건설기계설비기사
2015년도 3회차
제4과목 유체기계 및 유압기기
풀이 및 해설
* 11 ~ 20번은 다음 게시물에서 확인하실 수 있습니다.
[1번] 왕복압축기에서 총 배출 유량 0.8 m^3/min, 실린더 지름 10 cm, 피스톤 행정 20 cm, 체적 효율 0.8, 실린더 수가 5일 때 회전수(rpm)은?
① 85
② 127
③ 154
④ 185
[1번 풀이] 아래 링크 참조, 답은 ②번 '127 rpm'.
- [1번] 문제 풀이 포스팅으로 가기
[2번] 클러치 점(clutch point) 이상의 속도비에서 운전되는 토크 컨버터의 성능을 개선하는 방법으로 거리가 먼 것은?
① 토크 컨버터를 사용하지 않고 기계적으로 직결한다.
② 유체 커플링과 조합시킨다.
③ 토크 컨버터 커플링을 사용한다.
④ 가변 안내깃을 고정시킨다.
[2번 풀이] 토크 컨버터에서 클러치점이란, 출력축 토크와 입력축 토크의 비가 '1'이 되는 점입니다. 이보다 이상으로 운전한다는 말은 토크 컨버터의 토크 변화율을 더 크게 한다는 말입니다. 이때 이런식으로 성능을 개선하는 방법에 대한 문제입니다.
④번에서 가변 안내깃을 '고정'시킨다고 하였는데, 이는 '변화'한다는 말이 더 맞는 말입니다. 토크 컨버터의 안내깃의 각도를 조절하면서 클러치 점 이상으로 올릴 수가 있습니다.
나머지 보기들은 전부 맞는 말입니다. 추가로, 안내깃 각도를 변화시키는 것 중에서도, 안내깃을 역전하는 방법도 있습니다.
[3번] 원심펌프에서 축추력(axial thrust) 방지법으로 거리가 먼 것은?
① 브레이크다운 부시 사용
② 스러스트 베어링 사용
③ 웨어링 링의 사용
④ 밸런스 홀의 설치
[3번 풀이] 원심펌프에서는 원심력을 이용해서 물을 접선방향으로 보내지만, 이때 날개차 앞부분에 부압(진공)이 생기면서 축추력이 발생합니다.
이를 방지하기 위해서는 위 보기 ②, ③, ④과 더불어
- 양흡입형으로 한다.
- 평형공, 평형원판 설치
- 후면측벽에 방사상의 리브(rib)를 설치
등등
정도가 있습니다.
즉, ①번이 틀린 것입니다.
[4번] 원심펌프의 케이싱에 의한 분류에 포함되지 않는 것은?
② 스러스트 베어링 사용
③ 웨어링 링의 사용
④ 밸런스 홀의 설치
[3번 풀이] 원심펌프에서는 원심력을 이용해서 물을 접선방향으로 보내지만, 이때 날개차 앞부분에 부압(진공)이 생기면서 축추력이 발생합니다.
이를 방지하기 위해서는 위 보기 ②, ③, ④과 더불어
- 양흡입형으로 한다.
- 평형공, 평형원판 설치
- 후면측벽에 방사상의 리브(rib)를 설치
등등
정도가 있습니다.
즉, ①번이 틀린 것입니다.
[4번] 원심펌프의 케이싱에 의한 분류에 포함되지 않는 것은?
① 원추형
② 원통형
③ 배럴형
④ 상하분할형
[4번 풀이] 순전히 암기해야 하는 문제입니다. 원심펌프 케이싱은 원통형, 배럴형, 상하분할형과 분할형이 있습니다. 즉, ①번 '원추형'은 없습니다.
[5번] 다음 중 유체가 갖는 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 유체기계는?
② 원통형
③ 배럴형
④ 상하분할형
[4번 풀이] 순전히 암기해야 하는 문제입니다. 원심펌프 케이싱은 원통형, 배럴형, 상하분할형과 분할형이 있습니다. 즉, ①번 '원추형'은 없습니다.
[5번] 다음 중 유체가 갖는 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 유체기계는?
① 축류 펌프
② 터보 블로워
③ 펠턴 수차
④ 기어 펌프
[5번 풀이] 문제에서 '유압 E → 기계 E'의 변환하는 기계를 묻고 있습니다. '수차'는 물의 위치에너지, 속도에너지 등을 이용해서 기계에너지로 전환하여 발전기로 에너지를 보내 전기 에너지를 생산하는 장비입니다. 즉, '수차'가 들어간 보기인 ③번 '펠턴 수차'가 정답입니다.
이때, 펠턴 수차는 충격 수차로 비속도가 가장 작고, 고낙차용 수차입니다.
