1과목: 공기조화
1. 다음은 난방부하에 대한 설명이다. ( )에 적당한 용어로서 옳은 것은?
2. 냉방부하의 경감방법으로 틀린 것은?
3. 에어 핸들링 유니트(Air Handling Unit)의 구성요소가 아닌 것은?
4. 건공기 중에 포함되어 있는 수증기의 중량으로 습도를 표시한 것은?
5. 공기여과기의 성능을 표시하는 용어 중 가장 거리가 먼 것은?
6. 온도 t℃의 다량의 물(또는 얼음)과 어떤 상태의 습윤공기가 단열된 용기 속에 있다. 습윤공기 속에 물이 증발하면서 소요되는 열량과 공기로부터 물에 부여되는 열량이 같아지면서 열적 평형을 이루게 되는 이때의 온도를 무엇이라 하는가?
7. 패널복사난방에 관한 설명 중 옳은 것은?
8. 외기의 온도가 -10℃이고 실내온도가 20℃이며 벽 면적이 25m2일 때, 실내의 열손실량은? (단, 벽체의 열관류을 10W/m2ㆍK, 방위계수는 북향으로 1.2 이다.)
Q=K(열관류율) x F(면적) x ΔT x α(방위계수)
10 x 25 x (20-(-10)) x 1.2= 9000[W]= 9[KW]
※전자계산기 입력시 주의사항
괄호단위를 어떻게 입력하느냐에 따라 답이 달라짐
(20-(-10)=8,000, (20-(-10))=9,000
9. 온수난방과 비교한 증기난방 방식의 장점으로 가장 거리가 먼 것은?
10. 화력발전설비에서 생산된 전력을 이용함과 동시에 전력을 생성하는 과정에서 발생되는 배기열을 냉난방 및 급탕 등에 이용하는 방식이며, 전력과 열을 함께 공급하는 에너지 절약형 발전 방식으로 에너지 종합효율이 높고 수요지 부근에 설치할 수 있는 열원 방식은?
11. 다음 복사난방에 관한 설명 중 옳은 것은?
12. 에너지손실이 가장 큰 공조방식은?
13. 26℃인 공기 200kg과 32℃인 공기 300kg을 혼합하면 최종온도는?
14. 지역난방에 관한 설명으로 틀린 것은?
15. 냉방 시 공조기의 송풍량을 산출하는데 가장 밀접한 부하는?
송풍량 산정의 핵심 원리
공조기(AHU)에서 나오는 차가운 바람(송풍량)은 **실내에서 발생하는 열(실내취득열량)**을 제거하여 설정 온도를 유지하는 역할을 합니다.
송풍량을 구하는 기본 공식은 다음과 같습니다.
Q = qs/Cp.ρ. (tr - ts)
Q: 송풍량 (m^3/h)
q_s: 실내 현열 부하 (실내취득열량)
C_p: 공기의 비열
ρ: 공기의 밀도
tr - ts: 실내 온도와 송풍 온도 간의 차이
보기 분석
*실내취득열량 (정답): 벽체 전열, 유리창 투과열, 인체 발열, 조명열 등
실내에서 직접 발생하는 부하입니다.
이 열을 식히기 위해 얼마만큼의 공기를 불어넣을지 결정하므로
송풍량과 가장 직결됩니다.
*외기부하: 실내로 도입되는 신선한 바깥 공기를 냉각하는 데
필요한 부하입니다. 이는 주로 냉각코일의 용량을 결정하는 데 사용됩니다.
*재열부하: 냉각된 공기의 습도가 너무 낮아 온도를 다시 높일 때 드는 부하입니다.
*펌프·배관부하: 냉수나 온수를 운송하는 과정에서 발생하는
손실 부하로, 송풍량보다는 장비 용량 산정에 영향을 줍니다.
16. 송풍기에 대한 설명 중 틀린 것은?
틀린 부분 바로잡기 (축류 송풍기)
실제 특징: 축류 송풍기(Axial Fan)는 프로펠러 형태로 공기를 축 방향으로 밀어냅니다. 따라서 저압에서 대풍량을 얻고자 할 때 주로 사용됩니다.
소음 문제: 원심식에 비해 날개의 회전 속도가 빨라야 하므로 소음이 큰 편입니다. 주로 터널 환기나 대형 공장 환기용으로 쓰입니다.
분류 종류 주요 특징
원심팬 다익팬 (Sirocco) 날개가 회전 방향으로 굽어 있음.
저압·대풍량 소음이 적어 에어컨 등에 다수 사용.
후향팬 (Turbo) 날개가 회전 반대 방향. 고효율·고압용. 다익팬보다
효율이 좋고 튼튼함. 익형팬 (Airfoil) 날개 단면이 비행기 날개 모양.
원심팬 중 효율이 가장 높고 소음이 적음.
블로워 원심/축류/사류 송풍기보다 더 높은 압력(0.1~1.0kg/cm²)이 필요할 때 사용.
축류팬 프로펠러형 저풍압·대풍량. 설치 공간이 적게 들지만 소음이 큰 것이 단점.
17. 스테인리스 강판(두께 1.8~4.0mm)을 외류형으로 감아 그 끝단을 용접으로 밀봉하고 파잎 플랜지 이외에는 가스켓을 사용하지 않으며 주로 물-물에 주로 사용되는 열교환기는?
18. 8000 W의 열을 발산하는 기계실을 온도를 외기 냉방하여 26℃로 유지하기 위한 외기도입량은? (단, 밀도 1.2kg/m3, 공기 정압비열 1.01kJ/kg℃, 외기온도 11℃이다.)
19. 공기를 가열하는데 사용하는 공기가열코일의 종류로 가장 거리가 먼 것은?
20. 보일러 종류에 따른 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?
2과목: 냉동공학
21. 다음과 같은 대향류열 교환기의 대수 평균 온도차는? (단, T1:40℃, t2:10℃, tw1:4℃, tw2:8°이다.)
22. 다음과 같은 냉동기의 이론적인 성적계수는?(그림에 수치가 잘 안보여서 순서대로 적어 둡니다. 106, 106.8, 134.6, 135, 141 입니다.)
냉동장치의 성적계수
Cop=q(냉동효과)/Aw(압축일)
=135-106/141-135
=4.83

위그림 계산답 오류
계산 답은 4.83입니다.
23. 나선모양의 관으로 냉매증기를 통과시키고 이 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 넣어 냉매를 응축시키는 방법을 이용한 응축기는?
제시해주신 문제의 정답은 **지수식 응축기(submerged coil condenser)**입니다.
문제에서 설명하는 핵심 특징들을 하나씩 짚어보면 이해가 훨씬 빠르실 거예요.
구조: '나선 모양의 관(Coil)'을 '수조(Tank)' 안에 통째로 집어넣은 형태입니다.
작동 방식: 수조 안에 물을 가득 채워두고, 그 속을 지나가는 냉매 증기의 열을 물이 빼앗아 응축시킵니다.
장점: 구조가 매우 단순하고 제작비가 저렴합니다.
단점: 물이 고여 있는 방식이라 열전달 효율이 낮고, 수조 점유 면적이 커서 최근에는 특수 목적 외에는 잘 사용되지 않습니다.
| 응축기 종류 | 핵심 구조 및 특징 |
| 대기식 | 대기 중에 노출된 코일 상부에서 물을 뿌리고, 공기와 물의 증발 잠열을 동시에 이용합니다. |
| 증발식 | 공기 냉각과 물 분사를 동시에 사용하며, 주로 팬(Fan)을 이용해 강제로 공기를 순환시킵니다. |
| 공랭식 | 별도의 물 없이 오직 공기(자연 대류 또는 강제 송풍)만을 이용하여 냉매를 식힙니다. |
문제에서 **'나선관'**을 **'수조에 넣어'**라는 표현이 나오면, 물속에 담근다는 뜻의 **'지수(池水, 못 지/물 수)'**를 떠올리시면 정답을 바로 찾으실 수 있습니다.
