[공조냉동기계기능사 필기] 2020년 1회 기출복원 모의고사 기출문제 정답·해설 페이지

수-공기 공기조화 방식에 해당하는 것은 복사 냉난방 방식이다.
수-공기 방식은 실내에 물(냉온수)과 공기를 함께 공급하는 방식으로 팬코일 유닛+덕트 병용, 인덕션 유닛, 복사 냉난방 방식이 여기에 해당한다.
나머지 방식은 수-공기 방식이 아니다.
2중 덕트·정풍량 단일 덕트 — 전공기 방식이다.
패키지 유닛 — 냉매를 실내기까지 보내는 냉매 방식이다.

방폭성능을 가진 전기기기의 구조 분류에 해당하지 않는 것은 자체 방폭구조이다.
방폭 전기기기의 구조는 내압 방폭구조, 유입 방폭구조, 압력 방폭구조, 안전증 방폭구조, 본질안전 방폭구조 등으로 분류되며, "자체 방폭구조"라는 명칭의 분류는 존재하지 않는다.

수공구는 작업에 맞는 것이 없다고 해서 유사한 공구로 대용하면 힘이 제대로 전달되지 않거나 미끄러져 재해로 이어질 수 있으므로 바람직하지 않다.
결함 없는 공구 사용, 사용법 숙지, 사용 후 정해진 장소에 정비·보관하는 것은 수공구 재해 예방을 위한 올바른 관리 방법이다.

각 실마다 전기스토브, 기름난로 등 개별 열원기기를 두어 난방하는 방식은 개별난방이다.
중앙에서 열매를 공급하는 중앙난방·지역난방과 대비된다.

고압가스 안전관리법령상 원심식 압축기를 사용하는 냉동설비의 냉동능력은 압축기 원동기의 정격출력 1.2kW를 1일 냉동능력 1톤으로 산정한다.
이는 왕복동식 등 용적형 압축기의 산정 기준(피스톤 압출량 기준)과는 별도의 기준이다.

고압가스 운반 기준으로 적합하지 않은 것은 질량 500kg 이상의 암모니아 운반 시 운반 책임자를 동승시킨다는 기준이다.
암모니아 운반 책임자 동승 기준은 질량 1,000kg 이상일 때 적용되므로, 500kg 이상이라는 기준은 기준보다 낮게 설정된 부정확한 수치다.
나머지 기준은 모두 맞다.
충전용기는 세워서 운반하는 것이 맞다.
독성가스 중 가연성과 조연성가스는 혼합 운반 금지가 원칙이다.
운반 중에는 40℃ 이하를 유지하는 기준이 맞다.

암모니아 냉매의 특성이 아닌 것은 초저온 냉동에 사용된다는 것이다.
암모니아는 비등점이 약 -33.3℃이므로 초저온용으로는 쓰기 어렵고 주로 대규모 냉동장치에 쓴다.
독성·자극성이 강하며 수분이 있으면 구리와 그 합금을 부식시킨다.

"점화는 3~4회로 착화되도록 한다"는 식으로 반복 점화를 전제한 설명은 안전상 옳지 않다.
가스가 미연소 상태로 남은 채 점화를 여러 번 반복하면 노 내에 가스가 축적되어 폭발 위험이 커진다. 착화에 실패하면 즉시 연료를 차단하고 충분히 환기한 뒤 원인을 조사해야 한다.
연소실 용적의 4배 이상 공기로 환기하는 것, 착화 실패 시 연료 공급 중단, 점화버너 스파크 상태 확인은 모두 올바른 점화 시 주의사항이다.

퓨즈는 과전류가 흐르면 스스로 녹아 회로를 차단해야 하므로 용융온도가 낮은 금속이 재료로 적합하며, 납·주석·아연 등이 실제로 사용된다.
구리는 용융온도가 상대적으로 높아 과전류 시 쉽게 녹지 않으므로 퓨즈 재료로는 부적당하다.

