에너지관리기사 실기(2025년1회)    필답형

1. 다음의 부속품은 어디에 부착하는지 골라 쓰시오     (2010년 3회)

【보기】

보일러 본체,  보일러 버너,  연도

1) 스텍 릴레이

2) 콤비네이션 릴레이

3) 프로텍터 릴레이

답) 1) 스텍 릴레이 : 연도

2) 콤비네이션 릴레이 : 보일러 본체

3) 프로텍터 릴레이 : 보일러 버너

2. 차압식 유량계가 설치된 관로에서 차압이 18,000mmH[eqn: {} _{2}]O일 때 유량이 31m[eqn: {} ^{3}]/h

이다. 차압이 8,820mmH[eqn: {} _{2}]O로 변하였을 때 유량[eqn: LEFT [ mmH _{2} O RIGHT ]]을 구하시오

(필답형 예상문제 295번 유사)

참고) 유량은 유압의 평방근(제곱근)에 비례한다

풀이) [eqn: sqrt {18000}]〔mmH[eqn: {}_{2}]O〕 : 31〔m[eqn: {} ^{3}]/h〕 [eqn: =] [eqn: sqrt {8820}]〔mmH[eqn: {}_{2}]O〕 : [eqn: x]

[eqn: x= sqrt {{8820} over {18000}} TIMES 31]

[eqn: =]21.7〔m[eqn: {} ^{3}]/h〕

3. 절탄기 설치 시 장점 3가지 쓰시오      (2012년 2회차)

답) 1) 급수 열응력 감소

2) 보일러 효율 향상

3) 연료비 절감효과

4) 증발량 증가

5) 열응력 감소에 따른 스케일 감소

6) 연료사용 절감에 따른 환경보호

4. 다음 빈 칸에 알맞은 말을 써 넣으시오

열사용기자재 중 ( 가 )는 전열면적 14m[eqn: {}^{2}] 이하이고, 최고사용압력 0.35

MPa 이하의 온수를 발생하는 것을 말한다. 다만, 구멍탄용 온수보일러·축열식 전기

보일러·가정용 화목보일러 및 가스사용량이 ( 나 ) kg/h〔도시가스는 ( 다 ) KW〕 이하

인 가스용 온수보일러는 제외한다

답) 가 : 소형온수보일러

나 : 17

다 : 232.6

5. 두 개의 평행한 평판 사이에서 복사열전달이 일어나고 있다. 고온부인 상부

평판 온도 1000℃ 복사능 0.5이고, 저온부인 하부 평판온도 500℃ 복사능

0.9이다. 상부 및 하부 각 판의 평판 면적은 5m[eqn: {} ^{2}]일 때 복사열전달에 의한

단위면적당 복사전열량(W/m[eqn: {} ^{2}])을 계산하시오

(단, 스테판볼츠만 상수 5.67×10[eqn: {} ^{-8}]W/m[eqn: {} ^{2}]k[eqn: {} ^{4}]이다)        (2017년 4회 유사)

참조) 두 평행 평판 사이에서의 전열량(Q)

[eqn: Q] = [eqn: {sigma (T _{1} ^{`4} -T _{2} ^{`4} )} over {{1} over {epsilon _{1}} + {1} over {epsilon _{2}} -1}]

계산과정) [eqn: Q][eqn: =][eqn: {LEFT ( 5.67 TIMES 10 ^{-8} RIGHT ) TIMES LEFT { LEFT ( 1000+273 RIGHT ) ^{4} - LEFT ( 500+273 RIGHT ) ^{4} RIGHT }} over {{1} over {0.5} + {1} over {0.9} -1}]

[eqn: =60942.532][eqn: LEFT [ W/m ^{2} RIGHT ]]

6. 다음 설명은 무엇에 대한 것인지 쓰시오

1) 종류가 다른 두 가지 금속을 붙여서 두 접점에 온도차를 주면 회로에

열기전력이 발생하는데 이러한 현상을 무엇이라 하는가?

