[공조냉동기계기사 필기] 24년 2회차 시험지 PDF 다운로드

절대습도는 $x=0.622\dfrac{P_w}{P-P_w}$로 수증기분압 $P_w$가 커질수록 커지는 비례 관계이므로 "반비례"라는 설명이 틀렸다. 상대습도(수증기분압의 비)와 비교습도(절대습도의 비)에 대한 설명은 모두 옳다.

공기조화기(AHU)에 걸리는 부하는 실내부하에 외기부하, 덕트 계통의 열손실, 재열부하를 더한 것이다. 배관 계통에서의 열부하는 냉동기·보일러 등 열원기기 용량 산정 시 고려하는 부하로, 공조기 부하와는 거리가 멀다.

국부저항에서 전압손실은 정압손실에 상류·하류의 동압 변화량을 더한 값이다. 이를 상류 동압 $\dfrac{\rho v_1^2}{2}$ 기준으로 정리하면 $\zeta_T=\zeta_S+1-\left(\dfrac{v_2}{v_1}\right)^2$의 관계가 성립한다.

유효온도(ET)는 온도·습도·기류의 3요소를 조합하여 인체의 온열감을 하나의 지표로 나타낸 것이다. 밀도나 비열은 온열환경 평가 요소가 아니다.

표준방열량은 증기난방 0.756 kW(650 kcal/h), 온수난방 0.523 kW(450 kcal/h)로 정해져 있고, 복사난방과 온풍난방은 방열기를 쓰지 않으므로 표준방열량 자체가 없다. 따라서 "온풍난방은 표준방열량이 없다"가 옳고, 증기·온수의 수치를 서로 바꿔 쓴 보기들은 틀렸다.

감습(제습) 방식에는 냉각식(노점 이하 냉각), 압축식(압축 후 냉각), 흡수식(염화리튬 등 액체 흡수제), 흡착식(실리카겔 등 고체 흡착제)이 있다. 감압식이라는 제습 방식은 존재하지 않는다.

정미출력은 난방부하와 급탕부하의 합이며, 예열부하는 포함하지 않는다. 정격출력은 난방+급탕+배관+예열부하의 합이고, 상용출력은 정격출력에서 예열부하를 뺀 값이라는 설명은 옳다.

T.A.B 측정 시 댐퍼, 말단 유닛, 터미널의 개도는 완전 개방 상태로 두고 측정을 시작해야 하며, 완전 밀폐가 아니다. 시스템 검토보고서·장비규격 기준·시운전 완료는 모두 올바른 측정요건이다.

송풍량은 현열부하 기준으로 $Q=\dfrac{q_s}{\rho c_p \Delta t}$이다. 대입하면 $Q=\dfrac{5.8}{1.2\times1.01\times(26-15)}\approx0.435\,\mathrm{m^3/s}$이고, 시간당으로 환산하면 $0.435\times3600\approx1566.1\,\mathrm{m^3/h}$가 된다.

전압은 정압과 동압의 합이다. 동압은 $P_v=\dfrac{\rho v^2}{2}=\dfrac{1.2\times8^2}{2}=38.4\,\mathrm{Pa}$이므로 전압은 $200+38.4=238.4\,\mathrm{Pa}$이다.

상용출력은 정미출력(난방+급탕)에 배관부하를 더한 것으로, 정미출력의 약 1.05~1.10배 정도가 된다. 과부하출력은 운전 초기에 나타나는 출력이고, 연속 운전 가능한 최대능력은 정격출력이므로 나머지 보기는 틀렸다.

온풍난방은 공기의 열용량이 작아 예열시간이 짧고 신속한 난방 효과를 얻을 수 있다. 증기난방은 실내 상하 온도차가 크고, 복사난방은 설비비가 비싸며, 방열기 트랩은 유량 조절이 아니라 증기는 막고 응축수만 배출하는 장치이다.

송풍기 축동력은 회전수의 세제곱에 비례하므로, 회전수 제어는 풍량을 줄일 때 축동력이 세제곱으로 감소하여 에너지 절감 효과가 가장 크다. 댐퍼 제어는 저항을 인위적으로 늘리는 방식이라 동력 절감 효과가 작다.

HEPA 필터는 0.3μm 입자를 99.97% 이상 포집하는 고성능 필터로, 병원 수술실이나 반도체 클린룸 등 고청정 구역의 최종 필터로 사용된다.