24. 브라인의 금속에 대한 특징으로 틀린 것은?
제시해주신 문제의 정답은 2번입니다.
브라인(Brine)의 부식 특성에 대해 정반대로 설명하고 있기 때문입니다. 각 보기를 통해 브라인의 금속 부식 특징을 정리해 드릴게요.
내용: "유기질 브라인은 일반적으로 부식성이 강하나 무기질 브라인은 부식성이 적다." (틀림)
해설: 실제로는 **무기질 브라인(염화칼슘, 염화나트륨 등)**이 금속에 대해 매우 강한 부식성을 가집니다. 반면, **유기질 브라인(에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등)**은 무기질에 비해 부식성이 훨씬 적어 상대적으로 안전합니다.
1번 (암모니아 누설 시): 암모니아 냉매가 브라인 중으로 누설되면 수산화암모늄(NH4OH)을 형성하며 강한 알칼리성을 띠게 됩니다. 이는 금속의 국부적인 부식을 가속화하는 원인이 됩니다.
3번 (산소의 영향): 브라인 내에 산소가 녹아들면 산화 반응이 촉진되어 부식량이 급격히 증가합니다. 따라서 공기와의 접촉을 최소화하는 밀폐식 시스템을 사용하는 것이 좋습니다.
4번 (방청제 사용): 부식을 방지하기 위해 **중크롬산소다(Na2Cr2O7⋅2H2O)**를 주로 사용하며, 이때 액성을 조절하기 위해 가성소다를 첨가하여 약알칼리성(pH 7.5~8.2 정도)을 유지합니다.
| 구분 | 무기질 브라인 | 유기질 브라인 |
| 종류 | 염화칼슘, 염화나트륨 | 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 |
| 부식성 | 매우 강함 (방청제 필수) | 비교적 약함 |
| 주요 특징 | 가격이 저렴하고 대용량에 적합 | 독성이 적고 식품 공장 등에 적합 |
25. 냉동기에 사용하는 윤활유의 구비조건으로 틀린 것은?
제시해주신 문제의 정답은 4번입니다.
냉동기용 윤활유(냉동기유)는 고온의 압축기 토출 가스와 직접 접촉하기 때문에, 안전을 위해 인화점이 높아야 합니다.
내용: "인화점이 낮을 것" (틀림)
해설: 인화점이 낮으면 압축기의 높은 토출 온도에서 오일이 기화하거나 불이 붙을 위험이 있습니다. 따라서 냉동기유는 운전 온도보다 충분히 높은 **인화점(보통 150°C 이상)**을 가져야 안전합니다.
1번 (순도): 수분이나 먼지, 기타 불순물이 섞여 있으면 팽창 밸브가 막히거나 화학 반응을 일으켜 슬러지가 발생할 수 있으므로 불순물이 없어야 합니다.
2번 (절연내력): 밀폐형 냉동기의 경우 모터가 냉매 및 오일과 직접 접촉합니다. 오일의 전기 절연성이 낮으면 누전이나 합선의 위험이 있으므로 절연내력이 커야 합니다.
3번 (응고점/유동점): 저온의 증발기 내에서도 오일이 굳지 않고 잘 흘러야(유동성 유지) 오일 회수가 원활해집니다. 따라서 응고점이 충분히 낮아야 합니다.
이 외에도 시험에 자주 나오는 조건들은 다음과 같습니다.
점도: 온도 변화에 따른 점도 변화가 적고 적정한 점도를 유지할 것.
왁스 분리: 저온에서 왁스 성분이 분리되지 않을 것 (Floc Point가 낮을 것).
화학적 안정성: 냉매와 화학 반응을 일으키지 않고 열에 강할 것.
26. 다음 중 무기질 브라인이 아닌 것은?
탄소가 있으면 유기질, 없으면 무기질
냉동기 공부할때 염화~ 무기질
글리콜이 들어가면 유기질
*무기질 브라인 (소금물 계열)
-주성분:염화칼슘, 염화나트륨 (탄소 X)
-부식성:매우 강함 (금속을 갉아먹음)
-빙점:아주 낮은 온도까지 가능
-독성: 거의 없음
*유기질 브라인 (글리콜 계열)
-주성분:에틸렌글리콜 (탄소 O)
-부식성:비교적 약함 (안전함)
-빙점:상대적으로 아주 낮은 온도는 힘듦
-독성:에틸렌글리콜은 독성이 있음
유기질과 무기질이 무엇인지 구분
1.유기질:"C "탄소가 있으며, 가연성(불에 잘탄다)
-특징: 생명체에서 만들어진 화석연료
-예시: 설탕, 단백질,비타민, 프라스틱,에탄올, 에틸렌 글리콜
1.무기질:"C "탄소가 없으며, 불연성(불에 타지 않는다)
-특징: 열에 강하고 불에 안타는 자연계의 광물,금속,물,공기
-예시:물, 소금,철, 구리, 칼슘, 염화칼슘(CaCl)
Co2 이산화탄소(예외적인 탄소화합물)
27. 흡수식 냉동기에 사용하는 흡수제로써 요구 조건으로 가장 거리가 먼 것은?
내용: "용액의 증발압력이 높을 것" (틀림)
해설: 흡수제의 증발압력(증기압)이 높다는 것은 흡수제 스스로가 자꾸 증발하려고 한다는 뜻입니다. 만약 흡수제가 냉매와 함께 증발해 버리면 냉매의 순도를 떨어뜨리고 효율을 저하시킵니다. 따라서 흡수제는 증발압력이 아주 낮아야 냉매 증기만을 효과적으로 흡수할 수 있습니다.
2번 (증기압 변화): 농도가 변하더라도 증기압의 변화가 적어야 안정적인 흡수력을 유지할 수 있습니다.
3번 (재생 열량): 흡수제에서 냉매를 다시 분리해낼 때(재생기 과정), 열량이 적게 들어야 전체적인 시스템 효율($COP$)이 올라갑니다.
4번 (점도): 점도가 낮아야 배관 내에서 잘 흐르고 열교환 효율도 좋아집니다.
흡수식 냉동기 문제는 **'흡수제'**와 **'냉매'**의 성질을 서로 반대로 묻는 경우가 많습니다.
| 구분 | 냉매 (물, 암모니아 등) | 흡수제 (리튬브로마이드 등) |
| 증발잠열 | 커야 함 (많이 뺏어야 하니까) | 해당 없음 |
| 증기압 | 높아야 함 | 낮아야 함 (안 날아가게) |
| 용해성 | 흡수제에 잘 녹아야 함 | 냉매를 잘 녹여야 함 |
현재 가장 많이 쓰이는 흡수제인 **리튬브로마이드($LiBr$)**는 일종의 '액체 소금' 같은 성질을 가집니다. 소금물이 수증기를 빨아들이듯 냉매(물)를 흡수하는데, 이때 흡수력이 좋으려면 흡수제 자체의 증기압은 낮아야 한다는 점을 꼭 기억하세요!
28. 이상적 냉동사이클에서 어떤 응축온도로 작동 시 성능계수가 가장 높은가? (단, 증발온도는 일정하다.)
증발온도가 일정한 상태에서 응축온도는 낮을수록
압축비가 감소하게되고 성능계수는 증가하게 된다
위 보기에서는 20도가 된다
제시해주신 문제의 정답은 **1번 20℃**입니다.
이 문제는 냉동 사이클의 효율을 결정하는 온도 조건에 대한 아주 중요한 원리를 묻고 있습니다. 결론부터 말씀드리면, 응축온도는 낮을수록, 증발온도는 높을수록 성적계수(COP)는 올라갑니다.
성능계수(COP)는 쉽게 말해 **"적은 힘(압축기 일)으로 얼마나 많이 시원하게(냉동효과) 만드는가"**의 비율입니다.
