[공조냉동기계산업기사 필기] 24년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

습공기선도에는 건구온도, 습구온도, 노점온도, 상대습도, 절대습도, 엔탈피, 비체적 등이 표시되지만 포화도는 일반적으로 표시되지 않는다.

주형 방열기는 기둥(주) 수에 따라 2주형, 3주형, 3세주형, 5세주형 등으로 구분되며, 2세주형이라는 규격은 존재하지 않는다.

얼음을 직접 분무하는 방식은 실용적인 가습법으로 사용되지 않으며, 실제로는 에어워셔에 의한 단열가습, 증기 분무, 가습팬(전열식) 등이 쓰인다.

전공기방식은 덕트를 통해 중앙에서 공기를 처리하므로 대형 기계실과 덕트 스페이스가 필요하며, 각 실을 세밀하게 개별 제어하기는 어렵다.

여과효율은 $\eta=\dfrac{0.35-0.14}{0.35}\times100=60\%$이다.

아연도금 강판은 내식성과 가공성이 좋고 경제적이어서 공조 덕트 재료로 가장 널리 사용된다.

HEPA와 같은 고성능 필터는 압력손실이 크고 오염에 민감하므로 송풍기 흡입측이 아니라 최종 급기측(취출 직전)에 설치하는 것이 일반적이다.

열동식 트랩은 증기와 응축수의 온도차를 이용해 밸브를 개폐하여, 방열기에서 생긴 응축수만을 증기와 분리해 보일러(환수관)로 돌려보낸다.

공조 부하는 실내부하에 외기부하, 덕트를 통한 열손실·취득인 덕트통과열부하, 송풍기 동력에 의한 열부하를 합산하여 구성된다.

송풍기의 정압은 송풍기가 만들어내는 전압에서 토출측 동압을 뺀 값으로, 실제 덕트 저항을 극복하는 데 쓰이는 압력을 나타낸다.

원심식, 초음파식, 수분무식은 모두 물을 미세하게 분사하는 수분무식 가습이지만, 회전식은 회전판이나 드럼으로 물을 증발시키는 기화식이라 원리가 다르다.

보일러 효율은 $\eta=\dfrac{250000\times(800-120)}{40000\times5500}\times100\approx77\%$이다.

상사법칙에 따라 송풍기의 정압은 회전수의 2승에 비례하고, 소요동력은 회전수의 3승에 비례한다.

회전수(인버터) 제어는 풍량 감소에 따라 소요동력이 이론적인 3승 법칙에 가깝게 줄어들어, 댐퍼나 베인 제어보다 풍량-동력 관계에서 가장 효과적이다.

활성탄 필터는 다공질 구조로 냄새 성분이나 아황산가스 등 유해가스를 흡착하여 제거하는 데 사용된다.

고온수는 상변화 없이 순환시켜 열을 운반하므로, 응축수 배출을 위한 구배가 반드시 필요한 고압증기 난방과 달리 배관 구배에 크게 얽매이지 않는다.

소규모 건물에서는 보일러 취급이 간편하고 설비가 단순한 온수난방이 증기난방보다 흔히 채택된다.

다익형 송풍기의 호칭 번호는 날개차 직경(mm)을 150으로 나눈 값이므로 $450\div150=3$번이다.

압축식 감습은 압축기로 공기를 가압·냉각하여 수분을 응축시키는 방식으로 소요동력이 크므로, 대풍량의 일반 공조용 감습에는 잘 쓰이지 않는다.

덕트 내 풍속을 크게 하면 오히려 마찰과 와류로 소음이 커지므로, 풍속 증가는 소음 대책이 될 수 없고 오히려 저감시키는 쪽이 유리하다.

냉동기유는 전기절연성이 좋고 응고점이 낮으며 불순물이 없어야 하지만, 압축기 운전 중 고온에 노출되므로 인화점은 낮지 않고 높아야 안전하다.

초기 상태에서 $T_1=\dfrac{P_1V_1}{mR}=\dfrac{10330\times0.85}{1\times29.27}\approx300\,\mathrm{K}(27^\circ\mathrm{C})$이므로, $300^\circ\mathrm{C}$까지의 온도상승은 $300-27=273^\circ\mathrm{C}$이다.

