정수시설운영관리사 3급 38회 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

  펌프의 공동현상(cavitation)을 방지하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 1. 펌프의 회전속도를 작게 한다.
  2. 2. 흡입관의 손실을 크게 한다.
  3. 3. 흡입측 밸브를 닫아서 펌프를 운전한다.
  4. 4. 펌프의 설치위치를 높게 한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 회전속도를 낮추면 임펠러 들목에서 물이 덜 급하게 빨려 들어가 압력이 증기압까지 내려가지 않으므로, 이 방법은 옳다(정답).
  2. 흡입관의 손실이 커지면 들목에 남는 압력이 그만큼 깎여 기포가 더 잘 생기게 되므로, 막는 방법이라 한 이 설명은 옳지 않다.
  3. 흡입측 밸브를 닫고 돌리면 들어오는 물이 막혀 들목 압력이 뚝 떨어지므로, 막는 방법이라 한 이 설명은 옳지 않다.
  4. 펌프를 높은 자리에 두면 물을 빨아올릴 여유가 줄어 들목 압력이 낮아지므로, 막는 방법이라 한 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 새 펌프에서 자갈 구르는 소리가 나 밸브부터 손보다가 소용이 없자, 회전속도를 한 단 낮추어 들목 압력이 덜 떨어지게 해 두고 나서 소리가 잦아드는 것을 보게 된다.
  2. 甲은 흡입관에 거름망을 하나 더 달아 두면 안전하려니 여겼다가 소음이 커지는 것을 보고, 손실이 늘면 들목 압력이 깎인다는 것을 알고 망을 덜어 내고 관을 손보게 된다.
  3. 甲은 유량을 줄이려고 흡입측 밸브를 조금씩 잠그며 쓰다가 펌프가 떨리는 것을 보고, 물길을 막으면 안 된다는 것을 알고 토출측에서 조절하는 쪽으로 운전을 바꾸게 된다.
  4. 甲은 자리가 좁아 펌프를 물통보다 한참 위에 얹어 두었다가 여름마다 소리가 나는 것을 보고, 높이가 여유를 깎는다는 것을 알고 받침을 낮추어 다시 앉히고 나서 쓰게 된다.

  회전속도를 작게 하면 흡입측 압력이 덜 떨어지므로 정답은 1번이다.

• 2

  개수로 유량측정 장치로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 예연위어
  2. 2. 노즐
  3. 3. 벤츄리플륨(venturi flume)
  4. 4. 광정위어

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 예연위어는 물길을 가로막은 얇은 판 위로 넘는 물의 높이를 재어 양을 얻는 것이므로, 열린 물길에서 쓰는 이 장치에 해당한다.
  2. 노즐은 관 속을 좁혀 앞뒤에 생기는 압력 차로 재는 관수로용 기구이므로, 열린 물길에서 쓰는 이 장치에 해당하지 않는다(정답).
  3. 벤츄리플륨은 물길의 폭을 좁혀 그 자리의 수심으로 양을 얻는 것이므로, 열린 물길에서 쓰는 이 장치에 그대로 해당한다.
  4. 광정위어는 마루가 넓은 둑 위를 넘는 물의 높이로 양을 얻는 것이므로, 열린 물길에서 쓰는 이 장치에 그대로 해당한다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 침전지로 드는 열린 물길의 양을 재려고 압력계부터 알아보다가, 열린 물길은 넘는 높이로 잰다는 것을 알고 얇은 판을 하나 세워 두고 수위만 읽어 양을 얻게 된다.
  2. 甲은 관에 쓰던 기구를 뜯어 물길에 옮겨 달아 보았다가 값이 하나도 안 잡히는 것을 보고, 그것이 관 속 압력 차로 재는 물건임을 알고 도로 관에 달아 놓고 쓰게 된다.
  3. 甲은 판을 세울 자리가 없어 양 재기를 미루다가, 물길의 폭을 좁혀도 잴 수 있다는 것을 알고 좁힌 자리를 만들어 두고 수심만 읽어 하루 양을 적어 나가게 된다.
  4. 甲은 얇은 판이 흐르는 모래에 자꾸 상해 해마다 갈아 대는 것을 보고 다른 길을 찾다가, 마루가 넓은 둑으로도 잴 수 있다는 것을 알고 둑을 쌓아 두고 나서 오래 쓰며 값을 이어 적게 된다.

  노즐은 관수로용 기구이므로 정답은 2번이다.

