그림에서 고온 열원은 800K, 최종 저온 열원은 200K이고, 카르노기관 1이 800K에서 열을 받아 $W_1$ 을 내고 중간 온도 T 의 열원으로 열을 버리며, 그 열을 카르노기관 2가 받아 $W_2$ 를 내고 200K로 버린다.

카르노 기관의 효율은 $\eta=1-\dfrac{T_L}{T_H}$ 이므로 두 기관의 효율은 각각 $1-\dfrac{T}{800}$, $1-\dfrac{200}{T}$ 이다. 두 값이 같다고 두면 $\dfrac{T}{800}=\dfrac{200}{T}$ 이다.

정리하면 $T^2=800\times200=160000$ 이므로 $T=\sqrt{160000}=400\,\mathrm{K}$ 이다. 즉 중간 온도는 두 열원 온도의 기하평균인 400K가 된다.

역카르노 냉동사이클의 성적계수는 절대온도로 $COP = \dfrac{T_L}{T_H - T_L}$로 구한다.

응축온도 $40{}^\circ\mathrm{C}=313\text{K}$, 증발온도 $-10{}^\circ\mathrm{C}=263\text{K}$이므로 $COP = \dfrac{263}{313-263} = \dfrac{263}{50} \approx 5.26$으로 계산된다.

이상기체의 등온과정에서 기체가 한 일은 $W = P_1V_1\ln\dfrac{V_2}{V_1} = P_1V_1\ln\dfrac{P_1}{P_2}$로 구한다(등온이므로 $P_1V_1=P_2V_2$).

$P_1V_1 = 150\times0.5 = 75\ \text{kJ}$이고 $P_1/P_2 = 150/600=0.25$이므로 $W = 75\times\ln(0.25) \approx -104\ \text{kJ}$가 된다. 값이 음수인 것은 기체가 일을 받았다는 뜻이므로, 압축에 필요한 일은 약 $104\ \text{kJ}$이다.

에어컨은 실내(저온)의 열을 실외(고온)로 퍼내는 냉동사이클이므로, 이상적인 최대 성능은 카르노 성적계수 $COP_R=\dfrac{T_L}{T_H-T_L}$로 제한된다.

실내온도 $20{}^\circ\mathrm{C}=293\text{K}$, 실외온도 $35{}^\circ\mathrm{C}=308\text{K}$이므로 $COP_R = \dfrac{293}{308-293} \approx 19.5$이고, 최소 소요동력은 $\dfrac{Q}{COP_R} = \dfrac{3}{19.5} \approx 0.154\ \text{kW}$로 계산된다.

정압과정에서 계에 가해진 열량은 내부에너지 증가와 계가 외부에 한 일의 합으로, $Q = \Delta U + P\Delta V$로 구한다.

체적변화 $\Delta V = 0.5-0.35=0.15\ \text{m}^3$이므로 일은 $P\Delta V = 250\times0.15=37.5\ \text{kJ}$이고, 필요한 열량은 $Q = 93.9+37.5 \approx 131.4\ \text{kJ}$로 계산된다.

그림에 주어진 식은 $Pv^{n}=C$ 로, 폴리트로픽 지수 $n$ 의 값에 따라 여러 기본 과정을 포함한다.

$n=0$ 이면 $P=C$ 이므로 정압과정, $n=1$ 이면 $Pv=C$ 이고 이상기체에서는 $Pv=RT$ 이므로 $T=C$ 즉 등온과정이다. $n=\infty$ 이면 $P^{1/n}v=C$ 에서 $v=C$ 가 되어 정적과정이다.

지수가 비열비 $n=k=\dfrac{C_p}{C_v}$ 인 경우가 $Pv^{k}=C$, 즉 이상기체의 가역 단열(등엔트로피)과정이다. 따라서 $n=k$ 이면 단열과정이라는 설명이 옳다.

열역학 제1법칙은 에너지 보존을 나타내는 법칙으로, 계가 한 사이클을 거쳐 원래 상태로 돌아오면 계에 가해진 전체 열량과 계가 수행한 전체 일의 양이 서로 같다($\oint dQ = \oint dW$).

열과 일은 경로에 따라 값이 달라지는 경로함수이지 상태함수가 아니며, 일반적으로 열과 일의 단위는 J(줄)을 사용한다(W는 일률의 단위). 또한 열과 일의 방향성(비가역성)을 다루는 것은 열역학 제2법칙이다.

그림의 엔탈피 값은 보일러 입구 290.5kJ/kg, 보일러 출구 3476.9kJ/kg, 응축기 입구 2622.1kJ/kg, 응축기 출구 286.3kJ/kg 이다. 보일러 출구가 터빈 입구, 응축기 입구가 터빈 출구에 해당한다.

보일러에서 받은 열은 $q_1=3476.9-290.5=3186.4\,\mathrm{kJ/kg}$, 응축기에서 버린 열은 $q_2=2622.1-286.3=2335.8\,\mathrm{kJ/kg}$ 이다.

따라서 사이클 효율은 $\eta=1-\dfrac{q_2}{q_1}=1-\dfrac{2335.8}{3186.4}\approx0.267$, 즉 약 26.7%이다. 터빈일 $3476.9-2622.1=854.8\,\mathrm{kJ/kg}$ 을 흡열량으로 나누어도 $854.8/3186.4\approx0.268$ 로 거의 같은 값이 나온다.

그림에 주어진 정압비열은 $C_p=1.0053+0.000079\,t\ \mathrm{kJ/(kg\cdot^\circ C)}$ 로 온도에 따라 변하는 값이다. 따라서 평균값을 어림잡지 말고 온도 구간에 대해 적분해야 한다.

정압가열량은 $Q=m\int_{0}^{100}C_p\,dt=m\left[1.0053\,t+\dfrac{0.000079}{2}t^{2}\right]_{0}^{100}$ 이므로, 괄호 안은 $1.0053\times100+0.0000395\times100^{2}=100.53+0.395=100.925\,\mathrm{kJ/kg}$ 이다.

공기 질량이 5kg이므로 $Q=5\times100.925\approx504.6\,\mathrm{kJ}$ 이다. 참고로 비열을 상수 $1.0053$ 으로만 보면 502.7kJ이 되어, 온도 항이 약 2kJ 정도를 더 보태는 셈이다.

디젤 사이클의 효율은 압축비 $rc$, 체절비(분사단절비) $\rho$, 비열비 $k$를 이용해 $\eta = 1-\dfrac{1}{rc^{\,k-1}}\times\dfrac{\rho^{k}-1}{k(\rho-1)}$로 구한다.

$rc=18,\ \rho=2,\ k=1.4$를 대입하면 $rc^{0.4}\approx 3.178$, $\rho^{1.4}\approx 2.639$이므로 $\eta \approx 1-\dfrac{1}{3.178}\times\dfrac{1.639}{1.4} \approx 0.632$, 즉 약 $63\%$로 계산된다.

카르노 냉동기와 카르노 열펌프가 같은 두 열원 사이에서 작동할 때, 열펌프는 저온부에서 흡수한 열뿐 아니라 압축에 사용된 일까지 고온부로 방출하므로 성적계수가 냉동기보다 일(1)만큼 크다.

