오토(가솔린) 사이클의 이론열효율은 압축비만의 함수로 정해지며 차단비는 영향을 주지 않는다.

$\eta = 1 - \dfrac{1}{\varepsilon^{k-1}} = 1 - \dfrac{1}{5^{0.4}} = 1 - 0.525 = 0.475$

따라서 이론열효율은 약 47.5%이며, 문제에 주어진 차단비 1.6은 디젤·사바테 사이클에서 쓰이는 값으로 오토사이클 효율 계산에는 필요하지 않은 정보이다.

가역 등온압축이므로 압축기의 소요일은 이상기체 등온 일량 공식으로 구한다.

$W = P_1 V_1 \ln\dfrac{P_2}{P_1} = 100\ \mathrm{kPa} \times 0.8\ \mathrm{m^3} \times \ln\dfrac{1000}{100} = 80 \times 2.303 \approx 184\ \mathrm{kJ}$

등온과정에서는 $P_1V_1 = P_2V_2$가 성립하므로 압력비 대신 부피비를 이용해도 같은 결과를 얻으며, 계산된 184kJ이 압축기에 필요한 소요일이다.

압력제한기는 보일러 내부 증기압력이 설정된 스프링 조정압력을 초과하면 벨로즈가 신축하여 수은 스위치 등을 작동시키고, 이 신호로 전자밸브를 닫아 연료 공급을 자동으로 차단하는 안전장치이다.

안전밸브는 압력을 기계적으로 직접 배출하는 장치이고, 방폭문과 가용전은 각각 노내 폭발압력 방출과 저수위 시 노통 용융에 대응하는 장치로 작동 원리가 다르다.

열역학 제2법칙은 열이 고온에서 저온으로 자연히 이동하는 방향성과 엔트로피 증가 경향을 나타내는 비가역 법칙이다.

이 법칙에 따르면 열을 주위나 계에 아무런 변화(다른 손실이나 흔적)도 남기지 않고 전부 일(운동에너지)로 완전히 전환하는 것은 불가능하므로, 이를 가능하다고 서술한 보기가 틀린 설명이다.

플레임 아이는 화염이 스스로 빛을 내는 발광체라는 성질을 이용해, 광전관이나 PbS·CdS 셀 같은 광센서로 화염의 발광량을 검출하는 화염검출기이다.

플레임 로드는 화염의 이온화에 의한 전기전도성을 이용하고, 스택 스위치는 배기가스 열에 의한 바이메탈의 변형을 이용한다는 점에서 검출 원리가 서로 다르다.

탄소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$이며, 탄소 1kmol(12kg)을 연소시키는 데 산소 1kmol(22.4Nm³)이 필요하다.

따라서 탄소 1kg에 필요한 이론산소량은 $\dfrac{22.4}{12} \approx 1.867\ \mathrm{Nm^3}$이다.

대기압(약 100kPa) 상태에서 물의 증발잠열은 잘 알려진 값으로 약 2264 kJ/kg(약 539kcal/kg에 해당)이다.

334kJ/kg은 얼음의 융해잠열이고, 539kJ/kg과 1000kJ/kg은 각각 단위 혼동이나 임의의 수치로 실제 증발잠열과는 다르다.

예혼합연소는 연료와 공기를 연소 전에 미리 섞는 내부 혼합형 방식으로, 화염이 짧고 부하 변화에 따른 조작(공기비 조절) 범위가 좁다는 특징이 있다.

그러나 이미 혼합된 가스가 버너 내부로 거슬러 타 들어가는 역화의 위험성이 크다는 것이 예혼합연소의 대표적 단점이므로, "역화의 위험성이 매우 작다"는 설명은 틀린 것이다.

프로판(LPG)은 원래 황 성분이 거의 없는 무취 가스이며(부취제로 인위적으로 냄새를 첨가), 인체에 대한 독성도 낮아 유독성분 함량이 많다는 설명은 사실과 다르다.

다만 밀폐공간에서 누설되면 산소를 밀어내어 질식 위험이 있고, 공기보다 무거워 낮은 곳에 체류하며 인화·폭발 위험이 있다는 점은 프로판의 실제 특성과 일치한다.

프로판은 분자량이 커서 비중이 공기보다 크므로(약 1.5배) 누설되면 낮은 곳(바닥, 피트 등)에 체류하기 쉬워 인화·폭발 사고의 원인이 된다.

수소와 메탄은 공기보다 가벼워 위쪽으로 확산되고, 일산화탄소는 공기와 비중이 비슷해 이러한 저지대 체류 위험이 상대적으로 작다.

열역학 제1법칙(에너지 보존)에 따라 계가 외부로부터 받은 열은 내부에너지 증가분과 계가 외부에 한 일의 합과 같다.

$Q = \Delta U + W = 200\ \mathrm{kJ} + 100\ \mathrm{kJ} = 300\ \mathrm{kJ}$

비열은 소요열량을 질량과 온도차의 곱으로 나누어 구한다.

