[에너지관리산업기사 필기] 16년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

가스버너는 가스와 공기의 혼합비를 정밀하게 조절할 수 있어 공기비 제어가 가능하고 이를 통해 정확한 온도제어가 이루어진다. 따라서 공기비 제어가 불가능하다는 설명은 옳지 않다.
가스는 기체연료 특성상 액체연료보다 연소상태가 좋아 고부하 연소에 유리하고, 무화나 예열 설비가 필요 없어 버너 구조가 간단하고 보수도 용이하다.

오토사이클은 단열압축 → 정적가열 → 단열팽창 → 정적방열의 네 과정으로 구성되는 정적 사이클이다.
정압가열 과정은 디젤사이클에서 열이 공급되는 방식이며, 오토사이클의 기본 과정에는 포함되지 않는다.

물질이 고체-액체-기체 사이의 상(相) 변화를 일으킬 때 온도 변화 없이 출입하는 열량을 잠열이라 한다. 예를 들어 증발잠열, 융해잠열 등이 이에 해당한다.
비열과 현열은 상변화 없이 온도만 변화시키는 데 관련된 열량이고, 반응열은 화학반응에 수반되는 열량이므로 상변화와는 구분된다.

안전밸브는 보일러 내부 압력이 설정치를 초과할 때 신속히 증기를 방출해 압력을 낮추는 역할을 하므로, 방출해야 할 증기의 양 즉 증발량이 많을수록 큰 구경이 필요하다.
반면 증기압력이 높을수록 같은 구경으로도 더 많은 유량을 방출할 수 있으므로, 안전밸브의 크기는 증기압력에는 반비례한다. 따라서 크기는 증발량에 비례하고 증기압력에 반비례하는 것이 선정원칙이다.

수소의 연소반응은 $2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}$이며, 표준상태에서 연료 중 수소분(H) 1kg이 연소하면 생성되는 수증기 부피는 $11.2 \times H\ (\mathrm{Nm^3/kg})$로 계산한다.
수소함량이 11%(H=0.11)이므로 생성 수증기량은 $11.2 \times 0.11 = 1.232\ \mathrm{Nm^3/kg}$으로, 약 1.23 Nm³/kg이 된다.

정적비열은 $C_v = C_p - R = 1.004 - 0.287 = 0.717\ \mathrm{kJ/kg\cdot K}$이며, 온도와 체적을 변수로 한 엔트로피 변화식은 $\Delta S = m\left[C_v \ln\dfrac{T_2}{T_1} + R \ln\dfrac{V_2}{V_1}\right]$이다.
온도비는 $\dfrac{353}{288} \approx 1.226$, 체적비는 $\dfrac{0.95}{0.8} \approx 1.188$이므로, 각 항을 계산하면 $0.717 \times \ln(1.226) + 0.287 \times \ln(1.188) \approx 0.146 + 0.049 = 0.195\ \mathrm{kJ/K}$로 약 0.2 kJ/K가 된다.

계가 한 상태에서 다른 상태로 변화할 때 엔트로피의 변화 방향은 계가 주고받는 열과 일에 따라 달라진다. 계에 열이 공급되면 엔트로피가 증가하고, 계에서 열이 방출되면 엔트로피가 감소할 수 있으며, 가역단열과정처럼 열 출입이 없으면 엔트로피는 변하지 않는다.
고립계 전체의 엔트로피는 항상 증가하거나 불변이라는 것이 열역학 제2법칙의 표현이지만, 이는 외부와 상호작용이 없는 고립계에 한정된 결론이다. 문제에서 말하는 일반적인 계는 외부와 열과 일을 주고받을 수 있으므로 증가, 감소, 불변이 모두 가능하다.

압축공기 탱크의 벽에 뚫린 작은 구멍을 통해 공기가 서서히 새어 나가는 과정은 유동 속도가 매우 느려 주위와 충분히 열을 주고받을 시간적 여유가 있으므로, 실제 과정 중에서는 등온과정에 가장 가깝다고 볼 수 있다.
반면 고속으로 회전하는 압축기의 압축, 압축공기로 공구를 구동하는 팽창, 중간냉각기 없이 이루어지는 다단 압축은 모두 짧은 시간에 급격히 일어나 열교환이 충분하지 않으므로 단열과정에 더 가깝다.

열역학 제2법칙은 열을 100% 일로 전환하는 열기관, 즉 효율이 100%인 열기관은 존재할 수 없다는 것을 핵심 내용으로 한다(켈빈-플랑크 표현). 열기관은 반드시 저열원으로 일부 열을 버려야 한다.
화학에너지가 운동에너지로 변한다는 것과 증기기관의 에너지가 연료에서 나온다는 것은 에너지 보존(제1법칙)에 관한 진술이며, 0℃ 물과 얼음의 열적 평형은 상변화에 관한 사실일 뿐 제2법칙의 표현이 아니다.

필요 열량은 $Q = m \cdot c \cdot \Delta t$로 구하며, 기름 5kg을 15℃에서 115℃까지 가열하므로 온도차는 100℃이다.
따라서 $Q = 5 \times 0.65 \times 100 = 325\ \mathrm{kcal}$가 필요한 열량이 된다.

