[공조냉동기계기능사 필기] 07년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

산소압력조정기는 산소와 접촉하므로 기름이나 그리스를 사용하면 발화·폭발 위험이 있어 급유해서는 안 된다. 따라서 기름을 친다는 설명은 옳지 않다.
저압계 지시가 자연히 증가하면 조정기를 교체하고, 충격을 피하며, 수리는 전문가에게 맡기는 것은 올바른 취급 방법이다.

방폭문은 연소실 내 역화·폭발이 발생했을 때 그 압력을 외부로 방출시켜 노벽 등의 파손을 막는 안전장치이다.
압력계는 압력 표시, 안전밸브는 증기·가스의 과압 방출, 가용마개는 과열 시 저융점 금속이 녹아 압력을 배출하는 장치로 역화 폭발과는 목적이 다르다.

전기기계·기구의 절연상태는 절연저항계(메거)로 측정한다.
검류계는 미소전류 검출, 전류계는 전류 측정, 접지저항계는 접지저항 측정에 사용되는 계기이다.

안전관리의 가장 중요한 목적은 재해로부터 사람의 생명과 신체를 보호하는 인간존중에 있다.
신뢰성 향상, 재산보호, 생산성 향상은 안전관리의 결과로 얻어지는 부수적 효과에 해당한다.

물품보관 및 수송 작업은 산소결핍·유해가스·전기용접과 같은 직접적 위험요인이 없어 별도의 보호구 없이 수행할 수 있다.
산소결핍 장소, 전기용접, 유해가스 취급 작업은 각각 송기마스크·차광보안면·방독마스크 등 적절한 보호구 착용이 필수적이다.

아크용접에서 1차 코드가 벗겨진 채로 사용하면 감전 위험이 있으므로 즉시 교체해야 하며, 벗겨진 것을 사용해도 좋다는 설명은 옳지 않다.
홀더의 신체 접촉을 피하고, 절연부가 균열·파손되면 교체하며, 장시간 미사용 시 스위치를 차단하는 것은 올바른 안전수칙이다.

해머는 타격면이 평탄한 것을 사용해야 미끄러짐이나 파편 튐 없이 안전하게 작업할 수 있다.
쐐기가 없거나 타격면에 흠이 있거나 머리가 깨진 해머는 작업 중 자루가 빠지거나 파편이 튀어 사고를 유발할 수 있어 사용해서는 안 된다.

보일러 역화는 연소실 내에 미연소가스가 체류한 상태에서 재점화될 때 발생하므로, 연도 내에 미연소가스가 없는 경우는 오히려 역화의 원인이 되지 않는다.
흡입 통풍 부족, 과대한 연료 공급, 점화 지연은 모두 미연소가스를 쌓이게 해 역화를 유발하는 원인이다.

가스용접 중 역화가 발생하면 즉시 토치의 가스 밸브를 잠가 공급을 차단해야 하며(아세틸렌 밸브를 먼저 닫고 이어서 산소 밸브를 닫음), 산소밸브를 여는 것은 화염을 키워 위험을 더 크게 만들므로 옳지 않은 조치이다.
작업 전 안전기와 산소조정기 상태 점검, 비눗물을 이용한 누설검사, 작업장 환기는 올바른 안전관리 조치이다.

프레온 냉동장치를 능률적으로 운전하려면 건조압축 상태를 유지해야 하며, 습압축(액백)은 압축기 손상과 효율 저하를 일으키므로 오히려 피해야 할 상태이다.
이상고압 방지, 냉매부족 방지, 가스 누설 방지는 능률적 운전을 위한 올바른 대책이다.

보일러 파열 위험은 구조·재료 불량이나 제한압력 초과 사용과 같이 압력용기 자체의 강도·운전조건 문제에서 비롯되며, 연료선택 부주의로 증발량이 높아지는 것은 파열의 직접적 원인으로 보기 어렵다.
증발량 변화는 연소 상태·효율의 문제일 뿐이며, 압력이 제한치를 넘지 않는 한 동체 파열로 이어지지는 않는다.

