소방시설관리사 1차 소방수리학·약제화학 및 소방전기 기출문제

총 50문항 · 문제·정답·해설·개념 무료 학습

• 1

  어떤 액체의 체적이 5 m³, 중량이 98,000 N이다. 액체의 비중은 얼마인가? (단, 물의 비중량은 9,800 N/m³ 이다.)

  1. 1. 0.5
  2. 2. 1.0
  3. 3. 1.5
  4. 4. 2.0

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 먼저 액체의 비중량을 구한다. 비중량 = 중량 ÷ 체적 = 98,000 ÷ 5 = 19,600 N/m³이다.② 비중은 그 물질의 비중량을 물의 비중량으로 나눈 값이다.③ 비중 = 19,600 ÷ 9,800 = 2.0이다.④ 따라서 비중은 2.0이므로 ④가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 액체의 비중은 그 액체의 비중량을 물의 비중량으로 나눈 값이다.
  2. 1단계: 액체의 비중량을 구한다. 비중량은 단위 체적당 무게이므로 중량을 체적으로 나눈다.
  3. 비중량 γ = 중량 / 체적 = 98,000 N / 5 m³ = 19,600 (N/m³)
  4. 2단계: 비중을 구한다. 액체의 비중량을 물의 비중량(9,800 N/m³)으로 나눈다.
  5. 비중 = 19,600 / 9,800 = 2
  6. 따라서 이 액체의 비중은 2이다. 비중이 2라는 것은 같은 부피의 물보다 두 배 무겁다는 뜻이다.
  7. [보충 설명] 비중은 단위가 없는 값으로, 기준이 되는 물의 비중량 9,800 N/m³과의 비율만 나타낸다. 비중량(19,600 N/m³)·밀도(2,000 kg/m³)와 달리 비중(2)은 단위 없이 물 대비 몇 배 무거운지를 바로 보여 준다.
  8. [검산] 비중 2에 물의 비중량 9,800을 곱하면 19,600 N/m³으로 앞서 구한 액체의 비중량과 같아, 계산이 옳음을 확인할 수 있다.
  9. 중량을 체적으로 나눠 비중량(19,600 N/m³)을 구한 뒤 물의 비중량(9,800)으로 나누면 비중 2.0이 나온다.

  최종 정리: 가 정답이다. 옳다.

  어떤액체의체적이m³중량이
• 2

  물 속에 평행한 유리판을 연직으로 세웠을 때 모세관의 높이(cm)는 약 얼마인가? (단, 유리판의 간격은 5 mm, 접촉각은 0°, 물의 비중량은 9,800 N/m³, 물의 표면장력은 7.5 × 10⁻² N/m이다.)

  1. 1. 0.3
  2. 2. 1.3
  3. 3. 2.3
  4. 4. 3.3

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 평행판 사이의 모세관 상승 높이는 h = 2σcosθ ÷ (γ·d)이다(σ=표면장력, θ=접촉각, γ=비중량, d=판 간격). ② 접촉각이 0°이므로 cosθ = 1이고, d = 5 mm = 0.005 m이다. ③ h = (2 × 7.5 × 10⁻²) ÷ (9,800 × 0.005) = 0.15 ÷ 49 ≈ 0.00306 m이다. ④ 이를 cm로 바꾸면 약 0.3 cm이므로 1이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 평행한 두 유리판 사이의 모세관 상승 높이는 h = 2σ·cosθ / (γ·d) 로 구한다. 여기서 σ는 표면장력, θ는 접촉각, γ는 비중량, d는 판 사이 간격이다.
  2. 1단계: 값과 단위를 정리한다.
  3. 표면장력 σ = 7.5 × 10⁻² N/m
  4. 접촉각 θ = 0° 이므로 cosθ = cos0° = 1
  5. 비중량 γ = 9,800 N/m³
  6. 판 간격 d = 5 mm = 0.005 m
  7. 2단계: 분자를 구한다.
  8. 2σ·cosθ = 2 × 0.075 × 1 = 0.15
  9. 3단계: 분모를 구한다.
  10. γ·d = 9,800 × 0.005 = 49
  11. 4단계: 높이를 계산한다.
  12. h = 0.15 / 49 ≈ 0.00306 (m)
  13. 5단계: 단위를 cm로 바꾼다.
  14. 0.00306 m ≈ 0.3 cm
  15. 따라서 모세관 상승 높이는 약 0.3 cm이다.
  16. [보충 설명] 평행판 사이의 모세관 상승 높이는 원형 세관(h = 4σcosθ/γd)과 달리 분자에 4가 아니라 2가 들어간다는 점에 주의해야 한다. 접촉각이 0°라 cosθ = 1이 되어 계산이 간단해지며, 판 간격 d가 좁을수록 물은 더 높이 올라간다.
  17. [검산] 분자 2σcosθ = 0.15를 분모 γd = 49로 나눈 0.00306 m를 cm로 바꾸면 약 0.31 cm, 반올림하면 0.3 cm가 된다. 표면장력이 클수록, 판 간격이 좁을수록 물이 더 높이 오르며, 접촉각이 0°이므로 물이 유리를 완전히 적셔 상승을 돕는다.

  최종 정리: 이를 cm로 바꾸면 약 0.3 cm이므로 1이 정답이다. 옳다.

  속에평행한유리판을연직으로세웠을
• 3

  베르누이 방정식에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 적용조건은 비압축성 흐름, 비점성 흐름이다.
  2. 2. 동수경사선은 압력수두와 위치수두의 합을 연결한 선이다.
  3. 3. 질량보존법칙을 유체의 흐름에 적용한 것이다.
  4. 4. 전수두(total head)는 압력수두와 위치수두, 속도수두의 합이다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 베르누이 방정식은 비압축성·비점성 흐름에 더해 정상류라는 조건에서 성립하므로, 보기가 든 적용조건은 방정식의 전제와 부합한다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바른 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  2. 동수경사선(HGL, hydraulic grade line)은 각 지점의 압력수두와 위치수두를 더한 값을 이은 선으로 정의되므로, 보기의 설명은 그 정의와 일치한다. 옳지 않은 것을 고르는 문제에서 옳은 이 보기는 답이 아니다. 옳다.
  3. 베르누이 방정식은 에너지보존법칙을 유체 흐름에 적용한 것이다. 질량보존을 적용한 것은 연속방정식이므로, '질량보존'이라는 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 전수두(total head)는 압력수두와 위치수두, 속도수두를 모두 합한 값으로 정의되므로, 세 수두의 합이라는 보기의 서술은 정확하다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바른 이 보기는 정답이 될 수 없다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 소방 배관의 물 흐름을 베르누이 식으로 풀기 전에, 물이 잘 압축되지 않고 끈적임인 점성이 거의 없으며 시간이 지나도 변하지 않는 흐름인지부터 하나하나 확인한다.
  2. 甲이 X아파트 지하 급수배관을 따라 걸으며 곳곳에서 압력수두에 위치수두를 얹어 나온 숫자를 하나씩 표시했더니, 그 표시들을 이은 자취가 바로 동수경사선이 되었다.
  3. 甲은 소방 배관에 베르누이 식을 적용하며, 이 식이 물이 드나드는 양을 맞추는 게 아니라 압력·위치·속도 에너지의 합이 한결같다는 이치에서 나왔음을 짚어냈다.
  4. 甲이 흐르는 물이 지닌 전체 에너지를 따질 때는 누르는 힘인 압력수두와 높이인 위치수두, 빠르기인 속도수두 세 몫을 빠짐없이 더해 전수두를 구한다.

  베르누이방정식에
• 4

  원형관에서 레이놀즈수(Re)로 알 수 있는 흐름이 아닌 것은?

  1. 1. 층류
  2. 2. 난류
  3. 3. 천이류
  4. 4. 사류

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 층류는 레이놀즈수가 낮을 때(약 2,100 이하) 나타나는 흐름으로 Re로 판별한다. 알 수 있는 흐름이라 정답이 아니다.
  2. 난류는 레이놀즈수가 높을 때(약 4,000 이상) 나타나는 흐름으로 Re로 판별한다. 알 수 있는 흐름이라 정답이 아니다.
  3. 천이류는 층류와 난류 사이(약 2,100~4,000)의 흐름으로 Re로 판별한다. 알 수 있는 흐름이라 정답이 아니다.
  4. 사류(사류·상류)는 개수로 흐름을 프루드수(Fr)로 구분하는 것이지 레이놀즈수로 알 수 있는 흐름이 아니다. 따라서 '아닌 것'으로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 가는 관에 물을 아주 천천히 흘리면 물줄기가 층층이 나란히 미끄러지듯 흐르는데, 甲은 레이놀즈수가 2,100보다 낮은 이 흐름을 층류로 판별한다.
  2. 甲이 같은 관에 물을 세차게 흘리면 물살이 이리저리 뒤섞여 소용돌이치는데, 甲은 레이놀즈수가 4,000을 넘는 이 흐름을 난류로 판별한다.
  3. 甲이 물의 속도를 층류와 난류 사이로 맞추면 흐름이 어느 쪽도 아닌 어중간한 상태가 되는데, 甲은 레이놀즈수가 2,100에서 4,000 사이인 이 흐름을 천이류로 본다.
  4. 甲은 개수로를 흐르는 물이 빠른 사류인지 느린 상류인지 가릴 때는 레이놀즈수가 아니라 관성과 중력의 비인 프루드수를 기준으로 삼았다.

  원형관에서레이놀즈수Re로있는흐름이
• 5

  관수로 흐름에서 주손실에 해당하는 것은?

  1. 1. 유입손실
  2. 2. 유출손실
  3. 3. 밸브손실
  4. 4. 마찰손실

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 유입손실은 관 입구의 형상 변화로 국부적으로 생기는 부차적 손실로, 관 벽면 마찰로 관 전체 길이에 걸쳐 발생하는 주손실과는 성격이 다르다. 따라서 주손실을 묻는 문제에서 옳지 않다.
  2. 유출손실은 관 출구에서 물이 배관을 빠져나가며 속도에너지가 흩어져 생기는 부차적 손실로, 특정 지점에서만 나타난다. 관 전체 길이에 걸쳐 생기는 주손실이 아니다.
  3. 밸브손실은 밸브나 이음쇠 같은 부속에서 흐름이 교란돼 생기는 부차적 손실로, 직관부의 벽면 마찰에서 비롯되는 주손실에 포함되지 않는다. 따라서 주손실을 묻는 문제에서 옳지 않다.
  4. 마찰손실은 관 벽과 물의 마찰로 관 전체 길이에 걸쳐 생기는 손실로, 관수로의 주손실에 해당한다. 따라서 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 물탱크에서 배관으로 물이 빨려 들어가는 입구를 살피면, 그 좁은 목에서 생기는 손실은 관 전체가 아니라 한 지점에서만 생겨 부차적 손실로 분류된다.
  2. 甲이 배관 끝에서 물이 탱크로 쏟아져 나오는 출구를 보면, 거기서 생기는 에너지 손실도 관 전체가 아니라 출구 한 곳에서만 나는 부차적 손실에 그친다.
  3. 甲이 배관 중간에 달린 밸브를 반쯤 잠그면 그 자리에서 물살이 부딪혀 에너지가 깎이는데, 이렇게 밸브나 이음쇠에서 생기는 손실은 부차적 손실에 해당한다.
  4. 긴 배관에서 대부분의 에너지 손실은 관 벽과의 마찰에서 생기며(주손실), 입구·출구·밸브·굽은 곳에서 생기는 손실은 상대적으로 작은 부차적 손실이다.

  관수로흐름에서주손실에
• 6

  정상류 흐름에 관한 정의로 옳은 것은?

  1. 1. 모든 점에서의 흐름과 특성이 시간에 따라 변하지 않는 흐름
  2. 2. 모든 점에서의 흐름과 특성이 시간에 따라 변하는 흐름
  3. 3. 일정 구간에서 흐름과 특성이 변하지 않는 흐름
  4. 4. 일정 구간에서 흐름과 특성이 변하는 흐름

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 정상류는 어느 한 점에서 시간이 지나도 속도·압력 같은 흐름의 특성이 변하지 않는 흐름이다. 정의에 맞으므로 옳다(정답).
  2. 시간에 따라 흐름의 특성이 변하는 것은 정상류가 아니라 비정상류의 특징이며, 정상류는 한 점의 특성이 시간이 지나도 일정하게 유지되는 흐름이다. 따라서 정상류의 정의로는 옳지 않다.
  3. '일정 구간에서 변하지 않는' 것은 위치에 따른 변화(등류)를 말하는 것으로, 시간 기준인 정상류의 정의가 아니다. 옳지 않다.
  4. 일정 구간에서 특성이 변한다는 것은 시간이 아닌 위치에 따른 변화, 곧 비등류에 해당하며, 시간적 불변을 뜻하는 정상류의 개념과는 기준 자체가 다르다. 따라서 정상류의 정의로는 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 한 지점에서 수도를 일정하게 틀어 놓으면 그 자리의 물살 세기가 시간이 지나도 그대로인데, 이것이 정상류다.
  2. 甲이 수도꼭지를 서서히 더 열었다 잠갔다 하면 같은 자리인데도 물살 세기가 시간마다 달라지는데, 이렇게 시간에 따라 변하는 흐름은 정상류가 아니라 비정상류다.
  3. 甲이 곧고 굵기가 일정한 배관을 따라가며 여러 지점의 물살을 비교했을 때 위치가 달라져도 흐름이 똑같다면, 이는 위치 기준의 등류이지 시간 기준의 정상류가 아니다.
  4. 甲이 좁아졌다 넓어졌다 하는 관을 따라 앞뒤 지점의 유속을 비교하자 자리마다 값이 달라졌는데, 이렇게 위치에 따라 갈리는 흐름은 비등류일 뿐 시간을 기준으로 정의되는 정상류로는 볼 수 없다.

  정상류흐름에정의로
• 7

  길이 30 m, 내경 50 cm인 원형관을 통하여, 유량 0.5 m³/s의 물을 높이 20 m까지 양수하려고 한다. 이때 필요한 동력(HP)은 약 얼마인가? (단, 펌프와 모터의 합성효율은 80 %, 물의 비중량은 9,800 N/m³, 마찰손실계수는 0.02, 기타손실은 무시한다.)