$c = \dfrac{Q}{m\Delta T} = \dfrac{675}{35 \times (76-25)} = \dfrac{675}{1785} \approx 0.38\ \mathrm{kcal/(kg\cdot^\circ\!C)}$

열용량은 질량과 비열의 곱(또는 열량을 온도차로 나눈 값)과 같으므로 $C = \dfrac{Q}{\Delta T} = \dfrac{675}{51} \approx 13.2\ \mathrm{kcal/^\circ\!C}$가 된다.

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

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

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

연도가스 중 CO가 검출되지 않는 완전연소 조건에서 공기비는 배기가스 중 질소와 산소의 비율로 나타낼 수 있다.

$m = \dfrac{0.21}{0.21 - 0.79\,(\mathrm{O_2})/(\mathrm{N_2})}$

분자·분모에 $(\mathrm{N_2})$를 곱한 뒤 0.21로 나누면 $m = \dfrac{(\mathrm{N_2})}{(\mathrm{N_2}) - 3.76\,(\mathrm{O_2})}$가 되어, 공기 중 산소·질소의 부피비(0.21:0.79)를 바탕으로 과잉 공급된 산소량을 배기가스 중 질소량과 대비해 공기비를 역산하는 익숙한 형태와 같아진다.

석탄은 탄화도(석탄화 진행 정도)가 증가할수록 고정탄소량과 발열량이 늘어나고, 반대로 수분과 휘발분은 줄어들며 착화온도는 높아진다.

따라서 "수분이 감소한다"는 설명이 탄화도 증가에 따른 실제 경향과 일치하며, 휘발성 증가·고정탄소 감소·착화온도 저하는 모두 반대되는 설명이다.

습증기의 건도(x)는 전체 질량 중 증기(건포화증기)가 차지하는 비율이고, 습도(습분율)는 그 나머지인 액체(포화수)가 차지하는 비율(1-x)로 정의된다.

따라서 "건도가 x일 때 습도는 x-1이다"는 정의와 어긋나며, 올바르게는 $\text{습도} = 1-x$가 되어야 하므로 이 설명이 틀린 것이다.

백필터식, 사이클론식, 멀티클론식은 모두 물을 쓰지 않고 여과나 원심력으로 분진을 걸러내는 건식 집진장치이다.

반면 벤튜리스크러버식은 좁은 목 부분에서 물(세정액)을 분사·접촉시켜 분진을 포집하는 습식(세정식) 집진장치이므로 건식 집진형식에 해당하지 않는다.

연료 중 수소와 수분이 연소하면서 생성하는 수증기는 건연소가스량에는 포함되지 않고 습연소가스량에만 포함된다.

수소·수분에서 생성되는 수증기의 질량은 $(9H+W)\ \mathrm{kg/kg}$ 연료이며, 이를 표준상태 부피(Nm³)로 환산할 때 물 1kg이 약 $22.4/18 \approx 1.25\ \mathrm{Nm^3}$에 해당하므로 $1.25(9H+W)$를 더한다.

따라서 $G_{O\omega} = G_{Od} + 1.25(9H+W)$가 이론 습연소가스량과 건연소가스량의 관계식이 된다.

정압과정에서 이상기체의 엔트로피 변화는 정압비열을 이용한 온도비의 로그로 구한다.

$\Delta S = mc_p\ln\dfrac{T_2}{T_1} = 2 \times 1.003 \times \ln\dfrac{473}{283}$

$\approx 2.006 \times 0.514 \approx 1.03\ \mathrm{kJ/K}$

절대온도(켈빈)와 섭씨온도는 눈금 간격의 크기가 같고, 원점(0점)의 위치만 273.15만큼 다르다.

따라서 온도의 차이(변화량)를 나타낼 때는 절대온도 1K의 차이가 섭씨온도 1℃의 차이와 정확히 같다.

상당증발량 식 $\text{상당증발량} = \dfrac{G(i_2-i_1)}{538.8}$에서 G는 실제 증기발생량, $i_1$은 보일러에 공급되는 급수의 엔탈피이다.

$i_2$는 보일러에서 실제로 발생한 증기의 엔탈피를 나타내며, 분모의 538.8은 대기압 상태에서 100℃ 포화수를 100℃ 건포화증기로 만드는 데 필요한 증발잠열(kcal/kg)이다.

표면온도와 주위 벽면온도가 다른 두 물체 사이의 방사에너지는 스테판-볼츠만 법칙 $q=\varepsilon\sigma\left(T_1^{4}-T_2^{4}\right)$로 구한다. 여기서 $\varepsilon=0.8$, 스테판-볼츠만 상수 $\sigma=5.67\times10^{-8}\ \mathrm{W/(m^2\cdot K^4)}$이며, 온도는 절대온도로 환산해 $T_1=300+273=573\ \mathrm{K}$, $T_2=25+273=298\ \mathrm{K}$이다.

