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에너지관리기사 열관리 · 열효율·증기소비율·열소비율

Thermal Efficiency, Steam Rate and Heat Rate

증기동력의 성능은 1 kWh를 만드는 데 드는 증기량인 증기소비율(SSC), 드는 열량인 열소비율(HR), 넣은 열 가운데 일로 나온 비율인 열효율 η 세 숫자로 요약하며, 1 kWh = 3,600 kJ이므로 η = 3,600 / HR로 서로 이어진다. 터빈 열낙차만으로 1 kWh를 낼 때의 이론 증기소비율은 3,600 / (h1 − h2)이고, 실제로는 손실 때문에 증기가 더 든다. 그림은 이론 · 실제 증기소비율과 열소비율, 이론값을 실제값으로 나눈 열낙차 이용 효율을 계기 모양으로 적어요. 출력 · 증기유량 · 터빈 열낙차 슬라이더를 옮기면 세 지표가 함께 바뀌고, 출력이 증기 에너지를 넘는 조합이면 경고가 떠요.

발전 성능을 재는 세 지표

증기동력의 성능은 세 숫자로 요약한다. 1 kWh를 만드는 데 드는 증기량인 증기소비율(SSC), 1 kWh를 만드는 데 드는 열량인 열소비율(HR), 그리고 넣은 에너지 중 일로 나온 비율인 열효율(η). 세 지표는 서로 맞물려 있다.

👀 세 지표는 서로 이어진다
①증기소비율 SSC는 1 kWh를 만드는 데 드는 증기량이다 [kg/kWh]
②열소비율 HR은 1 kWh를 만드는 데 드는 열이다 [kJ/kWh]
③열효율 η = 3,600 / HR (1 kWh = 3,600 kJ이므로)
④효율이 좋을수록 SSC와 HR은 작아져요

출력 · 증기유량 · 낙차로 지표 계산하기

1000 kW
4000 kg/h
1000 kJ/kg
⚡ 3,600으로 나누는 까닭
①1 kWh = 1 kW × 3600 s = 3600 kJ
②터빈 낙차 Δh만으로 1 kWh를 내려면 이론상 3,600/Δh kg이 필요하다
③이것이 이론 증기소비율 3,600 / (h1 - h2)예요
④실제로는 손실 때문에 증기가 더 들어 실제 SSC가 더 커요

세 지표의 지금 값

이론 증기소비율
SSC = 3.60 kg/kWh
3600 / (h1-h2)
실제 증기소비율
= 4.00 kg/kWh
ṁ / P
열소비율
HR = 4000 kJ/kWh
ṁ·Δh / P
열효율
η ≈ 90.0 %
3600 / HR
📏 단위 환산
①열소비율을 kcal로 쓰면 HR = 860 / η [kcal/kWh]
②1 kWh = 860 kcal = 3,600 kJ이기 때문이에요
③효율 30%면 HR ≈ 860 / 0.3 ≈ 2,867 kcal/kWh
④증기소비율이 작을수록 같은 출력에 증기가 덜 든다

핵심 공식

증기소비율
SSC = 3600h1 - h2 [kg/kWh]
이론값이며, 실제값은 ṁ/P
열소비율
HR = 3600η [kJ/kWh] = 860η [kcal/kWh]
1 kWh = 3600 kJ = 860 kcal
열효율
η = 3600HR = wnetqin
넣은 열 가운데 일로 나온 비율

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①증기소비율 SSC = 3,600 / (h1 - h2) [kg/kWh]이고, 작을수록 효율이 좋다
②열소비율 HR = 3,600 / η [kJ/kWh] = 860 / η [kcal/kWh]
③열효율 η = 3,600 / HR이라 효율과 열소비율은 서로 반비례해요
④1 kWh = 3,600 kJ = 860 kcal는 계산마다 쓰는 기본 값이다
⑤효율이 오르면 SSC와 HR은 함께 작아진다
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 터빈 낙차 h1 - h2 = 720 kJ/kg일 때 이론 증기소비율은? (답: 3,600 / 720 = 5 kg/kWh)
②[기출유형] 열효율 30%일 때 열소비율은? (답: 3,600 / 0.3 = 12,000 kJ/kWh = 860 / 0.3 ≒ 2,867 kcal/kWh)
③[기출유형] 열소비율 10,000 kJ/kWh의 열효율은? (답: 3,600 / 10,000 = 0.36 = 36%)
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