절대압력 1kgf/cm²(대기압 수준) 상태의 건포화증기가 갖는 전열량(엔탈피)은 약 이다.
이는 급수 온도를 포화온도까지 올리는 데 필요한 현열(약 100kcal/kg)과 물이 증기로 바뀌는 데 필요한 잠열(약 539kcal/kg)을 합한 값으로, 대기압 근처 포화증기의 총열량으로 널리 쓰이는 값이다.
노통보일러는 원통형 보일러의 일종으로 보유수량이 많아 증기 발생에 시간이 걸리고, 그만큼 급격한 부하변동에 신속히 대응하기 어렵다는 특징을 가진다.
따라서 급격한 수요 변화에 쉽게 응할 수 있다는 설명은 노통보일러의 실제 특성과 반대된다.
- 구조가 간단해 제작이 쉽고 제작비가 저렴한 것은 노통보일러의 일반적 장점이다.
- 두꺼운 판재로 만들어 수명이 긴 것도 노통보일러의 특징으로 맞는 설명이다.
- 구조상 효율이 수관식보다 낮은 것도 맞는 설명이다.
수관보일러에서 기수분리기를 설치하는 목적은 드럼에서 발생한 증기 속에 섞여 있는 수분을 분리·제거하기 위해서이다.
수분이 증기와 함께 배출되면 습증기가 되어 배관·터빈 등에서 프라이밍·캐리오버 등의 문제를 일으키므로, 기수분리기로 건조한 증기를 얻는 것이 목적이다.
보일러의 전열량을 늘리려면 연소가스의 흐름뿐 아니라 보일러수(水)의 순환도 빠르게 해야 전열면에서의 열전달이 촉진된다.
따라서 수(水) 순환을 느리게 한다는 설명은 전열량을 늘리는 방법과 거리가 멀다.
- 전열면의 스케일을 제거하면 열전달 저항이 줄어 전열량이 늘어난다.
- 양질의 연료로 연소율을 높이는 것도 전열량 증가에 도움이 된다.
- 적당한 공기비로 완전연소시키는 것 역시 열손실을 줄여 전열량 확보에 유리하다.
보일러 급수펌프는 저부하에서도 효율이 좋고 부하 변동에 신속히 대응할 수 있어야 하며, 고온·고압 조건에서도 안전하게 견딜 수 있어야 한다.
그러나 고온, 고압에서 역전(역회전)이 가능해야 한다는 조건은 오히려 펌프의 안전 운전을 해치는 것으로, 급수펌프에 요구되는 구비조건과는 맞지 않는다.
증기트랩은 응축수는 배출하고 증기는 새어 나가지 않도록 하는 장치이므로, 마찰저항이 작아야 응축수를 원활히 배출할 수 있다.
따라서 마찰저항이 커야 한다는 설명은 증기트랩의 구비조건과 반대된다.
- 유압·유량 변화에도 작동이 확실한 것은 트랩의 정상적인 구비조건이다.
- 증기가 배출되지 않아야 한다는 것도 트랩 본연의 기능에 맞는 조건이다.
- 내구력이 커야 한다는 것 역시 정상적인 구비조건이다.
배기가스에 의한 손실열량은 로 구한다.
연료 1kg을 완전연소시켰을 때 발생하는 열량을 그 연료의 발열량이라 한다.
발열량은 연료의 연소 특성을 나타내는 기본 지표로, 연소가스 중 수증기의 응축열 포함 여부에 따라 고위발열량과 저위발열량으로 구분된다.
도시가스와 같은 기체연료는 연소용 공기 및 연료 자체를 미리 예열해서 사용하는 것이 가능하며, 이를 통해 연소 효율을 높일 수 있다.
따라서 예열이 불가능하다는 설명은 기체연료의 실제 특성과 어긋난다.
- 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능한 것은 기체연료의 대표적 장점이다.
- 매연 발생이 거의 없는 것도 고체·액체연료 대비 기체연료의 장점이다.
- 연소의 자동제어가 쉬운 것 역시 기체연료의 특징으로 맞는 설명이다.
연료를 완전연소시키려면 노(爐) 내부를 고온으로 유지해야 연소 반응이 활발해지고 미연분이 줄어든다.
따라서 가능한 한 노내를 저온으로 유지해야 한다는 설명은 일반적인 연소 주의사항과 반대된다.
