[에너지관리산업기사 필기] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

실린더 위에 놓인 추의 무게가 가스를 누르는 게이지압력을 만든다. 실린더 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}D^2 = \dfrac{\pi}{4}(0.05\ \mathrm{m})^2 \approx 1.963\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$이다.
추의 무게는 $F = mg = 100\ \mathrm{kg} \times 9.8\ \mathrm{m/s^2} = 980\ \mathrm{N}$이므로, 게이지압력은 $P_g = \dfrac{F}{A} = \dfrac{980}{1.963\times10^{-3}} \approx 499\ \mathrm{kPa}$이다.
절대압력은 여기에 표준대기압(약 101.3kPa)을 더한 값이므로 $P_{abs} = 499 + 101.3 \approx 601\ \mathrm{kPa}$로, 계산된 절대압력은 약 601kPa이다.

공기비(과잉공기계수) m은 연료를 실제로 연소시킬 때 공급된 실제공기량이 연소에 이론적으로 필요한 이론공기량의 몇 배인지를 나타내는 값이다.
즉 $m = \dfrac{\text{실제공급 공기량}}{\text{이론 공기량}}$으로 정의되며, m이 1보다 크면 과잉공기를 공급한 상태를 의미한다.
이론공기량을 실제공기량으로 나눈 역수 관계나, 1차·2차 공기량 사이의 비는 공기비의 정의와는 다른 개념이다.

건조도가 1인 증기, 즉 건포화증기의 전 엔탈피(전열량)는 포화수의 현열과 증발잠열을 합한 값이다.
$h = h' + x\gamma = 185.6 + 1 \times 414.4 = 600.0\ \mathrm{kcal/kg}$
따라서 이 압력에서 건조도 1인 증기의 전열량은 600.0kcal/kg이 된다.

기체연료는 연소 후 재나 매연이 거의 남지 않을 만큼 유황분·회분이 적고, 공기와 균일하게 혼합되어 고부하 연소가 가능하며 연소실 용적도 작게 설계할 수 있다.
다만 확산·누출이 쉬워 액체·고체연료보다 화재·폭발 위험이 크다는 단점이 있다.
그러나 기체연료는 밀도가 낮아 같은 부피에 포함된 에너지(발열량)가 액체연료보다 작다. 따라서 "액체연료에 비해 체적당 보유 발열량이 크다"는 설명은 실제와 반대이므로 틀린 항목이다.

실제연소가스량은 연료를 이론공기량으로 완전연소시킬 때 발생하는 이론연소가스량에, 과잉으로 공급된 공기가 그대로 배기가스에 섞여 나가는 양을 더해서 구한다.
실제공기량은 공기비 m을 이론공기량에 곱한 값이므로 $mA_o$이고, 이 중 연소에 쓰이고 남은 과잉공기량은 실제공기량에서 이론공기량을 뺀 $(m-1)A_o$이다.
따라서 실제연소가스량은 $G = G_o + (m-1)A_o$로 나타내며, 계수가 (m+1)이거나 부호가 반대인 식은 과잉공기량을 잘못 표현한 것이다.

단열변화이므로 $\dfrac{T_2}{T_1} = \left(\dfrac{V_1}{V_2}\right)^{k-1}$ 관계를 이용한다. 초기온도는 $T_1 = 150 + 273 = 423\ \mathrm{K}$이고 체적이 2배로 늘었으므로 $V_1/V_2 = 0.5$이다.
$T_2 = 423 \times 0.5^{0.4} \approx 320.6\ \mathrm{K}$이므로 온도는 약 $102.4\ \mathrm{K}$ 감소한다.
내부에너지 변화는 $\Delta u = C_v \Delta T = 0.72 \times (-102.4) \approx -74\ \mathrm{kJ/kg}$로, 단열팽창으로 기체가 외부에 일을 하면서 내부에너지가 감소한 것이다.

가역 단열변화(등엔트로피 변화)는 계와 외부 사이에 열 출입이 없고 마찰 등 비가역 요소도 없는 과정이므로, $dS = \delta Q_{rev}/T = 0$이 되어 엔트로피가 일정하게 유지된다.
등온변화나 등압변화, 등적변화는 열 출입이 존재하는 과정이므로 $\delta Q_{rev} \neq 0$이 되어 엔트로피가 변한다.

몰리에(Mollier) 선도는 엔탈피와 엔트로피의 관계를 나타내는 열역학 상태선도로, 증기의 상태변화나 단열팽창 해석에 쓰이며 액체연료의 점도와는 관련이 없다.
캐논-펜스케 점도계와 스톡스는 동점도 측정·단위와 관련되고, 포아즈는 절대점도의 단위이므로 모두 점도와 직접 관련된 용어이다.

탄소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$이며, 분자량으로 보면 탄소 12kg이 반응하여 이산화탄소 44kg이 생성된다.
따라서 탄소 1kg을 완전연소시키면 $\dfrac{44}{12} \approx 3.67\ \mathrm{kg}$의 $\mathrm{CO_2}$가 생성된다.

