2023년 2회 기출복원 모의고사

세정식 집진장치는 물을 분사해 만든 액방울이나 액막에 함진 배기가스를 충돌시켜 분진 입자를 액체에 부착·포집한 뒤 분리하는 방식이다.

중력식·관성력식·원심력식은 입자의 무게나 관성, 원심력을 이용해 건식으로 분리하는 방식으로 액체를 이용하지 않는다.

고위발열량에서 저위발열량으로 환산할 때는 연료 중 수소가 연소하며 생성하는 수분과 원래 함유된 수분이 증발하는 데 쓰이는 잠열을 빼준다.

$H_l = H_h - 600(9H+W)$ 식에 수소 H=0.15kg/kg, 수분 W=0.003kg/kg, Hh=10000 kcal/kg을 대입하면 $H_l = 10000-600\times(9\times0.15+0.003)\approx9188\ \mathrm{kcal/kg}$이 된다.

중유 2kg 기준 총 저위발열량은 $9188\times2\approx18400\ \mathrm{kcal}$로 계산된다.

과열증기는 건도 1인 건포화증기를 포화온도 이상으로 더 가열하여 온도를 높인 증기를 말한다. 압력은 그대로 두고 온도만 상승시키므로 부피가 커지고 과열도가 생긴다.

보일러에서 처음 발생한 증기나 습포화증기의 압력·온도를 높인 것은 과열증기가 아니라 습증기 또는 포화증기 단계에 해당하며, 수분이 전혀 없다는 설명은 건포화증기의 특징이지 과열증기만의 정의는 아니다.

버드 네스트 현상은 석탄 연소 시 생성된 재(비산재)가 튜브 지지대나 튜브 사이에 걸려 새 둥지 모양으로 얽혀 쌓이는 현상이다.

이는 고온의 배가스가 지나가는 과열기 튜브열에서 주로 발생하여 전열을 방해하고 배가스 유로를 막는 피해를 일으킨다.

2단 연소, 배기가스 재순환 연소, 저산소(과잉공기 저감) 연소는 모두 화염 온도를 낮추거나 국부적인 산소 농도를 낮추어 열적 NOx 생성을 억제하는 대표적인 연소 방법이다.

반대로 연소용 공기를 고온으로 예열하면 화염 온도가 상승해 열적 NOx 생성이 촉진되므로, NOx 억제 방법과는 가장 거리가 멀다.

중유 첨가제에는 회분·슬러지 성분을 미세하게 분산시켜 침전을 막는 슬러지 분산제, 연소를 돕는 조연제, 연소가스나 저온부식으로부터 설비를 보호하는 부식방지제 등이 있다.

안티녹제(옥탄가 향상제)는 가솔린 기관에서 노킹을 방지하기 위해 쓰이는 첨가제로 중유 연소·보일러 설비와는 관련이 없어 중유 첨가제 종류에 포함되지 않는다.

분무식 버너에 속하지 않는 것은 포트형 버너이다.

포트형은 연료를 분무하지 않고 용기(포트)에서 기화시켜 연소시키는 기화식 버너이다.

• 유압식 버너는 연료에 압력을 가해 노즐로 분사·미립화하는 분무식이다.
• 회전식 버너는 회전컵의 원심력으로 연료를 미립화하는 분무식이다.
• 기류식 버너는 공기나 증기의 흐름으로 연료를 미립화하는 분무식이다.

탄소 2 kg의 이론공기량은 17.8 $Nm^{3}$이다.

$\mathrm{C}+\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{CO_2}$ 에서 탄소 12 kg 이 산소 22.4 $Nm^{3}$ 를 필요로 한다.

$O_0=\dfrac{22.4}{12}\times 2\approx 3.73\ \mathrm{Nm^3}$

공기 중 산소 비율 0.21 로 나누면 $A_0=\dfrac{3.73}{0.21}\approx 17.8\ \mathrm{Nm^3}$

• 나머지 값들은 이 계산 결과와 맞지 않는다.

여과 집진장치(백필터)는 여재를 통해 입자를 물리적으로 걸러내는 방식으로, 서브마이크론 크기의 미세입자까지도 높은 효율로 포집할 수 있어 입자 크기에 관계없이 집진효율이 가장 높은 방식으로 알려져 있다.

중력·원심력 집진장치는 입자가 작아질수록 효율이 급격히 떨어지고, 세정 집진장치 역시 미세입자에 대해서는 여과식보다 효율이 낮은 편이다.

섭씨와 화씨의 관계식은 $^\circ\mathrm{F} = \dfrac{9}{5}\,^\circ\mathrm{C} + 32$이며, 두 눈금이 같아지는 지점을 구하려면 $t = \dfrac{9}{5}t + 32$를 풀면 된다.

이를 정리하면 $t = -40$이 되어, 섭씨 -40도와 화씨 -40도가 같은 온도를 나타내는 유일한 지점임을 알 수 있다.

인화점은 가연성 액체 표면에서 발생한 증기가 작은 불씨(점화원)에 의해 순간적으로 불이 붙는 최저온도를 말한다.

점화원 없이 스스로 발화하는 최저온도는 발화점(착화점)이고, 혼합가스 농도 범위는 연소범위(폭발범위)를 가리켜 인화점의 정의와는 다르다.

연소실 온도가 낮으면 오히려 매연이 늘어난다.

매연은 연료가 열분해되어 생긴 탄소 입자가 다 타지 못하고 배출되는 것이므로, 연소실 온도를 충분히 높게 유지해야 미연 탄소가 잘 연소된다.

적정 공기비 유지, 연소량에 맞는 통풍력 조절, 연료와 공기의 혼합 촉진은 모두 매연 억제 방법이다.

고체연료의 전황분(총 황 함량)을 측정하는 대표적인 방법은 에슈카법(Eschka method)이다. 시료를 산화마그네슘과 무수탄산나트륨을 섞은 에슈카 시약과 함께 회화시켜 황 성분을 황산염 형태로 고정한 뒤, 이를 황산바륨으로 침전시켜 정량한다.

리비히법은 시료를 연소시켜 생성된 물과 이산화탄소의 무게로 탄소·수소를 구하는 원소분석법이어서 황 정량과는 목적이 다르고, 중량법은 침전물의 무게로 성분을 구하는 일반적인 분석 원리를 가리키는 말이지 전황분 측정법의 이름이 아니다.

메탄의 완전연소 반응식 $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$은 좌우의 탄소 1개, 수소 4개, 산소 4개가 모두 균형을 이루므로 옳은 반응식이다.

에탄의 완전연소는 $C_2H_6 + \dfrac{7}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$이 되어야 하므로, 산소 3몰에 물 4몰로 적힌 식은 수소·산소 원자수가 맞지 않는다.

