에너지관리기사 실기(2026년 2회)    필답형

1. 증기 엔탈피가 2800kJ/kg이고 급수온도 30℃, 급수 엔탈피가 125kJ/kg, 시간당

증기발생량 1,491kg/h 일 때 다음을 구하시오

(단, 물의비열은 4.18kJ/kg·℃ 이다)                          (2021년 2회)

1) 증발계수

2) 상당증발량[eqn: LEFT [ kg/h RIGHT ]]

풀이) 1) 증발계수= [eqn: {2800-125} over {539 TIMES 4.18}]= 1.187

2) 상당증발량([eqn: G _{e}])

증발계수=[eqn: {G _{e}} over {G}]

[eqn: G _{e} =]증발계수x[eqn: G]

[eqn: =1.187 TIMES 1,491]

[eqn: =1769.817 LEFT [ kg/h RIGHT ]]

답) 1) 1.19

2) 1769.82[eqn: LEFT [ kg/h RIGHT ]]

2. 연돌의 통풍력 527Pa, 연소가스의 평균온도 200℃, 외기온도 20℃ 일

때 연돌의 높이는 몇 m인지 구하시오.

(단, 공기의 비중량 12.64N/m[eqn: {} ^{3}], 배기가스 비중량 13.27N/m[eqn: {} ^{3}]이다) (2019년 2회)

계산과정) Z = 273 H [eqn: LEFT ( {gamma _{a}} over {273+t _{a}} `-` {gamma _{g}} over {273+t _{g}} RIGHT )]

H = [eqn: {Z} over {273 LEFT ( {gamma _{a}} over {273+t _{a}} - {gamma _{g}} over {273+t _{g}} RIGHT )}] = [eqn: {527} over {273( {12.64} over {273+20} - {13.27} over {273+200} )}]

= 127.96868m

답) 127.97m

3. 두께 1mm인 플라스틱 덮개로 싸여있는 전선이 있다. 이 전선에 9V의 전압과 10A의

전류가 흐르고 있다. 이 전선의 길이는 10m, 열전달계수는 15W/m[eqn: {}^{2}]·K일 때 전선과

플라스틱 덮개의 접촉면에서의 온도 [eqn: T _{m}](℃)를 구하시오.

(단, 플라스틱 덮개의 열전도율은 0.15W/m·℃, 외부 공기온도는 30℃ 이고 접촉면

에서의 열접촉저항은 무시한다)

계산과정) [eqn: Q] = V×I = 9[eqn: LEFT [ V RIGHT ]]×10[eqn: LEFT [ A RIGHT ]] = 90[eqn: LEFT [ W RIGHT ]]

([eqn: L] : 길이[eqn: LEFT [ m RIGHT ]], [eqn: k] : 열전도율[eqn: LEFT [ W/m. CENTIGRADE RIGHT ]], [eqn: alpha] : 열전달계수[eqn: LEFT [ W/m ^{2} .K RIGHT ]])

[eqn: Q= {T _{고} -T _{저}} over {R _{전도} +R _{대류}}][eqn: = {T _{고} -T _{저}} over {{ln LEFT ( {r _{2}} over {r _{1}} RIGHT )} over {2 pi L BULLET k} + {1} over {2 pi r _{2} L` BULLET alpha }}]

[eqn: 90= {T _{m} -30} over {{ln LEFT ( {2} over {1} RIGHT )} over {2 pi TIMES 10 TIMES 0.15} + {1} over {2 pi TIMES {2} over {1000} TIMES 10 TIMES 15}}]

[eqn: T _{m} =90 TIMES LEFT ( {ln LEFT ( {2} over {1} RIGHT )} over {2 pi TIMES 10 TIMES 0.15} + {1} over {2 pi TIMES {2} over {1000} TIMES 10 TIMES 15} RIGHT ) +30]

∴ [eqn: T _{m}] = 84.3655℃

답) [eqn: T _{m}] = 84.37℃

4. 방폭문의 구조에 따른 종류 2개 적기  (2017년 1회 동영상)

답) 1) 스윙식

2) 스프링식

5. 체적 4m[eqn: {}^{3}], 온도 500℃, 질량 2kg인 기체가 있다. 이 기체를 정압과정 상태에서

가열하여 체적이 8m[eqn: {}^{3}]로 되었을 때 가열량[eqn: LEFT [ kJ RIGHT ]]을 구하시오

(단, 기체의 비열비는 1.2, 기체상수는 0.45[eqn: LEFT [ kJ/kg BULLET K RIGHT ]]이다)

풀이) [eqn: {V _{1}} over {T _{1}} = {V _{2}} over {T _{2}}]

[eqn: {4 LEFT [ m ^{3} RIGHT ]} over {(500+273) LEFT [ K RIGHT ]} = {8 LEFT [ m ^{3} RIGHT ]} over {T _{2}}]

