공조냉동기계기사 필기 2020년 1회 기출문제 정답 및 해설

1번

다음 중 가장 큰 에너지는?

1. 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일

2. 발열량 10000 kJ/kg의 연료를 100kg연소시켜 나오는 열량

3. 대기압 하에서 10℃의 물 10m³를 90℃로 가열하는데 필요한 열량( 단, 물의 비열은 4.2kJ/(kgㆍK)이다.)

4. 시속 100 km로 주행하는 총 질량 2000kg인 자동차의 운동에너지

정답 1번

해설. ① 엔진이 한 일 = 100kW × 10h = 1000kWh = 3.6×10⁶kJ로 가장 크다.
② 10000 × 100 = 1.0×10⁶kJ
③ 물 10m³ = 10000kg, Q = 10000 × 4.2 × 80 = 3.36×10⁶kJ
④ 운동에너지 = ½ × 2000 × (27.78m/s)² ≒ 7.7×10²kJ

2번

실린더 내의 공기가 100kPa, 20℃ 상태에서 300kPa이 될 때까지가역단열 과정으로 압축된다. 이 과정에서 실린더 내의 계에서 엔트로피의 변화(kJ/(kgㆍK))는? (단, 공기의 비열비(k)는 1.4이다.)

1. -1.35

2. 0

3. 1.35

4. 13.5

정답 2번

해설. ② 가역단열과정은 등엔트로피 과정이므로 엔트로피 변화는 0이다.
가역(마찰 없음)이면서 단열(열출입 없음)이면 ds = δq/T = 0이므로 압력비나 비열비와 관계없이 Δs = 0이다. 비가역 단열과정이라면 엔트로피가 증가한다.

3번

용기 안에 있는 유체의 초기 내부에너지는 700kJ이다. 냉각과정 동안 250kJ의 열을 잃고, 용기내에 설치된 회전날개로 유체에 100kJ의 일을 한다. 최종상태의 유체의 내부에너지(kJ)는 얼마인가?

1. 350

2. 450

3. 550

4. 650

정답 3번

해설. ③ 풀이: U₂ = U₁ − 방열량 + 받은 일
= 700 − 250 + 100 = 550kJ
냉각으로 잃은 열 250kJ은 빼고, 회전날개가 유체에 해 준 일 100kJ은 더한다(밀폐계 에너지 보존).

4번

열역학적 관점에서 다음 장치들에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 노즐은 유체를 서서히 낮은 압력으로 팽창하여 속도를 감소시키는 기구이다.

2. 디퓨저는 저속의 유체를 가속하는 기구이며 그 결과 유체의 압력이 증가한다.

3. 터빈은 작동유체의 압력을 이용하여 열을 생성하는 회전식 기계이다.

4. 압축기의 목적은 외부에서 유입된 동력을 이용하여 유체의 압력을 높이는 것이다.

정답 4번

해설. ④ 압축기는 외부에서 공급된 동력으로 유체의 압력을 높이는 장치이므로 옳다.
① 노즐은 압력을 낮추면서 속도를 증가시킨다. ② 디퓨저는 고속 유체를 감속시켜 압력을 높인다. ③ 터빈은 유체의 에너지로부터 일(동력)을 얻는 회전기계이다.

5번

랭킨사이클에서 보일러 입구 엔탈피 192.5kJ/kg, 터빈 입구 엔탈피 3002.5kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피 2361.8kJ/kg 일 때 열효율(%)은? (단, 펌프의 동력은 무시한다.)

1. 20.3

2. 22.8

3. 25.7

4. 29.5

정답 2번

해설. ② 풀이: 펌프일 무시 → η = (터빈 입구 h − 응축기 입구 h)/(터빈 입구 h − 보일러 입구 h)
= (3002.5 − 2361.8)/(3002.5 − 192.5) = 640.7/2810 ≒ 0.228
∴ 열효율 ≒ 22.8%

6번

준평형 정적과정을 거치는 시스템에 대한 열전달량은? (단, 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시한다.)

1. 0 이다.

2. 이루어진 일량과 같다.

3. 엔탈피 변화량과 같다.

4. 내부에너지 변화량과 같다.

정답 4번

해설. ④ 정적과정은 체적 변화가 없어 경계일 ∫PdV = 0이므로, 제1법칙 Q = ΔU + W에서 Q = ΔU(내부에너지 변화량)이다.
① 0인 것은 단열과정, ② 일량과 같은 것은 등온과정(이상기체), ③ 엔탈피 변화량과 같은 것은 정압과정이다.

7번

초기 압력 100kPa, 초기 체적 0.1m³인 기체를 버너로 가열하여 기체 체적이 정압과정으로 0.5m³이 되었다면 이 과정 동안 시스템이 외부에 한 일(kJ)은?

1. 10

2. 20

3. 30

4. 40

정답 4번

해설. ④ 풀이: 정압과정의 일 W = P(V₂ − V₁)
= 100kPa × (0.5 − 0.1)m³ = 40kJ
정압과정에서 기체가 팽창하며 한 일은 P-V 선도의 직사각형 면적과 같다(kPa·m³ = kJ).

8번

열역학 제 2법칙에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 효율이 100%인 열기관은 얻을 수 없다.

2. 제 2종의 영구 기관은 작동 물질의 종류에 따라 가능하다.

3. 열은 스스로 저온의 물질에서 고온의 물질로 이동하지 않는다.

4. 열기관에서 작동 물질이 일을 하게 하려면 그 보다 더 저온인 물질이 필요하다.

정답 2번

해설. ② 제2종 영구기관(하나의 열원에서 받은 열을 모두 일로 바꾸는 기관)은 작동 물질의 종류와 관계없이 불가능하므로 틀린 설명이다.
①·③·④는 켈빈-플랑크 표현과 클라우지우스 표현에 맞는 설명이다.

9번

공기 10kg이 압력 200kPa, 체적 5m³인 상태에서 압력 400kPa, 온도 300℃인 상태로 변한 경우 최종 체적(m³)은 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

1. 10.7

2. 8.3

3. 6.8

4. 4.1

정답 4번

해설. ④ 풀이: 이상기체 상태식 PV = mRT
V₂ = mRT₂/P₂ = 10 × 0.287 × (300 + 273)/400 ≒ 4.11m³
초기 상태(200kPa, 5m³)는 최종 체적 계산에 필요 없다.

10번

그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1kg당 터빈 일(kJ/kg)은? (단, T₁=300K, T₂=475.1K, T₃=1100K, T₄=694.5K이고, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kg·K), 0.7165kJ/(kg·K)이다.)

1. 290

2. 407

3. 448

4. 627

정답 2번

해설. ② 풀이: 브레이튼 사이클의 터빈 일은 3→4 단열팽창 동안의 엔탈피 감소이다.
wₜ = Cₚ(T₃ − T₄) = 1.0035 × (1100 − 694.5) ≒ 406.9 ≒ 407kJ/kg
(참고: 압축기 일은 Cₚ(T₂ − T₁) ≒ 175.6kJ/kg이다.)

11번

보일러에 온도 40℃, 엔탈피 167kJ/kg인 물이 공급되어 온도 350℃, 엔탈피 3115kJ/kg인 수증기가 발생한다. 입구와 출구에서의 유속은 각각 5m/s, 50m/s이고, 공급되는 물의 양이 2000kg/h일 때, 보일러에 공급해야 할 열량(kW)은? (단, 위치에너지 변화는 무시한다.)

1. 631

2. 832

3. 1237

4. 1638

정답 4번

해설. ④ 풀이: Q = ṁ[(h₂ − h₁) + (V₂² − V₁²)/2]
ṁ = 2000/3600 = 0.5556kg/s
운동에너지 증가 = (50² − 5²)/2 = 1237.5J/kg ≒ 1.24kJ/kg
Q = 0.5556 × (3115 − 167 + 1.24) ≒ 1638kW

12번

피스톤-실린더 장치에 들어있는 100kPa, 27℃의 공기가 600kPa까지 가역단열과정으로 압축된다. 비열비가 1.4로 일정하다면 이 과정 동안에 공기가 받은 일(kJ/kg)은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

1. 263.6

2. 171.8

3. 143.5

4. 116.9

정답 3번

해설. ③ 풀이: T₂ = T₁(P₂/P₁)^((k−1)/k) = 300 × 6^0.2857 ≒ 500.5K
받은 일(밀폐계 단열) w = R(T₂ − T₁)/(k − 1) = 0.287 × (500.5 − 300)/0.4 ≒ 144kJ/kg
보기 중 가장 가까운 값은 143.5kJ/kg이다(반올림 차이).

