1과목: 재료역학
1. 탄성계수 E, 전단 탄성계수 G 인 재료로 되어 있는 지름 D이고, 길이 ℓ 인 둥근봉이 비틀림모멘트 T를 받고 있다. 이때 이 봉속에 저축되는 변형에너지는?
2. 그림의 얇은 용기가 균일 내압을 받고 있으며, 축 방향의 응력을 σx, 원주(圓周) 방향의 응력을 σy라고 할 때 σx/σy의 값으로 옳은 것은? (단, 용기원통의 반지름은 r이다.)
3. 보의 전 길이에 걸쳐 균일 분포하중이 작용하고 있는 단순보와 양단이 고정된 양단 고정보에서 중앙에서의 처짐량의 비는?
4. 길이가 ℓ = 6 m인 단순보 위에 균일 분포하중 ω = 2000 N/m가 작용하고 있을 때 최대굽힘 모멘트의 크기는?
5. 사각형 단면의 전단응력 분포에 있어서 최대 전단응력은 전단력을 단면적으로 나눈 평균 전단응력 보다 얼마나 더 큰가?
6. 지름 6 mm인 강철선 150 m가 수직으로 매달려 있을 때 자중에 의한 처짐량은 몇 mm 인가? (단, E = 200 GPa, 강철선의 비중량은 7.7x104 N/m3)
7. 길이가 3 m인 원형 단면축의 지름이 20 mm 일 때 이 축이 비틀림 모멘트 100 N.m를 받는다면 비틀어진 각도는? (단, 전단탄성계수 G = 80 GPa 이다.)
8. 그림과 같이 집중하중 P를 받는 외팔보가 있다. 모멘트 선도가 그림과 같을 때 B점에서의 처짐은? (단, E는 탄성계수, Ⅰ는 단면 2차 모멘트이다.)
9. 다음과 같은 부재의 온도를 ΔT만큼 증가시켰을 때, 부재 내에 발생하는 응력은? (단, 탄성계수는 E, 열팽창계수는 α이다.)
10. 그림과 같은 두 개의 판재가 볼트로 체결된 채 500 N의 인장력을 받고있다. 볼트의 중간단면에 작용하는 평균 전단응력은? (단, 볼트의 지름은 1 cm이다.)
11. 공학적 변형률(engineering strain) e와 진변형률(true strain) ε 사이의 관계식으로 맞는 것은?
12. 바깥지름 d, 안지름 d/3인 중공원형 단면의 굽힘에 대한 단면계수는?
13. 길이 90 cm, 지름 8 cm의 외팔보의 자유단에 2 kN의 집중하중이 작용하는 동시에 150 N・m의 비틀림 모멘트도 작용할때 외팔보에 작용하는 최대 전단응력은 몇 MPa 인가?
14. 그림과 같이 하중 P가 작용할 때 스프링의 변위 δ 는? (이때 스프링 상수는 k 이다.)
15. 길이가 60 ㎝이고 단면이 1 ㎝ x 1 ㎝인 알미늄 봉에 인장하중 P = 10 kN이 걸리면 인장하중에 의해 늘어난 길이는? (단, 알루미늄의 E = 20 GPa)
16. 지름 30 mm의 원형 단면이며, 길이 1.5 m인 봉에 85 kN의 축방향 하중이 작용된다. 탄성계수 E = 70 GPa, 프와송비 ν= 1/3일 때, 체적증가량의 근사값은 몇 ㎣인가?
17. 길이가 50 mm 인 원형단면의 철강재료를 인장하였더니 길이가 54 mm 로 신장되었다. 이 재료의 변형률은?
18. 다음 그림과 같은 균일 단면환봉이 축방향에 하중을 받고 평형이 되어 있다. Q=3P가 되려면 W는 얼마인가?
19. 다음 중 체적계수(bulk modulus)를 나타낸 식은? (단, E는 탄성계수, G는 전단탄성계수, ν는 포아송비이다.)
