공조냉동기계기능사 필기시험 10회핵심 요약노트
1. 안전 관리 및 작업 수칙
안전 태도 및 교육
안전 태도 형성:작업자의 안전 태도를 형성하는 가장 유효한 방법은안전에 관한 교육 실시입니다. (단순 훈시, 표지판 부착보다 효과적)
공구 사용 안전
정 작업:열처리된 단단한 표면은 정(Chisel)으로 가공하지 않습니다. 취성이 커서 부러지기 쉽습니다.
해머 작업:해머는 처음부터 강하게 때리지 않고,처음에는 가볍게 때리고 점차 타격을 가해야합니다.
보호구 착용:
추락 위험 작업:안전대(안전벨트), 안전모
물체가 흩날릴 위험:보안경
감전 위험:절연용 보호구
고열 화상 위험:용접용 앞치마, 장갑등 내열 보호구 (안전대는 추락 방지용임)
전기 및 용접 안전
방폭 구조 분류:내압 방폭구조, 유입 방폭구조, 압력 방폭구조, 안전증 방폭구조, 본질안전 방폭구조, 특수 방폭구조 등이 있습니다.자체 방폭구조는 해당되지 않습니다.
단락 현상:2개 이상의 전선이 접촉하여 폭음과 함께 녹아버리는 현상 (Short Circuit).
가스 용접 (아세틸렌):
용기 밸브는 서서히 열고 닫습니다.
누설 검사는비눗물을 사용합니다. (촛불, 성냥불 등 화기 금지)
역화 방지를 위해안전기를 사용합니다.
전격 방지기는전기 용접시 주의사항입니다.
보일러 및 화재 안전
보일러 사고 원인:압력 초과, 과열, 취급 불량,저수위등이 있습니다. (수위 유지는 안전 사항임)
보일러 화학 세관:염산(HCl)을 많이 사용하는 이유는스케일 용해 능력이 우수하고,가격이 저렴하며,부식 억제제 종류가 많기때문입니다. 물에 대한 용해도는크므로세척이 용이합니다.
가연물의 구비 조건:
연소열이 많을 것
산화되기 쉬울 것
건조도가 양호할 것
열전도율이 작을 것(열이 쉽게 축적되어야 함)
2. 냉동 사이클 및 냉매 특성
냉동 사이클 장치
수액기 (Receiver):응축기와 팽창 밸브 사이 고압관에 설치되어, 증발기 부하 변동에 대응하여 냉매 공급을 원활하게 합니다.
액해머 (Liquid Hammer) 현상:압축기에 액체 냉매가 흡입될 경우 발생하며, 가장 먼저압축기를 정지시켜야 합니다.
압축기 토출 압력 상승 원인:냉각수 온도 상승, 냉각수량 감소,불응축 가스 증가, 냉매의 과충전.
고압 차단 스위치 (HPS) 위치:압축기토출 지변(토출 밸브) 직전에 설치합니다. (고압 + 4 kg/cm^2 에서 작동)
중간 냉각기 (Intercooler) 역할 (2단 압축):
저단 압축기의 토출가스 온도를 낮춥니다.
냉매액을과냉각시켜 냉동 효과를 증대시킵니다.
고단 압축기로의냉매 가스 과냉각을 통해압축비를높게유지합니다.
냉매 특성 및 종류
냉매 순환량:순환량이 가장 큰 냉매는R-11입니다. (R-11 > R-21 > R-22 > NH3 순)
냉동 효과:암모니아(NH3)가 R-22나 R-12보다 냉동 효과 (kcal/kg)가 큽니다.
R-22 vs R-12:R-22는 R-12에 비해 저온용에 적합합니다.
암모니아 (NH3) 특성:
동(구리) 및 동합금, 아연을 부식시킵니다. (착이온 형성)
철 및 강은 부식시키지 않습니다.
물에 잘 용해되며, 냉동기유보다 가볍습니다.
암모니아와 열교환기:NH3 냉매는비열비 값이 크기 때문에 토출가스 온도가 높아 윤활유 열화 및 탄화가 발생하므로열교환기를 설치하지 않습니다.
압축기 및 밸브
2단 압축 장치:1대의 압축기가 2대의 압축기 역할을 하는 것은콤파운드 압축기입니다.
열전식 팽창 밸브:바이메탈과 전열기를 이용해 과열도를 제어합니다.
유압 압력 조정 밸브:오일펌프의 출구에 설치하여 유압을 정상 압력으로 조정합니다.
압축기 상부 간격 (Top Clearance):상부 간격이 크면 윤활유가 열화되기 쉽고, 체적 효율이 감소하며, 냉동 능력이 감소합니다.
냉동 방식
직접 팽창식 특징 (간접식과 비교):
냉매 순환량이 적습니다.
냉매의 증발 온도가 높습니다.
구조가 간단합니다.
냉매 소비량(충전량)이 많습니다.
흡수식 냉동 장치:
장점:전력 사용량이 적고, 소음/진동이 적으며, 용량 제어 범위가 넓습니다.
단점:여름철에도 보일러 운전이 필요합니다.
적용 제외:냉동 온도가 낮은제빙 공장용에는 부적합합니다.
기타 냉동 부속 장치
액순환식 증발기:증발기와 액펌프 사이에 유체의 역류를 방지하기 위해 **역지 밸브 (체크 밸브)**를 부착합니다.
저압 수액기 및 액펌프 위치:저압 수액기 위치를 액펌프보다 약1.2 m 정도 높게설치하여 펌프 공동 현상(Cavitation)을 방지합니다.
