[공조냉동기계기사 필기] 23년 2회차 시험지 PDF 다운로드

수증기 분압이 커지면 절대습도 $x=0.622\dfrac{p_w}{P-p_w}$도 함께 커지므로 두 값은 비례 관계이며, 반비례라는 서술은 옳지 않다. 절대습도는 건공기 1kg에 포함된 수증기량, 상대습도는 수증기 분압과 같은 온도 포화공기 수증기 분압의 비, 비교습도(포화도)는 절대습도와 포화 절대습도의 비로 정의된다.

멀티존 유닛 방식은 공조기 내부에 냉각코일과 가열코일을 나란히 두어 만든 냉풍과 온풍을 혼합댐퍼로 존별 부하에 맞게 섞은 뒤 각 존으로 급기하는 방식이다. 존마다 별도 덕트가 필요해 존 수가 적은 중소규모 건물에 적용된다. 재열방식은 존별 재열기로 급기온도를 조절하므로 혼합댐퍼를 쓰지 않는다.

패키지유닛 방식은 압축기·응축기·증발기가 일체화된 유닛의 냉매가 실내측 코일에서 공기를 직접 냉각하므로 냉매방식(직접팽창식)에 해당한다. 유인유닛·팬코일유닛은 냉온수를 반송하는 수방식(유인유닛은 수-공기 병용), 멀티존 방식은 공기를 반송하는 전공기 방식이다.

외기 도입으로 제거해야 할 전열량은 현열과 잠열의 합이므로 $q=Q\gamma\{C_p(t_1-t_2)+R_0(x_1-x_2)\}$로 구한다. 대입하면 $q=1800\times1.2\times\{0.24\times(32-27)+597.5\times(0.0189-0.0112)\}$이고, $2160\times(1.2+4.60)\approx12530\ \mathrm{kcal/h}$이다. 여기서 $R_0=597.5\ \mathrm{kcal/kg}$은 0℃ 물의 증발잠열이다.

과열기는 보일러 드럼에서 나온 건포화증기를 연소가스의 여열로 다시 가열해 같은 압력에서 온도만 높인 과열증기로 만드는 부속장치이다. 과열증기는 습분이 없어 배관 내 응축과 터빈 날개의 침식을 줄인다. 연소용 공기를 데우는 것은 공기예열기의 역할이다.

전일사량은 태양에서 직접 들어오는 직달일사량과 대기 중에서 산란되어 오는 천공복사량(확산일사량)을 $I_T=I_D+I_S$와 같이 더한 값이므로, 빼서 구한다는 서술은 옳지 않다. 대기투과율이 계절·시각에 따라 달라지므로 일사량도 시시각각 변한다.

가열도 냉각도 하지 않고 순환수를 계속 분무하면 물의 온도가 공기의 습구온도에 수렴해 외부와 열출입이 없는 단열가습(등습구온도 변화)이 된다. 공기의 현열이 물의 증발잠열로 소비되므로 건구온도는 낮아지고 절대습도와 상대습도는 높아진다.

산업용 클린룸(ICR)은 부유 먼지 제어를 주목적으로 온도·습도·기류·실내압까지 관리하는 청정실로 정밀측정실, 반도체·필름 공업 등에 사용된다. 세균 등 생물입자 제어가 주목적인 것은 바이오 클린룸(BCR)이며, HEPA필터는 클린룸을 구성하는 여과장치일 뿐 시설 명칭이 아니다.

현열비는 전열량에 대한 현열량의 비 $SHF=\dfrac{q_s}{q_s+q_L}$로 정의된다. 습공기선도에서는 상태1과 상태2의 전엔탈피차 가운데 건구온도 변화에 해당하는 부분의 비로 읽으며, 한 상태의 절대습도선과 다른 상태의 건구온도선이 만나는 보조점을 잡아 그 점까지의 엔탈피차를 전엔탈피차로 나눈 형태가 된다.

습공기선도는 건구온도와 절대습도를 축으로 상대습도·습구온도·노점온도·엔탈피·비체적 등 공기의 상태량을 함께 나타낸 선도이다. 풍속은 공기의 유동 상태를 나타내는 값이어서 상태량 선도에서는 읽을 수 없다.

