[에너지관리기능사 필기] 11년 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

보일러에는 구조가 간단하고 소형이면서도 취급이 편리한 스프링식 안전밸브가 가장 널리 사용된다.
중추식·지렛대식·중력식은 추나 지렛대의 무게로 압력을 지탱하는 방식으로 부피가 크고 진동에 약해 현재 보일러에는 거의 쓰이지 않는다.

전열면 증발율은 시간당 증기 발생량을 전열면적으로 나눈 값으로 구한다.
$\dfrac{6{,}000\ \mathrm{kg}}{5\ \mathrm{h}} = 1{,}200\ \mathrm{kg/h}$
$\dfrac{1{,}200\ \mathrm{kg/h}}{25\ \mathrm{m^2}} = 48\ \mathrm{kg/m^2\cdot h}$
따라서 이 보일러의 전열면 증발율은 48kg/m²·h이다.

윈드박스는 버너 주위에 설치되어 연소용 공기의 흐름을 정류·분산시켜 공기와 분무연료의 혼합을 촉진하는 보염장치이다.
콤버스터는 저부하 시에도 착화를 안정시키고 화염의 형상을 조절하며, 버너타일은 노벽 내화물로 화염의 형태를 유지·확산시키는 역할을 한다.

프리퍼지 인터록은 점화 전 노 내부의 잔류가스를 배출하기 위해 송풍기를 일정 시간 가동해야 하며, 송풍기가 작동하지 않으면 전자밸브가 열리지 않아 점화 자체가 차단되도록 하는 인터록이다.
불착화 인터록은 점화 후 화염이 형성되지 않을 때, 저수위 인터록은 보일러수 수위가 낮을 때, 압력초과 인터록은 압력이 설정치를 넘을 때 연료를 차단하는 인터록으로 각각 목적이 다르다.

온·오프동작(2위치 동작)은 제어편차가 설정치를 기준으로 정(+)이냐 부(-)이냐에 따라 조작량을 완전히 켜거나 끄는 두 가지 상태로만 제어하는 불연속 동작이다.
미분동작과 적분동작은 편차의 변화율이나 누적값에 비례해 조작량을 연속적으로 조절하는 연속동작이고, 다위치동작은 조작량을 셋 이상의 정해진 단계로 전환하는 동작이므로 2위치 동작과는 성격이 다르다.

중유에 첨가하는 안정제는 슬러지(찌꺼기) 성분의 응집·침전을 막아 연료의 균질한 상태를 유지시켜 슬러지 생성을 방지하는 역할을 한다.
회분개질제는 회분(재)의 성질을 개선하고, 탈수제는 연료 중 수분을 분리하며, 연소촉진제는 연소를 원활하게 돕는 등 각각 목적이 다르다.

다우섬 보일러는 다우섬과 같은 특수 열매체를 사용해, 비교적 낮은 압력에서도 물보다 훨씬 높은 온도의 증기를 얻을 수 있는 특수 열매체 보일러이다.
스코치 보일러는 노통연관식 보일러의 일종이고, 슈미트 보일러와 레플러 보일러는 고압증기를 발생시키는 간접가열식 보일러로 다우섬 보일러와는 원리가 다르다.

자동제어의 신호전달 방법은 일반적으로 전기식, 유압식, 공기식 세 가지로 분류한다.
기계식은 신호전달 방식의 표준 분류에 포함되지 않는다.

단위 중량당 연소열량(발열량)이 가장 큰 연료 성분은 수소(H)이다.
수소는 산화 반응에서 발생하는 열량이 매우 커서, 탄소·일산화탄소·황보다 단위 중량당 발열량이 훨씬 크다.

열의 일당량을 이용하면 열량을 일량으로 환산할 수 있다.
$1\ \mathrm{kcal} = 427\ \mathrm{kgf\cdot m}$
$50\ \mathrm{kcal} \times 427\ \mathrm{kgf\cdot m/kcal} = 21{,}350\ \mathrm{kgf\cdot m}$
따라서 50kcal의 열량은 21,350kgf·m의 일로 환산된다.

전기 집진기는 고전압으로 분진 입자를 대전시켜 전극에 포집하는 방식으로, 배기가스의 압력손실이 낮으면서도 집진효율이 가장 우수하다.
원심력·세정·여과 집진기는 기계적 저항이나 세정수·여과포를 이용하는 방식이라 압력손실이 상대적으로 크거나 집진효율이 전기 집진기에 미치지 못한다.

