[공조냉동기계기사 필기] 25년 3회차 시험지 PDF 다운로드

송풍량은 실내 측 부하만 처리하면 되므로 실내취득열량에 송풍기·덕트 등 기기로부터의 취득열량을 더한 값으로 결정한다. 냉각코일 용량에는 여기에 외기부하와 재열부하까지 더해야 하고, 보일러 용량에는 난방부하·배관부하 외에 급탕부하와 예열부하도 포함되며, 냉동기 용량에는 외기부하까지 포함되어야 하므로 나머지 보기는 항목이 부족하거나 잘못되었다.

현열비는 실내 전열부하 중 현열이 차지하는 비율이다. $SHF=\dfrac{q_s}{q_s+q_L}=\dfrac{45000}{45000+22000}\approx 0.67$이다. 외기부하는 실내 현열비 계산에 포함하지 않는다.

냉수코일 내 냉수속도는 일반적으로 1 m/s 전후(약 0.5~1.5 m/s)로 설계한다. 2.5 m/s 이상으로 하면 마찰저항과 관 침식이 커지고 펌프 동력이 과대해진다. 통과풍속 2~3 m/s, 수평 설치, 출입구 수온차 5~10℃는 모두 옳은 설계 기준이다.

흡수식 감습법은 염화리튬·트리에틸렌글리콜 등 액체 흡수제를 사용하는 방식으로, 연속 운전과 대용량 처리에 적합하다. 활성 알루미나나 실리카겔 같은 고체 흡습제를 쓰는 것은 흡착식이므로 설명이 뒤바뀌어 틀리다.

문제의 장치는 환기(RA)의 일부를 외기(OA)와 혼합하여 냉각코일에 통과시킨 뒤, 코일 출구 공기에 남은 환기를 다시 혼합하여 송풍기로 실내에 보내는 방식이다. 따라서 냉각코일 앞에서 1차 혼합, 코일 뒤에서 나머지 환기와 2차 혼합이 이루어진 후 송풍기를 거치는 흐름도가 정답이다. 코일을 바이패스한 환기와 재혼합하는 구조가 핵심이다.

덕트 경로는 저항과 재료비, 반송동력을 줄이기 위해 가능한 한 최단거리가 되도록 계획해야 한다. 최장거리로 하면 마찰손실과 열손실, 설비비가 모두 커진다. 소음·진동 대책, 작업공간 확보, 댐퍼 점검 위치 확보는 모두 옳은 유의사항이다.

열통과율은 $K=\dfrac{1}{\dfrac{1}{20}+\dfrac{0.1}{1.4}+\dfrac{0.02}{0.62}+\dfrac{1}{7}}\approx 3.37\,\mathrm{kcal/m^2\cdot h\cdot ^\circ C}$이다. 침입열량은 $q=KA\Delta t=3.37\times 20\times(30-26)\approx 269.8\,\mathrm{kcal/h}$가 된다.

유리를 통과하는 일사 복사열은 수분 이동이 없는 순수한 현열부하이므로 잠열을 고려하지 않는다. 인체 발생열, 커피포트 등 주방기기 발생열, 틈새바람은 모두 수증기를 동반하므로 현열과 함께 잠열을 고려해야 한다.

온풍난방은 가열한 공기를 직접 실내로 보내는 방식이므로 방열기나 온수·증기 배관이 필요 없어 설비비가 저렴한 것이 장점이다. 예열시간이 짧아 간헐운전에 유리하고, 상하 온도차가 크며 소음이 큰 것은 온풍난방의 실제 특징으로 옳은 설명이다.

지중온도는 지표면 상태나 지중 수분뿐 아니라 토질(모래·점토·암반 등)의 열전도율 차이에 따라서도 크게 달라지므로 토질에 따라 차이가 없다는 설명은 틀리다. 불역층 이하에서는 지열의 영향으로 깊이 1m 증가마다 약 0.03~0.05℃씩 온도가 상승한다.

