[에너지관리기사 필기] 19년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

배출가스 중 CO2 농도를 분석하는 주된 목적은 연소상태 판단, 공기비 산정, 열효율 관리에 있다. 측정된 CO2 농도가 그 연료의 이론 최대 CO2에 가까울수록 과잉공기가 적어 공기비가 적정하게 유지되고 있다는 뜻이므로, 이를 통해 연소상태와 공기비를 함께 파악하고 열효율을 개선하는 데 활용한다.
다만 CO2 농도만으로는 불완전연소로 생성되는 CO의 농도를 직접 알 수 없다. CO 농도를 판단하려면 별도의 CO 측정이 필요하므로, CO2 분석의 목적으로 보기는 어렵다.

버너에서 분사된 연료에 연소용 공기를 유효하게 공급하면서 공기류의 방향과 속도를 조정해 착화를 안정시키고 화염 형상을 정형화하는 장치를 에어레지스터라 한다. 버너 노즐 주위에 설치되어 선회 공기류를 형성함으로써 연료와 공기의 혼합을 촉진한다.
자연통풍이나 압입·유인 통풍 시스템은 노 전체의 통풍력을 발생·조절하는 장치로, 버너 국부에서 화염 안정을 위해 공기류를 조정하는 기능과는 구분된다.

층류연소속도는 비누거품법, 슬롯노즐버너법, 평면화염버너법, 분젠버너법 등으로 측정한다. 이들은 모두 화염면의 이동이나 형상을 관찰해 미연소 혼합기에 대한 상대적인 화염 전파속도를 구하는 방식이다.
적하수은법은 전기화학 분석(폴라로그래피 등)에 쓰이는 방법으로, 연소속도 측정과는 관련이 없다.

연료를 구성하는 원소 중 연소반응에 참여해 발열하는 가연성분은 탄소(C), 수소(H), 황(S)이다. 이들은 각각 CO2, H2O, SO2로 산화되며 열을 방출한다.
질소와 산소는 연료 중에 포함되어도 연소에 직접 기여하지 않는 성분이며, 불소는 일반 연료의 구성원소가 아니다.

프로판의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O}$이므로, 프로판 1kmol(44kg)당 산소 5kmol(160kg)이 필요하다.
프로판 1kg당 필요한 산소량은 $\dfrac{160}{44} \approx 3.64\ \mathrm{kg}$이며, 공기 중 산소가 23.15wt%이므로 필요한 공기량은 $\dfrac{3.64}{0.2315} \approx 15.7\ \mathrm{kg}$이다.

실제 배기가스량은 이론배기가스량에 과잉으로 공급된 공기 부분을 더하여 구한다. 실제로 공급된 공기량은 이론공기량의 m배이므로, 과잉으로 더 공급된 공기량은 $(m-1)A_o$가 된다.
따라서 실제 배기가스량은 $G = G_o + (m-1)A_o$로 표현되며, 이는 이론적인 연소가스량에 과잉공기량만큼을 더해주는 관계식이다.

고체·액체 연료의 고위발열량은 산소 보정을 넣은 Dulong 식으로 구한다. $H_h = 8100\,\mathrm{C} + 34200\left(\mathrm{H}-\dfrac{\mathrm{O}}{8}\right) + 2500\,\mathrm{S}$ (조성은 질량분율)
주어진 연료의 조성은 C 47.20 %, H 3.96 %, O 8.36 %, S 2.79 %이며 N 0.61 %, 수분 14.54 %, 회분 22.54 %는 연소열에 기여하지 않는다. 연료 속 산소는 이미 수소와 결합해 물 형태로 존재하므로, 수소 중 $\mathrm{O}/8$ 만큼은 이미 산화된 것으로 보고 빼 준다. 이렇게 남은 것을 유효수소라 한다.
유효수소 = 0.0396 − 0.0836/8 = 0.0396 − 0.01045 = 0.02915 이다. 이를 대입하면 $H_h = 8100(0.4720)+34200(0.02915)+2500(0.0279)$ $= 3823.2 + 996.9 + 69.8 \approx 4890\ \mathrm{kcal/kg}$
산소 보정을 빼먹고 수소 3.96 %를 그대로 넣으면 약 5247 kcal/kg이 나와 크게 어긋나므로, O/8을 반드시 차감하는 것이 이 유형의 핵심이다.

굴뚝을 통과하는 배기가스의 질량유량은 입구와 출구에서 동일하므로, 부피유량은 절대온도에 비례한다(압력 변화는 무시). 유속이 일정하다는 조건에서는 단면적이 부피유량에 비례하므로, 면적비는 절대온도비와 같다.
입구온도 $T_1 = 200+273 = 473\ \mathrm{K}$, 출구온도 $T_2 = 30+273 = 303\ \mathrm{K}$이므로 입구와 출구의 면적비는 $\dfrac{A_1}{A_2} = \dfrac{T_1}{T_2} = \dfrac{473}{303} \approx 1.56$이다.
온도가 높은 입구 쪽 가스는 비체적이 커서 같은 속도를 유지하려면 더 넓은 단면적이 필요하다.

연소범위(폭발범위)는 가연성 가스가 공기와 섞였을 때 점화원에 의해 연소가 지속될 수 있는 농도 구간으로, 연소가 가능한 최저 농도인 하한치와 최고 농도인 상한치를 가진다.
일반적으로 연소범위가 넓을수록 착화 가능한 조성 영역이 넓어져 위험성이 커지고, 하한치가 낮을수록 적은 농도에서도 착화될 수 있어 위험도가 크다. 따라서 연소범위가 좁을수록 위험하다는 설명은 실제와 반대되는 내용이다.

액체연료의 유동점(pour point)은 저온에서 연료가 유동성을 유지할 수 있는 최저 온도이고, 응고점은 냉각에 의해 유동이 완전히 정지하는 온도이다. 시험 규정상 두 값은 $2.5\ ^\circ\mathrm{C}$ 차이를 두어, 유동점은 응고점보다 $2.5\ ^\circ\mathrm{C}$ 높은 온도로 정한다.
이는 시험 방법에서 정해진 관계로, 연료의 저온 취급성(펌프 이송, 저장 등)을 평가하는 기준으로 활용된다.

각 가연성분의 완전연소 반응에서 필요한 산소량 비율은 $\mathrm{H_2 + 0.5O_2}$, $\mathrm{CO + 0.5O_2}$, $\mathrm{CH_4 + 2O_2}$이다. 이론산소량은 $O_o = 0.5\times0.30 + 0.5\times0.06 + 2\times0.40 = 0.98\ \mathrm{Nm^3/Nm^3}$이며, CO2는 불연성분이므로 산소 소요에 관여하지 않는다.
이론산소량보다 20% 많이 공급하므로 실제산소량은 $1.2 \times 0.98 = 1.176\ \mathrm{Nm^3}$이고, 공기 중 산소가 21v%이므로 실제공기량은 $\dfrac{1.176}{0.21} \approx 5.6\ \mathrm{Nm^3/Nm^3}$이다.

연도의 댐퍼는 통풍력을 조절하고, 가스 흐름을 완전히 차단하며, 주연도·부연도가 있는 경우 가스 흐름의 경로를 전환하는 데 사용된다.
과잉공기의 조절은 주로 버너의 에어레지스터나 연소용 공기 공급량 제어를 통해 이루어지는 것으로, 댐퍼의 주된 기능과는 구분된다.

