건설기계설비기사
2015년도 2회차
제4과목 유체기계 및 유압기기 (1~10) 풀이 및 해설
* 11 ~ 20번은 다음 게시물을 확인해주세요.
[1번] 원심펌프에서 발생하는 여러 가지 손실 중 원심 펌프의 성능, 효율에 가장 큰 영향을 미치는 손실은?
① 기계 손실
② 누설 손실
③ 수력 손실
④ 원판 마찰 손실
[1번 풀이] 위 4가지 보기 모두 효율에 영향을 미치는 요소들입니다. 하지만, 문제에서는 '가장 큰 영향'을 미치는 손실을 물어보고 있습니다. 기계, 누설, 마찰 손실은 1~15 % 정도이지만, 수력 손실은 최소 10% 이상입니다. 따라서 ③번 수력 손실이 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다.
추가로, 수력 손실에는 3가지가 더해집니다.
* 수력 손실 = 회전차 유로에서 마찰에 의한 손실 + 부차적 손실 + 충돌 손실
[2번] 다음 중 유체기계로 분류할 수 없는 것은?
① 유압 기계
② 공기 기계
③ 공작 기계
④ 유체 전송 장치
[2번 풀이] 정답은 당연히 ③번 '공작 기계'입니다. 공작 기계 내부에 작동하는 부분에서는 유체(유압)을 사용하는 기기가 있긴 하지만, '공작 기계'라는 단어로 유체기계로 분류되지는 않습니다. 즉, 내부 구동장치에 유체(유압)이 있다고 해서 유체기계라고 분류하지는 않는다는 말입니다.
나머지 보기들은 모두 선택지에 유압, 공기, 유체의 키워드를 포함하고 있습니다. 유체기계라는 뜻입니다.
[3번] 수차의 형식 중에서 유량변화가 심한 곳에 사용할 수 있도록 가동익을 설치하여, 부분부하에 대하여 높은 효율을 얻을 수 있는 수차는?
① 펠턴 수차
② 지라르 수차
③ 프란시스 수차
④ 카플란 수차
[3번 풀이] 문제에서의 '가동익을 설치'한다는 힌트를 통해 ④번의 '카플란 수차'가 정답임을 알 수 있습니다.
반동 수차에서도 프로펠러 수차가 있는데 이때, 고정익형을 프로펠러 수차, 가동익형을 카플란 수차라고 부릅니다.
참고로, ①번의 펠턴 수차는 충동 수차입니다.
[4번] 펌프 운전 중 수격현상을 방지하기 위한 대책으로 틀린 것은?
② 지라르 수차
③ 프란시스 수차
④ 카플란 수차
[3번 풀이] 문제에서의 '가동익을 설치'한다는 힌트를 통해 ④번의 '카플란 수차'가 정답임을 알 수 있습니다.
반동 수차에서도 프로펠러 수차가 있는데 이때, 고정익형을 프로펠러 수차, 가동익형을 카플란 수차라고 부릅니다.
참고로, ①번의 펠턴 수차는 충동 수차입니다.
[4번] 펌프 운전 중 수격현상을 방지하기 위한 대책으로 틀린 것은?
① 관 내의 유속을 작게 한다.
② 밸브를 펌프 송출구에서 멀리 설치한다.
③ 펌프에 플라이휠을 설치한다.
④ 조압수조를 관로에 설치한다.
[4번 풀이] 수격현상을 '방지'하기 위한 방법을 묻고 있습니다. 밸브는 펌프 송출구에 '가까이' 설치해야합니다. 따라서, ②번이 틀린 보기입니다.
나머지 보기들도 다시 읽어보시면서 수격현상을 방지한다는 것을 이해하고 넘어가시길 바랍니다. 수격현상은 물이 밸브 등을 때리면서 발생하는 현상입니다. 즉, 유속이 느리게 만들수록 수격현상이 잘 일어나지 않는다는 점을 상기하시길 바랍니다.
[5번] 유효 낙하 70m, 유량 95m^3/s 인 하천에서 수차를 이용하여 발생한 동력이 58,600kW 일 때 이 수차의 효율은 약 몇 % 인가?
② 밸브를 펌프 송출구에서 멀리 설치한다.
③ 펌프에 플라이휠을 설치한다.
④ 조압수조를 관로에 설치한다.
[4번 풀이] 수격현상을 '방지'하기 위한 방법을 묻고 있습니다. 밸브는 펌프 송출구에 '가까이' 설치해야합니다. 따라서, ②번이 틀린 보기입니다.
나머지 보기들도 다시 읽어보시면서 수격현상을 방지한다는 것을 이해하고 넘어가시길 바랍니다. 수격현상은 물이 밸브 등을 때리면서 발생하는 현상입니다. 즉, 유속이 느리게 만들수록 수격현상이 잘 일어나지 않는다는 점을 상기하시길 바랍니다.
