[에너지관리산업기사 필기] 15년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

축류식 송풍기는 날개(임펠러)가 공기 흐름 방향과 나란한 축을 따라 배치되어, 회전하는 동익(운동날개)의 각도를 바꾸는 가변피치(동익가변) 방식으로 풍량을 조절하는 것이 일반적이다.
회전수 변화나 댐퍼 조절, 흡입 베인 개도 조절은 주로 원심식 송풍기에서 사용하는 풍량 조절 방식으로, 축류식의 대표적 조절 방식과는 구분된다.

등온 과정에서 이상기체의 엔트로피 변화는 $\Delta S = mR\ln\dfrac{P_1}{P_2}$로 구할 수 있다. 문제의 값을 대입하면 $\Delta S = 200\,\mathrm{kg}\times0.287\,\mathrm{kJ/(kg{\cdot}K)}\times\ln\dfrac{200}{40} \approx 92.4\,\mathrm{kJ/K}$가 되어, 압력이 5분의 1로 낮아지는 동안 엔트로피는 약 92.4kJ/K 증가한다.
온도가 일정하므로 부피 변화(팽창)에 의한 엔트로피 증가만 계산하면 되며, 압력비의 자연로그에 기체상수와 질량을 곱하는 관계식을 그대로 적용하면 위 값이 얻어진다.

가역 단열과정은 열 출입이 없고(단열) 비가역 손실도 없는(가역) 과정이므로 등엔트로피 과정이라 부르며, 압축이든 팽창이든 엔트로피는 변하지 않는다.
엔트로피가 증가하거나 감소하는 경우는 열의 출입이 있거나 비가역성(마찰, 와류 등)이 개입될 때이며, 순수한 가역 단열 압축에서는 이러한 요인이 없으므로 엔트로피 값이 일정하게 유지된다.

집진장치를 선택할 때는 처리하려는 분진의 입자크기, 설치장소(공간), 요구되는 집진효율 등 분진의 물리적 특성과 설비 여건을 종합적으로 고려한다.
분진의 색상은 집진 원리(관성, 여과, 전기, 세정 등)나 포집 성능과 직접적인 관련이 없는 요소이므로 집진장치 선정의 고려사항으로 보기 어렵다.

공기비(m)는 실제로 공급한 공기량을 이론적으로 필요한 공기량으로 나눈 값으로, m이 1보다 작아 공기가 부족하면 연료가 다 타지 못해 불완전연소로 인한 매연이나 CO 발생 가능성이 커진다.
반대로 공기비가 너무 크면 과잉 공기가 연소열을 빼앗아 연소온도가 오히려 낮아지고, 황산화물·질소산화물 함량이 줄기는커녕 배기가스량 증가로 열손실이 커지며 부식 위험도 남는다. 또한 공기비는 "실제공기량/이론공기량"으로 정의되므로 이를 뒤집어 서술한 보기도 옳지 않다.

압력제한기(pressure limiter)는 증기압력이 미리 설정한 한계값에 도달하면 이를 검출하여 연료 공급을 차단하는 신호를 보내는 안전장치로, 보일러의 이상 고압을 방지하는 역할을 한다.
압력경보기는 이상 압력을 알리는 경보만 발생시키고, 압력발신기·압력설정기는 압력 신호의 전달이나 기준값 설정에 관여할 뿐 연료차단 동작까지 직접 수행하는 것은 압력제한기의 고유 기능이다.

탄소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$이며, 분자량비로 보면 탄소 12kg을 태우는 데 산소 32kg이 필요하다.
따라서 탄소 1kg에 필요한 산소량은 $\dfrac{32}{12} \approx 2.67\,\mathrm{kg}$로 계산된다.

카르노사이클의 일량은 $W = Q_1\left(1-\dfrac{T_2}{T_1}\right)$로 구하며, 온도는 절대온도(K)로 환산해 사용한다. 고온 250℃는 523K, 저온 25℃는 298K이다.
대입하면 $W = 300\,\mathrm{kJ}\times\left(1-\dfrac{298}{523}\right) \approx 129\,\mathrm{kJ}$로, 공급받은 열의 약 43%가 일로 변환된다.

카르노사이클의 열효율은 $\eta = 1-\dfrac{T_2}{T_1} = 1-\dfrac{300}{430} \approx 0.302 \; (30.2\%)$로 계산된다.
이 효율을 공급열에 곱하면 일량은 $W = \eta \times Q_1 = 0.302\times500\,\mathrm{kJ} \approx 151\,\mathrm{kJ}$가 되어, 열효율 30.2%와 일량 151kJ이 함께 구해진다.

단열가역(등엔트로피) 과정에서는 이상기체 관계식 $\dfrac{T_2}{T_1} = \left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 이 성립한다.
비열비 $k=1.4$, $T_1=400\,\mathrm{K}$, $P_1=300\,\mathrm{kPa}$, $P_2=100\,\mathrm{kPa}$를 대입하면 지수 $\dfrac{k-1}{k}\approx0.286$이고, $T_2 = 400 \times \left(\dfrac{100}{300}\right)^{0.286} \approx 292\,\mathrm{K}$로 계산된다.
압력이 3분의 1로 낮아지는 등엔트로피 팽창이므로 온도도 함께 떨어지지만, 지수가 1보다 작아 압력비만큼 크게 떨어지지는 않는다.

