공조냉동기계기사 필기 2018년 2회 기출문제 정답 및 해설

1번

이상기체에 대한 관계식 중 옳은 것은? (단, Cₚ, Cᵥ는 정압 및 정적 비열, k는 비열비이고, R은 기체 상수이다.)

1. Cₚ = Cᵥ − R

2. Cᵥ = (k − 1)R/k

3. Cₚ = kR/(k − 1)

4. R = (Cₚ + Cᵥ)/2

정답 3번

해설. ③ Cₚ = kR/(k − 1)이 옳다.
풀이: 마이어 관계 Cₚ − Cᵥ = R, 비열비 k = Cₚ/Cᵥ
→ Cᵥ = R/(k − 1), Cₚ = kCᵥ = kR/(k − 1)
① Cₚ = Cᵥ + R 이어야 하고, ② Cᵥ = R/(k − 1)이며, ④ R = Cₚ − Cᵥ 이다.

2번

온도가 T₁인 고열원으로부터 온도가 T₂인 저열원으로 열전도, 대류, 복사 등에 의해 Q 만큼 열전달이 이루어졌을 때 전체 엔트로피 변화량을 나타내는 식은?

1. (T₁ − T₂) / [Q(T₁ × T₂)]

2. Q(T₁ + T₂) / (T₁ × T₂)

3. Q(T₁ − T₂) / (T₁ × T₂)

4. (T₁ + T₂) / [Q(T₁ × T₂)]

정답 3번

해설. ③ Q(T₁ − T₂)/(T₁ × T₂)이다.
풀이: 고열원 엔트로피 변화 −Q/T₁, 저열원 엔트로피 변화 +Q/T₂
→ ΔS = Q/T₂ − Q/T₁ = Q(T₁ − T₂)/(T₁T₂)
T₁ > T₂ 이므로 ΔS > 0, 즉 열이 온도차로 이동하는 비가역과정에서 전체 엔트로피는 증가한다.

3번

1kg의 공기가 100℃를 유지하면서 가역등온 팽창하여 외부에 500kJ의 일을 하였다. 이때 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/K인가?

1. 1.895

2. 1.665

3. 1.467

4. 1.340

정답 4번

해설. ④ 약 1.340kJ/K이다.
풀이: 가역 등온과정에서는 ΔU = 0이므로 Q = W = 500kJ
→ ΔS = Q/T = 500/(100 + 273.15) ≒ 1.340kJ/K
등온 팽창 시 받은 열이 모두 일로 바뀐다.

4번

증기 압축 냉동 사이클로 운전하는 냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피가 각각 387.2kJ/kg, 435.1kJ/kg, 241.8kJ/kg일 경우 성능계수는 약 얼마인가?

1. 3.0

2. 4.0

3. 5.0

4. 6.0

정답 1번

해설. ① 약 3.0이다.
풀이: 냉동효과 = 압축기 입구 − 증발기 입구 = 387.2 − 241.8 = 145.4kJ/kg
→ 압축일 = 응축기 입구 − 압축기 입구 = 435.1 − 387.2 = 47.9kJ/kg
→ COP = 145.4/47.9 ≒ 3.04

5번

습증기 상태에서 엔탈피 h를 구하는 식은? (단, hf는 포화액의 엔탈피, hg는 포화증기의 엔탈피, x는 건도이다.)

1. h = hf + (xhg − hf)

2. h = hf + x(hg − hf)

3. h = hg + (xhf − hg)

4. h = hg + x(hg − hf)

정답 2번

해설. ② h = hf + x(hg − hf)이다.
습증기는 포화액(1 − x)과 포화증기(x)의 혼합물이므로
h = (1 − x)hf + xhg = hf + x(hg − hf) = hf + xhfg 이다.
(hfg = hg − hf: 증발잠열)

6번

다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량(extensive property)에 속하는 것은?

1. 압력

2. 체적

3. 온도

4. 밀도

정답 2번

해설. ② 체적은 질량에 비례하는 종량적 상태량이다.
압력, 온도, 밀도는 물질의 양과 관계없는 강도적(intensive) 상태량이다.
종량적 상태량에는 체적, 질량, 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피 등이 있다.

7번

온도 150℃, 압력 0.5MPa의 공기 0.2kg이 압력이 일정한 과정에서 원래 체적의 2배로 늘어난다. 이 과정에서의 일은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 기체상수가 0.287kJ/(kg·K)인 이상기체로 가정한다.)

1. 12.3kJ

2. 16.5kJ

3. 20.5kJ

4. 24.3kJ

정답 4번

해설. ④ 약 24.3kJ이다.
풀이: 정압에서 체적이 2배이면 절대온도도 2배 → T₂ = 2 × 423.15 = 846.3K
→ W = P(V₂ − V₁) = mR(T₂ − T₁) = 0.2 × 0.287 × 423.15 ≒ 24.3kJ

8번

천제연 폭포의 높이가 55m이고 주위와 열교환을 무시한다면 폭포수가 낙하한 후 수면에 도달할 때까지 온도 상승은 약 몇 K인가? (단, 폭포수의 비열은 4.2kJ/(kg·K)이다.)

1. 0.87

2. 0.31

3. 0.13

4. 0.68

정답 3번

해설. ③ 약 0.13K이다.
풀이: 위치에너지가 모두 물의 내부에너지로 바뀐다고 본다.
→ gh = cΔT → ΔT = 9.81 × 55/4200
→ ΔT ≒ 0.128K ≒ 0.13K

9번

유체의 교축과정에서 Joule-Thomson 계수(μⱼ)가 중요하게 고려되는데 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μⱼ < 0인 경우 온도 상승을 의미한다.

2. 등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μⱼ < 0인 경우 온도 강하를 의미한다.

3. 정적 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μⱼ < 0인 경우 온도 상승을 의미한다.

4. 정적 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μⱼ < 0인 경우 온도 강하를 의미한다.

정답 1번

해설. ① Joule-Thomson 계수 μⱼ = (∂T/∂P)ₕ는 등엔탈피 과정에서 압력 변화에 대한 온도 변화의 비이다.
교축은 압력이 내려가므로(dP < 0) μⱼ < 0이면 dT > 0으로 온도가 상승하고, μⱼ > 0이면 온도가 강하한다.
교축은 정적과정이 아니므로 ③·④는 틀리다.

10번

Brayton 사이클에서 압축기 소요일은 175kJ/kg, 공급열은 627kJ/kg, 터빈 발생일은 406kJ/kg로 작동될 때 열효율은 약 얼마인가?

1. 0.28

2. 0.37

3. 0.42

4. 0.48

정답 2번

해설. ② 약 0.37이다.
풀이: 브레이턴 사이클 열효율 = 순일/공급열
→ 순일 = 터빈일 − 압축기일 = 406 − 175 = 231kJ/kg
→ η = 231/627 ≒ 0.368 → 약 0.37

11번

마찰이 없는 실린더 내에 온도 500K, 비엔트로피 3kJ/(kg·K)인 이상기체가 2kg 들어있다. 이 기체의 비엔트로피가 10kJ/(kg·K)이 될 때까지 등온과정으로 가열한다면 가열량은 약 몇 kJ인가?

1. 1400kJ

2. 2000kJ

3. 3500kJ

4. 7000kJ

정답 4번

해설. ④ 약 7000kJ이다.
풀이: 가역 등온과정의 열량 Q = mTΔs
→ Q = 2kg × 500K × (10 − 3)kJ/(kg·K)
→ Q = 7000kJ

12번

매시간 20kg의 연료를 소비하여 74kW의 동력을 생산하는 가솔린 기관의 열효율은 약 몇 %인가? (단, 가솔린의 저위발열량은 43470kJ/kg이다.)

1. 18

2. 22

3. 31

4. 43

정답 3번

해설. ③ 약 31%이다.
풀이: 공급열량 = 20kg/h × 43470kJ/kg ÷ 3600 ≒ 241.5kW
→ 열효율 η = 74/241.5 ≒ 0.306 → 약 31%

13번

다음 중 이상적인 증기 터빈의 사이클인 랭킨 사이클을 옳게 나타낸 것은?

