[에너지관리기능사 필기] 12년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

노통연관식은 노통과 연관을 함께 갖춘 원통형 보일러의 한 형식으로, 수관식이 아니라 원통형 보일러로 분류된다.
자연순환식·강제순환식·관류식은 모두 물이 세관(수관) 내부를 흐르는 수관식 보일러의 하위 형식이다.

0℃ 물을 기준으로 100℃ 포화수의 현열(액체 엔탈피)은 약 $100\ \mathrm{kcal/kg}$이고, 100℃에서의 증발잠열은 약 $539\ \mathrm{kcal/kg}$이다.
두 값을 더하면 100℃ 건포화증기의 엔탈피는 $100+539=639\ \mathrm{kcal/kg}$이 된다.

롱레트랙터블형 슈트블로워는 분사관을 노 내부 깊숙이 삽입해 선단의 노즐로 그을음을 제거한 뒤 다시 빼내는 방식으로, 고온의 전열면(과열기 등)처럼 블로워 몸체가 열에 상시 노출되면 안 되는 부위에 사용한다.

공기비(공기 과잉계수)를 크게 하면 실제로 필요한 양보다 많은 공기가 공급되어, 연소에 쓰이지 않고 남는 산소(O₂)의 농도가 공기비 증가에 맞춰 함께 증가한다.
반대로 CO₂ 농도는 공기비가 커질수록 희석되어 감소하고, 불완전연소로 생기는 CO 농도는 공기비 증가로 오히려 줄어드는 경향을 보인다.

방폭문은 노 내에서 미연소가스가 축적되어 폭발이 일어났을 때 그 압력을 노 밖으로 신속히 배출시켜 보일러 본체와 노벽의 파손을 막는 안전장치이다.

인화점은 가연성 액체 표면에서 발생한 증기가 외부의 불씨(점화원)에 의해 불이 붙는 최저 온도를 말한다.
외부 점화원 없이 스스로 발화하는 최저 온도는 발화점, 연소가 가능한 혼합가스의 농도 범위는 연소범위(폭발범위)로 인화점과는 구분되는 개념이다.

아담슨형은 파형(물결형) 노통이 아니라, 평노통(플레인 노통)에 신축 여유를 주기 위해 이음부를 접어 만든 보강 조인트 방식이다.
모리슨형, 파브스형, 브라운형은 노통 표면 자체를 물결 모양으로 성형한 파형 노통의 대표적인 종류이다.

주철제 보일러는 재질 특성상 고압·대용량에는 적합하지 않고, 저압의 중소형 난방용으로 주로 사용된다.
내열성·내식성이 우수하고, 급냉·급열 시 부동팽창으로 균열이 발생하기 쉬우며, 여러 개의 섹션(쪽수)을 증감해 용량을 조절할 수 있다는 점은 주철제 보일러의 실제 특징과 일치한다.

워싱턴펌프는 증기의 압력 에너지로 피스톤을 직접 왕복시켜 급수를 밀어 넣는 왕복식 증기펌프로, 별도의 전동기 없이 작동하는 비동력 펌프이다.
기어펌프·볼류트펌프·디퓨져펌프는 모두 전동기 등 별도의 동력으로 회전체를 구동하는 동력 펌프에 해당한다.

보일러 효율은 증기 발생에 실제로 이용된 열량과 공급한 연료가 완전연소했을 때 낼 수 있는 열량의 비로 정의된다.

연소실 용적이 크면 연료가 연소실 내에 머무는 시간이 길어져 완전연소에 유리해지므로, 오히려 매연 발생을 줄이는 방향으로 작용한다.
공기량 부족, 연료와 연소장치의 부적합, 연소실 온도가 낮은 경우는 모두 불완전연소를 일으켜 매연 발생의 원인이 된다.

절탄기는 배기가스의 여열로 급수를 예열해 급수와 보일러수의 온도차를 줄여 보일러 동체에 걸리는 열응력을 완화하는 장치이다.
절탄기의 설치 방식은 혼합식·분배식이 아니라 부속식·집중식으로 구분되고, 급수예열온도는 스케일 생성과 증발을 막기 위해 포화온도 이하로 유지하며, 배기가스 여열을 회수함으로써 연료 절감과 함께 증발량·열효율은 오히려 증가한다.

