공조냉동기계기사 필기 2018년 3회 기출문제 정답 및 해설

1번

그림과 같이 카르노 사이클로 운전하는 기관 2개가 직렬로 연결되어 있는 시스템에서 두 열기관의 효율이 똑같다고 하면 중간 온도 T는 약 몇 K인가?

1. 330K

2. 400K

3. 500K

4. 660K

정답 2번

해설. ② 두 카르노 기관의 효율이 같으면 1 − T/800 = 1 − 200/T 이다.
풀이: T/800 = 200/T → T² = 800 × 200 = 160000 → T = 400 K.
즉 중간 온도는 고온·저온 절대온도의 기하평균 √(800 × 200)이다.

2번

역카르노 사이클로 운전하는 이상적인 냉동사이클에서 응축기 온도가 40℃, 증발기 온도가 -10℃이면 성능 계수는?

1. 4.26

2. 5.26

3. 3.56

4. 6.56

정답 2번

해설. ② 역카르노 냉동사이클의 성능계수는 COP = Tₗ / (Tₕ − Tₗ) 이다.
풀이: Tₗ = −10 + 273 = 263 K, Tₕ = 40 + 273 = 313 K
COP = 263 / (313 − 263) = 263 / 50 ≒ 5.26.

3번

밀폐시스템에서 초기 상태가 300K, 0.5m³인 이상기체를 등온과정으로 150kPa에서 600 kPa까지 천천히 압축하였다. 이 압축과정에 필요한 일은 약 몇 kJ인가?

1. 104

2. 208

3. 304

4. 612

정답 1번

해설. ① 등온과정의 일은 W = P₁V₁ ln(P₂/P₁) 이다.
풀이: W = 150 × 0.5 × ln(600/150) = 75 × ln 4 = 75 × 1.386 ≒ 104 kJ.
압축이므로 계가 받는 일이 약 104 kJ이다.

4번

에어컨을 이용하여 실내의 열을 외부로 방출하려 한다. 실외 35℃, 실내 20℃인 조건에서 실내로부터 3kW의 열을 방출하려 할 때 필요한 에어컨의 최소 동력은 약 몇 kW인가?

1. 0.154

2. 1.54

3. 0.308

4. 3.08

정답 1번

해설. ① 최소 동력은 카르노(역카르노) 냉동기로 운전할 때이다.
풀이: COP = Tₗ / (Tₕ − Tₗ) = 293 / (308 − 293) ≒ 19.5
W = Qₗ / COP = 3 / 19.5 ≒ 0.154 kW.

5번

압력 250kPa, 체적 0.35m³의 공기가 일정 압력 하에서 팽창하여, 체적이 0.5m³로 되었다. 이 때 내부에너지의 증가가 93.9kJ이었다면, 팽창에 필요한 열량은 약 몇 kJ인가?

1. 43.8

2. 56.4

3. 131.4

4. 175.2

정답 3번

해설. ③ 정압과정의 열량은 Q = ΔU + PΔV 이다.
풀이: PΔV = 250 × (0.5 − 0.35) = 37.5 kJ
Q = 93.9 + 37.5 = 131.4 kJ.

6번

이상기체의 가역 폴리트로픽 과정은 다음과 같다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, P는 압력, v는 비체적, C는 상수이다.)
Pvⁿ = C

1. n=0 이면 등온과정

2. n=1 이면 정적과정

3. n=∞ 이면 정압과정

4. n=k (비열비)이면 단열과정

정답 4번

해설. ④ n = k(비열비)이면 Pvᵏ = C 로 가역 단열과정이다.
① n = 0 이면 P = C 로 정압과정, ② n = 1 이면 Pv = C 로 등온과정, ③ n = ∞ 이면 v = C 로 정적과정이므로 틀리다.

7번

열과 일에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. 열역학적 과정에서 열과 일은 모두 경로에 무관한 상태함수로 나타낸다.

2. 일과 열의 단위는 대표적으로 Watt(W)를 사용한다.

3. 열역학 제1법칙은 열과 일의 방향성을 제시한다.

4. 한 사이클 과정을 지나 원래 상태로 돌아왔을 때 시스템에 가해진 전체 열량은 시스템이 수행한 전체 일의 양과 같다.

정답 4번

해설. ④ 사이클에서는 내부에너지 변화가 0이므로 ∮δQ = ∮δW, 즉 가해진 전체 열량과 수행한 전체 일이 같다(열역학 제1법칙).
① 열과 일은 경로함수이다. ② 대표 단위는 J(kJ)이며 W는 일률 단위이다. ③ 방향성을 제시하는 것은 제2법칙이다.

8번

랭킨 사이클의 각각의 지점에서 엔탈피는 다음과 같다. 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, 펌프일은 무시한다.)
- 보일러 입구 : 290.5 kJ/kg
- 보일러 출구 : 3476.9 kJ/kg
- 응축기 입구 : 2622.1 kJ/kg
- 응축기 출구 : 286.3 kJ/kg

1. 32.4%

2. 29.8%

3. 26.7%

4. 23.8%

정답 3번

해설. ③ 펌프일을 무시하면 η = 터빈일 / 공급열량 이다.
풀이: 터빈일 = 3476.9 − 2622.1 = 854.8 kJ/kg
공급열량 = 3476.9 − 290.5 = 3186.4 kJ/kg
η = 854.8 / 3186.4 ≒ 0.268 → 약 26.7 %.

9번

공기의 정압비열(Cₚ, kJ/(kg·℃))이 다음과 같다고 가정한다. 이때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 일정한 압력하에서 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 다음 식에서 t는 섭씨온도를 나타낸다.)
Cₚ = 1.0053 + 0.000079 × t [kJ/(kg·℃)]

1. 85.5

2. 100.9

3. 312.7

4. 504.6

정답 4번

해설. ④ 비열이 온도의 함수이므로 적분한다.
풀이: Q = m∫Cₚdt = 5 × [1.0053t + 0.000079t²/2]₀¹⁰⁰
= 5 × (100.53 + 0.395) = 5 × 100.925 ≒ 504.6 kJ.

10번

공기 표준 사이클로 운전하는 디젤 사이클 엔진에서 압축비는 18, 체절비(분사 단절비)는 2일 때 이 엔진의 효율은 약 몇 %인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

1. 63%

2. 68%

3. 73%

4. 78%

정답 1번

해설. ① 디젤 사이클 효율 η = 1 − (1/ε^(k−1)) × (σᵏ − 1) / {k(σ − 1)} 이다.
풀이: 18^0.4 = 3.18, 2^1.4 = 2.639
η = 1 − (1/3.18) × (2.639 − 1)/(1.4 × 1) = 1 − 0.3144 × 1.171 ≒ 0.632 → 약 63 %.

11번

카르노 냉동기 사이클과 카르노 열펌프 사이클에서 최고 온도와 최소 온도가 서로 같다. 카르노 냉동기의 성적 계수는 COPᵣ 이라고 하고, 카르노 열펌프의 성적계수는 COPₕₚ 라고 할 때 다음 중 옳은 것은?

1. COPₕₚ + COPᵣ = 1

2. COPₕₚ + COPᵣ = 0

3. COPᵣ − COPₕₚ = 1

4. COPₕₚ − COPᵣ = 1

정답 4번

해설. ④ COPₕₚ = Qₕ/W, COPᵣ = Qₗ/W 이고 Qₕ = Qₗ + W 이므로 COPₕₚ = COPᵣ + 1, 즉 COPₕₚ − COPᵣ = 1 이다.
나머지 관계식은 에너지 보존에 맞지 않는다.

12번

500℃의 고온부와 50℃의 저온부 사이에서 작동하는 Carnot 사이클 열기관의 열효율은 얼마인가?

1. 10%

2. 42%

3. 58%

4. 90%

정답 3번

해설. ③ 카르노 열기관 효율 η = 1 − Tₗ/Tₕ 이다.
풀이: Tₕ = 500 + 273 = 773 K, Tₗ = 50 + 273 = 323 K
η = 1 − 323/773 ≒ 0.582 → 약 58 %.

13번

이상기체가 등온 과정으로 부피가 2배로 팽창할 때 한 일이 W₁이다. 이 이상기체가 같은 초기조건 하에서 폴리트로픽 과정(지수=2)으로 부피가 2배로 팽창할 때 한 일은?

