정수시설운영관리사 3급 37회 정수시설 수리학 기출문제 해설

총 20문항 · 문제·정답·해설·개념 무료 학습

이 회차는 20문항입니다. 자료를 읽고 푸는 문항이 1문항입니다. 풀이가 붙은 문항이 20문항입니다.

• 1

  표면장력이 T이고 지름이 d인 비누풍선의 내부와 외부의 압력 차이가 p일 때, 비누풍선의 표면장력에 의한 힘 Tπd와 평형을 이루는 힘은?

  1. 1. 2pd
  2. 2. p{πd² / 4}
  3. 3. pπd²
  4. 4. p{d / 4}

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 압력에 지름만 곱한 꼴은 힘이 아니라 길이당 힘에 그쳐 표면장력이 잡아당기는 힘과 견줄 수 없으므로, 평형을 이루는 힘에 해당하지 않는다.
  2. 풍선을 갈라 보면 압력은 지름을 지름으로 하는 원의 넓이에 걸리므로 그 넓이에 압력을 곱한 것이 밀어내는 힘이 되니, 평형을 이루는 힘에 해당한다(정답).
  3. 지름의 제곱에 원주율만 곱한 것은 원의 넓이가 아니라 그 네 배가 되는 값이므로, 평형을 이루는 힘에 해당하지 않는다.
  4. 압력에 지름을 곱하고 넷으로 나눈 꼴 역시 넓이를 곱한 것이 아니어서 힘의 크기가 되지 못하므로, 평형을 이루는 힘에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 비누방울이 왜 저절로 오므라드는지 몰라 하다가, 겉을 잡아당기는 힘과 안에서 밀어내는 힘이 맞서 있다는 것을 알고 두 힘을 나란히 적어 놓고 나서 셈해 보게 된다.
  2. 甲은 풍선을 통째로 두고 힘을 견주려다 갈피를 못 잡다가, 한가운데를 갈라 놓고 보면 원 하나의 넓이에 압력이 걸린다는 것을 알고 그 꼴로 그림을 그려 풀게 된다.
  3. 甲은 원의 넓이를 적으면서 넷으로 나누는 것을 빠뜨렸다가 값이 네 배로 커지는 것을 보고, 지름으로 적을 때는 그 나눗셈이 따라붙는다는 것을 알고 고쳐 적게 된다.
  4. 甲은 단위를 살피지 않고 식을 골랐다가 힘이 아닌 것을 답으로 적어 내고, 양쪽 단위를 맞추어 보면 금세 갈린다는 것을 알고 고를 때마다 단위부터 재어 보게 된다.

  압력이 걸리는 넓이는 πd²/4이므로 정답은 2번이다.

• 2

  관수로 흐름의 마찰손실수두에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 마찰손실계수에 비례한다.
  2. 2. 관경에 반비례한다.
  3. 3. 속도수두에 반비례한다.
  4. 4. 관로 길이에 비례한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 마찰손실수두는 마찰손실계수를 그대로 곱해 얻는 값이라 안벽이 거칠어 계수가 커지면 손실도 함께 커지므로, 이 설명은 옳다.
  2. 마찰손실수두는 관길이를 관경으로 나눈 값을 곱해 얻으므로 관이 굵어질수록 작아지니, 반비례한다는 이 설명은 옳다.
  3. 마찰손실수두는 속도수두를 그대로 곱해 얻는 값이라 물살이 빨라지면 손실도 커지므로, 반비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 마찰손실수두는 관길이를 그대로 곱해 얻는 값이라 길을 멀리 돌릴수록 손실이 그만큼 쌓이므로, 비례한다는 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 십 년 넘게 쓴 관을 그대로 두고도 손실이 왜 커졌는지 몰라 하다가, 안벽이 거칠어져 계수가 올랐다는 것을 알고 관을 갈아 끼우는 쪽으로 계획을 잡아 나가게 된다.
  2. 甲은 공사비를 아끼려고 손실을 줄인다며 관을 가는 것으로 바꾸었다가 도리어 손실이 커지는 것을 보고, 굵을수록 손실이 작아진다는 것을 알고 굵은 관으로 다시 놓게 된다.
  3. 甲은 물을 급히 보내라는 말에 물살만 잔뜩 올렸다가 끝단 압력이 뚝 떨어지는 것을 보고, 손실이 속도수두를 타고 커진다는 것을 알고 보내는 빠르기를 낮추어 잡게 된다.
  4. 甲은 길 밑을 피하려고 배관을 멀리 돌려 놓고도 압력이 그대로려니 여겼다가 끝단에서 물이 약해지는 것을 보고, 길이가 그대로 곱해진다는 것을 알고 길을 짧게 다시 내게 된다.

  마찰손실수두는 속도수두에 비례하므로 정답은 3번이다.

• 3

  속도수두와 마찰손실수두가 같은 관수로 흐름에서 마찰손실계수는?

