개념 한 쪽
기체 연료는 파이프를 통해 연속적으로 공급할 수 있어 연소 제어와 자동화가 용이하다는 장점이 있다. 반면 누출 시 확산과 혼합으로 폭발 위험이 커지는 점을 항상 염두에 둬야 한다. 보일러 연료로 쓰이는 가스의 주성분과 중유 등 다른 연료와의 특성 차이를 구분하는 능력이 요구된다.
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출제기준 단원 「기체 연료의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 중유 수분 위험 판단 | 1 | 중질유의 수분 함유로 인한 예열관 내 증발→펌핑 불안정 연결고리 판단 |
| 기체연료 특성 선택 | 1 | 기체연료의 제어 용이성과 누출 시 위험성 대비로 옳은 설명 가림 |
| 고온 부식 원인 식별 | 1 | 연료 불순물(바나듐 등)이 고온 부식을 유발하는지 구분 |
기체 연료는 가스 상태로 공급되므로 공기와의 혼합이 용이하여 점화와 소화가 빠르고 연소 제어가 비교적 쉽다는 특성이 있다. 이로 인해 자동제어 시스템과 결합하기 좋고 연소 조절이 수월하다는 장점을 가진다.
기체 연료는 공기보다 가벼워 누출 시 쉽게 확산될 수 있으므로 누출이 있을 때 오히려 폭발 위험이 크다는 점을 반드시 인식해야 한다. 따라서 기체 연료는 제어는 쉽지만 누출 관리는 엄격해야 한다는 상식을 바탕으로 안전대책을 세운다.
LNG는 액화천연가스로 주성분이 메탄(CH4)이며, 저온으로 액화하여 부피를 크게 줄여 수송과 저장을 용이하게 하는 특징이 있다. LPG의 주성분은 프로판(C3H8)이나 부탄(C4H10)과 구분해서 기억해야 한다.
연료별 특성 비교에서는 물리적 상태가 핵심 판단 기준이 된다. 액체 연료인 중유는 저장·운반과 연소 제어에서 고체 연료와 차이를 보이며, 중유에 섞인 불순물(예: 바나듐, 황)은 고온·저온 부식과 관련된 다른 영향을 미치므로 온도 영역에 따른 원인 대응을 구분해야 한다.
중유의 수분 함유는 예열관 내 고온에서 급격히 증발하여 펌핑 불안정 및 맥동연소(폭발 위험)를 유발하므로 수분 관리는 중요하다. 중유 첨가제는 연소 촉진, 슬러지 분산 및 회분 개질 등의 목적이 주된 기능이며 착화 지연제는 연소 개선 목적의 첨가제가 아니라는 점을 구분해야 한다.
기체 연료 관련 출제는 '장점: 제어 용이성'과 '단점: 누출시 폭발 위험'을 대비해 묻는 문제가 자주 등장한다. 예컨대 기체연료의 자동화 용이성을 묻는 선지와 누출 시 폭발 위험을 부정하는 선지 중에서 둘을 구분해 정답을 고르는 방식이 대표적이다.
중유 관련 문제는 성분별 영향과 설비 영향의 연결을 검증한다. 예를 들어 중유 내 바나듐이 고온에서 저융점 산화물을 생성해 과열기 등 고온부위의 부식을 일으킨다는 사실을 근거로 고온 부식의 원인을 묻는 풀이가 대표적이다.
수분이 포함된 중질유는 예열관 내 수분의 급격한 증발로 펌핑이 불안정해지고 맥동연소로 이어져 폭발 위험이 발생한다는 연결고리를 기억하면 관련 문항에서 오답을 쉽게 제거할 수 있다.
보일러 연료로서 중유가 석탄보다 좋은 점을 설명한 것으로 틀린 것은?
정답 ① · 중유가 석탄보다 보일러 연료로 유리한 점을 찾는 문제이다. 중유는 액체연료이므로 연소 시 재(ash)가 거의 발생하지 않아 집진장치 없이도 연소가 가능하며, 이는 중유의 장점에 해당한다.
중유는 액체연료로 집진장치 없이도 연소되므로 집진장치가 필요없다는 설명은 틀린 것이다.
기체연료의 특징 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 기체연료의 특징으로 옳은 설명을 고르는 문제이다. 기체연료는 기체 상태이므로 공기와의 혼합이 균일하고 연소 조절, 점화, 소화가 용이하며 자동제어에도 유리하다.
기체연료는 공급 제어가 용이하고 자동화가 쉬우며 누출 시 폭발 위험이 큰 특징이 있다.
보일러에서 고온 부식을 일으키는 연료 중의 성분은?
정답 ③ · 보일러의 고온 부식은 주로 중유 등 액체 연료에 포함된 바나듐(V) 성분이 원인이 되어 발생합니다. 연소 시 바나듐은 저융점의 산화물(V2O5)을 형성하여 과열기나 재열기 등 고온의 금속 표면에 녹아붙어 심각한 고온 부식을 일으킵니다.
중유 속 바나듐은 고온에서 저융점 산화물을 형성해 과열기 등을 부식시키므로 고온 부식의 주원인이다.
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