[감정사 2015년 61번]

유속이 3 m/s인 수역에서 수면하 면적이 20 m2인 오일붐의 스커트에 가해지는 힘(kgf)은 약 얼마인가?
선박에 의한 유류오염 손해배상에 관한 일반적 지식
  1. ①600
  2. ②1,800
  3. ③6,000
  4. ④18,000

선지를 골라 바로 채점해 보세요.

정답 ④ — 오일붐 스커트에 가해지는 유체력은 동압수두와 면적, 항력계수(수직 평판의 경우 약 2)에 비례하므로 F=Cdγv22gAF = C_d \frac{\gamma v^2}{2g} A에 의해 약 18,000 kgf18,000\text{ kgf}가 도출됩니다.

선지별 오답 이유

  • ① 600은 유속의 제곱 비례 관계를 고려하지 않고 단순 환산하거나 계산상 큰 오차가 발생한 값으로 옳지 않습니다.
  • ② 1,800은 면적 또는 유속 동압 계산 과정에서 자릿수나 계수를 누락했을 때 산출되는 값으로 타당하지 않습니다.
  • ③ 6,000은 오일붐에 작용하는 항력계수 및 유속 제곱의 동압 영향을 과소평가하여 계산한 값으로 오답입니다.
  • ④ 18,000은 수직 평판형 스커트에 작용하는 유체 항력 공식인 F≈γgAv2F \approx \frac{\gamma}{g} A v^2(항력계수 Cd≈2C_d \approx 2 적용 시) 또는 중력가속도 약 10 m/s210\text{ m/s}^2를 적용한 수식 F=1000×3210×20=18,000 kgfF = \frac{1000 \times 3^2}{10} \times 20 = 18,000\text{ kgf}에 부합하므로 정답입니다.

관련 개념

흐르는 유체 내에 놓인 구조물이나 오일붐 스커트가 받는 전압력(유체 저항력)은 동압과 유효 수압면적의 곱에 비례합니다. 물의 단위체적중량을 γ\gamma, 중력가속도를 gg, 유속을 vv라 할 때 단위면적당 동압은 γv22g\frac{\gamma v^2}{2g}로 계산되며, 평판에 수직으로 작용하는 항력계수(CdC_d)를 통상 2.02.0 안팎으로 적용하여 전압력을 산출합니다. 따라서 유속이 빠르고 흘수가 깊어 수면하 면적이 넓을수록 오일붐에 가해지는 장력과 외력이 급격히 증가합니다.

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

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