[공조냉동기계산업기사 필기] 25년 3회차 시험지 PDF 다운로드

[공조냉동기계산업기사 필기] 25년 3회차
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문제 1
다음은 이중 덕트방식의 특징을 나열한 것이다. 옳지 않은 것은?
1냉방, 난방의 부하에 따라 자유로이 대응할 수 있다.
2부하 변동에 따라 취출공기를 제어하기 위해서 별도의 재열기를 설치 하여야 한다.
3최소풍량이 취출되어도 실내온도는 설정 온도 범위를 유지할 수 있다.
4중앙식 공조 기기를 사용함으로서 유지, 보수, 운전이 편하다.
정답 및 해설

이중 덕트방식은 냉풍과 온풍을 각각 별도의 덕트로 보내 실별 혼합상자(믹싱박스)에서 필요한 비율로 섞어 취출하므로, 부하 변동 대응을 위해 별도의 재열기를 설치할 필요가 없다. 재열기가 필요한 것은 단일덕트 재열방식이며, 이중 덕트는 혼합만으로 각 실의 냉·난방 요구에 동시에 대응할 수 있고 중앙 기계실에서 관리하므로 유지·보수가 편하다.

문제 2
인텔리전트 빌딩과 같이 냉방부하가 큰 건물이나 백화점과 같이 잠열부하가 큰 건물에서 송풍량과 덕트 크기를 크게 늘리지 않고자 할 대 공조방식은 어느 것인가?
1바닥취출 공조방식
2저온공조방식
3팬코일 유닛방식
4재열코일방식
정답 및 해설

저온공조방식은 급기온도를 일반 공조의 12~15℃보다 낮은 4~10℃ 수준으로 낮춰 같은 냉방부하를 더 적은 풍량으로 처리하는 방식이다. 송풍량이 줄어드는 만큼 덕트 단면과 반송동력이 작아지고, 급기의 노점온도가 낮아 잠열부하가 큰 건물의 제습에도 유리하다.

문제 3
다음 그림은 냉방시의 공기조화 과정을 나타내고 있다. 그림과 같은 조건일 경우 냉각코일의 바이패스 팩터는 얼마인가? (단, ① 실내공기의 상태점, ② 외기의 상태점, ③ 혼합공기의 상태점, ④\ 취출공기의 상태점, ⑤ 코일의 장치노점온도)
10.15
20.20
30.25
40.30
정답 및 해설

바이패스 팩터는 코일과 접촉하지 못하고 그대로 빠져나온 공기의 비율이므로 BF=t출구tADPt입구tADP\mathrm{BF} = \dfrac{t_{\text{출구}} - t_{\text{ADP}}}{t_{\text{입구}} - t_{\text{ADP}}}로 구한다. 코일 입구는 혼합공기 28C28^\circ\mathrm{C}, 출구는 취출공기 16C16^\circ\mathrm{C}, 장치노점온도는 13C13^\circ\mathrm{C}이므로 BF=16132813=315=0.2\mathrm{BF} = \dfrac{16 - 13}{28 - 13} = \dfrac{3}{15} = 0.2이다. 실내 26C26^\circ\mathrm{C}와 외기 32C32^\circ\mathrm{C}는 혼합공기 온도를 만들어 내는 값일 뿐 바이패스 팩터 계산에 직접 쓰이지는 않는다.

문제 4
건구온도 t1 = 27℃, 절대습도 x1 = 0.012kg/kg'의 실내 공기와 건구온도 t2 = 25℃, 절대습도 x2 = 0.002kg/kg' 의 외기를, 외기 : 환기 = 1 : 2의 비율로 혼합할 때 혼합 후의 공기의 건구온도 t3(℃)는 얼마인가?
127.3
225.3
326.3
424.3
정답 및 해설

혼합공기의 건구온도는 질량비에 따른 가중평균이다. t3=mot2+mrt1mo+mrt_3=\dfrac{m_o t_2 + m_r t_1}{m_o+m_r}에 외기 : 환기 =1:2=1:2를 대입하면 t3=1×25+2×271+2=79326.3Ct_3=\dfrac{1\times 25 + 2\times 27}{1+2}=\dfrac{79}{3}\fallingdotseq 26.3\,^\circ\mathrm{C}가 된다. 환기(실내공기) 쪽 비율이 2배이므로 혼합온도는 실내온도 27℃에 더 가깝게 나온다.

문제 5
다음에서 헌열비를 바르게 표시한 것은?
1헌열량/전열량
2잠열량/전열량
3잠열량/헌열량
4헌열량/잠열량
정답 및 해설

현열비(SHF)는 전열량 중 현열량이 차지하는 비율로 SHF=qsqs+qL=현열량전열량SHF=\dfrac{q_s}{q_s+q_L}=\dfrac{\text{현열량}}{\text{전열량}}이다. 습공기 선도에서 취출 상태점의 방향(열수분비와 함께)을 정하는 값이며, 잠열량을 전열량으로 나눈 것은 잠열비로 별개의 지표다.

문제 6
증기트랩(Steam trap)의 설명으로 옳은 것은?
1고압의 증기를 만들기 위하여 가열하는 장치
2증기가 환수관에서 새 나오는 것을 방지하기 위해 방열기의 출구에 설치된 자동밸브
3증기가 역류하는 것을 방지하기 위해 만든 자동밸브
4간헐운전을 하기 위해서 고압의 증기를 만드는 자동밸브
정답 및 해설

증기트랩은 방열기나 증기관 말단에 설치되어 응축수만 환수관으로 배출하고 증기는 통과시키지 않는 자동밸브다. 증기가 환수관으로 새어 나가면 환수관 압력이 올라가 증기 순환이 방해되므로 이를 막는 것이 주된 기능이며, 증기를 만들어 내는 가열장치와는 성격이 다르다.

문제 7
바이패스 계수(Bypass factor)란?
1신선한 공기와 순환공기의 비율
2혼합 공기중의 건공기 비율
3송풍 공기중의 습공기 비율
4코일을 통과하는 공기중 코일과 접촉하지 않고 통과하는 공기의 비율
정답 및 해설

바이패스 계수(BF)는 코일을 지나는 공기 중 코일 표면과 접촉하지 못하고 그대로 통과해 상태 변화를 겪지 않은 공기의 비율이다. 코일의 열수가 많고 핀 간격이 좁으며 통과풍속이 낮을수록 BF는 작아져 코일 출구 공기가 장치노점온도에 가까워진다.

문제 8
현재의 공기상태가 건구온도 26℃, 상대습도 50%라면, 공기의 건구온도와 습구온도, 노점온도의 값이 큰 것부터 나열한 것은?
1건구온도 > 습구온도 > 노점온도
2습구온도 > 건구온도 > 노점온도
3노점온도 > 습구온도 > 건구온도
4건구온도 > 노점온도 > 습구온도
정답 및 해설

상대습도가 100%에 이르지 않은 불포화 습공기에서는 언제나 건구온도 > 습구온도 > 노점온도의 순서가 성립한다. 습구온도는 단열포화에 의한 증발냉각으로 건구온도보다 낮고, 노점온도는 절대습도를 유지한 채 포화에 도달하는 온도라 습구온도보다 더 낮으며, 세 온도가 같아지는 것은 포화상태뿐이다.

문제 9
공기조화 방식의 특징 중 수-공기방식에 해당하는 것은?
1환기휀을 설치하면 외기냉방이 불가능하다.
2유닛1대로서 1개의 소규모 존(zone)을 구성하므로 조닝이 용이하다.
3덕트가 없으므로 덕트 스페이스가 필요하지 않다.
4냉동기를 내장하고 있으므로 일반적으로 소음, 진동이 크다.
정답 및 해설

수-공기방식(팬코일 유닛 + 덕트 병용 방식 등)은 유닛 1대가 하나의 소규모 존을 담당하므로 실별 개별 제어와 조닝이 쉽다. 덕트가 전혀 없어 덕트 스페이스가 불필요한 것은 전수방식이고, 냉동기를 내장해 소음·진동이 큰 것은 개별(패키지)방식의 특징이다.

문제 10
26℃인 공기 200kg과 32℃인 공기 300kg을 혼합하면 최종온도는?
128.0℃
228.4℃
329.0℃
429.6℃
정답 및 해설

공기의 비열이 같으므로 혼합온도는 질량 가중평균으로 구한다. t=m1t1+m2t2m1+m2=200×26+300×32200+300=14800500=29.6Ct=\dfrac{m_1 t_1 + m_2 t_2}{m_1+m_2}=\dfrac{200\times 26+300\times 32}{200+300}=\dfrac{14800}{500}=29.6\,^\circ\mathrm{C}이다. 질량이 큰 32℃ 쪽으로 치우친 값이 나오는 것이 타당하다.

문제 11
온도 30℃, 절대습도 x=0.0271kg/kg1인 습공기의 엔탈피값(kcal/kg)은 약 얼마인가?
189.58
247.88
323.73
411.98
정답 및 해설

습공기 엔탈피는 h=0.24t+x(597.5+0.441t) kcal/kgh=0.24\,t + x\,(597.5+0.441\,t)\ \mathrm{kcal/kg}로 계산한다. 대입하면 h=0.24×30+0.0271×(597.5+0.441×30)=7.2+0.0271×610.73h=0.24\times 30 + 0.0271\times(597.5+0.441\times 30)=7.2+0.0271\times 610.73이고, h=7.2+16.5523.7 kcal/kgh=7.2+16.55\fallingdotseq 23.7\ \mathrm{kcal/kg}이 된다.

문제 12
풍량 450m3/min, 정압 50mmAq, 회전수 600rpm인 다익 송풍기의 소요 동력 (kW)은 약 얼마인가? (단, 정압효율은 50%이다.)
13.5kW
27.4kW
311kW
415kW
정답 및 해설

송풍기 축동력은 L=QPs6120η kWL=\dfrac{Q\,P_s}{6120\,\eta}\ \mathrm{kW}(QQ: m³/min, PsP_s: mmAq)로 구한다. 대입하면 L=450×506120×0.5=2250030607.4 kWL=\dfrac{450\times 50}{6120\times 0.5}=\dfrac{22500}{3060}\fallingdotseq 7.4\ \mathrm{kW}이다. 회전수는 풍량과 정압이 이미 주어져 있으므로 계산에 직접 쓰이지 않는 조건이다.

문제 13
배관의 직관부에서 압력손실이 적어질 수 있는 조건은?
1관의 마찰계수가 클 때
2관 길이가 길 때
3관경이 클 때
4유속이 클 때
정답 및 해설

직관부의 마찰손실은 ΔP=fLdρv22\Delta P = f\,\dfrac{L}{d}\,\dfrac{\rho v^2}{2}로 표현되므로 관경 dd가 클수록 손실이 작아진다. 마찰계수와 관 길이는 분자에 있어 클수록 손실이 커지고, 유속은 제곱으로 작용해 가장 민감하게 손실을 키운다.

문제 14
공기세정기(air washer)에는 "입구공기 의 흐름을 균일하게 하는( ① )를, 출구 측에는 물방울이 공기에 혼입되지 않도록 ( ② )를 설치한다." 에서 각 번호의 기기 명칭으로 맞는 것은?
1① 스탠드파이프, ② 플러딩 노즐
2① 플러딩 노즐, ② 루버
3① 루버, ② 엘리미네이터
4① 엘리미네이터, ②스탠드파이프
정답 및 해설

공기세정기 입구에는 유입 기류를 균일하게 펴 주는 루버를 두고, 출구에는 분무된 물방울이 공기와 함께 실려 나가지 않도록 엘리미네이터를 설치한다. 플러딩 노즐은 엘리미네이터 표면에 물을 흘려 먼지를 씻어내는 부속이고, 스탠드파이프는 수조 수위 유지용이다.

문제 15
온수난방 방식에 대한 설명 중 옳은 것은?
1중력순환식은 방열기를 보일러 보다 낮은 곳에 설치해야 하므로 주택 등과 같이 소형 건물에 적당하다.
2역환수식은 2관식으로 각 방열기를 거치는 급수관과 환수관의 총길이가 대체로 동일하도록 배관한다.
32관식 배관방식은 순환력이 극히 좋지 않아서 근래에는 사용되지 않는다.
4강제순환식은 온수의 밀도차에 의해 대류작용으로 자연순환하며, 소규모 건물에 대부분 적용된다.
정답 및 해설

역환수식(리버스 리턴)은 각 방열기를 거치는 급수관과 환수관의 총연장을 대체로 같게 만들어 마찰저항을 균등화함으로써 유량 불균형을 줄이는 2관식 배관법이다. 중력순환식은 밀도차로 순환하므로 방열기를 보일러보다 높게 설치해야 하고, 밀도차 대류로 자연순환하는 방식은 강제순환식이 아니라 중력순환식이다.

문제 16
공조기(AHU)와 덕트의 접속에서 송풍기의 진동이 덕트로 전달되지 않도록 하기위한 적합한 이음법은?
1플렉시블 이음
2캔버스 이음
3스위블 이음
4루프 이음
정답 및 해설

공조기와 덕트 사이에는 범포(캔버스)로 만든 가요이음을 끼워 송풍기의 진동과 소음이 덕트로 전달되는 것을 차단한다. 플렉시블 이음은 냉매관·수배관 등 관로의 진동 절연에 쓰이고, 스위블 이음과 루프 이음은 배관의 신축을 흡수하는 신축이음이다.

문제 17
건구온도 30℃, 상대습도 60%인 습공기에 있어서 건공기의 분압은 약 얼마인가? (단, 대기압은 760mmHg, 포화 수증기압은 27.65mmHg이다.)
127.62 mmHg
2376 mmHg
3743 mmHg
4700 mmHg
정답 및 해설

수증기 분압은 Pw=ϕPs=0.6×27.65=16.59 mmHgP_w=\phi\,P_s=0.6\times 27.65=16.59\ \mathrm{mmHg}이다. 건공기 분압은 전압에서 수증기 분압을 뺀 값이므로 Pa=76016.59743 mmHgP_a=760-16.59\fallingdotseq 743\ \mathrm{mmHg}가 된다(돌턴의 분압 법칙).

