단열(등엔트로피) 압축에서 온도 변화는 $T_2 = T_1 \times \varepsilon^{k-1}$로 구한다.

압축비 $\varepsilon=16$, 비열비 $k=1.4$, 압축 전 온도 $T_1 = 90+273=363\,K$을 대입하면 $T_2 = 363 \times 16^{0.4} \approx 363 \times 3.031 \approx 1100.4\,K$이고, 섭씨로 환산하면 약 $827.4^\circ C$가 된다.

압력이 일정한 과정에서는 이상기체의 체적과 절대온도가 비례하므로 $\dfrac{T_2}{T_1} = \dfrac{V_2}{V_1}$이 성립한다.

초기온도 $T_1 = 20+273=293\,K$에 체적비 1.2배를 곱하면 $T_2 = 293 \times 1.2 = 351.6\,K$, 즉 약 $78.6^\circ C$가 된다.

실린더 블록과 헤드 사이에 더 두꺼운 개스킷을 넣으면 연소실의 간극체적이 늘어나므로 압축비는 감소한다.

오토 사이클의 이론 열효율은 압축비가 클수록 높아지므로, 압축비가 감소하면 열효율도 함께 감소한다.

압력이 일정한 밀폐계의 팽창일은 $W = P \Delta V$로 구한다.

$P=100\,kPa$, $\Delta V = 2-1 = 1\,m^3$을 대입하면 $W = 100 \times 1 = 100\,kJ$로, 기체가 외부로 행한 일이 100kJ이 된다.

압력이 일정한 채 체적이 늘어나면 이상기체의 온도는 오히려 상승하며, 받은 열량은 일(100kJ)에 내부에너지 변화량을 더한 값이므로 반드시 100kJ이 되는 것은 아니다.

헬름홀츠 자유에너지 $F=U-TS$의 완전미분 $dF=-SdT-PdV$로부터 얻어지는 맥스웰 관계식은 $\left(\dfrac{\partial P}{\partial T}\right)_v = \left(\dfrac{\partial s}{\partial v}\right)_T$이다.

즉 압력을 체적으로, 엔트로피를 온도로 미분한 값끼리 같아지는 것이 아니라 압력을 온도로, 엔트로피를 체적으로 미분한 값이 같아야 하므로, $\left(\dfrac{\partial P}{\partial v}\right)_T = \left(\dfrac{\partial s}{\partial T}\right)_v$로 쓴 식은 성립하지 않는다.

나머지 세 식은 각각 내부에너지, 엔탈피, 깁스자유에너지의 완전미분에서 유도되는 표준 맥스웰 관계식과 일치한다.

그림에 주어진 관계식은 $u = 0.28t + 532$, $Pv = 0.560\,(t + 380)$ 이다. 정압비열은 엔탈피를 온도로 미분한 값이므로 먼저 엔탈피 식을 만들어야 한다.

엔탈피의 정의 $h = u + Pv$ 에 대입하면 $h = (0.28t + 532) + (0.560t + 212.8) = 0.84t + 744.8$ 이다.

따라서 $C_p = \left(\dfrac{\partial h}{\partial t}\right)_P = 0.84\ \mathrm{kJ/kg\cdot^\circ C}$ 이다.

참고로 $u$ 식의 기울기 $0.28$은 정적비열 $C_v$이고, $Pv$ 식의 온도 기울기 $0.560$은 기체상수 $R$에 해당하므로 $C_p = C_v + R = 0.28 + 0.56 = 0.84$ 로도 같은 결과를 확인할 수 있다.

공기표준 브레이턴 사이클의 열효율은 압력비 $r_p$와 비열비 $k$만으로 $\eta = 1-\dfrac{1}{r_p^{(k-1)/k}}$로 구해지며, 최고·최저온도는 효율 계산에 직접 쓰이지 않는다.

$r_p=9$, $k=1.4$를 대입하면 $r_p^{0.2857}\approx 1.873$이므로 $\eta = 1-\dfrac{1}{1.873}\approx 0.466$, 약 46.6%가 된다.

그림은 하나의 용기가 박막으로 좌우 두 방으로 나뉘어 왼쪽이 기체 A, 오른쪽이 기체 B인 구조다. 박막이 터지면 두 기체가 전체 용기를 채우므로, 혼합물의 밀도는 총질량 ÷ 총체적으로 구한다.

A의 질량은 $2\ \mathrm{kg}$, B의 질량은 $m_B = \rho_B V_B = 1 \times 0.4 = 0.4\ \mathrm{kg}$ 이므로 총질량은 $2.4\ \mathrm{kg}$ 이다. 총체적은 $0.1 + 0.4 = 0.5\ \mathrm{m^3}$ 이다.

따라서 $\rho = \dfrac{2.4}{0.5} = 4.8\ \mathrm{kg/m^3}$ 이다.

박막 파열은 용기 전체로 보면 질량과 체적이 보존되는 과정이므로, 압력이나 온도의 변화를 따질 필요 없이 질량·체적만으로 답이 정해진다.

냉매는 압축기의 크기를 작게 하기 위해 비체적이 작아야 하므로, "비체적이 커야 한다"는 냉매의 요구 조건으로 적합하지 않다.

불활성·비가연성이고 증발온도에서 잠열이 크며 열전도율이 큰 성질은 실제로 냉매에 바람직한 특성이다.

밀폐계의 에너지 보존식은 $Q = \Delta U + W$이다.

내부에너지 변화 $\Delta U = 50-30=20\,kJ$에 외부에 한 일 $W=10\,kJ$을 더하면 이 물체에 가해진 열량은 $Q = 20+10=30\,kJ$가 된다.

단열계는 외부와 열 출입이 없으므로 가역 과정이면 엔트로피가 일정하게 유지되지만, 비가역 과정에서는 계 내부의 마찰이나 비가역성으로 인해 엔트로피가 항상 증가한다.

카르노 사이클의 열효율은 절대온도를 사용해 $\eta = 1-\dfrac{T_L}{T_H}$로 구한다.

$T_H=700+273=973\,K$, $T_L=50+273=323\,K$를 대입하면 $\eta = 1-\dfrac{323}{973}\approx 0.668$, 약 66.8%가 된다.

피스톤이 하는 일은 힘을 압축 길이에 대해 적분한 $W=\int kX^{1.5}\,dX = \dfrac{k}{2.5}X^{2.5}$로 구해진다.

$W_a = \dfrac{k}{2.5}(0.1^{2.5}-0) \approx 0.001265k$, $W_b = \dfrac{k}{2.5}(0.2^{2.5}-0.1^{2.5}) \approx 0.005890k$이므로 $\dfrac{W_a}{W_b}\approx 0.214$가 된다.

이상기체 상태방정식 $PV=mRT$에서 기체상수는 $R=\dfrac{PV}{mT}$로 구한다.

$P=100\,kPa$, $V=0.8\,m^3$, $m=1\,kg$, $T=30+273=303\,K$를 대입하면 $R = \dfrac{100\times 0.8}{1\times 303} \approx 0.264\,kJ/(kg\cdot K)$가 된다.

