다음 기체연료 중에서 비중이 가장 큰 것은?
- 메탄
- 에탄
- 에틸렌
- 프로판
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 주어진 기체연료들 가운데 비중이 가장 큰 것을 찾으라고 요청하고 있다. 기체의 비중은 분자량에 비례하므로 분자량이 큰 물질일수록 비중이 크다.
기체의 비중은 분자량에 비례하므로 프로판(분자량 44, 비중 약 1.5)이 에탄·에틸렌·메탄보다 크다.
개념 한 쪽
에너지관리산업기사 에너지 원단위 산출 — CO2 계산·열효율·발열량 차이
에너지 원단위 산출은 연료 투입량과 관련된 에너지 지표를 계산하여 배출량과 효율을 평가하는 절차이다. 연료량을 석유환산계수로 TOE로 변환하고, 탄소배출계수와 분자량 보정을 통해 CO2 배출량을 산출하는 방식이 핵심 지식이다. 발전소나 설비의 효율은 생산된 전력과 연료가 가진 열량의 비로 정의하고, 발열량은 고위값에서 저위값을 뺀 차이를 통해 수증기 잠열의 회수 여부를 판단한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「에너지 원단위 산출」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기체 연료의 비중 비교 | 1 | 분자량에 근거해 기체연료의 상대비중을 판정하는 능력 |
| 액체·고체 연료의 가격·발열량 판정 | 1 | 석탄의 탄화도에 따른 연료비 순서를 판별하는 능력 |
| 고위·저위 발열량 개념 확인 | 1 | 고위와 저위의 차이를 수증기 잠열로 설명할 수 있는지 평가하는 능력 |
뜻
에너지 원단위 산출에서 연료량은 먼저 표준 단위로 환산한다. 연료량에 석유환산계수를 곱하면 TOE(석유환산량)가 되고, TOE에 탄소배출계수를 곱하면 탄소량(TC)이 된다. CO2 배출량을 묻는 경우에는 탄소량에 분자량 비 44/12를 반드시 곱해 CO2로 환산해야 한다.
기체·액체·고체 연료별 특성과 단위 처리는 상황에 따라 달라진다. 기체연료는 부피 기준(Nm³)으로 발열량을 비교하고, 액체연료는 질량 기준(kcal/kg)으로 발열량을 비교한다. 연료의 분자식이나 탄소수는 부피당·질량당 발열량 순위를 가르는 근거가 된다.
발전소 등의 열효율은 투입된 연료의 총 열량에 대한 출력 전력의 비율로 정의한다. 연료의 사용량을 질량으로 환산하고 발열량을 곱한 뒤 시간 단위 환산(kJ/h → kW)을 통해 투입열량을 구하고, 이를 분모로 출력 전력을 나누어 백분율로 나타낸다.
고위 발열량(HHV)은 수증기 응축에 의해 회수되는 잠열을 포함하고, 저위 발열량(LHV)은 그 잠열을 제외한 값으로 계산하므로 두 값의 차이는 연소로 생성된 수증기의 잠열량을 나타낸다.
예제
CO2 배출량 계산 예시는 세 단계로 수행한다. 예를 들어 B-C유 100리터를 가정하면 먼저 0.1kL를 석유환산계수 0.935 TOE/kL로 환산해 0.0935 TOE를 얻는다. 여기에 탄소배출계수 0.875 TC/TOE를 곱하면 탄소량은 0.08181 TC가 된다. CO2를 물을 경우에는 탄소량에 44/12(약 3.67)를 곱해 약 0.3 tCO2로 산출하는 절차를 반드시 따른다.
열효율 계산 예시는 연료의 질량·발열량·단위 환산을 순차적으로 처리한다. 예를 들어 유연탄의 저위 발열값을 kg당 27,500킬로줄로 보고 시간당 투입량을 170톤(=170,000 kg/h), 출력 전력을 500,000 kW로 가정하면 투입열량은 170,000 × 27,500 = 4,675,000,000 kJ/h가 된다. 이를 kW로 환산하려면 3600으로 나눠 약 1,298,611 kW가 되고, 효율은 500,000 ÷ 1,298,611 × 100 ≒ 38.5%로 계산한다.
발열량의 종류 구분은 간단히 고위 발열량에서 저위 발열량을 뺀 값이 물의 잠열에 해당한다고 정리한다. 연소 시 생성된 수증기가 응축되어 잠열을 회수하면 고위 발열량이 커지고, 수증기가 배기가스로 손실되면 저위 발열량을 적용한다는 원리를 기억한다.
대표 기출 3문항
다음 중 연료비가 가장 큰 연료는?
- 토탄
- 갈탄
- 역청탄
- 무연탄
정답과 해설 보기
정답 ④ · 제시된 문제는 기능사 시험의 고전적인 문제로, 석탄의 종류별 단위당(보통 kg 또는 ton) 가격을 물어보는 것입니다. 일반적으로 무연탄은 다른 석탄류(토탄, 갈탄, 역청탄)에 비해 탄화도가 가장 높고 발열량이 커서 채굴 및 가공 단가가 높아 단위당 연료비가 가장 큰 것으로 분류됩니다.
석탄은 탄화도가 높을수록 비싸, 무연탄(탄화도 최고)의 연료비가 가장 크다.
고위발열량과 저위발열량의 차이는?
- 수분의 증발잠열
- 연료의 증발 잠열
- 수분의 비열
- 연료의 비열
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 고위발열량(HHV)과 저위발열량(LHV)의 차이가 무엇인지 묻고 있다. 두 값의 차이는 연소로 생성된 수증기가 응축될 때 회수되는 수분의 증발잠열(수증기 응축 시 방출되는 잠열)이다.
고위발열량−저위발열량 = 연소로 생긴 수증기가 응축될 때 회수되는 수분의 증발잠열이다.
자주 묻는 물음
- 연료량에서 CO2 배출량을 구하는 절차는 무엇인가?
- 연료량×석유환산계수로 TOE를 구하고, TOE×탄소배출계수로 탄소량(TC)을 구한 뒤 CO2를 묻는 경우에는 TC×44/12로 CO2량을 산출한다.
- 발전소의 열효율은 어떻게 계산하나?
- 효율은 생산한 전력 ÷ 연료가 투입한 총 열량 × 100으로 계산한다. 연료량을 kg으로 환산해 발열량(kJ/kg)을 곱하고 kJ/h를 kW로 바꾸기 위해 3600으로 나누어 분모를 완성한 뒤 계산한다.
- 고위 발열량과 저위 발열량의 차이를 설명한다
- 고위 발열량에서 저위 발열량을 뺀 값은 연소로 생긴 수증기의 잠열을 가리킨다.
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