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2022년 22회 소방수리학, 약제화학 및 소방전기 해설 페이지
1번
유체의 점성계수가 0.8 poise 이고 비중이 1.1일 때 동점성계수(ν)는 약 몇 stokes인가?
①0.088
②0.727
③0.880
④7.270
②
동점성계수(ν) = 점성계수(μ) / 밀도(ρ). 단위를 CGS 단위계로 통일합니다. 점성계수 μ = 0.8 poise = 0.8 g/(cm·s). 밀도 ρ = 비중 * 물의 밀도 = 1.1 * 1 g/cm³ = 1.1 g/cm³. 동점성계수 ν = 0.8 / 1.1 ≈ 0.727 cm²/s = 0.727 stokes.
2번
지상의 유체에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①유체는 공간상으로 넓게 떨어져 있는 원자들로 구성되어 있으나 물질의 원자적 본질을 무시하고 구멍이 없는 연속체로 볼 수 있다.
②주어진 온도에서 순수 물질이 상변화를 하는 압력을 포화 압력이라 한다.
③중력장 내에서 시스템의 고도에 따른 결과로 시스템이 보유하는 에너지를 위치에너지라 한다.
④기체상수 R은 특정한 이상기체에 대하여 정해져 있으며, 이상기체에서의 음속은 압력의 함수이다.
④
이상기체에서 음속(c)은 c = sqrt(kRT)로 표현됩니다. 여기서 k는 비열비, R은 기체상수, T는 절대온도입니다. 이 식에서 볼 수 있듯이, 음속은 **절대온도**의 함수이며 압력과는 직접적인 관계가 없습니다.
3번
베르누이 방정식의 가정조건으로 옳지 않은 것은?
①동일한 유선을 따르는 흐름이다.
②압축성 유체의 흐름이다.
③정상상태의 흐름이다.
④마찰이 없는 흐름이다.
②
베르누이 방정식은 유체의 밀도가 일정하다고 가정하는 **비압축성** 유체의 흐름에 적용되는 것이 원칙입니다. '압축성 유체의 흐름'은 베르누이 방정식의 기본 가정 조건이 아닙니다.
4번
가로 8m, 세로 8m, 높이 3m인 실내의 절대압력이 100kPa, 온도가 25℃이다. 실내 공기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 공기의 기체상수 R=0.287 kPa·m³/kg·K이다.)
①1.17
②224.49
③348.43
④2,675.96
②
이상기체 상태방정식 PV=mRT를 변형하여 질량 m을 구합니다.
1. 부피(V) = 8*8*3 = 192 m³.
2. 절대온도(T) = 25 + 273.15 = 298.15 K.
3. 질량(m) = PV / (RT) = (100 kPa * 192 m³) / (0.287 kPa·m³/kg·K * 298.15 K) ≈ 224.49 kg.
5번
수평면과 상방향으로 45° 경사를 갖는 지름 250mm인 원관에서 유출하는 물의 평균 유출속도가 9.8 m/s이다. 원관의 출구로부터 물의 최대 수직상승 높이는 약 몇 m인가?
①0.25
②0.49
③2.45
④4.90
③
1. 유출속도의 수직 성분(Vy) 계산: Vy = V * sin(45°) = 9.8 m/s * (1/√2) ≈ 6.93 m/s.
2. 최대 상승 높이(h) 계산 (운동에너지=위치에너지): (1/2)mVy² = mgh 이므로, h = Vy² / (2g) = (6.93)² / (2 * 9.8) ≈ 2.45 m.
6번
내경이 250mm인 원관을 통해 비압축성 유체가 흐르고 있다. 체적 유량이 40 l/s일 때, 레이놀즈수(Re)는 약 얼마인가? (단, 동점성계수는 0.120x10⁻³ m²/s이다.)
①1,698
②2,084
③3,396
④4,168
①
1. 단위 통일: D=0.25m, Q=40L/s=0.04m³/s.
2. 유속(v) = Q/A = 0.04 / (π*(0.25/2)²) ≈ 0.815 m/s. 3. 레이놀즈 수(Re) = vD/ν = (0.815 * 0.25) / (0.120*10⁻³) ≈ 1698.
