공조냉동기계기능사 필기시험 5회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 공조냉동기계기능사 필기시험 5회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

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1. 안전 및 재료 관리


안전 일반 및 보호구

  • 가스 누설 검사: 아세틸렌과 같은 가연성 가스의 누설은 비눗물을 칠하여 확인하는 것이 가장 안전하고 적절한 방법입니다.

  • 안전사고의 심리적 요인: 안전사고를 유발하는 정신적 원인으로는 감정 (불안, 초조), 안전지식 부족, 방심, 판단력 부족 등이 있습니다.

  • 보호구 선정 및 사용: 보호구는 방호 성능이 우수하고 품질이 양호해야 합니다. 작업에 적절한 보호구를 선정해야 합니다.

  • 작업장 조명: 근로자가 안전하게 통행할 수 있는 통로에는 최소 75 lx 이상의 조명시설을 확보해야 합니다.

  • 소화기 사용: 유류화재 (B급 화재) 시에는 분말 소화기가 가장 적합합니다.


장비 및 재료 관리

  • 연삭숫돌 시험 운전: 연삭숫돌을 교체한 후에는 최소 3분 이상 공회전을 시켜 안전성을 확인해야 합니다.

  • 방폭 구조: 전기기기 방폭구조에는 내압(耐壓), 압력, 안전증(安全增), 유입(油入), 본질안전(本質安全) 방폭구조 등이 있으며, 차동 방폭구조는 해당되지 않습니다.

  • 차량계 하역운반기계: 지게차, 화물 자동차, 구내 운반차 등이 포함되며, 크레인은 이에 속하지 않습니다.

  • 광명단 도료: 일종의 사삼산화연(적연)으로 붉은빛을 띠며, 방청 효과가 매우 우수하여 기계류 도장 밑칠에 널리 사용됩니다. 은분은 광명단이 아닙니다.



2. 배관 및 설비


배관 종류 및 압력 기준

  • 통기관의 종류: 각개 통기관, 루프 통기관, 신정 통기관, 결합 통기관, 습윤 통기관 등이 있으며, 분해 통기관은 통기관의 종류가 아닙니다.

  • 도시가스 배관 압력 기준:

    • 저압: 0.1 MPa 미만

    • 중압: 0.1 MPa 이상 1 MPa 미만

    • 고압: 1 MPa 이상

  • 관의 지름이 다를 때 사용하는 이음쇠: 부싱(Bushing), 리듀서(Reducer), 편심 이경 소켓 등이 있으며, 리턴 밴드는 방향 전환용입니다.

  • 감압밸브: 고압측 압력을 필요한 압력으로 낮추어 저압측 압력을 일정하게 유지시키는 밸브입니다.


냉매 배관 시공

  • 흡입관 시공: 흡입관 입상이 매우 길 때는 약 10m마다 중간에 트랩(오일 트랩)을 설치하여 오일 회수를 돕습니다.

  • 플래시 가스(Flash Gas) 방지 조치: 프레온 냉매 액관에서 플래시 가스 발생을 방지하기 위해서는 응축 설계 온도를 높게 해야 합니다. 열교환기 설치, 액관 방열 등의 조치도 필요합니다.

  • 증기 트랩 (Steam Trap, ST): 응축수 및 공기를 배출하여 수격작용 및 배관 부식을 방지하는 장치입니다.



3. 냉동 이론 및 사이클


냉매의 특성 및 종류

  • 냉매 구비 조건: 증발 잠열이 클 것, 응고점이 낮을 것, 증기의 비열비가 작을 것 (이상적), 독성 및 가연성이 없을 것 등이 있습니다.

  • 암모니아 (NH3) 냉매: 냉동 효과가 크고 물에 잘 용해되지만, 독성이 있고 구리 계열 재료를 부식시키므로 밀폐형 압축기에는 사용할 수 없습니다.


냉동 사이클 구성 요소

  • 이상적인 압축 과정: 냉동장치에서 압축기의 이상적인 압축 과정은 등엔트로피 변화입니다.

  • 증발 과정: 표준 냉동 사이클의 증발 과정 동안 압력과 온도는 모두 일정합니다.

  • 팽창 밸브:

    • 정압식 자동 팽창 밸브 (AEV): 증발기 내의 압력에 의해서 작동하며, 증발기 압력을 일정하게 유지합니다.

    • 팽창 밸브를 적게 열었을 때: 냉매 순환량이 감소하여 증발기 과열도가 증가하고, 압축기 토출 온도 상승을 유발합니다.

