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.

압축성 인자(Z)는 $Z = \dfrac{PV}{RT}$로 정의되며, 실제기체가 이상기체 상태식에서 얼마나 벗어나는지를 나타내는 지표이다. 이상기체는 항상 Z=1이지만 실제기체는 압력·온도 조건에 따라 Z가 1보다 크거나 작아진다.

실제기체의 Z 값은 고정된 값이 아니라 조건에 따라 변하므로 실제기체는 항상 1의 값을 갖는다거나 항상 1보다 작다는 설명은 옳지 않다. 저압·저온에서는 분자간 인력이 우세하여 Z가 1보다 작아지고, 고압에서는 반발력이 우세하여 Z가 1보다 커지는 경우가 흔하다.

또한 압력이 0으로 접근하면 실제기체의 거동이 이상기체에 가까워지므로 Z는 0이 아니라 1로 수렴한다. 따라서 압력이 0으로 갈 때 Z가 0에 접근한다는 설명도 틀렸다.

수소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{H_2} + \dfrac{1}{2}\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{H_2O}$이다. 수소 1kg은 분자량이 2이므로 $\dfrac{1}{2} = 0.5\ \mathrm{kmol}$이고, 이 양을 연소시키는 데 필요한 산소는 $0.5 \times \dfrac{1}{2} = 0.25\ \mathrm{kmol}$이다.

표준상태에서 기체 1kmol의 부피는 22.4Nm³이므로, 이론산소량은 $0.25 \times 22.4 = 5.6\ \mathrm{Nm^3}$이 된다.

기체연료는 연소용 공기와의 혼합 조절이 쉽고, 비열이 작아 예열이 용이하며 열효율과 화염온도 조절이 편리하다. 또한 회분이나 매연 등 유해 잔류물이 거의 남지 않아 연소 후 처리가 간단하다.

반면 기체는 밀도가 낮아 단위 부피당 발열량이 작고, 압축·액화하지 않는 한 저장 용기와 수송 배관이 대형화되어야 하므로 저장과 운송이 오히려 까다롭다. 따라서 저장·운송이 쉽다는 설명은 기체연료의 장점으로 볼 수 없다.

냉동기가 1시간에 100kg의 –15℃ 얼음을 만들기 위해 제거해야 할 열량을 계산한다. 15℃의 물을 0℃로 냉각시키는 데 필요한 열: $Q_1 = 100 \times 4.2 \times 15 = 6,300\text{ kJ}$ / 0℃의 물을 0℃의 얼음으로 응고시키는 데 필요한 열: $Q_2 = 100 \times 335 = 33,500\text{ kJ}$ / 0℃의 얼음을 –15℃로 냉각시키는 데 필요한 열: $Q_3 = 100 \times 2 \times 15 = 3,000\text{ kJ}$ / 총 제거열량: $Q_{\text{total}} = 6,300 + 33,500 + 3,000 = 42,800\text{ kJ}$
냉동기의 능력(시간당 제거열량)을 구하면: $P = \frac{42,800\text{ kJ}}{3,600\text{ s}} = 11.89\text{ kW} \approx 12\text{ kW}$

온도 변환 공식을 적용하여 각 보기를 검토한다. 섭씨-화씨 변환: °F = °C × 9/5 + 32, 절대온도: K = °C + 273.15
1번: 110°F를 섭씨로 변환하면 (110 - 32) × 5/9 = 78 × 5/9 = 43.3℃ (정답) / 2번: 30℃를 화씨로 변환하면 30 × 9/5 + 32 = 54 + 32 = 86°F (정답) / 3번: 30℃를 절대온도로 변환하면 30 + 273.15 = 303.15K ≈ 303K (정답) / 4번: 40°F를 먼저 섭씨로 변환하면 (40 - 32) × 5/9 = 8 × 5/9 = 4.44℃이고, 이를 절대온도로 변환하면 4.44 + 273.15 = 277.6K인데 문제에서는 464.4K로 표시하여 오류다. 따라서 4번이 잘못된 설명이다.

보일러 통풍에서 압입통풍(forced draft)은 송풍기가 공기를 연소실로 강제 공급하는 방식으로, 연소실 내부에 정압(양압)이 작용한다. 3번은 압입통풍 시 연소실이 부압이라고 했으므로 오류다. 1번은 자연통풍의 원리인 밀도차를 올바르게 설명했고, 2번의 통풍력은 굴뚝 외부 대기압과 유입구 압력의 차로 정의되며, 4번의 평형통풍(balanced draft)은 송풍기와 흡입기를 모두 사용하여 통풍력을 조절 가능하다.

과잉공기량이 많을 경우의 연소 현상을 분석하면, 1번은 참이다. 과잉공기가 증가하면 연료의 비중이 상대적으로 낮아져 CO₂ 농도가 감소한다. 2번도 참이다. 과잉의 찬 공기가 유입되면서 연소실의 평균 온도가 저하된다. 3번도 참이다. 배기가스의 양과 온도가 상대적으로 높아져 배기를 통한 열손실이 증가한다. 반면 4번은 거짓이다. 과잉공기가 많으면 연료와 공기의 혼합비가 이상적인 수준을 넘어서므로 완전연소에 가까워지며, 오히려 불완전연소는 공기 부족(과농혼합)일 때 발생한다. 따라서 4번이 과잉공기량의 현상을 잘못 설명한 것이다.

물질의 상변화(고체→액체, 액체→기체 등) 과정에서 온도 변화 없이 흡수되거나 방출되는 에너지를 잠열(latent heat)이라 한다. 비열은 물질 1g의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량이고, 현열은 온도 변화를 동반하는 열이며, 반응열은 화학반응 시 출입하는 열이므로 상변화 에너지와는 다르다.

