정압비열(Cp)은 가열될 때 팽창일까지 감당해야 하므로 정적비열(Cv)보다 작아질 수 없고, 기체에서는 항상 Cp가 Cv보다 크다. 따라서 "클 수도, 작을 수도 있다"는 설명은 옳지 않다.

비열이 단위질량당 온도를 1℃ 변화시키는 데 필요한 열량이라는 정의, 정압비열의 정의, 기체의 정압비열과 정적비열이 일반적으로 같지 않다는 설명은 모두 타당하다.

연돌 상부의 단면적을 작게 하면 배기가스가 흐르는 유로의 저항이 커져 오히려 통풍력이 감소하므로, 이는 통풍력을 크게 하는 방법으로 볼 수 없다.

연돌의 높이를 높이는 것, 배기가스 온도를 높여 연돌 내외의 밀도차(온도차)를 키우는 것, 연도의 굴곡부를 줄여 유동저항을 낮추는 것은 모두 자연통풍력을 증대시키는 방법이다.

두 개의 등온과정과 두 개의 단열과정(등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축)으로 구성되는 이상적인 열기관 사이클은 카르노사이클이다.

오토사이클과 디젤사이클은 각각 정적·정압 과정을 포함하고, 브레이튼사이클은 정압 과정을 포함하므로 등온과정으로만 구성된 사이클이 아니다.

엔트로피는 열역학 제2법칙과 관련된 상태량으로, 외부와의 상호작용이 없는 계나 비가역 사이클에서는 엔트로피가 항상 증가하는 방향으로 변화가 진행된다.

엔트로피를 제1법칙과 연관짓거나, 진행방향과 무관하다고 설명하거나, 단위를 K/kJ로 서술하는 것은 모두 틀린 설명이다.

계기압력은 대기압을 기준(0)으로 측정한 압력이므로, 절대압력을 구하려면 계기압력에 대기압을 더해야 한다.

$P_{abs} = P_g + P_a$

증기 소비율은 시간당 소비되는 증기량을 터빈 출력으로 나눈 값이다. 초당 36 kg인 증기 공급량을 시간당으로 환산하면 다음과 같다.

$36\ \mathrm{kg/s} \times 3600\ \mathrm{s/h} = 129600\ \mathrm{kg/h}$

이를 터빈 출력 $3\times10^{4}\ \mathrm{kW}$로 나누면 증기 소비율을 구할 수 있다.

$\dfrac{129600\ \mathrm{kg/h}}{3\times10^{4}\ \mathrm{kW}} \approx 4.32\ \mathrm{kg/(kW\cdot h)}$

원심형 송풍기의 상사법칙에 따르면 통풍압력(풍압)은 회전수의 제곱에 비례한다.

$\dfrac{P_2}{P_1} = \left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2$

통풍압력을 2배로 높이려면 위 식에서 $\dfrac{N_2}{N_1} = \sqrt{2}$가 되어야 하므로, 회전수를 $\sqrt{2}$배로 높여야 한다.

주어진 반응식은 탄소 1 kmol(12 kg)이 완전연소할 때 97200 kcal의 열이 발생함을 나타낸다. 탄소 1 kg당 발생열량은 이를 탄소의 몰질량인 12로 나누어 구한다.

$\dfrac{97200\ \mathrm{kcal/kmol}}{12\ \mathrm{kg/kmol}} = 8100\ \mathrm{kcal/kg}$

선회방식 보염기는 화염 주변에 선회류를 형성해 착화와 화염 안정을 돕는 형식으로, 선회 형태에 따라 축류식, 반경류식, 혼류식 등으로 구분한다.

평행류식은 유동이 축과 평행하게 직진하는 비선회(직류) 방식으로, 선회방식 보염기의 종류에 해당하지 않는다.

연돌 입구와 출구처럼 두 지점의 온도 차이가 큰 경우, 배출가스의 평균온도는 산술평균이 아니라 대수평균 형태의 식으로 구한다.

$t_m = \dfrac{t_1 - t_2}{\ln(t_1/t_2)} = \dfrac{200 - 30}{\ln(200/30)} \approx 90\,^{\circ}\mathrm{C}$

세정식(습식) 집진장치는 매진(먼지 입자)을 물 등의 액막이나 액방울에 충돌·접촉시켜 액체에 포집한 뒤 분리해내는 방식이다.

여과식은 필터에 통과시켜 걸러내는 방식, 전기식은 하전 입자를 전극에 흡착시키는 방식, 관성 분리식은 유동 방향을 급격히 바꾸어 관성으로 분리하는 방식으로 원리가 각각 다르다.

기체연료는 회분(재)을 거의 발생시키지 않는 것이 특징이며, 기체 상태이기 때문에 압축·저장 설비가 필요해 수송이나 저장이 오히려 불편한 편이다. 따라서 "회분발생이 많고 수송·저장이 편리하다"는 설명은 틀렸다.

노 내의 온도분포를 쉽게 조절할 수 있는 점, 연소조절·점화·소화가 용이한 점, 약간의 과잉공기로도 완전연소가 가능해 연소효율이 높은 점은 기체연료의 실제 장점에 해당한다.

고체 연료가 가열되어 외부에서 불꽃 등으로 점화하지 않아도 스스로 연소가 시작되는 최저 온도를 착화온도(발화점)라고 한다.

