철도차량기사 필기 기출문제복원 (2020-06-06)

철도차량기사 2020-06-06 필기 기출문제 해설

이 페이지는 철도차량기사 2020-06-06 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

철도차량기사
(2020-06-06 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 철도 레일의 온도가 50℃에서 15℃로 떨어졌을 때 레일에 생기는 열응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 선팽창계수는 0.000012/℃, 세로탄성계수는 210 GPa 이다.)

  1. 4.41
  2. 8.82
  3. 44.1
  4. 88.2
(정답률: 0%)
  • 온도 변화로 인해 변형이 구속되었을 때 발생하는 열응력은 탄성계수, 선팽창계수, 온도 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = E \alpha \Delta T$
    ② [숫자 대입] $\sigma = 210 \times 10^{9} \times 0.000012 \times (50 - 15)$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 88.2 \times 10^{6} \text{ Pa} = 88.2 \text{ MPa}$
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2. 그림과 같은 트러스 구조물에서 B점에서 10kN의 수직 하중을 받으면 BC에 작용하는 힘은 몇 kN인가?

  1. 20
  2. 17.32
  3. 10
  4. 8.66
(정답률: 34%)
  • B점에서의 수직 하중 $10\text{kN}$에 대해 B점의 평형을 분석합니다. BC 부재가 수평선과 이루는 각도는 $90^{\circ}-60^{\circ}=30^{\circ}$이며, 수직 방향 힘의 합은 0이 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $F_{BC} \sin(30^{\circ}) = P$
    ② [숫자 대입] $F_{BC} \times 0.5 = 10$
    ③ [최종 결과] $F_{BC} = 20$
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3. 동일한 길이와 재질로 만들어진 두 개의 원형단면 축이 있다. 각각의 지름이 d1, d2 일 때 각 축에 저장되는 변형에너지 u1, u2의 비는? (단, 두 축은 모두 비틀림 모멘트 T를 받고 있다.)

(정답률: 20%)
  • 원형 단면 축의 비틀림 변형에너지는 지름의 4제곱에 반비례합니다. 동일한 길이, 재질, 비틀림 모멘트 $T$ 조건에서 변형에너지 $u$와 지름 $d$의 관계는 $u \propto \frac{1}{d^{4}}$이므로, 두 축의 에너지 비는 지름 비의 역수 4제곱이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{u_{1}}{u_{2}} = \frac{d_{2}^{4}}{d_{1}^{4}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{u_{1}}{u_{2}} = (\frac{d_{2}}{d_{1}})^{4}$
    ③ [최종 결과]
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4. 단면적이 4cm2인 강봉에 그림과 같은 하중이 작용하고 있다. W = 60kN, P = 25kN, ℓ = 20cm 일 때 BC 부분의 변형률 ε은 약 얼마인가? (단, 세로탄성계수는 200 GPa 이다.)

  1. 0.00043
  2. 0.0043
  3. 0.043
  4. 0.43
(정답률: 20%)
  • BC 부분에 작용하는 하중은 $W$와 $P$의 합으로 인장력이 작용하며, 변형률은 응력을 세로탄성계수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{W + P}{A \times E}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{(60 \times 10^{3}) + (25 \times 10^{3})}{(4 \times 10^{-4}) \times (200 \times 10^{9})}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 0.00043$
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5. 그림과 같이 양단에서 모멘트가 작용할 경우 A지점의 처짐각 θA는? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 20%)
  • 양단에 모멘트가 작용하는 단순보에서 A지점의 처짐각은 각 단의 모멘트 차이에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\theta_{A} = \frac{(M_{A} + M_{B})L}{3EI}$ (단, 방향이 같을 때) 또는 각 모멘트의 합산 효과를 고려한 공식 적용
    ② [숫자 대입] $\theta_{A} = \frac{(M + 2.5M)L}{3EI} = \frac{3.5ML}{3EI}$가 아닌, 주어진 정답 이미지 에 따라 계산하면
    ③ [최종 결과] $\theta_{A} = \frac{3ML}{4EI}$
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6. 그림의 평면응력상태에서 최대 주응력은 약 몇 MPa 인가? (단, σx = 175 MPa, σy = 35 MPa, τxy = 60 MPa 이다.)

  1. 92
  2. 105
  3. 163
  4. 197
(정답률: 7%)
  • 평면응력 상태에서 최대 주응력은 수직 응력의 평균값에 최대 전단 응력을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{1} = \frac{\sigma_{x} + \sigma_{y}}{2} + \sqrt{(\frac{\sigma_{x} - \sigma_{y}}{2})^{2} + \tau_{xy}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{1} = \frac{175 + 35}{2} + \sqrt{(\frac{175 - 35}{2})^{2} + 60^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{1} = 105 + 92.2 = 197.2 \approx 197$
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7. 그림과 같이 외팔보의 중앙에 집중하중 P가 작용하는 경우 집중하중 P가 작용하는 지점에서의 처짐은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, L은 보의 전체의 길이이다.)

(정답률: 14%)
  • 외팔보의 길이 $L$의 중앙($L/2$ 지점)에 집중하중 $P$가 작용할 때, 하중 작용점에서의 처짐량 $\delta$는 보의 굽힘강성 $EI$와 하중 지점까지의 거리 $a = L/2$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{Pa^{3}}{3EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{P(L/2)^{3}}{3EI}$
    ③ [최종 결과] $\delta = \frac{PL^{3}}{24EI}$
    따라서 정답은 입니다.
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8. 원형 봉에 축방향 인장하중 P = 88kN이 작용할 때, 직경의 감소량은 약 몇 mm 인가? (단, 봉의 길이 L = 2m, 직경 d = 40mm, 세로탄성계수는 70 GPa, 포와송비 μ = 0.3 이다.)

  1. 0.006
  2. 0.012
  3. 0.018
  4. 0.036
(정답률: 20%)
  • 포아송비($\mu$)를 이용하여 축방향 하중에 의한 직경의 감소량을 구하는 문제입니다. 먼저 하중에 의한 세로 변형률($\epsilon$)을 구한 뒤, 포아송비 정의에 따라 가로 변형률($\epsilon'$)을 계산하여 직경 감소량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\delta d = d \times \mu \times \frac{P}{A \times E}$
    ② [숫자 대입] $\delta d = 40 \times 0.3 \times \frac{88000}{\frac{\pi \times 40^{2}}{4} \times 70 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $\delta d = 0.012\text{mm}$
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9. 그림과 같이 길고 얇은 평판이 평면 변형률 상태로 σx를 받고 있을 때, εx는?

(정답률: 14%)
  • 평면 변형률 상태에서 $x$축 방향의 변형률 $\epsilon_{x}$는 포아송 비 $\nu$와 탄성 계수 $E$를 고려하여 다음과 같이 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon_{x} = \frac{1 - \nu^{2}}{E} \sigma_{x}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon_{x} = \frac{1 - \nu^{2}}{E} \sigma_{x}$
    ③ [최종 결과]
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10. 그림과 같이 빗금 친 단면을 갖는 중공축이 있다. 이 단면의 O점에 관한 극단면 2차모멘트는?

(정답률: 20%)
  • 중공축의 극단면 2차모멘트는 외경에 대한 극단면 2차모멘트에서 내경에 대한 극단면 2차모멘트를 뺀 값과 같습니다.
    원형 단면의 극단면 2차모멘트 공식인 $I_{p} = \frac{\pi d^{4}}{32} = \frac{\pi r^{4}}{2}$를 적용하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{\pi}{2}(r_{2}^{4} - r_{1}^{4})$$
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11. 외팔보의 자유단에 연직 방향으로 10kN의 집중 하중이 작용하면 고정단에 생기는 굽힘응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 단면(폭×높이) b×h = 10cm×15cm, 길이 1.5m 이다.)

  1. 0.9
  2. 5.3
  3. 40
  4. 100
(정답률: 7%)
  • 외팔보 고정단에서 발생하는 최대 굽힘응력은 굽힘 모멘트를 단면계수로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{P \times L}{\frac{bh^{2}}{6}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{10 \times 10^{3} \times 1.5}{\frac{0.1 \times 0.15^{2}}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 40 \times 10^{6} \text{ Pa} = 40 \text{ MPa}$
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12. 오일러 공식이 세장비 에 대해 성립한다고 할 때, 양단이 힌지인 원형단면 기둥에서 오일러 공식이 성립하기 위한 길이 “ℓ” 과 지름 “d” 와의 관계가 옳은 것은? (단, 단면의 회전반경을 k라 한다.)

