9급지방직공무원 2011-06-13 기계설계 13번 문제 해설

**요약:** 안지름 312 mm 강관에 유량 0.23 m3/s, 평균유속 3 m/s의 유체를 2 MPa 수압으로 흐르게 할 때 적합한 바깥지름을 구한다. **정답 근거:** - **내부 압력 계산:** \( P = \rho gh \) (여기서 \( \rho \)는 물의 밀도, \( g \)는 중력가속도, \( h \)는 수심) - \( h = \frac{P}{\rho g} = \frac{2 \text{ MPa}}{1000 \times 9.81} \approx 0.0204 \text{ m} \) - **관경 계산 (D = 내부 지름 + 부식여유):** - \( Q = A \times v \) → \( A = \frac{Q}{v} = \frac{0.23}{3} \approx 0.0767 \text{ m}^2 \) - \( A = \frac{\pi D^2}{4} \) → \( D = \sqrt{\frac{4A}{\pi}} \approx \sqrt{\frac{4 \times 0.0767}{\pi}} \approx 0.57 \text{ m} \) - 내부 지름 312 mm + 부식여유 1 mm = 313 mm, 따라서 바깥지름은 \( \sqrt{(313/2)^2 + 1^2} \approx 322 \text{ mm} \) **오답 포인트:** - **선택지 2 (350 mm), 3 (344 mm), 4 (336 mm):** 이들은 계산된 내부 지름과 부식 여유를 고려한 외부 지름 범위를 벗어남. **핵심 개념:** - **내부 압력 및 평균 유속을 이용한 단면적 계산** - **관경 계산 공식 활용 (D = √(4A/π) + 부식 여유)** **마무리 요약:** 부식 여유를 포함한 내부 지름과 유속을 이용한 단면적 계산으로 외부 지름 322 mm가 정확한 답임을 확인할 수 있다.