공기의 엔트로피 변화는 $\Delta s = c_p \ln\frac{T_2}{T_1} - R \ln\frac{p_2}{p_1}$ 또는 $\Delta s = c_v \ln\frac{T_2}{T_1} + R \ln\frac{v_2}{v_1}$로 구한다. 먼저 주어진 조건에서 압력 변화를 확인하면, 이상기체식 $pv = RT$에서 $\frac{p_2}{p_1} = \frac{T_2}{T_1} \cdot \frac{v_1}{v_2} = \frac{600}{300} \times \frac{1}{2} = 1$이므로 $p_1 = p_2$(정압 과정)이다. 정압 과정에서는 $\Delta s = c_p \ln\frac{T_2}{T_1}$로 간단히 계산된다.
문제에서 주어진 "정적비율 0.7kJ/kg·K"는 $c_p$(정압비열)을 의미하므로, $\Delta s = 0.7 \times \ln\frac{600}{300} = 0.7 \times \ln 2 = 0.7 \times 0.693 = 약 0.485 ≈ 0.5 kJ/kg\cdot K$이다. 그러나 정답이 3번(0.7)으로 제시되었다면, 문제에서 의도한 계산은 $\Delta s = c_v \ln\frac{T_2}{T_1} + R \ln\frac{v_2}{v_1} = c_v \ln 2 + 0.3 \ln 2 = (c_v + 0.3) \ln 2$에서 $c_v = 0.4$일 때 $0.7 \times 0.693 ≈ 0.485$가 되거나, 혹은 상태방정식과 엔트로피식을 결합하여 $\Delta s = c_p \ln\frac{T_2}{T_1} = 0.7 \times \ln 2 ≈ 0.7 kJ/kg\cdot K$로 근사하도록 반올림한 것으로 보인다. 실제로는 $\ln 2 \approx 0.301$(상용로그 기준)을 사용하면 $0.7 \times 0.301 ≈ 0.21$이므로 주어진 정답과 계산 간에 불일치가 있다.

연돌의 상부 단면적은 배기가스의 체적유량과 배기가스 속도의 관계식으로부터 구한다. 기본 식은 $Q = F \times W$ (체적유량 = 단면적 × 속도)이며, 여기서 $Q$는 실제 배기가스 체적유량(m³/s)이다. 주어진 $G$는 Nm³/h(표준상태 기준)이므로 실제 온도 t℃에서의 체적으로 환산해야 한다. 절대온도 기준으로 $Q = G \times \dfrac{273 + t}{273} \times \dfrac{1}{3600}$이고, 이를 정리하면 $Q = G(1 + 0.0037t) \times \dfrac{1}{3600}$가 된다(0.0037 ≈ 1/273). 단면적 식은 $F = \dfrac{Q}{W} = \dfrac{G(1 + 0.0037t)}{3600W}$이므로 정답은 3번이다.

클라우지우스의 적분(Clausius inequality)은 비가역 과정을 포함하는 임의의 사이클에서 항상 0 이하라는 열역학 제2법칙의 수학적 표현이다. 가역 사이클의 경우 $\oint \dfrac{dQ}{T} = 0$이고, 비가역 과정을 포함하면 항상 음수가 되므로 부등호로 표현할 때는 $\oint \dfrac{dQ}{T} \leq 0$이 된다. 따라서 1, 2번은 절대값 조건이 틀렸고, 3번은 가역 사이클만을 나타내므로 일반적인 임의의 사이클에 적용되지 않으며, 등호와 부등호를 모두 포함하는 4번이 정답이다.

이상기체 상태방정식 $P = \rho RT$를 이용하여 공기의 밀도를 구한 후 질량을 계산한다. 주어진 값을 정리하면 P = 0.1 MPa = 100 kPa = 100,000 Pa, T = 20℃ = 293 K, R = 0.287 kJ/(kg·K) = 287 J/(kg·K)이다. 밀도는 $\rho = \frac{P}{RT} = \frac{100,000}{287 \times 293} = \frac{100,000}{84,091} \approx 1.189 \text{ kg/m}^3$이다. 실의 부피는 $V = 6 \times 10 \times 4 = 240 \text{ m}^3$이므로, 공기의 질량은 $m = \rho \times V = 1.189 \times 240 \approx 285.4 \text{ kg}$이다.

원심식 통풍기의 풍량·풍속 조절은 회전수 변화, 댐퍼의 개폐, 흡입 베인(가이드 베인)의 개도 조절 등을 통해 이루어지며, 이들은 모두 원심 송풍기에서 실제로 채택되는 대표적 방식이다.

날개(동익)를 가변시켜 조절하는 방식은 축류식 통풍기에서 사용하는 방법으로, 원심식 통풍기의 조절 방식에는 해당하지 않는다.

건도(dryness fraction, x)는 습증기 중 건증기의 질량 비율을 나타내며, 0 ≤ x ≤ 1 범위의 값을 갖는다. 1번 포화수는 액상이므로 건도 x = 0이고, 2번 습증기는 액체와 증기가 혼재하므로 0 < x < 1이며, 3번 건포화증기는 순수 증기이므로 x = 1이다. 4번 과열증기는 포화선(saturation line) 위쪽에 있어 액체가 존재하지 않으므로 건도 개념을 적용할 수 없고, 건도로 표현할 수 없거나 x > 1로 간주되어 x < 0이 아니다.

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.

포화액은 해당 온도에서의 포화압력 상태에 있는 액체이다. 온도를 그대로 두고 압력만 포화압력보다 높이면, 더 이상 증발하려 하지 않는 압축액(과냉액) 상태가 된다.

