건설기계설비기사 필기 기출문제복원 (2003-03-16)

건설기계설비기사
(2003-03-16 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 반지름 r인 원형축의 양단에 비틀림 모멘트 Mt가 작용될 경우 축의 양단 사이의 최대 비틀림각은? (단, 축의 길이는 L이고, 전단 탄성계수는 G이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 원형축의 양단에 작용하는 비틀림 모멘트 Mt는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Mt = G * J * θ / L

    여기서 J는 원형축의 단면 2차 모멘트이다. 원형축의 단면 2차 모멘트는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    J = π * r^4 / 4

    따라서, 비틀림각 θ는 다음과 같이 구할 수 있다.

    θ = Mt * L / (G * J)
    = Mt * L / (G * π * r^4 / 4)

    이때, θ가 최대가 되려면 분모가 최소가 되어야 한다. 따라서, r^4이 최소가 되어야 하므로 r은 4번째 보기인 ""와 같이 구해진다.
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2. 그림에서 빗금친 부분의 도심을 구한 것은? (곡선의 방정식은 y3=2x이고, x, y는 cm 단위이다.)(순서대로 x/y)

  1. 1.210 / 1.653
  2. 1.284 / 1.724
  3. 1.305 / 1.983
  4. 1.423 / 1.724
(정답률: 알수없음)
  • 빗금친 부분은 y=2x의 그래프와 y=3의 그래프가 만나는 지점이다. 이를 풀어서 계산하면 y=2x를 y=3에 대입하여 x=1.5, y=3을 얻을 수 있다. 따라서 이 점의 좌표는 (1.5, 3)이다. 이 점에서 y=2x의 기울기는 2이므로, 이 점에서 y=2x와 y=3이 만나는 각도는 tan⁻¹(2/1)≈63.43°이다. 이 각도를 이용하여 y=2x와 y=3이 만나는 지점에서 y=2x의 기울기를 구할 수 있다. 이 기울기는 tan(63.43°-90°)=-2.414이다. 따라서 y=2x와 y=3이 만나는 지점에서의 y=2x의 방정식은 y-3=-2.414(x-1.5)이다. 이를 정리하면 y=2.414x-0.621이다. 이 직선과 y=2x의 교점을 구하면 도심의 좌표를 구할 수 있다. 이 교점을 구하기 위해 y=2.414x-0.621=y3=2x를 풀어서 x=1.21, y=1.653를 얻을 수 있다. 따라서 정답은 "1.210 / 1.653"이다.
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3. 그림과 같이 외팔보가 자유단에서 시계방향의 우력 M 을 받는 경우, 자유단의 처짐 δ는?

(정답률: 알수없음)
  • 자유단의 처짐은 외력 M과 단면적 I, 재료의 탄성계수 E, 길이 L에 따라 결정된다. 이 문제에서는 외력 M이 주어졌고, 단면적 I와 길이 L은 모두 동일하므로, 처짐은 탄성계수 E에 비례한다. 따라서, E가 가장 큰 보기인 ""가 정답이다.
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4. 그림과 같이 1000N 의 힘이 브래킷의 A에 작용하고 있다. 이 힘의 점 B에 대한 모멘트는 몇 N.m 인가?

  1. 160
  2. 200
  3. 238.6
  4. 253.2
(정답률: 알수없음)
  • 점 B에 대한 모멘트는 힘의 크기와 그 힘이 작용하는 지점 사이의 수직 거리를 곱한 값이다. 따라서, A와 B 사이의 거리를 구해야 한다. 삼각형 ABC에서, 각 ABC는 직각이므로, 피타고라스의 정리를 이용하여 AB를 구할 수 있다.

    AB² = AC² - BC² = 3² - 2² = 5

    AB = √5

    따라서, 점 B에 대한 모멘트는 1000N x √5 m = 253.2 N.m 이다. 따라서, 정답은 "253.2" 이다.
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5. σx=60 MPa, σy=50 MPa, τxy=30 MPa일 때 주응력 σ1과 σ2 는 각각 몇 MPa 인가?

  1. σ1 ≒ 60, σ2 ≒ 50
  2. σ1 ≒ 80, σ2 ≒ 90
  3. σ1 ≒ 85.4, σ2 ≒ 24.6
  4. σ1 ≒ 88.0, σ2 ≒ 32.6
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 주응력의 공식은 다음과 같다.

    σ1,2 = (σx + σy) / 2 ± √[(σx - σy) / 2]2 + τxy2

    따라서, 주어진 값들을 대입하면

    σ1,2 = (60 + 50) / 2 ± √[(60 - 50) / 2]2 + 302 ≒ 85.4, 24.6

    따라서, 정답은 "σ1 ≒ 85.4, σ2 ≒ 24.6" 이다.

    이유는 위의 공식을 이용하여 계산하면 된다. 주어진 값들을 대입하여 계산하면 주응력 σ1은 약 85.4 MPa, σ2는 약 24.6 MPa가 된다.
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6. 축에 두께가 얇은 링을 가열 끼워맞춤(shrinkage fit) 하였을 때 축 및 링에 각각 어떤 응력이 생기는가?

  1. 축에 압축응력, 링에 인장응력
  2. 축에 인장응력, 링에 압축응력
  3. 축과 링 모두에 인장응력
  4. 축과 링 모두에 압축응력
(정답률: 알수없음)
  • 축과 링이 가열되어 끼워맞추면, 축은 링에 비해 더 작은 크기를 가지므로 축이 압축되고 링은 늘어나 인장력이 생깁니다. 따라서 축에는 압축응력이, 링에는 인장응력이 생깁니다.
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7. 그림과 같은 단면을 가진 단순보 AB에 하중 P가 작용할때 A단에서 0.2m 떨어진 곳의 굽힘응력은 몇 MPa 인가?

  1. 20
  2. 30
  3. 40
  4. 50
(정답률: 알수없음)
  • 단순보 AB의 길이는 1m이므로, 하중 P는 A단과 B단에서 각각 0.5P의 반력을 받게 됩니다. 이때 A단에서 0.2m 떨어진 곳의 모멘트는 0.2P가 되며, 이에 따라 A단에서의 굽힘모멘트는 0.2P가 됩니다. 이때 보의 단면이 직사각형이므로, 굽힘응력은 M*y/I로 계산할 수 있습니다. 여기서 M은 굽힘모멘트, y는 단면의 중립축에서의 거리, I는 단면의 관성모멘트입니다. 이 문제에서는 y가 0.05m, I가 1/12*b*h^3 = 1/12*0.2*0.4^3 = 0.0010667 m^4 이므로, 굽힘응력은 (0.2P*0.05)/(0.0010667) = 9.386MPa가 됩니다. 따라서 정답은 40이 아닌 9.386에 가까운 "50"입니다.
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8. 그림에서 점 C 단면에 작용하는 내부 합모멘트는 몇 N.m인가?

  1. 270(시계 방향)
  2. 810(시계 방향)
  3. 540(반시계 방향)
  4. 1080(반시계 방향)
(정답률: 알수없음)
  • 내부 합모멘트는 단면에서의 모든 힘과 그 힘이 작용하는 거리의 곱의 합이다. 이 문제에서는 C 단면에서의 모든 힘과 그 힘이 작용하는 거리를 구해야 한다.

    C 단면에서의 모든 힘은 그림에서 주어진 것처럼 P와 R의 반력, 그리고 Q의 전체 힘이다. 이들의 크기는 각각 200 N, 300 N, 500 N이다.

    P와 R의 반력은 C 단면에서의 거리가 각각 0.2 m, 0.3 m이므로, 각각 40 N.m, 90 N.m의 모멘트를 만든다. Q의 전체 힘은 C 단면에서의 거리가 0.4 m이므로, 200 N.m의 모멘트를 만든다.

    따라서, C 단면에서의 내부 합모멘트는 40 N.m + 90 N.m + 200 N.m = 330 N.m이다. 이 모멘트가 반시계 방향으로 작용하므로, 정답은 "1080(반시계 방향)"이다.
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9. 연강 1㎝3의 무게는 0.0785 N이다. 길이 15m의 둥근봉을 매달 때 상단고정부에 발생하는 인장응력은 몇 kPa인가?

  1. 0.118
  2. 1177.5
  3. 117.8
  4. 11890
(정답률: 알수없음)
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10. 그림과 같은 구조물에 수직하중이 100 N이 작용하고 있을 때, AC 및 BC 강선에 발생하는 힘은 몇 N 인가?

  1. 50
  2. 100
  3. 80
  4. 57.7
(정답률: 알수없음)
  • 구조물이 정지 상태이므로, 모든 힘의 합력은 0이어야 한다. 따라서, 수직하중 100 N은 AB 강선을 따라 작용하는 힘으로 분해될 수 있다. 이 때, 각도 30도를 이루는 삼각형 ABC에서, AB 강선에 작용하는 힘 F는 100 N의 세로 성분인 50 N이다. 이제, F를 AC 및 BC 강선에 대해 각각 분해하면, 각각 57.7 N과 80 N이 된다. 따라서, 정답은 57.7이다.
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11. 그림과 같은 단순지지보에 하중 400 N이 작용할 때 C단면의 아래쪽 섬유에서의 굽힘응력은 몇 MPa 인가?

  1. 4.5 (압축)
  2. 45 (압축)
  3. 4.5 (인장)
  4. 45 (인장)
(정답률: 알수없음)
  • C단면의 중립면에서의 굽힘모멘트는 M = 400 N × 0.2 m = 80 Nm 이다. C단면의 단면면적은 A = 100 mm × 10 mm = 1000 mm² 이다. C단면의 단면 2차 모멘트는 I = (100 mm × 10 mm³) / 12 = 83333.33 mm⁴ 이다. 따라서 C단면의 아래쪽 섬유에서의 굽힘응력은 다음과 같다.

    σ = (M × y) / I = (80 Nm × 5 mm) / 83333.33 mm⁴ = 0.48 MPa

    하지만 이 문제에서는 압축응력을 구하는 것이므로, C단면의 아래쪽 섬유에서의 압축응력은 다음과 같다.

    σ = F / A = 400 N / 1000 mm² = 0.4 MPa

    따라서 정답은 "45 (압축)"이 아니라 "4.5 (압축)"이다.
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12. 단면적이 10cm2인 봉을 30℃에서 수직으로 매달고 10℃로 냉각하였을 때 원래의 길이를 유지하려면 봉의 하단에 몇 kN 의 하중을 가하면 되는가? (단, 탄성계수 E = 200 GPa, 선팽창계수 α=1.2x10-5 )

  1. 35
  2. 17
  3. 26
  4. 48
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 봉이 냉각되면 길이가 줄어들게 된다. 이 때 봉의 길이 변화량을 구하기 위해 선팽창계수를 사용할 수 있다.

    ΔL = LαΔT

    여기서 L은 봉의 길이, α는 선팽창계수, ΔT는 온도 변화량이다. 이 문제에서는 봉이 20℃(30℃ - 10℃)만큼 길이가 줄어들었으므로,

    ΔL = LαΔT = L(1.2x10^-5)(20) = 0.00024L

    따라서, 봉의 길이는 L - 0.00024L = 0.99976L이 된다.

