공조냉동기계기능사 필기시험 10회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 공조냉동기계기능사 필기시험 10회 핵심 요약노트







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1. 안전 관리 및 작업 수칙


안전 태도 및 교육

  • 안전 태도 형성: 작업자의 안전 태도를 형성하는 가장 유효한 방법은 안전에 관한 교육 실시입니다. (단순 훈시, 표지판 부착보다 효과적)


공구 사용 안전

  • 정 작업: 열처리된 단단한 표면은 정(Chisel)으로 가공하지 않습니다. 취성이 커서 부러지기 쉽습니다.

  • 해머 작업: 해머는 처음부터 강하게 때리지 않고, 처음에는 가볍게 때리고 점차 타격을 가해야 합니다.

  • 보호구 착용:

    • 추락 위험 작업: 안전대 (안전벨트), 안전모

    • 물체가 흩날릴 위험: 보안경

    • 감전 위험: 절연용 보호구

    • 고열 화상 위험: 용접용 앞치마, 장갑 등 내열 보호구 (안전대는 추락 방지용임)


전기 및 용접 안전

  • 방폭 구조 분류: 내압 방폭구조, 유입 방폭구조, 압력 방폭구조, 안전증 방폭구조, 본질안전 방폭구조, 특수 방폭구조 등이 있습니다. 자체 방폭구조는 해당되지 않습니다.

  • 단락 현상: 2개 이상의 전선이 접촉하여 폭음과 함께 녹아버리는 현상 (Short Circuit).

  • 가스 용접 (아세틸렌):

    • 용기 밸브는 서서히 열고 닫습니다.

    • 누설 검사는 비눗물을 사용합니다. (촛불, 성냥불 등 화기 금지)

    • 역화 방지를 위해 안전기를 사용합니다.

    • 전격 방지기는 전기 용접 시 주의사항입니다.


보일러 및 화재 안전

  • 보일러 사고 원인: 압력 초과, 과열, 취급 불량, 저수위 등이 있습니다. (수위 유지는 안전 사항임)

  • 보일러 화학 세관: 염산(HCl)을 많이 사용하는 이유는 스케일 용해 능력이 우수하고, 가격이 저렴하며, 부식 억제제 종류가 많기 때문입니다. 물에 대한 용해도는 크므로 세척이 용이합니다.

  • 가연물의 구비 조건:

    • 연소열이 많을 것

    • 산화되기 쉬울 것

    • 건조도가 양호할 것

    • 열전도율이 작을 것 (열이 쉽게 축적되어야 함)



2. 냉동 사이클 및 냉매 특성


냉동 사이클 장치

  • 수액기 (Receiver): 응축기와 팽창 밸브 사이 고압관에 설치되어, 증발기 부하 변동에 대응하여 냉매 공급을 원활하게 합니다.

  • 액해머 (Liquid Hammer) 현상: 압축기에 액체 냉매가 흡입될 경우 발생하며, 가장 먼저 압축기를 정지시켜야 합니다.

  • 압축기 토출 압력 상승 원인: 냉각수 온도 상승, 냉각수량 감소, 불응축 가스 증가, 냉매의 과충전.

  • 고압 차단 스위치 (HPS) 위치: 압축기 토출 지변(토출 밸브) 직전에 설치합니다. (고압 + 4 kg/cm^2 에서 작동)

  • 중간 냉각기 (Intercooler) 역할 (2단 압축):

    • 저단 압축기의 토출가스 온도를 낮춥니다.

    • 냉매액을 과냉각시켜 냉동 효과를 증대시킵니다.

    • 고단 압축기로의 냉매 가스 과냉각을 통해 압축비를 높게 유지합니다.


냉매 특성 및 종류

  • 냉매 순환량: 순환량이 가장 큰 냉매는 R-11입니다. (R-11 > R-21 > R-22 > NH3 순)

  • 냉동 효과: 암모니아(NH3)가 R-22나 R-12보다 냉동 효과 (kcal/kg)가 큽니다.

  • R-22 vs R-12: R-22는 R-12에 비해 저온용에 적합합니다.