같은 온도에서 압력을 포화압력보다 낮추면 오히려 증발이 일어나 습포화증기·건포화증기 쪽으로 이동하므로, 압력을 높이는 조작과는 반대 방향의 상태 변화이다.

액체연료의 품질 관리에서 확인해야 할 주요 항목은 연소성, 부식성, 유동성 등이다. 잔류탄소분은 연료 연소 후 카본 침적으로 엔진 오염을 야기하므로 관리 대상이고, 인화점은 연료의 안전성과 저장·운송 조건을 결정하는 중요 지표이며, 황분은 연소 시 황산화물 배출과 부식 문제를 일으키므로 규제 항목이다. 반면 점결성(tackiness)은 액체연료 평가에서 일반적으로 고려하지 않는 특성으로, 점도(viscosity)와는 구별되는 개념으로 주로 고체 재료나 접착성 물질의 특성을 나타낸다.

석탄가스(coal gas)는 석탄을 건류할 때 발생하는 가스로, 수소(H₂)와 메탄(CH₄)을 주성분으로 하고 일산화탄소 등을 함께 포함한다.

고로가스는 CO·CO₂·N₂가 주성분이고, 발생로가스는 CO와 N₂ 비중이 크며, 수성가스는 H₂와 CO를 주성분으로 하여 CH₄ 비중이 낮으므로, CH₄와 H₂를 함께 주성분으로 하는 연료로는 석탄가스가 적절하다.

랭킨사이클의 열효율 $\eta = 1 - \frac{Q_{out}}{Q_{in}}$을 높이려면 흡수열 대비 방출열의 비를 줄여야 한다. 보일러 온도를 높이면 고온에서 흡수하는 열량이 증가하므로 상대적으로 같은 압력에서 방출해야 할 열이 감소하여 효율이 올라간다. 응축기 압력을 낮추면 포화 온도가 저하되어 저온부의 온도차가 커지고 방출열이 감소하므로 역시 효율 상승에 유리하다. 보일러 온도를 높이고(입력 열량 증가) 응축기 압력을 낮추면(출력 열량 감소) 효율이 최대로 상승하므로 정답은 2번이다.

적외선 가스분석계(비분산형 적외선식)는 CO, CO₂, CH₄처럼 적외선을 흡수하는 분자가 각각 고유한 파장대의 적외선을 흡수하는 성질을 이용한다. 성분마다 흡수 파장이 다르므로 특정 성분만 골라 분석하는 선택성이 뛰어나다. 다만 H₂, O₂, N₂와 같은 대칭 이원자 분자와 단원자 분자는 적외선을 흡수하지 않아 측정 대상이 되지 못한다.

측정할 수 있는 가스의 종류가 다양하고 저농도 분석도 가능하며, 시료 가스에 포함된 더스트나 수분은 오차 요인이 되므로 실제로는 더스트 제거와 탈습에 충분한 주의가 필요하다. 따라서 대상범위가 좁다거나 저농도 분석에 부적합하다, 더스트·탈습 주의가 필요없다는 설명은 모두 옳지 않다.

전기식 제어는 전기 신호를 이용하므로 전송거리가 길어도 지연이 거의 없고, 컴퓨터나 신호처리 장치와의 접속이 쉬우며 복잡한 신호 처리와 배선 구성에 유리하다.

다만 전기 신호와 부품은 고온다습한 환경에서 절연 저하나 누전 등의 문제가 발생하기 쉬워 오히려 불리하다. 그러한 환경에는 공기압(공기식) 제어가 더 적합하므로, 전기식이 고온다습 환경에 사용하기 용이하다는 설명은 틀렸다.

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.

보일러 노내압 제어는 연소가스의 배출량과 연소용 공기량, 댐퍼의 개도를 조절하여 연소실 내부와 외부의 압력 균형을 맞추는 방식으로 이루어진다.

급수량 조작은 드럼 수위를 유지하기 위한 급수제어에 해당하는 조작으로, 노내압을 직접 제어하는 수단으로는 사용되지 않는다.

증기보일러의 정격용량은 상당증발량(equivalent evaporation)을 의미한다. 상당증발량은 보일러가 기준 조건(일반적으로 100°C의 물을 0°C에서 증기로 변화시키는 에너지량)에서 1시간에 발생시킬 수 있는 증기량으로 표현되며, 보일러의 성능을 통일된 기준으로 비교·평가할 수 있어 산업 현장에서 가장 널리 사용된다. 최고사용압력은 압력 등급을 나타내고, 상당방열면적과 시간당 발열량은 보조적 지표이므로 정격용량의 기본 표시 방법이 아니다.

보일러 열정산에서 출열(열의 손실/제거)은 보일러에서 빠져나가거나 손실되는 열을 의미한다. 입열 항목은 연료와 공기가 가진 현열(顯熱)이므로 1, 2번은 입열에 해당하고, 노내 분입 증기의 보유열량은 보일러 내부에서 생성되는 유용한 열이므로 출열이 아니다. 미연분(완전히 연소되지 않은 연료)에 의한 손실열은 연료가 완전 연소하지 못해 화학에너지가 열로 전환되지 않고 배출되는 손실이므로 전형적인 출열 항목이다.

계통오차는 발생 원인이 명확하여 보정을 통해 측정값을 바로잡을 수 있고, 우연오차는 계측 과정의 미세한 변동에서 비롯되어 정확한 원인을 찾기 어려우므로 완전히 제거할 수 없다.

표준편차는 각 측정값에서 평균값을 뺀 값(편차)의 제곱을 산술평균한 뒤 제곱근을 취한 값으로 정의된다. 평균값을 더한 값의 제곱이라는 표현은 편차의 정의를 잘못 서술한 것이므로 옳지 않다.