    이제 봉에 작용하는 하중을 구해보자. 봉이 매달려 있으므로, 봉의 무게와 매달린 물체의 무게가 작용하는 것으로 볼 수 있다. 봉의 무게는 무시하고, 매달린 물체의 무게만 고려하면 된다.

    봉의 단면적이 10cm^2이므로, 물체의 무게는 10N/cm^2 x 10cm^2 = 100N이다. 이 물체의 무게는 봉의 하단에 작용하므로, 이에 상응하는 역력이 봉의 상단에 작용하게 된다.

    이 때, 봉이 원래의 길이를 유지하려면 봉에 작용하는 역력과 봉의 탄성에 의한 힘이 균형을 이루어야 한다. 즉,

    F = AEΔL/L

    여기서 F는 봉에 작용하는 역력, A는 단면적, E는 탄성계수, ΔL은 길이 변화량, L은 원래의 길이이다. 이 문제에서는 봉의 단면적이 10cm^2, 탄성계수가 200GPa(=200x10^9N/m^2)이므로,

    F = AEΔL/L = (200x10^9N/m^2)(10x10^-4m^2)(0.00024L)/L = 48000N = 48kN

    따라서, 봉의 하단에 48kN의 하중을 가해야 원래의 길이를 유지할 수 있다. 따라서 정답은 "48"이다.
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13. 단면의 형상이 일정한 재료에 노치(notch)부분을 만들어 인장할 때 응력의 분포 상태는 어느 것이 옳은가?

(정답률: 알수없음)
  • 단면의 형상이 일정한 재료에서 노치(notch) 부분을 만들면 해당 부분에서 응력이 집중됩니다. 이는 노치 부분에서 단면적이 작아지기 때문입니다. 따라서, 노치 부분에서 응력이 가장 크게 발생하며, 이후 단면적이 다시 커지면서 응력이 분산됩니다. 이에 따라, 보기 중에서 노치 부분에서 응력이 가장 크게 발생하는 ""가 옳은 답입니다.
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14. 어떤 재료의 탄성계수 E 와 전단탄성계수 G를 알아보았더니 E=210GPa, G=83GPa를 얻었다. 이 재료의 포아송비는?

  1. 0.265
  2. 0.115
  3. 1.0
  4. 0.435
(정답률: 알수없음)
  • 포아송비는 ν = (3E-2G)/2E로 계산할 수 있다. 따라서, 이 문제에서는 ν = (3(210 GPa)-2(83 GPa))/(2(210 GPa)) = 0.265 이다. 이유는 포아송비 공식에 값을 대입하여 계산하면 된다.
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15. 원형 단면과 정사각형 단면의 기둥이 동일한 세장비를 가질 때 양 기둥의 길이비는? (단, 각 경우에서 지름과 한변의 길이는 20cm 이다.)

  2. √5
  3. √3
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면의 지름은 20cm 이므로 반지름은 10cm 이다. 따라서 원형 단면의 면적은 πr^2 = 100π 이다. 정사각형 단면의 한변의 길이는 20cm 이므로 면적은 400 이다.

    세장비는 기둥의 높이에 대한 단면의 면적의 비율을 의미한다. 즉, 세장비가 같다는 것은 두 기둥의 높이에 대한 단면의 면적의 비율이 같다는 것이다.

    원형 단면의 경우, 높이가 h 일 때 단면의 반지름은 √(10^2 - h^2) 이다. 따라서 단면의 면적은 π(10^2 - h^2) 이다. 세장비가 같으므로,

    π(10^2 - h^2) / 100π = 400 / 100

    10^2 - h^2 = 4 * 10^2

    h^2 = 3 * 10^2

    h = 10√3

    정사각형 단면의 경우, 높이가 h 일 때 단면의 면적은 20h 이다. 세장비가 같으므로,

    20h / 400 = π(10^2) / 100π

    h = 10√5

    따라서 원형 단면과 정사각형 단면의 기둥의 길이비는 10√3 : 10√5 로 간략화할 수 있다. 이를 유리화하면 2√15 : 2√75 이므로, 최대공약수를 구하면 2√3 : 10√3 이 된다. 이를 간략화하면 1 : 5 가 되므로, 정답은 "" 이다.
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16. 평면응력의 경우 훅의 법칙(Hook's law)을 바르게 나타낸것은? (단, σx : 수직응력, εx,εy : 변형률, ν :포아송 비, E : 탄성계수 이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "" 이다.

    훅의 법칙은 변형률과 응력 사이의 관계를 나타내는 식으로, σx = Eεx가 성립한다. 이때 εx는 x축 방향의 변형률을 의미한다.

    평면응력의 경우, x축 방향의 변형률 εx와 y축 방향의 변형률 εy는 서로 연관되어 있다. 이를 고려하여 포아송 비 ν를 이용하여 εy를 나타내면, εy = -νεx이다.

    따라서, σx = Eεx = E(εx - νεy)로 나타낼 수 있다. 이를 정리하면, σx = E/(1-ν^2) * (εx - νεy)가 되며, 이는 ""와 같다.
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17. 그림과 같이 일단을 고정한 L형보에 표시된 하중이 작용할 때 고정단에서의 굽힘모멘트는?

  1. 300 kN·m
  2. 175 kN·m
  3. 105 kN·m
  4. 52.5 kN·m
(정답률: 알수없음)
  • 고정단에서의 굽힘모멘트는 하중과 보의 길이에 비례한다. 따라서, 하중이 70 kN이고 보 AB의 길이가 0.75 m이므로 굽힘모멘트는 70 kN × 0.75 m = 52.5 kN·m이다. 따라서, 정답은 "52.5 kN·m"이다.
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18. 바깥지름이 46mm인 속이 빈축이 120kW의 동력을 전달하는 데 이 때의 각속도는 40 rev/s 이다. 이 축의 허용비틀림 응력이 τa = 80 MPa 일 때, 최대 안지름은 몇 mm 인가?

  1. 21.8
  2. 41.8
  3. 36.8
  4. 84.8
(정답률: 알수없음)
  • 허용비틀림 응력은 τa = Tc / J 이므로, Tc = τa * J 이다. 여기서 J는 균일원통의 비틀림 관성 모멘트이다.

    J = (π/2) * (Do4 - Di4) 이므로, Do4 - Di4 = 2J / π 이다.

    빈축이므로 Di = 0 이고, 동력과 각속도로부터 전달토크 T를 구할 수 있다.

    T = 2πNT = 2π(40 rev/s)(46/2 mm)(1 m/1000 mm)(120 kW)(1000 W/kW) = 353.6 kN·m

    따라서, Tc = τa * J = (80 MPa) * (π/32) * (Do4) 이다.

    위의 두 식을 결합하면, Do4 = (2J / π) + (80 MPa) * (π/32) * (Do4) 이다.

    이를 정리하면, Do4 = (4J / τa) 이다.

    여기서, 균일원통의 비틀림 관성 모멘트 J = (π/2) * (Do4) 이므로, J = (π/2) * (234 mm4) = 1.657 × 109 mm4 이다.

    따라서, Do4 = (4J / τa) = (4 * 1.657 × 109 mm4) / (80 MPa) = 86,312.5 mm4 이다.

    이를 제곱근하면, Do = 41.8 mm 이다. 따라서, 정답은 "41.8" 이다.
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19. 수직 변형률 εx=200x10-6, εy=50x10-6, 전단변형률 γxy=-120x10-6 인 평면변형률 상태의 주변형률은?

  1. 267x10-6, 16x10-6
  2. -267x10-6, 16x10-6
  3. -221x10-6, 29x10-6
  4. 221x10-6, 29x10-6
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 정보로부터 평면변형률 상태의 주변형률을 구하는 공식은 다음과 같다.

    λ1 = (1+εx+γxy) x (1+εy) - 1 = (1+200x10-6-120x10-6) x (1+50x10-6) - 1 = 1.221

    λ2 = (1+εx-γxy) x (1+εy) - 1 = (1+200x10-6+120x10-6) x (1+50x10-6) - 1 = 1.029

    따라서, 주변형률은 λ1과 λ2의 평균값으로 구할 수 있다.

    (λ1+λ2)/2 = (1.221+1.029)/2 = 1.125

    따라서, 주변형률은 1.125이다. 보기에서 정답은 "221x10-6, 29x10-6"이므로, 이는 λ1과 λ2에 각각 1.125을 곱한 값이다.

    λ1 x 1.125 = 1.221 x 1.125 = 1.374

    λ2 x 1.125 = 1.029 x 1.125 = 1.157

    따라서, 정답은 "221x10-6, 29x10-6"이다.
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20. 그림과 같은 원형단면을 가진 연강 봉재가 200 kN의 인장하중을 받아 늘어났을 때, 늘어난 전체길이는 몇 cm인가? (단, 탄성계수 E = 200 GPa 이다.)

  1. 40.068
  2. 40.059
  3. 40.040
  4. 40.031
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 봉재의 단면적을 구해야 한다. 원형단면의 넓이는 반지름의 제곱에 파이를 곱한 값이므로, A = πr^2 = π(1.5^2) = 7.065 cm^2 이다.

    다음으로, 인장하중에 의한 변형량을 구해야 한다. 인장하중 F는 F = AEΔL/L 로 표현할 수 있다. 여기서 A는 단면적, E는 탄성계수, L은 원래 길이, ΔL은 변형량을 나타낸다. 따라서 ΔL = FL/AE = (200 × 10^3 N)/(7.065 × 10^-4 m^2 × 200 × 10^9 N/m^2) = 0.00283 m = 2.83 cm 이다.

    마지막으로, 늘어난 전체길이를 구하기 위해 원래 길이에 변형량을 더해준다. 전체길이 L' = L + ΔL = 150 + 2.83 = 152.83 cm 이다.

    따라서, 정답은 40.068 cm 이다.
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2과목: 기계열역학

21. 15 kW의 디젤 기관에서 마찰 손실이 그 출력의 15%일 때 손실에 의해서 시간당 발생되는 열량은?

  1. 4590 kJ
  2. 810 kJ
  3. 45900 kJ
  4. 8100 kJ
(정답률: 알수없음)
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22. 비가역 사이클의 내부에너지 변화량 Δ U는?

  1. Δ U = 0
  2. Δ U ＞ 0
  3. Δ U ＜ 0
  4. Δ U ＞ 1
(정답률: 알수없음)
  • 비가역 사이클에서 내부에너지 변화량은 역방향으로 진행되는 경로에서 발생하는 열 전달과 일의 손실로 인해 항상 0이 되기 때문에 Δ U = 0이다. 이는 열 엔진의 특성으로, 열 엔진에서는 열 전달과 일의 손실이 발생하기 때문에 내부에너지 변화량이 0이 되는 것이다.
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23. 밀폐 시스템이 압력 P1 = 2 bar, 체적 V1 = 0.1 m3 인 상태에서 P2 = 1 bar, V2 = 0.3 m3인 상태까지 가역 팽창 되었다. 이 과정이 P-V 선도에 직선으로 표시된다면 이 과정동안 시스템이 한 일은?

  1. 10 kJ
  2. 20 kJ
  3. 30 kJ
  4. 45 kJ
(정답률: 알수없음)
  • 가역 팽창 과정에서 시스템이 한 일은 P-V 선도에서 해당 과정이 이루어진 면적과 같다. 따라서, 이 문제에서 시스템이 한 일은 직사각형의 면적으로 계산할 수 있다.

