보일러 효율은 상당증발량 기준 발생열량을 연료가 공급한 열량으로 나누어 구한다.
상당증발량 환산 시 사용하는 증발잠열 539kcal/kg을 적용하면 발생열량은 이다.
연료가 공급한 열량은 이므로, 효율은 이다.
인젝터는 증기압이 낮으면 급수가 곤란해지는 장치이므로, 증기압이 낮아도 급수가 잘 이루어진다는 설명은 틀렸다.
인젝터는 증기의 분사력을 이용해 급수를 밀어 넣는 구조여서 일정 수준 이상의 증기압이 확보되어야 정상적으로 작동한다.
- 구조가 간단하다는 설명은 인젝터의 특징으로 옳다.
- 설치 공간을 적게 차지한다는 설명도 옳다.
- 급수온도가 높으면 급수가 곤란해진다는 설명도 옳다.
액화천연가스(LNG)의 주성분은 (메탄)이다.
에탄, 프로판, 부탄은 LNG에 소량 포함될 수 있는 부성분이거나 LPG의 주성분에 해당한다.
가압수식 집진장치에는 벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 충전탑 등이 속하며, 타이젠 와셔는 유수식 집진장치에 해당한다.
가압수식은 물에 압력을 가해 분사시켜 배기가스 중의 분진을 포집하는 방식이고, 유수식은 물의 흐름 자체를 이용해 포집하는 방식이라는 점에서 구분된다.
중유 예열온도가 지나치게 높으면 탄화물(카본)이 생성되기 쉽고 분무 상태가 고르지 못하며 역화가 일어나기 쉬운데, 무화 불량은 오히려 예열온도가 낮을 때 나타나는 현상이다.
예열온도가 낮으면 중유의 점도가 높은 상태로 남아 무화가 잘 이루어지지 않으므로, 예열온도가 너무 높을 때의 이상 현상으로 무화 불량을 드는 것은 옳지 않다.
고체 연료의 고위발열량에서 저위발열량을 구할 때는 연료 속 수분과 수소의 함유율을 이용한다.
수소가 연소하면서 생성되는 수분의 증발잠열을 고위발열량에서 빼주는 방식으로 저위발열량을 계산하기 때문이다.
노통 보일러에서 노통에 직각으로 설치해 노통의 전열면적을 늘리고 강도를 보강하며 관수 순환을 원활하게 하는 부재는 겔로웨이관이다.
아담슨 조인트는 노통을 이어 붙이며 열에 의한 신축을 흡수하는 이음, 브리딩 스페이스는 거싯 스테이 하단과 화실 판 사이에 두는 신축 여유 공간, 반구형 경판은 동체 끝을 막는 판으로 각각 용도가 다르다.
열량(에너지)의 단위는 J(줄), cal(칼로리), BTU(영국열량단위) 등이며, N(뉴턴)은 힘의 단위이다. N은 질량에 가속도를 곱한 F=ma의 결과로서 의 차원을 가지므로 에너지 단위가 아니다.
강철제 증기보일러의 안전밸브는 가능한 한 보일러 동체에 직접 부착해야 하므로, 직접 부착시키지 않는다는 설명은 옳지 않다.
안전밸브는 이상 압력을 신속하게 감지해 증기를 방출해야 하므로 동체에 직접 설치해 응답성을 확보하는 것이 원칙이다.
- 쉽게 검사할 수 있는 곳에 부착한다는 설명은 옳다.
- 밸브축을 수직으로 하여 부착한다는 설명도 옳다.
- 플랜지, 용접 또는 나사 접합식으로 부착한다는 설명도 옳다.
연료유 탱크의 드레인은 탱크 바닥에 고인 물이나 슬러지를 배출하기 위한 것이므로 탱크 상단이 아니라 탱크 하부(바닥)에 설치해야 한다.
탱크 상단에 드레인을 설치하면 침전된 수분이나 이물질을 효과적으로 빼낼 수 없어 드레인의 목적에 맞지 않는다.
- 저장탱크와 서비스탱크의 용량을 보일러 운전에 지장이 없도록 정한다는 설명은 옳다.
- 보기 쉬운 위치에 유면계를 설치한다는 설명도 옳다.