이를 대입하면 $q=0.8\times5.67\times10^{-8}\times\left(573^{4}-298^{4}\right)\approx4.53\times10^{3}\ \mathrm{W/m^2}$이므로, 단위면적당 방사에너지는 보기 중 약 4550 W/m²에 해당한다.

보일러 자동제어의 약호는 각각 대상 변수를 나타낸다. FWC(Feed Water Control)는 급수제어, ACC(Automatic Combustion Control)는 자동연소제어, ABC(Automatic Boiler Control)는 보일러 전체를 포괄하는 보일러 자동제어를 의미하며 이들은 모두 옳은 설명이다.

반면 STC는 Steam Temperature Control, 즉 증기온도제어를 뜻하는 약호로 증기압력제어가 아니다. 따라서 약호 설명이 틀린 것은 STC 항목이다.

연속동작은 조작량이 편차의 크기·변화율·적분값에 비례해 연속적으로 변화하는 제어로, 비례(P)·적분(I)·미분(D) 동작이 여기에 속한다.

반면 ON-OFF(2위치)동작은 조작부가 완전히 열리거나 닫히는 두 상태만 취하는 불연속(단속)동작이므로 연속동작에 해당하지 않는다.

윌트만(월트만)식 유량계는 나선형 날개차(터빈)를 유체 흐름의 축방향으로 설치해 날개차의 회전수로 통과 유량을 적산하는 유속식(임펠러식) 계기로, 사용량을 누적 계량해야 하는 수도미터에 쓰이는 형식이다.

플로우 노즐 유량계와 오벌 유량계는 각각 차압식·용적식으로 산업용 관로 계측에 주로 쓰이고, 플로트 유량계는 순간유량을 지시하는 면적식 계기로 적산 계량용 수도미터와는 용도가 다르다.

열정산(heat balance)은 연료가 보유한 전체 열량을 기준으로 실제 유효하게 이용된 열량과 배기가스 손실, 방산손실 등 각종 손실열량을 항목별로 조사하여 열의 출입 균형을 산출하는 것을 말한다.

보일러효율은 열정산 결과로부터 얻어지는 하나의 지표이고, 전열면부하와 상당증발량은 각각 전열면 단위면적당 증발능력과 표준상태로 환산한 증발량을 나타내는 별개의 개념이므로 열정산 자체의 정의와는 구분된다.

노내압(furnace draft pressure)은 연소실 내부의 압력으로, 흡입통풍과 배출통풍의 균형에 의해 결정된다. 따라서 공기량 조작, 댐퍼의 조작, 연소가스 배출량 조작은 모두 노내압을 조절하는 데 직접 관여하는 요소이다.

반면 급수량 조작은 보일러 드럼 수위(급수제어)와 관련된 조작으로, 연소가스 계통의 압력인 노내압 제어와는 관계가 없다.

편위식(displacer) 액면계는 액 중에 잠긴 부체(displacer)가 받는 부력이 액위 변화에 따라 달라지는 것을 스프링의 복원력과 평형시켜 액면을 검출하는 방식으로, 아르키메데스의 부력 원리를 이용한다.

토리첼리의 법칙은 유출속도, 달톤의 분압법칙은 혼합기체의 압력, 도플러의 원리는 파동의 주파수 변화와 관련된 법칙으로 액면 측정 원리와는 무관하다.

주울(J), 중량 킬로그램미터(kg·m), 왓트시간(Wh)은 모두 에너지·일의 단위로서 열량을 나타낼 수 있는 단위이다.

입방미터매초(m³/s)는 단위시간당 부피, 즉 유량을 나타내는 단위이므로 열량의 단위가 아니다.

SI 기본단위는 국제단위계에서 다른 단위로 유도되지 않는 7개의 독립 단위로, 전류는 암페어(A), 광도는 칸델라(cd), 물질량은 몰(mol)이 기본단위이며 이들은 모두 옳은 대응이다.

온도의 SI 기본단위는 켈빈(K)이며, 섭씨(℃)는 켈빈과 눈금 간격은 같으나 원점을 옮겨 쓰는 실용단위이므로 SI 기본단위 명칭으로는 옳지 않다.

저항온도계의 측온 저항체는 온도에 따라 전기저항이 안정적으로 변하고 재현성이 좋아야 하며, 대표적으로 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu)가 사용된다.

철(Fe)은 산화되기 쉽고 저항-온도 특성의 재현성이 떨어져 측온 저항체로는 사용되지 않는다.

서미스터(Thermistor)는 온도 변화에 대해 저항값이 크게 변화하는 반도체 소자로, 감도가 높아 응답이 빠르고 소형으로 만들 수 있어 좁은 장소의 온도 측정에 적합한 전기저항체 온도계이다.

다만 소자가 습기에 민감하여 흡습이나 장기간 사용에 의해 특성이 열화되기 쉬운 단점이 있으므로, "흡습 등에 열화되지 않는다"는 설명은 옳지 않다.

