[공조냉동기계기능사 필기] 06년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

가스 누설 여부는 비눗물을 칠해 기포 발생 여부로 확인하는 것이 원칙이다.
냄새로 판단하는 방법은 아세틸렌 특유의 미세한 냄새만으로는 누설 여부를 정확히 알기 어렵다.
모래를 뿌리는 방법은 누설 검사와 무관하다.
성냥불 등 화기를 가까이 대는 것은 폭발·화재 위험이 있어 절대 해서는 안 되는 방법이다.

가스용접은 산소·아세틸렌 등의 가스 연소열을 이용하는 용접법으로 전기를 사용하지 않으므로 감전(전격) 재해와는 거리가 멀다.
화재, 가스폭발, 가스중독은 가연성 가스와 지연성 가스를 다루는 가스용접 작업에서 실제로 발생할 수 있는 재해에 해당한다.

스패너는 규격에 맞는 것을 자루 그대로 잡고 사용해야 하며, 자루에 파이프 등을 끼워 힘을 늘리는 방법은 스패너 파손이나 미끄러짐으로 인한 사고 위험이 커서 금지되는 안전수칙이다.
당기는 방향으로 사용하는 것, 주위를 살피며 조심스럽게 사용하는 것, 조금씩 돌려가며 사용하는 것은 모두 올바른 안전작업 방법에 해당한다.

안전모의 턱끈은 이탈 방지를 위해 반드시 조여 매야 하므로, 조여 매지 않아도 된다는 설명은 틀렸다.
통풍이 잘 되어야 하고, 손상되거나 낡은 것은 즉시 교체하며, 개인 전용으로 사용하는 것은 안전모 관리의 올바른 기준이다.

열처리(담금질 등)된 부분은 강도는 높지만 취성이 커서 강하게 타격하면 파편이 튀거나 깨질 위험이 있으므로 강하게 때려서는 안 된다.
장갑을 끼지 않고 작업하는 것, 작업 중 해머 상태를 수시로 확인하는 것, 공동작업 시 호흡을 맞추는 것은 해머 작업의 올바른 안전수칙에 해당한다.

보일러 버너의 방폭문은 노 내에서 미연소가스가 역화·폭발할 때 그 압력을 배출하여 노체 파손을 막기 위한 안전장치이다.
연소 촉진, 연료 절약, 화염 검출과는 직접적인 관련이 없다.

피복 아크 용접에서는 피복제가 연소하면서 일산화탄소(CO) 가스가 가장 많이 발생하여 환기가 불충분한 밀폐공간에서는 중독 위험이 크다.
수소, 이산화탄소, 수증기도 발생할 수 있지만 발생량은 일산화탄소에 비해 적다.

냉동장치의 내압시험(내압강도시험)은 압축성이 낮은 물을 사용하여 실시하는 것이 원칙이며, 만일 배관이나 용기가 파열되더라도 공기·가스에 비해 폭발적인 압력 방출 위험이 적기 때문이다.
공기, 질소, 산소와 같은 기체는 압축성이 커서 파열 시 위험이 크므로 내압시험에는 사용하지 않고, 기밀시험 등에 별도로 사용한다.

산소는 기름(유지분)과 접촉하면 발화·폭발할 위험이 있으므로, 산소가 새는 부위에 기름이 묻어 있으면 자연발화로 이어질 수 있다.
불똥이 튀는 것, 직사광선, 급격한 밸브 개방은 조정기의 자연발화 원인으로 보기 어렵다.

산소가 결핍된 장소에서는 여과식(방진·방독) 마스크로는 산소를 공급할 수 없으므로, 외부에서 신선한 공기를 공급받는 송풍 마스크(공기공급식 마스크)를 사용해야 한다.
방진 마스크, 방독 마스크, 격리식 방진마스크는 모두 주변 공기를 여과하여 사용하는 방식이므로 산소 자체가 부족한 환경에서는 적합하지 않다.

감전사고 발생 시에는 먼저 전원을 차단하고 필요시 인공호흡을 실시하며 119에 신고하는 것이 올바른 응급조치이다.
의식이 불명확한 환자에게 즉시 냉수를 먹이는 행위는 기도 흡인 등 2차 사고 위험이 있어 응급조치로 적절하지 않다.

