교축과정(throttling)은 유체가 밸브나 오리피스 같은 좁은 통로를 지나면서 압력이 급격히 떨어지는 과정으로, 외부와 열이나 일의 출입이 없는 단열·비가역 과정으로 다룬다.

에너지 보존 관계에 따라 교축 전후의 엔탈피는 변하지 않고 일정하게 유지되며, 압력은 낮아지고 비체적은 커지는 등 다른 상태량은 변화한다.

축소 노즐에서 유체가 가역 단열(등엔트로피)로 팽창하면 유동방향으로 압력이 감소하면서 그 압력 강하가 유체를 가속시키는 일로 전환된다.

단열 가역과정이므로 엔트로피는 일정하게 유지되어 변하지 않으며, 압력 감소에 따라 온도와 엔탈피도 함께 감소한다.

내부에너지, 엔탈피, 깁스 자유에너지는 계의 상태만으로 결정되는 상태량으로, 경로에 관계없이 두 상태 사이의 값 차이로 변화량이 정해진다.

반면 열(Q)은 계가 한 상태에서 다른 상태로 변화하는 과정, 즉 경로에 따라 그 크기가 달라지는 경로함수이므로 상태량이 아니다.

오토사이클의 효율은 압축비만의 함수이며, 압축비가 커질수록 효율은 증가한다. 따라서 압축비가 감소하면 효율이 증가한다는 설명은 사실과 반대이다.

디젤사이클의 효율은 압축비와 차단비(단절비)의 함수라는 설명, 그리고 동일한 압축비 조건에서 디젤사이클의 효율이 오토사이클보다 낮다는 설명은 모두 옳은 내용이다.

이상기체의 엔트로피 변화는 정적비열과 압력비, 정압비열과 비체적비를 이용하여 $\Delta s = C_v \ln \dfrac{P_2}{P_1} + C_p \ln \dfrac{v_2}{v_1}$의 형태로 나타낼 수 있으며, 이는 온도와 압력 또는 온도와 비체적으로 표시한 다른 식들과도 동등하다.

정압비열로 표시하는 표준식은 $\Delta s = C_p \ln \dfrac{T_2}{T_1} - R \ln \dfrac{P_2}{P_1}$이므로, R항의 부호가 반대이거나 압력항이 빠진 형태, 정적비열식에서 R항의 부호가 반대인 형태는 성립하지 않는다.

탱크 내부의 온도가 일정하게 유지되는 등온 과정이므로 이상기체 상태방정식 $PV = mRT$에서 부피와 온도가 고정되어 압력은 질량에 비례한다.

공기 1kg을 빼내면 질량이 20kg에서 19kg으로 줄어들므로, 압력도 $900\,\mathrm{kPa} \times \dfrac{19}{20} = 855\,\mathrm{kPa}$로 감소한다.

가스터빈, 디젤기관, 불꽃점화 기관은 모두 작동유체가 기체(공기 또는 연소가스) 상태로 유지되며 동작하는 기체 동력 사이클에 속한다.

반면 증기원동소는 물이 액체와 증기 사이를 오가며 상변화를 겪는 증기 동력 사이클(랭킨 사이클 등)에 해당하므로 기체 동력 사이클과는 관계가 없다.

그림은 펌프 한 대가 달린 닫힌 순환 관로다. 관로가 하나의 고리로 이어져 있고 화살표는 유체가 그 고리를 따라 한 방향으로 계속 도는 것을 나타내며, 아래쪽 원형 기호가 펌프다. 관로 밖으로 유체가 나가지도, 외부와 열을 주고받지도 않는(단열) 계라는 점이 조건으로 주어져 있다.

펌프는 가동되는 동안 유체에 축일(외부 동력)을 계속 공급한다. 닫힌 고리이므로 이 일은 유체를 높은 곳으로 올리거나 계 밖으로 내보내는 데 소모되지 않고, 관 마찰과 부차적 손실을 통해 전부 열로 바뀌어 유체 안에 남는다. 열이 빠져나갈 통로가 없으므로 공급된 일은 그대로 내부에너지 증가가 된다.

내부에너지가 늘면 온도가 오르므로, 계속 가동시키면 관로 안 유체의 온도는 꾸준히 상승한다. 실제로도 폐회로에서 순환펌프를 오래 돌리면 유체가 서서히 데워지는데(펌프 교반열), 이것이 같은 원리다.

카르노 열기관의 효율은 고온부 온도(θ1)와 저온부 온도(θ2)만의 함수로 $\eta = 1 - \dfrac{\theta_2}{\theta_1}$로 표시된다.

이는 저온부로 버려지는 열의 비율을 1에서 뺀 형태이며, 온도차를 저온부 온도로 나눈 형태나 두 온도의 비만으로 표시한 형태는 부호가 맞지 않거나 1을 넘게 되어 효율식이 될 수 없다.

표준대기압은 약 1.0332 ata(760mmHg)이며, 진공도는 대기압 대비 압력이 낮아진 비율을 의미한다.

진공도 90%란 절대압력이 대기압의 10%만 남은 상태이므로, 절대압력은 $1.0332 \times (1-0.9) = 0.10332\,\mathrm{ata}$가 된다.

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.