1. 가역등온압축 → 정압가열 → 가역등온팽창 → 정압냉각

2. 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각

3. 가역등온압축 → 정적가열 → 가역등온팽창 → 정적냉각

4. 가역단열압축 → 정적가열 → 가역단열팽창 → 정적냉각

정답 2번

해설. ② 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각이다.
랭킨 사이클은 펌프(단열압축) → 보일러·과열기(정압가열) → 터빈(단열팽창) → 복수기(정압냉각)로 이루어진다.
④는 오토 사이클, ①은 등온과정을 쓰는 에릭슨 사이클에 가깝다.

14번

피스톤-실린더 장치 내에 있는 공기가 0.3m³에서 0.1m³으로 압축되었다. 압축되는 동안 압력(P)과 체적(V) 사이에 P = aV⁻²의 관계가 성립하며, 계수 a = 6kPa·m⁶이다. 이 과정 동안 공기가 한 일은 약 얼마인가?

1. -53.3kJ

2. -1.1kJ

3. 253kJ

4. -40kJ

정답 4번

해설. ④ 약 −40kJ이다.
풀이: W = ∫P dV = ∫aV⁻² dV = a(1/V₁ − 1/V₂)
→ W = 6 × (1/0.3 − 1/0.1) = 6 × (3.333 − 10) ≒ −40kJ
음(−)의 값은 공기가 외부로부터 일을 받았다(압축)는 뜻이다.

15번

이상적인 카르노 사이클의 열기관이 500℃인 열원으로부터 500kJ을 받고, 25℃에 열을 방출한다. 이 사이클의 일(W)과 효율(ηₜₕ)은 얼마인가?

1. W = 307.2kJ, ηₜₕ = 0.6143

2. W = 207.2kJ, ηₜₕ = 0.5748

3. W = 250.3kJ, ηₜₕ = 0.8316

4. W = 401.5kJ, ηₜₕ = 0.6517

정답 1번

해설. ① W = 307.2kJ, ηₜₕ = 0.6143이다.
풀이: η = 1 − Tₗ/Tₕ = 1 − 298.15/773.15 ≒ 0.6144
→ W = ηQ = 0.6144 × 500 ≒ 307.2kJ
카르노 효율은 두 열원의 절대온도만으로 정해진다.

16번

어떤 카르노 열기관이 100℃와 30℃ 사이에서 작동되며 100℃의 고온에서 100kJ의 열을 받아 40kJ의 유용한 일을 한다면 이 열기관에 대하여 가장 옳게 설명한 것은?

1. 열역학 제1법칙에 위배한다.

2. 열역학 제2법칙에 위배한다.

3. 열역학 제1법칙과 제2법칙에 모두 위배되지 않는다.

4. 열역학 제1법칙과 제2법칙에 모두 위배된다.

정답 2번

해설. ② 열역학 제2법칙에 위배된다.
풀이: 카르노 효율 = 1 − 303.15/373.15 ≒ 0.188
→ 100kJ에서 얻을 수 있는 최대 일은 약 18.8kJ
40kJ(효율 40%)은 최대 효율을 넘으므로 제2법칙 위배이다. 에너지 수지(100 = 40 + 60)는 맞으므로 제1법칙에는 위배되지 않는다.

17번

내부 에너지가 30kJ인 물체에 열을 가하여 내부 에너지가 50kJ이 되는 동안에 외부에 대하여 10kJ의 일을 하였다. 이 물체에 가해진 열량은?

1. 10kJ

2. 20kJ

3. 30kJ

4. 60kJ

정답 3번

해설. ③ 30kJ이다.
풀이: 열역학 제1법칙 Q = ΔU + W
→ ΔU = 50 − 30 = 20kJ
→ Q = 20 + 10 = 30kJ
받은 열 중 20kJ은 내부에너지 증가에, 10kJ은 외부 일에 쓰였다.

18번

그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 장착된 실린더가 있는데, 실린더 내의 초기 압력은 300kPa, 초기 체적은 0.05m³이다. 이 실린더에 열을 가하면서 적절히 추를 제거하여 폴리트로픽 지수가 1.3인 폴리트로픽 변화가 일어나도록 하여 최종적으로 실린더 내의 체적이 0.2m³이 되었다면 가스가 한 일은 약 몇 kJ인가?

1. 17

2. 18

3. 19

4. 20

정답 1번

해설. ① 약 17kJ이다.
풀이: P₂ = P₁(V₁/V₂)ⁿ = 300 × (0.05/0.2)^1.3 ≒ 49.5kPa
→ W = (P₁V₁ − P₂V₂)/(n − 1) = (300 × 0.05 − 49.5 × 0.2)/0.3
→ W = (15 − 9.9)/0.3 ≒ 17kJ

19번

온도 20℃에서 계기압력 0.183MPa의 타이어가 고속주행으로 온도 80℃로 상승할 때 압력은 주행 전과 비교하여 약 몇 kPa상승하는가? (단, 타이어의 체적은 변하지 않고, 타이어 내의 공기는 이상기체로 가정한다. 그리고 대기압은 101.3kPa이다.)

1. 37kPa

2. 58kPa

3. 286kPa

4. 445kPa

정답 2번

해설. ② 약 58kPa이다.
풀이: 절대압력 P₁ = 183 + 101.3 = 284.3kPa, 정적이므로 P/T 일정
→ P₂ = 284.3 × (80 + 273.15)/(20 + 273.15) ≒ 342.5kPa
→ 상승량 = 342.5 − 284.3 ≒ 58kPa

20번

랭킨 사이클의 열효율을 높이는 방법으로 틀린 것은?

1. 복수기의 압력을 저하시킨다.

2. 보일러 압력을 상승시킨다.

3. 재열(reheat) 장치를 사용한다.

4. 터빈 출구 온도를 높인다.

정답 4번

해설. ④ 터빈 출구 온도(배압)를 높이면 터빈 일이 줄어 열효율이 낮아지므로 틀린 방법이다.
랭킨 사이클의 효율은 복수기 압력을 낮추거나(①), 보일러 압력을 높이거나(②), 재열(③)·재생·과열을 하면 높아진다.

21번

1대의 압축기로 증발온도를 −30℃ 이하의 저온도로 만들 경우 일어나는 현상이 아닌 것은?

1. 압축기 체적효율의 감소

2. 압축기 토출 증기의 온도상승

3. 압축기의 단위흡입체적당 냉동효과 상승

4. 냉동능력당의 소요동력 증대

정답 3번

해설. ③ 증발온도가 낮으면 흡입가스 비체적이 커져 단위흡입체적당 냉동효과는 감소하므로 일어나는 현상이 아니다.
1단 압축으로 저온을 얻으면 압축비가 커져 체적효율이 감소하고(①), 토출가스 온도가 상승하며(②), 냉동능력당 소요동력이 증대한다(④). 그래서 −30℃ 이하에는 2단 압축을 쓴다.

22번

제빙장치에서 135kg용 빙관을 사용하는 냉동장치와 가장 거리가 먼 것은?

1. 헤어 핀 코일

2. 브라인 펌프

3. 공기교반장치

4. 브라인 아지테이터(agitator)

정답 2번

해설. ② 브라인 펌프는 이 장치와 가장 거리가 멀다.
135kg용 빙관을 쓰는 제빙장치는 제빙조의 브라인을 브라인 아지테이터(교반기)로 순환시키고, 헤어핀 코일(증발기)로 브라인을 냉각하며, 빙관 안의 물은 공기교반장치로 저어 투명한 얼음을 만든다.

23번

모세관 팽창밸브의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 대용량 냉동장치에 주로 사용된다.

2. 베이퍼록 현상이 발생할 수 있다.

3. 내부균압관이 설치되어 있다.

4. 증발부하에 따라 유량조절이 가능하다.

정답 2번

해설. ② 모세관은 관 안에서 압력이 내려가 냉매가 기화하면 기포 때문에 유동이 막혀 유량이 급감하는 베이퍼록 현상이 생길 수 있다.
① 모세관은 가정용 냉장고·소형 에어컨 등 소용량 장치에 쓴다. ③ 내부균압관은 온도식 팽창밸브의 구조이고, ④ 모세관은 부하에 따른 유량조절 기능이 없다.
※ 복수정답이 되지 않도록 보기①을 고쳤다.

