토양환경기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2014년09월20일 18번

[토양학개론]
지하수 유동의 기본법칙인 Darcy의 법칙에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • ① 지하수의 흐름 속도는 수두 구배에 비례한다는 경험법칙으로 흐름은 층류여야 한다.
  • ② 투수성 기질로 채워진 원통을 통해 나오는 유량은 수두차에 반비례한다.
  • ③ 투수성 기질로 채워진 원통을 통해 나오는 유량은 거리에 반비례한다.
  • ④ 투수성 기질로 채워진 원통을 통해 나오는 유량은 흐름의 단면에 비례한다.
(정답률: 82%)

문제 해설

"투수성 기질로 채워진 원통을 통해 나오는 유량은 거리에 반비례한다."는 Darcy의 법칙과 관련이 없는 설명이다.

Darcy의 법칙은 지하수 유동의 기본법칙으로, 지하수의 흐름 속도는 수두 구배에 비례한다는 경험법칙이다. 즉, 수두차가 크면 흐름 속도가 빠르고, 수두차가 작으면 흐름 속도가 느리다. 이는 지하수의 흐름이 층류 형태를 띄기 때문이다.

따라서 "투수성 기질로 채워진 원통을 통해 나오는 유량은 수두차에 반비례한다."는 Darcy의 법칙에 따른 설명이다. 이는 투수성 기질로 채워진 지하수층에서 유체가 흐를 때, 유체 입자들이 기질 입자들과 부딪히면서 마찰이 발생하고, 이로 인해 유체 입자들의 운동에너지가 감소하게 되는데, 이 감소한 에너지는 수두차의 감소로 나타나게 된다. 따라서 수두차가 작을수록 유량이 많아지고, 수두차가 클수록 유량이 적어지는 것이다.

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