겨울철에 창문 틈새로 들어오는 차갑고 건조한 바람(침입외기)을 실내 수준으로 쾌적하게 만들려면, 부족한 습도를 채워주기 위해 물을 증발시켜야 하죠. 이때 들어가는 열량이 바로 잠열 부하입니다.

1. 잠열 부하 공식

이 공식을 수치로 정리하면 다음과 같습니다.

• $597$: $0^{\circ }\text{C}$ 수증기의 증발잠열 ($\text{kcal/kg}$)

• $1.2$: 공기의 표준 밀도 (${\text{kg/m}}^3$)

• $Q$: 극간풍량 (${\text{m}}^3/\text{h}$)

• $(X_r-X_o)$: 실내외 절대습도 차 ($\text{kg/kg'}$)

2. 공식 암기 이미지: "가습기 돌리기"

공식이 복잡해 보인다면 **'가습기를 얼마나 세게 틀어야 하는가?'**를 상상해 보세요.

1. 얼마나 많이 들어오나? ($Q\times 1.2$): 들어오는 바람의 부피($Q$)를 무게(밀도 $1.2$)로 바꿉니다.

2. 얼마나 건조한가? ($X_r-X_o$): 우리 집 습도($X_r$)와 밖의 습도($X_o$) 차이만큼 물을 채워야 합니다.

3. 에너지가 얼마나 드나? ($597$): 그 물을 증기로 바꾸려면 아까 외운 **$597$**만큼의 열이 필요합니다.

3. 현열 부하와 비교 (꿀팁)

시험에는 잠열뿐만 아니라 현열 부하 공식도 짝꿍으로 나옵니다. 두 숫자를 세트로 외우면 절대 안 틀립니다.

• 현열 부하 ($q_s$): 온도만 높일 때

  • $q_s=0.29\times Q\times (t_r-t_o)$

  • (여기서 $0.29$는 공기 비열 $0.24\times$ 밀도 $1.2$의 값입니다.)

• 잠열 부하 ($q_L$): 습도만 높일 때

  • $q_L=716.4\times Q\times (X_r-X_o)$

  • (여기서 $716.4$는 잠열 $597\times$ 밀도 $1.2$의 값입니다.)

시험장 암기 치트키

• 현열은 온도가 변하니까 **온도차($\mathrm{\Delta }t$)**를 곱하고 숫자는 $0.29$!

• 잠열은 습도가 변하니까 **습도차($\mathrm{\Delta }X$)**를 곱하고 숫자는 $716(597\times 1.2)$!

번 문제는 **습공기 선도(Psychrometric Chart)**의 원리와 공기의 성질을 정확히 이해하고 있는지 묻는 문제입니다. 보기가 비슷비슷해 보이지만, 선도상의 움직임을 상상하면 정답이 명확해집니다.

5번 해설: 습공기의 성질

• ① 단열가습하면 절대습도와 습구온도가 높아진다. (X, 정답)

  • 단열가습은 외부와 열 교환 없이 물을 증발시켜 습도를 높이는 것입니다. 이때 물이 증발하면서 공기의 현열을 뺏어가기 때문에 건구온도는 내려가고 절대습도는 올라갑니다.

  • 결정적으로, 이 과정은 **습구온도 일정선(또는 엔탈피 일정선)**을 따라 이동합니다. 즉, 습구온도는 변하지 않습니다.

• ② 건구온도가 높을수록 포화 수증기량이 많다. (O)

  • 공기는 온도가 높을수록 수증기를 머금는 '그릇'이 커집니다. (여름철이 겨울철보다 습한 이유입니다.)

• ③ 동일한 상대습도에서 건구온도가 증가할수록 절대습도 또한 증가한다. (O)

  • 상대습도(%)가 일정할 때, 온도가 올라가면 전체 그릇(포화 수증기량)이 커지므로 그 안에 담긴 실제 수증기량(절대습도)도 늘어나야 비율이 유지됩니다.

• ④ 동일한 건구온도에서 절대습도가 증가할수록 상대습도 또한 증가한다. (O)

  • 온도가 그대로일 때 수증기를 더 때려 넣으면(절대습도 증가), 당연히 눅눅한 정도(상대습도)도 올라갑니다.

습공기 선도의 "마법의 선" 암기법

시험에서 **'단열가습'**이라는 단어가 나오면 무조건 다음 세 가지를 떠올리세요.

1. 방향: 습공기 선도에서 왼쪽 위로 비스듬히 올라간다.

2. 변하는 것: 건구온도는 내려가고($\downarrow$), 절대습도는 올라간다($\uparrow$).

3. 안 변하는 것 (불변): 습구온도와 엔탈피는 일정하다!