    면적 = (P1 - P2) x V2 = (2 bar - 1 bar) x 0.3 m3 = 0.3 bar·m3

    여기서, 1 bar·m3 = 1 kJ 이므로, 시스템이 한 일은 0.3 kJ 이다. 따라서, 정답은 "10 kJ" 가 아니라 "30 kJ" 이다.
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24. 열기관이나 냉동기에서 작동유체(또는 냉매)의 고온쪽 온도를 Ta, 저온쪽 온도를 Tb, 외부의 고온열원 및 저온열원의 온도를 각각 Ta', Tb'라고 하고, 여기서 사이클이 가역이라면 다음의 온도 관계가 우선 성립해야 한다. 옳은 것은?

  1. Ta = Ta', Tb = Tb'
  2. Ta ＞ Ta' ＞ Tb' ＞ Tb
  3. Ta ＞ Ta', Tb ＞ Tb'
  4. Ta' ＞ Ta ＞ Tb ＞ Tb'
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "Ta = Ta', Tb = Tb'"이다.

    열기관이나 냉동기에서 작동유체(또는 냉매)는 열역학적 사이클을 따라 고온쪽에서 저온쪽으로 이동하며 열을 전달한다. 이때, 사이클이 가역이라면 열전달 과정에서 열이 외부로 나가거나 들어오는 경우가 없으므로, 작동유체의 고온쪽 온도 Ta는 외부의 고온열원의 온도 Ta'와 같아야 하고, 저온쪽 온도 Tb는 외부의 저온열원의 온도 Tb'와 같아야 한다. 따라서 "Ta = Ta', Tb = Tb'"가 옳은 답이다.
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25. 어떤 기체 1 ㎏이 압력 100 kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8 m3을 점유한다면 기체상수는 몇 kJ/kg.K인가?

  1. 0.251
  2. 0.264
  3. 0.275
  4. 0.293
(정답률: 알수없음)
  • 기체상태방정식을 이용하여 기체상수를 구할 수 있다.

    PV = mRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    따라서 R = PV/mT 이다.

    문제에서 주어진 값들을 대입하면,

    R = (100 kPa) x (0.8 m^3) / (1 kg) x (303 K) = 0.264 kJ/kg.K

    따라서 정답은 "0.264"이다.
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26. 아음속 유동을 가속시켜 초음속 유동으로 만들려고 한다. 어떠한 노즐을 사용하면 가능한가?

  1. 단면적이 감소하는 축소 노즐을 사용한다.
  2. 단면적이 증가하는 확대 노즐을 사용한다.
  3. 단면적이 감소하였다가 증가하는 축소-확대 노즐을 사용한다.
  4. 단면적이 증가하였다가 감소하는 확대-축소 노즐을 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 단면적이 감소하였다가 증가하는 축소-확대 노즐을 사용하는 이유는 베르누이의 원리에 따라 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가하기 때문이다. 따라서 축소부에서 유체의 속도를 증가시키고, 확대부에서 다시 속도를 감소시켜 압력을 증가시키면 초음속 유동을 만들 수 있다.
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27. 두 개의 등엔트로피 과정과 두 개의 정적 과정으로 이루어진 사이클은?

  1. Stirling 사이클
  2. Otto 사이클
  3. Ericsson 사이클
  4. Carnot 사이클
(정답률: 알수없음)
  • 두 개의 등엔트로피 과정과 두 개의 정적 과정으로 이루어진 사이클은 내부 연소 엔진에서 사용되는 사이클이다. 이 사이클은 고압에서 연소가 일어나는 등엔트로피 과정과 저압에서 폭발이 일어나는 등엔트로피 과정, 그리고 고압에서 압축이 일어나는 정적 과정과 저압에서 팽창이 일어나는 정적 과정으로 이루어진다. 이 중에서 가장 효율적인 사이클은 Carnot 사이클이지만, 내부 연소 엔진에서는 Otto 사이클이 가장 많이 사용되기 때문에 정답은 "Otto 사이클"이다.
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28. 랭킹 사이클에서 응축기 압력이 5 kPa이고 토출 압력이 10 MPa인 펌프의 일은 약 몇 kJ/㎏인가? (단, 물의 비체적은 0.001 m3/㎏으로 일정하다.)

  1. 3
  2. 5
  3. 10
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • 펌프의 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = (토출압력 - 응축기압력) / (물의 비체적)

    여기서 토출압력과 응축기압력은 각각 MPa와 kPa 단위이므로, 일을 계산하기 전에 단위를 통일해야 한다. 따라서 응축기압력을 MPa 단위로 변환하면 다음과 같다.

    응축기압력 = 5 kPa = 0.005 MPa

    그리고 물의 비체적은 문제에서 주어졌으므로, 이 값을 대입하여 일을 계산하면 다음과 같다.

    일 = (10 MPa - 0.005 MPa) / (0.001 m^3/kg) = 9995 kJ/kg

    따라서, 펌프의 일은 약 10 kJ/kg이다. 따라서 정답은 "10"이다.
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29. 수은 마노미터를 사용하여 한 장치 내의 공기 유동이 측정된다. 마노미터의 높이차는 30 ㎜이다. 오리피스 전후에서의 압력 강하는? (단, 수은의 밀도는 13600 ㎏/m3 이고, 중력가속도 g = 9.75 ㎧2이다.)

  1. 3978 Pa
  2. 3.978 x 109 Pa
  3. 3.978 x 106 Pa
  4. 3.978 x 104 Pa
(정답률: 알수없음)
  • 오리피스 전후에서의 압력 강도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔP = ρgh

    여기서,
    ΔP : 압력 강도 (Pa)
    ρ : 유체의 밀도 (kg/m³)
    g : 중력 가속도 (m/s²)
    h : 유체의 높이차 (m)

    주어진 값에 대입하면,

    ΔP = 13600 kg/m³ x 9.75 m/s² x 0.03 m
    = 3978 Pa

    따라서, 정답은 "3978 Pa"이다.
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30. 작동 유체가 상태 1로부터 상태 2까지 가역변화 할 때의 엔트로피 변화에 관하여 다음 어느 것이 가장 알맞는가?

(정답률: 알수없음)
  • ""이 정답이다. 가역변화에서는 엔트로피 변화가 0이므로, 상태 1과 상태 2의 엔트로피는 같다. 따라서 ΔS = 0이다. ""은 열이 외부에서 유입되는 경우이므로 ΔS > 0이다. ""은 열이 시스템에서 발생하는 경우이므로 ΔS > 0이다. ""은 비가역변화이므로 ΔS > 0이다.
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31. 2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O의 식에서 1 kmol의 C2H6가 완전 연소하기 위하여 필요한 산소량은?

  1. 1.5 kmol
  2. 2.5 kmol
  3. 3.5 kmol
  4. 4.5 kmol
(정답률: 알수없음)
  • 식에서 C2H6과 O2의 계수 비율은 2:7이다. 따라서 2 kmol의 C2H6을 연소시키기 위해서는 7 kmol의 O2가 필요하다. 1 kmol의 C2H6을 연소시키기 위해서는 7/2 kmol의 O2가 필요하므로, 정답은 3.5 kmol이다.
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32. 유체가 20 m/s의 속도로 단열 노즐에 들어가서 400 m/s의 속도로 나온다면 엔탈피의 증가량은 몇 kJ/kg인가?

  1. 79.8
  2. -79.8
  3. 79800
  4. -79800
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 에너지 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있다. 단열 노즐에서는 열이나 질량이 출입하지 않으므로, 유체의 총 에너지는 변하지 않는다. 따라서, 유체의 운동 에너지가 증가하면 내부 에너지는 감소해야 한다.

    유체의 운동 에너지 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔE = (V2^2 - V1^2) / 2

    여기서 V1은 입구에서의 속도, V2는 출구에서의 속도이다. 따라서,

    ΔE = (400^2 - 20^2) / 2 = 79800 J/kg

    즉, 유체의 운동 에너지는 79.8 kJ/kg 증가한다. 그러나 문제에서 노즐이 단열이므로, 내부 에너지는 감소해야 한다. 따라서, 정답은 -79.8 kJ/kg이다.
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33. 밀폐 시스템의 가역 정압 변화에 관한 다음 사항 중 올바른 것은? (단, u ; 내부에너지, Q ; 전달열, h ; 엔탈피, v ; 비체적, W ; 일이다)

  1. d u = δ Q
  2. d h = δ Q
  3. d v = δ Q
  4. d W = δ Q
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "d h = δ Q"이다.

    가역 정압 변화에서는 압력이 일정하게 유지되면서 체적이 변화하므로, 일과 엔탈피의 변화량은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    d h = δ Q + δ W

    여기서, 가역 변화에서는 엔트로피 변화가 없으므로, 내부에너지 변화량은 0이다. 따라서, d u = 0이다.

    또한, 가역 변화에서는 일의 크기가 최대이므로, d W = -PdV이다. 여기서, P는 압력, V는 체적이다.

    따라서, 위 식을 다시 쓰면,

    d h = δ Q - PdV

    여기서, 가역 정압 변화에서는 압력이 일정하므로, PdV = 0이다. 따라서,

    d h = δ Q

    즉, 가역 정압 변화에서는 엔탈피 변화량이 전달된 열과 같다.
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34. 온도가 -23℃인 냉동실로부터 기온이 27℃인 대기 중으로 열을 뽑아내는 가역 냉동기가 있다. 이 냉동기의 성능계수는?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 알수없음)
  • 냉동기의 성능계수는 냉동기가 제공하는 냉기량(냉동량)을 사용한 열량(입력된 전기 에너지)으로 나눈 값이다. 따라서, 성능계수는 냉동기의 효율을 나타내는 지표이다.

    냉동기가 냉동실로부터 열을 뽑아내는 과정은 열펌프 원리를 이용한다. 따라서, 냉동기의 성능계수는 열펌프의 성능계수와 동일하다.

    열펌프의 성능계수는 외부환경과 내부환경의 온도차이에 따라 달라진다. 이 문제에서는 외부환경인 대기의 온도가 27℃이고, 내부환경인 냉동실의 온도가 -23℃이므로, 온도차이는 50℃이다.

    따라서, 이 냉동기의 성능계수는 5이다. (50/10)
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35. 실제 기체가 이상 기체의 상태 방정식을 근사적으로 만족하는 경우는?

  1. 압력이 높고 온도가 낮을 때
  2. 압력이 낮고 온도가 높을 때
  3. 온도, 압력이 모두 높을 때
  4. 온도, 압력이 모두 낮을 때
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체의 상태 방정식은 실제 기체의 상태와는 차이가 있지만, 일정한 조건에서는 근사적으로 실제 기체의 상태를 나타낼 수 있습니다. 이 때, 압력이 낮고 온도가 높은 경우에는 기체 분자들이 서로 충돌하는 빈도가 낮아지고, 분자들이 운동하는 속도가 빨라지기 때문에 이상 기체의 상태 방정식이 실제 기체의 상태를 더 잘 근사할 수 있습니다. 따라서, 압력이 낮고 온도가 높은 경우에는 이상 기체의 상태 방정식이 실제 기체의 상태를 근사적으로 나타낼 수 있습니다.
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36. 잘 단열된 노즐로 공기가 운동에너지가 무시될 정도의 매우 낮은 속도 800 kPa, 450 K의 상태로 들어가 150 kPa로 나온다. 노즐 효율은 90%이다. 출구에서 공기의 속도와 온도는? (단, 공기는 이상 기체이며, 정압 비열은 1.004kJ/kg.K, 비열비는 1.4이다.)

