[공조냉동기계산업기사 필기] 22년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

온풍난방은 열매를 거치지 않고 공기를 직접 가열해 보내므로 열용량이 작아 착화 후 곧바로 난방이 되고, 열효율 자체는 오히려 좋은 편이다. 따라서 "열효율이 나쁘다"는 설명은 온풍난방의 특징과 반대되어 옳지 않다.

$Q=3900\ \mathrm{kcal/h\cdot RT}$를 물의 비열 1, 비중량 1kg/L로 나누면 질량유량은 $3900/5=780\ \mathrm{kg/h\cdot RT}$이고, 이를 분당·리터로 환산하면 $780/60=13\ \mathrm{L/min\cdot RT}$로 정답과 일치한다.

냉각코일을 통과하는 풍속은 통상 2~2.5m/s 정도가 전열성능과 압력손실의 균형 면에서 경제적이다. 냉수속도는 오히려 1m/s 내외가 바람직하고, MTD가 크면 열수는 줄일 수 있어 유리하며, 열수가 많을수록 바이패스 팩터는 작아지므로 나머지 보기는 옳지 않다.

연도는 가스유속을 적절히 유지하고 굴곡부와 급격한 단면 변화를 피해 통풍저항을 줄여야 하므로 오히려 길이를 될 수 있는 한 짧게 하는 것이 바람직하다. 따라서 "길이는 될 수 있는 한 길 것"이라는 설명은 옳지 않다.

출입구를 통한 틈새바람은 문이 열려 있는 시간을 최소화하는 회전문을 사용하는 것이 자동문·자재문·수동문보다 가장 효과적으로 줄일 수 있는 방법이다.

복사난방은 패널 자체가 방열체 역할을 하므로 별도의 방열기가 필요 없지만, 바닥이나 벽 전체에 배관을 매설해야 하므로 배관 길이는 오히려 길어진다. 따라서 "방열기나 배관이 작다"는 복사난방의 장점으로 보기 어렵다.

진공환수식은 진공펌프로 환수관 내를 감압하여 응축수를 강제로 흡인하므로 중력식·자연식·고압식보다 증기와 응축수의 순환이 가장 빠르다.

결로를 막으려면 벽면 표면온도를 노점온도 이상으로 높이거나(가열, 단열, 강제 온풍) 실내 습도를 낮춰야 한다. 바닥온도를 낮추는 것은 오히려 표면온도를 노점에 가깝게 만들어 결로를 유발하므로 방지법으로 옳지 않다.

송풍기 상사법칙에 따라 회전수를 2배로 하면 압력은 4배, 풍량은 2배, 동력은 8배가 된다.

2방 밸브로 용량제어를 하면 부하 변동에 따라 코일을 통과하는 유량 자체가 변하는 변유량 방식이 되므로, 유량 변화를 이용해 펌프의 대수제어(또는 회전수제어)를 적용할 수 있는 것이 특징이다.

지하상가 환기량 부족은 송출구·환기구·외기흡입구의 위치 불량이나 환기설비 운전시간 부족 등으로 발생하며, 상주인원 및 이용객 감소는 오히려 필요 환기량 자체를 줄이는 요인이므로 환기량 부족의 원인으로 보기 어렵다.

수관식보일러는 관류보일러, 자연순환식·강제순환식 보일러로 분류되며, 연관보일러는 노통연관식(연관식) 계열에 속하는 보일러이므로 수관식 분류에 해당하지 않는다.

난방부하는 안전측으로 설계하기 위해 일사나 인체·기기 발열과 같은 부하 경감요인을 통상 계산에 포함하지 않으며, 침입외기, 외기도입, 벽체 관류에 의한 손실만을 고려한다. 따라서 "일사영향"은 난방부하 계산에서 경감요인으로 다루어지지 않는다.

에어필터 효율 측정법에는 중량법, 변색도법(비색법), DOP법 등이 있으며, 집진법은 필터 효율을 측정하는 표준 방법으로 분류되지 않는다.