24번

증발기에서의 착상이 냉동장치에 미치는 영향에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 압축비 및 성적계수 감소

2. 냉각능력 저하에 따른 냉장실내 온도 강하

3. 증발온도 및 증발압력 강하

4. 냉동능력에 대한 소요동력 감소

정답 3번

해설. ③ 착상이 생기면 서리가 단열층이 되어 전열이 나빠지므로 증발온도와 증발압력이 내려간다.
① 압축비는 증가하고 성적계수는 감소한다. ② 냉각능력이 떨어져 냉장실 온도는 상승한다. ④ 냉동능력에 대한 소요동력은 증가한다.

25번

냉동능력이 7kW인 냉동장치에서 수냉식 응축기의 냉각수 입·출구 온도차가 8℃인 경우, 냉각수의 유량(kg/h)은? (단, 압축기의 소요동력은 2kW이다.)

1. 630

2. 750

3. 860

4. 964

정답 4번

해설. ④ 약 964kg/h이다.
풀이: 응축부하 = 냉동능력 + 압축동력 = 7 + 2 = 9kW
→ 냉각수량 = 9kW × 3600 / (4.2kJ/(kg·℃) × 8℃)
→ 32400/33.6 ≒ 964kg/h

26번

다음 냉동에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 팽창밸브에서 팽창 전후의 냉매 엔탈피 값은 변한다.

2. 단열 압축은 외부와 열의 출입이 없기 때문에 단열 압축 전후의 냉매 온도는 변한다.

3. 응축기내에서 냉매가 버려야 하는 열은 현열이다.

4. 현열에는 응고열, 융해열, 응축열, 증발열, 승화열 등이 있다.

정답 2번

해설. ② 단열압축은 외부와 열 출입이 없지만 받은 압축일이 내부에너지로 바뀌므로 냉매 온도가 상승한다.
① 팽창밸브의 교축은 등엔탈피 과정이다. ③ 응축기에서는 과열 현열과 함께 주로 응축잠열을 버린다. ④ 응고열·융해열·응축열·증발열·승화열은 잠열이다.

27번

암모니아를 사용하는 2단압축 냉동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 증발온도가 -30℃이하가 되면 일반적으로 2단압축 방식을 사용한다.

2. 중간냉각기의 냉각방식에 따라 2단압축 1단팽창과 2단압축 2단팽창으로 구분한다.

3. 2단압축 1단팽창 냉동기에서 저단측 냉매와 고단측 냉매는 서로 같은 종류의 냉매를 사용한다.

4. 2단압축 2단팽창 냉동기에서 저단측 냉매와 고단측 냉매는 서로 다른 종류의 냉매를 사용한다.

정답 4번

해설. ④ 2단압축 냉동기는 저단과 고단에 같은 냉매를 쓴다. 저·고온측에 서로 다른 냉매를 쓰는 것은 2원 냉동방식이므로 틀린 설명이다.
암모니아는 증발온도 −35℃ 이하 정도(보통 −30℃ 이하)에서 2단압축을 쓰고(①), 팽창 방식에 따라 2단압축 1단팽창·2단팽창으로 나눈다(②).

28번

P-h선도(압력-엔탈피)에서 나타내지 못하는 것은?

1. 엔탈피

2. 습구온도

3. 건조도

4. 비체적

정답 2번

해설. ② 습구온도는 습공기 선도에서 쓰는 값으로 P-h 선도에는 나타나지 않는다.
냉매의 P-h 선도에는 압력, 엔탈피(①), 건조도(③), 비체적(④), 온도, 엔트로피가 표시된다.

29번

냉동장치가 정상적으로 운전되고 있을 때에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 팽창밸브 직후의 온도가 직전의 온도보다 낮다.

2. 크랭크 케이스 내의 유온은 증발온도보다 높다.

3. 응축기의 냉각수 출구온도는 응축온도보다 높다.

4. 응축온도는 증발온도보다 높다.

정답 3번

해설. ③ 응축기 냉각수는 냉매로부터 열을 받으므로 출구온도가 응축온도보다 낮다. 따라서 틀린 설명이다.
팽창밸브 직후는 교축으로 온도가 떨어지고(①), 크랭크케이스 유온은 증발온도보다 높으며(②), 응축온도는 증발온도보다 높다(④).

30번

만액식 증발기를 사용하는 R134a용 냉동장치가 아래와 같다. 이 장치에서 압축기의 냉매 순환량이 0.2kg/s이며, 이론 냉동 사이클의 각 점에서의 엔탈피가 아래 표와 같을 때, 이론 성능 계수(COP)는? (단, 배관의 열손실은 무시한다.)

상태점	h₁	h₂	h₃	h₄	h₅	h₆	h₇
엔탈피(kJ/kg)	393	440	230	230	185	185	385

1. 1.98

2. 2.39

3. 2.87

4. 3.47

정답 4번

해설. ④ 약 3.47이다.
풀이: 액집중기에서 분리된 증기가 압축기로 가므로 장치 전체의 냉동효과는 h₁ − h₄로 본다.
→ 냉동효과 = 393 − 230 = 163kJ/kg
→ 압축일 = h₂ − h₁ = 440 − 393 = 47kJ/kg
→ COP = 163/47 ≒ 3.47

31번

냉동장치 내 공기가 혼입되었을 때, 나타나는 현상으로 옳은 것은?

1. 응축기에서 소리가 난다.

2. 응축온도가 떨어진다.

3. 토출온도가 높다.

4. 증발압력이 낮아진다.

정답 3번

해설. ③ 공기(불응축가스)가 혼입되면 응축압력이 높아져 압축비가 커지고 토출가스 온도가 올라간다.
① 응축기에서 소리가 나는 현상은 아니다. ② 응축온도(압력)는 오히려 상승한다. ④ 증발압력이 낮아지는 것은 공기 혼입의 전형적 현상이 아니다.

32번

빙축열 설비의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 축열조의 크기를 소형화할 수 있다.

2. 값싼 심야전력을 사용하므로 운전비용이 절감된다.

3. 자동화 설비에 의한 최적화 운전으로 시스템의 운전효율이 높다.

4. 제빙을 위한 냉동기 운전은 냉수취출을 위한 운전보다 증발온도가 높기 때문에 소비동력이 감소한다.

정답 4번

해설. ④ 제빙을 하려면 냉수 제조보다 증발온도가 낮아야 하므로 냉동기 소비동력(단위 냉동능력당)은 오히려 증가한다. 따라서 틀린 설명이다.
빙축열은 잠열을 이용해 축열조를 작게 할 수 있고(①), 심야전력으로 운전비가 줄며(②), 자동제어로 최적 운전이 가능하다(③).

33번

공비혼합물(azeotrope) 냉매의 특성에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 서로 다른 할로카본 냉매들을 혼합하여 서로 결점이 보완되는 냉매를 얻을 수 있다.

2. 응축압력과 압축비를 줄일 수 있다.

3. 대표적인 냉매로 R407C와 R410A가 있다.

4. 각각의 냉매를 적당한 비율로 혼합하면 혼합물의 비등점이 일치할 수 있다.

정답 3번

해설. ③ R407C는 비공비 혼합냉매, R410A는 근공비(유사 공비) 혼합냉매로 모두 400번대(비공비)에 속하므로 공비혼합냉매의 대표 예가 아니다.
공비혼합냉매는 500번대로 R500, R502 등이 있다. ①·②·④는 공비혼합냉매의 특징으로 옳다.

34번

암모니아 냉동장치에서 피스톤 압출량 120m³/h의 압축기가 아래 선도와 같은 냉동사이클로 운전되고 있을 때 압축기의 소요동력(kW)은?

1. 8.7

2. 10.9

3. 12.8

4. 15.2

정답 3번

해설. ③ 약 12.8kW이다.
풀이: 냉매순환량 G = 피스톤 압출량/흡입 비체적 = 120/0.624 ≒ 192.3kg/h
→ 압축일 = 453 − 395.5 = 57.5kcal/kg
→ 동력 = 192.3 × 57.5/860 ≒ 12.9kW (보기 중 12.8kW)

35번

다음 중 모세관의 압력강하가 가장 큰 경우는?