문제 18
흡수식 냉온수기에 대한 설명이다. ( )안에 들어갈 명칭으로 가장 알맞은 용어는?
1①증발기, ②응축기
2①재생기, ②증발기
3①증발기, ②재생기
4①발생기, ②방열기
정답 및 해설

흡수식 냉온수기는 여름철에 증발기에서 냉매인 물이 증발하면서 주위의 냉수로부터 열을 빼앗아 저온의 냉수를 만들어 냉방에 쓴다. 겨울철에는 냉매 순환을 멈추고 재생기(발생기)에서 흡수액을 가열할 때 발생하는 열을 그대로 온수 생산에 이용한다. 한 대의 기기로 냉방과 난방을 모두 해결할 수 있는 이유가 바로 이 재생기의 가열부를 난방 열원으로 겸용하기 때문이다.

문제 19
공조기 냉수코일의 전열부하가 151.2 kW, 코일의 열관류율이 0.9kW/m2K0.9\,\mathrm{kW/m^2\cdot K}, 코일 전면면적이 2m22\,\mathrm{m^2}, 대수평균온도차가 14℃일 때 필요한 코일의 열수(列數)는? (단, 습면보정계수는 1.0으로 한다.)
14열
26열
38열
410열
정답 및 해설

코일 열수는 N=qKAfΔtmCN=\dfrac{q}{K\,A_f\,\Delta t_m\,C}로 구한다(AfA_f: 전면면적, CC: 습면보정계수). 대입하면 N=151.20.9×2×14×1.0=151.225.2=6N=\dfrac{151.2}{0.9\times 2\times 14\times 1.0}=\dfrac{151.2}{25.2}=6이므로 6열이 필요하다.

문제 20
공조용 열원장비로 흡수식 냉온수기를 채택하는 경우의 특징으로 틀린 것은?
1압축기가 없어 운전 시 소음과 진동이 작다.
2소비 전력이 적어 수변전 설비 용량을 줄일 수 있다.
31대의 기기로 냉수와 온수를 만들 수 있어 냉난방 겸용 건물에 유리하다.
4증기압축식 냉동기보다 성적계수가 높아 냉각탑 용량이 작아진다.
정답 및 해설

흡수식 냉온수기는 성적계수가 증기압축식보다 낮고, 냉각수가 응축열뿐 아니라 흡수기의 흡수열까지 함께 제거해야 하므로 같은 냉동능력에서 냉각탑 용량이 오히려 커진다. 압축기가 없어 소음·진동과 소비전력이 작고 한 대로 냉수와 온수를 얻을 수 있다는 나머지 설명은 옳다.

문제 21
저온측 응축기를 고온측 냉동기로 냉각하는 것은?
1흡수식 냉동
2터보 냉동
3로터리 냉동
42원 냉동
정답 및 해설

2원(캐스케이드) 냉동은 저온측 사이클의 응축기와 고온측 사이클의 증발기를 캐스케이드 열교환기로 결합해, 저온측 응축열을 고온측 냉동기가 흡수·제거하는 방식이다. 단단 압축으로는 압축비가 지나치게 커지는 -70℃ 이하 초저온 영역에 사용한다.

문제 22
냉매로서 구비해야 할 이상적인 성질이 아닌 것은?
1임계온도가 상온보다 높아야 한다.
2증발잠열이 커야 한다.
3윤활유에 대한 용해도가 클수록 좋다.
4전열이 양호하여야 한다.
정답 및 해설

냉매가 윤활유에 지나치게 잘 녹으면 오일이 냉매와 함께 순환하면서 압축기 유면이 낮아지고 증발기 전열면에 유막이 생겨 전열이 나빠지므로, 용해도가 클수록 좋다는 설명은 옳지 않다. 임계온도가 상온보다 높아 상온 냉각수로 응축이 가능해야 하고 증발잠열이 커야 냉매순환량이 적어진다는 나머지 조건은 맞다.

문제 23
수증기를 열원으로 하여 냉방에 적용시킬 수 있는 냉동기는 어느 것인가?
1원심식 냉동기
2왕복식 냉동기
3흡수식 냉동기
4터보식 냉동기
정답 및 해설

흡수식 냉동기는 재생기에서 증기·온수·배기가스 등의 열로 흡수용액을 가열해 냉매를 분리하므로, 수증기를 그대로 구동 열원으로 쓸 수 있다. 원심식·왕복식·터보식은 모두 전동기로 압축기를 구동하는 증기압축식이어서 열원이 아니라 전력이 필요하다.

문제 24
흡수식 냉온수기에서 기내로 유입된 공기와 기내에서 발생한 불응축가스를 기외로 방출하는 장치는?
1흡수장치
2재생장치
3압축장치
4추기장치
정답 및 해설

흡수식은 기내가 대기압보다 훨씬 낮은 진공으로 유지되어 외부 공기가 새어 들어오기 쉽고 부식 반응으로 수소 등 불응축가스도 생긴다. 이들 가스는 전열을 떨어뜨리고 능력을 저하시키므로 추기장치(퍼지 장치)로 기외로 뽑아낸다.

문제 25
5㎏의 산소가 체적 2m3로 부터 4m3로 변화하였다.이 변화가 압력 일정하에서 이루어 졌다면 엔트로피의 변화는 얼마인가? (단,산소는 완전가스로 보고, Cp = 0.221㎉/㎏ K로 한다)
10.33(㎉/K)
20.67(㎉/K)
30.77(㎉/K)
41.16(㎉/K)
정답 및 해설

정압변화에서는 V2V1=T2T1=42=2\dfrac{V_2}{V_1}=\dfrac{T_2}{T_1}=\dfrac{4}{2}=2이므로 엔트로피 변화는 ΔS=mCplnT2T1\Delta S = m\,C_p \ln\dfrac{T_2}{T_1}로 계산한다. 대입하면 ΔS=5×0.221×ln2=1.105×0.6930.77 kcal/K\Delta S = 5\times 0.221\times \ln 2 = 1.105\times 0.693 \fallingdotseq 0.77\ \mathrm{kcal/K}이다.

문제 26
다음 공비 혼합냉매의 조합이 잘못 짝지워진 것은?
1R501 = R12 + R22
2R502 = R115 + R12
3R503 = R13 + R23
4R504 = R115 + R32
정답 및 해설

R-502는 R-22와 R-115를 혼합한 공비혼합냉매이므로 R-12와 R-115의 조합으로 적은 것은 잘못이다. 나머지는 R-501 = R-12 + R-22, R-503 = R-13 + R-23, R-504 = R-32 + R-115로 옳게 짝지어져 있다.

문제 27
스크류(screw) 압축기의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?
1부품의 수가 적고 수명이 길다.
2흡입밸브와 토출밸브가 없어 밸브의 마모, 손실이 없다.
3압축이 연속적이며, 진동이 크다.
4무단계 용량제어가 가능하며 자동운전에 적합하다.
정답 및 해설

스크류 압축기는 한 쌍의 로터가 맞물려 돌면서 연속적으로 압축하므로 왕복동식과 달리 맥동과 진동이 작다. 흡입·토출 밸브가 없어 밸브 손상이 없고 슬라이드 밸브로 무단계 용량제어가 가능하다는 나머지 설명은 옳다.

문제 28
다음은 흡수식 냉동장치에 관한 설명이다. 옳지 않은 것은 어느 것인가?
1흡수식 냉동기에서는 증기압축식 냉동기에서의 압축기 역할을 흡수기와 발생기가 대신하고 있다.
2흡수식 냉동기는 가열원으로 천연가스, LPG 등을 사용할 수 있으나 효율이 나쁘므로 고온의 폐열을 얻을 수 있는 곳에 적합하다.
3흡수식 냉동기의 냉매로는 LIBR, 흡수제로서는 물로 사용하는 흡수식 냉동기가 현재 많이 사용되고 있다.
4흡수식 냉동기는 용량제어의 범위가 넓어 폭 넓은 용량제어가 가능하다.
정답 및 해설

현재 널리 쓰이는 흡수식 냉동기는 냉매가 물이고 흡수제가 리튬브로마이드(LiBr)인데, 이 설명은 둘을 뒤바꿔 놓았다. 흡수기와 재생기가 압축기 역할을 대신하고 가열량 조절로 넓은 범위의 용량제어가 가능하다는 나머지 설명은 맞다.

문제 29
다음 프레온계 냉매중 냉방용 터어보 냉동기에 적당한 냉매는 어느 것인가?
1R - 123
2R - 502
3R - 21
4R - 13
정답 및 해설

R-123은 표준 비등점이 높고 비체적이 커서 저압 원심(터보) 냉동기의 냉매로 적합하며, 대형 건물 냉방용 터보 냉동기에 사용되어 왔다. R-502와 R-13은 저온용 냉매이고 R-21은 실용 냉동기에 거의 쓰이지 않는다.

문제 30
팽창밸브 입구에서 410kcal/kg의 엔탈피를 갖고 있는 냉매가 팽창밸브를 통과하여 압력이 내려가고 포화액과 포화증기의 혼합물, 즉 습증기가 되었다. 습증기 중 포화액의 유랑이 7kg/min일 때 전 유출 냉매의 유랑은 약 얼마인가? (단, 팽창밸브를 지 난 후의 포화액의 엔탈피는 54kcal/kg, 건포화증기의 엔탈피는 500kcal/kg이다.)
130.3kg/min
232.4kg/min
334.7kg/min
436.5kg/min
정답 및 해설

팽창밸브는 등엔탈피 교축이므로 통과 후 건도는 x=4105450054=3564460.798x=\dfrac{410-54}{500-54}=\dfrac{356}{446}\fallingdotseq 0.798이고, 포화액이 차지하는 비율은 1x=0.2021-x=0.202이다. 따라서 전 유량은 G=70.20234.7 kg/minG=\dfrac{7}{0.202}\fallingdotseq 34.7\ \mathrm{kg/min}이다.

문제 31
다음 조건을 갖는 수냉식 응축기의 전열 면적은? (단, 응축기 입구의 냉매가스의 엔탈피 = 450㎉/㎏, 응축기 출구의 냉매액의 엔탈피 = 150㎉/㎏, 냉매 순환량 = 100㎏/h, 응축온도 = 40℃, 냉각수 평균온도 = 33℃, 응축기의 열관류율 = 800㎉/m2h℃)
13.86m2
24.56m2
35.36m2
46.76m2
정답 및 해설

응축부하는 Qc=G(h1h2)=100×(450150)=30000 kcal/hQ_c = G\,(h_1-h_2)=100\times(450-150)=30000\ \mathrm{kcal/h}이다. 전열면적은 A=QcKΔt=30000800×(4033)=3000056005.36 m2A=\dfrac{Q_c}{K\,\Delta t}=\dfrac{30000}{800\times(40-33)}=\dfrac{30000}{5600}\fallingdotseq 5.36\ \mathrm{m^2}가 된다.

문제 32
다음 열역학에 이용되고 있는 식중 잘못된 것은?
1q = Cv(T2 - T1) = Δu
2q = Cp(T2 - T1) = Δh
3δq = δu + APδv
4δh = δq + APδv
정답 및 해설

엔탈피 관계식은 δq=δhAvdP\delta q = \delta h - A\,v\,dP이므로 δh=δq+AvdP\delta h = \delta q + A\,v\,dP로 써야 하며, δh=δq+APδv\delta h = \delta q + AP\delta v는 잘못된 식이다. 정적변화의 q=Cv(T2T1)=Δuq=C_v(T_2-T_1)=\Delta u, 정압변화의 q=Cp(T2T1)=Δhq=C_p(T_2-T_1)=\Delta h, 열역학 제1법칙 δq=δu+APδv\delta q=\delta u + AP\delta v는 모두 옳다.

문제 33
흡수식 냉동기에 사용하는 흡수체로써 요구되는 성질은 다음과 같다. 옳지 않은 것은?
1용액의 증발압력이 높을 것
2농도의 변화에 의한 증기압의 변화가 적을 것
3재생에 많은 열량을 필요로 하지 않을 것
4점도가 낮을 것
정답 및 해설

흡수제는 재생기에서 가열될 때 냉매만 증발해 나가고 자신은 남아야 하므로 용액의 증기압(증발압력)이 낮아야 한다. 증발압력이 높으면 흡수제가 냉매와 함께 증발해 사이클을 돌면서 순도가 떨어진다. 농도 변화에 따른 증기압 변화가 작고 재생열이 적으며 점도가 낮아야 한다는 나머지 조건은 옳다.

문제 34
냉동식품의 생산공장에 많이 설치되는 동결장치로 설치 면적이 작고 출입구의 레이아웃을 비교적 자유롭게 하여 생산공정의 연속화, 라인화에 쉽게 연결 할 수 있는 방식은?
1스파이럴식 동결장치
2송풍 동결장치
3공기 동결장치
4액체질소 동결장치
정답 및 해설

스파이럴식 동결장치는 컨베이어 벨트를 나선형으로 층층이 감아올려 좁은 설치면적에서 긴 동결 체류시간을 확보하는 방식이다. 입·출구 위치를 비교적 자유롭게 배치할 수 있어 생산라인의 연속화·자동화에 그대로 연결하기 쉽다.

문제 35
다음 설명 중 맞는 것은 어느 것인가?
1증기 압축식 냉동사이클에서 팽창밸브를 통과한 냉매는 모두 저온저압의 포화액이 된다.
2압축기 실린더의 클리어런스 체적이 크면 체적효율이 작게 되고 토출가스 온도도 저하한다.
3흡입압력이 일정한 경우 압축기 입구에서 냉매증기의 과열도가 작을수록 냉매순환량은 작게 된다.
4공기열원 히트펌프를 난방운전하면 외기온도가 상승함에 따라 난방능력도 증대하고 성적계수도 커진다.
정답 및 해설

공기열원 히트펌프는 외기온도가 올라가면 증발온도가 높아져 압축비가 작아지고 냉매순환량이 늘어나므로 난방능력과 성적계수가 함께 커진다. 팽창밸브를 지난 냉매는 플래시 가스를 포함한 습증기이지 전부 포화액이 아니며, 클리어런스가 크면 체적효율은 낮아지되 토출가스 온도는 오히려 상승한다.