가변풍량(VAV) 방식은 부하가 줄면 송풍량도 줄어들기 때문에 저부하 시 환기량과 실내 청정도 확보가 불리하다. 청정화를 위해 항상 대풍량이 필요한 곳에는 정풍량(CAV) 방식이 적합하다. 에너지 절약, 개별 실온제어, 동시사용률 반영에 의한 기기용량 축소는 VAV의 장점이다.

배기가스에 물을 분무하여 접촉시키고 흡수·융해·응축작용으로 분진과 유해가스를 제거하는 것은 세정식 집진기(스크러버)이다. 사이클론은 원심력, 전기 집진기는 코로나 방전에 의한 대전을 이용하는 방식이다.

급기 덕트는 냉풍·온풍이 흐르므로 열손실 방지(보온·보냉)와 여름철 표면 결로 방지(방로)를 위해 덕트 전체를 단열해야 한다. 배기·배연 덕트는 버려지는 공기가 흐르므로 원칙적으로 단열이 불필요하다.

EHP(전기구동 히트펌프) 방식은 전력으로 압축기를 구동하므로 냉방 수요가 몰리는 하절기 낮 시간대에 전력 사용이 집중되어 피크전력 평준화에 기여할 수 없다. GHP는 가스엔진 구동, 지역냉난방과 축열방식은 열원 분산·야간전력 이용으로 피크전력을 낮출 수 있다.

수평 취출된 기류는 진행하면서 밀도차로 서서히 하강하는데, 일정 거리 진행 후 기류 중심선이 취출구 중심에서 아래로 처진 수직거리를 강하도(drop)라 한다. 도달거리는 취출구에서 기류 말단(잔풍속 약 0.25 m/s 지점)까지의 수평거리를 말한다.

각층 유닛방식은 층마다 공조기(유닛)를 설치하는 방식이므로 공조기 대수가 많아져 설비비가 오히려 비싸진다. 대신 층별 시간차 운전·개별 운전이 가능하고, 덕트가 짧아지며 층간 관통덕트가 없어 방재상 유리한 장점이 있다.

개방형 팽창탱크는 대기에 개방되어 있으므로 탱크 내 물이 끓어 넘치거나 증발하지 않도록 온수온도 100℃ 미만의 저온수 난방에 사용한다. 100℃ 이상의 고온수 난방에는 밀폐형 팽창탱크를 사용해야 한다.

가변풍량(VAV) 단일덕트 방식은 부하변동에 따라 송풍량을 조절하므로 제어 응답성이 좋고 반송 에너지가 절약되어, OA기기로 내부발생열이 크고 부하변동이 잦은 대규모 사무실 건물에 가장 적합하다. 정풍량 방식은 부하변동 대응과 에너지 절약 면에서 불리하다.

냉동능력은 브라인이 빼앗기는 열량으로 구한다. 순환량 $220\,\mathrm{L/min}\times 1.15=253\,\mathrm{kg/min}$이므로 $Q=253\times 60\times 0.75\times\{-5-(-9)\}=15180\times 0.75\times 4=45540\,\mathrm{kcal/h}$이다.

팽창밸브의 교축과정은 외부와 열·일의 교환이 없이 압력만 강하하는 과정이므로 등엔탈피 과정으로 취급한다. 압력과 온도는 내려가고 일부 냉매가 플래시가스로 증발하지만, 입구와 출구의 엔탈피는 같다.

열통과율 식 $\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{\alpha_o}+\dfrac{l}{\lambda}+\dfrac{1}{\alpha_i}$에서 방열재 두께를 구한다. $l=\left(\dfrac{1}{0.000117}-\dfrac{1}{0.023}-\dfrac{1}{0.0116}\right)\times 0.000046\approx 8417\times 0.000046\approx 0.387\,\mathrm{m}$이므로 약 38.7cm이다.

