모두CBT | 국가고시 실기시험 부시기!
2020년 20회 소방수리학·약제화학 및 소방전기 해설 페이지
1번
단위질량당 체적을 나타내는 용어는?
①밀도
②비중
③비체적
④비중량
③
비체적(Specific Volume)은 단위 질량당 물질이 차지하는 부피(V/m)를 의미하며, 밀도(m/V)의 역수입니다. 밀도는 단위 부피당 질량, 비중은 물의 밀도에 대한 상대적 밀도, 비중량은 단위 부피당 무게를 나타냅니다.
2번
지름 50mm인 관에 20℃의 물이 흐를 경우 한계유속 (cm/sec)은 얼마인가? (단, 수온 20℃에서의 동점성계수는 1x10⁻² stokes이고 한계레이놀드수(Re)는 2,000이다.)
①2
②4
③8
④10
②
레이놀즈 수 공식 Re = (v*D)/ν 를 변형하여 한계유속(v)을 구합니다. 단위를 cm로 통일합니다. D=50mm=5cm, ν=1x10⁻² stokes = 0.01 cm²/s. v = (Re*ν)/D = (2000 * 0.01 cm²/s) / 5cm = 20 / 5 = 4 cm/s.
3번
그림과 같이 안지름 600mm의 본관에 안지름 200mm인 벤츄리미터가 장치되어 있다. 압력수두차가 2m이면 유량 (m³/sec)은 약 얼마인가? (단, 유량계수는 0.98이다.)
①0.148
②0.164
③0.188
④0.194
④
벤츄리미터 유량(Q) 공식 Q = C*A₂*sqrt(2gΔh / (1-(A₂/A₁)²))를 이용합니다. A₁=π(0.3)², A₂=π(0.1)². A₂/A₁=(0.1/0.3)²=1/9. Q = 0.98 * π(0.1)² * sqrt(2*9.8*2 / (1-(1/81))) ≈ 0.03077 * sqrt(39.2 / 0.9876) ≈ 0.194 m³/s.
4번
지름 2m인 원형 수조의 측벽 하단부에 지름 50mm의 구멍이 있다. 이 수조의 수위를 50 cm 이상으로 유지하기 위해서 수조에 공급해야 할 최소 유량 (cm³/sec)은 약 얼마인가? (단, 유출구에서의 유량계수는 0.75이다.)
①4,610
②6,140
③7,370
④8,190
①
수위를 유지하기 위한 공급유량은 유출구에서의 유출유량과 같습니다.
1. 유출구 면적(A) = π/4 * d² = (π/4)*(5cm)² ≈ 19.63 cm².
2. 이론 유속(v) = sqrt(2gh) = sqrt(2*980cm/s²*50cm) ≈ 313 cm/s.
3. 유출 유량(Q) = C*A*v = 0.75 * 19.63 cm² * 313 cm/s ≈ 4,610 cm³/s.
5번
펌프의 축동력이 26.4kW, 기계의 손실동력이 4kW인 송수펌프가 있다. 이 송수펌프의 기계효율(ηm)은 약 얼마인가?
①0.65
②0.75
③0.85
④0.95
③
펌프의 축동력은 실제로 물을 보내는 데 사용된 동력(수동력)과 기계적 손실동력의 합입니다. 수동력 = 축동력 - 손실동력 = 26.4 kW - 4 kW = 22.4 kW. 기계효율(ηm) = 수동력 / 축동력 = 22.4 kW / 26.4 kW ≈ 0.848. 약 0.85입니다.
6번
유적선에 관한 설명으로 옳은 것은?
①어느 한순간에 주어진 유체입자의 흐름방향을 나타낸 것이다.
②흐름을 직각으로 끊는 횡단면적을 말한다.
③유체입자의 실제 운동 경로를 말하며, 경우에 따라 유선과 일치할 수도 있다.
④단위시간에 그 단면을 통과하는 물의 용적이다.
③
유적선(Path line)은 시간의 흐름에 따라 하나의 유체 입자가 이동해 간 실제 궤적을 이은 선입니다. 흐름이 시간에 따라 변하지 않는 정상류(steady flow) 상태에서는 유선, 유맥선, 유적선이 모두 일치합니다. ①은 유선(Streamline)에 대한 설명입니다.
7번
비중 0.93인 물체가 해수면 위에 떠있다. 이 물체가 해수면 위로 나온 부분의 체적이 200cm³일 때, 물속에 잠긴 부분의 체적(cm³)은 얼마인가? (단, 해수의 비중은 1.03이다.)
①1,860
②2,060
③2,260
④2,460
①
물체가 떠 있을 때는 물체의 무게와 부력이 같습니다. (물체 비중 * 전체 체적) = (유체 비중 * 잠긴 체적). 전체 체적 = 잠긴 체적(V) + 200. 0.93 * (V + 200) = 1.03 * V. 0.93V + 186 = 1.03V. 0.1V = 186. 따라서 V = 1,860 cm³.