1. W₁ / (2 ln 2)

2. (2 / ln 2) × W₁

3. (ln 2 / 2) × W₁

4. 2 ln 2 × W₁

정답 1번

해설. ① 등온: W₁ = P₁V₁ ln 2.
폴리트로픽(n = 2): W = P₁V₁{1 − (V₁/V₂)ⁿ⁻¹}/(n − 1) = P₁V₁(1 − 1/2)/1 = 0.5P₁V₁
따라서 W = 0.5 × W₁/ln 2 = W₁/(2 ln 2) 이다.

14번

클라우지우스(Clausius) 적분 중 비가역 사이클에 대하여 옳은 식은? (단, Q는 시스템에 공급되는 열, T는 절대온도를 나타낸다.)

1. ∮ dQ/T = 0

2. ∮ dQ/T < 0

3. ∮ dQ/T > 0

4. ∮ dQ/T ≥ 0

정답 2번

해설. ② 클라우지우스 부등식 ∮dQ/T ≤ 0 에서 비가역 사이클은 ∮dQ/T < 0, 가역 사이클은 ∮dQ/T = 0 이다.
①은 가역 사이클, ③·④는 제2법칙에 어긋난다.

15번

다음 중 이상적인 스로틀 과정에서 일정하게 유지되는 양은?

1. 압력

2. 엔탈피

3. 엔트로피

4. 온도

정답 2번

해설. ② 이상적인 스로틀(교축) 과정은 단열이고 일이 없으므로 h₁ = h₂, 즉 엔탈피가 일정하다.
압력은 떨어지고, 비가역 과정이라 엔트로피는 증가하며, 실제 기체는 온도가 변한다(줄-톰슨 효과).

16번

70kPa에서 어떤 기체의 체적이 12m³이었다. 이 기체를 800kPa까지 폴리트로픽 과정으로 압축했을 때 체적이 2m³로 변화했다면, 이 기체의 폴리트로프 지수는 약 얼마인가?

1. 1.21

2. 1.28

3. 1.36

4. 1.43

정답 3번

해설. ③ P₁V₁ⁿ = P₂V₂ⁿ 에서 n = ln(P₂/P₁) / ln(V₁/V₂) 이다.
풀이: n = ln(800/70) / ln(12/2) = ln 11.43 / ln 6 = 2.436 / 1.792 ≒ 1.36.

17번

어떤 기체 1kg이 압력 50kPa, 체적 2.0m³의 상태에서 압력 1000kPa, 체적 0.2m³의 상태로 변화하였다. 이 경우 내부에너지의 변화가 없다고 한다면, 엔탈피의 변화는 얼마나 되겠는가?

1. 57kJ

2. 79kJ

3. 91kJ

4. 100kJ

정답 4번

해설. ④ H = U + PV 이므로 ΔH = ΔU + Δ(PV) 이다.
풀이: P₁V₁ = 50 × 2.0 = 100 kJ, P₂V₂ = 1000 × 0.2 = 200 kJ
ΔH = 0 + (200 − 100) = 100 kJ.

18번

두 물체가 각각 제3의 물체와 온도가 같을 때는 두 물체도 역시 서로 온도가 같다는 것을 말하는 법칙으로 온도측정의 기초가 되는 것은?

1. 열역학 제0법칙

2. 열역학 제1법칙

3. 열역학 제2법칙

4. 열역학 제3법칙

정답 1번

해설. ① 열역학 제0법칙(열평형의 법칙)으로, 온도계로 온도를 측정할 수 있는 근거가 된다.
제1법칙은 에너지 보존, 제2법칙은 방향성(엔트로피 증가), 제3법칙은 절대영도에서 엔트로피가 0에 가까워진다는 법칙이다.

19번

이상기체가 등온과정으로 체적이 감소할 때 엔탈피는 어떻게 되는가?

1. 변하지 않는다.

2. 체적에 비례하여 감소한다.

3. 체적에 반비례하여 증가한다.

4. 체적의 제곱에 비례하여 감소한다.

정답 1번

해설. ① 이상기체의 엔탈피는 온도만의 함수(dh = CₚdT)이므로 등온과정에서는 체적이 변해도 엔탈피가 변하지 않는다.
②·③·④처럼 체적에 따라 변한다는 설명은 이상기체에 맞지 않는다.

20번

이상적인 디젤 기관의 압축비가 16일 때 압축전의 공기 온도가 90℃라면, 압축후의 공기의 온도는 약 몇 ℃인가? (단, 공기의 비열비는 1.4 이다.)

1. 1101℃

2. 718℃

3. 808℃

4. 828℃

정답 4번

해설. ④ 단열압축에서 T₂ = T₁ × ε^(k−1) 이다.
풀이: T₁ = 90 + 273.15 = 363.15 K
T₂ = 363.15 × 16^0.4 = 363.15 × 3.031 ≒ 1100.9 K
→ 1100.9 − 273.15 ≒ 828 ℃.

21번

흡수식 냉동기의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 자동제어가 어렵고 운전경비가 많이 소요된다.

2. 초기 운전 시 정격 성능을 발휘할 때까지의 도달속도가 느리다.

3. 부분 부하에 대한 대응이 어렵다.

4. 증기 압축식보다 소음 및 진동이 크다.

정답 2번

해설. ② 흡수식 냉동기는 재생기 가열·용액 순환에 시간이 걸려 기동 후 정격 성능에 도달하는 시간이 길다.
① 자동제어가 쉽고 운전경비(전력)가 적다. ③ 부분부하 대응(용량제어)이 쉽다. ④ 회전부가 적어 증기압축식보다 소음·진동이 작다.

22번

내경이 20mm인 관 안으로 포화상태의 냉매가 흐르고 있으며 관은 단열재로 싸여있다. 관의 두께는 1mm이며, 관재질의 열전도도는 50W/m·K이며, 단열재의 열전도도는 0.02W/m·K이다. 단열재의 내경과 외경은 각각 22mm와 42mm일 때, 단위길이당 열손실(W)은? (단, 이 때 냉매의 온도는 60℃, 주변 공기의 온도는 0℃이며, 냉매측과 공기측의 평균 대류열전달계수는 각각 2000W/m²·K와 10W/m²·K이다. 관과 단열재 접촉부의 열저항은 무시한다.)

1. 9.87

2. 10.15

3. 11.10

4. 13.27

정답 2번

해설. ② 원통 직렬 열저항(단위길이)을 더한다.
풀이: 내부대류 1/(2000×2π×0.01)=0.0080, 관 ln(11/10)/(2π×50)=0.0003, 단열재 ln(21/11)/(2π×0.02)=5.1457, 외부대류 1/(10×2π×0.021)=0.7579
ΣR ≒ 5.912 m·K/W
q = 60 / 5.912 ≒ 10.15 W/m.

23번

40 냉동톤의 냉동부하를 가지는 제빙공장이 있다. 이 제빙공장 냉동기의 압축기 출구 엔탈피가 457kcal/kg, 증발기 출구 엔탈피가 369kcal/kg, 증발기 입구 엔탈피가 128kcal/kg일 때, 냉매 순환량(kg/h)은? (단, 1RT는 3320kcal/h이다.)

1. 551

2. 403

3. 290

4. 25.9

정답 1번

해설. ① 냉매 순환량 G = 냉동능력 / 냉동효과 이다.
풀이: 냉동효과 = 369 − 128 = 241 kcal/kg
냉동능력 = 40 × 3320 = 132800 kcal/h
G = 132800 / 241 ≒ 551 kg/h.
(압축기 출구 엔탈피 457은 압축일 계산에 쓰는 값이다.)

24번

증기압축식 냉동 시스템에서 냉매량 부족 시 나타나는 현상으로 틀린 것은?

1. 토출압력의 감소

2. 냉동능력의 감소

3. 흡입가스의 과열

4. 토출가스의 온도 감소

정답 4번

해설. ④ 냉매량이 부족하면 흡입가스가 과열되어 압축기 토출가스 온도는 오히려 상승한다.
① 응축부하가 줄어 토출압력은 낮아지고, ② 순환량이 줄어 냉동능력이 감소하며, ③ 증발기 출구에서 흡입가스가 과열된다.

25번

프레온 냉동장치에서 가용전에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 가용전의 용융온도는 일반적으로 75℃ 이하로 되어 있다.