수면계가 파손되면 증기와 물이 함께 분출되어 위험하므로, 먼저 물 콕(수면계 하부 밸브)을 닫아 물의 유입을 차단하는 것이 최우선 조치이다.
증기 콕, 기름 밸브, 급수밸브 차단은 그 다음 단계에서 이루어지는 조치이다.

안전사고 조사의 근본 목적은 불안전한 행동과 상태를 파악하여 재발 방지를 위한 시정책을 마련하는 데 있다.
책임 규명이나 상·벌을 주기 위한 조사, 단순한 물적 증거 수집은 사고 조사의 본래 목적과는 거리가 있다.

적외선, 자외선, 레이저광선은 강도에 따라 눈이나 피부에 화상·손상을 일으킬 수 있는 유해광선인 반면, 가시광선은 일상적인 조명 수준에서는 유해성이 가장 낮은 광선이다.

고압가스가 충전된 용기는 직사광선이나 화기에 의한 온도 상승을 막기 위해 40℃ 이하의 장소에 보관하는 것이 원칙이다.

압축기가 냉매증기를 압축하는 궁극적인 목적은 상온의 냉각수·공기로도 응축(액화)시킬 수 있는 압력까지 끌어올리기 위함이다.
저압으로 낮추거나 저열원으로 만드는 것, 팽창시키는 것은 압축기가 아니라 팽창밸브나 증발기의 역할이다.

각속도는 $\omega = 2\pi f$ 로 구한다.
$\omega = 2\times3.14\times80 = 502.4\ \mathrm{rad/sec}$
따라서 주파수 80Hz인 사인파 교류의 각속도는 약 502.4rad/sec이다.

압축기 토출 직후 상태인 B가 온도가 가장 높다.
선도에서 D→A는 저압선 위의 증발, A→B는 저압에서 고압으로 올라가는 압축, B→C는 고압선 위의 응축, C→D는 팽창 과정이다. A는 포화증기선 위에 있고 C는 응축을 마친 액 쪽에 있다.
압축은 압력이 올라가는 만큼 엔탈피와 온도가 함께 상승하는 과정이고, B는 고압선 위에서 포화증기선보다 오른쪽에 있는 과열증기 상태다. 이후 응축기에서 열을 버리며 B→C로 가는 동안 온도가 내려가므로 사이클 중 최고온도는 B가 된다.

정압식 자동팽창밸브는 증발기 내 압력(증발압력)이 설정값보다 낮아지면 밸브가 열리고 높아지면 닫히는 방식으로, 증발압력을 일정하게 유지하도록 작동한다.
온도식 자동팽창밸브는 증발기 출구의 과열도(온도)에 의해, 저압측 플로우트밸브는 액면에 의해, 수동 팽창밸브는 사람이 직접 개도를 조절하는 방식이므로 증발기 압력만으로 작동하는 방식과는 다르다.

나사식 강관 이음쇠는 비교적 작은 관경(소구경), 저압 배관에 사용하는 이음 방식이다.
관로의 방향 전환이나 분기에도 엘보·티 등의 나사식 이음쇠가 사용되므로 방향을 일정하게 할 때만 쓰거나 분기점에 쓸 수 없다는 설명은 틀렸고, 대구경·고압 배관에는 용접이음 등이 주로 쓰인다.

중간냉각기는 저단(저압) 압축기에서 나온 고온의 토출가스를 냉각하여 고단(고압) 압축기로 들어가는 흡입가스의 온도를 낮추는 장치이며, 동시에 증발기로 보내는 냉매액을 과냉각시켜 냉동효과와 성적계수를 높인다.
즉 중간냉각기가 하는 일은 가스의 온도를 낮추는 것이지, 고압 압축기의 흡입가스 압력을 낮추거나 압축비를 감소시키는 것은 아니다. 중간압력과 압축비는 압축 단수와 운전 조건으로 정해지는 값이다.