8번
베르누이 방정식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①에너지 방정식이라고도 한다.
②에너지 보존법칙을 유체의 흐름에 적용한 것이다.
③동수경사선은 위치수두와 압력수두를 합한 선을 연결한 것이다.
④적용조건은 이상유체, 정상류, 비압축성 흐름, 점성 흐름이다.
④
베르누이 방정식이 성립하기 위한 이상적인 조건은 유체의 마찰(점성)을 무시하는 **비점성 흐름**입니다. '점성 흐름'은 베르누이 방정식의 기본 가정에 위배됩니다.
9번
펌프의 비속도(Ns)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①토출량과 양정이 동일한 경우 회전수(N)가 낮을수록 비속도가 커진다.
②임펠러의 상사성과 펌프의 특성 및 펌프의 형식을 결정하는데 이용되는 값이다.
③양흡입 펌프의 경우 토출량의 1/2로 계산한다.
④회전수와 양정이 일정할 때 토출량이 클수록 비속도가 커진다.
①
펌프의 비속도 공식은 Ns = N * Q^(1/2) / H^(3/4) 입니다. 이 식에서 비속도(Ns)는 회전수(N)에 정비례합니다. 따라서 토출량과 양정이 같다면 회전수(N)가 낮을수록 비속도(Ns)는 작아집니다.
10번
포소화약제 포원액의 비중기준으로 옳은 것은?
①단백포소화약제: 0.90 이상 2.00 이하
②합성계면활성제 포소화약제: 1.10 이상 1.20 이하
③수성막포소화약제: 1.00 이상 1.15 이하
④알콜형포소화약제: 0.60 이상 1.20 이하
③
포소화약제의 형식승인 및 제품검사의 기술기준에 따른 비중 기준은 다음과 같습니다. 단백포: 1.10~1.20, 합성계면활성제포: 1.00~1.10, 수성막포: 1.00~1.15, 알코올형포: 1.00~1.15. 따라서 옳은 것은 ③번입니다.
11번
소화약제에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①제1종 분말소화약제에 탄산마그네슘 등의 분산제를 첨가해서 유동성을 향상시킨다.
②포소화약제 중 수성막포의 팽창비는 6배 이상, 기타 포소화약제의 팽창비는 5배 이상이다.
③물 소화약제에 증점제를 첨가하여 가연물에 대한 물의 잔류시간을 길게 한다.
④물의 증발잠열은 약 539 kcal/kg이다.
③
(문제 정답 오류 수정 필요. 모든 보기가 옳은 설명으로 보입니다.) ①, ②, ③, ④ 모두 소화약제에 대한 일반적인 설명으로 맞는 내용입니다. 특히 증점제는 물의 점성을 높여 부착력을 증가시키고 잔류시간을 길게 하는 역할을 합니다. 문제 또는 정답에 오류가 있을 수 있습니다.
12번
할로겐화합물 소화약제의 최대허용설계농도가 큰 순서대로 나열한 것은?
①HCFC-124 > HFC-125 > IG-100 > HFC-23
②HFC-23 > HCFC-124 > HFC-125 > IG-100
③IG-100 > HFC-23 > HFC-125 > HCFC-124
④IG-100 > HFC-125 > HCFC-124 > HFC-23
③
청정소화약제의 화재안전기준(NFSC 107A) [별표 1]에 따른 최대허용설계농도(NOAEL)는 다음과 같습니다. IG-100: 43%, HFC-23: 30%, HFC-125: 7.5%, HCFC-124: 1.0%. 따라서 농도가 큰 순서는 IG-100 > HFC-23 > HFC-125 > HCFC-124 입니다.
13번
표준상태에서 한계산소농도가 가장 큰 가연성 물질은?
①메탄
②수소
③에틸렌
④일산화탄소
①
한계산소농도(MOC, Minimum Oxygen Concentration)는 연소가 가능한 최소한의 산소 농도를 말하며, 이 값이 클수록 덜 위험합니다. 각 물질의 MOC는 대략 다음과 같습니다. 메탄(12%), 수소(5%), 에틸렌(10%), 일산화탄소(5.5%). 따라서 한계산소농도가 가장 큰 물질은 메탄입니다.
14번
온도변화 없이 밀폐된 공간에 산소 21 vol%, 질소 79 vol%인 공기 353 ft³가 가득 차 있다. 이 공간에 순수한 이산화탄소가 417ℓ가 방출될 때, 이산화탄소 농도(vol%)는?
①1
②2
③4
④6
③
1. 단위 통일(L): 공기 부피 = 353 ft³ * 28.317 L/ft³ ≈ 10,000 L.
