공조냉동기계기사 필기 후기

1트 공조냉동기계기사!

 평소에 열유체 쪽에 관심도 있었고, 전기기사 이후 유틸리티 설계, 제어 쪽 도메인을 익혀보고 싶어서 준비해보았다. 

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1. 필기 시작

 사실 당시에 준비하기에는 리스크가 있었다. 전기기사 실기 합격이 확실하지 않은 상황이었고 2022년에 공조냉동기계기사가 개정된다는 말이 있어서 확실하게 준비하지 않으면 달라진 내용으로 다시 준비해야 돼서 불안한 마음으로 처음을 시작했던 것이 기억난다. 어쩌면 그래서 더 열심히 준비한 걸지도 모르겠다. 

 

 전기 준비할 때보다 확실히 시간이 촉박했다. 2회 실기가 7월 10일 날 끝났고 3회 필기가 8월 14일에 있었다. 하지만 전기기사 때와 다르게 기계과 과목인 시험이고 전기기사랑 겹치는 내용이 나오는 과목인 전기제어공학은 쉽게 할 수 있어서 편하게 했던 것 같다. 

교재는 학진북스 공조냉동기계기사 산업기사 필기 13년도 책을 도서관에서 빌려서 준비했다. 그리고 공조냉동공학의 도메인 지식이 부족한 점은 따로 냉동공학 및 공기조화 책을 빌려서 보았다.

공조냉동기계기사는 전기기사와 다르게 유튜브나 인터넷에 자료가 많이 존재하는 편이 아니다. 자신이 모르는 부분에서 정말 이해가 필요하다고 느끼면 그냥 도서관에 가서 관련 서적을 뒤져보는 것도 좋을 것이다. 예를 들면 흡수식 냉동기라던가... 확실히 전기기사를 준비할 때보다 책에 더 의존해서 준비했다. 그러나 전체적인 준비 방법은 전기기사와 똑같이 파일로 개념을 정리하고 문제를 풀며 틀리는 개념을 추가적으로 집어넣으며 정리하는 방법을 또 이용했다. 

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2. 기계열역학

 기계과가 준비한다면 어려울게 전혀 없는 과목. 열역학을 기사시험을 위해서만 준비한다면 엔트로피 부분은 그냥 외우기만 해도 된다. 개정 이후로는 공조냉동설계로 이동할 파트.

 

열역학 기초로 나오는 강도성, 용량성 상태량의 개념, 절대압, 게이지압, 진공압의 개념은 잘 봐 두자. 특히 압력은 실기나 필기나 어떻게든 수험생을 낚으려고 최대한 노력하는 부분이다. 이외로 비열, 비열비, 칼로리, 1기압 이런 개념은 학부 열역학의 기억을 더듬으며 복습하자. 특히 기압 단위는 종류별로 외워주자.

 

0법칙은 서로 다른 온도를 접촉시켰을 때 혼합온도를 찾는 문제로 나온다. 에너지 보존을 이해하면 쉽게 풀린다. 

1법칙도 마찬가지로 에너지 보존을 다루는 식이다. 또한 1법칙과 함께 이상기체의 상태변화식이 같이 나오는데 상태변화식들은 이해 + 암기를 해야 한다. 정말 열역학에서 중요한 부분. 가끔씩 일을 함수로 주는 경우도 있으니 일을 적분으로 계산하는 테크닉도 알아두어야 한다. 그리고 엔탈피버전과 엔트로피 계산법도 꼭 알아두자. 

 

2법칙에서 등장하는 냉동기와 열펌프의 성적계수 계산식은 외워야 한다. 그리고 항상 COP얘기할 때 모든 자료가 강조하듯이 냉동기인지, 열펌프인지를 확인하도록 하자. 아주 가끔씩 클라우시우스 적분의 모양을 묻기도 하므로 식을 알아두기만 하자. 

 

건도 부분. 습포화증기영역에서 건도가 어떻게 구해지는지를 기하적으로 연결해서 이해하자. 이 부분은 냉동공학과 실기에서도 등장한다. 몰리에르 선도에서 건도가 얼마인지를 묻는 문제가 종종 나오기도 한다. 

 

사이클부분. 열역학 암기량이 제일 많은 부분이다. 열역학 과정에서 움직이는 부분이 실제 장치와 연결시킬 줄 알아야 한다.

 

증기동력사이클에서는 Ts선도에서 수직이동이면 터빈이거나 펌프이고 엔트로피가 증가할 때 보일러, 과열기, 재열기, 엔트로피가 감소할 때 복수기를 지난다던가... 이런 내용을 알고 있으면 좋다. 대부분 랭킨사이클이 출제되니 다른 건 몰라도 랭킨사이클은 보고 가자. 

 

한편 가스동력 사이클은 그저 암기로 넘겨야 하는 부분이다. 하지만 문제는 크게 중요하게 출제되지 않는다. 하지만 오토사이클과 브레이튼 사이클의 열효율은 암기하자. 의외로 둘의 모습이 비슷해서 자주 묻는다. 