가역 단열과정에서는 $P_1V_1^{k} = P_2V_2^{k}$가 성립하므로, 이를 이용해 팽창 후 체적을 구하면 $V_2 = V_1\left(\dfrac{P_1}{P_2}\right)^{1/k} = 2\times 4^{1/1.4} \approx 5.38\,\mathrm{m^3}$이다.

단열과정에서 외부에 대한 절대일은 $W = \dfrac{P_1V_1 - P_2V_2}{k-1}$로 구할 수 있으며, 값을 대입하면 $W = \dfrac{(400\times 2) - (100\times 5.38)}{1.4-1} \approx 655\,\mathrm{kJ}$가 된다.

댐퍼는 형상·구조에 따라 버터플라이(회전식) 댐퍼, 다익(루버) 댐퍼, 스플리트(스폴리트) 댐퍼 등으로 구분하며, 이들은 날개의 모양과 작동 방식으로 이름이 붙은 댐퍼의 분류 명칭이다.

반면 터보형은 원심송풍기의 날개 형식을 구분할 때 쓰는 명칭이어서 댐퍼의 형상에 따른 분류로는 쓰이지 않으므로, 분류에 해당하지 않는 것을 고르면 터보형이다.

가역단열(등엔트로피) 압축·팽창 과정에서 온도와 압력의 관계는 $\dfrac{T_2}{T_1} = \left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{(k-1)/k}$로 주어진다.

따라서 압축 후 온도는 $T_2 = T_1\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{(k-1)/k}$로 표시되며, 지수의 부호가 반대이거나 지수가 $k/(k-1)$ 형태인 다른 식들은 이 관계식과 맞지 않는다.

단열 용기 안에서 철이 잃은 열은 모두 물이 얻으므로, 열평형식 $m_{Fe}c_{Fe}(800-20) = m_{w}c_{w}\Delta t$가 성립한다.

물의 질량은 $0.09\,\mathrm{m^3}\times 1000\,\mathrm{kg/m^3}=90\,\mathrm{kg}$이고, 철이 방출한 열량은 $3\times 0.46\times 780 = 1076.4\,\mathrm{kJ}$이므로, 물의 온도 상승은 $\Delta t = \dfrac{1076.4}{90\times 4.2} \approx 2.85^\circ\mathrm{C}$가 된다.

일(work)은 상태량이 아니라 경로함수이므로, 계가 초기상태 i에서 최종상태 f로 변화할 때 어떤 경로 p를 거쳤는지에 따라 그 값이 달라진다.

따라서 일의 크기는 처음 상태와 끝 상태뿐 아니라 그 사이를 지나는 중간경로에도 함께 관계된다.

중유 1kg당 저위발열량은 고위발열량에서 연소로 생성되는 수분과 원래 함유된 수분의 증발잠열을 뺀 값으로, $H_l = H_h - 2512(9H+W)$(kJ/kg)로 구한다.

수소 0.2kg/kg, 수분 0.1kg/kg를 대입하면 $H_l = 41860 - 2512\times(9\times 0.2+0.1) \approx 37087\,\mathrm{kJ/kg}$이며, 이를 5kg에 대해 계산하면 $37087 \times 5 \approx 185.4\,\mathrm{MJ}$이다.

압력이 일정한 정압과정에서 가열에 필요한 열량은 정압비열을 이용해 $Q = m\,C_p\,\Delta T$로 구한다.

질량 0.5kg, 정압비열 5kJ/kg·K, 온도차 $150-50=100\,\mathrm{K}$를 대입하면 $Q = 0.5\times 5\times 100 = 250\,\mathrm{kJ}$이다.

황의 연소반응식 $\mathrm{S+O_2 \rightarrow SO_2}$에서 황 1kmol(32kg)이 연소하는 데 산소 1kmol(22.4Nm³)이 필요하므로, 황 1kg당 필요한 이론산소량은 $\dfrac{22.4}{32} = 0.7\,\mathrm{Nm^3/kg}$이다.

공기 중 산소 비율이 21%이므로 이론공기량은 $A_o = \dfrac{O_o}{0.21} = \dfrac{0.7}{0.21} \approx 3.33\,\mathrm{Nm^3/kg}$이 된다.

프로판은 분자량이 약 44로 공기(평균 분자량 약 29)보다 무거워 비중이 1보다 크며, 이 때문에 누설되면 위로 확산되지 않고 낮은 곳에 체류하여 인화·폭발 위험을 높인다.

수소와 메탄은 공기보다 가벼워 위로 확산되고, 일산화탄소는 공기와 비중이 거의 비슷해 낮은 곳에 고이는 현상과는 거리가 멀다.

방사온도계는 측정 대상 물체의 방사율이 이상적인 흑체(방사율 1)와 다르면 오차가 커지므로, 실제 측정에서는 방사율에 의한 보정량이 크다는 점이 특징이자 단점이다.

계기의 거리계수에 따라 측정거리에 제한이 있다는 점, 측온체와 계기 사이의 수증기·CO2 등 가스가 방사를 흡수하여 영향을 준다는 점, 물체가 내는 방사열을 이용해 온도를 측정한다는 점은 모두 방사온도계에 대한 옳은 설명이다.

연료의 발열량, 즉 열정산에서의 입열량은 연료 중에서 실제로 산화·연소하며 열을 발생시키는 가연성분에 의해 결정되며, 그 대표적인 성분이 탄소와 수소이다.

