자동차 정비 기사 열역학｜출제범위와 열·일·효율 계산 연습

자동차 정비 기사 열역학은 필기 ‘일반기계 및 열역학’에 포함됩니다. 현행 2026~2028년 출제기준에는 일과 열, 물질의 성질·상태, 각종 사이클, 열역학 제1·제2법칙이 들어 있습니다. 이 과목의 20문항은 기계재료와 기계요소·재료역학 기초까지 합친 수이므로, 열역학만 20문항으로 생각하면 공부 비중을 잘못 잡을 수 있습니다.

자동차정비기사 공식 출제기준 보기

출제기준에서 먼저 체크할 범위

위 범위는 Q-Net 출제기준 PDF 1~2쪽에서 확인할 수 있습니다. 열역학을 처음 복습한다면 상태량과 단위를 정리한 뒤 제1법칙 계산, 사이클의 열효율 순서로 연결해 보세요. 아래는 기본식 이해를 위한 자체 연습 예제입니다.

1. 이상기체 계산은 절대온도·절대압력부터

같은 양의 이상기체에서는 p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂를 사용합니다. 온도는 K, 압력은 절대압력으로 맞춥니다. 체적이 일정한 문제라면 V가 약분되어 p₂ = p₁ × T₂/T₁로 간단해집니다. 이 관계와 단위 조건은 OpenStax 이상기체 설명에서도 확인할 수 있습니다.

연습: 기체량과 체적이 일정한 이상기체의 초기 절대압력이 150 kPa, 온도가 300 K입니다. 온도가 360 K가 되면 압력은 얼마일까요?

p₂ = 150 × 360/300 = 180 kPa입니다. 온도가 20% 높아져 절대압력도 20% 높아집니다. 오답을 고칠 때는 비례식만 외우기보다 ‘기체량 일정·체적 일정’ 두 조건에 밑줄을 그으세요. 실제 타이어의 권장 공기압을 구하는 예제가 아닙니다.

2. 제1법칙은 계가 한 일인지부터 읽기

밀폐계의 운동·위치에너지 변화가 없다고 할 때, 계로 들어온 열을 양수, 계가 외부에 한 일을 양수로 정하면 ΔU = Q − W입니다. 같은 ‘일’이어도 외부가 계에 일을 한 경우에는 이 부호 기준에서 W가 음수입니다. 교재마다 기호를 다르게 둘 수 있으므로 식 옆의 부호 정의를 함께 읽는 것이 중요합니다. 제1법칙과 부호 기준

연습: 계가 열 80 kJ를 받아 외부에 25 kJ의 일을 했습니다. 내부에너지 변화는 80 − 25 = 55 kJ 증가입니다. 반대로 단열 상태에서 외부가 계에 25 kJ의 일을 했다면 Q = 0, W = −25 kJ이므로 ΔU = 25 kJ입니다.

두 계산을 한 줄씩 나란히 적고 ‘받은 열 / 계가 한 일 / 내부에너지 변화’를 표시해 보세요. 숫자보다 에너지의 출입 방향을 먼저 적으면 부호 실수를 찾기 쉽습니다.

3. 열효율의 분모는 들어온 열

한 사이클을 마치는 열기관에서 받은 열과 버린 열의 크기를 각각 Q_in, Q_out이라고 하면, 순일은 Q_in − Q_out입니다. 열효율은 η = 순일/Q_in으로 계산합니다. 내부에너지가 처음 상태로 돌아오는 사이클과 그중 한 과정은 구분해야 합니다. 열기관과 효율 공식

연습: 한 사이클에서 500 kJ를 받아 325 kJ를 방출했다면 순일은 175 kJ, 열효율은 175/500 = 0.35, 즉 35%입니다. 175/325로 나누면 버린 열을 분모로 사용한 오답입니다. 이 수치는 특정 자동차 엔진의 실제 효율이 아니라 계산용 조건입니다.

오답노트는 네 칸이면 시작할 수 있습니다

‘문제 조건 → 사용할 식 → 단위와 부호 → 틀린 이유’로 네 칸을 만들어 위 예제를 다시 풀어보세요. 조건 칸이 비어 있다면 공식 암기에 앞서 밀폐계·사이클·정적 조건을 구분하는 연습부터 하는 편이 좋습니다. 기본 계산이 익숙해지면 출제기준에 적힌 각 사이클과 엔트로피 범위를 이어서 복습하면 됩니다.

필기 전체 과목과 과락 기준은 자동차정비기사 필기 점수 안내에서, 공개문제 파일은 공개문제 PDF 다운로드 안내에서 확인할 수 있습니다.

공식 자료와 개념 참고

• Q-Net 자동차정비기사 종목정보
• Q-Net 자동차정비기사 출제기준 — 적용기간 2026.1.1~2028.12.31, 열역학 1~2쪽
• 개념 참고: OpenStax University Physics Volume 2의 위 링크 세 절. 예제 수치와 학습 순서는 TV왕이 구성했습니다.