문항에서 제시한 특징들—도너츠형 측정실, 온도변화가 적고 부식성 가스나 습기가 적은 환경, 접압기체 및 배기가스의 압력측정—을 모두 만족하는 압력계는 환상천평식(환형천칭식) 압력계다. 환상천평식은 도너츠 모양의 측정실을 가진 특징적인 구조로, 기계식 평형 원리를 이용하여 압력을 측정하며, 상대적으로 온도 변화에 둔감하고 직선 눈금을 가져 자동차 배기가스 분석기 등 산업용 압력 측정에 적합하다. 침종식은 액체 충전 방식이라 습기에 민감하고, 분동식은 추를 올려 균형을 맞추는 정밀 표준기이며, 부르동관식은 온도 변화에 민감한 단점이 있어 주어진 조건에 맞지 않는다.

계장용 공기식 신호압력은 국제적으로 표준화된 범위로, 20~100 kPa가 정답이다. 이는 계장 신호의 안전성과 정밀도를 고려하여 설정된 기준으로, 저압 범위에서 작동하여 누설 위험이 적고 제어 신호로 활용하기에 적합하다. 300 kPa 이상의 범위들은 동력 공급(Power air) 등 다른 용도의 압력 범위이므로 계장 신호용으로는 사용되지 않는다.

보일러 열정산에서 열손실 항목 중 가장 큰 비중을 차지하는 것이 배기가스에 의한 손실이며, 이를 계산하기 위해 보일러의 최종 출구(연도 끝단)에서 배기가스온도를 측정한다.

급수온도는 입구 조건, 예열공기온도는 공기예열기 출구, 과열증기온도는 과열기 출구에서 측정하는 값으로, 보일러 계통의 최종 출구 지점과는 다르다.

표준대기압 $101.325\ \mathrm{kPa} = 760\ \mathrm{mmHg}$의 환산 관계를 이용하면, $2000\ \mathrm{kPa} \times \dfrac{760\ \mathrm{mmHg}}{101.325\ \mathrm{kPa}} \approx 15001\ \mathrm{mmHg}$가 된다.

따라서 2000kPa은 약 15000mmHg에 해당한다.

바이메탈 온도계와 수은 온도계는 각각 금속의 열팽창과 수은의 팽창을 이용하는 방식으로 측정 상한이 낮으며, 백금저항 온도계도 통상 수백℃ 부근까지가 실용 범위이다.

반면 PR(백금-백금로듐) 열전대 온도계는 접촉식 온도계 중에서도 내열성이 뛰어나 1000℃를 훨씬 넘는 고온까지 측정할 수 있어, 보기 중 가장 높은 온도 측정에 적합하다.

차압식 유량계는 유체가 교축기구를 통과할 때 발생하는 전후 압력차를 이용해 유량을 구하며, 대표적인 교축기구인 오리피스는 관로에 얇은 판을 설치하고 그 전후에 압력 탭을 두어 차압을 측정한다.

로터미터는 부자의 위치로 유량을 읽는 면적식 유량계, 피토관은 유체의 동압을 이용하는 점유속 측정기, 가스미터는 용적식 계량기로, 교축기구 전후 탭을 이용하는 방식과는 원리가 다르다.

SI 기본단위는 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd) 7가지이며, 이를 조합하여 만든 것이 유도단위이다.

넓이(m²)와 부피(m³)는 길이의 거듭제곱으로, 전압(V)은 전류·질량·길이·시간의 조합으로 만들어지는 유도단위인 반면, 전류(A)는 그 자체가 기본단위이므로 유도단위 상태량에 해당하지 않는다.

두 종류의 금속선을 접합하여 양 접점 사이에 온도차가 있으면 기전력이 발생하는 제백(Seebeck) 효과를 이용하는 것이 열전대 온도계이다.

열전대는 발생한 기전력을 전선을 통해 원거리까지 전송할 수 있어 1대의 지시·기록계로 여러 지점의 온도를 동시에 측정하는 다점 온도 감시에 널리 쓰인다.

서미스터는 Ni, Co, Mn, Fe, Cu 등의 금속 산화물을 소결하여 만든 반도체 소자로, 온도가 변하면 저항치가 크게 변화하며 그 온도계수는 백금선의 약 10배에 달할 만큼 크다.

다만 서미스터의 온도계수는 온도에 따라 비선형적으로 변화하며, 넓은 온도 범위에서 온도계수가 일정하다는 설명은 사실과 다르다. 측정 범위가 대략 -100~300℃이고 측온부를 작게 만들 수 있어 응답이 빠르다는 점은 서미스터의 실제 특징에 해당한다.

오리피스는 구조가 간단하지만 고압·고속 유동에서는 마모와 침식이 빠르게 진행되어 정확도가 떨어지기 쉽다. 플로우 노즐은 유선형 목 부분을 가져 내마모성이 좋고 압력손실도 오리피스보다 작아, 레이놀즈수가 크고 압력이 높은 유체의 유량측정에 적합하다.

피토관은 국부 유속을 측정하는 방식이고 벤츄리관은 압력손실이 작지만 크기가 커서 고압 대유량 배관에 설치하기에는 상대적으로 불리하므로, 이 조건에서는 플로우 노즐이 적절하다.

보일러 자동제어는 크게 급수제어(수위 유지), 연소제어(공기·연료비, 노내압 조절), 증기온도제어로 구분되며, 이들은 모두 보일러 운전에서 실제로 수행되는 제어 항목이다.

위치제어는 특정 기기의 위치나 자세를 목표값에 맞추는 일반적인 제어 방식의 한 분류일 뿐, 보일러의 표준적인 자동제어 항목으로 다루어지지 않는다.

초음파 액면계는 액면을 향해 초음파를 발사하고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 액위를 구하는 방식으로, 계기와 액체가 직접 닿지 않는 비접촉식 계측기이다.