압축기 일의 감소: 응축온도가 낮아지면 응축압력도 낮아집니다. 압축기가 가스를 압축해야 하는 높이(압력차)가 줄어들기 때문에 압축기가 먹는 전기(일)가 적게 듭니다.
냉동효과의 증대: 응축기에서 냉매가 더 많이 식어서 증발기로 들어가면, 그만큼 증발기에서 더 많은 열을 흡수할 수 있게 되어 냉동 능력이 좋아집니다.
가장 이상적인 냉동 사이클의 성적계수 공식은 다음과 같습니다.
(단, T1는 증발온도, T2는 응축온도이며 모두 절대온도 K 기준)
이 식을 보면 분모에 있는 T2(응축온도) 값이 작아질수록 전체 분수 값COP은 커지게 됩니다. 따라서 보기 중 가장 낮은 온도인 **20℃**일 때 성능이 가장 좋습니다.
시설관리 실무에서도 겨울철에 냉각수 온도가 낮아지면 냉동기 효율이 좋아지는 것과 같은 원리입니다. 시험에서는 보통 다음과 같이 꼬아서 냅니다.
성능계수가 높아지는 조건: 응축온도 하강증발온도 상승
성능계수가 낮아지는 조건: 응축온도 상승 , 증발온도 하강
"응축기는 차가울수록(온도 낮을수록), 증발기는 따뜻할수록(온도 높을수록) 냉동기는 신이 나서 일을 잘한다!"
29. 왕복동식 압축기와 비교하여 터보 압축기의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?
제시해주신 문제의 정답은 1번입니다.
터보 압축기(원심식 압축기)의 구동 방식과 냉매의 특성을 이해하면 쉽게 풀 수 있는 문제입니다. 왕복동식과 비교했을 때 터보 압축기는 오히려 저압의 대용량 냉매를 다루는 것이 일반적입니다.
내용: "고압의 냉매를 사용하므로 취급이 다소 어렵다." (틀림)
해설: 터보 압축기는 임펠러의 회전력을 이용해 가스를 압축하므로, 비체적이 큰 **저압 냉매(예: R-123 등)**를 대량으로 처리하는 데 적합합니다. 고압을 만드는 능력보다는 대용량을 처리하는 능력이 탁월하며, 운전 및 취급이 자동화되어 있어 비교적 용이합니다.
2번 (동적 균형): 피스톤이 왔다 갔다 하는 왕복동식과 달리, 터보 압축기는 고속으로 회전 운동만 하므로 진동이 적고 밸런스(동적 균형)를 잡기가 매우 좋습니다.
3번 (부품의 단순화): 왕복동식에 필수적인 흡입/토출 밸브가 없습니다. 밸브는 고장이 잦은 부품인데, 이것이 없으니 고장이 적고 신뢰성이 높습니다.
4번 (내구성): 실린더와 피스톤 사이의 마찰이 거의 없고 임펠러가 회전하는 방식이라 마모에 의한 성능 저하가 매우 적습니다.
| 구분 | 왕복동식 압축기 | 터보(원심식) 압축기 |
| 압축 원리 | 피스톤의 왕복 (용적형) | 임펠러의 원심력 (터보형) |
| 적용 용량 | 소형 ~ 중형 | 대용량 (대형 건물 등) |
| 진동/소음 | 비교적 큼 | 매우 적음 |
| 부하 조절 | 단계적 조절 | **베인 컨트롤(Vane control)**로 무단계 조절 |
터보 압축기 문제에서 1번 보기만큼 자주 나오는 오답이나 키워드가 **'서징 현상'**입니다. 냉매 가스가 역류하여 진동과 소음이 발생하는 현상인데, 터보 압축기만의 독특한 특징이니 함께 기억해 두시면 완벽합니다.
30. 냉동기 속 두 냉매가 아래 표의 조건으로 작동될 때, A 냉매를 이용한 압축기의 냉동능력을 Ra1B냉매를 이용한 압축기의 냉동능력을 Re인 경우, RA/Re의 비는? (단, 두 압축기의 피스톤 압출량은 동일하며, 체적효율도 75%로 동일하다.)
난이도가 있는 문제임
표) A,B 각항목에서 비체적에 냉동효과를 나눈값에서
A,B의 비를 계산하면 1.0 답이 나옵니다.
이 문제는 압축기의 냉동능력을 결정하는
**단위 체적당 냉동효과 (q_v)**를 비교하는 것이 핵심입니다.
냉동능력(R)은 다음과 같이 계산됩니다.
문제에서 피스톤 압출량(V)과 체적효율(ηv)이 동일하므로,냉동
능력의 비는 **단위 체적당 냉동효과 (qv = qe/v)**의 비와
같습니다.
A 냉매 (qvA}):
qvA = 냉동효과/비체적
= 269.03/0.509= 528.55 kcal/m^3
B 냉매 (qvB):
계산 결과값이 1.0에 매우 가깝게 나옵니다.
따라서 정답은 ②번 1.0입니다.
보통 시험 문제에서 복잡한 소수점을 줄 때는 계산기를
사용하라는 의미이기도 하지만, 결과적으로 비(Ratio)를
물을 때는 이처럼 거의 1:1에 가까운 값을 답으로 유도하는
경우가 많습니다.
31. 축열 장치의 장점으로 거리가 먼 것은?
제시해주신 문제의 정답은 1번입니다.
축열 장치(Thermal Storage System)는 밤에 얼음이나 물을 얼려 에너지를 저장했다가 낮에 사용하는 방식입니다. 이 시스템의 특성을 생각하면 1번이 왜 틀렸는지 쉽게 알 수 있습니다.
내용: "수처리가 필요 없고 단열공사비 감소" (틀림)
해설: * 수처리: 축열조에는 대량의 물(또는 얼음)이 담겨 있습니다. 이 물이 썩거나 배관을 부식시키지 않도록 반드시 철저한 수처리가 필요합니다.
단열공사비: 열이 밖으로 새나가지 않게 대형 탱크(축열조)를 꼼꼼하게 감싸야 하므로 오히려 단열 공사비가 증가합니다.
2번 (설비 축소): 하루 종일 쓸 냉방 에너지를 밤새 천천히 만들어 저장해두기 때문에, 순간적으로 큰 힘을 내야 하는 냉동기나 펌프의 용량을 작게 설계할 수 있습니다.
3번 (기본요금 감소): 전력 소비가 적은 밤에 기계를 돌리므로 낮 시간대의 최대 전력 사용량(Peak)을 낮출 수 있습니다. 이는 수전설비 용량 축소와 전기 기본요금 절감으로 이어집니다.
4번 (부하 대응): 갑자기 냉방 부하가 커지더라도 저장해둔 열(얼음/온수)을 꺼내 쓰면 되므로 안정적인 공급이 가능합니다.
실무에서는 주로 '빙축열' 방식을 많이 접하시게 될 겁니다. 심야 전기를 이용해 밤 11시부터 아침 9시까지 얼음을 얼리는 작업(제빙)을 하는데, 이 과정에서 브라인($CaCl_2$)의 농도 관리와 축열조 단열 상태 확인이 관리자의 핵심 업무 중 하나입니다.
32. 냉동장치의 운전 중 압축기의 토출압력이 높아지는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
제시해주신 문제의 정답은 **2번 응축기의 냉각수가 과다하다.**입니다.
압축기의 토출압력은 곧 응축압력과 직결됩니다. 응축기에서 냉매가 얼마나 잘 식느냐에 따라 압력이 결정되는데, 2번 보기는 오히려 압력을 낮추는 요인입니다.
내용: "응축기의 냉각수가 과다하다." (틀림)
해설: 응축기에 냉각수가 많이 공급되면 냉매가 더 빨리, 더 많이 식게 됩니다. 냉매가 잘 식으면 응축온도가 내려가고, 그에 따라 응축압력(토출압력)은 낮아집니다. (이는 장치 효율면에서 오히려 좋은 현상입니다.)
