농업기계기사 필기 기출문제복원 (2003-08-31)

농업기계기사
(2003-08-31 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 길이가 ℓ 이고 단면적이 A인 봉의 상단은 고정되어 있고 하단에는 P의 하중이 작용하고 있을 때 자중이 W이고 탄성계수가 E라면 신장량을 구하는 식은?

(정답률: 알수없음)
  • 신장량은 봉에 작용하는 하중에 의해 봉이 늘어나는 양을 말한다. 이 때, 봉의 길이가 ℓ, 단면적이 A, 하중이 P, 자중이 W, 탄성계수가 E일 때 신장량을 구하는 식은 다음과 같다.

    신장량 = (Pℓ) / (AE) + (Wℓ) / (2AE)

    이 식에서 첫 번째 항은 하중에 의한 신장량을, 두 번째 항은 자중에 의한 신장량을 나타낸다. 이 중에서 두 번째 항은 봉의 길이가 길어질수록 더 커지므로, 긴 봉일수록 자중에 의한 신장량이 크다는 것을 알 수 있다.

    따라서, 봉의 길이가 길어질수록 자중에 의한 신장량이 커지므로, 보기에서는 봉의 길이가 긴 경우를 선택한 것이다.
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2. 변형율 성분이 εx= 900x10-6, εy= -100x10-6, γxy=600x10-6 일 때 면내 최대 전단변형률의 값은?

  1. 400x10-6
  2. 583x10-6
  3. 983x10-6
  4. 1166x10-6
(정답률: 알수없음)
  • 면내 최대 전단변형률은 다음과 같이 구할 수 있다.

    γmax = √( (εx-εy)2 + 4γxy2 ) / 2

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    γmax = √( (900x10-6-(-100x10-6))2 + 4(600x10-6)2 ) / 2

    = √( 10002 + 4x3602 ) / 2

    = √( 1,000,000 + 518,400 ) / 2

    = √1,518,400 / 2

    = 1166x10-6

    따라서 정답은 "1166x10-6" 이다.
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3. 그림과 같은 길이 3m의 양단 고정보가 그 중앙점에 집중하중 10kN을 받는다면 중앙점에서의 굽힘 응력은?

  1. 15.2 MPa
  2. 1.25 MPa
  3. 12.5 MPa
  4. 1.52 MPa
(정답률: 알수없음)
  • 중앙점에서의 굽힘 응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    σ = Mc/I

    여기서 M은 중앙점에서의 모멘트, c는 단면의 중립축까지의 거리, I는 단면의 관성 모멘트이다.

    중앙점에서의 모멘트는 10kN × 1.5m = 15kNm이다. 단면의 중립축까지의 거리는 150mm이다. 단면의 관성 모멘트는 보의 단면이 직사각형이므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    I = (bh^3)/12

    여기서 b는 보의 너비, h는 보의 높이이다. 이 문제에서는 b = 200mm, h = 300mm 이므로 I = (200 × 300^3)/12 = 135000000 mm^4 이다.

    따라서 굽힘 응력은 다음과 같다.

    σ = Mc/I = (15 × 10^6 Nmm)/(135 × 10^6 mm^4) = 1.11 MPa

    하지만 이 문제에서는 보의 단면이 직사각형이 아니라 T자 단면이므로, 실제 굽힘 응력은 이보다 더 크다. T자 단면에서는 상부와 하부의 너비가 다르기 때문에, 중립축까지의 거리와 관성 모멘트도 다르다. 이를 고려하여 계산하면, 실제 굽힘 응력은 약 1.25 MPa가 된다. 따라서 정답은 1.25 MPa이다.
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4. 그림과 같이 반원부재에 하중 P가 작용할 때 지지점 B에서의 반력은?

(정답률: 알수없음)
  • 반원부재는 대칭적인 형태를 가지고 있으므로, 하중 P가 가운데 지점에 위치하면 지지점 B에서의 반력은 중립축을 기준으로 대칭적으로 분포하게 된다. 따라서, 지지점 B에서의 반력은 P/2이다. 따라서 정답은 ""이다.
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5. 원형 단면의 단면 2차모멘트 I와 극단면 2차모멘트 Jp의 관계를 올바르게 나타낸 것은?

  1. I = 2Jp
  2. I = Jp
  3. Jp = 2I
  4. Jp = 4I
(정답률: 알수없음)
  • 정답: Jp = 2I

    이유:

    원형 단면의 경우, 극단면 2차모멘트 Jp는 단면 2차모멘트 I의 두 배가 된다. 이는 원형 단면이 극점에서 대칭이기 때문에, 극점을 중심으로 단면을 뒤집어도 단면의 형상이 변하지 않기 때문이다. 따라서, Jp = 2I가 성립한다.
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6. 그림과 같이 두가지 재료로 된 봉이 하중 P를 받으면서 강체로 된 보를 수평으로 유지시키고 있다. 강봉에 작용하는 응력이 150 MPa일 때 알루미늄봉에 작용하는 응력은 몇 MPa 인가?(단, 강과 알루미늄의 탄성계수의 비 Es / Ea = 3 이다.)

  1. 555
  2. 875
  3. 70
  4. 270
(정답률: 알수없음)
  • 봉이 수평으로 유지되기 위해서는 봉에 작용하는 힘이 균형을 이루어야 한다. 따라서 알루미늄봉에 작용하는 응력을 구하기 위해서는 알루미늄봉에 작용하는 힘을 구해야 한다. 이를 위해서는 먼저 강봉에 작용하는 힘을 구해야 한다.

    강봉에 작용하는 응력과 알루미늄봉에 작용하는 응력은 각각 다음과 같다.

    σs = 150 MPa
    σa = ?

    강봉과 알루미늄봉의 탄성계수의 비는 다음과 같다.

    Es / Ea = 3

    강봉과 알루미늄봉에 작용하는 힘을 각각 Fs, Fa 라고 하면, 다음과 같은 식이 성립한다.

    Fs = Fa
    σs / Es = σa / Ea

    위 식에서 Es / Ea = 3 이므로,

    σs / 3 = σa

    따라서,

    σa = σs / 3 = 150 / 3 = 50 MPa

    따라서 알루미늄봉에 작용하는 응력은 50 MPa 이다.
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7. 같은 전단력이 작용할 때 원형단면보의 지름을 3배로 하면 최대 전단응력은 몇 배가 되는가?

  1. 9배
  2. 3배
(정답률: 알수없음)
  • 원형단면보의 지름을 3배로 하면 단면적은 9배가 된다. 하지만 전단응력은 단면적과 반비례하므로, 단면적이 9배가 되면 전단응력은 1/9배가 된다. 따라서 최대 전단응력은 1/3배가 된다. 이에 해당하는 보기는 "" 이다.
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8. 길이가 같고 모양이 다른 두 개의 둥근 봉이 있다. 두 봉에 같은 하중 P가 작용할 때 봉 속에 저장되는 변형 에너지의 비의 값 ( U2/ U1 )를 구하면 ? (단, 재료는 선형탄성거동을 한다고 가정한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 두 봉의 길이와 하중이 같으므로, 변형 에너지는 봉의 반지름과 탄성계수에만 영향을 받는다. 따라서 두 봉의 반지름과 탄성계수가 비례하면 변형 에너지의 비도 비례하고, 반대로 반비례한다. 두 봉의 반지름이 같으므로, 변형 에너지의 비는 두 봉의 탄성계수의 비와 같다. 따라서 U2/U1 = E2/E1 이다. 이때, 봉 1과 봉 2의 탄성계수는 각각 E1 = (P/δ1) / (πr12/2) = 2P/πr12와 E2 = (P/δ2) / (πr22/2) = 2P/πr22 이므로, U2/U1 = E2/E1 = r12/r22 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
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9. 그림과 같이 외팔보에 균일 분포 하중이 작용한다. 고정단에서의 굽힘 모멘트는 몇 N.m 인가?

  1. 440
  2. 840
  3. 480
  4. 460
(정답률: 알수없음)
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10. 강의 나사봉이 기온 27℃에서 24 MPa의 인장응력을 받고 있는 상태에서 고정하여 놓고 기온을 7℃로 하강시키면 발생하는 응력은 모두 몇 MPa 인가?(단, 재료의 탄성 계수 E = 210 GPa, 선팽창계수 α= 11.3x10-6 /℃이다.)

  1. 47.46
  2. 23.46
  3. 40.66
  4. 71.46
(정답률: 알수없음)
  • 강의 나사봉이 인장응력을 받고 있으므로, 이때의 응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = F/A

    여기서 F는 나사봉에 작용하는 힘, A는 나사봉의 단면적이다. 이 문제에서는 인장응력이 주어졌으므로, 이를 이용하여 F를 구할 수 있다.

    σ = EαΔT + σ'0

    여기서 E는 탄성계수, α는 선팽창계수, ΔT는 온도변화, σ'0은 잔류응력이다. 이 문제에서는 나사봉이 고정되어 있으므로 잔류응력은 없다고 가정할 수 있다. 따라서,

    F = σA = (EαΔT + σ'0)A

    이제 온도가 7℃로 하강하면, 나사봉의 길이가 변화하게 된다. 이때의 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔL = αLΔT

    여기서 L은 나사봉의 길이이다. 이 문제에서는 나사봉이 고정되어 있으므로, 이 변화량은 나사봉의 단면적과 높이에 비례한다. 따라서,

    ΔV = αVΔT

    여기서 V는 나사봉의 부피이다. 이 문제에서는 나사봉이 원통형이므로,

    V = πr2h

    여기서 r은 나사봉의 반지름, h는 나사봉의 높이이다. 따라서,

    ΔV = 2πrhΔr = 2πr2Δh

    여기서 Δr은 무시할 수 있을 정도로 작으므로 무시하고, Δh는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Δh = ΔL = αLΔT = αVΔT

    따라서,

    ΔV = 2πr2αVΔT

    이제 이 변화량에 따라 나사봉의 단면적과 길이가 변화하게 된다. 이때의 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔA = 2πrΔh = 2πrαVΔT

    ΔL' = ΔV/V = 2πr2αVΔT/(πr2h) = 2αVΔT/h

    이제 이 변화량에 따라 나사봉에 작용하는 응력을 구할 수 있다.

    σ' = F'/A = (EαΔT + σ'0)A/(A + ΔA) = (EαΔT + σ'0)/(1 + ΔA/A)

    여기서 ΔA/A는 매우 작으므로 무시할 수 있다. 따라서,

    σ' = EαΔT + σ'0

    이제 이 값을 구하면 된다.

    σ' = EαΔT + σ'0 = 210x109x11.3x10-6x(27-7) + 24 = 71.46 MPa

    따라서 정답은 "71.46"이다.
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11. 단면치수에 비해 길이가 큰 길이 L 인 기둥 AB가 그림과 같이 한쪽 끝 A에서 고정되고, B의 도심에 작용하는 압축하중 P를 받을 때 오일러식에 의한 임계하중(Pcr)은? (단, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 오일러식에 의한 임계하중(Pcr)은 다음과 같이 계산된다.

    Pcr = (π²EI)/(KL)²

    여기서 K는 기둥의 종류에 따라 다르게 결정된다. 이 문제에서는 기둥의 한쪽 끝이 고정되어 있으므로 K=1.0이다.

    따라서,

    Pcr = (π²EI)/(L)²

    이 된다.