탄소가 3개인 탄화수소가 산소 5몰과 반응한다면 이산화탄소는 3몰이 나와야 하므로(프로판이라면 $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$) 이산화탄소 2몰·물 6몰로 적힌 식은 성립하지 않는다. 부탄도 $C_4H_{10} + \dfrac{13}{2}O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O$이어야 하므로 산소 6몰로 적힌 식은 산소 원자수가 부족하다.

분젠식 버너는 노즐에서 나오는 가스의 분출 에너지로 공기구멍을 통해 1차 공기를 빨아들여 혼합관에서 섞은 뒤 연소시킨다.

부족한 산소는 화염 주위의 2차 공기로 보충한다.

• 공기 전량을 송풍기로 넣는 방식 — 강제혼합식이다.
• 혼합 없이 확산만으로 타는 방식 — 적화식이다.
• 역화가 전혀 생기지 않음 — 1차 공기를 미리 섞기 때문에 오히려 역화 가능성이 있다.

이상기체의 가역 단열(등엔트로피) 과정에서는 $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 관계가 성립한다.

초기온도 T1=40+273=313K, k=1.67이므로 $\dfrac{k-1}{k}\approx0.401$, 압력비는 P2/P1=1/35이다. 이를 대입하면 $T_2 = 313\times(1/35)^{0.401}\approx75\ \mathrm{K}$로 계산된다.

액체연료는 고체연료와 달리 화학적 조성이 비교적 균일하여 품질이 일정하다는 것이 일반적 특징이다. 따라서 발열량은 높지만 품질이 일정하지 않다는 설명은 액체연료의 특징과 반대되므로 틀린 것이다.

액체연료는 연소온도가 높아 국부과열을 일으키기 쉽고, 인화점이 낮아 화재·역화의 위험이 크며, 연소 시 버너 소음이 발생하는 특징을 가지므로 나머지 보기는 옳은 설명이다.

메탄의 완전연소 반응식은 $\mathrm{CH_4+2O_2 \rightarrow CO_2+2H_2O}$이다. 이론산소량으로 연소시키면 공기 중 질소가 섞이지 않으므로, 생성되는 연소가스는 이산화탄소와 수증기뿐이다.

메탄 1Nm³당 CO₂ 1Nm³와 H₂O(수증기) 2Nm³가 생성되며, 수증기까지 포함한 습연소가스의 부피는 $1+2=3\,\mathrm{Nm^3}$가 된다.

강제 통풍은 압입통풍·흡입통풍·평형통풍으로 나뉘며, 연소실 입구에 송풍기를 두고 굴뚝 쪽에 배풍기를 함께 설치한 방식을 평형통풍이라 한다. 자연통풍은 굴뚝 높이와 배기가스 온도에 따라 통풍력의 한도가 정해진다.

강제통풍이라 해도 연소 후 발생하는 매연과 분진은 그대로 남으므로 별도의 집진장치가 필요 없다는 설명은 틀렸다.

연소(폭발)범위는 가연성 증기 농도가 지나치게 낮아 점화·화염전파가 일어나지 못하는 하한계 아래에서는 성립하지 않는다. 즉 연소하한계 이하에서는 가연성 증기의 농도가 너무 낮은 것이 원인이다.

반대로 상한계를 넘으면 가연성 증기 농도가 지나치게 높아(상대적으로 산소가 부족해) 연소가 유지되지 못하는 것이지 산소농도가 높은 것이 아니며, 일반적으로 온도나 압력이 높아지면 분자운동과 반응성이 커져 연소범위는 오히려 넓어지는 경향을 보이므로 좁아진다는 설명들은 옳지 않다.

비가역 과정에서는 계와 주위를 모두 포함한 전체(고립계)의 엔트로피가 항상 증가한다는 것이 열역학 제2법칙의 엔트로피 증가 원리이다. 밀폐 탱크의 공기가 열을 방출하며 대기 온도로 냉각되는 과정은 비가역 과정이므로 탱크와 대기의 엔트로피 변화량의 합은 0보다 커야 한다.

가역 과정이라면 전체 엔트로피 변화가 0이 되지만, 온도차를 두고 열이 이동하는 실제 냉각 과정은 비가역이므로 등호가 아닌 부등호 형태로 나타내는 것이 옳다.

단열 노즐에서 입구 속도를 무시할 때 출구 속도는 엔탈피 강하량으로부터 $V_2 = \sqrt{2\Delta h}$로 구할 수 있다.

$\Delta h = 15\,\mathrm{kJ/kg} = 15{,}000\,\mathrm{J/kg}$이므로 $V_2 = \sqrt{2\times15{,}000} \approx 173\,\mathrm{m/s}$이다.

유속이 늘어난 만큼 엔탈피가 줄어 기체 온도가 낮아집니다.

단열·무일 정상유동의 에너지식은 $h_{1}+\dfrac{V_{1}^{2}}{2}=h_{2}+\dfrac{V_{2}^{2}}{2}$ 이므로 유속이 늘면 그만큼 엔탈피가 줄어듭니다.
이상기체는 $h=c_{p}T$ 이므로 온도가 낮아집니다.

단열은 열 출입이 없다는 뜻일 뿐 온도가 일정하다는 뜻이 아니며, 운동에너지 증가분은 엔탈피에서 나오므로 온도가 오르지 않습니다.

흡수식 냉동시스템은 기계적인 압축기 대신 흡수기와 재생기(발생기) 사이의 열에너지, 그리고 소용량 펌프를 이용해 냉매를 순환시키므로 증기압축식이 필요로 하는 큰 축일, 즉 압축에 소요되는 일이 크게 줄어든다는 것이 가장 주된 장점이다.

이 때문에 흡수식은 전력 소비는 작지만 폐열·증기 등 열원을 활용해야 하며, 전체 시스템 효율(COP)이나 장치 크기, 필요한 열교환기 수 면에서는 오히려 증기압축식보다 불리한 경우가 많다.

습증기의 비엔탈피는 포화액 엔탈피에 증발잠열과 건도의 곱을 더해 구한다.

$h = h_f + x(h_g-h_f) = 181.2+0.95\times(662.9-181.2)\approx638.8\ \mathrm{kcal/kg}$로 계산된다.

몰리에 선도(Mollier chart)는 엔탈피(H)와 엔트로피(S)를 두 축으로 하여 상태변화를 나타내는 선도이다. 증기의 단열(등엔트로피) 팽창·압축 과정을 그래프 위에서 수직선으로 표현할 수 있어 터빈이나 노즐의 열역학적 해석에 널리 쓰인다.

