[공조냉동기계기능사 필기] 09년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

산업안전보건법의 제정 목적은 산업재해 예방과 쾌적한 작업환경 조성을 통해 근로자의 안전과 보건을 유지·증진시키는 데 있다.
산업안전에 관한 정책수립은 국가(정부)가 법 집행을 위해 수행하는 행정적 수단에 해당할 뿐, 법 조문에 명시된 제정 목적 자체는 아니다.

가연성가스를 취급하는 설비의 전기설비는 누설된 가스가 점화원과 접촉해 폭발하는 것을 막기 위해 방폭기능을 갖춘 구조여야 한다.
다만 암모니아·브롬화메탄처럼 폭발범위가 좁은 가스와 공기 중에서 자연발화하는 가스는 방폭구조 적용에서 제외된다.

가스보일러 점화 시에는 미연소가스가 쌓여 폭발하는 것을 막기 위해 단 한 번에 착화되도록 해야 하며, 점화가 되지 않는다고 여러 차례 반복 시도하는 것은 위험한 행위다.
따라서 점화를 3~4회 반복해 착화되도록 한다는 설명은 안전수칙에 어긋난다.
연소실 용적의 4배 이상 공기로 환기하는 것, 실화 시 즉시 연료를 차단하는 것, 점화버너 스파크 상태를 확인하는 것은 모두 올바른 주의사항이다.

기계설비 사고의 위험점은 협착점, 끼임점, 절단점, 물림점, 접선물림점, 회전말림점으로 분류되며, 고정점은 이러한 위험점 분류에 해당하지 않는다.

보일러 안전 운전 교육에는 압력방출장치·압력제한스위치·화염검출기의 설치 및 정상작동 여부 점검, 고저수위조절장치와 급수펌프의 상호기능 점검, 가동 중 정위치 이탈 금지 등이 포함된다.
그러나 압력방출장치가 개방된 상태를 확인하는 항목은 이러한 안전 점검 내용에 해당하지 않는다.

액압축이 일어나면 증발하지 못한 액냉매가 실린더로 들어가면서 열을 빼앗아 실린더에 서리가 낀다.
토출가스 온도가 낮아지므로 토출배관이 따뜻해진다는 설명은 틀렸다.
액냉매의 흡열로 실린더는 과열이 아니라 냉각되므로 과열된다는 설명도 틀렸다.
액압축은 압축기에 무리를 주어 축수(베어링) 하중을 오히려 증가시키므로 감소한다는 설명도 틀렸다.

연소속도는 산화되기 쉬운 물질일수록 빨라지므로, 산화되기 어려운 물질일수록 연소속도가 빨라진다는 설명은 잘못되었다.
온도가 높을수록, 입자가 작을수록, 촉매가 작용할수록 연소속도가 빨라진다는 나머지 설명은 모두 옳다.

아세틸렌가스는 구리(동) 및 구리 함유량이 높은 합금과 반응해 폭발성이 강한 동아세틸라이드를 생성하므로, 아세틸렌과 접촉하는 부분에는 구리를 사용해서는 안 된다.

가스용접을 마칠 때에는 토치의 산소 밸브를 먼저 잠그고 이어서 아세틸렌 밸브를 잠근다. 산소를 먼저 끊으면 고온의 산화 불꽃이 곧바로 사라져 팁 과열이나 불꽃이 토치 안으로 빨려 들어가는 역화의 위험이 줄고, 남은 연료 가스 불꽃은 온도가 낮아 안전하게 꺼진다.
밸브 조작은 점화 때의 역순이라고 기억하면 된다. 문제의 단서대로 용기의 메인 밸브는 그 뒤에 잠그고, 마지막으로 조정기의 조정 손잡이를 풀어 호스 안에 남은 가스를 빼내 압력이 걸리지 않은 상태로 정리한다.
연료 가스를 먼저 닫으면 팁 끝에서 폭음이 나면서 역화가 일어나기 쉽다.
두 밸브를 동시에 닫는 조작은 정확히 맞추기 어렵고 표준 절차가 아니다.
호스 안에 가스를 남겨 두는 것은 누설과 화재 위험 때문에 오히려 금지된다.

