상당증발량은 실제 증발량을 기준 증발잠열(100℃ 물 1kg을 100℃ 증기로 만드는 데 필요한 열량, 약 )로 환산한 값이다.
급수 온도 26℃ 물의 엔탈피는 약 이므로, 발생증기와 급수의 엔탈피 차는 이다.
따라서 상당증발량은 로 계산된다.
원통형 보일러는 동체 자체가 압력을 받는 큰 원통 구조로 되어 있어 구조가 간단하지만, 내부 보유수량이 많아 파열 시 피해가 크다는 특징이 있다.
- 노통보일러는 구조가 간단해 내부 청소와 검사가 오히려 쉬운 편이다.
- 수관보일러는 전열면적이 커서 대용량 보일러에 적합하다.
- 코르니시 보일러는 노통이 1개, 랭카셔 보일러는 노통이 2개인 형식이다.
물이 흡수한 열량은 질량×비열×온도차로 구한다.
물의 비열은 이므로 이다.
안전밸브는 보일러 내부 압력이 설정치를 초과할 때 증기를 자동으로 방출해 폭발을 막는 기계식 안전장치이지, 신호를 받아 연소나 급수를 조절하는 자동제어 장치가 아니다.
화염검출기, 수위검출기, 압력조절기는 각각 화염·수위·압력을 검출해 자동제어 신호를 만들어내는 자동제어 계통의 구성 요소이다.
노통연관식 보일러는 노통보일러와 연관보일러의 장점을 결합한 구조로 제작과 취급이 비교적 쉬운 편에 속하며, 이 점이 널리 보급된 이유 중 하나이다.
열효율이 80~90%로 높고, 증기 발생속도가 빠르며 증기량 대비 소형이면서 고성능인 것은 모두 노통연관식 보일러의 실제 특징과 일치한다.
인젝터는 높은 증기압력으로 수증기를 분사하여 물을 흡입·가압하여 보일러에 급수하는 장치로, 증기압력이 높을수록 성능이 향상되므로 작동불량 원인이 아니다. 반면 2번은 흡입관로나 밸브의 공기유입으로 물의 흡입이 방해되고, 3번은 증기의 과도한 수분 함유로 분사 효율이 저하되며, 4번은 급수온도가 높으면 수증기 발생으로 물 흡입이 어려워지는 등 모두 작동불량을 야기한다.
스택스위치는 연도(굴뚝)에 설치된 바이메탈이 화염의 발열로 신축하는 작용을 이용해 화염 유무를 검출하는 간단한 구조의 장치이다.
구조가 간단한 만큼 응답 속도가 느려 소용량 버너에 주로 사용되며, 버너 용량이 큰 곳에서는 검출 응답성이 부족해 사용하기 어렵다.
3요소식 수위제어는 수위, 증기량, 급수량 세 가지를 검출해 급수밸브 개도를 조절하는 방식이다.
급수온도는 이 제어 시스템이 검출해 조절하는 요소에 포함되지 않으므로 수위제어시스템으로 제어할 수 없는 요소에 해당한다.
가정용 기름보일러는 대부분 온수보일러로, 증기압력을 다루는 압력제한기는 일반적으로 부착되지 않는다.
과열방지장치, 저수위방지장치, 화염감지장치는 온수보일러에서도 과열·저수위·실화 사고를 막기 위해 기본적으로 갖추는 안전장치이다.
증기압력이 높아지면 포화온도, 포화수 엔탈피, 포화증기 엔탈피는 모두 증가하는 반면, 증발잠열은 오히려 감소한다.
이는 압력이 높아질수록 포화수와 포화증기 사이의 엔탈피 차이가 줄어들기 때문이며, 임계압력에 도달하면 증발잠열은 0이 된다.
육용 보일러의 열정산은 원칙적으로 정격부하 이상에서 정상상태로 2시간 이상 운전한 결과에 따라 실시하는 것이 기준이다. 정격부하 이하에서 3시간 이상 운전한 결과에 따른다는 설명은 부하 조건과 시간이 모두 기준과 어긋난다.
- 전기에너지를 1kW당 860kcal/h로 환산하는 것은 열정산의 기본 조건이다.
- 보일러 효율 산정은 입출열법과 열손실법 두 가지 방식으로 이루어진다.