습공기의 엔탈피는 $h=C_pt+x(R_0+C_{pv}t)$로 구한다. 대입하면 $h=0.24\times38+0.022\times(597.5+0.44\times38)=9.12+13.51=22.63\ \mathrm{kcal/kg}$이고, SI 단위로 환산하면 $22.63\times4.186\approx94.75\ \mathrm{kJ/kg}$이다.

용적기준 환기량은 실의 용적에 천장높이 구간별 환기횟수를 곱해 구한다. 실용적은 $20\times7\times4.3=602\ \mathrm{m^3}$이고, 천장높이 4.3m 구간에 해당하는 환기횟수 $0.6\ \mathrm{회/h}$를 적용하면 $602\times0.6\approx361\ \mathrm{m^3/h}$이다.

프로펠러 송풍기는 회전축과 나란한 방향으로 공기를 밀어내는 축류형 송풍기로, 풍량은 크지만 정압이 낮아 환기용으로 쓰인다. 다익(시로코)·터보·익형 송풍기는 임펠러의 원심력으로 공기를 반경 방향으로 토출하는 원심식이다.

조닝은 방위·용도·사용시간처럼 부하 특성이 다른 구역을 나누어 계통을 구성하는 것으로, 실내환경의 질이 좋아지고 부하 변동에 대응하기 쉬우며 사용하지 않는 존의 운전을 정지해 에너지를 절약할 수 있다. 다만 계통 수와 기기·덕트가 늘어나므로 설비비는 오히려 증가한다.

전동기와 구동기계가 같은 방에 있으면 전동기 입력 전부가 실내 취득열이 되므로 $q=\dfrac{P\times N\times\text{가동율}\times\text{부하율}}{\eta}$로 계산한다. 대입하면 $q=\dfrac{35\times12\times0.74\times0.92}{0.87}\approx329\ \mathrm{kW}$이다.

에로핀 코일에서 감아 붙인 핀이 주름진 것을 링클핀, 주름 없이 평면인 것을 스무드핀이라 하므로 두 명칭이 서로 바뀌었다. 링클핀은 전열면적이 넓고 공기측 난류를 촉진해 열전달 성능이 좋다.

정풍량(CAV) 단일덕트 방식은 하나의 계통으로 일정 풍량을 보내면서 급기온도만 조절하므로 각 실의 실온을 개별로 제어할 수 없고, 부하 특성이 다른 실이 한 계통에 섞이면 실온 편차가 생긴다. 기기가 기계실에 집중되어 운전·보수와 소음 관리가 쉽고 외기냉방·전열교환기 적용이 용이한 것은 이 방식의 장점이다.

팬형 취출구는 취출 공기가 원판(팬)에 부딪혀 천장면을 따라 사방으로 퍼지는 복류형(방사형) 취출구이다. 펑커루버·그릴형·라인형은 기류가 한 방향으로 뻗어 나가는 축류형에 속한다.

흡입압력 조정밸브(SPR)는 압축기 흡입관에 설치해 흡입압력이 설정값 이상으로 올라가지 못하도록 조여 주는 밸브이다. 기동 직후나 제상 직후처럼 증발압력이 높을 때 흡입압력 상승으로 압축기 전동기가 과부하되는 것을 방지한다.

응축부하는 냉동능력과 압축일의 합이므로 $Q_c=3\times3320+20\times860=9960+17200=27160\ \mathrm{kcal/h}$이다. 냉각수량은 $G=\dfrac{Q_c}{C\Delta t}=\dfrac{27160}{1\times(25-15)}=2716\ \mathrm{L/h}$이다.

엔트로피 변화의 일반식 $\Delta S=C_v\ln\dfrac{T_2}{T_1}+R\ln\dfrac{v_2}{v_1}$에서 정적과정은 $v_1=v_2$이므로 둘째 항이 0이 되어 $\Delta S=C_v\ln\dfrac{T_2}{T_1}$이 된다. 정적과정에서는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\dfrac{P_2}{P_1}$이 성립하므로 $\Delta S=C_v\ln\dfrac{P_2}{P_1}$로도 같은 값을 나타낸다.

