2024년 2회 기출복원 모의고사

여과식 집진기(백필터)는 함진가스를 직물이나 여과재에 통과시켜 입자를 걸러내는 방식인데, 가스에 수분이 많으면 여과재가 젖어 눈막힘(blinding)이 일어나고 통기저항이 급증하며 여과재 손상·부식으로 이어진다. 따라서 습한 함진가스에는 부적당하다.

반대로 스크러버는 세정액을 이용해 입자를 포집하는 습식 집진장치이므로 습한 가스에 오히려 적합하고, 사이클론·멀티클론과 같은 원심력식 집진기는 습도에 크게 구애받지 않고 사용할 수 있다.

집진장치를 선택할 때는 처리하려는 분진의 입자크기, 설치장소(공간), 요구되는 집진효율 등 분진의 물리적 특성과 설비 여건을 종합적으로 고려한다.

분진의 색상은 집진 원리(관성, 여과, 전기, 세정 등)나 포집 성능과 직접적인 관련이 없는 요소이므로 집진장치 선정의 고려사항으로 보기 어렵다.

열정산의 목적은 보일러 등 열설비의 열효율을 파악하고, 손실 원인을 분석하여 효율 향상을 위한 개선·운전조건 조정 자료를 얻으며, 나아가 신설 장치 설계의 기초자료로 활용하는 데 있다.

열정산은 입열·출열의 열량 수지를 분석하는 절차이지 장치의 구조 자체를 파악하기 위한 것이 아니므로, "장치의 구조를 알 수 있다"는 열정산의 목적에 해당하지 않는다.

연돌의 통풍력은 외기와 배기가스의 밀도 차이에서 생기며 다음 식으로 구한다.

높이 100m, 외기온도 20℃(비중량 1.29), 배기가스온도 210℃(비중량 1.35)를 대입하면 $Z = 273\times100\left(\dfrac{1.29}{293}-\dfrac{1.35}{483}\right) \approx 43.9$로, 통풍력은 약 43.9 mmH2O다.

유압분무식 버너는 연료 자체에 압력을 가해 노즐에서 분사·무화시키는 방식이라 증기나 공기 같은 무화매체가 필요 없고, 보일러 가동 중에도 버너 교환이 가능하다는 장점이 있다.

다만 분사압력이 조금만 낮아져도 무화 상태가 급격히 나빠지므로 유량 조절 범위(턴다운비)가 좁고, 그 결과 부하 변동에 대응하는 연소 제어 폭도 넓지 못하다. 따라서 연소의 제어범위가 넓다는 설명은 유압분무식 버너의 실제 특성과 어긋난다.

공기나 연료를 예열하면 연소실 내 온도가 높아지고 착화에 필요한 열량(착화열)이 줄어들어 연료가 절약되며, 연소가 활발해져 연소효율과 연소상태의 안정성도 좋아진다.

다만 이론공기량은 연료의 화학양론적 조성만으로 정해지는 값이라 공기·연료를 예열한다고 해서 줄어드는 것이 아니므로, '이론공기량이 감소함'이라는 설명은 옳지 않다.

고압 기류식 버너는 분무 매체가 연료를 좁은 각도로 끌고 나가므로 분무 각도는 30° 정도로 작으며, 80° 안팎의 넓은 분무각은 이 버너의 특징이 아니다.

0.2~0.8 MPa 정도의 고압 공기나 증기를 분무 매체로 써서 연료를 무화하므로 점도가 높은 연료도 무화되고, 유량 조절범위가 1:10 정도로 넓지만 분무 시 소음이 크다.

배기가스 중 O2나 CO2 농도를 측정하면 현재 연소 상태의 공기비를 파악할 수 있다.

이를 근거로 과잉공기를 적정 수준으로 조절하면 배기가스에 의한 열손실을 줄여 열효율을 높이고 연료소비량을 절감할 수 있으므로, 이것이 배기가스 성분을 상시 측정하는 경제적 이유가 된다.

가스폭발 위험장소는 폭발성 가스 분위기가 존재하는 빈도와 시간에 따라 제0종(상시 또는 장시간 존재), 제1종(정상 운전 중 주기적으로 생성 가능), 제2종(이상 상태에서만 짧게 존재) 위험장소로 구분한다.

이 분류 체계에는 제3종 위험장소라는 구분이 존재하지 않으므로, 이는 실제 분류에 속하지 않는 항목이다.

1차 연소가 연소실 내에서 정상적으로 이루어지는 연소라면, 2차 연소는 연료 공급 과다나 공기 부족 등으로 불완전연소가 일어나 생긴 미연소 가스가 연소실을 빠져나가 연도(굴뚝으로 가는 통로) 안에서 나머지 공기와 뒤늦게 만나 다시 연소하는 현상을 말한다.

2단연소, 저산소(저공기비)연소, 배기가스 재순환연소는 모두 화염 온도를 낮추거나 국부 산소농도를 낮춰 열적 질소산화물(Thermal NOx) 생성을 억제하는 대표적인 저NOx 연소기술이다.

반면 연소용 공기를 고온으로 예열하면 화염 온도가 오히려 높아져 열적 NOx 생성이 늘어나므로, 이는 NOx 억제가 아니라 증가 요인에 해당한다.

연소의 3요소는 가연물, 산소 공급원, 점화원이며, 이 세 가지가 동시에 갖추어져야 연소가 일어난다.

인화점은 가연물이 점화원에 의해 불이 붙을 수 있는 최저 온도를 나타내는 물성값일 뿐, 연소를 성립시키는 3요소 자체는 아니다.

연도 출구에 설치하는 댐퍼는 통풍력을 조절하고, 필요할 때 배기가스의 흐름을 차단하며, 주연도와 부연도가 있는 경우 가스가 흐르는 경로를 전환하는 등 통풍(가스 흐름) 자체를 제어하는 것이 주된 목적이다.

연소용 공기의 과잉률(과잉공기) 조절은 버너 쪽 공기댐퍼나 송풍기 풍량 조절로 이루어지는 별개의 기능이므로, 연도 댐퍼를 부착하는 주된 이유로 보기 어렵다.

자연통풍력은 연돌 내 고온 배기가스와 외기의 비중량 차이로 발생하며, 배기가스 온도가 높아 비중량이 작을수록 외기와의 밀도차가 커져 통풍력이 커진다. 따라서 배기가스의 비중량이 클수록 통풍력이 증가한다는 설명은 반대로 서술되어 틀린 것이다.

연돌의 높이가 높을수록, 배기가스 온도가 높을수록, 연도의 길이(마찰저항)가 짧을수록 통풍력은 커지므로 나머지 보기는 옳은 설명이다.

