12년 3회차

노통의 강도가 약한 부분을 보강하기 위해 약 1m 간격으로 설치하는 이음을 아담슨 조인트라고 한다.

노통 신축에 따른 응력을 분산시켜 노통 파손을 방지하는 역할을 한다.

점도가 높은 중유는 그대로는 잘 연소되지 않아 버너로 미세하게 분무(무화)시켜 표면적을 넓힌 뒤 연소시키는 무화연소방식을 적용한다.

톨루엔·등유·경유처럼 점도가 낮고 휘발성이 큰 연료는 가열하여 기화시킨 뒤 태우는 기화연소방식에 적합하다.

프리퍼지 인터록은 점화 전에 노 내 잔류가스를 배출하기 위해 송풍기를 일정 시간 가동시키는 조건과 직접 관련된다.

저수위 인터록은 수위, 불착화 인터록은 점화 여부, 저연소 인터록은 저연소 상태 유지와 관련된 안전장치로 송풍기 작동과의 관련성은 상대적으로 낮다.

노통 보일러는 원통형 보일러에 속하며 수관식 보일러의 종류가 아니다.

다쿠마 보일러, 라몽트 보일러, 슐처 보일러는 모두 수관을 이용해 증기를 발생시키는 수관식 보일러이다.

벨로즈형은 신축이음에 쓰이는 형식으로 기수분리기의 종류에 해당하지 않는다.

기수분리기는 스크레버형, 사이클론형, 배플형 등으로 구분되며 증기 중에 섞인 수분을 분리하는 장치이다.

수관식 보일러는 수관의 관경이 작아 급수의 순도가 나쁘면 오히려 스케일이 쉽게 부착되므로, 급수 순도가 나빠도 스케일이 잘 발생하지 않는다는 설명은 수관식 보일러의 장점과 반대된다.

실제 수관식 보일러는 관경이 작아 고압에 잘 견디고 전열면적이 커서 증기 발생이 빠르며, 과열기·공기예열기 설치도 용이하다는 장점이 있는 대신 철저한 급수처리가 요구된다.

물의 임계점은 압력 약 $225.65\ \mathrm{kgf/cm^2}$, 온도 약 $374.15\,^\circ\mathrm{C}$로 알려져 있다.

이 압력을 넘으면 액체와 기체의 구분이 사라지는 초임계 상태가 되므로, 물의 임계압력으로는 이 값이 옳다. 보기에 함께 나온 374.15라는 값은 임계온도(℃)에 해당하는 수치여서 혼동하지 않도록 주의한다.

상당증발량은 실제증발량에 발생증기엔탈피와 급수엔탈피의 차를 곱한 뒤 539(kcal/kg)로 나누어 구한다.

급수온도 21℃의 급수엔탈피는 약 21kcal/kg으로 볼 수 있다.

$G_e = 14000 \times \dfrac{635-21}{539}$

계산하면 $G_e \approx 15948\ \mathrm{kg/h}$가 된다.

스프링식 안전밸브의 저양정식은 밸브의 양정이 밸브시트 구경의 $\dfrac{1}{40}$ 이상 $\dfrac{1}{15}$ 미만인 것을 말한다.

양정 비율이 이보다 크면 고양정식·전양정식으로 구분되며, 저양정식은 상대적으로 밸브가 조금만 열리는 형식이다.

인젝터는 증기압력이 낮을 때 급수 흡입·토출 성능이 떨어져 작동불량이 발생하기 쉬우며, 증기압력이 높은 경우는 오히려 인젝터 작동에 유리한 조건이라 작동불량의 원인과는 거리가 멀다.

• 내부 부품이 마모되면 흡입력이 떨어져 작동불량이 생긴다.
• 노즐에 이물질이 끼면 증기·급수 통로가 막혀 작동불량이 생긴다.
• 체크밸브가 고장 나면 급수가 역류해 작동불량이 생긴다.

압력계에는 안지름 6.5mm 이상의 사이폰관 또는 이와 동등한 작용을 하는 장치를 설치하도록 정하고 있으므로, 안지름 12.7mm 이상이라는 설명은 옳지 않다.

사이폰관 안에 고인 물이 고온의 증기가 압력계에 직접 닿는 것을 막아 부르동관의 열 손상을 방지한다.

