[에너지관리기능사 필기] 07년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

노통보일러는 구조가 단순하여 내부 청소와 점검이 비교적 쉬운 편이므로, 청소·점검이 곤란하고 고장이 잦다는 설명은 노통보일러가 아니라 구조가 복잡한 수관식 보일러의 특징에 가깝다.
반면 동체 지름이 크고 보유수량이 많아 파열 시 위험이 크다는 점, 예열에 시간이 걸려 연소 초기 연료 소모가 많다는 점, 전열면적이 작아 증발량이 적다는 점은 노통보일러의 실제 단점이 맞다.

인젝터는 증기의 압력 에너지를 이용해 급수를 밀어 넣는 장치로, 혼합노즐·급수구·방출노즐 등이 급수 흐름을 이루는 핵심 구성요소다.
'고압부'라는 명칭 자체는 인젝터의 표준 구성요소로 분류되지 않는다.

증기 축열기(steam accumulator)는 보일러 부하가 급증할 때를 대비해 여유 증기를 저장했다가 필요할 때 방출·공급하는 장치다.
증기 발생량과 사용량의 불균형을 완충하는 역할을 하므로, 증기를 응축시키거나 재가열하는 장치, 또는 폭발을 막는 안전장치와는 개념이 다르다.

연료 중의 황(S) 성분이 연소하며 생성된 SO₃가 배기가스 중 수분과 결합해 황산(H₂SO₄)이 되고, 이것이 절탄기·공기예열기 같은 저온의 전열면에 응축되면서 저온부식을 일으킨다.
탄소·수소·인은 저온부식의 직접적 원인 물질로 보지 않는다.

상당증발량은 실제증발량을 100℃ 포화수에서 100℃ 건포화증기로 바꾸는 기준(증발잠열 539kcal/kg)으로 환산한 값이다.
$G_e = \dfrac{G(h_2-h_1)}{539}$
$G_e = \dfrac{2500 \times (660-50)}{539} \approx 2829\ \mathrm{kg/h}$

백필터는 여러 장의 필터백에 배기가스를 통과시켜 먼지를 걸러내는 방식으로, 이름 그대로 여과식 집진장치에 해당한다.
벤츄리 스크러버와 사이클론 스크러버는 세정식·원심력식 집진장치다.
충전탑 역시 세정(습식) 방식의 집진장치로 여과식이 아니다.

스테이(stay)는 노통이나 화실판이 압력에 견디도록 보강하는 지지 부재로, 보일러 본체의 구조 보강재이지 연소장치가 아니다.
버너·포트·화격자는 각각 연료를 연소실에 공급·점화·연소시키는 실제 연소장치에 해당한다.

고압기류식 버너는 수 기압의 압축공기나 증기 등 별도의 분무매체를 이용해 연료를 미립화하므로, 연료와 분무매체 두 유체를 함께 쓴다는 의미에서 2유체버너로도 불린다.
유압식은 연료 자체의 압력으로, 회전식은 회전컵의 원심력으로 분무하는 방식이라 2유체버너와는 원리가 다르다.

전기식 온수온도제한기는 온수 온도가 설정값을 넘으면 접점을 열어 연료 공급을 끊는 장치로, 온도를 지정하는 온도설정다이얼, 작동 편차를 정하는 온도차설정다이얼, 실제로 접점을 여닫는 마이크로스위치가 그 구성요소가 된다.
'확대요량게이지'는 이러한 온도 설정·접점 개폐 계통 어디에도 해당하지 않는 명칭으로, 온수온도제한기의 구성요소로 보지 않는다.

시퀀스 제어는 미리 정해 놓은 순서에 따라 각 단계가 차례로 진행되는 제어 방식으로, 타이머나 릴레이 등의 신호에 의해 다음 동작이 순차적으로 수행된다.
제어 결과를 되먹임하여 목표값과 비교하는 방식은 피드백 제어이므로 이 문항이 설명하는 방식과는 구별된다.

보일러 열손실 중 일반적으로 가장 비중이 큰 것은 배기가스가 가지고 나가는 열손실이다.
연소 후 고온의 배기가스가 굴뚝으로 배출되면서 잃는 현열이 전체 손실의 상당 부분을 차지하며, 미연소분·복사전도·불완전연소에 의한 손실보다 큰 것이 일반적이다.