1. 직경이 가늘고 길수록

2. 직경이 가늘고 짧을수록

3. 직경이 굵고 짧을수록

4. 직경이 굵고 길수록

정답 1번

해설. ① 모세관의 압력강하는 직경이 가늘고 길수록 커진다.
관로 마찰손실은 길이에 비례하고 지름에 반비례(유속 증가 포함 시 더 크게)하므로, 가늘고 긴 모세관일수록 저항이 커서 압력강하가 크다.

36번

물을 냉매로 하고 LiBr을 흡수제로 하는 흡수식 냉동장치에서 장치의 성능을 향상시키기 위하여 열교환기를 설치하였다. 이 열교환기의 기능을 가장 잘 나타낸 것은?

1. 발생기 출구 LiBr 수용액과 흡수기 출구 LiBr 수용액의 열 교환

2. 응축기 입구 수증기와 증발기 출구 수증기의 열 교환

3. 발생기 출구 LiBr 수용액과 응축기 출구 물의 열 교환

4. 흡수기 출구 LiBr 수용액과 증발기 출구 수증기의 열 교환

정답 1번

해설. ① 발생기(재생기) 출구의 고온 농용액과 흡수기 출구의 저온 희용액을 열교환한다.
희용액을 예열해 재생기 가열량을 줄이고, 농용액은 냉각해 흡수기 냉각부하를 줄여 성적계수를 높인다.
②·③·④는 흡수식 용액 열교환기의 기능이 아니다.

37번

다음 응축기 중 열통과율이 가장 작은 형식은? (단, 동일 조건 기준으로 한다.)

1. 7통로식 응축기

2. 입형 셸 튜브식 응축기

3. 공랭식 응축기

4. 2중관식 응축기

정답 3번

해설. ③ 공랭식 응축기는 공기 측 열전달이 나빠 열통과율이 가장 작다.
수냉식인 7통로식, 입형 셸 앤 튜브식, 2중관식 응축기는 물을 냉각매체로 쓰므로 열통과율이 훨씬 크다.

38번

흡수식 냉동기에서 재생기에 들어가는 희용액의 농도가 50%, 나오는 농용액의 농도가 65%일 때, 용액순환비는? (단, 흡수기의 냉각열량은 730kcal/kg이다.)

1. 2.5

2. 3.7

3. 4.3

4. 5.2

정답 3번

해설. ③ 약 4.3이다.
풀이: 용액순환비 f = 농용액 농도/(농용액 농도 − 희용액 농도)
→ f = 65/(65 − 50) ≒ 4.33
냉매 1kg을 발생시키는 데 필요한 희용액의 양이다. 흡수기 냉각열량은 계산에 쓰이지 않는다.

39번

냉매에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 냉매표기 R+xyz형태에서 xyz는 공비 혼합 냉매 경우 400번대, 비공비 혼합 냉매 경우 500번대로 표시한다.

2. R502는 R22와 R113과의 공비혼합냉매이다.

3. 흡수식 냉동기는 냉매로 NH₃와 R-11이 일반적으로 사용된다.

4. R1234yf는 HFO계열의 냉매로서 지구온난화지수(GWP)가 매우 낮아 R134a의 대체 냉매로 활용 가능하다.

정답 4번

해설. ④ R1234yf는 HFO 계열 냉매로 GWP가 1 미만으로 매우 낮아 R134a의 대체 냉매로 쓰인다.
① 공비 혼합냉매가 500번대, 비공비가 400번대이다. ② R502는 R22와 R115의 공비혼합냉매이다. ③ 흡수식은 물(LiBr 흡수제)이나 NH₃(물 흡수제)를 냉매로 쓴다.

40번

냉동기 중 공급 에너지원이 동일한 것끼리 짝지어진 것은?

1. 흡수 냉동기, 압축기 냉동기

2. 증기분사 냉동기, 증기압축 냉동기

3. 압축기체 냉동기, 증기분사 냉동기

4. 증기분사 냉동기, 흡수 냉동기

정답 4번

해설. ④ 증기분사 냉동기와 흡수 냉동기는 모두 열(증기 등)을 에너지원으로 한다.
증기압축 냉동기와 압축기체(공기) 냉동기는 압축기를 돌리는 기계적 일(전력)을 에너지원으로 한다.

41번

난방부하가 6500kcal/h인 어떤 방에 대해 온수난방을 하고자 한다. 방열기의 상당방열면적(m²)은?

1. 6.7

2. 8.4

3. 10

4. 14.4

정답 4번

해설. ④ 약 14.4m²이다.
풀이: 온수난방 표준방열량 450kcal/(m²·h)
→ EDR = 6500/450 ≒ 14.4m²
(증기난방이면 650kcal/(m²·h)로 나눈다)

42번

다음 중 감습(제습)장치의 방식이 아닌 것은?

1. 흡수식

2. 감압식

3. 냉각식

4. 압축식

정답 2번

해설. ② 감압식은 감습(제습)장치의 방식이 아니다.
감습 방식에는 냉각식(노점 이하로 냉각), 압축식(압축 후 냉각), 흡수식(액체 흡수제), 흡착식(실리카겔 등 고체 흡착제)이 있다.

43번

실내 설계온도 26℃인 사무실의 실내유효 현열부하는 20.42kW, 실내유효 잠열부하는 4.27kW이다. 냉각코일의 장치노점온도는 13.5℃, 바이패스 팩터가 0.1일 때, 송풍량(L/s)은? (단, 공기의 밀도는 1.2kg/m³, 정압비열은 1.006kJ/kg·K이다.)

1. 1350

2. 1503

3. 12530

4. 13532

정답 2번

해설. ② 약 1503L/s이다.
풀이: 취출온도 = 장치노점 + BF × (실온 − 장치노점) = 13.5 + 0.1 × 12.5 = 14.75℃
→ Δt = 26 − 14.75 = 11.25℃
→ Q = 20.42/(1.2 × 1.006 × 11.25) ≒ 1.503m³/s = 1503L/s

44번

유효온도(Effective Temperature)의 3요소는?

1. 밀도, 온도, 비열

2. 온도, 기류, 밀도

3. 온도, 습도, 비열

4. 온도, 습도, 기류

정답 4번

해설. ④ 유효온도(ET)는 온도, 습도, 기류의 세 요소를 조합한 체감온도 지표이다.
여기에 복사열을 더한 것을 수정유효온도(CET)라 한다. 유효온도는 습도 100%, 무풍 상태에서 같은 체감을 주는 온도로 나타낸다.

45번

배출가스 또는 배기가스 등의 열을 열원으로 하는 보일러는?

1. 관류보일러

2. 폐열보일러

3. 입형보일러

4. 수관보일러

정답 2번

해설. ② 폐열보일러에 대한 설명이다.
폐열보일러는 가열로·가스터빈·소각로 등에서 나오는 배출가스의 열을 회수해 증기나 온수를 만든다.
관류·입형·수관보일러는 구조에 따른 분류로 연료를 연소시켜 쓴다.

46번

공기조화설비의 구성에서 각종 설비별 기기로 바르게 짝지어진 것은?

1. 열원설비 – 냉동기, 보일러, 히트펌프

2. 열교환설비 – 열교환기, 가열기

3. 열매 수송설비 – 덕트, 배관, 오일펌프

4. 실내유니트 – 토출구, 유인유니트, 자동제어기기

정답 1번

해설. ① 열원설비는 냉동기, 보일러, 히트펌프 등 냉·온열을 만드는 설비이다.
② 가열기는 공조기 쪽 설비이고, ③ 오일펌프는 열매 수송설비가 아니며(물 펌프), ④ 자동제어기기는 실내유닛에 포함되지 않는다.

47번

덕트의 분기점에서 풍량을 조절하기 위하여 설치하는 댐퍼는?

1. 방화 댐퍼

2. 스플릿 댐퍼

3. 피봇 댐퍼

4. 터닝 베인

정답 2번

해설. ② 스플릿 댐퍼는 덕트 분기점에 설치해 분기 풍량을 조절한다.
방화 댐퍼는 화재 시 연소 확대 방지, 버터플라이(피봇) 댐퍼는 일반 풍량 조절이나 차단, 터닝 베인은 곡관부 기류를 안내해 저항을 줄이는 것이다.

48번

냉방부하 계산 결과 실내취득열량은 qR, 송풍기 및 덕트 취득열량은 qF, 외기부하는 qO, 펌프 및 배관 취득열량은 qP일 때, 공조기 부하를 바르게 나타낸 것은?