암모니아는 독성이면서 가연성인 고압가스로, 저장설비는 보호시설과 법정 안전거리를 두어야 한다. 주택은 제2종 보호시설에 해당하며 저장능력 1만kg 이하 구간에서 요구되는 거리는 12m 이상이므로, 10m 이상이면 된다는 설명은 옳지 않다.
화기 취급 장소를 피하는 것, 규정량만 충전하는 것, 가스가 외부로 발산되지 않도록 하는 것은 모두 충전 시 지켜야 할 올바른 사항이다.

냉동제조시설의 안전관리자는 안전관리규정 시행, 시설 안전유지, 종사자 지휘·감독 등 운영·관리 업무를 담당하며, 냉동시설의 설계 및 시공은 안전관리자의 직무가 아니라 설계·시공 전문 업체의 영역이다.

판금작업은 손을 보호할 필요가 있는 작업으로 장갑을 착용해도 안전하다.
연삭·드릴·밀링작업은 회전하는 공구나 공작물에 장갑이 말려 들어갈 위험이 있어 장갑 착용이 금지된다.

전기화재는 통전 중인 설비에 물을 뿌리면 감전 위험이 있어, 탄산가스(CO2) 소화기와 같이 비전도성 소화물을 사용해야 한다.
모래·포말은 유류화재에, 물은 일반화재에 주로 사용되며 전기화재에는 적합하지 않다.

리터언 밴드는 배관의 방향을 180도로 바꿀 때 사용하는 이음쇠로, 관경이 다른 배관을 연결하는 용도가 아니다.
레듀서, 부싱, 편심 이경소켓은 모두 지름이 다른 관을 서로 연결할 때 사용하는 이음쇠이다.

냉각수 출구온도는 물의 현열량 공식 $q = G \times c \times \Delta t$ (c=1kcal/kg℃)로 구한다.
물의 유량은 $40\,\mathrm{L/min} = 40\,\mathrm{kg/min}$이므로 $\Delta t = \dfrac{q}{G \times c} = \dfrac{12000/60}{40 \times 1} = 5^\circ\mathrm{C}$
따라서 출구온도는 $18 + 5 = 23^\circ\mathrm{C}$ 이다.

전자밸브(솔레노이드밸브)는 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자기작용으로 플런저를 움직여 개폐를 제어하는 방식으로 작동한다.
냉매의 압력이나 영구자석, 소형 전동기는 전자밸브의 작동 원리와는 관계가 없다.

석면은 단열·보온재로 쓰이는 재료이지 배관의 부식을 방지하는 도료가 아니다.
광명단, 알루미늄 도료, 산화철(방청) 도료는 배관 표면에 도장하여 부식을 방지하는 데 사용된다.

열통과(열관류)는 고체벽을 사이에 두고 한쪽 유체에서 다른 쪽 유체로 열이 전달되는 현상을 말한다.
기체 간, 기체와 고체 간, 고체벽 간의 단순한 열이동은 각각 대류나 전도에 해당할 뿐 열통과의 정의와는 다르다.

팽창밸브는 서서히 개폐해야 냉동장치가 빠르고 안정적으로 정상 운전 상태에 이른다. 급격하게 개폐하면 냉매 유량이 급변해 오히려 운전이 불안정해지고 습압축이나 과열압축을 유발하기 쉽다.
나머지 설명은 모두 타당하다.
조절이 양호하면 증발기 출구 냉매를 건조포화증기 상태로 만들 수 있다.
냉매액의 온도가 낮을수록 냉동효과(냉동능력)가 커진다.
팽창밸브를 과도하게 조이면 증발압력·온도가 낮아져 압축기가 과열압축된다.

펌프 회전수를 높이면 오히려 캐비테이션이 발생하기 쉬워진다. 회전수가 빠를수록 흡입측 압력이 더 낮아져 공동현상(캐비테이션)이 촉진되므로, 방지책으로는 회전수를 낮추는 것이 옳다.
나머지는 실제 방지책에 해당한다.
양흡입 펌프는 흡입 유량을 분산시켜 국부적인 압력 저하를 줄인다.
회전차를 수중에 완전히 잠기게 하면 공기 흡입 및 압력강하를 막는다.
펌프 설치 위치를 낮추면 흡입양정이 줄어 흡입측 압력 저하를 완화한다.

