2025년 3회 기출복원 모의고사

이 제어반에 적용한 방폭구조는 압력방폭구조(p)이다.

외함 안에 보호가스(깨끗한 공기나 불활성가스)를 넣어 내부 압력을 외부보다 높게 유지함으로써 폭발성 가스가 들어오지 못하게 하는 구조이다.

• 내압방폭구조(d) — 내부에서 폭발이 일어나도 외함이 견디고 화염이 밖으로 전파되지 않게 하는 구조이다.
• 유입방폭구조(o) — 점화원을 절연유 속에 넣는 구조이다.
• 안전증방폭구조(e) — 정상 운전 중 불꽃·과열이 생기지 않도록 안전도를 높인 구조이다.

기체연료는 연소조절이 쉽고, 회분·매연이 거의 없어 청결하며, 공기와 균일하게 혼합되어 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능하다는 장점이 있다.

반면 기체 상태로는 부피가 커서 압축·액화 없이는 대량 저장이 어렵고 별도의 배관·저장설비가 필요해, 운반과 저장 측면에서는 오히려 고체·액체연료보다 불리하다. 따라서 이 항목은 기체연료의 장점으로 볼 수 없다.

과잉공기율 10%이므로 공기비는 $m = 1.1$이다. 실제 건연소가스량은 이론 건연소가스량에 과잉공기량을 더해 구할 수 있다.

$G = G_o + (m-1)A_o = 9.9 + (1.1-1) \times 10.5 = 9.9 + 1.05 = 10.95\,\mathrm{Nm^3/kg}$이 된다.

중유의 비중에 관한 문항이다. 중유의 비중은 약 0.85~0.95로, 보기 2번의 0.79~0.85는 경유(기름)에 해당하는 범위다. 중유는 경유보다 분자량이 크고 밀도가 높아 비중이 더 크다. 점도 등급(A급, B급, C급)으로 분류되고, 보일러·산업용 연료로 광범위하게 사용되며, 인화점은 약 60~150℃ 범위인 것이 모두 맞다.

표면연소는 휘발분이 거의 없는 고체의 표면에서 산소가 직접 반응해 불꽃을 거의 내지 않고 적열 상태로 타는 형태이다.

코크스·목탄(숯)·금속분이 대표적이다.

• 열분해 가스가 불꽃을 내며 타는 것 — 분해연소이다.
• 녹아서 증기가 된 뒤 타는 것 — 증발연소이다.
• 휘발분이 많은 역청탄 — 분해연소를 주로 한다.

고체연료의 공업분석에서는 수분, 회분, 휘발분, 고정탄소의 네 가지 성분을 구분한다. 이 중 수분·회분·휘발분은 가열·연소 시험으로 직접 측정하고, 고정탄소는 따로 측정하지 않고 전체 100%에서 나머지 세 성분을 빼서 구한다.

따라서 고정탄소(%) = 100 − [수분(%) + 회분(%) + 휘발분(%)]의 식으로 산출한다. 질소나 황분은 공업분석이 아니라 원소분석에서 다루는 항목이므로 이 식에 들어가지 않는다.

수분을 제거하면 연료는 탄소와 수소만 남으므로, 원래 조성(C 84%, H 12%, 수분 4%)에서 수분을 뺀 뒤 재계산하면 C=84/96=87.5%, H=12/96=12.5%이다.

이 연료처럼 황과 산소를 포함하지 않는 고체·액체연료의 이론산소량은 $O_o = 1.867C + 5.6H\ (\mathrm{Nm^3/kg})$로 구하며, 대입하면 $O_o = 1.867\times0.875 + 5.6\times0.125 \approx 2.33\ \mathrm{Nm^3/kg}$이다.

이론공기량은 $A_o = O_o/0.21 \approx 11.11\ \mathrm{Nm^3/kg}$이며, 시간당 5kg을 연소시키므로 $A_o\times5 \approx 55.6\ \mathrm{Nm^3/h}$로 계산되어 제시된 값과 일치한다.

고체연료의 원소분석은 발열량 계산의 기초가 되는 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 등의 함량을 화학적으로 분석하는 것이다.

휘발분은 원소분석이 아니라 수분·회분·휘발분·고정탄소의 비율을 구하는 공업분석(즉시분석) 항목에 속하므로 원소분석 성분과는 거리가 멀다.

배출가스 중 CO2 농도를 분석하는 주된 목적은 연소상태 판단, 공기비 산정, 열효율 관리에 있다. 측정된 CO2 농도가 그 연료의 이론 최대 CO2에 가까울수록 과잉공기가 적어 공기비가 적정하게 유지되고 있다는 뜻이므로, 이를 통해 연소상태와 공기비를 함께 파악하고 열효율을 개선하는 데 활용한다.

다만 CO2 농도만으로는 불완전연소로 생성되는 CO의 농도를 직접 알 수 없다. CO 농도를 판단하려면 별도의 CO 측정이 필요하므로, CO2 분석의 목적으로 보기는 어렵다.

기체연료의 단위질량(kg)당 고위발열량은 수소가 약 142MJ/kg 수준으로, 메탄·에탄·프로판 등 탄화수소 연료(약 50MJ/kg 내외)보다 월등히 크다.

이는 수소의 원자량이 매우 작아 같은 질량 대비 연소에 참여하는 분자 수가 많기 때문이며, 부피기준(단위 Nm³당) 발열량으로는 오히려 탄화수소류가 더 큰 것과 대비된다.

일량은 압력-체적 관계식을 체적에 대해 적분하여 구한다. $P=(50V+10)\times10^2\ \mathrm{kPa}$이므로 $W=\displaystyle\int_{2}^{4}P\,dV=100\int_{2}^{4}(50V+10)\,dV\ \mathrm{kJ}$이다.

적분하면 $100\left[25V^2+10V\right]_{2}^{4}=100\{(400+40)-(100+20)\}=100\times320=32000\ \mathrm{kJ}$이며, 이는 $32\ \mathrm{MJ}$에 해당한다.

불꽃연소(발염연소)는 연료·산소·열·연쇄반응이 함께 관여하는 연소사면체에 의한 연소로, 연쇄반응을 수반하며 가솔린과 같은 가연성 액체·기체의 연소가 이에 해당한다.

불꽃연소는 연쇄반응으로 인해 표면연소(무염연소)보다 연소속도가 빠른 것이 특징이므로, 연소속도가 느리다는 설명은 틀렸다.

역화를 방지하려면 리프트 한계가 큰 버너를 사용하고, 다공버너의 분출구를 작게 하여 유출속도를 높이며, 1차공기 비율을 착화범위보다 낮게 분할 공급해야 한다.

