정수시설운영관리사 3급 35회 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

  유체의 동점성계수(ν), 점성계수(μ), 밀도(ρ)의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. 1. ν = {μ / ρ}
  2. 2. ν = ρμ
  3. 3. ν = {ρ / μ}
  4. 4. ν = {1 / ρμ}

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 동점성계수는 점성계수를 밀도로 나누어 얻는 값이라 이름에 동자가 붙은 것이므로, 올바른 관계에 그대로 해당한다(정답).
  2. 밀도와 점성계수를 곱해 놓은 꼴은 단위가 커지기만 할 뿐 넓이를 시간으로 나눈 차원이 되지 못하므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  3. 밀도를 점성계수로 나눈 꼴은 위아래를 뒤집어 놓은 것이라 값이 거꾸로 나오므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  4. 밀도와 점성계수를 곱해 그것으로 1을 나눈 꼴은 어느 쪽으로도 동점성계수가 되지 못하므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 동점성계수를 따로 재야 하는 줄 알고 기기를 알아보러 여기저기 다니다가, 점성계수와 밀도만 있으면 나눗셈으로 얻는다는 것을 알고 있는 값으로 셈해 내어 쓰게 된다.
  2. 甲은 두 값을 곱해 놓고 동점성계수라 적었다가 단위가 영 딴 것이 되는 것을 보고, 나누어야 한다는 것을 알고 값을 다시 내어 자료를 고쳐 놓고 나서 쓰게 된다.
  3. 甲은 위아래를 뒤집어 셈해 놓고 값이 유난히 크게 나오는 것을 그러려니 여겼다가, 다른 자료와 자릿수가 다른 것을 보고 나누는 방향을 바로잡아 값을 다시 내게 된다.
  4. 甲은 식을 외우기만 하고 단위를 살피지 않다가 시험에서 보기 앞에서 헷갈리고, 넓이를 시간으로 나눈 단위가 남아야 한다는 것을 알고 단위로 가려내는 법을 익히게 된다.

  동점성계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값이므로 정답은 1번이다.

• 2

  유선(stream line)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 특정 입자가 이동해 간 경로를 추적하여 연결한 선이다.
  2. 2. 일정시간 동안 흐름 내의 특정지점을 통과한 모든 유체입자들의 현재 위치를 연결한 선이다.
  3. 3. 특정시간, 특정단면에서 일직선을 이루는 유체입자들의 시간별 위치를 연결한 선이다.
  4. 4. 특정시간에 유체입자들의 유속벡터에 접하는 접선들을 연결한 선이다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 특정 입자가 지나간 자취를 이어 그린 선은 유적선이라 따로 부르는 것이므로, 유선을 이르는 이 설명은 옳지 않다.
  2. 한 지점을 지나간 입자들이 지금 어디에 있는지를 이은 선은 유맥선이라 부르므로, 유선을 이르는 이 설명은 옳지 않다.
  3. 한 단면에 늘어선 입자들이 시간에 따라 어디로 갔는지를 이은 것은 유선과 다른 선이므로, 이 설명은 옳지 않다.
  4. 유선은 어느 한 순간에 입자마다 붙은 속도 화살표에 닿는 접선을 죽 이어 그린 선이므로, 이 설명은 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 흐름을 그려 오라는 말에 색소 한 방울을 풀어 그 자취만 따라 그렸다가, 그것은 지나간 길을 이은 다른 선임을 알고 순간의 흐름을 따로 그려 붙여 내게 된다.
  2. 甲은 굴뚝 연기가 퍼지는 모습을 유선으로 알고 자료에 적었다가, 그것은 한 자리를 지난 것들이 지금 어디에 있는지를 이은 선임을 알고 이름을 고쳐 적어 두게 된다.
  3. 甲은 세 가지 선의 이름을 한데 뭉뚱그려 외웠다가 시험에서 갈리는 것을 보고, 무엇을 이은 선인지가 저마다 다르다는 것을 알고 셋을 갈라 적어 두고 외우게 된다.
  4. 甲은 흐름 그림에서 화살표를 왜 죽 이어 놓는지 몰라 하다가, 어느 한 순간의 속도 방향을 이어 놓은 것이 유선임을 알고 그림을 다시 보며 흐름을 읽어 내게 된다.

  유선은 유속벡터에 접하는 접선을 연결한 선이므로 정답은 4번이다.

