[소방설비기사(기계) 필기] 신출대비 2과목 소방유체역학 (30) 시험지 PDF 다운로드

[소방설비기사(기계) 필기] 신출대비 2과목 소방유체역학 (30)
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문제 1

신출예상 · 유체의 정의

유체(fluid)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

아무리 작은 전단응력에도 연속적으로 변형(유동)하는 물질이다.

2

이상유체는 점성이 매우 커서 유동하지 않는 유체이다.

3

점성이 있는 유체를 실제유체(점성유체)라 한다.

4

액체와 기체를 포함한다.

정답 및 해설

이상유체(ideal fluid)는 점성이 없고 비압축성인 가상의 유체이다. 점성이 커서 유동하지 않는다는 설명은 잘못이다.

문제 2

신출예상 · 밀도·비중량·비중

물의 물성치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (표준상태, 4℃ 부근)

1

밀도는 약 1000 kg/m³이다.

2

비중량은 약 9800 N/m³(=9.8 kN/m³)이다.

3

비중은 약 1이다.

4

비중량은 밀도를 중력가속도로 나눈 값이다.

정답 및 해설

비중량 γ = ρg(밀도×중력가속도)이다. 물은 1000×9.8 = 9800 N/m³. 나누는 것이 아니라 곱한다.

문제 3

신출예상 · 점성계수·동점성계수

점성계수(μ)와 동점성계수(ν)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

동점성계수는 점성계수에 밀도를 곱한 값이다.

2

점성계수의 SI 단위는 Pa·s이다.

3

온도가 상승하면 액체의 점성계수는 감소한다.

4

동점성계수 ν = μ/ρ 이다.

정답 및 해설

동점성계수 ν = μ/ρ(점성계수를 밀도로 나눔)이다. 곱하는 것이 아니다.

문제 4

신출예상 · 뉴턴 점성법칙

뉴턴의 점성법칙(τ = μ·du/dy)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

전단응력은 속도구배에 비례한다.

2

점성계수가 클수록 같은 속도구배에서 전단응력이 작아진다.

3

뉴턴유체는 전단응력과 속도구배가 선형관계인 유체이다.

4

비례상수가 점성계수이다.

정답 및 해설

τ = μ(du/dy). 점성계수 μ가 클수록 같은 속도구배에서 전단응력은 커진다.

문제 5

신출예상 · 파스칼 원리

밀폐된 유체에서 성립하는 파스칼의 원리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

파스칼의 원리에서는 압력이 방향에 따라 다르게 전달된다.

2

유압잭·유압프레스의 원리이다.

3

단면적 비를 이용해 작은 힘으로 큰 힘을 얻는다.

4

밀폐유체에 가한 압력은 모든 방향으로 같은 크기로 전달된다.

정답 및 해설

파스칼의 원리는 밀폐유체에 가한 압력이 모든 부분에 동일하게 전달됨을 말한다. 방향에 따라 다르지 않다.

문제 6

신출예상 · 정수압

정지유체 속 깊이 h에서의 계기압력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

압력은 P = γh 로 깊이에 비례한다.

2

같은 깊이에서는 압력이 모든 방향으로 같다.

3

자유표면에서 압력(계기압)은 0이다.

4

깊이가 깊어져도 정수압은 일정하다.

정답 및 해설

정수압 P = γh는 깊이 h에 비례하여 증가한다. 깊어질수록 커지므로 일정하지 않다.

문제 7

신출예상 · 정수압 계산

물속 깊이 5m 지점의 계기압력은 약 몇 kPa인가? (γ=9.8 kN/m³)

1

4.9

2

490

3

98

4

49

정답 및 해설

P = γh = 9.8 kN/m³ × 5m = 49 kN/m² = 49 kPa.

문제 8

신출예상 · 부력(아르키메데스)

부력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

부력은 물체가 배제한 유체의 무게와 같다.

2

부력은 유체의 비중량과 무관하다.

3

물체가 뜨려면 부력이 중력보다 크거나 같아야 한다.

4

부력의 작용점은 배제된 유체의 무게중심(부심)이다.

정답 및 해설

부력 Fb = γ·V(배제부피). 유체의 비중량 γ에 비례하므로 무관하지 않다.

문제 9

신출예상 · 연속방정식

비압축성 유체의 연속방정식(Q = A·V)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

단면적이 커지면 유속도 함께 커진다.