PV=일정인 등온 과정에서 밀폐계가 하는 일은 $W = P_1V_1\ln\dfrac{V_2}{V_1} = P_1V_1\ln\dfrac{P_1}{P_2}$로 구한다.

$P_1V_1 = 500\times 2 = 1000\,kJ$이고 $\dfrac{P_1}{P_2}=\dfrac{500}{100}=5$이므로, 일은 $1000\ln 5$로 표현된다.

엔탈피, 엔트로피, 내부에너지는 상태량으로서 경로와 무관하게 시작·끝 상태만으로 값이 정해지는 상태함수이다.

반면 일은 계가 상태를 변화시키는 과정(경로)에 따라 값이 달라지는 경로함수이다.

가역 과정에서 온도 T가 일정하게 유지되며 열량 $\Delta Q$가 전달될 때, 엔트로피 변화는 정의식 그대로 $\Delta S = \dfrac{\Delta Q}{T}$로 구해진다.

냉동기의 성능계수는 $COP = \dfrac{Q_e}{W}$이므로 소비동력은 $W=\dfrac{Q_e}{COP}$로 구한다.

시간당 흡수열량 $Q_e=20\,MJ/h$를 초당 일률로 바꾸면 $\dfrac{20{,}000\,kJ}{3600\,s}\approx 5.556\,kW$이고, 여기에 COP 3.2를 나누면 $W \approx \dfrac{5.556}{3.2}\approx 1.74\,kW$가 된다.

비압축성 유체를 가정한 펌프의 가역단열 일은 $W_p = v(P_2-P_1)$로 구한다.

$v=0.001\,m^3/kg$, $P_2=5\,MPa=5000\,kPa$, $P_1=0.01\,MPa=10\,kPa$를 대입하면 $W_p = 0.001\times(5000-10) = 4.99\,kJ/kg$이 된다.

그림에 주어진 각 지점의 엔탈피는 보일러 입구 58 kJ/kg, 보일러 출구 810.3 kJ/kg, 응축기 입구 614.2 kJ/kg, 응축기 출구 57.4 kJ/kg 이다.

랭킨사이클에서 보일러 출구는 터빈 입구, 응축기 입구는 터빈 출구이고, 응축기 출구는 펌프 입구, 보일러 입구는 펌프 출구다. 따라서 터빈 일은 $w_T = 810.3 - 614.2 = 196.1\ \mathrm{kJ/kg}$, 펌프 일은 $w_P = 58 - 57.4 = 0.6\ \mathrm{kJ/kg}$, 보일러에서 받은 열량은 $q_B = 810.3 - 58 = 752.3\ \mathrm{kJ/kg}$ 이다.

따라서 이론 열효율은 $\eta = \dfrac{w_T - w_P}{q_B} \times 100 = \dfrac{196.1 - 0.6}{752.3} \times 100 \fallingdotseq 26\%$ 이다.

펌프 일이 터빈 일의 0.3% 수준밖에 되지 않으므로 이를 무시하고 $\eta = 196.1/752.3 = 26.1\%$ 로 계산해도 답은 같다. 증기동력 사이클에서 펌프 일이 터빈 일에 비해 매우 작다는 점을 알아두면 계산이 간단해진다.

고체가 액체로 상태변화할 때 필요한 열은 융해열이며, 온도 변화 없이 상변화에만 쓰이는 열이므로 잠열에 해당한다.

고체가 기체로 바로 변할 때 필요한 열은 증발열이 아니라 승화열이며, 온도계에 온도 변화로 나타나는 열은 잠열이 아니라 현열(감열)이다. 또한 기체가 액체로 응축될 때 방출하는 열은 응축열이며 이 역시 잠열이지 감열이 아니다.

압축기 흡입 증기의 과열도가 커지면 압축이 시작되는 시점의 온도가 높아지므로, 압축 후 토출가스 온도가 상승한다.

흡입가스의 비체적이 커져 냉매순환량은 오히려 감소하고, 그에 따라 증발기의 냉동능력도 감소한다. 또한 흡입가스가 과열될수록 체적효율도 낮아지므로 "변하지 않는다"는 설명은 옳지 않다.

그림의 표에서 120 kPa의 포화액·포화증기 엔탈피는 각각 $160.42$, $379.11\ \mathrm{kJ/kg}$, 350 kPa은 $195.12$, $395.04\ \mathrm{kJ/kg}$ 이고, 지점별 엔탈피는 $h_2 = 227.23$(증발기 입구), $h_4 = 401.08$(제1압축기 출구), $h_7 = 482.41$, $h_8 = 234.29\ \mathrm{kJ/kg}$(응축기 출구 포화액) 이다.

제1압축기 입구 과열도가 0이므로 증발기 출구는 120 kPa의 포화증기 $379.11\ \mathrm{kJ/kg}$ 이다. 따라서 증발기측 냉매순환량은 $m_e = \dfrac{10}{379.11 - 227.23} \times 3600 \fallingdotseq 237\ \mathrm{kg/h}$ 이다.

중간냉각기 열평형을 세운다. 중간냉각기에서는 제1압축기 토출가스 $m_e$가 $h_4 \to h_6(=395.04)$ 로 냉각되고, 증발기로 갈 액냉매 $m_e$는 코일 안에서 $h_8(=234.29) \to h_2(=227.23)$ 로 과냉각된다. 이 두 방열량을 바이패스 냉매 $(m-m_e)$가 $h_8 \to h_6$ 로 증발하며 흡수하므로
$m_e\left[(h_4-h_6)+(h_8-h_2)\right] = (m-m_e)(h_6-h_8)$ 이다.

수치를 넣으면 $m - m_e = \dfrac{237 \times (6.04 + 7.06)}{395.04 - 234.29} = \dfrac{237 \times 13.10}{160.75} \fallingdotseq 19.3\ \mathrm{kg/h}$ 이다.

절대압력은 대기압에서 진공압을 뺀 값으로 $P_{abs} = P_{atm} - P_{vac}$로 구한다.

진공압 60mmHg를 압력 단위로 환산하면 $P_{vac} = \rho g h \approx 13.6\times 1000\times 9.81\times 0.06 \approx 8.0\,kPa$이고, 대기압 101.3kPa에서 이를 빼면 $P_{abs}\approx 101.3-8.0 \approx 93.2\,kPa$로 계산된다.

염화불화탄소(CFC) 등에 포함된 염소(Cl) 원자는 성층권에서 오존 분자와 반응해 이를 분해시키는 촉매 역할을 하여, 대기 중 오존층을 가장 크게 파괴하는 물질로 꼽힌다.

물-리튬브로마이드(LiBr) 흡수식 냉동기는 순수한 물을 냉매로, LiBr 수용액을 흡수제로 사용하며, LiBr 수용액은 농도가 진하고 온도가 낮을수록 냉매증기(수증기)를 더 잘 흡수한다.

