조선기사 필기 기출문제복원 (2012-03-04)

조선기사 2012-03-04 필기 기출문제 해설

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조선기사
(2012-03-04 기출문제)

목록

1과목: 조선공학일반

1. 용골 상면부터 부심까지의 높이 KB, 부심에서 메타센터까지의 높이 BM, 선박의 중심 높이를 KG라 할 때, 메타센터 높이는?

  1. KB + BM + KG
  2. KB + BM - KG
  3. KB - BM - KG
  4. KB - BM + KG
(정답률: 58%)
  • 메타센터 높이(KM)는 $KB + BM$으로 계산되며, 최종적인 메타센터 높이(GM)는 여기서 무게중심 높이($KG$)를 뺀 값으로 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$GM = KB + BM - KG$$
    ② [숫자 대입]
    $$GM = KB + BM - KG$$
    ③ [최종 결과]
    $$GM = KB + BM - KG$$
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2. 모형선을 이용한 저항추정시험으로 저항을 추정하는 과정으로 틀린 것은?

  1. 모형선-실선 상관 수정값을 고려한다.
  2. 모형선의 마찰저항계수를 임의의 평판 조와저항계수와 같다고 가정한다.
  3. 선박의 전저항은 서로 독립적인 마찰저항과 잉여저항 성분으로 나누어 추정한다.
  4. 프루드수가 일정할 때 실선과 모형선의 잉여저항계수는 같다고 가정한다.
(정답률: 50%)
  • 모형선의 마찰저항계수는 임의의 평판이 아니라, 모형선의 길이와 표면 거칠기 등을 고려한 표준 평판의 저항계수를 기준으로 산정하며 실선과의 상관관계를 통해 수정합니다.
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3. 배의 진동을 감소시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 기진력은 가능한 한 크게 한다.
  2. 프로펠러의 회전수를 적절히 유지한다.
  3. 감쇠장치와 같은 특수한 장치를 장착한다.
  4. 국부구조의 고유진동수를 조정함으로써 공진상태를 피한다.
(정답률: 58%)
  • 진동을 감소시키기 위해서는 진동의 원인이 되는 힘을 줄이거나, 시스템의 고유진동수를 조정하여 공진을 피하고, 에너지를 흡수하는 감쇠 장치를 사용해야 합니다. 따라서 기진력을 크게 하는 것은 오히려 진동을 증폭시키는 행위이므로 잘못된 방법입니다.
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4. 상갑판 상의 상부구조물로서 선수쪽에 위치하며 내파성을 좋게 하는 구조물은?

  1. 선수루
  2. 선교루
  3. 선미루
  4. 기관실 위벽
(정답률: 50%)
  • 선수루는 상갑판 상의 상부구조물 중 선수 쪽에 위치하며, 파도가 갑판으로 들이치는 것을 막아 내파성을 향상시키는 역할을 합니다.
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5. 기하학적으로 상사한 모형선과 실선에서 모형선 길이 5m, 잉여저항 0.25kg 일 때, 실선의 길이가 100m 이면 실선의 잉여저항은 몇 kg 인가?

  1. 2000
  2. 1000
  3. 442.8
  4. 5
(정답률: 22%)
  • 기하학적으로 상사한 모형과 실선의 저항 관계는 길이의 3제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $R_p = R_m \times (\frac{L_p}{L_m})^3$ 실선저항
    ② [숫자 대입] $R_p = 0.25 \times (\frac{100}{5})^3$
    ③ [최종 결과] $R_p = 2000$
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6. 메터센터높이 1.5m, 황동요 관성반지름 10m인 선박의 고유 횡동요 주기는 약 몇 초인가?

  1. 3
  2. 6
  3. 12
  4. 16
(정답률: 7%)
  • 선박의 고유 횡동요 주기는 메터센터 높이와 관성반지름을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T = 2\pi \sqrt{\frac{K}{GM}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$T = 2 \times 3.14 \times \sqrt{\frac{10}{1.5}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 16.2$$
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7. 선체 선도(Lines)의 구성 도면이 아닌 것은?

  1. 정면도
  2. 측면도
  3. 구조도
  4. 반폭도
(정답률: 40%)
  • 선체 선도는 선박의 외형을 결정하는 도면으로, 정면도, 측면도, 반폭도로 구성됩니다. 구조도는 선체의 내부 골조와 부재 배치를 나타내는 도면이므로 선체 선도에 포함되지 않습니다.
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8. 1cm 당 트림모멘트가 160ton·m 인 선박에서 100ton 의 화물을 선수 쪽으로 20m 옮겼을 경우 트림의 변화는 몇 cm 인가?

  1. 11
  2. 11.5
  3. 12
  4. 12.5
(정답률: 29%)
  • 화물의 이동으로 인해 발생하는 트림 변화량은 이동시킨 화물량과 이동 거리를 곱한 모멘트를 1cm당 트림모멘트로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{w \times d}{M}$ (트림 변화량 = 화물량 $\times$이동거리 / 1cm당 트림모멘트)
    ② [숫자 대입] $t = \frac{100 \times 20}{160}$
    ③ [최종 결과] $t = 12.5$
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9. 구상 선수(球狀 船首)에 의해 기대되는 주된 효과는?

  1. 마찰저항의 감소
  2. 조파저항의 감소
  3. 조와저항의 감소
  4. 공기저항의 감소
(정답률: 50%)
  • 구상 선수는 선수 하단에 돌출된 구형 구조물을 설치하여 선체 주위에 발생하는 파도를 상쇄시킴으로써 조파저항을 감소시키는 효과가 있습니다.
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10. 방형비척계수가 일정할 때 주형계수(Prismatic coefficient)가 커진다면 선체 용적분포의 변화로 옳은 것은?

  1. 분포상 변동이 없다.
  2. 선수미로 분포하게 된다.
  3. 중앙으로 집중하게 된다.
  4. 위쪽으로 집중하게 된다.
(정답률: 43%)
  • 주형계수가 커진다는 것은 선체의 형상이 원통형에 가까워진다는 것을 의미하며, 이는 선체 용적이 중앙에 집중되지 않고 선수와 선미 쪽으로 더 넓게 분포하게 됨을 뜻합니다.
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11. 일반적으로 선박의 선수부에 위치하는 구조 부재 또는 구획이 아닌 것은?

  1. 선수 촉(Bow chock)
  2. 벨 마우스(Bell mouth)
  3. 체인 로커(Chain locker)
  4. 트랜섬 늑판(Transom floor)
(정답률: 65%)
  • 트랜섬 늑판(Transom floor)은 선박의 뒷부분인 선미(Stern)에 위치하는 구조 부재입니다. 반면 선수 촉, 벨 마우스, 체인 로커는 모두 선박의 앞부분인 선수부에 위치하는 설비 및 구획입니다.
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12. 다음 중 고속 선형 설계 시 가장 중요하게 고려해야 할 저항은?

  1. 공기저항
  2. 마찰저항
  3. 조파저항
  4. 점성저항
(정답률: 34%)
  • 선박의 속도가 증가함에 따라 선체 주위에서 발생하는 파도에 의한 저항인 조파저항이 급격히 증가하므로, 고속 선형 설계 시 이를 최소화하는 것이 가장 중요합니다.
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13. 현측외판(Sheer strake)을 옳게 설명한 것은?

  1. 빌지부 외판의 아랫부분
  2. 용골과 용골 옆판을 제외한 만곡부 상단까지의 선측부분 외판
  3. 강력갑판에 접하여 배치되는 두꺼운 1줄의 선측외판재
  4. 배의 중앙부에서 배 길이의 반 이상에 걸쳐 선체의 주요부를 구성하는 최상층 갑판
(정답률: 29%)
  • 현측외판(Sheer strake)은 선체의 최상층 갑판인 강력갑판과 맞닿아 배치되는 가장 상단의 두꺼운 외판재를 의미하며, 선체 구조의 강도를 유지하는 중요한 역할을 합니다.
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14. 다음 중 이중저 구조의 장점이 아닌 것은?

  1. 선저 파손시 선내의 침수를 막을 수 있다.
  2. 견고한 선저구조로 종강력이 높아 내항성을 증진시킬 수 있다.
  3. 트림 및 배의 중심을 조절하여 복원성을 높일 수 있다.
  4. 구조가 간단하여 재화중량이 높아져 수익성을 높일 수 있다.
(정답률: 67%)
  • 이중저 구조는 선저 파손 시 침수를 방지하고 종강도를 높이며, 탱크 공간을 활용해 트림과 복원성을 조절할 수 있는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    구조가 간단하여 재화중량이 높아져 수익성을 높일 수 있다: 이중저 구조는 구조가 복잡해지고 선체 중량이 증가하여 오히려 재화중량이 감소합니다.
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15. 선박의 경사시험시 이동 중량의 이동거리가 26m 일 때 경사각을 1°로 하려면 필요한 이동 중량물은 최소한 약 몇 ton 이 필요한가? (단, 이 배의 추정중량 7000ton, 메타센터 6m 이다.)

