[공조냉동기계산업기사 필기] 15년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

여과기는 여과작용(공기 중 먼지를 걸러내는 방식)에 따라 충돌점착식, 건성 여과식, 활성탄 흡착식 등으로 분류된다. 자동 재생식은 필터를 재생시키는 방식에 따른 분류이므로 여과작용에 의한 분류에는 해당하지 않는다.

송풍기 축동력은 $L=\dfrac{Q \times P}{6120 \times \eta}$로 구하며, 500rpm에서 $L_1=\dfrac{600\times 60}{6120\times 0.5}=11.76\ \mathrm{kW}$이다. 회전수를 600rpm으로 올리면 동력은 회전수의 세제곱에 비례하므로 $L_2=11.76\times\left(\dfrac{600}{500}\right)^3=20.3\ \mathrm{kW}$가 된다.

필요한 통과면적은 풍량을 통과풍속과 유효면적률로 나눈 (350/60)÷(1.5×0.85)=4.58m2이며, 필터 1개의 통과면적이 0.5m2이므로 필요 개수는 4.58÷0.5=9.15개가 되어 표준 유닛형 필터는 10개가 필요하다.

가스 공급열량은 $6000\times 70=420000\ \mathrm{kcal/h}$이고, 실제 필요한 손실열량은 300000kcal/h이므로 스토브 효율은 $\dfrac{300000}{420000}=0.714$, 약 71%이다.

에어와셔방식은 냉수 분무를 위한 순환펌프, 수처리설비 등이 필요해 오히려 대형이고 수처리가 번거로운 방식이다. 소형이며 수처리가 편리하다는 설명은 틀린 내용이다.

온수보일러의 환산증발량은 전방열량을 증발잠열(539kcal/kg)로 나눈 값이며, 전방열량은 EDR×온수 표준방열량(450kcal/m2·h)으로 구한다. $\dfrac{110\times 450}{539}=91.8\ \mathrm{kg/h}$이다.

공공지하보도 부분과 점포 부분은 사용 패턴과 오염원이 달라 동일 계통으로 묶으면 냄새·오염 확산 문제가 생기므로 별도 계통으로 구성해야 한다. 따라서 동일 계통으로 한다는 설명은 틀렸다.

각 실마다 전기스토브, 기름난로 등 개별 열원기기를 두어 난방하는 방식은 개별난방이다. 중앙에서 열매를 공급하는 중앙난방·지역난방과 대비된다.

사무기기·인체 발열, 외기 침입열, 덕트 손실열은 각각 실내부하·장치(외기)부하에 해당하지만, 펌프동력에서 발생하는 취득열은 배관·열원설비 계통의 부하로 별도 분류되어 실내부하나 장치부하에 포함되지 않는다.

제거 열량은 $Q=G\times \Delta h$로 구하며, 질량유량은 $300\times1.2=360\ \mathrm{kg/h}$, 엔탈피차는 $13.1-9=4.1\ \mathrm{kcal/kg}$이므로 $360\times4.1=1476\ \mathrm{kcal/h}$이다.

코일 내 유속이 지나치게 크면 냉온수를 두 계통으로 나누어 흐르게 하는 더블서킷 코일을 사용해 유량을 분산시켜 유속을 낮춘다.

분무되는 냉수 온도가 공기의 노점온도보다 높으면 공기는 포화상태에 이르지 못한 채 분무수 온도 쪽으로 접근하며 냉각·가습된다. 즉 온도는 내려가고 절대습도는 증가한다.

가습방식은 수분무식(원심식·초음파식 등), 증기식, 기화식(회전식·모세관식·적하식)으로 나뉘며, 이 중 수분무식에 해당하는 것은 원심식이다.

에어필터 효율 측정법에는 필터 전후 무게 차를 재는 중량법, 표준오염가스와 비교하는 변색도법(비색법), 표준입자(DOP)를 이용하는 DOP법이 있다. 집진법은 필터 효율 측정법이 아니다.