  1. 1. 관의 길이를 관경으로 나눈 값
  2. 2. 관경을 관의 길이로 나눈 값
  3. 3. 관의 길이를 마찰손실수두로 나눈 값
  4. 4. 관경을 마찰손실수두로 나눈 값

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 관길이를 관경으로 나눈 값은 손실 식에서 계수와 함께 곱해지는 자리이지 계수 그 자체가 아니므로, 마찰손실계수에 해당하지 않는다.
  2. 속도수두와 마찰손실수두가 같으면 식에서 속도수두가 서로 지워지고 계수와 길이 대 관경의 비를 곱한 값이 1이 되니, 마찰손실계수에 해당한다(정답).
  3. 관길이를 마찰손실수두로 나눈 값은 단위가 지워지지 않고 남아 무차원인 계수가 될 수 없으므로, 마찰손실계수에 해당하지 않는다.
  4. 관경을 마찰손실수두로 나눈 값 또한 길이끼리 나눈 것이라 이 조건에서 계수를 나타내지 못하므로, 마찰손실계수에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 두 수두가 같다는 말만 보고 어디서부터 손대야 할지 몰라 하다가, 같은 것끼리 지워 놓고 남는 것을 보면 된다는 것을 알고 식을 나란히 적어 놓고 풀게 된다.
  2. 甲은 손실 식을 외우기만 하고 주어진 조건에 맞추어 줄여 보지 않다가 답을 못 고르고, 조건을 식에 넣어 지워 보는 버릇을 들이고 나서 이런 문항을 빨리 풀게 된다.
  3. 甲은 계수에 단위가 붙는지 아닌지를 살피지 않고 그럴듯해 보이는 답을 골랐다가 틀리고, 무차원이어야 한다는 것을 알고 보기마다 단위를 맞추어 보고 나서 고르게 된다.
  4. 甲은 길이끼리 나눈 값이면 다 계수가 되려니 여겼다가 보기 넷 앞에서 헷갈리고, 조건에서 무엇이 지워졌는지를 짚어야 한다는 것을 알고 식을 다시 세워 익히게 된다.

  두 수두가 같으면 f는 관경을 관길이로 나눈 값이므로 정답은 2번이다.

• 4

  직경이 100 mm이고 길이는 200 m인 관에 2 m/s의 평균유속으로 물이 흐를 때, 마찰손실수두가 6 m이었다. 마찰손실계수(f)는? (단, 중력가속도는 9.8 m/s²이다.)

  1. 1. 0.0147
  2. 2. 0.0221
  3. 3. 0.0294
  4. 4. 0.0588

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 관수로의 마찰손실계수는 약 0.0147이다. 손실수두 6 m를 길이 대 관경의 비 2,000과 속도수두 0.204 m의 곱으로 나누어 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 식을 계수 쪽으로 돌려 놓는다
  2. 손실수두 식에서 계수만 남기려면 나머지 두 값을 오른쪽으로 넘겨 나눈다.
  3. → f = hf ÷ [(L ÷ D) × (V² ÷ 2g)]
  4. ↓
  5. ② 관길이를 관경으로 나눈다
  6. 단위를 미터로 맞추어 나눈다. 직경 100 mm는 0.1 m다.
  7. → L ÷ D = 200 ÷ 0.1 = 2,000
  8. ↓
  9. ③ 속도수두를 구한다
  10. 평균유속을 제곱한 뒤 중력가속도의 두 배로 나눈다.
  11. → V² ÷ 2g = 4 ÷ 19.6 ≈ 0.204 m
  12. ↓
  13. ④ 나누어 계수를 낸다
  14. 손실수두를 앞서 구한 두 값의 곱으로 나눈다.
  15. → f = 6 ÷ (2,000 × 0.204) ≈ 0.0147
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 직경을 밀리미터인 채로 넣으면 자릿수가 통째로 어긋나고, 속도수두에서 2를 곱하지 않으면 값이 절반이 된다. 보기에 0.0294와 0.0588이 놓인 것은 두 배와 네 배로 어긋나기 쉽다는 뜻이다.

  최종 정리: 6을 2,000과 0.204의 곱으로 나누면 약 0.0147이므로 1이 정답이다. 옳다.

• 5

  압력과 압력수두의 MLT계 차원으로 옳게 나타낸 것은?

  1. 1. 압력: ML⁻¹T⁻², 압력수두: ML⁻¹T⁻²
  2. 2. 압력: ML⁻¹T⁻², 압력수두: L
  3. 3. 압력: ML⁻², 압력수두: L
  4. 4. 압력: ML⁻¹T⁻², 압력수두: ML⁻²T⁻²

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 압력수두는 압력을 단위중량으로 나누어 길이로 나타낸 값이라 압력과 같은 차원일 수 없으므로, 올바른 짝에 해당하지 않는다.
  2. 압력은 넓이 하나에 걸리는 힘이라 ML⁻¹T⁻²이고 압력수두는 그것을 높이로 바꾼 값이라 L이므로, 올바른 짝에 그대로 해당한다(정답).
  3. 압력의 차원에서 시간이 빠지면 힘을 나타낼 수 없어 넓이에 걸리는 압력이 되지 못하므로, 올바른 짝에 해당하지 않는다.
  4. 압력수두를 압력과 비슷한 꼴로 적어 놓은 이 짝은 높이를 나타내는 차원과 거리가 머므로, 올바른 짝에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 압력계 값과 수위계 값을 한 표에 나란히 적었다가 서로 견줄 수 없게 되고, 둘의 차원이 다르다는 것을 알고 압력을 높이로 바꾸어 적어 놓고 나서 견주게 된다.
  2. 甲은 펌프 자료의 압력을 미터로 고쳐 적으라는 말을 듣고 한참을 막막해하다가, 단위중량으로 나누면 높이가 된다는 것을 알고 값을 바꾸어 적어 보고서에 실어 내게 된다.
  3. 甲은 차원을 적으며 시간이 몇 번 드는지 세지 않고 넘기다가 힘과 다른 것이 되어 버리고, 하나씩 짚어 세는 버릇을 들이고 나서 차원을 두 번 다시 틀리지 않게 된다.
  4. 甲은 수두라는 말이 붙으면 다 압력과 같은 것이려니 여겼다가, 수두는 높이로 바꾸어 적은 값임을 알고 압력과 수두를 갈라 적는 표를 새로 만들어 두고 쓰게 된다.