다만 LiBr 농도가 진해질수록 용액의 점도는 높아지지만, 이는 오히려 열전달 성능을 떨어뜨리는 요인이 되므로 "점도가 높아져 열전도율이 높아진다"는 설명은 옳지 않다.

흡수식 냉동기에서 흡수기는 냉매증기를 흡수할 때 발생하는 흡수열을, 응축기는 냉매증기가 응축될 때 방출하는 응축열을 각각 냉각수로 제거해야 한다.

재생기는 증기나 가스 연소 등으로 용액을 가열·농축하는 기기이고, 증발기는 냉수를 만드는 쪽이므로 냉각수가 필요한 기기가 아니다.

2중 효용 흡수식 냉동기는 고온재생기와 저온재생기, 즉 2개의 재생기를 두어 고온재생기에서 발생한 냉매증기의 열을 저온재생기 가열에 재활용함으로써 단효용에 비해 증기소비량을 줄인다.

다만 증발기는 냉수를 만드는 하나의 장치로 구성되므로, "2개의 증발기를 갖는다"는 설명은 옳지 않다.

그림의 장치는 상부에 송풍기와 엘리미네이터, 그 아래에 살수 노즐과 지그재그로 굽은 냉매 코일(냉매 가스 입구·냉매액 출구 표시), 하부에 냉각수조와 순환펌프가 배치되어 있다. 공기는 옆면에서 흡입되어 코일을 지나 위로 배출된다.

즉 냉각수를 코일 위에 분무하여 그 물의 증발잠열로 냉매를 응축시키고, 동시에 송풍기로 공기를 통과시켜 수분을 증발·배출시키는 구조다. 수냉식(물로 냉각)과 공냉식(공기로 냉각)의 작용을 함께 쓰는 이 응축기가 증발식 응축기이다.

순환펌프로 수조의 물을 다시 노즐로 올려 재사용하므로 냉각탑을 별도로 두지 않아도 되고, 냉각수 소비량이 수냉식보다 훨씬 적다. 엘리미네이터는 공기와 함께 빠져나가려는 물방울을 걸러 물 손실을 줄이는 부품이다.

흡수식 냉동기는 증발기, 흡수기, 재생기(발생기), 응축기, 용액펌프 등으로 구성되며, 압축기 대신 흡수제(LiBr 수용액 등)가 냉매증기를 흡수하는 방식으로 저압측에서 고압측으로 냉매를 이동시킨다.

따라서 기계적으로 냉매증기를 압축하는 압축기는 흡수식 냉동기의 구성요소가 아니다.

축열장치는 열을 저장했다가 필요할 때 사용하는 설비로, 축열재의 상태변화 유무에 따라 현열축열과 잠열축열로 나뉘며, 대표적으로 수축열과 빙축열 방식이 널리 쓰인다.

빙축열은 물의 응고잠열을 이용하는 잠열축열의 한 종류이고, 수축열은 물의 현열을 이용하는 방식이다. 반면 공기는 비열과 밀도가 작아 단위 부피당 저장할 수 있는 열량이 매우 적으므로 실용적인 축열 매체로 사용되지 않는다.

따라서 수축열, 잠열축열(빙축열 포함) 방식과 달리 공기축열 방식은 일반적으로 사용되는 축열장치의 분류에 해당하지 않는다.

그림의 표에서 냉동효과와 흡입증기 비체적은 NH₃가 $\gamma = 1126.37\ \mathrm{kJ/kg}$, $v = 0.509\ \mathrm{m^3/kg}$ 이고, R-22가 $\gamma = 168.90\ \mathrm{kJ/kg}$, $v = 0.077\ \mathrm{m^3/kg}$ 이다.

냉동능력은 $R = \dfrac{V \eta_v}{v}\,\gamma$ 로 구해지는데, 피스톤 압출량 $V$와 체적효율 $\eta_v = 0.75$가 두 냉매에서 같으므로 비는 $\gamma / v$(단위 체적당 냉동효과)만으로 결정된다.

$\dfrac{R_N}{R_F} = \dfrac{\gamma_N / v_N}{\gamma_F / v_F} = \dfrac{1126.37/0.509}{168.90/0.077} = \dfrac{2213}{2194} \fallingdotseq 1.0$ 이다.

NH₃는 냉동효과가 R-22의 약 6.7배로 크지만 비체적도 약 6.6배로 커서 단위 체적당 냉동효과가 거의 같다. 그래서 같은 압축기 압출량이면 두 냉매의 냉동능력이 사실상 같아진다는 것이 이 문제의 요점이다.

대수평균온도차(LMTD)는 $\Delta t_{lm} = \dfrac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\Delta t_1/\Delta t_2)}$로 구한다.

냉각수 입구측 온도차는 $\Delta t_1 = 24-15=9^\circ C$, 출구측 온도차는 $\Delta t_2 = 24-21=3^\circ C$이다.

이를 대입하면 $\Delta t_{lm} = \dfrac{9-3}{\ln(9/3)} = \dfrac{6}{\ln 3} \approx 5.5^\circ C$로 계산된다.

응축기의 열교환량은 $Q = U \times A \times \Delta t_m$으로 구하며, $Q = 1.6 \times 80 \times 6.5 = 832\,kW$이다.

이 열량은 냉각수가 흡수하므로 $Q = \dot{m} c_p (t_{out}-t_{in})$이 성립한다. 냉각수량이 $900\,kg/min = 15\,kg/s$이므로 $832 = 15 \times 4.2 \times (t_{out}-25)$이다.

이를 풀면 $t_{out}-25 = \dfrac{832}{63} \approx 13.2^\circ C$이므로 $t_{out} \approx 38.2^\circ C$로 계산된다.

응축기는 압축기에서 토출된 고온ㆍ고압의 냉매 증기를 냉각하여 액화시키는 열교환기이다. 저온ㆍ저압 냉매증기를 냉각한다는 서술은 압력 조건을 반대로 표현한 것이다.

응축기의 용량은 방출해야 하는 열량, 즉 응축부하에 의해 결정되며, 이 응축부하는 증발기에서 얻는 냉동능력과 압축기에서 가해지는 압축일의 열당량을 합한 값과 같다.

또한 응축기 내부에서는 냉매의 상태에 따라 과열증기 영역, 응축(포화)영역, 과냉각액 영역으로 구분되어 열교환이 일어난다.

이원냉동사이클은 저온측과 고온측 두 개의 독립된 냉동사이클을 캐스케이드 콘덴서로 연결하여 초저온을 얻는 방식이다.

이때 저온측 사이클의 응축기에서 방출되는 열을 고온측 사이클의 증발기가 흡수하고, 그 열을 다시 고온측 응축기에서 최종적으로 버리는 구조로 두 사이클이 연결된다.

저온측에는 임계온도가 낮은 냉매(R-13, R-14 계열)를, 고온측에는 임계온도가 비교적 높은 냉매(R-12, R-22, 프로판 계열)를 사용하는 것이 일반적이며, 각 사이클이 담당하는 온도영역의 냉매 물성에 맞춘 것이다.

