개념 한 쪽
보일러는 구성과 운전 원리에 따라 여러 구조로 분류되며, 드럼의 유무, 관의 배열, 관 내부 유체의 종류 등이 주요 구분 기준이다. 관류식과 자연순환식, 수관과 연관, 연통 수 등 구조적 특징을 바탕으로 보일러 종류를 구분한다.
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출제기준 단원 「구조에 따른 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 본체 구성 확인 | 1 | 보일러 본체의 상위 구성 요소를 가리기 |
| 관류식 식별 | 1 | 드럼 유무와 관류식 특징으로 보일러 유형을 판단하기 |
| 가열 방식 구분 | 1 | 관 내부 유체에 따라 수관인지 연관인지 가름 |
보일러 본체는 크게 수부와 증기부로 구분한다. 수부는 물이 담겨 가열되어 증기로 변하는 부분이고, 증기부는 생성된 증기가 모여 배출되는 부분이다. 연소실이나 관부는 본체의 세부 요소로 보고 수부·증기부의 상위 분류와는 구분한다.
보일러는 물의 순환 방식에 따라 관류식과 자연순환식으로 나뉜다. 자연순환식은 드럼을 두어 밀도 차에 의해 물이 저절로 순환하도록 하고, 관류식은 드럼 없이 관을 통해 물이 한 방향으로 흐르며 예열·증발·과열 과정을 연속적으로 수행한다. 관류식은 초임계압력과 같은 고압 운전에서 드럼이 불필요하다는 점에서 사용된다.
관의 역할과 내부 유체에 따라 수관과 연관으로 구분한다. 수관은 관 내부에 물이 흐르고 외부 연소가스가 가열하는 형태이며, 연관은 연소가스가 관 내부를 흐르고 그 외부에 물이 위치하는 형태이다. 이 구분은 관의 명칭을 판단하는 기본 기준이다.
보일러의 연통 수는 구조 구분에 자주 쓰이는 식별자이다. 예컨대 코니시 보일러는 연통이 1개이고, 랭커셔는 2개, 케와니는 3개로 구분한다. 또한 일부 보일러는 간접가열 방식을 사용하여 연소가스와 물이 직접 접촉하지 않게 설계되기도 한다.
특수형 보일러로는 열매체 보일러와 같이 물 대신 비등점이 높은 매체를 사용하여 저압에서도 고온을 얻는 구조가 있고, 관류식의 전형적 예로는 예열·증발·과열이 하나의 긴 관에서 연속되는 설계가 있다.
문제에서 보일러의 본체를 이루는 상위 요소를 묻는 형식이라면 수부와 증기부로 간단히 구분하여 정답을 선택한다. 보기 중 화로나 연소실, 관부와 같은 항목은 본체의 상위 분류가 아니므로 오답으로 처리한다.
"드럼 없이 예열·증발·과열이 하나의 긴 관에서 이루어진다"는 설명이 나오면 관류식 보일러를 찾고, 제시된 선택지 중 슐츠 보일러와 같은 관류식 유형을 우선적으로 고려한다. 반대로 드럼이 존재한다고 하면 자연순환식으로 판단한다.
"관 내부에 물이 흐르고 외부 연소가스에 의해 가열되는 관"이라는 설명이 있을 때는 수관을 정답으로 선택한다. 연관은 연소가스가 관 내부를 흐르는 구조이므로 혼동하지 않도록 주의한다.
보일러수의 예열, 증발, 과열이 1개의 긴 관에서 이루어지며 드럼(drum)이 없는 보일러는?
정답 ② · 슐츠 보일러는 강철제 원통 내부에 코일 형태의 가열관을 나선형으로 설치한 관류식 보일러입니다. 물이 관 내부를 통과하며 예열, 증발, 과열의 모든 과정이 하나의 긴 관에서 연속적으로 이루어지며, 증기 드럼이 없는 구조가 특징입니다.
드럼이 없고 관류식 구조로 예열·증발·과열이 한 관에서 연속되는 것은 슐츠 보일러다.
보일러 본체는 수부와 무엇으로 구성되는가?
정답 ② · 보일러 본체는 물이 담겨 있는 부분인 수부(Water part)와 증기가 발생하며 담기는 부분인 증기부(Steam part)로 크게 구성됩니다. 이는 보일러에서 물이 가열되어 증기로 변화되는 과정을 담당하는 두 가지 핵심적인 공간 구분을 의미합니다.
보일러 본체는 물이 순환하는 수부와 증기가 모이는 증기부로 크게 구분된다.
슈미트 보일러는 어떤 보일러 종류에 해당하는가?
정답 ③ · 슈미트 보일러(Schmidt boiler)는 수관 내부의 물이 연소가스에 의해 직접 가열되지 않고, 별도의 가열 매체를 매개로 간접적으로 가열되는 방식의 간접가열 보일러에 해당합니다. 일반적인 보일러들과 달리 연소가스와 직접 접촉하지 않아 압력 변화에 따른 구조적 안정성을 취하는 특징이 있습니다.
슈미트 보일러는 연소가스와 물이 직접 접촉하지 않고 매개체를 통해 열을 전달하는 간접가열 방식에 해당합니다.
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