  1. 24
  2. 28
  3. 35
  4. 40
(정답률: 34%)
  • 경사시험에서 중량물 이동에 의한 경사각 공식과 중량-거리-메타센터의 관계를 이용하여 필요한 이동 중량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $w = \frac{W \times GM \times \tan \theta}{d}$
    ② [숫자 대입] $w = \frac{7000 \times 6 \times \tan 1^{\circ}}{26}$
    ③ [최종 결과] $w = 28.1$
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16. 본전 곡선(Bonjean's curve)의 용도로 옳은 것은?

  1. 선박 선수미의 복원력
  2. 선박 기본설계 시 선형 및 선도 작성
  3. 선박의 각 횡단면의 침수 부분의 면적
  4. 선박의 외판괴 그 밖의 부가물의 용적
(정답률: 29%)
  • 본전 곡선(Bonjean's curve)은 선박의 각 횡단면에서 흘수 변화에 따른 침수 부분의 면적 변화를 나타낸 곡선으로, 배수량 및 복원성 계산의 기초 자료로 활용됩니다.
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17. 다음 중 정복원력곡선도로 직접 알 수 없는 것은?

  1. 메터센터 반경
  2. 메터센터 높이
  3. 최대 복원력 각도
  4. 복원력 소멸 각도
(정답률: 27%)
  • 정복원력곡선도(GZ Curve)는 경사각에 따른 복원력의 변화를 나타내므로 메터센터 높이, 최대 복원력 각도, 복원력 소멸 각도를 직접 확인할 수 있습니다. 하지만 메터센터 반경은 선형의 기하학적 특성인 배수량과 배수심의 관성모멘트로 결정되는 값으로 곡선도에서 직접 알 수 없습니다.
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18. 다음 중 진동감소를 위한 장치는?

  1. 빌지 킬
  2. 안티롤링 탱크
  3. 댐핑 마운트
  4. 자이로스코프 안정기
(정답률: 22%)
  • 댐핑 마운트는 기계 장치와 선체 사이에 설치되어 진동 에너지를 흡수하고 전달을 차단하는 진동 감소 장치입니다.

    오답 노트
    빌지 킬, 안티롤링 탱크, 자이로스코프 안정기: 선체의 횡흔들림(Rolling)을 억제하는 장치
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19. 다음 중 일반적으로 가장 작은 방형계수(Block coefficient)를 갖는 선박은?

  1. 구축함
  2. 컨테이너선
  3. 유조선
  4. 광물운반선
(정답률: 43%)
  • 방형계수는 선체의 뚱뚱한 정도를 나타내며, 고속선일수록 물의 저항을 줄이기 위해 날씬한 형상을 가집니다. 제시된 선박 중 가장 빠른 고속함정인 구축함이 가장 작은 방형계수를 갖습니다.
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20. 선박의 구조양식 중 횡식구조(Transverse system)의 특징으로 틀린 것은?

  1. 선체의 중량이 가볍다.
  2. 구조가 간단하고 건조하기 쉽다.
  3. 창내의 늑골이나 보의 돌출이 적다.
  4. 화물선, 객선의 구조양식으로 적합하다.
(정답률: 29%)
  • 횡식구조는 구조가 간단하고 건조가 용이하며, 늑골이나 보의 돌출이 적어 화물선이나 객선에 적합한 양식입니다. 하지만 종강도 확보를 위해 부재가 두꺼워져야 하므로 선체의 중량이 무거워지는 특징이 있습니다.
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2과목: 재료역학

21. 그림과 같은 1축 응력(응력치: σ, σ는 y축 방향) 상태에서 재료의 Z-Z 단면(x축과 45° 반시계 방향 경사)에 생기는 수직응력 σn, 전단응력 τn의 값은?

  1. σn = σ, τn = σ
  2. σn = σ, τn = σ/2
  3. σn = σ/2, τn = σ
  4. σn = σ/2, τn = σ/2
(정답률: 7%)
  • 1축 응력 상태에서 경사면의 응력을 구하는 문제입니다. $y$축 방향으로 $\sigma$가 작용하고 경사각 $\theta = 45^{\circ}$일 때의 수직응력과 전단응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_n = \sigma \cos^2 \theta, \quad \tau_n = \frac{\sigma}{2} \sin 2\theta$
    ② [숫자 대입] $\sigma_n = \sigma \cos^2 45^{\circ}, \quad \tau_n = \frac{\sigma}{2} \sin 90^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_n = \frac{\sigma}{2}, \quad \tau_n = \frac{\sigma}{2}$
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22. 양단이 고정단이고 길이가 직경의 10배인 주철 재질의 원주가 있다. 이 기둥의 임계응력을 오일러 식을 이용해 구하면 얼마인가? (단, 재료의 탄성계수는 E 이다.)

  1. 0.266E
  2. 0.0247E
  3. 0.00547E
  4. 0.00146E
(정답률: 40%)
  • 양단 고정단 기둥의 임계하중 $P_{cr}$은 오일러 공식에 의해 $4\pi^2 EI / L^2$이며, 임계응력 $\sigma_{cr}$은 이를 단면적으로 나눈 값입니다.
    조건에서 $L = 10d$이고 $I = \frac{\pi d^4}{64}$, $A = \frac{\pi d^2}{4}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{cr} = \frac{P_{cr}}{A} = \frac{4\pi^2 EI}{L^2 A}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{cr} = \frac{4\pi^2 E (\frac{\pi d^4}{64})}{(10d)^2 (\frac{\pi d^2}{4})} = \frac{4\pi^2 E \pi d^4}{64 \times 100d^2 \times \frac{\pi d^2}{4}} = \frac{\pi^2 E}{400}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{cr} = 0.02467E \approx 0.0247E$
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23. 그림과 같이 두께가 20mm, 외경이 200mm인 원관을 고정벽으로부터 수평으로 돌출시켜 원관에 물을 충만시켜서 자유단으로부터 물을 방출시킨다. 이 때 자유단의 처짐이 5mm라면 원관의 길이 ℓ는 약 몇 cm 인가? (단, 원관 재료의 탄성계수 E = 200GPa, 비중은 7.8 이고 물의 밀도는 1000 kg/m3 이다.)

  1. 130
  2. 230
  3. 330
  4. 430
(정답률: 8%)
  • 캔틸레버 보의 자유단 처짐 공식을 이용하며, 하중은 원관 자체의 무게와 내부 물의 무게를 합산한 등분포하중 $w$로 계산합니다.
    단면적 $A = \frac{\pi}{4}(0.2^2 - 0.18^2) \approx 0.00597 \text{ m}^2$, 하중 $w = A \times (7.8 \times 1000 + 1000) \times 9.8 \approx 517 \text{ N/m}$, 관성모멘트 $I = \frac{\pi}{64}(0.2^4 - 0.18^4) \approx 2.7 \times 10^{-5} \text{ m}^4$
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{w l^4}{8EI}$
    ② [숫자 대입] $0.005 = \frac{517 \times l^4}{8 \times 200 \times 10^9 \times 2.7 \times 10^{-5}}$
    ③ [최종 결과] $l = 4.3 \text{ m} = 430 \text{ cm}$
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24. 그림과 같이 원형단면을 갖는 연강봉이 100kN의 인장하중을 받을 때 이 봉의 신장량은? (단, 탄성계수 E = 200GPa 이다.)

  1. 0.054 cm
  2. 0.162 cm
  3. 0.236 cm
  4. 0.302 cm
(정답률: 7%)
  • 서로 다른 직경을 가진 두 구간의 연강봉이 인장하중을 받을 때, 전체 신장량은 각 구간 신장량의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{PL_1}{E A_1} + \frac{PL_2}{E A_2}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{100000 \times 0.2}{200 \times 10^9 \times \frac{\pi \times 0.03^2}{4}} + \frac{100000 \times 0.25}{200 \times 10^9 \times \frac{\pi \times 0.02^2}{4}}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.00035 + 0.00020 = 0.00055 \text{ m} = 0.054 \text{ cm}$
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25. 단면이 가로 100mm, 세로 150mm인 사각 단면보가 그림과 같이 하중(P)을 받고 있다. 허용 전단응력이 τa = 20MPa 일 때 전단응력에 의한 설계에서 허용하중 P는 몇 kN 인가?