그림은 물의 압력-온도 선도(상평형도)다. 세 곡선이 한 점에서 만나는 점 4가 삼중점이고, 여기서 위로 뻗어 6에 이르는 선이 융해곡선, 오른쪽 위로 휘어 올라가 5에서 끝나는 선이 증기압곡선(증발곡선)이며, 영역 1은 고체, 2는 액체, 3은 기체 구역이다.
임계점은 증기압곡선이 더 이상 이어지지 않고 끊기는 끝점을 말하므로, 그림에서는 삼중점 4를 지나 올라간 증기압곡선의 끝점 5가 임계점이다. 점 0은 좌표 원점, 점 6은 융해곡선 방향의 표시일 뿐이다.
임계점에서는 포화액과 포화증기의 비체적·밀도가 같아져 증발잠열이 0이 되고 액체와 기체의 경계가 사라진다. 물의 임계압력은 약 22.1MPa(225.65kgf/㎠), 임계온도는 약 374℃다.

보일러 굴뚝의 통풍력은 연소가스와 외부 공기의 밀도차에 의한 자연통풍, 배기가스를 강제로 빨아들이는 흡입송풍기를 이용한 강제통풍, 연소용 공기를 밀어넣는 압입송풍기를 이용한 강제통풍 방식으로 발생시킨다.
벤튜리관으로 배기가스를 흡입하는 방식은 굴뚝의 통풍력을 만드는 일반적인 방법으로 분류되지 않으므로, 통풍력 발생 방법에 해당하지 않는다.

가역 열기관에서는 고온부와 저온부를 포함한 계 전체의 엔트로피 변화가 0이 되는 것이 가역과정의 특징이다.
고온 400℃(673K)에서 1000kJ을 흡수할 때 열원의 엔트로피 감소는 $\dfrac{1000}{673} \approx 1.486\ \mathrm{kJ/K}$이고, 가역기관이므로 저온 100℃(373K)로 방출되는 열량은 $1000 \times \dfrac{373}{673} \approx 554.2\ \mathrm{kJ}$이 되어 저열원의 엔트로피 증가도 같은 $1.486\ \mathrm{kJ/K}$가 된다.
두 값이 서로 상쇄되므로 전체 엔트로피 변화는 $0$이다.

이상기체의 가역 단열변화는 $PV^{k} = \mathrm{const}$로 표현되며, 여기서 k는 비열비($C_p/C_v$)이다.
등온변화의 $PV=\mathrm{const}$와 비교하면, 단열변화는 체적 항에 비열비 k가 지수로 붙는다는 점이 다르다. 압력 쪽에 k를 지수로 붙인 식이나 체적의 지수를 $1/k$로 둔 식은 단열변화의 관계식이 아니다.

일정한 비율로 열을 가할 때 현열 구간에서는 온도가 직선으로 올라가고, 잠열(상변화) 구간에서는 온도가 일정하게 유지된다. 따라서 −10℃ 얼음을 계속 가열하면 온도-시간 그래프는 경사–수평–경사–수평–경사의 다섯 구간으로 나타난다.
구체적으로 −10℃ 얼음이 0℃까지 데워지는 얼음의 현열 구간(경사 상승), 0℃에서 얼음이 물로 바뀌는 융해잠열 구간(수평, 약 80kcal/kg), 물이 0→100℃로 데워지는 물의 현열 구간(경사 상승), 100℃에서 물이 증기로 바뀌는 증발잠열 구간(수평, 약 539kcal/kg), 이후 과열증기의 현열 구간(경사 상승) 순서다.
그러므로 경사로 시작해 수평 구간이 두 번 나타나는 계단 모양의 그래프가 옳다. 처음부터 수평선으로 시작하는 그래프는 −10℃ 얼음의 현열 구간이 빠진 것이고, 매끄럽게 휘어 포화되는 곡선 형태는 두 번의 상변화를 계단으로 나타내지 못한다.

잠열(숨은열)은 물질의 온도는 바꾸지 않고 상(phase)만 바꾸는 데 소비되는 열량이다. 즉 가열을 계속해도 온도계 눈금은 그대로인 채 고체→액체, 액체→기체로 상태만 변한다. 반대로 상태 변화 없이 온도만 올리고 내리는 열이 현열이다.
표준 대기압(101.325kPa) 상태에서 100℃ 물 1kg이 전부 증기로 바뀌는 데 필요한 증발잠열은 약 539kcal/kg, 0℃ 얼음 1kg이 물로 바뀌는 데 필요한 융해잠열은 약 80kcal/kg이다.
SI 단위로는 각각 약 2,257kJ/kg, 약 335kJ/kg에 해당한다. 따라서 빈칸은 차례로 온도, 상(phase), 539, 80이 들어간다.

일정압력(정압) 과정이므로 팽창일은 $W = P \Delta V = 300 \times (0.7 - 0.5) = 60\ \mathrm{kJ}$이다.
열역학 제1법칙에 의해 공급된 열량은 내부에너지 증가분과 외부에 한 일의 합이므로 $Q = \Delta U + W = 50 + 60 = 110\ \mathrm{kJ}$이다.

