seegongsik

에너지관리기사 열관리 · 내화물·단열재·보온재

Refractory, Insulation and Lagging

보일러와 노의 벽은 안쪽부터 바깥까지 역할이 다른 재료로 쌓으며, 가장 뜨거운 안쪽은 불에 견디는 내화물, 그 바깥은 열을 가두는 단열재, 배관 · 탱크 표면은 열손실을 줄이는 보온재가 맡는다. 셋을 가르는 기준은 견딜 수 있는 온도인 안전사용온도(내화도)이고, 내화물은 제게르 콘 SK26(1580℃) 이상을 견뎌야 한다. 그림은 온도 축 위에 보온재 · 단열재 · 내화단열재 · 내화물이 맡는 온도 구간을 띠로 나눠 칠한 것이에요. 재료 버튼을 누르면 그 띠가 강조되고, 아래 표에서 보온재 종류와 SK 번호별 온도를 이어서 볼 수 있어요.

열이 새는 길을 막는 세 가지 벽

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

🔑 구분 기준은 안전사용온도
①보온재 · 단열재 · 내화물을 나누는 잣대는 안전사용온도(내화도)다
②보온재는 비교적 낮은 온도(약 800℃ 이하)에서 열손실을 막는다
③내화물은 내화도 SK26(1580℃) 이상을 견디는 노 안쪽 재료예요
④열전도율이 작을수록 단열 성능이 좋다

온도 축에서 골라 보는 재료 구분

💡 제게르 콘(SK) 번호로 읽는 내화도
①내화도는 제게르 콘(SK) 번호로 나타낸다
②SK26 = 1580℃, SK30 = 1670℃, SK35 = 1770℃, SK42 = 2000℃
③내화물은 SK26(1580℃) 이상이어야 해요
④온도가 오를수록 SK 번호도 커진다

보온재의 종류와 안전사용온도

보온재 분류

보온재 분류 (유기질 · 무기질)

안전사용온도

대표 보온재 안전사용온도
글라스울 (유리섬유)
무기질 · 값쌈 · 배관 보온
약 300℃
로크울 (암면)
무기질 · 중온 보온
약 600℃
규산칼슘
기계적 강도가 좋음
약 650℃
규조토
고온 보온재
약 900℃

내화물의 내화도(SK)

내화도 SK 번호

제게르 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 벽을 통과해 새는 열을 줄이는 것이다
②정상상태에서 벽을 통과하는 열량 Q = (λ/L) · A · ΔT
③열전도율 λ가 작을수록, 두께 L이 두꺼울수록 열손실이 줄어요
④보온재는 안에 공기층(기공)을 많이 품어 λ를 낮춰요

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℃
SK26보다 낮으면 내화물이 아니다
보온 효율
η = Q0 - QQ0
Q0 = 보온하지 않은 맨 표면의 손실, Q = 보온 후 손실

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①보온재 · 단열재 · 내화물의 구분 기준은 안전사용온도(내화도)다
②내화물은 내화도가 SK26(1580℃) 이상이어야 한다
③무기질 보온재 안전사용온도는 그림 값으로 글라스울 300℃ < 암면 600℃ < 규산칼슘 650℃ < 규조토 900℃ 순이다
④유기질 보온재(펠트 · 코르크 · 폼)는 저온용, 무기질은 중고온용이에요
⑤열전도율 λ가 작을수록 단열 성능이 좋다
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 내화물로 분류되는 최소 내화도는? (답: SK26 = 1580℃)
②[기출유형] 유기질 보온재와 무기질 보온재를 가르는 기준은? (답: 안전사용온도이며, 무기질이 더 높은 온도에 쓴다)
③[기출유형] 두께 0.1 m, λ = 0.05 W/m · K, 면적 1 m², 온도차 200℃인 벽의 열손실은? (답: (0.05 / 0.1) × 1 × 200 = 100 W)
← 이전
열교환기 전열량과 대수평균온도차
다음 →
에너지원별 특성과 원단위

마지막 수정