보일러의 연소 자동제어(ACC)는 통상 연료 공급량, 공기 공급량, 연소가스(배출)량을 서로 연동해 조절하는 것을 말한다.
'보일러 용량 제어'는 연소 자동제어의 구성 요소로 분류되지 않는다.

압력조절기는 증기압력 변동에 따라 연료량과 공기량을 비례적으로 조절하고, 압력이 최고사용압력에 이르기 전에 연료 공급을 차단하는 장치다.
화염검출기는 불꽃 유무를 감지하는 장치, 고·저수위 경보장치는 수위 이상을 알리는 장치, 방출밸브는 압력이 넘칠 때 유체를 내보내는 장치로 압력에 맞춰 연료·공기를 비례 조절하지는 않는다.

$Q = m \times c \times \Delta t$
$Q = 100\ \mathrm{kg} \times 1\ \mathrm{kcal/(kg\cdot^\circ\!C)} \times (90-20)^\circ\!C = 7000\ \mathrm{kcal}$

주철제보일러는 재질 특성상 저압용(주로 난방용 온수·저압 증기)으로 사용되며, 고압에는 취약해 고압용 보일러로는 적합하지 않다.
섹션을 증감해 용량을 조절할 수 있고 전열면적 대비 설치면적이 작으며 분해·조립·운반이 쉬운 것은 주철제보일러의 실제 장점이다.

원격지시 수면계를 2개 이상 시설하는 경우에 인정되는 것은 유리 수면계 수를 줄일 수 있다는 것(1개 이상)이지, 유리 수면계를 아예 부착하지 않아도 된다는 뜻이 아니다. 따라서 부착하지 않는다는 서술이 기준과 어긋난다.
증기보일러에 2개 이상의 유리 수면계를 부착한다는 것, 소용량·소형관류보일러는 1개 이상이면 된다는 것, 압력과 동체 안지름이 일정 크기 미만인 경우 수면계 중 1개를 다른 종류의 수면 측정장치로 대체할 수 있다는 것은 모두 규격에 부합하는 설명이다.

방폭문은 연소실 내에서 미연소 가스가 축적되어 폭발할 경우 압력을 밖으로 신속히 방출시켜 본체 파손을 막는 안전장치다.
가용전은 이상 고온 시 녹아 증기를 방출하는 장치, 안전밸브와 방출밸브는 증기압력 초과를 막는 장치로 폭발 대비 목적과는 다르다.

오일가스는 석유(원유·나프타 등)를 열분해하여 얻는 기체연료로, 석유계 연료에서 얻는 것에 해당한다.
수성가스·발생로가스·고로가스는 모두 석탄이나 코크스를 원료로 하는 석탄계 가스다.

건형(gun type) 가스버너는 2중관 구조로 중심관에서 유류를, 바깥관에서 가스를 분사해 유류와 가스를 동시에 연소시킬 수 있는 형태로 센터파이어(center fire)라고도 불린다.
링형·다분기관형·스크롤형 버너는 가스만을 분사하는 구조로 유류와 가스를 함께 연소시키는 겸용 방식과는 다르다.

LNG(액화천연가스)는 메탄(CH₄)을 주성분으로 하며 그 함유량이 압도적으로 높다.
탄소 수가 더 많은 탄화수소는 소량 섞여 있을 뿐 주성분은 아니다.

겔로웨이관은 노통 내부를 가로지르는 관으로 전열면적 증가, 노통·화실벽 보강, 물 순환 촉진을 목적으로 설치한다.
증기를 추가로 가열해 과열증기를 만드는 기능은 과열기의 역할이며 겔로웨이관의 설치 목적에는 포함되지 않는다.

주철제보일러의 최고사용압력은 증기보일러의 경우 0.1MPa 이하, 온수보일러의 경우 온수온도 120℃ 이하로 제한하는 것이 일반적 기준(출제 당시 기준)이며, 0.5MPa·373K(100℃)라는 수치는 실제 규정과 맞지 않는다.
사용매체(증기·온수·열매체)에 따른 분류, 재질(강철제·주철제)에 따른 분류, 연료 종류에 따른 분류는 모두 통상적으로 쓰이는 올바른 구분 방식이다.