감전 위험도를 결정하는 가장 중요한 요소는 통전 전류의 크기다. 인체 감전의 영향은 전압보다 전류에 의해 직접 결정된다.
통전 전류 1mA 이하에서는 지각 정도, 5mA에서 근육 경련, 50mA 이상에서 심실세동 등 생명 위험이 발생한다. 같은 전압이라도 체내 임피던스 변화에 따라 전류가 달라지지만, 결국 신체에 실제 피해를 주는 것은 전류 크기이므로, 통전 경로·전원 종류·통전시간 등 모든 인자보다 전류의 크기 자체가 감전 위험도를 가장 직접적으로 결정한다.

안전보건표지에서 녹색은 안내표지의 색채로, 비상구·피난소 및 사람·차량의 통행표지 등에 사용된다.

감전이나 전기화상의 위험이 있는 작업에서는 인체를 보호하기 위해 보호구를 갖추어야 한다.

냉동제조시설의 설치·유지관리 상태를 확인하는 법정 검사에는 중간검사, 완성검사, 정기검사, 수시검사가 있으며, 불시검사라는 명칭의 검사 종류는 존재하지 않는다.

가스용접(산소-아세틸렌 용접) 작업에서 발생할 수 있는 재해는 주로 화재, 가스폭발, 가스중독이다.
전격(감전)은 전류를 사용하는 아크용접에서 주로 발생하는 재해로, 가스용접의 대표적 재해에는 해당하지 않는다.

구내 운반차 사용 전 점검사항에는 제동장치·조종장치의 기능 이상 유무, 바퀴 이상 유무, 충전장치를 포함한 홀더 등의 결합상태 이상 유무가 포함된다.
와이어로프의 이상 유무는 권상장치를 사용하는 크레인 등의 점검항목이며, 구내 운반차의 사전점검 사항에는 해당하지 않는다.

R-113은 C2Cl3F3(트리클로로트리플루오로에탄)으로 바르게 짝지어져 있다. R-114는 CCl2F4가 아니라 C2Cl2F4이다. R-500은 R-12(CCl2F2)와 R-152a(CH3CHF2)의 공비혼합냉매이고, R-502는 R-22(CHClF2)와 R-115(C2ClF5)의 공비혼합냉매이다.
※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 4번을 1번으로 바로잡았습니다. R-113 = C2Cl3F3(CCl2F–CClF2) 로 보기1이 정확하다. R-114는 C2Cl2F4(보기의 CCl2F4 아님), R-500은 R-12(CCl2F2)+R-152a(CH3CHF2), R-502는 R-22(CHClF2)+R-115(C2ClF5)이며 보기4의 C2ClF3는 R-1113(클로로트리플루오로에틸렌)으로 틀림. 해설의 'R-502=R-22+R-13' 도 오류.

25A 티의 가지 구멍에 20A 관을 바로 물리려면 구멍 지름을 줄여 주는 이경부싱이 필요하다.
그림의 이음쇠는 세 방향이 모두 25A인 티이고 A부에 붙일 관만 20A이므로, 바깥은 25A 수나사·안쪽은 20A 암나사로 된 부품을 한 개 끼워 넣어야 한다. 이렇게 관경을 한 단계 줄여 주는 이음쇠가 이경부싱(줄임 부싱)이다.
유니언은 같은 지름의 관을 분해·조립할 수 있게 잇는 이음쇠라 관경을 바꾸지 못한다.
캡과 플러그는 관 끝이나 이음쇠 구멍을 막는 부품이므로 관을 이어 붙이는 용도가 아니다.

교축(팽창)과정은 외부와 열이나 일의 출입이 없는 등엔탈피 과정이므로, 팽창 전후 냉매의 엔탈피는 변하지 않는다.
반면 압력과 온도는 급격히 낮아지고, 일부가 증발하면서 비체적은 커진다.