피스톤 배제량은 $V=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^2\times0.8\times200\times4\times60\approx301.6\,\mathrm{m^3/hr}$이다.

냉동톤은 0℃ 물 1톤을 24시간 동안 0℃ 얼음으로 만드는 데 필요한 냉동능력(1RT=3320kcal/h)으로 정의되며, '-10℃의 얼음'과 '2520kcal/h'라는 서술은 정의와 맞지 않는다.

대수평균온도차는 $\mathrm{LMTD}=\dfrac{(50-25)-(50-35)}{\ln\dfrac{50-25}{50-35}}\approx19.6^\circ\mathrm{C}$이다.

페놀프탈레인 시험지는 암모니아와 같은 알칼리성 가스에 반응하여 홍색(적색)으로 변한다.

선도를 보면 압력이 서로 다른 두 개의 사이클이 겹쳐 있고, 오른쪽에 기울어진 압축선이 저단용과 고단용으로 두 개 나타나므로 압축이 2단이다. 또 왼쪽에는 응축압력에서 중간압력으로, 다시 중간압력에서 증발압력으로 내려가는 수직 교축선이 두 번 나타나므로 팽창도 2단이다. 따라서 2단압축 2단팽창 냉동시스템이다.

열통과율(열관류율)이 클수록 열이 잘 통과한다는 뜻이므로 단열 성능이 나쁜 재료이며, 단열재로는 열통과율이 작을수록 적합하다.

습증기의 건도는 $x=\dfrac{125-78}{395-78}\approx0.15$이므로 기체 15%, 액체 85%가 냉매의 상태이다.

냉동장치를 정지시킬 때는 먼저 팽창밸브를 닫아 냉매 공급을 차단(펌프다운)한 뒤, 저압이 떨어지면 압축기와 냉각수 순환을 순차적으로 정지시킨다.

온도식 팽창밸브의 과열도는 흡입관 내 냉매가스의 온도와 증발기 내 냉매의 포화온도(증발온도) 사이의 차이를 말한다.

냉동효과는 $h_3-h_1=397-134=263\,\mathrm{kcal/kg}$이므로 냉매순환량은 $3320/263\approx12.6\,\mathrm{kg/h}$이고, 응축기 방열량은 $12.6\times(453-134)\approx4027\,\mathrm{kcal/h}$이다.

역카르노 사이클의 성적계수는 $\varepsilon=\dfrac{T_L}{T_H-T_L}=\dfrac{273}{373-273}=2.73$이다.

헤링본식 증발기는 주로 브라인 냉각과 같은 액체 냉각용으로 사용되므로, 음료수 냉각용으로 짝지은 것은 적절하지 않다.

습증기(액)를 흡입하면 압축기가 충분히 압축일을 하지 못해 토출압력이 정상적으로 상승하지 않는다.

정적 변화에서 $\Delta S=mC_v\ln\dfrac{T_2}{T_1}$로부터 $T_2\approx462\,\mathrm{K}$가 되며, 내부에너지 증가량은 $\Delta U=mC_v\Delta T=3\times0.17\times(462-283)\approx91.4\,\mathrm{kcal}$이다.

빙축열시스템은 얼음을 만들고 유지하기 위한 수처리·브라인 설비가 오히려 필요하므로, 수처리가 필요 없다는 것은 빙축열의 장점이 아니다.

전도열량은 $q=\dfrac{\lambda}{L}\Delta T=\dfrac{0.8}{0.3}\times(36-26)\approx26.67\,\mathrm{kcal/h}$이다.

크랭크케이스 히터(오일 히터)는 정지 중 크랭크케이스 오일 온도를 유지시켜 냉매가 오일에 녹아들지 않게 함으로써 기동 시 오일 포밍을 방지한다.

서리는 두꺼워질수록 단열층처럼 작용해 전열효율을 떨어뜨리므로, 서리가 지나치게 두꺼워지기 전에 제상하는 것이 전열 효율상 유리하다.

스테인리스강관은 강관에 비해 기계적 성질이 뒤지지 않고, 몰코식 등 특수 이음법이 발달되어 있어 시공이 어렵지 않은 편이다.

암모니아는 동(구리) 및 동합금을 부식시키므로 배관재료로는 강관을 사용한다.

