[공조냉동기계기능사 필기] 13년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

연삭 숫돌은 회전속도가 너무 빠를 때 원심력 과대로 파괴될 위험이 커지며, 회전속도가 느린 것은 파괴 원인이 되지 않는다.
숫돌의 측면 사용, 치수 부적합, 숫돌 자체의 균열은 모두 실제 파괴 원인에 해당한다.

용접 작업처럼 불꽃이나 물체가 튀어 흩어질 위험이 있는 작업에는 얼굴 전체를 보호하는 보안면을 착용하는 것이 올바른 조합이다.
나머지는 작업조건과 보호구가 어긋난다.
물체의 낙하·비래, 감전, 추락 위험이 있는 작업에 지급하는 보호구는 안전대가 아니라 안전모이다.
감전 위험이 있는 작업에는 보안경이 아니라 절연용 보호구(절연장갑·절연화 등)가 필요하다.
고열에 의한 화상 위험이 있는 작업에는 방한복이 아니라 방열복을 착용해야 한다.

방폭 전기설비를 선정할 때는 대상가스의 종류, 폭발등급, 발화도 등 가스의 위험특성을 기준으로 하며, 방호벽의 종류는 방폭구조 선정과 직접적인 관련이 없다.

가스장치실은 불연성 재료로 벽·지붕·천장을 구성하고 누출된 가스가 정체되지 않도록 환기 구조로 설치해야 하며, 방음장치 설치는 설치구조 요건에 해당하지 않는다.

산소는 기름·그리스 등 가연물과 접촉하면 발화·폭발 위험이 있으므로 용기밸브에 기름을 발라 사용하는 것은 절대 금지되는 잘못된 취급법이다.
밸브 개폐를 천천히 하고 비눗물로 누출을 점검하는 것, 얼었을 때 40℃ 정도의 온수로 녹이는 것, 눕히거나 굴리지 않고 세워서 충격을 주지 않는 것은 모두 올바른 취급방법이다.

정의 머리 부분에 기름을 칠하면 타격 시 공구가 미끄러져 손을 다치거나 파편이 튈 위험이 커지므로 옳지 않은 안전수칙이다.
보호구 착용, 열처리된 정의 사용 금지, 작업 전 공구 이상 유무 확인은 모두 올바른 정 작업 안전수칙이다.

가연물의 발열량이 클수록 연소 시 발생·축적되는 열이 많아 더 낮은 온도에서도 발화가 일어나므로 발화온도(발화점)가 낮아진다.
반대로 압력이 낮을수록, 산소농도가 낮을수록은 연소가 일어나기 어려운 조건이어서 발화온도가 오히려 높아지는 방향으로 작용한다.

정신교육의 강화는 인적·관리적 측면의 대책으로, 기술적 대책이 아니라 교육적 대책에 해당한다.
안전기준 설정, 작업공정 개선, 환경설비 개선은 설비나 공정 자체를 안전하게 만드는 기술적 대책에 속한다.

불안과 초조는 작업자의 심리 상태에서 비롯되는 정신적 요인에 해당한다.
수면부족·피로는 신체적 요인, 이해부족·훈련미숙과 안전수칙 미제정은 각각 기능적·관리적 요인으로 분류된다.

안전모는 물체의 낙하·비래, 추락 시 머리 충격, 감전 등으로부터 머리를 보호하기 위한 보호구이며, 분진에 의한 재해 방지는 방진마스크의 역할이다.

정전기 예방을 위해서는 접지, 적정 습도 유지, 대전방지제 사용 등이 필요하며, 설비 주변에 적외선을 쪼이는 것은 정전기 예방 대책과 관계가 없다.

냉동기 기동 전에는 토출밸브를 완전히 열어 놓고 흡입밸브는 서서히 여는 것이 원칙이므로, 토출밸브를 닫고 가동한다는 것은 잘못된 유의사항이다.
압축기 유면 확인, 액관 전자밸브 작동 확인, 냉각수 펌프 작동 여부 확인은 모두 올바른 기동 전 점검 사항이다.

