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[공조냉동기계산업기사 필기] 15년 3회차
공조냉동기계산업기사 필기 기출문제

15년 3회차

총 80문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
공조냉동기계산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

15년 3회차

80문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
기화식(증발식) 가습장치의 종류로 옳은 것은?
1원심식, 초음파식, 분무식
2전열식, 전극식, 적외선식
3과열증기식, 분무식, 원심식
4회전식, 모세관식, 적하식
정답 및 해설

기화식(증발식) 가습은 물을 가열하지 않고 젖은 표면이나 물방울에 공기를 접촉시켜 공기의 현열로 물을 증발시키는 방식이다. 여기에는 회전식, 모세관식, 적하식(에어와셔·충전층 통과형 포함)이 속한다. 전열식·전극식·적외선식은 물을 끓여 증기를 내는 증기발생식이고, 원심식·초음파식·분무식은 물을 미립화해 뿌리는 수분무식이다.

문제 2
덕트 병용 팬 코일 유닛(fan coil unit)방식의 특징이 아닌 것은?
1열부하가 큰 실에 대해서도 열부하의 대부분을 수배관으로 처리할 수 있으므로 덕트 치수가 적게 된다.
2각 실 부하 변동을 용이하게 처리할 수 있다.
3각 유닛의 수동제어가 가능하다.
4청정구역에 많이 사용된다.
정답 및 해설

덕트 병용 FCU 방식은 실내 유닛의 필터가 조밀하지 못하고 유닛 자체가 발진원이 되며 실내에서 물을 다루므로, 고청정도가 요구되는 청정구역(클린룸)에는 적합하지 않다. 청정구역은 전공기 방식으로 고성능 필터를 거친 공기를 대량 급기하는 방식을 쓴다. 나머지는 수배관으로 열을 처리해 덕트가 작아지고, 각 실 개별·수동 제어가 쉬운 이 방식의 대표적 장점이다.

문제 3
중앙식(전공기) 공기조화 방식의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?
1중앙집중식이므로 운전, 보수관리를 집중화할 수 있다.
2대형 건물에 적합하며 외기냉방이 가능하다.
3덕트가 대형이고 개별식에 비해 설치 공간이 크다.
4송풍 동력이 적고 겨울철 가습하기가 어렵다.
정답 및 해설

전공기 방식은 필요한 열량을 모두 공기로 운반하므로 풍량이 많아 송풍 동력이 크고, 중앙 공조기에 가습기를 설치하므로 겨울철 가습은 오히려 용이하다. 따라서 "송풍 동력이 적고 가습이 어렵다"는 설명이 틀렸다. 중앙집중 보수관리, 대형 건물 적용과 외기냉방 가능, 대형 덕트로 인한 큰 설치 공간은 모두 전공기 방식의 특징이다.

문제 4
온수난방에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1온수난방의 주 이용 열은 잠열이다.
2열용량이 커서 예열 시간이 길다.
3증기난방에 비해 비교적 높은 쾌감도를 얻을 수 있다.
4온수의 온도에 따라 저온수식과 고온수식으로 분류한다.
정답 및 해설

온수난방은 온수가 방열기에서 온도가 떨어지며 내놓는 현열\mathrm{현열}을 이용한다. 잠열(응축열)을 이용하는 것은 증기난방이다. 물의 열용량이 커서 예열 시간이 길지만 방열면 온도가 낮고 변동이 완만해 쾌감도가 좋으며, 온수 온도에 따라 저온수식(100℃ 미만)과 고온수식(100℃ 이상)으로 나눈다.

문제 5
급수온도 35℃에서 증기압력 15kg/cm2, 온도 400℃의 증기를 40kg/h 발생시키는 보일러의 마력(HP)은? (단, 15kg/cm2, 400℃에서 과열증기 엔탈피는 784.2kcal/kg이다.)
12.43
22.62
33.55
43.72
정답 및 해설

보일러 마력은 상당증발량을 15.65 kg/h로 나눈 값이며, 상당증발량은 Ge=G(h2h1)539G_e = \dfrac{G(h_2 - h_1)}{539}이다. 급수 35℃의 엔탈피를 35 kcal/kg으로 보면 Ge=40×(784.235)539=29968539=55.6 kg/hG_e = \dfrac{40 \times (784.2 - 35)}{539} = \dfrac{29968}{539} = 55.6\ \mathrm{kg/h}이다. 따라서 HP=55.615.65=3.55 마력\mathrm{HP} = \dfrac{55.6}{15.65} = 3.55\ \mathrm{마력}이다.

문제 6
가열코일을 흐르는 증기의 온도를 ts, 가열코일 입구공기온도를 t1, 출구공기온도를 t2라고 할 때 산술평균온도식으로 옳은 것은?
1tst1+t22\mathrm{t}_{\mathrm{s}}-\dfrac{\mathrm{t}_{1}+\mathrm{t}_{2}}{2}
2t2-t1
3t1+t2
4(tst1)+(tst2)lntst1tst2\dfrac{(t_s - t_1) + (t_s - t_2)}{\ln \dfrac{t_s - t_1}{t_s - t_2}}
정답 및 해설

산술평균온도차는 열매 온도와 공기 입·출구 온도의 산술평균의 차이므로 Δtm=tst1+t22\Delta t_m = t_s - \dfrac{t_1 + t_2}{2}이다. 로그를 포함한 식은 대수평균온도차(LMTD)에 해당하며, 산술평균식이 아니다.

문제 7
송풍기 특성곡선에서 송풍기의 운전점에 대한 설명으로 옳은 것은?
1압력곡선과 저항곡선의 교차점
2효율곡선과 압력곡선의 교차점
3축동력곡선과 효율곡선의 교차점
4저항곡선과 축동력곡선의 교차점
정답 및 해설

송풍기의 운전점은 송풍기가 낼 수 있는 압력을 나타내는 압력(정압)곡선과 덕트계가 요구하는 저항곡선이 만나는 점이다. 이 점에서 송풍기 발생 압력과 계통 저항이 평형을 이루어 풍량이 결정된다. 효율곡선이나 축동력곡선은 그 운전점에서의 효율·동력을 읽는 용도이지 운전점을 정하지 않는다.

문제 8
콜드 드래프트(cold draft) 현상이 가중되는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
1인체 주위의 공기온도가 너무 낮을 때
2인체 주위의 기류속도가 작을 때
3주위 공기의 습도가 낮을 때
4주위 벽면의 온도가 낮을 때
정답 및 해설

콜드 드래프트는 인체에서 빼앗기는 열량이 과다할 때 느끼는 불쾌한 한기이므로, 기류속도가 \mathrm{클} 때 심해진다. 기류속도가 작을 때라는 설명은 원인과 반대다. 공기온도가 낮을 때, 습도가 낮아 증발 방열이 커질 때, 주위 벽면 온도가 낮아 복사 방열이 커질 때 모두 콜드 드래프트를 가중시킨다.

문제 9
냉방부하 종류 중 현열로만 이루어진 부하는?
1조명에서의 발생 열
2인체에서의 발생 열
3문틈에서의 틈새 바람
4실내기구에서의 발생 열
정답 및 해설

조명기구는 전력이 모두 열로 바뀌지만 수분을 내놓지 않으므로 현열만 발생시킨다. 인체는 발한·호흡으로 잠열을 동반하고, 틈새바람은 외기의 온도차(현열)와 절대습도차(잠열)를 함께 가져오며, 주방기구 등 실내기구도 대개 수증기를 동반해 잠열이 생긴다.

문제 10
다음 중 필터의 모양은 패널형, 지그재그형, 바이패스형 등이 있으며, 유해가스나 냄새를 제거할 수 있는 것은?
1건식 여과기
2점성식 여과기
3전자식 여과기
4활성탄 여과기
정답 및 해설

활성탄 여과기는 다공질 활성탄의 흡착 작용으로 유해가스와 냄새를 제거하는 필터이며, 형상은 패널형·지그재그형·바이패스형 등으로 만든다. 건식·점성식 여과기와 전자식(전기집진) 여과기는 입자상 분진을 포집할 뿐 가스상 오염물질과 냄새는 제거하지 못한다.

문제 11
덕트의 분기점에서 풍량을 조절하기 위하여 설치하는 댐퍼는 어느 것인가?
1방화 댐퍼
2스플릿 댐퍼
3볼륨 댐퍼
4터닝 베인
정답 및 해설

스플릿 댐퍼는 덕트 분기부에 설치해 주덕트와 분기덕트로 갈라지는 풍량 비율을 조절하는 댐퍼다. 볼륨(풍량조절) 댐퍼는 한 덕트 내 풍량을 조절하는 것이고, 방화 댐퍼는 화재 시 연소 확대를 막는 것이며, 터닝 베인은 곡부의 압력손실을 줄이는 안내날개다.

문제 12
다음 중 천장형으로서 취출기류의 확산성이 가장 큰 취출구는?
1펑커루버
2아네모스탯
3에어커튼
4고정날개 그릴
정답 및 해설

아네모스탯형은 여러 겹의 콘(cone)을 통해 공기를 사방으로 유도하여 유인비가 크고 확산성이 가장 좋은 천장 취출구다. 펑커루버는 국소 취출용 축류형이고, 고정날개 그릴은 벽면 설치 축류형이며, 에어커튼은 개구부 차단용이다.

문제 13
실내 냉난방 부하 계산에 관한 내용으로 설명이 부적당한 것은?
1열부하 구성 요소 중 실내 부하는 유리면 부하, 구조체 부하, 틈새바람 부하, 내부 칸막이 부하 및 실내 발열부하로 구성된다.
2열부하 계산의 목적은 실내 부하의 상태, 덕트나 배관의 크기 등을 구하기 위한 기초가 된다.
3최대 난방 부하란 실내에서 발생되는 부하가 1일 중 가장 크게 되는 시각의 부하로서 저녁에 발생한다.
4냉방 부하란 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위하여 여름철 실내 공기를 냉각, 감습시켜 제거하여야 할 열량을 의미한다.
정답 및 해설

최대 난방부하는 일사와 실내 발열이 없고 외기온이 가장 낮은 이른 새벽(일출 직전)을 기준으로 산정한다. 저녁에 발생한다는 설명은 틀렸다. 참고로 최대 냉방부하는 일사 축열이 누적된 오후 시간대에 나타난다.

문제 14
지하철 터널 환기의 열부하에 대한 종류로 가장 거리가 먼 것은?
1열차주행에 의한 발열
2열차 제동 발생 열량
3보조기기에 의한 발열
4열차 냉방기에 의한 발열
정답 및 해설

지하철 터널 환기의 열부하는 열차 주행저항에 의한 발열, 전동차 보조기기(보조전원·공조기 등) 발열, 차량 냉방기 방열, 조명·승객 발열 등으로 구성된다. 제동 시의 에너지는 회생제동으로 전차선에 되돌려지거나 주행 관련 발열에 포함되어 처리되므로, 독립된 터널 열부하 항목으로는 가장 거리가 멀다.

문제 15
실내온도가 25℃이고, 실내 절대습도가 0.0165kg/kg의 조건에서 틈새바람에 의한 침입 외기량이 200L/s일때 현열부하와 잠열부하는? (단, 실외온도 35℃, 실외 절대습도 0.0321kg/kg, 공기의 비열 1.01kJ/kg·K, 물의 증발잠열 2501kJ/kg이다.)
1현열부하 2.42kW, 잠열부하 7.803kW
2현열부하 2.42kW, 잠열부하 9.364kW
3현열부하 2.825kW, 잠열부하 10.144kW
4현열부하 2.825kW, 잠열부하 10.924kW
정답 및 해설

침입 외기량 200 L/s = 0.2 m³/s이므로 질량유량은 0.2×1.2=0.24 kg/s0.2 \times 1.2 = 0.24\ \mathrm{kg/s}이다. 현열부하는 qs=0.24×1.01×(3525)=2.42 kWq_s = 0.24 \times 1.01 \times (35-25) = 2.42\ \mathrm{kW}이고, 잠열부하는 qL=0.24×2501×(0.03210.0165)=9.364 kWq_L = 0.24 \times 2501 \times (0.0321-0.0165) = 9.364\ \mathrm{kW}이다.

문제 16
다음 그림의 방열기 도시기호 중 ‘W-H’가 나타내는 의미는 무엇인가?
1방열기 쪽수
2방열기 높이
3방열기 종류(형식)
4연결배관의 종류
정답 및 해설

방열기 도시기호는 쪽수·형식·높이·유입관경·유출관경을 함께 표기하는데, 알파벳으로 적는 'W-H'는 방열기의 종류(형식)를 나타낸다(W는 벽걸이형, H는 횡형). 쪽수와 높이는 숫자로, 배관 종류는 별도의 관경 숫자로 표기하므로 형식 기호와 구분된다.

문제 17
가변풍량(VAV) 방식에 관한 설명으로 틀린 것은?
1각 방의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.
2연간 송풍 동력이 정풍량 방식보다 적다.
3부하의 증가에 대해서 유연성이 있다.
4동시 부하율을 고려하여 용량을 결정하기 때문에 설비 용량이 크다.
정답 및 해설

VAV 방식은 각 실이 동시에 최대 부하가 되지 않는다는 동시부하율(부하 부등률)을 반영해 장비 용량을 정하므로 설비 용량이 오히려 작아진다\mathrm{작아진다}. 따라서 설비 용량이 크다는 설명이 틀렸다. 부하에 따라 풍량을 줄이므로 연간 송풍 동력이 정풍량 방식보다 적고, 실별 개별 온도 제어와 부하 변동 대응이 쉽다.

