[에너지관리산업기사 필기] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

혼합가스 $1\ \mathrm{Nm^3}$ 중 가연성분인 $\mathrm{CH_4}$ 45%와 $\mathrm{H_2}$ 30%를 완전연소시키는 데 필요한 산소량은 $\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$, $\mathrm{H_2 + 0.5O_2 \rightarrow H_2O}$ 반응식에서 $2 \times 0.45 + 0.5 \times 0.30 = 1.05\ \mathrm{Nm^3}$이며, 가스 중에 이미 포함된 산소 8%를 빼면 공기로부터 공급받아야 할 산소는 $1.05 - 0.08 = 0.97\ \mathrm{Nm^3}$이다.
공기 중 산소 비율 21%를 적용하면 이론공기량은 $A_o = \dfrac{0.97}{0.21} \approx 4.62\ \mathrm{Nm^3}$이 되고, 실제 공급된 공기량 6Nm³을 이론공기량으로 나눈 공기비는 $m = \dfrac{6}{4.62} \approx 1.3$이다.

보일의 법칙은 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피의 곱이 일정하다는 법칙으로, 식으로는 $PV = C$로 나타낸다.
부피와 온도의 비가 일정하다는 식은 정압에서 성립하는 샤를의 법칙이고, 압력·부피·온도를 함께 묶은 $\dfrac{PV}{T} = C$는 두 법칙을 합친 보일-샤를의 법칙(이상기체 상태방정식)에 해당한다.

1단계는 정압과정으로 부피가 2배가 되므로 이상기체 상태방정식에 의해 온도도 2배가 되어 $T_1 = 50+273 = 323\ \mathrm{K}$에서 $T_2 = 646\ \mathrm{K}$가 되고, 이때 전달된 열량은 $Q_1 = mC_p(T_2-T_1) = 5 \times 0.75 \times (646-323) \approx 1211\ \mathrm{kJ}$이다.
2단계는 정적과정으로 압력이 2배가 되므로 온도 역시 2배인 $T_3 = 1292\ \mathrm{K}$가 되며, 정적비열 $C_v = C_p - R = 0.75-0.35=0.40\ \mathrm{kJ/kg\cdot K}$을 이용하면 $Q_2 = mC_v(T_3-T_2) = 5 \times 0.40 \times (1292-646) \approx 1292\ \mathrm{kJ}$이다.
두 과정에서 전달된 열량을 더하면 $Q = Q_1+Q_2 \approx 1211+1292 = 2503\ \mathrm{kJ}$이 된다.

증기의 압력이 높아지면 포화온도는 오히려 높아진다. 물이 대기압보다 높은 압력에서는 100℃보다 높은 온도에서 끓는 것과 같은 원리로, 압력과 포화온도는 같은 방향으로 변한다.
반대로 압력이 높아질수록 증발잠열은 감소하고 포화증기의 비체적은 작아지며, 습증기를 단열압축하면 압력·온도가 함께 올라가 과열증기 쪽으로 상태가 이동한다는 설명은 증기의 일반적인 성질과 맞는 내용이다.

공기비(공기과잉계수)는 실제로 연소에 공급된 공기량이 이론상 완전연소에 필요한 공기량에 비해 얼마나 많은지를 나타내는 값으로, $m = \dfrac{\text{실제연소 공기량}}{\text{이론공기량}}$으로 정의된다.
공기비가 1보다 크면 이론공기량보다 많은 공기가 공급된 것이고, 1에 가까울수록 이론적인 완전연소에 가까운 상태로 운전되고 있음을 의미한다.

냉매가 응축과 증발을 반복하는 이상적인 증기압축식 냉동사이클에서 팽창과정은 팽창밸브(모세관 등)를 통한 교축(스로틀링) 과정으로 이루어지며, 이는 엔탈피가 일정하게 유지되는 등엔탈피 과정이자 비가역 과정이다. 따라서 팽창과정이 단열 등엔트로피(가역단열) 팽창이라는 설명은 옳지 않다.
압축과정은 기체 냉매를 단열압축하여 고온고압 상태로 만들고, 응축과정에서는 일정한 압력 하에 열을 방출하며 냉매가 포화액으로 변하고, 증발과정에서는 일정한 압력에서 저온부로부터 열을 흡수하며 냉매가 증발하는 것은 맞는 설명이다.

중유는 A급, B급, C급으로 분류되며, 이 등급 구분의 기준은 점도이다. 점도가 낮을수록(묽을수록) A급에 가깝고, 점도가 높을수록(끈끈할수록) C급에 가깝게 분류된다.
인화점이나 발열량, 황분 함량도 중유의 성질을 나타내는 지표이지만, A·B·C급을 구분하는 공식적인 분류 기준은 점도이다.

부피가 고정된 용기(정적과정)이므로 소요열량은 정적비열을 이용한 $Q = mC_v \Delta T$로 구하며, 먼저 질량을 이상기체 상태방정식으로 계산하면 $m = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{200 \times 20}{0.287 \times (25+273)} \approx 46.8\ \mathrm{kg}$이다.
이를 이용하면 소요열량은 $Q = 46.8 \times 0.71 \times (65-25) \approx 1330\ \mathrm{kJ}$로 계산된다.

