과열도는 과열증기온도에서 같은 압력의 포화증기온도를 뺀 값으로 정의된다.
즉 과열증기가 그 압력의 포화온도보다 얼마나 더 높은 온도까지 가열되었는지를 나타내는 값이다.
강수관(다운커머)은 노벽 바깥쪽 등 열가스에 직접 노출되지 않는 위치에 설치하여 관 안의 물이 데워지지 않게 한다. 그래야 가열되는 상승관과의 밀도차가 커져 보일러수 순환이 촉진된다.
따라서 강수관 내부로 열가스가 통과한다는 설명은 실제 구조·원리와 반대이므로 잘못되었다.
아담슨 조인트로 노통 접합부의 신축을 흡수하고, 코르니시 보일러가 노통을 편심 배치해 순환을 돕고, 겔로웨이관이 전열면 확대와 강도 보강 역할을 하는 것은 모두 맞는 설명이다.
보일러 열정산의 입열은 연료의 연소열, 연료의 현열, 공기의 현열, 노내 분입 증기의 보유열 등으로 구성된다.
불완전 연소에 의한 열손실은 공급된 열 중 밖으로 빠져나가는 출열(손실)항목이므로 입열항목으로 볼 수 없다.
보일러 자동제어의 급수제어(F.W.C)는 수위를 검출하여 이를 일정하게 유지하는 제어이므로, 실제로 조절하는 조작량은 급수량이다.
참고로 연소제어의 조작량은 연료량과 공기량, 증기온도제어의 조작량은 전열량이다.
상당증발량은 실제증발량에 발생증기의 엔탈피와 급수의 엔탈피 차를 곱한 뒤, 100℃ 포화수를 100℃ 건포화증기로 만드는 데 필요한 증발잠열 539kcal/kgf로 나누어 구한다.
즉 상당증발량 = 실제증발량 × (증기 엔탈피 - 급수 엔탈피) ÷ 539 의 형태가 된다.
기수분리기는 발생증기에 섞인 수분을 제거해 건조도를 높이는 부속(증기)장치이며, 이상 상태에서 보일러를 보호하는 안전장치가 아니다.
압력제한기, 저수위 경보기, 방폭문은 각각 압력 초과·저수위·노내 폭발 위험에 대응하는 대표적인 안전장치이다.
슈트블로워는 연소 중 부하가 어느 정도 확보된 상태에서 사용해야 하며, 부하가 낮거나(50% 이하) 소화 후에 사용하는 것은 잘못된 방법이다. 통풍이 부족한 상태에서 분출하면 그을음이 연도에 쌓여 재연소·전열면 손상 위험이 커진다.
분출기 내 응축수를 미리 배출하고, 분출 전 배풍기로 유인통풍을 증가시키며, 한 곳에 집중시키지 않고 고르게 분출하는 것은 올바른 사용 요령이다.
압력계는 지침의 움직임이 둔하거나 이상한 동작을 보일 때 시험 대상이 되며, 반대로 지침의 움직임이 민감한 것은 정상이므로 시험시기로 볼 이유가 없다.
계속사용검사를 할 때, 장시간 휴지 후 다시 사용하려 할 때, 안전밸브의 실제 분출압력과 설정압력이 맞지 않을 때는 압력계 이상을 의심해 시험해야 하는 대표적인 시기이다.
노통 보일러와 연관 보일러는 원통형 보일러, 관류 보일러는 수관식 보일러로 분류된다.
폐열 보일러는 배기가스 등 폐열을 열원으로 쓰는 보일러로, 열원·구조가 일반 보일러와 달라 특수 보일러로 분류된다.
공기예열기는 배기가스의 열로 연소용 공기를 데우므로 연소효율이 높아지고, 예열된 공기 덕분에 불완전연소가 감소하며 노내 연소속도도 빨라진다.
다만 배기가스 온도가 낮아지면서 황산증기의 노점에 가까워지므로 저온부식 위험은 오히려 커진다. 따라서 저온부식이 방지된다는 설명은 틀렸다.
탄소의 완전연소 반응식 에서 탄소 12kg이 산소 32kg과 반응한다.
따라서 탄소 1kg을 연소시키는 데 필요한 산소량은 이다.
