공조냉동기계/기사/필기/기출[1/5]

[PART 2] 공조냉동기계기사 (2024년 제3회 기출)

[제1과목: 에너지관리] 401~420번

Q401. 보일러의 실제증발량이 10,000 kg/h이고, 발생증기 엔탈피가 660 kcal/kg, 급수 엔탈피가 60 kcal/kg일 때 보일러 마력(BHP)은 약 얼마인가?

① 355 HP
② 536 HP
③ 711 HP
④ 843 HP

• 정답: ③
• 해설:
  • 보일러 마력(BHP) = $\frac{G(h_2 - h_1)}{8435}$ (단, $G$는 실제증발량, $h_2$는 증기엔탈피, $h_1$은 급수엔탈피)
  • 계산: $\frac{10000 \times (660 - 60)}{8435} = \frac{6,000,000}{8435} \approx 711.3$ HP
• 오답 분석:
  • ①: 증발량을 5,000kg/h로 잘못 대입했을 때 나오는 값입니다.
  • ②: 분모의 환산 상수(8435)를 잘못 설정했을 때 나타날 수 있는 수치입니다.
  • ④: 분자 계산에서 급수 엔탈피를 빼지 않았을 때의 근사치입니다.

Q402. 보일러에서 발생하는 프라이밍(Priming)과 포밍(Foaming)의 방지 대책으로 틀린 것은?

① 주증기 밸브를 급격히 개방하지 않는다.
② 보일러 수의 농축을 방지하기 위해 가끔 블로다운(Blow-down)한다.
③ 수위 조절기를 통해 고수위를 유지한다.
④ 비수방지판이나 기수분리기를 설치한다.

• 정답: ③
• 해설: 고수위(너무 높은 수위)는 오히려 증기실 면적을 좁게 만들어 물방울이 튀어나가는 비수 현상을 촉진합니다. 적정 수위를 유지해야 합니다.
• 오답 분석:
  • ①: 급격한 밸브 개방은 압력 강하를 유발해 비수를 일으킵니다.
  • ②: 보일러 수 내의 불순물(유지분 등) 농축은 거품(포밍)의 주원인입니다.
  • ④: 물리적으로 증기와 물방울을 분리해 주는 장치는 매우 효과적입니다.

Q403. 연소 효율을 높이기 위해 설치하는 '공기예열기'의 특징으로 옳은 것은?

① 배오열을 이용하여 급수를 가열한다.
② 보일러의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
③ 저부하 운전 시 연소실의 연소 상태를 안정시킨다.
④ 저온 부식(Low temperature corrosion)의 위험이 없다.

• 정답: ③
• 해설: 예열된 공기는 연료와의 혼합 및 착화를 도와 저부하에서도 안정적인 연소를 가능케 합니다.
• 오답 분석:
  • ①: 급수를 가열하는 것은 절탄기(Economizer)의 역할입니다.
  • ②: 오히려 연소 효율을 높여 보일러 성능에 긍정적인 영향을 줍니다.
  • ④: 배기가스 온도를 낮추기 때문에 황 성분에 의한 저온 부식 위험이 매우 큽니다.

Q404. 다음 중 보일러의 자동제어(APC) 방식에서 제어량과 조작량의 연결이 옳은 것은?

① 수위 제어: 제어량-증기압력, 조작량-연료량
② 증기압력 제어: 제어량-증기압력, 조작량-연료량
③ 연소 제어: 제어량-보일러 수위, 조작량-급수량
④ 급수 제어: 제어량-연소 상태, 조작량-공기량

• 정답: ②
• 해설: 증기압력을 일정하게 유지(제어량)하기 위해 버너에 들어가는 연료량(조작량)을 조절합니다.
• 오답 분석:
  • ①, ③, ④: 제어 대상과 조작 수단이 서로 뒤섞여 있거나 잘못 매칭되었습니다. (수위 제어의 제어량은 수위, 조작량은 급수량입니다.)

Q405. 고위발열량이 10,000 kcal/kg인 중유의 연소 시, 수소 함량이 12%라면 저위발열량은 약 얼마인가?

① 9,280 kcal/kg
② 9,352 kcal/kg
③ 9,410 kcal/kg
④ 9,500 kcal/kg

• 정답: ②
• 해설:
  • 저위발열량($H_l$) = 고위발열량($H_h$) - 600(9H + W)
  • 계산: $10000 - 600(9 \times 0.12 + 0) = 10000 - 648 = 9352$ kcal/kg
• 오답 분석:
  • ①: 수소 함량을 13% 이상으로 잘못 계산했을 때의 수치입니다.
  • ③, ④: 단순히 5~6%의 손실을 임의로 뺐을 때의 오답입니다.

Q406. 유압 분무식 버너에서 유압이 너무 낮을 때 발생하는 현상이 아닌 것은?

① 화염의 안정이 파괴되어 진동 연소가 발생한다.
② 기름의 무화 상태가 나빠진다.
③ 불완전 연소로 인한 매연이 발생한다.
④ 노즐 끝에 카본(Carbon)이 퇴적된다.

• 정답: ①
• 해설: 진동 연소는 주로 공기와 연료의 혼합비가 맞지 않거나 연소실 내 압력 변동이 클 때 발생하며, 유압이 낮은 것만으로는 직접적인 원인이 되기보다 무화 불량이 선행됩니다.
• 오답 분석:
  • ②: 유압은 무화(액체를 미세 입자로 만듦)의 원동력입니다.
  • ③, ④: 알갱이가 커진 기름은 제대로 타지 못해 그을음과 탄소를 남깁니다.

Q407. 보일러 급수 외처리 방법 중 '기계적 탈기법'에 해당하지 않는 것은?

