기를 함께 배출하지 못하지만 다량의 응축수를 처리하는데 적합하며, 다량트랩이라고 한다.

정답 3번

해설. ③ 임펄스 증기트랩은 온도 변화에 따른 압력 변화를 이용해 밸브가 연속적으로 개폐하며, 구조상 증기가 약간 새는 결점이 있다.
① 응축수와 공기를 함께 배출하고 앵글형·스트레이트형이 있는 것은 열동식(벨로스) 트랩이다. ② 고압·중압용이며 환수관을 트랩보다 위에 둘 수 있고 상향식·하향식이 있는 것은 버킷 트랩이다. ④ 다량의 응축수 처리에 적합한 다량트랩은 플로트 트랩이다.

92번

폴리에틸렌관의 이음방법이 아닌 것은?

1. 콤포이음

2. 융착이음

3. 플랜지이음

4. 테이퍼이음

정답 1번

해설. ① 콤포이음은 콘크리트관(흄관) 이음 방법이므로 폴리에틸렌관의 이음방법이 아니다.
폴리에틸렌관은 융착이음(버트·소켓 융착), 플랜지이음, 테이퍼이음(인서트이음) 등으로 접합한다.

93번

동일 구경의 관을 직선 연결할 때 사용하는 관 이음재료가 아닌 것은?

1. 소켓

2. 플러그

3. 유니온

4. 플랜지

정답 2번

해설. ② 플러그는 관 끝을 막는 부속이므로 직선 연결용 이음재료가 아니다.
소켓(①), 유니온(③), 플랜지(④)는 같은 구경의 관을 직선으로 잇는 데 쓴다. 캡도 관 끝을 막는 데 쓴다.

94번

열교환기 입구에 설치하여 탱크 내의 온도에 따라 밸브를 개폐하며, 열매의 유입량을 조절하여 탱크 내의 온도를 설정범위로 유지시키는 밸브는?

1. 감압 밸브

2. 플랩 밸브

3. 바이패스 밸브

4. 온도조절 밸브

정답 4번

해설. ④ 온도조절 밸브에 대한 설명이다.
저탕조 등의 온도를 감지하여 열교환기로 들어가는 증기·온수(열매) 양을 조절해 탱크 온도를 설정범위로 유지한다.
감압밸브는 압력을 낮추고, 바이패스 밸브는 우회 배관용이며, 플랩 밸브는 역류 방지용이다.

95번

급수배관 내에 공기실을 설치하는 주된 목적은?

1. 공기밸브를 작게 하기 위하여

2. 수압시험을 원활하기 위하여

3. 수격작용을 방지하기 위하여

4. 관내 흐름을 원활하게 하기 위하여

정답 3번

해설. ③ 공기실(에어 챔버)은 공기의 압축성을 이용해 급격한 압력상승을 흡수하므로 수격작용을 방지하기 위해 설치한다.
밸브를 급히 닫을 때 생기는 충격압을 완화하며, 급속 폐쇄 밸브 가까이에 둔다.

96번

다음 보기에서 설명하는 통기관 설비 방식과 특징으로 적합한 방식은?
㉠ 배수관의 청소구 위치로 인해서 수평관이 구부러지지 않게 시공한다.
㉡ 배수 수평 분기관이 수평주관의 수위에 잠기면 안 된다.
㉢ 배수관의 끝 부분은 항상 대기 중에 개방되도록 한다.
㉣ 이음쇠를 통해 배수에 선회력을 주어 관내 통기를 위한 공기 코어를 유지하도록 한다.

1. 섹스티아(sextia) 방식

2. 소벤트(sovent) 방식

3. 각개통기 방식

4. 신정통기 방식

정답 1번

해설. ① 섹스티아(sextia) 방식이다.
섹스티아 이음쇠로 배수에 선회력을 주어 수직관 중심에 공기 코어를 유지함으로써 별도의 통기관 없이 통기를 확보하는 특수 통기 방식이다.
소벤트 방식은 공기혼합 이음쇠와 공기분리 이음쇠를 쓰는 방식이다.

97번

25mm 강관의 용접이음용 숏(short) 엘보의 곡률 반경(mm)은 얼마 정도로 하면 되는가?

1. 25

2. 37.5

3. 50

4. 62.5

정답 1번

해설. ① 25mm이다.
용접이음용 엘보의 곡률반경은 쇼트(short) 엘보가 관경의 1.0배, 롱(long) 엘보가 1.5배이다.
→ 쇼트 엘보: 25 × 1.0 = 25mm (롱 엘보는 37.5mm)

98번

다음 중 배수 설비와 관련된 용어는?

1. 공기실(air chamber)

2. 봉수(seal water)

3. 볼탭(ball tap)

4. 드렌처(drencher)

정답 2번

해설. ② 봉수(seal water)는 배수트랩 안에 고인 물로 하수 가스의 역류를 막는 배수설비 용어이다.
공기실은 급수설비의 수격 방지, 볼탭은 급수탱크의 수위 조절, 드렌처는 건물 외벽의 화재 연소 방지용 살수설비다.

99번

도시가스 계량기(30m³/h 미만)의 설치 시 바닥으로부터 설치 높이로 가장 적합한 것은? (단, 설치 높이의 제한을 두지 않는 특정장소는 제외한다.)

1. 0.5m 이하

2. 0.7m 이상 1m 이내

3. 1.6m 이상 2m 이내

4. 2m 이상 2.5m 이내

정답 3번

해설. ③ 1.6m 이상 2m 이내이다.
도시가스사업법 시행규칙의 가스사용시설 기준에서 30m³/h 미만인 가스계량기는 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이내에 수직·수평으로 설치하고 밴드·보호가대 등 고정 장치로 고정한다.
다만 격납상자 안, 기계실·보일러실(가정용 보일러실 제외), 문이 달린 파이프 덕트 안에 설치하면 높이 제한을 두지 않는다.

100번

진공환수식 증기난방 배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 배관 도중에 공기 빼기 밸브를 설치한다.

2. 배관 기울기를 작게 할 수 있다.

3. 리프트 피팅에 의해 응축수를 상부로 배출할 수 있다.

4. 응축수의 유속이 빠르게 되므로 환수관을 가늘게 할 수가 있다.

정답 1번

해설. ① 진공환수식은 진공펌프가 환수관의 공기와 응축수를 함께 빨아내므로 배관 도중에 공기빼기 밸브가 필요 없다. 따라서 틀린 설명이다.
진공환수식은 환수가 빨라 배관 기울기를 작게 할 수 있고(②), 리프트 피팅으로 응축수를 끌어올리며(③), 환수관을 가늘게 할 수 있다(④).

공조냉동기계기사 필기 2018년 1회 기출문제

기계열역학

냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

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