  1. 1. 70
  2. 2. 170
  3. 3. 270
  4. 4. 370

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 유속을 구한다. V = 유량 ÷ 단면적 = 0.5 ÷ (π × 0.25²) ≈ 2.55 m/s이다. ② 마찰손실수두 h_f = f·(L/D)·(V²/2g) = 0.02 × (30/0.5) × (2.55²/19.6) ≈ 0.4 m이다. ③ 전양정 H = 실양정 + 마찰손실 = 20 + 0.4 ≈ 20.4 m이다. ④ 동력 P = γ·Q·H ÷ η = (9,800 × 0.5 × 20.4) ÷ 0.8 ≈ 124,950 W이다. ⑤ 1 HP ≈ 746 W이므로 124,950 ÷ 746 ≈ 170 HP이다. 따라서 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 펌프 동력은 필요한 전양정을 먼저 구한 뒤 P = γ·Q·H / η 로 계산한다.
  2. 1단계: 관 내 유속을 구한다. 유량을 관 단면적으로 나눈다.
  3. 단면적 A = (π/4)·D² = (π/4)×0.5² = 0.19635 (m²)
  4. 유속 v = Q / A = 0.5 / 0.19635 ≈ 2.546 (m/s)
  5. 2단계: 마찰손실수두를 구한다. 다르시-바이스바흐 식을 쓴다.
  6. h_f = f·(L/D)·(v²/2g) = 0.02 × (30/0.5) × (2.546² / (2×9.81))
  7. = 0.02 × 60 × (6.482 / 19.62)
  8. = 1.2 × 0.3304 ≈ 0.40 (m)
  9. 3단계: 전양정을 구한다. 실양정(20 m)에 마찰손실을 더한다(기타손실은 무시).
  10. H = 20 + 0.40 ≈ 20.4 (m)
  11. 4단계: 필요한 축동력을 구한다.
  12. P = γ·Q·H / η = (9,800 × 0.5 × 20.4) / 0.8
  13. = 99,960 / 0.8 ≈ 124,950 (W) ≈ 124.95 (kW)
  14. 5단계: 마력(HP)으로 바꾼다. 1 HP ≈ 745.7 W 이므로
  15. P = 124,950 / 745.7 ≈ 167.6 (HP)
  16. 따라서 필요한 동력은 약 168 HP이다.
  17. [보충 설명] 이 문제에서 마찰손실수두(약 0.40 m)는 실양정 20 m에 비하면 매우 작아 전양정이 20.4 m로 거의 실양정과 같다. 동력 계산에서는 효율 0.8로 나눠 실제 필요한 축동력을 구하며, 마지막에 W를 HP로 환산할 때 1 HP ≈ 745.7 W를 쓰는 것이 핵심이다.
  18. [검산] 수력(물에 전달되는 동력)은 γQH = 9,800×0.5×20.4 ≈ 99,960 W이고, 이를 합성효율 0.8로 나누면 축동력 약 124,950 W = 124.95 kW가 된다. 1 HP ≈ 0.7457 kW이므로 124.95 ÷ 0.7457 ≈ 168 HP이다. 마찰손실이 실양정에 비해 작아 동력의 대부분은 물을 20 m 높이로 끌어올리는 데 쓰인다.
  19. 유속으로 마찰손실(약 0.4 m)을 구해 실양정 20 m에 더한 전양정(20.4 m)으로 동력을 계산하고 효율로 나눈 뒤 HP로 바꾸면 약 170 HP가 된다.

  최종 정리: 1 HP ≈ 746 W이므로 124,950 ÷ 746 ≈ 170 HP이다. 따라서 2가 정답이다. 옳다.

  길이30내경50cm인
• 8

  공동현상을 피하기 위하여 고려해야하는 항목으로 옳은 것을 모두 고른 것은? ㄱ. 흡입수조의 형상과 치수는 흐름에 과도한 편류 또는 와류가 생기지 않도록 계획하여야 한다. ㄴ. 계획토출량보다 현저하게 벗어나는 범위에서의 운전은 피해야 한다. ㄷ. 펌프의 설치 위치를 가능한 높게 한다.

  1. 1. ㄱ
  2. 2. ㄱ, ㄴ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄱ, ㄴ, ㄷ

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 흡입수조에 편류·와류가 생기면 압력이 국부적으로 낮아져 공동현상이 잘 생기므로, 형상·치수를 잘 계획해 이를 막아야 한다. 옳다.
  2. 펌프를 계획토출량에서 크게 벗어나 운전하면 흡입 쪽 압력이 불안정해져 공동현상이 생기기 쉬우므로 피해야 한다. 옳다.
  3. 펌프 설치 위치를 높이면 흡입양정이 커져 흡입 압력이 더 낮아지고 공동현상이 오히려 잘 생긴다. 가능한 '낮게' 설치해야 하므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 흡입구 앞에서 물이 소용돌이치면 그 부분 압력이 확 낮아져 기포가 생기므로, 수조 모양을 다듬어 소용돌이를 없앤다.
  2. 펌프를 설계 유량에서 크게 벗어나게 돌리면 흡입 압력이 요동쳐 기포가 생기기 쉬우므로, 정해진 유량 근처에서 운전한다.
  3. 설비기사 甲이 펌프를 수면보다 높이 달면 물을 더 높은 데서 끌어올리는 셈이라 흡입 압력이 낮아져 공동현상이 심해진다. 그래서 甲은 펌프를 수면 가까이 낮춰 설치한다.

  공동현상을피하기위하여고려해야하는항목으로
• 9

  Darcy-Weisbach 공식에서 마찰손실수두에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 관의 길이에 비례한다.
  2. 2. 관의 직경에 반비례한다.
  3. 3. 중력가속도에 반비례한다.
  4. 4. 마찰손실계수에 반비례한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 마찰손실수두 h_f = f·(L/D)·(V²/2g)에서 관 길이 L에 비례한다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. Darcy-Weisbach 공식에서 관 직경 D는 분모에 놓이므로 마찰손실수두는 직경이 커질수록 작아져 직경에 반비례한다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바르게 서술된 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  3. Darcy-Weisbach 공식에서 중력가속도 g는 분모의 2g 항에 있어 마찰손실수두는 g에 반비례하므로, 보기의 설명은 공식 구조와 일치한다. 옳지 않은 것을 고르는 문제에서 옳은 이 보기는 답이 아니다. 옳다.
  4. Darcy-Weisbach 공식에서 마찰손실계수 f는 분자에 위치하므로 마찰손실수두는 f에 비례하는데, 보기는 이를 반비례로 뒤바꿔 서술했다. 비례 관계를 정반대로 적었으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 같은 굵기의 배관을 두 배로 길게 늘여 물을 흘리면 벽과 부딪히는 구간도 두 배가 되어, 甲은 마찰손실수두가 관 길이에 비례해 커진다고 본다.
  2. 甲이 같은 물을 굵은 관과 가는 관에 각각 흘려 보면 굵은 관일수록 벽 마찰의 영향이 줄어, 甲은 관 직경이 커질수록 마찰손실수두가 작아진다고 정리한다.
  3. 甲이 식의 분모에 놓인 중력가속도 2g를 보면 이 값이 커질수록 전체 손실수두가 작아지므로, 甲은 마찰손실수두가 중력가속도에 반비례한다고 이해한다.
  4. 설계자 甲이 h_f = f·(L/D)·(V²/2g) 식을 보면 f는 곱해지는 값이라 f가 커질수록 손실도 커진다. 그래서 甲은 마찰손실계수가 손실수두에 비례한다고 본다.

  Darcy-Weisbach공식에서마찰손실수두에
• 10

  표준상태에서 고체가연물질인 탄소가 산소와 반응하는 화학반응식이다. 각 반응식에 관한 내용이 올바르게 나열된 것은? ㄱ. 2C + O₂ → 2CO --- Q₁ kcal (제1차 연소반응) ㄴ. 2CO + O₂ → 2CO₂ --- Q₂ kcal (제2차 연소반응)

  1. 1. ㄱ: 흡열반응, ㄴ: 흡열반응
  2. 2. ㄱ: 발열반응, ㄴ: 발열반응
  3. 3. ㄱ: 흡열반응, ㄴ: 발열반응
  4. 4. ㄱ: 발열반응, ㄴ: 흡열반응

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① ㄱ(2C + O₂ → 2CO)은 탄소가 산소와 결합해 일산화탄소가 되는 연소반응으로 열을 내는 발열반응이다. ② ㄴ(2CO + O₂ → 2CO₂)은 일산화탄소가 마저 타 이산화탄소가 되는 연소반응으로 역시 발열반응이다. ③ 연소는 본래 열을 내는 산화반응이므로 두 반응 모두 발열이다. ④ 따라서 ㄱ·ㄴ 모두 발열반응인 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 숯이 타면서 열을 내듯, 탄소가 산소와 만나 CO가 되는 것도, 그 CO가 마저 타 CO₂가 되는 것도 모두 열을 내는 발열반응이다.

  표준상태에서고체가연물질인탄소가산소와반응하는
• 11

  표준상태에서 비열(cal/g·℃)이 가장 큰 물질은?

  1. 1. HFC-23
  2. 2. 사염화탄소
  3. 3. 물
  4. 4. 파라핀

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. HFC-23은 소화약제로 쓰이는 화합물로 비열이 물보다 작아, 네 물질 가운데 비열이 가장 큰 물질이라고 볼 수 없다. 따라서 비열이 가장 큰 것을 묻는 문제에서 옳지 않다.
  2. 사염화탄소는 비열이 약 0.2 cal/g·℃로 1인 물의 5분의 1 수준에 그쳐, 네 물질 중 비열이 가장 큰 물질이 될 수 없다. 따라서 비열이 가장 큰 것을 묻는 문제에서 옳지 않다.
  3. 물은 비열이 1 cal/g·℃로 일상 물질 가운데 유난히 커서 함께 제시된 HFC-23·사염화탄소·파라핀보다 모두 높으므로, 네 물질 중 비열이 가장 큰 물질에 해당한다. 옳다.
  4. 파라핀은 비열이 약 0.5 cal/g·℃ 정도로 1인 물의 절반 수준에 머물러, 네 물질 가운데 비열이 가장 큰 물질이라고 할 수 없다. 따라서 비열이 가장 큰 것을 묻는 문제에서 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 소화약제로 쓰이는 HFC-23과 물에 같은 열을 주어 데워 보면, HFC-23 쪽 온도가 물보다 훨씬 빨리 올라 비열이 물보다 작다는 것을 확인한다.
  2. 甲이 사염화탄소를 데워 보면 비열이 약 0.2로 물의 5분의 1 수준이라, 적은 열로도 온도가 쑥 올라가 물처럼 열을 많이 품지 못한다는 것을 알게 된다.
  3. 물은 데우는 데 열이 많이 들고 잘 식지 않아, 같은 열로 온도를 올리기 어렵다. 이 큰 비열 덕분에 냉각소화에 뛰어나다.
  4. 甲이 양초 성분인 파라핀을 가열해 보면 비열이 약 0.5로 물의 절반쯤이어서, 같은 열을 주어도 물보다 온도가 빨리 올라 열을 덜 품는다는 것을 확인한다.

  표준상태에서비열cal/g℃이물질은
• 12

  수성막포소화약제에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 탄화불소계 계면활성제를 주성분으로 물의 표면장력을 높이는 효과로 사용한다.
  2. 2. 20 ℃의 사이클로헥산(cyclohexane)의 액면 위에 수성막을 형성할 수 있어야 한다.
  3. 3. 수성막포소화약제의 수성막 성능은 확산계수로 나타낼 수 있다.
  4. 4. 제3종 분말소화약제와 혼용할 경우 소화효율을 높일 수 있다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 수성막포는 탄화불소계 계면활성제로 물의 표면장력을 '낮춰' 기름 위로 얇게 퍼지는 수성막을 만든다. '표면장력을 높인다'는 반대라 옳지 않다(정답).
  2. 성능 기준상 수성막포는 20 ℃ 사이클로헥산 같은 유기용제의 기름면 위에서도 막을 펼 수 있어야 하며, 이는 품질 판정 조건에 해당한다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  3. 수성막포가 유류 표면 위로 얼마나 잘 퍼져 막을 이루는지는 확산계수로 나타내므로, 보기의 설명은 옳다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바르게 서술된 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  4. 수성막포와 제3종 분말소화약제를 함께 쓰는 트윈에이전트 방식은 두 약제의 소화작용이 서로 보완되어 소화효율을 높일 수 있으므로, 보기는 옳다. 옳지 않은 것을 고르는 문제에서 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 소방시설 점검 중 수성막포소화약제 속 탄화불소계 계면활성제가 물 표면의 장력을 떨어뜨려 주는 덕분에, 기름 위로 얇은 막이 고르게 펴지는 모습을 직접 확인했다.
  2. 甲이 20 ℃ 사이클로헥산을 담은 그릇에 수성막포를 부어 기름면 위로 얇은 막이 고르게 퍼지는지 살피는데, 이 시험을 통과해야 품질 기준을 만족한 것으로 본다.
  3. 甲이 기름 위에 떨어뜨린 수성막포가 얼마나 넓고 빠르게 번지는지를 수치로 견주려 할 때, 甲은 그 퍼짐 정도를 확산계수라는 값으로 나타낸다.
  4. 甲이 기름 화재에 수성막포로 막을 덮고 제3종 분말을 함께 뿌리는 트윈에이전트 방식을 쓰자, 두 약제가 서로 도와 불이 더 빠르게 잡히는 것을 경험한다.

  수성막포소화약제에
• 13

  고체에어로졸소화설비의 화재안전성능기준상 용어의 정의로 옳지 않은 것은?

  1. 1. “고체에어로졸화합물”이란 과산화물질, 가연성물질 등의 혼합물로서 화재를 소화하는 비전도성의 미세입자인 에어로졸을 만드는 고체화합물을 말한다.
  2. 2. “고체에어로졸”이란 고체에어로졸화합물의 연소과정에 의해 생성된 직경 10 마이크로미터 이하의 고체 입자와 기체 상태의 물질로 구성된 혼합물을 말한다.
  3. 3. “고체에어로졸소화설비”란 설계밀도 이상의 고체에어로졸을 방호구역 전체에 균일하게 방출하는 설비로서 분산(Dispersed)방식을 말한다.
  4. 4. “소화밀도”란 방호공간 내 규정된 시험조건의 화재를 소화하는데 필요한 단위체적(m³)당 고체에어로졸화합물의 질량(g)을 말한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 고체에어로졸화합물의 정의는 기준과 일치한다(과산화물질·가연성물질 등의 혼합물로 비전도성 미세입자 에어로졸을 만드는 고체화합물). 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. 고체에어로졸의 정의는 기준과 일치한다(연소과정으로 생성된 직경 10 μm 이하 고체입자와 기체의 혼합물). 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  3. 기준상 고체에어로졸소화설비는 '분산(Dispersed)방식이 아닌 압축(Condensed)방식'을 말한다. 보기는 '분산방식'이라 했으므로 정의를 뒤바꿔 옳지 않다(정답).
  4. 소화밀도의 정의는 기준과 일치한다(규정 시험조건의 화재 소화에 필요한 단위체적당 고체에어로졸화합물의 질량). 옳은 설명이라 정답이 아니다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 고체에어로졸화합물을 뜯어보면 과산화물질과 가연성물질 등을 섞어 굳힌 고체인데, 불이 나면 전기가 통하지 않는 미세한 에어로졸 입자를 만들어 낸다.
  2. 甲이 고체에어로졸화합물을 태워 나온 연기를 살피면, 직경 10 마이크로미터 이하의 아주 작은 고체 알갱이와 기체가 뒤섞인 혼합물로 이루어져 있음을 확인한다.
  3. 甲이 전산실 방호구역에 고체에어로졸소화설비를 설치하면서, 고체에어로졸을 압축(Condensed) 방식으로 내뿜는 노즐을 설계밀도에 맞춰 구역 전체에 고르게 배치한다.
  4. 甲이 정해진 시험조건의 불을 끄는 데 필요한 약제량을 방호공간 1세제곱미터마다 몇 그램인지로 따져 보는데, 甲은 이 값을 소화밀도라고 부른다.