가이드 베인은 덕트 굴곡부 안쪽에 설치하여 기류를 안내함으로써 흐름을 안정시키고 국부저항을 줄이는 기구이다. 댐퍼류는 풍량 분배나 개폐용이지 기류 정류용이 아니다.

노점온도는 습공기를 냉각할 때 포함된 수증기가 포화 상태에 도달하여 이슬방울로 응축되기 시작하는 온도이다. 건공기의 팽창·수축이나 수증기의 증발과는 무관한 개념이다.

혼합상자는 냉풍·온풍 덕트 내의 정압 변동에도 송풍량이 예민하게 변하지 않고 일정하게 유지되어야 한다. 송풍량이 예민하게 변화한다는 것은 구비조건과 반대이므로 틀렸다.

흡수식 냉동기는 압축기 대신 흡수기와 발생기(재생기)가 냉매 증기를 순환시키는 방식으로, 증발기·흡수기·발생기·응축기로 구성된다. 압축기는 증기압축식 냉동기의 구성기기이다.

평면벽의 전도 열유속은 $q=\dfrac{\lambda\,\Delta t}{L}$이다. 대입하면 $q=\dfrac{0.793\times(35-21)}{0.3}\approx37\,\mathrm{W/m^2}$가 된다. 두께 30 cm를 0.3 m로 환산하여 대입하는 것이 핵심이다.

단열재는 열의 이동을 막는 것이 목적이므로 열전도율이 작아야 한다. "열전도율이 좋을 것"은 단열재의 성질과 정반대이다. 내구성·내약품성 양호, 밀도와 팽창계수가 작을 것은 저온용 단열재의 올바른 요구 성질이다.

브레이턴 사이클의 열효율은 압력비만으로 결정되며 $\eta=1-\left(\dfrac{1}{\gamma}\right)^{\frac{k-1}{k}}$이다. 대입하면 $\eta=1-9^{-0.4/1.4}\approx1-0.534=0.466$으로 약 47%가 된다.

난방용 히트펌프의 성적계수는 응축기 방열량을 압축일로 나눈 $COP_H=\dfrac{h_3-h_1}{h_3-h_2}$이다. 분자를 $(h_3-h_2)+(h_2-h_1)$로 나누어 정리하면 $COP_H=1+\dfrac{h_2-h_1}{h_3-h_2}$가 되어 냉동기 성적계수보다 항상 1이 크다.

밀폐계의 가역과정에서 계가 하는 일은 절대일 $W=\displaystyle\int_1^2 P\,dV$로 나타낸다. 압력-체적 선도에서 과정 곡선 아래 면적에 해당하며, $\int V\,dP$는 개방계의 공업일에 쓰이는 식이다.

이상기체 상태식에서 $T_1=\dfrac{P_1V_1}{mR}=\dfrac{100\times1}{1\times0.287}\approx348.4\,\mathrm{K}$이다. 폴리트로픽 과정이므로 $T_2=T_1\left(\dfrac{V_1}{V_2}\right)^{n-1}=348.4\times2^{0.3}\approx428.9\,\mathrm{K}$이고, 내부에너지 변화는 $\Delta U=mc_v\Delta T=1\times0.718\times(428.9-348.4)\approx57.8\,\mathrm{kJ}$이다.

정적과정에서는 체적 변화가 없어 경계일이 0이므로, 열역학 제1법칙 $Q=\Delta U+W$에서 열전달량은 내부에너지 변화량과 같다. 엔탈피 변화량과 같아지는 것은 정압과정의 경우이다.

카르노 사이클의 열효율은 $\eta=1-\dfrac{T_2}{T_1}=1-\dfrac{300}{600}=0.5$이다. 따라서 일은 $W=\eta Q_1=0.5\times800=400\,\mathrm{kJ}$이다.

대류 열전달량은 뉴턴의 냉각법칙 $Q=hA\,\Delta t$로 구한다. 대입하면 $Q=50\times2\times(25-10)=1500\,\mathrm{W}$이다.

비압축성 유체의 펌프일은 $w_p=v(P_2-P_1)$이다. 응축기 압력 4900 N/m²를 4.9 kN/m²로 환산하여 대입하면 $w_p=0.001\times(9800-4.9)\approx9.79\,\mathrm{kJ/kg}$이다. 두 압력의 단위가 다르게 주어진 점에 주의해야 한다.

흡입증기의 과열도가 커지면 압축 개시 온도가 높아져 압축기 토출가스 온도가 상승한다. 한편 과열로 비체적이 커져 냉매순환량과 체적효율은 감소하고 냉동능력도 줄어들므로 나머지 보기는 틀렸다.