  • 암모니아 (NH3) 특성:

    • 동(구리) 및 동합금, 아연을 부식시킵니다. (착이온 형성)

    • 철 및 강은 부식시키지 않습니다.

    • 물에 잘 용해되며, 냉동기유보다 가볍습니다.

  • 암모니아와 열교환기: NH3 냉매는 비열비 값이 크기 때문에 토출가스 온도가 높아 윤활유 열화 및 탄화가 발생하므로 열교환기를 설치하지 않습니다.


압축기 및 밸브

  • 2단 압축 장치: 1대의 압축기가 2대의 압축기 역할을 하는 것은 콤파운드 압축기입니다.

  • 열전식 팽창 밸브: 바이메탈과 전열기를 이용해 과열도를 제어합니다.

  • 유압 압력 조정 밸브: 오일펌프의 출구에 설치하여 유압을 정상 압력으로 조정합니다.

  • 압축기 상부 간격 (Top Clearance): 상부 간격이 크면 윤활유가 열화되기 쉽고, 체적 효율이 감소하며, 냉동 능력이 감소합니다.


냉동 방식

  • 직접 팽창식 특징 (간접식과 비교):

    • 냉매 순환량이 적습니다.

    • 냉매의 증발 온도가 높습니다.

    • 구조가 간단합니다.

    • 냉매 소비량(충전량)이 많습니다.

  • 흡수식 냉동 장치:

    • 장점: 전력 사용량이 적고, 소음/진동이 적으며, 용량 제어 범위가 넓습니다.

    • 단점: 여름철에도 보일러 운전이 필요합니다.

    • 적용 제외: 냉동 온도가 낮은 제빙 공장용에는 부적합합니다.


기타 냉동 부속 장치

  • 액순환식 증발기: 증발기와 액펌프 사이에 유체의 역류를 방지하기 위해 **역지 밸브 (체크 밸브)**를 부착합니다.

  • 저압 수액기 및 액펌프 위치: 저압 수액기 위치를 액펌프보다 약 1.2 m 정도 높게 설치하여 펌프 공동 현상(Cavitation)을 방지합니다.

  • 고온 가스 제상 장치: 고온 가스를 인출하기 적합한 위치는 유분리기와 응축기 사이입니다.



3. 배관 및 기초 전기


배관 이음쇠 및 작업

  • 직선 연결: 수평 배관을 서로 직선 연결할 때 유니언을 사용합니다.

  • 이경 부싱: 관경이 서로 다른 배관을 연결할 때 사용합니다.

  • 용접 강관 벤딩: 구부리고자 하는 관을 바이스에 물릴 때 용접선이 위로 향하게 물려야 터지지 않습니다.

  • 동관 벤딩: 동관 전용 벤더의 최소 곡률 반지름은 관 지름의 약 4~5배입니다.

  • 동관 용접: 동관을 이음할 때 가장 적당한 용접은 가스 용접입니다.


기초 전기 이론

  • 옴의 법칙: 전류는 전압에 비례하고 저항에 반비례합니다. (I = V / R)

  • 고유 저항: 저항(R)은 길이(L)에 비례하고 단면적(A)에 반비례합니다. (R = 고유 저항률 * L / A)



4. 공기조화 및 난방 설비


공기 조화 부하

  • 현열 부하: 물체의 온도 변화에만 기여하는 열. 조명(형광등)에 의한 부하는 대표적인 현열 부하입니다. (인체, 환기, 극간풍은 잠열 포함)

  • 쾌감 지표: 인체가 느끼는 온열 감각 (온도, 습도, 기류)의 영향을 하나로 모은 것은 유효 온도입니다.


공기 조화 방식 및 장치

  • 시퀀스 제어: 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 작동하는 제어 (예: 자동 판매기, 세탁기).

  • 개별 제어 방식: 각 실별 부하에 맞춰 개별 제어가 가능한 방식. (예: 유인 유닛 방식, 패키지 유닛 방식, 단일 덕트 변풍량 방식(VAV)).

  • 단일 덕트 정풍량 방식(CAV): 개별 제어 방식에 해당하지 않으며, 일괄 제어 방식입니다.