흡출통풍은 연도 출구쪽에 송풍기(흡출기)를 두어 배기가스를 직접 흡인·배출하는 방식으로, 로 내부는 항상 부압(음압) 상태로 유지되고 연돌의 높이와 관계없이 연소를 지속할 수 있다.

다만 고온의 배기가스가 송풍기를 그대로 통과하므로 팬 재질이 내열성을 갖추어야 하고 동력 소비도 크다. 가열된 연소용 공기를 이용하여 경제적이라는 것은 연소용 공기를 미리 가열해 밀어 넣는 압입통풍 쪽의 특징이므로, 흡출통풍의 설명으로는 맞지 않는다.

전기식 집진장치(전기집진기)는 마주 놓인 두 전극 사이에 고압의 직류 전장을 걸어 코로나 방전으로 분진 입자를 하전시킨 뒤, 쿨롱력으로 집진극에 끌어붙여 포집하는 장치이다. 고압의 교류 전장을 가한다는 설명은 전기집진기의 작동 원리와 맞지 않아 옳지 않다.

사이클론 집진기는 함진가스를 선회운동시켜 원심력으로 입자를 분리하는 방식이고, 벤투리 스크러버는 가스흡입부에 벤투리관을 조합해 목부에서 물을 미립화시켜 먼지와 접촉·세정하는 습식 집진 방식으로 두 설명 모두 타당하다.

백필터(여과 집진장치)는 백의 상부를 매달아 걸고 하부에서 백 내부로 함진가스를 불어 넣어, 여재를 통과시키면서 먼지를 걸러내는 방식이므로 이에 대한 설명 역시 무리가 없다.

탄화도가 높아질수록 고정탄소는 늘고 휘발분·산소·수분은 줄어든다.

그 결과 연료비(고정탄소/휘발분)가 커진다.

• 착화 — 휘발분이 줄어드므로 착화온도는 높아지고 착화가 어려워진다.
• 화염·매연 — 긴 화염과 매연은 휘발분이 많은 저탄화도 석탄의 특징이다.

천연가스의 비중은 공기를 기준(=1.0)으로 한 상대적 밀도를 나타낸다. 천연가스의 비중 0.64는 같은 온도·압력에서 공기의 밀도에 대한 천연가스 밀도의 비(천연가스 밀도/공기 밀도)를 의미하며, 이는 천연가스가 공기보다 약 0.64배 가볍다는 뜻이다. 기체의 비중 표시는 관례상 공기를 표준 기준물질로 삼으며, 액체·고체는 물(4°C, 1기압)을 기준으로 하므로 명확히 구분된다.

예혼합 연소방식은 연소 전에 가스와 공기를 미리 섞어 공급하는 내부 혼합형으로, 화염 내에서 별도로 공기를 끌어들이며 타는 확산연소에 비해 불꽃 길이가 짧고 연소가 빠르다.

다만 가스와 공기가 이미 혼합된 상태로 노즐 앞까지 와 있기 때문에, 유속이 화염전파속도보다 낮아지는 순간 불꽃이 노즐 안쪽으로 역행하는 역화(back fire) 위험이 오히려 크다는 것이 예혼합연소의 대표적 단점이다. 따라서 '역화 위험이 없다'는 설명은 틀렸다.

백필터(여과집진장치, bag filter)는 직물·섬유 여재에 함진가스를 통과시켜 건식으로 먼지를 걸러내는 장치이므로 습식집진장치에 해당하지 않는다.

충진탑, 벤츄리 스크러버, 사이클론 스크러버는 모두 세정액(물)을 이용해 분진과 접촉·포집하는 습식집진 방식이다.

압력은 처음의 약 2.20배가 됩니다.

폴리트로픽 과정에서 $\dfrac{T_{2}}{T_{1}}=\left(\dfrac{P_{2}}{P_{1}}\right)^{\frac{n-1}{n}}$ 이므로
$\dfrac{P_{2}}{P_{1}}=1.2^{\frac{1.3}{0.3}}\approx 2.20$ 입니다.

지수를 뒤집어 $\dfrac{n-1}{n}$ 승을 하면 1.04, 체적비 관계식의 지수 $\dfrac{1}{n-1}$ 을 쓰면 1.84 가 나옵니다.

방출되는 열량은 약 18447 kJ입니다.

정압과정의 열량은 엔탈피 변화이므로 몰비열을 온도에 대해 적분합니다.
$Q=n\int_{400}^{700}(28.6+0.0039T)\,dT=2\left[28.6\times300+\dfrac{0.0039}{2}(700^{2}-400^{2})\right]\approx 18447\ \mathrm{kJ}$ 입니다.

적분할 때 1/2 을 빠뜨리면 19734, 처음 온도의 비열을 일정하게 쓰면 18798, 몰수 2 를 곱하지 않으면 9224 가 나옵니다.

디젤 사이클의 열효율은 $\eta = 1-\dfrac{1}{\varepsilon^{k-1}}\left[\dfrac{\sigma^{k}-1}{k(\sigma-1)}\right]$이며, 압축비 $\varepsilon=20$, 단절비 $\sigma=1.7$, 비열비 $k=1.4$를 대입한다.

$\varepsilon^{k-1}=20^{0.4}\approx3.31$, $\sigma^{k}=1.7^{1.4}\approx2.10$이므로 $\eta \approx 1-\dfrac{1}{3.31}\times\dfrac{2.10-1}{1.4\times0.7} \approx 1-0.339 \approx 0.66$, 즉 약 66%가 된다.

터빈을 흐르는 증기의 일부를 중간에서 추기(抽氣)하여 보일러로 들어가는 급수를 예열하는 방식의 증기 사이클을 재생 사이클이라 한다. 급수 온도를 높여 보일러에서 필요한 가열량을 줄임으로써 열효율을 향상시키는 것이 목적이다.

재열 사이클은 팽창 도중의 증기를 다시 보일러(재열기)로 보내 재가열한 뒤 저압 터빈으로 보내는 방식으로 재생 사이클과는 구분되며, 사바테 사이클과 오토 사이클은 내연기관의 이론 사이클로 증기 사이클과는 무관하다.

폴리트로프 과정 $PV^n=C$에서 이상기체의 등온변화($PV=$일정)에 해당하는 지수는 $n=1$이다.

참고로 정압변화는 n=0, 정적변화는 n=∞, 단열변화는 비열비 k에 해당하는 지수를 가진다.