동일 온도 범위에서 작동하는 카르노 사이클에서 열펌프는 냉동효과에 압축일까지 방열하므로 $COP_{HP}=\dfrac{Q_1}{W}=\dfrac{Q_2+W}{W}=COP_R+1$이 성립한다. 따라서 $COP_{HP}-COP_R=1$이다.

에틸렌글리콜은 프로필렌글리콜·메탄올과 함께 유기질 브라인에 속한다. 염화칼슘·염화마그네슘·식염수(염화나트륨)는 무기질 브라인이다.

2단압축의 최적 중간압력은 증발·응축 절대압력의 기하평균이다. 게이지압력에 대기압 약 0.1 MPa을 더해 절대압력으로 바꾼 뒤 $P_m=\sqrt{0.291\times1.271}\approx0.608\,\mathrm{MPa}$로 구한다. 게이지압력을 그대로 쓰지 않는 것이 핵심이다.

열전 냉동장치는 펠티에 효과를 이용해 이종 금속(반도체) 접합부에 직류를 흘려 냉각하는 방식으로 냉매를 사용하지 않는다. 흡수식·교축팽창식·증기압축식은 모두 냉매의 상변화나 팽창을 이용한다.

냉동능력은 $Q_e=\dfrac{33}{60}\times(615-406)=114.95\,\mathrm{kW}$이다. 실제 성적계수는 축동력 기준으로 $\dfrac{114.95}{10}\approx11.5$이고, 이론 성적계수는 압축일 $632-615=17\,\mathrm{kJ/kg}$ 기준으로 $\dfrac{209}{17}\approx12.3$이다.

브라인 순환량은 $m=\dfrac{36000}{0.705\times\{(-4)-(-10)\}}\approx8511\,\mathrm{kg/h}$이다. 밀도로 나누면 $\dfrac{8511}{1200}\approx7.09\,\mathrm{m^3/h}=7092\,\mathrm{L/h}$이고, 분당으로 환산하면 약 $118\,\mathrm{L/min}$이 된다.

선도에서 d→a, b→c는 등엔트로피 압축·팽창이고 a→b는 정적 가열, c→d는 정적 방열이다. 비열이 일정하므로 $\eta=1-\dfrac{Q_{out}}{Q_{in}}=1-\dfrac{T_c-T_d}{T_b-T_a}$로 나타낼 수 있다.

90° 앞선 전류는 $I_m\sin(\omega t+90^\circ)$이며, 삼각함수 관계 $\sin(\theta+90^\circ)=\cos\theta$에 의해 $I_m\cos\omega t$가 된다. $\sin(\omega t-90^\circ)$는 반대로 90° 뒤진 전류이다.

전향경로는 입력이 그대로 출력으로 나가므로 이득이 1이고, 출력이 $G_2$, $G_1$을 거쳐 음(-)으로 되먹임되는 구조이다. 따라서 전달함수는 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{1}{1+G_1G_2}$이다.

단위 피드백 계의 폐루프 전달함수는 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{G(s)}{1+G(s)}$이다. 입력과 출력이 같으려면 이 값이 1이어야 하고, $\dfrac{G}{1+G}\to1$은 $G(s)\to\infty$일 때 성립한다.

목표치가 시간에 관계없이 일정한 제어는 정치제어로, 정전압 장치·일정 속도제어·프로세스의 정상값 유지 등이 해당한다. 추종제어는 목표치가 임의로 변하는 경우, 프로그램제어는 미리 정한 스케줄대로 변하는 경우이다.

SCR은 PNPN 4층 구조의 역저지 3단자 사이리스터로, 한 방향으로만 전류를 흘리는 단방향성 소자이다. 양방향성 사이리스터는 TRIAC이므로 "양방향성"이라는 설명이 틀렸다.

폐루프 제어계는 출력을 측정해 되먹임하는 검출부(피드백 요소)가 있어 목표값과 비교할 수 있다는 점이 개루프 제어계와의 본질적 차이다. 조작량·목표값·제어대상은 개루프 제어계에도 존재한다.

기전력은 내부저항 r을 포함해 $E=I(R+r)$로 일정하므로 $5(4+r)=3(8+r)$에서 $r=2\,\Omega$이다. 따라서 $E=5\times(4+2)=30\,\mathrm{V}$이다.