13번

이상기체 1kg을 300K, 100kPa에서 500K까지 “PVn=일정”의 과정(n=1.2)을 따라 변화시켰다. 이 기체의 엔트로피 변화량(kJ/K)은? (단, 기체의 비열비는 1.3, 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

1. -0.244

2. -0.287

3. -0.344

4. -0.373

정답 1번

해설. ① 풀이: Cᵥ = R/(k − 1) = 0.287/0.3 = 0.9567kJ/(kg·K)
폴리트로픽 비열 Cₙ = Cᵥ(n − k)/(n − 1) = 0.9567 × (1.2 − 1.3)/0.2 = −0.4783kJ/(kg·K)
ΔS = m·Cₙ·ln(T₂/T₁) = 1 × (−0.4783) × ln(500/300) ≒ −0.244kJ/K

14번

300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에 연결된다. 밸브를 열어 탱크 안의 공기 압력이 5MPa이 될 때까지 공기를 채우고 밸브를 닫았다. 이 과정이 단열이고 운동에너지와 위치에너지의 변화를 무시한다면 탱크 안의 공기의 온도(℃)는 얼마가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

1. 1.5

2. 25.0

3. 84.4

4. 144.2

정답 4번

해설. ④ 풀이: 진공 탱크에 단열 충전하면 공급관 공기의 엔탈피가 탱크 안 공기의 내부에너지가 된다(h_관 = u₂).
CₚT₀ = CᵥT₂ → T₂ = kT₀ = 1.4 × 298 ≒ 417.2K
→ 417.2 − 273 ≒ 144.2℃ (탱크 압력·체적과 무관)

15번

1kW의 전기히터를 이용하여 101kPa, 15℃의 공기로 차 있는 100m³의 공간을 난방하려고 한다. 이 공간은 견고하고 밀폐되어 있으며 단열되어 있다. 히터를 10분 동안 작동시킨 경우, 이 공간의 최종온도(℃)는? (단, 공기의 정적비열은 0.718kJ/kgㆍK이고, 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

1. 18.1

2. 21.8

3. 25.3

4. 29.4

정답 2번

해설. ② 풀이: 공기 질량 m = PV/(RT) = 101 × 100/(0.287 × 288) ≒ 122.2kg
히터 에너지 Q = 1kW × 600s = 600kJ (정적·단열)
ΔT = Q/(m·Cᵥ) = 600/(122.2 × 0.718) ≒ 6.8℃
최종온도 ≒ 15 + 6.8 = 21.8℃

16번

다음은 시스템(계)과 경계에 대한 설명이다. 옳은 내용을 모두 고른 것은?
가. 검사하기 위하여 선택한 물질의 양이나 공간 내의 영역을 시스템(계)이라 한다.
나. 밀폐계는 일정한 양의 체적으로 구성된다.
다. 고립계의 경계를 통한 에너지 출입은 불가능하다.
라. 경계는 두께가 없으므로 체적을 차지하지 않는다.

1. 가, 다

2. 나, 라

3. 가, 다, 라

4. 가, 나, 다, 라

정답 3번

해설. ③ 가·다·라가 옳다.
나: 밀폐계(closed system)는 경계를 통한 질량 출입이 없어 질량이 일정한 계이며, 체적은 변할 수 있다(예: 피스톤-실린더). 따라서 틀리다.
다: 고립계는 에너지와 질량 출입이 모두 없다.
라: 경계는 두께가 없는 가상의 면이다.

17번

단열된 가스터빈의 입구 측에서 압력 2MPa, 온도 1200K인 가스가 유입되어 출구 측에서 압력 100kPa, 온도 600K로 유출된다. 5MW의 출력을 얻기 위해 가스의 질량유량(kg/s)은 얼마이어야 하는가? (단, 터빈의 효율은 100%이고, 가스의 정압비열은 1.12kJ/(kg·K)이다.)

1. 6.44

2. 7.44

3. 8.44

4. 9.44

정답 2번

해설. ② 풀이: 단열 터빈 출력 Ẇ = ṁCₚ(T₁ − T₂)
ṁ = 5000kW / [1.12 × (1200 − 600)] = 5000/672 ≒ 7.44kg/s
입구·출구 압력은 온도가 주어졌으므로 계산에 쓰지 않는다.

18번

펌프를 사용하여 150kPa, 26℃의 물을 가역단열과정으로 650kPa까지 변화시킨 경우 펌프의 일(kJ/kg)은? (단, 26℃의 포화액의 비체적은 0.001m³/kg이다.)

1. 0.4

2. 0.5

3. 0.6

4. 0.7

정답 2번

해설. ② 풀이: 펌프 일 w = v(P₂ − P₁)
= 0.001m³/kg × (650 − 150)kPa = 0.5kJ/kg
물은 비압축성으로 보아 비체적을 일정하게 둔다(kPa·m³/kg = kJ/kg).

19번

압력 1000kPa, 온도 300℃ 상태의 수증기(엔탈피 3051.15kJ/kg, 엔트로피 7.1228kJ/(kg·K))가 증기터빈으로 들어가서 100kPa 상태로 나온다. 터빈의 출력 일이 370kJ/kg일 때 터빈의 효율(%)은? (단, 수증기의 포화 상태표는 다음과 같다.)

수증기의 포화 상태표 (압력 100kPa / 온도 99.62℃)
엔탈피(kJ/kg)		엔트로피(kJ/(kg·K))
포화액체	포화증기	포화액체	포화증기
417.44	2675.46	1.3025	7.3593

1. 15.6

2. 33.2

3. 66.8

4. 79.8

정답 4번

해설. ④ 풀이: 등엔트로피 팽창 후 건도 x = (7.1228 − 1.3025)/(7.3593 − 1.3025) ≒ 0.961
h₂ₛ = 417.44 + 0.961 × (2675.46 − 417.44) ≒ 2587.3kJ/kg
이론 일 = 3051.15 − 2587.3 ≒ 463.9kJ/kg
터빈 효율 = 370/463.9 ≒ 0.798 → 79.8%

20번

이상적인 냉동사이클에서 응축기 온도가 30℃, 증발기 온도가 -10℃일 때 성적 계수는?

1. 4.6

2. 5.2

3. 6.6

4. 7.5

정답 3번

해설. ③ 풀이: 이상적인(역카르노) 냉동사이클 COP = Tₗ/(Tₕ − Tₗ)
= (273 − 10)/[(273 + 30) − (273 − 10)] = 263/40 ≒ 6.6

21번

스크류 압축기의 운전 중 로터에 오일을 분사 시켜주는 목적으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 높은 압축비를 허용하면서 토출온도 유지

2. 압축효율 증대로 전력소비 증가

3. 로터의 마모를 줄여 장기간 성능유지

4. 높은 압축비에서도 체적효율 유지

정답 2번

해설. ② 오일 분사는 압축효율을 높여 전력소비를 줄이려는 것이므로 '전력소비 증가'는 목적이 될 수 없다.
스크루 압축기에 분사된 오일은 압축열을 흡수해 토출온도를 유지하고(①), 로터 사이 틈새를 밀봉해 체적효율을 유지하며(④), 윤활로 마모를 줄인다(③).

22번

그림은 냉동사이클을 압력-엔탈피선도에 나타낸 것이다. 이 그림에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 팽창밸브 출구의 냉매 건조도는 [(h₅ − h₇)/(h₆ − h₇)]로 계산한다.

2. 증발기 출구에서의 냉매 과열도는 엔탈피차 (h₁ − h₆)로 계산한다.

3. 응축기 출구에서의 냉매 과냉각도는 엔탈피차 (h₃ − h₅)로 계산한다.

4. 냉매순환량은 [냉동능력/(h₆ − h₅)]로 계산한다.

정답 1번

해설. ① 팽창밸브 출구(5)의 건조도 x = (h₅ − h₇)/(h₆ − h₇)로 옳다(h₇: 증발압력의 포화액, h₆: 건포화증기).
②·③ 과열도와 과냉각도는 온도차(℃)로 나타내는 값이므로 엔탈피차로 계산한다는 설명은 틀리다.
④ 냉매순환량 = 냉동능력/냉동효과(h₁ − h₅)이다.

23번

최근 에너지를 효율적으로 사용하자는 측면에서 빙축열시스템이 보급되고 있다. 빙축열시스템의 분류에 대한 조합으로 적절하지 않은 것은?

