[공조냉동기계산업기사 필기] 22년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

급수 엔탈피는 $48\,\mathrm{kcal/kg}$로 보고 흡수열량은 $Q=30\times(784.2-48)=22086\,\mathrm{kcal/h}$이며, 보일러 1마력은 $8435\,\mathrm{kcal/h}$이므로 $\mathrm{HP}=22086/8435 \approx 2.62$로 정답과 일치한다.

팽창탱크는 온수의 체적팽창을 흡수하기 위한 장치로 온수난방에 사용되며, 증기난방에서는 응축수 처리를 위한 트랩·응축수탱크와 압력을 낮추는 감압밸브가 관련 장치이므로 팽창탱크는 증기난방과 관련이 없다.

조명 취득열량은 $40\,\mathrm{W}\times10=400\,\mathrm{W}$를 $1\,\mathrm{W}=0.86\,\mathrm{kcal/h}$로 환산한 뒤 형광등 안정기 손실을 고려한 할증계수(약 1.2배)를 곱하면 $400\times0.86\times1.2 \approx 413\,\mathrm{kcal/h}$로 정답과 일치한다.

노통연관식 보일러는 보유수량이 많아 부하변동에 대한 압력변동이 오히려 작은 것이 특징이자 장점이므로, "부하변동에 따른 압력변동이 크다"는 설명은 장점이 아니다.

취출구에서 나온 1차 공기가 실내 2차 공기를 끌어들여 함께 흐를 때, 전체(1차+2차) 취출공기량을 1차 공기량으로 나눈 비율을 유인비라고 한다. 유효드래프트온도(EDT)나 T/L비, 허용 취출풍속에 대한 나머지 설명은 정의와 수치가 실제와 달라 옳지 않다.

냉각코일은 표면온도가 통과 공기의 노점온도보다 낮아 수분이 응축되므로, 공기는 건구온도와 절대습도가 함께 낮아진다. 따라서 습공기선도에서 왼쪽 아래로 비스듬히 내려가 포화선 쪽으로 향하는 과정선이 맞다. 수평으로 왼쪽으로만 가는 것은 절대습도가 변하지 않는 현열냉각, 수직으로 내려가는 것은 온도가 그대로인 감습, 왼쪽 위로 가는 것은 가습을 동반하는 과정이다.

방열기 도시기호에서 중간단에 표시되는 숫자는 방열기의 종류(형식 번호)와 높이를 나타낸다.

배관 내부로 냉각수를 통하게 하고 배관 외부에 물을 살수해 그 증발로 배관 내 냉각수를 냉각시키는 방식은 밀폐식 냉각탑으로, 냉각수가 대기와 직접 접촉하지 않아 대기오염이 심한 곳에서도 수질 오염 없이 사용할 수 있다.

하트포드 접속법은 증기관과 환수관 사이에 균형관을 두어, 보일러 수위가 저수위 이하로 내려가거나 보일러수가 환수관 쪽으로 역류하는 것을 막기 위한 것이다. 따라서 "보일러의 물이 환수관으로 들어가도록 하는 역할"이라는 설명은 목적과 반대되어 옳지 않다.

분무형 에어와셔는 횡형 저속식, 횡형 고속식, 유닛형 고속식 등으로 구분되며, "역류형"은 분무형 에어와셔의 표준 분류에 해당하지 않는다.

외기도입량은 $V=\dfrac{Q}{\rho\,c_p\,\Delta t}=\dfrac{8000\,\mathrm{W}\times3.6}{1.2\times1.01\times(26-11)} \approx 1585.16\,\mathrm{m^3/h}$로 계산되어 정답과 일치한다.

열관류율은 실내외 표면 열전달저항과 각 층의 전도저항을 모두 더한 값의 역수다. $\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{8}+\dfrac{0.1}{1.2}+\dfrac{0.05}{0.03}+\dfrac{0.15}{1.4}+\dfrac{1}{30}=0.125+0.083+1.667+0.107+0.033=2.015$이므로 $K=\dfrac{1}{2.015}=0.496\ \mathrm{kcal/m^{2}h\,^{\circ}C}$다. 두께 $0.05\ \mathrm{m}$에 불과한 단열재가 전체 저항의 8할 이상을 차지한다.