[eqn: T _{2} = {773 LEFT [ K RIGHT ] TIMES 8 LEFT [ m ^{3} RIGHT ]} over {4 LEFT [ m ^{3} RIGHT ]}]

[eqn: =1546 LEFT [ K RIGHT ]][eqn: =1273 LEFT [ CENTIGRADE RIGHT ]]

[eqn: C _{P} = {k} over {k-1} TIMES R]

[eqn: = {1.2} over {1.2-1} TIMES 0.45]

[eqn: =2.7 LEFT [ kJ/kg BULLET K RIGHT ]]

[eqn: THEREFORE] [eqn: Q=G`C _{P} ``dT]

[eqn: =2 LEFT [ kg RIGHT ] TIMES 2.7 LEFT [ kJ/kg BULLET K RIGHT ] TIMES (1546-773) LEFT [ K RIGHT ]]

[eqn: =4174.2 LEFT [ kJ RIGHT ]]

답) [eqn: 4174.2 LEFT [ kJ RIGHT ]]

6. 증기 트랩의 설치 목적 3가지 쓰기   (2018년 1회차 동영상)

답) 1) 응축수 자동배출

2) 배관내 공기 자동배출

3) 수격작용 방지

4) 관내 부식 방지

7. 배열보일러를 가동하면서 배출되는 400[eqn: CENTIGRADE], 3000Nm[eqn: {}^{3}]/h의 연소배기가스를 이용하여

시간당 300kg 공급되는 급수를 가열하여 0.8MPa 포화증기를 생산하고 있다.

열교환 후 배기가스온도가 150[eqn: CENTIGRADE]로 덕트를 통해 배출될 때 이 배열보일러의 배기

가스 손실열량[eqn: LEFT [ kW RIGHT ]]을 구하시오.

(단, 0.8MPa 의 포화증기 엔탈피는 2769kJ/kg이고 배출가스 평균 정압비열은 1.38

kJ/Nm[eqn: {}^{3}].[eqn: CENTIGRADE], 가열전 급수 온도는 0[eqn: CENTIGRADE]이다)                 (2023년 1회)

참고) [eqn: 1 LEFT [ kW RIGHT ] =3600 LEFT [ kJ/h RIGHT ]]

풀이) 1) 열교환기에서 배기가스가 잃은 열량[eqn: LEFT ( Q _{1} RIGHT )][eqn: =G`C`dT]

[eqn: =3000 LEFT [ Nm ^{3} /h RIGHT ] TIMES 1.38 LEFT [ kJ/Nm ^{3} . CENTIGRADE RIGHT ] TIMES LEFT ( 400-150 RIGHT ) CENTIGRADE]

[eqn: =1035000][eqn: LEFT [ kJ/h RIGHT ]]

2) 열교환기에서 급수가 얻은 열량[eqn: LEFT ( Q _{2} RIGHT )]= [eqn: G _{1} TIMES LEFT ( h _{2} -h _{1} RIGHT )]

[eqn: =300 LEFT [ kg/h RIGHT ] TIMES LEFT ( 2769-0 RIGHT ) LEFT [ kJ/kg RIGHT ]]

[eqn: =830700 LEFT [ kJ/kg RIGHT ]]

3) 손실열량[eqn: LEFT ( Q _{L} RIGHT )]=[eqn: Q _{1} -Q _{2}]

[eqn: =] [eqn: {1035000 LEFT [ kJ/h RIGHT ] -830700 LEFT [ kJ/h RIGHT ]} over {3600 LEFT [ {kJ/h} over {kW} RIGHT ]}]

= 56.75kW

답) 56.75kW

8.  다음 설명을 보고 물음에 답하시오     (2017년 4회차 동영상)

1) 스폴링(spalling) 현상

2) 스폴링 현상의 종류를 3가지 쓰시오

참조) 스폴링 (Spalling) 현상

1) 열적스폴링 : 내화물을 급열 또는 급랭에 의한 열응력 발생.

2) 기계적스폴링 : 축로 구조상에서 오는 국부적 압력으로 발생.

3) 조직적스폴링 : 내화물의 열의 작용이나 슬래그의 침식 작용에 의함

답) 1. 내화물의 급열 또는 급랭에 의한 열응력으로 발생하는 균열 및 박락 현상

2. 1) 열적스폴링

2) 기계적스폴링

3) 조직적스폴링

9. 보일러 청관제 중  PH 및 알카리조정제 및 연화제로 사용하는 수처리제를 3개 쓰시오

(2023년 2회)