그림은 터빈 도중에서 증기를 뽑아(추기) 급수를 데우는 재생 랭킨 사이클의 T-S 선도이다. 상태점은 1이 복수기 출구의 복수(급수), 2는 급수가열기를 나온 급수, 3은 보일러에서 포화온도까지 오른 물, 4는 터빈 입구 증기, 5는 추기가 이루어지는 터빈 중간 상태, 6은 터빈 출구(복수기 입구)이다.

선도에서 2와 5, 1과 6이 각각 같은 온도의 수평선으로 이어져 있다. 이는 5에서 뽑아낸 추기 증기가 급수가열기에서 응축하면서 복수(1)를 그 추기압력의 포화온도(2)까지 데운다는 뜻이므로, 추기 증기에 의해 급수가 가열되는 과정은 1-2이다.

4-5와 5-6은 터빈에서 일을 내는 단열팽창(수직선), 6-1은 복수기에서 열을 버리는 응축, 2-3 이후는 보일러에서 연소열로 가열되는 과정이다. 그림의 상태점은 1~6뿐이므로 7-8 같은 구간은 선도에 존재하지 않는다. 재생 사이클은 이렇게 급수온도를 미리 높여 보일러가 공급할 열량을 줄이므로 열효율이 좋아진다.

정압과정에서 $Q = mc_p\Delta T$이므로 $c_p = \dfrac{Q}{m\Delta T}$이다.

20kcal을 SI 단위로 환산하면 $20\times4.1868 \approx 83.7\,\mathrm{kJ}$이고, $\Delta T=30-10=20\,\mathrm{K}$, $m=5\,\mathrm{kg}$이므로 $c_p = \dfrac{83.7}{5\times20} \approx 0.837\,\mathrm{kJ/kg\cdot K}$이다.

성능계수(COP)는 $COP = \dfrac{\text{냉동능력}}{\text{소요동력}}$으로 정의되므로, 소요동력은 $\dfrac{\text{냉동능력}}{COP}$로 구한다.

냉동능력 1kW, COP 4.8을 대입하면 소요동력은 $\dfrac{1}{4.8} \approx 0.21\,\mathrm{kW}$이다.

건도는 습증기 전체 질량 중 증기(기상)가 차지하는 질량비율이다. 포화수 1kg과 포화증기 4kg을 섞으면 전체 질량은 5kg이고 이 중 증기 성분은 4kg이므로 건도는 다음과 같다.

$x = \dfrac{4}{1+4} = 0.8 = 80\%$

이상기체 상태방정식 $Pv=RT$에서 밀도는 $\rho=\dfrac{P}{RT}$로 구한다.

표준상태(0℃=273K, 1atm≈101.325kPa)와 R=0.287kJ/(kg·K)를 대입하면 $\rho=\dfrac{101.325}{0.287\times273}\approx1.29\ \mathrm{kg/m^3}$가 된다.

비열을 이용한 현열 계산식 $Q=mc\Delta T$를 적용하면, $Q = 10\,\mathrm{kg}\times0.473\,\mathrm{kJ/kg\cdot K}\times(80-20)\,\mathrm{K} = 283.8\,\mathrm{kJ}$로 계산된다.

따라서 필요한 열량은 약 284kJ이다.

역카르노(냉동)사이클의 성적계수는 $COP=\dfrac{T_L}{T_H-T_L}$로 구한다.

T_L=-20+273=253K, T_H=30+273=303K를 대입하면 $COP=\dfrac{253}{303-253}=5.06$이고, 냉동용량은 $Q_L=COP\times W=5.06\times15\approx76\ \mathrm{kW}$이다.

일정압력 과정이므로 샤를의 법칙 $\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}$이 성립한다.

절대온도로 환산하면 $T_1 = 300\ \mathrm{K}$, $T_2 = 400\ \mathrm{K}$이므로 $V_2 = 12 \times \dfrac{400}{300} \approx 16\ \mathrm{L}$가 된다.

정압과정이므로 계가 외부에 한 일은 $W = P\Delta V = 300 \times (0.8 - 0.5) = 90\ \mathrm{kJ}$이다.

열역학 제1법칙 $\Delta U = Q - W$에 따라 내부에너지 증가는 $\Delta U = 160 - 90 = 70\ \mathrm{kJ}$이다.

오토 사이클의 열효율이 압축비와 비열비에 의해 결정된다는 것, 최고·최저온도가 같은 카르노 사이클과 스털링 사이클의 이론 열효율이 동일하다는 것, 사바테 사이클의 가열과정이 정적과 정압이 복합된 형태라는 설명은 모두 옳다.

반면 디젤 사이클은 정압(등압)가열을 특징으로 하는 사이클이므로, 가열과정이 정적과정으로 이루어진다는 설명은 오토 사이클과 혼동한 틀린 내용이다.

압력이 P로 일정한 정압과정에서 기체가 하는 일은 $W=P\Delta V$로 구한다.

P=200kPa, ΔV=0.4−0.3=0.1m³를 대입하면 $W=200\times0.1=20\ \mathrm{kJ}$이다.

30℃ 물을 100℃ 포화수로 가열하는 데 드는 현열과 100℃에서 증발시키는 데 드는 잠열을 더하면 단위질량당 필요열량을 구할 수 있다: $q = C_p\Delta T + r = 4.19\,\mathrm{kJ/kg\cdot K}\times 70\,\mathrm{K} + 2{,}257\,\mathrm{kJ/kg} \approx 2{,}550\,\mathrm{kJ/kg}$.

물 3kg에 대해서는 $Q = 3\,\mathrm{kg}\times 2{,}550\,\mathrm{kJ/kg} \approx 7{,}650\,\mathrm{kJ}$의 열량이 필요하다.

오토 사이클의 이론 열효율은 압축비 r과 비열비 k로 $\eta = 1-\left(\dfrac{1}{r}\right)^{k-1}$로 구해진다.

압축비 8, 비열비 1.4를 대입하면 $\eta = 1-\left(\dfrac{1}{8}\right)^{0.4} \approx 1-0.435 = 0.565$, 즉 약 56.5%가 되므로 보기 가운데 56.4%가 이에 해당한다.

비체적은 $v = \dfrac{V}{m}$로 정의된다. 체적 3L = 3000cm³, 질량 15kg = 15000g을 대입하면 $v = \dfrac{3000}{15000} = 0.2\,\mathrm{cm^3/g}$이다.

위쪽 P-V 선도에서는 한 점에서 네 방향으로 과정이 뻗어 있다. 오른쪽으로 곧게 뻗은 수평선(a)은 압력이 변하지 않는 등압과정, 아래로 곧게 내려가는 수직선(d)은 부피가 변하지 않는 등적과정이다. 오른쪽 아래로 내려가는 두 선 중 기울기가 완만한 파선(b)이 $PV = C$인 등온과정, 더 가파른 실선(c)이 $PV^k = C$인 단열과정이다.