대기오염이 큰 순서로 나열하면 고체연료 > 액체연료 > 기체연료 순이 되어야 하므로, 액체연료를 가장 앞에 둔 설명은 틀린 내용이다.
고체연료의 주성분이 탄소와 수소라는 점, 연소효율은 기체연료가 가장 좋다는 점, 액체연료가 수송·하역에 유리하다는 점은 모두 맞는 설명이다.

디스크형 트랩은 과열증기에도 사용할 수 있고 수격현상에 강하며 배관이 비교적 간단하지만, 작동 시 소음이 발생하고 공기장해와 증기 누설이 생기기 쉬운 단점이 있다.
벨로스형·바이메탈형은 온도차를 이용하는 온도조절식 트랩이고, 오리피스형은 오리피스 구멍의 압력차로 연속 배출하는 방식이어서 제시된 특징과 일치하지 않는다.

기체연료는 저장·수송을 위해 대형 저장탱크와 배관망 같은 설비를 갖추어야 하므로, 오히려 다른 연료보다 시설비가 많이 든다.
따라서 시설비가 적게 들어 연료비가 저가라는 설명은 기체연료의 특징과 맞지 않는다.
저장·취급이 불편하고, 점화·소화 조절이 쉬우며, 회분·매연이 없어 연소 후 청결하다는 설명은 모두 기체연료의 올바른 특징이다.

탄소의 완전연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$이며, 탄소 12kg(1kmol)은 산소 1kmol과 반응한다.
$1\ \mathrm{kmol\ O_2} = 32\ \mathrm{kg}$
따라서 탄소 12kg을 완전연소시키는 데 필요한 산소량은 32kg이다.

고압기류식 버너는 2~7kgf/㎠ 정도로 가압한 공기나 증기 같은 분무유체를 이용해 연료를 미세하게 분무하는 방식으로, 연료와 분무유체 두 가지를 함께 사용한다는 의미에서 2유체버너라고도 부른다.
유압식 버너는 연료 자체에 압력을 가해 분무하고, 회전식 버너는 회전컵의 원심력을 이용하는 등 분무 방식이 서로 다르다.

과열기·절탄기·공기예열기는 배기가스(연소가스)의 폐열을 회수해 보일러 열효율을 높이는 대표적인 폐열회수장치이다.
연료예열기는 연료의 점도를 낮춰 무화를 돕는 장치로, 이러한 폐열회수 계열의 열효율 증대 부속장치와는 거리가 있다.

인젝터는 증기의 운동에너지로 급수를 흡입·압송하는 장치로, 흡입관(급수관)에 공기가 침입하면 급수 압송이 되지 않는 불량 원인이 된다.
따라서 공기 침입이 없을 때는 오히려 정상 작동 조건이므로, 이를 급수불량의 원인으로 든 설명은 틀린 내용이다.
인젝터 자체 온도가 높을 때, 노즐이 마모되었을 때, 증기압력이 지나치게 낮을 때는 모두 실제 급수불량을 일으키는 원인이다.

안전밸브에서 분출압력과 단면적, 밸브를 누르는 힘 사이에는 $F = P \times A$의 관계가 성립한다.
$A = \dfrac{F}{P} = \dfrac{200\ \mathrm{kgf}}{10\ \mathrm{kgf/cm^2}} = 20\ \mathrm{cm^2}$
따라서 이 안전밸브의 단면적은 20cm²이다.

저위발열량은 고위발열량에서 연료 중 수소의 연소와 수분 증발로 생긴 수증기가 가지고 나가는 열량(증발잠열)을 뺀 값이다.
고위발열량은 연소가스 중 수증기가 응축되어 물이 될 때 내놓는 잠열까지 모두 포함하지만, 실제 연소가스는 수증기 상태로 배출되어 이 열을 이용할 수 없으므로 그만큼을 제외한 값이 저위발열량이 된다.

노통연관식 보일러는 노통보일러와 연관식 보일러가 서로의 단점을 보완하도록 결합한 구조로, 오히려 수관 보일러에 비해 제작과 취급이 쉬운 편이다.
따라서 설치가 복잡하고 수관 보일러보다 제작·취급이 어렵다는 설명은 노통연관식 보일러의 특징과 맞지 않는다.
최고사용압력이 2MPa 이하의 산업용·난방용으로 널리 쓰이고, 전열면적 20~400m², 최대증발량 20t/h 정도라는 설명은 모두 맞는 내용이다.