원통보일러는 입형 보일러, 노통 보일러, 연관 보일러, 노통연관식 보일러로 분류된다. 폐열보일러는 배기가스 등의 폐열을 회수하는 특수보일러로 원통보일러 분류에 속하지 않는다.

상대습도는 습공기 중 수증기분압과 동일 온도 포화수증기압의 비로 정의되므로 $\varphi=\dfrac{P_w}{P_s}$, 즉 $P_w=\varphi P_s$이다.

노즐을 분기덕트에 접속해 급기를 취출하는 축류형 취출구는 노즐형으로, 구조가 간단하고 취출 기류의 도달거리가 길다.

덕트병용 패키지 공조방식은 유닛이 실내(또는 근접 위치)에 분산 설치되어 중앙식보다 기계실과 설치비가 적게 들고 급기 덕트도 짧게 구성되므로, 별도의 덕트 샤프트가 필요하다는 설명은 틀렸다.

전공기 방식은 부하가 큰 실일수록 취급 풍량이 많아져 덕트 단면적도 커지고 설치공간을 많이 차지한다. 따라서 덕트가 작아져 설치공간이 적다는 설명은 틀렸다.

침입외기에 의한 열손실은 틈새바람으로 인한 현열·잠열 손실과 굴뚝효과(연돌효과)에 의한 손실을 포함한다. 크롤 공간의 열손실은 바닥 하부 공간을 통한 전도 손실로 침입외기와는 별개의 손실 항목이다.

흡수식 냉동기는 압축기 대신 재생기·흡수기 등을 사용해 압축식보다 소음과 진동이 작다는 것이 장점이므로, 소음·진동이 크다는 설명은 틀렸다.

감온식 팽창밸브는 감온통 압력이 밸브를 열려는 방향으로, 증발기 압력과 스프링 압력이 닫으려는 방향으로 작용하는 힘의 균형으로 개도가 결정된다.

가용전은 이상고온·이상고압 시 녹아 냉매를 방출시켜 파열을 방지하는 안전장치로, 프레온 냉동기에서는 주로 수액기에 설치한다.

1마력을 632.3kcal/h로 환산하면 2마력의 동력은 약 1264.6kcal/h이며, 성적계수는 5050÷1264.6≈3.99로 약 4이다.

엔트로피 증가량은 $\Delta S=mc\ln\dfrac{T_2}{T_1}$이며, 절대온도로 계산하면 $\Delta S=10\times1\times\ln\dfrac{373}{273}=3.12\ \mathrm{kcal/K}$이다.

압축비가 커지면 압축 후 냉매가스의 온도가 크게 올라가므로 압축기 출구(토출) 가스 온도는 상승한다. 이는 표준냉동사이클에서 나타나는 옳은 설명이다.

냉동기의 카르노 성적계수는 $COP=\dfrac{T_e}{T_c-T_e}$이며, $T_e=260\mathrm{K}$이므로 $6.84=\dfrac{260}{T_c-260}$에서 $T_c=298\mathrm{K}\approx25\,^{\circ}\mathrm{C}$이다.

원심식(터보형) 압축기는 임펠러 회전에 의한 원심력으로 냉매를 압축하는 비용적식(터보형) 압축기이며, 체적식(용적형) 압축기가 아니다.

전자식 팽창밸브는 전자제어장치의 신호에 따라 증발기로 유입되는 냉매유량을 조절하는 밸브이며, 응축기의 냉매유량을 조절한다는 설명은 틀렸다.

팽창밸브를 통과하는 과정에서는 냉매가 외부와 열 출입 없이 압력만 급격히 낮아지므로 등엔탈피 변화가 나타난다.

팽창밸브를 너무 닫으면 냉매 유량이 줄어 증발압력과 증발온도는 오히려 낮아지고, 흡입가스는 과열되며 압축기 토출가스 온도와 소요동력은 증가한다. 따라서 증발압력·온도가 상승한다는 설명은 옳지 않다.

