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공조냉동기계기술사 문제풀이

공조냉동기계기술사 문제풀이

  • 양경엽
  • |
  • 예문사
  • |
  • 2021-01-15 출간
  • |
  • 425페이지
  • |
  • 188 X 257 mm
  • |
  • ISBN 9788927437918
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출판사서평




공조냉동기술은 산업과 문화가 발달할수록 더욱더 필수적인 기술로서 인간에게 쾌적한 환경
을 제공하고 다양한 산업현장에 필요한 환경을 조성하기 위해 냉난방, 제빙, 식품저장, 가공 분야뿐만 아니라 경공업, 중화학공업, 의료업, 축산업, 원자력공업 등 광범위한 분야에 응용되고 있다. 공조냉동기술은 단독으로 또는 다른 기술과 병합하여 활용 범위가 매우 넓고 다양해서 이를 전문적으로 다룰 기술인력이 요구되고 있다.
공조냉동기술사는 이러한 분야의 공학적인 이론을 바탕으로 산업현장에서 요구되는 공정, 기계 및 기술과 관련된 직무를 수행할 수 있는 지식과 실무경력을 갖춘 전문기술인을 말한다. 그래서 흔히 기술사를 기술 자격증의 꽃이라고 부르기도 한다.
필자가 처음 기술사에 관심을 가지고 시험 준비를 하였을 때 교재 선택에 많은 어려움이 있었던 것으로 기억한다. 시중에 나와 있는 수험서가 많지도 않을뿐더러 대부분 저자의 서브 노트 형식으로 되어 있어서 처음 시험을 준비하는 입장에서는 큰 도움이 되지 않았고 저자의 주관적 요소가 들어 있는 요약식 교재는 오히려 혼란만 줄 뿐이었다. 그래서 기술사 시험을 준비하면서 처음 공부를 시작하는 수험생들을 위한 체계적인 기본교재의 필요성을 절실히 느꼈다. 이러한 이유로 공조냉동기계기술사 기본서와 함께 문제풀이 해설서를 집필하게 되었다.
이 책은 실제 기출문제와 연습문제를 수록하여 수험생들이 실제 시험장에서 깊이 있는 내용을 기술할 수 있도록 구성되었다. 기출문제를 분석해보면, 문제의 유형은 여러 형태로 변형되어 출제되지만 주요 내용은 단순하게 압축될 수 있다. 즉, 출제자마다 문제의 요구 조건은 조금씩 다를 수 있지만 기본적인 내용은 큰 틀에서 벗어나지 않는다. 따라서 기본서(양경엽, ?공조냉동기계기술사?, 예문사, 2020)를 완벽히 공부한 다음에 이 책으로 문제풀이에 익숙해지는 연습을 충분히 하길 바란다.
또한, 이 책에는 문제를 분석하는 연습을 할 수 있도록 관련 문제를 같이 수록하였다. 문제를 읽으면서 출제자가 어떤 취지로 문제를 출제하였는가를 스스로 파악하고 관련된 지식과 경험, 최근 동향 및 문제점 등을 수험자의 개인적 의견과 현업에서 경험했던 사례들을 반영하여 이론적 내용과 함께 개요, 본론, 결론 순으로 논리적으로 서술해 나간다면 높은 점수를 획득할 수 있을 것이다. 아울러 다른 수험서와 대학 기본서, 각종 기술 학회지 및 기술 관련 신문 등을 꾸준히 공부할 것을 추천한다.
기술사 시험은 기사 자격증 시험처럼 짧은 기간에 끝낼 수 있는 것은 아니다. 대부분의 수험생이 직장에 근무하면서 시험을 준비하는데, 직장생활과 가정생활을 병행하면서 시험을 준비하는 것이 결코 쉽지 않기 때문이다. 그래서 기술사 시험은 자신과의 싸움이라고 한다. 공부하는 과정에서 여러 가지 변수들이 공부를 중단하게 할 수 있지만, 여러 어려움을 극복하고 꾸준히 공부하다 보면 어느 순간 합격의 영광을 누릴 수 있을 것이다. 그러니 수험생 여러분들은 절대 포기하지 말고 끝까지 노력하여서 기술사 합격의 영광을 느껴보시길 기원하는 바이다.