물을 가열할 때의 엔트로피 변화량은 $\Delta S = mc\ln\dfrac{T_2}{T_1}$로 구하며, 절대온도로 환산하면 $T_1 = 15+273=288\ \mathrm{K}$, $T_2 = 100+273=373\ \mathrm{K}$이다.
값을 대입하면 $\Delta S = 1 \times 4.2 \times \ln\dfrac{373}{288} \approx 4.2 \times 0.259 \approx 1.1\ \mathrm{kJ/K}$가 된다.

기체연료는 점화·소화가 간단하고 연소 시 재가 남지 않아 연소효율이 높으며, 누출되면 공기와 혼합되어 폭발 위험성이 있다는 점까지는 일반적으로 맞는 설명이다.
다만 기체연료는 부피가 커서 대량으로 저장하려면 고압 압축이나 액화 등 별도의 저장설비가 필요하고 누출 시 화재·폭발 위험이 크므로, 저장이 용이하며 취급에 주의를 요하지 않는다는 설명은 액체·고체연료에 비해 오히려 반대되는 특징이다.

kcal, BTU, kJ는 모두 열량(에너지)을 나타내는 단위이다.
PS(마력)는 단위시간당 한 일의 양을 나타내는 동력(일률)의 단위이므로 열량의 단위로 볼 수 없다.

점도가 높은 오일도 비교적 무화가 잘 되는 것은 고압기류식 버너의 특징이다. 2~8kg/cm² 정도의 고압 공기(또는 증기)를 사용해 중유를 미립화시키므로 점도가 다소 높아도 안정적으로 무화된다.
공기와 연료가 노즐 내부에서 섞이는 내부혼합형과 노즐 출구 밖에서 섞이는 외부혼합형이 모두 실용화되어 있다는 점도 이 방식의 특징이다.
저압기류식은 저압공기를 대량으로 사용해 점도가 낮은 연료에 적합하고, 회전분무식과 유압분무식은 기류가 아닌 회전컵의 원심력, 연료 자체의 분사압력으로 무화하므로 해당하지 않는다.

자연통풍력은 연도(굴뚝) 내 배기가스와 외기의 비중(밀도) 차이에 의해 생긴다. 연도 가스의 온도가 높아지면 가스의 밀도가 낮아져 외기와의 비중차가 커지므로 통풍력은 증가한다.
다만 배기가스 온도를 지나치게 높이면 통풍력 확보에는 유리해도 배기손실이 커져 보일러 효율은 오히려 나빠지므로, 실제 설계에서는 적정 배기온도를 유지하는 것이 중요하다.

연료의 구비조건으로는 구입과 취급·수송이 쉬워야 하고, 단위 질량 또는 용적당 발열량이 높아야 경제적이고 효율적인 연료라 할 수 있다.
따라서 "연소 시 발열량이 낮아야 한다"는 설명은 연료가 갖추어야 할 조건과 정반대되는 내용이므로 적당하지 않다.
구입 용이성, 수송·취급의 간편함, 단위 용적당 발열량이 높아야 한다는 나머지 보기는 모두 실제 연료의 바람직한 구비조건에 해당한다.

브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축 → 정압 가열 → 등엔트로피 팽창 → 정압 방열의 4과정으로 이루어지며, 작동유체로 공기(기체)를 사용하는 가스터빈의 이상 사이클이다.
이론 열효율이 압력비와 비열비(단열지수)만의 함수로 결정된다는 것도 옳은 설명이다.
브레이튼 사이클은 일을 만들어내는 동력 사이클이지, 열을 저온에서 고온으로 퍼 올리는 냉동사이클이 아니므로 "냉동사이클의 일종이다"라는 설명이 틀렸다.

연료 속 산소는 이미 연료 중의 수소와 결합하여 물(H2O) 형태로 존재하는 것으로 보므로, 실제 연소에 이용될 수 있는 유효수소량은 전체 수소량에서 산소와 결합된 몫을 제외해야 한다.
물(H2O)에서 수소와 산소의 질량비는 2:16=1:8이므로, 연료 중 산소 $O$와 결합하는 데 필요한 수소량은 $\dfrac{O}{8}$이 된다. 따라서 유효수소량은 $H - \dfrac{O}{8}$로 계산한다.

연료비는 고정탄소량과 휘발분의 비(고정탄소/휘발분)로, 값이 클수록 휘발분이 적어 착화가 어려운 연료임을 의미한다.
연료비가 증가하면 착화(발화)온도가 상승하고, 상대적으로 자연발화 위험이 줄어들며, 정의상 고정탄소량 비중도 커진다.
반면 휘발분이 적어 착화·연소가 늦어지므로 연소속도는 오히려 감소한다. 따라서 "연소속도 증가"는 연료비 증가에 따라 나타나는 현상이 아니다.

이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이므로, 등온과정에서는 온도 변화가 없어 내부에너지 변화 $\Delta U = 0$이 항상 성립한다.
반면 등온과정이라도 부피가 변하면 일과 열은 $Q=W$로 서로 같은 값을 가지며 0이 아닐 수 있으므로, "W=0", "Q=0", "|Q|≠|W|"는 등온과정에서 항상 성립하는 관계가 아니다.