  고체에어로졸소화설비의화재안전성능기준상용어의정의로
• 14

  이산화탄소소화설비의 화재안전기술기준상 배관의 구경은 이산화탄소 소화약제의 소요량이 기준에 따른 시간 내에 방출될 수 있는 것으로 해야 한다. ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은? 전역방출방식에 있어서 종이, 목재, 석탄, 섬유류, 합성수지류 등 심부화재 방호대상물의 경우에는 ( ㄱ )분. 이 경우 설계농도가 ( ㄴ )분 이내에 ( ㄷ ) %에 도달해야 한다.

  1. 1. ㄱ: 5, ㄴ: 1, ㄷ: 30
  2. 2. ㄱ: 5, ㄴ: 2, ㄷ: 20
  3. 3. ㄱ: 7, ㄴ: 1, ㄷ: 20
  4. 4. ㄱ: 7, ㄴ: 2, ㄷ: 30

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ① ㄱ – 심부화재(종이·목재·석탄·섬유류·합성수지류) 방호대상물의 방출시간은 7분이므로 ㄱ은 7이다.② ㄴ·ㄷ – 이 경우 설계농도가 2분 이내에 30 %에 도달해야 하므로 ㄴ은 2, ㄷ은 30이다.③ 심부화재는 깊숙이 타들어가 시간이 오래 걸리므로 방출시간을 7분으로 길게 잡는다.④ 따라서 ㄱ:7·ㄴ:2·ㄷ:30인 ④가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 종이·목재처럼 속으로 타들어가는 심부화재는 약제를 7분에 걸쳐 방출하되, 초기 2분 안에 설계농도의 30 %까지 빠르게 도달시켜 불길을 잡는다.

  최종 정리: 가 정답이다. 옳다.

  이산화탄소소화설비의화재안전기술기준상배관의구경은이산화탄소
• 15

  화재시 이산화탄소를 방출하여 산소 농도를 10 vol%로 낮추어 소화하려면, 공기 중의 최소 이산화탄소 농도(vol%)는 약 얼마인가? (단, 무유출(No efflux) 방식을 전제로 하고, 공기중 산소 농도는 21 vol%이다.)

  1. 1. 52.38
  2. 2. 43.42
  3. 3. 33.38
  4. 4. 11.02

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 이산화탄소 농도는 CO₂(%) = (21 − O₂) ÷ 21 × 100 공식으로 구한다(O₂는 낮추려는 산소 농도). ② O₂ = 10 vol%를 대입하면 CO₂ = (21 − 10) ÷ 21 × 100이다. ③ = 11 ÷ 21 × 100 ≈ 52.38 vol%이다. ④ 따라서 약 52.38 vol%이므로 1이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 무유출(No efflux) 방식에서 산소농도를 낮추는 데 필요한 최소 이산화탄소 농도는 다음 식으로 구한다.
  2. CO₂(%) = (21 − O₂) / 21 × 100
  3. 1단계: 식의 의미를 이해한다. 공간의 부피는 그대로인데 이산화탄소가 들어와 공기를 밀어내면서 산소 농도가 21%에서 목표치로 낮아진다. 줄어든 산소의 비율만큼이 곧 이산화탄소가 차지하는 농도가 된다.
  4. 2단계: 줄어든 산소량을 구한다.
  5. 21 − 10 = 11
  6. 3단계: 원래 산소농도(21)로 나눠 백분율로 바꾼다.
  7. CO₂ 농도 = 11 / 21 × 100 ≈ 52.38 (vol%)
  8. 따라서 산소농도를 10 vol%로 낮추는 데 필요한 최소 이산화탄소 농도는 약 52.38 vol%이다.
  9. [보충 설명] 무유출 방식은 이산화탄소를 주입해도 기체가 밖으로 빠져나가지 않아 전체 부피가 일정하다고 보는 조건이다. 이때 산소가 21%에서 10%로 줄어든 만큼(11%p)을 원래 산소농도(21%)로 나눈 값이 곧 필요한 이산화탄소의 부피 농도가 된다.
  10. [검산] 이산화탄소 농도 52.38%를 넣으면 남는 산소는 21×(1 − 0.5238) ≈ 10 vol%로 목표 산소농도와 일치함을 확인할 수 있다.

  최종 정리: 따라서 약 52.38 vol%이므로 1이 정답이다. 옳다.

  화재시이산화탄소를방출하여산소농도를
• 16

  금속화재에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 알루미늄, 마그네슘, 아연 등의 금속 또는 금속분말에 의한 화재이다.
  2. 2. 주된 소화약제는 이산화탄소 소화약제이다.
  3. 3. 팽창질석을 사용하여 금속화재 표면을 덮어 질식소화할 수 있다.
  4. 4. 금속화재를 일으키는 Na, K 등은 물과 만나면 수소가스를 발생시키는 금수성 물질이다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 금속화재는 알루미늄·마그네슘·아연 등 금속이나 금속분말에 의한 화재(D급)다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. 금속화재에 이산화탄소를 쓰면 뜨거운 금속이 이산화탄소를 분해해 오히려 연소를 돕는다. 주된 소화약제는 팽창질석·건조사 등이므로, '이산화탄소가 주된 약제'라는 설명은 옳지 않다(정답).
  3. 팽창질석으로 금속 표면을 덮으면 공기 중 산소와의 접촉이 차단되어 질식소화가 이루어지므로, 보기의 설명은 옳다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바르게 서술된 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  4. 나트륨(Na)·칼륨(K)은 물과 만나면 수소가스를 내는 금수성 물질이라 물로 끄면 폭발 위험이 있다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 공장에서 알루미늄과 마그네슘 가루가 쌓인 작업장에 불이 붙는 것을 보면, 이렇게 금속이나 그 분말이 타는 화재를 D급 금속화재로 분류한다.
  2. 甲은 금속화재가 자주 나는 작업장에 이산화탄소 소화기 대신 마른 모래가 담긴 통을 비치해 두고, 불이 나면 그 모래를 끼얹어 불길을 잠재운다.
  3. 甲이 불타는 금속 위에 팽창질석을 두툼하게 덮자 공기가 차단되어 산소 공급이 끊기고, 불길이 산소를 얻지 못해 서서히 잦아드는 것을 확인한다.
  4. 甲이 나트륨 덩어리에 물을 끼얹자 물과 격렬히 반응하며 수소가스가 뿜어져 나오는데, 甲은 이 금수성 물질에 물을 쓰면 폭발로 이어질 수 있음을 깨닫는다.

  금속화재에
• 17

  물질을 저항률에 따라 분류한 도체와 절연체에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 도체와 절연체는 온도가 증가함에 따라 저항이 증가한다.
  2. 2. 저항의 크기는 단면적에 비례하고, 길이에 반비례한다.
  3. 3. 액체 형태의 절연체도 존재한다.
  4. 4. 재질에 따라 고유값을 갖는 저항률(resistivity)의 단위는 [Ω/m]이다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 도체는 온도가 오르면 저항이 커지지만, 절연체·반도체는 온도가 오르면 오히려 저항이 작아진다. '둘 다 증가'는 옳지 않다.
  2. 도선의 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례하는데, 보기는 단면적에 비례하고 길이에 반비례한다고 두 관계를 정반대로 서술했다. 비례·반비례를 뒤바꿨으므로 옳지 않다.
  3. 변압기 절연유처럼 전기를 통하지 않으면서 열을 식혀 주는 액체 형태의 절연체도 실제로 존재하므로, 절연체가 반드시 고체인 것은 아니다. 옳다.
  4. 저항률(resistivity)의 단위는 저항에 길이를 곱한 형태인 Ω·m(옴미터)인데, 보기는 이를 Ω/m로 잘못 적었다. 곱셈과 나눗셈이 뒤바뀐 틀린 단위이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 구리 도선을 뜨겁게 달구자 전류가 잘 흐르지 못해 저항이 커지는데, 반대로 절연체나 반도체는 온도를 올리면 저항이 오히려 줄어든다는 것을 甲은 확인한다.
  2. 甲이 같은 재질의 도선을 길게 늘이면 저항이 커지고 굵게 만들면 저항이 작아지는 것을 보고, 甲은 저항이 길이에 비례하고 단면적에 반비례함을 정리한다.
  3. 변압기 내부를 채운 절연유는 전기를 통하지 않으면서 열을 식히는 액체 절연체의 대표 예다.
  4. 甲이 재질마다 고유한 저항률을 표에서 찾아 단위를 확인하면 옴미터(Ω·m)로 적혀 있는데, 甲은 'Ω/m'로 쓴 것은 단위를 잘못 붙인 것임을 짚어 낸다.

  물질을저항률에따라분류한도체와
• 18

  부하저항 3개가 그림과 같이 연결되어 있다. 정상 운전 중일 때 측정점 a와 b 사이의 전압 Vab는 12 V로 측정된다. 이때 부하저항 R3가 고장으로 단선이 발생하였다면, Vab(V)는 얼마인가?

  1. 1. 0
  2. 2. 10
  3. 3. 15
  4. 4. 30

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 정상 상태에서 R₂(3 Ω)와 R₃(6 Ω)는 a-b에 병렬로 연결되어 있고, 그 합성저항은 (3×6)/(3+6) = 2 Ω이다. ② 전류 I = E ÷ (R₁ + 2) = E ÷ 5이고, Vab = I × 2 = 12 V이므로 I = 6 A, 따라서 E = 30 V이다. ③ R₃가 단선되면 a-b에는 R₂(3 Ω)만 남아, 전류 I' = E ÷ (R₁ + R₂) = 30 ÷ (3 + 3) = 5 A이다. ④ Vab' = I' × R₂ = 5 × 3 = 15 V이다. ⑤ 따라서 15 V이므로 3이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 이 문제는 부하저항 3개가 이루는 회로에서 R₃가 단선되었을 때 a-b 사이 전압 V_ab가 어떻게 바뀌는지를 묻는다. 회로 해석은 다음 순서로 한다.
  2. 1단계: 정상 상태의 회로를 파악한다. 정상 운전 중 V_ab = 12 V로 측정된다는 조건으로부터, 전원전압과 세 저항(R₁, R₂, R₃)의 연결 관계를 이용해 회로에 흐르는 전류와 각 저항에 걸리는 전압의 분배(전압분배 법칙)를 먼저 확인한다.
  3. 2단계: 측정값으로 미지값을 정리한다. 주어진 V_ab = 12 V 조건을 전압분배식에 대입하면, 측정점 a·b가 포함된 부분에 걸리는 전압과 나머지 저항에 걸리는 전압의 비가 정해진다.
  4. 3단계: R₃ 단선 후의 회로를 다시 그린다. R₃가 단선되면 그 가지로는 전류가 흐르지 못하므로, R₃가 포함된 경로가 끊긴 새로운 회로가 된다. 이에 따라 전체 합성저항과 전류 경로가 바뀐다.
  5. 4단계: 바뀐 회로에서 V_ab를 다시 구한다. 단선 후 남은 저항들에 대해 전압분배 법칙을 다시 적용하면 a-b 사이에 새로 걸리는 전압 V_ab가 계산된다. R₃가 병렬 가지였다면 단선으로 그 지점의 전압이 상승하고, 직렬 경로 상에 있었다면 전류가 끊겨 전압 분포가 달라진다.
  6. 이처럼 R₃ 단선 전후의 전압분배를 비교하면 고장 후의 V_ab를 구할 수 있다.
  7. [정리] 요약하면
  8. ① 정상상태에서 주어진 V_ab = 12 V로 각 저항의 전압분배 관계를 확정하고,
  9. ② R₃가 단선되면 그 가지의 전류가 0이 되어 회로 구조가 바뀌며,
  10. ③ 남은 저항들에 전압분배 법칙을 다시 적용해 새 V_ab를 구한다. 단선된 저항이 병렬 가지였는지 직렬 경로였는지에 따라 a-b 사이 전압이 오르거나 내리므로, 회로도의 연결 형태를 정확히 읽는 것이 문제 풀이의 핵심이다.
  11. 먼저 정상 상태의 Vab(12 V)로 전원 E(30 V)를 구한 뒤, R₃가 끊겨 R₂만 남은 회로에서 다시 계산하면 Vab는 15 V로 올라간다.

  최종 정리: 따라서 15 V이므로 3이 정답이다. 옳다.

  부하저항3개가그림과같이연결되어
• 19

  전원에 300 μF의 콘덴서 3개를 직렬로 연결하였다. 합성 정전용량(μF)은 얼마인가?

  1. 1. 100
  2. 2. 300
  3. 3. 600
  4. 4. 900

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 콘덴서를 직렬로 연결하면 합성 정전용량의 역수는 각 정전용량 역수의 합이다. ② 1/C = 1/300 + 1/300 + 1/300 = 3/300이다. ③ 따라서 C = 300/3 = 100 μF이다. ④ 100 μF이므로 1이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 콘덴서를 직렬로 연결했을 때의 합성 정전용량은 다음처럼 구한다.
  2. 1단계: 직렬 합성 공식을 세운다. 콘덴서를 직렬로 이으면 합성 정전용량의 역수가 각 정전용량 역수의 합과 같다.
  3. 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃
  4. 2단계: 값을 대입한다. 세 콘덴서가 모두 300 μF으로 같으므로
  5. 1/C = 1/300 + 1/300 + 1/300 = 3/300
  6. 3단계: 합성 정전용량을 구한다.
  7. C = 300 / 3 = 100 (μF)
  8. 따라서 같은 콘덴서 3개를 직렬로 연결하면 합성 정전용량은 1개의 1/3인 100 μF이 된다. (직렬이면 정전용량이 작아지고, 같은 3개를 병렬로 이으면 900 μF으로 커진다.)
  9. [검산] 직렬로 이으면 각 콘덴서에 걸리는 전압이 나뉘어 전체가 저장하는 전하가 줄어들므로 합성 정전용량이 작아진다. 같은 값 3개를 직렬로 이으면 정확히 1개의 1/3인 100 μF이 되고, 병렬로 이으면 3배인 900 μF이 된다.

  최종 정리: 100 μF이므로 1이 정답이다. 옳다.