보일러 안전밸브는 이상압력 상승 시 신속하게 열려 즉시 증기를 분출해야 하므로, 개폐 동작이 서서히 이루어지는 것은 안전밸브의 구비조건에 어긋난다.
나머지 조건은 모두 올바르다.
크기 — 안전밸브의 지름과 분출장치의 크기는 보일러 용량에 맞게 적정해야 한다.
분출 정지 — 압력이 정상으로 돌아오면 분출을 멈추어야 한다.
분출 용량 — 보일러 정격용량 이상을 분출할 수 있는 능력을 갖추어야 한다.

안전저수위(안전저수면)는 보일러 운전 중 항상 유지해야 하는 보일러 동(드럼) 내부의 최저 수면 위치를 말한다.
이 수위보다 낮아지면 전열면이 화염에 노출되어 과열·파손 위험이 있으므로 이를 관리 기준으로 정한 것일 뿐, 화염 노출 위치 자체가 정의는 아니다.
급수 직후 최초 수면 위치 — 안전저수위와 다른 개념이다.
일상적인 가동 시의 표준 수면 위치 — 안전저수위와는 별개의 기준이다.

보일러에서 방폭문(폭발구)을 설치하는 이유는 폭발가스의 외부배기를 위해서이다.
방폭문(폭발구)은 연소실 내 미연소가스가 갑자기 점화되어 압력이 급상승했을 때, 폭발가스를 외부로 배기시켜 보일러 본체와 노벽의 파손을 방지하는 안전장치이다.

기체연료의 발열량은 부피 기준으로 나타내며, 온도·압력에 따른 부피 변화를 배제하기 위해 표준상태(0℃, 1atm) 부피인 N㎥(Normal ㎥)를 기준으로 kcal/N㎥로 표시한다.
kcal/m², kcal/cm², kcal/㎟는 모두 단위면적당 열량을 나타내는 단위이므로 기체연료의 발열량 표시에는 쓰이지 않는다.

설비 순서는 누설시험 → 진공시험 → 냉매충전 → 배관의 방열공사 → 냉각운전이다.
배관을 마치면 먼저 질소 등으로 가압해 누설시험으로 새는 곳을 잡아낸다.
새는 곳을 다 막은 뒤 진공펌프로 진공시험을 하여 장치 안의 공기와 수분을 뽑아내는데, 수분이 남으면 팽창밸브가 어는 수분 동결과 냉매 열화를 일으킨다.
진공이 유지되는 것을 확인한 다음에야 냉매를 충전한다. 이어서 저온 배관에 방열(보온)공사를 해 침입열과 표면 결로를 막고, 마지막으로 냉각운전으로 시운전하며 성능을 확인한다.
방열재를 먼저 감으면 누설 지점을 눈으로 확인할 수 없고, 냉매를 충전한 뒤 진공을 뽑으면 냉매를 그대로 버리게 되므로 순서를 바꿀 수 없다.

절연용 보호구의 사용 목적은 감전 방지이다.
절연장갑·절연화·절연안전모 등은 작업자의 몸을 충전부로부터 전기적으로 절연하여 인체에 전류가 흐르지 않게 한다.
산업안전보건기준에 관한 규칙은 감전의 위험이 있는 작업에 절연용 보호구를 지급하고, 충전전로 작업 시 전압에 적합한 절연장갑 등을 착용시키며, 사용 목적에 적합한 종별·재질·치수의 것을 쓰도록 정한다(제32조 제1항 제6호, 제321조 제1항, 제323조).

고압 수액기에 부착되지 않는 것은 전자밸브(솔레노이드밸브)이다.
전자밸브는 주로 액관 등 다른 위치에 설치되는 부속품으로 수액기 자체에 부착되는 것은 아니다. 고압 수액기에는 액면계, 안전밸브, 오일드레인 밸브 등이 부착된다.

브라인은 탄소를 포함하는지에 따라 유기질 브라인과 무기질 브라인으로 나뉜다.
에틸알콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜은 유기질 브라인이며, 염화나트륨수용액은 염화칼슘·염화마그네슘 수용액과 함께 대표적인 무기질 브라인이다.

냉동능력의 단위로 옳은 것은 kJ/h이다.
냉동능력은 단위 시간당 흡수하는 열량으로 나타내므로, kJ/h와 같이 열량을 시간으로 나눈 단위가 냉동능력의 단위로 적합하다.