참고) 1. PH 및 알카리조정제

1) 수산화나트륨       2) 탄산나트륨       3) 인산나트륨

4) 인산               5) 암모니아

2. 연화제

1) 수산화나트륨       2) 탄산나트륨       3) 인산나트륨

답) 1) 탄산나트륨 또는 탄산소다

2) 수산화나트륨 또는 가성소다

3)  인산나트륨

10. 버너의 종류 5가지 쓰기

답) 1) 건타입식

2) 회전분무식 또는 로터리식

3) 유압분무식

4) 고압공기 분무식 또는 고압기류식

5) 저압증기 분무식 또는 저압기류식

6) 음파버너

11. 지름이 400mm인 풍동의 중심부 유속을 측정하였더니 전압과 정압이

각각 80mmH[eqn: {}_{2}]O 와 40mmH[eqn: {}_{2}]O 였다. 평균유속은 중심부 유속의 3/4

라고 할 때 공기의 유량은 몇 m[eqn: {}^{3}]/s인지 구하시오.

(단, 공기의 비중량은 1.25kg/m[eqn: {}^{3}], 피토관계수는 1로 한다)  (2021년 1회)

풀이) [eqn: P _{d} =`P _{t} -P _{s}]= 80mmH[eqn: {}_{2}]O-40mmH[eqn: {}_{2}]O= 40mmH[eqn: {}_{2}]O= 40kg/m[eqn: {}^{2}]

[eqn: V _{중심}] = K [eqn: sqrt {2gh}] = K [eqn: sqrt {2g {P _{d}} over {gamma }}]

= 1[eqn: TIMES sqrt {2 TIMES 9.8 TIMES {40} over {1.25}}]= 25.043m/s

[eqn: THEREFORE] Q= A V = [eqn: {pi TIMES 0.4 ^{2}} over {4} TIMES 25.043 TIMES {3} over {4}] = 2.36m[eqn: {}^{3}]/s

답) 2.36m[eqn: {}^{3}]/s

12. 내부 온도 20℃, 외부 온도 10℃ 이고 두께 4mm인 유리 창문이 있다.

단위면적당 전열량은 몇 W/m[eqn: {} ^{2}] 인가?

(단 열전도율 [eqn: lambda] : 0.76W/m℃, 내부열전달 10W/m[eqn: {} ^{2}]℃, 외부열전달 50

W/m[eqn: {} ^{2}]℃이다)                                             (2017년 2회)

계산과정) K = [eqn: {1} over {{1} over {alpha _{1}} + {d} over {lambda } + {1} over {alpha _{2}}} = {1} over {{1} over {10} + {0.004} over {0.76} + {1} over {50}} =7.98319] W/m[eqn: {} ^{2}]℃

Q = K A [eqn: DELTA t] = 7.98319×1×(20-10) = 79.83 W/m[eqn: {} ^{2}]

답) 79.83 W/m[eqn: {} ^{2}]

13. 다음에서 설명하는 빈 칸에 알맞은 명칭을 쓰시오

보일러 제조검사기준에서 보일러로 보는 범위는 증기공급용 ( 가 ), ( 나 )

및  여기에 관련되는 ( 다 )와 ( 라 )를 포함하며 그들 사이에 있는 보일러

본체, ( 마 ), 절탄기, 관류 등을 포함한다

참고) 검사대상기기의 제조검사, 설치검사, 계속사용검사 등의 규정

-관련법 제39조 제6항 및 관리규칙 제35조 제 10항-

보일러 제조(용접 및 구조)검사기준에서 보일러로 보는 범위는 증기공급용

스톱밸브, 급수밸브(절탄기 사이에 있는 것은 그 밸브, 이것이 없는 경우는

절탄기 입구의 것) 및 여기에 관련되는 체크밸브와 분출밸브(2개가 있는 경우

에는 보일러 본체에서 먼 것)를 포함하며 그들 사이에 있는 보일러 본체,

과열기, 절탄기, 관류 등을 포함한다

답) 1) 스톱밸브

2) 급수밸브

3) 체크밸브

4) 분출밸브

5) 과열기

14. 수관식 보일러 중 온도에 따른 밀도차에 의한 순환 방식의 보일러 명칭을 쓰시오

답) 자연순환식 보일러

15. 보일러에서의 과열온도를 조절하는 방법 4가지 쓰시오  (2018년 2회)

참고) 디슈퍼히터(Desuperheater)

과열증기의 온도를 낮추기 위하여 증기의 흐름속으로 물을 분사하는 장치

답) 1) 디슈퍼히터를 설치하여 과열도를 낮춘다

2) 과열증기를 냉각한다

3) 열교환기를 설치하여 과열증기를 포화증기로 전환한다

4) 과열기 전용화로를 설치하여 과열증기의 온도를 낮추어 준다

5) 틸팅 버너를 사용하여 온도를 낮춘다

6) 습증기의 일부를 과열기로 보낸다

16. 질량 1kg, 고열원 온도 600℃, 저열원 온도 100℃ 사이에서 분당 60cycle

로 운전하는 카르노 사이클이 있다. 최고압력 400kPa인 상태에서 등온팽창

한 후 압력이 200kPa로 변하였다면 1시간 동안의 수열량은 몇 kW인지

구하시오 (단, 이 유체의 기체상수는 287J/kg·k이다)    (2020년 1회 유사)