광전관식(광전 고온계) 온도계는 물체가 방사하는 빛의 세기를 광전소자로 검출하는 비접촉식 온도계로, 정밀한 광학계와 전자회로가 필요해 구조가 다소 복잡하다.

대신 응답속도가 빠르고 기록·자동제어에도 이용할 수 있으며, 비접촉 방식이므로 이동하는 물체도 측정할 수 있어 나머지 설명들은 옳지 않다.

보일러 열정산을 위해서는 연소용 공기의 상태를 알기 위한 외기온도, 손실열 산정을 위한 배기가스 온도, 입열 산정을 위한 연료사용량 및 발열량 등을 실측한다.

급수 계통에서는 급수의 보유열 산정을 위해 급수 온도를 측정하며, 급수 압력은 열정산 측정사항에 포함되지 않는다.

에너지(일)의 차원은 힘×거리로 나타나며, 힘의 차원이 $\mathrm{kg\cdot m/s^2}$이므로 에너지의 차원은 $\mathrm{kg\cdot m/s^2}\times\mathrm{m}=\mathrm{kg\cdot m^2/s^2}$가 된다.

이는 일량의 단위인 줄(J)의 차원과 동일하며, 나머지 보기는 지수가 달라 에너지의 차원과 일치하지 않는다.

피스톤 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}d^{2}=\dfrac{\pi}{4}\times3^{2}\approx7.07\ \mathrm{cm^2}$이며, 이 위에 걸리는 게이지압력은 $P_g=\dfrac{W}{A}=\dfrac{30}{7.07}\approx4.244\ \mathrm{kg/cm^2}$이다.

절대압력은 게이지압력에 대기압을 더한 값이므로 $P_{abs}=4.244+1=5.244\ \mathrm{kg/cm^2}$가 된다.

플로트식(부자식) 액면계는 액면 위에 뜬 플로트가 액체가 미는 부력과 플로트 자체의 중력이 평형을 이루는 위치를 그대로 따라가도록 하여 액위를 지시하는 방식이다.

초음파식과 정전용량식은 각각 음파의 반사시간, 정전용량의 변화를 이용하고, 차압식은 액주에 의한 압력차를 이용하는 방식으로 부력-중력의 직접적 평형 원리와는 다르다.

열정산에서 입열은 연료가 가지고 들어오는 열과 연소용 공기·연료 자체가 지닌 현열 등을 말하며, 공기의 현열, 연료의 현열, 연료의 발열량은 모두 입열 항목에 해당한다.

반면 연소 후 굴뚝으로 빠져나가는 배기가스의 현열은 유효하게 이용되지 못하고 계 밖으로 나가는 손실에 해당하므로 출열 항목으로 분류된다.

전기식 제어방식은 신호가 전기 신호이므로 전송거리가 길어도 지연이 거의 없고, 컴퓨터나 각종 신호처리장치와의 접속이 용이하며, 배선을 통해 비교적 복잡한 신호도 다룰 수 있다는 장점이 있다.

다만 전기 신호와 배선은 고온·다습하거나 폭발 위험이 있는 환경에서는 절연 저하나 누전, 방폭 문제로 사용이 까다로워지므로, "고온 다습한 환경에 사용하기 용이하다"는 설명은 전기식 제어의 특징과 거리가 멀다.

물리적 가스분석계는 가스 성분의 물리적 성질(자기적 성질, 열전도율, 밀도, 전기적 성질 등)을 이용해 농도를 측정하는 방식이다. 자기식 O₂계는 산소의 상자성을, 세라믹식 O₂계는 고온에서 산소이온이 통과하는 지르코니아 세라믹 양단에 생기는 기전력을, 전기식 O₂계는 전기적 성질의 변화를 이용해 산소 농도를 검출하므로 모두 물리적 가스분석계로 분류된다.

반면 연소열식 O₂계는 시료가스를 촉매 위에서 연소(산화반응)시켜 발생하는 열량 변화로 성분을 검출하는 화학적 가스분석계이므로, 물리적 가스분석계에는 속하지 않는다.

테프론(불소수지, PTFE)은 합성수지계 패킹 재료 중 하나로, 탄성은 크지 않지만 산·알칼리 등 약품과 기름에 대한 내식성이 뛰어나고 내열성도 우수하여 배관용 패킹재로 많이 사용된다.

네오프렌은 합성고무계, 콜크는 식물성, 우레탄은 탄성이 큰 합성수지계로, 문제에서 설명한 "탄성 부족·내약품성·내열성 양호"라는 특성 조합과는 맞지 않는다.

과열증기는 포화증기보다 온도가 높아 이론상의 열효율이 향상되고, 건조도가 높아 배관 마찰저항이 감소하며 습분에 의한 수격작용도 방지되는 등의 장점이 있다.