2. 가용전은 Sn(주석), Cd(카드뮴), Bi(비스무트) 등의 합금이다.

3. 온도상승에 따른 이상 고압으로부터 응축기 파손을 방지한다.

4. 가용전의 구경은 안전밸브 최소구경의 1/2 이하이어야 한다.

정답 4번

해설. ④ 가용전의 구경은 안전밸브 최소구경의 1/2 이상이어야 한다.
① 용융온도는 보통 75℃ 이하(68~75℃), ② 주석·카드뮴·비스무트·납 등의 저융점 합금, ③ 응축기·수액기 온도가 비정상적으로 오를 때 녹아 냉매를 방출해 파손을 막는다.

26번

암모니아 냉동장치에서 고압측 게이지 압력이 14kg/cm²·g, 저압측 게이지 압력이 3kg/cm²·g이고, 피스톤 압출량이 100m³/h, 흡입증기의 비체적이 0.5m³/kg이라 할 때, 이 장치에서의 압축비와 냉매순환량(kg/h)은 각각 얼마인가? (단, 압축기의 체적효율은 0.7로 한다.)

1. 3.73, 70

2. 3.73, 140

3. 4.67, 70

4. 4.67, 140

정답 2번

해설. ② 압축비는 절대압력의 비이다(대기압 1.033 kg/cm²).
풀이: 압축비 = (14 + 1.033)/(3 + 1.033) = 15.033/4.033 ≒ 3.73
냉매순환량 G = V × ηᵥ / v = 100 × 0.7 / 0.5 = 140 kg/h.
(1 kg/cm² ≒ 98.07 kPa)

27번

피스톤 압출량이 48m³/h인 압축기를 사용하는 아래와 같은 냉동장치가 있다. 압축기 체적효율(ηᵥ)이 0.75이고, 배관에서의 열손실을 무시하는 경우, 이 냉동장치의 냉동능력(RT)은? (단, 1RT는 3320kcal/h이며, h₁ = 135.5 kcal/kg, v₁ = 0.12 m³/kg, h₂ = 105.5 kcal/kg, h₃ = 104.0 kcal/kg이다.)

1. 1.83

2. 2.54

3. 2.71

4. 2.84

정답 3번

해설. ③ 냉매순환량 G = 48 × 0.75 / 0.12 = 300 kg/h.
열교환기 열평형: h₁ − (증발기 출구) = h₂ − h₃ = 1.5 → 증발기 출구 = 134.0 kcal/kg
냉동효과 = 134.0 − 104.0 = 30 kcal/kg (= h₁ − h₂)
냉동능력 = 300 × 30 / 3320 ≒ 2.71 RT.

28번

다음 중 독성이 거의 없고 금속에 대한 부식성이 적어 식품냉동에 사용되는 유기질 브라인은?

1. 프로필렌글리콜

2. 식염수

3. 염화칼슘

4. 염화마그네슘

정답 1번

해설. ① 프로필렌글리콜은 독성이 거의 없고 금속 부식성이 작아 식품 냉동용 유기질 브라인으로 쓰인다.
② 식염수, ③ 염화칼슘, ④ 염화마그네슘은 무기질 브라인으로 금속 부식성이 크다.

29번

열통과율 900kcal/m²·h·℃, 전열면적 5m²인 아래 그림과 같은 대향류 열교환기에서의 열교환량(kcal/h)은? (단, t₁ : 27℃, t₂ : 13℃, tw₁ : 5℃, tw₂ : 10℃이다.)

1. 26865

2. 53730

3. 45000

4. 90245

정답 2번

해설. ② 대향류의 대수평균온도차(LMTD)를 쓴다.
풀이: Δt₁ = t₁ − tw₂ = 27 − 10 = 17℃, Δt₂ = t₂ − tw₁ = 13 − 5 = 8℃
LMTD = (17 − 8) / ln(17/8) ≒ 11.94℃
Q = K·A·LMTD = 900 × 5 × 11.94 ≒ 53730 kcal/h.

30번

냉동장치에 사용하는 브라인 순환량이 200L/min이고, 비열이 0.7kcal/kg·℃이다. 브라인의 입·출구 온도는 각각 -6℃와 -10℃일 때, 브라인 쿨러의 냉동능력(kcal/h)은? (단, 브라인의 비중은 1.2이다.)

1. 36880

2. 38860

3. 40320

4. 43200

정답 3번

해설. ③ 브라인 쿨러 냉동능력 Q = G × c × Δt 이다.
풀이: G = 200 L/min × 1.2 kg/L × 60 = 14400 kg/h
Q = 14400 × 0.7 × {−6 − (−10)} = 14400 × 0.7 × 4 = 40320 kcal/h.

31번

프레온 냉매의 경우 흡입배관에 이중 입상관을 설치하는 목적으로 가장 적합한 것은?

1. 오일의 회수를 용이하게 하기 위하여

2. 흡입가스의 과열을 방지하기 위하여

3. 냉매액의 흡입을 방지하기 위하여

4. 흡입관에서의 압력강하를 줄이기 위하여

정답 1번

해설. ① 부분부하 시 흡입 입상관의 가스 속도가 느려지면 오일이 올라가지 못하므로, 가는 관과 굵은 관 두 개(이중 입상관)를 두어 오일 회수를 쉽게 한다.
과열 방지, 액흡입 방지, 압력강하 감소가 주목적은 아니다.

32번

다음 중 흡수식 냉동기의 용량제어 방법으로 적당하지 않은 것은?

1. 흡수기 공급흡수제 조절

2. 재생기 공급용액량 조절

3. 재생기 공급증기 조절

4. 응축수량 조절

정답 1번

해설. ① 흡수식 냉동기의 용량제어는 재생기 가열량(증기·온수·연료)이나 재생기로 보내는 용액량, 응축수량 조절로 한다.
흡수기로 공급하는 흡수제 조절은 일반적인 용량제어 방법이 아니다.

33번

냉동장치 운전 중 팽창밸브의 열림이 적을 때, 발생하는 현상이 아닌 것은?

1. 증발압력은 저하한다.

2. 냉매 순환량은 감소한다.

3. 액압축으로 압축기가 손상된다.

4. 체적효율은 저하한다.

정답 3번

해설. ③ 팽창밸브가 너무 적게 열리면 냉매 공급이 부족해 흡입가스가 과열되므로 액압축은 일어나지 않는다(액압축은 과도하게 열렸을 때 발생).
① 증발압력 저하, ② 순환량 감소, ④ 압축비 증가로 체적효율이 저하되는 현상은 나타난다.

34번

폐열을 회수하기 위한 히트파이프(heat pipe)의 구성요소가 아닌 것은?

1. 단열부

2. 응축부

3. 증발부

4. 팽창부

정답 4번

해설. ④ 히트파이프는 증발부(열 흡수), 단열부(증기·액 이동), 응축부(열 방출)로 구성된다.
증발부에서 증발한 작동유체가 단열부를 지나 응축부에서 응축하고, 응축액은 윅(wick)의 모세관력이나 중력으로 증발부로 돌아온다. 팽창부는 구성요소가 아니다.

35번

냉동기유가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

1. 응고점이 낮고, 인화점이 높아야 한다.

2. 냉매와 잘 반응하지 않아야 한다.

3. 산화가 되기 쉬운 성질을 가져야 된다.

4. 수분, 산분을 포함하지 않아야 된다.

정답 3번

해설. ③ 냉동기유는 산화되기 어려워야(화학적으로 안정해야) 한다.
① 응고점이 낮고 인화점이 높을 것, ② 냉매와 반응하지 않을 것, ④ 수분·산분이 없을 것은 모두 옳은 조건이다.

36번

냉동장치 내에 불응축 가스가 생성되는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 냉동장치의 압력이 대기압 이상으로 운전될 경우 저압측에서 공기가 침입한다.

2. 장치를 분해, 조립하였을 경우에 공기가 잔류한다.

3. 압축기의 축봉장치 패킹 연결부분에 누설부분이 있으면 공기가 장치 내에 침입한다.

4. 냉매, 윤활유 등의 열분해로 인해 가스가 발생한다.

정답 1번

해설. ① 저압측이 대기압 이상으로 운전되면 공기가 들어오지 않는다. 공기 침입은 저압측이 대기압 이하(진공)일 때 생긴다.
② 분해·조립 후 잔류 공기, ③ 축봉부 누설로 인한 공기 침입, ④ 냉매·윤활유 열분해 가스는 불응축가스의 원인이다.

