2024년 1회 기출복원 모의고사

Thermal NO_x는 연소용 공기 중의 N₂가 고온에서 O₂와 반응해 생긴다(젤도비치 기구).

대략 1,500 ℃ 이상에서 온도가 높을수록 급격히 늘어난다.

• 연료 속 질소화합물 — 연료 속 질소화합물이 산화된 것은 Fuel NO_x이다.
• 탄화수소 라디칼 — 화염대 초기에 탄화수소 라디칼이 관여해 생기는 것은 Prompt NO_x이다.
• 저온·연료 과잉 영역 — 고온과 산소 존재가 조건이므로 저온·연료 과잉 영역에서는 적게 생긴다.

미분탄연소는 석탄을 잘게 분쇄해 가스 상태에 가깝게 태우는 방식으로, 미분화 과정을 거치면 저질탄부터 고품위탄까지 다양한 종류의 석탄을 폭넓게 사용할 수 있다는 것이 장점이다. '사용연료의 범위가 좁다'는 설명은 이와 반대되므로 틀린 내용이다.

소량의 과잉공기로도 단시간에 완전연소가 이루어져 연소효율이 높은 점, 연료 공급량 조절이 쉬워 부하변동 대응이 좋은 점, 미세한 회분과 먼지가 다량 발생해 집진장치가 필요한 점은 모두 미분탄연소의 일반적 특징으로 옳다.

중유연소에서 화염이 불안정해지는 대표적 원인은 유압의 변동, 연소용 공기의 과다 공급, 수분이나 협잡물에 의한 분무의 단속(끊김)이다. 이들은 무화 상태나 착화·화염 유지 조건을 흐트러뜨린다.

반대로 노내 온도가 높은 것은 오히려 착화와 연소를 촉진해 화염을 안정시키는 방향으로 작용하므로, 화염 불안정의 원인으로 볼 수 없다.

세이볼트 점도계는 액체연료의 점도, 톰슨 열량계는 발열량, 펜스키마텐스 장치는 인화점을 측정하는 데 쓰이는 액체(또는 고체) 연료용 시험기기이다.

반면 오르잣(Orsat) 분석장치는 연소가스나 기체연료 속 CO2, O2, CO 등의 성분을 흡수법으로 분석하는 대표적인 기체 시험 장치이다.

공기비 $m$은 실제 공급공기량을 이론공기량으로 나눈 값이고, 당량비 $\phi$는 실제 연료-공기비를 이론(화학양론) 연료-공기비로 나눈 값이므로, 두 값은 서로 역수 관계에 있다.

$\phi = \dfrac{1}{m} = \dfrac{1}{1.0} = 1.0$

즉 공기비 1.0은 이론공기량만으로 연소하는 화학양론적 상태를 뜻하므로, 이때 당량비 역시 1.0이 된다.

분젠식 가스버너는 가스 자체의 분출력으로 연소에 필요한 1차공기를 흡인·예혼합시키는 자연통풍형 버너로, 링버너·슬릿버너·적외선버너 등이 이 방식에 속한다.

블라스트버너는 송풍기 등으로 연소용 공기를 강제로 공급하는 강제통풍형 버너로 분젠식과는 공기 공급 방식이 다르므로 분젠식 가스버너에 해당하지 않는다.

과잉공기가 많을수록 SO₂를 산화시킬 산소가 늘어 SO₃는 증가하므로, 저공기비 연소가 대책이 된다.

연료 중 황은 대부분 SO₂로 되고 일부가 남은 산소에 의해 SO₃로 산화되며, SO₃는 수증기와 결합해 황산이 되어 저온부식을 일으킨다.

석회석(석회) 슬러리를 쓰는 배연탈황은 대표적 저감법이다.

공기비는 $m=\dfrac{(CO_2)_{max}}{CO_2}=\dfrac{15.5}{12.5}=1.24$로 구한다.

벙커C유 사용량은 $500\,\mathrm{L/h}\times0.96\,\mathrm{kg/L}=480\,\mathrm{kg/h}$이므로, 시간당 실제공기량은 $A=m\,A_o\times(\text{연료량})=1.24\times10.5\times480\approx6250\,\mathrm{Nm^3/h}$이다.

이를 분당으로 환산하면 $\dfrac{6250}{60}\approx104\,\mathrm{Nm^3/min}$으로, 약 105Nm³/min에 해당한다.

보일러 열정산에서 출열은 발생증기가 흡수한 유효출열과 각종 손실열(배기가스 중 수증기 보유열, 불완전연소 손실열, 건연소배기가스의 현열, 방산손실 등)로 구성된다.

반면 급수의 현열은 보일러에 공급되는 입열 항목에 해당하므로 출열 항목에 포함되지 않는다.

물질이 고체-액체-기체 사이의 상(相) 변화를 일으킬 때 온도 변화 없이 출입하는 열량을 잠열이라 한다. 예를 들어 증발잠열, 융해잠열 등이 이에 해당한다.

비열과 현열은 상변화 없이 온도만 변화시키는 데 관련된 열량이고, 반응열은 화학반응에 수반되는 열량이므로 상변화와는 구분된다.

사이클론은 함진가스에 선회 원심력을 주어 입자를 분리하는 건식 원심력 집진장치로, 세정액이나 물을 사용하지 않는다는 점이 특징이다. 세정액을 필요로 하는 것은 세정식(습식) 집진장치이다.

함진가스가 내벽에 충돌·마찰하며 흐르므로 집진기 마모가 쉽고, 사이클론 전체의 압력손실은 입구 유속 헤드의 약 4배 정도로 알려져 있다는 점은 사이클론의 옳은 특징이다.

코크스 제조를 위한 건류는 가열 온도에 따라 저온건류와 고온건류로 나뉜다. 저온건류는 약 500~600℃에서 이루어져 반코크스를 얻고, 고온건류는 약 1000~1200℃에서 이루어져 제철용 코크스와 같이 단단하고 다공질인 고온코크스를 얻는다.

따라서 코크스의 고온 건류온도는 1000~1200℃가 표준적으로 제시되는 범위이다.

오르사트 가스분석기는 흡수액을 이용해 배기가스 중 CO₂, O₂, CO를 순서대로 흡수시켜 그 부피 감소량으로 각 성분의 농도를 직접 측정한다.

N₂(질소)는 별도로 흡수·측정하지 않고 전체 시료 부피에서 CO₂·O₂·CO의 합을 뺀 나머지로 간접적으로 산출하므로, 오르사트로 직접 분석하는 가스에는 해당하지 않는다.

분젠버너는 가스가 노즐을 빠져나오면서 주위 공기를 끌어들여 미리 섞인 뒤 연소하는 방식으로, 유속이 느릴 때는 흐름이 층류를 이루어 화염이 길게 뻗는다.

가스유속을 높이면 흐름이 난류로 바뀌면서 가스와 공기의 혼합이 촉진되어 연소반응이 짧은 거리 안에서 빠르게 완료되기 때문에, 유속이 빨라질수록 불꽃의 길이는 오히려 짧아진다.