아래쪽 T-S 선도에서는 오른쪽으로 곧게 뻗은 수평선(3)이 온도가 일정한 등온과정, 아래로 곧게 내려가는 수직선(4)이 엔트로피가 변하지 않는 가역단열(등엔트로피)과정이다. 오른쪽 위로 올라가는 두 선은 기울기가 $\dfrac{dT}{ds} = \dfrac{T}{c_v}$로 더 가파른 쪽(1)이 등적, $\dfrac{dT}{ds} = \dfrac{T}{c_p}$로 완만한 쪽(2)이 등압이다($c_v < c_p$이므로 등적선이 더 서 있다).

정리하면 P-V 선도의 수직선 d가 등적과정, T-S 선도의 수직선 4가 가역단열과정이라는 설명이 옳다. P-V의 수평선 a는 등압이지 등적이 아니고, T-S의 수평선 3은 가역단열이 아니라 등온이며, P-V에서 비스듬히 내려가는 c는 등적이 아니라 단열이다.

그림에서 용기 쪽 압력 P₁이 액체를 경사관 위로 밀어 올리고 있으므로 P₁은 경사관 끝의 P₂보다 액주 높이 h만큼 크므로 $P_1 = P_2 + \gamma h$이다.

경사관을 따라 잰 길이가 L이고 관이 수평과 이루는 각이 θ이면 연직 높이는 $h = L\sin\theta$이므로
$P_1 = P_2 + \gamma L\sin\theta$가 된다.

cosθ·tanθ는 연직 높이를 나타내지 못하고, 압력차를 빼는 식은 P₁이 더 큰 그림의 상태와 부호가 반대다.

전자유량계는 패러데이의 전자유도법칙을 이용해 도전성 유체가 자기장을 통과할 때 유도되는 기전력으로 유량을 측정하는 방식으로, 관로에 장애물이 없어 압력손실이 거의 없고 응답이 빠르며 내식성 재질을 사용해 부식성 유체에도 적용할 수 있다.

다만 측정 원리상 전기전도도를 가진 도전성 액체에만 적용할 수 있으며, 기름류와 같은 비전도성(절연성) 액체는 측정할 수 없으므로 "모든 액체의 유량 측정이 가능하다"는 설명은 틀린 내용이다.

조작량이 편차의 부호에 따라 미리 정해진 두 값(예: 전개/전폐, ON/OFF) 중 하나만 취하는 방식이 온오프(2위치) 동작이다. 중간 크기의 조작량을 낼 수 없다는 점이 연속동작과 결정적으로 다르다.

그림의 제어결과가 바로 그 특징이다. 제어량이 목표값을 나타내는 수평 기준선을 위아래로 계속 넘나들며 진폭이 줄지 않는 파형(사이클링, 헌팅)을 그린다. 목표값을 넘으면 조작량이 즉시 최소값으로, 아래로 내려가면 즉시 최대값으로 바뀌기 때문에 제어량은 한 값에 정착하지 못하고 일정한 진폭으로 진동한다.

비례·적분·미분 동작은 편차의 크기에 따라 조작량을 연속적으로 조절하므로 응답이 목표값으로 수렴해 가며, 이처럼 진폭이 유지되는 규칙적인 진동 파형으로는 나타나지 않는다. 온오프 동작은 구조가 간단해 전기히터·온수기 등 부하 변화가 작고 응답이 느린 계에 주로 쓴다.

오벌(Oval) 유량계는 한 쌍의 타원형 기어가 유체에 의해 회전하며 일정 부피씩 유체를 밀어내는 용적식(적산) 유량계로, 회전수를 적산하여 총 유량(체적)을 구하는 방식이며 순간 유량을 직접 지시하는 계기로 분류되지 않는다.

벤튜리, 오리피스, 플로우노즐은 모두 교축기구 전후의 차압을 이용해 그 순간의 유량을 계산하는 차압식(순간치) 유량계에 해당한다.

피토관은 관 단면적에 비해 충분히 가늘게 삽입해야 유체 흐름을 크게 방해하지 않고 정확한 유속을 측정할 수 있다. 따라서 피토관의 단면적이 관 단면적의 10% 이상이어야 한다는 설명은 요구 조건을 거꾸로 서술한 것이다.

피토관은 구조상 흐름에 대한 충분한 강도가 필요하고, 분진(더스트)이 많은 유체에서는 구멍이 막히기 쉬워 부적당하며, 정확한 측정을 위해 유체 흐름 방향과 관 축을 일치시켜야 한다는 나머지 설명은 모두 타당하다.

열전대는 온도차에 따른 열기전력을 잰다.

따라서 열기전력이 크고 온도에 따라 연속적·안정적으로 변해야 감도와 직선성이 좋다.

• 전기저항·저항온도계수 — 작아야 도선 길이·주위 온도에 따른 오차가 줄어든다.
• 이력현상·재생도 — 이력현상은 없고 재생도는 높아야 한다.
• 열전도율 — 열전도율이 크면 측온 접점의 열이 도선으로 빠져나가 오차가 커지므로 작아야 한다.

측온저항체(RTD)는 온도에 따라 전기저항이 변하는 소자를 이용하는데, 백금·니켈·구리 등의 금속선과 함께 반도체 소자인 서미스터(thermistor)가 대표적인 측온저항체에 해당한다.

철-콘스탄탄, 크로멜, 알루멜은 모두 열전대(thermocouple)를 구성하는 금속선의 소재 명칭으로, 두 금속의 접합에 의한 열기전력을 이용하는 방식이며 저항 변화를 이용하는 측온저항체와는 원리가 다르다.

동-콘스탄탄, 크로멜-알루멜, 철-콘스탄탄은 각각 T형, K형, J형으로 널리 쓰이는 표준 열전대 조합이다.

알루미늄-철 조합은 열전대 온도계에서 규격화되어 사용되는 조합이 아니다.

방사(복사)온도계는 측정 대상과 직접 접촉하지 않고 물체가 방출하는 복사에너지를 검출해 온도를 측정하는 비접촉식 온도계이다.

저항온도계, 열전(열전대)온도계, 유리(액체봉입)온도계는 모두 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시켜 온도를 읽는 접촉식 온도계에 해당한다.

오차율(상대오차)은 오차를 참값으로 나눈 값, 즉 $\dfrac{\text{오차}}{\text{참값}}$으로 정의된다. '참값/오차'로 표현한 설명은 분자와 분모가 뒤바뀐 것이어서 틀린 설명이다.