즉 $COP_H = COP_R + 1$의 관계가 성립하며, 이를 정리하면 $COP_H - COP_R = 1$이 된다.

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

고온부 $500{}^\circ\mathrm{C}=773\text{K}$, 저온부 $50{}^\circ\mathrm{C}=323\text{K}$이므로 $\eta = 1-\dfrac{323}{773} \approx 0.582$, 즉 약 $58\%$로 계산된다.

등온과정으로 부피가 2배가 될 때 이상기체가 한 일은 $W_1 = P_1V_1\ln 2$이다.

폴리트로픽 지수 $n=2$인 과정에서 부피가 2배가 되면 $P_2 = P_1/2^{n} = P_1/4$이므로, 한 일은 $W=\dfrac{P_1V_1-P_2V_2}{n-1} = \dfrac{P_1V_1-\frac{P_1}{4}\times 2V_1}{1} = \dfrac{P_1V_1}{2}$가 된다.

따라서 두 일의 비는 $\dfrac{W}{W_1} = \dfrac{P_1V_1/2}{P_1V_1\ln 2} = \dfrac{1}{2\ln 2}$이 되어, 폴리트로픽 과정에서 한 일은 $\dfrac{1}{2\ln 2}\times W_1$이다.

클라우지우스(Clausius) 부등식은 사이클이 가역인지 비가역인지에 따라 $\oint \dfrac{dQ}{T}$의 값이 달라짐을 나타낸다. 가역 사이클에서는 이 적분값이 0이 되지만, 비가역 사이클에서는 계 내부의 엔트로피 생성으로 인해 0보다 작은 값을 갖는다.

즉 비가역 사이클에 대해서는 $\oint \dfrac{dQ}{T} < 0$의 부등식이 성립하며, 등호(=0)가 성립하는 경우는 가역 사이클에 한정된다.

스로틀(교축) 과정은 유체가 좁은 통로를 지나면서 압력이 급격히 강하하는 과정으로, 일이나 열 출입이 없고 위치·운동에너지 변화도 무시할 수 있어 엔탈피가 일정하게 유지되는 정엔탈피 과정이다.

압력은 급격히 감소하고, 비가역 과정이므로 엔트로피는 증가하며, 실제 기체에서는 온도도 대체로 변화한다(줄-톰슨 효과). 따라서 스로틀 과정에서 일정하게 유지되는 양은 엔탈피이다.

폴리트로픽 과정은 $PV^n = C$로 나타나므로, 두 상태 사이에서 $n = \dfrac{\ln(P_2/P_1)}{\ln(V_1/V_2)}$로 지수를 구할 수 있다.

$P_1=70\text{kPa},\ V_1=12\text{m}^3$에서 $P_2=800\text{kPa},\ V_2=2\text{m}^3$로 변했으므로 $n = \dfrac{\ln(800/70)}{\ln(12/2)} = \dfrac{\ln 11.43}{\ln 6} \approx 1.36$으로 계산된다.

엔탈피는 $H=U+PV$로 정의되므로 그 변화량은 $\Delta H = \Delta U + \Delta(PV)$이다.

내부에너지 변화가 없으므로($\Delta U=0$) $\Delta H = P_2V_2 - P_1V_1 = (1000\times0.2) - (50\times2.0) = 200-100=100\ \text{kJ}$로 계산된다.

두 물체가 각각 제3의 물체와 열평형(같은 온도)을 이루면 그 두 물체도 서로 열평형을 이룬다는 것이 열역학 제0법칙이며, 온도라는 물리량과 온도계를 이용한 온도측정의 이론적 근거가 된다.

열역학 제1법칙은 에너지 보존, 제2법칙은 에너지 변환의 방향성(엔트로피), 제3법칙은 절대영도에서의 엔트로피에 관한 법칙으로 온도측정의 기초 원리와는 구분된다.

이상기체의 엔탈피는 압력이나 체적에 관계없이 온도만의 함수이다($H=H(T)$).

따라서 온도가 일정하게 유지되는 등온과정에서는 체적이 감소하더라도 엔탈피는 변하지 않는다.

단열압축 과정에서 압축 후 온도는 $T_2 = T_1\times rc^{\,k-1}$로 구한다.

압축비 $rc=16$, $k=1.4$, 압축전 온도 $T_1=90+273=363\text{K}$이므로 $T_2 = 363\times16^{0.4} \approx 363\times3.03 \approx 1100\text{K}$이며, 이를 섭씨로 환산하면 약 $828{}^\circ\mathrm{C}$로 계산된다.

흡수식 냉동기는 압축기 대신 흡수기·재생기 등을 이용해 냉매를 순환시키므로 압축식보다 소음·진동이 작고 자동제어도 비교적 용이하다.

다만 재생기에서 냉매(물)와 흡수액(리튬브로마이드 등)을 분리하는 데 시간이 걸려, 기동 후 정격 성능에 도달하는 속도가 느리다는 단점이 있다.

이 문제는 냉매측 대류 → 배관 전도 → 단열재 전도 → 외기측 대류가 직렬로 이어진 원통형 복합전열 문제로, 단위 길이당 열저항의 합을 이용해 열손실을 구한다.

각 구간의 단위길이당 열저항은 대류부 $R=\dfrac{1}{2\pi r h}$, 전도부 $R=\dfrac{\ln(r_2/r_1)}{2\pi k}$로 계산하며, 냉매측 대류(반지름 10mm, h=2000), 배관 전도(10→11mm, k=50), 단열재 전도(11→21mm, k=0.02), 공기측 대류(반지름 21mm, h=10)를 모두 더하면 총 열저항은 약 $5.91\ \text{K}\cdot\text{m/W}$가 된다.

냉매와 공기의 온도차 $\Delta T = 60-0=60{}^\circ\mathrm{C}$를 총 열저항으로 나누면 단위길이당 열손실은 $Q = \dfrac{60}{5.91} \approx 10.15\ \text{W/m}$로 계산된다.

냉동능력은 $40\ \text{RT}\times3320\ \text{kcal/h} = 132800\ \text{kcal/h}$이고, 냉동효과는 증발기 출구와 입구 엔탈피 차인 $369-128=241\ \text{kcal/kg}$이다.

냉매순환량은 $G=\dfrac{\text{냉동능력}}{\text{냉동효과}} = \dfrac{132800}{241} \approx 551\ \text{kg/h}$로 계산된다.

냉매량이 부족하면 증발기 내 냉매가 충분하지 못해 냉동능력이 감소하고, 압축기 흡입가스는 과열된 상태로 흡입되어 압축기 토출압력도 낮아진다.

흡입가스가 과열될수록 압축 후 토출가스의 온도는 오히려 상승하므로, "토출가스의 온도 감소"는 틀린 설명이다.

가용전은 Sn(주석), Cd(카드뮴), Bi(비스무트) 등의 저융점 합금으로 만들며, 용융온도는 일반적으로 75℃ 이하로 설정되어 응축기 등의 이상 고압·고온 상황에서 녹아 냉매를 방출시켜 장치 파손을 방지한다.