사람이 비계, 사다리, 계단 등 높은 곳에서 떨어지는 재해는 추락으로 분류한다.
도괴는 구조물이 무너지는 것, 낙하와 비래는 물체가 떨어지거나 날아오는 것을 가리키므로 사람이 떨어지는 경우와는 구분된다.

보일러 압력계는 최고사용압력의 1.5배 이상 3배 이하의 눈금을 지시할 수 있는 것을 사용하도록 정해져 있다(출제 당시 기준).

고압 전선이 단선된 것을 발견하면 즉시 통행을 통제하여 감전사고를 예방하는 조치가 가장 우선되어야 한다.
위험표시만 하고 자리를 떠나거나, 순찰을 계속하거나, 보고만 하고 현장 조치를 하지 않는 것은 2차 사고 위험을 방치하는 행동이다.

프레온 냉매는 화학적으로 안정하고 독성이 낮아 누설되어도 식품의 품질에 거의 영향을 주지 않는다는 점이 특징이므로, 식품과 접촉하면 품질을 떨어뜨린다는 설명은 틀린 내용이다.
화학적으로 안정하고 불연성이라는 점, 전기절연성이 양호하다는 점, 비열비가 작아 압축기를 공냉식으로도 만들 수 있다는 점은 프레온 냉매의 실제 특성이다.

입력 접점 A와 B가 병렬로 연결되어 있으므로 OR 회로다.
그림에서 상단 모선에서 갈라진 두 갈래에 A접점과 B접점이 각각 놓이고 다시 한 점에서 합쳐져 출력(램프)으로 내려간다. 이때 A와 B 중 어느 하나만 닫혀도 전류가 흘러 출력이 동작한다.
AND 회로는 두 접점이 직렬로 놓여 둘 다 닫혀야 출력이 나온다.
NOT 회로는 입력 하나에 b접점을 써서 입력이 없을 때 출력이 나온다.
NAND 회로는 직렬 입력의 출력을 다시 반전시킨 형태다.

흡입관 바깥지름이 20mm(7/8인치) 이하이면 감온통은 관의 맨 위(12시 방향)에 붙인다.
가는 관에서는 흐르는 냉매가 관 단면을 거의 채워 벽면 온도가 고르므로 상부에 붙여도 되고, 무엇보다 관 아래쪽에 고이는 냉동기유나 액냉매의 영향을 피할 수 있어 과열도를 정확히 감지한다.
관경이 이보다 굵어지면 상부는 증기만 스쳐 실제 온도를 못 읽으므로, 관 옆면 아래쪽(수평 중심에서 45° 정도 내려온 자리)에 부착한다. 다만 관 바닥(6시 방향)은 오일과 액이 고이는 곳이라 어느 관경에서도 피한다.

밸브 몸체 위에 반원형 다이어프램(돔)만 얹히고 감온통이 달리지 않은 기호가 정압식 자동팽창밸브다.
정압식은 증발압력을 다이어프램에 직접 받아 증발압력을 일정하게 유지하도록 개도를 조절하는 밸브여서, 온도를 읽는 감온통이 필요 없다.
돔에서 가는 관이 뻗어 나가 끝에 감온통이 달린 기호는 온도식 자동팽창밸브다.
사각 상자 안에 E가 적힌 기호는 전자밸브로 팽창밸브가 아니다.
밸브 옆 상자 안에 부자(원)가 그려진 기호는 플로트식 밸브다.

오일이 응축기·증발기 등으로 유입되면 열교환면에 유막을 형성해 전열효과를 저하시키므로, 전열효과를 증가시킨다는 설명은 실제 현상과 반대된다.
오일해머의 우려, 크랭크케이스 내 오일부족, 오일포밍 방지를 위한 크랭크케이스 히터 설치는 모두 오일포밍 현상과 실제로 관련된 내용이다.

