06년 4회차

보일러의 증발량은 전열면적과 전열면 증발률의 곱으로 구한다.

$200\ \mathrm{m^2} \times 50\ \mathrm{kg/(m^2 \cdot h)} = 10000\ \mathrm{kg/h} = 10\ \mathrm{t/h}$

증기압력이나 급수량 조절과 직접 관련되는 것은 압력을 검출·조절하는 압력조절기, 압력 초과 시 증기를 방출하는 안전밸브, 수위를 확인해 급수량 판단의 근거가 되는 수면계이다.

온도계는 증기나 급수의 온도를 지시하는 계측기일 뿐, 압력·급수량 조절 동작과는 직접적인 관련이 없다.

가스의 비중은 같은 조건에서 공기의 무게(밀도)를 기준으로 나타낸 상대값이다.

천연가스 비중이 1보다 작다는 것은 공기보다 가벼워 누출 시 위로 확산되는 성질을 의미한다.

회전분무식(로터리컵) 오일버너는 고점도 연료를 사용할 경우에도 무화 성능 확보를 위해 예열이 필요하므로, 예열 없이 사용할 수 있다는 설명은 틀렸다.

• 구조가 비교적 간단해 자동화에 유리하다.
• 정해진 유량조절 범위 안에서는 무화 상태가 양호하다.
• 분무각도는 에어 노즐 조절을 통해 변경한다.

금속의 한쪽 끝을 가열했을 때 반대쪽 끝의 온도가 점차 올라가는 것은 전도에 의한 열전달이다.

물질 내부의 분자·자유전자 진동이 순차적으로 전달되어 열이 이동하는 방식이다.

집진장치 중 가장 미세한 입자까지 포집할 수 있는 것은 전기집진기(코트렐 집진기)이다.

고전압으로 분진을 대전시켜 전극에 흡착시키는 방식이어서 서브미크론 단위의 미세분진까지 처리할 수 있다.

가스연료 버너는 일반적으로 연소용 공기 공급 방식, 공기와 가스의 혼합 방식, 자동·반자동 운전 방식에 따라 분류하며, 가스의 예열 방식은 버너 분류 기준으로 쓰이지 않는다.

자동제어 조절기의 작동 동력원에는 공기식·유압식·전기식(전자식) 등이 있으며, 자석식은 조절기의 동력 방식으로 분류되지 않는다.

화염의 이온화 현상에 따른 전기 전도성을 이용해 화염 유무를 검출하는 방식은 플레임 로드이다.

• 플레임 아이는 화염이 내는 빛을 광전소자로 검출하는 방식이다.
• 스택스위치는 배기가스 열에 의한 바이메탈의 변형을 이용한다.
• 광전관은 화염의 빛을 광전 효과로 검출하는 소자이다.

자연통풍력은 연돌 내 배기가스와 외기의 온도차(밀도차)가 클수록 커지므로, 배기가스 온도를 낮추면 오히려 통풍력이 줄어든다.

• 연돌 높이를 높이면 통풍력이 커진다.
• 연돌을 보온하면 배기가스 온도 저하를 막아 통풍력 유지에 도움이 된다.
• 연돌의 단면적을 크게 하면 통풍저항이 줄어 통풍력이 커진다.

급수처리는 스케일 생성 방지, 점식 등 내면 부식 방지, 가성취화 방지 등 보일러 내부에서 물에 의해 생기는 장해를 막기 위한 것이다.

연료 중 황분에 의한 저온부식은 배기계통에서 연소가스 중 황산화물이 응축되며 생기는 문제로, 급수처리의 목적과는 직접 관련이 없다.

물의 임계점은 포화수와 포화증기의 비중량(밀도)이 같아져 증발잠열이 0이 되고 증발현상이 사라지는 특정 고압·고온 상태를 말하며, 대기압에서의 비등 온도를 뜻하지 않는다.

대기압하에서 물이 증기로 변하는 온도는 임계점이 아니라 대기압 상태의 포화온도(끓는점)를 가리키므로 이 설명은 틀렸다.

증기관에 만곡관(루프)을 설치하는 것은 배관이 가열·냉각되면서 생기는 열팽창·수축을 흡수하기 위해서다.