클린룸의 실내기류 방식은 수직층류, 수평층류, 비층류(난류) 방식으로 구분되며, "직교류층류" 방식은 존재하지 않는다.

유닛히터는 송풍기로 강제 대류를 일으켜 공기를 가열해 보내는 강제대류형 방열기이며, 컨벡터·베이스보드·길드 방열기는 자연대류형에 해당한다.

2중덕트방식은 냉풍과 온풍을 동시에 만들어 혼합상자에서 섞어 공급하므로 냉난방을 동시에 생산하는 데 따른 에너지 손실이 커서 제시된 방식 중 에너지 손실이 가장 크다.

습공기선도에서는 건구·습구·노점온도, 절대습도, 엔탈피, 수증기 분압 등을 직접 읽을 수 있으나, 유효온도(CET, 효과온도)는 선도에 별도로 표시되는 값이 아니라 별도의 유효온도 선도나 도표로 구해야 한다.

에어와셔에서 순환수를 분무해 단열가습을 하면 공기 상태점은 습구온도(단열포화선)를 거의 따라 이동하므로 습구온도가 일정하게 유지되면서 변화한다.

천장에 설치되며 여러 겹의 원형 또는 각형 콘으로 구성되어 실내공기를 유인하며 방사상으로 확산되는 취출구는 아네모스탯형 취출구이다.

정압식 팽창밸브는 증발기 내 압력이 설정값보다 높아지면 닫히고 낮아지면 열리는 동작으로 증발압력을 일정하게 유지하는 것을 목적으로 사용한다.

냉매 순환량은 $G=\dfrac{V\eta_v}{v_1}=\dfrac{48\times0.75}{0.12}=300\ \mathrm{kg/h}$이다. 열교환기를 포함한 저압측 전체로 열수지를 잡으면 냉동효과는 압축기 흡입과 수액기 출구의 엔탈피 차인 $135.5-105.5=30\ \mathrm{kcal/kg}$이므로 냉동능력은 $300\times30=9000\ \mathrm{kcal/h}$다. 한국 $1\ \mathrm{RT}=3320\ \mathrm{kcal/h}$이므로 $\dfrac{9000}{3320}=2.71$ 냉동톤이다.

만액식 증발기의 액분리기 설치, 액순환식 증발기의 양호한 전열, 건식 증발기의 적은 충전냉매량에 대한 설명은 옳다. 다만 공기와 냉매의 흐름은 일반적으로 평행류보다 대향류(또는 직교류)일 때 온도차를 크게 유지할 수 있어 전열작용이 더 좋으므로, "평행류일 때 전열작용이 좋다"는 설명은 옳지 않다.

응축기에서 수액기로 액이 원활히 떨어지지 않을 때는 낙하관의 관경을 크게 하거나 균압관을 설치하거나 낙하관에 트랩을 두어 액을 고여 흐르게 하는 방법을 쓴다. 낙하관에 체크밸브를 설치하면 오히려 유동저항이 커져 액 낙하를 방해하므로 대책으로 옳지 않다.

냉동장치의 내압시험은 배관·용기가 설계압력을 견디는지 확인하는 시험으로 압축성이 없어 안전한 물을 사용하는 수압시험이 가장 적합하며, 질소·아르곤·산소 등 가스는 기밀시험이나 진공시험에 사용된다.

토출밸브에서 누설이 생기면 토출된 고압가스가 실린더로 되돌아와 재팽창하므로 흡입되는 냉매량이 줄어 체적효율이 떨어지고 냉동능력이 감소한다. 동시에 같은 가스를 되풀이해 압축하게 되어 소요동력은 증가하고 압축효율은 오히려 낮아지므로, 냉동능력 감소와 소요동력 증가를 짝지은 것이 옳다.

