에너지관리기사 실기 기출 요약

문서 내 토픽

1. 연료 및 연소

기체연료의 저위발열량 순서는 프로판>에틸렌>아세틸렌>메탄이며, 고체연료 공업분석에서 수분은 107±2℃에서 1시간 건조감량으로 측정된다. 연소 시 착화지연은 가열 시작부터 발화까지의 시간을 의미하고, 프리퍼지는 화실 내 잔류가스를 배출하여 가스폭발을 방지한다. 블로우 오프 현상은 공기 저항이 커서 불꽃 기저부의 공기 움직임으로 화염이 소멸되는 현상이다.
2. 오일버너 및 착화

유압분무식 버너는 0.5~2MPa 압력으로 오일을 분무하며 유량이 유압의 평방근에 비례한다. 회전분무식 버너는 3,500~10,000rpm으로 분무컵을 회전시키고 기류식 버너는 공기나 증기로 무화시킨다. 착화불량의 원인은 연료 미분사, 기름 온도 부적절, 물/슬러지 혼입, 유압 저하, 버너노즐 막힘 등이다.
3. 보일러 증기 및 열효율

현열은 온도만 변하고 잠열은 상태가 변할 때 필요한 열이다. 유체의 보유에너지는 불포화액<포화액<습포화증기<포화증기<과포화증기 순서이다. 과열증기는 응축수로 되기 어렵고 관내 마찰저항이 감소하며 부식이 방지된다. 보일러 열효율 증가 방법은 공기비 조절, 증기 건도 향상, 폐열회수 등이다.
4. 수관식보일러 및 관류보일러

수관식보일러는 자연순환식, 강제순환식, 관류순환식으로 분류된다. 자연순환식은 물과 증기의 밀도차로 순환하고, 강제순환식은 펌프를 사용하며, 관류식은 증기드럼 없이 펌프로 물을 공급한다. 수관식보일러의 장점은 효율이 높고 고압에 견디며 전열면적이 크고 가볍다. 2동D형 보일러는 증기 발생이 빠르고 열효율이 높으며 고압 대용량 제작이 가능하다.
5. 폐열회수장치

폐열회수장치는 과열기→재열기→절탄기→공기예열기 순서로 배치된다. 절탄기는 배기가스 현열로 급수를 예열하고, 공기예열기는 연소용 공기를 예열한다. 절탄기 설치 시 보일러 열효율이 향상되고 급수 중 불순물이 제거되며 증발능력이 증가한다. 공기예열기는 연료 착화열을 감소시키고 완전연소를 가능하게 한다.
6. 보일러 부식 및 장해

일반부식은 물의 pH가 낮아 철이온이 녹아나와 수산화철이 침전되는 현상이다. 고온부식은 바나듐이 산화되어 전열면에 융착하고, 저온부식은 황산이 발생하여 절탄기나 공기예열기의 저온 전열면을 침식한다. 프라이밍은 물방울이 증기에 혼입되는 현상이고, 수격현상은 응축수가 배관을 타격하는 현상이다.
7. 자동제어 및 계측기기

자동제어는 시퀀스제어와 피드백제어로 구분된다. 연속제어는 P, I, D, PI, PD, PID 동작이 있으며, 비례동작은 잔류편차가 남고 적분동작은 잔류편차를 제거한다. 온도계는 접촉식(저항, 유리제, 압력식, 열전대)과 비접촉식(방사식)이 있다. 유량계는 차압식(오리피스, 벤튜리관)과 유속식(피토관)이 있다.
8. 신재생에너지

신에너지는 연료전지, 수소에너지, 석탄액화가스화 에너지이고, 재생에너지는 태양광, 태양열, 풍력, 수력, 지열, 해양에너지, 폐기물, 바이오이다. 바이오매스는 생물자원을 변환시킨 에너지로 기체, 액체, 고체연료가 있다. 연료전지는 화학에너지를 연소 없이 직접 전기에너지로 변환한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 연료 및 연소

연료의 선택과 연소 과정은 보일러 시스템의 효율성과 환경 영향을 결정하는 핵심 요소입니다. 화석연료의 완전연소를 위해서는 적절한 공기 공급, 혼합, 체류시간이 필수적이며, 이를 통해 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다. 현대에는 연료의 다양화와 청정연소 기술이 중요해지고 있으며, 연소 효율 개선은 운영비 절감과 탄소배출 감소에 직결됩니다. 연료 특성 분석과 연소 조건 최적화는 지속가능한 에너지 활용을 위해 계속 발전해야 할 분야입니다.
2. 오일버너 및 착화