서로 친화력이 있는 두 물질(냉매와 흡수제) 사이의 용해·유리 작용을 이용해 압축 효과를 얻는 냉동법은 흡수식 냉동법이다.
증기압축식은 기계적 압축기를, 증기분사식은 증기이젝터를, 전자냉동법은 펠티에 효과를 이용하는 방식으로 원리가 다르다.

회전식 베인형 압축기에서 베인은 로터의 회전에 따른 원심력에 의해 실린더 내벽에 밀착되어 회전한다.
따라서 무게나 고압, 스프링 힘으로 밀착된다는 설명은 이 형식의 작동 원리와 맞지 않는다.

응축부하는 냉동능력에 압축일량을 더한 값으로, 통상 냉동능력의 약 1.3배로 계산한다.
응축부하는 $Q_c = 40 \times 3320 \times 1.3 = 172640\ \mathrm{kcal/h}$이다.
냉각수량은 응축부하를 냉각수 입출구 온도차와 물의 비열로 나누어 구하므로 $G = \dfrac{172640}{(28-23)\times 1} = 34528\ \mathrm{L/h}$이 된다.

여러 브라인 중에서는 염화칼슘 수용액의 공융온도가 가장 낮다.
같은 무기질 브라인인 염화나트륨이나 염화마그네슘은 공융온도가 이보다 높고, 유기질 브라인인 에틸렌글리콜도 염화칼슘만큼 낮은 온도까지 얼지 않는 성질을 갖지는 못한다.

1단 압축으로 저온의 증발온도를 얻으려 하면 압축비가 커져 압축기 과열, 체적효율 감소, 성적계수 저하 등의 문제가 나타난다.
이때 체적효율 저하로 실제 냉매 순환량이 줄어들기 때문에 냉동능력은 오히려 감소하며, 냉동능력이 증가한다는 설명은 실제 현상과 반대다.

할로겐화탄화수소 냉매는 탄소·수소·불소·염소·브롬 등으로 이루어진 화합물이고, R-717은 암모니아(NH₃)로 할로겐 원소를 포함하지 않는 무기 화합물이다. R-114, R-115, R-134a는 모두 불소와 염소를 함유한 할로겐화탄화수소(CFC, HCFC, HFC)이므로 할로겐화탄화수소 냉매에 해당한다.

냉동효과 39 kcal/kg을 성적계수 5.0으로 나눈 압축일 7.8 kcal/kg을 흡입 엔탈피에 더하면 토출가스 엔탈피는 155.8 kcal/kg이 된다.
선도에서 고압은 10.9, 저압은 3.03이고, 압축기 흡입(증발기 출구) 엔탈피는 148 kcal/kg, 팽창밸브 직전인 응축기 출구 액 엔탈피는 109 kcal/kg이다.
냉동효과 q = 148 − 109 = 39 kcal/kg
압축일 Aw = q ÷ COP = 39 ÷ 5.0 = 7.8 kcal/kg
토출가스 엔탈피 = 148 + 7.8 = 155.8 kcal/kg
보기의 17.8·19.5는 엔탈피가 아니라 압축일 정도 크기의 값이고, 138.9는 흡입 엔탈피 148보다 오히려 낮아 압축한 뒤의 값이 될 수 없다. 토출점은 흡입 엔탈피에 압축일을 더한 값임에 주의한다.

고속다기통 압축기는 통극체적(클리어런스)이 커서 압축비가 증가하면 체적효율이 크게 떨어지고, 고진공을 얻기 어렵다는 단점이 있다. 반면 동적 평형이 좋아 진동이 적고, 냉동능력에 비해 소형이라 설치면적이 작으며, 부품 호환성이 좋아 수리가 쉽다는 장점이 있다.

