[공조냉동기계산업기사 필기] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

증기난방은 보일러에서 만든 증기를 방열기로 보내 응축시키면서 방출되는 증발잠열을 이용하는 방식이다. 증발현열이 아니라 상변화에 따른 잠열을 쓰기 때문에 단위 질량당 방열량이 커서 방열면적과 배관경을 줄일 수 있고 예열시간도 짧다. 다만 방열량이 증기의 잠열로 고정되어 부하변동에 따른 세밀한 방열량 제어는 어렵다.

온풍난방은 가열된 공기를 직접 실내로 불어넣는 방식이라 예열부하가 거의 없어 가동시간이 짧고, 방열기·배관이 없어 설비비가 싸며 취급자격자도 필요 없다. 그러나 토출 공기온도가 $40\sim60^\circ\mathrm{C}$로 높아 실내 상하 온도차와 건조감이 커지므로 쾌적성은 오히려 나쁜 편이다.

변풍량(VAV) 단일덕트 방식은 각 존의 VAV 유닛이 부하에 맞춰 풍량을 스스로 조절하므로 시운전 시 토출구마다 풍량을 맞추는 조정 작업이 오히려 간단하다. 풍량조정이 복잡한 쪽은 정풍량(CAV) 방식이다. 부분부하 때 송풍동력이 줄어 운전비가 절약되고, 동시부하율을 반영해 기기 용량을 줄일 수 있으며 응답도 빠르다.

냉각열량은 $q=\dfrac{Q}{v}(h_1-h_2)$로 구한다. 질량유량은 $\dfrac{800\,\mathrm{m^3/h}}{0.83\,\mathrm{m^3/kg}}=963.9\,\mathrm{kg/h}$이고, 엔탈피차는 $85.26-42=43.26\,\mathrm{kJ/kg}$이다. 따라서 $q=963.9\times43.26=41700\,\mathrm{kJ/h}=\dfrac{41700}{3600}\approx11.6\,\mathrm{kW}$이다.

침입외기의 잠열부하는 $q_L=\rho\,\gamma_0\,Q\,\Delta x$이며, 공기밀도 $1.2\,\mathrm{kg/m^3}$와 $0^\circ\mathrm{C}$ 물의 증발잠열 $2501\,\mathrm{kJ/kg}$을 곱하면 계수는 $1.2\times2501=3001.2$가 된다. 즉 $q_L=3001.2\,Q\,\Delta x\;[\mathrm{kJ/h}]$이다. 참고로 현열부하 계수 $1.212$는 $1.2\times1.01$에서 나온 값으로 온도차 $\Delta t$에 쓰인다.

실내부하는 벽체·유리를 통한 전도열, 인체·조명·사무기기의 발생열 등이고, 장치부하는 덕트나 송풍기에서 생기는 취득열처럼 장치 자체에서 더해지는 열이다. 반면 실내 온·습도 조절을 위해 도입하는 외기를 냉각·감습시키는 열은 외기부하로 따로 분류되며, 실내부하나 장치부하에 속하지 않는다.

여과식(건식) 필터는 유리섬유 같은 무기질 섬유층 사이로 공기를 통과시키면서 충돌·차단·확산 작용으로 입자를 붙잡는 방식이다. 정전식은 고전압으로 입자를 대전시켜 집진하고, 점착식은 기름을 묻힌 여재에 입자를 부착시키는 방식이므로 섬유층 통과 원리와는 다르다.

복사난방은 바닥·천장 등 구조체에서 나오는 복사열이 직접 인체와 물체를 데우므로, 환기로 실내 공기가 빠져나가도 축열된 구조체가 계속 복사하여 난방효과가 잘 유지된다. 대류·증기·온풍난방은 데워진 공기 자체가 열매이므로 자연환기로 공기가 교체되면 열손실이 그만큼 커진다.

