[공조냉동기계기능사 필기] 14년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

담금질(열처리)한 공구나 재료는 처음부터 강하게 두들기면 표면이 깨지거나 파편이 튈 위험이 있으므로, 처음에는 가볍게 시작해 점차 힘을 높이는 것이 올바른 작업수칙이다.
해머 상태를 수시로 확인하고 장갑이나 기름 묻은 손으로 자루를 잡지 않으며, 공동 작업 시 호흡을 맞추는 것은 모두 타당한 안전수칙이다.

고압가스 안전관리 기준(출제 당시 기준)에 따르면 산소나 가연성가스의 저장설비 주위 8m 이내에서는 화기 취급이 금지된다.
저장설비와 화기 사이에는 충분한 우회거리를 확보해 누출 시 발화로 이어지지 않도록 하는 것이 이 규정의 취지다.

안전사고 발생 원인 중 감정은 대표적인 심리적 요인에 해당한다.
극도의 피로감, 육체적 능력의 초과, 신경계통의 이상은 신체 상태와 관련된 생리적 요인으로 분류된다.

아세틸렌은 가연성·폭발성이 강한 가스이므로 불꽃을 직접 대는 방식은 위험하며, 가스 누출 여부는 비눗물을 칠해 기포 발생으로 확인하는 것이 안전한 방법이다.
촛불이나 성냥불로 검사하면 누출된 가스에 불이 붙어 화재·폭발로 이어질 수 있고, 기름을 칠하는 것은 누출 확인 수단이 되지 못할 뿐 아니라 가스 설비에서 기름은 발화 위험이 있어 금물이다.

중량물을 취급하는 작업장에서는 낙하물로부터 발가락을 보호해야 하므로 강제선심(쇠로 된 안전심)이 든 안전화를 착용해야 하며, 앞부분이 고무로 된 신발은 충격 보호력이 부족해 적합하지 않다.
용접 작업에는 쇠붙이가 없는 부도체 안전화를, 부식성 약품을 다룰 때는 고무제 장화를 착용하며, 크기가 맞지 않는 안전화는 착용하지 않는 것이 원칙이다.

전기설비에서 발생하는 C급(전기) 화재에는 통전 중에도 안전하게 쓸 수 있는 분말 소화기와 CO2(이산화탄소) 소화기가 적합하다.
건조사나 포말·물 소화기는 물이나 습기를 포함해 감전 위험이 있어 전기화재에는 사용을 피해야 한다.

만수보존법에서 보일러수의 pH는 약알칼리성인 11~12 정도로 유지해야 관 내부의 부식을 막을 수 있다.
pH를 4~5의 산성 영역으로 유지한다는 서술은 오히려 부식을 촉진하므로 틀린 내용이다.
휴지기간이 6개월 이상으로 길면 건조보존법을, 비교적 짧은 기간(3개월 정도) 휴지할 때는 만수보존법을 택하며, 건조보존 시 청소 후 완전히 건조시키는 것도 옳은 설명이다.

연삭기의 받침대는 숫돌차의 중심과 같은 높이로 설치하고 그 간격을 3mm 이내로 조정하는 것이 안전기준이다.
받침대가 숫돌차 중심보다 낮거나 높으면 가공물이 숫돌과 받침대 사이에 끼여 튕겨 나올 위험이 커진다.

이음매가 있는 것이 와이어로프 사용금지 기준에 해당하며, 이음매가 없는 정상적인 로프는 사용금지 대상이 아니다.
열이나 전기충격에 의해 손상된 것은 사용을 금지한다.
지름 감소가 공칭지름의 7%를 초과하는 것은 사용을 금지한다.
심하게 변형되거나 부식된 것은 사용을 금지한다.

퓨즈는 회로에 정격을 초과하는 과전류가 흐를 때 용단되어 전로를 차단함으로써 전선과 기기를 보호하는 장치이다.
기동전류·과전압·누설전류를 직접 차단하는 목적으로 쓰이지는 않는다.