2) 내부의 온도변화를 신속하게 열전대에 전달하는 것

답) 1) 제백효과

2) 보상도선

7. 다음 그림과 같이 가동되고 있는 펌프가 있다. 보기에 제시된 조건을 이용하여 펌프의

축동력[eqn: LEFT [ kW RIGHT ]]을 소수 둘 째 자리까지 나타내시오              (2020년 4회 유사)

【보기】

1. 배관의 구경은 20cm, 수평거리 10m, 수직 높이 5m이다

2. 배관 내 유속은 2m/s이고 관 안을 흐르는 유체의 비중은 0.9이다

3. 펌프 흡입측 진공압력은 76mmHg, 토출압력은 120kPa, 대기압은 101kPa이다

4. 밸브 및 엘보우에 의한 부차적 손실계수는 밸브 2, 엘보우 1.5를 적용한다

5. 펌프의 효율은 90%로 한다

계산과정)

1. 유량(Q) : m[eqn: {}^{3}]/s

Q= A V = [eqn: {pi `D ^{2}} over {4} TIMES V]= [eqn: {pi TIMES 0.2 ^{2}} over {4} TIMES 2]= 0.0628m[eqn: {}^{3}]/s

2. 전양정(m)

1) 흡입실양정(H[eqn: {}_{s}])

[eqn: x= {10.332 LEFT [ mH _{2} O RIGHT ] TIMES 76 LEFT [ mmHg RIGHT ]} over {760 LEFT [ mmHg RIGHT ]}]= [eqn: 1.0332 LEFT [ mH _{2} O RIGHT ]]

(물의 비중은 1, 액체의 비중은 0.9)

[eqn: P=][eqn: gamma _{1} h _{1} = gamma _{2} H _{s}]

[eqn: 1 TIMES 1.0332 LEFT [ m RIGHT ] =0.9 TIMES H _{s}]

[eqn: H _{s} = {1 TIMES 1.0332 LEFT [ m RIGHT ]} over {0.9} =1.148 LEFT [ m RIGHT ]]

2) 토출실양정(H[eqn: {}_{d}])

게이지압력[eqn: LEFT ( P _{g} RIGHT )]= 절대압력-대기압

= 120kPa-101kPa

= 19kPa

[eqn: x=][eqn: {10.332 LEFT [ mH _{2} O RIGHT ] TIMES 19 LEFT [ kPa RIGHT ]} over {101.3 LEFT [ kPa RIGHT ]}]= [eqn: 1.938 LEFT [ mH _{2} O RIGHT ]]

(물의 비중은 1, 액체의 비중은 0.9)

[eqn: P=][eqn: gamma _{1} h _{1}]= [eqn: gamma _{2} H _{d}]

[eqn: 1 TIMES 1.938 LEFT [ m RIGHT ] =0.9 TIMES H _{d}]

[eqn: H _{d} = {1 TIMES 1.938 LEFT [ m RIGHT ]} over {0.9}]= [eqn: 2.153 LEFT [ m RIGHT ]]

3) 관마찰 손실수두+부속기기 손실수두[eqn: LEFT ( H _{l} RIGHT )]

[eqn: H _{l} = lambda {L} over {D} {V ^{2}} over {2g}]

= [eqn: 0.02 TIMES {LEFT ( 10+5+1.5 TIMES 2+2 TIMES 2 RIGHT )} over {0.2} TIMES {2 ^{2}} over {2 TIMES 9.8}]

= [eqn: 0.449 LEFT [ m RIGHT ]]

4) 수직높이[eqn: LEFT ( H _{v} RIGHT )]

[eqn: H _{v} =5 LEFT ( m RIGHT )]

[eqn: H=]H[eqn: {}_{s}]+H[eqn: {}_{d}]+[eqn: H _{l}]+[eqn: H _{v}]

= 1.148+2.153+0.449+5

= [eqn: 8.75 LEFT [ m RIGHT ]]

[eqn: THEREFORE] 축동력(KW)

KW= [eqn: {gamma QH} over {102 TIMES eta }]

= [eqn: {0.9 TIMES 1000 LEFT [ kg/m ^{3} RIGHT ] TIMES 0.0628 LEFT [ m ^{3} /s RIGHT ] TIMES 8.75 LEFT [ m RIGHT ]} over {102 LEFT [ {kg BULLET m/s} over {kW} RIGHT ] TIMES 0.9}]

= [eqn: 5.387 LEFT [ kW RIGHT ]]

답) [eqn: 5.39 LEFT [ kW RIGHT ]]

☞이 문제는 관손실수두에서 수직배관을 제외한다는 의견이 있으나

관손실수두는 전체 손실수두에서 크게 차지 하지 않지만 배관내

거칠기 등으로 인해 발생하는 손실이기 때문에 포함되는 것이 맞음

8. 가마울림 방지법 4가지 쓰시오

(11년 1회, 14년 3회, 17년 1회, 18년 1회, 22년 4회, 23년 2회)