20. 직경이 d인 짧은 환봉(丸棒)의 축방향에서 P인 편심 압축하중이 작용할 때 단면상에서 인장 응력이 일어나지 않는 a의 범위는?
2과목: 기계열역학
21. 증기터빈 발전소에서 터빈 입출구의 엔탈피 차이는 130kJ/kg이고 터빈에서의 열손실은 10 kJ/kg이었다. 이 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 얼마인가?
22. 상온의 감자를 가열하여 뜨거운 감자로 요리하였다. 감자의 에너지 변동 중 맞는 것은?
23. 일정한 토크 100 Nm가 걸린 상태에서 회전하는 축이 있다이 축을 50 회전시키는데 필요한 일은 얼마인가?
24. 기체혼합물의 체적분석결과가 아래와 같을 때 이 데이터로부터 혼합물의 질량기준 기체상수(kJ/kg∙K)를 구하면? (단, 일반기체상수 =8.314 kJ/kmol∙K 이고, 원자량은 C= 12, O= 16, N = 14이다.)
25. 온도가 150 ℃ 인 공기 3 kg 이 정압 냉각되어 엔트로피가 1.063 kJ/K 만큼 감소되었다. 온도 20 ℃ 인 공기로 방출시켜야 할 열량은 몇 kJ 인가? (단, 공기의 정압비열은 1.01 kJ/kg∙℃ 이다.)
26. 어떤 냉장고에서 질량유량 80 kg/hr 의 냉매 R-134a 가 17kJ/kg 의 엔탈피로 증발기에 들어가 엔탈피 36 kJ/kg 가 되어 나온다. 이 냉장고의 용량은?
27. 폐쇄계 내에 있는 포화액을 그 압력을 일정하게 유지하면서 열을 가하여 포화증기로 만들 경우 다음 사항 중 틀린 것은?
28. 10 냉동톤의 능력을 갖는 카르노 냉동기의 응축 온도가 25℃, 증발 온도가 -20℃ 이다. 이 냉동기를 운전하기 위하여 필요한 이론 동력은 몇 kW 인가? (단, 1 냉동톤은 3.85kW 이다.)
29. 다음 상태량 중에서 강성적 상태량이 아닌 것은?
30. 온도 5℃ 와 3 ℃ 사이에서 작동되는 냉동기의 최대 성능 계수는?
31. 수은의 비중량과 밀도는 각각 대략 얼마인가?
32. 이상기체 1 kg 을 300 K, 100 kPa 에서 500 K 까지 "PVn= 일정" 의 과정(n =1.2)을 따라 변화시켰다. 기체의 비열비는 1.3, 기체 상수는 0.287 kJ/kg∙K 라고 가정한다. 이 기체의 엔트로피 변화량은?
33. 이상 냉동 사이클의 자료가 다음과 같을 때 이 사이클의 성능계수(COP)는?
34. 효율이 85 % 인 터빈에 들어갈 때의 증기의 엔탈피가 3390kJ/kg 이고, 가역 단열과정에 의해 팽창할 경우에 출구에 서의 엔탈피가 2135 kJ/kg 이 된다고 한다. 운동에너지의 변화를 무시할 경우 이 터빈의 실제 일은 몇 kJ/kg 인가?
35. 열과 일에 대한 설명 중 맞는 것은?
36. 다음 설명 중 틀린 것은?
37. 물질이 액체에서 기체로 변해 가는 과정 중 포화에 관련 된 다음 설명 중 잘못된 것은?
38. 이상기체의 내부에너지 및 엔탈피는?
39. 실린더 내의 공기가 200 kPa, 10℃ 상태에서 600 kPa 이 될 때까지 "PV1.3 = 일정" 인 과정으로 압축된다. 공기의 질량이 3 kg 이라면 이 과정 중 공기가 한 일은?
40. 1 kg 의 헬륨이 1 atm 하에서 정압가열 되어 온도가 300K에서 350K 로 변하였을 때, 엔트로피(entropy)의 변화량은 몇 kJ/㎏∙K 인가? (단, h = 5.238 T 의 관계를 갖는다. h의 단위는 kJ/kg, T 의 단위는 K 이다.)