응축압력이 높아지는 주된 원인은 냉각능력 부족이나 불응축가스 혼입이므로, 냉매를 과충전하는 것은 오히려 응축압력을 더 높이는 결과를 가져와 대책이 될 수 없다.
가스퍼저로 불응축가스를 배출하는 것은 응축압력을 낮추는 대책이다.
냉각수 배관의 막힘을 점검·수리하는 것도 응축압력을 낮추는 대책이다.
냉각면적을 추가하는 것도 응축압력을 낮추는 대책이다.

안전표지는 위험 요인에 대한 시각적 경고와 주의력 환기를 통해 불안전한 행동과 재해를 예방하기 위한 것이며, 사업장 경계 구분은 안전표지의 목적이 아니다.

상용주파수(60Hz) 교류에서 사람이 전류의 흐름을 느끼기 시작하는 최소감지전류는 약 1mA 수준이다.

동력에 의해 운전되는 컨베이어 등에서 근로자 신체 일부가 말려들 위험이 있는 경우에는 즉시 운전을 멈출 수 있는 비상정지장치를 설치해야 한다.
권과방지장치는 권상장치의 과권상 방지, 해지장치는 훅의 이탈 방지, 이탈 및 역주행 방지장치는 궤도식 설비에 쓰이는 것으로 컨베이어 말림 위험과는 목적이 다르다.

보일러 안전밸브는 증기 압력이 설정치를 초과하면 즉시 신속하게 개폐되어야 하며, 개폐동작이 완만한 것은 오히려 위험을 키우므로 필요조건이 아니다.
분출압력에 대한 작동이 정확해야 한다.
안전밸브의 크기는 보일러 정격용량 이상을 분출할 수 있어야 한다.
분출 전후에 증기가 새지 않아야 한다.

물을 냉각하는 현열과 얼음으로 어는 응고잠열을 더해 제거 열량을 구한다.
현열: $Q_1 = 1000\ \mathrm{kg} \times 4.2\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)} \times 15\mathrm{K} = 63000\ \mathrm{kJ}$
잠열: $Q_2 = 1000\ \mathrm{kg} \times 334\ \mathrm{kJ/kg} = 334000\ \mathrm{kJ}$
따라서 총 제거열량은 $Q = Q_1 + Q_2 = 63000 + 334000 = 397000\ \mathrm{kJ}$이다.

사인파 교류의 파고율은 최댓값을 실효값으로 나눈 값이다.
$\text{파고율} = \dfrac{I_m}{I_{rms}} = \dfrac{I_m}{I_m/\sqrt{2}} = \sqrt{2} \approx 1.414$

흡입압력조절밸브는 압축기 흡입압력을 일정하게 유지하기 위한 장치로, 브라인 동결(동파)을 직접 방지하는 대책은 아니다.
부동액 첨가는 브라인 자체의 빙점을 낮추는 직접적인 동파방지책이다.
단수릴레이 설치는 브라인 순환이 끊겼을 때 압축기를 정지시켜 동결을 막는다.
브라인 순환펌프와 압축기 모터를 인터록하면 순환 정지 시 압축기도 함께 정지해 동파를 막는다.

냉매는 응고온도(빙점)가 낮을수록 저온에서도 얼지 않아 유리하다.
비열비는 작을수록 압축 후 토출가스 온도 상승이 적어 유리하다.
임계온도는 높을수록 응축이 쉬워 유리하다.
증발압력은 대기압보다 높은 편이 공기 침입을 막을 수 있어 유리하다.

동관은 용융점이 비교적 낮고 산화되기 쉬워 가스 용접(토치용접)으로 이음하는 것이 일반적이다.
스폿 용접·테르밋 용접·플라즈마 용접은 주로 철강재나 대형 구조물 접합에 쓰여 동관 이음에는 적합하지 않다.