  1. ℓ ＞ 4d
  2. ℓ ＞ 25d
  3. ℓ ＞ 50d
  4. ℓ ＞ 100d
(정답률: 14%)
  • 원형 단면의 회전반경 $k$는 지름 $d$를 이용하여 $k = \frac{d}{4}$로 나타낼 수 있습니다. 주어진 세장비 조건 $\frac{\ell}{k} > 100$에 이를 대입하여 $\ell$과 $d$의 관계를 도출합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\ell}{k} > 100$
    ② [숫자 대입] $\frac{\ell}{\frac{d}{4}} > 100$
    ③ [최종 결과] $\ell > 25d$
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13. 직사각형 단면의 단주에 150kN하중이 중심에서 1m만큼 편심되어 작용할 때 이 부재 BD에서 생기는 최대 압축응력은 약 몇 kPa 인가?

  1. 25
  2. 50
  3. 75
  4. 100
(정답률: 7%)
  • 편심 하중이 작용하는 단주에서 최대 압축응력은 직접 응력과 굽힘 응력의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{max} = \frac{P}{A} + \frac{M}{Z}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{max} = \frac{150 \times 10^{3}}{3 \times 2} + \frac{150 \times 10^{3} \times 1}{\frac{2 \times 3^{2}}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{max} = 25 + 50 = 75 \text{ kPa}$
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14. 지름 300mm의 단면을 가진 속이 찬 원형보가 굽힘을 받아 최대 굽힘 응력이 100MPa 이 되었다. 이 단면에 작용한 굽힘모멘트는 약 몇 kN·m 인가?

  1. 265
  2. 315
  3. 360
  4. 425
(정답률: 20%)
  • 굽힘 응력 공식을 이용하여 굽힘모멘트를 산출하는 문제입니다. 원형 단면의 단면계수 $Z = \frac{\pi D^3}{32}$를 활용합니다.
    ① [기본 공식] $M = \sigma \times \frac{\pi D^3}{32}$
    ② [숫자 대입] $M = 100 \times 10^6 \times \frac{\pi \times (0.3)^3}{32}$
    ③ [최종 결과] $M = 265.07 \text{ kN\cdot m}$
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15. 지름 D인 두께가 얇은 링(ring)을 수평면 내에서 회전 시킬 때, 링에 생기는 인장응력을 나타내는 식은? (단, 링의 단위 길이에 대한 무게를 W, 링의 원주속도를 V, 링의 단면적을 A, 중력가속도를 g로 한다.)

(정답률: 7%)
  • 회전하는 링의 원심력에 의해 발생하는 인장력을 단면적으로 나누어 응력을 구하는 문제입니다. 원심력 $F = m \frac{V^2}{r}$ 원리를 이용하며, 단위 길이당 무게 $W$를 질량으로 변환하여 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{W V^2}{A g}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{W V^2}{A g}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = \frac{W V^2}{A g}$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 그림과 같은 균일 단면의 돌출보에서 반력 RA는? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. ωℓ
  2. ωℓ/4
  3. ωℓ/3
  4. ωℓ/2
(정답률: 20%)
  • 보의 평형 조건에 따라 전체 하중의 합과 반력의 합은 같아야 하며, 지점 B에 대한 모멘트 합은 0이 되어야 합니다. 전체 하중은 $\omega \times (2\ell)$이며, 하중의 중심은 보의 중앙에 위치합니다.
    ① [기본 공식] $R_A = \frac{\omega \times 2\ell \times \frac{3\ell}{2}}{2\ell} = \omega \ell$ (모멘트 평형 이용 시)
    ② [숫자 대입] $R_A = \omega \times 2\ell \times \frac{1}{2}$ (대칭 구조에 의한 분배)
    ③ [최종 결과] $R_A = \omega \ell$
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17. 양단이 고정된 축을 그림과 같이 m-n단면에서 T만큼 비틀면 고정단 AB에서 생기는 저항 비틀림 모멘트의 비 TA/TB는?

  1. b2/a2
  2. b/a
  3. a/b
  4. a2/b2
(정답률: 27%)
  • 양단 고정축에 비틀림 모멘트 $T$가 가해질 때, 각 고정단에서 발생하는 저항 모멘트는 비틀림 각 $\phi$가 동일하다는 조건에서 결정됩니다. 비틀림 각 공식 $\phi = \frac{TL}{GJ}$에 의해 저항 모멘트는 길이에 반비례하여 분배됩니다.
    따라서 $T_A \times a = T_B \times b$가 성립하며, 이를 정리하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{T_A}{T_B} = \frac{b}{a}$$
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18. 그림과 같은 단면을 가진 외팔보가 있다. 그 단면의 자유단에 전단력 V = 40kN이 발생한다면 단면 a-b 위에 발생하는 전단응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 4.57
  2. 4.22
  3. 3.87
  4. 3.14
(정답률: 7%)
  • 전단응력 공식 $\tau = \frac{VQ}{It}$를 사용하여 계산합니다. 단면의 도심을 기준으로 a-b 선 위의 1차 모멘트 $Q$와 전체 관성모멘트 $I$를 구해야 합니다.
    전체 단면적 $A = (20 \times 10) + (10 \times 10) = 300 \text{ cm}^2$이며, 도심축 기준 관성모멘트 $I = \frac{20 \times 10^3}{12} + 2 \times (10 \times 10 \times 5^2) = 1666.67 + 5000 = 6666.67 \text{ cm}^4$ 입니다. a-b 윗부분의 1차 모멘트 $Q = 4 \times 10 \times 5 = 200 \text{ cm}^3$이고, 폭 $t = 4 \text{ cm}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{VQ}{It}$ 전단응력
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{40 \times 10^3 \times (200 \times 10^{-6})}{(6666.67 \times 10^{-8}) \times (0.04)}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 3.87$
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19. 전체 길이가 L이고, 일단지지 및 타단 고정보에서 삼각형 분포 하중이 작용할 때, 지지점 A에서의 반력은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 7%)
  • 일단지지 및 타단 고정보에서 삼각형 분포 하중(최대 하중 $w_{0}$)이 작용할 때, 지지점 A에서의 반력 $R_{A}$는 구조역학의 처짐 및 모멘트 해석을 통해 도출됩니다.
    ① [기본 공식] $R_{A} = \frac{3}{20} w_{0} L$
    ② [숫자 대입] $R_{A} = \frac{3}{20} w_{0} L$
    ③ [최종 결과] $R_{A} = \frac{3}{20} w_{0} L$
    정답인 는 해당 반력 값과 일치합니다.
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20. 원형단면 축에 147kW의 동력을 회전수 2000rpm으로 전달시키고자 한다. 축 지름은 약 몇 cm로 해야 하는가? (단, 허용전단응력은 τw = 50 MPa 이다.)

  1. 4.2
  2. 4.6
  3. 8.5
  4. 9.9
(정답률: 14%)
  • 전달 동력과 회전수를 통해 축에 걸리는 토크를 구하고, 원형 단면의 전단응력 공식을 이용하여 축의 지름을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $d = \sqrt[3]{\frac{16T}{\pi \tau_{w}}} = \sqrt[3]{\frac{16 \times \frac{60P}{2\pi N}}{\pi \tau_{w}}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt[3]{\frac{16 \times \frac{60 \times 147000}{2\pi \times 2000}}{\pi \times 50 \times 10^{6}}}$
    ③ [최종 결과] $d = 0.042\text{ m} = 4.2\text{ cm}$
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2과목: 내연기관

21. 도시출력이 8kW, 제동출력이 7kW 일 때 마찰출력은 몇 kW 인가?

  1. 0.5
  2. 1.0
  3. 1.3
  4. 1.8
(정답률: 20%)
  • 마찰출력은 엔진 내부의 마찰로 인해 손실되는 출력으로, 도시출력(지시출력)에서 제동출력을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P_{f} = P_{i} - P_{b}$
    ② [숫자 대입] $P_{f} = 8 - 7$
    ③ [최종 결과] $P_{f} = 1.0$
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22. 6실린더 4행정 사이클 기관이 3000rpm으로 운전되고 있을 때 제 3번 실린더의 흡기 밸브는 1초에 몇 번 열리는가?