- 연소량을 늘릴 때 통풍량도 함께 늘리는 것은 공기 공급을 맞추기 위한 정상적인 주의사항이다.
- 불필요한 공기의 노내 침입을 막는 것도 열손실을 줄이기 위한 정상적인 주의사항이다.
- 연소량을 급격히 증감하지 않는 것 역시 안정적 연소를 위한 정상적인 주의사항이다.
오일버너의 화염이 불안정해지는 주된 원인은 연료 속 슬러지 등 협잡물, 무화용 공기량의 부적절함, 공기 과다로 인한 노내 온도 저하 등 연료 성상이나 공기 조건의 이상에서 비롯된다.
반면 분무 유압이 비교적 높은 경우는 오히려 연료의 무화(霧化)가 잘 이루어져 화염 안정에 유리한 조건이므로, 화염 불안정의 원인과는 관계가 없다.
저수위안전장치가 작동하면 저수위 상태를 알리는 자동경보가 울리고, 위험을 막기 위해 버너의 연소가 정지되며, 노내 잔류가스 배출을 위해 송풍기는 계속 운전되는 것이 일반적인 연동 동작이다.
그러나 연도 댐퍼가 닫히는 것은 저수위안전장치의 연동 동작으로 보기 어렵다. 댐퍼를 닫으면 오히려 노내에 가스가 정체되어 위험할 수 있기 때문이다.
자동제어 동작 중 적분동작(I동작)은 편차의 누적값에 비례해 조작량을 내보내므로 시간이 지나면 잔류편차(오프셋)를 남기지 않는다는 특징이 있다.
다만 적분동작 단독으로는 응답이 늦고 제어계가 진동하기 쉬워 안정성이 떨어지므로, 실제로는 비례동작과 조합한 PI 제어로 널리 사용된다.
보일러의 용량은 상당증발량, 전열면적, 보일러 마력 등으로 표시하는 것이 일반적이다.
반면 수부(물이 차 있는 부분)의 크기는 보일러의 부하 응답성과는 관련이 있어도, 보일러 용량 자체를 나타내는 지표로 쓰이지는 않는다.
보일러 열정산은 정격부하 상태에서 시험하는 것을 원칙으로 한다.
정격부하는 보일러가 설계된 표준 운전 조건이므로, 이 부하에서 측정해야 효율과 손실 항목을 실제 성능과 일치하게 평가할 수 있다.
직관식 수관보일러도 증기와 물을 분리하는 기수 드럼(상부 드럼)을 갖추고 다수의 직관이 이 드럼과 하부 드럼(또는 헤더)을 연결하는 구조이며, 드럼 없이 관으로만 구성되지는 않는다.
따라서 기수 드럼 없이 관으로만 구성된다는 설명은 수관식 보일러의 실제 구조와 맞지 않는다.
- 직관식 수관보일러가 청소하기 쉬운 것은 관이 곧게 뻗어 있기 때문으로 맞는 설명이다.
- 헤더를 필요로 하고 접합부를 두껍게 해야 하는 것도 직관식의 실제 구조적 특징이다.
- 곡관식이 상하 2개 드럼을 곡관으로 연결하고 수냉노벽을 갖춘 구조인 것도 맞는 설명이다.
고압·중압 보일러의 급수용이나 고양정이 필요한 경우에는 임펠러 바깥쪽에 안내날개(가이드 베인)를 두어 높은 양정을 낼 수 있는 터빈펌프가 주로 사용되며, 필요하면 여러 단으로 겹쳐 양정을 더 높인다.
볼류트펌프는 안내날개 없이 와류실(볼류트)만으로 속도에너지를 압력으로 바꾸는 구조여서 저압·저양정 급수에 주로 쓰인다는 점에서 구분된다.
미분탄 연소장치는 석탄을 잘게 분쇄해 기체연료처럼 다루므로 연소량 조절이 쉽고, 적은 과잉공기로도 양호한 연소상태를 얻을 수 있으며 자동제어에도 유리하다.
따라서 연소량 조절이 어렵다는 설명은 미분탄 연소장치의 실제 특징과 반대된다.
화씨온도는 로 환산한다.
즉 섭씨 -40℃와 화씨 -40°F는 같은 온도를 가리키는, 두 눈금이 일치하는 특수한 지점이다.