1. qR + qO + qP

2. qF + qO + qP

3. qR + qO + qF

4. qR + qP + qF

정답 3번

해설. ③ 공조기 부하 = 실내취득열량 + 외기부하 + 송풍기·덕트 취득열량이다.
펌프 및 배관 취득열량은 공조기가 아니라 열원기기(냉동기) 부하에 더해진다. 즉 냉동기 부하 = 공조기 부하 + 펌프·배관 취득열량이다.

49번

다음 공조방식 중에서 전공기 방식에 속하지 않는 것은?

1. 단일덕트 방식

2. 이중덕트 방식

3. 팬코일 유닛방식

4. 각층 유닛방식

정답 3번

해설. ③ 팬코일 유닛 방식은 물(냉·온수)로 실내부하를 처리하므로 전수 방식(외기 덕트 병용 시 공기-수 방식)이다.
단일덕트, 이중덕트, 각층 유닛 방식은 공기만으로 부하를 처리하는 전공기 방식이다.

50번

온수보일러의 수두압을 측정하는 계기는?

1. 수고계

2. 수면계

3. 수량계

4. 수위 조절기

정답 1번

해설. ① 수고계는 온수보일러의 수두압(수압)과 수온을 함께 나타내는 계기이다.
수면계는 증기보일러의 수위를 보는 계기이고, 수량계는 유량을 재며, 수위 조절기는 급수를 제어한다.

51번

공기조화방식을 결정할 때에 고려할 요소로 가장 거리가 먼 것은?

1. 건물의 종류

2. 건물의 안정성

3. 건물의 규모

4. 건물의 사용목적

정답 2번

해설. ② 건물의 안정성(구조 안전)은 공조방식 결정과 가장 거리가 멀다.
공조방식은 건물의 종류(①), 규모(③), 사용목적(④), 부하 특성, 설비비·운전비, 공간 여유 등을 고려해 정한다.

52번

증기난방방식에서 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 환수배관방식은?

1. 습식 환수방법

2. 강제 환수방식

3. 건식 환수방식

4. 중력 환수방식

정답 3번

해설. ③ 건식 환수방식에 대한 설명이다.
환수주관을 보일러 수면보다 높게 배관해 관 속에 응축수와 공기가 함께 흐르는 방식을 건식, 보일러 수면보다 낮게 배관해 관이 항상 물로 차 있는 방식을 습식이라 한다.

53번

온수난방설비에 사용되는 팽창탱크에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 밀폐식 팽창탱크의 상부 공기층은 난방장치의 압력변동을 완화하는 역할을 할 수 있다.

2. 밀폐식 팽창탱크는 일반적으로 개방식에 비해 탱크 용적을 크게 설계해야 한다.

3. 개방식 탱크를 사용하는 경우는 장치내의 온수온도를 85℃이상으로 해야 한다.

4. 팽창탱크는 난방장치가 정지하여도 일정압 이상으로 유지하여 공기침입 방지 역할을 한다.

정답 3번

해설. ③ 개방식 팽창탱크는 대기에 열려 있어 물이 끓지 않도록 온수온도를 100℃ 미만(보통 85~90℃ 이하)으로 해야 하므로 틀린 설명이다.
밀폐식의 공기층은 압력변동을 완화하고(①), 공기층 압축 여유가 필요해 개방식보다 용적이 크며(②), 장치 정지 시에도 압력을 유지해 공기 침입을 막는다(④).

54번

냉수코일 설계상 유의사항으로 틀린 것은?

1. 코일의 통과 풍속은 2~3m/s로 한다.

2. 코일의 설치는 관이 수평으로 놓이게 한다.

3. 코일 내 냉수속도는 2.5m/s이상으로 한다.

4. 코일의 출입구 수온 차이는 5~10℃ 전·후로 한다.

정답 3번

해설. ③ 냉수코일 내 냉수속도는 보통 1m/s 전후(0.5~1.5m/s)로 하므로 2.5m/s 이상은 틀리다.
유속이 너무 크면 마찰손실과 침식이 커진다. 코일 통과풍속 2~3m/s(①), 관 수평 설치(②), 입·출구 수온차 5~10℃(④)는 옳다.

55번

가열로(加熱爐)의 벽 두께가 80mm이다. 벽의 안쪽과 바깥쪽의 온도차가 32℃, 벽의 면적은 60m², 벽의 열전도율은 40kcal/m·h·℃일 때, 시간당 방열량(kcal/h)은?

1. 7.6 × 10⁵

2. 8.9 × 10⁵

3. 9.6 × 10⁵

4. 10.2 × 10⁵

정답 3번

해설. ③ 9.6 × 10⁵kcal/h이다.
풀이: 평판 전도 Q = λAΔt/d
→ Q = 40 × 60 × 32 / 0.08
→ Q = 960000 = 9.6 × 10⁵kcal/h

56번

다음 중 온수난방과 가장 거리가 먼 것은?

1. 팽창탱크

2. 공기빼기밸브

3. 관말트랩

4. 순환펌프

정답 3번

해설. ③ 관말트랩은 증기난방에서 증기관 말단의 응축수를 배출하는 장치이므로 온수난방과 가장 거리가 멀다.
온수난방에는 팽창탱크(①), 공기빼기밸브(②), 순환펌프(④)가 쓰인다.

57번

공기조화방식 중 혼합상자에서 적당한 비율로 냉풍과 온풍을 자동적으로 혼합하여 각실에 공급하는 방식은?

1. 중앙식

2. 2중 덕트방식

3. 유인 유니트방식

4. 각층 유니트방식

정답 2번

해설. ② 2중 덕트방식에 대한 설명이다.
냉풍과 온풍을 각각 다른 덕트로 보내고 각 실의 혼합상자에서 실내 부하에 맞게 혼합해 공급한다.
유인 유닛방식은 1차 공기로 실내공기를 유인하고, 각층 유닛방식은 층마다 공조기를 둔다.

58번

다음의 공기조화 장치에서 냉각코일 부하를 올바르게 표현한 것은? (단, GF는 외기량(kg/h)이며, G는 전풍량(kg/h)이다.)

1. GF(h₁ − h₃) + GF(h₁ − h₂) + G(h₂ − h₅)

2. G(h₁ − h₂) − GF(h₁ − h₃) + GF(h₂ − h₅)

3. GF(h₁ − h₂) − GF(h₁ − h₃) + G(h₂ − h₅)

4. G(h₁ − h₂) + GF(h₁ − h₃) + GF(h₂ − h₅)

정답 3번

해설. ③ GF(h₁ − h₂) − GF(h₁ − h₃) + G(h₂ − h₅)이다.
풀이: 혼합점 ④의 엔탈피 G·h₄ = GF·h₃ + (G − GF)·h₂
→ 냉각코일 부하 = G(h₄ − h₅) = G(h₂ − h₅) + GF(h₃ − h₂)
→ GF(h₃ − h₂) = GF(h₁ − h₂) − GF(h₁ − h₃) 이므로 ③과 같다.

59번

온풍난방의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 예열시간이 짧아 간헐운전이 가능하다.

2. 실내 상하의 온도차가 커서 쾌적성이 떨어진다.

3. 소음발생이 비교적 크다.

4. 방열기, 배관설치로 인해 설비비가 비싸다.

정답 4번

해설. ④ 온풍난방은 방열기와 배관이 필요 없어 설비비가 싸므로 틀린 설명이다.
온풍난방은 예열시간이 짧아 간헐운전이 가능하고(①), 실내 상하 온도차가 커서 쾌적성이 떨어지며(②), 송풍기 등으로 소음이 비교적 크다(③).

60번

에어와셔를 통과하는 공기의 상태변화에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 분무수의 온도가 입구공기의 노점온도보다 낮으면 냉각 감습된다.

2. 순환수 분무하면 공기는 냉각가습되어 엔탈피가 감소한다.

3. 증기분무를 하면 공기는 가열 가습되고 엔탈피도 증가한다.

4. 분무수의 온도가 입구공기 노점온도보다 높고 습구온도보다 낮으면 냉각 가습된다.