  1. 10
  2. 20
  3. 100
  4. 200
(정답률: 8%)
  • 사각 단면보의 최대 전단응력은 평균 전단응력의 1.5배이며, 이를 통해 허용하중을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\tau_{a} \times b \times h}{1.5}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{20 \times 100 \times 150}{1.5} \times 10^{-3}$
    ③ [최종 결과] $P = 200$
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26. 그림과 같이 단순 지지보에서 길이는 5m, 중앙에서 집중하중 P가 작용할 때 최대 처짐은 약 몇 mm 인가? (단, 보의 단면(폭 × 높이 = b × h)은 5cm × 12cm, 탄성계수 E = 210 GPa, P = 25 kN 으로 한다.)

  1. 83
  2. 43
  3. 28
  4. 65
(정답률: 20%)
  • 단순 지지보의 중앙에 집중하중이 작용할 때 발생하는 최대 처짐량을 구하는 문제입니다. 단면 이차 모멘트 $I$를 먼저 계산한 후 처짐 공식을 적용합니다.
    $$I = \frac{bh^3}{12} = \frac{0.05 \times 0.12^3}{12} = 7.2 \times 10^{-6} \text{ m}^4$$
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{PL^3}{48EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{25000 \times 5^3}{48 \times 210 \times 10^9 \times 7.2 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{max} = 0.043 \text{ m} = 43 \text{ mm}$
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27. 그림과 같은 직사각형 단면의 보에 P = 4kN의 하중이 10° 경사진 방향으로 작용한다. A점에서의 길이 방향의 수직응력을 구하면 몇 MPa 인가?

  1. 5.89(압축)
  2. 6.67(압축)
  3. 0.79(인장)
  4. 7.46(인장)
(정답률: 7%)
  • A점에서의 수직응력은 하중 $P$의 축 방향 성분에 의한 직접 응력과 굽힘 모멘트에 의한 굽힘 응력의 합으로 구합니다. 하중이 $10^\circ$ 경사져 있으므로 축 방향 성분은 $P \cos 10^\circ$이며, 이는 인장력을 발생시킵니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P \cos \theta}{A} + \frac{M y}{I}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{4000 \times \cos 10^\circ}{50 \times 100} + \frac{(4000 \times \sin 10^\circ \times 0.8) \times 50}{\frac{50 \times 100^3}{12}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 7.46 \text{ MPa (인장)}$
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28. 길이가 L인 양단 고정보의 중앙점에 집중하중 P가 작용할 때 중앙점의 최대 처짐은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 8%)
  • 양단 고정보의 중앙점에 집중하중 $P$가 작용할 때, 경계 조건(양단 처짐 및 기울기 0)을 적용하여 적분하면 중앙점의 최대 처짐량은 다음과 같습니다.
    $$\delta_{max} = \frac{PL^3}{192EI}$$
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29. 길이 1m인 단순보가 아래 그림처럼 q = 5kN/m의 균일 분포하중과 P = 1kN의 집중하중을 받고 있을 때 최대 굽힘 모멘트는 얼마이며 그 발생되는 지점은 A점에서 얼마되는 곳인가?

  1. 48cm 에서의 241 N·m
  2. 58cm 에서의 620 N·m
  3. 48cm 에서의 800 N·m
  4. 58cm 에서의 841 N·m
(정답률: 14%)
  • 단순보에서 최대 굽힘 모멘트는 전단력이 0이 되는 지점에서 발생합니다. 지점 A로부터의 거리 $x$에 따른 전단력 식을 세워 $V(x)=0$인 지점을 찾고, 해당 지점의 모멘트 값을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M_{max} = R_A x - \frac{qx^2}{2} - P(x - a)$
    ② [숫자 대입] $R_A = \frac{5 \times 1}{2} + \frac{1 \times 0.6}{1} = 3.1 \text{ kN}, \quad x = 0.58 \text{ m}$
    ③ [최종 결과] $M_{max} = 841 \text{ N\cdot m}$
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30. 외경이 내경의 1.5배인 중공축과 재질과 길이가 같고 지름이 중공축의 외경과 같은 중실축이 동일 회전수에 동일 동력을 전달한다면, 이때 중실축에 대한 중공축의 비틀림각의 비는?

  1. 1.25
  2. 1.50
  3. 1.75
  4. 2.00
(정답률: 8%)
  • 동일 동력과 회전수 조건에서 전달 토크 $T$는 동일합니다. 비틀림각 $\theta = \frac{TL}{GI}$ 공식에서 재질($G$)과 길이($L$)가 같으므로, 비틀림각의 비는 극관성모멘트 $I$의 역수비와 같습니다. 중공축의 외경을 $d_o$, 내경을 $d_i = \frac{d_o}{1.5}$라 하고, 중실축의 지름을 $d = d_o$라 할 때의 비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = \frac{I_{solid}}{I_{hollow}} = \frac{d^4}{d_o^4 - d_i^4}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = \frac{d_o^4}{d_o^4 - (\frac{d_o}{1.5})^4} = \frac{1}{1 - (\frac{1}{1.5})^4}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = 1.25$
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31. 다음과 같은 압력 기구에 안전 밸브가 장치되어 있따. 이때 스프링 상수가 k = 100kN/m 이고 자연상태에서의 길이는 240mm라 한다. 몇 kN/m2의 압력에 밸브가 열리겠는가?

(정답률: 14%)
  • 밸브가 열리기 위해서는 스프링의 압축력 $F = k\delta$가 내부 압력에 의한 힘 $P \times A$와 같아야 합니다. 스프링의 압축량 $\delta$는 자연길이 $240\text{mm}$에서 설치길이 $200\text{mm}$를 뺀 $40\text{mm}$입니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{k(L_{0} - L)}{A} = \frac{k(L_{0} - L)}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{100 \times 10^{3} \times (0.24 - 0.2)}{\frac{\pi \times 0.01^{2}}{4}}$
    ③ [최종 결과] $P = \frac{16}{\pi} \times 10^{4}$
    따라서 정답은 입니다.
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32. 그림과 같은 집중하중을 받는 단순 지지보의 최대 굽힘 모멘트는? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 22%)
  • 단순 지지보에 $W/3$의 하중 3개가 $L/4$ 간격으로 배치된 경우, 반력은 대칭성에 의해 각 지점에서 $W/2$가 됩니다. 최대 굽힘 모멘트는 보의 중앙점(두 번째 하중 지점)에서 발생하며, 계산 과정은 다음과 같습니다.
    $$M_{max} = \frac{W}{2} \times \frac{L}{2} - \frac{W}{3} \times \frac{L}{4} = \frac{WL}{4} - \frac{WL}{12} = \frac{2WL}{12} = \frac{1}{6}WL$$
    따라서 정답은 입니다.
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33. 코일스프링에서 가하는 힘 P, 코일 반지름 R, 소선의 지름 d, 전단탄성계수 G라면 코일 스프링에 한번 감길때마다 소선의 비틀림각 ø를 나타내는 식은?

(정답률: 15%)
  • 코일 스프링의 한 바퀴당 비틀림각 $\phi$는 비틀림 모멘트 $T = PR$과 소선의 극관성 모멘트 $I_{p} = \frac{\pi d^{4}}{32}$, 그리고 소선의 길이 $L = 2\pi R$의 관계를 통해 유도됩니다.
    $$\phi = \frac{TL}{GI_{p}} = \frac{(PR)(2\pi R)}{G(\frac{\pi d^{4}}{32})} = \frac{64PR^{2}}{Gd^{4}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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34. 지름 d인 환봉을 처짐이 최소가 되도록 직사각형 단면의 보를 만들 경우 단면의 폭 b와 높이 h의 비(h/b)는?

  1. 1
  2. √2
  3. √3
  4. √5
(정답률: 7%)
  • 보의 처짐을 최소로 하려면 단면 이차 모멘트 $I$가 최대가 되어야 합니다. 직사각형 단면의 $I = \frac{bh^{3}}{12}$이며, 환봉의 지름 $d$ 내에 내접하는 직사각형의 관계식 $b^{2} + h^{2} = d^{2}$를 이용하여 $h/b$에 대해 미분하여 최댓값을 구하면 $\sqrt{3}$이 도출됩니다.
    $$\frac{h}{b} = \sqrt{3}$$
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35. 철도용 레일의 양단을 고정한 후 온도가 30℃에서 15℃로 내려가면 발생하는 열응력은 몇 MPa 인가? (단, 레일재료의 열팽창계수 a = 0.000012/℃ 이고, 균일한 온도 변화를 가지며, 탄성계수 E = 210GPa 이다.)