기체상수(비기체상수)는 일반기체상수를 분자량으로 나눈 값, 즉 $R = \dfrac{R_u}{M}$로 정의된다.
따라서 분자량 M이 2배로 커지면 기체상수 R은 $1/2$배로 줄어든다.

연소의 3요소는 가연물, 산소 공급원, 점화원이며, 이 세 가지가 동시에 갖추어져야 연소가 일어난다.
인화점은 가연물이 점화원에 의해 불이 붙을 수 있는 최저 온도를 나타내는 물성값일 뿐, 연소를 성립시키는 3요소 자체는 아니다.

물의 분자량은 18이므로 1kmol의 질량은 18kg이고, 이를 모두 기화시키는 데 필요한 열량은 $Q = 18 \times 2257 = 40626\ \mathrm{kJ}$이다.
100℃는 절대온도로 $373\ \mathrm{K}$이며, 일정한 온도·압력에서 일어나는 상변화이므로 엔트로피 변화는 $\Delta S = \dfrac{Q}{T} = \dfrac{40626}{373} \approx 109\ \mathrm{kJ/K}$이다.

일정압력 과정이므로 샤를의 법칙 $\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}$이 성립한다.
절대온도로 환산하면 $T_1 = 300\ \mathrm{K}$, $T_2 = 400\ \mathrm{K}$이므로 $V_2 = 12 \times \dfrac{400}{300} \approx 16\ \mathrm{L}$가 된다.

고온의 증기가 압력계로 직접 들어가면 부르돈관 같은 탄성 감지부가 열을 받아 변형되거나 손상될 수 있다. 이를 막기 위해 압력계 앞에 사이폰관을 설치하고 그 안에 응축수를 채워 둔다.
사이폰관에 고인 물이 완충 역할을 하여 압력은 그대로 전달하면서 고온의 증기는 압력계까지 도달하지 않게 된다.

자동제어계는 제어량을 검출하고, 이를 목표값과 비교하여 편차를 구한 뒤, 그 편차에 따라 판단(조절)하고, 최종적으로 조작부를 통해 조작하는 순서로 동작한다.
이 순서가 뒤바뀌면 편차를 알기 전에 조작이 이루어지는 등 논리적으로 성립하지 않으므로, 검출→비교→판단(조절)→조작의 순서가 옳다.

오르자트 분석장치는 흡수액을 순차적으로 이용해 배기가스 성분을 분석하며, 암모니아성 염화 제1동용액은 일산화탄소($\mathrm{CO}$)를 선택적으로 흡수한다.
이산화탄소는 수산화칼륨(KOH) 용액에, 산소는 피로갈롤 용액에 흡수시켜 각각 측정하며, 남은 성분을 질소로 간주한다.

2색식 수면계는 증기부와 수부를 통과하는 빛의 굴절률 차이를 이용하여 증기 쪽은 적색, 수부 쪽은 녹색으로 구분되어 보이도록 만든 수면계이다.
내구성과 시인성이 좋아 고압·대용량의 발전용 보일러에 주로 사용되며, 일반적인 유리관 수면계보다 파손 위험이 적다.

주어진 식 $\dfrac{G(i_2-i_1)}{H_\ell \cdot G_f}\times 100$은 연료가 가진 저위발열량 중 실제로 증기 발생에 유효하게 쓰인 열량의 비율을 나타낸다.
분자는 매시간 발생증기가 흡수한 열량($G(i_2-i_1)$), 분모는 매시간 연료가 공급한 총 열량($H_\ell \cdot G_f$)이므로, 이 값은 보일러 효율을 의미한다.

상당증발량은 실제 발생한 증기의 상태(압력·온도)에 관계없이, 이를 100℃의 포화수를 100℃의 건포화증기로 만드는 기준으로 환산한 증발량이다.
이때 증발계수는 발생증기의 엔탈피에서 급수의 엔탈피를 뺀 값을 기준 증발잠열 539kcal/kg으로 나눈 값이므로, 실제증발량에 증발계수를 곱한 값이 곧 상당증발량이 된다.

부자식, 차압식, 편위식은 모두 액체의 액면 높이 자체를 검출하는 액면계의 측정 방식이다.
반면 분동식은 표준 추(분동)를 이용해 압력계나 압력전송기의 지시값을 교정하는 방식으로, 액면 측정과는 관계가 없다.

증기의 건도는 압력을 낮출 때(교축, 감압) 향상되는 것이 일반적이며, 반대로 저압의 증기를 압축하여 고압으로 증압시키면 건도는 오히려 낮아진다.
드레인을 효율적으로 처리하거나 기수분리기를 설치하고, 포밍·프라이밍으로 인한 캐리오버를 방지하는 것은 모두 증기 중의 수분을 줄여 건도를 높이는 데 도움이 된다.

시퀀스 제어는 미리 정해진 순서와 조건에 따라 각 단계의 동작이 순차적으로 진행되는 제어 방식이다.
피드백 제어는 출력을 검출해 목표값과 비교·수정하는 방식이고, 추종 제어는 임의로 변하는 목표값을 따라가는 제어, 프로그램 제어는 목표값이 미리 정해진 시간 변화에 따라 연속적으로 변하는 제어이므로, 정해진 순서대로 단계가 진행되는 제어와는 성격이 다르다.