증발기 내의 압력을 일정하게 유지하는 것은 증발기 출구의 냉매 온도(과냉도)를 제어하는 것과 동일한 의미이다. 온도 작동식 팽창밸브는 감지 구(bulb)에서 증발기 출구 냉매의 온도를 감지하여 밸브 개도를 자동으로 조절함으로써 과냉도를 일정하게 유지하고, 결과적으로 증발기 내 압력을 거의 일정하게 보유한다. 유량 제어 밸브는 유량만 조절하고, 응축압력·유압 제어 밸브는 각각 응축기 압력이나 외부 유압을 제어 신호로 사용하므로 증발기 압력 일정 유지에 직접 대응하지 않는다.

열에너지가 저온에서 고온으로 스스로 흐르지 못하고 일정한 방향으로만 이동한다는 방향성을 규정하는 것은 열역학 제2법칙이다.

냉매는 응고점이 낮고 증기의 비열비가 작으며 증발열이 크고, 임계온도는 상온보다 높아야 상온 부근에서 응축이 가능하다. 따라서 "임계온도는 상온보다 낮을 것"은 냉매의 구비조건과 반대되어 옳지 않다.

피스톤 압출량은 $V=\dfrac{\pi}{4}D^2 L \times Z \times N \times 60$에 $D=0.07\,\mathrm{m}$, $L=0.06\,\mathrm{m}$, $Z=8$, $N=1800\,\mathrm{rpm}$을 대입하면 $V \approx 199\ \mathrm{m^3/h}$로 계산되어 정답과 일치한다.

팽창밸브 직전 냉매의 온도가 낮아지면 과냉각도가 커져 팽창 후 발생하는 플래시가스가 줄고 냉매 1kg당 냉동효과가 늘어나므로 증발기의 능력은 증가한다.

흡입·토출밸브는 개폐에 필요한 압력차가 작고 저항이 적으며 파손·고장이 없어야 하지만, 관성력은 오히려 작아야 개폐 동작이 빠르고 경쾌해진다. 따라서 "관성력이 크고 운동이 경쾌할 것"은 필요조건과 반대되어 옳지 않다.

피스톤 토출량은 $V=\dfrac{\pi}{4}(0.11)^2\times0.08\times8\times900\times60 \approx 328.4\ \mathrm{m^3/h}$이며, 냉동능력은 $R=V/C=328.4/8.4 \approx 39.1\ \mathrm{RT}$로 계산되어 정답과 일치한다.

대향류이므로 $\Delta t_A = 40-8=32\,{}^\circ\mathrm{C}$, $\Delta t_B = 10-4=6\,{}^\circ\mathrm{C}$이고, 대수평균온도차는 $\mathrm{LMTD}=\dfrac{32-6}{\ln(32/6)} \approx 15.5\ {}^\circ\mathrm{C}$로 정답과 일치한다.

감열은 물질의 상(相)이 변하지 않고 온도만 변화할 때 필요한 열을 말한다.

냉동부하는 $Q=50\times3320=166000\ \mathrm{kcal/h}$이고, 냉동효과는 $369-128=241\ \mathrm{kcal/kg}$이므로 냉매순환량은 $166000/241 \approx 688\ \mathrm{kg/h}$로 계산되어 정답과 일치한다.

암모니아는 물에 매우 잘 녹으며, 증발면에서의 열전달률도 프레온계 냉매보다 훨씬 커서 이 두 항목이 옳다. 단열압축지수가 큰 냉매일수록 압축 후 토출가스 온도는 오히려 높아지고, 프레온 12는 철을 부식시키지 않아 강관을 쓸 수 있으며 오히려 암모니아가 동과 동합금을 부식시키므로 두 항목은 틀리다.

암모니아 냉동장치에서 증발압력조정밸브(EPR)는 증발기 내 압력이 설정값 이하로 낮아지지 않도록, 즉 증발압력을 일정 이상으로 유지하기 위해 설치한다.

증발기에 서리가 두껍게 착상되면 열저항이 커져 전열이 나빠지고, 그 결과 증발압력·증발온도가 낮아지며 압축비가 늘어 토출가스 온도가 상승하고 냉각능력이 떨어져 냉장실 내 온도는 오히려 올라간다. 따라서 "냉각이 촉진되어 온도가 낮아진다"는 설명은 옳지 않다.

