소방의 모든 것

2과목 : 소방유체역학

21. 대기압이 90kPa인 곳에서 진공 76mmHg는 절대압력(kPa)으로 약 얼마인가?

① 10.1 ② 79.9

③ 99.9 ④ 101.1

[해설]

✔ 단위변환

1atm=760mmHg=1.0332kg/cm²=10.332m(또는 10.322mAq)=14.7PSI(또는 14.7lb/in²)=101.325kPa(또는 101.325kN/m²)=1013mbar=1.013bar

✔ 절대압

⑴ 절대압=대기압+게이지압(계기압)

⑵ 절대압=대기압-진공압

[풀이]

답 ②

 

22. 지름 0.4m인 관에 물이 0.5m³/s로 흐를 때 길이 300m에 대한 동력손실은 60kW이었다. 이 때 관 마찰계수(f)는 얼마인가?

① 0.0151 ② 0.0202

③ 0.0256 ④ 0.0301

[해설]

✔ 유량

✔ 동력(동력손실)

✔ 마찰손실수두(달시-웨버의 식)

답 ②

 

23. 액체 분자들 사이의 응집력과 고체면에 대한 부착력의 차이에 의하여 관내 액체표면과 자유표면 사이에 높이 차이가 나타나는 것과 가장 관계가 깊은 것은?

① 관성력 ② 점성

③ 뉴턴의 마찰법칙 ④ 모세관현상

[해설]

✔ 모세관현상

⑴ 액체 분자들 사이의 응집력과 고체면에 대한 부착력의 차이에 의하여 관내 액체표면과 자유표면 사이에 높이 차이가 나타나는 것

⑵ 액체와 고체가 접촉하면 상호 부착하려는 성질을 갖는데 이 부착력과 액체의 응집력의 상대적 크기에 의해 일어나는 현상

답 ④

 

24. 피스톤이 설치된 용기 속에서 1kg의 공기가 일정온도 50℃에서 처음 체적의 5배로 팽창되었다면 이 때 전달된 열량(kJ)은 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K)이다.)

① 149.2 ② 170.6

③ 215.8 ④ 240.3

[해설]

✔ 등온과정 열량

답 ①

 

25. 호주에서 무게가 20N인 어떤 물체를 한국에서 재어보니 19.8N이었다면 한국에서의 중력가속도(m/s²)는 얼마인가? (단, 호주에서의 중력가속도는 9.82m/s²이다.)

① 9.46 ② 9.61

③ 9.72 ④ 9.82

[해설]

✔ 비례식

⑴ 호주에서 무게가 20N인 경우 중력가속도는 9.82m/s²

⑵ 한국에서 무게가 19.8N인 경우 중력가속도 χ는?

답 ③

 

26. 두께 20cm이고 열전도율 4W(m·K)인 벽의 내부 표면온도는 20℃이고, 외부 벽은 -10℃인 공기에 노출되어 있어 대류열전달이 일어난다. 외부의 대류열전달계수가 20W/(m²·K) 일 때, 정상상태에서 벽의 외부표면온도(℃)는 얼마인가? (단, 복사열전달은 무시한다.)

① 5 ② 10

③ 15 ④ 20

[해설]

✔ 열전도량

✔ 대류 열전달량

✔ 외부 벽의 표면온도

답 ①

 

27. 질량 m[kg]의 어떤 기체로 구성된 밀폐계가 Q[kJ]의 열을 받아 일을 하고, 이 기체의 온도가 △T[℃] 상승하였다면 이 계가 외부에 한 일 W[kJ]을 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, 이 기체의 정적비열은 C_v[kJ/(kg·K)], 정압비열은 C_p[kJ/kg·K)]이다.)

① W=Q-mC_v△T ② W=Q+mC_v△T

③ W=Q-mC_p△T ④ W=Q+mC_p△T

[해설]

✔ 정적(등적)과정과 정압(등압)과정

⑴ 정적(등적)과정 : 기체의 부피(체적)가 일정한 과정

⑵ 정압(등압)과정 : 기체의 압력이 일정한 과정

✔ 열

Q=ΔU+W

여기서, Q : 열[kJ]

ΔU : 내부에너지 변화[kJ]

W : 일[kJ]

✔ 정적과정의 열량(밀폐계이므로 정적과정)

q=ΔU=mC_vΔT

여기서, q : 열량[kJ]

m : 질량[kg]

C_v : 정적비열[kJ/kg·K]

ΔT : 온도구배(온도차)[K]

[풀이]

Q=ΔU+W ··· ⓐ

ΔU=Q-W

q=ΔU=mC_vΔT ··· ⓑ

ⓑ식에 ⓐ을 대입하면

Q-W=mC_vΔT

Q=mC_vΔT+W

W=Q-mC_vΔT

답 ①

 

28. 정육면체의 그릇에 물을 가득 채울 때, 그릇 밑면이 받는 압력에 의한 수직방향 평균 힘의 크기를 P라고 하면, 한 측면이 받는 압력에 의한 수평방향 평균 힘의 크기는 얼마인가?