카르노 사이클의 열효율은 $\eta=1-\dfrac{T_L}{T_H}=1-\dfrac{273+20}{273+200}=1-\dfrac{293}{473}=0.380$이다. 따라서 기관이 한 일은 $W=\eta Q_H=0.380\times200\approx76\ \mathrm{kJ}$이다.

폐쇄계(밀폐계)는 계의 경계를 통해 동작물질은 출입할 수 없지만 열과 일은 주고받을 수 있는 계이다. 물질까지 경계를 넘나드는 것은 개방계, 물질·열·일이 모두 통과하지 못하는 것은 고립계이다.

터빈에서 발생하는 일은 터빈 입구와 출구의 엔탈피 차이므로 $w_T=h_3-h_4=2799.5-2007.5=792.0\ \mathrm{kJ/kg}$이다. $h_2-h_1=2.0\ \mathrm{kJ/kg}$은 급수펌프가 소비한 일이다.

등온과정에서 가열량은 $Q=T\Delta S=T\,m(s_2-s_1)$로 구한다. 대입하면 $Q=500\times2\times(10-3)=7000\ \mathrm{kJ}$이다.

정상유동 에너지식에서 위치에너지를 무시하면 단위질량당 공급열량은 $q=(h_2-h_1)+\dfrac{V_2^2-V_1^2}{2}$이다. $q=(3115-167)+\dfrac{50^2-5^2}{2\times1000}=2948+1.24=2949.2\ \mathrm{kJ/kg}$이고, 질량유량 $\dfrac{2000}{3600}=0.556\ \mathrm{kg/s}$를 곱하면 $\approx1638\ \mathrm{kW}$이다.

체적이 일정하므로 $\dfrac{P_1}{T_1}=\dfrac{P_2}{T_2}$가 성립하며, 절대압력으로 계산해야 한다. $P_1=183+101.3=284.3\ \mathrm{kPa}$이므로 $P_2=284.3\times\dfrac{273+80}{273+20}\approx342.5\ \mathrm{kPa}$이고, 상승분은 $342.5-284.3\approx58\ \mathrm{kPa}$이다.

공냉식 응축기는 냉각 매체가 공기여서 열전달률이 물보다 훨씬 낮아 열통과율이 $20\sim25\ \mathrm{kcal/(m^2\cdot h\cdot K)}$ 정도로 가장 작다. 7통로식·입형 셸튜브식·2중관식은 모두 냉각수를 사용하는 수냉식이어서 열통과율이 $700\sim1000\ \mathrm{kcal/(m^2\cdot h\cdot K)}$ 수준으로 크다.

등온과정의 엔트로피 변화는 $\Delta S=\dfrac{Q}{T}$로 구한다. $T=120+273=393\ \mathrm{K}$이므로 $\Delta S=\dfrac{40}{393}\approx0.102\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$이다.

가역단열 펌프일은 비체적이 일정하다고 보아 $w_p=v(P_2-P_1)$로 구한다. 대입하면 $w_p=0.001\times(5000-10)=4.99\ \mathrm{kJ/kg}$이므로 물 1kg을 승압하는 데 약 4.99kJ이 필요하다.

오토사이클의 열효율은 $\eta=1-\left(\dfrac{1}{\varepsilon}\right)^{k-1}$이다. $0.35=1-\varepsilon^{-0.3}$에서 $\varepsilon^{0.3}=\dfrac{1}{0.65}=1.538$이므로 $\varepsilon=1.538^{1/0.3}\approx4.2$이다.

프리져는 아이스크림 믹스를 교반·냉각하면서 공기를 미세한 기포로 섞어 넣어(오버런) 반동결 상태로 만드는 동결장치이다. 하드닝 터널은 프리져를 거쳐 성형된 제품을 최종적으로 경화 동결시키는 설비이다.

액순환식(액펌프식) 증발기는 저압수액기에 모인 냉매액을 액펌프로 증발량의 3~4배 강제 순환시키는 방식이므로 액펌프와 저압수액기가 반드시 필요하고 설비가 커져 대용량 저온장치에 사용된다. 따라서 이들이 필요 없어 소형 냉동기에 유리하다는 서술은 옳지 않다.