반면 버너(혼합기) 온도를 높게 유지하면 오히려 화염전파속도가 빨라져 역화 위험이 커지므로, 이는 역화방지대책이 아니다.

건도(dryness fraction, x)는 습증기 중 건증기의 질량 비율을 나타내며, 0 ≤ x ≤ 1 범위의 값을 갖는다.

과열증기는 포화선(saturation line) 위쪽에 있어 액체가 존재하지 않으므로 건도 개념을 적용할 수 없고, 건도로 표현할 수 없거나 x > 1로 간주되어 x < 0이 아니다.

• 포화수: 액상이므로 건도 x = 0이다.
• 습증기: 액체와 증기가 혼재하므로 0 < x < 1이다.
• 건포화증기: 순수 증기이므로 x = 1이다.

프로판의 완전연소 반응은 $\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$이므로 이론산소량은 5 Nm3, 이론공기량은 $A_o = \dfrac{5}{0.21} = 23.81\ \mathrm{Nm^3}$이다.

건연소가스량은 이론건연소가스량($CO_2 + 0.79A_o$)에 과잉공기량 $(m-1)A_o$를 더한 값으로, 이론건연소가스량은 $3 + 0.79\times23.81 = 21.81\ \mathrm{Nm^3}$, 과잉공기량은 $0.1\times23.81 = 2.38\ \mathrm{Nm^3}$이다.

따라서 건연소가스량은 $21.81+2.38 \approx 24.2\ \mathrm{Nm^3}$로 계산된다.

수소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{H_2} + \dfrac{1}{2}\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{H_2O}$ 이다.

이 식의 계수를 정수비로 나타내면 수소 : 산소 : 물 = 2 : 1 : 2가 되므로, 수소 2몰이 산소 1몰과 반응하여 물 2몰을 생성한다.

연료비(고정탄소/휘발분)가 클수록 고정탄소 비율이 높아 매연 발생이 적고 불꽃이 짧고 강한 단염을 나타낸다.

그러나 휘발분이 적어지면 착화가 어려워지므로 착화온도는 오히려 높아진다. 따라서 연료비가 클 때 착화온도가 낮아진다는 설명은 옳지 않다.

메탄의 연소반응은 $\mathrm{CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O}$이며, 이론공기량은 $A_0=2/0.21=9.524\ \mathrm{Nm^3}$, 질소량은 $0.79A_0=7.524\ \mathrm{Nm^3}$이므로 습연소가스량은 $G=1+2+7.524=10.524\ \mathrm{Nm^3}$이다.

저위발열량은 고발열량에서 생성된 수증기(2Nm3)의 증발잠열을 뺀 값으로 $H_l=39767-2017.7\times2=35731.6\ \mathrm{kJ/Nm^3}$이다.

이론연소온도는 $t=t_0+\dfrac{H_l}{G\times C_p}=15+\dfrac{35731.6}{10.524\times1.423}\approx15+2386\approx2401\,^{\circ}\mathrm{C}$로, 보기 중 2402℃에 해당하는 값이다.

프로판의 공기 중 폭발범위는 약 2.1~10.1v%(또는 2.2~9.5v%)로, 주어진 범위와 일치한다. 수소는 4~75v%, 일산화탄소는 12.5~74v%, 아세틸렌은 2.5~80v%의 폭발범위를 가지므로 프로판이 가장 좁은 범위이며 문제의 수치와 정확히 부합한다.

당량비(equivalence ratio)는 실제 혼합기의 연공비(연료/공기비)를 이론(화학양론적) 연공비로 나눈 값, 즉 $\phi=\dfrac{(F/A)_{actual}}{(F/A)_{stoichiometric}}$으로 정의된다. 이는 실제 연소가 이론적인 완전연소 조건에 비해 얼마나 농후하거나 희박한지를 나타내는 지표이다.

연공비는 혼합기 중 연료와 공기의 질량비(연료/공기)이고 공연비는 그 역수인 공기와 연료의 질량비(공기/연료)이므로, 두 용어의 정의를 서로 바꾸어 서술한 선택지는 틀렸다. 또 연공비의 역수는 공연비이며 공기비는 실제공기량을 이론공기량으로 나눈 값이므로, 공기비를 연공비의 역수라고 한 설명도 옳지 않다.

노점온도는 습공기를 압력과 수증기 분압을 일정하게 유지한 채 냉각시켰을 때 수증기가 응축(포화)되기 시작하는 온도로, 그 혼합물 속 수증기 분압에 해당하는 포화온도와 같다.

가열해서 증기가 사라지는 온도나 과열·과냉 상태를 나타내는 온도가 아니라, 수증기 분압에 대응하는 포화온도라는 정의가 옳은 설명이다.

0℃ 물을 100℃까지 가열한 뒤 같은 온도에서 증발시켜 100℃ 수증기로 만드는 과정의 엔탈피 변화로 계산한다.

$\Delta h=C_p\Delta t+h_{fg}=4.184\times100+2250=2668.4\ \mathrm{kJ/kg}$

3kg에 대한 총 엔탈피 차이는 $3\times2668.4\approx8005\ \mathrm{kJ}$이다.

정상류 혼합 과정의 에너지 보존식을 세우면, 1kg의 과열증기(엔탈피 3063 kJ/kg)와 x kg의 포화수(엔탈피 636 kJ/kg)가 섞여 (1+x)kg의 포화증기(엔탈피 = 636+2109 = 2745 kJ/kg)로 나간다.

$1\times3063 + x\times636 = (1+x)\times2745$ 를 정리하면 $318 = 2109x$, 즉 $x \approx 0.15\ \mathrm{kg}$ 이 된다. 과열증기가 여분으로 갖고 있는 열(3063−2745=318 kJ)이 포화수 1kg을 증발시키는 데 드는 열(2109 kJ)보다 훨씬 작으므로, 섞어 줄 포화수의 양도 1kg보다 크게 작아진다.

주어진 P-V 선도의 상태점은 1(70℃), 2(150℃), 3(70℃) 이며, 문제의 b 과정은 선도 위쪽의 수평선을 따라 2(150℃) → 3(70℃) 으로 진행하는 과정이다(a 는 2→1, c 는 3→1 곡선).

이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이므로 경로에 관계없이 ΔU = n·C_v·ΔT 로 구한다. C_v = 1.5R = 1.5 × 8.314 = 12.471 J/(mol·K) 이다(8.314 kJ/(kmol·K) = 8.314 J/(mol·K)).

따라서 ΔU = 1 mol × 12.471 × (70 − 150) = 12.471 × (−80) ≈ −998 J 이다. 온도가 내려갔으므로 내부에너지는 감소하여 음의 값이 된다.