저위발열량에 연소효율을 곱하면 실제 발열량을 구할 수 있다.
실제 발열량 = 저위발열량 × 효율 = $6940 \times 0.92 = 6384.8\ \mathrm{kcal/kg}$
따라서 이 연료의 단위량당 실제 발열량은 약 6385kcal/kg이다.

보일러마력은 매시 상당증발량을 상수 15.65로 나누어 구한다.
보일러 1마력은 표준대기압에서 100℃의 물을 시간당 15.65kg의 같은 온도 증기로 증발시키는 능력을 기준으로 정의된다.
즉 $\text{보일러마력} = \dfrac{\text{매시 상당증발량}}{15.65}$로 계산한다.

열전대 온도계는 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시켜 열기전력을 이용하는 접촉식 온도계이다.
광전관식 온도계는 물체가 방사하는 빛을 광전소자로 검출하는 비접촉식이다.
방사 온도계는 물체의 방사에너지를 이용해 온도를 측정하는 비접촉식이다.
광고온도계는 필라멘트의 밝기와 대상 물체의 밝기를 비교하는 비접촉식이다.

배기가스 온도가 높을수록 연도 내 가스의 밀도가 낮아져 통풍력이 커지므로 배기가 잘 된다.
연도의 단면적이 작으면 유동저항이 커져 배기에 불리하다.
연도에 급한 굴곡이 있으면 저항이 늘어 배기가 나빠진다.
연도에 공기가 많이 침입하면 배기가스 온도가 낮아지고 통풍력이 저하된다.

보일러 판넬(외피) 내부 온도는 일반적으로 60℃를 넘지 않도록 관리하는 것이 좋다.
판넬 내부 온도가 지나치게 높으면 보온 성능 저하나 열손실 증가, 외피 변형의 원인이 될 수 있어 이 수준 이하로 유지하는 것이 일반적인 기준이다.

수관식 보일러에서 증기 중에 섞인 수분을 제거해 건조 증기를 얻기 위해 설치하는 장치는 기수 분리기이다.
급수내관은 급수를 동 내부로 고르게 분산 공급하는 장치이다.
수위 경보기는 이상 수위를 감지해 경보를 울리는 장치이다.
과열 저감기는 과열증기의 온도를 낮추는 장치이다.

온수보일러의 수위계(압력계) 최고 눈금은 보일러 최고사용압력의 1배 이상 3배 이하가 되도록 한다.
최고 눈금이 사용압력에 비해 지나치게 낮으면 이상 승압을 읽을 수 없고, 지나치게 높으면 눈금 간격이 좁아져 정상 운전 범위를 정확히 판독하기 어렵기 때문이다.

1차 공기는 연료를 무화시키고 연소 초기 산화반응을 일으키는 데 필요한 공기를 말한다.
연료의 예열이나 후열에 필요한 공기는 1차 공기의 정의와 무관하다.
연소 도중 부족한 공기를 추가로 공급해 완전연소를 돕는 공기는 2차 공기에 해당한다.

그림의 기호는 체크 밸브다.
관 양쪽에 밸브 몸통을 나타내는 세로선이 있고 그 사이를 비스듬한 판(디스크)이 가로지르는 모양인데, 이는 위쪽에 경첩으로 매달린 판이 흐름에 밀려 열리고 역류하면 닫히는 스윙식 체크 밸브의 구조를 그린 것이다. 그래서 유체를 한 방향으로만 흐르게 한다.
게이트 밸브는 마주 본 두 삼각형(나비 모양)에 밸브대와 핸들이 붙은 기호로 그린다.
볼 밸브는 밸브 몸통 안에 원(볼)을 넣은 기호를 쓴다.
안전 밸브는 스프링이나 추를 나타내는 표시가 밸브 위쪽에 덧붙는다.