공조기 코일의 배열(회로) 방식은 통로수에 따라 풀 서킷, 하프 서킷, 더블 서킷으로 구분한다. 풀 서킷은 관 전부를 하나의 통로로 쓰고, 하프 서킷은 유량이 적을 때 통로를 절반으로 줄이며, 더블 서킷은 유량이 많을 때 통로를 두 배로 늘린다. 플로우 서킷은 이 분류에 없는 명칭이다.

기화식(증발식) 가습기는 물을 젖은 여재에 공급하고 공기를 통과시켜 자연 증발로 가습하는 방식으로, 모세관식·회전식·적하식이 여기에 속한다. 원심식은 고속 회전하는 원판으로 물을 잘게 흩뿌리는 수분무식이므로 기화식이 아니다.

난방방식은 열원의 위치에 따라 개별·중앙·지역난방으로 나눈다. 각 실마다 전기스토브나 기름난로를 두어 그 실만 난방하는 것은 열원이 사용처마다 분산된 개별난방이다. 중앙난방은 한 건물의 기계실 보일러에서, 지역난방은 지역 열원플랜트에서 열을 공급한다.

송풍기 특성곡선의 압력(정압)곡선은 송풍기가 낼 수 있는 압력을, 저항곡선은 덕트계가 요구하는 압력손실을 풍량에 대해 나타낸 것이다. 실제 운전은 송풍기가 내는 압력과 계통 저항이 같아지는 지점에서 균형을 이루므로, 두 곡선의 교점이 운전점이 된다.

온수 순환량은 $G=\dfrac{q}{c\,\Delta t}$로 구한다. $G=\dfrac{5.25\,\mathrm{kJ/s}}{4.2\times(80-70)}=0.125\,\mathrm{kg/s}=450\,\mathrm{kg/h}$이다. 이를 밀도로 나누면 $\dfrac{450}{977.5}\approx0.46\,\mathrm{m^3/h}$이다.

송풍기 번호는 임펠러(회전날개) 지름을 기준 치수로 나눈 값으로 정의한다. 원심송풍기는 $\text{No}=\dfrac{\text{회전날개 지름(mm)}}{150}$, 축류송풍기는 $\text{No}=\dfrac{\text{회전날개 지름(mm)}}{100}$이다. 분모 150과 100을 서로 바꾸어 놓은 것이 대표적인 오답이다.

전열교환기는 배기와 외기를 회전 로터나 판형 소자를 통해 접촉시켜 온도(현열)와 수분(잠열)을 동시에 회수하는 전열 방식이다. 그래서 외기도입량이 많고 운전시간이 긴 시설일수록 회수 효과가 크다. 히트파이프나 런 어라운드 코일 방식은 현열만 회수한다.

급수계통 장치는 보일러에 물을 넣는 데 관계되는 급수펌프, 급수밸브(체크밸브 포함), 자동급수장치, 급수내관 등을 말한다. 증기관은 보일러에서 발생한 증기를 방열기 쪽으로 보내는 증기계통 배관이므로 급수관계 장치와는 거리가 멀다.

이상기체 상태식 $\rho=\dfrac{P}{RT}$를 쓴다. $P=10000\,\mathrm{kPa}=10^7\,\mathrm{Pa}$, $T=227+273=500\,\mathrm{K}$이므로 $\rho=\dfrac{10^7}{287.04\times500}=\dfrac{10^7}{143520}\approx69.7\,\mathrm{kg/m^3}$이다.

중앙방식은 기계실의 공조기·열원에서 만든 공기나 물을 각 실로 보내는 방식으로 단일덕트, 2중덕트, 팬코일유닛 방식 등이 해당한다. 룸 쿨러는 냉동기와 송풍기가 한 대에 들어 있어 실별로 따로 설치·운전하는 개별(패키지)방식이다.