부탄(C4H10)의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C_4H_{10}} + 6.5\mathrm{O_2} \rightarrow 4\mathrm{CO_2} + 5\mathrm{H_2O}$ 이다. 부탄 1kg(분자량 58이므로 약 17.24 mol)을 기준으로 각 성분의 부피를 표준상태로 환산한다.

이론공기량은 $A_o=\dfrac{O_o}{0.21}$로, 소요 산소량 약 2.51 Nm³/kg에서 $A_o \approx 11.95\ \mathrm{Nm^3/kg}$가 나온다. 습배기가스는 연소생성물 CO2(약 1.55 Nm³/kg)와 H2O(약 1.93 Nm³/kg)에 공기 중 질소(약 9.44 Nm³/kg)를 더한 값이다.

이를 모두 합하면 약 12.9 Nm³/kg으로, 선택지 중 13에 가장 가깝다.

완전연소에서 연소가스 속에 산소(O₂)가 남는 이유는 공기를 이론량보다 더 넣었기 때문이다. 즉 연소가스 중의 O₂는 과잉공기에 들어 있던 산소가 그대로 빠져나온 것이다.

공기비가 m이면 실제공기량은 mL_o, 그중 과잉공기량은 (m − 1)L_o이다. 공기 중 산소는 체적으로 21 %이므로 과잉공기가 품고 있는 산소량은 0.21(m − 1)L_o가 된다. 이것을 실제 습연소가스량 G로 나누고 100을 곱하면 조성(%)이 된다.

$\mathrm{O_2}(\%) = \dfrac{0.21\,(m-1)\,L_o}{G} \times 100$

오답을 구분하는 요령은 두 가지다. 첫째, 과잉분 (m − 1)이 반드시 들어가야 한다. L_o만 쓰거나 이론공기량에 산소 분율만 곱한 형태는 과잉공기가 아니라 공기 전체를 가리키므로 틀린다. 둘째, 산소 분율 0.21이 반드시 곱해져야 한다. (m − 1)L_o/G × 100은 과잉공기 자체가 연소가스에서 차지하는 비율일 뿐, 그 안의 산소만을 나타내지 못한다.

이론(단열)연소온도는 연료가 지닌 열량(저위발열량)이 얼마나 되는지, 연소에 관여하는 공기 중 산소농도가 얼마나 높은지, 그리고 공기비(과잉공기량)에 따라 생성되는 연소가스량과 방출열이 어떻게 배분되는지에 따라 직접 결정된다.

연소실의 크기는 연소가스의 체류시간이나 열손실 등 설비 운전 특성에는 영향을 주지만, 연소온도 자체를 구하는 이론식에 직접 들어가는 인자는 아니어서 가장 거리가 먼 요소가 된다.

사이클론 입구농도 95g/Nm³에서 전기집진기를 거쳐 최종 배출농도가 0.5g/Nm³까지 낮아졌으므로, 계통 전체의 종합집진율은 $\eta=\dfrac{95-0.5}{95}\times100\approx99.5\%$이다.

이는 사이클론과 전기집진기를 거친 전체 계통의 초기·최종 농도만으로 구한 전체 효율이며, 전기집진기 단독 효율(입구 10, 출구 0.5 기준)과는 구분된다.

배기가스 분석에서 최대탄산가스율(CO2max)과 실제 측정된 CO2 농도가 주어지면 과잉공기계수(공기비)는 두 값의 비로 구한다.

$m=\dfrac{\mathrm{CO_{2max}}}{\mathrm{CO_2}}=\dfrac{19.0}{10.0}=1.90$

이 관계식은 이론건연소가스량과 이론공기량이 근사적으로 같다는 점을 이용한 것으로, 과잉공기가 많이 들어갈수록 배기가스가 희석되어 CO2 농도가 최대탄산가스율보다 낮아진다는 사실을 그대로 나타낸다. 즉 CO2가 최대치의 절반 수준으로 측정되었다면 이론공기량의 약 1.9배를 공급한 셈이 된다.

건조한 석탄을 공기 중에 장기간 방치하면 공기 중 산소를 서서히 흡수하는 풍화(자연산화)가 진행되어 발열량은 점차 감소한다. 따라서 불순물이 증발하여 발열량이 증가한다는 설명은 실제 현상과 반대이므로 틀린 설명이다.

점결탄은 풍화가 진행될수록 점결성이 저하되며, 산화열이 축적된 상태에서 직사광선 등의 영향이 더해지면 자연발화로 이어질 수 있다는 나머지 설명은 실제 저탄 현상과 일치한다.

역카르노 냉동사이클의 성능계수는 절대온도로 $COP = \dfrac{T_L}{T_H - T_L}$이다. 실내온도 $T_L = 10+273=283\,\mathrm{K}$, 응축온도 $T_H=20+273=293\,\mathrm{K}$를 대입하면 $COP = \dfrac{283}{293-283} = 28.3$이다.

냉방능력 30kW를 이 COP로 나누면 소요동력은 $\dfrac{30}{28.3} \approx 1.06\,\mathrm{kW}$가 된다.

줄-톰슨 계수는 $\mu=\left(\dfrac{\partial T}{\partial P}\right)_h$로 정의된다. 스로틀링에서는 압력이 낮아지므로(dP<0), 온도도 함께 낮아지려면(dT<0) μ가 양수여야 두 부호가 같아진다.

μ=0이면 스로틀링 전후 온도가 변하지 않고, μ<0이면 오히려 압력이 낮아질 때 온도가 상승하는 반전 영역에 해당한다.

등온과정에서 이상기체에 전달된 열량은 등온 팽창일과 같으며, 부피비를 이용해 구한다.

$Q = W = mRT\ln\dfrac{V_2}{V_1} = 1 \times 0.287 \times (200+273) \times \ln 6$

$\approx 135.75 \times 1.792 \approx 243\ \mathrm{kJ}$

질량비 1:1로 혼합하므로, 혼합액의 비체적은 각 액체의 비체적을 산술평균한 값이 된다. 첫 번째 액체의 비체적은 $v_1 = \dfrac{1}{800} = 0.00125\ \mathrm{m^3/kg}$이고, 두 번째 액체의 비체적은 $v_2 = 0.0015\ \mathrm{m^3/kg}$이다.

$v_{mix} = \dfrac{v_1 + v_2}{2} = \dfrac{0.00125 + 0.0015}{2} = 0.001375\ \mathrm{m^3/kg}$

$\rho_{mix} = \dfrac{1}{v_{mix}} \approx 727\ \mathrm{kg/m^3}$

먼저 110kPa로 일정한 정압과정에서 20℃(293K)에서 70℃(343K)로 온도가 오르므로, 비체적은 $v_2/v_1 = T_2/T_1 = 343/293$만큼 커진다.

이어서 70℃로 일정한 등온과정에서 압력이 절반으로 줄면, 비체적은 $v_3/v_2 = P_2/P_3 = 2$배로 늘어난다.