먼저 압축기의 이론 피스톤 압출량을 구하면 $V = \dfrac{\pi}{4}D^2 L \times N \times n$이다. $D=0.2m, L=0.2m, N=400rpm, n=3$이므로 $V \approx 7.54\,m^3/min$이다.

체적효율 0.75를 곱한 실제 냉매 순환 체적은 $7.54\times0.75\approx5.65\,m^3/min$이고, 비체적 $0.5\,m^3/kg$으로 나누면 냉매순환량은 $G\approx11.31\,kg/min\approx0.188\,kg/s$이다.

냉동능력은 $5.72\,RT\times3.8\,kW/RT\approx21.74\,kW$이므로, 냉동효과는 $q=\dfrac{Q}{G}=\dfrac{21.74}{0.188}\approx115.3\,kJ/kg$로 계산된다.

냉매가 부족하면 증발기로 공급되는 냉매량이 줄어 증발압력이 낮아지고, 냉매가 일찍 증발해 흡입가스의 과열도가 커지며, 이로 인해 압축기 토출가스 온도도 상승한다.

반면 응축기를 지나는 냉매 순환량 자체가 줄어들어 응축기의 냉각 여유가 상대적으로 커지므로, 냉매 부족 시 과냉각도는 오히려 유지되거나 커지는 경향을 보인다. 따라서 과냉각도 감소는 냉매 부족으로 나타나는 현상으로 보기 어렵다.

온도에 따라 변하는 열전도율은 평균온도를 이용해 $\lambda_m=\lambda_0(1+\beta t_m)$로 근사할 수 있다. 여기서 $t_m=\dfrac{600+300}{2}=450$이다.

이를 대입하면 $\lambda_m=0.029\times(1+3.6\times10^{-3}\times450)=0.029\times2.62\approx0.076\,W/m\cdot K$가 된다.

단위면적당 열전달량은 $q=\dfrac{\lambda_m(T_0-T_1)}{L}=\dfrac{0.076\times300}{0.2}\approx114\,W/m^2$로 계산된다.

증발온도를 일정하게 유지한 채 응축온도만 높이면 압축비가 커지고, 이에 따라 흡입증기 대비 압축기 내 유효 흡입체적이 줄어들어 체적효율이 감소한다.

동시에 압축일량과 토출가스온도는 증가하고, 냉동효과 대비 압축일이 늘어나므로 성적계수는 감소한다. 따라서 성적계수 증가, 압축일량 감소, 토출가스온도 감소라는 서술은 모두 실제 경향과 반대이다.

콜드 드래프트는 겨울철 차가운 창면이나 벽면 부근에서 냉각된 공기가 하강하면서 인체에 불쾌한 냉기류를 만드는 현상이다. 인체 주위의 기류속도가 클수록, 주위 벽면의 온도가 낮아 복사에 의한 체열 손실이 클수록, 창문 틈새로 극간풍이 많이 들어올수록 심해진다.

습도의 경우 오히려 주위 공기의 습도가 낮을수록 피부 표면에서의 수분 증발이 활발해져 체감 냉감이 커지므로 콜드 드래프트가 심해진다. 따라서 주위공기의 습도가 높을 때를 원인으로 드는 서술은 옳지 않다.

어프로치(approach)는 냉각탑 출구 냉각수온과 입구 공기의 습구온도의 차이로 정의되며, 건구온도와의 차이가 아니다.

레인지(range)는 냉각수의 입ㆍ출구 온도차를 의미하며, 어프로치를 작게 설계할수록 냉각탑의 전열면적과 송풍량이 커져야 하므로 설비비가 증가한다. 일반 공조용 냉각탑의 어프로치는 통상 5℃ 정도로 설계한다.

유닛 히터는 가열코일, 송풍팬, 케이싱으로 구성되어 온수나 증기로 가열된 코일에 팬으로 공기를 통과시켜 난방하는 장치이다.

유인 유닛은 팬 없이 1차공기의 노즐 분출로 유인력을 얻어 실내공기를 유인ㆍ혼합하는 방식이고, 공기 세정기를 사용하더라도 비산 수적을 제거하기 위해 엘리미네이터가 필요하며, 팬 코일 유닛은 팬과 코일로 구성되고 냉동기를 내장하지 않는다.

증기난방의 환수배관방식은 환수주관의 위치에 따라 구분되는데, 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관하는 방식을 건식 환수방식이라 한다.

이 방식에서는 방열기에서 나온 응축수가 증기압과 자체 낙차로 환수주관까지 밀려 올라가며, 관 내에 공기가 섞여 있어 트랩 등을 통해 공기를 배출해야 한다. 반대로 환수주관이 보일러 수면보다 낮으면 습식 환수방식이 된다.

덕트 내 전압은 정압과 동압의 합으로 구하며, 동압은 $P_v=\dfrac{1}{2}\rho v^2$이다.

풍속 8m/s, 밀도 1.2kg/m³를 대입하면 $P_v=\dfrac{1}{2}\times1.2\times8^2=38.4\,Pa$이다.

따라서 전압은 $200+38.4=238.4\,Pa$로 계산된다.

가이드 베인은 덕트의 곡관부(엘보 등)에서 기류의 방향을 부드럽게 전환시켜 와류나 편류를 줄이고 압력손실을 낮추기 위해 설치하는 안내 날개이다.

스플릿 댐퍼는 분기부 풍량 조절, 릴리프 댐퍼는 여분 공기 배출, 버터플라이 댐퍼는 유량 차단ㆍ조절에 쓰이는 장치로 굴곡부 기류 안정과는 목적이 다르다.

코일 전면적은 체적풍량을 통과풍속으로 나누어 구한다. 먼저 질량풍량을 밀도로 나누어 체적풍량으로 환산하면 $\dfrac{45000}{1.2}=37500\,m^3/h$이고, 이를 초당 단위로 바꾸면 $\dfrac{37500}{3600}\approx10.42\,m^3/s$이다.

전면적은 $A=\dfrac{Q}{v}=\dfrac{10.42}{2.4}\approx4.3\,m^2$로 계산된다.

그림의 식 $D_e = 1.3\left[\dfrac{(a \times b)^5}{(a+b)^2}\right]^{1/8}$ 은 장변 $a$, 단변 $b$인 장방형 덕트를 같은 성능의 원형 덕트로 바꿀 때 쓰는 상당지름(등가지름) 식이다.

이 식은 같은 풍량을 흘렸을 때 단위 길이당 마찰손실이 같아지는 원형 덕트의 지름을 주도록 유도된 것이다. 따라서 환산 전후로 보존되는 양은 풍량과 단위 길이당 마찰손실이다.

반면 풍속은 같지 않다. 예를 들어 $a = b = 1$이면 $D_e = 1.3 \times (1/4)^{1/8} \fallingdotseq 1.09$ 로 원형 단면적은 $0.94$, 장방형 단면적은 $1.0$ 이 되어 단면적이 달라지고, 풍량이 같으므로 풍속도 달라진다.

