[에너지관리산업기사 필기] 19년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

평형통풍은 노(furnace) 앞쪽에 압입송풍기를, 연돌(굴뚝) 하부에 흡입송풍기를 함께 설치하여 노 내압을 대기압보다 약간 낮은 상태(부압)로 조절하는 통풍 방식이다.
압입통풍만 사용하면 노 내압이 대기압보다 높아져 화염이나 연소가스가 노 밖으로 누출될 위험이 있고, 흡입통풍만 사용하면 노 내압이 지나치게 낮아져 냉기 침입이 커진다.
두 방식을 병행하는 평형통풍은 이러한 단점을 보완하면서 안정적인 통풍력을 확보할 수 있어 대형 보일러에 많이 채택된다.

온도가 일정한 등온 조건에서는 이상기체 상태방정식 $PV = mRT$에서 부피 V와 온도 T가 고정되므로 압력은 질량에 비례한다.
공기 1kg을 빼내면 탱크 내 질량은 20kg에서 19kg으로 줄어들므로, 압력도 같은 비율로 감소한다.
$P_2 = 900 \times \dfrac{19}{20} = 855\ \mathrm{kPa}$로 계산되어 855 kPa이 된다.

고체연료(석탄 등)는 원소 조성상 탄소(C)가 가장 많은 비중을 차지하며, 이 탄소 함량이 발열량과 연료의 품위를 결정하는 핵심 요소가 된다.
나트륨, 질소, 유황은 고체연료에 소량 포함되는 성분이지만 주성분이라 할 수는 없으며, 특히 질소와 유황은 연소 시 대기오염물질(NOx, SOx)의 원인이 되는 미량 성분에 해당한다.

이상기체의 가역 단열과정에서는 $PV^{k} = C$와 $TV^{k-1} = C$가 동시에 성립하며, 이 두 식에서 부피 V를 소거하면 온도와 압력만의 관계식을 얻을 수 있다.
V를 압력에 대한 식으로 치환하여 정리하면 $T P^{(1-k)/k} = C$의 형태가 되며, 이는 흔히 $T^{k} P^{1-k} = C$로도 표현되는 동일한 관계식이다.
지수의 부호와 형태가 다른 나머지 선택지들은 이 유도 과정과 맞지 않는 잘못된 관계식이다.

몰리에르 선도(h-s 선도)는 엔탈피와 엔트로피를 축으로 하여 포화수·포화증기의 엔탈피, 압력·온도선, 습증기 영역의 건도선까지 함께 나타내므로 포화수의 엔탈피, 포화증기의 엔탈피, 과열증기의 과열도는 선도에서 직접 읽어낼 수 있다.
과열증기가 단열팽창하여 습증기 영역으로 들어가면 선도에서 확인할 수 있는 값은 건도(건조도)이며, 증기의 '상대습도' 개념은 몰리에르 선도가 표현하는 물성이 아니어서 파악할 수 없다.

절대온도(K)와 섭씨온도(℃)의 관계는 $T(\mathrm{K}) = t(^\circ\mathrm{C}) + 273$이므로, 섭씨온도는 절대온도에서 273을 빼서 구한다.
$293 - 273 = 20$이므로 293K는 20℃에 해당한다.

압력이 일정한 상태에서 기체를 가열할 때 필요한 열량은 $Q = m c_p \Delta T$로 구한다.
질량 10kg, 정압비열 5 kJ/kg·K, 온도차 $30 - 20 = 10\ \mathrm{K}$를 대입하면 $Q = 10 \times 5 \times 10 = 500\ \mathrm{kJ}$이 된다.

액체의 압력과 양정(수두)의 관계는 $h = \dfrac{10 \times P}{s}$(P는 kgf/cm² 단위 압력, s는 비중)로 나타낼 수 있으며, 이는 비중 1인 물 기준으로 1 kgf/cm²가 약 10m의 수두에 해당한다는 관계에서 비롯된다.
비중 0.8, 압력 2 kg/cm²를 대입하면 $h = \dfrac{10 \times 2}{0.8} = 25\ \mathrm{m}$가 되어 25m의 양정을 얻는다.

건식 집진장치는 분진을 물이나 액체와 접촉시키지 않고 관성력, 원심력, 여과 등의 방식으로 포집하는 장치로 백 필터(여과식), 사이클론, 멀티클론(멀티사이클론)이 대표적이다.
벤튜리 스크러버는 좁아진 관 목(벤튜리부)에서 세정수를 분사하여 분진을 액적에 포집시키는 대표적인 습식 집진장치이므로 건식 집진장치에 해당하지 않는다.

증기 동력사이클(랭킨사이클)의 열효율을 높이려면 터빈에 공급되는 증기의 온도·압력을 높이거나, 과열기·재열기·재생기 등을 두어 평균 급열온도를 높이는 방법이 사용된다.
반대로 복수기의 압력을 높이면 터빈 출구의 응축 온도가 높아져 사이클의 방열온도가 상승하므로 오히려 열효율이 낮아진다. 따라서 복수기 압력은 가능한 낮게 유지하는 것이 효율 향상에 유리하다.