R-13은 비점이 매우 낮은 냉매로 초저온 냉동(캐스케이드 냉동 등)에 적합하다.
R-11, R-12, R-114는 비점이 상대적으로 높아 일반 냉동·공조용으로 쓰이며 초저온 영역에는 적합하지 않다.

엘리미네이터는 냉각탑에서 공기와 함께 비산하는 수분(비말)이 대기 중으로 날아가는 것을 막아주는 장치이다.
냉각탑 상부에 설치되어 순환수의 손실(드리프트 손실)을 줄이는 역할을 하며, 물의 증발이나 과냉각과는 직접 관련이 없다.

유분리기는 압축기 흡입측이 아니라 토출측(압축기와 응축기 사이)에 설치하여 압축기에서 빠져나온 냉매가스 중의 오일을 분리한다.
액순환식 냉동장치도 마찬가지로 압축기 토출관에 유분리기를 부착하는 것이 원칙이다.
나머지 설명은 타당하다.
여과기는 팽창밸브 직전에서 냉매 중 먼지를 제거한다.
암모니아 냉동장치의 분리유는 유류(오일 저장조)로 보내 냉매를 분리한 뒤 회수한다.
프레온은 오일과 잘 용해되므로 별도의 유회수장치가 필요하다.

비열비가 큰 냉매는 압축 후 토출가스 온도가 높아지므로, 이를 냉각하기 위해 압축기 실린더에 워터자켓을 설치한다.
플래시가스, 오일포밍, 에멀션 현상은 각각 냉매 감압·기포 발생·수분 혼입 등과 관련된 현상으로 비열비와는 직접 관계가 없다.

냉각수 출구온도는 응축부하와 냉각수 순환량을 이용해 구할 수 있으며 계산 결과는 39.8℃이다.
응축부하 $Q = K \times A \times \Delta t_m$에서 $Q = 720 \times 100 \times 6.5 = 468{,}000\ \mathrm{kcal/h}$이다.
냉각수량은 $1{,}000\ \mathrm{L/min} \times 60 = 60{,}000\ \mathrm{kg/h}$이므로, 냉각수 온도상승은 $\Delta t = \dfrac{Q}{G \times c} = \dfrac{468{,}000}{60{,}000 \times 1} = 7.8\ ^{\circ}\mathrm{C}$이다.
따라서 출구수온은 $32 + 7.8 = 39.8\ ^{\circ}\mathrm{C}$이다.

가정용 전기냉장고는 온도를 감지해 압축기를 온-오프 시키는 되먹임(피드백)제어 방식이므로 시퀀스제어에 속하지 않는다.
전기밥솥, 전기세탁기, 네온사인은 미리 정해진 순서에 따라 동작이 진행되는 대표적인 시퀀스제어(순차제어) 사례이다.

R-717은 암모니아(NH3)로, 탄소를 포함하지 않는 무기화합물 냉매이므로 할로겐화 탄화수소에 해당하지 않는다.
R-114, R-115, R-134a는 모두 탄화수소에 불소·염소 등 할로겐 원소가 치환된 할로겐화 탄화수소(프레온계) 냉매이다.

유량을 미세하게 조절하는 데 쓰는 것은 글로브 밸브이고, 도시기호는 나비 모양으로 맞물린 두 삼각형의 가운데를 검게 채운 형태로 그린다.
글로브 밸브는 디스크가 시트에 수직으로 접근·이탈하므로 개도에 따라 통과 면적이 조금씩 변해 유량 조절에 적합하다. 대신 유로가 S자로 꺾여 압력손실은 큰 편이다.
같은 나비 모양이라도 속이 빈 채로 그린 기호는 슬루스(게이트) 밸브로, 디스크가 유로에서 완전히 빠지거나 완전히 막는 전개·전폐 전용이다. 중간 개도로 두면 디스크 진동과 침식이 생기므로 유량 조절 목적으로는 쓰지 않는다.