풀이)  (등온팽창과정에서)

[eqn: Q=W=P _{1} V _{1} `ln LEFT ( {V _{2}} over {V _{1}} RIGHT )] = [eqn: nRT`ln LEFT ( {V _{2}} over {V _{1}} RIGHT )][eqn: =nRT`ln LEFT ( {P _{1}} over {P _{2}} RIGHT )]

[eqn: =1 LEFT [ kg RIGHT ] TIMES 0.287 LEFT [ kJ/kg BULLET K RIGHT ] TIMES (273+600) LEFT [ K RIGHT ] TIMES ln LEFT ( {400} over {200} RIGHT )]

[eqn: =173.6687 LEFT [ kJ RIGHT ]]

[eqn: THEREFORE] 시간당 수열량

= [eqn: {173.6687 LEFT [ kJ/cycle RIGHT ] TIMES 60 LEFT [ cycle/min RIGHT ] TIMES 60 LEFT [ min/h RIGHT ]} over {3600 LEFT [ {kJ/h} over {kW} RIGHT ]}]

= [eqn: 173.67 LEFT [ kW RIGHT ]]

답) [eqn: 173.67 LEFT [ kW RIGHT ]]

17. [eqn: C _{11} H _{24}] 30%, [eqn: C _{12} H _{26}] 50%, [eqn: C _{13} H _{28}] 20%의 조성비로 구성된 등유를 연료

로 하는 연소로가 있다. 단위질량당 이론공기량[eqn: LEFT [ Nm ^{3} /kg RIGHT ]]을 구하시오

(필기 2018년 2회 유사)

풀이) 1) [eqn: C _{11} H _{24}]+[eqn: 17O _{2} rarrow 11CO _{2} +12H _{2} O]

(분자량=156)

[eqn: A _{1} = {17 TIMES 22.4 TIMES 0.3} over {0.21 TIMES 156}][eqn: =3.487][eqn: LEFT [ Nm ^{3} /kg RIGHT ]]

2) [eqn: C _{12} H _{26}]+[eqn: 18.5O _{2} rarrow 12CO _{2} +13H _{2} O]

(분자량=170)

[eqn: A _{2} = {18.5 TIMES 22.4 TIMES 0.5} over {0.21 TIMES 170} =5.803][eqn: LEFT [ Nm ^{3} /kg RIGHT ]]

3) [eqn: C _{13} H _{28}]+[eqn: 20O _{2} rarrow 13CO _{2} +14H _{2} O]

(분자량=184)

[eqn: A _{3} = {20 TIMES 22.4 TIMES 0.2} over {0.21 TIMES 184} =2.318][eqn: LEFT [ Nm ^{3} /kg RIGHT ]]

[eqn: THEREFORE] [eqn: SIGMA A=A _{1} +A _{2} +A _{3}]

[eqn: =3.487+5.803+2.318]

[eqn: =11.608][eqn: LEFT [ Nm ^{3} /kg RIGHT ]]

답) [eqn: 11.61][eqn: LEFT [ Nm ^{3} /kg RIGHT ]]

18. 최고압력 1200KPa, 최고온도 320℃, 복수기의 배압이 100Kpa로 작동되는

증기원동소의 랭킨사이클의 터빈 출력은 몇 KW 인지 구하시오

(단, 증기의 유량은 5kg/s, 최고압력 및 최고온도에서의 과열증기 엔탈피는

3217.8kJ/kg, 100KPa에서 포화증기 엔탈피 2753.37kJ/kg, 포화수 엔탈피

478.53kJ/kg, 터빈 출구의 증기의 건도는 0.95이고 기계효율은 100%이다)

계산과정)

1) 터빈입구 엔탈피(h[eqn: {}_{1}]) : 3217.8 kJ/kg

2) 터빈출구 습증기 엔탈피(h[eqn: {}_{2}])

h[eqn: {}_{2}]= h[eqn: {}_{2}][eqn: {}^{prime }] + (h[eqn: {}_{2}][eqn: {}^{prime prime }]- h[eqn: {}_{2}][eqn: {}^{prime }])[eqn: TIMES `x]= 478.53+(2753.37-478.53)[eqn: TIMES]0.95

= 2639.63 kJ/kg

3) 터빈 출력 =[eqn: {G TIMES (h _{1} -h _{2} )} over {3600}]= [eqn: {5kg/s TIMES 3600s/h TIMES (3217.8-2639.63)kJ/kg} over {3600kJ/kwh}]

= 2890.85 KW

답) 2890.85 KW