만액식 증발기의 전열을 좋게 하려면 냉각관이 냉매액에 충분히 잠기거나 접촉해 있어야 하고, 전열면적을 늘리기 위해 핀(fin)을 부착하며, 열전달을 방해하는 유막이 없어야 한다.
평균 온도차는 클수록 전열이 좋아지므로, 평균 온도차가 작을 것을 전열 개선 조건으로 든 설명은 옳지 않다.

건식 증발기는 냉매액의 순환량이 적어 액분리기가 불필요하므로 1번이 틀렸다. 건식 증발기는 냉매가 증발기 입구에서 기화를 시작해 출구에서 완전히 건포화 증기 상태로 나가므로, 액체 냉매를 분리할 필요가 없다. 2번은 만액식에서 오일 체류 시 유회수 장치가 필요한 것이 맞고, 3번은 반만액식이 건식보다 냉매액 사용량이 많아 전열 효과가 우수한 것이 맞으며, 4번은 건식 증발기가 공기냉각용으로 광범위하게 사용되는 것이 맞다.

열펌프(히트펌프)는 저온부에서 열을 흡수하여 고온부로 열을 방출하는 장치로, 냉동기와 동일한 냉동사이클을 이용해 난방에 활용한다.
압축소요동력만큼 낮은 것이 아니라, 열펌프의 성적계수는 냉동기 성적계수보다 1만큼 높다.
제빙과 같은 저온 이용이 아니라 가열(난방) 목적에 사용된다.
성적계수는 증발온도가 높고 응축온도가 낮을수록 오히려 커진다.

코르크는 식물성 재료로 만든 유기질 단열재이며, 유리섬유·암면·규조토는 모두 무기질 단열재에 해당한다.

냉동기유는 냉매와 접촉해도 화학반응을 일으키지 않아야 하지만, 운전 중 냉매와 섞이더라도 분리가 쉬워야 한다는 것이 올바른 구비조건이다.
분리가 어려운 성질을 요구하는 설명은 실제 구비조건과 반대이므로 옳지 않다.

냉동장치의 흡입관 입상이 매우 길 경우에는 오일 회수를 돕기 위해 약 10m마다 중간에 트랩을 설치한다.

고압차단 스위치(HPS)는 이상 고압으로부터 압축기를 보호하는 안전장치로, 정상적인 고압보다 약 4 kgf/cm² 정도 높은 압력에서 작동하도록 설정한다.

브라인에 의한 금속 부식을 막으려면 pH를 7.5~8.2 정도로 유지하고 방청제를 첨가하며, 산성이 강할 경우 가성소다로 중화시켜야 한다.
반대로 브라인이 공기와 접촉하여 산소가 용입되면 부식이 촉진되므로, 공기·산소와 접촉시키는 것은 부식방지법이 아니라 오히려 부식을 유발하는 조건이다.

1 Btu는 물 1lb를 1°F 높이는 데 필요한 열량, 1 kcal는 물 1kg을 1℃ 높이는 데 필요한 열량이며, 기체의 정압비열은 정적비열보다 크다는 설명은 모두 옳다.
다만 단위 환산은 1 kcal가 약 3.968 Btu에 해당하는 것이며, 1 Btu가 3.968 kcal라는 설명은 환산 관계가 뒤바뀐 것이다.

피상전력은 전압과 전류의 곱이므로 $P_a = 100\ \mathrm{V} \times 15\ \mathrm{A} = 1500\ \mathrm{VA}$이다.
역률은 유효전력을 피상전력으로 나눈 값이므로 $\cos\theta = \dfrac{1000}{1500} \approx 0.67$이다.

핀(fin)은 열전달이 상대적으로 나쁜 유체 쪽에 부착해야 전열 효과가 커지므로, 관내에 냉각수(열전달 양호)가 흐르고 관외부에 프레온 냉매(열전달 불량)가 흐를 때는 핀을 관 외측에 부착해야 한다.
핀을 관 내측에 부착한다는 설명은 열전달이 이미 좋은 유체 쪽에 핀을 붙이는 셈이 되어, 전열 효과를 높인다는 핀튜브의 취지와 맞지 않는다.