폴리트로픽 과정 $pV^n = \mathrm{const}$에서 지수 n의 값에 따라 상태변화의 종류가 달라진다. n=0이면 정압변화, n=1이면 등온변화, n이 비열비(k)이면 단열변화가 된다.
n이 무한대로 커지면 식이 $V = \mathrm{const}$인 형태로 수렴하므로, 이는 체적이 일정한 정적(등적)변화에 해당한다.

증기의 건도(x)는 전체 질량 중 증기가 차지하는 비율을 나타내며, 건도가 0과 1 사이인 상태는 액체(포화수)와 증기(포화증기)가 함께 존재하는 습증기 상태를 의미한다.
건도가 0이면 포화수, 1이면 포화증기(건포화증기)이고, 포화온도보다 더 가열된 상태는 과열증기이므로 이들과는 구분된다.

과열증기는 건도 1인 건포화증기를 포화온도 이상으로 더 가열하여 온도를 높인 증기를 말한다. 압력은 그대로 두고 온도만 상승시키므로 부피가 커지고 과열도가 생긴다.
보일러에서 처음 발생한 증기나 습포화증기의 압력·온도를 높인 것은 과열증기가 아니라 습증기 또는 포화증기 단계에 해당하며, 수분이 전혀 없다는 설명은 건포화증기의 특징이지 과열증기만의 정의는 아니다.

랭킨사이클의 열효율은 공급 열량 대비 정미 일량이다. 문제 조건대로 1→2가 보일러·과열기에서의 흡열, 2→3이 터빈 일, 3→4가 응축기 방열, 4→1이 펌프 일이다.
공급 열량 $q_1=h_2-h_1$, 응축기 방출 열량 $q_2=h_3-h_4$ 이므로
$\eta=\dfrac{q_1-q_2}{q_1}=1-\dfrac{h_3-h_4}{h_2-h_1}$
즉 응축기에서 버린 열을 보일러 공급열로 나눈 값을 1에서 뺀 형태가 정답이다. 분자를 (h2−h3)로 쓴 식은 터빈 일을 방열량 자리에 잘못 넣은 것이고, (h1−h4)/(h2−h1)는 펌프 일의 비를 나타낼 뿐 효율이 아니다.
발문의 T-S 선도에서 보면 1-2-3-4로 둘러싸인 면적이 정미 일량, 1→2 아래 면적이 공급열, 3→4 아래 면적이 응축기 방열량에 해당한다. 실제 사이클에서는 펌프 일(h1−h4)이 터빈 일에 비해 매우 작아 매우 작아 무시하는 경우도 많다.

메탄의 연소반응은 $\mathrm{CH_4} + 2\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$이며, 분자량 기준으로 메탄 16kg을 연소시키는 데 산소 $2 \times 32 = 64\ \mathrm{kg}$이 필요하다.
메탄 1kg당 필요 산소량은 $\dfrac{64}{16} = 4\ \mathrm{kg}$이며, 공기 중 산소 비율이 23.15wt%이므로 필요 공기량은 $\dfrac{4}{0.2315} \approx 17.3\ \mathrm{kg}$이 된다.

공기비(m)는 실제공기량을 이론공기량으로 나눈 값이며, 연소를 완전히 시키려면 이론공기량 이상의 공기가 필요하므로 실제 공기량이 지나치게 적으면 불완전연소가 발생해 열효율도 오히려 떨어진다.
실제 공기비는 사용하는 연료의 종류에 따라 다르게 적용되며, 연료와 공기의 접촉이 나빠 접촉면적 비율이 작을수록 완전연소를 위해 더 많은 여유 공기가 필요해 공기비가 커진다는 설명이 옳다.

같은 압축비와 같은 공급열량 조건에서 각 사이클의 이론효율을 비교하면 오토사이클이 가장 높고, 사바테사이클, 디젤사이클 순으로 낮아진다. 이는 오토사이클이 정적 상태에서 순간적으로 열을 공급받아 평균 열공급 온도가 가장 높기 때문이다.
브레이튼사이클은 정압가열·정압방열로 구성된 가스터빈의 기본 사이클로, 왕복동 내연기관의 정적·복합 사이클과 함께 이 압축비-공급열량 비교에 놓는 대상이 아니다.

압력이 계속 높아지면 증발잠열이 점차 작아지다가 어느 지점에서 증발잠열이 0kcal/kg이 되며, 이 지점을 지나면 액체와 기체(증기)의 구별이 없어진다. 이러한 지점을 임계점이라 한다.
포화점, 비등점, 기화점은 특정 압력에서 액체와 증기가 공존하며 상변화가 일어나는 지점을 가리키는 용어로, 임계점과는 개념이 다르다.

고체·액체 연료의 고위발열량은 Dulong의 식 $H_h = 8100C + 34000\left(H - \dfrac{O}{8}\right) + 2500S\ (\mathrm{kcal/kg})$으로 구할 수 있다. 여기서 C, H, O, S는 각 성분의 질량비율(소수)이다.
주어진 조성을 대입하면 $8100 \times 0.72 = 5832$, $34000 \times \left(0.053 - \dfrac{0.089}{8}\right) \approx 1423.75$, $2500 \times 0.004 = 10$이 되어, 합산하면 $H_h \approx 5832+1423.75+10 = 7265.75 \approx 7266\ \mathrm{kcal/kg}$이 된다.