증기 축열기(스팀 어큐뮬레이터)는 보일러에서 발생한 잉여 증기를 저장했다가 부하가 급증할 때 방출하는 설비로, 증기를 물속에 분사·응축시키는 증기 분사노즐과 이를 저장하는 순환동(원통형 동체), 방출 시 증기를 내보내는 증기 분배관 등으로 구성된다.
트레이(tray)는 증류탑이나 흡수탑에서 기액 접촉을 위해 사용하는 단(段) 구조물로, 증기 축열기의 구성 부품에는 해당하지 않는다.

인화점은 가연성 물질에서 발생한 증기가 공기와 혼합되어 점화원에 의해 순간적으로 연소범위 하한계에 도달해 불이 붙을 수 있는 최저온도이며, 연료의 조성·점도·비중 등 물성에 따라 값이 달라진다.
인화점을 측정할 때는 반드시 점화원(불꽃 등)의 존재가 전제되므로 점화원과의 연관성도 옳은 설명이다.
다만 '연소가 지속적으로 확산될 수 있는 최저온도'는 인화 이후 연소가 계속 유지되는 온도, 즉 인화점과 구분되는 개념을 가리키는 설명이므로 인화점에 대한 설명으로는 틀렸다.

카르노사이클은 2개의 가역 등온과정과 2개의 가역 단열과정으로 구성되는 이상적인 열기관 사이클이다.
등온팽창(고온에서 열 흡수) → 단열팽창 → 등온압축(저온에서 열 방출) → 단열압축의 순서로 진행되며, 이 조합이 카르노사이클 특유의 최대 이론효율을 보장한다.
등온과정과 단열과정 이외의 과정(정압과정 등)을 포함하거나, 단열과정 대신 팽창과정만 두 개로 제시한 나머지 설명은 카르노사이클의 구성과 맞지 않는다.

공기비(m)는 $m = \dfrac{\text{실제공기량}}{\text{이론공기량}}$으로 정의되며, 공기비가 작으면 공기 공급이 부족해 불완전연소로 인한 매연이 발생할 수 있다.
반대로 공기비가 지나치게 크면 과잉공기가 연소가스와 함께 배출되면서 연소온도는 오히려 낮아지고, 과잉 산소로 인해 SO₂·NO₂ 등의 생성이 늘어 저온부식 등 장치 부식이 촉진되는 경향이 있다.
따라서 공기비가 커지면 연소온도가 높아진다거나 부식이 줄어든다는 설명, 그리고 공기비를 이론공기량 대비 실제공기량이 아닌 반대로 정의한 설명은 모두 틀렸다.

액체연료는 기체연료보다 밀도가 크고, 단위 질량당 발열량은 고체연료보다 대체로 높으며, 에너지 밀도가 높아 같은 열량을 내는 데 필요한 연소장치의 부피를 고체연료보다 작게 할 수 있다.
또한 액체연료는 버너를 통한 무화(안개화)로 공기와의 혼합이 쉬워 고체연료보다 오히려 완전연소가 용이하다. 따라서 '완전 연소시키기가 어렵다'는 설명이 사실과 반대되어 틀린 내용이다.

굴뚝의 이론통풍력은 다음 식으로 구한다.
$Z = 273 \times H \times \left( \dfrac{\gamma_a}{273+t_a} - \dfrac{\gamma_g}{273+t_g} \right)$
굴뚝 높이 H=50m, 대기온도 27℃, 배기가스온도 227℃, 공기 비중량 1.29, 가스 비중량 1.34를 대입하면 $Z = 273 \times 50 \times \left( \dfrac{1.29}{300} - \dfrac{1.34}{500} \right) \approx 22.1\ \mathrm{mmH_2O}$로 계산된다.

압력은 단위면적에 수직으로 작용하는 힘으로 정의되므로, 수직성분과 수평성분을 모두 합해 나타낸다는 설명은 옳지 않다.
또 1Pa은 1m²에 1N의 힘이 작용하는 압력이지 1kg(중량)의 힘이 작용하는 압력이 아니며, 여러 기체가 섞인 혼합기체의 전체 압력은 각 성분기체 분압의 합(돌턴의 분압법칙)이지 평균값이 아니다.
반면 압력이 대기압보다 높은 경우 절대압력 = 대기압 + 게이지압력의 관계가 성립하므로, 이 설명만이 옳다.

보일러의 실제 통풍력은 굴뚝 높이와 온도차로 정해지는 이론통풍력에서, 연소가스가 실제로 지나가는 경로에서 생기는 손실을 뺀 값으로 나타난다. 보일러 본체 전열면·절탄기·과열기에서의 마찰저항, 통풍 경로에서의 유로 방향전환, 유로 단면적 변화는 모두 연소가스가 흐르며 겪는 저항이므로 통풍력에 직접 영향을 준다.
반면 버너는 연료와 연소용 공기를 노 내로 공급하는 연소기기로, 이미 생성된 연소가스가 통과하는 통로가 아니다. 따라서 버너를 연소가스와의 마찰저항 요인으로 묶은 설명이 통풍력에 영향을 미치는 인자로는 가장 거리가 멀다.

열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙을 열역학적으로 표현한 것으로, 계에 출입하는 열과 일의 합이 내부에너지 변화와 같다는 관계를 나타낸다.
제0법칙은 열평형, 제2법칙은 에너지 변환의 방향성(엔트로피 증가), 제3법칙은 절대온도 0K에서의 엔트로피에 관한 법칙으로, 에너지보존과 직접 관련된 것은 제1법칙이다.

