공조냉동기계기능사 필기시험 2회핵심 요약노트
1. 안전 및 배관 (Safety and Piping)
1.1. 안전 수칙 및 작업 유의 사항
연삭 작업 시운전 시간:
작업 시작 전: 1분 이상 시운전.
연삭숫돌 교체 후:3분 이상시운전을 실시해야 합니다. (2분은 오답)
안전모 무게 기준:턱끈 등 부속품 무게를 제외한 안전모의 무게는440g을 초과하면 안 됩니다.
줄 작업 유의 사항:미끄러짐 방지, 손잡이 고정 확인과 더불어, 줄의균열 유무를 반드시 확인해야 합니다.
1.2. 배관 재료 및 이음
스케줄 번호 계산 공식:스케줄 번호 = (사용 압력 (kgf/cm²) / 허용 응력 (kgf/cm²)) x 10
예) 사용 압력 30 kgf/cm², 허용 응력 10 kgf/cm² 일 때: (30 / 10) x 10 =30
관 지름이 다를 때 사용하는 이음쇠:리듀서, 부싱, 편심 이경 소켓 등이 있습니다.리턴 밴드는 유체의 흐름 방향을 바꾸는 데 사용됩니다.
신축이음 (Expansion Joint):루프형 신축이음의 굽힘 반경은 사용 관경의6배 이상으로 합니다.
용접 이음의 특징:접합부 강도가 강하고 마찰 손실이 작지만, 관의 해체와 교환이어렵습니다.
밸브의 주요 기능:관내 유량 조절, 유체의 유동 방향 전환, 유동 개폐입니다. 유체의온도 조절은 밸브의 일반적인 기능이 아닙니다.
냉매 배관 시공:기기 상호 간의 길이는 가능한 한짧게하여 압력 손실을 줄여야 합니다.
2. 열역학 및 냉매 특성 (Thermodynamics and Refrigerant)
2.1. 열 및 에너지
엔탈피 (Enthalpy):액체나 기체가 갖는 모든 에너지의 총합으로, 단위 중량당 에너지 함량 (kcal/kg)입니다.
현열 (Sensible Heat):물질의상태 변화 없이 온도를 변화시키는 열입니다. (온도계로 측정 가능)
잠열 (Latent Heat):온도 변화 없이 상태를 변화시키는 열입니다. (예: 증발잠열)
열수분비:전열량의 변화와 절대 습도 변화의 비율입니다.
도선에 흐르는 열량:전류의 세기의제곱에 비례합니다. (Q는 I²에 비례)
제베크 효과 (Seebeck Effect):서로 다른 금속을 연결한 폐회로의 두 접합점에 온도차가 생길 때 전류가 흐르는 현상입니다.
2.2. 냉매 및 압력
절대 압력 (Absolute Pressure):완전 진공 상태를 0으로 기준하여 측정한 압력입니다.
냉매의 건조도:건조도가 100%인 상태는건조 포화 증기상태입니다.
암모니아 냉매의 특성:물에는 잘 용해되지만,윤활유에는 용해되지 않습니다. 독성이 강하고 구리 합금을 부식시킵니다.
압력과 냉매 성질:압력이 상승하면 증발 온도 상승으로 증발잠열과 증기의 비체적이모두 작아집니다.
브라인 (2차 냉매) 성질:열전달 특성이 좋고, 부식성이 없으며, 응고점이 낮아야 합니다. 운송 동력 절감을 위해점성이 작아야합니다.
3. 냉동 장치 및 부속 기기 (Refrigeration Equipment)
3.1. 냉동 사이클 및 압축기
이상적인 냉동 사이클:역 카르노 사이클입니다.
2단 압축 중간 압력 (Pi, 게이지압 기준):Pi = [ (저압측 압력 + 1) x (고압측 압력 + 1) ] 의 제곱근 - 1
예) 저압 0 kgf/cm² g, 고압 15 kgf/cm² g 일 때: ( (0+1) x (15+1) )의 제곱근 - 1 =3 kgf/cm² g
흡수식 냉동기:가열원을 사용하며, 냉매를 압축하는압축기가 필요 없습니다. (소음과 진동이 작음)
회전식 압축기 특징:진동과 소음이 작고 구조가 간단하지만, 조립 및 조정에높은 정밀도가 요구됩니다.
3.2. 증발기 및 부속 장치
만액식 증발기:전열 작용이 건식보다좋으며, 액면 제어 장치 및 액 분리기가 필요합니다.
건식 증발기 종류:핀 코일식 냉각기, 플레이트 냉각기 등.보데로 냉각기는 액체 냉각용입니다.