- 유량 이상 시 경보를 발하는 장치를 두는 것이 바람직하다는 설명도 옳다.
프로판 가스가 완전 연소하면 와 가 생성된다.
완전 연소는 연료 중의 탄소와 수소가 충분한 산소와 반응해 이산화탄소와 물로 산화되는 반응이므로, 불완전 연소의 산물인 일산화탄소나 미반응 탄화수소가 함께 남는 조합은 완전 연소의 결과로 볼 수 없다.
2요소식 수위제어는 수위와 증기유량을 검출 요소로 사용한다.
수위 신호만으로는 부하가 급변할 때 응답이 늦어질 수 있어, 증기유량 변화를 함께 검출해 급수량을 신속하게 조절하는 방식이다.
보일러 효율을 높이려면 연소실 내 온도를 낮추는 것이 아니라 적정 수준으로 높게 유지해 완전연소를 유도해야 하므로, 연소실 온도를 낮춘다는 설명은 옳지 않다.
연소실 온도가 낮으면 불완전연소가 일어나 열손실이 커지고 효율이 떨어진다.
- 보일러 장치를 최대한 효율이 높도록 설계한다는 설명은 옳다.
- 연소장치에 적합한 연료를 사용한다는 설명도 옳다.
- 공기예열기 등을 사용한다는 설명도 옳다.
보일러 전열면에 쌓인 그을음을 제거하는 장치는 수트 블로워이다.
수저 분출장치는 관수 중의 슬러지를 배출하는 장치, 절탄기는 배기가스의 여열로 급수를 예열하는 장치, 인젝터는 예비 급수장치로 각각 용도가 다르다.
주철제 보일러는 섹션의 증감으로 용량을 조절할 수 있다는 것이 특징이다.
내열성과 내식성은 우수한 편이지만 인장과 충격에는 약하고, 조립식 구조상 고압·대용량보다는 저압·소용량에 적합하므로 나머지 설명들은 옳지 않다.
과열증기를 사용하면 열효율이 증대되고 증기소비량이 줄며 배관 부식도 줄어드는 장점이 있지만, 가열장치의 열응력이 낮아지는 것은 아니다.
과열증기는 온도가 높아 오히려 가열장치에 큰 열응력을 유발할 수 있으므로, 열응력 저하를 과열증기의 장점으로 보는 것은 옳지 않다.
화염의 발열을 이용해 바이메탈로 작동하며 주로 소용량 온수보일러의 연도에 설치하는 화염검출기는 스택 스위치이다.
플레임 아이와 적외선 광전관은 화염의 빛을, 플레임 로드는 화염의 이온화 전류(도전성)를 이용하는 방식이어서 발열을 이용하는 스택 스위치와는 검출 원리가 다르다.
수위 경보기에는 맥도널식, 전극식, 마그네틱식 등이 있으며, 배플식은 수위 경보기의 종류에 해당하지 않는다.
배플(baffle)은 보일러나 연도 내부에서 가스나 유체의 흐름을 조절하는 판을 가리키는 용어로, 수위 검출 방식과는 관련이 없다.
보일러의 3대 구성요소는 본체, 연소장치, 부속장치로 나뉘며, 연소장치는 부속장치가 아니라 그 자체로 별도의 구성요소이다.
통풍장치, 급수장치, 여열장치는 모두 본체의 운전을 보조하는 부속장치에 속한다.
플레임 아이로 사용되는 소자에는 광전관, CdS cell, PbS cell 등이 있으며, CdP cell은 실제로 사용되는 화염검출 소자가 아니다.
플레임 아이는 화염이 내는 빛을 광전소자로 검출하는 방식이므로, 빛에 반응하는 실제 광전 소자들만 사용된다.
축열기는 보일러의 부하 변동에 대비하기 위해 잉여 증기를 저장했다가 부하가 커질 때 방출하는 장치이다.
통풍을 돕거나 폭발을 방지하는 장치, 증기를 한 번 더 가열하는 장치는 각각 통풍장치, 안전장치, 재열기에 해당하므로 축열기의 기능과는 다르다.
증기보일러에 설치하는 압력계의 최고 눈금은 보일러 최고사용압력의 1.5배 이상 3배 이하 범위로 정한다.
