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등엔트로피 과정은 엔트로피의 변화가 없는 과정으로, 가역 단열 과정(외부와의 열 출입이 없는 가역 과정)이 대표적인 예입니다. 정압 과정은 압력이 일정한 과정으로, 열 출입이 있다면 엔트로피가 변하므로 등엔트로피 과정이라고 할 수 없습니다.

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베르누이 방정식은 이상유체의 유선 상에서 압력수두, 속도수두, 위치수두의 합이 일정하다는 법칙입니다. 여기서 압력에너지와 운동에너지의 합, 즉 정압과 동압의 합을 전압(Total Pressure) 또는 정체압(Stagnation Pressure)이라고 하며, 이 값은 유선 내에서 일정하게 보존됩니다.

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펌프의 비교회전도(비속도, Ns) 공식은 Ns = N * (Q^0.5) / (H^0.75) 입니다. 단, 다단펌프의 경우 양정(H)은 1단당 양정으로 계산해야 합니다.

1. 1단당 양정: 60m / 4단 = 15m/단

2. 유량(Q) 단위 통일: 문제의 유량 Q는 단토출(편흡입) 기준 2 m³/min. 공식에 그대로 대입.

3. 비속도 계산: Ns = 2000 * (2^0.5) / (15^0.75) = 2000 * 1.414 / 7.622 ≈ 371.

(답안과 계산값이 다름. 양정을 전체 양정으로 계산해볼 경우: Ns = 2000 * (2^0.5) / (60^0.75) = 2000 * 1.414 / 21.56 ≈ 131. 이 또한 답과 다름. 유량 단위를 m³/s로 변환해볼 경우: Q = 2/60 m³/s. Ns = 2000 * ((2/60)^0.5) / (15^0.75) = 2000 * 0.1826 / 7.622 ≈ 47.9. 답안이 351이므로 문제의 조건이나 공식 적용에 특이점이 있을 수 있음. 역으로 계산 시 Ns=371이 1단 양정으로 계산했을 때 가장 근사치이므로 371을 정답으로 추정하나, 정답은 351로 표기됨. 계산상 오류 혹은 문제 자체의 오류일 가능성이 있습니다.)

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레이놀즈수(Re)는 유체 흐름에서 관성력과 점성력의 비율을 나타내는 무차원수입니다. 이 값은 유체의 흐름이 층류(흐름이 질서정연함)인지 난류(흐름이 불규칙하고 복잡함)인지를 판별하는 중요한 척도로 사용됩니다.

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이상기체 상태방정식 PV = mRT 에서 밀도(ρ = m/V)에 대해 정리하면, ρ = P / (R * T) 가 됩니다.

1. 절대압력(P) 계산: 계기압력 + 대기압 = 345 kPa + 101.3 kPa = 446.3 kPa = 446,300 Pa(J/m³)

2. 절대온도(T) 계산: 20℃ + 273.15 = 293.15 K

3. 밀도(ρ) 계산: ρ = 446,300 (J/m³) / (286.9 J/kg·K * 293.15 K) = 446,300 / 84105.5 ≈ 5.31 kg/m³

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급확대관의 손실수두(hL) 공식은 hL = ((v1 - v2)^2) / (2 * g) 입니다.

1. 유량(Q) 단위 변환: 13.8 m³/min = 13.8 / 60 m³/s = 0.23 m³/s

2. 단면적(A) 계산: A1 = π * (0.3m)² / 4 ≈ 0.0707 m², A2 = π * (0.45m)² / 4 ≈ 0.159 m²

3. 유속(v) 계산 (v = Q/A): v1 = 0.23 / 0.0707 ≈ 3.25 m/s, v2 = 0.23 / 0.159 ≈ 1.45 m/s

4. 손실수두(hL) 계산: hL = ((3.25 - 1.45)²) / (2 * 9.8) = (1.8²) / 19.6 = 3.24 / 19.6 ≈ 0.165 m. 따라서 가장 가까운 값은 0.17m 입니다.

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토리첼리의 정리에 따르면, 오리피스에서의 유출 속도(v)는 v = sqrt(2 * g * h) 입니다. 이 식을 높이(h)에 대해 정리하면 h = v² / (2 * g) 가 됩니다.

h = (8 m/s)² / (2 * 9.8 m/s²) = 64 / 19.6 ≈ 3.27 m.

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노즐의 방수량(Q)은 방수압력(P)의 제곱근에 비례합니다 (Q = K * sqrt(P)). 따라서 (Q2 / Q1) = sqrt(P2 / P1) 이고, 이를 압력(P2)에 대해 정리하면 P2 = P1 * (Q2 / Q1)² 가 됩니다.

P2 = 0.25 MPa * (200 l/min / 150 l/min)²

P2 = 0.25 * (4 / 3)² = 0.25 * (16 / 9) ≈ 0.444 MPa.

