공조냉동기계기능사 필기시험 3회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 공조냉동기계기능사 필기시험 3회 핵심 요약노트







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1. 산업안전 및 일반 지식


1-1. 산업 안전의 3대 원칙 및 이점

  • 안전 대책의 3원칙:

    1. 기술적 대책

    2. 교육적 대책

    3. 관리적 대책

  • 산업 안전 증진의 이점: 기업 신뢰도 향상, 이직률 감소, 고유 기술 축적 및 품질 향상. (투자 경비는 감소시키는 것이 목표입니다.)

  • 특정 장비의 사전 점검: 구내 운반차 작업 시 와이어로프 이상 유무는 점검 사항에 해당되지 않습니다. (와이어로프는 크레인 등에 해당)


1-2. 보호 장구 및 방폭 구조

  • 산소 결핍 장소용 마스크: 송기마스크 (유해물 농도가 높거나 산소가 결핍된 장소에 사용).

    • 방진마스크: 미립자 물질 흡입 방지.

    • 방독마스크: 유독성 가스 발생 지역에 사용.

  • 전기기기의 방폭 구조 종류: 내압, 유입, 압력, 안전증, 본질안전 방폭구조가 있습니다.


1-3. 작업 안전 수칙

  • 해머 작업 시: 처음부터 힘을 주어 때리지 않고 서서히 힘을 주어 때립니다. 보호안경을 착용하며, 장갑은 끼지 않습니다.

  • 산소-아세틸렌 용접 시 역화 원인: 토치 팁 과열, 사용가스 압력 부적당, 팁 끝 이물질 막힘, 아세틸렌 공급 압력 낮음 등이 있습니다. (토치에 절연장치 유무는 무관합니다.)



2. 배관, 보일러 및 열원 설비


2-1. 배관 및 신축 이음

  • 신축이음장치:

    • 루프형 신축이음 (신축곡관): 관의 구부림을 이용하여 신축을 흡수하는 방식.

  • 냉동장치 배관 주의사항: 온도 변화에 의한 신축을 고려해야 하며, 굴곡부는 가능한 한 작게 하고 곡률반경은 크게 해야 합니다.


2-2. 보일러 설비

  • 보일러 사고 및 현상:

    • 캐리오버 (기수공발): 발생 증기 중 물방울이 포함되어 송기되는 현상. (보일러 강도 부족으로 인한 파열 원인과는 무관합니다.)

  • 과열 증기 사용 장점: 열효율 증가, 증기 소비량 감소, 부식 및 수격 작용 방지. (보일러 관 내의 물때는 직접적인 영향이 적습니다.)

  • 보일러 계측기/안전장치 (가스용): 가스 사용량 측정 유량계, 연료/가스 누설 자동 차단 장치, 급수 입구의 급수 온도계 등이 필요합니다.


2-3. 자동 제어 및 안전 장치

  • 화염 검출기 종류:

    • 플레임 아이 (Flame Eye): 화염에서 발생하는 적외선을 이용하여 검출.

    • 플레임 로드 (Flame Rod): 화염의 전기전도성을 이용하여 검출.

  • 유류 보일러 자동 점화 순서: 송풍기 기동 -> 프리퍼지 -> 점화용 버너 착화 -> 연료 펌프 기동 -> 주버너 착화. (화염 검출기 작동 후 다음 단계는 전자 밸브 열림입니다.)


2-4. 온수 난방 및 보온재

  • 온수 난방 팽창 탱크:

    • 밀폐식: 수위계, 압력계, 안전밸브를 설치. (배기관/통기관은 개방식에 설치.)

  • 보온재: 규조토는 단열 효과가 낮으며, 500 C 이하의 파이프, 탱크 등에 사용됩니다.


2-5. 열교환기 및 효율 장치

  • 열교환기 (Shell & Tube형): 전열관 내 유속은 내식성 등을 고려하여 약 1.8 m/s 이하가 바람직합니다. (증기와 온수 흐름은 역류가 바람직하며, 열관류율은 재료와 유체 종류에 따라 다릅니다.)

  • 보일러 효율 증대 장치:

    • 절탄기 (Economizer): 배기가스 현열을 이용하여 급수를 예열.

    • 공기 예열기: 열효율 증가, 연소 효율 증대, 노 내 연소 속도 증가. (노 내 연소 속도가 감소하는 것은 틀린 설명입니다.)



3. 냉동 이론 및 구성 요소


3-1. 냉동 이론 및 계산

  • 비체적 (Specific Volume): 단위 질량당 체적을 의미합니다.

  • 2차 냉매 (간접 냉매): 브라인, 냉수 등. 감열에 의해 열을 운반합니다. (1차 냉매는 잠열로 열을 운반.)

  • 엔탈피 변화: 팽창밸브에서 냉매가 통과하는 교축 팽창 과정은 엔탈피가 일정합니다. (압력 강하, 온도 저하, 비체적 상승)

  • 일과 열량 환산: 1 kcal 약 427 kg*m

    • 76 kg*m/s의 일량: (76 * 3,600) / 427 약 641 kcal/h


3-2. 압축기 및 밸브

  • 왕복동식 압축기 특징: 압축 능력이 크고, 진동이 크며, 압축이 단속적입니다. (회전식에 비해 압축 능력이 작다는 설명은 틀렸습니다.)

  • 회전식 압축기 특징: 부품수가 적고 흡입 밸브가 없으며 압축이 연속적입니다. (대형 및 저온용보다는 중*소용량에 많이 사용됩니다.)

  • 안전 밸브 작동 압력: 고압 차단 스위치 작동 압력보다 다소 높게 설정합니다.

