[에너지관리산업기사 필기] 16년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

상자의 부피는 $V = 3 \times 4 \times 5 = 60\ \mathrm{m^3}$이며, 이상기체 상태방정식 $PV = mRT$를 이용하면 온도를 구할 수 있다.
$T = \dfrac{PV}{mR} = \dfrac{100{,}000\ \mathrm{Pa} \times 60\ \mathrm{m^3}}{80\ \mathrm{kg} \times 250\ \mathrm{J/(kg \cdot K)}} = 300\ \mathrm{K}$
300K를 섭씨로 환산하면 $300 - 273 = 27\,^{\circ}\mathrm{C}$이므로 상자 안 기체의 온도는 27℃이다.

랭킨사이클의 열효율은 유입 증기(보일러 출구)의 온도·압력을 높이거나, 배출 증기(복수기)의 압력을 낮출수록 향상된다. 유입 온도·압력을 높이면 평균 열공급 온도가 높아져 효율이 개선된다.
배출되는 증기의 압력을 낮추는 것은 평균 방열 온도를 낮춰 효율을 높이는 방법이지만, 반대로 배출 증기의 온도를 높이는 것은 방열 온도를 높여 오히려 사이클 효율을 저하시키므로 효율 향상 방법이 될 수 없다.

프로판의 연소반응은 $\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$, 부탄의 연소반응은 $\mathrm{C_4H_{10} + 6.5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O}$이므로, 혼합가스 1L(프로판 0.2L, 부탄 0.8L)의 이론산소량은 $O_o = 0.2 \times 5 + 0.8 \times 6.5 = 6.2\ \mathrm{L}$이다.
이론공기량은 $A_o = \dfrac{6.2}{0.21} \approx 29.5\ \mathrm{L}$이며, 과잉공기율 50%를 적용한 실제공급 공기량은 $A = 29.5 \times 1.5 \approx 44\ \mathrm{L}$로 계산된다.

가역단열(등엔트로피) 과정에서는 $P_1 V_1^{k} = P_2 V_2^{k}$가 성립한다. 체적이 5배로 증가하고 비열비 k=1.4이므로 최종 압력은 다음과 같다.
$P_2 = P_1 \left(\dfrac{V_1}{V_2}\right)^{k} = 300 \times \left(\dfrac{1}{5}\right)^{1.4} \approx 300 \times 0.105 \approx 31.5\ \mathrm{kPa}$
따라서 최종 압력은 약 32kPa이다.

압력(유압)분무식 버너는 유압으로 연료를 밀어내 무화시키는 방식으로 구조가 단순해 유지·보수가 간단하고, 분출 유량은 유압의 평방근에 비례하며 유압이 낮으면 무화 상태가 불량해진다.
그러나 점도가 높은 연료는 압력만으로 미세하게 분사시키기 어려워 오히려 무화가 불량해지는 것이 이 방식의 한계이므로, "고점도의 연료도 무화가 양호하다"는 설명은 옳지 않다.

연료가 시간당 발생시키는 열량은 $Q = 27{,}000\ \mathrm{kJ/kg} \times 20\ \mathrm{kg/h} = 540{,}000\ \mathrm{kJ/h}$이다.
1시간은 3600초이므로 이를 동력(kW) 단위로 환산하면 $\dfrac{540{,}000\ \mathrm{kJ}}{3600\ \mathrm{s}} = 150\ \mathrm{kW}$가 된다.

화염검출기, 가용전, 증기압력제한기는 모두 이상 상태를 감지하거나 위험을 방지하기 위해 작동하는 보일러 안전장치이다.
증기 축열기(스팀 어큐뮬레이터)는 부하 변동 시 잉여 증기를 저장했다가 부족할 때 방출해 증기 공급을 평준화하는 장치로, 안전 확보가 아닌 부하 대응을 목적으로 하므로 안전장치로 분류되지 않는다.

대기압 750mmHg를 kg/cm² 단위로 환산하면 760mmHg = 1.033kg/cm²이므로 $750 \times \dfrac{1.033}{760} \approx 1.02\ \mathrm{kg/cm^2}$이다.
절대압력은 게이지압에 대기압을 더한 값이므로 $9.5 + 1.02 \approx 10.52\ \mathrm{kg/cm^2}$가 된다.

카르노사이클은 두 개의 등온과정과 두 개의 단열과정으로만 구성된 가역 사이클로, 동일한 고열원·저열원 온도 조건에서 이론적으로 가장 높은 열효율을 갖는 이상적인 열기관 사이클이다.
랭킨사이클, 재열사이클, 재생사이클은 실제 증기원동소에서 사용되는 실용 사이클로, 카르노사이클의 효율에 근접하도록 개선한 것일 뿐 그 이상성을 넘어서지는 못한다.

프로판의 연소반응식은 $\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$이다. 공기가 아닌 이론 산소량으로 연소시키므로 연소가스에 질소는 포함되지 않는다.
건연소가스는 수증기(H₂O)를 제외한 가스이므로 생성물 중 CO₂만 해당하며, 프로판 1Nm³당 CO₂ 3Nm³이 발생하므로 프로판 5Nm³의 건연소가스량은 $5 \times 3 = 15\ \mathrm{Nm^3}$이다.

정압 조건에서 기체가 팽창할 때는 외부에 대한 팽창일까지 추가로 공급해야 하므로, 동일한 온도를 올리는 데 정압비열이 정적비열보다 더 많은 열량을 필요로 한다.
따라서 항상 $C_p > C_v$의 관계가 성립하며, 이상기체의 경우 그 차이는 기체상수 R과 같다($C_p - C_v = R$).

