공조냉동기계기능사 필기시험 1회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 공조냉동기계기능사 필기시험 1회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

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1. 안전 및 유지보수 관리 (Safety and Maintenance)


1.1. 전기 안전 및 재해율

  • 감전 위험 부품: 냉동기의 메인 스위치 차단 후에도 콘덴서는 잔류 전하를 가지고 있어 감전 사고의 원인이 될 수 있습니다. 점검 시 잔류 전하를 방전해야 합니다.

  • 재해율 공식 (연천인율): 연천인율 = (연간 재해자수 / 연평균 근로자수) * 1,000 (1년간 근로자 1,000명당 발생하는 재해자 수를 나타냅니다.)


1.2. 작업 안전 수칙

  • 수공구 사용 원칙: 작업에 적합한 공구가 없을 경우 절대 유사한 공구를 대용으로 사용해서는 안 됩니다. 반드시 적합한 공구를 사용해야 합니다.

  • 산소용접 역화 현상 조치: 역화(Back Fire)가 발생하면 아세틸렌 밸브를 즉시 닫고 이어서 산소 밸브도 닫아 화염 확산을 방지해야 합니다.

  • 냉동기 오일 조건: 사용 오일은 응고점이 낮아야 하며, 인화점은 높아야 안전합니다.


1.3. 냉동기 보호 장치

  • 가용전 (Fusible Plug): 불의의 사고(화재 등) 시 일정 온도(약 68~75°C 이하)에서 녹아 냉동장치의 파손을 방지합니다. 수액기에 주로 설치합니다. 구성 성분은 Cd(카드뮴), Bi(비스무트), Pb(납), Sn(주석), Sb(안티몬)입니다.

  • 고압차단 스위치 (HPS): 압축기 보호 장치로, 작동 압력(Cut out)은 통상적으로 정상 고압보다 약 4 kgf/cm² 정도 높게 설정합니다.



2. 열역학 및 냉동 사이클 (Thermodynamics & Cycle)


2.1. 기본 법칙 및 사이클

  • 열역학 제1법칙: 에너지 보존의 법칙 중 열과 일의 관계를 설명한 것으로, 열량과 일량이 상호 환산 가능함을 밝힙니다.

  • 등엔탈피 과정: 냉동 사이클 중 팽창 밸브에서 이루어지며, 엔탈피는 일정하고 압력은 강하합니다.

  • 과냉각 사이클: 팽창 밸브 직전의 냉매를 과냉각시켜 플래시 가스 발생을 방지하고 냉동 효과를 증대시키는 데 적합한 사이클입니다.

  • 표준 냉동 사이클: 압축비가 커지면 압축기 출구의 냉매가스 토출 온도는 상승하고, 체적 효율은 감소하며 냉동 능력이 감소합니다.


2.2. 냉동기 성능 계산

  • 냉동 능력 (RT) 계산: 1 RT는 0°C의 물 1 ton(1,000 kg)을 24시간 동안 0°C의 얼음으로 만드는 데 필요한 열량입니다. 냉동능력 (RT) = (제거할 열량, kcal/h) / 3,320 (kcal/h)

  • 성적계수 (COP): 냉동 효과를 압축 일량으로 나눈 값입니다. COP = 냉동효과 (kcal/h) / (압축일 (HP) * 641 (kcal/h/HP)) (단, 1 HP 약 641 kcal/h)

  • 열량 계산 (상변화 포함): 물의 현열 제거 및 응고 잠열을 포함한 총 제거 열량. 총 제거 열량 Q = q1 (현열) + q2 (잠열) q1 = 질량 * 비열 * 온도차 q2 = 질량 * 응고 잠열 (예시: 1 ton의 물 15°C -> 0°C 얼음 = 397,000 kJ)

  • 엔트로피 변화 (델타 S): 델타 S = 질량 * 비열 * ln(T2 / T1) (T는 절대 온도, K 단위 사용)


2.3. 응축기 및 팽창 밸브

  • 응축 부하 (Condenser Load): 응축기에서 냉각수에 의해 제거되는 총 열량입니다. Qc = Qe (증발 부하) + W (압축기 소요 동력) p-h 선도에서 응축부하는 압축기 토출구 엔탈피(h2)와 팽창 밸브 입구 엔탈피(h3)의 차이(h2 - h3)로 표현됩니다.

  • 팽창 밸브 제어: 팽창 밸브를 너무 닫으면 냉매 유량이 줄어들어 증발 압력이 저하되고 증발기 온도가 저하됩니다. (증발 압력이 높아진다는 것은 틀린 설명입니다.)

  • 감온식 팽창 밸브 영향 인자: 증발기 압력, 스프링 압력, 감온통 압력 세 가지 힘의 평형으로 작동합니다.

  • 전자식 팽창 밸브: 응축압력 변화에 직접 영향을 받지 않으며, 증발기의 냉매 유량을 전자 제어 장치로 조절하는 밸브입니다.



