1과목: 재료역학
1. 지름 10cm인 연강봉(탄성계수 Es=210 GPa)이 외경 11cm, 내경 10cm인 구리관(탄성계수 Ec=150 GPa)사이에 끼워져 있다. 양단에서 강체평판으로 10kN의 압축하중을 가할 때 연강봉과 구리관에 생기는 응력비 σs/σc의 값은?
2. 그림과 같은 보의 중앙점에서의 굽힘모멘트는?
3. 그림과 같은 돌출보에 집중하중이 A 점에 5 kN과 C 점에 6 kN이 작용하고 있을 때, B 점의 반력은?
4. 그림의 도심 G의 위치는 Z 축에서 몇 cm 떨어져 있는가?
5. 재질이 같은 A, B 두 균일 단면의 봉에 인장하중을 작용 시켜 변형률을 측정하였더니 이었다. 봉 B의 단위체적속에 저장되는 탄성에너지는 봉 A의 몇 배 인가?
6. 탄성한도내에서 인장력을 받는 강봉의 단위체적당의 변형에너지의 값을 나타내는 식은? (단, σ는 응력, ν는 포아송의 비, E는 탄성계수이다.)
7. 탄성계수 E, 포아송 비 ν, 한변의 길이가 a인 정육면체의 탄성체를 강체인 동일 형태의 구멍에 넣어 압력 P를 가한다. 탄성체와 구멍사이의 마찰을 무시하면 탄성체의 윗면의 변위 δ는?
8. 인장하중을 받고 있는 부재에서 전단응력 τ 가 수직응력의 1/2 이 되는 경사단면의 경사각은?
9. 길이가 L인 양단 고정보의 중앙점에 집중하중 P가 작용할 때 중앙점의 최대 처짐은? (단, E : 탄성계수, Ⅰ: 단면 2차모멘트)
10. 그림에서 반력 R1의 크기는 몇 N 인가? (단, 점 A는 하중 P의 작용점이다.)
11. 지름 d=5 mm인 와이어로 제작된 반지름 R=3cm의 코일스프링에 하중 P = 1 kN이 작용할 때, 와이어 단면에 생기는 비틀림 응력은 몇 MPa 인가?
12. 탄성계수(E)가 200 GPa인 강의 전단탄성계수(G)는? (단, 포아송비는 0.3이다.)
13. 변형체 내부의 한점이 3차원 응력상태에 있고 σx=25MPa, σy=30MPa, τxy=-15MPa 인 평면응력 상태에 있다면, 이 점에서 절대 최대전단 응력의 크기는 몇 MPa 인가?
14. 그림과 같이 재질과 단면이 동일하고 길이가 다른 2개의 외팔보를 자유단에서의 처짐이 동일하게 하는 외력의 비 P1/P2 는?
15. 단면적 A의 중립축에 대한 단면 2차모멘트를 IG, 중립축에서 y 거리만큼 떨어진 평행한 축에 대한 단면 2차모멘트를 I 라고 하면 다음 중 옳은식은?
16. 그림과 같은 평면응력 상태에서 최대 주응력은 몇 MPa인가?
17. 그림과 같이 직선적으로 변하는 불균일 분포하중을 받고 있는 단순보의 전단력선도는?
18. 2 Hz로 돌고 있는 중실 원형축이 150 ㎾의 동력을 전달해야 된다고 한다. 허용 전단응력이 40 MPa 일 때 요구되는 최소직경은 몇 ㎜ 인가?
19. 삼각형 단면의 밑변과 높이가 b×h = 20㎝×30㎝일 때 밑변에 평행하고 도심을 지나는 축에 대한 단면 2차모멘트는?
20. 그림과 같이 외팔보에 균일분포하중이 전 길이에 걸쳐 작용할 때 자유단의 처짐 δ는 얼마인가? (단, EI : 강성계수)
2과목: 기계열역학
21. 공기 1㎏의 체적 0.85m3로 부터 압력 500 kpa, 온도 300℃로 변화하였다. 체적의 변화는 약 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/kg.K 이다.)
22. 속도 250m/s, 온도 30℃ 인 공기의 마하수를 구하면? (단, 공기의 비열비 k = 1.4 라고 한다.)
23. 가역단열펌프에 100kPa, 50℃의 물이 2 kg/s로 들어가 4 MPa로 압축된다. 이 펌프의 소요동력은? (단, 50℃에서 포화액(saturated liquid)의 비체적은 0.001 m3/kg이다.)