참고) 가마울림

연료 속에 수분이 많이 혼입 된 경우 발생하는 보일러 내 공명현상

답) 1) 연료속의 수분을 제거한다

2) 2차공기의 가열 통풍을 조절한다

3) 연도에서의 포켓 등을 제거한다

4) 연소실에서의 완전연소가 이루어지도록 한다

5) 연소실이나 연도를 개조한다

6) 연소속도가 너무 느리지 않도록 한다

9. 배기가스 평균온도가 90℃, 비중량이 1.423kgf/m[eqn: {}^{3}]이고, 외기온도가 10℃, 비중량

이 1.295kgf/m[eqn: {}^{3}]인 경우 통풍력이 2.5mmAq 일 때 연돌의 높이는 몇 m인지 계산

하시오. (단, 실제통풍력은 이론통풍력의 80%에 해당된다)           (2021년 4회)

참고) [eqn: Z=2.5 LEFT [ mmAq RIGHT ] =2.5 LEFT [ mmH _{2} O RIGHT ]]

[eqn: = gamma h=1000 LEFT [ kgf/m ^{3} RIGHT ] TIMES {2.5} over {1000} LEFT [ m RIGHT ] =2.5 LEFT [ kgf/m ^{2} RIGHT ]]

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

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

[eqn: =][eqn: {2.5 LEFT [ mmAq=kgf/m ^{2} RIGHT ]} over {273 TIMES LEFT ( {1.295} over {273+10} - {1.423} over {273+90} RIGHT ) LEFT [ kgf/m ^{3} RIGHT ] TIMES 0.8}]

[eqn: =] [eqn: 17.453 LEFT [ m RIGHT ]]

10. 온도 10℃, 게이지압력 4000mmAq인 기체가 100m[eqn: {}^{3}]/h로 흐르고 있다.

이 기체를 1기압 0℃를 기준체적으로 환산〔Nm[eqn: {}^{3}]/h〕하여 구하시오

참고) Sm[eqn: {}^{3}] vs Nm[eqn: {}^{3}] vs m[eqn: {}^{3}]의 비교

1. Sm[eqn: {}^{3}] : 표준체적

STP(Standard Temperature Pressure) 상태로 20℃, 1atm의 표준온도와

압력상태에서의 표준유량을 의미한다.

(하지만, Sm[eqn: {}^{3}]은 English Unit인 경우 온도의 조건은 60℉, 68℉, 72℉ 등

다르게 주어지는 경우가 있다)

2. Nm[eqn: {}^{3}] : 기준체적

NTP(Normal Temperature Pressure) 상태로 0℃, 1atm의 기준온도와

압력상태에서의 기준유량을 의미한다

3. m[eqn: {}^{3}] : 실제체적

ATP(Actual Temperature Pressure) 상태로 실제온도와 압력상태에서의

실제유량을 나타낸다

참고) 절대압력= 게이지압력+대기압

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

[eqn: V _{1} = {P _{2} T _{1}} over {P _{1} T _{2}} TIMES V _{2}]

[eqn: = {(10332+4000) TIMES (273+0)} over {10332 TIMES (273+10)} TIMES 100]

[eqn: =133.813 LEFT [ Nm ^{3} /h RIGHT ]]

답) 133.81〔Nm[eqn: {}^{3}]/h〕

11. 다음은 에너지진단에 대한 내용이다. 빈 칸에 알맞은 말을 써 넣으시오

【보기】

1) ( 가 )는 산업통상자원부장관이 지정하는 (  나  )으로부터 3년 이상의 범위에서

대통령령으로 정하는 기간마다 그 사업장에 대하여 에너지진단을 받아야 한다.

2) ( 다 )은 진단대상자에게 매년 8월말까지 다음 연도에 에너지진단을 받아야 하는            사항을 통지하여야 한다

3) ( 나 )은 ( 라 )의 작성을 완료한 날부터 10일 이내에 에너지 진단결과를 ( 다 )

에게 제출하여야 한다

4) 진단 완료 후 진단대상자가 ( 나 )의 에너지진단에 대한 ( 마 )를 조사한다

참고) 1. 에너지이용합리화법 제32조 ②항,

에너지다소비사업자는 산업통상자원부장관이 지정하는 에너지진단전문기관

(이하 “진단기관”이라 한다)으로부터 3년 이상의 범위에서 대통령령으로

정하는 기간마다 그 사업장에 대하여 에너지진단을 받아야 한다

2. 에너지진단 운용규정(산업통상자원부고시 제2019-223호)

: 에너지진단 관련 위임된 사항과 시행에 관하여 필요한 사항을 규정

1) 공단이사장은 진단대상자에게 매년 8월말까지 다음 연도에 에너지진단

을 받아야 하는 사항을 통지하여야 한다.