세탄가는 디젤기관 연료인 경유의 착화성을 나타내는 지표로, 세탄가가 높을수록 압축착화가 잘 일어나 노킹이 줄어든다.
반대로 가솔린기관 연료의 품질은 이상연소(노킹) 저항성을 나타내는 옥탄가로 평가하며, 중유나 등유는 세탄가로 품질을 평가하는 대상이 아니다.

포화증기가 응축되어 포화액으로 상변화하는 과정은 100℃(373K)로 일정하게 유지되는 등온과정이므로, 엔트로피 변화는 $\Delta S = \dfrac{Q}{T}$로 계산하며 방출열량은 증발잠열에 질량을 곱한 값이다.
$\Delta S = -\dfrac{m \times L}{T} = -\dfrac{2\ \mathrm{kg} \times 2257\ \mathrm{kJ/kg}}{373\ \mathrm{K}} \approx -12.1\ \mathrm{kJ/K}$
열을 방출하므로 부호는 음(-)이며, 주위 온도 30℃는 저열원의 조건일 뿐 증기 자신의 엔트로피 변화 계산에는 상변화가 일어나는 100℃를 사용한다.

다익형, 터보형, 리버스형 송풍기는 모두 회전차의 원심력을 이용해 공기를 가압하는 원심식 송풍기이다.
프로펠러형은 회전축 방향으로 공기를 밀어내는 축류식 송풍기로, 원심식과는 작동 원리가 달라 원심식 송풍기로 분류되지 않는다.

보일러 수면이 안전한 위험수위 이하로 낮아지면 이를 감지하여 경보를 울리고 버너의 연소를 정지시켜, 물이 부족한 상태로 가열이 계속되어 생기는 과열·파열 사고를 방지하는 장치가 저수위 차단장치이다.
노내압 조절장치와 압력 조절장치는 각각 노 내부 압력과 증기압력을 일정하게 유지하기 위한 장치이고, 증기트랩은 응축수만을 배출하는 장치로 수위 저하와는 직접 관련이 없다.

먼저 산소의 질량을 이상기체 상태방정식으로 구한다. 1atm ≈ 10,332kgf/m², 500L = 0.5m³, R=26.5kgf·m/(kg·K), T=273K(0℃)를 대입하면 $m = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{10{,}332 \times 0.5}{26.5 \times 273} \approx 0.714\ \mathrm{kg}$이다.
일정한 부피에서 가열하는 정적과정이므로 소요열량은 $Q = mC_v\Delta T = 0.714 \times 0.65 \times (100-0) \approx 46.4\ \mathrm{kJ}$로 계산된다.

가역과정은 마찰·점성력·열전달 손실 등이 없는 이상적인 과정으로, 실제로는 완전히 구현될 수 없지만 근사적으로 접근할 수 있으며 동일 조건에서 최대의 열효율을 나타낸다.
카르노의 정리에 따르면 가역 사이클의 열효율은 고열원과 저열원의 온도(비)에 의해서만 결정되며 작동물질의 종류와는 무관하다. 따라서 "작동 물질에 따라 열효율이 달라진다"는 설명은 이 원리에 어긋나 옳지 않다.

열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 계에 가해진 열과 계가 하는 일, 내부에너지 변화 사이의 관계를 나타내며 열과 일이 서로 변환될 수 있음을 정량적으로 설명한다.
열역학 제2법칙은 에너지 변환의 방향성(비가역성)을, 줄의 법칙은 전류에 의한 발열량을, 푸리에의 법칙은 열전도를 다루는 것으로 이 진술과는 관련이 없다.

성능계수(COP)는 냉동능력을 압축일로 나눈 값이고, 냉동기에서 냉각수가 실어 나가는 열은 냉동능력 + 압축일이다. 표에서 냉수는 30 Ton/h가 12℃로 들어가 7℃로 나가고, 냉각수는 47 Ton/h가 29℃로 들어가 33℃로 나간다.
냉동능력(냉수에서 뺏은 열) = 30,000 kg/h × 1 kcal/kgㆍ℃ × (12 − 7)℃ = 150,000 kcal/h
냉각수 방열량 = 47,000 kg/h × 1 kcal/kgㆍ℃ × (33 − 29)℃ = 188,000 kcal/h
압축일 = 188,000 − 150,000 = 38,000 kcal/h 이므로
$COP=\dfrac{150{,}000}{38{,}000}\approx 3.95$
유량이 큰 냉각수 쪽 온도차(4℃)와 유량이 작은 냉수 쪽 온도차(5℃)를 각각 유량에 곱해 두 열량을 먼저 구한 뒤, 그 차이를 압축일로 잡는 것이 이 유형의 핵심이다. 냉각수 방열량을 압축일로 착각하면 값이 크게 어긋난다.

단위중량(1kg)당 고위발열량은 수소가 가연성 원소·화합물 중 가장 크다.
탄소, 황, 일산화탄소는 모두 수소보다 단위중량당 발열량이 훨씬 낮으며, 특히 황과 일산화탄소는 탄소보다도 발열량이 작다.