직관으로만 배관하면 온도 변화에 따른 신축이 이음부나 부속기기에 무리한 응력으로 작용할 수 있다.

상당증발량은 실제증발량과 (발생증기엔탈피-급수엔탈피)의 곱을 539로 나눈 값으로 구한다. 급수온도 15℃의 엔탈피는 약 15kcal/kg이다.

$\dfrac{5000 \times (700-15)}{539} = \dfrac{5000 \times 685}{539} \approx 6354.4\ \mathrm{kg/h}$

주철제 섹셔널 보일러는 조립·분해가 쉬워 용량을 증감할 수 있고 내열성·내식성이 우수하지만, 열에 의한 팽창으로 균열이 생기기 쉬운 약점이 있다.

다만 주철 재질 특성상 고압에 취약해 소용량 저압보일러에 적합하며, 대용량 저압보일러에 적합하다는 설명은 틀렸다.

가열에 필요한 열량은 질량×비열×온도차로 구한다.

$140\ \mathrm{kg} \times 1\ \mathrm{kcal/(kg \cdot ^\circ C)} \times (90-20)^\circ C = 9800\ \mathrm{kcal}$

연료의 연소 속도는 연료가 산소와 반응해 타는 산화속도를 의미한다.

단위 시간당 연료가 산화되어 소비되는 정도로, 연소의 빠르기를 나타낸다.

스팀헤더는 보일러 주증기관과 부하측 증기관 사이에서 증기의 송기·정지를 편리하게 하고 각 계통의 증기 과부족을 조절하는 역할을 한다.

필요한 곳에만 선택적으로 송기할 수 있어 오히려 불필요한 열손실을 줄이는 효과가 있으므로, 열손실이 증가한다는 설명은 틀렸다.

피드백 자동제어에서 검출부의 동작신호를 받아 미리 정해진 동작을 위한 신호를 만들어 조작부로 보내는 부분은 조절부이다.

조절부는 목표값과 검출값의 차이에 따라 조작량을 결정해 조작부에 전달하는 역할을 한다.

윈드박스는 버너 주변에 연소용 공기를 고르게 공급하기 위한 상자로, 그 주위에는 화염검출기, 착화버너, 투시구 등 연소 감시·점화 관련 장치가 함께 설치된다.

공기예열기는 연소용 공기를 예열하는 열교환 장치로 윈드박스와 별도의 위치에 설치되므로 거리가 먼 장치이다.

보일러 전열면 열부하는 단위 전열면적당 단위시간에 발생하는 열량을 나타내는 값이므로 단위는 $\mathrm{kcal/(m^2 \cdot h)}$이다.

보일러는 일반적으로 보일러동(드럼)의 위치, 노의 위치, 본체의 구조 등에 따라 분류하며, 보일러동의 냉각 방식이라는 기준은 쓰이지 않는다.

보일러동은 연소열로 물을 가열해 증기를 만드는 부분이므로 냉각 방식이라는 개념 자체가 분류 기준이 되지 않는다.

증기 보일러의 효율은 상당증발량을 이용해 발생 열량을 연료가 공급한 열량과 비교하여 구한다.

$\eta(\%) = \dfrac{\text{상당증발량} \times 538.8}{\text{연료소비량} \times \text{연료의 발열량}} \times 100$

여기서 538.8kcal/kg은 100℃ 포화수를 100℃ 건포화증기로 바꾸는 데 필요한 증발잠열이다.

1kcal는 4.18kJ에 해당한다.

열량 단위를 환산할 때 1kcal = 4.1868kJ로 근사하여 $1\ \mathrm{kcal} \approx 4.18\ \mathrm{kJ}$를 사용한다.

워싱턴 펌프는 왕복식 펌프의 한 종류이다.

• 터빈 펌프와 볼류트 펌프는 원심식 펌프에 속한다.
• 인젝터는 증기의 분사력으로 급수하는 장치로 펌프가 아니다.

2위치동작은 On-Off 동작으로 불연속동작에 해당한다.

비례동작, 적분동작, 미분동작은 출력이 연속적으로 변화하는 연속동작에 속한다.