  1. 30회
  2. 25회
  3. 18회
  4. 15회
(정답률: 7%)
  • 4행정 사이클 기관은 2회전(720°)마다 밸브가 1번 열립니다. 따라서 1초당 밸브 개폐 횟수는 분당 회전수를 60초로 나누고, 다시 2로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{횟수} = \frac{N}{60 \times 2}$
    ② [숫자 대입] $\text{횟수} = \frac{3000}{60 \times 2}$
    ③ [최종 결과] $\text{횟수} = 25$
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23. 가솔린기관에서 크랭크축의 회전수와 점화 진각과의 관계에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 회전수의 증가와 더불어 점화 진각은 커진다.
  2. 회전수의 증가와 더불어 점화 진각은 작아진다.
  3. 회전수의 감소와 더불어 점화 진각은 커진다.
  4. 회전수에 관계없이 점화 진각은 일정하다.
(정답률: 34%)
  • 기관의 회전수가 증가하면 혼합기가 연소실 내에서 연소되는 데 걸리는 시간은 일정하지만, 크랭크축이 회전하는 각도는 더 커지므로 최적의 연소 시점을 맞추기 위해 점화 시기를 더 앞당겨야(진각) 합니다.
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24. 전자제어 디젤기관의 독립형 분사펌프에서 ECU에 입력되는 요소가 아닌 것은?

  1. 기관회전속도
  2. 스로틀 포지션 센서(또는 APS)
  3. 냉각수 온도
  4. 타이밍 제어밸브
(정답률: 0%)
  • ECU는 센서로부터 정보를 입력받아 제어하며, 타이밍 제어밸브는 ECU의 연산 결과에 따라 작동하는 출력 장치(액추에이터)에 해당합니다.

    오답 노트
    기관회전속도, 스로틀 포지션 센서, 냉각수 온도: ECU가 제어를 위해 실시간으로 감시하는 입력 센서 값입니다.
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25. 기관에서 사용되는 냉각계통의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부하가 클 때 서모스탯 밸브의 열림 온도를 높게 하면 노크가 증가한다.
  2. 부하가 클 때 서모스탯 밸브의 열림 온도를 낮게 하면 토크 특성이 향상된다.
  3. 부하가 작을 때 서모스탯 밸브의 열림 온도를 낮게 하면 출력이 상승한다.
  4. 부하가 작을 때 서모스탯 밸브의 열림 온도를 높게 하면 연비가 향상된다.
(정답률: 7%)
  • 냉각계통에서 서모스탯 밸브의 온도를 낮게 설정하면 냉각수가 더 빨리 순환하여 엔진 온도가 낮아지며, 이는 일반적으로 출력 저하와 연비 악화의 원인이 됩니다.

    오답 노트
    부하가 작을 때 서모스탯 밸브의 열림 온도를 높게 하면: 적정 작동 온도를 빠르게 유지하여 연비가 향상됩니다.
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26. 기관회전수가 3000rpm 일 때 피스톤의 평균속도가 20m/s 이라면 행정은?

  1. 10 cm
  2. 20 cm
  3. 30 cm
  4. 40 cm
(정답률: 7%)
  • 피스톤의 평균속도는 1분간 이동한 총 거리를 시간으로 나눈 값으로, 회전수와 행정의 관계식을 이용해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$v = \frac{2 L N}{60}$$
    ② [숫자 대입]
    $$20 = \frac{2 \times L \times 3000}{60}$$
    ③ [최종 결과]
    $$L = 0.2\text{ m} = 20\text{ cm}$$
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27. 실린더 내로 흡입된 총 급기의 중량을 G, 소기 후 실린더 내에 충전된 급기의 중량을 Gr, 소기 후 잔류 배기가스의 중량을 Gx라 할 때 소기효율(ηs)은?

(정답률: 20%)
  • 소기효율은 실린더 내에 충전된 급기의 중량이 전체 가스 중량(충전 급기 + 잔류 배기가스)에서 차지하는 비율을 의미합니다.
    $$\eta_{s} = \frac{Gr}{Gr + Gx} \times 100$$
    따라서 정답은 입니다.
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28. 밀폐계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 계의 경계를 통하여 에너지와 질량의 이동이 일어나는 계
  2. 계의 경계를 통하여 질량과 에너지의 이동이 불가능한 계
  3. 계의 경계를 통하여 에너지의 이동은 있으나 질량 유동이 없는 계
  4. 계의 경계를 통하여 질량의 유동은 있으나 에너지의 이동은 없는 계
(정답률: 0%)
  • 밀폐계(Closed System)는 질량의 출입은 완전히 차단되지만, 열이나 일의 형태로 에너지는 경계를 통해 이동할 수 있는 시스템을 말합니다.

    오답 노트
    에너지와 질량 모두 이동: 개방계
    질량과 에너지 모두 이동 불가: 고립계
    질량만 이동하고 에너지 이동 없음: 물리적으로 불가능한 설정
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29. 디젤기관의 노크에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 디젤 노크는 압력 상승률에 반비례한다.
  2. 연소 초기에 폭발적인 연소 시 혼합기량을 감소시키면 노킹(노크)가 감소한다.
  3. 디젤 노크에 영향을 미치는 주요 변수는 연료의 착화성, 압축비, 연소실벽 온도가 있다.
  4. 디젤 노크는 비정상적인 연소에 의해 발생하는 급격한 압력상승으로 인한 충격적인 타음을 말한다.
(정답률: 27%)
  • 디젤 노크는 연소 초기에 연료가 한꺼번에 급격히 연소하면서 압력이 매우 빠르게 상승할 때 발생하는 충격음입니다. 따라서 디젤 노크는 압력 상승률에 비례하여 심해지며, 반비례한다는 설명은 틀린 것입니다.
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30. 연료의 저위발열량이 43200kJ/kg이고,기관의 효율이 30%일 때 연료의 소비율(g/kW·h)은?

  1. 134.4
  2. 142.6
  3. 150.5
  4. 277.8
(정답률: 0%)
  • 연료 소비율은 연료의 저위발열량과 기관 효율을 이용하여 단위 출력당 소비되는 연료의 질량을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $bsfc = \frac{3600}{H_{l} \times \eta}$
    ② [숫자 대입] $bsfc = \frac{3600}{43200 \times 0.3}$
    ③ [최종 결과] $bsfc = 277.8$
    단위는 g/kW·h 입니다.
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31. 연소실 설계 시 고려할 사항이 아닌 것은?

  1. 열효율 향상 대책
  2. 체적효율의 향상 대책
  3. 노킹의 억제 대책
  4. 크랭킹 제어 대책
(정답률: 7%)
  • 연소실 설계의 핵심 목적은 연소 효율을 높이고 엔진의 내구성을 확보하는 것입니다. 따라서 열효율 향상, 체적효율 향상, 노킹 억제 대책은 필수 고려 사항이지만, 크랭킹 제어 대책은 시동 및 회전 제어 영역에 해당하므로 연소실 자체의 설계 고려 사항과는 거리가 멉니다.
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32. 도시평균 유효압력 8.5 kPa, 제동평균 유효압력 7.2 kPa 일 때 기계효율은?

  1. 80%
  2. 85%
  3. 90%
  4. 95%
(정답률: 7%)
  • 기계효율은 지시평균 유효압력(도시평균 유효압력)에 대해 제동평균 유효압력이 차지하는 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta_{m} = \frac{P_{bp}}{P_{ip}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\eta_{m} = \frac{7.2}{8.5} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\eta_{m} = 84.7$ (약 $85\%$)
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33. 디젤기관의 착화지연을 짧게 하는 사항이 아닌 것은?

  1. 혼합비를 높인다.
  2. 압축 압력을 높인다.
  3. 흡기 온도를 높인다.
  4. 실린더 온도를 높인다.
(정답률: 14%)
  • 착화지연을 줄이려면 연소 조건(온도, 압력)을 높여야 합니다. 압축 압력, 흡기 온도, 실린더 온도를 높이면 착화가 빨라지지만, 혼합비를 높이는 것은 착화지연 단축과 직접적인 상관관계가 없거나 오히려 방해가 될 수 있습니다.
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34. 내연기관에서 기관의 위험 회전수를 바르게 설명한 것은?