압력 단위 환산에서 1bar는 $10^5\,\mathrm{Pa}$이며, $10^3\,\mathrm{Pa}$이 아니다. 즉 1bar=100,000Pa=100kPa이므로 제시된 관계식이 잘못되었다.
나머지 관계식은 모두 표준 정의와 일치한다. $1\,\mathrm{Pa}=1\,\mathrm{N/m^2}$는 압력의 SI 정의 그대로이고, $1\,\mathrm{atm}=1.01325\,\mathrm{bar}$ 역시 표준대기압의 정의이며, 절대압력은 대기압력에 게이지압력을 더한 값이라는 것도 압력 측정의 기본 원리이다.

탄소가 산소와 완전연소하여 이산화탄소가 되는 반응(C+O2→CO2)의 발열량은 약 97,200kcal/kg-mol로, 제시된 반응들 중 가장 크다.
탄소가 산소 부족으로 불완전연소하여 일산화탄소가 되는 반응은 약 29,200kcal/kg-mol에 그치고, 일산화탄소가 다시 완전연소하여 이산화탄소가 되는 반응은 약 68,000kcal/kg-mol, 황이 연소하여 아황산가스가 되는 반응은 약 80,000kcal/kg-mol 수준이다. 탄소의 불완전연소와 재연소 반응열을 합치면(29,200+68,000=97,200) 결국 탄소의 완전연소 발열량과 같아진다는 점에서도, 완전연소 반응식 하나가 나머지 어느 반응보다 발열량이 큼을 확인할 수 있다.

압력-엔탈피(P-H) 선도의 냉동 사이클은 증발 → 압축 → 응축 → 팽창 순으로 돈다. 그림에서 1과 2는 아래쪽 저압선 위에, 3과 4는 위쪽 고압선 위에 놓여 있다.
1→2는 압력이 일정한 채 엔탈피만 커지는 저압 수평선이므로 증발기에서 냉매가 주위 열을 빼앗아 증발하는 과정이다. 이어 2→3은 저압에서 고압으로 압력이 올라가면서 엔탈피도 함께 커지는 구간이므로 압축기 과정이다. 압축기가 냉매에 일을 가하므로 압력과 엔탈피가 동시에 증가하고, 등엔트로피선을 따라 오른쪽 위로 올라간다.
3→4는 고압을 유지하며 엔탈피가 줄어드는 수평선으로 응축기에서의 방열 과정, 4→1은 엔탈피가 일정한 채 압력만 떨어지는 수직선으로 팽창밸브의 교축 과정이다.
따라서 압축과정은 포화증기선 부근의 2에서 고압선 위의 3으로 올라가는 구간이다. 선도에서 수평선은 압력이 일정한 열교환(증발·응축), 수직선은 엔탈피가 일정한 교축, 비스듬히 올라가는 선이 압축이라고 기억하면 구분이 쉽다.

일정 압력(대기압)에서 상변화가 일어날 때 엔트로피 변화량은 $\Delta S = \dfrac{Q}{T}$로 구한다. 여기서 $Q$는 증발잠열, $T$는 상변화가 일어나는 절대온도(대기압에서 물의 끓는점, 약 373K)이다.
$\Delta S = \dfrac{2260\,\mathrm{kJ/kg}}{373\,\mathrm{K}} \approx 6.06\,\mathrm{kJ/K}$로 계산되므로, 약 6.05kJ/K 수준의 값이 된다.

이상기체의 상태방정식은 압력, 비체적, 절대온도 사이의 관계를 $Pv=RT$로 나타낸다. 여기서 $R$은 기체상수이다.
다른 선택지들은 변수의 곱셈·배치 순서가 실제 물리 법칙과 맞지 않아 이상기체 상태방정식이 될 수 없다.

이상기체의 내부에너지와 엔탈피는 오직 온도만의 함수이다. 등온과정에서는 온도 변화가 없으므로 $\Delta U=0$, $\Delta H=0$이 된다.
체적과 압력이 변하더라도 온도가 일정하면 내부에너지와 엔탈피는 변하지 않는다는 이상기체의 특성이 핵심 근거이다.

동일한 고온·저온 열원 사이에서 작동하는 사이클 중 카르노 사이클이 이론적으로 가장 높은 열효율을 가진다. 카르노 효율은 고온·저온 열원의 절대온도로만 결정되며, 같은 온도 범위에서 이보다 효율이 높은 사이클은 존재할 수 없다.
오토·디젤·랭킨 사이클은 흡열과 방열이 일정한 온도에서 이루어지지 않고 넓은 온도 범위에 걸쳐 진행되기 때문에, 같은 최고·최저 온도 사이에서 비교하면 카르노 사이클보다 효율이 낮을 수밖에 없다.