압력-체적(P-V), 온도-엔트로피(T-S), 엔탈피-압력(H-P) 선도는 각각 다른 상태량 조합으로 그린 별개의 선도이며, 증기원동소 해석에서 몰리에 선도라고 하면 엔탈피-엔트로피 선도를 가리킨다.

카르노 사이클은 2개의 등온과정과 2개의 단열(가역단열)과정으로 이루어진 이상적인 가역 사이클로, 주어진 두 열원 사이에서 얻을 수 있는 최대 효율을 나타내는 기준 사이클이다.

정압과정을 포함하는 조합이거나 비가역 과정으로 구성된다는 설명은 카르노 사이클의 정의와 맞지 않는다.

엔탈피 강하로부터 얻어지는 이론적인 일은 $\dot{W}_{ideal}=\dot{m}(h_1-h_2)=2\times(3200-2500)=1400\ \mathrm{kW}$이다.

실제 터빈 출력이 1200kW이므로, 그 차이인 $1400-1200=200\ \mathrm{kW}$가 열손실에 해당한다.

절대압력은 계기압력에 대기압(100 kPa)을 더한 값인데, 두 지점의 계기압력이 각각 얼마인지는 비율(5:2)만으로는 알 수 없고 실제 크기가 함께 주어져야 절대압력을 구할 수 있다.

예를 들어 계기압력이 각각 500 kPa, 200 kPa이라면 절대압력비는 600:300=2:1이 되지만, 5 kPa, 2 kPa라면 절대압력비는 105:102로 거의 1:1에 가까워진다. 같은 비율(5:2)이라도 실제 크기에 따라 절대압력비가 크게 달라지므로, 주어진 정보만으로는 절대압력비를 특정할 수 없다.

포화액 상태에서 온도를 그대로 유지한 채 압력을 그 온도에서의 포화압력보다 높이면, 그 압력에서의 포화온도보다 실제 온도가 낮은 상태가 되어 압축액(과냉액) 상태가 된다.

반대로 압력을 낮추면 증발이 일어나 습증기 영역으로 들어가고, 온도를 높여 그 압력에서의 포화온도를 넘기면 과열증기가 되므로 상태 변화 방향을 구분해서 이해해야 한다.

Gibbs 상률(F=C−P+2)은 열역학적 평형 상태에 있는 계에서만 성립하는 관계식이며, 비평형 상태의 계에는 적용할 수 없다.

자유도가 성분수·상의 수와 관계된다는 점, 강도성 상태량을 다룬다는 점, 단일성분이 2상 공존할 때 자유도가 1이 된다는 점은 모두 상률의 올바른 특성이므로, '평형이든 비평형이든 무관하게 성립한다'는 설명이 옳지 않다.

제시된 P-V 선도는 2→3과 4→1이 수직선(체적 일정)이고, 3→4와 1→2가 pV^γ = 일정으로 표시된 곡선이다. 함께 그려진 T-S 선도에서는 반대로 1→2와 3→4가 수직선(엔트로피 일정 = 단열), 2→3과 4→1이 V = 일정으로 표시된 곡선이다. 두 선도가 같은 사이클을 서로 다른 좌표에서 그린 것이다.

따라서 이 사이클은 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열의 네 과정으로 구성된다. 가열과 방열이 모두 체적이 일정한 상태(정적)에서 이루어지는 이 사이클이 오토 사이클(정적 사이클)이며, 가솔린(불꽃점화) 기관의 이론 사이클이다. 열효율은 $\eta = 1 - \left(\dfrac{1}{\varepsilon}\right)^{\gamma-1}$로 압축비 ε만의 함수다.

다른 사이클과 구분하면, 브레이턴 사이클은 가열·방열이 정압(P = 일정)에서, 카르노 사이클은 등온(T = 일정) 2개 + 단열 2개로, 스털링 사이클은 등온 2개 + 정적 2개로 구성된다. 선도의 곡선이 T나 P가 아니라 V = 일정으로 명기되어 있고 단열선이 함께 나타난 점이 판단의 결정적 근거다.

정지된 상태의 물을 가열할 때 운동에너지나 위치에너지, 유동에너지의 변화는 무시할 수 있을 만큼 작다.

공급된 열의 대부분은 분자 운동을 활발하게 하여 온도를 높이는 데 쓰이므로, 이는 물의 내부에너지 증가로 나타난다.

증기압축 냉동사이클의 성능계수는 $\mathrm{COP}=\dfrac{T_e}{T_c-T_e}$ 형태로 나타나듯, 응축온도가 일정할 때 증발온도가 높을수록 커진다. 증발온도가 높아지면 응축온도와의 온도차가 줄어 압축기가 해야 할 일이 작아지기 때문이다.

주어진 증발온도 −20℃, −25℃, −30℃, −40℃ 가운데 가장 높은 −20℃일 때 응축온도와의 차가 가장 작으므로 성능계수가 가장 크다.

두 열저장조 사이에서 작동하는 열기관이 낼 수 있는 최대 효율은 카르노 효율로, 절대온도를 이용해 $\eta = 1-\dfrac{T_L}{T_H}$로 구한다.

T_H=500K, T_L=300K를 대입하면 $\eta = 1-\dfrac{300}{500}=0.4$, 즉 최대 40%의 효율을 얻을 수 있다.

압축 직후 공기의 체적은 약 0.34 L 입니다.

가역단열 과정에서는 $PV^{k}=\mathrm{const}$ 이므로
$V_{2}=V_{1}\left(\dfrac{P_{1}}{P_{2}}\right)^{1/k}=2\times\left(\dfrac{100}{1200}\right)^{1/1.4}\approx 0.34\ \mathrm{L}$ 입니다.

등온으로 보고 압력비만큼 줄이면 0.17, 온도비에 쓰는 지수 (k−1)/k 를 쓰면 0.98, 지수를 k 로 잘못 쓰면 0.06 이 나옵니다.

열은 일로, 일은 열로 전환할 수 있다는 것은 에너지 보존의 관점에서 열과 일이 서로 등가로 변환된다는 것을 의미하며, 이는 열역학 제1법칙(에너지 보존의 법칙)의 내용이다.

제0법칙은 열평형, 제2법칙은 열의 이동 방향(비가역성)과 엔트로피 증가, 제3법칙은 절대영도에서의 엔트로피에 관한 법칙으로, 열과 일의 상호 전환을 설명하는 법칙과는 다르다.

밀폐계 등온과정에서 이상기체는 내부에너지 변화가 $\Delta u = c_v \Delta T = 0$ 이므로, 공급된 열이 전부 일로 바뀐다. 단위 질량당 일은 $w = \int_1^2 P\,dv = RT \ln\dfrac{V_2}{V_1}$ 이다.