카르노사이클의 열효율은 $\eta = 1 - \dfrac{T_L}{T_H}$로 계산하며, 온도는 절대온도(K)를 사용해야 한다.
$T_H = 500+273 = 773\ \mathrm{K}$, $T_L = 0+273 = 273\ \mathrm{K}$이므로 $\eta = 1 - \dfrac{273}{773} \approx 0.647$, 즉 약 64.7%가 된다.

세라믹식(지르코니아) O₂계는 지르코니아 소자의 산소이온 전도 특성을 이용해 산소농도를 기전력으로 측정하는 방식으로, 응답속도가 빠르고 연속측정이 가능하며 측정범위도 넓다는 장점이 있다.
다만 안정적인 이온전도를 위해 소자를 고온으로 유지해야 하므로 온도조절용 전기로가 반드시 필요하며, 측정가스에 가연성 가스(H₂, CO 등)가 섞여 있으면 소자 표면에서 산화반응을 일으켜 산소 측정값에 오차를 유발하므로 사용이 불가능하다.
따라서 응답이 느리다거나, 전기로가 필요없다거나, 측정범위가 좁다는 설명은 모두 세라믹식 O₂계의 특성과 맞지 않는다.

표준대기압(1atm)은 $1.01325\ \mathrm{bar}$, $101325\ \mathrm{Pa}(=\mathrm{N/m^2})$, $1.033\ \mathrm{kgf/cm^2}$, 그리고 수주로는 약 10.332m(mAq)에 해당하는 값들이 서로 환산 관계에 있다.
제시된 '10.332 N/m²'는 단위가 잘못 표기된 것으로, 실제로 10.332는 수주 높이(m) 단위일 때의 값이지 압력 단위 N/m²의 값이 아니므로 표준대기압을 옳게 나타낸 것이 아니다.

액면계는 액면 위치를 직접 눈으로 보거나 부자(플로트)로 직접 감지하는 직접식과, 압력·정전용량·방사선 등 액위와 관련된 물리량을 매개로 간접적으로 액위를 환산하는 간접식으로 나뉜다.
유리관식은 탱크와 연결된 유리관을 통해 액면을 육안으로 직접 확인하는 대표적인 직접측정식이므로, 방사선식·정전용량식·압력식과 같은 간접측정식에 해당하지 않는다.

유출량이 일정하게 고정된 상태에서 유입량이 증가하면, 유입과 유출의 차이만큼 계속 축적되어 수위가 시간에 비례해 계속 상승할 뿐 새로운 평형(정상상태)에 도달하지 못한다.
이처럼 입력의 변화가 출력의 시간적 누적으로 나타나 자기평형성이 없는 요소를 적분요소라 하며, 1차·2차 지연요소나 낭비시간요소는 시간 지연은 있어도 결국 새로운 평형점에 도달한다는 점에서 구분된다.

상당증발량 $G_e$와 실제증발량 $G_a$의 관계식은 $G_e = \dfrac{G_a (h_2 - h_1)}{539}$이며, 여기서 $h_2$는 발생증기의 엔탈피, $h_1$은 급수 엔탈피, 539는 100℃ 포화수의 증발잠열(kcal/kg)이다.
급수온도 30℃의 엔탈피를 $h_1 \approx 30\ \mathrm{kcal/kg}$로 두면 $h_2 - h_1 = 730 - 30 = 700\ \mathrm{kcal/kg}$이 되고, 이를 정리하면 $G_a = \dfrac{G_e \times 539}{h_2-h_1} = \dfrac{300 \times 539}{700} \approx 231.0\ \mathrm{kg/h}$가 된다.

내화물의 내화도(연화변형 온도)는 표준 내화물 시험편인 제겔콘(Seger Cone)을 시료와 함께 가열하여, 시료가 제겔콘과 같은 정도로 연화·변형되는 시점의 콘 번호로 판정하는 것이 표준적인 측정 방법이다.
백금저항 온도계, 기체압력식 온도계, 백금-백금·로듐 열전대 온도계는 일반적인 온도 측정에 사용되는 계측기로, 내화물의 연화 거동을 직접 판정하는 내화도 전용 측정법과는 성격이 다르다.

측정오차는 발생 원인에 따라 우연오차, 계통오차(계기오차 포함), 과실오차 등으로 분류되며, 이 중 과실오차는 측정자의 부주의, 눈금 오독, 조작 실수 등 사람의 실수로 인해 발생하는 오차이다.
우연오차는 원인을 특정하기 어려운 우발적 변동, 계기오차와 계통적오차는 측정기기 자체의 특성이나 환경 조건 등 일정한 경향을 가진 오차로, 측정자의 부주의와는 성격이 다르다.

계통오차 중에서도 계측기 자체가 제작·구조상 가지고 있는 고유한 오차를 기차(器差)라 하며, 이는 참값과 계측기 지시값의 차이로 정의되어 검정이나 교정을 통해 파악·보정한다.
공차는 계측기에 허용되는 오차의 한계(허용차)를 뜻하는 별개의 개념이고, 감차·정차는 계측기 고유의 오차를 가리키는 용어가 아니므로 답이 될 수 없다.