24. 다음 중 바르게 설명한 것은?
25. 0.5 kg의 어느 기체를 압축하는데 15kJ의 일을 필요로 하였다. 이 때 12kJ의 열이 계 밖으로 손실 전달되었다. 내부에너지의 변화는 몇 kJ 인가?
26. 노즐의 출구압력을 감소시키면 질량유량이 증가하다가 어느 압력이상 감소하면 질량유량이 더 이상 증가하지 않는 현상을 무엇이라 하는가?
27. 증기 동력 시스템에서 이상적인 사이클로 Carnot 사이클을 택하지 않고 Rankine 사이클을 택한 이유는 무엇인가?
28. 523℃의 고열원으로부터 1MW의 열을 받아서 300K의 대기중으로 600kW의 열을 방출하는 열기관이 있다. 이 열기관의 효율은?
29. 어느 가스 2㎏이 압력 200kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8m3를 점유한다. 이 가스의 가스상수는 약 몇 kJ/kg.K 인가?
30. 이원 냉동 사이클에 대해 맞는 것은?
31. R-12를 작동유체로 사용하는 이상적인 증기압축 냉동사이클이 있다. 이 사이클은 증발기에서 104.08 kJ/kg의 열을 흡수하고, 응축기에서 136.85 kJ/kg의 열을 방출한다고 한다. 이 사이클의 냉방 성적계수는?
32. 엔트로피에 관한 다음 설명 중 맞는 것은?
33. 랭킨 사이클에 대한 설명 중 맞는 것은?
34. 단열된 용기안에 이상기체로 온도와 압력이 같은 산소 1kmol과 질소 2 kmol이 얇은 막으로 나뉘어져 있다. 막이 터져 두 기체가 혼합될 경우 엔트로피의 변화는?
35. 밀폐된 실린더 내의 기체를 피스톤으로 압축하여 300kJ의 열이 발생하였다. 압축일량이 400kJ이라면 내부에너지 증가는?
36. 이론 정적사이클에서 단열압축을 할 때 압축이 시작될 때의 게이지(gage) 압력이 91 kPa이고, 압축이 끝났을 때의 게이지(gage)압력이 1317 kPa라고 하면 이 사이클의 압축비는? (단, k = 1.4 라 한다.)
37. 공기 표준 Brayton 사이클에 대한 다음 설명 중 잘못된 것은?
38. 온도가 127℃, 압력이 0.5MPa, 비체적 0.4m3/㎏인 이상기체가 같은 압력하에서 비체적이 0.3m3/㎏으로 되었다면 온도는 몇 도로 되겠는가?
39. 수소 1kg이 완전 연소할 때 9kg의 H2O가 생성된다면 최소 산소량은 몇 kg인가?
40. 50℃, 25℃, 10℃의 온도인 3가지 종류의 액체 A, B, C가 있다. A와 B를 동일중량으로 혼합하면 40℃로 되고, A와 C를 동일중량으로 혼합하면 30℃로된다. B와 C를 동일 중량으로 혼합할 때는 몇 ℃로 되겠는가?
3과목: 기계유체역학
41. 그림과 같이 비중이 0.83인 기름이 12m/s의 속도로 수직 고정평판에 직각으로 부딪치고 있다. 판에 작용되는 힘 F는 약 몇 N 인가?
42. 그림과 같은 수문(ABC)에서 A점은 힌지로 연결되어 있다. 수문을 그림과 같은 닫은 상태로 유지하기 위해 필요한 힘(F)는 몇 kN 인가?
43. 그림과 같은 평판유동을 완전발달 층류로 가정할때 평균속도는 최대속도의 몇배인가?
44. 유량 Q가 점성계수 μ, 관직경 D, 압력구배 의 함수일 경우 차원해석을 이용한 관계식은?
45. 지름이 20㎝인 관속을 초당 400 N의 물이 흐르고 있다. 관내에서의 평균 속도는 몇 m/s 인가?
46. 10 L의 액체에 10 MPa의 압력을 가했더니 체적이 9.99 L로 감소하였다. 이 액체의 체적탄성계수 K는?
47. 다음 중 음속이 아닌 것은? (단, k=비열비, P=절대압력, ρ=밀도, T=절대온도, E=체적탄성계수, R=기체상수)
48. 지름 10cm인 원관에 기름(비중=0.85, 동점성계수=1.27×10-4 m2/s)이 0.01 m3/s 의 유량으로 흐르고 있다. 이 때 관마찰계수 f는?