질소나 수분(물)은 연소에 관여하지 않고 오히려 열을 흡수하는 성분이며, 연료 중의 산소는 이미 다른 원소와 결합된 상태로 존재해 발열에는 기여하지 않고 필요 공기량을 줄이는 역할만 한다.

전기식 CO2계는 CO2가 다른 가스에 비해 열전도율이 현저히 낮다는 성질을 이용하여, 가열된 전기저항선의 냉각(열전도) 정도 차이를 통해 배기가스 중 CO2 농도를 측정하는 분석계이다.

미연가스계는 미연성분을 연소시킬 때 나오는 연소열을, 적외선식 가스분석계는 특정 가스의 적외선 흡수 특성을, 가스크로마토그래피는 성분의 분리 특성을 이용하는 방식으로 열전도율과는 원리가 다르다.

배관에 온도계를 설치할 때는 작업자가 눈금을 읽고 유지보수하기 편리하도록 적정한 높이에 설치하는 것이 일반적이며, 이때 권장되는 설치 높이는 약 1.5m 정도이다.

이보다 지나치게 높거나 낮게 설치하면 검침과 점검이 어려워지므로, 시공 시 작업자의 눈높이에 맞는 표준적인 높이를 지키는 것이 바람직하다.

계측기는 다루기 쉽고 보수가 간편해야 하며, 구조가 견고하고 신뢰성이 높아야 하고, 설치 장소의 온도·습도 등 주위 조건에 대한 내구성을 갖추어야 한다.

반면 구조가 복잡하여 전문가가 아니면 다룰 수 없어야 한다는 것은 계측기가 갖추어야 할 조건과 반대되는 설명으로, 계측기는 오히려 구조가 간단하고 누구나 취급하기 쉬워야 바람직하다.

보일러의 수위 검출 방식에는 부자(플로트)식, 전극식, 차압식, 열팽창식 등이 있으며, 이 중 코프(Copes)식은 팽창관 구조를 이용하여 수위 변화에 따른 관의 팽창·수축을 검출부의 움직임으로 전달하는 열팽창식 방식에 해당한다.

부자식은 수면에 뜬 플로트의 상하 움직임을, 전극식은 수위에 따른 전극봉의 통전 여부를, 차압식은 기준수위와 실제수위 사이의 압력차를 이용하는 방식으로 코프식과는 원리가 다르다.

계측기의 특성값이 시간이 지나도 크게 변하지 않고 일정하게 유지되는 정도를 안정성이라 한다.

신뢰도는 고장 없이 정상적으로 작동하는 정도를, 내구성은 사용 기간에 따른 성능 저하에 견디는 정도를, 내산성은 산에 대한 부식 저항성을 의미하여 시간적 변화의 작음을 직접 나타내는 용어는 아니다.

제어계나 요소에 정현파(사인파) 형태의 입력을 주파수를 바꿔가며 가하고, 이에 대한 출력의 진폭비와 위상차 변화를 관찰하여 시스템의 동특성을 파악하는 방법을 주파수 응답이라 한다.

시정수는 계단입력에 대한 응답이 목표값의 일정 비율에 도달하는 시간을, 비례동작은 제어동작의 한 방식을, 프로그램제어는 미리 정한 시간계획에 따라 제어량을 바꾸는 방식을 의미하여 정현파 주파수 시험과는 다른 개념이다.

배기가스로 인한 손실열량은 배기가스의 비열, 유량, 그리고 배기온도와 외기온도의 차를 곱하여 구한다.

$Q = C\times V \times (t_1 - t_2) = 0.3\times 2000\times (210-(-10)) = 132000\,\mathrm{kcal/h}$로 계산된다.

차압식 유량계에서 유량은 차압의 제곱근에 비례하므로 $Q_2 = Q_1\sqrt{\dfrac{\Delta P_2}{\Delta P_1}}$의 관계가 성립한다.

주어진 값을 대입하면 $Q_2 = 300\times\sqrt{\dfrac{900}{2500}} = 300\times 0.6 = 180\,\mathrm{m^3/h}$가 된다.

자동제어장치에서 조절계의 신호를 전송하는 방식은 크게 공기식, 유압식, 전기식으로 구분되며, 각각 압축공기, 유압, 전기신호를 매개로 신호를 전달한다.

수압식은 이러한 표준 신호 전송방식의 분류에 해당하지 않아 가장 거리가 먼 항목이다.

보일러의 용량은 상당증발량, 전열면적, 보일러마력과 같이 보일러가 낼 수 있는 증발능력(발생 증기의 양이나 이를 환산한 지표)으로 표시하는 것이 일반적이다.

연료소비량은 보일러를 운전하는 데 소요되는 연료의 사용량을 나타내는 값으로, 보일러 자체의 용량을 표시하는 방법과는 관계가 없다.

보일러의 열정산에서는 연료가 지닌 입열이 어떻게 배분되는지를 따지는데, 연소가스가 보일러 계통을 통과해 최종적으로 굴뚝으로 빠져나가는 지점에서 측정하는 값이 배기가스온도이며, 이는 배기가스에 의한 손실열을 산정하는 데 쓰인다.