눈금 범위가 너무 좁으면 운전 중 지시바늘이 상한을 넘나들어 정확한 판독이 어렵고, 너무 넓으면 미세한 압력 변화를 읽기 어려워 이러한 범위로 규정한다.
통풍력을 크게 하려면 연돌의 단면적을 넓혀야 하므로, 단면적을 줄인다는 설명은 옳지 않다.
연돌의 단면적이 좁아지면 배기가스의 유동 저항이 커져 오히려 통풍력이 감소한다.
- 연돌의 높이를 높이는 것은 통풍력을 키우는 방법으로 옳다.
- 배기가스 온도를 높이는 것도 통풍력을 키우는 방법으로 옳다.
- 연도의 굴곡부를 줄이는 것도 저항을 줄여 통풍력을 키우는 방법으로 옳다.
액체 연료는 회분(재)이 거의 없고 연소조절이 쉬운 것이 특징이므로, 회분이 많다는 설명은 옳지 않다.
고체 연료와 달리 액체 연료는 균질한 상태로 연소하기 때문에 회분 함량이 낮고 연소 제어가 용이하다.
- 품질이 균일하여 발열량이 높다는 설명은 옳다.
- 운반·저장·취급이 쉽다는 설명도 옳다.
- 연소온도가 높아 국부과열 위험이 크다는 설명도 옳다.
시간당 손실열량은 열관류율 × 면적 × 온도차로 구한다.
이므로 이다.
1보일러 마력은 상당증발량 기준으로 15.65kg/h에 해당한다.
이는 100℃의 물 15.65kg을 1시간 동안 같은 온도의 증기로 증발시키는 데 필요한 열량을 기준으로 정한 단위이다.
보일러 전열면적은 실제 증발량을 증발율로 나누어 구한다.
실제 증발량 40t/h는 40,000kg/h이므로, 계산하면 전열면적은 약 500m²이다.
시퀀스제어는 미리 정해진 순서에 따라 각 단계를 차례로 진행하는 제어 방식이다.
보일러 자동제어에서 점화·급수·연소 등의 동작을 정해진 순서대로 자동 진행시키는 것이 대표적인 예이다.
- 결과가 원인이 되어 다음 단계로 진행되는 방식은 피드백제어의 특징이다.
- 목표값이 시간에 따라 변하거나 일정하게 유지되는 것은 목표값의 종류(추종제어·정치제어)에 대한 설명으로 시퀀스제어의 정의와는 다르다.
노내가 부압(負壓) 상태로 유지되는 것은 일반적인 보일러 운전조건으로, 화염 점멸 등 연소 불안정의 원인으로 보기 어렵다.
- 연료의 점도가 높으면 무화가 불량해져 연소가 불안정해진다.
- 연료 속에 수분이 섞이면 순간적인 소화·재착화가 반복되어 화염이 흔들린다.
- 연료 공급이 일정하지 않으면 화염의 크기와 형태가 변하며 불안정해진다.
따라서 위와 달리 노내 부압 상태에서의 연소는 불안정 연소의 원인에 해당하지 않는다.
공기예열기에서 가장 주의해야 할 부식은 저온부식이며, 고온부식이 아니다.
배기가스 중의 유황성분이 산화되어 생긴 SO₃가 수분과 결합해 황산이 되고, 이는 노점(露點) 이하의 저온 금속면에 응축되어 부식을 일으킨다.
따라서 공기 입구·출구부에서 문제가 되는 것은 저온부식이지 고온부식이 아니므로 해당 설명은 옳지 않다.
회전이음이라고도 불리며, 2개 이상의 엘보를 조합해 이음부의 나사 회전으로 배관의 신축을 흡수하는 것은 스위블형 신축이음쇠이다.
- 루프형은 관을 구부려 만든 원형 루프의 휨을 이용한다.
- 벨로우즈형은 주름관(벨로우즈)의 신축을 이용한다.
- 슬리브형은 슬리브의 미끄럼 운동으로 신축을 흡수한다.
단열재는 열전도율이 작아야 단열 효과가 크다.
- 비중이 크면 무겁고 열전도율도 커지는 경향이 있어 바람직하지 않다.
- 흡수성이 크면 습기를 머금어 단열 성능이 떨어진다.