입형 셸 앤 튜브식 응축기는 냉각수가 튜브 상부에서 아래로 흐르는 개방 구조여서 운전 중에도 냉각관 청소가 가능한 것이 특징이다. 횡형의 관내 수속은 1~2 m/s 정도가 적당하고, 공랭식은 외기온도에 따라 응축능력이 변하며, 증발식 응축기는 물의 증발잠열을 주로 이용한다.

펠티에 효과를 이용한 전자냉동은 서로 다른 두 반도체 접합에 직류를 흘려 접합부에서 직접 흡열·발열을 얻는 방식이므로, 압축기·응축기·증발기 같은 기계장치나 냉매가 필요 없다. 따라서 증기 압축식과 같은 구성기기를 이용한다는 설명은 틀리다.

가열측 순환 온수의 유량이 설계값보다 많으면 응축기(수가열기)의 열교환이 잘되어 응축온도·응축압력이 낮아지므로 토출가스 온도는 오히려 낮아진다. 팽창밸브 과도한 교축이나 증발기 착상은 흡입압력을 떨어뜨려 압축비를 키우므로 토출온도 상승의 원인이 된다.

표준냉동사이클의 팽창밸브 교축과정은 등엔탈피 과정이므로 입구와 출구의 엔탈피는 같다. 압력과 온도는 강하하고 엔트로피는 증가하지만 엔탈피는 변하지 않는 것으로 취급한다.

맥스웰 관계식은 ① $(\partial T/\partial P)_s=(\partial v/\partial s)_P$, ② $(\partial T/\partial v)_s=-(\partial P/\partial s)_v$, ③ $(\partial v/\partial T)_P=-(\partial s/\partial P)_T$ 로 모두 옳은 형태다. ④는 옳은 관계식 $(\partial P/\partial T)_v=(\partial s/\partial v)_T$ 와 달리 미분 변수가 뒤바뀌어 성립하지 않는다.

듀링선도(압력-온도선도)는 LiBr 수용액의 농도별 포화특성을 나타내는 선도로, 흡수식 냉동기의 사이클(흡수기-재생기-응축기-증발기)을 해석하는 데 사용한다. 증기 압축식 계열(원심식·스크롤식 포함)은 P-h선도(몰리에르선도)로 나타낸다.

단열 압축은 외부와 열 출입이 없어 압축일이 모두 냉매의 내부에너지로 저장되므로 압축 후 온도가 상승한다. 팽창밸브 전후의 엔탈피는 변하지 않고, 응축기에서 버리는 열은 주로 잠열이며, 응고열·융해열·응축열·증발열·승화열은 모두 잠열이므로 나머지 보기는 틀리다.

강도성 상태량은 물질의 양에 무관한 성질로 온도·압력·밀도 등이 해당한다. 내부에너지는 물질의 양에 비례하여 커지는 종량성(용량성) 상태량이므로 강도성 상태량이 아니다.

공급 열량은 $\dfrac{3600\times 29900}{3600}=29900\,\mathrm{kW}$이다. 따라서 열효율은 $\eta=\dfrac{6050}{29900}\approx 0.202$, 즉 약 20%이다.

입구측 온도차 $\Delta_1=38-30=8\,\mathrm{^\circ C}$, 출구측 온도차 $\Delta_2=38-35=3\,\mathrm{^\circ C}$이다. 대수평균온도차는 $LMTD=\dfrac{8-3}{\ln(8/3)}\approx\dfrac{5}{0.981}\approx 5.1\,\mathrm{^\circ C}$로 약 5℃이다.

P-h선도에는 압력, 엔탈피, 온도, 비체적, 엔트로피, 건조도 등의 냉매 상태량이 표시된다. 습구온도는 공기와 수증기의 혼합 상태를 다루는 습공기선도의 요소이므로 냉매의 P-h선도에는 나타나지 않는다.