그림은 P–v 선도로 그린 브레이튼 사이클이다. 1→2는 압력이 올라가는 단열압축, 2→3은 압력이 일정한 채 비체적이 커지며 q_in이 들어오는 정압가열, 3→4는 압력이 내려가는 단열팽창, 4→1은 압력이 일정한 채 q_out이 빠져나가는 정압방열이다.

가열·방열이 모두 정압과정이므로 출입 열량은 엔탈피 변화와 같아 $q_{in}=C_P(T_3-T_2)$, $q_{out}=C_P(T_4-T_1)$ 이다.

따라서 열효율은 $\eta=1-\dfrac{q_{out}}{q_{in}}=1-\dfrac{T_4-T_1}{T_3-T_2}$ 이다. 분모에는 열을 받는 구간(2→3)의 온도차가, 분자에는 열을 버리는 구간(4→1)의 온도차가 와야 하며, 분자와 분모를 뒤집은 식이나 단열과정인 1→2·3→4의 온도차를 넣은 식은 성립하지 않는다.

등유·경유·중유·석탄 중에서는 정제도가 높고 경질인 등유의 단위 중량당 발열량이 가장 크다.

일반적으로 연료가 중질화(중유·석탄 방향)될수록 단위 중량당 발열량은 낮아지는 경향을 보인다.

물을 작동유체로 하여 보일러에서 수증기로 증발시키고 터빈에서 팽창시킨 뒤 응축기에서 다시 물로 되돌리는, 즉 물과 수증기의 상변화를 반복 이용해 동력을 얻는 사이클은 랭킨 사이클이다.

오토·디젤·브레이턴 사이클은 각각 공기(또는 연소가스)를 작동유체로 하는 내연기관·가스터빈용 사이클로, 상변화를 이용하지 않는다.

등온압축 과정에서 계에 가해지는 일은 $W = mRT\ln\dfrac{P_2}{P_1}$로 구한다.

23℃는 절대온도로 약 296K이므로, $W = 1.2 \times 0.287 \times 296 \times \ln\dfrac{800}{100} \approx 1.2\times0.287\times296\times2.079 \approx 212\ \mathrm{kJ}$로 계산된다.

압력이 매우 낮으면 실제기체도 이상기체처럼 거동해 Z 가 1 에 접근합니다.

분자 사이 거리가 멀어 인력과 분자 체적의 영향이 사라지기 때문입니다.

• Z 가 기체 고유의 상수라는 설명 — Z 는 온도와 압력에 따라 변하는 값입니다.
• Z 가 1 보다 작으면 반발력 우세 — Z 가 1 보다 작은 것은 인력이 우세한 경우입니다.
• 임계점에서 Z 가 정확히 1 — 임계점의 Z 는 대부분 기체에서 0.2~0.3 정도로 1 보다 작습니다.

두 물의 혼합 온도는 열평형에 의해 $t_m = \dfrac{m_1 t_1 + m_2 t_2}{m_1+m_2}$ 로 구할 수 있다. 50kg의 80℃ 물과 100kg의 20℃ 물을 대입하면 $t_m = \dfrac{50\times80+100\times20}{150} = 40^\circ\mathrm{C}$ 가 된다.

두 물의 비열이 동일하므로 계산 과정에서 비열 값은 상쇄되고, 질량비만으로 혼합 온도가 결정된다.

평균 비열은 온도 구간 전체에서 필요한 열량을 온도차로 나눈 값으로 정의된다. 즉 $C_m = \dfrac{1}{t_2-t_1}\int_{t_1}^{t_2}(\alpha+\beta t+\gamma t^2)\,dt$ 이다.

적분을 수행하면 $\int_{t_1}^{t_2}(\alpha+\beta t+\gamma t^2)dt = \alpha(t_2-t_1)+\dfrac{\beta}{2}(t_2^2-t_1^2)+\dfrac{\gamma}{3}(t_2^3-t_1^3)$ 가 된다.

여기서 $t_2^2-t_1^2=(t_2-t_1)(t_2+t_1)$, $t_2^3-t_1^3=(t_2-t_1)(t_2^2+t_2t_1+t_1^2)$ 이므로 전체를 $(t_2-t_1)$ 로 약분할 수 있다.

따라서 평균 비열은 $C_m=\alpha+\dfrac{1}{2}\beta(t_2+t_1)+\dfrac{1}{3}\gamma(t_2^2+t_2t_1+t_1^2)$ 이다. 계수가 모두 더하기 부호이고 2차항 괄호 안이 t₂²+t₂t₁+t₁² 형태여야 한다는 점이 판별의 핵심이며, 뺄셈 부호가 섞인 식들은 세제곱 차의 인수분해를 잘못 적용한 것이다.

교축은 압력이 내려가는 등엔탈피 과정이므로, 계수가 양이면 압력이 내려가는 만큼 $\Delta T=\mu_{J}\Delta P$ 도 음수가 되어 온도가 내려갑니다.

계수가 음이면 오히려 온도가 오릅니다.

이상기체는 엔탈피가 온도만의 함수여서 계수가 0 이고, 교축은 비가역 과정이라 엔트로피가 증가합니다.

동일한 최고·최저 온도 범위에서 작동하는 모든 사이클 중 이론적으로 가장 높은 효율을 갖는 것은 카르노 사이클이다.

카르노 사이클은 두 개의 등온과정과 두 개의 단열과정으로만 구성된 이상적인 가역 사이클로 비가역 손실이 전혀 없으므로, 같은 온도 범위의 오토·디젤·브레이튼 등 다른 실제 사이클은 이 효율을 넘을 수 없다.

가역 열기관에서 두 열원 사이를 순환하므로 흡수·방출 열량의 비는 카르노 사이클의 절대온도비와 같다: $\dfrac{Q_2}{Q_1}=\dfrac{T_2}{T_1}$.

고열원 온도는 $300+273=573\,\mathrm{K}$, 저열원 온도는 $40+273=313\,\mathrm{K}$이므로, 저열원으로 방출되는 열량은 $Q_2=200\times\dfrac{313}{573}\approx109\,\mathrm{kJ}$이다.

이때 온도는 반드시 절대온도(K)로 환산해서 비를 구해야 하며, 섭씨 온도를 그대로 대입하면 다른 값이 나오므로 주의해야 한다.

암모니아는 증발잠열이 매우 커서 같은 냉동능력을 얻는 데 필요한 냉매순환량이 적고, 압축기 소요동력도 상대적으로 작아 중형·대형 산업용 냉동설비에 널리 사용되어 왔다.

프레온-12는 소용량 냉동기에 주로 쓰이고, 탄산가스나 아황산가스는 증발잠열이나 취급 특성상 대형 산업용 냉매로는 상대적으로 덜 사용된다.

등온 과정에서 엔트로피 변화는 $\Delta S = \dfrac{Q}{T}$로 구해진다.