증발기의 부하 변동에 대응하여 냉매 공급을 원활하게 하는 냉동 부속 장치는 수액기이다.
수액기는 응축기와 팽창밸브 사이의 고압 액관에 설치되는 냉매 저장 용기이다.
증발기의 부하 변동에 따라 냉매 공급을 원활하게 해 준다.

체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하고 반대 방향으로의 역류를 방지하는 밸브이다.
앵글밸브·글로브밸브·슬루스(게이트)밸브는 모두 유량 조절이나 개폐를 목적으로 하는 밸브로, 역류 방지 전용 기능은 없다.

냉매배관의 나사 이음부에는 일산화연(리사지)을 반죽 형태로 발라 패킹재로 사용하는 경우가 많다.
고무나 합성수지 패킹은 냉매 및 온도 조건에 따라 팽윤·경화 등의 문제가 생길 수 있어, 냉매배관 나사부의 기밀 유지에는 일산화연계 패킹재가 주로 쓰인다.

단수 릴레이의 종류에 속하지 않는 것은 비례식 릴레이이다.
단수 릴레이는 급수나 냉각수의 흐름이 끊겼는지를 감지하는 장치로, 감지 방식에 따라 단압식·차압식·수류식(플로우스위치) 등으로 나뉜다.
압력이나 수류 자체의 유무를 검출하는 방식은 있지만, 유량 크기에 비례한 신호를 내는 비례식 구조는 단수 릴레이의 분류에 포함되지 않는다.

단상 유도전동기 중 기동토크가 가장 큰 것은 반발기동형이다.
기동토크 크기는 대체로 반발기동형 > 콘덴서기동형 > 분상기동형 > 세이딩코일형 순이다.

팽창밸브를 적게 열면 냉매 유량이 줄어 증발기 내 냉매의 증발이 늦어지고 흡입가스의 과열도가 커지면서 압축기 토출 온도가 상승한다.
동시에 증발압력·증발온도는 낮아지고 냉동능력도 감소하므로, 증발압력 상승·증발온도 상승·냉동능력 상승은 실제 현상과 반대다.

플래시 가스 방지대책으로 틀린 것은 액관 냉매액의 과냉도를 줄이는 것이다.
플래시 가스는 액관에서 냉매액의 압력이 그 온도에 해당하는 포화압력 아래로 떨어질 때 발생하므로, 과냉각도를 충분히 크게 확보해야 방지된다. 과냉도를 줄이면 오히려 발생하기 쉬워진다.
액관 관경 확보, 증발기의 과도한 입상 설치 회피, 여과기 청소는 모두 올바른 대책이다.

소비전력은 250W이다.
부하 저항은 일정하므로 $P=\dfrac{V^2}{R}$에서 전력은 전압의 제곱에 비례한다.
$P'=1000\times\left(\dfrac{100}{200}\right)^2=250\,\mathrm{W}$

워터 자켓(water jacket)은 압축기 실린더 벽을 냉각수로 냉각하는 장치로, 토출가스 온도가 높은 암모니아 개방형 압축기에서 주로 사용되며 상대적으로 토출가스 온도가 낮은 프레온 냉동장치에서는 특별히 필요하지 않다.
드라이어, 액분리기, 유분리기는 프레온 장치에서 수분·냉매액·오일을 각각 처리하기 위해 일반적으로 설치되는 부속기기이다.

관면이 매끄러우면 열전달 면적이 감소하고, 난류 형성이 어려워져 열전달률이 오히려 악화된다. 관 표면을 거칠게 처리하거나 핀(fin)을 부착하면 표면적이 증가하여 열전달률이 향상되므로, 매끄러운 관면은 열전달률 향상 방법이 아니다.
만액식 냉각기에서 냉매측 열전달률을 향상시키려면 냉매와 관의 접촉을 최대화하고 열저항을 최소화해야 한다.
액 냉매에 접촉·잠금: 냉매의 열전달 면적을 늘린다.
관 간격이 좁음: 냉매 순환이 활발해져 대류 열전달이 증가한다.
유막 제거: 열전달 저항을 감소시킨다.