건도 x는 습증기 중에 포함된 증기(기체)의 질량 비율을 나타내는 값으로, 증기가 전혀 없는 포화액 상태는 x=0, 수분이 전혀 없는 완전한 증기 상태인 건포화증기는 x=1로 정의한다.
x가 0과 1 사이의 값을 갖는 구간은 액체와 증기가 섞여 있는 습증기 상태를 의미하므로 건포화증기와는 구분된다.

LPG(액화석유가스)는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 하는 무색 투명한 가스로, 상온·상압에서는 기체 상태로 존재한다. 다만 비교적 낮은 압력만으로도 쉽게 액화되므로 저장·운반 시에는 가압하여 액체 상태로 다룬다.
공기보다 비중이 커서 누출 시 낮은 곳에 체류하는 성질이 있으므로 "공기보다 무겁다"는 옳은 설명이지만, "상온·상압에서 액체로 존재한다"는 설명은 틀렸다.

전열면 증발률은 시간당 증기 발생량을 전열면적으로 나눈 값이다.
$\dfrac{5{,}000\ \mathrm{kg/h}}{25\ \mathrm{m^2}} = 200\ \mathrm{kg/(m^2\cdot h)}$로 계산되어 200이 된다.

오버슈트(overshoot)는 응답이 최종 목표값을 초과한 최대량을 목표값에 대한 비로 나타낸 것으로, "최대오버슈트/최종목표값"으로 정의하는 것이 옳다.
감쇠비(decay ratio)는 진동이 얼마나 빨리 사그라드는지를 나타내는 값으로, 다음 주기에 나타나는 오버슈트(제2오버슈트)를 앞선 최대오버슈트로 나눈 값, 즉 "제2오버슈트/최대오버슈트"로 정의한다. 분자와 분모가 뒤바뀌어 있으므로 이 설명이 틀렸다.
지연시간(목표값의 50%에 도달하는 시간)과 상승시간(10%에서 90%까지 도달하는 시간)에 대한 정의는 옳은 설명이다.

보일러의 실제 증발능력을 표준 증발상태(100℃ 포화수를 100℃ 건포화증기로, 증발잠열 539kcal/kg 기준)와 비교하여 나타낸 값을 증발계수라 한다.
증발배수는 연료 소비량 대비 증발량, 증발효율은 실제 증발에 소비된 열량과 연료 발열량의 비, 증발률은 전열면적당 시간당 증발량을 나타내는 값으로 각각 의미가 다르다.

뉴턴(N)은 국제단위계(SI)의 힘의 단위로, 질량 1kg의 물체에 가속도 1m/s²이 생기게 하는 힘으로 정의된다($1\ \mathrm{N} = 1\ \mathrm{kg}\cdot\mathrm{m/s^2}$).
가속도를 1cm/s²으로 둔 보기는 크기가 1N의 100분의 1에 불과해 정의에 맞지 않고, 단위 면적에 작용하는 무게로 표현한 보기들은 힘이 아니라 응력(압력)의 개념이므로 1N의 정의가 될 수 없다.

유량은 단위시간당 흐르는 유체의 부피(또는 질량)를 뜻하며, 체적유량의 단위는 부피를 시간으로 나눈 $\mathrm{m^3/s}$이다.
kg/m²은 단위면적당 질량, kg/m³은 밀도, m³/kg은 비체적을 나타내는 단위이므로 유량의 단위가 아니다.

탄성식 압력계는 압력을 받아 탄성체가 변형되는 정도를 이용해 압력을 지시하는 방식으로, 부르동관·다이어프램·벨로우즈 압력계가 이에 해당한다.
환상천평식(링밸런스식) 압력계는 링 모양 용기 안 액체의 압력차로 생기는 회전모멘트를 추의 무게로 평형시켜 압력을 구하는 액주(평형추)식 압력계로, 탄성 변형을 이용하지 않으므로 탄성식에 해당하지 않는다.

영위법(null method)은 측정하려는 양과 같은 종류이면서 크기 조절이 가능한 기준량을 준비해, 두 양을 평형시켜 계측기의 지시가 0이 되는 지점의 기준량 크기로 측정값을 구하는 방법이다.
계측기 자체의 지시 오차가 결과에 거의 반영되지 않으므로, 지시값을 직접 읽는 편위법보다 정밀도가 높은 것이 특징이다.

잔류편차(offset)는 비례동작(P동작)만 사용할 때 부하가 변화한 후 제어량이 목표값에 정확히 도달하지 못하고 남는 편차이다.
적분동작(I동작)은 편차가 존재하는 한 계속 조작량을 누적하여 변화시키므로, 편차가 완전히 0이 될 때까지 조작을 계속하여 잔류편차를 제거하는 데 효과적이다.