2) 진단 완료 후 진단대상자의 진단기관에 대한 고객만족도 조사

답) 가 : 에너지다소비사업자

나 : 진단기관

다 : 공단이사장

라 : 진단보고서

마 : 고객만족도

☞ 이문제는 완벽히 복원되지 않았으며, 향후 충분한 검토를 거쳐 보완 예정임

12. 탄소 66%, 황 1.1%, 이론공기량 6.81Nm[eqn: {}^{3}]/kg, 공기비 1.3 일 때 다음에 답하시오

1) 실제공기량〔Nm[eqn: {} ^{3}]/kg〕을 구하시오

2) 실제건연소가스량〔Nm[eqn: {} ^{3}]/kg〕을 구하시오    (필답형 135번, 2020년 1회 유사)

계산과정) 1) A = mxA[eqn: {}_{0}]Nm[eqn: {} ^{3}]/kg

= 1.3x6.81

= 8.853Nm[eqn: {} ^{3}]/kg

2) G[eqn: {} _{d}]= (m-0.21) A[eqn: {} _{0}]+1.867 C + 0.7 S + 0.8 N

= (1.3-0.21)x6.81+1.867×0.66+0.7×0.011

= 8.662Nm[eqn: {} ^{3}]/kg

답) 1) 8.85〔Nm[eqn: {} ^{3}]/kg〕

2) 8.66〔Nm[eqn: {} ^{3}]/kg〕

13. 열교환기에서 열가스 입구온도 80℃, 출구온도 50℃, 냉수의 입구온도 30℃,

출구온도 40℃인 향류형 열교환기의 대수평균 온도차를 구하시오

(2020년 3회, 2021년 1회)

계산과정)      80℃    [eqn: -> -> -> -> ->]   50℃

40℃    [eqn: larrow larrow larrow larrow larrow]   30℃

[eqn: DELTA t _{1}]: 40℃          [eqn: DELTA t _{2}]: 20℃

[eqn: THEREFORE] [eqn: DELTA t _{m}] = [eqn: {40-20} over {ln {40} over {20}}] = 28.853℃

답 : 28.85℃

☞이 문제는 실제 시험 문제와 수치가 다르나, 기본적으로 풀이 과정을

위와같이 한다면 충분히 풀 수 있는 문제로 나중에 보완 예정임

14. 연소장치에 급수가열장치를 설치하여 배기가스온도가 220℃에서 105℃로 떨어졌다.

반면에 급수가열장치를 통해 급수온도는 12℃에서 60℃로 상승하였다. 다음의

제시된 수치를 통해 급수량〔kg/h〕을 구하시오

【보기】

배기가스 비열 1.42〔kJ/Nm[eqn: {}^{3}]℃〕, 이론공기량 10.62Nm[eqn: {}^{3}]/Nm[eqn: {}^{3}], 이론연소가스량

11.89Nm[eqn: {}^{3}]/Nm[eqn: {}^{3}], 공기비 1.3, 연료소비량 310Nm[eqn: {}^{3}]/h, 물의 비열 4.184kJ/kg℃                                                      (2023년 4회 유사)

참고) 배기가스가 잃은 열량= 물이 얻은 열량

풀이) 1) 배기가스가 잃은 열량[eqn: LEFT ( Q _{1} RIGHT )]

[eqn: Q _{1}][eqn: =][eqn: LEFT { G _{od} +(m-1)A {} LSUB {o} RIGHT } TIMES G _{f} TIMES C _{1} TIMES DELTA t]

[eqn: = LEFT { 11.89+ LEFT ( 1.3-1 RIGHT ) TIMES 10.62 RIGHT } LEFT [ Nm ^{3} /Nm ^{3} RIGHT ] TIMES 310 LEFT [ Nm ^{3} /h RIGHT ] TIMES 1.42 LEFT [ kJ/Nm ^{3} BULLET CENTIGRADE RIGHT ] TIMES LEFT ( 220-105 LEFT [ CENTIGRADE RIGHT ] RIGHT )]

[eqn: =] [eqn: 763192.348 LEFT [ kJ/h RIGHT ]]

2) 물이 얻은 열량[eqn: LEFT ( Q _{2} RIGHT )]

[eqn: Q _{2}][eqn: =G TIMES C _{2} TIMES LEFT ( t _{2} -t _{1} RIGHT )]

