[공조냉동기계기능사 필기] 12년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

보호구는 착용이 간편하고 방호성능이 충분하며 정비·점검이 쉬워야 하지만, 반드시 값비싼 고급 품질일 필요는 없다 — 가격보다는 안전성과 실용성이 구비조건의 핵심이다.
따라서 '견고하고 값비싼 고급 품질일 것'은 보호구의 일반적인 구비조건과 거리가 멀다.

산소병은 40℃ 이하의 온도에서 보관해야 하며, 60℃ 이하로 보관해도 된다는 것은 잘못된 기준이므로 이 설명이 적절하지 못하다.
차광안경 착용, 비눗물을 이용한 누설 점검, 화기로부터 일정 거리(5m 이상) 이격은 모두 가스용접 작업 시 지켜야 할 올바른 유의사항이다.

하인리히의 사고예방원리 5단계는 조직 → 사실의 발견 → 평가분석 → 시정책의 선정 → 시정책의 적용 순으로 진행된다.
먼저 안전관리 조직을 구성한 뒤 사실을 조사·수집하고, 이를 분석해 원인을 규명한 다음 대책을 세우고 실행에 옮기는 흐름이다.

드릴 작업에서 드릴의 장착·분리는 회전이 완전히 멈춘 후에 실시해야 손이나 옷이 말려드는 사고를 막을 수 있다.
옷소매가 긴 작업복이나 장갑 착용, 회전 중 손으로 칩 제거, 보안경 미착용은 모두 회전체에 말려들거나 비산 칩·파편에 노출될 위험을 높이는 잘못된 행동이다.

연천인율은 도수율(빈도율)에 $2.4$를 곱하여 환산한다.
$\text{연천인율} = 30 \times 2.4 = 72$

화재의 소화효과 원리는 산소 공급을 차단하는 질식효과, 가연물을 제거하는 제거효과, 온도를 낮추는 냉각효과, 그리고 연쇄반응을 억제하는 부촉매(억제)효과로 구분된다.
단열효과는 이러한 소화의 기본 원리에 포함되지 않는 개념이다.

고압가스 안전관리 기준에서 암모니아(NH₃)를 냉매로 쓰는 설비의 전기설비는 방폭성능 규정의 예외로 인정되므로, '반드시 방폭성능을 가져야 한다'는 설명은 틀린 내용이다. 다만 이는 출제 당시 기준에 따른 것으로, 실무에서는 현행 기준을 별도로 확인해야 한다.
상용압력 초과 시 압력을 낮추는 안전장치 설치, 긴급사태 방지를 위한 자동제어장치 설치, 가연성·독성가스 누출 시 체류 방지 조치는 모두 냉동제조시설의 올바른 기준이다.

안전관리의 목적은 산업재해를 예방하여 근로자의 안전을 지키고 작업 능률을 향상시키는 데 있다.
기능향상이나 경영혁신, 시설투자 확대는 안전관리의 부수적 효과일 수는 있어도 그 본래 목적이라 보기는 어렵다.

암모니아가 눈에 들어간 경우에는 2%의 붕산액으로 세척한 후 유동파라핀을 점안하여 자극을 완화하고 각막 손상을 최소화한다.
레몬쥬스나 식초, 암모니아수로 씻는 것은 오히려 자극을 유발하거나 부적절한 처치이며, 차아황산나트륨은 염소계 가스 중독 시 사용하는 처치법이다.

보일러 전열면에 스케일이 부착되면 열전달이 방해되어 전열량은 오히려 감소하므로, '전열량 증가'는 스케일 부착의 영향으로 옳지 않다.
스케일은 열전달을 저해해 같은 열량을 얻기 위한 연료소비량을 늘리고, 국부적인 과열로 파열사고 위험을 높이며, 결과적으로 보일러 효율을 저하시킨다.

바탕이 파란색이고 관련 그림이 흰색으로 표시되는 것은 지시표지이다.
금지표지는 흰색 바탕에 빨간색, 경고표지는 노란색 바탕에 검은색, 안내표지는 녹색 바탕에 흰색(또는 흰색 바탕에 녹색)을 사용해 서로 구분된다.