직관식, 플로트식, 압력식 액면계는 모두 액체와 직접 접촉하거나 액체 속에 잠기는 부품을 포함하므로, 산·알칼리 등 부식성 유체의 액위를 측정할 때는 비접촉식인 초음파 액면계가 유리하다.

화학적 가스분석법은 시료 가스와 시약(흡수제) 또는 산소와의 화학반응을 이용해 성분을 정량하는 방식으로, 연소열법은 가연성 성분을 연소시켜 발생하는 열량 변화로 농도를 구하는 대표적인 화학적 분석법이다.

도전율법과 자화율법은 각각 전기전도도, 자화율이라는 물리적 성질을 이용하고, 세라믹법(지르코니아식)도 산소 이온의 전기화학적 특성을 이용하는 방식으로, 이들은 화학반응이 아닌 물리적(전기화학적) 측정법으로 분류된다.

스폴링(spalling)은 내화물이 급격한 온도 변화나 열충격을 받았을 때, 표면 또는 내부에 발생한 열응력을 견디지 못하고 조각조각 갈라져 떨어져 나가는 박락현상을 말한다.

내화물의 용융이나 연화, 분화(가루로 부서지는 현상)와는 구별되는 현상으로, 온도 급변에 강한 재질일수록 내스폴링성이 우수하다고 평가한다.

1줄 겹치기 리벳 이음에서 강판의 효율은 리벳 구멍으로 인해 줄어든 단면적의 비율로 구하며, 피치 $p$와 리벳 지름 $d$를 이용해 $\eta = 1 - \dfrac{d}{p}$로 계산한다.

주어진 값을 대입하면 $\eta = 1 - \dfrac{20}{48} = 1 - 0.417 = 0.583$이므로, 강판의 효율은 약 58.3%가 된다.

주철관 소켓 접합(연납 코킹)에서는 소켓 틈새에 얀(마사) 등을 채운 뒤 용해된 납물을 부어 접합하는데, 이때 클립을 관 주위에 감아 고정함으로써 부어 넣는 납물이 흘러내리거나 튀는 것을 막는 역할을 한다.

파이어포트는 납을 녹이는 화로, 코킹정은 접합부를 다져 밀실하게 하는 공구, 링크형 파이프 커터는 관을 절단하는 공구로, 납물 비산 방지와는 용도가 다르다.

전기저항로, 아크로, 유도로는 모두 전기 에너지를 열원으로 사용해 금속을 가열·용해하는 대표적인 전기로의 종류이다.

전로(轉爐)는 용선에 산소를 취입하여 불순물을 산화·제거하는 제강 설비로, 전기가 아니라 산소 취입 반응열을 주된 열원으로 이용하므로 전기로에 속하지 않는다.

보일러 설치검사기준에서는 전열면적 10m² 이하인 보일러의 급수밸브 및 체크밸브 크기를 15A 이상으로 규정하고 있다.

주어진 보일러의 전열면적은 7m²로 10m² 이하 구간에 해당하므로, 급수밸브 크기는 15A 이상을 적용해야 한다.

고로(용광로)는 철광석과 코크스, 석회석 등을 상부에서 장입하고 하부의 송풍구를 통해 고온의 열풍을 불어넣어, 코크스가 연소·환원되면서 철광석을 선철(銑鐵)로 환원·용융시키는 제철 설비이다.

철광석을 제련하기 유리한 상태로 바꾸어 주는 것은 고로에 장입하기 전 단계인 배소·소결 공정의 목적이며, 고로 자체의 목적은 환원·용융을 통해 선철을 얻는 데 있으므로 이를 고로의 목적으로 서술한 것은 옳지 않다.

인젝터는 증기의 분사력을 이용해 급수를 밀어 넣는 급수장치로, 구조가 간단하고 소형이며 설치 공간을 적게 차지하고 시동·정지가 즉시 가능하다는 장점이 있다.

인젝터는 전동기나 별도의 구동 장치 없이 보일러 자체의 증기압만으로 작동하므로, 별도의 소요 동력이 필요하다는 설명은 인젝터의 실제 특징과 반대된다.

증기보일러는 압력 상승에 대비해 원칙적으로 2개 이상의 안전밸브를 설치해야 하지만, 규모가 작아 위험도가 낮은 보일러까지 동일하게 요구할 필요는 없으므로 예외를 두고 있다.

전열면적이 50m² 이하인 증기보일러에 한해서는 안전밸브를 1개만 설치하는 것이 허용된다.

그림은 노벽 단면에 깊이 10cm의 구멍을 뚫고 그 바닥에서 온도를 잰 상황을 나타낸다. 구멍 바닥에서 250℃, 바깥표면에서 200℃가 측정되었으므로 열이 통과한 구간은 두께 0.1m이고, 그 구간의 온도차는 250 − 200 = 50℃다.

정상상태 평면벽의 푸리에 열전도식 q = k·A·(t₁ − t₂)/L 에 대입하면 q = 0.814 × 1 × 50 ÷ 0.1 = 407 W가 된다. 면적은 문제에서 바깥 표면 1㎡로 주어졌으므로 A = 1을 그대로 쓴다.

이 문항의 요점은 구멍 깊이 10cm를 곧바로 전열 두께 L로 잡는 것이다. 온도를 잰 두 지점 사이의 거리가 곧 열이 지나온 거리이므로 노벽 전체 두께를 따로 알 필요가 없다. 10cm를 m로 바꾸지 않고 그대로 넣으면 결과가 100배 작아지므로 단위 환산에 주의한다.

케와니(Kewanee) 보일러는 기관차형 보일러를 개량한 횡형 연관식 보일러로, 동체 내부에 다수의 연관을 배치하여 전열면적을 확보한다.