오차는 측정값에서 참값을 뺀 값이고, 계측기 고유오차의 최대허용한도를 공차라 하며, 사람의 부주의로 생기는 과실오차는 계통오차와 구분되는 별개의 오차 유형이라는 설명은 모두 옳다.

백금-백금로듐 열전대는 고온에서도 재현성과 안정성이 우수해 표준 열전대로 널리 사용된다.

측정 최고온도는 크로멜-알루멜 열전대보다 오히려 높고, 열기전력의 크기는 다른 열전대들에 비해 작은 편이며, 저온용이 아니라 고온측정용이라는 점에서 나머지 설명은 모두 틀린 내용이다.

일산화질소는 산소 다음으로 상자성이 커서(산소의 약 40 % 수준) 섞여 있으면 산소로 함께 감지되어 지시가 높아진다.

자기식 O₂계는 산소가 다른 가스보다 매우 강한 상자성을 가져 자기장에 끌리는 성질을 이용한다.

이산화탄소·일산화탄소·수증기는 약한 반자성이라 지시에 주는 영향이 무시할 만하다.

두 전극 사이의 기전력은 약 16.8 mV이다.

지르코니아 산소 농담전지의 기전력은 네른스트 식 $E = \dfrac{RT}{4F}\ln\dfrac{P_2}{P_1}$로 구하며, 절대온도에 비례하므로 셀 온도가 주어져야 값이 정해진다.

$E = \dfrac{8.314\times1123}{4\times96500}\ln\dfrac{1.0}{0.5} = 0.02419\times0.693 \approx 0.0168\,\mathrm{V} = 16.8\,\mathrm{mV}$이다.

15.7·14.6·13.5mV는 각각 약 780℃·700℃·630℃에서의 값이어서 850℃ 조건과 맞지 않는다.

동일 온도에서 발생하는 열기전력의 크기는 열전대의 재질 조합에 따라 달라지며, 일반적으로 IC(철-콘스탄탄, J형)가 가장 크고 CC(동-콘스탄탄, T형), CA(크로멜-알루멜, K형) 순으로 작아지며 PR(백금-백금로듐, R/S형)이 가장 작다.

따라서 기전력 크기 순서는 IC > CC > CA > PR이 된다.

열전대는 서로 다른 두 금속선의 양 접점에 온도차가 있을 때 회로에 기전력이 발생하는 제벡 효과(Seebeck effect)를 이용한 온도계이다. 두 접점의 온도차에 비례하여 발생하는 전위차(기전력)를 측정하여 온도로 환산한다.

열팽창율 차를 이용하는 것은 바이메탈식 온도계, 전기저항 차를 이용하는 것은 저항온도계이며, 압력 차를 이용하는 것은 압력식(봉입식) 온도계로 열전대와는 원리가 다르다.

열전대 온도계는 서로 다른 금속선을 접합한 감온접점, 이를 보호하는 보호관, 계기까지 신호를 전달하는 보상도선으로 구성된다.

저항코일과 저항선은 백금 측온저항체 등 저항온도계(RTD)의 구성요소로, 열전대 온도계의 구성부분과는 거리가 멀다.

자동제어의 비례(P)동작은 목표값과 현재값의 차이인 편차(偏差)의 크기에 비례하여 조작량을 변화시키는 방식이다. 편차가 클수록 조작부의 움직임도 커지고, 편차가 0이 되면 비례 조작량도 사라진다.

측정값 자체나 목표값, 외란의 크기에 단순 비례하여 움직이는 것은 비례동작의 정의가 아니며, 어디까지나 두 값의 차이인 편차가 기준이 된다.

오리피스와 같은 차압식 유량계는 베르누이 방정식에 근거하며, 유량 $Q$와 차압 $\Delta P$ 사이에는 $Q \propto \sqrt{\Delta P}$의 관계가 성립한다.

이를 뒤집으면 $\Delta P \propto Q^2$이 되어, 오리피스 전후에 생기는 압력차는 유량의 제곱에 비례한다. 따라서 유량이 2배가 되면 차압은 4배로 커진다.

세 가지 설명 중 "부하변화가 커도 잔류편차(offset)가 생기지 않는다"가 결정적 단서다. 비례동작만으로는 부하가 바뀌면 반드시 잔류편차가 남으므로, 이를 완전히 없애려면 적분(I) 동작이 반드시 포함되어야 한다. 따라서 비례 + 적분(PI) 동작이다.

나머지 두 설명도 PI 동작의 전형적인 단점이다. 적분동작은 편차의 누적으로 조작량을 만들기 때문에 응답이 느려 부하가 급변할 때 큰 진동(오버슈트)을 일으키고, 전달지연이나 낭비시간(불감시간)이 크면 사이클링(난조)의 주기가 길어진다.

미분(D)이 포함된 동작은 편차의 변화속도에 반응해 진동을 억제하고 응답을 빠르게 하는 진상(앞섬) 보상 역할을 하지만 잔류편차 자체는 제거하지 못하며, 비례동작 단독도 잔류편차가 반드시 남는다. 잔류편차 제거는 오직 적분동작의 기능이다.

자동제어계는 통상 제어량을 검출하는 검출부, 검출값과 목표값을 비교·판단하는 조절부, 그 결과에 따라 조작량을 가하는 조작부로 구성되는 폐루프(피드백) 구조를 갖는다.

기록부는 측정값을 기록·표시하기 위한 보조 장치일 뿐, 검출-비교-판단-조작으로 이어지는 제어 동작 자체를 구성하는 필수 요소는 아니다.

에너지이용합리화법령상 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상은 전기사업법에 따른 전기사업자, 도시가스사업법에 따른 도시가스사업자, 석탄산업법에 따른 석탄가공업자, 집단에너지사업법에 따른 집단에너지사업자와 연간 일정량(석유환산톤 기준) 이상의 에너지를 사용하는 자로 한정되어 있다.

액화석유가스(LPG)사업법에 따른 액화석유가스사업자는 이 부과대상 목록에 포함되어 있지 않으므로, 나머지 보기의 사업자들과 달리 해당되지 않는다.

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 설치자가 사용 중인 검사대상기기를 폐기한 경우에는 폐기한 날부터 15일 이내에 폐기신고서를 제출해야 한다.

고압배관용 탄소강 강관(KS D 3564)과 같이 압력을 받는 배관용 강관은 사용압력에 따라 스케줄(두께)이 달라지더라도 이음쇠·플랜지 등과의 호환성을 유지해야 하므로, 호칭지름을 바깥지름을 기준으로 정한다.

같은 호칭지름이라도 두께가 두꺼워지면 안지름은 작아지지만 바깥지름은 일정하게 유지되는 방식이다.