문제 18
다음 중 라인형 취출구의 종류가 아닌 것은?
1캄라인형
2다공판형
3펑커루버형
4슬롯형
정답 및 해설

라인(선형)형 취출구에는 캄라인형, 브리즈라인형, T라인형, 슬롯형, 다공판형 등이 있다. 펑커루버형은 목을 돌려 방향을 바꾸는 국소 취출용 축류형 취출구로 라인형에 속하지 않는다.

문제 19
덕트의 치수 결정법에 대한 설명으로 옳은 것은?
1등속법은 각 구간마다 압력손실이 같다.
2등마찰 손실법에서 풍량이 10000m3/h 이상이 되면 정압재취득법으로 하기도 한다.
3정압재취득법은 취출구 직전의 정압이 대략 일정한 값으로 된다.
4등마찰 손실법에서 각 구간마다 압력손실을 같게 해서는 안 된다.
정답 및 해설

정압재취득법은 분기 후 풍속 감소로 회복되는 정압을 다음 구간의 마찰손실에 충당하도록 덕트 치수를 정하므로, 각 취출구 직전의 정압이 거의 같은 값이 되어 풍량 밸런싱이 좋아진다. 등속법은 각 구간의 풍속\mathrm{풍속}이 같게 하는 방법이고, 등마찰손실법은 단위길이당 마찰손실을 같게 잡는 방법이므로 나머지 설명은 틀렸다.

문제 20
실내의 현열부하가 7500kcal/h, 실내와 말단장치(diffuser)의 온도가 각각 27℃, 17℃일 때 송풍량은?
13125kg/h
22586kg/h
32325kg/h
42186kg/h
정답 및 해설

현열부하 식 qs=GCpΔtq_s = G \cdot C_p \cdot \Delta t에서 송풍량을 질량유량으로 구한다. 공기 비열 0.24 kcal/kg·℃, 온도차 2717=10 C27-17=10\ ^\circ\mathrm{C}이므로 G=75000.24×10=3125 kg/hG = \dfrac{7500}{0.24 \times 10} = 3125\ \mathrm{kg/h}이다.

문제 21
냉동장치 내의 불응축 가스가 혼입되었을 때 냉동장치의 운전에 미치는 영향으로 가장 거리가 먼 것은?
1열교환 작용을 방해하므로 응축압력이 낮게 된다.
2냉동능력이 감소한다.
3소비전력이 증가한다.
4실린더가 과열되고 윤활유가 열화 및 탄화된다.
정답 및 해설

불응축 가스는 응축기 상부에 모여 자기 분압만큼 압력을 더하고 전열면을 덮어 열교환을 방해하므로 응축압력이 상승\mathrm{상승}한다. 낮아진다는 설명은 반대다. 그 결과 압축비가 커져 체적효율과 냉동능력이 떨어지고 소비전력이 증가하며, 토출가스 온도 상승으로 실린더 과열과 윤활유 열화·탄화가 일어난다.

문제 22
플래시 가스(flash gas)는 무엇을 말하는가?
1냉매 조절 오리피스를 통과할 때 즉시 증발하여 기화하는 냉매이다.
2압축기로부터 응축기에 새로 들어오는 냉매이다.
3증발기에서 증발하여 기화하는 새로운 냉매이다.
4압축기에서 응축기에 들어오자 마자 응축하는 냉매이다.
정답 및 해설

플래시 가스는 팽창밸브(오리피스)를 통과하며 압력이 급강하할 때 그 압력의 포화온도까지 냉매액이 스스로 증발하면서 생기는 증기다. 이 증기는 증발기에서 냉동에 기여하지 못하고 냉매 순환량을 줄여 냉동능력을 떨어뜨린다.

문제 23
몰리에르 선도 상에서 건조도(x)에 관한 설명으로 옳은 것은?
1몰리에르 선도의 포화액선상 건조도는 1이다.
2액체 70%, 증기 30%인 냉매의 건조도는 0.7이다.
3건조도는 습포화증기 구역 내에서만 존재한다.
4건조도라 함은 과열증기 중 증기에 대한 포화액체의 양을 말한다.
정답 및 해설

건조도는 습포화증기 중 증기가 차지하는 질량비이므로 포화액선과 건조포화증기선 사이의 습증기 구역에서만 0과 1 사이 값으로 정의된다. 포화액선상에서는 0, 건조포화증기선상에서는 1이며, 액 70%·증기 30%인 냉매의 건조도는 0.3이다.

문제 24
액분리기(Accumulator)에서 분리된 냉매의 처리방법이 아닌 것은?
1가열시켜 액을 증발 후 응축기로 순환시키는 방법
2증발기로 재순환시키는 방법
3가열시켜 액을 증발 후 압축기로 순환시키는 방법
4고압측 수액기로 회수하는 방법
정답 및 해설

액분리기에서 분리된 액냉매는 증발기로 다시 보내거나, 열교환기·히터로 증발시켜 압축기로 흡입시키거나, 고압측 수액기로 회수하는 방법으로 처리한다. 응축기는 고압측 기기이므로 저압측 액분리기에서 분리한 냉매를 그쪽으로 보내는 처리법은 없다.

문제 25
팽창밸브 개도가 냉동 부하에 비하여 너무 작을 때 일어나는 현상으로 가장 거리가 먼 것은?
1토출가스 온도상승
2압축기 소비동력 감소
3냉매순환량 감소
4압축기 실린더 과열
정답 및 해설

팽창밸브 개도가 부하에 비해 작으면 냉매 순환량이 줄고 증발압력이 낮아져 과열도가 커지므로 토출가스 온도가 올라가고 실린더가 과열된다. 이때 압축비가 커져 단위 냉동량당 동력은 오히려 나빠지므로 소비동력이 감소한다고 볼 수 없어 가장 거리가 멀다.

문제 26
압축기 기동 시 윤활유가 심한 기포현상을 보일 때 주된 원인은?
1냉동능력이 부족하다.
2수분이 다량 침투했다.
3응축기의 냉각수가 부족하다.
4냉매가 윤활유에 다량 녹아있다.
정답 및 해설

정지 중 저온의 윤활유에 냉매가 다량 용해되어 있다가 기동으로 크랭크케이스 압력이 급강하하면 녹아 있던 냉매가 한꺼번에 증발하면서 유면이 거품처럼 끓는 오일 포밍(oil foaming)이 일어난다. 이를 막기 위해 정지 중 크랭크케이스 히터로 오일을 따뜻하게 유지한다.

문제 27
응축기의 냉각 방법에 따른 분류로서 가장 거리가 먼 것은?
1공랭식
2노냉식
3증발식
4수냉식
정답 및 해설

응축기는 냉각 방식에 따라 공랭식, 수냉식, 증발식(공기와 물을 함께 사용)으로 분류한다. 노냉식은 응축기 분류에 없는 용어다.

문제 28
어떤 냉동장치에서 응축기용의 냉각수 유량이 7000kg/h이고 응축기 입구 및 출구 온도가 각각 15℃와 28℃이었다. 압축기로 공급한 동력이 5.4×104kJ/h이라면 이 냉동기의 냉동능력은? (단, 냉각수의 비열은 4.185kJ/kg·K이다.)
12.27×105kJ/h
23.27×105kJ/h
34.67×105kJ/h
45.67×105kJ/h
정답 및 해설

응축부하는 Qc=mCΔt=7000×4.185×(2815)=3.808×105 kJ/hQ_c = m \cdot C \cdot \Delta t = 7000 \times 4.185 \times (28-15) = 3.808 \times 10^{5}\ \mathrm{kJ/h}이다. 냉동능력은 응축부하에서 압축일을 뺀 값이므로 Qe=3.808×1055.4×104=3.27×105 kJ/hQ_e = 3.808 \times 10^{5} - 5.4 \times 10^{4} = 3.27 \times 10^{5}\ \mathrm{kJ/h}이다.

문제 29
다음과 같은 성질을 갖는 냉매는 어느 것인가?
1NH3
2R - 12
3R - 21
4H2
정답 및 해설

결정적인 단서는 응고점이 약 −158℃라는 점으로, 이는 R-12(CCl2F2\mathrm{CCl_2F_2})의 값이다. R-12는 증기 비중이 커서 증발관을 길게 하면 압력강하가 커지므로 관 길이를 짧게 하며, 전기저항이 커서 밀폐형 압축기에 쓰이고 천연고무는 침식하지만 합성고무에는 영향이 적다. 암모니아는 응고점이 약 −77℃이고 전기저항이 작아 해당하지 않는다. ※ R-12는 오존층 파괴물질로 현재는 생산·사용이 금지되어 있다.

문제 30
어떤 냉동기로 1시간당 얼음 1ton을 제조하는데 50PS의 동력을 필요로 한다. 이때 사용하는 물의 온도는 10℃이며 얼음은 -10℃이었다. 이 냉동기의 성적계수는? (단, 융해열은 335kJ/kg이고, 물의 비열은 4.2kJ/kg·K,얼음의 비열은 2.09kJ/kg·K이다.)
12.0
23.0
34.0
45.0
정답 및 해설

냉동부하는 물의 현열, 응고열, 얼음의 현열을 더해 Qe=1000×(4.2×10+335+2.09×10)=397900 kJ/h=110.5 kWQ_e = 1000 \times (4.2 \times 10 + 335 + 2.09 \times 10) = 397900\ \mathrm{kJ/h} = 110.5\ \mathrm{kW}이다. 압축동력은 50×0.7355=36.8 kW50 \times 0.7355 = 36.8\ \mathrm{kW}이므로 COP=110.536.8=3.0\mathrm{COP} = \dfrac{110.5}{36.8} = 3.0이다.

문제 31
왕복동식과 비교하여 스크롤 압축기의 특징으로 틀린 것은?
1흡입밸브나 토출밸브가 있어 압축효율이 낮다.
2토크 변동이 적다.
3압축실 사이의 작동가스의 누설일 적다.
4부품수가 적고 고효율 저소음, 저진동, 고신뢰성을 기대할 수 있다.
정답 및 해설

스크롤 압축기는 고정 스크롤과 선회 스크롤의 맞물림으로 연속 압축하므로 흡입·토출 밸브가 없고, 밸브 손실과 재팽창 손실이 없어 압축효율이 높다. 따라서 밸브가 있어 효율이 낮다는 설명이 틀렸다. 회전 방향으로 연속 압축되어 토크 변동과 누설이 적고 부품수가 적어 저소음·저진동·고신뢰성을 얻는다.

문제 32
이상 기체를 정압하에서 가열하면 체적과 온도의 변화는 어떻게 되는가?
1체적증가, 온도상승
2체적일정, 온도일정
3체적증가, 온도일정
4체적일정, 온도상승
정답 및 해설

정압과정에서는 VT=const\dfrac{V}{T} = \mathrm{const}이므로 가열해 열을 넣으면 온도가 올라가고 체적도 비례해 증가한다. 정적과정이라야 체적이 일정하고 온도만 오르며, 등온과정이라야 온도가 일정하다.

문제 33
다음의 몰리에르 선도는 어떤 냉동장치를 나타낸 것인가?
11단압축 1단팽창 냉동시스템
21단압축 2단팽창 냉동시스템
32단압축 1단팽창 냉동시스템
42단압축 2단팽창 냉동시스템
정답 및 해설

선도에 증발압력·중간압력·응축압력의 세 압력선이 그려져 있고, 저압에서 중간압력으로 올라가는 압축선과 중간압력에서 응축압력으로 올라가는 압축선이 각각 하나씩 있으므로 2단압축이다. 또 응축기 출구 포화액에서 중간압력까지 내려가는 수직선과 중간압력의 포화액에서 증발압력까지 내려가는 수직선이 따로 그려져 있어 교축(팽창)도 두 번 일어난다. 따라서 2단압축 2단팽창 사이클이다.

문제 34
냉동사이클에서 응축온도를 일정하게 하고 증발온도를 상승시키면 어떤 결과가 나타는가?
1냉동효과 증가
2압축비 증가
3압축일량 증가
4토출가스 온도 증가
정답 및 해설

응축온도가 일정할 때 증발온도를 올리면 증발압력이 높아져 압축비가 작아지고 압축일량과 토출가스 온도가 모두 낮아진다. 반면 흡입증기 엔탈피가 커져 냉동효과(단위 냉매당 냉동량)는 증가하며 성적계수도 좋아진다.

문제 35
30℃의 공기가 체적 1m3의 용기에 게이지 압력 5kg/cm2의 상태로 들어 있다. 용기 내에 있는 공기의 무게?
1약 2.6kg
2약 6.8kg
3약 69kg
4약 298kg
정답 및 해설

절대압력은 P=5+1.0332=6.033 kg/cm2=60330 kgf/m2P = 5 + 1.0332 = 6.033\ \mathrm{kg/cm^2} = 60330\ \mathrm{kgf/m^2}이고 공기의 기체상수는 29.27 kgf·m/kg·K이다. PV=GRTPV = GRT에서 G=60330×129.27×303=6.8 kgG = \dfrac{60330 \times 1}{29.27 \times 303} = 6.8\ \mathrm{kg}이다. 게이지압을 절대압으로 바꾸지 않으면 값이 달라지므로 주의한다.

문제 36
몰리에르 선도 상에서 압력이 증대함에 따라 포화액선과 건조포화 증기선이 만나는 일치점을 무엇이라고 하는가?
1한계점
2임계점
3상사점
4비등점
정답 및 해설

압력이 높아질수록 포화액과 포화증기의 성질 차이가 줄어 두 선이 하나로 만나며, 이 점이 임계점(critical point)이다. 임계점 이상에서는 액과 증기의 구분이 없어져 상변화 없이 성질이 연속적으로 변한다.