내부에너지는 분자의 운동(병진·회전·진동)과 분자 간 상호작용에 의한 에너지의 총합으로, 분자운동의 강도와 직접 관련이 있다. 따라서 내부에너지가 분자운동의 강도와 무관하다는 설명은 틀렸다.
나머지 설명들은 열역학 제1법칙(공급열량-외부일=내부에너지 변화)과 엔탈피의 정의(내부에너지+유동에너지)를 올바르게 서술하고 있다.

기체연료의 고위발열량은 대체로 LNG가 가장 높고, 다음으로 오일가스, 수성가스, 발생로가스, 고로가스 순으로 낮아진다. 이는 각 가스의 주성분 비중 차이에서 비롯된다.
LNG는 메탄이 주성분으로 발열량이 매우 높고, 오일가스는 석유를 열분해해 얻은 가스로 비교적 높은 발열량을 가지며, 수성가스·발생로가스·고로가스로 갈수록 불연성 성분(질소, 이산화탄소 등)의 비중이 늘어 발열량이 낮아진다.

프로판($\mathrm{C_3H_8}$)의 완전연소는 $\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$로, 탄소 3몰과 수소 4몰(수소 분자 기준)의 연소열을 합산하여 구할 수 있다.
주어진 반응열을 이용하면 $3 \times 406.9\,\mathrm{MJ} + 4 \times 284.65\,\mathrm{MJ} = 2359.3\,\mathrm{MJ}$가 프로판 1kmol(약 44kg)의 연소열이 된다.
이를 분자량 44로 나누면 $\dfrac{2359.3}{44} \approx 53.6\,\mathrm{MJ/kg}$가 된다.

비금속 재질의 열전대 보호관 중 석영관은 약 1000℃까지 사용할 수 있고, 열충격에 강해 급열·급냉에도 잘 견디는 특성이 있다. 산에는 강하지만 알칼리 성분에는 침식되기 쉬운 점도 석영(SiO2)의 화학적 특성과 일치한다.
자기관은 내열성은 높지만 급격한 온도변화에 약해 깨지기 쉽고, 카보런덤관은 사용온도 범위가 더 높은 편이며, 황동관은 금속 재질이므로 문제의 조건(비금속)에 맞지 않는다.

측정할 때마다 값이 흩어져 나타나고 원인을 특정하기 어려운 오차는 우연오차이다. 이는 통계적으로 분산되어 나타나며 평균·표준편차 등으로 다룬다.
계통적 오차는 일정한 방향과 크기로 반복되는 오차이고, 과오에 의한 오차는 측정자의 실수에서 비롯되며, 계기 오차는 계측기 자체의 고유한 오차로 우연오차와는 성격이 다르다.

계측기 자체가 제작 당시부터 갖고 있는 고유한 오차, 즉 미터 자체의 오차를 기차(器差)라고 한다. 이는 사용 중 반복적으로 나타나는 계통적 오차의 한 종류이다.
공차는 계량기에 허용되는 오차의 한계값을 뜻하므로 계기 고유의 오차 그 자체와는 다른 개념이며, 감차·정차는 이 정의에 해당하는 계측 용어로 쓰이지 않는다.

연소제어는 공기·연료의 유량과 비율을 함께 다루는 제어계로, 공기·연료 비율조절기나 연료조절밸브 등이 연동되는 방식인데, 맥도널(McDonnell)은 보일러의 저수위 경보·차단에 쓰이는 수위검출기로 수위제어에 속하는 장치이지 연소제어 장치가 아니다. 따라서 이 짝짓기가 틀렸다.
증기압력 제어에 압력조절기, 공기·연료제어에 모듀트럴모터, 노내압 조절에 배기댐퍼조절장치를 사용하는 것은 보일러 자동제어에서 흔히 쓰이는 정상적인 조합이다.

로터미터는 면적식 유량계로, 테이퍼관 내부의 부표(플로트)가 유량에 비례해 위아래로 움직이며 유량을 지시한다. 구조상 압력손실이 작고 거의 일정하므로, 압력손실이 크다는 설명은 로터미터의 특성과 맞지 않아 틀렸다.
부식성 유체나 슬러리, 고점도·소유량 유체 측정이 가능하고, 진동이 적은 곳에 수직으로 설치해야 한다는 나머지 설명은 로터미터의 실제 특성과 일치한다.

보일러 효율은 상당증발량 기준으로 $\eta = \dfrac{539 \times G_e}{G \times H_L}$로 정의된다. 여기서 539는 100℃ 포화수를 100℃ 증기로 만드는 데 필요한 증발잠열(kcal/kg)이다.
이 식을 정리하면 $539 \cdot G_e = G \cdot H_L \cdot \eta$가 되어, 상당증발량에 539를 곱한 값이 연료소비량·저위발열량·효율의 곱과 같아진다.

전열면 열부하는 보일러의 전열면적 1m²당 1시간 동안 전달되는 열출력(kcal/m²·h)을 의미하며, 전열면의 열교환 성능을 나타내는 지표이다.
연소실 용적당 발생열량은 노내(연소실) 열부하, 전열면적당 실제 증발량은 전열면 증발률, 화격자 면적당 연료소비량은 화격자 연소율에 해당하므로 각각 다른 개념과 구분해야 한다.

