개념 한 쪽
보일러의 안전은 과압이나 화염 소실 등 비상 상태를 신속히 감지·대응하는 장치들에 달려있다. 방출밸브, 안전밸브, 플레임 검출 장치 등은 각기 다른 원리로 위험을 차단하거나 경보를 발생시킨다. 규격과 동작 특성을 정확히 이해하면 안전장치의 기능 구분과 정답 선별이 쉬워진다.
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출제기준 단원 「압력제한기 및 압력조절기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방출밸브 지름 규격 판단 | 1 | 액상식·120℃ 이하 조건에서 방출밸브 최소 지름을 묻는다 |
| 플레임 검출 소자 식별 | 1 | 플레임아이에 사용되지 않는 검출 소자를 가려낸다 |
| 안전밸브 단면적과 압력 관계 | 1 | 일정 증발량에서 압력 증가에 따른 시트 단면적 변화를 묻는다 |
방출밸브와 안전밸브는 보일러 내부의 과압을 해소하여 폭발을 방지하는 장치이다. 방출압력은 최고 사용압력의 10%를 초과할 수 없도록 규정되어 있어, 설정 압력과 최고 사용압력의 관계를 기억해야 한다. 고압과 저압 조건에 따라 밸브의 시트 단면적을 달리 설계하는데, 동일 증발량에서 고압일수록 단위면적당 배출량이 크므로 시트 단면적은 좁게 설계할 수 있다.
액체 상태의 열매체를 사용하는 보일러와 온도가 120℃ 이하인 온수 보일러는 방출밸브 직경을 20mm 이상으로 규정하고 있다. 이러한 규격은 유체의 점성 및 흐름 저항을 고려한 것으로, 문제에서 보이는 온도·보일러 종류 조건과 숫자를 연결하여 암기해야 한다.
연소 안전장치로서 플레임 검출계는 화염의 존재를 광신호 또는 전기적 신호로 판단한다. 플레임 로드는 화염의 이온화로 인한 전기 전도성을 이용하여 화염 유무를 검출한다. 플레임아이에 쓰이는 검출 소자는 파장 특성에 따라 선택되며, CdS셀은 가시광선에 민감하므로 화염 검출용 소자가 아닌 경우가 있음에 주의해야 한다.
열매체 보일러처럼 인화성 열매체를 사용하는 보일러는 방출구를 밀폐식 구조로 하거나 보일러 밖의 안전한 장소로 방출할 수 있는 구조를 갖추어야 한다. 이는 열매체가 외부로 유출될 경우 화재 위험이 크기 때문이며, 보일러 종류별 안전 구조의 차이를 구별하는 것이 중요하다.
문제 유형은 규격 숫자와 장치의 동작 원리를 묻는 형태로 출제된다. 예를 들어 "액체 상태의 열매체를 사용하는 보일러와 온도가 120℃ 이하인 온수 보일러의 방출밸브 지름은?"이라는 문제는 조건(액체 상태·120℃ 이하)과 숫자(20mm)를 바로 연결하여 답을 도출해야 한다. 또 다른 유형으로는 플레임 검출 소자 목록에서 가시광선용 CdS셀을 골라내는 문제가 있으므로 파장별 소자 용도를 분류하여 암기하면 정답률을 높일 수 있다.
안전밸브 설계 관련 문제는 압력과 요구 단면적의 반비례 관계를 이용한다. 증발량이 일정한 상황에서 고압이면 단위면적당 배출량이 크므로 시트 단면적을 좁게 설계한다는 원리를 적용하면 문제를 빠르게 풀 수 있다. 방출압력과 최고 사용압력의 비율 문제는 '10%' 규정을 기억하면 오답을 곧바로 배제할 수 있다.
연소 안전장치에서 플레임 로드(flame rod)를 옳게 설명한 것은?
정답 ② · 연소 안전장치의 플레임 로드에 대한 올바른 설명을 고르는 문제이다. 플레임 로드는 화염 내부에서 연료가 이온화되어 전기 전도성을 띠는 성질을 이용해, 화염이 존재할 때 로드와 버너 사이에 미세한 전류가 흐르는 것으로 화염을 검출한다.
플레임 로드는 화염의 이온화로 인한 전기 전도성을 이용하여 화염 존재를 검출한다.
액상식 열매체 보일러 및 온도 120 ℃ 이하의 온수발생 보일러에 설치하는 방출밸브 지름은?
정답 ② · 액상식 열매체 보일러 및 120 ℃ 이하 온수발생 보일러의 방출밸브 지름 기준을 묻는 문제이다. 규정상 이들 보일러에 설치하는 방출밸브의 지름은 20 mm 이상이어야 한다.
액상식 열매체 보일러 및 120℃ 이하 온수발생 보일러의 방출밸브 지름은 20mm 이상이어야 한다.
보일러 연소시 화염의 유무를 검출하는 연소안전장치인 플레임아이에 사용되는 검출 소자가 아닌 것은?
정답 ① · 플레임아이에 사용되는 화염 검출 소자가 아닌 것을 고르는 문제이다. 플레임아이는 화염에서 나오는 빛을 전기신호로 바꾸어 점화 여부를 감지하는 연소안전장치로, 광전관, CdS셀, PbS셀이 검출 소자로 사용된다.
플레임아이는 불꽃의 광신호를 전기 신호로 변환하는 소자를 사용하며, CuS는 해당 소자가 아니다.
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