- 가연성이면 화재 위험이 있어 단열재로 부적합하다.
재료불량은 보일러를 제작할 때 사용된 재료 자체의 결함으로, 사용자의 취급 부주의와는 관계가 없다.
- 과열은 저수위 방치 등 취급 소홀로 발생한다.
- 부식은 수처리·보존관리 소홀 등 취급 부주의로 진행된다.
- 압력초과는 안전장치 점검·조작 소홀 등 취급 부주의로 발생한다.
보온재 등 피복물을 제거하여 본체 외면의 부식·누설 여부를 확인하는 항목은 보일러 바깥쪽을 대상으로 하는 외부검사에 해당하며, 내부검사 항목이 아니다.
내부검사는 보일러의 물측·연소가스측 내부를 열어 보고 확인하는 검사로, 다음과 같은 항목이 이에 해당한다.
- 스케일을 제거한 뒤 관의 부식, 관 끝부분의 손상·취화·빠짐 여부를 확인하는 것
- 노벽 보호부분의 균열·파손 등 사용상 지장 여부를 확인하는 것
- 연소실 내부에서 버너·스토커의 부적정 설치운전으로 인한 국부적 열집중 흔적이 없는지 확인하는 것
따라서 내용물의 외부유출과 본체 부식을 피복물 제거까지 하여 확인하는 항목만 성격이 다르다.
배관의 식별표시는 물질표시·상태표시·식별색으로 구성되며, 유체의 종류와 상태를 한눈에 알아볼 수 있게 하기 위한 것이다.
지지하중은 배관을 지지하는 구조 설계에 관한 사항으로, 식별표시의 목적과는 관계가 없다.
증기난방 중력환수식 배관에서 복관식은 증기관과 환수관이 분리되어 있어 응축수의 흐름을 완만하게 유도하면 되므로, 환수관의 기울기는 1/200 정도의 순 기울기로 시공하는 것이 적당하다.
단관식은 증기와 응축수가 같은 관을 역방향으로 흘러야 하므로 이보다 급한 기울기(1/100 정도)가 필요하다.
스테인리스강관은 탄소강관에 비해 두께가 얇고 가벼워 운반과 시공이 쉽다는 장점이 있다.
- 내열성뿐 아니라 내식성도 탄소강관보다 우수하다.
- 기계적 성질(강도)도 탄소강관에 비해 떨어지지 않고 우수한 편이다.
- 내한성이 좋아 한랭지 배관에도 사용할 수 있다.
리프트 피팅을 이용해 환수관을 세워 응축수를 흡상시킬 때, 1단의 흡상 높이는 1.5m 이내로 하는 것이 적당하다.
흡상 높이가 너무 크면 진공펌프의 흡인력만으로 응축수를 끌어올리기 어려워지므로, 필요한 경우 여러 단으로 나누어 설치한다.
물과 증기의 비중차는 압력이 높아질수록 작아져 자연순환력이 약해지므로, 이를 보완하기 위해 순환펌프로 강제 순환시키는 것이 강제순환식이다.
해당 설명은 이를 반대로 압력이 적어질수록 비중차가 적어진다고 서술하여 방향이 틀렸다.
- 자연순환식은 드럼과 다수의 수관으로 순환회로를 구성한다는 설명은 옳다.
- 자연순환식에 곡관을 사용하는 형식이 널리 쓰인다는 설명도 옳다.
- 강제순환식의 순환펌프를 순환회로 중에 설치한다는 설명도 옳다.
연소용 공기를 과잉으로 많이 공급하면 배기가스량이 늘어 배기손실이 커지고 보일러 효율이 오히려 떨어진다.
따라서 완전연소를 위해서는 필요 이상의 과잉공기가 아니라 적정한 공기비를 유지해야 한다.
- 수위를 안전저수위 이하로 두지 않도록 점검하는 것은 올바른 주의사항이다.
- 증기압력이 일정하도록 연료공급을 조절하는 것도 올바른 주의사항이다.
- 연소량을 늘릴 때 통풍량을 먼저 증가시키는 것도 올바른 순서이다.
방열기의 방열량은 방열계수에 방열기 내 온수와 실내의 온도차를 곱해 구한다.