급수온도는 보일러로 들어가는 입구 측에서, 예열공기온도는 공기예열기를 거친 연소용 공기에 대해, 과열증기온도는 과열기를 통과한 증기에 대해 각각 측정하는 값으로, 보일러 최종 출구(배기 계통 끝단)에서 측정하는 값과는 위치가 다르다.

열팽창계수가 서로 다른 두 종류의 얇은 금속판을 맞붙여, 온도 변화에 따라 두 금속의 팽창량 차이로 인해 판이 휘어지는 원리를 이용한 온도계를 바이메탈 온도계라 한다.

제겔콘 온도계는 내화물의 연화점을 이용하는 방식이고, 알코올·수은 온도계는 액체의 열팽창을 모세관 눈금으로 읽는 액체팽창식 온도계로, 금속판의 휨을 이용하는 방식과는 원리가 다르다.

제어계의 출력이 시간이 지나 일정한 값(정상상태)에 도달한 이후의 특성을 정상특성이라 한다.

과도특성은 입력이 가해진 직후부터 정상상태에 이르기까지의 변화 과정을 나타내는 특성이고, 스텝특성은 계단상 입력을 가했을 때의 응답을, 주파수응답은 정현파 입력에 대한 출력 특성을 다루는 개념으로, 출력이 안정된 이후만을 가리키는 정상특성과는 구분된다.

보일러 마력은 보일러의 증발능력을 표준화하여 나타낸 단위로, 상당증발량을 15.65로 나눈 값으로 정의된다.

이는 실제증발량이 아니라 실제증발량을 온도·압력 조건이 표준화된 상당증발량으로 환산한 값을 기준으로 하며, 539는 물의 증발잠열(kcal/kg)에 해당하는 값으로 상당증발량을 산출하는 과정에 쓰이는 수치이지 보일러 마력을 정의하는 나눗값은 아니다.

모세관 상부에 보조 구부(저장부)를 두고, 사용 온도범위에 맞추어 그 안의 수은량을 가감함으로써 아주 작은 온도차를 정밀하게 측정할 수 있도록 만든 온도계를 배크만 온도계라 한다.

일반 액체팽창식·수은 온도계는 이러한 수은량 조절 기능이 없어 미세한 온도차 측정에는 적합하지 않으며, 열전대 온도계나 가스압력식 온도계는 애초에 모세관과 수은을 이용하는 방식이 아니다.

관 내부 단면적은 안지름 10cm(0.1m)로부터 $A=\dfrac{\pi}{4}d^2=\dfrac{\pi}{4}\times(0.1\,\mathrm{m})^2 \approx 0.00785\,\mathrm{m^2}$로 계산된다.

유량은 단면적과 유속의 곱으로 구해지므로 부피유량은 $Q=A\cdot v=0.00785\,\mathrm{m^2}\times 3\,\mathrm{m/s}\approx 0.0236\,\mathrm{m^3/s}$이다.

물의 밀도 $1000\,\mathrm{kg/m^3}$를 곱하면 질량유량은 $0.0236\times1000\approx 23.5\,\mathrm{kg/s}$로 계산된다.

헴펠법은 연소가스 각 성분을 선택적 흡수제에 순차적으로 통과시켜 흡수되는 부피 감소량으로 정량하는 분석법이다.

먼저 수산화칼륨(KOH) 용액으로 이산화탄소(CO2)를 흡수하고, 이어서 발연황산으로 중탄화수소(CmHn)를 흡수한 뒤, 알칼리성 피로갈롤 용액으로 산소(O2), 암모니아성 염화제일구리 용액으로 일산화탄소(CO)를 차례로 흡수한다.

남은 가스 중 수소(H2)와 메탄(CH4)은 흡수제로 분리되지 않으므로 별도의 연소법(폭발피펫)으로 정량하며, 이 순서가 헴펠 분석법의 표준 흡수 순서이다.

부르동관식 압력계는 타원형 단면의 굽은 관에 압력이 가해지면 펴지려는 변형을 기계적으로 확대하여 지침을 움직이는 구조로, 구조가 견고하여 탄성식 압력계 중 가장 높은 압력까지 측정할 수 있다.

다이어프램식과 벨로스식은 얇은 막이나 주름관의 변위를 이용하므로 상대적으로 저압이나 미세한 압력차 측정에 적합하고, 링밸런스식은 액주 평형을 이용한 저압용 계기이다.

내부 혼합식은 고압기류식 버너의 노즐 선단부(끝단) 내부에 혼합실을 두어 공기(또는 증기)와 기름을 그 안에서 먼저 섞은 다음, 혼합된 유체를 노즐을 통해 분사하여 무화하는 방식이다.

이와 달리 외부 혼합식은 공기와 기름을 노즐 밖에서 각각 분출시킨 후 노즐 바깥에서 서로 충돌·혼합시켜 무화하는 방식으로, 혼합이 이루어지는 위치(노즐 내부인지 외부인지)로 두 방식을 구분한다.

정상상태 평면벽의 전열량 식 $Q=\dfrac{kA\Delta t}{d}$를 열전도율 k에 대해 정리하면 $k=\dfrac{Qd}{A\Delta t}$이다.

방열량 $Q=160\,\mathrm{kcal/h}$, 두께 $d=0.05\,\mathrm{m}$, 단면적 $A=1\,\mathrm{m^2}$, 온도차 $\Delta t=300-100=200\,^\circ\mathrm{C}$를 대입하면 $k=\dfrac{160\times0.05}{1\times200}=0.04\,\mathrm{kcal/m\cdot h\cdot^\circ C}$로 계산된다.