응축온도를 높이면 압축비가 커져 압축일이 늘어나므로 히트펌프의 성적계수는 오히려 낮아진다. 반대로 증발온도를 높이거나 응축·증발온도 차를 줄이고 압축동력을 줄이는 것이 성적계수 향상에 유리하다.

브라인에 산소가 많이 용해되어 있을수록 금속 배관의 부식이 촉진되므로 용존산소량 증가는 부식을 심화시킨다는 설명은 옳다.

응축온도가 일정한 상태에서 증발온도가 낮아지면 압축비는 오히려 커지며, 냉동능력·냉동효과·성적계수는 모두 감소한다.

밀폐형(hermetic) 압축기는 전동기와 압축기가 하나의 케이싱 안에 직결되어 있어 별도의 회전수 조정 수단이 없으므로 회전수 변경이 불가능하다.

축열재는 열을 저장하기도 쉽고 필요할 때 방출하기도 쉬워야 하며, 화학적으로 안정하고 단위체적당 축열량이 크며 취급이 쉽고 저렴해야 한다. 방출이 어려워야 한다는 조건은 축열재의 요건과 반대된다.

열통과율의 역수(열저항)는 각 층 열저항의 합으로 $\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{h_i}+\dfrac{L}{\lambda}+\dfrac{1}{h_o}$이며, 값을 대입하면 $\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{8}+\dfrac{0.1}{0.02}+\dfrac{1}{20}=5.175$이므로 $K=\dfrac{1}{5.175}=0.193\ \mathrm{kcal/m^2\cdot h\cdot^{\circ}C}$이다.

체적효율은 실제 흡입증기 체적과 피스톤 배출체적의 비로, 압축비가 커질수록 재팽창 가스량이 늘어 오히려 감소한다. 압축비가 클수록 커진다는 설명은 틀렸다.

불응축가스가 장치 내에 많아지면 응축기 내 유효 응축면적이 줄어 응축압력이 상승하고, 압축비 증가와 냉매순환량 저하로 냉동능력은 감소한다.

쉘 튜브식(만액식) 증발기는 냉매가 튜브를 채운 상태로 전열면 대부분이 냉매와 접촉해 동일 용량 대비 전열효과가 가장 우수하다.

플렉시블형 이음쇠는 가요성 관을 사용해 배관에 전달되는 진동과 소음을 흡수하는 방진·방음 기능을 한다.

스트레이너는 배관 속 이물질을 걸러 밸브나 기기를 보호하기 위해 밸브의 앞쪽(입구측)에 설치해야 하며, 밸브 뒤에 설치한다는 설명은 틀렸다.

주철관은 소켓 이음, 플랜지 이음, 노허브 이음 등으로 접합하며, 플레어 이음은 동관 등 얇은 관에 사용하는 압축 이음 방식이라 주철관 이음에는 해당하지 않는다.

비중 약 2.7로 가볍고 전기·열전도율이 좋으며 전연성과 가공성, 내식성이 우수해 건축재료 등에 널리 쓰이는 관은 알루미늄관이다.

급탕배관의 구배는 자연순환력이 작은 강제순환식은 1/200, 순환력이 상대적으로 큰 중력순환식은 1/150 정도를 기준으로 한다.

중앙식 급탕방법은 탕비장치를 대규모로 설치해 운전하므로 개별식보다 열효율이 좋다는 장점이 있다.

진공환수식 난방에서 탱크 내 진공도가 지나치게 높아지면 버큠 브레이커가 열려 외기를 도입시켜 과도한 진공을 해소하는 안전장치 역할을 한다.

강판제 케이싱 안에 열전도성이 좋은 핀을 부착해 대류작용만으로 실내를 데우는 방열기는 컨벡터(convector)이다.