• 3

  개수로에서 유량측정을 위해 직사각형 예연위어를 사용하고 있다. 월류수심의 측정에 2 %의 오차가 있다면 측정 유량에 발생하는 오차(%)는 얼마인가? (단, 위어의 유량 계수는 상수이고 단면수축은 없다.)

  1. 1. 1
  2. 2. 2
  3. 3. 3
  4. 4. 5

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 측정 유량에 생기는 오차는 3 %다. 직사각형 예연위어의 유량이 월류수심의 1.5제곱에 비례하므로 수심 오차 2 %에 1.5를 곱해 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 유량이 수심의 몇 제곱인지 잡는다
  2. 직사각형 예연위어의 유량은 월류수심을 1.5제곱한 값에 비례한다.
  3. → Q ∝ H^(1.5)
  4. ↓
  5. ② 오차가 어떻게 옮겨 붙는지 본다
  6. 어떤 값이 다른 값의 n제곱에 비례하면 작은 오차는 n배가 되어 넘어간다. 제곱이면 두 배, 1.5제곱이면 한 배 반이다.
  7. → 유량 오차 = 1.5 × 수심 오차
  8. ↓
  9. ③ 값을 넣어 곱한다
  10. 월류수심을 잰 오차 2 %에 지수 1.5를 곱한다.
  11. → 1.5 × 2 % = 3 %
  12. ↓
  13. ④ 값이 그럴듯한지 본다
  14. 지수를 잊고 그대로 두면 2가 되고, 제곱으로 잘못 잡으면 4가 된다. 삼각위어라면 지수가 2.5라 5가 되니, 보기에 1과 2와 5가 함께 놓인 것은 위어의 꼴과 지수를 어긋내기 쉽다는 뜻이다.
  15. → 위어의 꼴마다 지수가 다르다.

  최종 정리: 1.5에 2 %를 곱하면 3 %이므로 3이 정답이다. 옳다.

• 4

  상류측 관경이 400 mm, 하류측 관경이 200 mm인 관로에서 상류측 관로의 단면평균 유속이 2 m/s라면, 하류측 관로의 단면평균유속(m/s)은 얼마인가? (단, 관로의 유량은 관을 가득 채운 상태로 일정하게 흐르고 있다.)

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

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 하류측 관로의 평균유속은 8 m/s다. 직경이 절반이 되어 단면적이 사분의 일로 줄었으므로 같은 양이 지나가려면 물살이 네 배로 빨라져야 한다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 무엇이 그대로인지 잡는다
  2. 관을 가득 채우고 흐르므로 앞뒤로 지나가는 물의 양이 같다.
  3. → A₁ × V₁ = A₂ × V₂
  4. ↓
  5. ② 단면적이 몇 분의 일로 줄었는지 본다
  6. 원의 넓이는 직경의 제곱에 비례하므로 직경이 절반이 되면 넓이는 사분의 일이 된다. 원주율을 넣어 넓이를 다 구할 것 없이 배수만 보면 된다.
  7. → A₂ ÷ A₁ = (200 ÷ 400)² = 1 ÷ 4
  8. ↓
  9. ③ 유속을 그 배수로 곱한다
  10. 양이 그대로인데 지나갈 자리가 사분의 일로 좁아졌으니 물살은 그만큼 빨라진다.
  11. → V₂ = 2 m/s × 4 = 8 m/s
  12. ↓
  13. ④ 값이 그럴듯한지 본다
  14. 직경 비를 제곱하지 않고 그대로 2만 곱하면 4가 되고, 방향을 뒤집으면 0.5가 된다. 보기에 2와 4가 함께 놓인 것은 제곱을 빠뜨리거나 그대로 두기 쉬운 자리라는 뜻이다.
  15. → 관이 가늘어지면 물살은 빨라진다.

  최종 정리: 단면적이 1/4로 줄어 2 m/s에 4를 곱하면 8 m/s이므로 3이 정답이다. 옳다.

• 5

  관수로 내의 마찰로 인한 에너지손실을 산정할 수 있는 공식은?