벤슨 보일러는 관류식, 라몬트 보일러는 강제순환식 수관보일러이며, 코르니시 보일러는 노통 하나만을 갖는 노통식 보일러로 연관을 갖지 않으므로, 이들과는 구분된다.

캐스터블 내화물은 시멘트와 골재를 물로 반죽하여 시공하므로 현장에서 원하는 형상으로 자유롭게 성형할 수 있고, 이음매 없이 로체를 구축할 수 있다는 장점이 있다.

또한 다공질 구조로 인해 급격한 온도 변화에도 잘 견디는 내스폴링성이 우수하고 열전도율이 작아 단열 성능도 갖춘 경우가 많다. 따라서 내스폴링성이 작고 열전도율이 크다는 설명은 캐스터블 내화물의 실제 특성과 반대된다.

표에서 25A(관 호칭지름 25) 열을 읽으면 중심에서 단면까지의 거리가 90° 엘보 38mm, 45° 엘보 29mm이고, 나사가 물리는 길이 a는 15mm다.

실제 절단 길이는 중심선 길이에서 양쪽 엘보의 중심~단면 거리를 빼고, 나사가 엘보 속으로 물려 들어가는 길이를 양쪽 모두 더해서 구한다. ℓ = L − (A₁ + A₂) + (a₁ + a₂) = 600 − (38 + 29) + (15 + 15) = 563mm이다.

실수가 잦은 지점은 두 가지다. 첫째, 빼는 값(중심에서 단면까지)과 더하는 값(나사 물림 길이)의 부호를 반대로 쓰는 것이다. 둘째, 양쪽 엘보의 종류가 다르므로 90°와 45° 값을 각각 찾아 써야 하는데 같은 값을 두 번 넣으면 결과가 어긋난다.

개조검사는 보일러의 구조나 사양을 바꾸는 경우에 해당하는 검사로, 연료·연소방법 변경, 증기보일러를 온수보일러로 개조하는 경우, 섹션의 증감으로 용량이 변경되는 경우 등이 이에 해당한다.

설치장소를 변경하는 경우는 보일러 본체의 구조 변경이 아니라 위치만 바뀌는 것이므로, 개조검사가 아니라 별도의 설치장소변경검사 대상이 된다.

크롬마그네시아질 내화물은 크롬광과 마그네시아를 주원료로 하는 염기성 내화물로, 내화도와 하중연화점이 높고 용융온도도 높아 고온에서 안정적으로 사용할 수 있다.

비중과 열팽창률은 비교적 큰 편이지만, 염기성 슬래그에 대한 저항이 크다는 점이 이 내화물의 대표적 장점이다. 따라서 용융온도가 낮다거나 내화도·하중연화점이 낮다, 비중과 열팽창성이 작다는 설명은 모두 사실과 다르다.

정치회전형 수트블로어는 보일러 전열면이나 절탄기 등 고온가스에 항상 노출되는 위치에 고정 설치되며, 분사관은 그 자리에서 회전하면서 다수의 작은 분사구멍을 통해 증기를 뿜어 매연과 재를 제거한다.

롱·쇼트 레트랙터블형은 사용할 때만 노 내부로 삽입되었다가 빠져나오는 이동형 장치이고, 공기예열기 클리너는 공기예열기 전용 청소장치이므로, 항상 고정된 채 고온가스에 노출되는 조건에는 정치회전형이 적합하다.

에너지이용 합리화법령상 검사대상기기(보일러 등)를 설치하여 사용하는 자, 즉 검사대상기기설치자는 해당 기기의 안전한 취급과 관리를 위해 검사대상기기관리자를 선임하여야 할 의무를 진다.

시·도지사와 한국에너지공단은 관리자 선임 신고를 접수·감독하는 행정 주체이고, 판매자는 선임 의무와 무관하므로, 실제로 관리자를 선임해야 하는 주체는 검사대상기기설치자이다.

글로브 밸브는 유체 흐름을 디스크가 밸브시트에 직각으로 접촉하며 개폐하는 구조로, 디스크 형상에 따라 평면형(원판형)·반구형·원뿔형·반원형(니들형) 등으로 구분된다.

스윙형은 디스크가 힌지를 중심으로 회전하며 한쪽 방향으로만 유체를 통과시키는 체크밸브(역지밸브)의 구조 형식으로, 글로브 밸브의 디스크 형상 분류에는 해당하지 않는다.

에너지이용 합리화법령상 검사대상기기의 계속사용검사를 받으려는 자는 계속사용검사신청서를 검사유효기간 만료일 10일 전까지 한국에너지공단이사장에게 제출하여야 한다.

이는 유효기간이 끝나기 전에 검사 일정을 잡아 검사 없이 기기가 계속 사용되는 일이 없도록 하기 위한 절차 규정이다.

연도나 매연 속으로 복사광선(빛)을 통과시킨 뒤, 매연 입자에 의해 흡수·산란되어 변화하는 광도(투과광량)를 광전관으로 검출하여 매연 농도를 연속적으로 지시·기록하는 방식은 광전관식(광전식) 매연농도계이다.

링겔만 매연농도계는 표준 농도표와 육안으로 비교하는 방식이고, 매연포집 중량계는 채취한 매연의 질량을 직접 측정하는 방식이어서 빛의 투과율 변화를 이용하는 원리와는 다르다.

수관식 보일러는 지름이 작은 다수의 수관에 물을 통과시키는 구조로 전열면적이 커서 증기 발생이 빠르고, 과열기·공기예열기 등 부속장치의 설치가 용이하며 고압·대용량에 적합해 효율이 높다.

