주택관리사보 1차 연속방정식 · 비압축성 · 제20회 118번 해설

관경 50 mm로 시간당 3,000 kg의 물을 공급하고자 할 때, 배관 내 유속(m/s)은 약 얼마인가? (단, 배관속의 물은 비압축성, 정상류로 가정하며, 원주율은 3.14로 한다.)

시간당 3,000 kg의 물은 밀도 1,000 kg/m³로 나누면 3 m³/h, 곧 초당 약 0.000833 m³이다. 제20회 주택관리사보 1차 시험 「공동주택시설개론」 118번 문제입니다. 정답은 ②입니다.

  1. ① 0.15
  2. ② 0.42
  3. ③ 1.32
  4. ④ 4.14
  5. ⑤ 13.0

정답 ②

핵심 해설

시간당 3,000 kg의 물은 밀도 1,000 kg/m³로 나누면 3 m³/h, 곧 초당 약 0.000833 m³이다. 관경 50 ㎜의 단면적은 (3.14 ÷ 4) × 0.05² = 0.0019625 ㎡이므로 유속은 0.000833 ÷ 0.0019625 ≒ 0.42 m/s가 되어 ②가 답이다.

이론 근거

연속방정식: 비압축성 정상류에서 Q = A × v가 성립하므로 유속은 체적유량을 단면적으로 나누어 구한다

쉬운 설명

유속은 '1초에 지나가는 물의 부피'를 '관의 단면적'으로 나누면 나온다. 시간 단위를 초로, 무게 단위를 부피로 먼저 바꾸는 것이 핵심이다.

용어 설명

연속방정식
비압축성 유체가 정상류로 흐를 때 유량 Q = 단면적 A × 유속 v가 일정하게 유지된다는 관계
비압축성
압력이 변해도 밀도가 거의 변하지 않는 성질. 물은 비압축성으로 다룬다
정상류
시간이 지나도 각 지점의 유속과 압력이 변하지 않는 흐름

계산 과정

질량유량 3,000 kg/h를 물의 밀도 1,000 kg/m³로 나누면 체적유량 Q = 3 m³/h Q = 3 ÷ 3,600 = 0.000833 m³/s 관 단면적 A = (π ÷ 4) × D² = (3.14 ÷ 4) × 0.05² = 0.0019625 ㎡ 유속 v = Q ÷ A = 0.000833 ÷ 0.0019625 ≒ 0.42 m/s

선택지별 해설

  • ① 0.15 m/s는 계산값의 약 1/3로, 주어진 유량과 관경에서는 나오지 않는다.
  • ② Q = 0.000833 m³/s를 A = 0.0019625 ㎡로 나누면 약 0.42 m/s다.(정답)
  • ③ 1.32 m/s는 계산값의 약 세 배다.
  • ④ 4.14 m/s는 계산값의 약 열 배로, 유량이나 시간 단위를 잘못 환산해야 나오는 크기다.
  • ⑤ 13.0 m/s는 급수배관에서 허용되지 않는 크기이며 계산값과도 크게 다르다.

암기팁

v = Q ÷ A — 유량은 초 단위로, 관경은 m 단위로 먼저 바꾼다

출처 · 한국산업인력공단 큐넷 공개 기출문제 제20회 118번. 해설은 풀고패스가 작성했습니다.

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