캐스케이드 제어는 2개의 제어계를 조합하여, 1차(주) 제어장치가 최종 제어량을 측정해 그 결과를 목표값(설정값)으로 2차(부) 제어장치에 전달하고, 2차 제어장치가 이 명령에 따라 실제 조작량을 조절하는 방식이다.
이 구조는 외란에 대한 응답성을 높여 제어 안정성을 향상시키는 것이 특징으로, 비율제어(입력 비율 유지), 추종제어(임의로 변하는 목표값을 추종), 추치제어(미리 정한 패턴대로 목표값 변화)와는 구성 방식이 다르다.

전자 유량계는 패러데이의 전자유도법칙을 이용하여, 도전성 유체가 자장을 가로질러 흐를 때 유속에 비례해 발생하는 기전력을 전극으로 검출하여 유량을 측정하는 방식이다.
도전성 유체에만 적용할 수 있고 가동부가 없어 압력손실이 거의 없다는 장점이 있다. 칼만식과 델타식은 유체 속에 생기는 와류(渦流)의 발생 수를 세어 유량을 구하는 방식이고, 애뉼바 유량계는 관 내에 삽입한 검출봉 앞뒤의 차압을 이용하는 방식이어서 측정 원리 자체가 다르다.

보일러 압력계의 최고눈금은 보일러 최고사용압력의 3배 이하로 하되, 최고사용압력의 1.5배보다 작아서는 안 된다.
눈금 범위가 지나치게 크면 지침이 눈금의 아래쪽에만 머물러 판독 정밀도가 떨어지고, 반대로 최고눈금이 사용압력에 너무 가까우면 압력이 조금만 올라가도 지침이 눈금 끝을 벗어나 압력계가 손상될 수 있다. 그래서 최고눈금을 최고사용압력의 1.5배~3배 사이에 들도록 정한다.
최고눈금을 4배까지 허용한다고 하거나, 하한을 단순히 최고사용압력보다 크기만 하면 된다고 한 서술은 이 배율 기준과 맞지 않으므로 옳지 않다.

차압식 유량계는 유체가 좁아진 단면을 통과할 때 생기는 상류·하류의 압력차를 이용해 유량을 구하는 방식으로, 오리피스·플로우 노즐·벤투리미터가 대표적이다.
반면 로터미터는 수직관 내에서 유체의 흐름에 밀려 올라가는 플로트의 위치, 즉 관의 단면적 변화를 이용하는 면적식 유량계로 압력차를 측정 원리로 삼지 않는다.

아르키메데스의 부력 원리를 이용하는 액면계는 액 중에 잠긴 디스플레이서(변위체)에 작용하는 부력이 액위에 따라 달라지는 것을 스프링이나 토크튜브의 변위로 측정하여 액위를 환산하는 편위식(디스플레이서식) 액면계이다.
차압식은 액주에 의한 압력차, 기포식(퍼지식)은 불어넣은 기체의 배압, 초음파식은 음파의 왕복 시간을 이용하므로 부력과는 직접 관련이 없다.

전기식 제어방식은 전선을 통해 신호를 전달하므로 배선(신호선 설치)이 용이하고, 원격조작과 복잡한 신호처리에도 유리한 방식이다.
반대로 조작력이 약하거나, 복잡한 신호취급이 어렵거나, 신호전달 지연이 크다는 서술은 오히려 공기식이나 유압식 제어의 상대적 단점에 가까워 전기식의 특징으로는 옳지 않다.

그림에서 개방탱크 아래로 뽑아낸 배관 끝에 압력계가 달려 있고, 액면에서 탱크 출구까지가 h, 출구에서 압력계까지가 h₀ = 10m로 표시되어 있다. 압력계가 지시하는 값은 그 위에 얹힌 전체 액주 높이 (h + h₀)가 만드는 압력이다.
P = γ(h + h₀)이고 P = 2 kgf/㎠ = 20000 kgf/㎡, γ = 950 kgf/㎥이므로 h + h₀ = 20000 ÷ 950 ≒ 21.05m가 된다. 여기서 h₀를 빼면 h = 21.05 − 10 = 약 11.05m다.
승부처는 단위 환산이다. 1 kgf/㎠ = 10000 kgf/㎡이므로 이를 놓치면 자릿수가 통째로 어긋난다. 또한 압력계가 액면보다 h₀만큼 아래에 설치되어 있으므로, 압력에서 환산한 전체 높이에서 h₀를 반드시 빼야 탱크 안의 액면 높이가 나온다.

증발률은 보일러 본체의 전열면적당 단위시간에 발생하는 증기량(kg/m²·h)을 의미하며, 이는 옳은 설명이다.
단위면적당 증기 발생량은 증발률의 정의이지 상당증발량과는 다른 개념이며, 상당증발량은 실제 증발량을 100℃ 포화수를 100℃ 건조포화증기로 만드는 기준(증발잠열 $539\ \mathrm{kcal/kg}$)으로 환산한 값이다. 또한 1시간에 15.65 kg의 상당증발량을 내는 능력은 상당증발량의 정의가 아니라 1보일러마력의 정의이다.
증발계수 $f$는 급수엔탈피 $h_1$, 발생증기엔탈피 $h_2$일 때 $f=\dfrac{h_2-h_1}{539}$로 나누어 구하는 값이지, $539(h_2-h_1)$처럼 곱하는 식이 아니다.