나머지 설명대로 압력계는 증기실의 눈금이 잘 보이는 위치에 부착하고, 콕의 핸들이 수직인 증기관과 같은 방향일 때 열린 상태여야 하며, 증기온도가 210℃를 넘으면 황동관·동관을 사용해서는 안 된다.

분젠형 버너는 가스와 공기를 노즐 내부에서 미리 섞어 연소시키는 내부혼합형(예혼합형) 버너로, 외부혼합형 가스버너의 종류에 해당하지 않는다.

스크롤형, 센터파이어형, 다분기관형은 가스와 공기를 노 안에서 혼합·연소시키는 외부혼합형 버너의 대표적인 형태이다.

보일러 분출은 열부하가 가장 낮을 때 실시하는 것이 원칙이므로, 연속가동 중 열부하가 가장 높을 때 분출한다는 설명은 적절한 분출시기와 맞지 않는다.

보일러 가동 직전, 프라이밍·포밍이 발생했을 때, 관수가 농축되었을 때는 모두 분출이 필요한 상황이다.

보일러 자동제어의 신호전달방식은 공기압식, 유압식, 전기식으로 구분되며, 자석식이라는 신호전달방식은 존재하지 않는다.

환산증발배수는 매시간의 환산증발량을 매시간의 연료 소비량으로 나눈 값으로, 연료 1kg으로 상당증발량 기준 증기를 얼마나 발생시켰는지를 나타내는 지표이다.

증기의 보유열량을 실제연소열로 나눈 값이나 전열면적으로 나눈 값은 각각 보일러 효율, 전열면 증발률 등 다른 지표를 나타내므로 환산증발배수의 정의와는 다르다.

오일버너는 버너용량이 보일러 용량보다 크거나 같아야 최대부하에서도 안정적으로 연소시킬 수 있으므로, 버너용량이 보일러 용량보다 적을 것이라는 설명은 버너 선정 기준과 맞지 않는다.

노의 구조에 적합해야 하고 부하변동에 따른 유량조절 범위를 고려해야 하며, 자동제어 방식과 버너 형식의 관계도 함께 검토해야 한다.

보일러 자동제어에서 급수제어는 F.W.C(Feed Water Control)로 표기한다.

A.B.C는 보일러 자동제어 전체, S.T.C는 증기온도제어, A.C.C는 자동연소제어를 가리켜 급수제어와는 대상이 다르다.

공기비가 필요 이상으로 커지면 연소에 쓰이지 않는 과잉공기가 많아져 배기가스량이 늘어나고, 이로 인해 배기가스가 가져가는 열손실이 증가한다.

반대로 불완전연소나 미연소, 역화의 위험은 공기비가 부족할 때 나타나는 문제여서 공기비가 많은 경우의 단점과는 맞지 않는다.

등유·경유·중유·석탄 중에서는 정제도가 높고 경질인 등유의 단위 중량당 발열량이 가장 크다.

일반적으로 연료가 중질화(중유·석탄 방향)될수록 단위 중량당 발열량은 낮아지는 경향을 보인다.

육상용 보일러 열정산에서는 증기의 건도가 98% 이상인 경우를 시험 원칙으로 한다.

건도가 이보다 낮으면 증기 중 수분 비율이 커져 정확한 열정산이 어려워지기 때문이다.

환원염은 연소용 산소가 부족한 상태에서 생기는 화염으로, 불완전연소로 인해 미연소 성분(그을음·일산화탄소 등)이 남아 있는 화염을 말한다.

반대로 공기(산소)가 충분하거나 과잉으로 공급되어 완전연소에 가까운 화염은 산화염이라 부른다.

3요소식 급수제어는 수위, 증기유량, 급수유량 세 가지 신호를 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.

따라서 공기압은 연소제어 계통의 값일 뿐 급수제어와는 직접 관련이 없어, 3요소식의 검출 대상에 포함되지 않는다.

물질의 온도 변화 없이 상(고체·액체·기체) 변화에만 쓰이는 열량을 잠열이라 한다. 예를 들어 물이 100℃에서 수증기로 바뀔 때 흡수하는 증발잠열이 대표적이다.

반면 온도 변화에 쓰이는 열은 현열이라 하며, 단위 질량당 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량은 비열이다.

