9급국가직공무원 2007-04-14 화학공학일반 18번 문제 해설

요약: 두 평판 사이의 유체 흐름에서 단위 면적당 힘과 유체 점도 간의 관계를 통해 점도를 구합니다.

정답 근거:
- 밀도 관계: 유체의 전단응력 (τ) 공식: \tau = \mu · (du/dy)
- 여기서, \tau = 0.02 \, N/m² , (du/dy) = (0.4 \, m/s/0.01 \, m) = 40 \, s^{-1}
- 따라서, \mu = (\tau/\frac{du){dy}} = (0.02 \, N/m²/40 \, s^{-1)} = 0.0005 \, Pa·s
- 단위 변환: 1 \, cP = 0.001 \, Pa·s
- \mu = 0.0005 \, Pa·s × (1 \, cP/0.001 \, Pa·s) = 0.5 \, cP

오답 포인트:
- 선택지 1 (0.2 cP): 너무 낮음 (유체 점도가 너무 낮음).
- 선택지 3 (1.0 cP): 점도 계산에서 단위 변환 오류로 인한 과다 추정.
- 선택지 4 (2.0 cP): 계산 결과보다 과대 평가됨.

핵심 개념:
- 전단응력 (Shear Stress): 유체의 흐름 저항을 나타냄.
- 점도 (Viscosity): 유체의 내부 마찰력 측정 단위: cP 또는 Pa·s.

마무리 요약: 위 평판 속도 유지에 필요한 유체 점도는 전단응력과 속도 경사 계산을 통해 정확히 0.5 cP임을 확인했습니다.