왜 습구온도는 안 변할까? (이해 쏙쏙)

• 단열가습은 물이 증발하면서 공기의 열($25^\circ\text{C}$ 현열)을 뺏어 자신의 몸을 증기($25^\circ\text{C}$ 잠열)로 바꾸는 과정입니다.

• 에너지가 **'현열 $\rightarrow$ 잠열'**로 형태만 바뀐 것이지, 전체 에너지 총합(엔탈피)은 그대로입니다.

• 엔탈피가 일정하면 그 짝꿍인 습구온도도 움직이지 않고 제자리를 지킵니다.

한 줄 암기: "단열가습은 습구온도 선을 타고 미끄럼틀을 타는 것이다!"

이번 문제는 덕트 설계의 가장 기본이 되는 **유량 공식($Q = A \times v$)**을 활용하는 문제입니다. 공기의 양($Q$)과 관의 단면적($A$)을 알면 속도($v$)를 구할 수 있습니다.

계산할 때 가장 주의해야 할 점은 단위(m, s, h)를 통일하는 것입니다.

1. 계산 공식: $Q = A \times v$

• $Q$ (풍량): $5,000 \, \text{m}^3/\text{h}$

• $A$ (단면적): 원형 덕트이므로 $\frac{\pi \times D^2}{4}$

• $v$ (풍속): 구하고자 하는 값 ($\text{m/s}$)

2. 계산 단계

[1단계] 단위 변환 (시간 $\rightarrow$ 초)

풍량 $Q$가 시간당($\text{h}$)으로 주어졌는데, 보기는 초당($\text{s}$) 풍속을 묻고 있습니다.

[2단계] 원형 덕트 단면적($A$) 계산

지름 $D = 70 , \text{cm} = 0.7 , \text{m}$입니다.

[3단계] 풍속($v$) 계산

3. 정답

가장 가까운 값은 3.6 m/s입니다.

실수 방지 포인트: "70cm를 그대로 쓰지 마세요!"

이런 문제에서 가장 많이 하는 실수는 지름 70을 그대로 대입하는 것입니다.

1. 단위 환산: 모든 길이는 **m(미터)**로, 시간은 **s(초)**로 먼저 바꾸고 시작하면 실수를 확 줄일 수 있습니다.

2. 원형 단면적 공식: $\pi \times r^2$으로 계산해도 되지만, 시험에서는 지름($D$)이 주로 주어지므로 $\frac{\pi D^2}{4}$ 공식을 손에 익혀두는 것이 계산기 입력 시 훨씬 빠릅니다.

Q=AV--->Q=(π × d^2/4) × V

V=5000/(π × 0.7^2× 3600)/4

=3.6[m/s}

이번 문제는 덕트 설계의 가장 기본이 되는 **유량 공식($Q=A\times v$)**을 활용하는 문제입니다. 공기의 양($Q$)과 관의 단면적($A$)을 알면 속도($v$)를 구할 수 있습니다.

계산할 때 가장 주의해야 할 점은 단위(m, s, h)를 통일하는 것입니다.

1. 계산 공식: $Q=A\times v$

• $Q$ (풍량): $5,000{\text{m}}^3/\text{h}$

• $A$ (단면적): 원형 덕트이므로 $\frac{\pi \times D^2}{4}$

• $v$ (풍속): 구하고자 하는 값 ($\text{m/s}$)

2. 계산 단계

[1단계] 단위 변환 (시간 $\to$ 초)

풍량 $Q$가 시간당($\text{h}$)으로 주어졌는데, 보기는 초당($\text{s}$) 풍속을 묻고 있습니다.

[2단계] 원형 덕트 단면적($A$) 계산

지름 $D=70,\text{cm}=0.7,\text{m}$입니다.

[3단계] 풍속($v$) 계산

3. 정답

가장 가까운 값은 3.6 m/s입니다.

실수 방지 포인트: "70cm를 그대로 쓰지 마세요!"

이런 문제에서 가장 많이 하는 실수는 지름 70을 그대로 대입하는 것입니다.

1. 단위 환산: 모든 길이는 **m(미터)**로, 시간은 **s(초)**로 먼저 바꾸고 시작하면 실수를 확 줄일 수 있습니다.

2. 원형 단면적 공식: $\pi \times r^2$으로 계산해도 되지만, 시험에서는 지름($D$)이 주로 주어지므로 $\frac{\pi D^2}{4}$ 공식을 손에 익혀두는 것이 계산기 입력 시 훨씬 빠릅니다.

1)최초속도 V1은 무시

2)열낙차 h1 - h2 = 105.3

h1: 노즐입구 엔탈피

h2: 노즐 출구 엔탈피

3)최종속도

= 91.5 √h1-h2

= 91.5 √105.3

=938.93[m/s]

현장이나 시험에서는 위 상수를 미리 계산한 간편식을 자주 사용합니다.