가용전은 안전밸브를 대신하는 안전장치이므로 충분한 방출 능력을 갖도록 그 구경을 안전밸브 최소구경의 1/2 이상으로 해야 하며, "1/2 이하"로 하는 것은 틀린 설명이다.

압축비는 고압과 저압의 절대압력비로 구하며, 게이지압에 대기압(약 1.033kg/cm²)을 더해 절대압으로 환산하면 고압측 $14+1.033\approx15.03$, 저압측 $3+1.033\approx4.03\ \text{kg/cm}^2\cdot\text{a}$이므로 압축비는 $15.03/4.03\approx3.73$이 된다.

냉매순환량은 실제 흡입량(피스톤 압출량×체적효율)을 흡입증기 비체적으로 나누어 구하며, 실제 흡입량은 $100\times0.7=70\ \text{m}^3/\text{h}$이므로 냉매순환량은 $70/0.5=140\ \text{kg/h}$로 계산된다.

그림은 압축기 → 응축기 → 수액기 → 열교환기 → 팽창변 → 증발기 → 열교환기 → 압축기 순으로 순환하는 장치다. 주어진 값은 압축기 흡입(열교환기를 나온 가스) h₁=135.5kcal/kg, v₁=0.12m³/kg, 열교환기로 들어가는 액 h₂=105.5kcal/kg, 열교환기를 나와 팽창변으로 가는 액 h₃=104.0kcal/kg 이다.

열교환기에서 액이 내놓은 $105.5-104.0=1.5\,\mathrm{kcal/kg}$ 을 흡입가스가 그대로 받으므로 증발기 출구 엔탈피는 $135.5-1.5=134.0\,\mathrm{kcal/kg}$ 이고, 증발기의 냉동효과는 $134.0-104.0=30\,\mathrm{kcal/kg}$ 이다. 이는 $h_1-h_2=135.5-105.5=30$ 과 같은 값이다.

냉매순환량은 $G=\dfrac{V\eta_v}{v_1}=\dfrac{48\times0.75}{0.12}=300\,\mathrm{kg/h}$ 이므로 냉동능력은 $Q=300\times30=9000\,\mathrm{kcal/h}$ 이다.

이를 냉동톤으로 바꾸면 $\dfrac{9000}{3320}\approx2.71\,\mathrm{RT}$ 이다.

프로필렌글리콜은 독성이 거의 없고 금속에 대한 부식성도 적어 식품과 직접 접촉하는 냉동·냉장 설비의 유기질 브라인으로 널리 사용된다.

반면 식염수, 염화칼슘, 염화마그네슘은 모두 무기질 브라인으로 상대적으로 저렴하고 동결점이 낮지만 금속을 부식시키는 성질이 있어 식품에 직접 접촉하는 용도로는 부적합하다.

그림은 가로축이 관 길이, 세로축이 온도인 대향류 온도 분포다. 공기는 왼쪽에서 t₁=27℃ 로 들어가 오른쪽에서 t₂=13℃ 로 나가고, 물은 화살표가 반대 방향이어서 오른쪽에서 t_w1=5℃ 로 들어가 왼쪽에서 t_w2=10℃ 로 나간다.

따라서 양 끝단의 온도차는 왼쪽 $\Delta_1=27-10=17^\circ\mathrm{C}$, 오른쪽 $\Delta_2=13-5=8^\circ\mathrm{C}$ 이고, 대수평균온도차는 $\mathrm{LMTD}=\dfrac{17-8}{\ln(17/8)}=\dfrac{9}{0.7538}\approx11.94^\circ\mathrm{C}$ 이다.

열교환량은 $q=K\,A\,\mathrm{LMTD}=900\times5\times11.94\approx53730\,\mathrm{kcal/h}$ 이다. 산술평균온도차 12.5℃를 쓰면 56250kcal/h가 되므로, 온도차 비가 2배를 넘는 이 문제에서는 반드시 대수평균을 써야 한다.

브라인 순환량 200L/min에 비중 1.2를 곱하면 질량유량은 $200 \times 1.2 = 240\ kg/min$이고, 시간당으로 환산하면 $240 \times 60 = 14400\ kg/h$이다.

입·출구 온도차는 $-6-(-10)=4^\circ C$이므로, 냉동능력은 $Q = 14400 \times 0.7 \times 4 = 40320\ kcal/h$로 계산된다.

흡입배관을 수직으로 세워 올리는 입상관에서는 냉매증기와 함께 압축기 윤활유(오일)가 같이 흘러야 하는데, 저부하 운전으로 냉매 유속이 느려지면 오일이 배관 바닥에 고여 압축기로 복귀하지 못하는 문제가 생긴다.

이중 입상관(더블 라이저)은 굵은 관과 가는 관을 병렬로 설치해 유량이 적을 때도 가는 관 쪽의 유속을 충분히 유지시켜 오일의 회수를 원활하게 하기 위한 구조이다.

흡수식 냉동기의 용량제어는 주로 재생기(발생기) 쪽에서 이루어진다. 재생기에 공급하는 가열증기(또는 온수)량을 조절하거나 재생기로 보내는 공급용액량을 조절하여 용액의 농도와 냉매 발생량을 바꾸는 방식이 대표적이다.

냉각탑에서 응축기로 공급되는 냉각수(응축수)량을 조절하여 응축압력을 변화시키는 것도 널리 쓰이는 용량제어 방법이다.

반면 흡수기에 흡수제를 별도로 공급하여 조절하는 방식은 일반적인 용량제어 방법으로 사용되지 않는다.

팽창밸브의 열림이 작아지면 냉매의 교축 유량이 줄어들어 증발기로 들어가는 냉매량(순환량)이 감소하고, 이에 따라 증발압력도 낮아진다. 압축비가 커지므로 체적효율도 저하된다.

액압축은 오히려 팽창밸브의 열림이 지나치게 커서 증발기에서 미처 증발하지 못한 냉매액이 압축기로 흡입될 때 발생하는 현상이므로, 팽창밸브 열림이 작을 때 나타나는 현상으로 볼 수 없다.

히트파이프는 밀폐된 관 내부의 작동유체가 상변화를 반복하며 열을 이동시키는 장치로, 열을 흡수해 증발하는 증발부, 증발된 증기가 이동하는 단열부, 증기가 열을 방출하고 액화되는 응축부의 세 부분으로 구성된다.

별도의 팽창부는 히트파이프의 기본 구성요소에 해당하지 않는다.

냉동기유는 냉매·수분·산분과 화학반응을 잘 일으키지 않아야 하고, 저온에서도 응고되지 않도록 응고점이 낮아야 하며, 압축기 토출가스의 고온에서도 열화되지 않도록 인화점이 높아야 한다.

또한 장시간 사용해도 성질이 변하지 않도록 산화되기 어려운(산화 안정성이 높은) 성질을 가져야 하므로, 산화가 되기 쉬운 성질을 가져야 한다는 설명은 냉동기유의 조건과 반대된다.