가연성 혼합가스의 폭발한계는 온도가 높을수록, 산소농도가 높을수록 범위가 넓어지며, 점화에너지의 크기도 착화 가능 여부와 한계농도에 영향을 준다.
반면 용기의 두께는 열전달 특성이나 강도에 관계될 뿐 혼합가스 자체의 폭발한계(농도범위) 측정값에 영향을 주는 요소로 보기는 어렵다.

액체연료의 미립화(무화) 방법에는 고압의 연료를 노즐에서 분사하는 방식, 고속기류를 이용하는 방식, 회전체의 원심력을 이용하는 방식, 유체를 충돌시켜 미립화하는 충돌식, 선회류를 이용하는 와류식 등이 있다.
혼합식은 일반적으로 분류되는 미립화 방식의 명칭이 아니므로 해당하지 않는다.

연돌(굴뚝)의 이론 통풍력은 굴뚝 안의 고온 배기가스 기둥과 같은 높이의 바깥 찬 공기 기둥이 만드는 압력 차이다. 연돌 밑면에 외기 쪽에서 걸리는 압력은 γ2H, 연돌 안쪽에서 걸리는 압력은 γ1H이므로 그 차가 곧 통풍력이 된다.
따라서 $Z=(\gamma_2-\gamma_1)\,H$ 이다. γ가 kgf/㎥, H가 m 단위이면 Z는 kgf/㎡, 즉 mmH2O 단위의 압력으로 나온다.
배기가스는 고온이어서 비중량 γ1이 외기 γ2보다 작으므로 Z는 양(+)이 되며, 배기가스 온도가 높을수록, 외기 온도가 낮을수록, 연돌이 높을수록 통풍력이 커진다. 이것이 자연통풍의 원리이다.
높이를 비중량 차로 나누거나 반대로 비중량 차를 높이로 나눈 형태는 통풍력이 굴뚝 높이에 비례한다는 사실과 어긋나고 단위(압력) 자체도 성립하지 않으므로 배제된다.

입자의 중력침강속도는 스토크스 법칙에 따라 $v = \dfrac{g d^2(\rho_p - \rho_f)}{18\mu}$로 나타난다. 이 식에서 침강속도는 중력가속도, 입자직경의 제곱, 입자와 유체의 밀도차에 각각 비례하고 점도에는 반비례한다.
따라서 밀도차에 반비례한다는 설명은 실제 관계(밀도차에 비례)와 반대이므로 옳지 않다.

메탄의 완전연소 반응식은 $\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$이며, 메탄 1kmol(16kg)당 산소 2kmol이 필요하다.
메탄 64kg은 $64/16 = 4\ \mathrm{kmol}$이므로 필요한 이론산소량은 $4 \times 2 = 8\ \mathrm{kmol}$이다.

연소효율은 공급한 연료의 저위발열량 HL 가운데 실제로 연소실 안에서 열로 방출된 비율이다. 즉 공급열에서 미연손실을 뺀 값을 공급열로 나눈 것이다.
여기서 손실은 두 가지다. Li 는 CO 등 미연가스로 빠져나가는 불완전연소 손실열이고, Lc 는 재·클링커 속 미연탄소분이 타지 못해 생기는 손실열이다. 두 손실을 모두 빼면 $\eta_c = \dfrac{H_L-(L_c+L_i)}{H_L}$ 가 된다.
손실을 분자에 더하는 형태는 손실이 커질수록 효율이 1을 넘게 되고, 손실을 분모에 넣는 형태 역시 효율의 정의에 맞지 않는다. 손실이 0일 때 효율이 정확히 1이 되는지 확인하면 식을 쉽게 검증할 수 있다.
참고로 보일러 전체 효율은 연소효율 × 전열효율로 분해되며, 연소효율은 연소실에서 얼마나 완전히 태웠는지를, 전열효율은 그 열을 물·증기에 얼마나 잘 전달했는지를 나타낸다.

저위발열량은 고위발열량에서 연료 중 수소의 연소로 생성되는 수분과 원래 함유된 수분이 증발하는 데 소요되는 잠열을 제외하여 구하며, $H_l = H_h - 600(9H + W)$로 계산한다.
수소 함량 5%, 수분 3%를 대입하면 $H_l = 6000 - 600(9\times0.05 + 0.03) = 6000 - 600\times0.48 = 6000 - 288 = 5712\ \mathrm{kcal/kg}$이다.
회분은 연소하지도, 증발잠열을 소비하지도 않는 불연성 성분이어서 이 보정식에는 들어가지 않으므로 주어진 회분 6%는 계산에 사용되지 않는다.

화염이 좁은 벽면 사이를 통과할 때 벽면으로의 열손실이 화염 자체의 발열량보다 커지면 화염이 소멸된다. 이때 화염이 더 이상 전파되지 못하는 임계 벽면 간격을 소염거리라 한다.
소염거리는 화염이 좁은 틈이나 망을 통과할 수 있는지를 판단하는 데 사용되며, 방폭 설계(화염방지기 등)의 기본 원리가 된다.

등엔트로피 과정은 엔트로피 변화가 없는 과정으로, 마찰 등 비가역 요소가 없는 가역과정이면서 동시에 열 출입이 없는 단열과정일 때 성립한다. 즉 가역단열과정이 곧 등엔트로피 과정이다.
등적과정, 등압과정, 가역등온과정은 각각 부피·압력·온도가 일정한 과정으로, 이 과정들에서는 일반적으로 열 출입이 동반되어 엔트로피가 변화한다.

이상적인 교축과정은 밸브나 오리피스 등 좁은 통로를 유체가 통과할 때 일이나 열의 출입 없이 압력만 급격히 강하하는 과정이다. 에너지 방정식에서 운동에너지 변화를 무시하면 엔탈피가 일정하게 유지되는 등엔탈피 과정이 된다.
이 과정은 비가역 과정이므로 엔트로피는 감소가 아니라 증가하며, 압력은 통과 후 낮아진다. 이상기체의 경우 온도도 변하지 않지만 실제기체는 조건에 따라 온도가 오르거나 내릴 수 있다.

랭킨사이클의 열효율은 터빈 입구의 초압(보일러 압력)을 높이고 복수기의 배압(응축압력)을 낮출수록 향상된다. 초압을 올리면 평균 열공급 온도가 높아지고, 배압을 낮추면 평균 열방출 온도가 낮아져 카르노 효율에 가까운 효과를 얻기 때문이다.
따라서 발전소 효율을 높이기 위한 조건은 초압 상승과 배압 저하를 동시에 적용하는 것이다.

암모니아는 증발잠열이 매우 커서 같은 냉동능력을 얻는 데 필요한 냉매순환량이 적고, 압축기 소요동력도 상대적으로 작아 중형·대형 산업용 냉동설비에 널리 사용되어 왔다.
프레온-12는 소용량 냉동기에 주로 쓰이고, 탄산가스나 아황산가스는 증발잠열이나 취급 특성상 대형 산업용 냉매로는 상대적으로 덜 사용된다.