• 3

  펌프의 병렬운전과 직렬운전에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 병렬운전은 단독운전에 비해 양정의 변화가 작고 양수량의 변화가 큰 경우에 적합하다.
  2. 2. 직렬운전인 경우 펌프 운전점의 양정은 단독운전 양정의 2배로 하여 구한다.
  3. 3. 관로 저항곡선의 구배가 급한 곳에는 직렬운전이 유리하다.
  4. 4. 병렬운전인 경우 펌프 운전점의 양수량은 단독운전 양수량의 2배 보다 크다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 병렬로 놓으면 같은 양정에서 물의 양을 나누어 보내게 되어 양이 크게 흔들리는 자리에 맞으므로, 이 설명은 옳다.
  2. 직렬로 놓으면 앞 펌프가 올린 물을 뒤 펌프가 다시 올려 양정이 두 배가 되는 것으로 잡으므로, 이 설명은 옳다.
  3. 관로 저항곡선의 구배가 급한 자리는 보내는 양을 조금만 늘려도 양정이 치솟아 병렬로는 별 소용이 없으므로, 직렬이 낫다고 한 이 설명은 옳다.
  4. 병렬에서는 관로 저항이 함께 커져 두 대를 돌려도 양이 한 대의 두 배에 못 미치므로, 이 설명은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 아침저녁으로 쓰는 양이 크게 달라 애를 먹다가, 같은 크기 두 대를 나란히 놓고 필요할 때만 한 대를 더 돌리는 식으로 바꾸어 두고 나서 양을 맞추어 쓰게 된다.
  2. 甲은 높은 언덕 위 배수지까지 물이 닿지 않아 큰 펌프를 알아보다가, 작은 것 둘을 앞뒤로 이으면 양정을 겹칠 수 있다는 것을 알고 그렇게 놓아 두고 쓰게 된다.
  3. 甲은 관이 가늘어 양을 조금만 늘려도 압력이 치솟는 자리에서 병렬로 늘렸다가 소용이 없자, 그 자리는 양정을 겹쳐야 한다는 것을 알고 앞뒤로 다시 이어 놓게 된다.
  4. 甲은 두 대를 나란히 돌리면 양이 꼭 두 배가 되려니 여기고 계획을 잡았다가 실제로는 훨씬 못 미치는 것을 보고, 저항이 함께 커진다는 것을 알고 계획을 고치게 된다.

  병렬운전의 양수량은 단독의 2배보다 작으므로 정답은 4번이다.

• 4

  펌프의 축동력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 전양정에 비례
  2. 2. 토출량에 비례
  3. 3. 펌프의 효율에 비례
  4. 4. kW나 HP를 단위로 사용

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 축동력은 물을 얼마나 높이 올리느냐에 따라 커지는 값이라 같은 양을 보내더라도 전양정이 커지면 함께 커지므로, 이 설명은 옳다.
  2. 축동력은 보내는 물의 양이 많아질수록 그만큼 더 드는 값이라 같은 높이로 올리더라도 토출량이 커지면 함께 커지므로, 이 설명은 옳다.
  3. 축동력은 필요한 힘을 효율로 나누어 얻는 값이라 효율이 좋을수록 도리어 작아지므로, 이 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 축동력은 축을 돌리는 데 드는 힘을 이르는 값이라 일의 빠르기를 나타내는 단위로 적어야 다른 자료와 견줄 수 있으므로, 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 배수지를 한 층 더 높이 올리면서 전기값이 함께 오른 까닭을 몰라 하다가, 올리는 높이가 힘에 그대로 붙는다는 것을 알고 높이를 먼저 재어 보고 계획을 잡게 된다.
  2. 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.
  3. 甲은 효율이 좋은 펌프로 바꾸면 힘이 더 들려니 여겼다가 도리어 전기값이 줄어드는 것을 보고, 효율이 나눗셈의 아래에 놓인다는 것을 알고 셈을 다시 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.

  축동력은 펌프 효율에 반비례하므로 정답은 3번이다.

• 5

  에너지의 MLT계 차원으로 옳은 것은?

  1. 1. ML-2
  2. 2. MLT-1
  3. 3. MLT-2
  4. 4. ML²T⁻²

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 질량에 길이를 한 번만 곱한 꼴로는 일의 크기를 나타낼 수 없어 힘의 차원에도 못 미치므로, 에너지의 차원에 해당하지 않는다.
  2. 질량과 길이에 시간을 한 번 나눈 꼴은 물체가 지닌 운동량을 나타내는 차원이므로, 에너지의 차원에 해당하지 않는다.
  3. 질량과 길이에 시간을 두 번 나눈 꼴은 힘을 나타내는 차원이라 여기에 길이가 한 번 더 붙어야 하므로, 에너지의 차원에 해당하지 않는다.
  4. 에너지는 힘에 움직인 거리를 곱해 얻는 값이라 힘의 차원에 길이가 한 번 더 붙으므로, 에너지의 차원에 그대로 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 차원을 적을 때 길이가 몇 번 붙는지 세지 않고 넘기다가 값이 자꾸 어긋나는 것을 보고, 곱해 준 것을 하나씩 짚어 세는 버릇을 들여 놓고 나서 틀리지 않게 된다.
  2. 甲은 운동량과 에너지를 한 묶음으로 외웠다가 시험에서 그것으로 갈리는 것을 보고, 시간이 몇 번 나뉘는지가 다르다는 것을 알고 두 차원을 갈라 적어 두고 외우게 된다.
  3. 甲은 힘의 차원을 그대로 에너지 자리에 적어 두었다가 단위가 맞지 않는 것을 보고, 거리를 곱해야 일이 된다는 것을 알고 식을 처음부터 다시 세워 적어 놓게 된다.
  4. 甲은 수두를 에너지로 바꾸어 적으라는 말을 듣고 막막해하다가, 힘에 거리를 곱하면 일이 된다는 것을 알고 무게와 높이를 곱해 값을 내어 보고서에 실어 내게 된다.