냉동장치 내부 압력이 대기압보다 낮은(진공) 상태로 운전될 때 저압측의 이음부나 패킹 등을 통해 외부 공기가 장치 안으로 침입할 수 있다. 압력이 대기압 이상으로 유지되는 경우에는 오히려 냉매가 밖으로 새어나가는 방향이 되므로 공기가 침입하기 어렵다.

실제로는 장치의 분해·조립 시 잔류 공기, 축봉장치 패킹부의 누설, 냉매·오일의 열분해 등이 불응축가스의 주된 발생 원인이다.

카르노 사이클의 열효율은 $\eta = 1-\dfrac{T_L}{T_H}$로 구한다. 고온부 $40^\circ C = 313K$, 저온부 $0^\circ C=273K$를 대입하면 $\eta = 1-\dfrac{273}{313} \approx 0.128$이다.

흡수식·흡착식 냉동장치는 물을 냉매로 사용하여 진공 상태에서 물이 증발할 때의 증발열로 냉동효과를 얻고, 증기분사식 냉동장치 역시 진공상태에서 물을 증발시켜 냉각한다.

반면 열전식 냉동장치는 펠티에 효과를 이용해 전기적으로 냉각과 발열을 일으키는 방식으로, 물의 증발열과는 무관하다.

침지식 동결장치는 식품을 밀착 포장한 상태로 브라인과 같은 냉각부동액 속에 직접 담가 동결시키는 방식으로, 식품과 부동액 사이의 열전달이 우수해 동결속도가 빠른 것이 특징이다.

접촉식은 냉각판에, 진공동결은 감압에 의한 자체 수분 증발에, 유동층동결은 저온 공기의 유동에 의해 식품을 동결시키는 방식으로 침지 방식과 구분된다.

압축기용 안전밸브의 최소 구경은 냉매의 종류에 따라 정해지는 냉매상수에, 표준회전속도에서의 1시간당 피스톤 압출량의 제곱근을 곱하여 구한다.

즉 압출량의 $1/2$승에 비례하는 형태이며, 압출량이 커질수록 필요한 밸브 구경도 커지지만 그 증가율은 완만해진다.

그림의 환산식은 $D_e=1.3\left[\dfrac{(a\cdot b)^{5}}{(a+b)^{2}}\right]^{1/8}$ 로, 장변 $a$·단변 $b$ 인 장방형 덕트를 같은 조건의 원형 덕트 지름으로 바꿔주는 상당지름(등가지름) 식이다.

이 식은 두 덕트에 같은 풍량을 흘렸을 때 단위 길이당 마찰손실이 같아지도록 유도한 것이다. 즉 덕트 설계에서 쓰는 등마찰법 기준의 환산식이므로, 보장되는 것은 풍량과 단위 길이당 마찰저항이다.

반면 풍속은 같지 않다. 장방형의 단면적 $ab$ 와 원형의 단면적 $\dfrac{\pi D_e^{2}}{4}$ 가 서로 다르기 때문에, 풍량이 같아도 $v=Q/A$ 가 달라진다.

전열교환기는 배기되는 실내공기와 도입되는 외기 사이에서 현열과 잠열을 동시에 교환하여 외기 도입에 따른 냉난방 부하를 줄이는 열회수 장치이다.

외기 도입량이 많고 운전시간이 긴 시설일수록 회수되는 열량이 많아지므로 에너지 절약 효과가 크게 나타난다.

중앙식 공조방식은 기계실에 공조기를 집중 설치해 운전 및 유지관리가 용이하고, 리턴 팬을 설치하면 외기냉방도 가능하다는 장점이 있다.

다만 덕트가 커지고 개별식에 비해 설치공간을 많이 차지하므로, 각 실을 개별 제어하기 어려운 소형 건물보다는 대형 건물에 더 적합한 방식이다. 따라서 소형건물에 적합하다는 설명은 옳지 않다.

일사를 받는 유리창의 침입열량은 유리를 통한 전도 취득열량과 일사에 의한 복사(일사) 취득열량을 합하여 구한다. 전도 취득열량은 $q_1 = K \times A \times \Delta t = 5.9 \times 40 \times (33-27) = 1416\ W$이다.

복사 취득열량은 차폐계수를 곱해 $q_2 = I_{gr} \times K_s \times A = 608 \times 0.56 \times 40 \approx 13619\ W$가 된다.

따라서 총 침입열량은 $q = q_1+q_2 \approx 1416+13619 = 15035\ W \approx 15\ kW$로 계산된다.

보일러 스케일은 물속의 칼슘·마그네슘 등 경도 성분이 가열되며 관벽에 석출되어 생기므로, 이를 막으려면 경도가 낮은 연화수를 보일러수로 사용해야 한다. 따라서 경도가 높은 물을 활용한다는 설명은 스케일 방지와 반대되는 내용이다.

슬러지의 적절한 분출, 경수연화장치의 사용, 인산염 등 스케일 방지제의 투입은 모두 실제로 사용되는 스케일 방지 방법이다.

치환환기(displacement ventilation)는 신선한 외기를 실내 하부 등에 저속으로 공급하여 실내에서 발생한 열과 오염물질을 부력에 의한 대류효과로 상승시키고, 이를 급배기팬을 이용해 외부로 배출하는 환기방식이다.

기존 공기와 신선한 공기를 섞지 않고 층을 이루며 치환시키는 것이 특징으로, 자연환기(온도차·풍압만 이용)나 국소환기(특정 발생원 주변만 처리)와는 구분된다.

습공기의 상태를 나타내는 선도로는 엔탈피와 절대습도를 축으로 하는 h-x선도, 온도와 절대습도를 축으로 하는 t-x선도, 온도와 엔탈피를 축으로 하는 t-h선도가 실제로 사용된다.

p-h선도(압력-엔탈피 선도)는 냉매의 상태변화를 나타내는 몰리에르 선도로, 습공기의 상태를 나타내는 선도로는 사용되지 않는다.

일반적인 공기 냉각용 냉수 코일은 통과 공기와 냉수 사이에 충분한 열교환 면적과 접촉시간을 확보하기 위해 4~8열 정도의 코일 열수를 가장 많이 사용한다.

열수가 너무 적으면 냉각 성능이 부족하고, 지나치게 많으면 통풍저항이 커지고 설비비가 증가하므로 이 범위가 실용적으로 널리 채택된다.

일사를 받는 외벽을 통한 침입열량은 열관류율(k), 면적(A), 그리고 일사의 영향을 반영한 상당외기온도차($\Delta t$)를 곱하여 구한다.

즉 $q = k \times A \times \Delta t$의 형태이며, 나머지 보기들은 단위나 항의 배치가 이 관계식과 맞지 않는다.

화학적 감습법은 흡습성 물질의 흡착·흡수 작용을 이용하며, 압축식 감습법은 공기를 압축·냉각해 수분을 응축시키므로 감습만을 목적으로 하면 재열이 필요해 비경제적이다. 흡착식 감습법은 실리카겔과 같은 고체 흡착제를 사용하고 가열을 통해 흡습재를 재생해 반복 사용할 수 있다.