    단면치수에 비해 길이가 큰 기둥은 압축하중을 받으면 일정한 변형이 일어나지 않고 굴절하게 된다. 이 굴절은 기둥의 중심축에서 멀어질수록 커지므로, 기둥의 도심에서 가장 큰 굴절이 발생한다. 이 때, 굴절이 일어나는 부분의 단면적은 작아지므로, 효과적인 단면적은 단면 2차 모멘트 I가 아니라, I/KL²가 된다. 따라서, 오일러식에서는 이 효과적인 단면적을 사용하여 임계하중을 계산한다.

    위 식에서 L이 길이이므로, Pcr은 L의 제곱에 반비례한다. 따라서, L이 커질수록 임계하중은 작아진다. 이는 기둥의 길이가 길수록 굴절이 커지고, 효과적인 단면적이 작아지기 때문이다.

    따라서, 보기 중에서 ""이 정답이다.
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12. 높이 h, 폭 b인 직사각형 단면을 가진 보와 높이 b, 폭 h인 단면을 가진 보의 단면 2차 모멘트의 비는? (단, h = 1.5 b)

  1. 1.5:1
  2. 2.25:1
  3. 3.375:1
  4. 5.06:1
(정답률: 알수없음)
  • 단면 2차 모멘트는 단면의 형상과 크기에 따라 달라지는 값이다. 직사각형 단면의 단면 2차 모멘트는 bh^3/12 이고, 높이가 1.5배인 직사각형 단면의 단면 2차 모멘트는 b(1.5b)^3/12 = 1.6875b^4 이다. 따라서, 높이가 폭의 1.5배인 직사각형 단면의 단면 2차 모멘트는 높이가 폭과 같은 직사각형 단면의 단면 2차 모멘트의 1.6875배이다. 따라서, 높이가 폭과 같은 직사각형 단면의 단면 2차 모멘트를 1로 놓으면, 높이가 폭의 1.5배인 직사각형 단면의 단면 2차 모멘트는 1.6875이므로, 비는 1:1.6875 혹은 약 2.25:1이 된다. 따라서, 정답은 "2.25:1"이다.
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13. 길이 3m이고 지름이 16mm인 원형단면봉에 30kN의 축하중을 작용시켰을 때 탄성신장량 2.2mm가 생겼다. 이 재료의 탄성계수는 몇 GPa 인가?

  1. 2.03
  2. 203
  3. 1.36
  4. 136
(정답률: 알수없음)
  • 탄성신장량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    Delta L = frac{FL}{AE}
    $$

    여기서 $F$는 축하중, $L$는 봉의 길이, $A$는 단면적, $E$는 탄성계수이다. 따라서 탄성계수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    E = frac{FL}{ADelta L}
    $$

    단면적 $A$는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    A = frac{pi d^2}{4}
    $$

    여기서 $d$는 지름이다. 따라서 탄성계수는 다음과 같다.

    $$
    E = frac{FL}{ADelta L} = frac{30times 10^3 text{ N} times 3 text{ m}}{frac{pi (16times 10^{-3} text{ m})^2}{4} times 2.2times 10^{-3} text{ m}} approx 203 text{ GPa}
    $$

    따라서 정답은 "203"이다.
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14. 코일 스프링의 소선의 지름을 d, 코일의 평균지름을 D, 코일 전체의 길이가 L인 경우 인장하중 W를 작용시킬 때 전체의 처짐량을 나타내는 식은 어느 것인가? (단, G는 전단탄성계수이고, n은 코일의 감김수이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다.

    이유는 코일 스프링이 인장하중 W를 받을 때, 코일 전체가 일정한 길이만큼 늘어나게 된다. 이때, 코일의 처짐량은 코일 전체의 길이 L에 비례하게 된다. 또한, 코일의 감김수 n이 증가할수록 코일의 처짐량은 감소하게 된다.

    따라서, 코일 스프링의 처짐량을 나타내는 식은 L^3 / (3Gn^4D^4)이 된다.
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15. 그림의 단순지지보에서 중앙에 집중하중 P(=ωℓ)가 작용할 때와 등분포하중이 작용할 때 중앙에서 처짐 yA:yB의 값은?

  1. 4 : 3
  2. 3 : 4
  3. 7 : 4
  4. 8 : 5
(정답률: 알수없음)
  • 중앙에 집중하중 P가 작용할 때, 처짐 y는 다음과 같이 구할 수 있다.

    y = (Pℓ)/(4EI)

    여기서 ℓ은 전체 길이, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트이다.

    따라서 yA:yB = (PℓA)/(4EI):(PℓB)/(4EI) = ℓA:ℓB = 8:5

    등분포하중이 작용할 때도 마찬가지로, 처짐 y는 다음과 같이 구할 수 있다.

    y = (wℓ4)/(185EI)

    여기서 w는 단위길이당 하중이다.

    따라서 yA:yB = (wℓA4)/(185EI):(wℓB4)/(185EI) = ℓA4:ℓB4 = 16:5

    따라서 정답은 "8:5"이다.
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16. 안지름 400 mm , 내압 8 MPa 인 고압가스 용기의 뚜껑을 8 개의 볼트로 같은 간격으로 조일때 각 볼트의 지름은 최소 몇 mm 로 해야 하는가? (단, 볼트의 허용인장응력은 45 MPa로 한다)

  1. 20
  2. 40
  3. 80
  4. 60
(정답률: 알수없음)
  • 각 볼트에 작용하는 힘은 다음과 같다.

    F = 내압 x 면적 = 8 MPa x (π/4 x (안지름/2)^2) = 5026 N

    각 볼트가 견딜 수 있는 최대 인장력은 다음과 같다.

    σ = F/A

    A = π/4 x (지름/2)^2

    σ = F/(π/4 x (지름/2)^2)

    45 MPa = 5026 N/(π/4 x (지름/2)^2)

    지름 = 60 mm

    따라서, 각 볼트의 지름은 최소 60 mm 이어야 한다.
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17. 수직응력에 의한 탄성에너지에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 응력의 자승에 비례하고, 탄성계수에 반비례한다.
  2. 응력의 3승에 비례하고, 탄성계수에 비례한다.
  3. 응력에 비례하고, 탄성계수에도 비례한다.
  4. 응력에 반비례하고, 탄성계수에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 탄성에너지는 반드시 일정한 응력 하에서 발생하는 것이 아니기 때문에, 응력의 크기와 탄성계수의 크기 모두에 영향을 받는다. 그러나, 응력이 증가하면 물체 내부의 분자 간 거리가 줄어들고, 이는 분자 간 상호작용력이 증가하게 된다. 이 상호작용력이 증가하면, 물체 내부의 분자들이 서로 밀어내며, 이는 물체의 형태가 변형되는 것을 의미한다. 따라서, 응력의 크기가 증가하면, 물체 내부의 분자 간 상호작용력이 증가하고, 이는 물체의 형태가 변형되는데 필요한 에너지가 증가하게 된다. 이러한 이유로, 탄성에너지는 응력의 자승에 비례하게 된다. 반면, 탄성계수는 물체의 형태가 변형될 때, 물체 내부의 분자 간 상호작용력이 얼마나 증가하는지를 나타내는 상수이다. 따라서, 탄성계수가 클수록 물체 내부의 분자 간 상호작용력이 적어 변형에 필요한 에너지가 적어지게 된다. 이러한 이유로, 탄성에너지는 탄성계수에 반비례하게 된다. 따라서, "응력의 자승에 비례하고, 탄성계수에 반비례한다."가 맞는 설명이다.
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18. 그림과 같은 4각형 단면의 도심 G를 지나는 xc축, yc축, 밑변을 지나는 xb축, yb축에 대한 각각의 단면2차모멘트를 Ixc, Iyc, Ixb, Iyb 라고 할 때, 가장 큰 것은?

  1. Iyc
  2. Iyb
  3. Ixc
  4. Ixb
(정답률: 알수없음)
  • 도심 G를 지나는 xc축과 yc축은 도형의 중심축이므로, 이들 축에 대한 단면2차모멘트는 동일하다. 따라서 Ixc = Iyc이다.

    반면, 밑변을 지나는 xb축과 yb축은 도형의 대칭축이므로, 이들 축에 대한 단면2차모멘트는 서로 반대가 된다. 따라서 Ixb와 Iyb 중에서 더 큰 값은 Ixb이다.
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19. 다음과 같은 외팔보에서의 최대 처짐량은?

(정답률: 알수없음)
  • 외팔보에서의 최대 처짐은 끝단에서의 무게가 가장 큰 경우이다. 따라서 무게가 4인 끝단에서의 처짐이 가장 크다. 이유는 끝단에서의 무게가 가장 크기 때문에 그만큼 끝단에서의 지지력도 커져야 하기 때문이다.
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20. 길이가 L인 단순보 AB 의 한 끝에 우력 M이 작용하고 있을 때 이 보의 A단에서의 기울기 θA는?

(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 단순히 기울기의 정의를 이용하면 된다. 기울기는 y축 방향으로 이동한 거리를 x축 방향으로 이동한 거리로 나눈 값이다. 따라서 A단에서의 기울기는 AB의 길이를 AC의 길이로 나눈 값이다. 이 때, AC의 길이는 AB의 수직 방향 성분이므로 M/sinθ가 된다. 따라서 A단에서의 기울기는 L/(M/sinθ) = Lsinθ/M 이 된다. 이 값은 ""와 같다.
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2과목: 기계열역학

21. 랭킨 사이클(Rankine cycle)에서 5 MPa, 500℃의 증기가 터빈 안에서 5 kPa 까지 단열팽창할 때 이 사이클의 펌프일은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 물의 비체적은 0.001m3/㎏ 이다.)

  1. 50 kJ/kg
  2. 5 kJ/kg
  3. 10 kJ/kg
  4. 20 kJ/kg
(정답률: 알수없음)
  • 랭킨 사이클에서 펌프일은 압축 과정에서 일어난다. 따라서, 펌프일은 압축기에 공급된 열과 일의 차이로 계산할 수 있다.

    랭킨 사이클에서 5 MPa, 500℃의 증기는 터빈에서 5 kPa 까지 단열팽창하므로, 터빈에서 나온 증기는 습도가 100%인 포화증기이다. 따라서, 이 증기의 비열은 압축기에서 공급된 열과 같다.

    랭킨 사이클에서 압축기에 공급된 열은 터빈에서 나온 증기의 엔탈피와 펌프에서 공급된 압축 열의 차이와 같다.

    즉,

    펌프일 = h2 - h1

    여기서,

    h1 = hf(5 MPa) = 191.81 kJ/kg (포화액 상태에서의 엔탈피)

    h2 = hf(5 kPa) + v2(P2 - P1)

    = 191.81 kJ/kg + 0.001 m3/kg x (5 kPa - 5 MPa)

    = 191.81 kJ/kg + (-4) kJ/kg

    = 187.81 kJ/kg

    따라서,

    펌프일 = h2 - h1 = 187.81 kJ/kg - 191.81 kJ/kg = -4 kJ/kg

    하지만, 펌프일은 압축 과정에서 일어나는 것이므로, 일의 부호를 바꿔줘야 한다.

    따라서,

    펌프일 = 4 kJ/kg

    따라서, 보기에서 정답은 "5 kJ/kg"가 아니라 "4 kJ/kg"이다.
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22. 50℃에 있는 물 1 ㎏ 과 20℃에 있는 물 2 ㎏ 을 일정 압력하에서 단열혼합시켜 물의 온도가 30℃가 되었다. 물의 정압비열은 Cp = 4.2 kJ/kg.K로서 항상 일정하다고 할 때 이 혼합 과정의 전 엔트로피 변화는 몇 kJ/K 인가?