계산하면 방열량은 504kcal/m²·h이다.
보일러 건식보존법의 가스봉입방식(기체보존법)에서는 질소(N₂)가스를 봉입하여 보일러 내부를 불활성 분위기로 유지함으로써 부식을 방지한다.
질소는 산소와 달리 금속을 산화시키지 않으므로 장기간 휴지하는 보일러의 부식 방지에 적합하다.
수주관에 설치된 수주연락관의 체크밸브(콕)는 열려 있어야 실제 보일러 동체의 수위가 수면계에 정확히 전달된다.
해당 설명은 이를 반대로 닫혀 있는지 확인한다고 서술하고 있어 틀렸다.
- 증기압력이 남아있을 때 수면계 기능시험으로 정상 여부를 확인하는 것은 올바른 점검 절차이다.
- 2개의 수면계 수위를 비교해 동일한지 확인하는 것도 올바른 점검 절차이다.
- 유리관이 더러워졌을 때 청소·교환하는 것도 올바른 조치이다.
온수난방은 증기난방에 비해 방열면적과 배관경이 더 커야 하므로 시설비가 오히려 많이 든다.
해당 설명은 이를 반대로 적게 되어 시설비가 적어진다고 서술하여 틀렸다.
- 난방부하 변동에 따라 온도조절이 쉬운 것은 온수난방의 장점이 맞다.
- 실내 쾌감도가 비교적 높은 것도 온수난방의 장점이 맞다.
- 밀폐식일 경우 배관 부식이 적어 수명이 긴 것도 옳은 설명이다.
정전이 발생하면 전원 차단, 연료공급 정지, 주증기밸브 차단 등으로 보일러를 안전하게 정지시키는 것이 우선이다.
안전밸브는 압력이 설정치를 초과할 때 자동으로 작동하는 안전장치이며, 정전 시 이를 임의로 열어 증기를 분출시키는 것은 정상적인 조치 절차가 아니다.
증기난방 환수관의 수평배관에서 관경이 가늘어질 때 편심 리듀셔를 사용하는 것은, 관 하단을 수평으로 맞춰 응축수가 관 하부에 고여 체류하는 것을 방지하기 위함이다.
동심 리듀셔를 사용하면 관 하부에 단차가 생겨 응축수가 그 자리에 고이므로, 환수관에는 편심 리듀셔가 적합하다.
온수난방 복관식은 공급관과 환수관을 별도로 배관하므로 단관식보다 배관 설비비가 더 많이 든다.
해당 설명은 이를 반대로 적게 든다고 서술하여 틀렸다.
- 역귀환 방식의 배관을 적용할 수 있다는 것은 복관식의 특징이 맞다.
- 각 방열기에서 밸브로 발열량을 임의 조정할 수 있다는 것도 옳다.
- 온도변화가 적어 안정성이 높다는 것도 복관식의 장점이 맞다.
개방식 팽창탱크는 대기에 개방되어 있어 압력이 항상 대기압으로 유지되므로 압력계가 필요 없다. 반면 배기관은 과열된 물이나 증기를 배출하고, 급수관은 물을 보충하며, 팽창관은 가열로 인한 팽창수를 받아들이는 필수 구성요소다.
중앙식 급탕법은 하나의 가열장치에서 건물 전체에 온수를 공급하므로 배관 길이가 길어져 열손실이 오히려 커진다.
해당 설명은 이를 반대로 배관길이가 짧아 열손실이 적다고 서술하여 틀렸다.
- 기구의 동시이용률을 고려해 가열장치 총용량을 줄일 수 있다는 것은 중앙식의 장점이 맞다.
- 기계실에 다른 설비와 함께 설치되어 관리가 용이하다는 것도 옳다.
- 설비규모가 크고 복잡해 초기 설비비가 비싸다는 것도 중앙식의 단점으로 옳다.
팽출(膨出)은 보일러 본체(동체·노통 등)가 화염에 과열되어 내압을 견디지 못하고 외부로 볼록하게 부풀어 오르는 현상을 말한다.
주로 과열된 부분의 강도가 저하되면서 압력을 견디지 못해 발생한다.
- 노통·화실이 외측 압력에 눌려 쭈그러지는 현상은 압궤이다.