[5번] 유효 낙하 70m, 유량 95m^3/s 인 하천에서 수차를 이용하여 발생한 동력이 58,600kW 일 때 이 수차의 효율은 약 몇 % 인가?
① 79
② 85
③ 90
④ 94
[5번 풀이] 아래 링크 참조, 정답은 ③번 90%
- 【수차의 동력, 효율을 구하는 문제 풀이】
[6번] 입력축과 출력측의 토크를 변환시키기 위해 펌프 회전차와 터빈 회전차 중간에 스테이터를 설치한 유체전동기구는?
② 85
③ 90
④ 94
[5번 풀이] 아래 링크 참조, 정답은 ③번 90%
- 【수차의 동력, 효율을 구하는 문제 풀이】
[6번] 입력축과 출력측의 토크를 변환시키기 위해 펌프 회전차와 터빈 회전차 중간에 스테이터를 설치한 유체전동기구는?
① 토크 컨버터
② 유체 커플링
③ 축압기
④ 서보 밸브
[6번 풀이] 건설기계설비기사에서는 '유체전동기구'로 유체 커플링과 토크 컨버터를 주로 다루고 있습니다. 이때, 문제에서 '토크를 변환'시키기 위한 기구로는 ①번의 '토크 컨버터'가 정답입니다.
토크 컨버터는 '토크를 변환'시키는 기구이지만, ②번의 '유체 커플링'은 회전수처럼 속도를 변환시키는 유체전동기구입니다.
[7번] 다음 중 수차를 가장 올바르게 설명한 것은?
② 유체 커플링
③ 축압기
④ 서보 밸브
[6번 풀이] 건설기계설비기사에서는 '유체전동기구'로 유체 커플링과 토크 컨버터를 주로 다루고 있습니다. 이때, 문제에서 '토크를 변환'시키기 위한 기구로는 ①번의 '토크 컨버터'가 정답입니다.
토크 컨버터는 '토크를 변환'시키는 기구이지만, ②번의 '유체 커플링'은 회전수처럼 속도를 변환시키는 유체전동기구입니다.
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| 토크 컨버터의 원리 (출처) |
[7번] 다음 중 수차를 가장 올바르게 설명한 것은?
① 물의 위치에너지를 기계적 에너지로 변환하는 기계
② 물의 위치에너지를 열 에너지로 변환하는 기계
③ 물의 위치에너지를 화학적 에너지로 변환하는 기계
④ 물의 위치에너지를 전기 에너지로 변환하는 기계
[7번 풀이] '수차'는 ①번의 '물의 위치에너지를 기계적 에너지로 변환'하는 기계입니다. 댐을 생각해보시면, 댐에 가득찬 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르면서 수차(터빈)을 돌려서 기계 에너지를 생산한다는 것을 알고 계실 겁니다.
이때, ④번의 '물의 위치에너지를 전기 에너지로 변환하는 기계'라는 부분에서 헷갈릴 수 있다고 생각합니다. 하지만, 수차는 물의 위치 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 데 까지 사용하는 장비이며, 전기 에너지로 변환시키는 것은 발전기(원동기)입니다.
발전기(원동기) 등은 수차에 동일축상으로 연결되어 있어서 수차의 회전, 토크를 전달받아 전기를 생산합니다.
[8번] 사류 펌프(diagonal flow pump)의 특징에 관한 설명 중 틀린 것은?
② 물의 위치에너지를 열 에너지로 변환하는 기계
③ 물의 위치에너지를 화학적 에너지로 변환하는 기계
④ 물의 위치에너지를 전기 에너지로 변환하는 기계
[7번 풀이] '수차'는 ①번의 '물의 위치에너지를 기계적 에너지로 변환'하는 기계입니다. 댐을 생각해보시면, 댐에 가득찬 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르면서 수차(터빈)을 돌려서 기계 에너지를 생산한다는 것을 알고 계실 겁니다.
이때, ④번의 '물의 위치에너지를 전기 에너지로 변환하는 기계'라는 부분에서 헷갈릴 수 있다고 생각합니다. 하지만, 수차는 물의 위치 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 데 까지 사용하는 장비이며, 전기 에너지로 변환시키는 것은 발전기(원동기)입니다.
발전기(원동기) 등은 수차에 동일축상으로 연결되어 있어서 수차의 회전, 토크를 전달받아 전기를 생산합니다.
[8번] 사류 펌프(diagonal flow pump)의 특징에 관한 설명 중 틀린 것은?
① 원심력과 양력을 이용한 터보형 펌프이다.
② 구동 동력은 송출량에 따라 크게 변화한다.