공급된 열량 80kJ을 유지온도 400K로 나누면 $\Delta S = \dfrac{80}{400} = 0.2\ \mathrm{kJ/K}$가 된다.

이상기체 상태방정식 $PV=mRT$을 질량에 대해 정리하면 $m=\dfrac{PV}{RT}$이다. 온도는 27℃를 절대온도 300K로 환산하여 대입한다.

$m=\dfrac{100\times40}{0.287\times300}\approx46.5\ \mathrm{kg}$이므로 실내 공기의 질량은 약 46kg이다.

노즐효율은 실제로 얻은 분출 운동에너지와 이론상 얻을 수 있는 운동에너지의 비로 정의된다. 노즐 입구속도를 무시하면 이론 운동에너지는 C_t²/2, 실제 운동에너지는 C_a²/2이다.

따라서 $\eta_n = \dfrac{C_a^{2}/2}{C_t^{2}/2} = \left(\dfrac{C_a}{C_t}\right)^{2}$ 가 되어, 실제속도와 이론속도의 비를 제곱한 형태가 옳은 식이다.

속도비 C_a/C_t 자체는 속도계수이므로 노즐효율은 속도계수의 제곱과 같다. 제곱근이나 세제곱으로 쓴 식은 정의에 없는 형태다.

정적비열과 기체상수로부터 $C_p=C_v+R=1.642+0.488=2.130\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$, 비열비 $k=C_p/C_v\approx1.297$을 얻는다.

단열(등엔트로피) 관계 $P_1V_1^{k}=P_2V_2^{k}$로부터 $P_2=100\times(3/2)^{1.297}\approx169.2\ \mathrm{kPa}$이다.

기체가 한 일은 $W=\dfrac{P_1V_1-P_2V_2}{k-1}=\dfrac{300-338.4}{0.297}\approx-129\ \mathrm{kJ}$로, 체적이 줄어드는 압축 과정이므로 음(-)의 값이 나온다.

에너지가 형태를 바꾸며 보존된다는 것은 열역학 제1법칙의 내용이며, 제2법칙은 에너지 변환의 방향성과 비가역성을 다루는 법칙이다.

제2종 영구기관이 존재할 수 없다는 것, 고립계의 엔트로피가 감소하지 않는다는 것, 외부 동력 없이 열이 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다는 것은 모두 제2법칙을 올바르게 표현한 내용이다.

따라서 제2법칙 설명으로 옳지 않은 것은 에너지 보존을 언급한 서술이다.

압력은 절대압력 = 대기압력 + 게이지압력의 관계를 가지므로, 이를 정리하면 대기압력 = 절대압력 − 게이지압력이 된다.

변동이 심한 압력에서는 상용압력이 최고눈금의 1/2 이하가 되도록 고르므로 최고눈금은 $0.6 \times 2 = 1.2\,\mathrm{MPa}$ 이상이어야 한다.

이 기준은 탄성식 압력계의 탄성소자 피로와 영구변형을 막기 위한 것이다.

0.9 MPa 는 압력이 일정할 때의 2/3 기준을 적용한 값이고, 0.8 MPa·0.75 MPa 는 각각 3/4·4/5 기준으로 여유가 부족하다.

전자유량계는 패러데이의 전자유도 법칙을 이용해 도전성 유체가 자기장을 지날 때 발생하는 기전력으로 유량을 측정한다. 이 방식은 유체의 점도, 밀도, 압력 등 물성에 거의 영향을 받지 않고 측정할 수 있어 고점도 액체나 슬러리 측정에도 적합하다.

따라서 고점도 액체는 측정이 어렵다는 설명은 전자유량계의 실제 특성과 반대되므로 틀렸다. 반면 응답이 빠르고 제작·설치비용이 비싸며 액체 압력에 영향받지 않는다는 설명은 옳다.

광고온계(광고식 고온계)는 피측정 물체가 방사하는 빛의 밝기를 표준전구의 필라멘트 밝기와 비교하여 온도를 측정하는 방식으로, 주로 700~2000℃ 범위의 고온 측정에 적합하게 사용된다.

수백 ℃ 이하의 저온에서는 물체가 내는 빛이 약해 밝기 비교가 어려워 열전대나 저항온도계가 쓰이며, 4000~5000℃ 같은 영역은 일반적인 공업 계측의 대상이 아니다.

보일러 자동제어(ABC) 중 A.C.C.(Automatic Combustion Control)는 연소제어를 의미하며, 연료량과 공기량을 증기압력·부하 변동에 맞추어 자동으로 조절하는 기능을 담당한다.

급수량을 제어하는 계통과 온도를 제어하는 계통은 각각 별도의 명칭으로 구분되므로, A.C.C.가 지칭하는 것은 연소제어이다.

노내압은 노 안으로 들어오는 공기량·연료량과 노에서 배출되는 배기가스량(댐퍼 개도)의 균형으로 결정되므로, 공기량·연료량·댐퍼의 조작이 모두 노내압 제어에 관여한다.

급수량은 보일러 드럼의 수위(급수제어)를 조절하는 계통으로 연소가스 쪽의 압력 균형과는 직접 관련이 없어, 노내압 제어에는 필요하지 않은 조작이다.

액주식 압력계는 압력 변화에 따라 액주가 빠르게 움직여 지시값을 신속히 나타내야 하므로, 사용 액체는 점성이 작아야 한다.

열팽창계수가 작고 성분이 일정하며 모세관현상이 작아야 한다는 나머지 조건은 액주식 압력계용 액체가 갖춰야 할 올바른 요건이다.

대향류(향류) 열교환기에서는 고온 유체의 입구와 저온 유체의 출구, 고온 유체의 출구와 저온 유체의 입구를 각각 짝지어 온도차를 구한다.

$\Delta t_1 = 80-30 = 50^\circ C, \quad \Delta t_2 = 30-20 = 10^\circ C$

$\Delta t_m = \dfrac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\Delta t_1/\Delta t_2)} = \dfrac{50-10}{\ln 5} \approx 25^\circ C$

층류로 흐를 수 있는 한계는 임계 레이놀즈수로 정해지며, $Re=\dfrac{vD}{\nu}$에서 최대 유속은 $v=\dfrac{Re\cdot\nu}{D}$로 구한다.

$v=\dfrac{2320\times1.0064\times10^{-6}}{0.05}\approx0.0467\,\mathrm{m/s}$이며, 유량은 $Q=v\times\dfrac{\pi D^2}{4}=0.0467\times\dfrac{\pi\times0.05^2}{4}\approx9.16\times10^{-5}\,\mathrm{m^3/s}$로 계산된다.

이 값을 초과하는 유량에서는 흐름이 난류로 천이되므로, 위 값이 층류로 흐를 수 있는 최대 유량이 된다.