문제 36
다음은 냉동장치의 열역학에 관한 기술이다. 옳게 설명된 것은?
1온도 및 압력조건이 동일하면 열펌프 사이클의 성적계수와 냉동사이클의 성적계수는 동일하다.
2가스의 압축에 있어서 압축 전후의 압력을 P1, P2라 하고 체적을 V1, V2라 할 때 등온압축에서는 P1V1=P2V2가 성립한다.
3팽창밸브 전의 액온이 변하여도 압축기의 흡입압력, 토출압력, 흡입증기온도가 변하지 않으면 냉동능력은 변하지 않는다.
4팽창밸브에서는 냉매액의 압력, 온도가 저하하고 엔탈피가 감소한다.
정답 및 해설

등온압축에서는 이상기체 상태식에서 온도가 일정하므로 PV=일정PV=\text{일정}, 즉 P1V1=P2V2P_1V_1 = P_2V_2가 성립한다. 열펌프 성적계수는 냉동 성적계수보다 1만큼 크고, 팽창밸브는 등엔탈피 교축이라 엔탈피가 감소하지 않으며, 팽창밸브 전 액온(과냉각도)이 변하면 냉동효과가 달라져 냉동능력도 변한다.

문제 37
냉방용 축열장치의 종류가 아닌 것은?
1수축열 방식
2빙축열 방식
3잠열 축열 방식
4유 축열 방식
정답 및 해설

냉방용 축열은 물을 이용한 수축열, 얼음의 융해잠열을 쓰는 빙축열, 상변화물질(PCM)을 쓰는 잠열축열이 실용화되어 있다. 기름을 축열매체로 쓰는 유 축열 방식은 냉방 축열에 사용되지 않는다.

문제 38
다음 엔트로피에 관한 설명 중 틀린 것은?
1엔트로피는 자연현상의 비가역성을 나타내는 척도가 된다.
2엔트로피를 구할 때 적분경로는 반드시 가역변화이어야 한다.
3열기관이 가역사이클이면 엔트로피는 일정하다.
4열기관이 비가역사이클이면 엔트로피는 감소한다.
정답 및 해설

클라우지우스 부등식에 따라 비가역 사이클에서는 엔트로피가 증가하므로 감소한다는 설명은 틀리다. 가역 사이클에서는 한 사이클을 돌았을 때 엔트로피 변화가 0으로 일정하며, 엔트로피는 상태량이므로 계산 시 적분경로를 가역변화로 잡아야 한다.

문제 39
냉동능력 42 kW, 압축기 소요동력 14 kW인 냉동장치에서 수랭식 응축기의 열통과율이 0.8kW/m2K0.8\,\mathrm{kW/m^2\cdot K}, 냉매와 냉각수의 평균온도차가 5℃일 때 응축기의 소요 전열면적은 약 얼마인가?
1약 8.75 m²
2약 10.5 m²
3약 14 m²
4약 17.5 m²
정답 및 해설

응축부하는 냉동능력과 압축일의 합이므로 Qc=42+14=56 kWQ_c = 42+14=56\ \mathrm{kW}이다. 전열면적은 A=QcKΔtm=560.8×5=14 m2A=\dfrac{Q_c}{K\,\Delta t_m}=\dfrac{56}{0.8\times 5}=14\ \mathrm{m^2}가 된다.

문제 40
어느 냉동장치에서 증발기 입구 냉매의 비엔탈피가 240 kJ/kg, 증발기 출구(압축기 흡입) 냉매의 비엔탈피가 350 kJ/kg이다. 이 장치의 냉동능력이 55 kW일 때 냉매순환량은?
11800 kg/h
21500 kg/h
31250 kg/h
4990 kg/h
정답 및 해설

냉동효과는 qe=350240=110 kJ/kgq_e = 350-240=110\ \mathrm{kJ/kg}이다. 냉매순환량은 G=Qeqe=55110=0.5 kg/sG=\dfrac{Q_e}{q_e}=\dfrac{55}{110}=0.5\ \mathrm{kg/s}이고, 시간당으로 고치면 0.5×3600=1800 kg/h0.5\times 3600=1800\ \mathrm{kg/h}이다.

문제 41
송풍기의 토출측과 흡입측에 설치하여 송풍기의 진동이 덕튼 장치에 전달되는 것을 방지하기 위한 접속법은?
1크로스 커넥션(cross connection)
2캔버스 커넥션(canvas connection)
3서브 스테이션(sub station)
4하트포드(hartford) 접속법
정답 및 해설

송풍기의 흡입·토출측과 덕트 사이에는 범포(캔버스)제 가요 접속을 넣어 진동이 덕트 계통으로 전달되지 않게 한다. 하트포드 접속법은 저압 증기보일러의 환수관을 안전수위에 연결하는 배관법이고, 크로스 커넥션은 급수 계통에서 오염 우려로 금지되는 배관 연결이다.

문제 42
LP가스의 주성분으로 맞는 것은?
1프로판(C3H8)과 부틸렌(C4H8)
2프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)
3프로필렌(C3H6)과 부틸렌(C4H8)
4프로필렌(C3H6)과 부탄(C4H10)
정답 및 해설

LP가스(액화석유가스)의 주성분은 프로판(C₃H₈)과 부탄(C₄H₁₀)이다. 프로필렌·부틸렌 같은 올레핀계 탄화수소는 소량 함유될 수 있는 성분일 뿐 주성분은 아니다.

문제 43
스팀헤더(steam header)의 사용목적으로서 가장 적합한 것은?
1배관내의 압력을 조절하기 위하여
2증기의 유량배분을 원활하게 하기 위하여
3열매의 효율을 높이기 위하여
4배관내의 부식방지를 위하여
정답 및 해설

스팀헤더는 보일러에서 나온 증기를 한 곳에 모았다가 각 사용 계통으로 나누어 보내는 용기로, 계통별 유량 배분을 원활하게 하고 압력 변동을 완충하는 것이 주목적이다. 헤더 하부에는 트랩을 달아 응축수를 배출한다.

문제 44
급수 본관 내에서 적절한 유속은 몇 m/s 이내인가?
10.5
22
34
46
정답 및 해설

급수 본관의 유속은 2 m/s 이내로 설계하는 것이 일반적이다. 유속이 이보다 커지면 유수음과 진동이 커지고 밸브 급폐 시 수격작용, 관 내면의 침식(에로전 코로전)이 발생하기 쉽다.

문제 45
일반 수용가용 가스미터이며 값이 싸고 저압용에 사용되는 것은?
1습식 가스미터
2레이놀드식 가스미터
3다이어프랭식 가스미터
4루트식 가스미터
정답 및 해설

다이어프램(막식) 가스미터는 구조가 간단하고 값이 싸며 저압·소용량에 적합해 일반 수용가용으로 널리 쓰인다. 습식 가스미터는 정밀도가 높아 기준기·시험용으로, 루트식은 대용량 공업용으로 사용한다.

문제 46
증기난방 설비의 수평배관에서 관경을 바꿀 때 사용하는 이음쇠로 가장 적합한 것은?
1편심 리듀셔
2동심 리듀셔
3유니언
4소켓
정답 및 해설

증기 수평배관에서 관경을 바꿀 때는 편심 리듀서를 사용해 관 바닥면을 일치시켜야 응축수가 단차에 고이지 않는다. 동심 리듀서를 쓰면 관 하부에 턱이 생겨 응축수가 정체되고 수격작용의 원인이 된다.

문제 47
공기조화설비에서 2중덕트방식의 장점은?
1설비비가 비교적 적게 든다.
2덕트가 차지하는 공간이 작게 된다.
3냉온풍의 혼합 비율이 많아져도 경제적 운전이 가능하다.
4혼합유닛에서 온도와 풍량을 조절 할 수 있어 유리하다.
정답 및 해설

2중덕트방식은 각 실의 혼합유닛에서 냉풍과 온풍의 비율을 조절해 온도와 풍량을 실별로 자유롭게 맞출 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 다만 덕트가 두 계통이므로 설비비가 많이 들고 덕트 스페이스도 커지며, 냉풍과 온풍을 섞을수록 혼합손실이 생겨 운전은 비경제적이 된다.

문제 48
양정 40m, 양수량 0.4m3/min으로 작동하고 있는 펌프의 회전수가 2000rpm이었다가 전압강하로 인하여 회전수가 1500pm으로 되었다면 양수량은 다음 중 어느 것인가?
10.2m3/min
20.3m3/min
30.4m3/min
40.5m3/min
정답 및 해설

펌프의 상사법칙에서 양수량은 회전수에 비례한다. Q2=Q1(N2N1)=0.4×15002000=0.3 m3/minQ_2 = Q_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)=0.4\times\dfrac{1500}{2000}=0.3\ \mathrm{m^3/min}이다(양정은 회전수의 제곱, 동력은 세제곱에 비례한다).

문제 49
배수 배관에서 관경이 100A 이상인 경우 청소구를 몇 m 마다 설치하는가?
130
250
370
490
정답 및 해설

배수 수평관의 청소구는 관경 100A 이상인 경우 30 m 이내마다 설치한다. 관경 100A 미만은 15 m 이내마다 두며, 배관의 기점·굴곡부·합류점 등에도 설치해 막힘 시 청소가 가능하도록 한다.

문제 50
고온수 난방방식에서 가압방식으로 적합하지 않은 것은?
1증기 가압방식
2가스 가압방식
3정수두 가압방식
4바이패스 가압방식
정답 및 해설

고온수 난방에서는 물이 100℃ 이상에서도 증발하지 않도록 가압하는데, 정수두(고가수조) 가압, 증기(스팀 쿠션) 가압, 질소 등 불활성가스 가압, 펌프 가압 방식이 쓰인다. 바이패스 가압방식이라는 가압법은 존재하지 않는다.

문제 51
흡수식 냉동기의 단점으로 맞는 것은?
1기기 내부가 진공상태로서 파열의 위험이 있다.
2설치면적 및 중량이 크다.
3냉온수기 한 대로는 냉ㆍ난방을 겸용할 수 없다.
4소음 및 진동이 크다.
정답 및 해설

흡수식 냉동기는 같은 냉동능력의 압축식보다 기기가 커서 설치면적과 중량(기초 하중)이 크다는 것이 대표적 단점이다. 기내가 진공이므로 파열 위험은 없고, 냉온수기는 한 대로 냉·난방을 겸할 수 있으며 압축기가 없어 소음·진동은 오히려 작다.

문제 52
플로트 트랩의 특징이 아닌 것은?
1항상 응축수가 생기는 대로 배출되므로 최대의 열효율을 요구하는 곳에 적합하다.
2자동 에어벤트가 내장되어 있으므로 공기 배출 능력이 뛰어나다.
3고압에서도 사용이 가능하며 견고하고 수격작용에도 강하다.
4동파의 위험이 있으므로 외부에 설치 할 때는 보온해야 한다.
정답 및 해설

플로트 트랩은 저·중압 용도로 만들어져 고압에서는 사용이 제한되고 수격작용에 약하다. 응축수를 생기는 대로 연속 배출하고 자동 에어벤트로 공기 배출 능력이 좋으며 정지 시 동파 우려가 있어 보온이 필요하다는 나머지 설명은 옳다.

문제 53
증기트랩 중 기계식에 해당되지 않는 것은?
1벨로즈트랩
2버킷트랩
3플로우트트랩
4플로우트 서머스택트랩
정답 및 해설

벨로즈 트랩은 벨로즈 안의 휘발성 액체가 온도차로 팽창·수축하며 밸브를 여닫는 온도조절식(열동식) 트랩이다. 버킷 트랩, 플로트 트랩, 플로트 서모스탯 트랩은 응축수의 부력을 이용하는 기계식 트랩이다.

문제 54
다음은 배관의 K.S 도시 기호이다. 이중 옳지 않은 것은?
1고압배관용 탄소강 강관 - SPPH
2저온배관용 강관 - SPLT
3수도용 아연도강관 - SPTW
4일반 구조용 탄소강 강관 - SPS
정답 및 해설

수도용 아연도강관의 KS 기호는 SPPW이며 SPTW라는 기호는 쓰이지 않는다. 나머지는 고압배관용 탄소강 강관 SPPH, 저온배관용 강관 SPLT, 일반구조용 탄소강 강관 SPS로 옳게 짝지어져 있다.

문제 55
증가난방 배관에서 증기트랩을 사용하는 주목적은?
1관내의 온도를 조절하기 위해서
2관내의 압력을 조절하기 위해서
3관내의 증기와 응축수를 분리하기 위해서
4배관의 신축을 흡수하기 위해서
정답 및 해설

증기트랩은 증기는 통과시키지 않고 응축수만 배출하여 증기와 응축수를 분리하는 것이 주목적이다. 응축수가 관에 남으면 열전달이 나빠지고 수격작용이 생기며, 배관의 신축 흡수는 신축이음의 역할이다.

문제 56
다음에서 무기질 보온재가 아닌 것은?
1석면
2암면
3규조토
4콜크
정답 및 해설

콜크(코르크)는 식물성 재료로 만든 유기질 보온재로 주로 보냉용에 쓰인다. 석면, 암면, 규조토는 광물질을 원료로 한 무기질 보온재로 사용 온도 범위가 넓다.

문제 57
배관 설비시 스트레이너(strainer)의 설치위치로서 적절하지 못한 곳은?
1트랩의 앞
2감압밸브의 앞
3온도조절 밸브의 뒤
4펌프의 입구측
정답 및 해설

스트레이너는 보호하려는 기기의 바로 앞(상류)에 설치해 이물질이 기기로 들어가는 것을 막는다. 따라서 트랩 앞, 감압밸브 앞, 펌프 입구측은 적절하지만 온도조절밸브의 뒤(하류)는 밸브를 보호하지 못하므로 부적절하다.

문제 58
배관의 지지 간격 결정조건에 포함되지 않는 사항은?
1관경의 대소
2수압시험 압력
3보온 및 보냉의 유무
4유체의 흐름
정답 및 해설

배관 지지 간격은 관경의 대소, 관과 유체의 자중, 보온·보냉재의 유무, 유체의 종류와 흐름 상태, 배관의 신축 등을 고려해 정한다. 수압시험 압력은 시공 후 기밀·내압 확인을 위한 시험 조건일 뿐 지지 간격을 정하는 요소가 아니다.