  • 증발 압력 조절 밸브 (Evaporating Pressure Regulator): 증발기 내의 압력이 일정 압력 이하가 되는 것을 방지하여, 증발 온도를 일정하게 유지합니다.

  • 고속 다기통 압축기 밸브: 주로 플레이트 밸브를 사용합니다.


3-3. 냉동 시스템 부속 장치

  • 냉매 건조기 (Dryer):

    • 설치 위치: 팽창 밸브 직전의 액관에 설치.

    • 목적: 프레온 냉매는 수분에 잘 용해되지 않아 팽창 밸브의 동결을 방지하기 위함.

  • 프레온 냉동 장치 불필요 장치:

    • 워터재킷 (Water Jacket): 실린더를 냉각하는 장치로 암모니아 냉동 장치에서 필요합니다.

  • 가스 퍼저 (Gas Purger): 불응축 가스를 제거. 응축기와 수액기의 균압관에 설치.

  • 제빙 장치: 결빙된 얼음을 떼어낼 때 얼음 표면을 녹이는 기기는 용빙조입니다.


3-4. 응축기 및 냉매 부족 현상

  • 수랭식 응축기: 응축 부하가 크게 증가하면 응축 압력 상승에 영향을 줍니다. (냉각수량 부족, 스케일 부착, 불응축 가스 혼입, 냉매 과충전 시 압력 상승.)

  • 냉매 부족 시 현상:

    • 냉동 능력이 감소.

    • 고압측의 압력이 감소.

    • 흡입관에 서리가 붙지 않음.

    • 흡입 가스가 과열됨.

  • 표준 냉동 사이클 조건:

    • 증발 온도: -15 C

    • 응축 온도: 30 C

    • 팽창 밸브 입구 냉매액 온도: 25 C

    • 압축기 흡입 가스 온도: -15 C


3-5. 단위 환산

  • 표준 대기압 (1 atm): 760 mmHg, 1.0332 kgf/cm2, 약 101325 Pa, 약 1.01325 bar.



4. 공기 조화 및 난방 설비


4-1. 난방 방식

  • 방열체 불필요 난방: 온풍 난방 (가열된 공기를 직접 실내에 공급).

  • 복사 냉난방 방식: 파이프 코일을 바닥이나 천장 등에 설치하고 냉수/온수를 보내 냉난방하는 방식.


4-2. 가습 및 감습

  • 가습 방식:

    • 기화식: 증발포를 사용하여 물과 공기의 접촉 면적을 크게 하여 수분을 자연스럽게 증발시키는 방식.

  • 감습 장치:

    • 냉각 감습: 노점 온도 이하로 냉각하여 감습.

    • 압축 감습: 소요 동력이 크므로 소규모 장치에 이용. (동력 소비가 적다는 설명은 틀림.)

    • 흡수식: 흡수성이 큰 용액 이용.

    • 흡착식: 고체 흡수제 이용.


4-3. 공기 조화 이론 및 계산

  • 상대 습도 (Phi): (습공기 수증기 분압 / 포화 수증기압) * 100 (%)

  • 실내 취득 감열량 (Sensible Heat) 계산:

    • 감열량 = 비열 * 비중량 * 송풍량 * (실내 온도 - 급기 온도)

    • 35,000 kcal/h = 0.24 * 1.29 * 9,000 * (25 - T 급기)

    • T 급기 약 12.4 C


4-4. 공기 조화 시스템 구성 요소

  • 공기 세정기: 유입 공기 정화를 위해 루버를 설치. (일리미네이터는 물방울 제거.)

  • 냉각 코일:

    • 직접 팽창 코일 (Direct Expansion Coil): 증발관 내에 냉매를 팽창시켜 그 증발 잠열을 이용하여 공기를 냉각.

    • 설치: 관이 수평으로 놓이게 설치. 공기 풍속은 2 ~ 3 m/s가 적절하며, 공기류와 수류 방향은 역류가 바람직합니다.

  • 덕트 방식:

    • 단일 덕트 정풍량 방식: 각 실마다 부하 변동에 대응하기 곤란합니다. (부하 변동이 다른 경우 구역 구분이 필요.)


4-5. 팬 (Fan) 및 기류

  • 팬의 효율 (전압 효율): 전압 효율 = 공기 동력 / 축 동력

  • 강하 거리 (Drop): 공조용 급기 덕트에서 취출된 공기가 어느 일정 거리만큼 진행했을 때의 기류 중심선과 취출구 중심의 수직 거리.



5. 기타 설비 및 계산


5-1. 펌프 및 전력 계산

  • 펌프 소요 마력 (PS):

    • PS = [물의 비중량(kg/m3) * 송출량(m3/min) * 전양정(m)] / [75 * 펌프 효율(eta)]

    • PS = (1,000 * 10 * 8) / (75 * 0.75) * (1/60) 약 23.7 PS

  • 전열기 소비 전력: 전력은 전압의 제곱에 비례합니다.

    • P1 / V1^2 = P2 / V2^2 -> 300 W / 200^2 = x W / 100^2

    • x = 300 * (100^2 / 200^2) = 300 * (1 / 4) = 75 W


5-2. 공구 및 재료

  • 관 절단 공구: 파이프 커터. (파이프 리머: 내면 다듬기, 오스터: 나사 내기, 드레서: 플레어 가공 후 다듬기)

  • 패킹: 합성수지 패킹은 탄성이 부족하여 석면, 고무 등과 조합하며, 내열 범위는 -260 C ~ 260 C 정도입니다.

  • 지열 열펌프 종류: 지하수 이용, 지표수 이용, 토양 이용 열펌프가 있습니다. (엔진 구동은 구동 방식에 따른 분류입니다.)







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