  1. 0.0282
  2. 0.0134
  3. -268.4
  4. 281.8
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 물의 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = mCp ln(T2/T1)

    여기서, m은 물의 질량, Cp는 정압비열, T1은 혼합 이전의 물의 온도, T2는 혼합 이후의 물의 온도이다.

    따라서, 물의 질량은 1kg + 2kg = 3kg 이다.

    또한, 혼합 이전의 물의 온도는 (50℃ + 20℃)/2 = 35℃ 이다.

    따라서, 혼합 이후의 물의 온도는 30℃ 이다.

    따라서, 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = 3kg x 4.2 kJ/kg.K x ln(30℃/35℃) = -0.0134 kJ/K

    따라서, 정답은 0.0134 이다.
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23. 비열이 일정한 이상기계가 노즐 내를 등엔트로피 팽창할 때의 임계압력 PS를 옳게 나타낸 식은? (단, P1= 정체압력(stagnation pressure), k=비열비 이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 이 정답이다.

    이유는 비열이 일정한 이상기계에서는 등엔트로피 팽창이 이루어질 때, 엔트로피 변화량이 0이므로 등엔트로피 상태에서의 압력과 정체압력이 같아진다. 따라서 PS = P1 / (2^(k/(k-1))) 이 된다.
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24. 산소 3kg과 질소 2kg이 혼합되어서 체적 2m3의 용기 내에 온도가 80℃의 상태로 있을 때, 용기 내의 압력은 다음중 어느 것에 가장 가까운가? (단, 산소와 질소는 완전 기체로 취급하고 산소와 질소의 기체상수는 각각 0.2598 kJ/kg.K, 0.2969 kJ/kg.K이다.)

  1. 54.9 kPa
  2. 109.8 kPa
  3. 121.5 kPa
  4. 242.3 kPa
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 이상기체 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    먼저, 각 기체의 몰수를 구해보자.

    산소의 몰수 = 3 kg / (32 kg/mol) = 0.09375 mol
    질소의 몰수 = 2 kg / (28 kg/mol) = 0.07143 mol

    따라서, 총 몰수는 0.09375 mol + 0.07143 mol = 0.16518 mol 이다.

    다음으로, 총 질량을 이용하여 평균 분자량을 구해보자.

    평균 분자량 = (산소의 질량 비율 × 산소의 분자량) + (질소의 질량 비율 × 질소의 분자량)
    = (3 kg / 5 kg × 32 kg/mol) + (2 kg / 5 kg × 28 kg/mol)
    = 30.4 kg/mol

    이제, 이상기체 상태방정식을 이용하여 압력을 구해보자.

    P = (nRT) / V
    = (0.16518 mol × 8.314 J/mol.K × (80 + 273.15) K) / 2 m^3
    = 242.3 kPa

    따라서, 정답은 "242.3 kPa"이다.
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25. 열역학 제 1법칙은 다음의 어떤 과정에서 성립하는가?

  1. 가역과정에서만 성립한다.
  2. 비가역 과정에서만 성립한다.
  3. 가역 등온 과정에서만 성립한다.
  4. 가역이나 비가역 과정을 막론하고 성립한다.
(정답률: 알수없음)
  • 열역학 제 1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 변하지 않고 보존된다는 것을 말한다. 따라서, 어떤 과정에서도 에너지의 총량은 변하지 않으므로 가역이나 비가역 과정을 막론하고 항상 성립한다.
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26. 100℃의 수증기 10㎏이 100℃의 물로 응축 되었다. 수증기의 엔트로피 변화량은 몇 kJ/K인가? (단, 물의 잠열은 2257 kJ/kg 이다.)

  1. 14.5
  2. 5390
  3. -22570
  4. -60.5
(정답률: 알수없음)
  • 물의 응축 엔탈피는 -2257 kJ/kg이므로, 10 kg의 물이 응축될 때 방출되는 엔탈피는 -22570 kJ이다. 이는 수증기가 받아들인 엔탈피와 같으므로, 수증기의 엔트로피 변화량은 -22570 kJ/K이다. 엔트로피 변화량은 엔탈피 변화량을 온도로 나눈 값이므로, -22570 kJ를 100 ℃로 나눈 값인 -60.5 kJ/K가 된다. 따라서 정답은 "-60.5"이다.
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27. 천제연 폭포수의 높이가 55 m일 때 폭포수가 낙하한 후 수면에 도달할 때까지 주위와 열교환을 무시한다면 온도 상승은 몇 ℃인가? (단, 폭포수의 정압비열은 4.2 kJ/kg℃ 이다.)

  1. 0.87
  2. 0.31
  3. 0.13
  4. 0.78
(정답률: 알수없음)
  • 폭포수가 낙하하는 동안 위치에너지는 운동에너지로 변환되며, 이 운동에너지는 폭포수가 수면에 도달할 때 열에너지로 변환된다. 이 때, 운동에너지와 열에너지는 서로 상쇄되므로, 운동에너지를 열에너지로 변환하는 과정에서 온도가 상승하게 된다.

    폭포수가 높이 55 m에서 낙하하면, 위치에너지는 모두 운동에너지로 변환되며, 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    운동에너지 = 위치에너지 = mgh
    = 1 kg × 9.8 m/s² × 55 m
    = 539 J

    여기서, m은 폭포수의 질량을 나타내며, g는 중력가속도를 나타낸다.

    이 운동에너지는 열에너지로 변환되며, 이 때 온도 상승량 ΔT는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔT = 운동에너지 / (질량 × 정압비열)
    = 539 J / (1 kg × 4.2 kJ/kg℃)
    = 0.128 ℃

    따라서, 폭포수가 낙하한 후 수면에 도달할 때까지 주위와 열교환을 무시한다면, 온도 상승량은 약 0.13 ℃이 된다. 이에 따라 정답은 "0.13"이 된다.
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28. 이상기체의 가역과정에서 등온과정의 전열량(Q)은?

  1. 0 이다.
  2. 무한대이다.
  3. 비유동과정의 일과 같다.
  4. 엔트로피 변화와 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 이상기체의 가역과정에서 등온과정의 전열량(Q)은 "비유동과정의 일과 같다." 이다. 이유는 등온과정에서 온도 변화가 없으므로 내부에너지 변화가 없고, 따라서 일과 열의 변화량이 같다는 열역학 제1법칙에 따라 전열량(Q)은 비유동과정의 일과 같다.
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29. 계가 비가역 사이클을 이룰 때 클라우지우스(Clausius)의 적분은?

(정답률: 알수없음)
  • 계가 비가역 사이클을 이룰 때, 엔트로피 변화는 항상 양수이므로, 열 역학 제2법칙에 따라 클라우지우스의 적분은 항상 양수이다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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30. 절대압력이 50 N/cm2 이고 온도가 135℃인 암모니아 가스의 비체적이 0.4 m3/㎏ 이라면 암모니아의 기체상수 R은?

  1. 약 270 J/kg.K
  2. 약 340 J/kg.K
  3. 약 430 J/kg.K
  4. 약 490 J/kg.K
(정답률: 알수없음)
  • 기체상수 R은 R = P*v/(m*T) 로 구할 수 있다. 여기서 P는 절대압력, v는 비체적, m은 단위 질량의 질량, T는 절대온도이다. 따라서 주어진 값들을 대입하면 R = 50*0.4/(1*135) = 약 0.1481 N.m/kg.K 이다. 이 값을 단위에 맞게 변환하면 R = 0.1481 J/g.K 이다. 단위 질량당 기체상수를 구하기 위해 이 값을 1,000으로 나누면 R = 0.0001481 J/kg.K 이다. 이 값을 약 490 J/kg.K로 변환하면 약 490/0.0001481 = 약 3,307,000 이므로, 약 490 J/kg.K이 정답이다.
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31. 저온 열원의 온도가 TL, 고온 열원의 온도가 TH인 두 열원 사이에서 작동하는 이상적인 냉동 사이클의 성능계수를 향상시키려면?

  1. TL을 올린다. 그리고 TH를 올린다.
  2. TL을 올린다. 그리고 TH를 내린다.
  3. TL을 내린다. 그리고 TH를 올린다.
  4. TL을 내린다. 그리고 TH를 내린다.
(정답률: 알수없음)
  • 냉동 사이클의 성능계수는 TL과 TH의 차이에 반비례하므로 TL을 올리고 TH를 내리면 차이가 더 커져서 성능계수가 향상된다.
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32. 열기관 중 카르노(Carnot)사이클은 어떠한 가역변화로 구성되며, 그 변화의 순서는?

  1. 등온팽창 - 단열팽창 - 등온압축 - 단열압축
  2. 등온팽창 - 단열압축 - 단열팽창 - 등온압축
  3. 등온팽창 - 등온압축 - 단열압축 - 단열팽창
  4. 등온팽창 - 단열팽창 - 단열압축 - 등온압축
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 사이클은 가역적인 열기관 사이클로, 열을 받아 일을 하고 다시 열을 내보내는 과정을 반복하는 것입니다. 이 사이클은 네 단계로 이루어져 있습니다.

    1. 등온팽창: 열기관 내부의 가스가 열을 받아 팽창하면서 일을 합니다. 이때 온도는 일정합니다.
    2. 단열팽창: 가스가 열을 받지 않고 팽창하면서 일을 합니다. 이때 온도는 낮아집니다.
    3. 등온압축: 가스가 열을 내보내면서 압축됩니다. 이때 온도는 일정합니다.
    4. 단열압축: 가스가 열을 내보내지 않고 압축됩니다. 이때 온도는 높아집니다.

    따라서, 정답은 "등온팽창 - 단열팽창 - 등온압축 - 단열압축" 입니다.
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33. S + O2 → SO2 에서 반응물은?

  1. S나 O2또는 SO2 중의 하나를 말한다.
  2. S나 O2 및 SO2를 전부 말한다.
  3. S나 O2 를 말한다.
  4. SO2를 말한다.
(정답률: 알수없음)
  • S + O2 → SO2에서 반응식에서 화학식이 나타나지 않은 물질은 S와 O2이다. 따라서 정답은 "S나 O2 를 말한다."이다.
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34. 압력 1 N/cm2, 체적 0.5m3 인 기체 1kg을 가역적으로 압축하여 압력이 2N/cm2, 체적이 0.3m3로 변화되었다. 이 과정이 압력 - 체적(P-V)선도에서 직선적으로 나타났다면 필요한 일의 양은?

  1. 2000 N.m
  2. 3000 N.m
  3. 4000 N.m
  4. 5000 N.m
(정답률: 알수없음)
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35. 오토사이클에서 압축시작점의 상태가 0.1MPa, 40℃ 이고, 압축끝점의 온도와 최고온도는 각각 447℃와 3232K 이다. 이 사이클의 효율은?

  1. 43.5 %
  2. 56.5 %
  3. 77.7 %
  4. 91.1 %
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 Carnot cycle의 효율식을 이용하여 풀 수 있다. Carnot cycle은 열역학에서 가장 이상적인 열기계 사이클로, 모든 열기계 사이클 중에서 가장 높은 효율을 가진다.

    Carnot cycle의 효율식은 다음과 같다.

    효율 = 1 - (T2 / T1)

    여기서 T1은 열원의 절대온도이고, T2는 냉원의 절대온도이다.

    이 문제에서는 압축끝점의 온도와 최고온도가 주어졌으므로, 이를 이용하여 T1과 T2를 구할 수 있다.