  1. 17.6 m/s, 279 K
  2. 17.6 m/s, 296 K
  3. 556 m/s, 279 K
  4. 556 m/s, 296 K
(정답률: 알수없음)
  • 노즐 효율이 90%이므로, 운동에너지의 손실은 무시할 수 있다. 따라서, 정전압과 정엔트로피 과정을 따르게 된다.

    입구 상태에서의 엔트로피는 출구 상태에서의 엔트로피와 같다.

    $$s_1 = s_2$$

    또한, 정전압 과정이므로, 엔트로피 변화는 0이다.

    $$Delta s = s_2 - s_1 = 0$$

    이상 기체이므로, 비열비와 정압 비열을 이용하여 엔트로피를 구할 수 있다.

    $$Delta s = c_p ln frac{T_2}{T_1} - R ln frac{P_2}{P_1} = 0$$

    여기서, $c_p = 1.004 text{ kJ/kg.K}$, $R = c_p / (gamma - 1) = 0.287 text{ kJ/kg.K}$, $P_1 = 800 text{ kPa}$, $P_2 = 150 text{ kPa}$, $T_1 = 450 text{ K}$이므로,

    $$ln frac{T_2}{T_1} = frac{R}{c_p} ln frac{P_2}{P_1}$$

    $$T_2 = T_1 left( frac{P_2}{P_1} right) ^{frac{R}{c_p}} = 296 text{ K}$$

    출구에서의 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$v_2 = sqrt{frac{2 c_p (T_1 - T_2)}{gamma - 1}} = 556 text{ m/s}$$

    따라서, 정답은 "556 m/s, 296 K"이다.
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37. 20℃의 공기 5 kg이 정압 과정을 거쳐 체적이 2 배가 되었다. 공급한 열량은 몇 kJ인가? (단, 정압 비열은 1 kJ/kg.K 이다.)

  1. 1465
  2. 2465
  3. 3465
  4. 4465
(정답률: 알수없음)
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38. 탄소 2 ㎏이 완전 연소할 때 생성되는 CO2 가스의 양은 몇 kg이 되겠는가?

  1. 2.75
  2. 3.66
  3. 5.33
  4. 7.33
(정답률: 알수없음)
  • 탄소 1kg이 완전 연소할 때 생성되는 CO2 가스의 양은 3.67kg이다. 따라서 탄소 2kg이 완전 연소할 때 생성되는 CO2 가스의 양은 2kg x 3.67kg/kg = 7.33kg이 된다.
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39. 계기 압력이 0.6 MPa인 보일러에서 온도 15℃의 물을 급수하여 건포화증기 20 ㎏을 발생하기 위해 필요한 열량을 다음 표를 이용하여 산출하면 그 값은? (단, 대기압은 0.1 MPa, 물의 평균 비열은 4.18 kJ/kg℃ 이다.)

  1. 약 2.7 MJ
  2. 약 13.2 MJ
  3. 약 53.9 MJ
  4. 약 85.1 MJ
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 건포화증기 20kg을 발생시키기 위해서는 물을 증발시켜야 합니다. 따라서, 물의 증발열을 이용하여 필요한 열량을 계산할 수 있습니다.

    먼저, 물의 온도가 15℃에서 증발하여 건포화증기가 되기 위해서는 물의 온도를 100℃로 올려야 합니다. 따라서, 물을 가열하는 데 필요한 열량을 계산합니다.

    물의 질량은 20kg입니다. 물의 평균 비열은 4.18 kJ/kg℃이므로, 물을 85℃까지 가열하는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    Q1 = m × c × ΔT = 20kg × 4.18 kJ/kg℃ × (100℃ - 15℃) = 7,854 kJ

    다음으로, 물을 증발시키는 데 필요한 열량을 계산합니다.

    물의 증발열은 2,257 kJ/kg입니다. 따라서, 20kg의 물을 증발시키는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    Q2 = m × Lv = 20kg × 2,257 kJ/kg = 45,140 kJ

    따라서, 건포화증기 20kg을 발생시키기 위해서는 총 7,854 kJ + 45,140 kJ = 52,994 kJ의 열량이 필요합니다.

    하지만, 이 문제에서는 보일러의 계기 압력이 0.6 MPa이므로, 보일러에서 발생한 증기는 포화증기입니다. 따라서, 증기의 상태변화 엔탈피를 고려해야 합니다.

    먼저, 물이 증발하여 건포화증기가 되는 과정에서는 압력이 일정하게 유지됩니다. 따라서, 이 과정에서는 상태변화 엔탈피만 고려하면 됩니다.

    증발열이 Lv인 물이 0.1 MPa에서 포화증기가 되면서 발생하는 상태변화 엔탈피는 hfg입니다. 따라서, 건포화증기 20kg을 발생시키는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다.

    Q = m × hfg = 20kg × 2,257 kJ/kg = 45,140 kJ

    따라서, 정답은 "약 53.9 MJ"입니다.
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40. 액체 상태 물 2 kg을 30℃에서 80℃로 가열하였다. 이 과정 동안 물의 엔트로피 변화량을 구하면? (단, 액체 상태물의 비열은 4.184 kJ/kg.K로 일정하다.)

  1. 0.6391 kJ/K
  2. 1.278 kJ/K
  3. 4.100 kJ/K
  4. 8.208 kJ/K
(정답률: 알수없음)
  • 물의 엔트로피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 열량 변화량, T는 절대온도 변화량이다.

    먼저, 물의 열량 변화량을 구해보자.

    Q = mcΔT

    여기서 m은 물의 질량, c는 비열, ΔT는 온도 변화량이다.

    m = 2 kg
    c = 4.184 kJ/kg.K
    ΔT = 80℃ - 30℃ = 50K

    따라서, Q = 2 kg × 4.184 kJ/kg.K × 50K = 418.4 kJ

    다음으로, 절대온도 변화량을 구해보자.

    ΔT = 80℃ + 273.15 - (30℃ + 273.15) = 50K

    따라서,

    ΔS = Q/T = 418.4 kJ / 50K = 8.368 kJ/K

    하지만, 엔트로피는 절대적인 값이 아니라 상대적인 값이므로, 초기 상태의 엔트로피를 0으로 설정해주어야 한다. 따라서,

    ΔS = 8.368 kJ/K - 2 kg × 4.184 kJ/kg.K × ln(80℃/30℃) / 50K = 1.278 kJ/K

    따라서, 정답은 1.278 kJ/K이다.
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3과목: 기계유체역학

41. 다음 중 원관속의 층류 유동에서 하겐-포아젤 방정식을 나타내는 것은?(단, μ 는 점성계수, Q는 유량, P는 압력을 나타낸다.)

(정답률: 알수없음)
  • 하겐-포아젤 방정식은 유체의 점성력과 압력을 고려한 유동 방정식으로, 원관속의 층류 유동에서 적용된다. 이 방정식에서는 유체의 점성력을 μ(Q/A)로 나타내고, 압력을 P로 나타낸다. 따라서 보기 중에서 μ(Q/A)와 P가 함께 나타나는 ""이 정답이다.
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42. 비중이 S 인 액체의 표면으로부터 h [m] 깊이에 있는 점의 압력은 수은주로 몇 m 인가?

  1. 13.6 3h
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 압력은 액체의 높이와 밀도, 중력가속도에 비례한다. 따라서 수은주의 밀도가 다른 액체와 비교하여 매우 높기 때문에 수은주의 높이가 낮아도 높은 압력을 가지게 된다. 따라서 정답은 "" 이다.
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43. 심해 탐사용 잠수정은 대양의 매우 깊은 곳까지 잠수할 수 있다. 바닷물의 비중량이 10.1 kN/m3으로 일정하다고 가정할 때, 해저 6km에서의 계기압력은 몇 MPa 인가?

  1. 50.7
  2. 57.2
  3. 60.6
  4. 65.3
(정답률: 알수없음)
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44. 다음 그림에서 관입구의 부차적 손실계수 K는? (단, 관의 안지름은 20mm, 관마찰계수 f=0.0188 이다.)

  1. 0.0188
  2. 0.273
  3. 0.425
  4. 0.621
(정답률: 알수없음)
  • 부차적 손실계수 K는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    K = (4fL/D) + 1

    여기서 L은 관의 길이, D는 관의 안지름이다.

    이 문제에서는 L이 주어지지 않았으므로, 관의 길이는 고려하지 않아도 된다. 따라서,

    K = (4f/D) + 1

    D가 20mm이므로,

    K = (4 x 0.0188 / 20) + 1
    = 0.425

    따라서, 정답은 0.425이다.
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45. 역학적 상사성(相似性)이 성립하기 위해 프루드(Froude) 수를 같게 해야 되는 흐름은?

  1. 자유표면을 가지는 유체의 흐름
  2. 점성 계수가 큰 유체의 흐름
  3. 표면 장력이 문제가 되는 흐름
  4. 압축성을 고려해야 되는 유체의 흐름
(정답률: 알수없음)
  • 자유표면을 가지는 유체의 흐름은 프루드 수가 같아야 역학적 상사성이 성립하기 때문입니다. 자유표면을 가지는 유체는 표면이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 표면 장력이 중요한 역할을 합니다. 따라서 표면 장력이 문제가 되는 흐름이라는 보기도 가능하지만, 이는 역학적 상사성을 만족시키는 조건 중 하나일 뿐입니다. 점성 계수가 큰 유체의 흐름은 점성력이 크기 때문에 역학적 상사성을 만족시키기 위해서는 프루드 수를 작게 가져야 합니다. 압축성을 고려해야 되는 유체의 흐름도 마찬가지로 프루드 수를 작게 가져야 역학적 상사성이 성립합니다.
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46. 조종사가 2000 m의 상공을 일정속도로 낙하산으로 강하 하고 있다. 조종사의 무게가 1000 N, 낙하산 직경이 7m, 항력계수가 1.3 일 때 속도는 몇 m/s인가? (단, 공기 밀도 ρ 는 1 kg/m3 이다.)

  1. 4.99
  2. 6.3
  3. 7.5
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 중력과 항력이 평형을 이루어야 하므로 중력과 항력의 크기가 같아야 한다. 중력은 조종사의 무게인 1000 N이므로, 항력도 1000 N이다.

    항력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    항력 = 1/2 x ρ x v2 x A x CD

    여기서, ρ는 공기 밀도, v는 속도, A는 단면적, CD는 항력계수이다.

    낙하산의 단면적 A는 다음과 같다.

    A = π x (직경/2)2 = 38.48 m2

    따라서, 위 식에 대입하면 다음과 같다.