① 가열 탈기법
② 진공 탈기법
③ 하이드라진 주입법
④ 분무 탈기법

• 정답: ③
• 해설: 하이드라진($N_2H_4$)을 사용하는 것은 약품을 이용한 화학적 탈기법입니다.
• 오답 분석:
  • ①, ②, ④: 압력, 온도, 물리적 분산 등 기계적/물리적 원리를 이용해 용존 산소를 제거하는 방식들입니다.

Q408. 연료의 이론공기량($A_o$)을 구하는 공식으로 옳은 것은? (단, $C, H, O, S$는 각 성분의 중량비이다.)

① $8.89C + 26.67(H - O/8) + 3.33S$
② $1.867C + 5.6(H - O/8) + 0.7S$
③ $11.5C + 34.5(H - O/8) + 4.3S$
④ $4.76[1.867C + 5.6(H - O/8) + 0.7S]$

• 정답: ①
• 해설: 액체 및 고체 연료의 표준 이론공기량 공식($Nm^3/kg$)입니다.
• 오답 분석:
  • ②: 이론산소량($O_o$)을 구하는 공식입니다.
  • ③: 공기의 밀도를 고려하지 않은 단순 질량비 기반의 오답입니다.
  • ④: 산소량에 공기 중 산소비율의 역수(4.76)를 곱하는 과정에서 단위가 섞인 형태입니다.

Q409. 보일러 강판에 발생하는 가성취화(Caustic Embrittlement)의 대책으로 틀린 것은?

① 리벳 이음매를 용접 구조로 바꾼다.
② 보일러 수의 알칼리 농도를 낮춘다.
③ 황산나트륨($Na_2SO_4$)을 첨가한다.
④ 가성소다($NaOH$)의 농도를 높인다.

• 정답: ④
• 해설: 가성취화는 가성소다(수산화나트륨)의 농도가 국부적으로 높아져 강판이 취약해지는 현상이므로 농도를 높이면 안 됩니다.
• 오답 분석:
  • ①: 틈새가 생기는 리벳 대신 용접을 하면 가성소다 농축을 막을 수 있습니다.
  • ②, ③: 알칼리도를 조절하거나 억제제를 사용하는 유효한 방법입니다.

Q410. 증기 트랩(Steam Trap)의 설치 목적으로 가장 옳은 것은?

① 관내의 증기 압력을 일정하게 유지하기 위해
② 관내의 응축수를 자동으로 배출하기 위해
③ 증기의 온도를 높이기 위해
④ 배관의 진동을 방지하기 위해

• 정답: ②
• 해설: 증기는 통과시키지 않고 응축수만 골라내어 배출함으로써 워터해머 방지 및 열효율을 높입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 압력 조정 밸브의 역할입니다.
  • ③: 과열기의 역할입니다.
  • ④: 지지대(Support)나 방진 장치의 역할입니다.

Q411. 열전달 현상 중 고체 내부 또는 정지하고 있는 유체에서 온도차에 의해 열이 이동하는 현상은?

① 전도(Conduction)
② 대류(Convection)
③ 복사(Radiation)
④ 증발(Evaporation)

• 정답: ①
• 해설: 물질의 직접적인 이동 없이 분자의 진동이나 자유 전자에 의해 열이 전달되는 방식입니다.
• 오답 분석:
  • ②: 유체의 흐름에 의한 열전달입니다.
  • ③: 매질 없이 전자기파 형태로 직접 전달되는 방식입니다.
  • ④: 액체가 기체로 변하는 상변화 현상입니다.

Q412. 보일러 수위가 비정상적으로 낮아졌을 때 가장 먼저 취해야 할 조치는?

① 연료 공급을 차단하고 버너를 끈다.
② 부족한 물을 즉시 보충한다.
③ 안전밸브를 강제로 개방한다.
④ 댐퍼를 닫아 연소를 억제한다.

• 정답: ①
• 해설: 저수위 시 물을 갑자기 보충하면 가열된 강판에 닿아 급격한 증발로 폭발할 위험이 있습니다. 연소부터 중단해야 합니다.
• 오답 분석:
  • ②: '수관 파열'이나 '폭발'을 유도하는 가장 위험한 행동입니다.
  • ③: 압력을 급격히 떨어뜨려 비수를 유발할 수 있습니다.

Q413. 증기 보일러에서 주증기 밸브를 열 때 배관이 떨리고 쿵쿵 소리가 나는 현상의 명칭은?

① 베이퍼 록(Vapor Lock)
② 워터해머(Water Hammer)
③ 서징(Surging)
④ 공동현상(Cavitation)

• 정답: ②
• 해설: 배관 내 응축수가 증기에 밀려 배관 벽이나 밸브에 부딪히며 발생하는 충격 현상입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 연료관 등에서 기포가 생겨 흐름을 막는 현상입니다.
  • ③: 송풍기나 펌프 등에서 발생하는 맥동 현상입니다.
  • ④: 펌프 흡입측 압력 저하로 기포가 발생하는 현상입니다.

Q414. 스테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann)의 법칙에 의하면 복사 에너지는 절대 온도의 몇 제곱에 비례하는가?

① 1제곱
② 2제곱
③ 3제곱
④ 4제곱

• 정답: ④
• 해설: 복사에너지 $E = \sigma T^4$ 로, 절대 온도의 4제곱에 비례합니다.
• 오답 분석:
  • ①, ②, ③: 열전도나 대류 등의 수식에서 나타나는 인자와 혼동을 유도하는 보기입니다.

Q415. 보일러 부하가 급증할 때 드럼 내의 수위가 일시적으로 상승하는 현상은?

① 수위 감쇄 현상
② 수위 상승 현상(Swell)
③ 수위 하강 현상(Shrink)
④ 역수위 현상

• 정답: ②
• 해설: 부하 급증 시 압력이 떨어지며 수중의 기포 체적이 팽창하여 수위가 가짜로 높아지는 현상을 스웰(Swell)이라 합니다.
• 오답 분석:
  • ③: 부하 감소 시 압력 상승으로 기포가 수축하여 수위가 낮아지는 현상입니다.
  • ④: 주로 '역류'와 관련된 용어로 수위 현상과는 거리가 있습니다.