정리하면 이 상당지름 식은 단면 형상만 바꾸면서 풍량과 마찰저항을 동일하게 유지하는 환산식이며, 덕트 설계에서 장방형 치수를 결정한 뒤 마찰손실 선도를 원형 기준으로 읽기 위해 사용한다.

필요 환기량은 $Q=\dfrac{M}{C_i-C_o}$로 구한다. 여기서 $M$은 실내 발생 CO₂량, $C_i, C_o$는 각각 허용 실내농도와 외기농도이다.

학생 10명이 시간당 15L씩 배출하므로 $M=10\times15=150\,L/h=0.15\,m^3/h$이고, 농도차는 $0.1\%-0.04\%=0.06\%=0.0006$이다.

따라서 $Q=\dfrac{0.15}{0.0006}=250\,m^3/h$로 계산된다.

난방용 보일러는 일상적인 취급과 보수관리가 쉽고, 건물 반출입이 용이하도록 크기가 작으며, 설치에 필요한 높이와 면적이 작아야 한다는 요구조건을 갖는다.

또한 열을 최대한 효율적으로 이용해야 하므로 전열효율은 높을수록 좋은 조건이며, 전열효율이 낮은 것은 바람직한 요구조건이 될 수 없다.

온수난방은 증기난방에 비해 배관 및 방열기의 열용량이 크고 물을 예열해야 하므로, 운전을 시작해서 실내가 데워지기까지의 예열시간이 길고 예열부하도 크다. 따라서 예열시간이 짧다는 서술은 실제와 반대이다.

반면 난방부하에 따라 온수 온도나 유량을 조절해 실내 온도조절이 용이하고, 배관계통의 축열용량이 크기 때문에 운전을 정지해도 실온이 급격히 떨어지지 않는 장점이 있다.

온풍난방은 공기를 직접 가열하여 실내로 송풍하는 방식으로, 열용량이 작은 공기를 매체로 쓰기 때문에 예열부하가 작고 예열시간이 짧다는 것이 특징이다. 따라서 예열부하가 커서 예열시간이 길다는 서술은 사실과 반대이다.

한편 송풍기를 이용하므로 송풍동력이 크고 설계가 나쁘면 소음이 실내로 전달되기 쉬우며, 온풍의 취출ㆍ환기 조건에 따라 실내 습도와 기류도 함께 제어할 수 있고, 천장이 높은 공간에서는 상하 온도차가 커지는 경향이 있다.

외벽을 통한 일사 침입열량은 상당외기온도차(ETD, $\Delta t$)를 이용해 $q = K \times A \times \Delta t$로 구한다.

여기서 $K$는 벽체의 열관류율, $A$는 벽체 면적으로, 열관류율과 면적, 온도차를 모두 곱하는 형태가 열전달의 기본 관계식과 일치한다.

습공기선도에서 두 상태점의 값을 읽으면, 가열 전 t₁=5℃·상대습도 80% 에서 엔탈피 $h_1=40.2$ kJ/kg·비체적 $v_1=0.793$ m³/kg 이고, 가열 후 t₂=43℃(상대습도 약 8%)에서 엔탈피 $h_2=54.2$ kJ/kg·비체적 $v_2=0.896$ m³/kg 이다.

가열기에서는 절대습도가 변하지 않으므로 선도에서 수평으로 이동하는 현열 변화이며, 공기 1 kg이 받는 열량은 $h_2-h_1=54.2-40.2=14$ kJ/kg 이다.

주어진 950 m³/h은 가열기를 통과하는 공기의 취급 풍량이며, 이 문제에서는 가열 전 5℃ 상태의 비체적 0.793 m³/kg 을 기준으로 질량유량으로 환산한다. $G=\dfrac{950}{0.793}\approx 1198$ kg/h 이다.

따라서 필요한 가열량은 $q=G(h_2-h_1)=1198\times 14 \approx 16770$ kJ/h, 즉 $\dfrac{16770}{3600}\approx 4.66$ kW 로 약 4.65 kW 이다.

비체적은 온도가 높아지면 커지므로(0.793 → 0.896 m³/kg) 같은 체적유량이라도 어느 상태를 기준으로 환산하는지에 따라 질량유량이 달라진다. 가열 후 43℃ 상태의 0.896 m³/kg 으로 나누면 약 4.1 kW 가 되어 제시된 값들과 맞지 않으므로, 여기서는 가열 전 상태의 비체적으로 환산해야 한다.

엘리미네이터는 공기 세정기 등에서 물과 접촉한 공기 중에 섞여 나가는 미세한 물방울(비산수적)을 걸러내어, 수분이 실내로 그대로 급기되는 것을 막기 위해 설치하는 장치이다.

에어와셔는 물을 분무해 공기를 세정ㆍ가습하는 장치이고, 에어필터는 먼지를 제거하는 장치이며, 벤틸레이터는 환기를 위한 장치로 각각 역할이 다르다.

팬 코일 유닛(FCU) 방식은 중앙기계실에서 냉수 또는 온수를 각 실의 유닛으로 공급하여 개별적으로 공조하는 전수방식으로, 사무실ㆍ호텔ㆍ병원ㆍ점포 등에 널리 쓰이며 배관은 2관식ㆍ4관식 등으로 구분된다.

다만 부하 분담 측면에서는 부하 변동이 큰 외부(페리미터)존을 팬 코일 유닛으로 개별 제어하고, 부하가 비교적 일정한 내부존을 덕트를 통한 터미널 방식으로 담당시키는 것이 일반적이다.

내부존을 팬 코일 유닛이, 외부존을 터미널방식이 담당한다는 서술은 두 구역의 역할이 뒤바뀐 설명이다.

직접난방은 방열기나 바닥ㆍ천장 등을 통해 열매(증기, 온수)의 열을 실내에 직접 전달하는 방식으로, 고온수 난방ㆍ저압증기 난방ㆍ복사난방이 여기에 해당한다.

반면 온풍난방은 가열장치에서 데운 공기를 덕트나 취출구를 통해 실내로 불어넣는 방식으로, 공기를 매개로 열을 전달하는 간접난방으로 분류된다.

냉풍과 온풍을 각각의 덕트로 공급받아 혼합댐퍼에서 일정 비율로 혼합한 뒤, 이를 각 존이나 각 실로 분배하여 공조하는 방식을 멀티존 유닛 방식이라 한다.

단일덕트 방식은 하나의 공기 상태로 각 실에 공급하는 방식이고, 단일덕트 재열방식은 여기에 재열기를 추가한 것이며, 유인 유닛 방식은 1차공기의 유인력으로 실내공기를 혼합하는 방식으로 냉ㆍ온풍 혼합댐퍼 구조와는 다르다.

원심송풍기의 풍량제어 방법 중 회전수 제어는 송풍기 특성곡선 자체를 상사법칙에 따라 이동시켜 필요한 풍량ㆍ정압에 맞춰 운전하므로, 동일한 송풍량을 내는 데 필요한 축동력이 가장 적다.