시험수압은 규정된 압력의 6%를 초과하지 않도록 적절한 제어를 마련하여야 하므로, 8% 이상을 기준으로 든 설명은 틀리다.
나머지 설명은 옳다. 최고사용압력이 $15\ \mathrm{kgf/cm^2}$를 초과하는 보일러의 수압시험은 최고사용압력의 1.5배 압력으로 하고, 운전 중에는 비눗물이나 가스누설검사기로 배관 접속부·밸브류의 누설 유무를 확인하며, 화재·천재지변 등 부득이한 사정으로 검사를 하지 못한 경우에는 재신청 없이 다시 검사를 받도록 하고 있다.

염화마그네슘은 보일러 보존 시 사용하는 건조제가 아니다.
보일러 휴지 중 건조보존법에는 흡습성이 강한 실리카겔, 활성알루미나, 염화칼슘 등이 건조제로 주로 쓰인다.

파이롯형은 배관 신축이음의 종류에 해당하지 않는다.
배관의 신축이음에는 슬리브형, 벨로즈형, 루프형 외에 스위블형, 볼조인트형 등이 있다.

진공환수식 증기 배관에서 리프트 피팅으로 응축수를 흡상할 때 1단의 최고 흡상 높이는 1.5m 이하로 하는 것이 좋다.
흡상 높이가 이보다 크면 진공도 확보가 어려워 응축수 회수 성능이 떨어지므로, 높이가 더 필요할 때는 여러 단으로 나누어 설치한다.

난방형식(증기·온수 등 열매체 방식) 자체는 난방부하 계산 과정에 직접 반영하는 요소가 아니다.
난방부하는 유리창·문의 크기, 주위환경 조건, 실내와 외기의 온도차 등 건물의 열손실 요인을 바탕으로 계산한다.

보온재 중 안전사용 최고온도가 가장 낮은 것은 탄화코르크판이다.
탄화코르크판은 저온용 보온재인 반면, 펄라이트보온판이나 글라스울블랭킷은 이보다 높은 온도까지, 내화단열벽돌은 고온용으로 훨씬 높은 온도까지 사용할 수 있다.

압궤는 외압을 받는 원통형 부재가 눌려 찌그러지는 손상으로, 노통과 같이 화염 쪽에서 외압을 받는 부재에서 발생하기 쉽다.
이에 비해 내압을 받는 수관이나 동체, 갤러웨이관은 압력에 의해 부풀어 오르는 팽출 손상이 발생하기 쉽다.

감압밸브는 압력을 낮추어 사용처에 맞게 조정하는 장치로, 보일러의 안전장치로 분류되지 않는다.
방출밸브·방폭문·화염검출기는 각각 과압 방출, 노내 폭발압력 방출, 실화 감지를 통해 보일러를 보호하는 안전장치이다.

열관류율은 열전도율이 다른 여러 층으로 이루어진 벽체에서 정상상태로 고온측에서 저온측으로 열이 이동할 때의 평균적인 열 통과 능력을 나타내는 값이다.
엔탈피는 물질이 가진 열에너지의 상태량, 열복사율은 복사에 의한 방출 능력, 열용량은 물질의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한 열량으로 열관류율과는 다른 개념이다.

회전 분무식은 액체연료를 원심력으로 무화시키는 방식으로, 기체연료의 연소방식과는 관계가 없다.
기체연료의 연소방식에는 공기와 미리 섞어 태우는 예혼합 연소방식, 확산에 의해 혼합되며 타는 확산 연소방식, 그리고 버너 형태에 따른 포트형·버너형 등이 있다.

건도 $x$는 습증기 중 증기(기체)가 차지하는 질량비를 나타내며, 습증기는 물과 증기가 함께 존재하는 상태이므로 $0 \lt x \lt 1$ 범위에 해당한다.
$x=0$은 포화수(건도 0), $x=1$은 건포화증기(건도 1) 상태를 의미한다.