1. 정적 제빙형 - 관외착빙형

2. 정적 제빙형 - 빙박리형

3. 동적 제빙형 - 리퀴드아이스형

4. 동적 제빙형 - 과냉각아이스형

정답 2번

해설. ② 빙박리형(아이스 하베스터)은 증발판에 얼린 얼음을 떼어 내는 동적 제빙형이므로 '정적 제빙형'과의 조합은 틀리다.
정적 제빙형: 관외착빙형, 관내착빙형, 캡슐형 등
동적 제빙형: 빙박리형, 리퀴드아이스형, 과냉각아이스형 등

24번

냉동장치의 운전에 관한 설명으로 옳은 것은?

1. 압축기에 액백(liquid back)현상이 일어나면 토출가스 온도가 내려가고 구동 전동기의 전류계 지시 값이 변동한다.

2. 수액기내에 냉매액을 충만시키면 증발기에서 열부하 감소에 대응하기 쉽다.

3. 냉매 충전량이 부족하면 증발압력이 높게 되어 냉동능력이 저하한다.

4. 냉동부하에 비해 과대한 용량의 압축기를 사용하면 저압이 높게 되고, 장치의 성적계수는 상승한다.

정답 1번

해설. ① 액백이 일어나면 액냉매가 압축기로 들어와 토출가스 온도가 내려가고, 액압축으로 부하가 변해 전동기 전류계 지시가 흔들린다. 옳은 설명이다.
② 수액기를 액으로 가득 채우면 부하 변동에 대응하기 어렵고 위험하다. ③ 냉매가 부족하면 증발압력이 낮아진다. ④ 압축기 용량이 과대하면 저압이 낮아지고 성적계수가 떨어진다.

25번

다음의 역카르노 사이클에서 등온팽창과정을 나타내는 것은?

1. A

2. B

3. C

4. D

정답 3번

해설. ③ 역카르노 사이클은 단열압축(D) → 등온압축(B, 방열 Q₁) → 단열팽창(A) → 등온팽창(C, 흡열 Q₂)의 반시계 방향 사이클이다.
저온에서 열 Q₂를 받으며 체적이 늘어나는 아래쪽 곡선 C가 등온팽창 과정이다.

26번

증기압축 냉동사이클에서 압축기의 압축일은 5HP이고, 응축기의 용량은 12.86kW이다. 이 때 냉동사이클의 냉동능력(RT)은? (단, 1HP는 0.746kW, 1RT는 3.52kW이다.)

1. 1.8

2. 2.6

3. 3.1

4. 3.5

정답 2번

해설. ② 풀이: 응축부하 = 냉동능력 + 압축일
압축일 = 5HP × 0.746 ≒ 3.73kW
냉동능력 = 12.86 − 3.73 = 9.13kW
→ 9.13/3.52 ≒ 2.6RT
※ 환산값이 주어지지 않아 정답이 정해지지 않으므로 1HP, 1RT 환산값을 문제에 넣었다.

27번

다음과 같은 카르노사이클에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 면적 1-2-3'-4'는 흡열 Q₁을 나타낸다.

2. 면적 4-3-3'-4'는 유효열량을 나타낸다.

3. 면적 1-2-3-4는 방열 Q₂를 나타낸다.

4. Q₁, Q₂는 면적과는 무관하다.

정답 1번

해설. ① T-S 선도에서 과정 아래의 면적은 열량이다. 고온 등온과정 1→2 아래 면적 1-2-3'-4'가 흡열량 Q₁이다.
② 면적 4-3-3'-4'는 방열량 Q₂이다. ③ 면적 1-2-3-4는 유효일(Q₁ − Q₂)이다. ④ Q₁, Q₂는 면적으로 나타난다.

28번

비열이 3.86kJ/(kg·K)인 액 920kg을 1시간 동안 25℃에서 5℃로 냉각시키는데 소요되는 냉각열량은 몇 냉동톤(RT)인가? (단, 1RT는 3.5kW이다.)

1. 3.2

2. 5.6

3. 7.8

4. 8.3

정답 2번

해설. ② 풀이: Q = mcΔt = 920 × 3.86 × (25 − 5) = 71024kJ/h
= 71024/3600 ≒ 19.73kW
냉동톤 = 19.73/3.5 ≒ 5.6RT

29번

1분간에 25℃의 물 100L를 0℃의 물로 냉각시키기 위하여 최소 몇 냉동톤의 냉동기가 필요한가?

1. 45.2RT

2. 4.52RT

3. 452RT

4. 42.5RT

정답 1번

해설. ① 풀이: 물 100L = 100kg
Q = 100 × 4.186 × (25 − 0) = 10465kJ/min = 174.4kW
1RT(3320kcal/h) ≒ 3.86kW이므로 174.4/3.86 ≒ 45.2RT

30번

흡수식 냉동기에 사용하는 흡수제의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 농도 변화에 의한 증기압의 변화가 클 것

2. 용액의 증기압이 낮을 것

3. 점도가 높지 않을 것

4. 부식성이 없을 것

정답 1번

해설. ① 흡수제는 농도 변화에 따른 증기압 변화가 작아야 흡수 능력이 안정되므로 '변화가 클 것'은 틀리다.
흡수제는 용액의 증기압이 낮고, 점도가 높지 않으며, 부식성이 없고, 냉매와의 비점 차가 크며, 결정이 잘 석출되지 않아야 한다.

31번

쉘 앤 튜브 응축기에서 냉각수 입구 및 출구 온도가 각각 16℃와 22℃, 냉매의 응축온도를 25℃라 할 때, 이 응축기의 냉매와 냉각수와의 대수평균온도차(℃)는?

1. 3.5

2. 5.5

3. 6.8

4. 9.2

정답 2번

해설. ② 풀이: 온도차 Δ₁ = 25 − 16 = 9℃, Δ₂ = 25 − 22 = 3℃
LMTD = (Δ₁ − Δ₂)/ln(Δ₁/Δ₂) = (9 − 3)/ln 3 ≒ 5.46 ≒ 5.5℃

32번

실제 냉동사이클에서 압축과정 동안 냉매 변환 중 스크류 냉동기는 어떤 압축과정에 가장 가까운가?

1. 단열 압축

2. 등온 압축

3. 등적 압축

4. 과열 압축

정답 1번

해설. ① 스크루 압축기는 짧은 시간에 연속으로 압축하여 외부로의 열 방출이 거의 없으므로 단열 압축에 가장 가깝다.
등온 압축은 압축 중 충분히 냉각될 때, 등적 압축은 체적 변화가 없어 압축과 맞지 않는다. 과열 압축은 압축과정의 분류가 아니다.

33번

암모니아 냉동기의 배관재료로서 적절하지 않은 것은?

1. 배관용 탄소강 강관

2. 동합금관

3. 압력배관용 탄소강 강관

4. 스테인리스 강관

정답 2번

해설. ② 암모니아는 동 및 동합금을 부식시키므로 동합금관은 배관재료로 쓸 수 없다.
배관용·압력배관용 탄소강 강관과 스테인리스 강관은 암모니아 배관에 사용할 수 있다.
특히 동합금은 수분이 섞인 암모니아에 심하게 부식된다.

34번

냉동기유의 구비조건으로 틀린 것은?

1. 응고점이 높아 저온에서도 유동성이 있을 것

2. 냉매나 수분, 공기 등이 쉽게 용해되지 않을 것

3. 쉽게 산화하거나 열화하지 않을 것

4. 적당한 점도를 가질 것

정답 1번

해설. ① 냉동기유는 응고점(유동점)이 낮아야 저온에서도 유동성이 있으므로 '응고점이 높아'는 틀리다.
그 밖에 인화점이 높고, 냉매·수분·공기에 쉽게 용해·반응하지 않으며, 산화·열화가 적고, 적당한 점도와 전기절연성이 있어야 한다.

35번

그림과 같은 냉동 사이클로 작동하는 압축기가 있다. 이 압축기의 체적효율이 0.65, 압축효율이 0.8, 기계효율이 0.9라고 한다면 실제 성적계수는?

1. 3.89

2. 2.81

3. 1.82

4. 1.42

정답 2번

해설. ② 풀이: 이론 COP = (395.5 − 136.5)/(462 − 395.5) = 259/66.5 ≒ 3.89
실제 COP = 이론 COP × 압축효율 × 기계효율 = 3.89 × 0.8 × 0.9 ≒ 2.81
체적효율은 냉매순환량(냉동능력)에 영향을 줄 뿐 성적계수 계산에는 쓰지 않는다.

36번

증발기의 종류에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 대형 냉동기에서는 주로 직접 팽창식 증발기를 사용한다.