인젝터(injector)는 보일러에서 발생한 증기의 분사력을 이용해 급수를 밀어 넣는 장치이다.

• 슬러지는 보일러수 중의 침전물을 말한다.
• 콕은 유체의 흐름을 단속하는 밸브류이다.
• 이젝터는 증기나 공기를 이용해 기체·액체를 흡인·이송하는 장치로 급수 전용 장치는 아니다.

응축수를 회수하지 않을 때 분출량은 $B = \dfrac{W \cdot d}{r - d}$로 구한다(W: 급수량, d: 급수 고형분, r: 허용 고형분).
$B = \dfrac{7000 \times 50}{450 - 50} = \dfrac{350000}{400} = 875$, 따라서 1일 분출량은 875 ℓ이다.

탈산소제로는 아황산소다, 히드라진 등이 사용되며 염산과 알콜은 해당하지 않는다.

염산은 오히려 산세정(스케일 제거)에 쓰이는 물질로 청관제의 탈산소제와는 용도가 다르다.

pH 조정제로 인산소다·암모니아, 연화제로 탄산소다·인산소다, 슬러지 조정제로 탄닌·리그닌을 쓰는 것은 옳은 짝짓기이다.

연소실이나 연도에 가스 포켓부(공간)가 생기지 않도록 하는 것이 맥동연소 방지 대책이며, 일부러 만드는 것은 오히려 진동연소를 유발한다.

연료 중의 수분·공기 제거, 무리한 연소 회피, 연소량 급변동 회피는 모두 타당한 방지책이다.

점화 전 노 내와 연도를 충분히 환기하는 것은 미연가스에 의한 폭발을 방지하기 위함이다.

이전 소화 시 남아있던 미연소 가스나 점화 직전 누설된 연료가스가 노 내에 체류한 상태에서 점화하면 노내 폭발이 발생할 수 있어, 프리퍼지로 이를 제거한다.

옥외 설치 시공기준에는 건물로부터 일정 거리를 띄우도록 하는 이격거리 규정이 없어 잘못된 설명이다.

옥외 설치에서 요구되는 것은 빗물이 보일러에 스며들지 않도록 케이싱 등 방지설비를 하는 것, 노출된 절연재 등에 방수처리를 하는 것, 옥외에 있는 증기관·급수관 등이 얼지 않도록 보호장치를 하는 것이다.

역화는 노 내 압력이 순간적으로 외부보다 높아질 때 발생하며, 압입통풍이 강할 때 위험하지 압입통풍이 약한 것은 역화 원인과 거리가 멀다.

흡입통풍 부족, 공기보다 연료가 먼저 공급됨, 착화 지연은 모두 미연소 가스가 축적된 상태에서 뒤늦게 점화되어 역화를 일으키는 대표적 원인이다.

가스용 보일러의 연료 배관은 관경에 따라 고정 간격이 정해지며, 관경 40mm인 경우 3m마다 고정한다.

배관 고정 간격은 관경 13mm 미만은 1m마다, 13mm 이상 33mm 미만은 2m마다, 33mm 이상은 3m마다로 규정되어 있어 40mm 배관은 마지막 구간에 해당한다.

보일러를 긴급 정지시킬 때 가장 먼저 취해야 할 조치는 연료공급 정지이다.

연료 공급을 차단하지 않고 다른 조작을 먼저 하면 연소가 계속되어 위험이 커지므로, 화원을 없애는 것이 최우선 순서이다.

브리딩 스페이스(breathing space)는 노통이 열팽창할 때 플랜지부가 신축할 수 있도록 확보하는 여유 공간으로, 오히려 충분히 크게 확보해야 구식(grooving)을 방지할 수 있다.

재료의 급격한 온도 변화 방지, 굽힘 반경 확대, 열응력 저감은 모두 타당한 구식 방지 대책이다.

가열 전후 물의 체적 차이가 전체 체적팽창량이며, 계산 결과는 176ℓ이다.

10℃ 물의 체적은 $V_1 = \dfrac{5000}{999} = 5.005\ \mathrm{m^3}$이고, 90℃ 물의 체적은 $V_2 = \dfrac{5000}{965} = 5.181\ \mathrm{m^3}$이다.

