에너지관리기능사 필기시험 3회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 에너지관리기능사 필기시험 3회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

본 글 최하단에

실전테스트를 하시면 됩니다.

1. 보일러 기초 및 열역학

1.1 보일러 열정산의 목적

열정산은 보일러의 성능 개선 자료 확보, 열의 행방 파악, 보일러 효율 확인, 열 손실 파악, 조업 방법 개선 등을 목적으로 합니다. 목적이 아닌 것: 연소실의 구조를 아는 것.

1.2 보일러의 종류

수관식 보일러 (고압/대용량): 물이 관 내부를 흐르는 형태.
- 자연순환식: 배브콕, 츠네키치, 타쿠마, 야로, 2동 D형.
- 강제순환식: 라몬트, 베록스 보일러.
- 관류식 (강제관류식): 벤슨, 슐처, 람진 보일러.
노통연관식 보일러 (저압/중소용량): 스코치, 케와니, 코크란 보일러.

1.3 압력계의 종류

액주식 압력계 (저압 측정): U자관식, 단관식, 경사관식, 마노미터 압력계.
탄성식 압력계 (고압 측정): 부르동관, 다이어프램, 벨로스 압력계.

1.4 증기의 종류

과열증기: 건포화증기를 포화온도 이상으로 가열하여 온도를 높인 증기.

1.5 열매체 보일러의 열매체

수은, 다우섬, 카네크롤, 모빌섬, 시큐리티 등이 사용됩니다. 사용되지 않는 것: 프레온.

2. 연소 및 효율 계산

2.1 연소 관련 기초 지식

연료의 구비 조건:
- 단위 중량 또는 체적당 발열량이 클 것.
- 매연 및 회분 발생량이 적을 것.
- 저장, 운반, 취급이 용이하고 가격이 저렴할 것.
과잉 공기량과 연소가스 성분:
- 과잉 공기량이 증가하면 연소가스 중 산소 (O2) 함량이 증가합니다. 이산화탄소 (CO2)는 감소합니다.
공기의 역할 (액체 연료 버너):
- 1차 공기: 연료의 무화(분무)에 필요한 공기.
- 2차 공기: 무화된 연료의 완전 연소에 필요한 공기.
가스 버너 이상 현상:
- 리프팅 (선화): 가스압이 너무 높아 유출 속도가 연소 속도보다 빠를 때 불꽃이 들뜨는 현상.

2.2 보일러 효율 및 계산

보일러 효율 (백분율):
```
보일러 효율 = 연소 효율 x 전열 효율 x 100
```
(예시: 0.92 x 0.85 x 100 = 78.2 %)
상당 증발량: 1기압 하에서 100도 C 포화수로부터 같은 온도의 건포화증기를 몇 kg 만들 수 있느냐 하는 기준값.
전열면 증발율 (단위: kg/m2 * h):
```
전열면 증발율 = (실제 증발량 kg/h) / (전열 면적 m2)
```
(예시: 50,000 kg/h / 730 m2 약 68.5 kg/m2 * h)
수소 연소에 필요한 산소량 (체적):
```
2H2 + O2 -> 2H2O
```
수소 4 kg이 산소 22.4 Nm3와 반응하므로, 수소 1 kg당 22.4 / 4 = 5.6 Nm3의 산소가 필요합니다.

2.3 통풍 및 열교환기 배치

자연 통풍력 증가 방법: 연돌 높이 높게, 배기가스 온도 높게, 연돌 단면적 넓게. 통풍력 감소 방법: 연소가스 온도를 낮춘다.
폐열 회수 장치 배치 순서 (연소실 -> 연돌 방향): 과열기 -> 재열기 -> 절탄기 (급수 예열) -> 공기예열기 (공기 예열) -> 연돌 연돌에 가장 가까운 것: 공기예열기.

3. 보일러 운전 및 안전 관리

3.1 보일러 운전 절차

가동 순서: 보일러 급수 -> 블로 가동 (통풍) -> 버너 점화 -> 댐퍼 조절 -> 증기 밸브 개방.
주증기 밸브 작동 요령: 수격 작용 방지를 위해 천천히 개방하고, 만개 후 조금 되돌려 놓습니다.
가스 보일러 점화 주의사항: 연소실 및 굴뚝 환기를 완벽하게 합니다. 가스 누설은 비눗물로 확인합니다.
정전 시 조치사항: 전원 차단, 연료 공급 중단, 주증기 밸브 닫기. 안전밸브를 열면 안 됩니다.

3.2 보일러 급수 및 분출

보일러수 pH 값: 강철제 보일러의 부식 방지를 위해 10.5 ~ 11.5 정도가 적합합니다 (정답 범위: 11.0 ~ 11.8).
경도: 보일러 급수 중 칼슘 (Ca) 및 마그네슘 (Mg) 농도를 나타내는 척도.
분출 작업 주의사항:
- 안전 저수위 이하로 내려가지 않도록 합니다.
- 부하가 가장 작을 때 실시합니다.
- 2인 1조로 작업하고, 2대를 동시에 분출시키지 않습니다.