액 순환식 증발기:증발기 출구에서 액이 약 80%, 기체가 약 20% 정도를 차지합니다. 설비가 복잡하고 냉매량이 많이 소요됩니다.
온도 작동식 자동 팽창 밸브 (TEV):증발기 출구의 냉매 온도를 감지하여 밸브 개도를 자동 조절합니다.
압축기 보호 역할과 무관한 장치:안전 밸브, 유압 보호 스위치, 고압 차단 스위치는 압축기를 보호하며,증발 압력 조정 밸브는 증발 압력을 일정 압력 이하로 방지하는 부속 장치입니다.
CA 냉장고:청과물의 저장성 확보를 위해 산소 농도를 낮추고 이산화탄소 농도를 높여 호흡 작용을 억제하는청과물 냉장고입니다.
3.3. 펌프의 상사 법칙
펌프 회전수와 토출량:펌프의 토출량은 회전수에 비례합니다. (Q2 / Q1 = N2 / N1)
예) 토출량 1.5 m³/min (800 rpm)을 1.8 m³/min으로 변경 시: (1.8 / 1.5) = (N2 / 800) -> N2 =960 rpm
4. 공기조화 및 환기 (Air Conditioning and Ventilation)
4.1. 공기조화 및 부하
공기 조화의 주목적:온도, 습도, 청정도의 조절입니다.소음 조절은 주 목적이 아닙니다.
현열비 (SHF, Sensible Heat Factor) 계산:SHF = 현열 부하 / (현열 부하 + 잠열 부하)
예) 현열 52,000 kcal/h, 잠열 20,000 kcal/h 일 때: 52,000 / (52,000 + 20,000) =0.72
습공기 선도 확인 사항:건구 온도, 습구 온도, 노점 온도, 엔탈피, 절대 습도 등을 알 수 있습니다.효과 온도는 직접 확인할 수 없습니다.
공기조화 냉수 코일 설계:공기와 물의 흐름을대향류로 해야 대수평균 온도차가 커져 전열 효율이 좋습니다.
4.2. 환기 및 공조 방식
공기의 주된 성분:질소, 산소, 아르곤이며,염소는 아닙니다.
환기 목적:실내 오염 물질 (분진, 열, 습기, 유해가스 등)을 제거하여 실내 공기 환경을 일정하게 유지하는 것입니다.
극간풍 풍량 계산법:극간 길이법, 면적법, 환기 횟수법이 사용되며,재실 인원수에 의한 방법은 아닙니다.
기계 환기법 중 효과가 가장 큰 방식:제1종 환기(급기 및 배기 모두 송풍기 사용)
전공기식 공조 방식:덕트가대형으로 공간(스페이스)이 크게 소요되지만, 공기 오염이 적어 병원 수술실 등 높은 청정도를 요구하는 곳에 적합합니다.
유인 유닛 방식:공기-수 방식에 속하며, 유닛에 동력 장치가 없어동력 배선이 필요 없습니다.
소규모 건물에 적합한 공조 방식:패키지 유닛 방식(설치 및 자동 조작이 간단함)
천장 취출 방식이 아닌 것:유니버설형 (창대 설치용)
다공판 (Multi Vent)형 취출구:관에 구멍을 뚫어 토출구를 만들며, 확산 효과가 커서도달 거리가 짧습니다.
5. 난방 및 보일러 (Heating and Boiler)
5.1. 난방 및 열원
관류 보일러:보유 수량이 적어 증기 발생이 빠르며, 수관으로만 연소실을 둘러싼 형태입니다.
보일러 점화 직전 점검 사항:과열 파괴 방지를 위해보일러 수위 확인이 가장 중요합니다.
소화 효과:목재 화재 시 물을 사용하는 주된 소화 효과는 큰 증발 잠열에 의한냉각 효과입니다.
복사 난방:바닥, 천장, 벽 등에 관을 매설하여복사열을 이용하는 난방 방식으로, 아파트, 주택 등에 적합합니다.
기수 혼합식 급탕기:증기를 물에 직접 불어 넣어 열효율이 **100%**인 급탕 방식입니다.
고압 증기 난방 (트랩 리프팅):응축수 리프팅 높이는 증기 파이프와 환수관의 압력차 1 kgf/cm²에 대하여5m 이하로 합니다.
5.2. 히트 펌프 난방
히트 펌프 외기로부터 얻은 열량 계산:
난방 시, 외기로부터 얻은 열량은 '방의 총열손실'과 '압축기 동력에 해당하는 열량'의 차이입니다.
Q(외기) = Q(총열손실) - Q(압축기 동력)
총열손실 50,000 kcal/h, 공급공기 18℃ (291K), 외기 -5℃ (268K)를 기준으로 계산하면 약46,047 kcal/h가 됩니다.