문제 59
증기트랩 중 증기와 응축수의 온도차를 이용하여 작동하는 온도조절식(열동식) 트랩에 해당하는 것은?
1버킷 트랩
2플로트 트랩
3디스크 트랩
4바이메탈 트랩
정답 및 해설

바이메탈 트랩은 열팽창률이 다른 두 금속을 붙인 바이메탈이 증기와 응축수의 온도차로 변형하면서 밸브를 여닫는 온도조절식(열동식) 트랩이다. 버킷 트랩과 플로트 트랩은 부력을 이용하는 기계식, 디스크 트랩은 증기와 응축수의 운동에너지 차를 이용하는 열역학적 트랩이다.

문제 60
펌프 흡입측 배관의 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?
1흡입관은 되도록 짧게 하고 굽힘 개소를 적게 한다.
2수평 흡입관의 관지름을 바꿀 때는 동심 리듀서를 사용한다.
3공기가 고이지 않도록 펌프를 향하여 올림 구배로 배관한다.
4편심 리듀서는 윗면이 수평이 되도록 설치한다.
정답 및 해설

펌프 흡입측 수평관의 관경을 바꿀 때는 편심 리듀서를 윗면이 수평이 되도록 설치해야 관 상부에 공기 포켓이 생기지 않는다. 동심 리듀서를 쓰면 관 윗부분에 단차가 생겨 공기가 모이고 캐비테이션과 흡입 불량의 원인이 되므로 옳지 않다.

문제 61
다음의 논리식 중 다른 값을 나타내는 논리식은?
1
2X(X+Y)
3
4X+XY
정답 및 해설

흡수법칙과 분배법칙으로 정리하면 XY+XY=X(Y+Y)=XXY + X\overline{Y} = X(Y + \overline{Y}) = X, X(X+Y)=X+XY=XX(X+Y) = X + XY = X, X+XY=X(1+Y)=XX + XY = X(1 + Y) = X가 되어 모두 XX로 같아진다. 그러나 X(X+Y)=XX+XY=0+XY=XYX(\overline{X} + Y) = X\overline{X} + XY = 0 + XY = XY이므로 이 식만 값이 다르다.

문제 62
전동기의 절연 및 절연내력 시험에 대한 설명으로 틀린 것은?
1보통 온도상승시험 직후에 실시한다.
2500V메거 또는 1000V메거로 절연저항을 측정한다.
3절연내력시험은 보통 전동기를 운전하지 않은 상태에서 실시한다.
4계기가 일정한 지시를 가리키는데 시간이 걸릴수도 있다.
정답 및 해설

절연내력시험은 권선이 가장 가혹한 조건에 있을 때, 즉 온도상승시험으로 충분히 운전해 온도가 올라간 직후에 실시하는 것이 원칙이다. 따라서 운전하지 않은 상태에서 실시한다는 설명은 틀리며, 절연저항 측정은 500 V 또는 1000 V 절연저항계로 하고 지시가 안정될 때까지 시간이 걸릴 수 있다.

문제 63
컴퓨터실의 온도를 항상 18℃로 유지하기 위하여 자동 냉난방기를 설치하였다. 이 자동 냉난방기의 제어는?
1정치제어
2추종제어
3비율제어
4서보제어
정답 및 해설

목표값이 18℃로 일정하게 정해져 있고 그 값을 계속 유지하도록 제어하는 것은 정치제어다. 추종제어와 서보제어는 목표값이 시간에 따라 변하는 경우이고, 비율제어는 두 양의 비를 일정하게 유지하는 제어다.

문제 64
옴의 법칙에서 전류의 세기는 어느 것에 비례하는가?
1저항
2동선의 길이
3동선의 고유저항
4전압
정답 및 해설

옴의 법칙 I=VRI=\dfrac{V}{R}에서 전류는 전압에 비례하고 저항에는 반비례한다. 도선의 저항은 R=ρlAR=\rho\dfrac{l}{A}이므로 길이와 고유저항이 커지면 전류는 오히려 줄어든다.

문제 65
전동기의 회전방향과 전자력에 관계가 있는 법칙은?
1플레밍의 왼손법칙
2플레밍의 오른손법칙
3페러데이의 법칙
4앙페에르의 법칙
정답 및 해설

자기장 속의 도체에 전류가 흐를 때 도체가 받는 전자력의 방향은 플레밍의 왼손법칙으로 정해지며, 이것이 전동기의 회전방향을 결정한다. 플레밍의 오른손법칙은 도체가 자기장 속에서 움직일 때 유도되는 기전력의 방향, 즉 발전기에 적용된다.

문제 66
다음 중 전기 기계에서 철심을 성층하여 사용하는 이유로 알맞은 것은?
1와류손을 줄이기 위하여
2맴돌이 전류를 증가시키기 위하여
3동손을 줄이기 위하여
4기계적 강도를 크게 하지 위하여
정답 및 해설

철심을 얇은 규소강판으로 나누고 표면을 절연해 겹쳐 쌓으면 자속 변화로 생기는 맴돌이(와)전류의 경로가 끊겨 와류손이 크게 줄어든다. 와류손은 강판 두께의 제곱에 비례하므로 성층은 손실 저감에 효과적이며, 동손은 권선 저항에 의한 손실이라 성층과 무관하다.

문제 67
목표치가 정하여져 있으며, 입ㆍ츨력을 비교하여 신호전달 경로가 반드시 폐루프를 이루고 있는 제어는?
1비율차동제어
2조건제어
3시퀀스제어
4피드백제어
정답 및 해설

목표값과 제어량을 비교해 그 편차로 조작량을 정하는, 신호 경로가 반드시 폐루프를 이루는 제어가 피드백제어다. 시퀀스제어는 정해진 순서에 따라 단계적으로 진행하는 개루프 제어로 출력을 되먹임하지 않는다.

문제 68
어떤 계의 계단응답이 입력신호와 파형이 같고, 시간만이 뒤진다면, 이 계는 어떤 요소에 속하는가?
1미분요소
2정상상태
32차뒤진요소
4부동작시간요소
정답 및 해설

입력과 파형이 같고 시간만 뒤로 밀려 나오는 응답은 부동작시간(낭비시간) 요소의 특징으로, 전달함수는 G(s)=eLsG(s)=e^{-Ls}이다. 미분요소나 2차 지연요소는 출력 파형 자체가 입력과 달라지므로 해당하지 않는다.

문제 69
변압기의 정격 1차전압의 의미를 바르게 설명한 것은?
1정격 2차전압에 권수비를 곱한 것이다.
21/2부하를 걸었을 때의 1차전압이다.
3무부하일 때의 1차전압이다.
4정격 2차전압에 효율을 곱한 것이다.
정답 및 해설

변압기의 정격 1차전압은 정격 2차전압에 권수비 a=N1N2a=\dfrac{N_1}{N_2}를 곱한 값으로 정의된다. 즉 V1=aV2V_1 = a\,V_2이며, 무부하 상태의 전압이나 효율을 곱한 값과는 관계가 없다.

문제 70
다음 중 제어기기에서 서보전동기는 어디에 속하는가?
1검출기기
2변환기기
3증폭기기
4조작기기
정답 및 해설

서보전동기는 제어신호를 받아 밸브·댐퍼 등을 실제로 움직여 조작량을 만들어 내는 조작기기(조작부)에 속한다. 검출기기는 제어량을 감지하는 센서, 변환기기는 신호의 종류를 바꾸는 기기, 증폭기기는 미약한 신호를 키우는 기기다.

문제 71
오차의 크기와 오차가 발생하고 있는 시간에 둘러 쌓인 면적의 크기에 비례하여 조작부를 제어하는 것으로 OFF- SET를 소멸시켜 주는 동작은?
1적분동작
2미분동작
3비례동작
4ON-OFF동작
정답 및 해설

적분 동작은 편차를 시간에 대해 적분한 값, 곧 편차 곡선과 시간축이 이루는 면적에 비례하는 조작량을 낸다. 편차가 조금이라도 남아 있으면 면적이 계속 누적되어 조작량이 커지므로 정상상태에서 남는 잔류편차(off-set)를 없앨 수 있다. 비례 동작은 편차에 비례한 조작량만 내어 잔류편차가 남고, 미분 동작은 편차의 변화율에 반응해 응답을 앞당길 뿐 잔류편차를 제거하지 못한다.

문제 72
그림과 같은 게이트회로에서 출력 Y는?
1
2
3
4
정답 및 해설

앞단 NAND의 출력은 X=BCX = \overline{B \cdot C}이고, 뒷단 NAND는 이 XXA\overline{A}를 입력으로 받으므로 Y=XAY = \overline{X \cdot \overline{A}}이다. 드모르간 법칙을 적용하면 Y=X+A=BC+AY = \overline{X} + A = B \cdot C + A가 되어 결국 Y=A+BCY = A + B \cdot C이다.

문제 73
유도전동기의 1차 전압 변화에 의한 속도제어 시 SCR을 사용하여 변화시키는 것은?
1주파수
2토크
3위상각
4전류
정답 및 해설

1차 전압 제어에서는 SCR의 게이트 점호 시점, 즉 위상각(점호각)을 바꿔 전동기에 걸리는 전압의 실효값을 조절한다. 유도전동기의 토크는 전압의 제곱에 비례하므로 위상각 조절로 토크와 속도가 함께 변하며, 주파수 자체는 변하지 않는다.

문제 74
전달함수 을 갖는 계에 w=2[rad/sec]인 정현파를 줄 때 이득은 약 몇 [dB]인가?
12
23
34
46
정답 및 해설

주파수응답은 s=jωs = j\omega를 대입해 구하므로 ω=2\omega = 2에서 G(j2)=103+j4G(j2) = \dfrac{10}{3 + j4}이다. 크기는 G(j2)=1032+42=105=2\left|G(j2)\right| = \dfrac{10}{\sqrt{3^2 + 4^2}} = \dfrac{10}{5} = 2이므로, 이득은 g=20log1026dBg = 20 \log_{10} 2 \approx 6\,\mathrm{dB}이다.

문제 75
그림은 전동기 운전회로의 일부이다. 이 회로는 MC1 과 MC2 의 b접점의 관계로 볼 때 어떤 회로로 볼 수 있는가?
1자기유지회로
2인터록회로
3정역운전회로
4과부하정지회로
정답 및 해설

한쪽 전자접촉기 코일 회로에 상대편 접촉기의 b접점을 서로 엇갈리게 넣으면, 한쪽이 여자되는 순간 상대편 회로가 끊겨 두 접촉기가 동시에 투입될 수 없다. 이렇게 동시 동작을 기계적·전기적으로 금지하는 결선이 인터록 회로이며, 자기유지는 자신의 a접점을 병렬로 물리는 결선이다.

문제 76
2[Ω]의 저항 10개를 직렬로 연결한 경우 병렬로 연결한 경우의 합성저항의 크기는 몇 배인가?
1150
2100
350
410
정답 및 해설

직렬 합성저항은 Rs=2×10=20 ΩR_s = 2\times 10 = 20\ \Omega, 병렬 합성저항은 Rp=210=0.2 ΩR_p = \dfrac{2}{10}=0.2\ \Omega이다. 따라서 RsRp=200.2=100\dfrac{R_s}{R_p}=\dfrac{20}{0.2}=100배가 되며, 같은 저항 nn개에서는 항상 n2n^2배 관계가 성립한다.

문제 77
그림과 같은 회로에서 해당하는 램프의 식으로 옳은 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

회로는 위에서 X의 b접점을 지난 뒤 Y의 a접점과 b접점으로 갈라지고, 다시 각각 Z의 a접점과 b접점으로 갈라져 네 개의 램프로 이어지는 직렬 조합이다. 맨 왼쪽 램프는 X의 b접점, Y의 a접점, Z의 a접점을 모두 거치는 경로에 있으므로 XYZ\overline{X} \cdot Y \cdot Z가 성립할 때만 점등된다. 나머지 램프는 순서대로 XYZ\overline{X}\,Y\,\overline{Z}, XYZ\overline{X}\,\overline{Y}\,Z, XYZ\overline{X}\,\overline{Y}\,\overline{Z}의 조건에서 켜진다.

문제 78
주파수변환기를 사용하여 회전자의 슬립주파수와 같은 주파수의 전압을 발생시킨 것을 슬립링을 통해 회전자 권선에 공급하여 속도를 바꾸는 제어방법은?
1주파수변환법
22차저항법
32차여자법
4가변전압가변주파수방식
정답 및 해설

2차 여자법은 권선형 유도전동기의 슬립링을 통해 회전자 권선에 슬립주파수와 같은 주파수의 전압을 가해 슬립을 조절하는 속도제어법이다. 2차 저항법과 달리 저항에서 열로 버리는 손실이 없어 효율이 좋고, 세르비우스·크레머 방식이 이에 해당한다.

문제 79
개루프 전달함수가 G(s)=2s+1G(s) = \dfrac{2}{s+1}인 단위 부궤환(unity negative feedback) 제어계의 폐루프 전달함수는?
12s+3\dfrac{2}{s+3}
2s+1s+3\dfrac{s+1}{s+3}
32s+2\dfrac{2}{s+2}
42s+1\dfrac{2}{s+1}
정답 및 해설

단위 부궤환계의 폐루프 전달함수는 G(s)1+G(s)\dfrac{G(s)}{1+G(s)}이다. 대입하면 2s+11+2s+1=2(s+1)+2=2s+3\dfrac{\frac{2}{s+1}}{1+\frac{2}{s+1}}=\dfrac{2}{(s+1)+2}=\dfrac{2}{s+3}가 된다.

문제 80
자기인덕턴스 L1, L2 상호인덕턴스 M의 코일을 같은 방향으로 직렬 연결한 경우, 합성인덕턴스는?
1L1+L2- M
2L1+L2+ M
3L1+L2+ 2M
4L1+L2-2 M
정답 및 해설

두 코일을 같은 방향(가동 결합)으로 직렬 연결하면 상호 유도에 의한 자속이 서로 더해지므로 합성인덕턴스는 L=L1+L2+2ML = L_1 + L_2 + 2M이 된다. 반대 방향으로 연결하는 차동 결합의 경우에만 L=L1+L22ML = L_1 + L_2 - 2M으로 상호인덕턴스가 감산된다.