두 열원 사이에서 작동하는 열기관의 이론상 최고효율은 카르노효율로, $\eta = 1 - \dfrac{T_2}{T_1}$이며 온도는 절대온도(K)를 사용한다.
고열원은 $300 + 273 = 573\ \mathrm{K}$, 저열원은 $30 + 273 = 303\ \mathrm{K}$이므로, $\eta = 1 - \dfrac{303}{573} \approx 0.47$이 된다.

저항온도계의 저항-온도 관계식은 $R_t = R_0(1 + \alpha t)$이며, 여기서 $R_0$는 0℃에서의 저항, α는 저항온도계수이다.
주어진 값을 대입하면 $200 = 100(1 + 0.005t)$이므로 $1 + 0.005t = 2$, 따라서 $t = \dfrac{1}{0.005} = 200\ ^\circ\mathrm{C}$가 된다.

블록선도를 보면 입력 U가 가산점에 (+)로 들어가고, 출력 Y가 되먹임 요소 H를 거쳐 같은 가산점에 (−)로 들어간다. 가산점의 출력은 전향 요소 G를 지나 Y가 된다.
가산점 출력을 E라 하면 $E=U-HY$ 이고 $Y=GE$ 이므로
$Y=G(U-HY)\;\Rightarrow\;Y(1+GH)=GU$
따라서 전달함수는 $\dfrac{Y}{U}=\dfrac{G}{1+GH}$ 이다.
이 유형의 함정은 두 가지다. 첫째, 부(−)귀환이면 분모가 1+(일순 전달함수)이고 정(+)귀환이면 1−(일순 전달함수)가 된다. 둘째, 일순 전달함수는 되먹임 요소만인 H가 아니라 전향 요소와의 곱 GH라는 점이다.

1보일러마력(BHP)은 100℃의 물을 같은 온도의 증기로 만드는 능력을 기준으로 하며, 이때의 상당증발량은 15.65kg/h에 해당한다.
따라서 5마력의 상당증발량은 $5 \times 15.65 = 78.25\ \mathrm{kg/h}$가 된다.

편위식(디스플레이서식) 액면계는 액체 속에 잠긴 부표(디스플레이서)가 받는 부력의 변화를 이용해 액위를 측정하는 방식으로, 이는 물체가 유체 속에서 배제한 유체의 무게만큼 부력을 받는다는 아르키메데스의 원리에 기반한다.
액압측정식은 액주의 압력차를, 전극식은 전기 전도도를, 기포식은 액 중에 불어넣은 기포의 압력을 이용하는 방식으로 부력의 원리와는 직접 관련이 없다.

탄성식 압력계는 탄성체(금속관·박막 등)의 변형량으로 압력을 측정하는 방식으로, 부르돈관, 벨로즈, 다이어프램 압력계가 대표적이다.
반면 경사관식 압력계는 액주(液柱)의 높이 차로 압력을 측정하는 액주식 압력계에 속하며, 미세한 압력차를 정밀하게 읽기 위해 관을 경사지게 배치한 구조일 뿐 탄성체를 이용하지 않으므로 탄성식으로 분류되지 않는다.

연도 배기가스를 채취하여 분석기로 보내는 과정에서는 먼지·수분 등 이물질이 분석계 내부로 유입되지 않도록 단계적으로 여과한다.
비교적 굵은 입자는 소결금속이나 카보런덤·아런덤 같은 다공질 재료로 먼저 걸러내는 1차 필터를 거치고, 이후 분석계 입구 직전에서 미세 분진까지 정밀하게 제거하는 2차 필터로는 유리솜이 주로 사용된다.

열전대 온도계는 두 금속 접점에서 발생하는 열기전력을 이용하는 접촉식 온도계로, 재질(백금-백금로듐 등)에 따라 높은 온도까지 견디며 응답이 비교적 빠르고 내구성이 좋아 보일러·가열로 등 공업 설비의 고온 계측에 널리 사용된다.
반면 유리 온도계와 압력 온도계(팽창식)는 사용 재료·봉입 유체의 특성상 측정 상한이 낮아 고온 영역에는 적합하지 않다. 방사 온도계는 비접촉으로 초고온이나 이동 물체를 측정할 때 쓰이지만, 접촉식 공업 계측기기로서 고온 측정에 가장 널리 적합한 것은 열전대이다.

지르코니아식 O2 측정기는 지르코니아 소자가 산소 이온을 통과시키는 성질을 이용해 기전력으로 산소 농도를 측정하는 방식으로, 응답속도가 빠르고 측정범위가 넓으며 설치 장소의 온도변화에 큰 영향을 받지 않는 장점이 있다.
다만 이 방식이 작동하려면 지르코니아 소자를 약 800℃ 이상의 일정한 고온으로 유지해야 하므로 온도 유지를 위한 전기로(가열장치)가 반드시 필요하다. 따라서 전기로가 필요 없다는 설명은 틀렸다.

보일러의 점화·운전·소화 자동제어 장치 중 긴급연료차단밸브는 이상 발생 시 버너로의 연료 공급을 즉시 차단하는 전자밸브이고, 유량조절밸브는 버너의 분사량을 조절하며, 전자개폐기는 연료펌프·송풍기 등의 가동과 정지를 담당한다.
스택스위치(연도스위치)는 연도로 배출되는 배기가스의 온도 변화를 감지하여 실화(失火) 등 이상 연소를 검출하는 장치로, 풍압이 아니라 열(온도)을 검출 요소로 사용한다. 따라서 풍압이 낮아진 경우 차단신호를 송출한다는 설명은 틀렸다.