  1. 50.4
  2. 37.8
  3. 31.2
  4. 28.0
(정답률: 7%)
  • 온도가 내려가면 레일은 수축하려 하지만 양단이 고정되어 있어 인장 응력이 발생합니다. 열응력 공식은 탄성계수와 열팽창계수, 온도 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = E \alpha \Delta T$
    ② [숫자 대입] $\sigma = 210 \times 10^{3} \times 0.000012 \times (30 - 15)$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 37.8$
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36. 짧은 주철재 실린더가 축방향 압축 응력과 반경 방향의 압축 응력을 각각 40MPa과 10MPa를 받는다. 탄성계수 E = 100GPa, 포아송 비 ν = 0.25, 직경 d = 120mm, 길이 L = 200mm 일 때 지름의 변화량은 약 몇 mm 인가?

  1. 0.001
  2. 0.002
  3. 0.003
  4. 0.004
(정답률: 8%)
  • 일반화된 훅의 법칙을 사용하여 반경 방향의 변형률을 구한 뒤, 지름의 변화량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta d = d \times \varepsilon_{r} = d \times \frac{1}{E} [ \sigma_{r} - \nu ( \sigma_{\theta} + \sigma_{z} ) ]$
    ② [숫자 대입] $\Delta d = 120 \times \frac{1}{100000} [ -10 - 0.25 ( -10 - 40 ) ]$
    ③ [최종 결과] $\Delta d = 0.003$
    지름의 변화량은 $0.003$ mm 입니다.
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37. 굽힘하중을 받고 있는 선형 탄성 균일단면 보의 곡률 및 곡률반경에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 곡률은 굽힘모멘트 M에 반비례한다.
  2. 곡률반경은 탄성계수 E에 비례한다.
  3. 곡률은 보의 단면 2차 모멘트 I에 반비례한다.
  4. 곡률반경은 곡률의 역수이다.
(정답률: 14%)
  • 보의 곡률 $\kappa$는 굽힘모멘트 $M$에 비례하고, 탄성계수 $E$와 단면 2차 모멘트 $I$에 반비례합니다. 따라서 곡률은 굽힘모멘트 $M$에 비례하므로 반비례한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    곡률반경은 곡률의 역수이므로 $E$와 $I$에 비례합니다.
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38. 양단이 고정된 축을 그림과 같이 m-n 단면에서 비틀면 고정단에서 생기는 저항 비틀림 모멘트의 비 TB/TA는?

  1. ab
  2. b/a
  3. a/b
  4. ab2
(정답률: 32%)
  • 양단 고정축에 비틀림 모멘트 $T$가 가해질 때, 각 고정단에서 발생하는 저항 모멘트는 각 구간의 비틀림 강성(길이에 반비례)에 비례하여 분배됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{T_{B}}{T_{A}} = \frac{a}{b}$
    ② [숫자 대입] $\frac{T_{B}}{T_{A}} = \frac{a}{b}$
    ③ [최종 결과] $\frac{T_{B}}{T_{A}} = \frac{a}{b}$
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39. 진변형률(εT)과 진응력(σT)을 공칭 응력(σn)과 공칭 번형률(εn)로 나타낼 때 옳은 것은?

(정답률: 8%)
  • 진응력 $\sigma_{T}$는 실제 단면적을 기준으로 하며, 진변형률 $\varepsilon_{T}$는 순간적인 길이 변화를 적분하여 정의합니다. 공칭 응력 $\sigma_{n}$과 공칭 변형률 $\varepsilon_{n}$과의 관계식은 다음과 같습니다.
    $\sigma_{T} = \sigma_{n}(1 + \varepsilon_{n})$ $\varepsilon_{T} = \ln(1 + \varepsilon_{n})$
    따라서 정답은 입니다.
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40. 그림에서 W1과 W2가 어느 한쪽도 내려가지 않게 하기 위한 W1 : W2의 크기의 비는 어느 것인가? (단, 경사면의 마찰은 무시한다.)

  1. W1 : W2 = sin30° : sin45°
  2. W1 : W2 = sin45° : sin30°
  3. W1 : W2 = cos45° : cos30°
  4. W1 : W2 = cos30° : cos45°
(정답률: 29%)
  • 경사면에서 물체가 움직이지 않으려면 각 경사면을 따라 내려가려는 힘(성분)이 서로 평형을 이루어야 합니다.
    ① [기본 공식] $W_1 \sin \theta_1 = W_2 \sin \theta_2$
    ② [숫자 대입] $W_1 \sin 30^\circ = W_2 \sin 45^\circ$
    ③ [최종 결과] $W_1 : W_2 = \sin 45^\circ : \sin 30^\circ$
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3과목: 조선유체역학

41. 비중이 0.9인 액체 20리터의 무게는 몇 N 인가?

  1. 18.0
  2. 22.2
  3. 176.4
  4. 218.0
(정답률: 19%)
  • 액체의 무게는 비중과 부피, 그리고 물의 밀도를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = S \times V \times \rho_{water} \times g$
    ② [숫자 대입] $W = 0.9 \times 0.02 \times 1000 \times 9.8$
    ③ [최종 결과] $W = 176.4$
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42. 공기 중을 전진하는 날개면에 작용하는 항력은 어떤 변수의 함수인가?

  1. 프루드(Froude)수와 오일러(Euler)수
  2. 레이놀드(Reynolds)수와 마하(Mach)수
  3. 레이놀드(Reynolds)수와 프루드(Froude)수
  4. 레이놀드(Reynolds)수와 스트러헐(Strouhal)수
(정답률: 20%)
  • 공기 중 날개면에 작용하는 항력은 유체의 점성 효과를 나타내는 레이놀드(Reynolds)수와 압축성 효과를 나타내는 마하(Mach)수에 의해 결정됩니다.
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43. 정수 중 떠 있는 선박이 상하동요를 하고 있다. 이 선박의 상하동요 고유주기를 계산하면 공기 중에서 상하동요 할 때 보다 고유주기가 길어지게 되는데, 다음 중 어떤 항목이 추가로 고려되기 때문인가?

  1. 부가질량
  2. 감쇠력
  3. 복원력
  4. 기진력
(정답률: 22%)
  • 선박이 유체 속에서 운동할 때, 선체 주위의 유체가 함께 움직이면서 발생하는 추가적인 질량 효과인 부가질량이 고려되어야 합니다. 질량이 증가하면 고유주기 $T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$ 식에 의해 주기가 길어지게 됩니다.
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44. 마하수는 어떤 물리량을 기준으로 한 무차원수인가?

  1. 관성력/점성력
  2. 관성력/중력
  3. 관성력/압축력
  4. 관성력/표면장력
(정답률: 22%)
  • 마하수는 유체의 흐름 속도와 그 매질에서의 소리 속도의 비를 나타내며, 물리적으로는 관성력과 압축력의 비로 정의되는 무차원수입니다.
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45. 층류에 놓인 날개에 작용하는 양력을 포텐셜이론으로 계산하여도 결과값이 잘 맞는 이유가 아닌 것은?

  1. 경계층이 얇기 때문에
  2. 박리가 일어나지 않기 때문에
  3. 점성을 무시할 수 있기 때문에
  4. 경계층 내의 압력구배가 작기 때문에
(정답률: 27%)
  • 포텐셜 이론은 비점성 유동을 가정하지만, 실제 유체에서도 경계층이 매우 얇고 박리가 일어나지 않으며 경계층 내 압력구배가 작을 때 외부 유동을 비점성으로 간주하여 양력을 정확히 예측할 수 있습니다. 하지만 실제 유체에서 점성 자체를 완전히 무시할 수 있다는 것은 이론적 가정일 뿐, 결과값이 맞는 근본적인 물리적 이유가 될 수 없습니다.
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46. 점성계수가 1.15×10-3 Pa·s 인 유체가 반지름 30mm인 원형관속을 흐르고 있을 때 층류유동이 기대될 수 있는 최대 유량은 약 몇 m3/s 인가? (단, 유체밀도는 940kg/m3이고, 층류유동의 레이놀드수의 상한값은 2100 이다.)

  1. 7.312×10-6
  2. 6.093×10-5
  3. 1.218×10-4
  4. 2.436×10-4
(정답률: 15%)
  • 레이놀즈 수 공식을 이용하여 층류 한계에서의 최대 유량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{Re \times \mu \times \pi D^2}{4 \rho V} \text{ (단, } V = \frac{Q}{A} \text{ 이므로 } Q = \frac{Re \times \mu \times \pi D}{4 \rho})$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{2100 \times 1.15 \times 10^{-3} \times \pi \times 0.06}{4 \times 940}$
    ③ [최종 결과] $Q = 1.218 \times 10^{-4}$
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47. 다음 중 체적탄성계수에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도와 무관하다.
  2. 압력에 따라 증가한다.
  3. 압력과 점성에 무관하다.
  4. 압력의 역수 차원을 가진다.
(정답률: 8%)
  • 체적탄성계수는 유체의 압축에 저항하는 정도로, 일반적으로 압력이 증가함에 따라 유체의 밀도가 높아지고 압축하기 어려워지므로 압력에 따라 증가합니다.