문제 37
증발식 응축기에 관한 설명으로 틀린 것은?
1수냉식응축기와 공랭식응축기의 작용을 혼합한 형이다.
2외형과 설치면적이 작으며 값이 비싸다.
3겨울철에는 공랭식으로 사용할 수 있으며 연간운전에 특히 우수하다.
4냉매가 흐르는 관에 노즐로부터 물을 분무시키고 송풍기로 공기를 보낸다.
정답 및 해설

증발식 응축기는 냉각탑과 수냉식 응축기를 한 대로 합친 형태여서 설치면적이 작고 설비비도 그 조합보다 저렴하므로, 값이 비싸다는 설명이 틀렸다. 냉매관에 물을 분무하고 송풍기로 공기를 보내 물의 증발잠열로 응축시키며, 겨울에는 살수를 멈추고 공랭식으로 운전할 수 있어 연간 운전에 유리하다.

문제 38
브라인의 구비조건으로 틀린 것은?
1상 변화가 잘 일어나서는 안 된다.
2응고점이 낮아야 한다.
3비열이 적어야 한다.
4열전도율이 커야 한다.
정답 및 해설

브라인은 현열로 열을 운반하는 2차 냉매이므로 같은 유량으로 많은 열을 나르려면 비열이 커야\mathrm{커야} 한다. 비열이 적어야 한다는 설명이 틀렸다. 이 밖에 응고점이 낮고 열전도율이 크며, 사용 온도 범위에서 상변화가 없고 부식성·점성이 작아야 한다.

문제 39
다음의 압력-엔탈피 선도를 이용한 압축냉동 사이클의 성적계수는?
12.36
24.71
39.42
418.84
정답 및 해설

선도에서 팽창 후 증발기 입구 엔탈피가 133.84, 증발기 출구가 397.12, 압축기 토출이 453kJ/kg이다. 냉동효과는 397.12133.84=263.28kJ/kg397.12-133.84=263.28\,\mathrm{kJ/kg}, 압축일은 453397.12=55.88kJ/kg453-397.12=55.88\,\mathrm{kJ/kg}이므로 성적계수는 263.2855.88=4.71\dfrac{263.28}{55.88}=4.71이다.

문제 40
증발기에서 나오는 냉매가스의 과열도를 일정하게 유지하기 위해 설치하는 밸브는?
1모세관
2플로트형 밸브
3정압식 팽창 밸브
4온도식 자동팽창 밸브
정답 및 해설

온도식 자동팽창밸브(TEV)는 증발기 출구에 감온통을 붙여 그 온도에 대응하는 압력과 증발압력의 차로 밸브 개도를 조절하므로, 부하가 변해도 출구 과열도를 일정하게 유지한다. 정압식 팽창밸브는 증발압력을 일정하게 유지할 뿐이고, 모세관과 플로트 밸브는 과열도 제어 기능이 없다.

문제 41
열팽창에 의한 배관의 신축이 방열기에 미치지 않도록 하기 위하여 방열기 주위의 배관은 다음 중 어느 방법으로 하는 것이 좋은가?
1슬리브형 신축 이음
2신축 곡관 이음
3스위블 이음
4벨로우즈형 신축 이음
정답 및 해설

스위블 이음은 2개 이상의 엘보를 조합해 나사부의 회전으로 신축을 흡수하는 이음으로, 방열기 주위처럼 신축량이 작고 분기하는 저압 배관에 주로 쓴다. 슬리브형·벨로즈형·신축곡관(루프형)은 주로 주관의 큰 신축을 흡수하는 데 사용한다.

문제 42
급수 배관을 시공할 때 일반적인 사항을 설명한 것 중 틀린 것은?
1급수관에서 상향 급수는 선단 상향구배로 한다.
2급수관에서 하향 급수는 선단 하향구배로 하며, 부득이한 경우에는 수평으로 유지한다.
3급수관 최하부에 배수 밸브를 장치하면 공기빼기를 장치할 필요가 없다.
4수격작용 방지를 위해 수전 부근에 공기실을 설치한다.
정답 및 해설

최하부의 배수 밸브는 물을 빼기 위한 것이고, 관 내에 고이는 공기는 최상부나 상향 구배의 끝에 설치한 공기빼기 밸브로 따로 배출해야 한다. 따라서 배수 밸브가 있으면 공기빼기가 필요 없다는 설명이 틀렸다. 상향 급수는 선단 상향, 하향 급수는 선단 하향 구배로 하고, 수격작용 방지를 위해 수전 부근에 공기실을 둔다.

문제 43
100A 강관을 B호칭으로 표시하면 얼마인가?
14B
210B
316B
420B
정답 및 해설

강관의 호칭지름에서 A는 mm, B는 인치 계열 표시이며 100A가 곧 4B이다. 25A=1B를 기준으로 100/25 = 4로 환산하면 된다.

문제 44
주철관의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?
1충격에 강하고 내구성일 크다.
2내식성, 내열성이 있다.
3다른 배관재에 비하여 열팽창계수가 크다.
4소음을 흡수하는 성질이 있으므로 옥내배수용으로 적합하다.
정답 및 해설

이 문항은 확정답안에서 복수정답으로 처리된 문항입니다. 「충격에 강하고 내구성일 크다.」와 「다른 배관재에 비하여 열팽창계수가 크다.」가 모두 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 하나를 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

주철은 탄소가 흑연으로 존재하는 취성 재료여서 충격과 인장에 약하다. 따라서 충격에 강하다는 설명이 틀렸다(내구성 자체는 크다). 내식성·내열성이 좋고 강관보다 열팽창계수가 크며, 흑연 조직이 진동을 감쇠시켜 소음 흡수성이 있어 옥내 배수용으로 적합하다.

문제 45
유속 2.4m/s, 유량 15000L/h일 때 관경을 구하면 몇 mm인가?
142
247
351
453
정답 및 해설

유량 15000 L/h = 15 m³/h = 4.167×103 m3/s4.167 \times 10^{-3}\ \mathrm{m^3/s}이다. Q=Av=πd24vQ = A v = \dfrac{\pi d^2}{4} v에서 d=4Qπv=4×4.167×103π×2.4=0.047 md = \sqrt{\dfrac{4Q}{\pi v}} = \sqrt{\dfrac{4 \times 4.167 \times 10^{-3}}{\pi \times 2.4}} = 0.047\ \mathrm{m}, 즉 약 47 mm이다.

문제 46
진공환수식 증기난방법에 관한 설명으로 옳은 것은?
1다른 방식에 비해 관 지름이 커진다.
2주로 중·소규모 난방에 많이 사용된다.
3환수관 내 유속의 감소로 응축수 배출이 느리다.
4환수관의 진공도는 100~250mmHg 정도로 한다.
정답 및 해설

진공환수식은 환수관 말단에 진공펌프를 두어 환수관 내를 100~250 mmHg 정도의 진공으로 유지한다. 이 진공 덕분에 응축수와 공기가 빠르게 배출되고 관경을 가늘게 할 수 있으며, 설비가 커서 대규모 난방에 사용하므로 나머지 설명은 모두 반대다.

문제 47
송풍기의 토출측과 흡입측에 설치하여 송풍기의 진동이 덕트나 장치에 전달되는 것을 방지하기 위한 접속법은?
1크로스 커넥션(cross connection)
2캔버스 커넥션(canvas connection)
3서브 스테이션(sub station)
4하트포드(hartford) 접속법
정답 및 해설

캔버스 커넥션은 송풍기 토출·흡입측과 덕트 사이에 캔버스(범포) 등 가요성 재료를 끼워 접속하는 방법으로, 진동이 덕트로 전달되는 것을 차단한다. 하트포드 접속법은 저압 증기보일러의 수위 확보를 위한 배관법이고, 크로스 커넥션은 급수계통이 오염원과 잘못 연결되는 것을 뜻한다.

문제 48
다음 중 개방식 팽창탱크 주위의 관으로 해당되지 않는 것은?
1압축공기 공급관
2배기관
3오버플로우관
4안전관
정답 및 해설

개방식 팽창탱크에는 팽창관(안전관), 오버플로우관, 배기관, 급수관, 배수관이 접속된다. 압축공기 공급관은 탱크 내 공기를 가압해 압력을 유지하는 밀폐식 팽창탱크에 해당하는 배관이므로 개방식에는 없다.

문제 49
수직관 가까이에 기구가 설치되어 있을 때 수직관 위로부터 일시에 다량의 물이 흐르게 되면 그 수직관과 수평관의 연결관에 순간적으로 진공이 생기면서 봉수가 파괴되는 현상은?
1자기 사이펀작용
2모세관작용
3분출작용
4흡출작용
정답 및 해설

수직관에 다량의 물이 한꺼번에 흐르면 그 아래 연결부에 순간적인 부압(진공)이 생겨 근처 기구의 봉수를 빨아내는데, 이를 흡출작용(유인 사이펀작용)이라 한다. 자기 사이펀작용은 기구 자신의 배수로 봉수가 빠지는 것이고, 분출작용은 반대로 압력이 상승해 봉수가 실내로 튀어나오는 현상이다.

문제 50
배관재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?
1관속을 흐르는 유체의 화학적 성질
2관속을 흐르는 유체의 온도
3관의 이음방법
4관의 압축성
정답 및 해설

배관재료는 유체의 화학적 성질(부식성), 사용 온도와 압력, 유량과 관경, 이음방법과 시공성, 경제성 등을 고려해 고른다. 관 자체는 고체이므로 압축성은 재료 선정 기준이 되지 않는다.

문제 51
일반적으로 관의 지름이 크고 가끔 분해할 경우 사용되는 파이프 이음은?
1플랜지 이음
2신축 이음
3용접 이음
4턱걸이 이음
정답 및 해설

플랜지 이음은 볼트를 풀면 관을 손상 없이 떼어낼 수 있어 관경이 크고 주기적 분해·점검이 필요한 곳에 쓴다. 용접 이음은 분해가 불가능하고, 신축 이음은 열팽창 흡수용, 턱걸이(소켓) 이음은 주철관 접합법이다.

문제 52
다음 보기에서 설명하는 난방 방식은?
1지역 난방
2온수 난방
3온풍 난방
4복사 난방
정답 및 해설

가열한 공기를 실내로 불어넣어 대류로 난방하는 방식이 온풍난방이며, 열매가 공기여서 예열시간이 짧고 설비비와 연료비가 비교적 싸다. 반면 더운 공기가 위로 몰려 실내 상하 온도차가 커지고 송풍기 때문에 소음이 생기기 쉽다는 단점이 제시된 설명과 그대로 일치한다. 복사난방은 온도분포가 균일하고 예열시간이 길어 해당하지 않는다.

문제 53
배관은 길이가 길어지면 관 자체의 하중, 열에 의한 신축, 유체의 흐름에 발생하는 진동이 배관에 작용한다. 이것을 방지하기 위한 관지지 장치의 종류가 아닌 것은?
1서포트(support)
2레스트레인트(restraint)
3익스팬더(expander)
4브레이스(brace)
정답 및 해설

관 지지장치는 하중을 아래에서 받치는 서포트, 변위를 구속하는 레스트레인트(앵커·스톱·가이드), 진동을 억제하는 브레이스, 위에서 매다는 행거로 나뉜다. 익스팬더는 관 끝을 넓히는 확관 공구이므로 지지장치가 아니다.

문제 54
다음 중 배관의 부식방지 방법이 아닌 것은?
1전기절연을 시킨다.
2도금을 한다.
3습기와의 접촉을 피한다.
4열처리를 한다.
정답 및 해설

부식 방지는 도장·도금·라이닝으로 금속을 환경과 차단하거나, 습기·이종금속 접촉을 피하고 전기절연·희생양극 등으로 부식전류를 끊는 방법을 쓴다. 열처리는 조직과 기계적 성질을 바꾸는 처리이지 부식을 막는 방법이 아니다.

문제 55
가스배관에 있어서 가스가 누설될 경우 중독 및 폭발사고를 미연에 방지하기 위하여 조금만 누설되어도 냄새로 충분히 감지 할 수 있도록 설치하는 장치는?
1부스터설비
2정압기
3부취설비
4가스홀더
정답 및 해설

도시가스는 무색·무취여서 누설을 감지하기 어려우므로 부취제(메르캅탄 등)를 주입하는 부취설비를 두어, 공기 중 폭발하한계의 1/1000 농도에서도 냄새로 알 수 있게 한다. 정압기는 압력 조정, 가스홀더는 저장, 부스터는 승압 설비다.

문제 56
배수관에서 발생한 해로운 하수가스의 실내 침입을 방지하기 위해 배수트랩을 설치한다. 배수트랩의 종류가 아닌 것은?
1가솔린트랩
2디스크트랩
3하우스트랩
4벨트랩
정답 및 해설

배수트랩에는 S·P·U트랩, 벨(종)트랩, 드럼트랩, 하우스(가옥)트랩, 그리스·가솔린·플라스터트랩 등이 있다. 디스크트랩은 응축수와 증기의 유속 차이로 디스크가 개폐되는 증기트랩(열동력식)이므로 배수트랩이 아니다.

문제 57
건식 진공 환수배관의 증기주관의 적절한 구배는?
11/100~1/150의 선하(先下)구배
21/200~1/300의 선하(先下)구배
31/350~1/400의 선하(先下)구배
41/450~1/500의 선하(先下)구배
정답 및 해설

건식 진공환수 방식의 증기주관은 응축수가 증기와 같은 방향으로 흘러 내려가도록 1/200~1/300의 선하(끝내림) 구배로 시공한다. 구배가 너무 급하면 관 매입 높이가 커지고, 너무 완만하면 응축수가 고여 수격작용의 원인이 된다.