  1. 1. Francis 공식
  2. 2. Darcy 공식
  3. 3. Dupuit 공식
  4. 4. Darcy-Weisbach 공식

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 프란시스 공식은 열린 물길의 위어를 넘는 물의 양을 구하는 데 쓰는 것이므로, 관 속 마찰손실을 구하는 공식에 해당하지 않는다.
  2. 다르시 공식은 흙 속을 지나는 물의 흐름을 다루는 것이라 관 속 마찰과는 자리가 다르므로, 여기에 해당하지 않는다.
  3. 뒤퓌 공식은 우물로 모여드는 지하수의 흐름을 다루는 것이므로, 관 속 마찰손실을 구하는 공식에 해당하지 않는다.
  4. 다르시-바이스바흐 공식은 계수와 길이 대 관경의 비와 속도수두를 곱해 관 속 마찰손실을 구하므로, 여기에 그대로 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 관 손실을 구하려고 위어 쪽 공식을 뒤지다가 값이 안 나오자, 그것은 넘는 물의 양을 구하는 것임을 알고 관에 쓰는 공식을 따로 찾아 놓고 나서 셈하게 된다.
  2. 甲은 이름이 비슷해 흙 속 흐름을 다루는 공식을 관에 옮겨 썼다가 값이 딴 데로 가는 것을 보고, 둘이 다른 공식임을 알고 갈라 적어 두고 나서 골라 쓰게 된다.
  3. 甲은 우물 쪽 공식을 관 손실 셈에 넣어 보다가 필요한 값이 아예 다른 것을 보고, 다루는 자리가 다르다는 것을 알고 공식마다 쓰는 자리를 적어 붙여 두게 된다.
  4. 甲은 관 손실을 눈대중으로만 잡아 두었다가 끝단 압력이 모자란 것을 보고, 손실을 셈해 주는 공식이 따로 있다는 것을 알고 그것으로 값을 내어 설계를 고치게 된다.

  관수로의 마찰손실은 Darcy-Weisbach 공식으로 구하므로 정답은 4번이다.

• 6

  물탱크에 설치된 작은 오리피스에서 단면수축계수(C_a), 유속계수(C_v), 유량계수(C_d)의 관계를 옳게 표현한 것은?

  1. 1. C_d = C_a + C_v
  2. 2. C_d = C_a·C_v
  3. 3. C_d = {C_a / C_v}
  4. 4. C_d = {C_v / C_a}

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 두 계수를 더해 놓은 꼴은 각각이 1보다 작은데도 합이 1을 넘을 수 있어 이치에 맞지 않으므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  2. 물줄기가 좁아드는 정도와 빠르기가 줄어드는 정도가 함께 작용하니 두 계수를 곱한 것이 유량계수가 되므로, 올바른 관계에 해당한다(정답).
  3. 한 계수를 다른 계수로 나눈 꼴은 도리어 1보다 큰 값이 될 수 있어 유량계수가 되지 못하므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  4. 위아래를 뒤집어 나눈 꼴 역시 두 가지가 함께 줄이는 얼개를 나타내지 못하므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 오리피스로 잰 값이 셈보다 자꾸 작게 나오는 까닭을 몰라 하다가, 물줄기가 좁아들고 빠르기도 함께 준다는 것을 알고 두 몫을 곱해 보정해 나가고 쓰게 된다.
  2. 甲은 두 계수를 더해 놓고 보정값이 1을 넘는 것을 보고 이상하다 여겼다가, 곱해야 한다는 것을 알고 식을 고쳐 놓고 나서 잰 값과 셈을 맞추어 보고 쓰게 된다.
  3. 甲은 나눗셈으로 보정하다가 값이 도리어 커지는 것을 보고, 줄이는 몫이 둘이면 곱해야 한다는 것을 알고 셈을 바로잡아 자료를 다시 채워 넣고 나서 이어 쓰게 된다.
  4. 甲은 유량계수 하나만 표에서 찾아 쓰다가 그것이 무엇으로 이루어진 값인지 몰라 하고, 두 계수가 곱해진 값임을 알고 셋을 함께 적어 두고 나서 골라 쓰고 견주게 된다.

  유량계수는 단면수축계수와 유속계수의 곱이므로 정답은 2번이다.

• 7

  [MLT]계로 나타낸 물리량의 차원표시로 옳지 않은 것을 모두 고른 것은?