정답 2번

해설. ② 순환수를 분무하면 단열가습(습구온도 일정)이 되어 공기는 냉각·가습되지만 엔탈피는 거의 일정하므로 틀린 설명이다.
분무수 온도가 노점보다 낮으면 냉각감습(①), 증기분무는 가열가습으로 엔탈피 증가(③), 노점과 습구온도 사이면 냉각가습(④)이 된다.

61번

그림과 같이 철심에 두 개의 코일 C₁, C₂를 감고 코일 C₁에 흐르는 전류 I에 ΔI만큼의 변화를 주었다. 이 때 일어나는 현상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 코일 C₂에서 발생하는 기전력 e₂는 렌츠의 법칙에 의하여 설명이 가능하다.

2. 코일 C₁에서 발생하는 기전력 e₁은 자속의 시간 미분값과 코일의 감은 횟수의 곱에 비례한다.

3. 전류의 변화는 자속의 변화를 일으키며, 자속의 변화는 코일 C₁에 기전력 e₁을 발생시킨다.

4. 코일 C₂에서 발생하는 기전력 e₂와 전류 I의 시간 미분값의 관계를 설명해 주는 것이 자기인덕턴스이다.

정답 4번

해설. ④ 코일 C₂의 기전력 e₂와 코일 C₁ 전류 I의 시간 미분값 관계를 나타내는 것은 상호인덕턴스(e₂ = −M dI/dt)이므로 틀린 설명이다.
자기인덕턴스는 자기 코일의 전류 변화와 자기 코일의 기전력(e₁ = −L dI/dt) 관계이다. ①·②·③은 렌츠·패러데이 법칙으로 옳다.

62번

그림과 같은 제어에 해당하는 것은?

1. 개방 제어

2. 시퀀스 제어

3. 개루프 제어

4. 폐루프 제어

정답 4번

해설. ④ 폐루프 제어이다.
검출부로 제어량을 검출해 입력 쪽으로 되돌려(피드백) 목표값과 비교하는 구조이므로 폐루프(피드백) 제어이다.
개방(개루프) 제어와 시퀀스 제어는 피드백 경로 없이 정해진 순서나 입력대로 동작한다.

63번

물체의 위치, 방위, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의의 변화에 항상 추종되도록 구성된 제어장치는?

1. 서보기구

2. 자동조정

3. 정치 제어

4. 프로세스 제어

정답 1번

해설. ① 서보기구에 대한 설명이다.
서보기구는 물체의 위치, 방위, 자세 등 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의 변화에 추종하도록 구성한 제어계로 비행기·선박의 방향 제어 등에 쓰인다.
자동조정은 전압·속도 등, 프로세스 제어는 온도·압력·유량 등을 제어한다.

64번

다음 중 무인 엘리베이터의 자동제어로 가장 적합한 것은?

1. 추종 제어

2. 정치 제어

3. 프로그램 제어

4. 프로세스 제어

정답 3번

해설. ③ 프로그램 제어가 가장 적합하다.
무인 엘리베이터, 열차 자동운전처럼 목표값이 미리 정해진 순서·시간표에 따라 변하는 경우를 프로그램 제어라 한다.
추종제어는 목표값이 임의로 변하고, 정치제어는 목표값이 일정하다.

65번

다음 논리식을 간단히 한 것은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)
X = A′B′C + AB′C′ + AB′C

1. B′(A + C)

2. C(A + B′)

3. C′(A + B)

4. A′(B + C)

정답 1번

해설. ① B′(A + C)이다.
풀이: X = A′B′C + AB′C′ + AB′C
→ A′B′C + AB′C = B′C(A′ + A) = B′C
→ X = B′C + AB′C′ = B′(C + AC′) = B′(C + A)
(C + AC′ = C + A)

66번

PLC프로그래밍에서 여러 개의 입력 신호 중 하나 또는 그 이상의 신호가 ON되었을 때 출력이 나오는 회로는?

1. OR회로

2. AND회로

3. NOT회로

4. 자기유지회로

정답 1번

해설. ① OR회로이다.
여러 입력 중 하나 이상이 ON이면 출력이 나오는 논리합 회로이다. 접점을 병렬로 연결한다.
AND회로는 모든 입력이 ON일 때, NOT회로는 입력의 반대, 자기유지회로는 자기 접점으로 동작을 유지한다.

67번

단상변압기 2대를 사용하여 3상 전압을 얻고자 하는 결선방법은?

1. Y결선

2. V결선

3. Δ결선

4. Y-Δ결선

정답 2번

해설. ② V결선이다.
단상변압기 2대로 3상 전력을 공급하는 방식으로, Δ결선 중 1대가 고장 났을 때 등에 쓴다.
V결선의 출력은 변압기 1대 용량의 √3배이며, 이용률은 약 86.6%, Δ결선 대비 출력비는 약 57.7%이다.

68번

직류기에서 전압정류의 역할을 하는 것은?

1. 보극

2. 보상권선

3. 탄소브러시

4. 리액턴스 코일

정답 1번

해설. ① 보극이다.
보극은 정류 중인 코일에 생기는 리액턴스 전압을 상쇄하는 전압(정류 전압)을 만들어 불꽃 없는 정류를 돕는다(전압 정류).
탄소브러시는 접촉저항을 이용한 저항 정류, 보상권선은 전기자 반작용 방지에 쓴다.

69번

전동기 2차측에 기동저항기를 접속하고 비례 추이를 이용하여 기동하는 전동기는?

1. 단상 유도전동기

2. 2상 유도전동기

3. 권선형 유도전동기

4. 2중 농형 유도전동기

정답 3번

해설. ③ 권선형 유도전동기이다.
회전자(2차) 권선을 슬립링으로 끌어내 외부 기동저항기를 접속하고, 비례추이를 이용해 기동전류를 줄이고 기동토크를 크게 한다.
농형 유도전동기는 2차 권선을 밖으로 끌어낼 수 없다.

70번

100[V], 40[W]의 전구에 0.4[A]의 전류가 흐른다면 이 전구의 저항은?

1. 100[Ω]

2. 150[Ω]

3. 200[Ω]

4. 250[Ω]

정답 4번

해설. ④ 250Ω이다.
풀이: 옴의 법칙 R = V/I
→ R = 100/0.4 = 250Ω
(또는 R = V²/P = 100²/40 = 250Ω)
전구의 소비전력으로 확인하면 P = I²R = 0.4² × 250 = 40W로 일치한다.

71번

공작기계의 부품 가공을 위하여 주로 펄스를 이용한 프로그램 제어를 하는 것은?

1. 수치 제어

2. 속도 제어

3. PLC 제어

4. 계산기 제어

정답 1번

해설. ① 수치 제어(NC)이다.
공작기계의 공구 위치·이송 등을 수치 정보(펄스 지령)로 프로그램하여 부품을 가공하는 제어로, CNC 선반·머시닝센터 등에 쓰인다.

72번

다음 중 절연저항을 측정하는데 사용되는 계측기는?

1. 메거

2. 저항계

3. 켈빈브리지

4. 휘스톤브리지

정답 1번

해설. ① 메거(절연저항계)이다.
메거는 높은 직류전압을 가해 전선·기기의 절연저항(MΩ 단위)을 측정한다.
켈빈 더블브리지는 저저항, 휘트스톤브리지는 중저항 측정에 쓴다.

73번

검출용 스위치에 속하지 않는 것은?

1. 광전스위치

2. 액면스위치

3. 리미트스위치

4. 누름버튼스위치

정답 4번

해설. ④ 누름버튼스위치는 사람이 조작하는 조작용(명령용) 스위치이므로 검출용이 아니다.
광전스위치, 액면스위치(플로트스위치), 리미트스위치는 물체의 유무·위치·수위 등을 자동으로 검출하는 검출용 스위치이다.

74번

다음과 같은 회로에서 i₂가 0이 되기 위한 C의 값은? (단, L은 합성인덕턴스, M은 상호인덕턴스이다.)

1. 1/(ωL)

2. 1/(ω²L)

3. 1/(ωM)

4. 1/(ω²M)

정답 4번

해설. ④ C = 1/(ω²M)이다.
풀이: 오른쪽 루프(i₂)의 전압 방정식에서 i₁에 의한 결합 항이 0이 되어야 i₂ = 0이다.
→ C에 걸리는 전압 i₁/(jωC)와 상호유도 전압 jωMi₁이 상쇄 → ωM = 1/(ωC)
→ C = 1/(ω²M)

75번

오차 발생시간과 오차의 크기로 둘러싸인 면적에 비례하여 동작하는 것은?