- 열정산 시 액체·고체연료는 1kg을 단위로 하여 계산한다.
실제 건배기가스량은 이론 건배기가스량에 과잉공기량을 더한 값으로 구한다.
이론연소공기량 Ao에 공기비 m을 곱한 실제공기량에서 이론공기량을 뺀 나머지가 과잉공기량이므로 로 표현된다.
단순히 나 만으로는 이론 건배기가스량 성분이 빠지므로 옳지 않다.
공기보다 무거운 가스는 낮은 곳에 정체하므로 환기장치는 바닥 부근 낮은 위치에 설치해야 하며, 높게 설치한다는 설명은 틀렸다.
- 방폭문은 이상연소 시 폭발압력을 배출하기 위해 연소실이나 배관에 설치하는 것이 맞다.
- 화염탐지기는 실화(失火) 시 연료를 즉시 차단하기 위한 설비로 옳은 설명이다.
- 가스연료는 폭발·중독·질식 위험이 있어 보안설비가 필요하다는 것도 맞는 설명이다.
고속으로 회전하는 분무컵(로터리컵)으로 연료를 원심력에 의해 비산·무화시키는 방식은 회전식(로터리) 버너이다.
구조가 간단하고 자동화에 유리해 소용량 보일러에 많이 쓰인다.
- 건타입 버너는 송풍기·펌프·점화장치가 일체화된 유닛으로 분무컵과는 무관하다.
- 압력분무식 버너는 연료 자체에 고압을 걸어 노즐로 분무하는 방식이다.
- 기류식 버너는 고속 공기(증기)흐름으로 연료를 무화시키는 방식이다.
함진 배기가스를 액방울이나 액막에 충돌시켜 분진을 포집하는 방식은 세정식(습식) 집진장치이다.
- 중력식은 입자 자체의 무게로 자연 낙하시켜 분리한다.
- 관성분리식은 가스 흐름의 방향을 급격히 바꿔 관성으로 입자를 분리한다.
- 원심력식은 선회류를 만들어 원심력으로 입자를 분리한다.
LNG(액화천연가스)의 주성분은 메탄(CH₄)으로, 기체 상태에서 공기보다 비중이 가벼워 누출 시 위로 확산된다.
- 프로판을 기화한 것은 LPG에 대한 설명이다.
- 천연가스의 주성분은 메탄이며, 부탄·프로판은 LPG의 주성분이므로 부탄·에탄이 주성분이라는 설명은 옳지 않다.
- 천연가스는 무독성이고, 액화하면 부피가 크게 줄어 수송·취급이 오히려 용이하므로 취급이 어렵고 독성이 있다는 설명은 틀렸다.
노통연관식 보일러는 원통형 노통(화실)과 다수의 연관을 함께 갖춘 구조로 열효율이 80~90%에 이르러 병원·공장 등의 난방용으로 널리 쓰인다.
기동할 때는 점화가 쉬운 경유를 쓰고 운전이 안정된 뒤에는 상대적으로 값이 싼 중유로 바꿔 쓰는 것이 이 보일러의 전형적인 운용 방식이다.
보일러 자동제어에 대한 다음 설명에서 ( )에 들어갈 용어로 옳은 것은?
보일러 자동제어는 제어순서에 따라 제어단계가 진행되는 ( ㉮ )제어와, 한쪽 조건이 충족되지 않으면 다음 단계의 동작(제어)이 정지되는 ( ㉯ )제어의 결합으로 이루어진다.
앞 빈칸에는 시퀀스(sequence), 뒤 빈칸에는 인터록(interlock)이 들어간다.
정해진 순서에 따라 단계를 하나씩 밟아 나가는 제어가 시퀀스 제어다. 보일러의 프리퍼지 → 점화 → 저연소 → 정상연소로 이어지는 기동 과정이 대표적인 예다.
반대로 어느 한 조건이 만족되지 않으면 다음 동작을 못 하게 막거나 운전을 정지시키는 안전 기구가 인터록이다. 저수위·불착화·압력초과 인터록처럼 조건 불충족 시 차단하는 역할을 한다.