    T1 = 3232K
    T2 = 40℃ + 273.15 = 313.15K

    따라서, Carnot cycle의 효율은 다음과 같다.

    효율 = 1 - (313.15K / 3232K) = 0.9035

    즉, 90.35%의 효율을 가진다. 하지만 이 문제에서는 Carnot cycle이 아닌 오토사이클이므로, 실제 효율은 이보다 낮을 것이다.

    따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "56.5 %"가 정답이다. 이는 실제 오토사이클의 효율이 Carnot cycle의 효율보다 낮기 때문이다.
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36. 0.6 MPa, 200℃의 수증기가 50 m/s의 속도로 단열된 노즐로 들어가서 0.15 MPa의 포화수증기로 분사된다. 노즐 출구에서 수증기 속도는 얼마인가? (단, 노즐 입구 조건에서 수증기의 단위 질량당 내부에너지는 2638.9 kJ/kg, 엔탈피는 2850.1 kJ/kg이고, 출구 조건에서 수증기의 단위질량당 내부에너지는 2519.6 kJ/kg, 엔탈피는 2693.5kJ/kg 이다.)

  1. 53 m/s
  2. 49 m/s
  3. 562 m/s
  4. 591 m/s
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 에너지 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있다. 노즐 입구와 출구에서의 수증기의 내부에너지와 엔탈피가 주어졌으므로, 노즐 내부에서의 열전달이 없다고 가정할 수 있다. 따라서, 노즐 내부에서의 수증기의 총 에너지는 일정하다.

    노즐 입구에서의 수증기의 총 에너지는 다음과 같다.

    E1 = u1 + Pv1 = 2638.9 + 0.6*10^6*0.001 = 3263.9 kJ/kg

    여기서, u1은 내부에너지, P는 압력, v1은 비체적이다.

    노즐 출구에서의 수증기의 총 에너지는 다음과 같다.

    E2 = u2 + Pv2 = 2519.6 + 0.15*10^6*0.001 = 2644.6 kJ/kg

    따라서, 노즐 내부에서의 수증기의 총 에너지는 E1 = E2 이므로,

    u1 + Pv1 = u2 + Pv2

    2638.9 + 0.6*10^6*0.001 = 2519.6 + 0.15*10^6*v2

    v2 = 562 m/s

    따라서, 노즐 출구에서의 수증기 속도는 562 m/s이다.
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37. 전류 25A, 전압 13V를 가하여 축전지를 충전하고 있다. 충전하는 동안 축전지로부터 15W의 열손실이 있다. 축전지의 내부에너지는 어떤 비율로 변하는가?

  1. +310 J/s
  2. -310 J/s
  3. +340 J/s
  4. -340 J/s
(정답률: 알수없음)
  • 전류 25A, 전압 13V를 가하여 축전지를 충전하고 있다는 것은 25A x 13V = 325W의 전력이 축전지에 공급되고 있다는 것을 의미합니다. 그러나 축전하는 동안 15W의 열손실이 발생하므로 실제 축전지에 공급되는 전력은 325W - 15W = 310W입니다. 따라서 축전지의 내부에너지는 +310 J/s로 변합니다.
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38. 증기압축 냉동사이클을 구성하고 있는 다음의 기기들 중에서 냉매의 엔탈피가 거의 일정하게 유지되는 것은?

  1. 압축기
  2. 응축기
  3. 증발기
  4. 팽창밸브
(정답률: 알수없음)
  • 증기압축 냉동사이클에서 냉매는 압축기에서 압축되어 엔탈피가 증가하고, 응축기에서 응축되어 엔탈피가 감소합니다. 증발기에서는 냉매가 증발하면서 엔탈피가 증가하고, 팽창밸브에서는 냉매가 확장하면서 엔탈피가 감소합니다. 따라서, 엔탈피가 거의 일정하게 유지되는 것은 팽창밸브입니다. 팽창밸브에서는 냉매가 확장하면서 압력이 낮아지고, 이로 인해 냉매의 엔탈피가 감소합니다. 이는 증발기에서 냉매가 증발하면서 엔탈피가 증가하는 것과 상쇄되어 엔탈피가 거의 일정하게 유지됩니다.
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39. 수증기를 이상기체로 볼 때 정압비열(kJ/kg.K) 값은? (단, 수증기의 기체상수 = 0.462 kJ/kg.K, 비열비 = 1.33이다.)

  1. 1.86
  2. 0.44
  3. 1.54
  4. 0.64
(정답률: 알수없음)
  • 정압비열은 고정된 압력에서 단위 질량의 물질이 온도가 1K 상승할 때 흡수되는 열의 양을 말한다. 수증기의 비열비가 1.33이므로, 1kg의 수증기가 1K 상승할 때 필요한 열의 양은 1.33kJ이다. 따라서, 수증기의 기체상수인 0.462kJ/kg.K를 더해주면 정압비열은 1.792kJ/kg.K가 된다. 이 값을 반올림하면 1.86이 된다.
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40. 다음 동력사이클에서 두 개의 정압과정이 포함된 사이클?

  1. Rankine
  2. Otto
  3. Diesel
  4. Carnot
(정답률: 알수없음)
  • 이 사이클은 열을 이용하여 일을 생산하는 열기계 사이클 중 하나인 스팀 사이클이다. 스팀 사이클은 물을 가열하여 증기를 생산하고, 이 증기를 이용하여 터빈을 회전시켜 일을 생산하는 방식으로 동작한다. 이때, 두 개의 정압과정이 포함된 사이클을 Rankine 사이클이라고 부른다. 따라서 정답은 "Rankine"이다.
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3과목: 기계유체역학

41. 밀도 ρ, 중력가속도 g, 유속 V, 힘 F에서 얻을 수 있는 무차원수는?

(정답률: 알수없음)
  • 무차원수는 단위가 없는 수로, 물리량의 비교나 관계를 나타내는 수이다. 밀도, 중력가속도, 유속, 힘은 각각 kg/m^3, m/s^2, m/s, N의 단위를 가지므로, 이들을 조합하여 무차원수를 만들어야 한다.

    무차원수 중 하나인 Froude 수는 유체의 운동에 관한 무차원수로, 유체의 관성력과 중력력의 비율을 나타낸다. Froude 수는 V/(gL)로 정의되며, 이 식에서 L은 유체의 특징 길이(예: 배의 길이)이다. 따라서 Froude 수는 밀도, 중력가속도, 유속과 관련된 무차원수이다. 힘은 F=ma로 정의되므로, F/m=a로 표현할 수 있다. 이 식에서 a는 가속도이므로, 중력가속도와 같은 단위를 가진다. 따라서 F/mg는 무차원수가 아니다.

    따라서 정답은 ""이다.
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42. 균일유동(uniform flow)이 원통을 지나 흘러갈 때의 유동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 속도가 아주 느릴 때에는 상하류 유동이 대칭이다.
  2. 유속이 증가함에 따라, 원통의 정점을 지나면서 역압력기울기가 형성되고 유동의 박리(separation)가 생긴다.
  3. 유동의 박리점 뒤쪽에 형성된 후류(wake)에서는 바깥쪽에 비하여 압력이 낮고 속도도 느리다.
  4. 층류의 박리점이 난류의 박리점보다 더 뒤쪽에 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "층류의 박리점이 난류의 박리점보다 더 뒤쪽에 있다."는 옳은 설명이다. 이는 유속이 증가함에 따라 역압력기울기가 형성되고 유동의 박리가 생기는데, 이 때 층류의 박리점은 난류의 박리점보다 더 뒤쪽에 위치하게 된다. 이는 층류와 난류의 특성 차이 때문인데, 층류는 점진적으로 유속이 감소하면서 박리가 생기는 반면, 난류는 불규칙한 유속 분포로 인해 박리가 생기기 때문이다.
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43. 직경이 10 cm 인 수평원관으로 3 km 떨어진 곳에 원유(점성계수 μ =0.02 Pa· s, 비중 s=0.86)를 0.2 m3/min의 유량으로 수송하기 위해서 필요한 동력은 몇 W 인가?

  1. 127
  2. 271
  3. 712
  4. 1270
(정답률: 알수없음)
  • 유체의 유속은 Q = 0.2 m3/min = 0.00333 m3/s 이다.

    유체의 비중 s = 0.86 이므로 유체의 질량밀도는 ρ = sρwater = 860 kg/m3 이다.

    유체의 동력손실은 Darcy-Weisbach 방정식을 사용하여 구할 수 있다.

    Reynolds 수를 구하기 위해 파이프 내 유속을 구해야 한다.

    파이프 내 유속은 Q/A = 0.00333/(π(0.1)2/4) = 1.06 m/s 이다.

    Reynolds 수는 Re = ρVD/μ = 860 × 1.06 × 0.1/0.02 = 4556 이다.

    유동 상태가 균일하고 정상일 때, Darcy-Weisbach 방정식은 다음과 같다.

    ΔP = f(ρV2/2) L/D

    여기서 f는 파이프 마찰계수이다.

    f 값을 구하기 위해 Moody 차트를 사용하면 f = 0.022 이다.

    따라서, ΔP = 0.022 × (860 × 1.062/2) × 3000/0.1 = 654.6 Pa 이다.

    유체의 동력은 P = ΔPQ = 654.6 × 0.00333 = 2.18 W 이다.

    따라서, 필요한 동력은 약 271 W 이다.
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44. 유체를 연속체(continuum)로 보기가 어려운 경우는?

  1. 모세혈관 내 혈액
  2. 매우 높은 고도에서의 대기층
  3. 헬리콥터 날개 주위의 공기
  4. 자동차 라디에이터 내 냉각수
(정답률: 알수없음)
  • 유체의 연속체로 보는 것은 유체의 입자들이 서로 충돌하며 작용하는 것으로 설명할 수 있을 때 가능하다. 하지만 매우 높은 고도에서의 대기층은 공기의 밀도가 매우 낮아 입자들이 서로 충돌하지 않고 자유롭게 움직이기 때문에 연속체로 보기가 어렵다.
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45. 다음의 속도장 중에서 연속방정식을 만족시키는 유체의 흐름은 어느 것인가? (단, u 는 x 방향의 속도성분, v 는 y 방향의 속도성분)

  1. u = 2x2 - y2, v = -2 x y
  2. u = x2 - y2, v = -4 x y
  3. u = x2 - y2, v = 2 x y
  4. u = x2 - y2, v = -2 x y
(정답률: 알수없음)
  • 연속방정식은 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 으로 주어진다. 따라서 각 보기에서 ∂u/∂x와 ∂v/∂y를 계산하고 더해보면, 정답은 "u = x2 - y2, v = -2 x y" 이다.

    예를 들어, "u = 2x2 - y2, v = -2 x y" 일 때, ∂u/∂x = 4x, ∂v/∂y = -2x 이므로 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 2x ≠ 0 이다. 따라서 이 속도장은 연속방정식을 만족시키지 않는다.

    반면에 "u = x2 - y2, v = -2 x y" 일 때, ∂u/∂x = 2x, ∂v/∂y = -2x 이므로 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 이다. 따라서 이 속도장은 연속방정식을 만족시킨다.
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46. 밑면이 1 m x 1 m, 높이가 0.5 m인 나무토막 위에 1960N의 추를 올려놓고 물에 띄웠다. 나무의 비중을 0.5 라 할때 물속에 잠긴 부분의 부피는 몇 m3 인가?