기술사는 기술 직종에 종사하는 엔지니어들에게 있어서 누구나 한 번쯤 꿈꿔볼 수 있는 자격증이다. 하지만 꿈을 가진다고 누구에게나 합격의 영광이 주어지는 것은 아니다. 체계적으로 장기 계획을 세워서 중간에 포기하지 않고 한 걸음 한 걸음 나아가다 보면 어느새 합격하는 순간이 다가올 것이다.


목차


01|Carnot Cycle에 대하여 P-V 선도와 T-S 선도를 그리고 각각의 가정에 대하여 설명하시오.
02|다음 그림은 관 내 증발방식의 만액식 증발기를 사용한 냉동장치도이다. 운전조건이 아래와 같을 때 물음에 답하시오.
03|보일러 급수처리에 대해서 설명하시오.
04|어느 유체가 1지점에서 2지점으로 흐르고 있다. 정상류(Steady Flow)가 성립되기 위한 조건에 대하여 설명하시오.
05|다음 공조기 블록선도처럼 겨울철에 외기 ① (t1, x1)만을 예열하여 새로운 외기 ③ (t3, x3=x1)이 되고, 이때 실내공기 ② (, )와 단열혼합시켜 ④ (, )가 된 후, 실제 가습기 효율 를 고려한 물(수)분무(=일정)로 가습시켜 ⑤ (, )가 되고, 이를 다시 재열시켜 ⑥ 취출점 (, )이 되는 과정에 대하여 다음 물음에 답하시오.
06|공조설비 Commissioning의 필요성과 각 단계별 수행업무에 대해 설명하시오
07|1USRT는 몇 kcal/h인지 BTU 및 lb 단위를 이용하여 계산하시오.
08|제빙톤에 대하여 설명하시오.
09|공조급기 계통의 풍량을 측정한 결과, 측정풍량이 18,000CMH, 송풍기의 회전수는 800RPM으로 나타났다. 이에 대한 다음 물음에 답하시오.
10|건구온도 10℃, 상대습도 50%인 공기 1,000kg/h을 증기코일로 가열 및 증기가습에 의해 건구온도 38℃, 상대습도 50%로 변화시키는 경우에 대해 다음 질문에 답하시오.
11|열수분비(Moisture Ratio)를 정의하고, 순환수와 온수 및 증기에 의한 가습을 습공기 선도를 이용하여 상태점으로 설명하시오.
12|그림과 같은 공조시스템이 아래의 조건으로 가동되고 있을 때 물음에 답하시오.
13|플레이트 핀코일형 응축기의 R-22 냉동장치가 아래의 조건으로 운전되고 있다. 다음 물음에 답하시오.
14|단위와 물리량에 관한 다음 물음에 답하시오.
15|중간탱크를 적용한 고층건물 급수설비의 조닝방법과 특징을 설명하시오.
16|물(H2O)과 이산화탄소(CO2)의 삼중점에 대하여 각각 그림을 그리고 설명하시오.
17|건물의 에너지 절약을 위해서 VAV(Variable Air Volume) 방식이 많이 이용되고 있다. VAV 방식에 대하여 다음 물음에 답하시오.
18|공조시스템 선정 시 에너지 절약을 위해 검토되어야 할 사항을 모두 열거하시오.
19|J-T(Joule-Thomson) 효과의 원리에 대하여 설명하시오.
20|Joule-Thomson 계수를 공기 액화사이클과 관련하여 설명하시오.
21|공기필터에서 입자 크기에 따른 포집메커니즘과 포집효율을 설명하시오.
22|이중 효용 흡수식 냉동기의 개념을 확장한 삼중 효용 흡수식 냉동기의 작동원리를 설명하고, LiBr-물을 사용하는 삼중효용 흡수식 냉동기에서 기술적으로 예상되는 문제점을 서술하시오.
23|대류열전달계수(Heat Transfer Coefficient)를 계산하는 데 사용하는 다음 무차원 수의 정의와 물리적 의미에 대하여 설명하시오.
24|밀폐된 고층건축물의 연돌효과와 1층 출입구에서 발생하는 압력차를 수식을 제시하여 설명하시오.
25|연속적으로 작동하는 냉동기의 응축기를 예를 들어 정상상태 정상유동과정에서 열역학 제1법칙에 대하여 설명하시오.