터빈펌프는 임펠러 둘레에 안내깃(디퓨저)을 두어 고속회전과 고양정에 적합하도록 만든 원심펌프의 한 종류이며, 저속회전에 적합한 소형·경량 펌프라는 설명은 터빈펌프의 특징이 아니다.
터빈펌프는 효율이 높고 안정된 성능을 얻을 수 있으며 구조가 간단해 보수관리가 편리하고, 토출 흐름이 고르며 운전이 조용하다는 장점을 가진다.

슈트 블로워는 전열면(관 외벽 등)에 붙은 그을음·매연을 제거하기 위한 장치로, 보일러 동 저면의 스케일·침전물을 배출하는 장치라는 설명은 슈트 블로워와 맞지 않는다.
동 저면의 스케일이나 침전물은 분출(블로우다운) 장치를 통해 배출한다.
기수분리기는 증기 중 수분을 분리하는 장치가 맞다.
오일스트레이너는 연료 속 불순물을 걸러 펌프·유량계 등의 고장을 막는 장치가 맞다.
스팀 트랩은 응축수를 자동으로 배출하는 장치가 맞다.

액체연료는 고체연료와 달리 인화의 위험성이 있고 연소 중 역화가 발생할 수 있어, 이러한 위험이 없다는 설명은 액체연료의 장점으로 옳지 않다.
실제로 액체연료는 그을음 발생이 적고 연소효율이 높으며, 품질이 균일하고 발열량이 크며, 저장·운반·취급이 용이하다는 점이 장점으로 꼽힌다.

전기식 집진기는 고전압으로 입자를 대전시켜 집진극에 포집하는 방식으로 집진효율이 매우 높아 $0.5\ \mu m$ 이하의 미세입자까지도 처리할 수 있다.
관성력·원심력(사이클론, 멀티사이클론) 방식의 집진기는 상대적으로 굵은 입자 제거에는 효과적이지만 이처럼 미세한 입자 처리에는 한계가 있다.

발생증기의 흡수열은 보일러가 만들어낸 유효한 열, 즉 출열 항목에 해당하며 입열 항목이 아니다.
열정산의 입열 항목에는 연료의 연소열, 연료의 현열, 공기의 현열 등 보일러에 공급되는 열이 포함된다.

안전밸브는 압력이 설정치를 넘으면 증기를 방출해 압력을 낮추는 기계적 안전장치로, 자동으로 상태를 감지·조절하는 자동제어장치로 분류되지 않는다.
화염검출기, 수위검출기, 압력조절기는 각각 화염·수위·압력 상태를 검출해 연소나 급수를 자동으로 제어하는 데 쓰이는 자동제어 요소이다.

보일러 효율은 증기가 실제로 얻은 열량을 연료가 공급한 열량으로 나누어 구한다.
급수온도 30℃인 물의 엔탈피는 약 $30\ \mathrm{kcal/kg}$이므로, 발생증기의 흡수열량은 $10000 \times (664-30) = 6{,}340{,}000\ \mathrm{kcal/h}$이다.
연료가 공급한 열량은 $500 \times 15000 = 7{,}500{,}000\ \mathrm{kcal/h}$이다.
따라서 효율은 $\dfrac{6{,}340{,}000}{7{,}500{,}000}\times 100 \approx 84.5\%$이다.

가스폭발은 보일러 운전·취급 과정에서 발생하는 사고로, 제작상의 원인이 아니라 취급상의 원인에 해당한다.
제작상의 원인에는 재료·구조의 강도부족, 용접불량, 부속장치 미비, 설계 오류 등이 포함된다.

엘보나 티처럼 내경이 암나사로 된 부품의 구멍을 막을 때는 수나사로 된 플러그를 사용한다.
캡은 외경이 나사로 된 부품(수나사)을 막을 때 사용한다.
니플은 관과 관을 접속할 때 사용하는 짧은 관 이음쇠이다.
소켓은 같은 지름의 관을 직선으로 연결할 때 사용한다.

프리퍼지는 점화 전 노 내에 잔류한 가연성 가스를 배출하기 위한 작업이므로, 댐퍼를 열어 통풍을 확보한 상태에서 실시해야 하며 댐퍼를 닫고 실시한다는 것은 잘못된 설명이다.
연료 계통 점검, 각 밸브 개폐 상태 확인, 수면계 수위 확인은 모두 점화 전에 반드시 거쳐야 하는 정상적인 절차이다.