두 과정을 곱하면 $\dfrac{v_3}{v_1}=\dfrac{343}{293}\times2\approx2.34$로, 최종 비체적은 최초 비체적의 약 2.34배가 된다.

초기 100kPa, 60℃에서 정적과정으로 가열된 뒤 정압과정으로 냉각되어 최종 500kPa, 60℃가 되는 경로이다. 정적 과정에서는 압력과 절대온도가 비례하므로, 가열이 끝나는 중간 상태의 압력은 최종 압력과 같은 500kPa이고 이때 온도는 $T_2=T_1\times\dfrac{P_2}{P_1}=333\times\dfrac{500}{100}=1665\ \mathrm{K}$이다.

정적 가열 구간의 열량은 $Q_1=C_v(T_2-T_1)=20\times(1665-333)=26640\ \mathrm{kJ/kmol}$이고, 이어지는 정압 냉각 구간(1665K→333K)의 열량은 $Q_2=C_p(T_3-T_2)=28\times(333-1665)=-37296\ \mathrm{kJ/kmol}$이다.

두 구간을 합하면 전체 열량 변화는 약 $-10656\ \mathrm{kJ/kmol}$로, 계는 전체적으로 열을 방출한 것이 된다.

습증기의 비엔탈피는 $h=h_{f}+x(h_{g}-h_{f})=762.8+0.9\times(2778.1-762.8)\approx 2576.6\ \mathrm{kJ/kg}$ 로 약 2576.6 kJ/kg입니다.

건포화증기 엔탈피에 건도만 곱하면 액체분을 빠뜨려 2500.3 이 되고, 건도 대신 습도 0.1 을 곱하면 964.3 이 됩니다.

발전기에 공급되는 연료의 에너지율은 $25\,\mathrm{kg/h}\times42000\,\mathrm{kJ/kg}=1{,}050{,}000\,\mathrm{kJ/h}\approx291.7\,\mathrm{kW}$이다.

전환효율은 $\eta=\dfrac{100\,\mathrm{kW}}{291.7\,\mathrm{kW}}\times100\approx34\%$로 계산된다.

교축(스로틀링) 과정은 밸브나 오리피스와 같은 좁은 통로를 유체가 통과하며 압력이 급격히 강하하는 과정으로, 외부와 일·열의 출입이 없고 위치·운동에너지 변화도 무시할 수 있어 엔탈피가 일정하게 유지된다.

이 과정에서 압력은 감소하고 비체적은 증가하며, 실제기체의 경우 온도가 변화하는 줄-톰슨 효과가 나타나는 등 엔탈피 이외의 상태량은 변화한다.

그림의 T-S 선도에서 A→B와 D→C 두 사선에는 P = const(정압)라고 명시되어 있고, 위쪽 B→C와 아래쪽 A→D는 온도가 변하지 않는 수평선(등온)이다. 즉 이 사이클은 등온과정 2개와 정압과정 2개로 구성된 평행사변형 모양이다.

등온 2개와 정압 2개로 이루어지고 두 정압선 구간에서 재생(regeneration)이 이루어지는 사이클이 Ericsson 사이클이다. 재생이 완전하다고 보면 두 정압선에서 주고받는 열이 서로 상쇄되어 외부와는 두 등온선에서만 열을 주고받으므로, 이론적으로 Carnot 사이클과 같은 효율을 갖는다.

Carnot 사이클은 등온 2개와 단열 2개로 이루어져 T-S 선도에서 직사각형이 되고, Stirling 사이클은 등온 2개와 정적(v = const) 2개, Brayton 사이클은 정압 2개와 단열 2개여서 수직선이 나타난다. 이 그림처럼 두 등온선을 정압선이 비스듬히 잇는 모양은 Ericsson 사이클에만 해당한다.

a 를 포함한 $\dfrac{a}{v^{2}}$ 항은 분자 사이의 인력 때문에 벽에 미치는 압력이 이상기체보다 작아지는 효과를 보정합니다.

분자 자체의 체적은 b 항이 보정하며, 반데르발스 식은 충돌 손실이나 비열의 온도 의존성을 다루지 않습니다.

냉동사이클의 성능계수(COP)는 목적하는 냉동효과, 즉 저온측(증발기)에서 흡수한 열량을 압축기가 한 일(work input)로 나눈 값으로 정의된다. $COP_R=\dfrac{Q_L}{W}$이다.

고온측에서 방출된 열량을 일로 나눈 값은 히트펌프의 성능계수(COP_H)에 해당하며, 냉동사이클의 COP와는 구분된다.

랭킨 사이클은 물을 보일러에서 증기로 만들어 터빈을 돌리고 복수기에서 다시 물로 응축시키는, 수증기를 작동유체로 사용하는 대표적인 증기동력 사이클이다.

오토·디젤 사이클은 내연기관에서 공기(연소가스)를 작동유체로 사용하는 사이클이고, 브레이턴 사이클은 가스터빈에서 공기를 작동유체로 사용하는 사이클로 수증기를 사용하지 않는다.

복수기(condenser)는 터빈을 통과하며 일을 한 후 저압·저온 상태로 배출되는 증기를 냉각시켜 물(응축수)로 되돌리는 장치이다. 냉각수와 열교환하여 증기가 응축되면서 압력이 크게 낮아지고, 이 낮은 배압 덕분에 터빈 전후의 압력차가 커져 터빈이 얻는 일량도 늘어난다.

물을 가열해 증기로 만드는 것은 보일러의 역할이고, 증기를 팽창시켜 동력을 얻는 것은 터빈 자체의 기능이며, 압력을 높이는 것은 급수펌프의 역할이므로 복수기의 기능과는 구분된다.

랭킨 사이클의 열효율을 높이려면 복수기(응축기) 압력을 낮추어 터빈 출구 배압을 떨어뜨려야 팽창일이 늘어난다. 복수기 압력을 상승시키면 오히려 효율이 떨어지므로 이는 효율을 높이는 방법이 아니다.

반대로 사이클 최고 온도를 높이거나 보일러 압력을 상승시키는 것, 재열기를 사용해 재열 사이클로 운전하는 것은 모두 실제로 랭킨 사이클의 열효율을 향상시키는 방법이다.

그림의 T-S 선도를 보면 낮은 온도의 수평선(복수기에서의 응축), 포화액선을 따라 온도가 올라가는 급수 가열, 높은 온도의 긴 수평선(보일러에서의 증발)까지는 일반적인 증기 사이클과 같다.

차이는 오른쪽 팽창부에 있다. 과열까지 올라간 증기가 수직으로 내려오다가 중간 지점에서 다시 위로 올라가 온도가 회복된 뒤 두 번째로 내려온다. 팽창 도중의 증기를 빼내 다시 가열한 다음 재차 팽창시키는 이 모양이 바로 재열(Reheat) 사이클의 전형적인 선도이며, 중간점에서 아래 수평선까지 곧게 이어진 점선은 재열 없이 한 번에 팽창했을 경우의 경로를 나타낸다.

