공조 냉동기계 기사

[Kim byoungil]

1. 2026년 시험일정

2. 출제 기준

1.공기조화 설비(Air Conditioning System): 실내의 온도·습도·청정도·기류(공기 흐름)를 조절하여 쾌적하고 위생적인 환경을 유지하는 설비. 2.공기조화의 4대 요소 1️⃣ 온도(Temperature) 2️⃣ 습도(Humidity) 3️⃣ 청정도(Air Cleanliness) 4️⃣ 기류(Air Movement) 3. 공기조화 설비의 구성 ① 열원 설비 : 냉동기,보일러,냉각탑,히트펌프 ② 공기조화기(AHU):필터,코일(냉각·가열),가습기,송풍기 ③ 덕트 및 배관:공기 덕트,냉수·온수 배관 ④ 제어장치:온도센서,습도센서,자동제어장치 4. 공기조화 방식 📌 1️⃣ 중앙식 공조 : 대형 건물에 사용,냉동기 + AHU + 덕트 방식 📌 2️⃣ 개별식 공조:룸에어컨 등 개별 설치,소형 건물 📌 3️⃣ 패키지형:기계 일체형,설치 간편 5. 주요 장비 : Air handling unit(AHU),Chiller (냉동기),Cooling tower(냉각탑) 6. 공조 설비의 목적 : ✔ 쾌적성 확보,✔ 작업 능률 향상,✔ 제품 품질 유지,✔ 병원·클린룸 위생 관리

1.공기 가열코일(Heating Coil)과 냉각코일(Cooling Coil) : 공기조화기 내부에서 공기를 통과시키면서 온도를 상승 또는 하강시키는 열교환기  2. 냉각코일 (Cooling Coil) : 공기가 코일을 통과하면서 냉수 또는 냉매와 열교환하여 온도가 내려갑니다. ✔ 작동 원리 : 차가운 유체(냉수/냉매)가 코일 내부 흐름,공기는 핀을 통과,열이 유체로 이동,온도 감소 + 제습 발생 ✔ 특징 : 공기 온도 ↓,습도 ↓ (응축수 발생),드레인팬 필요 ✔ 사용 장비:Air handling unit(AHU),팬코일 유니트(FCU) 3. 가열코일 (Heating Coil) : 공기가 코일을 통과하면서 온수·증기·전기히터 열원과 열교환하여 온도가 올라갑니다. ✔ 열원 종류 :온수코일,증기코일,전기히터 코일, ✔ 특징 : 공기 온도 ↑,동절기 난방용,습도 변화 거의 없음 구조 특징 : 동관 + 알루미늄 핀 구조 (핀튜브형),열전달 면적 확대,다열(Row) 구조 가능 공조 시스템 내 위치 : 열원설비(냉동기·보일러),→ 냉수/온수 공급,→ 코일 통과,→ 송풍기로 실내 공급

1.냉동(Refrigeration) : 어떤 공간의 열을 빼앗아 외부로 방출하여 온도를 낮추는 과정

2.냉동 기본 원리

① 증발 시 열 흡수 : 액체가 기체로 변할 때(증발) 주변의 열을 흡수합니다. → 이를 증발잠열이라고 합니다.

② 압축 시 온도 상승 : 기체를 압축하면 온도가 상승합니다.

③ 응축 시 열 방출 : 기체가 액체로 변할 때 열을 외부로 방출합니다.

3. 증기압축 냉동사이클 (가장 일반적 방식) : 산업 및 공조 설비에서 가장 많이 사용하는 방식입니다.

주요 구성요소

1️⃣ 압축기(Compressor) : → 냉매를 압축하여 고온·고압 기체로 만듦

2️⃣ 응축기(Condenser) : → 열을 외부로 방출하며 액체로 변함

3️⃣ 팽창밸브(Expansion Valve) : → 압력 강하 → 온도 급강하

4️⃣ 증발기(Evaporator) : → 냉매가 증발하며 열을 흡수

4. 사용 장비 : Compressor,Condenser,Evaporator,Expansion valve

5.냉매의 종류

① CFC계 (현재 사용 금지):R-11,R-12,👉 오존층 파괴 (ODP 높음)

HCFC계 (점진적 사용 중단) : R-22,👉 과거 에어컨·냉동기 주력 냉매

③ HFC계 (현재 많이 사용): R-134a, R-410A,R-404A
👉 오존층 영향 없음 (ODP=0)하지만 지구온난화지수(GWP) 높음

④ HFO계 (차세대 냉매) : R-1234yf,R-1234ze,👉 GWP 매우 낮음

⑤ 자연냉매 (친환경) : Ammonia (R-717)(✔ 효율 높음
✔ 독성 있음, Carbon dioxide (R-744)(✔ 친환경,✔ 고압 운전) Water (R-718)(프로판 (R-290)),✔ 친환경,✔ 가연성 있음