SI 단위계에서 압력은 힘을 면적으로 나눈 유도단위이므로 $\mathrm{N/m^2}$(파스칼, Pa)로 표시한다.
나머지 보기처럼 mmHg를 다시 면적으로 나누거나 힘과 면적의 자리가 뒤바뀐 표기는 SI 표준 표기가 아닐 뿐 아니라, 압력의 차원 자체가 되지 않는다.

연소실 내부는 수백~천℃ 이상의 고온이 형성되므로, 알코올·수은 온도계처럼 액체를 사용하는 온도계나 일반 금속 온도계는 사용범위를 초과하여 적용할 수 없다.
열전대 온도계는 두 금속의 접점에서 발생하는 열기전력을 이용해 고온을 측정할 수 있어, 연소실과 같은 고온 측정에 적합하다.

그림은 관로에 U자관 액주계를 단 구조다. 관 중심의 압력이 Px, 관 속 유체의 비중량이 γ, U자관에 봉입된 게이지액의 비중량이 γ1이며, 관 중심에서 U자관 왼쪽 액면까지의 높이가 ℓ, 좌우 액면의 높이차가 h이고 오른쪽 관은 대기에 개방되어 있다.
U자관 왼쪽 액면을 기준면으로 잡고 좌우 압력이 같다고 놓으면, 왼쪽은 관로압에 높이 ℓ만큼의 유체 기둥 압력이 더해진 Px + γℓ이고, 오른쪽은 높이 h인 게이지액 기둥의 압력 γ1h이다.
따라서 Px + γℓ = γ1h 이고, 이를 정리하면 Px = γ1h − γℓ가 된다. 관 중심이 기준면보다 ℓ만큼 높으므로 그 유체 기둥의 압력을 더하는 것이 아니라 빼주어야 한다는 점이 핵심이다.

공기압 신호는 표준화된 압력 범위를 사용해 취급이 편리하고, 제진·제습된 공기를 사용해야 하며, 조작부(액추에이터)의 응답 특성 자체는 우수한 편이다.
다만 공기압 신호는 배관 내 공기의 압축성과 마찰 때문에 전송거리가 길어질수록 신호가 목표값에 도달하는 데 걸리는 시간, 즉 전송지연이 커지므로, 전송거리와 무관하게 지연이 없다는 설명은 옳지 않다.

유체 기둥에 의한 압력은 유체의 밀도($\rho$), 중력가속도($g$), 유체 기둥의 높이($h$)의 곱으로 나타나는 $P = \rho g h$가 정확한 표현이다.
비중량 $\gamma = \rho g$를 이용하면 $P = \gamma h$로도 쓸 수 있지만, 밀도만으로 표현하거나 중력가속도만으로 표현한 식은 차원이 맞지 않는다.

다이아프램, 브르돈관, 벨로즈 압력계는 압력을 받아 탄성체가 변형되는 정도(탄성 변위량)를 이용해 압력을 지시하는 탄성식 압력계이다.
반면 경사관식 압력계는 U자관 액주계를 경사지게 세워 액주의 이동 길이로 압력을 읽는 액주식 압력계로, 탄성 변형이 아닌 액주의 높이차를 이용한다는 점에서 원리가 다르다.

계량계측기의 교정(calibration)이란 측정기가 나타내는 지시값을, 신뢰할 수 있는 표준기가 나타내는 지시값과 비교하여 그 차이를 구하는 일련의 작업을 말한다.
교정은 측정기를 직접 수정하는 행위가 아니라 지시값과 표준기 지시값의 관계를 확인하는 과정이라는 점에서, 단순히 참값과 일치하도록 수정하는 것과는 구분된다.

융커스식 열량계는 가스의 발열량 측정에 널리 사용되며, 가스 계량기·압력조정기·기압계·온도계·저울 등으로 구성되어 시료가스의 온도와 압력을 함께 측정한다.
열량을 정확히 계산하려면 냉각수의 입·출구 온도뿐 아니라 배기가스(연소가스)의 온도도 함께 측정해야 하므로, 배기 온도를 측정하지 않는다는 설명은 옳지 않다.

2차 지연요소는 1차 지연요소 2개를 직렬로 연결한 것과 같은 전달특성을 가진다.
1차 지연요소가 하나 더해질 때마다 응답이 목표값에 도달하는 데 걸리는 시간이 늘어나므로, 2차 지연요소는 1차 지연요소 하나만 있을 때보다 응답속도가 더 늦어진다.

보일러 열정산의 출열 항목에는 발생증기가 흡수한 유효열량, 배기가스에 의한 손실열, 불완전연소가스에 의한 손실열, 노벽 등에서의 복사(방열) 손실 등이 포함된다.
반면 연소용 공기가 가지고 들어오는 현열은 연소로 공급되는 열량이므로 입열 항목에 해당하며, 출열 항목으로 분류하지 않는다.