최적온도, 연소온도, 기화온도는 착화온도와는 다른 개념으로, 이 정의에 해당하지 않는다.

가스가 $PV^{1.3}=C$를 따르는 폴리트로픽 과정(지수 n=1.3)으로 350℃(623K)에서 150℃(423K)로 상태변화하므로, 이 과정의 엔트로피 변화는 폴리트로픽 비열 $c_n = c_v \dfrac{n-k}{n-1}$을 이용해 구할 수 있다.

지수 n=1.3, 비열비 k=1.4를 대입하면 $c_n = 0.653\times\dfrac{1.3-1.4}{1.3-1} \approx -0.218\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$이고, 엔트로피 변화는 $\Delta S = m c_n \ln\dfrac{T_2}{T_1} = 5\times(-0.218)\times\ln\dfrac{423}{623} \approx 0.42\ \mathrm{kJ/K}$로 계산된다.

지수 n이 비열비 k보다 작은 경우 폴리트로픽 비열이 음수가 되어, 온도가 낮아지는데도 엔트로피는 증가하는 결과가 나타난다.

옐로우 팁(Yellow tip)은 가스 연소 시 1차공기가 부족하여 완전연소에 필요한 산소가 충분히 공급되지 못했을 때 나타나는 현상으로, 불완전연소로 생성된 탄소 미립자가 적황색으로 빛나면서 불꽃 끝부분이 노랗게 보이는 모양을 말한다.

불꽃이 버너에서 떨어져 일정 거리를 두고 연소하는 것은 리프팅(선화) 현상이고, 공기량이 과다한 경우와 불꽃이 염공을 따라 역류하는 현상(역화)은 각각 다른 이상연소 현상이므로 옐로우 팁과는 구분된다.

탄소 0.87, 수소 0.1, 황 0.03의 조성으로 이론산소량을 구하면 $O_o = 1.867C+5.6H+0.7S = 1.867\times0.87+5.6\times0.1+0.7\times0.03 \approx 2.21\ \mathrm{Nm^3/kg}$이고, 이론공기량은 $A_o = O_o/0.21 \approx 10.50\ \mathrm{Nm^3/kg}$이다.

이론 건배가스량은 공기 중 질소분과 연소생성물(CO2, SO2)의 합으로 구해지며 $G_d = 0.79A_o+1.867C+0.7S \approx 8.30+1.62+0.02 \approx 9.94\ \mathrm{Nm^3/kg}$로 계산된다.

등압 과정에서 계가 외부에 하는 일은 $W = P\Delta V = 200\ \mathrm{kPa}\times(0.6-0.4)\ \mathrm{m^3} = 40\ \mathrm{kJ}$이다.

열역학 제1법칙에 따라 팽창에 필요한 열량은 내부에너지 증가분과 외부에 한 일의 합이므로 $Q = \Delta U + W = 80+40 = 120\ \mathrm{kJ}$가 된다.

증기의 압력이 높아지면 포화온도가 상승하고, 포화수(액체)의 엔탈피와 포화증기의 엔탈피도 함께 증가하는 것이 일반적인 경향이다.

그러나 증발잠열은 압력이 높아질수록 오히려 감소하는 성질을 가진다. 압력이 임계점에 가까워질수록 포화액과 포화증기의 엔탈피 차이가 줄어들어 임계점에서는 잠열이 0이 되기 때문에, 압력이 높아지면 증발잠열이 증대한다는 설명은 실제 경향과 반대이다.

물 1kg을 15℃(288K)에서 100℃(373K)의 포화수로 가열할 때의 엔트로피 변화는 $\Delta S = mc\ln\dfrac{T_2}{T_1}$로 구한다.

주어진 평균비열 4.2kJ/kg·K을 대입하면 $\Delta S = 1\times4.2\times\ln\dfrac{373}{288} \approx 4.2\times0.259 \approx 1.1\ \mathrm{kJ/K}$로 계산된다.

공업분석에서 석탄의 구성은 수분, 회분, 휘발분, 고정탄소분의 합이 100%가 되므로, 고정탄소분은 나머지 세 성분을 제외한 값으로 구한다.

$100-(3.35+2.65+25.5)=68.5\%$로 계산되어 고정탄소분은 68.5%가 된다.

그림은 유리관 속 액면을 확대한 것으로, 액면이 위로 오목한 곡면(메니스커스)을 이루고 있다. 물처럼 관벽을 적시는 액체는 관벽과의 부착력이 액체 내부의 응집력보다 커서 관벽을 따라 액면이 끌려 올라가기 때문이다.

이때 눈금을 읽는 기준은 관벽을 따라 올라간 가장 높은 위치가 아니라 오목한 곡면의 가장 낮은 점이다. 그림에서 맨 위 표시선은 관벽에 붙어 올라간 액면의 최상단, 가운데 표시선은 곡면의 중간, 맨 아래 표시선이 곡면의 최저점에 해당하므로 가장 아래 위치에서 읽어야 한다.

또한 읽을 때는 눈높이를 액면과 수평으로 맞춰 시차(parallax)를 없애야 한다. 읽는 위치를 그때그때 다르게 잡으면 같은 액면에서도 값이 달라져 측정 재현성이 사라진다.

보일러 열정산에서 입열 항목은 연료가 가지고 들어오는 열과 공급되는 공기·물이 가지고 들어오는 열로 구성되며, 연료의 연소열, 연료의 현열, 공기의 현열이 대표적인 입열 항목이다.