37번

가역 카르노 사이클에서 고온부 40℃, 저온부 0℃로 운전될 때 열기관의 효율은?

1. 7.825

2. 6.825

3. 0.147

4. 0.128

정답 4번

해설. ④ 카르노 열기관 효율 η = 1 − Tₗ/Tₕ 이다.
풀이: Tₕ = 40 + 273 = 313 K, Tₗ = 273 K
η = 1 − 273/313 = 40/313 ≒ 0.128.
(①·② 값은 냉동기·열펌프 성적계수에 가깝다.)

38번

다음 냉동장치에서 물의 증발열을 이용하지 않는 것은?

1. 흡수식 냉동장치

2. 흡착식 냉동장치

3. 증기분사식 냉동장치

4. 열전식 냉동장치

정답 4번

해설. ④ 열전식 냉동장치는 펠티에 효과(두 이종금속 접합부에 전류를 흘리면 흡열)를 이용하므로 물의 증발열과 무관하다.
① 흡수식(H₂O-LiBr), ② 흡착식(물-실리카겔), ③ 증기분사식은 물을 냉매로 증발열을 이용한다.

39번

다음 중 밀착 포장된 식품을 냉각부동액 중에 집어 넣어 동결시키는 방식은?

1. 침지식 동결장치

2. 접촉식 동결장치

3. 진공 동결장치

4. 유동층 동결장치

정답 1번

해설. ① 침지식 동결장치는 밀착 포장한 식품을 저온 브라인·부동액에 담가 동결시키는 방식이다.
② 접촉식은 냉각판 사이에 끼워, ③ 진공식은 감압 증발로, ④ 유동층식은 찬 공기를 아래에서 불어 식품을 띄워 동결한다.

40번

압축기에 부착하는 안전밸브의 최소 구경을 구하는 공식으로 옳은 것은?

1. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)^(1/2)

2. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)^(1/3)

3. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)^(1/4)

4. 냉매상수 × (표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량)^(1/5)

정답 1번

해설. ① 압축기 안전밸브의 최소 구경은 d = C × √V (mm) 이다.
여기서 C는 냉매상수, V는 표준회전속도에서 1시간의 피스톤 압출량(m³/h)으로, 압출량의 1/2 제곱(제곱근)에 비례한다.

41번

장방형 덕트(장변 a, 단변 b)를 원형덕트로 바꿀 때 사용하는 식은 아래와 같다. 이 식으로 환산된 장방형 덕트와 원형덕트의 관계는?
Dₑ = 1.3 × [(a × b)⁵ / (a + b)²]^(1/8)

1. 두 덕트의 풍량과 단위 길이당 마찰손실이 같다.

2. 두 덕트의 풍량과 풍속이 같다.

3. 두 덕트의 풍속과 단위 길이당 마찰손실이 같다.

4. 두 덕트의 풍량과 풍속 및 단위 길이당 마찰 손실이 모두 같다.

정답 1번

해설. ① 이 식은 풍량과 단위 길이당 마찰손실이 같게 되는 상당직경(등마찰 환산 직경)을 구하는 식이다.
그러므로 두 덕트의 풍속은 같지 않다(단면적이 다르다). ②·③·④는 틀리다.

42번

열회수방식 중 공조설비의 에너지 절약기법으로 많이 이용되고 있으며, 외기 도입량이 많고 운전시간이 긴 시설에서 효과가 큰 것은?

1. 잠열교환기 방식

2. 현열교환기 방식

3. 비열교환기 방식

4. 전열교환기 방식

정답 4번

해설. ④ 전열교환기는 배기와 외기 사이에서 현열과 잠열(엔탈피)을 함께 교환하므로 외기 도입량이 많고 운전시간이 긴 시설에서 에너지 절약 효과가 크다.
현열교환기는 잠열 회수가 안 되고, 잠열교환기·비열교환기는 일반적인 방식이 아니다.

43번

중앙식 공조방식의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 중앙집중식 이므로 운전 및 유지관리가 용이하다.

2. 리턴 팬을 설치하면 외기냉방이 가능하게 된다.

3. 대형건물보다는 소형건물에 적합한 방식이다.

4. 덕트가 대형이고, 개별식에 비해 설치공간이 크다.

정답 3번

해설. ③ 중앙식 공조방식은 대형건물에 적합하다.
① 기계실에 집중되어 운전·유지관리가 쉽고, ② 리턴 팬을 두면 외기냉방이 가능하며, ④ 덕트가 커서 설치공간이 많이 필요하다.

44번

어느 건물 서편의 유리 면적이 40m²이다. 안쪽에 크림색의 베네시언 블라인드를 설치한 유리면으로부터 오후 4시에 침입하는 열량(kW)은? (단, 외기는 33℃, 실내는 27℃, 유리는 1중이며, 유리의 열통과율(K)은 5.9W/m²·℃, 유리창의 복사량(Igr)은 608W/m², 차폐계수(Kₛ)는 0.56이다.)

1. 15

2. 13.6

3. 3.6

4. 1.4

정답 1번

해설. ① 유리창 침입열 = 전도열 + 일사열 이다.
풀이: 전도열 = K·A·Δt = 5.9 × 40 × (33 − 27) = 1416 W
일사열 = Igr·A·Kₛ = 608 × 40 × 0.56 = 13619 W
합계 = 15035 W ≒ 15 kW.

45번

보일러의 스케일 방지방법으로 틀린 것은?

1. 슬러지는 적절한 분출로 제거한다.

2. 스케일 방지 성분인 칼슘의 생성을 돕기 위해 경도가 높은 물을 보일러수로 활용한다.

3. 경수연화장치를 이용하여 스케일 생성을 방지한다.

4. 인산염을 일정농도가 되도록 투입한다.

정답 2번

해설. ② 경도가 높은 물은 칼슘·마그네슘염이 많아 스케일을 만든다. 보일러수는 연화(경도 성분 제거)해서 사용해야 한다.
① 분출로 슬러지 제거, ③ 경수연화장치 사용, ④ 인산염 등 청관제 투입은 옳은 스케일 방지법이다.

46번

외부의 신선한 공기를 공급하여 실내에서 발생한 열과 오염물질을 대류효과 또는 급배기팬을 이용하여 외부로 배출시키는 환기방식은?

1. 자연환기

2. 전달환기

3. 치환환기

4. 국소환기

정답 3번

해설. ③ 치환환기는 실 하부에서 신선 외기를 저속으로 공급하고, 발생열에 의한 대류(부력)로 오염공기를 상부에서 배출하는 방식이다.
자연환기는 풍력·온도차만 이용, 국소환기는 발생원에서 직접 포집하는 방식이며, 전달환기는 일반 용어가 아니다.

47번

다음 중 사용되는 공기 선도가 아닌 것은? (단, h : 엔탈피, x : 절대습도, t : 온도, p : 압력이다.)

1. h-x선도

2. t-x선도

3. t-h선도

4. p-h선도

정답 4번

해설. ④ p-h 선도는 냉동사이클 해석에 쓰는 냉매 선도이다.
습공기 선도에는 h-x 선도(몰리에 선도), t-x 선도(캐리어 선도), t-h 선도 등이 쓰이며, 압력은 대기압으로 일정하게 보고 작성한다.

48번

다음 중 일반 공기 냉각용 냉수 코일에서 가장 많이 사용되는 코일의 열수로 가장 적정한 것은?

1. 0.5 ~ 1

2. 1.5 ~ 2

3. 4 ~ 8

4. 10 ~ 14

정답 3번

해설. ③ 일반 공기 냉각용 냉수 코일은 4~8열이 가장 많이 쓰인다.
0.5~2열은 가열 코일 등에서, 10열 이상은 공기저항이 커서 특수한 경우에만 쓰인다. 열수가 많을수록 출구 공기온도를 낮출 수 있다.

49번

일사를 받는 외벽으로부터의 침입열량(q)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, k는 열관류율, A는 면적, △t는 상당외기 온도차이다.)