7번
유체가 원관을 층류로 흐를 때 발생하는 마찰손실계수에 관한 설명으로 옳은 것은?
①레이놀즈수의 함수이다.
②레이놀즈수와 상대조도의 함수이다.
③마하수와 코시수의 함수이다.
④상대조도와 오일러수의 함수이다.
①
층류 흐름(Re < 2100)에서 마찰손실계수(f)는 **f = 64 / Re** 로 계산됩니다. 즉, 관의 거칠기(상대조도)와는 무관하고 오직 레이놀즈 수의 함수입니다. 난류 흐름에서는 레이놀즈 수와 상대조도 모두의 함수가 됩니다.
8번
물이 내경 200mm인 직선 원관에 평균유속 3m/s로 80m를 유하할 때 손실수두는 약 몇 m인가? (단, 관마찰계수 f=0.042 이다)
①1.54
②2.57
③5.14
④7.71
④
달시-바이스바흐 공식을 이용하여 손실수두(hL)를 계산합니다. hL = f * (L/D) * (v²/2g) = 0.042 * (80m / 0.2m) * ((3m/s)² / (2 * 9.8m/s²)) = 16.8 * (9 / 19.6) ≈ 7.71 m.
9번
회전펌프의 장단점으로 옳지 않은 것은?
①소용량, 고양정, 고점도 액체의 수송이 가능하다.
②송출량의 맥동이 없고 구조가 간단하다.
③흡입양정이 적다.
④행정의 조절로 토출량을 조절할 수 있다.
④
'행정'은 피스톤의 왕복 운동에서 사용되는 용어로, 왕복펌프의 특징입니다. 회전펌프(기어펌프, 베인펌프 등)는 회전자의 회전으로 유체를 이송하므로 행정이라는 개념이 없으며, 토출량은 주로 회전 속도로 조절합니다.
10번
화재 종류에 따른 소화약제의 적응성에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
①A급 화재의 경우 수성막포를 사용하여 질식 효과로 소화할 수 있다.
②B급 화재의 경우 물을 사용하여 부촉매 효과로 소화할 수 있다.
③C급 화재의 경우 ABC 급 분말을 사용하여 부촉매 효과로 소화할 수 있다.
④K급 화재의 경우 강화액을 사용하여 냉각 효과로 소화할 수 있다.
②
B급 화재(유류화재)에 물을 직접 주수하면 화재가 확대될 위험(슬롭오버 등)이 있어 일반적으로 부적합합니다. 또한 물은 냉각 및 질식 효과가 주된 소화 원리이며, 연쇄반응을 차단하는 부촉매 효과는 없습니다.
11번
이산화탄소 소화약제의 저장용기 설치 기준으로 옳지 않은 것은?
①저장용기의 충전비는 고압식은 1.5이상 1.9이하로 할 것.
②저장용기의 충전비는 저압식은 1.1이상 1.4이하로 할 것.
③저압식 저장용기에는 액면계 및 압력계와 1.9 MPa 이상 2.3 MPa 이하의 압력에서 작동하는 압력경보장치를 설치할 것.
④저장용기는 고압식은 25 MPa 이상, 저압식은 3.5 MPa 이상의 내압시험압력에 합격한 것으로 할 것.
③
이산화탄소소화설비의 화재안전기준(NFSC 106) 제6조에 따르면, 저압식 저장용기의 압력경보장치는 **2.3MPa 이상** 및 **1.9MPa 이하**의 압력에서 작동해야 합니다. '1.9MPa 이상 2.3MPa 이하'라는 범위 설정이 잘못되었습니다.
12번
가연물질이 부탄(Butane)인 경우 이산화탄소의 최소소화농도(vol%)와 최소설계농도(vol%)를 순서대로 옳게 나열한 것은?
①24, 34
②28, 34
③34, 41
④38, 41
②
이산화탄소소화설비의 화재안전기준(NFSC 106) [별표 1]에 따르면, 부탄의 최소소화농도는 28%, 여기에 안전율(1.2)을 곱한 최소설계농도는 28% * 1.2 = 33.6% 이므로, 기준에 따라 34%로 적용합니다.
13번
할로겐화합물 및 불활성기체 소화약제의 종류 중 HFC 계열로 옳지 않은 것은?