시퀀스제어는 정해진 순서에 따라 미리 정한 절차대로 진행되는 개루프(열린 회로) 제어이므로, 출력을 입력 측으로 되돌리는 피드백부는 구성 요소에 포함되지 않는다.
나머지는 모두 시퀀스제어의 기본 구성이다.
검출부 — 조작 대상의 상태를 검출하는 요소이다.
조절부 — 신호를 처리·연산하는 요소이다.
조작부 — 최종적으로 기기를 동작시키는 요소이다.

수격작용 방지법으로 부적합한 것은 밸브의 개폐를 신속히 한다는 것이다.
밸브를 급히 여닫으면 유속이 급변해 수격이 심해진다. 수전 가까이 공기실 설치, 유속을 낮추기, 관경을 키우기는 모두 방지법이다.

유체의 종류와 기호의 연결이 틀린 것은 수증기-W이다.
수증기는 Steam의 S로 표기하므로 수증기를 W로 연결한 것은 틀렸다.
배관 도시기호에서 유체의 종류는 공기 A(Air), 가스 G(Gas), 유류 O(Oil), 물 W(Water), 수증기 S(Steam)로 나타낸다.

흡수식 냉동기의 발생기(재생기)는 흡수기에서 넘어온 묽은 흡수액을 가열하여 냉매와 흡수제를 분리하는 장치로, 분리된 냉매증기는 응축기로, 흡수제(진한 용액)는 흡수기로 보낸다.
냉수 출구온도를 감지해 증기량을 조절하는 것은 용량제어 기능이고, 냉매증기를 냉각·액화하는 것은 응축기, 피냉각물체의 열을 흡수하는 것은 증발기의 역할이다.

빅토릭 접합은 관 끝의 홈에 고무링과 클램프를 결합하는 방식으로, 관 내부 압력이 높아질수록 고무링이 파이프 벽에 더욱 밀착되어 누설을 방지한다.
나머지 접합 방식은 다음과 같다.
기계적 접합 — 볼트 등으로 조여 고정하는 방식으로 압력 상승에 따른 자체 밀착 효과가 없다.
플랜지 접합 — 볼트 체결로 고정되며 압력과 무관하게 조임 상태가 유지된다.
소켓 접합 — 관의 소켓부에 관을 삽입한 뒤 얀과 납 등으로 코킹하여 고정한다.

시퀀스 제어에 속하지 않는 것은 가정용 전기냉장고이다.
가정용 전기냉장고는 온도센서 신호로 목표값과 현재값을 비교해 냉각을 조절하는 피드백(폐회로)제어에 해당한다.
시퀀스제어는 미리 정해진 순서에 따라 다음 동작이 자동으로 진행되는 개회로(열린 루프) 제어이며, 전기밥솥, 전기세탁기, 네온사인이 그 예이다.

제빙 장치에서 브라인 온도 -10℃, 결빙소요시간 48시간일 때 얼음의 두께는 약 293mm이다.
제빙관의 결빙시간은 얼음 두께의 제곱에 비례하고 브라인 온도차에 반비례하는 관계식으로 구한다.
$\tau = C \times \dfrac{t^2}{|\theta|}$ 에서 $t^2 = \dfrac{\tau \times |\theta|}{C} = \dfrac{48 \times 10}{0.56} \approx 857.1\ \mathrm{cm^2}$
$t \approx 29.3\ \mathrm{cm} = 293\ \mathrm{mm}$로, 이것이 얼음의 두께이다.

냉매 명명법(R번호)에서 R-21은 디클로로플루오로메탄(CHCl₂F)을 가리킨다.
R-11(CCl₃F), R-12(CCl₂F₂), R-13(CClF₃)과 같은 계열에서 R-21은 수소가 하나 남은 메탄계 화합물로 분류된다.

액순환식 증발기와 액펌프 사이에 부착하는 것은 역지밸브이다.
액순환식(강제순환식) 증발기에서는 액펌프가 냉매액을 순환시키는데, 정지 시 냉매액이 역류하여 펌프가 손상되는 것을 막기 위해 액펌프와 증발기 사이에 역지밸브를 설치한다.

자기유지는 계전기가 여자된 뒤 입력(누름버튼 등)이 없어져도 자신의 a접점으로 코일 회로를 유지하는 것이다.
이렇게 해서 동작 상태가 계속 유지된다.
전동기 기동 회로 등에서 누름버튼을 떼도 운전이 계속되게 할 때 쓴다.