조작용 기기는 제어신호를 받아 제어대상을 직접 움직이는 기기로 전자밸브, 서보전동기, 클러치 등이 해당한다. 앰플리다인은 미소 신호를 증폭하는 회전 증폭기기이므로 조작용 기기가 아니다.

기동전류는 $1.7\times50=85\,\mathrm{A}$이다. 기동 시 전체 저항은 $\dfrac{300}{85}\approx3.53\,\Omega$이어야 하므로, 기동저항은 전기자저항을 뺀 $3.53-0.3\approx3.2\,\Omega$이다.

직렬공진 조건 $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$에서 $C=\dfrac{1}{(2\pi f)^2 L}$이다. 대입하면 $C=\dfrac{1}{(2\pi\times1000)^2\times0.01}\approx2.533\times10^{-6}\,\mathrm{F}=2.533\,\mu\mathrm{F}$가 된다.

줄열은 $H=0.24VIt$로 구한다. 시간을 초로 환산(5분=300초)하여 대입하면 $H=0.24\times100\times50\times300=360000\,\mathrm{cal}=360\,\mathrm{kcal}$이다.

줄의 법칙에 따라 도선에서 발생하는 열량은 $H=I^2Rt$이므로 전류 세기의 제곱에 비례한다. 저항과 시간에는 1승으로 비례한다.

고압가스안전관리법령(KGS 냉동제조 기준)상 일체형 냉동기는 냉동설비를 사용할 때 스톱밸브 조작이 필요 없는 것을 조건으로 한다. 따라서 "스톱밸브 조작이 필요한 것"은 조건과 정반대이며, 하나의 프레임 일체 조립, 20톤 미만 공조용 패키지에어콘, 용접·절단 없이 재조립 가능한 분할 반입 조건은 모두 옳다.

피상전력은 $200\times10=2000\,\mathrm{VA}$, 유효전력이 1600 W이므로 무효전력은 $\sqrt{2000^2-1600^2}=1200\,\mathrm{Var}$이다. 역률 100%가 되려면 콘덴서가 이를 전부 보상해야 하므로 $X_C=\dfrac{V^2}{Q_c}=\dfrac{200^2}{1200}\approx33.3\,\Omega$이다.

전류는 $I=\dfrac{Q}{t}=\dfrac{240}{120}=2\,\mathrm{A}$이다. 4Ω 저항에서 발생한 열량은 $H=0.24I^2Rt=0.24\times2^2\times4\times120\approx460.8\,\mathrm{cal}$이다.

VVVF(가변전압 가변주파수) 제어는 인버터로 전압과 주파수의 비(V/f)를 일정하게 유지하며 주파수를 낮춰 유도전동기를 정격속도 이하에서 연속적으로 속도제어하는 방식이다. CVCF는 정전압 정주파수 장치로 속도제어와 무관하다.

엔코더는 회전각(또는 회전수)을 펄스 형태의 디지털량으로 변환해 출력하는 검출기이다. 퍼텐쇼미터는 회전각을 아날로그 저항(전압) 변화로 검출하고, 로드셀은 힘·하중 검출기이다.

그림은 두 입력에 모두 부정(버블)이 붙은 AND 게이트이므로 $X=\overline{A}\cdot\overline{B}$이다. 드모르간 정리에 의해 $\overline{A}\cdot\overline{B}=\overline{A+B}$이므로 NOR와 등가이다.

팽창관(도피관)에는 스톱밸브 등 어떤 밸브도 설치해서는 안 된다. 밸브가 잠긴 상태로 온수가 팽창하면 압력이 급상승해 장치 파손 위험이 있기 때문이다. 방열기마다 에어벤트 설치, 관경 변경 시 편심 이음, 드레인 밸브 설치는 모두 올바른 시공법이다.

관의 부식 방지법에는 아연도금 등 피복, 전기 절연(절연 이음으로 이종금속 접촉·미주전류 차단), 습기 접촉 차단 등이 있다. 열처리는 재료의 기계적 성질을 개선하는 가공법이지 부식 방지 방법이 아니다.

진공환수식은 환수관 말단의 진공펌프가 응축수와 함께 계통 내 공기를 흡인·배출하므로 배관 도중에 공기빼기 밸브를 설치할 필요가 없다. 기울기를 작게 할 수 있고, 리프트 피팅으로 응축수를 끌어올릴 수 있으며, 유속이 빨라 환수관을 가늘게 할 수 있다는 것은 모두 진공환수식의 특징이다.

