09년 3회차

과열도는 과열증기의 온도에서 같은 압력의 포화증기온도를 뺀 차이를 말한다.

과열증기는 포화온도 이상으로 가열된 상태이므로, 두 온도의 차이가 클수록 과열의 정도가 크다.

증기의 건조도를 높이려면 기수분리기나 비수방지관을 설치하고 증기관 내 드레인을 제거하여 수분 혼입을 줄여야 한다.

리프트 피팅은 진공환수식 난방배관에서 응축수를 위로 끌어올리기 위한 배관 부속으로, 보일러 본체의 증기 건조도 향상과는 직접 관련이 없다.

급수내관은 보일러수 속으로 급수를 고르게 분산시키는 관으로, 안전저수위보다 약 50㎜ 낮은 위치에 설치한다.

이보다 높게 설치하면 수위가 낮아졌을 때 급수구가 수면 위로 드러나 급수가 흩뿌려지면서 수면 동요와 수격작용을 일으키고, 반대로 지나치게 깊게 넣으면 찬 급수가 동 저부에 몰려 부동팽창(불균일한 열팽창)을 일으킨다.

스택스위치는 배기가스(연도)의 연소열(온도)을 바이메탈로 감지하여 화염의 유무를 판단하는 검출기이다.

• 프레임아이는 화염이 내는 빛(적외선·자외선)을 이용한다.
• 프레임로드는 화염의 전기 전도성을 이용한다.
• CdS 셀은 화염의 빛을 받아 저항이 변하는 광전소자를 이용한다.

주철제 보일러는 섹션(section)을 증감시켜 전열면적과 용량을 쉽게 조절할 수 있다는 것이 큰 특징이다.

다만 주철은 인장·충격에 약하고 고압·대용량에는 적합하지 않아, 저압 소용량 난방용으로 주로 쓰인다.

탄소 1kmol이 완전연소하여 이산화탄소가 될 때의 발열량은 약 $97,200\ \mathrm{kcal}$이다.

이는 탄소의 발열량 $8,100\ \mathrm{kcal/kg}$에 탄소 1kmol의 질량 $12\ \mathrm{kg}$을 곱한 값과 같다.
$8,100 \times 12 = 97,200\ \mathrm{kcal}$

기체연료는 연소조절과 점화·소화가 매우 편리하며 자동제어에도 적합하다.

따라서 "연소조절이나 소화가 불편하다"는 설명은 기체연료의 실제 특성과 반대된다.

연료를 무화시키는 것은 액적을 잘게 쪼개 단위 중량당 표면적을 크게 만들어 공기와의 접촉을 늘리기 위함이다.

따라서 "단위 중량당 표면적을 적게 하기 위하여"는 무화의 실제 목적과 반대되는 설명이다.

시퀀스제어는 미리 정해진 순서에 따라 각 제어단계를 차례로 진행하는 제어방식이다.

결과를 원인 쪽으로 되돌리는 피드백 개념이 없어, 되먹임 제어와 구분된다.

보일러 자동연소제어에서 조작량은 연료량이며, 이를 조절해 증기압력 등의 제어량을 목표값에 맞춘다.

급수량은 급수제어의 조작량이고, 증기온도·전열량은 제어의 대상(제어량)이지 조작량이 아니다.

압입통풍은 송풍기로 연소용 공기를 노 입구에서 대기압보다 높은 압력으로 밀어 넣어 통풍을 유지하는 방식이다.

굴뚝의 자연통풍 작용과 함께 작동하여 연소실 내 압력을 정압으로 유지하는 것이 특징이다.

열의 이동 방법은 전도, 대류, 복사 세 가지로 구분된다.

증발은 액체가 기체로 상태변화하는 현상으로, 열이 이동하는 방식 자체는 아니다.

노통 보일러는 대표적인 원통형(노통) 보일러로, 수관식 보일러로 분류되지 않는다.

다쿠마·라몽트·슐처 보일러는 모두 물이 흐르는 관(수관)을 이용해 증기를 발생시키는 수관식 보일러이다.