슬리브형 신축이음쇠는 슬리브가 곧게 미끄러지는 구조라 설치공간이 루프형보다 작게 필요하며, 루프형보다 설치공간이 크다는 설명은 틀렸다.

수도본관의 최저 필요수압은 수전까지의 높이에 의한 정수두압과 수전 최저필요압력, 관내 마찰손실수두의 합으로 구한다. 높이 10m는 약 1.0kgf/cm2에 해당하므로 $1.0+0.3+0.2=1.5\ \mathrm{kgf/cm^2}$이다.

역환수방식은 각 방열기(또는 기기)까지의 배관 길이를 거의 같게 만들어 순환수량을 균등하게 배분할 수 있다는 점에서 직접환수방식보다 우수하다.

U형 여과기는 내부에서 유체가 U자형으로 꺾여 흐르는 구조라 저항이 크며 주로 기름 배관 등에 사용되고, 수평 직선에 가까워 저항이 작아 급수배관에 널리 쓰이는 것은 Y형 여과기이다. 따라서 U형에 대한 설명이 틀렸다.

파이프 슈는 배관 서포트부에 설치되어 관의 자중이나 열팽창에 의한 이동에도 보온재가 눌려 손상되지 않도록 보호하는 역할을 한다.

트랩의 봉수는 너무 깊으면 배수 저항이 커지고 자기세정 작용이 떨어지므로 적정 깊이를 유지해야 하며, 무조건 깊게 할수록 좋다는 설명은 틀렸다.

폴(Pole)식으로 가스관의 지름을 산정할 때는 가스의 유량, 관의 길이, 가스의 비중, 허용압력손실 등을 고려하며, 가스의 온도는 고려 항목이 아니다.

냉동배관 재료는 저온에서 강도가 크고 내식성이 좋으며 가공·시공성이 좋아야 하지만, 관내 마찰저항은 냉매 흐름 저항을 줄이기 위해 작아야 한다.

배수 수직관에 선회력을 주어 관 중심에 공기코어를 형성시켜 통기관 역할을 겸하게 하는 특수통기방식은 섹스티어 방식이다.

가이드 베인은 덕트가 급격히 방향을 바꾸는 밴드(곡관)부에 설치되어 기류의 흐트러짐을 줄이고 흐름을 안정시키는 역할을 한다.

보온재 선정 시에는 안전사용온도 범위, 열전도율, 내용연수(내구성) 등 성능·경제성 관련 요소를 고려하며, 운반비용은 선정 시 우선 고려사항이 아니다.

캐비테이션은 흡입측 압력이 포화증기압 이하로 떨어질 때 발생하므로 흡입양정을 짧게 하고 흡입관경을 키우며 굽힘을 줄이는 것이 방지책이다. 펌프 회전수를 빠르게 하면 흡입측 압력이 더 낮아져 캐비테이션이 오히려 촉진되므로 방지책이 아니다.

전기량은 $W=QV$에서 $Q=\dfrac{W}{V}=\dfrac{100}{100}=1\ \mathrm{C}$이다.

파형률은 실효값과 평균값의 비로, 정현파(약 1.11)보다 삼각파(약 1.15)가 더 커서 보기 중 삼각파의 파형률이 가장 크다.

R-L-C 직렬회로에서 전류가 최대가 되는 것은 임피던스가 최소(공진)가 되는 조건으로, 유도리액턴스와 용량리액턴스가 같아지는 $\omega \mathrm{L}=\dfrac{1}{\omega \mathrm{C}}$일 때이다.

배리스터는 인가전압에 따라 저항이 급격히 변하는 비선형 소자로, 서지전압으로부터 회로를 보호하는 용도로 주로 사용된다.

동작신호를 조작량으로 변환하며 조절부와 조작부로 구성되는 요소는 제어요소이다.

목표값이 시간에 따라 변하지 않고 일정하게 유지되는 제어는 정치제어이며, 정전압장치나 일정속도제어가 이에 해당한다.