수소 1kg이 완전연소하면 물(H₂O) $9\ \mathrm{kg}$이 생성된다. 이는 수소와 물의 분자량 비 $2:18=1:9$에서 나온 값이다.
수증기가 액체로 완전히 응축될 때 방출하는 증발잠열은 $1\ \mathrm{kg}$당 약 $600\ \mathrm{kcal}$이므로, 총 증발열은 $9\ \mathrm{kg}\times 600\ \mathrm{kcal/kg}=5400\ \mathrm{kcal}$가 된다.
이 $600(9H)$ 형태의 항은 고위발열량을 저위발열량으로 환산할 때 수소 연소로 생긴 수분의 증발열을 빼주는 계산과 같은 근거에서 나온 값이다.

과열기는 보일러 본체(증발부)에서 만들어진 포화증기를 연소가스의 열로 같은 압력 상태에서 추가로 가열하여 증기 속에 남은 수분을 증발시키고 온도를 높여 과열증기로 만드는 장치이다.
절탄기는 급수를 예열하는 장치, 축열기는 잉여증기를 저장했다가 부하변동에 대응하는 장치, 흡수기는 흡수식 냉동·열펌프 계통의 구성요소로 증기의 과열과는 관련이 없다.

광고온계는 고온 물체가 방사하는 빛의 휘도(밝기)를 표준온도의 필라멘트 밝기와 비교하여 온도를 측정하는 비접촉식 온도계이다.
액주온도계·열전대온도계·기체팽창온도계는 모두 측온부를 대상에 직접 접촉시켜 측정하는 접촉식 방식이므로 휘도 비교와는 원리가 다르다.

가마(요로)는 조업방식에 따라 불연속식, 반연속식, 연속식(터널가마 등)으로 나뉘며, 등요(오름가마)는 경사면을 따라 여러 소성실을 순차적으로 옮겨가며 굽는 구조로 반연속식 요로 분류된다.
하나의 실에서 한 번에 소성을 마치고 식히는 방식이 아니라 앞칸의 열을 다음 칸으로 이어 쓰므로 불연속식과 구분되고, 원료가 계속 이동하며 소성되는 연속식(터널요·회전가마)과도 다르다.

요로의 열효율은 투입한 열량 중 실제 소성(가열)에 유효하게 쓰인 열의 비율을 뜻하며, 단열보온재 사용(방열손실 감소), 적정 노압 유지(냉기 침입·열가스 유출 방지), 배기가스 회수장치 사용(폐열 회수)은 모두 손실을 줄여 열효율을 직접 높이는 조치다.
반면 발열량이 높은 연료를 사용하는 것은 투입 열량 자체를 바꾸는 것일 뿐, 그 열을 얼마나 효율적으로 활용하는지(열효율)와는 직접적인 관계가 없으므로 열효율 향상 방법으로 보기 어렵다.

평면벽을 통한 전열량은 $Q=\dfrac{\lambda A \Delta t}{d}$로 구한다. 열전도율 $\lambda=0.8\ \mathrm{kcal/m\cdot h \cdot ℃}$, 온도차 $\Delta t = 25-20=5℃$, 벽 두께 $d=0.05\ \mathrm{m}$, 면적 $A=1\ \mathrm{m^2}$을 대입한다.
$Q=\dfrac{0.8\times 1 \times 5}{0.05}=80\ \mathrm{kcal/h}$로, 1m²당 매시간 80kcal의 열량이 벽을 통해 전달된다.

아담스(아담슨) 조인트는 평형노통에서 노통이 연소열에 의해 팽창·수축을 반복할 때 생기는 열응력을 흡수하도록, 노통을 여러 마디로 나누고 그 접합부를 플랜지 모양으로 꺾어 연결한 신축이음이다.
가셋 스테이는 경판을 동판에 지지하는 보강재이고, 브레이징 스페이스는 가셋 스테이 하단과 노통 상부 사이에 두는 완충 거리이며, 평형조인트는 노통의 신축을 흡수하기 위한 이음이 아니다. 노통 자체의 신축에 대처하는 이음은 아담스 조인트이다.

검사대상기기인 보일러의 계속사용검사 중 안전검사의 유효기간은 안전성향상계획이나 공정안전보고서를 작성하는 경우 등의 예외를 제외하면 원칙적으로 1년이다.
이는 보일러가 사용 중 부식·마모 등으로 안전상태가 변할 수 있어 비교적 짧은 주기로 반복 확인하기 위함이다.

무기질 보온재의 안전사용온도는 재질에 따라 차이가 크며, 제시된 보온재 중 탄산마그네슘이 약 250℃ 정도로 가장 낮은 온도까지만 사용할 수 있다.
펄라이트·규산칼슘은 650℃ 안팎, 세라믹화이버는 1000℃를 크게 넘는 고온까지 견디므로 탄산마그네슘보다 훨씬 높은 온도에서 사용할 수 있다.

보온재는 습기를 머금으면 열전도율이 크게 올라가 단열 성능이 떨어지므로, 흡습성·흡수성은 작아야 좋은 보온재의 조건이 된다. 따라서 흡습·흡수성이 커야 한다는 서술이 틀린 설명이다.
사용온도 범위에 적합하고, 장시간 사용에 잘 견디며, 부피와 비중이 작아 시공·취급이 쉬운 것은 실제로 보온재가 갖추어야 할 올바른 조건이다.

에너지이용 합리화법상 보일러 검사는 크게 제조단계 검사와 설치·사용단계 검사로 나뉘며, 제조검사는 용접부의 안전성을 확인하는 용접검사와 구조를 확인하는 구조검사로 구성된다. 따라서 용접검사가 제조검사에 해당한다.
설치검사, 개조검사, 설치장소 변경검사는 모두 보일러가 제조된 이후 현장에 설치되거나 구조·위치가 바뀔 때 실시하는 검사로 제조검사와는 구분된다.