충전탑(packed tower)은 세정액(물 등)을 충전재 표면에 흘려 배기가스와 접촉시켜 분진과 유해가스를 함께 포집하는 장치로, 세정식(습식) 집진법에 해당한다.

여과식은 필터로, 관성력식·중력식은 입자의 운동특성을 이용해 건식으로 분진을 분리하는 방식이라 충전탑과는 원리가 다르다.

급유탱크(저장탱크)에서 서비스탱크까지 연료를 옮기는 펌프는 이송펌프(transfer pump)라 하고, 서비스탱크에서 버너까지 연료를 공급하는 펌프를 급유펌프라 한다. 따라서 급유탱크에서 버너까지 바로 연료를 공급하는 펌프를 수송펌프라 한다는 설명은 옳지 않다.

급유펌프가 점성이 있는 기름을 다루므로 기어펌프·스크루펌프 등 회전식 펌프를 주로 쓰는 점, 용량을 서비스탱크 1시간분 급유 기준으로 잡는 점, 구동 전동기에 여유율을 두는 점은 일반적으로 맞는 설명이다.

보일러 연소실 열부하(heat release rate per unit volume)는 연소실의 단위 부피당 시간당 발생하는 열량을 나타낸다. 연소실의 체적에 대한 열 발생 강도를 의미하므로 단위는 kcal/(m³·h)이다. 보기 2번(kcal/m²)은 표면 열유속, 3번(kcal/h)은 총 열량, 4번(kcal/kg)은 단위 질량당 열량으로 모두 연소실 열부하의 정의와 맞지 않는다.

과열도는 과열증기의 온도와 그 압력에서의 포화증기 온도의 차이를 말한다.

과열증기는 포화증기에 추가로 열을 가해 온도를 더 높인 증기이므로, 과열도가 클수록 습분이 없는 건조한 증기에 가까워진다.

기수드럼 2~3개와 수드럼 1~2개를 두고, 다수의 수관 양 끝을 구부려 각 드럼에 수직으로 결합한 구조는 스터링(Stirling) 보일러의 특징이다.

드럼이 여러 개이고 관이 굽어 있어 열팽창에 유리하며, 자연순환식 수관 보일러 중 대표적인 형식으로 꼽힌다.

연료 중 유황(S) 성분이 연소하면 SO₂·SO₃가 생기고, 이것이 절탄기·공기예열기처럼 온도가 낮은 전열면에서 수증기와 결합해 황산(H₂SO₄)이 되어 금속을 부식시키는데, 이를 저온부식이라 한다.

반대로 연료 중 바나듐(V) 성분에 의해 고온부에서 생기는 부식은 고온부식이라 하여 유황에 의한 저온부식과 구분된다.

리프트 피팅은 진공환수식 난방에서 환수주관이 진공펌프(보일러)보다 낮아 응축수를 그대로 흘려보낼 수 없을 때, 진공펌프의 흡인력으로 응축수를 위로 끌어올리기 위해 설치하는 이음이다. 따라서 방열기가 보일러보다 위쪽에 있는 경우에 적용한다는 설명은 옳지 않다.

하트포드 접속법으로 보일러수 역류를 막는 점, 증기트랩으로 응축수와 증기를 분리하는 점, 방열기에는 열동식 트랩을 응축수량이 많은 증기관에는 버킷트랩 등 다량 트랩을 쓰는 점은 일반적으로 맞는 설명이다.

주증기 밸브는 서서히 열어야 하며, 급격히 열면 수격작용(워터해머)이나 배관 손상의 우려가 있다. 따라서 빨리 열고 만개 후 유지한다는 설명은 옳지 않다.

드레인을 미리 빼고 소량의 증기로 배관을 예열한 뒤 밸브를 여는 것, 완전히 연 다음 약간 되돌려 놓는 것은 표준적인 송기 절차에 해당한다.

규조토는 규조류의 껍질이 퇴적되어 만들어진 다공질 보온재로, 다른 보온재에 비해 단열 효과는 낮은 편이지만 안전사용온도가 약 500℃ 정도여서 파이프·탱크·노벽 등에 널리 쓰인다.