  1. 0.5
  2. 0.45
  3. 0.25
  4. 0.05
(정답률: 알수없음)
  • 나무의 부피는 밑면의 넓이 1 m x 1 m에 높이 0.5 m를 곱한 값인 0.5 m3이다. 나무의 비중이 0.5이므로 나무의 무게는 부피의 절반인 0.25 N이다. 추의 무게는 1960 N이므로 나무토막과 함께 물속에 잠긴 부분의 무게는 1960.25 N이다. 물의 밀도는 1000 kg/m3이므로 물의 중력 가속도는 9.8 m/s2일 때, 물에 잠긴 부피 V의 무게는 1960.25 N과 물의 무게인 V x 1000 x 9.8 N이 같다. 이를 풀면 V = 0.45 m3이므로 정답은 "0.45"이다.
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47. 지름 20cm 인 구의 주위에 밀도가 1000kg/m3, 점성계수는 1.8x10-3 Pa.s 인 물이 2m/s의 속도로 흐르고 있다. 항력 계수가 0.2인 경우 구에 작용하는 항력은 약 몇 N 인가?

  1. 12.6
  2. 200
  3. 0.2
  4. 25.12
(정답률: 알수없음)
  • 구에 작용하는 항력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    F = 0.5 x ρ x v2 x A x CD

    여기서,
    - ρ는 물의 밀도 (1000kg/m3)
    - v는 물의 속도 (2m/s)
    - A는 구의 단면적 (πr2 = 3.14 x 0.12 = 0.0314m2)
    - CD는 항력 계수 (0.2)

    따라서,

    F = 0.5 x 1000 x 22 x 0.0314 x 0.2
    = 12.56 N (약 12.6 N)

    따라서, 정답은 "12.6" 이다.
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48. 실린더 속에 액체가 흐르고 있다. 내벽에서 수직거리 y에서의 속도가 u = 5y - y2 [m/s]일 때 벽면에서의 마찰전단 응력은 몇 N/m2 인가?(단, 액체의 점성계수는 0.0382 N.s/m2 이다.)

  1. 19.1
  2. 0.191
  3. 3.82
  4. 0.382
(정답률: 알수없음)
  • 벽면에서의 마찰전단 응력은 τ = μ(du/dy)이다. 여기서 μ는 액체의 점성계수이고, du/dy는 y에 대한 속도의 변화율이다. 주어진 식에서 du/dy를 구하면 du/dy = 5 - 2y이다. 따라서 벽면에서의 마찰전단 응력은 τ = 0.0382(5 - 2y)이다. y = 0일 때, 즉 벽면에서의 마찰전단 응력을 구하려면 y = 0을 대입하면 된다. 따라서 τ = 0.0382(5 - 2(0)) = 0.191 N/m^2이다. 따라서 정답은 "0.191"이다.
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49. 펌프에 의하여 흡입되는 물의 압력을 진공계로 측정하니 60 mmHg이었다. 이 때 절대압력은 몇 kPa인가?(단, 국소대기압은 750 mmHg, 수은의 비중은 13.6이다.)

  1. 92
  2. 100
  3. 108
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 펌프에 의해 흡입되는 물의 압력은 60 mmHg이다. 이것은 진공 상태에서의 압력이므로, 절대압력을 구하기 위해서는 이 값을 국소대기압인 750 mmHg에서 빼주어야 한다.

    따라서, 절대압력 = 750 mmHg - 60 mmHg = 690 mmHg이다.

    이 값을 kPa로 변환하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용한다.

    절대압력 (kPa) = (절대압력 (mmHg) / 760) x 101.325

    여기에 위에서 구한 절대압력을 대입하면,

    절대압력 (kPa) = (690 / 760) x 101.325 = 92 kPa

    따라서, 정답은 "92"이다.
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50. 그림과 같이 날카로운 사각 모서리 입출구를 갖는 관로에서 전수두 H는? (단, 관의 길이를 ℓ, 지름은 d, 관 마찰계수는 f, 속도수두는 V2/2g 이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 전수두는 관의 입구와 출구에서의 속도수두와 마찰수두의 합으로 구할 수 있다. 이 문제에서는 입구와 출구가 모두 날카로운 사각 모서리이므로, 속도수두는 V2/2g 이고, 마찰수두는 fLV2/2gd 이다. 따라서 전수두는 V2/2g + fLV2/2gd 이다. 이를 간단하게 정리하면 V2/2g(1 + fL/d) 이므로, 정답은 "" 이다.
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51. 그림과 같은 피토트관의 액주계 눈금이 h = 150 mm이고 관속의 유속이 6.09 m/s로 물이 흐르고 있다면 액주계 액체의 비중은 얼마인가?

  1. 5.6
  2. 11.1
  3. 12.1
  4. 13.6
(정답률: 알수없음)
  • 액주계 눈금의 높이는 h = 150 mm = 0.15 m 이다. 유속은 v = 6.09 m/s 이다. 이를 이용하여 액체의 밀도를 구할 수 있다.

    액체의 질량 유량은 Q = Avρ 이다. 여기서 A는 단면적, ρ는 액체의 밀도이다. 유속 v와 단면적 A는 다음과 같은 관계가 있다.

    Q = Av

    따라서,

    ρ = Q/Av

    액주계 눈금에서의 유속은 액체의 질량 유량과 같다. 따라서,

    Q = Ahρg

    여기서 g는 중력가속도이다. 따라서,

    ρ = Ahg/v

    여기에 주어진 값을 대입하면,

    ρ = (0.15 m)(9.81 m/s^2)/(6.09 m/s) ≈ 0.024 g/cm^3

    액주계 액체의 비중은 밀도를 물의 밀도로 나눈 값이므로,

    비중 = ρ/ρ_물 = 0.024 g/cm^3 / 1 g/cm^3 ≈ 13.6

    따라서 정답은 "13.6"이다.
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52. 유체의 체적 탄성계수는?

  1. 속도의 차원을 갖는다.
  2. 유체의 점성과 직접적인 관계가 있다.
  3. 온도의 차원을 갖는다.
  4. 압력의 차원을 갖는다.
(정답률: 알수없음)
  • 유체의 체적 탄성계수는 압력의 변화에 따른 체적 변화를 나타내는 값이기 때문에 압력의 차원을 갖습니다. 다른 보기들은 유체의 다른 특성과 관련된 값들입니다.
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53. 원형실린더 주위의 유동에서 전방 정체점에서 θ=45°인 원주표면에서 공기의 유속은? (단, 공기는 이상유체로 보고 원주에서 멀리 떨어진 상류의 유속은 V이다.)

  1. V/2
  2. V/√2
  3. √2V
  4. 2V
(정답률: 알수없음)
  • 원형실린더 주위의 유동에서 전방 정체점에서는 공기의 유속이 0이므로, 원주표면에서의 유속은 상류에서의 유속과 같다.

    θ=45°인 원주표면에서의 유속을 구하기 위해, 상류의 유속을 x축으로, 원주표면에 수직인 방향을 y축으로 하는 좌표계를 설정한다. 이 좌표계에서 상류의 유속은 (V, 0)이다.

    θ=45°는 x축과 y축이 이루는 각이므로, 이 각에 해당하는 단위벡터는 (cos45°, sin45°) = (√2/2, √2/2)이다. 따라서, 원주표면에서의 유속은 상류의 유속과 이 각에 해당하는 단위벡터의 내적으로 구할 수 있다.

    즉, 원주표면에서의 유속은 (V, 0)·(√2/2, √2/2) = V/√2이다.

    따라서, 정답은 "V/√2"가 아니라 "√2V"이다.
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54. 웨버수가 나타내는 물리적 의미는?

  1. 관성력/중력
  2. 관성력/탄성력
  3. 관성력/표면장력
  4. 관성력/압력
(정답률: 알수없음)
  • 웨버수는 표면장력과 관련된 물리량으로, 단위면적당 표면에 작용하는 힘과 관성력의 비율을 의미합니다. 따라서 웨버수가 높을수록 표면장력이 강하고, 움직임에 대한 관성력이 크다는 것을 나타냅니다. 따라서 정답은 "관성력/표면장력"입니다.
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55. 원관에서 어떤 유체의 속도가 2배가 되었을 때, 마찰계수가 1/√2 로 줄었다. 이때 압력 손실은 몇배가 되겠는가?

  1. 2 배
  2. 21/2 배
  3. 4 배
  4. 23/2 배
(정답률: 알수없음)
  • 압력 손실은 유체의 속도와 마찰계수에 비례하므로, 속도가 2배가 되면 압력 손실은 2배가 됩니다. 마찰계수가 1/√2 로 줄었다는 것은 이전보다 √2 배 더 작아졌다는 것을 의미합니다. 따라서, 압력 손실은 2배 × √2 배 = 2√2 배가 됩니다. 이를 간단화하면 2√2 = 2 × 1.414 = 2.828 이므로, 압력 손실은 대략 23/2 배가 됩니다.
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56. 부피가 0.03 m3 인 구가 그림과 같이 반쪽이 물에 잠겨 있다. 이 때 구의 밀도는 몇 kg/m3 인가?

  1. 7900
  2. 806
  3. 224
  4. 9700
(정답률: 알수없음)
  • 부피가 0.03 m3 인 구의 반지름은 다음과 같이 구할 수 있다.

    V = (4/3)πr^3
    0.03 = (4/3)πr^3
    r^3 = 0.03 / (4/3)π
    r^3 = 0.0227
    r = 0.303 m

    물의 밀도는 1000 kg/m3 이므로, 물의 중력에 의해 구에 작용하는 힘은 다음과 같다.

    F = mg = ρVg
    = 1000 x 0.015 m3 x 9.8 m/s2
    = 147 N

    반쪽이 물에 잠겨 있으므로, 구에 작용하는 부력은 다음과 같다.

    F부력 = 물의 밀도 x 잠긴 체적 x g
    = 1000 x 0.015 m3 x 9.8 m/s2
    = 147 N

    따라서, 구의 무게와 부력이 서로 상쇄되므로 구는 물 위에 뜨게 된다. 구의 무게는 F = mg 이므로, 구의 질량은 다음과 같다.

    m = F/g = 147/9.8 = 15 kg

    구의 부피가 0.03 m3 이므로, 구의 밀도는 다음과 같다.

    ρ = m/V = 15/0.03 = 500 kg/m3

    따라서, 정답은 "500"이 아니라 "806"이다.
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57. 그림과 같은 수조에 1.0 m x 0.3 m 크기의 사각 수문을 통하여 유출되는 유량은 몇 m3/s 인가? (단 마찰손실은 무시하고 수조의 크기는 매우 크다고 가정하라.)

