【전달현상】 2026 국가공무원 5급(기술) 제3문

2026 국가공무원 5급(기술) 제3문^]

 

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a. 베르누이 방정식 

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Q. 그림과 같이 주변의 강으로부터 농장의 스프링클러에 물을 공급하기 위한 탱크에 물을 채우고 있다. 강물의 수위(H)는 탱크의 바닥보다 2 m 높고, 강과 탱크를 연결하는 관은 탱크의 바닥으로부터 0.8 m 높이(L)에 설치되어 있다. 관의 내부 단면적은 0.05 m²으로 일정하고, 탱크의 단면적은 1,000 m²으로 일정하다. (단, 강의 수위는 일정하게 유지되며, 마찰손실은 무시한다. 중력가속도 9.8 m/s²이고, h는 탱크의 수위이다)

 

Q1. 비어있는 탱크에 물을 연결관의 높이(L)까지 채우는데 필요한 시간을 구하시오.

 

 

A1.

베르누이 방정식에 의해 유출속도를 구한 뒤 전체 시간을 구하면 된다. 

 

 

참고로, 강의 물이 탱크로 떨어지면서 수온의 증가가 예상된다.

 

Q2. 연결관의 높이(L)부터 탱크의 물을 강물의 수위(H)까지 채우는데 걸리는 시간을 구하시오.

 

A2.

유출속도는 Q1과 같지만 탱크에서 비교적 높이 있는 물이 위로 올라가는 시간도 있을 것이다.

이런 것들을 하나하나 고려하기는 어려울 것이다. 

다만, 사고실험으로 탱크의 높이에 맞추어 관의 높이가 올라간다고 생각하면 그렇게 계산한 시간은 실제 시간과 같아야 한다. 

따라서 계산 과정은 다음과 같다. 

 

 

입력: 2026.07.10 10:09