공정 내에 시간지연이 크거나 외란이 심할 때, 주 조절계의 출력이 부 조절계의 설정값을 조작하도록 하여 응답성을 높이는 제어방식을 캐스케이드(cascade) 제어라 한다. 두 개의 폐루프를 직렬로 연결해 외란에 빠르게 대응하는 것이 특징이다.
프로그램 제어는 목표값이 미리 정해진 시간계획에 따라 변하는 방식이고, 피드백 제어는 단일 폐루프로 결과를 되먹임하는 기본 제어방식이며, 시퀀스 제어는 정해진 순서대로 순차 동작하는 방식으로 문제의 조건과는 차이가 있다.

SI 기본단위는 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd)의 7가지이다. 전압의 단위 V(볼트)는 이 기본단위들의 조합으로 나타내는 유도단위이므로 기본단위가 아니다.
cd(광도), A(전류), K(온도)는 모두 SI 기본단위에 해당한다.

측온저항체는 온도에 따라 저항값이 일정하고 재현성 있게 변하는 금속을 사용하며, 백금·니켈·구리가 대표적인 재료이다.
콘스탄탄은 오히려 온도에 따른 저항 변화가 거의 없도록 설계된 구리-니켈 합금으로, 이러한 특성 때문에 표준저항이나 열전대(예: T형)의 재료로 쓰이지만 측온저항체로는 사용하지 않는다.

개방형 마노미터로 읽은 값은 게이지압력(계기압력)이므로 $2000\,\mathrm{mmH_2O}$가 게이지압력이며, 이를 SI 단위로 환산하면 $2000 \times 9.80665\,\mathrm{Pa} \approx 19.6\,\mathrm{kPa} \approx 0.0196\,\mathrm{MPa}$이다.
절대압력은 대기압에 게이지압력을 더한 값이므로 $0.101325\,\mathrm{MPa} + 0.0196\,\mathrm{MPa} \approx 0.12\,\mathrm{MPa}$가 된다.

보일러 효율(열정산) 계산에는 급수량, 연료의 발열량(고위발열량), 배기가스온도 등 실제 운전 중 소비·발생되는 열량 관련 데이터가 사용된다.
반면 연료반입량은 저장소에 반입된 연료의 재고량을 의미하는 것으로, 시험 기간 동안 실제로 연소된 연료소비량과는 다른 개념이며 효율 계산식에 직접 들어가지 않는다.

보일러 열정산은 원칙적으로 정격부하 부근에서 정상상태에 도달한 뒤 일정 시간 이상 연속 운전한 결과를 사용하며, 발열량은 원칙적으로 연료의 총발열량(고위발열량)을, 기준온도는 시험 시의 외기온도를 사용하고, 증기의 건도는 0.98 이상인 것을 조건으로 한다.
반면 측정시간을 일률적으로 3시간으로 고정한다는 조건은 열정산 기준에 규정된 내용이 아니며, 필요한 운전·측정 시간은 보일러의 용량과 부하상태에 따라 달라지므로 이 조건이 가장 거리가 멀다.

액주계는 U자관 등에 담긴 액체 기둥의 무게(중력)와 측정하려는 압력이 평형을 이루는 원리를 이용하는 압력계로, 중력을 직접 이용해 압력을 측정하는 대표적인 방식이다.
부르동관, 벨로우즈, 다이어프램은 모두 탄성체의 변형을 이용하는 탄성식 압력계로, 중력이 아니라 탄성 복원력을 이용한다는 점에서 액주계와 원리가 다르다.

목표값이 미리 정해진 시간적 계획에 따라 변화하는 제어를 프로그램제어라 한다. 가열로의 온도를 시간대별로 미리 정한 패턴대로 승온·유지하는 경우가 대표적인 예이다.
추종제어는 임의로 변하는 목표값을 따라가는 제어, 비율제어는 목표값이 다른 양과 일정한 비율 관계를 갖는 제어, 캐스케이드제어는 두 개의 제어루프를 직렬로 연결한 제어방식으로 각각 성격이 다르다.

광전관(광전소자)을 이용해 물체가 방사하는 빛(방사에너지)의 세기를 검출하여 온도를 측정하는 광전관식 온도계는 매우 높은 온도, 대략 700~3000℃ 범위의 고온 측정에 주로 사용된다.
이는 접촉식으로는 측정이 어려운 초고온 영역을 비접촉으로 측정할 수 있다는 방사온도계 계열의 공통적인 장점에서 비롯된다.

T형 열전대는 (+)극에 구리(Copper), (−)극에 콘스탄탄(Constantan)을 사용하는 조합으로, 비교적 낮은 온도 영역에서 안정적인 특성을 갖는다.
크로멜과 알루멜은 K형 열전대의 (+)극·(−)극 재료로 사용되는 것으로 T형과는 다른 조합이다.

보일러 내부에서 연소가스로부터 물(증기)로 열이 전달되는 과정은 전도, 대류, 복사가 동시에 복합적으로 작용한다. 연소가스의 고온 복사열, 가스와 전열면 사이의 대류, 금속벽을 통한 전도가 함께 일어나기 때문이다.
따라서 한 가지 전달 형태만으로 보일러의 열전달을 설명하는 것은 적절하지 않다.