26|피토튜브(Pitot Tube)에 의한 유량 측정원리를 설명하시오.
27|벽체에 대한 열관류율(K)을 구하는 식을 유도하고, 열관류율을 감소시킬 수 있는 방안에 대하여 설명하시오.
28|아래 그림과 같이 콘크리트로 된 외벽의 실내 측에 내장재를 부착했을 때 내장재의 실내 측 표면에 결로가 일어나지 않을 내장재 두께 (mm)를 구하시오.
29|건물의 외벽은 두께 20cm의 일반벽돌(열전도율 =0.68W/m·K), 두께 15cm의 유리섬유(열전도율 =0.038W/m·K), 두께 2cm의 석고보드(열전도율 =0.48W/m·K)로 구성되어 있다. 일반벽돌은 온도 =12℃, 열전달계수 =20W/m2·K의 공기에 노출되어 있고, 석고보드는 온도 =25℃, 열전달계수 =5W/m2·K의 공기에 노출되어 있을 때, 다음을 구하시오.
30|열교환기에서 대수평균온도차(Log Mean Temperature Difference)에 대해 설명하시오.
31|증기압축식 냉동기의 냉매가 갖추어야 할 일반적인 특성에 대해 다음과 같이 분류하여 기술하시오.
32|BIPV(건물일체형 태양광발전설비)에 대하여 설명하시오
33|전열교환기의 소자구조와 효율에 대하여 설명하시오.
34|자연통풍 방식과 강제통풍 방식의 냉각탑을 비교하여 설명하시오.
35|Heat Pump 방식 중 공기-물 방식(Air To Water System)에 대하여 ① 개요(개념), ② 방법, ③ 개략계통도(구조)를 그리고 기기의 역할 설명, ④ 적용가능한 곳에 대하여 기술하시오.
36|태양열과 가스를 이용한 하이브리드 흡수식 냉난방시스템에 대하여 설명하시오.
37|펠티에 효과(Peltier Effect)를 정의하고, 펠티에 효과를 이용한 냉동장치의 특징에 대해서 설명하시오.
38|환기 방식(제1종, 제2종, 제3종, 제4종)의 종류를 나열하고, 이에 대해 각각 기술하시오.
39|최근 공동주택 환기시스템의 필요 원인에 대해 기술하시오.
40|HACCP에 대해서 설명하시오.
41|구역형 집단에너지 사업(CES)에 대하여 설명하시오.
42|건구온도 28℃, 습구온도 18℃일 때 습공기가 증발기의 외부 표면을 지나 건구온도 13℃, 상대습도 70%로 냉각된다. 공기의 전면풍속이 2.0m/s라고 할 때, 냉방능력이 1RT인 증발기를 설계하고자 한다. 습공기 선도를 이용하여 다음을 구하시오.
43|건구온도(DB) 33℃, 상대습도(RH) 66%인 습공기(MA)에 대해 다음 사항을 관련식에 의해 계산하여 단위와 함께 설명하시오.
44|최근 1대의 실외기로 여러 대의 실내기를 운전하는 멀티 시스템에어컨에 대한 관심이 높다. 이러한 장치에서 E.P.R 밸브를 사용하여 그림의 p-h 선도와 같이 실내기의 증발온도가 서로 다르게 운전할 수 있는 장치를 설계하고자 할 경우에 대해 다음 물음에 답하시오.
45|아래 그림은 서로 다른 증발온도에서 3종의 냉동부하가 동시에 발생하는 암모니아(NH3) 냉동장치에 대한 시스템의 개략도와 관련 P-h 선도를 나타낸 것으로, 이를 참조하여 다음 질문에 관계식에 의해 계산하여 답하시오.
46|공조냉동장치를 운전하는 기술자는 압축기가 습압축이 발생되지 않도록 운전할 필요가 있다. 장치의 성능을 저하시키는 습압축의 원인과 영향, 그리고 그 대책에 대해 설명하시오.
47|다음 그림과 같은 2단 압축 1단 팽창식의 냉동기에서 냉동능력은 5RT이다. 여기서 저단 측의 냉매순환량을 , 중간냉각기의 냉매순환량을 , 저단 측의 압축기 소요동력을 , 고단 측의 압축기 소요동력을 , 성적계수를 COP라 할 때, 엔탈피()와 의 함수로서 다음 사항에 대해 설명하시오.