① 0.5P ② P

③ 2P ④ 4P

[해설]

✔ 정육면체 그릇 밑면에 작용하는 힘

F_v=γ×V=γ×L×L×L

여기서, F_v : 정육면체 그릇 밑면에 작용하는 힘[N]

γ : 물의 비중량(9800N/m³)

V : 정육면체 체적[m³]

L : 정육면체 한변의 길이[m]

✔ 정육면체 한 측면에 작용하는 평균 힘

F_h=γ×h×A=γ×0.5L×L×L

여기서, F_h : 정육면체 한 측면에 작용하는 평균 힘

γ : 물의 비중량(9800N/m³)

h : 정육면체 중심까지 높이(0.5L)[m]

A : 단면적[m²]

L : 정육면체 한변의 길이[m]

[풀이]

정육면체 그릇 밑면에 작용하는 힘을 P(=γ×L×L×L)라 하면 정육면체 한 측면에 작용하는 평균 힘은 0.5P(=γ×0.5L×L×L)이다.

답 ①

 

29. 베르누이 방정식을 적용할 수 있는 기본 전제조건으로 옳은 것은?

① 비압축성 흐름, 점성 흐름, 정상 유동

② 압축성 흐름, 비점성 흐름, 정상 유동

③ 비압축성 흐름, 비점성 흐름, 비정상 유동

④ 비압축성 흐름, 비점성 흐름, 정상 유동

[해설]

✔ 베르누이 방정식을 적용할 수 있는 기본 전제조건

⑴ 정상 흐름(정상 유동)

⑵ 비압축성 흐름

⑶ 비점성 흐름

⑷ 이상유체 흐름

답 ④

 

30. Newton의 점성법칙에 대한 옳은 설명으로 모두 짝지은 것은?

① ㉮, ㉯ ② ㉯, ㉰

③ ㉮, ㉰ ④ ㉮, ㉯, ㉰

[해설]

✔ Newton의 점성법칙

⑴ 전단응력은 점성계수와 속도기울기의 곱이다.

⑵ 전단응력은 점성계수에 비례한다.

⑶ 전단응력은 속도기울기에 비례한다.

⑷ Newton의 점성법칙

답 ①

 

31. 물이 배관 내에 유동하고 있을 때 흐르는 물속 어느 부분의 정압이 그 때 물의 온도에 해당하는 증기압 이하로 되면 부분적으로 기포가 발생하는 현상을 무엇이라고 하는가?

① 수격현상 ② 서징현상

③ 공동현상 ④ 와류현상

[해설]

✔ 공동현상(Cavitation)

물이 배관 내에 유동하고 있을 때 흐르는 물속 어느 부분의 정압이 그 때 물의 온도에 해당하는 증기압 이하로 되면 부분적으로 기포가 발생하는 현상

✔ 수격현상(Water Hammer)

배관내를 유체가 흐를때 펌프의 순간적인 정지 및 기동, 밸브의 급격한 개폐, 배관의 급격한 굴곡 등에 의해 유체의 속도가 급히 변화하면 유체가 가지고 있는 운동에너지가 압력에너지로 변하여 순간적으로 큰 압력변화가 발생하는 현상

✔ 서징현상(Serging)

유량이 단속적으로 변하여 펌프 입출구에 설치된 진공계 또는 압력계가 흔들리고 진동과 소음이 일어나며 펌프의 토출유량이 변하는 현상

답 ③

 

32. 그림과 같이 사이폰에 의해 용기 속의 물이 4.8m³/min로 방출된다면 전체 손실수두(m)는 얼마인가? (단, 관 내 마찰은 무시한다.)

① 0.668 ② 0.330

③ 1.043 ④ 1.826

[해설]

✔ 유량

✔ 베르누이 방정식

답 ①

 

33. 반지름 R₀인 원형파이프에 유체가 층류로 흐를 때, 중심으로부터 거리 R에서의 유속 U와 최대속도 U_max의 비에 대한 분포식으로 옳은 것은?

[해설]

✔ 중심으로부터 거리 R에서의 유속 U와 최대속도 U_max의 비에 대한 분포식

답 ④

 

34. 이상기체의 기체상수에 대해 옳은 설명으로 모두 짝지어진 것은?