벨로우즈형(파상형) 신축이음은 청동이나 스테인리스강 관을 파형(주름)으로 성형하여 아코디언처럼 만든 것으로, 온도변화에 따른 배관의 길이방향 신축을 주름의 신축작용으로 흡수한다.

루프형은 관을 둥글게 구부려 휨으로 신축을 흡수하고, 스위블형은 회전이음의 각도 변화로, 슬리브형은 슬리브 관이 미끄러지며 신축을 흡수하는 방식으로 구조와 흡수 원리가 서로 다르다.

열교환기의 열전달 성능은 대류 열전달계수와 총괄 열관류율에 좌우되므로, 유체의 유속을 높이거나 흐름을 향류(대향류)로 배치하고 열전도율이 높은 재료를 사용하는 것은 모두 열전달을 직접적으로 향상시키는 방법이다.

반면 입출구의 높이 차는 자연순환이나 배관 설계와 관련된 요소일 뿐 열전달계수나 전열면의 열교환 성능 자체에 직접적인 영향을 주지 않으므로, 열전달 향상 방법으로 보기 어렵다.

버스팅(bursting)은 크롬질 또는 크롬-마그네시아질 벽돌이 고온에서 노 안의 산화철(FeO 등)을 흡수하여 벽돌 조직이 산화·팽창하면서 표면이 부풀어 오르거나 박리되는 현상을 말한다.

스폴링은 급열·급냉에 의한 박리, 슬래킹은 마그네시아질 등이 수분을 흡수해 수화·붕괴되는 현상, 열화는 사용 중 내화물의 강도·조직이 점차 저하되는 현상으로 각각 원인과 기구가 다르다.

수관식 보일러는 지름이 작은 관으로 전열면을 구성하여 전열면적은 크지만 보유수량이 적어 증기 발생이 빠르고, 고압·대용량에 적합하다. 다만 보유수량이 적은 만큼 증발량 변화에 따른 수위·압력 변동이 크므로 급수조절과 연소조절에 세심한 주의가 필요하다.

따라서 부하변동에 따른 압력변화가 적다는 설명은 오히려 보유수량이 많은 노통연관식 보일러의 특성에 가까우며, 수관식 보일러의 특징으로는 옳지 않다.

증기보일러의 주요 부속장치로는 급수를 공급하는 급수장치, 발생한 증기를 사용처로 보내는 송기장치, 연소용 공기와 배기가스 흐름을 만드는 통풍장치 등이 있다.

팽창장치(팽창탱크)는 온수의 온도 상승에 따른 체적 팽창을 흡수하기 위해 온수보일러 계통에 설치하는 장치로, 증기보일러의 부속장치에는 해당하지 않는다.

순환비(circulation ratio)는 보일러 내부를 순환하는 순환수량과 그중 실제로 증기로 바뀌어 나가는 발생증기량(증발량)의 비로 정의된다.

순환비가 클수록 물 순환량에 비해 증발되는 비율이 낮다는 의미이며, 관류보일러는 급수 전량이 한 번의 통과로 증기가 되므로 순환비가 1에 가깝게 설계되는 것이 특징이다.

에너지이용합리화법상 검사대상기기에는 강철제 보일러, 주철제 보일러, 1·2종 압력용기, 요로(철금속가열로 등) 등이 포함된다.

태양열 집열기는 이러한 검사대상기기의 종류에 해당하지 않으므로, 보일러·압력용기와 달리 법정 검사 대상에서 제외된다.

유리섬유(글라스울) 보온재는 무기질 섬유계 단열재로, 최고 안전사용온도가 약 300℃ 수준으로 규정되어 있어 그 이상의 고온부에는 사용이 제한된다.

이는 규조토질(약 500℃)이나 석면(약 550℃) 등 다른 무기질 보온재보다 낮은 편으로, 주로 중저온 배관·덕트의 보온에 사용된다.

포밍(foaming)은 보일러수 중에 나트륨(Na)·칼륨(K)·칼슘(Ca) 등의 염류나 유지분·부유물 같은 불순물이 농축되어, 수면에 다량의 거품이 발생하고 그 거품층이 부풀어 오르는 현상이다.

반면 산소(O2)는 보일러수 중 용존산소로서 강판의 부식(점식 등)을 일으키는 원인 성분이지 거품 발생과는 직접적인 관련이 없으므로, 포밍의 발생 원인과 가장 거리가 멀다.

에너지이용합리화법 시행규칙에 따라 검사대상기기의 설치자가 그 기기의 사용을 중지한 경우에는 중지한 날부터 15일 이내에 사용중지신고서를 한국에너지공단 이사장(문제 출제 당시 명칭은 에너지관리공단 이사장)에게 제출하여야 한다.

사용중지를 신고한 기기를 다시 사용하려면 별도로 재사용검사를 받아야 하며, 검사대상기기를 폐기하거나 설치자가 변경된 경우에도 각각 정해진 기간 내에 신고하도록 규정되어 있다.