Q416. 배기가스 중의 탄산가스($CO_2$) 농도를 측정하여 연소 상태를 판단하는 계측기는?

① 오르잣(Orsat) 분석기
② 피토관
③ 마노미터
④ 벤투리 미터

• 정답: ①
• 해설: 배기가스를 시약에 흡수시켜 $CO_2, O_2, CO$ 등의 부피를 측정하는 대표적인 가스 분석기입니다.
• 오답 분석:
  • ②, ③, ④: 주로 유속이나 압력을 측정하는 장치들입니다.

Q417. 중유의 연소 시 공기비가 너무 작을 때(공기 부족) 나타나는 현상은?

① 배기가스 온도가 낮아진다.
② 매연이 발생하고 열효율이 저하된다.
③ 연소실 온도가 급격히 떨어진다.
④ 과잉 공기에 의한 열손실이 발생한다.

• 정답: ②
• 해설: 산소 부족으로 탄소가 완전히 타지 못해 검은 매연이 발생하며 에너지가 낭비됩니다.
• 오답 분석:
  • ①, ③, ④: 이는 모두 공기비가 너무 클 때 발생하는 현상들입니다.

Q418. 보일러 급수의 불순물 중 보일러 동체 하부에 가라앉아 진흙처럼 퇴적되는 것은?

① 스케일(Scale)
② 슬러지(Sludge)
③ 부유물(Suspended Solid)
④ 용존 가스

• 정답: ②
• 해설: 침전물 중 딱딱하게 굳지 않고 유동성이 있는 진흙 상태의 물질을 슬러지라고 합니다.
• 오답 분석:
  • ①: 관벽에 단단하게 달라붙은 고체 퇴적물입니다.
  • ③: 물속에 떠다니는 미세 입자입니다.

Q419. 관경 50mm, 길이 10m의 증기 배관에서 방열 손실을 막기 위해 사용하는 보온재의 조건으로 틀린 것은?

① 열전도율이 커야 한다.
② 흡습성이 작아야 한다.
③ 물리적 강도가 있어야 한다.
④ 내열성이 우수해야 한다.

• 정답: ①
• 해설: 보온재는 열이 나가는 것을 막아야 하므로 열전도율이 최대한 작아야 합니다.
• 오답 분석:
  • ②: 물을 흡수하면 열전도율이 높아져 보온 성능이 상실됩니다.
  • ③, ④: 배관의 무게나 온도를 견디기 위한 필수 조건입니다.

Q420. 보일러의 안전관리 사항 중 연소 전 '프리 퍼지(Pre-purge)'를 실시하는 목적은?

① 급수 펌프의 성능을 점검하기 위해
② 연소실 내의 잔류 가스를 배출하여 폭발을 방지하기 위해
③ 화염 검출기(Flame Detector)를 냉각하기 위해
④ 연료의 예열 상태를 확인하기 위해

• 정답: ②
• 해설: 점화 전 노 내에 남아있는 미연 가스를 신선한 공기로 밀어내어 점화 시 발생할 수 있는 폭발을 예방합니다.

[PART 2] 공조냉동기계기사 (2024년 제3회 기출)

[제2과목: 공조냉동설계] 421~440번

Q421. 냉동 사이클에서 압축기의 체적효율(Volumetric Efficiency)을 저하시키는 원인으로 틀린 것은?

① 클리어런스(Clearance) 체적이 클수록
② 압축비가 클수록
③ 흡입 가스의 가열도가 클수록
④ 흡입 압력이 높을수록

• 정답: ④
• 해설: 흡입 압력이 높으면 압축비가 작아지므로 오히려 체적효율은 상승합니다. 효율을 떨어뜨리는 것은 낮은 흡입 압력입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 클리어런스에 남은 고압 가스가 팽창하여 신선한 가스의 흡입을 방해합니다.
  • ②: 압축비가 커지면 재팽창 가스의 체적이 늘어나 효율이 급감합니다.
  • ③: 가스가 가열되어 밀도가 낮아지면 실질적으로 흡입되는 질량 유량이 줄어듭니다.

Q422. 냉동 장치의 응축기에서 냉각수 입구 온도가 25℃, 출구 온도가 30℃일 때, 대수평균온도차(LMTD)를 구하기 위한 응축 온도가 40℃라면 LMTD는 약 얼마인가?

① 10.4℃
② 12.3℃
③ 14.2℃
④ 16.1℃

• 정답: ②
• 해설:
  • $\Delta t_1 = 40 - 25 = 15℃$ (입구측 온도차)
  • $\Delta t_2 = 40 - 30 = 10℃$ (출구측 온도차)
  • $LMTD = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\Delta t_1 / \Delta t_2)} = \frac{15 - 10}{\ln(15 / 10)} = \frac{5}{0.405} \approx 12.34℃$
• 오답 분석:
  • ①, ③, ④: 산술평균($\frac{15+10}{2} = 12.5$)과 혼동하거나 로그 계산 오류 시 나타나는 수치입니다.

Q423. 습공기선도(Psychrometric Chart)에서 수직으로 위로 올라가는 과정이 의미하는 상태 변화는?

① 가열 과정
② 냉각 과정
③ 가습 과정
④ 감습 과정

• 정답: ③
• 해설: 습공기선도에서 수직 위 방향은 건구온도는 일정하고 절대습도만 증가하는 '등온 가습' 과정을 나타냅니다.
• 오답 분석:
  • ①: 오른쪽으로 이동하는 과정입니다.
  • ②: 왼쪽으로 이동하는 과정입니다.
  • ④: 아래쪽으로 내려가는 과정입니다.

Q424. 냉동 사이클 중 팽창밸브를 통과하는 동안 엔탈피의 변화로 옳은 것은?