피드백 제어는 결과를 되돌려 목표값과 비교·수정하는 연속 제어여서, '순서대로 진행'이나 '조건 불충족 시 정지'라는 설명 어느 쪽과도 맞지 않는다.
전송기의 신호전달거리는 전기식이 가장 멀리까지 안정적으로 전송할 수 있다.
공기압식·유압식은 배관 내 압력손실과 응답지연 때문에 원거리 전송에 불리하고, 팽창식은 애초에 원거리 신호전송용 방식이 아니다.
에테르 등 휘발성 액체를 넣은 벨로즈(bellows)가 열에 의해 팽창·수축하며 밸브를 여닫는 방열기 트랩은 열동식 트랩이다.
증기의 온도에 따라 벨로즈 내부 액체가 기화·응축을 반복하며 자동으로 응축수만 통과시킨다.
고온의 증기가 직접 부르동관에 닿지 않도록 사이폰관에 물을 채워 완충시킨 뒤 압력계를 연결한다.
사이폰관 속 응축수가 열을 차단해 부르동관이 고온에 의해 변형·손상되는 것을 막아준다.
연소실 열발생률은 매시 연료사용량 × 저위발열량을 연소실체적으로 나눈 값이다.
계산하면 이다.
보일러의 용량은 정격부하 상태에서 매시 증발량(kg/h)으로 표시하는 것이 원칙이다.
보일러마력이나 전열면적은 용량을 간접적으로 나타내는 보조 지표일 뿐이고, 온수온도는 온수보일러의 운전상태를 나타낼 뿐 용량 표시 기준이 아니다.
1보일러마력은 상당증발량 15.65kg/h를 기준으로 환산한 시간당 발생열량이다.
여기서 539kcal/kg은 100℃ 포화수를 100℃ 건포화증기로 만드는 데 필요한 증발잠열이다.
연소실 노벽 등에 부착된 클링커성 찌꺼기를 제거하는 데 적합해 미분탄 연소보일러나 폐열보일러처럼 딱딱한 연재가 많이 부착되는 보일러에 쓰이는 것은 건타입 수트블로워이다.
압축공기나 증기를 노즐로 방사형으로 분사해 노벽에 고착된 찌꺼기를 강하게 제거한다.
자연통풍력은 연돌 내 배기가스와 외부 공기의 온도차에 비례하므로, 배기가스 온도를 낮추면 오히려 통풍력이 감소한다.
따라서 통풍력을 늘리려면 배기가스 온도를 높이거나, 연돌의 높이·단면적을 키우고 연돌을 보온해 방열손실을 줄여야 한다.
공기예열기는 열교환 방식에 따라 전열식, 재생식, 증기식 등으로 나뉘며, 방사식은 공기예열기의 분류에 해당하지 않는다.
전열식은 격벽을 사이에 두고 배기가스 열을 전달하는 방식, 재생식은 축열체가 회전하며 열을 주고받는 방식(융그스트룀식), 증기식은 증기의 열로 공기를 예열하는 방식이다.
슈트 블로워는 보일러 전열면에 붙은 그을음(매)을 증기나 압축공기로 불어내는 장치이다.
동 내면 슬러지 배출은 분출(블로우다운), 수면 부유물 제거는 표면분출, 급수 공급은 급수장치의 기능이므로 슈트 블로워와는 별개다.
연소의 3대 조건은 가연성물질, 산소공급원, 점화원이며, 발화점은 물질이 스스로 연소를 시작하는 온도라는 성질일 뿐 연소의 구성 조건이 아니다.
보일러의 이상 저수위시, 과열 등이 발생할 때 비상조치 단계로 옳은 것은?
① 연소용 공기를 차단한다.
② 연료를 차단한다.
③ 주버너를 정지시킨다.
④ 서서히 급수한다.
이상 저수위나 과열이 생기면 연료 차단 → 연소용 공기 차단 → 주버너 정지 → 서서히 급수의 순서로 조치한다.
가장 급한 일은 열이 더 들어가지 않게 하는 것이므로 연료 공급을 제일 먼저 끊고, 이어 연소용 공기를 차단해 노 안의 연소를 완전히 멈춘다. 그다음 주버너를 정지시켜 연소장치를 내린다.