  1. 상용회전수를 넘는 회전수
  2. 크랭크축의 고유진동수와 일치하는 회전수
  3. 흡·배기가 따를 수 없는 회전수
  4. 연료분사가 따를 수 없는 회전수
(정답률: 7%)
  • 위험 회전수란 기관의 회전수가 크랭크축의 고유진동수와 일치하여 공진 현상이 발생하는 회전수를 의미하며, 이때 심한 진동이 발생하여 기관에 손상을 줄 수 있습니다.
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35. 4행정 사이클 기관에서 배기밸브는 크랭크축이 몇 회전하는 동안에 한 번 개폐하는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 14%)
  • 4행정 사이클 기관은 흡입-압축-폭발-배기의 4단계를 거치며, 이 한 사이클이 완료되는 동안 크랭크축은 $2$회전합니다. 따라서 배기밸브는 크랭크축 $2$회전당 1회 개폐합니다.
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36. 디젤 사이클의 열효율에 대한 옳은 설명은?

  1. 열효율은 체절비만 관계한다.
  2. 열효율은 압축비만의 함수다.
  3. 열효율은 체절비가 클수록 증가한다.
  4. 열효율은 압축비가 클수록 증가한다.
(정답률: 7%)
  • 디젤 사이클의 열효율은 압축비가 커질수록 증가하며, 반대로 체절비가 커질수록 효율은 감소하는 특성을 가집니다.
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37. 윤활유에 대해 요구되는 성질에 포함되지 않는 것은?

  1. 산화성이 많고 발화점이 낮을 것
  2. 강인한 유막을 형성할 것
  3. 인화점, 발화점이 높을 것
  4. 점도의 변화가 적을 것
(정답률: 20%)
  • 윤활유는 고온에서도 안정적이어야 하며 화재 위험을 줄여야 하므로, 산화성이 적고 인화점과 발화점이 높아야 합니다. 따라서 산화성이 많고 발화점이 낮을 것이라는 설명은 윤활유의 요구 성질과 정반대되는 내용입니다.
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38. 가솔린기관의 유해배출가스 생성에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?

  1. CO는 이론공연비보다 회박측에서는 거의 생성되지 않고 농후측에서 대부분 생성된다.
  2. NOx의 생성을 지배하는 주요인자는 산소농도와 연소가스의 최고온도이다.
  3. HC 배출량은 일반적으로 공연비가 증가할수록 감사호다가 공연비가 18 이상 영역부터는 증가한다.
  4. 공연비가 일정한 조건하에서 HC와 NOx는 점화시기를 지연시킬수록 증가한다.
(정답률: 7%)
  • 가솔린기관에서 점화시기를 지연시키면 연소실 내의 최고 온도가 낮아지므로 $\text{NO}_x$의 생성량은 감소하게 됩니다. 따라서 공연비가 일정한 조건하에서 $\text{HC}$와 $\text{NO}_x$가 점화시기를 지연시킬수록 증가한다는 설명은 틀린 것입니다.
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39. 연료의 연소 시 발생한 고압의 연소가스가 터빈날개를 돌려서 회전시키는 구조의 기관은?

  1. 스털링 기관
  2. 왕복형 내연기관
  3. 가스터빈 기관
  4. 로터리 기관
(정답률: 20%)
  • 가스터빈 기관은 압축기에서 압축된 공기에 연료를 섞어 연소시킨 후, 발생하는 고온 고압의 가스로 터빈 날개를 회전시켜 동력을 얻는 구조의 기관입니다.
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40. 체적효율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고속으로 증가할수록 체적효율은 감소한다.
  2. 기관의 체적효율은 저속에서 가장 효율이 좋다.
  3. 연소실 내의 온도가 고온으로 상승하면 체적효율은 향상된다.
  4. 흡입되는 공기의 압력 및 온도가 표준상태일 경우에는 체적효율이 충진효율보다 더 좋다.
(정답률: 34%)
  • 기관의 속도가 증가하면 흡입 밸브가 열려 있는 시간이 짧아지고 흡입 저항이 증가하여 실린더 내부로 들어오는 공기량이 줄어들기 때문에 체적효율은 감소합니다.
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3과목: 기계설계

41. 나사의 리드 각을 α, 마찰각을 β라 할 때 나사의 효율 η를 구하는 식은?

(정답률: 14%)
  • 나사의 효율 $\eta$는 리드각 $\alpha$와 마찰각 $\beta$의 관계를 통해 정의되며, 실제 전달된 일과 입력된 일의 비로 나타냅니다. 정답은 $$\eta = \frac{\tan \alpha}{\tan (\alpha + \beta)}$$ 가 포함된 입니다.
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42. 폭 150mm, 두께 7mm인 가죽 평벨트가 속도 10m/s 일 때, 이 벨트가 최대로 전달할 수 있는 동력(kW)은? (단, 벨트의 허용응력 σa= 3MPa, eμθ= 3 이고 이음효율은 100% 이다.)

  1. 21
  2. 28
  3. 33
  4. 46
(정답률: 27%)
  • 벨트가 전달할 수 있는 최대 동력은 벨트의 허용 응력과 단면적을 통해 구한 허용 장력에 마찰 계수와 속도를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = (\sigma_a \times b \times t) \times (e^{\mu\theta} - 1) \times v$
    ② [숫자 대입] $P = (3 \times 10^{-6} \times 150 \times 7) \times (3 - 1) \times 10$
    ③ [최종 결과] $P = 21\text{ kW}$
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43. 사일런트 체인전동장치의 스프로킷 휠에서 1개의 양면이 이루는 각은 ø이고, 체인 링크의 양끝 경사면이 이루는 각을 β라고 할 때 ø와 β의 관계식으로 옳은 것은? (단, Z는 휠의 잇수이다.)

(정답률: 7%)
  • 사일런트 체인전동장치에서 스프로킷 휠의 잇수 $Z$와 각도 $\phi$, $\beta$ 사이의 기하학적 관계를 묻는 문제입니다. 정답은 $$\phi = \beta - \frac{4\pi}{Z}$$ 가 포함된 입니다.
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44. 하중 15000N의 전단하중을 받는 핀의 허용전단응력이 72MPa 일 때 핀의 지름은 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 핀의 전단면은 2개이다.)

  1. 8.23
  2. 11.52
  3. 12.46
  4. 14.18
(정답률: 14%)
  • 핀의 전단응력 공식에서 지름을 구하기 위해 하중을 전단면 수와 허용응력으로 나누어 단면적을 먼저 계산합니다.
    ① [기본 공식] $d = \sqrt{\frac{4P}{\pi \times n \times \tau}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt{\frac{4 \times 15000}{\pi \times 2 \times 72}}$
    ③ [최종 결과] $d = 11.52$ mm
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45. 다음 중 미끄럼 베어링 재료의 요구조건으로 틀린 것은?

  1. 열전도율이 낮을 것
  2. 내부식성이 강할 것
  3. 유막의 형성이 용이할 것
  4. 주조와 다듬질 등의 공작이 용이할 것
(정답률: 27%)
  • 미끄럼 베어링은 마찰열을 빠르게 외부로 방출하여 베어링의 과열을 방지해야 하므로, 열전도율이 높아야 합니다.

    오답 노트
    내부식성 강함: 부식 방지를 위해 필수적임
    유막 형성 용이: 마찰 감소를 위해 필수적임
    공작 용이: 제작 효율성을 위해 필요함
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46. 브레이크 드럼에 대하여 단식 브레이크 블록을 밀어 붙이는 힘이 4000N, 마찰계수가0.25, 드럼의 지름이 500mm일 때, 제동토크(N·m)는?

  1. 31.3
  2. 62.5
  3. 125
  4. 250
(정답률: 7%)
  • 제동토크는 마찰력에 드럼의 반지름을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \mu \times F \times \frac{d}{2}$
    ② [숫자 대입] $T = 0.25 \times 4000 \times \frac{0.5}{2}$
    ③ [최종 결과] $T = 250$ N·m
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47. 지름이 30mm인 회전축이 베어링에 의하여 양끝에서 지지되고 있다. 베어링 사이의 축 길이는 600mm이고, 그 중앙에 450N의 하중이 작용한다. 이 회전축의 위험속도(rpm)는? (단, 축재료의 탄성계수는 200GPa이고 축의 자중은 무시한다.)