반면 방산에 의한 손실열은 보일러 본체 표면 등에서 외부로 방출되어 손실되는 열이므로 출열(손실열) 항목에 해당하며, 입열 항목으로 분류되지 않는다.

니켈, 코발트, 망간 등의 금속산화물을 소결하여 만들며, 온도가 상승할수록 저항이 감소하는 부(−)의 온도계수를 가지는 반도체 측온저항체는 서미스터(thermistor)이다.

백금·니켈·동 측온체는 모두 금속 측온저항체로서 온도가 상승하면 저항이 증가하는 정(+)의 온도계수를 가지므로 서미스터와는 특성이 반대이다.

열전대는 두 금속선의 접점을 용접하여 제작해도 무방하며, 이러한 열기전력 발생 현상(제벡효과)을 처음 발견한 사람은 Seebeck이다.

또한 열전대 재료는 전기저항, 저항의 온도계수, 열전도율이 작을수록 측정 정밀도와 응답성이 좋아지는 것이 바람직한 구비조건이다.

다만 열전대 도선을 통해 열이 전도되어 흐르면 접점 부위의 온도가 실제 측정 대상의 온도와 달라질 수 있으므로, 열전대를 통한 열의 흐름이 온도 측정에 영향을 미치지 않는다는 설명은 옳지 않다.

면적식 유량계(로터미터)는 테이퍼관 속에서 부자(플로트)가 유량에 비례하여 상하로 움직이는 구조로, 점도가 높은 액체나 부식성 액체에도 비교적 잘 대응하며 눈금 간격이 균등하게 나타나는 특징이 있다.

다만 면적식 유량계는 순간유량을 지시하는 순시 유량계이며, 유량을 누적하여 적산하는 적산용 유량계로는 적합하지 않으므로 이 설명이 틀린 내용이다.

보일러 1마력(BHP)은 100℃의 물을 1시간 동안 같은 온도의 증기로 완전히 증발시키는 능력을 기준으로 정의되며, 그 상당증발량은 15.65kgf/h로 규정된 값이다.

여기에 100℃에서의 증발잠열 약 539kcal/kg을 곱하면 $15.65\times539 \approx 8435\ \mathrm{kcal/h}$가 되어, 보일러 1마력은 약 8,435kcal/h의 열량에 해당한다.

g/s, t/s, g/h는 각각 질량 단위(g, t)에 시간 단위를 조합한 질량의 보조단위이다.

반면 L/min은 부피(리터)를 시간으로 나눈 부피유량 단위이므로 질량의 보조단위가 아니다.

보일러의 노내압(로내 압력)은 연소가스의 배출량, 연소용 공기량, 그리고 댐퍼의 개도를 조절하여 급·배기 균형을 맞춤으로써 제어한다.

급수량 조작은 보일러 드럼의 수위를 제어하기 위한 조작이며 노내압 제어와는 직접적인 관련이 없다.

탄성식 압력계 중 금속관을 C자 또는 나선형으로 구부린 관에 압력이 가해지면 관이 펴지려는 변위를 이용해 압력을 지시하는 방식이 부르동관식 압력계이며, 구조가 간단하고 견고하여 보일러의 증기압 측정 등 공업용으로 널리 사용된다.

링 밸런스식은 봉입액을 이용해 통풍압 같은 미압·차압을 재는 계기이고, 벨로즈식은 주름통의 신축을 이용하는 저압·차압용, 피스톤식은 추와 피스톤의 균형을 이용하는 기준기(압력계 교정용) 성격이 강해 증기압 측정용 공업 계기로는 부르동관식이 대표적이다.

다이어프램(격막) 압력계는 얇은 박판이 압력에 따라 변형되는 원리를 이용하며, 고무·인청동·스테인리스 등의 박판을 사용하고 연소로의 드래프트게이지처럼 미소한 압력 측정에 널리 쓰인다.

특히 다이어프램이 유체와 측정 기구를 격리시켜 주기 때문에 먼지를 함유한 액체나 점도가 높은 액체를 측정하는 데에도 오히려 적합한 것이 장점이며, 부적당하다는 설명은 실제와 반대이다.

산소(O₂) 농도를 연속적으로 측정하는 방식으로는 산소와 가연성 가스를 반응시켜 발생하는 열을 이용하는 연소식, 산소의 상자성을 이용하는 자기식, 지르코니아 등 고체전해질을 이용하는 세라믹식이 실제로 사용된다.

반면 적외선식 분석계는 이산화탄소·일산화탄소처럼 적외선을 흡수하는 비대칭 분자의 농도 측정에 사용되는 방식으로, 산소(O₂)는 대칭구조의 이원자 분자여서 적외선을 흡수하지 않으므로 적외선식으로는 측정할 수 없다.

SI 기본단위는 길이, 질량, 시간, 전류, 온도, 물질량, 광도의 7가지로 구성되며, 물질량[mol], 광도[Cd], 전류[A]는 모두 이 기본단위에 해당한다.

반면 힘의 단위인 뉴턴[N]은 $1\ \mathrm{N} = 1\ \mathrm{kg\cdot m/s^2}$로 정의되는 유도단위이므로 SI 기본단위가 아니다.

평면벽을 통한 전열량은 $Q = \dfrac{kA\Delta t}{L}$로 구하며, 열전도율 40kcal/m·h·℃, 두께 0.15m, 온도차 (230−65)=165℃, 면적 1m²를 대입한다.

