개념 한 쪽
보일러 급수의 수질 관리는 부식과 스케일 억제, 안정적인 수위 관측을 목표로 수처리설비를 운용한다. 주요 기능으로는 급수 속 용존 기체 제거인 탈기, 경도 성분에 따른 스케일 형성 관리, 그리고 보일러 내부 수위를 외부에서 확인하는 여러 액면계의 원리 이해가 포함된다.
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출제기준 단원 「수처리설비의 기능」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 저온부식 원인 물질 판단 | 1 | 저온부식을 일으키는 배가스 성분을 가려내기 |
| 스케일 성분 대응 | 1 | 경도 유형과 pH 조건에 따른 스케일 종류를 대응하기 |
| 액면계 원리 판별 | 1 | 수면계의 원리를 보고 장치 종류를 구별하기 |
탈기법은 급수에 용존한 산소(O₂)와 이산화탄소(CO₂) 같은 기체를 가열·비등시켜 분리 제거하는 조작을 말한다. 전용 장치인 탈기기에서 스팀으로 물을 끓여 기체를 몰아내며, 이 과정은 급수 부식 예방을 목적으로 수행된다는 점을 핵심으로 한다.
스케일은 급수 중 칼슘·마그네슘 성분의 침전물이며, 경도의 종류와 pH 상태에 따라 생성되는 성분이 달라진다. 탄산염 경도가 크고 pH가 상승하면 탄산칼슘(CaCO₃)이 주로 침전하고, 비탄산염 경도가 크고 pH가 오르지 않으면 황산칼슘(CaSO₄)이 주로 생성되어 단단한 스케일을 형성한다.
연료의 황 성분이 연소하면 SO₂가 생성되고 일부가 SO₃로 변해 수증기와 결합하면 황산 증기가 된다. 절탄기나 공기예열기처럼 온도가 낮은 부위에서 이 황산이 결로하여 표면을 부식시키는 현상을 저온부식이라 하며, 저온부식의 원인 물질로 아황산가스 계열이 지목된다는 점을 이해한다.
액면계는 보일러나 탱크의 액위를 외부에서 검출하는 장치군을 말한다. 2색식 수면계는 증기부와 수부의 굴절률 차를 이용해 증기 쪽은 붉게, 물 쪽은 초록으로 나타나게 하여 고압 대용량 또는 발전용 보일러에 적합한 장치라고 판단한다. 플로트식(부자식) 액면계는 부자가 액면에 떠서 위아래로 이동하는 위치 변화를 이용해 액면을 감지하고 보일러 드럼 수위 경보용으로 널리 사용한다. 편위식(디스플레이서식)은 아르키메데스의 부력 원리를 이용해 액중 실린더가 받는 부력 변화를 신호로 변환한다.
탈기 관련 문제는 '용존 기체 제거 = 탈기'와 '공기 주입 = 폭기'로 구분하면 정답을 찾기 쉽다. 급수에 녹은 O₂나 CO₂를 제거하는 조작이면 탈기법을 선택한다는 원칙을 적용한다.
스케일 형성 관련 문제는 경도의 종류와 pH 조건을 매칭해 해결한다. 문제 조건이 '비탄산염 경도 크고 pH가 오르지 않는다'이면 황산칼슘(CaSO₄)이 주로 생성된다는 대응 규칙을 적용한다.
액면계 판별 문제는 핵심 키워드로 원리를 매칭하면 풀린다. '붉게·초록으로 나타난다'는 서술이 나오면 2색식 수면계, '부자가 떠서 위아래로 이동한다'는 표현이 나오면 플로트식, '부력 변화'나 '아르키메데스'가 언급되면 편위식으로 답을 결정한다.
보일러 절탄기 등에서 발생할 수 있는 저온부식의 원인이 되는 물질은?
정답 ② · 문항은 보일러 절탄기 등에서 저온부식을 일으키는 물질을 묻고 있다. 저온부식은 연료의 황성분이 연소되어 SO2→SO3로 변하고 수증기와 결합해 황산을 생성하여 낮은 온도에서 응축·부식시키는 현상과 관련되므로 아황산가스(SO2 등)가 원인이다.
저온부식은 아황산가스(SO2→SO3→황산)가 이슬점에서 일으키는 부식이다.
급수의 비탄산염 경도가 크고 보일러 내처리를 행하지 않거나 행하여도 pH조정제의 투입이 불충분하여 보일러수의 pH가 상승되지 않는 경우에 주로 생성되는 스케일의 종류는?
정답 ① · 문제는 비탄산염 경도가 크고 보일러수의 pH가 상승하지 않을 때 생성되는 스케일 종류를 묻고 있다. 비탄산염 경도, 특히 황산염형 경도가 클 때와 pH가 올라가지 않을 경우에는 황산칼슘(CaSO4)이 주된 스케일로 침전된다.
비탄산염 경도가 크고 pH가 오르지 않으면 황산칼슘(CaSO4) 스케일이 주로 생성된다.
증기부와 수부의 굴절률 차를 이용한 것으로 증기는 적색, 수부는 녹색으로 보이도록 한 것으로 고압의 대용량이나, 발전용 보일러에 사용되는 수면계는?
정답 ① · 문항은 증기부와 수부의 굴절률 차를 이용하여 증기를 적색, 수부를 녹색으로 보이게 하는 수면계를 묻고 있다. 굴절률 차로 색을 구분하는 방식은 2색식 수면계로, 고압 대용량 및 발전용 보일러에 주로 사용된다.
증기부는 적색, 수부는 녹색으로 보이게 하는 굴절률 차 수면계는 2색식 수면계이다.
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