정현파 교류에서 전압의 실효값은 최댓값 $V_m$을 $\sqrt{2}$로 나눈 값으로 정의된다.
$V = \dfrac{V_m}{\sqrt{2}}$

수소·염소·불소·탄소로 구성된 냉매는 HCFC 계이다.
CFC 계는 염소·불소·탄소만으로 이루어져 수소가 없고, HFC 계는 수소·불소·탄소로 이루어져 염소가 없다.

왕복동식·회전식·스크류식 압축기는 실린더나 로터의 용적 변화를 이용해 냉매를 압축하는 체적(용적) 압축식에 속한다.
흡수식은 압축기 대신 흡수기와 재생기를 이용해 냉매를 순환시키는 방식으로 체적 압축식 압축기에 해당하지 않는다.

건식증발기에서는 냉매가 증발기를 통과하며 액체 상태에서 증기로 서서히 증발해 가므로, 출구로 갈수록 증기의 건조도가 증대한다.
정상 운전 중인 건식증발기 내에서는 냉매가 포화액↔과냉각액으로 바뀌는 것이 아니라 습증기 상태에서 건조도가 점차 커지는 것이 특징이다.

2단 압축은 압축비가 클 때 체적효율 저하와 토출가스 온도 상승을 막기 위해 채용한다.
증발온도가 매우 낮아(약 -30℃ 이하) 압축비가 6을 넘으면 단단 압축에서는 체적효율이 크게 떨어지고 토출가스가 과열되어 윤활유가 탄화한다.
저단·고단 두 압축기로 나누고 중간냉각기를 두면 각 단의 압축비가 작아져 이를 피할 수 있다.
응축기 면적·냉매 충전량·증발기 압력손실과는 관계없다.

역률은 0.8이다.
임피던스 $Z=\sqrt{R^2+X_L^2}=\sqrt{8^2+6^2}=10\,\Omega$
역률 $\cos\theta=\dfrac{R}{Z}=\dfrac{8}{10}=0.8$
검산: 0.8×10=8=R. (0.6은 X/Z, 0.75는 X/R, 1.25는 R/X로 잘못 계산한 값)

증발식 응축기는 물의 증발잠열을 이용하므로 냉각수 소비량이 적다.
응축기 코일 외면에 물을 분무하고 송풍기로 공기를 보내 물이 증발하면서 냉매를 응축시킨다.
증발한 양만 보급하므로 수냉식의 약 5% 수준의 물만 쓰며 냉각수가 부족한 곳에 알맞다.
능력은 외기 습구온도에 좌우되고, 관이 길어 냉매측 압력강하는 다른 형식보다 큰 편이다.

일정한 크기의 시험입자를 사용해 여과기 전후의 먼지 개수를 계측하여 효율을 구하는 방법은 계수법(계수식, DOP법)이다.
나머지 방법은 효율을 평가하는 기준이 다르다.
중량법 — 여과기에 포집된 먼지의 무게로 효율을 평가한다.
비색법 — 여과지의 변색 정도(광투과율)로 효율을 평가한다.
변색도법 — 비색법과 같이 색의 변화 정도를 기준으로 한다.

수정 유효온도(CET)는 기존 유효온도가 고려하는 온도·습도·기류에 더해 복사열의 영향까지 반영한 지표이다.
인체가 느끼는 온열감은 대류뿐 아니라 주위 표면으로부터의 복사열에도 좌우되므로, 흑구온도계 등으로 측정한 복사온도를 보정해 넣은 것이 수정유효온도이다.

자연환기량은 실내외 온도차에 의한 부력과 풍압 차이로 결정되며, 이때 급기구와 배기구의 위치(높이차)가 환기량에 직접적인 영향을 준다.
급기구·배기구의 높이차가 클수록 부력에 의한 환기효과가 커져 환기량이 증가하므로, 개구부 위치와 무관하다는 설명은 틀린 내용이다.

특성곡선에 나타나 있지 않은 것은 풍속이다.
송풍기의 특성곡선은 풍량 변화에 따른 전압(정압), 축동력, 효율의 관계를 나타낸다.