흡입구 베인 제어, 스크롤 댐퍼 제어, 토출측 댐퍼 제어는 모두 송풍기 자체의 성능곡선은 그대로 둔 채 저항을 인위적으로 바꿔 풍량을 조절하는 방식이어서 회전수 제어보다 동력 손실이 크다.

송풍기의 상사법칙에 따르면 회전수 $N$에 대해 풍량은 $N$에 비례, 정압은 $N^2$에 비례, 축동력은 $N^3$에 비례한다.

회전수를 2배로 하면 풍량은 $2$배, 정압은 $2^2=4$배, 소요동력은 $2^3=8$배로 증가한다.

그림의 접점회로는 위쪽 단자에서 나온 선이 두 갈래로 갈라져 아래쪽 단자에서 다시 합쳐지는 병렬 구조다.

왼쪽 갈래에는 접점 X와 Z가 위아래로 직렬로 놓여 있고, 오른쪽 갈래에는 접점 Y 하나만 놓여 있다.

직렬 접점은 논리곱(AND), 병렬 접점은 논리합(OR)에 대응한다. X와 Z의 직렬은 $X \cdot Z$ 이고 이것이 Y와 병렬이므로 전체 논리식은 $(X \cdot Z) + Y$ 이다.

즉 X와 Z가 동시에 닫히거나, Y가 닫히면 회로가 통전된다. 세 접점을 모두 직렬로 본 $X\cdot Y\cdot Z$ 나, X와 Y를 병렬로 묶은 뒤 Z를 직렬로 본 $(X+Y)\cdot Z$ 는 그림의 접점 배치와 맞지 않는다.

변압기의 병렬운전 조건은 각 변압기의 극성이 같을 것, 권수비(정격전압)가 같아 순환전류가 흐르지 않을 것, %임피던스 강하(저항과 리액턴스의 비)가 같아 정격용량에 비례해 부하전류를 분담할 것 등이다.

철손ㆍ동손 등 각 변압기의 손실 비율(손실비) 자체가 같아야 한다는 것은 병렬운전의 필수 조건이 아니며, 이는 병렬운전 이상 조건에 해당하지 않는다.

선도에서 R(s)에서 C(s)까지 이어지는 전향 경로의 이득은 화살표에 적힌 값의 곱이므로 $1 \times 2 \times 3 \times 1 = 6$ 이다.

되돌아오는 화살표는 두 개다. 이득 -5 의 화살표는 이득 2와 3을 모두 건너뛰어 돌아오므로 그 폐루프 이득은 $2\times 3\times(-5)=-30$ 이고, 이득 -4 의 화살표는 이득 3만 감싸므로 그 폐루프 이득은 $3\times(-4)=-12$ 이다.

두 루프는 마디를 함께 쓰므로 서로 접촉한다(비접촉 루프의 곱 항이 없다). 따라서 $\Delta = 1-(-30-12)=1+42=43$ 이다.

그러므로 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{6}{43}$ 이다. 부호가 음(-)인 화살표들이 분모에서 $1-(\text{루프이득 합})$ 형태로 들어가 +43 이 되는 점이 핵심이다.

입력과 출력의 오차가 변화하는 속도, 즉 오차의 시간에 대한 변화율에 비례하여 조작량을 만들어내는 제어 방식을 미분(D) 제어라 한다.

미분제어는 오차가 급격히 커지려는 초기 시점에 빠르게 반응해 응답 속도를 개선하는 데 주로 사용되며, 오차 값 자체나 오차의 누적에 비례하는 비례제어ㆍ적분제어와는 구별된다.

시퀀스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 각 단계의 제어동작을 차례로 진행하는 방식으로, 조합논리회로와 제어용 계전기, 타이머와 같은 시간지연요소가 사용된다.

다만 시퀀스 제어는 출력을 입력측으로 되먹임(피드백)하지 않는 개회로(open loop) 제어계이므로, 폐회로 제어계로 사용된다는 서술은 옳지 않다.

피드백(폐루프) 제어는 출력을 입력측으로 되먹임하여 오차를 스스로 줄이는 방식으로, 정확성이 향상되고 대역폭이 넓어지는 대신 부궤환의 영향으로 전체 이득(입력 대 출력의 비)은 오히려 감소한다.

이득 감소를 대가로 정확성과 안정성을 얻는 구조이므로, 전체이득이 증가한다는 설명은 피드백 제어의 특성과 반대되어 틀린 설명이다.

되먹임 경로와 비교기 등이 추가되므로 개루프 제어에 비해 구조가 복잡하고 설치비가 많이 드는 것은 맞는 설명이다.

코일에 유도되는 기전력은 $e = L \dfrac{di}{dt}$로 나타낼 수 있다.

전류변화 $\Delta i = 20\text{A} - 10\text{A} = 10\text{A}$, 시간 $\Delta t = 0.01\text{s}$이므로, $L = \dfrac{e \cdot \Delta t}{\Delta i} = \dfrac{20 \times 0.01}{10} = 0.02\text{H} = 20\text{mH}$가 된다.

절연물의 최고 허용온도는 절연 등급에 따라 정해지며, 낮은 온도부터 Y종 → A종 → E종 → B종 순으로 높아진다.

이 순서대로 나열한 선택지가 옳은 설명이 된다.

전류계는 내부저항이 매우 작아야 회로에 직렬로 연결했을 때 회로에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 전압계는 반대로 내부저항이 커야 병렬로 연결했을 때 영향이 작다.

전류계의 측정범위를 넓히기 위해서는 저항을 전류계와 병렬로 접속하며, 이렇게 병렬로 연결하는 저항을 분류기(shunt)라고 한다.

따라서 직렬로 접속한 저항을 분류기라고 한다는 설명은 병렬 연결이어야 할 것을 직렬이라 잘못 서술한 것으로 틀린 설명이다.

저항은 $R = \dfrac{V^2}{P} = \dfrac{100^2}{500} = 20\ \Omega$으로 일정하게 유지된다.

전압을 200V로 높이면 소비전력은 $P' = \dfrac{V'^2}{R} = \dfrac{200^2}{20} = 2000\text{W}$가 된다.

피상전력은 $P_a = VI = 200 \times 10 = 2000\text{VA}$이고 유효전력이 1.6kW이므로 역률 $\cos\theta = \dfrac{1600}{2000} = 0.8$, $\sin\theta = 0.6$이다.

보상해야 할 무효전력은 $Q = VI\sin\theta = 200 \times 10 \times 0.6 = 1200\text{Var}$이며, 역률을 100%로 만들기 위한 콘덴서의 용량 리액턴스는 $X_C = \dfrac{V^2}{Q} = \dfrac{200^2}{1200} \approx 33.3\ \Omega$이 된다.

노즐플래퍼는 변위(플래퍼의 움직임)에 따라 노즐 배압, 즉 공기압이 변하도록 만든 요소로, 기계적 변위를 공기압 신호로 변환하는 제어요소이다.

