[공조냉동기계산업기사 필기] 24년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

순환수량은 $\dfrac{20000}{1\times(10-5)}=4000\,\mathrm{kg/h}=66.66\,\mathrm{L/min}$이다.

송풍기로 급기하고 배기구·틈새를 통해 자연배기하는 방식은 급기만 기계력을 쓰는 제2종 환기(압입식)이다.

증기 방열기의 표준방열량 약 650kcal/m²h를 증발잠열 538kcal/kg로 나누면 응축수량은 $650/538\approx1.2\,\mathrm{kg/m^2{\cdot}h}$이다.

유인 유닛은 실내에 유닛 본체가 설치되므로 그만큼 실내 유효 공간을 차지하게 된다.

현열비는 $\mathrm{SHF}=\dfrac{7500}{7500+2500}=0.75$이다.

습공기선도에서 절대습도가 그대로인 채 건구온도만 오르는 수평 이동은 가열이고, 건구온도가 거의 변하지 않으면서 절대습도만 오르는 수직 이동은 가습이다. 혼합점 D에서 거의 수직으로 올라가는 D→A가 가습과정이며, 이어서 절대습도가 일정한 채 오른쪽으로 가는 A→B가 재가열과정이다.

높은 습도가 필요한 증발식 가습에는 회전식, 모세관식, 적하식과 같이 물을 기화시켜 가습하는 방식이 사용된다.

송풍기 치수가 과대해질 때는 단흡입형이 아니라 양흡입형 송풍기를 사용해 폭(치수)을 줄이는 것이 일반적이다.

공기 질량유량은 $800/0.83\approx964\,\mathrm{kg/h}$이고, 냉각열량은 $964\times(20.3-10.0)\approx9930\,\mathrm{kcal/h}$이다.

냉방 부하는 실내부하에 송풍기 부하·덕트 부하·재열부하·외기부하가 더해져 냉각코일용량을 이루고, 여기에 배관에서 발생하는 열손실인 배관부하와 펌프부하, 안전율을 더한 것이 냉동기용량이 된다. 즉 배관부하는 냉각코일 이후 단계에서 냉동기용량에만 가산되므로 냉각코일용량에는 포함되지 않는다.

유인유닛방식은 1차공기(송풍량) 비율이 작아 외기냉방 효과가 크지 않으므로, 송풍량이 많아 외기냉방효과가 크다는 설명은 옳지 않다.

엔탈피는 $h=0.24t+x(597.5+0.441t)=0.24\times30+0.00104\times(597.5+0.441\times30)\approx7.8\,\mathrm{kcal/kg}$이다.

노점온도는 그 공기의 절대습도를 그대로 둔 채 냉각했을 때 포화에 이르는 온도이다. 따라서 상태점 A에서 절대습도가 일정한 수평선을 왼쪽으로 그어 상대습도 100%의 포화곡선과 만나는 점을 찾고 그 점의 온도를 읽는다. A에서 비스듬히 긋거나 아래로 수직선을 내리는 방법은 각각 습구온도와 건구온도를 읽는 방법이다.

VAV 유닛은 부하변동에 맞춰 송풍온도가 아닌 송풍량 자체를 줄여 불필요한 송풍동력을 줄이는 것이 채용의 가장 큰 목적으로, 에너지 절약 효과가 크다.

환기량은 $\dfrac{630\times29}{60}\approx304\,\mathrm{m^3/min}$이다.

증기는 배관 내 정체 시 응축수가 얼 위험이 있어 한랭지에서 오히려 동결사고에 취약하므로, 동결사고가 적다는 것은 증기난방의 장점이 아니다.

산술평균온도차는 증기온도에서 입출구 공기온도의 평균을 뺀 $t_s-\dfrac{t_1+t_2}{2}$로 계산한다.

상당외기온도는 외기온도, 일사량, 벽체 표면의 일사흡수율에 영향을 받으며, 벽체 내부의 열전도율은 구조체를 통한 열관류 계산에 쓰이는 값일 뿐 상당외기온도 자체에는 영향을 주지 않는다.

필요환기량은 $\dfrac{25\times0.02}{(1000-400)\times10^{-6}}\approx833\,\mathrm{m^3/h}$이다.