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3. 냉동공학

열전달 내용이 추가되고 암기해야 할 부분이 점점 늘어나기 시작하는 부분이다. 또 실기에서도 가져가야 할 부분이 많아서 전기기사의 전력공학과 비슷한 느낌이다. 이 부분 또한 전력공학처럼

**개념 ex) 냉매

**개념의 구비조건 ex) 냉매의 구비조건: 쉬게 증발 액화, 응고점비열점도표면장력 낮고~~

**개념의 종류 및 성질 ex) 암모니아: 가연성, 폭발성, 독성...

이런 식으로 구성되어 있다. 

 

열관류율 계산하는 방법은 실기에도 자주 출제되는 문제. 이거 모르면 공조 못 딴다. 

 

기계적 냉동방법은 증기압축식, 증기분사식, 공기압축식, 전자식, 흡수식이 있다. 외워야 하는 내용이고 특히 흡수식 냉동기가 어떻게 이루어져 있는지도 암기해야 할 사항이다. 증흡열재 이런 식으로 암기했었다. 또 어떤 냉매와 흡수제를 이용하는 지도 암기하자. 암모니아 + 물 or 물 + LiBr이거로 간단하게 암기할 수 있다. 

 

냉매의 구비조건, 성질, 프레온계 명명법, 브라인 구비조건, 브라인 종류는 냉동사이클 이해가 끝나면 외우자. 외워야 한 문제씩 챙긴다. 

 

냉동사이클과 몰리에르 선도. 냉동공학의 핵심이 되는 내용. 이해 못 하면 공조 못 딴다. 실기에도 가져가야 하는 내용이다. 단열과정, 등압과정, 등엔탈피과정, 등압과정으로 이루어져 있다. 이를 장치에 따라 압응팽증으로 외운다. 그래프를 이해했다면 응축온도가 변화할 때, 증발온도가 변화할 때, 과냉각도가 변화할 때 그래프가 어떻게 이동하는지 그려보자. 그리고 소요동력, 냉동능력, 성적계수, 냉매순환량, 피스톤 압출량을 계산할 줄 알아야 한다. 또 각종 기계효율, 체적효율, 압축효율을 이해해야 한다. 이해가 정말 중요하다. 

 

또 냉동사이클을 두 개 얹은 이단압축 냉동장치, 이원냉동사이클을 알아두자. 이 둘을 착각하면 안 된다! 이단이라고 쫄거없고 저단의 응축기에서 방출한 에너지가 고단의 증발기에서 흡수한 에너지와 같음을 수식으로 적을 수 있다면 이해하기 어렵지 않다. 특히 이를 이용하면 이단압축 냉동장치에서 저단측, 중간냉각기, 고단측 냉매 순환량 또한 계산할 수 있을 것이다. 

 

압축기에서도 구비조건, 성질, 종류를 묻는다. 압축방식에 의한 분류는 외우면 좋다. 체적형, 스크롤 형으로 나뉘고 체적형은 왕복동식, 회전식, 나사식으로 나뉜다. 압축기 흡입 및 토출밸브 구비조건도 종종 나온다. 원심식 압축기에서 용량제어법을 묻기도 한다. 회전수가감법, 흡입가이드베인 각도조절법, 바이패스법, 흡입 토출댐퍼 조절법, 냉각수량 조절법이 있다. 

 

압축기 안전관리도 알아두자. 압축기가 클 때, 클리어런스가 클 때, 체적효율이 감소될 때, 과열될 때를 나눠서 알아두자. 

 

그리고 응축기. 공랭식, 수냉식, 대기식, 증발식으로 나뉜다. 증발식은 특히 냉각탑이 불필요함을 잘 알아두자. 또 응축기 이상현상이 종종 이 부분에서 출제된다.

 

또 실기까지 가져가야 할 개념인 냉각탑에서의 쿨링 렌지와 쿨링 어프로치의 개념을 알아두자. 쿨링렌지는 클수록, 쿨링 어프로치는 작을수록 좋다. 

 

팽창밸브 부분에서는 온도식 자동 팽창밸브를 많이 묻는다. 특히 배관도는 실기까지 가져가야 한다. 온도식 자동 팽창밸브는 감온통을 설치함을 잊지 말자. 감온통의 설치 부분까지 알아두면 정말 유용하다. 

 

팽창밸브에서 제일 중요한 부분은 플래시가스이다. 실기 단답에도 종종 묻기도 한다. 발생원인, 영향을 알아두자. 

 

증발기의 종류에서 액순환식(강제순환식) 증발기가 많이 나온다. 전열이 양호, 액압축 방지, 위치에 제한, 냉매량이 많고 설비가 복잡한 점을 알아두자. 

 

이외 설비로 액분리기, 수액기, 열교환기정도는 숙지하면 좋다. 특히 실기 때 배관을 그리는 내용에서 출제된다. 

 

이외로 축열식 냉방설비를 알아두자. 축열설비는 열을 저장해둔다고 생각하면 된다. 얼음을 전기가 저렴할 때 많이 만들고 비쌀 때 쓰는 개념이다. 