굽힘부의 중심 곡선부 길이는 굽힘반지름과 굽힘각도(라디안)를 곱한 호의 길이로 구한다.
$L = R \times \theta = 80 \times \dfrac{\pi}{2} \approx 125.7\ \mathrm{mm}$
따라서 약 126mm가 된다.

온수 방열기의 표준방열량은 $450\ \mathrm{kcal/(m^2\cdot h)}$를 기준으로 한다.
방열면적 = $\dfrac{2250}{450} = 5.0\ \mathrm{m^2}$이다.

열동식 트랩은 금속의 열팽창(바이메탈 등) 차이를 이용해 온도 변화에 따라 밸브를 개폐하는 방식으로, 온도조절식 트랩에 해당한다.
버킷 트랩은 부력을 이용하는 기계식 트랩이다.
플로트 트랩은 부자(플로트)의 부력을 이용하는 기계식 트랩이다.
디스크형 트랩은 증기와 응축수의 열역학적 성질 차이를 이용하는 열역학적 트랩이다.

철금속가열로는 정격용량이 $500{,}000\ \mathrm{kcal/h}$를 초과하는 것을 대상으로 한다(출제 당시 기준).
이는 단조 작업이 가능하도록 금속을 가열하는 것을 주목적으로 하는 노에 적용되는 검사대상 기준이다.

급수 예열기의 댐퍼 조작은 연소가스 흐름의 하류부터 열어야 하므로, 출구 댐퍼를 먼저 연 다음 입구 댐퍼를 열고, 마지막에 바이패스 연도 댐퍼를 닫는 순서로 한다. 입구 댐퍼를 먼저 연다는 설명은 순서가 뒤바뀐 것이다.
나머지 설명은 옳다. 바이패스 연도가 있으면 연소가스를 우회시킨 상태에서 급수 예열기 내에 물을 유동시킨 뒤 연소가스를 통과시키고, 바이패스 연도가 없으면 순환관으로 물을 유동시켜 내부에서 증기가 발생하지 않도록 하며, 순환관마저 없으면 급수와 함께 적량의 분출을 실시해 예열기 내 물이 정체되지 않게 한다.

탈기기가 없는 시스템에서는 급수 중 용존산소를 줄이기 위해 오히려 가열장치를 설치하는 것이 바람직하며, 가열장치를 설치해서는 안 된다는 설명은 옳지 않다.
급수를 가열하면 물에 녹아있는 공기(산소)의 용해도가 낮아져 배관·보일러의 부식을 줄이는 데 도움이 된다.
급수탱크를 지하에 설치할 때 지하수·하수 등의 유입을 막고, 1~2시간 분의 급수를 저장할 수 있는 크기로 하며, 동결 방지를 위한 보온 조치를 하는 것은 모두 올바른 설명이다.

역귀환방식은 보일러에서 가까운 방열기와 먼 방열기의 배관 길이를 거의 같게 맞춰 유량 분배를 균등하게 하려고 채택한다.
직접환수방식은 보일러에서 가까운 방열기일수록 배관 저항이 작아 온수가 많이 흘러 방열기별 온수 공급량이 불균일해지는 문제가 있다.
역귀환방식은 공급관과 환수관의 총 길이를 각 방열기마다 비슷하게 맞춰 이 문제를 해소한다.

레스트레인트 중 가이드(guide)는 배관계가 축 방향으로 움직이도록 안내하면서 축과 직각 방향의 이동은 구속하는 장치이다.
앵커는 배관의 이동과 회전을 모두 구속하여 완전히 고정한다.
스토퍼는 정해진 방향의 이동만 제한적으로 구속한다.

