[광산보안기능사 2018-26] 500m³의 물을 펌프로 2시간에 100m의 높이에 올리려면 원동기의 마력수는? (단, 기계효율은 60%)

동일 혹은 유사문제 : 2017-35, 2014-3, 2013-14 등

풀이방법

"500m³의 물을 2시간에 100m 올린다."

≡ 물500m³의 무게 * 100m / 2시간

= 500,000kgf * 100m / 7,200s

= 6,944.44 kgf*m/s

기계성능이 100일 때 효율이 60 밖에 나오지 않으므로, 필요한 동력은

6,944.44 ÷ 0.6 = 11,574 kgf*m/s

마력으로 단위변환하면

11,574 ÷ 75 ≒ 154 HP

참고

마력이 어느 정도의 일률인지 감을 잡으려면 이렇게 생각해보자.

우리나라 남성의 평균 체중이 75kg 정도쯤 한다고 치자.

내가 다른 남성 한 명의 다리를 두 손으로 안은 다음에 1초만에 내 허리(1m) 높이까지 들어올리는 정도의 일률!

그게 일반적으로 말하는 "PS마력"이다. (독일산 말이 그 정도의 일을 했나보다..)

엄밀히는 HP와 PS는 조금 다른 단위인데 우리 분야에서는 "마력"이나 "HP" 하면 모두 PS를 가리키는 것 같다.

이를 MKS단위로 표현하면 75 kgf*m/s 인데,

풀어서 읽어보면, "75kg의 물체를 1초만에 1미터 들어올리는 일률"이라고 할 수 있겠다.

참고로 SI단위계에서는 와트(W), 킬로와트(kW)를 사용하는데,

1W는 약 100그램(102g)을, 1kW는 약 100kg을, 1마력은 75kg을 1초만에 1m 들어올리는 힘이라고 이해하자.

2018-26 문제에는 "기계효율"이 빠져 있다. 답이 ③154HP 인 것으로, 기계효율이 60%이었음을 알 수 있다...

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