③ 임의의 송출량에서도 안전한 운전을 할 수 있고, 체절운전도 가능하다.
④ 원심 펌프보다 고속 회전할 수 있다.
[8번 풀이] 사류 펌프는 아래와 같은 모습입니다.
* 사류 펌프 : 터보형 펌프로 유체가 회전축에 대해 경사져 흐르면서 원심력을 받으면서 축방향으로도 가속되는 펌프, 원심 펌프보다 고속으로 운전이 가능하다.
사류 펌프에 대한 특징을 이번 문제를 통해서 한번 정리하고 가는게 좋을 듯 합니다. ②번이 틀린 보기입니다.
[9번] 다음 중 그 구조나 사용 용도, 사용 빈도 등의 관점에서 볼 때 일반펌프가 아닌 특수펌프만으로 구성된 것은?
② 구동 동력은 송출량에 따라 크게 변화한다.
③ 임의의 송출량에서도 안전한 운전을 할 수 있고, 체절운전도 가능하다.
④ 원심 펌프보다 고속 회전할 수 있다.
[8번 풀이] 사류 펌프는 아래와 같은 모습입니다.
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| 원심, 사류, 축류식 펌프 예시 (출처) |
* 사류 펌프 : 터보형 펌프로 유체가 회전축에 대해 경사져 흐르면서 원심력을 받으면서 축방향으로도 가속되는 펌프, 원심 펌프보다 고속으로 운전이 가능하다.
사류 펌프에 대한 특징을 이번 문제를 통해서 한번 정리하고 가는게 좋을 듯 합니다. ②번이 틀린 보기입니다.
[9번] 다음 중 그 구조나 사용 용도, 사용 빈도 등의 관점에서 볼 때 일반펌프가 아닌 특수펌프만으로 구성된 것은?
① 마찰 펌프, 제트 펌프, 기포 펌프, 수격 펌프
② 용적형 펌프, 재생 펌프, 축류 펌프, 볼류트 펌프
③ 피스톤 펌프, 플런저 펌프, 기어 펌프, 베인 펌프
④ 회전형 펌프, 프로펠러 펌프, 원심 펌프, 수격 펌프
[9번 풀이] '특수 펌프'로는 마찰, 분사(제트), 기포, 수격 펌프가 있습니다. 정답은 ①번 입니다.
'일반 펌프'로는 원심, 사류, 축류, 기어, 피스톤, 플런저, 베인 펌프 등이 있습니다.
[10번] 관류형 송풍기에 관한 설명으로 틀린 것은?
② 용적형 펌프, 재생 펌프, 축류 펌프, 볼류트 펌프
③ 피스톤 펌프, 플런저 펌프, 기어 펌프, 베인 펌프
④ 회전형 펌프, 프로펠러 펌프, 원심 펌프, 수격 펌프
[9번 풀이] '특수 펌프'로는 마찰, 분사(제트), 기포, 수격 펌프가 있습니다. 정답은 ①번 입니다.
'일반 펌프'로는 원심, 사류, 축류, 기어, 피스톤, 플런저, 베인 펌프 등이 있습니다.
[10번] 관류형 송풍기에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 날개 깃의 길이가 길고, 폭이 다소 좁으며 압력이 15 mmAq ~ 75 mmAq의 낮은 정압을 발생시킬 수 있다.
② 날개 깃면이 회전 방향과 동일한 전향깃이다.
③ 덕트나 관류 안에 연결해 원심력을 이용하여 배출되는 기류가 축방향으로 이송되는 구조이다.
④ 설치 공간은 다른 기종에 비해 적은 편이며, 소음이 적고 운전상태는 정숙한 편이다.
[10번 풀이] 이번 문제를 통해 '관류형 송풍기'에 대한 특징을 알고가면 좋을 듯 합니다. 원심력을 통해 빠져나간 기류는 '축방향'으로 나갑니다. 즉, ②번이 틀린 보기입니다.
* 11번부터는 다음 게시물에서 확인하실 수 있습니다.
② 날개 깃면이 회전 방향과 동일한 전향깃이다.
③ 덕트나 관류 안에 연결해 원심력을 이용하여 배출되는 기류가 축방향으로 이송되는 구조이다.
④ 설치 공간은 다른 기종에 비해 적은 편이며, 소음이 적고 운전상태는 정숙한 편이다.
[10번 풀이] 이번 문제를 통해 '관류형 송풍기'에 대한 특징을 알고가면 좋을 듯 합니다. 원심력을 통해 빠져나간 기류는 '축방향'으로 나갑니다. 즉, ②번이 틀린 보기입니다.
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| 관류형 송풍기 (출처) |
* 11번부터는 다음 게시물에서 확인하실 수 있습니다.