서징(surging) 현상은 원심식(터보) 압축기에서 부하가 감소해 토출량이 일정 한계 이하로 줄어들 때 발생하는 맥동·역류 현상이다.
왕복동, 회전식, 스크루 압축기는 용적형 압축기로 서징과는 관계가 없다.

2단 압축의 이상적인 중간압력은 저압측과 고압측 절대압력의 기하평균이므로 약 2.6 kg/cm2·G가 된다.
먼저 절대압력으로 고친다.
흡입측은 진공도 7 cmHg이므로 76 − 7 = 69 cmHg, 즉 $P_o=\dfrac{69}{76}\times 1.0332\approx 0.94\ \mathrm{kg/cm^2\cdot a}$
토출측은 $P_k=13+1.033=14.03\ \mathrm{kg/cm^2\cdot a}$
중간압력은 $P_m=\sqrt{P_o\times P_k}=\sqrt{0.94\times 14.03}\approx 3.63\ \mathrm{kg/cm^2\cdot a}$
게이지압으로 되돌리면 $3.63-1.033\approx 2.6\ \mathrm{kg/cm^2\cdot G}$
선도에서 중간압력 $P_m$은 증발압력 $P_o$와 응축압력 $P_k$ 사이에 놓인다. 이 값으로 잡아야 저단과 고단의 압축비가 서로 같아져 토출가스 온도 상승과 압축 손실이 가장 작아진다.

암모니아는 대기압에서의 비점이 -33.3℃로 비교적 높은 편이어서 초저온용 냉동에는 적합하지 않다. 냉매의 사용 하한 온도는 응고점이 아니라 비점(증발온도) 쪽에서 결정되므로, 응고점(-77.7℃)이 낮다는 이유로 초저온용에 적합하다고 볼 수 없다. 초저온용으로는 R-13처럼 비점이 훨씬 낮은 냉매를 쓴다.
암모니아는 특유의 자극취로 누설검지가 쉽고 독성·가연성·폭발성이 있으며, 냉동효과가 커 대형 냉동장치에 경제적으로 널리 사용된다는 나머지 설명은 타당하다.

회전식 압축기는 회전차와 실린더 사이 간극을 정밀하게 유지해야 하므로 조립·가공에 고도의 공작 정밀도가 요구된다.
잔류가스 재팽창에 의한 체적효율 감소가 적고 구조가 간단하며 왕복동식보다 진동·소음이 적다는 나머지 설명은 타당하다.

냉동능력은 단위시간당 흡수하는 열량으로 나타내므로 단위는 kcal/h이다.
나머지는 냉동능력의 단위가 될 수 없다. kcal/kg·m²는 냉동능력과 무관한 단위 조합이고, m³/h는 체적유량, kcal/kg·℃는 비열의 단위이다.

응축온도가 일정한 상태에서 증발온도가 낮아지면 증발압력이 낮아져 압축비(응축압력/증발압력)가 커진다.
압축비가 커지면 압축일이 증가하고 성적계수는 저하된다.

염화메틸(메틸클로라이드)은 알루미늄·아연·마그네슘 등과 반응하므로 알루미늄관을 냉매배관으로 사용할 수 없다.
후레온은 스테인리스 강관을, 암모니아는 압력배관용 탄소강 강관이나 저온배관용 강관을 사용하는 것이 옳다.

관속 유체에 혼입된 불순물을 제거하는 기기는 스트레이너(strainer)이다. 스트레이너는 배관 내에 설치되어 메시, 망 등의 여과재를 통해 고체 입자, 이물질 등 불순물을 걸러내는 필터 장치다. 트랩은 드레인에서 수봉을 유지하는 기기, 체크밸브는 일방향 유동만 허용하는 기기, 안전밸브는 과압으로부터 계통을 보호하는 기기로서 모두 불순물 제거 목적이 아니다.