직접팽창식 냉동기는 브라인 등을 매개로 하지 않고 냉매가 직접 증발기에서 열교환하므로, 간접식에 비해 냉매 순환량이 적고 증발온도가 높으며 구조가 간단하다.
다만 냉매가 배관 계통 전체에 직접 순환하므로 냉매 소비량(충전량)은 오히려 많아지는 경향이 있어, 충전량이 적다는 설명은 직접팽창식의 특징으로 옳지 않다.

전자밸브는 냉동장치에서 냉매와 브라인의 흐름을 원격으로 제어하는 역할을 한다. 이를 통해 냉동실 온도를 자동 조절하고(4번), 액관에 액체냉매만 흐르게 하여 리키드 백(압축기로 액냉매 유입)을 방지(1번)하며, 냉매 흐름 제어로 온도 조절을 수행한다(2번). 반면 습도제어(3번)는 냉동장치의 증발기에서 냉매 순환으로 인한 냉각과 드레인을 통한 습기 배출로 이루어지며, 전자밸브의 직접적인 목적과는 거리가 멀다.

고압 수액기에는 액면계, 안전밸브, 오일드레인 밸브 등이 부착되지만, 전자밸브(솔레노이드밸브)는 주로 액관 등 다른 위치에 설치되는 부속품으로 수액기 자체에 부착되는 것은 아니다.

냉각탑의 엘리미네이터는 냉각수와 접촉한 공기가 배출될 때 함께 딸려 나가는 수분이 대기 중으로 비산·방출되는 것을 막아주는 장치다.

고속 다기통 압축기의 정상 유압은 정상저압보다 1.5~3.0kg/cm² 높은 값으로 유지되는 것이 표준이다.

원심식 냉동기의 서징(surging) 현상은 흡입가스 유량이 어느 한계치 이하로 감소했을 때 주로 발생하는 것이지, 유량이 증가할 때 발생하는 것이 아니므로 해당 설명은 틀렸다.
서징이 발생하면 전류계 지침이 심하게 흔들리고, 고압은 저하하며 저압은 상승하고, 소음·진동과 함께 베어링 등의 급격한 마모가 나타난다.

2개 이상의 엘보를 조합해 배관의 신축을 흡수하는 이음은 스위블형 이음이다.
루프형은 곡관을, 벨로우즈형은 주름관을, 슬리브형은 미끄럼 슬리브를 이용해 신축을 흡수한다는 점에서 구조가 다르다.

25A(1B, 1인치) 강관의 관용나사는 길이 25.4mm(1인치)당 11산이 표준이다.

회로 내 임의의 접속점에서 유입 전류와 유출 전류의 총합이 0이라는 것은 키르히호프의 제1법칙(전류법칙)에 해당한다.

이상기체를 단열팽창시키면 온도가 내려간다는 설명이 옳다.
단열팽창 과정에서는 외부와 열 출입 없이 기체가 스스로 팽창하며 일을 하므로 내부에너지가 감소해 온도가 낮아진다.
1BTU는 물 1lb를 1℉ 높이는 데 필요한 열량이고, 대기압을 0으로 기준한 압력은 게이지압력이며, 보일-샤를의 법칙에서 기체의 부피는 압력에 반비례하고 절대온도에는 비례하므로 나머지 설명은 모두 틀렸다.

공정점이 -55℃로 매우 낮아 저온용 브라인으로서 제빙, 냉장 및 공업용으로 널리 사용되는 것은 염화칼슘 브라인이다.

냉동기에서 이상적인 냉동사이클로 취급되는 것은 카르노 사이클을 냉동 목적으로 뒤집은 역카르노 사이클이다.

일정한 입력신호를 단속(점멸)신호로 바꾸어 경보용 부저 신호 발생 등에 사용하는 회로는 플리커 회로이다.

온도 상승에 따른 저항 변화는 $R_2=R_1[1+\alpha(T_2-T_1)]$로 구한다.
$R_2=4[1+0.00393\times(80-20)]=4\times1.2358$
계산하면 $R_2\approx 4.94\,\Omega$이 되어, 저항은 약 4.94Ω으로 상승한다.