등온이므로 보일의 법칙 $P_1 V_1 = P_2 V_2$ 에서 $\dfrac{V_2}{V_1} = \dfrac{P_1}{P_2}$ 이고, 이를 대입하면 $w = RT \ln\dfrac{P_1}{P_2}$ 가 된다. 팽창($P_1 > P_2$)이면 로그값이 양수라 계가 일을 하는 방향과 부호도 맞는다.

앞에 아무것도 붙지 않은 로그식은 무차원이라 일이 될 수 없고, $R \ln\dfrac{P_1}{P_2}$ 처럼 R만 있고 T가 빠지면 단위가 kJ/kg·K가 되어 역시 일(kJ/kg)이 되지 못한다. 압력차와 부피차를 그냥 곱한 형태는 등온곡선이 아니라 P-V 선도에서 직선 경로를 지날 때나 나오는 값이므로 옳지 않다.

역 Carnot 사이클(냉동기)의 성능계수는 저온부에서 흡수한 열량을 소요 일로 나눈 값이고, 가역이므로 열량비를 절대온도비로 바꿔 쓸 수 있다. 즉 $\varepsilon_R = \dfrac{q_L}{w} = \dfrac{T_L}{T_H - T_L}$ 로 표시된다.

성능계수의 정의는 냉동효과 ÷ 공급한 일이므로, 공급한 일을 냉동효과로 나눈 것이라는 설명은 분자와 분모가 뒤바뀐 것이다. 또 $\dfrac{T_H}{T_H - T_L}$ 는 같은 두 온도 사이에서 작동하는 열펌프의 성능계수이지 냉동사이클의 성능계수가 아니다(두 값은 정확히 1만큼 차이난다).

같은 두 온도 사이에서 작동하는 사이클 중에서는 가역 사이클의 성능계수가 최대이므로, 실제 냉동사이클의 성능계수가 역 Carnot 사이클보다 높을 수는 없고 항상 그보다 낮다.

습증기의 건도(x)는 포화액과 포화증기의 엔트로피 차를 이용해 $x=\dfrac{s-s_f}{s_g-s_f}$로 구한다.

주어진 값을 대입하면 $x=\dfrac{4-0.703}{8.07-0.703}=\dfrac{3.297}{7.367}\approx0.448$, 즉 약 44.8%의 건도를 갖는다.

SI 길이의 기본단위는 미터(m)이며, 빛이 진공에서 1/299,792,458초 동안 진행한 경로의 길이로 정의되는 기본단위이다.

미터의 기호는 K가 아니라 m이며, K는 온도의 기본단위인 켈빈의 기호이므로 "기호는 K이다"라는 설명이 틀린 내용이다.

시퀀스 제어는 제어 결과를 되먹임(피드백)받지 않고, 미리 정해진 순서와 조건에 따라 각 단계를 차례로 진행시키는 제어방식이다.

피드백 제어는 출력을 검출해 목표값과의 편차를 줄이는 방식, 피드포워드 제어는 외란을 미리 검출해 보정하는 방식이며, 적분 제어는 편차의 누적(적분)에 비례해 조작량을 정하는 연속 제어 동작으로, 정해진 순서대로 진행한다는 개념과는 다르다.

바이메탈 온도계는 열팽창계수가 다른 두 금속판을 접합해 온도변화에 따른 휨을 지침 회전으로 변환하는 접촉식 온도계로, 통상 약 -50℃~500℃ 범위에서 사용된다.

구조가 간단하고 취급이 쉬워 공업용 지시온도계로 널리 쓰이지만, 정밀도는 열전대나 저항온도계에 비해 낮은 편이다.

수분흡수법으로 습도를 측정할 때는 수분을 강하게 흡수하는 오산화인, 실리카겔, 진한 황산 등이 흡수제로 사용된다.

활성탄은 냄새나 유기물 등을 흡착하는 데 주로 쓰이는 흡착제로, 수분 흡수를 통한 습도 측정용 흡수제로는 적절하지 않다.

듀셀(Dewcel) 노점계는 흡습성 염인 염화리튬(LiCl)이 공기 중 수증기압과 평형을 이룰 때 나타나는 평형온도(포화온도)를 저항온도계로 검출하여 노점, 즉 습도를 구하는 방식이다.

아스만 습도계는 건습구 온도차를 이용하는 통풍형 습도계이고, 광전관식 노점계는 거울면의 이슬 응결을 광학적으로 검출하는 방식이며, 전기저항식 습도계는 흡습성 물질의 저항 변화를 직접 이용하는 별개의 방식이므로 염화리튬의 평형온도저하를 이용하는 이 문제의 설명과는 원리가 다르다.

액위계는 액면에 직접 접촉하는 부재의 위치나 움직임으로 액위를 읽는 직접식과, 압력·정전용량·초음파·방사선 등 간접적인 물리량 변화를 이용하는 간접식으로 나뉜다. 플로트(부자)식은 액면에 뜬 부자의 상하 위치를 직접 지시하는 방식이므로 직접식에 해당한다.

초음파식, 방사선식, 정전용량식은 모두 액면과 직접 접촉하지 않고 신호의 반사·투과·정전용량 변화 등을 이용해 액위를 간접적으로 측정하는 방식이다.

제겔콘, 방사온도계, 광고온계는 모두 1000℃를 넘는 고온에서도 사용 가능한 대표적인 고온 측정 수단이다.

반면 백금저항온도계는 저항선의 내열 한계 때문에 통상 1000℃에 미치지 못하는 범위에서 주로 사용되므로, 1000℃ 이상의 노내 온도 측정에는 적합하지 않다.

바이메탈 온도계는 열팽창계수가 다른 두 금속판을 접합한 감온부의 휘어짐을 이용하는 방식으로, 금속판 자체의 열용량과 열전달 지연 때문에 온도변화에 대한 응답 속도가 비교적 느린 편이다. 따라서 응답이 빠르다는 설명은 옳지 않다.

구조가 간단하다는 점, 장기간 사용 시 히스테리시스 오차가 생길 수 있다는 점, 온도 자동조절이나 온도보상 장치에 활용된다는 점은 모두 바이메탈 온도계의 타당한 특징이다.

피토관으로 측정한 유속은 마노미터 수주 높이 $h$를 이용해 $V = \sqrt{2gh}$로 구한다.

수주 높이 $h = 0.29\ \mathrm{m}$를 대입하면 $V = \sqrt{2 \times 9.8 \times 0.29} = \sqrt{5.684} \approx 2.38\ \mathrm{m/s}$가 되어, 이 값이 계산된 유속에 해당한다.