다만 증기 온도가 매우 높아지면 오히려 배관이나 과열기 재료에 고온부식이 발생할 우려가 커지는 단점이 있으므로, "고온부식이 발생하지 않는다"는 설명은 과열증기 사용의 장점으로 옳지 않다.

관류식 보일러는 드럼 없이 급수펌프로 밀어 넣은 물이 하나의 긴 관을 통과하면서 예열-증발-과열을 거쳐 증기로 나오는 형식으로, 슐처(Sulzer) 보일러가 대표적인 관류식 보일러에 해당한다. 벤슨 보일러도 같은 계열이다.

레플러 보일러와 슈미트-하트만 보일러는 고압증기나 별도의 열매를 이용해 물을 간접적으로 가열하는 간접가열식 특수 보일러이고, 열매체 보일러는 물 대신 특수 유체를 가열하는 형식이므로 모두 관류식으로 분류되지 않는다.

보온재의 열전도율은 재료 내부의 기공이 작고 균일할수록, 수분 함유량이 적을수록 낮아지며, 두께가 두꺼워지면 전체 열저항이 커져 전열량이 줄어드는 효과가 있다.

반면 재질의 밀도가 클수록은 재료 내부의 기공(공기층)이 줄어들어 오히려 열전도율이 커지는 방향이므로, 열전도율이 작아지는 요인으로는 옳지 않다.

유기질 보온재는 동식물성 섬유나 합성수지를 원료로 하는 보온재로, 펠트, 코르크, 기포성 수지(발포 플라스틱)가 여기에 속한다.

암면(rock wool)은 광물을 원료로 만든 무기질 보온재이므로 유기질 보온재에 해당하지 않는다.

펌프의 축동력식 $L=\dfrac{\gamma Q H}{102\eta}$에서 양수량을 초단위로 환산하면 $Q=\dfrac{4.5}{60}=0.075\ \mathrm{m^3/s}$이다.

주어진 값을 대입하면 $15=\dfrac{1000\times0.075\times H}{102\times0.7}$이 되고, 이를 정리하면 $H=\dfrac{15\times102\times0.7}{1000\times0.075}=14.28\ \mathrm{m}$로 전양정이 구해진다.

통풍기(송풍기)의 상사법칙에서 회전수 변화에 따라 풍량은 회전수의 1제곱, 풍압은 회전수의 2제곱, 동력은 회전수의 3제곱에 비례하여 변화한다. 즉 $\mathrm{Q}_2=\mathrm{Q}_1\left(\dfrac{\mathrm{N}_2}{\mathrm{N}_1}\right)$, $\mathrm{P}_2=\mathrm{P}_1\left(\dfrac{\mathrm{N}_2}{\mathrm{N}_1}\right)^{2}$, $\mathrm{L}_2=\mathrm{L}_1\left(\dfrac{\mathrm{N}_2}{\mathrm{N}_1}\right)^{3}$이다.

이와 달리 좌변에 회전수를, 우변에 압력과 회전수비의 1/2제곱을 놓은 식은 서로 다른 물리량을 등호로 묶은 데다 지수도 상사법칙과 맞지 않아 관계식으로 성립하지 않는다.

내압을 받는 원통형 강판의 최소두께는 $t=\dfrac{P\,D}{200\,\sigma_a\,\eta}+C$로 구하며, 여기서 허용응력은 인장응력을 안전율로 나눈 $\sigma_a=\dfrac{30}{4.5}\approx6.67$이다.

직경 500mm, 압력 12kg/cm², 이음효율 0.58, 부식여유 1mm를 대입하면 $t=\dfrac{12\times500}{200\times6.67\times0.58}+1\approx8.8\ \mathrm{mm}$로 계산되어 강판의 최소두께가 구해진다.

증기보일러는 원칙적으로 안전밸브를 2개 이상 설치해야 하지만, 전열면적이 작아 발생 증기량이 적은 소형 보일러의 경우 위험성이 상대적으로 낮아 예외를 둔다.

관련 검사기준상 전열면적 50m² 이하인 증기보일러에는 안전밸브를 1개만 설치하는 것이 허용된다.

노통보일러는 원통형 동체 내부에 노통(화실)만을 둔 구조로 제작이 간단하고, 수부의 용량이 커서 부하변동에 대한 안정성이 좋다는 장점이 있다.

다만 전열면적이 수관식 보일러 등에 비해 상대적으로 작아 효율이 낮은 단점이 있으며, 보유수량이 많고 증발부하가 낮아 급수처리는 수관식에 비해 오히려 간단한 편이므로 "급수처리가 비교적 복잡하다"는 설명은 옳지 않다.

플레어링 툴(flaring tool)은 동관(구리관)의 끝을 나팔 모양으로 넓혀 압축이음(플레어 이음)용 이음쇠와 맞물릴 수 있도록 가공하는 전용 공구이다.