오르자트식(Orsat)은 시료가스를 KOH, 피로갈롤 등 여러 흡수액에 순차적으로 통과시켜 부피 감소량으로 성분을 정량하는 화학적(흡수식) 가스분석법이다.
반면 밀도식은 가스의 밀도차, 세라믹식(지르코니아식)은 이온 전도도, 기체크로마토그래피는 흡착제에 대한 성분별 이동속도 차이를 이용하는 물리적 가스분석계이므로, 화학적 방법인 오르자트식만 이 범주에 속하지 않는다.

보일러 열효율을 높이려면 연소장치에 맞는 적정 연료를 사용하고, 운전조건을 양호하게 유지하며, 연소실 내 온도를 충분히 높여 완전연소를 유도하는 것이 필요하다.
반대로 피열물을 가열한 뒤 연료를 불완전연소(불연소) 상태로 두면 미연소분에 의한 손실이 커져 오히려 열효율이 떨어지므로, 이는 열효율 향상 대책이 될 수 없다.

보일러는 설계된 정격(전부하) 부근에서 연소효율과 열효율이 최적화되도록 만들어지므로, 전부하 운전에 비해 부분부하 운전을 하면 오히려 효율이 낮아지는 것이 일반적이다. 따라서 "부분부하 운전 시 효율이 좋다"는 설명이 틀렸다.
반대로 정격 용량을 초과하는 과부하 운전에서도 연소상태가 나빠져 효율이 낮아지며, 배기가스 온도가 높아질수록 배기손실이 커져 효율이 떨어진다. 부하 변동이 있어도 효율 저하가 적도록 효율-부하 곡선이 평탄한 것이 바람직하다는 설명도 옳다.

플로트(부자)식 수위검출기는 액면 위에 띄운 부자가 수위 변화에 따라 상하로 움직이는 것을 이용해 수위를 측정·검출하는 방식이다.
직관식은 유리관을 통해 수위를 직접 눈으로 확인하는 방식, 압력식은 수두압을, 방사선식은 방사선의 투과·흡수량 차이를 이용하는 방식으로 각각 원리가 다르다.

열전대 보호관 중 내열강관은 금속 재질로 기계적 강도가 크고 내식성·내열성이 우수하며, 황(S)을 함유한 산화염 분위기에서도 사용할 수 있는 것이 특징이다.
황동관은 사용 가능 온도가 낮아 저온 측정용에 한정되고, 자기관(비금속)은 급격한 온도 변화에 약해 깨지기 쉬우며, 카보랜덤관은 다공질이어서 그 자체로는 기밀을 유지하기 어려워 주로 이중 보호관의 바깥쪽 관으로 사용된다.

그림에서 왼쪽 액체 용기 위쪽 관으로 P₁이 작용하고 오른쪽 경사관 끝으로 P₂가 작용하며, 경사관을 따라 이동한 액주 길이가 x, 그에 대응하는 수직 높이가 h, 수평면과 이루는 경사각이 θ로 표시되어 있다. 압력차를 만드는 것은 경사관을 따라 잰 길이가 아니라 연직 방향 높이차이므로 h = x·sinθ 관계를 먼저 세워야 한다.
따라서 ΔP = γ·h = γ·x·sinθ = 8820 N/㎥ × 1.0m × sin30° = 8820 × 1.0 × 0.5 = 4410 N/㎡ = 약 4.4 kPa이다. (x = 100cm = 1.0m, 1 N/㎡ = 1 Pa)
경사관식 압력계는 같은 압력차에 대해 액주 이동 거리가 1/sinθ 배로 길어져 미소 압력을 확대해 읽을 수 있다는 점이 장점이다. 계산할 때 경사관을 따라 읽은 길이 x를 그대로 높이로 대입하면 sinθ를 빠뜨려 값이 2배로 커지므로 주의한다.

열전대는 서로 다른 두 종류의 금속선을 접합하여 양쪽 접점에 온도차를 주면 열기전력(제벡효과)이 발생하는 원리를 이용하여 온도를 측정한다.
열전달계수는 열류량 측정 등에 관련된 개념이고, 금속판의 열팽창을 이용하는 것은 바이메탈식 온도계, 금속의 전기저항 변화를 이용하는 것은 저항온도계(측온저항체)의 원리이므로 열전대와는 구분된다.

광고온계는 측정 대상 물체가 방사하는 빛의 밝기(휘도)를 표준전구 필라멘트의 밝기와 육안으로 비교하여 온도를 측정하는 방식으로, 구조가 간단하고 휴대가 편리하며 고온 측정에 적합하다.
다만 관측자가 눈으로 밝기를 맞추어 판정해야 하므로 측정자 개인에 따른 오차(개인차)가 큰 단점이 있고, 순간적인 육안 판독에 의존하므로 연속 측정이나 자동제어에는 활용하기 어렵다. 따라서 "개인에 따라 오차가 적다"는 설명이 틀렸다.

차압식 유량계는 관로에 오리피스, 벤투리관, 플로우 노즐과 같은 교축기구를 설치하여 전후에 발생하는 압력차로부터 유량을 구하는 방식이다.
로터리 팬·피스톤형·오벌 유량계는 용적식, 칼만식·델타·스와르미터는 와류식, 전자유량계는 전자기 유도식, 토마스미터는 열식 유량계에 해당하므로 차압식으로 분류되지 않는다.