긴급연료차단밸브(전자밸브)는 압력차단 스위치, 저수위 경보기, 화염검출기 등의 이상 신호를 받아 연료를 자동으로 차단하는 안전 인터록으로 작동한다.

스테이빌라이저(스태빌라이저)는 버너에서 화염을 안정시키는 보염기로, 연소 상태를 잡아주는 부품일 뿐 이상을 감지해 차단 신호를 보내는 연계장치가 아니다.

보일러 마력은 상당증발량을 기준으로 산정하며, 상당증발량은 실제증발량에 발생증기와 급수의 엔탈피 차이를 100℃ 물의 증발잠열 $539\ \mathrm{kcal/kgf}$로 환산해 구한다.

$W_e = 500 \times \dfrac{655.2 - 15}{539} \approx 594.0\ \mathrm{kgf/h}$

보일러 마력은 상당증발량을 $15.65\ \mathrm{kgf/h}$로 나눈 값이므로
$\dfrac{594.0}{15.65} \approx 37.9$마력이 된다.

연료공급 계통의 대표적 부속설비는 연료를 예열해 점도를 낮추는 오일 프리히터이다.

콤버스터·버너 타일은 연소실(화염 안정) 관련 부속이고, 슈트 블로우(수트 블로어)는 전열면의 그을음을 제거하는 장치로 연료공급과는 무관하다.

유리수면계는 보일러 동체 외에도 수주관에 부착하는 것이 허용되며, 동체에만 부착해야 하고 수주관 부착을 금지한다는 설명은 실제 기준과 다르다.

수면계 개수(2개 이상)나 상·하 밸브 구조 등 나머지 설명은 일반적인 안전기준과 부합한다.

※ 09년 출제 당시 기준이며 세부 규정은 이후 안전기준 개정을 따른다.

전극식 수위검출기는 전극봉에 스케일이 쉽게 부착되어 오동작을 일으키기 쉬우므로, 통상 6개월마다 전극봉을 샌드페이퍼로 닦아 스케일을 제거해 준다.

따라서 "1년마다 스케일을 제거한다"는 설명은 실제 점검 주기보다 지나치게 길어 적절한 유지관리 방법과 거리가 멀다.

통풍력은 외기와 배기가스의 비중량 차이에 굴뚝 높이를 곱해 구한다.

공기와 배기가스의 비중량은 $\gamma = 1.293 \times \dfrac{273}{273+t}$로 계산되며,
$\gamma_a = 1.293 \times \dfrac{273}{303} \approx 1.165\ \mathrm{kgf/m^3}$,
$\gamma_g = 1.293 \times \dfrac{273}{373} \approx 0.946\ \mathrm{kgf/m^3}$이다.

따라서 통풍력은
$Z = H(\gamma_a - \gamma_g) = 45 \times (1.165 - 0.946) \approx 9.9\ \mathrm{mmAq}$로 약 10mmAq가 된다.

증발률은 단위 전열면적당 시간당 증기발생량으로, 증발량을 전열면적으로 나누어 구한다.

$\dfrac{10{,}000\ \mathrm{kg/h}}{500\ \mathrm{m^2}} = 20\ \mathrm{kg/(m^2 \cdot h)}$

벤튜리 스크러버식은 벤튜리관의 목 부분에서 가압수를 분사해 배기가스 중의 분진을 물방울에 포집시키는 습식 집진장치이다.

충돌식·중력식·반전식은 관성이나 중력, 흐름 방향 전환을 이용하는 건식 집진 방식으로 가압수를 사용하지 않는다.

과열기를 설치하면 증기관 내 마찰저항이 줄고, 같은 압력의 포화증기보다 보유 열량이 많은 증기를 얻을 수 있어 열효율이 향상된다.

다만 과열기는 연소가스가 지나는 전열면을 추가하는 것이므로 연소가스 측의 압력손실은 오히려 늘어난다. "압력손실을 줄일 수 있다"는 설명은 실제와 반대된다.

