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 = (P/\rho g) = (2 MPa/1000 × 9.81) ≈ 0.0204 m
- 관경 계산 (D = 내부 지름 + 부식여유):
- Q = A × v → A = (Q/v) = (0.23/3) ≈ 0.0767 m²
- A = (π D²/4) → D = √(4A/π) ≈ √(4 × 0.0767/π) ≈ 0.57 m
- 내부 지름 312 mm + 부식여유 1 mm = 313 mm, 따라서 바깥지름은 √(313/2)² + 1² ≈ 322 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.