냉동장치의 유압이 낮아지는 원인으로는 오일 부족, 유 여과망 막힘, 유압조정밸브가 많이 열린 경우 등이 있다.
반면 유온이 낮을 때는 오일 점도가 높아져 오히려 압력이 상승하는 경향을 보이므로, 유압 저하의 원인으로 볼 수 없다.

압축비는 고압(응축압력)을 저압(증발압력)으로 나눈 값이다.
$\text{압축비}=\dfrac{18}{5}=3.6$
따라서 압축비는 3.6이다.

감온식 팽창밸브(TEV)는 증발기 내 냉매 증발압력, 스프링의 압력, 감온통 내 가스압력의 균형에 의해 개도가 결정된다.
압축기의 압력은 이 균형 관계에 직접 관여하지 않으므로 감온식 팽창밸브의 작동과는 관계가 없다.

2단 압축은 저단·고단 두 대의 압축기(또는 콤파운드 압축기)로 나누어 압축하는 방식으로, 암모니아 냉동장치에서 증발온도가 -35℃ 정도 이하로 낮아지거나 압축비가 커질 때 채택하는 것이 유리하며, 일반적으로 압축비가 6 이상이면 2단 압축을 검토한다.
따라서 압축비가 10 이상인 경우에만 2단 압축을 해야 한다는 식으로 특정 수치 이상에서만 한정적으로 적용된다고 보는 설명은 옳지 않다.

대기압을 kPa로 환산하면 $1.005\,\mathrm{at} \times 98.0665\,\mathrm{kPa/at} \approx 98.55\,\mathrm{kPa}$이다.
절대압력 1,300mmHg.a를 kPa로 바꾸면 $1300\,\mathrm{mmHg} \times \dfrac{101.325\,\mathrm{kPa}}{760\,\mathrm{mmHg}} \approx 173.32\,\mathrm{kPa}$이다.
계기압력은 절대압력에서 대기압을 뺀 값이므로 $173.32-98.55 \approx 74.76\,\mathrm{kPa}$이 된다.

2중 효용 흡수식 냉동기는 재생기(발생기)와 열교환기를 각각 2개씩 갖추어 단중 효용식보다 효율이 높다.
그러나 증발기는 단중 효용식과 마찬가지로 1개만 두는 구조이므로, 증발기가 2개라는 설명은 옳지 않다.

증발잠열을 이용해 냉각 효과를 얻으려면 액체가 기체로 상변화하는 과정이 필요한데, 물·알콜·암모니아는 액체 상태에서 증발하며 잠열을 흡수하는 대표적인 물질이다.
반면 수증기는 이미 기체 상태이므로 그 자체로 추가 증발이 일어날 수 없어 증발잠열을 이용하는 물질에 해당하지 않는다.

스크롤 압축기는 고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 압축실을 형성하는 구조로, 흡입밸브와 토출밸브가 없고 부품 수가 적다는 것이 큰 장점이다.
토크 변동이 적어 진동이 작다.
압축요소의 미끄럼 속도가 느려 마모가 적다.
고효율이면서도 저소음·저진동의 특성을 갖는다.

이원냉동사이클은 저온측과 고온측에 각각 다른 냉매를 사용하는 2개의 독립된 냉동 사이클을 캐스케이드 응축기(중간 열교환기)로 연결한 구조이다.
저온측 응축기는 냉각수가 아니라 고온측 증발기와의 열교환을 통해 냉각되며, 이 방식으로 다단 압축방식보다 효율적으로 초저온을 얻을 수 있다.

열펌프는 대기, 지열, 태양열 등 자연에 존재하는 저온의 열을 끌어올려 이용하는 장치로, 이들은 외부에서 얻는 자연 열원에 해당한다.
빙축열은 심야전력 등으로 미리 얼음을 얼려 저장했다가 필요할 때 냉열을 꺼내 쓰는 축열 방식이지 자연 열원이 아니므로 열펌프의 열원으로 보지 않는다.