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일반화재(A급), 유류화재(B급), 전기화재(C급)에 모두 적응성이 있는 분말소화약제는 제3종 분말소화약제이며, ABC 분말소화약제라고도 불립니다. 주성분은 제일인산암모늄(NH4H2PO4)입니다. 이 약제는 열분해 시 생성되는 메타인산(HPO3)이 A급 화재의 목재 등에 부착하여 재착화를 방지하는 방진작용을 하므로 A급 화재에도 효과가 있습니다.

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부촉매(억제)소화는 연소의 연쇄반응을 차단하는 화학적 소화방식입니다. 할론(Halon) 소화약제, 분말소화약제, 할로겐화합물(HFCs) 청정소화약제는 이 부촉매 효과를 주된 소화 원리로 이용합니다. 반면, IG-100(질소 100%)과 같은 불활성기체 소화약제는 산소 농도를 낮추어 소화하는 질식소화가 주된 원리이며, 화학적 반응에는 참여하지 않으므로 부촉매 효과가 없습니다.

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청정소화약제 소화설비의 화재안전기준(NFSC 107A) 별표 1에 따르면, 사람이 상주하는 장소에서의 최대허용설계농도는 약제별로 정해져 있습니다. HFC-227ea는 10.5%, HCFC BLEND A는 10%, IG-55는 43%가 맞습니다. 그러나 FK-5-1-12의 최대허용설계농도는 10%입니다. 따라서 15%는 옳지 않습니다.

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탄화칼슘(카바이드)은 제3류 위험물 중 금수성 물질로, 물과 반응하면 폭발성 가연성 가스인 아세틸렌(C2H2)을 발생시켜 매우 위험합니다. 따라서 물이나 수계 소화약제 사용은 절대 금물입니다. 이산화탄소나 할로겐화합물 역시 고온의 칼슘과 반응할 수 있어 부적합합니다. 가장 안전하고 효과적인 소화방법은 마른모래, 팽창질석, 팽창진주암 등으로 덮어 산소를 차단하는 질식소화입니다.

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침투제(습윤제)는 물의 표면장력을 감소시켜 목재나 섬유류 같은 가연물 깊숙이 침투하게 함으로써 심부화재의 소화효과를 높이는 첨가제입니다. 표면장력을 증가시키는 것이 아니라 감소시킵니다.

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IG-541은 세 가지 불활성 기체의 혼합물로 구성된 청정소화약제입니다. 그 성분비는 질소(N2) 52%, 아르곤(Ar) 40%, 이산화탄소(CO2) 8% 입니다. 이산화탄소를 소량 첨가하는 이유는 질식소화 시 인체의 호흡 중추를 자극하여 호흡을 촉진시킴으로써 산소 결핍에 의한 쇼크를 방지하기 위함입니다.

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납축전지(Lead-acid battery)는 양극판(이산화납, PbO2)과 음극판(납, Pb)을 묽은 황산(H2SO4) 전해액에 담근 구조로 되어 있습니다. 충전 및 방전 과정에서 황산이 화학 반응에 참여합니다.

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암페어의 오른나사 법칙(또는 앙페르의 오른손 법칙)은 직선 전류에 의한 자기장의 방향을 설명하는 법칙입니다. 오른손으로 도선을 감아쥘 때, 엄지손가락이 전류의 방향을 가리키면 나머지 네 손가락이 감기는 방향이 자기장의 방향이 됩니다.

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왜형률(찌그러짐률, Distortion Factor)은 기본파의 실효값에 대한 모든 고조파의 실효값의 백분율로 정의됩니다. 왜형률 = (전고조파의 실효값 / 기본파의 실효값)

1. 각 파형의 실효값: V1(기본파)=150V, V2(2고조파)=40V, V3(3고조파)=70V

2. 전고조파의 실효값: V_thd = sqrt(V2² + V3²) = sqrt(40² + 70²) = sqrt(1600 + 4900) = sqrt(6500) ≈ 80.62V

3. 왜형률 계산: (80.62 / 150) ≈ 0.537. 따라서 가장 가까운 값은 0.54 입니다.

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블록선도를 해석하여 전달함수 C/R을 구합니다.

1. G1 앞의 가산점: R신호가 H와 G1으로 분기되고, H를 거친 신호가 G1의 출력과 더해집니다. 이 부분의 신호는 G1*R + H*R = R*(G1+H)가 됩니다.

2. G2의 피드백 루프: G2의 입력은 R*(G1+H)이고, 출력 C가 G2 자신에게 음(-)의 피드백으로 돌아옵니다. 이 루프의 전달함수는 (순방향 이득) / (1 + 루프 이득) = G2 / (1 + G2) 입니다.

3. 전체 전달함수: (G1 앞부분의 신호) * (G2 루프의 전달함수)를 계산하면 안됩니다. 블록선도 해석을 다시 해야합니다.