  ㄱ. 밀도 [ML⁻³]

  ㄴ. 가속도 [LT⁻¹] /

  ㄷ. 면적 [L²]

  ㄹ. 유량 [MT⁻¹]

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

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 밀도는 부피 하나에 든 질량이라 질량에 길이를 세 번 나눈 꼴이 되어야 맞으므로, 그렇게 적은 이 진술은 옳다.
  2. 가속도는 빠르기가 시간에 따라 달라지는 정도라 시간을 두 번 나누어야 하므로, 한 번만 나눈 이 표시는 옳지 않다.
  3. 면적은 길이를 두 번 곱해 얻는 것이라 질량도 시간도 들어설 자리가 없으므로, 그렇게 적어 놓은 이 진술은 옳다.
  4. 유량은 한 시간에 지나가는 부피라 길이를 세 번 곱하고 시간을 나눈 꼴이어야 하므로, 질량을 넣은 이 표시는 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 밀도의 차원을 적으며 길이를 한 번만 나누었다가 값이 크게 어긋나는 것을 보고, 부피는 길이를 세 번 곱한 것임을 알고 차원을 고쳐 적어 놓고 나서 쓰게 된다.
  2. 甲은 속도와 가속도의 차원을 한 줄에 붙여 외웠다가 시험에서 그것으로 갈리는 것을 보고, 시간이 한 번 더 나뉜다는 것을 알고 둘을 갈라 적어 두고 나서 외우게 된다.
  3. 甲은 넓이의 차원에 질량까지 넣어 적었다가 지적을 받고, 넓이는 길이만으로 이루어진다는 것을 알고 차원마다 어떤 것이 드는지 표로 만들어 붙여 두고 나서 쓰게 된다.
  4. 甲은 유량을 무게로 적어 오던 버릇대로 차원에도 질량을 넣었다가 자료가 어긋나고, 부피로 세는 값임을 알고 차원을 바로잡아 적어 놓고 나서 자료를 이어 쓰게 된다.

  가속도와 유량의 차원표시가 옳지 않으므로 정답은 3번이다.

• 8

  관로길이 10 m, 관경 0.1 m인 관수로에서 평균유속 1 m/s로 물이 흐르고 있을 때 마찰손실수두(m)는 약 얼마인가? (단, 마찰손실계수는 0.01, 중력가속도는 9.8 m/s² 이다.)

  1. 1. 0.015
  2. 2. 0.051
  3. 3. 0.12
  4. 4. 0.55

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 관수로의 마찰손실수두는 약 0.051 m다. 계수 0.01에 길이 대 관경의 비 100과 속도수두 0.051 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 관경이 모두 미터로 주어졌으니 그대로 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. 유속이 1이라 제곱해도 1이다.
  11. → V² ÷ 2g = 1 ÷ 19.6 ≈ 0.051 m
  12. ↓
  13. ④ 세 값을 곱한다
  14. 계수와 길이 대 관경의 비와 속도수두를 차례로 곱한다.
  15. → hf = 0.01 × 100 × 0.051 ≈ 0.051 m
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 속도수두에서 2를 곱하지 않으면 0.102가 되고, 길이 대 관경의 비를 빠뜨리면 0.0005에 그친다. 보기에 0.015와 0.12와 0.55가 놓인 것은 자릿수를 어긋내기 쉬운 자리라는 뜻이다.

  최종 정리: 0.01에 100과 0.051을 곱하면 약 0.051 m이므로 2가 정답이다. 옳다.

• 9

  계획 정수량 1,000 m³/d인 여과지의 여과면적이 50 m²일 때, 여과속도(m/d)는 얼마인가?

  1. 1. 2
  2. 2. 5
  3. 3. 10
  4. 4. 20

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 여과지의 여과속도는 20 m/d다. 하루 계획 정수량 1,000 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 1,000 m³를 여과면적 50 m²로 나눈다.
  7. → 1,000 m³/d ÷ 50 m² = 20 m/d
  8. ↓
  9. ③ 단위를 확인한다
  10. 세제곱미터를 제곱미터로 나누면 미터만 남고 거기에 하루가 붙는다. 속도라는 이름이 붙었어도 물살의 빠르기가 아니라 넓이 하나가 받아 내는 물의 두께다.
  11. → m³/(m²·d) = m/d
  12. ↓
  13. ④ 어떤 여과지인지 새긴다
  14. 하루 20 m는 완속여과의 4~5 m/d보다는 훨씬 높고 급속여과의 120~150 m/d에는 크게 못 미치는 값이다. 값만 보고도 어느 쪽 여과인지 가늠할 수 있다.
  15. → 값에는 여과의 꼴이 담겨 있다.
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 면적을 곱해 버리면 5만이 되고 정수량을 잘못 읽으면 자릿수가 통째로 어긋난다. 보기에 2와 5와 10이 놓인 것은 나누는 방향과 자릿수를 어긋내기 쉽다는 뜻이다.

  최종 정리: 1,000 m³/d를 50 m²로 나누면 20 m/d이므로 4가 정답이다. 옳다.