  압력은 ML⁻¹T⁻², 압력수두는 L이므로 정답은 2번이다.

• 6

  Manning 공식과 관련이 없는 것은?

  1. 1. 경심
  2. 2. 조도계수
  3. 3. 단면수축계수
  4. 4. 동수경사

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 경심은 흐르는 단면의 넓이를 젖은 둘레로 나눈 값이라 매닝 공식에 그대로 들어가므로, 관련이 없는 것에 해당하지 않는다.
  2. 조도계수는 물길의 벽이 얼마나 거친지를 나타내는 값이라 매닝 공식의 아래쪽에 놓이므로, 관련이 없는 것에 해당하지 않는다.
  3. 단면수축계수는 오리피스에서 물줄기가 좁아드는 정도를 이르는 값이라 이 공식에는 들지 않으므로, 관련이 없는 것에 그대로 해당한다(정답).
  4. 동수경사는 물길이 얼마나 기울었는지를 나타내는 값이라 매닝 공식에 제곱근으로 들어가므로, 관련이 없는 것에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 콘크리트 물길의 흐르는 빠르기를 셈하며 넓이만 넣었다가 값이 크게 어긋나는 것을 보고, 젖은 둘레로 나눈 값이 든다는 것을 알고 그것부터 구해 놓고 셈하게 된다.
  2. 甲은 이십 년 된 물길에 새로 판 물길과 같은 값을 넣었다가 실제보다 크게 나오는 것을 보고, 벽이 거칠수록 값이 커진다는 것을 알고 표에서 맞는 값을 골라 넣게 된다.
  3. 甲은 오리피스에서 쓰던 계수를 물길 셈에 그대로 옮겨 넣었다가 값이 딴 데로 가는 것을 보고, 쓰이는 자리가 다르다는 것을 알고 두 계수를 갈라 적어 두게 된다.
  4. 甲은 터가 모자라 물길을 거의 눕혀 놓고도 흐름은 그대로려니 여겼다가 물이 고이는 것을 보고, 기울기가 제곱근으로 든다는 것을 알고 기울기를 다시 잡아 고치게 된다.

  단면수축계수는 매닝 공식에 들지 않으므로 정답은 3번이다.

• 7

  관수로 유량측정 장치가 아닌 것은?

  1. 1. 위어
  2. 2. 오리피스
  3. 3. 노즐
  4. 4. 벤츄리미터

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 위어는 열린 물길을 가로막고 그 위를 넘는 물의 높이로 양을 얻는 것이므로, 관수로에서 쓰는 이 장치에 해당하지 않는다(정답).
  2. 오리피스는 관을 막은 판에 구멍을 내고 그 앞뒤의 압력 차로 양을 얻는 것이므로, 관수로에서 쓰는 이 장치에 해당한다.
  3. 노즐은 관 속을 좁혀 빨라진 자리의 압력 차로 양을 얻는 것이므로, 관수로에서 쓰는 이 장치에 그대로 해당한다.
  4. 벤츄리미터는 관을 서서히 좁혔다 넓히며 그 앞뒤의 압력 차로 양을 얻는 것이므로, 관수로에서 쓰는 이 장치에 해당한다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 관에 달 유량계를 찾으며 열린 물길에 쓰던 물건까지 목록에 함께 올렸다가, 그것은 넘는 높이로 재는 것임을 알고 목록에서 덜어 내고 다시 골라 들여놓게 된다.
  2. 甲은 자리가 좁아 유량계를 달지 못해 애를 먹다가, 판에 구멍만 내어도 앞뒤 압력 차로 잴 수 있다는 것을 알고 그것을 골라 달아 두고 나서 값을 읽어 적게 된다.
  3. 甲은 잃는 압력이 아깝다며 유량계 달기를 몇 달째 미루다가, 관을 좁혔다 되돌리는 꼴이면 잃는 압력이 적다는 것을 알고 그런 물건으로 골라 달아 놓고 나서 쓰게 된다.
  4. 甲은 유량계마다 잃는 압력이 다른 것을 모르고 아무것이나 달았다가 끝단 압력이 떨어지는 것을 보고, 서서히 좁히는 꼴이 낫다는 것을 알고 바꾸어 달아 놓게 된다.

  위어는 개수로용이므로 정답은 1번이다.

• 8

  관수로에서 레이놀즈 수의 계산식과 관계 있는 것을 모두 고른 것은?

