[공조냉동기계기능사 필기] 05년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

보일러 역화(back fire)를 막으려면 점화 시 착화를 빠르게 해야 하므로, 착화를 느리게 한다는 대책은 옳지 않다.
착화가 지연되면 노 내에 미연소 가스가 쌓였다가 한꺼번에 점화되면서 역화가 발생하기 쉽다.
반대로 공기를 먼저 공급한 뒤 연료를 공급하거나, 점화 전 댐퍼를 열어 잔류 가스를 배출하고 노·연도 내 미연소 가스 발생에 유의하는 것은 모두 타당한 역화 방지 대책이다.

토출압력이 높아져 안전장치가 작동하거나 냉매가 유출되는 사고는 응축·고압측의 문제이므로, 흡입 저압측에 있는 흡입관 여과기의 막힘 여부는 이 사고와 직접 관계가 없어 점검 대상에서 제외된다.
공기 혼입, 냉각수량·풍량 부족에 따른 응축 불량, 응축기·수액기 간 균압관 이상은 모두 고압을 상승시키는 원인이므로 반드시 점검해야 한다.

보일러수의 용존산소를 없애는 탈산소제는 탄닌·히드라진·아황산나트륨이므로 이 셋을 묶은 조합이 답이다.
아황산나트륨(아황산소다)은 산소와 결합해 황산나트륨이 되고, 히드라진은 산소와 반응해 질소와 물만 남기므로 고압 보일러에 적합하다. 탄닌은 산소를 소비하면서 동시에 스케일 부착을 억제하는 유기계 탈산소제다.
나머지 두 약제는 역할이 다르다.
리그닌: 슬러지를 분산시켜 고착을 막는 분산제(청관제)다.
탄산소다(탄산나트륨): 알칼리도·pH를 올려 경도 성분을 침전시키는 연화·pH 조정제로, 산소를 제거하지는 않는다.

공구 중 스패너는 볼트나 너트를 조이고 푸는 용도로 사용하는 것이 맞는 설명이다.
펀치는 금속판 등에 구멍을 뚫거나 중심 위치를 표시하는 공구이지, 목재·금속을 자르거나 다듬는 공구가 아니다.
니퍼는 철사 등을 절단하는 공구이지, 금속편을 물려 잡고 구부리고 당기는 용도(플라이어)가 아니다.
소켓렌치는 볼트·너트를 조이고 푸는 공구이지, 구멍을 뚫는 용도가 아니다.

계단은 이용자의 안전을 위해 단 하나하나의 넓이(디딤판 폭)를 동일하게 만들어야 하므로, 동일하지 않아도 된다는 설명은 옳지 않다.
완만한 경사, 손잡이 설치, 견고한 구조는 모두 계단 설치 시 지켜야 할 안전 기준이다.

정전기를 제거하는 방법으로는 접지, 공기 가습, 정전기 발생 방지 도장 등이 있으며, 적외선을 쪼이는 것은 정전기 제거와 관계가 없다.
습도를 높이면 물체 표면의 전기저항이 낮아져 전하가 쉽게 흘러 없어지고, 접지나 도장은 발생한 전하를 직접 배출시키는 방법이다.

후레온 냉동장치를 능률적으로 운전하려면 압축기로 흡입되는 가스가 건조압축이 되도록 해야 하며, 습압축이 되도록 한다는 것은 오히려 액백 등을 유발하는 잘못된 대책이다.
이상고압 방지, 냉매 부족 방지, 가스 누설 방지는 모두 장치를 능률적으로 운전하기 위해 지켜야 할 사항이다.

페놀프탈레인 시험지는 암모니아와 같은 알칼리성 물질에 닿으면 붉은색(적색)으로 변하는 것이 원리이므로, 청색으로 변한다는 설명은 NH₃ 누설 검사법과 맞지 않는다.
붉은 리트머스 시험지가 청색으로 변하는 것, 유황초 연기로 백색 연기가 발생하는 것, 브라인에서 네슬러시약이 다량 누설 시 자색으로 변하는 것은 모두 실제로 쓰이는 NH₃ 누설 검지 방법이다.