다우섬보일러는 다우섬 등 특수 열매체를 순환시켜 고온을 얻는 특수열매체보일러이고, 레플러보일러와 슈미트-하트만보일러는 보일러수와 증기 계통을 분리하여 간접적으로 증기를 발생시키는 특수순환식(간접가열식) 보일러로 모두 특수보일러로 분류된다.

벤슨보일러는 드럼 없이 급수를 한 번의 통과로 증기화하는 관류식 보일러로, 수관식 보일러의 한 형식으로 분류되어 특수보일러에 해당하지 않는다.

주철관의 소켓 접합(코킹 접합)은 소켓 안에 삽입구를 넣은 뒤 그 틈에 얀(마사)을 먼저 채워 넣고, 그 위에 용융된 납을 부어 굳힌 후 코킹공구로 다져 마무리하는 방식이다.

이때 얀은 접합부 틈을 미리 메워 부어 넣는 납이 관 내부로 흘러들어가거나 새어 나가지 않도록 막아주는 역할을 하며, 이를 통해 접합부의 수밀성을 확보하여 누수를 방지하는 것이 삽입의 주된 목적이다.

터널요(tunnel kiln)는 긴 터널 형태의 가마 안에서 대차에 실린 제품이 이동하며 예열대·소성대·냉각대를 차례로 통과하는 대표적인 연속식 가마이다.

제품이 연속적으로 이동하며 소성되므로 조업 관리가 쉽고 인건비·유지비가 적게 들며, 여열을 예열·냉각 단계에 활용할 수 있어 열효율이 높고 열손실이 적다는 장점이 있다.

에너지이용합리화법 시행규칙상 개조검사는 증기보일러를 온수보일러로 개조하는 경우, 연료 또는 연소방법을 변경하는 경우, 보일러 섹션의 증감으로 용량을 변경하는 경우 등 보일러 구조나 사용 방식 자체를 바꾸는 경우에 해당한다.

반면 보일러의 설치장소를 변경하는 경우는 구조 변경이 아니라 위치 이동에 관한 것이므로 별도의 설치장소변경검사 대상이며, 개조검사 대상에는 포함되지 않는다.

규석질 벽돌은 실리카(SiO2) 함량이 높아 내화도와 하중연화점이 높고, 용융점 부근까지도 하중에 잘 견디며 내마모성이 우수한 반면, 온도 급변에 취약하여 저온에서 스폴링이 발생하기 쉬운 특징이 있다.

그러나 열전도율은 규석질 벽돌이 샤모트질(점토질) 벽돌보다 더 큰 편이므로, 샤모트질 벽돌보다 작다는 설명은 규석질 벽돌의 특징으로 옳지 않다.

레스트레인트는 배관의 열팽창·수축에 의한 이동을 구속하여 신축이음이나 접속 기기에 무리한 힘이 전달되지 않도록 하는 지지장치로, 이동과 회전을 모두 구속하는 앵커, 일정 방향의 이동만 제한하는 스토퍼, 축방향 이동은 허용하면서 회전이나 축과 직각 방향의 이동을 구속하는 가이드가 이에 속한다.

브레이스(brace)는 펌프·압축기의 진동이나 수격작용·지진 등에 의한 배관계의 흔들림을 방지·완충하기 위한 장치(방진기·완충기)로, 열팽창에 의한 이동 자체를 구속하는 레스트레인트에는 해당하지 않는다.

에너지이용합리화법 시행규칙상 검사대상기기의 검사에는 제조 단계의 제조검사(용접검사·구조검사), 신규 설치 시의 설치검사, 구조나 연소방법 변경 시의 개조검사, 설치장소를 옮길 때의 설치장소변경검사, 사용중지 후 다시 사용할 때의 재사용검사, 그리고 사용 중인 기기를 대상으로 하는 계속사용검사가 있다.

이 중 계속사용검사는 검사유효기간이 끝난 뒤에도 계속 사용하려는 기기에 대하여 실시하는 안전검사와 운전성능검사로 구성되며, 설치검사·개조검사·재사용검사는 각각 별개의 검사 종류로 계속사용검사와는 구분된다.

절탄기(economizer)는 보일러 연도를 통해 배출되는 연소가스의 여열을 회수하여 보일러로 공급되는 급수를 예열하는 장치로, 급수 온도를 높여줌으로써 보일러 효율을 향상시키고 열손실을 줄이는 역할을 한다.

연소용 공기를 예열하는 것은 공기예열기, 습포화증기의 온도를 높여 과열증기로 만드는 것은 과열기, 과잉열량을 저장했다가 과부하 시 방출하는 것은 증기축열기의 기능으로, 절탄기와는 서로 다른 장치이다.

전면부식은 보일러 내면의 넓은 범위에 걸쳐 거의 균일한 두께로 금속이 소모되는 부식 형태로, 전체적으로 서서히 판두께가 얇아지는 것이 특징이다.

국부부식은 특정 부위에 집중적으로 발생하고, 틈부식은 틈새 구조에서, 응력부식은 인장응력이 작용하는 부위에서 발생하는 것으로 부식이 발생하는 범위와 기구가 전면부식과 다르다.

보일러수의 이상증발(캐리오버)을 막으려면 블로우 다운으로 보일러수의 농축을 방지하고, 표준수위를 유지하며, 유지분·불순물을 제거하고 청관제로 수질을 관리하는 등의 조치가 필요하다.