암모니아 냉매 배관에서 흡입관은 압축기로 액냉매나 오일이 고이지 않고 원활히 흡입되도록 시공해야 하므로, 흡입관에 U트랩을 설치하면 저부에 액이나 오일이 고여 액백을 유발할 수 있어 적절하지 않은 시공 방법이다.
암모니아는 천연고무를 침식시키지 않으므로 패킹 재료로 천연고무를 사용할 수 있다.
토출관 합류부는 냉매 흐름이 원활하도록 Y자 형태로 접속한다.
액관의 트랩부에는 오일이 고이기 쉬우므로 오일 드레인 밸브를 설치한다.

제빙관에서 얼려진 얼음을 꺼낼 때는 관 내벽과 얼음 사이의 결착을 풀어야 하는데, 이때 관 표면에 온수를 뿌려 얼음 표면을 살짝 녹이는 장치가 용빙조이다.
주수조는 제빙관에 원수를 채우는 장치, 양빙기는 얼음을 끌어올리는 장치, 저빙고는 생산된 얼음을 보관하는 창고로 각각 역할이 다르다.

냉매와 냉동기유의 상용성(용해성)은 냉매의 분자 구조에 따라 달라지는데, R-11과 같은 CFC 계열 냉매는 오일과 잘 용해되는(상용성이 높은) 대표적인 냉매이다.
반면 R-13, R-14, R-502와 같은 저온용 냉매는 오일과의 용해도가 낮아 비상용성에 가까운 특성을 보인다.

공기가 노점온도보다 낮은 냉각코일을 통과하면 수분이 응축되어 제거되므로 절대습도와 건구온도가 함께 낮아지고, 이에 따라 비체적도 감소한다.
그러나 온도가 포화상태에 가깝게 낮아지면서 상대습도는 오히려 100%에 가깝게 높아지는 것이 일반적이므로, 상대습도가 저하된다는 설명은 옳지 않다.

온풍난방은 공기 자체를 데워 실내로 불어넣는 방식으로 열용량이 작아 예열부하가 작고 예열시간이 짧다는 것이 큰 장점이다.
송풍기를 이용해 강제로 공기를 순환시키므로 송풍 동력(전력 소비)이 필요하다.
공기를 분배하기 위한 덕트 스페이스가 별도로 필요하다.
온풍과 함께 가습·기류 조절이 가능해 실내 습도와 기류 조정이 비교적 용이하다.

내벽·내창·천장 등 건물 내부를 통한 손실열량은 열통과율, 면적, 인접실과의 온도차를 곱하여 계산한다.
방위계수는 태양복사의 영향을 받는 외벽·외창 등 외기에 접한 부위의 손실(취득)열량 계산에 적용되는 보정값으로, 인접실과 접한 내부 구조체의 손실열량 계산에는 관계가 없다.

원형 덕트의 상당지름은 $d = 1.3\times\left[\dfrac{(a\times b)^5}{(a+b)^2}\right]^{1/8}$ 로 구한다.
이 식은 같은 풍량에서 단위길이당 마찰저항이 같아지는 원형 덕트 지름과 사각 덕트(긴 변 a, 짧은 변 b)의 관계를 실험으로 정리한 것이다. 형태를 외울 때는 계수 1.3, 분자는 (a×b)의 5제곱, 분모는 (a+b)의 제곱, 전체에 1/8제곱이라는 네 가지를 함께 기억한다.
분자를 a×b5이나 a5×b로 쓴 식은 a와 b를 대칭으로 다루지 못해 상당지름 식이 될 수 없다.
계수 1.3이 빠진 식이나 분모를 (a×b)2으로 쓴 식도 마찰저항이 같아지는 조건을 만족하지 않는다.

송풍기의 축동력은 상사법칙에 따라 회전수의 세제곱에 비례한다.
$P_2 = P_1 \times \left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^3 = 4\,\mathrm{kW} \times \left(\dfrac{250}{200}\right)^3$
$P_2 = 4 \times 1.953 \approx 7.8\,\mathrm{kW}$이다.