절탄기는 연도를 빠져나가는 배기가스의 폐열을 이용해 보일러로 들어가는 급수를 예열하는 장치이지, 이미 발생한 증기를 과열하는 장치가 아니다.
증기를 과열하는 장치는 과열기이므로, 절탄기의 기능을 과열기의 기능으로 설명한 것은 잘못이다.
- 슈트블로워가 전열면의 그을음을 제거하는 장치라는 설명은 맞다.
- 공기예열기가 연소용 공기를 예열하는 장치라는 설명도 맞다.
- 축열기가 증기 수요의 과부족을 조절하는 장치라는 설명도 맞다.
과열증기는 건포화증기를 압력의 변동 없이 계속 가열하여 온도를 포화온도보다 더 높인 증기를 말한다.
압력을 높이거나 수분을 제거하는 것과는 다른 개념으로, 과열기를 통해 압력은 그대로 두고 온도만 상승시키는 과정을 거친다.
수관식 보일러는 관경이 작아 드럼 지름을 작게 만들 수 있어 고압에 잘 견디고, 전열면적이 넓어 증기 발생이 빠르며 효율이 좋다는 장점이 있다.
반면 수관식 보일러는 보유수량(수부)이 원통형 보일러보다 오히려 적어 부하변동에 민감하게 반응하는 구조이므로, 수부가 커서 부하변동에 응하기 쉽다는 설명은 수관식의 실제 장점과 맞지 않는다.
보일러 효율은 으로 구한다.
가스버너는 혼합이 균일하고 연소반응이 빨라 정확한 온도제어가 쉬운 편이며, 이는 가스연료의 대표적 장점 중 하나이다.
따라서 정확한 온도제어가 어렵다는 설명은 가스버너의 실제 특징과 반대된다.
- 혼합이 균일해 연소 성능이 좋다는 것은 맞는 설명이다.
- 과부하 연소가 가능한 것도 가스버너의 특징으로 맞다.
- 유황산화물·매연 발생이 적은 것 역시 기체연료 특유의 장점으로 맞는 설명이다.
중유는 석탄에 비해 단위 무게당 발열량이 크고, 운반·저장이 쉬우며 변질 우려가 적고, 연소 조작에 필요한 인력을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
그러나 중유도 연소 조건에 따라 역화(불꽃의 역류) 위험이 있을 수 있어, 역화 위험이 전혀 없다는 설명은 중유의 장점으로 보기 어렵다.
유압전송 방식은 유체(오일)의 비압축성을 이용하므로 전송 지연이 적고 응답 속도가 빠르다는 것이 대표적인 장점이다.
다만 전송거리가 길어질수록 배관이 복잡해지고 누유 위험이 있어, 전송거리나 배관의 용이성 측면에서는 상대적으로 불리하다.
단위 중량(1kg)의 물체가 가지고 있는 열량을 엔탈피라 하며, 물체의 내부에너지와 유동일(압력×부피)의 합으로 정의된다.
비열은 단위 중량을 1℃ 올리는 데 필요한 열량이고, 엔트로피는 열의 이동방향성을 나타내는 상태량이라는 점에서 엔탈피와 구분된다.
강철제 보일러의 수압시험은 규정된 시험 수압에 도달한 후 최소 30분 이상 그 압력을 유지한 뒤 검사를 실시한다.
시험압력을 너무 짧게 유지하면 누설이나 변형 여부를 충분히 확인할 수 없기 때문에 최소 유지시간이 정해져 있다.
보일러 설치·시공 기준상 보일러 외벽의 표면온도는 주위 온도보다 30℃를 초과해서는 안 된다.
외벽 온도가 지나치게 높으면 화상 위험과 열손실이 커지므로, 이 기준에 맞춰 단열 성능을 확보해야 한다.
다만 이는 출제 당시(2002년) 설치기준의 수치이며, 현재 적용되는 세부 수치는 최신 법령을 따른다.
강철제 증기보일러의 분출밸브는 최고사용압력이 7 kg/cm² 이상인 것을 사용해야 한다.
분출밸브는 보일러수의 농축물이나 슬러지를 배출하는 장치로, 보일러 최고사용압력에 견딜 수 있는 내압성능이 요구되기 때문이다.