색온도계는 고온체에서 방사되는 빛의 파장(색)별 강도비를 이용해 온도를 구하는 방식으로, 이 비율은 방사율의 영향을 거의 받지 않는다는 점이 큰 장점이다. 따라서 방사율의 영향이 크다는 설명은 색온도계의 실제 특징과 반대되는 내용이다.

반면 응답속도가 빠르고 측정경로상의 광흡수에 비교적 영향을 적게 받는 것은 사실이며, 구조가 복잡하고 주위 빛의 반사에 영향을 받기 쉬운 것도 색온도계의 알려진 단점에 해당한다.

화씨와 섭씨 관계식 $F=1.8C+32$에서 두 눈금이 같아지는 조건은 $C=1.8C+32$이다.

이를 풀면 $-0.8C=32$, 즉 $C=-40$으로, $-40\,^{\circ}\mathrm{C}$에서 화씨와 섭씨 눈금이 일치한다.

세라믹식(지르코니아식) 산소계는 고온에서 산소이온을 선택적으로 통과시키는 고체전해질을 이용해 산소 농도를 측정한다. 이 고체전해질의 주원료가 지르코니아(ZrO₂)이며, 여기에 이트리아 등을 첨가해 산소이온 전도성을 확보한다.

Cr₂O₃, Pb, P₂O₅는 다른 계측기나 재료에 쓰이는 성분으로 지르코니아식 산소계의 감지소자 재료와는 관계가 없다.

피토관으로 측정한 유속은 동압에 해당하는 마노미터 수주 높이를 이용해 $V = \sqrt{2gh}$ 식으로 구할 수 있다.

수주 높이 $h = 0.5\ \mathrm{m}$를 대입하면 $V = \sqrt{2 \times 9.8 \times 0.5} = \sqrt{9.8} \approx 3.13\ \mathrm{m/s}$가 된다.

스테판-볼츠만 법칙에 따르면 흑체(완전복사체)가 단위시간·단위면적당 방출하는 전복사에너지는 $E_b = \sigma T^4$로, 절대온도의 4제곱에 비례한다.

복사온도계는 이 관계를 이용해 물체가 방출하는 복사에너지를 측정함으로써 온도를 환산하는 계측기이다.

피토관에서 동압과 유속은 $v=\sqrt{2g\dfrac{\Delta P}{\gamma}}$ 관계에 있어 유속은 동압의 제곱근에 비례한다.

동압이 10mmH₂O에서 15m/s이므로, 동압이 20mmH₂O로 2배가 되면 유속은 $15\times\sqrt{2}\approx21.2\ \mathrm{m/s}$가 된다.

상류 직관이 모자라면 정류기로 선회류와 편류를 없애 직관부 역할을 대신하게 한다.

차압식 유량계의 유량계수는 충분히 발달한 유속 분포를 전제로 하기 때문이다.

• 하류 직관 연장 — 이미 흐트러진 채 조임기구에 들어오는 흐름은 바로잡히지 않는다.
• 구경비 확대 — 구경비를 크게 할수록 필요한 상류 직관 길이는 오히려 길어진다.
• 조절 밸브를 조임기구 바로 앞에 배치 — 흐름이 더 흐트러지므로 조절 밸브는 하류에 둔다.

인터록제어는 정해진 조건이 충족되지 않으면 다음 단계의 동작을 저지하여 기기나 운전자의 안전을 확보하는 제어 방식으로, 보일러에서는 저수위·압력 초과 등 이상 상태 시 연소를 차단하는 안전장치로 활용된다.

피드백제어는 결과값을 입력측으로 되돌려 오차를 수정하는 제어, 자동연소제어는 증기압력 등을 목표값으로 유지하도록 연료량·공기량을 조절하는 제어, 시퀀스제어는 미리 정한 순서대로 단계를 진행하는 제어로, 조건이 충족되지 않을 때 다음 동작을 강제로 막는 인터록과는 목적이 다르다.

기체크로마토그래피법은 흡착제를 채운 관(컬럼)에 시료가스를 흘려보낼 때 각 성분가스가 흡착제와의 친화력 차이로 서로 다른 속도로 이동해 시간차를 두고 분리되는 원리를 이용한다. 이 방식은 CO₂, CO, N₂, H₂, CH₄ 등 여러 성분을 한 번에 분리·분석할 수 있어 선택성과 분리능이 뛰어나다.

밀도법은 비중 차를, 세라믹법(지르코니아식)은 산소이온 전도를, 오르자트법은 화학적 흡수를 이용하는 방식으로 각각 하나 또는 소수 성분 측정에 국한되어 다성분 동시 분리에는 적합하지 않다.

전기저항 온도계가 1000℃ 이상의 고온에서 특히 정확하다는 설명이 틀렸다.

전기저항 온도계는 금속(백금 등)의 저항이 온도에 따라 변하는 성질을 이용하며, 대체로 500℃ 안팎 이하의 중·저온 측정에 적합하다. 고온 측정에는 열전대나 방사·광고온계를 쓴다.

전기 신호로 출력되므로 원격측정과 자동제어에 유리하며, 측정 전류에 의한 자기가열 오차가 생겨 보정이 필요하다.

전기저항압력계는 망가닌선 등 금속선이나 반도체 소자에 압력이 가해질 때 전기저항이 변화하는 원리를 이용하며, 압력을 곧바로 전기신호로 바꾸므로 응답속도가 빠르고 원격 지시·기록에 유리하다.

또한 측정범위가 매우 넓어 미압에서부터 수천 기압에 이르는 초고압까지 측정할 수 있는 것이 가장 큰 특징이다. 한편 가스폭발처럼 순간적으로 일어나는 급속한 압력변화를 검출하는 데에는 압전형(피에조 전기식) 압력계가 쓰인다.

에너지법령상 시·도지사는 관할 구역의 지역적 특성을 고려하여 국가 에너지기본계획의 효율적 달성과 지역경제 발전을 위해 지역에너지계획을 5년마다 수립·시행하여야 한다.

회전 가마의 소성대에서 발생하는 현상을 정확히 파악하는 것이 핵심이다. 소성대에 황산염이 함유된 클링커가 내화벽돌을 침식시킨다는 설명이 틀렸다 — 회전 가마의 소성대에서 주로 침식을 유발하는 것은 황산염이 아니라 알칼리 성분(주로 K₂O, Na₂O)과 염화물이며, 이들이 용융되어 내화벽돌을 화학적으로 침식시킨다.

황산염은 오히려 클링커의 품질 저하 인자이지만 내화벽돌 침식의 주요 원인이 아니다.