2

체적유량은 어느 단면에서나 일정하다.

3

A₁V₁ = A₂V₂ 가 성립한다.

4

단면적이 작아지면 유속이 빨라진다.

정답 및 해설

Q=AV가 일정하므로 단면적이 커지면 유속은 오히려 느려진다. 같이 커지지 않는다.

문제 10

신출예상 · 연속방정식 계산

안지름 100mm 관에서 유속이 2m/s이다. 이 관이 안지름 50mm로 축소되면 축소부의 유속[m/s]은?

1

1

2

8

3

4

4

2

정답 및 해설

A∝D². 지름이 1/2이면 면적은 1/4. V₂=V₁(A₁/A₂)=2×(100²/50²)=2×4=8m/s.

문제 11

신출예상 · 베르누이 방정식

이상유체의 베르누이 방정식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

압력수두+속도수두+위치수두의 합이 일정하다.

2

점성에 의한 마찰손실을 반드시 포함한다.

3

유속이 빨라지면 압력이 낮아진다.

4

에너지 보존법칙의 한 형태이다.

정답 및 해설

베르누이 방정식은 비점성·비압축·정상류의 이상유체에 대해 성립하며 마찰손실을 고려하지 않는다. 손실을 포함하려면 수정 베르누이식을 쓴다.

문제 12

신출예상 · 토리첼리 정리

수면에서 깊이 h인 작은 구멍으로 유출되는 유속은? (마찰 무시)

1

V = √(2gh)

2

V = √(gh)

3

V = gh

4

V = 2gh

정답 및 해설

토리첼리의 정리: V = √(2gh). 베르누이식에서 유도된다.

문제 13

신출예상 · 레이놀즈수

레이놀즈수(Re)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

레이놀즈수가 클수록 층류가 되기 쉽다.

2

관성력과 점성력의 비를 나타낸다.

3

원관에서 대략 Re<2100이면 층류로 본다.

4

Re = ρVD/μ = VD/ν 로 정의된다.

정답 및 해설

레이놀즈수가 클수록(관성력 지배) 난류가 되기 쉽다. 층류는 Re가 작을 때(점성력 지배) 나타난다.

문제 14

신출예상 · 층류·난류

관내 유동의 층류와 난류에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

층류는 유체입자가 층을 이루며 질서정연하게 흐른다.

2

난류는 유체입자가 불규칙하게 혼합되며 흐른다.

3

층류에서 난류보다 관마찰계수가 항상 더 크다는 법칙은 없으며, 난류가 되면 마찰손실이 감소한다.

4

임계 레이놀즈수를 기준으로 유동상태가 바뀐다.

정답 및 해설

일반적으로 난류가 되면 혼합·와류로 마찰손실(에너지 손실)이 증가한다. 난류에서 마찰손실이 감소한다는 설명은 잘못이다.

문제 15

신출예상 · 달시-바이스바흐

원관 마찰손실수두 hL = f·(L/D)·(V²/2g)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

마찰손실수두는 유속과 무관하다.

2

관 지름 D에 반비례한다.

3

유속 V의 제곱에 비례한다.

4

관 길이 L에 비례한다.

정답 및 해설

hL은 V²에 비례하므로 유속과 밀접하게 관련된다. 무관하다는 설명은 잘못이다.

문제 16

신출예상 · 관마찰계수(층류)

층류 유동에서 관마찰계수 f에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

층류에서는 f = 64/Re 이다.

2

층류에서 f는 레이놀즈수만의 함수이다.

3

층류의 관마찰계수는 관의 표면조도에 크게 좌우된다.

4

난류에서는 관 조도(거칠기)의 영향을 받는다.

정답 및 해설

층류에서 f=64/Re로 조도와 무관하고 Re만의 함수이다. 조도의 영향은 난류에서 나타난다.

문제 17

신출예상 · 운동량 방정식

유체의 운동량 방정식(반력·분류)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

단위시간당 운동량 변화는 작용한 힘과 같다.

2

노즐에서 분사되는 물의 반력을 계산할 수 있다.

3

운동량 방정식은 질량 보존만 다루고 힘과는 무관하다.

4

F = ρQ(V₂-V₁) 형태로 나타낸다.

정답 및 해설

운동량 방정식은 유체에 작용하는 힘과 운동량 변화의 관계(뉴턴 제2법칙)를 다룬다. 힘과 직접 관련된다.