고온 가스 제상 장치:고온 가스를 인출하기 적합한 위치는유분리기와 응축기 사이입니다.
3. 배관 및 기초 전기
배관 이음쇠 및 작업
직선 연결:수평 배관을 서로 직선 연결할 때유니언을 사용합니다.
이경 부싱:관경이 서로 다른 배관을 연결할 때 사용합니다.
용접 강관 벤딩:구부리고자 하는 관을 바이스에 물릴 때용접선이 위로 향하게물려야 터지지 않습니다.
동관 벤딩:동관 전용 벤더의 최소 곡률 반지름은관 지름의 약 4~5배입니다.
동관 용접:동관을 이음할 때 가장 적당한 용접은가스 용접입니다.
기초 전기 이론
옴의 법칙:전류는 전압에비례하고 저항에반비례합니다. (I = V / R)
고유 저항:저항(R)은 길이(L)에비례하고 단면적(A)에반비례합니다. (R = 고유 저항률 * L / A)
4. 공기조화 및 난방 설비
공기 조화 부하
현열 부하:물체의 온도 변화에만 기여하는 열.조명(형광등)에 의한 부하는 대표적인 현열 부하입니다. (인체, 환기, 극간풍은 잠열 포함)
쾌감 지표:인체가 느끼는 온열 감각 (온도, 습도, 기류)의 영향을 하나로 모은 것은유효 온도입니다.
공기 조화 방식 및 장치
시퀀스 제어:미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 작동하는 제어 (예: 자동 판매기, 세탁기).
개별 제어 방식:각 실별 부하에 맞춰 개별 제어가 가능한 방식. (예: 유인 유닛 방식, 패키지 유닛 방식,단일 덕트 변풍량 방식(VAV)).
단일 덕트 정풍량 방식(CAV):개별 제어 방식에 해당하지 않으며, 일괄 제어 방식입니다.
이중 덕트 방식:냉풍과 온풍을 혼합하여 토출하는 방식.
단점:냉/온풍 혼합 손실로 인해단일 덕트 방식에 비해 에너지 소비량이 많습니다.
댐퍼 종류:
풍량 조절용:버터플라이 댐퍼, 베인 댐퍼, 루버 댐퍼.
역류 방지용:릴리프 댐퍼.
송풍기 (팬):
시로코 팬 (Sirocco Fan):저속 덕트 송풍기로서 저항 변화에 대한 풍량, 동력 변화가 크고,정숙 운전에 적합합니다.
집진기:
사이클론 집진기:배기가스에 선회력(회전력)을 부여하여 원심력으로 입자를 제거합니다.
난방 설비
온수 난방 특징 (증기 난방과 비교):
장점:관 부식이 적고 수명이 길며, 여열이 있어 실온 급변이 적고, 취급이 용이하고 안전합니다.
단점:증기 난방에 비해배관 지름과 방열 면적이 커져 설비비가 많이 듭니다.
온수 난방 구분:
저온수식:온수 온도가100 도 미만
고온수식:온수 온도가100 도 이상
증기 난방 방열기:주로 열의전도와 대류를 이용하는 것입니다. (복사 작용만 이용하는 것이 아님)
보일러 상용 출력:난방 부하 + 급탕 부하 +배관 부하를 합산한 값입니다.
습공기 선도 (Psychrometric Chart)
표시 값:건구 온도, 습구 온도, 엔탈피, 상대 습도, 절대 습도, 비체적 등이 표시됩니다.
미표시 값:엔트로피는 습공기 선도에 표시되어 있지 않습니다.
5. 계산 문제 핵심 공식 (Plain Text Only)
1. 융해 잠열 (열량) 계산
공식:융해 잠열 (kcal) = 얼음의 질량 (kg) * 얼음의 융해 잠열 (kcal/kg)
암기 값:얼음의 융해 잠열 = 약 79.68 kcal/kg
예시:0 도 얼음 3.5 kg 융해 시 필요한 열량 (계산) 3.5 kg * 79.68 kcal/kg = 약 280 kcal
2. 압축기 소요 동력 (kW) 계산
공식:소요 동력 (kW) = [냉매 순환량 (kg/h) * 압축 열량 (kcal/kg)] / 860
참고: 860은 1 kW * h를 kcal로 환산한 값 (860 kcal/kW * h)
예시:순환량 186 kg/h, 압축 열량 56 kcal/kg일 때 소요 동력 (계산) (186 * 56) / 860 = 약 12.11 kW
3. 원심식 압축기 냉동 능력 산정 (kW -> RT)
고압가스 안전관리법 기준:정격 출력1.2 kW를 1일의 냉동 능력 **1 톤 (RT)**으로 봅니다.
4. 펌프 소요 마력 (PS) 계산
공식:소요 마력 (PS) = [물의 비중량 (kg/m³) * 송출량 (m³/min) * 전양정 (m)] / [75 * 펌프 효율] * (1/60)
참고: 1 kW = 102 kg * m/s, 1 PS = 75 kg * m/s
예시:송출량 10 m³/min, 전양정 8 m, 효율 75% (계산) (1000 * 10 * 8) / (75 * 0.75) * (1/60) = 약 23.70 PS
5. 방열 면적 (m²) 계산
공식:소요 방열 면적 (m²) = 난방 부하 (kcal/h) / 방열기 표준 방열량 (kcal/m² * h)
암기 값:온수 난방의 표준 방열량 = 450 kcal/m² * h
예시:난방 부하 3,600 kcal/h일 때 온수 방열기 소요 면적 (계산) 3600 / 450 = 8.0 m²