오일버너는 액체연료를 미립화하여 효율적인 연소를 가능하게 하는 중요한 장치입니다. 착화 시스템의 안정성과 신뢰성은 보일러 운영의 안전성을 좌우하며, 점화 실패는 심각한 사고로 이어질 수 있습니다. 현대의 오일버너는 자동제어 기능과 안전장치가 통합되어 있어 운영 편의성이 크게 향상되었습니다. 정기적인 유지보수와 검사를 통해 버너의 성능을 유지하는 것이 중요하며, 기술 발전에 따라 더욱 효율적이고 안전한 착화 시스템이 개발되고 있습니다.
3. 보일러 증기 및 열효율

보일러의 열효율은 연료 에너지를 증기 생성에 얼마나 효과적으로 전환하는지를 나타내는 중요한 지표입니다. 증기의 품질, 압력, 온도는 산업 공정의 요구사항에 따라 정밀하게 제어되어야 하며, 이는 제품 품질과 생산성에 영향을 미칩니다. 열손실을 최소화하기 위해 보온, 응축수 회수, 배기가스 활용 등 다양한 기술이 적용됩니다. 열효율 개선은 운영비 절감뿐만 아니라 환경보호에도 기여하므로, 지속적인 모니터링과 최적화가 필수적입니다.
4. 수관식보일러 및 관류보일러

수관식보일러는 높은 압력과 온도에서 안정적으로 작동하며 대용량 증기 생산에 적합한 구조입니다. 관류보일러는 빠른 응답성과 컴팩트한 설계로 현대 산업에서 점점 더 선호되고 있습니다. 두 방식 모두 장단점이 있으며, 적용 분야와 운영 조건에 따라 선택되어야 합니다. 보일러 형식의 선택은 초기 투자비, 운영비, 유지보수 용이성, 안전성 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 하며, 기술 발전에 따라 더욱 효율적인 설계가 계속 개발되고 있습니다.
5. 폐열회수장치

폐열회수장치는 배기가스에 포함된 열에너지를 재활용하여 전체 시스템의 효율을 크게 향상시키는 기술입니다. 경제성과 환경성을 동시에 달성할 수 있어 현대 산업에서 필수적인 요소가 되고 있습니다. 폐열회수 방식에는 급수 예열, 공기 예열, 증기 과열 등 다양한 형태가 있으며, 각각의 특성에 맞게 설계되어야 합니다. 폐열회수장치의 도입은 초기 투자비가 필요하지만, 장기적인 에너지 절감 효과와 환경 개선 효과를 고려하면 매우 가치 있는 투자입니다.
6. 보일러 부식 및 장해

보일러 부식은 안전성을 위협하고 수명을 단축시키는 심각한 문제입니다. 산화, 산성 부식, 응력부식균열 등 다양한 부식 메커니즘이 존재하며, 각각에 대한 예방 대책이 필요합니다. 급수 처리, 산소 제거, 약알칼리성 유지, 정기적인 검사 등을 통해 부식을 효과적으로 관리할 수 있습니다. 보일러 장해의 조기 발견과 적절한 대응은 운영 중단을 방지하고 안전을 보장하는 데 매우 중요하며, 예방적 유지보수 문화의 정착이 필수적입니다.
7. 자동제어 및 계측기기

자동제어 시스템은 보일러의 안전하고 효율적인 운영을 가능하게 하는 핵심 기술입니다. 온도, 압력, 수위 등 주요 변수의 정밀한 계측과 제어를 통해 최적의 운영 조건을 유지할 수 있습니다. 현대의 계측기기는 높은 정확도와 신뢰성을 갖추고 있으며, 디지털화와 원격 모니터링 기능이 점점 확대되고 있습니다. 자동제어 기술의 발전은 인력 절감, 에너지 효율 개선, 안전성 향상을 동시에 달성하게 하며, 산업 4.0 시대에 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
8. 신재생에너지

신재생에너지는 기후변화 대응과 에너지 자립을 위한 필수적인 선택입니다. 태양열, 바이오매스, 지열 등 다양한 신재생에너지 기술이 보일러 시스템과 결합되어 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 신재생에너지의 간헐성과 불안정성을 극복하기 위해 에너지 저장 기술과 하이브리드 시스템 개발이 진행 중입니다. 초기 투자비 감소와 기술 성숙도 향상에 따라 신재생에너지 도입이 확대될 것으로 예상되며, 이는 지속가능한 산업 발전의 핵심 동력이 될 것입니다.