문제 18

신출예상 · 피토관

피토관(pitot tube)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

유속을 측정하는 계기이다.

2

피토관은 유체의 밀도를 직접 측정하는 계기이다.

3

동압으로부터 V=√(2·Δp/ρ)로 유속을 구한다.

4

정체압과 정압의 차(동압)를 이용한다.

정답 및 해설

피토관은 동압(정체압-정압)을 이용해 유속을 측정하는 계기로, 밀도를 직접 측정하지 않는다.

문제 19

신출예상 · 벤투리미터

유량 측정기기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

벤투리미터는 목(throat)의 압력강하로 유량을 측정한다.

2

오리피스미터는 구조가 간단하나 손실이 크다.

3

위어(weir)는 개수로의 유량 측정에 쓰인다.

4

벤투리미터는 압력손실이 오리피스보다 훨씬 크다.

정답 및 해설

벤투리미터는 완만한 확대부로 압력회복이 좋아 오리피스보다 손실이 작다. 손실이 더 크다는 설명은 잘못이다.

문제 20

신출예상 · 펌프 동력

유량 Q[m³/s], 전양정 H[m], 물의 비중량 γ[N/m³]일 때 펌프의 수동력(효율 무시)은?

1

P = γQ/H

2

P = γQH

3

P = γH/Q

4

P = QH/γ

정답 및 해설

수동력 P = γQH [W]. 실제 축동력은 이를 효율 η로 나눈다(P/η).

문제 21

신출예상 · 펌프 동력 계산

유량 0.1m³/s, 전양정 20m인 펌프의 수동력은 약 몇 kW인가? (γ=9.8 kN/m³)

1

1.96

2

9.8

3

19.6

4

196

정답 및 해설

P=γQH=9.8kN/m³×0.1m³/s×20m=19.6kW.

문제 22

신출예상 · 공동현상(캐비테이션)

펌프의 공동현상(cavitation)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

국부압력이 포화증기압 이하로 낮아져 기포가 생기는 현상이다.

2

흡입양정이 너무 크거나 흡입관 손실이 크면 발생한다.

3

소음·진동·깃 침식을 유발한다.

4

펌프를 흡입수면보다 아주 높게 설치할수록 공동현상이 방지된다.

정답 및 해설

펌프를 흡입수면보다 높게 설치하면 흡입양정이 커져 공동현상이 더 잘 발생한다. 유효흡입수두(NPSH)를 충분히 확보해야 한다.

문제 23

신출예상 · 수격작용(수격현상)

관로의 수격작용(water hammer)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

밸브를 급격히 개폐할 때 압력파가 발생하는 현상이다.

2

관의 파손·소음을 유발할 수 있다.

3

수격작용은 밸브를 빠르게 닫을수록 완화된다.

4

조압수조·에어챔버·완폐밸브 등으로 완화한다.

정답 및 해설

밸브를 빠르게 닫을수록 압력파가 커져 수격작용이 심해진다. 완화하려면 천천히 닫아야 한다.

문제 24

신출예상 · 펌프 상사법칙

원심펌프의 상사법칙(회전수 N 변화)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

유량은 회전수에 비례한다.

2

양정은 회전수의 제곱에 비례한다.

3

축동력은 회전수의 세제곱에 비례한다.

4

양정은 회전수에 반비례한다.

정답 및 해설

상사법칙: Q∝N, H∝N², P∝N³. 양정은 회전수의 제곱에 비례하며 반비례가 아니다.

문제 25

신출예상 · 직렬·병렬운전

펌프의 직렬·병렬운전에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

직렬운전은 양정을 증대시키는 데 유리하다.

2

병렬운전은 유량을 증대시키는 데 유리하다.

3

병렬운전은 양정을 2배로 높이기 위한 방법이다.

4

동일 성능 펌프 2대 병렬운전 시 이론상 유량이 증가한다.

정답 및 해설

양정을 높이려면 직렬운전을 한다. 병렬운전은 유량 증대가 목적이다.

문제 26

신출예상 · 비속도

펌프의 비교회전도(비속도, Ns)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

펌프의 형식을 결정하는 지표이다.

2

Ns가 작으면 고양정·소유량형(원심형)에 가깝다.

3

Ns가 크면 저양정·대유량형(축류형)에 가깝다.