[eqn: =G TIMES 4.184 LEFT [ kJ/kg BULLET CENTIGRADE RIGHT ] TIMES (60-12) LEFT [ CENTIGRADE RIGHT ]]

[eqn: =G TIMES 200.832 LEFT [ kJ/kg RIGHT ]]

[eqn: Q _{1} =Q _{2}]

[eqn: 763192.348 LEFT [ kJ/h RIGHT ]][eqn: =G TIMES 200.832 LEFT [ kJ/kg RIGHT ]]

[eqn: THEREFORE `G= {763192.348 LEFT [ kJ/h RIGHT ]} over {200.832 LEFT [ kJ/kg RIGHT ]}]

[eqn: =3800.153 LEFT [ kg/h RIGHT ]]

답) [eqn: 3800.15 LEFT [ kg/h RIGHT ]]

15. 절탄기 입구 급수 온도가 40℃에서 유량이 2000L/h, 비체적 1.0078L/kg이고

절탄기 출구 급수 온도가 80℃에서 비체적 1.0292L/kg일 때, 환산급수량〔kg/h〕

을 구하시오

참고) 1. 환산급수량(W)[eqn: LEFT [ kg/h RIGHT ]]   (육상용 보일러의 열정산 방식 : KS B 6205)

용적 유량을 측정한 경우에는 유량계 부근에서 측정한 온도에 따른

비체적을 증기표에서 찾아 다음 방법으로 급수량을 중량으로 환산한다

1) W : 환산한 급수량〔kg/h〕

2) W[eqn: {}_{o}]: 실측한 급수량〔L/h〕

3) W[eqn: {}_{1}]: 측정 시 급수 온도에서 급수의 비체적〔L/kg〕

[eqn: W= {W _{0}} over {W _{1}}]〔kg/h〕

2. 열정산시 급수온도는 절탄기가 있는 경우 절탄기 전에서 측정하고

연료의 온도는 유량계 전에서 측정한 온도로 한다

풀이)  환산급수량(W)=[eqn: {W _{0}} over {W _{1}}]

= [eqn: {2000 LEFT [ L/h RIGHT ]} over {1.0078 LEFT [ L/kg RIGHT ]}]

= 1984.52[eqn: LEFT [ kg/h RIGHT ]]

답) 1984.52[eqn: LEFT [ kg/h RIGHT ]]

16. 랭킨 사이클로 작동하는 증기원동소에서 터빈 입구의 과열증기 온도 500℃,

압력 2MPa, 엔탈피 3465kJ/kg 이고, 터빈 출구의 습포화증기 압력 5kPa,

엔탈피 2556kJ/kg이다. 5kPa에서 급수엔탈피 135kJ/kg 인 경우 이 사이클

의 열효율(%)을 소수 둘 째자리 까지 구하시오.

(단, 이 사이클에서 펌프의 일은 무시한다)           (2018년 1회)

참고)

1) 펌프일을 고려한 열효율

[eqn: eta _{R}] = 1- [eqn: {h _{5} -h _{1}} over {h _{4} -h _{2}}]

2) 펌프일을 무시한 열효율

(펌프일은 터빈일에 비해 무시할 정도로 작아 무시할 정도이다)

[eqn: eta _{R}] = [eqn: {h _{4} -h _{5}} over {h _{4} -h _{1}}]

3) 최근까지의 시험문제는 주로 펌프의 일을 무시한 조건으로 출제됨

계산과정) [eqn: eta _{R}] = [eqn: {h _{4} -h _{5}} over {h _{4} -h _{1}}]= [eqn: {3465-2556} over {3465-135} TIMES 100]= 27.30%

답) 27.30%

☞이 문제는 수치가 다르지만, 풀이 과정이 위와 같다면,

충분히 풀 수 있는 문제로 향후 보완 예정임

17. 보일러 급수 후 급수 내 공기를 제거하고 물이 가득 찬 상태에서 용존

가스를 제거하여 PH 12이하로 보존하는 방법을 무엇이라 하는가?     (2011년 1회)

답) 만수보존법

18. 아래 블록선도를 보고 전달함수를 완성하시오

참고) R(s) : 기준입력

Y(s) : 출력

G[eqn: {}_{1}](s), G[eqn: {}_{2}](s) : 전방경로 전달함수

H(s) : 피드백 전달함수

답) 전달함수([eqn: F])=[eqn: {G _{1} LEFT ( s RIGHT ) G _{2} LEFT ( s RIGHT )} over {1+G _{1} LEFT ( s RIGHT ) G _{2} LEFT ( s RIGHT ) H LEFT ( s RIGHT )}]