정적변화는 체적이 일정해 절대일 $w=\int P\,dv=0$이므로, 열역학 제1법칙 $q=\Delta u+w$에서 $q=\Delta u=C_v(T_2-T_1)$이 된다. 즉 공급한 열이 모두 내부에너지 변화로만 나타난다.

팽창밸브를 과도하게 조이면 냉매 순환량이 줄어 흡입(증발)압력과 증발온도가 낮아지고 냉동능력이 감소하며, 증발기 후반부가 건조해져 흡입가스가 과열된다. 흡입가스 과열도와 압축비가 함께 커지므로 토출가스 온도는 낮아지는 것이 아니라 오히려 상승한다.

비내부에너지 관계식을 온도로 미분한 기울기가 정적비열이고, $Pv=RT$ 관계식의 온도에 대한 기울기가 기체상수이므로 $C_v=\dfrac{du}{dt}=0.28$, $R=0.56\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$이다. 이상기체의 $C_p=C_v+R$이므로 $C_p=0.28+0.56=0.84\ \mathrm{kJ/(kg\cdot ^\circ C)}$이다.

안쪽 루프는 $G_2$ 의 단위 부궤환이므로 $\dfrac{G_2}{1+G_2}$ 이고, 앞의 $G_1$ 과 직렬로 $\dfrac{G_1G_2}{1+G_2}$ 가 된다. 바깥 $G_3$ 부궤환을 적용하면 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1G_2}{1+G_2+G_1G_2G_3}$ 이 된다.

신호흐름선도에서 루프이득은 그 폐루프를 구성하는 가지(branch) 이득들의 곱이며 마디이득이 아니다. 마디는 변수를, 가지는 변수 사이의 전달을 나타내고 선형 연립 대수방정식을 그림으로 옮긴 것이므로 선형 시스템에만 적용된다.

기준입력요소는 목표값을 그대로 쓰기 곤란할 때 이를 제어계가 다룰 수 있는 기준입력신호로 변환해 주 되먹임 신호와 비교할 수 있게 하는 요소이다. 비교장치는 이렇게 변환된 기준입력과 되먹임량의 차인 동작신호를 만들어 내는 부분이다.

역률은 $\cos\theta=\dfrac{P}{P_a}=\dfrac{P}{VI}$로 피상전력 중 유효전력이 차지하는 비율이므로, 역률이 클수록 무효전력 $P_r=P_a\sin\theta$는 오히려 작아진다. 무효전력이 유효전력보다 커지는 것은 역률이 낮을 때이다.

페이저 연산자 $a=1\angle120^\circ$는 위상을 120° 앞서게 하며 $a^3=1$, $1+a+a^2=0$이 성립한다. 대칭 3상에서 각 상 전압은 $E_a=E$, $E_b=a^2E$, $E_c=aE$로 표시된다.

세 입력이 모두 1일 때, 첫째 입력은 NOT을 지나 0이 되고 OR(0, 1)=1이다. 출력 A는 AND(OR 출력 1, 셋째 입력 1)=1, 출력 B는 AND(둘째 입력 1, 셋째 입력 1)=1이므로 A=1, B=1이 된다.

정현파 $v=V_m\sin(\omega t+\theta)$에서 각주파수와 주파수는 $\omega=2\pi f$ 관계이므로 $f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{377}{2\pi}\approx60\ \mathrm{Hz}$이다.

콘덴서에 축적되는 정전에너지는 $W=\dfrac{1}{2}CV^2$로 전위차의 제곱에 비례한다. 따라서 가로축을 전위차, 세로축을 에너지로 두면 원점을 지나는 포물선이 된다.

평행판 콘덴서의 정전용량은 $C=\dfrac{\varepsilon A}{d}$로 극판 간격에 반비례한다. 간격 $d$를 2배로 늘리면 정전용량은 1/2로 줄어든다.

보극은 전기자 반작용으로 이동한 중성축을 바로잡고 정류 중 코일에 생기는 리액턴스 전압을 상쇄하는 전압을 유도하므로 전압정류의 역할을 한다. 탄소브러시는 접촉저항을 크게 해 정류를 돕는 저항정류에 해당한다.