2. 총 부피 = 공기 부피 + CO₂ 부피 = 10,000 L + 417 L = 10,417 L.
3. 이산화탄소 농도(%) = (CO₂ 부피 / 총 부피) * 100 = (417 L / 10,417 L) * 100 ≈ 4.0 vol%.
15번
분말소화약제에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①제3종 분말소화약제는 제1종과 제2종에 비해 낮은 온도에서 열분해 한다.
②제2종 분말소화약제의 구성성분이 제1종보다 반응성이 커서 소화능력이 우수하다.
③분말소화약제는 작열연소보다 불꽃연소에 소화효과가 우수하다.
④제1종 분말소화약제가 590℃ 이상에서 분해될 때 Na₂O가 생성된다.
④
제1종 분말소화약제(NaHCO₃)는 2단계로 열분해됩니다. 1단계(270℃): 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂. 2단계(850℃ 이상): Na₂CO₃ → Na₂O + CO₂. 따라서 590℃에서는 1단계 분해 생성물인 탄산나트륨(Na₂CO₃)이 주로 존재하며, 산화나트륨(Na₂O)은 생성되지 않습니다.
16번
할로겐화합물 및 불활성기체소화설비의 화재안전기준상 할로겐화합물 소화약제 저장용기의 설치 기준으로 옳은 것은?
①저장용기를 방호구역 내에 설치한 경우에는 방화문으로 구획된 실에 설치할 것
②용기간의 간격은 점검에 지장이 없도록 3cm 이상의 간격을 유지할 것
③온도가 65℃ 이하이고 온도 변화가 작은 곳에 설치할 것
④하나의 방호구역을 담당하는 경우에도 저장용기와 집합관을 연결하는 연결배관에는 체크밸브를 설치할 것
②
청정소화약제소화설비의 화재안전기준(NFSC 107A) 제7조에 따르면, 저장용기 간의 간격은 점검에 지장이 없도록 3cm 이상의 간격을 유지해야 합니다. ① 저장용기는 방호구역 외에 설치하는 것이 원칙입니다. ③ 설치 장소 온도는 55℃ 이하입니다. ④ 체크밸브는 여러 구역을 하나의 용기군으로 방호하는 선택밸브 방식에서 필요합니다.
17번
할로겐화합물 및 불활성기체소화설비의 화재안전기준상 저장용기의 최대충전밀도가 가장 큰 것은?
①FK-5-1-12
②HCFC BLEND A
③FC-3-1-10
④HCFC-124
①
청정소화약제소화설비의 화재안전기준(NFSC 107A) 제7조에 명시된 최대충전밀도(kg/㎥)는 다음과 같습니다. FK-5-1-12: 1472, HCFC BLEND A: 977, FC-3-1-10: 1600, HCFC-124: 1341. (문제 정답 오류 수정 필요. 기준상 FC-3-1-10이 가장 큽니다.)
18번
다음 그림은 교류 실효값 3A의 전류 파형이다. 이 파형을 표현한 수식으로 옳지 않은 것은?
①i = 3sin(ωt - 30°)
②i = 3∠-30°
③i = 2.6 - j1.5
④i = 3e^(-j30°)
①
교류 파형을 수식으로 표현할 때는 최대값을 사용해야 합니다. 실효값이 3A이므로 최대값(Im) = 3 * √2 ≈ 4.24A 입니다. 따라서 순시값 전류 i = Im*sin(ωt - 30°) = 4.24sin(ωt - 30°)가 되어야 합니다. ①번 식은 실효값을 사용하여 순시값을 표현했으므로 옳지 않습니다. ②,③,④는 모두 실효값 3A, 위상 -30°를 나타내는 올바른 페이저 표현입니다.
19번
전계 내에서 전하 사이에 작용하는 힘, 전계, 전위를 표현한 식으로 옳지 않은 것은? (단, F: 힘, Q: 전하, r: 거리, V: 전위, K: 비례상수, E: 전계)
①F = Q*E [N]
②E = K*(Q/r²) [V/m]
③V = K*(Q/r) [V]
④F = K*(Q₁Q₂/r) [N]
④
쿨롱의 법칙에 따르면 두 전하 Q₁, Q₂ 사이에 작용하는 힘(F)은 거리(r)의 **제곱**에 반비례합니다. 따라서 올바른 식은 F = K*(Q₁Q₂/r²) 입니다. 제시된 식은 r에 제곱이 빠져 있어 옳지 않습니다.
20번
그림과 같이 전류가 흐를 때, 미소길이(dl) 0.1 m인 전선의 일부에서 발생한 자속이 P점에 영향을 줄 경우 P점에서 측정한 자기장의 세기 dH (AT/m)는 약 얼마인가? (단, π=3.14 이다.)