안지름을 기준으로 하거나 안지름·바깥지름의 평균, 나사지름을 기준으로 한다는 설명은 이 규격의 호칭 방식과 맞지 않는다.

에너지이용 합리화법령의 열사용기자재 구분에서 2종 압력용기는 최고사용압력이 0.2MPa를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서, 내부 부피가 0.04m³ 이상인 것 또는 동체의 안지름이 일정 크기(200mm) 이상이면서 길이가 1,000mm 이상인 것을 말한다.

1종 압력용기는 최고사용압력(MPa)과 내용적(m³)을 곱한 수치가 0.004를 초과하는 가열·화학반응·성분분리용 용기 등을 대상으로 하는 별도의 기준이므로, 압력 기준을 0.1MPa로 잡거나 부피 기준을 0.02~0.03m³로 제시한 서술은 2종 압력용기의 적용범위와 맞지 않는다.

배관의 신축량은 $\Delta L = L \times \alpha \times \Delta t$로 계산되며, 이는 관의 길이(L), 열팽창계수(α), 온도차(Δt)에 모두 비례하는 관계식이다.

따라서 길이가 길수록, 열팽창계수가 큰 재질일수록, 온도차가 클수록 신축량은 커지며, 어느 한 요소에 반비례한다는 설명은 이 관계식과 맞지 않는다.

캐스터블 내화물은 결합제(시멘트 등)와 골재를 섞어 성형·경화시키는 부정형 내화물로, 골재의 종류에 따라 경화 후 부피비중이 달라진다. 크롬질 골재는 다른 골재(점토질, 고알루미나질, 내화단열질)보다 비중이 높아, 크롬질 캐스터블 내화물의 경화 건조 후 부피비중이 가장 크다.

내화단열질은 기공률을 높여 단열성을 강조한 재료로 부피비중이 오히려 가장 작은 편에 속한다.

에너지이용합리화법령상 에너지사용계획 협의대상 사업은 사업유형별로 별도의 기준면적이 정해져 있는데, 그 중 도시개발사업은 면적 30만 m² 이상인 경우 협의 대상에 해당한다.

택지개발사업, 국가산업단지개발사업, 공항개발사업도 각각 별도의 기준면적이 정해져 있으나, 보기에 제시된 수치들은 해당 사업유형의 실제 협의대상 기준면적과 일치하지 않는다.

냉난방온도제한건물에서는 「산업집적활성화 및 공장설립에 관한 법률」의 공장과 「건축법」의 공동주택이 제외된다.

에너지다소비사업자의 에너지사용시설 중 연간 에너지사용량이 2천 티오이 이상인 건물은 냉난방온도제한건물로 지정할 수 있다.

판매시설과 공항은 제외 대상이 아니며, 냉방 제한온도만 26℃ 이상이 아닌 25℃ 이상으로 완화되어 적용된다.

보온재는 습기를 머금으면 열전도율이 크게 올라가 단열 성능이 떨어지므로, 흡습성·흡수성은 작아야 좋은 보온재의 조건이 된다. 따라서 흡습·흡수성이 커야 한다는 서술이 틀린 설명이다.

사용온도 범위에 적합하고, 장시간 사용에 잘 견디며, 부피와 비중이 작아 시공·취급이 쉬운 것은 실제로 보온재가 갖추어야 할 올바른 조건이다.

운용규정은 효율관리기자재에 목표소비효율(또는 목표사용량) 기준, 최저소비효율기준, 소비효율등급부여기준을 모두 적용하되, 삼상유도전동기 등 일부 품목은 최저소비효율기준만 적용한다.

전기냉장고·전기세탁기·전기밥솥은 최상위 1등급부터 5등급까지의 소비효율등급을 부여받아 표시하는 품목이다.

버스팅(bursting)은 크롬질·크롬마그네시아질 벽돌이 고온에서 노 안의 산화철(FeO 등)을 흡수하여 결정구조가 변화하면서 체적이 팽창해 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상을 말한다.

스폴링은 급열·급냉에 의한 박리, 슬래킹은 수분 흡수·건조 반복에 의한 붕괴, 큐어링은 양생을 뜻하는 용어로 모두 산화철 흡수에 의한 팽창·박리 현상과는 원인이 다르다.

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기 설치자의 변경신고는 변경일로부터 15일 이내에 한국에너지공단이사장에게 하도록 정하고 있다.

이는 검사대상기기의 설치자 지위 변동을 실무기관인 한국에너지공단이 관리ㆍ기록하도록 하기 위한 절차로, 기후에너지환경부장관이나 지방자치단체장, 관할소방서장에게 하는 신고 절차와는 구분된다.

검사대상기기관리자를 해임(또는 선임)한 경우에는 그 사유가 발생한 날부터 30일 이내에 관할 기관에 신고해야 한다.

이보다 짧은 7일, 10일, 20일은 실제 정해진 신고기한과 다르다.

에너지이용 합리화에 관한 기본계획에는 에너지 절약형 경제구조로의 전환, 에너지이용 합리화를 위한 기술개발, 열사용기자재의 안전관리 등 법이 구체적으로 열거한 사항들이 포함된다.

또한 법은 그 밖에 필요한 사항을 "기후에너지환경부령으로 정하는 사항"으로 위임하고 있으므로, 국가에너지정책목표 달성을 위하여 대통령령으로 정하는 사항이라는 표현은 기본계획에 포함되는 사항으로 규정된 바가 없다.

전로법 제강은 용선(쇳물) 속에 남아 있는 규소(Si), 망간(Mn), 탄소(C), 인(P) 등 불순원소를 산소와 반응시켜 제거하는 과정으로, 이때 발생하는 산화반응열이 별도의 연료 투입 없이도 용강 온도를 유지·상승시키는 열원이 된다.

가스나 코크스의 연소열을 외부에서 공급하는 다른 제강법과 달리, 전로는 불순물 자체의 산화열만으로 조업이 이루어지는 것이 특징이다.

용광로(고로, blast furnace)는 철광석을 코크스·석회석과 함께 장입하여 환원·용해시켜 탄소함량이 높은 선철(銑鐵, pig iron)을 제조하는 설비이다.

주철과 주강은 이렇게 얻은 선철을 다시 정련·가공하여 만드는 2차 제품이고, 포금은 구리-주석 합금이므로 고로에서 직접 만들어지는 것은 선철이다.

에너지사용계획을 수립해 제출해야 하는 시설 규모 기준은 사업주관자의 성격에 따라 다르게 정해져 있는데, 공공사업주관자의 경우 민간사업주관자보다 낮은 기준인 연간 2천5백 티오이(TOE) 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설을 대상으로 한다.