자동제어계의 안정성은 목표값에 대해 응답이 얼마나 벗어났다가 다시 수렴하는지로 평가하며, 대표적인 척도가 목표값을 초과해서 나타나는 최대 편차인 오버슈트이다. 오버슈트가 클수록 시스템이 불안정한 경향을 보인다.

감쇠는 진동이 줄어드는 정도를, 정상편차는 정상상태에서 남는 오차를, 지연시간은 응답 속도를 나타내는 지표로, 안정성 자체를 직접 나타내는 척도로는 오버슈트가 대표적으로 쓰인다.

액주식(경사관식) 압력계는 액체 기둥의 높이차로 압력을 직접 지시하는 방식으로, 특히 경사관식은 관을 기울여 눈금 간격을 확대함으로써 미소한 압력 변화도 정밀하게 읽을 수 있어 정도(정밀도)가 가장 높은 편에 속한다.

부르동관식, 다이어프램식, 링밸런스식은 탄성체나 격막의 변형·회전을 이용하는 2차 지시 방식으로, 구조상 액주식보다 정밀도가 떨어진다.

방사(복사) 온도계는 물체가 방출하는 복사에너지를 비접촉으로 검출해 온도를 구하는 방식으로, 원리상 측정 상한이 매우 높아 2000℃ 이상의 초고온 측정에도 사용된다.

백금저항 온도계는 약 500~600℃, 바이메탈 온도계는 수백℃ 이하의 비교적 낮은 온도 범위에서 쓰이고, Pt-Rh 열전대(백금-백금로듐)도 약 1600℃ 정도가 상한이어서 2000℃급 측정에는 부적합하다.

K형은 크로멜(+)과 알루멜(−)의 조합으로 음극이 알루멜이다.

• E형 — 크로멜–콘스탄탄이다.
• J형 — 철–콘스탄탄이다.
• T형 — 구리–콘스탄탄이다.

세 종류 모두 음극에 콘스탄탄(구리–니켈 합금)을 쓴다.

습한 공기와 건조한 공기는 수증기 함량 차이로 인해 열전도율이 서로 다른데, 이 열전도율 차이를 저항 변화로 검출하는 방식이 서미스터를 이용한 습도센서이다. 서미스터는 주위 기체의 열전도 특성 변화에 민감하게 반응하여 저항값이 바뀌므로 습도 측정에 이용된다.

고분자 습도센서는 고분자막의 흡습에 따른 정전용량·저항 변화를, 염화리튬 습도센서는 흡습에 따른 전기전도도 변화를, 수정진동자 습도센서는 흡습에 따른 진동주파수 변화를 이용하는 것으로 원리가 서로 다르다.

가스크로마토그래피는 컬럼(분리관)을 교체하거나 조건을 바꾸면 한 대의 장치로도 여러 종류의 가스를 선택적으로 분석할 수 있는 다목적 분석 장치이다. 따라서 한 대로는 여러 가지 가스를 분석할 수 없다는 설명은 옳지 않다.

미량성분까지 검출할 수 있는 높은 감도, 우수한 분리성능과 선택성은 가스크로마토그래피의 장점으로 인정되며, 각 성분이 컬럼을 통과하는 데 시간이 걸려 응답이 다소 느리고 동일 가스를 연속적으로 실시간 측정하기 어렵다는 점도 알려진 한계이다.

침종식(벨식) 압력계는 미세한 저압을 측정하는 예민한 계기이므로, 압력 취출구에서 압력계까지의 배관은 지연과 오차를 줄이기 위해 가능한 한 짧게 하는 것이 원칙이다. 따라서 배관을 가능한 길게 한다는 설명은 실제와 반대되는 내용이다.

봉입액은 오염되면 지시 오차가 커지므로 자주 세정·교환해 청정을 유지해야 하고, 계기는 수평으로 정확히 설치해야 하며, 봉입액의 양이 변하면 지시값이 틀어지므로 일정하게 유지해야 하는 것은 실제 사용상 주의사항이다.

적외선(비분산 적외선, NDIR) 분석법은 서로 다른 원자로 구성되어 쌍극자모멘트를 가지는 가스(CO2, CO, CH4 등)가 고유 파장의 적외선을 흡수하는 성질을 이용하는 방법으로, 선택성이 우수하고 저농도 성분도 정밀하게 분석할 수 있다.

N2, O2, H2와 같은 대칭 구조의 2원자분자는 적외선을 거의 흡수하지 않아 이 방법으로 측정할 수 없으며, 음향법·열전도율법·도전율법은 각각 다른 물리적 성질을 이용하는 별개의 분석법이다.

세라믹식(지르코니아식) 산소계는 고온에서 산소이온을 선택적으로 투과시키는 지르코니아 고체전해질을 이용해, 측정가스와 기준가스의 산소 분압차에 비례하는 기전력을 발생시켜 산소농도를 계측한다.

자기식 O₂계는 산소의 상자성을, 밀도식은 가스 밀도차를, 연소식은 가연성분과 산소의 반응(연소)을 이용하는 방식으로, 기전력을 이용한 전기화학적 측정과는 원리가 다르다.

열전대 온도계는 서로 다른 두 금속을 접합해 온도차에 따라 발생하는 열기전력(제베크 효과)을 측정하는 방식으로, 밀도차를 이용하는 방식이나 측정전류에 의한 자기가열 문제와는 무관하다.

양호한 열전대 재료는 온도에 대한 열기전력이 크고, 반복 사용에도 특성이 안정적으로 유지되는 즉 내구성이 좋은 것이 요구되는 성질이다.

밀도 보정 없이 고압에서 쓰면 정상 수위 부근에서 지시값은 실제 수위보다 낮아진다.

기준관 높이를 $H$, 실제 수위를 $h$라 하면 상온 교정 상태에서의 지시 수위는
$h_{ind} = \dfrac{\rho_w h + \rho_s (H-h)}{\rho_{ref}}$ 이다.

고압에서는 포화수 밀도 $\rho_w$가 상온수 밀도 $\rho_{ref}$보다 크게 작아지고 증기 밀도 $\rho_s$는 그만큼 커지지 못하기 때문이다.

그래서 고압 드럼 수위계에는 압력(밀도) 보정을 함께 적용한다.

요로(가마)는 재료를 가열하여 물리적·화학적 성질을 변화시키는 장치이며 연료·전력 등 에너지를 대량으로 소비하는 설비라는 점, 조업 방식에 따라 불연속식·반연속식·연속식으로 나뉜다는 점은 모두 옳은 설명이다.

그러나 "연료를 가열하여 수증기를 만들기 위함"이라는 목적은 보일러의 기능이며, 요로는 소성·용융 등 재료 자체를 가공하기 위한 설비이므로 이 설명은 틀린 내용이다.