48|그림과 같은 R-12 냉동사이클에서 각 과정의 운동에너지와 위치에너지 변화를 무시할 경우 성적계수를 구하시오.
49|현장에서는 그림과 같은 냉동장치(연속적인 유회수 장치를 가진 강제순환식 냉동장치)가 많다. 다음 물음에 답하시오.
50|에너지 절약과 관련하여 액-가스 열교환기가 설치된 냉동장치에 대한 수요가 증대되고 있다. 이에 대하여 다음을 설명하시오.
51|증기압축식 냉동사이클의 배관의 압력강하, 열손실, 비가역을 고려한 실제 운전 냉동사이클과 표준 냉동사이클의 P-h 선도를 그리고 설명하시오.
52|냉동공조장치에서 압축기가 과열운전되는 경우의 원인과 영향 그리고 그 대책에 대해 설명하시오.
53|증기압축식 냉동시스템의 운전 중에 나타나는 다음 현상에 대하여 답하시오.
54|이중효용 흡수식 냉동기는 흡수용액의 흐름 방식에 따라 직렬흐름(Series Flow) 방식과 병렬흐름(Parallel Flow) 방식으로 구분된다. 고온 및 저온 재생기에서의 용액 농도 변화를 중점적으로 고려하여 두 방식의 차이를 설명하시오.
55|흡수식 냉동기(Absorption Refrigerator)에 대하여 다음을 설명하시오.
56|데시컨트 공조에 대하여 설명하시오.
57|액체 제습 냉방에 대하여 설명하시오.
58|현열 교환 방식에서 런 어라운드 방식(Run Around Sysrem)에 대하여 ① 개요(개념), ② 작동원리, ③ 특징, ④ 계통도(구조) 순으로 설명하시오.
59|대온도차 공조시스템(저온 냉수 공급 방식)에 대해서 다음 사항을 설명하시오.
60|연료의 고위발열량(Higher Heating Value)과 저위발열량(Lower Heating Value)에 대해 설명하시오.
61|CA냉장(Controlled Atmosphere Cold Storage)에 대한 다음 사항을 설명하시오.
62|Heat Pipe의 작동원리에 대하여 설명하시오.
63|판형 열교환기에 대하여 다음 사항을 설명하시오.
64|응축압력과 증발압력의 상승 및 저하가 냉동사이클에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 이에 대한 다음 물음에 답하시오.
65|절대습도와 상대습도의 차이점에 대하여 기술하시오.
66|농산물 저온저장고에서 온도, 습도, 제상, 환기관리에 대하여 설명하시오.
67|공조기(AHU)에서 외기 냉방의 필요성과 제어방법에 대하여 설명하시오.
68|열교환기의 입구와 출구에 연결한 U자관의 액주 차이가 50mm일 때 열교환기에서의 압력손실()을 계산하시오.
69|냉동장치에 수분이 혼입되면 각종 장해를 유발할 수 있는데, 다음 질문에 답하시오.
70|소음 및 진동을 방지하기 위한 건축계획 시 고려사항과 설비계획 시 고려사항을 기술하시오.
71|체감온도와 불쾌지수에 대하여 설명하시오.
72|냉방장치에서 열평형식과 물질평형식을 설명하시오.
73|물을 예로 하여 온도-엔트로피 선도에 포화액체선, 포화증기선, 임계점, 등온선, 등압선, 등체적선(등적선), 등엔탈피선을 그리고 설명하시오.
74|배관과 덕트 설계에서 수력직경을 사용하는 이유를 설명하고, 직사각형 단면에서 각 변의 길이가 와 인 덕트의 수력직경을 구하시오.
75|냉동창고와 선박냉동 등에 사용되고 있는 개방형 냉매압축기의 정의와 장단점에 대하여 설명하시오.
76|스크루 압축기의 특성을 설명하시오.
77|덕트의 부하 계산에서부터 덕트 시공사양까지의 덕트 설계순서를 작성하시오.
78|냉방부하의 구성요소 중 잠열부하의 종류에 대하여 설명하시오.