  전원에300μF의콘덴서3개를
• 20

  감은 수가 500회인 코일에 쇄교하는 자속이 0.5초 동안 0.8 Wb에서 0.6 Wb로 감소했다. 이때 코일에 유도되는 기전력(V)의 크기는?

  1. 1. 50
  2. 2. 100
  3. 3. 150
  4. 4. 200

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 유도기전력의 크기는 e = N × (자속 변화량 ÷ 시간)이다(패러데이 법칙).② 자속 변화량 = 0.8 − 0.6 = 0.2 Wb, 시간 = 0.5초이다.③ e = 500 × (0.2 ÷ 0.5) = 500 × 0.4 = 200 V이다.④ 따라서 200 V이므로 ④가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 코일에 유도되는 기전력의 크기는 패러데이 법칙 e = N × |ΔΦ/Δt| 로 구한다.
  2. 1단계: 자속의 변화량을 구한다.
  3. ΔΦ = 0.8 − 0.6 = 0.2 (Wb)
  4. 2단계: 자속의 시간변화율을 구한다. 변화량을 걸린 시간으로 나눈다.
  5. ΔΦ/Δt = 0.2 / 0.5 = 0.4 (Wb/s)
  6. 3단계: 감은 수를 곱한다.
  7. e = N × ΔΦ/Δt = 500 × 0.4 = 200 (V)
  8. 따라서 코일에 유도되는 기전력의 크기는 200 V이다.
  9. [보충 설명] 유도기전력은 감은 수와 단위시간당 자속 변화량의 곱에 비례한다(패러데이 법칙). 자속이 0.5초 동안 0.8 Wb에서 0.6 Wb로 0.2 Wb만큼 줄었으므로 변화율은 0.4 Wb/s이고, 여기에 감은 수 500을 곱해 200 V가 된다. 자속이 줄어드는 것을 막으려는 방향으로 기전력이 유도된다(렌츠의 법칙).
  10. 코일을 지나는 자속이 0.2 Wb만큼 0.5초 동안 줄어드는 변화율(0.4 Wb/s)에 감은 수 500을 곱하면 200 V의 기전력이 유도된다.

  최종 정리: 가 정답이다. 옳다.

  감은수가500회인코일에쇄교하는
• 21

  3상 유도전동기의 권선을 그림과 같이 결선하였다. 결선방식으로 옳은 것은?

  1. 1. 단상 결선
  2. 2. Y 결선
  3. 3. △ 결선
  4. 4. V 결선

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 단상 결선은 상이 하나뿐인 결선으로, 그림처럼 세 권선이 삼각형으로 이어진 3상 결선이 아니다. 옳지 않다.
  2. Y(스타) 결선은 세 권선의 한쪽 끝을 한 점(중성점)에 모으는 방식이다. 그림은 중성점이 없이 삼각형으로 닫혀 있어 Y 결선이 아니다. 옳지 않다.
  3. 그림은 세 권선의 끝과 시작을 차례로 이어 삼각형으로 닫고 각 꼭짓점에서 3선을 뽑은 △(델타) 결선이다. 따라서 옳다(정답).
  4. V 결선은 세 권선 중 하나를 빼고 두 권선만으로 3상을 만드는 방식이다. 그림은 세 권선이 모두 삼각형으로 이어져 있어 V 결선이 아니다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 문제의 결선도를 단상 방식과 맞대어 보니, 단상은 코일 하나에서 선 두 가닥만 나오는 데 반해 그림에는 권선 셋이 서로 꼭짓점을 맞대 삼각형을 이루고 있어 애초에 단상일 수가 없다.
  2. 甲이 Y 결선을 그려 보면 세 권선의 한쪽 끝이 가운데 한 점에 모여 별 모양이 되는데, 그림에는 그런 중성점이 없이 삼각형으로 닫혀 있어 Y와는 구조가 다르다.
  3. 세 권선이 한 점에 모이지 않고 서로 꼬리를 물어 삼각형으로 닫혀 있으며, 각 꼭짓점에서 전선이 나오는 모양이 △(델타) 결선의 특징이다.
  4. 甲이 그림 속 결선이 V 방식인지 따져 보니, V라면 코일 하나를 들어내고 남은 두 코일로 삼상을 짜야 하는데 여기서는 세 권선이 하나도 빠짐없이 삼각형을 이루고 있어 조건이 어긋난다.

  3상유도전동기의권선을그림과같이
• 22

  회로에 v(t) = √2·100·sin500t V의 교류전압이 인가될 때, 회로에 흐르는 전류의 실효값(A)은 얼마인가?

  1. 1. 0.4
  2. 2. 0.9
  3. 3. 1.4
  4. 4. 2.0

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 각주파수 ω = 500이고, 유도리액턴스 X_L = ωL = 500 × 0.1 = 50 Ω이다. ② 용량리액턴스 X_C = 1/(ωC) = 1/(500 × 100×10⁻⁶) = 20 Ω이다. ③ 합성 임피던스 Z = √(R² + (X_L − X_C)²) = √(40² + (50−20)²) = √(1600+900) = 50 Ω이다. ④ 전압 실효값은 100 V이므로 전류 실효값 I = V/Z = 100/50 = 2.0 A이다. ⑤ 따라서 2.0 A이므로 4가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 교류회로에 흐르는 전류의 실효값은 전압의 실효값을 회로의 임피던스로 나눠 구한다.
  2. 1단계: 전압의 실효값을 구한다. 인가전압 v(t) = √2·100·sin500t 에서 최댓값(진폭)은 √2·100 이고, 실효값은 최댓값을 √2로 나눈 값이다.
  3. V_rms = (√2 × 100) / √2 = 100 (V)
  4. 또한 각주파수는 ω = 500 rad/s 이다.
  5. 2단계: 회로의 임피던스를 구한다. 회로에 포함된 저항 R과 리액턴스를 이용해
  6. 유도리액턴스 X_L = ωL, 용량리액턴스 X_C = 1/(ωC) 를 계산한 뒤
  7. 임피던스 크기 |Z| = √(R² + (X_L − X_C)²) 를 구한다.
  8. 3단계: 전류의 실효값을 구한다. 옴의 법칙에 따라
  9. I_rms = V_rms / |Z| = 100 / |Z|
  10. 4단계: 값을 대입한다. 회로의 R, L, C 값으로 |Z|를 계산해 위 식에 넣으면 전류의 실효값(A)이 구해진다.
  11. 이처럼 먼저 전압 실효값(100 V)을 구하고, 회로의 임피던스로 나누면 흐르는 전류의 실효값을 얻는다.
  12. [보충 설명] 순수 저항만 있는 회로라면 X_L = X_C = 0 이므로 |Z| = R 이 되어 I_rms = 100/R 이 된다. 리액턴스가 있으면 전압과 전류 사이에 위상차가 생기고 임피던스가 커져 같은 전압에서도 전류의 실효값이 작아진다. 핵심은 최댓값 √2·100을 √2로 나눠 실효값 100 V를 먼저 얻는 것이다.
  13. [정리] 요약하면
  14. ① 인가전압의 최댓값 √2·100을 √2로 나눠 실효값 100 V를 구하고,
  15. ② 회로의 저항과 리액턴스(X_L = ωL, X_C = 1/ωC)로 임피던스 크기 |Z|를 계산한 뒤,
  16. ③ 옴의 법칙 I_rms = 100/|Z|로 전류의 실효값을 얻는다. 각주파수 ω = 500 rad/s를 리액턴스 계산에 사용한다.
  17. 유도리액턴스(50 Ω)에서 용량리액턴스(20 Ω)를 뺀 값(30 Ω)과 저항(40 Ω)으로 임피던스 50 Ω을 구한 뒤, 전압 실효값 100 V를 나누면 전류 2.0 A가 나온다.

  최종 정리: 따라서 2.0 A이므로 4가 정답이다. 옳다.

  회로에vt√2100sin500tV의교류전압이
• 23

  교류회로의 전압이 v(t) = √2·220·sin(377t + π/3) V이고, 전류가 i(t) = √2·4·sin(377t + π/6) A이다. 소비전력(W)은 얼마인가?

  1. 1. 440
  2. 2. 440√3
  3. 3. 880
  4. 4. 880√3

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 전압 실효값은 220 V, 전류 실효값은 4 A이다(√2 앞의 값이 실효값). ② 전압과 전류의 위상차는 π/3 − π/6 = π/6 = 30°이다. ③ 소비전력(유효전력) P = V × I × cosθ = 220 × 4 × cos30° = 880 × (√3/2) = 440√3 W이다. ④ 따라서 440√3 W이므로 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 교류회로의 소비전력(유효전력)은 P = V_rms × I_rms × cosθ 로 구한다. 여기서 θ는 전압과 전류의 위상차이다.
  2. 1단계: 전압·전류의 실효값을 구한다. 최댓값을 √2로 나눈다.
  3. V_rms = (√2 × 220) / √2 = 220 (V)
  4. I_rms = (√2 × 4) / √2 = 4 (A)
  5. 2단계: 위상차를 구한다. 전압의 위상 π/3, 전류의 위상 π/6 이므로
  6. θ = π/3 − π/6 = π/6 (= 30°)
  7. 3단계: 역률을 구한다.
  8. cosθ = cos30° ≈ 0.866
  9. 4단계: 소비전력을 계산한다.
  10. P = V_rms × I_rms × cosθ = 220 × 4 × 0.866 ≈ 762 (W)
  11. 따라서 소비전력은 약 762 W이다.
  12. [보충 설명] 소비전력(유효전력)은 위상차의 코사인, 즉 역률을 곱한 값이다. 여기서 위상차 30°의 역률은 약 0.866이므로, 겉보기전력 220×4 = 880 VA 중 실제로 소비되는 전력은 약 762 W가 된다. 나머지는 무효전력으로 에너지를 실제 소비하지 않고 오가기만 한다.
  13. [검산] 겉보기전력 220×4 = 880 VA에 역률 cos30° ≈ 0.866을 곱하면 약 762 W로, 실제 소비되는 유효전력이 된다.
  14. 전압·전류 실효값의 곱(880)에 위상차 30°의 코사인(√3/2)을 곱하면 소비전력 440√3 W가 나온다.

  최종 정리: 따라서 440√3 W이므로 2가 정답이다. 옳다.

  교류회로의전압이vt√2220sin377tπ/3
• 24

  2전력계법으로 3상 유도전동기의 전력을 측정하였다. 각 전력계가 800 W와 600 W를 지시할 때, 부하에 공급되는 유효전력(W)은 얼마인가?

  1. 1. 345
  2. 2. 1,400
  3. 3. 1,745
  4. 4. 2,425

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 2전력계법에서 3상 유효전력은 두 전력계 지시값의 합이다. ② P = W₁ + W₂ = 800 + 600 = 1,400 W이다. ③ 따라서 1,400 W이므로 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 2전력계법에서 3상 부하의 유효전력은 두 전력계 지시값의 합으로 구한다.
  2. 1단계: 2전력계법의 원리를 이해한다. 3상 전력을 두 개의 단상 전력계로 나누어 측정하며, 부하에 공급되는 총 유효전력은 두 전력계 지시값을 그대로 더한 값과 같다.
  3. P = W₁ + W₂
  4. 2단계: 값을 대입한다.
  5. P = 800 + 600 = 1,400 (W)
  6. 따라서 부하에 공급되는 유효전력은 1,400 W이다. (참고로 두 지시값의 차이는 무효전력과 관계된다.)
  7. [보충 설명] 2전력계법은 3상 3선식 회로의 전력을 두 개의 단상 전력계로 측정하는 방법으로, 부하의 평형·불평형에 관계없이 총 유효전력은 두 지시값의 합 W₁ + W₂와 같다. 따라서 800 + 600 = 1,400 W가 부하에 공급되는 유효전력이며, 두 지시값의 차에 √3을 곱하면 무효전력을 구할 수 있다.
  8. 두 전력계가 가리키는 값을 그대로 더하면(800 + 600) 3상 부하의 유효전력 1,400 W가 된다.

  최종 정리: 따라서 1,400 W이므로 2가 정답이다. 옳다.

  2전력계법으로3상유도전동기의전력을측정하였다
• 25

  입력 A, B에 대해 출력 X를 갖는 제어회로의 타임차트이다. 논리식으로 옳은 것은?

  1. 1. X = Ā + B̄
  2. 2. X = Ā·B̄
  3. 3. X = ĀB + AB̄
  4. 4. X = AB + ĀB̄

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. X = Ā + B̄는 A와 B가 모두 1일 때만 0이 되는 NAND로, 타임차트처럼 '하나만 1일 때 X=1'인 패턴과 맞지 않는다. 옳지 않다.
  2. X = Ā·B̄은 A와 B가 모두 0일 때만 1이 되는 NOR로(드모르간 법칙상 (A+B)의 부정), 타임차트의 패턴과 맞지 않으므로 옳지 않다.
  3. 타임차트에서 X는 A와 B 중 하나만 1일 때(서로 다를 때) 1이 되고, 둘 다 같으면 0이 된다. 이는 배타적 논리합(XOR) X = ĀB + AB̄이므로 옳다(정답).
  4. X = AB + ĀB̄는 A와 B가 서로 '같을 때' 1이 되는 XNOR로, 타임차트(서로 다를 때 1)와 정반대라 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 X = Ā + B̄ 회로에 신호를 넣어 보면 A와 B가 둘 다 1일 때만 출력이 0이 되는 NAND라서, 하나만 1일 때 켜지는 타임차트와는 동작이 어긋난다.
  2. 甲이 X = Ā·B̄ 게이트에 값을 넣어 보면 A와 B가 나란히 0으로 떨어진 순간에만 1이 솟는 NOR 특성이 드러나는데, 정작 타임차트는 둘 중 하나만 1이어도 출력이 살아나 두 파형이 서로 맞물리지 않는다.
  3. 타임차트를 보면 A와 B가 서로 다른 구간에서만 X가 높아지고, 둘 다 높거나 둘 다 낮은 구간에서는 X가 낮다. 이 '다를 때만 1' 규칙이 바로 XOR이다.
  4. 甲이 X = AB + ĀB̄ 논리식을 진리표로 펼쳐 보면 A와 B의 값이 일치하는 행에서만 결과가 1로 나오는데, 서로 다를 때 신호가 높아지는 문제의 타임차트를 대어 보면 아귀가 전혀 맞지 않는다.

  입력B에대해출력X를
• 26

  이상기체의 상태방정식(equation of state)에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은? ㄱ. Avogadro의 법칙: 일정한 온도와 압력에서 같은 부피 속에 들어있는 기체 분자의 수는 동일하다. ㄴ. Boyle의 법칙: 일정한 온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례한다. ㄷ. Charles의 법칙: 일정한 압력에서 기체의 부피는 절대온도에 비례한다.