모터로 고속회전반을 돌려 원심력으로 물을 얇은 막 형태로 비산시켜 가습하는 방식은 원심식 가습기이다.

관류에 의한 냉방부하는 $Q=K\times A\times \mathrm{CLTD}=0.48\times200\times34=3264\,\mathrm{W}$로 계산되어 정답과 일치한다.

노점온도는 절대습도가 클수록 오히려 높아지는 온도이므로, "포화공기중의 절대습도가 클수록 낮아진다"는 설명은 실제와 반대되어 옳지 않다.

개방 용기의 물을 건구온도·상대습도가 일정한 실내에 장시간 방치하면 증발에 의한 열평형으로 물의 온도는 그 공기의 습구온도에 가까워진다.

냉수코일은 대향류(향류)로 배치할 때 병류보다 대수평균온도차가 크게 되어 유리하므로, "병류로 하는 것이 대수평균온도차가 크게 된다"는 설명은 옳지 않다.

전공기 방식은 냉각된 공기를 직접 실내에 공급하므로 외기를 그대로 도입해 냉방에 활용하는 외기냉방이 가능한 것이 특징이다.

유인비는 전체 취출공기량을 1차 공기량으로 나눈 값이므로 $\dfrac{200+400}{200}=3$으로 계산되어 정답과 일치한다.

$\mathrm{CO_2}$ 발생량은 $20\times0.018=0.36\,\mathrm{m^3/h}$이며, 필요환기량은 $\dfrac{0.36}{0.001-0.0004}=600\,\mathrm{m^3/h}$로 계산되어 정답과 일치한다.

병류이므로 $\Delta t_1=80-(-20)=100$, $\Delta t_2=6.5-(-13.5)=20$이고, 대수평균온도차는 $\dfrac{100-20}{\ln(100/20)} \approx 49.7\,{}^\circ\mathrm{C}$로 정답과 일치한다.

제거열량을 냉동톤으로 환산하면 $360000/3320 \approx 108.4\,\mathrm{RT}$이고, 냉동톤당 1PS이므로 $108.4\,\mathrm{PS}\times0.7355 \approx 79.8\,\mathrm{kW}$로 정답과 일치한다.

암모니아는 염기성 기체이므로 누설 장소에 적색 리트머스 시험지를 대면 염기성 반응으로 청색으로 변한다.

암모니아는 비열비가 커서 토출가스 온도가 높기 때문에 윤활유가 열화되기 쉽다. 프레온 사이트글라스는 응축기가 아닌 수액기 이후의 액관에 설치하고, 액펌프는 저압수액기 액면보다 낮게 설치해 흡입 캐비테이션을 막아야 하므로 나머지 설명은 옳지 않다.

수냉식 응축기는 냉각수량을 늘리거나 냉각수온을 낮추고 코일을 세척해 전열 성능을 회복하면 능력이 증가하지만, 표면적을 줄이면 전열면적이 줄어 오히려 응축능력이 저하된다.

증기분사 냉동기는 이젝터로 증기를 분사해 부압(진공)을 만들어 물을 저온에서 증발시켜 냉동작용을 하는 방식이다.

반밀폐형 압축기는 실린더 헤드 등을 볼트로 결합해 필요 시 분해·정비가 가능하도록 만든 형식이며, 완전히 용접되어 분해가 불가능한 것은 밀폐형(완전밀폐형)이다. 따라서 "반밀폐형은 고정식이므로 분해가 곤란하다"는 설명은 옳지 않다.

결빙 소요시간은 경험식 $t=\dfrac{0.56\,d^2}{|t_b|}$(d: 두께 cm, $t_b$: 브라인 온도)에 $d=20$, $t_b=-10$을 대입하면 $t=\dfrac{0.56\times400}{10}=22.4\,\mathrm{시간}$으로 정답과 일치한다.