히트파이프는 밀봉 용기 내 작동유체가 증발부에서 열을 흡수해 증발하고, 단열부를 지나 응축부에서 방열·응축된 뒤 윅(wick)의 모세관력으로 되돌아오는 열전달 소자이다. 따라서 구성요소는 증발부·단열부·응축부이며 팽창부는 없다.

흡수식 냉동장치의 용액 열교환기는 발생기(재생기)에서 나오는 고온의 농용액과 흡수기에서 발생기로 보내지는 저온의 희용액을 서로 열교환시키는 장치이다. 이를 통해 발생기의 가열량과 흡수기의 냉각열량을 동시에 줄여 성적계수를 향상시킨다.

흡수식 냉동기에서 냉매인 물은 증발기에서 증발하여 냉동효과를 낸 뒤 흡수기에서 LiBr 용액에 흡수되고, 용액 상태로 열교환기를 거쳐 재생기로 보내져 다시 분리된다. 따라서 순환경로는 증발기 → 흡수기 → 열교환기 → 재생기 순이다.

평판의 전도 열전달식 $q=\dfrac{kA\Delta t}{l}$에서 온도차를 구하면 $\Delta t=\dfrac{ql}{kA}=\dfrac{1000\times 0.01}{0.79\times 0.5}\approx 25.3\,\mathrm{^\circ C}$이다. 따라서 가열판에 접하는 면의 온도는 $100+25.3\approx 125\,\mathrm{^\circ C}$이다.

여러 입력 중 하나 이상이 ON일 때 출력이 나오는 것은 논리합인 OR회로이다. AND회로는 모든 입력이 ON일 때만 출력이 나오고, 자기유지회로는 한 번 ON된 출력을 스스로 유지하는 회로이다.

제어량을 원하는 상태(목표값)로 만들기 위해 제어계에 가하는 입력신호를 제어명령이라 한다. 제어장치는 이 명령을 기준으로 조작량을 만들어 제어대상에 가한다.

목표값이 다른 양과 일정한 비율 관계를 유지하며 변화하는 제어는 비율제어이다. 추종제어는 임의로 변하는 목표값을 따라가는 제어, 정치제어는 목표값이 일정한 제어, 프로그램제어는 목표값이 미리 정해진 시간 함수로 변하는 제어이다.

보일러의 자동연소제어는 부하에 따라 연료량과 공기량을 일정한 비율(공연비)로 유지하며 공급하는 제어이므로 비율제어에 해당한다. 목표값인 연료-공기 비율 관계를 유지하는 것이 핵심이다.

입력용 트랜지스터가 병렬로 접속되어 어느 한 입력이라도 ON이면 트랜지스터가 도통하여 컬렉터 출력이 0이 되는 구조이므로, OR의 출력을 반전시킨 NOR회로이다. 즉 모든 입력이 0일 때만 출력이 1이 된다.

슬립은 $s=\dfrac{N_s-N}{N_s}$로 정의되므로 s=0이면 회전속도 N이 동기속도 $N_s$와 같다는 의미이다. 실제 유도전동기는 회전자에 유도전류가 흐르려면 슬립이 필요하므로 정상 운전 시 s는 0보다 약간 큰 값을 가지며, 정지상태는 s=1이다.

3상 전력 공식 $P=\sqrt{3}\,VI\cos\theta$에서 전압을 구한다. $V=\dfrac{28000}{\sqrt{3}\times 50\times 0.85}\approx\dfrac{28000}{73.6}\approx 380\,\mathrm{V}$이다.

a접점(NO접점)은 평상시(전원 미투입·조작 전)에는 떨어져 있다가 동작 시 붙는 접점이다. 반대로 평상시 붙어 있다가 동작 시 떨어지는 접점은 b접점(NC접점)이라 한다.

전기량은 전류와 시간의 곱이다. $Q=It=5\times(10\times 60)=5\times 600=3000\,\mathrm{C}$이다.

단극발전기는 직류를 발생시키는 특수 직류발전기이므로 교류를 직류로 변환하는 기기가 아니다. 수은정류기, 회전변류기, 컨버터(정류기)는 모두 교류를 직류로 변환하는 장치이다.