하부드럼(수부)의 보유수량이 많으면 오히려 부하 변동에 따른 압력 변화가 완만해지는 것이 일반적이며, 압력 변화가 크다는 설명은 실제와 반대된다.
수량이 많은 만큼 증기 발생까지 시간이 걸리고 열효율이 낮아지며, 파열 시 피해가 커지는 것은 실제 특징이 맞다.

보일러에서 물을 가열하면 포화수 → 습포화증기 → 건포화증기 → 과열증기 순서로 상태가 변한다.
포화수가 끓기 시작하면 물과 증기가 섞인 습포화증기가 되고, 물기가 완전히 증발하면 건포화증기가 되며, 이를 추가로 가열하면 온도가 더 오른 과열증기가 된다.

기체연료는 연료가스와 공기가 버너 노즐에서 각각 분출되어 서로 확산·혼합되면서 연소하는 확산연소 방식이 일반적이다.
화격자연소·증발연소·분해연소는 각각 고체연료나 액체연료의 연소 형태에 해당한다.

급수펌프는 보일러에 물을 공급하는 장치로 운전에 필수적이지만, 그 자체가 이상 상태를 감지·경보·차단하는 안전장치는 아니다.
고저수위 경보장치, 화염검출기, 압력조절기는 각각 수위·불꽃·압력 이상을 감지해 경보하거나 연료를 차단하는 실제 안전장치다.

$^\circ\!C = \dfrac{5}{9}(^\circ\!F - 32) = \dfrac{5}{9}(5-32) = -15^\circ\!C$
$K = ^\circ\!C + 273 = -15 + 273 = 258\ \mathrm{K}$

주철제 방열기의 도면 표시법은 원을 가로선 두 개로 3칸으로 나누어, 위 칸에 섹션수, 가운데 칸에 종별과 높이, 아래 칸에 유입관경×유출관경을 적는다. 따라서 위에 15, 가운데에 3-650, 아래에 25×20으로 적힌 것이 옳다.
가운데 칸의 3-650은 3세주형에 높이 650㎜라는 뜻으로, 종별과 높이는 곱셈이 아니라 붙임표(-)로 연결한다. 아래 칸의 25×20은 유입관경 25㎜ → 유출관경 20㎜ 순서로 적은 것이다.
맨 위에 25×20을, 맨 아래에 15를 적은 표기는 섹션수와 관경의 자리가 서로 뒤바뀐 것이다.
가운데를 3×650으로 쓴 것은 종별-높이를 곱셈으로 잘못 쓴 것이고, 아래를 20×25로 쓴 것은 유입·유출 관경의 순서가 반대다.
출제 당시(2007년) 기준의 방열기 표시법을 묻는 문항이다.

보일러 설치·시공 기준(출제 당시 기준)상 보일러 외벽 온도는 주위 온도보다 30℃를 초과해서는 안 되는 것으로 규정되어 있었다.

증기의 각 출구에는 증기 흐름을 개폐하는 스톱밸브를 부착해야 하며, 분출밸브는 보일러수를 배출하는 분출관에 설치하는 것이지 증기 출구에 다는 것이 아니다.
스톱밸브의 호칭압력이 최고사용압력 이상이면서 0.7MPa 이상이어야 한다는 것, 증기공급관 중 접근이 쉬운 위치에 스톱밸브를 설치한다는 것, 2개 이상 보일러의 분출관을 공동으로 쓰지 않는다는 것은 실제 설치 기준에 부합한다.

보일러설치기술규격(출제 당시 기준)상 도시가스 배관의 이음부는 전기점멸기·전기접속기와 30㎝ 이상 떨어뜨려 설치하도록 정해져 있었다.

안전밸브는 압력이 과도하게 상승할 수 있는 증기 계통(본체, 과열기 출구, 재열기 입구 등)에 설치한다.
응축수 출구는 압력이 낮은 물이 흐르는 계통이라 안전밸브를 부착하는 위치로 보지 않는다.

증기보일러에는 스프링식 안전밸브가 주로 사용된다. 설정압력에 도달하면 스프링의 힘을 증기압이 이겨내며 밸브가 열려 증기를 방출하는 구조다.
추식·레버식은 오늘날 널리 쓰이지 않는 구식 방식이고, 전자식은 안전밸브의 일반적 형식으로 보지 않는다.