보일러 동 저부에 진흙 모양으로 퇴적되는 침전물은 급수 중에 녹아 있던 염류분(스케일 성분)이 농축·석출된 것이다.
탄산칼슘·황산칼슘 등의 경도성분이 가열 과정에서 용해도가 낮아지면서 슬러지 형태로 동 저부에 가라앉는다.
기름의 예열온도가 지나치게 높으면 버너 선단(화구) 부근에서 기름이 국부적으로 분해·탄화되어 화구에 탄화물(카본)이 축적되는 현상이 나타난다.
이 탄화물은 무화 상태를 불균일하게 만들어 화염 형태를 흐트러뜨리고, 방치하면 버너 성능이 점차 저하된다.
급수 속에 녹아 있는 용존산소(공기)는 수관이나 동 내부의 금속 표면을 산화시켜 점식 형태의 부식을 일으키는 대표적인 원인이다.
- 탄산칼슘·황산칼슘·인산칼슘은 물에 녹아 있는 경도성분으로, 부식보다는 스케일(관석)을 만드는 원인이 된다.
수저분출장치는 보일러 동 저부의 슬러지·침전물을 배출하는 설비로, 안전장치가 아니라 수질관리를 위한 장치이다.
- 가용전은 이상 고온 시 저용융점 금속이 녹아 압력을 방출하는 안전장치이다.
- 고저수위경보기는 수위 이상을 감지해 경보·차단하는 안전장치이다.
- 플레임 아이는 화염 유무를 검출해 실화 시 연료를 차단하는 안전장치이다.
화상 초기 응급처치로는 환부를 청결히 하고 감염을 막는 것이 중요하며, 아연화연고를 바르는 방법이 적합한 처치로 제시된다.
- 붕대만 감는 것은 소독·처치 없이 감염 위험을 방치하는 셈이 된다.
- 옥도정기(요오드팅크)나 잉크는 자극성이 있어 화상 부위에 바르기에 적합하지 않다.
보일러를 긴급 정지시킬 때는 가장 먼저 연료공급을 차단하여 연소를 멈추는 것이 우선이다.
연소가 계속된 상태에서 다른 조작을 먼저 하면 압력·온도 상승이 이어져 위험이 커지므로, 열원을 끊는 조치가 최우선이다.
급수 중에 녹아 있는 탄산가스(CO₂) 같은 용존가스를 제거하는 데는 물을 잘게 분산시켜 공기와 접촉시키는 기폭법이 널리 쓰인다.
기폭법은 탄산가스·황화수소나 철·망간 성분을 날려 보내는 데 효과적인 방법으로, 용존산소는 이 방법으로 제거되지 않아 별도의 탈기(가열·진공) 처리를 한다.
- 침강법·응집법은 부유물(현탁고형물)을 가라앉히거나 뭉쳐 제거하는 방법이다.
- 여과법은 부유물을 여재로 걸러내는 방법으로, 용존가스 제거와는 원리가 다르다.
방열기 응축수량은 표준방열량을 증발잠열로 나누어 구한다.
로, 이 값이 방열기의 응축수량이다.
급수 중 불순물은 크게 용존가스(산소·탄산가스·황화수소 등), 용해고형물(탄산염 등), 현탁고형물(유기물 등)로 나눌 수 있는데, 이 중 그리스(유지분)는 물에 녹아 있는 액체상 불순물에 해당한다.
- 유기물은 물에 뜨거나 섞여 있는 현탁(부유) 성분으로 분류된다.
- 탄산염은 물에 녹아 있는 고형(경도) 성분이다.
- 황화수소는 물에 용해된 기체 성분이다.
하트포드 접속법은 증기관과 환수관 사이에 균형관(밸런스관)을 연결하는 저압 증기난방 배관방식이다.
보일러 수면보다 낮은 위치에 균형관을 두어, 환수관 쪽 응축수가 역류하거나 보일러수가 지나치게 빠져나가 저수위가 되는 것을 막는 역할을 한다.
수도관이나 1 kg/cm² 이상의 수두압이 걸리는 급수관을 보일러에 직접 연결하는 것은 잘못된 방법이다.
수압이 그대로 보일러에 전달되면 과압이나 역류 등의 문제가 생길 수 있어, 감압 장치나 저수조 등을 거쳐 연결하는 것이 옳은 설치 방식이다.