• 10

  폭 5 m, 길이 10 m, 유효수심 5 m인 장방형 침전지의 표면부하율이 50 m/d일 때, 이 침전지의 유입유량(m³/d)은 얼마인가?

  1. 1. 500
  2. 2. 1,500
  3. 3. 2,500
  4. 4. 3,500

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 침전지의 유입유량은 2,500 m³/d다. 폭 5 m에 길이 10 m를 곱한 수면 50 m²에 표면부하율 50 m/d를 곱해 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 수면 넓이를 구한다
  2. 물을 위에서 내려다본 넓이이므로 폭에 길이를 곱한다.
  3. → 넓이 = 5 m × 10 m = 50 m²
  4. ↓
  5. ② 유효수심을 쓰지 않는다는 것을 확인한다
  6. 표면부하율은 수면 1 m²가 받아 내는 부피이므로 지가 얼마나 깊든 값이 달라지지 않는다. 유효수심 5 m는 체류시간을 구할 때나 든다.
  7. → 유입유량 = 표면부하율 × 수면 넓이
  8. ↓
  9. ③ 곱해 유량을 낸다
  10. 표면부하율에 앞서 구한 수면 넓이를 곱한다.
  11. → 유입유량 = 50 m/d × 50 m² = 2,500 m³/d
  12. ↓
  13. ④ 값이 그럴듯한지 본다
  14. 유효수심까지 곱해 부피 250 m³로 잡으면 12,500이 되고, 폭이나 길이 하나만 곱하면 250이나 500에 그친다. 보기에 500과 1,500과 3,500이 놓인 것은 넓이를 잘못 잡기 쉬운 자리라는 뜻이다.
  15. → 표면부하율에는 넓이만 곱한다.

  최종 정리: 50 m/d에 수면 50 m²를 곱하면 2,500 m³/d이므로 3이 정답이다. 옳다.

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• 11

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

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

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 수심을 폭의 제곱근으로 잡는 꼴은 양쪽 단위조차 맞지 않아 관계를 나타내는 식이 되지 못하므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  2. 직사각형 물길은 수심을 폭의 절반으로 잡을 때 물이 닿는 둘레가 가장 짧아져 가장 잘 흐르므로, 올바른 관계에 해당한다(정답).
  3. 수심을 폭과 같게 잡으면 옆벽이 지나치게 깊어져 물이 벽에 닿는 자리가 늘어나므로, 올바른 관계에 해당하지 않는다.
  4. 수심을 폭의 두 배로 잡으면 좁고 깊은 도랑이 되어 붙들리는 자리가 크게 늘어나므로, 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 관계식을 외우면서 양쪽 단위를 살피지 않고 적었다가 값이 터무니없이 나오는 것을 보고, 단위가 같아야 한다는 것을 알고 식마다 단위를 맞추어 보고 나서 쓰게 된다.
  3. 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.
  4. 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.

  직사각형 최적수리단면은 수심이 수로폭의 절반이므로 정답은 2번이다.

• 12

  관수로에서 레이놀즈(Reynolds) 수에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 무차원 변수이다.
  2. 2. 관성력과 점성력의 비로 나타낸다.
  3. 3. 관성력과 중력의 비로 나타낸다.
  4. 4. 층류, 천이류, 난류로 구분할 때 이용된다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 레이놀즈 수는 위아래에 붙은 단위가 서로 지워져 끝내 수 하나만 남게 되는 값이므로, 무차원 변수라 한 이 설명은 옳다.
  2. 레이놀즈 수는 흐르려는 힘을 물이 붙드는 끈적임과 견주어 얻은 값이므로, 관성력과 점성력의 비라 한 이 설명은 옳다.
  3. 흐르려는 힘을 중력과 견준 값은 열린 물길에서 쓰는 다른 수이므로, 관성력과 중력의 비라 한 이 설명은 옳지 않다(정답).
  4. 레이놀즈 수는 흐름이 나란한지 어지러운지를 가르는 잣대로 쓰이므로, 세 갈래를 나눌 때 쓴다는 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 이 수에 단위를 붙여 적어 두었다가 다른 자료와 어긋나고, 위아래가 서로 지워져 수만 남는다는 것을 알고 단위를 지우고 값만 적어 놓고 나서 이어 쓰게 된다.
  2. 甲은 같은 관에 물과 기름을 흘리며 흐름이 다른 까닭을 몰라 하다가, 끈적임과 견준 값이라는 것을 알고 유체마다 값을 내어 적어 두고 나서 견주어 보고 쓰게 된다.
  3. 甲은 관에서도 중력과 견준 수를 내어 적었다가 갈래가 엉뚱하게 나오는 것을 보고, 그것은 열린 물길에서 쓰는 수임을 알고 두 수를 갈라 적어 두고 나서 쓰게 된다.
  4. 甲은 흐름의 갈래를 눈으로만 가늠하다가 자꾸 어긋나 애를 먹고, 이 수로 세 갈래를 가른다는 것을 알고 운전마다 값을 내어 적어 두고 나서 갈래를 정해 나가게 된다.