SI 단위계의 기본단위는 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 열역학적 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd)의 7개이다.
압력은 힘을 면적으로 나눈 값($\mathrm{N/m^2}$)으로 정의되는 유도단위이므로, 기본단위에는 포함되지 않는다.

석면, 탄산마그네슘, 규조토는 광물질을 원료로 하는 무기질 보온재로, 비교적 높은 온도까지 사용할 수 있다.
펠트는 양모나 동물의 털 등을 압축해 만든 유기질 보온재로, 사용 가능 온도가 낮아 무기질 보온재와는 구분된다.

파이프 슈는 배관 하부에 부착되어 배관을 아래에서 떠받쳐 지지하는 지지대의 일종으로, 특히 배관의 굽힘부와 같이 이동이나 진동이 발생하기 쉬운 부위에 설치되어 배관을 구조물에 영구적으로 고정하는 역할을 한다.
앵커나 가이드, 스토퍼는 배관의 이동 방향을 구속하는 레스트레인트류의 지지장치로, 아래에서 떠받쳐 굽힘부를 고정하는 파이프 슈와는 구조와 설치 목적이 다르다.

수관보일러는 다수의 수관 내부로 물이 흐르고, 그 수관을 외부에서 연소가스가 감싸며 가열하여 증기를 발생시키는 구조이며, 수관에서 발생한 기포(증기)와 물을 분리하기 위해 증기드럼이 필요하다.
제작비용이 커서 주로 대용량에 적용되지만 소용량 수관보일러도 존재하므로 중소형 적용이 불가능한 것은 아니다.
다만 노통 내면과 동체 수부의 면을 고온가스로 직접 가열하여 열손실이 적다는 설명은 노통이 존재하는 노통(연관)보일러의 특징이며, 수관 구조로 열을 전달하는 수관보일러의 설명으로는 옳지 않다.

보일러는 구조에 따라 크게 원통형(입형·노통·연관·노통연관)과 수관식으로 나뉜다. 관류 보일러는 드럼 없이 긴 관 하나에 급수를 통과시키면서 예열·증발·과열을 연속으로 이루는 형식으로, 수관식 보일러로 분류된다.
케와니 보일러는 연관식, 스코치 보일러는 노통연관식, 입형 보일러는 직립 원통형으로 모두 원통형 보일러에 속한다.

랭커셔 보일러는 원통형 동체 안에 노통을 2개 설치한 구조로, 대표적인 노통 보일러이다. 코니시 보일러(노통 1개)와 함께 노통식 보일러의 전형적인 예로 다뤄진다.
연관을 다수 배치해 전열면을 늘린 것은 연관 보일러이며, 노통과 연관을 함께 갖춘 것은 노통연관 보일러로 별도 구분된다.

가마(요)는 조업 방식에 따라 불꽃이 도는 방향에 맞춰 승염식·도염식·횡염식 등 불연속식(단독가마)으로 분류되고, 원료를 실은 대차가 계속 이동하며 소성되는 터널식 요는 연속식으로 분류된다.
따라서 불연속식에 해당하지 않는 것은 터널식 요이다.

강관을 반지름 $R$로 각도 $\theta$만큼 구부릴 때 곡선부(벤드부)의 길이는 원호의 길이 공식으로 구한다.
$L = 2\pi R \times \dfrac{\theta}{360} = 2\pi \times 90 \times \dfrac{90}{360} = 45\pi \approx 141\ \mathrm{mm}$
따라서 반지름 90mm로 90도 구부렸을 때 곡선부의 길이는 약 141mm이다.

LD전로법은 순산소를 불어넣어 짧은 시간에 정련하는 방식으로 생산 능률이 높고 설비비·조업비가 평로법보다 저렴하다는 장점이 있다.
다만 순산소 취련으로 발생하는 열량만으로는 다량의 고철을 녹이기 어려워, 평로법에 비해 오히려 배합할 수 있는 고철의 비율이 적다는 한계가 있다. 따라서 평로법보다 고철 배합량이 많다는 설명은 사실과 반대이다.

수관보일러에서 다수의 수관을 지그재그(마름모)로 배열하면 연소가스가 관 표면에 고르게 부딪히며 지나가게 되어 가스 접촉에 의한 전열 효과가 좋아진다.
수관을 일렬로 나란히 배열하면 뒷줄의 관이 앞줄 관에 가려 가스와의 접촉이 줄어들므로, 전열 성능을 높이기 위해 엇갈리게 배치하는 것이다.

평면벽의 전도 열손실은 $Q = \dfrac{\lambda A \Delta t}{L}$로 구한다. 여기서 $\lambda$는 열전도율, $A$는 면적, $\Delta t$는 안팎 온도차, $L$은 두께이다.
$Q = \dfrac{0.2 \times 1 \times (20-0)}{0.2} = 20\ \mathrm{kcal/h}$
따라서 벽 1m²당 매시간 열손실량은 20kcal/h이다.