고속다기통 압축기는 부품의 호환성이 있고 소형·경량이며 언로더를 이용해 실린더 일부를 무부하 운전시킬 수 있어 오히려 용량제어가 용이한 것이 특징이다. 따라서 "기통수가 많아 용량제어가 곤란하다"는 설명은 옳지 않다.

드라이아이스(고체 이산화탄소)의 승화잠열은 약 137kcal/kg이다.

브라인은 상변화 없이 온도만 변하는 감열을 이용해 냉각한다. 염화칼슘 브라인은 염화나트륨 브라인보다 더 낮은 온도까지 사용할 수 있고, 용존 산소가 많을수록 부식성이 커지며, 비점이 지나치게 낮으면 취급상 문제가 되므로 나머지 설명은 옳지 않다.

가스정수는 $R=\dfrac{848}{M}=\dfrac{848}{104.47} \approx 8.117\,\mathrm{kgf\cdot m/(kg\cdot K)}$로 계산되어 정답과 일치한다.

입형 셀앤튜브식 응축기는 세로로 세워 설치하므로 바닥 설치면적이 작아 옥상 등 좁은 공간에도 설치하기 유리한 것이 특징이다.

공기 냉각기의 냉각관 표면 풍속이 증가하면 공기측 열전달계수가 커져 냉각능력이 증가한다. 반면 안전밸브 구경은 냉매 종류에 따른 방출용량 기준으로 정해지며, 프레온에 다량의 기름이 섞이면 전열이 나빠지고, 수분이 장치 내에 들어가면 팽창밸브 결빙 등 문제가 생기므로 나머지 설명은 옳지 않다.

액화가스를 이용한 동결법에는 초저온의 액화질소나 액화이산화탄소를 직접 식품에 분사해 급속 동결시키는 방법이 사용된다.

원심 압축기의 용량조정에는 회전수 변화, 안내익(가이드베인) 경사도 변화, 흡입구 댐퍼 조정 등이 사용되며, "냉매의 유량 조절"은 독립적인 용량조정 방법으로 분류되지 않는다.

쇼케이스는 리치인형, 밀폐형, 개방형 등으로 분류되며, "유닛소형 쇼케이스"는 표준적인 쇼케이스 분류에 해당하지 않는다.

팽창밸브가 냉동용량에 비해 너무 작으면 냉매 공급이 부족해 증발기 내 냉매가 일찍 모두 증발하고, 그 결과 압축기 흡입가스의 과열도가 커지는 현상이 나타난다.

응축기 방열량은 $Q_c=W+Q_e=10+32=42\,\mathrm{kW}$이므로 난방 성적계수는 $\mathrm{COP}=42/10=4.2$로 정답과 일치한다.

쿨링레인지는 $37-31=6\,{}^\circ\mathrm{C}$, 어프로치는 $31-27=4\,{}^\circ\mathrm{C}$로 계산되어 정답과 일치한다.

배관 직관부의 마찰에 의한 압력손실은 관경(내경)이 클수록 유속이 낮아지고 마찰저항도 줄어들어 작아진다.

통기관에는 각개통기관, 루프통기관, 신정통기관, 결합통기관 등이 있으며, "분해 통기관"이라는 종류는 존재하지 않는다.

연관(납관)은 가공성과 신축성이 좋고 산에는 강하지만, 무게가 무겁고 연질이라 충격에 약한 것이 단점이다. 따라서 "중량이 가벼우며 충격에 강하다"는 설명은 연관의 장점으로 볼 수 없다.

팽창관은 온수의 온도 상승에 따른 체적팽창을 흡수하고 배관 내 공기·증기의 배출과 안전밸브 역할을 겸하지만, 보일러 내면의 스케일 부착을 방지하는 기능은 없으므로 이는 팽창관의 역할로 볼 수 없다.

전양정 산정에 고려하는 길이는 환탕관 전체 길이 60m와 급탕주관 길이의 50%인 60m를 더한 120m이며, 이 길이에 배관 단위길이당 마찰손실을 곱하면 전양정 $1.2\,\mathrm{m}$가 산출되어 정답과 일치한다.