수소·염소·불소·탄소로 구성된 냉매는 HCFC 계이다.
CFC 계는 염소·불소·탄소만으로 이루어져 수소가 없고, HFC 계는 수소·불소·탄소로 이루어져 염소가 없다.

냉동기유는 저온에서도 얼지 않도록 응고점이 낮고, 화재 위험을 줄이기 위해 인화점이 높아야 한다.
제시된 설명은 응고점과 인화점의 조건을 반대로 서술하고 있어 틀린 내용이다.
윤활방식이 비말식과 강제급유식으로 나뉘는 점, 수분 함유량이 적고 변질이 적어야 하는 점, 고속다기통 압축기의 유온이 50~60℃ 정도인 점은 모두 옳은 설명이다.

응축기가 버리는 열량은 압축기 토출 상태와 응축기 출구 상태의 엔탈피 차이므로 hc − hd로 구한다.
선도의 화살표를 따라가면 a→b는 저압선을 오른쪽으로 지나는 증발, b→c는 압력이 올라가는 압축, c→d는 고압선을 왼쪽으로 되짚는 응축, d→a는 아래로 내려오는 팽창 과정이다. 고압선 위의 f는 과열이 제거되어 포화증기가 되는 점이다.
따라서 hb − ha는 냉동효과, hc − hb는 압축일이며, 응축부하는 이 둘을 합한 값과 같다. 팽창은 등엔탈피 변화라 hd = ha이므로 결국 hc − hd가 된다.

절대압력은 완전진공을 기준으로 한 압력으로, $\text{절대압력} = \text{대기압력} + \text{게이지압력}$의 관계가 성립한다.

한 점으로 들어온 전류의 합과 나간 전류의 합이 같아야 하므로 I = 6A이다.
그림에서 접속점으로 들어오는 전류는 화살표가 점을 향하는 2A·3A·5A이고, 나가는 전류는 화살표가 점에서 멀어지는 4A와 I이다.
키르히호프 제1법칙(전류 법칙)을 적용하면
2 + 3 + 5 = 4 + I
10 = 4 + I 이므로 I = 6A

제빙관의 결빙시간은 얼음 두께의 제곱에 비례하고 브라인 온도차에 반비례하는 관계식으로 구한다.
$\tau = C \times \dfrac{t^2}{|\theta|}$ 에서 $t^2 = \dfrac{\tau \times |\theta|}{C} = \dfrac{48 \times 10}{0.56} \approx 857.1\ \mathrm{cm^2}$
$t \approx 29.3\ \mathrm{cm} = 293\ \mathrm{mm}$로, 이것이 얼음의 두께이다.

냉동기의 보수계획을 세우기 전에는 설비 운전기록, 보수용 부품 명세, 설비 인·허가 관련 서류 등을 완비해 두어야 하지만, 인사기록철의 완비는 설비 보수계획과 직접 관련이 없다.

2단 압축장치는 저단압축기와 고단압축기 사이에 중간냉각기를 두는 구조로, 증발기·팽창밸브·고단 압축기가 기본 구성요소이다.
캐스케이드 응축기는 저온측과 고온측 냉매 사이에서 열교환하는 2원 냉동장치의 구성기기로, 2단 압축장치에는 사용되지 않는다.

2원 냉동장치의 저온측 냉매로는 비점이 매우 낮은 R-14가 사용된다.
R-717(암모니아), R-718(물), R-22는 비점이 상대적으로 높아 고온측이나 일반 단단 냉동에 주로 쓰이며 극저온의 저온측 냉매로는 적합하지 않다.

온도식 자동팽창밸브의 개도가 지나치게 작아 냉매 유량이 부족해지면 증발기에서 냉매가 충분히 흡열하지 못해 압축기 흡입가스의 과열도가 커진다.
냉매 유량은 증발기 입구가 아니라 출구의 과열도에 의해 제어된다.
사용 냉매가 다른 팽창밸브를 그대로 바꿔 쓸 수는 없다.
증발기가 길어 압력강하가 큰 경우에는 내부균압형이 아니라 외부균압형을 사용해야 한다.