이중덕트 방식은 냉풍과 온풍을 혼합상자에서 섞는 과정에서 혼합손실(에너지 손실)이 발생하므로, 손실이 없어 에너지 절약형이라는 설명은 옳지 않다.

가스정수는 $R=\dfrac{848}{M}=\dfrac{848}{104.47}\approx8.117\,\mathrm{kgf{\cdot}m/kgf{\cdot}K}$이다.

단열압축은 온도와 압력이 상승하는 반면 기체가 압축되어 비체적은 오히려 감소하므로, 비체적이 증가한다는 설명은 옳지 않다.

펌프다운 시 저압측 압력은 대기압 정도가 아니라 공기 침입을 막을 수 있는 낮은 정압(0kgf/cm²g에 가까운 수준) 정도로 관리하는 것이 바람직하다.

증발기 부하가 감소하면 압축기의 흡입가스량과 발열이 줄어들어 오히려 과열이 완화되므로, 부하 감소는 압축기 과열의 원인이 아니다.

절대압력은 $(76-45)\,\mathrm{cmHg}\times\dfrac{1.033}{76}\approx0.42\,\mathrm{kgf/cm^2\,abs}$이다.

흡입 베인 조절법은 원심(터보)식 압축기의 용량제어 방법으로, 왕복동 압축기의 용량제어(바이패스, 회전수 가감, 클리어런스 증가 등)와는 관계가 없다.

안전밸브가 최후의 안전장치로 작동하도록, 안전밸브의 작동압력은 고압차단장치(HP컷)의 작동압력보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.

수액기는 온도 상승에 따른 냉매 팽창을 흡수할 여유 공간이 필요하므로 액을 완전히 채우지 않고 여유 공간을 두어야 한다.

수냉각기의 처리열량은 $100\times60\times1\times(15-9)=36000\,\mathrm{kcal/h}$이고, 냉매순환량은 $36000/40=900\,\mathrm{kg/h}$이다.

중간냉각기는 저단 토출가스의 과열을 낮추고 고압액을 과냉시키며 리키드백을 방지하는 역할을 하지만, 저단 토출가스를 재압축해 압축비를 늘리는 것은 중간냉각기의 역할이 아니다.

냉동능력은 $\dfrac{5000\times(30-2)}{3}\approx46667\,\mathrm{kcal/h}$이며, 이를 $3320\,\mathrm{kcal/h}$로 나누면 약 $14\,\mathrm{RT}$가 된다.

응축기 냉각수가 많아지면 응축이 더 잘 이루어져 토출압력이 오히려 낮아지므로, 냉각수 과다는 토출압력 상승의 원인과 거리가 멀다.

할라이드 토치는 할로겐(프레온계) 성분이 있는 냉매의 누설을 탐지하는 방법이므로, 할로겐 성분이 없는 암모니아(R-717)는 이 방법으로 검사할 수 없다.

경계를 통해 에너지는 주고받지만 물질은 출입하지 않는 계는 밀폐계이다.

카르노 열효율은 $\eta=1-\dfrac{T_L}{T_H}=1-\dfrac{293}{573}\approx0.48$이다.

팽창밸브가 과도하게 닫히면 냉매 유량이 줄어 증발기 성능이 떨어지고 흡입가스 과열과 토출가스 온도 상승이 나타나므로, 냉동능력이 증가한다는 설명은 옳지 않다.

증발압력 조정밸브(EPR)는 증발기 안의 압력이 설정값 아래로 내려가지 않게 막아 주는 밸브이므로, 압력을 높게 유지해야 하는 증발기의 출구 배관에 붙인다. 그림에서는 고온측 증발기 출구인 ② 위치가 여기에 해당한다. 두 증발기가 합류한 뒤나 저온측 출구에 달면 고온측 증발압력만 따로 유지할 수 없다.

냉매는 압축기를 소형화하기 위해 증기의 비체적이 작을수록 유리하므로, 비체적이 클수록 좋다는 설명은 구비조건이 아니다.

이론상 최적 중간압력은 증발압력과 응축압력의 기하평균으로 $\sqrt{0.2\times1.8}=0.6\,\mathrm{MPa}$이다.

저온측 응축기와 고온측 증발기 역할을 함께 수행하도록 조합한 열교환기를 캐스케이드 응축기라 한다.

