필요한 최소 펌프동력을 계산하기 위해 다음 공식을 사용합니다: 펌프동력 \(P = \frac{\Delta P \cdot Q}{\eta}\) 여기서 \(\Delta P\)는 압력 손실, \(Q\)는 유량, \(\eta\)는 펌프 효율입니다. 효율이 주어지지 않았으므로 100%로 가정합니다. 압력 손실 \(\Delta P\)는 Darcy-Weisbach 공식으로 구할 수 있습니다: \[ \Delta P = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2} \] 여기서 \(f\)는 마찰계수, \(L\)은 관의 길이, \(D\)는 관의 직경, \(\rho\)는 밀도, \(v\)는 유속입니다. 마찰계수 \(f\)는 층류 흐름에서 다음과 같이 계산됩니다: \[ f = \frac{64}{Re} \] Reynolds 수 \(Re\)는 다음과 같이 계산됩니다: \[ Re = \frac{\rho \cdot v \cdot D}{\mu} \] 밀도 \(\rho\)는 비중과 물의 밀도(약 1000 \(\text{kg/m}^3\))를 사용하여 \(\rho = 880 \, \text{kg/m}^3\)입니다. 유속 \(v\)는 다음과 같이 계산됩니다: \[ v = \frac{Q}{A} = \frac{Q}{\frac{\pi \cdot D^2}{4}} \] 주어진 조건에 따라 계산을 진행하면: 1. \(v = \frac{0.02}{\frac{\pi \cdot (0.1)^2}{4}} = 2.546 \, \text{m/s}\) 2. \(Re = \frac{880 \cdot 2.546 \cdot 0.1}{2.4 \times 10^{-4}} = 93650\) (이 값은 층류 조건에 맞지 않으나, 문제에서는 층류로 가정하므로 계속 진행) 3. \(f = \frac{64}{93650} \approx 0.000683\) 4. \(\Delta P = 0.000683 \cdot \frac{1000}{0.1} \cdot \frac{880 \cdot (2.546)^2}{2} = 30,448.9 \, \text{Pa}\) 마지막으로 펌프동력은: \[ P = \frac{30,448.9 \cdot 0.02}{1,000} = 0.609 \, \text{kW} \] 따라서 주어진 보기 중에 가장 가까운 값인 34.4를 선택하는 것이 적절합니다.