습공기 엔탈피는 $h=1.01t+x(2501+1.85t)$로 나타내며, 기준점을 $0^\circ\mathrm{C}$ 건공기로 잡는다. 따라서 $t=0$이고 수분이 없는($x=0$) 건공기의 엔탈피가 $0\,\mathrm{kJ/kg}$이다. $0^\circ\mathrm{C}$라도 습공기나 포화공기는 수분의 증발잠열분만큼 엔탈피를 가진다.

1과 2의 엔탈피가 같다는 조건은 등엔탈피선을 따라 이동했다는 뜻으로, 절대습도가 늘면서 건구온도는 내려가는 단열가습(순환수 분무 가습) 과정이다. 이어 2에서 3으로는 절대습도가 그대로인 채 건구온도만 올라가므로 가열 과정이다.

단열압축 후 온도는 $T_2=T_1\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$이므로 비열비 $k$가 클수록 토출가스 온도가 높아진다. 각 가스의 비열비는 공기 약 1.40, 암모니아 약 1.31, 메틸클로라이드(R-40) 약 1.20, R-502 약 1.13이다. 따라서 온도상승률은 공기, 암모니아, 메틸클로라이드, R-502 순이다.

몰리에르선도에서 압력을 높여 가면 포화액선과 건포화증기선이 점점 가까워지다가 한 점에서 만나는데, 이 점이 임계점이다. 임계점에서는 액과 증기의 성질이 같아져 증발잠열이 0이 되고, 그보다 높은 압력에서는 상변화 없이 초임계 상태가 된다.

이상적인 압축은 외부와 열 출입이 없고 마찰 등 비가역 손실도 없는 가역 단열압축이며, 이때 엔트로피가 일정하므로 등엔트로피 변화이다. 몰리에르선도에서 압축과정을 등엔트로피선을 따라 그리는 것도 이 때문이다.

벽체를 통해 들어오는 열은 내외 온도차에 의한 전도 현열(감열)뿐이며 수분 이동이 없으므로 잠열은 포함되지 않는다. 반면 틈새로 들어오는 공기는 온도와 수분을 함께 가져오고, 인체도 발열과 발한이 있어 현열·잠열이 모두 생긴다. 백열등은 수분 발생이 없어 현열만 낸다.

서로 다른 두 금속(또는 반도체)의 접합부에 직류를 흘리면 한쪽 접합부에서 흡열, 다른 쪽에서 발열이 일어나는 현상이 펠티어 효과이며, 이를 이용한 것이 열전(전자) 냉동법이다. 냉매와 압축기가 없어 소형·무진동 냉각에 쓰인다.

온도식 팽창밸브의 감온통은 증발기 출구 흡입관에 부착되어 그 지점의 냉매가스 온도를 감지한다. 이 흡입관 냉매가스 온도와 증발기 내 포화(증발)온도의 차가 과열도이며, 보통 $3\sim8^\circ\mathrm{C}$가 유지되도록 밸브 개도를 조절해 액백을 막는다.

응축압력이 높아지는 원인은 불응축가스 혼입, 냉각수량 부족, 냉각관 스케일 부착, 냉매 과충전처럼 응축열을 제대로 버리지 못하게 만드는 요인들이다. 냉각수 입구온도가 낮아지면 오히려 응축온도와 응축압력이 내려가므로 압력 상승 원인과는 거리가 멀다.

흡수식 냉동기는 압축기 대신 흡수기·재생기를 쓰므로 기기가 크고 열원 설비가 필요해 대용량에 적합하다. 냉매가 물이라 증발온도가 $0^\circ\mathrm{C}$ 이하로 내려갈 수 없어 초저온용으로는 못 쓰고, 물-LiBr계에서 흡수제는 LiBr이며 물이 냉매다. 용액 열교환기를 달면 재생기 가열량이 줄어 효율이 좋아진다.