통기관은 공기만 소통시키는 배관으로 온도 유지가 필요 없어 보온 피복 대상에서 제외된다.

신축이음쇠 설치 간격은 통상 강관 30m, 동관 20m마다 1개가 기준이므로, 강관 20m·동관 30m라는 설명은 반대로 되어 있어 옳지 않다.

4방밸브 전환으로 하나의 장치에서 냉방과 난방을 모두 수행할 수 있는 공조용 펌프는 열펌프(히트펌프)이다.

도시가스배관은 손상 방지를 위해 다른 매설물과 최소 30cm 이상의 이격거리를 두어야 한다.

냉각탑은 냉각수를 습구온도에 근접하게 냉각하므로, 습구온도보다 낮은 건구온도 이하로도 냉각될 수 있어 건구온도 이하로 냉각할 수 없다는 설명은 옳지 않다.

체크밸브는 스윙형, 리프트형, 듀얼 플레이트형 등으로 구분되며, 버터플라이 체크밸브는 이 분류에 속하는 일반적 형식으로 다루지 않는다.

스트레이너는 불순물로부터 중요한 기기를 보호하기 위해 기기의 앞쪽(상류)에 설치해야 하므로, 뒤쪽에 장착한다는 설명은 옳지 않다.

압력탱크 설계는 최고층 수전 압력, 기구별 소요압력, 관내 손실수두처럼 필요한 도달압력을 기준으로 하며, 특정 급수펌프의 토출압력 자체는 설계에 직접 필요한 입력 요소가 아니다.

물을 위쪽 탱크에 저장했다가 아래로 내려보내는 고가 탱크식이 대표적인 하향 급수법이다.

역류방지에는 리프트형, 해머리스형, 풋형 체크밸브 등이 사용되며, 더블디스크형은 이 분류의 일반적인 체크밸브 형식으로 다루지 않는다.

대·소변기의 오수를 제외한 세면기, 싱크대, 욕조 등에서 나오는 배수는 잡배수로 구분한다.

고려되는 배관 길이는 반탕주관 30m 전체와 급탕주관 40m의 50%인 20m를 합한 50m이며, 배관 1m당 저항을 약 10mmAq로 보면 순환펌프 양정은 $50\times10\,\mathrm{mmAq}=500\,\mathrm{mmAq}\approx0.5\,\mathrm{m}$이다.

강우량 100mm/h 기준 우수 수직관의 허용 최대 지붕면적은 100A일 때 약 425㎡로, 325㎡라는 값은 표준값과 맞지 않는다.

코르크는 내열 온도가 낮아 고온의 증기배관 보온재로는 적합하지 않으며, 증기배관에는 로크울·글래스울·규조토 등 내열성 무기질 보온재를 사용한다.

급수배관의 마찰손실수두는 관의 길이, 관경(직경), 유속에 따라 달라지지만 관 두께 자체는 손실수두 계산 요소가 아니다.

증기 속의 수분이 함께 배출되는 것을 막기 위해 증기 취출관 입구에 증기내관을 설치해 건조증기만 뽑아낸다.

관을 둥글게 구부릴 때 소요 길이는 관 단면의 중립선(중심선)을 기준으로 계산한다.

순환수량은 그대로 두고 온도차로 부하변동에 대응하는 방식은 3방밸브를 이용해 유량을 우회시켜 혼합·분류하는 제어이다.

BOP는 관 안지름이 아니라 관 바깥지름의 아랫면을 기준으로 한 높이 표시이므로, 안지름 기준이라는 설명은 옳지 않다.

바이메탈트랩은 온도차에 따른 금속의 열팽창 차이로 작동하는 대표적인 온도조절식 트랩이다.

절연저항은 누설전류를 막기 위한 것이므로 값이 클수록 좋은 저항이다.

제어계는 목적(목표값), 제어대상, 결과(제어량)라는 틀로 파악할 수 있으며, 이를 구현하는 구체적 장치인 제어요소는 기본 개념적 구성요소로 별도 분류되지 않는다.

브리지 정류기는 두 다이오드의 캐소드가 모이는 점이 직류 (+)단자, 애노드가 모이는 점이 직류 (−)단자가 되고, 나머지 두 점에 교류를 연결한다. 그림에서는 위쪽 A점으로 두 다이오드의 화살표 끝이 모이고 아래쪽 C점에서 두 다이오드가 시작되므로 A−C가 직류 출력이 된다. 따라서 교류 전원은 남은 B−D점에 접속해야 한다.

