정답: 4번

수력지름 \( D_h \)는 다음과 같이 계산됩니다:

\[
D_h = \frac{4 \times \text{단면적}}{\text{습윤주위 길이}}
\]

환형 단면적:

\[
A = \frac{\pi}{4} \times (D_o^2 - D_i^2) = \frac{\pi}{4} \times (0.4^2 - 0.3^2) = \frac{\pi}{4} \times (0.16 - 0.09) = \frac{\pi \times 0.07}{4}
\]

습윤주위 길이:

\[
P = \pi \times (D_o + D_i) = \pi \times (0.4 + 0.3) = 0.7\pi
\]

따라서 수력지름:

\[
D_h = \frac{4 \times \frac{\pi \times 0.07}{4}}{0.7 \pi} = \frac{0.07}{0.7} = 0.1 \, \text{m}
\]

손실수두 \( h_f \)는 다음과 같이 계산됩니다:

\[
h_f = f \times \frac{L}{D_h} \times \frac{V^2}{2g}
\]

여기서 \( f = 0.02 \), \( L = 5 \, \text{m} \), \( V = 4 \, \text{m/s} \), \( g = 9.81 \, \text{m/s}^2 \)입니다.

\[
h_f = 0.02 \times \frac{5}{0.1} \times \frac{4^2}{2 \times 9.81}
\]

\[
= 0.02 \times 50 \times \frac{16}{19.62}
\]

\[
= 1 \times 0.815
\]

\[
\approx 0.816 \, \text{m}
\]