  ㄱ. 유체의 점성계수

  ㄴ. 관의 길이 /

  ㄷ. 관의 직경

  ㄹ. 관내의 평균유속

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

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 유체의 점성계수는 레이놀즈 수 식의 아래쪽에 놓여 물이 얼마나 끈적한지로 값을 곧바로 좌우하는 자리이므로, 이 진술은 옳다.
  2. 관의 길이는 손실수두를 셈할 때나 드는 값일 뿐 레이놀즈 수 식에는 제 자리가 아예 없으므로, 이 진술은 옳지 않다.
  3. 관의 직경은 레이놀즈 수 식의 위쪽에 놓여 물이 지나가는 길의 크기를 나타내는 자리를 맡으므로, 이 진술은 옳다.
  4. 관내의 평균유속은 레이놀즈 수 식의 위쪽에 놓여 흐름이 얼마나 센지를 나타내는 자리를 맡으므로, 이 진술은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 겨울마다 같은 관이 다르게 흐르는 것을 보고 관을 의심했다가, 물이 끈적해진 것이 식의 아래쪽에 든다는 것을 알고 철마다 값을 달리 넣어 다시 셈해 보게 된다.
  2. 甲은 관을 멀리 돌려 놓으면 흐름의 갈래까지 바뀌려니 여기고 설계를 잡았다가, 길이는 손실 쪽에만 든다는 것을 알고 두 셈을 갈라 적어 두고 나서 설계를 고치게 된다.
  3. 甲은 관을 굵은 것으로 바꾸자 흐름의 갈래까지 달라진 까닭을 몰라 하다가, 굵기가 식에 그대로 든다는 것을 알고 바꾸기 전에 먼저 셈해 보는 버릇을 들이게 된다.
  4. 甲은 펌프를 세게 돌려 물살만 올렸다가 흐름이 어지러워지는 것을 보고, 빠르기가 식의 위쪽에 든다는 것을 알고 운전마다 그 수를 내어 적어 두고 나서 보게 된다.

  점성계수와 관의 직경과 평균유속이 들어가므로 정답은 3번이다.

• 9

  입자의 제1형 독립침전과 관련된 스토크스(Stokes)의 법칙에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 침전속도는 중력가속도에 비례한다.
  2. 2. 침전속도는 입자 지름의 제곱에 비례한다.
  3. 3. 침전속도는 물의 점성에 반비례한다.
  4. 4. 침전속도는 입자와 물의 밀도차에 반비례한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 중력이 셀수록 알갱이를 아래로 끌어내리는 힘이 커져 가라앉는 속도도 함께 빨라지므로, 비례한다는 이 설명은 옳다.
  2. 알갱이가 굵어지면 가라앉는 속도가 그 지름의 제곱만큼 크게 빨라져 훨씬 일찍 내려앉으므로, 제곱에 비례한다는 이 설명은 옳다.
  3. 물이 끈적할수록 알갱이를 옆에서 붙드는 힘이 커져 그만큼 천천히 가라앉으므로, 점성에 반비례한다는 이 설명은 옳다.
  4. 알갱이가 물보다 무거울수록 아래로 끌리는 힘이 커져 빨리 가라앉으므로, 밀도차에 반비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 실험실 값과 현장 값이 어긋나 애를 먹다가, 셈에 넣은 중력값이 잘못 들어가 있었다는 것을 알고 상수를 바로잡아 넣고 나서 두 값을 다시 맞추어 보게 된다.
  2. 甲은 응집을 조금 더 챙겨 알갱이를 키웠더니 침전지 물이 눈에 띄게 맑아지는 것을 보고, 지름이 제곱으로 든다는 것을 알고 응집 쪽에 힘을 더 쏟아 다루게 된다.
  3. 甲은 겨울마다 침전지 물이 덜 맑아진 까닭을 여기저기 찾다가, 찬물이 끈적해 알갱이를 붙든다는 것을 알고 그 철에는 머무는 시간을 늘려 잡는 쪽으로 운전을 바꾸게 된다.
  4. 甲은 가벼운 알갱이가 도리어 잘 가라앉으려니 여기고 약품을 골랐다가 그것이 뜨는 것을 보고, 물보다 무거워야 내려앉는다는 것을 알고 무거운 쪽으로 바꾸어 쓰게 된다.

  침전속도는 입자와 물의 밀도차에 비례하므로 정답은 4번이다.

• 10

  원형관로에서 수심이 0.5D로 물이 흐를 때 동수반경(hydraulic radius)은? (단, D는 원형관로의 직경이다.)

  1. 1. 2D
  2. 2. 4D
  3. 3. {D / 2}
  4. 4. {D / 4}

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 동수반경은 넓이를 젖은 둘레로 나눈 값이라 직경보다 커질 수 없으므로, 직경의 두 배라 적은 이 값에 해당하지 않는다.
  2. 동수반경이 직경의 네 배가 되려면 젖은 둘레가 넓이보다 훨씬 작아야 하는데 그럴 수 없으므로, 이 값에 해당하지 않는다.
  3. 직경의 절반은 그저 원의 반지름일 뿐 흐르는 넓이를 젖은 둘레로 나눈 값이 아니므로, 동수반경에 해당하지 않는다.
  4. 반만 찬 원형관은 넓이도 젖은 둘레도 꼭 절반이 되어 나눈 값이 가득 찬 때와 같으므로, 직경의 사분의 일이라는 이 값에 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 반만 찬 관은 값을 아예 따로 구해야 하려니 여기고 한참을 헤매다가, 넓이와 둘레가 함께 절반이 된다는 것을 알고 가득 찬 때와 같은 값을 그대로 쓰게 된다.
  2. 甲은 젖은 둘레를 세면서 물이 드러난 수면 쪽까지 둘레로 넣었다가 값이 작게 나오는 것을 보고, 벽에 닿는 자리만 센다는 것을 알고 다시 세어 값을 바로잡게 된다.
  3. 甲은 이름에 반경이 붙었으니 그저 원의 반지름이려니 여기고 값을 적었다가 틀리고, 넓이를 둘레로 나눈 값임을 알고 뜻을 적어 붙여 두고 나서 헷갈리지 않게 된다.
  4. 甲은 열린 물길과 관에서 이 값을 각각 어떻게 구하는지 섞어 외웠다가 시험에서 갈리고, 꼴마다 넓이와 둘레를 따로 구한다는 것을 알고 갈라 적어 두고 익히게 된다.