보일러 열정산 시 급수량 측정의 허용오차는 일반적으로 $\pm 1.0\%$ 이내로 관리한다.

측정오차가 크면 입열·출열 계산에 그대로 오차가 반영되어 열효율 산정의 신뢰도가 떨어지기 때문에 엄격한 기준이 적용된다.

수면분출장치는 보일러 동 내부의 안전저수위보다 약간 높은 위치에 설치하여 수면에 뜬 유지분·부유물을 연속적으로 배출하는 장치이다.

수저분출은 동 저부의 슬러지를 간헐적으로 배출하는 방식이라 목적과 위치가 다르다.

공기량이 지나치게 많으면 연소가스량이 늘고 배기가스로 빠져나가는 열량이 커져 열손실이 증대된다.

또한 과잉공기가 연소가스를 희석시켜 연소온도는 오히려 낮아지고 배출가스량도 많아지므로, 나머지 설명들은 실제와 반대된다.

신호전달 방식은 매체에 따라 공기압식, 유압식, 전기식으로 구분한다.

팽창식은 온도 변화에 따른 물질의 팽창을 이용한 검출(감온)방식이지, 신호를 전달하는 방식이 아니다.

수관(water tube)은 관 내부로 물이 흐르고 관 외부에서 연소가스가 접촉하는 구조로, 고압 보일러에서 가열 효율을 높이기 위해 사용된다. 보기 3번이 정확히 이를 설명하고 있으며, 보기 4번은 "내부에 연소가스"라고 표현하여 틀렸다(화관의 구조). 보기 1번과 2번은 수관의 양쪽 조건을 동시에 만족하지 못한다.

전열면적이 크면 증발량이 많고 예열이 빠르며 열효율도 높아지는 것이 일반적이다.

전열면적은 보일러의 규모와 비례하는 값이므로 전열면적이 클수록 용량도 커진다. "용량이 적다"는 설명은 이와 반대된다.

불연속동작에는 2위치 동작, 다위치 동작, 불연속 속도동작이 속한다.

비례동작(P동작)은 편차에 비례해 조작량이 연속적으로 변하는 연속동작이므로 불연속동작에 해당하지 않는다.

온수난방은 증기난방에 비해 단위 부피당 보유 열량(방열량)이 작아 같은 열량을 내려면 방열면적을 넓게 해야 한다.

따라서 "방열량이 커서 방열면적이 좁다"는 설명은 온수난방의 실제 특성과 반대된다.

팽창탱크는 온수가 가열되며 체적이 팽창할 때 그 여유 부피를 흡수하여 배관과 보일러의 파손을 방지하기 위해 설치한다.

개방식 팽창탱크는 대기와 연결되어 팽창압을 흡수하고, 밀폐식은 공기실이나 격막으로 팽창압을 완충한다.

강철제 증기보일러의 안전밸브는 원칙적으로 호칭지름 25A 이상으로 설치한다.

일부 소용량 보일러나 특정 조건에서는 더 작은 호칭지름이 예외적으로 허용되지만, 최고사용압력 0.7MPa인 이 보일러에는 원칙 기준인 25A 이상이 적용된다.

※ 09년 출제 당시 기준이며 세부 수치는 이후 안전기준 개정을 따른다.

전열면적 $50\ \mathrm{m^2}$ 이하의 증기보일러는 안전밸브를 1개 이상 설치하면 되고, 이를 초과하면 2개 이상을 설치해야 한다.

안전밸브 개수는 전열면적(보일러 용량)에 비례해 늘어나는 것이 기본 원칙이다.

※ 09년 출제 당시 기준이며 세부 수치는 이후 안전기준 개정을 따른다.

보일러 가동 중 점검사항 중에서 일정한 수위 유지 상태는 저수위 사고와 직결되는 항목이라 가장 자주, 수시로 확인해야 한다.

급수 pH, 스케일 부착상태, 연료유 예열상태도 관리 대상이지만 이들은 정기적인 점검으로 충분하며 수위만큼 즉각적인 위험을 내포하지는 않는다.