이상기체의 등온팽창 일은 $W = P_1 V_1 \ln\left(\dfrac{V_2}{V_1}\right)$로 구한다.
주어진 값을 대입하면 $W = 1000 \times 1 \times \ln(1.2/1) = 1000 \times 0.1823 \approx 182.3\ \mathrm{kJ}$이다.

열역학적 계는 검토 대상이 되는 물체를 포함하는 영역으로, 그중 폐쇄계는 계의 경계를 통한 질량의 출입이 없는 계를 말한다.
폐쇄계에서도 열이나 일과 같은 에너지의 교환은 경계를 통해 일어날 수 있으며, 질량 교환까지 없는 계는 고립계(isolated system)로 별도로 구분한다.

정압과정에서 가한 열량은 $Q = \Delta U + W = mC_v \Delta T + P_1(V_2 - V_1)$이다. 체적이 처음의 2배가 되고 압력이 일정하므로 이상기체 상태방정식에 의해 온도도 2배가 되어 $\Delta T = T_1$이다.
따라서 내부에너지 변화는 $mC_vT_1$이고, 일은 $P_1(V_2-V_1) = P_1(2V_1-V_1) = P_1V_1$이므로 전달된 열량은 $Q = mC_vT_1 + P_1V_1$이다.

카르노사이클의 열효율은 $\eta = 1 - \dfrac{T_L}{T_H} = 1 - \dfrac{300}{500} = 0.4$이다(절대온도 기준, $227^\circ\mathrm{C} = 500\ \mathrm{K}$, $27^\circ\mathrm{C} = 300\ \mathrm{K}$).
일이 100kJ이므로 고온에서 공급된 열량은 $Q_H = W/\eta = 100/0.4 = 250\ \mathrm{kJ}$이고, 저온으로 방출된 열량은 $Q_L = Q_H - W = 250 - 100 = 150\ \mathrm{kJ}$이다.
저온 열원의 엔트로피 증가는 $\Delta S = Q_L/T_L = 150/300 = 0.5\ \mathrm{kJ/K}$이다.

열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 열도 에너지의 한 형태이며 일과 열 사이의 상호 변환 과정에서 에너지의 총량은 변하지 않는다. 이 법칙에 따라 에너지를 소모하지 않고 계속 일을 만들어내는 제1종 영구기관은 존재할 수 없다.
공급된 열을 전부 일로 바꾸면서 다른 영향을 남기지 않는 가상의 기관은 제1종이 아니라 열역학 제2법칙을 위배하는 제2종 영구기관에 해당하므로, 이를 제1종 영구기관으로 설명하는 것은 옳지 않다.

카르노 열기관의 열효율은 $\eta = 1 - \dfrac{T_L}{T_H} = 1 - \dfrac{300}{600} = 0.5$이다.
고열원에서 공급받은 열량이 300kJ이므로 기관이 하는 일은 $W = \eta \times Q_H = 0.5 \times 300 = 150\ \mathrm{kJ}$이다.

압축비 $\varepsilon=5$에서 압축 후 압력은 $P_2 = P_1 \varepsilon^k = 206 \times 5^{1.3} \approx 1669\ \mathrm{kPa}$이고, 팽창 후 압력은 $P_4 = P_3/\varepsilon^k = 5400/5^{1.3} \approx 666\ \mathrm{kPa}$이다.
정적과정(2→3, 4→1)에서는 일이 없으므로 사이클의 순일은 두 단열과정의 일을 합한 $W = \dfrac{V_2(P_3-P_2) + V_1(P_1-P_4)}{k-1}$이고, 이를 행정체적 $V_1 - V_2 = (\varepsilon-1)V_2$로 나누면 평균유효압력은 $P_m = \dfrac{(P_3-P_2) + \varepsilon(P_1-P_4)}{(k-1)(\varepsilon-1)}$가 된다.
값을 대입하면 $P_m = \dfrac{(5400-1669) + 5(206-666)}{0.3 \times 4} = \dfrac{1431}{1.2} \approx 1190\ \mathrm{kPa}$이다.

개방계 정상유동 에너지식은 $q=(h_e-h_i)+\dfrac{1}{2}(V_e^2-V_i^2)+g(z_e-z_i)+w_s$ 이다. 문제에서 이상적인 단열 조건이므로 q = 0 이고, 축일에 대해 정리하면 $w_s=(h_i-h_e)+\dfrac{1}{2}(V_i^2-V_e^2)+g(z_i-z_e)$ 가 된다.
가역 단열(등엔트로피) 과정에서는 $dh=T\,ds+v\,dP=v\,dP$ 이므로 엔탈피 차를 압력 적분으로 바꿀 수 있다. 즉 $h_i-h_e=-\int_i^e v\,dP$ 이다.
이를 대입하면 $w_s=-\int_i^e v\,dP+\dfrac{1}{2}(V_i^2-V_e^2)+g(z_i-z_e)$ 이다.
이 유형의 함정은 ∫P dv 와 −∫v dP 의 구분이다. ∫P dv 는 피스톤처럼 경계가 움직이는 밀폐계의 팽창일이고, 유체가 드나드는 개방계의 축일은 −∫v dP 이다. 또한 운동·위치에너지 항은 축일을 내보내는 방향으로 부호를 맞추므로 '입구값 − 출구값' 순서로 들어간다.

랭킨사이클은 보일러(정압 가열), 터빈(단열 팽창), 응축기(정압 응축), 펌프(단열 압축)의 네 과정으로 구성된다.
펌프는 응축기에서 나온 포화액을 단열적으로 압축하여 보일러 압력까지 승압시키는 역할을 하며, 이 과정에서 소요되는 일은 터빈 일에 비해 상대적으로 매우 작다.

냉동사이클의 성적계수는 냉동효과(증발기에서 얻은 열량)를 압축기 소요일(압축 전후의 엔탈피차)로 나누어 구한다.
증발기에서 냉매가 얻은 열량은 출구와 입구 엔탈피의 차인 $1668 - 377 = 1291\ \mathrm{kJ/kg}$이고, 압축기에서 가해진 일은 응축기 입구와 증발기 출구 엔탈피의 차인 $1894 - 1668 = 226\ \mathrm{kJ/kg}$이다.
따라서 성능계수는 $\mathrm{COP} = \dfrac{1291}{226} \approx 5.71$이다.

디젤사이클의 열효율은 $\eta = 1 - \dfrac{1}{\varepsilon^{k-1}}\times\dfrac{\sigma^k - 1}{k(\sigma - 1)}$로 구한다. 여기서 $\varepsilon$은 압축비, $\sigma$는 단절비(체절비)이다.
압축비 17, 단절비 3, 비열비 1.4를 대입하면 $\varepsilon^{k-1} = 17^{0.4} \approx 3.11$, $\dfrac{\sigma^k-1}{k(\sigma-1)} = \dfrac{3^{1.4}-1}{1.4\times2} \approx 1.31$이 되어 $\eta \approx 1 - \dfrac{1.31}{3.11} \approx 0.58$, 즉 약 58%이다.

표준 증기압축식 냉동사이클에서 냉매는 저온저압의 증기 상태로 증발기를 나와 압축기에서 고온고압으로 압축된 후, 응축기에서 열을 방출하며 액화되고, 팽창밸브를 통과하며 감압되어 다시 증발기로 돌아간다.
이 순환 순서는 압축-응축-팽창-증발의 네 과정을 냉매 흐름 관점에서 나타낸 것으로, 냉동사이클의 기본 구성을 이룬다.