원심식(터보) 압축기는 임펠러의 원심력으로 냉매증기를 압축하는 방식으로, 고속 회전이 필요해 보통 전동기에 증속장치를 붙여 구동하며 운전 중 서징(surging) 현상이 나타날 수 있다.
원심식 압축기는 주로 냉수를 만드는 대용량 터보냉동기에 사용되며, 공기를 직접 냉각하는 직접팽창방식과는 거리가 멀다.

R-12(프레온계 냉매)는 오일과는 잘 용해되지만 물에는 거의 녹지 않는 특성을 가진다.
NH₃(암모니아)는 물에는 잘 녹지만 오일과는 거의 섞이지 않는다.
R-12는 전열성이 NH₃보다 오히려 나쁜 편이다.
NH₃의 비중은 R-12나 R-22 같은 프레온계 냉매보다 작다.

온도식 자동팽창밸브는 증발기로 공급되는 냉매 유량을 과열도에 따라 조절하는 제어용 기기로, 압축기를 직접 보호하는 안전장치는 아니다.
안전밸브, 유압보호 스위치, 액분리기는 각각 이상 고압, 유압 이상, 액압축으로부터 압축기를 직접 보호하는 역할을 한다.

파열판(러프처 디스크)은 한 번 작동(파열)되면 원상태로 복원되지 않아 내부압력이 낮아져도 가스 방출이 계속되므로, 방출이 자동으로 정지된다는 설명은 틀렸다.
유압보호스위치의 바이메탈식·가스통식 구분, 단수릴레이가 단수·감수 시 압축기를 정지시키는 것, 왕복동식 압축기 기동 시 유압보호스위치의 차압 접점이 붙어있는 것은 모두 맞는 설명이다.

원심식(터보) 냉동기는 큰 체적유량을 낮은 압력에서 처리하는 데 유리하므로 저압 냉매인 R-11이 적합하다.
R-22, R-290(프로판), R-717(암모니아)은 상대적으로 고압 냉매로, 원심식보다는 왕복동식·회전식 압축기에 주로 사용된다.

드라이어는 냉매 계통에 남아 있는 수분을 흡습제로 제거하는 장치로, 프레온계 냉매는 수분과 잘 용해되지 않아 팽창밸브 통과 시 수분이 얼어붙어 냉매 흐름을 막는 것을 방지하기 위해 설치한다.
암모니아는 물과 잘 용해되므로 드라이어를 설치하지 않으며(따라서 냉매 종류와 무관하게 설치한다는 설명도 틀렸다), 건조제로는 실리카겔이나 활성알루미나 등을 주로 사용하고 황산·염화칼슘은 냉동장치의 건조제로 쓰지 않는다.

암면(락울)은 원통형으로 가공한 무기질 보온재로 약 400℃ 이하의 배관·덕트·탱크의 보온·보냉에 사용된다.
글라스울도 무기질이지만 암면보다 낮은 사용온도 범위에서 주로 쓰이고, 규조토는 물반죽하여 시공하는 무기질 보온재이며, 경질 폴리우레탄 폼은 무기질이 아닌 유기질 보온재에 해당한다.

기체가 액체로 응축될 때 방출되는 열을 응축열이라 하며, 이는 온도 변화 없이 상태만 바뀌는 잠열에 해당한다.
고체에서 기체로 곧바로 상태가 바뀔 때 필요한 열은 증발열이 아니라 승화열이고, 온도계에 나타나는 온도 변화를 일으키는 열은 잠열이 아니라 현열이며, 응축 시 방출되는 열도 현열(감열)이 아닌 잠열이므로 나머지 설명은 모두 옳지 않다.

2원(캐스케이드) 냉동기의 저온측 냉매는 비점이 매우 낮은 냉매를 사용해야 초저온을 얻을 수 있으며, 프로판·R-13·R-14가 대표적으로 저온측에 쓰인다.
R-12는 비점이 상대적으로 높아 2원 냉동기의 고온측 냉매로는 적합하지만 저온측 냉매로는 적당하지 않다.

왕복동 압축기는 피스톤의 왕복운동으로 냉매를 압축하므로 압축이 단속적이고 진동이 크며, 크랭크케이스 내부는 흡입압력과 같은 저압 상태로 유지된다.
압축능력은 실린더 수나 크기를 늘려 대용량까지 구성할 수 있어, 압축능력이 적다는 것은 왕복동 압축기의 고유한 특징이라 볼 수 없다.