증기의 압력이 높아지면 포화온도는 상승하고 증발잠열은 감소하며, 높은 압력의 증기를 만들기 위한 연료 소비도 증가한다.
반면 포화증기가 지니는 전체 엔탈피(현열+잠열)는 일반적인 보일러 운전 압력 범위에서 압력이 높아질수록 증가하는 경향을 보이므로, 엔탈피가 감소한다는 설명은 틀렸다.
비례동작(P동작)은 조작량이 편차에 비례하는 제어방식이다.
편차 e가 커질수록 조작량 Y도 같은 비율로 커지며, 관계식은 로 나타낸다.
ON-OFF 동작(2위치 동작)은 조작량이 두 값(온/오프) 중 하나만 갖는 불연속(단속)제어 방식이다.
반면 P, I, D 동작은 편차의 크기에 따라 조작량이 연속적으로 변하는 연속제어 특성을 갖는다.
다량트랩은 부력을 이용한 플로트식 트랩을 가리킨다.
응축수가 고이면 플로트가 떠올라 밸브를 열어 다량의 응축수를 배출하는 구조로, 부하변동이 큰 곳에 적합하다.
다음과 같은 특징을 갖고 있는 통풍방식은?
① 연도의 끝이나 연돌하부에 송풍기를 설치한다.
② 연도내의 압력은 대기압보다 낮게 유지된다.
③ 매연이나 부식성이 강한 배기가스가 통과하므로 송풍기의 고장이 자주 발생한다.
연도 끝이나 연돌 하부에 송풍기를 두고 연도 안을 대기압보다 낮게 유지하는 방식은 흡입통풍(유인통풍)이다.
배기가스를 빨아내는 배풍기가 연도 하류에 놓이므로 노와 연도가 모두 부압이 된다. 덕분에 연소가스가 밖으로 새지는 않지만, 반대로 외부 공기가 새어 들어오면 배기가스량이 늘어 손실이 커진다.
송풍기가 고온의 배기가스 속에 놓여 매연과 부식성 성분을 그대로 받으므로 날개의 마모·부식으로 고장이 잦은 것이 이 방식의 대표적인 단점이다.
- 압입통풍은 연소용 공기를 노 앞에서 불어넣어 노 안이 정압이 되고, 송풍기는 깨끗한 공기만 다루므로 손상이 적다.
- 평형통풍은 압입과 흡입을 함께 써서 노 안 압력을 대기압 부근으로 맞추는 방식이다.
- 자연통풍은 송풍기 없이 연돌 안팎의 밀도차만으로 통풍력을 얻는다.
유류보일러 자동점화는 송풍기 기동 → 연료펌프 기동 → 프리퍼지 → 점화용 버너 착화 → 주버너 착화 순서로 진행된다.
송풍기를 먼저 가동하고 연료펌프로 유류를 순환·가압하는 동안 노내를 환기(프리퍼지)하며, 환기가 끝나면 점화버너로 착화한 뒤 이어서 주버너에 점화한다.
파이럿 버너는 주버너 점화를 위한 별도의 점화용 버너로, 외부혼합식 가스버너의 분류에는 포함되지 않는다.
센터파이어형·링형·멀티스폿형 버너는 가스와 공기를 노즐 밖에서 혼합해 연소시키는 외부혼합식 가스버너에 해당한다.
보일러 1마력(BHP)은 약 8435 kcal/h의 열량에 해당한다.
이는 상당증발량 에 100℃ 물의 증발잠열 을 곱한 값이다.
스코치 보일러는 노통과 연관을 함께 갖춘 대표적인 노통연관식 보일러이다.
- 코르니시 보일러는 노통이 1개인 노통식이다.
- 랭커셔 보일러는 노통이 2개인 노통식이다.
- 다쿠마 보일러는 수관식 보일러이다.
병류식은 연소가스와 과열기 내 증기의 흐름 방향이 같은 형식이다.
가스의 고온부와 증기의 저온부가 먼저 만나 가스에 의한 소손은 적지만, 진행할수록 온도차가 줄어들어 열교환이 이루어지므로 열의 이용도는 낮다.
급수펌프의 송출량은 축동력식 (kW)에서 역산해 구한다.