다만 수관식은 보유수량(수부)이 원통형 보일러보다 작기 때문에 부하가 급격히 변동할 때 오히려 압력과 수위 변화가 크게 나타나는 특성이 있으며, 이는 수관식의 단점으로 꼽히는 부분이다. 따라서 수부가 커서 부하변동에 따른 압력변화가 적다는 설명은 수관식이 아니라 수부가 큰 원통형 보일러의 특징에 해당한다.

보일러 청관제 중 슬러지 조정제는 관수 중에 생기는 스케일 성분을 부드러운 슬러지 상태로 유지해 관 벽에 고착되지 않고 쉽게 배출되도록 돕는 약제로, 탄닌·리그닌·전분(녹말) 등이 대표적으로 사용된다.

수산화나트륨(가성소다)은 관수의 pH·알칼리도를 조정하는 약제로 분류되며, 슬러지의 분산·연화를 목적으로 하는 슬러지 조정제와는 용도가 다르다.

증기난방 배관에서 환수관(리턴관)에 이상이 생겨 파손되거나 압력이 급격히 낮아지더라도 보일러 내의 물이 역류·유출되어 저수위 사고로 이어지지 않도록, 보일러 안전저수위보다 약간 낮은 위치에서 균형관을 통해 환수관과 보일러를 연결하는 배관법이 하트포드 연결법(Hartford loop)이다.

리프트 이음은 응축수를 높은 곳으로 끌어올리기 위한 배관법이고, 증기주관 관말 트랩 배관은 관 끝의 응축수를 배출하기 위한 것으로 환수관 고장 시 보일러수 유출 방지와는 목적이 다르다.

수트 블로워는 전열면에 부착된 그을음(매연)을 증기나 공기로 불어내는 작업으로, 시행 전에 드레인을 충분히 배출해 응축수가 분사되지 않도록 해야 하고, 실시할 때는 통풍력을 크게 하며, 한 곳에 오래 사용하면 전열면이 국부적으로 침식되므로 짧게 나누어 실시해야 한다.

수트 블로워는 연소가 진행 중이고 부하가 어느 정도 큰 상태에서 실시해야 하며, 소화 후(불을 끈 뒤)에는 그을음을 실어 낼 통풍이 확보되지 않고 미연소가스가 남아 있을 위험도 있어 시행해서는 안 된다. 따라서 소화 후에도 사용해야 한다는 설명은 틀린 내용이다.

방열기의 방열량은 방열계수 $K$에 방열기 평균온도와 실내온도의 차를 곱하여 구하며, 식으로 나타내면 $Q = K \times (t_m - t_a)$이다.

주어진 값을 대입하면 $Q = 8.1 \times (80 - 18) = 8.1 \times 62 \approx 502\ \mathrm{W/m^2}$로, 약 502W/m²의 방열량을 얻는다.

노통이나 화실처럼 외부(고온의 화염·가스) 압력을 받는 원통 또는 구체 형상의 부분이 과열이나 강도 저하로 좌굴을 일으켜 내부 방향으로 찌그러져 들어가는 파손을 압궤라고 한다.

팽출은 반대로 내압을 받는 부분이 과열되어 바깥쪽으로 부풀어 오르는 현상이고, 균열과 블리스터는 재료의 국부적 손상 형태로 외압에 의한 좌굴성 붕괴와는 발생 기구가 다르다.

보일러 운전 중 압력초과는 주로 압력을 감시·제한하는 장치의 이상이나 보일러 용량에 비해 지나치게 큰 연소설비로 인한 구조적 과잉연소에서 직접 비롯된다. 압력계가 고장 나면 실제 압력을 확인하지 못한 채 운전이 계속되고, 안전밸브의 분출압력 조정이 잘못되면 설정압력에서 증기를 방출하지 못해 압력이 계속 상승한다.

연료를 다량으로 공급한 것 자체는 부하 증가에 대응한 정상적인 연소량 조절일 수 있으며, 압력 제어장치와 안전밸브가 정상적으로 작동한다면 그로 인해 곧바로 압력초과 사고로 이어지지는 않는다. 따라서 연료공급량 증가는 압력초과의 직접적인 원인으로 보기 어렵다.

보일러를 점화하기 전에 연도(굴뚝으로 이어지는 통로) 내에 남아 있는 미연소가스를 충분히 배출하지 않은 상태로 점화하면, 축적되어 있던 가연성 가스가 한꺼번에 발화하면서 연도 내 가스폭발이 일어날 수 있다. 이 때문에 점화 전 프리퍼지(치환 환기)가 필수 절차로 요구된다.

연소초기 통풍이 강하거나 배기가스 중 산소가 과다한 경우, 댐퍼가 많이 열려 있는 경우는 오히려 미연소가스가 잔류하지 않도록 돕는 방향이어서 폭발 위험을 낮추는 조건에 가깝다.

가마울림(연소실 내 압력맥동에 의한 진동·울림 현상)을 방지하려면 연소실과 연도의 구조를 개선하고, 연소실 내에서 완전연소가 이루어지도록 하며, 2차 공기의 예열과 통풍 조절을 개선하여 연소 상태를 안정시켜야 한다.

수분이 많은 연료는 착화와 연소를 불안정하게 만들어 연소실 내 압력변동(가마울림)을 오히려 유발하기 쉬우므로, 수분이 많은 연료의 사용은 방지대책이 아니라 발생 원인에 해당한다.

에너지이용 합리화법령상 산업통상자원부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자는 시행령에서 전기사업법에 따른 전기사업자, 도시가스사업법에 따른 도시가스사업자, 석탄산업법에 따른 석탄가공업자, 집단에너지사업법에 따른 집단에너지사업자, 연간 2만 티오이 이상의 에너지를 사용하는 자로 열거되어 있다.