역률은 $\cos\theta = \dfrac{P}{P_a}$(유효전력/피상전력)이며 저항만 있는 회로에서는 1이 되지만, 코일이나 콘덴서만으로 이루어진 순수 리액턴스 회로에서는 역률이 0이 될 수 있다.
따라서 역률의 값이 0인 경우가 없다는 설명은 틀렸으며, 전력과 피상전력의 비, 유효전류와 전전류의 비, 저항 회로에서 1이 된다는 설명은 모두 맞다.

옴의 법칙에 따라 도체에 흐르는 전류는 전압을 저항으로 나눈 값이다.
$I = \dfrac{V}{R} = \dfrac{100\mathrm{V}}{50\Omega} = 2\mathrm{A}$
따라서 이 도체에 흐르는 전류는 2A이다.

아교는 목재나 종이를 붙이는 데 쓰는 접착제로, 배관 부식방지용 도료가 아니다.
래커는 건조가 빠른 도막을 형성하는 도료로 배관 방청에 사용된다.
아스팔트는 방식·방습성이 좋아 매설배관 등에 널리 쓰인다.
페인트는 배관 표면에 도막을 입혀 부식을 막는 대표적인 도료이다.

펠트는 양모나 우모를 압축해 만든 보온재로, 아스팔트로 방습 처리해 보냉용이나 곡면 배관 시공에 사용된다.
콜크는 나무껍질을 가공한 천연 보온재로 양모·우모와는 무관하다.
기포성수지는 합성수지를 발포시킨 보온재이다.
암면은 광물성 섬유를 원료로 하는 무기질 보온재이다.

프레온계 냉매(CFC, HCFC 등)의 일반적 특성은 화학적 안정성, 무독성, 불연성·비폭발성이 장점이다. 보기 1~3은 모두 프레온계 냉매의 실제 특성이고, 보기 4번 "강관에 대한 부식성이 크다"는 프레온계 냉매의 특성이 아니다. 오히려 프레온계 냉매는 금속과 대부분의 재료에 대해 부식성이 거의 없어 냉동·냉각 시스템의 배관으로 강관을 안전하게 사용할 수 있는 것이 장점이다.

캐스캐이드식 증발기는 냉각관을 여러 단으로 겹쳐 배치하고 냉매를 위쪽에서 아래로 흘려보내는 구조로, 공기 동결용 벽코일 동결실의 선반이나 벽코일로 널리 사용된다.
헤링 본식 증발기는 만액식 구조의 액체 냉각용으로, 주로 제빙용 브라인 냉각에 쓰인다.
핀 튜브식은 공기 접촉 면적을 늘린 형태로 공조용 냉각기 등에 쓰인다.
평판식은 냉동판 사이에 식품을 끼워 누르는 접촉식 동결에 적합하다.

증발기 입구의 습증기 엔탈피를 먼저 구한 뒤, 출구의 건조포화증기 엔탈피와의 차이가 냉동효과가 된다.
입구 엔탈피: $h_1 = 100 + 0.25 \times (160-100) = 115\ \mathrm{kcal/kg}$
냉동효과: $q = h_2 - h_1 = 160 - 115 = 45\ \mathrm{kcal/kg}$
따라서 냉동효과는 45kcal/kg이다.

배관 부속의 분해 조립 가능 여부는 나사산 연결 방식에 따라 결정된다. 플렌지(flange)는 볼트와 너트로 체결되어 분해 조립이 자유롭고, 유니온(union)은 나사식 분리 연결부로 설계되어 언제든 분해 조립할 수 있다. 반면 붓싱·티이·플러그·캡·소켓·엘보는 모두 나사산으로 나선 결합되는 방식으로, 한 번 연결되면 분해 시 부속 자체가 손상되거나 나사산이 풀려 재사용이 어렵다. 따라서 플렌지와 유니온만 분해 조립 전용으로 설계된 부속이다.