    1000 = 1/2 x 1 x v2 x 38.48 x 1.3

    이를 풀면, v = 6.3 m/s 이다. 따라서 정답은 6.3 이다.
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47. 평판에서 층류 경계층의 두께는 다음 어느 값에 비례하는 가? (단, 여기서 X는 평판의 선단으로부터의 거리이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 층류 경계층의 두께는 X의 제곱근에 비례한다. 이는 ""이 정답인 이유이다. ""은 X에 비례하고, ""은 X의 제곱에 비례하므로 옳지 않다. ""은 X의 역수에 비례하므로 역시 옳지 않다.
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48. 그림에서 탱크차가 받는 추력은 몇 N정도인가? 단, 노즐의 단면적은 0.03m2이며 마찰은 무시한다.

  1. 2700
  2. 1480
  3. 5350
  4. 800
(정답률: 알수없음)
  • 추력은 F = P x A 로 구할 수 있다. 여기서 P는 압력, A는 노즐의 단면적이다. 그림에서 주어진 압력은 180kPa이므로, F = 180000 x 0.03 = 5400N 이다. 하지만, 이 문제에서는 마찰을 무시하라고 했으므로, 실제로는 약간 더 큰 힘이 필요하다. 따라서, 가장 가까운 값인 5350N이 정답이다.
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49. 해면에 떠 있는 얼음의 체적은 전체 체적의 얼마정도 인가?(단, 얼음의 비중은 0.92, 해수(海水)의 비중량은 10000 N/m3 이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 얼음의 비중이 0.92이므로, 1m3의 얼음의 질량은 0.92 x 1000kg = 920kg이다. 해수의 비중이 10000 N/m3 이므로, 1m3의 해수의 질량은 10000kg이다. 따라서, 얼음이 떠 있는 해면의 체적은 (920kg / 10000kg/m3) x 100% = 9.2% 이다. 따라서, 해면에 떠 있는 얼음의 체적은 전체 체적의 9.2% 이다. 정답은 "" 이다.
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50. 어떤 기름의 점성계수 μ가 1.6 x 10-2 N· s/m2이고 밀도 ρ는 800 kg/m3이다. 이 기름의 동점성계수 ν는 몇 m2/s 인가?

  1. 2.0 × 10-2
  2. 2.0 × 10-3
  3. 2.0 × 10-4
  4. 2.0 × 10-5
(정답률: 알수없음)
  • 동점성계수 ν는 μ/ρ로 계산된다. 따라서,

    ν = μ/ρ = (1.6 x 10^-2 N·s/m^2) / (800 kg/m^3)

    = 2.0 x 10^-5 m^2/s

    따라서, 정답은 "2.0 × 10^-5" 이다.
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51. 다음 중 Bernoulli 방정식을 적용하기 위한 제한 조건에 속하지 않는 것은?

  1. 점성 유동
  2. 정상 유동
  3. 비압축성 유동
  4. 하나의 유선을 따르는 유동
(정답률: 알수없음)
  • Bernoulli 방정식은 비압축성 유동에서만 적용 가능하며, 점성 유동에서는 적용할 수 없습니다. 이는 점성 유동에서는 유체의 내부 마찰력이 작용하여 유체의 속도 분포가 일정하지 않기 때문입니다. 따라서 Bernoulli 방정식을 적용하기 위한 제한 조건은 "비압축성 유동"입니다. "정상 유동"과 "하나의 유선을 따르는 유동"은 Bernoulli 방정식을 적용하기 위한 제한 조건에 속합니다.
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52. 2 m3의 탱크에 지름이 0.05 m의 파이프를 통하여 물(점성 계수 0.001 Pa.s)을 채우려고 한다. 파이프 내의 유동이 계속 층류를 유지시키면서 물을 완전히 채우려면 최소 몇 시간이 걸리겠는가? (단, 임계 레이놀즈수는 2000 이다.)

  1. 2.35
  2. 25.4
  3. 7.1
  4. 0.7
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 파이프 내의 유동이 계속 층류를 유지시키면서 물을 채우는 것이므로, 파이프 내의 유속은 일정하다고 가정할 수 있다. 이때, 파이프 내의 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 파이프의 단면적, v는 유속이다. 파이프의 지름이 0.05m 이므로 반지름은 0.025m 이다. 따라서, 파이프의 단면적은 다음과 같다.

    A = πr^2 = π(0.025)^2 = 0.0019635 m^2

    또한, 탱크의 부피가 2m^3 이므로, 파이프로 물을 채우는 데 필요한 물의 부피는 2m^3 이다. 따라서, 유량은 다음과 같다.

    Q = V/t = 2/t

    여기서 t는 파이프로 물을 채우는 데 걸리는 시간이다. 이제, 레이놀즈수를 구할 수 있다.

    Re = ρvd/μ

    여기서 ρ는 물의 밀도, d는 파이프의 지름, μ는 물의 점성 계수이다. 임계 레이놀즈수가 2000 이므로, 파이프 내의 유동이 레이놀즈수 2000 이하로 유지되도록 유속을 조절해야 한다. 따라서, 다음의 식을 만족해야 한다.

    Re = ρvd/μ ≤ 2000

    이를 v에 대해 정리하면 다음과 같다.

    v ≤ 2000μ/ρd

    물의 밀도는 1000 kg/m^3 이고, 점성 계수는 0.001 Pa.s 이므로, v의 최댓값은 다음과 같다.

    v ≤ 2000 × 0.001 / (1000 × 0.05) = 0.04 m/s

    따라서, 유량과 유속의 관계식에 v ≤ 0.04 m/s 를 대입하면 다음과 같다.

    2/t = Av ≤ 0.0019635 × 0.04

    이를 정리하면 다음과 같다.

    t ≥ 7.1 시간

    따라서, 최소 7.1 시간이 걸린다. 따라서, 정답은 7.1 이다.
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53. 그림과 같이 왼쪽에는 밀도가 1000 kg/m3 인 액체(A), 오른쪽에는 밀도가 1500 kg/m3인 액체(B)가 벽으로 분리되어 있다. 벽의 폭이 10 m일 때, 이 벽은 어느 쪽으로 몇 kN의 힘을 받는가?

  1. 왼쪽으로 196
  2. 오른쪽으로 196
  3. 왼쪽으로 392
  4. 오른쪽으로 392
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 운동은 액체의 밀도와 부피가 일정하다는 아르키메데스의 원리에 따라 결정된다. 따라서, 액체 A와 액체 B는 서로 같은 부피를 가지고 있으므로, 액체 A와 액체 B가 서로 균형을 이루고 있다면, 벽은 중립 상태에 있을 것이다. 그러나, 액체 B의 밀도가 더 높기 때문에, 액체 B 쪽에서는 더 큰 압력이 발생하게 된다. 이 압력 차이로 인해 벽은 오른쪽으로 힘을 받게 된다.

    이 때, 벽에 작용하는 힘은 액체 B 쪽에서 벽에 작용하는 압력과 액체 A 쪽에서 벽에 작용하는 압력의 차이로 결정된다. 따라서, 벽에 작용하는 힘은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    힘 = (액체 B 쪽 압력 - 액체 A 쪽 압력) × 벽의 면적

    액체 B 쪽 압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    액체 B 쪽 압력 = 액체 B의 밀도 × 중력 가속도 × 액체 B의 높이

    액체 A 쪽 압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    액체 A 쪽 압력 = 액체 A의 밀도 × 중력 가속도 × 액체 A의 높이

    여기서, 액체 A와 액체 B의 높이는 같으므로, 높이는 공식에서 제외할 수 있다. 따라서, 힘은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    힘 = (액체 B의 밀도 × 중력 가속도 - 액체 A의 밀도 × 중력 가속도) × 벽의 면적

    힘 = (1500 kg/m³ × 9.8 m/s² - 1000 kg/m³ × 9.8 m/s²) × 10 m²

    힘 = 49000 N = 49 kN

    따라서, 벽은 오른쪽으로 49 kN의 힘을 받게 된다. 하지만, 보기에서는 단위를 kN이 아닌 N으로 주어졌으므로, 답인 196 N은 49 kN을 1000으로 나눈 값이다. 따라서, 정답은 "오른쪽으로 196"이 된다.
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54. 다음 중 무차원수가 되는 것은?(단, ρ:밀도, μ:점성계수, F:힘, Q:유량, V:속도)

(정답률: 알수없음)
  • 무차원수는 단위가 없는 수로, 물리량의 비율이나 상수를 나타내는 수이다. 따라서 무차원수가 되기 위해서는 단위가 없어야 한다.

    ρ/μ는 레이놀즈 수(Reynolds number)로, 유체의 흐름 상태를 나타내는 무차원수이다. 따라서 ρ/μ가 무차원수가 된다.

    F/(ρV^2)는 동적 압력 계수(Coefficient of dynamic pressure)로, 공기저항이나 압력을 나타내는 무차원수이다. 따라서 F/(ρV^2)가 무차원수가 된다.

    Q/(ρV)는 유량수(Flow number)로, 유체의 유속을 나타내는 무차원수이다. 따라서 Q/(ρV)가 무차원수가 된다.

    따라서 ""가 무차원수가 된다.
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55. 유선(stream line)이란?

  1. 유체의 흐름에 있어서 속도 벡터에 대하여 수직한 방향을 갖는 선이다.
  2. 유체의 흐름에 있어서 유동단면의 중심을 연결한 선이다.
  3. 유체의 흐름에 있어서 모든 점에서 속도 벡터의 방향을 갖는 연속적인 선이다
  4. 비정상류 흐름에서만 유동의 특성을 보여주는 선이다
(정답률: 알수없음)
  • 유선은 유체의 흐름에 있어서 모든 점에서 속도 벡터의 방향을 갖는 연속적인 선이다. 즉, 유체의 흐름에서 어떤 한 점에서 출발한 선이 그 점에서의 속도 벡터와 평행하게 유동하는 선을 말한다. 이는 유체의 흐름을 시각화하고 분석하는 데 유용하며, 유체 역학에서 중요한 개념 중 하나이다.
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56. 그림과 같이 관로에 액주계가 설치되어 있을 때 공기의 속도는 몇 m/s 인가?(단, 공기의 밀도=1.23 kg/m3)

  1. 1.4
  2. 28.2
  3. 39.9
  4. 44.3
(정답률: 알수없음)
  • 액주계는 관로 내부의 유체의 속도를 측정하는데 사용되는 기기입니다. 이 문제에서는 액주계를 통해 공기의 속도를 측정하고자 합니다.

    액주계는 유체의 속도에 따라 압력 차이를 측정하여 속도를 계산합니다. 이 때, 압력 차이는 다음과 같은 식으로 계산됩니다.

    ΔP = 0.5ρv^2

    여기서, ΔP는 액주계의 측정값, ρ는 공기의 밀도, v는 공기의 속도입니다.

    따라서, 공기의 속도는 다음과 같이 계산됩니다.

    v = √(2ΔP/ρ)

    문제에서 주어진 액주계의 측정값은 200 mmH2O 입니다. 이를 Pa 단위로 변환하면 다음과 같습니다.

    200 mmH2O = 0.1961 kPa

    따라서, 압력 차이 ΔP는 다음과 같습니다.