비례동작·적분동작·미분동작은 편차 크기나 그 변화율·누적값에 따라 조작량이 연속적으로 바뀌는 연속동작이다.
다위치동작은 조작량을 몇 단계의 정해진 값 중 하나로만 전환하는 불연속(단속) 동작이므로 연속동작에 속하지 않는다.

관류보일러는 보유수량이 매우 적어 부하 변동에 따른 압력·수위 변화가 크고 민감하므로, 오히려 고도의 자동제어장치가 반드시 필요하다.
따라서 자동제어장치를 필요로 하지 않는다는 설명은 관류보일러의 특징과 맞지 않는다.
증기 발생속도가 빠르고, 효율이 좋으며 가동시간이 짧고, 임계압력 이상의 고압에 적합하다는 설명은 모두 관류보일러의 올바른 특징이다.

체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하고 반대 방향으로의 역류를 방지하는 밸브이다.
앵글밸브·글로브밸브·슬루스(게이트)밸브는 모두 유량 조절이나 개폐를 목적으로 하는 밸브로, 역류 방지 전용 기능은 없다.

서로 다른 두 금속의 열팽창계수 차이를 이용해 온도 변화에 따른 휨(변형) 정도로 온도를 재는 것이 바이메탈 온도계의 원리이다.
압력식 온도계는 밀폐된 감온부의 압력 변화를, 전기저항 온도계는 금속의 전기저항 변화를, 열전대 온도계는 두 금속 접점에서 발생하는 열기전력을 이용하는 방식으로 원리가 서로 다르다.

보일러 효율은 유효출열/공급열량으로 구하며, 계산하면 85%가 된다.
공급열량은 $6{,}000 \times 80 = 480{,}000\ \mathrm{kcal}$이고, 효율은 $\dfrac{408{,}000}{480{,}000}\times 100 = 85\%$이다.

보일러 1마력을 상당증발량으로 환산하면 약 15.65kg/h이다.
이는 100℃의 물을 100℃의 증기로 바꾸는 것을 기준으로 1시간에 15.65kg을 증발시키는 능력에 해당하도록 정의된 값이다.

여러 개의 섹션(section)을 조립·조합해 용량을 자유롭게 늘리거나 줄일 수 있는 대신, 내부 구조가 복잡해 청소와 검사가 어려운 것은 주철제보일러의 특징이다.
연관보일러는 몸통 내부에 다수의 연관을 배치한 원통형 구조로 섹션 조립 방식이 아니다.
스코치보일러는 노통연관식 원통형 보일러의 한 형식이다.
관류보일러는 긴 관을 통해 급수가 순차적으로 예열·증발·과열되는 구조로 섹션 조립 방식이 아니다.

분출밸브의 크기·개수 규정에서 정상 시 보유수량 400kg 이하의 강제순환 보일러는 열린 상태에서 전개하는 데 회전축을 적어도 5회전 이상 돌려야 하는 분출밸브 1개를 설치하도록 되어 있어, 회전수를 3회전으로 적은 서술은 규정과 맞지 않는다.
전열면적 10m² 이하 보일러의 분출밸브를 호칭지름 20mm 이상으로 할 수 있다는 것은 규정대로이다.
최고사용압력 7kgf/cm² 이상 보일러의 분출관에 분출밸브 2개 또는 분출밸브와 분출코크를 직렬로 갖추는 것도 규정대로이다.
2개 이상 보일러의 분출관 공통 사용 금지와, 개별 보일러마다 체크밸브를 둘 경우의 예외도 규정 그대로이다.
출제 당시 검사기준에 따른 설명이다.

가스 누설 여부는 비눗물(발포액)을 발라 거품이 생기는지로 확인하는 것이 원칙이며, 콕 밸브에 소다수를 써서 확인한다는 것은 올바른 방법이 아니다.
점화용 가스는 화력이 좋은 것을 사용하고, 점화 전 연소실과 굴뚝을 완전히 환기시키며, 착화 후 연소가 불안정하면 즉시 가스 공급을 중단하는 것은 모두 옳은 주의사항이다.

동체·경판 등을 용접으로 제조하는 것은 보일러를 새로 만드는 과정에 대한 제조(용접·구조)검사의 대상이지, 이미 설치된 보일러를 변경할 때 받는 개조검사의 대상이 아니다.
증기보일러를 온수보일러로 바꾸는 것은 사용목적 변경으로 개조검사 대상이다.
섹션 증감으로 용량을 바꾸는 것도 구조 변경으로 개조검사 대상이다.
연료나 연소방법을 바꾸는 것도 개조검사 대상이다.
출제 당시 에너지이용합리화법령 규정에 따른 설명이다.