3과목: 기계유체역학
41. 원통수조 속에 넣은 물을 원통과 함께 연직 중심축을 중심으로 ω의 등각속도로 회전 운동시킬 때 반지름 r 인 곳의 수면은 연직 중심 축에서의 수면 보다 얼마만큼 더 높은가?
42. 밀도가 800 kg/m3인 유체 내에서 소리의 전파속도가 800m/s 라면 이 유체의 체적 탄성계수(bulk modulus)는?
43. 다음 중 비압축성 유동에 해당하는 것은?
44. 최고 6 m/s 의 속도로 공기 0.25 kg/s (질량유량)를 흐르도록 하는데 필요한 최소 관지름은 몇 m 인가? (단, 공기는 27℃ 로서 기체상수는 287N·m/kg·K 이며, 2.3 x 105 Pa 의 절대압력 상태에 있다.)
45. 질량보존의 법칙을 유체에 적용하여 얻어지는 방정식은?
46. 수평원관(圓管)내에서 유체가 층류유동 할 때의 유량은?
47. 점성을 지닌 액체가 지름 4mm의 수평으로 놓인 원통형 튜브를 12 x 10-6m3/s 의 유량으로 흐르고 있다. 길이 1 m에서의 압력강하는 몇 kPa 인가? (단, 튜브의 입구로부터 충분히 멀리 떨어져 있어서 유체는 축방향으로만 흐르며 유체의 밀도와 점성계수는 ρ=1.18×103 kg/m3, μ=0.0045 N· s/m2 이다.)
48. 동쪽을 x축 방향, 북쪽을 y축 방향으로 하는 2차원 직각 좌표계에서 2 m/s의 일정한 속도로 불어오는 동남풍에 대응하는 속도 포텐셜은?
49. 비중 0.8 인 알콜이 든 U 자관 압력계가 있다. 이 압력계의 한 끝은 피토(pitot)관의 전압부(全壓部)에 다른 끝은 정압부(靜壓部)에 연결하여 피토관으로 기류의 속도를 재려고 한다. U 자관의 읽음의 차가 78.8 mm, 대기압력이 1.0266 x 105Pa abs, 온도 21 ℃ 일 때 기류의 속도는? (단, 기체상수 R = 287 N∙m/kg∙K)
50. 지름 200 mm 인 곧은 주철관 속을 0.1m33/s 의 기름이 흐르고 있다. 관의 길이가 100 m 일 때 손실수두는 몇 m 인가? (단, 기름의 동점성계수는 0.7 x 10-5m2/s 이고, 관마찰계수는 0.0234 이다.)
51. 안지름 1cm 의 원관내를 유동하는 0℃ 의 물의 층류 임계 속도는 약 몇 cm/s 인가? (단, 0℃ 인 물의 동점성계수는 0.01794cm2/s 이다.)
52. 몸무게가 750 N 인 조종사가 지름 5.5 m 의 낙하산을 타고 비행기에서 탈출하고 있다. 항력계수가 1.0 이고, 낙하산의 무게를 무시한다면 조종사의 최대 종속도는 약 몇 m/s가 되는가? (단, 공기의 밀도는 1.2 kg/m3이다.)
53. 속도 3 m/s 로 움직이는 평판에 이것과 같은 방향으로 수직으로 10 m/s 의 속도를 가진 제트가 충돌한다. 분류가 평판에 미치는 힘 F 는 얼마인가? (단,유체의 밀도를 ρ라 하고 제트의 단면적을 A라 한다.)
54. 깊이가 10 cm 이고 직경이 6 cm 인 물컵에 정지 상태에서 7 cm 의 물이 담겨있다. 이 컵을 회전반 위의 중심축에 올려놓고 회전시켜 물이 넘치게 될 때 회전반의 각속도는 몇 rad/s 인가? (단, 물의 밀도는 1000 kg/m3이다.)