급수는 맨 마지막에, 그것도 충분히 냉각시킨 뒤 서서히 해야 한다. 과열된 동체나 노통에 찬물이 갑자기 닿으면 급격한 수축으로 압력부의 변형·균열이나 파열로 이어지기 때문이다.
2009년 출제 당시의 보일러 비상조치 기준에 따른 순서다.
연소효율은 실제로 연소에 사용된 열량이 공급된 열량 중 몇 %인지를 나타내는 지표이다.
로 정의한다.
진공환수식 난방에서 진공펌프(진공개폐기)는 환수관 내부를 대기압보다 낮은 진공 상태로 유지해 응축수와 공기를 함께 흡인·배출한다.
일반적으로 환수관 내 진공도는 100~250mmHg 범위로 유지되며, 진공도가 너무 낮으면 환수가 원활하지 않고 너무 높으면 관내 압력차가 과도해진다.
액상식 열매체보일러의 방출밸브는 이상팽창압력을 신속히 배출할 수 있도록 안지름 20㎜ 이상으로 설치하도록 정하고 있다.
이는 열매체가 과열·팽창했을 때 배관과 기기를 보호하기 위한 안전장치 규격으로, 출제 당시 설치기준에 따른 수치다.
전열면에 기름때(유지분)가 붙어 있으면 열전달이 방해되어 국부적으로 과열·소손이 발생하기 쉬우므로, 유지분을 제거하지 않는 것은 과열·소손을 막는 대책이 될 수 없다.
- 수위를 낮추지 않는 것은 전열면이 노출되지 않게 하는 정상적인 방지책이다.
- 보일러수를 과도하게 농축시키지 않는 것도 스케일·과열을 막는 방지책이다.
- 연소실 열부하를 과도하게 높이지 않는 것 역시 국부과열을 막는 방지책이다.
보일러 수면에서 증발이 격심해 기포가 심하게 비산하면서 수적이 증기부로 튀어오르는 현상은 프라이밍(비수)이다.
- 포밍은 수면에 거품이 발생해 부풀어 오르는 현상으로 물방울이 튀는 것과는 다르다.
- 캐리오버는 프라이밍·포밍 등으로 생긴 수분·불순물이 증기와 함께 계통 밖으로 빠져나가는 결과 현상이다.
- 수격작용은 증기관 내 응축수가 급격히 이동하며 충격을 일으키는 현상으로 수면 현상과는 다르다.
다음 보기를 보고 기름보일러의 수동조작 점화요령 순서로 가장 적합한 것은?
① 연료밸브를 연다.
② 버너를 기동한다.
③ 노내통풍압을 조절한다.
④ 점화봉에 점화하여 연소실내 버너 끝의 전방하부 10cm정도에 둔다.
기름보일러 수동 점화는 노내통풍압 조절 → 점화봉 배치 → 버너 기동 → 연료밸브 개방 순서가 맞다.
맨 먼저 노 안의 통풍압을 맞추어 프리퍼지를 한다. 남아 있던 미연가스를 배출해야 점화 순간의 가스폭발·역화를 피할 수 있다.
이어 점화봉에 불을 붙여 연소실 안 버너 끝의 전방 하부 10cm 정도에 대기시키고, 버너를 기동해 무화용 매체와 공기를 먼저 보낸다.
연료밸브는 마지막에 연다. 불씨가 준비되기 전에 기름을 먼저 보내면 노 안에 기름이 고여 착화 지연과 폭발로 이어진다. 2009년 출제 당시 기준의 점화요령이다.
온수난방은 물의 비열이 커서 데우고 식히는 데 시간이 걸리므로 예열 및 냉각 시간이 증기난방보다 길다. 따라서 짧다는 설명은 틀렸다.
대신 실내 쾌적도가 높고 온도조절이 쉬우며 보일러 취급이 안전하다는 장점이 있다.
진공환수식은 진공펌프로 환수관 내부를 진공 상태로 만들어 응축수와 공기를 함께 흡인하는 방식이지, 단순히 원심펌프로 응축수를 강제 환수시키는 방식이 아니다.
원심펌프로 응축수를 보일러에 강제로 밀어 넣는 방식은 기계환수식(강제환수식)에 해당하므로, 이를 진공환수식이라고 설명한 것은 틀렸다.