아크용접기의 2차 무부하전압을 낮은 값으로 유지해 감전 사고를 예방하는 장치는 자동전격방지장치이다.
2차 권선장치는 전압을 만들어내는 변압 구조 자체이고, 접지케이블장치는 누전에 의한 감전을 막는 장치이며, 리미트스위치는 기계적 위치 제한용 스위치로 무부하전압 제어와는 목적이 다르다.

협소한 장소에서 아크용접을 할 때는 감전 위험이 더 크므로 전격 방지기를 반드시 설치해야 하며, 설치하지 않는다는 것은 옳지 않은 주의사항이다.
우천시 옥외 작업 금지, 눈과 피부 노출 금지, 작업 후 용접봉 제거는 모두 타당한 안전수칙이다.

줄은 사용 중 눈메움(눈막힘)을 일으키지 않도록 기름을 묻히지 않고 사용해야 하므로, 오일에 담근 후 사용한다는 것은 주의점이 아니다.
새 줄은 연한 재료부터 사용하고, 무리한 힘을 가하지 않으며, 줄보다 경도가 작은 재료에 사용하는 것은 모두 줄을 다룰 때 지켜야 할 올바른 주의점이다.

안전관리는 인위적으로 발생하는 재해를 예방하고 그 손실을 줄여 기업 이윤을 높이는 활동이므로, 천재지변으로 인한 사고까지 안전사고의 범위에 포함시키는 것은 안전관리 활동의 취지와 거리가 멀다.
재해 원인 규명과 제거, 인명·재산 보호 활동, 손실 감소를 통한 이윤 증대는 모두 안전관리의 핵심 활동에 해당한다.

전락(추락) 위험 방지에 사용하는 보호구는 안전대이며, 안전화는 발 부위의 충격·미끄럼을 막는 용도이므로 이 둘의 연결은 옳지 않다.
나머지 연결은 모두 올바르다.
용접 등의 작업에는 보안경이 사용되어 비산물과 유해광선으로부터 눈을 보호한다.
전기공사 시 감전방지에는 활선 작업용 보호구가 사용된다.
추락·벌목·하역작업에는 낙하물로부터 머리를 보호하는 안전모가 사용된다.

보일러 파열사고는 압력초과로 인한 경우가 가장 빈번하다.
안전밸브의 고장이나 조정 불량 등으로 보일러 내부 압력이 설계압력을 넘어서면 동체나 이음부가 견디지 못하고 파열되는 사고로 이어지기 쉽다.
강도부족·부식·그루빙도 파열의 원인이 될 수 있지만 발생 빈도는 압력초과에 미치지 못한다.

안전화는 절연성을 갖추어야 하므로 누전성을 조건으로 갖추는 것은 옳지 않다.
안전화는 이 밖에 내유성·내열성·내마모성 등을 갖추어 작업 중 발생하는 기름·열·마찰로부터 발을 보호해야 한다.

증발식 응축기의 응축온도는 외기의 건구온도보다 습구온도의 영향을 더 크게 받는다.
살수된 냉각수가 증발하면서 냉매가스의 열을 빼앗는 방식이므로, 증발량을 좌우하는 습구온도가 응축성능에 더 직접적으로 작용하기 때문이다.
냉각수의 현열이 아니라 증발잠열을 이용해 냉매를 응축시키며, 냉각관을 통과한 공기는 수분을 흡수해 엔탈피가 오히려 증가한다. 또 냉각관이 길어 냉매측 압력강하는 큰 편이다.

유분리기는 증발온도가 낮은 저온장치에서 오일의 점도가 높아져 압축기로 잘 돌아가지 못하는 문제를 막기 위해 설치하므로, 증발온도가 높은 저온장치를 설치 이유로 드는 것은 옳지 않다.
만액식 증발기를 쓰거나 토출가스 배관이 길어지는 경우, 토출가스에 오일이 많이 섞여 나가는 경우는 모두 유분리기 설치가 필요한 대표적 상황이다.