내화 모르타르는 접착성이 크고, 사용벽돌과 화학조성이 같아 열팽창 특성이 일치해야 하며, 필요한 내화도를 갖추어야 한다는 조건은 모두 옳은 내용이다.
다만 건조·소성에 의한 수축·팽창은 작아야 시공 후 균열이나 줄눈 손상을 방지할 수 있으므로, 수축·팽창이 클 것이라는 서술은 구비조건과 반대되어 틀린 설명이다.

축동력은 $P=\dfrac{\gamma \, Q \, H}{102\,\eta}$ (kW)로 구한다. 여기서 비중량 $\gamma=1000\ \mathrm{kgf/m^3}$, 유량 $Q=300\ \mathrm{L/s}=0.3\ \mathrm{m^3/s}$, 양정 $H=10\ \mathrm{m}$, 효율 $\eta=0.9$이다.
$P=\dfrac{1000\times 0.3 \times 10}{102\times 0.9}=\dfrac{3000}{91.8}\approx 32.7\ \mathrm{kW}$로 계산되어 제시된 값과 일치한다.

수관식 보일러는 다수의 작은 관(수관) 내부로 물을 순환시켜 그 관 외부를 연소가스가 지나며 가열하는 구조로, 바브콕(Babcock) 보일러가 대표적인 수관식 보일러이다.
노통보일러·기관차형보일러·횡연관식보일러는 모두 큰 동체(드럼) 안에 연소가스가 지나는 노통이나 연관을 넣은 원통형 보일러 계열이다.

탄성압력계는 압력을 받아 변형되는 탄성체의 변위를 이용해 압력을 지시하는 방식으로, 부르동관·벨로즈·다이어프램식이 이에 속한다.
링밸런스식(환상천평식)은 봉입액의 액주 평형과 추의 균형을 이용해 압력차를 측정하는 액주식(중력식) 압력계로, 탄성체의 변형을 이용하지 않으므로 탄성압력계가 아니다.

폴리에틸렌관(PE관)은 전기·화학적 성질이 우수하고 비중이 $0.92\sim0.96$ 정도로 가벼우며, 약 90℃ 부근에서 연화되어 고온에는 약하지만 저온에 강해 한랭지 배관에 적합한 관이다.
염화비닐관·석면시멘트관·철근콘크리트관은 저온 강도나 연화온도 특성이 문제의 설명과 일치하지 않는다.

버킷형 트랩은 증기와 응축수의 비중차(부력)를 이용하는 기계식 트랩으로, 버킷 안에 응축수가 차면 가라앉고 증기가 들어오면 부력으로 떠올라 밸브를 개폐하는 원리로 작동한다.
벨로즈형·디스크형은 증기와 응축수의 온도차 또는 열역학적 압력차를 이용하는 방식이고, 오리피스형은 단순한 오리피스를 통한 압력차 배출 방식이어서 비중차 원리와는 다르다.

같은 조건이라면 노통연관 보일러는 노통(1차 전열면)과 다수의 연관(2차 전열면)을 함께 갖추어 전열면적을 넓게 확보할 수 있어, 노통 단독 또는 연관 단독으로만 구성된 보일러보다 열효율이 가장 우수하다.
입형 보일러는 구조가 간단한 소용량 보일러로 상대적으로 전열면적이 작아 효율 측면에서 불리하다.

정전 시에는 연료공급을 멈추고 전원을 차단하며, 상용수위보다 급수를 약간 많게 유지하고, 급수탱크가 다른 설비와 공용이면 보일러용 급수관 외의 라인을 차단하는 것이 올바른 조치이다.
반면 댐퍼는 열어두는 것이 아니라 닫아두어야 정전 중 통풍기 정지 상태에서 발생할 수 있는 노 내 이상연소나 역화 등의 위험을 줄일 수 있으므로, 댐퍼를 열어둔다는 조치는 적절하지 않다.

내부 혼합식 고압기류식 버너는 노즐 선단부의 혼합실 내부에서 기름과 고압 공기(또는 증기)를 미리 혼합한 뒤, 그 혼합물을 노즐을 통해 분사하여 무화시키는 방식이다.
외부 혼합식은 기름과 기류를 노즐 밖으로 각각 분사한 뒤 노즐 바깥에서 혼합·무화시키는 방식으로, 혼합이 이루어지는 위치(내부/외부)가 서로 다르다.

폴리부틸렌(PB) 이음관은 이음쇠 내부에 그래브링과 O-링을 내장하여 관을 밀어 넣기만 하면 접합되는 삽입식(원터치) 구조로, 별도의 나사가공이나 용접이 필요 없다.
이종관(다른 재질의 관)과 연결할 때는 전용 커넥터·어댑터를 사용해 나사이음으로 전환하며, 이는 스테인리스강관·PE관·PVC관 이음 방식과 구분되는 PB관 고유의 접합 특징이다.