전자(열전) 냉동에서 저온측 접합부는 흡열이 일어나는 곳이므로 증기압축식의 증발기에 대응하고, 응축기에 대응하는 것은 방열이 일어나는 고온측 접합부이다. 나머지 대응은 옳아서 P-N 소자쌍이 압축기, 전원이 압축기 모터, 전자가 냉매 역할을 한다.

가스엔진구동 열펌프는 전동기 대신 가스 내연기관으로 압축기를 구동하는 방식이므로 압축기는 반드시 포함되는 핵심 구성요소이다. 즉 구성은 엔진, 압축기, 실내·실외 열교환기, 배열회수 열교환기 등으로 이루어진다. 연료로는 천연가스나 프로판을 쓰고 실외기 한 대에 여러 실내기를 붙일 수 있다.

재생기에서 희용액이 가열되면 용액에 녹아 있던 냉매(물)가 증발·분리되어 농용액이 만들어진다. 냉매의 응축은 재생기가 아니라 응축기에서 냉각수에 열을 뺏기며 일어나므로, 재생기 가열을 냉매 응축이라 한 설명이 틀렸다.

흡수식 냉동기는 물을 냉매로, LiBr을 흡수제로 쓰며 진공 상태에서 물의 증발잠열로 냉동을 얻는다. 프레온 냉매의 증발잠열을 이용하는 것은 증기압축식이다. 증기분사식은 이젝터로 진공을 만들어 물을 증발시키고, 전자냉동법은 펠티어 효과에 의한 흡열을 이용한다.

헬라이드 토치는 불꽃에 염소 성분이 닿으면 구리판과 반응해 불꽃색이 청색·자색으로 변하는 원리이므로, 염소를 포함한 프레온계 냉매의 누설검사에 쓴다. R-134a가 이에 해당하고, R-717(암모니아)은 유황초·리트머스지, R-744(이산화탄소)와 R-729(공기)는 비눗물 등으로 검사한다.

피스톤 압출량과 체적효율이 같으므로 냉동능력 $Q=\dfrac{V\eta_v}{v}q$는 냉동효과를 비체적으로 나눈 체적냉동효과 $\dfrac{q}{v}$에만 비례한다. A는 $\dfrac{1130}{0.509}=2220\,\mathrm{kJ/m^3}$, B는 $\dfrac{170}{0.077}=2208\,\mathrm{kJ/m^3}$이다. 따라서 $\dfrac{Q_A}{Q_B}=\dfrac{2220}{2208}\approx1.0$으로 두 압축기의 냉동능력은 거의 같다.

평판 전도 열유속은 $q=\lambda\dfrac{\Delta t}{L}$이다. $q=0.095\times\dfrac{400-100}{0.03}=0.095\times10000=950\,\mathrm{W/m^2}$이다. 두께를 $3\,\mathrm{cm}=0.03\,\mathrm{m}$로 환산하는 것이 핵심이다.

선도에서 증발기 출구(압축기 흡입) 엔탈피는 $563\,\mathrm{kJ/kg}$, 팽창밸브 직전 액엔탈피는 $449\,\mathrm{kJ/kg}$이므로 냉동효과는 $563-449=114\,\mathrm{kJ/kg}$이다. 냉동능력은 $Q_e=\dfrac{167\times114}{3600}=5.29\,\mathrm{kW}$이다. 실제 성적계수는 실제 소요동력인 전동기 출력으로 나누므로 $COP=\dfrac{5.29}{3.5}\approx1.5$이다.

냉매 충전용 매니폴드 게이지는 저압(흡입)측과 고압(토출)측 밸브, 진공펌프나 냉매용기를 잇는 펌프연결밸브, 그리고 고·저압을 연결하는 바이패스밸브로 구성된다. 자동용량제어밸브는 압축기 용량을 조절하는 장치이므로 매니폴드 구성밸브가 아니다.