• 시멘트·석회석 등의 소성에 사용: 정확하다 — 회전 가마는 시멘트, 석회석 등 고온 소성이 필요한 물질의 제조에 널리 사용된다.
• 소성대·가소대·예열대·건조대 구분: 정확하다 — 회전 가마는 온도 구간에 따라 건조대(50~200℃), 예열대(200~900℃), 가소대(900~1200℃), 소성대(1200~1450℃) 등으로 구분되는 것이 표준이다.
• 건식법·습식법·반건식법 분류: 정확하다 — 시멘트 클링커는 원료의 함수율에 따라 건식법, 습식법, 반건식법으로 분류된다.

에너지이용 합리화법령상 에너지사용량이 대통령령으로 정하는 기준량 이상인 자는 기후에너지환경부령으로 정하는 바에 따라 전년도 에너지 사용량, 제품 생산량 등을 매년 1월 31일까지 시·도지사에게 신고하여야 한다.

이 신고는 에너지다소비사업자에 대한 관리 제도의 일환으로, 정해진 기한 내에 신고하지 않으면 관련 제재를 받을 수 있다.

검사대상기기 관리대행기관으로 지정받으려면 대행 업무를 수행할 능력을 입증하는 장비명세서, 기술인력 명세서, 향후 1년간의 안전관리대행 사업계획서 등을 기후에너지환경부장관에게 제출하여야 한다.

이는 대행기관이 보유한 설비·인력 현황과 앞으로의 업무 수행계획을 확인하기 위한 서류들이며, 개별 기술인력과의 고용계약서 사본과 같은 인사·노무 관련 서류는 제출대상 서류로 규정되어 있지 않다.

내화모르타르는 경화 방식에 따라 기경성(공기 중에서 굳는 것), 수경성(물과 반응해 굳는 것), 열경성(가열에 의해 굳는 것)으로 분류한다.

화경성이라는 분류는 존재하지 않으므로 내화모르타르의 분류에 속하지 않는다.

전열면적 10㎡, 최고사용압력 0.5MPa인 강철제 증기보일러는 면적과 압력이 모두 강철제 보일러 면제 기준을 넘으므로 용접검사를 받아야 한다.

용접검사 면제 대상은 강철제 보일러 중 전열면적 5㎡ 이하이고 최고사용압력 0.35MPa 이하인 것, 주철제 보일러, 1종 관류보일러, 전열면적 18㎡ 이하이고 최고사용압력 0.35MPa 이하인 온수보일러, 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더, 최고사용압력 0.35MPa 이하이고 동체 안지름 600mm 이하인 전열교환식 압력용기 등이다.

열사용기자재란 연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재를 통틀어 이르는 말로, 에너지이용합리화법령에서 정한 정의와 일치한다.

연료 및 열을 사용하는 기기만을 가리킨다거나, 안전관리·효율관리가 특히 필요한 기자재만을 뜻한다는 설명, 특정열사용기자재라는 별칭으로만 부른다는 설명은 열사용기자재라는 더 넓은 개념을 좁게 서술한 것이어서 가장 적절한 설명으로 보기 어렵다.

겉보기 기공률이 커지면 압축강도와 열전도율이 모두 작아진다.

기공이 많아지면 단위 부피당 고체 부분이 줄어 부피비중과 압축강도가 작아지고, 기공 속 기체의 열전도율이 작아 벽돌 전체의 열전도율도 작아진다.

• 부피비중과 압축강도 증가 — 고체 부분이 줄어 반대로 작아진다.
• 열전도율 증가·단열성 저하 — 열전도율이 작아지므로 반대이다.
• 슬래그 침투 저항 증가 — 기공을 통해 슬래그와 가스가 쉽게 스며들어 내식성은 나빠진다.

축요 전 지반의 적부를 판단할 때는 지내력시험으로 지반이 하중을 견디는 능력을 확인하고, 토질시험으로 토질의 종류와 성질을, 지하탐사(물리탐사·시추 등)로 지층 구성과 지하수위 등을 조사한다.

반면 팽창시험은 재료의 열팽창 특성을 확인하는 시험으로 내화물이나 금속 재료의 신축 거동을 평가할 때 쓰이며, 지반의 적부를 판정하는 항목에는 해당하지 않는다.

루프형은 관을 원형이나 ㄷ자형으로 굽혀 그 휨 변형으로 신축을 흡수하므로 누설 우려가 없고 고온·고압 배관, 특히 옥외 증기 배관에 쓰이지만 곡관부에 굽힘 응력이 생긴다.

설치 공간을 많이 차지하는 것이 단점이다.

• 패킹으로 기밀 유지 — 슬리브형의 특징이다.
• 주름관 이용·응력 없음 — 주름관을 이용해 응력이 거의 없는 것은 벨로즈형이다.

배소로(roasting furnace)는 광석을 용융시키지 않는 온도에서 가열하여 유해성분을 제거하고, 산화도를 조정하며, 결합수와 탄산염을 분해시키는 등 이후 공정을 위한 전처리를 목적으로 한다.

분상의 광석을 덩어리(괴상)로 만드는 소결 공정은 소결로(sintering furnace)에서 이루어지는 별개의 공정이므로 배소로의 목적과는 거리가 멀다.

에너지이용 합리화법령상 기후에너지환경부장관은 에너지다소비사업자에 대한 에너지관리지도 결과, 10% 이상의 에너지 효율개선이 기대되는 경우에 개선명령을 할 수 있도록 규정하고 있다.

이 기준은 진단·지도를 통해 확인된 개선 여지가 일정 수준 이상일 때만 행정적 개선명령이라는 강제조치를 발동하도록 하기 위한 것이다.

에너지이용 합리화법령상 산업통상부장관 및 기후에너지환경부장관이 위생접객업소 등 특정 시설에 대해 에너지사용 제한 조치를 하려는 경우, 대상자가 미리 대비할 수 있도록 그 제한 내용을 7일 이전에 예고해야 한다.

머플가마는 연소실과 피가열물을 격벽(머플)으로 분리하여 연소가스가 피가열물에 직접 닿지 않도록 만든 구조이므로 연소가스에 의한 오염이 없다.

직화식·직접식 가마는 연소가스가 피가열물에 직접 닿는 구조이고, 반머플가마는 부분적으로만 격리되어 있어 완전히 오염을 차단하지는 못한다.

고압배관용 탄소강관은 킬드강을 소재로 이음매 없이(seamless) 제조되며, 350℃ 이하, 100kgf/cm² 이상의 고압 범위에서 암모니아 합성용 배관이나 화학공정의 고압유체 수송용 배관 등에 사용된다.

다만 KS 규격 기호는 SPPS가 아니라 SPPH이며, SPPS는 비교적 낮은 압력에 쓰이는 압력배관용 탄소강관의 기호이므로 고압배관용 탄소강관의 기호로 표기한 것은 틀린 설명이다.