재열을 하면 팽창 종료점이 포화증기선에서 멀어져 터빈 출구의 습분(건도 저하)이 줄고 평균 흡열온도가 높아져 열효율도 개선된다. 급수를 추기증기로 데우는 재생 사이클이라면 팽창선 도중에서 증기를 뽑아 급수가열 쪽으로 보내는 형태가 되어 팽창선이 다시 위로 꺾이지 않고, 디젤 사이클(정압가열·정적방열)이나 합성(사바테) 사이클(정적가열+정압가열)은 내연기관 사이클이어서 어느 쪽도 이런 선도가 나오지 않는다.

열손실이 없다고 보면 금속이 잃은 열량과 물이 얻은 열량이 같다.

$50\times0.5\times(250-30)=m_{물}\times4.18\times(30-20)$

$5500=41.8\,m_{물}\ \Rightarrow\ m_{물}\approx131.6\ \mathrm{kg}$이다.

카르노사이클은 두 개의 등온과정과 두 개의 단열과정으로만 구성된 가역 사이클로, 동일한 고열원·저열원 온도 조건에서 이론적으로 가장 높은 열효율을 갖는 이상적인 열기관 사이클이다.

랭킨사이클, 재열사이클, 재생사이클은 실제 증기원동소에서 사용되는 실용 사이클로, 카르노사이클의 효율에 근접하도록 개선한 것일 뿐 그 이상성을 넘어서지는 못한다.

절대온도로 환산하면 고열원 $T_H=873\ \mathrm{K}$, 저열원 $T_L=283\ \mathrm{K}$이다. 가역 카르노사이클에서는 $\dfrac{Q_H}{T_H}=\dfrac{Q_L}{T_L}$이 성립한다.

$Q_H=Q_L\times\dfrac{T_H}{T_L}=3.5\times\dfrac{873}{283}\approx10.8\ \mathrm{kJ}$

사이클당 실제 일은 $W=Q_H-Q_L\approx10.8-3.5\approx7.3\ \mathrm{kJ}$이다.

오토사이클의 열효율은 압축비 $\varepsilon$과 비열비 $k$로 $\eta = 1-\left(\dfrac{1}{\varepsilon}\right)^{k-1}$로 계산된다.

$\varepsilon=7$, $k=1.4$를 대입하면 $\eta = 1-\left(\dfrac{1}{7}\right)^{0.4} \approx 1-0.459 \approx 0.54$로, 약 54%의 열효율을 얻는다.

비례대(Proportional Band)는 조절기의 전체 측정범위에 대해 조작량이 최대로 변화하는 데 필요한 측정값 변화폭의 비율로 정의된다.

전체 측정범위는 $100-50=50\ \mathrm{^\circ F}$이고, 조작량이 대응하는 측정온도 변화폭은 $70-66=4\ \mathrm{^\circ F}$이므로, 비례대는 $\dfrac{4}{50}\times100 = 8\%$로 계산된다.

압력계 입구에 다는 것은 스너버(맥동 완충기)이다.

스너버는 압력계 입구의 유로를 좁게 조여(초크) 급격한 압력 변동이 탄성소자에 그대로 전달되지 않게 완충하는 부품이다.

• 체크 밸브 — 역류 방지용이다.
• 격막 실 — 부식성·고점도 유체를 압력계와 격리하는 용도이다.
• 공기빼기 밸브 — 배관 내 공기 배출용이다.

미연소가스계는 불완전연소로 생기는 미연소 성분인 CO와 H2의 농도를 측정하여 연소상태를 판단하는 가스분석계이다.

탄산가스계는 CO2 농도, 과잉공기계·질소가스계는 각각 과잉공기량이나 질소 농도를 통해 연소상태를 파악하는 계기로, CO·H2 측정이 주목적인 계기와는 구분된다.

다이어프램(diaphragm)은 압력 측정 기기나 펌프 등에서 압력 변화를 감지하거나 전달하는 얇은 막 부품으로, 유연성과 탄성이 필수적이다. 가죽, 스테인리스강, 구리는 모두 얇게 가공할 수 있으며 적절한 탄성과 복원력을 갖춰 다이어프램 재질로 실제 사용되어 왔다. 반면 탄소강은 경도가 높고 취성이 커 반복적인 굽힘과 수축을 견디기 어렵고, 다이어프램 용도의 재질로는 부적합하여 산업 현장에서 다이어프램 재질로 거의 사용되지 않는다.

공업용 표준 백금 측온저항체(Pt100)는 0℃에서 100Ω이 되도록 만든 것을 표준으로 삼는다. 따라서 0℃에서 500Ω을 표준으로 한다는 설명은 실제 표준값과 달라 틀린 내용이다.

백금 측온저항체는 약 500℃ 부근까지 사용 가능하고, 저항온도계수가 비교적 작지만 경년변화가 적어 안정성이 우수하며, 저항 변화를 검출하는 방식의 특성상 지시에 다소 시간 지연이 있는 것은 실제 특징에 해당한다.

감도는 측정량이 변할 때 계기의 지시가 얼마나 크게 변하는지를 나타내며
$\text{감도} = \dfrac{\text{지시량의 변화}}{\text{측정량의 변화}}$ 로 정의한다.

그 역수 꼴은 감도가 아니며, 참값 대비 오차의 비는 상대오차, 반복 측정값의 흩어짐은 정밀도에 해당한다.

동작신호(편차)에 비례하는 양과 그 미분값(변화 속도)에 비례하는 양을 더해 조작량을 내보내는 제어동작은 비례미분(PD) 동작이다. 식으로는 $y = K_p\left(e + T_d \dfrac{de}{dt}\right)$ 로 쓴다.

그림의 조작량 파형이 이를 그대로 보여 준다. 편차가 일정한 속도로 커지는 구간에서는 비례항 때문에 조작량이 직선으로 상승하고, 여기에 변화 속도에 비례하는 미분항이 일정한 크기만큼 얹혀 처음부터 한 단 올라간 상태로 출발한다. 편차의 변화가 멈추는 순간 미분항이 0이 되므로 조작량은 계단 모양으로 뚝 떨어진 뒤 비례항 몫만 남아 수평을 유지한다.

미분 동작만 있다면 편차가 일정해진 뒤 조작량이 0으로 돌아가 수평 잔류구간이 생기지 않고, 비례 동작만 있다면 미분항이 만드는 계단형 상승·하강이 나타나지 않는다. 또 적분항이 없으므로 편차를 완전히 없애지 못해 잔류편차(오프셋)는 남는다.

이상기체 상태방정식으로 밀도를 구하면 $\rho=\dfrac{P}{RT}=\dfrac{200000}{287\times296}\approx2.35\ \mathrm{kg/m^3}$이다.

배관 단면적은 $A=\dfrac{\pi D^2}{4}=\dfrac{\pi\times0.4^2}{4}\approx0.1257\ \mathrm{m^2}$이고, 질량유량 $\dot m=\rho A V$ 관계에서 평균속도는 $V=\dfrac{\dot m}{\rho A}=\dfrac{5}{2.35\times0.1257}\approx16.9\ \mathrm{m/s}$로 계산된다.