1번 (냉매 과잉 충전): 냉매가 너무 많으면 응축기 내에서 액체 냉매가 차지하는 면적이 넓어집니다. 그만큼 기체 냉매가 식을 수 있는 전열 면적이 줄어들어 압력이 급격히 상승합니다.
3번 (불응축 가스): 공기 같은 불응축 가스는 응축기 상부에 고여 냉매의 응축을 방해합니다. 이 가스들의 분압이 더해져 전체적인 토출압력이 높아집니다. (추기 작업이 필요한 이유입니다.)
4번 (냉각관 오염): 냉각관 내부에 물때(Sclae)나 기름막(Oil film)이 끼면 열전달이 안 됩니다. 냉매가 식지 못하므로 응축압력이 올라가게 됩니다.
현장에서 냉동기가 **'하이 프레셔(High Pressure)'**로 자꾸 멈춘다면 가장 먼저 확인해야 할 것이 바로 이 32번 문제의 내용들입니다.
냉각수 펌프가 제대로 돌고 있는지 (양 부족 확인)
냉각탑 팬이 돌고 있는지 (수온 확인)
스트레이너가 막혀 냉각수 흐름이 방해받지는 않는지
33. 유량 100ℓ/min의 물을 15℃에서 9℃로 냉각하는 수냉각기가 있다. 이 냉동 장치의 냉동효과가 40kcal/kg 일 경우 냉매순환량은? (단, 물의 비열은 1kcal/gkㆍK로 한다.)
34. 핀 튜브관을 사용한 공랭식 응축관의 자연대류식 수평, 수직 및 강제대류식 전열계수를 비교했을 때 옳은 것은?
제시해주신 문제의 정답은 3번 강제대류식 > 자연대류 수평형 > 자연대류 수직형입니다.
이 문제는 공기나 물 같은 유체가 열을 전달하는 방식인 **'대류(Convection)'**의 효율을 비교하는 문제입니다. 전열계수가 크다는 것은 열을 더 잘 전달한다는 뜻입니다.
강제대류식 (가장 높음): 송풍기(Fan)나 펌프를 이용해 유체를 강제로 흐르게 하는 방식입니다. 유동 속도가 빠를수록 경계층이 얇아져 열전달 효율(전열계수)이 압도적으로 높습니다.
자연대류식: 외부 동력 없이 온도 차에 의한 밀도 변화(부력)로만 유체가 움직이는 방식입니다. 강제대류에 비해 속도가 매우 느려 전열계수가 낮습니다.
자연대류 상황에서 관의 배치에 따른 차이입니다.
자연대류 수평형: 관이 가로로 누워 있으면 뜨거워진 공기가 관의 위쪽으로 바로 빠져나가면서 새로운 차가운 공기가 아래에서 계속 공급되기 쉽습니다.
자연대류 수직형 (가장 낮음): 관이 세로로 서 있으면, 아래쪽에서 데워진 공기가 관을 타고 위로 올라가면서 위쪽 관 표면을 덮어버립니다. 이 '공기 막' 때문에 위쪽은 차가운 공기와 만나기 어려워져 전체적인 열전달 효율이 떨어집니다.
강제대류: 팬으로 불어주니 가장 시원함 (최고)
자연대류 수평: 공기 순환이 그나마 원활함 (중간)
자연대류 수직: 위쪽이 데워진 공기에 갇힘 (최저)
현장에서 공랭식 응축기의 팬이 고장 나면 강제대류가 자연대류로 바뀌면서 응축 압력이 급상승하는 이유가 바로 이 전열계수의 차이 때문입니다. 또한, 핀 튜브(Fin Tube)에 먼지가 쌓여도 공기의 흐름이 방해받아 전열계수가 급격히 떨어지니 주기적인 세척이 중요합니다.
35. 증발온도와 압축기 흡입가스의 온도차를 적정 값으로 유지하는 것은?
제시해주신 문제의 정답은 **1번 온도조절식 팽창밸브(감온식 팽창밸브, TEV/TXV)**입니다.
이 문제는 냉동 사이클의 핵심 부품인 팽창밸브 중에서도 가장 널리 쓰이는 **'감온식'**의 작동 원리를 묻고 있습니다. '온도차'를 유지한다는 표현의 의미를 정확히 이해하는 것이 중요합니다.
작동 원리: 증발기 출구 배관에 부착된 **감온통(Bulb)**이 온도를 감지합니다.
핵심 역할: 증발 온도와 흡입 가스 온도의 차이인 **'과열도(Superheat)'**를 일정하게 유지합니다.
효과: * 냉동 부하가 커지면 밸브를 더 열어 냉매량을 늘립니다.
냉동 부하가 적어지면 밸브를 조여 액백(Liquid Back, 압축기로 액체 냉매가 들어가는 현상)을 방지합니다.
| 종류 | 제어 기준 (무엇을 보고 조절하는가?) | 주요 특징 |
| 수동식 | 작업자의 판단 (핸들 조작) | 부하 변동이 거의 없는 곳에 사용 |
| 플로트식 | 액면의 높이 (부자) | 만액식 증발기에 주로 사용 |
| 정압식 | 증발 압력을 일정하게 유지 | 부하 변동 시 과열도 조절이 어려움 |
시험 문제에서 '과열도', '증발기 출구 온도', **'감온통'**이라는 단어가 나오면 99% 온도조절식(감온식) 팽창밸브가 정답입니다.
현장에서는 이 밸브의 설정치가 틀어지면 압축기에 성에가 과하게 끼거나(액백), 반대로 냉동 능력이 급격히 떨어지는 원인이 되므로 매우 세밀하게 관리해야 하는 부품입니다.
36. 온도식 팽창밸브(TEV)의 작동과 관계없는 압력은?
제시해주신 문제의 정답은 4번 응축 압력입니다.
온도식 팽창밸브(TEV)가 냉매량을 조절하기 위해 내부적으로 힘의 균형을 맞추는 원리를 알면 아주 명쾌하게 풀리는 문제입니다. 팽창밸브의 다이아프램(박막)을 경계로 세 가지 힘이 서로 싸우고 있다고 생각하시면 됩니다.
온도식 팽창밸브는 아래 세 가지 압력이 균형을 이룰 때 밸브의 개도(열림 정도)가 결정됩니다.
감온통의 압력 ($P_b$): 다이아프램 위쪽에서 밸브를 여는 방향으로 작용하는 힘입니다. (증발기 출구 온도가 높으면 압력이 커져 밸브를 더 엽니다.)
증발기 압력 ($P_e$): 다이아프램 아래쪽에서 밸브를 닫는 방향으로 작용하는 힘입니다.
스프링의 압력 ($P_s$): 역시 다이아프램 아래쪽에서 밸브를 닫는 방향으로 밀어주는 힘입니다. (이 스프링을 조여서 과열도를 조절합니다.)
구조적 이유: 팽창밸브는 응축기에서 넘어온 고압의 액 냉매를 증발기로 보내주는 '입구' 역할을 하지만, 밸브가 얼마나 열릴지를 결정하는 제어 신호는 오직 **증발기 쪽의 상태(온도와 압력)**에서만 받습니다.
독립적 작동: 응축 압력이 변한다고 해서 밸브가 스스로 열리고 닫히는 메커니즘이 설계되어 있지 않습니다. 응축 압력은 냉매의 흐름량에 영향을 줄 수는 있지만, 밸브의 '작동 원리(개도 결정)' 자체에는 관여하지 않습니다.
시험에서 팽창밸브의 평형 방정식은 다음과 같이 나옵니다.
P_b = P_e + P_s
(열려는 힘 = 닫으려는 힘 + 스프링 힘)
여기에 **응축 압력($P_c$)**은 끼어들 자리가 없다는 것을 꼭 기억하세요!
37. 냉동부하가 50냉동톤인 냉동기의 압축기 출구 엔탈피가 457kcal/kg, 증발기 출구 엔탈피가 369kcal/kg, 증발기 입구 엔탈피가 128kcal/kg 일 때, 냉매 순환량은? (단, 1냉동톤 = 3320kcal/h이다.)