가습팬은 수조(팬)에 담긴 물을 증기나 전기가열기로 데워 자연 증발시키는 가열증발식 가습장치로, 가습량이 작고 효율이 낮은 편이므로 가습장치 중 효율이 가장 우수하다는 설명은 옳지 않다.
물을 데워 증발시키는 방식이라 가습 응답속도가 느리며, 구조가 단순해 주로 소형 공조기에 사용된다.
가습 효율이 가장 우수한 방식은 증기를 공기 중에 직접 분무하는 증기가습(증기분무) 방식이다.

습공기 선도의 종류에 속하지 않는 것은 p-h 선도이다.
p-h 선도는 냉매의 압력과 엔탈피를 축으로 하는 냉동사이클용 선도(몰리에르 선도)이며, 냉매의 상태변화와 냉동사이클을 해석하는 데 사용한다.
습공기 선도는 건구온도(t), 절대습도(x), 엔탈피(h), 수증기 분압(p) 등 습공기의 상태량을 두 축으로 잡아 구성한다.
이 조합으로 만들어진 h-x 선도, t-x 선도, t-h 선도 등이 공기조화 계산에 쓰인다.

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

실내 상태점을 지나는 현열비(SHF)선을 연장하여 포화곡선과 만나는 점의 온도를 실내 장치노점온도라 한다.
이 온도는 취출공기가 실내 잠열부하에 상당하는 수분을 제거하는 데 필요한 냉각코일의 표면온도를 뜻한다.
한편 코일 장치노점온도는 코일 입구·출구 공기의 상태점을 이은 선을 연장해 포화곡선과 만나는 점으로, 기준이 되는 상태점이 달라 실내 장치노점온도와 구분된다.

필요한 열량은 1078 kcal이다.
표준대기압에서 100℃ 물을 같은 온도의 건포화증기로 바꾸는 데 필요한 열량은 증발잠열(약 $539\ \mathrm{kcal/kg}$)이다.
$Q = 539\ \mathrm{kcal/kg} \times 2\ \mathrm{kg} = 1078\ \mathrm{kcal}$

현열비(SHF)는 약 0.72이다.
현열비는 전체 부하 중 현열부하가 차지하는 비율로 구한다.
$SHF = \dfrac{q_S}{q_S+q_L} = \dfrac{52000}{52000+20000}$
$SHF = \dfrac{52000}{72000} \approx 0.72$

온수난방의 특징으로 옳지 않은 것은 예열시간이 짧다는 것이다.
온수는 열용량이 커서 가열·냉각에 시간이 오래 걸리므로 예열시간이 길다.
대신 온도조절이 쉽고 여열로 난방이 지속되며 상하 온도차가 작다.

공장, 연구소, 전산실 등은 사람이 아닌 제품·설비의 환경 조성을 목적으로 하므로 산업용 공기조화에 해당하며, 보건용 공기조화로 분류하는 것은 옳지 않다.
공기조화가 보건용과 산업용으로 대별된다는 점, 보건용 공조는 실내 인원의 쾌적 환경을, 산업용 공조는 생산공정·물품의 환경조성을 목적으로 한다는 설명은 모두 옳다.

원통형 보일러에 해당하지 않는 것은 관류 보일러이다.
원통형 보일러는 입형·노통·연관·노통연관 보일러 등을 포함하며, 관류 보일러는 수관식 보일러의 한 종류이다.

풍량은 4,000m³/h가 된다.
송풍기 상사법칙에서 풍량은 회전수에 비례한다.
$Q_2=Q_1\times\dfrac{N_2}{N_1}=3{,}000\times\dfrac{1{,}200}{900}=4{,}000\ \mathrm{m^3/h}$
검산: 4,000÷3,000=1.333=1,200÷900. (압력은 회전수비의 2제곱(5,330), 동력은 3제곱(7,110)에 비례하며, 2,250은 비를 거꾸로 적용한 값)

냉동기 부하 > 냉각코일 부하 > 실내부하이다.
실내부하(벽체·유리·조명·인체·기기 등)에 외기부하와 재열부하, 송풍기·덕트 취득열이 더해져 냉각코일 부하가 되고, 여기에 냉수 배관·펌프에서의 취득열이 더해져 냉동기 부하가 된다.
따라서 상류로 갈수록 부하가 커진다.