반면 흡수식 감습법은 활성 알루미나가 아니라 염화리튬 수용액 등 흡수성 액체를 순환시켜 감습하는 방식이며, 연속적이고 대용량 처리에 적합하다. 따라서 흡수식 감습법이 활성 알루미나를 이용하며 대용량에 적용하기 곤란하다는 설명은 옳지 않다.

직접난방은 방열기와 같은 방열체가 실내에 직접 설치되어 공기를 데우는 방식으로, 방열형식에 따라 대류난방과 복사난방으로 나뉜다. 간접난방은 중앙 공조기 등에서 공기를 가열한 뒤 덕트를 통해 실내로 공급하는 방식이다.

증기난방은 방열기를 통해 실내공기를 직접 데우는 직접난방에 해당하고, 온풍난방이 공기를 가열해 실내에 공급하는 간접난방에 해당한다. 따라서 온풍난방과 증기난방이 모두 간접난방에 해당된다는 설명은 옳지 않다.

온수난방 계통에는 실내에서 열을 방출하는 방열기, 배관 내 공기를 빼내는 공기방출기, 온수를 순환시키는 순환펌프, 온수의 팽창을 흡수하는 팽창탱크 등이 사용된다.

증발탱크는 온수난방 계통의 구성기기가 아니므로 해당하지 않는다.

펑커루버형 취출구는 노즐을 통해 기류를 한 방향으로 집중적으로 축 형태로 분출시키는 축류형 취출구에 해당하며, 취출 방향을 자유롭게 조절할 수 있어 국소적인 스폿 공조 등에 사용된다.

아네모스탯형, 팬형, 다공판형 취출구는 기류를 사방으로 확산시켜 실내에 고르게 분포시키는 확산형(복류형) 취출구에 해당한다.

냉수코일을 설계할 때 코일을 통과하는 공기의 풍속은 일반적으로 2~3m/s 정도로 하는 것이 표준적이다. 풍속이 지나치게 빠르면 통과 시간이 짧아져 열교환 효율이 떨어지고 응축수 비산 등의 문제가 생길 수 있다.

반면 관 내부의 냉수 유속은 4m/s보다 훨씬 낮은 값이 일반적이며, 입구 냉수온도도 20℃보다 훨씬 낮은 값을 사용하고, 열교환 효율이 높은 대향류(향류) 방식이 병류형보다 일반적으로 채택된다.

수증기 발생에 의한 필요 환기량은 실내에서 발생한 수증기량(W)을 실내와 외기의 절대습도 차이로 나누어 구하며, 공기의 밀도를 $1.2\ kg/m^3$로 근사해 사용한다.

따라서 $Q=\dfrac{W}{1.2(x_i-x_o)}$의 형태가 되며, 나머지 보기들은 현열 제거, 유해가스 희석, 분진 희석에 필요한 환기량 산정식으로 서로 다른 목적의 계산식이다.

그림은 가로축이 건구온도 $t$, 세로축이 절대습도 $x$인 습공기 선도다. 처음 상태는 $(t_1,\ x_1)$, 변화 후 상태는 $(t_2,\ x_2)$로 온도와 절대습도가 모두 올라갔고, 보조점은 $t_3=t_2$, $x_3=x_1$인 자리(그림에서 X1, X3가 같은 높이, t2, t3가 같은 위치)에 찍혀 있다.

따라서 이 변화는 절대습도가 일정한 현열 변화(가열)와 온도가 일정한 잠열 변화(가습)의 두 단계로 분해되며, 엔탈피선은 그림에 $i_1 < i_3 < i_2$ 순서로 표시되어 있다.

현열비(SHF)는 전열량에 대한 현열량의 비이므로 $SHF=\dfrac{q_s}{q_s+q_L}=\dfrac{i_3-i_1}{i_2-i_1}$로 나타낸다. 분모는 항상 전열량(처음과 최종 상태의 엔탈피 차)이고, 분자는 보조점까지의 엔탈피 차라는 점이 핵심이다.

수관보일러는 물이 관 내부를 흐르며 관 외부의 연소가스로부터 열을 받는 방식으로, 순환 방식에 따라 자연순환식, 강제순환식, 관류식 보일러로 분류된다.

연관보일러는 연소가스가 관 내부를 흐르고 그 관이 물속에 잠겨 있는 노통연관식(원통형) 보일러의 한 종류로, 수관보일러가 아니라 원통형 보일러로 분류된다.

구조체를 통한 관류 취득열량 계수는 $K \times A = 0.58 \times 500 = 290\ W/^\circ C$이고, 환기에 의한 취득열량 계수 168W/℃를 더하면 총 $458\ W/^\circ C$이다.

냉방도일은 하루 단위의 값이므로 24시간을 곱해 기간 취득열량을 구하면 $Q = 458 \times 162.4 \times 24 \approx 1{,}785{,}101\ Wh$이고, 이를 J 단위로 환산하면 $1{,}785{,}101 \times 3600 \approx 6.43\times10^9\ J = 6.43\ GJ$가 된다.

송풍량을 초당 유량으로 환산하면 $Q=2000/60\approx33.33\ m^3/s$이고, 공기가 얻는 동력은 $Q\times\Delta P = 33.33\times20\approx666.7\ W$이다.

여기에 송풍기 전압효율(0.8)로 나누어 축동력을 구하면 $666.7/0.8\approx833.3\ W$이고, 전동효율(0.95)로 다시 나누면 $833.3/0.95\approx877.2\ W$이다.

여유율 20%를 반영하면 필요 전동기 출력은 $877.2\times1.2\approx1052.6\ W\approx1.05\ kW$로 계산된다.

에어와셔의 단열 가습 성능을 나타내는 포화효율(가습효율)은 입구공기가 단열가습 과정을 거쳐 실제로 냉각된 정도를, 이론상 도달 가능한 최대 냉각(입구 습구온도까지 냉각)에 대한 비율로 나타낸다.

따라서 $\eta=\dfrac{t_1-t_2}{t_1-t_{w1}}$로 표시되며, 분모의 $t_1-t_{w1}$은 입구공기가 포화(습구온도)에 도달할 때까지 낮아질 수 있는 최대 온도차를 의미한다.

변압기의 부하손(동손)은 권선에 흐르는 부하 전류의 제곱에 비례하는 저항손이므로, 부하 전류의 크기에 따라 변화한다.

동손은 권선 온도에 따른 저항값 변화의 영향도 받지만, 철손과 달리 주파수나 자속밀도에 의해 직접 결정되지는 않는다는 점에서 무부하손(철손)과 구분된다.

제어량이 다른 어떤 양과 일정한 비례 관계를 유지하면서 변화하도록 하는 제어 방식을 비율 제어라 한다. 목표값 자체가 다른 변수에 비례하여 계속 바뀐다는 점이 특징이다.

추종 제어는 목표값이 시간에 따라 임의로 변화하는 경우, 정치 제어는 목표값이 시간에 관계없이 일정한 경우, 프로그램 제어는 미리 정해진 시간적 순서에 따라 목표값이 변화하는 경우에 해당하여 문제의 조건과 다르다.