3. 냉매 및 주요 기기 (Refrigerant & Equipment)


3.1. 냉매 및 압축기

  • 프레온 냉매 호칭 기호: 탄소(C), 수소(H), 염소(Cl), 불소(F)로 구성되며, **산소(O)**는 호칭 기호 결정과 관계가 없습니다.

  • HCFC계 냉매: **수소(H), 염소(Cl), 불소(F), 탄소(C)**로 구성된 냉매 계열입니다. (예: R-22)

  • 원심식 압축기: 비체적식 압축기이며, 저압 냉매를 사용하고 대용량에 적합합니다. 서징 현상이 발생할 수 있습니다.


3.2. 특수 사이클

  • 2원 냉동 사이클 (Two-Stage Refrigeration Cycle): 매우 낮은 온도(-40°C 이하 등)의 냉동이 필요할 때 사용하는 사이클입니다. 고온 측과 저온 측의 냉동 사이클을 중간 열교환기를 통해 연결하여 사용합니다.



4. 공기조화 및 설비 시스템 (Air Conditioning)


4.1. 공기조화 방식 및 부하

  • 전공기 방식: 덕트가 크게 되어 설치 공간이 크지만, 송풍량이 충분하여 실내 공기의 오염이 작고 외기 냉방이 가능합니다. 고성능 공기 정화 장치 설치가 가능합니다.

  • 팬코일 유닛 (FCU) 방식: 개별 제어가 가능하고 이송 동력이 작지만, 부분 부하 시 도입 외기량이 적어 실내 공기 오염이 심해질 수 있습니다.

  • 난방 부하: 침입 외기(틈새 바람)에 의한 열손실에는 현열, 잠열에 의한 손실 및 굴뚝 효과에 의한 손실이 포함되나, 크롤 공간(Crawl Space)의 열손실은 침입 외기와 직접적인 관계가 적습니다.

  • 현열량 계산: 현열량 (kcal/h) = 풍량 (kg/h) * 공기의 비열 (0.24 kcal/kg·°C) * 온도차 (°C)


4.2. 쾌적 환경 및 기류

  • 유효온도 (Effective Temperature): 온도, 습도, 기류의 3요소를 1개의 지수로 나타낸 것으로, 상대 습도 100%, 풍속 0 m/s인 경우의 온도를 말합니다.

  • 콜드 드래프트 (Cold Draft) 현상: 실내 공기가 주위 벽면 온도가 낮거나 기류 속도가 빠르거나, 창문 극간풍이 많을 때 추위를 느끼는 현상입니다. 동절기 창문의 극간풍이 없을 때는 원인이 아닙니다.

  • 환기: 실내의 오염된 공기를 신선한 공기로 희석 또는 교환하는 것을 말합니다.

  • 일산화탄소 (CO) 허용 기준: 공기조화 시설 내에서 시간당 평균 25 ppm 이하를 허용합니다.


4.3. 송풍 및 덕트

  • 축류 취출구: 노즐형은 구조가 간단하며 도달 거리가 긴 축류형 취출구 방식입니다.

  • 원심식 송풍기 종류: 터보형, 다익형, 플레이트형이 있으며, 프로펠러형은 축류형 송풍기에 속합니다.

  • 동압 계산: 동압 (mmAq) = (유속² * 비중량) / (2 * 중력가속도) (예시: 유속 10 m/s, 비중량 1.2 kgf/m³, 중력가속도 9.8 m/s² -> 약 6 mmAq)



5. 보일러 및 설비 공사 (Boiler & Installation)


5.1. 보일러 및 난방

  • 수관 보일러: 전열 면적이 크고 가동 시간이 짧으며, 고압 증기를 만들기 쉬워 대용량에 적합합니다.

  • 증발률: 전열면 증발률은 실제 증발량(kg/h)을 전열 면적(m²)으로 나눈 값입니다. 증발률 (kg/m²h) = 실제 증발량 / 전열 면적

  • 방열기 EDR: **상당 방열 면적 (Equivalent Direct Radiating Surface)**을 의미합니다.

  • 보일러 스케일 방지: 급수 중 불순물 제거, 청정제 사용, 수질 분석을 통한 한계값 유지 등이 있으며, 보일러판을 매끄럽게 하는 것은 스케일 방지책이 아닙니다.

  • 복사 난방 특징: 실내 쾌감도가 높고 온도 분포가 균등하지만, 외기 온도 급변에 대한 방열량 조절이 어렵습니다.


5.2. 배관 및 공구

  • 냉동 장치 설비 순서: 누설시험 → 진공시험 → 냉매충전 → 배관의 방열공사 → 냉각운전

  • 배관 이음쇠:

    • 플랜지 이음: 시트 모양에 따라 삽입형, 홈꼴형, 유함형 등으로 구분됩니다.

    • 소켓 이음: 주철관을 직선으로 연결하는 접속법입니다.

    • 스위블형 이음쇠: 저압 증기나 온수 배관의 분기관에 이용하며, 굴곡부에서 압력 강하가 생깁니다.

  • 동관 공작용 공구: 익스펜더, 사이징 툴, 튜브 벤더 등이 있으며, 봄볼은 연관의 구멍을 뚫을 때 사용합니다.







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