냉매 충전량이 과다하면 응축기 내 냉매량이 늘어나 오히려 응축압력(토출압력)이 상승하는 원인이 되므로, 이는 토출압력이 낮아지는 원인으로 적절하지 않다.
토출밸브에서의 누설, 냉각수 수온이 너무 낮음, 냉각수량이 너무 많음은 모두 응축이 과도하게 촉진되거나 압축된 가스가 새어 나가 토출압력을 낮추는 원인이 된다.

전기기계·기구의 절연상태(절연저항)를 측정하는 계기는 절연저항계(메거)이다.
검류계는 미소전류 검출, 전류계는 전류 측정, 접지저항계는 접지저항 측정에 사용되는 계기로 절연상태 측정과는 목적이 다르다.

전기용접 작업 시 가스관에 접지하는 것은 금지된다 — 가스관은 접지선으로 사용할 수 없으며, 누전 시 가스관을 통해 인화·폭발 사고로 이어질 위험이 있기 때문이다.
우천 시 옥외작업 금지, 소화기 비치, 화상 주의는 모두 전기용접 작업의 올바른 안전수칙이다.

열처리되어 단단해진(경화된) 표면은 정으로 가공해서는 안 된다 — 정이 튕겨 나오거나 파편이 비산해 다칠 위험이 크기 때문이다.
머리가 둥글게 뭉개진(버섯모양이 된) 정을 사용하지 않는 것, 처음에는 가볍게 타격하다가 점차 힘을 높이는 것, 절단 시 철편 비산에 주의하는 것은 모두 올바른 정 작업 수칙이다.

파열판(러프처판)은 1회용 안전장치로, 한번 파열되면 압력이 낮아져도 뚫린 구멍이 그대로 남아 가스 방출이 계속되며 재사용이 불가능하므로 새 것으로 교체해야 한다.
유압보호스위치의 바이메탈식·가스통식 구분, 단수릴레이가 단수·감수 시 압축기를 정지시키는 기능, 가용전을 토출가스 영향이 적은 곳에 설치하는 것은 모두 옳은 설명이다.

구리관(동관)은 내식성이 우수하고 열전도율이 크며 굽힘 가공성이 좋아 냉난방관, 급수관 등에 널리 사용된다.
납관은 내식성은 있으나 유해성과 낮은 강도, 합성수지관은 낮은 내열성, 합금강 강관은 상대적으로 낮은 열전도율과 가공성의 한계로 해당 용도에 덜 적합하다.

열용량은 어떤 물질(전체)의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량을 의미하며, 단위는 $\mathrm{kcal/^{\circ}C}$이다.
이는 단위 질량(1kg)당 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량인 '비열'과는 구분되는 개념이다.

유기질 브라인보다 무기질 브라인의 부식성이 더 크므로, 유기질 브라인의 부식성이 더 크다는 설명은 틀렸다.
염화나트륨, 염화칼슘과 같은 무기질 브라인은 금속을 부식시키는 성질이 강해 방청 처리가 필요하지만, 에틸렌글리콜 등 유기질 브라인은 상대적으로 부식성이 작다.
무기질 브라인 중 염화나트륨이 염화칼슘보다 부식성이 크다는 점, 염화칼슘 브라인의 낮은 공정점, pH 7.5~8.2의 약알칼리 유지는 모두 맞는 설명이다.

주파수는 주기의 역수이므로 $f=\dfrac{1}{T}$로 구한다.
$f=\dfrac{1}{0.002\,\mathrm{s}}=500\,\mathrm{Hz}$가 된다.

액순환식 증발기는 증발량의 약 4~6배에 해당하는 냉매액을 액펌프로 강제 순환시키는 방식으로, 증발기 출구에서 액이 약 80%, 가스가 약 20%인 상태로 저압수액기로 회수된다.
냉매액이 증발기 내부를 빠르게 흐르므로 오일이 체류할 우려가 적고 제상 자동화도 쉬운 편이어서, 오일 체류가 크고 제상 자동화가 어렵다는 설명은 반대이다.
냉매액을 대량으로 순환시키는 구조이므로 냉매 소요량이 많고 액펌프·저압수액기 등 부속설비도 복잡한 편이다.
냉매는 저압수액기를 거쳐 액펌프로 각 증발기에 분배되므로, 증발기가 여러 대라도 팽창밸브는 저압수액기 앞의 하나로 충분하다. 증발기 하나에 여러 개의 팽창밸브가 필요한 것은 아니다.