직렬회로의 임피던스는 $Z=R+j(X_L-X_C)=4+j3$이고 크기는 $|Z|=5\ \Omega$이다. 어드미턴스는 그 역수이므로 $Y=\dfrac{1}{4+j3}=\dfrac{4-j3}{4^2+3^2}=0.16-j0.12\ \mho$이다.

전압을 정격으로 유지한 채 주파수만 60Hz에서 50Hz로 낮추면 $V/f$가 커져 자속이 증가하고 철심이 포화되어 여자전류가 크게 늘어난다. 무효분 전류가 증가하므로 역률은 떨어지고, 토크는 증가하며 손실 증가로 온도는 상승한다.

기계설비법 제5조에 따라 국토교통부장관은 기계설비산업의 발전을 위하여 5년마다 기계설비 발전 기본계획을 수립·시행하여야 한다. 기본계획에 따른 연도별 시행계획은 매년 수립한다.

엘리베이터는 층별 정지 위치와 가감속 패턴처럼 미리 정해진 운전 계획에 따라 목표값이 시간에 대해 변하는 프로그램제어에 해당한다. 추종제어는 목표값이 임의로 변하는 것을 따라가는 제어(서보기구)이다.

R·L·C가 직렬로 접속되어 있으므로 합성 임피던스는 $Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}=\sqrt{4^2+(5-2)^2}=5\ \Omega$이다. 따라서 전류는 $I=\dfrac{E}{Z}=\dfrac{100}{5}=20\ \mathrm{A}$이다.

제너 다이오드는 역방향 항복(제너) 영역에서 전류가 변해도 단자전압이 거의 일정하게 유지되는 특성이 있어 정전압 회로에 쓰인다. 터널 다이오드는 부성저항을 이용한 발진·고속 스위칭용, 바랙터 다이오드는 전압으로 정전용량을 바꾸는 소자이다.

동기속도는 $N_s=\dfrac{120f}{P}=\dfrac{120\times60}{6}=1200\ \mathrm{rpm}$이다. 슬립은 $s=\dfrac{N_s-N}{N_s}=\dfrac{1200-1160}{1200}\approx0.03$이다.

그림에서 두 다이오드의 화살표(애노드→캐소드)가 모두 A점을 향하므로 A는 직류 (+)출력, C점에서는 두 다이오드가 모두 나가는 방향이므로 C는 직류 (-)출력이 된다. 각각 다이오드가 하나씩 들어오고 나가는 B-D점이 교류 입력 단자이다.

진공환수식은 환수관 말단에 진공펌프를 두어 관 내를 $100\sim250\ \mathrm{mmHg}$의 진공으로 유지하므로 증기와 응축수의 유속이 빨라 순환이 가장 빠르고 관경도 작게 할 수 있다. 응축수의 중력만 이용하는 자연(중력)환수식은 순환이 가장 느리다.

보온재가 수분을 흡수하면 열전도율이 급격히 커지고 부식과 성능 저하를 일으키므로 흡수성은 작아야 한다. 그 밖에 열전도율과 부피·비중이 작고, 사용온도 범위에서 물리적·화학적 강도가 크며 가공과 시공이 쉬워야 한다.

가스배관은 누설을 조기에 발견하고 점검·보수할 수 있어야 하므로 은폐하거나 매설하지 않고 노출 배관하는 것을 원칙으로 한다. 경로는 최단거리로 하고 굴곡과 오르내림을 줄이며 가능한 한 옥외에 설치한다.

천연가스(LNG)의 주성분은 메탄이며 일산화탄소는 거의 함유하지 않아 중독 위험이 낮다. 일산화탄소를 많이 포함했던 것은 과거의 석탄계 도시가스이다.

공기실(에어체임버)은 밸브를 급히 닫을 때 발생하는 압력파를 내부에 갇힌 공기의 압축으로 흡수해 수격작용을 완화하는 장치이다. 수격이 일어나기 쉬운 밸브나 수전 가까운 상류측에 설치한다.