전자팽창밸브(EEV)는 증발기 출구의 온도·압력을 센서로 측정해 과열도를 연산하고 스텝모터나 솔레노이드로 밸브 개도를 조절하는 전자식 장치로, 반드시 별도의 전자 제어기가 필요하다. 감온통 봉입가스 압력으로 직접 구동해 제어기가 필요 없는 것은 온도식 자동팽창밸브(TEV)의 특징이므로 이 설명은 EEV에 대해 옳지 않다.

SPPS38-E-50A×SCH40 표기에서 "E"는 전기저항용접(Electric resistance welded) 등 관의 제조법을 나타내는 기호이다.

도시가스 입상관에 설치하는 밸브는 조작과 점검이 쉽도록 바닥으로부터 1.6m 이상 2m 이하의 높이에 설치하도록 정하고 있다.

일반용 탄소강 강관 중 백관은 부식 방지를 위해 1m²당 아연을 400g 이상 부착하도록 규정하고 있다.

2단압축의 중간냉각기 종류에는 액냉각형, 플래시형, 직접팽창형이 있으며, "흡수형"이라는 형식은 존재하지 않는다.

고가탱크는 대기에 개방된 탱크로 기밀 제작이 필요 없어 제작비가 오히려 저렴한 편이며, "고압으로 제작되어야 하기 때문에 비싸다"는 설명은 고가탱크 방식의 실제 특징과 반대되어 옳지 않다.

간접가열식 급탕은 저탕조와 보일러 사이에 가열코일을 두어 열교환하므로 특수한 내압용(고압) 보일러가 필요 없는 것이 장점이다. 따라서 "고압 보일러에 적합하다"는 간접가열식의 특징으로 옳지 않다.

강관 공작용 공구에는 나사절삭기, 파이프 커터, 파이프 리머 등이 있으며, 익스팬더는 동관 등 연질관의 관 끝을 넓히는 데 사용하는 공구로 강관 공작용 공구로 분류되지 않는다.

순환탕량을 포함한 설계유량은 $4000\times2.5=10000\ \mathrm{L/h}$이며, 유속 0.9m/s로 나누어 단면적을 구하면 관경은 약 63mm로 산출되어 가장 가까운 표준 규격인 65A가 정답과 일치한다.

위생기구에서 배수가 트랩을 만수 상태로 통과하면 배수와 함께 봉수까지 빨려 나가는 자기 사이펀 작용에 의해 봉수가 파괴된다.

감압밸브 주위 배관에서는 고압측에 이물질을 걸러 밸브 시트를 보호하는 여과기(스트레이너)를 설치하며, 관 속에 비스듬한 선을 그어 도시한다. 감압밸브 바로 앞 고압측에 이 기호로 그려진 기기를 티이라고 한 설명이 틀리고, 유체를 차단하는 스톱밸브와 저압측 압력을 밸브 본체로 전달하는 파일럿관의 명칭은 도면과 일치한다.

프리액세스 취출방식(바닥 아래 송풍)의 특징을 검토하면, 1번 일정 온도 공급 용이는 기계실에서 온도 제어된 공기를 바닥 덕트로 직접 공급하므로 맞고, 2번 청정도 향상은 천장 취출 대비 오염원(먼지, 조명)으로부터 멀어져 맞으며, 3번 바닥온도 저하와 불쾌감은 바닥면 콘크리트가 냉각되어 발생하는 실제 문제로 맞다. 반면 4번 온습도의 국소적 불만족은 프리액세스 방식의 핵심 장점이 바로 각 구역별·사용자별로 개별 취출 제어가 가능하다는 점이므로, 오히려 국소 조건 만족도가 높아 이것이 특징이 아니다.

관경이 서로 다른 강관을 직선으로 연결할 때는 리듀셔(異形관 이음쇠)를 사용한다.

대구경 강관을 자주 분해·결합하거나 진동을 흡수해야 하는 기기 설치부에는 볼트로 체결·해체가 쉬운 플랜지접합을 사용한다.