배관의 진동이나 지진·수격 등에 의한 충격을 완화하기 위해 설치하는 것은 브레이스이다.
행거는 배관을 위에서 매달아 지지하는 장치이다.
서포트는 배관을 아래에서 받쳐 지지하는 장치이다.
레스트레인트는 열팽창·수축에 의한 배관의 이동을 구속·제한하는 장치이다.

냉동기유(냉동기 오일)는 압축식 냉동기에서 냉매와 함께 순환하며 압축기를 윤활하는 기름으로, 구비해야 할 조건은 응고점과 유동점이 낮을 것, 인화점이 높을 것, 점도가 적당할 것, 전기절연 내력이 클 것 등이다. 보기 1번은 응고점과 유동점이 높아야 한다고 했는데, 이는 오류다. 냉동기유는 저온에서도 유동성을 유지해야 냉매 사이클에서 원활하게 순환할 수 있으므로 응고점과 유동점이 낮아야 하며, 인화점·점도·절연내력 등의 조건은 모두 올바르다.

2단 압축에서 중간압력은 저압측과 고압측 절대압력의 기하평균으로 구하며, 그 값은 약 3.03kgf/cm²g이다.
대기압을 1.033kgf/cm²으로 보면 저압측 절대압력은 $0+1.033=1.033\,\mathrm{kgf/cm^2a}$, 고압측 절대압력은 $15+1.033=16.033\,\mathrm{kgf/cm^2a}$이다.
중간압력(절대압)은 $P_m=\sqrt{1.033\times16.033}\approx4.07\,\mathrm{kgf/cm^2a}$이며, 게이지압으로 환산하면 $4.07-1.033\approx3.03\,\mathrm{kgf/cm^2g}$이다.

터보 냉동기의 마그네틱 플러그는 윤활유 속의 철분을 자석으로 흡착·제거하여 베어링 등 장치의 마모를 막는 역할을 한다.
오일 쿨러의 냉각수 온도 유지, 오일 중 수분 제거, 유압 일정 유지는 각각 별도의 장치나 기능이 담당하는 역할이다.

수액기에는 액면계, 안전밸브, 오일드레인 밸브 등이 부착되지만, 전자밸브(솔레노이드 밸브)는 수액기 자체가 아니라 액관 등 배관 도중에 설치되는 부속기기이다.

서로 다른 두 금속으로 폐회로를 구성하고 두 접합점에 온도차를 주면 기전력이 발생하는 현상을 열전 효과(제벡 효과)라 하며, 열전대(써모커플)의 온도 측정 원리로 이용된다.
펠티어 효과는 반대로 전류를 흘려 접합점에서 흡열·발열이 일어나는 현상이고, 톰슨 효과는 온도구배가 있는 하나의 도체에 전류가 흐를 때 열의 흡수·발생이 일어나는 현상으로 서로 구별된다.

흡입배관에서 압력손실이 생기면 압력 저하로 냉매의 비체적은 오히려 증가하므로, 비체적이 감소한다는 설명은 틀렸다.
흡입압력이 낮아지면 압축비가 커져 토출가스 온도가 상승하고, 비체적 증가로 흡입되는 냉매량이 줄어 체적효율도 저하된다.

긴 세로선 하나를 가운데 두고 그 양옆에 짧은 세로선을 덧붙인 기호가 유니언 나사이음이다.
유니언은 두 개의 나사 부품을 가운데 너트로 죄어 붙이는 이음쇠이므로, 맞물리는 부분과 조임 너트를 세로선 세 개로 겹쳐 표현한다.
세로선이 한 개면 일반 나사이음, 두 개면 플랜지 이음이다.
관 위에 ×표를 찍은 것은 용접 이음이다.

압축기 대신 가열원(재생기의 열)을 이용해 냉매(수)를 흡수제(리튬브로마이드 등)에서 재생·분리시켜 냉동효과를 얻는 방식은 흡수식 냉동기이다.
터보·회전식·왕복동식 냉동기는 모두 압축기를 이용하는 증기압축식 냉동기에 속한다.