수냉식 응축기의 파열을 막는 부속기기는 냉각수의 흐름과 압력 이상을 감지하는 장치이며, 유압 보호장치는 압축기의 윤활유 압력을 보호하는 것이지 응축기 파열과는 관계가 없다.
냉각수 플로우 스위치(온도·압력)와 차압 스위치는 냉각수 공급이 끊기거나 이상이 생겼을 때 이를 감지해 응축기가 고압으로 파열되는 것을 막는 역할을 한다.

동파이프는 내면이 매끄러워 마찰저항이 작다는 것이 특징이므로, 마찰저항이 크다는 설명은 옳지 않다.
동관은 가공이 쉽고 내식성이 좋아 수명이 길며, 무게가 가벼워 연관이나 철관보다 운반이 쉽다는 장점도 있다.

온도작동식 자동팽창밸브는 증발기 출구의 냉매(과열)온도를 감온통으로 감지하여 밸브의 개도를 자동으로 조정한다.
이를 통해 증발기 출구의 과열도를 일정하게 유지하면서 냉매 유량을 제어하는 것이 이 밸브의 작동 원리이다.

냉동장치는 냉매가 액체에서 기체로 바뀔 때 주위에서 열을 빼앗는 기화열(증발잠열)을 이용해 냉동 효과를 얻는다.
증발기에서 저온·저압의 액냉매가 기화하면서 주변의 열을 흡수하는 것이 냉동 사이클의 기본 원리이다.

만액식 증발기에 프레온을 냉매로 사용할 경우, 프레온은 오일과 잘 섞이지 않아 증발기 내에 오일이 고이기 쉬우므로 압축기로 오일을 돌려보내는 유회수 장치가 오히려 필요하다.
건식 증발기는 냉매량이 적어도 되지만 프레온처럼 윤활유를 용해하는 냉매는 오일이 압축기로 들어가기 쉽고, 만액식 증발기는 냉매측 열전달률이 좋아 액체 냉각용에 주로 쓰이며, 액순환식 증발기는 액펌프로 액화 냉매량의 4~5배를 강제 순환시킨다는 설명은 모두 옳다.

터보(원심)압축기의 능력 조정은 흡입 댐퍼, 흡입 베인, 바이패스 등으로 이루어지며, 클리어런스 체적에 의한 조정은 왕복동 압축기의 용량 제어 방식이므로 옳지 않다.

냉매는 증발압력이 대기압보다 높아야 하므로, 증발압력이 낮을 것을 냉매의 조건으로 드는 것은 옳지 않다.
증발압력이 대기압보다 낮으면 장치 내로 공기가 침입하기 쉬워지므로, 냉매는 오히려 증발압력이 대기압보다 다소 높게 유지되는 것이 바람직하다.
증발잠열이 크고 비체적이 적당히 작으며 응축압력이 적당히 낮은 것은 냉매가 갖추어야 할 조건에 해당한다.

프레온 냉매는 윤활유와 혼합되면 오일포밍(oil foaming) 현상이 일어나기 쉽다.
이는 압축기 정지 중 냉매가 오일에 용해되어 있다가 기동 시 압력이 급격히 낮아지면서 용해된 냉매가 급격히 기화해 오일이 거품을 일으키는 현상이다.
윤활유에 냉매가 용해되는 정도는 오히려 압력이 높을수록, 온도가 낮을수록 커지며, 동부착 현상은 장치 내 온도가 높을수록 일어나기 쉽다.

공기의 임계온도는 약 -140℃ 수준으로 매우 낮으므로, 150℃라는 설명은 옳지 않다.
수소의 임계온도가 약 -239℃, R-12의 임계압력이 약 41㎏/㎠·a, 암모니아의 임계온도가 약 133℃라는 나머지 설명은 알려진 값과 부합한다.

열전도가 좋아 급유관·냉각관·가열관으로 널리 쓰이지만 고온에서는 강도가 떨어지는 파이프는 동관이다.
동관은 열전도율이 높아 열교환용 배관에 유리하지만, 온도가 올라갈수록 기계적 강도가 저하되는 특성이 있어 고온 배관에는 제한이 따른다.

배관의 부식을 막기 위한 도료로는 광명단, 알루미늄 도료, 산화철 도료 등이 쓰이며, 석면은 도료가 아니라 보온재로 사용되는 재료이다.