기체를 액화하려면 임계온도 이하로 냉각한 다음 임계압력 이상으로 가압해야 한다.
임계온도보다 높은 상태에서는 아무리 압력을 높여도 액화되지 않으므로, 반드시 냉각이 먼저 이루어진 뒤 가압을 병행해야 액체 상태로 응축시킬 수 있다.

입형(수직) 쉘앤튜브식 응축기는 냉각수량이 많아 냉각수의 온도 상승이 작고 응축된 냉매액이 관을 타고 곧바로 흘러내리므로 과냉각도를 얻기 어렵다. 따라서 과냉각이 양호하다는 설명은 장점이 아니다.
과부하에 잘 견디는 것은 입형 응축기의 장점이다.
운전 중에도 냉각관 청소가 가능한 것이 대표적인 장점이다.
옥외에 설치할 수 있어 설치 공간 확보에 유리하다.

회전 날개형(로터리) 압축기의 회전 날개(베인)는 로터가 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 실린더 내벽에 밀착한다.
스프링을 병용하는 구조도 있으나, 기본적으로 회전에 의한 원심력이 날개를 실린더 벽면에 부착시키는 주된 힘이다.

응축온도는 냉각수 입구온도보다 약간 높아야 열이 냉각수로 전달될 수 있으므로 옳다.
증발기 내 냉매온도 상승: 증발기에서 냉매는 피냉각물체로부터 열을 흡수하면서 상태변화(액체→기체)를 거치므로 온도가 일정하게 유지되지 상승하지 않는다.
크랭크 케이스 유온이 흡입가스보다 낮음: 크랭크 케이스 내 유온은 흡입가스에 의해 냉각되지만, 압축기 운전 시 발생하는 고온의 토출가스와 마찰열 등으로 가열되므로 흡입가스 온도보다 높아지는 것이 일반적이다.
토출직후 증기온도가 응축 중 냉매온도보다 낮음: 압축기 토출직후의 증기온도는 압축에 의한 고온 상태이고, 응축과정 중 냉매온도는 포화온도 범위에 있으므로, 토출증기 온도가 훨씬 높다.

암모니아는 다른 냉매에 비해 비열비가 커서 압축 시 토출가스 온도가 크게 상승한다.
이 때문에 왕복동식 NH3 압축기는 실린더 상부에 워터 자켓을 두어 압축 과정에서 냉각수로 실린더를 냉각시켜 과열을 방지한다.

물이 냉매로 쓰이는 흡수식 냉동장치에서 5℃ 전후로 증발할 때, 증발기 내부 압력은 물의 포화온도 5℃에 대응하는 포화압력과 같다.
5℃ 부근의 물의 포화증기압은 절대압력으로 약 7㎜Hg 수준의 매우 낮은 진공 상태이며, 흡수식 냉동기의 증발기는 이 정도의 고진공에서 운전된다.

냉각탑에서 냉각된 물이 응축기로 들어가 냉매의 열을 흡수한 뒤 다시 냉각탑으로 돌아가 순환하는데, 이 순환수를 냉각수라고 한다.
정수나 온수는 이 순환계통과 무관한 용어이며, 응축수는 증기가 응축되어 생긴 물을 가리키므로 냉각탑-응축기 순환수와는 다른 개념이다.

서쪽 외벽의 손실열량은 손실열량 = 열통과율 × 면적 × 실내외 온도차 × 방위계수로 구한다.
$Q = K \times A \times \Delta t \times k$
$Q = 3.0 \times 100 \times 20 \times 1.05$
$Q = 6300\ \mathrm{kcal/h}$
따라서 이 외벽을 통한 손실열량은 6,300kcal/h이다.

직접팽창 코일은 냉매가 직접 흐르며 공기를 냉각·감습시키는 장치이므로, 공기를 가습하는 방법으로는 적당하지 않다.
공기세정기는 물을 분무해 공기를 세정하면서 가습 효과도 얻는 장치이다.
증기를 직접 분무하는 방식은 대표적인 가습 방법이다.
온수를 직접 분무하는 방식도 가습에 사용된다.