암면과 그라스울은 규조토보다 단열 성능이 좋은 무기질 보온재이고, 펠트는 안전사용온도가 100℃ 안팎에 그치는 유기질 보온재라 500℃급 사용처와 맞지 않는다.

소다보링은 신설 보일러 내부에 남은 페인트·유지·녹 등을 제거하기 위해 알칼리성 약액을 넣고 끓이는 작업으로, 탄산나트륨·수산화나트륨·제3인산나트륨 등이 사용된다.

불화수소산(HF)은 강산성 물질로 스케일 제거 등 산세정에 쓰이는 것이지, 알칼리성 소다보링 약액 조성에는 포함되지 않는다.

회전이음, 지블이음으로도 불리는 신축이음은 스위블형(swivel joint)이다. 엘보를 조합해 나사 이음부의 회전으로 배관의 신축을 흡수하는 방식으로, 주로 증기·온수난방용 배관에 사용된다.

벨로스형은 주름관, 슬리브형은 미끄럼 이동, 루프형은 배관을 곡관 형태로 구부려 신축을 흡수하는 방식으로 원리가 다르다.

저압증기난방은 증기압력이 낮아(약 0.15~0.35kgf/cm²) 증기 누설 우려가 적고 방열기 표면 온도도 비교적 낮은 편이지만, 압력이 낮은 만큼 장거리 증기 수송에는 불리하다.

장거리 수송이 가능한 것은 오히려 압력이 높아 비체적이 작고 유속을 크게 낼 수 있는 고압증기난방의 특징이다.

보온재는 크게 무기질과 유기질로 나뉘는데, 규조토는 광물질을 원료로 하는 무기질 보온재이다.

펠트, 코르크, 기포성 수지는 동식물성·합성수지 원료를 사용하는 유기질 보온재로 분류된다.

글라스울(유리섬유) 보온통의 안전사용(최고)온도는 $300\ ^\circ\mathrm{C}$ 정도로 본다.

같은 무기질이라도 암면은 400~600℃급, 규조토는 500℃급으로 사용 상한이 서로 다르므로 보온재별 안전사용온도는 구분해서 외워 두는 것이 좋다.

배관재료를 화학적 성질 측면에서 선택할 때는 수송 유체에 대한 관의 내식성, 유체와 관의 화학반응에 따른 변질 여부, 매설 시 토질과의 화학반응 등을 고려해야 한다.

반면 지리적 조건에 따른 수송 문제는 배관 경로·시공성 등 물리적·지형적 요인에 해당해 화학적 성질과는 관계가 먼 항목이다.

온수난방은 온수 온도에 따라 저온수식과 고온수식으로 나뉘는데, 저온수 난방에서는 일반적으로 $60\sim90\ ^\circ\mathrm{C}$ 정도의 온수를 사용한다.

100℃를 넘는 고온수를 쓰려면 배관계통을 가압하여 비등을 막아야 하므로, 이는 고온수 난방(밀폐 가압식)의 영역에 해당한다.

압축이음(플레어 이음)은 동관 끝을 나팔 모양으로 넓히고 압축이음쇠(플레어 너트)로 체결하는 방식으로, 진동에 의한 풀림을 막기 위해 더블너트를 쓰기도 하며 점검·보수가 필요한 곳에서 분해·조립이 쉬운 장점이 있다.

다만 이 이음 방식을 플랜지 이음이라 부르지는 않는다. 플랜지 이음은 두 관 끝에 플랜지를 붙여 볼트로 체결하는 별개의 이음 방식이다.

강철제 증기보일러는 최고사용압력이 $0.43\,\mathrm{MPa}$(약 4.3kgf/cm²) 이하인 경우, 수압시험압력을 최고사용압력의 2배로 한다.

$4\,\mathrm{kgf/cm^2} \times 2 = 8.0\,\mathrm{kgf/cm^2}$이므로, 이 보일러의 수압시험압력은 8.0kgf/cm²가 된다.

신설 보일러는 사용 전에 노벽(내화물)을 충분히 건조시켜야 하며, 습기가 남은 상태로 가동하면 급격한 가열로 균열·박리가 발생할 수 있다. 따라서 습기가 약간 남아 있도록 한다는 설명은 옳지 않다.