수증기(증기)를 열원으로 하여 냉방에 이용할 수 있는 것은 흡수식 냉동기로, 재생기에서 증기의 열을 이용해 흡수액을 재생시키는 방식이다.
원심식·왕복식·터보식 냉동기는 모두 압축기를 구동하는 압축식 냉동기로, 전기나 기계적 동력을 필요로 한다.

곡관부의 길이는 굽힘 반지름과 굽힘 각도로 구한 원호의 길이이다.
$L = 2\pi R \times \dfrac{\theta}{360} = 2\pi \times 100\ \mathrm{mm} \times \dfrac{45}{360} \approx 78.5\ \mathrm{mm}$

고온 쪽 등온 방열과정인 B→A가 응축기, 단열압축인 C→B가 압축기, 저온 쪽 등온 흡열과정인 D→C가 증발기, 단열팽창인 A→D가 팽창변에 해당한다.
선도는 P-V 좌표에서 A(좌측 위)→D(좌측 아래)→C(우측 아래)→B(우측 위)→A 로 순환하며, 위쪽 곡선 바깥으로 방출열 Q1이, 아래쪽 곡선으로 흡수열 Q2가 화살표로 표시되고 사이클이 둘러싼 면적이 일 Aw다.
냉동기는 저온부에서 열을 빼앗아(증발) 압축한 뒤 고온부로 버리고(응축) 다시 감압하는 순서이므로, 열이 들어오는 저압 구간이 증발기, 열이 나가는 고압 구간이 응축기, 압력이 올라가는 구간이 압축기, 압력이 내려가는 구간이 팽창변으로 대응된다.

전자밸브(솔레노이드밸브)는 냉매나 브라인의 흐름을 개폐·제어하여 온도 제어나 리퀴드백 방지에 사용되는 장치이며, 습도 제어와는 직접 관련이 없다.

압축 기체 팽창 냉동법은 압축된 기체를 단열팽창시켜 온도를 낮추는 방식으로, 액체 냉매의 증발잠열을 이용하지 않는다.
증기분사식, 흡수식, 증기압축식 냉동법은 모두 액체 냉매(또는 물)의 증발잠열을 이용하는 방식이다.

배관을 같은 지름으로 직선 연결할 때는 분해·조립이 쉬운 유니온을 사용한다.
티는 분기, 엘보우는 방향 전환, 캡은 배관 끝을 막는 데 사용되어 직선 연결에는 적합하지 않다.

입력이 0일 때 출력이 1이 되고 입력이 1일 때 출력이 0이 되는 것은 신호를 반전시키는 NOT회로(인버터)의 특성이다.

증발식 응축기는 냉매관 표면에 물을 뿌리고 그 물이 증발할 때의 잠열로 냉매를 응축시키므로 전열이 좋아, 같은 냉동톤 기준으로 필요한 전열면적이 작다.
응축온도 43℃를 기준으로 한 설계값으로 증발식 응축기의 1RT당 전열면적은 약 1.2m²/RT를 적용한다.
참고로 물을 쓰지 않고 공기만으로 냉각하는 공냉식 응축기는 전열이 나빠 1RT당 전열면적이 이보다 훨씬 크게 요구된다.

배관선을 가로지르는 짧은 세로선 두 개 사이에 긴 세로선이 하나 더 그려진 기호가 유니언 나사이음이다.
유니언은 너트를 풀어 관을 분해할 수 있는 이음이라, 두 관 끝을 뜻하는 짧은 선 사이에 조임 너트를 뜻하는 긴 선을 하나 더 넣어 나타낸다.
세로선 하나만 그린 기호는 일반 나사이음이다.
같은 길이의 세로선 두 개는 플랜지 이음이다.
배관선 위에 ×를 그린 기호는 용접 이음이다.