냉동사이클은 냉매를 압축 → 응축 → 팽창 → 증발의 순서로 순환시키며 냉동 효과를 얻는다.

물이 얼음으로 변할 때(응고)의 잠열은 약 79.68 kcal/kg이며, 이를 SI 단위로 환산하면 $79.68 \times 4.186 \approx 333.62\ \mathrm{kJ/kg}$이 된다.

압축기의 축봉장치는 크게 스터핑박스식(소프트 패킹식, 메탈릭 패킹식)과 슬립링형(메커니컬 실)으로 나뉜다.
슬립링형에는 스프링이나 금속 벨로우즈를 이용해 밀봉면을 밀착시키는 방식이 포함되므로, 금속 벨로우즈식이 슬립링형 축봉장치에 해당한다.

튜브 벤더는 동관을 구부리는 공구, 사이징 툴은 관 끝 지름을 정형하는 공구, 플레어링 툴은 압축이음을 위해 관 끝을 나팔모양으로 넓히는 공구로 모두 동관작업에 사용된다.
클립은 동관 가공을 위한 전용 공구가 아니라 배관을 고정하는 부속에 가까워, 동관작업에 필요한 공구로 보기 어렵다.

냉동능력은 단위 시간당 흡수하는 열량으로 나타내므로, kJ/h와 같이 열량을 시간으로 나눈 단위가 냉동능력의 단위로 적합하다.

냉동기의 정상 운전 상태를 점검할 때는 운전 중의 윤활유 압력·온도·청정도, 냉각수(또는 냉각공기) 온도, 압축기용 전동기의 전압·전류 등을 검토한다.
정지 중의 소음 및 진동은 정상 가동 여부와 직접 관련이 없으므로, 운전관리상 검토해야 할 사항으로는 적절하지 않다.

수정유효온도는 사람이 느끼는 체감온도를 나타내는 지표로, 기온·습도·기류·복사열의 네 가지 요소를 종합적으로 고려한 것이다.

물리량
회전속도비와의 관계
풍량
회전속도비에 비례
압력
회전속도비의 2제곱에 비례
동력
회전속도비의 3제곱에 비례
동력이 회전속도비의 2제곱에 비례한다는 설명은 실제 송풍기 법칙(3제곱 비례)과 달라 옳지 않다.

현열부하는 $q_s = G \cdot C_p \cdot \Delta t$ 로 나타낼 수 있으므로, 먼저 필요한 질량 풍량을 구한다.
$G = \dfrac{8000}{0.24 \times (26-20)} = \dfrac{8000}{1.44} \approx 5555.6\ \mathrm{kg/h}$
이를 비중량으로 나누어 체적 풍량으로 바꾸면 $Q = \dfrac{5555.6}{1.2} \approx 4630\ \mathrm{m^3/h}$이 된다.

체크밸브는 유체를 한 방향으로만 흐르게 하여 역류를 방지하는 전용 밸브다.

냉방부하를 줄이려면 외벽 단열을 강화하고 틈새바람을 차단하며, 발열원인 조명기구 사용을 줄여야 한다.
반대로 유리창은 일사에 의한 열취득이 큰 부위이므로, 유리창 면적을 늘리는 것은 냉방부하를 줄이는 방법이 아니라 오히려 부하를 늘리는 요인이다.

덕트의 단면적비 75% 이하 축소부는 30° 이하(고속덕트 15° 이하), 확대부는 15° 이하(고속덕트 8° 이하)로 완만하게 변화시키고, 각도를 넘을 경우 가이드 베인을 설치해 압력손실을 줄인다.
덕트 경로는 반대로 마찰저항과 재료비를 줄이기 위해 될 수 있는 한 최단거리로 계획해야 하므로, 최장거리로 한다는 설명은 옳지 않다.