맞대기 용접이음의 인장강도는 $P=\sigma_a \cdot t \cdot l$로 나타낼 수 있다. 여기서 $P=2000\ \mathrm{kgf}$, 판두께 $t=6\ \mathrm{mm}$, 허용인장응력 $\sigma_a=7\ \mathrm{kgf/mm^2}$이다.
용접길이는 $l=\dfrac{P}{\sigma_a \cdot t}=\dfrac{2000}{7\times 6}=\dfrac{2000}{42}\approx 47.6\ \mathrm{mm}$로 계산되어 제시된 값과 일치한다.

에너지이용 합리화법에 따라 냉·난방온도 제한을 지키지 않은 기관에 내리는 시정조치 명령에는 명령의 대상이 되는 건물 및 대상자, 명령을 내리는 사유와 시정해야 할 내용, 언제까지 이행해야 하는지를 정하는 시정기한이 포함되어야 한다.
반면 시정 결과로 조치한 내용을 통지하는 사항은 명령을 받은 대상자가 이행을 완료한 이후 사후적으로 알리는 절차에 해당하므로, 명령서 자체에 포함되어야 할 사항으로 보기 어렵다.

보일러 급수 중에 녹아 있는 용존산소(O₂)는 금속 표면과 전기화학적으로 반응해 국부적으로 깊게 파고드는 점식(pitting corrosion)을 일으키는 대표적 원인 물질이다.
질소(N₂)는 화학적으로 비활성에 가까워 부식을 일으키지 않고, 황산칼슘은 경질 스케일을 만드는 성분, 황산나트륨은 보일러수에 녹아 있는 염류로서 모두 점식의 직접적 원인은 아니다.

보일러 전열면에 스케일이 부착되면 열전달이 방해되어 전열면의 국부과열, 보일러 효율 저하, 관 내부 흐름 저항 증가로 인한 순환 장애가 나타나는 것은 모두 실제로 발생하는 현상이다.
다만 스케일로 인해 연소가스의 열이 전열면을 통해 물 쪽으로 잘 전달되지 못하므로, 그만큼 배기가스는 열을 그대로 안고 빠져나가 배기가스 온도는 오히려 상승한다. 따라서 배기가스 온도가 저하된다는 서술이 스케일의 영향과 거리가 먼 설명이다.

진공환수식은 환수관 계통에 진공펌프를 설치해 응축수를 강제로 빨아들이는 방식으로, 중력이나 자연압에만 의존하는 방식보다 응축수·증기의 순환 속도가 가장 빠르다.
기계환수식은 응축수 탱크에서 펌프로 보내는 방식이고, 단관식·복관식 중력환수식은 중력차만으로 자연스럽게 흘려보내는 방식이어서 진공환수식만큼 순환이 빠르지 않다.

가스사용량이 17 kg/h를 초과하는 가스용 소형 온수보일러는 검사대상기기에 해당하지만, 검사 면제 기준에 따라 제조단계에서 이루어지는 검사(용접검사·구조검사), 즉 제조검사가 면제된다.
반면 현장에 설치할 때 실시하는 설치검사와 사용 중 반복해서 확인하는 계속사용검사는 면제 대상이 아니므로, 제조 과정의 검사만 면제된다는 점이 이 문제의 핵심이다.

프라이밍·포밍을 막으려면 급수를 잘 처리해 불순물을 제거하고, 보일러수가 과도하게 농축되지 않도록 관리하며, 과부하 없이 안정적으로 운전하는 것이 필요하다.
반면 고수위로 운전하면 수면과 증기 취출구 사이의 여유 공간(증기실)이 줄어들어 오히려 물방울이 증기에 섞여 나가는 프라이밍·포밍이 촉진되므로, 고수위 운전은 방지대책이 아니라 오히려 유발 요인이다.

보일러 취급상의 사고는 운전자의 조작·관리 부주의로 발생하는 사고를 말하며, 압력초과, 저수위 사고, 급수처리 불량이 대표적이다. 이들은 모두 운전 중 감시·조치를 소홀히 했을 때 발생한다는 공통점이 있다.
반면 부속장치 미비는 설계·제작 단계에서 안전장치나 부속기기가 애초에 제대로 갖추어지지 않은 제작상의 결함에 해당하므로, 운전 중 취급상의 사고로 분류하기 어렵다.

기폭법(폭기법)은 급수를 공기와 접촉시켜 탄산가스와 황화수소를 대기 중으로 방출시키고, 철·망간 성분을 산화시켜 침전·제거하는 급수처리 방법이다.
그러나 기폭 과정은 오히려 물속에 용존 산소를 증가시키는 방향으로 작용하므로, 산소는 기폭법으로 제거되지 않는다. 용존 산소를 제거하려면 가열탈기·진공탈기 같은 별도의 탈기 장치나 아황산소다 등의 약품 처리가 필요하다.

에너지이용 합리화법령에 따라 검사대상기기관리자로 선임된 자는 안전관리에 필요한 소정의 교육을 받아야 한다.
이때 정해진 교육기간은 1일로, 짧은 기간 동안 검사대상기기 취급에 필요한 안전관리 지식을 습득하도록 되어 있다.

노통연관식 보일러는 원통형 동체 안에 노통과 다수의 연관이 들어 있는 구조로 보유수량이 많다. 보유수량이 많다는 것은 파열이 일어났을 때 한꺼번에 방출되는 증기·고온수의 양이 많다는 뜻이므로, 수관식에 비해 파열 시 피해가 더 크고 위험하다.
반대로 수관식 보일러는 보유수량이 적어 시동 후 증기 발생이 빠르고, 수관을 노벽에 배치하는 방식이라 연소실을 비교적 자유로운 형상으로 설계할 수 있으며 내부 청소도 수관식 쪽이 더 까다로운 편이다. 이런 특징들은 노통연관식이 아니라 수관식에 해당하는 설명이다.