증기트랩에는 버킷 트랩, 플로트 트랩, 열동식 트랩 등이 있으며, 그리스 트랩은 주방 배수 중 유지분을 제거하는 배수트랩의 일종으로 증기트랩에 해당하지 않는다.

앵글 밸브는 유체가 들어와 90도 방향을 바꾸어 나가는 밸브이므로, 도시기호도 수평 관과 수직 관이 직각으로 만나는 자리에 밸브 몸통을 그린다. 관이 일직선으로 지나는 자리에 몸통이 놓인 것은 글로브 밸브 계열이고, 관 속에 비스듬한 선만 그려진 것은 밸브가 아니다.

캡은 관 끝을 바깥에서 씌워 막는 부속이므로, 도시기호도 관 끝단을 감싸 덮는 모양으로 그린다. 그림 중 배관 끝을 바깥에서 감싸 막은 형상이 캡이며, 관 도중에 수직선이나 겹선·삼각형이 들어간 것은 이음 방식이나 밸브류를 나타내는 기호여서 관 끝을 막는 캡과는 다르다.

진공환수식 증기난방 배관의 리프트 이음은 한 번에 들어 올릴 수 있는 흡상높이를 1.5m 이내로 제한한다.

온수난방은 물의 큰 열용량 때문에 예열시간이 오히려 길어지는 특징이 있으므로, "열용량이 작으므로 예열시간이 짧다"는 설명은 옳지 않다.

감압밸브 주위 배관에는 압력계, 게이트밸브(스톱밸브), 안전밸브, 스트레이너, 바이패스 배관 등이 부속되며, 콕(cock)은 일반적으로 필수 부속장치로 포함되지 않는다.

배관 내 마찰저항에 의한 압력손실은 다르시-바이스바흐 식에 따라 관의 길이에 비례한다.

S트랩은 관내에 배수가 가득 차서 흐를 때 봉수까지 함께 빨려나가는 자기 사이펀작용에 의한 봉수 파괴가 특히 잘 일어난다.

강관 이음쇠의 호칭은 직선으로 통하는 주관을 지름이 큰 쪽부터 먼저 쓰고, 분기되는 지관을 맨 뒤에 쓴다. 그림의 티는 직선부가 50A와 25A, 분기부가 40A이므로 50×25×40으로 표시한다.

압축기에서 입상된 토출관의 수평 부분은 오일과 응축액이 응축기 쪽으로 원활히 흘러가도록 응축기 쪽으로 내려가는(하향) 구배를 주어야 하며, "응축기쪽으로 상향 구배를 한다"는 설명은 옳지 않다.

급수관의 기울기는 관내 흐르는 유체의 유속과 밀접한 관련이 있어 유속이 지나치게 느리면 침전물이 쌓이고 빠르면 소음·마모가 생기므로, "유속과 관련이 없다"는 설명은 옳지 않다.

원형 및 각형 모양으로 천장에 부착되며 여러 겹의 콘 구조로 가장 큰 유인성능을 갖는 분출구는 아네모스탯형이다.

가이드 베인은 덕트가 급격히 꺾이는 밴드(엘보) 부분에 설치해 기류의 흐트러짐을 줄이고 안정시키는 역할을 한다.

고층 건물 배수수직관 내의 압력변동을 완화하기 위해 배수수직관과 통기수직관을 중간층에서 연결하는 통기관을 결합통기관이라 한다.

펌프직송(부스터 펌프) 방식은 고가수조가 필요 없고 급수 오염 가능성이 낮으며 사용량에 따라 펌프 운전 대수·회전수를 제어하지만, 정전 시에는 별도의 비상전원 설비 없이는 급수가 중단되므로 "정전 시에도 별도 설비 없이 급수가 계속 가능하다"는 설명은 옳지 않다.

회로에서 출력은 R3 양단 전압이므로 $\dfrac{V_o}{V_i}=\dfrac{R_3}{R_1+R_2+R_3}$이다. 블록선도는 단위 부궤환이어서 전체 전달함수가 $\dfrac{A}{1+A}$이므로 두 식을 같게 놓으면 $A(R_1+R_2+R_3)=R_3(1+A)$이고, 정리하면 $A=\dfrac{R_3}{R_1+R_2}$이다.