수면 아래로 향한 관 입구는 유동의 정체압(전압)을, 연직으로 세운 관은 정압을 각각 받아 그 차이만큼 물기둥이 상승하는 피토관 원리의 문제이다. 상승 높이 h와 유속 v 사이에는 $v=\sqrt{2gh}$ 관계가 성립한다.
h=13mm=0.013m를 대입하면 $v=\sqrt{2\times9.8\times0.013}=\sqrt{0.2548}\approx0.505\,\mathrm{m/s}$로, 약 0.5 m/s에 해당한다.

차압식 유량계는 관로에 조리개(교축기구)를 설치해 전후의 압력차로 유량을 구하는 방식으로, 벤투리관, 오리피스, 플로우 노즐이 대표적이다.
피스톤형 유량계는 유체가 흐르며 실린더 내 피스톤을 밀어내는 부피만큼 적산하는 용적식 유량계에 속하므로 차압식으로 분류되지 않는다.

용적식 유량계는 케이싱 내부에서 일정 부피의 공간을 채우고 배출하는 횟수를 세어 유량을 적산하는 방식으로, 맥동의 영향을 적게 받고 유입부에 긴 직관부(정류구간)를 두지 않아도 정확도를 유지할 수 있는 것이 특징이다.
또한 회전자나 피스톤의 틈에 이물질이 끼면 고장이 나기 쉬워 유량계 전단에 스트레이너를 설치해야 하며, 점도가 높은 유체에도 비교적 정확하게 적용할 수 있다.
다만 조리개로 유로를 좁히는 차압식과 달리 용적식은 압력손실이 큰 편이 아니다. 따라서 직관부가 필요 없다는 앞부분은 맞지만, 압력손실이 크다는 서술은 용적식의 특징으로 볼 수 없다.

부하율은 보일러가 최대로 낼 수 있는 능력 대비 실제로 얼마나 부하를 걸어 운전하고 있는지를 나타내는 지표이다.
따라서 부하율은 $\dfrac{\text{실제증발량}}{\text{최대연속증발량}}\times100\%$로 정의되며, 상당증발량이나 그 역수 형태의 비율은 부하율의 정의가 아니다.

전자유량계는 도전성 유체가 자기장을 가로질러 흐를 때 유속에 비례한 기전력이 유도되는 패러데이의 전자유도법칙을 이용해 유량을 측정한다.
반면 델타유량계나 스와르미터는 유체 흐름 속에 생기는 와류(vortex)를 이용하는 와류식 유량계이고, 초음파유량계는 초음파의 전파 속도차를 이용하므로 패러데이 법칙과는 원리가 다르다.

자동제어를 제어량의 성질로 분류하면 위치·자세·방위 등을 목표값에 추종시키는 서보기구, 온도·압력·유량 등 공업 프로세스의 상태량을 다루는 프로세스제어, 전압·주파수 등을 일정하게 유지하는 자동조정으로 나눈다. 제어량이 여러 개인지에 따른 다변수(다수변) 제어 역시 제어량 쪽을 기준으로 삼는 구분이다.
이에 비해 정치제어는 목표값이 시간에 관계없이 일정하게 유지되는 제어를 뜻하며, 이는 목표값의 성질에 의한 분류(정치제어·추종제어·비율제어·프로그램제어)에 속하는 개념이다. 따라서 제어량의 성질에 의한 분류 항목이 아니다.

배기가스에 의한 손실열량은 배기가스량과 비열, 배기가스와 외기의 온도차를 곱하여 구한다.
$Q = G \times C \times (t_1 - t_2) = 300\,\mathrm{kg/h} \times 0.32\,\mathrm{kcal/kg\cdot^\circ C} \times (240-(-10))^\circ C$
$Q = 300 \times 0.32 \times 250 = 24000\,\mathrm{kcal/h}$로 계산된다.

보일러 자동제어를 도입하면 연소 상태를 항상 적정하게 유지할 수 있어 연료비가 절감되고, 무리한 수동 조작이 줄어 설비 수명이 길어지며, 이상 발생 시 신속한 대응이 가능해 운전 안전성도 높아진다.
급수처리 비용은 자동제어 도입과 직접적인 상승 요인이 아니며, 오히려 효율적 운전으로 전체 운영비 절감에 기여하므로 급수처리 비용이 증가한다는 것은 자동제어의 장점으로 볼 수 없다.

프레임 로드(화염검출봉)는 화염 속에 직접 전극봉을 꽂아 화염의 이온화 전류(정류 작용)를 검출하는 방식으로, 센서가 화염과 직접 접촉하므로 가장 높은 온도 환경에서도 사용할 수 있다.
반면 황화카드뮴 셀과 광전관 검출기는 화염이 내는 가시광선을, 자외선 검출기는 자외선을 원격에서 감지하는 광학식 소자로, 고온에 직접 노출되면 소자가 손상되므로 화염과 일정 거리를 두고 설치해야 한다.

ppm(parts per million)은 백만분율로, 질량 기준으로는 용액 1kg(=1,000,000mg) 중에 녹아 있는 용질의 mg수로 나타낸다.
즉 용질 1mg이 녹아 있는 용액의 질량이 1kgf일 때 그 농도가 정확히 1ppm이 되므로, 정답은 용액 1kgf이다.