벨로즈나 다이아프램은 반대로 공기압을 받아 변위나 힘으로 변환하는 요소이며, 트랜지스터는 전기 신호를 다루는 소자이므로 변위-공기압 변환과는 거리가 멀다.

그림은 교류전원 E 에 저항 R, 유도 리액턴스 X_L, 용량 리액턴스 X_C 가 한 줄로 이어진 직렬 RLC 회로 이고, 전류 I는 하나의 폐로를 따라 흐른다.

직렬이므로 두 리액턴스는 서로 상쇄되어 차만 남는다. $Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}=\sqrt{4^2+(5-2)^2}=\sqrt{16+9}=5\ \Omega$.

따라서 회로에 흐르는 전류는 $I=\dfrac{E}{Z}=\dfrac{100}{5}=20\ \mathrm{A}$ 이다.

리액턴스를 그대로 더해 $\sqrt{4^2+7^2}$ 로 계산하지 않도록 주의한다. 유도성과 용량성은 위상이 180° 반대이므로 반드시 차(3 Ω) 를 취한다.

블록선도의 가산점에 표시된 부호가 입력 쪽도 (+), 귀환 쪽도 (+) 이다. 즉 출력 C(s)가 H(s)를 지나 입력에 더해지는 정(+)귀환 구조다.

가산점 출력이 $R(s)+H(s)C(s)$ 이고 여기에 G(s)가 곱해져 C(s)가 되므로 $C=G\,(R+HC)$, 정리하면 $C\,(1-GH)=GR$ 이다.

따라서 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{G(s)}{1-G(s)H(s)}$ 이다.

귀환 부호가 (-)이면 분모가 $1+G(s)H(s)$ 가 되므로, 가산점의 부호 확인이 이 문제의 관건이다. 또 분자는 입력에서 출력으로 가는 전향 경로의 이득이므로 H(s)가 아니라 G(s)가 온다.

옴의 법칙은 도체에 흐르는 전류가 가해진 전압에 비례하고 저항에 반비례한다는 법칙으로, 이를 식으로 나타내면 $V = IR$이 된다.

부하가 하강하며 속도가 빨라지면 전동기의 유기기전력이 전원전압보다 높아지고, 이때 전동기가 발전기로 동작하면서 발생한 전력을 전원 쪽으로 되돌려 보냄과 동시에 제동력을 얻는 방식을 회생제동이라 한다.

역전제동은 전동기 결선을 반대로 하여 역토크로 급정지시키는 방식이고, 발전제동은 전원을 끊고 전동기를 발전기로 동작시켜 저항에서 전력을 소비시키는 방식이므로 설명과는 다른 방식이다.

메거(megger)는 절연저항계로, 전로와 대지 또는 전로 상호간의 절연저항을 측정하여 누전 여부를 점검하는 데 사용된다.

전압계·전류계는 전압·전류의 크기를 측정하는 계기이고 검전기는 충전 여부만을 확인하는 기구이므로, 절연저항(누전) 점검용과는 목적이 다르다.

평형 3상 전원은 크기가 같고 위상이 $120^\circ$씩 차이 나는 세 전압으로 구성되며, 이를 라디안으로 나타내면 $\dfrac{2\pi}{3}$가 된다.

영구자석은 자기적 성질을 오래 유지해야 하므로 히스테리시스 루프가 넓어야 하며, 이를 위해서는 잔류자기와 보자력이 모두 큰 재료가 필요하다.

반대로 전자석 철심처럼 자화·소자를 반복하는 재료는 히스테리시스손을 줄이기 위해 보자력이 작은 것이 유리하다.

회로도를 보면 출력 X₁, X₂, X₃ 마다 위쪽에 저항이 하나씩 달려 있고, 접점 A, Ā, B, B̄ 에서 나온 다이오드들이 각 출력선으로 모인다. 한 출력선에 모인 접점이 모두 성립할 때만 그 출력이 1이 되는 다이오드 AND 결선이다.

X₁ 선에는 A와 B의 다이오드가, X₂ 선에는 A와 B̄의 다이오드가 모이므로 $X_1=A\cdot B$, $X_2=A\cdot\bar{B}$ 이다. 실제로 표에 이미 적힌 값도 A=B=1일 때만 X₁=1, A=1·B=0일 때만 X₂=1 이어서 이 해석과 일치한다.

X₃ 선에는 Ā 접점의 다이오드 하나만 연결되어 있으므로 $X_3=\bar{A}$ 이다. B와는 아무 관계가 없다.

표의 행 순서 (A,B) = (1,1), (1,0), (0,1), (0,0) 에 $X_3=\bar{A}$ 를 적용하면 A=1인 앞의 두 행은 0, A=0인 뒤의 두 행은 1 이다. 즉 빈칸은 위에서부터 0, 0, 1, 1 이 된다.

수격현상(워터해머)은 배관 내 유속이 급격히 변할 때 발생하는 압력 충격이므로, 이를 방지하려면 관경을 크게 하고 유속을 느리게 하여 유속 변화의 충격을 줄여야 한다.

따라서 관경을 작게 하고 유속을 매우 빠르게 한다는 것은 오히려 수격현상을 유발하는 조건으로, 방지대책과는 반대되는 설명이다.

펌프에 플라이휠을 설치하는 것, 에어챔버를 설치하는 것, 완폐형 체크밸브를 사용하는 것은 모두 실제 수격현상 방지에 쓰이는 방법이다.

경질염화비닐관의 TS(테이퍼)식 이음은 접착제와 관의 테이퍼 형상을 이용해 접합하며, 그 접착효과는 유동삽입, 일출접착, 변형삽입의 세 가지로 설명된다.

소성삽입은 이 세 가지 접착효과에 해당하지 않는 표현이다.

펌프 흡입관의 수평배관은 배관 내에 공기가 고이지 않도록 펌프를 향해 올라가는 상향(끝올림) 구배로 시공해야 한다.

하향 구배를 주면 관 도중에 공기가 고여 에어포켓이 생기고 흡입 불량이나 캐비테이션의 원인이 되므로, 펌프를 향하여 하향 구배로 한다는 설명은 틀린 시공법이다.

풋 밸브 등 이음부의 수밀·기밀 유지, 흡입관 길이를 짧게 하는 것, 양정이 높을 때 체크밸브를 설치하는 것은 모두 올바른 펌프 배관 시공 사항이다.

암면을 아스팔트로 가공한 보냉재는 수분 침투를 막기 위한 것으로, 이 경우 흡수성이 낮아야 방습·방수 성능이 좋아져 보냉 효과가 유지된다.

따라서 흡수성이 양호하다는 설명은 아스팔트 가공의 목적과 반대되므로 틀린 설명이다.

유리섬유가 가볍고 절단이 쉬운 점, 탄산마그네슘 보온재가 300~320℃ 부근에서 열분해되는 점, 규조토 보온재의 단열효과가 낮아 두껍게 시공해야 하는 점은 무기질 단열재의 일반적인 특성으로 맞는 설명이다.

