대기환경기사 실기 암기노트+180제

CₘHₙ + (m + n/4)O₂ → mCO₂ + (n/2)H₂O

CₓHᵧO_z: O₂ 계수 = x + y/4 − z/2

m·n: C·H 원자 수, z: 연료 분자 속 O 원자 수(연료 자체 산소 → 공급 산소에서 차감)

O₀(Sm³) = O₂ 계수 × 22.4 × 연료(kg)/M, A₀ = O₀/0.21

M 연료 분자량(kg/kmol), 22.4 Sm³/kmol(0℃·1기압), 액체 연료(kg) = 부피(L) × 비중

사슬: 부피(L) → ×비중 → kg → ÷M → kmol → ×O₂ 계수 × 22.4 → O₀(Sm³) → ÷0.21 → A₀

• ★ 예) 메탄올 2L, 비중 0.79 → 1.58kg → 0.0494kmol → O₀ 1.66Sm³ → A₀ 7.90Sm³
• 기체연료 1Sm³당: O₀ = O₂ 계수(Sm³), A₀ = 계수/0.21 (메탄 9.52, 프로판 23.81)

알코올 O₂ 계수: 에탄올 3.5 × ↔ 2 + 6/4 − 1/2 = 3 (분자 속 O 차감)

액체 L 값을 kg로 바로 대입 × ↔ L × 비중 = kg

O₀ = 1.867C + 5.6(H − O/8) + 0.7S (Sm³/kg)

O₀ = 2.667C + 8(H − O/8) + S (kg/kg)

A₀ = O₀/0.21 (부피), A₀ = O₀/0.232 (질량)

C·H·O·S: 연료 1kg 속 질량분율(kg/kg), 1.867 = 22.4/12, 5.6 = 22.4/4, 0.7 = 22.4/32, 2.667 = 32/12

• 유효수소 H − O/8: 연료 속 산소가 수소 일부와 이미 결합(H₂O) → 그만큼 산소 공급 불필요
• 회분·수분(W)·질소(N): 산소 소비 없음(N은 N₂로 배출 가정) → 공기량 식에 없음

• ★ 예) 중유 C 84·H 12·O 2·S 2% → O₀ = 1.568 + 0.658 + 0.014 = 2.24Sm³/kg → A₀ 10.67Sm³/kg
• 같은 중유 질량 기준 → O₀ 3.20kg/kg → A₀ 13.79kg/kg
• 시간당 공기량 = A₀ × 연료(kg/h), 부피 연료 → L × 비중 먼저

부피식 ÷0.21 ↔ 질량식 ÷0.232 (짝 바꿔 쓰기 ×)

AFR(몰·부피) = (m + n/4)/0.21 = 4.76(m + n/4)

AFR(질량) = AFR(몰) × 28.95/M연료 = (m + n/4) × 32/0.232/M연료

28.95: 공기 평균 분자량, M연료: 연료 분자량, 함산소 연료는 O₂ 계수 x + y/4 − z/2

반응식 꼴: C₈H₁₈ + 12.5(O₂ + 3.76N₂) → 8CO₂ + 9H₂O + 47N₂

• 벤젠: C₆H₆ + 7.5(O₂ + 3.76N₂) → 6CO₂ + 3H₂O + 28.2N₂
• 에탄올: C₂H₅OH + 3(O₂ + 3.76N₂) → 2CO₂ + 3H₂O + 11.28N₂

등가비 φ = (F/A)실제/(F/A)이론 = 1/m

• 공기비 m = 실제공기량/이론공기량, 예) m 1.25 → φ 0.8

몰 AFR 59.52 ↔ 질량 AFR 15.12 (문제의 '중량 기준'·'AFRw' 확인)

A = m × A₀, 과잉공기량 = (m − 1)A₀

공기 질량 = O₂ 소모 질량/0.232, 공기 부피 = 공기 질량/ρ공기

m: 공기비, ρ공기: 1.293kg/Sm³(0℃) · 1.2kg/m³(20℃ 부근, 문제 제시값 사용)

사슬: 연료 L/일 → ×비중 → kg/일 → ×(O₂ kg/연료 kg) → O₂ kg → ÷0.232 → 공기 kg → ÷ρ → 공기 m³

• ★ 예) 휘발유 5L/일, 비중 0.74, 연료 1kg당 O₂ 3.5kg → 연료 3.7kg → O₂ 12.95kg → 공기 55.8kg → 46.5m³/일(ρ 1.2)
• 같은 조건 ρ 1.293 → 43.2Sm³/일
• 중유 200kg/h, A₀ 10.5Sm³/kg, m 1.3 → A = 13.65Sm³/kg → 2,730Sm³/h

공기 질량 = O₂ ÷ 0.21 × ↔ 질량 기준은 ÷0.232, 부피 기준이 ÷0.21

실제공기량 A(= mA₀) ↔ 과잉공기량 (m − 1)A₀ 구분

God = A₀ − 5.6H + 0.7O + 0.8N

Gow = A₀ + 5.6H + 0.7O + 0.8N + 1.244W

Gd = God + (m − 1)A₀, Gw = Gow + (m − 1)A₀

단위 Sm³/kg, o 이론(m = 1)·d 건·w 습, W 연료 수분, 회분 → 가스량에 없음

기체연료(Sm³/Sm³): Gw = ΣCO₂ + ΣH₂O + 0.79A₀ + (m − 1)A₀, Gd = Gw − ΣH₂O

0.79A₀ = 3.76 × O₂ 계수, 연료 속 N₂·CO₂ 있으면 그대로 더함

• ★ 예) C 84·H 11·O 2·S 2·N 1% → A₀ 10.40 → God 9.81, Gow 11.04Sm³/kg, m 1.2이면 Gd 11.89·Gw 13.12
• ★ 예) 프로판 1Sm³, m 1.15 → A₀ 23.81, God 21.81 → Gd 25.38, Gw 29.38Sm³/Sm³
• 예) 메탄 1Sm³, m 1.0 → CO₂ 1 + H₂O 2 + N₂ 7.52 = Gow 10.52Sm³
• 출력·발열량 주어진 경우 → 연료(kg/s) 구한 뒤 × G (이론연소온도와 연료 소요량 항목 사슬)

건가스 = 습가스 − 생성 H₂O(11.2H) − 연료 수분(1.244W) ↔ 습가스에서 수분만 빼기 ×

God = A₀ − 5.6H + 0.7O + 0.8N: 공기 속 O₂가 CO₂·SO₂로 1:1 바뀌고 H 연소분 빠짐, 연료 O·N분 더함