노통보일러는 구조가 간단하고 내부 청소가 쉬우며, 전열면적은 작은 대신 수부(보유수량)가 커서 증기 발생은 느리지만 취급이 용이한 것이 특징이다.
연관식 보일러는 다수의 연관으로 전열면적을 넓혀 증기 발생이 비교적 빠른 편이다.
주철제보일러는 섹션을 조립하는 구조로 분할·운반이 용이한 것이 특징이다.
기관차형 보일러는 노통과 연관을 함께 갖춘 노통연관식의 이동형 보일러이다.

라이트 트로퍼(light troffer)는 조명기구와 취출구를 일체화한 형태로, 조명 기구에서 발생하는 열을 실내로 확산시키지 않고 곧바로 처리할 수 있어 조명부하 처리에 적합하다.
아네모스텟, 축류형, 웨이형 취출구는 일반적인 공기 분배용 취출구로, 조명부하 처리를 목적으로 한 구조는 아니다.

복사난방은 바닥이나 벽체 자체를 방열체로 이용하므로 방열체의 열용량이 커서 외기온도 변화에 따라 방열량을 빠르게 조절하기 어렵다. 따라서 열용량이 적어 조절이 쉽다는 설명은 틀린 내용이다.
반면 복사난방은 실내 상하 온도차가 적어 주야 연속 난방이 필요한 곳에 유리하고, 단열층 공사비가 많이 들며 매립 배관의 고장을 찾기 어렵고, 대류난방보다 설비비가 많이 드는 것은 맞는 설명이다.

단일 덕트 방식은 냉방·난방에 필요한 전 송풍량을 하나의 주덕트로만 각 실에 분배하는 전공기 방식이다.
이중 덕트 방식은 냉풍·온풍 덕트를 별도로 두고, 멀티존 유니트 방식은 존별로 덕트를 나누며, 팬 코일 유니트 방식은 덕트 대신 각 실의 유닛에서 냉난방을 처리하므로 하나의 주덕트만 쓰는 구조와는 다르다.

전자계산기실(전산실)의 공기조화는 사람이 아닌 장비의 정상 작동을 위한 온습도 유지가 목적이므로 산업용(공업용) 공기조화에 가깝고, 보건용 공기조화로만 취급하기는 어렵다.
일반 사무실, 백화점, 주택의 공기조화는 그곳에 있는 사람의 쾌적성과 건강을 목적으로 하므로 전형적인 보건용 공기조화에 해당한다.

상대습도는 습공기 중 실제 수증기압을 그 온도에서의 포화수증기압으로 나눈 값을 백분율로 나타낸 것이다.
$\phi = \dfrac{P_w}{P_s} \times 100$

열전도율은 단위 두께당, 단위 온도차당 전달되는 열량을 나타내므로 그 단위는 kcal/(h·℃·m)이다.
즉 시간(h)당, 두께 1m당, 온도차 1℃당 전달되는 열량으로 정의되므로 온도차 항 없이 면적(m²)이나 질량(kg)만 들어간 다른 보기들과는 구별된다.

효과온도(effective temperature, 유효온도)는 온도·습도·기류 등을 종합해 체감을 나타내는 지표로, 상대습도가 100%가 되어도 건구온도·습구온도·노점온도처럼 하나의 값으로 자동 일치하지 않는다.
상대습도 100%(포화 상태)에서는 건구온도, 습구온도, 노점온도가 모두 같은 값을 갖는다.

폐회로식 수열원 히트펌프(유닛) 방식은 각 실 유닛 사이를 순환하는 수배관을 통해 냉방 존에서 뽑은 열을 난방 존으로 옮길 수 있어 열회수가 용이하다는 장점이 있다.
소음이 크거나 고장률이 높고 수명이 짧다는 점은 이 방식의 단점이며, 다수의 유닛을 관리해야 하므로 운전 전문 기술자가 필요 없다고 보기도 어렵다.

실제 대기 중 공기는 질소·산소·아르곤·이산화탄소 등의 건공기 성분에 수증기가 섞인 습공기 상태로 존재하므로, 지구상의 모든 공기를 건공기로 취급한다는 설명은 틀렸다.
공기 중 수증기 함유량이 많을수록 상대습도가 높아지고, 공기가 함유할 수 있는 수증기의 한계(포화수증기량)는 온도에 따라 달라진다는 나머지 설명은 옳다.