  에너지의 차원은 ML²T⁻²이므로 정답은 4번이다.

• 6

  직경 100 mm인 관로의 단면평균유속이 2 m/s이다. 관로의 직경이 200 mm로 확대될 경우, 단면평균유속(m/s)은? (단, 유량은 일정하다.)

  1. 1. 0.5
  2. 2. 1.0
  3. 3. 2.0
  4. 4. 4.0

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 관이 굵어진 뒤의 평균유속은 0.5 m/s다. 직경이 두 배가 되어 단면적이 네 배로 늘었으므로 같은 양을 보내려면 물살이 네 분의 일로 떨어져야 한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 무엇이 그대로인지 잡는다
  2. 관을 가득 채우고 흐르므로 앞뒤로 지나가는 물의 양이 같다. 단면적에 평균유속을 곱한 값이 곧 그 양이다.
  3. → A₁ × V₁ = A₂ × V₂
  4. ↓
  5. ② 단면적이 몇 배로 늘었는지 본다
  6. 원의 넓이는 직경의 제곱에 비례하므로 직경이 두 배가 되면 넓이는 네 배가 된다. 여기서 굳이 원주율을 넣어 넓이를 다 구할 것 없이 배수만 보면 된다.
  7. → A₂ ÷ A₁ = (200 ÷ 100)² = 4
  8. ↓
  9. ③ 유속을 그 배수로 나눈다
  10. 양이 그대로인데 지나갈 자리가 네 배로 넓어졌으니 물살은 그만큼 느려진다.
  11. → V₂ = 2 m/s ÷ 4 = 0.5 m/s
  12. ↓
  13. ④ 값이 그럴듯한지 본다
  14. 직경 비를 제곱하지 않고 그대로 2로만 나누면 1.0이 나오고, 도리어 곱해 버리면 4.0이 된다. 보기에 1.0과 4.0이 함께 놓인 것은 제곱을 빠뜨리거나 방향을 뒤집기 쉬운 자리라는 뜻이다.
  15. → 관이 굵어지면 물살은 느려진다.

  최종 정리: 단면적이 4배로 늘어 2 m/s를 4로 나누면 0.5 m/s이므로 1이 정답이다. 옳다.

• 7

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

  1. 1. 침전속도는 입자와 물의 밀도차에 비례한다.
  2. 2. 침전속도는 물의 점성에 비례한다.
  3. 3. 침전속도는 입자의 직경에 반비례한다.
  4. 4. 침전속도는 중력가속도에 반비례한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 입자가 물보다 무거울수록 아래로 끌리는 힘이 커져 가라앉는 속도가 빨라지므로, 밀도 차이에 비례한다는 이 설명은 옳다(정답).
  2. 물이 끈적할수록 입자를 붙드는 힘이 커져 도리어 천천히 가라앉으므로, 점성에 비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  3. 입자가 굵을수록 훨씬 빨리 가라앉아 지름의 제곱에 따라 속도가 커지므로, 반비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  4. 중력이 셀수록 아래로 끌리는 힘이 커져 가라앉는 속도도 함께 빨라지므로, 반비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 같은 크기의 알갱이가 어떤 것은 뜨고 어떤 것은 가라앉는 까닭을 몰라 하다가, 물과의 무게 차이가 갈랐다는 것을 알고 알갱이마다 비중을 적어 두고 나서 보게 된다.
  2. 甲은 겨울에 침전지 물이 유난히 덜 맑아진 까닭을 찾다가, 찬물이 끈적해 알갱이를 붙든다는 것을 알고 그 철에는 머무는 시간을 늘려 잡는 쪽으로 운전을 바꾸게 된다.
  3. 甲은 알갱이를 조금만 키우면 가라앉는 것도 조금만 빨라지려니 여겼다가 훨씬 빨리 내려앉는 것을 보고, 지름이 제곱으로 든다는 것을 알고 응집을 더 챙겨 알갱이를 키우게 된다.
  4. 甲은 실험실 결과와 현장 값이 어긋나 애를 먹다가, 셈에 넣은 중력값이 잘못 들어가 있었다는 것을 알고 상수를 바로잡아 넣고 나서 두 값을 다시 맞추어 보게 된다.

  침전속도는 입자와 물의 밀도차에 비례하므로 정답은 1번이다.

• 8

  관수로에서 레이놀즈 수의 계산식과 관계가 없는 항목은?