$Q = \dfrac{40\times1\times165}{0.15} = 44000\ \mathrm{kcal/h}$로 계산된다.

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.

유리온도계, 저항온도계, 압력온도계는 모두 측정 대상에 감온부를 직접 접촉시켜 온도를 측정하는 접촉식 온도계이다.

반면 광고온도계는 물체가 방사하는 빛(휘도)을 이용해 온도를 측정하므로 측정 대상에 직접 접촉하지 않는 비접촉식 온도계에 해당한다.

유압식 신호전달 방식은 작동유체가 비압축성이어서 조작속도와 응답성이 빠르고, 전달지연이 적으며 큰 조작력(강한 힘)을 전달할 수 있다는 장점이 있는 반면, 유류를 사용하므로 인화의 위험성이 있다는 단점이 있다.

다만 작동유의 점도는 주위 온도 변화에 영향을 받아 온도가 낮아지면 점도가 높아지고 응답성이 저하될 수 있으므로, 온도변화에 영향을 받지 않는다는 설명은 옳지 않다.

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.

보일러 열정산의 범위는 보일러 자체 계통에 출입하는 열로 한정되며, 입열(연료의 연소열·현열 등)과 출열(유효 출열 및 각종 손실열)의 균형으로 나타낸다.

외부열원은 보일러 본체의 열수지 경계 밖에 있는 열원이므로 통상적인 열정산 범위에 포함되지 않는다.

kPa, N/m², bar는 모두 단위면적당 힘으로 정의되는 압력의 단위이다.

반면 kgf(킬로그램힘)는 힘의 단위이며, 이를 압력으로 나타내려면 면적으로 나눈 kgf/cm² 또는 kgf/m² 형태로 써야 하므로 kgf 자체는 압력 단위가 아니다.

액면 위에 부자(플로트)를 띄워 부자가 액위 변화에 따라 상하로 움직이는 위치를 검출하여 액면을 측정하는 방식은 플로트식 액면계이며, 구조가 간단하여 저장탱크, 개방탱크, 고압 밀폐탱크 등 다양한 액위 측정에 널리 사용된다.

직관식은 유리관을 통해 액위를 직접 눈으로 읽는 방식, 방사성 액면계는 방사선의 투과량 변화를 이용하는 비접촉 방식, 압력식은 액주가 만드는 압력을 액위로 환산하는 방식으로, 부자의 상하 위치를 검출하는 방식과는 구분된다.

전기로 내벽이나 시멘트 소성용 회전가마의 소성대는 고온에서 염기성 슬래그·클링커와 직접 접촉하며 심한 화학적 침식을 받으므로, 이에 견디는 염기성 내화물이 요구된다.

이 조건에 가장 적합한 것이 마그네시아에 크롬 성분을 결합시킨 크롬-마그네시아질 내화물이다. 반면 규석질(산성)이나 내화점토질·고알루미나질 내화물은 염기성 성분과 반응하거나 고온 내식성이 부족하여 소성대 내벽 재료로는 적합하지 않다.

배관용 탄소 강관은 사용압력에 따라 기호가 구분되며, 사용압력이 비교적 낮은 일반 배관에 사용되는 것은 기호 SPP(배관용 탄소 강관)이다.

SPPS는 350℃ 이하의 압력배관용, SPPH는 고압배관용, SPA는 배관용 합금강 강관으로 각각 SPP보다 높은 압력이나 온도 조건에 사용된다.

배관에 나사가공을 하는 동력 나사 절삭기의 대표적인 형식으로는 오스터식, 다이헤드식, 호프(호브)식이 있으며, 이들은 각각 절삭 다이의 구조와 절삭 방식에 차이가 있다.

로터리식은 동력 나사 절삭기의 표준 형식으로 분류되지 않는다.

평면벽을 통한 전열량 식 $Q = \dfrac{kA\Delta t}{L}$을 두께 L에 대해 정리하면 $L = \dfrac{kA\Delta t}{Q}$가 된다.

열전도율 0.1kcal/m·h·℃, 면적 1m², 온도차 (1200−200)=1000℃, 열손실 400kcal/h를 대입하면 $L = \dfrac{0.1\times1\times1000}{400} = 0.25\ \mathrm{m} = 25\ \mathrm{cm}$로 계산된다.

석면은 유기질이 아닌 무기질(광물성) 보온재이며, 약 400℃ 이하의 파이프, 탱크, 노벽 등의 보온재로 적합하고 400℃를 초과하면 결정수가 빠져나가는 탈수 분해가 일어나 강도와 보온성능이 저하되는 특성을 가진다.

열전도율이 작고 300~320℃에서 열분해되며 방습가공하여 옥외배관에 쓰이는 것은 펠트류(우모·양모 펠트)에 대한 설명이고, 석회석을 원료로 화학적으로 결합시켜 650℃까지 사용하는 것은 규산칼슘계 보온재에 대한 설명이므로 석면과는 구분된다.

관류보일러를 제외한 보일러는 아랫부분에 분출관과 분출밸브(또는 분출코크)를 설치해야 하며, 분출밸브의 호칭지름은 25mm 이상이 원칙이나 전열면적 10m² 이하의 보일러는 20mm 이상도 허용된다. 최고사용압력이 0.7MPa 이상인 보일러의 분출관에는 분출밸브 2개, 또는 분출밸브와 분출코크를 직렬로 설치해야 한다.