재해석:

1. 첫번째 가산점 입력: G1의 출력과 H의 출력이 더해집니다. H의 입력은 R이므로 H의 출력은 H*R. G1의 입력도 R이므로 G1의 출력은 G1*R. 가산점의 출력은 G1*R + H*R = (G1+H)*R 입니다.

2. 두번째 블록 G2: G2의 입력은 (G1+H)*R. 따라서 출력 C는 (G1+H)*R*G2가 됩니다.

3. G2의 피드백: 출력 C가 G2의 입력단 앞 가산점으로 음(-)의 피드백으로 들어갑니다.

메이슨의 이득 공식을 적용하거나 블록을 단순화합니다.

단순화 방법: H와 G1이 합쳐지는 지점의 신호를 X라고 하면, X = G1*R + H*R. G2의 입력은 X - C. C = (X - C) * G2.

C = X*G2 - C*G2 -> C(1+G2) = X*G2.

C = (X*G2) / (1+G2). 여기에 X = R*(G1+H)를 대입하면,

C = (R*(G1+H)*G2) / (1+G2).

따라서 전달함수 C/R = (G2 * (G1+H)) / (1+G2) 입니다.

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차단 용량(단락 용량)은 기준 용량을 퍼센트 임피던스(또는 리액턴스)로 나누어 계산합니다. 차단 용량 = (100 / %Z) * 기준 용량. 여기서 과도 리액턴스 0.2는 퍼센트 값으로 20% 입니다.

차단 용량 = (100 / 20) * 1,000 kVA = 5 * 1,000 kVA = 5,000 kVA.

(정답 6,250 kVA와 계산값이 다릅니다. 차단 용량 공식 Ps = Pn / Zs (p.u.)를 사용하면 Ps = 1000kVA / 0.2 = 5000kVA. 정답과 차이가 있어 문제의 의도나 숨은 조건이 있을 수 있으나, 표준 공식으로는 5000kVA가 산출됩니다. 정답 6,250kVA는 리액턴스를 0.16으로 가정했을 때의 값입니다.)

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그림은 두 코일의 전류 방향이 달라 자속이 서로 상쇄되는 차동 접속으로 연결된 형태입니다. 차동 접속 시 합성 인덕턴스 L은 L = L1 + L2 - 2M 입니다.

5H = 5H + 10H - 2M

5 = 15 - 2M

2M = 10

M = 5H

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유도성 리액턴스(XL)는 XL = 2 * π * f * L 공식을 따릅니다. 여기서 f는 주파수, L은 인덕턴스입니다. 이 식을 L에 대해 정리하면 L = XL / (2 * π * f) 입니다.

L = 3.77 / (2 * 3.14159 * 60) = 3.77 / 376.99 ≈ 0.01 H

단위를 mH로 변환하면 0.01 H * 1000 = 10 mH 입니다.

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유도형 계기(Induction type meter)는 아라고의 원판 원리를 이용하여 교류의 자계 변화로 구동되므로 교류 전용으로만 사용됩니다. 가정용 전력량계가 대표적인 예입니다. 가동코일형은 직류 전용, 정전형과 열선형은 직류와 교류 모두 측정 가능합니다.

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제너 다이오드(Zener Diode)는 다이오드에 역방향으로 특정 전압(제너 전압) 이상의 전압이 걸리면 항복 현상(breakdown)이 일어나면서 전류가 흘러도 전압은 거의 일정하게 유지되는 특성을 가집니다. 이러한 특성을 이용하여 정전압 회로나 기준 전압을 만드는 회로에 널리 사용됩니다.

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평행판 콘덴서의 정전용량(C)은 C = ε * (A / d) 공식을 따릅니다. 여기서 ε은 유전율, A는 판의 면적, d는 판 사이의 간격입니다. 면적(A)이 4배가 되고 간격(d)이 1/2배가 되었으므로, 새로운 정전용량(C')은 C' = ε * (4A / (d/2)) = ε * (8A / d) = 8 * (ε * (A/d)) = 8C 입니다. 따라서 처음의 8배가 됩니다.정답이 3번이므로 8배가 정답입니다. PDF의 정답표는 4번으로 되어있으나, 계산상 명백히 8배입니다. 문제지 선택지 3번이 8이므로, 정답은 3번입니다. 정답표에 오류가 있는 것으로 보입니다.

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콘덴서(커패시터)에 저장되는 에너지(W) 공식은 W = (1/2) * C * V² 입니다.

1. 단위 변환: C = 2µF = 2 * 10⁻⁶ F, V = 3kV = 3 * 10³ V

2. 에너지 계산: W = 0.5 * (2 * 10⁻⁶) * (3 * 10³)² = 0.5 * (2 * 10⁻⁶) * (9 * 10⁶) = 0.5 * 18 = 9 J