그림은 물이 담긴 저장탱크의 수면에서 노즐 중심까지의 깊이가 5 m임을 화살표로 표시한 것이다. 이 조건에서 이론 유속은 토리첼리 정리로 구한다.
$v_{th}=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times 9.8\times 5}=\sqrt{98}\approx 9.899$ m/s
실제 유속은 여기에 속도계수 Cv를 곱한다.
$v=C_v\sqrt{2gh}=0.95\times 9.899\approx 9.4$ m/s
속도계수는 노즐 벽면 마찰과 점성 손실 때문에 실제 유속이 이론값보다 작아지는 정도를 나타내므로 항상 1보다 작다. 따라서 답은 이론값 9.9 m/s보다 조금 작은 값이어야 하며, 깊이 5 m에 2g를 곱해 제곱근을 취하는 단계를 건너뛰면 값이 두 배 가까이 어긋난다.

1atm(표준대기압)은 1013mbar, 1.033kg/cm², 10.332mH₂O와 각각 같은 값으로 환산되는 압력이다.
1atm을 SI 단위 Pa로 정확히 환산하면 약 101,300Pa(=101.3kPa)이므로, 제시된 "101.3Pa"는 단위가 1,000배 작게 표기된 값으로 1atm과 일치하지 않는다.

유체의 흐름 속에 프로펠러나 임펠러 같은 회전자를 설치하고, 유속에 비례하여 회전하는 회전수를 검출해 유량을 측정하는 방식은 유속식(터빈형) 유량계이다.
전자식은 자기장 내 도전성 유체의 기전력을, 용적식은 일정 용적의 반복 충전·배출 횟수를, 피토관식은 유속에 의한 동압 차를 이용하는 방식으로 회전자의 회전수를 이용하지 않는다.

열전대 온도계는 측온접점(온접점)과 기준접점(냉접점) 사이의 열기전력을 이용해 온도를 측정하며, 냉접점은 기준온도(통상 0℃)로 유지되는 열전대의 선단을 말한다.
측온 개소에 두는 선단은 온접점이며, 보상도선이 접속되는 위치나 피측정물과 접촉하는 접점은 냉접점의 정의와는 다르다.

오르사트 가스분석기는 흡수액을 이용해 배기가스 중 CO₂, O₂, CO를 순서대로 흡수시켜 그 부피 감소량으로 각 성분의 농도를 직접 측정한다.
N₂(질소)는 별도로 흡수·측정하지 않고 전체 시료 부피에서 CO₂·O₂·CO의 합을 뺀 나머지로 간접적으로 산출하므로, 오르사트로 직접 분석하는 가스에는 해당하지 않는다.

상당증발량은 실제 발생증기가 대기압하에서 100℃ 포화수로부터 건포화증기로 될 때 필요한 열량(539kcal/kg)을 기준으로 환산한 값으로, 다음 식으로 구한다.
$G_e = \dfrac{G_a (h_2 - h_1)}{539}$
급수 엔탈피 $h_1 \approx 15\ \mathrm{kcal/kg}$, 발생증기 엔탈피 $h_2 = 715\ \mathrm{kcal/kg}$, 실제증발량 $G_a = 2000\ \mathrm{kg/h}$를 대입하면 $G_e = \dfrac{2000 \times (715-15)}{539} \approx 2597\ \mathrm{kg/h}$가 된다.

계측기기의 측정방법은 지시값을 얻는 원리에 따라 편위법, 영위법, 치환법, 보상법 등으로 분류된다.
"적산법"은 계측값을 누적하여 총량을 구하는 계량 방식(적산계)을 가리키는 용어로, 위와 같은 측정원리에 따른 분류 체계에는 속하지 않는다.

용적식 유량계는 일정한 용적의 계량실에 유체를 채웠다가 배출하는 것을 반복하며 그 횟수로 유량을 적산하는 방식으로, 고점도 유체 측정에 적합하고 이물질에 의한 고장을 막기 위해 입구측에 여과기를 설치해야 하며, 맥동의 영향을 적게 받는다.
또한 계량실과 회전자 등으로 구성되어 구조가 비교적 복잡하며, 반복 계량 방식 자체가 적산(누적 총량) 측정에 적합한 방식이므로 "구조가 간단하며 적산용으로 부적합하다"는 설명은 옳지 않다.

1차(주) 제어장치가 제어량을 측정해 제어 명령(설정값)을 만들고, 이 명령을 2차(부) 제어장치가 받아 실제 조작량을 조절하도록 두 개의 제어계를 종속적으로 조합한 방식을 캐스케이드 제어라 한다.
비율 제어는 두 변수 간 비율을 일정하게 유지하는 방식이고, on-off 제어는 단순 온오프 동작, 프로그램 제어는 미리 정한 시간계획에 따라 목표값이 변화하는 방식으로 이 문항이 설명하는 2단 종속 구조와는 다르다.

그림은 경사관식 액주계(경사 압력계)이다. 왼쪽 위로 기울어진 관의 개구부에 압력 P1이 걸리고, 오른쪽 저장 용기의 액면에 압력 P2가 걸린다. 경사관 속 액주의 길이는 L, 관이 수평과 이루는 각은 θ로 표시되어 있다.
경사관을 따라 잰 길이 L이 그대로 압력차가 되지는 않는다. 압력차를 만드는 것은 수직 높이차이며 그 값은 $h=L\sin\theta$ 이다. 같은 압력차라도 액주 이동 거리가 $1/\sin\theta$ 배로 커지기 때문에 경사관식은 미소 압력 측정에 유리하다.
액면이 낮은 저장 용기 쪽을 기준으로 압력 평형을 세우면
$P_1+\rho g L\sin\theta = P_2$
즉 액주가 더 높이 올라간 경사관(P1) 쪽 압력이 그만큼 더 낮으므로
$P_1-P_2=-\rho g L\sin\theta$
가 된다. 사인 항을 빼먹으면 수직 U자관 식이 되고, 부호를 뒤집으면 어느 쪽 액면이 높은지를 잘못 읽은 것이 된다.