전양정은 흡입양정과 토출양정의 합인 이다.
이를 정리하면 으로, 송출량은 약 7.53 ㎥/min이다.
이 설비의 열효율은 80%이다.
물 500kg을 20℃에서 84℃까지 올리는 데 필요한 열량은 이다.
공급열량 40000kcal 대비 유효열량의 비율은 이다.
고위발열량에서 저위발열량을 구할 때 가장 관계 깊은 성분은 수소이다.
연료 중 수소가 연소하면 물이 생성되는데, 고위발열량은 이 생성수(수증기)가 응축될 때 방출하는 잠열까지 포함한 값이다.
저위발열량은 고위발열량에서 이 응축잠열을 뺀 값이므로, 수분 생성의 원인인 수소 함량이 계산의 핵심 변수가 된다.
완전연소 시 실제 공기비는 연료의 상태(고체·액체·기체)에 따라 다르며, 기체연료인 프로판의 공기비가 가장 낮다.
- 중유·경유 같은 액체연료는 무화·혼합이 기체연료보다 불완전해 공기비가 더 크다.
- 코크스 같은 고체연료는 연료와 공기의 접촉이 불균일해 공기비가 가장 크다.
기체연료는 공기와 균일하게 혼합되므로 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능해 공기비가 낮다.
보일러 자동제어 인터록에는 불착화, 저수위, 압력초과 인터록 등이 있으며, '저온도 인터록'은 해당하지 않는다.
이들 인터록은 점화 실패, 수위 이상저하, 압력 초과 등 안전에 직결되는 이상 상태가 발생하면 연료 공급을 강제로 차단하는 기능을 한다.
전기식 집진장치는 코로나 방전으로 분진을 대전시켜 전극에 포집하는 방식으로, 미세입자 집진효율이 가장 높고 압력손실이 작다.
중력식·사이클론식은 비교적 큰 입자 위주로 제거해 미세먼지 포집효율이 낮고, 세정식은 미세먼지 처리에는 유리하지만 압력손실이 큰 편이다.
코르니시 보일러는 노통이 1개인 노통식(원통형) 보일러로, 수관식에 해당하지 않는다.
슐처, 다쿠마, 라몽트 보일러는 모두 다수의 수관에 물을 통과시켜 증기를 발생시키는 수관식 보일러이다.
표준대기압에서 물의 끓는점은 100℃이며, 이를 절대온도로 환산하면 373K이다.
펌프 등의 동력을 이용해 온수를 순환시키는 방식은 강제순환식이다.
중력순환식은 온수의 밀도차(비중차)만으로 자연스럽게 순환시키는 방식으로, 순환력이 약해 소규모 설비에 적합하다.
점화준비 급수 시에는 배관 내 공기를 빼내기 위해 공기밸브를 열어두어야 하므로, '과열기의 공기밸브를 닫는다'는 설명은 잘못되었다.
급수예열기의 공기·물빼기밸브로 공기를 제거하고 물을 채우는 것, 본체 상부 공기밸브를 열어두는 것, 열매체보일러에서 열매 주입 전 수분 유무를 확인하는 것은 모두 올바른 급수 준비 절차이다.
부드러운(연질) 부착물은 브러시나 헝겊 등으로 물을 뿌려가며 씻어내는 것이 원칙이므로, 스크레퍼로 긁어낸다는 설명은 적절하지 않다.
스크레퍼나 치핑해머처럼 긁어내는 공구는 단단하게 굳은 경질 스케일 제거용이며, 연질 부착물에 사용하면 전열면 모재에 흠집을 낼 수 있다.
수관 청소에 튜브클리너를 사용하는 것, 스케일이 많이 부착되는 부위와 용접·리벳 이음부를 특히 신중하게 청소하는 것은 모두 올바른 내부청소 방법이다.
이 방열기에서 시간당 발생하는 응축수량은 약 24.27 kg/h이다.
증기의 표준방열량 에 상당방열면적 20㎡을 곱해 시간당 방열량을 구한다.
이를 105℃ 증기의 증발잠열 535.6kcal/kg으로 나누면 이다.