- 보일러를 수평으로 설치하는 것, 보일러실 바닥보다 높게 설치하는 것, 누전 방지 조치를 취하는 것은 모두 올바른 설치 원칙이다.
보일러수 중에 농축된 강알칼리 성분이 응력이 남아 있는 부위에 작용하면 철강 조직이 취약해지며 결정입계를 따라 균열이 생기는데, 이를 가성취화라 한다.
- 전면부식은 금속 표면 전체가 고르게 부식되는 현상이다.
- 그루빙은 리벳이음부 등 응력이 집중되는 좁은 부위에 홈 모양으로 생기는 부식이다.
- 점식은 국부적으로 점 모양으로 깊게 파고드는 부식이다.
보일러 내부 스케일 제거를 위한 산세관에는 일반적으로 염산이 가장 많이 사용된다.
염산은 스케일 성분을 잘 용해시키면서도 비교적 저렴하고 취급이 용이해 산세정제로 널리 쓰이며, 금속 부식을 줄이기 위해 부식 억제제(인히비터)와 함께 사용한다.
보일러 및 배관의 화학세정은 약품을 이용해 스케일이나 부식생성물을 용해·제거하는 작업으로, 침적법·순환법·서징법 등이 이에 해당한다.
반면 수세법은 물로 씻어내는 물리적 세척 방법으로, 화학약품을 이용하는 화학세정과는 구분된다.
보일러 강판이나 강관이 두 장의 층으로 갈라진 상태(라미네이션)에서, 화염에 접한 쪽 표면이 국부적으로 과열되어 부풀어 오르는 현상을 브리스터라 한다.
- 팽출은 동체나 관이 압력에 의해 볼록하게 부풀어 오르는 현상이다.
- 레미네이션은 재질 내부가 층상으로 갈라져 있는 결함 자체를 가리킨다.
- 압궤는 외압을 받는 원통형 부재가 눌려 찌그러지는 현상이다.
3요소식 수위제어는 수위·증기유량·급수유량 세 가지를 검출하여 급수량을 조절하는 방식이다.
노내 압력은 연소(통풍) 제어에 관련된 값으로, 수위제어의 검출요소에는 포함되지 않는다.
증기트랩의 본래 기능은 증기 배관이나 장치 내에 생긴 응축수만을 배출하고 증기의 누설은 막는 것이며, 보일러수의 오염 방지와는 관계가 없다.
- 저수위 경보기는 저수위 상태를 감지해 경보를 울려 저수위 운전을 방지하는 장치이다.
- 방폭문은 노내에 미연가스가 쌓여 폭발할 때 압력을 배출해 피해를 줄이는 안전장치이다.
- 기수분리기는 증기 속의 수분을 분리해 건조도가 높은 증기를 보내는 장치이다.
가스용 보일러의 연료배관은 관경이 13 mm 미만인 경우 1 m마다 고정장치를 설치하도록 되어 있으며, 관경이 커질수록(13~33 mm 미만은 2 m, 33 mm 이상은 3 m마다) 고정 간격도 넓어진다.
- 지상에 노출되는 가스배관의 표면 색상은 흰색이 아니라 황색으로 도색한다.
- 강관은 부식 우려가 있어 매몰 시공을 원칙적으로 피하며, 부득이한 경우 방식조치를 해야 한다.
- 배관과 전기개폐기 사이는 60 cm 이상 떨어뜨려야 하므로 10 cm는 기준에 미달한다.
다만 이는 출제 당시(2002년) 가스시설 기준이며, 세부 수치는 최신 관련 법령·기준을 따른다.
증기보일러의 안전밸브는 통상 호칭지름 25 A 이상의 크기로 설치해야 하므로, 15 A 이상이면 된다는 설명은 틀린 내용이다.
- 안전밸브는 2개 이상 설치하는 것이 원칙이며, 소용량 보일러 등 일부는 예외가 인정된다.
- 안전밸브는 가능한 한 보일러 동체에 직접 부착하는 것이 원칙이다.
- 실제 사용되는 안전밸브는 대부분 스프링식이다.
온수방열기의 방열량은 실제 온도차가 표준 조건(온도차 62 ℃)에서 벗어난 만큼 표준방열량에 비례 보정하여 구한다.