옴의 법칙에 따르면 전류는 전압에 비례하고 저항에는 반비례한다.
$I=\dfrac{V}{R}$ 관계이므로, 전류가 저항에 비례하거나 전압·저항의 제곱에 비례한다는 설명은 모두 틀렸다.

주철관을 절단할 때는 주로 링크형 파이프커터를 사용한다.
원판 그라인더는 강관 등의 절단·연마에, 오스터는 관에 나사를 내는 데, 체인블럭은 중량물을 들어올리는 데 사용되는 공구이다.

스크류 압축기는 왕복동식과 동일한 냉동능력에서 압축기 체적이 작고 소형·경량화가 가능한 것이 특징이므로, 체적이 크다는 설명은 틀렸다.
암·수 두 개의 나선형 로터가 맞물려 냉매가스를 압축하는 구조이며, 흡입·토출 밸브가 없고 액격·유격이 적은 것은 맞는 설명이다.

만액식 증발기에는 증발기 내 액면(냉매 액위)을 일정하게 유지하기 위해 저압식 플로트 밸브를 사용한다.
온도식 자동팽창밸브와 정압식 자동팽창밸브는 건식 증발기에, 모세관은 소형 냉동기에 주로 사용되는 팽창기구이다.

P-V 선도의 화살표를 따라가면 사이클은 A→D→C→B→A 방향으로 돌고, 아래쪽 선에서 열 Q2를 빨아들여 위쪽 선에서 열 Q1을 버리므로 B→A 응축기, C→B 압축기, D→C 증발기, A→D 팽창변으로 연결된다.
압력이 가장 낮은 D→C 구간은 부피가 커지면서 Q2를 흡수하는 증발 과정이고, 이어지는 C→B는 압력이 저압에서 고압으로 크게 올라가는 압축 과정이다.
고압 쪽 B→A는 Q1을 밖으로 내보내며 부피가 줄어드는 응축 과정, 마지막 A→D는 고압에서 저압으로 압력만 떨어뜨리는 팽창(교축) 과정이다.
선도 안에 표시된 Aw는 한 사이클 동안 외부에서 넣어 준 압축 일이며, Q1 = Q2 + Aw 의 관계가 성립한다.

동결은 물체를 가열하는 것이 아니라 냉각하여 얼리는 것을 의미하므로, 가열하여 얼린다는 설명은 틀렸다.
냉각·제빙·저빙에 대한 나머지 설명은 모두 맞는 정의이다.

냉매의 건조도(quality, x)는 습증기 상태에서 건조성을 나타내는 지표로, 전체 질량 중 기(vapor)의 질량 비율이다. 건조도는 0 ≤ x ≤ 1 범위를 가지며, x = 0일 때 포화액, x = 1일 때 건조포화 증기, 0 < x < 1일 때 습포화 증기를 의미한다. 과냉액은 포화액보다 온도가 낮은 상태로 고체화 위험이 있으므로 냉동기에서 피해야 할 상태이다. 건조포화 증기(x = 1)는 액체가 전혀 없이 기만 존재하는 상태로 건조도가 최대값 1이며, 따라서 건조도가 가장 큰 상태는 건조포화 증기다.

제시된 보온재 중 규산칼슘은 안전사용 최고온도가 가장 높아 고온 배관의 보온에 사용된다.
우모펠트와 폼 폴리스티렌은 상대적으로 낮은 온도의 냉각·공조 배관에, 탄산마그네슘은 규산칼슘보다 낮은 중온대 배관에 주로 사용된다.

냉매 순환량은 냉동능력을 냉동효과로 나누어 구하며, 계산 결과는 약 605kg/h이다.
$G=\dfrac{Q_2}{q_2}=\dfrac{4300\,\mathrm{kJ/h}}{7.1\,\mathrm{kJ/kg}}\approx605.6\,\mathrm{kg/h}$이다.
성적계수와 응축기 방열량은 이 계산에 쓰이지 않는 조건이다.