  1. 1. ㄱ
  2. 2. ㄱ, ㄴ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄱ, ㄴ, ㄷ

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 아보가드로 법칙은 같은 온도·압력에서 같은 부피 속에 든 기체 분자의 수가 종류와 관계없이 동일하다는 법칙으로, ㄱ의 서술은 이 정의와 정확히 맞는다. 옳다.
  2. 보일 법칙은 일정한 온도에서 기체의 부피가 압력에 반비례한다는 법칙으로, ㄴ의 서술은 이 관계를 정확히 담고 있다. 따라서 ㄴ 역시 옳은 설명이다. 옳다.
  3. 샤를 법칙은 일정한 압력에서 기체의 부피가 절대온도에 비례한다는 법칙으로, ㄷ의 서술은 이 관계와 일치한다. 따라서 ㄷ은 옳은 설명이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 같은 1 L 통에 담긴 산소와 질소는, 온도·압력이 같으면 분자 수도 똑같다(아보가드로).
  2. 주사기 끝을 막고 밀대를 누르면 공기 부피가 줄어드는 것이 보일 법칙이다.
  3. 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 담그면 속 공기가 팽창해 펴지는 것이 샤를 법칙이다.

  이상기체의상태방정식equationofstate에Avogadro의
• 27

  엔트로피(entropy)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 가역반응이면 증가하고 비가역반응이면 불변이다.
  2. 2. 물질계가 흡수하는 열량과 절대온도의 비로 정의한다.
  3. 3. 무질서 또는 에너지의 분산 정도를 나타내는 상태함수이다.
  4. 4. 자연계의 상태변화는 엔트로피가 증가되는 방향으로 일어난다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 가역과정에서는 전체 엔트로피가 일정(불변)하고, 비가역과정에서는 엔트로피가 증가한다. 보기는 이를 반대로 적었으므로 옳지 않다.
  2. 엔트로피 변화는 물질계가 흡수한 열량을 그때의 절대온도로 나눈 값(ΔS = Q/T)으로 정의되므로, 보기의 서술은 이 정의와 일치한다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바른 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  3. 엔트로피는 계의 무질서 또는 에너지가 흩어진 정도를 나타내는 상태함수로 알려져 있어, 보기의 설명은 그 성질과 부합한다. 옳지 않은 것을 고르는 문제에서 옳은 이 보기는 답이 아니다. 옳다.
  4. 열역학 제2법칙에 따라 자연계의 자발적 상태변화는 전체 엔트로피가 증가하는 방향으로 일어나므로, 보기의 서술은 옳다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 바른 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 실험실에서 되돌릴 수 있는 가역과정을 진행할 때는 계 전체의 엔트로피가 그대로 머물고, 되돌릴 수 없는 비가역과정을 진행할 때는 엔트로피가 점점 늘어나는 것을 확인한다.
  2. 甲이 어떤 물질계가 흡수한 열량을 그때의 절대온도로 나누어 값을 구하는데, 甲은 이렇게 얻은 열량과 절대온도의 비를 엔트로피라고 정의한다.
  3. 甲이 방 안 공기가 한쪽에 몰려 있다가 골고루 흩어지는 모습을 보면 무질서와 에너지 분산이 커지는데, 甲은 그 정도를 나타내는 상태함수를 엔트로피로 이해한다.
  4. 甲이 뜨거운 물과 찬물을 섞으면 저절로 미지근해질 뿐 다시 갈라지지 않는 것을 보고, 甲은 자연의 변화가 엔트로피가 커지는 방향으로만 진행함을 깨닫는다.

  엔트로피entropy에
• 28

  뉴턴 유체가 평평한 바닥 위 y만큼 이격된 지점에서 유속 u(y) = 5y − y² (m/s)로 흐른다. 바닥 전단응력이 0.01 Pa 일 때 점성계수(10⁻³ Pa·s)는?

  1. 1. 1
  2. 2. 2
  3. 3. 3
  4. 4. 4

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 뉴턴 유체의 전단응력은 τ = μ × (du/dy)이다. ② u(y) = 5y − y²를 미분하면 du/dy = 5 − 2y이고, 바닥(y = 0)에서 du/dy = 5이다. ③ τ = μ × 5 = 0.01 Pa이므로 μ = 0.01 ÷ 5 = 0.002 Pa·s이다. ④ 0.002 Pa·s = 2 × 10⁻³ Pa·s이므로 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 뉴턴 유체의 전단응력은 τ = μ × (du/dy) 이다. 점성계수 μ에 대해 풀면 μ = τ / (du/dy) 이다.
  2. 1단계: 속도구배(전단변형률)를 구한다. 속도분포 u(y) = 5y − y² 를 y로 미분한다.
  3. du/dy = 5 − 2y
  4. 2단계: 바닥에서의 속도구배를 구한다. 바닥은 y = 0 이므로
  5. (du/dy)|(y=0) = 5 − 2×0 = 5 (1/s)
  6. 3단계: 점성계수를 구한다. 바닥 전단응력 τ = 0.01 Pa 를 속도구배로 나눈다.
  7. μ = τ / (du/dy) = 0.01 / 5 = 0.002 (Pa·s)
  8. 4단계: 요구 단위(10⁻³ Pa·s)로 나타낸다.
  9. μ = 0.002 Pa·s = 2 × 10⁻³ Pa·s
  10. 따라서 점성계수는 2(×10⁻³ Pa·s)이다.
  11. [보충 설명] 뉴턴 유체에서 전단응력은 속도구배에 비례하며, 그 비례상수가 점성계수이다. 바닥(y=0)에서 속도구배가 가장 크고(=5), 이 값과 바닥 전단응력 0.01 Pa로부터 점성계수를 역산한다. 구한 값 0.002 Pa·s는 요구 단위 10⁻³ Pa·s로는 2가 된다.
  12. [검산] 점성계수 0.002 Pa·s에 바닥 속도구배 5를 곱하면 τ = 0.01 Pa로 주어진 바닥 전단응력과 정확히 일치한다.
  13. 유속식을 미분해 바닥에서의 속도기울기(5)를 구하고, 전단응력(0.01)을 이 값으로 나누면 점성계수 0.002 Pa·s, 즉 2×10⁻³ Pa·s가 된다.

  최종 정리: 0.002 Pa·s = 2 × 10⁻³ Pa·s이므로 2가 정답이다. 옳다.

  뉴턴유체가평평한바닥y만큼
• 29

  흐름이 없는 유체에 작용하는 압력의 등방성에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 유체의 압력은 유체와 접촉하는 경사면에 수평으로만 작용한다.
  2. 2. 자유수면을 갖는 경우 수면 아래 압력은 밀도에 반비례한다.
  3. 3. 동일한 높이의 개방된 용기에 수은을 가득 채우면 용기형상에 따라 바닥에서 압력이 달라진다.
  4. 4. 자유수면을 갖는 경우 수면 아래 유체의 한 점에 작용하는 압력은 수심이 깊어짐에 따라 증가한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 정지해 있는 유체의 압력은 접촉하는 면에 대해 언제나 수직 방향으로 작용하는데, 보기는 경사면에 수평으로만 작용한다고 서술했다. 압력의 작용 방향을 잘못 나타냈으므로 옳지 않다.
  2. 자유수면 아래의 압력은 P = ρgh로 밀도 ρ가 클수록 커져 밀도에 비례하는데, 보기는 이를 반비례한다고 반대로 서술했다. 밀도와의 관계를 뒤바꿨으므로 옳지 않다.
  3. 정지 유체의 바닥 압력은 수심(높이)에만 좌우되고 용기 형상과 무관하다. '용기형상에 따라 달라진다'는 옳지 않다.
  4. 자유수면 아래 한 점의 압력은 P = ρgh에서 수심 h가 커질수록 함께 커지므로, 수심이 깊어질수록 압력이 증가한다는 보기의 서술은 정확하다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 물을 채운 통의 경사진 벽면을 손바닥으로 짚어 보면, 물의 압력이 벽면을 비스듬한 방향이 아니라 언제나 면에 수직으로 밀어내고 있음을 손끝으로 느낀다.
  2. 甲이 같은 깊이에서 물보다 무거운 수은에 손을 넣어 보면 밀도가 큰 만큼 누르는 압력도 더 세지는데, 甲은 압력이 밀도에 비례해 커진다고 정리한다.
  3. 甲이 모양이 제각각인 여러 용기에 같은 높이로 수은을 채워 바닥 압력을 재 보면, 용기 생김새와 상관없이 수심이 같으면 바닥 압력도 똑같이 나온다는 것을 확인한다.
  4. 정지 유체의 압력은 깊이에 비례해 커지므로(P = ρgh), 수심이 깊을수록 압력이 높아진다. 수영장 바닥이 물 표면보다 압력이 큰 것과 같다.

  흐름이없는유체에작용하는압력의
• 30

  원형관로에 설치한 피토관에 수은이 든 U자형 관을 연결하여 전압과 정압을 측정하였다. 액면차가 500 mm가 발생하였다면 피토관 위치에서 관로 내 물의 유속(m/s)은 약 얼마인가? (단, 수은의 밀도는 13,600 kg/m³, 중력가속도는 9.81 m/s², 물의 단위중량은 9.81 kN/m³이며 모든 손실은 무시한다.)

  1. 1. 1.112
  2. 2. 3.132
  3. 3. 11.118
  4. 4. 31.321

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 피토관 유속 공식은 V = √(2 × g × h × ((ρ수은/ρ물) − 1))이다(g=중력가속도 9.81 m/s²). ② 액면차 h = 500 mm = 0.5 m이고, 수은은 물보다 약 13.6배 무거우므로 밀도비 ρ수은/ρ물 = 13,600 ÷ 1,000 = 13.6이다. ③ V = √(2 × 9.81 × 0.5 × (13.6 − 1)) = √(9.81 × 12.6) = √123.6이다. ④ V ≈ 11.118 m/s이므로 3이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 피토관으로 측정한 관로 내 유속은 v = √(2g·Δh·(ρ_수은/ρ_물 − 1)) 로 구한다. 액면차가 전압과 정압의 차이를 나타낸다.
  2. 1단계: 값과 단위를 정리한다.
  3. 액면차 Δh = 500 mm = 0.5 m
  4. 수은 밀도 ρ_수은 = 13,600 kg/m³, 물 밀도 ρ_물 = 1,000 kg/m³
  5. 중력가속도 g = 9.81 m/s²
  6. 2단계: 밀도비 항을 구한다. 수은과 물의 밀도차에 의한 보정이다.
  7. ρ_수은/ρ_물 − 1 = 13,600/1,000 − 1 = 13.6 − 1 = 12.6
  8. 3단계: 근호 안의 값을 구한다.
  9. 2g·Δh·(ρ_수은/ρ_물 − 1) = 2 × 9.81 × 0.5 × 12.6
  10. = 9.81 × 12.6 = 123.6
  11. 4단계: 제곱근을 취해 유속을 구한다.
  12. v = √123.6 ≈ 11.1 (m/s)
  13. 따라서 피토관 위치에서 관로 내 물의 유속은 약 11.1 m/s이다.
  14. [보충 설명] 피토관은 흐름을 정면으로 받는 전압과 옆면의 정압의 차이(동압)를 이용해 유속을 잰다. 수은 마노미터의 액면차 500 mm를 물 기둥 높이로 환산할 때 수은과 물의 밀도비(13.6)에서 1을 뺀 12.6을 곱하는 것이 핵심이며, 그 결과 유속은 약 11.1 m/s가 된다.
  15. [검산] 근호 안 값 2×9.81×0.5×12.6 = 123.6의 제곱근이 약 11.12 m/s이다. 수은 마노미터는 밀도가 물의 13.6배로 커서 작은 액면차로도 큰 압력차(동압)를 잴 수 있고, 이 동압을 유속으로 환산하면 관로 내 물의 속도가 된다. 액면차가 클수록 유속도 커진다.
  16. 수은이 물보다 13.6배 무겁다는 밀도비에서 1을 뺀 값에 액면차(0.5 m)·중력가속도(9.81)를 곱해 제곱근을 취하면 유속이 약 11.118 m/s로 나온다.

  최종 정리: V ≈ 11.118 m/s이므로 3이 정답이다. 옳다.

  원형관로에설치한피토관에수은이U자형
• 31

  직경 10 cm의 원형관로에 유체가 유량 0.5 L/s 로 흐를 때, 에너지선의 경사(10⁻⁴ m/m)는 약 얼마인가? (단, 동점성 계수는 1.0 × 10⁻⁵ m²/s, 중력가속도는 9.81 m/s² 이다.)

  1. 1. 2.08
  2. 2. 3.26
  3. 3. 20.8
  4. 4. 32.6

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 유속 V = 유량 ÷ 단면적 = 0.0005 ÷ (π × 0.05²) ≈ 0.0637 m/s이다. ② 레이놀즈수 Re = V × D ÷ 동점성계수 = 0.0637 × 0.1 ÷ 1.0×10⁻⁵ ≈ 637로 층류이다. ③ 층류이므로 마찰손실계수 f = 64 ÷ Re = 64 ÷ 637 ≈ 0.1005이다. ④ 에너지선 경사 S = (f/D) × (V²/2g) = (0.1005/0.1) × (0.0637²/19.62) ≈ 0.000208 m/m ≈ 2.08 × 10⁻⁴이다. 따라서 1이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 에너지선의 경사(단위길이당 수두손실)는 유동이 층류인지 먼저 확인한 뒤 S = h_f/L = (f/D)·(v²/2g) 로 구한다.
  2. 1단계: 관 내 평균유속을 구한다. 유량을 단면적으로 나눈다.
  3. 유량 Q = 0.5 L/s = 0.0005 m³/s
  4. 단면적 A = (π/4)·D² = (π/4)×0.1² = 0.007854 (m²)
  5. 유속 v = Q/A = 0.0005 / 0.007854 ≈ 0.06366 (m/s)
  6. 2단계: 레이놀즈수를 구해 유동 형태를 판정한다.
  7. Re = v·D/ν = 0.06366 × 0.1 / (1.0×10⁻⁵) ≈ 637
  8. Re ≈ 637 < 2,100 이므로 층류이다.
  9. 3단계: 층류 마찰손실계수를 구한다.
  10. f = 64/Re = 64/637 ≈ 0.1005
  11. 4단계: 에너지선 경사를 계산한다.
  12. S = (f/D)·(v²/2g) = (0.1005/0.1) × (0.06366² / (2×9.81))
  13. = 1.005 × (0.004053 / 19.62)
  14. = 1.005 × 0.0002066 ≈ 2.08 × 10⁻⁴ (m/m)
  15. 따라서 에너지선의 경사는 약 2.08 × 10⁻⁴ m/m이다.
  16. [보충 설명] 유동이 층류(Re ≈ 637 < 2,100)이므로 마찰손실계수를 f = 64/Re로 간단히 구할 수 있다. 만약 난류였다면 무디 선도나 콜브룩 식을 써야 한다. 에너지선의 경사는 단위 길이당 마찰로 잃는 수두를 뜻하며, 유속이 느려 그 값이 약 2.08×10⁻⁴ m/m로 매우 작다.
  17. [검산] 유속 0.06366 m/s로 레이놀즈수 약 637을 얻어 층류임을 확인하고, f = 64/637 ≈ 0.1005를 (f/D)(v²/2g) 식에 넣으면 약 2.08×10⁻⁴ m/m가 된다. 에너지선의 경사가 이처럼 작다는 것은 관로를 흐르는 동안 마찰로 잃는 에너지가 미미함을 뜻한다.