  1. 1. 유체의 밀도
  2. 2. 유체의 점성계수
  3. 3. 관의 직경
  4. 4. 관의 길이

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 유체의 밀도는 레이놀즈 수 식의 위쪽에 놓여 무거운 정도가 값을 곧바로 좌우하므로, 관계가 없는 항목에 해당하지 않는다.
  2. 유체의 점성계수는 레이놀즈 수 식의 아래쪽에 놓여 값을 곧바로 좌우하므로, 관계가 없는 항목에 해당하지 않는다.
  3. 관의 직경은 레이놀즈 수 식의 위쪽에 놓여 물길의 크기를 나타내는 자리이므로, 관계가 없는 항목에 해당하지 않는다.
  4. 관의 길이는 손실수두를 셈할 때 드는 값일 뿐 레이놀즈 수 식에는 들지 않으므로, 관계가 없는 항목에 그대로 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 같은 관에 물과 기름을 흘리며 흐름이 다른 까닭을 몰라 하다가, 무거운 정도가 식의 위쪽에 든다는 것을 알고 유체마다 값을 적어 두고 나서 셈해 보게 된다.
  2. 甲은 여름과 겨울에 같은 관이 다르게 흐르는 것을 보고 관을 의심했다가, 끈적한 정도가 식의 아래쪽에 든다는 것을 알고 철마다 값을 달리 넣어 다시 셈해 보게 된다.
  3. 甲은 관을 굵은 것으로 바꾸자 흐름의 갈래까지 달라지는 까닭을 몰라 하다가, 굵기가 그 수를 셈하는 식에 그대로 든다는 것을 알고 바꾸기 전에 먼저 셈해 보는 버릇을 들이게 된다.
  4. 甲은 관을 길게 늘이면 흐름의 갈래가 바뀌려니 여기고 설계를 잡았다가, 길이는 손실을 셈할 때만 드는 값임을 알고 두 셈을 갈라 적어 두고 나서 설계를 고치게 된다.

  관의 길이는 레이놀즈 수 계산식에 들지 않으므로 정답은 4번이다.

• 9

  정수장 침전지 유입량 10,000 m³/d, 침전지 길이 10 m, 깊이 5 m, 폭 10 m라면 침전지의 표면부하율(m³/m²/d)은?

  1. 1. 50
  2. 2. 100
  3. 3. 200
  4. 4. 400

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 침전지의 표면부하율은 100 m³/m²/d다. 길이 10 m에 폭 10 m를 곱한 수면 100 m²로 하루 유입량 10,000 m³를 나누어 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 수면 넓이를 구한다
  2. 물을 위에서 내려다본 넓이이므로 길이에 폭을 곱한다.
  3. → 넓이 = 10 m × 10 m = 100 m²
  4. ↓
  5. ② 깊이를 쓰지 않는다는 것을 확인한다
  6. 표면부하율은 수면 1 m²가 받아 내는 부피를 이르므로 지가 얼마나 깊든 값이 달라지지 않는다. 깊이 5 m는 체류시간을 구할 때나 든다.
  7. → 표면부하율 = 유입량 ÷ 수면 넓이
  8. ↓
  9. ③ 나누어 값을 낸다
  10. 하루 유입량을 앞서 구한 수면 넓이로 나눈다.
  11. → 10,000 m³/d ÷ 100 m² = 100 m³/m²/d
  12. ↓
  13. ④ 값이 그럴듯한지 본다
  14. 깊이까지 곱해 부피 500 m³로 나누면 20이 되고, 길이나 폭 하나만으로 나누면 1,000이 된다. 보기에 50과 200과 400이 놓인 것은 넓이를 잘못 잡기 쉬운 자리라는 뜻이다.
  15. → 표면부하율은 넓이로만 나눈다.

  최종 정리: 10,000 m³/d를 수면 100 m²로 나누면 100이므로 2가 정답이다. 옳다.

• 10

  펌프의 비교회전도에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 비교회전도 값은 펌프 임펠러의 형상을 나타낸다.
  2. 2. 비교회전도 값은 전양정과 관련이 있다.
  3. 3. 비교회전도 값은 토출량과 관련이 있다.
  4. 4. 비교회전도 값이 클수록 공동현상의 발생이 줄어든다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 비교회전도는 같은 모양의 펌프를 한 잣대로 견주려고 만든 값이라 날개의 생김새를 가늠하게 하므로, 이 설명은 옳다.
  2. 비교회전도는 전양정을 넣어 셈하는 값이라 같은 펌프라도 올리는 높이가 달라지면 값이 함께 달라지므로, 이 설명은 옳다.
  3. 비교회전도는 토출량을 넣어 셈하는 값이라 같은 펌프라도 보내는 물의 양이 달라지면 값이 함께 달라지므로, 이 설명은 옳다.
  4. 비교회전도가 클수록 들목에서 물을 급하게 빨아들여 기포가 도리어 잘 생기므로, 줄어든다고 한 이 설명은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 크기가 다른 두 펌프를 어떻게 견주어야 할지 몰라 하다가, 한 잣대로 옮겨 놓는 값이 따로 있다는 것을 알고 두 대의 값을 내어 나란히 적어 놓고 보게 된다.
  2. 甲은 같은 펌프를 낮은 자리로 옮겨 놓고도 옛 값을 그대로 적어 두었다가, 올리는 높이가 셈에 든다는 것을 알고 값을 다시 내어 자료를 고쳐 놓고 나서 쓰게 된다.
  3. 甲은 물이 모자라 보내는 양을 절반으로 줄여 운전하면서도 값은 그대로려니 여겼다가, 그 양이 셈에 그대로 든다는 것을 알고 운전 조건마다 값을 따로 내어 적어 두게 된다.
  4. 甲은 값이 큰 펌프가 힘도 세니 기포에도 강하려니 여기고 들여놓았다가 여름마다 자갈 구르는 소리가 나는 것을 보고, 도리어 약하다는 것을 알고 흡입 쪽을 손보고 나서 쓰게 된다.