  반만 찬 원형관의 동수반경은 D/4이므로 정답은 4번이다.

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• 11

  여과지의 여과면적이 49 m²이고, 여과속도가 1.0 m/h일 때 여과수량(m³/d)은 얼마 인가?

  1. 1. 49
  2. 2. 588
  3. 3. 1,176
  4. 4. 2,352

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 여과지의 하루 여과수량은 1,176 m³/d다. 여과속도 1.0 m/h에 여과면적 49 m²를 곱한 49 m³/h를 하루치로 고쳐 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 시간당 여과수량을 먼저 낸다
  2. 여과속도에 여과면적을 곱하면 한 시간에 걸러 내는 물의 부피가 나온다.
  3. → 1.0 m/h × 49 m² = 49 m³/h
  4. ↓
  5. ② 하루치로 고친다
  6. 묻는 것이 하루 여과수량이므로 시간당 값에 24를 곱한다.
  7. → 49 m³/h × 24 h/d = 1,176 m³/d
  8. ↓
  9. ③ 단위를 확인한다
  10. 미터에 제곱미터를 곱하면 세제곱미터가 되고 거기에 하루가 붙는다. 여과속도의 미터는 길이가 아니라 넓이 하나가 받아 내는 물의 두께다.
  11. → (m/h) × m² × (h/d) = m³/d
  12. ↓
  13. ④ 값이 그럴듯한지 본다
  14. 24를 곱하지 않으면 49에 그치고, 12만 곱하면 588이 된다. 보기에 49와 588이 나란히 놓인 것은 시간 환산을 빠뜨리거나 절반만 하기 쉽다는 뜻이다.
  15. → 시간당인지 하루치인지를 먼저 본다.

  최종 정리: 1.0에 49와 24를 곱하면 1,176 m³/d이므로 3이 정답이다. 옳다.

• 12

  혼화지의 속도경사(G)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 교반강도를 나타내는 값이다.
  2. 2. 수온에 영향을 받지 않는다.
  3. 3. 물의 점성계수에 영향을 받지 않는다.
  4. 4. 혼화지의 부피에 영향을 받지 않는다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 속도경사는 물을 얼마나 세게 휘저어 주는지를 하나의 값으로 나타낸 것이므로, 교반강도를 이른다는 이 설명은 옳다(정답).
  2. 속도경사는 물의 점성계수를 통해 수온을 타므로 물이 차가워지면 값이 달라지니, 영향을 받지 않는다는 이 설명은 옳지 않다.
  3. 속도경사는 점성계수를 나누는 자리에 두고 구하는 값이라 점성이 달라지면 값도 달라지므로, 이 설명은 옳지 않다.
  4. 속도경사는 혼화지의 부피를 나누는 자리에 두고 구하는 값이라 지가 커지면 값이 작아지므로, 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 휘젓는 세기를 눈대중으로만 맞추다가 날마다 응집이 들쭉날쭉한 것을 보고, 그 세기를 하나의 값으로 적을 수 있다는 것을 알고 값을 내어 적어 두고 쓰게 된다.
  2. 甲은 겨울에도 여름과 똑같은 세기로 돌렸는데 응집이 덜 되는 까닭을 찾다가, 찬물에서는 값이 달라진다는 것을 알고 철마다 돌리는 세기를 달리 잡아 두고 쓰게 된다.
  3. 甲은 점성은 셈에 들지 않으려니 여기고 값을 한 번만 내어 두었다가, 그것이 나누는 자리에 든다는 것을 알고 수온별로 값을 다시 내어 표로 만들어 붙여 두게 된다.
  4. 甲은 혼화지를 크게 넓히면 응집도 절로 나아지려니 여겼다가 도리어 덜 섞이는 것을 보고, 부피가 나누는 자리에 든다는 것을 알고 휘젓는 힘을 함께 올려 잡게 된다.

  속도경사는 교반강도를 나타내는 값이므로 정답은 1번이다.