저항식(전기저항식) 습도계는 염화리튬 등 흡습성 물질의 저항 변화를 교류전압으로 측정해 상대습도를 지시하는 방식으로, 저온 측정이 가능하고 연속기록·원격측정·자동제어에 적합해 널리 쓰인다.

따라서 응답이 늦고 정도가 좋지 않다는 설명은 이 방식의 실제 특성과 반대되는 서술이다.

오르자트법은 시료가스를 수산화칼륨, 피로갈롤, 암모니아성 염화제일구리 용액 등 특정 흡수제에 순차적으로 흡수시켜 흡수 전후의 부피 감소량으로 CO₂, O₂, CO 등의 성분을 정량하는 대표적인 화학적 흡수식 가스분석법이다.

밀도법, 자기법(자기적 성질 이용), 음향법(음속 이용)은 성분가스의 물리적 성질 차이를 이용하는 물리적 분석법으로 흡수 과정을 거치지 않는다.

바이메탈 온도계는 열팽창계수가 서로 다른 두 금속판을 맞붙여 만든 것으로, 온도가 변하면 두 금속의 열팽창계수 차이 때문에 팽창량이 달라져 판이 휘어지는 원리를 이용해 온도를 지시한다.

액주식 압력계는 U자관, 단관식, 링밸런스식처럼 액체 기둥의 높이차를 이용해 압력을 측정하는 방식이다.

격막식(다이어프램) 압력계는 탄성체(격막)의 변형을 이용하는 탄성식 압력계에 속하므로 액주식으로 분류되지 않는다.

보일러의 자동제어(ABC)는 크게 연소제어, 급수제어, 온도제어(증기온도 제어) 등으로 구분되며, 이들은 각각 연소량, 보일러 수위, 증기온도를 목표값에 맞추는 제어이다.

위치제어는 일반적인 서보기구의 제어 방식 중 하나일 뿐 보일러 자동제어의 표준 분류에 속하지 않는다.

중량은 비중량과 부피의 곱으로 구해진다.

18L를 m³ 단위로 바꾸면 0.018m³이므로 $W = \gamma \times V = 900\,\mathrm{kgf/m^3}\times0.018\,\mathrm{m^3} = 16.2\,\mathrm{kgf}$이다.

자동제어계는 일반적으로 제어량을 검출부에서 검출한 뒤, 이를 목표값(설정값)과 비교하여 편차를 구하고, 그 편차를 바탕으로 조절부가 판단하여 조작량을 결정한 다음, 조작부가 실제로 조작을 실행하는 순서로 동작한다.

따라서 검출 → 비교 → 판단 → 조작의 순서가 자동제어의 일반적인 동작 흐름에 해당한다.

온ㆍ오프(On-Off) 동작은 제어량이 설정값을 넘으면 조작부를 완전히 열거나 닫는 2위치 제어로, 조작량이 연속적으로 변화하지 않고 단속적으로만 동작하는 대표적인 불연속 제어 방식이다.

탱크의 액위처럼 어느 정도의 사이클링(헌팅)이 허용되는 제어대상에는 구조가 간단하고 저렴한 온ㆍ오프 동작이 널리 쓰이는 반면, P·PI·PD 동작은 조작량이 편차에 따라 연속적으로 변화하는 연속 제어 동작에 속한다.

부자(float)식 액면계는 액면 위에 뜬 부자의 상하 위치 변화를 검출해 액위를 측정하는 방식으로, 구조가 간단하고 밀폐 용기 등 고압 조건에서도 사용할 수 있으며, 액면의 상한·하한에 리미트 스위치를 설치해 경보용으로 활용할 수 있다.

다만 부자가 액면의 움직임을 그대로 따라가는 구조이므로 액면이 심하게 요동치는 곳에서는 오히려 부자가 흔들려 지시값이 불안정해지기 때문에, 그런 환경에는 적합하지 않다.

연소식 O2계는 시료 가스 중 산소와 가연성 가스를 촉매(주로 팔라듐계)로 반응시켜 발생하는 온도 상승이나 저항 변화를 이용해 산소 농도를 구하는 화학적 가스분석계로, 원리가 비교적 간단하고 취급이 쉽다.

다만 가스의 유량이 변동하면 반응에 관여하는 시료량도 달라져 지시값에 오차가 발생하므로, 유량변동에도 오차가 없다는 설명은 옳지 않다.

로터 미터(면적식 유량계)는 테이퍼진 관 속에서 유체 흐름에 의해 부자(플로트)가 상승·정지하는 위치, 즉 유체가 통과하는 단면적의 변화로부터 눈금을 직접 읽어 유량을 알 수 있는 방식으로, 별도의 차압 측정이 필요 없다.

피토관, 벤투리 미터, 오리피스 미터는 모두 교축부 전후의 압력차(차압)를 측정한 뒤 이를 유량으로 환산하는 차압식 유량계이므로, 문제에서 말하는 방식과는 다르다.

SI 단위계의 기본단위는 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 열역학적 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd)의 7개이다.

압력은 힘을 면적으로 나눈 값($\mathrm{N/m^2}$)으로 정의되는 유도단위이므로, 기본단위에는 포함되지 않는다.

요(가마)의 구조 및 형상에 따른 분류는 연속적으로 소성물을 이동시키는 터널요, 대차에 실어 넣고 빼는 셔틀요, 가마 몸체가 옆으로 긴 횡요처럼 가마의 형태·조업 구조를 기준으로 나눈다.

승염식요는 불꽃이 아래에서 위로 올라가는 불꽃의 진행(흐름) 방향을 기준으로 한 분류(승염식·횡염식·도염식)에 속하므로, 구조 및 형상에 의한 분류와는 기준 자체가 다르다.

효율관리기자재는 삼상유도전동기, 전기냉장고·세탁기 등 가전기기, 자동차 등 일반적으로 널리 보급되어 에너지 소비효율 관리가 필요한 기자재를 대상으로 지정된다.

전기철도는 개별 기자재가 아니라 대규모 교통시설(운송시스템)에 해당하여 효율관리기자재 지정 대상 품목군에 포함되지 않는다.

내화물의 스폴링(박락)은 원인에 따라 급격한 온도변화로 인한 열적 스폴링, 외력이나 충격에 의한 기계적 스폴링, 슬래그 등과의 반응으로 조직이 변질되어 일어나는 조직적(구조적) 스폴링의 세 가지로 분류하는 것이 일반적이다.

화학적 반응 자체는 조직적 스폴링을 일으키는 원인 중 하나로 다뤄질 뿐, '화학적 스폴링'이라는 별도의 분류 명칭으로는 통상 쓰이지 않는다.

에너지이용 합리화법에 따라 기후에너지환경부장관은 에너지의 효율적 이용과 수요 관리 등을 위한 에너지이용 합리화에 관한 기본계획을 5년마다 수립하도록 규정되어 있다.