극저온 액화가스 저장탱크는 초저온에서 사용해야 하고 내부를 직접 들여다보기 어려운 조건이므로, 액면의 높이를 차압으로 환산해 읽는 방식이 활용되며 그 중 하나인 햄프슨식 액면계가 극저온 탱크의 액면 측정에 사용된다.
슬립튜브식은 상온 액화가스(LPG 등) 용기에서 흔히 쓰이는 방식으로 극저온 탱크에는 적합하지 않다.

자동제어에서 조절기의 전기신호 표준범위는 보통 4~20mA이며, 조작부는 조절기의 출력신호를 조작량으로 바꾸어 제어대상에 작용을 가하는 부분이고, 플래퍼 노즐은 변위를 공기압 신호로 바꾸는 대표적인 공기식 변환기구이다. 이 세 가지 설명은 모두 자동제어 계통의 일반적인 정의와 일치한다.
반면 검출부(검출계)에서 측정하는 양이나 상태는 통상 제어량이라고 부르며, 이를 '측정변수'라고 표현하는 것은 자동제어 용어 체계와 맞지 않아 틀린 설명에 해당한다.

과열기를 배기가스 흐름과 증기 흐름이 서로 반대 방향으로 지나가는 대향류(향류) 형식으로 설치하면, 가스와 증기 사이의 평균 온도차가 크게 유지되어 열전달이 양호해지고 높은 증기온도를 얻기에 유리하다.
다만 증기가 최종적으로 가장 높은 온도에 도달하는 지점이 가스온도 역시 가장 높은 입구 쪽과 겹치게 되어, 그 구간의 과열관이 고온에 동시에 노출되면서 손상 위험이 커지는 단점이 있다.

내화물은 재질에 따라 내화도(연화·변형이 시작되는 온도)가 다른데, 샤모트질(찰흙질) 벽돌은 점토질 계열의 내화물로 다른 고급 내화물에 비해 내화도가 상대적으로 낮은 편이다.
고알루미나질, 크롬질, 크롬-마그네시아질 벽돌은 알루미나나 염기성 성분의 비중이 높아 샤모트질보다 훨씬 높은 온도까지 견디는 고급 내화물로 분류된다.

배관 내 물질에 따른 식별색에서 증기(스팀)는 어두운 빨강(암적색) 계열로 표시하도록 정해져 있으며, 어두운 파랑이 아니다.
산·알칼리는 회보라색, 기름은 어두운 주황, 공기는 흰색으로 표시하는 것은 실제 식별색 기준과 일치한다.

코르니시 보일러, 코크란 보일러, 케와니 보일러는 모두 원통 동체 안에 노통이나 연관을 갖춘 원통형 보일러로 분류된다. 각각 노통식, 입형 연관식, 횡연관식에 해당한다.
베록스·라몽트 보일러는 강제순환 수관식, 벤슨·슐저 보일러는 관류식, 슈미트 보일러는 간접가열식 특수 보일러이므로 이들이 섞인 조합은 답이 될 수 없다. 스코치 보일러 자체는 원통형이지만 관류식 보일러들과 함께 묶여 있어 역시 원통형만으로 구성된 조합이 되지 못한다.

증기 축열기는 저부하 시 보일러에서 남는 잉여증기의 열을 저장했다가 부하가 높아질 때 방출하는 장치인데, 실제로 열을 저장하는 매체는 고온·고압의 물(온수)이며, 압력이 낮아지면 그 물의 일부가 자연히 증발(플래시)하여 증기를 공급하는 원리이다. 따라서 저장 매체가 증기라는 설명은 틀렸다.
변압식은 보일러 출구(고압) 증기측에, 정압식은 보일러 입구 급수측에 설치되어 잉여 열을 저장한다는 나머지 설명은 증기축열기의 실제 운전방식과 일치한다.

에너지보일러 급수펌프는 고온·고압 조건에서 안정적으로 작동해야 하고, 부하가 낮을 때도 효율이 좋아야 하며, 작동과 취급이 간단해야 한다.
또한 급수 계통의 신뢰성을 높이기 위해 여러 대의 펌프를 병렬로 함께 운전할 수 있어야 한다. 한 대가 고장나거나 급수량이 부족한 경우 예비 펌프를 병렬로 가동해 대응해야 하기 때문이다.
따라서 병렬운전이 불가능해야 한다는 조건은 실제 급수펌프에 요구되는 사항과 정반대되는 내용이다.

상온에서 관을 굽히는 파이프 벤딩기 중, 수동식은 50A까지·동력(유압)식은 100A까지 굽힐 수 있어 현장에서 널리 쓰이는 것이 램식(렘식, ram type) 벤딩기이다. 유압 램(피스톤)이 관의 가운데를 밀어 양쪽 지지점 사이에서 굽히는 방식이다.
로터리식은 관을 형틀(롤러)에 물려 회전시키면서 굽히는 방식으로, 단면 변형이 적고 같은 모양을 대량으로 굽힐 때 쓴다. 다이헤드식과 호브식은 굽힘 기계가 아니라 관에 나사를 절삭하는 동력 나사절삭기의 종류이므로 이 문제의 조건과는 성격이 다르다.