냉동능력을 응축부하로 환산한 뒤 냉각수 온도차로 나누면 필요 냉각수량은 약 38844L/h가 된다.
냉동능력은 $45\,\mathrm{RT}\times3320\,\mathrm{kcal/RT\cdot h}=149400\,\mathrm{kcal/h}$이며, 응축부하는 방열계수 1.3을 적용해 $149400\times1.3\approx194220\,\mathrm{kcal/h}$이다.
냉각수량은 $Q_{cond}=W\cdot c\cdot\Delta t$에서 $W=\dfrac{194220}{1\times(28-23)}\approx38844\,\mathrm{L/h}$로 계산된다.

이 응축기에서 제거해야 할 열량은 약 65720 kcal/h이다.
선도에서 압축기 흡입 A는 1.2 kg/cm2a·392 kcal/kg, 토출 B는 12 kg/cm2a·475 kcal/kg, 응축기 출구 C는 12 kg/cm2a·128 kcal/kg이며, 팽창 후 증발기 입구 D는 압력만 1.2 kg/cm2a로 낮아진 128 kcal/kg이다.
냉동효과 = 392 − 128 = 264 kcal/kg
냉매 순환량 = 50000 ÷ 264 ≒ 189.4 kg/h
응축기 방출열량 = 순환량 × (토출 엔탈피 − 응축기 출구 엔탈피) = 189.4 × (475 − 128) = 189.4 × 347 ≒ 65720 kcal/h. 냉동부하 50000 kcal/h에 압축일의 열당량이 더해진 값이다.

1냉동톤(RT)은 0℃의 물 1ton을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 만드는 데 필요한 열량으로 정의한다.
물 1kg 기준이거나 1시간 기준으로 정의한 나머지 설명들은 냉동톤의 정의와 다르다.

공정점이 -55℃로 매우 낮아 제빙 등에 널리 쓰이는 무기질 브라인은 염화칼슘 수용액이다.
염화마그네슘 수용액은 염화칼슘보다 공정점이 높아 저온용으로 불리하며, 에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜은 유기질 브라인에 속한다.

이론적 피스톤 압출량은 $V=\dfrac{\pi}{4}D^{2}\cdot L\cdot R\cdot N\cdot 60\ [\mathrm{m^{3}/h}]$ 로 구한다.
실린더 1개의 단면적이 $\dfrac{\pi}{4}D^{2}$이므로 여기에 피스톤 행정 L을 곱하면 1회전당 밀어내는 행정 체적이 되고, 기통수 N을 곱하면 압축기 전체의 1회전당 체적이 된다.
회전수 R은 분당 회전수(rpm)이므로 시간당 값으로 바꾸려면 60을 곱해야 한다. 따라서 지름이 제곱으로 들어가고 60이 붙은 식이 옳다.
지름 D가 제곱되지 않은 식은 단면적 계산이 틀린 것이고, 60이 빠진 식은 분당 값이 되어 m3/h 단위가 맞지 않는다.

용접 접합은 나사 접합에 비해 관 내부가 매끈하여 유체의 마찰 손실이 적다는 것이 장점이므로, 마찰 손실이 많다는 설명은 틀렸다.
누수 우려가 적고, 나사부·플랜지가 없어 배관상 공간 효율이 좋으며, 접합부 강도가 큰 것은 용접 접합의 맞는 특징이다.

원통형 보일러는 입형·노통·연관·노통연관 보일러 등을 포함하며, 관류 보일러는 수관식 보일러의 한 종류로 원통형 보일러에 해당하지 않는다.

온수코일·증기코일·전열코일은 공기를 가열하는 코일이지만, 직접팽창코일은 냉매가 직접 팽창하며 공기를 냉각·감습시키는 냉각코일이다.

공기세정기 이용, 증기·온수의 직접분무는 공기 중 수분을 늘리는 가습 방법이지만, 직접팽창코일은 냉매를 이용해 공기를 냉각·제습하는 장치로 가습에 적합하지 않다.

급기와 배기 모두를 송풍기 등 기계력으로 처리하는 환기법은 제1종 기계환기법이며, 보일러실과 같이 급배기가 모두 확실해야 하는 곳에 적용한다.
제2종은 급기만, 제3종은 배기만 기계력을 사용하는 방식으로 구분된다.