2. 직접 팽창식 증발기는 2차 냉매를 냉각시켜 물체를 냉동, 냉각시키는 방식이다.

3. 만액식 증발기는 팽창밸브에서 교축팽창 된 냉매를 직접 증발기로 공급하는 방식이다.

4. 간접 팽창식 증발기는 제빙, 양조 등의 산업용 냉동기에 주로 사용된다.

정답 4번

해설. ④ 간접 팽창식(브라인식)은 증발기에서 브라인 등 2차 냉매를 냉각하고 그 브라인으로 물체를 냉각하는 방식으로, 제빙·양조 등 산업용에 주로 쓰인다.
① 대형 냉동기는 주로 간접식(냉수·브라인)이다. ② 2차 냉매를 쓰는 것은 간접 팽창식이다. ③ 팽창밸브에서 나온 냉매를 직접 증발기로 보내는 것은 건식 증발기의 설명이다.

37번

2단 압축 1단 팽창식과 2단 압축 2단 팽창식의 비교 설명으로 옳은 것은? (단, 동일운전 조건으로 가정한다.)

1. 2단 팽창식의 경우에는 두 가지의 냉매를 사용한다.

2. 2단 팽창식의 경우가 성적계수가 약간 높다.

3. 2단 팽창식은 중간냉각기를 필요로 하지 않는다.

4. 1단 팽창식의 팽창밸브는 1개가 좋다.

정답 2번

해설. ② 2단 팽창식은 중간압력에서 생긴 플래시가스를 중간냉각기에서 분리해 고단 압축기로 보내므로 증발기로 가는 냉매의 엔탈피가 낮아져 성적계수가 약간 높다.
① 두 방식 모두 한 가지 냉매를 쓴다(두 냉매는 2원 냉동). ③ 2단 팽창식도 중간냉각기가 필요하다. ④ 팽창밸브 개수는 방식의 우열 기준이 아니다.

38번

운전 중인 냉동장치의 저압측 진공게이지가 50cmHg을 나타내고 있다. 이때의 진공도는?

1. 65.8%

2. 40.8%

3. 26.5%

4. 3.4%

정답 1번

해설. ① 풀이: 진공도(%) = 진공게이지 지시값/대기압 × 100
= 50cmHg/76cmHg × 100 ≒ 65.8%
대기압 76cmHg를 기준으로 한 진공의 비율이며, 절대압력은 76 − 50 = 26cmHg이다.

39번

안전밸브의 시험방법에서 약간의 기포가 발생할 때의 압력을 무엇이라고 하는가?

1. 분출 전개압력

2. 분출 개시압력

3. 분출 정지압력

4. 분출 종료압력

정답 2번

해설. ② 안전밸브 시험에서 압력을 올릴 때 약간의 기포가 발생하기 시작하는 압력을 분출 개시압력이라 한다.
압력을 더 올려 밸브가 완전히 열려 분출하는 압력은 분출 전개압력, 압력을 낮출 때 분출이 멈추는 압력은 분출 정지(종료)압력이다.

40번

응축압력의 이상 고압에 대한 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 응축기의 냉각관 오염

2. 불응축가스 혼입

3. 응축부하 증대

4. 냉매 부족

정답 4번

해설. ④ 냉매가 부족하면 응축할 냉매량과 응축부하가 줄어 응축압력은 오히려 낮아진다.
① 냉각관 오염은 전열 불량, ② 불응축가스는 그 분압만큼 압력 상승과 전열 방해, ③ 응축부하 증대는 방열량 증가로 모두 응축압력을 높인다.

41번

단일덕트 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 중앙기계실에 설치한 공기조화기에서 조화한 공기를 주 덕트를 통해 각 실로 분배한다.

2. 단일덕트 일정 풍량 방식은 개별제어에 적합하다.

3. 단일덕트 방식에서는 큰 덕트 스페이스를 필요로 한다.

4. 단일덕트 일정 풍량 방식에서는 재열을 필요로 할 때도 있다.

정답 2번

해설. ② 단일덕트 정풍량 방식은 한 대의 공조기에서 같은 온도의 공기를 일정 풍량으로 보내므로 실별 개별제어가 어렵다. 개별제어에는 변풍량(VAV) 방식이나 이중덕트 방식이 알맞다.
①·③·④는 옳다(부하 특성이 다른 실에는 재열이 필요할 수 있다).

42번

내벽 열전달률 4.7W/(m²·K), 외벽 열전달률 5.8W/(m²·K), 열전도율 2.9W/(m·℃), 벽두께 25cm, 외기온도 -10℃, 실내온도 20℃일 때 열관류율(W/(m²·K))은?

1. 1.8

2. 2.1

3. 3.6

4. 5.2

정답 2번

해설. ② 풀이: 1/K = 1/αᵢ + d/λ + 1/αₒ = 1/4.7 + 0.25/2.9 + 1/5.8
= 0.2128 + 0.0862 + 0.1724 = 0.4714
K = 1/0.4714 ≒ 2.12 ≒ 2.1W/(m²·K)
외기·실내 온도는 열관류율 계산에 필요 없다.

43번

변풍량 유닛의 종류별 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 바이패스형 덕트 내의 정압변동이 거의 없고 발생 소음이 작다.

2. 유인형은 실내 발생열을 온열원으로 이용 가능하다.

3. 교축형은 압력손실이 작고 동력절감이 가능하다.

4. 바이패스형은 압력손실이 작지만 송풍기 동력 절감이 어렵다.

정답 3번

해설. ③ 교축형(슬롯형)은 유닛에서 풍량을 조여 송풍기 동력을 줄일 수 있지만 압력손실이 크다. '압력손실이 작다'가 틀린 부분이다.
① 바이패스형은 덕트 정압변동과 소음이 작고, ④ 송풍량이 일정해 송풍기 동력 절감이 어렵다. ② 유인형은 실내 공기를 유인해 실내 발생열을 이용할 수 있다.

44번

냉방부하의 종류에 따라 연관되는 열의 종류로 틀린 것은?

1. 인체의 발생열 - 현열, 잠열

2. 극간풍에 의한 열량 - 현열, 잠열

3. 조명부하 - 현열, 잠열

4. 외기 도입량 - 현열, 잠열

정답 3번

해설. ③ 조명기구는 현열만 발생하므로 조명부하를 '현열, 잠열'로 본 것은 틀리다.
인체 발생열, 극간풍, 외기 도입은 온도차에 의한 현열과 수분에 의한 잠열이 모두 생긴다.

45번

습공기의 습도에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 절대습도는 건공기 중에 포함된 수증기량을 나타낸다.

2. 수증기 분압은 절대습도에 반비례 관계가 있다.

3. 상대습도는 습공기의 수증기 분압과 포화공기의 수증기 분압과의 비로 나타낸다.

4. 비교습도는 습공기의 절대습도와 포화공기의 절대습도와의 비로 나타낸다.

정답 2번

해설. ② 수증기 분압과 절대습도는 x = 0.622·Pᵥ/(P − Pᵥ)의 관계로, 분압이 커지면 절대습도도 커진다. 따라서 '반비례'는 틀리다.
①·③·④는 절대습도, 상대습도, 비교습도(포화도)의 정의로 옳다.

46번

공기의 온도에 따른 밀도 특성을 이용한 방식으로 실내보다 낮은 온도의 신선공기를 해당구역에 공급함으로써 오염물질을 대류효과에 의해 실내 상부에 설치된 배기구를 통해 배출시켜 환기 목적을 달성하는 방식은?

1. 기계식 환기법

2. 전반 환기법

3. 치환 환기법

4. 국소 환기법

정답 3번

해설. ③ 치환 환기는 실온보다 낮은 신선공기를 바닥 부근에서 저속으로 공급하고, 오염공기를 부력(대류)으로 밀어 올려 상부 배기구로 배출하는 방식이다.
전반 환기는 실 전체 공기를 희석하는 방식, 국소 환기는 오염 발생원 가까이에서 배출하는 방식이다.

47번

아래 그림에 나타낸 장치를 표의 조건으로 냉방운전을 할 때 A실에 필요한 송풍량(m³/h)은? (단, A실의 냉방부하는 현열부하 8.8kW, 잠열부하 2.8kW이고, 공기의 정압비열은 1.01kJ/(kg·K), 밀도는 1.2kg/m³이며, 덕트에서의 열손실은 무시한다.)

