1과목: 재료역학
1. 지름 6 mm인 강철선 150 m가 수직으로 매달려 있을 때 자중에 의한 처짐량은 몇 mm 인가? (단, E = 200 GPa, 강철선의 비중량은 7.7×104 N/m3)
2. 길이가 3 m인 원형 단면축의 지름이 20 mm 일 때 이 축이 비틀림 모멘트 100 Nㆍm를 받는다면 비틀어진 각도는? (단, 전단탄성계수 G = 80 GPa 이다.)
3. 직경이 d인 짧은 환봉(丸棒)의 축방향에서 P인 편심 압축하중이 작용할 때 단면상에서 인장 응력이 일어나지 않는 a의 범위는?
4. 그림과 같이 집중하중 P를 받는 외팔보가 있다. 모멘트 선도가 그림과 같을 때 B점에서의 처짐은? (단, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트이다.)
5. 그림과 같은 두 개의 판재가 볼트로 체결된 채 500 N의 인장력을 받고있다. 볼트의 중간단면에 작용하는 평균 전단응력은? (단, 볼트의 지름은 1 cm이다.)
6. 보의 전 길이에 걸쳐 균일 분포하중이 작용하고 있는 단순보와 양단이 고정된 양단 고정보에서 중앙에서의 처짐량의 비는?
7. 다음 그림과 같은 균일 단면환봉이 축방향에 하중을 받고 평형이 되어 있다. Q = 3P 가 되려면 W는 얼마인가?
8. 지름 30 mm의 원형 단면이며, 길이 1.5 m인 봉에 85 kN의 축방향 하중이 작용된다. 탄성계수 E = 70 GPa, 프와송비 v = 1/3일 때, 체적증가량의 근사값은 몇 mm3 인가?
9. 그림과 같이 하중 P가 작용할 때 스프링의 변위 δ 는? (이때 스프링 상수는 k 이다.)
10. 다음과 같은 부재의 온도를 △T만큼 증가시켰을 때, 부재 내에 발생하는 응력은? (단, 탄성계수는 E, 열팽창계수는 α이다.)
11. 공학적 변형률(engineering strain) e와 진변형률(true strain) ε 사이의 관계식으로 맞는 것은?
12. 탄성계수 E, 전단 탄성계수 G 인 재료로 되어 있는 지름 D이고, 길이 ℓ 인 둥근봉이 비틀림모멘트 T를 받고 있다. 이때 이 봉속에 저축되는 변형에너지는?
13. 길이가 ℓ = 6 m인 단순보 위에 균일 분포하중 ω = 2000 N/m가 작용하고 있을 때 최대굽힘 모멘트의 크기는?
14. 바깥지름 d, 안지름 d/3인 중공원형 단면의 굽힘에 대한 단면계수는?
15. 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?
16. 다음 중 체적계수(bulk modulus)를 나타낸 식은? (단, E는 탄성계수, G는 전단탄성계수, v는 포아송비이다.)
17. 길이가 60 cm이고 단면이 1 cm × 1 cm인 알미늄 봉에 인장하중 P = 10 kN이 걸리면 인장하중에 의해 늘어난 길이는? (단, 알루미늄의 E = 20 GPa)
18. 길이가 50 mm 인 원형단면의 철강재료를 인장하였더니 길이가 54 mm 로 신장되었다. 이 재료의 변형률은?
19. 그림의 얇은 용기가 균일 내압을 받고 있으며, 축 방향의 응력을 σx, 원주(圓周) 방향의 응력을 σy라고 할 때 σx/σy 의 값으로 옳은 것은? (단, 용기원통의 반지름은 r이다.)
20. 사각형 단면의 전단응력 분포에 있어서 최대 전단응력은 전단력을 단면적으로 나눈 평균 전단응력 보다 얼마나 더 큰가?
2과목: 기계열역학
21. 이상기체의 내부에너지 및 엔탈피는?
22. 온도 5℃ 와 35℃ 사이에서 작동되는 냉동기의 최대 성능계수는?