바이메탈 온도계는 열팽창계수가 서로 다른 두 금속판을 맞붙여, 온도가 변할 때 두 금속의 팽창량 차이로 인해 휘어지는 정도(변위)를 온도로 환산하는 방식이다.
열전대 온도계는 열기전력을, 측온저항체와 서미스터는 온도에 따른 전기저항 변화를 이용하므로 열팽창계수 차이를 원리로 하지 않는다.

마그네시아(MgO)질 내화물은 수증기와 반응하여 $\mathrm{MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2}$ 형태로 수화되는데, 이때 생성물의 비중이 원래보다 작아지면서 체적이 크게 팽창한다.
이러한 체적 팽창으로 내화물 조직에 균열이 생기고 붕괴되는 현상을 슬래킹(Slaking)이라 하며, 열충격에 의한 박리 현상인 스폴링이나 국부 팽창으로 인한 폭열 현상인 버스팅과는 발생 원인이 다르다.

관류보일러는 긴 관 하나로 급수·예열·증발·과열이 순차적으로 이루어지는 구조로, 별도의 기수드럼이 없어 구조가 간단하고 보유수량이 매우 적다.
보유수량이 적기 때문에 오히려 기동 후 증기 발생까지 걸리는 시간이 짧은 것이 관류보일러의 장점이며, 보유수량이 많아 증기 발생까지 시간이 많이 소요된다는 설명은 이와 반대되므로 틀렸다.
또한 관류보일러는 부하변동에 따라 압력변동이 크게 나타나기 쉬워 급수량·연료량의 자동제어가 필요하고, 스케일이 관을 막을 위험이 있어 충분히 처리된 급수를 사용해야 한다.

검사대상기기의 계속사용검사 과정에서 산업통상자원부령으로 정하는 특정 항목이 기준에 미달하더라도, 곧바로 사용을 중단시키지 않고 일정 기간 내에 그 항목의 검사에 합격할 것을 조건으로 계속 사용을 허용하는 제도가 있다.
이때 부여되는 유예 기간은 6개월 이내이며(철금속가열로는 이 규정의 적용에서 제외), 이 기간 안에 기준을 충족하지 못하면 계속 사용이 제한된다.

검사대상기기 검사 시 수검자는 검사 종류에 맞추어 비파괴검사, 수압시험, 운전성능 측정 등에 필요한 준비 조치를 하도록 되어 있다.
그러나 보온단열재의 열전도 시험 준비는 검사대상기기 검사를 위해 수검자에게 요구되는 조치 항목에 포함되지 않는다.

검사대상기기는 에너지이용합리화법상 안전·성능 관리를 위해 검사를 받아야 하는 열사용기자재로, 일정 규모 이상의 강철제·주철제 보일러와 압력용기(제1종·제2종), 철금속가열로 등이 이에 해당한다.
반면 태양열 집열기, 구멍탄용 보일러, 축열식 전기보일러는 시공·관리 대상인 특정열사용기자재일 뿐 검사대상기기 목록에는 포함되지 않으므로, 이 중 검사대상기기에 해당하는 것은 제2종 압력용기이다.

보일러 관석(스케일)은 급수 중의 칼슘·마그네슘 성분 등이 관 내벽에 석출되어 굳어진 것으로, 주성분은 황산칼슘, 규산칼슘, 탄산칼슘 등이다.
관석이 부착되면 열이 관벽을 통과하기 어려워져 열전도율은 오히려 저하되며, 이로 인해 국부적으로 과열이 발생해 산화·팽창·파열의 원인이 되고 관수 순환도 방해받는다. 따라서 열전도율이 상승한다는 설명은 틀렸다.

원통보일러는 구조가 간단해 취급이 쉽고 제작비가 저렴하지만, 동일한 크기 대비 전열면적이 작아 열효율이 수관보일러보다 낮으며, 전열면적당 보유수량은 수관보일러보다 큰 편이다.
다만 원통형 동체 특성상 고압·대용량화에는 구조적 한계가 있어, 고압 대용량 설비에는 관을 조합해 만드는 수관보일러가 더 적합하다. 따라서 구조상 고압용 및 대용량에 적합하다는 설명은 틀렸다.

내화물은 주성분의 화학적 성질에 따라 산성·중성·염기성으로 분류하며, 산성내화물의 대표적인 주성분은 SiO2(규산질)이다.
반면 MgO는 염기성(마그네시아질), FeO도 염기성 계열로 분류되고, SiC(탄화규소)는 중성내화물로 분류되므로 산성내화물의 성분이 아니다.

검사대상기기의 검사 중 제조검사는 기기를 제작하는 단계에서 받는 검사로, 재료·형상·치수 등을 확인하는 구조검사와 용접부를 확인하는 용접검사가 이에 해당한다.
반면 개조검사, 설치검사, 계속사용검사는 제작이 끝난 기기를 개조하거나 설치할 때, 또는 검사유효기간이 지난 뒤 계속 사용하려 할 때 받는 검사이므로 제조검사에는 해당하지 않는다.