① 증가한다.
② 감소한다.
③ 변하지 않는다(교축 과정).
④ 압력에 따라 변한다.

• 정답: ③
• 해설: 팽창밸브에서의 팽창은 외부와 열교환이나 일의 출입이 없는 등엔탈피 과정(Isenthalpic process)입니다. 이를 교축 작용이라 합니다.
• 오답 분석:
  • ①: 가열기나 증발기를 통과할 때의 변화입니다.
  • ②: 응축기에서 열을 방출할 때의 변화입니다.

Q425. 불응축 가스가 냉동 계통 내에 혼입되었을 때 발생하는 현상이 아닌 것은?

① 응축 압력이 상승한다.
② 냉동 능력이 감소한다.
③ 성적 계수(COP)가 증가한다.
④ 토출 가스 온도가 상승한다.

• 정답: ③
• 해설: 응축 압력이 높아지면 압축기 일량이 늘어나므로 성적 계수는 감소하게 됩니다.
• 오답 분석:
  • ①: 공기 같은 가스는 응축되지 않고 공간을 차지해 압력을 높입니다.
  • ②, ④: 높은 응축 압력은 압축기의 부담을 주고 냉매 순환량을 감소시킵니다.

Q426. 공기 조화 방식 중 '전공기 방식'의 특징에 해당하는 것은?

① 개별 제어가 매우 용이하다.
② 실내 유효 면적 점유율이 작다.
③ 외기 냉방(Free Cooling)이 가능하다.
④ 수배관으로 인한 수손 피해 우려가 크다.

• 정답: ③
• 해설: 전공기 방식은 덕트를 통해 다량의 공기를 반송하므로 중간기나 겨울철에 외부의 찬 공기를 직접 들여오는 외기 냉방에 가장 적합합니다.
• 오답 분석:
  • ①: 중앙 집중식이므로 실별 부하 대응성이 떨어집니다.
  • ②: 거대한 덕트가 지나가므로 층고가 높아지고 점유 면적이 큽니다.
  • ④: 공기만 사용하므로 수손 피해 걱정이 없습니다(수-공기 방식과 반대).

Q427. 냉동실의 벽체 열통과율이 0.5 $W/m^2·K$, 벽면적 100 $m^2$, 외기 온도 30℃, 실내 온도 -20℃일 때 벽체를 통한 침입 열량은?

① 1,500 W
② 2,000 W
③ 2,500 W
④ 3,000 W

• 정답: ③
• 해설:
  • $Q = K \cdot A \cdot \Delta T = 0.5 \times 100 \times [30 - (-20)] = 50 \times 50 = 2,500 W$
• 오답 분석:
  • ①: 온도차를 $30 - 0$으로 계산한 경우입니다.
  • ②: 면적 계산 착오 시 발생할 수 있습니다.

Q428. 덕트 내의 풍속을 측정할 때 주로 사용하는 계측기는?

① 카타 온도계
② 피토관(Pitot tube)
③ 오르잣 분석기
④ 마노미터

• 정답: ②
• 해설: 피토관은 전압과 정압의 차이인 동압을 측정하여 풍속을 산출하는 장치입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 미풍(실내 기류)을 측정할 때 사용합니다.
  • ③: 가스 분석기입니다.
  • ④: 압력차를 측정하는 액주계입니다.

Q429. 2단 압축 냉동 사이클에서 중간 냉각기(Intercooler)를 설치하는 가장 큰 이유는?

① 증발 압력을 높이기 위해
② 응축 압력을 낮추기 위해
③ 고압측 압축기의 토출 온도를 낮추기 위해
④ 냉매 보충을 쉽게 하기 위해

• 정답: ③
• 해설: 저압측에서 압축된 과열 증기를 식혀서 고압측으로 보내면, 최종 토출 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하고 압축 효율을 높일 수 있습니다.

Q430. 취출구와 흡입구가 같은 벽면에 위치하여 기류가 실내를 거치지 않고 바로 나가는 현상은?

① 드래프트(Draft)
② 쇼트 서킷(Short Circuit)
③ 유인 효과(Induction)
④ 도달 거리(Throw)

• 정답: ②
• 해설: 단락류라고도 하며, 신선한 공기가 실내 부하를 처리하지 못하고 바로 배출되어 환기 효율이 급격히 떨어지는 현상입니다.

Q431. 냉동기의 성적계수(COP)가 4이고 냉동능력이 10 RT일 때, 압축기의 소요 동력은 약 몇 kW인가? (단, 1 RT = 3,860 kcal/h, 1 kW = 860 kcal/h)

① 9.5 kW
② 11.2 kW
③ 13.4 kW
④ 15.6 kW

• 정답: ②
• 해설:
  • 냉동능력 $Q_e = 10 \times 3860 = 38,600$ kcal/h
  • $COP = \frac{Q_e}{AW} \rightarrow AW = \frac{38600}{4} = 9,650$ kcal/h
  • 동력(kW) = $\frac{9650}{860} \approx 11.22$ kW
• 오답 분석:
  • ①: 1 RT를 3,320(일본 RT)으로 계산했을 때의 값입니다.

Q432. 냉매 관경 결정 시 고려사항 중 틀린 것은?

① 가스관의 압력 강하는 되도록 작게 한다.
② 액관 내에서 플래시 가스가 발생하지 않도록 한다.
③ 오일 회수를 위해 입상관의 유속을 일정 이상 유지한다.
④ 가스관의 유속을 최대한 낮추어 소음을 완전히 제거한다.

• 정답: ④
• 해설: 유속이 너무 낮으면 오일 회수가 불가능해집니다. 소음과 오일 회수 사이의 적정 유속을 찾는 것이 설계의 핵심입니다.

Q433. 공조기(AHU) 구성 요소 중 물을 분사하여 공기의 온습도를 조절하는 장치는?