문제 58
증기 트랩장치에서 벨로즈 트랩을 안전하게 작동시키기 위해 트랩 입구쪽에 최저 약 몇 m이상을 냉각관으로 해야 하는가?
10.1
20.4
30.8
41.2
정답 및 해설

벨로즈 트랩은 벨로즈 내 휘발성 액체가 응축수 온도에 따라 팽창·수축하며 작동하는 열동식 트랩이므로, 입구쪽 응축수를 충분히 식혀 주어야 정상 개폐한다. 이를 위해 트랩 앞에 보온을 하지 않은 나관을 최저 약 1.2 m 이상 두어 냉각관(냉각레그)으로 사용한다.

문제 59
배관 부속 중 분기관을 낼 때 사용하는 것은?
1밴드
2엘보
3
4유니온
정답 및 해설

티(tee)는 주관에서 직각으로 분기관을 낼 때 쓰는 부속이다. 엘보와 밴드는 방향 전환용, 유니온은 관을 분해·조립하기 위한 이음쇠다.

문제 60
도시가스 배관의 손상을 방지하기 위하여 도시 가스배관 주위에서 다른 매설물을 설치할 때 적절한 이격거리는?
120㎝ 이상
230㎝ 이상
340㎝ 이상
450㎝ 이상
정답 및 해설

도시가스사업법의 배관 보호 규정에 따라 다른 시설물을 설치할 때 도시가스 배관과 30 cm 이상 거리를 두어야 한다. 굴착·매설 작업 중 배관에 직접 충격이 가해지는 것을 막기 위한 기준이다.

문제 61
서보기구에서의 제어량은?
1유량
2위치
3주파수
4전압
정답 및 해설

서보기구는 물체의 위치, 방위, 자세 등 기계적 변위를 제어량으로 하며 목푯값의 임의 변화에 추종하도록 만든 제어계다. 유량·압력·온도 등 공정량을 제어량으로 하는 것은 프로세스 제어, 전압·주파수·속도를 제어량으로 하는 것은 자동조정에 해당한다.

문제 62
유도전동기에서 인가전압은 일정하고 주파수가 수 % 감소할 때 발생되는 현상으로 틀린 것은?
1동기속도가 감소한다.
2철손이 약간 증가한다.
3누설리액턴스가 증가한다.
4역률이 나빠진다.
정답 및 해설

누설리액턴스는 X=2πfLX = 2\pi f L이므로 주파수가 감소하면 함께 감소\mathrm{감소}한다. 증가한다는 설명이 틀렸다. 동기속도 Ns=120fPN_s = \dfrac{120f}{P}도 감소하고, 전압이 일정한 채 주파수만 낮아지면 자속밀도가 커져 철손이 다소 늘고 여자전류 증가로 역률이 나빠진다.

문제 63
부하 1상의 임피던스가 60+j80Ω인 △결선의 3상 회로에 100V의 전압을 가할 때 선전류는 몇 A인가?
11
2√3
33
41/√3
정답 및 해설

상 임피던스의 크기는 Z=602+802=100 Ω|Z| = \sqrt{60^2 + 80^2} = 100\ \Omega이다. 델타결선에서는 상전압이 선간전압과 같으므로 상전류는 Ip=100100=1 AI_p = \dfrac{100}{100} = 1\ \mathrm{A}이고, 선전류는 Il=3Ip=3 AI_l = \sqrt{3} I_p = \sqrt{3}\ \mathrm{A}이다.

문제 64
다음 중 압력을 변위로 변환시키는 장치로 알맞은 것은?
1노즐플래퍼
2다이어프램
3전자석
4차동변압기
정답 및 해설

다이어프램은 압력차를 받아 막이 휘어지므로 압력을 변위로 바꾸는 대표적 요소다. 노즐플래퍼는 변위를 공기압으로, 전자석은 전압(전류)을 변위로, 차동변압기는 변위를 전압으로 변환한다.

문제 65
다음 중 온도보상용으로 사용되는 것은?
1다이오드
2다이액
3서미스터
4SCR
정답 및 해설

서미스터는 온도에 따라 저항이 크게 변하는 반도체 소자로, 부(-)온도계수 특성을 이용해 회로의 온도 변화를 상쇄하는 온도보상용이나 온도 검출용으로 쓴다. 다이오드·다이액·SCR은 정류나 스위칭 소자다.

문제 66
그림과 같은 회로의 출력단 X의 진리값으로 옳은 것은? (단, L은 Low, H는 High이다.)
1L, L, L, H
2L, H, H, H
3L, L, H. H
4H, L, L, H
정답 및 해설

두 다이오드 모두 캐소드가 입력 쪽, 애노드가 출력점 쪽을 향하고 출력점은 저항으로 +5V에 풀업된 다이오드 AND 회로이다. 입력 중 하나라도 L이면 그 다이오드가 도통해 출력이 L로 끌려 내려가고, 두 입력이 모두 H일 때만 출력이 H가 된다. 따라서 입력 조합을 (L,L), (L,H), (H,L), (H,H) 순으로 보면 출력은 L, L, L, H이다.

문제 67
궤환제어계에서 제어요소란?
1조작부와 검출부
2조절부와 검출부
3목푯값에 비례하는 신호 발생
4동작신호를 조작량으로 변화
정답 및 해설

제어요소는 조절부와 조작부를 합친 것으로, 기준입력과 검출값의 차인 동작신호를 받아 제어대상에 가하는 조작량으로 변환하는 부분이다. 검출부는 제어량을 재어 되먹임 신호를 만드는 요소이므로 제어요소에 포함되지 않는다.

문제 68
피드백 제어계의 특징으로 옳은 것은?
1정확성이 떨어진다.
2감대폭이 감소한다.
3계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다.
4발진이 전혀 없고 항상 안정한 상태로 되어 가는 경향이 있다.
정답 및 해설

피드백 제어는 출력을 되먹임해 오차를 줄이므로 계 내부 특성이 변하거나 외란이 있어도 출력 변화가 작아진다. 즉 계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다. 정확성은 높아지고 대역폭은 넓어지며, 루프 이득이 과대하면 오히려 발진할 수 있으므로 나머지는 틀렸다.

문제 69
어떤 대상물의 현재 상태를 사람이 원하는 상태로 조절 하는 것을 무엇이라 하는가?
1제어량
2제어대상
3제어
4물질량
정답 및 해설

제어란 대상물의 현재 상태를 목적에 맞는 상태로 조작하는 것을 말한다. 제어대상은 그 조작을 받는 기계·장치이고, 제어량은 제어대상에서 제어하려는 출력량이다.

문제 70
권수 50회이고 자기인덕턴스가 0.5mH인 코일이 있을 때 여기에 전류 50A를 흘리면 자속은 몇 Wb인가?
15×10-3
25×10-4
32.5×10-2
42.5×10-3
정답 및 해설

자기인덕턴스의 정의 LI=NϕLI = N\phi에서 자속을 구하면 ϕ=LIN\phi = \dfrac{LI}{N}이다. 대입하면 ϕ=0.5×103×5050=5×104 Wb\phi = \dfrac{0.5 \times 10^{-3} \times 50}{50} = 5 \times 10^{-4}\ \mathrm{Wb}이다.

문제 71
그림과 같은 피드백 블록선도의 전달함수는?
1
2
3
4
정답 및 해설

궤환 요소가 1인 단위 부궤환 구조이므로 가산점에서의 신호는 R(s)C(s)R(s)-C(s)이고, C(s)=G(s)(R(s)C(s))C(s)=G(s)\left(R(s)-C(s)\right)가 된다. 정리하면 C(s)(1+G(s))=G(s)R(s)C(s)\left(1+G(s)\right)=G(s)R(s)이므로 전달함수는 C(s)R(s)=G(s)1+G(s)\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{G(s)}{1+G(s)}이다.

문제 72
직류기에서 불꽃 없이 정류를 얻는데 가장 유효한 방법은?
1탄소브러시와 보상권선
2자기포화와 브러시 이동
3보극과 탄소브러시
4보극과 보상권선
정답 및 해설

정류 불량은 코일의 리액턴스 전압 때문에 생기므로, 중성축 부근에 보극을 두어 이 전압을 상쇄시키는 것이 가장 효과적이며 여기에 접촉저항이 큰 탄소브러시를 써서 단락전류를 억제한다. 보상권선은 전기자 반작용에 의한 자속 왜곡을 없애는 것이 주목적이다.

문제 73
분산기동형 단상유도전동기를 역회전시키는 방법은?
1주권선과 보조권선 모두를 전원에 대하여 반대로 접속한다.
2콘덴서를 주권선에 삽입하여 위상차를 갖게 한다.
3콘덴서를 보조권선에 삽입한다.
4주권선과 보조권선 중 하나를 전원에 대하여 반대로 접속한다.
정답 및 해설

분상기동형은 주권선과 보조(기동)권선의 위상차로 회전자계를 만들므로, 두 권선 중 어느 하나만 전원에 대해 반대로 접속하면 위상 관계가 뒤집혀 회전자계 방향이 바뀐다. 두 권선을 모두 반대로 바꾸면 상대 위상이 그대로여서 회전 방향이 변하지 않는다.

문제 74
R-L-C 직렬회로에서 소비전력이 최대가 되는 조건은?
1ωL1ωC=1\omega\mathrm{L} - \dfrac{1}{\omega\mathrm{C}} = 1
2ωL+1ωC=0\omega \mathrm{L} + \dfrac{1}{\omega \mathrm{C}} = 0
3ωL+1ωC=1\omega\mathrm{L} + \dfrac{1}{\omega\mathrm{C}} = 1
4ωL1ωC=0\omega\mathrm{L}-\dfrac{1}{\omega\mathrm{C}}=0
정답 및 해설

소비전력은 P=I2RP = I^2 R이므로 전류가 최대일 때, 즉 임피던스가 최소가 되는 직렬공진 상태에서 최대가 된다. 그 조건은 리액턴스 성분이 0이 되는 ωL1ωC=0\omega L - \dfrac{1}{\omega C} = 0, 즉 ωL=1ωC\omega L = \dfrac{1}{\omega C}이다.

문제 75
폐루프 제어계에서 전동기의 회전속도는 궤환요소로서 전동기 축에 커플링을 통해서 결합되는 타코제너레이터(T.G)와 같은 다음의 어떤 요소로서 측정이 되는가?
1포텐쇼 미터
2용력 게이지
3로드 셀
4서보 센서
정답 및 해설

타코제너레이터는 회전속도에 비례하는 전압을 내어 속도를 되먹임하는 서보계의 검출 요소, 즉 서보 센서에 해당한다. 포텐쇼미터는 각변위·위치를 전압으로 바꾸는 요소이고, 로드셀과 응력 게이지는 힘·변형을 검출하는 요소다.

문제 76
안정된 필요조건을 갖춘 특성방정식은?
1s4+2s2+5s+5=0
2s3-s2-3s+10=0
3s3+3s2+3s-3=0
4s3+6s2+10s+9=0
정답 및 해설

안정의 필요조건은 특성방정식의 모든 차수의 계수가 존재하고 부호가 모두 같아야 한다는 것이다. s3+6s2+10s+9=0s^3 + 6s^2 + 10s + 9 = 0만 이를 만족한다. 나머지는 s3s^3 항이 빠졌거나 음(-)의 계수가 섞여 있어 필요조건에서 이미 탈락한다.

문제 77
15C의 전기가 3초간 흐르면 전류(A) 값은?
12
23
34
45
정답 및 해설

전류는 단위 시간당 이동한 전하량이므로 I=Qt=153=5 AI = \dfrac{Q}{t} = \dfrac{15}{3} = 5\ \mathrm{A}이다.

문제 78
어떤 계기에 장시간 전류를 통전한 후 전원을 OFF 시켜도 지침이 0으로 되지 않았다. 그 원인에 해당되는 것은?
1정전계 영향
2스프링의 피로도
3외부자계 영향
4자기가열 영향
정답 및 해설

지침을 원위치로 되돌리는 것은 제어장치인 스프링(제어토크)이므로, 장시간 통전으로 코일이 가열되어 스프링이 피로·변형되면 전원을 끊어도 지침이 0으로 복귀하지 않는다. 외부자계나 정전계의 영향은 지시값 오차를 만들 뿐 영점 미복귀의 원인은 아니다.

문제 79
변압기의 특성 중 규약효율이란?
1출력/(출력-손실)
2출력/(출력+손실)
3입력/(입력-손실)
4입력/(입력+손실)
정답 및 해설

규약효율은 입력을 직접 재지 않고 출력과 손실(철손+동손)만 측정해 계산하는 효율로, 발전기·변압기는 η=출력출력+손실×100%\eta = \dfrac{\mathrm{출력}}{\mathrm{출력} + \mathrm{손실}} \times 100\%로 정의한다. 전동기의 경우에는 입력에서 손실을 뺀 값을 입력으로 나눈 형태를 쓴다.

문제 80
자동제어계에서 각 요소를 블록선도로 표시할 때 각 요소는 전달함수로 표시한다. 신호의 전달경로는 무엇으로 표현하는가?
1접점
2점선
3화살표
4스위치
정답 및 해설

블록선도에서 각 요소는 사각형 블록 안의 전달함수로, 신호가 전달되는 경로와 방향은 화살표(신호선)로 나타낸다. 두 신호의 합·차는 가합점, 신호의 분기는 인출점으로 표시한다.