검사대상기기 중 소형온수보일러는 전열면적 14㎡ 이하이고 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 온수보일러 중, 가스사용량이 17kg/h(도시가스는 이에 상당하는 열량)를 초과하는 것이 적용대상이다.

이 기준 이하의 소형 가스온수보일러는 가정용 등으로 보아 검사대상기기에서 제외된다.

몰리브덴은 고온에서 강의 강도와 크리프 저항을 높이고 뜨임 취성을 줄여 준다.

그래서 보일러·발전설비의 고온·고압 배관용 합금강에 첨가한다.

• 상온 연성 향상·가공성 개선 — 첨가 목적이 아니다.
• 전기전도도 증대 — 몰리브덴 첨가와 관계가 없다.
• 비자성화 — 몰리브덴 첨가와 관계가 없다.

에너지이용 합리화법에 따라 에너지저장의무는 전기사업법에 의한 전기사업자, 도시가스사업법에 의한 도시가스사업자, 석탄산업법에 의한 석탄가공업자, 집단에너지사업법에 의한 집단에너지사업자 등 법령에 열거된 에너지 공급·생산 사업자와 일정 규모 이상의 에너지사용자에게 부과할 수 있다.

제시된 "풍력사업법에 의한 풍력사업자"는 이러한 에너지저장의무 부과 대상으로 열거된 자에 해당하지 않는다.

규산칼슘 보온재는 규산질 원료에 석회 및 석면 등의 섬유를 섞어 성형한 뒤 고온·고압의 수증기로 처리(양생)하여 만드는 무기질 다공성 보온재로, 가볍고 단열성·내열성이 우수하며 압축강도도 커서 탑조류·가열로·배관 등 플랜트 설비의 보온공사에 널리 쓰이고 최고 안전사용온도는 약 650℃ 정도이다.

그런데 규산칼슘 보온재는 오히려 내산성이 크고 끓는 물에 담가도 쉽게 붕괴되지 않을 만큼 물과 산에 안정적인 편이므로, 내산성이 적고 끓는 물에 쉽게 붕괴된다고 서술한 내용이 실제 특성과 가장 거리가 멀다.

효율관리기자재의 광고를 할 때는 소비자가 에너지 효율 수준을 인지할 수 있도록 에너지 소비효율을 광고 내용에 포함시키도록 정하고 있다.

에너지 최저효율, 에너지 사용량, 평균소비량과 같은 수치는 법령에서 요구하는 광고 필수 표기 항목이 아니다.

내화물은 원료를 잘게 부수는 분쇄 공정을 거친 뒤, 물이나 결합제를 넣고 고르게 반죽하는 혼련, 원하는 형태로 만드는 성형, 수분을 제거하는 건조, 마지막으로 고온에서 구워 강도와 내화성을 완성하는 소성의 순서로 제조된다.

혼련을 분쇄보다 먼저 하거나 소성을 건조보다 먼저 배치하는 순서는 원료 입도 조절과 수분 제거가 선행되어야 하는 제조 원리에 맞지 않는다.

내화도를 나타내는 제게르콘(SK) 번호는 번호가 클수록 견딜 수 있는 용융온도가 높아지며, 각 번호에는 표준으로 정해진 대응 온도가 있다. SK-26번이 약 1580℃에 대응하는 표준 대응표에 따르면 SK-30번은 약 1670℃의 내화도에 해당한다.

나머지 온도값들은 SK-30번의 표준 대응 온도와 맞지 않는다.

푸셔식, 워킹빔식, 회전로상식 가열로는 소재를 연속적으로 장입·이동시키면서 가열하는 연속가열로에 속한다.

반면 대차식 가열로는 소재를 대차에 실어 노 안에 넣고 일정 시간 정지시킨 채 가열한 뒤 꺼내는 방식으로, 소재가 연속적으로 이동하지 않는 뱃치(batch)식 가열로에 해당한다.

보온·단열 재료는 사용 가능한 최고 온도에 따라 보냉재(약 100℃ 이하), 보온재(약 100~800℃), 단열재(약 850~1200℃), 내화단열재(약 1300℃ 이상)로 구분한다.

제시된 약 850~1200℃ 범위는 보온재가 견디는 온도보다 높고 내화단열재 수준에는 이르지 않는 구간으로, 이 범위에서 열손실을 줄이기 위해 사용되는 재료를 단열재로 분류한다.

터널가마는 대차에 실린 제품이 길게 이어진 터널을 따라 이동하며 예열·소성·냉각 구간을 순차적으로 통과하는 연속식 가마로, 소성이 균일하여 제품 품질이 좋고 온도조절 자동화가 쉬우며 배가스의 열을 예열에 활용할 수 있어 열효율이 좋고 연료비가 절감되는 장점이 있다.

다만 대차 운반을 위한 구동설비 등으로 전력소비가 있고 사용 가능한 연료나 조업 조건에도 일정한 제약이 따르므로, "연료 제한이 없고 전력소비가 적다"는 설명은 터널가마의 실제 특성과 맞지 않는다.

유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하여 역류를 방지하는 밸브는 체크밸브(역지밸브)이며, 밸브 디스크가 수직으로 오르내리는 리프트식과 힌지를 중심으로 회전하는 스윙식으로 크게 나뉜다.

게이트밸브는 유로를 완전히 열고 닫는 개폐용 밸브, 앵글밸브는 유체 흐름 방향을 직각으로 바꾸는 밸브로 역류 방지 기능과는 관련이 없다.

물로 반죽하는 보온재의 1차 시공 두께 50mm가 적당하다는 설명이 틀렸다.

한 번에 두껍게 바르면 건조 중 수축·균열이 생기고 자중으로 떨어지기 쉬워, 1차 시공은 25mm 안팎으로 얇게 바르고 건조시킨 뒤 덧발라 소요 두께를 맞춘다.

• 판상 보온재 — 두께가 75mm를 넘으면 두 층으로 나누어 시공한다.
• 내화벽돌과 함께 시공 — 고온 쪽인 내층에 내화벽돌, 외측에 일반 보온재를 밀착 시공하는 것이 원칙이다.

에너지이용 합리화법에 따른 자발적 협약의 평가는 계획 대비 달성률 및 투자실적, 자원·에너지의 재활용 노력, 에너지 절감량 또는 온실가스 배출 감축량 등 실제 이행 성과를 확인하는 지표를 기준으로 한다.

"에너지 절약을 위한 연구개발 및 보급촉진"은 국가 차원의 에너지이용 합리화 시책이나 기본계획에 포함되는 정책 항목에 가까우며, 개별 사업장의 자발적 협약 이행 여부를 평가하는 지표로는 열거되지 않는다.