55. 어느 문제에 관련되는 차원상수를 포함하는 측정량이 8개이다. 기본단위의 개수가 4개이면 무차원량의 수는?
56. 난류에서 평균 전단응력과 평균 속도구배의 비를 나타내는 점성계수는?
57. 어떤 기름의 점성계수 μ가 1.6 x 10-2N · s/m2이고 밀도 ρ는 800 kg/m3이다. 이 기름의 동점성계수 ν는 몇 m2/s인가?
58. 점성 계수 1 Poise 와 같은 것은?
59. 물 위를 3 m/s 의 속도로 항진하는 길이 2 m 인 모형선에 작용하는 조파저항이 54 N 이다. 길이 50 m 인 실선을 이것과 상사한 조파상태인 해상에서 항진시킬 때 조파 저항은 약 얼마가 생기는가? (단, 해수의 비중량은 γp = 10075 N/m3)
60. 그림과 같이 용기 안에 물(밀도 ρw = 1000 kg/m3), 기름 (밀도 ρoil = 800 kg/m3), 공기(압력 Pa = 200 kPa)가 들어 있다. 점 A 에서의 압력은 몇 kPa 인가?
4과목: 농업동력학
61. 측정거리 20 m 를 트랙터의 무부하시는 차륜 회전수가 8.5, 부하시는 차륜 회전수가 10 이었다면, 이 트랙터의 슬립율은 얼마인가?
62. 앞바퀴의 직진성을 좋게 하기 위하여 앞바퀴 앞쪽의 간격을 뒷쪽보다 좁게 하여 바퀴가 안으로 향하도록 한 것은?
63. 다음은 디젤기관 노크에 대한 설명이다. 잘못된 것은?
64. 연약지에서 트랙터 차륜이 공회전하여 주행이 곤란할 때 구동차축을 일체로 고정시켜주는 장치는?
65. 기관의 냉각수 온도를 일정하게 유지하기 위하여 자동적으로 작동하는 밸브에 의해 수온을 자동조절하는 장치는?
66. 트랙터 3점 링크 중 하부 링크의 좌우 진동을 제한하는 것은?
67. 디젤기관을 탑제한 트랙터에 사용하는 일반적인 축전지를 구성하고 있는 하나의 셀(cell)은 약 몇 V 의 전압을 발생 하는가?
68. 가솔린 기관에 이용되는 기본 사이클은?
69. 트랙터 주행속도가 3 m/sec 일 때 구동륜에 걸리는 하중이 200 kgf, 실제 견인력이 100 kgf 이며, 이 때 엔진 출력을 측정한 결과 10 PS 이면, 트랙터의 견인계수(Kt)와 견인효율(Et)은?
70. 후륜구동 트랙터의 하중전이에 관한 설명 중 옳은 것은?
71. 트랙터 작업기의 부착방식에서 견인식과 비교한 직접장착식의 특징 설명으로 틀린 것은?
72. 3 상 유도전동기의 극수가 4 이고, 슬립이 없을 때 이 전동기의 동기속도는? (단, 전원의 주파수는 60 Hz 이다.)
73. 무부하시 1시간에 1200 m 를 주행하는 트랙터가, 작업기를 장착하고 쟁기작업을 할 때의 속도가 5.5 m/min 이면, 이때 진행 저하율은?
74. 실린더의 전체적이 1200cc 이고, 행정체적이 950cc 인 엔진의 압축비는 얼마인가?
75. 엔진의 회전수가 1800 rpm, 엔진쪽 풀리 지름이 21 ㎝ 일 때 작업기의 회전수를 600 rpm 으로 맞추려면 작업기쪽 풀리의 지름은 몇 cm 로 하여야 하는가?
76. 다음 중 유압회로내의 압력이 일정한 수준에 도달하면 유압펌프를 무부하 시키는데 사용되는 제어 밸브는?
77. 축전지를 전원으로 이용하는 차량의 시동 전동기로 다음 중 가장 적합한 전동기는?