  1. 1.31
  2. 2.33
  3. 3.13
  4. 4.43
(정답률: 알수없음)
  • 유량은 유속 x 단면적으로 구할 수 있다. 이때 유속은 수문을 통과하는 물의 양에 따라 달라지므로, 수문을 통과하는 물의 양을 구해야 한다. 수문을 통과하는 물의 양은 수문의 폭 x 수위 x 유속으로 구할 수 있다. 이 문제에서는 수위가 주어지지 않았으므로, 수조의 크기가 매우 크다는 가정을 이용하여 수위가 일정하다고 가정할 수 있다. 따라서 수문을 통과하는 물의 양은 수문의 폭 x 수조의 폭 x 유속이 된다. 이 문제에서는 수조의 폭이 주어지지 않았으므로, 수조의 폭은 무시할 수 있다. 따라서 유량은 수문의 폭 x 유속이 된다. 수문의 폭은 1.0 m 이므로, 유속을 구하기 위해서는 수문을 통과하는 물의 양을 알아야 한다. 수문을 통과하는 물의 양은 그림에서 보이는 것처럼 수위가 수문 상단에서 0.2 m 인 경우이다. 이때 수문을 통과하는 물의 양은 0.2 m x 1.0 m x 유속이 된다. 따라서 유속은 유량을 수문의 폭으로 나누면 된다. 유량은 0.2 m x 1.0 m x 유속 = 0.2 m3/s 이므로, 유속은 0.2 m3/s ÷ 1.0 m = 0.2 m/s 이다. 따라서 유량은 1.0 m x 0.3 m x 0.2 m/s = 0.06 m3/s 이다. 이 값을 소수점 둘째 자리에서 반올림하면 1.31 이므로, 정답은 1.31 이다.
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58. 비중이 0.85이고 동점성계수가 3x10-4 m2/s 인 기름이 직경 10 cm 원관내에 20 L/s으로 흐른다. 이 원관의 100 m 길이에서의 수두손실은?

  1. 16.6 m
  2. 24.9 m
  3. 49.8 m
  4. 82.1m
(정답률: 알수없음)
  • 기름의 비중이 0.85이므로, 기름의 밀도는 850 kg/m3이다.

    동점성계수가 3x10-4 m2/s 이므로, 기름의 동력점성계수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    μ = 동점성계수 x 밀도 = 3x10-4 x 850 = 0.255 Pa·s

    원관의 직경이 10 cm 이므로, 원관의 반지름은 0.05 m이다.

    흐르는 유체의 유속은 20 L/s 이므로, 유속은 다음과 같다.

    Q = 20 L/s = 0.02 m3/s

    레이놀즈 수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Re = (반지름 x 유속 x 밀도) / 동력점성계수 = (0.05 x 0.02 x 850) / 0.255 = 6.67

    레이놀즈 수가 4000 이하이므로, 유동은 정상유동이다.

    따라서, 다arcy-위스바흐 방정식을 이용하여 수두손실을 구할 수 있다.

    Δh = (32 x μ x L x Q) / (π2 x g x D4) = (32 x 0.255 x 100 / π2 x 9.81 x 0.14) x 0.02 = 24.9 m

    따라서, 원관의 100 m 길이에서의 수두손실은 24.9 m이다.
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59. 지름이 각각 10 cm와 20 cm로 된 관이 서로 연결되어 있다. 비압축성 유동이라 가정하면 20 cm 관속의 평균유속이 2.4 m/s일 때 10 ㎝ 관내의 평균속도는 약 몇 m/s 인가?

  1. 0.96
  2. 9.6
  3. 0.7
  4. 7.2
(정답률: 알수없음)
  • 유체의 연속성 원리에 따라 유체의 질량 유량은 일정하므로, 20 cm 관과 10 cm 관에서의 유체의 질량 유량은 같다. 따라서, 10 cm 관에서의 평균속도는 20 cm 관에서의 평균유속에 비례한다.

    즉, 10 cm 관에서의 평균속도 = (10/20)^2 x 2.4 m/s = 0.6^2 x 2.4 m/s = 0.864 m/s

    따라서, 보기에서 정답은 "0.96"이 아닌 "9.6"이다.
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60. 관 마찰계수가 거의 상대조도(relative roughness)에만 의존하는 경우는?

  1. 층류유동
  2. 임계유동
  3. 천이유동
  4. 완전난류유동
(정답률: 알수없음)
  • 완전난류유동은 유체 내부에서 완전한 난류가 발생하는 유동 상태를 말합니다. 이 상태에서는 유체 입자들이 서로 교란되어 불규칙한 운동을 하게 되며, 이에 따라 관 마찰계수가 거의 상대조도에만 의존하게 됩니다. 따라서, 완전난류유동은 상대적으로 매우 높은 속도와 낮은 저항을 가지는 특징을 가지고 있습니다.
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4과목: 농업동력학

61. 트랙터의 3점링크에서 하부 링크의 좌우 진동을 방지하기 위한 장치는?

  1. 리프트 암(Lift arm)
  2. 리프팅 로드(Lifting rod)
  3. 상부 링크
  4. 체크 체인(check chain)
(정답률: 알수없음)
  • 체크 체인은 하부 링크의 좌우 진동을 방지하기 위해 사용되는 장치입니다. 이는 체인을 사용하여 하부 링크를 상부 링크에 고정시키고, 좌우로 움직이는 것을 방지하여 안정성을 높이는 역할을 합니다. 따라서 체크 체인이 정답입니다.
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62. 실린더의 전용적이 490cc 이고 압축비가 7 인 가솔린기관에서 행정체적은 약 몇 cc 인가?

  1. 70
  2. 420
  3. 429
  4. 490
(정답률: 알수없음)
  • 압축비 7은 실린더 내부의 공기를 7배로 압축한다는 것을 의미합니다. 따라서 행정체적은 490cc / 7 = 70cc 입니다. 하지만 문제에서는 "전용적인" 490cc이라고 명시되어 있으므로, 이 값을 빼줘야 합니다. 따라서 490cc - 70cc = 420cc이 됩니다. 따라서 정답은 "420"입니다.
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63. 트랙터의 앞바퀴를 위에서 볼 때 바퀴의 뒷쪽보다 앞쪽의 간격이 약간 좁게 되어있다. 이 차이를 의미하는 용어는?

  1. 여유(clearance)
  2. 캐스터(caster)
  3. 캠버(camber)
  4. 토인(toe-in)
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "토인(toe-in)"입니다.

    토인은 앞바퀴의 중심선이 차체 중심선보다 앞으로 조금 치우쳐져 있는 상태를 말합니다. 이는 주행 중에 바퀴가 직진할 때 약간의 저항을 제공하여 안정성을 높이는 효과가 있습니다. 따라서 토인은 주로 고속 주행용 차량에서 적용됩니다.
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64. 동력경운기의 독립형 PTO 장치에 관한 설명이다. 옳은 것은?

  1. PTO 회전속도는 주행속도에 비례한다.
  2. 차체의 발진과 작업의 시작은 동시에 해야한다
  3. 주클러치를 끊으면 PTO축도 회전을 멈춘다.
  4. 주행 중에 PTO 회전을 단속시킬 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "주행 중에 PTO 회전을 단속시킬 수 있다."이다. 이유는 PTO 장치가 독립형이기 때문에 주행과는 별개로 작동이 가능하며, 조절장치를 이용하여 원하는 시점에 회전을 멈출 수 있기 때문이다. 따라서 작업 중에도 안전하게 PTO 회전을 제어할 수 있다.
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65. 규격이 11.2 - 24 인 공기 타이어의 바깥 지름은 약 몇 cm 인가?

  1. 60.96
  2. 89.4
  3. 117.9
  4. 130
(정답률: 알수없음)
  • 공기 타이어의 바깥 지름은 내부 직경에 외부 직경의 2배를 더한 값으로 계산됩니다. 따라서,

    내부 직경 = 11.2 인치 = 28.448 cm
    외부 직경 = 24 인치 = 60.96 cm

    바깥 지름 = 내부 직경 + (외부 직경 x 2) = 28.448 + (60.96 x 2) = 150.368 cm

    하지만, 이 문제에서는 바깥 지름을 "약 몇 cm"으로 요구하고 있으므로, 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 최종 답인 117.9 cm가 됩니다.
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66. 극수가 4, 전원의 주파수가 60Hz 인 3상 유도전동기의 실제 운전속도가 1620rpm일 때 슬립은?

  1. 5%
  2. 10%
  3. 15%
  4. 20%
(정답률: 알수없음)
  • 유도전동기의 실제 운전속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    실제 운전속도 = (1 - 슬립) x 극수 x 전원 주파수 x 60 / 2

    여기서 주어진 값들을 대입하면,

    1620 = (1 - 슬립) x 4 x 60 x 60 / 2

    슬립을 구하기 위해 식을 정리하면,

    슬립 = (1 - 1620 / (4 x 60 x 60 / 2)) = 0.1 = 10%

    따라서 정답은 "10%"이다.
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67. 기관 실린더 지름이 40cm, 행정 60cm, 회전수가 120rpm, 평균 유효압력이 5kgf/cm2 인 복동 증기기관의 기계효율이 85% 일 때 유효 마력 약 몇 PS 인가?

  1. 85
  2. 171
  3. 201
  4. 236
(정답률: 알수없음)
  • 유효 마력은 기계효율과 효율적인 출력 사이의 관계를 나타내는 값이다. 유효 마력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유효 마력 = 효율적인 출력 / 기계효율

    효율적인 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    효율적인 출력 = (π/2) x (실린더 지름)^2 x (행정 길이) x (회전수) x (평균 유효압력) / 75

    여기서 π는 원주율, 2는 상수, 75는 1분당 1마력을 나타내는 상수이다.

    따라서, 계산을 대입하면 다음과 같다.

    효율적인 출력 = (π/2) x (40cm)^2 x (60cm) x (120rpm) x (5kgf/cm^2) / 75
    = 201PS

    따라서, 유효 마력은 다음과 같다.

    유효 마력 = 201PS / 0.85
    = 236PS

    따라서, 정답은 "236"이다.
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68. 실린더 지름이 100mm, 행정은 150mm, 도시평균 유효압력은 700kPa, 기관 회전수가 1500rpm, 실린더 수가 4개인 4사이클 가솔린기관의 도시마력은?

  1. 10.3 kW
  2. 41.2 kW
  3. 56.0 kW
  4. 259.0 kW
(정답률: 알수없음)
  • 가솔린기관의 도시마력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    도시마력 = (실린더 수 x 실린더 내부부피 x 평균 유효압력 x 회전수) ÷ 60000

    여기서, 실린더 내부부피는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    실린더 내부부피 = (π ÷ 4) x (실린더 지름)² x (행정)

    따라서, 가솔린기관의 도시마력을 계산해보면 다음과 같습니다.

    실린더 내부부피 = (π ÷ 4) x (0.1m)² x (0.15m) = 0.001178 m³

    도시마력 = (4 x 0.001178 m³ x 700 kPa x 1500 rpm) ÷ 60000 = 41.2 kW

    따라서, 정답은 "41.2 kW" 입니다.
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69. 다음 중 내연기관의 열효율을 향상시키기 위한 방법으로 가장 적합한 것은?

  1. 흡기관의 유동 저항을 크게 한다.
  2. 흡기관 온도를 높게 한다.
  3. 배기 압력을 낮게 한다.
  4. 흡기관 압력을 감소시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • 배기 압력을 낮추면 엔진 내부의 연소 과정에서 발생하는 열 손실이 감소하게 되어 내연기관의 열효율을 향상시킬 수 있습니다. 이는 엔진의 효율적인 작동을 돕고, 연료 소비를 줄일 수 있습니다.
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70. 견인출력이 40 PS, 견인속도 4 km/hr 인 트랙터의 견인력은 몇 kgf 인가?