  관성력과 중력의 비는 프루드수이므로 정답은 3번이다.

• 13

  관수로 흐름에서 발생하는 미소손실에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 관내 마찰에 의한 손실이다.
  2. 2. 체크밸브에 의한 손실이다.
  3. 3. 단면의 급축소에 의한 손실이다.
  4. 4. 단면의 급확대에 의한 손실이다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 관 안벽과의 마찰로 길을 따라 꾸준히 생기는 손실은 주손실이라 따로 부르므로, 미소손실이라 한 이 설명은 옳지 않다(정답).
  2. 체크밸브처럼 물길에 놓인 기물을 지나며 생기는 손실은 그 자리에서만 생기므로, 미소손실이라 한 이 설명은 옳다.
  3. 단면이 갑자기 좁아지는 자리에서 물줄기가 오므라들며 생기는 손실도 그 자리에서만 생기는 것이므로, 이 설명은 옳다.
  4. 단면이 갑자기 넓어지는 자리에서 물이 소용돌이치며 생기는 손실도 그 자리에서만 생기는 것이므로, 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 관로 손실을 한 덩어리로 잡아 두었다가 어디부터 손봐야 할지 몰라 헤매고, 길을 따라 생기는 것과 자리마다 생기는 것이 다르다는 것을 알고 갈라 세게 된다.
  2. 甲은 밸브를 여럿 달아 놓고도 손실이 늘지 않으려니 여겼다가 끝단 압력이 떨어지는 것을 보고, 기물마다 손실이 붙는다는 것을 알고 개수를 줄여 배관을 다시 짜게 된다.
  3. 甲은 관을 갑자기 좁혀 이어 놓고 손실을 셈에 넣지 않았다가 값이 어긋나는 것을 보고, 오므라드는 자리에서 손실이 생긴다는 것을 알고 항을 더해 다시 셈하게 된다.
  4. 甲은 굵은 관으로 갑자기 넓혀 이어 놓으면 손해가 없으려니 여겼다가, 그 자리에서 물이 소용돌이친다는 것을 알고 차츰 넓히는 꼴로 바꾸어 놓고 나서 이어 쓰게 된다.

  관내 마찰에 의한 손실은 주손실이므로 정답은 1번이다.

• 14

  개수로에서 프루드수(Froude number)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 관성력과 점성력의 비로 나타낸다.
  2. 2. 프루드수가 1이면 한계류이다.
  3. 3. 프루드수가 1보다 크면 사류이다.
  4. 4. 프루드수가 1보다 작으면 상류이다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 흐르려는 힘을 끈적임과 견준 값은 관에서 쓰는 다른 수이므로, 관성력과 점성력의 비라 한 이 설명은 옳지 않다(정답).
  2. 물결이 퍼지는 빠르기와 물살이 꼭 같아지는 자리가 흐름이 갈리는 한계이므로, 1이면 한계류라 한 이 설명은 옳다.
  3. 물살이 물결보다 빠르면 물결이 위로 거슬러 올라가지 못하고 쓸려 내려가므로, 1보다 크면 사류라 한 이 설명은 옳다.
  4. 물살이 물결보다 느리면 물결이 위쪽까지 거슬러 퍼져 나갈 수 있으므로, 1보다 작으면 상류라 한 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 물길에서도 관에서 쓰던 수만 내어 적었다가 흐름의 갈래가 안 갈리는 것을 보고, 물길에서는 중력과 견준 수를 봐야 한다는 것을 알고 그 수를 내어 적게 된다.
  2. 甲은 물길에 돌을 던져 물결이 어디로 퍼지는지 보다가, 물결과 물살의 빠르기가 같아지는 자리가 있다는 것을 알고 그 자리를 짚어 두고 나서 흐름을 갈라 보게 된다.
  3. 甲은 여울에서 물결이 위로 올라오지 못하는 것을 보고 까닭을 몰라 하다가, 물살이 더 빠르면 그렇게 된다는 것을 알고 그런 자리를 지도에 표시해 두고 살피게 된다.
  4. 甲은 잔잔한 물길에서 물결이 위쪽까지 퍼져 나가는 것을 보고, 물살이 느린 자리라는 것을 알고 두 자리를 갈라 적어 두고 나서 시설 자리를 정해 나가고 쓰게 된다.