보온재는 안전사용온도가 높을수록 고온 배관·설비에 적용할 수 있다. 일반적으로 석면은 약 350~550℃, 암면은 약 400~600℃, 규조토는 약 500℃ 정도까지 사용하는 것으로 다뤄진다.
이에 비해 펄라이트(진주암을 팽창시켜 만든 무기질 보온재)는 약 650℃ 부근까지 안전하게 사용할 수 있어, 제시된 보온재 중 안전사용 온도가 가장 높다.

에너지이용 합리화법상 보일러의 검사는 크게 제조검사와 설치·유지검사로 나뉜다. 제조 단계에서 실시하는 제조검사에는 용접검사와 구조검사가 포함된다.
설치검사, 개조검사, 설치장소 변경검사는 보일러가 제작된 이후 설치·사용 과정에서 실시하는 설치·유지검사에 해당하므로 제조검사와는 구분된다.

증기트랩의 주된 역할은 방열기나 증기관 속에서 열을 빼앗기며 생긴 응축수를 환수관으로 배출하고, 동시에 유효한 증기가 계통 밖으로 새 나가지 못하게 막는 것이다.
따라서 트랩은 방열기·배관의 아랫부분, 즉 응축수가 고이는 곳에 설치해야 하며, 고압의 증기 자체를 배출하는 것이 목적이라거나 마찰저항이 커야 한다는 설명은 트랩의 기능과 맞지 않는다.

펌프의 이론 동력(수동력)은 $L_w = \dfrac{\gamma Q H}{75}\ [\mathrm{PS}]$로 구하며, 여기에 펌프 효율을 나누면 실제 축동력이 된다.
$L_w = \dfrac{1000 \times 0.1 \times 12}{75} = 16\ \mathrm{PS}$, $L_s = \dfrac{L_w}{\eta} = \dfrac{16}{0.8} = 20\ \mathrm{PS}$
따라서 필요한 펌프의 축마력은 20PS이다.

돌로마이트(백운석)는 탄산칼슘과 탄산마그네슘이 주성분인 광물로, 화학적으로는 $\mathrm{CaCO_3 \cdot MgCO_3}$로 표현되는 복염광물이다.
SiO2나 Al2O3를 주성분으로 하는 것은 규산질·알루미나질 내화물 계열이며, 돌로마이트는 이와 달리 염기성 내화물의 원료로 쓰인다.

에너지이용 합리화법령상 검사대상기기 조종자(현행 법령의 명칭은 검사대상기기관리자)를 선임·해임하거나 조종자가 퇴직한 경우, 검사대상기기설치자는 그 사유가 발생한 날부터 30일 이내에 신고하여야 한다.
이는 검사대상기기의 안전한 운용을 위해 자격을 갖춘 조종자가 항상 배치되어 있는지를 관리하기 위한 절차이다.

증기과열기는 연소가스(열가스)와 증기의 흐름 방향 관계에 따라 병류형(같은 방향), 향류형(반대 방향), 혼류형(병류+향류 혼합)으로 분류한다.
"직류형"은 이러한 가스 흐름 방향에 따른 과열기 분류 용어가 아니므로 해당되지 않는다.

그림은 두께 δ인 평면벽의 단면으로, 왼쪽 면이 고온측 t1, 오른쪽 면이 저온측 t2이고 열이 통과하는 전열면적이 S이다. 이런 정상상태 평면벽 열전도는 푸리에 법칙을 따른다.
단위시간당 전열량은 $q = \dfrac{\lambda \cdot \mathrm{S}(\mathrm{t}_1 - \mathrm{t}_2)}{\delta}$ 이므로, 시간 τ 동안 전달된 총 열량은 여기에 τ를 곱한 $\mathrm{Q} = \dfrac{\lambda \cdot \mathrm{S}(\mathrm{t}_1 - \mathrm{t}_2) \cdot \tau}{\delta}$ 가 된다.
즉 전달 열량은 열전도율 λ·전열면적 S·온도차·시간에 비례하고, 벽 두께 δ에 반비례한다. 두께가 분자에 오거나 열전도율이 분모에 오는 식은 단열재를 두껍게 할수록 열이 더 잘 통한다는 뜻이 되어 물리적으로 성립하지 않는다.

보일러수 중 알칼리(가성소다 등)의 농도가 국부적으로 높아지면, 응력이 집중된 금속 표면(리벳이음부, 굽힘부 등)에 미세한 균열이 생기는 현상을 가성취화라 한다.
피팅은 국부적으로 작은 구멍이 생기는 점식, 그루빙은 홈 모양으로 파이는 부식, 포밍은 보일러수 표면에 거품이 이는 현상으로 가성취화와는 발생 원인과 양상이 다르다.

재생식(축열식) 공기예열기는 전열요소(엘리먼트)가 회전하면서 한쪽에서는 배기가스의 열을 축적하고, 반대쪽으로 돌아가 그 열을 연소용 공기에 넘겨주는 구조이다. 이 회전 재생식의 대표 형식이 융그스트룸식(Ljungström)으로, 일반 대형 보일러에 주로 채택된다.
판형식과 관형식은 전열면이 고정되어 가스와 공기가 격벽을 사이에 두고 열을 주고받는 전열식(도열식) 예열기여서 원리가 다르고, 엘레멘트 조립식은 전열요소를 조립한 구조를 가리킬 뿐 대형 보일러용 재생식 예열기의 형식 명칭으로 쓰이지 않는다.