  1. 1080
  2. 1870
  3. 2290
  4. 2450
(정답률: 14%)
  • 중앙 집중 하중을 받는 회전축의 위험속도는 축의 강성과 질량에 의해 결정되는 고유 진동수와 관련이 있습니다.
    ① [기본 공식] $N_{c} = \frac{60}{2\pi} \sqrt{\frac{48EI}{mL^{3}}}$ 또는 단순 지지보의 처짐 공식을 이용한 $$N_{c} = \frac{60}{2\pi} \frac{1}{\delta}$$
    ② [숫자 대입] $N_{c} = \frac{60}{2\pi} \frac{1}{\frac{PL^{3}}{48EI}}$ (단, $P=450\text{N}, L=0.6\text{m}, E=200\times 10^{9}\text{Pa}, I=\frac{\pi d^{4}}{64}$)
    ③ [최종 결과] $N_{c} = 1870$ rpm
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48. 롤러 베어링에서 기본정격수명을 L(rev), 베어링의 기본 동정격하중을 C(N), 베어링에 발생하는 동등가하중을 P(N)라 할 때 이에 대한 관계식으로 옳은 것은?

(정답률: 7%)
  • 롤러 베어링의 기본정격수명은 동정격하중과 동등가하중의 비율에 지수 법칙을 적용하여 산출합니다. 롤러 베어링의 경우 지수는 $10/3$을 사용합니다.
    정답은 입니다.
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49. 지름 55mm의 축에 폭, 높이, 길이가 각각 b=15mm, h=10mm, ℓ=100mm 되는 묻힘키가 있다. 축이 허용전단응력 τa=40MPa를 받는 상태에서 키에 생기는 전단응력(MPa)은?

  1. 15.9
  2. 31.7
  3. 47.7
  4. 63.6
(정답률: 7%)
  • 축의 허용전단응력을 통해 전달 토크를 구하고, 이를 키의 전단면적으로 나누어 키에 발생하는 전단응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{F}{b \times l} = \frac{\tau_{a} \times \frac{\pi d}{2}}{b \times l}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{40 \times \frac{\pi \times 55}{2}}{15 \times 100}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 31.7$ MPa
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50. 그림과 같은 블록 브레이크의 드럼축에 500N·m의 토크가 작용하고 있다. 축의 회전을 정지시키는데 필요한 최소 힘 F(N)는? (단, 브레이크의 마찰계수는 0.2 이다.)

  1. 625
  2. 1800
  3. 2000
  4. 2200
(정답률: 20%)
  • 블록 브레이크의 제동 토크는 마찰력과 드럼 반지름의 곱으로 나타내며, 힘 $F$에 의한 모멘트 평형 조건을 이용하여 최소 힘을 구합니다.
    ① [기본 공식] $T = \mu \times F \times \frac{a}{a+b} \times R$
    ② [숫자 대입] $500 \times 1000 = 0.2 \times F \times \frac{200}{200+800} \times 125$
    ③ [최종 결과] $F = 1800$ N
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51. 이직각 모듈 5, 잇수 Z1 = 15, Z2 = 45인 헬리컬 기어가 물리고 있을 때, 기어의 중심거리(mm)는? (단, 나선각 β = 15° 이다.)

  1. 125
  2. 155
  3. 300
  4. 355
(정답률: 14%)
  • 두 헬리컬 기어의 중심거리는 각 기어 피치원 지름의 합을 2로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{m \times (Z_1 + Z_2)}{2 \cos \beta}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{5 \times (15 + 45)}{2 \cos 15^\circ} = \frac{300}{2 \times 0.966}$
    ③ [최종 결과] $C = 155.3 \approx 155$ mm
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52. 두 축이 평행하고 중심선이 약간 어긋나는 경우에 사용하는 축이음으로 진동이나 마찰저항이 커서 고속회전에 부적합한 것은?

  1. 원통 커플링
  2. 머프 커플링
  3. 올덤 커플링
  4. 유니버설 커플링
(정답률: 7%)
  • 올덤 커플링은 두 축의 중심선이 약간 어긋난(편심) 상태에서 동력을 전달할 때 사용하며, 슬라이딩 접촉으로 인해 진동과 마찰저항이 발생하여 고속 회전에는 부적합합니다.
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53. 스플라인의 설명 중 옳은 것은?

  1. 인벌류트 스플라인의 치형의 압력각은 20°를 사용한다.
  2. 인벌류트 스플라인의 이의 높이는 표준기어 높이를 사용한다.
  3. 세레이션은 주로 정적 맞춤에만 쓰이고 이동에는 사용할 수 없다.
  4. 세레이션의 치형은 3각형, 4각형, 인버류트 세레이션이 있다.
(정답률: 7%)
  • 세레이션은 치형이 톱니 모양으로 되어 있어 정밀한 위치 결정과 정적 맞춤에는 유리하지만, 마찰과 마모 문제로 인해 축 방향 이동이 필요한 경우에는 사용할 수 없습니다.

    오답 노트
    인벌류트 스플라인의 압력각: 보통 $15^{\circ}$ 또는 $20^{\circ}$를 사용하나 표준기어 높이와는 차이가 있음
    세레이션 치형: 주로 삼각형 또는 사각형 모양을 가짐
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54. 10 kN·m의 비틀림 모멘트를 받는 축에서 허용전단응력을 고려할 때 적용 가능한 최소 축지름(mm)은? (단, 허용전단응력 τa = 48 MPa 이다.)

  1. 115
  2. 112
  3. 102
  4. 92
(정답률: 0%)
  • 축의 비틀림 모멘트에 의한 최대 전단응력 공식을 이용하여 최소 축지름을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $d = \sqrt[3]{\frac{16T}{\pi \tau}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt[3]{\frac{16 \times 10 \times 10^{3}}{ \pi \times 48}}$
    ③ [최종 결과] $d = 102$
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55. 헬리컬 기어의 이직각 모듈 m = 3, 나선각 β = 30°, 잇수 Z = 30개일 때 바깥지름 Do(mm)는 얼마인가?

  1. 55
  2. 110
  3. 165
  4. 220
(정답률: 20%)
  • 헬리컬 기어의 바깥지름은 피치원 지름에 모듈의 2배를 더하여 계산합니다. 이때 피치원 지름은 이직각 모듈, 잇수, 나선각을 이용하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $D_o = \frac{m \times Z}{\cos \beta} + 2m$
    ② [숫자 대입] $D_o = \frac{3 \times 30}{\cos 30^\circ} + 2 \times 3 = \frac{90}{0.866} + 6$
    ③ [최종 결과] $D_o = 109.8 \approx 110$ mm
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56. 맞대기 용접 이음에 있어서 강판의 두께가 가장 두꺼운 경우의 용접형식이 옳은 것은?

  1. V 형
  2. I 형
  3. U 형
  4. H 형
(정답률: 14%)
  • 강판의 두께가 매우 두꺼운 경우, V형이나 U형으로는 용입 깊이를 확보하기 어렵고 용접봉 소모량이 너무 많아집니다. 이때는 양면을 깎아내어 H형(또는 X형)으로 홈을 만들어 용접하는 것이 가장 효율적이고 적절합니다.
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57. 코일스프링의 스프링 상수(k)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스프링 소선의 지름이 클수록 스프링 상수는 커진다.
  2. 스프링 선재의 전단탄성계쑤가 클수록 스프링 상수는 커진다.
  3. 스프링 코일의 평균지름이 클수록 스프링 상수는 작아진다.
  4. 스프링의 권수(유효 감김수)가 많을수록 스프링 상수는 커진다.
(정답률: 0%)
  • 코일스프링의 스프링 상수 $k$는 소선 지름의 4제곱에 비례하고, 전단탄성계수와 평균지름의 3제곱, 그리고 유효 권수에 반비례합니다.
    따라서 스프링의 권수가 많아질수록 스프링 상수는 작아지므로, 커진다는 설명은 틀린 것입니다.
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58. 공기 스프링에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 측면 하중에 대한 강성이 강하다.
  2. 하중과 변형의 관계가 비선형적이다.
  3. 공기의 압축성에 의한 감쇠효과가 있다.
  4. 공기량에 따라 스프링 상수의 조절이 가능하다.
(정답률: 14%)
  • 공기 스프링은 수직 하중에는 효과적이지만, 구조적 특성상 측면 하중에 대한 강성은 매우 약하여 별도의 가이드가 필요합니다.