에너지이용 합리화법령상 효율관리기자재의 제조업자·수입업자는 효율관리시험기관으로부터 측정 결과를 통보받은 날부터 90일 이내에 그 측정 결과를 한국에너지공단에 신고해야 한다.

에너지사용계획 검토 결과 조치를 요청받은 공공사업주관자가 제출하는 이행계획에는 기후에너지환경부장관이 요청한 조치 내용을 제외하고, 그 조치를 실제로 수행할 이행 주체, 구체적인 이행 방법, 이행 시기 등이 포함되어야 한다.

'이행 장소'는 이행계획에 별도로 명시하도록 규정된 항목이 아니므로, 나머지 셋과 달리 포함 내용에 해당하지 않는다.

에너지이용 합리화법은 에너지 수급 위기 시 정부가 에너지 사용의 제한 또는 금지에 관한 조정·명령 등 필요한 조치를 할 수 있도록 하고 있으며, 이를 정당한 사유 없이 위반한 에너지사용자에게는 300만원 이하의 과태료를 부과하도록 정하고 있다.

따라서 보기의 나머지 금액은 이 조항이 정한 과태료 상한과 일치하지 않는다.

재생에너지 중 의무공급량이 지정되어 있는 종류는 태양에너지이다.

재생에너지 개발ㆍ이용ㆍ보급 촉진법 시행령 [별표 4]는 공급의무자가 총의무공급량 중 일부를 공급하게 할 수 있는 재생에너지의 종류를 태양에너지(태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 방식에 한정)로 정하고, 연도별 의무공급량(2015년 이후 1,971GWh)을 지정하고 있다.

해양에너지, 지열에너지, 바이오에너지도 법 제2조의 재생에너지에 속하지만 이처럼 종류별 의무공급량이 지정되어 있지는 않다.

요는 조업 방식에 따라 불연속식·반연속식·연속식으로 나뉜다. 등요(오름가마)는 경사면에 계단식으로 여러 소성실을 이어 축조한 반연속식 가마로, 앞칸의 폐열을 뒷칸에 이용하기는 하지만 소성실마다 제품을 넣고 꺼내는 과정에서 조업이 끊기므로 연속식 요가 아니다.

윤요와 터널요는 원료 투입과 제품 배출이 끊임없이 이어지는 대표적인 연속식 요이다. 참고로 윤요와 고리가마는 같은 가마를 한자어와 우리말로 달리 부른 것으로 둘 다 연속식에 속한다.

상당증발량은 실제증발량과 증기·급수 엔탈피차를 이용해 다음 식으로 구한다.

$G_e = \dfrac{G_a (h_2 - h_1)}{2256} = \dfrac{1800 \times (2780 - 80)}{2256} = \dfrac{1800 \times 2700}{2256} \approx 2150\ \mathrm{kg/h}$

따라서 상당증발량은 약 2150kg/h이다.

캐리오버(기수공발)는 관수의 물방울이나 불순물이 증기에 섞여 함께 넘어가는 현상으로, 이를 방지하려면 주증기 밸브를 서서히 열어 급격한 압력 강하를 막고, 관수의 농축을 방지하며, 과부하 운전을 피하고 고수위 운전을 하지 않아야 한다.

반면 증기관을 냉각하면 관 내에서 증기가 응축되어 응축수가 고이고 수격작용의 원인이 될 뿐, 동체 내부에서 발생하는 캐리오버를 막는 방법은 되지 못한다.

보일러의 성능시험(열정산)을 수행할 때는 안정된 운전 상태에서 데이터를 얻기 위해 매 10분마다 압력, 온도, 유량 등 주요 항목을 측정하도록 한다.

5분은 지나치게 짧아 계기의 응답 지연 등으로 오차가 커질 수 있고, 15분·20분은 시험 시간 동안 측정 횟수가 줄어 데이터의 대표성이 떨어지므로 10분 간격이 표준으로 채택된다.

강판 제조 과정의 결함으로 판이 두 겹으로 갈라진 것을 라미네이션이라 하며, 이 부분이 화염 등 외부의 강한 열을 받아 소손되면서 표면이 부풀어 오르는 손상을 블리스터(blister)라고 한다. 갈라진 층 사이가 가열·팽창하면서 바깥쪽 판을 밀어 올리기 때문에 물집 모양으로 부풀게 된다.

크랙은 균열, 압궤는 외압을 받는 부분이 눌려 찌그러지는 손상, 만곡은 휘어지는 변형으로 각각 열에 의한 부풀음과는 구분된다.

다층벽의 열관류율 K는 전열저항 합의 역수다. 주어진 값은 실내측 열전달계수 8, 실외측 20 W/m²·℃이고 열전도율은 플라스터 0.5, 모르타르 1.3, 벽돌 0.65 W/m·℃이다. 두께는 m로 환산해 플라스터 0.005m, 내측 모르타르 0.01m, 벽돌 0.2m, 외측 모르타르 0.015m를 쓴다.

$\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{8}+\dfrac{0.005}{0.5}+\dfrac{0.01}{1.3}+\dfrac{0.2}{0.65}+\dfrac{0.015}{1.3}+\dfrac{1}{20}$

각 항은 0.125 + 0.010 + 0.0077 + 0.3077 + 0.0115 + 0.050 = 0.5119 m²·℃/W 이므로, K = 1 ÷ 0.5119 ≒ 1.95 W/m²·℃ 이다.

전체 저항 중 벽돌층(0.3077)이 약 60%로 가장 크고 실내측 표면저항(0.125)이 그다음이다. 두께를 mm 그대로 대입하면 저항이 1000배가 되어 전혀 다른 값이 나오므로 단위 환산에 특히 주의한다.

평형부 길이가 230mm 미만인 파형노통의 최소두께는 $t=\dfrac{P \times D}{C}$로 구한다(P: 최고사용압력 kgf/cm², D: 노통의 평균지름 mm, C: 정수).

주어진 값을 대입하면 $t=\dfrac{11\times 1000}{1100}=10\ \mathrm{mm}$이므로 노통의 최소두께는 10mm이다.

보일러를 사용하지 않고 장기간 휴지상태로 둘 때에는 내부를 건조시킨 뒤 불활성 기체인 질소가스를 봉입하여 산소와의 접촉을 차단함으로써 내면의 산화·부식을 방지한다(질소 봉입 건조보존법).

이산화탄소·아황산가스·메탄가스는 부식 억제를 위해 보일러 내부에 채워두는 표준적인 가스가 아니다.

평판을 통한 전도 전열량은 $Q = \dfrac{kA\Delta t}{L}$ 로 계산되므로, 온도차는 $\Delta t = \dfrac{QL}{kA}$ 로 구한다.