최고사용압력을 초과하지 않도록 확인하는 것은 가동 중 감시 항목이며, 가동 전 준비·점검 단계에서 하는 확인사항이 아니다.
가동 전에는 수면계로 수위를 확인하고, 급수탱크의 용수 상태와 연료계통 상태를 점검하는 것이 맞는 절차다.
보온재는 열이 빠져나가지 못하게 막는 재료이므로 열전도율이 작아야 하며, 크다는 설명은 틀렸다.
이 외에 비중이 작고 기계적 강도가 크며, 흡습성이 적고 가공이 쉬운 성질을 갖추어야 한다.
점화봉을 버너 끝에서 너무 먼 거리(약 1m)에 두면 화염이 점화봉에 닿지 않아 점화가 제대로 이루어지지 않으므로 틀린 설명이다.
점화봉은 버너 화구에 충분히 가깝게 대어 분무되는 연료에 확실히 착화되도록 해야 한다.
지구온난화의 대표적인 온실가스는 이산화탄소(CO₂)이다.
산소(O₂)와 질소(N₂)는 대기의 주성분이지만 온실효과를 일으키지 않으며, SO₃는 대기오염·산성비의 원인 물질일 뿐 온실가스로 분류되지 않는다.
달팽이형(스파이럴형) 코일은 시공이 간편해 지금도 널리 쓰이는 방식이므로, 최근에는 사용하지 않는다는 설명은 틀렸다.
- 덕트방식은 구조체를 이중으로 하여 그 사이로 온풍을 통과시키는 방식이 맞다.
- 그리드식은 배관을 격자형으로 배치해 각 코일의 유량과 온도를 균등하게 유지할 수 있다.
- 밴드코일은 관 길이가 길어질수록 저항이 커져 전후방 온도차가 크게 벌어진다.
개방검사 준비에서는 저수위 감지장치뿐 아니라 안전밸브·안전방출밸브도 분해 정비 대상이므로, 안전밸브류는 분해하지 않는다는 설명은 틀렸다.
- 기름을 연료로 쓰는 경우 무화장치를 버너에서 떼어내 검사할 수 있게 하는 것은 맞는 준비사항이다.
- 가열면 고착물이 굳어 붙지 않도록 보일러를 충분히 냉각시키는 것도 맞다.
- 내부 조명은 감전 위험이 없도록 축전지 전원의 이동램프를 쓰는 것이 맞다.
온수발생 보일러의 방출관은 이상팽창압력을 안전하게 배출하기 위한 것으로, 전열면적 10㎡ 미만인 경우 방출관의 안지름을 25㎜ 이상으로 하도록 정하고 있다.
전열면적이 커질수록 방출관 지름 기준도 커지며, 이는 출제 당시 설치기준에 따른 수치다.
보일러수의 순환이 불량한 것은 보일러의 구조·설계상의 문제에서 비롯되는 것이지 운전방법에 따른 원인이 아니다.
- 보일러수가 농축된 경우는 분출 관리 등 운전방법 미흡으로 발생한다.
- 증기부하가 과대한 경우는 무리한 운전으로 인한 이상증발 원인이다.
- 송기 시 증기밸브를 급개하는 것도 잘못된 운전조작으로 이상증발을 일으킨다.
온수난방에서 방열기 쪽수는 난방부하를 표준방열량과 쪽당 방열면적의 곱으로 나누어 구한다.
온수의 표준방열량은 이므로 쪽이 된다.
쪽수는 계산값 이상으로 확보해야 하므로 27쪽을 선정한다.
보일러 안전관리에서 가장 중요한 것은 안전저수위 이하로 감수되는 것을 방지하는 일이다.
수위가 안전저수위 아래로 내려가면 전열면이 노출되어 과열·파열 등 대형사고로 이어질 수 있어, 저온부식이나 예열·공기조절 관리보다 우선한다.
방열기 방열량은 온수 순환량 × 비열 × 입출구 온도차로 구한다.
안전밸브 및 압력방출장치의 호칭지름은 원칙적으로 25A 이상이지만, 법령상 정해진 일부 예외 대상에 한해 20A 이상으로 완화할 수 있다.
그 예외 대상은 소용량 강철제 보일러, 최대증발량 5T/h 이하의 관류보일러, 최고사용압력 0.1MPa 이하의 보일러 등으로 정해져 있다.