열전대 온도계는 온접점과 냉접점 사이의 온도차에 의한 열기전력으로 온도를 측정하는 구조이므로, 냉접점을 기준온도로 정확히 유지하거나 그 위치를 계측기 단자까지 연장하기 위해 보상도선을 반드시 사용해야 한다.
광고온계나 방사온도계는 비접촉식으로 물체가 방사하는 에너지를 검출하는 방식이라 도선 재질에 따른 열기전력 보상이 필요 없고, 전기식(저항)온도계는 저항값 변화를 이용하므로 보상도선이 아닌 일반 도선을 사용한다.

온도가 오르면 저항치가 급격히 감소하는 반도체 소자를 이용한 저항온도계는 서미스터(thermistor)온도계이다. 온도계수가 크고 응답속도가 빨라 미소한 온도변화를 민감하게 검출할 수 있고, 소자 크기가 작아 국부적인 온도 측정에 유리하다.
열전대온도계는 두 금속의 접점에서 발생하는 열기전력을 이용하는 방식이라 반도체의 저항변화 원리와 다르고, 베크만온도계는 미소한 온도차 측정용 수은온도계, 바이메탈온도계는 두 금속의 열팽창률 차이를 이용하는 방식이라 문제의 설명과 맞지 않는다.

액면계는 액체와 직접 접촉해 수위를 눈으로 확인하는 직접식과, 압력·부력·초음파·방사선 등을 매개로 간접적으로 액위를 환산하는 간접식으로 나뉜다. 게이지 글라스(유리관식) 액면계는 탱크와 연결된 유리관 속 액면을 직접 눈으로 읽는 방식이므로 직접법에 해당한다.
초음파식, 방사선식, 압력식 액면계는 각각 초음파의 반사시간, 방사선 투과량, 액주에 의한 압력차를 측정하여 액위로 환산하는 방식이므로 모두 간접법으로 분류된다.

습증기의 비엔탈피는 포화수 엔탈피에 (포화증기 엔탈피−포화수 엔탈피)의 건도배만큼을 더해서 구한다.
$h = h' + x(h'' - h') = 189.8 + 0.95 \times (664.5 - 189.8) = 189.8 + 0.95 \times 474.7 \approx 640.8\ \mathrm{kcal/kg}$
건도 0.95는 증발잠열의 95%만 흡수한 상태를 의미하며, 계산 결과 약 640.8kcal/kg이 된다.

표준편차는 각 측정값과 평균값의 차이(편차)를 제곱하여 산술평균한 뒤 제곱근을 취한 값이다. "평균값을 더한 값의 제곱"이라는 표현은 편차의 정의를 왜곡한 것이므로 이 설명이 틀렸다.
계통오차는 원인이 명확해 보정으로 제거할 수 있고, 계측 상태의 미세한 변동에 의한 오차는 우연오차로 분류되며, 우연오차는 원인을 특정할 수 없어 완전히 제거할 수 없다는 나머지 설명은 모두 옳다.

전자밸브(솔레노이드 밸브)로 온도를 제어하려면 현재 온도를 감지해 설정온도와 비교한 뒤 전기신호로 밸브를 개폐시키는 감온소자가 필요한데, 이 역할을 하는 장치가 서모스탯(thermostat)이다.
압력센서는 압력 신호를, 플로트 스위치는 액위 신호를 검출하는 장치이고 스톱밸브는 단순 개폐용 수동밸브여서 온도 신호를 전자밸브에 전달하는 기능과는 관계가 없다.

비례(P) 제어는 편차에 비례한 조작량만 내보내므로, 부하가 변하면 목표값과 실제값 사이에 잔류편차(off-set)가 남아 완전히 제거되지 않는다.
적분(I) 동작이 포함된 I 제어, PI 제어, PID 제어는 편차가 남아있는 동안 조작량을 계속 누적시켜 결국 잔류편차를 없앨 수 있다는 점에서 P 제어와 구분된다.

상당증발량은 실제 증발량을 표준 상태인 1기압(대기압), 100℃의 포화수를 같은 온도(100℃)의 포화증기로 만드는 기준으로 환산하여 나타낸 값이다.
이 기준을 쓰는 이유는 서로 다른 압력·온도에서 운전되는 보일러의 증발능력을 동일한 조건에서 비교하기 위함이며, 그 밖의 압력·온도 조합은 상당증발량의 정의와 무관하다.

보일러 열정산에서 운전·관리 상태에 따라 늘거나 줄어드는 대표적인 열손실 항목은 굴뚝으로 빠져나가는 배기가스에 의한 손실, 미보온 부위 등에서의 방열손실, 불완전연소에 의한 손실이다.
반면 연료 중 수소가 연소하여 생긴 수증기나 연료에 들어 있던 수분이 증발하면서 가지고 나가는 열은 그 연료의 고위발열량과 저위발열량의 차이 자체에 해당한다. 이는 연료의 성분으로 이미 정해지는 값이어서 보일러를 어떻게 운전하더라도 줄일 수 없고, 저위발열량을 기준으로 효율을 따지면 이미 반영되어 있으므로 보일러의 열손실 항목으로 보지 않는다.