49. 어떤 밸브의 손실계수가 7, 관의 지름은 5 cm, 관마찰계수가 0.035일 때 밸브에 의한 손실수두에 해당하는 관의 상당길이는 몇 m인가?
50. 2차원 속도장이 다음과 같이 주어졌을 때 유선의 방정식은 어느 것인가? (여기서 C는 상수이다.)
51. 다음 중 물리량의 차원이 틀리게 표시된 것은? (단, F:힘, M:질량, L:길이, T:시간을 의미한다.)
52. 골프공의 표면이 요철되어 있는 이유에 대한 설명으로 맞는 것은?
53. 공기가 게이지압력 2.06bar의 상태로 지름이 0.15m인 관속을 흐르고 있다. 이 때 대기압은 1.03bar이고 공기 유속이 4m/s라면 질량유량(mass flow rate)을 계산하면 약 몇 kg/s인가? (단, 공기의 온도는 37℃이고, 가스상수는 287.1 J/kg.K 이며 1bar=105 Pa이다.)
54. 안지름 15㎝, 길이 1000m인 수평 직원관속에 물이 매 초 50 L로 흐르고 있다. 관마찰계수가 0.02일 때 마찰손실수두는 몇 m 인가?
55. 자유 수면하 5 m인 곳에 도심을 가진 폭 2 m, 길이 3 m인 사각 평판이 수면과 30° 경사지게 길이 방향으로 놓여 있다. 전압력의 작용점의 위치는 수면에서 얼마만한 깊이에 있겠는가?
56. 강제 볼텍스(forced vortex)운동에 대한 설명 중 옳은 것은?
57. 지름이 15cm인 관에 원유(비중 0.88)가 흐르고 있고 피토-정압관(수은:비중 13.6)에 의하여 4 cm의 높이 차이를 나타냈다면 중심선에서의 유속은 약 몇 m/s 인가? (단, 보정계수(C)는 1 이다.)
58. 가역 단열조건하에서 이상기체의 체적탄성계수를 바르게 표현한 것은? (단, k=비열비, ρ=밀도, P=압력)
59. 계기압력(gauge pressure)이란 무엇인가?
60. 유동방향에 수직으로 놓인 가로 5m, 세로 4m의 직사각형평판이 정지된 공기중을 10m/s로 운동할 때 필요한 동력은 몇 kW 인가? (단, 공기의 밀도는 1.23 kg/m3, 정면도 항력계수는 1.1이다.)
4과목: 유체기계 및 유압기기
61. 다음 그림은 어느 공기 표준 사이클의 압력(P)-체적(V) 선도인가?
62. 다음 중 디젤기관의 연소과정과 운전특성에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?
63. 총 배기량이 1800cc, 제동 평균 유효 압력이 8 kgf/cm2인 4행정 가솔린기관의 축 토크는 몇 kgf.m 인가?
64. 방열기의 입구 온도 80℃, 출구 온도 60℃, 냉각수의 비열 1 kcal/kgf, 연료의 저위 발열량 10000 kcal/kgf, 기관의 연료소비율 20 kgf/h 이고 총 발열량중 냉각수로 전달되는 열량의 비율이 25%라면 이 기관의 냉각수 유량은 몇 kgf/h 인가?
65. 다음 중 기관의 위험 회전수를 바르게 설명한 것은?
66. 가솔린기관에서 유효한 일로 전환되는 열량은 연료의 전 에너지 중 약 몇 %나 되는가?
67. 다음 중 배기가스 저감대책의 후처리 시스템에 적용되는 사항으로 짝지어진 것은?
68. 가솔린 기관에 비하여 디젤기관의 장점이 아닌 것은?
69. 가스터빈 기관이 다른 내연기관과 비교하여 장점이 아닌 것은?
70. 오일 탱크의 부속 장치에서 오일 탱크로 돌아오는 오일과 펌프로 가는 오일을 분리시키는 역할을 하는 것은?
71. 크랭킹 압력의 설명으로 다음 중 가장 적합한 것은?
72. 굴착기에서 송출 압력이 55(㎏/㎝2)이고, 송출 유량이 30(ℓ /min)인 펌프의 동력은 약 몇 kW 인가?
73. 작동유의 점성에 관계없이 유량을 조절할 수 있으며, 조정범위가 크고 미세량도 조정 가능한 밸브는?
74. 유압유의 점도지수(Viscosity index) 설명으로 적합한 것은?
75. 유압 실린더와 병렬로 유량제어 밸브를 설치하고 실린더에 유입되는 유량을 제어하는 속도제어 회로의 방식은?