반면 송기 시 증기밸브를 급격히(빠르게) 열면 관 내 압력차가 급변하면서 프라이밍·포밍을 유발해 오히려 이상증발을 일으키므로, 증기밸브는 서서히 열어야 하며 이는 예방대책이 아니라 이상증발을 유발하는 잘못된 조작에 해당한다.

압궤는 화염을 직접 받는 노통이나 화실판 등이 과열로 강도가 떨어져 외압에 견디지 못하고 안쪽으로 오목하게 찌그러지는 현상이고, 팽출은 반대로 내압에 견디지 못한 부분이 밖으로 부풀어 나오는 현상이다.

라미네이션은 강판 제조 시 기포가 혼재된 강괴를 압연하면서 강판이 내부에서 두 겹으로 분리되는 결함이며, 블리스터는 이러한 라미네이션 부위가 국부적으로 과열되어 안쪽이 아니라 밖으로 부풀어 오르는 현상이므로, 내부로 오목하게 들어간다는 설명은 옳지 않다.

보일러 시공 작업장은 조명이 작업면에 짙은 그림자를 남기지 않아야 하고, 통풍과 배수가 원활해야 하며, 소음이 심한 작업 시에는 귀마개 등 보호구를 착용하는 것이 올바른 환경관리 원칙이다.

다만 작업장 분진의 허용기준은 유리규산(SiO2)의 함유율에 따라 달라지는 것이며, 탄산칼슘(CaCO3)의 함량에 좌우된다는 설명은 옳지 않다.

팽창탱크는 온수난방 계통에서 온수의 온도가 상승하며 체적이 팽창할 때 그 팽창분을 흡수하여 배관이나 기기에 과도한 압력이 걸리지 않도록 완충 작용을 하는 탱크이다.

온수가 냉각되어 수축할 때는 반대로 팽창탱크에 저장된 물이 계통으로 다시 보충되므로, 팽창탱크는 온수 순환계통의 체적 변화에 따른 위험을 방지하는 필수 부속기기이다.

방열기의 소요 방열면적은 난방부하를 방열기의 방열량(단위면적당 방열량)으로 나누어 구하며, $A=\dfrac{5000\,\mathrm{kcal/h}}{700\,\mathrm{kcal/m^2\cdot h}}\approx 7.14\,\mathrm{m^2}$이다.

이를 5-650 주철방열기 1쪽당 방열면적 $a=0.26\,\mathrm{m^2}$로 나누면 쪽수는 $N=\dfrac{7.14}{0.26}\approx 27.5$이 되며, 방열기 쪽수는 소수점 이하를 올림하여 정수로 설치하므로 28쪽이 소요된다.

에너지법령상 지역에너지계획은 국가 에너지 관련 기본계획의 효율적 달성과 지역경제 발전을 함께 도모하기 위해 시·도지사가 수립·시행하는 계획으로, 5년마다 5년 이상을 계획기간으로 하여 수립하도록 정하고 있다.

따라서 계획기간의 하한은 5년 이상이며, 수립한 지역에너지계획은 산업통상자원부장관에게 제출하도록 하여 국가계획과의 연계를 도모하고 있다.

산업통상자원부장관이 냉난방온도 제한기준을 지키지 않은 기관에 시정조치를 명할 때에는 시정조치 대상 건물 및 대상자, 시정조치의 사유 및 내용, 시정기한 등을 명시하여 통보한다.

반면 시정결과에 대한 조치 내용의 통지 사항은 시정조치를 이행한 이후에 대상기관이 그 결과를 보고하는 절차에 관한 것으로, 시정조치 명령 자체에 포함되어야 할 사항으로 보기 어렵다.

에너지이용합리화법상 산업통상자원부장관은 에너지의 이용효율을 높이기 위하여 필요하다고 인정하면 에너지를 사용하여 만드는 제품의 단위당 에너지 사용목표량 또는 건축물의 단위면적당 에너지 사용목표량(목표에너지원단위)을 정하여 고시하도록 하고 있다.

기준이 되는 값은 절감 목표량이나 생산·저장 목표량이 아니라 어디까지나 단위당·단위면적당 에너지 사용목표량이라는 점이 핵심이다.

수면계 유리관의 파손은 유리관 재질 불량, 수면계 너트를 무리하게 조인 경우, 외부에서 충격을 받은 경우 등 유리관에 직접 기계적 무리가 가해지는 상황에서 주로 발생한다.

프라이밍이나 포밍은 수면계에 나타나는 수위 지시의 이상을 유발할 수는 있으나, 그 자체가 유리관을 파손시키는 직접적 기계적 원인은 아니므로 파손 원인으로는 가장 거리가 멀다.

에너지이용합리화법 시행규칙상 효율관리기자재에는 자동차, 조명기기, 전기냉장고, 전기냉방기, 전기세탁기, 삼상유도전동기 등 에너지소비효율등급 표시 대상으로 열거된 기자재가 포함된다.

반면 보일러는 열을 사용하는 기기로서 별도로 특정열사용기자재로 지정·관리되므로, 시행규칙이 정한 효율관리기자재의 범주에는 포함되지 않는다.

효율관리기자재의 제조업자·수입업자가 광고매체를 이용해 해당 기자재를 광고할 때에는 그 광고 내용에 에너지의 소비효율 또는 소비효율등급을 포함하여야 한다.