① 에어 와셔(Air Washer)
② 엘리미네이터(Eliminator)
③ 플래넘(Plenum)
④ 댐퍼(Damper)

• 정답: ①
• 해설: 수분무를 통해 가습, 냉각, 감습 및 공기 세정 효과를 동시에 얻는 장치입니다.

Q434. 지역난방 방식의 특징으로 틀린 것은?

① 대규모 설비로 열효율이 높다.
② 각 건물별로 보일러 설치가 필요 없다.
③ 초기 건설비가 저렴하다.
④ 도시 상공의 대기 오염을 줄일 수 있다.

• 정답: ③
• 해설: 대규모 플랜트와 장거리 배관망을 구축해야 하므로 초기 건설비가 매우 비쌉니다.

Q435. 냉매 중 'R-22'의 명칭으로 옳은 것은?

① 클로로디플루오로메탄
② 테트라플루오로에탄
③ 디클로로디플루오로메탄
④ 암모니아

• 정답: ①
• 해설: R-22는 HCFC 계열의 냉매인 $CHClF_2$입니다.
• 오답 분석:
  • ②: R-134a
  • ③: R-12

Q436. 난방 부하 계산 시 '틈새바람(Infiltration) 부하'에 영향을 주는 요인이 아닌 것은?

① 창문의 틈새 길이
② 실내외 압력차
③ 풍속
④ 실내 점유 인원

• 정답: ④
• 해설: 점유 인원은 실내 발열(취득 열량) 부하 요소이지, 외기가 들어오는 틈새바람 부하와는 직접적인 상관이 없습니다.

Q437. 펌프의 양정 계산 시 '실양정'의 정의는?

① 흡입 양정 + 토출 양정
② 흡입 양정 + 마찰 손실 양정
③ 토출 양정 - 흡입 양정
④ 전양정 - 마찰 손실 양정

• 정답: ①
• 해설: 마찰 손실을 제외하고 수면 간의 순수한 높이 차이를 의미합니다.

Q438. 증기 난방과 비교한 수난방(온수 난방)의 장점은?

① 예열 시간이 짧다.
② 부하 조절이 용이하고 쾌적도가 높다.
③ 배관경을 작게 할 수 있다.
④ 동결의 위험이 전혀 없다.

• 정답: ②
• 해설: 온수는 현열 이용 방식이라 온도가 완만하게 변하여 쾌적하며 보일러 온도로 부하 조절이 쉽습니다.
• 오답 분석:
  • ①: 물의 비열이 커서 예열 시간은 훨씬 깁니다.

Q439. 원심식 냉동기에서 냉매의 유량을 조절하는 장치는?

① 모듈레이팅 모터
② 인렛 베인(Inlet Vane)
③ 솔레노이드 밸브
④ 팽창 밸브

• 정답: ②
• 해설: 임펠러 입구의 베인 각도를 조절하여 흡입 가스량을 제어합니다.

Q440. 공기 조화의 4대 요소에 해당하지 않는 것은?

① 온도
② 습도
③ 기류
④ 압력

• 정답: ④
• 해설: 공조의 4요소는 온도, 습도, 기류, 청정도입니다.

[PART 2] 공조냉동기계기사 (2024년 제3회 기출)

[제3단원: 시운전 및 유지보수] 441~460번

Q441. 냉동 장치의 시운전 전 실시하는 진공 시험의 주된 목적이 아닌 것은?

① 장치 내부의 수분 제거
② 냉매의 충전량 결정
③ 장치 내의 불응축 가스 제거
④ 배관 연결부의 기밀 확인

• 정답: ②
• 해설: 진공 시험은 시스템 내부의 수분과 공기를 제거하여 냉매 순환을 돕고, 미세한 누설을 최종 확인하는 과정입니다. 냉매 충전량은 설비의 설계 용량(수액기 크기, 배관 길이 등)에 의해 결정되는 것이지 진공 시험으로 정하는 것이 아닙니다.
• 오답 분석:
  • ①, ③: 진공 펌프를 가동하여 도달 진공도를 유지함으로써 수분과 불응축 가스를 배출하는 핵심 목적입니다.
  • ④: 진공 상태를 일정 시간 유지했을 때 진공도가 떨어지면 외부 공기가 유입되는 누설이 있음을 뜻합니다.

Q442. 냉매 배관 중 흡입관(증발기~압축기) 시공 시 유의사항으로 틀린 것은?

① 압축기를 향해 1/200 이상의 하향 구배를 준다.
② 냉매 속의 오일 회수가 원활하도록 설계한다.
③ 횡관이 길 경우 액분리기(Accumulator)를 설치한다.
④ 압축기보다 증발기가 낮게 있을 때만 오일 트랩을 설치한다.

• 정답: ④
• 해설: 오일 트랩은 압축기가 증발기보다 높은 곳에 위치할 때 설치합니다. 이는 정지 중 오일이 증발기로 역류하는 것을 막고, 기동 시 낮은 유속에서도 오일을 압축기로 원활히 끌어올리기 위함입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 오일과 액냉매가 정체되지 않고 압축기 방향으로 흐르도록 경사를 줍니다.
  • ②: 오일 회수 실패는 압축기 윤활 불량 및 소손의 직격탄입니다.
  • ③: 급격한 부하 변동 시 액냉매가 압축기로 넘어가는 '액 압축'을 방지하기 위해 액분리기를 씁니다.

Q443. 터보 냉동기에서 발생하는 서징(Surging) 현상의 방지법으로 옳은 것은?

① 냉각수 온도를 높게 유지한다.
② 인렛 베인(Inlet Vane)을 조절하여 가스량을 제어한다.
③ 토출 밸브를 급격히 개방하여 압력을 낮춘다.
④ 냉매를 과충전하여 압축비를 높인다.