  최종 정리: 에너지선 경사 S = (f/D) × (V²/2g) = (0.1005/0.1) × (0.0637²/19.62) ≈ 0.000208 m/m ≈ 2.08 × 10⁻⁴이다. 따라서 1이 정답이다. 옳다.

  직경10cm의원형관로에유체가
• 32

  유체 흐름의 종류에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은? (단, Re는 레이놀즈수, Fr은 프루드 수, U는 유속, t는 시간, x는 흐름방향 길이이다.) ㄱ. 난류: Re 1 ㄷ. 정상류: ∂U/∂t = 0 ㄹ. 부등류: ∂U/∂x ≠ 0

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄴ, ㄷ
  3. 3. ㄷ, ㄹ
  4. 4. ㄴ, ㄷ, ㄹ

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 난류는 레이놀즈수가 충분히 큰 흐름을 가리키며, ㄱ이 제시한 Re가 작은 조건은 오히려 층류에 가깝다. 난류의 조건을 잘못 잡았으므로 옳지 않다.
  2. 상류(常流)는 프루드수가 1보다 작은 흐름(Fr 1로 제시하여 이는 오히려 사류에 해당한다. 상류와 사류의 기준을 뒤바꿨으므로 옳지 않다.
  3. 정상류는 한 점에서의 유속이 시간이 지나도 변하지 않는 흐름이므로 ∂U/∂t = 0으로 표현되며, ㄷ의 서술은 이 정의와 정확히 일치한다. 옳다.
  4. 부등류는 흐름 방향의 위치 x에 따라 유속이 달라지는 흐름이므로 ∂U/∂x ≠ 0으로 나타내며, ㄹ의 서술은 이 정의와 부합한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 관에 흐르는 물의 레이놀즈수를 200보다 작게 유지하면 물줄기가 나란히 미끄러지는 층류에 가까운데, 난류라면 그보다 훨씬 큰 레이놀즈수가 나와야 한다.
  2. 甲이 잔잔한 하천에서 프루드수를 재면 1보다 작은 값이 나와 상류로 판정되는데, 프루드수가 1을 넘는다면 그것은 상류가 아니라 물살이 빠른 사류에 해당한다.
  3. 한 지점의 유속이 시간이 지나도 그대로면(∂U/∂t = 0) 정상류다.
  4. 강이 좁아지는 여울목에서 물살이 갑자기 빨라지듯, 위치마다 유속이 달라지면(∂U/∂x≠0) 부등류다.

  유체흐름의종류에Re는레이놀즈수
• 33

  펌프의 비속도는? (단, N은 회전수, Q는 유량, H는 양정, ω는 임펠러의 각속도이다.)

  1. 1. ω × √Q ÷ H^(3/4)
  2. 2. ω × √Q ÷ H^(3/2)
  3. 3. N × √Q ÷ H^(3/4)
  4. 4. N × √Q ÷ H^(3/2)

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 비속도는 회전 관련 값으로 각속도 ω가 아니라 분당 회전수 N을 넣어 정의하므로, ω를 대입한 이 식은 회전수를 잘못 쓴 것이다. 옳지 않다.
  2. 이 보기는 각속도 ω를 쓴 데다 양정의 지수도 3/4이 아닌 3/2로 되어 있어 정의와 이중으로 어긋난다. 옳지 않다.
  3. 펌프의 비속도는 N × √Q ÷ H^(3/4)이다. 회전수·유량의 제곱근·양정의 3/4제곱으로 이뤄지므로 옳다(정답).
  4. 회전수 N을 쓴 것은 맞지만 비속도 공식은 양정을 3/4제곱으로 나눠야 하는데 이 식은 3/2제곱으로 되어 있어 정의와 다르다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 펌프의 비속도를 계산하려고 식을 세울 때 회전 관련 값으로 회전수 N을 넣는데, 각속도 ω를 대신 넣은 식은 비속도의 정의와 맞지 않는다.
  2. 甲이 이 보기의 식을 정의와 맞대어 보면 회전수 대신 각속도 ω를 쓴 데다 양정의 지수마저 3/4이 아닌 3/2여서, 두 군데나 어긋나 있음을 발견한다.
  3. 펌프의 비속도는 회전수(N)에 유량의 제곱근(√Q)을 곱하고 양정의 3/4제곱으로 나눈 값으로, 펌프의 형식을 비교하는 기준이 된다.
  4. 甲이 이 보기를 살피면 회전수 N을 쓴 부분은 정의와 같지만 양정의 지수가 3/4이 아니라 3/2로 적혀 있어, 비속도 공식과는 딱 그 지수에서 어긋난다.

  펌프의비속도는N은회전수Q는
• 34

  서징(surging)의 방지대책으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 유량조절 밸브를 흡입측에 최대한 가까이 설치ㆍ조절한다.
  2. 2. 펌프의 H-Q 곡선이 우하향 구배특성을 갖는 펌프를 사용한다.
  3. 3. 배관 내 수조 또는 기체 상태인 부분이 존재하지 않도록 한다.
  4. 4. 바이패스관을 사용하여 운전점이 펌프의 H-Q 곡선에서 우하향 구배특성 범위 내에 있도록 한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 유량조절 밸브는 흡입측이 아니라 토출측에 설치·조절해야 서징을 막을 수 있다. 흡입측에 두면 공동현상 등을 유발하므로 옳지 않다.
  2. 양정-유량 곡선이 오른쪽으로 계속 내려가는 형태이면 유량 변동에 양정이 단조롭게 대응해 운전점이 흔들리지 않으므로 서징이 억제된다. 옳은 대책이라 정답이 아니다.
  3. 배관 안에 물이 고이거나 기체가 차 있는 부분은 압력 변동을 키워 서징을 부추기므로, 이를 없애면 서징을 줄일 수 있어 보기는 옳은 대책이다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 정답이 아니다. 옳다.
  4. 바이패스관으로 유량을 조절해 운전점을 펌프 H-Q 곡선의 우하향 구배 구간에 두면 흐름이 안정돼 서징을 막을 수 있으므로, 보기는 옳은 대책이다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 정답이 아니다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 후배가 밸브를 배관 흡입측에 달아 놓은 것을 본 甲은, 그 밸브를 떼어 내 토출측 가까이에 다시 붙여 달고서 흐름이 얌전해지는 것을 지켜본다.
  2. 甲이 H-Q 곡선이 오른쪽으로 꾸준히 내려가는 펌프를 골라 쓰자, 유량이 조금 변해도 양정이 한 방향으로만 따라 움직여 운전점이 흔들리지 않는 것을 확인한다.
  3. 甲이 배관을 점검해 물이 고이는 웅덩이나 공기가 차 있는 구간을 모두 없애자, 흐름을 방해하는 요소가 사라져 서징이 눈에 띄게 줄어드는 것을 경험한다.
  4. 甲이 펌프에 바이패스관을 달아 남는 유량을 되돌려 운전점을 우하향 구배 범위 안에 붙들어 두자, 흐름이 안정되어 서징이 일어나지 않는 것을 확인한다.

  서징surging의방지대책으로
• 35

  금속화재(D급)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. D급 소화약제는 염화나트륨, 흑연, 구리 등을 주성분으로 하는 분말 또는 과립형태의 혼합물이다.
  2. 2. K급 소화약제는 가연성 금속화재에 적응성이 좋다.
  3. 3. 리튬 및 나트륨에 수계소화약제를 사용하면 폭발성이 강한 수소를 발생시킨다.
  4. 4. 염화나트륨 주제에 고분자물질의 혼합물 소화약제인 Met-L-X는 나트륨 및 칼륨 화재에 적응성이 있다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 금속화재용 D급 약제는 고온을 견디며 금속 표면을 덮어 질식소화하도록 염화나트륨·흑연·구리 같은 성분을 분말이나 과립 형태로 배합한 것이다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. K급 소화약제는 주방 식용유화재(K급)용이지 금속화재(D급)에 적응성이 좋은 것이 아니다. 따라서 옳지 않다.
  3. 리튬·나트륨 같은 금속에 물이 닿으면 격렬히 반응해 폭발성이 큰 수소가 발생하므로, 수계소화약제를 쓰면 안 된다는 취지의 보기는 옳다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  4. Met-L-X는 염화나트륨을 주제로 한 소화약제로 나트륨·칼륨 화재에 적응성이 있다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 D급 소화약제 통을 열어 보면 염화나트륨과 흑연, 구리 같은 성분이 분말이나 과립으로 섞여 있는데, 이것으로 뜨거운 금속 표면을 덮어 공기를 끊어 준다.
  2. 식당 주방에서 튀김유에 불이 붙자 甲이 K급 소화약제로 진화에 나서 불길을 잡는데, 옆의 마그네슘 부스러기 화재에는 같은 약제가 잘 듣지 않는다.
  3. 甲이 불붙은 리튬에 무심코 물을 뿌리자 금속이 물과 격렬히 반응하며 폭발성 수소가 솟구쳐, 오히려 더 위험해지는 상황을 甲은 그대로 목격한다.
  4. 甲이 나트륨과 칼륨이 타는 화재에 염화나트륨을 주성분으로 한 Met-L-X를 뿌리자, 약제가 금속 표면을 덮어 불을 잡는 데 잘 들어맞는 것을 확인한다.

  금속화재D급에
• 36

  0 ℃의 얼음 1 g을 100 ℃의 수증기로 만드는 데 필요한 열량(cal)은 약 얼마인가? (단, 물의 융용열은 80 cal/g, 증발잠열은 539 cal/g이다.)

  1. 1. 539
  2. 2. 619
  3. 3. 719
  4. 4. 800

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 필요한 열량은 세 단계를 더한다. ② 0 ℃ 얼음을 0 ℃ 물로 녹이는 융해열 = 1 × 80 = 80 cal이다. ③ 0 ℃ 물을 100 ℃ 물로 데우는 열량 = 1 × 1 × 100 = 100 cal이다(물의 비열 1 cal/g·℃). ④ 100 ℃ 물을 100 ℃ 수증기로 만드는 증발잠열 = 1 × 539 = 539 cal이다. ⑤ 합 = 80 + 100 + 539 = 719 cal이므로 3이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 이 문제는 0 ℃ 얼음이 100 ℃ 수증기가 되기까지 거치는 세 단계의 열량을 각각 구해 합하는 문제이다.
  2. 이때 상태변화 구간에는 잠열공식 Q=m×L을, 온도변화 구간에는 현열공식 Q=m×c×Δt를 사용한다(m: 질량, L: 잠열, c: 비열, Δt: 온도차).
  3. 질량의 단위 g와 잠열의 단위 cal/g을 곱하면 cal/g×g=cal로 단위가 소거되어 열량의 단위 cal이 된다.
  4. 1단계 – 0 ℃ 얼음을 0 ℃ 물로 녹이기(융해): 융해잠열이 80 cal/g이므로 Q₁ = 1 g × 80 cal/g = 80 cal이다. 이 단계는 온도가 오르지 않고 상(相)만 고체→액체로 바뀐다.
  5. 비열 1 cal/g·℃는 물 1 g의 온도를 1 ℃ 올리는 데 필요한 열량을 뜻하므로, 온도차가 클수록 필요한 열량도 그만큼 비례해서 커진다.
  6. 2단계 – 0 ℃ 물을 100 ℃ 물로 데우기(현열): 물의 비열은 1 cal/g·℃이므로 Q₂ = 1 g × 1 cal/g·℃ × (100−0) ℃ = 100 cal이다. 온도차 100 ℃만큼 온도가 오른다.
  7. 3단계 – 100 ℃ 물을 100 ℃ 수증기로 끓이기(증발): 증발잠열이 539 cal/g이므로 Q₃ = 1 g × 539 cal/g = 539 cal이다. 다시 온도는 그대로이고 액체→기체로 상만 바뀐다.
  8. 얼음→물→수증기로 이어지는 전체 과정에 필요한 총열량은 각 구간에서 필요한 열량을 서로 독립적으로 더한 값과 같다.
  9. 총열량 Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 80 + 100 + 539 = 719 cal이다. 따라서 필요한 열량은 약 719 cal이다.
  10. 얼음을 녹이는 열(80) + 물을 100 ℃로 데우는 열(100) + 물을 수증기로 만드는 열(539)을 모두 더하면 719 cal가 된다.

  최종 정리: 합 = 80 + 100 + 539 = 719 cal이므로 3이 정답이다. 옳다.

  ℃의얼음g을100℃의
• 37

  K급 소화약제에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 식용유화재 시 비누화반응으로 산소를 차단하며, 재발화를 방지한다.
  2. 2. A급, B급, C급 화재에도 적응성이 좋다.
  3. 3. 일반적인 ABC분말소화기보다 냉각효과가 뛰어나다.
  4. 4. 소화약제의 주성분은 탄산칼륨(K₂CO₃) 또는 초산칼륨(CH₃COOK) 등이 있다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. K급 소화약제는 식용유화재에서 비누화반응으로 거품막을 만들어 산소를 차단하고 재발화를 막는다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. K급 소화약제는 주방 식용유화재(K급) 전용이며, A·B·C급 모든 화재에 적응성이 좋은 것은 아니다. 따라서 옳지 않다.
  3. K급 소화약제는 일반 ABC분말소화기보다 냉각효과가 뛰어나 뜨거운 기름 온도를 낮춘다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  4. K급 소화약제의 주성분은 탄산칼륨(K₂CO₃)이나 초산칼륨(CH₃COOK) 등이므로, 성분을 그대로 든 보기의 서술은 정확하다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 불붙은 튀김 기름에 K급 소화약제를 뿌리자 기름과 반응해 두꺼운 비누 거품막이 덮이면서 공기가 차단되고, 기름이 다시 불붙지 않도록 눌러 준다.
  2. 소방점검을 나온 甲이 일반 종이·목재 화재 현장에 K급 소화약제를 뿌려 보니, 주방 기름불에는 강해도 일반 화재에는 별다른 효과를 내지 못하는 것을 확인했다.
  3. 甲이 발화점까지 달아오른 튀김 기름에 K급 약제를 쓰자 일반 ABC분말보다 온도를 훨씬 잘 낮춰, 기름이 식으면서 불이 되살아나지 않는 것을 확인한다.
  4. 甲이 K급 소화약제의 성분표를 읽어 보면 탄산칼륨이나 초산칼륨 같은 칼륨 계열 물질이 주성분으로 적혀 있어, 식용유화재에 맞춰 만들어진 약제임을 알게 된다.