문제 1
다음은 이중 덕트방식의 특징을 나열한 것이다. 옳지 않은 것은?
1냉방, 난방의 부하에 따라 자유로이 대응할 수 있다.
2부하 변동에 따라 취출공기를 제어하기 위해서 별도의 재열기를 설치 하여야 한다.
3최소풍량이 취출되어도 실내온도는 설정 온도 범위를 유지할 수 있다.
4중앙식 공조 기기를 사용함으로서 유지, 보수, 운전이 편하다.
정답 및 해설

이중 덕트방식은 냉풍과 온풍을 각각 별도의 덕트로 보내 실별 혼합상자(믹싱박스)에서 필요한 비율로 섞어 취출하므로, 부하 변동 대응을 위해 별도의 재열기를 설치할 필요가 없다. 재열기가 필요한 것은 단일덕트 재열방식이며, 이중 덕트는 혼합만으로 각 실의 냉·난방 요구에 동시에 대응할 수 있고 중앙 기계실에서 관리하므로 유지·보수가 편하다.

문제 2
인텔리전트 빌딩과 같이 냉방부하가 큰 건물이나 백화점과 같이 잠열부하가 큰 건물에서 송풍량과 덕트 크기를 크게 늘리지 않고자 할 대 공조방식은 어느 것인가?
1바닥취출 공조방식
2저온공조방식
3팬코일 유닛방식
4재열코일방식
정답 및 해설

저온공조방식은 급기온도를 일반 공조의 12~15℃보다 낮은 4~10℃ 수준으로 낮춰 같은 냉방부하를 더 적은 풍량으로 처리하는 방식이다. 송풍량이 줄어드는 만큼 덕트 단면과 반송동력이 작아지고, 급기의 노점온도가 낮아 잠열부하가 큰 건물의 제습에도 유리하다.

문제 3
다음 그림은 냉방시의 공기조화 과정을 나타내고 있다. 그림과 같은 조건일 경우 냉각코일의 바이패스 팩터는 얼마인가? (단, ① 실내공기의 상태점, ② 외기의 상태점, ③ 혼합공기의 상태점, ④\ 취출공기의 상태점, ⑤ 코일의 장치노점온도)
10.15
20.20
30.25
40.30
정답 및 해설

바이패스 팩터는 코일과 접촉하지 못하고 그대로 빠져나온 공기의 비율이므로 BF=t출구tADPt입구tADP\mathrm{BF} = \dfrac{t_{\text{출구}} - t_{\text{ADP}}}{t_{\text{입구}} - t_{\text{ADP}}}로 구한다. 코일 입구는 혼합공기 28C28^\circ\mathrm{C}, 출구는 취출공기 16C16^\circ\mathrm{C}, 장치노점온도는 13C13^\circ\mathrm{C}이므로 BF=16132813=315=0.2\mathrm{BF} = \dfrac{16 - 13}{28 - 13} = \dfrac{3}{15} = 0.2이다. 실내 26C26^\circ\mathrm{C}와 외기 32C32^\circ\mathrm{C}는 혼합공기 온도를 만들어 내는 값일 뿐 바이패스 팩터 계산에 직접 쓰이지는 않는다.

문제 4
건구온도 t1 = 27℃, 절대습도 x1 = 0.012kg/kg'의 실내 공기와 건구온도 t2 = 25℃, 절대습도 x2 = 0.002kg/kg' 의 외기를, 외기 : 환기 = 1 : 2의 비율로 혼합할 때 혼합 후의 공기의 건구온도 t3(℃)는 얼마인가?
127.3
225.3
326.3
424.3
정답 및 해설

혼합공기의 건구온도는 질량비에 따른 가중평균이다. t3=mot2+mrt1mo+mrt_3=\dfrac{m_o t_2 + m_r t_1}{m_o+m_r}에 외기 : 환기 =1:2=1:2를 대입하면 t3=1×25+2×271+2=79326.3Ct_3=\dfrac{1\times 25 + 2\times 27}{1+2}=\dfrac{79}{3}\fallingdotseq 26.3\,^\circ\mathrm{C}가 된다. 환기(실내공기) 쪽 비율이 2배이므로 혼합온도는 실내온도 27℃에 더 가깝게 나온다.

문제 5
다음에서 헌열비를 바르게 표시한 것은?
1헌열량/전열량
2잠열량/전열량
3잠열량/헌열량
4헌열량/잠열량
정답 및 해설

현열비(SHF)는 전열량 중 현열량이 차지하는 비율로 SHF=qsqs+qL=현열량전열량SHF=\dfrac{q_s}{q_s+q_L}=\dfrac{\text{현열량}}{\text{전열량}}이다. 습공기 선도에서 취출 상태점의 방향(열수분비와 함께)을 정하는 값이며, 잠열량을 전열량으로 나눈 것은 잠열비로 별개의 지표다.

문제 6
증기트랩(Steam trap)의 설명으로 옳은 것은?
1고압의 증기를 만들기 위하여 가열하는 장치
2증기가 환수관에서 새 나오는 것을 방지하기 위해 방열기의 출구에 설치된 자동밸브
3증기가 역류하는 것을 방지하기 위해 만든 자동밸브
4간헐운전을 하기 위해서 고압의 증기를 만드는 자동밸브
정답 및 해설

증기트랩은 방열기나 증기관 말단에 설치되어 응축수만 환수관으로 배출하고 증기는 통과시키지 않는 자동밸브다. 증기가 환수관으로 새어 나가면 환수관 압력이 올라가 증기 순환이 방해되므로 이를 막는 것이 주된 기능이며, 증기를 만들어 내는 가열장치와는 성격이 다르다.

문제 7
바이패스 계수(Bypass factor)란?
1신선한 공기와 순환공기의 비율
2혼합 공기중의 건공기 비율
3송풍 공기중의 습공기 비율
4코일을 통과하는 공기중 코일과 접촉하지 않고 통과하는 공기의 비율
정답 및 해설

바이패스 계수(BF)는 코일을 지나는 공기 중 코일 표면과 접촉하지 못하고 그대로 통과해 상태 변화를 겪지 않은 공기의 비율이다. 코일의 열수가 많고 핀 간격이 좁으며 통과풍속이 낮을수록 BF는 작아져 코일 출구 공기가 장치노점온도에 가까워진다.

문제 8
현재의 공기상태가 건구온도 26℃, 상대습도 50%라면, 공기의 건구온도와 습구온도, 노점온도의 값이 큰 것부터 나열한 것은?
1건구온도 > 습구온도 > 노점온도
2습구온도 > 건구온도 > 노점온도
3노점온도 > 습구온도 > 건구온도
4건구온도 > 노점온도 > 습구온도
정답 및 해설

상대습도가 100%에 이르지 않은 불포화 습공기에서는 언제나 건구온도 > 습구온도 > 노점온도의 순서가 성립한다. 습구온도는 단열포화에 의한 증발냉각으로 건구온도보다 낮고, 노점온도는 절대습도를 유지한 채 포화에 도달하는 온도라 습구온도보다 더 낮으며, 세 온도가 같아지는 것은 포화상태뿐이다.

문제 9
공기조화 방식의 특징 중 수-공기방식에 해당하는 것은?
1환기휀을 설치하면 외기냉방이 불가능하다.
2유닛1대로서 1개의 소규모 존(zone)을 구성하므로 조닝이 용이하다.
3덕트가 없으므로 덕트 스페이스가 필요하지 않다.
4냉동기를 내장하고 있으므로 일반적으로 소음, 진동이 크다.
정답 및 해설

수-공기방식(팬코일 유닛 + 덕트 병용 방식 등)은 유닛 1대가 하나의 소규모 존을 담당하므로 실별 개별 제어와 조닝이 쉽다. 덕트가 전혀 없어 덕트 스페이스가 불필요한 것은 전수방식이고, 냉동기를 내장해 소음·진동이 큰 것은 개별(패키지)방식의 특징이다.

문제 10
26℃인 공기 200kg과 32℃인 공기 300kg을 혼합하면 최종온도는?
128.0℃
228.4℃
329.0℃
429.6℃
정답 및 해설

공기의 비열이 같으므로 혼합온도는 질량 가중평균으로 구한다. t=m1t1+m2t2m1+m2=200×26+300×32200+300=14800500=29.6Ct=\dfrac{m_1 t_1 + m_2 t_2}{m_1+m_2}=\dfrac{200\times 26+300\times 32}{200+300}=\dfrac{14800}{500}=29.6\,^\circ\mathrm{C}이다. 질량이 큰 32℃ 쪽으로 치우친 값이 나오는 것이 타당하다.

문제 11
온도 30℃, 절대습도 x=0.0271kg/kg1인 습공기의 엔탈피값(kcal/kg)은 약 얼마인가?
189.58
247.88
323.73
411.98
정답 및 해설

습공기 엔탈피는 h=0.24t+x(597.5+0.441t) kcal/kgh=0.24\,t + x\,(597.5+0.441\,t)\ \mathrm{kcal/kg}로 계산한다. 대입하면 h=0.24×30+0.0271×(597.5+0.441×30)=7.2+0.0271×610.73h=0.24\times 30 + 0.0271\times(597.5+0.441\times 30)=7.2+0.0271\times 610.73이고, h=7.2+16.5523.7 kcal/kgh=7.2+16.55\fallingdotseq 23.7\ \mathrm{kcal/kg}이 된다.

문제 12
풍량 450m3/min, 정압 50mmAq, 회전수 600rpm인 다익 송풍기의 소요 동력 (kW)은 약 얼마인가? (단, 정압효율은 50%이다.)
13.5kW
27.4kW
311kW
415kW
정답 및 해설

송풍기 축동력은 L=QPs6120η kWL=\dfrac{Q\,P_s}{6120\,\eta}\ \mathrm{kW}(QQ: m³/min, PsP_s: mmAq)로 구한다. 대입하면 L=450×506120×0.5=2250030607.4 kWL=\dfrac{450\times 50}{6120\times 0.5}=\dfrac{22500}{3060}\fallingdotseq 7.4\ \mathrm{kW}이다. 회전수는 풍량과 정압이 이미 주어져 있으므로 계산에 직접 쓰이지 않는 조건이다.

문제 13
배관의 직관부에서 압력손실이 적어질 수 있는 조건은?
1관의 마찰계수가 클 때
2관 길이가 길 때
3관경이 클 때
4유속이 클 때
정답 및 해설

직관부의 마찰손실은 ΔP=fLdρv22\Delta P = f\,\dfrac{L}{d}\,\dfrac{\rho v^2}{2}로 표현되므로 관경 dd가 클수록 손실이 작아진다. 마찰계수와 관 길이는 분자에 있어 클수록 손실이 커지고, 유속은 제곱으로 작용해 가장 민감하게 손실을 키운다.

문제 14
공기세정기(air washer)에는 "입구공기 의 흐름을 균일하게 하는( ① )를, 출구 측에는 물방울이 공기에 혼입되지 않도록 ( ② )를 설치한다." 에서 각 번호의 기기 명칭으로 맞는 것은?
1① 스탠드파이프, ② 플러딩 노즐
2① 플러딩 노즐, ② 루버
3① 루버, ② 엘리미네이터
4① 엘리미네이터, ②스탠드파이프
정답 및 해설

공기세정기 입구에는 유입 기류를 균일하게 펴 주는 루버를 두고, 출구에는 분무된 물방울이 공기와 함께 실려 나가지 않도록 엘리미네이터를 설치한다. 플러딩 노즐은 엘리미네이터 표면에 물을 흘려 먼지를 씻어내는 부속이고, 스탠드파이프는 수조 수위 유지용이다.

문제 15
온수난방 방식에 대한 설명 중 옳은 것은?
1중력순환식은 방열기를 보일러 보다 낮은 곳에 설치해야 하므로 주택 등과 같이 소형 건물에 적당하다.
2역환수식은 2관식으로 각 방열기를 거치는 급수관과 환수관의 총길이가 대체로 동일하도록 배관한다.
32관식 배관방식은 순환력이 극히 좋지 않아서 근래에는 사용되지 않는다.
4강제순환식은 온수의 밀도차에 의해 대류작용으로 자연순환하며, 소규모 건물에 대부분 적용된다.
정답 및 해설

역환수식(리버스 리턴)은 각 방열기를 거치는 급수관과 환수관의 총연장을 대체로 같게 만들어 마찰저항을 균등화함으로써 유량 불균형을 줄이는 2관식 배관법이다. 중력순환식은 밀도차로 순환하므로 방열기를 보일러보다 높게 설치해야 하고, 밀도차 대류로 자연순환하는 방식은 강제순환식이 아니라 중력순환식이다.

문제 16
공조기(AHU)와 덕트의 접속에서 송풍기의 진동이 덕트로 전달되지 않도록 하기위한 적합한 이음법은?
1플렉시블 이음
2캔버스 이음
3스위블 이음
4루프 이음
정답 및 해설

공조기와 덕트 사이에는 범포(캔버스)로 만든 가요이음을 끼워 송풍기의 진동과 소음이 덕트로 전달되는 것을 차단한다. 플렉시블 이음은 냉매관·수배관 등 관로의 진동 절연에 쓰이고, 스위블 이음과 루프 이음은 배관의 신축을 흡수하는 신축이음이다.

문제 17
건구온도 30℃, 상대습도 60%인 습공기에 있어서 건공기의 분압은 약 얼마인가? (단, 대기압은 760mmHg, 포화 수증기압은 27.65mmHg이다.)
127.62 mmHg
2376 mmHg
3743 mmHg
4700 mmHg
정답 및 해설

수증기 분압은 Pw=ϕPs=0.6×27.65=16.59 mmHgP_w=\phi\,P_s=0.6\times 27.65=16.59\ \mathrm{mmHg}이다. 건공기 분압은 전압에서 수증기 분압을 뺀 값이므로 Pa=76016.59743 mmHgP_a=760-16.59\fallingdotseq 743\ \mathrm{mmHg}가 된다(돌턴의 분압 법칙).