벽체를 통과하는 단위면적당 열류량은 열관류율과 실내외 온도차로 구할 수 있다.
$q = K \cdot \Delta t = 2 \times \{20-(-10)\} = 60\ \mathrm{W/m^2}$
이 열류량은 실내 표면에서도 대류로 동일하게 전달되므로, 실내표면 열전달계수를 이용해 실내 벽면온도를 역산할 수 있다.
$t_{si} = t_i - \dfrac{q}{\alpha_i} = 20 - \dfrac{60}{8.34} \approx 12.8\ ^\circ\mathrm{C}$

도면에 쓰인 방열기 도시기호는 원을 가로 두 줄로 3단으로 나눠 위칸에 쪽수(절수), 가운데칸에 종별-높이, 아래칸에 유입관경×유출관경을 적는 약속이다. 문제의 기호는 위칸 20(20쪽), 가운데칸 5-650(5세주형, 높이 650mm), 아래칸 25×20(유입관 25mm, 유출관 20mm)을 나타낸다. 종별·높이·관경은 배관 시공용 정보이고, 방열량 계산에 직접 들어가는 값은 쪽수 20쪽이다.
방열기 방열량은 표준 방열량 × 방열량 보정계수 × 1쪽당 방열면적 × 쪽수로 구한다. 여기서는 1쪽당 0.26m2인 면적에 쪽수 20을 곱한다.
$Q = 756\,\mathrm{W/m^2} \times 0.948 \times 0.26\,\mathrm{m^2} \times 20 = 3726.8\,\mathrm{W}$
따라서 이 방열기의 방열량은 약 3727W이다. 보정계수를 빼먹으면 약 3931W, 쪽수를 잘못 읽어 아래칸의 25를 쓰면 약 4658W가 나오므로, 기호에서 어느 칸이 쪽수인지를 먼저 확정하는 것이 이 유형의 핵심이다.

검사대상기기 조종자를 해임하거나 조종자가 퇴직하는 경우, 해임 또는 퇴직 후 30일 이내에 다른 조종자를 선임하면 된다.
종전에는 조종자 공백을 막기 위해 해임·퇴직 이전에 후임자를 미리 선임하도록 했으나, 이 문항이 적용하도록 명시한 개정 규정에서는 이 요건이 완화되어 퇴직·해임 후 30일의 유예기간 안에 선임하도록 바뀌었다.
따라서 개정 규정을 적용하라는 단서가 붙은 이 문항에서는 해임·퇴직 후 30일 이내 선임이 답이 된다.

신·재생에너지 설비 설치전문기업의 신고기준에서 기술인력은 국가기술자격법에 따른 기계·전기·토목·건축·에너지·환경 분야 등의 기사 등급을 기준으로 하며, 기능사 등급은 이 기준의 요건으로 쓰이지 않는다.
설치대상 에너지원이 한 종류이면 기사 2명 이상으로 신고할 수 있지만, 태양광과 지열처럼 에너지원이 두 종류 이상인 경우에는 에너지원별 시공 능력을 갖추어야 하므로 기사 3명 이상을 확보하여 신고하여야 한다.

부정형 내화물은 일정한 형태 없이 시공 현장에서 필요한 형상으로 성형·시공하는 내화재로, 내화 모르타르, 캐스터블 내화물, 플라스틱 내화물이 대표적이다.
세라믹 화이버는 요업섬유 계통의 무기질 보온·단열재로 분류되며, 정형·부정형 내화물이 아니라 별도의 섬유질 단열재로 취급된다.

석면, 암면, 규조토는 모두 광물질에서 얻는 무기질 보온재이다.
코르크는 나무껍질에서 얻는 식물성 재료로 유기질 보온재에 속하므로, 무기질 보온재로 분류되지 않는다.

내화 모르타르는 필요한 내화도를 갖추고, 건조·소성 시 수축이나 팽창이 작아야 하며, 시공성이 좋아야 한다.
또한 사용되는 벽돌과 화학 조성이 같아야 열팽창률 차이로 인한 균열이나 박리를 막을 수 있다. 따라서 화학 조성이 사용 벽돌과 같지 않아야 한다는 조건은 실제 요구사항과 반대된다.

동관 끝을 넓혀 다른 관을 끼워 접합할 수 있도록 지름을 확대하는 작업을 확관이라 하며, 이때 사용하는 공구가 익스팬더(expander)이다.
사이징 툴은 관의 진원도를 바로잡는 공구, 튜브 벤더는 관을 굽히는 공구, 티뽑기는 직관에서 분기관을 성형하는 공구로 확관 작업과는 용도가 다르다.