우연오차(우발오차)는 측정기 운동부의 마찰, 전기저항의 미세한 변화, 온도·기압·조명 등 주위 조건이 불규칙하게 변동하여 발생하는, 원인을 특정하기 어려운 오차이다. 원인을 알 수 없어 보정이 불가능하고, 여러 번 측정한 값을 평균하여 줄이는 수밖에 없다.
과실오차는 측정자의 부주의나 착오로 생기는 오차이고, 고유오차·계기오차는 계측기 자체의 구조나 눈금 등에서 비롯되어 일정한 경향을 갖는 오차라는 점에서 우연오차와 구분된다.

이 예에서 유지하고자 하는 목표량은 온도 60℃이고, 실제로 제어되는 물리량인 제어량은 온도, 이를 조절하기 위해 조작하는 변수인 조작량은 연료공급량(연료 밸브 개도)이다.
여기서 온도가 제어되는 대상, 즉 제어대상은 보일러이며, 밸브 등 실제로 조작량을 만들어내는 요소가 제어장치에 해당한다. 따라서 "제어장치: 보일러"라는 설명은 제어대상과 제어장치를 혼동한 것으로 틀렸다.

스테판-볼츠만 법칙은 물체가 방사하는 전체 복사에너지가 절대온도의 4제곱에 비례한다는 법칙으로, 이를 응용해 물체가 내는 전체 복사에너지를 검출해 온도를 구하는 것이 복사(방사)온도계이다.
비접촉식이면서 특정 파장에 의존하지 않고 전체 방사에너지를 이용하므로 응답이 빠르고, 고온 측정 및 이동하는 물체의 온도 측정에도 적합하다.
광고온계와 광전관식온도계는 특정 파장의 밝기(휘도)를, 색온도계는 방사되는 빛의 색(파장 분포)을 이용한다는 점에서 원리가 다르다.

ppm(parts per million)은 100만분의 1(10⁻⁶)을, ppb(parts per billion)는 10억분의 1(10⁻⁹)을 나타내는 미량 농도 단위이다.
보일러수 중 극미량의 불순물 농도를 나타낼 때 ppm보다 더 작은 단위가 필요한 경우 ppb를 사용한다.

캡(cap)은 관의 끝을 막아 흐름을 차단할 때 사용하는 이음쇠로, 관을 직선으로 이어주는 용도가 아니다.
소켓, 유니온, 플랜지는 모두 같은 직경의 관 두 개를 일직선으로 연결할 때 사용하는 이음쇠이며, 특히 유니온과 플랜지는 배관을 분해·조립해야 하는 부위에 주로 사용된다.

에너지이용 합리화법에 따른 검사대상기기 검사의 면제기준은 기기의 종류·구조에 따라 특정 검사를 면제할 수 있도록 정하고 있다.
강철제 보일러 중 1종 관류보일러는 용접검사가 면제되는 대상으로 규정되어 있다.
구조검사, 제조검사, 계속사용검사는 이 면제 대상에 해당하지 않으므로 답이 될 수 없다.

라몽트(La Mont) 보일러는 보일러수를 순환펌프로 강제 순환시키면서, 각 수관 입구에 라몽트 노즐을 설치하여 수관마다 급수가 균등하게 분배되도록 한 강제순환식 보일러이다.
관류보일러는 순환이 아닌 한 방향으로 급수가 흘러 증기가 되는 방식이고, 복사보일러와 간접가열보일러는 각각 열전달 방식과 가열매체 구성이 다른 형식이므로 라몽트 노즐과는 관계가 없다.

세 층으로 이루어진 벽을 통한 정상상태 전도열손실은 각 층의 열저항(두께/열전도율)의 합으로 열유동 저항을 구해 계산한다.
$R = \dfrac{0.24}{1.4} + \dfrac{0.10}{0.17} + \dfrac{0.15}{1.2} \approx 0.171 + 0.588 + 0.125 = 0.885\ \mathrm{m^2\cdot K/W}$
안팎 표면온도차는 $900-90=810\ ^\circ\mathrm{C}$이므로, $q = \dfrac{\Delta T}{R} = \dfrac{810}{0.885} \approx 916\ \mathrm{W/m^2}$로 계산된다.

대향류(향류) 열교환기에서는 고온유체 입구측이 저온유체 출구측과, 고온유체 출구측이 저온유체 입구측과 마주한다.
한쪽 끝의 온도차는 $\Delta T_1 = 80-30=50\ ^\circ\mathrm{C}$, 다른 쪽 끝의 온도차는 $\Delta T_2 = 30-20=10\ ^\circ\mathrm{C}$이다.
$\mathrm{LMTD} = \dfrac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1/\Delta T_2)} = \dfrac{50-10}{\ln(50/10)} = \dfrac{40}{\ln 5} \approx 24.9\ ^\circ\mathrm{C}$로 계산된다.