문제 18
흡수식 냉온수기에 대한 설명이다. ( )안에 들어갈 명칭으로 가장 알맞은 용어는?
1①증발기, ②응축기
2①재생기, ②증발기
3①증발기, ②재생기
4①발생기, ②방열기
정답 및 해설

흡수식 냉온수기는 여름철에 증발기에서 냉매인 물이 증발하면서 주위의 냉수로부터 열을 빼앗아 저온의 냉수를 만들어 냉방에 쓴다. 겨울철에는 냉매 순환을 멈추고 재생기(발생기)에서 흡수액을 가열할 때 발생하는 열을 그대로 온수 생산에 이용한다. 한 대의 기기로 냉방과 난방을 모두 해결할 수 있는 이유가 바로 이 재생기의 가열부를 난방 열원으로 겸용하기 때문이다.

문제 19
공조기 냉수코일의 전열부하가 151.2 kW, 코일의 열관류율이 0.9kW/m2K0.9\,\mathrm{kW/m^2\cdot K}, 코일 전면면적이 2m22\,\mathrm{m^2}, 대수평균온도차가 14℃일 때 필요한 코일의 열수(列數)는? (단, 습면보정계수는 1.0으로 한다.)
14열
26열
38열
410열
정답 및 해설

코일 열수는 N=qKAfΔtmCN=\dfrac{q}{K\,A_f\,\Delta t_m\,C}로 구한다(AfA_f: 전면면적, CC: 습면보정계수). 대입하면 N=151.20.9×2×14×1.0=151.225.2=6N=\dfrac{151.2}{0.9\times 2\times 14\times 1.0}=\dfrac{151.2}{25.2}=6이므로 6열이 필요하다.

문제 20
공조용 열원장비로 흡수식 냉온수기를 채택하는 경우의 특징으로 틀린 것은?
1압축기가 없어 운전 시 소음과 진동이 작다.
2소비 전력이 적어 수변전 설비 용량을 줄일 수 있다.
31대의 기기로 냉수와 온수를 만들 수 있어 냉난방 겸용 건물에 유리하다.
4증기압축식 냉동기보다 성적계수가 높아 냉각탑 용량이 작아진다.
정답 및 해설

흡수식 냉온수기는 성적계수가 증기압축식보다 낮고, 냉각수가 응축열뿐 아니라 흡수기의 흡수열까지 함께 제거해야 하므로 같은 냉동능력에서 냉각탑 용량이 오히려 커진다. 압축기가 없어 소음·진동과 소비전력이 작고 한 대로 냉수와 온수를 얻을 수 있다는 나머지 설명은 옳다.

문제 21
저온측 응축기를 고온측 냉동기로 냉각하는 것은?
1흡수식 냉동
2터보 냉동
3로터리 냉동
42원 냉동
정답 및 해설

2원(캐스케이드) 냉동은 저온측 사이클의 응축기와 고온측 사이클의 증발기를 캐스케이드 열교환기로 결합해, 저온측 응축열을 고온측 냉동기가 흡수·제거하는 방식이다. 단단 압축으로는 압축비가 지나치게 커지는 -70℃ 이하 초저온 영역에 사용한다.

문제 22
냉매로서 구비해야 할 이상적인 성질이 아닌 것은?
1임계온도가 상온보다 높아야 한다.
2증발잠열이 커야 한다.
3윤활유에 대한 용해도가 클수록 좋다.
4전열이 양호하여야 한다.
정답 및 해설

냉매가 윤활유에 지나치게 잘 녹으면 오일이 냉매와 함께 순환하면서 압축기 유면이 낮아지고 증발기 전열면에 유막이 생겨 전열이 나빠지므로, 용해도가 클수록 좋다는 설명은 옳지 않다. 임계온도가 상온보다 높아 상온 냉각수로 응축이 가능해야 하고 증발잠열이 커야 냉매순환량이 적어진다는 나머지 조건은 맞다.

문제 23
수증기를 열원으로 하여 냉방에 적용시킬 수 있는 냉동기는 어느 것인가?
1원심식 냉동기
2왕복식 냉동기
3흡수식 냉동기
4터보식 냉동기
정답 및 해설

흡수식 냉동기는 재생기에서 증기·온수·배기가스 등의 열로 흡수용액을 가열해 냉매를 분리하므로, 수증기를 그대로 구동 열원으로 쓸 수 있다. 원심식·왕복식·터보식은 모두 전동기로 압축기를 구동하는 증기압축식이어서 열원이 아니라 전력이 필요하다.

문제 24
흡수식 냉온수기에서 기내로 유입된 공기와 기내에서 발생한 불응축가스를 기외로 방출하는 장치는?
1흡수장치
2재생장치
3압축장치
4추기장치
정답 및 해설

흡수식은 기내가 대기압보다 훨씬 낮은 진공으로 유지되어 외부 공기가 새어 들어오기 쉽고 부식 반응으로 수소 등 불응축가스도 생긴다. 이들 가스는 전열을 떨어뜨리고 능력을 저하시키므로 추기장치(퍼지 장치)로 기외로 뽑아낸다.

문제 25
5㎏의 산소가 체적 2m3로 부터 4m3로 변화하였다.이 변화가 압력 일정하에서 이루어 졌다면 엔트로피의 변화는 얼마인가? (단,산소는 완전가스로 보고, Cp = 0.221㎉/㎏ K로 한다)
10.33(㎉/K)
20.67(㎉/K)
30.77(㎉/K)
41.16(㎉/K)
정답 및 해설

정압변화에서는 V2V1=T2T1=42=2\dfrac{V_2}{V_1}=\dfrac{T_2}{T_1}=\dfrac{4}{2}=2이므로 엔트로피 변화는 ΔS=mCplnT2T1\Delta S = m\,C_p \ln\dfrac{T_2}{T_1}로 계산한다. 대입하면 ΔS=5×0.221×ln2=1.105×0.6930.77 kcal/K\Delta S = 5\times 0.221\times \ln 2 = 1.105\times 0.693 \fallingdotseq 0.77\ \mathrm{kcal/K}이다.

문제 26
다음 공비 혼합냉매의 조합이 잘못 짝지워진 것은?
1R501 = R12 + R22
2R502 = R115 + R12
3R503 = R13 + R23
4R504 = R115 + R32
정답 및 해설

R-502는 R-22와 R-115를 혼합한 공비혼합냉매이므로 R-12와 R-115의 조합으로 적은 것은 잘못이다. 나머지는 R-501 = R-12 + R-22, R-503 = R-13 + R-23, R-504 = R-32 + R-115로 옳게 짝지어져 있다.

문제 27
스크류(screw) 압축기의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?
1부품의 수가 적고 수명이 길다.
2흡입밸브와 토출밸브가 없어 밸브의 마모, 손실이 없다.
3압축이 연속적이며, 진동이 크다.
4무단계 용량제어가 가능하며 자동운전에 적합하다.
정답 및 해설

스크류 압축기는 한 쌍의 로터가 맞물려 돌면서 연속적으로 압축하므로 왕복동식과 달리 맥동과 진동이 작다. 흡입·토출 밸브가 없어 밸브 손상이 없고 슬라이드 밸브로 무단계 용량제어가 가능하다는 나머지 설명은 옳다.

문제 28
다음은 흡수식 냉동장치에 관한 설명이다. 옳지 않은 것은 어느 것인가?
1흡수식 냉동기에서는 증기압축식 냉동기에서의 압축기 역할을 흡수기와 발생기가 대신하고 있다.
2흡수식 냉동기는 가열원으로 천연가스, LPG 등을 사용할 수 있으나 효율이 나쁘므로 고온의 폐열을 얻을 수 있는 곳에 적합하다.
3흡수식 냉동기의 냉매로는 LIBR, 흡수제로서는 물로 사용하는 흡수식 냉동기가 현재 많이 사용되고 있다.
4흡수식 냉동기는 용량제어의 범위가 넓어 폭 넓은 용량제어가 가능하다.
정답 및 해설

현재 널리 쓰이는 흡수식 냉동기는 냉매가 물이고 흡수제가 리튬브로마이드(LiBr)인데, 이 설명은 둘을 뒤바꿔 놓았다. 흡수기와 재생기가 압축기 역할을 대신하고 가열량 조절로 넓은 범위의 용량제어가 가능하다는 나머지 설명은 맞다.

문제 29
다음 프레온계 냉매중 냉방용 터어보 냉동기에 적당한 냉매는 어느 것인가?
1R - 123
2R - 502
3R - 21
4R - 13
정답 및 해설

R-123은 표준 비등점이 높고 비체적이 커서 저압 원심(터보) 냉동기의 냉매로 적합하며, 대형 건물 냉방용 터보 냉동기에 사용되어 왔다. R-502와 R-13은 저온용 냉매이고 R-21은 실용 냉동기에 거의 쓰이지 않는다.

문제 30
팽창밸브 입구에서 410kcal/kg의 엔탈피를 갖고 있는 냉매가 팽창밸브를 통과하여 압력이 내려가고 포화액과 포화증기의 혼합물, 즉 습증기가 되었다. 습증기 중 포화액의 유랑이 7kg/min일 때 전 유출 냉매의 유랑은 약 얼마인가? (단, 팽창밸브를 지 난 후의 포화액의 엔탈피는 54kcal/kg, 건포화증기의 엔탈피는 500kcal/kg이다.)
130.3kg/min
232.4kg/min
334.7kg/min
436.5kg/min
정답 및 해설

팽창밸브는 등엔탈피 교축이므로 통과 후 건도는 x=4105450054=3564460.798x=\dfrac{410-54}{500-54}=\dfrac{356}{446}\fallingdotseq 0.798이고, 포화액이 차지하는 비율은 1x=0.2021-x=0.202이다. 따라서 전 유량은 G=70.20234.7 kg/minG=\dfrac{7}{0.202}\fallingdotseq 34.7\ \mathrm{kg/min}이다.

문제 31
다음 조건을 갖는 수냉식 응축기의 전열 면적은? (단, 응축기 입구의 냉매가스의 엔탈피 = 450㎉/㎏, 응축기 출구의 냉매액의 엔탈피 = 150㎉/㎏, 냉매 순환량 = 100㎏/h, 응축온도 = 40℃, 냉각수 평균온도 = 33℃, 응축기의 열관류율 = 800㎉/m2h℃)
13.86m2
24.56m2
35.36m2
46.76m2
정답 및 해설

응축부하는 Qc=G(h1h2)=100×(450150)=30000 kcal/hQ_c = G\,(h_1-h_2)=100\times(450-150)=30000\ \mathrm{kcal/h}이다. 전열면적은 A=QcKΔt=30000800×(4033)=3000056005.36 m2A=\dfrac{Q_c}{K\,\Delta t}=\dfrac{30000}{800\times(40-33)}=\dfrac{30000}{5600}\fallingdotseq 5.36\ \mathrm{m^2}가 된다.

문제 32
다음 열역학에 이용되고 있는 식중 잘못된 것은?
1q = Cv(T2 - T1) = Δu
2q = Cp(T2 - T1) = Δh
3δq = δu + APδv
4δh = δq + APδv
정답 및 해설

엔탈피 관계식은 δq=δhAvdP\delta q = \delta h - A\,v\,dP이므로 δh=δq+AvdP\delta h = \delta q + A\,v\,dP로 써야 하며, δh=δq+APδv\delta h = \delta q + AP\delta v는 잘못된 식이다. 정적변화의 q=Cv(T2T1)=Δuq=C_v(T_2-T_1)=\Delta u, 정압변화의 q=Cp(T2T1)=Δhq=C_p(T_2-T_1)=\Delta h, 열역학 제1법칙 δq=δu+APδv\delta q=\delta u + AP\delta v는 모두 옳다.

문제 33
흡수식 냉동기에 사용하는 흡수체로써 요구되는 성질은 다음과 같다. 옳지 않은 것은?
1용액의 증발압력이 높을 것
2농도의 변화에 의한 증기압의 변화가 적을 것
3재생에 많은 열량을 필요로 하지 않을 것
4점도가 낮을 것
정답 및 해설

흡수제는 재생기에서 가열될 때 냉매만 증발해 나가고 자신은 남아야 하므로 용액의 증기압(증발압력)이 낮아야 한다. 증발압력이 높으면 흡수제가 냉매와 함께 증발해 사이클을 돌면서 순도가 떨어진다. 농도 변화에 따른 증기압 변화가 작고 재생열이 적으며 점도가 낮아야 한다는 나머지 조건은 옳다.

문제 34
냉동식품의 생산공장에 많이 설치되는 동결장치로 설치 면적이 작고 출입구의 레이아웃을 비교적 자유롭게 하여 생산공정의 연속화, 라인화에 쉽게 연결 할 수 있는 방식은?
1스파이럴식 동결장치
2송풍 동결장치
3공기 동결장치
4액체질소 동결장치
정답 및 해설

스파이럴식 동결장치는 컨베이어 벨트를 나선형으로 층층이 감아올려 좁은 설치면적에서 긴 동결 체류시간을 확보하는 방식이다. 입·출구 위치를 비교적 자유롭게 배치할 수 있어 생산라인의 연속화·자동화에 그대로 연결하기 쉽다.

문제 35
다음 설명 중 맞는 것은 어느 것인가?
1증기 압축식 냉동사이클에서 팽창밸브를 통과한 냉매는 모두 저온저압의 포화액이 된다.
2압축기 실린더의 클리어런스 체적이 크면 체적효율이 작게 되고 토출가스 온도도 저하한다.
3흡입압력이 일정한 경우 압축기 입구에서 냉매증기의 과열도가 작을수록 냉매순환량은 작게 된다.
4공기열원 히트펌프를 난방운전하면 외기온도가 상승함에 따라 난방능력도 증대하고 성적계수도 커진다.
정답 및 해설

공기열원 히트펌프는 외기온도가 올라가면 증발온도가 높아져 압축비가 작아지고 냉매순환량이 늘어나므로 난방능력과 성적계수가 함께 커진다. 팽창밸브를 지난 냉매는 플래시 가스를 포함한 습증기이지 전부 포화액이 아니며, 클리어런스가 크면 체적효율은 낮아지되 토출가스 온도는 오히려 상승한다.