이 기본계획을 바탕으로 매년 실행계획이 수립·시행되는 구조이므로, 3년·7년·10년은 법령상 기본계획 수립 주기와는 다르다.

회전요는 약간 기울어진 원통이 회전하면서 원료가 높은 투입구 쪽에서 낮은 배출구 쪽으로 이동한다.

버너는 배출구 쪽에 있어 연소가스가 원료와 반대 방향으로 흐르며 열을 주고받는다.

• 윤요 — 제품을 그대로 두고 소성대(불)가 소성실을 차례로 옮겨 가는 연속식이며, 제품을 대차로 이동시키는 것은 터널요이다.
• 선가마 — 원료를 위에서 넣고 아래로 내려오는 동안 소성해 바닥에서 꺼낸다.
• 단가마 — 매번 가마를 식혔다 다시 데워야 하므로 연속식보다 열효율이 낮다.

다이어프램밸브는 얇은 격막(다이어프램)으로 유로를 개폐하는 구조여서 기밀 유지를 위한 별도의 패킹이 필요 없고, 유체의 흐름이 밸브 기구에 주는 영향이 비교적 적으며, 산 등 부식성 화학약품을 차단하는 배관에 널리 사용된다.

다만 유체의 역류를 방지하는 것은 체크밸브(역지밸브)의 주된 용도이므로, 이를 다이어프램밸브의 특징으로 든 설명이 틀렸다.

검사대상기기의 검사유효기간은 원칙적으로 검사에 합격한 날의 다음 날부터 계산한다. 다만 검사에 합격한 날이 종전 검사유효기간 만료일 이전 30일 이내인 경우에는, 남은 기간이 중복해서 계산되지 않도록 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 기산한다.

따라서 이 기산 특례를 '만료일 이전 60일 이내'로 서술한 설명은 법령이 정한 기준일수와 맞지 않는다.

이 밖에 검사를 연기한 경우 검사유효기간 만료일의 다음 날부터 계산한다는 것, 안전관리나 에너지효율 향상을 위하여 부득이하다고 인정될 때 검사유효기간을 조정할 수 있다는 것은 모두 법령에 규정된 내용이다.

에너지법에서 "연료"란 석유·가스·석탄, 그 밖에 열을 얻을 목적으로 사용할 수 있는 가연성 물질을 말한다.

다만 제철용 원료탄과 같이 제품의 원료로 사용되는 것은 연소를 목적으로 사용되는 것이 아니므로 이 법이 정의하는 연료의 범위에서 제외된다. 석유·원유가스·천연가스는 모두 연소용 에너지원으로 연료에 해당한다.

에너지이용 합리화법상 에너지다소비사업자는 연료·열 및 전력의 연간 사용량 합계가 2,000티오이(TOE) 이상인 자를 말한다.

이에 해당하는 사업자는 매년 에너지사용량 등을 신고하여야 하고 에너지진단 대상이 되는 등 법이 정한 관리 의무를 지게 되므로, 기준 수치를 1천·3천·5천 티오이로 혼동하지 않도록 정확히 기억해 두어야 한다.

슬리브형(sleeve type) 신축이음은 슬리브와 패킹을 이용해 관의 축방향 신축을 흡수하는 방식으로, 단식과 복식의 2종류가 있으나 패킹의 내구성 한계 때문에 고온·고압보다는 비교적 저압 배관에 주로 사용된다. 따라서 "고온, 고압에 사용한다"는 설명이 틀린 내용이다.

나머지는 모두 옳은 설명으로, 루프형(만곡관형)은 고압에 잘 견뎌 고압증기의 옥외 배관에 쓰이고, 벨로즈형은 신축을 벨로즈가 흡수해 관에 응력이 거의 생기지 않으며, 스위블형은 온수나 저압증기 배관에 쓰이되 신축량이 크면 나사부에서 누설될 염려가 있다.

에너지사용계획 검토 결과에 따른 조치요청을 이행하기 위해 제출하는 이행계획에는 누가, 어떤 방법으로, 언제까지 이행할 것인지를 밝히는 이행주체, 이행방법, 이행시기 등이 포함되어야 한다.

이행이 이루어지는 물리적 장소는 이행계획서에 별도로 요구되는 필수 항목이 아니다.

법령에서 에너지사용자란 에너지사용시설의 소유자 또는 관리자를 말한다고 정의하고 있다. 따라서 에너지를 전환하여 사용하는 자라고 설명한 것은 법령상 정의와 다른 틀린 내용이다.

에너지를 연료·열 및 전기로 정의하는 것, 연료를 석유·가스·석탄 그 밖에 열을 발생하는 열원으로 정의하는 것, 에너지사용기자재를 열사용기자재나 그 밖에 에너지를 사용하는 기자재로 정의하는 것은 법령상 정의와 일치한다.

일반적인 건축·단열 재료의 열전도율은 공기 < 스티로폼(발포단열재) < 석고보드 < 물 < 유리 < 콘크리트 순으로 커진다. 정지된 공기는 대류가 억제되면 단열성이 가장 좋고, 콘크리트처럼 치밀한 재료일수록 열이 잘 전달된다.

따라서 공기에서 시작해 스티로폼, 석고보드, 물, 유리를 거쳐 콘크리트로 끝나는 순서가 열전도율이 낮은 재료에서 높은 재료로 가는 순서에 해당한다.

에너지다소비사업자의 신고사항은 전년도의 분기별 에너지사용량·제품생산량, 해당 연도의 분기별 에너지사용예정량·제품생산예정량, 에너지사용기자재의 현황, 전년도의 분기별 에너지이용 합리화 실적 및 해당 연도의 분기별 계획, 에너지관리자의 현황이다.

즉 계획에 관한 신고는 해당 연도분까지이며, 아직 도래하지 않은 내년도의 분기별 에너지이용 합리화 계획은 신고사항에 포함되지 않는다.

에너지이용 합리화법상 검사대상기기와 관련해 조종자(현행 법령의 검사대상기기관리자)를 정당한 사유 없이 선임하지 않은 자, 검사를 받지 않은 자, 불합격한 기기를 임의로 사용한 자는 모두 검사대상기기의 안전관리 의무를 위반한 것으로, 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금 조항이 함께 적용되는 대상이다.

반면 최저소비효율기준에 미달된 효율관리기자재를 생산한 자는 검사대상기기의 안전·검사 의무 위반이 아니라 효율관리기자재의 기준 준수 의무 위반에 해당하여 별도의 벌칙 조항이 적용되므로, 이 문제에서 묻는 1천만원 이하 벌금 대상에는 해당되지 않는다.

보온재 내부의 기공에 들어 있는 기체의 열전도율은 분자량이 작을수록 커지는 경향이 있다. 분자량이 작은 기체일수록 분자의 운동속도가 빨라 열을 더 활발하게 전달하기 때문이다.

따라서 보온재 내부의 공기를 공기보다 분자량이 작은 가스로 치환하면 그 보온재의 열전도율은 크게 된다.