강철제보일러의 수압시험압력은 최고사용압력 구간별로 기준이 다르며, 최고사용압력이 0.4MPa을 초과하고 1.5MPa 이하인 경우에는 최고사용압력의 1.3배에 0.3MPa를 더한 값으로 시험한다.

저수위차단장치의 통수관은 수면계의 분출관과 별도로 설치하는 것이 원칙이며, 이를 통합해 연결하면 분출 시 수위 감지에 오차가 생길 수 있다.
차단장치를 2개로 나눠 별도의 통수관에 각기 연결하는 것, 통수관 호칭지름을 25㎜ 이상으로 하는 것, 밸브의 개폐 상태를 명확히 표시하는 것은 실제 설치 시 지켜야 할 사항이다.

가열건조법은 단기간 휴지할 때 보일러 내부를 가열해 수분을 말리는 방식으로, 장기보존법이 아니라 단기보존법에 해당한다.
석회밀폐건조법, 질소가스봉입법, 소다수만수보존법은 모두 장기간 휴지 시 부식을 막기 위해 쓰는 장기보존법이다.

가동 중인 보일러를 정지할 때 가장 먼저 할 조치는 연료 공급 차단이다.
연소를 먼저 멈춰야 노 내 압력과 증기 발생이 억제되고, 이후 댐퍼 조작과 증기 밸브 차단, 급수 중단 등 후속 절차를 안전하게 진행할 수 있다.
연료 공급을 남겨둔 채 증기 송출이나 급수부터 멈추면 압력이 계속 오르거나 수위가 낮아져 전열면이 과열될 위험이 있다.

점화 전 공기를 빼고 물을 가득 채워 두어야 하는 곳은 절탄기이다.
절탄기는 급수만 통과하는 전열관으로, 내부에 공기가 남아 있으면 국부적으로 냉각이 되지 않아 과열·손상이 발생하기 쉽다.
따라서 점화 전 절탄기 내부의 공기를 완전히 빼고 물로 채워 관이 항상 물에 잠긴 상태를 유지해야 한다.

보일러 스케일 성분이 아닌 것은 수산화나트륨이다.
수산화나트륨(가성소다)은 스케일 생성 물질이 아니라 보일러수의 pH 조정 및 청관제로 사용되는 약품이다.
중탄산칼슘은 가열 분해되어 탄산칼슘 스케일을 형성한다.
황산칼슘은 대표적인 경질 스케일 성분이다.
실리카는 규산염 스케일을 형성한다.

보일러 급수로 적합하지 않은 조건은 용존산소가 많은 물이다.
용존산소는 보일러 및 배관의 부식을 촉진하는 주요 원인이므로, 급수는 탈기 등을 통해 용존산소가 적어야 한다.
경도가 낮은 연수이고 유지분이 없으며 가스류가 제거된 물이라는 나머지 조건은 모두 양호한 급수 조건에 해당한다.

과열기 취급에서 틀린 설명은 “과열기 내부 청소를 보일러 청소 시 같이 한다”는 부분이다.
과열기는 구조상 스케일이나 그을음이 쌓이기 쉬운 반면 내부 청소가 까다로운 부위이므로, 보일러 본체 청소와 동일한 방식·시기로 일괄 처리하지 않고 별도로 신중하게 관리해야 한다.
캐리오버로 인한 불순물 유입 주의, 과열증기 온도 감시, 과열증기 온도 급저하가 캐리오버와 관련이 깊다는 설명은 모두 타당하다.

가성취화 설명에서 틀린 것은 “알칼리도가 낮아져서 생기는 현상”이라는 부분이다.
가성취화는 보일러수 중의 알칼리 성분(가성소다 등)이 리벳이음이나 겹침부 틈새에서 농축되면서 알칼리도가 오히려 높아져 재료의 결정입계를 따라 응력부식 균열을 일으키는 현상이다.
보일러수와 접촉하지 않는 증기부에서는 발생하지 않으며, 겹침부 틈새에 침입한 보일러수가 가열·농축되어 균열을 일으킨다는 나머지 설명은 옳다.