연간 5천 티오이 이상 등 더 큰 규모의 기준은 민간사업주관자에게 적용되는 별도 기준이다.

셔틀요는 여러 대의 대차를 번갈아 사용하여 하나의 가마에서 소성이 끝난 대차를 밖으로 빼내고 새 제품을 실은 대차를 바로 투입할 수 있도록 한 구조로, 가마 1개당 2대 이상의 대차가 필요하며 대차가 보유한 열을 다음 소성에 활용해 열 절약 효과를 얻고, 급랭파가 생기지 않는 온도에서 제품을 꺼낸다.

이러한 구조 덕분에 셔틀요는 오히려 작업이 편리하고 조업이 용이한 것이 특징이므로, 작업이 불편하여 조업하기가 어렵다는 설명은 셔틀요의 실제 특성과 거리가 멀다.

요로는 열원을 얻는 방식에 따라 연료의 발열(연소)반응을 이용한 장치, 환원반응을 이용한 장치, 전열을 이용한 가열장치로 정의된다.

여기에 산화반응을 이용한 장치는 포함되지 않으므로, 원재료의 산화반응을 이용한 장치라는 설명은 요로의 정의에 해당하지 않는다.

효율관리기자재의 제조업자 또는 수입업자는 효율관리시험기관으로부터 측정결과를 통보받으면, 그 결과를 정해진 기한 내에 한국에너지공단에 신고하여야 한다.

에너지이용합리화법령상 이 신고 기한은 측정결과를 통보받은 날로부터 90일 이내로 정해져 있다.

압궤(Collapse)는 노통이나 화실천장, 연관과 같이 외압(내부는 저압, 외부는 고온의 화염·가스압)을 받는 원통·평판형 부재가 국부적으로 눌려 찌그러지는 파손 형태로, 주로 두께 부족이나 과열로 발생한다.

노통 상부, 화실천장판, 연관은 모두 외압을 직접 받는 구조이므로 압궤의 대표적 발생 부위에 해당한다.

반면 가셋스테이는 경판과 동체를 연결해 인장응력을 지지하는 버팀대로, 이 부위는 반복 응력에 의한 균열(crack)이 주된 손상 형태이며 압궤와는 파손 기구가 다르다.

그림은 가로 3 m, 세로 1.5 m, 두께 0.03 m인 탄소 강판의 아래면에 열유속 q"가 가해지는 상태를 나타낸다. 열은 두께 방향(0.03 m)으로 전도되므로 가로·세로 치수는 열유속이 이미 단위면적당 값으로 주어졌기 때문에 계산에 필요하지 않다.

먼저 단위를 맞춘다. $1\ \mathrm{kcal/h} = 1.163\ \mathrm{W}$이므로

$q'' = 600\ \mathrm{kcal/m^2 \cdot h} \times 1.163 = 697.8\ \mathrm{W/m^2}$

1차원 열전도(푸리에 법칙) $q'' = k\dfrac{\Delta T}{L}$에서 온도 상승은

$\Delta T = \dfrac{q'' \cdot L}{k} = \dfrac{697.8 \times 0.03}{43} = 0.487\ ^\circ\mathrm{C}$

즉 약 0.486 ℃이다. kcal 단위를 W로 환산하지 않고 그대로 대입하면 0.42 정도로 어긋나므로, kcal/h → W 환산(×1.163)이 이 문제의 핵심이다.

노통보일러에서 브레이징 스페이스(breathing space)는 노통이 연소열로 팽창·수축할 때 그 움직임을 흡수할 수 있도록 노통(경판)과 가셋트 스테이 사이에 두는 거리를 말한다. 이 여유가 없으면 노통의 신축이 그대로 스테이에 전달되어 경판이나 스테이가 손상될 수 있다.

관군과 가셋트 스테이 사이의 거리, 동체와 노통 사이의 최소거리, 가셋트 스테이 상호간의 거리는 보일러 구조의 다른 치수를 규정하는 개념으로 브레이징 스페이스와는 별개이다.

관 스테이(튜브 스테이)를 용접으로 부착할 때는 안전을 위해 세부 규격이 정해져 있는데, 그중 스테이관의 두께는 4mm 이상이 되도록 규정되어 있다.

스테이의 끝단은 화염에 직접 닿는 판의 바깥쪽으로 지나치게 돌출되어서는 안 되며, 판의 외면보다 안쪽으로 들어가 있어서도 안 되는 등 판의 표면과 거의 나란하게 마감되어야 하고, 용접 다리길이도 별도의 최소 기준을 만족해야 한다.

풀림(annealing)은 재료를 적정 온도로 가열한 후 서서히 냉각시켜 결정조직을 조정·연화시키고 내부 잔류응력을 제거하는 열처리 방법이다. 용접부는 급격한 가열·냉각으로 조직이 불균일해지고 응력이 남기 쉬운데, 풀림 처리로 이를 완화한다.

뜨임은 담금질로 경화된 조직의 인성을 보완하기 위한 저온 재가열이고, 담금질은 급랭으로 경도를 높이는 처리이며, 불림은 결정립을 미세화하여 표준 조직으로 만드는 처리로 각각 목적이 다르다.

용접봉 피복제는 아크열로 녹은 금속이 급격히 식지 않도록 급냉을 방지하여 균열 발생을 줄이는 역할을 한다. 따라서 급냉을 촉진시킨다는 설명은 실제 역할과 반대로 서술되어 틀렸다.

용융금속의 정련·탈산 작용, 필요한 합금원소의 보충, 아크 안정과 용착금속의 강도 향상 등은 피복제의 올바른 역할이다.

보일러 과열은 대개 전열면이 물에 충분히 접촉하지 못해 국부적으로 열이 축적될 때 발생한다. 고열부에 스케일·슬러지가 붙어 열전달을 방해하거나, 보일러수가 지나치게 농축되거나, 보일러수 순환이 나쁠 때 이런 국부 과열이 일어나기 쉬우므로 이를 막는 조치들은 모두 타당한 과열 방지 대책이다.

반면 수위가 지나치게 높다고 해서 전열면 노출·국부 과열이 유발되는 것은 아니며, 오히려 수위가 너무 낮을 때 전열면이 물 밖으로 드러나 과열이 발생하기 쉽다. 따라서 수위를 너무 높게 하지 말라는 항목은 과열 방지 대책과는 거리가 멀다.

보일러수를 pH 10.5~11.5의 약알칼리로 유지하는 것은 물속에 적당량의 수산화나트륨 등 알칼리 성분을 남겨 강재 표면에 보호피막이 형성되도록 하여 부식과 스케일 부착을 방지하기 위함이다.