지점	온도(DB), ℃	습도(RH), %
A	26	50
B	17	-
C	16	85

1. 924

2. 1847

3. 2904

4. 3831

정답 3번

해설. ③ 풀이: 송풍량은 현열부하로 구한다. 취출 공기 B = 17℃, 실내 A = 26℃
Q = qₛ/(ρ·Cₚ·Δt) = 8.8/(1.2 × 1.01 × (26 − 17)) ≒ 0.8067m³/s
= 0.8067 × 3600 ≒ 2904m³/h
잠열부하는 취출공기 절대습도 결정에 쓰이며 송풍량 계산에는 쓰지 않는다.

48번

다음 중 증기난방 장치의 구성으로 가장 거리가 먼 것은?

1. 트랩

2. 감압밸브

3. 응축수탱크

4. 팽창탱크

정답 4번

해설. ④ 팽창탱크는 온수난방에서 물의 체적 팽창을 흡수하는 장치로 증기난방 구성과는 거리가 멀다.
증기난방에는 증기트랩, 감압밸브, 응축수탱크(응축수 펌프) 등이 쓰인다.

49번

환기에 따른 공기조화부하의 절감 대책으로 틀린 것은?

1. 예냉, 예열시 외기도입을 차단한다.

2. 열 발생원이 집중되어 있는 경우 국소배기를 채용한다.

3. 전열교환기를 채용한다.

4. 실내 정화를 위해 환기횟수를 증가시킨다.

정답 4번

해설. ④ 환기횟수를 늘리면 외기 도입량이 증가해 외기부하가 커지므로 부하 절감 대책이 아니다.
① 예냉·예열 시 외기 차단, ② 국소배기로 필요 환기량 감소, ③ 전열교환기로 배기 에너지 회수는 모두 절감 대책이다.

50번

온수난방에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 저온수 난방에서 공급수의 온도는 100℃이하이다.

2. 사람이 상주하는 주택에서는 복사난방을 주로 한다.

3. 고온수 난방의 경우 밀폐식 팽창탱크를 사용한다.

4. 2관식 역환수 방식에서는 펌프에 가까운 방열기일수록 온수 순환량이 많아진다.

정답 4번

해설. ④ 역환수(리버스 리턴) 방식은 각 방열기까지의 공급관과 환수관 길이의 합을 같게 하여 유량을 고르게 분배하므로 '펌프에 가까울수록 순환량이 많아진다'는 틀리다.
① 저온수 난방은 100℃ 이하, ② 주택은 바닥 복사난방이 주로 쓰이고, ③ 고온수 난방은 밀폐식 팽창탱크를 쓴다.

51번

방열기에서 상당방열면적(EDR)은 아래의 식으로 나타낸다. 이 중 Qₒ는 무엇을 뜻하는가? (단, 사용단위로 Q는 W, Qₒ는 W/m²이다.)
EDR(m²) = Q / Qₒ

1. 증발량

2. 응축수량

3. 방열기의 전방열량

4. 방열기의 표준방열량

정답 4번

해설. ④ EDR = Q/Qₒ에서 Q는 방열기의 전방열량(W), Qₒ는 방열기의 표준방열량(W/m²)이다.
표준방열량은 증기 약 756W/m²(650kcal/(m²·h)), 온수 약 523W/m²(450kcal/(m²·h))이다.

52번

공조기 냉수코일 설계 기준으로 틀린 것은?

1. 공기류와 수류의 방향은 역류가 되도록 한다.

2. 대수평균온도차는 가능한 한 작게 한다.

3. 코일을 통과하는 공기의 전면풍속은 2~3m/s로 한다.

4. 코일의 설치는 관이 수평으로 놓이게 한다.

정답 2번

해설. ② 냉수코일은 공기와 물의 대수평균온도차를 가능한 한 크게 해야 코일 열수와 전열면적을 줄일 수 있으므로 '작게 한다'는 틀리다.
공기와 물을 역류로 흐르게 하고, 전면풍속 2~3m/s, 관이 수평이 되게 설치하는 것은 설계 기준에 맞다.

53번

공기세정기의 구성품인 엘리미네이터의 주된 기능은?

1. 미립화 된 물과 공기와의 접촉 촉진

2. 균일한 공기 흐름 유도

3. 공기 내부의 먼지 제거

4. 공기 중의 물방울 제거

정답 4번

해설. ④ 엘리미네이터는 공기세정기 출구 쪽에 설치해 공기에 섞여 나가는 물방울(비산수)을 제거한다.
물과 공기의 접촉 촉진은 분무노즐, 공기 흐름 균일화는 입구 루버(정류판)가 한다.

54번

다음 중 열수분비(μ)와 현열비(SHF)와의 관계식으로 옳은 것은? (단, qₛ는 현열량, qₗ은 잠열량, L은 가습량이다.)

1. μ = SHF × (qₛ / L)

2. μ = (1 / SHF) × (qₗ / L)

3. μ = SHF × (qₗ / L)

4. μ = (1 / SHF) × (qₛ / L)

정답 4번

해설. ④ 열수분비 μ = 엔탈피 변화/절대습도 변화 = (qₛ + qₗ)/L이다.
SHF = qₛ/(qₛ + qₗ)이므로 qₛ + qₗ = qₛ/SHF
∴ μ = (1/SHF) × (qₛ/L)

55번

대류 및 복사에 의한 열전달률에 의해 기온과 평균복사온도를 가중평균한 값으로 복사난방 공간의 열환경을 평가하기 위한 지표를 나타내는 것은?

1. 작용온도(Operative Temperature)

2. 건구온도(Dry-bulb Temperature)

3. 카타냉각력(Kata Cooling Power)

4. 불쾌지수(Discomfort Index)

정답 1번

해설. ① 작용온도(OT)는 기온과 평균복사온도를 대류·복사 열전달률로 가중평균한 값으로, 복사난방 공간의 열환경 평가에 쓰인다.
건구온도는 공기 온도만, 카타냉각력은 기류·온도에 의한 냉각력, 불쾌지수는 기온·습도로 여름철 불쾌감을 나타낸다.

56번

A, B 두 방의 열손실은 각각 4kW이다. 높이 600mm인 주철제 5세주 방열기를 사용하여 실내온도를 모두 18.5℃로 유지시키고자 한다. A실은 102℃의 증기를 사용하며, B실은 평균 80℃의 온수를 사용할 때 두 방 전체에 필요한 총 방열기의 절수는? (단, 표준방열량을 적용하며, 방열기 1절(節)의 상당 방열 면적은 0.23m²이다.)

1. 23개

2. 34개

3. 42개

4. 56개

정답 4번

해설. ④ 풀이: 표준방열량(표준 조건: 증기 102℃, 온수 평균 80℃, 실온 18.5℃)
증기 0.756kW/m², 온수 0.523kW/m²
A실: 4/(0.756 × 0.23) ≒ 23절
B실: 4/(0.523 × 0.23) ≒ 33절
합계 ≒ 56절

57번

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

1. 제1종 환기

2. 제2종 환기

3. 제3종 환기

4. 제4종 환기

정답 2번

해설. ② 제2종 환기는 급기팬(기계)과 자연배기로 실내를 정압(+)으로 유지해 오염공기 침입을 막으므로 보일러실, 무균실, 소규모 변전실, 창고 등에 알맞다.
제1종: 급기·배기 모두 기계, 제3종: 자연급기+배기팬(부압, 화장실·주방), 제4종: 자연급기+자연배기

58번

전공기방식에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 송풍량이 충분하여 실내오염이 적다.

2. 환기용 팬을 설치하면 외기냉방이 가능하다.

3. 실내에 노출되는 기기가 없어 마감이 깨끗하다.

4. 천장의 여유 공간이 작을 때 적합하다.

정답 4번

해설. ④ 전공기방식은 모든 부하를 공기로 처리하므로 송풍량이 많고 덕트가 커서 천장 속 공간이 커야 한다. '천장 여유 공간이 작을 때 적합'은 틀리다.
①~③은 전공기방식의 장점이다(송풍량 충분, 외기냉방 가능, 실내에 기기 없음).

59번

건구온도 30℃, 습구온도 27℃일 때 불쾌지수(DI)는 얼마인가?

1. 57

2. 62

3. 77

4. 82

정답 4번

해설. ④ 풀이: 불쾌지수 DI = 0.72 × (건구온도 + 습구온도) + 40.6
= 0.72 × (30 + 27) + 40.6 = 81.6 ≒ 82
80 이상이면 대부분의 사람이 불쾌감을 느끼는 수준이다.