38. 다음 그림은 어떤 사이클인가? (단, P=압력, h=엔탈피, T=온도, S=엔트로피 이다.)
39. 냉동장치의 액관 중 발생하는 플래시 가스의 발생원인으로 가장 거리가 먼 것은?
제시된 보기 중 냉동장치의 액관(Liquid Line)에서 **플래시 가스(Flash Gas)**가 발생하는 원인과 가장 거리가 먼 것은 **"액관의 입상높이가 매우 작을 때"**입니다.
응축기에서 나온 고압 액체 냉매가 증발기로 가는 도중, 특정 원인에 의해 압력이 떨어지거나 온도가 올라가서 액체 일부가 기체로 변하는 현상을 말합니다. 이는 냉동 효율을 급격히 떨어뜨리는 주된 요인입니다.
| 항목 | 내용 및 발생 원인 여부 |
| 액관의 입상높이가 매우 작을 때 (정답) | 입상 높이(수직으로 올라가는 높이)가 높을수록 냉매의 자중(무게)에 의해 상단부의 압력이 낮아져 플래시 가스가 발생합니다. 반대로 높이가 낮으면 압력 강하가 적어 발생 원인이 되지 않습니다. |
| 액관의 관경이 너무 작을 때 | 관경이 작으면 냉매의 유속이 빨라지고 **마찰 손실(압력 강하)**이 커집니다. 압력이 낮아지면 냉매가 쉽게 기화되어 플래시 가스가 생깁니다. |
| 스트레이너, 필터 등이 막혀 있을 때 | 부속품이 막히면 통과 저항이 커져 급격한 압력 강하가 일어납니다. 이때 저항을 통과한 직후 냉매가 기체로 변하게 됩니다. |
| 액관이 직사광선에 노출될 때 | 외부로부터 열이 침입하면 액체 냉매의 온도가 포화 온도 이상으로 상승하여 증발(기화)이 일어납니다. |
플래시 가스를 방지하기 위해서는 액관의 압력 강하를 최소화하고(관경 적정화, 필터 청소 등) 외부 열 침입을 차단해야 합니다. 입상 높이가 낮다는 것은 오히려 압력 유지에 유리하므로 발생 원인으로 보기 어렵습니다.
40. 암모니아 냉동기에서 냉매가 누설 되고 있는 장소에 적색 리트머스 시험지를 대면 어떤 색으로 변하는가?
3과목: 배관일반
41. 밸브의 종류 중 콕(cock)에 관한 설명으로 틀린 것은?

제시된 문제에서 콕(cock)에 관한 설명으로 틀린 것은 **"유체저항이 크며, 개폐 시 힘이 드는 단점이 있다."**입니다.
콕은 밸브 본체 속에 원추형 또는 원통형의 플러그를 끼워, 이를 회전시켜 통로를 개폐하는 구조의 밸브입니다.
| 구분 | 주요 특징 및 보기 설명 |
| 유체저항 및 개폐 | 플러그를 돌렸을 때 통로가 직선으로 연결되는 구조이므로, 글로브 밸브 등에 비해 유체 저항이 매우 작습니다. 또한 90도만 회전하면 완전히 열리거나 닫히므로 개폐 동작이 신속합니다. (따라서 유체저항이 크다는 설명은 틀립니다.) |
| 조작 방식 | 레버나 핸들을 0~90° 범위 내에서 회전시켜 유로를 개폐하거나 유량을 조절할 수 있습니다. |
| 분배 기능 | 통로의 모양에 따라 유체의 방향을 2방향(2-way), 3방향(3-way), 4방향(4-way) 등으로 전환할 수 있어 **유로 전환용(분배 밸브)**으로 널리 쓰입니다. |
| 종류 | 구조에 따라 플러그를 패킹으로 누르는 글랜드 콕(Gland cock), 가스 배관 등에 주로 쓰이는 메인 콕(Main cock) 등이 대표적입니다. |
콕(Cock): 구조가 간단하고 전폐/전개 속도가 빠르지만, 고압에서는 마찰 때문에 회전시키기가 어렵고 시트(Seat) 면이 마모되기 쉬운 단점이 있습니다.
글로브 밸브: 유체 저항이 가장 크지만 유량 조절 성능이 우수합니다.
게이트 밸브: 유체 저항이 가장 작으며 주로 차단용으로 사용됩니다.

42. 바이패스 관을 설치 장소로 적절하지 않은 곳은?
43. 온수난방에서 역귀환 방식을 채택하는 주된 이유는?
44. 냉매 배관 시 주의사항으로 틀린 것은?
45. 대ㆍ소변기를 제외한 세면기, 싱크대, 욕조 등에서 나오는 배수는?
| 종류 | 정의 및 포함 대상 |
| 오수 (Dirty Water) | 화장실의 대변기, 소변기, 비데 등에서 나오는 배설물이 포함된 물을 말합니다. 부패하기 쉽고 세균이 많아 별도의 정화 처리가 필요합니다. |
| 잡배수 (Gray Water) | 대·소변기를 제외하고 세면기, 싱크대, 욕조, 세탁기 등에서 나오는 생활 배수입니다. 오수에 비해 오염도가 상대적으로 낮습니다. |
| 우수 (Rain Water) | 지붕이나 대지에 내린 빗물을 말합니다. 오염되지 않은 상태라면 별도의 처리 없이 하천으로 방류하기도 합니다. |
| 특수배수 (Special Waste) | 공장, 병원, 연구소 등에서 나오는 유해 물질, 약품, 방사성 물질 등이 포함된 배수입니다. 반드시 특수 처리를 거쳐야 합니다. |
46. 옥상탱크식 급수방식의 배관계통의 순서로 옳은 것은?
제시된 문제에서 옥상탱크식(고가수조 방식) 급수 계통의 올바른 순서는 **"저수탱크 → 양수펌프 → 양수관 → 옥상탱크 → 급수관 → 수도꼭지"**입니다.
옥상탱크식은 물을 일단 아래에 저장했다가 위로 퍼 올린 뒤, 중력을 이용해 아래로 떨어뜨리는 방식입니다. 그 흐름을 단계별로 이해하면 절대 헷갈리지 않습니다.
저수탱크 (지하수조): 상수도에서 온 물을 건물 하부에 일단 저장합니다.
양수펌프: 저수탱크의 물을 옥상까지 밀어 올리는 동력을 제공합니다.
양수관 (양수배관): 펌프에 의해 물이 옥상으로 올라가는 수직 배관입니다.
옥상탱크 (고가수조): 건물의 가장 높은 곳에 물을 저장하여 수압을 확보합니다.
급수관: 옥상탱크에서 각 세대나 화장실로 물이 내려오는 배관입니다.
수도꼭지: 최종적으로 사용자가 물을 사용하는 지점입니다.
양수관 vs 급수관: 물이 올라가는 관은 '양수(揚水, 물을 위로 올림)'관이고, 각 층으로 물을 분배하며 내려오는 관은 '급수'관입니다.
펌프의 위치: 펌프는 저수탱크 바로 뒤에서 물을 밀어줘야 하므로, 반드시 옥상탱크 이전에 위치해야 합니다.
47. 다음과 같이 압축기와 응축기가 동일한 높이에 있을 때, 배관 방법으로 가장 적합한 것은?
냉동장치의 토출관(압축기 → 응축기) 배관 시 가장 중요한 원칙은 **'냉매 액과 오일이 압축기 헤드로 역류하는 것을 막는 것'**입니다.
역류 방지 트랩 (가장 중요): 압축기가 정지했을 때, 응축기에서 액화된 냉매나 오일이 압축기로 흘러 들어가는 것을 막기 위해 배관을 압축기보다 높게 한 번 올렸다가 내려가야 합니다. (가, 나 모두 해당)
구배(기울기)의 방향: * 토출관은 압축기에서 응축기로 가스가 밀려 나가는 관입니다.