압축일량은 압축기 출구와 입구의 엔탈피 차이므로 156 − 148 = 8 kcal/kg이다.
선도에서 증발압력 3.0 kg/cm2(−15℃)의 압축기 흡입 상태가 148 kcal/kg, 응축압력 12.5 kg/cm2까지 압축된 토출 상태가 156 kcal/kg, 30℃에서 응축을 마친 액이 108 kcal/kg으로 읽힌다.
같은 선도로 이어서 구하면 냉동효과는 $148-108=40\ \mathrm{kcal/kg}$, 성적계수는 $\mathrm{COP}=\dfrac{40}{8}=5$가 된다.
토출점과 응축기 출구의 차 $156-108=48\ \mathrm{kcal/kg}$은 응축기에서 버리는 열량이지 압축일량이 아니므로 혼동하지 않아야 한다.

직접 팽창식은 냉매가 증발할 때의 잠열로 피냉각물을 바로 냉각한다. 반면 간접 팽창식은 냉각된 브라인의 감열로 냉각한다. 직접 팽창식은 열교환 단계가 하나 적어 증발온도가 높고, 소요동력과 RT당 냉매 순환량이 적다.

흡수기는 흡수식 냉동장치의 구성요소이며, 증기압축식 냉동장치의 4대 구성요소는 압축기·응축기·팽창밸브·증발기이다.

증발식 응축기는 냉각수를 분무해 그 증발잠열로 냉매를 응축시키므로, 대기 중 습도가 높으면 물의 증발이 어려워져 응축온도에 직접 영향을 준다.
입형·횡형 쉘앤튜브식, 이중관식 응축기는 냉각수와의 현열 교환이 위주이므로 대기 습도의 영향을 직접 받지 않는다.

금속의 저항은 온도가 상승하면 오히려 증가한다(금속은 (+)의 저항온도계수를 가진다).
전류가 흐르기 어려운 정도를 저항이라 하며, 저항은 도체 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다는 나머지 설명은 타당하다.

R-22(클로로디플루오로메탄)의 분자식은 CHClF₂이다.
CCl₄는 사염화탄소, CCl₃F는 R-11, CHCl₂F는 R-21에 해당한다.

슬립효율은 압축기의 성능을 나타내는 지표로 쓰이지 않는 항목이다. 슬립(slip)은 유도전동기의 회전 지연이나 원심 임펠러의 슬립계수처럼 다른 분야에서 쓰이는 개념으로, 압축기 성능 평가 항목에 포함되지 않는다.
체적효율, 기계효율, 압축효율은 모두 압축기의 성능을 평가하는 대표적인 효율이다.

송풍기에서 발생하는 열량은 실내에서 취득하는 열량이 아니라 공조기(장치) 내부에서 추가되는 열부하로 별도 계산한다.
기구·조명 발생열, 유리를 통한 침입열, 인체 발생열은 모두 실내에서 직접 취득하는 냉방부하 항목이다.

원형 덕트를 같은 풍량·같은 마찰저항의 장방형 덕트로 바꿀 때 쓰는 상당지름 식은 $d=1.3\left[\dfrac{(a\times b)^5}{(a+b)^2}\right]^{1/8}$이다.
여기서 a는 긴 변, b는 짧은 변이며 계수 1.3과 지수 5·2·1/8은 마찰손실이 같아지도록 실험으로 정해진 값이다. 단면적만 같게 맞추면 저항이 같아지지 않기 때문에 단순 면적 환산식을 쓰지 않는다.
분자를 $a^5\times b$처럼 한쪽 변만 5제곱한 식은 a와 b를 맞바꾸면 값이 달라져, 같은 단면에서 상당지름이 두 개 나오는 모순이 생긴다.
계수 1.3이 빠진 식은 상당지름이 실제보다 작게 나와 덕트 저항을 잘못 잡게 된다.
분모를 $(a\times b)^2$로 쓴 식은 정리하면 $(ab)^{3/8}$이 되어 긴 변과 짧은 변의 비(장변비)가 전혀 반영되지 않는다.

공기 중 수분을 제거하려면 유로에 공기의 노점온도보다 낮은 온도의 코일을 설치해 냉각·감습시켜야 한다.
코일 표면온도가 노점보다 낮아야 공기 중 수증기가 코일 표면에서 응축되어 제거된다. 노점보다 높거나 같은 온도의 코일, 가열코일만으로는 수분이 제거되지 않는다.