전로는 용융된 선철(쇳물)에 순산소를 불어넣어 탄소·규소·인·황 등의 불순물을 산화·제거함으로써 강을 만드는 제강로이다.
큐폴라(용선로)는 주철 용해에, 반사로는 복사·대류열로 금속을 용해하는 데, 고로(용광로)는 철광석에서 선철을 제조하는 데 사용되어 목적이 서로 다르다.

1줄 겹치기 리벳이음에서 강판의 효율은 리벳 구멍이 없는 부분과 있는 부분(피치 구간)의 강도비로 구하며, 다음과 같이 계산한다.
$\eta = \dfrac{p-d}{p}\times100\% = \dfrac{48-20}{48}\times100 \approx 58.3\%$
여기서 p는 리벳 피치(48mm), d는 리벳 구멍 직경(20mm)이다.

요로(가마)에 단열벽돌을 사용하면 노벽을 통한 축열손실과 전열손실이 줄어들고, 노 내부의 온도 분포가 균일해지며, 내화물 배면에 시공하면 온도 완충 작용으로 내화물의 내구력도 향상된다.
초기 시공비는 다소 높을 수 있지만, 절감되는 연료비와 늘어나는 내화물 수명을 고려하면 장기적으로는 경제적 이익이 발생하므로, 경제적인 이익은 없다는 설명은 틀렸다.

펌프의 소요동력은 양정과 유량, 물의 비중량으로 구한 이론동력을 펌프효율로 나누어 구한다.
$L_s = \dfrac{\gamma \, Q \, H}{102 \times \eta} = \dfrac{1000 \times 0.02 \times 7.5}{102 \times 0.75} \approx 1.96\,\mathrm{kW}$
여기서 Q=0.02 m³/s(=20L/s), H=7.5m, η=0.75(75%)를 대입한 결과이다.

증기배관에 감압밸브를 설치할 때는 응축수가 밸브 앞에서 문제를 일으키지 않도록 앞단에 기수분리기나 트랩을 두어 응축수를 제거하고, 이물질 유입을 막기 위해 스트레이너도 설치하며, 압력 손실과 소음을 줄이기 위해 부하설비에 가깝게 설치하는 것이 바람직하다.
다만 감압밸브 1차측에서 관 지름을 줄일 때 동심 레듀서를 쓰면 관 바닥에 단차가 생겨 그 자리에 응축수가 고이고 수격 등의 원인이 된다. 따라서 관 바닥면이 단차 없이 이어지도록 편심 레듀서를 사용해야 하며, 동심레듀서를 설치하여야 한다는 설명은 틀렸다.

큐폴라(Cupola)는 코크스를 연료로 하여 주철(선철)을 용해하는 원통형 노로, 쇳물을 만들어 내는 노라는 의미에서 용선로라고도 부른다.
용광로는 철광석으로부터 선철을 제조하는 고로를, 반사로와 평로는 각각 다른 구조와 열원을 가진 별개의 노를 가리키므로 큐폴라와는 구분된다.

벨 트랩(bell trap)은 종 모양의 덮개를 바닥 배수구에 씌운 박스 트랩의 일종으로, 아파트나 건물의 발코니·베란다 등 바닥 배수에 주로 사용되며 상층에서 내려오는 배수의 침투나 하수구 악취의 역류를 막는 역할을 한다.
관 트랩은 S·P·U자 등 관을 굽혀 봉수를 만드는 트랩의 총칭으로 그중 S 트랩은 세면기·변기 같은 위생기구 배수에 쓰이고, 그리스 트랩은 주방 등에서 기름기를 분리하는 데 사용되는 등 용도가 서로 다르다.

오르자트(Orsat) 가스분석기는 흡수액을 이용해 배기가스 중 각 성분을 화학적으로 흡수시켜 부피 감소량으로 농도를 구하는 화학적 분석법으로, 이산화탄소(CO2), 산소(O2), 일산화탄소(CO)를 순차적으로 흡수·측정할 수 있다.
반면 수소(H2)는 이러한 흡수액으로 흡수되지 않는 가연성 가스이므로, 표준적인 오르자트 분석기로는 직접 측정할 수 없는 성분이다.

큐폴라는 코크스와 선철·고철을 층상으로 장입하여 용해하는 노로, 규격은 시간당 용해 가능한 중량(ton/h)으로 표시하며, 코크스에 포함된 탄소·인·황 등의 불순물이 쇳물에 흡수되어 용탕의 질을 저하시킬 수 있다.
큐폴라는 주로 주철(회주철·가단주철 등)을 용해하는 노이며, 이렇게 얻은 쇳물은 칠드 롤러와 같은 대형 철계 주물 제조에도 활용된다.
다만 알루미늄(Al) 합금은 융점과 용해 특성이 주철과 크게 달라 코크스를 연료로 하는 큐폴라로는 용해하지 않고 별도의 저온 노를 사용하므로, Al합금까지 큐폴라의 용도로 포함시킨 설명은 틀렸다.