사이징 툴은 관 끝의 진원도를 맞추는 공구, 튜브 벤더는 관을 구부리는 공구, 익스펜더는 관 끝을 넓혀 관끼리 끼울 수 있게 확관하는 공구로 각각 용도가 다르다.

증기트랩은 응축수만 배출하고 증기 누설은 막아야 하므로 마찰저항이 적고 내구력이 있어야 하며, 기동 시 원활한 배출을 위해 공기를 뺄 수 있는 구조여야 한다.

다만 트랩의 작동은 응축수 발생 여부에 따라 결정되는 것으로, 보일러가 정지하더라도 배관에 남은 응축수는 계속 배출되어야 하므로 "보일러 정지와 함께 작동이 멈출 것"은 증기트랩의 구비 조건으로 옳지 않다.

절탄기(economizer)는 연도를 통해 빠져나가는 배기가스의 폐열을 회수하여 보일러로 들어가는 급수를 예열하는 장치로, 급수온도를 높여줌으로써 드럼 내 열응력을 줄이고 보일러 효율을 향상시키며, 일반적으로 연도 입구 쪽에 설치된다.

배기가스 폐열로 연소용 공기를 예열하는 장치는 공기예열기이므로, "연소용 공기를 예열하는 장치이다"라는 설명은 절탄기가 아니라 공기예열기에 해당하는 내용이다.

보온 시공 시에는 보온재 사이의 틈새를 되도록 작게 하고, 벽·바닥 관통부는 벽면에서 25mm 이내 구간을 보온하지 않으며, 보온 끝단면은 사용 목적에 맞게 마감 보호하는 것이 원칙이다.

다만 냉·온수 수평배관의 현수밴드(행거)는 보온을 외부에서 하도록 하여 배관과 보온층이 밴드에 눌려 손상되지 않도록 해야 하므로, "보온을 내부에서 한다"는 설명은 옳지 않다.

평판을 통한 전열량은 전도 공식 $Q=\dfrac{k\,A\,\Delta t}{L}$로 구하며, 두께는 $L=10\ \mathrm{mm}=0.01\ \mathrm{m}$로 환산한다.

강판 1m²에 대해 값을 대입하면 $Q=\dfrac{30\times1\times2}{0.01}=6000\ \mathrm{kcal/h}$로 계산된다.

노재(내화물)는 고온에서 연화·변형되지 않고, 급격한 온도 변화에도 파손이 적어야 하며, 사용 목적에 맞는 열전도율을 가져야 한다.

다만 온도 변화에 따른 팽창·수축은 오히려 작아야 균열이나 박리를 막을 수 있으므로, "팽창 및 수축이 잘 될 것"은 노재가 갖추어야 할 조건으로 옳지 않다.

겔로웨이관은 노통 보일러의 노통을 가로질러 2~4개 부착하는 관으로, 관 표면이 새로운 전열면이 되어 전열면적을 증대시키는 것이 주된 설치 목적이다. 부수적으로 보일러수의 순환을 촉진하고 노통을 보강하는 효과도 있다.

스케일 부착 방지, 보일러의 소형화, 증기 누설 방지는 겔로웨이관의 설치 목적과 직접적인 관련이 없다.

발문에서 설명하는 구조 — 섹션이라 불리는 여러 개의 물집을 니플로 연결하고 하부로 급수, 상부로 증기 또는 온수를 방출하며 저압(0.3MPa 이하)에서 사용하는 형식은 주철제 보일러의 특징이다. 주철은 인장강도가 낮아 고압에서 사용할 수 없어 저압 난방용으로 주로 쓰인다.

노통연관식, 관류, 수관식 보일러는 강판이나 강관을 용접·리벳으로 접합한 구조로, 섹션을 조립하는 방식이 아니다.

점토질 내화벽돌은 Al2O3 함유량이 비교적 낮은 점토(카올린 등)를 원료로 하여, 납석질, 샤모트질, 반규석질 벽돌 등이 여기에 속한다.

고알루미나 벽돌은 Al2O3 함유량이 훨씬 높은 원료를 사용해 제조되어, 내화도와 내스폴링성이 우수한 별도의 내화물군으로 분류되므로 점토질 벽돌에는 속하지 않는다.

글로브 밸브는 밸브 내부에서 유체의 흐름 방향이 바뀌며 디스크를 시트에 밀착시켜 유량을 조절·차단하는 구조로, 디스크 형상에 따라 평면형, 반구형, 원뿔형, 반원형 등으로 나뉜다.

스윙형은 힌지를 축으로 디스크가 회전하며 개폐되는 구조로 체크밸브(역류방지밸브)의 형식을 구분할 때 쓰는 용어이며, 글로브 밸브의 디스크 형상에는 해당하지 않는다.

내처리(관내처리)는 보일러 내부의 보일러수에 직접 청관제(연화제, 슬러지 조정제, pH 조정제 등)를 투입해 스케일 생성을 억제하고 수질을 관리하는 방법이다.