60번

송풍기의 법칙에 따라 송풍기 날개 직경이 D₁일 때, 소요동력이 L₁인 송풍기를 직경 D₂로 크게 했을 때 소요동력 L₂를 구하는 공식으로 옳은 것은? (단, 회전속도는 일정하다.)

1. L₂ = L₁ × (D₁/D₂)⁵

2. L₂ = L₁ × (D₁/D₂)⁴

3. L₂ = L₁ × (D₂/D₁)⁴

4. L₂ = L₁ × (D₂/D₁)⁵

정답 4번

해설. ④ 송풍기 상사법칙(회전수 일정): 풍량 ∝ D³, 정압 ∝ D², 동력 ∝ D⁵
직경을 D₁에서 D₂로 바꾸면 L₂ = L₁ × (D₂/D₁)⁵이다.
직경이 커지면 동력은 직경비의 5제곱으로 커진다.

61번

다음 신호흐름도에서 C(s)/R(s)는?

1. abcd / (1 + ce + bcf)

2. abcd / (1 − ce + bcf)

3. abcd / (1 + ce − bcf)

4. abcd / (1 − ce − bcf)

정답 3번

해설. ③ 풀이(메이슨 공식): 전향경로 P₁ = abcd, 모든 루프가 경로에 닿으므로 Δ₁ = 1
루프 L₁ = c × (−e) = −ce, L₂ = bcf (두 루프는 서로 접촉)
Δ = 1 − (L₁ + L₂) = 1 + ce − bcf
∴ C(s)/R(s) = abcd/(1 + ce − bcf)

62번

코일에 흐르고 있는 전류가 5배로 되면 축적되는 에너지는 몇 배가 되는가?

1. 10

2. 15

3. 20

4. 25

정답 4번

해설. ④ 풀이: 코일 축적 에너지 W = ½LI²이므로 에너지는 전류의 제곱에 비례한다.
전류가 5배 → 에너지는 5² = 25배
(자기 에너지는 인덕턴스에 비례하고 전류의 제곱에 비례한다.)

63번

역률 0.85, 선전류 50A, 유효전력 28kW인 평형 3상 △부하의 전압(V)은 약 얼마인가?

1. 300

2. 380

3. 476

4. 660

정답 2번

해설. ② 풀이: 3상 유효전력 P = √3·V·I·cosθ
V = P/(√3·I·cosθ) = 28000/(√3 × 50 × 0.85) ≒ 380V
선간전압·선전류로 쓰는 이 식은 △결선에도 그대로 적용된다.

64번

탄성식 압력계에 해당되는 것은?

1. 경사관식

2. 압전기식

3. 환상평형식

4. 벨로스식

정답 4번

해설. ④ 벨로스식은 주름관(벨로스)의 탄성 변형으로 압력을 측정하는 탄성식 압력계이다(부르동관식·다이어프램식도 탄성식).
경사관식은 액주식, 환상평형식(링밸런스식)은 액주를 이용한 평형식, 압전기식은 전기식 압력계이다.

65번

맥동률이 가장 큰 정류회로는?

1. 3상 전파

2. 3상 반파

3. 단상 전파

4. 단상 반파

정답 4번

해설. ④ 맥동률은 단상 반파 약 121%, 단상 전파 약 48%, 3상 반파 약 17%, 3상 전파 약 4%로 단상 반파가 가장 크다.
상수가 많고 전파 정류일수록 맥동률이 작아진다.

66번

다음 블록선도의 전달함수는?

1. G₁(s)G₂(s) + G₂(s) + 1

2. G₁(s)G₂(s) + 1

3. G₁(s)G₂(s) + G₂

4. G₁(s)G₂(s) + G₁ + 1

정답 1번

해설. ① 풀이: 첫째 가산점 출력 = G₁R + R
C = G₂(G₁R + R) + R = (G₁G₂ + G₂ + 1)R
∴ C(s)/R(s) = G₁(s)G₂(s) + G₂(s) + 1

67번

다음 중 간략화한 논리식이 다른 것은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. (A + B)·(A + B′)

2. A·(A + B)

3. A + (A′·B)

4. (A·B) + (A·B′)

정답 3번

해설. ③ 풀이: ① (A + B)(A + B′) = A + BB′ = A
② A(A + B) = A (흡수법칙)
③ A + A′B = (A + A′)(A + B) = A + B
④ AB + AB′ = A(B + B′) = A
따라서 ③만 A + B로 결과가 다르다.

68번

논리식 L = x′·y′ + x′·y 를 간단히 한 식은? (단, A′는 A의 부정(NOT)을 나타낸다.)

1. L = x

2. L = x′

3. L = y

4. L = y′

정답 2번

해설. ② 풀이: L = x′·y′ + x′·y = x′(y′ + y) = x′ · 1 = x′
분배법칙으로 x′를 묶어 내고 보수법칙 y + y′ = 1을 적용한다. y의 값과 관계없이 x′만 남는다.

69번

물체의 위치, 방향 및 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의의 변화에 추종하도록 구성된 제어계는?

1. 프로그램제어

2. 프로세스제어

3. 서보 기구

4. 자동 조정

정답 3번

해설. ③ 서보기구는 물체의 위치·방향·자세 등 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의 변화에 추종하는 제어계이다.
프로세스제어는 온도·압력·유량 등, 자동조정은 전압·주파수·속도 등을 제어하며, 프로그램제어는 목표값이 미리 정한 순서에 따라 변하는 제어이다.

70번

그림과 같은 회로에서 단자전압 Vab는 몇 V인가?

1. 3

2. 7

3. 10

4. 13

정답 4번

해설. ④ 풀이: a-b 단자가 개방되어 있으므로 5A 전류원의 전류는 모두 3V 전지와 2Ω의 가지로 흐른다.
2Ω의 전압강하 = 5 × 2 = 10V, 여기에 전지 전압 3V가 같은 방향으로 더해진다.
Vab = 3 + 10 = 13V

71번

전자석의 흡인력은 자속밀도 B(Wb/m²)와 어떤 관계에 있는가?

1. B에 비례

2. B¹·⁵에 비례

3. B²에 비례

4. B³에 비례

정답 3번

해설. ③ 전자석의 흡인력 F = B²A/(2μ₀)이므로 자속밀도 B의 제곱(B²)에 비례한다.
전자석에서 자속밀도가 2배가 되면 흡인력은 4배가 된다. 여기서 A는 자극 면적, μ₀는 진공의 투자율이다.

72번

피드백 제어의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 외란에 대한 영향을 줄일 수 있다.

2. 목표값과 출력을 비교한다.

3. 조절부와 조작부로 구성된 제어요소를 가지고 있다.

4. 입력과 출력의 비를 나타내는 전체 이득이 증가한다.

정답 4번

해설. ④ 피드백 제어는 출력을 되먹임하여 오차를 줄이는 대신 전체 이득(입력 대비 출력의 비)이 G/(1 + GH)로 감소한다. '이득 증가'는 틀리다.
외란 영향 감소, 목표값과 출력 비교, 조절부와 조작부로 된 제어요소는 옳은 특징이다.

73번

다음 회로와 같이 외전압계법을 통해 측정한 전력(W)은? (단, Rᵢ: 전류계의 내부저항, Rₑ: 전압계의 내부저항이다.)

1. P = VI − V²/Rₑ

2. P = VI − V²/Rᵢ

3. P = VI − Rₑ·I²

4. P = VI − Rᵢ·I²

정답 1번

해설. ① 외전압계법은 전압계를 부하에 직접 병렬로 두고 전류계를 그 바깥에 두므로, 전류계 지시 I에 전압계 전류 V/Rₑ가 포함된다.
부하 전류 = I − V/Rₑ
P = V(I − V/Rₑ) = VI − V²/Rₑ

74번

목표값 이외의 외부 입력으로 제어량을 변화시키며 인위적으로 제어할 수 없는 요소는?

1. 제어동작신호

2. 조작량

3. 외란

4. 오차

정답 3번

해설. ③ 외란은 목표값 이외의 외부 입력으로 제어량을 변화시키며 인위적으로 제어할 수 없는 요소이다.
제어동작신호는 기준입력과 주피드백 신호의 차, 조작량은 제어요소가 제어대상에 가하는 양, 오차는 목표값과 제어량의 차이다.

75번

2전력계법으로 3상 전력을 측정할 때 전력계의 지시가 W₁=200W, W₂=200W이다. 부하전력(W)은?

1. 200

2. 400

3. 200√3

4. 400√3

정답 2번

해설. ② 풀이: 2전력계법의 3상 전력 P = W₁ + W₂ = 200 + 200 = 400W
두 지시값이 같으므로 역률 1(순저항) 부하이다.
역률이 낮아지면 두 전력계의 지시값 차이가 커진다.