보일러 드럼 수위를 검출하는 대표적인 방식은 전극봉으로 통전 유무를 감지하는 전극식, 수주관의 압력차를 이용하는 차압식, 부자의 상하 움직임을 이용하는 플로트식이다.
공기식은 드럼 수위 검출에 일반적으로 쓰이는 방식이 아니므로, 수위제어 검출방식으로 보기 어렵다.

증기 어큐뮬레이터는 부하가 적을 때 잉여증기를 저장했다가 부하가 커질 때 방출하는 장치로, 증기 수요의 과부족을 흡수해 보일러의 연소량을 일정하게 유지시키고 부하변동에 따른 압력변화를 줄여준다.
증기 속 수분을 제거하는 기능은 기수분리기의 역할이지 어큐뮬레이터의 기능이 아니므로, 수분 제거는 어큐뮬레이터 설치의 장점으로 볼 수 없다.

입형(직립)보일러는 동체를 수직으로 세운 구조로 설치면적이 작고 구조가 간단해 설비비가 적게 들며 증기 발생이 빠른 장점이 있다.
다만 동체가 작아 전열면적을 크게 확보하기 어렵고 그로 인해 열효율이 낮은 편이라는 점이 입형보일러의 단점으로 꼽히므로, 전열면적을 크게 할 수 있어 열효율이 크다는 설명은 실제와 반대된다.

절탄기(economizer)는 보일러에서 나가는 배기가스의 여열을 이용해 보일러로 들어가는 급수를 예열하는 장치로, 배기가스의 폐열을 회수해 연료 절감과 효율 향상에 기여한다.
석탄 연소나 분쇄와 관련된 장치는 연소장치와 분쇄기이며, 연소가스로 공기를 예열하는 장치는 공기예열기(air preheater)로 절탄기와는 역할이 다르다.

단열벽돌은 기공률이 높아 밀도가 작고 열전도도가 작은 재료로, 노벽에 사용하면 열이 밖으로 빠져나가는 것을 줄여 노내 온도를 균일하게 유지하고, 배면에 사용해 내화벽돌의 급격한 온도변화를 완화하면 스폴링(박리)을 방지하는 효과가 있다.
그러나 단열벽돌은 밀도가 작은 만큼 축열량(열용량)도 작아지므로, 요로의 열용량이 커진다는 설명은 단열벽돌의 실제 효과와 반대된다.

제시된 설명 — 직선 배관에 주로 설치하고, 유입 방향과 유출 방향이 같으며, 유체에 대한 저항이 크고, 개폐가 쉬워 유량 조절이 용이하다 — 는 글로브 밸브(구형 밸브)의 특징이다.
글로브 밸브는 구형 몸통 안에서 유체가 S자로 꺾여 디스크 아래를 지나므로 통로 저항, 즉 압력 손실이 크다. 대신 디스크와 시트 사이의 개도를 미세하게 조절할 수 있어 유량 조절용으로 쓰이고, 스템 이동 거리가 짧아 개폐가 빠르다.
비교하면 슬루스(게이트) 밸브는 쐐기형 디스크가 유로 밖으로 완전히 빠져 저항이 매우 작지만 반개 상태에서 진동·침식이 생겨 전개·전폐 전용이다. 버터플라이 밸브는 관 안의 원판을 회전시키는 구조로 대구경 저압 배관에 쓰이며, 플로트 밸브는 부자의 부력으로 액면을 일정하게 유지하는 자동 밸브여서 위 설명과 맞지 않는다.
따라서 저항이 크다는 항목이 게이트 밸브 계열을 배제하는 결정적 단서이고, 유량 조절 용이가 글로브 밸브를 지목하는 단서가 된다.

운동량확산계수(동점성계수, ν)를 열확산계수(α)로 나눈 무차원수, 즉 $Pr = \dfrac{\nu}{\alpha}$는 프란틀(Prandtl)수로, 운동량 전달과 열 전달의 상대적 크기를 비교하는 지표이다.
레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비, 그라쇼프수는 부력과 점성력의 비(자연대류 특성), 누셀수는 대류열전달과 전도열전달의 비를 나타내는 무차원수로 각각 정의가 다르다.

지하수나 땅속의 열은 계절에 따른 변화가 적어, 이 온도차를 열원으로 이용해 냉난방 등에 활용하는 신재생에너지 설비가 지열에너지 설비이다.
해양에너지 설비는 파력·조력 등 바다의 에너지를, 연료전지는 수소와 산소의 화학반응을, 수력에너지는 물의 위치·운동에너지를 이용하는 설비로 지하수·지중열과는 이용하는 에너지원이 다르다.

주철제 보일러는 내식성과 내열성이 우수하고, 저압에서 사용하므로 파열 사고가 나더라도 피해가 상대적으로 적으며, 섹션 조립 구조 때문에 내부 청소나 조립·해체가 까다롭다는 특징이 있다.
그러나 주철은 재질 특성상 취성이 커서 충격이나 급격한 열응력에는 약해 균열이 발생하기 쉬우므로, 충격이나 열응력에 강하다는 설명은 주철제 보일러의 실제 특성과 반대된다.

강관의 스케줄 번호는 사용최고압력과 허용응력의 비를 이용해 $\mathrm{Sch\ No.} = 10 \times \dfrac{P}{S}$로 계산한다. 여기서 P는 사용최고압력, S는 허용응력이며, 값이 클수록 관의 두께가 두꺼움을 의미한다.
허용응력 S가 클수록(재료가 튼튼할수록) 필요한 두께는 얇아지고 사용최고압력 P가 높을수록 두꺼워져야 하는데, S와 P의 자리가 바뀐 식이나 제곱근이 들어간 식은 이 관계를 제대로 나타내지 못한다.