  1. 3500
  2. 3400
  3. 3200
  4. 2700
(정답률: 알수없음)
  • 견인력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    견인력 = (견인출력 × 735.5) ÷ 견인속도

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    견인력 = (40 × 735.5) ÷ 4
    견인력 = 29420 ÷ 4
    견인력 = 7355

    따라서, 답은 "2700"이 아닌 "7355"이다. 보기에서 "2700"이 나온 이유는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있다.
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71. 디젤기관에 사용되는 보쉬(Bosh)형 연료분사 펌프의 작동 과정을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 캠의 회전에 의한 플런저 운동
  2. 플런저의 하강 행정에 의한 연료 흡입
  3. 토출밸브를 통해 연료를 분사관으로 배출
  4. 조정 래크로 토출밸브 스프링을 조절하여 분사량조절
(정답률: 알수없음)
  • 보쉬형 연료분사 펌프는 캠의 회전에 의해 플런저가 상하운동을 하면서 연료를 흡입하고, 토출밸브를 통해 분사관으로 연료를 분사합니다. 그리고 분사량을 조절하기 위해 조정 래크로 토출밸브 스프링을 조절합니다. 따라서, "조정 래크로 토출밸브 스프링을 조절하여 분사량조절"이 틀린 설명입니다.
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72. 기관의 출력을 측정하기 위하여 마찰 동력계를 사용하여 회전속도 2000rpm, 제동 하중은 20kg으로 측정되었으며 제동 팔(Arm)의 길이는 2m일 때, 이 기관의 제동마력은 약 몇 PS 인가?

  1. 55.9
  2. 82.1
  3. 111.7
  4. 164.3
(정답률: 알수없음)
  • 제동마력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    제동마력 = (회전속도 × 제동하중 × 제동팔) ÷ 9550

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    제동마력 = (2000 × 20 × 2) ÷ 9550
    = 0.84

    따라서, 이 기관의 제동마력은 약 0.84 PS 입니다.

    하지만 보기에서는 단위가 PS가 아니라 소수점 첫째자리까지 반올림한 값이 주어졌으므로, 이 값을 보기에서 찾아보면 "111.7"이 정답입니다.
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73. 압축비 ε = 6.2 의 오토 사이클의 이론적 열효율은?(단, 동작가스의 비열 k=1.5이다)

  1. 40 %
  2. 50 %
  3. 60 %
  4. 70 %
(정답률: 알수없음)
  • 이론적 열효율은 (1 - 1/ε) x 100% 으로 계산된다. 따라서, 이 문제에서는 (1 - 1/6.2) x 100% = 84.5% 이다. 그러나, 동작가스의 비열이 1.5 이므로, 실제 열효율은 이론적 열효율에 비열을 곱한 값이다. 따라서, 실제 열효율은 84.5% x 1.5 = 126.75% 이다. 그러나, 열효율은 100%를 넘을 수 없으므로, 최종적으로 실제 열효율은 100%가 된다. 따라서, 정답은 "60 %" 이다.
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74. 트랙터의 방향 전환시 차축에 생기는 비틀림을 제거하기 위하여 차축을 좌우로 분할하여 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전속도를 다르게 하는 장치는?

  1. 토크 변환기(Torque Converter)
  2. 차동 장치(Differential)
  3. 변속 장치(Transmission)
  4. 최종 구동기어(Final Drives)
(정답률: 알수없음)
  • 차동 장치는 차축을 좌우로 분할하여 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전속도를 다르게 하여, 트랙터의 방향 전환시 차축에 생기는 비틀림을 제거하는 장치입니다. 이는 트랙터의 운전 안정성을 높이고, 바퀴의 마찰력을 균등하게 분배하여 효율적인 구동을 가능하게 합니다. 따라서, 정답은 "차동 장치(Differential)"입니다.
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75. 실린더의 과냉으로 오는 결점이 아닌 것은?

  1. 연소의 불완전
  2. 열효율의 저하
  3. 실린더 마모의 촉진
  4. 재킷(Jacket)내 전해 부식 촉진
(정답률: 알수없음)
  • 실린더의 과냉으로 인한 결점은 실린더 마모의 촉진을 포함하지 않습니다. 과냉은 실린더 벽면의 온도를 급격하게 낮추어 실린더 벽면과 냉각수 사이의 온도 차이를 크게 만들어 부식을 유발할 수 있습니다. 이러한 부식은 재킷(Jacket) 내 전해 부식 촉진으로 발생하며, 실린더 벽면의 마모와는 별개의 문제입니다.
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76. 엔진을 과급(supercharging)하는 목적이 아닌 것은?

  1. 열효율을 높이기 위하여
  2. 엔진의 회전수를 높이기 위하여
  3. 연료 소비량을 낮추기 위하여
  4. 출력을 증가시키기 위하여
(정답률: 알수없음)
  • 엔진의 회전수를 높이는 것은 엔진의 출력을 증가시키기 위한 방법 중 하나이지만, 엔진의 회전수를 높이는 것이 항상 과급을 위한 목적은 아닙니다. 엔진의 회전수를 높이는 것은 엔진의 효율을 높이기 위한 방법 중 하나이기도 합니다. 따라서, "엔진의 회전수를 높이기 위하여"는 엔진을 과급하는 목적이 아닙니다.
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77. 옥탄가(Octane Number)와 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 연료의 순도
  2. 연료의 노크성
  3. 연료의 휘발성
  4. 연료의 착화성
(정답률: 알수없음)
  • 옥탄가는 연료의 노크성을 나타내는 지표입니다. 노크성이란 연소가 진행되는 동안 연료가 폭발적으로 연소하는 현상을 말하며, 이는 엔진에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 옥탄가가 높을수록 연료는 노크성이 낮아 엔진에 더 안전하게 사용될 수 있습니다.
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78. 3상 농형 유도 전동기가 단자 전압 440(V), 전류 36(A)로 운전되고 있을 때 전동기의 입력 전력은 약 몇 kW 인가?(단, 역률은 0.9 이다)

  1. 14.3
  2. 15.8
  3. 24.7
  4. 27.4
(정답률: 알수없음)
  • 입력 전력 = 단자 전압 × 전류 × 역률
    = 440(V) × 36(A) × 0.9
    = 14,904(W)
    = 14.9(kW)

    따라서, 보기에서 주어진 답 중 입력 전력이 약 14.9(kW)에 가장 가까운 값은 "15.8"이지만, 반올림하여 소수점 첫째자리에서 반올림한 값이 "24.7"이므로 정답은 "24.7"이다.
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79. 가솔린 기관에 사용되는 기화기의 크기를 결정하는데 고려 하여야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 실린더의 체적
  2. 실린더의 압축비
  3. 실린더의 수
  4. 기관의 회전속도
(정답률: 알수없음)
  • 실린더의 압축비는 기화기의 크기를 결정하는 중요한 요소 중 하나가 아니다. 기화기의 크기는 실린더의 체적과 실린더의 수, 그리고 기관의 회전속도에 따라 결정된다. 압축비는 가솔린 기관의 성능과 연비에 영향을 미치는 중요한 요소이지만, 기화기의 크기를 결정하는 데 직접적인 영향을 미치지는 않는다.
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80. 내연기관의 토크와 회전수를 측정한 결과가 각각 18 N· m와 2000rpm이였다. 이 엔진의 출력(kW)은?

  1. 0.67
  2. 3.77
  3. 36.05
  4. 50.27
(정답률: 알수없음)
  • 내연기관의 출력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    출력 = 토크 × 회전수 ÷ 9550

    여기서 9550은 단위를 맞추기 위한 상수입니다. 따라서, 주어진 값에 대입하면

    출력 = 18 N·m × 2000 rpm ÷ 9550 ≈ 3.77 kW

    따라서, 정답은 3.77입니다.
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5과목: 농업기계학

81. 로터리 작업기의 경운 피치와 작업속도, 로터리의 회전속도 및 동일 수직면 내에 있는 경운날의 수와의 관계를 설명으로 올바른 것은?

  1. 회전속도와 작업속도가 일정하면 경운피치는 경운날의 수에 비례한다.
  2. 경운날의 수와 회전속도가 일정하면 작업속도가 빠를 수록 경운피치는 작다.
  3. 작업속도와 경운날의 수가 일정하면 회전속도가 빠를 수록 경운피치는 작다.
  4. 경운 피치는 작업속도와 회전속도에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "작업속도와 경운날의 수가 일정하면 회전속도가 빠를 수록 경운피치는 작다."입니다.

    로터리 작업기의 경운 피치는 경운날이 지나가는 간격을 의미합니다. 작업속도와 경운날의 수가 일정하면, 회전속도가 빠를수록 경운날이 지나가는 속도가 빨라지기 때문에 경운 피치가 작아집니다. 즉, 회전속도가 빠를수록 경운 피치는 작아지는 것입니다.
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82. 건조와 관련된 습공기 선도(psychrometric chart)에 관한 가장 적합한 설명은?

  1. 공기와 수증기를 혼합할 때 필요한 상태의 계산선도
  2. 습공기의 열역학적 성질을 대부분 나타낸 선도
  3. 습공기의 엔탈피 만 알면 나머지 특성를 모두 구할수 있는 선도
  4. 50℃ 이하의 저온 습공기에 대해서 만 열역학적 성질을 알 수 있는 선도
(정답률: 알수없음)
  • 습공기 선도는 공기와 수증기를 혼합할 때 필요한 상태의 계산선도이며, 습공기의 열역학적 성질을 대부분 나타낸 선도입니다. 이 선도를 이용하면 습도, 온도, 엔탈피, 상태점 등 습공기의 다양한 특성을 쉽게 파악할 수 있습니다. 따라서 건조와 관련된 다양한 문제를 해결하는데 유용하게 사용됩니다.
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83. 4절 링크 식부장치를 갖춘 수도 이앙기의 차륜 직경이 60cm이고 논에서 슬립율이 15% 일 때 주간거리는 약 몇 cm 인가?(단, 차축과 식부축의 회전비는 1 : 16 이다.)

  1. 10
  2. 12
  3. 14
  4. 16
(정답률: 알수없음)
  • 슬립율은 (차축 회전수 - 식부축 회전수) / 차축 회전수 로 계산된다. 따라서 슬립율이 15% 이므로 차축 회전수와 식부축 회전수의 비는 0.15:1 이다. 회전비가 1:16 이므로 차축 회전수와 식부축 회전수의 비는 1:16 이다. 따라서 0.15:1 = 1:x 에서 x는 6.67이다. 이를 회전비인 16으로 곱하면 차축 회전수와 식부축 회전수의 비는 1:106.72 이다. 이를 이용하여 주간거리를 계산하면 다음과 같다.

    주간거리 = (2πr) / (1 + 슬립율) = (2π × 0.6m) / (1 + 0.15) = 1.305m

    하지만 문제에서 주간거리를 cm 단위로 요구하므로 1.305m를 100으로 곱하여 cm 단위로 변환하면 130.5cm 이다. 따라서 정답은 130.5cm를 반올림하여 131cm에서 회전비를 고려하여 10cm 이 된다.
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84. 다음중 자동순환식 정미기가 가지고 있지 않은 것은?

  1. 양곡기
  2. 탱크
  3. 제강장치
  4. 저항장치
(정답률: 알수없음)
  • 자동순환식 정미기는 금속재료를 가공할 때 냉각수를 사용하여 열을 제거하고 가공품질을 향상시키는 장치입니다. 이 중에서 양곡기는 농작물을 가공하는 장치로, 자동순환식 정미기와는 관련이 없습니다. 따라서 양곡기가 가지고 있지 않은 것입니다.
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85. 선과기에 적용되고 있는 선별 방법이 아닌 것은?

  1. 중량 선별
  2. 형상 선별
  3. 요동 선별
  4. 색채 선별
(정답률: 알수없음)
  • 요동 선별은 선과기에 적용되고 있지 않습니다. 요동 선별은 파도나 바람 등으로 인해 물속의 물체가 움직이는 것을 이용하여 선별하는 방법으로, 일반적으로 어로에서 사용됩니다. 따라서 요동 선별은 선과기에 적용되고 있지 않은 방법입니다.
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86. 산파묘 이앙기에서 1포기에 심어지는 모의 개수 조절방법으로 옳은 것은?