분배법칙으로 전개하면 $(A+B)(\overline{A}+B)=A\overline{A}+AB+\overline{A}B+B$이고, $A\overline{A}=0$이므로 $B(A+\overline{A}+1)=B$가 된다. 즉 A의 값과 무관하게 B만 남는다.

복잡한 가공형상을 균일하고 빠르게 절삭하는 공작기계에는 미리 입력된 수치 정보로 위치를 제어하는 수치제어(NC)가 적용된다.

3상 유도전동기가 부하를 걸고 운전 중 1선이 개방되면 즉시 정지하지 않고 단상 상태로 계속 운전되지만, 권선에 과전류가 흘러 과열되면서 결국 소손에 이르게 된다.

연료와 공기의 유량 비율을 연소에 적합하게 일정하게 유지하는 제어는 비율제어이다.

단위계단함수 $u(t-a)$의 라플라스 변환은 시간이동정리에 의해 $\dfrac{e^{-as}}{s}$로 정답과 일치한다.

피스톤의 위치 $y(t)$는 유입 유량 $x(t)$를 시간에 대해 누적(적분)한 값이므로, 유량을 입력으로 피스톤 변위를 출력으로 하는 이 계는 적분요소로 나타난다.

통과 전기량은 $Q=\displaystyle\int_0^3 (2t^2+8t)\,dt = \left[\dfrac{2}{3}t^3+4t^2\right]_0^3 = 18+36 = 54\ \mathrm{C}$로 정답과 일치한다.

제어량을 목표값으로 일정하게 유지하는 것을 목적으로 하는 제어를 정치제어라 한다.

세 입력이 모두 직렬로 연결된 접점회로는 모든 입력이 참일 때만 출력이 나오는 AND회로이며, 이때의 논리식은 $F=ABC$이다.

전기로의 실제 온도를 측정해 그 값을 알려주는 열전온도계는 제어계에서 목표값과 비교할 신호를 얻는 검출부에 해당한다.

단상 변압기 3대를 사용하면 3상 변압기 1대에 비해 예비기를 1대만 두어도 되고 뱅크 용량을 필요에 따라 늘릴 수 있어, 부하 증가에 유연하게 대처할 수 있는 것이 장점이다.

비례동작(P)만으로는 정상상태에서 잔류편차(오프셋)가 남지만, 적분동작을 포함한 PI동작은 편차가 남아 있는 한 계속 조작량을 누적해 결국 오프셋을 없앨 수 있다.

단상 변압기 2대로 3상을 2상으로 변환하는 스코트 결선의 이용률은 $\dfrac{\sqrt{3}}{2}\approx0.866$, 즉 약 86.6%이다.

유도전동기의 회전력(토크)은 단자전압의 제곱에 비례한다.

흡수법칙에 의해 $A(A+B) = A$로 간단히 정리되어 정답과 일치한다.

스트레인 게이지는 물체가 변형(strain)될 때 게이지 저항이 변하는 정도를 이용해 변형량을 측정하는 센서이다.

키르히호프의 전류법칙에 따라 한 절점으로 들어오는 전류의 합은 나가는 전류의 합과 같다. 그림에서 화살표가 절점을 향해 들어오는 것은 $I_1$ 하나뿐이고 $I_2,\ I_3,\ I_4$는 모두 절점에서 밖으로 나가므로 $I_1=I_2+I_3+I_4$, 곧 $I_1-I_2-I_3-I_4=0$이다.

미분동작(D동작)은 편차의 변화 속도에 비례한 조작량을 내어 급격한 외란에 빠르게 대응하고 오버슈트를 억제하지만, 편차가 일정하면 변화가 없어 조작량을 내지 못하므로 단독으로는 정상상태의 잔류편차(오프셋)를 제거할 수 없다. 오프셋 제거는 적분동작(I)의 역할이므로 이 설명은 옳지 않다.

과전류에 의한 발열로 바이메탈이 휘어 접점을 동작시켜 전자접촉기와 조합해 전자개폐기의 과부하 보호 기능을 수행하는 기기는 열동계전기이다.