다층벽의 열관류율은 각 층의 열저항과 실내외 표면 열전달저항을 모두 더한 값의 역수로 구한다.
$K = \dfrac{1}{\dfrac{1}{\alpha_i}+\dfrac{L_1}{k_1}+\dfrac{L_2}{k_2}+\dfrac{1}{\alpha_o}}$
콘크리트층과 석고판층의 두께·열전도도, 실내외 표면열전달계수를 각각 대입하면 다음과 같이 계산된다.
$K = \dfrac{1}{\dfrac{1}{8.4}+\dfrac{0.2}{1.6}+\dfrac{0.01}{0.2}+\dfrac{1}{23.2}} = \dfrac{1}{0.337} \approx 2.97\ \mathrm{W/m^2\cdot K}$

연소가스의 유동을 빠르게 하면 대류 열전달이 좋아지지만, 관수(보일러수)의 순환도 함께 빠르게 해주어야 전열면에서 흡수한 열을 신속히 물 쪽으로 옮겨 전열량을 늘릴 수 있다.
스케일 제거, 양질의 연료 사용, 적정 공기비로 완전연소시키는 것은 모두 전열 효율을 높이는 조치에 해당한다.
따라서 관수순환을 느리게 한다는 내용은 전열량을 늘리는 방법과는 반대되는 서술이다.

관류보일러는 드럼이 없고 관 자체에서 급수의 예열·증발·과열이 이어지는 구조로, 수관 배치가 자유롭고 보유수량이 적어 시동 시간이 짧으며 순환비가 1인 것이 특징이다.
다만 보유수량이 적기 때문에 부하변동에 따라 압력과 수위가 민감하게 변동하며, 그만큼 정밀한 급수·연소 제어가 필요하다.
따라서 부하변동에 따른 압력변화가 적다는 설명은 관류보일러의 실제 특성과 맞지 않는다.

터널요는 긴 터널 형태의 가마 안에서 대차가 이동하며 소성이 이루어지는 연속식 가마로, 예열대 → 소성대 → 냉각대의 순서로 구성된다.
건조 공정은 소성에 앞서 별도의 건조실(건조로)에서 이루어지는 공정으로, 터널요 자체의 구성요소에는 포함되지 않는다.

증기트랩은 정상 상태에서도 응축수를 배출할 때마다 간헐적으로 개폐를 반복하며 작동하므로, 간헐적 작동 자체는 트랩의 정상적인 동작 방식이지 누출의 원인이 아니다.
반면 밸브 개폐 불량, 오리피스 고장, 트랩 작동부 고장은 모두 트랩이 제 기능을 하지 못해 증기가 새어나가는 실제 고장 원인에 해당한다.

에너지이용합리화법은 검사대상기기의 검사를 받지 아니하고 이를 사용한 자에 대해 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처하도록 정하고 있다. 보기 가운데 이 벌칙 수준에 해당하는 것은 일천만원 이하의 벌금이다.
오백만원·이천만원 이하의 벌금이나 2년 이하의 징역은 이 법에서 정한 다른 위반행위에 대한 벌칙 수준이므로 서로 혼동하지 않도록 구분해 두어야 한다.

증기보일러에는 원칙적으로 안전밸브를 2개 이상 설치해야 하지만, 전열면적이 50m² 이하인 소형 보일러는 1개만 설치해도 인정된다.
이는 전열면적이 작아 증기 발생량과 압력 상승 속도가 크지 않은 소형 보일러에 대한 완화 규정이다.

에너지사용계획을 수립하여 제출해야 하는 대상사업에는 도시개발사업, 산업단지개발사업, 에너지개발사업, 항만건설사업, 철도건설사업, 공항건설사업, 관광단지개발사업 등 일정 규모 이상의 개발·건설사업이 열거되어 있다.
개발제한구역(그린벨트) 개발사업은 이 열거 목록에 들어 있지 않으므로 에너지사용계획 제출 대상사업이 아니다.

보일러 급수처리는 전열면에 스케일이 붙는 것을 막고, 점식 등 부식을 방지하며, 보일러수가 지나치게 농축되는 것을 막기 위해 실시한다.
라미네이션은 강판을 제조하는 과정에서 생기는 층상 결함으로 급수 수질과는 관계가 없으므로, 급수처리의 목적에 해당하지 않는다.

보일러 관수는 부식과 스케일 생성을 억제하기 위해 pH 7보다 높은 알칼리성 범위로 유지·관리한다.
제시된 값 중 pH 7은 중성, 9와 12는 알칼리성인 반면, pH 4는 7보다 낮으므로 산성에 해당한다.

취급상의 원인은 운전자의 조작·관리 소홀에서 비롯되는 것으로, 저수위 운전에 따른 파열, 급수처리 불량에 따른 내부 부식, 관수 농축이나 스케일 부착으로 인한 과열 등이 해당한다.
공작 시공 및 사용재료의 불량은 보일러를 만드는 제작 단계의 문제이므로, 취급상의 원인이 아니라 제작상의 원인으로 분류된다.

지역에너지계획은 시·도 단위에서 해당 지역의 에너지 수급 여건에 맞추어 5년마다 수립하는 계획으로, 에너지의 안정적 공급을 위한 대책에 관한 사항이 포함되어야 할 사항으로 규정되어 있다.
국내외 에너지 수급 전망이나 에너지 관련 전문인력의 양성은 국가 차원의 에너지기본계획에서 다루는 사항이고, 에너지 안전관리를 위한 대책은 지역에너지계획의 포함사항으로 열거되어 있지 않다.