과도한 알칼리는 오히려 가성취화 등 다른 손상을 유발할 수 있어 적정 범위로 관리하는 것이지, 약품 원가를 절약하려는 것도, 표면에 딱딱한 스케일을 일부러 생성시키려는 것도 아니다.

스케일은 규산칼슘, 황산칼슘 등이 주성분인 물질로 보일러 전열면에서 열전도를 방해하며, 같은 증발량을 얻기 위한 연료소비를 늘어나게 한다.

전열이 방해되면 연소가스의 열이 충분히 전달되지 못한 채 배출되므로 배기가스 온도는 오히려 상승한다. 따라서 배기가스 온도가 낮아진다는 설명은 틀렸다.

연료 1kg을 연소했을 때 발생하는 실제 증발량을, 기준이 되는 표준 조건(100℃ 포화수 → 100℃ 건포화증기)의 증발량으로 환산하여 비교하는 값이 환산증발배수이며, 상당증발량을 연료소비량으로 나눈 값에 해당한다.

열발생률은 연소실 단위 체적당 발열량, 전열면 증발률은 전열면적당 증발량을 뜻하므로 연료량 기준의 배수 개념과는 다르다.

라몬트(Lamont) 보일러는 순환펌프로 관 내 유체를 강제로 순환시키는 대표적인 강제순환식 수관보일러이다.

타쿠마 보일러는 자연순환식 수관보일러이며, 슐저 보일러와 벤슨 보일러는 순환펌프 없이 급수가 관을 한 번 통과하며 증기로 바뀌는 관류식(once-through) 보일러로 강제순환식과는 구분된다.

열유속(heat flux)은 정의상 단위 전열면적·단위시간당 이동하는 열량이다. 따라서 전열면적 A(m²)를 통해 시간당 Q(kcal/h)의 열이 전달된다면 $q = \dfrac{Q}{A}$가 된다.

단위로 검산하면 $\dfrac{\mathrm{kcal/h}}{\mathrm{m^2}} = \mathrm{kcal/m^2 \cdot h}$로, 문제에서 요구한 열유속의 단위와 정확히 일치한다.

면적을 곱하는 형태(q = AQ)는 단위가 kcal·m²/h가 되고, 면적을 열량으로 나누는 형태(q = A/Q)는 m²·h/kcal가 되어 어느 쪽도 열유속의 단위가 되지 못한다. 열량에서 1을 빼는 형태(q = A(Q − 1))는 단위가 있는 양에서 무차원 수를 빼는 셈이라 애초에 성립하지 않는다. 열관류식 $Q = K A \Delta t$와 대응시켜 보면 $q = Q/A = K\Delta t$가 되는 점도 확인할 수 있다.

절탄기는 재질에 따라 강관식·주철관식 등으로 나뉘는데, 이 중 주철관식은 내식성이 커서 저압·저온 배기가스 조건에 적합하고 관 내부 청소가 쉬운 구조로 되어 있다.

이러한 특성 때문에 증기압이 2kg/cm² 이하인 저압 보일러에 주로 사용된다.

원수의 용존 산소 제거에 사용되는 약제를 판단하는 문제다. 폴리아미드(polyamide)는 합성 고분자 물질로 산소 제거 성능이 없고, 응집·여과 등 물리화학적 처리에만 사용되므로 용존산소 제거 약제가 아니다.

• 탄닌(tannin): 환원성 물질로서 용존산소와 반응하여 산소를 제거한다.
• 히드라진(hydrazine, N₂H₄): 강력한 환원제로 용존산소를 질소와 물로 환원시킨다.
• 아황산나트륨(Na₂SO₃): 환원제로서 용존산소를 제거하는 주요 약제다.

보일러의 이상 압력이나 수위를 감지해 사고를 예방하는 장치로 방폭문, 안전밸브, 고저수위경보기 등이 있으며, 이들은 모두 보일러 안전장치로 분류된다.

체크밸브(역지밸브)는 유체의 역류를 막는 배관 부속으로, 급수배관 등에서 널리 쓰이기는 하지만 보일러 자체의 이상상태를 감지·경보하거나 압력을 방출하는 안전장치의 범주에는 포함되지 않는다.

막비등에서는 전열면이 연속된 증기막으로 덮여 물이 직접 닿지 못하므로 열전달계수가 크게 떨어진다.

열은 계속 들어오는데 빼앗기지 못하므로 관벽 온도가 급상승해 과열·파열(번아웃)의 원인이 된다.

열전달계수가 최대인 것은 막비등 직전의 핵비등 영역이다.

급기구는 보일러 배기가스 덕트의 유효단면적 이상이어야 한다.

보일러실에는 연소와 환경 유지에 충분한 급기구·환기구가 있어야 한다.

• 도시가스 보일러실 환기구 — 도시가스는 공기보다 가벼우므로 환기구를 가능한 한 높이 두어 누설 가스가 체류하지 않게 한다.
• 송풍기 사용 시 급기구 — 송풍기가 있어도 보일러실 공기를 빨아들여 쓰므로 급기구가 필요하다.

유도전동기의 동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{P}$로 구한다. 극수 $P=2$, 주파수 $f=55\,\mathrm{Hz}$를 대입하면 $N_s = \dfrac{120 \times 55}{2} = 3300\,\mathrm{RPM}$이 된다.

인버터로 주파수를 조정하면 이 동기속도에 비례하여 회전수가 바뀌므로, 55Hz에서의 회전수는 3300 RPM이 된다.

유속은 $v=\dfrac{Q}{A}$로 구하며, 관의 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}D^2=\dfrac{\pi}{4}\times(0.2\,\mathrm{m})^2\approx0.0314\,\mathrm{m^2}$이다.

유량은 $Q=1500\,\mathrm{L/min}=0.025\,\mathrm{m^3/s}$이므로 $v=\dfrac{0.025}{0.0314}\approx0.79\,\mathrm{m/s}$로 계산된다.

정상상태 평면벽을 통한 손실열량은 $\dfrac{Q}{A}=\dfrac{\Delta t}{\sum \frac{d}{\lambda}}$로 구한다. 적벽돌과 단열벽돌 두 층의 열저항을 합하면 $\sum\dfrac{d}{\lambda}=\dfrac{0.15}{1.2}+\dfrac{0.10}{0.06}=0.125+1.667\approx1.792$이다.

노내외 온도차는 $800-100=700℃$이므로 $\dfrac{Q}{A}=\dfrac{700}{1.792}\approx390\,\mathrm{kcal/m^2\cdot h}$로 계산된다.