고압배관용 탄소강 강관(SPPH), 저온배관용 강관(SPLT), 일반구조용 탄소강 강관(SPS)의 KS 기호는 옳게 연결되어 있으나, 수도용 아연도금 강관의 KS 기호는 SPPW이며 SPTW는 해당 규격 기호가 아니므로 이 연결은 옳지 않다.

S트랩·P트랩의 설치 위치, 사이펀식·비사이펀식 구분에 대한 설명은 옳다. U트랩(하우스트랩)은 과거 건물 배수주관에 설치해 하수가스 역류를 막는 용도로 쓰였으나, 유동저항이 커 배관이 막히기 쉬워 현재는 특별한 경우가 아니면 설치를 권장하지 않으므로 이를 표준적인 방지 설비처럼 설명한 것은 현행 기준으로 옳지 않다.

후레쉬(세정)밸브가 부착된 위생기구를 사용하려면 순간적으로 많은 유량이 흘러야 하므로 최저 필요수압을 0.7kgf/cm² 정도로 본다.

자연순환수두는 $H = h\,(\rho_2-\rho_1) = 5\times(983.24-971.84) = 57\ \mathrm{mmAq}$로 계산되어 정답과 일치한다.

플랜지 이음은 마주 보는 두 관 끝에 플랜지 면을 나타내는 짧은 수직선을 그려 표시하므로, 엘보나 기기의 양 끝에 그 수직선이 붙어 있는 기호는 모두 플랜지 이음을 도시한 것이다. 반면 관 속에 비스듬한 선만 그어져 있고 이음부에 플랜지 면 표시가 없는 기호는 관 내부에 놓인 기기를 나타낼 뿐 플랜지 이음을 도시한 것이 아니다.

증기주관 관말부 트랩 앞에서 보온피복을 하지 않은 나관 상태로 1.5m 이상 배관해 응축수를 충분히 냉각시키는 부분을 냉각레그라 한다.

배관 내 흐르는 물질의 KS 식별색은 물-파랑, 가스-노랑, 공기-하양으로 옳게 연결되어 있으나, 증기는 초록이 아니라 어두운 빨강(암적색) 계통으로 식별하므로 이 연결은 옳지 않다.

같은 방향으로 전류가 흐르는 두 평행 도선 사이에는 서로 끌어당기는 인력(당기는 힘)이 작용한다.

직류 발전기의 철심을 얇은 규소강판으로 성층하는 것은 맴돌이(와)전류손과 히스테리시스손 등 철손을 줄이기 위한 것이다.

되먹임(피드백)제어는 출력을 입력측으로 되돌려 목표값과 비교한 뒤 그 오차를 줄이는 방향으로 정정동작을 하는 제어방식이다.

c, d가 개방이므로 전류는 a에서 중성점까지 두 갈래, 즉 $33\ \Omega$ 한 가지와 $33+33=66\ \Omega$ 경로가 병렬이 되어 $\dfrac{33\times66}{33+66}=22\ \Omega$이고, 여기에 $20\ \Omega$을 더한 $42\ \Omega$이 전체 저항이다. 전체 전류는 $\dfrac{100}{42}=2.38\ \mathrm{A}$이고 병렬부 전압강하는 $2.38\times22=52.4\ \mathrm{V}$이므로 $66\ \Omega$ 경로의 전류는 $\dfrac{52.4}{66}=0.794\ \mathrm{A}$다. 따라서 c점 전위는 $100-0.794\times33=73.8\ \mathrm{V}$이고 d는 b와 같은 전위이므로 c, d 사이 전압은 $73.8\ \mathrm{V}$다.

접점 A, B, C가 한 줄로 직렬 연결되어 세 접점이 모두 닫혀야 출력이 동작하므로 논리식은 $F=A\cdot B\cdot C$이고 AND 회로다. 접점이 병렬로 놓여 하나만 닫혀도 동작하는 것이 OR 회로이고, b접점 하나로 반전시키는 것이 NOT 회로다.