  관성력과 점성력의 비는 레이놀즈 수이므로 정답은 1번이다.

• 15

  혼화지의 속도경사(G)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

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

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

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

  🧮 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 혼화지를 크게 넓히면 응집도 절로 나아지려니 여겼다가 도리어 덜 섞이는 것을 보고, 부피가 나누는 자리에 든다는 것을 알고 휘젓는 힘을 함께 올려 잡게 된다.
  3. 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.
  4. 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.

  속도경사는 물의 점성계수에 영향을 받으므로 정답은 4번이다.

• 16

  수격현상을 경감시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 1. 역지밸브를 설치한다.
  2. 2. Flywheel을 설치한다.
  3. 3. 최저압력이 증기압보다 작아지도록 유지한다.
  4. 4. 큰 관을 사용한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

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

  🧮 풀이

  1. 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.
  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 울림을 줄이게 된다.
  3. 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.
  4. 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.

  최저압력이 증기압보다 작아지면 오히려 수격이 커지므로 정답은 3번이다.

• 17

  11.5 m의 전양정으로 0.5 m³/s의 수량을 양수하려 한다. 펌프의 효율이 80 %라면, 펌프에 필요한 동력(kW)은 약 얼마인가? (단, 중력가속도는 9.8 m/s², 물의 단위 중량은 1,000 kgf/m³이다.)

  1. 1. 39.2
  2. 2. 45.1
  3. 3. 61.3
  4. 4. 70.4

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 펌프에 필요한 동력은 약 70.4 kW다. 물을 올리는 데 드는 5,750 kgf·m/s를 102로 나누어 킬로와트로 바꾸고 다시 효율 0.8로 나누어 얻은 값이다. 옳다.

  🧮 풀이

  1. ① 물을 올리는 데 드는 힘을 구한다
  2. 단위중량에 유량과 전양정을 곱한다.
  3. → 1,000 kgf/m³ × 0.5 m³/s × 11.5 m = 5,750 kgf·m/s
  4. ↓
  5. ② 킬로와트로 바꾼다
  6. 1 kW는 초당 102 kgf·m이므로 102로 나눈다.
  7. → 5,750 ÷ 102 ≈ 56.4 kW
  8. ↓
  9. ③ 효율로 나눈다
  10. 펌프가 받은 힘을 다 물에 주지 못하므로 효율로 나누어 실제로 넣어야 할 힘을 얻는다.
  11. → 56.4 ÷ 0.8 ≈ 70.4 kW
  12. ↓
  13. ④ 나누는 방향을 확인한다
  14. 효율은 1보다 작으므로 그것으로 나누면 값이 커진다. 곱해 버리면 도리어 물을 올리는 데 드는 힘보다도 적어져 말이 되지 않는다.
  15. → 효율은 나누는 자리에 놓인다.
  16. ↓
  17. ⑤ 값이 그럴듯한지 본다
  18. 102 대신 75로 나누면 마력이 되어 95쯤이 되고, 효율로 나누지 않으면 56.4에 그친다. 보기에 39.2와 45.1과 61.3이 놓인 것은 나누는 수와 효율을 어긋내기 쉽다는 뜻이다.

  최종 정리: 5,750을 102로 나누고 0.8로 다시 나누면 약 70.4 kW이므로 4가 정답이다. 옳다.

• 18

  펌프의 비속도(Nₛ)를 올바르게 나타낸 것은? (단, N은 회전속도, Q는 토출량, H는 전양정이다.)