KS 규격에서는 공업요로·요업요로 등에 사용되는 재료가 일정 수준 이상의 내화도를 가져야 "내화물"로 인정하며, 그 기준을 제게르콘(SK) 번호로 규정하고 있다.
이 기준은 SK26(약 1580℃) 이상의 내화도를 가진 재료로 정해져 있어, 이보다 낮은 내화도를 가진 재료는 내화물이 아닌 일반 재료로 분류된다.

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 계속사용검사 중 안전검사는 원칙적으로 유효기간이 1년이다.
이는 보일러가 사용 중 부식·마모·손상 등으로 안전성이 저하될 수 있어 정기적으로 재검사를 받도록 한 것으로, 2년·3년·5년과 같이 긴 주기는 안전검사의 통상적인 유효기간과 맞지 않는다.

버킷 트랩은 상향식과 하향식 구조가 모두 있어 고압증기의 관말트랩이나 유닛히터 등에 널리 사용되는 기계식 트랩이다.
벨로즈 트랩과 온도조절식 트랩은 온도차를 이용하는 서모스태틱 계열로 고압 관말이나 유닛히터용으로는 적합하지 않고, 플로트 트랩은 부력을 이용해 응축수를 연속 배출하는 방식으로 상향·하향 구조 구분과는 거리가 있다.

에너지이용 합리화법상 개조검사에서 수압시험은 압력을 직접 받는 부분, 즉 내압부분을 개조하는 경우에 실시한다.
연료 변경, 버너 개조, 절탄기 개조는 연소 방식이나 부속설비의 변경으로서 압력을 받는 몸체 구조 자체를 바꾸는 것이 아니므로 수압시험 대상이 아니다.

단열벽돌을 요로에 사용하면 열전도도가 작아 열손실이 줄고, 축열되는 열량 자체도 작아져 요로의 열용량은 오히려 작아진다. 따라서 열용량이 커진다는 설명은 단열벽돌의 효과와 반대된다.
단열벽돌은 열전도도가 작아 노내 온도를 균일하게 유지하는 데 도움이 되며, 내화벽돌의 배면(외측)에 시공하면 온도 구배를 완만하게 하여 내화벽돌의 스폴링(박리) 방지에도 기여한다.

큐폴라(용선로)는 코크스를 연료로 사용하는 주철 용해로로, 주로 일반 주물용 회주철 쇳물을 녹이는 데 쓰인다. 알루미늄 합금이나 가단주철·칠드롤과 같은 대형 주물용 쇳물은 반사로 등 다른 용해로에서 처리하므로 이 설명은 큐폴라의 용도와 맞지 않는다.
규격을 시간당 용해할 수 있는 중량(t)으로 표시하는 점, 코크스에 포함된 탄소·인·황 등의 불순물이 용탕에 섞여 품질을 떨어뜨리는 점, 열효율이 좋고 용해시간이 빠른 점은 큐폴라의 일반적인 특징으로 맞는 설명이다.

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기인 보일러의 사용연료나 연소방법을 변경한 경우에는 개조검사를 받아야 한다.
구조검사와 설치검사는 각각 제작 단계와 최초 설치 단계에서 받는 검사이고, 용접검사는 용접 구조부에 대한 검사로 연료·연소방법 변경과는 별개의 검사 항목이다.

보온효율은 보온 전 발산열량에서 보온 후 발산열량이 줄어든 비율로 구한다.
$\eta = \dfrac{Q_1 - Q_2}{Q_1} \times 100$
주어진 값을 대입하면 $\eta = \dfrac{2000 - 400}{2000} \times 100 = 80\%$가 되어 보온효율은 80%이다.

보온재의 열전도율은 일반적으로 재료의 온도가 높아질수록 커지는 경향이 있으므로, 재료의 온도를 높게 하는 것은 열전도율을 작게 하는 방법이 될 수 없다.
재질 내 수분을 줄이고, 두께를 두껍게 하며, 기공은 작고 기공률은 크게 하여 대류에 의한 열전달을 억제하는 것은 모두 열전도율을 낮추는 데 도움이 되는 방법으로 알려져 있다.

관의 지름(구경)을 서로 다르게 연결할 때 사용하는 이경관 부속품은 리듀셔이다.
소켓과 엘보는 같은 지름의 관을 직선 또는 각도로 연결할 때 사용하고, 플러그는 관 끝을 막는 용도로 사용되어 지름 변경과는 관계가 없다.

포밍은 보일러수 중에 용해된 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 염류나 유지분, 부유물 등이 증기와 함께 거품을 형성하며 발생한다.
산소는 주로 보일러 강판이나 배관의 부식(점식 등)을 일으키는 용존가스 성분으로, 포밍 발생과는 직접적인 관련이 가장 적다.

설치된 보일러의 섹션 수를 증감하여 용량을 변경하는 것은 보일러 구조를 바꾸는 행위이므로 개조검사 대상이다.
구조검사와 설치검사는 각각 제작·최초 설치 단계의 검사이고, 계속사용성능검사는 사용 중 정기적으로 받는 검사로 용량 변경과는 별개의 절차이다.