평균 온수온도는 이므로, 실내온도와의 차는 이다.
주철제 온수방열기의 표준방열량(450 kcal/m²·h)에 이 비율을 곱하면 가 된다.
점화 전에는 주증기밸브 등 증기 계통의 밸브는 닫아둔 상태를 유지해야 하므로, 점화 전에 각 밸브를 미리 개방해 둔다는 설명은 점화 준비사항과 맞지 않는다.
- 수면계 기능 시험, 압력계·안전밸브 등의 기능 검사는 점화 전 필수 점검사항이다.
- 댐퍼를 열어 노내 미연가스를 환기시키는 프리퍼지도 점화 전 반드시 거쳐야 하는 절차이다.
래미네이션(층상 결함)은 강판 제조 과정에서 재질 내부에 생기는 결함으로, 급수 수질과는 관계없이 발생하는 현상이다.
- 급수 수질이 나쁘면 보일러 내부 부식, 프라이밍·포밍, 슬러지 퇴적 등의 장해가 나타난다.
직립형 유류용 온수보일러는 연관 내부에 배플 플레이트(방해판)를 설치하여 연소가스의 흐름을 지연·교란시킴으로써 열교환 시간을 늘려 열손실을 줄인다.
겔로웨이 튜브는 전열면적을 늘리기 위해 노 안에 비스듬히 설치하는 관이고, 스테이는 평판을 보강하는 부재로 이 문제의 기능과는 다르다.
캐리오버(기수공발)는 보일러수가 증기에 섞여 함께 송출되는 현상으로, 보일러 강도 부족에 따른 파열과는 직접적인 관계가 없다.
- 사용 중 부식, 재료 불량, 용접 불량은 모두 보일러 강도를 저하시켜 파열의 직접적인 원인이 될 수 있다.
출제 당시(2002년) 에너지이용합리화법령상 검사대상기기 중 주철제보일러는 구조검사가 면제되는 기기로 규정되어 있었다.
소형온수보일러나 1종·2종 압력용기는 해당 면제 대상으로 제시되지 않는다.
검사의 종류와 면제 범위는 이후 법령 개정에 따라 달라질 수 있으므로, 현재 적용 여부는 최신 법령을 확인해야 한다.
검사대상기기 설치자가 사용 중인 기기를 폐기한 경우, 폐기한 날로부터 15일 이내에 신고하도록 되어 있다.
다만 이는 출제 당시(2002년) 법령 기준의 수치이며, 신고기한은 이후 법령 개정에 따라 달라질 수 있으므로 최신 규정을 확인할 필요가 있다.
검사대상기기조종자를 선임하지 않은 자에 대해서는 1천만 원 이하의 벌금에 처하도록 규정되어 있다.
다만 이는 출제 당시(2002년) 법령 기준이며, 벌칙 규정은 이후 법령 개정에 따라 달라질 수 있으므로 최신 법령을 확인해야 한다.
특정열사용기자재 시공업의 범위에는 기자재의 설치·시공·세관(청소) 등이 포함되지만, 기자재의 검사 업무는 시공업의 범위에 포함되지 않는다.
검사는 시공업자가 아니라 별도의 검사기관이 수행하는 업무이기 때문이다.
검사대상기기 조종자에 대한 교육은 7일 이내의 기간으로 실시하도록 되어 있다.
다만 이는 출제 당시(2002년) 법령 기준의 수치이며, 교육 기간은 이후 법령 개정에 따라 달라질 수 있으므로 최신 규정을 확인해야 한다.
관류보일러는 전열면적 6 m²로 압력 구분 없이 대부분의 관류보일러 검사기준을 충족하므로 검사대상기기에 해당한다. 보일러 검사대상기기의 판정은 압력, 용량(전열면적), 형식에 따라 결정된다.
- 최고사용압력 1.5 kg/cm²×동체 안지름 250 mm = 375(압력×지름의 곱)으로 검사대상 기준(일반적으로 1,000 이상)에 미달된다.
- 온수 대기 개방형은 기술기준상 검사대상에서 제외된다.
- 최고사용압력 1 kg/cm²×전열면적 0.8 m² = 0.8(압력×면적의 곱)으로 검사대상 기준(일반적으로 5 이상)에 미달된다.