부력을 이용하여 밸브를 개폐하는 트랩은?
- 벨로즈 트랩
- 디스크 트랩
- 오리피스 트랩
- 버킷 트랩
정답과 해설 보기
정답 ④ · 부력을 이용해 밸브를 개폐하는 증기트랩의 종류를 묻는 문제이다. 버킷 트랩은 부 속의 버킷이 응축수에서는 가라앉고 증기가 차면 부력으로 뜨면서 밸브를 여닫는 부력 이용 방식이다.
부력을 이용하여 밸브를 개폐하는 트랩은 버킷 트랩이며, 중력이나 온도 변화는 다른 방식이다.
개념 한 쪽
에너지관리기능장 신축이음 — 배관 부속과 트랩·레듀샤의 작동 원리
배관 공사에서는 유체 흐름과 응축수 처리가 핵심 문제로 떠오른다. 증기·온수 배관에서는 응축수가 고이거나 수격작용이 발생하면 안전과 효율에 악영향을 미치므로, 이를 예방하는 부속품과 장치의 원리와 적용 조건을 정확히 이해해야 한다. 본 개념은 증기트랩의 종류와 특성, 밸브의 구동 방식과 선정 기준, 수평 배관 레듀샤 형태의 선택 이유를 정리한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「신축이음」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 트랩 작동 원리 판별 | 1 | 부력·온도·밀도차 등 작동 원리로 트랩 종류를 가리게 한다 |
| 수격방지 조치 판단 | 1 | 응축수로 인한 수격작용의 원인과 적절한 방지 대책을 고르게 한다 |
| 레듀샤 형태 선택 | 1 | 수평 배관에서 응축수 고임을 막기 위한 레듀샤 형태를 고르게 한다 |
뜻
증기트랩은 증기 시스템에서 내부에 생성된 응축수(드레인)를 자동으로 배출하면서 증기의 누설을 차단하는 자동 밸브 역할을 한다. 핵심 기능은 '기기 내부의 물을 빼고 증기를 가두는' 두 가지로 요약한다. 각각의 트랩은 작동 원리가 달라 적용 한계와 장단점이 존재한다.
플로트트랩은 부력으로 응축수를 틈틈이 배출하고 공기를 자동으로 빼내는 기능을 가지며, 이로 인해 부하 변동에 대한 적응성이 좋다. 그러나 수격작용에 취약하고 고압 배관에는 부적합한다. 버킷 트랩도 부력을 이용하는 방식이며, 버킷의 떠오름과 가라앉음으로 밸브를 작동시켜 응축수를 배출한다.
전동밸브는 전기모터의 회전 운동을 링크, 기어, 캠 등으로 직선 왕복 운동으로 변환하여 밸브를 개폐한다. 전자밸브는 전자코일의 전자력으로 작동한다는 점과 구분하여 기억해야 한다. 밸브의 종류에 따라 유량 조절에 적합한지 여부가 달라지며, 슬루스(스풀)형 밸브는 완전 개폐용으로 유량 조절에는 부적합한다.
수평 배관에서 서로 다른 관경을 연결할 때 사용하는 레듀샤는 형태 선택이 유체 거동에 직접적인 영향을 미친다. 수평 배관에서는 응축수 고임을 방지하기 위해 한쪽 면이 평평한 편심형 레듀샤를 사용해야 하며, 동심형을 사용하면 하단에 단차가 생겨 물이 고이게 되어 수격작용을 유발할 위험이 있다.
예제
문제 유형: 특정 상황에서 알맞은 트랩을 고르는 문제는 작동 원리와 적용 압력 범위를 대조하여 해결한다. 예컨대 부하 변동에 잘 적응하고 자동 공기 배출이 필요하지만 배관이 고압인 환경이라면 플로트트랩은 고압에서 부적합하므로 배제한다. 반대로 응축수의 수위 유지가 문제라면 오리피스 크기를 조절하여 수봉을 확보하는 조치를 선택한다.
문제 유형: 수평 증기 배관에 레듀샤 형태를 묻는 문항은 '수평 배관 = 편심형'이라는 규칙으로 해결한다. 동심형 사용 시 응축수 고임이 발생한다는 설명이 포함된 보기를 찾으면 정답을 고른다.
대표 기출 3문항
증기보일러에서 증기의 송기시 발생하는 수격작용을 방지하는 조치로 잘못된 것은?
- 공기가 고이는 곳에 공기 배출기를 설치한다.
- 응축수가 고이는 곳에 증기 트랩을 설치한다.
- 증기밸브를 열 때는 서서히 연다.
- 소량의 증기로 난관 조작 후 송기한다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 수격작용은 배관 내부의 증기가 갑작스럽게 응축되면서 국부적인 진공(부압) 상태가 발생하고, 그 영향으로 주변의 응축수가 급격하게 밀려 충돌하며 큰 소음과 진동, 파손을 일으키는 현상입니다. 방지 대책으로는 밸브 서서히 열기, 소량 증기로 난관(배관 예열) 후 송기, 적절한 위치에 증기 트랩 설치 등이 있습니다.
수격작용은 응축수 충돌로 발생하므로 공기 배출기 설치는 수격 방지 조치가 아니다.
증기 또는 온수가 흐르는 수평 배관에 사용되는 레듀샤의 형태는?
- 동심형(同心形)
- 편심형(偏心形)
- 만곡형
- 절곡형
정답과 해설 보기
정답 ② · 증기 또는 온수가 흐르는 수평 배관에 레듀샤(관경을 줄이는 이음쇠)를 설치할 때는 편심형(偏心形)을 사용해야 합니다. 편심 레듀샤는 한쪽 면을 수평하게 평평하게(bottom flat) 설치하여 배관 내부에 고일 수 있는 응축수(물)나 공기가 막히지 않고 원활하게 흐르도록 해주기 때문입니다.
수평 배관 내 응축수 배출을 위해 한쪽을 평평하게 만든 편심형 레듀샤를 사용해야 합니다.
자주 묻는 물음
- 플로트트랩의 장단점은 무엇인가?
- 플로트트랩은 부력으로 응축수를 틈틈이 배출하고 공기를 자동으로 배출할 수 있어 부하 변동에 적응성이 좋다. 그러나 수격작용에 약하고 고압 배관에는 사용할 수 없는 제한이 있으므로 적용 압력을 확인해야 한다.
- 버킷 트랩에서 수봉이 파괴되어 증기가 분출되면 어떻게 대처해야 하나?
- 수봉 파괴의 원인으로 오리피스가 너무 커서 수위를 유지하지 못하는 경우가 있으므로 오리피스 크기를 작게 교체하여 수위를 회복시켜 수봉을 유지해야 한다.
- 수평 배관에 레듀샤를 설치할 때 어떤 형태를 선택해야 하는가?
- 수평 배관에서는 응축수 고임을 방지하기 위해 편심형 레듀샤를 사용한다. 동심형은 하단에 단차가 생겨 물이 고이므로 수평 배관에는 부적합한다.
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