인버터로 전동기의 속도를 제어할 때는 전압과 주파수를 함께 가변시키는 VVVF 방식을 사용한다.

PI 제어동작은 위상이 뒤처지는 지상 보상요소에 대응되어 정상특성(정상편차 제거)을 개선하는 데 사용된다.

동작신호는 기준입력(목표값)과 궤환신호의 차로 정의되며, 이 신호가 조절부에 전달되어 제어동작을 일으킨다.

축전지를 직렬로 이으면 전압만 더해지고 용량[Ah]은 낱개 값 그대로이므로 용량은 10Ah다. 전압은 2V × 9 = 18V가 되며, 용량을 9배로 키우려면 병렬로 접속해야 한다.

피드백 제어는 제어량을 검출해 목표값과 비교하고 그 편차를 줄이도록 조작량을 수정하는 폐루프 제어이다. 난방 온도조절기를 18℃로 맞추는 경우 목표값 18℃와 실내 온도 측정값을 계속 비교해 가열을 켜고 끄므로 검출부·비교부를 갖춘 피드백 제어에 해당한다. 승강기 층 이동, 세탁기 1시간 운전, 자동판매기 동전 투입은 정해진 순서나 시간에 따라 동작이 진행될 뿐 제어 결과를 되먹여 비교하지 않으므로 시퀀스 제어(개루프)에 속한다.

직류전동기의 토크는 $T=\dfrac{PZ\phi I}{2\pi a}\,[\mathrm{N{\cdot}m}]$로 극수, 전기자 도체수, 자속, 전기자전류에 비례하고 병렬회로수에 반비례한다.

비례추이는 권선형 유도전동기의 2차저항을 크게 할수록 최대 토크를 발생시키는 슬립이 저항 크기에 비례하여 커지는 현상이며, 이때 최대 토크의 크기 자체는 저항값과 무관하게 일정하게 유지된다. 반면 2차저항을 크게 하면 기동 토크는 증가하고 기동 전류는 오히려 감소한다.

전기력선의 밀도는 그 지점의 전계의 세기를 나타낸다.

평형 3상 Y결선에서 선간전압은 상전압의 $\sqrt3$배가 되므로 $E_L=\sqrt3E_S$이다.

입력 전기에너지는 $200\times1\times300=60000\,\mathrm{J}$이고 실제 발생 열량은 $7200\,\mathrm{cal}\times4.2\approx30240\,\mathrm{J}$이므로, 역률은 $30240/60000\approx0.5$이다.

회로는 OR 게이트의 출력을 $\overline{R}$와의 AND를 거쳐 되먹임하는 구조이므로 $Q=S+\overline{R}\,Q$로 동작한다. S가 H이면 OR 게이트 때문에 R의 값과 관계없이 출력이 H가 되므로, S와 R이 모두 H일 때 Q가 L이 된다는 설명은 옳지 않다. 반대로 S가 L이고 R이 H이면 $\overline{R}=0$이 되어 되먹임이 끊기므로 Q는 L로 리셋된다.

회전수를 일정하게 유지하기 위해 조정하는 전압의 크기는 제어계에서 조작량에 해당한다.

서보기구는 위치·방향·자세 등을 제어량으로 하며 목표치가 넓은 범위로 임의로 변화할 수 있다는 점이 특징이다.

R-C 직렬회로의 임피던스는 $Z=\sqrt{R^2+\left(\dfrac{1}{\omega C}\right)^2}$로 나타낸다.

반파정류회로의 직류전류 평균값은 최댓값 $\sqrt2E/R$을 $\pi$로 나눈 $\dfrac{\sqrt2E}{\pi R}$이다.

전해액과 같이 분극 현상이 있는 저항은 일반 휘트스톤브리지가 아니라 콜라우슈 브리지 등 교류 브리지로 측정해야 하므로, 휘트스톤브리지와의 연결은 옳지 않다.

동기속도는 $N_s=\dfrac{120\times60}{6}=1200\,\mathrm{rpm}$이고, 회전자 회전수는 $N=(1-0.04)\times1200=1152\,\mathrm{rpm}$이다.