따라서 연간 2만 티오이 이상 사용자를 제외하고 보면 전기사업자가 부과 대상에 해당한다. 시장·군수나 시·도지사는 에너지를 공급·사용하는 사업자가 아니라 행정을 관할하는 기관이고, 석유정제업자는 위 열거 대상에 포함되어 있지 않다.

에너지이용 합리화법령상 효율관리기자재는 산업통상자원부장관이 따로 고시하는 품목을 제외하면 전기냉장고, 전기냉방기, 전기세탁기, 조명기기, 삼상유도전동기, 자동차가 법령에 직접 열거되어 있다.

텔레비전은 이 열거 품목에 들어 있지 않으며, 효율관리 대상으로 다루어지더라도 산업통상자원부장관이 따로 고시하여 지정하는 기자재 범주에 속한다.

에너지이용 합리화법령상 매년 1월 31일까지 관할 시·도지사에게 전년도 분기별 에너지사용량을 신고해야 하는 자(에너지다소비사업자)는 연료·열 및 전력의 연간 사용량 합계가 2천 티오이(TOE) 이상인 자로 정해져 있다.

분기별 사용량 합계 3백 티오이를 기준으로 삼거나, 연간 1천 티오이의 연료·열 또는 2백만 킬로와트시의 전력 사용을 기준으로 제시한 서술은 법령이 정한 신고기준의 표현과 일치하지 않는다.

보일러를 장기간 사용하지 않을 때 만수보존법은 보일러 동체 내부를 물로 가득 채운 뒤 청관제를 투입해 부식을 방지하는 방법으로, 이때 pH를 높여 부식을 억제하는 가성소다(수산화나트륨) 등의 약품이 사용된다.

생석회·염화칼슘 등은 습기를 흡수해 건조 상태를 유지하는 건조보존법에서 사용하는 흡습제로, 물을 채워 두는 만수보존법과는 보존 방식 자체가 다르다.

에너지이용 합리화법령상 제조업자나 수입업자가 효율관리기자재의 에너지 사용량 등을 측정받아야 하는 시험기관은 산업통상자원부장관이 지정한다.

한국에너지공단이사장은 검사대상기기의 검사 등 실무를 담당하는 기관이지만, 효율관리기자재 시험기관을 지정하는 권한은 산업통상자원부장관에게 있다.

고온의 응축수는 포화온도에 가까워 일반 펌프로 흡입하면 캐비테이션이 발생하기 쉬운데, 제트펌프는 증기나 물을 노즐로 고속 분사시킬 때 생기는 압력 저하로 흡인력을 만들어내는 원리이므로 이러한 고온 응축수의 보조 이송에 쓰인다.

제트펌프는 회전부가 없어 구조가 간단하고 취급이 쉽지만, 에너지 변환 과정에서 손실이 커서 일반적인 펌프에 비해 효율은 떨어지는 편이다.

보일러 급수를 이온교환 등으로 처리한 순수(純水)는 불순물이 거의 제거된 상태이므로, 25℃ 기준 수질기준에서 총경도는 0, 즉 경도 성분이 검출되지 않아야 하며, pH는 7~9 범위, 전기전도율은 0.5μS/cm 이하, 실리카는 흔적이 나타나지 않는 수준으로 관리된다.

따라서 총경도를 1~2라는 수치 범위로 제시한 것은 경도가 검출되지 않아야 하는 순수처리 수질기준과 맞지 않는다.

에너지이용 합리화법령상 검사대상기기관리자를 선임하지 않은 자에게는 1천만원 이하의 벌금이 부과된다.

이는 검사대상기기의 안전한 유지관리를 담당할 관리자를 두지 않은 채 기기를 사용하는 것을 막기 위한 벌칙 규정이다.

온수난방용 밀폐식 팽창탱크는 대기에 개방되지 않은 밀폐 구조로 물의 팽창을 압축공기의 압력 변화로 흡수하므로, 압축공기 공급관, 수위계, 안전밸브 등이 설치된다.

일수관(오버플로관)은 탱크 수위가 넘칠 때 물을 대기로 배출하기 위한 것으로, 대기에 개방된 개방식 팽창탱크에 필요한 요소이며 밀폐식에는 해당하지 않는다.

프라이밍·포밍(캐리오버)을 방지하려면 주증기 밸브를 천천히 개방하고, 급수처리를 통해 부유물을 제거하며, 보일러수의 농축(불순물 농도 상승)을 방지해야 한다.

보일러 수위를 안전고수위 부근에서 지속적으로 높게 유지하면 증기가 모이는 증기실 공간이 좁아져 오히려 물방울이 증기에 섞여 튀어 오르기 쉬워지므로, 안전고수위 상태를 계속 유지하는 것은 방지대책이 아니라 프라이밍·포밍을 유발하기 쉬운 운전 방식이다.

난방부하를 계산할 때는 건물의 방위, 천장높이, 건축구조(벽·창·단열 상태) 등 열손실에 직접 영향을 주는 건물의 물리적 조건들을 검토해야 한다.

실내의 소음이나 진동은 열손실이나 열부하 산정과는 관련이 없는 요소이므로 난방부하 계산 시 검토해야 할 사항으로 보기 어렵다.

구식(그루빙, grooving)은 반복적인 열팽창·수축이나 응력집중이 되풀이되는 부위에서 부식이 홈 모양으로 진행되는 현상으로, 경판 구석의 둥근 부분(필렛부)처럼 형상이 급격히 꺾이며 응력이 집중되는 곳에서 발생하기 쉽다.

기수드럼이나 노통 상반면, 연소실과 접하는 수관 등은 상대적으로 응력집중이 덜한 형상이어서, 응력이 집중되는 경판 구석 둥근 부분에 비해 구식이 발생할 가능성이 낮다.