이상기체 상태방정식 $PV = mRT$에서 압력을 SI 단위로 환산하면 $150\ \mathrm{kPa} = 150000\ \mathrm{Pa}$이므로, 애드벌룬 내부 기체의 부피는 $V = \dfrac{mRT}{P} = \dfrac{100 \times 250 \times 300}{150000} = 50\ \mathrm{m^3}$이다.
애드벌룬을 완전한 구로 가정하면 $V = \dfrac{4}{3}\pi r^3$이므로 $r = \left(\dfrac{3V}{4\pi}\right)^{1/3} = \left(\dfrac{150}{4\pi}\right)^{1/3} \approx 2.29\ \mathrm{m}$이다.

이상기체의 폴리트로픽 변화는 $PV^{n} = \text{const}$로 나타나며, 지수 n에 따라 상태변화의 종류가 결정된다. n = 1인 경우 식이 $PV = \text{const}$가 되어 이상기체 상태방정식에서 온도가 일정하게 유지되는 등온 변화가 된다.
반면 n = 0이면 압력이 일정한 등압 변화, n = 비열비(k)이면 등엔트로피(단열) 변화, n = ∞이면 체적이 일정한 정적 변화에 해당한다.

단열 정상유동 혼합이므로 에너지보존에 따라 출구 엔탈피는 두 입구 흐름의 질량가중평균으로 구한다. 물과 증기의 질량비가 1:2이므로 $h_{mix} = \dfrac{1 \times 335 + 2 \times 2676}{3} = 1895.7\ \mathrm{kJ/kg}$이다.
이 값이 95℃ 포화액-증기 혼합물의 엔탈피이므로 건도는 $x = \dfrac{h_{mix} - h_f}{h_g - h_f} = \dfrac{1895.7 - 398}{2668 - 398} \approx 0.66$로 계산된다.

랭킨사이클에서 보일러(증기발생기) 내부의 급열 과정은 정압 과정으로 진행된다. 급수가 압축수에서 포화액, 포화증기를 거쳐 과열증기로 가열되는 동안 압력은 일정하게 유지된다.
이때 온도는 포화(습증기) 구간에서만 일정할 뿐 급열 구간 전체로 보면 상승하고, 엔트로피와 비체적도 계속 증가한다. 펌프의 압축과 터빈의 팽창은 각각 등엔트로피 과정이고 응축기의 방열도 정압으로 이루어지지만, 열을 공급받는 보일러 구간에서 일정하게 유지되는 상태량은 압력이다.

부르동관 압력계는 구부러진 관 내부에 압력이 가해지면 단면 형상이 펴지려는 탄성변형을 이용하는 방식으로, 구조가 견고하여 고압 측정에도 널리 사용된다.
반면 다이어프램식과 벨로스식은 얇은 막이나 주름관의 변위를 이용하므로 낮은 압력이나 미소한 차압 측정에 적합하고, 링밸런스식(환상천평식)도 저압의 통풍력이나 차압 측정용으로 쓰여 고압 측정에는 적합하지 않다.

피드백 제어는 목표값과 제어량을 비교하는 비교부(검출부)가 반드시 있어야 성립하는 폐루프 구조이며, 편차를 지속적으로 수정하므로 개루프 제어보다 정확도가 높고 보일러 급수제어와 같은 정밀 제어에 널리 쓰인다.
또한 피드백을 걸면 계의 특성 변화나 외란에 대한 감도가 낮아지고 다룰 수 있는 범위, 즉 대역폭은 오히려 넓어진다. 따라서 다른 제어계보다 제어 폭이 감소된다는 설명은 피드백 제어의 특징과 맞지 않는다.

U자관 압력계는 유리관 속의 액체(수은, 물, 기름 등) 기둥 높이차로 압력을 측정하는 액주식 계기로, 주로 통풍력이나 낮은 차압을 측정하는 데 사용되며 모세관 현상에 의한 오차가 있어 이에 대한 보정이 필요하다.
그러나 이러한 액주식 압력계로 측정 가능한 압력 범위는 액주 높이로 구현 가능한 수준의 저압에 한정되며, 1~1000 kPa에 이르는 비교적 높은 압력 측정에는 적합하지 않다는 점에서 이 설명은 옳지 않다.

유량계는 측정 원리에 따라 대응되는 형식이 정해져 있다. 유체가 흐르면서 회전체(터빈 로터)에 작용하는 힘으로 회전수를 검출하여 유량을 구하는 방식이 터빈 유량계이며, 이는 유체에 작용하는 힘을 이용한 원리에 해당한다.
이에 비해 유속변화로 인한 압력차를 이용하는 것은 오리피스·벤투리 같은 차압(조리개)식 유량계이고, 흐름에 의한 냉각효과를 이용하는 것은 열선식 유량계이며, 파동의 전파 시간차를 이용하는 것은 초음파 유량계이므로 나머지 조합들은 원리와 형식이 서로 맞지 않는다.

수은이나 알코올 온도계는 온도가 오르면 액체의 부피가 늘어나는 열팽창 현상을 이용하여, 가느다란 모세관 속 액주의 길이 변화로 온도를 지시하는 계측기이다.
비열, 압력, 점도의 변화를 검출 원리로 삼는 다른 계측기도 있지만, 액체봉입식 유리 온도계의 기본 원리는 액체의 열팽창이다.

SI 유도단위에서 에너지의 단위는 줄(J, joule)이며, cal(칼로리)은 SI 단위계에 속하지 않는 관용 단위이다. 따라서 에너지의 SI 유도단위 기호를 cal로 표기한 것은 옳지 않다.
압력의 Pa(파스칼), 일률의 W(와트), 자기선속의 Wb(웨버)는 모두 해당 물리량의 정식 SI 유도단위 기호이다.

세라믹식(지르코니아식) O2계는 고온에서 산소 이온을 선택적으로 투과시키는 지르코니아 소자의 양쪽 산소 분압차에 의해 발생하는 기전력(전위차)을 측정하여 산소 농도를 구하는 분석계이다.
자기식 O2계는 산소의 상자성(자화율) 특성을, 연소식 O2계는 촉매 연소열을, 밀도식 O2계는 기체의 밀도차를 이용하므로 기전력을 이용하는 방식과는 원리가 다르다.

편위식(디스플레이서식) 액면계는 액 속에 잠긴 플로트(디스플레이서)에 작용하는 부력이 잠긴 깊이, 즉 액위에 따라 달라지는 것을 이용하는 계기로, 아르키메데스의 부력 원리를 그대로 적용한 방식이다.
이에 비해 차압식은 액주가 만드는 압력차를 이용하고, 퍼지식과 기포식은 액 중에 넣은 관으로 공기나 질소를 일정량 불어넣을 때 걸리는 배압을 측정하는 방식이므로 부력 원리와는 구별된다.

국제단위계(SI)는 길이, 질량, 시간, 전류, 온도, 물질량, 광도의 일곱 가지 기본단위로 구성되며, 온도(켈빈, K)는 이 중 하나의 기본단위이다.
속도나 압력처럼 기본단위들의 조합으로 표현되는 유도단위와 달리, 온도는 다른 물리량으로부터 유도되지 않고 그 자체로 정의되는 기본단위에 해당한다.