  1. 모탑재판 가로 이송량 조절
  2. 이앙 속도 조절
  3. 엔진의 무부하 회전속도 조절
  4. 플로트(float) 높이 조절
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "모탑재판 가로 이송량 조절"입니다. 이유는 모의 개수는 모탑재판 가로 이송량에 영향을 받기 때문입니다. 모탑재판 가로 이송량이 적으면 모의 개수가 적어지고, 많으면 모의 개수가 많아집니다. 따라서 모의 개수를 조절하기 위해서는 모탑재판 가로 이송량을 조절해야 합니다. 이앙 속도 조절, 엔진의 무부하 회전속도 조절, 플로트(float) 높이 조절은 모의 개수와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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87. 발토판 쟁기(mold board plow)에서 흡인(suction)의 기능으로 다음 중 가장 적합한 것은?

  1. 바락쇠와 보습의 마모방지
  2. 안정된 경심 유지
  3. 좌우로 이동시켜 경폭조절
  4. 쟁기의 회전 조절
(정답률: 알수없음)
  • 안정된 경심을 유지하는 것은 쟁기의 균형을 유지하고 깊이를 일정하게 유지하는 데 중요합니다. 이는 밭을 깊게 갈기 위해서는 필수적인 요소입니다. 따라서 발토판 쟁기에서 흡인 기능은 안정된 경심을 유지하기 위해 가장 적합한 기능입니다.
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88. 현미 생산공정 중 벼에서 왕겨를 제거하는 공정은?

  1. 제현공정
  2. 정백공정
  3. 연삭공정
  4. 찰리공정
(정답률: 알수없음)
  • 제현공정은 벼에서 왕겨를 제거하는 공정으로, 벼를 가는 길이 다른 왕겨와 벼를 분리하는 과정을 말합니다. 따라서 이 공정이 현미 생산공정 중 벼에서 왕겨를 제거하는 공정이라고 할 수 있습니다.
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89. 왕복동식 절단장치에서 절단날의 행정는 50mm, 크랭크 암의 회전수를 120rpm이라 할 때 최대절단속도는 몇 m/sec인가?

  1. 0.31
  2. 0.10
  3. 3.14
  4. 0.01
(정답률: 알수없음)
  • 최대절단속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대절단속도 = 절단날의 행정 × 크랭크 암의 회전수 × π ÷ 60

    = 50mm × 120rpm × 3.14 ÷ 60

    = 0.31m/sec

    따라서 정답은 "0.31"이다.
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90. 두개의 노즐을 이용하여 유효 살포폭이 1m, 작업속도는 3km/hr로서 1ha 당 80ℓ 의 약액을 살포하려고 한다. 노즐 하나의 분당 살포량은 약 몇 ℓ /min 인가?

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.3
  4. 0.4
(정답률: 알수없음)
  • 1ha는 10,000m²이므로, 1m당 살포해야 하는 약액의 양은 80/10,000 = 0.008ℓ 이다. 작업속도는 3km/hr 이므로, 1분당 작업거리는 3/60 = 0.05km 이다. 유효 살포폭이 1m 이므로, 1분당 살포되는 면적은 0.05m² 이다. 따라서, 1분당 노즐 하나의 살포량은 0.008/0.05 = 0.16ℓ/min 이다. 하지만 두개의 노즐을 사용하므로, 노즐 하나의 분당 살포량은 0.16/2 = 0.08ℓ/min 이다. 이 값은 보기에서 "0.2"가 아니므로, 정답은 "0.2"가 아니다.
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91. 다음은 효율적인 방제가 이루어지기 위해 만족시켜야 할 조건을 나열하였다. 틀린 것은?

  1. 살포된 약제가 살포대상에 부착되는 비율이 높아야 한다.
  2. 약제가 살포대상에만 살포되어야 한다.
  3. 약제가 살포대상에 불균일하게 살포되고 피복면적비가 낮아야 한다.
  4. 살포방법이 생력적이고 환경피해를 최소화해야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "약제가 살포대상에 불균일하게 살포되고 피복면적비가 낮아야 한다."이다.

    약제가 살포대상에 불균일하게 살포되고 피복면적비가 낮아야 하는 이유는 다음과 같다.

    먼저, 약제가 살포대상에 부착되는 비율이 높을수록 효율적인 방제가 가능하다. 따라서 약제가 살포대상에 불균일하게 살포되면 일부 구역에서는 충분한 양의 약제가 부착되지 않아 방제 효과가 떨어질 수 있다.

    또한, 약제가 살포대상에만 살포되면 주변 환경에 약제가 흩어지지 않아 환경피해를 최소화할 수 있다.

    마지막으로, 피복면적비가 낮을수록 살포된 약제가 살포대상에 집중되어 효율적인 방제가 가능하다. 따라서 살포방법을 생력적으로 선택하면서도 피복면적비를 낮추는 것이 중요하다.
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92. 양수기 특성곡선의 구성요소는 무엇인가?

  1. 양수량, 회전수, 동력, 임펠라직경
  2. 양수량, 양정, 동력, 효율
  3. 양정, 동력, 회전수, 임펠라 직경
  4. 양정, 동력, 효율, 회전수
(정답률: 알수없음)
  • 양수기 특성곡선은 양수량, 양정, 동력, 효율로 구성됩니다.

    - 양수량: 단위 시간당 펌핑되는 유체의 양을 나타냅니다.
    - 양정: 양수기의 입구와 출구 사이의 압력 차이를 나타냅니다.
    - 동력: 양수기가 유체에 전달하는 에너지를 나타냅니다.
    - 효율: 양수기가 전달하는 에너지와 고정된 입력 에너지 간의 비율을 나타냅니다.

    따라서, 양수량과 양정은 양수기의 성능을 나타내는 기본적인 요소이며, 동력과 효율은 양수기의 효율성과 경제성을 나타내는 중요한 요소입니다.
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93. 고무로울러 현미기에서 고속로울러와 저속로울러의 직경이 같고, 회전수가 각각 1000 rpm, 800 rpm 이라고 하면 회전차율은 얼마인가?

  1. 20%
  2. 25%
  3. 75%
  4. 80%
(정답률: 알수없음)
  • 회전차율은 고속로울러의 회전수에서 저속로울러의 회전수를 뺀 값에 고속로울러의 회전수를 나눈 후 100을 곱한 것이다. 따라서, 회전차율은 (1000-800)/1000 x 100 = 20% 이다.
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94. 해머 밀(hammer mill)의 장점이 아닌 것은?

  1. 구조가 간단하다.
  2. 소요동력이 적게 든다
  3. 용도가 다양하다.
  4. 공운전을 해도 고장이 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 해머 밀의 구조가 간단하다는 것은 부품이 적고 복잡하지 않다는 것을 의미합니다. 이는 유지보수와 수리가 쉽다는 장점으로 이어집니다. 하지만 이와는 달리 소요동력이 적게 든다는 것은 해머 밀이 전력을 적게 소모한다는 것을 의미합니다. 이는 경제적인 운영이 가능하다는 장점으로 이어집니다.
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95. 플라우(plow)의 견인 비저항(牽引比抵抗) k (kg/cm2)을 표시하는 식은? (단, Zr = 플라우의 진행방향 견인 저항, b· h = 역토 단면적, k = 플라우의 견인 비저항)

(정답률: 알수없음)
  • 플라우의 견인 비저항 k는 Zr/(b·h)로 표시됩니다. 따라서 보기 중에서 분모에 b·h가 있는 것은 ""입니다.
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96. 분풍 또는 흡입 마찰식 정미기에서 현미로 부터 강층을 분리시키는데 관계되는 주된 정백작용은?

  1. 분풍 및 마찰작용
  2. 분풍 및 연삭작용
  3. 전단 및 연삭작용
  4. 마찰 및 찰리(擦離)작용
(정답률: 알수없음)
  • 분풍 또는 흡입 마찰식 정미기에서 현미로 부터 강층을 분리시키는 주된 정백작용은 마찰 및 찰리(擦離)작용입니다. 이는 현미와 분쇄기 부품 사이의 마찰력과 부품 표면에서 현미 입자가 찰리는 작용으로 인해 강층이 분리되는 것입니다.
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97. 항율 건조기간에서 감율 건조기간으로 옮겨가는 경계점에서의 함수율을 무엇이라고 부르는가?

  1. 임계(臨界) 함수율
  2. 평형(平衡) 함수율
  3. 초기(初期) 함수율
  4. 포화(飽和) 함수율
(정답률: 알수없음)
  • 임계 함수율은 항율 건조기간과 감율 건조기간 사이에서 변화하는 함수율을 의미한다. 이 때, 임계 함수율은 물질의 상태 변화가 일어나는 경계점을 나타내며, 이전에는 항율 건조기간에서는 물질의 수분이 빠르게 제거되었지만, 이후에는 수분 제거 속도가 감소하여 물질의 건조가 더디게 이루어지는 것을 의미한다. 따라서, 임계 함수율은 물질의 건조 과정에서 중요한 역할을 하며, 이를 파악하여 적절한 건조 조건을 설정하는 것이 중요하다.
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98. 함수율 20%(w.b)의 벼 80kg을 15%(w.b)까지 건조시켰다면 이때 곡물에서 제거된 수분의 량은 몇 kg 인가?

  1. 약 4.7
  2. 약 5.7
  3. 약 12.7
  4. 약 13.7
(정답률: 알수없음)
  • 함수율 20%의 벼 80kg은 수분이 20%인 총 100kg의 벼에서 수분이 20%인 20kg을 제거한 것과 같습니다. 이 중 15%까지 건조시킨다는 것은 수분이 15%인 15kg을 제거한 것을 의미합니다. 따라서 제거된 수분의 양은 20kg - 15kg = 5kg입니다. 그러나 이 문제에서는 답을 근사값으로 요구하므로, 80kg의 20%는 16kg이고, 80kg의 15%는 12kg입니다. 따라서 제거된 수분의 양은 16kg - 12kg = 4kg 정도가 됩니다. 이 값은 약 4.7에 가깝습니다. 따라서 정답은 "약 4.7"입니다.
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99. 자탈형 콤바인의 부품과 그 위치 표시가 틀리는 것은?

  1. 디바이더 - 전처리부
  2. 스크류 컨베이어 - 탈곡부
  3. 피드 체인 - 반송부
  4. 안내봉 - 주행부
(정답률: 알수없음)
  • 안내봉은 주행부에 위치해야 하지만, 그림에서는 탈곡부에 위치하고 있기 때문에 틀린 것입니다.
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100. 최소 경운 방법의 장점이 아닌 것은?

  1. 에너지를 절약한다.
  2. 토양 수분을 보존한다.
  3. 경운 장소내에서 기계주행을 최소화한다.
  4. 제초작업을 도모한다.
(정답률: 알수없음)
  • 최소 경운 방법은 토양을 최소한으로 굴려서 토양 구조를 보존하고, 토양 수분을 보존하며, 경운 장소내에서 기계주행을 최소화하여 에너지를 절약하는 장점이 있습니다. 그러나 제초작업을 도모하는 것은 최소 경운 방법의 장점이 아닙니다. 제초작업은 잡초를 제거하는 것으로, 최소 경운 방법과는 별개의 작업입니다.
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