4

비속도는 펌프의 회전수와 무관하게 결정된다.

정답 및 해설

비속도 Ns = N·Q^(1/2)/H^(3/4)로 회전수 N을 포함한다. 회전수와 무관하지 않다.

문제 27

신출예상 · 열역학·열전달

열전달 방식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

진공 중에서는 복사에 의한 열전달이 일어나지 않는다.

2

대류는 유체의 유동에 의한 열 이동이다.

3

복사는 매질 없이 전자기파로 전달된다.

4

전도는 물질 내 온도차에 의한 열 이동이다.

정답 및 해설

복사는 매질이 필요 없어 진공에서도 일어난다(태양열이 대표적). 진공에서 복사가 없다는 설명은 잘못이다.

문제 28

신출예상 · 이상기체

이상기체 상태방정식(PV = nRT)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

온도가 일정할 때 압력과 부피는 반비례한다(보일 법칙).

2

압력이 일정할 때 부피는 절대온도에 반비례한다.

3

절대온도는 섭씨온도에 273을 더한 값이다.

4

압력이 일정할 때 부피는 절대온도에 비례한다(샤를 법칙).

정답 및 해설

압력 일정 시 V∝T(샤를의 법칙)로 절대온도에 비례한다. 반비례가 아니다.

문제 29

신출예상 · 표면장력·모세관

표면장력과 모세관현상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

모세관 상승높이는 표면장력과 무관하다.

2

모세관 상승높이는 관경이 작을수록 커진다.

3

물은 유리관에서 상승(젖음), 수은은 하강한다.

4

표면장력은 액체 표면이 수축하려는 성질이다.

정답 및 해설

모세관 상승높이 h = 4σcosθ/(γd)로 표면장력 σ에 비례한다. 무관하다는 설명은 잘못이다.

문제 30

신출예상 · 압력의 종류

압력의 표현에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

절대압력 = 대기압 + 계기압력이다.

2

진공압은 대기압보다 낮은 압력(음의 계기압)이다.

3

계기압력은 절대영압(완전진공)을 기준으로 한 압력이다.

4

표준대기압은 약 101.3 kPa이다.

정답 및 해설

계기압력은 '대기압'을 기준(0)으로 측정한 압력이다. 절대영압을 기준으로 한 것은 절대압력이다.

문제 1

신출예상 · 유체의 정의

유체(fluid)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

아무리 작은 전단응력에도 연속적으로 변형(유동)하는 물질이다.

2

이상유체는 점성이 매우 커서 유동하지 않는 유체이다.

3

점성이 있는 유체를 실제유체(점성유체)라 한다.

4

액체와 기체를 포함한다.

정답 및 해설

이상유체(ideal fluid)는 점성이 없고 비압축성인 가상의 유체이다. 점성이 커서 유동하지 않는다는 설명은 잘못이다.

문제 2

신출예상 · 밀도·비중량·비중

물의 물성치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (표준상태, 4℃ 부근)

1

밀도는 약 1000 kg/m³이다.

2

비중량은 약 9800 N/m³(=9.8 kN/m³)이다.

3

비중은 약 1이다.

4

비중량은 밀도를 중력가속도로 나눈 값이다.

정답 및 해설

비중량 γ = ρg(밀도×중력가속도)이다. 물은 1000×9.8 = 9800 N/m³. 나누는 것이 아니라 곱한다.

문제 3

신출예상 · 점성계수·동점성계수

점성계수(μ)와 동점성계수(ν)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

동점성계수는 점성계수에 밀도를 곱한 값이다.

2

점성계수의 SI 단위는 Pa·s이다.

3

온도가 상승하면 액체의 점성계수는 감소한다.

4

동점성계수 ν = μ/ρ 이다.

정답 및 해설

동점성계수 ν = μ/ρ(점성계수를 밀도로 나눔)이다. 곱하는 것이 아니다.

문제 4

신출예상 · 뉴턴 점성법칙

뉴턴의 점성법칙(τ = μ·du/dy)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

전단응력은 속도구배에 비례한다.

2

점성계수가 클수록 같은 속도구배에서 전단응력이 작아진다.

3

뉴턴유체는 전단응력과 속도구배가 선형관계인 유체이다.

4

비례상수가 점성계수이다.

정답 및 해설

τ = μ(du/dy). 점성계수 μ가 클수록 같은 속도구배에서 전단응력은 커진다.