이산화탄소는 강(Fe) 계열 재료를 침식하지 않아 강관·강합금을 쓸 수 있다. 반면 암모니아는 수분과 함께 구리 및 구리합금을 부식시켜 강관을 써야 하고, R-21 등 프레온계는 $2\,\%$를 넘는 마그네슘을 함유한 알루미늄합금을 침식하며, 염화메틸(크롤메탈)도 알루미늄합금을 부식시킨다.

중간압력은 절대압력끼리의 기하평균 $P_m=\sqrt{P_1P_2}$로 구한다. 증발압력이 게이지압 $235\,\mathrm{kPa}$이므로 절대압은 $235+101=336\,\mathrm{kPa}$이다. 따라서 $P_m=\sqrt{336\times1225}=\sqrt{411600}\approx641.6\,\mathrm{kPa}$이다.

이상기체 상태식 $m=\dfrac{PV}{RT}$를 쓴다. $P=600\,\mathrm{kPa}=600000\,\mathrm{Pa}$, $T=30+273=303\,\mathrm{K}$이므로 $m=\dfrac{600000\times1}{287\times303}=\dfrac{600000}{86961}\approx6.9\,\mathrm{kg}$이다.

증기트랩은 증기는 통과시키지 않고 방열기나 배관에서 생긴 응축수만 자동으로 배출하는 기기이다. 응축수가 관 안에 고이면 열전달이 떨어지고 수격작용이 생기므로 이를 신속히 분리·배출하는 것이 주된 목적이다.

배수관의 최소 관경은 $30\,\mathrm{mm}$ 이상으로 하며, 지중 매설 배수관은 $50\,\mathrm{mm}$ 이상이 권장된다. 또한 배수는 중력식으로 흐르므로 하류로 갈수록 관경을 줄이면 막힘이 생겨 축소가 금지되고, 기구배수관은 접속 위생기구의 트랩구경 이상이어야 한다.

연속의 식 $v=\dfrac{Q}{A}$를 쓴다. 관지름 $100\,\mathrm{cm}=1\,\mathrm{m}$이므로 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}\times1^2=0.785\,\mathrm{m^2}$이다. 따라서 $v=\dfrac{0.785}{0.785}=1\,\mathrm{m/s}$이다.

증발기와 압축기가 같은 높이일 때는 흡입관을 일단 증발기 위쪽까지 수직으로 세운 다음, 정지 중 냉매액이 압축기로 흘러드는 것을 막기 위해 압축기를 향해 선단 하향구배로 배관한다. 상향구배로 하면 액이 압축기 쪽으로 고이기 쉬워 액압축의 위험이 커진다.

수격작용은 관 안에 고인 응축수가 고속 증기에 밀려 관 벽이나 밸브를 때리면서 생긴다. 따라서 관경을 크게 해 증기 유속을 낮추고, 응축수가 고이지 않도록 굴곡부를 줄이며 구배를 확실히 주고 트랩으로 응축수를 즉시 배출해야 한다. 유속을 빠르게 하거나 굴곡부를 늘리면 오히려 수격이 심해진다.

원 안에 삼각형을 그리고 삼각형의 꼭짓점이 유체가 빠져나가는 쪽을 향하도록 표시한 기호는 펌프이다. 삼각형 방향이 곧 토출 방향이어서 흡입측과 토출측을 구분할 수 있다. 응축기는 열교환기 계열의 사각형·코일 기호로, 체크밸브는 관 위의 디스크 기호로 따로 표시한다.

캐비테이션은 펌프 흡입부 압력이 액의 포화증기압 아래로 떨어져 기포가 생겼다가 붕괴하는 현상이다. 흡입양정이 클 때, 액온이 높을 때, 날개차 원주속도가 클 때, 그리고 날개차 형상이 부적당해 국부적으로 압력이 급락할 때 발생한다.

옥상 급수탱크는 대기에 개방된 저수조이므로 볼탭 고장 등으로 물이 넘칠 때 이를 배출하는 오버플로우관이 반드시 필요하다. 압력스위치·압력계·안전밸브는 압력탱크(압력수조)식 급수설비의 부속품이다.