이때 배관의 기울기를 **응축기 쪽으로 상향 구배(앞이 높게)**를 주어야 합니다.
그 이유는 압축기가 정지했을 때, 배관 내에 남아 있던 응축 액이나 오일이 중력에 의해 다시 압축기 쪽으로 흘러내려 오지 못하고 응축기 쪽으로 모이게 하기 위해서입니다.
① (가) [정답]: 압축기보다 높게 트랩을 만들었고, 응축기 방향으로 **상향 구배(오르막)**를 주었습니다. 이렇게 하면 정지 시 관내 액체가 압축기로 돌아오지 못하고 응축기로 흘러갑니다.
② (나): 트랩은 있지만 **하향 구배(내리막)**입니다. 이 경우 정지 시 트랩 꼭대기부터 응축기 사이의 액체는 응축기로 가지만, 트랩 이전의 액체는 압축기로 쏟아질 위험이 (가)보다 큽니다. (일반적인 오일 회수 관점과는 반대로 '역류 방지'에 더 집중한 설계입니다.)
흡입관(증발기→압축기): 오일 회수를 위해 압축기 쪽으로 하향 구배.
토출관(압축기→응축기): 액 역류 방지를 위해 응축기 쪽으로 상향 구배.
48. 경질염화비닐관의 특징 중 틀린 것은?
제시된 문제에서 경질염화비닐관(PVC관)의 특징 중 틀린 것은 **"내열성이 좋다."**입니다.
경질염화비닐관은 우리가 흔히 말하는 PVC 파이프입니다. 이 관의 최대 약점이 바로 열입니다.
| 특징 | 상세 설명 |
| 내열성이 낮다 (정답) | PVC관은 열에 매우 취약합니다. 보통 60°C 이상의 뜨거운 물이 흐르면 관이 흐물흐물하게 변형되거나 강도가 급격히 떨어집니다. 따라서 온수 배관으로는 부적합합니다. |
| 전기절연성이 크다 | 전기가 통하지 않는 절연체이므로 전선관(전기 배선을 감싸는 관)으로도 널리 사용됩니다. |
| 가공이 용이하다 | 금속관에 비해 매우 가볍고, 절단이나 접착제 연결이 쉽습니다. 또한 가열하면 구부리기 쉬워 시공성이 매우 뛰어납니다. |
| 열팽창률이 크다 | 온도 변화에 따라 길이가 늘어나고 줄어드는 정도(열팽창률)가 강관(철관)에 비해 약 7~10배 정도 큽니다. 따라서 긴 배관에는 신축 이음을 반드시 고려해야 합니다. |
내식성: 산, 알칼리 등 화학약품에 강해 부식되지 않습니다. (녹이 슬지 않음)
마찰 저항: 관 내벽이 매우 매끄러워 유체의 흐름이 원활하고 스케일(물때)이 잘 끼지 않습니다.
충격: 추운 겨울철(저온)에는 충격에 약해져서 깨지기 쉽다는 단점도 있습니다.
49. 공기조화 설비에서 증기코일에 관한 설명으로 틀린 것은?
제시된 문제에서 공기조화 설비의 증기코일(Steam Coil)에 관한 설명으로 틀린 것은 **"응축수의 배제를 위하여 배관에 약 1/150 - 1/200 정도의 순구배를 붙인다."**입니다.
| 항목 | 상세 설명 |
| 코일의 전면풍속 | 통상적으로 3~5m/s 정도로 설계합니다. 풍속이 너무 빠르면 소음과 저항이 커지고, 너무 느리면 코일의 효율이 떨어집니다. |
| 온수코일과의 비교 | 증기는 잠열(Latent Heat)을 이용하므로 온수(현열 이용)에 비해 열운반 능력이 월등히 큽니다. 따라서 같은 열량을 낼 때 코일의 열수(Row)를 더 작게(적게) 만들 수 있어 콤팩트한 설계가 가능합니다. |
| 배관의 구배 (정답) | 증기 주관이나 환수관에서 응축수의 원활한 배출을 위해 설치하는 순구배(내림구배)는 보통 1/200 ~ 1/250 정도를 표준으로 합니다. 문제에서 제시된 1/150은 다소 급한 편이며, 특히 증기 코일 자체의 응축수 정체를 막기 위한 경사는 더 세심한 관리가 필요합니다. |
| 증기의 압력 | 공조용으로 사용하는 일반적인 저압 증기의 압력은 0.1~2kgf/cm² 범위를 주로 사용합니다. (고압 증기는 감압 밸브를 통해 낮추어 사용함) |
증기코일을 다룰 때 시험에 자주 나오는 핵심 포인트입니다.
동파 방지: 겨울철 외기를 도입할 때 코일 내 응축수가 얼어 터지는 사고가 잦습니다. 이를 방지하기 위해 외기 도입 댐퍼와 연동하거나 비동결형 코일을 사용합니다.
증기 트랩(Trap): 응축수만 배출하고 증기가 새나가지 않도록 코일 출구 쪽에 반드시 설치해야 합니다.
공기 빼기 밸브: 코일 내부에 공기가 차면 열전달이 방해받으므로 반드시 설치합니다.
50. 관 트랩의 종류로 가장 거리가 먼 것은?
51. 급탕배관 시공 시 고려 사항으로 틀린 것은?
제시된 문제에서 급탕배관 시공 시 고려 사항으로 틀린 것은 **"자동 공기 빼기 밸브는 계통의 가장 낮은 위치에 설치한다."**입니다. (부스터 펌프도 상단에 공기빼기 밸브있음)
급탕(온수) 배관 시스템에서는 배관 내부에 공기가 차면 온수의 순환을 방해하고 소음을 유발하기 때문에 공기 처리가 매우 중요합니다.
| 항목 | 상세 설명 및 오답 이유 |
| 자동 공기 빼기 밸브의 위치 (정답) | 배관 내의 공기는 물보다 가벼워 항상 계통의 **가장 높은 곳(굴곡부의 상단)**에 모입니다. 따라서 공기 빼기 밸브는 반드시 배관의 최상단에 설치해야 합니다. (가장 낮은 곳에는 찌꺼기를 배출하는 배수 밸브를 설치합니다.) |
| 체크밸브 설치 | 환탕(복귀탕) 관에 설치하는 체크밸브는 물이 거꾸로 흐르는 것을 막아줍니다. 하지만 체크밸브 자체가 큰 저항이 되므로, 효율을 위해 **최소한(보통 1개)**으로 설치하는 것이 원칙입니다. |
| 중력 순환식의 구배 | 펌프 없이 온도 차에 의한 밀도 차로 순환하는 중력 순환식은 순환력이 약합니다. 따라서 공기 정체와 흐름 방해를 막기 위해 1/150 정도의 비교적 급한 구배를 줍니다. (강제 순환식은 1/200 정도) |
| 하향공급식 구배 | 위에서 아래로 공급하는 방식이므로, 급탕관과 복귀관 모두 물이 흐르는 방향으로 내려가는 '선하향' 구배를 주어 공기는 위로, 물은 아래로 원활하게 흐르게 합니다. |
상향공급식: 급탕관은 선상향(올라가며 공급), 복귀관은 선하향(내려오며 복귀).
하향공급식: 둘 다 선하향(모두 내려가는 방향).
공기는 흐름의 '반대 방향'이나 '가장 높은 곳'으로 몰리려고 한다는 성질을 이해하면 구배 문제를 풀기 쉽습니다.
52. 중앙식 급탕방식의 장점으로 가장 거리가 먼 것은?
53. 급수방식 중 수도직결방식의 특징으로 틀린 것은?
제시된 문제에서 수도직결방식의 특징으로 틀린 것은 **"저수조가 있으므로 단수 시에도 급수할 수 있다."**입니다.