온실가스 배출량 및 에너지 사용량 보고는 「온실가스 배출권거래제 운영 등에 관한 법률」 및 「에너지이용 합리화법」에 따라 규정되며, 관리업체는 해당 연도의 온실가스 배출량과 에너지 소비량 명세서를 작성한 후 검증기관의 검증을 받아 다음 연도 3월 31일까지 부문별 관장기관(환경부, 산업통상자원부 등)에 제출하여야 한다. 이는 연도 종료 후 충분한 검증 기간을 확보하면서도 정책 추진을 위한 데이터 수집을 적절한 시점에 완료하기 위한 규정이다.

에너지이용합리화법은 에너지 수급 안정과 에너지의 효율적 이용을 촉진해 에너지 소비를 절감하고 그로 인한 환경피해를 줄이는 것을 목적으로 한다.
에너지 소비 촉진 및 자원 개발은 오히려 법의 취지와 반대되는 내용으로, 이 법이 추구하는 목적에 해당하지 않는다.

저탄소 녹색성장 국가전략은 5년 단위의 계획으로 수립되므로, 이를 효율적·체계적으로 이행하기 위한 국가전략 5개년 계획도 5년마다 다시 수립한다.
이는 출제 당시 법령(저탄소 녹색성장 기본법) 기준이다.

에너지이용합리화법상 효율관리기자재는 전기냉장고·조명기기·삼상유도전동기 등 대량으로 생산·보급되는 가정용·산업용 기기를 대상으로 지정된다.
선박은 이러한 효율관리기자재 지정 대상에 포함되지 않는다.
이는 출제 당시 법령 기준이다.

신·재생에너지 설비 의무설치 대상은 국가·지방자치단체, 공기업, 특별법에 따라 설립된 법인 등 공공부문 기관으로 한정된다.
종교단체는 이러한 의무설치 대상 기관에 해당하지 않는다.
이는 출제 당시 법령 기준이다.

펠트·코르크·기포성 수지는 동식물성 또는 합성수지 계열의 유기질 보온재이다.
세라크울(세라믹섬유)은 무기질 보온재에 속하므로 유기질 보온재가 아니다.

사이징 툴은 동관 끝부분을 원형으로 정형하여 접합이 잘 되도록 다듬는 공구이다.
플레어링 툴 세트는 관 끝을 나팔(플레어) 모양으로 넓혀 압축 이음에 사용하는 공구로, 소켓을 만드는 공구가 아니다.
익스팬더는 관 끝을 확관해 소켓 모양으로 넓히는 공구이며, 직관에서 분기관을 뽑는 데는 익스트랙터(T뽑기)를 쓴다.
튜브 벤더는 동관을 구부리는 공구로, 절단에는 사용하지 않는다.

수평 배관에서 관지름을 변경할 때는 배관 상부에 공기가 고이지 않도록 편심 이음쇠를 사용해야 한다.
동심 이음쇠를 사용한다는 설명은 이 시공 원칙과 어긋나므로 틀린 내용이다.
배관 구배, 개방식 팽창탱크로의 선상향 구배, 팽창관에 밸브를 달지 않는 것은 모두 온수난방 배관의 올바른 시공 원칙이다.

습식환수방식은 환수 주관을 보일러의 표준 수위보다 낮은 위치에 배관하여 환수관 내부가 항상 물로 가득 차 있도록 하는 방식이다.
건식환수방식은 환수 주관을 표준 수위보다 높게 배관해 관 내에 공기가 섞여 흐르는 방식으로, 습식환수와 대비된다.
중력환수·기계환수는 환수의 위치가 아니라 환수를 되돌리는 동력 방식에 따른 분류이므로 물음의 기준과 다르다.

에너지이용합리화법상 검사대상기기의 검사의무를 위반한 경우에는 1년 이하의 징역 또는 1천만 원 이하의 벌금에 처하도록 규정되어 있어, 위반사항과 벌칙이 바르게 짝지어진 것은 이 항목이다.
검사대상기기 조종자를 선임하지 않은 경우는 징역 없이 1천만 원 이하의 벌금에 해당하므로 5백만 원으로 짝지은 설명은 맞지 않고, 효율관리기자재 관련 명령 위반 항목들도 실제 조문에 규정된 벌칙 수준과 다르게 짝지어져 있다.
이는 출제 당시 법령 기준이다.