문제 5

신출예상 · 파스칼 원리

밀폐된 유체에서 성립하는 파스칼의 원리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

파스칼의 원리에서는 압력이 방향에 따라 다르게 전달된다.

2

유압잭·유압프레스의 원리이다.

3

단면적 비를 이용해 작은 힘으로 큰 힘을 얻는다.

4

밀폐유체에 가한 압력은 모든 방향으로 같은 크기로 전달된다.

정답 및 해설

파스칼의 원리는 밀폐유체에 가한 압력이 모든 부분에 동일하게 전달됨을 말한다. 방향에 따라 다르지 않다.

문제 6

신출예상 · 정수압

정지유체 속 깊이 h에서의 계기압력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

압력은 P = γh 로 깊이에 비례한다.

2

같은 깊이에서는 압력이 모든 방향으로 같다.

3

자유표면에서 압력(계기압)은 0이다.

4

깊이가 깊어져도 정수압은 일정하다.

정답 및 해설

정수압 P = γh는 깊이 h에 비례하여 증가한다. 깊어질수록 커지므로 일정하지 않다.

문제 7

신출예상 · 정수압 계산

물속 깊이 5m 지점의 계기압력은 약 몇 kPa인가? (γ=9.8 kN/m³)

1

4.9

2

490

3

98

4

49

정답 및 해설

P = γh = 9.8 kN/m³ × 5m = 49 kN/m² = 49 kPa.

문제 8

신출예상 · 부력(아르키메데스)

부력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

부력은 물체가 배제한 유체의 무게와 같다.

2

부력은 유체의 비중량과 무관하다.

3

물체가 뜨려면 부력이 중력보다 크거나 같아야 한다.

4

부력의 작용점은 배제된 유체의 무게중심(부심)이다.

정답 및 해설

부력 Fb = γ·V(배제부피). 유체의 비중량 γ에 비례하므로 무관하지 않다.

문제 9

신출예상 · 연속방정식

비압축성 유체의 연속방정식(Q = A·V)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

단면적이 커지면 유속도 함께 커진다.

2

체적유량은 어느 단면에서나 일정하다.

3

A₁V₁ = A₂V₂ 가 성립한다.

4

단면적이 작아지면 유속이 빨라진다.

정답 및 해설

Q=AV가 일정하므로 단면적이 커지면 유속은 오히려 느려진다. 같이 커지지 않는다.

문제 10

신출예상 · 연속방정식 계산

안지름 100mm 관에서 유속이 2m/s이다. 이 관이 안지름 50mm로 축소되면 축소부의 유속[m/s]은?

1

1

2

8

3

4

4

2

정답 및 해설

A∝D². 지름이 1/2이면 면적은 1/4. V₂=V₁(A₁/A₂)=2×(100²/50²)=2×4=8m/s.

문제 11

신출예상 · 베르누이 방정식

이상유체의 베르누이 방정식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

압력수두+속도수두+위치수두의 합이 일정하다.

2

점성에 의한 마찰손실을 반드시 포함한다.

3

유속이 빨라지면 압력이 낮아진다.

4

에너지 보존법칙의 한 형태이다.

정답 및 해설

베르누이 방정식은 비점성·비압축·정상류의 이상유체에 대해 성립하며 마찰손실을 고려하지 않는다. 손실을 포함하려면 수정 베르누이식을 쓴다.

문제 12

신출예상 · 토리첼리 정리

수면에서 깊이 h인 작은 구멍으로 유출되는 유속은? (마찰 무시)

1

V = √(2gh)

2

V = √(gh)

3

V = gh

4

V = 2gh

정답 및 해설

토리첼리의 정리: V = √(2gh). 베르누이식에서 유도된다.

문제 13

신출예상 · 레이놀즈수

레이놀즈수(Re)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

레이놀즈수가 클수록 층류가 되기 쉽다.

2

관성력과 점성력의 비를 나타낸다.

3

원관에서 대략 Re<2100이면 층류로 본다.

4

Re = ρVD/μ = VD/ν 로 정의된다.

정답 및 해설

레이놀즈수가 클수록(관성력 지배) 난류가 되기 쉽다. 층류는 Re가 작을 때(점성력 지배) 나타난다.

문제 14

신출예상 · 층류·난류

관내 유동의 층류와 난류에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

층류는 유체입자가 층을 이루며 질서정연하게 흐른다.