수도직결방식은 말 그대로 외부의 수도 본관(나라에서 관리하는 큰 배관) 압력을 이용해 각 세대로 직접 물을 보내는 방식입니다. 따라서 별도의 저장 탱크가 없는 것이 핵심입니다.
| 항목 | 상세 설명 및 특징 |
| 위생 및 유지관리 | 저수조(물탱크)를 거치지 않고 바로 공급되므로 수질 오염의 우려가 적고 가장 위생적입니다. 탱크 청소 등의 관리 비용도 들지 않습니다. |
| 단수 시 대응 (정답) | 물을 미리 받아두는 저수조가 없기 때문에, 수도 본관이 공사 중이거나 사고로 단수되면 즉시 집안의 물 공급이 끊깁니다. |
| 수압의 영향 | 외부 수도 본관의 압력에 100% 의존하므로, 인근에서 물을 많이 쓰거나 본관 수압이 낮아지면 집안의 수압 변화가 심하게 나타납니다. |
| 급수 높이의 제한 | 수도 본관 자체의 압력만으로는 물을 높이 올리는 데 한계가 있어, 보통 **저층 건물(2~3층 이하)**에만 적용이 가능합니다. 고층은 펌프나 옥상 탱크가 필요합니다. |

제시된 문제에서 수도직결방식의 특징으로 틀린 것은 **"저수조가 있으므로 단수 시에도 급수할 수 있다."**입니다.
수도직결방식은 말 그대로 외부의 수도 본관(나라에서 관리하는 큰 배관) 압력을 이용해 각 세대로 직접 물을 보내는 방식입니다. 따라서 별도의 저장 탱크가 없는 것이 핵심입니다.
| 항목 | 상세 설명 및 특징 |
| 위생 및 유지관리 | 저수조(물탱크)를 거치지 않고 바로 공급되므로 수질 오염의 우려가 적고 가장 위생적입니다. 탱크 청소 등의 관리 비용도 들지 않습니다. |
| 단수 시 대응 (정답) | 물을 미리 받아두는 저수조가 없기 때문에, 수도 본관이 공사 중이거나 사고로 단수되면 즉시 집안의 물 공급이 끊깁니다. |
| 수압의 영향 | 외부 수도 본관의 압력에 100% 의존하므로, 인근에서 물을 많이 쓰거나 본관 수압이 낮아지면 집안의 수압 변화가 심하게 나타납니다. |
| 급수 높이의 제한 | 수도 본관 자체의 압력만으로는 물을 높이 올리는 데 한계가 있어, 보통 **저층 건물(2~3층 이하)**에만 적용이 가능합니다. 고층은 펌프나 옥상 탱크가 필요합니다. |
| 방식 | 위생 상태 | 단수 시 급수 | 설비비 | 특징 |
| 수도직결 | 매우 우수 | 불가능 | 저렴 | 소규모 주택용 |
| 옥상탱크 | 보통 (오염 주의) | 가능 | 보통 | 수압 일정, 중력 이용 |
| 압력탱크 | 보통 | 가능 | 비쌈 | 국부적 고압 필요시 |
| 부스터(펌프) | 우수 | 불가능 | 비쌈 | 옥상 탱크 불필요, 정밀 제어 |
54. 증기난방 방식 중 대규모 난방에 많이 사용하고 방열기의 설치 위치에 제한을 받지 않으며 응축수 환수가 가장 빠른 방식은?
제시된 문제에서 설명하는 증기난방 방식은 **"진공환수식"**입니다.
이 방식은 환수 주관 끝에 **진공 펌프(Vacuum Pump)**를 설치하여 배관 내부를 진공 상태로 만들어 응축수를 강제로 끌어당기는 방식입니다.
| 특징 | 상세 설명 |
| 대규모 난방에 적합 | 펌프의 강력한 흡입력 덕분에 배관이 길고 복잡한 대규모 건물이나 병원, 공장 등에 가장 많이 사용됩니다. |
| 설치 위치의 자유도 | 중력에 의존하지 않고 강제로 환수하므로, 방열기를 환수 주관보다 낮은 곳에 설치해도 문제가 없습니다. 즉, 방열기 설치 위치에 제한이 거의 없습니다. |
| 가장 빠른 환수 속도 | 배관 내 공기와 응축수를 진공 펌프로 강제로 뽑아내기 때문에 환수 속도가 모든 방식 중 가장 빠릅니다. |
| 관경의 소형화 | 순환이 매우 빠르고 강력하기 때문에 다른 방식에 비해 상대적으로 배관의 지름(관경)을 작게 할 수 있어 경제적입니다. |
중력환수식 (자연환수식): 응축수가 자신의 무게(중력)에 의해 자연스럽게 보일러로 돌아가는 방식입니다. 구조는 간단하지만 보일러보다 방열기가 반드시 높은 곳에 있어야 하며, 대규모 건물에는 부적합합니다.
기계환수식: 응축수 탱크에 모인 물을 펌프로 보일러에 압송하는 방식입니다. 진공환수식만큼 강력하지는 않으며, 배관 내 공기 배출이 진공식보다 느립니다.
진공 펌프 사용 = 진공환수식
가장 빠름, 대규모, 위치 제한 없음, 관경 작음 = 진공환수식
공조냉동기계나 설비 자격증 시험에서 **'리프트 피팅(Lift Fitting)'**이라는 용어가 나오면 바로 이 진공환수식과 관련된 내용이니 함께 기억해두시면 좋습니다.
55. 급탕배관 계통에서 배관 중 총 손실열량이 15000kcal/h이고, 급탕온도가 70℃, 환수온도가 60℃일 때, 순환수량은?
56. 지역난방 방식 중 온수난방의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?
제시된 문제에서 지역난방(온수난방)의 특징 중 틀린 것은 **"장치의 열용량이 작으므로 예열 시간이 짧다."**입니다.
이 문제는 온수난방과 증기난방의 열적 특성 차이를 묻는 단골 문제입니다. 온수는 증기에 비해 비열과 질량이 크기 때문에 열을 머금는 성질이 정반대로 나타납니다.
| 특징 | 상세 설명 및 오답 이유 |
| 열용량과 예열 시간 (정답) | 온수는 증기에 비해 열용량이 매우 큽니다. 따라서 배관과 방열기 내의 물을 데우는 데 시간이 오래 걸려 예열 시간이 깁니다. (반대로 한번 데워지면 천천히 식습니다.) |
| 실온의 변화 (쾌적성) | 열용량이 크기 때문에 보일러 운전을 정지해도 온수의 **잔열(예열)**이 남아 있어 실온이 급격하게 변하지 않고 일정하게 유지됩니다. |
| 관의 부식 및 수명 | 온수난방은 배관 내부가 물로 가득 차 있는 '만수 상태'로 운용되므로, 공기(산소)와의 접촉이 적어 증기난방보다 부식이 적고 수명이 깁니다. |
| 보일러 취급 및 안전 | 증기보일러는 고압을 다루므로 위험하고 전문 자격자가 필요하지만, 온수보일러는 상대적으로 저온·저압이라 취급이 간편하고 안전합니다. |
| 구분 | 온수난방 (Hot Water) | 증기난방 (Steam) |
| 열용량 | 크다 | 작다 |
| 예열 시간 | 길다 (느림) | 짧다 (빠름) |
| 동결 위험 | 작다 | 크다 (응축수 정체 시) |
| 부하 조절 | 용이하다 (수온 조절) | 어렵다 |
| 난방 쾌적도 | 높다 (온화함) | 낮다 (공기가 건조해짐) |
"온수는 엉덩이가 무겁다"고 생각하시면 편합니다. 데워지는 데 한참 걸리지만(예열 시간 김), 한 번 데워지면 잘 안 식고(실온 변화 적음) 묵직하게 열을 유지하는 특성이 있습니다.
57. 펌프의 설치 및 배관상의 주의를 설명한 것 중 틀린 것은?
제시된 문제에서 펌프의 설치 및 배관상 주의사항 중 틀린 것은 **"펌프와 설치 위치를 되도록 높여 흡입양정을 크게 한다."**입니다.