용접검사신청서에는 용접 부위를 알 수 있는 용접 부위도와 검사대상기기의 설계도면, 그리고 강도 확인을 위한 강도계산서를 첨부하도록 되어 있다.
비파괴시험은 실제 검사 과정에서 검사기관이 수행하거나 확인하는 항목으로, 신청 단계에서 미리 제출해야 하는 첨부서류에는 해당하지 않는다.

보일러 산 세정 작업 후에는 관 내부에 남아 있는 산 성분을 중화시키기 위해 중화처리를 하는데, 이때 알칼리성 약품인 가성소다(수산화나트륨)를 사용한다. 탄산소다, 인산소다, 암모니아 등도 같은 목적으로 쓰인다.
염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼슘은 모두 중성의 염류이거나 수용액이 오히려 약산성을 띠는 성분으로, 산을 중화시키는 작용을 하지 못한다.

에너지이용 합리화법상 에너지저장의무 부과대상자는 전기사업자, 석탄가공업자, 도시가스사업자, 집단에너지사업자 등 대량의 에너지를 생산·공급하는 사업자와 연간 일정 규모 이상의 에너지를 사용하는 자로 정해져 있다.
원자력사업자는 이러한 에너지저장의무 부과대상자에 포함되지 않으므로, 나머지 사업자들과는 성격이 다르다.

소형 온수보일러는 원칙적으로 검사대상기기에서 제외되므로, 전기와 유류를 겸용하는 제품이나 유류를 연료로 쓰는 가정용 제품, 최고사용압력과 전열면적이 기준 이하인 제품은 검사대상기기에 해당하지 않는다.
다만 가스를 사용하는 소형 온수보일러 중 가스 사용량이 17kg/h를 초과하는 것은 예외적으로 검사대상기기 적용범위에 포함된다. 가스 누출·폭발 위험이 커 별도의 검사 관리가 필요하기 때문이다.

사고(재해)의 원인은 크게 직접원인과 간접원인으로 나눈다. 간접원인은 기술적 원인, 교육적 원인, 관리적 원인, 신체적·정신적 원인 등 배경이 되는 조직·시스템 측면의 요인을 말한다.
이에 비해 인적 원인은 작업자의 불안전한 행동으로 나타나는 요인으로, 불안전한 상태로 나타나는 물적 원인과 함께 직접원인으로 분류된다. 따라서 기술적·교육적·관리적 원인과 같은 층위의 간접원인에는 해당하지 않는다.

보일러 외부청소법 중 샌드 블라스트법은 압축공기의 힘으로 모래를 분사시켜 보일러 외벽에 부착된 그을음이나 스케일 등을 제거하는 방법이다.
스틸 쇼트 크리닝법은 모래 대신 작은 강철 알갱이를 사용하고, 스팀 쇼킹법과 에어 쇼킹법은 증기나 공기를 순간적으로 분사하여 충격으로 오염물을 떨어뜨리는 방식이므로, 모래를 사용하는 방법과는 구분된다.

에너지이용 합리화법에 따라 산업통상자원부장관 또는 시·도지사의 업무 중 일부는 한국에너지공단에 위탁되어 있으며, 그 대표적인 예가 에너지절약 전문기업(ESCO)의 등록 업무이다.
특정열사용기자재의 시공업 등록, 과태료의 부과·징수, 에너지관리대상자의 신고 접수 등은 성격상 행정관청이 직접 처리하는 업무로 구분된다.

방열기의 방열량은 방열계수에 방열기 내 온수의 평균온도와 실내온도의 차를 곱하여 구한다.
$Q = k(t_1-t_2)=7.2\times(85-20)=468\ \mathrm{kcal/m^2\cdot h}$
방열계수 7.2와 온도차 65℃를 곱하면 방열량이 산출되며, 온도차와 방열계수가 클수록 방열량도 커진다는 일반적인 경향과도 일치한다.

포밍과 프라이밍이 발생하면 물방울과 기포가 증기와 함께 배출되는 캐리오버 현상이 나타나고, 이로 인해 배관 내 수격작용이 일어나거나 수면계에 거품이 섞여 실제 수위 판별이 곤란해진다.
이때 수면계에 보이는 수위는 기포 때문에 흔들릴 뿐 보유수량이 실제로 늘어난 것이 아니며, 오히려 보일러수가 증기와 함께 빠져나가므로 실제 수위는 내려간다. 따라서 경계해야 할 것은 고수위 사고가 아니라 저수위 사고이므로, 수위가 급히 올라가 고수위 사고 위험이 커진다는 설명은 포밍·프라이밍의 결과로 보기 어렵다.

보일러 급수처리의 목적은 관수 내 불순물을 관리하여 스케일의 생성·고착을 막고, 부식 발생을 억제하며, 알칼리 성분의 과도한 농축으로 인한 가성취화를 줄이는 데 있다.
배관 중 응축수 생성을 막는 일은 증기배관의 보온이나 스팀트랩 설치 등 배관 시공·유지관리에 관한 문제로, 보일러수를 다루는 급수처리의 목적과는 직접적인 관련이 없다.