공조냉동기계산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

15년 3회차

80문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
기화식(증발식) 가습장치의 종류로 옳은 것은?
1원심식, 초음파식, 분무식
2전열식, 전극식, 적외선식
3과열증기식, 분무식, 원심식
4회전식, 모세관식, 적하식
정답 및 해설

기화식(증발식) 가습은 물을 가열하지 않고 젖은 표면이나 물방울에 공기를 접촉시켜 공기의 현열로 물을 증발시키는 방식이다. 여기에는 회전식, 모세관식, 적하식(에어와셔·충전층 통과형 포함)이 속한다. 전열식·전극식·적외선식은 물을 끓여 증기를 내는 증기발생식이고, 원심식·초음파식·분무식은 물을 미립화해 뿌리는 수분무식이다.

문제 2
덕트 병용 팬 코일 유닛(fan coil unit)방식의 특징이 아닌 것은?
1열부하가 큰 실에 대해서도 열부하의 대부분을 수배관으로 처리할 수 있으므로 덕트 치수가 적게 된다.
2각 실 부하 변동을 용이하게 처리할 수 있다.
3각 유닛의 수동제어가 가능하다.
4청정구역에 많이 사용된다.
정답 및 해설

덕트 병용 FCU 방식은 실내 유닛의 필터가 조밀하지 못하고 유닛 자체가 발진원이 되며 실내에서 물을 다루므로, 고청정도가 요구되는 청정구역(클린룸)에는 적합하지 않다. 청정구역은 전공기 방식으로 고성능 필터를 거친 공기를 대량 급기하는 방식을 쓴다. 나머지는 수배관으로 열을 처리해 덕트가 작아지고, 각 실 개별·수동 제어가 쉬운 이 방식의 대표적 장점이다.

문제 3
중앙식(전공기) 공기조화 방식의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?
1중앙집중식이므로 운전, 보수관리를 집중화할 수 있다.
2대형 건물에 적합하며 외기냉방이 가능하다.
3덕트가 대형이고 개별식에 비해 설치 공간이 크다.
4송풍 동력이 적고 겨울철 가습하기가 어렵다.
정답 및 해설

전공기 방식은 필요한 열량을 모두 공기로 운반하므로 풍량이 많아 송풍 동력이 크고, 중앙 공조기에 가습기를 설치하므로 겨울철 가습은 오히려 용이하다. 따라서 "송풍 동력이 적고 가습이 어렵다"는 설명이 틀렸다. 중앙집중 보수관리, 대형 건물 적용과 외기냉방 가능, 대형 덕트로 인한 큰 설치 공간은 모두 전공기 방식의 특징이다.

문제 4
온수난방에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1온수난방의 주 이용 열은 잠열이다.
2열용량이 커서 예열 시간이 길다.
3증기난방에 비해 비교적 높은 쾌감도를 얻을 수 있다.
4온수의 온도에 따라 저온수식과 고온수식으로 분류한다.
정답 및 해설

온수난방은 온수가 방열기에서 온도가 떨어지며 내놓는 현열\mathrm{현열}을 이용한다. 잠열(응축열)을 이용하는 것은 증기난방이다. 물의 열용량이 커서 예열 시간이 길지만 방열면 온도가 낮고 변동이 완만해 쾌감도가 좋으며, 온수 온도에 따라 저온수식(100℃ 미만)과 고온수식(100℃ 이상)으로 나눈다.

문제 5
급수온도 35℃에서 증기압력 15kg/cm2, 온도 400℃의 증기를 40kg/h 발생시키는 보일러의 마력(HP)은? (단, 15kg/cm2, 400℃에서 과열증기 엔탈피는 784.2kcal/kg이다.)
12.43
22.62
33.55
43.72
정답 및 해설

보일러 마력은 상당증발량을 15.65 kg/h로 나눈 값이며, 상당증발량은 Ge=G(h2h1)539G_e = \dfrac{G(h_2 - h_1)}{539}이다. 급수 35℃의 엔탈피를 35 kcal/kg으로 보면 Ge=40×(784.235)539=29968539=55.6 kg/hG_e = \dfrac{40 \times (784.2 - 35)}{539} = \dfrac{29968}{539} = 55.6\ \mathrm{kg/h}이다. 따라서 HP=55.615.65=3.55 마력\mathrm{HP} = \dfrac{55.6}{15.65} = 3.55\ \mathrm{마력}이다.

문제 6
가열코일을 흐르는 증기의 온도를 ts, 가열코일 입구공기온도를 t1, 출구공기온도를 t2라고 할 때 산술평균온도식으로 옳은 것은?
1tst1+t22\mathrm{t}_{\mathrm{s}}-\dfrac{\mathrm{t}_{1}+\mathrm{t}_{2}}{2}
2t2-t1
3t1+t2
4(tst1)+(tst2)lntst1tst2\dfrac{(t_s - t_1) + (t_s - t_2)}{\ln \dfrac{t_s - t_1}{t_s - t_2}}
정답 및 해설

산술평균온도차는 열매 온도와 공기 입·출구 온도의 산술평균의 차이므로 Δtm=tst1+t22\Delta t_m = t_s - \dfrac{t_1 + t_2}{2}이다. 로그를 포함한 식은 대수평균온도차(LMTD)에 해당하며, 산술평균식이 아니다.

문제 7
송풍기 특성곡선에서 송풍기의 운전점에 대한 설명으로 옳은 것은?
1압력곡선과 저항곡선의 교차점
2효율곡선과 압력곡선의 교차점
3축동력곡선과 효율곡선의 교차점
4저항곡선과 축동력곡선의 교차점
정답 및 해설

송풍기의 운전점은 송풍기가 낼 수 있는 압력을 나타내는 압력(정압)곡선과 덕트계가 요구하는 저항곡선이 만나는 점이다. 이 점에서 송풍기 발생 압력과 계통 저항이 평형을 이루어 풍량이 결정된다. 효율곡선이나 축동력곡선은 그 운전점에서의 효율·동력을 읽는 용도이지 운전점을 정하지 않는다.

문제 8
콜드 드래프트(cold draft) 현상이 가중되는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
1인체 주위의 공기온도가 너무 낮을 때
2인체 주위의 기류속도가 작을 때
3주위 공기의 습도가 낮을 때
4주위 벽면의 온도가 낮을 때
정답 및 해설

콜드 드래프트는 인체에서 빼앗기는 열량이 과다할 때 느끼는 불쾌한 한기이므로, 기류속도가 \mathrm{클} 때 심해진다. 기류속도가 작을 때라는 설명은 원인과 반대다. 공기온도가 낮을 때, 습도가 낮아 증발 방열이 커질 때, 주위 벽면 온도가 낮아 복사 방열이 커질 때 모두 콜드 드래프트를 가중시킨다.

문제 9
냉방부하 종류 중 현열로만 이루어진 부하는?
1조명에서의 발생 열
2인체에서의 발생 열
3문틈에서의 틈새 바람
4실내기구에서의 발생 열
정답 및 해설

조명기구는 전력이 모두 열로 바뀌지만 수분을 내놓지 않으므로 현열만 발생시킨다. 인체는 발한·호흡으로 잠열을 동반하고, 틈새바람은 외기의 온도차(현열)와 절대습도차(잠열)를 함께 가져오며, 주방기구 등 실내기구도 대개 수증기를 동반해 잠열이 생긴다.

문제 10
다음 중 필터의 모양은 패널형, 지그재그형, 바이패스형 등이 있으며, 유해가스나 냄새를 제거할 수 있는 것은?
1건식 여과기
2점성식 여과기
3전자식 여과기
4활성탄 여과기
정답 및 해설

활성탄 여과기는 다공질 활성탄의 흡착 작용으로 유해가스와 냄새를 제거하는 필터이며, 형상은 패널형·지그재그형·바이패스형 등으로 만든다. 건식·점성식 여과기와 전자식(전기집진) 여과기는 입자상 분진을 포집할 뿐 가스상 오염물질과 냄새는 제거하지 못한다.

문제 11
덕트의 분기점에서 풍량을 조절하기 위하여 설치하는 댐퍼는 어느 것인가?
1방화 댐퍼
2스플릿 댐퍼
3볼륨 댐퍼
4터닝 베인
정답 및 해설

스플릿 댐퍼는 덕트 분기부에 설치해 주덕트와 분기덕트로 갈라지는 풍량 비율을 조절하는 댐퍼다. 볼륨(풍량조절) 댐퍼는 한 덕트 내 풍량을 조절하는 것이고, 방화 댐퍼는 화재 시 연소 확대를 막는 것이며, 터닝 베인은 곡부의 압력손실을 줄이는 안내날개다.

문제 12
다음 중 천장형으로서 취출기류의 확산성이 가장 큰 취출구는?
1펑커루버
2아네모스탯
3에어커튼
4고정날개 그릴
정답 및 해설

아네모스탯형은 여러 겹의 콘(cone)을 통해 공기를 사방으로 유도하여 유인비가 크고 확산성이 가장 좋은 천장 취출구다. 펑커루버는 국소 취출용 축류형이고, 고정날개 그릴은 벽면 설치 축류형이며, 에어커튼은 개구부 차단용이다.

문제 13
실내 냉난방 부하 계산에 관한 내용으로 설명이 부적당한 것은?
1열부하 구성 요소 중 실내 부하는 유리면 부하, 구조체 부하, 틈새바람 부하, 내부 칸막이 부하 및 실내 발열부하로 구성된다.
2열부하 계산의 목적은 실내 부하의 상태, 덕트나 배관의 크기 등을 구하기 위한 기초가 된다.
3최대 난방 부하란 실내에서 발생되는 부하가 1일 중 가장 크게 되는 시각의 부하로서 저녁에 발생한다.
4냉방 부하란 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위하여 여름철 실내 공기를 냉각, 감습시켜 제거하여야 할 열량을 의미한다.
정답 및 해설

최대 난방부하는 일사와 실내 발열이 없고 외기온이 가장 낮은 이른 새벽(일출 직전)을 기준으로 산정한다. 저녁에 발생한다는 설명은 틀렸다. 참고로 최대 냉방부하는 일사 축열이 누적된 오후 시간대에 나타난다.

문제 14
지하철 터널 환기의 열부하에 대한 종류로 가장 거리가 먼 것은?
1열차주행에 의한 발열
2열차 제동 발생 열량
3보조기기에 의한 발열
4열차 냉방기에 의한 발열
정답 및 해설

지하철 터널 환기의 열부하는 열차 주행저항에 의한 발열, 전동차 보조기기(보조전원·공조기 등) 발열, 차량 냉방기 방열, 조명·승객 발열 등으로 구성된다. 제동 시의 에너지는 회생제동으로 전차선에 되돌려지거나 주행 관련 발열에 포함되어 처리되므로, 독립된 터널 열부하 항목으로는 가장 거리가 멀다.

문제 15
실내온도가 25℃이고, 실내 절대습도가 0.0165kg/kg의 조건에서 틈새바람에 의한 침입 외기량이 200L/s일때 현열부하와 잠열부하는? (단, 실외온도 35℃, 실외 절대습도 0.0321kg/kg, 공기의 비열 1.01kJ/kg·K, 물의 증발잠열 2501kJ/kg이다.)
1현열부하 2.42kW, 잠열부하 7.803kW
2현열부하 2.42kW, 잠열부하 9.364kW
3현열부하 2.825kW, 잠열부하 10.144kW
4현열부하 2.825kW, 잠열부하 10.924kW
정답 및 해설

침입 외기량 200 L/s = 0.2 m³/s이므로 질량유량은 0.2×1.2=0.24 kg/s0.2 \times 1.2 = 0.24\ \mathrm{kg/s}이다. 현열부하는 qs=0.24×1.01×(3525)=2.42 kWq_s = 0.24 \times 1.01 \times (35-25) = 2.42\ \mathrm{kW}이고, 잠열부하는 qL=0.24×2501×(0.03210.0165)=9.364 kWq_L = 0.24 \times 2501 \times (0.0321-0.0165) = 9.364\ \mathrm{kW}이다.

문제 16
다음 그림의 방열기 도시기호 중 ‘W-H’가 나타내는 의미는 무엇인가?
1방열기 쪽수
2방열기 높이
3방열기 종류(형식)
4연결배관의 종류
정답 및 해설

방열기 도시기호는 쪽수·형식·높이·유입관경·유출관경을 함께 표기하는데, 알파벳으로 적는 'W-H'는 방열기의 종류(형식)를 나타낸다(W는 벽걸이형, H는 횡형). 쪽수와 높이는 숫자로, 배관 종류는 별도의 관경 숫자로 표기하므로 형식 기호와 구분된다.

문제 17
가변풍량(VAV) 방식에 관한 설명으로 틀린 것은?
1각 방의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.
2연간 송풍 동력이 정풍량 방식보다 적다.
3부하의 증가에 대해서 유연성이 있다.
4동시 부하율을 고려하여 용량을 결정하기 때문에 설비 용량이 크다.
정답 및 해설

VAV 방식은 각 실이 동시에 최대 부하가 되지 않는다는 동시부하율(부하 부등률)을 반영해 장비 용량을 정하므로 설비 용량이 오히려 작아진다\mathrm{작아진다}. 따라서 설비 용량이 크다는 설명이 틀렸다. 부하에 따라 풍량을 줄이므로 연간 송풍 동력이 정풍량 방식보다 적고, 실별 개별 온도 제어와 부하 변동 대응이 쉽다.