• 13

  관수로의 층류 흐름에서 마찰손실계수(f)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 레이놀즈 수에 정비례한다.
  2. 2. 상대조도에 반비례한다.
  3. 3. 상대조도에 정비례한다.
  4. 4. 레이놀즈 수에 반비례한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 층류에서는 흐름이 빨라져 레이놀즈 수가 커질수록 마찰손실계수가 도리어 작아지므로, 정비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  2. 상대조도는 난류에서 벽의 거칠기를 따질 때나 드는 값이라 층류의 마찰손실계수를 정하지 않으므로, 이 설명은 옳지 않다.
  3. 층류에서는 물이 벽을 따라 나란히 흘러 거칠기가 계수에 닿지 않으므로, 상대조도에 정비례한다는 이 설명은 옳지 않다.
  4. 층류에서는 마찰손실계수가 64를 레이놀즈 수로 나눈 값이 되어 그 수가 커질수록 작아지므로, 이 설명은 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 물살을 올리면 계수도 함께 커지려니 여기고 손실을 크게 잡았다가, 층류에서는 도리어 작아진다는 것을 알고 셈을 다시 해 설계값을 고쳐 놓고 나서 쓰게 된다.
  2. 甲은 거친 관이면 층류에서도 손실이 크려니 여겼다가 값이 그대로인 것을 보고, 거칠기는 난류에서 드는 것임을 알고 흐름의 갈래부터 가려 보는 버릇을 들이게 된다.
  3. 甲은 관 안벽을 곱게 다듬어 두면 어떤 흐름에서든 손실이 나아지려니 여겼다가, 층류에서는 벽을 따라 나란히 흐른다는 것을 알고 손볼 자리를 다시 골라 잡게 된다.
  4. 甲은 층류에서 쓸 계수를 표에서만 찾다가 맞는 값이 없어 한참 헤매고, 64를 그 수로 나누면 바로 나온다는 것을 알고 손으로 값을 내어 손실을 셈해 나가게 된다.

  층류에서 마찰손실계수는 64/Re이므로 정답은 4번이다.

• 14

  관로길이가 100 m이고 관경이 200 mm, 마찰손실계수가 0.012인 관수로에서 평균 유속이 3.0 m/s로 물이 흐르고 있을 때, 발생하는 마찰손실수두(m)는 약 얼마인 가? (단, 중력가속도는 9.8 m/s² 이다.)

  1. 1. 0.92
  2. 2. 1.84
  3. 3. 2.76
  4. 4. 5.51

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 관수로의 마찰손실수두는 약 2.76 m다. 계수 0.012에 길이 대 관경의 비 500과 속도수두 0.459 m를 차례로 곱해 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 관경을 미터로 고친다
  2. 관길이가 미터로 주어졌으니 관경도 미터로 맞추어야 비가 제대로 나온다.
  3. → 200 mm = 0.2 m
  4. ↓
  5. ② 관길이를 관경으로 나눈다
  6. 같은 단위끼리 나누면 단위가 지워지고 수만 남는다.
  7. → L ÷ D = 100 ÷ 0.2 = 500
  8. ↓
  9. ③ 속도수두를 구한다
  10. 평균유속을 제곱한 뒤 중력가속도의 두 배로 나눈다.
  11. → V² ÷ 2g = 9 ÷ 19.6 ≈ 0.459 m
  12. ↓
  13. ④ 세 값을 곱한다
  14. 계수와 길이 대 관경의 비와 속도수두를 차례로 곱한다.
  15. → hf = 0.012 × 500 × 0.459 ≈ 2.76 m
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 속도수두에서 2를 곱하지 않으면 5.51이 되고, 관경을 0.4 m로 잘못 잡으면 1.38이 된다. 보기에 0.92와 1.84와 5.51이 놓인 것은 나누는 자리를 어긋내기 쉽다는 뜻이다.

  최종 정리: 0.012에 500과 0.459를 곱하면 약 2.76 m이므로 3이 정답이다. 옳다.

• 15

  펌프 두 대의 병렬운전과 직렬운전에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 직렬운전인 경우 펌프 운전점의 양정은 단독운전 양정의 2배로 하여 구한다.
  2. 2. 병렬운전인 경우 펌프 운전점의 양수량은 단독운전 양수량의 2배 보다 크다.
  3. 3. 직렬운전은 병렬운전보다 양정의 변화가 작은 경우에 적합하다.
  4. 4. 병렬운전은 직렬운전보다 양정의 변화가 큰 경우에 적합하다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 직렬로 놓으면 앞 펌프가 올린 물을 뒤 펌프가 다시 올려 양정을 겹쳐 쓰게 되므로, 두 배로 잡는다는 이 설명은 옳다(정답).
  2. 병렬에서는 보내는 양이 늘면 관로 저항도 함께 커져 두 배에 못 미치므로, 두 배보다 크다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  3. 직렬은 양정이 크게 흔들리는 자리에서 높이를 겹쳐 쓰려고 쓰는 것이므로, 변화가 작은 경우에 맞다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  4. 병렬은 보내는 양이 크게 흔들릴 때 대수를 늘려 맞추려고 쓰는 것이므로, 양정 변화가 큰 경우라 한 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 언덕 위 배수지까지 물이 닿지 않아 더 큰 펌프를 알아보다가, 작은 것 둘을 앞뒤로 이으면 높이를 겹칠 수 있다는 것을 알고 그렇게 놓아 두고 나서 쓰게 된다.
  2. 甲은 두 대를 나란히 돌리면 양이 꼭 두 배가 되려니 여기고 계획을 잡았다가 훨씬 못 미치는 것을 보고, 저항이 함께 커진다는 것을 알고 계획을 고쳐 잡게 된다.
  3. 甲은 양정이 크게 오르내리는 자리에 병렬을 놓았다가 아무 소용이 없자, 그런 자리는 앞뒤로 이어야 한다는 것을 알고 배관을 다시 짜 놓고 나서 운전해 나가게 된다.
  4. 甲은 아침저녁으로 쓰는 양이 크게 다른 자리에서 한 대만 크게 돌리다가, 대수를 늘렸다 줄이며 맞추는 편이 낫다는 것을 알고 같은 크기 두 대를 나란히 놓게 된다.