대향류(향류) 열교환기에서는 고온 유체의 입구와 저온 유체의 출구, 고온 유체의 출구와 저온 유체의 입구를 각각 짝지어 온도차를 구한다.
$\Delta t_1 = 80-30 = 50^\circ C, \quad \Delta t_2 = 30-20 = 10^\circ C$
$\Delta t_m = \dfrac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\Delta t_1/\Delta t_2)} = \dfrac{50-10}{\ln 5} \approx 25^\circ C$

수관식 보일러는 다수의 수관(물이 흐르는 관)을 드럼에 연결해 증기를 발생시키는 형식으로, 바브콕(Babcock)보일러가 대표적인 예이다.
노통보일러와 노통연관식(기관차형)·연관식(황연관식) 보일러는 모두 큰 원통 동체 안에 노통이나 연관을 배치한 원통형 보일러로, 수관식이 아니라 노통·연관식으로 분류된다.

온수의 온도가 120℃(393K)를 초과하는 고온수보일러는 압력이 높아지므로 증기보일러와 마찬가지로 안전밸브를 설치해야 한다.
반대로 120℃ 이하의 저온수보일러는 안전밸브 대신 방출밸브 또는 방출관을 설치하는 것으로 충분하며, 압력계와 수면계는 보일러의 상태를 감시하는 계측기일 뿐 과압 방지용 안전장치는 아니다.

압력차단(제한)스위치는 보일러의 압력이 지나치게 상승하기 전에 연료 공급을 차단해 안전밸브가 작동하기 전에 압력 상승을 멈추는 역할을 한다.
따라서 그 작동압력은 안전밸브 작동압력보다 약간 낮게 조정해야 하며, 안전밸브와 같거나 더 높게 설정하면 압력차단스위치가 안전밸브보다 늦게 작동하게 되어 제 기능을 하지 못한다.

한국에너지공단은 에너지이용합리화법에 근거해 열사용기자재의 안전관리, 신에너지 및 재생에너지 보급 촉진, 에너지 이용 합리화 및 온실가스 배출 감축을 위한 사업과 국제협력 등을 수행하는 기관이다.
반면 도시가스 기술의 개발 및 도입은 가스 관련 전문기관의 업무 영역으로, 한국에너지공단의 고유 사업으로 규정되어 있지 않다.

강철제 보일러의 수압시험압력은 최고사용압력 구간별로 배수가 다르게 정해지는데, 최고사용압력이 1.5 MPa를 초과하는 경우에는 최고사용압력의 1.5배를 수압시험압력으로 한다.
문제의 최고사용압력 1.6 MPa는 1.5 MPa를 초과하므로 이 구간에 해당하며, 0.43 MPa 이하에서 적용되는 2배나 0.43~1.5 MPa 구간에서 적용되는 최고사용압력의 1.3배에 0.3 MPa를 더하는 방식과는 다른 기준이 적용된다.

에너지이용합리화법상 효율관리기자재는 가정이나 사무실에서 널리 사용되며 에너지 소비효율 등급 표시가 의무화된 기기로, 전기냉장고, 전기세탁기, 조명기기(형광램프 등), 자동차 등이 대표적으로 지정되어 있다.
컴퓨터는 이러한 효율관리기자재의 지정 품목에 포함되지 않는다.

보일러를 정지시킬 때는 먼저 연료 공급을 차단하여 연소를 멈춘 뒤, 통풍용 공기(송풍)를 차단하고, 이어서 주증기밸브를 닫아 증기 공급을 멈춘 다음, 마지막으로 댐퍼를 닫는 순서로 진행한다.
연료차단 전에 공기나 증기밸브를 먼저 조작하면 연소가 불안정해지거나 역화의 위험이 있으므로 연료 차단이 항상 가장 먼저 이루어져야 하며, 정지 후 댐퍼를 열어 두면 찬 공기가 계속 들어와 노와 보일러가 급격히 냉각되므로 댐퍼는 열지 않고 닫아야 한다.

에너지법에서는 국내외 에너지 수급 차질에 대비해 비상시 에너지수급계획을 수립하고 이에 따른 조치를 시행하는 주체를 산업통상자원부장관으로 규정하고 있다.
대통령이나 국방부장관, 한국에너지공단이사장은 에너지 수급 관련 정책을 직접 수립·시행하는 법정 주체가 아니다.

석탄재(회분)의 융점은 성분 조성에 따라 달라지는데, Fe2O3, CaO, MgO와 같은 염기성 산화물은 함량이 많을수록 재의 융점을 낮추는 역할을 한다.
반면 SiO2(규산)는 대표적인 산성 산화물로, 함량이 많을수록 오히려 재의 융점을 높이는 방향으로 작용하므로 융점을 낮추는 성분에 해당하지 않는다.

에너지이용합리화법상 소형 온수보일러는 원칙적으로 검사대상기기에서 제외되지만, 가스 사용량이 17 kg/h를 초과하는 경우에는 그 예외 기준을 벗어나므로 검사대상기기에 포함된다.
전기·유류 겸용이나 가정용 유류 소형온수보일러, 도시가스 사용량이 일정 기준(20만 kcal/h) 이하인 소형온수보일러는 검사대상기기 제외 요건을 충족하는 경우에 해당한다.

에너지이용합리화법상 에너지 사용시설은 발전소, 공장, 사업장과 같이 에너지를 사용하는 산업·상업용 시설을 의미한다.
가정에서 경유 등의 에너지를 사용하는 것은 개인의 소비생활에 해당하므로, 법에서 규율하는 에너지 사용시설의 범주에 포함되지 않는다.