응축된 냉매를 응축온도보다 더 낮게 과냉각시키면 팽창밸브 통과 시 발생하는 플래시가스의 양이 줄어들고, 증발기에서 실제로 흡열할 수 있는 냉동효과가 늘어난다.
건조압축, 과열압축, 습압축 사이클은 압축기 흡입가스 상태에 관한 구분으로 플래시가스 방지와는 관련이 없다.

왕복동식·회전식·스크류식 압축기는 실린더나 로터의 용적 변화를 이용해 냉매를 압축하는 체적(용적) 압축식에 속한다.
흡수식은 압축기 대신 흡수기와 재생기를 이용해 냉매를 순환시키는 방식으로 체적 압축식 압축기에 해당하지 않는다.

탱크형 증발기는 브라인 냉각조 내에 냉매관을 담근 만액식 증발기로, 브라인의 유동속도가 느려지면 관 표면과 브라인 사이의 열전달이 나빠져 냉각능력이 저하된다.
주로 암모니아를 냉매로 하는 제빙용 브라인 냉각에 사용되며, 증발기 상부에는 가스헤드, 하부에는 액헤드가 존재한다는 설명은 옳다.

왕복동식 압축기는 회전식에 비해 실린더 수를 늘려 대용량까지 폭넓게 제작할 수 있어, 압축능력이 적다는 서술은 옳지 않다.
진동이 크고 압축이 단속적(맥동적)이며 크랭크 케이스 내부압력이 저압인 것은 왕복동식의 일반적인 특징으로 옳다.

4방밸브로 냉매 흐름 방향을 바꾸어 겨울에는 응축기의 방출열로 난방을, 여름에는 증발기의 흡열로 냉방을 하는 장치는 열펌프(히트펌프)이다.

수액기에는 냉매액을 저장 용량의 3/4을 넘지 않도록 채워 과충전되지 않게 관리해야 한다.
직사광선을 받으면 내부 압력이 상승할 수 있어 피해야 한다.
과압 방지를 위해 안전밸브를 설치해야 한다.
균압관은 압력을 신속히 균등화할 수 있도록 충분한 지름을 확보해야 한다.

송풍기의 정압은 전압에서 동압을 뺀 값으로 정의된다.
전압은 송풍기가 만들어내는 전체 압력이고, 동압은 공기의 속도 에너지에 해당하는 압력이므로 전압에서 동압을 제외한 나머지가 정압이 된다.
$P_s = P_t - P_v$ 여기서 $P_s$는 정압, $P_t$는 전압, $P_v$는 동압이다.

코일의 배열방식에 따른 분류는 순환 회로(서킷) 구조를 기준으로 나눈다.
풀 서킷 코일은 냉온수가 코일 전체를 한 번에 순환하는 배열방식이다.
더블 서킷 코일은 순환회로를 두 계통으로 나눈 배열방식이다.
하프 서킷 코일은 순환회로를 절반으로 나눈 배열방식이다.
슬릿 핀 서킷 코일은 핀(fin)의 형태에 따른 분류이지 배열방식에 따른 분류가 아니다.

증발률은 시간당 증발량을 전열면적으로 나눈 값이다.
$\dfrac{20{,}000\ \mathrm{kg/h}}{400\ \mathrm{m^2}} = 50\ \mathrm{kg/m^2h}$
따라서 이 보일러의 증발률은 50kg/m²h이다.

공기조화기는 공기를 처리하는 여과기·제습기·가열기 등으로 구성된다.
송풍기는 처리된 공기를 실내로 보내는 열 운반장치에 속하므로 공기조화기의 구성요소가 아니다.

온도·습도·기류 세 가지를 하나의 지수로 나타낸 것이 유효온도이며, 상대습도 100%·풍속 0m/s인 기준 상태의 온도로 정의된다.
실제 조건이 달라도 체감이 같으면 같은 유효온도로 평가하지만, 기준이 되는 것은 이 기준 상태에서의 온도이다.