문제 36
다음은 냉동장치의 열역학에 관한 기술이다. 옳게 설명된 것은?
1온도 및 압력조건이 동일하면 열펌프 사이클의 성적계수와 냉동사이클의 성적계수는 동일하다.
2가스의 압축에 있어서 압축 전후의 압력을 P1, P2라 하고 체적을 V1, V2라 할 때 등온압축에서는 P1V1=P2V2가 성립한다.
3팽창밸브 전의 액온이 변하여도 압축기의 흡입압력, 토출압력, 흡입증기온도가 변하지 않으면 냉동능력은 변하지 않는다.
4팽창밸브에서는 냉매액의 압력, 온도가 저하하고 엔탈피가 감소한다.
정답 및 해설

등온압축에서는 이상기체 상태식에서 온도가 일정하므로 PV=일정PV=\text{일정}, 즉 P1V1=P2V2P_1V_1 = P_2V_2가 성립한다. 열펌프 성적계수는 냉동 성적계수보다 1만큼 크고, 팽창밸브는 등엔탈피 교축이라 엔탈피가 감소하지 않으며, 팽창밸브 전 액온(과냉각도)이 변하면 냉동효과가 달라져 냉동능력도 변한다.

문제 37
냉방용 축열장치의 종류가 아닌 것은?
1수축열 방식
2빙축열 방식
3잠열 축열 방식
4유 축열 방식
정답 및 해설

냉방용 축열은 물을 이용한 수축열, 얼음의 융해잠열을 쓰는 빙축열, 상변화물질(PCM)을 쓰는 잠열축열이 실용화되어 있다. 기름을 축열매체로 쓰는 유 축열 방식은 냉방 축열에 사용되지 않는다.

문제 38
다음 엔트로피에 관한 설명 중 틀린 것은?
1엔트로피는 자연현상의 비가역성을 나타내는 척도가 된다.
2엔트로피를 구할 때 적분경로는 반드시 가역변화이어야 한다.
3열기관이 가역사이클이면 엔트로피는 일정하다.
4열기관이 비가역사이클이면 엔트로피는 감소한다.
정답 및 해설

클라우지우스 부등식에 따라 비가역 사이클에서는 엔트로피가 증가하므로 감소한다는 설명은 틀리다. 가역 사이클에서는 한 사이클을 돌았을 때 엔트로피 변화가 0으로 일정하며, 엔트로피는 상태량이므로 계산 시 적분경로를 가역변화로 잡아야 한다.

문제 39
냉동능력 42 kW, 압축기 소요동력 14 kW인 냉동장치에서 수랭식 응축기의 열통과율이 0.8kW/m2K0.8\,\mathrm{kW/m^2\cdot K}, 냉매와 냉각수의 평균온도차가 5℃일 때 응축기의 소요 전열면적은 약 얼마인가?
1약 8.75 m²
2약 10.5 m²
3약 14 m²
4약 17.5 m²
정답 및 해설

응축부하는 냉동능력과 압축일의 합이므로 Qc=42+14=56 kWQ_c = 42+14=56\ \mathrm{kW}이다. 전열면적은 A=QcKΔtm=560.8×5=14 m2A=\dfrac{Q_c}{K\,\Delta t_m}=\dfrac{56}{0.8\times 5}=14\ \mathrm{m^2}가 된다.

문제 40
어느 냉동장치에서 증발기 입구 냉매의 비엔탈피가 240 kJ/kg, 증발기 출구(압축기 흡입) 냉매의 비엔탈피가 350 kJ/kg이다. 이 장치의 냉동능력이 55 kW일 때 냉매순환량은?
11800 kg/h
21500 kg/h
31250 kg/h
4990 kg/h
정답 및 해설

냉동효과는 qe=350240=110 kJ/kgq_e = 350-240=110\ \mathrm{kJ/kg}이다. 냉매순환량은 G=Qeqe=55110=0.5 kg/sG=\dfrac{Q_e}{q_e}=\dfrac{55}{110}=0.5\ \mathrm{kg/s}이고, 시간당으로 고치면 0.5×3600=1800 kg/h0.5\times 3600=1800\ \mathrm{kg/h}이다.

문제 41
송풍기의 토출측과 흡입측에 설치하여 송풍기의 진동이 덕튼 장치에 전달되는 것을 방지하기 위한 접속법은?
1크로스 커넥션(cross connection)
2캔버스 커넥션(canvas connection)
3서브 스테이션(sub station)
4하트포드(hartford) 접속법
정답 및 해설

송풍기의 흡입·토출측과 덕트 사이에는 범포(캔버스)제 가요 접속을 넣어 진동이 덕트 계통으로 전달되지 않게 한다. 하트포드 접속법은 저압 증기보일러의 환수관을 안전수위에 연결하는 배관법이고, 크로스 커넥션은 급수 계통에서 오염 우려로 금지되는 배관 연결이다.

문제 42
LP가스의 주성분으로 맞는 것은?
1프로판(C3H8)과 부틸렌(C4H8)
2프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)
3프로필렌(C3H6)과 부틸렌(C4H8)
4프로필렌(C3H6)과 부탄(C4H10)
정답 및 해설

LP가스(액화석유가스)의 주성분은 프로판(C₃H₈)과 부탄(C₄H₁₀)이다. 프로필렌·부틸렌 같은 올레핀계 탄화수소는 소량 함유될 수 있는 성분일 뿐 주성분은 아니다.

문제 43
스팀헤더(steam header)의 사용목적으로서 가장 적합한 것은?
1배관내의 압력을 조절하기 위하여
2증기의 유량배분을 원활하게 하기 위하여
3열매의 효율을 높이기 위하여
4배관내의 부식방지를 위하여
정답 및 해설

스팀헤더는 보일러에서 나온 증기를 한 곳에 모았다가 각 사용 계통으로 나누어 보내는 용기로, 계통별 유량 배분을 원활하게 하고 압력 변동을 완충하는 것이 주목적이다. 헤더 하부에는 트랩을 달아 응축수를 배출한다.

문제 44
급수 본관 내에서 적절한 유속은 몇 m/s 이내인가?
10.5
22
34
46
정답 및 해설

급수 본관의 유속은 2 m/s 이내로 설계하는 것이 일반적이다. 유속이 이보다 커지면 유수음과 진동이 커지고 밸브 급폐 시 수격작용, 관 내면의 침식(에로전 코로전)이 발생하기 쉽다.

문제 45
일반 수용가용 가스미터이며 값이 싸고 저압용에 사용되는 것은?
1습식 가스미터
2레이놀드식 가스미터
3다이어프랭식 가스미터
4루트식 가스미터
정답 및 해설

다이어프램(막식) 가스미터는 구조가 간단하고 값이 싸며 저압·소용량에 적합해 일반 수용가용으로 널리 쓰인다. 습식 가스미터는 정밀도가 높아 기준기·시험용으로, 루트식은 대용량 공업용으로 사용한다.

문제 46
증기난방 설비의 수평배관에서 관경을 바꿀 때 사용하는 이음쇠로 가장 적합한 것은?
1편심 리듀셔
2동심 리듀셔
3유니언
4소켓
정답 및 해설

증기 수평배관에서 관경을 바꿀 때는 편심 리듀서를 사용해 관 바닥면을 일치시켜야 응축수가 단차에 고이지 않는다. 동심 리듀서를 쓰면 관 하부에 턱이 생겨 응축수가 정체되고 수격작용의 원인이 된다.

문제 47
공기조화설비에서 2중덕트방식의 장점은?
1설비비가 비교적 적게 든다.
2덕트가 차지하는 공간이 작게 된다.
3냉온풍의 혼합 비율이 많아져도 경제적 운전이 가능하다.
4혼합유닛에서 온도와 풍량을 조절 할 수 있어 유리하다.
정답 및 해설

2중덕트방식은 각 실의 혼합유닛에서 냉풍과 온풍의 비율을 조절해 온도와 풍량을 실별로 자유롭게 맞출 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 다만 덕트가 두 계통이므로 설비비가 많이 들고 덕트 스페이스도 커지며, 냉풍과 온풍을 섞을수록 혼합손실이 생겨 운전은 비경제적이 된다.

문제 48
양정 40m, 양수량 0.4m3/min으로 작동하고 있는 펌프의 회전수가 2000rpm이었다가 전압강하로 인하여 회전수가 1500pm으로 되었다면 양수량은 다음 중 어느 것인가?
10.2m3/min
20.3m3/min
30.4m3/min
40.5m3/min
정답 및 해설

펌프의 상사법칙에서 양수량은 회전수에 비례한다. Q2=Q1(N2N1)=0.4×15002000=0.3 m3/minQ_2 = Q_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)=0.4\times\dfrac{1500}{2000}=0.3\ \mathrm{m^3/min}이다(양정은 회전수의 제곱, 동력은 세제곱에 비례한다).

문제 49
배수 배관에서 관경이 100A 이상인 경우 청소구를 몇 m 마다 설치하는가?
130
250
370
490
정답 및 해설

배수 수평관의 청소구는 관경 100A 이상인 경우 30 m 이내마다 설치한다. 관경 100A 미만은 15 m 이내마다 두며, 배관의 기점·굴곡부·합류점 등에도 설치해 막힘 시 청소가 가능하도록 한다.

문제 50
고온수 난방방식에서 가압방식으로 적합하지 않은 것은?
1증기 가압방식
2가스 가압방식
3정수두 가압방식
4바이패스 가압방식
정답 및 해설

고온수 난방에서는 물이 100℃ 이상에서도 증발하지 않도록 가압하는데, 정수두(고가수조) 가압, 증기(스팀 쿠션) 가압, 질소 등 불활성가스 가압, 펌프 가압 방식이 쓰인다. 바이패스 가압방식이라는 가압법은 존재하지 않는다.

문제 51
흡수식 냉동기의 단점으로 맞는 것은?
1기기 내부가 진공상태로서 파열의 위험이 있다.
2설치면적 및 중량이 크다.
3냉온수기 한 대로는 냉ㆍ난방을 겸용할 수 없다.
4소음 및 진동이 크다.
정답 및 해설

흡수식 냉동기는 같은 냉동능력의 압축식보다 기기가 커서 설치면적과 중량(기초 하중)이 크다는 것이 대표적 단점이다. 기내가 진공이므로 파열 위험은 없고, 냉온수기는 한 대로 냉·난방을 겸할 수 있으며 압축기가 없어 소음·진동은 오히려 작다.

문제 52
플로트 트랩의 특징이 아닌 것은?
1항상 응축수가 생기는 대로 배출되므로 최대의 열효율을 요구하는 곳에 적합하다.
2자동 에어벤트가 내장되어 있으므로 공기 배출 능력이 뛰어나다.
3고압에서도 사용이 가능하며 견고하고 수격작용에도 강하다.
4동파의 위험이 있으므로 외부에 설치 할 때는 보온해야 한다.
정답 및 해설

플로트 트랩은 저·중압 용도로 만들어져 고압에서는 사용이 제한되고 수격작용에 약하다. 응축수를 생기는 대로 연속 배출하고 자동 에어벤트로 공기 배출 능력이 좋으며 정지 시 동파 우려가 있어 보온이 필요하다는 나머지 설명은 옳다.

문제 53
증기트랩 중 기계식에 해당되지 않는 것은?
1벨로즈트랩
2버킷트랩
3플로우트트랩
4플로우트 서머스택트랩
정답 및 해설

벨로즈 트랩은 벨로즈 안의 휘발성 액체가 온도차로 팽창·수축하며 밸브를 여닫는 온도조절식(열동식) 트랩이다. 버킷 트랩, 플로트 트랩, 플로트 서모스탯 트랩은 응축수의 부력을 이용하는 기계식 트랩이다.

문제 54
다음은 배관의 K.S 도시 기호이다. 이중 옳지 않은 것은?
1고압배관용 탄소강 강관 - SPPH
2저온배관용 강관 - SPLT
3수도용 아연도강관 - SPTW
4일반 구조용 탄소강 강관 - SPS
정답 및 해설

수도용 아연도강관의 KS 기호는 SPPW이며 SPTW라는 기호는 쓰이지 않는다. 나머지는 고압배관용 탄소강 강관 SPPH, 저온배관용 강관 SPLT, 일반구조용 탄소강 강관 SPS로 옳게 짝지어져 있다.

문제 55
증가난방 배관에서 증기트랩을 사용하는 주목적은?
1관내의 온도를 조절하기 위해서
2관내의 압력을 조절하기 위해서
3관내의 증기와 응축수를 분리하기 위해서
4배관의 신축을 흡수하기 위해서
정답 및 해설

증기트랩은 증기는 통과시키지 않고 응축수만 배출하여 증기와 응축수를 분리하는 것이 주목적이다. 응축수가 관에 남으면 열전달이 나빠지고 수격작용이 생기며, 배관의 신축 흡수는 신축이음의 역할이다.

문제 56
다음에서 무기질 보온재가 아닌 것은?
1석면
2암면
3규조토
4콜크
정답 및 해설

콜크(코르크)는 식물성 재료로 만든 유기질 보온재로 주로 보냉용에 쓰인다. 석면, 암면, 규조토는 광물질을 원료로 한 무기질 보온재로 사용 온도 범위가 넓다.

문제 57
배관 설비시 스트레이너(strainer)의 설치위치로서 적절하지 못한 곳은?
1트랩의 앞
2감압밸브의 앞
3온도조절 밸브의 뒤
4펌프의 입구측
정답 및 해설

스트레이너는 보호하려는 기기의 바로 앞(상류)에 설치해 이물질이 기기로 들어가는 것을 막는다. 따라서 트랩 앞, 감압밸브 앞, 펌프 입구측은 적절하지만 온도조절밸브의 뒤(하류)는 밸브를 보호하지 못하므로 부적절하다.

문제 58
배관의 지지 간격 결정조건에 포함되지 않는 사항은?
1관경의 대소
2수압시험 압력
3보온 및 보냉의 유무
4유체의 흐름
정답 및 해설

배관 지지 간격은 관경의 대소, 관과 유체의 자중, 보온·보냉재의 유무, 유체의 종류와 흐름 상태, 배관의 신축 등을 고려해 정한다. 수압시험 압력은 시공 후 기밀·내압 확인을 위한 시험 조건일 뿐 지지 간격을 정하는 요소가 아니다.