보일러가 과부하 상태가 되면 증발이 급격해지면서 물방울이 증기에 섞여 나가는 프라이밍(비수현상)이 오히려 증가하므로, 프라이밍 발생이 적어진다는 설명은 틀린 내용이다.
과부하 시에는 단위 연료당 증발량이 줄고, 전열면의 증발률은 커지며, 연소가 불완전해지면서 보일러 효율은 떨어지는 것이 일반적인 현상이다.

연료의 예열온도를 적정하게 높이면 무화와 연소 상태가 좋아져 연소효율이 향상되므로, 오히려 연료 소비를 줄이는 요인이지 연료 소비 과대의 원인이 되지 않는다.
반면 연료의 발열량이 낮거나 연료 내에 물·협잡물이 섞여 있는 경우, 연소용 공기가 부족한 경우는 모두 불완전연소나 열효율 저하를 일으켜 같은 열량을 얻기 위해 더 많은 연료를 소비하게 만드는 원인이 된다.

감압밸브를 설치할 때는 사용처에 가깝게 시공하고 밸브 앞에 이물질을 거르는 여과기(스트레이너)를 두며, 감압 후에는 유속이 커지므로 1차측보다 배관 지름을 확관하는 것이 올바른 시공법이다.
다만 감압장치의 안전을 위한 안전밸브는 압력이 낮아진 2차측(감압밸브 뒤쪽)에 설치해야 하며, 감압밸브 앞(1차측)에 안전밸브를 다는 것은 잘못된 시공법이다.

신설 보일러는 제작 과정에서 내부에 남은 페인트·유지·녹 등을 소다 끓이기(알칼리 세정) 등으로 제거하고, 동체 내부에 공구나 다른 물건이 남아 있지 않은지 확인하며, 기수분리기 등 부속품의 부착 상태를 점검하는 것이 옳은 준비사항이다.
그러나 건조는 자연건조에만 맡기지 않고 노벽 내화물이나 보온재 등에 남은 수분이 완전히 빠지도록 서서히 가열하여 건조시키는 것이 일반적인 절차이므로, 가급적 가열건조를 시키지 않고 1주 이상 자연건조만 시킨다는 설명은 틀린 내용이다.

버너를 선정할 때는 사용할 연료의 종류, 유량 및 공기 조절 방식, 노(연소실) 내부의 압력·온도 등 연소 분위기를 주요하게 검토해야 한다.
안전밸브는 보일러 본체의 과압 방지를 위한 안전장치로, 버너 자체의 성능이나 연소 방식 선정과는 직접적인 관련이 없는 검토 항목이다.

에너지관리사(에너지관리 업무를 담당하는 자)에 대한 교육은 에너지이용합리화법에 따라 한국에너지공단이 실시한다.
시·도나 안전보건공단, 한국산업인력공단은 각각 지역 행정, 산업안전보건, 국가기술자격 시행 등 다른 업무를 담당하는 기관으로 에너지관리사 교육 실시 기관이 아니다.

보일러 압력계에 연결하는 증기관은 사용하는 관의 재질에 따라 최소 안지름이 다르게 정해져 있는데, 강관을 사용하는 경우에는 안지름을 12.7 mm 이상으로 하여야 한다.
안지름 6.5 mm 이상은 황동관이나 동관을 사용할 때 적용되는 기준이므로 강관 시공에는 맞지 않으며, 관 지름이 기준보다 작으면 응축수가 고여 압력계를 보호하는 사이펀 작용과 압력 전달이 원활하지 못하게 된다.

저수위 사고는 급수가 제대로 이루어지지 않아 보일러 동체 내 수위가 안전 수위 이하로 낮아지면서 발생하는데, 저수위 제어장치의 고장, 급수장치의 고장, 분출장치의 누수는 모두 실제 수위를 낮추거나 저수위 상태를 감지하지 못하게 만드는 직접적인 원인이 된다.
반면 증기 발생량이 부족한 것은 오히려 부하가 낮은 상태를 의미할 뿐 수위를 낮추는 원인과는 거리가 멀므로, 저수위 사고의 원인으로 보기 어렵다.

보일러수에서 스케일을 만드는 경도 성분은 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)으로, 이들의 탄산염·황산염 등이 전열면에 굳어 붙은 것이 스케일이다.
보일러수의 pH를 높여 알칼리성으로 유지하면 칼슘·마그네슘 화합물의 용해도가 낮아져 전열면에 단단히 부착하기 전에 물속에서 연질의 슬러지 형태로 석출되고, 이는 분출로 배출할 수 있으므로 스케일 부착이 어려워진다.
망간이나 나트륨은 경도를 이루는 성분이 아니며, 인산염이나 탄닌은 오히려 스케일 생성을 막기 위해 넣는 청관제이므로 빈칸에 들어갈 경도 성분으로 적절하지 않다.

증기난방에서 방열기의 표준 방열량은 $650\ \mathrm{kcal/(m^2\cdot h)}$로 정해져 있으며, 이 열량이 모두 증기의 응축(잠열 방출)으로 공급된다고 보고 응축량을 구한다.
응축량은 표준 방열량을 증발잠열로 나누어 구하므로 $\dfrac{650}{538} \approx 1.21\ \mathrm{kg/(m^2\cdot h)}$가 되며, 이는 방열기 면적 1 m²에서 시간당 응축되는 증기량을 의미한다.