화력발전

전기기사 필기 2013년 1회 31번

Q: 전력량 1[kWh]는 왜 860[kcal]로 환산되나요?

1[W]는 1[J/s]이므로 1[kWh]는 $1000 \times 3600$[J] = $3.6 \times 10^6$[J]입니다. 1[cal]가 약 4.184[J]이므로, 이를 변환하면 $3.6 \times 10^6 / 4.184 \approx 860,000$[cal] = 860[kcal]가 됩니다.

Q: 화력발전의 열효율 공식에서 시간(t)은 왜 생략되었나요?

일반적으로 발전기 출력 $P_G$를 1시간(h) 기준으로 산정하고, 연료 소비량 $B$ 역시 1시간당 소비량으로 가정하여 계산하기 때문에 시간 $t$가 분모와 분자에서 약분되어 생략된 형태입니다.

과목 / 챕터	전력공학 / 발·변전 일반
인지 유형	calculation
난이도	Level 2

Q문제

발전기 출력

P_{G}

[kW], 연료 소비량 B[kg], 연료의 발열량 H[kcal/kg]일 때 이 화력발전의 열효율은 몇[%]인가?

유사 문제 링크

2018-1-q39 2008-3-q24 2006-3-q35 2005-1-q30 2022-1-q39

선택지 분석

\frac{980 P _{G}}{H B} \times 100

오답 함정 분석

전력량 1[kWh]를 열량으로 환산하는 상수 860[kcal] 대신 980을 잘못 적용한 수식입니다.

\frac{980 H B}{P _{G}} \times 100

오답 함정 분석

입력 에너지와 출력 에너지의 위치가 뒤바뀌었으며, 환산 상수도 860이 아닌 980을 잘못 적용한 수식입니다.

\frac{860 H B}{P _{G}} \times 100

오답 함정 분석

환산 상수는 860으로 올바르나, 분모와 분자에 들어가야 할 입력 에너지(HB)와 출력 에너지(P_G)의 위치가 뒤바뀐 수식입니다.

\frac{860 P _{G}}{H B} \times 100

정답 상세 해설

화력발전소의 열효율은 발생한 전력에너지를 소비된 연료의 열에너지로 나눈 백분율로 정의됩니다.

•

Step 1: 소비된 연료의 총 열에너지를 계산합니다. 연료 소비량

B

[kg]와 연료의 발열량

H

[kcal/kg]를 곱하면 총 열에너지는

H \times B

[kcal]가 됩니다.

•

Step 2: 발생한 전력에너지를 열에너지 단위로 변환합니다. 발전기 출력

P_{G}

[kW]를 1시간 동안 운전했을 때의 전력량은

P_{G}

[kWh]이며,

1

[kWh]는

860

[kcal]에 해당하므로 발생한 열에너지는

860 \times P_{G}

[kcal]가 됩니다.

•

Step 3: 열효율

η

를 계산합니다.

η = \frac{출력에너지}{입력에너지} \times 100 = \frac{860 P _{G}}{H B} \times 100

[%]가 됩니다.

자주 묻는 질문

전력량 1[kWh]는 왜 860[kcal]로 환산되나요?

1[W]는 1[J/s]이므로 1[kWh]는

1000 \times 3600

[J] =

3.6 \times 1 0^{6}

[J]입니다. 1[cal]가 약 4.184[J]이므로, 이를 변환하면

3.6 \times 1 0^{6} /4.184 \approx 860, 000

[cal] = 860[kcal]가 됩니다.

화력발전의 열효율 공식에서 시간(t)은 왜 생략되었나요?

일반적으로 발전기 출력

P_{G}

를 1시간(h) 기준으로 산정하고, 연료 소비량

B

역시 1시간당 소비량으로 가정하여 계산하기 때문에 시간

t

가 분모와 분자에서 약분되어 생략된 형태입니다.

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