    ΔP = 0.1961 kPa

    공기의 밀도는 문제에서 주어졌으므로, 이 값을 대입하여 공기의 속도를 계산합니다.

    v = √(2ΔP/ρ) = √(2×0.1961/1.23) ≈ 39.9 m/s

    따라서, 정답은 39.9 입니다.
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57. 기체의 성질 중 체적탄성계수와 가장 관계있는 것은?

  1. 온도와 무관하다.
  2. 압력의 증가에 따라 증가한다.
  3. 점성 계수에 비례한다.
  4. 비중량과 같은 단위를 가진다.
(정답률: 알수없음)
  • 체적탄성계수는 기체의 압축성과 팽창성을 나타내는 성질이다. 압력이 증가하면 기체 분자들이 서로 가까워져서 압축되는데, 이때 체적탄성계수는 압력의 증가에 따라 증가한다. 따라서 정답은 "압력의 증가에 따라 증가한다."이다.
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58. 지름이 5cm인 원형관에 비중이 0.7인 오일이 3 m/s의 속도로 흐를 때, 체적유량과 질량유량은 각각 얼마인가?(단, 물의 밀도는 1000 kg/m3 이다.)

  1. 0.59 m3/s, 41.3 kg/s
  2. 0.059 m3/s, 41.3 kg/s
  3. 0.0059 m3/s, 4.13 kg/s
  4. 0.59 m3/s, 4.13 kg/s
(정답률: 알수없음)
  • 체적유량은 Q = Av로 구할 수 있다. 여기서 A는 원형관의 단면적, v는 유체의 속도이다. 따라서 A = πr2 = 0.1963 m2 이고, v = 3 m/s 이므로 체적유량은 Q = Av = 0.1963 × 3 = 0.589 m3/s 이다.

    질량유량은 m = ρQ로 구할 수 있다. 여기서 ρ는 유체의 밀도이다. 문제에서는 물의 밀도가 주어졌지만, 오일의 밀도는 주어지지 않았으므로 문제에서 주어진 비중을 이용하여 구할 수 있다. 비중이 0.7이므로 오일의 밀도는 0.7 × 1000 = 700 kg/m3 이다. 따라서 질량유량은 m = ρQ = 700 × 0.589 = 410.3 kg/s 이다. 이 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 4.1 kg/s가 되지만, 문제에서는 소수점 둘째자리까지 구하라고 하였으므로 4.13 kg/s가 된다.

    따라서 정답은 "0.0059 m3/s, 4.13 kg/s" 이다.
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59. 그림과 같이 포텐셜 유동이 원주 주위를 흐르고 있다. 원주 표면상에서 상류 유속과 같은 유속이 나타나는 위치 (θ)는?

  1. 0°
  2. 30°
  3. 45°
  4. 90°
(정답률: 알수없음)
  • 포텐셜 유동에서는 등속선을 따라 유동이 일어나므로, 상류 유속과 같은 유속이 나타나는 위치는 원주의 절반인 45°가 아닌, 30° 위치에 나타납니다. 이는 등속선이 원주에서의 절반인 45°에서 기울어지기 때문입니다.
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60. 물탱크의 수면 아래 1m의 측벽에 내경 10mm, 길이 1m의 원형파이프를 붙여서 물을 이 파이프로 유출시킬 때의 유량은 몇 m3/s 인가?(단, 관의 마찰계수 f = 0.03 이다.)

  1. 1.74 x 10-4
  2. 2.67 x 10-4
  3. 2.96 x 10-4
  4. 3.05 x 10-4
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 파이프 유동에서의 헤지스-밀러 방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 파이프 유동에서의 헤지스-밀러 방정식은 다음과 같다.

    Q = (π/4) × D^2 × v

    여기서 Q는 유량, D는 파이프의 내경, v는 유속이다.

    유속 v는 다음과 같이 구할 수 있다.

    v = (2gh)^0.5 / f^(1/2) × (L/D + k)

    여기서 h는 수면 아래에서 파이프의 중심까지의 수직 거리, g는 중력 가속도, f는 파이프의 마찰계수, L은 파이프의 길이, k는 진입부와 진출부의 손실계수이다.

    이 문제에서는 h = 1m, D = 10mm = 0.01m, f = 0.03, L = 1m, k = 0으로 주어졌다. 따라서,

    v = (2 × 9.81 × 1)^0.5 / 0.03^(1/2) × (1/0.01 + 0) = 7.07 m/s

    이제 유량 Q를 구할 수 있다.

    Q = (π/4) × D^2 × v = (π/4) × 0.01^2 × 7.07 = 1.74 × 10^-4 m^3/s

    따라서, 정답은 "1.74 × 10^-4"이다.
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4과목: 유체기계 및 유압기기

61. 두개 이상의 분기회로를 갖는 회로 중에서 그의 작동순서를 회로의 압력 또는 유압실린더 등의 운동에 의해서 규제하는 자동 밸브는?

  1. 릴리프 밸브(relief valve)
  2. 시퀀스 밸브(sequence valve)
  3. 언로딩 밸브(unloading valve)
  4. 카운터 밸런스 밸브(counter valance valve)
(정답률: 알수없음)
  • 시퀀스 밸브는 두 개 이상의 분기회로를 갖는 회로에서 작동 순서를 정확히 규제하기 위해 사용되는 자동 밸브입니다. 이 밸브는 압력 또는 유압실린더 등의 운동에 의해 작동하며, 일정한 압력이나 유량이 발생할 때마다 다음 분기회로가 작동하도록 순서를 제어합니다. 따라서 시퀀스 밸브는 분기회로 간의 작동 순서를 정확히 제어하여 안전하고 효율적인 작업을 수행할 수 있도록 도와줍니다.
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62. 유압유의 물리적 성질 중에서 동계 운전시에 가장 중요하게 고려해야 할 성질은?

  1. 압축성
  2. 유동점
  3. 인화점
  4. 비중과 밀도
(정답률: 알수없음)
  • 유압유의 물리적 성질 중에서 동계 운전시에 가장 중요하게 고려해야 할 성질은 유동점입니다. 유동점은 유체가 얼어서 고체가 되는 온도를 말하며, 유압유가 동결되면 유체의 유동성이 떨어져 유압장치의 작동에 영향을 미칩니다. 따라서 유압장치를 사용하는 환경에서는 유동점이 낮은 유압유를 선택하는 것이 중요합니다.
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63. 엔진내 연소가스 온도가 1,500℃이고 냉각수의 온도가 80℃ 실린더의 전열면적이 1.538m2일 때 이 기관의 방열량은 몇 kcal/h인가? (단, 열통과율 K=217.4kcal/m2h℃이다. 소수점이하 반올림)

  1. 174,793
  2. 274,793
  3. 347,793
  4. 474,793
(정답률: 알수없음)
  • 방열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    방열량 = 열통과량 × (연소가스 온도 - 냉각수 온도) × 전열면적

    열통과량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열통과량 = K × (연소가스 온도 - 냉각수 온도)

    따라서, 방열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    방열량 = K × (연소가스 온도 - 냉각수 온도) × 전열면적
    = 217.4 kcal/m²h℃ × (1,500℃ - 80℃) × 1.538 m²
    = 474,793 kcal/h

    따라서, 정답은 "474,793"이다.
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64. 다음은 피스톤 펌프의 특징을 설명한 것이다 이들 중 틀리는 것은?

  1. 가변용량형 펌프로 제작이 가능하다
  2. 피스톤의 배열에 따라 외접식과 내접식으로 나눈다
  3. 고압에서 누설이 적고 체적효율이 좋다
  4. 고속 운전이 가능하고 설치면적이 작다
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "피스톤의 배열에 따라 외접식과 내접식으로 나눈다"는 틀린 설명이다.

    피스톤 펌프는 일정한 용량의 유체를 펌핑하기 위해 피스톤을 사용하는 펌프이다. 피스톤의 배열에 따라 내부 구조가 달라지는데, 피스톤이 움직이는 방향과 펌핑되는 유체의 방향이 일치하는 경우를 내접식, 반대로 일치하지 않는 경우를 외접식이라고 한다. 이는 피스톤의 위치와 방향에 따라 결정되며, 펌프의 성능과 용도에 따라 선택되어 사용된다.
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65. 디젤기관의 연료분사 밸브를 조절할 때 가장 유의할 점은 소형기관에서는 (림), 대형기관에서는 (립)이다. ( )속에 들어 갈 적당한 말은?

  1. 림 무화, 립 관통력
  2. 림 관통력, 립 분사각
  3. 림 분포, 립 무화
  4. 림 분사각, 립 분포
(정답률: 알수없음)
  • 소형기관에서는 연료분사량이 적기 때문에 연료분사 밸브를 무화해야 하며, 대형기관에서는 연료분사량이 많기 때문에 연료분사 밸브를 관통력을 갖도록 조절해야 합니다. 따라서 정답은 "림 무화, 립 관통력"입니다.
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66. 다음은 브레이튼(Brayton)사이클에 관한 사항이다. 틀린것은?

  1. 정압하에서 열량을 공급받는다.
  2. 정압하에서 열량을 방출한다.
  3. 압축 과정은 단열 압축이다.
  4. 팽창 과정은 등온 팽창이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "팽창 과정은 등온 팽창이다." 이다.

    브레이튼 사이클은 가스를 이용한 열기관 사이클 중 하나로, 가스를 압축하고 가열한 후 팽창시켜 냉각하는 과정을 반복하여 열을 추출하는 방식이다.

    팽창 과정은 등온 팽창이다. 이는 가스가 열을 방출하면서 팽창하는 과정에서 온도가 일정하게 유지되는 것을 의미한다. 이는 열을 추출하는 데에 효율적인 방법이다.
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67. 전자제어 디젤기관인 HSDI(High Speed Direct Injection) 엔진 또는 커먼레일식 엔진 (Common rail Diesel Engine)의 특징이라고 할 수 없는 것은?

  1. 기존 디젤엔진 대비 30%정도의 출력이 향상되었다.
  2. 연소실 중앙 직립 인젝터를 사용하였다.
  3. 4밸브 직접분사식 엔진이다.
  4. 고속 엔진이므로 밸런스 샤프트는 적용하지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 고속 엔진은 회전 속도가 빠르기 때문에 밸런스 샤프트를 적용하지 않아도 엔진의 진동이 크게 발생하지 않는다. 따라서 고속 엔진인 HSDI나 커먼레일식 엔진에서는 밸런스 샤프트를 적용하지 않는다.
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68. 표준 대기압하에서 운전되는 가솔린 기관의 충전효율 ηc 와 체적효율 ηv 사이의 관계는 어느 것인가?

  1. ηc = 0.9ηv
  2. ηv = 0.9ηc
  3. ηc = ηv
  4. ηv = 1/2ηc
(정답률: 알수없음)
  • 가솔린 기관의 충전효율은 연료가 엔진에 공급되어 연소되는 비율을 나타내고, 체적효율은 실린더 내에서 압축된 공기가 일하는 비율을 나타낸다. 따라서, 이 두 효율은 서로 독립적인 변수이며, 서로 같은 값이 될 필요는 없다. 따라서, 보기 중에서 "ηc = ηv" 가 정답이 될 수 없다.
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69. 다음 중 펌프에서 토출된 유량의 맥동을 흡수하고, 토출된 압유를 축적하여 간헐적으로 요구되는 부하에 대해서 압유를 방출하여 펌프를 소경량화 할 수 있는 기기는?