복사난방은 실내 상하 온도차가 작고 방열면 온도가 낮아 쾌감도가 우수한 난방 방식이다.
바닥이나 벽체 자체가 방열면이 되므로 별도의 방열기가 필요 없어 공간 이용도가 높다. 또한 같은 쾌적감을 낮은 실내 공기온도로 얻을 수 있어 환기에 의한 손실열량도 대류난방보다 작은 편으로 본다.

공기방식·수방식·냉매방식·공기-수방식의 구분은 열을 운반하는 열매체가 무엇인가에 따른 분류이다.
열의 분배 방법, 제어방식, 공조기 설치방법에 따른 분류와는 별개의 기준이다.

신속한 사무환경 유지는 인체의 쾌적함을 목적으로 하는 보건(쾌적)공조의 목적이지, 공업공정 공조의 목적이 아니다.
공업공정 공조는 제품 품질 향상, 공정속도 증가, 불량률 감소 등 생산 공정 자체를 위한 환경 조성을 목적으로 한다.

시로코팬(다익형 송풍기)은 저속덕트용으로 널리 쓰이며 정숙운전이 가능하지만, 저항이 변하면 풍량·소요동력의 변화가 큰 특성을 가진다.
축류·프로펠러형 송풍기는 주로 저압·환기용으로 쓰이며, 에어포일팬은 시로코팬보다 저항변화에 대한 풍량·동력 변화가 작은 편이다.

저속덕트 방식은 통상 15m/s 이하의 낮은 풍속으로 설계되며, 제시된 보기 중에는 8~12m/s가 이에 해당한다.
16m/s를 넘는 풍속대는 고속덕트 방식에 해당한다.

창 등 개구부 근처에 방열기를 설치하는 것은 실내 공기의 대류 작용을 이용한 것이다.
가열된 공기는 위로 상승하고 개구부에서 차가워져 내려오는 공기(콜드 드래프트)는 방열기 주변의 대류 순환에 실려 다시 데워지므로, 실내 온도 분포가 고르게 유지된다.

공기압축기는 압축공기를 만드는 별도의 기계로, 공기조화기(AHU)의 구성요소가 아니다.
공기조화기는 통상 공기여과기, 공기가열기(냉각기), 공기세정기, 송풍기 등으로 구성된다.

유효온도(실효온도)는 온도, 습도, 기류의 세 가지 요소로 인체가 느끼는 감각온도를 나타낸 지표이며, 압력은 포함되지 않는다.

팽창탱크는 온수의 체적 팽창을 흡수하기 위해 온수보일러에만 설치되는 부속장치이다.
안전밸브, 공기빼기밸브, 압력계는 증기보일러 등 다른 보일러에도 공통으로 설치되는 장치이다.

코일·팬·필터를 내장한 유닛에 냉수 또는 온수를 통과시켜 냉난방을 겸하는 방식은 팬코일유닛방식이다.
각층유닛방식과 덕트병용 패키지방식은 공기조화기 자체가 열원기기를 내장하거나 덕트를 병용하는 방식이며, 유인유닛방식은 1차 공기를 이용한 유인작용으로 실내공기를 순환시키는 방식이라는 점에서 차이가 있다.

이동·보관이 용이한 것은 소형 개별(패키지)공조기의 특징이지, 공조기가 기계실에 집중 설치되는 중앙식(전공기) 방식의 특징이 아니다.
중앙식은 많은 풍량·배기량에도 적응성이 있고 기계실에서 집중 관리가 가능하며 계절에 따른 냉난방 전환이 용이하다는 나머지 설명은 타당하다.

냉각코일을 통과한 공기의 온도는 바이패스 팩터를 이용해 계산하며 결과는 12℃이다.
출구온도 $t_2 = t_c + BF \times (t_1 - t_c)$에서 코일 표면온도 $t_c = 10^{\circ}\mathrm{C}$, 입구온도 $t_1 = 30^{\circ}\mathrm{C}$, $BF = 0.1$이다.
따라서 $t_2 = 10 + 0.1 \times (30-10) = 10+2 = 12^{\circ}\mathrm{C}$이다.