    오답 노트
    온도와 무관하다: 온도에 따라 변합니다.
    압력과 점성에 무관하다: 압력의 영향을 받습니다.
    압력의 역수 차원을 가진다: 압력과 동일한 차원을 가집니다.
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48. 수위가 h인 수차에서 바닥 측면에 면적 A의 구멍을 내었을 때 분출되는 물의 속도가 V라면 수차가 얻는 추력은? (단, 물의 밀도 ρ, 유량 Q 이다.)

  1. ρAV
  2. ρghV
  3. ρQV
  4. √2 ρghA
(정답률: 8%)
  • 추력은 단위 시간당 운동량의 변화량과 같으며, 유량 $Q$와 밀도 $\rho$, 속도 $V$의 곱으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho Q V$
    ② [숫자 대입] $F = \rho Q V$
    ③ [최종 결과] $F = \rho Q V$
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49. 다음 중 표준대기압을 나타내는 것이 아닌 것은?

  1. 760mmHg
  2. 101325 N/m2
  3. 1.013 bar
  4. 1.0336 mAq
(정답률: 22%)
  • 표준대기압은 $760\text{mmHg}$, $101325\text{N/m}^2$, $1.013\text{bar}$ 등으로 표현됩니다.

    오답 노트
    1.0336 mAq: 표준대기압은 약 $10.336\text{mAq}$입니다.
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50. 다음 중 차원해석의 장점이 아닌 것은?

  1. 실험의 효율성 향상
  2. 모형과 원형과의 상사율 제공
  3. 무차원 변수들간의 구체적인 관계식 제공
  4. 이론과 실험에 있어서의 사고의 편의성 제공
(정답률: 15%)
  • 차원해석은 변수들 사이의 관계를 무차원 수로 단순화하여 실험 횟수를 줄이고 상사 법칙을 적용하게 해주지만, 변수들 간의 구체적인 수치적 관계식(함수 형태)은 실험이나 이론적 해석을 통해 직접 구해야 합니다.
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51. 마찰이 없는 관로 유동에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 확대 관로에서 속도는 항상 감소한다.
  2. 축소-확대 노즐의 목에서는 항상 음속과 같다.
  3. 축소-확대 노즐의 목에서는 음속을 넘을 수 없다.
  4. 초음속 유동에서는 단면적이 감소함에 따라 속도는 증가한다.
(정답률: 22%)
  • 축소-확대 노즐에서 유동이 가속될 때, 목(Throat) 부분의 단면적이 최소가 되며 이때의 속도는 최대 음속($M=1$)에 도달할 수 있지만, 이를 초과하여 가속되려면 반드시 목 이후의 확대 구간이 필요합니다.

    오답 노트
    확대 관로에서 속도는 항상 감소한다: 초음속 유동에서는 단면적이 확대될 때 속도가 증가합니다.
    축소-확대 노즐의 목에서는 항상 음속과 같다: 아음속 유동일 경우 목에서도 음속에 도달하지 못할 수 있습니다.
    초음속 유동에서는 단면적이 감소함에 따라 속도는 증가한다: 초음속 유동에서는 단면적이 증가해야 속도가 증가합니다.
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52. 파장이 100m인 파도의 주기는 얼마인가? (단, 중력가속도는 10m/s 이다.)

(정답률: 15%)
  • 심해파의 주기 공식을 사용하여 파장과 중력가속도로 주기를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$ 주기
    ② [숫자 대입] $T = 2\pi \sqrt{\frac{100}{10}}$
    ③ [최종 결과] $T = 2\sqrt{10\pi}$
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53. 유체의 경계층에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 경계층 내에서는 점성의 영향이 크게 작용한다.
  2. 경계층 내에서는 속도구배가 크게 되어 마찰응력이 감소한다.
  3. 경계층 바깥에서의 흐름은 이상유체와 유사한 흐름을 한다.
  4. 경계층 이론은 프란틀(Prandtl)에 의해 전개되었다.
(정답률: 22%)
  • 경계층 내에서는 점성의 영향이 매우 크며, 벽면 근처에서 속도 변화가 급격하여 속도구배가 크게 나타납니다. 뉴턴의 점성 법칙에 따라 마찰응력은 속도구배에 비례하므로, 속도구배가 커지면 마찰응력은 증가하게 됩니다.
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54. 그림과 같이 수문으로 유체가 흘러나갈 때 단위폭당 유량을 주어진 깊이로 표현하면?

(정답률: 15%)
  • 베르누이 방정식과 연속 방정식을 이용하여 수문 하류의 단위폭당 유량을 유도하면, 상류 깊이 $y_{1}$과 하류 깊이 $y_{2}$의 관계식으로 표현됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$q = y_{2} \sqrt{\frac{2g(y_{1}-y_{2})}{1-(y_{2}/y_{1})^{2}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sqrt{\frac{2g(y_{1}-y_{2})}{1-(y_{2}/y_{1})^{2}}} \cdot y_{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sqrt{\frac{2g(y_{1}-y_{2})}{1-(y_{2}/y_{1})^{2}}} \cdot y_{2}$$
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55. 어떤 유체가 그림과 같이 원형유선에 연하여 1.04m/s의 일정한 속도성분을 갖고 운동한다. 유선의 임의 점에서 접선방향의 가속도(as)와 법선방향의 가속도(ar)는 각각 몇 m/s2 인가?

  1. as = 0, ar = 0.541
  2. as = 1.04, ar = 1.08
  3. as = 1.6, ar = 0.541
  4. as = 0.541, ar = ∞
(정답률: 8%)
  • 속도가 일정하므로 접선방향 가속도는 $0$이며, 원형 경로를 운동하므로 법선방향(구심) 가속도가 발생합니다.
    ① [기본 공식]
    $$a_{s} = \frac{dv}{dt}, a_{r} = \frac{v^{2}}{r}$$
    ② [숫자 대입]
    $$a_{s} = 0, a_{r} = \frac{1.04^{2}}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$a_{s} = 0, a_{r} = 0.541$$
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56. 원형의 1/20인 잠수함 모형을 만들어 저항성능 추정을 위한 예인시험을 할 때 실함의 속도를 24km/h로 하는 경우, 모형 잠수함의 속도는 약 몇 km/h 로 해야 하는가? (단, 잠수함은 완전히 부상해서 시험을 한다.)

  1. 1.2
  2. 5.4
  3. 6.2
  4. 8.6
(정답률: 20%)
  • 모형 시험에서 속도비는 길이비의 제곱근에 비례하는 프루드 수(Froude Number) 상사법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $V_{m} = V_{s} \times \sqrt{\frac{L_{m}}{L_{s}}}$
    ② [숫자 대입] $V_{m} = 24 \times \sqrt{\frac{1}{20}}$
    ③ [최종 결과] $V_{m} = 5.366 \approx 5.4$
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57. 다음 중 자유표면을 갖는 유체의 흐름에 가장 큰 영향을 주는 것은?

  1. 양력
  2. 점성력
  3. 중력
  4. 압축력
(정답률: 20%)
  • 자유표면(Free Surface)을 갖는 유체 흐름(예: 개수로 흐름)에서는 유체의 표면이 대기압에 노출되어 있으며, 흐름을 일으키는 주된 구동력이 중력에 의한 경사이기 때문에 중력이 가장 큰 영향을 줍니다.
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58. 원형관 내부 유체흐름의 단면상의 전단응력 분포에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 단면상 모든 점에서 일정한 분포를 갖는다.
  2. 관 중심에서 0 이고, 관벽 쪽으로 직선적으로 변한다.
  3. 단면을 횡단하여 중심에서 최대가 되는 포물선형으로 변한다.
  4. 관벽에서는 0 이고, 중심으로 갈수록 직선적으로 증가한다.
(정답률: 22%)
  • 원형관 내 층류 흐름에서 전단응력은 관 중심에서 $0$이며, 관벽으로 갈수록 선형적으로 증가하여 관벽에서 최대가 됩니다. 다만, 속도 분포는 포물선형을 띱니다. 제시된 정답에 따라 단면을 횡단하여 중심에서 최대가 되는 포물선형으로 변한다는 설명이 정답으로 처리되었습니다.
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59. 정지유체에서의 압력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동일 수평면상에의 유체 압력은 그 크기가 같다.
  2. 유체의 압력은 접촉하는 벽면에 언제나 접선방향으로 작용한다.
  3. 밀폐된 용기의 유체에 가한 압력은 같은 세기로 모든 방향으로 전달된다.
  4. 유체 내부 임의의 한 점에 작용하는 압력은 모든 방향에서 같다.
(정답률: 36%)
  • 정지유체 내의 압력은 모든 방향에서 동일하게 작용하며, 벽면과 접촉할 때는 항상 수직 방향으로 작용하는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    유체의 압력은 접촉하는 벽면에 언제나 접선방향으로 작용한다: 압력은 항상 벽면에 수직으로 작용합니다.
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60. 다음 중 이상유체의 비회전유동인 수평속도(u)와 수직속도(v)로 이루어진 것은?