다만 2개 이상의 보일러를 함께 사용하는 경우 분출관을 공동으로 사용해서는 안 되며, 각 보일러마다 별도로 설치하는 것이 원칙이다. 분출관을 공동으로 사용하면 한 보일러의 분출 시 다른 보일러 쪽으로 고온·고압의 이상 흐름이 역류할 위험이 있기 때문이다.

공기예열기를 설치하면 연소용 공기가 미리 가열되어 공급되므로 연소상태가 좋아지고 노 내의 연소속도가 빨라지며, 배기가스의 폐열을 회수하는 효과까지 더해져 보일러의 열효율이 증가한다.

또한 예열된 공기는 착화와 연소를 촉진시키므로 저품질(질이 나쁜) 연료의 연소도 오히려 가능하게 해주는 효과가 있어, 질이 나쁜 연료는 연소가 불가능하다는 설명은 옳지 않다.

테프론(불소수지, PTFE)은 내약품성과 내열성이 뛰어난 합성수지류 패킹 재료이지만 자체적으로 탄성(복원력)이 부족한 단점이 있어, 석면·고무·파형 금속관 등으로 표면을 보강 처리하여 패킹으로 사용한다.

네오프렌과 펠트, 유리섬유는 각각 합성고무, 섬유질 펠트, 무기섬유 계통의 패킹·보온재로 테프론과는 재질 분류가 다르다.

증발계수(증발력)는 실제 증기 발생 조건에서의 증발열을 100℃ 포화수가 100℃ 건포화증기로 바뀌는 기준 증발잠열로 나눈 값으로, $\text{증발계수} = \dfrac{h_2-h_1}{2256.9}$로 구한다.

증기 엔탈피 2800kJ/kg, 급수 엔탈피 125kJ/kg을 대입하면 $\dfrac{2800-125}{2256.9} = \dfrac{2675}{2256.9} \approx 1.19$로 계산된다.

터널가마(터널킬른)에서는 소성 중인 제품을 실은 대차가 궤도를 따라 노 내부를 통과하므로, 레일과 바퀴 부분이 고온의 연소가스에 직접 노출되면 부식과 손상이 빠르게 진행된다.

이를 막기 위해 대차 저면과 노체 사이의 틈에 모래를 채워 밀봉하는 샌드시일(sand seal)을 설치하여 연소가스가 레일·바퀴 쪽으로 새어 나가는 것을 차단하는 시공법을 사용한다.

에어커튼은 노 입출구에서 외기 침입이나 열 손실을 막는 데 쓰이고, 내화갑은 제품을 담아 소성하는 용기이며, 칸막이는 열구역을 나누는 용도로 레일·바퀴 부식 방지와는 직접 관련이 없다.

보일러의 안전밸브는 정해진 분출압력에서 열려 증기를 방출하고 압력이 내려가면 다시 닫히는데, 닫히는 압력(분출정지압력)이 지나치게 낮으면 밸브가 필요 이상으로 오래 열려 증기 손실과 급격한 압력 강하를 일으킨다.

그래서 에너지이용 합리화법령은 발전용 보일러의 안전밸브에 대해 분출정지압력이 분출압력의 0.93배 이상이 되도록 규정하고 있다.

0.95배·0.98배는 규정된 하한값과 다른 수치이고, 1.0배 이상이면 분출압력에 이르자마자 닫혀 버려 안전밸브로서 증기를 방출하는 기능을 할 수 없다.

연료가 완전연소에 가까워질수록 산소 부족으로 인한 불완전연소 생성물이 줄어든다.

대표적인 불완전연소 생성물이 CO(일산화탄소)이며, 공기비를 적정하게 유지하여 완전연소에 가까워질수록 CO는 CO₂로 산화되어 배기가스 중 농도가 감소한다.

반면 H₂O는 연료 중 수소가 타서 생기는 물, N₂는 연소용 공기 중에 원래 들어 있던 질소로 완전연소에 가까워질수록 줄어드는 성분이 아니다. 산소 역시 배기가스 중 농도가 공기비에 따라 좌우되는 성분이므로 완전연소도가 높아질수록 감소한다고 볼 수 없다.

에너지이용 합리화법령은 소형온수보일러를 전열면적 14㎡ 이하이면서 최고사용압력 0.35MPa 이하인 온수를 발생하는 보일러로 정의하고 있다.

전열면적이나 압력 기준 중 하나라도 이 수치를 벗어나면 소형온수보일러가 아닌 일반 온수보일러로 분류되므로, 전열면적 24㎡·최고사용압력 0.5MPa 이상 등의 조합은 소형온수보일러의 정의에 해당하지 않는다.

관류보일러는 급수 펌프로 압송된 물이 긴 관을 통과하며 예열-증발-과열 과정을 거쳐 증기가 되는 구조로, 드럼이 필요 없고 초임계압에서도 증기를 얻을 수 있어 벤슨 보일러·슐저 보일러 등 대형 관류보일러가 대표적이다.

하지만 보유수량이 매우 적기 때문에 부하가 급변하면 압력과 급수량, 연료량을 정밀하게 동시 제어해야 하며, 이 때문에 부하 변동에 대한 적응력은 오히려 작은 편이다.

따라서 "부하 변동에 대한 적응력이 크다"는 설명은 관류보일러의 실제 특성과 반대되므로 틀린 항목이다.