곡선부 길이는 $l=R\theta=150\times\dfrac{90}{180}\times3.14\approx236\,\mathrm{mm}$이다.

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급탕 배관은 열팽창이 크므로 통상 직관 30m마다 신축이음 1개를 설치하는 것을 기준으로 한다.

도시가스는 열분해, 접촉분해, 부분연소, 수소화분해 등의 공정으로 제조되며, 압축연소 공정은 실제 제조공정에 해당하지 않는다.

두 개의 입상관(이중 입상관)을 쓸 때 하부의 오일 트랩은 체류하는 냉동기유의 양을 최소화하도록 가능한 한 작게 만들어야 한다. 트랩이 크면 유가 많이 고여 압축기로 한꺼번에 되돌아가 오일 해머의 원인이 된다. 팽창밸브 부근 배관을 짧게 하고 압력강하를 억제하며, 암모니아에는 천연고무 패킹을 쓰는 것은 모두 옳다.

필요수압은 높이 10m를 환산한 1.0kgf/cm²에 수전 최저필요압력 0.3kgf/cm², 마찰손실 0.2kgf/cm²를 더한 $1.5\,\mathrm{kgf/cm^2}$이다.

콕은 원통형 플러그를 90° 돌려 유로를 열고 닫는 기구이므로, 배관 도시기호도 밸브 몸체를 나타내는 맞물린 두 삼각형 가운데에 플러그를 뜻하는 원을 그려 넣은 모양으로 표시한다. 가운데에 아무것도 없이 두 삼각형만 맞물린 기호는 밸브 일반을 뜻한다.

폭발 하한계가 10% 이하이거나 상한과 하한의 차가 20% 이상인 고압가스는 고압가스안전관리법령상 가연성 가스로 분류된다.

관말트랩 바이패스 배관에는 스트레이너, 유니온, 예비 열동식 트랩 등을 설치하지만 별도의 안전밸브는 필요하지 않다.

저압증기 환수관이 펌프 흡입구보다 낮을 때는 리프트 피팅을 설치해 응축수를 사이펀 작용으로 끌어올린다.

증기코일의 응축수 배출 구배는 통상 1/150~1/200보다 급한 기울기가 필요하며, 지나치게 완만한 구배는 응축수 정체와 워터해머의 원인이 된다.

관트랩에는 P트랩, S트랩, U트랩이 있으며 V트랩은 존재하지 않는 형식이다.

암거 내 나관 배관은 습기와 접촉에 의한 부식을 막기 위해 관 표면에 콜타르를 도포한다.

급탕배관은 온도 변화가 크므로 배관의 신축을 반드시 고려하여 신축이음 등을 설치해야 한다.

프리액세스(바닥취출) 방식은 기기 인접부에 직접 급기하여 온·습도 조건을 국소적으로도 비교적 고르게 유지할 수 있는 것이 특징이며, 국소적으로 불만족한 경우가 있다는 서술은 이 방식의 일반적 특징으로 보기 어렵다.

온수난방은 증기난방보다 온도차가 작아 방열면적이 커야 하므로, 방열면적이 크다는 것은 온수난방의 장점이 아니라 오히려 설치 측면의 단점이다.

턱걸이식 이음(소켓 이음)은 한쪽 관 끝을 넓혀 다른 관을 꽂아 넣는 이음이므로, 도시기호도 관선 위에 그 벌어진 소켓을 나타내는 활 모양의 곡선 하나를 그려 표시한다. 관선을 가로지르는 짧은 직선의 개수로 구분하는 기호들은 용접·플랜지·유니언 등 다른 종류의 이음이다.

통기수직관의 하부는 최고 위치가 아니라 최저층의 배수수평지관보다 낮은 위치에서 배수수직관(배수수평주관)에 접속해야 한다.

스위블형은 저압의 증기·온수난방 방열기 주위와 같은 소구경 배관에 적합하며, 고압·대용량 배관의 신축 흡수에는 루프형이 가장 적합하다.

단상 전파정류의 직류 평균전압은 $V_{dc}=\dfrac{2\sqrt{2}}{\pi}V_s$이므로 $V_s=\dfrac{\pi\times48}{2\sqrt{2}}\approx53\,\mathrm{V}$이다.

발전기에서 유도되는 기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙으로 결정된다.