78. 다음은 터보 과급기에 대한 설명이다. 잘못된 것은?
79. 다음 중 연료 분사압력이 가장 높은 디젤기관의 연소실 형식인 것은?
80. 일정한 작업 간격이 필요한 파종기나 이식기를 트랙터에 부착할 경우 다음 중 가장 적합한 동력취출장치는?
5과목: 농업기계학
81. 자탈형 콤바인의 주요 구성부에 해당되지 않는 것은?
82. 2차경(2次耕)은 1차경(1次耕)이 실시된 다음에 시행하는 경운작업이다. 다음 중 2차경이 아닌 것은?
83. 500 kgf 의 현미를 정미기에 투입하여 460 kgf 의 정백미를 얻었다면, 정백수율은?
84. 미스트기의 살포방법 중 독성이 높은 약제를 살포할 경우 가장 적합한 작업 방법인 것은?
85. 로터리 모어의 특징을 잘못 설명한 것은?
86. 흙 속의 공극의 정도인 공극률을 나타낸 식은? (단, V 는 흙 전체의 체적, Vs는 토양 알갱이의 체적, Va는 공기의 체적, Vv는 공극의 체적이다.)
87. 벨트 컨베이어의 특징 설명으로 틀린 것은?
88. 곡물에 금이 가거나 파열이 생기는 등의 물리적 손상을 방지하기 위한 건조 방법이 아닌 것은?
89. 한줄에 일정한 간격으로 1 ~ 3개의 종자를 파종하는 방법으로 옥수수, 콩류 등의 종자 파종에 적합한 파종법은?
90. 벼의 길이가 7.09 × 10-3m, 폭이 3.06 × 10-3m, 두께가 1.98 × 10-3m 일 때, 이 곡립의 체적이 26.6 × 10-9m3이면 이 벼의 구형률은 얼마인가?
91. 곡물 선별기의 종류별 특성 설명으로 틀린 것은?
92. 현미기의 고속 및 저속 롤러의 지름이 같고, 회전수가 각 각 1200 및 900 rpm 일 때 회전차율(回轉差率)은?
93. 고정되어 있어서 이앙작업 중 조절하기 어려운 것은?
94. 동력 분무기의 공기실이 하는 가장 주된 역할인 것은?
95. 다음 중 몰드보드(mold board) 플라우에 작용하는 주요 토양 저항력이 아닌 것은?
96. 벼, 밀, 콩 등의 혼합물을 곡물별로 분리시키려 할 경우 다음 중 가장 적합한 선별기는?
97. 다음 분쇄방법 중 분쇄기에 공급된 일정량의 원료가 모두 분쇄된 다음 다시 원료를 투입하여 분쇄하는 방법은?
98. 탈곡기에서 급동의 크기와 회전수의 변화가 탈곡작업에 미치는 영향 설명으로 틀린 것은?
99. 인력 분무기에는 없고 동력 분무기에만 있는 것은?
100. 플라우에서 직접 토양을 절삭하는 부분은?
U = (1/2) * (Tθ)^2 / G * V
여기서 T는 비틀림모멘트, θ는 비틀림각도, G는 전단 탄성계수, V는 봉의 부피이다.
봉의 부피 V는 다음과 같이 구할 수 있다.
V = (1/4) * π * D^2 * ℓ
여기서 D는 봉의 지름, ℓ은 봉의 길이이다.
따라서 U는 다음과 같이 구할 수 있다.
U = (1/2) * (Tθ)^2 / G * (1/4) * π * D^2 * ℓ
비틀림각도 θ는 T, G, D, ℓ에 의존하지 않으므로 상수로 취급할 수 있다. 따라서 U는 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.
U = (1/2) * θ^2 / G * T^2 * V
U = (1/2) * θ^2 / G * T^2 * (1/4) * π * D^2 * ℓ
U = 16T^2ℓ / GπD^4
따라서 정답은 "16T^2ℓ/GπD^4"이다.