권선형 유도전동기의 2차 회로에 저항을 넣으면 슬립-토크 특성이 바뀌어 기동전류를 제한하고 기동토크를 크게 하며 속도제어에도 활용할 수 있지만, 최대토크의 크기 자체는 2차 저항값과 무관하게 일정하고 다만 최대토크가 발생하는 슬립점만 바뀐다. 따라서 "최대토크를 크게 하기 위해서"는 2차 저항 삽입의 목적으로 옳지 않다.

유도전동기의 기계적 소음에는 불평형에 의한 진동음, 베어링음, 브러시음 등이 있으며, 슬립비트음은 회전자와 고정자의 자계 상호작용으로 발생하는 전자기적 소음이므로 기계적 소음으로 보기 어렵다.

프로세스제어는 온도, 압력, 유량, 액면 등 공업 공정의 상태량을 제어량으로 하는 제어방식이다.

서로 반대 방향(왕복)으로 전류가 흐르는 평행 도체 사이에는 서로 밀어내는 반발력이 작용한다.

최대토크가 발생하는 슬립은 2차 리액턴스에 반비례하고, 2차 리액턴스는 주파수에 비례하므로 슬립은 주파수에 반비례한다. 주파수가 60Hz에서 50Hz로 낮아지면 $s_{new} = 16\% \times \dfrac{60}{50} \approx 19.2\%$로 계산되어 정답인 약 19.4%와 근접한 값을 얻는다.

RLC 직렬 공진 시 합성 임피던스는 저항 R만 남아 최소가 되고 전류는 최대가 되며, 이때도 회로에는 저항에 의한 유효전력이 최대로 소비된다. 따라서 "유효전력이 발생되지 않는다"는 설명은 옳지 않다.

원형코일 중심의 자계는 $H=\dfrac{NI}{2\pi r}$에 $N=10$, $I=10\,\mathrm{A}$, $r=0.05\,\mathrm{m}$를 대입하면 $H \approx 318.5\ \mathrm{AT/m}$로 계산되어 정답과 일치한다.

전압계는 측정 대상에 병렬로 접속해야 하며, "회로에 직렬로 접속한다"는 설명은 옳지 않다(직렬 접속은 전류계의 접속 방법이다).

분류기는 전류계와 병렬로 저항 $R_s$를 달아 큰 전류의 일부만 전류계로 흐르게 하는 장치다. 병렬이므로 두 갈래에 걸리는 전압이 같아 $I_a R_a=(I-I_a)R_s$이고, 이를 정리하면 배율은 $m=\dfrac{I}{I_a}=1+\dfrac{R_a}{R_s}$가 된다. 분류기 저항을 작게 할수록 배율이 커진다.

추치제어는 목표값이 변화하는 제어로 추종제어, 비율제어, 프로그램제어의 3종으로 분류되며, 프로세스제어는 목표값이 일정한 정치제어에 속하므로 추치제어 3종에 포함되지 않는다.

슬립 S로 회전할 때 회전자 기전력은 $E_2{}'=sE_2=\dfrac{s}{\alpha}E_1$이 되므로, 고정자 기전력과 회전자 기전력의 비는 $E_1/E_2{}' = \alpha/S$로 정답과 일치한다.

RLC 직렬회로가 공진하여 전류와 전압이 동위상이 되는 조건은 유도리액턴스와 용량리액턴스가 같아 서로 상쇄되는 $X_L-X_C=0$일 때이다.

발열량은 $Q=0.24\,I^2R\,t=0.24\times(100\times10)\times60=14400\ \mathrm{cal}=14.4\ \mathrm{kcal}$로 계산되어 정답과 일치한다.

백금 측온저항체(Pt100)는 온도가 상승하면 저항값도 함께 증가하는 정특성(양의 온도계수) 소자이며, "온도가 상승하면 저항값이 급격히 감소하는 부특성 소자"라는 설명은 이와 반대되어 옳지 않다.

인터록 회로는 정회전용과 역회전용 전자접촉기가 동시에 여자되어 전원이 단락되는 사고를 막기 위해 상대편 접촉기의 b접점을 자기측 조작회로에 직렬로 연결하는 회로이다.