동기속도는 $N=\dfrac{120f}{P}=\dfrac{120\times60}{4}=1800\,\mathrm{rpm}=30\,\mathrm{rps}$이다.

직류전동기의 회전방향은 전기자 또는 계자 중 한쪽의 접속만 바꾸어 반전시키며, 양쪽을 모두 바꾸면 회전방향이 그대로 유지된다.

변압기는 1차 권선의 교류에 의한 자속 변화가 2차 권선에 기전력을 유도하는 전자유도작용을 이용한다.

kVA는 전압과 전류의 곱, 즉 피상전력의 단위이며 여기에 역률을 곱한 유효전력은 kW로 나타낸다. 전력량의 단위는 kWh이고, 역률과 효율은 비(比)이므로 단위가 없다.

적분(I) 동작은 편차가 존재하는 동안 그 크기를 시간에 대해 적분하여 조작량을 내므로, 일정한 편차에도 조작량이 시간에 비례해 계속 증가하는 형태로 나타난다.

직렬합성저항은 $5\times5=25\,\Omega$, 병렬합성저항은 $5/5=1\,\Omega$이므로 직렬 연결 시 저항이 병렬 연결 시의 25배가 된다.

서로 다른 금속으로 폐회로를 구성하고 두 접합점의 온도를 다르게 하면 기전력이 발생하는 현상은 제벡효과이다.

유도전동기의 회전력(토크)은 단자전압의 2승에 비례한다.

PLC의 출력만으로는 대용량 전동기를 직접 구동할 수 없으므로, 큰 전류를 개폐할 수 있는 전자개폐기(마그네틱 콘택터)를 통해 구동해야 한다.

위쪽 가지는 X의 b접점과 Y, Z 접점이 직렬로 이어져 $\overline{X}YZ$이고, 아래쪽 가지는 X 접점에 $\overline{Y}$와 Z가 병렬로 묶인 부분이 직렬로 붙어 $X(\overline{Y}+Z)$이다. 두 가지가 서로 병렬이므로 전체 논리식은 $X(\overline{Y}+Z)+\overline{X}YZ$가 된다.

맨 위 게이트는 A와 인버터를 거친 $\overline{B}$를 받는 AND이므로 $A\overline{B}$, 가운데 게이트는 출력에 부정 표시가 붙은 NAND이므로 $\overline{A\cdot B}$, 아래 게이트는 A와 B의 AND이므로 $A\cdot B$이다. 이 세 출력이 OR로 묶여 나오므로 $X=A\overline{B}+\overline{A\cdot B}+A\cdot B$이다.

선박의 자동조타장치는 목표 방향(위치)을 추종하도록 제어하는 대표적인 서보기구의 예이다.

$XY+X\bar{Y}=X$, $X(X+Y)=X$, $X+XY=X$로 세 식이 모두 X와 같아지므로, 이들과 다른 값을 갖는 나머지 하나의 식이 정답이다.

무접점 시퀀스는 반도체 소자를 사용하므로 온도 변화에 민감해 접점식(유접점)에 비해 온도 특성이 상대적으로 떨어진다.

실효값은 순시값 제곱의 1주기 평균을 다시 제곱근한 값으로 정의되며, $v=V_m\sin\omega t$에 대해 계산하면 $V=\sqrt{\dfrac{1}{T}\displaystyle\int_0^T V_m^2\sin^2\omega t\,dt}=\dfrac{V_m}{\sqrt{2}}\approx0.707V_m$이 된다. 즉 실효치는 최대치를 $\sqrt{2}$로 나눈 값이다. 참고로 정현파의 평균값은 $\dfrac{2V_m}{\pi}\approx0.637V_m$로 이와 다르다.

파형률은 실효값을 평균값으로 나눈 값으로 정의된다.

미분동작은 편차의 변화 속도(기울기)에 비례하는 조작량을 내어 제어계의 진동(오버슈트)을 억제하는 역할을 한다.

PLC의 CPU는 명령을 해석·실행하는 부분으로 연산장치(ALU), 다음에 실행할 명령의 주소를 지시하는 프로그램 카운터, 연산 중간값을 담는 범용 레지스터 등으로 구성된다. 기억장치는 사용자 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리부로 CPU와 구분되는 별개 구성요소이므로 CPU의 구성에 해당하지 않는다.