①CHF₃
②CHF₂CF₃
③CHClFCF₃
④CF₃CHFCF₃
③
HFC(Hydro Fluoro Carbon) 계열 소화약제는 수소(H), 불소(F), 탄소(C)만으로 구성된 화합물입니다. ③번 CHClFCF₃(HCFC-124)는 염소(Cl)를 포함하고 있으므로 HFC가 아닌 HCFC(Hydro Chloro Fluoro Carbon) 계열에 속합니다.
14번
포 소화약제의 혼합장치 설치 방식 중 펌프와 발포기의 중간에 설치된 벤추리관의 벤추리작용에 따라 포 소화약제를 흡입·혼합하는 방식으로 옳은 것은?
①라인 푸로포셔너방식
②펌프 푸로포셔너방식
③압축공기포 믹싱챔버방식
④프레져사이드 푸로포셔너방식
①
펌프 토출관과 발포기 사이 배관에 설치된 벤추리관의 감압 작용을 이용하여 포 원액을 흡입·혼합하는 방식은 **라인 프로포셔너 방식**입니다.
15번
표준 상태에서 0℃의 얼음 1g이 0℃ 물로 변화하는데 필요한 용융열 (cal/g)은 약 얼마인가?
①23.4
②24.9
③30.1
④79.7
④
물의 용융열(융해잠열)은 얼음 1g을 녹여 물로 만드는 데 필요한 열량으로, 약 80 cal/g 입니다. 보기 중 가장 가까운 값은 79.7 입니다.
16번
할로겐화합물 및 불활성기체 소화약제의 최대허용설계농도로 옳지 않은 것은?
①HCFC-124 : 1.0%
②HFC-236fa : 12.5%
③IG-100 : 30%
④HFC-23 : 30%
③
청정소화약제소화설비의 화재안전기준(NFSC 107A) [별표 1]에 따르면, IG-100(질소)의 최대허용설계농도는 **43%** 입니다. 30%는 잘못된 기준입니다.
17번
분말소화약제의 저장용기 설치 기준으로 옳은 것은?
①저장용기에는 가압식은 최고사용압력의 2.5배 이하, 축압식은 용기의 내압시험압력의 0.8배 이하의 압력에서 작동하는 안전밸브를 설치할 것.
②제1종 분말 소화약제 1kg 당 저장용기의 내용적은 0.8ℓ로 하고 저장용기의 충전비는 0.8이상으로 할 것.
③제2종 분말 소화약제 1kg 당 저장용기의 내용적은 1.25ℓ로 하고 저장용기의 충전비는 0.8이상으로 할 것.
④제3종 분말 소화약제 1kg 당 저장용기의 내용적은 1ℓ로 하고 저장용기의 충전비는 1.1이상으로 할 것.
②
분말소화설비의 화재안전기준(NFSC 108) 제5조에 따르면, 제1종 분말의 내용적은 약제 1kg당 0.8L 이상, 충전비는 0.8 이상으로 규정되어 있어 ②번이 옳은 설명입니다. ① 가압식 안전밸브는 최고사용압력의 1.8배 이하입니다. ③ 제2종의 내용적은 1.0L 이상입니다. ④ 제3종의 충전비는 0.8 이상입니다.
18번
그림과 같은 전압파형의 평균값(V)은 얼마인가?
①2.5
②3.5
③4.0
④5.0
①
평균값은 한 주기 동안의 면적을 주기로 나눈 값입니다. 이 파형의 주기는 2입니다(0~2). 0~1 구간의 면적(삼각형) = 1/2 * 밑변 * 높이 = 1/2 * 1 * 10 = 5. 1~2 구간의 면적은 0입니다. 따라서 한 주기(0~2)의 총 면적은 5입니다. 평균값 = 면적 / 주기 = 5 / 2 = 2.5V.
19번
전자장 해석을 위한 미분연산에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
①벡터계의 미분계산에는 미분연산자 ▽(델)을 사용한다.
②▽V는 스칼라 함수 V의 변화율(경도)을 의미한다.
③벡터 E의 발산은 단위 체적에서 발산하는 선속수를 의미하며, ▽²·E로 표시한다.