  비교회전도가 클수록 공동현상이 잘 생기므로 정답은 4번이다.

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• 11

  베르누이 방정식에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 비정상류로 가정한다.
  2. 2. 압축성유체로 가정한다.
  3. 3. 에너지보존의 법칙이 적용된다.
  4. 4. 압력수두와 온도수두의 합만으로 구성된다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 베르누이 식은 시간이 흘러도 흐름이 변하지 않는다고 보고 세운 것이므로, 변하는 흐름으로 가정한다는 이 설명은 옳지 않다.
  2. 베르누이 식은 물이 눌려도 부피가 그대로라고 보고 세운 것이므로, 눌리는 유체로 가정한다는 이 설명은 옳지 않다.
  3. 베르누이 식은 흐르는 동안 지닌 힘의 총량이 그대로 남는다고 본 것이므로, 에너지보존을 이른 이 설명은 옳다(정답).
  4. 베르누이 식은 압력과 속도와 높이 세 가지 수두를 더해 세운 것이라 온도를 나타내는 자리가 아예 없으므로, 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 밸브를 여닫는 동안의 압력까지 이 식으로 풀려다가 값이 맞지 않는 것을 보고, 흐름이 변하지 않는 자리에만 쓰는 식임을 알고 그때는 다른 셈을 찾아 쓰게 된다.
  2. 甲은 공기를 다루는 관에 이 식을 그대로 옮겨 쓰다가 어긋나는 것을 보고, 눌리지 않는 물을 두고 세운 식임을 알고 공기 쪽에는 다른 식을 챙겨 두고 나서 쓰게 된다.
  3. 甲은 관의 앞과 뒤에서 잰 값이 서로 다른 것을 보고 기기가 고장 났나 의심했다가, 세 수두를 함께 더하면 같아진다는 것을 알고 셋을 나란히 적어 놓고 나서 맞추어 보게 된다.
  4. 甲은 여름에 물이 더워지면 이 식에도 온도를 넣어야 하려니 여기고 자리를 찾다가, 그런 항이 아예 없다는 것을 알고 세 가지만 적는 표를 새로 만들어 놓고 쓰게 된다.

  베르누이 방정식은 에너지보존의 법칙을 흐름에 적용한 것이므로 정답은 3번이다.

• 12

  관로길이 10 m, 관경 0.1 m인 관수로에서 평균유속 2 m/s로 물이 흐르고 있을 때 마찰손실수두(m)는 약 얼마인가? (단, 마찰손실계수는 0.01, 중력가속도는 9.8 m/s² 이다.)

  1. 1. 0.002
  2. 2. 0.204
  3. 3. 2.04
  4. 4. 4.08

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 관수로의 마찰손실수두는 약 0.204 m다. 계수 0.01에 길이 대 관경의 비 100과 속도수두 0.204 m를 차례로 곱해 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 식을 적어 놓고 값을 넣을 자리를 잡는다
  2. 마찰손실수두는 계수와 길이 대 관경의 비와 속도수두를 차례로 곱한 값이다.
  3. → hf = f × (L ÷ D) × (V² ÷ 2g)
  4. ↓
  5. ② 관길이를 관경으로 나눈다
  6. 길이와 관경을 같은 단위로 맞추어 나눈다. 10 m와 0.1 m를 나누면 단위가 지워지고 수만 남는다.
  7. → L ÷ D = 10 ÷ 0.1 = 100
  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 세 값을 곱한다
  14. 계수와 길이 대 관경의 비와 속도수두를 차례로 곱한다.
  15. → hf = 0.01 × 100 × 0.204 ≈ 0.204 m
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 길이 대 관경의 비를 빠뜨리면 0.002가 되고, 속도수두에서 2를 곱하지 않으면 0.408이 된다. 보기에 0.002와 4.08이 함께 놓인 것은 두 자리를 놓치기 쉽다는 뜻이다.
  19. → 곱하는 셋을 다 밟아야 한다.

  최종 정리: 0.01에 100과 0.204를 곱하면 약 0.204 m이므로 2가 정답이다. 옳다.

• 13

  계획 정수량 10,000 m³/d, 여과면적 50 m²일 때, 여과속도(m/d)는 얼마인가?