이 식에 대입하면:

결과값이 거의 동일하므로, $91.5$라는 계수를 외워두면 훨씬 빠르게 풀 수 있습니다.

정답: 약 939 m/s

단열 팽창 시 증기의 최종 속도를 구하는 문제는 에너지 보존 법칙(베르누이 방정식의 확장형)을 활용하면 간단하게 해결할 수 있습니다.

주어진 조건에서 최초 속도를 무시할 수 있으므로, 감소한 **열낙차(엔탈피 변화량)**가 모두 운동 에너지로 전환된다고 가정합니다.

1. 기본 공식

증기의 최종 속도($V$)를 구하는 공식은 다음과 같습니다.

여기서 각 기호의 의미와 단위는 다음과 같습니다.

• $g$: 중력 가속도 ($9.8 \, m/s^2$)

• $J$: 열의 일당량 ($427 \, kg \cdot m/kcal$)

• $\Delta h$: 단열 열낙차 ($105.3 \, kcal/kg$)

2. 수치 대입 및 계산

공식에 주어진 값을 대입해 보겠습니다.

계산 결과, 증기의 최종 속도는 약 939 m/s가 됩니다.

​1. 구리 도금 현상이란?(프레온계 냉매에서만 발생)

​냉매 계통 내에 수분이 침투했을 때, 냉매와 오일이 반응하여 산을 형성하고 이 산이 배관의 구리를 부식시킵니다. 부식되어 녹아 나온 구리 성분이 고온 부위(토출 밸브, 피스톤 등)에 다시 달라붙어 얇은 막을 형성하는 현상을 말합니다.

냉매 종류     구리 도금 현상 여부                   비고

CO_2         일어나지 않음                            자연 냉매로, 화학적으로 안정적이며 프레온                                                                     계와 성질이 다름.

CCl_3F (R-11) 발생함                                프레온계 냉매(CFC 계열)

R-12          발생함                                       프레온계 냉매(CFC 계열), 구리 도금 현상이                                                                    가장 빈번함

R-22         발생함                                        프레온계

현열(감열):상태는 변하지 않고 온도가 변하는것 (현:온도)고체->고체,액체->액체

-> 20°C의 물을 80°C로 데울 때 필요한 열 (온도가 올라감).

잠열:온도는 변하지 않고 상태만 변하는것(잠:상태)고체->액체->기체

->0°C의 얼음이 0°C의 물로 녹을 때 필요한 열 (온도는 그대로인데 얼음이 물로 변함).

​냉매 번호를 분자식으로 바꾸는 법을 알면 실수를 줄일 수 있습니다.

​R-12: 12 + 90 = 102 ->탄소(C) 1개, 수소(H) 0개, 불소(F) 2개.

나머지는 염소(Cl)로 채움 ->CCl_2F_2

​암모니아: 분자량이 작아 가스 누설 시 위로 떠오르는 성질이 있다는 점을 기억하면 "가볍다"는 것을 쉽게 떠올릴 수 있습니다.

​초저온 냉매로는 프레온 13(R-13)과 프레온 14(R-14)가 적합하다. (O)

​R-13(CClF_3)과 R-14(CF_4)는 끓는점(비점)이 매우 낮아 -80^\circ C 이하의 초저온 환경을 만드는 이원 냉동 장치(Cascade System)의 저온측 냉매로 주로 사용됩니다.

​암모니아액은 R-12보다 무겁다. (X)

​틀린 설명입니다. 암모니아(NH_3)의 분자량은 약 17이고, R-12(CCl_2F_2)의 분자량은 약 121입니다. 액체 상태의 비중(밀도) 또한 암모니아가 물보다 가벼운 반면(0.6대), R-12는 물보다 훨씬 무겁습니다(1.3대). 따라서 R-12가 암모니아보다 훨씬 무겁습니다

​R-12의 분자식은 CCl_2F_2이다. (O)

​R-12(이염화이불화탄소)는 메탄계 냉매로, 탄소(C) 1개에 염소(Cl) 2개와 불소(F) 2개가 결합된 구조입니다.

​흡수식 냉동기의 냉매로는 물이 적합하다. (O)

​흡수식 냉동기에서는 물(H_2O)을 냉매로 사용하고, 리튬브로마이드(LiBr) 용액을 흡수제로 사용하는 방식이 가장 일반적입니다.

​1. 왜 주철관이 정답인가요?

​우수한 내식성: 주철(Cast Iron)은 강관(철관)에 비해 탄소 함유량이 많아 녹이 잘 슬지 않습니다. 습기가 많은 흙 속에 묻어도 오래 버팁니다.

​내마모성 및 내구성: 재질이 단단하여 외부 압력이나 마찰에 강합니다.

​경제성: 대구경(지름이 큰 관)으로 제작하기가 용이하고 가격이 상대적으로 저렴합니다.