. 증기압축식 냉동기의 압축기 종류별 분류

1️⃣ 왕복동식(Reciprocating),2️⃣ 로터리식,3️⃣ 스크롤식,4️⃣ 스크류식,5️⃣ 원심식(Centrifugal)

2. 흡수식 냉동기 :압축기 대신 열에너지 사용

📌 특징 :✔ 전력 사용 적음, ✔ 보일러 증기 활용 가능, ✔ 대형 설비에 적합

📌 종류 : 암모니아-물 방식,리튬브로마이드(LiBr)-물 방식,👉 지역난방, 병원, 공공건물에 많이 사용

3. 공기냉동기 : 공기를 직접 압축·팽창

✔ 구조 단순,✔ 항공기 등에 사용,✔ 효율 낮음

1.냉매 배관 (직팽식 시스템) : 냉매가 직접 순환하는 배관,액관(Liquid Line),가스관(Suction Line),토출관(Discharge Line)

1) 사용장비 : Air conditioner, VRF system(✔ 동관(구리관) 사용,✔ 보온 필수,✔ 오일회수 고려)

2. 냉수 배관 (중앙식 공조) : 냉동기에서 생산한 냉수를 순환

1) 기본 구성 : 공급관(Supply),환수관(Return),팽창탱크,순환펌프

2) 사용 장비  :Chiller, Air handling unit(✔ 강관 또는 동관 사용,✔ 보온재 시공,✔ 밸런싱 필요)

3. 배관 방식

1) 2관식 : 공급 1 + 환수 1, 냉방/난방 전환 사용

2) 4관식 : 냉수 2 + 온수 2,동시 냉난방 가능

4. 주요 배관 부속품 : 밸브 (게이트, 글로브, 볼밸브),체크밸브,스트레이너,플렉시블 조인트,에어벤트,드레인밸브

5. 배관 설계 시 고려사항 : ✔ 유속 관리 (소음 방지),✔ 압력손실 최소화,✔ 단열(결로 방지),✔ 배관 경사 확보,✔ 신축 이음 고려

6. 시험 핵심 포인트 (산업기사 대비): 냉수 배관 유속 기준,펌프 양정 계산,배관 마찰손실 공식,보온 두께 산정

7. 공조 · 냉난방 · 급배수 설비 설계도면 : 건축물 내 공기조화(HVAC)·냉난방·급수·배수 시스템의 배치와 흐름을 도면으로 표현한 기술 문서

8. 공조(HVAC) 설계도면

① 계통도(Schematic Diagram) : → 열원부터 말단기기까지 흐름 표시

② 평면도(Layout Plan) : → 덕트, 배관, 장비 위치 표시

③ 단면도(Section) : → 층간 배관·덕트 높이 관계

④ 상세도(Detail) : → 장비 기초, 방진, 보온 구조 등

1) 주요 내용 : 냉수·온수 배관 계통도,2관식 / 4관식 표시,펌프 위치 및 유량,팽창탱크 위치,제어밸브 표시

2) 도면 기호 예 : ○ : 밸브,△ : 펌프,□ : 열교환기,점선 : 환수,실선 : 공급

10. 급배수 설비 도면

1)급수 도면 : 급수관(Cold Water),온수관(Hot Water),저수조,가압펌프

2) 배수 도면 : 오수관,우수관,통기관,트랩

11. 설계도면 구성 항목 : ✔ 설계조건 (부하 계산 결과),✔ 관경 산정,✔ 유량·유속 표시,✔ 장비 용량,✔ 자동제어 포인트

12. 설계 흐름 : 부하계산 → 장비선정 → 계통도 작성 → 배관계획 → 상세도 작성 → 시공도 작성

13. 시험·실무 핵심 포인트: 냉수 배관 유속 기준,펌프 양정 계산,배관 관경 산정,덕트 정압 계산,급배수 구배(경사) 기준

1.3상교류 회로(Three-Phase AC Circuit) : 서로 120° 위상차를 가진 세 개의 교류 전원을 사용하는 전력

2. 결 선 방식

① Y결선 (Star 결선) : 중성점 존재,선간전압 = √3 × 상전압,상전류 = 선전류, 220/380V 시스템에서 많이 사용.

② Δ결선 (Delta 결선): 중성점 없음,선간전압 = 상전압,선전류 = √3 × 상전류, 대형 모터 기동에 사용

3. 주요 공식 (시험 핵심)

1)선간전압 관계 (Y결선) :  

2)3상 전력 공식 :  

✔ cosθ = 역률 ,✔ 단위: W(와트)

4. 3상 회로에서 사용 장치: 차단기(MCCB),마그네틱 접촉기,과부하계전기,3상 유도전동기,인버터

5. 직류기(DC Machine)는 직류전원(DC)을 사용하거나 발생시키는 전기기기로 직류전동기(DC Motor)( 전기에너지를 기계적 회전력으로 변환) 와 직류발전기(DC Generator)(기계적 에너지를 직류전기로 변환)이 있다.