따라서 철판 양면의 온도차는 1℃이다.

증기트랩은 증기 배관의 도중이나 말단에 설치되어, 증기가 이동하는 동안 냉각·응축되어 고인 응축수(드레인)만을 자동으로 배출하고 증기 자체는 계통 안에 남도록 하는 장치이다.

압력의 급상승이나 급수 유입 시 다른 곳으로 빼내는 안전장치, 보일러 동에서 드레인을 빼내는 장치, 침전물을 분리하는 장치는 각각 증기트랩과는 기능이 다른 장치들이다.

얇은 원통(박판 압력용기)에 내압 P가 작용하면 원주방향과 축방향 두 가지 인장응력이 생긴다. 원통을 길이방향으로 반으로 쪼갠 자유물체를 생각하면, 길이 L 구간에서 내압이 미는 힘은 $P\,d\,L$ 이고 이를 양쪽 벽 단면 $2\,t\,L$ 이 받는다.

힘의 평형 $P\,d\,L=\sigma\cdot 2tL$ 에서 원주(후프)방향 인장응력은 $\sigma_t=\dfrac{Pd}{2t}$ 가 된다.

한편 축(길이)방향은 내압이 미는 힘 $P\cdot\dfrac{\pi d^{2}}{4}$ 을 단면적 $\pi d t$ 가 받으므로 $\sigma_z=\dfrac{Pd}{4t}$ 로 원주방향의 절반이다. 두 식 모두 유도 과정에서 π가 약분되므로 π가 그대로 남아 있는 식은 성립하지 않는다.

끓인 뒤에도 남는 경도는 칼슘·마그네슘의 황산염, 염화물, 질산염에 의한 영구경도(비탄산염 경도)다.

끓이면 탄산수소칼슘·탄산수소마그네슘은 탄산염으로 침전해 걸러지기 때문이다.

• 탄산수소염이 섞인 짝 — 끓이면 일부가 제거되므로 잔류 경도 성분으로만 묶을 수 없다.
• 나트륨염 — 경도 성분이 아니다.

연료의 현열과 연소용 공기의 현열은 모두 보일러로 들어오는 입열이다.

입열은 연료의 연소열(발열량), 연료의 현열, 연소용 공기의 현열, 노내 분입증기 보유열처럼 보일러로 들어오는 열이다.

• 발생증기 보유열 — 유효출열로서 출열에 속한다.
• 배기가스 보유열·불완전연소 손실열 — 손실열로서 출열에 속한다.

횡연관식 보일러에서 다수의 연관을 바둑판(엇갈림, 지그재그) 모양으로 배열하는 주된 목적은 연관 주위의 물이 국부적으로 정체되지 않고 전체적으로 고르게 순환하도록 하기 위함이다.

연관이 일직선으로만 배열되면 관과 관 사이에 물의 흐름이 정체되는 구간이 생기기 쉬운 반면, 엇갈림 배열은 이러한 정체 구간을 줄여 물의 원활한 순환과 균일한 전열을 돕는다.

공기예열기는 배기가스의 폐열을 이용해 연소용 공기를 예열함으로써 연소효율을 높이고, 예열된 공기 덕분에 완전연소가 쉬워져 과잉공기량을 줄일 수 있게 한다.

다만 공기예열기가 추가되면 가스가 통과해야 할 전열면(유로)이 늘어나므로 배기가스 저항은 오히려 증가하며, 연소온도 상승으로 질소산화물(NOx) 발생 우려도 있으므로 저항이 줄어든다는 설명은 옳지 않다.

랭카셔 보일러는 노통이 2개인 노통식 원통보일러로, 보유 수량이 많아 부하변동에도 압력변화가 적고 취급이 간단하다는 장점이 있지만, 연관보일러에 비해 전열면적이 작아 효율은 낮은 편이다.

원통형 보일러는 구조가 단순해 오히려 급수처리가 비교적 까다롭지 않은 편이며, 다만 보유수량이 많아 가동 후 증기 발생까지 시간이 오래 걸린다는 특징을 가진다. 급수처리가 까다롭다는 설명은 랭카셔 보일러의 실제 특성과 맞지 않는다.

열관류는 고체 벽을 사이에 두고 양쪽의 유체 사이에서 전도와 대류가 결합되어 열이 이동하는 현상을 말한다. 그런데 유체가 열을 받아 밀도가 작아지고 부력이 생겨 상승하는 현상은 대류(자연대류)를 설명하는 것이지 열관류의 정의가 아니므로, 이 설명은 틀렸다.

전도가 정지한 물체 속을 열이 이동하는 현상이라는 설명, 대류가 유동 물체의 고온부에서 저온부로 열이 이동하는 현상이라는 설명, 복사가 전자파 형태로 고온물체에서 저온물체로 열이 이동하는 현상이라는 설명은 모두 타당하다.

탄성식은 부르동관·벨로즈·다이어프램 같은 압력계의 측정 방식을 가리키는 말로, 안전밸브 방식과는 거리가 멀다.

보일러 안전밸브는 밸브를 누르는 힘을 주는 방식에 따라 스프링식, 지렛대식(레버식), 중추식(추식)으로 나뉘며, 보일러에는 주로 스프링식이 쓰인다.

보일러 스케일의 주성분은 급수 중에 녹아 있던 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘 등 경도 성분이 가열에 의해 석출·고착된 것이다.

과산화수소는 산화제로 쓰이는 화합물일 뿐, 급수 중 경도 성분처럼 가열에 의해 석출되어 전열면에 고착되는 광물성 물질이 아니므로 스케일의 주성분이 될 수 없다.

절탄기(이코노마이저)는 굴뚝으로 빠져나가는 배기가스의 폐열을 이용해 보일러로 들어가는 급수를 예열하는 장치로, 연료 공급을 분배해 완전연소를 돕는 장치가 아니다.

공기예열기는 배기가스로 연소용 공기를 예열하는 장치, 과열기는 포화증기를 가열해 과열증기로 만드는 장치, 재열기는 원동기에서 팽창해 습해진 증기를 재가열하는 장치로 모두 옳은 설명이다.

노통보일러에서 가셋트스테이 부착부 하단과 노통 상부 사이의 완충폭(브레이징 스페이스)은 노통의 열팽창을 흡수하기 위한 것으로, 보일러 구조 기준에서 경판 두께에 따라 최솟값이 정해져 있다.

경판 두께 13mm 이하는 230mm, 15mm 이하는 260mm, 17mm 이하는 280mm, 19mm 이하는 300mm, 19mm를 초과하면 320mm 이상으로 규정한다.

문제의 경판 두께는 20mm로 19mm를 초과하므로 완충폭은 최소 320mm 이상이어야 한다.