23. 폐쇄계 내에 있는 포화액을 그 압력을 일정하게 유지하면서 열을 가하여 포화증기로 만들 경우 다음 사항 중 틀린것은?
24. 1 kg 의 헬륨이 1 atm 하에서 정압가열 되어 온도가 300K에서 350K 로 변하였을 때, 엔트로피(entropy)의 변화량은 몇 kJ/㎏ㆍK 인가? (단, h = 5.238 T 의 관계를 갖는다. h 의 단위는 kJ/kg, T 의 단위는 K 이다.)
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/kgㆍ℃ 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. 기체혼합물의 체적분석결과가 아래와 같을 때 이 데이터로부터 혼합물의 질량기준 기체상수(kJ/kgㆍK)를 구하면? (단, 일반기체상수 이고, 원자량은 C = 12, O = 16, N = 14이다.)
28. 수은의 비중량과 밀도는 각각 대략 얼마인가?
29. 효율이 85% 인 터빈에 들어갈 때의 증기의 엔탈피가 3390kJ/kg 이고, 가역 단열과정에 의해 팽창할 경우에 출구에서의 엔탈피가 2135 kJ/kg 이 된다고 한다. 운동에너지의 변화를 무시할 경우 이 터빈의 실제 일은 몇 kJ/kg 인가?
30. 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?
31. 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/kgㆍK 라고 가정한다. 이 기체의 엔트로피 변화량은?
32. 이상 냉동 사이클의 자료가 다음과 같을 때 이 사이클의 성능계수(COP)는?
33. 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 3.85 kW 이다.)
34. 다음 상태량 중에서 강성적 상태량이 아닌 것은?
35. 상온의 감자를 가열하여 뜨거운 감자로 요리하였다. 감자의 에너지 변동 중 맞는 것은?
36. 물질이 액체에서 기체로 변해 가는 과정 중 포화에 관련된 다음 설명 중 잘못된 것은?
37. 다음 설명 중 틀린 것은?
38. 증기터빈 발전소에서 터빈 입출구의 엔탈피 차이는 130kJ/kg이고 터빈에서의 열손실은 10 kJ/kg이었다. 이 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 얼마인가?
39. 일정한 토크 100 Nm 가 걸린 상태에서 회전하는 축이 있다 이 축을 50 회전시키는데 필요한 일은 얼마인가?
40. 열과 일에 대한 설명 중 맞는 것은?
3과목: 기계유체역학
41. 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/m3 이다.)
42. 그림과 같이 용기 안에 물(밀도 ρw = 1000 kg/m3), 기름(밀도 ρoil = 800 kg/m3), 공기(압력 Pa = 200 kPa)가 들어있다. 점 A 에서의 압력은 몇 kPa 인가?
43. 난류에서 평균 전단응력과 평균 속도구배의 비를 나타내는 점성계수는?
44. 동쪽을 x축 방향, 북쪽을 y축 방향으로 하는 2차원 직각 좌표계에서 2 m/s의 일정한 속도로 불어오는 동남풍에 대응하는 속도 포텐셜은?
45. 어느 문제에 관련되는 차원상수를 포함하는 측정량이 8개이다. 기본단위의 개수가 4개이면 무차원량의 수는?
46. 점성을 지닌 액체가 지름 4 mm 의 수평으로 놓인 원통형 튜브를 12 × 10-6 m3/s 의 유량으로 흐르고 있다. 길이 1 m 에서의 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 Nㆍs/m2 이다.)
47. 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 조파저항은 약 얼마가 생기는가? (단, 해수의 비중량은 γp = 10075 N/m3)
48. 밀도가 800 kg/m3 인 유체 내에서 소리의 전파속도가 800m/s 라면 이 유체의 체적 탄성계수(bulk modulus)는?
49. 안지름 1 cm 의 원관내를 유동하는 0℃ 의 물의 층류 임계 속도는 약 몇 cm/s 인가? (단, 0℃ 인 물의 동점성계수는 0.01794 cm2/s 이다.)