보일러를 장기간 사용하지 않을 때 쓰는 건식보존법은 보일러 내부를 완전히 건조시킨 뒤, 흡습성이 있는 건조제를 넣어 습기를 흡수시켜 부식을 막는 방법이다. 대표적으로 실리카겔이나 생석회, 활성알루미나 등이 건조제로 사용된다.
탄산칼슘, 염화나트륨, 염화수소는 흡습제로 쓰이지 않으므로 건식보존법의 건조 약품으로 적합하지 않다.

건식 환수관에서는 증기관 속 응축수가 중력에 의해 아래로 모이기 쉬운 지점에 드레인 포켓을 설치하여 응축수를 모았다가 환수관으로 배출한다.
안전밸브, 릴리프 밸브, 공기빼기 밸브는 각각 압력 초과 방지나 공기 배출을 위한 장치로, 응축수 체류 지점에 두는 배관 요소가 아니다.

스프링식 안전밸브는 밸브가 열리는 양정(리프트) 크기에 따라 저양정식·고양정식·전양정식·전량식으로 분류한다.
"기체용식"은 사용 유체의 종류에 따른 구분으로, 양정에 따른 스프링식 안전밸브의 분류 체계에는 포함되지 않는다.

온수난방 배관에서 송수주관을 상향구배로 하고 방열면(방열기)을 보일러 설치 기준면보다 높게 두어, 가열된 온수가 위로 올라가 방열기를 순환한 뒤 내려오게 하는 방식을 상향순환식이라 한다.
단관식·복관식은 온수 공급관(송수관)과 환수관을 하나로 겸하는지 따로 두는지에 따른 구분이고, 하향순환식은 반대로 상부의 수평주관에서 아래로 내려가며 방열기에 온수를 공급하는 방식이다.

보일러 급수 중 칼슘·마그네슘 등 경도 성분(용해 고형물)을 침전시켜 물을 연화하는 청관제로는 탄산소다($\mathrm{Na_2CO_3}$)가 대표적으로 사용된다.
황산은 산성 세관제, 가성소다는 주로 pH(알칼리도) 조정제, 염화마그네슘은 오히려 경도 성분에 해당하는 물질이므로 연화제로 쓰이지 않는다.

보일러 사고는 원인에 따라 운전자의 취급 부주의로 인한 취급상 사고와 설계·제작 결함으로 인한 제작상 사고로 나눌 수 있다. 압력초과, 저수위 사고, 급수처리 불량은 운전자의 감시·조작 소홀로 발생하는 대표적인 취급상 사고이다.
반면 부속장치의 미비는 애초에 안전장치 등을 제대로 갖추지 못한 설계·제작 단계의 결함에 해당하므로 취급상 사고로 분류하지 않는다.

보일러수에 남은 용존산소는 배관과 동체를 부식시키므로 탈산소제를 투입해 제거한다. 대표적인 탈산소제로 하이드라진이 쓰이는데, 반응 후 질소와 물만 남겨 스케일이나 고형물을 남기지 않는 장점이 있어 특히 고압 보일러에 많이 사용된다.
황산과 수산화나트륨은 각각 산세관제·pH 조정제로 쓰이는 약품이고, 염화나트륨은 탈산소 기능이 없다.

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기 조종자(현행 법령의 명칭은 검사대상기기관리자)를 선임·해임하거나 조종자가 퇴직한 경우, 검사대상기기설치자는 그 사유가 발생한 날부터 정해진 기간 내에 신고하여야 한다.
이 신고의 접수 업무는 산업통상자원부장관의 권한이 한국에너지공단에 위탁되어 있어, 한국에너지공단이사장에게 신고한다. 국토교통부장관이나 환경부장관은 검사대상기기 관련 행정을 관장하지 않으며, 한국열관리시공협회장도 신고 접수 기관이 아니다.

보일러 안전밸브가 2개 이상 설치된 경우, 관련 기준에서는 그 중 1개는 최고사용압력 이하에서 분출되도록 하고, 나머지는 최고사용압력의 1.03배 이하에서 분출되도록 규정하고 있다.
제시된 설명처럼 "최고사용압력의 1.3배 이하"라고 하면 실제 기준보다 훨씬 높은 압력에서 분출해도 되는 것이 되어 규정과 어긋난다. 나머지 선택지(과열기 안전밸브 분출압력이 증발부 이하, 안전밸브가 1개일 때 최고사용압력 이하 등)는 실제 기준과 일치하는 설명이다.

청관제 중 보일러수 속의 미세한 스케일 성분이 관 벽에 단단히 달라붙지 않고 부드러운 슬러지 형태로 떠다니게 하는 슬러지 조정제로는 전분(녹말) 등이 사용된다.
가성소다는 pH(알칼리도) 조정제, 탄산소다는 경도 성분 연화제, 아황산소다는 탈산소제로 각각 역할이 다르다.