이는 소비자가 광고를 통해서도 제품의 에너지 성능을 비교·확인할 수 있도록 하여, 에너지소비효율 표시제도의 실효성을 높이기 위한 규정이다.

에너지이용합리화법령에 따라 에너지관리지도 결과 10퍼센트 이상의 에너지효율개선이 기대되는 경우, 산업통상자원부장관은 해당 에너지다소비사업자에게 개선명령을 할 수 있다.

다만 개선명령은 효율개선이 기대된다는 사실만으로 곧바로 발동되는 것이 아니라, 그 효율개선을 위한 투자의 경제성이 있다고 인정되는 경우에 하도록 규정되어 있다. 즉 개선 여지와 투자 타당성이 함께 확인될 때 행정적 강제력이 작동한다.

가스폭발을 방지하려면 점화 시 연료 분무량(공급량)을 저연소율 상태, 즉 최소한의 양으로 시작해야 한다. 처음부터 고연소율 상태의 많은 양을 분무하면 착화가 지연될 때 미연소 가스가 노 내에 다량 축적되어 오히려 폭발 위험을 키우므로, 이는 올바른 방폭 대책이 아니다.

반면 버너까지의 배관 속 공기를 완전히 빼두는 것, 연료 속 수분·슬러지를 충분히 배출하는 것, 연소량을 늘릴 때 공기 공급을 먼저 늘린 뒤 연료량을 늘리는 것은 모두 미연소 가스의 발생과 축적을 막기 위한 타당한 방폭 대책이다.

보일러 사고의 원인은 크게 제작상의 원인과 취급상의 원인으로 구분된다. 재료불량은 보일러를 만드는 과정에서 부적합한 재질을 사용해 발생하는 제작상의 원인으로, 운전자의 취급과는 무관하다.

반면 압력초과, 수위감소(저수위), 과열은 모두 운전자가 압력·수위 관리를 소홀히 하거나 조작을 잘못하여 발생하는 대표적인 취급상의 원인에 해당한다.

에너지이용합리화법상 산업통상자원부장관의 권한 중 상당 부분은 한국에너지공단(구 에너지관리공단)에 위탁되어 있으며, 여기에는 에너지절약전문기업의 등록, 진단기관에 대한 관리·감독, 검사대상기기의 검사 업무 등이 포함된다.

반면 과태료의 부과 및 징수는 공단에 위탁되는 업무가 아니라 행정청(산업통상자원부장관 또는 시·도지사)이 직접 행하는 권한이다. 과태료 부과는 행정처분에 해당하므로 공단과 같은 위탁 수행기관이 대신할 수 없다.

보일러수 분출(blow down)의 목적은 관수 중 불순물 농도를 낮추는 데 있다. 지속적인 급수로 농축되는 관수의 농축을 방지하고, 슬러지·스케일 성분을 계 밖으로 배출하여 전열면의 스케일 생성을 방지하며, 약품 주입과 함께 관수의 pH를 적정 범위로 조절하는 것이 모두 분출의 목적에 해당한다.

그러나 분출은 보일러수를 계 밖으로 빼내는 조작이어서 오히려 수위를 낮추는 방향으로 작용하므로, 저수위 운전을 방지하는 것과는 관계가 없다. 저수위 방지는 급수 관리의 영역이지 분출의 목적이 아니다.

에너지이용합리화법에서 T.O.E(Ton of Oil Equivalent)는 석유환산톤을 의미하며, 전력·가스·석탄 등 서로 다른 종류의 에너지 사용량을 원유 1톤이 갖는 발열량을 기준으로 환산하여 통일된 단위로 비교할 수 있게 한 개념이다.

에너지 탄성치는 경제성장률 대비 에너지소비 증가율을 나타내는 지표이고, 에너지소비효율은 기기의 에너지 사용 성능을 나타내는 지표이며, 전력경제성 역시 전력 이용의 경제성을 따지는 별개의 개념으로서 모두 T.O.E와는 구분된다.

바나듐어택(vanadium attack)은 중유 등 연료에 포함된 바나듐 성분이 연소되며 생성된 오산화바나듐이 과열기·재열기 등 고온의 전열면에 용융 부착되어 금속 표면과 산화 피막을 침식시키는 현상으로, 대표적인 고온부식이다.

저온부식은 배기가스 온도가 낮은 절탄기·공기예열기 등에서 황산화물이 노점 이하로 응축되어 생기는 부식이고, 알칼리부식은 알칼리 성분에 의한 부식이어서 발생 부위와 메커니즘이 다르다. 단순한 산화부식 역시 용융 산화물의 부착을 전제로 하는 바나듐어택과는 구분된다.

보일러 내부(관수 계통)의 스케일이나 유지분 등 오염물을 화학적으로 제거할 때는 알칼리 세정제인 수산화나트륨(가성소다) 수용액이 널리 사용된다. 알칼리 세관은 유지류를 비누화하고 스케일 성분을 연화시켜 제거를 돕는다.

염화나트륨은 단순한 염류로 세정 효과가 거의 없고, 질소는 불활성 기체로 보존용 봉입에 쓰이며, 유황은 오히려 부식을 유발할 수 있는 물질이어서 보일러 내부 청소용으로는 적합하지 않다.