① a ② a, c

③ b, c ④ a, b, d

[해설]

⑴ 기체상수의 단위는 비열의 단위와 차원이 같다.

  ㈎ 기체상수의 단위 : kJ/kg·K 또는 atm·m³/kmol·K

  ㈏ 비열의 단위 : kJ/kg·K

⑵ 기체상수는 온도가 높을수록 작아진다.

⑶ 기체상수는 분자량에 관계없이 동일하다.

⑷ 기체상수의 값은 기체의 종류에 관계없이 거의 비슷하다.

답 ①

 

35. 그림에서 두 피스톤이 지름이 각각 30cm와 5cm이다. 큰 피스톤이 1cm 아래로 움직이면 작은 피스톤은 위로 몇 cm 움직이는가?

① 1 ② 5

③ 30 ④ 36

[해설]

✔ 압력

답 ④

 

36. 흐르는 유체에서 정상류의 의미로 옳은 것은?

① 흐름의 임의의 점에서 흐름특성이 시간에 따라 일정하게 변하는 흐름

② 흐름의 임의의 점에서 흐름특성이 시간에 관계없이 항상 일정한 상태에 있는 흐름

③ 임의의 시각에 유로 내 모든 점의 속도벡터가 일정한 흐름

④ 임의의 시각에 유로 내 각점의 속도벡터가 다른 흐름

[해설]

✔ 정상류(Steady flow)

⑴ 유체 흐름의 특성이 시간에 따라 변하지 않는 흐름

⑵ 흐름의 임의의 점에서 흐름특성이 시간에 관계없이 항상 일정한 상태에 있는 흐름

✔ 비정상류(Unsteady flow)

⑴ 유체 흐름의 특성이 시간에 따라 변하는 흐름

⑵ 흐름의 임의의 점에서 흐름특성이 시간에 따라 일정하게 변하는 흐름

답 ②

 

37. 용량 1000L의 탱크차가 만수 상태로 화재현장에 출동하여 노즐압력 294.2kPa, 노즐구경 21mm를 사용하여 방수한다면 탱크차 내의 물을 전부 방수하는데 몇 분 소요되는가? (단, 모든 손실은 무시한다.)

① 1.7분 ② 2분

③ 2.3분 ④ 2.7분

[해설]

✔ 방수량

답 ②

 

38. 그림과 같이 60°로 기울어진 고정된 평판에 직경 50mm의 물 분류가 속도(V) 20m/s로 충돌하고 있다. 분류가 충돌할 때 판에 수직으로 작용하는 충격력 R(N)은?

① 296 ② 393

③ 680 ④ 785

[해설]

✔ 유량

✔ 수직으로 작용하는 충격력

답 ③

 

39. 외부지름이 30cm이고 내부지름이 20cm인 길이 10m의 환형(annular)관에 물이 2m/s의 평균속도로 흐르고 있다. 이 때 손실수두가 1m일 때, 수력직경에 기초한 마찰계수는 얼마인가?

① 0.049 ② 0.054

③ 0.065 ④ 0.078

[해설]

✔ 수력반경

✔ 수력직경(수력지름)

✔ 손실수두

답 ①

 

40. 토출량이 0.65m³/min인 펌프를 사용하는 경우 펌프의 소요 축동력(kW)은? (단, 전양정은 40m이고, 펌프의 효율은 50%이다.)

① 4.2 ② 8.5

③ 17.2 ④ 50.9

[해설]

✔ 축동력

답 ②

 

2021년 3월 실시한 소방설비기사(기계분야) 필기 기출문제(1과목~4과목)는 하단 첨부파일 참고

소방설비기사(기계분야) 필기_20210307.hwp

0.13MB

 

2021년 03월 소방설비기사(기계분야) 필기 기출문제(해설포함) 3과목은 하단 링크 클릭~

https://allsobang.tistory.com/215

 

2021년 03월 소방설비기사(기계분야) 필기 기출문제(해설포함) 3과목

3과목 : 소방관계법규 41. 소방기본법에서 정의하는 소방대의 조직구성원이 아닌 것은? ① 의무소방원 ② 소방공무원 ③ 의용소방대원 ④ 공항소방대원 [해설] ✔ 소방대 ⑴ 소방공무원 ⑵ 의무

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2과목 : 소방유체역학

21. 직경 20cm의 소화용 호스에 물이 392 N/s 흐른다. 이 때의 평균유속(m/s)은?