워드레오나드 방식은 전동발전기로 직류전동기의 전기자에 가하는 전압을 연속적으로 바꾸어 속도를 제어하는 전압제어법이다. 광범위한 속도제어가 가능하고 효율이 좋으나 설비비가 비싸다.

기자력은 코일 권수와 전류의 곱이다. $F=NI=200\times 2=400\,\mathrm{AT}$이다.

자계 중의 자극이 받는 힘은 $F=mH$이므로 자극의 세기는 $m=\dfrac{F}{H}=\dfrac{8\times 10^{-3}}{100}=8\times 10^{-5}\,\mathrm{Wb}$이다.

광전형 센서는 포토다이오드·포토트랜지스터처럼 반도체 pn접합의 광기전력 효과를 이용해 빛을 전기신호로 바꾸는 소자이다. 초전 효과는 온도 변화에 의해 전하가 발생하는 현상으로 초전형 적외선 센서에 이용되는 것이므로 광전형 센서의 설명으로 틀리다.

RLC 직렬회로에서 전압과 전류가 동상이 되는 것은 직렬공진 조건, 즉 $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$일 때이다. 이를 정리하면 $\omega=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$가 되며, 이때 리액턴스가 상쇄되어 회로는 순저항 회로가 된다.

입력 중 어느 하나라도 1이면 출력이 0이 되는 회로는 OR의 출력을 반전한 NOR회로이다. NOR회로는 모든 입력이 0일 때만 출력이 1이 된다.

후크 미터(클램프 미터)는 전선을 훅으로 감싸기만 하면 회로를 끊지 않고 운전 중인 전동기의 교류전류를 측정할 수 있는 계기이다. 회로시험기는 통전 중 전류의 직접 측정이 곤란하고, 절연저항계와 어스 테스터는 절연저항·접지저항 측정용이다.

피드백 제어는 출력을 검출해 목표값과 비교하는 검출부·비교부가 추가로 필요하므로 제어계가 복잡해지고 설비비가 비싸진다. 대신 목표값에 정확히 도달하고 외란의 영향을 줄이며 제어 특성을 향상시킬 수 있는 것이 장점이다.

하트포드 접속법은 보일러 주변에서 환수주관을 보일러의 안전수위(표준수면) 높이에서 균형관에 접속하는 배관법이다. 환수관이 파손되어도 보일러 수가 안전수위 이하로 유출되는 것을 막아 저수위 사고(빈 상태 과열)를 방지한다.

순환수량은 손실열량을 급탕·복귀탕 온도차로 나누어 구한다. $W=\dfrac{3000}{60\times(70-60)}=5\,\mathrm{kg/min}$이므로 약 5 L/min이다.

급수관은 수리 시 관 내의 물을 완전히 배제할 수 있도록 1/250 이상의 구배를 주어 배관하고, 최저부에는 배니밸브(드레인 밸브)를 설치한다.

임펄스 증기 트랩은 실린더 내 온도 변화에 따라 밸브가 연속적으로 개폐되며, 구조상 작동 시 증기가 약간 새는 결점이 있다는 설명이 옳다. 플로트 트랩은 다량트랩으로 저압에 쓰이고, 열동식 트랩은 저압용이며, 버킷 트랩은 고압·중압 증기관에 적합한 트랩이므로 나머지는 특징이 서로 뒤바뀌어 틀리다.

수세식 변기에서 나오는 대·소변 배수는 오수로 분류한다. 잡배수는 세면기·주방 등에서 나오는 일반 생활배수이고, 특수배수는 공장 폐수 등 유해물질을 포함한 배수, 우수배수는 빗물 배수이다.

리버스 리턴(역환수) 배관방식은 각 기기까지의 공급관과 환수관 길이의 합이 같아지도록 배관하여 유량이 균등하게 분배되도록 하는 방식이다. 이로써 가까운 계통으로만 온수가 흐르는 단락현상을 방지할 수 있다.