1. q = k × A × △t

2. q = 0.86 × A / △t

3. q = 0.24 × A × △t / k

4. q = 0.29 × k / (A × △t)

정답 1번

해설. ① 일사를 받는 외벽의 침입열은 상당외기온도차를 써서 q = k × A × Δt(k: 열관류율, A: 면적, Δt: 상당외기온도차)로 구한다.
②·③·④는 차원이 맞지 않는 식이다.

50번

공기의 감습장치에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 화학적 감습법은 흡착과 흡수 기능을 이용하는 방법이다.

2. 압축식 감습법은 감습만을 목적으로 사용하는 경우 재열이 필요하므로 비경제적이다.

3. 흡착식 감습법은 실리카겔 등을 사용하며, 흡습재의 재생이 가능하다.

4. 흡수식 감습법은 활성 알루미나를 이용하기 때문에 연속적이고 큰 용량의 것에는 적용하기 곤란하다.

정답 4번

해설. ④ 활성 알루미나는 흡착제이다. 흡수식 감습은 염화리튬·트리에틸렌글리콜 같은 액체 흡수제를 쓰며 연속적이고 대용량에도 적용할 수 있다.
①·②·③은 옳다(압축식은 감습 후 재열이 필요해 비경제적).

51번

간접난방과 직접난방 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 간접난방은 중앙 공조기에 의해 공기를 가열해 실내로 공급하는 방식이다.

2. 직접난방은 방열기에 의해서 실내공기를 가열하는 방식이다.

3. 직접난방은 방열체의 방열형식에 따라 대류난방과 복사난방으로 나눌 수 있다.

4. 온풍난방과 증기난방은 간접 난방에 해당된다.

정답 4번

해설. ④ 온풍난방은 공기를 가열해 보내는 간접난방이지만, 증기난방은 방열기로 실내공기를 직접 가열하는 직접난방이다.
①·②·③은 옳은 설명이다. 방열기·복사패널로 실내를 직접 데우면 직접난방, 공조기에서 데운 공기를 보내면 간접난방이다.

52번

다음 중 온수난방용 기기가 아닌 것은?

1. 방열기

2. 공기방출기

3. 순환펌프

4. 증발탱크

정답 4번

해설. ④ 증발탱크는 증기난방(고압 환수의 재증발 처리)에 쓰는 기기이다.
방열기, 공기방출기(공기빼기밸브), 순환펌프는 온수난방에 쓰이며, 이 밖에 팽창탱크·보일러·온수 순환 배관도 온수난방의 구성 요소이다.

53번

다음 중 축류형 취출구에 해당되는 것은?

1. 아네모스탯형 취출구

2. 펑커루버형 취출구

3. 팬형 취출구

4. 원형 천장 디퓨저형 취출구

정답 2번

해설. ② 펑커루버형은 기류 방향을 바꿀 수 있는 축류형 취출구이다.
축류형: 노즐형, 펑커루버형, 그릴형, 라인형, 다공판형 / 복류형: 아네모스탯형, 팬형, 원형 천장 디퓨저형.
※ 원래 보기(다공판형)도 축류형이라 정답이 둘이었으므로 ④ 보기를 고쳤다.

54번

냉수코일의 설계상 유의사항으로 옳은 것은?

1. 일반적으로 통과 풍속은 2~3m/s로 한다.

2. 입구 냉수온도는 20℃ 이상으로 취급한다.

3. 관내의 물의 유속은 4m/s 전후로 한다.

4. 병류형으로 하는 것이 보통이다.

정답 1번

해설. ① 냉수코일 통과 풍속은 보통 2~3 m/s(2.5 m/s 전후)로 한다.
② 입구 냉수온도는 5~7℃ 정도, ③ 관내 수속은 1 m/s 전후, ④ 공기와 물의 흐름은 대향류로 하는 것이 보통이다.

55번

수증기 발생으로 인한 환기를 계획하고자 할 때, 필요 환기량 Q(m³/h)의 계산식으로 옳은 것은? (단, qₛ : 발생 현열량(kJ/h), W : 수증기 발생량(kg/h), M : 먼지발생량(m³/h), tᵢ(℃) : 허용 실내온도, Xᵢ(kg/kg) : 허용 실내 절대습도, tₒ(℃) : 도입 외기온도, Xₒ(kg/kg) : 도입 외기절대습도, K, Kₒ : 허용실내 및 도입외기 가스농도, C, Cₒ : 허용 실내 및 도입외기 먼지농도이다.)

1. Q = qₛ / {0.29(tᵢ − tₒ)}

2. Q = W / {1.2(Xᵢ − Xₒ)}

3. Q = 100·M / (K − Kₒ)

4. Q = M / (C − Cₒ)

정답 2번

해설. ② 수증기 제거용 환기량은 Q = W / {ρ(Xᵢ − Xₒ)} = W / {1.2(Xᵢ − Xₒ)} (m³/h)이다(공기 밀도 1.2 kg/m³).
①은 발생열 제거, ③은 가스 제거, ④는 먼지 제거를 위한 환기량 식이다.

56번

다음 그림에서 상태 ①인 공기를 ②로 변화시켰을 때의 현열비를 바르게 나타낸 것은?

1. (i₃ − i₁)/(i₂ − i₁)

2. (i₂ − i₃)/(i₂ − i₁)

3. (x₂ − x₁)/(t₁ − t₂)

4. (t₁ − t₂)/(i₃ − i₁)

정답 1번

해설. ① 현열비 SHF = 현열 변화 / 전열 변화 이다.
①→③은 절대습도가 같은 현열 변화(i₃ − i₁), ③→②는 잠열 변화(i₂ − i₃), ①→②의 전열 변화는 i₂ − i₁ 이다.
따라서 SHF = (i₃ − i₁)/(i₂ − i₁).

57번

보일러의 종류 중 수관보일러 분류에 속하지 않는 것은?

1. 자연순환식 보일러

2. 강제순환식 보일러

3. 연관 보일러

4. 관류 보일러

정답 3번

해설. ③ 연관 보일러는 연소가스가 관 안을 지나는 원통형(노통연관 계열) 보일러이다.
수관보일러는 물이 관 안을 흐르며 자연순환식, 강제순환식, 관류 보일러로 나뉜다.

58번

제주지방의 어느 한 건물에 대한 냉방기간 동안의 취득열량(GJ/기간)은? (단, 냉방도일 CD₂₄₋₂₄ = 162.4(deg℃·day), 건물 구조체 표면적 500m², 열관류율은 0.58W/m²·℃, 환기에 의한 취득열량은 168W/℃이다.)

1. 9.37

2. 6.43

3. 4.07

4. 2.36

정답 2번

해설. ② 기간 취득열량 = (ΣKA + 환기) × 냉방도일 × 86400 s 이다.
풀이: KA = 0.58 × 500 = 290 W/℃, 합계 290 + 168 = 458 W/℃
Q = 458 × 162.4 × 86400 ≒ 6.43 × 10⁹ J = 6.43 GJ.

59번

송풍량 2000m³/min을 송풍기 전후의 전압차 20Pa로 송풍하기 위한 필요 전동기 출력(kW)은? (단, 송풍기의 전압효율은 80%, 전동효율은 V벨트로 0.95이며, 여유율은 0.2이다.)

1. 1.05

2. 10.35

3. 14.04

4. 25.32

정답 1번

해설. ① 전동기 출력 P = Q × ΔP / (ηₜ × ηₘ) × (1 + 여유율) 이다.
풀이: Q = 2000/60 = 33.33 m³/s
P = 33.33 × 20 / (0.8 × 0.95) × 1.2 = 666.7 / 0.76 × 1.2 ≒ 1053 W ≒ 1.05 kW.

60번

에어와셔 단열 가습시 포화효율은 어떻게 표시하는가? (단, 입구공기의 건구온도 t₁, 출구공기의 건구온도 t₂, 입구공기의 습구온도 tw₁, 출구공기의 습구온도 tw₂이다.)

1. η = (t₁ − t₂) / (t₂ − tw₂)

2. η = (t₁ − t₂) / (t₁ − tw₁)

3. η = (t₂ − t₁) / (tw₂ − t₁)

4. η = (t₁ − tw₁) / (t₂ − t₁)

정답 2번

해설. ② 단열 가습(순환수 분무)에서는 공기가 입구 습구온도 tw₁ 까지만 냉각될 수 있으므로
포화효율 η = 실제 온도강하 / 최대 온도강하 = (t₁ − t₂)/(t₁ − tw₁) 이다.