가스 열량 측정에서는 시료가스 자체의 상태량인 온도와 압력을 측정 항목으로 확인하며, 측정 장치가 설치된 실내의 온도 역시 열량계 보정에 필요한 항목으로 다루어진다.
그러나 실내습도는 가스열량 측정 항목에 포함되지 않는 항목으로, 열량 측정 계산에 직접 관여하지 않는다.

방사온도계는 물체가 방사하는 에너지를 렌즈를 통해 수열판(검출부)으로 모아 온도를 구하므로, 측정하려는 물체가 검출부의 시야각을 완전히 채워야 정확한 측정이 가능하다.
이 조건은 물체측의 거리-직경비(L/D)가 렌즈측의 거리-직경비(ℓ/d)보다 작아 물체가 시야각보다 크게 보임으로써 시야를 가득 채우는 형태로 표현되며, 그렇지 않으면 배경의 영향을 받아 측정오차가 커진다.

서미스터는 반도체 소자를 온도가 변할 대상에 직접 접촉시켜 저항값 변화를 측정하는 접촉식 온도계이다.
이에 비해 광고온계, 색온도계, 광전관식 온도계는 모두 물체에서 방사되는 빛이나 에너지를 렌즈·수광소자로 받아들여 온도를 구하는 비접촉식 계측기이므로, 접촉이 필요 없는 방식이 아닌 것은 서미스터이다.

1차 지연요소의 응답은 시정수 T가 클수록 목표값에 도달하는 데 걸리는 시간이 길어지는 특성을 가진다. 시정수는 출력이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간으로 정의되므로, T가 크다는 것은 그만큼 응답이 완만하게 진행됨을 의미한다.
따라서 시정수가 커질수록 계의 응답속도는 빨라지는 것이 아니라 느려진다.

가스를 채취할 때는 성분의 비중을 고려해 대표성 있는 위치에서 채취하고, 채취 배관은 시료 가스와 화학반응을 일으키지 않는 재질을 사용하며, 온도·압력 변화로 인한 오차가 생기지 않도록 관리해야 한다.
그러나 가스 채취구는 외부 공기가 자유롭게 드나들도록 개방하는 것이 아니라 오히려 외기 유입을 차단하여 시료가 희석·오염되지 않도록 밀폐된 상태로 채취해야 하므로, 외부 공기가 잘 통하도록 해야 한다는 설명은 옳지 않다.

원관의 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}D^{2} = \dfrac{\pi}{4}(0.08\,\mathrm{m})^{2} \approx 5.027\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$이고, 체적유량은 $Q = AV \approx 5.027\times10^{-3} \times 4 \approx 0.0201\ \mathrm{m^3/s}$이다.
기름의 밀도는 비중 0.9로부터 $\rho = 900\ \mathrm{kg/m^3}$이므로, 질량유량은 $\dot{m} = \rho Q \approx 900 \times 0.0201 \approx 18\ \mathrm{kg/s}$로 계산된다.

염화리튬은 흡습성이 강한 조해성 물질로, 주변 공기의 수증기압과 평형을 이룰 때 나타나는 평형온도가 습도에 따라 달라지는 성질을 가진다. 이 온도를 저항온도계로 검출하여 노점, 즉 습도를 구하는 것이 듀셀 노점계이다.
아스만 습도계는 일정 속도로 통풍시킨 건구와 습구의 온도차를 이용하고, 광전관식 노점계는 냉각면에 이슬이 맺히는 순간을 광전소자로 포착하며, 전기저항식 습도계는 흡습막의 전기저항 변화 자체를 읽는 방식이므로 평형온도를 온도계로 측정하는 듀셀 노점계와는 원리가 다르다.

보일러 자동제어의 인터록은 이상 상태가 발생했을 때 연료 공급을 강제로 차단하여 사고를 방지하는 안전장치로, 압력초과 인터록, 저수위 인터록, 저연소 인터록, 불착화 인터록, 프리퍼지 인터록이 대표적으로 갖추어진다.
온도가 높다는 사실 자체를 감지해 차단하는 고온도 인터록은 보일러 인터록의 표준적인 종류로 다루어지지 않는다.

동점도의 차원은 $L^{2}T^{-1}$, 압력의 차원은 힘을 면적으로 나눈 $ML^{-1}T^{-2}$, 가속도의 차원은 $LT^{-2}$로 모두 옳게 표시되어 있다.
그러나 일(work)은 힘과 거리의 곱이므로 차원은 힘의 차원인 $MLT^{-2}$가 아니라 $ML^{2}T^{-2}$가 되어야 하며, 제시된 식은 힘의 차원과 혼동한 것으로 옳지 않다.

델타 유량계는 유체가 흐르는 관 속에 삼각기둥 형태의 방해물(발생체)을 설치해 그 뒤로 규칙적으로 발생하는 카르만 와류의 주파수를 검출하여 유속(유량)을 구하는 와류식 유량계이다.
오벌 유량계와 로터리 피스톤 유량계는 일정 체적의 공간에 유체를 채워 보내는 용적식이고, 로터미터는 부자의 위치로 유량을 읽는 면적식 유량계이므로 와류를 이용하는 방식과는 다르다.

액주식 압력계로 정밀 측정을 할 때는 액체 밀도가 온도에 따라 달라지는 점을 반영하는 온도 보정, 측정 지점의 중력가속도 차이를 반영하는 중력 보정, 가는 관에서 액면이 휘어 보이는 모세관 현상에 대한 보정이 필요하다.
액주의 높이 자체는 압력을 구하기 위해 측정하는 대상값이므로 별도의 '높이 보정'이라는 항목은 존재하지 않는다.

체크밸브는 밸브 디스크의 자중과 유체가 밸브 양면에 작용하는 압력차에 의해 자동으로 열리고 닫히는 구조로, 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하여 역류를 방지하는 밸브이다.
슬루스밸브와 버터플라이밸브는 개폐 조작을 통해 유로를 열고 닫는 유량 조절·차단용 밸브이고, 회전밸브 역시 역류 방지를 주목적으로 하는 밸브가 아니므로 체크밸브와는 기능이 다르다.

주철관은 용융된 쇳물을 거푸집에 넣어 만드는 관으로, 제조법에는 수직법과 원심력법 등이 있으며 수도용·배수용·가스용 배관으로 널리 쓰인다. 또한 주철은 인장강도에 따라 보통주철과 고급주철로 구분한다.
다만 주철은 탄소 함량이 높아 강관에 비해 인성이 떨어지고 취성이 크므로 나사이음이나 용접이음에는 적합하지 않고 소켓이음·플랜지이음·기계식이음 등을 주로 사용한다. 따라서 인성이 풍부하여 나사이음과 용접이음에 적합하다는 설명은 옳지 않다.

에너지이용 합리화법령은 에너지다소비사업자에 대한 에너지관리지도 결과 10% 이상의 에너지효율 개선이 기대되고, 그 효율 개선을 위한 투자의 경제성이 있다고 인정되는 경우에 에너지관리 개선명령을 할 수 있도록 규정하고 있다.
단순히 목표원단위보다 에너지를 많이 사용했다거나 전년도보다 사용실적이 늘었다는 사실만으로는 개선명령의 요건이 되지 않으며, 에너지사용계획 승인은 개선명령과는 별개의 절차에 해당한다.