50. 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/m3 이다.)
51. 질량보존의 법칙을 유체에 적용하여 얻어지는 방정식은?
52. 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?
53. 어떤 기름의 점성계수 μ가 1.6 × 10-2 Nㆍs/m2이고 밀도 ρ는 800 kg/m3 이다. 이 기름의 동점성계수 ν는 몇 m2/s 인가?
54. 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 × 105Pa abs, 온도 21℃ 일 때 기류의 속도는 (단, 기체상수 R = 287 Nㆍm/kgㆍK)
55. 다음 중 비압축성 유동에 해당하는 것은?
56. 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)
57. 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 287 Nㆍm/kgㆍK 이며, 2.3 × 105 Pa 의 절대압력 상태에 있다.)
58. 수평원관(圓管)내에서 유체가 층류유동 할 때의 유량은?
59. 점성 계수 1 Poise 와 같은 것은?
60. 지름 200 mm 인 곧은 주철관 속을 0.1 m3/s 의 기름이 흐르고 있다. 관의 길이가 100 m 일 때 손실수두는 몇 m 인가? (단, 기름의 동점성계수는 0.7 × 10-5 m2/s 이고, 관마찰계수는 0.0234 이다.)
4과목: 유체기계 및 유압기기
61. 소구기관이 소형 어선용(漁船用)으로 많이 사용되는 이유는 무엇 때문인가?
62. 보기와 같은 유압 잭에서 지름(D)이 D2 = 2D1 일 때 누르는 힘 F1과 F2의 관계를 나타낸 식으로 올바른 것은?
63. 디젤 기관에서 연료분사의 3대 요건과 관계가 적은 것은?
64. 전자제어 디젤기관(Electronic Controlled Diesel)에서 컴퓨터(ECU)가 제어하는 사항이 아닌 것은?
65. 작동유가 갖고 있는 에너지를 잠시 저축했다가 이것을 이용하여 완충작용도 할 수 있는 부품은?
66. 2행정 1실린더 복동 기관에서 제동 평균유효압력이 10kgf/cm2, 실린더 내경이 10 cm, 회전수가 750 rpm, 행정이 12 cm 일 때의 출력은?
67. 디젤 엔진에서 등압 팽창이 피스톤 행정의 18%동안 일어날 때, 등압 팽창비 σ 을 압축비 ε 로 대치하면 다음 어느 것이 옳은가?
68. 오토사이클 기관에서 이론적인 열효율을 38.3%로 하려고 한다. 비열비(k) = 1.3이라할 때 압축비는 얼마로 하면 되는가?
69. 보기와 같은 유압기호는 무슨 밸브의 기호인가?
70. 유압펌프(oil Pump)의 소요 축동력 산정에 관련된 설명으로 올바른 것은?
71. 표면에는 대기압이 작용하는 기름탱크에 비중이 0.87 인 석유계 유압유가 들어있다. 자유 유면에서 깊이 50 cm 인 기름탱크 밑면에 미치는 유체압력은 약 몇 kgf/cm2 인가?
72. 엔진에서 캠축 캠의 수는 무엇과 관계가 있는가?
73. 유압 장치에서 조작 사이클의 일부에서 짧은 행정 또는 순간적으로 고압을 필요로 할 경우에 사용하는 회로는?
74. 방향제어밸브 내에서 스풀의 동작시 발생되는 오버랩 중 네거티브 오버 랩(negative over lap)의 설명으로 가장 적합한 것은?
75. 가솔린기관의 기계식 밸브기구에서 일반적인 흡기와 배기 밸브의 크기 및 간극을 나타낸 것으로 옳은 것은? (단, 보기에서 앞쪽이 밸브 크기이고, 뒤쪽이 간극이다.)
76. 윤활유 분류 방법중 틀린 것은?
77. 보기와 같은 유압기호의 명칭은?