    오답 노트
    하중과 변형: 공기의 압축 특성상 비선형적임
    감쇠효과: 공기의 압축성과 마찰로 인해 발생함
    스프링 상수 조절: 공기압을 조절하여 가능함
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59. 안지름 1000mm인 얇은 관에서 0.6MPa의 내압을 받고 있다. 이 관 재료가 인장강도가 300MPa, 안전계수가 3, 이음효율이 60%, 부식여유가 1mm라고 할 때, 관의 최소 두께(mm)는?

  1. 6
  2. 9
  3. 11
  4. 17
(정답률: 20%)
  • 얇은 관의 두께는 허용응력, 내압, 관의 지름, 이음효율을 고려하여 계산하며, 여기에 부식여유를 더해 최종 두께를 결정합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{P \times D}{2 \times \sigma \times \eta} + c$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{0.6 \times 1000}{2 \times (300/3) \times 0.6} + 1$
    ③ [최종 결과] $t = 6$
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60. 나사의 강도에서 볼트가 축방향의 힘 W만을 받는 경우, 나사재료의 허용인장응력 σt 은 볼트의 외경 d와 어떤 관계인지 옳게 설명한 것은? (단, W는 일정하다.)

  1. d에 정비례 한다.
  2. d에 반비례 한다.
  3. d에 제곱에 정비례 한다.
  4. d에 제곱에 반비례 한다.
(정답률: 7%)
  • 볼트가 축방향 힘을 받을 때 발생하는 인장응력은 하중을 단면적으로 나눈 값이며, 단면적은 외경의 제곱에 비례하므로 응력은 외경의 제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{W}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{4W}{\pi d^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma \propto \frac{1}{d^{2}}$
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4과목: 철도차량공학

61. 크랭크 축의 점화순서를 결정하는데 있어 고려사항으로 틀린 것은?

  1. 연소가 동일간격으로 일어날 것
  2. 크랭크 축에 비틀림 진동이 일어날 것
  3. 혼합기가 각 실린더에 균등하게 배분될 것
  4. 한 베어링에만 연속적인 폭발하중이 걸리지말 것
(정답률: 27%)
  • 점화순서를 결정할 때는 엔진의 안정성을 위해 크랭크 축의 비틀림 진동을 최소화하거나 방지하는 방향으로 설계해야 합니다.

    오답 노트
    동일 간격 연소, 혼합기 균등 배분, 베어링 하중 분산은 진동 억제와 효율을 위한 필수 고려사항입니다.
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62. 전기석 동력전달장치의 장점에 해당되지 않는 것은?

  1. 구조가 간단하다.
  2. 원격제어 및 총괄제어가 간단하다.
  3. 마력이 높은 경우에도 제어가 용이하다.
  4. 속도에 관계없이 원동기의 정격출력을 사용할 수 있다.
(정답률: 20%)
  • 전기식 동력전달장치는 정밀한 제어와 고출력 대응이 가능하지만, 전기 회로와 제어 장치 등이 추가되어 기계식에 비해 구조가 복잡합니다.

    오답 노트
    원격제어 및 총괄제어 간단, 고마력 제어 용이, 정격출력 사용 가능은 전기식의 주요 장점입니다.
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63. 디젤전기기관차에 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 열차속도를 감속시키는 장치는?

  1. 마찰제동 장치
  2. 발전제동 장치
  3. 기구제동 장치
  4. 주차제동 장치
(정답률: 27%)
  • 열차의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 제동력을 얻는 방식은 발전제동 장치입니다. 이는 견인전동기를 발전기로 동작시켜 전기적 저항을 통해 속도를 감속시키는 원리입니다.
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64. 알루미늄 차체의 이중구조(double skin) 부재를 생산하는 성형방식은?

  1. 단조
  2. 압연
  3. 인발
  4. 압출
(정답률: 14%)
  • 알루미늄 차체의 이중구조 부재는 금속 재료를 다이(Die)라고 하는 구멍을 통해 밀어내어 일정한 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 압출 성형 방식을 통해 생산합니다.
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65. 디젤전기기관차 제동장치의 공기관 중 공기압력이 가장 높은 것은?

  1. 제동관 압력
  2. 제동통 압력
  3. 주공기관 압력
  4. 균형공기관 압력
(정답률: 14%)
  • 주공기관은 공기압축기에서 생성된 고압의 공기를 저장하는 탱크로, 제동장치 내의 다른 공기관(제동관, 제동통, 균형공기관)에 공기를 공급하는 원천이므로 압력이 가장 높습니다.
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66. 객화차 차륜을 차축에 압입하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 짧은 시간에 압입력을 크게 하여 압입시킨다.
  2. 축 및 구멍에 윤활제를 도포하여 서서히 축을 압입한다.
  3. 압입 속도는 30~200mm/min를 원칙으로 한다.
  4. 압입시에는 좌·우 차륜의 각인 위치가 180° 위상을 갖는 위치로 압입한다.
(정답률: 14%)
  • 차륜 압입 시 급격하게 큰 압입력을 가하면 차축이나 차륜에 변형 또는 손상이 발생할 수 있으므로, 적절한 속도와 압력으로 정밀하게 압입해야 합니다.
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67. 냉동사이클에서 증발기의 역할은?

  1. 열 흡수
  2. 고온·고압 압축
  3. 열 방출
  4. 냉매 응축
(정답률: 14%)
  • 냉동사이클의 증발기는 저온·저압의 액체 냉매가 주위의 열을 흡수하여 기체로 증발함으로써 냉각 작용을 수행하는 장치입니다.

    오답 노트
    고온·고압 압축: 압축기의 역할
    열 방출 및 냉매 응축: 응축기의 역할
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68. 디젤전기기관차 전기부호에서 아래의 기기 명칭은?

  1. 연동의 오버 래핑(over lapping)
  2. 저항기 2개
  3. 센서 코일
  4. 컨덴서
(정답률: 7%)
  • 제시된 전기부호 는 디젤전기기관차 회로도에서 센서 코일을 나타내는 표준 기호입니다.
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69. 전기차의 직류변동기 직·병렬 제어방식에서 전동기 단자전압이 1/2이 되면 전류는 몇 배가 되는가?

  1. 4
  2. 3
  3. 2
  4. 1.5
(정답률: 20%)
  • 직·병렬 제어방식에서 전류는 전압에 반비례하는 관계를 가집니다. 전압이 $1/2$배로 감소하면 전류는 그 역수인 2배로 증가합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{R}$
    ② [숫자 대입] $I' = \frac{1/2 V}{R} \text{ (단, 제어 특성상 반비례 관계 적용 시) } \rightarrow I' = 2 \times I$
    ③ [최종 결과] $2$
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70. 열차속도 72km/h에서 제동을 체결하여 400m를 지나서 정차했다. 이 때 감속도는 몇 km/h/s인가? (단, 공주시간은 2초이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 14%)
  • 제동 거리 공식에서 공주거리를 제외한 실제 제동 거리와 초기 속도를 이용하여 감속도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{v^{2}}{2s}$ (감속도 = 속도 제곱 / 2 × 제동거리)
    ② [숫자 대입] $a = \frac{(72 \times \frac{1000}{3600})^{2}}{2 \times (400 - 2 \times 72 \times \frac{1000}{3600})}$
    ③ [최종 결과] $a = 2$
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71. 전동차 주회로의 고조파분과 전차선의 이상 충격전압 등을 흡수하는 장치는?

  1. 변류기
  2. 주변압기
  3. 주변환기
  4. 필터 리액터
(정답률: 7%)
  • 필터 리액터는 전동차 주회로에서 발생하는 고조파 성분을 제거하고, 전차선으로부터 유입되는 이상 충격전압을 흡수하여 회로를 보호하는 역할을 합니다.
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72. 철도차량의 속도제어 방식 중 교류 유도전동기 속도제어에 주로 사용하는 방식은?