이는 헬륨·수소처럼 가벼운 기체의 열전도율이 공기보다 높은 것과 같은 원리이다.

에너지법(및 에너지이용합리화법)에서 '열사용기자재'란 연료 및 열을 사용하는 기기, 축열식 전기기기와 단열성 자재로서 기후에너지환경부령으로 정하는 것을 말한다.

보기에서는 이를 '핵연료를 사용하는 기기'이자 '기획재정부령'이 정하는 것으로 설명하고 있는데, 열사용기자재는 핵연료가 아닌 연료·열을 사용하는 일반적인 기기를 가리키며 이를 정하는 부령도 기후에너지환경부령이므로 이 설명은 옳지 않다.

에너지사용기자재, 에너지공급설비, 에너지사용시설에 대한 나머지 정의들은 실제 법령상의 정의와 부합한다.

배관 지지장치는 배관의 온도변화에 따른 신축, 기울기 조정, 수격현상 및 외부 진동·하중에 안전하게 대응할 수 있도록 설계해야 한다.

반대로 배관 자체에서 발생하는 진동과 소음은 지지장치를 통해 외부(건물 구조체 등)로 쉽게 전달되지 않도록 차단·완충해야 하므로, "진동과 소음을 외부로 쉽게 전달할 수 있어야 한다"는 설명은 배관 지지의 필요조건과 반대되는 내용이다.

대기전력경고표지대상제품이 대기전력저감기준에 미달하면 제조업자·수입업자는 그 제품에 대기전력경고표지를 하여야 한다.

법령은 표시 의무를 두었을 뿐 생산·판매나 수입을 금지하지 않으므로, 경고표지를 붙인 제품은 판매할 수 있다.

대기전력저감우수제품 표시는 기준에 적합 판정을 받은 경우에만 할 수 있다.

단열재를 사용하면 재료의 열전도계수와 열확산계수가 작아져 열이 빠져나가는 속도가 느려지고, 노 내부의 온도 편차가 줄어들어 온도가 균일하게 유지되는 효과가 나타난다.

반대로 스폴링(spalling)은 급격한 온도변화로 인한 열응력 때문에 내화물 표면이 박리·파손되는 현상으로, 단열은 온도구배를 완만하게 하여 오히려 스폴링을 억제하는 방향으로 작용한다. 따라서 스폴링 현상을 촉진시킨다는 설명은 단열 효과와 반대되는 내용이다.

보일러 급수의 청관제는 목적에 따라 종류가 나뉘는데, pH조정제로는 암모니아, 연화제로는 인산소다(인산나트륨), 탈산소제로는 히드라진이 사용되는 것이 맞다.

반면 아황산소다(아황산나트륨)는 산소를 제거하는 탈산소제 계열의 약품으로 주로 쓰이며, 가성취화방지제로는 질산나트륨이나 인산나트륨, 탄닌 등이 사용된다. 따라서 가성취화방지제와 아황산소다를 연결한 것은 목적과 약품이 서로 맞지 않는다.

핵비등(nucleate boiling)은 가열면 위 여러 지점에서 개별적으로 기포가 발생·성장·이탈하면서 열전달이 매우 활발해져 열유속이 급격히 증가하는 비등 형태이다. 설명된 현상은 이러한 핵비등의 특징과 일치한다.

단상액체 자연대류는 아직 기포가 생기지 않고 대류만으로 열이 전달되는 초기 구간, 천이비등은 핵비등에서 막비등으로 넘어가는 불안정한 구간으로 오히려 열유속이 감소하며, 포밍은 액체 표면에 거품이 형성되는 현상으로 비등 형태 분류와는 다른 개념이다.

압력용기는 1개소 이상 접지하고, 기초가 내려앉거나 갈라지지 않도록 견고해야 하며, 화상 위험이 있는 고온배관은 보온해야 한다. 여기까지는 설치기준과 일치하는 내용이다.

다만 본체와 바닥 사이는 바닥으로부터 100mm 이상의 높이를 확보하도록 정하고 있다. 30mm 이상이라는 서술은 기준보다 훨씬 낮은 값이므로 틀린 내용이며, 바닥에서 충분히 띄워야 하부 점검과 통풍이 가능해 부식을 막을 수 있다.

ppm(parts per million)은 백만분율을 뜻하며, 급수 수질관리에서는 물 1000mL(=1L) 중에 함유된 시료(불순물 등)의 양을 mg 단위로 표시한 농도 단위로 사용된다.

즉 1ppm은 $1\ \mathrm{mg}/1000\ \mathrm{mL} = 1\ \mathrm{mg/L}$에 해당하며, 같은 부피 기준을 g으로 표시하거나 기준 부피를 1mL·100mL로 잡은 나머지 선택지들은 실제 ppm 정의와 단위가 맞지 않는다.

노통보일러의 수면계 최저 수위는 노통 최고부(플랜지 부분 제외) 위 100mm 지점에 부착하도록 정해져 있다. 이는 운전 중 노통이 항상 수면 아래에 충분히 잠겨 과열·손상을 방지하기 위한 기준이다.

인젝터는 증기의 분사에너지로 급수를 보일러에 밀어넣는 급수설비이므로, 물이 먼저 준비된 뒤에 증기를 보내는 순서로 조작해야 한다. 순서는 인젝터의 정지변(출구 정지밸브) → 급수변 → 증기변 → 인젝터 핸들이다.

정지변을 먼저 열어 보일러로 가는 토출 경로를 확보하고, 다음에 급수변을 열어 흡입측에 물을 채운다. 그 상태에서 증기변을 열어 구동증기를 공급하고, 마지막으로 핸들을 열어 급수량을 조절하며 작동시킨다. 정지 시에는 이 순서의 역순으로 닫는다.

물이 차기 전에 증기를 먼저 보내면 노즐이 과열되어 인젝터가 작동하지 않는(불통) 현상이 생긴다. 급수온도가 너무 높거나(약 50 ℃ 이상), 증기압이 낮거나, 흡입관에 공기가 새는 경우에도 같은 불통이 발생한다.

증발량 2ton/h(=2000kg/h)를 최대 증발률 25kg/m²·h로 나누면 이 보일러의 전열면적은 $A = \dfrac{2000}{25} = 80\ \mathrm{m^2}$ 로 산출된다.

평균 증발률을 최대 증발률의 90%로 하면 $25 \times 0.9 = 22.5\ \mathrm{kg/(m^2\cdot h)}$ 이므로, 평균 증발량은 $80 \times 22.5 = 1800\ \mathrm{kg/h}$ 가 된다.

급수펌프는 크게 왕복식과 회전식(원심식)으로 나뉜다. 터빈펌프는 임펠러의 회전으로 물을 밀어내는 원심식(회전식) 펌프에 해당한다.

워싱턴펌프, 피스톤펌프, 플런저펌프는 모두 피스톤이나 플런저의 왕복 운동으로 급수를 압송하는 왕복식 펌프이다.