  1. 1. 50
  2. 2. 100
  3. 3. 200
  4. 4. 400

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 여과지의 여과속도는 200 m/d다. 하루 계획 정수량 10,000 m³를 여과면적 50 m²로 나누어 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 무엇을 무엇으로 나누는지 잡는다
  2. 여과속도는 여과지 1 m²가 하루에 받아 내는 물의 부피이므로 하루 정수량을 여과면적으로 나눈다.
  3. → 여과속도 = Q ÷ A
  4. ↓
  5. ② 값을 넣어 나눈다
  6. 하루 10,000 m³를 여과면적 50 m²로 나눈다.
  7. → 10,000 m³/d ÷ 50 m² = 200 m/d
  8. ↓
  9. ③ 단위를 확인한다
  10. 세제곱미터를 제곱미터로 나누면 미터만 남고 거기에 하루가 붙는다. 속도라는 이름이 붙었지만 물살의 빠르기가 아니라 넓이 하나가 받아 내는 물의 두께다.
  11. → m³/(m²·d) = m/d
  12. ↓
  13. ④ 값이 어떤 여과지인지 새긴다
  14. 하루 200 m는 급속여과지의 표준인 120~150 m/d보다도 높은 값이라 여과면적이 빠듯하다는 뜻이 된다. 완속여과지의 4~5 m/d와는 자릿수가 다르다.
  15. → 값을 보면 어떤 여과인지 가늠할 수 있다.
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 면적을 곱해 버리면 50만이 되고 정수량을 반으로 잘못 읽으면 100이 된다. 보기에 50과 100과 400이 놓인 것은 나누는 방향과 자릿수를 어긋내기 쉽다는 뜻이다.

  최종 정리: 10,000 m³/d를 50 m²로 나누면 200 m/d이므로 3이 정답이다. 옳다.

• 14

  완전유체(이상유체)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 압축성이다.
  2. 2. 현실에서는 존재하지 않는다.
  3. 3. 에너지 손실이 발생하지 않는다.
  4. 4. 비점성을 고려한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 완전유체는 아무리 눌러도 부피가 변하지 않는다고 본 물이므로, 눌린다고 적어 놓은 이 설명은 옳지 않다(정답).
  2. 완전유체는 셈을 쉽게 하려고 세운 생각 속의 물이라 실제 물에서는 그런 조건을 갖춘 것이 없으므로, 이 설명은 옳다.
  3. 완전유체는 서로 끌어당기는 힘이 없다고 보아 아무리 흘러도 지닌 힘을 잃지 않으므로, 손실이 없다고 한 이 설명은 옳다.
  4. 완전유체는 끈적임이 아예 없다고 두고 세운 물이라 관의 벽에 닿는 자리에서도 붙들리지 않고 그대로 흐르므로, 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 완전유체를 실제 물처럼 여겨 눌리는 정도까지 셈에 넣었다가 값이 어긋나는 것을 보고, 그 물은 부피가 그대로라는 것을 알고 그 항을 덜어 내고 다시 풀게 된다.
  2. 甲은 교재에서 본 완전유체를 현장의 물로 알고 손실을 아예 빼고 설계했다가, 그것이 생각 속의 물임을 알고 실제 값으로 손실을 다시 넣어 설계를 고쳐 잡게 된다.
  3. 甲은 관 손실이 왜 자꾸 생기는지 몰라 하다가, 실제 물은 서로 끌어당기며 힘을 잃는다는 것을 알고 손실 항을 넣은 식으로 바꾸어 놓고 나서 값을 맞추어 보게 된다.
  4. 甲은 관의 벽 가까이에서도 물이 똑같이 빠를 줄 알았다가 실제로는 훨씬 느린 것을 보고, 끈적임이 벽에서 물을 붙든다는 것을 알고 평균유속으로 셈하는 법을 익히게 된다.

  완전유체는 비압축성으로 보므로 정답은 1번이다.

• 15

  직사각형 단면의 개수로에서 최적수리단면의 수심(h)과 수로폭(b)의 관계를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 1. h = {b / 2}
  2. 2. h = b
  3. 3. h = 2b
  4. 4. h = b²

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 직사각형 물길은 수심을 폭의 절반으로 잡을 때 젖는 둘레가 가장 짧아져 가장 잘 흐르므로, 올바른 관계에 해당한다(정답).
  2. 수심을 폭과 같게 하면 옆벽이 지나치게 깊어져 물이 닿는 둘레가 늘고 그만큼 더 붙들리므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  3. 수심을 폭의 두 배로 하면 좁고 깊은 도랑이 되어 벽에 닿는 자리가 크게 늘어나므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  4. 수심을 폭의 제곱으로 잡는 것은 단위조차 맞지 않아 관계를 나타내는 식이 될 수 없으므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 같은 넓이로 물길을 파면서 어떤 꼴이 가장 잘 흐르는지 몰라 하다가, 폭의 절반을 수심으로 잡으면 된다는 것을 알고 그 비로 다시 파 놓고 나서 흐름을 보게 된다.
  2. 甲은 파기 쉬운 대로 네모반듯하게 물길을 냈다가 물이 더디게 흐르는 것을 보고, 젖는 둘레가 길어졌다는 것을 알고 폭을 넓히고 수심을 낮추어 다시 잡아 놓게 된다.
  3. 甲은 자리가 좁아 깊게만 판 물길에서 흐름이 나빠진 까닭을 찾다가, 벽에 닿는 자리가 늘면 손해라는 것을 알고 자리를 다시 얻어 폭을 넓히는 쪽으로 고치게 된다.
  4. 甲은 관계식을 외우면서 양쪽 단위를 살피지 않고 적었다가 값이 터무니없이 나오는 것을 보고, 단위가 같아야 한다는 것을 알고 식마다 단위를 맞추어 보는 버릇을 들이게 된다.