프로세스 제어는 온도·압력·유량·액위 등 공업 프로세스의 상태량을 제어량으로 하는 제어이며, 이때 검출기기로는 유량계와 같이 공정량 자체를 직접 검출하는 계기가 사용된다.

전위차계·속도검출기·전압검출기는 서보기구 등에서 위치나 속도, 전기적 양을 검출하는 데 주로 쓰이는 기기로 프로세스 제어의 검출기기와는 성격이 다르다.

R-L-C 직렬회로에서 전류의 위상은 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스의 크기 비교로 결정된다. $X_L=X_C$이면 리액턴스 성분이 상쇄되어 전류는 전압과 동상이 되고, $X_L>X_C$이면 회로가 유도성이 되어 전류는 전압보다 뒤진다.

$X_L$

그림은 전압 $V(t)$를 인가한 R-L-C 직렬회로이며, 루프 전류가 $I(t)$, 출력이 콘덴서 양단 전압 $V_C(t)$로 표시되어 있다. 즉 구해야 할 것은 $V_C(s)/V(s)$다.

입력측 방정식은 $V(t)=RI+L\dfrac{dI}{dt}+\dfrac{1}{C}\int I\,dt$, 출력은 $V_C(t)=\dfrac{1}{C}\int I\,dt$이다. 초기값을 0으로 두고 라플라스 변환하면 $V(s)=\left(R+Ls+\dfrac{1}{Cs}\right)I(s)$, $V_C(s)=\dfrac{I(s)}{Cs}$가 된다.

두 식의 비를 취하면 $G(s)=\dfrac{\frac{1}{Cs}}{R+Ls+\frac{1}{Cs}}=\dfrac{1}{LCs^{2}+RCs+1}$이다. 분자·분모에 $Cs$를 곱하는 과정에서 $L$ 항은 $s^{2}$, $R$ 항은 $s^{1}$이 되므로, 분모가 2차식인 형태여야 맞다.

디지털 제어는 샘플링 주기에 따라 연산속도가 결정되며, 아날로그 소자의 부품편차·경년변화 영향을 적게 받고 회로 구성이 간단해 부품 수가 줄어드는 장점이 있다.

다만 디지털 제어의 정밀도는 분해능에 좌우되므로, 정밀한 속도제어가 필요한 경우에는 분해능이 충분히 높아야 한다. 분해능이 떨어지는 디지털 제어를 그대로 채택하는 것이 바람직하다는 서술은 옳지 않다.

그림의 블록선도는 입력 $R(s)$가 가산점에 $+$로 들어오고, 출력 $C(s)$가 $G_2(s)$를 거쳐 같은 가산점에 $-$로 되돌아오는 부(負)피드백 구조다. 가산점 뒤 전향 경로에는 $G_1(s)$ 하나만 놓여 있다.

가산점 출력을 $E(s)=R(s)-G_2(s)C(s)$라 하면 $C(s)=G_1(s)E(s)=G_1(s)\left[R(s)-G_2(s)C(s)\right]$이므로 정리하면 $\left[1+G_1(s)G_2(s)\right]C(s)=G_1(s)R(s)$가 된다.

따라서 폐루프 전달함수는 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{G_1(s)}{1+G_1(s)G_2(s)}$이다. 분자는 전향 경로 이득, 분모는 1 + 루프 이득이며 되돌아오는 부호가 $-$이므로 분모의 부호는 $+$가 된다.

히스테리시스 곡선(자화곡선)은 철심에 가하는 자화력(H)의 변화에 대해 자속밀도(B)가 어떻게 응답하는지를 나타낸 것으로, 가로축(X축)에 자화력, 세로축(Y축)에 자속밀도를 취한다.

자화력이 0일 때 남아있는 자속밀도가 잔류자기이고, 자속밀도를 0으로 만드는 데 필요한 반대방향 자화력이 보자력으로, 이 두 값 모두 이 B-H 곡선상에서 읽어낼 수 있다.

그림을 보면 전력계 W의 전류코일은 전원에 직렬로 들어가고, 그 뒤에서 부하 $R$과 전압계 V가 서로 병렬로 접속되어 있다. 즉 전력계가 지시한 60[W]는 부하와 전압계가 함께 소비한 전력이다.

전압계 양단 전압이 150[V], 전압계 내부저항이 1[kΩ]이므로 전압계 자체가 소비하는 전력은 $P_V=\dfrac{V^{2}}{R_V}=\dfrac{150^{2}}{1000}=22.5\,[\mathrm{W}]$이다.

따라서 순수한 부하전력은 $P=60-22.5=37.5\,[\mathrm{W}]$가 된다. 전류코일 저항을 무시하라고 했으므로 보정할 항목은 전압계 소비전력뿐이며, 이런 처리를 계기손 보정이라 한다.

외부에서 가해지는 외란(disturbance)의 영향을 검출하여 목표값과의 오차를 자동으로 수정하는 제어 방식은 피드백 제어이다. 출력을 입력측으로 되돌려 비교하는 폐루프 구조를 갖기 때문에 외란에 대한 보정이 가능하다.

순서 제어와 시퀀스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 각 단계를 진행하는 개루프 방식이어서 외란을 스스로 보정하지 못하며, 개루프 제어 역시 출력을 되먹임하지 않으므로 외란의 영향을 제거할 수 없다.

주어진 전달함수를 표준 2차계 형태 $\dfrac{1}{T^2 s^2 + 2\zeta T s + 1}$와 비교하면 $T^2=3$, $2\zeta T=3$이므로 $T=\sqrt{3}$, $\zeta = \dfrac{3}{2\sqrt{3}} \approx 0.87$이 된다.

감쇠비 $\zeta$가 1보다 작으므로 이 요소는 부족제동(under-damped) 상태이며, 인디셜(계단) 응답은 진동하면서 정상상태값에 수렴하는 형태를 보인다.

각 논리식을 정리하면, $X(X+Y)=X+XY=X$, $XY+X\overline{Y}=X(Y+\overline{Y})=X$, $(X+Y)(X+\overline{Y})=X+Y\overline{Y}=X$로 모두 X와 같아진다.

반면 $X(\overline{X}+Y)=X\overline{X}+XY=XY$로, 나머지 세 식과 값이 다르다.

제어동작은 조작량이 시간에 대해 연속적으로 변화하는 연속 제어와, 특정 상태 사이를 불연속적으로 전환하는 불연속 제어로 구분된다. ON-OFF 제어는 조작량이 On과 Off 두 상태만을 가지므로 대표적인 불연속 제어에 해당한다.

비율 제어, 비례 제어, 미분 제어는 모두 조작량이 편차나 그 변화율에 비례하여 연속적으로 변화하는 연속 제어 방식이다.

저항 R에 전류 I가 t초 동안 흐를 때 발생하는 열량은 줄의 법칙에 의해 $Q = I^2 R t$로 나타난다. 따라서 열량은 전류 세기의 제곱에 비례한다.

전압 E를 기준으로 표현하면 $Q=\dfrac{E^2}{R}t$로도 쓸 수 있어 전압의 제곱에 비례하는 형태도 존재하지만, 전류를 기준으로 할 때는 제곱 비례 관계가 성립한다.