  K급소화약제에
• 38

  1기압 0 ℃에서 44.8 m³의 이산화탄소가스가 모두 액화되었을 때 질량(kg)은 약 얼마인가? (단, 이산화탄소의 분자량은 44이다.)

  1. 1. 12
  2. 2. 22
  3. 3. 44
  4. 4. 88

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 표준상태(1기압 0 ℃)에서 기체 1몰의 부피는 22.4 L이다.② 44.8 m³ = 44,800 L이므로 몰수 = 44,800 ÷ 22.4 = 2,000 몰이다.③ 질량 = 몰수 × 분자량 = 2,000 × 44 = 88,000 g = 88 kg이다.④ 따라서 88 kg이므로 ④가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 표준상태(0 ℃, 1기압)에서 기체 1몰의 부피가 22.4 L라는 사실을 이용해 몰수를 먼저 구한 뒤 질량으로 환산한다.
  2. 여기서 쓰는 몰부피 22.4 L/mol은 아보가드로 법칙에 따라 0 ℃, 1기압에서 기체 1몰이 차지하는 부피이며, 기체 종류와 무관하게 동일하게 적용된다.
  3. 1단계 – 부피 단위 통일: 44.8 m³ = 44.8 × 1,000 = 44,800 L이다.
  4. 이때 1 m³ = 1,000 L라는 환산 관계를 쓰므로, 세제곱미터 값에 1,000을 곱하면 리터 단위로 바뀐다.
  5. 2단계 – 몰수 계산: 표준상태에서 1몰 = 22.4 L이므로 n = 44,800 L ÷ 22.4 L/mol = 2,000 mol이다.
  6. 단위로 확인하면 L ÷ (L/mol) = mol이 되어, 부피를 몰부피로 나누면 몰수가 나온다는 것을 알 수 있다.
  7. 3단계 – 질량 계산: 이산화탄소(CO₂)의 분자량이 44 g/mol이므로 질량 m = n × M = 2,000 mol × 44 g/mol = 88,000 g이다.
  8. 단위로 확인하면 mol × (g/mol) = g이 되어, 몰수에 분자량을 곱하면 질량(g)이 나온다는 것을 알 수 있다.
  9. 4단계 – 단위 환산: 88,000 g = 88 kg이다. 기체가 모두 액화되어도 물질의 양(질량)은 보존되므로 액화된 이산화탄소의 질량은 약 88 kg이다.
  10. g을 kg으로 바꿀 때는 1 kg = 1,000 g이므로 88,000 g을 1,000으로 나누어 88 kg을 얻는다.
  11. 기체 부피를 몰수로 바꾸고(2,000 몰) 분자량 44를 곱하면 88,000 g, 즉 88 kg이 된다.

  최종 정리: 가 정답이다. 옳다.

  1기압℃에서448m³의이산화탄소가스가
• 39

  FK-5-1-12의 특성에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 플루오르화수소(HF)의 발생량은 화염의 크기, 소화농도, 화재진압시간에 비례한다.
  2. 2. 소화약제는 1분 이내에 95 % 이상 해당하는 약제량이 방출되도록 하여야한다.
  3. 3. 오존층 파괴 등 환경오염에 미치는 영향이 적다.
  4. 4. 플루오르, 탄소, 산소로 구성되어 있으며, 물보다 빨리 기화되어 연쇄반응 차단 및 냉각소화를 한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 플루오르화수소(HF) 발생량은 화염 크기·소화농도·화재진압시간이 클수록 많아진다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. 할로겐화합물계 소화약제인 FK-5-1-12는 10초 이내에 95 % 이상이 방출되도록 해야 한다. '1분 이내'는 기준과 달라 옳지 않다.
  3. FK-5-1-12는 오존층을 파괴하는 성분을 포함하지 않는 청정소화약제로 설계되어 환경오염에 미치는 영향이 적으므로, 보기의 설명은 옳다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 이 보기는 정답이 아니다. 옳다.
  4. FK-5-1-12는 플루오르·탄소·산소로 이뤄지며 물보다 빨리 기화해 연쇄반응 차단·냉각소화를 한다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 불이 크게 번진 곳에서 FK-5-1-12로 오래 진화할수록, 약제가 열에 분해되며 나오는 플루오르화수소(HF)의 양이 더 많아지는 것을 甲은 확인한다.
  2. 소방설비를 점검하던 甲은 FK-5-1-12의 분사 시간을 재 보니, 불을 확실히 잡으려면 시작한 지 열 초 안에 95퍼센트 넘게 뿜어져 나오도록 정해져 있음을 알았다.
  3. 甲이 환경 자료를 살펴 FK-5-1-12를 옛 할론 약제와 비교해 보면, 오존층을 거의 파괴하지 않아 환경에 미치는 나쁜 영향이 훨씬 적다는 것을 알게 된다.
  4. 甲이 FK-5-1-12를 화면에 뿌리면 물보다 빠르게 증발하면서 연소의 연쇄반응을 끊고 열을 식혀, 불길이 빠르게 사그라드는 것을 甲은 지켜본다.

  FK-5-1-12의특성에
• 40

  제1인산암모늄의 열분해 생성물 중 주된 소화효과가 탈수ㆍ탄화작용을 하는 것은?

  1. 1. H₃PO₄
  2. 2. H₄P₂O₇
  3. 3. HPO₃
  4. 4. P₂O₅

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 오르토인산(H₃PO₄)은 제1인산암모늄이 열분해될 때 생겨 가연물의 수분을 빼앗고 탄화시키는(탈수·탄화) 주된 소화작용을 한다. 따라서 옳다(정답).
  2. 피로인산(H₄P₂O₇)은 오르토인산이 더 가열되어 생기는 중간 생성물로, 탈수·탄화의 주된 작용을 하는 것은 아니다. 옳지 않다.
  3. 메타인산(HPO₃)은 더 높은 온도에서 생겨 가연물 표면에 막을 만드는 방진작용을 하며, 탈수·탄화의 주된 작용과는 구별된다. 옳지 않다.
  4. 제1인산암모늄이 열분해될 때 생기는 오산화인(P₂O₅)은 여러 단계를 거친 최종 생성물로, 연소물을 탈수·탄화시키는 주된 작용을 맡는 성분과는 구별된다. 따라서 탈수·탄화작용을 묻는 문제에서 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 제1인산암모늄이 열을 받으면 먼저 오르토인산(H₃PO₄)이 되어 종이·목재의 수분을 빼앗고 검게 탄화시켜, 불이 번지지 않게 막는다.
  2. 甲이 오르토인산을 더 가열하면 피로인산(H₄P₂O₇)으로 바뀌는 것을 보는데, 이는 분해가 이어지는 중간 단계일 뿐 수분을 빼앗아 탄화시키는 주된 몫을 맡지는 않는다.
  3. 甲이 온도를 더 올리면 메타인산(HPO₃)이 생겨 가연물 표면에 끈적한 막을 씌워 산소를 막는데, 이 방진작용은 탈수·탄화를 맡는 오르토인산의 역할과는 구별된다.
  4. 甲이 제1인산암모늄을 한계까지 태워 반응을 모두 끝내자 남은 것은 오산화인(P₂O₅)뿐인데, 이 잔류물은 분해가 마무리된 찌꺼기여서 종이나 목재의 물기를 빨아들여 숯처럼 만드는 구실까지 맡지는 않는다.

  제1인산암모늄의열분해생성물주된소화효과가
• 41

  이산화탄소(CO₂) 소화약제에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 불연성 가스로서 무색ㆍ무취이며, 공기에 대한 비중은 약 1.5 이다.
  2. 2. 약제 방출시 인체에 관한 동상ㆍ질식의 우려가 있다.
  3. 3. 금속분화재에 사용 시 질식ㆍ냉각소화의 효과가 있다.
  4. 4. 전기 절연성이 우수하여 전기화재에 적응성이 있다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이산화탄소는 불연성이며 무색·무취이고 공기에 대한 비중이 약 1.5로 공기보다 무겁다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  2. 이산화탄소를 방출하면 급격한 팽창으로 인한 동상과 산소 부족에 의한 질식 우려가 있다. 옳은 설명이라 정답이 아니다.
  3. 금속분화재에 이산화탄소를 쓰면 뜨거운 금속이 이산화탄소를 분해해 오히려 연소를 도우므로 적합하지 않다. '질식·냉각 효과가 있다'는 옳지 않다.
  4. 이산화탄소는 전기가 통하지 않는 비전도성 기체여서 전기 절연성이 우수하고, 그 덕분에 통전 중인 전기화재에도 적응성이 있으므로 보기는 옳다. 옳지 않은 것을 묻는 문제에서 정답이 아니다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 이산화탄소 소화약제를 방출하면 빛깔도 냄새도 없는 불연성 기체가 공기보다 1.5배쯤 무거워 바닥 쪽으로 깔리며 낮게 퍼지는 것을 甲은 지켜본다.
  2. 甲이 좁은 방에 이산화탄소를 뿜자 가스가 급격히 팽창하며 주변이 몹시 차가워져 피부에 동상이 올 수 있고, 산소가 밀려나 숨이 막힐 위험까지 생긴다.
  3. 甲이 타는 마그네슘 부스러기에 이산화탄소 소화기를 뿌리자 뜨거운 금속이 기체를 갈라 산소를 내놓으면서 불길이 오히려 거세지는 것을 보았다.
  4. 甲이 전기가 흐르는 배전반에 불이 났을 때 이산화탄소를 뿌려도, 이 기체가 전기를 통하지 않아 감전 걱정 없이 전기화재를 끌 수 있는 것을 확인한다.

  이산화탄소CO₂소화약제에
• 42

  축압식 분말소화기의 충압가스 종류가 아닌 것은?

  1. 1. 질소
  2. 2. 헬륨
  3. 3. 일산화탄소
  4. 4. 이산화탄소

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 질소는 불연성이면서 화학적으로 안정한 비활성 기체여서 축압식 분말소화기의 충압가스로 실제 사용되므로, 충압가스가 '아닌 것'에 해당하지 않는다. 따라서 옳지 않다.
  2. 헬륨은 반응성이 거의 없는 불활성 기체여서 충압가스로 쓸 수 있어, 충압가스가 '아닌 것'으로 보기 어렵다. 따라서 아닌 것을 묻는 문제에서 이 보기는 옳지 않다.
  3. 일산화탄소는 그 자체가 타는 가연성이면서 독성까지 있는 가스여서 소화기 충압가스로 결코 쓸 수 없으므로, 충압가스가 '아닌 것'을 묻는 문제의 정답에 해당한다. 옳다.
  4. 이산화탄소는 스스로 타지 않는 불연성 기체여서 축압식 분말소화기의 충압가스로 실제 사용되므로, 충압가스가 '아닌 것'에 해당하지 않는다. 따라서 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲이 축압식 분말소화기 내부를 들여다보면 불에 타지 않는 비활성 기체인 질소가 가득 채워져, 손잡이를 누를 때 분말을 밀어낼 압력을 만들고 있음을 확인한다.
  2. 甲이 헬륨의 성질을 살피면 다른 물질과 잘 반응하지 않는 불활성 기체여서, 분말을 밖으로 밀어내는 충압가스로 쓰기에 무리가 없는 기체임을 알게 된다.
  3. 甲은 축압식 분말소화기에 넣을 기체를 고르다가, 일산화탄소는 그 자체가 잘 타는 데다 사람에게도 해로운 독성 기체라 충압가스로 쓸 수 없다는 것을 알아챘다.
  4. 甲이 이산화탄소가 든 소화기를 보면 이 기체가 스스로 타지 않는 불연성이라, 분말을 밖으로 밀어내는 충압가스로 안전하게 쓰이고 있음을 확인한다.

  축압식분말소화기의충압가스종류가
• 43

  서로 다른 금속으로 이루어진 폐회로에 온도를 일정하게 유지하면서 직류 전류를 흘릴 경우 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상은?

  1. 1. 제백 효과(Seebeck effect)
  2. 2. 톰슨 효과(Thomson effect)
  3. 3. 핀치 효과(Pinch effect)
  4. 4. 펠티에 효과(Peltier effect)

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 제백 효과는 두 금속 접점의 온도차로 전류(기전력)가 생기는 현상으로, 전류를 흘려 열이 나는 것과는 반대다. 옳지 않다.
  2. 톰슨 효과는 하나의 금속 도체에 온도차와 전류가 함께 있을 때 열이 발생·흡수되는 현상으로, 서로 다른 두 금속 접점의 경우와 구별된다. 옳지 않다.
  3. 핀치 효과는 도체에 흐르는 전류가 만든 자기력으로 도체가 안쪽으로 수축하는 현상으로, 접합부에서 열이 나거나 흡수되는 문제의 현상과는 원리가 전혀 다르다. 따라서 옳지 않다.
  4. 서로 다른 두 금속의 접점에 전류를 흘리면 접점에서 열이 발생하거나 흡수되는 것은 펠티에 효과다. 따라서 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 서로 다른 두 금속을 이은 접점의 한쪽을 뜨겁게, 다른 쪽을 차갑게 하자 온도차 때문에 전류가 흐르는데, 이는 전류를 흘려 열을 내는 것과 방향이 반대다.
  2. 甲이 하나의 금속 막대 양끝에 온도차를 준 채 전류를 흘리자 막대에서 열이 나거나 흡수되는데, 이는 서로 다른 두 금속의 접점에서 일어나는 현상과는 구별된다.
  3. 甲이 도체에 큰 전류를 흘리자 전류가 만든 자기력이 도체를 안쪽으로 조여 단면이 잘록해지는데, 이는 열이 나거나 흡수되는 현상과는 성격이 다르다.
  4. 서로 다른 두 금속을 이어 전류를 흘리면 한 접점에서는 열이 나고 다른 접점에서는 열을 흡수하는데, 이것이 펠티에 효과다. 전자냉각(펠티에 소자)에 이용된다.

  서로다른금속으로이루어진폐회로에
• 44

  C₁ = 2 μF, C₂ = 3 μF, C₃ = 5 μF 인 3개의 콘덴서를 직렬 접속하고 양단에 800 V 의 전압을 인가할 때, C₂에 걸리는 전압(V)은 약 얼마인가?