  직사각형 최적수리단면은 수심이 수로폭의 절반이므로 정답은 1번이다.

• 16

  소독 공정에 적용되는 Chick-Watson식에 포함된 변수를 모두 고른 것은?

  ㄱ. 미생물개체수

  ㄴ. 소독제농도ㄷ. 온도

  ㄹ. 접촉시간

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

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 미생물의 개체수는 소독 앞뒤로 그 수가 얼마나 줄었는지를 나타내어 이 식의 양쪽에 그대로 놓이므로, 이 진술은 옳다.
  2. 소독제의 농도는 얼마나 진하게 넣었는지를 나타내며 지수까지 붙어 크게 작용하는 자리에 놓이므로, 이 진술은 옳다.
  3. 온도는 반응이 얼마나 빠른지에만 스며 상수 쪽으로 묻힐 뿐 제 이름을 갖고 놓이지 않으므로, 이 진술은 옳지 않다.
  4. 접촉시간은 넣은 소독제가 물에 얼마나 오래 닿아 있었는지를 나타내며 이 식에 그대로 놓이므로, 이 진술은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 소독을 마치고도 얼마나 줄었는지 적지 않아 견줄 것이 없다가, 앞뒤 개체수가 이 식의 뼈대라는 것을 알고 두 값을 함께 적어 두고 나서 효과를 재어 보게 된다.
  2. 甲은 소독제를 조금만 더 넣으면 효과도 조금만 나아지려니 여겼다가 훨씬 크게 달라지는 것을 보고, 농도에 지수가 붙는다는 것을 알고 넣는 양을 더 촘촘히 다루게 된다.
  3. 甲은 겨울에 소독이 덜 되는 까닭을 식에서 찾다가 온도 자리가 없어 헤매고, 그것이 상수에 스며 있다는 것을 알고 철마다 상수를 달리 잡아 두고 나서 쓰게 된다.
  4. 甲은 소독제를 넣자마자 값을 재어 보고 효과가 없다고 적어 두었다가, 닿아 있던 시간이 함께 들어야 한다는 것을 알고 시간을 재어 적고 나서 다시 값을 내어 보게 된다.

  미생물개체수·소독제농도·접촉시간이 들어가므로 정답은 3번이다.

• 17

  완속여과지의 표준 여과속도(m/d)는?

  1. 1. 1∼2
  2. 2. 4∼5
  3. 3. 40∼50
  4. 4. 120∼150

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 하루 1~2 m는 표준으로 잡은 아래끝보다도 낮아 여과지를 지나치게 넓게 잡게 되므로, 완속여과의 표준에 해당하지 않는다.
  2. 완속여과지는 모래층 위 미생물막이 자랄 만큼 천천히 흘려야 하므로 하루 4~5 m로 잡는 이 값이 표준에 해당한다(정답).
  3. 하루 40~50 m는 완속여과의 열 배에 가까워 미생물막이 자랄 겨를이 없으므로, 완속여과의 표준에 해당하지 않는다.
  4. 하루 120~150 m는 모래층을 빠르게 지나게 하면서 약품으로 미리 뭉쳐 두는 급속여과의 값이므로, 완속여과의 표준에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 여과지를 넓게만 잡으면 안전하려니 여겨 아주 느린 값으로 설계했다가, 터가 모자라 자리를 못 잡는 것을 보고 표준 값으로 다시 잡아 넓이를 줄여 놓게 된다.
  2. 甲은 완속여과지를 맡고도 며칠째 물이 덜 맑아 애를 먹다가, 미생물막이 자랄 만큼 천천히 흘려야 한다는 것을 알고 속도를 표준까지 낮추어 두고 나서 지켜보게 된다.
  3. 甲은 물이 모자라 여과속도를 열 배 가까이 올려 돌렸다가 탁도가 치솟는 것을 보고, 완속여과지는 그렇게 못 쓴다는 것을 알고 속도를 되돌리고 지를 늘려 잡게 된다.
  4. 甲은 급속여과지에서 쓰던 값을 완속여과지에 그대로 옮겨 적었다가 여과층이 금세 막히는 것을 보고, 두 여과가 다르다는 것을 알고 값을 갈라 적어 두고 쓰게 된다.

  완속여과지의 표준 여과속도는 4~5 m/d이므로 정답은 2번이다.