61번

변압기의 부하손(동손)에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 동손은 온도 변화와 관계없다.

2. 동손은 주파수에 의해 변화한다.

3. 동손은 부하 전류에 의해 변화한다.

4. 동손은 자속 밀도에 의해 변화한다.

정답 3번

해설. ③ 동손은 권선 저항의 I²R 손실이므로 부하 전류의 제곱에 비례해 변한다.
① 저항이 온도에 따라 변하므로 온도와 관계가 있다. ②·④ 주파수·자속밀도에 따라 변하는 것은 철손(히스테리시스·와류손)이다.

62번

목표값이 다른 양과 일정한 비율 관계를 가지고 변화하는 경우의 제어는?

1. 추종 제어

2. 비율 제어

3. 정치 제어

4. 프로그램 제어

정답 2번

해설. ② 비율 제어는 목표값이 다른 양과 일정한 비율을 유지하도록 변하는 추치제어이다(예: 연료와 공기의 비율).
추종 제어는 임의 변화, 정치 제어는 일정한 목표값, 프로그램 제어는 미리 정한 시간 계획에 따라 변한다.

63번

프로세스 제어용 검출기기는?

1. 유량계

2. 전위차계

3. 속도검출기

4. 전압검출기

정답 1번

해설. ① 프로세스 제어는 온도·유량·압력·액위·농도 등 공업 공정의 상태량을 제어하므로 유량계가 검출기기이다.
전위차계·속도검출기·전압검출기는 서보기구나 자동조정에 쓰인다.

64번

R-L-C 직렬회로에서 전압(E)과 전류(I) 사이의 위상 관계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. XL = XC 인 경우 I는 E와 동상이다.

2. XL ＞ XC 인 경우 I는 E보다 θ 만큼 뒤진다.

3. XL ＜ XC 인 경우 I는 E보다 θ 만큼 앞선다.

4. XL ＜ (XC − R) 인 경우 I는 E보다 θ 만큼 뒤진다.

정답 4번

해설. ④ XL ＜ (XC − R)이면 XL ＜ XC 이므로 용량성 회로가 되어 전류가 전압보다 앞선다.
① XL = XC 는 직렬공진으로 동상, ② XL ＞ XC 는 유도성으로 전류가 뒤지고, ③ XL ＜ XC 는 용량성으로 전류가 앞선다.

65번

그림과 같은 R-L-C 회로의 전달함수는?

1. 1 / (LCs + RC + 1)

2. 1 / (LC + RCs + 1)

3. 1 / (LCs² + RCs + 1)

4. 1 / (LCs + RCs² + 1)

정답 3번

해설. ③ 출력 VC(s) = (1/Cs)I(s), 입력 V(s) = (R + Ls + 1/Cs)I(s) 이다.
G(s) = VC(s)/V(s) = (1/Cs)/(R + Ls + 1/Cs) = 1/(LCs² + RCs + 1).

66번

디지털 제어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 디지털 제어의 연산속도는 샘플링계에서 결정된다.

2. 디지털 제어를 채택하면 조정 개수 및 부품수가 아날로그 제어보다 줄어든다.

3. 디지털 제어는 아날로그 제어보다 부품편차 및 경년변화의 영향을 덜 받는다.

4. 정밀한 속도제어가 요구되는 경우 분해능이 떨어지더라도 디지털 제어를 채택하는 것이 바람직하다.

정답 4번

해설. ④ 정밀한 속도제어에는 분해능이 높아야 하므로, 분해능이 떨어지는 디지털 제어를 굳이 채택하는 것은 바람직하지 않다.
①·②·③은 디지털 제어의 옳은 특징(샘플링 주기에 따른 연산, 부품 수 감소, 부품편차·경년변화에 강함)이다.

67번

그림과 같은 피드백 제어 계에서의 폐루프 종합 전달함수는?

1. 1/G₁(s) + 1/G₂(s)

2. 1 / {G₁(s) + G₂(s)}

3. G₁(s) / {1 + G₁(s)G₂(s)}

4. G₁(s)G₂(s) / {1 + G₁(s)G₂(s)}

정답 3번

해설. ③ 부궤환 폐루프 전달함수 = 전향경로 이득 / (1 + 루프 이득) 이다.
전향경로 G₁(s), 루프 이득 G₁(s)G₂(s) 이므로 C(s)/R(s) = G₁(s)/{1 + G₁(s)G₂(s)}.

68번

자성을 갖고 있지 않은 철편에 코일을 감아서 여기에 흐르는 전류의 크기와 방향을 바꾸면 히스테리시스 곡선이 발생되는데, 이 곡선 표현에서 X축과 Y축을 옳게 나타낸 것은?

1. X축 − 자화력, Y축 − 자속밀도

2. X축 − 자속밀도, Y축 − 자화력

3. X축 − 자화세기, Y축 − 잔류자속

4. X축 − 잔류자속, Y축 − 자화세기

정답 1번

해설. ① 히스테리시스 곡선(B-H 곡선)은 가로축에 자화력(자계의 세기 H), 세로축에 자속밀도 B를 나타낸다.
잔류자속(잔류자기)과 보자력은 곡선이 두 축과 만나는 점으로 읽는 값이다.

69번

그림과 같은 회로에서 전력계 W와 직류전압계 V의 지시가 각각 60[W], 150[V]일 때 부하전력은 얼마인가? (단, 전력계의 전류코일의 저항은 무시하고 전압계의 저항은 1[kΩ]이다.)

1. 27.5[W]

2. 30.5[W]

3. 34.5[W]

4. 37.5[W]

정답 4번

해설. ④ 전력계는 부하와 전압계의 전력을 합해서 지시하므로 전압계 소비전력을 뺀다.
풀이: 전압계 전력 = V²/Rᵥ = 150² / 1000 = 22.5 W
부하전력 = 60 − 22.5 = 37.5 W.

70번

제어계의 동작상태를 교란하는 외란의 영향을 제거할 수 있는 제어는?

1. 순서 제어

2. 피드백 제어

3. 시퀀스 제어

4. 개루프 제어

정답 2번

해설. ② 피드백 제어는 출력을 검출해 목표값과 비교하고 편차를 줄이도록 동작하므로 외란의 영향을 제거할 수 있다.
순서(시퀀스) 제어와 개루프 제어는 출력을 되먹임하지 않아 외란을 보정하지 못한다.

71번

C(jω) = 1 / {1 + 3(jω) + 3(jω)²} 일 때 이 요소의 인디셜 응답은?

1. 진동

2. 비진동

3. 임계진동

4. 선형진동

정답 1번

해설. ① jω = s로 두면 G(s) = 1/(3s² + 3s + 1) → 특성방정식 s² + s + 1/3 = 0.
풀이: ωₙ² = 1/3 → ωₙ = 0.577, 2ζωₙ = 1 → ζ = 1/(2 × 0.577) ≒ 0.866
0 < ζ < 1 이므로 부족제동, 즉 감쇠 진동하는 응답이다.

72번

다음의 논리식 중 다른 값을 나타내는 논리식은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. X(X′ + Y)

2. X(X + Y)

3. XY + XY′

4. (X + Y)(X + Y′)

정답 1번

해설. ① X(X′ + Y) = XX′ + XY = 0 + XY = XY 이다.
② X(X + Y) = X + XY = X, ③ XY + XY′ = X(Y + Y′) = X, ④ (X + Y)(X + Y′) = X + YY′ = X 이므로 ②·③·④는 모두 X로 같다.

73번

다음 중 불연속 제어에 속하는 것은?

1. 비율 제어

2. 비례 제어

3. 미분 제어

4. ON-OFF 제어

정답 4번

해설. ④ ON-OFF 제어(2위치 동작)는 조작량이 두 값 중 하나만 취하는 불연속 제어이다.
비례(P)·미분(D) 제어는 연속 동작이며, 비율 제어는 목표값의 성질에 따른 분류(추치제어)이다.

74번

저항 R[Ω]에 전류 I[A]를 일정 시간 동안 흘렸을 때 도선에 발생하는 열량의 크기로 옳은 것은?

1. 전류의 세기에 비례

2. 전류의 세기에 반비례

3. 전류의 세기의 제곱에 비례

4. 전류의 세기의 제곱에 반비례

정답 3번

해설. ③ 줄의 법칙에 따라 발열량 H = I²Rt (J) 이므로 전류의 제곱에 비례한다.
저항과 시간이 일정하면 전류가 2배일 때 열량은 4배가 된다.