76. 치차 펌프에서 축동력의 증가, 치차의 진동, 공동 현상에 의한 기포발생 등의 원인이 되는 가장 큰 이유는?
77. 유압 브레이크 장치의 주요 구성 요소가 아닌 것은?
78. 보기와 같은 유압.공기압 도면기호는 무슨 기호인가?
79. 유체 컨버터의 장점으로 가장 적합한 것은?
80. 디젤기관의 연료분사에 있어서의 분무형성에 필요한 주요 3대 요건으로 가장 옳은 것은?
5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관
81. 단조온도에 대한 설명 중 틀린 것은?
82. 버니어 캘리퍼스의 어미자에 새겨진 0.5mm 의 24눈금(12mm)을 아들자에게 25등분할 때, 어미자와 아들자의 1눈금의 차는 얼마인가?
83. 소성 가공의 방법이 아닌 것은?
84. 선반 정밀도의 검사에 필요하지 않는 측정기는?
85. 상수도관용 밸브류의 주조용 목형은 다음 중 어느 것이 가장 좋은가?
86. 무한궤도식 불도저의 동력전달계통에 속하지 않는 것은?
87. 압연(rolling)작업에 가장 가까운 것은?
88. 오스테나이트 조직을 굳은 조직인 베이나이트로 변환시키는 항온 변태 열처리법은?
89. 빌트업 에지가 생기는 것을 방지하기 위한 대책으로 틀린 것은?
90. 다음 재료중에서 가스절단이 가장 곤란한 것은?
91. 진동 롤러의 용량(capacity)표시 방법 중 옳은 것은?
92. 17톤급 불도저의 전진 2단에서의 견인력이 7500 kgf 이고, 이 때의 작업속도가 3.6 ㎞/hr 라고 하면, 견인 출력은 몇 PS 인가?
93. 콤프레서(compressor)의 규격을 표시하는 것은?
94. 콘크리트 뱃칭 플랜트의 규격으로 옳은 것은?
95. 불도우저(bull dozer)의 진행 방향에 대하여 블레이드를 임의의 각도로 기울일 수 있으며, 산이나 들 등에서 도로 공사때 높은 곳의 흙을 낮은 곳으로 밀어내는 데, 편리하도록 되어 있는 것은?
96. 지게차의 규격 표시 기준은?
97. 건설기계의 분류 중 운반기계에 속하는 것은?
98. 자주식 로우드 롤러(road roller)를 축의 배열과 바퀴의 배열에 따라 분류할 때 일반적인 종류가 아닌 것은?
99. 전기 화학가공(전해 가공)의 공작액은?
100. 모우터그레이더의 규격 표시로 가장 적합한 것은?
압축하중이 가해지면, 연강봉과 구리관은 각각 압축응력과 압축변형을 받는다. 이 때, 연강봉과 구리관의 단면적은 다르므로, 압축응력과 압축변형도 다르다.
연강봉의 압축응력을 구하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있다.
σs = F/As
여기서, F는 압축하중, As는 연강봉의 단면적이다. 연강봉의 단면적은 다음과 같다.
As = πrs2
여기서, rs는 연강봉의 반지름이다. 따라서,
As = π(0.05)2 = 0.00785 m2
구리관의 압축응력을 구하기 위해서도 같은 공식을 사용할 수 있다.
σc = F/Ac
여기서, Ac는 구리관의 단면적이다. 구리관의 단면적은 다음과 같다.
Ac = π(rc2 - rs2)
여기서, rc는 구리관의 반지름이다. 따라서,
Ac = π(0.0552 - 0.052) = 0.00307 m2
따라서, 연강봉과 구리관의 압축응력비는 다음과 같다.
σs/σc = (F/As)/(F/Ac) = Ac/As = 0.00307/0.00785 = 0.391
따라서, 응력비는 0.391이다. 이 값은 보기 중에서 주어진 값과 일치하지 않는다.
하지만, 이 문제에서는 탄성계수도 주어졌으므로, 이를 이용하여 응력비를 구할 수 있다. 탄성계수는 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.
E = σ/ε
여기서, E는 탄성계수, σ는 응력, ε는 변형률이다. 두 재료가 동일한 변형률을 받는다고 가정했으므로, 두 재료의 탄성계수는 다음과 같다.
Es/σs = Ec/σc
따라서,
σs/σc = Ec/Es = 150/210 = 5/7
따라서, 정답은 "5/7"이다.