해운 항만 무역업체에서 일하려면 알아야 하는 기초 상식!

 

보일러란 연료를 연소시켜 용기 내의 물을 중기 또는 온수로 만들어서 공급하는 장치를 말합니다. 보일러에서 발생된 증기로 증기 터빈 또는 증기기관에서 사용될 때 주기관으로 분류되지만, 내연기관에서의 보일러는 보조기관입니다. 보일러는 그 목적에 따라 여러 형식이 있으나, 대체로 그 발생 증기의 압력이 낮고, 증기 사용량이 적으며 또한 비용을 고려하지 않을 경우에 보일러의 구조는 매우 간단하게 됩니다. 그러나 증기의 압력 및 온도가 높아지고 증기 사용량도 많아 경제적으로 증기를 발생하기 위해서는 보일러의 구조는 복잡하여지고 여러가지의 부속 설비를 갖지 않으면 안됩니다.

 

보일러의 구성은 크게 나누어 보면, 연소실인 노, 보일러 본체 및 부속 장치로 되어있습니다. 보일러 본체는 좁은 의미의 보일러이며, 물과 증기의 내압용기로 만듭니다. 가열장치는 보통 연소로로, 연료의 연소로 열을 발생하는 곳으로 연소장치와 노벽으로 만들어진 연소실로 성립됩니다. 이들은 사용하는 연료의 종류에 따라 그에 알맞은 구조를 가져가야 하며, 연소장치는 석탄과 같은 고체 연료에 대해서는 화격자, 미분탄과 액체 또는 기체 연료에 대해서는 버너를 이루고 있습니다. 노에서 발생된 열의 일부는 직접 복사로 보일러 본체에 전해지고, 나머지는 연소로 생성된 연소가스의 온도를 높입니다. 보일러 본체는 복사 및 고온의 연소가스와의 접촉으로 열을 받아 그 속의 물을 가열 증발시킵니다. 보일러의 주요한 부속 장치는 여러가지가 있는데 차근차근 살펴보겠습니다.

 

과열기 : 보일러 본체에서 생긴 포화 증거를 그대로 꺼내서 이용할 경우도 있으나 증기 원동기에서는 과열 증기로 사용하는 것이 유리합니다. 이 과열 증기를 만들기위하여 설치되는데 보일러 본체의 포화 증 기를 도입하여 같은 압력 하에서 고온으로 과열하는 장치이며, 몇 개의 강관으로 되어 있고 외부로부터 연소가스와의 접촉 또는 복사에 의한 열로 증기를 가열합니다.

 

절탄기와 공기예열기 : 보일러 본체와 과열기를 가열하여 온도가 낮아진 연소 가스는 벽돌벽으로 둘러싼 통로를 거쳐 굴뚝으로 통하여 대기 중으로 방출됩니다. 그러나 이렇게 되면 방출되는 연소가스의 온도가 비교적 높아서 열 경제상 불리합니다. 따라서 과열기 다음에 연도 속에 보일러 본체로 보낼 급수를 예열하는 절탄기와 노로 보낼 연소용 공기를 가열하는 공기 예열기를 설치하여 연소열의 여열을 충분히 흡수시켜 보일러의 열효율을 증진시키는 수가 많습니다.

 

통풍장치 : 연소가스를 보일러 본체, 과열기, 그리고 다시 절탄기, 공기예열기 등을 거쳐 나가게 유도함과 동시에, 연송 ㅔ필요한 공기를 노예 공급하는 장치로 굴뚝, 송풍기, 증기분류 등에 사용됩니다.

급수장치 : 증발에 따른 보일러수의 감소를 보충하기 위한 급수펌프 등이 중심이 됩니다.

급수 처리장치 : 보일러가 고온 고압이 될수록 순수한 물을 사용하는 것이 필요해집니다. 이와 같이 급수를 보일러에 넣기 전에 정화하는 장치이며, 보일러 내부에서의 관석의 생성, 보일러 구성 재료의 부식 등의 장해를 방지하기 위한 것입니다. 이 밖의 부속 장치로는 연료 수송 장치, 고체연료를 사용할 때의 연제처리장치, 집진 장치 등이 있습니다.

 

선박의 추진력을 얻기 위하여 주기관에서 발생한 도력을 전달하여 스크루 프로펠러를 회전시키는데 필요한 설비로 동력을 전달시키는 축계와 추진기로 구성됩니다. 축계란 주기에서 발생된 동력을 추진기에 전달시키는 전달 계통을 총칭하여 축계라 합니다. 축계는 주기관에 밀접해 있는 스러스트 축과 선미관을 통하여 프로펠러에 접속되는 추진기 축 및 스러스트 측과 추진기 연결하는 중간축으로 구성됩니다.

추진기는 선박의 추진기로서 일반적인 것은 스크루 프로펠러입니다. 프로펠러는 몸체에 해당하는 보스에 2-6개의 블레이드가 부착되어 ㅇ구성되며, 추진 원리는 나사의 원리와 같습니다. 프로펠러가 1 회전할 때 블레이드의 경우 어느 한 점이 축 방향으로 전진하는 거리를 피치라 하며, 블레이드가 축 방향과 이루는 각도에 따라 달라집니다. 피치는 고정된 경우가 보통이지만, 날개의 각도를 임의로 조정시켜 피치를 변화시킬 수 있는 프로펠러가 사용되기도 하는데, 이것을 가변 피치 프로펠러라 합니다.

 

가변 피치 프로페러는 기관을 역전시키지 않고서도 날개의 각도만으로 선박의 전후진 조정이 가능합니다. 주기는 일정 회전수 이하로는 작동이 불가능하여 계속 운전이 어려우나, 주기의 회전수가 높더라도 피치의 조정에 의해 미속 항행이 가능합니다. 선속에 관계없이 주기의 회전수를 최적 상태로 유지할 수 있어서 주기의 효율을 높일 수 있습니다. 블레이드의 회전 장치를 ㅂ스 속에 설치하므로 보스가 커지고 고장시 수리가 어렵습니다.

 

다음으로 추진 효율에 대해서 설명드리겠습니다. 주기관에서 발생하는 동력의 크기는 마력으로 나타내며, 계산 방법에 따라 여러 종류로 나눌 수 있습니다. 주기관에서의 출력의 어느 정도가 실제 선박의 추진에 사용되는가를 추진 효율이라 합니다. 추진 효율은 유효 마력을 지시 마력으로 나눈 값이며 60% 정도가 표준입니다. 일정 시간 항해하여 프로펠러의 피치와 회전수로부터 계산한 속력을 Vp라고 하며, 실제의 속력을 V라 하면 Vp-V를 실각이라 하며 다음 식으로 표현되는 값을 실각비라 합니다. (Vp - V) / Vp x 100

 

마력의 종류에는 4가지가 있습니다. 실린더내의 연소 압력이 피스톤에 실제로 작용하는 동력을 말하며 유효 압력을 기초로 하여 산출하는 지시 마력, 기관과 프로펠러를 연결하는 중간축에서의 회전 역률로부터 산출되는 마력인 축 마력, 기관의 마찰 등으로 소실된 마력을, 공제한 기관이 실제로 외부로 내보내는 마력인 제동 마력, 실제로 항진하는 속력을 내는데 필요한 유효 마력이 있습니다.