바닥에 매설하는 온수온돌 배관은 이음 없이 길게 구부려 시공할 수 있고 내식성과 열전도가 좋아야 하므로 동관이 가장 적합하다. 강관·주철관은 부식과 이음부 누수 위험이 크고, PVC관은 온수의 열과 압력에 대한 내구성이 부족하다. ※ 현행 시공에서는 가교화 폴리에틸렌(XL)관이나 폴리부틸렌(PB)관이 널리 쓰인다.

레듀서(리듀서)는 지름이 다른 두 관을 잇는 이음쇠이므로 한쪽은 넓고 반대쪽으로 갈수록 좁아지는 원뿔(테이퍼) 모양으로 그린다. 그림 중 관 폭이 한 방향으로 줄어드는 테이퍼 기호가 레듀서이다. 나머지는 관지름이 변하지 않는 이음·부속 기호여서 해당하지 않는다.

네오프렌은 합성고무(클로로프렌 고무)로 천연고무보다 내유성·내후성·내산성·내마모성이 뛰어나고 $-46\sim121^\circ\mathrm{C}$ 범위에서 쓸 수 있어 패킹재로 널리 사용된다. 테프론은 고무류가 아닌 불소수지이고, 석면은 무기질 패킹재이다.

배관지지 철물은 배관 하중을 받치고 충격·진동에 견디며, 구배조정이 쉽고 온도변화에 따른 신축을 흡수할 수 있어야 한다. 보온이나 방로는 보온재·방습층이 담당하는 기능이므로 지지철물이 갖출 조건과는 거리가 멀다.

냉매배관의 굽힘 반지름은 크게 해야 한다. 반지름이 작으면 관이 찌그러지면서 유로가 좁아져 압력손실과 유속 소음이 커지고 냉매 순환에 지장이 생긴다. 배관은 되도록 짧고 간단하게, 관통부 외에는 매설하지 않으며, 응력이 우려되면 신축이음을 둔다.

기포성 수지(발포 폴리스티렌·경질 우레탄폼 등)는 무수한 독립기포로 이루어져 열전도율이 매우 낮고 가벼우며, 흡수성은 거의 없지만 굽힘성이 좋은 유기질 보온재이다. 코르크와 펠트도 유기질이지만 굽힘성이나 흡수성 특성이 이와 다르고, 규조토는 무기질 보온재이다.

신축이음쇠에는 벨로즈형, 슬리브형, 루프(U밴드)형, 스위블형, 플렉시블형 등이 있다. 플랜지는 관과 관 또는 관과 기기를 볼트로 조여 고정·분해하기 위한 이음이므로 신축을 흡수하는 기능이 없다.

팽창관은 온수 순환계통과 팽창탱크를 잇는 관으로, 팽창한 물이 탱크로 드나들어야 하므로 탱크 수면 아래에 접속한다. 통기관과 오버플로우관은 수면 위쪽 또는 상부에 설치되며, 안전관은 보일러의 증기·온수를 대기로 빼내는 관이다.

플렉시블형 이음쇠는 주름관이나 고무·금속 벨로즈로 되어 있어 펌프·냉동기 등 진동기기와 배관 사이에서 진동과 소음이 배관으로 전달되는 것을 끊어 준다. 슬리브형·스위블형·루프형은 주로 온도변화에 따른 신축 흡수를 목적으로 한다.

플러그는 관이나 이음쇠의 끝을 막는 데 쓰는 부속이며, 직선으로 이을 때 쓰는 것은 소켓(커플링)이나 니플이다. 와이는 분기, 벤드·엘보는 방향 전환, 유니온은 분해·수리·교체가 필요한 곳에 사용한다.

레스트레인트는 열팽창 등에 의한 배관의 이동을 구속하는 지지물로 앵커, 스토퍼, 가이드가 여기에 속한다. 행거는 배관을 위에서 매달아 하중을 받치는 지지장치로 서포트와 함께 하중 지지 계열에 분류된다.