플래시 밸브나 급속 개폐식 수전은 유수를 급격히 차단해 오히려 수격작용을 유발하는 원인이 되므로 방지 대책이 아니다. 유속을 2.0~2.5 m/s 이내로 제한하고 체크밸브를 설치하는 것은 올바른 대책이다.

직접 가열식 중앙 급탕은 저탕조에서 데워진 온수가 급탕입주관(공급주관)을 올라가 분기관을 거쳐 각 위생기구에 공급되고, 사용되지 않은 온수는 복귀주관을 통해 저탕조로 되돌아오는 순환 경로를 갖는다.

가열량은 $Q=\dfrac{2000\times4.2\times(90-10)}{3600}\approx186.7\,\mathrm{kW}$이다. 증기와 물의 평균온도차는 $110-\dfrac{10+90}{2}=60$℃이므로 전열면적은 $A=\dfrac{186.7}{1.28\times60\times0.8}\approx3.03\,\mathrm{m^2}$이다.

안전밸브는 용기나 배관 내 압력이 설정 한도에 도달하면 자동으로 열려 내부 유체를 방출하고, 압력이 내려가면 다시 닫혀 항상 안전한 압력을 유지하는 밸브이다. 감압밸브는 2차측 압력을 일정하게 낮추는 용도로 목적이 다르다.

배관 끝을 막을 때는 수나사형인 플러그를 관 이음쇠의 암나사에 끼워 막는다(암나사형으로 씌우는 것은 캡). 유니언·소켓·니플은 관과 관을 연결하는 이음쇠이다.

왼쪽 입체도의 A와 B는 빗금이 수직면에 그려져 있고 두 직선의 높이(Z방향)가 서로 다르며, 오른쪽의 C와 D는 빗금이 수평면에 그려져 있어 두 직선이 동일한 수평평면 위에 있음을 나타낸다. 따라서 "A와 B는 수직높이 차가 다르고, C와 D는 동일한 수평평면에 있다"가 옳다.

스트레이너는 형상에 따라 Y형, U형, V형으로 분류된다. S형 스트레이너는 존재하지 않는다.

기수혼합식 급탕은 증기를 물에 직접 분사해 가열하는 방식으로, 분사 시 발생하는 소음을 줄이기 위해 사일렌서(소음기, S형·F형)를 사용한다. 서머스탯은 온도 조절, 순환펌프는 급탕 순환용이다.

길이가 긴 수평 배수관의 청소구는 관경 100A 이하일 때 15 m 이내마다, 100A 초과일 때 30 m 이내마다 설치하므로 "5 m마다"는 틀렸다. 분기점, 45° 이상 방향 전환부, 수직관 최하부에 설치한다는 설명은 모두 옳다.

고가탱크가 필요 없고, 펌프를 대수제어·회전수제어하여 일정한 수압으로 급수할 수 있으며, 자동제어 설비 비용이 드는 방식은 부스터방식(펌프직송방식)이다. 고가수조방식은 고가탱크가 반드시 필요하므로 보기 조건과 맞지 않는다.

패러렐 슬라이드 밸브는 평행한 두 디스크 사이에 스프링을 넣어 시트에 밀착시키는 구조로, 디스크가 쐐기 모양이 아니다. 쐐기 각도 6~8°는 웨지 게이트밸브의 특징이므로 이 설명이 틀렸다.

펌프 흡입 수평관은 공기가 고이지 않도록 펌프를 향해 1/50~1/100의 올림구배를 주는 것이 옳다. 압력계는 토출측, 진공계(연성계)는 흡입측에 설치하고, 진동 흡수는 신축이음이 아니라 플렉시블 이음을 쓰며, 체크밸브는 게이트밸브보다 펌프 쪽(아래)에 설치하므로 나머지는 틀렸다.

같은 지름의 관을 직선으로 잇는 이음쇠에는 소켓, 유니언, 플랜지, 니플 등이 있다. 벤드는 관의 방향을 바꾸는 곡관용 이음쇠이므로 직선 연결용이 아니다.

옥외 노출부의 보온 외피 마무리재는 비·바람과 일사에 견뎌야 하므로 내후성이 좋은 아연 철판(함석판)이 가장 적당하다. 면포·마포·비닐 테이프는 옥내 배관의 마무리에 쓰인다.

흡입관의 수직 입상부가 길 때는 냉동기유 회수를 위해 약 10 m마다 중간 트랩을 설치하므로 "20 m마다"는 틀렸다. 흡입 주관 상부 접속, 압축기가 아래에 있을 때 증발기 상부까지 올려 배관하는 것 등은 올바른 시공법이다.