• 정답: ②
• 해설: 서징은 저부하 시 토출 압력이 응축 압력보다 낮아져 가스가 역류하며 진동과 소음을 내는 현상입니다. 인렛 베인 제어를 통해 임펠러로 들어가는 냉매량을 조절하여 안정적인 압축 상태를 유지해야 합니다.
• 오답 분석:
  • ①: 냉각수 온도가 높으면 응축 압력이 상승하여 서징이 더 쉽게 발생합니다.
  • ③: 급격한 밸브 조작은 오히려 시스템 불안정을 초래합니다.
  • ④: 과충전은 응축 압력을 높여 서징 원인이 됩니다.

Q444. 할로겐 누설 탐지기(Halide Torch)를 사용할 때 냉매 누설이 확인되면 불꽃의 색깔은?

① 밝은 녹색 또는 청색
② 짙은 황색
③ 무색 투명
④ 검은색

• 정답: ①
• 해설: 프레온 냉매(할로겐 화합물)가 뜨거운 구리판과 반응하면 불꽃 색이 선명한 녹색이나 청색으로 변하는 특성을 이용합니다.
• 오답 분석:
  • ②: 일반적인 가스 불꽃의 색상입니다.
  • ④: 불완전 연소 시 나타나는 그을음 색입니다.

Q445. 응축기의 유지보수 중 수냉식 응축기의 고압 압력이 비정상적으로 높을 때의 원인은?

① 냉각수 온도가 너무 낮을 때
② 냉각수량이 과다하게 공급될 때
③ 응축기 냉각관 내부에 스케일이 부착되었을 때
④ 증발기 부하가 너무 작을 때

• 정답: ③
• 해설: 냉각관에 스케일(이물질)이 끼면 열전달 효율이 급격히 떨어집니다. 냉매가 열을 내보내지 못하므로 응축 온도가 올라가고 결과적으로 고압 압력이 상승합니다.
• 오답 분석:
  • ①, ②: 냉각 효과가 좋아지므로 고압이 낮아집니다.
  • ④: 압축기로 들어오는 부하가 작으므로 전체적인 압력이 낮게 형성됩니다.

Q446. 펌프의 공운전(Dry Run)을 방지하여 임펠러 소손을 막기 위해 설치하는 장치는?

① 압력 스위치
② 레벨 스위치(Floatless switch)
③ 써모스탯
④ 오일 프로텍터

• 정답: ②
• 해설: 수조의 물이 부족할 때 펌프 가동을 강제로 중단시켜야 하므로 수위(Level)를 감지하는 레벨 스위치가 필수적입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 압력에 따라 펌프를 기동/정지할 때 씁니다.
  • ③: 온도 조절용 장치입니다.

Q447. 냉매 배관 작업 시 동관 끝부분의 거친 단면(버, Bur)을 깎아내는 데 사용하는 공구는?

① 파이프 커터
② 리머(Reamer)
③ 스웨이징 툴
④ 벤더

• 정답: ②
• 해설: 관을 절단한 후 내부로 튀어나온 날카로운 단면(Burr)을 제거해야 유동 저항을 줄이고 누설을 방지할 수 있는데, 이때 사용하는 것이 리머입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 관을 자르는 용도입니다.
  • ③: 관 끝을 넓혀 다른 관을 끼울 수 있게 만드는 툴입니다.
  • ④: 관을 구부리는 용도입니다.

Q448. 냉동 시스템의 수액기(Receiver)에 냉매를 충전할 때 주의사항으로 옳은 것은?

① 냉매 통의 출구를 위로 향하게 하여 가스 상태로 넣는다.
② 액체 상태로 충전하며, 수액기 용량의 80%를 넘지 않게 한다.
③ 압축기를 가동하면서 저압측으로 급격히 액 충전을 한다.
④ 충전 중 수액기를 가열하여 압력을 높인다.

• 정답: ②
• 해설: 수액기는 액체 냉매를 저장하는 통이므로 액 충전이 기본입니다. 다만, 온도 상승 시 액팽창으로 인한 파손을 막기 위해 80% 정도만 충전하는 것이 안전 규정입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 가스 충전은 시간이 오래 걸리며 주로 저압측 미세 보충 시 씁니다.
  • ③: 저압측으로 액을 대량 넣으면 압축기에 액이 유입되어 밸브가 파손(액 압축)됩니다.

Q449. 암모니아 냉매의 누설 유무를 확인하는 데 가장 효과적인 방법은?

① 불꽃 반응 시험
② 유황초(Sulfur stick) 연소 시험
③ 비눗물 도포 시험
④ 소리로 확인

• 정답: ②
• 해설: 암모니아 가스가 누설되는 곳에 유황초를 태워 가져가면 백색 연기가 발생하여 쉽게 확인할 수 있습니다. 페놀프탈레인 시험지도 자주 쓰입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 할로겐 냉매용이며, 가연성인 암모니아에 불꽃을 대는 것은 위험할 수 있습니다.

Q450. 압축기의 오일 프로텍터(유압 보호 스위치)가 작동하여 장치가 정지되는 직접적인 이유는?

① 유온이 설정 온도보다 높을 때
② 유압과 흡입 압력의 차가 일정값 이하로 떨어졌을 때
③ 오일 필터가 깨끗할 때
④ 압축기 냉각수가 부족할 때

• 정답: ②
• 해설: 윤활에 필요한 실질적인 유압은 '오일 펌프 압력 - 크랭크 케이스 압력'입니다. 이 차이가 작으면 윤활 불량이 발생하므로 안전을 위해 정지시킵니다.
• 오답 분석:
  • ①: 유온 스위치(High Oil Temp)의 역할입니다.
  • ③: 필터가 막혀야 압력차가 생깁니다.

Q451. 냉각탑(Cooling Tower) 시운전 시 점검사항 중 배관 내의 공기를 배출하는 작업은?