1. P 동작

2. I 동작

3. D 동작

4. PD 동작

정답 2번

해설. ② I(적분) 동작이다.
적분 동작은 편차를 시간에 대해 적분한 값, 즉 편차 곡선과 시간축으로 둘러싸인 면적에 비례하여 조작량을 내므로 잔류편차(오프셋)를 없앤다.
P는 편차 크기, D는 편차 변화율에 비례한다.

76번

개루프 전달함수 G(s) = 1/(s² + 2s + 3)인 단위 궤환계에서 단위계단입력을 가하였을 때의 오프셋(off set)은?

1. 0

2. 0.25

3. 0.5

4. 0.75

정답 4번

해설. ④ 0.75이다.
풀이: 위치편차상수 Kₚ = lim(s→0) G(s) = 1/3
→ 정상편차 eₛₛ = 1/(1 + Kₚ) = 1/(1 + 1/3) = 0.75
0형 제어계이므로 단위계단입력에 오프셋이 남는다.

77번

저항 8[Ω]과 유도리액턴스 6[Ω]이 직렬접속된 회로의 역률은?

1. 0.6

2. 0.8

3. 0.9

4. 1

정답 2번

해설. ② 0.8이다.
풀이: 임피던스 Z = √(8² + 6²) = 10Ω
→ 역률 cosθ = R/Z = 8/10 = 0.8
무효율 sinθ = X/Z = 6/10 = 0.6이다.

78번

온도 보상용으로 사용되는 소자는?

1. 서미스터

2. 바리스터

3. 제너다이오드

4. 버랙터다이오드

정답 1번

해설. ① 서미스터이다.
서미스터는 온도에 따라 저항이 크게 변하는 반도체 소자로 온도 측정·온도 보상에 쓴다.
바리스터는 서지 전압 흡수, 제너다이오드는 정전압, 버랙터다이오드는 가변용량 소자다.

79번

다음과 같은 회로에서 a, b양단자 간의 합성저항은? (단, 그림에서의 저항의 단위는 [Ω]이다.)

1. 1.0[Ω]

2. 1.5[Ω]

3. 3.0[Ω]

4. 6.0[Ω]

정답 2번

해설. ② 1.5Ω이다.
풀이: 브리지 평형 1 × 2 = 1 × 2 이므로 가운데 1Ω에는 전류가 흐르지 않는다.
→ 윗변 1 + 2 = 3Ω, 아랫변 1 + 2 = 3Ω 병렬
→ R = 3 × 3/(3 + 3) = 1.5Ω

80번

온 오프(on-off) 동작에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 응답속도는 빠르나 오프셋이 생긴다.

2. 사이클링은 제거할 수 있으나 오프셋이 생긴다.

3. 간단한 단속적 제어동작이고 사이클링이 생긴다.

4. 오프셋은 없앨 수 있으나 응답시간이 늦어질 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 온·오프 동작은 간단한 단속적 제어동작으로, 제어량이 목표값 주위를 오르내리는 사이클링이 생긴다.
① 응답이 빠른 비례제어의 특징은 아니며, ② 사이클링을 없앨 수 없고, ④는 적분동작의 특징이다.

81번

도시가스 배관 시 배관이 움직이지 않도록 관 지름 13mm 이상 33mm 미만의 경우 몇 m마다 고정 장치를 설치해야 하는가?

1. 1m

2. 2m

3. 3m

4. 4m

정답 2번

해설. ② 2m마다 설치한다.
도시가스 배관의 고정장치는 관 지름 13mm 미만은 1m, 13mm 이상 33mm 미만은 2m, 33mm 이상은 3m마다 설치한다.
배관이 움직이거나 처지지 않도록 고정하기 위한 것이다.

82번

냉매배관에 사용되는 재료에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 배관 선택 시 냉매의 종류에 따라 적절한 재료를 선택해야 한다.

2. 동관은 가능한 이음매 있는 관을 사용한다.

3. 저압용 배관은 저온에서도 재료의 물리적 성질이 변하지 않는 것으로 사용한다.

4. 구부릴 수 있는 관은 내구성을 고려하여 충분한 강도가 있는 것을 사용한다.

정답 2번

해설. ② 냉매 배관용 동관은 누설 우려가 적은 이음매 없는 관(인발관)을 사용하므로 틀린 설명이다.
냉매 종류에 맞는 재료를 쓰고(①), 저압 배관은 저온에서도 성질이 변하지 않는 재료를 쓰며(③), 구부리는 관은 충분한 강도가 있어야 한다(④).

83번

동관의 호칭경이 20A일 때 실제 외경은?

1. 15.87mm

2. 22.22mm

3. 28.57mm

4. 34.93mm

정답 2번

해설. ② 22.22mm이다.
동관의 실제 외경은 호칭지름(인치)에 1/8인치를 더한 값이다.
→ 20A(3/4인치): 3/4 + 1/8 = 7/8인치 = 22.22mm
15A는 15.88mm, 25A는 28.58mm이다.

84번

팬코일 유닛방식의 배관방식에서 공급관이 2개이고 환수관이 1개인 방식으로 옳은 것은?

1. 1관식

2. 2관식

3. 3관식

4. 4관식

정답 3번

해설. ③ 3관식이다.
공급관을 냉수용과 온수용 2개로 하고 환수관을 1개로 공용하는 방식이다. 냉·온수가 섞이는 혼합손실이 생긴다.
2관식은 공급 1·환수 1, 4관식은 냉수·온수 각각 공급·환수관을 둔다.

85번

방열기 전체의 수저항이 배관의 마찰손실에 비해 큰 경우 채용하는 환수방식은?

1. 개방류 방식

2. 재순환 방식

3. 역귀환 방식

4. 직접귀환 방식

정답 4번

해설. ④ 직접귀환 방식이다.
방열기의 수저항이 배관 마찰손실보다 충분히 크면 배관 길이 차에 의한 유량 불균형이 작으므로 배관이 짧은 직접귀환 방식을 써도 된다.
반대로 배관 저항이 크면 각 방열기 경로 길이를 같게 하는 역귀환(리버스 리턴) 방식을 쓴다.

86번

증기와 응축수의 온도 차이를 이용하여 응축수를 배출하는 트랩은?

1. 버킷 트랩(bucket Trap)

2. 디스크 트랩(disk Trap)

3. 벨로스 트랩(bellows Trap)

4. 플로트 트랩(float Trap)

정답 3번

해설. ③ 벨로스 트랩(열동식 트랩)은 증기와 응축수의 온도 차에 따라 벨로스가 팽창·수축하여 밸브를 여닫는다.
버킷·플로트 트랩은 증기와 응축수의 밀도차(부력)를, 디스크 트랩은 열역학적(유속·압력) 특성을 이용한다.

87번

배관의 분리, 수리 및 교체가 필요할 때 사용하는 관 이음재의 종류는?

1. 부싱

2. 소켓

3. 엘보

4. 유니언

정답 4번

해설. ④ 유니언이다.
유니언(소구경)과 플랜지(대구경)는 배관을 돌리지 않고 분리·조립할 수 있어 수리·교체 부위에 쓴다.
부싱은 관경을 줄이고, 소켓은 관을 직선 연결하며, 엘보는 방향을 바꾼다.

88번

급수량 산정에 있어서 시간 평균예상 급수량(Qₕ)이 3000L/h였다면, 순간 최대 예상 급수량(Qₚ)은?

1. 70 ~ 100 L/min

2. 150 ~ 200 L/min

3. 225 ~ 250 L/min

4. 275 ~ 300 L/min

정답 2번

해설. ② 150 ~ 200L/min이다.
풀이: 순간 최대 예상 급수량 Qₚ = (3~4) × Qₕ/60
→ Qₚ = (3~4) × 3000/60 = 150 ~ 200L/min
시간 최대 예상 급수량은 보통 Qₕ의 1.5~2배로 한다.

89번

증기난방법에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 저압 증기난방에 사용하는 증기의 압력은 0.15 ~ 0.35kg/cm² 정도이다.