76번

R=10Ω, L=10mH에 가변콘덴서 C를 직렬로 구성시킨 회로에 교류주파수 1000Hz를 가하여 직렬공진을 시켰다면 가변콘덴서는 약 몇 ㎌인가?

1. 2.533

2. 12.675

3. 25.35

4. 126.75

정답 1번

해설. ① 풀이: 직렬공진 조건 ωL = 1/(ωC)
C = 1/(ω²L) = 1/[(2π × 1000)² × 0.01] ≒ 2.533×10⁻⁶F
= 2.533μF
공진주파수 f = 1/(2π√(LC))에서 거꾸로 구한 값이다.

77번

그림에서 스위치 S의 개폐에 관계없이 전류 I가 항상 30A라면 R₃와 R₄는 각각 몇 Ω인가?

1. R₃=1, R₄=3

2. R₃=2, R₄=1

3. R₃=3, R₄=2

4. R₃=4, R₄=4

정답 2번

해설. ② 풀이: S의 개폐와 관계없이 I가 일정 → 브리지 평형: 8 × R₄ = 4 × R₃ → R₃ = 2R₄
합성저항 = 100/30 = 10/3Ω
R₃ = 2, R₄ = 1이면 (8 + 2) ∥ (4 + 1) = 10 × 5/15 = 10/3Ω으로 두 조건을 모두 만족한다.

78번

아래 R-L-C 직렬회로의 합성 임피던스(Ω)는?

1. 1

2. 5

3. 7

4. 15

정답 2번

해설. ② 풀이: Z = √(R² + (XL − XC)²)
= √(4² + (7 − 4)²) = √25 = 5Ω
유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스는 서로 상쇄되므로 차이값(7 − 4 = 3Ω)만 남는다.

79번

변압기의 효율이 가장 좋을 때의 조건은?

1. 철손 = (2/3) × 동손

2. 철손=2×동손

3. 철손 = (1/2) × 동손

4. 철손=동손

정답 4번

해설. ④ 변압기 효율은 철손(무부하손) = 동손(부하손)일 때 최대가 된다.
철손과 동손의 비가 1이 아닌 ①~③은 최대효율 조건이 아니다.
예) 철손이 동손보다 크면 부하를 늘릴수록 효율이 좋아지고, 동손이 더 크면 부하를 줄일 때 효율이 좋아진다.

80번

입력 신호가 모두 “1”일 때만 출력이 생성되는 논리회로는?

1. AND 회로

2. OR 회로

3. NOR 회로

4. NOT 회로

정답 1번

해설. ① AND 회로는 모든 입력이 1일 때만 출력이 1이다.
OR 회로는 입력 중 하나라도 1이면 1, NOR 회로는 모든 입력이 0일 때만 1, NOT 회로는 입력을 반전한다.

81번

펌프 흡입측 수평배관에서 관경을 바꿀 때 편심 레듀서를 사용하는 목적은?

1. 유속을 빠르게 하기 위하여

2. 펌프 압력을 높이기 위하여

3. 역류 발생을 방지하기 위하여

4. 공기가 고이는 것을 방지하기 위하여

정답 4번

해설. ④ 펌프 흡입측 수평관에 동심 레듀서를 쓰면 관 윗부분에 공기가 고여 흡입 불량·캐비테이션이 생기므로, 윗면이 평탄한 편심 레듀서를 써서 공기가 고이지 않게 한다.

82번

다음 중 배관의 중심이동이나 구부러짐 등의 변위를 흡수하기 위한 이음이 아닌 것은?

1. 슬리브형 이음

2. 플렉시블 이음

3. 루프형 이음

4. 플라스탄 이음

정답 4번

해설. ④ 플라스탄 이음은 연관(납관)의 접합법이며 변위 흡수용 이음이 아니다.
슬리브형, 플렉시블, 루프형(신축곡관)은 배관의 신축·변위를 흡수하는 이음이다(그 밖에 벨로스형, 스위블형).

83번

온수배관 시공 시 유의사항으로 틀린 것은?

1. 일반적으로 팽창관에는 밸브를 설치하지 않는다.

2. 배관의 최저부에는 배수 밸브를 설치한다.

3. 공기밸브는 순환펌프의 흡입측에 부착한다.

4. 수평관은 팽창탱크를 향하여 올림구배로 배관한다.

정답 3번

해설. ③ 공기밸브(에어벤트)는 공기가 모이는 배관의 최고부에 설치하므로 '순환펌프 흡입측'은 틀리다.
팽창관에는 밸브를 달지 않고, 배관 최저부에는 배수밸브를 달며, 수평관은 팽창탱크를 향해 올림구배로 한다.

84번

다음 중 밸브몸통 내에 밸브대를 축으로 하여 원판형태의 디스크가 회전함에 따라 개폐하는 밸브는 무엇인가?

1. 버터플라이 밸브

2. 슬루스밸브

3. 앵글밸브

4. 볼밸브

정답 1번

해설. ① 버터플라이 밸브는 밸브대를 축으로 원판형 디스크가 회전하며 개폐·유량조절을 한다.
슬루스(게이트)밸브는 디스크가 오르내리고, 앵글밸브는 흐름을 직각으로 바꾸며, 볼밸브는 구멍 뚫린 구를 90° 회전시킨다.

85번

강관의 나사이음 시 관을 절단한 후 관 단면의 안쪽에 생기는 거스러미를 제거할 때 사용하는 공구는?

1. 파이프 바이스

2. 파이프 리머

3. 파이프 렌치

4. 파이프 커터

정답 2번

해설. ② 파이프 리머는 관 절단 후 관 안쪽에 생긴 거스러미(버)를 제거하는 공구이다.
파이프 바이스는 관 고정, 파이프 렌치는 관·부속 조임, 파이프 커터는 관 절단용이다.

86번

옥상탱크에서 오버플로관을 설치하는 가장 적합한 위치는?

1. 배수관보다 하위에 설치한다.

2. 양수관보다 상위에 설치한다.

3. 급수관과 수평위치에 설치한다.

4. 양수관과 동일 수평위치에 설치한다.

정답 2번

해설. ② 오버플로관은 양수관(급수 유입관)보다 높은 위치에 설치해 탱크가 넘칠 때 물을 배출한다.
배수관보다 아래나 급수관·양수관과 같은 높이에 두면 정상 저수 중에도 물이 빠져나가거나 넘침을 막지 못한다.

87번

하트포드(Hart ford) 배관법에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 보일러 내의 안전 저수면 보다 높은 위치에 환수관을 접속한다.

2. 저압증기 난방에서 보일러 주변의 배관에 사용한다.

3. 하트포드 배관법은 보일러 내의 수면이 안전수위 이하로 유지하기 위해 사용된다.

4. 하트포드 배관 접속 시 환수주관에 침적된 찌꺼기의 보일러 유입을 방지할 수 있다.

정답 3번

해설. ③ 하트포드 배관법은 환수관을 보일러 안전저수면보다 약간 높은 위치에서 균형관에 접속하여, 환수관 누설 등이 있어도 보일러 수면이 안전수위 이하로 내려가지 않게 하는 방법이다. '안전수위 이하로 유지'는 틀리다.
①·②·④는 옳다.

88번

급수급탕설비에서 탱크류에 대한 누수의 유무를 조사하기 위한 시험방법으로 가장 적절한 것은?

1. 수압시험

2. 만수시험

3. 통수시험

4. 잔류염소의 측정

정답 2번

해설. ② 탱크류의 누수 유무는 탱크에 물을 가득 채우고 일정 시간 수위 변화를 보는 만수시험으로 조사한다.
수압시험은 배관·기기에 압력을 가해 누설·내압을 확인하고, 통수시험은 기구의 급·배수 기능, 잔류염소 측정은 수질 확인용이다.

89번

중앙식 급탕법에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 탱크 속에 직접 증기를 분사하여 물을 가열하는 기수 혼합식의 경우 소음이 많아 증기관에 소음기(silencer)를 설치한다.

2. 열원으로 비교적 가격이 저렴한 석탄, 중유등을 사용하므로 연료비가 적게 든다.

3. 급탕설비를 다른 설비 기계류와 동일한 장소에 설치하므로 관리가 용이하다.

4. 저탕 탱크속에 가열 코일을 설치하고, 여기에 증기보일러를 통해 증기를 공급하여 탱크 안의 물을 직접 가열하는 방식을 직접 가열식 중앙 급탕법이라 한다.