전열교환기를 이용한 배열회수 시스템은 외기량과 배기량의 밸런스를 맞추어 운전해야 하며, 이때 배기량은 외기량의 40% 이상을 확보해야 열회수 성능과 환기 성능이 유지된다.
주방·탕비실 등의 배기는 기름 성분과 냄새를 포함하므로 일반 배열회수 계통과 분리하여 별도로 처리하는 것이 원칙이며, 모든 공간의 배기를 포함시키지 않는다.
회전형 전열교환기는 로터 구동 모터와 급배기 팬이 함께 작동해야 열교환이 정상적으로 이루어지므로 반드시 연동 운전해야 한다.
중간기 외기냉방을 시행하려면 전열교환기를 우회하는 별도의 바이패스 덕트가 있어야 한다.

표준상태에서 증기난방용 주철제 방열기의 표준 방열량은 650 kcal/(m²·h)이다.
$Q = 6\,\mathrm{m^2} \times 650\,\mathrm{kcal/(m^2 \cdot h)} = 3900\,\mathrm{kcal/h}$

관로 입구가 벽면에 돌출된 형태일수록 흐름의 박리가 커져 국부저항계수(손실계수)가 커진다. 그림에서 (c)는 관이 벽면 안쪽으로 돌출된 형태(재진입관)로 저항이 가장 크고, (b)는 벽면과 평평한 형태(직각 모서리)로 중간이며, (a)는 입구가 둥글게 처리된 형태(둥근 모서리)로 저항이 가장 작다. 따라서 국부저항계수는 (c) ＞ (b) ＞ (a) 순이 된다.

EDR은 Equivalent Direct Radiation(상당방열면적)의 약자로, 방열기가 실제로 방출하는 열량을 표준 방열기 기준으로 환산한 면적 지수를 의미한다. 주어진 공식 EDR = (방열기의 전방열량 / 표준방열량)에서 분자는 실제 방열기의 성능을 나타내고 분자를 표준방열량으로 나누어 동등한 표준 방열기의 면적에 해당하는 값으로 변환한다. 이는 방열기 선정 시 필요한 면적을 결정하는 핵심 지표로 사용되므로 정답은 상당방열면적이다.

풍량의 단위는 시간 기준에 따라 CMH(m³/h), CMM(m³/min), CMS(m³/s)로 나타낸다.
$13500\,\mathrm{m^3/h} \div 60 = 225\,\mathrm{m^3/min}$이므로, 이 풍량은 225 CMM으로 표시하는 것이 맞다.

콜드 드래프트는 인체 주위의 기류 속도가 지나치게 빠르거나, 주위 벽면·인체 주변 공기의 온도가 낮을 때, 또는 창문 틈새로 냉기가 유입될 때 발생한다.
반대로 인체 주위 기류 속도가 너무 느린 경우는 오히려 냉기 체감이 줄어드는 조건이므로 콜드 드래프트의 원인으로 볼 수 없다.

1대의 실외기(응축기)로 여러 대의 실내기(냉각코일)를 연결하여 운전하는 방식을 멀티유닛 방식이라 하며, 실외기 설치 면적을 줄일 수 있어 널리 사용된다.

공기의 감습(제습) 방법에는 수분을 흡수·흡착하거나 냉각하여 응축시키는 흡수식, 흡착식, 냉각식이 있다.
가열식은 공기의 절대습도는 그대로 두고 온도만 높여 상대습도를 낮추는 방식이므로, 실제 수분량을 제거하는 감습 방법에 해당하지 않는다.

가열(냉각)코일의 핀은 표면에 요철이나 슬릿을 두어 공기 흐름에 난류를 유발할수록 공기측 열전달률이 높아진다.
평판 핀보다 파형 핀, 파형 핀보다 슬릿 핀이 열전달률이 높으며, 그 중에서도 수퍼 슬릿 핀이 난류 촉진 효과가 가장 커 공기측 열전달률이 가장 높다.

천장 취출구에서 온풍을 취출하면 더운 공기가 위로 뜨는 성질 때문에 도달거리가 짧아지고, 취출구 배치는 각 취출구의 확산반경이 겹치지 않도록 해야 한다.
베인형 취출구는 냉방 시 베인 각도를 작게 하여 도달거리를 늘리는 것이 일반적이나, 베인 각도를 확대한다고 소음이 줄어드는 것은 아니며 오히려 기류 저항과 난류가 커져 소음이 증가할 수 있다.