① 퍼지(Purge)
② 플러싱(Flushing)
③ 에어 벤팅(Air Venting)
④ 브리딩(Breathing)

• 정답: ③

Q452. 공기조화기(AHU) 내의 필터 오염도를 알기 위해 설치하는 계기는?

① 온도계
② 유량계
③ 차압계(Manometer)
④ 습도계

• 정답: ③
• 해설: 필터 전후의 압력차를 측정하여 일정 수치 이상이면 막힌 것으로 판단합니다.

Q453. 배관 시공 시 신축 이음(Expansion Joint)의 주된 설치 목적은?

① 유체의 압력을 일정하게 유지하기 위해
② 관의 열팽창에 의한 응력을 흡수하기 위해
③ 배관의 부식을 방지하기 위해
④ 유속을 조절하기 위해

• 정답: ②

Q454. 펌프 시운전 시 모터의 회전 방향을 확인하는 올바른 방법은?

① 펌프를 장시간 가동해 본다.
② 전원을 넣자마자 바로 끄는 '조그(Jog)' 운전을 통해 확인한다.
③ 배출 밸브를 완전히 닫고 확인한다.
④ 회전 방향은 상관없으므로 확인하지 않아도 된다.

• 정답: ②

Q455. 수냉식 응축기의 동파 방지를 위한 관리법으로 틀린 것은?

① 동절기 휴지 시 냉각수를 완전히 배출한다.
② 부동액을 혼합한다.
③ 전열관 내부에 전열 히터를 상시 가동한다.
④ 보온재로 외부를 감싸기만 하면 배수를 안 해도 안전하다.

• 정답: ④
• 해설: 보온만으로는 장시간 영하 노출 시 동결을 막을 수 없습니다. 반드시 배수가 원칙입니다.

Q456. 냉동기 운전 중 증발기에 성에(Frost)가 두껍게 끼었을 때의 결과는?

① 냉동 능력이 대폭 향상된다.
② 열전달 저항이 커져 증발 압력이 하락한다.
③ 압축기의 토출 압력이 상승한다.
④ 냉매 순환량이 증가한다.

• 정답: ②

Q457. 시스템 내의 공기 등 불응축 가스가 주로 모이는 장소는?

① 증발기 하부
② 압축기 크랭크 케이스
③ 응축기 상부 및 수액기
④ 팽창 밸브 입구

• 정답: ③

Q458. 압축기 헤드 부분에 이슬 맺힘이나 서리가 끼는 현상(Overfeed)의 원인은?

① 냉매 충전량이 너무 적을 때
② 팽창 밸브의 개도가 너무 클 때
③ 흡입 가스의 과열도가 너무 높을 때
④ 응축기 냉각수가 부족할 때

• 정답: ②
• 해설: 액냉매가 압축기로 넘어오는 '리퀴드 백' 현상입니다.

Q459. 다단 압축 냉동 장치에서 중간 냉각기를 사용하는 주된 목적은?

① 응축 압력을 높이기 위해
② 저압측 압축기의 토출 온도를 높이기 위해
③ 고압측 압축기의 소요 동력을 줄이고 온도를 낮추기 위해
④ 증발기의 냉각 효과를 줄이기 위해

• 정답: ③

Q460. 원심식(터보) 냉동기의 용량 제어 방법 중 가장 효율적인 것은?

① 흡입 가열 제어
② 바이패스 제어
③ 인렛 베인(Inlet Vane) 제어
④ 회전수 제어(Inverter)

• 정답: ④
• 해설: 최근에는 인버터를 이용한 회전수 제어가 에너지 절감 측면에서 가장 우수합니다. (단, 전통적인 정답은 인렛 베인이 자주 출제됩니다.)

[PART 2] 공조냉동기계기사 (2024년 제3회 기출)

[제4단원: 제어설계] 461~480번

Q461. 미리 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 순차적으로 진행하는 제어 방식은?

① 피드백 제어(Feedback Control)
② 시퀀스 제어(Sequence Control)
③ 비례 제어(Proportional Control)
④ 적분 제어(Integral Control)

• 정답: ②
• 해설: 시퀀스 제어는 '순차 제어'라고도 하며, 입력 조건에 따라 정해진 순서대로 동작하는 개회로(Open-loop) 제어의 대표적 방식입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 출력 결과를 다시 입력측으로 되돌려 오차를 수정하는 폐회로 제어입니다.

Q462. 피드백 제어계에서 제어 요소(Controller)의 구성으로 옳은 것은?

① 비교부 + 조절부
② 조절부 + 조작부
③ 비교부 + 검출부
④ 검출부 + 조작부

• 정답: ②
• 해설: 제어 요소는 비교부에서 받은 오차 신호를 처리하는 '조절부'와 실제 제어 대상에 에너지를 전달하는 '조작부'로 구성됩니다.

Q463. 불연속 제어 중 하나로, 제어 편차의 유무에 따라 조작량을 '온(ON)' 또는 '오프(OFF)'하는 제어는?

① 위치 제어(Position Control)
② 2위치 제어(Two-position Control)
③ 비례 제어
④ 미분 제어

• 정답: ②
• 해설: 가정용 냉장고나 에어컨의 간단한 온도 조절기처럼 설정값보다 높으면 켜고 낮으면 끄는 가장 단순한 방식입니다.

Q464. 비례 제어(P 제어)에서 발생하는 잔류 편차(Offset)를 제거하기 위해 도입하는 제어 동작은?

① 미분 제어(D)
② 적분 제어(I)
③ 위치 제어
④ 온-오프 제어

• 정답: ②
• 해설: 적분(Integral) 동작은 편차의 누적치를 이용하여 잔류 편차를 완전히 제거하는 역할을 합니다. 따라서 보통 PI 제어 형태로 많이 쓰입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 미분(Derivative) 동작은 응답 속도를 빠르게 하고 오버슈트를 억제하는 '예측' 기능입니다.