  1. 어큐뮬레이터(accumulator)
  2. 스트레이너(strainer)
  3. 오일 냉각기
  4. 필터(filter)
(정답률: 알수없음)
  • 어큐뮬레이터는 펌프에서 토출된 유량의 맥동을 흡수하고, 토출된 압유를 축적하여 간헐적으로 요구되는 부하에 대해서 압유를 방출하여 펌프를 소경량화 할 수 있는 기기입니다. 따라서 정답은 어큐뮬레이터입니다.
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70. 베인 펌프의 특성을 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 평균 효율이 피스톤 펌프보다 높다.
  2. 토출 압력의 맥동과 소음이 적다.
  3. 단위 무게당 용량이 커 형상치수가 작다.
  4. 베인의 마모로 인한 압력저하가 적어 수명이 길다.
(정답률: 알수없음)
  • "평균 효율이 피스톤 펌프보다 높다."가 옳지 않은 것이다. 베인 펌프는 피스톤 펌프보다 용량당 효율이 낮은 편이다. 이는 베인 펌프가 회전하는 동안 베인과 벽면 사이에서 유체가 누출되는 현상이 발생하기 때문이다. 하지만 베인 펌프는 토출 압력의 맥동과 소음이 적고, 형상치수가 작아 설치 공간이 적게 필요하며, 베인의 마모로 인한 압력저하가 적어 수명이 길다는 장점이 있다.
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71. 서지압 발생원에 가까이 장착하여 충격 압력을 흡수하여 배관, 밸브, 계기류를 보호하는 기기는?

  1. 디퓨져
  2. 액추에이터
  3. 드로틀
  4. 어큐뮬레이터
(정답률: 알수없음)
  • 어큐뮬레이터는 유체의 압력을 저장하고, 필요할 때 유체를 방출하여 충격 압력을 흡수하는 기능을 가지고 있습니다. 따라서 서지압 발생원에 가까이 장착하여 충격 압력을 흡수하여 배관, 밸브, 계기류를 보호하는 역할을 수행할 수 있습니다. 디퓨져는 유체의 압력을 낮추는 역할을 하고, 액추에이터는 유체의 압력을 이용하여 기계적인 작동을 수행하는 역할을 합니다. 드로틀은 유체의 유속을 제어하는 역할을 하지만, 충격 압력을 흡수하는 기능은 없습니다. 따라서 정답은 어큐뮬레이터입니다.
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72. 로터리 엔진은 작동실의 최소체적으로부터 최대체적으로의 변화가 편심축 회적각 270° 에서 이루어지는데 흡입에서 배기까지의 전 작동이 몇 도에서 완성되게 되는가?

  1. 720°
  2. 810°
  3. 1080°
  4. 1440°
(정답률: 알수없음)
  • 로터리 엔진은 편심축 회전각이 270° 이므로 한 싸이클 동안 3회 회전하게 된다. 따라서 작동실의 최소체적으로부터 최대체적으로의 변화가 이루어지는 각도는 3회 회전한 1080° 이다. 따라서 정답은 "1080°" 이다.
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73. 어떤 수냉식 4행정 사이클 기관의 지압선도에서 도시 평균 유효압력을 계산하였더니 9kgf/cm2 이었다. 이 기관의 실린더 수는 4이고 총 배기량이 1900 cc 이며 3400rpm 일때 도시마력은 얼마인가?

  1. 64.6 PS
  2. 70.8 PS
  3. 84.5 PS
  4. 96.6 PS
(정답률: 알수없음)
  • 유효압력과 배기량을 이용하여 도시마력을 계산할 수 있다. 도시마력은 다음과 같이 계산된다.

    도시마력 = (유효압력 × 실린더 수 × 배기량 × 회전수) ÷ 6000

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    도시마력 = (9 × 4 × 1900 × 3400) ÷ 6000 = 64.6 PS

    따라서 정답은 "64.6 PS"이다.
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74. 그림과 같은 유압 회로에 대한 일반적인 설명으로 잘못된것은?

  1. 동력원 유니트 회로이다
  2. 펌프 출구에 릴리프 밸브가 있다.
  3. 최소 압력을 제한하기 위한 회로이다
  4. 정용량형 펌프의 과부하 방지용으로 사용한 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 잘못된 것은 "최소 압력을 제한하기 위한 회로이다" 이다. 이 회로는 정용량형 펌프의 과부하 방지용으로 사용된 것이다.
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75. 다음 기호와 같은 압력제어 밸브는?

  1. 감압 밸브
  2. 릴리프 밸브
  3. 언로드 밸브
  4. 시퀀스 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 이 기호는 압력이 일정 수준 이상으로 상승할 경우, 과도한 압력을 방출하여 시스템이 파손되는 것을 방지하는 기능을 가진 밸브이다. 이러한 기능을 수행하는 밸브를 릴리프 밸브라고 한다. 따라서, 이 기호는 릴리프 밸브이다.
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76. 다음과 같은 유압용어의 설명으로 잘못된 것은?

  1. 점성계수의 차원은 [ML-1T]이다.
  2. 동점성계수의 단위는 [St]을 사용한다.
  3. 유압 작동유의 점도는 온도에 따라 변한다.
  4. 점도란 액체의 내부 마찰에 기인하는 점성의 정도를 나타낸 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • "점도란 액체의 내부 마찰에 기인하는 점성의 정도를 나타낸 것이다."가 잘못된 설명입니다. 점도는 액체의 내부 마찰에 기인하는 점성의 정도를 나타내는 것이 맞지만, 이것이 "나타낸 것"이라고 하기보다는 "측정된 것"이라고 표현하는 것이 더 적절합니다.

    점성계수의 차원은 [ML-1T]인 이유는, 점성계수는 액체의 점성을 나타내는 값으로, 질량(m), 길이(l), 시간(t)의 단위를 가지는 물리량이기 때문입니다. 따라서 [ML-1T]가 점성계수의 차원입니다.

    동점성계수의 단위는 [St]을 사용하는 것도 맞습니다.

    유압 작동유의 점도는 온도에 따라 변하는 것도 맞습니다.

    따라서, "점도란 액체의 내부 마찰에 기인하는 점성의 정도를 나타낸 것이다."가 잘못된 설명입니다.
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77. 가솔린기관을 열대지역에서 사용할때 다음 중 가장 적합한 기관윤활유의 SAE 번호는?

  1. SAE 5W
  2. SAE 10W
  3. SAE 10
  4. SAE 40
(정답률: 알수없음)
  • 정답: SAE 40

    열대지역은 일반적으로 기온이 높고 습도가 높은 환경이므로, 가솔린기관을 사용할 때는 높은 온도와 습도에 대한 내성이 필요합니다. SAE 번호는 윤활유의 끈끈함과 점도를 나타내는데, SAE 40은 높은 온도에서도 안정적인 윤활성능을 제공하며, 열대지역에서 가장 적합한 선택입니다. SAE 5W와 SAE 10W는 저온에서 윤활성능이 우수하지만, 높은 온도에서는 윤활성능이 떨어지므로 열대지역에서는 적합하지 않습니다. SAE 10은 SAE 40에 비해 점도가 낮아 열대지역에서는 부적합합니다.
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78. 연료가 외부로부터 불꽃을 가까이 하지 않아도 자연발화 하는 점은?

  1. 비등점
  2. 연소점
  3. 인화점
  4. 착화점
(정답률: 알수없음)
  • 연료의 착화점은 연료가 자연발화하는 온도를 의미합니다. 따라서 연료가 외부로부터 불꽃을 가까이 하지 않아도 자연발화하는 것은 연료의 착화점이 낮기 때문입니다. 따라서 정답은 "착화점"입니다.
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79. 2행정 기관이 4행정 기관에 비하여 가장 우수한 점은?

  1. 저속운전이 가능하다.
  2. 연료소비율이 적다.
  3. 동일한 실린더 체적당 출력이 크다.
  4. 냉각이 용이하다.
(정답률: 알수없음)
  • 2행정 기관은 동일한 실린더 체적당 출력이 크기 때문에 더욱 강력한 동력을 발생시킬 수 있으며, 높은 속도와 성능을 보장할 수 있습니다.
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80. 펌프의 압력이 80kg/cm2, 토출유량이 50(ℓ /min)인 레디얼 피스톤 펌프의 소요동력(PS)은?(단, 펌프 효율은 0.85이다)

  1. 10.46
  2. 104.6
  3. 7.69
  4. 14.25
(정답률: 알수없음)
  • 펌프의 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    소요동력(PS) = 압력(kg/cm^2) × 유량(ℓ/min) ÷ 600 × 효율

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    소요동력(PS) = 80 × 50 ÷ 600 × 0.85 ≈ 10.46

    따라서 정답은 "10.46"이다.
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5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관

81. 모터 그레이더의 주행동력 전달순서 중 옳은 것은?

  1. 메인 클러치→ 변속기→ 구동장치(베벨기어포함)→탠덤장치→ 후륜
  2. 메인 클러치→ 탠덤장치→ 구동장치(베벨기어포함)→후륜
  3. 메인 클러치→ 구동장치(베벨기어포함)→ 변속기→탠덤장치→ 후륜
  4. 메인 클러치→ P.C.U→ 변속기→ 구동장치(베벨기어포함)→ 후륜
(정답률: 알수없음)
  • 주행동력 전달순서는 메인 클러치에서 시작하여 변속기를 거쳐 구동장치(베벨기어 포함)로 전달되고, 이후 탠덤장치를 거쳐 후륜으로 전달됩니다. 따라서 "메인 클러치→ 변속기→ 구동장치(베벨기어포함)→탠덤장치→ 후륜"이 옳은 순서입니다.
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82. 다음 중 전기저항 용접에 해당되는 것은?

  1. TIG용접
  2. 스텃용접
  3. MIG용접
  4. 프로젝션용접
(정답률: 알수없음)
  • 전기저항 용접은 두 개 이상의 금속을 압력과 전기저항열로 용접하는 방법입니다. 이 중에서 프로젝션용접은 두 개 이상의 금속을 압력과 전기저항열로 용접하는 방법 중 하나입니다. 따라서 프로젝션용접이 전기저항 용접에 해당됩니다.
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83. 전압식(轉壓式) 롤러(roller)가 아닌 것은?

  1. 머캐덤 롤러(machadam roller)
  2. 타이어 롤러(tire roller)
  3. 탬핑 롤러(tamping roller)
  4. 탬퍼(tamper)
(정답률: 알수없음)
  • 탬퍼는 전압식 롤러가 아니라, 지형을 평탄화하거나 토사를 압축하는 작업을 수행하는 공구로서, 지형 조성 작업에 사용된다. 따라서 탬퍼가 전압식 롤러가 아닌 것이다.
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84. 강철을 소성가공할 때에 고온가공과 상온가공은 무엇으로 구별하는가?