연도의 배플·그을음 제거기·댐퍼 상태 점검, 기수분리기 등 부속품의 부착 상태 및 이물질 잔류 여부 확인, 압력계·수위제어기·급수장치 접속부의 누설·풀림·콕 개폐 확인은 신설 보일러 사용 전 점검사항으로 타당하다.

보일러의 용량(능력)을 나타내는 지표로는 상당증발량, 보일러 마력, 전열면적 등이 쓰인다.

연료사용량은 보일러가 소비하는 연료의 양을 나타낼 뿐 보일러 자체의 용량을 표시하는 지표로는 적합하지 않다.

진공환수식은 진공펌프로 환수관 내를 감압하여 응축수를 강제로 흡인하므로, 환수관 직경을 작게 할 수 있고 방열기 설치 위치의 제약도 적으며 방열량 조절 범위도 넓다.

다만 진공을 이용해 강제로 순환시키는 방식이므로 중력식이나 기계식보다 증기 순환이 오히려 빠르다. 순환이 느리다는 설명은 옳지 않다.

안전밸브의 호칭지름은 원칙적으로 25A 이상으로 하되, 소용량 강철제·주철제 보일러, 최고사용압력이 낮은 소형 보일러, 최대증발량 5t/h 이하의 관류보일러 등 예외에 해당하면 호칭지름 20A 이상으로 할 수 있다.

이때 전열면적을 기준으로 한 예외는 전열면적이 2m² 이하인 소형 보일러에 적용되는 것이므로, 전열면적 50m² 이하의 증기보일러까지 20A로 할 수 있다는 설명은 옳지 않다. 50m²급이면 이미 상당한 규모의 보일러여서 예외 대상이 될 수 없다.

출제 당시 열사용기자재 검사기준을 기준으로 한 설명이며, 세부 수치는 이후 개정될 수 있으므로 현행 기준을 함께 확인하는 것이 좋다.

복사난방은 방열기가 없어 바닥면 이용도가 높고, 대류가 적어 바닥의 먼지가 잘 상승하지 않으며, 열용량이 커서 외기온도 급변에 대한 온도조절이 어려운 특징이 있다.

하지만 바닥이나 벽체에 코일 배관을 매설해야 하므로 배관 길이가 길어지고 시공이 까다로워 설비비가 많이 드는 편이다. 배관길이가 짧아 설비비가 적게 든다는 설명은 옳지 않다.

빔에 턴버클을 연결해 파이프 아래 부분을 받쳐 매다는 형태로, 수직 방향 변위가 없는 곳에 사용하는 지지 장치는 리지드 행거이다.

리지드 서포트는 위에서 매다는 것이 아니라 아래에서 배관을 받치는 지지대이고, 스프링 서포트는 수직 변위가 있는 곳에, 스토퍼는 배관의 이동을 구속하는 데 사용되어 용도가 다르다.

포장된 지표면(도로면 등)을 기준으로 배관 장치의 높이를 표시할 때 사용하는 기호는 GL(Ground Level)이다.

참고로 BOP·TOP은 배관 자체의 바닥·꼭대기를 기준으로, FL은 건물의 바닥면(Floor Level)을 기준으로 높이를 표시할 때 쓰인다.

기름연소 보일러를 수동으로 점화할 때 5초 이내에 착화되지 않으면, 연료밸브를 더 열거나 그대로 계속 시도하지 말고 불착화 원인을 완전히 제거한 뒤 프리퍼지 등 처음 단계부터 재점화 조작을 해야 한다.

착화가 안 된 상태에서 연료나 분무용 증기·공기를 더 공급하면 미연소 연료가 노 내에 쌓여 폭발성 혼합기를 형성할 위험이 있다.

탁수를 침전지에서 가라앉혀 분리하는 침전법, 침전속도가 느린 경우 여과기로 급수를 통과시키는 여과법, 미세 입자를 뭉쳐 침전·여과가 쉽도록 하는 응집법은 순환계통외(급수) 처리의 대표적인 방법이다.

증류법은 양질의 급수를 얻을 수 있지만 에너지 소모가 커 비용이 많이 들기 때문에 일반적으로 널리 쓰이는 방법은 아니다. 경제적이어서 많이 사용한다는 설명은 옳지 않다.

연료소모량은 보일러 정격출력을 연료의 저위발열량과 보일러 효율의 곱으로 나누어 구한다.