상대습도는 습공기의 수증기압과 같은 온도의 포화공기 수증기압의 비로 정의한다.
수증기량과 건조공기량의 중량비로 정의되는 것은 절대습도(중량절대습도)이고, 습공기의 절대습도와 같은 온도 포화습공기 절대습도의 비는 포화도(비교습도)이므로 상대습도의 정의와는 구별된다.

원심송풍기의 풍량 제어에는 회전수제어, 흡입 베인제어, 댐퍼제어 등이 쓰이지만, 온·오프제어는 풍량을 단계적으로 조절하는 방식이 아니라 송풍기를 켜고 끄는 제어이므로 풍량 제어방법으로 보기 어렵다.

캐비테이션 방지를 위해서는 오히려 단흡입 펌프를 양흡입 펌프로 바꾸는 것이 유리하므로, 양흡입을 단흡입으로 바꾼다는 설명은 방지대책과 반대이다.
흡입양정을 짧게 하고, 펌프 회전수를 낮추며, 흡입관경을 크게 하고 굽힘을 줄이는 것은 모두 캐비테이션을 줄이는 방법이다.

벽체 속을 지나가는 ②에서 ③으로의 열 이동은 열전도이므로, 이를 열관류라고 한 설명이 틀렸다.
그림에서 고온 공기와 벽면 사이, 그리고 벽면과 저온 공기 사이에는 각각 얇은 공기막이 있고, 이 공기막을 사이에 두고 유체와 고체 표면이 열을 주고받는 것이 열전달이다. ①→②와 ③→④가 여기에 해당한다.
반면 ②에서 ③까지는 고체인 벽 내부를 온도차만으로 열이 옮겨가는 구간이므로 열전도라 부른다.
고온 공기에서 공기막·벽·공기막을 모두 거쳐 저온 공기까지 이르는 전 과정을 하나로 묶은 ①→④가 열관류(열통과)이며, 이때 쓰는 계수가 열관류율 K이다.

보건용 공기조화에서 쾌적감을 좌우하는 4가지 주요 요소는 온도, 습도, 기류, 청정도이며, 음향은 이에 포함되지 않는다.

각층 유닛방식은 각 층마다 공조기를 설치하는 방식으로, 오히려 각 층에서 소음·진동이 발생할 우려가 있다는 것이 단점에 해당하므로, 소음·진동이 없다는 설명은 장점으로 볼 수 없다.
각 층별 부분부하 운전이 가능하고, 중앙기계실 면적과 송풍동력이 줄어들며, 층간 관통 덕트가 없어 방재상 유리한 것은 각층유닛방식의 실제 장점이다.

온수를 열매로 하는 방열기의 표준방열량 $450\,\mathrm{kcal/m^2\cdot h}$를 기준으로 하면, 소요 방열면적은 약 8.0m²이다.
$A=\dfrac{3600\,\mathrm{kcal/h}}{450\,\mathrm{kcal/m^2\cdot h}}=8.0\,\mathrm{m^2}$로 계산된다.

벽체를 통한 관류열량은 열관류율·면적·온도차를 곱해 구하며, 계산 결과는 750kcal/h이다.
$Q=K\cdot A\cdot\Delta t=0.5\times300\times5=750\,\mathrm{kcal/h}$이다.

공조용 저속덕트를 등마찰법으로 설계할 때 사용하는 단위마찰저항은 통상 0.08~0.15mmAq/m 범위로 잡는다.

온풍난방은 데운 공기를 불어넣는 대류 방식이어서 더운 공기가 위로 몰려 실내 상하 온도차가 크게 나타나기 쉬우므로, 실내온도 분포가 균등하다는 것은 온풍난방의 장점으로 보기 어렵다.
예열시간이 짧아 연료소비가 적고, 온도 자동제어가 쉬우며, 필터를 통해 깨끗한 공기를 유지할 수 있는 것은 온풍난방의 실제 장점이다.

보일러의 증기·온수나 냉동기의 냉수를 배관을 통해 각 실의 유닛(팬코일유닛 등)으로 공급하여 냉난방하는 방식은 전 수 방식이며, 덕트 공간이 필요 없고 각 실 제어가 쉬워 재실인원이 적은 주택·여관 등에 적합하다.