따라서 팽창량은 $\Delta V = V_2 - V_1 = 5.181 - 5.005 = 0.176\ \mathrm{m^3} = 176\ \ell$이다.

실내에 방열기(라디에이터)를 설치해 실내 공기를 직접 데우는 방식은 직접난방법이다.

온수나 증기를 열매체로 실내 방열기에서 직접 열을 방출시키는 것이 특징이며, 공기를 가열해 덕트로 보내는 간접난방과 구분된다.

레미네이션은 강판 내부에 층상의 결함이 있는 상태로, 균열 발생·강도 저하·열전도 방해를 일으키지만 슬러지 퇴적과는 직접적인 관련이 없다.

슬러지 퇴적은 보일러수 중의 불순물이 침전하는 현상으로 강판 내부 결함이 아닌 수질 관리 문제에서 비롯된다.

진공환수식 증기난방에서 리프트 피팅의 1단 흡상 높이는 1.5m 이내로 설치한다.

환수관이 진공펌프 흡입구보다 낮은 위치에 있어 응축수를 위쪽 환수관으로 끌어올려야 할 때 사용하며, 흡상 높이가 커지면 진공에 의한 흡인이 어려워지므로 필요한 높이는 여러 단으로 나누어 설치한다.

인히비터(inhibitor)는 화학세정 시 산액이 스케일뿐 아니라 보일러 강판 자체를 부식시키는 것을 억제하기 위해 첨가하는 부식 억제제이다.

스케일 용해나 부착 방지, 용수 연화는 인히비터가 아닌 산세정제나 청관제의 다른 기능에 해당한다.

배플 플레이트는 직립형 연관 보일러의 연관 내부에 설치해 연소가스의 흐름을 지연·굴곡시켜 열손실을 줄이는 장치이다.

갤로웨이 튜브는 노통 보일러의 전열면적 증대용 횡관이고, 프라이밍관·스테이는 각각 급수·구조 보강과 관련된 것으로 연관 내부 열손실 방지 장치가 아니다.

보일러수 중 부유물이나 유지분이 많을 때 수면에 거품층이 형성되는 현상은 포밍(foaming)이다.

관석은 스케일이 굳어 붙은 것, 프라이밍은 격심한 비등으로 물방울이 증기에 섞여 튀어오르는 현상, 기수공발은 프라이밍·포밍 등으로 증기에 물이 섞여 나가는 현상 전반을 가리켜 거품층 형성 자체를 지칭하지는 않는다.

보일러 내부에 아연판을 매다는 것은 부식 방지를 위한 조치이다.

아연이 철보다 이온화 경향이 커서 먼저 부식되는 희생양극(전기방식) 원리로 보일러 강판을 보호한다.

건조보존법에서 사용하는 흡습제는 생석회, 실리카겔, 활성 알루미나 등이며 아황산소다는 흡습제가 아니라 탈산소제이다.

아황산소다는 만수보존법에서 보일러수 중 용존산소를 제거해 부식을 막는 약제로 쓰인다.

여과기(스트레이너) 상태 점검은 매일 실시하는 항목이 아니라 정기적으로 점검하는 항목이다.

안전밸브 작동상태, 보일러수 분출 작업, 저수위 안전장치 상태는 사고 예방과 직결되어 1일 1회 이상 확인해야 하는 대표적인 일상 점검 항목이다.

주증기 밸브는 서서히, 천천히 개방해야 하며 빠르게 완전히 개방하면 수격작용(워터해머)이 발생할 위험이 크다.

캐리오버·수격작용 방지, 예열을 위한 소량 증기 선통, 드레인 밸브를 통한 응축수 사전 배출은 모두 올바른 송기 취급 방법이다.

가성취화는 보일러 수면 하부의 농축이 잘 되는 부위에서 발생하기 쉬우며, 수면 상부에서 발생한다는 설명은 옳지 않다.

리벳 이음부나 인장응력을 받는 부분처럼 응력이 집중되고 알칼리 성분이 농축되기 쉬운 곳에서 결정입계를 따라 불규칙한 방향으로 균열이 진행되는 것이 특징이다.

증기보일러(소용량·소형관류·단관식 관류보일러 제외)에는 유리수면계를 2개 이상 부착해야 한다.