수면계 기능시험은 정상 가동 중 수시로 하는 것이 아니라 보일러 가동(점화) 직전에 반드시 실시해야 한다.
두 수면계의 지시 차이가 발견되었을 때, 유리관을 교체했을 때, 프라이밍·포밍이 발생했을 때는 즉시 기능시험을 실시하여 수위 지시의 신뢰성을 확인해야 한다.
따라서 “정상적으로 가동하고 있을 때”를 시험 시기로 든 것은 적절하지 않다.

프라이밍은 주로 부하를 급격히 증가시켜 증기 취출량이 갑자기 늘어날 때 발생하기 쉽다.
증기압력이 낮을 때, 보일러수가 농축되지 않았을 때, 급수 공급이 원활할 때는 오히려 프라이밍이 발생하기 어려운 조건이다.
부하 급증으로 증기 발생 속도가 급격히 빨라지면 수면의 물방울이 증기와 함께 비산하는 비수현상이 나타난다.

증기보일러 취급에서 틀린 것은 “역화 방지를 위해 댐퍼를 닫아 놓는다”는 설명이다.
점화 전에는 오히려 댐퍼를 열어 노 내를 충분히 환기(프리퍼지)시켜 미연소 가스를 배출한 뒤 점화해야 역화를 방지할 수 있다.
점화 후 화력의 급상승 금지, 부속장치 점검 철저, 주증기밸브 서서히 개방(급개 금지)이라는 나머지 설명은 모두 올바른 취급 방법이다.

수동점화 시 5초 이내에 점화되지 않으면 불씨를 제거하고 처음 단계부터 재점화 조작을 해야 한다.
미착화 상태에서 계속 연료나 분무용 증기·공기를 더 공급하면 노 내에 미연소 연료가 쌓여 역화·폭발 위험이 커진다.
따라서 즉시 연료 공급을 차단하고 노 내를 충분히 환기한 뒤, 처음부터 다시 점화 절차를 밟는 것이 안전하다.

보일러 사고에서 취급상의 원인이 아닌 것은 “고수위로 인한 보일러 과열”이라는 항목이다.
보일러 과열은 일반적으로 저수위 상태에서 전열면이 물에 잠기지 않아 발생하며, 고수위는 오히려 프라이밍이나 캐리오버의 원인이 되는 것이지 과열의 직접 원인은 아니다.
보일러수 농축·스케일 부착으로 인한 과열, 수처리 불량으로 인한 내부 부식, 연소·운전조작 불량은 모두 실제 취급상의 사고 원인에 해당한다.

보일러 수리 시 안전사항으로 잘못된 것은 “파이프렌치를 볼트나 너트를 조이는 데도 사용한다”는 설명이다.
파이프렌치는 원형 파이프를 물려 돌리는 전용 공구로, 볼트·너트처럼 평행한 면을 가진 부품에 사용하면 모서리가 손상되거나 미끄러져 사고 위험이 커지므로 스패너나 렌치류를 별도로 사용해야 한다.
해머작업 시 보호안경 착용, 나사절삭부 맨손 접촉 금지, 토치램프 작업 시 소화기 비치라는 나머지 사항은 올바른 안전수칙이다.

유리 수면계 파손 원인과 무관한 것은 “증기 압력을 갑자기 올렸을 때”이다.
실제 파손 원인은 상하 콕의 중심선이 어긋나 무리한 응력이 걸리거나, 유리가 알칼리 부식 등으로 노화되었거나, 콕의 너트를 과도하게 조여 유리에 무리가 가는 경우이다.
이러한 기계적·화학적 원인과 달리 증기 압력 조작 자체는 파손의 직접적인 원인으로 보지 않는다.

강철제 보일러 설치검사 시 수압시험은 규정된 시험수압에 도달한 후 그 압력을 30분간 유지한 상태에서 검사한다.
도달 즉시 검사하지 않고 일정 시간 압력을 유지하는 이유는 시험 중 누설이나 이상 변형 여부를 충분히 확인하기 위함이다.
다만 이는 출제 당시(2007년)의 검사기준에 따른 것으로, 최신 검사기준은 별도로 확인이 필요하다.