증기관 내 수격작용(워터해머)을 막으려면 관 내에 고인 응축수를 미리 배출시켜야 하며, 응축수가 배출되지 않도록 두는 것은 오히려 수격작용을 유발한다.
과열기 드레인 배출, 주증기밸브를 조금 열어 관을 예열하는 것, 완전히 연 뒤 살짝 되돌려 놓는 것은 모두 송기 시 올바른 절차이다.

바닥이나 벽 같은 건축 구조체에 코일을 매설하고 열매체를 순환시켜 복사열로 실내를 데우는 방식이 복사난방이다.
대류난방은 공기의 대류로 열을 전달하는 방식이어서, 구조체에 코일을 매립하는 이 문제의 방식과는 원리가 다르다.

재생을 마친 이온교환수지탑에 원수를 통과시켜 수중의 이온을 실제로 제거하는 공정을 부하(통수) 공정이라 한다.
통약은 재생제(약품)를 주입하는 공정, 수세는 잔류 약품을 씻어내는 공정, 압출은 통수 후 남은 원수를 밀어내는 공정으로 각각 역할이 다르다.

레미네이션(lamination)은 강판 제조 과정에서 재료 내부가 층상으로 갈라져 생기는 결함으로, 재료 자체의 제조상 결함이지 보일러 취급자의 부주의로 생기는 사고가 아니다.
미연소가스폭발, 저수위 사고, 압력초과는 모두 운전·취급 중 부주의나 관리 소홀로 발생하는 전형적인 파열사고 원인이다.

방열기를 외기에 접한 창문 아래에 두면 창을 통해 내려오는 찬 공기와 방열기의 더운 공기가 만나 대류가 활발히 일어나 실내 공기가 고르게 순환된다.

시공업자가 보일러 설치 후 확인해야 하는 것은 수압시험, 자동제어에 의한 성능시험, 연소계통 누설 여부 같은 설치 결과 점검이며, 시공기준 작성은 시공업자가 설치 후에 하는 확인 사항이 아니라 이미 법령·규격으로 정해진 기준을 따르는 문제이다.

온수발생 보일러의 방출관 안지름은 전열면적 구간별로 정해지며, 전열면적 15~20m² 미만 구간에서는 안지름 40mm 이상으로 해야 한다. 출제 당시 기준의 설치 규정이다.

밀폐식 팽창탱크는 대기와 차단된 압력용기 구조여서 상부에 대기로 통하는 물빼기(넘침)관을 두지 않으며, 대신 압력계·안전밸브 등으로 내부 압력을 관리한다. 상부에 물빼기관(오버플로관)을 두는 것은 대기에 개방된 개방식 팽창탱크이다.
내식성 재료나 내식 처리를 하는 것, 100℃ 온수에 견디는 재질을 쓰는 것, 동결 우려가 있을 때 보온하는 것은 모두 팽창탱크 설치 시 맞는 설명이다.

중유 예열기는 열원에 따라 증기식·전기식·온수식 등으로 나뉘며, "압력식 예열기"라는 종류는 존재하지 않는다.

진공환수식 증기난방은 환수관 내를 진공펌프로 감압해 환수관 유속을 빠르게 하고 방열기 내 공기까지 함께 빼낼 수 있어, 방열량 조절 폭이 넓고 대규모 난방에 적합하다.
습식·건식 환수방식은 중력에 의한 자연환수 방식이고, 기계환수 방식은 펌프로 환수하지만 진공을 걸지는 않는다는 점에서 차이가 있다.

보일러 조종자는 수면측정장치의 기능을 1일 1회 이상 점검해야 하며, "1주일에 1회 이상"으로는 저수위 사고 등을 조기에 막기 어려워 규정에 맞지 않는다. 출제 당시 기준이다.
압력·수위·연소상태 감시, 급격한 부하변동 방지, 최고사용압력 초과 방지는 모두 조종자의 정상적인 직무이다.

방열기 도시기호에서 W는 벽걸이형을 뜻하고, 뒤에 붙는 H(Horizontal)는 횡형을 의미하므로 W-H는 벽걸이 횡형이다.
종형은 V(Vertical)로 표기해 W-V가 되므로 W-H와는 구분된다.