문제 18
다음 중 라인형 취출구의 종류가 아닌 것은?
1캄라인형
2다공판형
3펑커루버형
4슬롯형
정답 및 해설

라인(선형)형 취출구에는 캄라인형, 브리즈라인형, T라인형, 슬롯형, 다공판형 등이 있다. 펑커루버형은 목을 돌려 방향을 바꾸는 국소 취출용 축류형 취출구로 라인형에 속하지 않는다.

문제 19
덕트의 치수 결정법에 대한 설명으로 옳은 것은?
1등속법은 각 구간마다 압력손실이 같다.
2등마찰 손실법에서 풍량이 10000m3/h 이상이 되면 정압재취득법으로 하기도 한다.
3정압재취득법은 취출구 직전의 정압이 대략 일정한 값으로 된다.
4등마찰 손실법에서 각 구간마다 압력손실을 같게 해서는 안 된다.
정답 및 해설

정압재취득법은 분기 후 풍속 감소로 회복되는 정압을 다음 구간의 마찰손실에 충당하도록 덕트 치수를 정하므로, 각 취출구 직전의 정압이 거의 같은 값이 되어 풍량 밸런싱이 좋아진다. 등속법은 각 구간의 풍속\mathrm{풍속}이 같게 하는 방법이고, 등마찰손실법은 단위길이당 마찰손실을 같게 잡는 방법이므로 나머지 설명은 틀렸다.

문제 20
실내의 현열부하가 7500kcal/h, 실내와 말단장치(diffuser)의 온도가 각각 27℃, 17℃일 때 송풍량은?
13125kg/h
22586kg/h
32325kg/h
42186kg/h
정답 및 해설

현열부하 식 qs=GCpΔtq_s = G \cdot C_p \cdot \Delta t에서 송풍량을 질량유량으로 구한다. 공기 비열 0.24 kcal/kg·℃, 온도차 2717=10 C27-17=10\ ^\circ\mathrm{C}이므로 G=75000.24×10=3125 kg/hG = \dfrac{7500}{0.24 \times 10} = 3125\ \mathrm{kg/h}이다.

문제 21
냉동장치 내의 불응축 가스가 혼입되었을 때 냉동장치의 운전에 미치는 영향으로 가장 거리가 먼 것은?
1열교환 작용을 방해하므로 응축압력이 낮게 된다.
2냉동능력이 감소한다.
3소비전력이 증가한다.
4실린더가 과열되고 윤활유가 열화 및 탄화된다.
정답 및 해설

불응축 가스는 응축기 상부에 모여 자기 분압만큼 압력을 더하고 전열면을 덮어 열교환을 방해하므로 응축압력이 상승\mathrm{상승}한다. 낮아진다는 설명은 반대다. 그 결과 압축비가 커져 체적효율과 냉동능력이 떨어지고 소비전력이 증가하며, 토출가스 온도 상승으로 실린더 과열과 윤활유 열화·탄화가 일어난다.

문제 22
플래시 가스(flash gas)는 무엇을 말하는가?
1냉매 조절 오리피스를 통과할 때 즉시 증발하여 기화하는 냉매이다.
2압축기로부터 응축기에 새로 들어오는 냉매이다.
3증발기에서 증발하여 기화하는 새로운 냉매이다.
4압축기에서 응축기에 들어오자 마자 응축하는 냉매이다.
정답 및 해설

플래시 가스는 팽창밸브(오리피스)를 통과하며 압력이 급강하할 때 그 압력의 포화온도까지 냉매액이 스스로 증발하면서 생기는 증기다. 이 증기는 증발기에서 냉동에 기여하지 못하고 냉매 순환량을 줄여 냉동능력을 떨어뜨린다.

문제 23
몰리에르 선도 상에서 건조도(x)에 관한 설명으로 옳은 것은?
1몰리에르 선도의 포화액선상 건조도는 1이다.
2액체 70%, 증기 30%인 냉매의 건조도는 0.7이다.
3건조도는 습포화증기 구역 내에서만 존재한다.
4건조도라 함은 과열증기 중 증기에 대한 포화액체의 양을 말한다.
정답 및 해설

건조도는 습포화증기 중 증기가 차지하는 질량비이므로 포화액선과 건조포화증기선 사이의 습증기 구역에서만 0과 1 사이 값으로 정의된다. 포화액선상에서는 0, 건조포화증기선상에서는 1이며, 액 70%·증기 30%인 냉매의 건조도는 0.3이다.

문제 24
액분리기(Accumulator)에서 분리된 냉매의 처리방법이 아닌 것은?
1가열시켜 액을 증발 후 응축기로 순환시키는 방법
2증발기로 재순환시키는 방법
3가열시켜 액을 증발 후 압축기로 순환시키는 방법
4고압측 수액기로 회수하는 방법
정답 및 해설

액분리기에서 분리된 액냉매는 증발기로 다시 보내거나, 열교환기·히터로 증발시켜 압축기로 흡입시키거나, 고압측 수액기로 회수하는 방법으로 처리한다. 응축기는 고압측 기기이므로 저압측 액분리기에서 분리한 냉매를 그쪽으로 보내는 처리법은 없다.

문제 25
팽창밸브 개도가 냉동 부하에 비하여 너무 작을 때 일어나는 현상으로 가장 거리가 먼 것은?
1토출가스 온도상승
2압축기 소비동력 감소
3냉매순환량 감소
4압축기 실린더 과열
정답 및 해설

팽창밸브 개도가 부하에 비해 작으면 냉매 순환량이 줄고 증발압력이 낮아져 과열도가 커지므로 토출가스 온도가 올라가고 실린더가 과열된다. 이때 압축비가 커져 단위 냉동량당 동력은 오히려 나빠지므로 소비동력이 감소한다고 볼 수 없어 가장 거리가 멀다.

문제 26
압축기 기동 시 윤활유가 심한 기포현상을 보일 때 주된 원인은?
1냉동능력이 부족하다.
2수분이 다량 침투했다.
3응축기의 냉각수가 부족하다.
4냉매가 윤활유에 다량 녹아있다.
정답 및 해설

정지 중 저온의 윤활유에 냉매가 다량 용해되어 있다가 기동으로 크랭크케이스 압력이 급강하하면 녹아 있던 냉매가 한꺼번에 증발하면서 유면이 거품처럼 끓는 오일 포밍(oil foaming)이 일어난다. 이를 막기 위해 정지 중 크랭크케이스 히터로 오일을 따뜻하게 유지한다.

문제 27
응축기의 냉각 방법에 따른 분류로서 가장 거리가 먼 것은?
1공랭식
2노냉식
3증발식
4수냉식
정답 및 해설

응축기는 냉각 방식에 따라 공랭식, 수냉식, 증발식(공기와 물을 함께 사용)으로 분류한다. 노냉식은 응축기 분류에 없는 용어다.

문제 28
어떤 냉동장치에서 응축기용의 냉각수 유량이 7000kg/h이고 응축기 입구 및 출구 온도가 각각 15℃와 28℃이었다. 압축기로 공급한 동력이 5.4×104kJ/h이라면 이 냉동기의 냉동능력은? (단, 냉각수의 비열은 4.185kJ/kg·K이다.)
12.27×105kJ/h
23.27×105kJ/h
34.67×105kJ/h
45.67×105kJ/h
정답 및 해설

응축부하는 Qc=mCΔt=7000×4.185×(2815)=3.808×105 kJ/hQ_c = m \cdot C \cdot \Delta t = 7000 \times 4.185 \times (28-15) = 3.808 \times 10^{5}\ \mathrm{kJ/h}이다. 냉동능력은 응축부하에서 압축일을 뺀 값이므로 Qe=3.808×1055.4×104=3.27×105 kJ/hQ_e = 3.808 \times 10^{5} - 5.4 \times 10^{4} = 3.27 \times 10^{5}\ \mathrm{kJ/h}이다.

문제 29
다음과 같은 성질을 갖는 냉매는 어느 것인가?
1NH3
2R - 12
3R - 21
4H2
정답 및 해설

결정적인 단서는 응고점이 약 −158℃라는 점으로, 이는 R-12(CCl2F2\mathrm{CCl_2F_2})의 값이다. R-12는 증기 비중이 커서 증발관을 길게 하면 압력강하가 커지므로 관 길이를 짧게 하며, 전기저항이 커서 밀폐형 압축기에 쓰이고 천연고무는 침식하지만 합성고무에는 영향이 적다. 암모니아는 응고점이 약 −77℃이고 전기저항이 작아 해당하지 않는다. ※ R-12는 오존층 파괴물질로 현재는 생산·사용이 금지되어 있다.

문제 30
어떤 냉동기로 1시간당 얼음 1ton을 제조하는데 50PS의 동력을 필요로 한다. 이때 사용하는 물의 온도는 10℃이며 얼음은 -10℃이었다. 이 냉동기의 성적계수는? (단, 융해열은 335kJ/kg이고, 물의 비열은 4.2kJ/kg·K,얼음의 비열은 2.09kJ/kg·K이다.)
12.0
23.0
34.0
45.0
정답 및 해설

냉동부하는 물의 현열, 응고열, 얼음의 현열을 더해 Qe=1000×(4.2×10+335+2.09×10)=397900 kJ/h=110.5 kWQ_e = 1000 \times (4.2 \times 10 + 335 + 2.09 \times 10) = 397900\ \mathrm{kJ/h} = 110.5\ \mathrm{kW}이다. 압축동력은 50×0.7355=36.8 kW50 \times 0.7355 = 36.8\ \mathrm{kW}이므로 COP=110.536.8=3.0\mathrm{COP} = \dfrac{110.5}{36.8} = 3.0이다.

문제 31
왕복동식과 비교하여 스크롤 압축기의 특징으로 틀린 것은?
1흡입밸브나 토출밸브가 있어 압축효율이 낮다.
2토크 변동이 적다.
3압축실 사이의 작동가스의 누설일 적다.
4부품수가 적고 고효율 저소음, 저진동, 고신뢰성을 기대할 수 있다.
정답 및 해설

스크롤 압축기는 고정 스크롤과 선회 스크롤의 맞물림으로 연속 압축하므로 흡입·토출 밸브가 없고, 밸브 손실과 재팽창 손실이 없어 압축효율이 높다. 따라서 밸브가 있어 효율이 낮다는 설명이 틀렸다. 회전 방향으로 연속 압축되어 토크 변동과 누설이 적고 부품수가 적어 저소음·저진동·고신뢰성을 얻는다.

문제 32
이상 기체를 정압하에서 가열하면 체적과 온도의 변화는 어떻게 되는가?
1체적증가, 온도상승
2체적일정, 온도일정
3체적증가, 온도일정
4체적일정, 온도상승
정답 및 해설

정압과정에서는 VT=const\dfrac{V}{T} = \mathrm{const}이므로 가열해 열을 넣으면 온도가 올라가고 체적도 비례해 증가한다. 정적과정이라야 체적이 일정하고 온도만 오르며, 등온과정이라야 온도가 일정하다.

문제 33
다음의 몰리에르 선도는 어떤 냉동장치를 나타낸 것인가?
11단압축 1단팽창 냉동시스템
21단압축 2단팽창 냉동시스템
32단압축 1단팽창 냉동시스템
42단압축 2단팽창 냉동시스템
정답 및 해설

선도에 증발압력·중간압력·응축압력의 세 압력선이 그려져 있고, 저압에서 중간압력으로 올라가는 압축선과 중간압력에서 응축압력으로 올라가는 압축선이 각각 하나씩 있으므로 2단압축이다. 또 응축기 출구 포화액에서 중간압력까지 내려가는 수직선과 중간압력의 포화액에서 증발압력까지 내려가는 수직선이 따로 그려져 있어 교축(팽창)도 두 번 일어난다. 따라서 2단압축 2단팽창 사이클이다.

문제 34
냉동사이클에서 응축온도를 일정하게 하고 증발온도를 상승시키면 어떤 결과가 나타는가?
1냉동효과 증가
2압축비 증가
3압축일량 증가
4토출가스 온도 증가
정답 및 해설

응축온도가 일정할 때 증발온도를 올리면 증발압력이 높아져 압축비가 작아지고 압축일량과 토출가스 온도가 모두 낮아진다. 반면 흡입증기 엔탈피가 커져 냉동효과(단위 냉매당 냉동량)는 증가하며 성적계수도 좋아진다.

문제 35
30℃의 공기가 체적 1m3의 용기에 게이지 압력 5kg/cm2의 상태로 들어 있다. 용기 내에 있는 공기의 무게?
1약 2.6kg
2약 6.8kg
3약 69kg
4약 298kg
정답 및 해설

절대압력은 P=5+1.0332=6.033 kg/cm2=60330 kgf/m2P = 5 + 1.0332 = 6.033\ \mathrm{kg/cm^2} = 60330\ \mathrm{kgf/m^2}이고 공기의 기체상수는 29.27 kgf·m/kg·K이다. PV=GRTPV = GRT에서 G=60330×129.27×303=6.8 kgG = \dfrac{60330 \times 1}{29.27 \times 303} = 6.8\ \mathrm{kg}이다. 게이지압을 절대압으로 바꾸지 않으면 값이 달라지므로 주의한다.

문제 36
몰리에르 선도 상에서 압력이 증대함에 따라 포화액선과 건조포화 증기선이 만나는 일치점을 무엇이라고 하는가?
1한계점
2임계점
3상사점
4비등점
정답 및 해설

압력이 높아질수록 포화액과 포화증기의 성질 차이가 줄어 두 선이 하나로 만나며, 이 점이 임계점(critical point)이다. 임계점 이상에서는 액과 증기의 구분이 없어져 상변화 없이 성질이 연속적으로 변한다.