내화도는 제게르콘(Seger cone, SK) 번호로 나타내며 번호가 클수록 견딜 수 있는 온도가 높다. KS 규격에서는 공업요로·요업요로에 사용하는 내화물을 SK26(약 1,580℃) 이상의 내화도를 가진 재료로 규정한다.

상당증발량은 실제 증발량에 (증기엔탈피−급수엔탈피)를 곱하고, 이를 100℃ 포화수→포화증기의 증발잠열인 539kcal/kg으로 나누어 구한다.
$G_e = \dfrac{G_a (h_2 - h_1)}{539} = \dfrac{3500 \times (640 - 20)}{539} = \dfrac{3500 \times 620}{539} \approx 4026\ \mathrm{kg/h}$

셔틀가마(shuttle kiln)는 제품을 실은 대차(kiln car)를 가마 안팎으로 밀어 넣고 빼내는 구조로 작동하는 요로로, 대차를 활용하는 대표적인 가마이다.
등요와 선가마는 대차 없이 고정된 위치에서 소성하는 방식이고, 회전요는 원통형 노체 자체가 회전하며 원료를 이송하는 구조여서 대차와는 무관하다.

수관보일러는 다수의 수관에 물을 흐르게 하여 열을 흡수하는 구조로, 보유수량이 적어 증기 발생이 빠르고 고압·대용량에 적합하며 열효율도 높은 편이다.
그러나 다수의 수관과 헤더로 이루어진 복잡한 구조 때문에 취급·청소·수리가 원통보일러에 비해 까다롭다는 단점이 있으므로, 구조가 간단해 취급이 쉽다는 설명은 실제와 반대된다.

전기·열전도도가 크고 내식성과 굴곡성이 풍부해 가공이 쉬운 동관(구리관)은 전기단자, 압력계 연결관, 급수관, 냉난방배관 등 다양한 용도에 널리 사용된다.
강관은 동관보다 전기전도도가 낮고, 스테인리스강관은 내식성은 우수하나 굴곡성이 동관만 못하며, PVC관은 전기전도도가 없는 비금속관이라는 점에서 문제의 설명과 맞지 않는다.

증기보일러의 압력계는 고온의 증기가 직접 압력계 내부에 닿으면 손상되므로, 압력계와 보일러 사이에 U자 모양으로 굽은 사이폰관을 설치해 그 안에 응축수를 채워 증기가 직접 닿지 않도록 한다.
냉각관·통기관·오버플로우관은 각각 냉각, 공기 배출·환기, 넘침 방지 등 다른 목적의 배관으로 압력계 보호 기능과는 관련이 없다.

안전밸브는 밸브 시트 지름에 대한 양정 비율에 따라 저양정식·고양정식·전량식 등으로 나뉘며, 이 중 전량식은 목부(스로트)의 단면적을 기준으로 유효 분출면적을 크게 잡을 수 있어 동일한 지름에서 분출량이 가장 크다.
저양정식과 고양정식은 양정 제한으로 분출면적이 상대적으로 작고, 온양정식 역시 전량식만큼의 분출 능력을 내지 못한다.

평면벽을 통한 전도 열손실(단위면적당)은 $q = k \dfrac{\Delta T}{L}$로 계산한다.
$q = 0.048 \times \dfrac{352.7 - 297.1}{0.0254} = 0.048 \times \dfrac{55.6}{0.0254} \approx 105\ \mathrm{W/m^2}$

주철관은 용접이 어렵고 인장강도와 충격에 약해 주로 소켓 접합이나 플랜지 접합으로 시공하며, 저압의 급수관·배수관·가스관 등에 사용된다. 따라서 용접이 용이하고 인장강도가 커서 고압배관에 사용된다는 설명은 주철관의 실제 특성과 다르다.
탄소강 강관은 인장강도가 크고 접합이 쉬워 일반배관과 고온고압 증기배관에 널리 쓰이고, 동관은 내식성·굴곡성이 좋아 열교환기·압력계용에, 알루미늄관은 열전도도가 좋고 가공이 쉬워 전기·광학·열교환 기기에 쓰인다는 나머지 설명은 모두 타당하다.

안전밸브의 증기 누설이나 작동불능은 주로 밸브 축의 이완, 스프링 장력 저하, 밸브 시트 사이의 이물질 부착처럼 시트의 밀착이 흐트러지거나 스프링이 제 기능을 못 할 때 발생한다.
밸브 구경이 사용압력에 비해 큰 것은 분출 용량이 과다해지는 문제와 관련될 뿐, 시트 누설이나 작동불능의 직접적인 원인과는 거리가 멀다.

배관용 탄소강관(SPP 등)의 대표적인 접합방식은 나사접합, 용접접합, 플랜지접합이며, 관경이나 용도에 따라 선택해 사용한다.
압축접합(플레어 접합)은 주로 동관이나 소구경 튜브류의 접합에 사용되는 방식으로, 배관용 탄소강관의 일반적인 접합방식으로는 보기 어렵다.

에너지이용 합리화법에 따라 검사대상기기의 보험계약을 맺은 보험사업자는 보험계약의 체결·해지, 보증기간 만료, 보험금 지급처럼 계약의 성립·존속·이행 상태에 변동이 생기는 경우를 15일 이내에 시·도지사에게 알려야 한다.
보험계약을 담당하는 직원(담당자)이 바뀌는 것은 보험사업자 내부의 인사 문제일 뿐 계약 자체의 체결·변경·해지와는 무관하므로, 통보 대상에 해당하지 않는다.