① 2.96 ② 4.34

③ 3.68 ④ 1.27

[해설]

✔ 중량유량

답 ④

 

22. 수은이 채워진 U자관에 수은보다 비중이 작은 어떤 액체를 넣었다. 액체기둥의 높이가 10cm, 수은과 액체의 자유 표면의 높이 차이가 6cm일 때 이 액체의 비중은? (단, 수은의 비중은 13.6 이다.)

① 5.44 ② 8.16

③ 9.63 ④ 10.88

[해설]

✔ U자관

답 ①

 

23. 수압기에서 피스톤의 반지름이 각각 20cm와 10cm이다. 작은 피스톤에 19.6N의 힘을 가하는 경우 평형을 이루기 위해 큰 피스톤에는 몇 N의 하중을 가하여야 하는가?

① 4.9 ② 9.8

③ 68.4 ④ 78.4

[해설]

✔ 압력

답 ④

 

24. 그림과 같이 중앙부분에 구멍이 뚫린 원판에 지름 D의 원형 물제트가 대기압 상태에서 V의 속도로 충돌하여 원판 뒤로 지름 D/2의 원형 물제트가 V의 속도로 홀러나가고 있을 때, 이 원판이 받는 힘을 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, ρ는 물의 밀도이다.)

[해설]

✔ 유량

✔ 원판이 받는 힘

답 ①

 

25. 압력 0.1MPa, 온도 250℃ 상태인 물의 엔탈피가 2974.33 kJ/kg이고 비체적은 2.40604m³/kg이다. 이 상태에서 물의 내부에너지(kJ/kg)는 얼마인가?

① 2733.7 ② 2974.1

③ 3214.9 ④ 3582.7

[해설]

✔ 엔탈피

답 ①

 

26. 300 K의 저온 열원을 가지고 카르노 사이클로 작동하는 열기관의 효율이 70%가 되기 위해서 필요한 고온 열원의 온도(K)는?

① 800 ② 900

③ 1000 ④ 1100

[해설]

✔ 카르노 사이클

답 ③

 

27. 물이 들어 있는 탱크에 수면으로부터 20m 깊이에 지름 50mm 의 오리피스가 있다. 이 오리피스에서 흘러나오는 유량(m³/min)은?(단, 탱크의 수면 높이는 일정하고 모든 손실은 무시한다.)

① 1.3 ② 2.3

③ 3.3 ④ 4.3

[해설]

✔ 유속

✔ 유량

답 ②

 

28. 다음 중 열전달 매질이 없이도 열이 전달되는 형태는?

① 전도 ② 자연대류

③ 복사 ④ 강제대류

[해설]

✔ 열전달의 종류

구분	내용	관련 법칙
전도(conduction)	열전도는 물체내의 온도차로 인해 온도가 높은 분자와 인접한 온도가 낮은 분자간의 직접적인 충돌 등으로 열에너지가 전달되는 전열형식이다. 예) 불속에 있는 금속막대	푸리에(Fourier)의 열전도 법칙
대류(convection)	유체(Fluid)입자 자체의 움직임에 의해 열에너지가 전달되는 것으로서, Fluid는 액체상태 또는 기체상태이다.	뉴턴(Newton)의 대류법칙
복사(radiation)	복사 열전달(radiation heat transfer)은 열전도나 대류 열전달과 달리, 매질을 통해 열이 전달되는 것이 아니라 고온의 물체에서 전자파의 형태로 방출되는 복사열이 저온의 물체에 흡수되어 열이 전달되는 전열형식이다. 태양열이 지구에 전달되는 것도 복사 열전달에 의한 것이다.	스테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann)의 법칙

답 ③

 

29. 양정 220m, 유량 0.025m³/s, 회전수 2900rpm인 4단 원심 펌프의 비교회전도 (비속도)[m³/min, m, rpm]는 얼마인가?

① 176 ② 167

③ 45 ④ 23

[해설]

✔ 비교회전도(비속도)

답 ①

 

30. 동력(power)의 차원을 MLT(질량 M, 길이 L, 시간 T)계로 바르게 나타낸 것은?

[해설]

답 ③

 

31. 직사각형 단면의 덕트에서 가로와 세로가 각각 a 및 1.5a이고, 길이가 L이며, 이 안에서 공기가 V의 평균속도로 흐르고 있다. 이 때 손실수두를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, f는 이 수력지름에 기초한 마찰계수이고, g는 중력가속도를 의미한다.)

[해설]

✔ 수력반경

✔ 수력직경(수력지름)

✔ 손실수두

답 ①

 

32. 무차원수 중 레이놀즈수(Reynolds number)의 물리적인 의미는?