문제 37
증발식 응축기에 관한 설명으로 틀린 것은?
1수냉식응축기와 공랭식응축기의 작용을 혼합한 형이다.
2외형과 설치면적이 작으며 값이 비싸다.
3겨울철에는 공랭식으로 사용할 수 있으며 연간운전에 특히 우수하다.
4냉매가 흐르는 관에 노즐로부터 물을 분무시키고 송풍기로 공기를 보낸다.
정답 및 해설

증발식 응축기는 냉각탑과 수냉식 응축기를 한 대로 합친 형태여서 설치면적이 작고 설비비도 그 조합보다 저렴하므로, 값이 비싸다는 설명이 틀렸다. 냉매관에 물을 분무하고 송풍기로 공기를 보내 물의 증발잠열로 응축시키며, 겨울에는 살수를 멈추고 공랭식으로 운전할 수 있어 연간 운전에 유리하다.

문제 38
브라인의 구비조건으로 틀린 것은?
1상 변화가 잘 일어나서는 안 된다.
2응고점이 낮아야 한다.
3비열이 적어야 한다.
4열전도율이 커야 한다.
정답 및 해설

브라인은 현열로 열을 운반하는 2차 냉매이므로 같은 유량으로 많은 열을 나르려면 비열이 커야\mathrm{커야} 한다. 비열이 적어야 한다는 설명이 틀렸다. 이 밖에 응고점이 낮고 열전도율이 크며, 사용 온도 범위에서 상변화가 없고 부식성·점성이 작아야 한다.

문제 39
다음의 압력-엔탈피 선도를 이용한 압축냉동 사이클의 성적계수는?
12.36
24.71
39.42
418.84
정답 및 해설

선도에서 팽창 후 증발기 입구 엔탈피가 133.84, 증발기 출구가 397.12, 압축기 토출이 453kJ/kg이다. 냉동효과는 397.12133.84=263.28kJ/kg397.12-133.84=263.28\,\mathrm{kJ/kg}, 압축일은 453397.12=55.88kJ/kg453-397.12=55.88\,\mathrm{kJ/kg}이므로 성적계수는 263.2855.88=4.71\dfrac{263.28}{55.88}=4.71이다.

문제 40
증발기에서 나오는 냉매가스의 과열도를 일정하게 유지하기 위해 설치하는 밸브는?
1모세관
2플로트형 밸브
3정압식 팽창 밸브
4온도식 자동팽창 밸브
정답 및 해설

온도식 자동팽창밸브(TEV)는 증발기 출구에 감온통을 붙여 그 온도에 대응하는 압력과 증발압력의 차로 밸브 개도를 조절하므로, 부하가 변해도 출구 과열도를 일정하게 유지한다. 정압식 팽창밸브는 증발압력을 일정하게 유지할 뿐이고, 모세관과 플로트 밸브는 과열도 제어 기능이 없다.

문제 41
열팽창에 의한 배관의 신축이 방열기에 미치지 않도록 하기 위하여 방열기 주위의 배관은 다음 중 어느 방법으로 하는 것이 좋은가?
1슬리브형 신축 이음
2신축 곡관 이음
3스위블 이음
4벨로우즈형 신축 이음
정답 및 해설

스위블 이음은 2개 이상의 엘보를 조합해 나사부의 회전으로 신축을 흡수하는 이음으로, 방열기 주위처럼 신축량이 작고 분기하는 저압 배관에 주로 쓴다. 슬리브형·벨로즈형·신축곡관(루프형)은 주로 주관의 큰 신축을 흡수하는 데 사용한다.

문제 42
급수 배관을 시공할 때 일반적인 사항을 설명한 것 중 틀린 것은?
1급수관에서 상향 급수는 선단 상향구배로 한다.
2급수관에서 하향 급수는 선단 하향구배로 하며, 부득이한 경우에는 수평으로 유지한다.
3급수관 최하부에 배수 밸브를 장치하면 공기빼기를 장치할 필요가 없다.
4수격작용 방지를 위해 수전 부근에 공기실을 설치한다.
정답 및 해설

최하부의 배수 밸브는 물을 빼기 위한 것이고, 관 내에 고이는 공기는 최상부나 상향 구배의 끝에 설치한 공기빼기 밸브로 따로 배출해야 한다. 따라서 배수 밸브가 있으면 공기빼기가 필요 없다는 설명이 틀렸다. 상향 급수는 선단 상향, 하향 급수는 선단 하향 구배로 하고, 수격작용 방지를 위해 수전 부근에 공기실을 둔다.

문제 43
100A 강관을 B호칭으로 표시하면 얼마인가?
14B
210B
316B
420B
정답 및 해설

강관의 호칭지름에서 A는 mm, B는 인치 계열 표시이며 100A가 곧 4B이다. 25A=1B를 기준으로 100/25 = 4로 환산하면 된다.

문제 44
주철관의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?
1충격에 강하고 내구성일 크다.
2내식성, 내열성이 있다.
3다른 배관재에 비하여 열팽창계수가 크다.
4소음을 흡수하는 성질이 있으므로 옥내배수용으로 적합하다.
정답 및 해설

이 문항은 확정답안에서 복수정답으로 처리된 문항입니다. 「충격에 강하고 내구성일 크다.」와 「다른 배관재에 비하여 열팽창계수가 크다.」가 모두 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 하나를 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

주철은 탄소가 흑연으로 존재하는 취성 재료여서 충격과 인장에 약하다. 따라서 충격에 강하다는 설명이 틀렸다(내구성 자체는 크다). 내식성·내열성이 좋고 강관보다 열팽창계수가 크며, 흑연 조직이 진동을 감쇠시켜 소음 흡수성이 있어 옥내 배수용으로 적합하다.

문제 45
유속 2.4m/s, 유량 15000L/h일 때 관경을 구하면 몇 mm인가?
142
247
351
453
정답 및 해설

유량 15000 L/h = 15 m³/h = 4.167×103 m3/s4.167 \times 10^{-3}\ \mathrm{m^3/s}이다. Q=Av=πd24vQ = A v = \dfrac{\pi d^2}{4} v에서 d=4Qπv=4×4.167×103π×2.4=0.047 md = \sqrt{\dfrac{4Q}{\pi v}} = \sqrt{\dfrac{4 \times 4.167 \times 10^{-3}}{\pi \times 2.4}} = 0.047\ \mathrm{m}, 즉 약 47 mm이다.

문제 46
진공환수식 증기난방법에 관한 설명으로 옳은 것은?
1다른 방식에 비해 관 지름이 커진다.
2주로 중·소규모 난방에 많이 사용된다.
3환수관 내 유속의 감소로 응축수 배출이 느리다.
4환수관의 진공도는 100~250mmHg 정도로 한다.
정답 및 해설

진공환수식은 환수관 말단에 진공펌프를 두어 환수관 내를 100~250 mmHg 정도의 진공으로 유지한다. 이 진공 덕분에 응축수와 공기가 빠르게 배출되고 관경을 가늘게 할 수 있으며, 설비가 커서 대규모 난방에 사용하므로 나머지 설명은 모두 반대다.

문제 47
송풍기의 토출측과 흡입측에 설치하여 송풍기의 진동이 덕트나 장치에 전달되는 것을 방지하기 위한 접속법은?
1크로스 커넥션(cross connection)
2캔버스 커넥션(canvas connection)
3서브 스테이션(sub station)
4하트포드(hartford) 접속법
정답 및 해설

캔버스 커넥션은 송풍기 토출·흡입측과 덕트 사이에 캔버스(범포) 등 가요성 재료를 끼워 접속하는 방법으로, 진동이 덕트로 전달되는 것을 차단한다. 하트포드 접속법은 저압 증기보일러의 수위 확보를 위한 배관법이고, 크로스 커넥션은 급수계통이 오염원과 잘못 연결되는 것을 뜻한다.

문제 48
다음 중 개방식 팽창탱크 주위의 관으로 해당되지 않는 것은?
1압축공기 공급관
2배기관
3오버플로우관
4안전관
정답 및 해설

개방식 팽창탱크에는 팽창관(안전관), 오버플로우관, 배기관, 급수관, 배수관이 접속된다. 압축공기 공급관은 탱크 내 공기를 가압해 압력을 유지하는 밀폐식 팽창탱크에 해당하는 배관이므로 개방식에는 없다.

문제 49
수직관 가까이에 기구가 설치되어 있을 때 수직관 위로부터 일시에 다량의 물이 흐르게 되면 그 수직관과 수평관의 연결관에 순간적으로 진공이 생기면서 봉수가 파괴되는 현상은?
1자기 사이펀작용
2모세관작용
3분출작용
4흡출작용
정답 및 해설

수직관에 다량의 물이 한꺼번에 흐르면 그 아래 연결부에 순간적인 부압(진공)이 생겨 근처 기구의 봉수를 빨아내는데, 이를 흡출작용(유인 사이펀작용)이라 한다. 자기 사이펀작용은 기구 자신의 배수로 봉수가 빠지는 것이고, 분출작용은 반대로 압력이 상승해 봉수가 실내로 튀어나오는 현상이다.

문제 50
배관재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?
1관속을 흐르는 유체의 화학적 성질
2관속을 흐르는 유체의 온도
3관의 이음방법
4관의 압축성
정답 및 해설

배관재료는 유체의 화학적 성질(부식성), 사용 온도와 압력, 유량과 관경, 이음방법과 시공성, 경제성 등을 고려해 고른다. 관 자체는 고체이므로 압축성은 재료 선정 기준이 되지 않는다.

문제 51
일반적으로 관의 지름이 크고 가끔 분해할 경우 사용되는 파이프 이음은?
1플랜지 이음
2신축 이음
3용접 이음
4턱걸이 이음
정답 및 해설

플랜지 이음은 볼트를 풀면 관을 손상 없이 떼어낼 수 있어 관경이 크고 주기적 분해·점검이 필요한 곳에 쓴다. 용접 이음은 분해가 불가능하고, 신축 이음은 열팽창 흡수용, 턱걸이(소켓) 이음은 주철관 접합법이다.

문제 52
다음 보기에서 설명하는 난방 방식은?
1지역 난방
2온수 난방
3온풍 난방
4복사 난방
정답 및 해설

가열한 공기를 실내로 불어넣어 대류로 난방하는 방식이 온풍난방이며, 열매가 공기여서 예열시간이 짧고 설비비와 연료비가 비교적 싸다. 반면 더운 공기가 위로 몰려 실내 상하 온도차가 커지고 송풍기 때문에 소음이 생기기 쉽다는 단점이 제시된 설명과 그대로 일치한다. 복사난방은 온도분포가 균일하고 예열시간이 길어 해당하지 않는다.

문제 53
배관은 길이가 길어지면 관 자체의 하중, 열에 의한 신축, 유체의 흐름에 발생하는 진동이 배관에 작용한다. 이것을 방지하기 위한 관지지 장치의 종류가 아닌 것은?
1서포트(support)
2레스트레인트(restraint)
3익스팬더(expander)
4브레이스(brace)
정답 및 해설

관 지지장치는 하중을 아래에서 받치는 서포트, 변위를 구속하는 레스트레인트(앵커·스톱·가이드), 진동을 억제하는 브레이스, 위에서 매다는 행거로 나뉜다. 익스팬더는 관 끝을 넓히는 확관 공구이므로 지지장치가 아니다.

문제 54
다음 중 배관의 부식방지 방법이 아닌 것은?
1전기절연을 시킨다.
2도금을 한다.
3습기와의 접촉을 피한다.
4열처리를 한다.
정답 및 해설

부식 방지는 도장·도금·라이닝으로 금속을 환경과 차단하거나, 습기·이종금속 접촉을 피하고 전기절연·희생양극 등으로 부식전류를 끊는 방법을 쓴다. 열처리는 조직과 기계적 성질을 바꾸는 처리이지 부식을 막는 방법이 아니다.

문제 55
가스배관에 있어서 가스가 누설될 경우 중독 및 폭발사고를 미연에 방지하기 위하여 조금만 누설되어도 냄새로 충분히 감지 할 수 있도록 설치하는 장치는?
1부스터설비
2정압기
3부취설비
4가스홀더
정답 및 해설

도시가스는 무색·무취여서 누설을 감지하기 어려우므로 부취제(메르캅탄 등)를 주입하는 부취설비를 두어, 공기 중 폭발하한계의 1/1000 농도에서도 냄새로 알 수 있게 한다. 정압기는 압력 조정, 가스홀더는 저장, 부스터는 승압 설비다.

문제 56
배수관에서 발생한 해로운 하수가스의 실내 침입을 방지하기 위해 배수트랩을 설치한다. 배수트랩의 종류가 아닌 것은?
1가솔린트랩
2디스크트랩
3하우스트랩
4벨트랩
정답 및 해설

배수트랩에는 S·P·U트랩, 벨(종)트랩, 드럼트랩, 하우스(가옥)트랩, 그리스·가솔린·플라스터트랩 등이 있다. 디스크트랩은 응축수와 증기의 유속 차이로 디스크가 개폐되는 증기트랩(열동력식)이므로 배수트랩이 아니다.

문제 57
건식 진공 환수배관의 증기주관의 적절한 구배는?
11/100~1/150의 선하(先下)구배
21/200~1/300의 선하(先下)구배
31/350~1/400의 선하(先下)구배
41/450~1/500의 선하(先下)구배
정답 및 해설

건식 진공환수 방식의 증기주관은 응축수가 증기와 같은 방향으로 흘러 내려가도록 1/200~1/300의 선하(끝내림) 구배로 시공한다. 구배가 너무 급하면 관 매입 높이가 커지고, 너무 완만하면 응축수가 고여 수격작용의 원인이 된다.