개방형 팽창탱크에는 온수의 팽창분을 받아들이는 팽창관, 탱크 내부를 대기와 통하게 하는 통기관(대기 개방), 탱크를 비우기 위한 배수관이 설치되며, 이 밖에 오버플로관·급수관 등이 함께 쓰인다.
수위계는 내부를 직접 볼 수 없는 밀폐형 팽창탱크에서 압력계와 함께 수위를 확인하기 위해 쓰는 부속이다. 개방형은 대기에 열려 있어 수면을 직접 확인할 수 있으므로 수위계를 갖추지 않는다.

환기방식은 급기와 배기에 기계력을 사용하는 정도에 따라 제1종부터 제4종까지 구분되며, 급기·배기 모두 자연환기에 의존하는 제4종 환기는 환기력이 가장 약해 환기 효과가 가장 낮다.

습공기의 비엔탈피는 건공기 성분과 수증기 성분의 열량을 더해 구한다.
$h = 0.24 \times 20 + (597.5 + 0.441 \times 20) \times 0.008$
$h = 4.8 + 606.32 \times 0.008 \approx 4.8 + 4.85 = 9.6\ \mathrm{kcal/kg(DA)}$

개별공조방식은 각 실별로 개별제어가 가능하고 취급이 용이하며 국소운전이 가능하지만, 실내유닛이 분리되지 않은 일체형인 경우 실내 소음·진동이 커지는 단점이 있다.
각 유닛이 독립적으로 냉매를 압축·팽창시키는 구조라서 신선 외기를 끌어들여 냉방에 활용하는 외기냉방이 어렵다는 것이 개별공조방식의 특징이며, 외기냉방이 용이하다는 설명은 옳지 않다.

역환수(리버스리턴) 방식은 각 방열기까지의 왕복 배관 길이를 서로 비슷하게 맞추어, 배관의 마찰저항이 각 계통에서 균등해지도록 하기 위해 채택하는 배관법이다.

전열면적당 증발량은 같은 전열면적에서 얼마나 많은 증기를 만들어내는지를 나타내는 값으로, 연소가스가 좁은 관 속을 빠르게 지나며 열을 주고받는 연관·노통연관 보일러가 크고, 넓은 노통 표면의 자연대류에 의존하는 노통보일러나 소형 입형보일러는 작다.
따라서 노통보일러의 전열면적당 증발량을 연관보일러(30~65)·노통연관보일러(30~60)와 같거나 그보다 큰 45~65 수준으로 제시한 설명은 실제보다 과대한 값이어서 옳지 않다. 노통보일러는 입형보일러와 비슷한 낮은 범위로 본다.

팬형(증발식) 가습기는 수조(팬)에 담긴 물을 전열기 등으로 가열해 강제로 증발시켜 가습하는 방식으로, 구조가 간단해 패키지형 소형 공조기에 많이 쓰이며 물을 데워 증발시키는 데 시간이 걸려 가습 응답속도가 느리다.
다만 이 방식은 가습장치 중 효율이 낮은 축에 속하고 가습량을 세밀하게 조절하기도 어려우므로, 효율이 가장 우수하고 가습량을 자유로이 변화시킬 수 있다는 설명은 옳지 않다.

공기 가열코일에는 열매체에 따라 전열 코일, 증기 코일, 온수 코일 등이 있다.
'습 코일'이라는 명칭은 가열코일의 종류로 쓰이지 않으므로, 가열코일 종류에 해당하지 않는다.

이중덕트 방식은 열매체가 공기이므로 실온 응답이 빠르고, 냉풍과 온풍 덕트를 각 실 유닛에서 섞어 공급하므로 실내부하에 따라 개별제어가 가능하다.
다만 냉풍과 온풍을 혼합하는 과정에서 에너지 손실이 발생하여 운전비가 많이 드는 것이 이중덕트 방식의 단점이므로, 혼합으로 인한 에너지 손실이 없다는 설명은 옳지 않다.