냉각기에 적상(着霜)이 심해지면 전열이 나빠져 냉동능력이 떨어지고 소요동력이 늘어나며, 냉장고 내 온도는 오히려 상승하므로 온도가 저하된다는 설명은 옳지 않다.
착상이 심해지면 증발압력이 낮아져 리키드 백(액백)이 발생하기 쉬워지는 것도 함께 나타나는 영향이다.

안전밸브, 유압보호 스위치, 고압차단 스위치는 모두 압축기를 직접 보호하는 장치이지만, 증발압력 조정 밸브는 증발기의 압력을 일정 수준 이상으로 유지해 증발기 동결 등을 막는 장치로 압축기를 직접 보호하는 것과는 관계가 없다.

스크류 압축기는 냉매의 압력 손실이 작아 효율이 좋다는 것이 장점이므로, 압력 손실이 커서 효율이 저하된다는 설명은 오히려 단점에 해당한다.
흡입·토출밸브가 없어 마모와 소음이 적고, 1단으로도 큰 압축비를 얻을 수 있으며 체적효율이 크다는 것은 스크류 압축기의 대표적 장점이다.

세 갈래 접합부마다 짧은 직각 선 하나만 그어진 T자 기호가 일반(나사) 접합의 티다.
관 이음 도시기호는 접합부에 무엇을 그리느냐로 이음 방식을 구분한다. 짧은 수직선 하나는 일반·나사 이음, 컵처럼 벌어진 모양은 턱걸이(소켓) 이음, 작은 원은 납땜 이음, ×(또는 검은 원)는 용접 이음을 뜻한다.
함께 제시된 나머지 기호는 이렇게 읽힌다.
접합부가 컵(⊂) 모양으로 벌어진 티: 턱걸이(소켓) 이음
접합부에 작은 원이 걸린 티: 납땜 이음
접합부에 ×가 걸린 티: 용접 이음

저항에서 발생하는 열량은 $Q = I^2 R t$ 로 구한다.
전류 $I = 2\,\mathrm{A}$, 저항 $R = 5\,\Omega$, 시간 $t = 1\,\mathrm{min} = 60\,\mathrm{s}$ 를 대입하면 $Q = 2^2 \times 5 \times 60 = 1200\,\mathrm{J}$ 이 된다.

유체의 저항이 적어 대형 배관에 주로 사용되는 밸브는 슬루스밸브(게이트밸브)이다.
슬루스밸브는 유로를 판(게이트)이 상하로 움직이며 개폐하는 구조로, 완전히 열렸을 때 유체의 흐름을 거의 막지 않아 압력손실이 작다.

냉동장치 압축기에서 가장 이상적인 압축과정은 등엔트로피 압축(단열압축)이다.
실제 압축기의 성능은 이 이론적인 등엔트로피 압축을 기준으로 압축효율을 평가한다.

만액식 증발기의 전열을 좋게 하려면 평균 온도차가 크고 유속이 적당해야 하므로, 평균 온도차가 작고 유속이 빠를 것이라는 설명은 옳지 않다.
냉각관이 냉매액에 잠기거나 접촉해 있고 관면이 거칠거나 핀(Fin)이 부착되어 있으며 유막이 없는 것은 전열을 좋게 하는 조건에 해당한다.

증발기에서 나온 저압 가스를 압축기로 압축하는 이유는, 압력을 높이면 이에 대응하는 포화온도가 함께 올라가 상온의 냉각수나 공기로도 쉽게 액화시킬 수 있기 때문이다.
압축은 임계온도를 변화시키지 않으며, 임계온도는 냉매 고유의 물성값이므로 압축 여부와 무관하다.

전자변(솔레노이드 밸브)은 온도조절, 용량조절, 액백 방지 및 액면 조절 등에 널리 쓰이지만, 후레온 만액식 증발기의 유회수 장치는 전자변의 일반적인 용도로 보기 어렵다.

가용전은 주석·납·카드뮴 등 저융점 합금으로 만들어지며, 구리는 융점이 높아 가용전의 구성 성분으로 쓰이지 않으므로 이 설명은 옳지 않다.
가용전은 프레온 장치의 수액기·응축기 등에 설치되며, 용융점은 보통 75℃ 이하로 하고 압축기 토출가스의 직접적인 영향을 받지 않는 곳에 설치해야 한다.