경질 폴리우레탄폼은 열전도율이 매우 작아 냉동·냉장 창고, 저온 배관의 보냉재로 널리 쓰인다.

독립기공이 많은 유기질 발포체이기 때문이다.

• 고온 배관용 무기질 보온재 — 유기질이라 안전사용온도가 낮아 고온 배관에는 쓸 수 없다.
• 불연재 — 가연성이므로 화기 주변 사용에 주의해야 한다.
• 현장 발포 불가 — 원액을 섞어 현장에서 발포·충전하는 시공도 가능하다.

에너지이용 합리화법은 에너지의 수급을 안정시키고 합리적ㆍ효율적인 이용을 증진하며, 에너지 소비로 인한 환경피해를 줄이는 것과 국민경제의 건전한 발전 및 국민복지 증진에 이바지함을 목적으로 한다.

반면 연료의 수급 및 가격 조정은 이 법의 목적 조항에 규정된 내용이 아니다.

원관 내 층류 유동의 유량은 하겐-푸아죄유(Hagen-Poiseuille) 식 $Q = \dfrac{\pi \Delta P r^4}{8 \mu L}$로 나타낸다. 이 식에서 유량은 점성계수 $\mu$가 클수록 작아지고 작을수록 커지므로, 점성계수에 반비례해서 증가한다는 설명이 옳다.

실제로는 유량이 반지름의 4제곱($r^4$)에 비례하고, 압력강하 $\Delta P$에는 비례하며, 관의 길이 $L$에는 반비례하므로 나머지 설명들은 식의 관계와 맞지 않는다.

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.

에너지 공급 제한 조치는 조치 예정일 7일 이전에 예고하여야 한다.

에너지이용 합리화법 시행령 제13조제1항에 따라 산업통상부장관 및 기후에너지환경부장관은 에너지수급 안정을 위한 조치를 하려는 경우 그 사유·기간·대상자 등을 정하여 조치 예정일 7일 이전에 에너지사용자·에너지공급자 또는 에너지사용기자재의 소유자와 관리자에게 예고하여야 한다.

3일·10일·15일은 시행령이 정한 예고 기한이 아니다.

배관 내 유동에서 레이놀즈수(Re)는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수로, 이 값이 작을수록 점성력이 지배적이어서 유체가 규칙적인 층을 이루며 흐르는 층류가 된다.

일반적으로 원형관 유동에서 임계 레이놀즈수는 약 2100 정도이며, 이보다 작은 $Re < 2100$ 범위에서는 층류, 그 이상에서는 천이 및 난류 영역으로 구분한다.

발생 열량은 $Q = 6320\,\mathrm{kcal/kg} \times 50\,\mathrm{kg/h} = 316{,}000\,\mathrm{kcal/h}$이다.

1PS는 시간당 약 632.3kcal에 해당하므로, 동력은 $\dfrac{316{,}000}{632.3} \approx 500\,\mathrm{PS}$로 계산된다.

보일러를 구성하는 3대 요소는 증기를 발생시키는 본체, 연료를 태워 열을 공급하는 연소장치, 그리고 급수장치·안전장치 등을 포함하는 부속장치로 구분한다.

분출장치는 보일러수 중의 슬러지·농축수를 배출하는 부속설비의 하나일 뿐, 별도의 3대 구성요소로 분류되지 않는다.

프라이밍은 보일러 부하가 급변하거나 수위가 지나치게 높을 때, 동 수면에서 작은 물방울이 격렬하게 튀어 올라 증기에 혼입되는 현상을 말한다.

포밍은 관수 중 불순물로 인해 수면에 거품층이 형성되는 현상, 캐리오버는 이러한 물방울·거품·용해고형물이 증기와 함께 배관으로 넘어가는 현상이며, 피팅(점식)은 금속 표면이 국부적으로 움푹 파이는 부식 형태로 서로 구분된다.

온수보일러의 출력은 급탕량과 비열, 공급·환수 주관의 온도차를 곱하여 구한다.

$Q = 500 \times 1 \times (80-50) = 15000\ \mathrm{kcal/h}$

따라서 이 보일러의 출력은 15000kcal/h이다.

설치검사 기준상 저수위안전장치는 연료를 차단하기 전에 먼저 경보가 울려야 하므로, 연료를 먼저 차단한 뒤 경보를 울린다는 설명이 틀렸다.

설치검사의 운전성능 기준에서 유류·가스용 보일러 출구 배기가스와 주위온도의 차는 용량 5t/h 이하일 때 300℃ 이하이어야 한다. 315℃는 계속사용검사 중 운전성능검사 기준값이다.

수입 보일러도 설치검사 때 수압시험을 하며 안전장치의 기능도 시험한다.

열교환기의 전열 성능은 유체의 유속이 빠를수록 경막 열전달계수가 커져 향상된다. 따라서 반대로 유체의 유속이 느리면 열전달계수가 작아져 열교환 성능이 저하된다.

고온·저온 유체의 온도차 증가, 향류(대향류) 방향의 흐름, 열전도율이 높은 재료 사용은 모두 전열량을 늘려 성능을 향상시키는 요인이므로 성능 저하 요인과는 방향이 반대다.

보일러수에 녹아 있는 용존고형물은 대부분 이온 형태로 존재하며, 이 이온들이 전류를 운반하는 매개체 역할을 한다.

따라서 용존고형물의 농도가 증가할수록 물속의 이온 농도도 함께 늘어나 전기 전도도는 커진다. 이 원리를 이용해 전기전도율 측정으로 보일러수의 농축 정도를 간접적으로 판단하기도 한다.

유량과 유속, 관 단면적 사이에는 $Q = A \cdot V$ 의 관계가 성립하므로 필요한 단면적은 $A = \dfrac{Q}{V} = \dfrac{7}{3} \approx 2.33\ \mathrm{m^2}$ 이다.

원형 단면적 $A = \dfrac{\pi D^2}{4}$ 로부터 지름을 구하면 $D = \sqrt{\dfrac{4A}{\pi}} = \sqrt{\dfrac{4 \times 2.33}{\pi}} \approx 1.72\ \mathrm{m} = 1723\ \mathrm{mm}$ 로 계산되어, 관의 지름은 약 1723mm이다.

보일러 효율은 증기 생성에 소비된 열량 ÷ 연료의 총 발열량 × 100(%)으로 계산한다. 증기 생성에 필요한 열량은 시간당 발생 증기량에 엔탈피 차(발생증기 - 급수)를 곱한 값이다: $Q_{증기} = 16000 \times (3023 - 92) = 16000 \times 2931 = 46,896,000 \text{ kJ/h}$
연료의 총 발열량은 시간당 연료량에 발열량을 곱한 값이다: $Q_{연료} = 1600 \times 39800 = 63,680,000 \text{ kJ/h}$
따라서 보일러 효율은 $\eta = \frac{46,896,000}{63,680,000} \times 100 = 73.6\%$이다.