이 내용은 펌프 공학에서 가장 중요하게 다루는 공동현상(Cavitation) 방지 대책과 정반대되는 설명입니다.
| 항목 | 상세 설명 및 오답 이유 |
| 펌프의 설치 위치 (정답) | 흡입양정(물면에서 펌프까지의 높이)이 커질수록 펌프 내부의 압력이 낮아져 물이 기화되는 **공동현상(Cavitation)**이 발생하기 쉽습니다. 따라서 펌프는 가능한 한 수면에 가깝게(낮게) 설치하여 흡입양정을 최소화해야 합니다. |
| 기초 및 고정 | 펌프는 운전 시 진동이 발생하므로 기초 콘크리트 위에 **앵커 볼트(기초 볼트)**로 견고하게 고정하여 진동과 소음을 방지해야 합니다. |
| 축 중심(Alignment) | 펌프와 모터의 축이 어긋나면 진동, 소음 및 베어링 파손의 원인이 됩니다. 따라서 **축 중심(센터링)**을 일직선상에 정확히 맞추는 커플링 작업이 필수적입니다. |
| 흡입구의 침수 깊이 | 흡입관 끝이 수면에 너무 가까우면 공기가 와류(소용돌이)와 함께 빨려 들어갑니다. 이를 방지하기 위해 보통 관경의 2배 이상 깊숙이 물속에 잠기도록 설치합니다. |
시험에 자주 나오는 다른 오답 유형들도 함께 체크해 두세요.
흡입관의 구배: 흡입관에 공기가 고이지 않도록 펌프를 향해 1/100 정도의 올림구배를 주어야 합니다. (내림구배로 설치하면 공기 주머니가 생겨 양수가 불가능해질 수 있습니다.)
레듀셔(Reducer) 사용: 흡입관의 관경을 줄일 때는 공기가 고이지 않도록 편심 레듀셔를 사용하며, 평평한 면이 위로 가게 설치합니다.
풋 밸브(Foot Valve): 펌프보다 낮은 곳의 물을 올릴 때, 물이 다시 빠져나가지 않도록 흡입관 끝에 체크밸브 기능이 있는 풋 밸브를 설치합니다.
"펌프는 물과 가까울수록(낮을수록) 좋다!"는 원칙만 기억하시면 됩니다. 높이 설치해서 좋을 것은 하나도 없습니다.
58. 대구경 강관의 보수 및 점검을 위해 문해, 결함을 쉽게 할 수 있도록 사용되는 연결방법은?
59. 배관 신축이음의 종류로 가장 거리가 먼 것은?
제시된 문제에서 배관의 신축이음(Expansion Joint) 종류로 가장 거리가 먼 것은 **"빅토릭 조인트 신축이음"**입니다.
배관은 온도 변화에 따라 늘어나거나 줄어드는데, 이를 흡수해주지 않으면 배관이 터지거나 휘어지게 됩니다. 이때 사용하는 것이 신축이음쇠입니다.
| 종류 | 특징 및 용도 |
| 빅토릭 조인트 (오답) | 관 끝에 홈을 파고 고무 가스켓과 하우징으로 체결하는 **배관 이음 방식(Joint)**의 일종입니다. 약간의 진동이나 각도 조절은 가능하지만, 본격적인 온도 변화에 따른 신축을 흡수하는 '신축이음쇠' 범주에는 포함되지 않습니다. |
| 슬리브(Sleeve)형 | 관의 외경보다 큰 소켓 모양의 슬리브 속으로 관이 미끄러져 들어가며 길이를 조절하는 방식입니다. 구조가 간단하지만 패킹에서 누수가 생길 수 있어 보수가 필요합니다. |
| 스위블(Swivel)형 | 2개 이상의 엘보(Elbow)를 사용하여 나사부의 회전력을 이용해 신축을 흡수합니다. 주로 방열기 주위 배관에 많이 사용됩니다. |
| 루프(Loop)형 | 배관 자체를 'U'자 모양이나 원형으로 구부려 배관의 탄성을 이용해 신축을 흡수합니다. 고압 증기 배관에 적합하며 고장이 적지만 설치 공간을 많이 차지합니다. |
| 벨로즈(Bellows)형 | 주름진 관(Bellows)의 수축과 팽창을 이용합니다. 공간을 적게 차지하며 고압에도 견딜 수 있어 대형 배관에 많이 쓰입니다. |

빅토릭 조인트는 보통 무용접 배관 공법으로 유명합니다. 용접을 하지 않고 클램프 형태로 조이는 방식이라 시공 속도가 매우 빠르며, 주로 소방 배관이나 대형 수처리 시설에서 연결용으로 사용됩니다.
루프형: 고압, 공간 많이 차지
슬리브형: 직선 설치, 누수 주의
벨로즈형: 좁은 공간, 고압 가능
스위블형: 엘보 2개, 방열기 주위
60. 펌프의 캐비테이션(cavitation) 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
4과목: 전기제어공학
61. 다음 중 개루프제어계(Open-loop control system)에 속하는 것은?
62. 유도전동기의 1차 접속을 △에서 Y로 바꾸면 기동시의 1차전류는 어떻게 변화하는가?
63. 제어방식에서 기억과 판단기구 및 검출기를 가진 제어방식은?
64. 플레밍의 왼손법칙에서 둘째손가락(검지)이 가리키는 것은?
65. 특성방정식 s2+2s+2=0을 갖는 2차계에서의 감쇠율 δ(damping ratio)는?
66. 다음 중 3상 유도전동기의 회전방향을 바꾸려고 할 때 옳은 방법은?
67. 그림과 같은 블록선도가 의미하는 요소는?
68. 그림은 일반적인 반파정류회로이다. 변압기 2차 전압의 실효값을 E[V]라 할 떄 직류전류의 평균값은? (단, 변류기의 전압강하는 무시한다.)




"이다.69. PLC(Programable Logic Controller)를 사용하더라도 대용량 전동기의 구동을 위해서 필수적으로 사용하여야 하는 기기는?
70. 직류 발전기의 철심을 규소강판으로 성충하여 사용하는 이유로 가장 알맞은 것은?
71. 다음 중 파형률을 바르게 나타낸 것은?
72. 다음 중 지시계측기의 구성요소가 아닌 것은?
74. 프로세스 제어(process control)에 속하지 않는 것은?
75. 서보전동기에 대한 설명으로 틀린 것은?
76. 제어부의 제어동작 중 연속동작이 아닌 것은?
77. 다음 블록선도의 출력이 4가 되기 위해서는, 압력은 얼마이어야 하는가?
78. A-D 컨버터의 변환방식이 아닌 것은?
79. 그림과 같은 유접점 회로의 논리식은?



"가 정답이다.80. 그림과 같은 회로에서 저항 R2에 흐르는 전류 I2[A]는?




"이다.
> 겨울철에는 실내를 일정한 온도 및 습도를 유지하여야 한다.
이 때 실내에서 손실된 ( ㉮ )이나 ( ㉯ )를 보충하여야 하며,
이 때의 난방부하는 냉방부하 계산보다 ( ㉰ )하게 된다.
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각 항목에 대한 분석:
㉮: 겨울철 실내에서 손실되는 주요 항목은 열량입니다. 외부로 열이 빠져나가므로, 그 손실된 열량을 보충해야 합니다.
㉯: 겨울에는 실내 공기가 건조해지므로 수분도 함께 보충해야 합니다.
㉰: 난방부하는 냉방부하보다 일반적으로 간단하게 계산됩니다.
냉방부하는 태양 복사열, 내부 발생 열 등 고려 요소가 많지만,
난방부하는 주로 외부로 손실되는 열만 계산하면 되므로 상대적으로 단순합니다.
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따라서 정답은:
4. ㉮ 열량, ㉯ 수분, ㉰ 간단 ✅