증기를 교축(throttling)시킬 때는 압력과 온도는 떨어지고 비체적과 엔트로피는 증가하지만, 엔탈피는 변하지 않는 등엔탈피 과정이다.

콘덴서에 축적되는 전하는 $Q = CV$ 로 구한다.
정전용량 $C = 4\,\mu\mathrm{F} = 4\times10^{-6}\,\mathrm{F}$, 전압 $V = 2000\,\mathrm{V}$ 를 대입하면 $Q = 4\times10^{-6} \times 2000 = 8\times10^{-3}\,\mathrm{C}$ 이 된다.

몰리에르 선도(P-h 선도)에서는 냉동능력, 성적계수, 압축비를 도표상의 상태점으로부터 구할 수 있지만, 압축 효율은 압축기 자체의 기계적 특성에서 정해지는 값이라 선도만으로는 알 수 없다.

전장의 세기는 단위 면적을 지나는 전기력선의 수, 즉 전기력선밀도와 같은 값으로 정의된다.

R-113은 분자식이 $\mathrm{C_2Cl_3F_3}$인 냉매이다.
냉매 번호에서 백의 자리 숫자에 1을 더한 값이 탄소수이므로 탄소는 2개, 십의 자리 숫자에서 1을 뺀 값이 수소수이므로 수소는 0개, 일의 자리 숫자가 그대로 불소수이므로 불소는 3개이다. 탄소 2개짜리 포화화합물이 가지는 결합 자리는 6개이므로 남은 3개가 염소가 되어 $\mathrm{C_2Cl_3F_3}$가 된다.

압축비는 고압(절대압)을 저압(절대압)으로 나눈 값이다. 먼저 각 압력을 절대압으로 변환해야 한다.

저압이 진공도 100mmHg라는 것은 대기압에서 100mmHg만큼 낮다는 의미이므로, 절대압 = 대기압 - 진공도 = 760 - 100 = 660mmHg이다. 이를 ㎏/cm²로 환산하면 660 ÷ 760 ≈ 0.87㎏/cm²이다.

고압의 절대압 = 8㎏/cm²(게이지압) + 1㎏/cm²(대기압) = 9㎏/cm²이다.

따라서 압축비 = 9 ÷ 0.87 ≈ 10.3으로, 약 10이다.

온수난방에서만 사용되는 기기는 팽창탱크이다.
온수는 가열되면 체적이 팽창하므로 이 팽창량을 흡수하기 위해 배관계통에 팽창탱크를 설치하며, 이는 증기난방에는 필요하지 않은 온수난방 고유의 부속기기이다.

혼합체임버를 두어 냉풍과 온풍을 자동으로 혼합해 공급하는 방식은 이중덕트 방식이다.
냉풍과 온풍을 각각 별도의 덕트로 각 존까지 보낸 뒤, 취출구 앞의 혼합체임버(믹싱박스)에서 두 공기를 섞어 필요한 온도로 공급하는 것이 이 방식의 특징이다.

공기조화장치 중 온도와 습도를 함께 조절하는 것은 냉각코일이다.
냉각코일은 공기를 냉각시키는 동시에 코일 표면에서 수분이 응축되어 제거되므로, 온도 저하와 함께 감습(제습) 작용도 함께 이루어진다.

덕트 내 측정구는 기류가 흐트러지지 않은 곳에 설치해야 하므로, 엘보와 같은 곡관부에서 덕트폭의 7.5배 이상 떨어진 위치에서 측정한다.
곡관부 바로 뒤는 편류와 와류가 남아 있어 풍속·풍량·압력 측정값이 실제와 크게 달라지기 때문에, 충분한 직관 거리를 두어 기류가 안정된 뒤 측정하는 것이다.

습공기의 절대습도(수분비)와 같은 온도의 포화습공기 절대습도의 비를 백분율로 나타낸 값은 비교습도(포화도)이다.
이는 수증기 분압의 비로 정의되는 상대습도와는 구분되는 개념으로, 동일 온도에서 실제 수분비와 포화 수분비를 직접 비교한다는 점이 특징이다.