내화물은 고온에서 구조체를 지지해야 하므로 상온 및 사용온도에서 압축강도가 크고, 용도에 맞는 열전도율을 가지며, 온도 변화에 의한 손상(스폴링)이 작아야 한다.

특히 가열·냉각을 반복해도 치수가 안정적이어야 하므로 팽창과 수축이 모두 작아야 하며, "팽창은 크고 수축이 작을 것"처럼 팽창을 크게 요구하는 조건은 내화물 구비조건과 맞지 않는다.

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기의 설치자가 사용 중인 기기를 폐기한 경우, 폐기한 날로부터 15일 이내에 폐기신고서를 관할 기관에 제출하여야 한다.

20일, 30일, 60일은 이 신고 기한과 맞지 않는 수치이다.

에너지이용 합리화법령에 따르면 증기보일러에 안전밸브를 2개 이상 설치하는 경우, 먼저 작동하는 것과 뒤이어 작동하는 것으로 작동시험 압력을 나누어 설정한다.

이때 하나는 최고사용압력의 1.0배 이하에서 작동하도록 하고, 나머지는 최고사용압력의 1.03배 이하에서 작동하도록 규정하고 있다.

두 밸브를 모두 1.0배 이하로 두거나, 0.97배·0.98배와 같이 최고사용압력보다 낮은 압력에서 함께 작동하도록 하는 조합은 이 기준과 일치하지 않는다.

겔로웨이관은 노통보일러의 노통 내부를 가로질러 설치하는 관으로, 화실 내벽의 강도를 보강하고 전열면적을 늘리며 관수의 대류 순환을 촉진하는 효과가 있다.

그러나 겔로웨이관과 노통 동체는 열팽창률·가열 조건이 서로 달라 온도차에 의한 신축을 서로 완전히 흡수하지 못하고 국부적인 응력과 누설을 일으키기 쉬운 것이 단점으로 지적된다.

따라서 "열로 인한 신축변화의 흡수가 용이하다"는 설명은 실제와 반대이므로 겔로웨이관의 이점으로 볼 수 없다.

관의 안지름이 D(cm)이므로 미터 단위로 환산하면 $\dfrac{D}{100}\ \mathrm{m}$가 되고, 관 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}\left(\dfrac{D}{100}\right)^{2}\ \mathrm{m^2}$이다.

유량은 단면적에 평균유속을 곱한 값이므로 $Q = A \times V = \dfrac{\pi}{4}\left(\dfrac{D}{100}\right)^{2} V\ (\mathrm{m^3/s})$가 되어, 단위를 cm에서 m로 정확히 환산한 식이 정답이다.

지름에 유속을 그대로 곱하거나 $\dfrac{\pi}{4}DV$처럼 지름의 1제곱만 쓰는 식은 단면적 계산 자체가 잘못된 데다 cm를 m로 바꾸는 환산도 빠져 있어 성립하지 않는다.

기수분리기는 보일러 드럼에서 증기와 물방울을 분리해 건조도가 높은(순도가 높은) 증기를 얻기 위한 장치이다.

이를 통해 배관 내 마찰손실을 줄이고, 응축수 방울에 의한 부식이나 수격작용을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

반대로 "습증기의 발생률을 높인다"는 기수분리기 설치 목적과 정반대되는 내용으로, 기수분리기는 오히려 습증기(수분 함유 증기)의 발생을 억제하는 장치이므로 장점으로 볼 수 없다.

염산 등을 이용한 화학세정은 스케일을 산에 용해시켜 제거하는 방법으로, 세정 전 스케일 시료를 채취해 성분을 분석하고 용해시험을 거쳐 세정액 종류와 방법을 결정해야 한다.

세정 시 수소가 발생해 폭발 위험이 있으므로 통풍이 잘 되는 곳에서 작업해야 하고, 세정이 끝난 뒤에는 반드시 물로 충분히 헹궈 잔류 약액이 금속을 손상시키지 않도록 해야 한다.

다만 안전밸브, 수면계, 각종 밸브류 등 세정액에 손상될 수 있는 부속품은 세정 전에 분리해 두어야 하며, "분리하지 않는다"는 설명은 실제 작업 절차와 반대이므로 틀린 항목이다.

증기보일러의 압력계는 고온의 증기가 직접 부르동관에 닿아 손상되는 것을 막기 위해 사이펀관(응축수가 고이는 완충관)을 거쳐 연결한다.

이때 압력계에 연결되는 증기관을 황동관 또는 동관으로 하는 경우 안지름이 최소 6.5mm 이상이어야 한다는 기준이 정해져 있다.

3.5mm, 5.5mm는 이 최소 기준에 미치지 못하는 값이고, 12.7mm는 같은 용도의 관을 강관으로 할 때 적용되는 최소 안지름이다.

보일러의 과열은 전열면이 정상적으로 열을 물 쪽으로 전달하지 못해 금속 자체의 온도가 지나치게 올라가는 현상이다.

물의 순환이 나쁘거나, 고온가스가 고속으로 전열면을 마찰하거나, 저수위로 빈 보일러 상태에서 운전한 경우 모두 전열면이 냉각되지 못해 과열을 일으키는 대표적 원인이다.

그런데 관 내부에 스케일 등 물때가 많이 퇴적하면 그 부분은 열전달이 오히려 나빠져(낮아져) 금속이 과열된다. "열전달이 높아질 때"라는 설명은 실제 현상과 반대이므로 과열 원인으로 볼 수 없다.