수관식 보일러는 원통형 보일러에 비해 보유수량이 적어 증기 발생은 빠르지만, 그만큼 부하변동에 따라 압력이 민감하게 변동하여 압력변화가 오히려 크다. 따라서 압력변화가 작다는 설명은 틀린 내용이다.
수관식은 보유수량이 적어 급수 처리가 소홀하면 스케일 등의 영향을 크게 받으므로 양질의 급수가 필요하고, 구조가 복잡하여 청소·검사·수리가 불편한 것은 맞는 특징이다.

양이온교환수지는 수소(H)형인 경우 염산(HCl)이나 황산(H2SO4)과 같은 산으로 재생하고, 나트륨(Na)형인 경우에는 염화나트륨(NaCl) 수용액으로 재생한다.
수산화나트륨(NaOH)은 음이온교환수지를 재생할 때 사용하는 알칼리 약품이므로, 양이온교환수지의 재생 약품에는 해당하지 않는다.

에너지이용 합리화법상 검사대상기기에 대하여 받아야 할 검사를 받지 아니한 자는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처하도록 규정되어 있다.
징역과 벌금 중 하나를 선택적으로 부과하는 형사처벌 규정이므로, 벌금형만 정한 보기나 2년·2천만원 수준으로 제시한 보기는 법정형과 맞지 않는다.

에너지다소비사업자는 매년 1월 31일까지 전년도의 에너지사용량·제품생산량, 해당 연도의 분기별 에너지사용예정량, 전년도의 분기별 에너지이용 합리화 실적, 에너지사용기자재의 현황 등을 신고해야 한다.
전년도의 수지계산서는 에너지다소비사업자 신고 항목에 포함되지 않는 회계 자료로, 에너지 사용·관리 현황을 신고하도록 한 취지와는 거리가 있다.

연강은 보통 200~300℃ 부근에서 항장력이 최대가 되지만, 750~800℃ 이상의 고온에 노출되면 금속 조직의 결정립이 조대화되는 등 재질 변화가 두드러지는데 이를 버닝이라 한다.
과열은 정상 사용온도를 넘는 온도에 지속적으로 노출되어 강도가 저하되는 현상이고, 압궤와 만곡은 각각 외압에 의한 찌그러짐과 휨 변형을 가리키므로 결정립 변화 자체를 설명하는 용어는 아니다.

보일러의 압력계에 연결하는 증기관을 최고사용압력에 견디는 강관으로 할 경우, 응축수 저장과 압력계 보호를 위해 안지름을 최소 12.7mm 이상으로 하도록 규정하고 있다.
이보다 작은 지름은 증기관 내 응축수가 충분히 고이지 못해 압력계가 고온 증기에 직접 노출될 위험이 있어 기준에 미달한다.

수격현상을 방지하려면 증기관 내 응축수가 신속히 배출되도록 해야 하므로, 증기트랩을 닫아 두는 것은 오히려 응축수가 배관에 고여 수격현상을 유발하는 잘못된 조치이다.
프라이밍 방지, 배관 보온 철저, 주증기밸브를 서서히 여는 것은 모두 응축수 생성과 급격한 증기 유입을 억제하여 수격현상을 예방하는 올바른 조치이다.

에너지법령상 에너지위원회에는 대통령령으로 정하는 관계 중앙행정기관의 차관급 공무원이 당연직 위원으로 참여하며, 보기 중에서는 외교부가 여기에 해당한다.
보건복지부는 에너지 정책을 소관하는 기관이 아니어서 지명 대상에 포함되지 않고, 산업통상자원부는 그 장관이 에너지위원회의 위원장을 맡는 부처이다.

지역난방은 각 건물에 개별 보일러를 두지 않아도 되므로 건물 내 유효면적이 오히려 증가하는 것이 장점인데, 이 설명은 유효면적이 감소한다고 하여 사실과 반대로 서술하고 있다.
보일러실이 없어져 인건비·연료비가 절감되고, 대규모로 설비를 통합 관리하여 매연 처리와 열효율 측면에서 유리한 것은 지역난방의 올바른 장점이다.

보일러의 건조보존법에서는 보일러 내부의 공기와 물을 완전히 배출한 후 질소(N2)와 같은 불활성 기체를 봉입하여 내부를 건조한 무산소 상태로 유지함으로써 부식을 방지한다.
이산화탄소나 산소는 습분과 결합하거나 그 자체로 산화를 촉진할 수 있어 건조보존용 봉입가스로 사용하지 않으며, 헬륨은 경제성과 범용성 면에서 사용되지 않는다.

고온(180℃ 이상)의 보일러수에 포함된 염화마그네슘(MgCl2)은 고온에서 가수분해되어 염산(HCl)을 생성하며, 이 염산이 보일러 강판을 심하게 부식시킨다.
탄산칼슘은 스케일을 만드는 경도 성분이고, 탄산가스는 주로 응축수 계통의 부식과 관련되며, 수산화나트륨은 알칼리도를 높여 과다할 경우 가성취화를 일으킬 수 있으나, 고온 보일러수에서 강판을 가장 심하게 부식시키는 것은 염화마그네슘이다.