가스보일러 점화 시에는 화력이 좋은 점화용 가스를 사용해야 착화가 안정적으로 이루어진다.

화력이 나쁜 가스를 점화용으로 사용하면 점화 불꽃이 약해 실화(失火)나 미연소 가스 체류의 위험이 커지므로 옳지 않은 설명이다.

• 가스 누출 여부 점검, 가스 압력의 적정성 확인은 점화 전 필수 확인 사항이다.
• 연소실·굴뚝의 통풍과 환기를 충분히 하는 것도 안전한 점화를 위한 기본 절차이다.

소용량보일러 압력계의 최고 눈금은 최고사용압력의 3배 이하로 하되 1.5배보다 작아서는 안 된다.

최고 눈금이 사용압력의 1.5배에 못 미치면 압력이 조금만 올라가도 지침이 눈금 범위를 벗어나 과압 상태를 읽을 수 없고, 반대로 3배를 넘도록 크게 잡으면 실제 사용압력이 눈금판의 아래쪽에 몰려 눈금 간격이 좁아지므로 정밀한 판독이 어려워진다. 이 때문에 위아래로 한계를 두는 것이다.

수면계의 기능시험은 수위 지시가 의심스럽거나 이상이 생겼을 때 실시하는 것이지, 수위의 움직임이 민감하고 정확할 때는 시험할 필요가 없다.

• 프라이밍·포밍이 발생하면 실제 수위와 지시 수위가 어긋날 수 있어 시험이 필요하다.
• 보일러 가동 전에는 수면계가 정상 작동하는지 반드시 확인해야 한다.
• 두 개의 수면계 지시 수위가 서로 다르면 고장을 의심해 시험해야 한다.

맥동연소는 연소가 주기적으로 강약을 반복하며 불안정해지는 현상으로, 연도 단면이 급격히 변화하거나 좁아지는 구간에서 발생하기 쉽다.

따라서 연도 단면의 변화가 작은 경우는 오히려 연소가 안정되는 조건이며 맥동연소의 원인이 아니다.

• 연료 중 수분이 많으면 연소가 불안정해져 맥동을 유발한다.
• 연소량이 고르지 못하면 화염이 흔들려 맥동연소로 이어진다.
• 공급공기량이 과부족을 반복하면 연소가 진동하듯 불안정해진다.

점화 전 댐퍼는 열어 놓아 노 내와 연도에 체류한 가연성 가스를 충분히 배출(프리퍼지)한 뒤 점화해야 역화를 막을 수 있다.

댐퍼를 닫아 놓은 상태에서 점화하면 오히려 노 내에 미연소 가스가 쌓여 역화(逆火)의 위험이 커지므로 이는 틀린 취급 방법이다.

• 점화 후 화력을 급격히 올리지 않는 것은 올바른 취급이다.
• 압력계·수위계 등 부속장치 점검을 소홀히 하지 않는 것도 옳은 취급이다.
• 송기 시 주증기밸브를 서서히 여는 것 역시 수격작용을 막기 위한 올바른 방법이다.

보일러 내부 건조 보존 시 사용하는 건조제는 수분을 흡습하는 물질로, 탄산칼슘은 흡습성이 없어 건조제로 쓰이지 않는다.

염화칼슘, 실리카겔, 생석회는 모두 대표적인 흡습성 건조제로 보일러 휴지 보존 시 습기를 제거하는 데 사용된다.

불완전연소는 분무된 연료와 연소용 공기의 혼합이 원활하지 않을 때 발생한다. 혼합의 상대는 어디까지나 공기이므로, 연료가 보일러의 열량과 혼합된다는 표현은 연소 메커니즘과 맞지 않아 원인으로 볼 수 없다.

• 버너의 분무 입자가 크면 연료와 공기의 접촉면적이 줄어 불완전연소가 일어난다.
• 연소용 공기가 부족하면 산소 공급이 모자라 불완전연소로 이어진다.
• 연소속도가 적정하지 않으면 화염이 불안정해져 불완전연소를 유발한다.