3.3 보일러 이상 현상 및 안전 설비

팽출 (Bulging): 과열된 보일러 동체가 내부 압력에 견디지 못하고 부풀어 오르는 현상. 노통 보일러의 갤러웨이관 등에서 발생하기 쉽습니다.
부식의 종류:
- 구식 (그루빙, 도랑부식): 이음부 부근에서 발생하는 도랑 형태의 부식.
수압 시험 압력 (강철제 증기 보일러):
- 최고 사용 압력이 1.5 MPa 이하: 1.5 x 최고사용압력
- 최고 사용 압력이 1.5 MPa 초과: 1.25 x 최고사용압력 + 0.5 MPa
- (예시: 2 MPa일 때, 1.25 x 2 MPa + 0.5 MPa = 3 MPa)
화염 검출기:
- 플레임 아이: 화염의 발광체를 이용 (광전관, 자외선 방식).
- 플레임 로드: 화염의 이온화 (전기 전도성)를 이용.
- 스택 스위치: 연도 온도 상승을 이용.

4. 난방 및 열사용 설비

4.1 펌프 축동력

펌프의 축동력 (kW):
```
펌프 축동력 (P축) = (물의 비중량(감마) x 유량(Q) x 높이(H)) / (102 x 펌프 효율(에타))
```
(단, 감마: 물의 비중량 (kgf/m3), Q: 유량 (m3/s), H: 높이 (m), 에타: 펌프 효율) (예시: (1000 x 0.05 x 20) / (102 x 0.8) 약 12.25 kW)

4.2 난방 방식 및 설비

방열기 설치 위치: 실내 공기의 대류 작용을 원활하게 하여 순환되도록 창문 아래에 설치합니다.
응축수 환수 방식:
- 기계 환수식: 중력 환수가 불가능할 때, 응축수를 별도 탱크에 모으고 펌프를 이용하여 보일러에 급수하는 방식.
- 진공 환수식: 환수관을 가늘게 할 수 있고, 방열량 조절이 용이하여 대규모 난방에 적합합니다.
저온 복사 난방 (바닥 패널): 바닥 패널 표면 온도는 30도 C 이하로 하는 것이 좋습니다.
방열기 호칭 기호: 벽걸이형 횡형은 W-H 입니다.

방열량 계산:

방열량 (kcal/h) = 상당방열면적 (m2) x 단위 방열량 (kcal/m2 * h)

(예시: 60 m2 x 450 kcal/m2 * h = 27,000 kcal/h)

감압 밸브: 고압과 저압 배관 사이에 부착하여 저압 측 압력을 일정하게 유지시켜 주는 밸브.
스팀 사이렌서 (급탕): 증기 혼합식 급탕 시 소음을 줄여주는 용도.

5. 자동 제어 및 계측

5.1 자동 제어

목표값: 제어량에 대한 희망값 또는 외부로부터 제어계에 부여된 값.
인터로크 제어 (Interlock): 어떤 조건이 구비되지 않으면 그 다음 동작을 정지시키는 제어 형태로, 보일러에서 안전상의 이유로 중요합니다.
2위치 동작 (On-Off 동작): 제어 편차가 설정치에 대하여 정(+) 또는 부(-)에 따라 제어되는 동작.
수위 제어 검출 방식: 전극식, 차압식, 열팽창식 등이 있습니다.

5.2 집진 장치

세정식 집진 장치 (습식): 함진가스를 세정액, 액막 등에 충돌시키거나 접촉시켜 액에 의해 포집하는 방식.
관성력식 집진법: 함진가스를 방해판 등에 충돌시키거나 기류의 방향을 전환시켜 포집합니다.

6. 에너지 이용 합리화 법규

6.1 용어의 정의

에너지 사용자: 에너지 사용 시설의 소유자 또는 관리자.
에너지 절약 전문 기업 (ESCO): 제3자로부터 위탁을 받아 에너지 사용 시설의 에너지 절약을 위한 관리/용역 사업을 하는 자로서 산업통상자원부장관에게 등록한 자.

6.2 법규 관련 사항

에너지 사용 계획: 검토 기준, 검토 방법, 그 밖에 필요한 사항은 산업통상자원부령으로 정합니다.
국가에너지절약추진위원회 심의 사항: 기본 계획 수립, 실시 계획 종합 조정 및 추진 상황 점검, 에너지 절약 관련 법령 및 제도 정비 개선 등. 심의 사항이 아닌 것: 에너지 사용 계획 협의 사항의 사전 심의.
에너지 수급 안정을 위한 조치: 에너지의 비축과 저장, 에너지 공급 설비의 가동 및 조업, 에너지의 배급. 해당하지 않는 것: 에너지 판매 시설의 확충.
한국에너지공단 위탁 업무 (산업통상자원부장관 또는 시/도지사 업무 중): 효율 관리 기자재 측정 결과 신고 접수, 검사 대상 기기 검사, 검사 대상 기기 관리자 선임 및 해임 신고 접수 등. 위탁되지 않은 업무: 검사 대상 기기의 검사 기준 제정.

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