①1.532 x 10⁻³
②1.414 x 10⁻³
③1.212 x 10⁻³
④1.732 x 10⁻³
②
(정답 오류 수정 필요. 계산 결과는 1.53x10⁻³ 입니다.) 비오-사바르 법칙 dH = (I*dl*sinθ) / (4πr²)을 이용합니다. dH = (2A * 0.1m * sin60°) / (4 * 3.14 * (3m)²) = (0.2 * 0.866) / (113.04) ≈ 0.001532 AT/m = 1.532 x 10⁻³ AT/m.
21번
다음 회로에서 10Ω의 저항에 흐르는 전류 I(A)는?
①3
②1.5
③-1.5
④-3
②
중첩의 원리를 이용하여 계산합니다. 1. 전류원(3A)만 작용 시: 3A 전류가 10Ω 저항과 50Ω 저항 쪽으로 분류됩니다. I₁ = 3A * (50Ω / (10Ω+50Ω)) = 3 * (50/60) = 2.5 A (오른쪽 방향). 2. 전압원(100V)만 작용 시: 10Ω과 50Ω 저항에 흐르는 전류 I₂ = 100V / (10Ω+50Ω) = 1.667 A (왼쪽 방향). 3. 총 전류 I = I₁ - I₂ = 2.5 - 1.667 = 0.833 A. (계산 결과가 보기와 다릅니다. 회로 해석에 다른 방법(노드 전압법 등)을 적용하거나, 문제 또는 정답에 오류가 있을 수 있습니다.)
22번
다음 무접점 논리회로의 출력을 표현한 진리표의 내용이 옳게 작성된 것은?
①가
②나
③다
④라
②
회로의 논리식은 X = A + (B*C) 이고, Y = A ⊕ B ⊕ C (XOR) 입니다. 이 논리식에 따라 각 입력(A,B,C) 조합에 대한 출력(X,Y)을 계산하면 '나' 진리표와 일치합니다. 예를 들어, A=0, B=1, C=1일 때, X = 0 + (1*1) = 1, Y = 0 ⊕ 1 ⊕ 1 = 0. 이 값은 '나' 진리표의 해당 행(011 -> 10)과 일치합니다.
23번
다음 R-L 직렬회로에서 전압의 위상을 0°로 할 때 회로의 전류(I) 및 전류 위상(θ)을 올바르게 나열한 것은?
①I = 1.5 A, θ = -30°
②I = 1.4 A, θ = -45°
③I = 1.3 A, θ = -60°
④I = 1.2 A, θ = -90°
②
1. 임피던스(Z) 계산: Z = sqrt(R² + X_L²) = sqrt(50² + 50²) = sqrt(5000) ≈ 70.7 Ω.
2. 전류(I) 계산: I = V / Z = 100V / 70.7Ω ≈ 1.414 A.
3. 위상각(θ) 계산: θ = arctan(-X_L / R) = arctan(-50/50) = -45°. 따라서 전류는 약 1.4A이고 위상은 -45°입니다.
24번
다음 회로에서 스위치 PB₂를 ON시키면 램프가 점등된다. 스위치 PB₂를 OFF하여도 램프가 계속 점등상태가 되기 위해서는 어떤 회로를 어느 위치에 연결해야 하는가?
①자기유지회로를 P₁ 위치에 연결한다.
②자기유지회로를 P₂ 위치에 연결한다.
③인터록회로를 P₃ 위치에 연결한다.
④인터록회로를 P₄ 위치에 연결한다.
②
PB₂를 OFF(떼었을 때)해도 릴레이 X가 계속 여자 상태를 유지하고 램프(L)가 켜져 있으려면, PB₂ 스위치와 병렬로 릴레이 X의 a접점(자기유지접점)을 연결해야 합니다. 이 위치는 P₂입니다. 이렇게 구성된 회로를 자기유지회로라고 합니다.
25번
전압 계측기의 측정범위를 확장하여 더 높은 전압을 측정하기 위한 방법으로 옳은 것은?
①분류기를 계측기와 병렬로 연결하여 부하에 직렬로 연결한다.
②분류기를 계측기와 직렬로 연결하여 부하에 병렬로 연결한다.
③배율기를 계측기와 병렬로 연결하여 부하에 직렬로 연결한다.
④배율기를 계측기와 직렬로 연결하여 부하에 병렬로 연결한다.
④
전압계의 측정 범위를 넓히기 위해 사용하는 저항을 **배율기**라고 합니다. 배율기는 전압계(계측기)와 **직렬**로 연결하여 추가적인 전압 강하를 유도함으로써 더 높은 전압을 측정할 수 있게 합니다. 이 전압계-배율기 조합은 측정하려는 부하와 **병렬**로 연결합니다.