• 18

  수격현상을 경감시키는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 압력수조(air-chamber)를 설치한다.
  2. 2. 펌프에 플라이휠(fly-wheel)을 붙인다.
  3. 3. 큰 관을 사용하여 관내유속을 작게 한다.
  4. 4. 최저압력이 증기압보다 작아지도록 유지한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 압력수조를 두면 압력이 갑자기 오르내릴 때 공기가 그 충격을 받아 주므로, 줄이는 방법이라 한 이 설명은 옳다.
  2. 플라이휠을 달면 전기가 끊겨도 회전이 천천히 잦아들어 물의 흐름이 급히 멈추지 않으므로, 줄이는 방법이라 한 이 설명은 옳다.
  3. 관을 굵게 하면 같은 양을 보내면서도 물살이 느려져 갑자기 멈출 때의 충격이 작아지므로, 줄이는 방법이라 한 이 설명은 옳다.
  4. 압력이 증기압 아래로 내려가면 물속에 기포가 생겨 터지면서 도리어 관을 때리므로, 이 설명은 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 밸브를 닫을 때마다 관이 울리는 것을 두고 밸브만 손보다가, 충격을 받아 줄 자리가 없다는 것을 알고 공기가 든 통을 하나 앉혀 두고 나서 소리가 잦아드는 것을 보게 된다.
  2. 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 충격을 줄이게 된다.
  3. 甲은 관을 가는 것으로 바꾸어 공사비를 아꼈다가 울림이 더 커지는 것을 보고, 물살이 빨라졌다는 것을 알고 굵은 관으로 다시 놓아 두고 나서 운전을 이어 가게 된다.
  4. 甲은 압력을 낮게 눌러 두면 충격도 그만큼 작으려니 여겼다가 기포 터지는 소리가 나는 것을 보고, 증기압 아래로는 내려가면 안 된다는 것을 알고 압력을 올려 잡게 된다.

  최저압력이 증기압보다 작아지면 오히려 수격이 커지므로 정답은 4번이다.

• 19

  물이 가득차서 흐르는 원형관의 직경이 10 cm 일 때, 관의 동수반경(cm)은?

  1. 1. 1.5
  2. 2. 2.5
  3. 3. 3.5
  4. 4. 4.5

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 관의 동수반경은 2.5 cm다. 가득 차서 흐르는 원형관은 넓이를 젖은 둘레로 나누면 직경의 사분의 일이 되므로 10 cm를 넷으로 나누어 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 뜻을 그대로 적는다
  2. 동수반경은 물이 흐르는 단면의 넓이를 물이 벽에 닿는 둘레로 나눈 값이다.
  3. → R = A ÷ P
  4. ↓
  5. ② 가득 찬 원형관에 넣어 본다
  6. 넓이는 원의 넓이이고 둘레는 원의 둘레 전체다. 나누면 원주율이 서로 지워지고 직경만 남는다.
  7. → R = (πD² ÷ 4) ÷ (πD) = D ÷ 4
  8. ↓
  9. ③ 값을 넣는다
  10. 직경 10 cm를 넷으로 나눈다.
  11. → R = 10 cm ÷ 4 = 2.5 cm
  12. ↓
  13. ④ 반지름과 헷갈리지 않는다
  14. 이름에 반경이 붙었지만 실제 반지름 5 cm와는 다르다. 반지름의 절반이 되는 것은 원형관이 가득 찼을 때뿐이고, 물이 절반만 찬 관이나 열린 물길에서는 다시 넓이와 둘레를 따로 구해야 한다.
  15. → 동수반경은 반지름이 아니다.
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 반지름을 그대로 적으면 5가 되고 둘레로 나누는 것을 빠뜨리면 값이 훨씬 커진다. 보기에 1.5와 3.5와 4.5가 놓인 것은 나누는 수를 어긋내기 쉬운 자리라는 뜻이다.

  최종 정리: 가득 찬 원형관은 R = D ÷ 4이므로 10 ÷ 4 = 2.5 cm, 정답은 2번이다. 옳다.

• 20

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

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

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 층류에서는 흐름이 빨라져 레이놀즈 수가 커질수록 마찰손실계수가 도리어 작아지므로, 정비례한다고 한 이 설명은 옳지 않다.
  2. 층류에서는 마찰손실계수가 64를 레이놀즈 수로 나눈 값이 되어 그 수가 커질수록 작아지므로, 이 설명은 옳다(정답).
  3. 프루드수는 열린 물길에서 흐름의 갈래를 가리는 값이라 관수로 마찰과는 이어지지 않으므로, 이 설명은 옳지 않다.
  4. 프루드수는 열린 물길에서 보는 값이라 관수로의 마찰손실계수를 정하는 자리에는 들지 않으므로, 이 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 물살을 빠르게 하면 계수도 커지려니 여기고 손실을 크게 잡았다가, 층류에서는 도리어 작아진다는 것을 알고 셈을 다시 해 설계값을 고쳐 놓고 나서 쓰게 된다.
  2. 甲은 층류에서 쓸 계수를 표에서만 찾다가 맞는 값이 없어 헤매고, 64를 그 수로 나누면 바로 나온다는 것을 알고 계산기 하나로 값을 내어 손실수두를 셈해 나가게 된다.
  3. 甲은 열린 물길에서 쓰던 값을 관수로 셈에 그대로 옮겨 넣었다가 값이 터무니없이 나오는 것을 보고, 두 값이 쓰이는 자리가 다르다는 것을 알고 갈라 적어 두게 된다.
  4. 甲은 관수로의 손실을 줄이려고 열린 물길 쪽 자료만 뒤지다가 답을 못 찾고, 관에서는 다른 수를 봐야 한다는 것을 알고 그 수부터 내어 보고 나서 대책을 잡게 된다.

  층류에서 마찰손실계수는 64/Re이므로 정답은 2번이다.