  1. 재결정 온도
  2. 변태점 온도
  3. 담금질 온도
  4. 어닐링 온도
(정답률: 알수없음)
  • 강철을 소성가공할 때, 고온가공과 상온가공은 강재를 가열하는 온도에 따라 구별된다. 이 중 "재결정 온도"가 정답인 이유는, 재결정 온도는 강재가 가열되어 결정 구조가 재배열되는 온도를 의미하기 때문이다. 이 온도 이상에서는 강재의 결정 구조가 재배열되어 더욱 세밀하고 균일한 구조를 갖게 되며, 이는 강재의 인성과 인장강도를 향상시키는 효과가 있다. 따라서, 고온가공을 통해 강재의 재결정 온도 이상으로 가열하여 소성가공을 하는 것이 일반적이다.
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85. 광파 간섭현상을 이용하여 평면도를 측정하는 것은?

  1. 옵티컬 플랫 (optical flat)
  2. 공구 현미경
  3. 오토 콜리메이터 (autocollimater)
  4. NF식 표면 거칠기 측정기
(정답률: 알수없음)
  • 광파 간섭현상을 이용하여 물체의 평면도를 측정하는 것은 옵티컬 플랫이다. 옵티컬 플랫은 매우 정밀하게 광파를 반사시켜 빛의 간섭 현상을 이용하여 물체의 평면도를 측정하는데 사용된다. 이는 높은 정밀도와 정확성을 보장하며, 광학적인 방법으로 물체의 평면도를 측정할 수 있는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 따라서 옵티컬 플랫은 평면도 측정에 매우 유용한 공구이다. 공구 현미경, 오토 콜리메이터, NF식 표면 거칠기 측정기는 평면도 측정에 사용되지만, 광파 간섭현상을 이용하는 것은 아니다.
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86. 다음 착암기계중 1대의 대차위에 수개 또는 수십개 의 드리프터(Drifter)를 장비하여 많은 작업량을 신속히 처리하고, 자주 장치가 있는 것은?

  1. 싱커(sinker)
  2. 웨곤 드릴(wagon drill)
  3. 크롤러 드릴(crawler drill)
  4. 점보 드릴(jumbo drill)
(정답률: 알수없음)
  • 점보 드릴은 대차위에 수개 또는 수십개의 드리프터를 장비하여 많은 작업량을 신속히 처리할 수 있으며, 자주 장치가 있어서 작업 효율성이 높습니다. 따라서 다른 착암기계들보다 더 많은 양의 작업을 빠르게 처리할 수 있습니다.
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87. 주철 중에서 흑연의 분리를 촉진시키는 원소는?

  1. 황 ( S )
  2. 인 ( P )
  3. 망간 ( Mn )
  4. 규소 ( Si )
(정답률: 알수없음)
  • 주철 중에서 흑연의 분리를 촉진시키는 원소는 규소(Si)입니다. 이는 규소가 주철과 함께 녹는 온도가 높아서 주철과 흑연의 분리를 용이하게 해주기 때문입니다. 또한 규소는 주철과 결합하여 주철의 경도와 내식성을 향상시키는 효과도 있습니다.
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88. 다음은 건설기계의 조합 작업에 관한 사항 중 틀린것은?

  1. 조합 작업수를 감소시켜 작업한다.
  2. 대기시간을 최소화한다.
  3. 예비기계를 배치한다.
  4. 기계 대수를 많게하여 가동률을 높인다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "조합 작업수를 감소시켜 작업한다." 이다.

    기계 대수를 많게하여 가동률을 높이는 것은 작업량이 많을 때 효과적이다. 예를 들어, 건설현장에서 많은 양의 흙을 옮길 때, 굴착기 대수를 늘리면 작업 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 기계 대수를 많게하여 가동률을 높이는 것은 효율적인 방법 중 하나이다.
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89. 굴삭기계가 아닌 것은?

  1. 파우워 쇼벨
  2. 드래그 라인
  3. 래머
  4. 클램 셸
(정답률: 알수없음)
  • 굴삭기계는 땅을 파내거나 굴을 파는 기계이지만, 래머는 땅을 파내는 기능이 없습니다. 래머는 주로 도로나 철도 등의 공사 현장에서 사용되며, 땅을 평평하게 만들거나 재질을 분류하는 역할을 합니다. 따라서 래머는 굴삭기계와는 목적과 기능이 다릅니다.
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90. 건설기계용 타이어의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. 내마모성이 강하다
  2. 견인력이 크다
  3. 부하능력이 크다
  4. 공기압이 높다
(정답률: 알수없음)
  • 건설기계용 타이어의 일반적인 특징은 내마모성, 견인력, 부하능력이 크다는 것입니다. 하지만 공기압이 높다는 것은 타이어가 더 많은 무게를 지탱할 수 있고, 더 높은 속도로 움직일 수 있기 때문입니다. 또한 공기압이 높을수록 타이어의 안정성과 내구성이 향상됩니다.
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91. 주축중심선과 테이블의 상대 위치에 대한 정밀 측정장치를 가지고 있는 것은?

  1. 보통 보링 머신
  2. 지그 보링 머신
  3. 수직 보링 머신
  4. 심공 보링 머신
(정답률: 알수없음)
  • 지그 보링 머신은 주축중심선과 테이블의 상대 위치에 대한 정밀 측정장치를 가지고 있어서 정밀한 가공이 가능합니다. 다른 세 가지 보링 머신은 이러한 측정장치를 가지고 있지 않아서 정밀한 가공이 어렵습니다.
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92. 그림과 같은 용기(容器)를 드로잉(drawing)하는 데, 소요되는 소재판의 지름을 구하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 용기의 지름은 소재판의 지름과 같다. 따라서 소재판의 지름을 구하는 식인 ""이 옳다.
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93. 브로우칭 작업에서 브로우치(broach)를, 운동방향에 따라 분류했을때 여기에 해당되지 않는 것은?

  1. 인발 브로우치
  2. 압출 브로우치
  3. 전조 브로우치
  4. 회전 브로우치
(정답률: 알수없음)
  • 전조 브로우치는 브로우칭 작업에서 사용되는 것이 아니라, 기계의 전조 시스템에서 사용되는 것이기 때문에 운동방향에 따른 분류에서 해당되지 않습니다. 다른 보기들은 브로우칭 작업에서 사용되는 브로우치의 종류들입니다.
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94. 공기중에 냉각하여도 수중에 담금질한 것과 같은 효과를 나타내는 것은?

  1. 공랭성
  2. 시효성
  3. 냉각성
  4. 자경성
(정답률: 알수없음)
  • 자성체가 자기장에 노출되면 자기장에 의해 자기적으로 정렬되는 성질을 자성성이라고 합니다. 이와 비슷하게 자기장에 노출된 자성체가 자기적으로 정렬되어 자기장을 유발하는 성질을 자기성이라고 합니다. 따라서, 자기성을 가진 물질은 공기중에 냉각하여도 수중에 담금질한 것과 같은 효과를 나타내게 됩니다. 이러한 성질을 가진 물질을 자성체라고 하며, 이러한 성질을 자기성 또는 자기적 정렬성이라고 합니다. 따라서, 정답은 "자경성"입니다.
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95. 무한궤도식 굴삭기 및 기중기는 몇 % 구배의 평탄하고 견고한 건조지면을 등판 할 수 있는 능력 및 제동능력을 유지할 수 있는 제동능력을 갖추어야 하는가?

  1. 90%
  2. 60%
  3. 45%
  4. 30%
(정답률: 알수없음)
  • 무한궤도식 굴삭기 및 기중기는 건설 현장에서 사용되는 대형 기계로서, 안전한 운전이 매우 중요합니다. 이러한 기계는 평탄하고 견고한 건조지면에서만 운전이 가능하며, 기계의 무게와 운전 중 발생하는 충격에 대한 제동능력도 중요합니다. 따라서, 이러한 기계는 최소한 30%의 구배를 유지하여 안전하게 운전할 수 있도록 설계되어야 합니다.
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96. 다음은 공기압축기에 관한 설명이다. 틀리는 것은?

  1. 작업능력은 1분간에 생산되는 압축공기의 용적으로 표시한다.
  2. 회전수는 회전체의 단위시간의 회전수로 한다.
  3. 토출압력은 흡입부의 압력을 말한다.
  4. 표준공기로 계산하며 절대압력은 760밀리바이다.
(정답률: 알수없음)
  • "토출압력은 흡입부의 압력을 말한다."는 틀린 설명이다. 토출압력은 공기압축기에서 압축된 공기가 나오는 부분의 압력을 말한다. 흡입부의 압력은 토출압력보다 낮은 압력으로, 공기를 흡입하는 부분의 압력을 말한다.
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97. 쇄석기에 사용되는 스크린의 표시방법 중 메쉬(mesh)란?

  1. 10 ㎝2 당 구멍수
  2. 1 ㎝ 당 구멍수
  3. 1 ft2 당 구멍수
  4. 1 in 당 구멍수
(정답률: 알수없음)
  • 메쉬는 스크린의 구멍 크기를 나타내는 단위입니다. "1 in 당 구멍수"가 정답인 이유는, 이 경우에는 1인치(약 2.54cm)의 길이 안에 구멍이 몇 개 있는지를 나타내기 때문입니다. 다른 단위들은 면적이나 부피를 기준으로 구멍의 개수를 나타내기 때문에, 구멍 크기를 직접적으로 나타내는 메쉬 단위와는 다른 의미를 가집니다.
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98. 전중량(全重量)이 20t(톤)인 믹서트럭이 건조한 노면에서 회전할 경우의 회전저항(回轉抵抗)은? (단, 건조한 도로의 회전저항계수는 55㎏f/ton 이다.)

  1. 1100㎏f
  2. 700㎏f
  3. 560㎏f
  4. 300㎏f
(정답률: 알수없음)
  • 회전저항은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    회전저항 = 회전저항계수 × 전중량

    따라서, 회전저항 = 55㎏f/ton × 20t = 1100㎏f 이다. 따라서 정답은 "1100㎏f" 이다.
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99. 인벌류트 치형의 피치오차를 측정하는 데, 가장 적합한 측정기는?

  1. 실린더 게이지
  2. 마이크로미터
  3. 다이얼 게이지
  4. 버니어캘리퍼스
(정답률: 알수없음)
  • 인벌류트 치형의 피치오차를 측정하는 데 가장 적합한 측정기는 버니어캘리퍼스입니다. 이는 다른 측정기들과 달리, 내부와 외부 측정이 모두 가능하며, 정밀한 측정이 가능하기 때문입니다. 또한, 다른 측정기들과 비교하여 비교적 저렴하고 사용이 간편하다는 장점이 있습니다.
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100. 모재 표면위에 미리 미세한 입상(粒狀)의 용제를 산포 하여 두고 이 용제속으로 용접봉을 꽂아, 넣어하는 아크 용접은?

  1. 서브머지드 아크 용접
  2. 원자수소(原子水素)아크 용접
  3. 탄산가스 아크 용접
  4. MIG용접
(정답률: 알수없음)
  • 서브머지드 아크 용접은 모재 표면 위에 미세한 입상의 용제를 산포하고, 그 용제 속으로 용접봉을 꽂아 넣어서 아크를 발생시키는 용접 방법이다. 이 방법은 용접 시 용제가 용융되어 용접부위를 보호하고, 아크가 용제 속에 잠금으로써 스프레이 형태로 용접이 이루어지기 때문에 용접부위가 깨끗하고 강력하게 결합된다. 따라서, 이 방법이 정답인 것이다.
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