문제 59
증기트랩 중 증기와 응축수의 온도차를 이용하여 작동하는 온도조절식(열동식) 트랩에 해당하는 것은?
1버킷 트랩
2플로트 트랩
3디스크 트랩
4바이메탈 트랩
정답 및 해설

바이메탈 트랩은 열팽창률이 다른 두 금속을 붙인 바이메탈이 증기와 응축수의 온도차로 변형하면서 밸브를 여닫는 온도조절식(열동식) 트랩이다. 버킷 트랩과 플로트 트랩은 부력을 이용하는 기계식, 디스크 트랩은 증기와 응축수의 운동에너지 차를 이용하는 열역학적 트랩이다.

문제 60
펌프 흡입측 배관의 시공에 관한 설명으로 틀린 것은?
1흡입관은 되도록 짧게 하고 굽힘 개소를 적게 한다.
2수평 흡입관의 관지름을 바꿀 때는 동심 리듀서를 사용한다.
3공기가 고이지 않도록 펌프를 향하여 올림 구배로 배관한다.
4편심 리듀서는 윗면이 수평이 되도록 설치한다.
정답 및 해설

펌프 흡입측 수평관의 관경을 바꿀 때는 편심 리듀서를 윗면이 수평이 되도록 설치해야 관 상부에 공기 포켓이 생기지 않는다. 동심 리듀서를 쓰면 관 윗부분에 단차가 생겨 공기가 모이고 캐비테이션과 흡입 불량의 원인이 되므로 옳지 않다.

문제 61
다음의 논리식 중 다른 값을 나타내는 논리식은?
1
2X(X+Y)
3
4X+XY
정답 및 해설

흡수법칙과 분배법칙으로 정리하면 XY+XY=X(Y+Y)=XXY + X\overline{Y} = X(Y + \overline{Y}) = X, X(X+Y)=X+XY=XX(X+Y) = X + XY = X, X+XY=X(1+Y)=XX + XY = X(1 + Y) = X가 되어 모두 XX로 같아진다. 그러나 X(X+Y)=XX+XY=0+XY=XYX(\overline{X} + Y) = X\overline{X} + XY = 0 + XY = XY이므로 이 식만 값이 다르다.

문제 62
전동기의 절연 및 절연내력 시험에 대한 설명으로 틀린 것은?
1보통 온도상승시험 직후에 실시한다.
2500V메거 또는 1000V메거로 절연저항을 측정한다.
3절연내력시험은 보통 전동기를 운전하지 않은 상태에서 실시한다.
4계기가 일정한 지시를 가리키는데 시간이 걸릴수도 있다.
정답 및 해설

절연내력시험은 권선이 가장 가혹한 조건에 있을 때, 즉 온도상승시험으로 충분히 운전해 온도가 올라간 직후에 실시하는 것이 원칙이다. 따라서 운전하지 않은 상태에서 실시한다는 설명은 틀리며, 절연저항 측정은 500 V 또는 1000 V 절연저항계로 하고 지시가 안정될 때까지 시간이 걸릴 수 있다.

문제 63
컴퓨터실의 온도를 항상 18℃로 유지하기 위하여 자동 냉난방기를 설치하였다. 이 자동 냉난방기의 제어는?
1정치제어
2추종제어
3비율제어
4서보제어
정답 및 해설

목표값이 18℃로 일정하게 정해져 있고 그 값을 계속 유지하도록 제어하는 것은 정치제어다. 추종제어와 서보제어는 목표값이 시간에 따라 변하는 경우이고, 비율제어는 두 양의 비를 일정하게 유지하는 제어다.

문제 64
옴의 법칙에서 전류의 세기는 어느 것에 비례하는가?
1저항
2동선의 길이
3동선의 고유저항
4전압
정답 및 해설

옴의 법칙 I=VRI=\dfrac{V}{R}에서 전류는 전압에 비례하고 저항에는 반비례한다. 도선의 저항은 R=ρlAR=\rho\dfrac{l}{A}이므로 길이와 고유저항이 커지면 전류는 오히려 줄어든다.

문제 65
전동기의 회전방향과 전자력에 관계가 있는 법칙은?
1플레밍의 왼손법칙
2플레밍의 오른손법칙
3페러데이의 법칙
4앙페에르의 법칙
정답 및 해설

자기장 속의 도체에 전류가 흐를 때 도체가 받는 전자력의 방향은 플레밍의 왼손법칙으로 정해지며, 이것이 전동기의 회전방향을 결정한다. 플레밍의 오른손법칙은 도체가 자기장 속에서 움직일 때 유도되는 기전력의 방향, 즉 발전기에 적용된다.

문제 66
다음 중 전기 기계에서 철심을 성층하여 사용하는 이유로 알맞은 것은?
1와류손을 줄이기 위하여
2맴돌이 전류를 증가시키기 위하여
3동손을 줄이기 위하여
4기계적 강도를 크게 하지 위하여
정답 및 해설

철심을 얇은 규소강판으로 나누고 표면을 절연해 겹쳐 쌓으면 자속 변화로 생기는 맴돌이(와)전류의 경로가 끊겨 와류손이 크게 줄어든다. 와류손은 강판 두께의 제곱에 비례하므로 성층은 손실 저감에 효과적이며, 동손은 권선 저항에 의한 손실이라 성층과 무관하다.

문제 67
목표치가 정하여져 있으며, 입ㆍ츨력을 비교하여 신호전달 경로가 반드시 폐루프를 이루고 있는 제어는?
1비율차동제어
2조건제어
3시퀀스제어
4피드백제어
정답 및 해설

목표값과 제어량을 비교해 그 편차로 조작량을 정하는, 신호 경로가 반드시 폐루프를 이루는 제어가 피드백제어다. 시퀀스제어는 정해진 순서에 따라 단계적으로 진행하는 개루프 제어로 출력을 되먹임하지 않는다.

문제 68
어떤 계의 계단응답이 입력신호와 파형이 같고, 시간만이 뒤진다면, 이 계는 어떤 요소에 속하는가?
1미분요소
2정상상태
32차뒤진요소
4부동작시간요소
정답 및 해설

입력과 파형이 같고 시간만 뒤로 밀려 나오는 응답은 부동작시간(낭비시간) 요소의 특징으로, 전달함수는 G(s)=eLsG(s)=e^{-Ls}이다. 미분요소나 2차 지연요소는 출력 파형 자체가 입력과 달라지므로 해당하지 않는다.

문제 69
변압기의 정격 1차전압의 의미를 바르게 설명한 것은?
1정격 2차전압에 권수비를 곱한 것이다.
21/2부하를 걸었을 때의 1차전압이다.
3무부하일 때의 1차전압이다.
4정격 2차전압에 효율을 곱한 것이다.
정답 및 해설

변압기의 정격 1차전압은 정격 2차전압에 권수비 a=N1N2a=\dfrac{N_1}{N_2}를 곱한 값으로 정의된다. 즉 V1=aV2V_1 = a\,V_2이며, 무부하 상태의 전압이나 효율을 곱한 값과는 관계가 없다.

문제 70
다음 중 제어기기에서 서보전동기는 어디에 속하는가?
1검출기기
2변환기기
3증폭기기
4조작기기
정답 및 해설

서보전동기는 제어신호를 받아 밸브·댐퍼 등을 실제로 움직여 조작량을 만들어 내는 조작기기(조작부)에 속한다. 검출기기는 제어량을 감지하는 센서, 변환기기는 신호의 종류를 바꾸는 기기, 증폭기기는 미약한 신호를 키우는 기기다.

문제 71
오차의 크기와 오차가 발생하고 있는 시간에 둘러 쌓인 면적의 크기에 비례하여 조작부를 제어하는 것으로 OFF- SET를 소멸시켜 주는 동작은?
1적분동작
2미분동작
3비례동작
4ON-OFF동작
정답 및 해설

적분 동작은 편차를 시간에 대해 적분한 값, 곧 편차 곡선과 시간축이 이루는 면적에 비례하는 조작량을 낸다. 편차가 조금이라도 남아 있으면 면적이 계속 누적되어 조작량이 커지므로 정상상태에서 남는 잔류편차(off-set)를 없앨 수 있다. 비례 동작은 편차에 비례한 조작량만 내어 잔류편차가 남고, 미분 동작은 편차의 변화율에 반응해 응답을 앞당길 뿐 잔류편차를 제거하지 못한다.

문제 72
그림과 같은 게이트회로에서 출력 Y는?
1
2
3
4
정답 및 해설

앞단 NAND의 출력은 X=BCX = \overline{B \cdot C}이고, 뒷단 NAND는 이 XXA\overline{A}를 입력으로 받으므로 Y=XAY = \overline{X \cdot \overline{A}}이다. 드모르간 법칙을 적용하면 Y=X+A=BC+AY = \overline{X} + A = B \cdot C + A가 되어 결국 Y=A+BCY = A + B \cdot C이다.

문제 73
유도전동기의 1차 전압 변화에 의한 속도제어 시 SCR을 사용하여 변화시키는 것은?
1주파수
2토크
3위상각
4전류
정답 및 해설

1차 전압 제어에서는 SCR의 게이트 점호 시점, 즉 위상각(점호각)을 바꿔 전동기에 걸리는 전압의 실효값을 조절한다. 유도전동기의 토크는 전압의 제곱에 비례하므로 위상각 조절로 토크와 속도가 함께 변하며, 주파수 자체는 변하지 않는다.

문제 74
전달함수 을 갖는 계에 w=2[rad/sec]인 정현파를 줄 때 이득은 약 몇 [dB]인가?
12
23
34
46
정답 및 해설

주파수응답은 s=jωs = j\omega를 대입해 구하므로 ω=2\omega = 2에서 G(j2)=103+j4G(j2) = \dfrac{10}{3 + j4}이다. 크기는 G(j2)=1032+42=105=2\left|G(j2)\right| = \dfrac{10}{\sqrt{3^2 + 4^2}} = \dfrac{10}{5} = 2이므로, 이득은 g=20log1026dBg = 20 \log_{10} 2 \approx 6\,\mathrm{dB}이다.

문제 75
그림은 전동기 운전회로의 일부이다. 이 회로는 MC1 과 MC2 의 b접점의 관계로 볼 때 어떤 회로로 볼 수 있는가?
1자기유지회로
2인터록회로
3정역운전회로
4과부하정지회로
정답 및 해설

한쪽 전자접촉기 코일 회로에 상대편 접촉기의 b접점을 서로 엇갈리게 넣으면, 한쪽이 여자되는 순간 상대편 회로가 끊겨 두 접촉기가 동시에 투입될 수 없다. 이렇게 동시 동작을 기계적·전기적으로 금지하는 결선이 인터록 회로이며, 자기유지는 자신의 a접점을 병렬로 물리는 결선이다.

문제 76
2[Ω]의 저항 10개를 직렬로 연결한 경우 병렬로 연결한 경우의 합성저항의 크기는 몇 배인가?
1150
2100
350
410
정답 및 해설

직렬 합성저항은 Rs=2×10=20 ΩR_s = 2\times 10 = 20\ \Omega, 병렬 합성저항은 Rp=210=0.2 ΩR_p = \dfrac{2}{10}=0.2\ \Omega이다. 따라서 RsRp=200.2=100\dfrac{R_s}{R_p}=\dfrac{20}{0.2}=100배가 되며, 같은 저항 nn개에서는 항상 n2n^2배 관계가 성립한다.

문제 77
그림과 같은 회로에서 해당하는 램프의 식으로 옳은 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

회로는 위에서 X의 b접점을 지난 뒤 Y의 a접점과 b접점으로 갈라지고, 다시 각각 Z의 a접점과 b접점으로 갈라져 네 개의 램프로 이어지는 직렬 조합이다. 맨 왼쪽 램프는 X의 b접점, Y의 a접점, Z의 a접점을 모두 거치는 경로에 있으므로 XYZ\overline{X} \cdot Y \cdot Z가 성립할 때만 점등된다. 나머지 램프는 순서대로 XYZ\overline{X}\,Y\,\overline{Z}, XYZ\overline{X}\,\overline{Y}\,Z, XYZ\overline{X}\,\overline{Y}\,\overline{Z}의 조건에서 켜진다.

문제 78
주파수변환기를 사용하여 회전자의 슬립주파수와 같은 주파수의 전압을 발생시킨 것을 슬립링을 통해 회전자 권선에 공급하여 속도를 바꾸는 제어방법은?
1주파수변환법
22차저항법
32차여자법
4가변전압가변주파수방식
정답 및 해설

2차 여자법은 권선형 유도전동기의 슬립링을 통해 회전자 권선에 슬립주파수와 같은 주파수의 전압을 가해 슬립을 조절하는 속도제어법이다. 2차 저항법과 달리 저항에서 열로 버리는 손실이 없어 효율이 좋고, 세르비우스·크레머 방식이 이에 해당한다.

문제 79
개루프 전달함수가 G(s)=2s+1G(s) = \dfrac{2}{s+1}인 단위 부궤환(unity negative feedback) 제어계의 폐루프 전달함수는?
12s+3\dfrac{2}{s+3}
2s+1s+3\dfrac{s+1}{s+3}
32s+2\dfrac{2}{s+2}
42s+1\dfrac{2}{s+1}
정답 및 해설

단위 부궤환계의 폐루프 전달함수는 G(s)1+G(s)\dfrac{G(s)}{1+G(s)}이다. 대입하면 2s+11+2s+1=2(s+1)+2=2s+3\dfrac{\frac{2}{s+1}}{1+\frac{2}{s+1}}=\dfrac{2}{(s+1)+2}=\dfrac{2}{s+3}가 된다.

문제 80
자기인덕턴스 L1, L2 상호인덕턴스 M의 코일을 같은 방향으로 직렬 연결한 경우, 합성인덕턴스는?
1L1+L2- M
2L1+L2+ M
3L1+L2+ 2M
4L1+L2-2 M
정답 및 해설

두 코일을 같은 방향(가동 결합)으로 직렬 연결하면 상호 유도에 의한 자속이 서로 더해지므로 합성인덕턴스는 L=L1+L2+2ML = L_1 + L_2 + 2M이 된다. 반대 방향으로 연결하는 차동 결합의 경우에만 L=L1+L22ML = L_1 + L_2 - 2M으로 상호인덕턴스가 감산된다.