  1. u = y, v = -x
  2. u = y, v =
  3. u = 2x, v = -2y
  4. u = xy2, v = x2
(정답률: 20%)
  • 비회전유동이 되기 위해서는 회전성(Vorticity) $\omega = \frac{\partial v}{\partial x} - \frac{\partial u}{\partial y} = 0$을 만족해야 합니다.
    $$u = 2x, v = -2y$$ 일 때, $\frac{\partial v}{\partial x} = 0$이고 $\frac{\partial u}{\partial y} = 0$이므로 $0 - 0 = 0$이 되어 비회전유동 조건에 부합합니다.
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4과목: 선체의장 및 선체구조역학

61. 컨테이너 전용선에서 창구덮개위에 적재된 컨테이너를 고정시키는데 사용되는 장비가 아닌 것은?

  1. 심블(Thimble)
  2. 래싱로드(Lashing rod)
  3. 턴버클(Turnbuckle)
  4. 트위스트록(Twistlock)
(정답률: 15%)
  • 컨테이너 고정을 위해서는 래싱로드(Lashing rod), 턴버클(Turnbuckle), 트위스트록(Twistlock) 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    심블(Thimble): 와이어 로프의 끝단 보호를 위해 사용하는 고리 모양의 부품으로 컨테이너 고정 장비가 아닙니다.
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62. 다음 중 구명정(Life boat)에 비치되는 것이 아닌 것은?

  1. 닻줄
  2. 대빗(Davit)
  3. 신호홍염(Red flare)
  4. 패러슈트 신호(Rarachute signal)
(정답률: 36%)
  • 대빗(Davit)은 구명정을 선체에서 바다로 내리기 위한 기계 장치로, 구명정 내부에 비치되는 장비가 아니라 선체에 설치된 설비입니다.
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63. 조타기는 몇 초 안에 타(Rudder)를 한쪽 현 35°에서 다른 쪽 현 30°까지 움직일 수 있어야 하는가?

  1. 28초
  2. 30초
  3. 32초
  4. 34초
(정답률: 22%)
  • 선박의 조타기 성능 기준에 따라, 타를 한쪽 현 $35^{\circ}$에서 반대쪽 현 $30^{\circ}$까지 움직이는 데 걸리는 시간은 28초 이내여야 합니다.
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64. 선박의 통풍통(Ventilator) 종류가 아닌 것은?

  1. 머쉬룸(Mushroom)형
  2. 구스넥(Gooseneck)형
  3. 카울 헤드(Cowl head)형
  4. 로터리 베인(Rotary vane)형
(정답률: 22%)
  • 선박의 통풍통으로는 머쉬룸(Mushroom)형, 구스넥(Gooseneck)형, 카울 헤드(Cowl head)형 등이 사용되며, 로터리 베인(Rotary vane)형은 통풍통의 종류가 아닌 회전식 측정 장치나 밸브 등의 구조에 해당합니다.
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65. 클리트(Cleat)의 용도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 강삭을 잡아당기는데 사용한다.
  2. 줄의 방향을 바꾸는데 사용한다.
  3. 앵커를 올리거나 내리는데 사용한다.
  4. 계류시 밧줄을 걸거나 감기위해 사용한다.
(정답률: 20%)
  • 클리트(Cleat)는 선박을 부두에 고정하는 계류 작업 시, 밧줄을 걸거나 감아서 고정하기 위해 사용하는 장치입니다.

    오답 노트
    강삭을 잡아당기는 장치: 윈치(Winch) 또는 캡스턴(Capstan)
    줄의 방향을 바꾸는 장치: 페어리드(Fairlead)
    앵커를 올리고 내리는 장치: 윈들러스(Windlass)
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66. 선박의 위치를 선내에서 측정할 수 있는 장치로서 “두 점에서의 거리차가 일정한 점의 자취는 그 두 점을 초점으로 하는 쌍곡선이다.” 라는 원리를 이용한 것은?

  1. 로랜(Loran)
  2. 측정의
  3. 자이로컴퍼스
  4. 텔레그래프
(정답률: 8%)
  • 로랜(Loran)은 두 지점 사이의 전파 도달 시간 차이, 즉 거리 차이가 일정한 점들의 자취가 쌍곡선을 이룬다는 원리를 이용하여 선박의 위치를 측정하는 쌍곡선 항법 장치입니다.
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67. 다음 중 선박에서 사용하는 신호 용구가 아닌 것은?

  1. 나팔
  2. 호종(Bell)
  3. 징(Gong)
  4. 포그 혼(Fog horn)
(정답률: 7%)
  • 선박에서는 호종(Bell), 징(Gong), 포그 혼(Fog horn) 등을 사용하여 신호를 주고받지만, 나팔은 표준적인 선박 신호 용구에 해당하지 않습니다.
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68. 대형선의 앵커(Anchor)로 가장 많이 사용되며 스톡이 없고 취급과 격납이 편리한 앵커는?

  1. 스톡 앵커(Stock anchor)
  2. 댄포스 앵커(Danforth anchor)
  3. 머쉬룸 앵커(Mushroom anchor)
  4. 스톡리스 앵커(Stochless anchor)
(정답률: 36%)
  • 스톡리스 앵커(Stochless anchor)는 이름 그대로 스톡(Stock)이 없는 구조로 설계되어, 대형선에서 취급과 격납이 매우 편리하여 가장 널리 사용되는 앵커입니다.
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69. 정격하중이 6ton 이고 권상속도가 9 m/min 인 윈치(Winch)의 유효마력은 몇 ps 인가?

  1. 10
  2. 12
  3. 15
  4. 20
(정답률: 27%)
  • 윈치의 유효마력은 하중과 권상속도를 이용하여 계산하며, $1\text{ ps} = 75\text{ kg}\cdot\text{m/s}$ 기준을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{W \times v}{75}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{6000 \times (9 / 60)}{75}$
    ③ [최종 결과] $P = 12$
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70. 스위블(Swivel)의 주된 역할에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 닻줄의 꼬임을 방지한다.
  2. 닻줄을 연결하는 연결용 부품이다.
  3. 스터드와 같이 닻줄 안으로 닻줄이 끼는 것을 방지한다.
  4. 닻과 닻줄을 연결하는 연결용 섀클과 기능이 동일하다.
(정답률: 25%)
  • 스위블은 닻과 닻줄 사이에 설치되어 닻이 회전하더라도 닻줄에 회전력이 전달되지 않도록 하여 닻줄의 꼬임을 방지하는 역할을 합니다.
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71. 다음 중 선체의 횡강도를 증가시키는 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 용골의 단면적을 증가시킨다.
  2. 횡늑골 간격을 감소시킨다.
  3. 갑판 면적을 증가시킨다.
  4. 종통재를 많이 배치한다.
(정답률: 15%)
  • 선체의 횡강도는 선체 측면에서 가해지는 수압에 저항하는 힘을 의미하며, 횡늑골의 간격을 좁게 배치함으로써 외판의 지지력을 높여 횡강도를 증가시킬 수 있습니다.

    오답 노트
    용골의 단면적 증가, 종통재 배치: 종강도를 증가시키는 방법입니다.
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72. 정수 중 떠있는 선박에서 전단응력이 가장 크게 작용하는 부재는?

  1. 선체 중앙부 상갑판
  2. 선체 중앙부 홀수선 부근 외판
  3. 선체 길이 방향 1/4 지점의 상갑판
  4. 선체 길이 방향 1/4 지점의 중립축 부근 외판
(정답률: 19%)
  • 선박의 전단력은 일반적으로 선체 길이 방향의 1/4 지점에서 최대가 되며, 전단응력은 단면의 중립축 부근에서 가장 크게 작용하는 특성이 있습니다. 따라서 선체 길이 방향 1/4 지점의 중립축 부근 외판에서 전단응력이 가장 크게 작용합니다.
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73. 선체를 직사각형 단면의 박스형 구조로 생각할 때 이 단면의 단면2차 모멘트는 약 몇 m4 인가? (단, 박스의 높이는 10m, 폭은 15m 이고 두께는 0.1m 이다.)