[6번] 다음 중 펌프의 작용도 하고, 수차의 역할도 하는 펌프 수차(pump-turbine)가 주로 이용되는 발전 분야는?
② 터보 블로워
③ 펠턴 수차
④ 기어 펌프
[5번 풀이] 문제에서 '유압 E → 기계 E'의 변환하는 기계를 묻고 있습니다. '수차'는 물의 위치에너지, 속도에너지 등을 이용해서 기계에너지로 전환하여 발전기로 에너지를 보내 전기 에너지를 생산하는 장비입니다. 즉, '수차'가 들어간 보기인 ③번 '펠턴 수차'가 정답입니다.
이때, 펠턴 수차는 충격 수차로 비속도가 가장 작고, 고낙차용 수차입니다.
[6번] 다음 중 펌프의 작용도 하고, 수차의 역할도 하는 펌프 수차(pump-turbine)가 주로 이용되는 발전 분야는?
① 댐 발전
② 수로식 발전
③ 양수식 발전
④ 저수식 발전
[6번 풀이] 양수식 발전이란, 전기값이 저렴할 때 높은 곳으로 물을 올려다두고 전기사용량이 많을 때, 다시 물을 떨어뜨리면서 전기를 생산하는 것입니다. 전기는 보관하기 매우 어려우므로 이런 식으로 전기 에너지를 생산하기 위해 물의 위치에너지를 잠시 높여두고 필요할 때 전기를 바로 생산해서 사용하는 것입니다.
이때, 펌프와 수차를 따로 설치하여 양수식 발전소를 건설하게 되면 건물, 기계 등을 많이 지어야하는 부담이 있습니다.
그래서 펌프와 수차를 더한 '펌프 수차'를 개발하여 사용하는 것입니다. 즉, 답은 ③번 '양수식 발전'입니다. 이번 문제는 거저주는 문제로 절대 틀리면 안됩니다.
[7번] 출력을 L (kW), 유효 낙차를 H (m), 유량을 Q (m^3/min), 매 분 회전수를 n (rpm)이라 할 때, 수차의 비교회전도(혹은 비속도[specific speed], n's)를 구하는 식으로 옳은 것은?
[7번 풀이] 아래 링크 참조, 답은 ①번.
- [7번] 문제 풀이 (새 창으로 열립니다.)
[8번] 어떤 수차의 비교 회전도(또는 비속도, specific speed)를 계산하여 보니 100(rpm, kW, m)가 되었다. 이 수차는 어떤 종류의 수차로 볼 수 있는가?
② 수로식 발전
③ 양수식 발전
④ 저수식 발전
[6번 풀이] 양수식 발전이란, 전기값이 저렴할 때 높은 곳으로 물을 올려다두고 전기사용량이 많을 때, 다시 물을 떨어뜨리면서 전기를 생산하는 것입니다. 전기는 보관하기 매우 어려우므로 이런 식으로 전기 에너지를 생산하기 위해 물의 위치에너지를 잠시 높여두고 필요할 때 전기를 바로 생산해서 사용하는 것입니다.
이때, 펌프와 수차를 따로 설치하여 양수식 발전소를 건설하게 되면 건물, 기계 등을 많이 지어야하는 부담이 있습니다.
그래서 펌프와 수차를 더한 '펌프 수차'를 개발하여 사용하는 것입니다. 즉, 답은 ③번 '양수식 발전'입니다. 이번 문제는 거저주는 문제로 절대 틀리면 안됩니다.
[7번] 출력을 L (kW), 유효 낙차를 H (m), 유량을 Q (m^3/min), 매 분 회전수를 n (rpm)이라 할 때, 수차의 비교회전도(혹은 비속도[specific speed], n's)를 구하는 식으로 옳은 것은?
[7번 풀이] 아래 링크 참조, 답은 ①번.
- [7번] 문제 풀이 (새 창으로 열립니다.)
[8번] 어떤 수차의 비교 회전도(또는 비속도, specific speed)를 계산하여 보니 100(rpm, kW, m)가 되었다. 이 수차는 어떤 종류의 수차로 볼 수 있는가?
① 펠턴 수차
② 프란시스 수차
③ 카플란 수차
④ 프로펠러 수차
[8번 풀이] 정답은 ②번 '프란시스 수차'입니다.
- 펠턴 수차 : 고낙차용, 비속도 = 8 ~ 30
- 프란시스 수차 : 중낙차용, 비속도 = 40 ~350
- 프로펠러 수차 : 저낙하용, 비속도 400 ~ 800
즉, 펠턴수차가 가장 높은 낙차를 가지며 비속도는 가장 작습니다.