  • 고압 차단 스위치 (HPS): 작동 압력은 통상적으로 정상적인 고압보다 약 4 kgf/cm2 정도 높게 설정합니다.

  • 만액식 증발기 전열 조건: 냉매측 전열을 좋게 하려면 열전달 증가를 위해 관 간격이 좁아야 합니다.


냉동 사이클 종류 및 계산

  • 역 카르노 사이클 (Reverse Carnot Cycle): 이상적인 냉동 사이클로서, 2개의 단열 과정과 2개의 등온 과정으로 이루어져 있습니다.

  • P-h 선도 (압력-엔탈피 선도)로 구할 수 있는 것: 냉동 능력, 성적 계수(COP), 냉매 순환량, 압축기 소요 동력 등을 구할 수 있으며, 마찰 계수는 구할 수 없습니다.

  • 2단 압축 2단 팽창 사이클 COP 공식: COP = 냉동 능력 / 압축 일 COP = [GL x (h1 - h8)] / [(GL x (h2 - h1)) + (GH x (h4 - h3))] (GL, GH는 저단, 고단 냉매 순환량입니다.)


브라인 (Brine) 종류

  • 염화칼슘 (CaCl2): 공정점 -55도C 이며, 저온용 브라인으로 제빙 및 공업용으로 많이 사용됩니다.

  • 염화나트륨 (NaCl): 식품 저장용으로 사용됩니다.



4. 공기조화 및 환기


공기 상태 및 선도

  • 상대 습도 (phi) 공식: phi = (습공기 수증기 분압 / 포화 수증기압) x 100 (%)

  • 수정 유효 온도 (CET): 유효 온도에 복사열의 영향을 고려한 온도 지표입니다.

  • 실내 장치 노점 온도 (R.A.D.P): 현열비선과 포화 곡선과의 교점 온도로, 취출 공기가 실내 잠열 부하를 제거하는 데 필요한 코일 표면 온도입니다.

  • 공기선도 구성 요소: b: 비체적, c: 절대습도, e: 엔탈피 등이 해당됩니다.


공조 방식 및 장치

  • 기계 환기법의 효과: 제1종 환기법 (급기/배기 모두 송풍기 사용)이 실내 압력 조절이 자유로워 환기 효과가 가장 큽니다.

  • 단일 덕트 정풍량 방식 (CAV): 실내 부하가 감소되어도 송풍량을 줄일 수 없어 실내 공기가 오염되거나 에너지가 낭비될 수 있다는 단점이 있습니다.

  • 패키지형 공조 방식: 실내 설치 및 덕트 접속 모두 가능하며, 개별 제어 및 유지 관리가 용이합니다.

  • 취출구 종류: 원형 또는 원추형 팬을 매달아 천장면을 따라 수평 방향으로 공기를 취출하는 것은 팬형 취출구입니다.

  • 전열교환기 (ERV) 사용: 외기량과 배기량의 밸런스를 조정할 때, 배기량은 외기량의 40% 이상을 확보해야 합니다.

  • 극간풍 방지: 회전문 설치, 이중문 설치, 에어커튼 설치 등이 적절합니다.



5. 열역학 및 열전달


열역학 기초

  • 엔탈피 변화 (Delta H) 공식: 기체 내부 에너지 변화가 없을 때 엔탈피 변화량은 다음과 같습니다. Delta H = (변화 후 압력 x 변화 후 체적) - (변화 전 압력 x 변화 전 체적)

  • 비열비 (감마) 공식: 정압 비열과 정적 비열의 비율입니다. 비열비 = 정압 비열 / 정적 비열

  • 도선에 흐르는 전류와 열량: 전류가 흐를 때 발생하는 열량은 전류의 세기의 제곱에 비례합니다.


열전달 및 덕트

  • 덕트 동압 (Dynamic Pressure, Pv) 공식: Pv는 공기의 비중량과 유속의 제곱에 비례하고 중력가속도에 반비례합니다. Pv = (공기의 비중량 x 유속의 제곱) / (2 x 중력가속도)

  • 벽체의 열량 이동 (Q) 공식: Q = 열관류율 x 상당 온도차

  • 열관류율 (K) 공식: 응축기의 열관류율(K)은 각 부위의 열저항의 합의 역수입니다. K = 1 / [ (1/열전달율) + (관 두께/관 열전도율) + (물때 두께/물때 열전도율) + (1/열전달율) ]







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