증기배관에 설치된 트랩이나 스트레이너는 주기적인 점검·수리·교환이 필요한 부품이다.

이때 트랩이나 스트레이너를 분리해도 증기·응축수 흐름이 끊기지 않도록, 옆에 별도의 우회 경로인 바이패스 배관을 설치해 정비 중에도 계통 운전을 지속할 수 있게 한다.

드레인 포켓은 응축수를 모으는 배관 구조, 냉각 레그는 트랩 앞에서 증기를 응축시키는 배관, 체크밸브는 역류 방지 장치로 정비 대비 우회 목적과는 다르다.

보일러를 장기간 사용하지 않고 보존할 경우에는 내부의 물기를 완전히 제거하고 건조 상태를 유지해 부식을 막는 건조보존법이 가장 적합하다.

만수보존법이나 청관제 만수보존법은 물을 채운 상태로 보존하는 방식으로 단기간 보존에 적합하며, 장기간 방치 시에는 부식 우려가 있어 권장되지 않는다.

에너지이용 합리화법령상 대규모 시설을 설치하려는 사업주관자는 사전에 에너지사용계획을 수립해 산업통상자원부장관에게 제출(협의)하여야 한다.

그 대상 기준 중 민간사업주관자는 연간 5천 티오이(TOE) 이상의 연료 및 열을 사용하는 시설을 설치하려는 경우가 해당한다.

공공사업주관자에게는 연간 2천5백 티오이 이상의 연료·열, 연간 1천만 킬로와트시 이상의 전력이라는 별도 기준이 적용되고, 민간사업주관자의 전력 기준은 연간 2천만 킬로와트시 이상이므로 나머지 선택지의 수치는 각 주관자 구분과 맞지 않는다.

노 내에 가연가스·미연가스가 남는 경우는 대부분 연소가 제대로 이루어지지 못했거나 연료가 미처 타지 못하고 남아 있는 상황에서 발생한다.

점화조작에 실패했을 때, 노 내에 그을음(카본)이 다량으로 쌓여 있다가 국부적으로 타는 경우, 연소가 정지된 상태에서 연료가 노 내부로 계속 스며든 경우는 모두 미연가스가 발생·축적되는 대표적 상황이다.

반면 연도가 너무 짧은 것은 통풍력 저하 등 다른 문제와 관련될 수는 있어도 노 내 가연가스·미연가스 발생의 직접적인 원인으로 보기는 어렵다.

건조보존법은 보일러수를 완전히 빼내고 내부 습기를 제거한 뒤 건조 상태를 유지해 부식을 막는 장기 보존 방법이다.

이를 위해 생석회 등 흡습제를 보일러 내부에 넣어 습기를 흡수시키고, 연도 역시 습기가 없도록 건조 상태를 유지하며, 스케일 제거 후 열풍을 통과시켜 내부를 완전히 건조시킨다.

다만 이 상태를 유지하려면 외부 습한 공기의 침입을 막아야 하므로, 뚜껑·밸브·콕 등은 밀폐(폐쇄)해 두어야 한다. "전부 개방하여 둔다"는 설명은 오히려 습기 침입을 허용하게 되므로 건조보존 원칙과 어긋난다.

보일러 인터록은 특정 위험 조건이 감지되면 연료 공급을 자동으로 차단해 사고를 예방하는 안전장치이다.

대표적으로 저수위 인터록(수위가 안전 수준 이하로 낮아졌을 때), 저연소 인터록, 불착화 인터록(점화 실패 시), 프리퍼지 인터록(점화 전 노 내 가스를 미리 배출하지 않았을 때) 등이 있다.

반면 고수위는 일반적으로 인터록 항목으로 다루어지지 않으므로, 보일러 인터록의 종류에 해당하지 않는다.

에너지이용 합리화법령상 보일러·압력용기 등 특정열사용기자재의 설치·시공을 업으로 하려는 자는 시·도지사에게 시공업 등록을 하여야 한다.

산업통상자원부장관과 한국에너지공단이사장은 검사대상기기 검사나 교육 등 다른 업무를 담당하고, 국토교통부장관은 이 시공업 등록을 받는 관청이 아니다.

옥내에 보일러를 설치하는 경우, 화재·폭발 위험을 줄이기 위해 연료 저장소를 보일러 본체와 일정 거리 이상 떨어뜨려야 한다.

소형 보일러를 제외한 일반 보일러의 경우 그 기준은 보일러 외측으로부터 2m 이상이다(소형 보일러는 1m 이상).

0.6m, 1m, 1.2m는 이 문제에서 묻는 일반 보일러의 이격거리 기준에 미치지 못하는 값이다.

경질 스케일은 CaSO₄(황산칼슘)처럼 전열면에 단단하게 눌어붙어 제거가 어려운 스케일을 말한다.

제시된 반응 중 $\mathrm{MgSO_4 + CaCO_3 + H_2O \rightarrow CaSO_4 + Mg(OH)_2 + CO_2}$는 황산마그네슘과 탄산칼슘이 반응해 대표적 경질 스케일 성분인 CaSO₄를 생성하는 식으로, 원소별로도 균형이 맞는 반응식이다.