여과법, 기폭법, 이온교환법은 급수가 보일러에 들어가기 전 원수 단계에서 처리하는 외처리(청정법)에 해당하여 내처리와 구분된다.

에너지이용 합리화법은 검사에 합격하지 아니한 검사대상기기를 사용한 자에 대해 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처하도록 규정하고 있다.

이보다 무겁거나 가벼운 벌칙 기준(2년/2천만원, 3천만원 이하 벌금, 5백만원 이하 벌금)은 다른 위반행위에 대해 적용되는 기준으로, 이 문항이 묻는 위반행위의 벌칙과는 다르다.

요업요로는 도자기, 유리, 시멘트, 내화물 등 비금속 요업제품을 성형·소성하는 가마로, 회전가마(로터리 킬른)가 대표적인 요업요로에 해당한다.

용선로, 금속소둔로, 철금속가열로는 금속을 용해하거나 가열·열처리하는 금속요로에 속하여 요업요로와는 구분된다.

에너지이용 합리화 기본계획에는 에너지절약형 경제구조로의 전환, 에너지원간 대체, 열사용기자재의 안전관리, 에너지의 합리적인 이용을 통한 온실가스 배출 감소 대책 등이 포함되도록 규정되어 있다.

따라서 "에너지 소비형 산업구조로의 전환"은 법이 정한 방향과 정반대로 서술된 항목이므로 기본계획에 포함되는 사항으로 볼 수 없다.

보일러 관수의 분출(블로다운) 작업은 보일러수의 농축을 방지하여 스케일 부착을 막고, 바닥에 가라앉은 슬러지를 배출하며, 농축된 수질에서 발생하기 쉬운 포밍·프라이밍 현상을 방지하기 위해 실시한다.

저수위 운전 방지는 분출작업의 목적이 아니며, 오히려 분출량이 과도하면 저수위를 유발할 위험이 있어 분출 시에는 수위를 확인하며 신중하게 실시해야 한다.

연소실 내부는 완전연소를 촉진하기 위해 충분히 고온으로 유지해야 하므로, "연소실 내를 저온으로 유지한다"는 설명은 틀린 내용이다.

보일러를 무리하게 가동하지 않는 것, 연소량을 급격히 증감시키지 않는 것, 연소량을 늘릴 때 통풍량을 먼저 늘린 후 연료량을 증가시키는 것은 모두 올바른 연소 조절 원칙이다.

난방부하는 Q = K·A·Δt·방위계수로 구한다. 실내가 18℃, 외기가 영하 5℃이므로 온도차는 Δt = 18 − (−5) = 23℃이다.

전열면적은 난방면적 48㎡인 바닥과 천정이 각각 48㎡, 여기에 벽체 전면적 70㎡를 더해 A = 48 + 48 + 70 = 166㎡가 된다.

따라서 Q = 5 × 166 × 23 × 1.1 = 약 20,999 kcal/h이고, 1 kW = 860 kcal/h 이므로 20,999 ÷ 860 ≒ 24.4 kW, 즉 약 24 kW이다.

방위에 따른 부가계수는 북측·서측처럼 불리한 방위의 손실 증가를 반영하는 할증이므로 계산된 손실열량에 곱해 주어야 한다. 또 바닥과 천정을 각각 48㎡로 세지 않고 둘을 합쳐 48㎡로 보면 전열면적이 118㎡가 되어 약 17 kW로 어긋난다.

특정열사용기자재의 안전관리를 위해 실시하는 교육의 대상자는 검사대상기기 및 시공과 직접 관련된 인력, 즉 에너지관리자, 시공업의 기술인력, 검사대상기기 조종자이다(현행 법령에서는 '검사대상기기관리자'로 명칭이 바뀌었다).

효율관리기자재 제조자는 특정열사용기자재의 안전관리와는 별도인 효율관리기자재 운용제도의 적용을 받는 자이므로 이 교육의 대상자에 해당하지 않는다.

보일러 점화 전에는 노 내부와 연도에 체류하고 있을 수 있는 미연가스나 잔류가스를 배출시켜야 역화나 폭발을 방지할 수 있으므로, 댐퍼를 열고 프리퍼지(사전 통풍)를 실시해 체류가스를 배출시키는 것이 가장 먼저 취해야 할 조치이다.

포스트 퍼지는 연소 종료 후 실시하는 조치이며, 화력 상승속도를 빠르게 하거나 점화를 서두르는 것은 오히려 역화·폭발의 위험을 높이는 잘못된 방법이다.

진공환수식 증기난방에서는 환수관 내부를 진공펌프로 감압하여 응축수를 회수하므로, 배관 접속부에서 공기가 새어 들어가지 않도록 기밀성이 높은 팩리스 밸브를 방열기 밸브로 사용한다.

콕 밸브, 바이패스 밸브, 솔레노이드 밸브는 진공환수식 난방의 방열기 밸브로 일반적으로 사용되지 않는다.