보일러 수처리에서 이온교환법은 물속에 녹아 있는 경도 성분(칼슘·마그네슘 이온) 등을 제거하는 방법으로, 부유물이나 유기물 제거법은 아니다.

여과법, 침전법, 응집법은 모두 물속에 떠 있는 부유물질이나 유기물을 걸러내거나 가라앉혀 제거하는 방법이다.

하트포드 접속법은 표준수면에서 약 50mm 아래 위치에서 증기관과 환수관 사이에 균형관을 연결하는 배관 방식이다.

이 방법은 환수관 쪽 응축수가 역류하거나 저수위 사고로 보일러수가 환수관으로 빠지는 것을 막아 안전한 응축수 회수를 돕는다.

실내 평균온도는 호흡선 온도에 천장 높이에 따른 온도구배를 더해 구한다.

극장과 같이 천장이 높은 실의 계수 $K = 0.75$를 적용하면 $t_m = 18 + 0.75 \times (12 - 1.5) = 18 + 7.9 \approx 26\mathrm{^\circ C}$가 되어 약 26℃가 실내 평균온도이다.

개방식 온수난방에서 팽창탱크는 온수 계통 최고 높은 부분보다 최소 1m 이상 높게 설치해야 한다.

이는 배관 내 어느 지점에서도 대기압 이상의 압력이 유지되도록 하여 공기 유입이나 온수 비등을 막기 위함이다.

온수방열기의 방열면적은 난방부하를 표준방열량으로 나누어 구한다.

온수 표준방열량은 $450\ \mathrm{kcal/m^2 \cdot h}$이므로 방열면적은 $\dfrac{5850}{450} = 13\ \mathrm{m^2}$이다.

암면은 광물성 원료를 섬유화해 만든 무기질 보온재로, 내열성이 크고 불에 타지 않는다.

펠트, 코르크, 기포성수지는 모두 동식물성 또는 합성수지 원료를 사용하는 유기질 보온재이다.

보일러 운전 종료 후 노내와 연도에 남아있는 미연소 가연성 가스를 안전하게 배출하는 작업은 포스트 퍼지(post-purge)이다. 포스트 퍼지는 연소 후 단계에서 연소실과 배기경로의 잔존 가연성 가스를 공기로 치환·배출하여 다시 점화될 위험을 제거하는 보일러 안전장치다.

• 프리 퍼지(pre-purge)는 점화 전 공기를 공급하는 과정이다.
• 페일 세이프는 고장·오류 발생 시 안전 상태로의 자동복귀 개념으로 구체적 작업명이 아니다.
• 풀 프루프는 조작오류 방지 개념으로 구체적 작업명이 아니다.

바닥이나 벽 등 건축 구조체 자체에 배관(코일)을 매설하고 열매체를 흐르게 하여 구조체 표면에서 나오는 복사열로 난방하는 방식은 복사난방이다.

대류난방은 방열기 주위 공기의 대류로 열을 전달하는 방식이며, 전도난방·간접난방은 이러한 매립형 구조체 난방 방식을 가리키는 표준 명칭이 아니다.

증기난방은 응축수 환수 방식에 따라 중력환수식, 기계환수식, 진공환수식으로 분류한다.

고압식은 압력에 따른 분류이고, 상향공급식과 단관식은 배관(공급) 방식에 따른 분류이므로 응축수 환수 방식의 분류 항목이 아니다.

보일러 동 내부에 스케일이 부착되면 열전달이 방해되어 전열면에 국부적인 과열 현상이 발생한다.

스케일은 관수 순환을 오히려 방해하고 열전도를 저하시켜 연료 소비량을 늘리고 보일러 효율을 떨어뜨리므로 나머지 선택지는 실제 현상과 반대된다.

강판이나 강관 제조 과정에서 재질 내부에 가스체 등이 남아 두 겹의 층으로 분리된 흠을 라미네이션이라 한다.