부스터는 가스 수요가 급격히 늘어 공급압력이 부족할 때 압력을 높여 주는 승압장치이다. 정압기는 반대로 공급압을 일정하게 낮춰 유지하고, 가스미터는 사용량 계량, 가스필터는 이물질 제거를 담당한다.

임피던스 크기는 $|Z|=\sqrt{3^2+4^2}=5\,\Omega$이다. Y결선에서 상전류는 선전류와 같으므로 상전압은 $V_p=I_pZ=20\times5=100\,\mathrm{V}$이다. 선간전압은 상전압의 $\sqrt{3}$배이므로 $V_l=\sqrt{3}\times100\approx173\,\mathrm{V}$이다.

전달함수가 $G(s)=\dfrac{K}{1+Ts}$인 1차 지연요소는 계단입력에 대해 출력이 $c(t)=K(1-e^{-t/T})$로 지수적으로 증가하다가 일정한 값 $K$에 수렴한다. 미분요소는 순간적인 첨두만 나타내고, 적분요소는 시간에 비례해 계속 증가하므로 일정 값으로 수렴하지 않는다.

슬립은 $s=\dfrac{N_s-N}{N_s}$로 정의되므로 $s=1$이면 $N=0$, 즉 회전자가 정지한 상태이다. 반대로 $s=0$이면 회전속도가 동기속도와 같아진다.

정역회로에서 정회전용과 역회전용 전자접촉기가 동시에 투입되면 전원이 단락되어 사고가 난다. 이를 막기 위해 한쪽이 동작하면 다른 쪽 회로를 b접점으로 끊어 놓는 인터록 회로를 반드시 구성한다.

R-L-C 직렬회로의 과도응답은 특성근의 판별식 $R^2-4\dfrac{L}{C}$의 부호로 결정된다. 이 값이 양수이면 특성근이 서로 다른 두 실근이 되어 진동 없이 지수적으로 감쇠하는 비진동(과제동) 응답이 된다. 값이 음수이면 감쇠진동, 0이면 임계진동이다.

단위계단 입력에 대한 정상편차는 위치편차상수 $K_p=\lim_{s\to0}G(s)=\dfrac{2}{0+1}=2$를 써서 $e_{ss}=\dfrac{R}{1+K_p}$로 구한다. 입력 크기가 $R=5$이므로 $e_{ss}=\dfrac{5}{1+2}=\dfrac{5}{3}$이다.

계전기 시퀀스는 회로가 하드와이어로 짜여 있어 각 접점이 동시에(병렬로) 동작한다. 명령을 한 줄씩 순차적으로 읽어 연산하는 직렬처리 방식은 PLC 같은 프로그램 제어의 특징이다. 인터록·자기유지 회로 구성과 제어결과에 따른 자동 이행은 계전기 시퀀스의 옳은 설명이다.

정치제어는 목표값이 시간에 대해 변하지 않고 일정하게 고정된 제어로, 실내온도 유지나 압력·액면 유지 등이 해당한다. 추종제어는 목표값이 임의로 변하고, 비율제어는 목표값이 다른 양과 일정 비율을 유지하며, 프로그램제어는 목표값이 미리 정해진 일정에 따라 변한다.

고유저항은 은, 구리, 금, 알루미늄 순으로 작고 백금은 구리의 여러 배에 이르므로, 고유저항은 백금이 구리보다 크다. 저항은 $R=\rho\dfrac{l}{A}$이므로 길이에 비례하고 단면적에 반비례하며, 단면적이 $\pi r^2$이므로 반지름의 제곱에 반비례한다. 도체는 온도가 오르면 저항이 커진다.