Q465. 제어계의 안정도를 판별하는 방법이 아닌 것은?

① 루스-후르비츠(Routh-Hurwitz) 판별법
② 나이퀴스트(Nyquist) 선도
③ 보드(Bode) 선도
④ 습공기선도(Psychrometric Chart)

• 정답: ④
• 해설: 습공기선도는 공기의 상태 변화를 계산하는 도구이며, 제어계의 응답 안정성과는 관련이 없습니다.

Q466. 서보 기구(Servo Mechanism)에서 제어량에 해당하는 것은?

① 온도, 습도
② 전압, 전류
③ 위치, 방위, 자세
④ 유량, 압력

• 정답: ③
• 해설: 서보 기구는 물체의 기계적 위치나 자세를 제어량으로 하는 자동제어 시스템입니다.
• 오답 분석:
  • ①: 프로세스 제어(Process Control)의 제어량입니다.
  • ②: 자동 조정(Automatic Regulation)의 제어량입니다.

Q467. 논리회로 중 입력 A, B가 모두 '1'일 때만 출력 Y가 '1'이 되는 회로는?

① OR 회로
② AND 회로
③ NOT 회로
④ NAND 회로

• 정답: ②
• 해설: AND(직렬 연립) 회로의 논리곱 특성입니다.

Q468. 시퀀스 회로에서 '자기 유지 회로'의 주된 목적은?

① 회로의 과부하를 방지하기 위해
② 푸시 버튼에서 손을 떼어도 동작 상태를 유지하기 위해
③ 두 기기가 동시에 작동하는 것을 막기 위해
④ 전력 소모를 줄이기 위해

• 정답: ②
• 해설: 릴레이나 전자접촉기의 보조 접점을 사용하여 스위치 입력이 사라져도 전류 통로를 유지하는 필수적인 회로입니다.

Q469. 두 개의 전자접촉기가 동시에 투입되지 않도록 전기적/기계적으로 구속하는 회로는?

① 자기 유지 회로
② 인터록 회로(Interlock)
③ 지연 회로(Timer)
④ 우선순위 회로

• 정답: ②
• 해설: 정역전 운전처럼 동시에 작동하면 단락 사고가 날 수 있는 경우, 상대방의 동작을 금지시키는 안전 회로입니다.

Q470. PID 제어에서 'D(미분)' 동작의 역할로 가장 적절한 것은?

① 잔류 편차 제거
② 제어계의 안정성 향상 및 응답 속도 개선
③ 정상 상태 오차 제거
④ 제어계의 단순화

• 정답: ②
• 해설: 미분 동작은 오차의 변화율에 반응하므로 급격한 외란에 대응하기 좋습니다.

Q471. 제어 목표값이 시간에 따라 변하지 않는 제어 방식은?

① 추치 제어
② 정치 제어(Constant Value Control)
③ 프로그램 제어
④ 비율 제어

• 정답: ②
• 해설: 실내 온도 설정값처럼 목표가 고정된 제어입니다.

Q472. 자동제어계의 구성 중 출력측의 신호를 입력측으로 되돌리는 통로는?

① 전향 경로
② 피드백 경로(Feedback Path)
③ 조절 경로
④ 출력 경로

• 정답: ②

Q473. 유압 제어 방식의 특징으로 틀린 것은?

① 큰 힘을 낼 수 있다.
② 응답 속도가 빠르다.
③ 원격 제어가 전기식보다 쉽다.
④ 기름의 점도 변화에 영향을 받는다.

• 정답: ③
• 해설: 유압은 배관 연결의 한계로 인해 전기식에 비해 원격 제어나 신호 전달 거리에 제약이 큽니다.

Q474. 전기식 제어 장치에서 사용되는 조작 기기가 아닌 것은?

① 솔레노이드 밸브
② 모터 구동 밸브(MDV)
③ 전자접촉기(MC)
④ 감압 밸브

• 정답: ④
• 해설: 감압 밸브는 기계식(스프링 및 다이어프램)으로 압력을 조절하는 장치입니다.

Q475. 제어계의 과도 응답 중 목표값에 도달하는 시간이 가장 빠른 응답 상태는?

① 과감쇠(Over Damping)
② 부족감쇠(Under Damping)
③ 임계감쇠(Critical Damping)
④ 무감쇠

• 정답: ②
• 해설: 오버슈트(진동)는 발생하지만 목표값 근처에 도달하는 속도 자체는 가장 빠릅니다.

Q476. 반도체 소자 중 교류(AC)의 양방향 제어가 가능한 소자는?

① 다이오드
② SCR
③ 트라이악(TRIAC)
④ 트랜지스터

• 정답: ③

Q477. PLC(Programmable Logic Controller)의 장점이 아닌 것은?

① 배선 작업이 간소하다.
② 프로그램 수정이 쉽다.
③ 릴레이 시퀀스보다 신뢰성이 높다.
④ 대전류를 직접 개폐하기에 적합하다.

• 정답: ④
• 해설: PLC 출력 접점은 용량이 작으므로 큰 부하를 걸려면 반드시 전자접촉기(MC)를 거쳐야 합니다.

Q478. 온도 센서 중 온도가 상승하면 저항값이 감소하는 부특성(NTC)을 가진 것은?

① 백금 저항 온도계
② 서미스터(Thermistor)
③ 열전대(Thermocouple)
④ 서모스탯

• 정답: ②

Q479. 댐퍼 조작 기기에서 비례 동작을 하기 위해 사용하는 모터는?

① 가역 모터(Reversible Motor)
② 모듈레이팅 모터(Modulating Motor)
③ 동기 모터
④ 유도 모터

• 정답: ②

Q480. 제어 편차가 커질수록 조작량을 크게 하여 빠르게 대응하는 제어 동작은?

① 비례 동작(P)
② 적분 동작(I)
③ 미분 동작(D)
④ 온-오프 동작

• 정답: ①