2. 단관 중력 환수식의 경우 증기와 응축수가 역류하지 않도록 선단 하향 구배로 한다.

3. 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관한 것은 습식환수관식이다.

4. 증기의 순환이 가장 빠르며 방열기, 보일러 등의 설치위치에 제한을 받지 않고 대규모 난방용으로 주로 채택되는 방식은 진공환수식이다.

정답 3번

해설. ③ 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관한 것은 건식환수관식이므로 틀린 설명이다.
저압 증기난방은 0.15~0.35kg/cm²(약 15~35kPa) 정도의 증기를 쓰고(①), 단관 중력환수식은 선단 하향 구배로 하며(②), 진공환수식은 순환이 빠르고 설치 위치 제한이 적다(④).

90번

배관의 자중이나 열팽창에 의한 힘 이외에 기계의 진동, 수격작용, 지진 등 다른 하중에 의해 발생하는 변위 또는 진동을 억제시키기 위한 장치는?

1. 스프링 행거

2. 브레이스

3. 앵커

4. 가이드

정답 2번

해설. ② 브레이스이다.
브레이스는 펌프·압축기 등 기계의 진동, 수격작용, 지진 등에 의한 배관의 진동·변위를 억제하는 지지장치다.
스프링 행거는 배관을 매다는 행거, 앵커는 배관을 완전 고정, 가이드는 축방향 이동만 허용한다.

91번

펌프를 운전할 때 공동현상(캐비테이션)의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 토출양정이 높다.

2. 유체의 온도가 높다.

3. 날개차의 원주속도가 크다.

4. 흡입관의 마찰저항이 크다.

정답 1번

해설. ① 토출양정이 높은 것은 캐비테이션의 직접 원인이 아니다.
캐비테이션은 흡입 측 압력이 포화증기압 이하로 떨어질 때 생기며, 유체 온도가 높거나(②) 날개차 원주속도가 크거나(③) 흡입관 마찰저항이 크거나(④) 흡입양정이 클 때 발생하기 쉽다.

92번

급수방식 중 대규모의 급수 수요에 대응이 용이하고 단수 시에도 일정한 급수를 계속할 수 있으며 거의 일정한 압력으로 항상 급수되는 방식은?

1. 양수 펌프식

2. 수도 직결식

3. 고가 탱크식

4. 압력 탱크식

정답 3번

해설. ③ 고가 탱크식이다.
옥상 등 높은 곳의 탱크에 물을 올려 중력으로 급수하므로 급수압력이 거의 일정하고, 단수 시에도 저장량만큼 급수할 수 있어 대규모 급수에 적합하다.
수도 직결식은 수도 본관 압력에 따라 변동하고, 압력 탱크식은 압력 변동이 크다.

93번

증기트랩의 종류를 대분류 한 것으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 박스 트랩

2. 기계적 트랩

3. 온도조절 트랩

4. 열역학적 트랩

정답 1번

해설. ① 박스 트랩은 증기트랩의 대분류가 아니다.
증기트랩은 작동원리에 따라 기계적 트랩(버킷·플로트), 온도조절 트랩(벨로스·바이메탈), 열역학적 트랩(디스크·오리피스)으로 크게 나눈다.

94번

열팽창에 의한 배관의 이동을 구속 또는 제한하기 위해 사용되는 관 지지장치는?

1. 행거(hanger)

2. 서포트(support)

3. 브레이스(brace)

4. 레스트레인트(restraint)

정답 4번

해설. ④ 레스트레인트이다.
레스트레인트는 열팽창에 의한 배관의 이동을 구속·제한하는 장치로 앵커, 스톱, 가이드가 있다.
행거는 위에서 매달고, 서포트는 아래에서 받치며, 브레이스는 진동을 억제한다.

95번

그림과 같은 입체도에 대한 설명으로 맞는 것은?

1. 직선 A와 B, 직선 C와 D는 각각 동일한 수직평면에 있다.

2. A와 B는 수직높이 차가 다르고, 직선 C와 D는 동일한 수평평면에 있다.

3. 직선 A와 B, 직선 C와 D는 각각 동일한 수평평면에 있다.

4. 직선 A와 B는 동일한 수평평면에, 직선 C와 D는 동일한 수직평면에 있다.

정답 2번

해설. ② A와 B 사이는 높이 차가 있는 수직평면상의 굽힘이고, 직선 C와 D는 동일한 수평평면에 있다.
입체도에서 빗금이 수직 방향으로 그어진 부분은 수직평면 안의 오프셋(높이 변화)을, 수평 방향 빗금은 수평평면 안의 오프셋을 나타낸다.

96번

급수배관 시공에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 수리와 기타 필요시 관속의 물을 완전히 뺄 수 있도록 기울기를 주어야 한다.

2. 공기가 모여 있는 곳이 없도록 하여야 하며, 공기가 모일 경우 공기빼기 밸브를 부착한다.

3. 급수관에서 상향 급수는 선단 하향 구배로 하고, 하향 급수에서는 선단 상향 구배로 한다.

4. 가능한 마찰손실이 작도록 배관하며 관의 축소는 편심 레듀서를 써서 공기의 고임을 피한다.

정답 3번

해설. ③ 급수관은 상향 급수 시 선단 상향 구배, 하향 급수 시 선단 하향 구배로 하므로 설명이 반대로 되어 틀리다.
물을 완전히 뺄 수 있게 기울기를 주고(①), 공기가 고이는 곳에는 공기빼기 밸브를 달며(②), 관의 축소는 편심 리듀서로 공기 고임을 피한다(④).

97번

베이퍼록 현상을 방지하기 위한 방법으로 틀린 것은?

1. 실린더 라이너의 외부를 가열한다.

2. 흡입배관을 크게 하고 단열 처리한다.

3. 펌프의 설치위치를 낮춘다.

4. 흡입관로를 깨끗이 청소한다.

정답 1번

해설. ① 실린더 라이너 외부를 가열하면 액이 쉽게 기화해 베이퍼록이 더 잘 생기므로 틀린 방법이다. 오히려 냉각해야 한다.
베이퍼록 방지에는 흡입배관을 굵게 하고 단열(②), 펌프 설치위치를 낮춤(③), 흡입관로 청소(④) 등이 있다.

98번

저압 증기난방 장치에서 적용되는 하트포드 접속법(Hartford connection)과 관련된 용어로 가장 거리가 먼 것은?

1. 보일러주변 배관

2. 균형관

3. 보일러수의 역류방지

4. 리프트 피팅

정답 4번

해설. ④ 리프트 피팅은 진공환수식 증기난방에서 응축수를 끌어올리는 배관법으로 하트포드 접속법과 관계가 없다.
하트포드 접속법은 보일러 주변 배관(①)에서 균형관(②)을 두어 환수관의 누설 등으로 보일러수가 역류해 수면이 내려가는 것(③)을 막는다.

99번

배수 및 통기설비에서 배관시공법에 관한 주의사항으로 틀린 것은?

1. 우수 수직관에 배수관을 연결해서는 안된다.

2. 오버플로우관은 트랩의 유입구측에 연결해야 한다.

3. 바닥 아래에서 빼내는 각 통기관에는 횡주부를 형성시키지 않는다.

4. 통기 수직관은 최하위의 배수 수평지관보다 높은 위치에서 연결해야 한다.

정답 4번

해설. ④ 통기 수직관은 최하위 배수 수평지관보다 낮은 위치에서 배수 수직관에 연결해야 하므로 틀린 설명이다.
우수 수직관에 배수관을 연결하지 않고(①), 오버플로우관은 트랩 유입구 측에 연결하며(②), 바닥 아래 통기관에는 횡주부를 만들지 않는다(③).

100번

온수난방 배관에서 에어 포켓(air pocket)이 발생될 우려가 있는 곳에 설치하는 공기빼기밸브의 설치위치로 가장 적절한 것은?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. ③ 공기빼기밸브는 공기가 모이는 배관의 가장 높은 곳에 설치한다.
③은 배관이 올라갔다 내려가는 정상부 위에 밸브가 있어 에어 포켓의 공기를 뺄 수 있다.
①·②·④는 밸브가 배관의 낮은 곳이나 수직관 중간에 있어 고인 공기를 빼기 어렵다.

공조냉동기계기사 필기 2018년 2회 기출문제

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냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

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