75번

어떤 코일에 흐르는 전류가 0.01초 사이에 일정하게 50[A]에서 10[A]로 변할 때 20[V]의 기전력이 발생할 경우 자기인덕턴스[mH]는?

1. 5

2. 10

3. 20

4. 40

정답 1번

해설. ① 유도기전력 e = L × |ΔI/Δt| 이다.
풀이: ΔI/Δt = (50 − 10) / 0.01 = 4000 A/s
L = 20 / 4000 = 0.005 H = 5 mH.

76번

유도전동기에서 슬립이 “0”이라고 하는 것은?

1. 유도전동기가 정지 상태인 것을 나타낸다.

2. 유도전동기가 전부하 상태인 것을 나타낸다.

3. 유도전동기가 동기속도로 회전한다는 것이다.

4. 유도전동기가 제동기의 역할을 한다는 것이다.

정답 3번

해설. ③ 슬립 s = (Nₛ − N)/Nₛ 이므로 s = 0 이면 N = Nₛ, 즉 동기속도로 회전한다(실제로는 토크가 0).
s = 1 은 정지 상태, 전부하에서는 보통 0.03~0.05 정도, s > 1 이면 제동기로 동작한다.

77번

공기식 조작기기에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 큰 출력을 얻을 수 있다.

2. PID 동작을 만들기 쉽다.

3. 속응성이 장거리에서는 빠르다.

4. 신호를 먼 곳까지 보낼 수 있다.

정답 2번

해설. ② 공기식 조작기기는 다이어프램·벨로즈·노즐플래퍼 등으로 PID 동작을 만들기 쉽고 방폭성이 좋다.
① 큰 출력은 유압식, ③·④ 신호 전달이 늦어 장거리 전송·속응성은 전기식이 유리하다.

78번

자기회로에서 퍼미언스(permeance)에 대응하는 전기회로의 요소는?

1. 도전율

2. 컨덕턴스

3. 정전용량

4. 엘라스턴스

정답 2번

해설. ② 퍼미언스는 자기저항(릴럭턴스)의 역수로, 전기회로에서 전기저항의 역수인 컨덕턴스에 대응한다.
도전율은 도전성의 재료 상수, 정전용량의 역수는 엘라스턴스이다.

79번

다음 설명에 알맞은 전기 관련 법칙은?
회로 내의 임의의 폐회로에서 한쪽 방향으로 일주하면서 취할 때 공급된 기전력의 대수합은 각 회로 소자에서 발생한 전압 강하의 대수합과 같다.

1. 옴의 법칙

2. 가우스 법칙

3. 쿨롱의 법칙

4. 키르히호프의 법칙

정답 4번

해설. ④ 키르히호프의 제2법칙(전압 법칙): 임의의 폐회로에서 기전력의 대수합 = 전압강하의 대수합(ΣE = ΣIR).
옴의 법칙은 V = IR, 가우스 법칙은 폐곡면을 지나는 전기력선 수, 쿨롱의 법칙은 두 전하 사이의 힘에 관한 법칙이다.

80번

방사성 위험물을 원격으로 조작하는 인공수(人工手 : manipulator)에 사용되는 제어계는?

1. 서보기구

2. 자동조정

3. 시퀀스 제어

4. 프로세스 제어

정답 1번

해설. ① 매니퓰레이터처럼 물체의 위치·방위·자세 등 기계적 변위를 목표값에 따라 추종시키는 제어계는 서보기구이다.
자동조정은 전압·속도 등, 프로세스 제어는 온도·압력 등 공정량, 시퀀스 제어는 정해진 순서에 따른 제어이다.

81번

배관설비 공사에서 파이프 래크의 폭에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 파이프 래크의 실제 폭은 신규라인을 대비하여 계산된 폭보다 20% 정도 크게 한다.

2. 파이프 래크상의 배관밀도가 작아지는 부분에 대해서는 파이프 래크의 폭을 좁게 한다.

3. 고온배관에서는 열팽창에 의하여 과대한 구속을 받지 않도록 충분한 간격을 둔다.

4. 인접하는 파이프의 외측과 외측과의 최소 간격을 25mm로 하여 래크의 폭을 결정한다.

정답 4번

해설. ④ 인접 파이프의 외측과 외측 사이 최소 간격은 보통 75 mm(플랜지가 있으면 플랜지 외측 기준 25 mm)로 하여 래크 폭을 정한다.
①·②·③은 옳은 설명이다(신규 라인 대비 20% 여유, 배관밀도에 따라 폭 조정, 열팽창 간격 확보).

82번

다음 중 방열기나 팬코일 유니트에 가장 적합한 관 이음은?

1. 스위블 이음

2. 루프 이음

3. 슬리브 이음

4. 벨로즈 이음

정답 1번

해설. ① 스위블 이음은 엘보 2개 이상을 조합해 나사 회전으로 신축을 흡수하므로 방열기·팬코일 유닛 주위 배관에 적합하다.
루프·슬리브·벨로즈 이음은 주로 배관 주관·직관부 신축 흡수용이다.

83번

원심력 철근 콘크리트관에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 흄(hume)관이라고 한다.

2. 보통관과 압력관으로 나뉜다.

3. A형 이음재 형상은 칼라이음쇠를 말한다.

4. B형 이음재 형상은 삽입이음쇠를 말한다.

정답 4번

해설. ④ 원심력 철근 콘크리트관의 이음 형상은 A형 칼라 이음, B형 소켓 이음, C형 삽입(맞대기) 이음이다. 따라서 B형은 소켓 이음이다.
①·②·③은 옳다(흄관, 보통관·압력관 구분, A형 칼라).

84번

냉매 배관 중 토출관 배관 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 응축기가 압축기보다 2.5m 이상 높은 곳에 있을 때는 트랩을 설치한다.

2. 수평관은 모두 끝내림 구배로 배관한다.

3. 수직관이 너무 높으면 3m마다 트랩을 설치한다.

4. 유분리기는 응축기보다 온도가 낮지 않은 곳에 설치한다.

정답 3번

해설. ③ 토출관의 수직 상승관이 너무 높으면 10 m마다 트랩을 설치한다.
① 응축기가 압축기보다 2.5 m 이상 높으면 트랩 설치, ② 수평관은 끝내림 구배, ④ 유분리기는 응축기보다 온도가 낮지 않은 곳에 설치하는 것은 옳다.

85번

배관의 보온재를 선택할 때 고려해야 할 점이 아닌 것은?

1. 불연성일 것

2. 열전도율이 클 것

3. 물리적, 화학적 강도가 클 것

4. 흡수성이 적을 것

정답 2번

해설. ② 보온재는 열전도율이 작아야 한다.
① 불연성, ③ 물리적·화학적 강도, ④ 흡수성이 적을 것은 보온재 선택 시 고려사항이다. 이 밖에 사용온도에 견딜 것, 비중이 작고 시공이 쉬울 것도 요구된다.

86번

다음 냉매액관 중에 플래시가스 발생 원인이 아닌 것은?

1. 열교환기를 사용하여 과냉각도가 클 때

2. 관경이 매우 작거나 현저히 입상할 경우

3. 여과망이나 드라이어가 막혔을 때

4. 온도가 높은 장소를 통과 시

정답 1번

해설. ① 과냉각도가 크면 액관에서 압력이 떨어져도 포화온도 이하로 유지되므로 플래시가스가 오히려 방지된다.
② 관경이 작거나 크게 입상하면 압력강하, ③ 필터·드라이어 막힘, ④ 고온 장소 통과는 플래시가스 발생 원인이다.

87번

고가 탱크식 급수방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 고층건물이나 상수도 압력이 부족할 때 사용된다.

2. 고가탱크의 용량은 양수펌프의 양수량과 상호 관계가 있다.

3. 건물내의 밸브나 각 기구에 일정한 압력으로 물을 공급한다.

4. 고가탱크에 펌프로 물을 압송하여 탱크내에 공기를 압축 가압하여 일정한 압력을 유지시킨다.

정답 4번

해설. ④는 압력탱크식 급수방식에 대한 설명이다. 고가탱크식은 옥상 탱크에 물을 올려 중력으로 공급한다.
①·②·③은 고가탱크식의 옳은 설명이다. 고가탱크식은 급수압력이 일정하고 단수 때도 저수량만큼 급수할 수 있다.