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4. 공기조화

아마 에너지관리로 개정되어 나올 것 같다. 냉동공학에서 아직 열관류율을 이해하지 못했다면 여기서라도 꼭 이해해야 한다. 특히 전도에 의한 열전달을 수학적으로 기술할 수 있어야 한다. 

 

공기의 성질. 많이 중요하다. 처음에 보면 많이 헷갈린다. 절대습도, 상대습도가 나오고 현열, 전열, 잠열이 나오는데 이게 뭔지 잘 구분해야 한다.

 

절대습도는 수치적으로 얼마만큼의 공기에 얼마만큼의 수증기가 포함되어 있는지 알려주는 양이다. 

상대습도는 이슬이 맺힐 기압을 100%라고 정의하고 수증기 분압을 백분율로 표시한 것이다. 즉, 상대습도가 100%가 되면 이슬이 맺히기 시작한다. 

 

또 절대습도를 상대습도로, 상대습도를 절대습도로 나타낼 수 있다. 이 공식도 실기까지 종종 출제되니 외워야 한다. 

 

공기의 상태치인 건구온도, 습구온도, 노점온도가 나오는데, 이는 후에 나올 습공기선도와 연결시켜서 알아두도록 하자.

 

습공기선도의 개념은 무조건 알아야 한다. 모르면 공조 못 딴다. 

https://youtu.be/vjS5a-1MFjQ 

 

공기조화방식으로 중앙식, 개별식으로 나뉘고 중앙식은 또 전공기방식, 수방식, 수공기방식으로 나뉜다. 종류를 초성만 따서 외우던지 어떻게든 외워야 한다. 특징까지 외우면 좋다. 

 

부하의 종류는 환경을 잘 살펴보면 알기 쉽다. 예를 들어 난방을 해야 하는데 조명 발생열량, 유리창을 통한 취득열량을 부하로 취급하는가? 전혀 아니다. 이렇게 난방일때는 온도를 올려주는 외부요인을 취급하지 않고 냉방일때는 온도를 낮춰주는 외부요인을 취급하지 않는다. 부하의 계산 자체는 실기에서 훨씬 자세하게 다루겠지만, 냉방일때는 상당외기온도차를 이용하고 난방일때는 방위계수를 고려한다는 것을 알아두자. 

 

보일러출력 은근 자주 묻는다. 상용출력, 정격출력, 과부하 출력 내용도 알아두자.

 

여과효율 측정법은 중량법, 비색법, DOP법(계수법)이 있다. 중비도로 초성 따서 외우자. 

 

송풍기 상사법칙. 이거도 실기까지 가져가야 한다. 풍량, 풍압, 동력, 즉, 양압력순으로 회전수비는 1, 2, 3, 직경비로는 3, 2, 5를 따르는 것을 꼭 외우자. 종종 풍량 제어법도 출제된다. 

 

덕트 설계법에서 정압(등마찰손실법)이 많이 출제되는데 이 개념은 실기에서도 자주 등장하니 알아두자. 

 

1, 2, 3종환기 외우자. 1종은 급배기 기계, 2종은 급기기계, 배기자연, 3종은 급기자연, 배기기계

 

난방설비에서는 설비 분류, 온수난방 특징, 복사난방 특징, 지역난방 특징을 알아두자. 

 

방열기 표준방열량(EDR)은 온수450, 증기650이다. 마찬가지로 외운다.

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5. 전기제어공학

 음... 이 부분은 전기기사를 준비한 시각으로 봤을 때 어떻게 얘기해야 할지 모르겠다. 유접점회로, 제어방식, 블록선도, 논리회로는 알아두자. 특히 제어공학이 과년도에서 자주 출제된다. 전기기사에서 회로이론만 따로 공부하는 거도 좋을 거 같은데 개정 이후에는 어떻게 될지 모르겠다. 사실 이 부분에서 회로이론 + 제어 너머의 이론(전기기기내용)을 공부하는 거보다 공기조화에서 선도를 잡는 게 더 이득이라 생각한다.

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6. 배관일반

그냥 40점이상만 맞자 기도하고 푸는 곳. 열역학에서 점수 많이 따두고 과락만 하지 말자. 여기서는 배관의 특징, 이음이랑 구배만 달달 외우고 딴 거 사실 다 버렸다.... 진짜 과락만 안 뜨게 공부한 부분... 너무 범위가 방대하고 어디서 특정하여 많이 나오기보다 띄엄띄엄 나와서 팁이라고 줄만 한 게 없는 것 같다....

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이렇게 시험장가서 시험보고 배관을 40점으로 합격했다. 배관은 항상 과년도에 따라 40~80사이로 편차가 크게 진동했는데 위험했다. 개정이 되어 어떻게 시험이 변할지 모르겠지만 도움이 되는 글이였으면 좋겠다. 기사시험은 오픈카톡방을 이용하여 다른사람과 도움을 받으면서 하면 좋을 것이다.