에너지관리기사 열설비법규 · 스케일·부식과 세관

Scale, Corrosion and Descaling

스케일은 전열을 막고 모재 온도를 올려 파손 위험을 키워요. 세관·방식 선택이 정비 품질을 갈라요. 정비·수명 관리의 손상 메커니즘 단원이에요. 스케일 두께에 따른 모재 온도 경향이 보여요.

스케일은 왜 위험한가

급수 속 경도 성분이 전열면에 굳으면 스케일(관석)이 됩니다. 스케일의 열전도율은 강철의 수십 분의 일에 불과해 열이 물로 잘 넘어가지 못하고, 그만큼 모재 온도가 치솟아 과열·팽출·파열의 원인이 되며 더 많은 연료를 태워야 하니 연료손실도 커집니다. 그래서 스케일은 세관으로 제거하고 부식은 예방·억제해야 합니다.

👀 스케일이 일으키는 손해

①전열 방해: 스케일 열전도율은 강철의 수십분의 1 → 열이 안 넘어감

②모재 과열: 열이 막혀 금속 온도가 급상승 → 팽출·파열 위험

③연료손실: 같은 증발량에 더 많은 연료 필요(효율 저하)

④급수 경도 관리와 세관으로 예방·제거한다

스케일 두께를 키워 손해를 보기

스케일 두께1 mm

모재 온도

T = 325 °C

두께 1 mm 기준(포화수 200°C 가정)

연료손실

≈ 2.0 %

약 2 %/mm 근사

💡 전열저항이 온도를 끌어올린다

①스케일은 얇은 단열층 → 전열저항 R = 두께/열전도율

②열유속이 같으면 저항이 클수록 온도차(모재-물)가 커진다

③그래서 스케일이 두꺼울수록 모재 온도가 위험하게 상승

④두께가 커질수록 연료손실도 비례해 늘어난다(근사)

부식 유형과 원인 매칭

부식은 원인과 나타나는 모양이 제각각입니다. 유형별 원인과 대책을 짝지어 두면 시험에서 헷갈리지 않습니다.

부식 유형 원인 매칭

보일러 부식 유형과 원인·대책

핵심 공식과 세관 방법

스케일 열저항

R = tk

t=스케일 두께, k=스케일 열전도율(강철보다 훨씬 작다)

모재 온도 상승

ΔT = q·tk

q=열유속. 두께가 클수록 모재-물 온도차가 커진다

연료손실(근사)

연료손실 ≈ 2 % / mm

스케일 두께 1 mm당 약 2 % 연료 추가 소비

📏 세관(스케일 제거) 방법

①화학세관: 산(염산 등)으로 스케일 용해, 억제제 필수 → 중화·방청

②기계세관: 튜브 클리너·와이어 브러시로 물리적 제거

③예방이 최선: 급수 경도 관리(연화·탈염)로 스케일 억제

④부식 예방: 용존산소 제거(탈기), pH 약알칼리 유지

핵심 정리와 시험 포인트

현재 스케일 영향

두께 1 mm → 모재 325°C, 손실 2.0%

스케일 열저항 = 8.33e-4 m²·K/W

🎯 시험 포인트

①스케일 열전도율은 강철보다 훨씬 작다 → 전열 방해·모재 과열

②스케일 두께 증가 → 전열저항↑, 모재 온도↑, 연료손실↑(약 2%/mm)

③점식=용존산소, 전면부식=저pH, 알칼리부식=농축 NaOH

④가성취화=이음부 틈 농축 NaOH+응력에 의한 입계균열

⑤수소취화=산부식 발생기 수소 침투 → 탈탄·균열

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 스케일이 전열을 방해하는 근본 이유는? (답: 열전도율이 강철보다 매우 작다)

②[기출유형] 용존산소가 국부적으로 일으키는 부식은? (답: 점식/공식)

③[기출유형] 리벳 이음부 틈에서 농축 NaOH와 응력으로 생기는 균열은? (답: 가성취화)