증기난방을 응축수 환수 방식으로 분류하면 중력환수식·기계환수식·진공환수식으로 나뉜다.
'복관식'은 증기관과 환수관을 따로 두는지에 따른 배관방식(단관식·복관식) 분류에 해당하므로, 환수 방식 분류 항목에는 포함되지 않는다.
리프트 이음의 1단 입상 높이는 1.5m 이하로 제한한다.
진공환수식에서 방열기보다 높은 위치로 환수관을 올려야 할 때, 진공펌프의 흡인력으로 응축수를 끌어올리기 위해 리프트 이음을 사용하며 단수를 나누어 시공한다.
외부검사에서는 보일러가 청소된 상태에서 현저한 구상부식이 없어야 하므로, '현저한 구상부식이 있어야 한다'는 설명은 틀렸다.
벽돌 이탈·파손이 없어야 하고, 배관 이음부에 누기·누수가 없어야 하며, 스테이볼트를 해머로 두드려 이상 유무를 확인하는 것은 모두 올바른 외부검사 항목이다.
설명된 현상은 가성취화(알칼리열화)이다.
고농도의 알칼리성 보일러수가 리벳 이음판의 틈새나 리벳머리 아래쪽 좁은 공간에 침입해 농축되면, 알칼리 작용과 반복응력이 겹쳐 재료의 결정입계를 따라 균열이 발생한다.
온수난방은 배관 내 온수의 정수두(수압) 때문에 건물 높이에 제한을 받으므로, '건물 높이에 제한을 받지 않는다'는 설명은 틀렸다.
온수난방은 예열시간이 길고 부하변동에 따른 온도조절이 용이하며 실내 쾌감도가 높다는 특징이 있어, 이 부분들은 옳은 설명이다.
보일러를 매체(열매체)별로 분류하면 증기보일러·온수보일러·열매체보일러로 나뉘며, '가스보일러'는 여기에 해당하지 않는다.
가스보일러는 사용 연료를 기준으로 한 분류이므로 매체별 분류와는 기준이 다르다.
외부부식(저온부식) 방지를 위해서는 첨가제로 황산증기의 노점을 낮춰야 하므로, '노점을 증가시킨다'는 설명은 틀렸다.
노내·연도로 습기가 침입하지 않게 하고, 유황·바나듐분이 적은 연료를 쓰며, 전열면에 그을음·회분이 쌓이지 않게 하는 것은 모두 올바른 외부부식 방지대책이다.
보일러 손실열 중 배기가스에 의한 손실열이 가장 크다.
연소가스가 굴뚝으로 배출될 때 가진 현열이 회수되지 못하고 그대로 버려지기 때문으로, 불완전연소나 방산에 의한 손실보다 비중이 훨씬 크다.
급수 중 칼슘염이 용해되어 있으면 가열 시 용해도가 낮아지며 전열면에 석출되어 스케일을 생성하고, 이 스케일이 열전달을 방해해 국부적인 과열의 원인이 된다.
소용량 보일러에 부착하는 압력계의 최고눈금은 보일러 최고사용압력의 1.5~3배 범위로 한다.
눈금이 너무 낮으면 지시침이 상한을 넘어 파손될 수 있고, 너무 높으면 실제 사용압력 부근에서 눈금 간격이 좁아져 정밀한 판독이 어려워지기 때문이다.
설명된 트랩은 열동식 트랩이다.
바이메탈이나 벨로스가 증기와 응축수(공기)의 온도차에 반응해 밸브를 개폐하는 구조로, 온도가 낮은 공기도 통과시킬 수 있어 에어리턴식이나 진공환수식 배관의 방열기·관말트랩에 사용된다.
보일러 운전정지의 순서를 바르게 나열한 것은?
① 공기의 공급을 정지한다.
② 댐퍼를 닫는다.
③ 급수를 한다.
④ 연료의 공급을 정지한다.
보일러 운전정지는 연료 공급 정지 → 공기 공급 정지 → 급수 → 댐퍼 닫음의 순서로 한다.
먼저 연료를 끊어 연소를 멈춘다. 이때 송풍은 곧바로 세우지 말고 노 안에 남은 미연가스가 빠져나갈 만큼 유지한 뒤에 공기 공급을 정지한다.