상향 급수 배관은 물이 올라가는 방향으로 공기가 빠지도록 선단을 올리는 상향 구배로, 하향 급수 배관은 선단을 내리는 하향 구배로 하므로 서술이 서로 반대이다. 배관은 물을 완전히 뺄 수 있도록 구배를 주고 공기가 고이는 곳에는 공기빼기 밸브를 설치한다.

도시가스사업법 시행규칙의 배관 매설 기준에 따라 제조소·공급소 밖의 배관을 도로 노면 밑에 매설할 때 시가지 도로는 노면에서 배관 외면까지 1.5m 이상, 시가지 외의 도로는 1.2m 이상을 유지해야 한다.

연관(납관)은 열에 약해 고온의 급탕에서 연화·변형되기 쉽고 알칼리에 침식되므로 급탕배관에 적합하지 않다. 급탕에는 동관, 스테인리스강관 등 내열·내식성이 있는 관을 사용한다.

도시가스 배관을 매설할 때 최고사용압력이 저압인 배관은 황색, 중압 이상인 배관은 적색으로 표시해야 하므로 중압을 황색으로 한다는 서술은 옳지 않다. 지상에 설치하는 배관은 표면색상을 황색으로 하고 사용가스명·최고사용압력·가스 흐름방향을 표시한다.

강관 호칭경은 25A=1B, 32A=1¼B, 40A=1½B, 20A=¾B로 대응된다. ①의 25A를 1½B로 연결한 것이 틀렸다 — 1½B는 40A에 해당한다.

타이튼 이음은 소켓 홈에 고무링을 넣고 삽입구를 밀어 넣어 접합하는 주철관 전용 이음법이다. 동관은 납땜(용접) 이음, 압축(플레어) 이음, 플랜지 이음으로 접합한다.

지중 매설 배관은 외면으로부터 도로 경계까지 수평거리 1m 이상, 도로 밑의 다른 시설물과는 0.3m 이상을 유지하도록 규정되어 있으므로 1.5m·0.5m로 서술한 것은 옳지 않다. 시가지 도로 노면 밑 1.5m 이상, 인도 등 노면 외의 도로 밑 1.2m 이상, 포장 차도의 노반 최하부와 0.5m 이상은 맞는 기준이다.

배관의 굽힘 부분에서 신축을 흡수하는 데는 엘보를 여러 개 조합한 스위블 이음을 사용하며, 벨로즈(주름관) 이음은 직관부의 축방향 신축을 흡수하는 신축이음이다. 하향식 급탕주관 최상부의 공기빼기 장치, 팽창관 25A 이상, 단관식의 상향·하향 배관 구분은 옳은 내용이다.

보온·보냉재는 물을 흡수하면 열전도율이 커져 성능이 떨어지므로 흡수성이 작아야 하며, 암면을 아스팔트로 가공한 보냉용 제품은 방수 처리 덕분에 물을 거의 빨아들이지 않는다. 따라서 흡수성이 양호하다는 서술은 옳지 않다.

리턴벤드는 관을 180° 되돌려 유체의 흐름 방향을 바꾸는 이음쇠로 열교환기 코일 등에 쓰인다. 리듀서는 관경 축소, 니플은 짧은 직선 연결, 유니온은 분해·조립이 필요한 직선 연결에 사용한다.

하트포드 접속법은 저압 증기보일러의 환수관을 보일러 표준수면보다 약 50mm 낮은 위치에서 균형관을 통해 증기부와 연결하는 배관법이다. 환수관 일부가 파손되어도 보일러 수위가 안전수위 이하로 내려가 빈 상태가 되는 것을 막아 준다.

가스홀더는 저압용인 유수식·무수식과 고압용인 고압식(구형·원통형)으로 구분되며 중수식이라는 종류는 없다. 유수식은 물탱크 위에 뜬 종의 상하 이동으로, 무수식은 원통 내부 피스톤의 승강으로 저장량을 조절한다.

수배관 부식의 주된 원인은 물에 녹아 있는 산소이므로 배관에 물을 가득 채우고 공기를 제거한 밀폐 사이클로 운전해야 한다. 순환수를 공기와 충분히 접촉시키는 개방 사이클은 용존산소를 늘려 오히려 부식을 촉진한다.