[주택관리사보 1차 제21회(2018) 101번]

배관에 흐르는 유체의 마찰손실수두에 관한 설명으로 옳은 것은?
공동주택시설개론
  1. ①관의 길이에 반비례한다.
  2. ②중력가속도에 비례한다.
  3. ③유속의 제곱에 비례한다.
  4. ④관의 내경이 클수록 커진다.
  5. ⑤관의 마찰(손실)계수가 클수록 작아진다.

선지를 골라 바로 채점해 보세요.

정답 ③ — 달시-바이스바흐 공식에 따르면 배관의 마찰손실수두는 유속의 제곱, 관의 길이, 마찰계수에 비례하고 관의 내경 및 중력가속도에 반비례하므로 유속의 제곱에 비례한다는 설명이 옳습니다.

선지별 오답 이유

  • ① 배관 길이에 관한 설명은 틀렸습니다. 유체가 이동하는 거리가 길어질수록 마찰 저항을 더 많이 받게 되므로 마찰손실수두는 배관 길이에 비례합니다.
  • ② 중력가속도와의 관계는 틀렸습니다. 달시-바이스바흐 식에서 중력가속도는 분모에 위치하므로 마찰손실수두는 중력가속도에 반비례합니다.
  • ③ 유속과의 관계에 대한 설명으로 옳습니다. 속도수두 항의 영향으로 마찰손실수두는 유속의 제곱에 정비례하여 급격히 증가합니다.
  • ④ 관경에 관한 설명은 틀렸습니다. 관의 안지름은 분모에 해당하므로, 관의 내경이 커질수록 유동 저항이 줄어 마찰손실수두는 오히려 작아집니다.
  • ⑤ 마찰손실계수에 관한 설명은 틀렸습니다. 배관 벽면의 거칠기 등을 반영하는 마찰계수가 커질수록 마찰 저항이 늘어나므로 마찰손실수두 역시 커집니다.

관련 개념

배관 내 유체 흐름에서 발생하는 마찰손실수두는 달시-바이스바흐(Darcy-Weisbach) 공식을 통해 산정합니다.
수식은 hL=f⋅LD⋅v22gh_L = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^2}{2g}로 표현되며, 마찰손실수두는 관 마찰계수(ff), 관 길이(LL), 유속의 제곱(v2v^2)에 비례합니다.
반면 관 내경(DD)과 중력가속도(gg)에는 반비례하므로, 동일 유량일 때 관경을 넓히거나 유속을 낮추면 마찰손실을 크게 줄일 수 있습니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · AI 해설 · 자동 검증 통과

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