이어 정상 수위가 되도록 급수해 압력을 낮추고 주증기밸브를 닫는다.
댐퍼는 맨 마지막에 닫는다. 잔류가스를 충분히 배출하기 전에 닫으면 가스가 노 안에 갇혀 폭발 위험이 생기기 때문이다. 2008년 출제 당시의 운전정지 기준에 따른 순서다.
개별난방법은 각 실이나 세대마다 개별 열원기기를 두는 방식으로, 한 곳의 열원설비에서 건물 전체에 열을 공급하는 중앙식 난방에 해당하지 않는다.
증기난방·온수난방·복사난방은 모두 중앙의 보일러(열원)에서 배관을 통해 열을 각 실로 분배하는 중앙식 난방 방식이다.
필요한 방열기 쪽수는 약 100쪽이다.
온수 표준방열량 을 기준으로 필요한 방열면적을 구하면 이다.
이를 1쪽당 표면적 0.2㎡로 나누면 이 된다.
운전정지 시에는 보일러 수위를 정상수위보다 조금 높게 유지한 상태에서 버너 운전을 정지해야 하므로, '수위를 정상수위보다 조금 낮추고 버너 운전을 정지한다'는 설명은 잘못되었다.
정지 후 잔열로 증발이 계속되면서 수위가 내려가므로, 미리 조금 높여 두어 저수위 사고를 예방하는 것이다.
운전정지 직전 유류예열기 전원을 차단해 온도를 낮추는 것, 연소실·연도를 환기하고 댐퍼를 닫는 것, 버너를 분리해 청소하고 기름 누설을 점검하는 것은 모두 올바른 정지 절차이다.
수관식 보일러라도 전열면 청소가 용이한 구조라면 별도의 청소구멍을 반드시 둘 필요는 없으므로, '반드시 청소할 수 있는 구멍이 있어야 한다'는 설명은 잘못되었다.
기초가 약해 내려앉거나 갈라지지 않아야 하는 것, 사용압력이 최고사용압력을 넘지 않도록 설치하는 것, 보일러를 바닥 지지물에 고정하는 것은 모두 올바른 설치 유의사항이다.
보일러의 연소는 서서히 안정적으로 진행되어야 하며, 급격한 연소는 국부적인 고온과 압력 변화를 일으켜 보일러 본체나 노벽(벽돌·내화물)에 악영향을 주어 파손의 원인이 된다.
연소가 급격해지면 화염이 국부적으로 집중되어 전열면이나 벽돌을 과열·손상시키고, 열응력에 의한 균열이나 박리를 유발할 수 있다.
역화(백파이어)는 프리퍼지 불충분, 점화 지연, 댐퍼 개도 과소 등으로 노 내에 미연소 가스가 체류한 상태에서 점화될 때 발생한다.
- 프리퍼지가 불충분하면 노 내에 가연성 가스가 남아 있어 점화 시 한꺼번에 착화되어 역화가 일어난다.
- 점화 시 착화가 지연되면 그 사이 노 내에 미연소 연료가 쌓여 역화 위험이 커진다.
- 연도 댐퍼의 개도가 너무 좁으면 통풍이 원활하지 않아 미연소 가스가 체류하기 쉽다.
반면 점화원을 사용하는 것 자체는 역화를 일으키는 이상 조건이 아니라 점화의 정상 절차에 해당한다.
수격작용(워터해머)을 막으려면 증기배관 내 드레인이 고이지 않도록 배출하는 것이 핵심이므로, 대형밸브나 증기 헤더처럼 응축수가 모이기 쉬운 곳일수록 드레인 배출장치를 반드시 설치해야 한다.
따라서 이런 곳에 드레인 배출장치 설치를 피해야 한다는 설명은 수격작용 예방 원칙과 반대된다.
- 증기배관을 충분히 보온하면 응축수 발생 자체를 줄일 수 있어 타당한 예방조치이다.
- 중간이 낮아지는 배관은 드레인이 고이기 쉬우므로 피해야 한다는 것도 올바른 조치이다.
- 증기 흐름 방향으로 경사를 주어 응축수가 자연스럽게 배출되게 하는 것도 올바른 조치이다.