기수혼합식(증기분류식) 급탕법은 증기를 물에 직접 분사하여 가열하는 방식으로, 이때 발생하는 소음을 줄이기 위해 사일렌서(silencer)를 설치한다.

환수주관이 보일러 표준수면보다 낮은 위치에 배관되어 응축수가 배관 내부를 채운 채 흐르는 방식이 습식환수관식이며, 표준수면보다 높은 위치에 배관하여 응축수가 중력으로 흘러내리는 방식은 건식환수관식이다.

따라서 환수주관을 보일러 수면보다 높은 위치에 배관한 것은 습식환수관식이라는 설명은 건식과 습식을 반대로 서술한 것으로 틀린 설명이다.

저압 증기난방의 사용압력 범위나, 진공환수식이 증기 순환이 가장 빠르고 대규모 난방에 적합하다는 설명은 맞는 내용이다.

소켓, 유니언, 플랜지는 같은 지름의 관을 직선으로 이어주는 이음쇠이다.

벤드는 관로의 방향을 바꾸기 위해 사용하는 곡관 이음쇠이므로 직선 연결용 이음쇠에 해당하지 않는다.

압축공기 배관에는 압축 과정에서 생기는 수분과 열을 제거하는 후부냉각기, 이물질을 걸러내는 공기여과기, 과압을 방지하는 안전밸브 등이 부속장치로 설치된다.

공기빼기밸브는 배관 내에 정체된 공기를 빼내기 위한 것으로 주로 물이나 온수 배관에 사용되며, 기체인 압축공기 배관의 부속장치로는 해당하지 않는다.

가스홀더는 저압식인 유수식과 무수(고압)식, 고압식인 구형 등으로 구분되며, 가스 수요 변동에 대응해 일정량의 가스를 저장·공급하는 역할을 한다.

주수(柱水)식은 가스홀더의 실제 분류에 해당하지 않는 명칭이다.

도시가스 배관을 제조소·공급소 밖에서 시가지 외의 도로 노면 밑에 매설할 때는 노면으로부터 배관 외면까지 1.2m 이상의 깊이를 유지하도록 정해져 있다.

그림은 배관선 도중에 컵(종) 모양으로 벌어진 반원 곡선 하나 만 그려진 기호다. 관의 한쪽 끝을 넓게 벌린 허브(소켓) 안으로 다른 관을 꽂아 넣은 모습을 옆에서 본 것으로, 소켓식 이음을 나타낸다.

주철관이나 도관 등에서 쓰는 소켓 이음은 이렇게 한쪽 끝이 벌어진 곡선 하나로 간단히 표시한다.

다른 이음 기호와 비교하면 나사식은 관선을 가로지르는 짧은 수직선 한 개, 용접식은 작은 점(●)이나 ×표, 플랜지식은 짧은 평행 수직선 두 개로 그린다. 그림에는 수직선도 점도 없고 벌어진 곡선만 있으므로 소켓 이음으로 판별한다.

패킹재를 선정할 때 관내 유체의 화학적 성질로 고려하는 항목은 부식성, 휘발성, 용해능력 등이며, 이는 패킹재가 화학적으로 침식되거나 변질되지 않아야 하기 때문이다.

점도는 유체의 물리적 성질에 해당하므로 화학적 성질을 고려하는 항목과는 거리가 멀다.

도시가스 배관은 움직이지 않도록 관경에 따라 고정장치 설치 간격이 정해지며, 관지름이 13mm 이상 33mm 미만인 경우에는 2m마다 고정장치를 설치하도록 한다.

유량과 유속, 관 단면적 사이에는 $Q = A \cdot v$의 관계가 있으므로, 단면적은 $A = \dfrac{Q}{v} = \dfrac{0.1\text{m}^3/\text{s}}{2\text{m/s}} = 0.05\text{m}^2$이다.

원형관의 단면적 $A = \dfrac{\pi d^2}{4}$에서 안지름을 구하면 $d = \sqrt{\dfrac{4A}{\pi}} = \sqrt{\dfrac{4 \times 0.05}{\pi}} \approx 0.252\text{m} = 252\text{mm}$가 된다.

밸브는 유체의 흐름 방향 전환, 유량 조절, 흐름의 단속(개폐) 등을 담당하는 배관 부속이다.

유체의 밀도는 온도나 압력, 유체 자체의 성질에 의해 결정되는 물리량으로, 밸브가 직접 조절하는 대상이 아니다.

온수 보일러의 릴리프관(도피관)은 이상 압력 상승 시 압력을 안전하게 배출하는 통로 역할을 하므로, 도중에 밸브를 설치하면 유로가 막혀 안전 기능을 상실할 위험이 있어 어떠한 밸브도 설치해서는 안 된다.

따라서 릴리프 관에 게이트 밸브를 설치한다는 설명은 릴리프관의 시공 원칙에 어긋나므로 틀린 설명이다.

배관 재료의 내열성을 고려하는 것, 공기가 고이지 않도록 구배를 주는 것, 배관의 신축을 고려하는 것은 온수배관 시공에서 지켜야 할 올바른 사항이다.

배관용 패킹재료를 선정할 때는 유체의 압력, 재료의 부식성, 진동의 유무 등 사용 조건을 고려해야 한다.

시트면의 형상은 밸브 자체의 구조에 관한 사항으로, 패킹재료 선정 시 고려하는 항목과는 거리가 멀다.

플렉시블 조인트는 압축기의 진동이 배관으로 전달되지 않도록 흡수하는 역할을 하므로, 압축기 가까이에 진동방향과 직각으로 설치하고 무리한 힘이 가해지지 않도록 하는 것이 원칙이다.

이때 조인트가 진동으로 자유롭게 신축·굴곡할 수 있어야 하므로 주변 기계나 구조물에 닿지 않도록 여유를 두고 설치해야 하며, 기계·구조물 등에 접촉되도록 견고하게 설치한다는 설명은 이러한 원칙에 반하여 틀린 설명이다.

역환수방식(리버스리턴)은 각 방열기까지의 왕복 배관 길이를 서로 비슷하게 만들어 방열기 사이의 저항 차이를 줄임으로써, 온수의 유량 분배를 균일하게 하기 위해 채택하는 방식이다.

급탕배관에서 방향이 꺾이는 굽힘 부분은 엘보를 조합한 스위블 이음(스위블 조인트)을 이용해 배관의 신축을 흡수하도록 시공하는 것이 일반적이며, 벨로즈 이음은 이와는 별도의 신축이음 방식이다.

따라서 배관의 굽힘 부분에는 벨로즈 이음을 한다는 설명은 굽힘부 시공 방식과 맞지 않아 틀린 설명이다.

하향식 급탕주관 최상부에 공기빼기 장치를 두는 것, 팽창관을 동결 방지를 위해 25A 이상으로 하는 것, 단관식 급탕방식에 상향·하향 배관이 있는 것은 모두 올바른 시공 내용이다.