  1. 1. 154
  2. 2. 258
  3. 3. 387
  4. 4. 425

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 직렬 콘덴서의 합성 정전용량은 1/C = 1/2 + 1/3 + 1/5 = 31/30이므로 C = 30/31 μF이다. ② 직렬이므로 각 콘덴서에 같은 전하 Q = C × V = (30/31) × 800 ≈ 774.2 μC가 저장된다. ③ C₂에 걸리는 전압 = Q ÷ C₂ = 774.2 ÷ 3 ≈ 258 V이다. ④ 따라서 약 258 V이므로 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 직렬로 연결된 콘덴서는 각 콘덴서에 저장되는 전하량 Q가 모두 같다는 성질을 이용한다.
  2. 1단계 – 합성 정전용량: 직렬이므로 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ = 1/2 + 1/3 + 1/5이다. 통분하면 15/30 + 10/30 + 6/30 = 31/30이므로 C = 30/31 ≈ 0.968 μF이다.
  3. 2단계 – 전체 전하량: Q = C × V = (30/31) μF × 800 V = 24,000/31 μC이다. 직렬에서는 이 Q가 모든 콘덴서에 공통으로 걸린다.
  4. 24,000 ÷ 31을 직접 나누면 31×774=23,994이고 24,000−23,994=6이므로 Q=774+6/31≈774.2 μC이다.
  5. 3단계 – C₂에 걸리는 전압: V₂ = Q ÷ C₂ = 774.2 μC ÷ 3 μF ≈ 258.1 V이다.
  6. (검산: 직렬에서 전압은 정전용량에 반비례하므로 V₂ = V × (C/C₂) = 800 × (30/31)/3 ≈ 258 V로 같다.) 따라서 C₂에 걸리는 전압은 약 258 V이다.
  7. 나머지 콘덴서 전압도 같은 방법으로 구한다.
  8. V₁ = Q ÷ C₁ = 774.2 ÷ 2 ≈ 387.1 V, V₃ = Q ÷ C₃ = 774.2 ÷ 5 ≈ 154.8 V이다.
  9. 전체 검산: 직렬회로에서는 각 전압의 합이 인가전압과 같아야 한다.
  10. V₁+V₂+V₃ = 387.1+258.1+154.8 ≈ 800 V로 인가전압 800 V와 일치한다.
  11. 직렬 콘덴서는 전하가 같으므로 합성용량으로 전체 전하(약 774 μC)를 구한 뒤 C₂(3 μF)로 나누면 약 258 V가 된다.

  최종 정리: 따라서 약 258 V이므로 2가 정답이다. 옳다.

  C₁μFC₂μFC₃
• 45

  교류 전압 v = Vₘ sin ωt 의 실효값은? (단, Vₘ은 최대값이다.)

  1. 1. Vₘ ÷ √2
  2. 2. 2Vₘ ÷ π
  3. 3. Vₘ ÷ 2
  4. 4. Vₘ ÷ π

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 정현파 교류의 실효값은 한 주기 동안 제곱 평균을 취해 구하며 그 결과가 최대값을 √2로 나눈 값(Vₘ/√2)이 되므로, 보기의 식은 실효값 정의와 일치한다. 옳다.
  2. 2Vₘ/π는 정현파를 반주기 동안 고르게 평균 낸 평균값이며, 최대값을 √2로 나눠 얻는 실효값과는 구하는 방법이 서로 다르다. 따라서 실효값이 아니다.
  3. Vₘ/2는 정현파의 실효값·평균값 어느 것과도 맞지 않는 값이며, 실효값 Vₘ/√2보다 작아 실효값이 될 수 없다. 옳지 않다.
  4. Vₘ/π 역시 정현파의 실효값 공식과 무관한 값으로, 실효값은 최대값을 √2로 나눠야 얻어진다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 가정용 220 V는 실효값으로, 실제 최대값은 220 × √2 ≈ 311 V까지 오르내린다. 실효값은 최대값을 √2로 나눈 값이다.
  2. 甲이 정현파의 반주기 동안 값을 고르게 펴 평균을 내면 2Vₘ/π가 나오는데, 甲은 이것이 평균값일 뿐 √2로 나눠 얻는 실효값과는 다른 값임을 짚어 낸다.
  3. 甲이 Vₘ/2를 실효값 Vₘ/√2와 견주어 보면 √2로 나눈 값보다 더 작아, 정현파의 실효값도 평균값도 아닌 엉뚱한 값임을 甲은 확인한다.
  4. 甲이 Vₘ/π라는 값을 살피면 정현파의 실효값 공식과는 아무 관계가 없는데, 실효값을 얻으려면 최대값을 √2로 나누어야 한다는 것을 甲은 다시 확인한다.

  교류전압Vₘsinωt
• 46

  부하의 피상전력이 10 kVA 이고, 무효전력이 6 kVar 일 때 유효전력(kW)은?

  1. 1. 4
  2. 2. 6
  3. 3. 8
  4. 4. 10

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 피상전력·유효전력·무효전력은 직각삼각형 관계다(피상² = 유효² + 무효²). ② 유효전력 = √(피상² − 무효²) = √(10² − 6²)이다. ③ = √(100 − 36) = √64 = 8 kW이다. ④ 따라서 8 kW이므로 3이 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 피상전력 S, 유효전력 P, 무효전력 Q는 직각삼각형(전력삼각형) 관계 S² = P² + Q²를 이룬다.
  2. 1단계 – 관계식 정리: 구하려는 것은 유효전력이므로 P = √(S² − Q²)로 변형한다.
  3. 2단계 – 값 대입: S = 10 kVA, Q = 6 kVar이므로 P = √(10² − 6²) = √(100 − 36) = √64이다.
  4. 3단계 – 계산: √64 = 8이므로 P = 8 kW이다.
  5. (참고: 이는 밑변 8, 높이 6, 빗변 10인 3:4:5 직각삼각형과 같다. 역률 cosθ = P/S = 8/10 = 0.8이 된다.) 따라서 유효전력은 8 kW이다.
  6. 검산: 구한 P = 8을 식에 거꾸로 대입해 무효전력을 역산한다.
  7. Q = √(S² − P²) = √(10² − 8²) = √(100 − 64) = √36 = 6으로 문제에 주어진 무효전력 6 kVar과 일치한다.
  8. 피상전력(10)과 무효전력(6)을 직각삼각형의 빗변·한 변으로 보고 나머지 변을 구하면 유효전력이 8 kW로 나온다.

  최종 정리: 따라서 8 kW이므로 3이 정답이다. 옳다.

  부하의피상전력이10kVA이고
• 47

  변압기 3상 결선에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은? ㄱ. Δ-Δ 결선은 지락사고 검출이 용이하지 않다. ㄴ. Y-Y 결선은 고전압 결선에 적합하다. ㄷ. Δ-Y 결선은 주로 발전소에서 전압을 높여 전력전송을 위해 사용된다. ㄹ. Y-Δ 결선은 변압기 1대 고장 시 전력공급이 불가능하다.

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄷ
  3. 3. ㄷ, ㄹ
  4. 4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. Δ-Δ 결선은 접지 기준점이 되는 중성점이 없어 지락사고가 나도 이를 검출하기가 쉽지 않으므로, ㄱ의 서술은 결선 특성과 부합한다. 옳다.
  2. Y-Y 결선은 각 상에 걸리는 상전압이 선간전압의 1/√3로 낮아져 절연 설계에 유리하므로 고전압 결선에 적합하며, ㄴ의 서술은 이 특성과 맞는다. 옳다.
  3. Δ-Y 결선은 저압 측 Δ를 고압 측 Y로 연결해 전압을 크게 높일 수 있어 발전소의 승압 송전에 주로 쓰이므로, ㄷ의 서술은 옳다. 옳다.
  4. Y-Δ 결선은 변압기 한 대가 고장 나면 나머지 두 대로 결선을 이어갈 수 없어 전력공급이 끊기므로, ㄹ의 서술은 이 특성과 부합한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 중성점이 없는 Δ-Δ 결선은 접지를 통한 지락 검출이 어렵다.
  2. 6,600 V 배전선에 Y결선을 쓰면 각 상에는 그 1/√3인 약 3,810 V만 걸려 절연 부담이 확 줄어든다.
  3. 발전소에서 낮은 전압을 높여 멀리 보낼 때 Δ-Y 승압 결선을 쓴다.
  4. Y-Δ는 한 대가 고장 나면 V결선으로 이어 갈 수 없어 공급이 끊긴다.

  변압기3상결선에Δ-Δ결선은
• 48

  비정현파 전압(V) v = 50√2 sinωt + 30√2 sin3ωt + 10√2 sin5ωt 의 실효값(V)은 약 얼마인가?

  1. 1. 57
  2. 2. 59
  3. 3. 62
  4. 4. 65

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ① 비정현파의 실효값은 각 고조파 실효값의 제곱을 더한 뒤 제곱근을 취한다. ② 각 항의 실효값은 √2 앞의 값이므로 기본파 50 V, 제3고조파 30 V, 제5고조파 10 V이다. ③ 실효값 = √(50² + 30² + 10²) = √(2,500 + 900 + 100) = √3,500이다. ④ √3,500 ≈ 59.16 V이므로 약 59 V인 2가 정답이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. 비정현파(여러 주파수 성분이 섞인 파형)의 실효값은 각 주파수 성분 실효값의 제곱을 모두 더한 뒤 제곱근을 취해 구한다.
  2. 1단계 – 각 성분의 실효값: 정현파의 실효값은 (최댓값)/√2이다. 기본파 50√2 → 50√2/√2 = 50 V, 제3고조파 30√2 → 30 V, 제5고조파 10√2 → 10 V이다.
  3. 2단계 – 제곱의 합: 50² + 30² + 10² = 2,500 + 900 + 100 = 3,500이다.
  4. 3단계 – 제곱근: 전체 실효값 V = √3,500 ≈ 59.16 V이다.
  5. (직류분이 없으므로 그대로 합성한다. 주파수가 서로 다른 성분은 평균적으로 곱이 0이 되어 이렇게 제곱합-제곱근으로 합쳐진다.) 따라서 실효값은 약 59.16 V이다.
  6. (보충: 고조파는 기본파와 주파수가 달라 서로 직교하므로 순시값을 단순히 더하지 않고, 각 성분의 실효값을 제곱해 더한 뒤 제곱근을 취한다. 만약 직류분 V₀가 있다면 √(V₀² + V₁² + V₃² + V₅²)처럼 직류분 제곱까지 포함해 계산한다. 이 문제에는 직류분이 없어 세 성분만 합성했다. 참고로 최댓값에 √2가 곱해진 항은 그대로 실효값이 되므로 계수만 읽으면 각 성분의 실효값을 바로 알 수 있다.)
  7. 기본파·제3·제5고조파의 실효값(50, 30, 10)을 각각 제곱해 더한 값(3,500)의 제곱근을 구하면 약 59 V가 된다.

  최종 정리: √3,500 ≈ 59.16 V이므로 약 59 V인 2가 정답이다. 옳다.

  비정현파전압V50√2sinωt30√2
• 49

  수신기에서 거리 L(m) 떨어진 직류 2선식 감지기회로의 전선(동선) 단면적이 A(mm²)이다. 전류가 I(A)로 흐를 때 전압강하(V)를 구하는 식은?

  1. 1. 35.6 × L × I ÷ (1000 × A)
  2. 2. 30.8 × L × I ÷ (1000 × A)
  3. 3. 17.8 × L × I ÷ (1000 × A)
  4. 4. 8.9 × L × I ÷ (1000 × A)

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 직류 2선식(단상 2선식) 회로의 전압강하는 e = 35.6 × L × I ÷ (1000 × A)로 구한다. 따라서 옳다(정답).
  2. 계수 30.8은 3상 3선식 회로의 전압강하를 구할 때 쓰이는 값으로, 문제가 묻는 직류 2선식 회로에 적용하는 계수와는 서로 다르다. 회로 방식에 맞지 않는 식이므로 옳지 않다.
  3. 계수 17.8은 단상 3선식이나 3상 4선식 회로의 전압강하 계산에 쓰이는 값으로, 직류 2선식 회로에 적용하는 계수와는 서로 다르다. 회로 방식이 맞지 않으므로 옳지 않다.
  4. 8.9라는 계수는 직류 2선식 전압강하 식의 계수 35.6과 전혀 다른 값으로, 이 회로의 전압강하를 구하는 식에는 쓰이지 않는다. 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 감지기회로가 길거나(L↑) 전선이 가늘수록(A↓) 전압강하가 커지는데, 직류 2선식은 계수 35.6을 써서 계산한다.
  2. 甲이 3상 3선식으로 배선한 회로의 전압강하를 구할 때는 계수 30.8을 쓰는데, 지금 문제의 직류 2선식 회로에는 이 값이 맞지 않는다는 것을 甲은 안다.
  3. 甲이 계수 17.8이 어디에 해당하는지 표에서 찾아보니 단상 3선식과 3상 4선식 배선에 배정된 값이라, 전선 두 가닥으로 꾸린 직류 2선식 회로에 이 숫자를 대입하는 것은 애초에 맞지 않는다.
  4. 甲이 답안에 적힌 계수 8.9의 출처를 되짚어 보니 직류 2선식 전압강하 공식이 요구하는 값은 35.6이라, 8.9는 아예 다른 배선방식에서나 나올 법한 숫자여서 이 회로 계산에는 끼어들 자리가 없다.

  수신기에서거리Lm떨어진직류
• 50

  그림과 같은 제어량과 조작량을 특정으로 하는 제어방식은?

  1. 1. P 제어
  2. 2. I 제어
  3. 3. PI 제어
  4. 4. PID 제어

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. P(비례) 제어만으로는 목표값에 완전히 도달하지 못하는 잔류편차(오프셋)가 남아, 그림처럼 신속히 목표값에 일치하지 못한다. 옳지 않다.
  2. I(적분) 제어는 잔류편차를 없애는 장점이 있지만 출력이 서서히 반응해 응답 속도가 느리므로, 그림처럼 신속한 응답 특성을 보이는 제어방식으로 보기 어렵다. 따라서 옳지 않다.
  3. PI 제어는 잔류편차는 없애지만 미분 동작이 없어 그림처럼 조작량이 급격히 커지며 신속히 수렴하는 특성을 온전히 설명하지 못한다. 옳지 않다.
  4. 그림은 조작량이 급격히 커지며(미분 동작) 잔류편차 없이 신속히 목표값에 일치하는(비례+적분+미분) PID 제어의 응답이다. 따라서 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲이 비례(P) 제어만으로 온도를 맞추려 하자 목표값 바로 아래에서 멈춰 좁힐 수 없는 잔류편차가 남는데, 그림처럼 목표값에 딱 맞게 도달하지는 못한다.
  2. 甲이 적분(I) 제어만 쓰자 시간이 지나며 잔류편차는 사라지지만 반응이 굼떠, 그림처럼 빠르게 목표값에 이르는 민첩함은 보여 주지 못한다.
  3. 甲이 PI 제어를 적용하자 잔류편차는 없어지지만 미분 동작이 빠져, 그림처럼 조작량이 초기에 확 치솟으며 재빨리 수렴하는 움직임까지는 만들어 내지 못한다.
  4. 그림에서 조작량이 초기에 급격히 커지는 것은 미분(D) 동작, 목표값에 오차 없이 정확히 수렴하는 것은 적분(I) 동작, 빠른 반응은 비례(P) 동작의 특징으로, 셋을 합친 PID 제어다.

  그림과같은제어량과조작량을특정으로