용융염류 가열로는 염류를 녹인 용융염 속에 재료를 담가 가열하는 방식으로, 공기와의 접촉이 차단되어 담금질 대상 표면의 산화나 탈탄을 억제할 수 있어 정밀도가 요구되는 공구류의 담금질에 적합하다.
직접·간접저항 가열로나 아크 가열로는 대기 중에서 통전 발열이나 아크로 가열하는 방식이어서 표면 산화·탈탄을 막는 데는 상대적으로 불리하다.

에너지이용 합리화법령상 용접검사 면제 대상에는 용접이음이 없는 강관을 동체로 한 헤더, 최고사용압력 0.35 MPa 이하이면서 동체 안지름이 600 mm 이하인 전열교환식 압력용기, 전열면적 18㎡ 이하이고 최고사용압력 0.35 MPa 이하인 온수보일러 등이 포함된다.
강철제 증기보일러는 전열면적 5㎡ 이하이면서 최고사용압력도 0.35 MPa 이하인 소형에 한하여 면제되므로, 전열면적 30㎡ 규모의 유류용 강철제 증기보일러는 면제 대상 범위에 해당하지 않는다.

마그네시아질(염기성) 내화물의 주성분인 산화마그네슘(MgO)은 수증기와 접촉하면 수산화물로 수화되면서 부피가 팽창해 조직이 약화되고, 균열이 생겨 노벽이 붕괴된다. 이 현상을 슬래킹(소화) 현상이라 한다.
더스팅은 내화물 조직이 미세한 분말 상태로 부스러져 떨어지는 현상, 침식은 슬래그나 용융물과의 화학적 반응으로 노벽이 깎여 나가는 현상, 스폴링은 급격한 온도변화나 응력에 의한 박리·박락 현상이므로 수증기에 의한 마그네시아질 내화물의 붕괴와는 구별된다.

에너지이용 합리화법령은 에너지다소비사업자의 신고를 받은 시·도지사가 그 내용을 매년 2월 말일까지 산업통상자원부장관에게 보고하도록 정하고 있으므로 이 설명이 옳다.
신고 자체는 매년 1월 31일까지 사업장이 소재하는 지역을 관할하는 시·도지사에게 하여야 하므로 12월 31일이라는 기한은 맞지 않고, 제품·부가가치 단위당 에너지이용효율 향상목표나 온실가스배출 감소목표와 이행방법은 자발적 협약에 담기는 내용이지 다소비사업자 신고사항이 아니다. 또한 에너지다소비사업자는 연료·열 및 전력의 연간 사용량 합계가 2천 티오이 이상인 자를 말하므로, 전력 사용량 기준을 따로 덧붙인 설명도 옳지 않다.

셔틀요는 대차(셔틀)에 제품을 실어 가마 안팎으로 이동시키는 구조로, 가마 1개당 2대 이상의 대차를 운용하여 한쪽에서 소성하는 동안 다른 대차에는 제품을 싣고 내리는 작업을 할 수 있어 조업이 비교적 간편하고 유연하다는 것이 특징이다.
대차 자체가 열을 많이 흡수해 가마 본체의 보유열보다 대차의 보유열로 인한 손실이 커지고, 급랭에 의한 파손이 생기지 않을 정도의 온도에서 제품을 꺼내야 하는 제약은 있으나, 이러한 특성이 조업 자체를 어렵게 만드는 것은 아니므로 작업이 불편해 조업하기 어렵다는 설명은 셔틀요의 특징과 맞지 않는다.

세 겹의 평면벽을 통한 정상 전도 열손실은 각 층의 열저항을 직렬로 합산하여 구한다. 단위면적당 열저항은 $R = \dfrac{0.230}{1.2} + \dfrac{0.114}{0.12} + \dfrac{0.230}{0.6} \approx 0.192 + 0.950 + 0.383 \approx 1.525\ \mathrm{m^2\cdot K/W}$이다.
내외벽면 온도차는 $\Delta t = 1200 - 120 = 1080\ \mathrm{K}$이므로, 노벽 1㎡당 열손실은 $q = \dfrac{\Delta t}{R} = \dfrac{1080}{1.525} \approx 708.2\ \mathrm{W}$로 계산된다.

에너지이용 합리화법령상 에너지 저장의무를 부과할 수 있는 대상자에는 전기사업법에 따른 전기사업자, 도시가스사업법에 따른 도시가스사업자, 석탄산업법에 따른 석탄가공업자, 집단에너지사업법에 따른 집단에너지사업자, 그리고 연간 2만 석유환산톤 이상의 에너지를 사용하는 자가 규정되어 있다.
액화가스사업법에 따른 액화가스 사업자는 이 저장의무 부과 대상자 목록에 포함되어 있지 않다.

보온재는 재질에 따라 견딜 수 있는 최고사용온도가 크게 달라지는데, 유리면이나 펄라이트 보온재와 같은 무기질 보온재는 비교적 높은 온도까지 사용할 수 있고, 페놀 폼도 유기질 보온재 중에서는 상대적으로 높은 온도에 견딘다.
반면 폴리에틸렌 폼은 합성수지 발포 보온재로 내열성이 낮아 최고사용온도가 다른 보온재들보다 훨씬 낮으므로, 제시된 보온재 중 최고사용온도가 가장 낮은 것은 폴리에틸렌 폼이다.

요로 내부를 균일하게 가열하기 위해서는 노내 가스를 순환시켜 연소가스량을 늘리거나 화염을 길게 하는 장염 연소, 여러 단계로 나누어 태우는 축차연소를 활용하고, 벽체에서 나오는 방사열도 적절히 이용하여 온도 분포를 고르게 만드는 방법이 쓰인다.
반면 가열시간을 짧게 줄이는 것은 열이 피가열물 내부와 노 안에 고르게 퍼질 시간을 부족하게 만들어 오히려 온도 불균일을 심화시키므로, 균일 가열을 위한 방법으로는 적절하지 않다.

에너지이용 합리화법령은 세제지원(세액공제 등) 대상이 되는 에너지절약형 시설투자를 노후 보일러 등 에너지다소비 설비의 대체, 산업용 요로 설비의 대체, 열병합발전사업을 위한 시설 및 기기류의 설치, 집단에너지공급시설, 신·재생에너지 관련 시설 등으로 구체적으로 열거하고 있다.
반면 '5% 이상의 에너지절약 효과가 있다고 인정되는 설비'처럼 절약률만으로 정한 포괄적·추상적 기준은 법령이 열거한 시설투자 항목이 아니므로 세제지원 대상으로 명시되어 있지 않다.

기본계획에는 에너지이용효율의 증대, 에너지절약형 경제구조로의 전환에 관한 사항이 포함되어야 하며, 산업통상자원부장관은 기본계획 수립을 위해 필요한 경우 관계 행정기관의 장에게 자료 제출을 요청할 수 있다.
그러나 기본계획을 수립하는 주체는 산업통상자원부장관이며, 장관이 관계 행정기관의 장과 협의한 후 에너지법에 따른 에너지위원회의 심의를 거쳐 수립한다. 시·도지사가 기본계획을 수립하고 산업통상자원부장관의 심의를 거친다는 절차는 법령에 규정되어 있지 않다.