재열기는 터빈에서 일부 팽창하여 압력과 온도가 낮아진 증기를 다시 가열하여 온도를 높이는 장치이며, 급수를 예열하는 설명은 재열기가 아니라 절탄기의 기능이다.
공기예열기가 연소용 공기를 예열하고, 과열기가 포화증기를 압력은 유지한 채 온도만 높이며, 절탄기가 폐열가스로 급수를 예열하는 것은 모두 맞는 설명이다.

에너지이용 합리화법상 자발적 협약에는 협약 체결 전년도의 에너지소비 현황, 단위당 에너지이용효율 향상 목표, 온실가스배출 감축목표 등 사업자 스스로의 에너지 절감·효율 목표가 포함되어야 한다.
고효율기자재의 생산 목표는 개별 사업장의 에너지 절약 이행계획이라기보다 산업 전반의 기자재 보급 정책에 가까운 사항으로, 자발적 협약에 포함해야 할 내용으로 규정되어 있지 않다.

전열면적이 50m² 이하인 증기보일러는 과압을 방지하기 위한 안전밸브를 1개 이상 설치하면 되도록 규정하고 있다.
전열면적이 50m²를 초과하는 경우에는 안전밸브를 2개 이상 설치해야 하므로, 이 기준은 보일러 규모에 따라 안전밸브 개수를 차등 적용한 것이다.

보일러 설치검사 기준에 따라 수압시험을 할 때는 규정된 시험수압에 도달한 후 30분이 경과한 뒤에 검사를 실시하여 압력 유지 상태와 누설 여부를 확인한다.
이는 순간적으로 압력을 가한 직후가 아니라 일정 시간 압력을 유지시켜 누설이나 변형이 없는지 안정적으로 확인하기 위한 절차이다.

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 설치자는 관리자가 해임되거나 퇴직하기 이전에 다른 검사대상기기관리자를 미리 선임해야 한다.
이는 검사대상기기 관리에 공백이 생기지 않도록 하기 위한 규정으로, 해임·퇴직 후 일정 기간 내에 선임하도록 하는 사후 선임 방식과는 다르다.

에너지이용 합리화법령은 에너지수급 안정을 위해 산업통상자원부장관이 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자를 열거하고 있다. 그중 사용량으로 정해지는 대상은 연간 2만 TOE 이상의 에너지를 사용하는 자다.
이 밖에 전기사업자, 도시가스사업자, 석탄가공업자, 집단에너지사업자가 함께 규정되어 있다. 저장의무를 부과할 때에는 대상자, 저장시설의 종류 및 규모, 저장하여야 할 에너지의 종류 및 저장량 등을 정하여 고시한다.
비슷한 숫자 기준과 섞이기 쉬우니 함께 정리해 두는 것이 좋다. 2만 TOE는 저장의무 부과 기준, 2천 TOE는 에너지다소비사업자 신고 기준으로 서로 다른 제도의 문턱값이다.

온수난방에서 필요한 방열면적은 난방부하를 방열기의 표준방열량으로 나누어 구한다. 온수 방열기의 표준방열량은 약 $1{,}884\ \mathrm{kJ/(m^2 \cdot h)}$(450 kcal/m²·h)이다.
$A = \dfrac{18800}{1884} \approx 10\ \mathrm{m^2}$
필요한 방열면적 약 10m²를 쪽당 방열면적 0.2m²로 나누면 $\dfrac{10}{0.2} = 50$쪽이 되어, 필요한 쪽수는 50쪽이다.

연소 시 과잉공기를 지나치게 많게 하면 배기가스에 의한 열손실이 커져 오히려 열효율이 떨어지므로, 과잉공기를 많게 하여 완전연소가 되도록 한다는 설명은 증기 사용 중 유의해야 할 사항으로 적절하지 않다.
수면계 수위를 상용수위로 유지하고, 배기가스 온도의 급상승 여부를 확인하며, 일정 압력을 유지하도록 연소량을 가감하는 것은 증기 사용 중 지켜야 할 올바른 유의사항이다.

보일러 파열사고는 주로 안전장치 고장, 저수위 운전, 재질·용접부의 강도 부족 등으로 압력을 견디지 못해 발생한다.
증기 누설은 오히려 내부 압력을 낮추는 방향으로 작용하는 현상이어서, 압력이 과도하게 높아져 발생하는 파열사고의 직접적인 원인과는 거리가 멀다.

보일러 분출작업은 보일러수 중의 슬러지나 농축된 불순물을 배출하는 작업으로, 수위가 저수위 이하로 내려가지 않도록 주의하면서 실시해야 한다. 저수위 이하로 분출한다는 설명은 이 원칙과 반대되는 잘못된 내용이다.
분출작업을 2명 1개조로 하고, 작업 도중 다른 작업을 병행하지 않으며, 2대의 보일러를 동시에 분출하지 않는 것은 안전한 분출작업을 위한 올바른 주의사항이다.

보일러 수면계는 가동 직전, 프라이밍·포밍이 발생했을 때, 수면계 유리의 교체나 보수 후에 반드시 기능을 시험해야 한다.
발생 증기를 송기하는 시점은 이미 정상 가동 중인 상태이므로 수면계를 별도로 시험해야 하는 특정 시기로 규정되어 있지 않다.