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에너지관리기사 열설비 · 급수의 성분과 장해

Feedwater Components and Troubles

급수에는 경도 성분 · 용존 산소 · 알칼리도처럼 눈에 보이지 않는 성분이 녹아 있고, 이것이 스케일(관석) · 부식 · 캐리오버를 일으킨다. 세 장해의 원인과 임계 조건, 경도를 CaCO₃ 로 환산하는 단위와 일시 · 영구 경도, 보일러수 pH 관리 범위를 다룬다. 그림은 세 장해의 위험도를 안전 · 주의 · 위험 구간에 표시한 판정표예요. 급수 pH · 경도 · 용존 산소 DO 슬라이더를 옮기면 스케일 · 부식 · 캐리오버 표시가 구간을 옮겨 가고, 아래 칸의 위험도 값이 바뀌어요.

보일러에 들어가는 물은 순수하지 않다

급수 속에는 눈에 보이지 않는 성분이 녹아 있다. 칼슘 · 마그네슘 같은 경도 성분은 관벽에 굳어 관석이 되고, 녹아 있는 산소(DO)는 금속을 갉아 먹으며, 알칼리도가 너무 높으면 물방울이 증기에 실려 나가는 캐리오버가 생긴다. 수질 관리는 이 성분들을 허용 범위 안에 붙들어 두는 일이다.

👀 급수 성분이 일으키는 세 가지 장해
①경도 성분(Ca · Mg)이 관벽에 붙으면 스케일(관석)이 되어 전열을 막고 과열을 불러요
②용존 산소(DO)와 낮은 pH 는 부식(점식 등)을 일으킨다
③알칼리도 · 용존 고형물이 지나치면 캐리오버(포밍 · 프라이밍)로 증기가 오염돼요

세 성분을 조절해 위험도 읽기

11
30 ppm
1.5 mg/L
스케일(관석)
안전
위험도 33%
부식
안전
위험도 26%
캐리오버
안전
위험도 5%
💡 세 장해의 임계 조건
①스케일은 경도(CaCO₃)가 클수록 위험하고, 보일러 급수는 경도를 0 에 가깝게 둔다
②부식은 용존 산소가 많거나 pH 가 10.5 미만(산성 쪽)일 때 위험하다
③캐리오버는 pH 가 11.8 을 크게 넘어 알칼리도가 지나치면 거품 · 비수가 생긴다
④안전한 범위는 pH 10.5 ~ 11.8, 경도 거의 0, DO 최소예요

경도와 CaCO₃ 환산 단위

경도 표시
경도 = CaCO3 환산 ppm
모든 경도 성분을 탄산칼슘(CaCO₃) 무게로 환산해 mg/L(= ppm)로 표기

경도는 물속 Ca²⁺ · Mg²⁺ 등을 모두 탄산칼슘(CaCO₃) 양으로 바꿔 나타낸다. 1 ppm = 1 mg/L 이고, 보일러 급수는 경도를 거의 0 으로 낮춰야 스케일을 막을 수 있다.

📏 경도의 종류
①일시 경도(탄산 경도)는 중탄산염(Ca(HCO₃)₂ 등)이라 가열하면 침전해 없애기 쉽다
②영구 경도(비탄산 경도)는 황산염 · 염화물이라 가열해도 남아 연화가 필요하다
③총경도 = 일시 경도 + 영구 경도
④단위는 모두 CaCO₃ 환산 ppm(mg/L)이에요

핵심 지표와 관리 기준

pH 관리
보일러수 pH = 10.5 ~ 11.8
낮으면 산부식, 너무 높으면 알칼리 부식 · 가성 취화 · 캐리오버
용존 산소 부식
DO ↑, pH ↓ → 부식 위험 ↑
용존 산소는 탈기 · 탈산소제로 줄이고, 목표는 아주 적은 양
스케일 원인
경도 성분(Ca, Mg) → 관석
CaCO₃ · CaSO₄ · SiO₂ 등이 전열면에 굳어 과열 · 파열을 부름

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①급수의 세 장해는 스케일(경도) · 부식(용존 산소 · 낮은 pH) · 캐리오버(높은 알칼리도 · 고형물)다
②경도는 CaCO₃ 환산 ppm(mg/L)이고, 일시 경도(가열하면 침전) + 영구 경도(남음)다
③보일러수 pH 관리 범위는 10.5 ~ 11.8 이에요(약알칼리 유지)
④용존 산소(DO)는 부식의 주범이라 탈기 · 탈산소제로 없앤다
⑤캐리오버(포밍 · 프라이밍)는 증기를 오염시키고 수격을 불러요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 경도 성분을 무엇으로 환산해 ppm 으로 표시하는가? (답: CaCO₃)
②[기출유형] 가열하면 침전되어 없어지는 경도는? (답: 일시 경도, 탄산 경도)
③[기출유형] 보일러수 부식의 대표 원인 가스는? (답: 용존 산소 O₂)

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