문제 58
증기 트랩장치에서 벨로즈 트랩을 안전하게 작동시키기 위해 트랩 입구쪽에 최저 약 몇 m이상을 냉각관으로 해야 하는가?
10.1
20.4
30.8
41.2
정답 및 해설

벨로즈 트랩은 벨로즈 내 휘발성 액체가 응축수 온도에 따라 팽창·수축하며 작동하는 열동식 트랩이므로, 입구쪽 응축수를 충분히 식혀 주어야 정상 개폐한다. 이를 위해 트랩 앞에 보온을 하지 않은 나관을 최저 약 1.2 m 이상 두어 냉각관(냉각레그)으로 사용한다.

문제 59
배관 부속 중 분기관을 낼 때 사용하는 것은?
1밴드
2엘보
3
4유니온
정답 및 해설

티(tee)는 주관에서 직각으로 분기관을 낼 때 쓰는 부속이다. 엘보와 밴드는 방향 전환용, 유니온은 관을 분해·조립하기 위한 이음쇠다.

문제 60
도시가스 배관의 손상을 방지하기 위하여 도시 가스배관 주위에서 다른 매설물을 설치할 때 적절한 이격거리는?
120㎝ 이상
230㎝ 이상
340㎝ 이상
450㎝ 이상
정답 및 해설

도시가스사업법의 배관 보호 규정에 따라 다른 시설물을 설치할 때 도시가스 배관과 30 cm 이상 거리를 두어야 한다. 굴착·매설 작업 중 배관에 직접 충격이 가해지는 것을 막기 위한 기준이다.

문제 61
서보기구에서의 제어량은?
1유량
2위치
3주파수
4전압
정답 및 해설

서보기구는 물체의 위치, 방위, 자세 등 기계적 변위를 제어량으로 하며 목푯값의 임의 변화에 추종하도록 만든 제어계다. 유량·압력·온도 등 공정량을 제어량으로 하는 것은 프로세스 제어, 전압·주파수·속도를 제어량으로 하는 것은 자동조정에 해당한다.

문제 62
유도전동기에서 인가전압은 일정하고 주파수가 수 % 감소할 때 발생되는 현상으로 틀린 것은?
1동기속도가 감소한다.
2철손이 약간 증가한다.
3누설리액턴스가 증가한다.
4역률이 나빠진다.
정답 및 해설

누설리액턴스는 X=2πfLX = 2\pi f L이므로 주파수가 감소하면 함께 감소\mathrm{감소}한다. 증가한다는 설명이 틀렸다. 동기속도 Ns=120fPN_s = \dfrac{120f}{P}도 감소하고, 전압이 일정한 채 주파수만 낮아지면 자속밀도가 커져 철손이 다소 늘고 여자전류 증가로 역률이 나빠진다.

문제 63
부하 1상의 임피던스가 60+j80Ω인 △결선의 3상 회로에 100V의 전압을 가할 때 선전류는 몇 A인가?
11
2√3
33
41/√3
정답 및 해설

상 임피던스의 크기는 Z=602+802=100 Ω|Z| = \sqrt{60^2 + 80^2} = 100\ \Omega이다. 델타결선에서는 상전압이 선간전압과 같으므로 상전류는 Ip=100100=1 AI_p = \dfrac{100}{100} = 1\ \mathrm{A}이고, 선전류는 Il=3Ip=3 AI_l = \sqrt{3} I_p = \sqrt{3}\ \mathrm{A}이다.

문제 64
다음 중 압력을 변위로 변환시키는 장치로 알맞은 것은?
1노즐플래퍼
2다이어프램
3전자석
4차동변압기
정답 및 해설

다이어프램은 압력차를 받아 막이 휘어지므로 압력을 변위로 바꾸는 대표적 요소다. 노즐플래퍼는 변위를 공기압으로, 전자석은 전압(전류)을 변위로, 차동변압기는 변위를 전압으로 변환한다.

문제 65
다음 중 온도보상용으로 사용되는 것은?
1다이오드
2다이액
3서미스터
4SCR
정답 및 해설

서미스터는 온도에 따라 저항이 크게 변하는 반도체 소자로, 부(-)온도계수 특성을 이용해 회로의 온도 변화를 상쇄하는 온도보상용이나 온도 검출용으로 쓴다. 다이오드·다이액·SCR은 정류나 스위칭 소자다.

문제 66
그림과 같은 회로의 출력단 X의 진리값으로 옳은 것은? (단, L은 Low, H는 High이다.)
1L, L, L, H
2L, H, H, H
3L, L, H. H
4H, L, L, H
정답 및 해설

두 다이오드 모두 캐소드가 입력 쪽, 애노드가 출력점 쪽을 향하고 출력점은 저항으로 +5V에 풀업된 다이오드 AND 회로이다. 입력 중 하나라도 L이면 그 다이오드가 도통해 출력이 L로 끌려 내려가고, 두 입력이 모두 H일 때만 출력이 H가 된다. 따라서 입력 조합을 (L,L), (L,H), (H,L), (H,H) 순으로 보면 출력은 L, L, L, H이다.

문제 67
궤환제어계에서 제어요소란?
1조작부와 검출부
2조절부와 검출부
3목푯값에 비례하는 신호 발생
4동작신호를 조작량으로 변화
정답 및 해설

제어요소는 조절부와 조작부를 합친 것으로, 기준입력과 검출값의 차인 동작신호를 받아 제어대상에 가하는 조작량으로 변환하는 부분이다. 검출부는 제어량을 재어 되먹임 신호를 만드는 요소이므로 제어요소에 포함되지 않는다.

문제 68
피드백 제어계의 특징으로 옳은 것은?
1정확성이 떨어진다.
2감대폭이 감소한다.
3계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다.
4발진이 전혀 없고 항상 안정한 상태로 되어 가는 경향이 있다.
정답 및 해설

피드백 제어는 출력을 되먹임해 오차를 줄이므로 계 내부 특성이 변하거나 외란이 있어도 출력 변화가 작아진다. 즉 계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다. 정확성은 높아지고 대역폭은 넓어지며, 루프 이득이 과대하면 오히려 발진할 수 있으므로 나머지는 틀렸다.

문제 69
어떤 대상물의 현재 상태를 사람이 원하는 상태로 조절 하는 것을 무엇이라 하는가?
1제어량
2제어대상
3제어
4물질량
정답 및 해설

제어란 대상물의 현재 상태를 목적에 맞는 상태로 조작하는 것을 말한다. 제어대상은 그 조작을 받는 기계·장치이고, 제어량은 제어대상에서 제어하려는 출력량이다.

문제 70
권수 50회이고 자기인덕턴스가 0.5mH인 코일이 있을 때 여기에 전류 50A를 흘리면 자속은 몇 Wb인가?
15×10-3
25×10-4
32.5×10-2
42.5×10-3
정답 및 해설

자기인덕턴스의 정의 LI=NϕLI = N\phi에서 자속을 구하면 ϕ=LIN\phi = \dfrac{LI}{N}이다. 대입하면 ϕ=0.5×103×5050=5×104 Wb\phi = \dfrac{0.5 \times 10^{-3} \times 50}{50} = 5 \times 10^{-4}\ \mathrm{Wb}이다.

문제 71
그림과 같은 피드백 블록선도의 전달함수는?
1
2
3
4
정답 및 해설

궤환 요소가 1인 단위 부궤환 구조이므로 가산점에서의 신호는 R(s)C(s)R(s)-C(s)이고, C(s)=G(s)(R(s)C(s))C(s)=G(s)\left(R(s)-C(s)\right)가 된다. 정리하면 C(s)(1+G(s))=G(s)R(s)C(s)\left(1+G(s)\right)=G(s)R(s)이므로 전달함수는 C(s)R(s)=G(s)1+G(s)\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{G(s)}{1+G(s)}이다.

문제 72
직류기에서 불꽃 없이 정류를 얻는데 가장 유효한 방법은?
1탄소브러시와 보상권선
2자기포화와 브러시 이동
3보극과 탄소브러시
4보극과 보상권선
정답 및 해설

정류 불량은 코일의 리액턴스 전압 때문에 생기므로, 중성축 부근에 보극을 두어 이 전압을 상쇄시키는 것이 가장 효과적이며 여기에 접촉저항이 큰 탄소브러시를 써서 단락전류를 억제한다. 보상권선은 전기자 반작용에 의한 자속 왜곡을 없애는 것이 주목적이다.

문제 73
분산기동형 단상유도전동기를 역회전시키는 방법은?
1주권선과 보조권선 모두를 전원에 대하여 반대로 접속한다.
2콘덴서를 주권선에 삽입하여 위상차를 갖게 한다.
3콘덴서를 보조권선에 삽입한다.
4주권선과 보조권선 중 하나를 전원에 대하여 반대로 접속한다.
정답 및 해설

분상기동형은 주권선과 보조(기동)권선의 위상차로 회전자계를 만들므로, 두 권선 중 어느 하나만 전원에 대해 반대로 접속하면 위상 관계가 뒤집혀 회전자계 방향이 바뀐다. 두 권선을 모두 반대로 바꾸면 상대 위상이 그대로여서 회전 방향이 변하지 않는다.

문제 74
R-L-C 직렬회로에서 소비전력이 최대가 되는 조건은?
1ωL1ωC=1\omega\mathrm{L} - \dfrac{1}{\omega\mathrm{C}} = 1
2ωL+1ωC=0\omega \mathrm{L} + \dfrac{1}{\omega \mathrm{C}} = 0
3ωL+1ωC=1\omega\mathrm{L} + \dfrac{1}{\omega\mathrm{C}} = 1
4ωL1ωC=0\omega\mathrm{L}-\dfrac{1}{\omega\mathrm{C}}=0
정답 및 해설

소비전력은 P=I2RP = I^2 R이므로 전류가 최대일 때, 즉 임피던스가 최소가 되는 직렬공진 상태에서 최대가 된다. 그 조건은 리액턴스 성분이 0이 되는 ωL1ωC=0\omega L - \dfrac{1}{\omega C} = 0, 즉 ωL=1ωC\omega L = \dfrac{1}{\omega C}이다.

문제 75
폐루프 제어계에서 전동기의 회전속도는 궤환요소로서 전동기 축에 커플링을 통해서 결합되는 타코제너레이터(T.G)와 같은 다음의 어떤 요소로서 측정이 되는가?
1포텐쇼 미터
2용력 게이지
3로드 셀
4서보 센서
정답 및 해설

타코제너레이터는 회전속도에 비례하는 전압을 내어 속도를 되먹임하는 서보계의 검출 요소, 즉 서보 센서에 해당한다. 포텐쇼미터는 각변위·위치를 전압으로 바꾸는 요소이고, 로드셀과 응력 게이지는 힘·변형을 검출하는 요소다.

문제 76
안정된 필요조건을 갖춘 특성방정식은?
1s4+2s2+5s+5=0
2s3-s2-3s+10=0
3s3+3s2+3s-3=0
4s3+6s2+10s+9=0
정답 및 해설

안정의 필요조건은 특성방정식의 모든 차수의 계수가 존재하고 부호가 모두 같아야 한다는 것이다. s3+6s2+10s+9=0s^3 + 6s^2 + 10s + 9 = 0만 이를 만족한다. 나머지는 s3s^3 항이 빠졌거나 음(-)의 계수가 섞여 있어 필요조건에서 이미 탈락한다.

문제 77
15C의 전기가 3초간 흐르면 전류(A) 값은?
12
23
34
45
정답 및 해설

전류는 단위 시간당 이동한 전하량이므로 I=Qt=153=5 AI = \dfrac{Q}{t} = \dfrac{15}{3} = 5\ \mathrm{A}이다.

문제 78
어떤 계기에 장시간 전류를 통전한 후 전원을 OFF 시켜도 지침이 0으로 되지 않았다. 그 원인에 해당되는 것은?
1정전계 영향
2스프링의 피로도
3외부자계 영향
4자기가열 영향
정답 및 해설

지침을 원위치로 되돌리는 것은 제어장치인 스프링(제어토크)이므로, 장시간 통전으로 코일이 가열되어 스프링이 피로·변형되면 전원을 끊어도 지침이 0으로 복귀하지 않는다. 외부자계나 정전계의 영향은 지시값 오차를 만들 뿐 영점 미복귀의 원인은 아니다.

문제 79
변압기의 특성 중 규약효율이란?
1출력/(출력-손실)
2출력/(출력+손실)
3입력/(입력-손실)
4입력/(입력+손실)
정답 및 해설

규약효율은 입력을 직접 재지 않고 출력과 손실(철손+동손)만 측정해 계산하는 효율로, 발전기·변압기는 η=출력출력+손실×100%\eta = \dfrac{\mathrm{출력}}{\mathrm{출력} + \mathrm{손실}} \times 100\%로 정의한다. 전동기의 경우에는 입력에서 손실을 뺀 값을 입력으로 나눈 형태를 쓴다.

문제 80
자동제어계에서 각 요소를 블록선도로 표시할 때 각 요소는 전달함수로 표시한다. 신호의 전달경로는 무엇으로 표현하는가?
1접점
2점선
3화살표
4스위치
정답 및 해설

블록선도에서 각 요소는 사각형 블록 안의 전달함수로, 신호가 전달되는 경로와 방향은 화살표(신호선)로 나타낸다. 두 신호의 합·차는 가합점, 신호의 분기는 인출점으로 표시한다.