배관 내를 흐르는 유체의 속도를 밸브의 급격한 개폐 등으로 순간적으로 변화시키면, 그 운동에너지가 압력파로 바뀌어 배관에 충격을 주는 현상이 나타나는데 이를 수격작용(water hammer)이라 한다.
캐비테이션은 유체 압력이 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 생겼다 소멸하는 현상, 맥동현상은 압력·유량이 주기적으로 진동하는 현상, 포밍은 보일러수 표면에 거품이 이는 현상으로 발생 메커니즘이 다르다.

가스용 보일러의 연료배관은 누설을 곧바로 확인할 수 있도록 원칙적으로 외부에 노출하여 시공하며, 배관이음부는 전기접속기와 30cm 이상, 전기계량기와 60cm 이상의 이격거리를 두어야 한다.
다만 배관이음부와 절연전선 사이는 10cm 이상을 확보해야 하므로, 절연전선과의 거리를 5cm 이상으로 서술한 내용이 실제 시공기준과 맞지 않는다.

산업통상자원부장관은 에너지관리지도 결과 10% 이상의 효율개선이 기대되고 투자에 대한 경제성이 인정되는 경우에 에너지다소비사업자에게 개선명령을 할 수 있다.
이보다 낮은 개선율은 개선명령의 요건에 미치지 못하는 것으로 취급된다.

보일러 용수의 관내처리는 보일러 안에 직접 약품을 넣어 수질을 조정하는 방식으로, pH 조절이 대표적인 관내처리에 해당한다.
이온교환, 진공탈기, 침강분리는 모두 보일러에 급수하기 전 별도의 장치나 설비에서 이루어지는 관외처리 방법이다.

U자관형(U-tube) 다관 원통형 열교환기는 관이 U자 형태로 굽어 있어 온도차에 의한 열팽창이 생기더라도 관이 자유롭게 늘어나거나 줄어들 수 있으므로 열팽창에 대해 자유롭다는 장점을 가진다.
구조가 비교적 간단해 제작비가 저렴하고, 고압유체에도 적용할 수 있어 다른 선택지의 설명과는 반대되는 특징을 가진다.

에너지다소비사업자가 에너지 손실요인의 개선명령을 받으면, 개선명령을 받은 날부터 60일 이내에 개선계획을 수립하여 산업통상자원부장관에게 제출하여야 한다.
20일·30일·50일은 이 규정에서 정한 기간이 아니므로, 개선계획 제출기한은 60일로 정리해 두면 된다.

보일러 수처리에서 이온교환법에 쓰이는 대표적인 천연 이온교환체는 천연산 제올라이트(zeolite)이다. 광물 결정 구조 내의 이온이 물속의 경도성분(칼슘·마그네슘 이온)과 치환되면서 연수화가 이루어진다.
탄산소다, 히드라진, 황산마그네슘은 각각 관외 약품처리제, 탈산소제, 경도 유발 물질 등으로 이온교환체와는 성격이 다르다.

방열기의 방열량은 방열기 내 평균온도와 실내온도의 차이에 방열계수를 곱해 구한다.
$t_m = \dfrac{t_1+t_2}{2} = \dfrac{90+75}{2} = 82.5\ ^\circ\mathrm{C}$$Q = K(t_m - t_r) = 6.8 \times (82.5-18) = 6.8 \times 64.5 = 438.6\ \mathrm{kcal/m^2\cdot h}$

급수 중의 용해 고형물(경도성분 등)을 제거하는 방법으로는 약품 처리법, 이온 교환법, 증류법이 있다.
탈기법은 물속에 녹아 있는 산소·이산화탄소 같은 용존 가스를 제거하는 방법으로, 고형물 제거와는 목적이 다르다.

에너지이용합리화법에서는 제3자로부터 에너지 절약형 시설투자 사업을 위탁받아 수행하는 사업자를 에너지절약전문기업(ESCO)이라 한다.
에너지진단기업은 에너지진단 업무를 수행하는 기업이며, 수요관리투자기업이나 에너지기술개발전담기업은 이 법에서 정한 별도의 명칭이 아니므로 구분해야 한다.

수격작용을 막기 위해서는 응축수가 고이지 않도록 트랩을 설치하고, 증기관을 흐름 방향으로 경사지게 배관하며, 관의 보온을 충분히 해 응축수 발생을 줄여야 한다.
주증기밸브를 급격히 열면 오히려 배관 내 압력과 유속이 급변해 수격작용을 유발하므로, 서서히 개방하는 것이 올바른 방지법이다.

길드 방열기, 주형 방열기, 벽걸이형 방열기는 복사열과 대류열을 함께 방출하는 방식인 반면, 컨벡터(convector)는 케이싱 안에 핀튜브를 넣어 공기의 대류 흐름만으로 열을 전달하는 대류전용 방열기이다.

가마울림(연소실 공명·맥동연소) 현상을 막으려면 2차 공기의 가열과 통풍 조절을 개선하고, 연소실·연도 구조를 적절히 개조하며, 연소실 내에서 완전연소가 이루어지도록 해야 한다.
반면 수분이 많은 연료를 사용하면 연소가 불안정해지고 불완전연소가 촉진되어 가마울림을 오히려 유발하므로, 방지 대책이 아니라 원인에 가깝다.