보일러 스케일을 막으려면 약품 처리로 스케일 성분이 고착되지 않게 하고, 분출을 적절히 실시해 보일러수의 농축을 막으며, 급수 중 염류 등 불순물을 최대한 제거하는 것이 기본 대책이다.
규산이나 유지분은 오히려 보일러수 중에서 스케일이나 슬러지를 만드는 원인 물질이지, 세관(청소) 작업에 쓰는 물질이 아니므로 이를 이용해 세관한다는 설명은 스케일 방지대책으로 보기 어렵다.

점화 전 준비 단계에서는 수면계로 수위를 확인하고, 연료와 연소장치를 점검하며, 노와 연도 내에 남아있을 수 있는 미연소가스를 배출하기 위해 댐퍼를 열고 충분히 통풍(프리퍼지)시키는 절차를 거친다.
압력계의 지시압력을 감시하며 증기압력을 관리하는 일은 보일러가 가동되어 증기가 발생한 이후, 즉 운전 중에 이루어지는 조치이므로 아직 불을 붙이기 전인 점화 전 준비사항으로 보기 어렵다.

에너지이용 합리화법 시행규칙이 효율관리기자재로 직접 열거하고 있는 것은 전기냉장고, 전기냉방기, 전기세탁기, 조명기기, 삼상유도전동기, 자동차이다. 텔레비전은 이 열거에 들어 있지 않으므로 효율관리기자재에 속하지 않는 것으로 본다.
다만 법령에는 위 열거 외에 산업통상자원부장관이 따로 지정하여 고시하는 기자재·설비도 효율관리기자재가 될 수 있다는 조항이 함께 있어, 고시로 관리되는 품목은 시기에 따라 달라질 수 있다. 이 문제는 법령이 직접 열거한 기자재를 묻고 있으므로 그 열거에 없는 텔레비전이 답이 된다.

효율관리기자재에 대해 산업통상자원부장관이 정하여 고시하는 기준은 목표소비효율 또는 목표사용량의 기준과 최저소비효율 또는 최대사용량의 기준, 그리고 소비효율 등급기준·표시, 측정방법 등이다.
즉 소비효율에 대해서는 지향할 목표치와 반드시 넘어야 할 하한(최저소비효율)을, 에너지 사용량에 대해서는 목표치와 넘지 말아야 할 상한(최대사용량)을 정하는 구조이므로 "에너지의 최저사용량"이라는 항목은 고시기준에 들어 있지 않다.

보일러 운전 중에는 압력과 수위가 순간적으로도 크게 변할 수 있어 사고와 직결되므로, 압력계와 수면계는 운전 중 수시로(계속) 확인해야 하는 대표적인 항목이다.
배기가스 성분·댐퍼 조작, 안전밸브·스톱밸브·맨홀 점검, 연료 성상·급수 수질 확인 등은 일정 주기로 점검·검사하는 항목이지, 운전 중 지속적으로 감시해야 하는 항목과는 성격이 다르다.

에너지이용 합리화법의 벌칙은 위반행위의 성격에 따라 형량이 다르게 정해져 있는데, 이 중 정당한 이유 없이 에너지저장시설의 보유·저장의무를 거부하거나 이행하지 않는 행위는 국가적 에너지 수급 안정을 직접 위협하는 행위로 취급되어, 나머지 보기의 위반행위들보다 무거운 벌칙이 적용된다.
검사대상기기 미검사나 조종자 미선임, 효율관리기자재 신고 누락 등은 대체로 개별 기기·제품 관리 절차상의 의무 위반으로, 에너지저장의무 위반에 비해 상대적으로 가벼운 벌칙이 적용된다.

보일러 산세관에 사용하는 부식 억제제는 금속 표면을 보호하면서 스케일과 녹만 선택적으로 용해시켜야 하므로, 강한 부식 억제 능력을 갖추고 온도·농도 변화에 따른 효과 변동이 적어야 하며 점식(pitting)을 유발하지 않아야 한다.
또한 세관액에 잘 녹아 금속 표면 전체에 고르게 작용해야 하므로 물에 대한 용해도는 오히려 커야 한다. 용해도가 작으면 억제제가 국부적으로만 작용하여 균일한 방식 효과를 기대할 수 없으므로, 이는 구비조건으로 옳지 않다.

보일러 설치검사기준상 안전밸브는 쉽게 검사할 수 있는 장소에 밸브축을 수직으로 세워 보일러 동체에 직접 부착하는 것이 원칙이다. 밸브축을 수평으로 하거나 간접적으로 부착하는 방식은 이 기준에 어긋난다.
증기보일러에 안전밸브를 2개 이상 설치하는 것, 전열면적 50m² 이하에서는 1개 이상으로 완화하는 것, 관류보일러에서 체크밸브 설치 시 압력방출장치를 2개 이상으로 하는 것은 모두 실제 기준에 부합하는 내용이다.

보일러 급수 중에 용존된 산소(O₂)는 금속 표면과 국부적으로 반응하여 산화철을 생성하고, 이 부분이 전지작용을 일으켜 국부적으로 깊게 패이는 점식(pitting corrosion)을 유발하는 대표적인 원인이다.
질소는 화학적으로 안정하여 부식성이 거의 없고, 칼슘염·나트륨염 계열의 용존 고형분은 주로 스케일 생성의 원인이 될 뿐 점식과는 직접 관련이 적다.