기전력과 전류 변화율의 관계식 $e=L\dfrac{di}{dt}$를 이용한다. 전류 변화율은 $\dfrac{di}{dt}=\dfrac{50-10}{0.01}=4000\ \text{A/s}$이다.

따라서 $L=\dfrac{e}{di/dt}=\dfrac{20}{4000}=0.005\ \text{H}=5\ \text{mH}$로 계산된다.

슬립 $s=\dfrac{N_s-N}{N_s}$은 동기속도 $N_s$와 회전자 실제속도 $N$의 차이를 나타내는 값이다. 슬립이 0이라는 것은 $N=N_s$, 즉 회전자가 동기속도로 회전하고 있음을 의미한다.

이 조건은 회전자에 토크가 발생하지 않는 이상적 상태를 나타내는 것으로, 정지 상태나 전부하 상태, 제동기 동작과는 직접적인 관계가 없다.

공기식 조작기기는 신호 전달에 압축공기를 이용하며, 비례·적분·미분 요소를 공기저항과 용량(베로우즈, 오리피스 등)의 조합으로 비교적 쉽게 구성할 수 있어 PID 동작을 만들기 쉬운 특징이 있다.

반면 공기압으로는 큰 출력을 얻기 어렵고, 신호가 배관 내 공기의 압력파로 전달되므로 먼 거리로 보내기 어려우며 장거리에서는 속응성도 떨어진다.

자기회로와 전기회로는 서로 대응 관계를 이루는데, 자기저항(reluctance)에 대응하는 것이 전기저항이라면, 그 역수인 퍼미언스(permeance)에 대응하는 것은 전기저항의 역수인 컨덕턴스(conductance)이다.

도전율은 저항률의 역수로 재료의 고유한 전기적 성질을 나타내는 값이고, 정전용량과 엘라스턴스는 각각 콘덴서의 전하 저장 능력과 그 역수에 대응하는 개념이어서 자기회로의 퍼미언스와는 대응 관계가 다르다.

그림의 설명문은 "회로 내의 임의의 폐회로에서 한쪽 방향으로 일주하면서 취할 때 공급된 기전력의 대수합은 각 회로 소자에서 발생한 전압강하의 대수합과 같다"는 내용이다.

이는 폐회로를 한 바퀴 돌면 전위 변화의 총합이 0이 된다는 키르히호프의 전압법칙(제2법칙)을 그대로 서술한 문장이다. 같은 이름의 제1법칙은 접속점으로 흘러드는 전류의 합과 흘러나가는 전류의 합이 같다는 전류법칙이다.

나머지 법칙들은 폐회로 일주와 관계가 없다. 옴의 법칙의 $V=IR$은 하나의 저항에서 전압·전류·저항의 관계를 말하고, 가우스 법칙은 폐곡면을 통과하는 전기력선속과 그 내부의 전하량을 연결하며, 쿨롱의 법칙은 두 점전하 사이의 힘 $F=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{Q_1Q_2}{r^{2}}$을 다룬다.

방사성 물질과 같이 사람이 직접 접근할 수 없는 대상을 원격으로 다루는 인공수(manipulator)는 목표값의 임의 변화를 추종하며 위치·속도 등을 정밀하게 제어해야 하므로 서보기구에 해당한다.

자동조정은 전압·주파수 등 전기적·기계적 양을 일정하게 유지하는 제어이고, 시퀀스 제어와 프로세스 제어는 각각 순서 진행이나 공정량 제어를 목적으로 하여 원격 조작용 인공수와는 목적이 다르다.

파이프 래크의 폭은 배치될 배관의 수와 굵기를 고려해 산정하되, 향후 증설될 신규 라인을 감안하여 계산된 폭보다 여유 있게 크게 설계하고, 배관 밀도가 낮아지는 구간에서는 폭을 좁혀 경제성을 확보한다. 고온배관은 열팽창에 의한 구속을 피하기 위해 인접 배관과 충분한 간격을 둔다.

다만 인접한 파이프 외측과 외측 사이의 최소 간격은 보온재 두께와 유지보수 공간을 고려해 훨씬 여유 있게 확보해야 하므로, 최소 간격을 25mm로 하여 래크 폭을 결정한다는 설명은 옳지 않다.

방열기나 팬코일 유니트처럼 설치·철거가 잦고 진동·신축이 발생하는 기기의 분기배관에는 회전이 가능한 이음쇠로 신축과 각도 변화를 흡수하는 스위블 이음이 가장 적합하다.

루프 이음과 벨로즈 이음은 주로 직관부의 열팽창을 흡수하는 신축이음이고, 슬리브 이음은 벽 관통부 등에 사용되는 방식으로 방열기·팬코일 분기관용 이음과는 용도가 다르다.

원심력 철근 콘크리트관은 흄관이라 부르며, 사용 압력에 따라 보통관과 압력관으로 나뉜다. 이음 형상은 A형, B형, C형으로 구분하는데 A형은 관 바깥에 칼라를 씌워 접합하는 칼라이음, B형은 한쪽 관 끝을 소켓 모양으로 넓혀 다른 관을 받는 소켓이음, C형은 관 끝을 다른 관에 끼워 넣는 삽입이음이다. 따라서 B형을 삽입이음쇠라고 한 설명이 틀리다.

토출관(고압가스관) 배관에서 응축기가 압축기보다 2.5m 이상 높은 곳에 있으면 압축기 정지 시 냉매가 역류하지 않도록 트랩을 설치하고, 수평관은 오일이 흐르도록 끝내림 구배로 시공하며, 유분리기는 응축기보다 온도가 낮지 않은 위치에 설치한다.

다만 수직 토출관이 너무 높은 경우에는 오일 회수를 위해 10m 정도마다 트랩을 설치하는 것이 일반적이며, 3m마다 설치한다는 것은 간격이 지나치게 좁아 옳지 않다.

배관 보온재는 열이 새어나가는 것을 막는 것이 목적이므로 열전도율이 작아야 하며, 불연성이고 흡수성이 적으며 물리적·화학적 강도가 큰 재료가 적합하다.

열전도율이 클수록 오히려 단열 성능이 떨어져 보온재로서 부적합하므로, 열전도율이 클 것을 요구조건으로 드는 것은 옳지 않다.

냉매액관에서 플래시가스는 액냉매의 압력 강하나 온도 상승으로 일부가 기화될 때 발생하며, 관경이 지나치게 작거나 입상 배관이 심할 때, 여과망·드라이어가 막혀 국부적으로 압력이 크게 떨어질 때, 배관이 고온의 장소를 통과할 때 잘 발생한다.

반대로 열교환기를 사용해 액냉매의 과냉각도를 크게 확보하면 배관 도중 압력이 다소 떨어지거나 열을 받더라도 액 상태를 유지하기 쉬워져 플래시가스 발생을 줄이는 방향으로 작용하므로, 플래시가스 발생 원인에 해당하지 않는다.

고가 탱크식 급수는 건물 옥상 등 높은 곳에 설치한 탱크의 낙차(위치에너지)를 이용해 각 기구에 물을 공급하는 방식으로, 고층건물이나 상수도 압력이 부족한 경우에 사용되며 탱크 용량은 양수펌프의 양수량과 밀접한 관계가 있다.