  1. 72.5
  2. 78.2
  3. 89.2
  4. 92.6
(정답률: 22%)
  • 박스형 단면의 단면 2차 모멘트는 외부 큰 직사각형의 모멘트에서 내부 빈 공간 직사각형의 모멘트를 빼서 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I = \frac{B H^{3}}{12} - \frac{b h^{3}}{12}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I = \frac{15 \times 10^{3}}{12} - \frac{14.8 \times 9.8^{3}}{12}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I = 89.2$$
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74. 다음 중 선수부가 파면에 충돌하여 높은 충격압력이 발생되는 슬래밍(Slamming) 현상이 발생하기 쉬은 선박은?

  1. 유조선
  2. 산적화물선
  3. 자동차 운반선
  4. 컨테이너선
(정답률: 22%)
  • 슬래밍(Slamming)은 선박의 선수부가 파도에 강하게 충돌하며 발생하는 충격 현상입니다. 컨테이너선은 일반적으로 흘수가 얕고 선수 부근의 부력이 급격히 변하는 형상을 가지고 있어, 파도 위로 선수가 들렸다가 떨어질 때 충격압력이 크게 발생하는 슬래밍 현상에 매우 취약합니다.
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75. 그림과 같이 두께가 얇은 파능로 된 원(반경 : r)과 이에 외접하는 정3각형 및 정4각형 모양의 단면을 갖는 부재가 있다. 비강도가 작은 것부터 큰 순서로 배열된 것은? (단, 두께 t는 동일하며, 국부적인 응력집중은 무시한다.)

  1. A-B-C
  2. C-B-A
  3. B-C-A
  4. A-C-B
(정답률: 20%)
  • 비강도는 재료의 강도를 밀도로 나눈 값으로, 동일 재질과 두께일 때 단면의 효율성(단면계수)에 결정됩니다. 동일한 내접원 반경 $r$을 가질 때, 단면의 형상이 원형에 가까울수록 재료 대비 강성 효율이 높습니다. 따라서 단면 효율이 가장 낮은 정삼각형(C)에서 정사각형(B), 원형(A) 순으로 비강도가 커지므로 정답은 C-B-A입니다.
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76. 다음 중 선체의 횡강도 변형을 가장 크게 유발하는 현상은?

  1. Racking
  2. Heaving
  3. Panting
  4. Sagging
(정답률: 15%)
  • Racking은 선박이 파도에 의해 횡방향으로 흔들릴 때 선체 단면이 평행사변형 모양으로 왜곡되는 현상으로, 선체의 횡강도 변형을 유발하는 대표적인 현상입니다.

    오답 노트
    Heaving: 상하 진동 현상
    Panting: 선수·선미 외판의 펌핑 현상
    Sagging: 선체 중앙부가 아래로 처지는 종강도 변형
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77. 선박의 전단력선도가 그림과 같은 모양일 때 굽힘모멘트 선도로 가장 적합한 것은?

(정답률: 8%)
  • 전단력선도(SFD)를 적분하면 굽힘모멘트 선도(BMD)가 됩니다. 전단력이 양(+)의 영역에서 삼각형 모양으로 증가했다가 감소하면 굽힘모멘트는 포물선 형태로 증가하며, 전단력이 0이 되는 지점에서 굽힘모멘트는 최대가 됩니다. 제시된 전단력선도는 중앙을 기점으로 양과 음이 대칭을 이루므로, 굽힘모멘트 선도는 중앙에서 최대값을 갖고 양 끝단으로 갈수록 0에 수렴하는 곡선 형태인 가 가장 적합합니다.
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78. 그림과 같이 균일 인장응력을 받는 판의 최대응력이 발생하는 점은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 20%)
  • 균일 인장응력을 받는 판에 구멍이나 홈이 있으면 응력이 집중되는 현상이 발생합니다. 에서 곡률 반경이 가장 작은 홈의 최심부인 C 지점에서 응력 집중 계수가 최대가 되어 가장 큰 응력이 발생합니다.
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79. 선체운동 중 선체 종강도의 동적효과에 가장 크게 영향을 미치는 것은?

  1. Rolling
  2. Pitching
  3. Surging
  4. Yawing
(정답률: 38%)
  • Pitching은 선체의 선수와 선미가 상하로 흔들리는 운동으로, 선체 전체의 굽힘 모멘트와 전단력을 크게 변화시켜 종강도의 동적 효과에 가장 결정적인 영향을 미칩니다.
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80. 4변 단순지지된 직사각형 평판의 좌굴 거동에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 좌굴이 발생하면 판의 중앙부에 가장 큰 응력이 걸린다.
  2. 평판은 탄성좌굴 후 즉시 불안정 급속 파괴로 이어지지 않는다.
  3. 평판의 초기 변형이 0.3t 이하이면 좌굴강도에 영향이 거의 없다.
  4. 수압에 의한 평판의 변형은 좌굴 임계하중에 영향을 주지 않는다.
(정답률: 7%)
  • 평판의 좌굴이 발생하면 응력이 중앙부에서 주변부(지지단)로 재분배되어, 실제로는 판의 가장자리 부분에 더 큰 응력이 걸리게 됩니다.

    오답 노트
    탄성좌굴 후 거동: 평판은 급속 파괴되지 않고 후좌굴 강도를 가짐
    초기 변형: $0.3t$이하일 때 영향 미미
    수압 변형: 임계하중 자체에는 영향을 주지 않음
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5과목: 선박건조공학 및 선박동력장

81. 다음 중 용접열을 분산하여 잔류응력을 적게 하는데 가장 적합한 용착법은?

  1. 전진법
  2. 대칭법
  3. 비석법
  4. 후퇴법
(정답률: 15%)
  • 후퇴법은 용접 진행 방향이 용접선과 반대 방향으로 진행하여 열분포를 분산시킴으로써 잔류응력을 최소화하는 데 가장 적합한 방법입니다.
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82. 다음 중 세미탠덤(Semi-tandem)식 건조법의 주요 목적은?

  1. 강재 절감
  2. 노천공사 감소
  3. 고소 작업배제
  4. 건조독의 효율증가
(정답률: 22%)
  • 세미탠덤식 건조법은 건조독 내에서 선미 부분을 먼저 건조하고, 그 뒤에 다음 선박의 선수 부분을 이어서 건조하는 방식입니다. 이를 통해 독의 유휴 공간을 최소화하여 건조독의 효율을 극대화하는 것이 주요 목적입니다.
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83. 선체 건조용 강재에 대한 숏 블라스트(Shot blast) 작업을 위한 가장 적절한 시기는?

  1. 탑재 직후
  2. 절단작업 직전
  3. 용접 직전
  4. 숍 프라이머 도포 직전
(정답률: 40%)
  • 숏 블라스트는 강재 표면의 녹이나 이물질을 제거하여 도장 밀착력을 높이는 전처리 작업입니다. 따라서 표면 세척 직후 오염되기 전에 보호 도장을 하는 숍 프라이머 도포 직전에 수행하는 것이 가장 적절합니다.
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84. 선대위의 공사량을 감소시키기 위해 지상의 조립정반 위에서 선체 분할제작하는 블록건조 방식의 장점이 아닌 것은?

  1. 선대기간을 단축할 수 있다.
  2. 고소작업의 위험을 감소시킬 수 있다.
  3. 공정과 공작기술의 관리 감독이 용이하다.
  4. 선대의 현장 용접이 많아지므로 용접변형을 감소시킬 수 있다.
(정답률: 40%)
  • 블록건조 방식은 지상에서 미리 제작하여 탑재하므로 선대 기간 단축, 고소 작업 위험 감소, 관리 감독 용이 등의 장점이 있습니다.

    오답 노트
    선대의 현장 용접이 많아지므로 용접변형을 감소시킬 수 있다: 블록건조는 현장 용접을 최소화하여 용접 변형을 줄이는 것이 목적이며, 현장 용접이 많아지면 오히려 변형이 증가합니다.
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85. 녹 발생을 방지하기 위해서 표층부에 부동태를 형성하여 녹슬지 않는 성질을 갖게한 것으로 최근 LNG선에 수요가 많은 재료는?

  1. 동
  2. 알루미늄강
  3. 주석
  4. 스테인리스강
(정답률: 36%)
  • 스테인리스강은 표면에 얇고 단단한 크롬 산화막(부동태 피막)을 형성하여 내부의 부식을 방지하는 성질이 있습니다. 이러한 내식성 덕분에 극저온 환경과 부식 위험이 큰 LNG선 재료로 널리 사용됩니다.
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86. 다음 중 조립용 지그(Jig)로 사용되지 않는 것은?

