9급국가직공무원 2014-04-19 화학공학일반 17번 문제 해설

**문제 요약:** 상부평판이 하부평판 위의 액막을 통해 1m/s 속도로 이동할 때, 두께가 0.5mm인 액막의 전단응력이 2 N/m2인 상황에서 액막 두께가 1mm로 증가했을 때의 새로운 전단응력을 구합니다 (뉴턴 점성 법칙 적용). **정답 및 근거:** - **정답:** 1번 (1 N/m2) - **근거:** 전단응력 (\(\tau\))은 점성계수 (\(\mu\)), 속도 기울기 (\(\frac{du}{dy}\)), 그리고 유체 두께 (\(h\))에 비례합니다. 공식은 \(\tau = \mu \frac{du}{dy} \cdot \frac{h}{A}\) 입니다. 여기서 속도 기울기는 일정하므로, 두께 \(h\)가 두 배로 증가하면 전단응력도 비례하여 절반으로 감소합니다 (\(h\)와 \(\tau\)는 반비례 관계). 따라서, \(0.5 \text{ mm} \rightarrow 1 \text{ mm}\) 증가 시 전단응력은 \(2 \text{ N/m}^2 \div 2 = 1 \text{ N/m}^2\) 입니다. **오답 포인트:** - **오답 선택 이유:** 2번 이상의 증가는 전단응력의 비례 관계를 잘못 이해한 결과입니다. **핵심 개념:** - **전단응력과 두께의 관계:** 전단응력은 액막 두께에 반비례합니다 (뉴턴 점성 법칙 적용). **마무리 요약:** 액막 두께가 증가하면 전단응력은 감소하므로, 두께가 1mm로 두 배 증가하면 전단응력은 절반으로 줄어들어 1 N/m2가 됩니다.