에너지이용 합리화법상 에너지 수요관리 사업을 수행하는 수요관리 전문기관은 한국에너지공단이다.
한국가스안전공사는 가스 안전관리, 한국전력공사는 전력 공급, 전기안전공사는 전기설비 안전관리를 담당하는 기관으로 수요관리 전문기관과는 성격이 다르다.

공공사업주관자가 제출하는 조치 이행계획에는 이행 주체, 이행 방법, 이행 시기, 즉 누가·어떻게·언제 조치를 이행할 것인지에 관한 사항이 반드시 포함되어야 한다.
이행에 소요되는 예산 규모 자체는 이행계획에 반드시 포함해야 하는 법정 항목으로 규정되어 있지 않다.

보온재는 열전도율이 작을수록 단열 성능이 우수한 재료이므로, 열전도율이 클수록 좋은 보온재라는 설명은 사실과 반대이다.
보온재 내부에 수분이 포함되면 물의 열전도율이 공기보다 훨씬 크기 때문에 전체 열전도율이 커진다. 따라서 재료의 수분이 적을수록 열전도율은 작아져 보온 성능이 좋아진다.
한편 열전도율은 재료의 온도가 올라가면 함께 커지므로 온도와 관계없이 일정하다는 설명은 옳지 않고, 밀도(겉보기 비중)가 작을수록 재료 내부에 공기를 머금은 기공이 많아져 열전도율은 오히려 작아지므로 밀도가 작을수록 열전도율이 커진다는 설명도 사실과 반대이다.

에너지이용 합리화법령상 에너지사용계획을 수립하여야 하는 사업에는 대규모 에너지 소비가 예상되는 관광단지개발사업, 항만건설사업, 철도건설사업을 비롯해 도시개발사업, 산업단지개발사업, 에너지개발사업, 공항건설사업 등이 열거되어 있다.
고속도로건설사업은 이 수립대상 사업 목록에 포함되어 있지 않다.

규석질 벽돌은 대표적인 산성 내화물이며, 샤모트질·납석질 벽돌도 알루미나-실리카계의 산성 내지 반산성 계열이어서 규석질 노벽과 화학적으로 잘 어울린다.
반면 마그네시아질 벽돌은 염기성 내화물이므로, 산성인 규석질 벽돌로 쌓은 가마 안에서 소성하면 산성 성분과 염기성 성분이 서로 반응하여 노벽을 침식·손상시키기 때문에 적절하지 않다.

에너지법령에 따라 산업통상자원부장관은 에너지 수급 및 이용에 관한 통계를 확보하기 위해 3년마다 에너지 총조사를 실시하도록 규정하고 있으며, 필요한 경우 그 사이에 간이조사를 실시할 수 있다.

보일러 전열면에 스케일이나 슬러지가 부착되면 열전달이 방해되어 국부적으로 전열면이 과열되고, 코크·밸브 등 좁은 구멍을 막히게 하며, 전열 성능 자체를 떨어뜨린다.
이때 열이 물 쪽으로 제대로 전달되지 못한 만큼 연소가스에 실려 그대로 빠져나가므로 배기가스 온도는 오히려 상승한다. 따라서 '배기가스 온도가 떨어진다'는 설명은 스케일·슬러지 생성 시 실제로 나타나는 현상과 반대된다.

공기예열기를 설치하면 연소용 공기를 미리 데워 공급하므로 연소가 안정되고 필요한 과잉공기량을 줄일 수 있어 보일러 효율이 향상된다. 따라서 과잉공기가 많아진다는 설명은 실제 효과와 반대된다.
다만 배기가스가 공기예열기에서 열을 빼앗겨 온도가 낮아지면 저온부식의 우려가 생기고, 연소온도 상승에 따라 질소산화물에 의한 대기오염 우려가 커지는 것은 공기예열기 사용 시 실제로 나타나는 특징이다.

ppm은 전체 질량에 대한 불순물 질량의 백만분율이다. 보일러수 1500kg은 1,500,000g이고 불순물은 30g이다.
$\dfrac{30}{1{,}500{,}000}\times 10^{6} = 20\,\mathrm{ppm}$이므로 불순물 농도는 20ppm이다.

저온부식은 배기가스 중 황산화물 등이 노점(이슬점) 이하로 냉각되면서 응축되어 발생하므로, 이를 방지하려면 첨가제를 사용해 배기가스의 노점을 낮추는 것이 올바른 대책이다.
노점을 오히려 상승시키면 더 높은 온도에서도 응축이 일어나 저온부식을 촉진하게 되므로, 노점을 상승시킨다는 설명은 방지대책과 반대되는 조치이다. 황분이 적은 연료 사용, 저공기비 연소, 내식성 재료 사용은 모두 실제 오손·부식 방지에 효과적인 대책이다.

노통보일러에서 가셋트스테이 부착부 하단과 노통 상부 사이의 완충폭(브레이징 스페이스)은 노통의 열팽창을 흡수하기 위한 것으로, 보일러 구조 기준에서 경판 두께에 따라 최솟값이 정해져 있다.
경판 두께 13mm 이하는 230mm, 15mm 이하는 260mm, 17mm 이하는 280mm, 19mm 이하는 300mm, 19mm를 초과하면 320mm 이상으로 규정한다.
문제의 경판 두께는 20mm로 19mm를 초과하므로 완충폭은 최소 320mm 이상이어야 한다.

블로우 다운(분출)은 보일러수 내에 농축된 불순물이나 슬러지를 제거하기 위해 운전 중 정기적으로 소량씩 실시하는 것이 원칙이며, 조업을 정지할 때마다 몰아서 시행하는 방식은 농축된 수질을 제때 관리하지 못해 스케일 축적을 부른다.
정격부하 운전을 계획하고, 여러 부하조건에서 열정산을 행하여 그 결과로 연소를 관리하며, 전열면의 오손·스케일을 제거하는 것은 모두 보일러 효율 향상을 위한 올바른 운전 방법이다.

제시된 특징은 다량의 드레인을 연속 배출, 증기 누출이 거의 없음, 가동 시 공기빼기가 불필요, 수격작용에 다소 약함이다. 이는 기계식 트랩 중 플로트식(부자식) 트랩의 특징을 그대로 나열한 것이다.
플로트식은 응축수 수위가 올라가면 부자(float)가 떠오르며 밸브를 열어 응축수만 연속적으로 배출한다. 배출구가 항상 물에 잠겨 수봉(水封) 상태를 유지하므로 증기가 새지 않고, 부하 변동에도 즉시 대응해 대용량 처리에 적합하다. 또한 몸체에 자동 에어벤트가 함께 내장되어 기동 시 공기가 저절로 빠지므로 별도의 공기빼기 조작이 필요 없다.
다만 부자가 얇은 금속 구(球)여서 수격작용(워터해머)이나 동결에 약해 한 번 찌그러지면 부력을 잃고 기능이 정지한다는 약점이 있다.
같은 기계식이라도 버킷형은 응축수를 모았다가 간헐적으로 내보내고 기동 시 공기빼기가 필요하며, 바이메탈식은 온도차로, 디스크식은 재증발 증기의 열역학적 작용으로 작동해 응축수를 어느 정도 냉각시킨 뒤 배출한다는 점에서 구분된다.