79|냉동시스템의 냉매배관 중 흡입배관의 관경 결정 시 고려사항을 3가지만 설명하시오.
80|R-1234yf 냉매의 특성에 대하여 설명하시오.
81|냉동시스템의 부속장치 중 유분리기의 설치목적, 설치위치, 구조 및 작동원리에 대하여 설명하시오.
82|증발식 응축기의 원리와 특성에 대하여 설명하시오.
83|열전달에 관계하는 무차원 수 중에서 Re, Pr, Nu에 대해 설명하시오.
84|신·재생에너지 공급의무화(RPS)제도에 대하여 설명하시오.
85|응축잠열회수식(Condensing) 보일러에 대하여 설명하시오.
86|제로에너지빌딩(ZEB:Zero-Energy Building)에 대하여 설명하시오.
87|공조와 냉동에 사용되는 냉매는 세계적인 환경규제에 의하여 대체로 자연냉매 → CFC(Chloro Fluoro Carbon, 염화불화탄소, 프레온 가스) → HCFC(Hydro Chloro Fluoro Carbon, 수소화염화불화탄소) → HFC(Hydro Fluoro Carbon, 수소화불화탄소) → LGWP(Low Global Warming Potential, 저지구온난화지수) 냉매 → 자연냉매로 바뀌는 경향을 보이고 있다. 이와 같은 변경과정 마다의 요인과 앞으로 사용될 자연냉매에 대하여 설명하시오.
88|응축 열전달에 대해 설명하시오.
89|습구온도와 단열포화온도를 비교하여 설명하시오.
90|「건축물의 냉방설비에 대한 설치 및 설계기준」에 의한 건축물의 중앙집중 냉방설비 설치 시 설치기준에 대하여 설명하시오.
91|냉매액이 압축기에 흡입되는 원인과 대책에 대하여 설명하시오.
92|이산화탄소(CO2)는 열펌프의 냉매로 사용되고 있고, 물(H2O)은 흡수식 냉동기의 냉매로 사용되고 있다. 다음 물음에 답하시오.
93|다층 벽체의 조건이 아래와 같을 때, 다음을 구하시오.
94|수랭식 냉동기의 정상운전 상태에서의 측정 결과가 아래와 같을 때, 다음을 구하시오.
95|정압비열이 정적비열보다 큰 이유와 고체, 액체, 기체의 비열비에 대하여 설명하시오.
96|냉동기 부속기기 중 투시경(Sight Glass)에 대하여 ① 설치위치(그림으로 그릴 것), ② 수분 침입 확인방법, ③ 충전냉매의 적정량 확인방법에 대하여 각각 설명하시오
97|다음 그림과 같은 수평배관에서 물이 흐르고 있다. A, B 지점에 유리관을 세울 경우 어느 쪽의 유리관에 물이 많이 상승하는지 쓰고 그 이유를 설명하시오.
98|건구온도 ℃, 상대습도 %의 공기 300kg과 건구온도 ℃, 상대습도 %의 공기 700kg을 혼합할 때 혼합공기의 건구온도와 절대습도를 구하고, 공기선도상에 이를 그리시오.
99|어느 공조기(AHU)에서 건구온도 및 상대습도가 26℃, 60%인 실내공기(상태 ②)가 건구온도 및 습구온도가 각각 32℃, 27℃인 외기(상태 ①)와 7:3의 비율로 혼합된 후(상태 ③) 냉각코일을 거쳐 AHU 출구(상태 ④)로 실내에 공급된다. 다음 물음에 답하시오.
100|다음 그림과 같은 공기조화장치가 있다. 물음에 답하시오.
101|다음 계통도상의 각 점을 적당히 가정하여 냉방 시 상태변화 과정을 공기선도상에 도시하시오.
102|그림과 같이 양면을 회반죽 마감한 내벽의 열관류율을 구하시오.
103|그림과 같은 외벽이 있다. 외기온도 -10℃, 실내온도 20℃, 외벽면적 10m2일 때, 다음 물리량을 계산하시오.
104|서울에 소재하고 있는 어느 건물을 난방하려고 한다. 난방도일은 HD18-18을 적용시키고 기타 조건은 다음과 같을 때, 연간 연료비를 구하시오.
105|실내온도 20℃, 외기온도 -15℃, 실내공기 노점온도 18℃인 방의 외벽이 그림과 같을 때, 물음에 답하시오.