  1. 저항제어 방식
  2. 인버터제어 방식
  3. 쵸퍼제어 방식
  4. 직·병렬제어 방식
(정답률: 14%)
  • 교류 유도전동기는 전압과 주파수를 동시에 제어하여 속도를 조절해야 하므로, 전력 변환 장치인 인버터제어 방식을 주로 사용합니다.
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73. 객차 승강대 자동문에 승객의 신체일부가 끼이면 고무내부의 압력변화를 감지하여 문이 다시 열리게 하는 장치는?

  1. 프레스 웨이브
  2. 바이패스 스위치
  3. 비상 스위치
  4. 망원경식 베어링
(정답률: 34%)
  • 프레스 웨이브는 승강대 자동문의 고무 튜브 내부 압력 변화를 감지하여, 승객의 신체 일부가 끼었을 때 이를 즉시 인식하고 문을 다시 열리게 하는 안전장치입니다.
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74. 철도차량 탈선의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 타오르기 탈선
  2. 뛰어 오르기 탈선
  3. 비틀려 오르기 탈선
  4. 미끄러져 오르기 탈선
(정답률: 0%)
  • 철도차량의 탈선 종류에는 바퀴가 레일을 타고 올라가는 타오르기 탈선, 궤도를 완전히 벗어나는 뛰어 오르기 탈선, 그리고 미끄러져 오르기 탈선 등이 있습니다. 비틀려 오르기 탈선은 표준적인 탈선 분류에 해당하지 않습니다.
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75. 디젤전기기관차에서 조속기의 작용 기구로 틀린 것은?

  1. 속도조정 기구
  2. 연료조정 기구
  3. 압력조정 기구
  4. 부하조정 기구
(정답률: 7%)
  • 디젤기관차의 조속기는 엔진의 회전수를 일정하게 유지하기 위해 속도, 연료, 부하를 조정하는 기구로 구성됩니다. 압력조정 기구는 조속기의 기본 작용 기구에 해당하지 않습니다.
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76. 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 장치는?

  1. 엔진
  2. 발전기
  3. 변속기
  4. 전동기
(정답률: 0%)
  • 전동기(모터)는 전기에너지를 입력받아 회전 운동과 같은 기계적 에너지로 변환하는 장치입니다.

    오답 노트
    발전기: 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환
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77. 윤활장치에서 오일을 공급하는 윤활방법으로 틀린 것은?

  1. 방청식
  2. 비산식
  3. 압송식
  4. 압송 비산식
(정답률: 14%)
  • 윤활방법에는 오일을 뿌려주는 비산식, 강제로 밀어넣는 압송식, 그리고 이를 혼합한 압송 비산식이 있습니다.

    오답 노트
    방청식: 부식을 방지하는 처리 방법으로 윤활 공급 방식이 아님
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78. 디젤전기기관차에서 실린더 검사변의 역할에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 실린더 내벽을 검사하는 구멍이다.
  2. 공기실 응결수를 배출시키는 장치이다.
  3. 피스톤 및 캐리어의 윤활을 담당하는 장치이다.
  4. 실린더 내부의 압축압력을 경감시키는 장치이다.
(정답률: 14%)
  • 디젤전기기관차 실린더 검사변의 기능을 묻는 문제입니다. 실린더 검사변은 정비나 검사 시 실린더 내부의 압축압력을 경감시켜 안전하게 작업할 수 있도록 돕는 장치입니다.
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79. 철도차량의 밀착식 자동연결기에서 곡선 통과 시 상·하 및 좌·우 운동에 지장이 없도록 설치한 것은?

  1. 너클
  2. 유니버설 조인트
  3. 헤드
  4. 원핸들 마스콘
(정답률: 27%)
  • 밀착식 자동연결기의 구조적 특징을 묻는 문제입니다. 유니버설 조인트는 연결기가 곡선 구간을 통과할 때 발생하는 상하 및 좌우의 각도 변화를 수용하여 운동에 지장이 없도록 하는 역할을 합니다.
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80. 도시철도차량 대차 및 차체지지 장치 설계에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 공기스프링은 중앙에 탄성패드를 설치한다.
  2. 차체와 대차사이의 횡 방향 변위는 100mm를 초과하지 않도록 한다.
  3. 스프링장치의 고무제품은 차량의 정상운용 조건에서 일정 기간 이상의 내구력이 있어야 한다.
  4. 1차 스프링자잍는 고무스프링으로 하고, 2차 스프링장치는 볼스타레스형 공기스프링으로 한다.
(정답률: 20%)
  • 도시철도차량의 대차 및 차체지지 장치 설계 기준에 관한 문제입니다. 차체와 대차 사이의 횡 방향 변위는 $100\text{mm}$가 아니라 $50\text{mm}$를 초과하지 않도록 설계해야 합니다.
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5과목: 기계제작법

81. 선반의 부속장치 중 방진구에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이동식 방진구의 고정은 새들에 한다.
  2. 고정식 방진구의 고정은 베드에 한다.
  3. 이동식 방진구의 조(jaw)는 2개이다.
  4. 고정식 방진구의 조(jaw)는 2개이다.
(정답률: 14%)
  • 방진구의 종류에 따른 고정 위치와 조(jaw)의 개수를 구분하는 문제입니다. 고정식 방진구는 베드에 고정되며 조(jaw)가 1개인 반면, 이동식 방진구는 새들에 고정되며 조(jaw)가 2개입니다. 따라서 고정식 방진구의 조가 2개라는 설명은 틀린 내용입니다.
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82. 절삭 중 발생되는 칩이 절삭공구에 달라붙어 경사면에서의 흐름이 원활하지 못하고 연성이 큰 재질이 공작물을 깊은 절입량으로 가공할 때 생성되는 칩의 형태로 옳은 것은?

  1. 균열형 칩
  2. 유동형 칩
  3. 전단형 칩
  4. 열단형 칩
(정답률: 14%)
  • 연성이 큰 재질을 깊게 절삭할 때, 칩이 공구 경사면에 달라붙어 흐름이 방해받으면서 칩이 끈적하게 늘어지며 생성되는 형태를 열단형 칩이라고 합니다.
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83. 소성가공 중 압출공정에서의 결함 종류로 옳지 않은 것은?

  1. 표면균열
  2. 파이프결함
  3. 정수압결함
  4. 내부균열
(정답률: 0%)
  • 압출 공정에서 발생하는 주요 결함으로는 표면균열, 내부균열, 그리고 중심부에 구멍이 생기는 파이프결함 등이 있습니다. 정수압은 결함의 종류가 아니라 가공 시 가해지는 압력의 형태입니다.
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84. 초경합금 공구를 원통 연삭할 때 일반적으로 사용하는 숫돌입자로 가장 적합한 것은?

  1. A
  2. C
  3. WA
  4. GC
(정답률: 7%)
  • 초경합금은 매우 단단한 재료이므로, 이를 연삭하기 위해서는 입자가 매우 단단한 녹색 탄화규소(GC) 숫돌을 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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85. 주조공정에서 주물의 살두께 6mm, 주물의 중량이 1000kg일 때 쇳물의 주입시간은 약 몇 초인가? (단, 주물 두께에 따른 계수는 1.86 이다.)

  1. 58.82
  2. 59.62
  3. 60.23
  4. 61.45
(정답률: 14%)
  • 주물의 살두께와 중량, 계수를 이용하여 쇳물의 주입시간을 계산하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $T = K \times \sqrt{W} \times S$ (주입시간 = 계수 × √중량 × 살두께)
    ② [숫자 대입] $T = 1.86 \times \sqrt{1000} \times 6$
    ③ [최종 결과] $T = 58.82$
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86. 수기가공 중 수나사 작업을 위한 다이스의 종류 및 용도로 틀린 것은?

  1. 단체 다이스 – 지름조절이 불가능
  2. 분할 다이스 – 지름조절이 가능
  3. 날붙이 다이스 – 대형나사의 가공이 가능
  4. 스파일럴 다이스 – 소형나사의 가공이 가능
(정답률: 7%)
  • 스파일럴 다이스는 나사산이 나선형으로 되어 있어 칩 배출이 용이하며, 주로 중·대형 나사 가공에 사용됩니다.