응축기가 냉방기(증발기 측)보다 위에 있어 토출가스 입상 배관이 길어지는 경우, 높이 10m 이상이면 10m마다 중간 오일 트랩을 설치하여 오일 회수를 돕는다. 5m마다 설치한다는 설명은 기준과 달라 틀리다.

액분리기와 압축기 사이의 흡입배관은 관 내 응축된 액이나 오일이 압축기 쪽으로 서서히 흘러 되돌아가도록 1/200 정도의 완만한 압축기 측 하향 구배로 시공한다. 구배가 급하면 액이 한꺼번에 흘러 액백의 우려가 있다.

강관 수평주관의 지지간격은 관경에 따라 정해지며 100A 강관은 4m 이내마다 지지한다. 관경이 클수록 지지간격을 넓게 할 수 있으며, 50~80A는 3m, 200A 이상은 5m 정도를 기준으로 한다.

지역난방은 대규모 고효율 열원설비에서 집중적으로 열을 생산하고 연소가스를 집중 관리·처리하므로 개별난방에 비해 대기 오염물질이 오히려 감소한다. 각 건물에 보일러가 없어 화재 위험이 적고 도시 방재수준 향상과 에너지 효율적 이용이 가능한 것이 장점이다.

강관의 용접 접합에는 맞대기용접, 슬리브용접, 플랜지용접이 사용된다. 플라스틴용접이라는 접합법은 존재하지 않으므로 가장 적합하지 않다.

플러시 밸브나 급속 개폐식 수전은 물의 흐름을 급격히 차단하여 오히려 수격작용을 유발하는 기구이므로 방지 대책이 아니다. 수격작용 방지를 위해서는 유속을 2 m/s 전후로 낮추고, 에어체임버·수격방지기를 설치하며, 밸브를 서서히 개폐한다.

하향 공급식 급탕배관은 급탕 수평주관을 최상부에 두고 아래로 공급하는 방식으로, 급탕관과 복귀관 모두 끝내림(선하향) 구배를 주어 물의 흐름과 공기빼기·배수가 원활하도록 한다.

보온재는 밀도가 클수록 고체 부분을 통한 전도 열전달 경로가 많아져 열전도율이 커지므로, 밀도가 크다는 것은 열전도율이 작아지는 조건이 아니다. 기공이 작고 기공률이 크며 온도가 낮을수록 열전도율은 작아진다.

공기빼기밸브(에어벤트)는 공기가 모이기 쉬운 배관의 최상부나 굴곡부 상단에 설치해야 하며, 순환펌프의 흡입측에 부착하는 것이 아니다. 팽창관에 밸브를 달지 않는 것, 최저부의 배수밸브, 팽창탱크를 향한 올림구배는 모두 옳은 시공 사항이다.

도시가스사업법령상 배관을 철도부지에 매설하는 경우 배관 외면으로부터 궤도 중심까지 4m 이상, 철도부지 경계까지 1m 이상, 지표면으로부터 배관 외면까지 깊이 1.2m 이상을 유지해야 한다. 철도부지 경계까지 0.6m 이상이라는 것은 기준(1m)에 미달하는 설명이므로 틀리다.

고가 탱크식은 펌프로 물을 옥상 등의 고가탱크에 양수한 뒤 중력(자연낙차)으로 일정한 압력을 유지하며 급수하는 방식이다. 탱크 내 공기를 압축·가압하여 급수하는 것은 압력탱크식 급수방법이므로 틀린 설명이다.

스위블형 신축이음은 2개 이상의 엘보를 나사 접합하여 나사부의 회전으로 신축을 흡수하는 방식으로, 주로 증기·온수 난방용 방열기 주변 저압 배관에 사용된다. 루프형은 고압 옥외 배관, 슬리브형·벨로즈형은 일반 배관의 신축 흡수에 쓰인다.