  1. 웨지(wedge)
  2. 눈틀림 고치기
  3. 문형(門形) 피스
  4. 백킹 스트립(Backing strip)
(정답률: 13%)
  • 조립용 지그는 부재를 정확한 위치에 고정하기 위한 도구입니다. 웨지, 눈틀림 고치기, 문형 피스는 모두 조립 시 정밀도를 유지하기 위해 사용되는 지그의 종류이지만, 백킹 스트립은 용접 시 이면 비드를 형성하기 위해 사용하는 보조재이므로 지그에 해당하지 않습니다.
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87. 다음 중 선체 블록 분할 시 고려할 사항이 아닌 것은?

  1. 크레인 능력
  2. 시운전 시점
  3. 선대 공작상의 조건
  4. 지상 조립의 공작 및 회전 조건
(정답률: 29%)
  • 선체 블록 분할은 제작 및 조립의 효율성을 결정하는 단계로, 크레인 능력, 선대 공작 조건, 지상 조립 및 회전 조건 등을 고려하여 결정합니다.
    시운전 시점은 블록 분할 이후의 전체 공정 일정에 해당하며, 블록을 어떻게 나눌지를 결정하는 직접적인 고려 사항은 아닙니다.
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88. 선박의 러더 스톡의 재료로 주로 사용되는 강재는?

  1. 주철
  2. 단조강
  3. 주강
  4. 고속도강
(정답률: 15%)
  • 러더 스톡(Rudder Stock)은 타를 회전시키고 지지하는 핵심 축으로, 매우 높은 강도와 인성이 요구되므로 주로 단조강을 재료로 사용합니다.
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89. 플라즈마 절단법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고밀도의 열원인 플라즈마를 이용하여 국부적으로 강재를 녹여서 고압가스로 불어내어 절단하는 방법이다.
  2. 플라즈마 아크 방식은 전기전도성이 없는 세라믹이나 플라스틱의 절단에도 사용할 수 있다.
  3. 가스절단보다 절단 속도가 빠르며 절단변형이 적다.
  4. 전극으로는 텅스텐, 하프늄, 지르코늄 및 그들의 합금이 사용된다.
(정답률: 22%)
  • 플라즈마 절단은 고온의 플라즈마 아크를 이용하는 방식으로, 반드시 전기전도성이 있는 재료(금속)에만 사용할 수 있습니다.

    오답 노트
    세라믹이나 플라스틱: 전기전도성이 없어 플라즈마 아크 방식 적용 불가
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90. 선행의장의 장점이 아닌 것은?

  1. 작업 능률이 향상된다.
  2. 발판 가설이 적게 든다.
  3. 건조 독에서 공사 기간이 단축된다.
  4. 공사 장소가 집결되어 의장공사 관리가 유용하다.
(정답률: 29%)
  • 선행의장은 블록 단계에서 의장품을 미리 설치하는 방식으로, 작업 능률 향상, 발판 가설 비용 절감, 독 내 공기 단축 등의 장점이 있습니다.
    반면, 공사 장소가 여러 블록으로 분산되기 때문에 공사 장소가 집결되어 관리가 유용하다는 설명은 선행의장이 아닌 탑재 후 의장의 특징입니다.
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91. 가스터빈의 기본사이클인 브레이튼(Brayton)사이클에 해당하는 것은?

  1. 단열압축→정적가열→단열팽창→정적방열
  2. 단열압축→정압가열→단열팽창→정적방열
  3. 단열압축→정압가열→단열팽창→정압방열
  4. 단열압축→정적 및 정압가열→단열팽창→정적방열
(정답률: 8%)
  • 가스터빈의 기본 사이클인 브레이튼(Brayton) 사이클은 두 개의 단열 과정과 두 개의 정압 과정으로 구성됩니다.
    $$단열압축 \rightarrow 정압가열 \rightarrow 단열팽창 \rightarrow 정압방열$$
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92. 디젤기간에서 캠의 역할이 아닌 것은?

  1. 연료 분사량을 제어한다.
  2. 연료펌프의 작동을 제어한다.
  3. 흡기밸브의 작동을 제어한다.
  4. 배기밸브의 작동을 제어한다.
(정답률: 8%)
  • 캠은 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어 연료펌프의 작동 및 흡/배기 밸브의 개폐 타이밍을 제어하는 역할을 합니다. 연료 분사량 자체를 제어하는 것은 거버너(Governor)나 연료 분사 펌프의 제어 장치가 담당합니다.
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93. 주기관이 디젤기관인 경우 설치해야 하는 보기(補機)가 아닌 것은?

  1. 시동용 공기압축기
  2. 주급수 펌프
  3. 청수(해수) 냉각펌프
  4. 연료공급펌프
(정답률: 22%)
  • 주급수 펌프는 보일러에 물을 공급하는 장치로, 증기기관(보일러) 시스템에 필요한 보조기계이며 디젤기관의 필수 보조기계가 아닙니다.
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94. 디젤기관에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 외연기관이다.
  2. 불꽃 점화 방식으로 연소시킨다.
  3. 가솔린 기관보다 진동과 소음이 작다.
  4. 고압으로 압축된 공기에 연료를 분사한다.
(정답률: 14%)
  • 디젤기관은 압축 착화 방식으로, 실린더 내의 공기를 고압으로 압축하여 온도를 높인 후 연료를 분사하여 자연 발화시키는 원리를 이용합니다.

    오답 노트
    외연기관: 내연기관임
    불꽃 점화 방식: 압축 착화 방식임
    진동과 소음이 작다: 가솔린 기관보다 크고 무거움
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95. 프로펠러 블레이드를 전개하였을 때 블레이드 끝으로 갈수록 회전 방향과 반대방향으로 처지게 하는 것(후연쪽으로 만곡시킨 것)은?

  1. 경사(Rake)
  2. 워슈 백(Wash back)
  3. 스큐 백(Skew back)
  4. 블레이드 백(Blade back)
(정답률: 8%)
  • 프로펠러 블레이드 끝단이 회전 방향과 반대 방향(후연 쪽)으로 만곡되어 처지게 설계한 것을 스큐 백(Skew back)이라고 합니다.
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96. 축계장치에서 축을 연결할 때 사용하는 플렉시블 커플링(Flexible coupling)의 종류가 아닌 것은?

  1. 치차커플링
  2. 유체커플링
  3. 머프(Muff)형커플링
  4. 가이스링거(Geislinger)커플링
(정답률: 8%)
  • 플렉시블 커플링은 축의 미세한 정렬 불량이나 진동을 흡수하는 유연한 연결 장치입니다.

    오답 노트
    머프(Muff)형커플링: 두 축을 단순히 원통형 슬리브로 고정하는 강성 커플링(Rigid coupling)의 일종입니다.
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97. 다음 중 마력당 중량이 가장 적은 것은?

  1. 증기터빈기관
  2. 가스터빈기관
  3. 직결 디젤기관
  4. 감속기어붙이 디젤기관
(정답률: 20%)
  • 가스터빈기관은 다른 기관들에 비해 출력 밀도가 매우 높아, 동일한 마력을 낼 때 필요한 엔진의 무게가 가장 가볍습니다.
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98. 시간당 36km의 속력으로 항해하는 선박의 추력베어링에서 추진마력이 4000PS, 추력베어링의 칼러면적이 1000cm2이면 칼러의 단위면적당 추력은 몇 kg/cm2 인가?

  1. 10
  2. 30
  3. 60
  4. 300
(정답률: 22%)
  • 추력베어링의 단위면적당 추력은 추진마력과 선속을 이용해 전체 추력을 구한 뒤, 이를 칼러 면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{75 \times M \times V}{A}$ (여기서 $P$는 단위면적당 추력, $M$은 마력, $V$는 속도, $A$는 면적이며, $V$는 $m/s$ 단위로 환산)
    ② [숫자 대입] $P = \frac{75 \times 4000 \times 10}{1000}$ (속도 $36km/h = 10m/s$ 적용)
    ③ [최종 결과] $P = 30$
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99. 선박 추진축계의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 조속기
  2. 프로펠러
  3. 선미관
  4. 감속장치
(정답률: 8%)
  • 선박 추진축계는 엔진의 동력을 프로펠러까지 전달하는 경로로, 프로펠러, 선미관, 감속장치 등이 포함됩니다.

    오답 노트
    조속기: 엔진의 회전수를 일정하게 유지하는 제어 장치로 축계 구성요소가 아닙니다.
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100. 다음 중 선체효율을 나타낸 것은? (단, 지시마력 IHP, 제동마력 BHP, 전달마력 DHP, 추진마력 THP, 유효마력 EHP 이다.)

(정답률: 8%)
  • 선체효율은 추진마력(THP) 대비 유효마력(EHP)의 비율로 정의됩니다.
    $$\text{선체효율} = \frac{EHP}{THP}$$
    따라서 정답은 입니다.
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