공기를 가열할 때 필요한 열량은 현열 공식 $Q = m \cdot c \cdot \Delta t$로 구한다.
질량유량 $m=450\ \mathrm{kg/h}$, 비열 $c=0.24\ \mathrm{kcal/kg\,°C}$, 온도차 $\Delta t = 65-5=60\ \mathrm{°C}$를 대입한다.
$Q = 450 \times 0.24 \times 60 = 6480\ \mathrm{kcal/h}$로 계산된다.

공기조화란 실내 또는 특정 장소의 공기를 온도·습도·기류·청정도 등의 측면에서 사용 목적에 적합한 상태로 종합 조정하는 것을 말한다.
실내온도를 특정 값으로 유지하는 것은 공조가 조정하는 여러 요소 중 하나일 뿐이다.
습도만 일정하게 유지하는 것 역시 공조 기능의 일부에 불과하다.
공기 청정도 유지만으로는 공조의 정의를 포괄하지 못한다.

덕트 확대부의 각도는 대개 15° 이하, 축소부의 각도는 30° 이하로 하는 것이 압력손실을 줄이는 일반적인 설계 기준이며, 확대 30°·축소 60°라는 기준은 지나치게 커서 잘못된 설명이다.
덕트 굴곡반경비(1.5~2.0), 종횡비 4 이하 제한, 동일 풍량에서 원형·정방형 덕트의 표면적 우위 등 나머지 설명은 덕트 설계의 일반 원칙에 부합한다.

겨울철 난방 시 보통 옷차림으로 경작업을 하는 재실자의 쾌적 건구온도는 20~22℃ 범위이다.
이보다 낮으면 한랭감을, 지나치게 높으면 과열감을 느끼게 되어 쾌적 범위를 벗어난다.

열운반 방식 중 공기 또는 물을 열매체로 이용하지 않는 것은 패키지 방식이다.
패키지 방식은 냉매(직접팽창) 방식으로 압축기·응축기·증발기가 내장된 유닛이 실내공기를 직접 냉각·가열하며, 공기나 물을 별도로 운반하지 않는다.
단일덕트 재열방식, 각층유닛 방식, 복사 냉난방 방식은 공기 또는 물을 열매체로 하는 방식에 해당한다.

공기를 가습 없이 가열하면(현열 가열) 수분량이 그대로여서 절대습도는 변하지 않지만, 온도가 오르면서 포화수증기압이 커지므로 상대습도는 감소한다.
한편 온도가 올라가면 엔탈피와 비체적은 오히려 증가한다.

복사난방은 바닥이나 벽에 방열관을 매설하여 열을 공급하는 방식으로 설비비가 많이 드는 것이 특징이며, 설비비가 적게 든다는 설명은 옳지 않다.
매설관으로 인해 준공 후 보수·점검이 어렵고, 바닥면의 예열을 이용해 연료 소비가 적으며, 실내 벽·바닥을 가열해 평균복사온도를 높인다는 나머지 설명은 복사난방의 특성에 부합한다.

보일러의 증발률은 시간당 증발량을 전열면적으로 나눈 값이다.
$\text{증발률} = \dfrac{20{,}000\ \mathrm{kg/h}}{400\ \mathrm{m^2}} = 50\ \mathrm{kg/m^2 \cdot h}$로 계산된다.

팬코일 유닛 방식은 각 유닛이 실내에 개별 설치되어 개별제어가 쉽고 운송 동력과 중앙 기계실 면적을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
반면 신선외기를 별도로 공급하기 어려워 환기량 확보가 쉽지 않다는 것이 이 방식의 대표적인 단점이므로, 환기량 확보가 쉽다는 것은 채용 이유로 부적당하다.

압축감습 장치는 습공기를 압축해 수분을 응축·제거하는 방식으로, 압축에 큰 동력이 소요되어 동력소비가 작다는 설명은 옳지 않다.
냉각감습은 노점온도 이하로 냉각해 감습하고, 흡수식은 흡수성이 큰 액체 흡수제를, 흡착식은 실리카겔 등 고체 흡착제를 이용한다는 나머지 설명은 타당하다.