2~3개월 이상 장기간 보일러를 휴지할 경우에는 내부의 물을 완전히 빼내고 건조시킨 후 생석회, 실리카겔 등 흡습제를 넣어 밀폐 보관하는 건식(건조)보존법이 가장 적합하다.

습식(만수)보존법 계열은 보일러 내부에 물을 채운 채 보존하는 방법으로, 동절기 동결과 장기간 부식의 우려가 있어 2~3개월 이내의 단기 휴지에 적용한다.

기수분리기는 증기 발생 시 증기에 섞여 나오는 물방울(수분)을 분리해 증기의 건도를 높이는 장치로, 급수 중에 녹아 있는 경도 성분을 제거하는 기능은 없다.

보일러수에 약품을 투입하는 것, 분출작업으로 농축을 막는 것, 급수 단계에서 스케일 생성 성분을 미리 제거하는 것은 모두 실질적인 스케일 방지 대책에 해당한다.

기폭법(폭기법)은 원수에 공기를 접촉시켜 수중에 용해된 탄산가스, 철, 망간 등을 산화시켜 침전·제거하는 수처리 방식이다.

탈기법은 용존산소 제거, 응집법은 부유물질 제거, 이온교환법은 경도 성분(칼슘, 마그네슘) 제거에 주로 사용되어 각각 목적하는 제거 대상이 다르다.

에너지다소비사업자는 매년 1월 31일까지 전년도의 에너지사용량·제품생산량 등 에너지이용 합리화 실적, 해당 연도의 에너지사용 예정량, 에너지사용기자재의 현황 등을 신고해야 한다.

수지계산서는 재무적 성격의 자료로 에너지이용 합리화법상 신고 대상 항목에 포함되지 않는다.

강철제 보일러의 수압시험 압력은 최고사용압력의 크기에 따라 세 구간으로 나뉜다. 최고사용압력이 0.43MPa 이하인 보일러는 그 최고사용압력의 2배를 시험압력으로 한다.

다만 압력이 낮은 보일러에서 시험압력이 지나치게 작아지는 것을 막기 위해, 계산한 시험압력이 0.2MPa 미만이면 0.2MPa로 올려 시험한다. 예를 들어 최고사용압력 0.05MPa인 보일러는 2배인 0.1MPa이 아니라 0.2MPa로 시험한다.

참고로 최고사용압력이 0.43MPa 초과 1.5MPa 이하이면 최고사용압력×1.3 + 0.3MPa, 1.5MPa를 초과하면 최고사용압력의 1.5배가 시험압력이 된다.

방열기의 표준방열량은 열매체의 종류에 따라 다르며, 주형방열기에 온수를 사용하는 경우 상당방열면적(EDR) 1m²당 표준방열량은 약 $0.523\ \mathrm{kW}$(약 450 kcal/m²·h) 수준이다.

증기를 사용하는 경우의 표준방열량은 이보다 큰 값(약 0.755kW 수준)이 적용되며, 이는 온수를 사용할 때와 구분해야 한다.

보일러 사용을 끝낸 후에는 노 내부에 연료가 남아 있으면 다음 가동 시 역화나 화재의 위험이 있으므로, 예열용 기름을 노 내에 남겨두는 것은 잘못된 조치이다.

석탄연료의 재 처리 및 청소, 자동 보일러 스위치의 정상위치 복귀, 유류 보일러의 연료계통 차단 및 버너 청소는 모두 다음 사용을 위해 필요한 올바른 조치이다.

중유는 성상에 따라 A급, B급, C급으로 구분되며, 이 등급을 나누는 기준은 점도이다. 점도가 낮은 것부터 A급, B급, C급 순으로 점도가 높아진다.

비중, 발열량, 황 함유율은 중유의 성상을 나타내는 참고 항목일 뿐, 등급 구분의 기준은 아니다.

벽돌을 쌓은 부분이 많은 보일러는 급격한 온도 변화에 취약하므로, 정지 시에도 증기밸브를 서서히 닫아 벽돌부가 급냉되지 않도록 해야 하며, 압력 상승방지를 이유로 급히 증기밸브를 닫는 것은 잘못된 조치이다.

필요증기량을 남긴 채 정지하는 것, 압력을 급히 내리거나 급냉시키지 않는 것, 급수 후 증기밸브를 닫고 드레인밸브를 열어두는 것은 모두 올바른 정지 시 주의사항이다.

개조검사는 이미 설치된 검사대상기기의 용도나 구조를 변경할 때 실시하는 검사로, 보일러 섹션의 증감에 의한 용량 변경, 증기보일러의 온수보일러로의 개조, 연료 또는 연소방법의 변경이 이에 해당한다.

보일러의 증설이나 개체(교체)는 기존 기기와 별도로 새 기기를 설치하는 것에 해당하므로 설치검사 대상이며, 개조검사 대상은 아니다.