개념 한 쪽
연료는 고체·액체·기체로 나뉘며 상태에 따라 취급성과 연소 특성이 달라진다. 고체 연료는 저장과 취급에서 고유한 제약을 가지며, 액체 연료와 기체 연료는 운송·연소 제어·환경 영향 측면에서 서로 다른 장단점을 갖는다는 점을 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「고체 연료의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기체연료의 특징 판단 | 1 | 기체연료의 장단점과 안전 특성 구분하기 |
| 중유와 석탄 비교 | 1 | 중유가 석탄보다 우수한 점을 식별하기 |
| 기체연료의 공급·자동화 장점 | 1 | 기체연료의 공급 제어와 자동화 이점 판단하기 |
연료의 물리적 상태는 운반·저장·연소 방식과 직접적으로 연결된다. 고체 연료(석탄 등)는 취급상 체적수송과 저장이 필요하여 운반·보관이 번거롭다는 점이 특징이다. 액체 연료(중유 등)는 액체 상태이므로 파이프라인이나 탱크를 통한 수송과 저장이 용이하고 분무 연소로 연소 효율이 높아진다는 장점을 가진다.
기체 연료는 파이프를 통한 공급으로 연소 제어와 자동화가 용이하며 공기와의 혼합이 잘 되어 완전연소가 쉬운 편이다. 다만 가스는 누설 시 공기 중으로 빠르게 확산하고 폭발 한계 범위에 들면 작은 점화원으로도 화재·폭발로 이어질 위험이 있으므로 취급 시 안전관리가 중요하다고 설명한다.
연료 내 불순물은 보일러의 부식이나 설비 손상을 유발하므로 연료 선택과 관리에서 중요한 고려 사항이다. 예를 들어 중유에는 바나듐이 포함될 수 있으며, 바나듐은 고온에서 저융점 산화물을 형성하여 과열기 등 고온 부위의 부식을 초래하므로 고온 부식의 주요 원인으로 보고한다. 반면 황 성분은 배기가스가 식는 저온 부위에서 황산 등을 형성하여 저온 부식을 일으키는 원인으로 구분한다.
연소 온도는 연료의 발열량·열손실·예열 여부 등으로 결정된다. 발열량이 큰 연료나 연료·공기의 예열은 연소 온도를 높이는 요인이며, 과잉공기량 증가는 불필요한 공기를 데우는 데 열이 소모되어 연소 온도를 낮추는 요인이므로 주의해야 한다.
문제 유형: 중유와 석탄을 비교하여 중유의 장점을 묻는 보기에서 틀린 것을 고르는 문제이다. 자료에 따르면 중유는 액체 상태로 파이프 수송이 가능하여 운반과 저장이 용이하고, 분무 연소로 연소효율이 높으며 연소 조절이 쉽고 매연이 적어 집진장치가 불필요한 경우가 많다. 따라서 '중유는 운반과 저장이 어렵다'거나 '집진장치가 필요하다'는 설명은 자료 내용과 배치되어 오답으로 판단한다.
또 다른 문제 유형: 기체연료의 특징을 묻는 문제는 '제어가 용이하나 누설 시 폭발 위험이 크다'는 대조적 특성을 기억하면 정답을 고르기 쉽다. 기체는 공급 제어나 자동화가 쉬운 반면 누설 시 확산과 폭발 위험이 크다는 연결고리를 바탕으로 선지를 판단한다.
연료 불순물 관련 문제에서는 '고온 부식=바나듐', '저온 부식=황'이라는 대응 관계를 적용하여 정답을 유추한다.
기체연료의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?
정답 ③ · 기체연료의 특징 중 틀린 설명을 고르는 문제이다. 기체연료는 정제가 용이하여 불순물이 적고, 따라서 연소 시 유황 산화물이나 질소 산화물의 발생이 적은 것이 장점이다.
기체연료는 불순물이 적어 유황 산화물 발생이 적고 연소 조절이 용이하며 폭발 위험이 있는 것이 특징이다.
보일러 연료로서 중유가 석탄보다 좋은 점을 설명한 것으로 틀린 것은?
정답 ① · 중유가 석탄보다 보일러 연료로 유리한 점을 찾는 문제이다. 중유는 액체연료이므로 연소 시 재(ash)가 거의 발생하지 않아 집진장치 없이도 연소가 가능하며, 이는 중유의 장점에 해당한다.
중유는 액체연료로 집진장치 없이도 연소되므로 집진장치가 필요없다는 설명은 틀린 것이다.
기체연료의 특징 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 기체연료의 특징으로 옳은 설명을 고르는 문제이다. 기체연료는 기체 상태이므로 공기와의 혼합이 균일하고 연소 조절, 점화, 소화가 용이하며 자동제어에도 유리하다.
기체연료는 공급 제어가 용이하고 자동화가 쉬우며 누출 시 폭발 위험이 큰 특징이 있다.
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