이는 수위를 서로 대조·확인하여 저수위 사고를 예방하기 위한 기준이다.

감압밸브는 고압 증기를 저압으로 낮추고 부하 측 압력을 일정하게 유지하며 부하 변동에 따른 증기 소비량을 절감하는 목적으로 설치하지만, 응축수 제거는 증기트랩의 기능이지 감압밸브의 설치 목적이 아니다.

과열기에 부착된 안전밸브는 과열기의 손상을 막기 위해 본체 안전밸브보다 먼저 분출되도록 조정하는 것이 옳다.

• 2개 이상의 안전밸브는 분출압력을 서로 다르게 설정해 순차적으로 작동하도록 한다.
• 안전밸브가 작동하지 않을 때 두들기거나 시트를 조작하는 것은 금지된 임의 조작이다.
• 다른 보일러와 연결 사용 시에는 최고사용압력이 낮은 보일러를 기준으로 조정한다.

보일러 압력계에 연결하는 증기관을 강관으로 할 경우 안지름은 12.7mm 이상으로 하는 것이 설치 시공기준이다(동관 등을 사용할 때는 6.5mm 이상).

오래된 회차이므로 출제 당시 기준에 따른 수치임을 참고한다.

고온부식과 저온부식은 발생 원인(바나듐 융점, 황산 노점)은 다르지만, 공통적으로 내식 재료를 사용하고 전열면에 보호 피막을 입히는 것이 두 부식 모두에 적용 가능한 대책이다.

황분 제거나 연소가스 온도를 바나듐 융점 이하로 유지하는 것은 고온부식 대책, 배기가스 온도를 황산 노점 이상으로 유지하는 것은 저온부식 대책으로 각각 한쪽에만 해당한다.

프라이밍은 캐리오버를 유발하는 원인 중 하나이지, 캐리오버로 인해 나타나는 결과 현상이 아니다.

캐리오버가 발생하면 증기와 함께 물방울·불순물이 배관으로 넘어가면서 수격현상, 배관 부식, 열효율 저하 등이 나타난다.

열사용기자재 중 축열식 전기보일러는 정격소비전력이 30kW 이하이고 최고사용압력이 0.35MPa 이하인 것을 말한다.

이 두 조건 중 어느 하나라도 넘어서면 축열식 전기보일러의 적용 범위에서 벗어난다.

에너지이용합리화법상 금융·세제상 지원은 노후된 에너지 다소비 설비의 대체, 대체연료 사용을 위한 시설 설치, 온실가스 배출을 줄이기 위한 에너지기술개발 사업 등 에너지 이용 합리화 효과가 뚜렷한 사업을 대상으로 한다.

반면 절약 효과가 미미한 수준에 그치는 기자재 제조는 지원 대상 사업으로 열거되어 있지 않다.

검사대상기기의 검사를 받지 아니한 경우에는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금이 규정되어 있어 올바르게 짝지어진 것이다.

검사대상기기 조종자를 선임하지 않은 경우는 제시된 금액보다 높은 벌금이 규정되어 있고, 조종자가 교육을 받지 않은 경우는 벌금이 아니라 과태료 부과 대상이므로 잘못된 짝이다.

검사대상기기 조종자는 1구역당 1인 이상 채용해야 한다.

한 사람이 조종·감시할 수 있는 범위를 1구역으로 보고, 구역마다 최소 1인을 두도록 한 기준이다.

검사대상기기의 계속사용검사 신청서는 유효기간 만료 10일 전까지 제출해야 한다.

검사가 유효기간 내에 완료될 수 있도록 미리 신청하게 한 규정이다.

산업자원부장관(현 산업통상자원부장관)이 5년마다 수립하는 것으로 출제된 계획은 국가에너지기본계획이다.

국가에너지기본계획은 에너지 수급 안정과 효율적 이용을 포함해 국가 에너지정책의 방향과 목표를 종합적으로 제시하는 최상위 계획이다.

에너지이용합리화 실시계획이나 온실가스·기후변화협약 관련 대책은 이러한 기본계획의 방향에 따라 마련되는 하위 계획 또는 개별 대책에 해당한다.