  직렬운전의 양정은 단독의 2배로 잡으므로 정답은 1번이다.

• 16

  전양정이 10 m, 회전속도가 1,000 rpm, 최고 효율점의 양수량이 240 m³/h인 펌프의 비속도(Nₛ)는? (단, 소수점 셋째자리에서 반올림하여 소수점 둘째자리까지 구한다.)

  1. 1. 355.66
  2. 2. 555.35
  3. 3. 2,754.90
  4. 4. 5,553.55

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 펌프의 비속도는 약 355.66이다. 양수량 240 m³/h를 분당 4 m³로 고쳐 제곱근을 씌우고 회전속도 1,000 rpm을 곱한 뒤 전양정 10 m의 4분의 3제곱으로 나누어 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 양수량의 단위를 맞춘다
  2. 비속도 식에는 분당 세제곱미터로 넣어야 하므로 시간당 값을 60으로 나눈다.
  3. → 240 m³/h ÷ 60 = 4 m³/min
  4. ↓
  5. ② 양수량의 제곱근을 구한다
  6. 4의 제곱근은 2다.
  7. → √4 = 2
  8. ↓
  9. ③ 전양정의 4분의 3제곱을 구한다
  10. 10을 세 번 곱한 뒤 네 제곱근을 씌운 값이며 5.6 언저리다.
  11. → 10^(0.75) ≈ 5.6234
  12. ↓
  13. ④ 곱하고 나눈다
  14. 회전속도에 제곱근 값을 곱한 뒤 앞서 구한 값으로 나누고, 소수 둘째 자리까지 적는다.
  15. → Ns = 1,000 × 2 ÷ 5.6234 ≈ 355.66
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 양수량을 시간당인 240 그대로 넣으면 2,754.90이 되고, 전양정을 제곱근으로만 잡으면 632가 넘는다. 보기에 2,754.90과 5,553.55가 놓인 것은 단위 환산과 지수를 어긋내기 쉬운 자리라는 뜻이다.

  최종 정리: 1,000에 √4를 곱해 10^(0.75)로 나누면 약 355.66이므로 1이 정답이다. 옳다.

• 17

  펌프의 축동력에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 유량에 반비례
  2. 2. 전양정에 반비례
  3. 3. 펌프의 효율에 정비례
  4. 4. 단위는 kW 또는 HP 사용

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 축동력은 보내는 물의 양이 많아질수록 그만큼 더 드는 값이라 유량이 커지면 함께 커지므로, 반비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  2. 축동력은 물을 높이 올릴수록 더 드는 값이라 전양정이 커지면 함께 커지므로, 반비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  3. 축동력은 필요한 힘을 효율로 나누어 얻는 값이라 효율이 좋아질수록 도리어 작아지므로, 정비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  4. 축동력은 축을 돌리는 데 드는 일의 빠르기를 이르는 값이라 그에 맞는 단위로 적어야 하므로, 이 설명은 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 여름에만 전기값이 뛰는 것을 보고 기기 탓으로 여겼다가, 그 철에 물을 더 많이 보내고 있었다는 것을 알고 달마다 보낸 양과 전기값을 나란히 적어 보게 된다.
  2. 甲은 배수지를 한 층 더 높이 올리면서 전기값이 함께 오른 까닭을 몰라 하다가, 올리는 높이가 그대로 든다는 것을 알고 높이를 먼저 재어 보고 계획을 잡게 된다.
  3. 甲은 효율이 좋은 펌프로 바꾸면 힘이 더 들려니 여겼다가 도리어 전기값이 줄어드는 것을 보고, 효율이 나눗셈의 아래에 놓인다는 것을 알고 셈하는 법을 익히게 된다.
  4. 甲은 축동력을 무게 단위로 적어 두었다가 다른 자료와 견줄 수 없게 되고, 그것이 일의 빠르기를 나타내는 값임을 알고 단위를 바로잡아 적어 놓고 나서 쓰게 된다.

  축동력의 단위는 kW 또는 HP이므로 정답은 4번이다.

• 18

  운전중인 펌프의 토출량을 제어하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 1. 밸브의 개도 제어
  2. 2. 펌프의 압력 제어
  3. 3. 펌프의 회전속도 제어
  4. 4. 펌프의 운전대수 제어

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 밸브를 얼마나 열어 두느냐로 지나가는 물의 양을 곧바로 늘리고 줄일 수 있으므로, 토출량을 다스리는 방법에 해당한다.
  2. 압력은 보내는 양과 관로 사정에 따라 뒤따라 정해지는 값이라 그것만 붙들어 양을 정할 수 없으므로, 다스리는 방법에 해당하지 않는다(정답).
  3. 회전속도를 올리고 내리면 임펠러가 한 바퀴마다 밀어내는 양이 그대로 달라지므로, 토출량을 다스리는 방법에 해당한다.
  4. 여러 대를 두고 몇 대를 돌릴지 정하면 보내는 양을 단계로 맞출 수 있으므로, 토출량을 다스리는 방법에 해당한다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 보내는 양을 조금 줄이려고 이것저것 만지며 애를 먹다가, 토출측 밸브를 조금 잠그면 곧바로 맞출 수 있다는 것을 알고 그 자리부터 손보고 나서 값을 읽게 된다.
  2. 甲은 압력만 낮추어 두면 보내는 양도 절로 줄려니 여기고 설정을 바꾸었다가 양이 그대로인 것을 보고, 압력은 뒤따라 정해지는 값임을 알고 다른 길을 찾아 잡게 된다.
  3. 甲은 밸브를 잠가 양을 줄이면서도 전기값이 그대로인 것을 보고, 회전속도를 낮추면 드는 힘까지 준다는 것을 알고 그쪽으로 바꾸어 두고 나서 전기값을 아끼게 된다.
  4. 甲은 큰 펌프 한 대로 아침저녁을 다 맞추려다 애를 먹고, 작은 것을 여럿 두고 대수를 늘렸다 줄이면 된다는 것을 알고 그렇게 갖추어 놓고 나서 편히 쓰게 된다.