① 관성력/중력 ② 관성력/탄성력

③ 관성력/점성력 ④ 관성력/음속

[해설]

✔ 무차원수

⑴ 레이놀즈수(Reynolds number)=관성력/점성력

⑵ 프루드수(Froude number)=관성력/중력

⑶ 코시수(Cauchy number)=관성력/탄성력

⑷ 오일러수(Euler number)=압축력/관성력

⑸ 웨버수(Weber number)=관성력/표면장력

답 ③

 

33. 동일한 노즐구경을 갖는 소방차에서 방수압력이 1.5배가 되면 방수량은 몇 배로되는가?

① 1.22 배 ② 1.41 배

③ 1.52 배 ④ 2.25 배

[해설]

✔ 방수량

답 ①

 

34. 전양정 80m, 토출량 500 L/min인 물을 사용하는 소화펌프가 있다. 펌프효율 65%, 전달계수(K) 1.1인 경우 필요한 전동기의 최소동력(kW)은?

① 9 ② 11

③ 13 ④ 15

[해설]

✔ 전동기의 최소동력(전동력)

답 ②

 

35. 안지름 10cm인 수평 원관의 층류유동으로 4km 떨어진 곳에 원유(점성계수 0.02 N・s/m², 비중 0.86)를 0.10 m³/min의 유량으로 수송하려 할 때 펌프에 필요한 동력(W)은? (단, 펌프의 효율은 100%로 가정한다.)

① 76 ② 91

③ 10900 ④ 9100

[해설]

✔ 유량

✔ 비중

✔ 레이놀즈수

✔ 관마찰계수

✔ 마찰손실(달시-웨버의 식 : 층류)

✔ 전동력

답 ②

 

36. 유속 6m/s로 정상류의 물이 화살표 방향으로 흐르는 배관에 압력계와 피토계가 설치되어있다. 이때 압력계의 계기압력이 300 kPa이었다면 피토계의 계기압력은 약 몇 kPa인가?

① 180 ② 280

③ 318 ④ 336

[해설]

✔ 속도수두

✔ 피토계 계기압력

답 ③

 

37. 유체의 압축률에 관한 설명으로 올바른 것은?

① 압축률 = 밀도 × 체적탄성계수

② 압축률 = 1/체적탄성계수

③ 압축률 = 밀도/체적탄성계수

④ 압축률 = 체적탄성계수/밀도

[해설]

✔ 압축률은 체적탄성계수의 역수이다.

답 ②

 

38. 질량이 5㎏인 공기(이상기체)가 온도 333K로 일정하게 유지되면서 체적이 10배가 되었다. 이 계(system)가 한 일(kJ)은? (단, 공기의 기체상수는 287J/kg·K이다.)

① 220 ② 478

③ 1100 ④ 4779

[해설]

✔ 등온과정 일 공식

답 ③

 

39. 무한한 두 평판 사이에 유체가 채워져 있고 한 평판은 정지해 있고 또 다른 평판은 일정한 속도로 움직이는 Couette 유동을 하고 있다. 유체 A만 채워져 있을 때 평판을 움직이기 위한 단위면적당 힘을 τ1이라 하고 같은 평판 사이에 점성이 다른 유체 B만 채워져 있을 때 필요한 힘을 τ2라 하면 유체 A와 B가 반반씩 위아래로 채워져 있을 때 평판을 같은 속도로 움직이기 위한 단위면적당 힘에 대한 표현으로 옳은 것은?

[해설]

✔ 단위면적당 힘

답 ③

 

40. 2m 깊이로 물이 차있는 물 탱크 바닥에 한 변이 20cm인 정사각형 모양의 관측창이 설치되어 있다. 관측창이 물로 인하여 받는 순 힘(net force)은 몇 N인가? (단, 관측창 밖의 압력은 대기압이다.)

① 784 ② 392

③ 196 ④ 98

[해설]

✔ 관측창에서 받는 힘

답 ①

 

2021년 5월 실시한 소방설비기사(기계분야) 필기 기출문제(1과목~4과목)는 하단 첨부파일 참고

소방설비기사(기계분야) 필기_20210515.hwp

0.13MB

 

※ 2021년 05월 소방설비기사(기계분야) 필기 기출문제(해설포함) 3과목은 하단 링크 클릭~

https://allsobang.tistory.com/210

 

2021년 05월 소방설비기사(기계분야) 필기 기출문제(해설포함) 3과목

3과목 : 소방관계법규 41. 소방기본법의 정의상 소방대상물의 관계인이 아닌 자는? ① 감리자 ② 관리자 ③ 점유자 ④ 소유자 [해설] ✔ 관계인(소관점) ⑴ 소유자 ⑵ 관리자 ⑶ 점유자 답 ① 42. 소

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