78. 실린더 입구측에 유량제어밸브와 체크밸브를 붙여 단(單)로드 실린더의 전진행정만을 제어하고 후진행정에서 피스톤측으로부터 귀환되는 압유는 체크밸브를 통하여 자유로이 흐를수 있도록 한 속도제어 회로인 것은?
79. 석유기관을 가솔린기관과 비교한 특징이다. 가장 거리가 먼 항목은?
80. 유압장치의 특징에 대하여 설명한 것 중 틀린 것은?
5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관
81. 지게차를 포크(fork)나 어태치먼트(attachment)에 의해 분류한 것 중에 포크의 길이를 길게 하여 길이가 긴 각재, 형강, 파이프 등의 안전한 운전에 적당한 것은?
82. 무한궤도식 건설기계의 주행장치가 아닌 것은?
83. 탄소(C)와 더불어 주철 성질을 조절하는 데 가장 큰 영향을 미치는 성분 원소는?
84. 공작물을 신속히 교환할 수 있도록 되어 있으며, 고정력이 작용력에 비해 매우 큰 클램프는?
85. 불도우저에 달려있는 토크 콘버터의 특징에 관하여 기술한 내용 중 틀린 것은?
86. 기중기(crane)의 종류가 아닌 것은?
87. 빌트업에지를 감소시키기 위한 방법이 아닌 것은?
88. 숫돌을 사용하여 가공하는 방법은?
89. 로우더(loader)에서 올바른 작업량의 산정식은? (단, Q : 운전시간당 작업량, q : 버킷 용량, k : 버킷 계수, E : 작업효율, f : 토량환산계수, Cm : 사이클 타임)
90. 도우저의 종류가 아닌 것은?
91. 내경 측정에만 이용되는 측정기는?
92. 파일을 박을 때에 드롭해머나 디젤해머 등을 사용하며, 그 부수 작업장치는 크레인 붐에 설치하게 되는 기계의 명칭은?
93. 강(鋼)의 자기(磁氣)변태점은?
94. 콘크리트 피니셔(Concrete finisher)의 규격 표시로서 맞는 것은?
95. 고도로 전리(電離)된 가스체의 아크를 이용한 용접이며, 빠른 용접속도, 아크의 안정성, 용접폭이나 열영향 범위가 좁고 용입이 깊은 용접은?
96. 판금가공에서 스프링백(spring back)을 가장 옳게 설명한 것은?
97. 불도우저의 슈(shoe)에 대한 용도를 설명한 것 중 틀린것은?
98. 아스팔트 포장의 끝마무리 작업에 사용되는 장비는?
99. 가열 맞춤에 있어서 원통의 바깥지름을 D, 구멍의 안지름을 d, 재료의 허용응력을 σ , 탄성계수를 E 라 하면 d의 크기는 다음 어느 식으로 결정할 수 있는가?
100. 연삭숫돌의 3요소는?
자중력 = 부피 × 비중량 × 중력가속도
= (π/4) × (지름/2)² × 길이 × 비중량 × 중력가속도
= (π/4) × (6/2)² × 150 × 7.7×10⁴ × 9.81
= 1.123×10⁶ N
강철선의 단면적은 A = (π/4) × (지름/2)² = 28.27 mm² 이다.
강도는 단위 면적당 하중인 σ = 자중력 / 단면적 = 1.123×10⁶ / 28.27 = 3.98×10⁴ N/mm² 이다.
강도에 대응하는 변형은 훅의 법칙에 따라 다음과 같이 계산할 수 있다.
σ = E × ε
ε = σ / E = 3.98×10⁴ / 200×10⁹ = 1.99×10⁻⁴
강철선의 길이 방향으로의 처짐량은 다음과 같이 계산할 수 있다.
처짐량 = (자중력 × 길이³) / (3 × E × A)
= (1.123×10⁶ × 150³) / (3 × 200×10⁹ × 28.27)
= 4.33 mm
따라서, 정답은 "4.33" 이다.