  1. 1. Nₛ = N{Q^(1/2) / H^(4/3)}
  2. 2. Nₛ = N{H^(4/3) / Q^(1/2)}
  3. 3. Nₛ = N{H^(3/4) / Q^(1/2)}
  4. 4. Nₛ = N{Q^(1/2) / H^(3/4)}

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 양수량에는 제곱근이 맞으나 전양정의 지수를 뒤집어 놓아 값이 크게 달라지므로, 비속도를 올바르게 나타낸 것에 해당하지 않는다.
  2. 양수량과 전양정의 자리를 통째로 뒤바꾸어 놓아 값이 거꾸로 나오므로, 비속도를 올바르게 나타낸 것에 해당하지 않는다.
  3. 전양정을 위에 올리고 양수량을 아래에 둔 꼴 역시 자리가 뒤바뀐 것이므로, 비속도를 올바르게 나타낸 것에 해당하지 않는다.
  4. 비속도는 회전속도에 양수량의 제곱근을 곱하고 전양정의 4분의 3제곱으로 나누어 얻으므로, 이 식에 그대로 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 두 지수를 자리만 바꾸어 외웠다가 값이 크게 어긋나는 것을 보고, 양수량은 제곱근이고 전양정은 4분의 3제곱이라는 것을 알고 짝을 지어 적어 두고 외우게 된다.
  2. 甲은 위아래를 뒤집어 값을 내어 놓고 다른 기종과 자릿수가 아주 다른 것을 보고, 자리가 바뀌었다는 것을 알고 식을 바로잡아 값을 다시 내어 자료에 채워 넣게 된다.
  3. 甲은 전양정을 위에 올려 셈해 놓고 높이 올리는 펌프일수록 값이 커지는 것을 이상하게 여겼다가, 자리가 뒤바뀐 것을 알고 식을 고쳐 놓고 나서 값을 다시 내게 된다.
  4. 甲은 비속도를 내어 놓고도 그것을 어디에 쓰는 값인지 몰라 하다가, 그 값으로 펌프의 꼴을 가른다는 것을 알고 기종마다 값을 내어 적어 놓고 나서 골라 쓰게 된다.

  비속도는 N·Q^(1/2)/H^(3/4)이므로 정답은 4번이다.

• 19

  펌프에 사용되는 물리량인 동력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 차원은 [MLT⁻¹]이다.
  2. 2. 단위로 kW를 사용한다.
  3. 3. 단위시간에 사용하는 에너지의 양이다.
  4. 4. 단위로 Hp(마력)을 사용한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 동력은 일을 시간으로 나눈 값이라 길이가 두 번 곱해지고 시간이 세 번 나뉜 꼴이어야 하므로, 이 설명은 옳지 않다(정답).
  2. 동력은 일의 빠르기를 이르는 값이라 그에 맞는 단위로 적어야 다른 자료와 나란히 견줄 수 있으므로, 이 설명은 옳다.
  3. 동력은 한 시간 동안 얼마만큼의 에너지를 쓰는지를 나타내는 값이므로, 그 뜻을 그대로 옮겨 적은 이 설명은 옳다.
  4. 동력은 예부터 말 한 마리가 끄는 힘에 견주어 적어 오기도 한 값이므로, 마력을 단위로 쓴다는 이 설명은 옳다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 동력의 차원을 힘의 차원과 비슷하게 적어 두었다가 자료가 어긋나고, 일을 시간으로 나눈 값임을 알고 차원을 바로잡아 적어 놓고 나서 자료를 이어 쓰게 된다.
  2. 甲은 펌프 자료마다 단위가 달라 서로 견줄 수 없게 되고, 킬로와트로 맞추어 적으면 된다는 것을 알고 마력으로 적힌 값을 모두 바꾸어 놓고 나서 견주어 보게 된다.
  3. 甲은 전기값이 왜 돌린 시간에 따라 붙는지 몰라 하다가, 동력이 한 시간에 쓰는 에너지의 양이라는 것을 알고 돌린 시간을 함께 적어 두고 나서 값을 셈해 보게 된다.
  4. 甲은 옛 도면에 적힌 마력을 무슨 값인지 몰라 그냥 넘겼다가, 그것도 동력을 나타내는 단위임을 알고 킬로와트로 바꾸어 적어 놓고 나서 옛 자료를 이어 쓰게 된다.

  동력의 차원은 ML²T⁻³이므로 정답은 1번이다.

• 20

  운전중인 펌프의 토출량을 제어하기 위한 방법이 아닌 것은?

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

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

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

  🧮 풀이

  1. 甲은 밸브를 잠가 양을 줄이면서도 전기값이 그대로인 것을 보고, 회전속도를 낮추면 드는 힘까지 준다는 것을 알고 그쪽으로 바꾸어 두고 나서 전기값을 아끼게 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 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.
  4. 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.

  압력 제어는 토출량을 정하는 방법이 아니므로 정답은 2번이다.