물의 온도가 393K(약 120℃)를 초과하는 온수보일러(고온수 보일러)에는 안전밸브를 설치하되 그 크기를 호칭지름 20㎜ 이상으로 하도록 규정하고 있다.
온도가 120℃ 이하인 온수보일러에 요구되는 것보다 큰 구경을 요구하는 것은, 고온·고압 조건에서 이상 압력 상승 시 신속한 방출 능력을 확보하기 위함이다.
다만 이는 출제 당시 기준의 수치이므로 실제 적용 시에는 현행 법령·기준을 확인해야 한다.
연소량을 증가시킬 때는 미연소 가스가 노 내에 쌓여 폭발하는 것을 막기 위해 공기량을 먼저 늘린 뒤에 연료량을 증가시켜야 한다.
따라서 연료량을 먼저 늘리고 공기 공급량을 나중에 늘린다는 설명은 순서가 반대로 되어 있어 잘못된 설명이다. 참고로 연소량을 감소시킬 때는 반대로 연료량을 먼저 줄이고 공기량을 나중에 줄인다.
- 점화 전 충분한 프리퍼지로 노 내 잔류 가스를 배출하는 것은 폭발 방지를 위한 올바른 조치이다.
- 연료 속 수분이나 슬러지를 충분히 배출하는 것도 이상연소·폭발을 막는 올바른 조치이다.
- 배관·버너 밸브의 개폐 상태를 점검하는 것도 올바른 안전 조치이다.
출제 당시 기준으로 난방시공업은 시공할 수 있는 열사용기자재의 범위에 따라 1~3종으로 구분되었고, 제3종은 요업요로·금속요로의 설치를 담당하는 업종이었다. 따라서 제3종 난방시공업자가 시공할 수 있는 품목은 금속요로이다.
- 강철재 보일러·주철재 보일러와 압력용기(1종·2종)는 제1종의 시공 범위에 속한다.
- 온수보일러·구멍탄용 온수보일러·축열식 전기보일러 등 소형 온수 계통은 제2종의 범위였다.
이 구분은 출제 당시 법령에 근거한 것이므로, 현행 제도와 등록기준은 별도로 확인해야 한다.
에너지이용 합리화법 시행령상 에너지다소비업자는 연간 연료·열·전기 사용량의 합계가 2,000 티·오·이(TOE) 이상인 자를 말하며, 이에 해당하면 에너지사용량 신고 등의 의무를 진다.
이는 출제 당시 기준의 수치이므로 최신 법령 개정 여부는 별도로 확인해야 한다.
효율관리기자재의 광고에 에너지소비효율·등급 등을 표시할 의무는 그 기자재를 제조·수입·판매하는 자에게 부과되며, 광고를 대행하는 광고업자는 이 의무의 주체가 아니다.
제조업자·수입업자·판매업자는 자신이 취급하는 기자재의 정보를 소비자에게 정확히 알릴 책임이 있는 반면, 광고업자는 의뢰받은 광고를 집행할 뿐이므로 표시 의무자에서 제외된다.
에너지이용 합리화법의 목적은 에너지의 효율적 이용 증진, 에너지 수급의 안정, 에너지 소비로 인한 환경피해 감소 등을 통해 국민경제의 건전한 발전과 국민복지 증진에 이바지하는 데 있다.
에너지원의 개발 촉진은 새로운 에너지원을 발굴·확보하는 것으로, 에너지 이용의 효율화를 다루는 이 법의 기본 목적과는 성격이 다르다.
출제 당시의 에너지기본법에 따라 정부는 에너지정책을 효율적·체계적으로 추진하기 위해 20년을 계획기간으로 하는 국가에너지기본계획을 5년마다 수립·시행하도록 하였다.
다만 이후 법령이 개정되면서 근거 법률과 계획의 명칭이 바뀌었으므로(에너지법 체계로 이관·명칭 변경), 현행 기준은 별도로 확인해야 한다.
에너지절약전문기업(ESCO)의 등록 업무는 에너지관리공단 이사장에게 위탁되어 있었다.
이는 출제 당시 기준의 기관명이며, 이후 기관명이 한국에너지공단으로 변경되었음에 유의해야 한다.