88번

지역난방 열공급 관로 중 지중 매설방식과 비교한 공동구내 배관 시설의 장점이 아닌 것은?

1. 부식 및 침수 우려가 적다.

2. 유지보수가 용이하다.

3. 누수점검 및 확인이 쉽다.

4. 건설비용이 적고 시공이 용이하다.

정답 4번

해설. ④ 공동구 내 배관은 구조물 공사가 필요해 건설비가 많이 들고 시공이 어렵다.
①·②·③ 부식·침수 우려가 적고 유지보수와 누수 점검·확인이 쉬운 것은 공동구 배관의 장점이다.

89번

스케줄 번호에 의해 관의 두께를 나타내는 강관은?

1. 배관용 탄소강관

2. 수도용 아연도금강관

3. 압력배관용 탄소강관

4. 내식성 급수용 강관

정답 3번

해설. ③ 압력배관용 탄소강관(SPPS)은 스케줄 번호(Sch = 10P/S)로 관 두께를 나타낸다.
배관용 탄소강관·수도용 아연도금강관·급수용 강관은 스케줄 번호를 쓰지 않는다.

90번

배관을 지지장치에 완전하게 구속시켜 움직이지 못하도록 한 장치는?

1. 리지드행거

2. 앵커

3. 스토퍼

4. 브레이스

정답 2번

해설. ② 앵커는 배관을 지지점에 완전히 고정해 회전·이동을 모두 구속한다.
리지드행거는 수직 방향 변위가 없는 곳에 매다는 지지, 스토퍼는 특정 방향 이동만 제한, 브레이스는 진동 억제용이다.

91번

증기보일러 배관에서 환수관의 일부가 파손된 경우 보일러 수의 유출로 안전수위 이하가 되어 보일러 수가 빈 상태로 되는 것을 방지하기 위해 하는 접속법은?

1. 하트포드 접속법

2. 리프트 접속법

3. 스위블 접속법

4. 슬리브 접속법

정답 1번

해설. ① 하트포드 접속법은 증기관과 환수관 사이 균형관을 두고 환수를 보일러 안전수위보다 약간 높은 위치에서 넣어, 환수관 파손 시 보일러수 유출로 빈 불때기가 되는 것을 막는다.
리프트 접속은 진공환수식에서 환수를 끌어올리는 방법이다.

92번

동력나사 절삭기의 종류 중 관의 절단, 나사절삭, 거스러미 제거 등의 작업을 연속적으로 할 수 있는 유형은?

1. 리드형

2. 호브형

3. 오스터형

4. 다이헤드형

정답 4번

해설. ④ 다이헤드형 동력나사 절삭기는 관의 절단, 나사절삭, 거스러미 제거를 연속으로 할 수 있다.
오스터형은 수동 오스터를 이용한 나사절삭 전용, 호브형은 호브로 나사를 절삭하는 형식이다.

93번

냉동배관 재료로서 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

1. 저온에서 강도가 커야 한다.

2. 가공성이 좋아야 한다.

3. 내식성이 작아야 한다.

4. 관내마찰 저항이 작아야 한다.

정답 3번

해설. ③ 냉동배관 재료는 내식성이 커야 한다.
① 저온에서 강도가 클 것, ② 가공성이 좋을 것, ④ 관내 마찰저항이 작을 것은 옳은 조건이다. 이 밖에 냉매·윤활유와 화학작용을 하지 않을 것(암모니아는 동·동합금 사용 금지)도 요구된다.

94번

급탕배관의 신축방지를 위한 시공 시 틀린 것은?

1. 배관의 굽힘 부분에는 스위블 이음으로 접합한다.

2. 건물의 벽 관통부분 배관에는 슬리브를 끼운다.

3. 배관 직관부에는 팽창량을 흡수하기 위해 신축이음쇠를 사용한다.

4. 급탕밸브나 플랜지 등의 패킹은 고무, 가죽 등을 사용한다.

정답 4번

해설. ④ 급탕 배관의 밸브·플랜지 패킹은 고온에 견디는 내열성 재료(테플론, 석면 대체 섬유 등)를 써야 하며, 고무·가죽은 열에 약해 부적합하다.
①·②·③은 신축에 대비한 옳은 시공법이다.

95번

5명 가족이 생활하는 아파트에서 급탕가열기를 설치하려고 할 때 필요한 가열기의 용량(kcal/h)은? (단, 1일 1인당 급탕량 90L/d, 1일 사용량에 대한 가열능력 비율 1/7, 탕의 온도 70℃, 급수온도 20℃이다.)

1. 459

2. 643

3. 2250

4. 3214

정답 4번

해설. ④ 가열능력 = 1일 급탕량 × 가열능력 비율 × 온도차 이다.
풀이: 1일 급탕량 = 5 × 90 = 450 L/d
H = 450 × 1/7 × 1 × (70 − 20) = 3214 kcal/h (≒ 3.74 kW).

96번

온수난방에서 개방식 팽창탱크에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 공기빼기 배기관을 설치한다.

2. 4℃의 물을 100℃로 높였을 때 팽창체적 비율이 4.3% 정도이므로 이를 고려하여 팽창탱크를 설치한다.

3. 팽창탱크에는 오버 플로우관을 설치한다.

4. 팽창관에는 반드시 밸브를 설치한다.

정답 4번

해설. ④ 개방식 팽창탱크의 팽창관에는 밸브를 설치하지 않는다(잘못 닫히면 배관·보일러가 파손될 수 있다).
①·②·③은 옳다(4℃→100℃ 팽창률 약 4.3%, 배기관·오버플로관 설치).

97번

도시가스의 공급 계통에 따른 공급 순서로 옳은 것은?

1. 원료 → 압송 → 제조 → 저장 → 압력조정

2. 원료 → 제조 → 압송 → 저장 → 압력조정

3. 원료 → 저장 → 압송 → 제조 → 압력조정

4. 원료 → 저장 → 제조 → 압송 → 압력조정

정답 2번

해설. ② 도시가스는 원료 → 제조 → 압송 → 저장 → 압력조정 순으로 공급된다.
원료로 가스를 제조한 뒤 압송기로 보내 가스홀더에 저장하고, 정압기로 압력을 조정해 수요가에 공급한다.

98번

증기배관의 수평 환수관에서 관경을 축소할 때 사용하는 이음쇠로 가장 적합한 것은?

1. 소켓

2. 부싱

3. 플랜지

4. 리듀서

정답 4번

해설. ④ 수평 환수관에서 관경을 줄일 때는 편심 리듀서를 써서 관 밑면을 맞춰 응축수가 고이지 않게 한다.
소켓은 같은 관경 연결, 부싱은 암나사 쪽 관경 축소, 플랜지는 분해·조립용 이음이다.

99번

다음 중 안전밸브의 그림 기호로 옳은 것은?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. ③ 밸브 기호 위에 스프링이 붙은 기호가 안전밸브(스프링식)이다.
② 밸브 기호 가운데에 검은 점이 있는 것은 글로브밸브, ④ 반원형(다이어프램) 조작부가 붙은 것은 다이어프램(자동)밸브 기호이다.

100번

도시가스 배관 매설에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 배관을 철도부지에 매설하는 경우 배관의 외면으로부터 궤도 중심까지 거리는 4m 이상 유지할 것

2. 배관을 철도부지에 매설하는 경우 배관의 외면으로부터 철도부지 경계까지 거리는 0.6m 이상 유지할 것

3. 배관을 철도부지에 매설하는 경우 지표면으로부터 배관의 외면까지의 깊이는 1.2m 이상 유지할 것

4. 배관의 외면으로부터 도로의 경계까지 수평거리 1m 이상 유지할 것

정답 2번

해설. ② 철도부지에 매설하는 경우 배관 외면에서 궤도 중심까지 4 m 이상, 철도부지 경계까지 1 m 이상, 지표면에서 배관 외면까지 깊이 1.2 m 이상을 유지한다.
따라서 철도부지 경계까지 0.6 m 이상이라는 ②가 틀리다. ④ 도로 경계까지 수평거리 1 m 이상은 옳다.

공조냉동기계기사 필기 2018년 3회 기출문제

기계열역학

냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

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