- 강판 속 가스가 화염 접촉으로 부풀어 표면이 부분적으로 부풀어 터지는 것은 블리스터에 해당한다.
보일러는 정격용량 이내에서 운전해야 하며, 증기 수요가 늘었다고 해서 정격한도를 초과하여 운전해서는 안 된다.
정격을 초과하는 운전은 과열·압력초과 등 사고 위험을 높인다.
- 작업 환경에 맞는 운전기준을 설정해 두는 것은 올바른 준비 사항이다.
- 사용처에 필요한 증기를 안정적으로 공급하는 것도 올바른 유의사항이다.
- 제작사 취급설명서의 지시에 따르는 것도 당연히 지켜야 할 사항이다.
부하를 급격히 증가시켜 증기실의 부하율을 높이는 것은 오히려 캐리오버(기수공발)를 유발하는 요인이며, 방지 대책이 될 수 없다.
- 압력을 규정압력으로 유지하는 것은 캐리오버 방지에 도움이 된다.
- 수면을 비정상적으로 높게 유지하지 않는 것도 방지 대책이 맞다.
- 보일러수의 유지분·용해고형물 등 불순물을 제거하는 것도 방지 대책이 맞다.
보일러 수압시험을 할 때 시험수압은 규정된 압력의 6%를 초과하지 않는 범위에서 유지하도록 되어 있다(출제 당시 검사기준).
시험 중 규정치를 크게 초과하는 압력이 걸리면 본체에 무리한 응력이 가해질 수 있으므로 압력 상승폭을 제한한다.
증기배관 내에 응축수가 고여 있는 상태에서 밸브를 급격히 열어 증기를 빠르게 흘려보내면, 응축수 덩어리가 증기에 밀려 관벽에 급격히 부딪히면서 수격작용(water hammer)이 발생한다.
수격작용은 배관과 부속품에 큰 충격압을 가해 파손을 일으킬 수 있으므로, 증기밸브는 서서히 열어 응축수를 먼저 배출시켜야 한다.
에너지법에 따른 에너지기술개발사업비는 에너지 관련 연구인력 양성, 에너지 절약과 효율 향상, 에너지사용에 따른 대기오염 저감 기술개발, 개발 성과의 보급·홍보 등에 사용된다.
온실가스 배출을 늘리기 위한 기술개발은 법의 취지와 정반대이므로 사업비 사용 대상이 될 수 없다.
에너지이용 합리화법령에 따라 산업통상자원부장관은 연간 2만 석유환산톤(TOE) 이상의 에너지를 사용하는 자에게 에너지 저장의무를 부과할 수 있다.
이는 에너지 다소비 사업자를 대상으로 비상시 에너지 수급 안정을 도모하기 위한 규정이다.
신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법에서 정한 신에너지·재생에너지에는 태양에너지, 풍력, 수소에너지, 연료전지, 바이오에너지, 지열 등이 포함된다.
원자력에너지는 핵분열을 이용하는 에너지로, 이 법이 정한 신·재생에너지의 범위에 해당하지 않는다.
에너지다소비업자는 매년 1월 31일까지 전년도의 에너지 사용량, 전년도의 제품 생산량, 에너지사용 기자재의 현황 등을 신고해야 한다.
해당 연도의 에너지관리진단 현황은 아직 진행되지 않은 사항으로, 전년도 실적을 대상으로 하는 신고 항목과는 관계가 없다.
저탄소 녹색성장 기본법령에서는 2020년 온실가스 배출량을 2020년 배출전망치(BAU) 대비 100분의 30 감축하는 것을 목표로 규정하였다(출제 당시 기준이며, 현재는 탄소중립기본법 체계로 개편되었다).
이는 실제 배출량을 기준으로 한 절대 감축이 아니라, 감축 조치가 없을 때 예상되는 배출전망치를 기준으로 한 상대적 감축 목표라는 점이 핵심이다.
에너지이용 합리화법의 목적은 에너지의 효율적 이용 증진과 에너지 수급 안정, 에너지 소비로 인한 환경피해 감소 등이다.
에너지 소비 촉진은 오히려 법의 취지와 반대되는 것으로, 이 법의 목적과는 거리가 멀다.