개념 한 쪽
내화물은 고온 환경에서 형상과 성질을 유지하는 재료로 정의되며, 제겔콘 번호(SK)로 내열도 기준을 판정한다. 제조 방법과 주성분에 따라 정형·불정형, 산성·중성·염기성 등으로 분류되며, 손상 형태와 보온재의 사용 온도 분류를 함께 이해해야 설계와 수리에 적용할 수 있다.
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출제기준 단원 「내화재의 종류와 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 보온재 내열도 판정 | 1 | 보온재를 사용 온도 범위로 분류하는 능력을 묻는다 |
| 내화벽돌 주원료 판별 | 1 | 주원료 명칭에 따른 내화벽돌 종류 여부를 가리는 능력을 묻는다 |
| 용존가스 처리법 식별 | 1 | 급수 속 용존 가스를 제거하는 적합한 공정 방법을 고르는 능력을 묻는다 |
내화물은 제겔콘 번호(SK)가 26 이상인 재료로 정의되며, SK 26은 약 1580℃의 내열도를 의미한다. SK 번호가 기준값 이상일 때 내화물로 간주하므로 시험상 표시와 용도를 비교하여 판단해야 한다. 이 기준은 내화물과 비내화물을 구분하는 기본 판정 근거가 된다.
내화물은 제조 형태로 정형 내화물과 불정형(불정형·캐스터블 등)으로 나뉜다. 정형 내화물은 가공된 벽돌 형태로 공급되며 불정형 내화물은 현장에서 혼합·타설하여 경화시키는 형태이다. 캐스터블은 불정형 내화물의 대표적 형태로 물과 혼합하여 타설 후 알루미나 시멘트 계열의 경화제를 사용하여 굳히는 방식이 일반적이다.
내화물은 화학적 성질에 따라 산성·중성·염기성으로 분류된다. 규석질 내화물은 SiO2를 주성분으로 하여 산성 내화물에 해당하고, 마그네시아질은 염기성 내화물에 해당하며, 탄소질이나 탄화규소질은 중성 내화물로 분류된다. 주성분과의 대응 관계를 알고 있으면 노내 화학적 부식 환경에 적합한 재료 선택이 가능하다.
내화물의 손상 양상 중 스폴링(spalling)은 표면이 박리되거나 조각이 떨어지는 현상을 말한다. 스폴링의 주요 발생 원인은 열적 요인(급격한 온도 변화로 인한 열충격), 조직적 요인(내부 구조 결함·수축 등으로 인한 응력), 기계적 요인(충격 또는 하중)으로 나뉘며, 수증기 흡수에 따른 체적 팽창은 스폴링의 직접적 원인으로 보기 어렵다. 스폴링의 원인별 구분에 따라 보수 및 재료 교체 판단이 달라질 수 있다.
보온재는 사용 온도 범위에 따라 저온용·중온용·고온용으로 분류된다. 예시로 우모 펠트는 최대 사용 온도가 약 120℃ 이하로 저온용에 해당하고, 암면·그라스 울은 중온용, 석면은 고온용으로 분류될 수 있다. 보온재의 재질별 허용 온도를 기준으로 설비 조건에 맞는 재료를 선택해야 한다.
정의와 분류를 묻는 문제는 SK 26 이상을 내화물의 최소 기준으로 확인하는 방식으로 해결한다. 제조 형태 문제는 캐스터블이 현장에서 혼합·타설하는 불정형 내화물임을 근거로 정답을 고른다. 화학적 성질 문제는 주성분(SiO2 등)과 산·염기 성질을 매칭하여 규석질을 산성 내화물로 판단한다. 스폴링 관련 문제는 열적·조직적·기계적 요인을 기억하고 수증기 팽창 등은 배제하여 오답을 가려낸다.
내열도의 구분에 따라 저온용 보온재에 해당하는 것은?
정답 ③ · 보온재의 내열도 구분에서 저온용에 해당하는 재료를 고르는 문제이다. 보온재는 사용 온도에 따라 저온용, 중온용, 고온용으로 구분되는데, 우모 펠트는 최대 사용 온도가 약 120℃ 이하로 저온용에 해당한다.
보온재 내열도 기준에서 우모 펠트는 120℃ 이하의 저온용, 암면은 400℃ 이하의 중온용, 석면은 600℃ 이상의 고온용으로 분류된다.
주원료에 따른 내화벽돌의 종류가 아닌 것은?
정답 ④ · 주원료에 따른 내화벽돌의 종류가 아닌 것을 고르는 문제이다. 내화벽돌은 주원료에 따라 점토질, 납석질, 규석질, 반규석질, 마그네시아질, 크롬질, 고알루미나질 등으로 분류된다.
내화벽돌은 주원료에 따라 납석질, 마그네시아질, 반규석질 등으로 분류되며 벤토나이트질은 내화벽돌의 주원료 분류가 아니다.
탄산 마그네슘(MgCO2) 보온재의 설명으로 잘못된 것은?
정답 ② · 탄산 마그네슘 보온재에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 탄산 마그네슘 보온재는 염기성 탄산 마그네슘에 석면을 8~15% 정도 혼합하여 만들며, 물반죽 상태나 보온판, 보온통 형태로 사용되고 석면 혼합 비율에 따라 열전도율이 달라진다.
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