  • 이중 덕트 방식: 냉풍과 온풍을 혼합하여 토출하는 방식.

    • 단점: 냉/온풍 혼합 손실로 인해 단일 덕트 방식에 비해 에너지 소비량이 많습니다.

  • 댐퍼 종류:

    • 풍량 조절용: 버터플라이 댐퍼, 베인 댐퍼, 루버 댐퍼.

    • 역류 방지용: 릴리프 댐퍼.

  • 송풍기 (팬):

    • 시로코 팬 (Sirocco Fan): 저속 덕트 송풍기로서 저항 변화에 대한 풍량, 동력 변화가 크고, 정숙 운전에 적합합니다.

  • 집진기:

    • 사이클론 집진기: 배기가스에 선회력(회전력)을 부여하여 원심력으로 입자를 제거합니다.


난방 설비

  • 온수 난방 특징 (증기 난방과 비교):

    • 장점: 관 부식이 적고 수명이 길며, 여열이 있어 실온 급변이 적고, 취급이 용이하고 안전합니다.

    • 단점: 증기 난방에 비해 배관 지름과 방열 면적이 커져 설비비가 많이 듭니다.

  • 온수 난방 구분:

    • 저온수식: 온수 온도가 100 도 미만

    • 고온수식: 온수 온도가 100 도 이상

  • 증기 난방 방열기: 주로 열의 전도와 대류를 이용하는 것입니다. (복사 작용만 이용하는 것이 아님)

  • 보일러 상용 출력: 난방 부하 + 급탕 부하 + 배관 부하를 합산한 값입니다.


습공기 선도 (Psychrometric Chart)

  • 표시 값: 건구 온도, 습구 온도, 엔탈피, 상대 습도, 절대 습도, 비체적 등이 표시됩니다.

  • 미표시 값: 엔트로피는 습공기 선도에 표시되어 있지 않습니다.



5. 계산 문제 핵심 공식 (Plain Text Only)


1. 융해 잠열 (열량) 계산

  • 공식: 융해 잠열 (kcal) = 얼음의 질량 (kg) * 얼음의 융해 잠열 (kcal/kg)

  • 암기 값: 얼음의 융해 잠열 = 약 79.68 kcal/kg

  • 예시: 0 도 얼음 3.5 kg 융해 시 필요한 열량 (계산) 3.5 kg * 79.68 kcal/kg = 약 280 kcal


2. 압축기 소요 동력 (kW) 계산

  • 공식: 소요 동력 (kW) = [냉매 순환량 (kg/h) * 압축 열량 (kcal/kg)] / 860

    • 참고: 860은 1 kW * h를 kcal로 환산한 값 (860 kcal/kW * h)

  • 예시: 순환량 186 kg/h, 압축 열량 56 kcal/kg일 때 소요 동력 (계산) (186 * 56) / 860 = 약 12.11 kW


3. 원심식 압축기 냉동 능력 산정 (kW -> RT)

  • 고압가스 안전관리법 기준: 정격 출력 1.2 kW를 1일의 냉동 능력 **1 톤 (RT)**으로 봅니다.


4. 펌프 소요 마력 (PS) 계산

  • 공식: 소요 마력 (PS) = [물의 비중량 (kg/m^3) * 송출량 (m^3/min) * 전양정 (m)] / [75 * 펌프 효율] * (1/60)

    • 참고: 1 kW = 102 kg * m/s, 1 PS = 75 kg * m/s

  • 예시: 송출량 10 m^3/min, 전양정 8 m, 효율 75% (계산) (1000 * 10 * 8) / (75 * 0.75) * (1/60) = 약 23.70 PS


5. 방열 면적 (m^2) 계산

  • 공식: 소요 방열 면적 (m^2) = 난방 부하 (kcal/h) / 방열기 표준 방열량 (kcal/m^2 * h)

  • 암기 값: 온수 난방의 표준 방열량 = 450 kcal/m^2 * h

  • 예시: 난방 부하 3,600 kcal/h일 때 온수 방열기 소요 면적 (계산) 3600 / 450 = 8.0 m^2







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