최고사용압력 1MPa(10kgf/㎠) 이하이면서 전열면적 5㎡ 이하라는 조건은 이러한 완화 대상 기준과 다르므로, 20A 이상으로 할 수 있는 경우에 해당하지 않는다.
보일러 동 내부에 페인트를 두껍게 바르는 것은 스케일 생성을 막는 방법이 아니라 오히려 열전달을 방해하고 국부과열을 유발할 수 있어 권장되지 않는 조치다.
급수 중 불순물 제거, 적절한 분출을 통한 농축 방지, 스케일 방지 약품 첨가는 실제로 사용되는 스케일 방지대책이다.
보일러가 가동 중일 때 수위는 어떤 경우에도 안전저수위 아래로 내려가서는 안 된다.
안전저수위 이하로 수위가 떨어지면 전열면이 물에 잠기지 않아 과열·손상이 발생할 위험이 있어, 저수위 차단장치가 작동하는 기준점이 된다.
스케일이 전열면에 부착되면 열전달이 저해되어 관수 순환이 오히려 나빠진다. 순환이 촉진된다는 설명은 스케일의 실제 영향과 반대다.
- 스케일은 단열층처럼 작용해 전열량을 감소시킨다.
- 같은 열량을 얻기 위해 연료 소비량이 늘어난다.
- 국부적으로 열이 축적되어 전열면 과열과 손상을 유발한다.
복사난방은 방열체의 열용량이 커서 예열시간이 길다는 것이 단점이며, 짧은 예열시간으로 부하변동에 빠르게 대응한다는 설명은 복사난방의 실제 특성과 맞지 않는다.
- 바닥이나 벽면 전체에서 고르게 복사되어 상하 온도분포가 균일하다.
- 방열기가 없어 실내 이용률이 높다.
- 대류가 적어 먼지를 태우지 않아 쾌감도가 좋다.
에너지기본법상 지역의 여건에 맞는 에너지 수급 안정을 위한 지역에너지계획은 특별시장·광역시장 또는 도지사가 수립하도록 정하고 있다.
에너지관리공단이나 중앙행정기관장이 아니라 지방자치단체장이 수립 주체라는 점이 핵심이다.
소형온수보일러는 원칙적으로 검사대상기기가 아니지만, 가스사용량이 기준을 넘는 가스사용 소형온수보일러는 검사대상기기에 해당한다. 도시가스가 아닌 가스를 20kg/h 사용하는 경우가 여기에 들어간다(출제 당시 열사용기자재 관리규칙 기준).
반면 최고사용압력 0.1MPa 이하이면서 전열면적 5㎡ 이하인 강철제보일러는 검사대상에서 제외되며, 흡수식 냉온수기와 정격용량이 검사대상 기준에 못 미치는 철금속가열로도 검사대상기기에 해당하지 않는다.
에너지 다소비업자에 대한 에너지관리지도 결과 손실 요인이 많다고 판단되면, 소관 행정청은 에너지 손실 요인의 개선을 명할 수 있다.
벌금 부과, 손해배상 요청, 에너지 사용정지 명령은 이 경우에 취할 수 있는 조치로 규정되어 있지 않다.
에너지기본법에서 규정하는 온실가스는 이산화탄소·메탄 등과 함께 육불화황, 과불화탄소, 수소불화탄소 등을 포함하지만, 산소(O₂)는 온실가스가 아니라 연소에 필요한 일반 대기 성분이다.
검사에 합격하지 않은 검사대상기기를 사용한 자는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처하도록 정해져 있다(출제 당시 에너지이용합리화법 기준).
이는 검사대상기기의 안전성을 담보하기 위한 벌칙 조항으로, 법령 개정에 따라 수치가 달라질 수 있다.
에너지기술개발 사업비는 연구·기술개발과 그 성과의 보급·홍보, 인력양성 등에 쓰이도록 되어 있으며, 개별 사업장의 시설투자 비용은 지원 대상에 포함되지 않는다.
온실가스 배출을 줄이기 위한 설비 자체에 대한 투자는 기술개발이 아니라 시설 확충에 해당하므로 사업비 사용 목적과 거리가 있다.