정답 4번

해설. ④ 저탕탱크 속 가열코일에 증기를 보내 코일 벽을 통해 물을 데우는 방식은 간접 가열식 중앙 급탕법이다. '직접 가열식'은 틀리다.
직접 가열식은 온수보일러에서 데운 물을 저탕탱크로 바로 보내는 방식이다. ①~③은 옳다.

90번

공기조화 설비에서 에어워셔의 플러딩 노즐이 하는 역할은?

1. 공기 중에 포함된 수분을 제거한다.

2. 입구공기의 난류를 정류로 만든다.

3. 엘리미네이터에 부착된 먼지를 제거한다.

4. 출구에 섞여 나가는 비산수를 제거한다.

정답 3번

해설. ③ 플러딩 노즐은 엘리미네이터 상부에서 물을 뿌려 엘리미네이터에 부착된 먼지를 씻어 낸다.
물방울(비산수) 제거는 엘리미네이터, 공기 흐름 정류는 루버(정류판)가 한다.

91번

다음 공조용 배관 중 배관 샤프트 내에서 단열시공을 하지 않는 배관은?

1. 온수관

2. 냉수관

3. 증기관

4. 냉각수관

정답 4번

해설. ④ 냉각수관은 냉각탑과 응축기 사이를 흐르는 상온(약 32~37℃)의 물이므로 보통 단열(보온·보냉) 시공을 하지 않는다.
온수관·증기관은 열손실 방지, 냉수관은 결로와 열취득 방지를 위해 단열한다.

92번

급수온도 5℃, 급탕온도 60℃, 가열전 급탕설비의 전수량은 2m³, 급수와 급탕의 압력차는 50kPa일 때, 절대압력 300kPa의 정수두가 걸리는 위치에 설치하는 밀폐식 팽창탱크의 용량(m³)은? (단, 팽창탱크의 초기 봉입 절대압력은 300kPa이고, 5℃일 때 밀도는 1000kg/m³, 60℃일 때 밀도는 983.1kg/m³이다.)

1. 0.83

2. 0.57

3. 0.24

4. 0.17

정답 3번

해설. ③ 풀이: 팽창량 ΔV = 2 × (1000/983.1 − 1) ≒ 0.0344m³
최고 사용 절대압력 P₂ = 300 + 50 = 350kPa, 초기 봉입압력 P₀ = 정수두압 P₁ = 300kPa
밀폐식 팽창탱크 용량 V = ΔV/(P₀/P₁ − P₀/P₂)
= 0.0344/(1 − 300/350) ≒ 0.24m³

93번

배관재료에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 배관용 탄소강 강관은 1MPa이상, 10MPa 이하 증기관에 적합하다.

2. 주철관은 용도에 따라 수도용, 배수용, 가스용, 광산용으로 구분한다.

3. 연관은 화학 공업용으로 사용되는 1종관과 일반용으로 쓰이는 2종관, 가스용으로 사용되는 3종관이 있다.

4. 동관은 관 두께에 따라 K형, L형, M형으로 구분한다.

정답 1번

해설. ① 배관용 탄소강 강관(SPP)은 사용압력이 비교적 낮은(약 1MPa 이하) 증기·물·기름·가스 배관에 쓰인다. 1MPa 이상 10MPa 이하에 쓰는 것은 압력배관용 탄소강 강관(SPPS)이다.
②~④는 옳은 설명이다.

94번

다음 중 증기난방용 방열기를 열손실이 가장 많은 창문 쪽의 벽면에 설치할 때 벽면과의 거리로 가장 적절한 것은?

1. 5~6cm

2. 10~11cm

3. 19~20cm

4. 25~26cm

정답 1번

해설. ① 방열기는 벽면에서 50~60mm(5~6cm) 정도 띄워 설치하는 것이 표준이다.
너무 붙이면 대류가 방해되고, 너무 떨어지면 창 쪽 냉기류를 막는 효과가 줄고 공간을 차지한다.

95번

저ㆍ중압의 공기 가열기, 열교환기등 다량의 응축수를 처리하는데 사용되며, 작동원리에 따라 다량트랩, 부자형 트랩으로 구분하는 트랩은?

1. 바이메탈 트랩

2. 벨로즈 트랩

3. 플로트 트랩

4. 벨 트랩

정답 3번

해설. ③ 플로트 트랩은 부자(플로트)의 부력으로 밸브를 여닫아 다량의 응축수를 연속 배출하므로 공기 가열기·열교환기 등에 쓰인다.
바이메탈·벨로즈 트랩은 온도조절식 트랩, 벨 트랩은 배수용 트랩이다.

96번

냉동장치에서 압축기의 표시방법으로 틀린 것은?

1. 밀폐형 일반

2. 로터리형

3. 원심형

4. 왕복동형

정답 3번

해설. ③ 그림 ③의 기호는 원심형 압축기의 표시가 아니므로 틀리다.
①은 밀폐형 일반, ②는 원 속에 편심 회전자를 나타낸 로터리형, ④는 원(크랭크실) 위에 실린더를 나타낸 왕복동형 압축기 기호이다.

97번

공조배관설비에서 수격작용의 방지방법으로 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 밸브를 펌프 흡입구 가까이 두고 조작하면 흡입 저항이 커져 캐비테이션 위험이 커진다. 유량조절 밸브는 펌프 토출측 가까이 설치하고 천천히 조작해야 수격을 줄일 수 있다.
유속 저감, 플라이휠 설치, 서지탱크 설치는 수격작용 방지법이다.

98번

압축공기 배관설비에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 분리기는 윤활유를 공기나 가스에서 분리시켜 제거하는 장치로서 보통 중간냉각기와 후부냉각기 사이에 설치한다.

2. 위험성 가스가 체류되어 있는 압축기실은 밀폐시킨다.

3. 맥동을 완화하기 위하여 공기탱크를 장치한다.

4. 가스관, 냉각수관 및 공기탱크 등에 안전밸브를 설치한다.

정답 2번

해설. ② 위험성 가스가 체류할 수 있는 압축기실은 밀폐하지 말고 충분히 환기해야 하므로 틀리다.
① 분리기는 중간냉각기와 후부냉각기 사이 등에 두어 기름을 분리하고, ③ 공기탱크로 맥동을 완화하며, ④ 안전밸브를 설치한다.

99번

프레온 냉동기에서 압축기로부터 응축기에 이르는 배관의 설치 시 유의사항으로 틀린 것은?

1. 배관이 합류할 때는 T자형보다 Y자형으로 하는 것이 좋다.

2. 압축기로부터 올라온 토출관이 응축기에 연결되는 수평부분은 응축기 쪽으로 하향구배로 배관한다.

3. 2대의 압축기가 아래쪽에 있고 1대의 응축기가 위쪽에 있는 경우 토출가스 헤더는 압축기 위에 배관하여 토출가스관에 연결한다.

4. 압축기와 응축기가 각각 2대이고 압축기가 응축기의 하부에 설치된 경우 압축기의 크랭크 케이스 균압관은 수평으로 배관한다.

정답 3번

해설. ③ 압축기가 아래, 응축기가 위에 있을 때 토출가스 헤더를 압축기보다 위에 두면 정지 중 응축된 액과 오일이 압축기로 역류하기 쉽다. 헤더는 압축기보다 낮게 배관한 뒤 응축기로 입상시킨다. 따라서 틀린 설명이다.
①·②·④는 옳은 시공 방법이다.

100번

수도 직결시 급수방식에서 건물 내에 급수를 할 경우 수도 본관에서의 최저 필요압력을 구하기 위한 필요 요소가 아닌 것은?

1. 수도 본관에서 최고 높이에 해당하는 수전까지의 관 재질에 따른 저항

2. 수도 본관에서 최고 높이에 해당하는 수전이나 기구별 소요압력

3. 수도 본관에서 최고 높이에 해당하는 수전까지의 관내 마찰손실수두

4. 수도 본관에서 최고 높이에 해당하는 수전까지의 상당압력

정답 1번

해설. ① 수도 직결식에서 본관의 최저 필요압력 P ≥ P₁ + P₂ + P₃이다.
P₁: 최고 높이 수전까지의 높이에 해당하는 상당압력, P₂: 관내 마찰손실수두, P₃: 수전·기구별 소요압력
관 재질에 따른 저항은 마찰손실에 포함되며 별도 요소가 아니다.

공조냉동기계기사 필기 2020년 1회 기출문제

기계열역학

냉동공학

공기조화

전기제어공학

배관일반

공조냉동기계기사 필기 기출문제 전체 회차