④▽·▽을 라플라시안이라 부른다.
③
벡터 E의 발산(Divergence)은 **▽·E** 로 표시합니다. ▽²는 라플라시안 연산자로, 스칼라 함수의 라플라시안(▽²V) 또는 벡터 함수의 라플라시안(▽²E)에 사용되며 발산을 나타내는 기호가 아닙니다.
20번
자계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
①도체의 운동에 의한 전자유도현상에 의해 발생되는 유도기전력의 방향은 플레밍의 왼손법칙에 따라 결정된다.
②자계의 크기나 자성체 내부의 자기적인 상태를 나타내기 위하여 자속의 방향에 수직인 단위 면적을 통과하는 자속의 수를 자속밀도라 한다.
③자석 사이에 작용하는 힘을 양적으로 취급하는데 전계에서와 같이 쿨롱의 법칙을 이용한다.
④암페어의 주회법칙은 전류에 의한 자계의 세기를 구하는데 사용한다.
①
도체의 운동으로 발생하는 유도기전력의 방향, 즉 발전기의 원리는 플레밍의 **오른손법칙**으로 결정됩니다. 플레밍의 왼손법칙은 자기장 속에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘의 방향, 즉 전동기의 원리를 설명합니다.
21번
소방시설도시기호 중 비상분전반에 해당하는 기호는?
④
소방시설 도시기호 표준에 따르면, ①은 배전반, ②는 제어밸브(조작스위치), ③은 분전반을 나타냅니다. 비상전원 표시(상부 이중선)가 있는 분전반 기호인 ④가 비상분전반을 의미합니다.
22번
2대의 단상변압기로 3상 전력을 얻는 V결선 방식의 이용률은 약 몇 % 인가?
①22.9
②33.3
③57.7
④86.6
④
V결선의 이용률은 (V결선 출력) / (변압기 2대 용량) 입니다. V결선 출력 = √3 * P₁ (P₁: 변압기 1대 용량). 변압기 2대 용량 = 2 * P₁. 따라서 이용률 = (√3 * P₁) / (2 * P₁) = √3 / 2 ≈ 0.866. 백분율로 환산하면 86.6% 입니다.
23번
그림과 같은 RLC 직렬회로에서 v(t)의 실효값이 220V 일 때, 회로에 흐르는 실효전류(A)는 얼마인가?
①4.4
②6.3
③7.3
④11.0
④
RLC 직렬회로에서 유도 리액턴스(X_L)와 용량 리액턴스(X_C)가 15Ω으로 같으므로, 회로는 공진 상태에 있습니다. 공진 상태에서는 리액턴스 성분이 서로 상쇄되어(X_L - X_C = 0), 전체 임피던스(Z)는 저항(R)과 같아집니다 (Z=R=20Ω). 따라서 흐르는 전류(I) = V/Z = 220V / 20Ω = 11.0 A.
24번
그림과 같은 T형 회로의 임피던스 파라미터 중 옳지 않은 것은?
①Z₁₁ = Z₁ + Z₃
②Z₁₂ = Z₁
③Z₂₁ = Z₃
④Z₂₂ = Z₂ + Z₃
②
T형 4단자 회로의 임피던스 파라미터는 다음과 같이 정의됩니다. Z₁₁ = Z₁+Z₃, Z₁₂ = Z₂₁ = Z₃, Z₂₂ = Z₂+Z₃. 따라서 Z₁₂=Z₁ 이라는 설명은 옳지 않습니다.
25번
그림과 같은 피드백제어계 블록선도의 전달함수는?
①G(s) / (1 + G(s)·H(s))
②H(s) / (1 + G(s)·H(s))
③G(s) / (1 - G(s)·H(s))
④H(s) / (1 - G(s)·H(s))
③
피드백 제어계의 기본 전달함수 공식은 C(s)/R(s) = G(s) / (1 ± G(s)H(s)) 입니다. 피드백 신호가 입력 신호에서 빼지는 부(-)궤환일 경우 분모가 '+'가 되고, 그림처럼 더해지는 정(+)궤환일 경우 분모가 '-'가 됩니다. 따라서 이 회로의 전달함수는 G(s) / (1 - G(s)H(s)) 입니다.