물의 비중이 1이므로 유량은 $Q = 4\,\mathrm{t/h} = 4\,\mathrm{m^3/h} = \dfrac{4}{3600}\,\mathrm{m^3/s} \approx 1.11\times10^{-3}\,\mathrm{m^3/s}$이고, 파이프 단면적은 $A = \dfrac{\pi D^2}{4} = \dfrac{\pi \times (0.05\,\mathrm{m})^2}{4} \approx 1.96\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$이다.
따라서 유속은 $v = \dfrac{Q}{A} \approx \dfrac{1.11\times10^{-3}}{1.96\times10^{-3}} \approx 0.56\,\mathrm{m/s}$가 된다.

용접이음은 모재를 직접 융합시키는 방식이므로 기밀성과 수밀성이 우수하며, 리벳이음과 달리 두께에 큰 제한이 없고 이음효율도 높으며 타격에 의한 폭음도 생기지 않는다.
따라서 '기밀성이나 수밀성이 낮다'는 설명은 용접이음의 실제 특성과 반대되므로 틀린 내용이다.

파이프 최소두께는 $t = \dfrac{PD}{2\sigma_a \eta} + C$(P: 최고사용압력, D: 내경, σₐ: 허용응력, η: 이음효율, C: 부식여유)로 구한다. 안전계수가 1이므로 허용응력은 인장강도와 같은 80MPa이다.
$t = \dfrac{4000\,\mathrm{kPa}\times 150\,\mathrm{mm}}{2\times 80{,}000\,\mathrm{kPa}\times 1} + 1\,\mathrm{mm} = \dfrac{600{,}000}{160{,}000} + 1 = 3.75+1 = 4.75\,\mathrm{mm}$가 된다.

점식(pitting)부식은 금속 표면에서 국부적으로 산소 농도의 차이가 생겨 산소 농도가 낮은 부위가 양극이 되면서 전기화학적으로 진행되는 국부 부식이다.
유황성분 연소에 의한 부식, 바나듐에 의한 고온부식, 암모니아에 의한 부식은 각각 별개의 부식 기전으로 점식부식과는 원인이 다르다.

보일러 스케일의 주성분은 급수 중에 녹아 있던 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘 등 경도 성분이 가열에 의해 석출·고착된 것이다.
과산화수소는 산화제로 쓰이는 화합물일 뿐, 급수 중 경도 성분처럼 가열에 의해 석출되어 전열면에 고착되는 광물성 물질이 아니므로 스케일의 주성분이 될 수 없다.

줄-톰슨계수 μ는 교축과정에서의 압력 변화에 대한 온도 변화율로, 그 부호는 유체의 온도(역전온도 기준)에 따라 양(+) 또는 음(-)으로 바뀐다.
역전온도보다 낮은 영역에서는 μ가 양(+)이 되어 압력이 낮아지는 교축과정 동안 온도가 내려가고, 역전온도보다 높은 영역에서는 μ가 음(-)이 되어 오히려 온도가 올라간다. 따라서 μ의 부호를 결정하는 것은 열량이 아니라 유체의 온도 조건이며, μ가 음일 때 온도가 내려간다거나 μ가 양일 때 온도가 일정하게 유지된다는 설명도 옳지 않다.

급수나 보일러수 중의 용존산소, 용존 탄산가스, pH는 각각 산소부식, 탄산부식, 산·알칼리에 의한 부식을 일으키는 대표적 인자이다.
실리카(규산 성분)는 주로 스케일 생성의 원인이 되는 성분으로, 직접적인 금속 부식 인자로 보기는 어렵다.

만수보존법은 보일러 내부를 물로 가득 채워 밀폐하는 2~3개월의 단기보존 방식으로, 물이 차 있으므로 겨울철에는 동결에 특히 주의해야 한다.
부식을 방지하기 위해 보존 중 보일러수에는 알칼리제를 넣어 알칼리성(pH 11 정도)으로 유지해야 하며, pH6과 같은 중성~산성 영역으로 유지하면 오히려 부식이 촉진되므로 틀린 설명이다.

테르밋 용접에서 사용하는 테르밋제는 알루미늄 분말과 산화철 분말을 적당한 비율로 혼합한 것이다.
점화하면 알루미늄이 산화철을 환원시키는 강한 발열반응이 일어나고, 이때 얻어지는 용융 금속과 반응열을 이용해 모재를 접합하는 용접법이다.

원통형 노통이 2개 설치된 노통보일러는 랭커셔(Lancashire) 보일러이며, 노통이 1개인 것은 코르니시 보일러로 구분된다.
라몬트·바브콕·다우삼 보일러는 각각 강제순환식 수관보일러, 수관보일러, 특수 열매체 보일러에 해당하여 노통 개수에 따른 명칭과는 관계가 없다.

흑체의 단위 표면적당 복사에너지는 스테판-볼츠만 법칙에 따라 절대온도의 4제곱에 비례한다.
$E = \sigma T^{4}$(σ: 스테판-볼츠만 상수)로 표현된다.

내압을 받는 원통 동체에는 원주방향 응력(후프응력)과 축방향(길이방향) 응력이 동시에 생기며, 원주방향 응력이 축방향의 2배로 크기 때문에 두께 설계는 원주방향을 기준으로 한다.
안지름 D, 길이 L인 동체를 축을 지나는 평면으로 절단해 힘의 평형을 세우면, 내압이 투영면적에 작용하는 힘 $P\cdot D\cdot L$ 을 양쪽 벽 두 곳의 단면 $2\cdot t\cdot L$ 이 지탱하므로 $PDL = 2\sigma t L$ 이다.
정리하면 $\sigma=\dfrac{PD}{2t}$ 이고, 두께에 대해 풀면 $t=\dfrac{PD}{2\sigma}$ 가 된다. 즉 동체 두께는 최고사용압력과 안지름에 비례하고 허용인장응력에 반비례한다.
축방향 응력을 기준으로 세우면 $t=\dfrac{PD}{4\sigma}$ 가 나오지만 이는 응력이 작은 쪽이라 설계 기준이 되지 못하고, 그래서 분모의 2가 정답을 가르는 지점이다. 실제 규격식에서는 여기에 용접이음효율과 부식여유를 추가로 반영한다.

「에너지이용 합리화법 시행규칙」의 보일러 구분에서 소용량 주철제보일러는 "주철제보일러 중 전열면적이 5㎡ 이하이고 최고사용압력이 0.1MPa 이하인 것"으로 정의된다. 따라서 (가)에는 5, (나)에는 0.1이 들어간다.
같은 규정에서 강철제보일러의 소용량 기준은 전열면적 5㎡ 이하이면서 최고사용압력 0.35MPa 이하로, 주철제 쪽의 압력 기준이 훨씬 낮다. 주철은 인장과 열충격에 약해 저압 난방용으로만 쓰이기 때문이다.
정리하면 전열면적 기준(5㎡)은 강철제·주철제가 같고 압력 기준만 0.1MPa과 0.35MPa로 갈린다. 소용량으로 분류되면 검사 항목이 간소화되므로 이 경계값은 검사 대상 판정에서 자주 묻는다.