[9번] 펌프의 캐비테이션(cavitation) 방지 대책으로 볼 수 없는 것은?
② 프란시스 수차
③ 카플란 수차
④ 프로펠러 수차
[8번 풀이] 정답은 ②번 '프란시스 수차'입니다.
- 펠턴 수차 : 고낙차용, 비속도 = 8 ~ 30
- 프란시스 수차 : 중낙차용, 비속도 = 40 ~350
- 프로펠러 수차 : 저낙하용, 비속도 400 ~ 800
즉, 펠턴수차가 가장 높은 낙차를 가지며 비속도는 가장 작습니다.
[9번] 펌프의 캐비테이션(cavitation) 방지 대책으로 볼 수 없는 것은?
① 흡입관은 가능한 짧게 한다.
② 가능한 회전수가 낮은 펌프를 사용한다.
③ 회전차를 수중에 넣지 않고 운전한다.
④ 편흡입보다는 양흡입 펌프를 사용한다.
[9번 풀이] 캐비테이션(공동현상)은 유체 내 증기가 발생함으로 기계적, 수력 등 효율이 감소하게 되는 안좋은 현상입니다. (수격현상은 수격 펌프에 사용하지만, 공동현상은 이점이 그닥 없습니다.)
그래서 캐비테이션(공동현상)을 최대한 막아야만 합니다. 그 방법들로는,
- 보기 ①, ②, ④ (틀린 보기는 ③번. 이유는 아래에...)
- 배관을 완만하고 짧게
- 흡입 비교회전도를 적게
- 마찰저항이 작은 흡입관 사용
- 두 대 이상의 펌프 사용
등등 이 있습니다.
그리고 ③번이 틀린 이유는, 회전차는 수중에 넣어두고 운전할 시에 펌프 내에 기체가 비교적 적으므로 캐비테이션이 발생할 확률이 낮아지게 됩니다. 이에 반해 펌프를 반쯤 물에 담둬두고 운전할 시에는 캐비테이션이 발생이 잘 하게 됩니다. (캐비테이션 자체가 공기때문에 발생하기 때문에 수중에 넣어두는 것이 더 좋다는 말입니다.)
[10번] 왕복식 진공펌프의 구성 부품으로 거리가 먼 것은?
② 가능한 회전수가 낮은 펌프를 사용한다.
③ 회전차를 수중에 넣지 않고 운전한다.
④ 편흡입보다는 양흡입 펌프를 사용한다.
[9번 풀이] 캐비테이션(공동현상)은 유체 내 증기가 발생함으로 기계적, 수력 등 효율이 감소하게 되는 안좋은 현상입니다. (수격현상은 수격 펌프에 사용하지만, 공동현상은 이점이 그닥 없습니다.)
그래서 캐비테이션(공동현상)을 최대한 막아야만 합니다. 그 방법들로는,
- 보기 ①, ②, ④ (틀린 보기는 ③번. 이유는 아래에...)
- 배관을 완만하고 짧게
- 흡입 비교회전도를 적게
- 마찰저항이 작은 흡입관 사용
- 두 대 이상의 펌프 사용
등등 이 있습니다.
그리고 ③번이 틀린 이유는, 회전차는 수중에 넣어두고 운전할 시에 펌프 내에 기체가 비교적 적으므로 캐비테이션이 발생할 확률이 낮아지게 됩니다. 이에 반해 펌프를 반쯤 물에 담둬두고 운전할 시에는 캐비테이션이 발생이 잘 하게 됩니다. (캐비테이션 자체가 공기때문에 발생하기 때문에 수중에 넣어두는 것이 더 좋다는 말입니다.)
[10번] 왕복식 진공펌프의 구성 부품으로 거리가 먼 것은?
① 크랭크축
② 크로스 헤드
③ 블레이드
④ 실린더
[10번 풀이] 전형적인 암기 문제입니다. 답은 ③번 '블레이드'입니다.
왕복식 진공펌프의 구성요소로는 피스톤, 실린더, 크랭크축, 크로스 헤드, 로드, 밸브 등이 있습니다. 즉, 일반 내연기관과 비슷하다고 생각하셔도 기사문제를 푸는 데에는 무방합니다.
② 크로스 헤드
③ 블레이드
④ 실린더
[10번 풀이] 전형적인 암기 문제입니다. 답은 ③번 '블레이드'입니다.
왕복식 진공펌프의 구성요소로는 피스톤, 실린더, 크랭크축, 크로스 헤드, 로드, 밸브 등이 있습니다. 즉, 일반 내연기관과 비슷하다고 생각하셔도 기사문제를 푸는 데에는 무방합니다.
* 11 ~ 20번은 다음 게시물에서 확인하실 수 있습니다.