보일러수 청관제 중 탈산소제가 아닌 것은 암모니아이다.
암모니아는 보일러수의 pH를 높이는 알칼리도 조정제로 사용되는 약품이며, 용존산소를 제거하는 기능과는 관계가 없다.
탄닌, 히드라진, 아황산나트륨은 모두 보일러수 중의 용존산소를 화학적으로 제거하는 대표적인 탈산소제이다.

점화 전 점검사항과 관련이 없는 것은 “연료의 발열량을 확인하고 성분을 점검한다”는 항목이다.
연료의 발열량·성분 분석은 연료 구매·품질관리 단계에서 이루어지는 사항이지, 점화 직전 현장에서 매번 확인하는 절차가 아니다.
계기류·제어장치 확인, 수저 분출밸브 잠김 상태 점검, 연료·급수 계통 점검은 모두 점화 전에 반드시 확인해야 하는 사항이다.

보일러 연소장치 선정기준으로 틀린 것은 “과잉공기를 많이 사용할 수 있는 장치를 선택한다”는 부분이다.
연소장치는 가능한 한 적은 과잉공기로도 완전연소가 이루어지는 것을 선택해야 열손실을 줄이고 효율을 높일 수 있다.
사용 연료의 종류·형태 고려, 높은 연소효율, 내구성·가격 고려는 모두 타당한 선정기준이다.

유지분 등 불순물로 인해 수면에 거품층이 생겨 수위가 불안정해지는 현상은 포밍이다.
포밍은 보일러수 중의 유지분·불순물이 증기 발생(비등)과 함께 거품막을 형성해 수위 판단을 어렵게 만드는 현상으로, 물방울이 증기에 섞여 비산하는 프라이밍과는 구분된다.

에너지이용 합리화법상 검사대상기기 설치자가 조종자를 채용하지 않은 경우의 벌칙은 1천만 원 이하의 벌금이다.
이는 검사대상기기의 안전한 운전을 담당할 자격을 갖춘 조종자를 두도록 강제하기 위한 규정으로, 출제 당시 법령을 기준으로 한 것이며 이후 개정 여부는 별도 확인이 필요하다.

국가·지방자치단체가 에너지 효율화·온실가스 감축을 위해 추진해야 할 조치에 해당하지 않는 것은 “지역별, 주요 수급자별 에너지 할당”이다.
에너지 할당은 비상시 수급 안정을 위한 별도의 조치에 속하는 사항으로, 평상시 국가·지자체가 추진하는 에너지절약 추진체계 구축이나 제도·시책 정비, 건물·수송부문 합리화와는 성격이 다르다.

에너지이용합리화법의 목적에 해당하지 않는 것은 “지구온난화의 촉진”이다.
이 법은 에너지의 수급 안정, 효율적 이용 증진, 에너지 소비로 인한 환경피해 저감을 목적으로 하며, 온실가스 배출을 줄여 지구온난화를 완화하는 데 취지가 있다.
따라서 지구온난화를 촉진한다는 것은 법의 목적과 정반대되는 내용이다.

에너지사용의 제한·금지 등에 관해 대통령령이 정하는 사항으로 볼 수 없는 것은 “특정지역에 대한 에너지개발의 제한”이다.
해당 조항은 위생접객업소 등 시설의 에너지사용 제한, 에너지사용의 시기·방법 제한, 차량 등 에너지사용기자재의 사용 제한과 같이 에너지 사용 자체를 제한하는 내용을 다루는 것이지, 지역의 에너지 개발을 제한하는 사항은 포함하지 않는다.

열사용기자재관리규칙상 특정열사용기자재 품목이 아닌 것은 태양열조리기이다.
특정열사용기자재에는 강철제·주철제 보일러, 온수보일러, 구멍탄용 온수보일러, 축열식 전기보일러, 태양열집열기 등이 포함되지만, 태양열조리기는 이에 해당하지 않는다.

에너지이용합리화기본계획에 포함되어야 할 사항은 “에너지의 합리적 이용을 통한 온실가스 배출을 줄이기 위한 대책”이다.
기본계획은 국가 차원의 에너지 수급 및 이용 합리화 전략을 담는 계획으로, 온실가스 배출 감축 대책이 법정 포함사항으로 규정되어 있다.
비상시 소비절감 대책, 지역별 수급 합리화 대책, 공급자 간 교환·분배 대책은 기본계획의 필수 포함사항과는 구분된다.