중탄산칼슘이 분해되어 탄산칼슘(CaCO₃)이 되는 반응은 연질 스케일이 생기는 과정이고, 인산나트륨을 이용한 반응은 칼슘을 인산칼슘 슬러지로 만들어 오히려 경질 스케일 생성을 막는 연화(청관) 처리이며, 탄산마그네슘의 가수분해는 Mg(OH)₂와 같은 연질(슬러지성) 스케일을 만들어 경질 스케일과는 성질이 다르다.

보일러 구조물의 강도 부족으로 인한 파열사고는 주로 제작·설계 단계의 결함에서 비롯된다.

재료 자체의 품질 불량, 용접부의 결함, 동체(몸체) 설계·구조의 불량은 모두 강도 부족을 직접 유발하는 대표적 원인으로 꼽힌다.

반면 용수관리 불량은 스케일 부착이나 부식을 유발해 강도를 서서히 저하시키는 별도의 원인 계통(부식·스케일에 의한 손상)으로 분류되며, 구조물 자체의 강도 부족(제작상 결함)에 의한 원인으로 보기는 어렵다.

포밍·프라이밍은 보일러수 표면에서 물방울이 증기와 함께 과도하게 튀어 올라 증기 순도가 나빠지는 캐리오버 현상이다.

이는 보일러수가 농축되었거나 불순물이 많이 포함된 경우, 또는 증기 부하가 지나치게 클 때 잘 일어난다.

반면 주증기밸브는 급격히 열면 압력이 급강하하면서 캐리오버를 유발하지만, 천천히 개방하면 압력 변화가 완만해 오히려 포밍·프라이밍을 억제하는 효과가 있으므로 발생 원인으로 볼 수 없다.

환산증발량(상당증발량)은 실제 발생증기량을 대기압 100℃ 포화수 기준 증발잠열(약 539kcal/kg)로 환산한 값으로, 다음과 같이 구한다.

$G_e = \dfrac{G_a (h_2 - h_1)}{539}$

급수 엔탈피 $h_1 = 10\ \mathrm{kcal/kg}$, 발생증기 엔탈피 $h_2 = 549\ \mathrm{kcal/kg}$이므로 $h_2 - h_1 = 539\ \mathrm{kcal/kg}$이 되어, $G_e = \dfrac{2000 \times 539}{539} = 2000\ \mathrm{kg/h}$로 실제 발생증기량과 같은 값이 나온다.

보일러 외부부식은 대기·연소가스 등 보일러 외측(수측이 아닌 쪽) 환경 요인에 의해 금속 표면이 손상되는 현상이다.

빗물이나 지하수에 의한 습기, 증기·보일러수 누설로 생긴 수분, 연소재(회분) 속에 섞인 바나듐 등 부식성 물질은 모두 보일러 외측 표면을 부식시키는 대표적 외부 요인이다.

반면 강재 자체에 함유된 유황분·인분이 산화되어 녹이 생기는 것은 재료 내부 성분의 화학적 특성에서 비롯되는 현상으로, 외부 환경(습기·누설수·부식성 재)에 의한 외부부식의 원인으로 분류하기는 어렵다.

증기난방은 응축수를 보일러(또는 환수탱크)로 되돌리는 방식에 따라 분류할 수 있다.

중력에 의해 자연스럽게 흘러 내려가는 중력환수식, 펌프 등으로 강제로 밀어 보내는 기계환수식, 진공펌프로 환수관 내부를 감압해 끌어들이는 진공환수식은 모두 응축수를 환수하는 방식에 따른 구분이다.

환수관의 배관 형태나 증기의 공급 방식, 압력 구분과는 다른 별개의 분류 기준이다.

압력계는 정확한 지시값을 유지해야 안전 운전이 가능하므로, 지시값의 신뢰성을 의심할 만한 상황이 생기면 그때마다 점검(시험)을 실시한다.

동일 계통에 압력계가 2개 이상 설치되어 있는데 서로 지시도가 다르거나, 비수(포밍·프라이밍)현상으로 지시값이 흔들리거나, 부르동관이 고온에 노출되어 특성이 변했을 가능성이 있을 때는 모두 압력계를 점검해야 할 구체적인 계기가 된다.

반면 신설보일러에서 압력이 정상적으로 상승하는 것은 그 자체로 압력계 이상을 의심할 근거가 되는 특이 상황이 아니므로, 별도의 점검 시기로 보기는 어렵다.

에너지이용 합리화법령은 일정 규모 이상의 에너지공급자(대통령령으로 정하는 자)에게 자신이 공급하는 에너지의 효율 향상과 수요 절감을 위한 계획을 스스로 세우도록 하고 있다.

이에 따라 해당 에너지공급자는 연차별로 수요관리투자계획을 수립해 정부에 제출하여야 한다.

비상시 에너지수급방안이나 장기에너지수급계획, 에너지기술개발계획은 각각 다른 주체(정부 등)가 별도로 수립하는 계획이다.

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기(보일러 등)에는 자격을 갖춘 조종자를 반드시 선임하여 안전하게 취급·관리하도록 하고 있다.

이를 위반하여 검사대상기기 조종자를 선임하지 않은 자에게는 1천만원 이하의 벌금이 부과되는 벌칙이 적용된다.

3백만원 이하의 과태료, 5백만원 이하의 벌금, 1년 이하의 징역 또는 2천만원 이하의 벌금은 각각 다른 위반행위에 적용되는 기준으로, 조종자 미선임에 대한 벌칙과는 다르다.