2

난류는 유체입자가 불규칙하게 혼합되며 흐른다.

3

층류에서 난류보다 관마찰계수가 항상 더 크다는 법칙은 없으며, 난류가 되면 마찰손실이 감소한다.

4

임계 레이놀즈수를 기준으로 유동상태가 바뀐다.

정답 및 해설

일반적으로 난류가 되면 혼합·와류로 마찰손실(에너지 손실)이 증가한다. 난류에서 마찰손실이 감소한다는 설명은 잘못이다.

문제 15

신출예상 · 달시-바이스바흐

원관 마찰손실수두 hL = f·(L/D)·(V²/2g)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

마찰손실수두는 유속과 무관하다.

2

관 지름 D에 반비례한다.

3

유속 V의 제곱에 비례한다.

4

관 길이 L에 비례한다.

정답 및 해설

hL은 V²에 비례하므로 유속과 밀접하게 관련된다. 무관하다는 설명은 잘못이다.

문제 16

신출예상 · 관마찰계수(층류)

층류 유동에서 관마찰계수 f에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

층류에서는 f = 64/Re 이다.

2

층류에서 f는 레이놀즈수만의 함수이다.

3

층류의 관마찰계수는 관의 표면조도에 크게 좌우된다.

4

난류에서는 관 조도(거칠기)의 영향을 받는다.

정답 및 해설

층류에서 f=64/Re로 조도와 무관하고 Re만의 함수이다. 조도의 영향은 난류에서 나타난다.

문제 17

신출예상 · 운동량 방정식

유체의 운동량 방정식(반력·분류)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

단위시간당 운동량 변화는 작용한 힘과 같다.

2

노즐에서 분사되는 물의 반력을 계산할 수 있다.

3

운동량 방정식은 질량 보존만 다루고 힘과는 무관하다.

4

F = ρQ(V₂-V₁) 형태로 나타낸다.

정답 및 해설

운동량 방정식은 유체에 작용하는 힘과 운동량 변화의 관계(뉴턴 제2법칙)를 다룬다. 힘과 직접 관련된다.

문제 18

신출예상 · 피토관

피토관(pitot tube)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

유속을 측정하는 계기이다.

2

피토관은 유체의 밀도를 직접 측정하는 계기이다.

3

동압으로부터 V=√(2·Δp/ρ)로 유속을 구한다.

4

정체압과 정압의 차(동압)를 이용한다.

정답 및 해설

피토관은 동압(정체압-정압)을 이용해 유속을 측정하는 계기로, 밀도를 직접 측정하지 않는다.

문제 19

신출예상 · 벤투리미터

유량 측정기기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

벤투리미터는 목(throat)의 압력강하로 유량을 측정한다.

2

오리피스미터는 구조가 간단하나 손실이 크다.

3

위어(weir)는 개수로의 유량 측정에 쓰인다.

4

벤투리미터는 압력손실이 오리피스보다 훨씬 크다.

정답 및 해설

벤투리미터는 완만한 확대부로 압력회복이 좋아 오리피스보다 손실이 작다. 손실이 더 크다는 설명은 잘못이다.

문제 20

신출예상 · 펌프 동력

유량 Q[m³/s], 전양정 H[m], 물의 비중량 γ[N/m³]일 때 펌프의 수동력(효율 무시)은?

1

P = γQ/H

2

P = γQH

3

P = γH/Q

4

P = QH/γ

정답 및 해설

수동력 P = γQH [W]. 실제 축동력은 이를 효율 η로 나눈다(P/η).

문제 21

신출예상 · 펌프 동력 계산

유량 0.1m³/s, 전양정 20m인 펌프의 수동력은 약 몇 kW인가? (γ=9.8 kN/m³)

1

1.96

2

9.8

3

19.6

4

196

정답 및 해설

P=γQH=9.8kN/m³×0.1m³/s×20m=19.6kW.

문제 22

신출예상 · 공동현상(캐비테이션)

펌프의 공동현상(cavitation)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

국부압력이 포화증기압 이하로 낮아져 기포가 생기는 현상이다.

2

흡입양정이 너무 크거나 흡입관 손실이 크면 발생한다.

3

소음·진동·깃 침식을 유발한다.

4

펌프를 흡입수면보다 아주 높게 설치할수록 공동현상이 방지된다.