$\text{연료소모량} = \dfrac{7500\ \mathrm{kcal/h}}{9500\ \mathrm{kcal/kg} \times 0.85} \approx 0.93\ \mathrm{kg/h}$

괄호에 들어갈 값은 140%이다.

철금속가열로 설치검사 기준은 송풍기 용량을 정격부하에서 필요한 이론공기량의 140%를 공급할 수 있는 용량으로 규정한다. 실제 연소에서는 연료와 공기가 완전히 혼합되지 않아 이론공기량만으로는 완전연소가 되지 않으므로 과잉공기 여유분을 포함한 용량을 요구하는 것이다.

12년 출제 당시 기준이며, 이런 규정 수치는 계산으로 유도되지 않으므로 값 자체를 외워 두는 편이 낫다.

저수위는 급수장치의 능력 부족, 분출밸브 이상으로 인한 보일러수 누설, 수면계의 막힘·고장으로 인한 오작동 등에 의해 발생한다.

반면 증기 토출량(사용량)이 과소한 경우는 오히려 급수 대비 소비가 적어 수위가 유지되거나 상승하는 쪽에 가까우므로, 저수위의 직접적인 원인으로 보기 어렵다.

중유예열기의 가열온도가 낮으면 기름의 점도가 충분히 낮아지지 않아 무화 상태가 불량해지고, 이로 인해 그을음·분진이 늘고 화염이 한쪽으로 치우치는 불길 치우침이 나타날 수 있다.

반대로 기름의 분해(탄화)는 가열온도가 지나치게 높을 때 나타나는 현상이므로, 가열온도가 낮을 때 발생하는 현상으로는 해당하지 않는다.

펌프, LED 조명기기, 산업·건물용 보일러는 고효율에너지인증대상기자재에 포함된다. 전력용 변압기는 최저소비효율기준 등을 적용받는 효율관리기자재이므로 고효율 인증대상이 아니다.

검사대상기기의 검사 중 구조검사는 제조 단계에서 기기의 구조가 기준에 맞는지 확인하는 검사여서, 설치검사·설치장소변경검사·계속사용검사처럼 사용 기간에 따라 갱신이 필요한 유효기간 개념이 적용되지 않는다.

이는 출제 당시(2012년) 열사용기자재 관련 규정을 기준으로 한 설명이며, 이후 관련 규정과 검사 명칭이 개정되었으므로 현행 기준은 별도로 확인하는 것이 좋다.

에너지법에서 정의하는 에너지는 연료·열·전기를 말한다.

풍력은 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 등에서 다루는 에너지원의 한 종류이지만, 에너지법상의 에너지 정의에는 포함되지 않는다. 이는 출제 당시 법령 기준의 설명이다.

신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법에서 정의하는 지열에너지 설비는 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 변환시켜 에너지를 생산하는 설비를 말한다.

바람을 이용한 발전은 풍력 설비, 물의 유동에너지를 이용한 발전은 수력 설비, 폐기물을 변환시켜 연료·에너지를 만드는 것은 폐기물에너지 설비로 각각 별도로 구분된다.

에너지다소비업자의 정기신고 대상은 전년도 실적과 해당 연도(당해연도)의 계획에 한정되며, 여러 해에 걸친 장기 예측치는 신고 대상이 아니다.

신고사항에는 전년도의 에너지사용량·제품생산량, 에너지사용기자재의 현황, 전년도 이용합리화 실적 및 해당 연도의 계획이 포함되지만, 향후 5년간의 사용예정량·제품생산예정량과 같이 다년간의 예정치를 신고하도록 정한 규정은 없다.

출제 당시(2012년) 기준 에너지이용 합리화법 시행규칙에 따른 내용이다.

환경부 장관이 온실가스 감축 목표의 설정·관리 및 필요한 조치에 관한 총괄·조정 기능을 수행한다.

출제 당시의 저탄소 녹색성장 기본법은 온실가스 감축을 기후변화 대응의 핵심 과제로 규정하면서 이를 총괄하는 부처를 환경부로 정하고 있었다.

다만 이 법은 이후 폐지되어 「기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법」으로 대체되었으므로, 조문 체계는 현행 기준과 다르다는 점에 유의한다.