에너지이용합리화법은 시공업자단체의 설립·운영 등에 관하여 법에서 따로 정한 사항을 제외하고는 민법 중 사단법인에 관한 규정을 준용하도록 하고 있다. 시공업자단체는 영리를 목적으로 하지 않는 비영리 사단법인의 성격을 가지므로 상법이 아닌 민법이 적용 기준이 된다.
행정법이나 집단에너지사업법은 시공업자단체의 법인격 관련 규정과는 직접 관련이 없다.

에너지이용합리화법령상 에너지저장의무를 부과할 수 있는 대상자는 전기사업자, 도시가스사업자, 석탄가공업자, 집단에너지사업자와 같이 에너지를 공급하는 사업자 및 일정 규모 이상의 대량 에너지사용자로 한정되어 있다. 이는 에너지 수급 위기 시 안정적 공급을 확보하기 위한 규정이다.
원자력사업자는 이러한 에너지저장의무 부과대상 목록에 들어 있지 않으므로, 보기 중 가장 거리가 먼 대상이 된다.

급수에 용해된 칼슘염, 규산염, 마그네슘염 등의 경도 성분은 보일러수가 농축되면서 용해도를 초과해 전열면에 석출되어 스케일을 형성한다. 스케일은 열전도를 방해하여 전열면에 국부적으로 열이 축적되게 하므로 국부적 과열의 원인이 된다.
슬러지는 스케일과 달리 관 내에 침전되는 연질 침전물을 가리키는 별개의 현상이며, 스케일 생성은 보일러 효율을 오히려 저하시키고 가성취화는 알칼리 농축에 의한 별도의 부식 현상이므로 이 조성과는 직접 대응되지 않는다.

불완전연소는 연소용 공기 부족, 연료와 공기의 혼합 불량, 연소속도의 부적정 등 연소에 필요한 조건이 충분히 갖추어지지 않을 때 발생한다.
반면 버너의 분무입자가 작을수록 연료 표면적이 커져 공기와의 접촉이 좋아지고 연소가 오히려 양호해진다. 분무입자가 커서 무화가 불량할 때가 불완전연소의 원인이 되므로, 분무입자가 작은 경우는 불완전연소의 원인으로 볼 수 없다.

보일러 성능을 높이려면 외부 공기의 누입과 증기·온수의 누출을 막고, 전열면에 부착되는 그을음 등을 주기적으로 제거하여 열전달 효율을 유지해야 한다.
반면 과잉공기를 지나치게 많게 하면 배기가스로 빠져나가는 열손실이 커져 효율이 오히려 저하된다. 과잉공기는 완전연소에 필요한 최소한으로 관리하는 것이 성능 향상에 유리하므로, 가급적 많게 하는 것은 지켜야 할 사항이 아니다.

연료유의 예열온도가 낮으면 점도가 높은 상태로 분무되어 무화가 불량해지고, 이로 인해 화염이 한쪽으로 치우치는 화염의 편류와 불완전연소에 따른 그을음·분진이 발생하기 쉽다.
반면 기름의 열분해(탄화)는 예열온도가 지나치게 높을 때 발생하는 현상으로, 예열온도가 낮을 때 나타나는 현상과는 반대되므로 해당하지 않는다.

보일러 분출사고 시에는 우선 주변 인원을 안전한 곳으로 대피시키고, 연소를 정지시키며 압입통풍기를 멈추어 화염과 연소가스의 확산을 막아야 한다. 다른 보일러와 증기관이 연결된 경우에는 증기밸브를 닫아 연결을 차단한다.
급수는 분출로 인한 수위 저하를 보완하기 위해 계속 공급하여 최소한의 수위를 유지해야 하며, 급수를 정지하면 오히려 수위가 급격히 낮아져 위험이 커지므로 이는 옳은 긴급조치가 아니다.

보일러를 옥내에 설치할 때는 소용량 보일러의 경우 반격벽으로 구분된 장소에도 설치할 수 있고, 연료 저장소는 보일러 외측으로부터 2m 이상 거리를 두어야 하며, 보일러는 불연성 물질의 격벽으로 구분된 장소에 설치해야 한다.
다만 보일러 동체 최상부로부터 천장·배관 등 상부 구조물까지의 거리는 1.2m 이상(소형 보일러 및 주철제 보일러는 0.6m 이상)을 확보하도록 정해져 있으므로, 이 거리에 제한이 없다는 설명은 옳지 않다.

난방부하는 열관류에 의한 손실열량 공식 $Q = K \cdot A \cdot \Delta t \cdot k$(k는 방위계수)로 구한다. 온도차는 $\Delta t = 23 - (-5) = 28\ ^\circ\mathrm{C}$이다.
열손실이 발생하는 면적은 벽체면적 50m², 바닥면적 45m², 그리고 바닥면적과 같다고 본 천장면적 45m²를 더한 $50+45+45=140\ \mathrm{m^2}$로 계산한다.
따라서 난방부하는 $Q = 5 \times 140 \times 28 \times 1.1 = 21560\ \mathrm{kcal/h}$가 된다.

수면계의 기능(가능)시험은 수면계를 새로 보수·교체했을 때, 2개의 수면계 지시 수위가 서로 다를 때, 프라이밍이나 포밍 현상이 발생하여 수위 판독이 의심스러울 때, 그리고 수위의 움직임이 둔할 때 실시한다.
수면계 수위의 움직임이 민첩하다는 것은 정상적으로 작동하고 있다는 의미이므로, 이는 별도의 기능시험이 필요한 시기가 아니라 오히려 정상 상태를 나타낸다.