정답 및 해설

펌프를 흡입수면보다 높게 설치하면 흡입양정이 커져 공동현상이 더 잘 발생한다. 유효흡입수두(NPSH)를 충분히 확보해야 한다.

문제 23

신출예상 · 수격작용(수격현상)

관로의 수격작용(water hammer)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

밸브를 급격히 개폐할 때 압력파가 발생하는 현상이다.

2

관의 파손·소음을 유발할 수 있다.

3

수격작용은 밸브를 빠르게 닫을수록 완화된다.

4

조압수조·에어챔버·완폐밸브 등으로 완화한다.

정답 및 해설

밸브를 빠르게 닫을수록 압력파가 커져 수격작용이 심해진다. 완화하려면 천천히 닫아야 한다.

문제 24

신출예상 · 펌프 상사법칙

원심펌프의 상사법칙(회전수 N 변화)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

유량은 회전수에 비례한다.

2

양정은 회전수의 제곱에 비례한다.

3

축동력은 회전수의 세제곱에 비례한다.

4

양정은 회전수에 반비례한다.

정답 및 해설

상사법칙: Q∝N, H∝N², P∝N³. 양정은 회전수의 제곱에 비례하며 반비례가 아니다.

문제 25

신출예상 · 직렬·병렬운전

펌프의 직렬·병렬운전에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

직렬운전은 양정을 증대시키는 데 유리하다.

2

병렬운전은 유량을 증대시키는 데 유리하다.

3

병렬운전은 양정을 2배로 높이기 위한 방법이다.

4

동일 성능 펌프 2대 병렬운전 시 이론상 유량이 증가한다.

정답 및 해설

양정을 높이려면 직렬운전을 한다. 병렬운전은 유량 증대가 목적이다.

문제 26

신출예상 · 비속도

펌프의 비교회전도(비속도, Ns)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

펌프의 형식을 결정하는 지표이다.

2

Ns가 작으면 고양정·소유량형(원심형)에 가깝다.

3

Ns가 크면 저양정·대유량형(축류형)에 가깝다.

4

비속도는 펌프의 회전수와 무관하게 결정된다.

정답 및 해설

비속도 Ns = N·Q^(1/2)/H^(3/4)로 회전수 N을 포함한다. 회전수와 무관하지 않다.

문제 27

신출예상 · 열역학·열전달

열전달 방식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

진공 중에서는 복사에 의한 열전달이 일어나지 않는다.

2

대류는 유체의 유동에 의한 열 이동이다.

3

복사는 매질 없이 전자기파로 전달된다.

4

전도는 물질 내 온도차에 의한 열 이동이다.

정답 및 해설

복사는 매질이 필요 없어 진공에서도 일어난다(태양열이 대표적). 진공에서 복사가 없다는 설명은 잘못이다.

문제 28

신출예상 · 이상기체

이상기체 상태방정식(PV = nRT)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

온도가 일정할 때 압력과 부피는 반비례한다(보일 법칙).

2

압력이 일정할 때 부피는 절대온도에 반비례한다.

3

절대온도는 섭씨온도에 273을 더한 값이다.

4

압력이 일정할 때 부피는 절대온도에 비례한다(샤를 법칙).

정답 및 해설

압력 일정 시 V∝T(샤를의 법칙)로 절대온도에 비례한다. 반비례가 아니다.

문제 29

신출예상 · 표면장력·모세관

표면장력과 모세관현상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

모세관 상승높이는 표면장력과 무관하다.

2

모세관 상승높이는 관경이 작을수록 커진다.

3

물은 유리관에서 상승(젖음), 수은은 하강한다.

4

표면장력은 액체 표면이 수축하려는 성질이다.

정답 및 해설

모세관 상승높이 h = 4σcosθ/(γd)로 표면장력 σ에 비례한다. 무관하다는 설명은 잘못이다.

문제 30

신출예상 · 압력의 종류

압력의 표현에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

절대압력 = 대기압 + 계기압력이다.

2

진공압은 대기압보다 낮은 압력(음의 계기압)이다.

3

계기압력은 절대영압(완전진공)을 기준으로 한 압력이다.

4

표준대기압은 약 101.3 kPa이다.

정답 및 해설

계기압력은 '대기압'을 기준(0)으로 측정한 압력이다. 절대영압을 기준으로 한 것은 절대압력이다.