106|그림과 같은 벽체의 열관류율 (kcal/m2ㆍh·℃)를 구하시오. 또한, 이 벽체에 50mm 보온재를 첨가할 때의 값을 구하고 보온재를 벽체의 실내 측과 외기 측에 둘 때의 실내 난방효과에 주는 차이점을 설명하시오.
107|다음과 같은 조건의 벽체에서 ①, ② 부분의 온도 , 를 구하시오.
108|A와 B 지점의 압력차를 베르누이 정리를 써서 구하시오.
109|다음 그림의 기준 수평면 AB에서 1m 높이에 있는 지점 1의 내경 15cm인 관이 점차로 커져서 지점 2에서 내경 30cm로 되어 있다. 지점 1에서의 압력 kg/cm2이라고 할 때 지점 2에서의 압력 를 구하시오.
110|다음 그림과 같은 덕트 계통에서 각 구간별 덕트 크기와 송풍기 동력을 덕트 설계법에 따라 구하시오.
111|공기 1,215m3/min을 전압 250Pa로 송풍하기 위한 전동기 출력(kW)을 구하시오.
112|500kVA의 변압기 3대를 수용하는 변전실의 필요환기량을 구하시오.
113|100명이 재실하는 실의 필요환기량을 구하시오.
114|다음 그림은 90℃의 환수를 보일러에 급수하는 장치이다. 여기서, 환수탱크의 수위는 펌프로부터 얼마나 높게 설치해야 하는지 구하시오.
115|원심펌프의 특성은 회전수에 의하여 변경되어 에너지 절약기법이 응용되고 있다. 동일 원심펌프의 회전수를 100%에서 80%로 변경하였을 때 펌프의 특성변화를 작도하고 설명하시오.
116|다음 그림과 같은 개방계 회로에서 조건을 참조하여 물음에 답하시오.
117|이론 냉동사이클로 작동하는 R-134a 냉동기의 냉동능력이 5kW이고 증발기 입구, 출구에서 냉매의 엔탈피가 각각 241.46kJ/kg, 388.32kJ/kg이고 응축기 입구에서 냉매의 엔탈피가 420.00kJ/kg이다. 증발온도가 -15℃, 응축온도가 30℃일 때 다음을 구하시오.
118|암모니아 냉동기가 -15℃의 증발온도와 35℃의 응축온도로 매분 500kg의 브라인(비열 0.8)을 냉각하면서 운전하고 있다. 냉매액은 과랭이 없고, 증발기 출구는 포화증기이며, 압축은 등엔탈피 과정이다. 이에 대한 다음 물음에 답하시오.
119|냉동효과가 147.91kJ/kg인 R-134a 건압축 냉동기의 실제 냉동능력이 200kW이다. 압축기 입구에서 냉매의 비체적이 0.18030m3/kg이고 체적효율이 80%일 때 압축기의 이론 피스톤배출량과 실제 피스톤배출량을 구하시오.
120|압축기 흡입냉매의 비체적이 0.14641m3/kg이고 실제 피스톤배출량이 300m3/h인 R-134a 건압축 냉동기의 냉동효과가 150.98kJ/kg이다. 체적효율이 78%라면 이 냉동기의 이론 냉동능력은 몇 kW인지 구하시오.
121|냉동능력이 50kW이고 성적계수가 4인 냉동기의 압축효율이 80%이고 기계효율이 88%라면 압축기를 구동시키는 전동기의 동력은 얼마인지 구하시오.
122|냉동능력이 7kW인 냉동기에서 수랭식 응축기의 냉각수 입·출구 온도차가 8℃일 때 냉각 유량을 구하시오.
123|전열면적이 30m2인 수랭식 응축기에서 응축에 필요한 열량이 139.5kW이다. 냉각수량이 0.33m3/min이고 냉각수 입구온도가 23℃일 때 산술평균온도차를 이용하여 응축온도를 구하시오.
124|암모니아용 수랭식 응축기에서 조건이 다음과 같을 때 열관류율을 구하시오.
125|풍량 20,000m3/h, 풍속 10m/s인 원형 덕트가 있다. 장방형 덕트로 환산할 때 장변과 단변을 구하시오.

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