증기의 엔탈피란?
- 증기 1kg의 잠열
- 증기 1kg의 기화 열량
- 증기 1kg의 보유 열량
- 증기 1kg의 증발열을 그 온도로 나눈 것
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 증기의 엔탈피가 무엇인지 정의를 묻고 있다. 엔탈피는 물질이 보유한 총열량을 의미하므로 증기 1kg이 가진 액체 상태의 내재 열량과 증발잠열을 합한 값이 엔탈피이다.
증기의 엔탈피란 증기 1kg이 보유한 총열량, 즉 액체열과 증발잠열의 합이다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 바이오에너지 — 신재생에너지와 증기 엔탈피
신재생에너지 발전은 자연의 자원을 전기로 바꾸는 방식이라 입지 조건이 경제성을 좌우한다. 발전 설비의 열역학적 원리와 기기 특성도 함께 묻는다. 증기의 엔탈피, 수차의 낙차 구분, 가스터빈의 장단점이 대표적이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「바이오에너지」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 증기 엔탈피 정의 판별 | 1 | 증기 1kg이 보유한 총열량의 개념을 가리기 |
| 수력 분출 속도 관련 인자 | 1 | 토리첼리 식에 직접 관련 없는 요소를 가리기 |
| 가스터빈 특성 오답 찾기 | 1 | 증기터빈과 비교한 가스터빈 설명 중 틀린 것을 가리기 |
뜻
풍력발전은 바람의 운동에너지를 전기에너지로 바꾸는 방식이다. 입지를 정할 때 가장 중요한 기준이 풍향과 풍속이라, 연평균 풍속이 일정 수준 이상 확보되는 해안·산간·평야 같은 곳에 설치해야 경제성이 있다. 풍차는 회전축의 방향에 따라 수평축과 수직축으로 나뉘고, 대용량 발전에는 프로펠러형과 다리우스형이 쓰인다.
증기의 엔탈피는 증기 1kg이 보유한 총열량이다. 물을 0°C부터 데워 포화수가 되게 하는 액체열(현열)과, 이를 증발시키는 증발잠열을 합한 값이다. 증발열을 그 온도로 나눈 것은 엔트로피라서 엔탈피와 자주 혼동된다.
물이 수압관을 빠져나와 내뿜는 속도는 토리첼리 정리 v = √(2gH)로 구한다. 여기서 H는 수면에서 분출구까지의 연직거리, 즉 낙차다. 물의 속도는 낙차로 정해지지, 관이 얼마나 긴가와는 직접 상관이 없다.
수차는 낙차에 따라 종류가 갈린다. 펠턴수차는 500m 이상의 고낙차, 프란시스수차는 50~500m의 중낙차, 카플란수차는 수십 m 이하의 저낙차용이다. 프란시스수차는 반등차라 러너와 안내날개, 스피드링과 차실, 흡출관이 기본 구성이 된다.
가스터빈은 기동이 빠르고 조작이 간단해 첨두부하발전에 적합하며 냉각수도 적게 든다. 그러나 무부하일 때도 압축기 등을 계속 돌려야 하므로 연료 소비가 많고 부분부하 효율이 나쁘다.
예제
계기용변성기는 특고압 회로의 전압·전류를 계기가 측정할 수 있는 낮은 값으로 바꿔주는 기기다. 이것을 점검할 때는 1차측을 개방해야 한다. 1차측을 개방하지 않으면 회로에 생길 수 있는 이상 과전압이 그대로 기기와 계기에 인가되어 점검자의 감전이나 기기 손상으로 이어질 수 있기 때문이다.
변압기 용량 계산도 자주 나온다. Δ-Δ결선으로 굴리던 150kVA 단상변압기 3대에서 1대가 고장 나 남은 2대로 V-V결선을 만들면, 이용률 √3/2(86.6%)만 활용한다. 그래서 (150×2)×0.866 = 259.8 ≈ 260kVA까지 부하를 걸 수 있다. 500kVA 변압기를 증설해 2뱅크로 운전하면 한 뱅크 용량은 500×√3 kVA이므로 전체는 1000√3 kVA가 된다.
변압기 손실은 전압과 전류의 의존성으로 판정한다. 1차 전압이 일정하면 철손은 일정하고, 2차 부하가 증가해 전류가 커지면 동손은 전류 제곱에 비례해 증가한다.
대표 기출 3문항
어떤 수력 발전소의 수압관에서 분출되는 불의 속도와 직접적인 관련이 없는 것은?
- 수면에서의 연직거리
- 관의 경사
- 관의 길이
- 유량
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 수압관에서 분출되는 물의 속도와 직접적인 관련이 없는 항목을 묻고 있다. 토리첼리의 원리에 따라 분출 속도는 유효 낙차(수면과 분출구 사이의 연직거리)로 결정되므로 관의 길이는 속도 식 v = √(2gH)에 직접 등장하지 않는다.
분출 속도는 v=√(2gH)로 낙차(연직거리)만으로 정해지며, 관의 길이는 이 식에 없다.
가스터빈의 특징을 증기터빈과 비교하였을 때 옳지 않은 것은?
- 기동시간이 짧다.
- 조작이 간단하므로 첨두부하발전이 적당하다.
- 무부하일 때 연료의 소비량이 적게 든다.
- 냉각수가 비교적 적게 든다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 가스터빈을 증기터빈과 비교했을 때 옳지 않은 특성을 찾는 문제이다. 가스터빈은 기동시간이 짧고 조작이 비교적 간단하여 첨두부하 발전에 적합하며 냉각수 소요가 적은 장점이 있다.
자주 묻는 물음
- 풍력발전의 입지 선정에서 가장 중요한 조건은 무엇인가요?
- 풍향과 풍속이 핵심 조건이다. 연평균 풍속이 일정 수준 이상 확보되는 해안·산간·평야 같은 곳에 설치해야 경제성이 있다.
- 증기의 엔탈피와 엔트로피는 어떻게 다른가요?
- 엔탈피는 증기 1kg이 보유한 총열량, 즉 액체열과 증발잠열의 합이다. 엔트로피는 증발열을 그 온도로 나눈 값이다.
- Δ-Δ결선에서 1대가 고장 나 V-V결선으로 쓰면 용량은 어떻게 되나요?
- 2대 용량 합의 √3/2(86.6%)만 활용한다. 150kVA 2대라면 (150×2)×0.866 ≈ 260kVA까지 부하를 걸 수 있다.
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