프라이밍·포밍이 발생하면 보일러수 내 기포·물방울이 증기와 함께 배출되는 캐리오버가 심해지므로, 연소량을 줄이고 증기 취출을 서서히 하며 저압에서 무리하게 운전하지 않는 것이 올바른 조치이다.

반면 안전밸브를 전개하여 압력을 급격히 낮추는 것은 압력의 급강하로 보일러수가 순간적으로 재비등(flashing)하며 오히려 프라이밍·포밍을 더 악화시킬 수 있어 적절한 조치가 아니다.

연속방정식 $Q=AV=\dfrac{\pi D^2}{4}V$ 에서 내경을 풀면 $D=\sqrt{\dfrac{4Q}{\pi V}}$ 이고, 이때 D의 단위는 m 이다.

구하려는 값은 mm 단위 내경이므로 1000을 곱한다. $D=1000\sqrt{\dfrac{4}{\pi}}\sqrt{\dfrac{Q}{V}}=1000\times1.1284\sqrt{\dfrac{Q}{V}}\fallingdotseq1128\sqrt{\dfrac{Q}{V}}$ 가 된다.

즉 계수 1128 안에 이미 $\sqrt{4/\pi}$ 와 단위환산 1000이 모두 들어 있다. 따라서 근호 안에 $\pi$ 를 다시 넣은 식은 $\pi$ 를 두 번 반영한 것이고, Q와 V를 뒤집은 식은 유량이 클수록 관이 가늘어진다는 뜻이 되어 틀린다.

보일러 설치검사 기준에서는 보일러 동체 최상부로부터 상부 건축구조물(천장, 보 등)까지 최소 1.2m 이상의 여유 공간을 확보하도록 하고 있다. 이는 점검·정비 작업 공간과 안전거리를 확보하기 위함이다.

동체 최상부까지의 높이가 4.4m이므로, 필요한 최소 천장고는 $4.4\,\mathrm{m} + 1.2\,\mathrm{m} = 5.6\,\mathrm{m}$이다.

자연순환식 수관보일러는 상승관과 하강관 사이 물의 비중차(밀도차)에 의해 순환하므로, 수관을 경사지게 하거나 관 직경을 크게 하고, 비중차를 크게 할수록 순환력이 커진다.

그러나 보일러 압력이 높아질수록 포화수와 포화증기의 밀도 차이가 오히려 줄어들기 때문에, 발생증기의 압력이 높을수록 순환력이 커진다는 설명은 실제 순환 원리와 반대된다.

노통연관보일러에서 연소가스의 고온부인 노통과, 그 열의 영향을 받는 연관 사이에는 국부적인 과열이나 열팽창으로 인한 접촉·손상을 막기 위해 일정 거리 이상의 틈새를 두어야 한다.

노통 바깥 면과 가장 가까운 연관의 면 사이는 50mm 이상의 틈새를 두도록 하는 것이 보일러 구조 설계 기준이다.

보일러 동체와 같은 원통형 압력용기의 최소 두께는 $t = \dfrac{P \cdot D}{200\,\sigma_a\,\eta} + C$ (단, $P$: 사용압력[kgf/cm²], $D$: 내경[mm], $\sigma_a$: 허용응력[kgf/mm²], $\eta$: 이음효율, $C$: 부식여유[mm])로 구한다.

허용응력은 인장강도를 안전율로 나누어 $\sigma_a = \dfrac{40}{4.5} \approx 8.89\ \mathrm{kgf/mm^2}$이 되고, 이를 대입하면 $t = \dfrac{10\times2000}{200\times8.89\times0.7} + 2 \approx 16.1 + 2 \approx 18\ \mathrm{mm}$로 계산된다.

따라서 부식여유를 포함한 필요 강판 두께는 약 18mm이며, 이는 제시된 조건을 그대로 반영한 결과이다.

파형노통과 같이 곡면 형상으로 보강된 노통의 최소 두께는 $t = \dfrac{10 P D}{C}$ ($t$: mm, $P$: 최고사용압력 MPa, $D$: 노통 평균지름 mm, $C$: 파형 형상에 따른 정수)로 구한다.

주어진 값을 대입하면 $t = \dfrac{10 \times 1.5 \times 1100}{1100} = 15\,\mathrm{mm}$이므로 최소 두께는 15mm 이상이어야 한다.

바이메탈식과 벨로스식이 온도조절식 트랩에 속해 응축수의 현열 일부를 설비 안에서 더 쓸 수 있다.

온도조절식 트랩은 증기와 응축수의 온도차를 감지해 작동하므로, 응축수가 포화온도보다 일정 정도 식은 뒤에야 열려 과냉된 응축수를 내보낸다.

• 버킷식·플로트식 — 부력 차를 이용하는 기계식으로 응축수가 생기는 대로 포화온도 부근에서 배출한다.
• 디스크식·오리피스식 — 유속·압력 변화를 이용하는 열역학식이다.

기동 시 트랩에서 필요로 하는 응축수량은 강관을 외부온도에서 포화온도까지 데우는 데 드는 열량을 증발잠열로 나누어 구한다. 강관 총중량 $W$, 강관 비열 $C$, 온도차 $\Delta t$를 대입하면 $Q=W C \Delta t=300\times0.11\times104.25\approx3440\,\mathrm{kcal}$이다.

이 열량을 증발잠열로 나누면 응축수량은 $\dfrac{3440}{536.1}\approx6.4\,\mathrm{kg}$이 된다.

콘덴싱 보일러에서 생기는 응축수는 질소·황산화물이 녹아 산성을 띠므로 응축 열교환부는 스테인리스강 등 내식 재료로 만들고, 응축수가 고이지 않게 경사와 배수(중화) 경로를 둔다.

콘덴싱 보일러는 배기가스를 노점 이하로 냉각해 수증기의 잠열까지 회수하는 방식이다.

노점 이상 유지나 현열만 회수하는 것은 일반 보일러의 개념이다.

과열기는 보일러 본체에서 발생한 포화증기를 더 가열하여 과열증기로 만드는 장치로, 증기의 엔탈피를 높여 터빈 등에서 얻는 일량과 효율을 늘리고, 수분이 없는 건조한 증기를 공급함으로써 배관 내 마찰저항 감소와 부식 방지에도 기여한다.

다만 과열기는 증기의 온도를 높이는 장치이지 압력을 높이는 장치가 아니므로, '포화증기의 압력증가'는 과열기의 실제 역할과 맞지 않는다.

Na형 양이온교환수지를 이용한 경수연화는 수지가 원래 가지고 있던 나트륨이온(Na+)을 물속으로 내보내는 대신, 물속의 경도 성분인 칼슘이온(Ca2+)·마그네슘이온(Mg2+) 등의 양이온이 수지 성분과 결합하도록 하는 이온교환 반응으로 경도를 제거한다.

이 과정은 양이온만을 대상으로 하는 반응이므로 산소 원자가 수지와 결합한다거나, 음이온까지 함께 결합한다거나, 물속의 모든 이물질을 제거한다는 설명은 실제 연화 원리와 다르다.