내화물·단열재·보온재

Refractory, Insulation and Lagging

노 벽은 안쪽 내화물부터 바깥 단열·보온까지 역할이 나뉘어요. 뜨거운 쪽은 견디고, 바깥쪽은 열을 가둬 손실과 표면온도를 낮춰요. 열설비 설계·운전에서 재료 선택 근거가 되는 축이에요. 평면벽 전도 손실 시각화로 층별 역할을 확인해 봐요.

열이 새는 길을 막는 세 가지 방벽

보일러·노(furnace)의 벽은 안쪽부터 바깥까지 역할이 다른 재료로 쌓입니다. 가장 뜨거운 안쪽은 불에 견디는 내화물, 그 바깥은 열을 가두는 단열재, 배관·탱크 표면은 열손실을 줄이는 보온재. 셋을 가르는 기준은 결국 하나, 견딜 수 있는 온도입니다.

🔑 구분 기준 = 안전사용온도

①보온재·단열재·내화물을 나누는 잣대는 안전사용온도(내화도)이다

②보온재는 상대적으로 낮은 온도(약 800℃ 이하)에서 열손실 방지

③내화물은 내화도 SK26(1580℃) 이상을 견디는 노 안쪽 재료

④열전도율이 낮을수록(작을수록) 단열 성능이 좋다

온도 축에서 골라보는 재료 구분

💡 SK 번호(제게르 콘)로 읽는 내화도

①내화도는 제게르 콘(SK) 번호로 표시한다

②SK26 = 1580℃, SK30 = 1670℃, SK35 = 1770℃, SK42 = 2000℃

③내화물은 SK26(1580℃) 이상이어야 한다

④온도가 오를수록 SK 번호도 커진다

보온재의 종류와 안전사용온도

보온재 분류

보온재 분류 (유기질 · 무기질)

안전사용온도

List대표 보온재 안전사용온도

글라스울 (유리섬유)

무기질·저가·배관 보온

약 300℃

로크울 (암면)

무기질·중온 보온

약 600℃

규산칼슘

기계적 강도 우수

약 650℃

규조토

고온 보온재

약 900℃

내화물의 내화도(SK)

내화도 SK 번호

List제게르 콘(SK) 번호와 대응 온도

SK26 (내화물 하한)

이 이상이어야 내화물

1580℃

SK30

고급 내화벽돌

1670℃

SK35

고알루미나질

1770℃

SK42

초고온 내화재

2000℃

📏 열전도율과 열손실

①단열·보온의 목적은 통과 열손실을 줄이는 것

②정상상태 벽면 통과 열량 Q = (λ/L)·A·ΔT

③열전도율 λ가 작을수록, 두께 L이 두꺼울수록 열손실이 준다

④보온재는 내부에 공기층(기공)을 많이 품어 λ를 낮춘다

핵심 공식과 관계

평면벽 전도 열손실

Q = λL A (T₁ - T₂)

λ=열전도율[W/m·K], L=두께, A=면적, ΔT=온도차

내화물 기준

내화도 ≥ SK26 = 1580℃

SK26 미만이면 내화물이 아니다

보온 효율

η = Q₀ - QQ₀

Q0=나맨체(보온 전) 손실, Q=보온 후 손실

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①보온재·단열재·내화물 구분 기준 = 안전사용온도(내화도)

②내화물은 내화도 SK26(1580℃) 이상

③무기질 보온재 안전사용온도: 글라스울 300℃ < 암면 600℃ < 규산칼슘 650℃ < 규조토 900℃

④유기질 보온재(펠트·코르크·폼)는 저온용, 무기질은 중고온용

⑤열전도율 λ가 작을수록 단열 성능이 좋다

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 내화물로 분류되는 최소 내화도는? (답: SK26 = 1580℃)

②[기출유형] 유기질 보온재와 무기질 보온재 구분 기준은? (답: 안전사용온도, 무기질이 더 고온용)

③[기출유형] 두께 0.1m, λ=0.05 W/m·K, 면적 1m², 온도차 200℃ 벽의 열손실은? (답: (0.05/0.1)×1×200 = 100 W)