​용도: 이러한 장점 덕분에 상하수도 본관, 가스관, 지하 매설용으로 가장 널리 쓰입니다.

종류 특징 및 단점 주 용도
*강관 (Steel Pipe) 충격에는 강하나 부식(녹)에 취약함. 지하 매설 시 코팅이 필수적임. 증기, 가스, 기름 수송
*황동관 (Brass Pipe) 내식성은 좋으나 가격이 너무 비싸고 대형 수도관으로 쓰기엔 부적합함. 열교환기, 급탕 배관
*알루미늄관 무게는 가벼우나 알칼리에 약하고 강도가 낮아 지하 매설용으로는 부적합함.

핵심 요약

​시험에서 **"지하 매설", "수도관", "내식성"**이라는 단어가 조합되어 나오면 십중팔구 주철관이나 덕타일 주철관이 정답입니다.

중간냉각기는 저단 압축기에서 나온 뜨거운 가스를

**'냉매'**를 이용해 식히는 장치입니다.

따라서 냉매 액을 직접 쓰느냐

(액냉각형), 증발시키느냐(플래쉬형), 코일로 식히느냐(직접 팽창형)의

차이가 있을 뿐 **'흡수형'**이라는 방식은 존재하지 않습니다.

​정답: 흡수형 중간 냉각기

​**흡수형(Absorption)**은 냉동 사이클의 한 종류(흡수식 냉동기)이지, 증기 압축식 냉동기의 2단 압축 과정에서 사용되는 중간냉각기의 방식이 아닙니다.

설비 적산 및 시공 기준에 따른 **동관(Copper Tube)**의 지지 간격과 행거 규격을 묻는 문제입니다.

​배관의 지지 간격은 관의 재질(강관, 동관, 스테인리스관 등)과 관경(A)에 따라 달라지며, 동관은 강관에 비해 재질이 연하므로 지지 간격을 조금 더 촘촘하게 잡는 것이 특징입니다.

​1. 동관(L-type) 수평 배관의 지지 기준 (50A 기준)

​일반적인 건축기계설비 표준시공 상세도에 따르면 50A(약 50mm) 관경의 동관 수평 주관은 다음과 같은 기준을 따릅니다.

​지지 간격 (Span): 관경 50A 이하의 동관은 보통 2.0m 이내로 지지하도록 규정하고 있습니다. (참고: 20A 이하는 1.0m, 25~40A는 1.5m 정도입니다.)

​행거 지름 (Hanger Diameter): 관경 50A 이하의 배관을 지지하는 행거 볼트의 지름은 최소 9mm 이상을 사용합니다. (80A 이상부터는 13mm 이상을 권장합니다.)

시험 팁:

문제에서 **'50A'**와 **'수평'**이라는 키워드가 나오면 동관의 경우 2.0m를 먼저 떠올리시면 좋습니다. 강관(Steel Pipe)이라면 50A일 때 보통 3.0m까지도 가능하지만, 동관은 더 짧게 지지해야 한다는 점을 꼭 기억하세요!

​1. 개방형 팽창탱크의 특징

​개방형 팽창탱크는 대기에 개방되어 있는 구조입니다. 배관 내의 압력이 이상 상승하더라도 대기 중으로 열려 있기 때문에 탱크 자체가 파열될 위험이 거의 없습니다.

​2. 설치되는 부속 기기 (옳은 것)

​팽창관 (Expansion Pipe): 보일러나 계통 내의 늘어난 물이 탱크로 이동하는 통로입니다.

​안전관 (Safety Pipe): 팽창관에 밸브를 달 수 없으므로, 이상 압력을 즉시 도출하기 위해 설치하는 관입니다.

​배기관 (Vent Pipe): 탱크 내부의 공기를 빼내거나 대기압 상태를 유지하기 위해 상부에 설치합니다.

​오버플로관 (Overflow Pipe): 물이 넘칠 때 안전하게 배수하는 관입니다.

​배수관 (Drain Pipe): 청소나 수리를 위해 물을 뺄 때 사용합니다.

​3. '안전밸브'가 오답인 이유

​**안전밸브(Safety Valve)**는 주로 밀폐형 팽창탱크나 압력 용기에 설치됩니다.

​개방형은 시스템 자체가 대기에 열려 있어 압력이 쌓이지 않으므로 별도의 기계적 '밸브'가 필요하지 않습니다.

​반면 밀폐형은 대기와 차단되어 압력이 급격히 오를 수 있으므로, 설정 압력 이상이 되면 터뜨려 압력을 방출하는 안전밸브가 필수적입니다.

​ 핵심 요약:

개방형은 '관(Pipe)' 위주로 구성되고,

밀폐형은 **'밸브(Valve)'**나 **'압력계'**가 중요하게 쓰인다고

기억하시면 구분하기 쉽습니다.