    오답 노트
    소형나사 가공 가능: 스파일럴 다이스의 용도가 아님
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87. 테르밋 용접의 특징으로 틀린 것은?

  1. 용접작업이 단순하며, 기술 습득이 용이하다.
  2. 용접 기구가 간단하며 설비비가 저렴하다.
  3. 용접시간이 짧고, 용접 후 변형이 많이 발생한다.
  4. 용접 이음부는 특별한 모양의 홈을 필요로 하지 않는다.
(정답률: 7%)
  • 테르밋 용접은 화학 반응열을 이용하므로 용접 시간이 짧고, 국부적인 가열이 아니므로 용접 후 변형이 매우 적은 것이 특징입니다.

    오답 노트
    용접 후 변형이 많이 발생한다: 변형이 매우 적음
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88. 오버 핀법은 다음 중 어느 것을 측정하는 것인가?

  1. 공작기계의 정밀도
  2. 기어이 이두께
  3. 더브테일의 각도
  4. 수나사의 골지름
(정답률: 20%)
  • 오버 핀법(Over pin method)은 두 개의 핀을 기어 이 사이에 끼워 그 중심 거리를 측정함으로써 기어이 이두께를 정밀하게 측정하는 방법입니다.
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89. 레이저 가공기 중 발진 재료에 따른 종류로 틀린 것은?

  1. YAG 레이저 가공기
  2. H2O 레이저 가공기
  3. CO2 레이저 가공기
  4. 엑시머 레이저 가공기
(정답률: 7%)
  • 레이저 가공기는 발진 재료에 따라 YAG, $CO_{2}$, 엑시머 레이저 등으로 분류됩니다. $H_{2}O$ 레이저 가공기는 일반적인 발진 재료에 따른 레이저 가공기 종류에 해당하지 않습니다.
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90. 금속표면을 경화시키기 위한 것으로 금속표면에 알루미늄을 고온에서 확산 침투시키는 방법은?

  1. 칼로라이징
  2. 세라다이징
  3. 크로마이징
  4. 브로나이징
(정답률: 27%)
  • 금속 표면에 알루미늄(Al)을 고온에서 확산 침투시켜 표면을 경화시키는 표면 처리 방법은 칼로라이징입니다.
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91. 특수성형에 의한 소성가공에서 다이에 금속을 사용하는 대신 고무를 사용하는 성형 가공방법은?

  1. 마폼법(marforming)
  2. 인장성형법(stretch forming)
  3. 폭발성형법(explosive forming)
  4. 하이드로폼법(hydroform process)
(정답률: 14%)
  • 마폼법(marforming)은 금속 다이 대신 탄성이 있는 고무 패드를 사용하여 재료를 성형하는 특수 성형 가공법입니다.
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92. 기어 가공법 중 인벌류트 치형을 정확하기 가공할 수 있는 방법으로 래크 커터 또는 호브를 이용한 가공방법은?

  1. 선반에 의한 절삭법
  2. 형판에 의한 절삭법
  3. 창성에 의한 절삭법
  4. 총형커터에 의한 절삭법
(정답률: 7%)
  • 래크 커터나 호브를 사용하여 기어의 치형을 생성하는 가공법을 창성법이라고 하며, 이를 통해 정확한 인벌류트 치형을 얻을 수 있습니다.
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93. 다음 중 절삭온도를 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 열전대에 의한 방법
  2. 칩의 색에 의한 방법
  3. 시온 도료에 의한 방법
  4. 공구동력계를 사용하는 방법
(정답률: 7%)
  • 절삭온도는 열전대, 칩의 색 변화, 시온 도료 등을 통해 측정하며, 공구동력계는 절삭 시 발생하는 힘과 동력을 측정하는 장치입니다.
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94. 공작기계의 에이프런(apron)에서 하프너트의 용도로 옳은 것은?

  1. 선반에서 나사가공을 할 때
  2. 세이퍼에서 키홈 가공을 할 때
  3. 보링 머신에서 구멍을 가공할 때
  4. 밀링 머신에서 기어를 가공할 때
(정답률: 20%)
  • 선반의 에이프런에 위치한 하프너트는 리드 스크루와 맞물려 공구대가 정확한 리드로 이동하게 함으로써 나사가공을 가능하게 합니다.
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95. CNC선반에서 지름 50mm인 소재를 절삭속도 62.8m/min, 절삭깊이 5mm, 길이 400mm를 절삭할 때 소요되는 가공 시간은 약 몇 분인가? (단, 이송속도는 0.2 mm/rev다.)

  1. 1
  2. 3
  3. 5
  4. 7
(정답률: 0%)
  • 가공 시간은 주축 회전수와 이송 속도를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $n = \frac{1000 V}{\pi D}$
    $T = \frac{L}{f n}$
    ② [숫자 대입]
    $n = \frac{1000 \times 62.8}{3.14 \times 50} = 400$
    $T = \frac{400}{0.2 \times 400}$
    ③ [최종 결과]
    $T = 5$
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96. 다음 중 고체침탄법의 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 설비비가 저렴하다.
  2. 작업호나경이 양호하다.
  3. 소량생산에 적합하다.
  4. 큰 부품에 처리가 가능하다.
(정답률: 14%)
  • 고체침탄법은 가열로 내에 탄소 함유 화합물을 함께 넣어 가열하는 방식으로, 가스나 분진이 발생하여 작업 환경이 불결해지기 쉬우므로 작업환경이 양호하다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    설비비 저렴, 소량생산 적합, 큰 부품 처리 가능: 고체침탄법이 가진 실제적인 특징들입니다.
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97. 다음 중 불호라성 가스 아크용접에 사용되는 불호라성 가스만으로 나열된 것은?

  1. 수소, 네온
  2. 크립톤, 산소
  3. 헬륨, 아리곤
  4. 크세논, 아세틸렌
(정답률: 20%)
  • 불활성 가스 아크 용접(TIG, MIG)에는 화학적으로 반응성이 매우 낮아 금속과 반응하지 않는 비활성 가스를 사용합니다. 대표적인 비활성 가스로는 헬륨과 아리곤이 사용됩니다.
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98. 입자가공 중 센터리스 연삭의 특징에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연삭에 숙련을 필요로 한다.
  2. 중공의 가공물을 연삭할 때 편리하다.
  3. 가늘고 긴 가공물의 연삭에 적합하다.
  4. 연삭 숫돌의 폭이 크므로 숫돌지름의 마멸이 적고, 수명이 길다.
(정답률: 20%)
  • 센터리스 연삭은 가공물을 지지하는 센터가 필요 없어 자동화가 쉽고 조작이 간편하므로, 숙련된 기술이 크게 필요하지 않은 것이 특징입니다.

    오답 노트
    중공 가공물 연삭, 가늘고 긴 가공물 적합, 숫돌 수명 길음: 센터리스 연삭의 대표적인 장점 및 특징입니다.
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99. 주물 중심까지의 응고시간(t), 주물의 체적(V)과 표면적(S) 사이의 관계식으로 옳은 것은?

  1. t ∝ V/√S
  2. t ∝ (V/S)2
  3. t ∝ (1/SV)
  4. t ∝ (1/V /√S)3
(정답률: 7%)
  • 주물의 응고 시간은 체적과 표면적의 비율의 제곱에 비례한다는 Chvorinov의 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $t = B ( \frac{V}{S} )^2$
    ② [숫자 대입] $t \propto ( \frac{V}{S} )^2$
    ③ [최종 결과] $t \propto ( \frac{V}{S} )^2$
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100. 구성인선(bulit-up edge)이 발생하는 것을 방지하기 위한 대책은?

  1. 경사각을 작게 한다.
  2. 절삭깊이를 작게 한다.
  3. 절삭속도를 작게 한다.
  4. 절삭공구의 인선을 무디게 한다.
(정답률: 14%)
  • 구성인선(built-up edge)은 절삭 속도가 낮고 절삭 깊이가 깊을 때 칩의 일부가 공구 끝에 달라붙어 형성됩니다. 따라서 절삭깊이를 작게 하여 공구에 가해지는 부하와 마찰을 줄임으로써 발생을 방지할 수 있습니다.
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