송풍기로 외기를 실내에 강제로 불어넣고 배기는 배기구를 통해 자연적으로 빠져나가게 하는 방식은 제2종 환기(압입식)이다.
급기·배기 모두 기계력을 쓰면 제1종 환기, 반대로 배기만 기계력을 쓰고 급기가 자연급기이면 제3종 환기이다.

독립적으로 운전할 수 있고 별도의 냉수배관이나 복잡한 덕트가 필요 없어 소규모 상점·사무실에 경제적으로 쓰이는 방식은 패키지 유닛 공조 방식이다.
중앙식·복사냉난방식·유인유닛 방식은 모두 별도의 열원설비와 배관·덕트 계통을 필요로 해 소규모 개별 설치에는 적합하지 않다.

온풍난방은 열교환기에서 가열한 공기를 송풍기로 실내에 공급하는 방식으로, 1번이 정답이다. 가열된 공기를 직접 공급하므로 예열시간이 짧아 간헐운전이 가능하며 온실난방, 축사 등에서 활용된다. 2번은 틀렸는데, 온풍난방도 가습기 등으로 습도조정이 가능하다. 3번도 틀렸는데, 오히려 공기를 상부에서 공급하므로 상부의 온도가 높아져 상하온도차가 크다(대류현상). 4번도 틀렸는데, 송풍기를 사용하므로 소음발생이 많은 단점이 있다.

터보형 펌프는 임펠러의 회전운동으로 유체에 에너지를 전달하는 펌프로, 볼류트 펌프·터빈 펌프·축류 펌프가 이에 속한다.
수격 펌프는 유체의 운동에너지(수격작용)를 이용해 양수하는 특수(비동력) 펌프로 터보형으로 분류되지 않는다.

팬코일 유닛(FCU) 방식은 각 유닛이 실내 공기를 재순환시키는 구조라 외기 도입량이 적어 부분부하 시에도 실내공기의 오염 우려가 오히려 커진다.
개별제어가 쉽고 부하 증설이 간단하며 전공기 방식보다 반송동력이 적다는 점은 FCU 방식의 실제 장점이지만, 외기에 의한 실내공기 정화는 전공기 방식이 유리한 부분이다.

벌집 모양의 로터를 회전시키면서 외기와 배기가 번갈아 통과하도록 하여 온도와 습도(현열과 잠열)를 함께 교환하는 열교환기는 회전식 전열교환기이다.
로터가 고정되어 있으면 고정식 전열교환기, 습도 교환 없이 온도만 교환하면 현열교환기이며, 히트 파이프는 관 내부 작동유체의 상변화로 열만 이동시키는 장치라 습도 교환이 없다.

습공기 선도에는 건구온도·습구온도·노점온도·상대습도·절대습도·엔탈피·비체적 등이 표시된다.
엔트로피는 습공기 선도에 표시되는 물리량이 아니다.

송풍기의 동력열은 팬을 구동하는 기계적 일이 열로 바뀌어 공기 온도만 높이는 열로, 수분 변화를 동반하지 않아 현열부하에만 해당한다.
인체 발생열, 틈새바람에 의한 열, 실내 기구에서의 발생열은 온도와 함께 수분(습도) 변화를 동반할 수 있어 현열과 잠열이 모두 포함된다.

콜드 드래프트는 낮은 벽면 온도, 빠른 기류 속도, 낮은 습도, 그리고 극간풍(틈새바람) 유입 등이 겹칠 때 발생한다.
극간풍이 없을 때는 오히려 콜드 드래프트를 일으키는 요인이 사라지는 상황이므로 원인에 해당하지 않는다.

다익형 송풍기의 번호(No.)는 $\text{No.} = \dfrac{\text{임펠러 지름(mm)}}{150}$로 구한다.
$\dfrac{450}{150} = 3$이므로 이 송풍기의 번호는 No.3이다.