궤환 가지의 이득이 −1이므로 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{3A}{1-(-A)}=\dfrac{3A}{1+A}$이다. 입력 5에 대해 출력이 3이 되려면 $\dfrac{3A}{1+A}=\dfrac{3}{5}$이어야 하고, 양변을 정리하면 $15A=3+3A$에서 $A=\dfrac{1}{4}$이다.

변압기의 정격용량은 2차측에서 얻을 수 있는 피상전력(kVA)으로 표시한다.

$L_{sh}$는 NOT 게이트를 거쳐 상승용 전자접촉기 $MC_1$의 AND 게이트 입력으로만 들어간다. 평상시에는 반전 출력이 1이어서 상승 동작을 허용하지만, 상부 한계에 도달해 $L_{sh}$가 동작하면 반전 출력이 0이 되어 AND 조건이 깨지고 $MC_1$이 소자된다. 즉 상부에서 상승을 정지시키는 리밋 스위치이며, 하강용 $MC_2$에는 연결되어 있지 않아 하강은 그대로 가능하다.

직류전동기의 역기전력은 $E=V-IR_a=100-10\times1=90\ \mathrm{V}$이다.

전압계는 측정하려는 두 지점에 병렬로 접속해 전압을 측정하며, 직렬로 접속한다는 설명은 틀렸다(직렬로 접속하는 것은 전류계이다).

비례적분 제어기의 전달함수는 $G(s)=K_P+\dfrac{K_I}{s}$로, 비례요소와 적분요소가 병렬로 놓이고 두 출력이 가산점에서 같은 부호로 더해지는 형태이다. 따라서 $K_P$ 블록과 $\dfrac{K_1}{s}$ 블록이 병렬로 배치되고 둘 다 (+)로 합쳐지는 선도가 이에 해당한다. 미분요소 $K_D s$가 들어간 선도는 비례미분 제어기이다.

제벡 효과는 서로 다른 두 금속의 접합부에 온도차를 주면 기전력(전압)이 발생하는 현상으로, 열전대 등 전압 변화용 센서에 이용된다.

1차 지연요소의 전달함수는 $G(s)=\dfrac{\mathrm{K}}{1+\mathrm{Ts}}$ 형태로 표현된다.

전기력선은 같은 방향의 힘이 작용해 서로 교차하지 않는 성질을 가지므로, 전기력선이 서로 교차한다는 설명은 틀렸다.

프로세스 제어는 온도, 압력, 유량, 액위 등 공정 상태량을 제어량으로 하는 제어이므로, 보기 중 압력이 이에 해당한다.

진리표는 두 입력이 모두 0일 때만 출력이 0이고 나머지는 1이므로 $X=A+B$인 OR 논리이다. 흡수법칙에 의해 $B+A\overline{B}=A+B$, $A+\overline{A}B=A+B$로 모두 같은 식이 되지만, $A\cdot B+\overline{A}\cdot B=B(A+\overline{A})=B$가 되어 입력 B만 그대로 나오므로 진리표와 일치하지 않는다.

전압이 일정할 때 전류는 저항에 반비례하므로, 전류를 25% 증가시키려면 $R'=\dfrac{R}{1.25}=0.8R$, 즉 저항을 0.8배로 낮추어야 한다.

직류전동기의 인가전압을 발전기-전동기 조합으로 직접 제어해 광범위한 속도제어를 구현하는 방식은 워드-레오너드 방식이다.

이 회로는 $\mathrm{Y=X+Y}$로 표현되는 자기유지회로로, X가 1이면 Y가 1이 되고 이후 X가 0으로 돌아가도 자기 접점을 통해 Y=1 상태가 그대로 유지된다. 따라서 Y가 1인 상태에서 X가 0이 되면 Y가 0이 된다는 설명은 자기유지 기능과 맞지 않아 틀렸다.