입·출구 온도가 같으면 대향류의 대수평균온도차가 병류보다 크므로 $Q = KA\Delta T_m$ 에서 같은 열량에 필요한 전열면적이 작아진다.

대향류에서는 저온 유체 출구온도를 고온 유체 출구온도보다 높게 할 수도 있으며, 이것이 불가능한 쪽은 병류다.

입구 쪽 온도차가 크게 몰려 열응력이 커지는 것도 병류의 특성이다.

원통형 압력용기의 최대사용압력은 $P=\dfrac{2\sigma_a t \eta}{D}$로 구한다. 여기서 $\sigma_a$는 허용인장응력, $t$는 판두께, $\eta$는 이음효율, $D$는 내경이다.

값을 대입하면 $P=\dfrac{2\times7\,\mathrm{kgf/mm^2}\times10\,\mathrm{mm}\times0.7}{1000\,\mathrm{mm}}=0.098\,\mathrm{kgf/mm^2}$이고, $1\,\mathrm{kgf/mm^2}=100\,\mathrm{kgf/cm^2}$이므로 이를 환산하면 $9.8\,\mathrm{kgf/cm^2}$가 된다.

압궤는 노통이나 화실과 같은 원통형 부분이 외측으로부터 가해지는 압력을 견디지 못하고 눌려 찌그러지는 손상 현상을 말한다.

팽출은 내부 압력에 의해 부풀어 오르는 현상, 블리스터는 재료 표면이 부풀어 오르는 결함, 라미네이션은 강재 내부에 생기는 층상 결함으로 각각 구분된다.

열매체보일러는 다우삼, 모빌섬, 카네크롤 등 특수 열매체를 사용해 낮은 압력으로도 물보다 훨씬 높은 온도를 얻을 수 있고, 어는점이 낮아 겨울철 동결 우려도 적다는 장점이 있다.

그러나 열매체는 일반적으로 물이나 스팀에 비해 전열특성(열전달 성능)이 떨어지는 편이며, 사용 가능한 온도 한계도 사용하는 열매체의 종류에 따라 서로 다르게 정해져 있어 일정하지 않다.

따라서 전열특성이 좋고 사용온도한계가 일정하다는 설명은 열매체보일러의 실제 특성과 부합하지 않는다.

보일러수 분출은 관수 중 농축된 불순물을 배출하여 프라이밍·포밍을 방지하고, 물의 순환을 촉진하며, 관수의 pH와 농도를 조절하고 가성취화를 예방하기 위해 실시한다.

따라서 분출이 프라이밍 및 포밍을 촉진한다는 설명은 실제 목적과 반대이므로 틀렸다.

다층벽의 열관류율은 실내측 표면열전달저항, 각 재료층의 열저항, 실외측 표면열전달저항을 모두 더한 값의 역수로 구한다. $\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{\alpha_i}+\sum\dfrac{d}{\lambda}+\dfrac{1}{\alpha_o}$

실내측 표면, 플라스터 5mm, 모르타르 10mm, 벽돌 200mm, 외측 모르타르 15mm, 실외측 표면 순으로 대입하면 $\dfrac{1}{K}=\dfrac{1}{8}+\dfrac{0.005}{0.5}+\dfrac{0.01}{1.3}+\dfrac{0.2}{0.65}+\dfrac{0.015}{1.3}+\dfrac{1}{20}\approx0.512$가 되고, 역수를 취하면 $K\approx1.9\,\mathrm{kcal/m^2\cdot h\cdot ℃}$가 된다.

외벽 표면에서 주위로 빠져나가는 열은 자연대류와 복사의 합으로 약 17.5 kW이다.

$Q_c = hA\Delta T = 10\times 10\times 100 = 10\,000\ \mathrm{W}$,
$Q_r = \varepsilon\sigma A\left(T_s^4 - T_\infty^4\right) = 0.8\times 5.67\times 10^{-8}\times 10\times\left(393.15^4 - 293.15^4\right) \approx 7\,490\ \mathrm{W}$ 이므로 합은 약 17.5 kW이다.

대류나 복사 한쪽만 보면 방산열을 과소평가하고, 주위에서 되받는 복사($T_\infty^4$ 항)를 빼지 않으면 약 20.8 kW로 과대평가한다.

필렛 용접에서 루트 간격이 1.5~4.5mm로 벌어졌을 때는 그대로 용접하되 벌어진 간격만큼 각장을 크게 하여 보강해야 강도를 확보할 수 있다. 각장을 오히려 작게 한다는 설명은 실제 보수 원칙과 반대된다.

맞대기 이음에서 간격이 좁을 때 덧붙이 후 깎아 맞추는 방법, 간격이 매우 클 때 판을 교체하는 방법, 필렛 용접 간격이 1.5mm 이하일 때 그대로 용접하는 방법은 모두 실제 보수 기준과 일치한다.

환산증발량은 발생증기의 실제 엔탈피 상승분을 물의 증발잠열(539kcal/kg) 기준으로 환산한 값이다. 급수온도 20℃의 엔탈피는 약 20kcal/kg로 볼 수 있다.

$G_e = \dfrac{G(h_2-h_1)}{539} = \dfrac{2000\times(600-20)}{539} \approx 2152\ \mathrm{kg/h}$

프라이밍·포밍이 발생하면 관수가 증기와 함께 다량으로 넘어가 배관과 부속기기에 수격작용·손상을 일으킬 수 있으므로, 증기밸브를 즉시 닫아 증기 송출을 중단하고 압력과 수위를 안정시킨 뒤 원인을 제거해야 한다.

압력을 규정치로 유지하고 보일러수 일부를 분출한 뒤 새 물을 보급하는 조치, 안전밸브·수면계·압력계 연락관을 점검하는 조치는 프라이밍·포밍 대응으로 옳다.

세 층으로 이루어진 벽을 통한 정상상태 전도열손실은 각 층의 열저항(두께/열전도율)의 합으로 열유동 저항을 구해 계산한다.

$R = \dfrac{0.24}{1.4} + \dfrac{0.10}{0.17} + \dfrac{0.15}{1.2} \approx 0.171 + 0.588 + 0.125 = 0.885\ \mathrm{m^2\cdot K/W}$

안팎 표면온도차는 $900-90=810\ ^\circ\mathrm{C}$이므로, $q = \dfrac{\Delta T}{R} = \dfrac{810}{0.885} \approx 916\ \mathrm{W/m^2}$로 계산된다.