에너지이용 합리화법령상 개조검사 대상은 증기보일러를 온수보일러로 개조하는 경우, 보일러 섹션의 증감에 의한 용량 변경, 연료 또는 연소방법의 변경, 그 밖에 고시된 수리 등으로 정해져 있다.
즉 방향이 반대인 "온수보일러를 증기보일러로 개조"하는 경우는 이 개조검사 대상 항목에 포함되지 않는다.

검사대상기기 조종자 교육은 보일러의 용량에 따라 소형보일러·압력용기 조종자 교육 과정과 중·대형보일러 조종자 교육 과정으로 구분하여 실시한다.
강철제·주철제 보일러의 경우, 용량이 1t/h를 초과하는 조종자(다만 난방 전용 보일러는 5t/h를 초과하는 경우)가 중·대형보일러 조종자 교육 과정을 이수해야 하는 대상이 된다.

열역학적 원리(증기와 응축수의 유속·압력 차이)를 이용하는 증기트랩은 디스크 트랩이다. 구조가 단순해 부품 수가 적고 유지보수가 쉬우며, 수격작용에 강하고 과열증기 조건에서도 사용할 수 있다는 특징이 있다.
버킷 트랩은 기계식, 벨로즈 트랩과 바이메탈식 트랩은 온도차를 이용하는 온도조절식(감온식) 트랩으로, 작동 원리가 디스크 트랩과 다르다.

증기난방에서 주철제 방열기의 표준방열량은 $650\ \mathrm{kcal/m^2 \cdot h}$이다. 먼저 필요한 전체 방열면적을 구한다.
$A = \dfrac{20000}{650} \approx 30.77\ \mathrm{m^2}$
이를 쪽당 방열면적 0.26m²로 나누면 $\dfrac{30.77}{0.26} \approx 118.3$쪽이 되므로, 필요한 방열기는 이를 절상한 119쪽이다.

증기를 송기할 때는 증기헤더의 드레인 밸브를 열어 배관 내 응축수를 먼저 빼고, 주증기 밸브를 조금씩 단계적으로 열어 배관을 서서히 데운 뒤, 완전히 연 다음 살짝 되돌려 놓는 순서로 진행한다.
배관을 데우기 위해 다량의 증기를 한꺼번에 급격히 보내는 것은 급격한 온도 상승에 따른 배관 팽창과 수격작용을 일으킬 위험이 있어 잘못된 조작 방법이다.

제시문은 에너지이용 합리화법상 효율관리기자재의 생산·판매 금지 명령 규정이다. 효율관리기자재에는 에너지소비효율과 에너지사용량에 대한 기준이 각각 정해져 있고, 그 기준을 지키지 못한 제품은 시장에서 퇴출시킬 수 있게 한 조항이다.
효율은 높을수록 좋으므로 하한선인 최저소비효율기준을 정해 그에 미달하는 것을 규제하고, 사용량은 적을수록 좋으므로 상한선인 최대사용량기준을 정해 그것을 초과하는 것을 규제한다.
따라서 빈칸에는 차례로 최저소비효율기준과 최대사용량기준이 들어간다. '최대소비효율기준 미달'이나 '최저사용량기준 초과'처럼 짝을 뒤바꾼 표현은 규제 방향이 정반대가 되어 성립하지 않는다.

하트포드 배관법(Hartford loop)은 저압 증기난방 보일러에서 저수위 사고와 환수 역류를 방지하기 위해 사용하는 배관 방식이다.
이 방식에서는 환수주관과 균형관(밸런스관)을 보일러의 표준수위(사용수위)에서 약 50mm 아래 위치에서 서로 연결하여, 보일러수가 안전수위 이하로 내려가는 것을 막는다.

증기와 응축수를 진공펌프로 강제 흡입하여 순환시키는 환수 방식은 진공환수식이다. 배관 내 압력차가 크게 형성되어 증기 순환 속도가 가장 빠르고, 방열기의 설치 위치나 높이에 큰 제약을 받지 않는 것이 특징이다.
중력환수식·자연환수식은 응축수 자체의 무게(중력)로 환수하는 방식이라 순환력이 약하고, 기계환수식은 펌프로 응축수를 밀어내는 방식으로 진공환수식만큼 빠른 순환은 어렵다.

에너지이용 합리화법상 에너지 수급에 중대한 차질이 우려될 때 취할 수 있는 조치에는 에너지의 배급, 비축과 저장, 사용 제한 등이 포함된다.
"에너지 판매시설의 확충"은 수급 위기 시 취하는 긴급조치가 아니라 평상시의 공급 인프라 확대에 해당하므로, 이 법의 수급 안정 조치 항목에는 포함되지 않는다.

보일러를 사용하지 않을 때 부식을 막기 위한 보존 방법에는 건식보존법, 만수보존법(습식), 질소봉입법 등이 있다.
소다 보일링법은 신설 보일러나 수리 후 보일러 내부에 남은 유지분·녹 등을 알칼리 약품으로 끓여 제거하는 세관(청소) 방법이지, 사용을 멈춘 보일러를 보존하는 방법이 아니다.