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에너지관리기사 열관리 · 에너지원별 특성과 원단위

Energy Sources and Unit Consumption

공장에 들어오는 에너지는 석탄 · 중유 · LNG · 전력처럼 모습이 달라서, 한 잣대로 견주려면 단위량이 내는 열인 발열량과 1 TOE = 10⁷ kcal인 석유환산톤으로 바꿔야 한다. 얼마나 알뜰하게 썼는지는 생산량 하나에 든 에너지인 원단위로 따지며, 원단위가 작을수록 효율이 좋은 공정이다. 그림은 네 에너지원의 단위당 발열량을 막대로 나란히 세우고 고른 에너지원을 강조해요. 에너지원 버튼으로 하나를 고르고 생산량 슬라이더를 옮기면, 같은 사용량에서 원단위가 어떻게 바뀌는지 아래 칸에 나와요.

같은 에너지, 서로 다른 모습

공장을 돌리는 에너지는 석탄, 중유, LNG, 전력처럼 여러 모습으로 들어온다. 이들을 한 잣대로 견주려면 발열량과 석유환산톤(TOE)이 필요하고, 얼마나 알뜰히 썼는지는 원단위로 따진다.

🔑 에너지 관리의 두 지표
①발열량은 연료 단위량이 내는 열이다 (kcal/kg, kcal/Nm³, kcal/kWh)
②TOE(석유환산톤)는 1 TOE = 10⁷ kcal로, 서로 다른 에너지원을 한 단위로 묶어요
③원단위는 제품 하나(또는 1톤)를 만드는 데 쓴 에너지량이다
④원단위가 작을수록 에너지 효율이 좋은 공정이다

에너지원 발열량 비교

💡 LNG(천연가스)의 특성
①청정연료, 회분이 거의 없고 질량당 발열량이 셋 가운데 가장 큼
②단위 발열량 13,000 kcal/kg
③LNG는 발열량이 크고 회분이 거의 없어 청정연료로 분류된다
④전력은 2차 에너지라 1 kWh = 860 kcal로 바꿔 견줘요

원단위 계산: 에너지사용량 ÷ 생산량

20 ton
총 에너지사용량
13.00 TOE
LNG(천연가스) 10,000 kg 사용
에너지 원단위
0.6500 TOE/ton
에너지사용량 ÷ 생산량
📏 원단위를 낮추는 것이 에너지 관리
①에너지 원단위 = 에너지사용량 ÷ 생산량
②같은 에너지로 더 많이 생산할수록 원단위는 작아진다
③생산량이 그대로여도 에너지 사용을 줄이면 원단위가 줄어요
④해마다 원단위가 어떻게 변하는지로 에너지 절감 성과를 평가한다

핵심 공식과 관계

석유환산톤
1 TOE = 107 kcal = 1010 cal
서로 다른 에너지원을 하나로 묶는 기준 단위
총 에너지사용량
E = 발열량 × 사용량
kcal로 더한 뒤 TOE로 환산
에너지 원단위
원단위 = 에너지사용량생산량
제품 단위당 쓴 에너지이며, 작을수록 효율적

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①1 TOE = 10⁷ kcal(석유환산톤), 1 kWh = 860 kcal는 계산마다 쓰는 기본 값이다
②질량당 발열량은 LNG > 중유 > 석탄이고, 전력은 2차 에너지다
③에너지 원단위 = 에너지사용량 ÷ 생산량이며, 작을수록 효율적이에요
④LNG는 회분 · 황분이 적은 청정연료, 석탄은 값싸지만 오염이 크다
⑤고위발열량(총발열량)과 저위발열량(진발열량)은 연소로 생긴 물의 증발잠열만큼 차이 나요
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 100,000 kcal는 몇 TOE인가? (답: 100,000 ÷ 10⁷ = 0.01 TOE)
②[기출유형] 전력 500 kWh는 몇 kcal인가? (답: 500 × 860 = 430,000 kcal)
③[기출유형] 에너지사용량 8 TOE로 40 ton을 생산했다. 원단위는? (답: 8 ÷ 40 = 0.2 TOE/ton)
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