  압력 제어는 토출량을 정하는 방법이 아니므로 정답은 2번이다.

• 19

  펌프의 수격현상을 경감시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 1. 펌프에 플라이휠을 붙이는 방법
  2. 2. 역지밸브를 설치하는 방법
  3. 3. 관경이 큰 관을 사용하는 방법
  4. 4. 최저압력이 증기압보다 작아지도록 하는 방법

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 플라이휠을 달면 전기가 갑자기 끊겨도 회전이 천천히 잦아들어 흐름이 급히 멈추지 않으므로, 줄이는 방법에 해당한다.
  2. 역지밸브를 두면 펌프가 선 뒤 되돌아오는 물이 한꺼번에 부딪치는 것을 막아 주므로, 줄이는 방법에 그대로 해당한다.
  3. 관을 굵게 하면 같은 양을 보내면서도 물살이 느려져 갑자기 멈출 때의 충격이 작아지므로, 줄이는 방법에 해당한다.
  4. 압력이 증기압 아래로 내려가면 물속에 기포가 생겼다 터지며 도리어 관을 때리므로, 줄이는 방법에 해당하지 않는다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 정전이 날 때마다 관이 크게 울리는 것을 보고 전기 쪽만 살피다가, 회전을 천천히 죽여 주는 물건이 있다는 것을 알고 그것을 달아 두고 나서 울림을 줄이게 된다.
  2. 甲은 펌프가 멈출 때 물이 되돌아오며 부딪치는 것을 보고 까닭을 찾다가, 한쪽으로만 흐르게 막는 밸브가 있다는 것을 알고 그것을 달아 놓고 나서 소리를 잡게 된다.
  3. 甲은 관을 가는 것으로 바꾸어 공사비를 아꼈다가 울림이 더 커지는 것을 보고, 물살이 그만큼 빨라졌다는 것을 알고 굵은 관으로 다시 놓아 두고 나서 이어 쓰게 된다.
  4. 甲은 압력을 낮게 눌러 두면 충격도 그만큼 작으려니 여겼다가 기포 터지는 소리가 나는 것을 보고, 증기압 아래로는 안 된다는 것을 알고 압력을 올려 다시 잡게 된다.

  최저압력이 증기압보다 작아지면 오히려 수격이 커지므로 정답은 4번이다.

• 20

  펌프의 비교회전도에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 비교회전도 값은 전양정 및 토출량과 관련이 없다.
  2. 2. 비교회전도가 작으면 토출량이 적은 고양정의 펌프가 된다.
  3. 3. 비교회전도 값이 작을수록 공동현상이 발생하기 쉽다.
  4. 4. 공동현상을 방지하기 위해 비교회전도 값이 큰 경우 펌프의 필요 유효흡입수두를 크게 해야 한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 비교회전도는 전양정과 토출량을 함께 넣어 셈하는 값이라 둘이 달라지면 값도 달라지므로, 관련이 없다는 이 설명은 옳지 않다.
  2. 비교회전도가 작다는 것은 적은 양을 높이 올리는 꼴이라는 뜻이므로, 토출량이 적은 고양정 펌프가 된다는 이 설명은 옳다(정답).
  3. 비교회전도가 클수록 들목에서 물을 급하게 빨아들여 기포가 잘 생기므로, 작을수록 생기기 쉽다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  4. 비교회전도가 큰 펌프는 필요한 유효흡입수두 자체가 크므로 갖춘 수두를 넉넉히 두어야 하니, 필요 수두를 키우라고 한 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 펌프 자료에서 이 값만 적어 두고 양정과 양을 빠뜨렸다가 나중에 다른 기종과 견줄 수 없게 되고, 셋이 한 묶음이라는 것을 알고 함께 적는 표를 만들게 된다.
  2. 甲은 높은 자리로 적은 양을 올릴 펌프를 고르며 무엇부터 봐야 할지 몰라 하다가, 이 값이 작은 쪽이라는 것을 알고 그 기준으로 기종을 좁혀 골라 들여놓게 된다.
  3. 甲은 값이 작은 펌프가 기포에 약하려니 여기고 흡입 쪽만 자꾸 손보다가, 도리어 값이 큰 쪽이 약하다는 것을 알고 살필 자리를 바꾸어 잡고 나서 점검해 나가게 된다.
  4. 甲은 값이 큰 펌프를 들여놓고 흡입 자리를 그대로 두었다가 여름마다 소리가 나는 것을 보고, 갖춘 수두를 더 두어야 한다는 것을 알고 자리를 낮추어 앉히게 된다.

  비교회전도가 작으면 토출량이 적은 고양정 펌프이므로 정답은 2번이다.