블리스터는 라미네이션 부위가 가열로 부풀어 오른 것이고, 팽출과 압궤는 각각 안팎의 압력 차로 동체가 부풀거나 찌그러지는 손상이므로 이 흠과는 다른 결함이다.

점화 전 점검은 급수·연소·수면계처럼 즉시 작동과 관련된 상태 확인이 중심이며, 보일러 동 내부의 물때(스케일) 점검은 정기적인 개방 점검·청소 시 확인하는 항목이라 매 점화 전 절차와는 거리가 멀다.

급수장치·급수계통, 연소장치·통풍장치 점검과 수면계 수위 확인은 모두 점화 직전에 반드시 확인해야 하는 사항이다.

증기배관에 고인 응축수가 있는 상태에서 증기밸브를 급하게 열면 응축수가 증기에 밀려 빠른 속도로 이동하다 굴곡부 등에서 급정지하며 강한 충격음과 진동을 일으키는 수격작용이 발생한다.

압궤·팽출·블리스터는 강판·강관이 압력이나 과열로 변형·손상되는 현상으로, 응축수의 급격한 이동에 의한 충격 현상과는 성격이 다르다.

에너지이용합리화법상 에너지이용합리화 기본계획에는 에너지 절약형 경제구조로의 전환, 에너지 이용효율의 증대, 열사용기자재의 안전관리, 에너지이용 합리화를 위한 기술개발 등이 포함된다.

제시된 선택지 중 에너지소비형산업구조로의 전환은 기본계획이 지향하는 '에너지 절약형 경제구조로의 전환'과 정반대되는 표현으로, 법에서 정한 포함 사항이 아니다.

이 문항은 2009년 시행 당시 법령을 기준으로 한 것이므로, 실제 업무에서는 현행 법령을 확인해야 한다.

평균효율관리기자재를 제조하거나 수입하여 판매하는 자는 에너지소비효율 산정에 필요한 판매 자료와 효율측정 자료를 지식경제부장관에게 제출해야 한다.

국토해양부장관, 시·도지사, 에너지관리공단이사장은 이 자료의 제출 상대방이 아니다.

다만 이는 2009년 시행 당시 법령을 기준으로 한 것이며, 이후 정부 조직 개편으로 소관 부처 명칭이 바뀌었으므로 현행 법령을 확인해야 한다.

검사대상기기조종자가 퇴직하면서 퇴직 이전에 다른 검사대상기기조종자를 선임하지 않은 경우, 에너지이용합리화법상 1천만원 이하의 벌금에 처하도록 정하고 있다.

이는 2009년 시행 당시 법령을 기준으로 한 것으로, 이후 법 개정으로 벌칙 수준이 달라질 수 있어 현행 법령 확인이 필요하다.

열사용기자재관리규칙상 검사대상기기의 계속사용검사 신청서는 유효기간 만료 10일 전까지 제출해야 한다.

이는 2009년 시행 당시 규칙을 기준으로 한 것으로, 현재는 관련 규정이 개정되었을 수 있어 현행 법령을 확인해야 한다.

에너지이용합리화법은 에너지절약에 관한 기본 정책과 추진체계를 규정하는 법률로, 국가에너지절약추진위원회의 구성·운영 등 구체적 사항은 대통령령으로 위임하고 있다.

법률에서 정한 위원회의 설치·운영 방식에 관한 세부 사항, 위원 구성, 운영 절차 등은 모두 행정부의 장인 대통령이 발령하는 대통령령에서 규정되어야 한다. 개별 부처장(지식경제부장관, 노동부장관)이나 공단 이사장이 아닌 국가 행정부의 최고 권한자만이 이러한 위원회 운영의 전반을 정할 수 있다.

에너지이용합리화법상 에너지다소비업자는 에너지사용기자재의 현황을 매년 1월 31일까지 그 에너지사용시설이 있는 지역을 관할하는 시·도지사에게 신고해야 한다.

이는 2009년 시행 당시 법령을 기준으로 한 것으로, 이후 개정 여부는 현행 법령으로 확인해야 한다.