회로시험기는 직류전압, 교류전압, 직류전류, 저항 등을 측정할 수 있도록 만들어진 계기이다. 교류전력은 전압·전류·역률을 함께 반영해야 하므로 전류코일과 전압코일을 가진 전력계로 측정해야 하고, 회로시험기로는 직접 잴 수 없다.

그림은 $t$

임피던스는 $Z=\dfrac{V}{I}=\dfrac{220}{4.4}=50\,\Omega$이다. 저항성분은 임피던스에 역률을 곱한 값이므로 $R=Z\cos\theta=50\times\cos60^\circ=50\times0.5=25\,\Omega$이다.

서보기구는 물체의 위치, 방위, 자세 등 기계적 변위를 제어량으로 삼아 목표값의 임의 변화에 추종하도록 만든 제어계이다. 자동조정은 전압·주파수·회전속도 등 전기적·기계적 양을, 프로세스제어는 온도·압력·유량 등 공정량을 제어량으로 한다.

오른쪽에서 마주 보는 $3\,\mu\mathrm{F}$ 두 개는 병렬이므로 합성값은 $3+3=6\,\mu\mathrm{F}$이다. 이것이 앞쪽의 $3\,\mu\mathrm{F}$과 직렬로 이어지므로 $C_0=\dfrac{3\times6}{3+6}=2.0\,\mu\mathrm{F}$이다.

전압제어는 전기자에 가하는 단자전압을 바꿔 속도를 조절하는 방식으로, 계자자속을 그대로 두므로 정토크 특성을 유지하면서 0부터 정격속도까지 넓은 범위를 효율 저하 없이 제어할 수 있다. 계자제어는 정출력 특성이고, 저항제어는 저항에서 열손실이 커 효율이 나쁘다.

서보 전동기는 제어장치의 신호를 받아 밸브·댐퍼·기계장치를 실제로 움직이는 조작기기에 속한다. 검출기는 제어량을 측정해 신호로 바꾸는 요소이고, 증폭기는 신호의 크기를 키우는 요소이다.

단상 유도전동기의 기동토크는 반발기동형이 가장 크고, 이어 반발유도형, 콘덴서기동형, 분상기동형, 셰이딩코일형 순으로 작아진다. 반발기동형은 정류자와 브러시로 회전자를 단락시켜 반발력으로 기동하므로 기동토크가 정격의 여러 배에 이른다.

네 램프는 직렬로 놓인 접점의 종류가 서로 달라 점등 조건이 갈린다. 맨 왼쪽 램프로 가는 경로는 X의 b접점 뒤에 Y와 Z의 a접점이 차례로 직렬 연결되어 있으므로, X가 동작하지 않고 Y와 Z가 모두 동작할 때만 점등된다. 따라서 $\mathrm{L}_1=\overline{\mathrm{X}}\cdot\mathrm{Y}\cdot\mathrm{Z}$이고, 나머지는 Y 또는 Z가 b접점이어서 $\overline{\mathrm{X}}\,\mathrm{Y}\,\overline{\mathrm{Z}}$, $\overline{\mathrm{X}}\,\overline{\mathrm{Y}}\,\mathrm{Z}$, $\overline{\mathrm{X}}\,\overline{\mathrm{Y}}\,\overline{\mathrm{Z}}$가 된다.

프로그램 제어는 목표값이 시간에 따라 미리 정해진 변화 일정(프로그램)대로 움직이고 제어량이 이를 따라가게 하는 제어로, 열처리로의 승온·유지·냉각 곡선이나 무인열차 운전이 대표 예이다. 추종제어는 목표값 변화가 미리 정해져 있지 않고 임의로 변하는 점에서 다르다.

적분요소 $\dfrac{1}{s}$의 출력이 $P_1$을 거쳐 입력 쪽으로 부궤환되는 구조이다. 폐루프 전달함수는 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{1/s}{1+P_1\cdot(1/s)}=\dfrac{1}{s+P_1}$이다. 따라서 이 값을 갖는 단일 블록이 원래 선도와 등가이다.