탱크 내부에 압축공기를 가압하여 압력을 유지시키는 방식은 압력탱크식 급수방법에 해당하며, 고가탱크식은 공기 압축이 아닌 위치 낙차로 압력을 얻으므로 이 설명은 옳지 않다.

지역난방 열공급관을 공동구에 매설하면 지중에 직접 매설하는 방식에 비해 부식·침수의 우려가 적고, 관로 점검·유지보수와 누수 확인이 쉬운 장점이 있다.

다만 공동구를 별도로 건설해야 하므로 지중 직접 매설 방식보다 건설비용이 많이 들고 시공이 어렵다는 것이 일반적인 특징이며, 건설비용이 적고 시공이 용이하다는 것은 공동구 방식의 장점으로 볼 수 없다.

스케줄 번호(Sch No.)는 관이 견뎌야 하는 사용압력과 허용응력을 바탕으로 관의 두께를 나타내는 지표로, 주로 압력배관용 탄소강관과 같이 압력이 걸리는 배관에 적용된다.

배관용 탄소강관이나 수도용 아연도금강관, 급수용 강관 등은 스케줄 번호가 아닌 호칭경과 두께 구분(흑관·백관 등)으로 규격화되는 경우가 일반적이다.

배관 지지장치 중 배관을 지지점에 완전히 고정하여 이동이나 회전을 전혀 허용하지 않는 것을 앵커(anchor)라 한다.

리지드행거는 배관 하중을 매다는 방식의 지지구, 스토퍼는 특정 방향의 이동만 제한하는 지지구, 브레이스는 진동이나 충격을 흡수·억제하는 지지구로, 모두 완전 구속을 목적으로 하는 앵커와는 기능이 다르다.

증기보일러의 환수관 일부가 파손되어도 보일러 내 수위가 안전수위 이하로 내려가지 않도록, 환수관을 보일러 표준수위보다 높은 위치에서 균압관에 접속시키는 배관법을 하트포드 접속법이라 한다.

리프트 이음은 환수를 위로 끌어올릴 때, 스위블 이음은 신축 흡수를 위해, 슬리브 이음은 신축이나 벽 관통부 처리를 위해 사용되는 접속법으로 보일러 저수위 방지 목적과는 다르다.

동력나사절삭기 중 다이헤드형은 관의 절단, 나사절삭, 거스러미(버) 제거 작업을 하나의 기계에서 연속적으로 자동 수행할 수 있는 유형이다.

오스터형은 주로 나사절삭에 특화되어 있고, 리드형·호브형은 별도의 절단·다듬질 공정이 필요한 경우가 많아 다이헤드형만큼 연속작업에 유리하지 않다.

냉동배관 재료는 저온에서도 강도가 크고 가공성이 좋아야 하며, 냉매나 냉동기유에 의한 부식을 견디도록 내식성이 커야 하고, 관내 마찰저항이 작아 냉매 흐름에 지장이 없어야 한다.

내식성이 작아야 한다는 것은 배관이 쉽게 부식된다는 의미이므로 냉동배관 재료로 갖추어야 할 조건과 정반대되어 옳지 않다.

급탕배관의 신축 대책으로 굽힘 부분에는 스위블 이음, 직관부에는 신축이음쇠를 사용하고, 벽 관통부에는 슬리브를 끼워 배관이 자유롭게 신축할 수 있도록 한다.

다만 급탕밸브나 플랜지의 패킹재는 고온의 탕에 견뎌야 하므로 열에 약한 고무·가죽 대신 내열성 패킹재를 사용해야 하며, 고무·가죽을 사용한다는 설명은 옳지 않다.

1일 급탕량은 $90\ \text{L} \times 5\text{명} = 450\ \text{L/d}$이며, 가열기 용량 산정에 쓰이는 시간당 가열량은 1일 사용량에 가열능력 비율을 곱해 $450 \times \dfrac{1}{7} \approx 64.3\ \text{L/h}$로 구한다.

따라서 가열기 용량은 $Q = 64.3 \times 1 \times (70-20) \approx 3214\ \text{kcal/h}$로 계산된다.

개방식 팽창탱크는 온수의 체적 팽창을 흡수하기 위한 장치로, 물이 4℃에서 100℃로 가열될 때 체적이 약 4.3% 정도 팽창하는 것을 고려해 용량을 정하며, 공기빼기관과 오버플로우관을 함께 설치한다.

그러나 팽창관에는 밸브를 설치해서는 안 된다. 팽창관이 막히면 온수의 팽창압력을 배출할 곳이 없어져 배관이나 기기가 파손될 위험이 있기 때문이며, 밸브를 반드시 설치한다는 설명은 옳지 않다.

도시가스는 원료를 확보한 뒤 제조 공정을 거쳐 가스를 생산하고, 이 가스를 배관을 통해 압송하여 가스홀더 등에 저장한 다음, 수요처에 공급하기 직전 정압기에서 압력조정을 거쳐 안정된 압력으로 공급한다.

즉 원료 확보 → 제조 → 압송 → 저장 → 압력조정의 순서로 진행되며, 저장을 압송보다 앞세우거나 제조 앞에 압송·저장을 배치하는 구성은 실제 공급 계통의 흐름과 맞지 않는다.

증기배관의 수평 환수관에서 관경을 축소할 때는 리듀서(reducer)를 사용하여 지름이 다른 배관을 매끄럽게 연결한다.

소켓은 동일 지름의 직선 배관을 접속할 때, 부싱은 나사식 이음쇠에서 지름 차이를 간단히 흡수할 때, 플랜지는 분해·조립이 필요한 대구경 접속부에 주로 사용되어 관경 축소용 이음쇠로는 적합하지 않다.

안전밸브는 설정압력을 넘으면 스프링의 힘을 이기고 밸브가 열려 압력을 방출하는 기기다. 그래서 배관 기호도 밸브 몸통 위 스템에 지그재그 모양의 스프링을 그려 표시한다.

제시된 기호 중 나비(양쪽 삼각형) 모양 밸브 몸통 위로 지그재그 스프링이 세로로 달린 기호가 스프링식 안전밸브에 해당한다.

같은 나비 모양이지만 스템 없이 몸통만 그려진 것은 밸브 일반 기호이고, 원 안에 ×가 그려진 기호나 스템 위에 반원형 조작부가 얹힌 기호에는 스프링이 없어 설정압력에서 스스로 열리는 동작을 나타내지 못한다. 결국 스프링이 그려져 있는지가 안전밸브를 골라내는 결정적 단서다.

도시가스 배관을 철도부지에 매설할 때는 배관 외면과 철도부지 경계까지의 거리를 통상 1m 이상 확보하도록 정해져 있어, 이를 0.6m 이상으로 설명한 것은 기준에 미달한다.

궤도 중심까지 4m 이상, 지표면에서 배관 외면까지 깊이 1.2m 이상, 도로 경계까지 수평거리 1m 이상이라는 나머지 기준들은 실제 매설 기준과 일치한다.