온수용 주철제 방열기의 표준방열량 $450\ \mathrm{kcal/m^2\cdot h}$를 기준으로 방열면적을 구하면 약 9.3m²이다.
$\dfrac{4{,}200}{450} \approx 9.33\ \mathrm{m^2}$

수관보일러 외부청소에는 압축공기를 쏘는 에어쇼킹법, 증기를 쏘는 스팀쇼킹법, 물을 쏘는 워터쇼킹법이 쓰이며, "통풍쇼킹법"이라는 방식은 없다.

전열면적 10m² 이하인 보일러의 급수밸브 및 체크밸브는 호칭 15A 이상으로 해야 한다. 출제 당시 기준의 설치 규정이다.

보일러 동 내면에 스케일이 붙으면 열전달을 방해해 국부적으로 과열되므로, 스케일 고착을 유도하는 것은 과열방지대책이 아니라 오히려 과열을 부르는 원인이다.
수위를 너무 낮추지 않는 것, 보일러수를 농축시키지 않는 것, 보일러수 순환을 좋게 하는 것은 모두 실제 과열방지에 도움이 되는 조치이다.

작업기준의 명확화는 안전관리를 실행하기 위한 수단에 가깝고, 안전관리의 궁극적 목적은 생산성 향상, 경제성 향상, 사회복지 증진처럼 그 결과로 얻어지는 가치이다.

하트포드 접속법은 저압증기난방의 습식환수방식에서 환수관 누설로 인한 저수위 사고를 막기 위해, 증기관과 환수관 사이에 균형관을 표면수면에서 50mm 아래 위치에 접속하는 방법이다.

KS 규격에서 SPP는 배관용 탄소강관을 나타내는 기호이다.
SPPS는 압력배관용 탄소강관, SPPH는 고압배관용 탄소강관, SPA는 배관용 합금강관을 가리켜 서로 용도가 다르다.

연소가 급격하면 노 내 온도가 급변하면서 보일러 금속체와 벽돌(내화벽돌) 축조부 사이의 열팽창 차이가 커져, 두 재질의 접촉부에 틈이 벌어지는 손상을 일으킨다.

역화는 연소속도가 가스 분출속도보다 빨라져 불꽃이 버너 안쪽으로 파고드는 현상으로, 버너 과열·1차공기 과다 흡입·가스압 저하가 대표적 원인이다.
버너가 부식되어 염공이 없어진 경우는 가스가 정상적으로 분출되지 못하는 상황으로, 역화의 원인으로는 보지 않는다.

밀폐식 팽창탱크는 대기와 차단된 밀폐 구조이므로 대기로 통하는 배기관은 필요하지 않으며, 대신 수위계·압력계·안전밸브를 갖춘다.

녹색국토 조성 시책은 저탄소·친환경 방향을 지향하므로, 항만을 저탄소로 건설하는 것과 달리 기존 항만을 고탄소 항만으로 전환한다는 서술은 정책 취지에 정면으로 배치되어 틀린 설명이다.
산림·녹지 확충과 광역생태축 보전, 친환경 교통체계 확충, 자연재해로 인한 국토 피해 완화는 모두 녹색국토 시책에 포함되는 사항이다.

열사용기자재인 축열식 전기보일러는 정격소비전력 30kW 이하, 최고사용압력 0.35MPa 이하인 것을 말한다. 출제 당시 기준이다.

녹색성장위원회는 위원장 2명을 두는데, 그중 한 명은 국무총리가 맡고 다른 한 명은 대통령이 지명하는 사람이 맡는다. 출제 당시 기준이다.

검사대상기기를 설치하거나 개조해 사용하려는 자는 에너지관리공단이사장의 검사를 받아야 한다. 출제 당시 기준으로, 현재는 한국에너지공단으로 명칭이 바뀌었다.

효율관리기자재의 에너지소비효율·소비효율등급 등을 측정하는 효율관리시험기관은 지식경제부장관이 지정한다. 출제 당시 기준으로, 현재는 산업통상자원부장관에 해당한다.

에너지이용합리화법령상 에너지이용 합리화에 관한 기본계획은 5년마다 수립하도록 정하고 있다.
기본계획에는 에너지 절약형 경제구조로의 전환, 에너지이용효율의 증대, 에너지원간 대체, 열사용기자재의 안전관리 등에 관한 사항이 포함되며 5년 단위로 수립·시행한다.
이 문제는 2011년 시행 당시의 법령을 기준으로 하며, 소관 부처 명칭(지식경제부장관) 등은 이후 개편되었다.