개념 한 쪽
증기설비는 생성된 증기를 목적에 맞게 공급하고 잉여를 관리하며 배관 내 수분을 제거하는 장치들로 구성된다. 주요 장치로는 증기 축열기(스팀 어큐뮬레이터), 기수분리기, 여러 형식의 증기트랩 등이 있으며, 보일러의 안전밸브나 배관 설치 방식도 설비 신뢰성에 큰 영향을 미친다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「증기설비의 종류 및 특징」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 트랩 작동원리 판별 | 1 | 온도식·기계식·열역학식 중 이용 원리를 보고 형식을 가리기 |
| 안전밸브 종류 판별 | 1 | 검사대상 증기보일러에 적합한 안전밸브 방식 고르기 |
| 보일러형식 특징 판별 | 1 | 수관식 보일러의 특징과 아님을 구별하기 |
증기 축열기(steam accumulator)는 보일러에서 만든 여분의 증기를 고온·고압의 포화수로 저장해 두었다가 소비 부하가 급증할 때 플래시 증발로 증기를 보충해 부하 변동을 평탄화하는 장치다. 내부에는 증기를 분사하는 분사노즐과 분배관, 저장수의 온도를 균일하게 하는 순환동 등이 구성요소로 들어간다. 축열기는 잉여증기를 저장했다가 과부하 시 긴급히 사용하는 저장장치라는 관점에서 파악한다.
기수분리기는 증기 중 섞인 물방울을 분리해 건증기만 내보내는 장치다. 파형 강판을 다수 겹쳐 증기 흐름의 방향을 연속적으로 급변시키는 형식은 스크러버형(코러게이티드 플레이트형)이라 부른다. 이 방식에서는 관성 때문에 물방울이 강판에 부딪혀 떨어지며, 배플형이나 사이클론형 등 다른 형식과 구별된다.
증기트랩은 작동 원리에 따라 열역학식·기계식·온도식 등으로 분류된다. 온도차를 이용하는 온도식의 대표가 바이메탈식으로, 팽창률이 서로 다른 두 금속판의 변형으로 밸브를 여닫아 응축수를 배출한다. 플로트식과 상향버켓식은 응축수의 부력을 이용하는 기계식이며, 단노즐형 등은 압력이나 유속 변화를 이용하는 열역학식이다.
보일러 및 관련 배관의 설치·운전상 주의점도 설비 특징의 일부다. 검사대상 증기보일러의 안전밸브는 스프링식(직동식)을 사용하도록 규정되어 있으며, 증기배관에서 굵은 관에서 가는 관으로 축소할 때는 관 상부에 응축수 포켓이 생기지 않도록 편심레듀서를 사용해 상면을 수평으로 유지한다.
수관식 보일러는 관 내에 물이 있어 보유수량이 적고 전열면적이 커 증기발생이 빨라 부하변동 시 압력변화가 크다는 특징이 있다. 이와 반대로 화관식은 보유수량이 많아 압력변동이 적다는 점을 대비해 이해한다.
증기축열기 관련 문제는 '포화수 저장 + 부하 조절' 키워드가 나오면 어큐뮬레이터로 판정한다. 장치 내부 구성으로 분사노즐·분배관·순환동이 제시되면 축열기의 부품으로 판단하고, 트레이와 같은 증류·흡수탑용 내부물은 축열기와 무관하므로 오답 처리한다.
기수분리기 형식 문제는 '파형 강판을 다수 겹침'이라는 표현을 찾으면 스크러버형을 고른다. 배플형은 평평한 충돌판을 쓰는 방식이므로 '파형 강판 여러 장'이라는 서술과 상충하면 소거한다.
증기트랩 분류 문제는 '무엇을 이용하는가'를 기준으로 나눈다. 온도 차이를 이용한다면 바이메탈식, 부력을 이용한다면 플로트나 버켓식, 압력·유속 변화를 이용한다면 단노즐 등 열역학식으로 바로 연결한다.
안전밸브 관련 문제는 '검사대상 증기보일러' 조건어가 있으면 스프링식 안전밸브를 선택한다. 배관 축소 관련 문제는 '동심 레듀서 사용 시 응축수 포켓 발생' 설명을 기억해 동심이 아니라 편심을 쓰는 것이 바람직하다는 점으로 판단한다.
수관식 보일러 특징 문제는 '보유수량 적음 → 증기발생 빠름 → 부하변동 시 압력변동 큼'이라는 흐름으로 생각해 '압력변화가 적다'는 선지는 오답으로 처리한다.
증기와 응축수의 온도 차이를 이용한 증기트랩은?
정답 ④ · 증기트랩은 작동 원리에 따라 기계식(플로트식, 상향버킷식 등), 온도식(바이메탈식 등), 열역학식(단노즐식, 디스크식 등)으로 분류됩니다. 바이메탈식 트랩은 팽창 계수가 서로 다른 두 종류의 금속을 접합한 바이메탈을 이용하여, 증기와 응축수의 온도 차이에 의해 바이메탈이 변형되어 밸브를 개폐하는 원리이므로 온도를 이용한 트랩에 해당합니다.
증기와 응축수의 온도 차이(온도식)로 작동하는 트랩은 바이메탈식, 팽창률 다른 두 금속 접합이 핵심이다.
검사대상 증기보일러의 안전밸브로 사용하는 것은?
정답 ① · 문제는 검사대상 증기보일러에 쓰는 안전밸브 종류를 묻는다. 관련 규정상 검사대상 증기보일러에는 스프링식(직동식) 안전밸브를 사용하도록 되어 있어 이 방식이 적합하다.
검사대상 증기보일러에는 스프링식(직동식) 안전밸브를 사용하도록 규정되어 있다.
수관식 보일러의 특징이 아닌 것은?
정답 ① · 수관식 보일러는 관 내부에 물이 채워지고 외부에서 가열되는 구조로, 관 내의 물량이 적고 전열면적이 넓어 증기 발생 속도가 빠릅니다. 따라서 부하 변동에 따라 압력 변화가 크게 발생하며, 증발량이 많아 수위 변동이 심하므로 급수 조절에 세심한 주의가 필요합니다.
수관식은 보유수량이 적어 증기발생이 빨라 부하변동 시 압력변동이 '커서', '변화가 적다'는 특징이 아니다.
에너지관리산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.