건설기계설비기사 필기 기출문제복원 (2006-03-05)

건설기계설비기사 2006-03-05 필기 기출문제 해설

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건설기계설비기사
(2006-03-05 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 그림과 같은 균일분포하중을 받는 외팔보에서 자유단의 처짐이 δ=3cm이고 경사각이 θ=0.02rad일 때 이 보의 길이는 얼마인가? (단, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 1m
  2. 2m
  3. 4m
  4. 7m
(정답률: 알수없음)
  • 균일분포하중을 받는 외팔보의 자유단 처짐 $\delta$와 경사각 $\theta$의 관계식을 이용하여 보의 길이 $L$을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{qL^{4}}{8EI}$, $\theta = \frac{qL^{3}}{6EI}$이므로 $\frac{\delta}{\theta} = \frac{3}{4}L$ ② [숫자 대입] $\frac{0.03}{0.02} = \frac{3}{4}L$ ③ [최종 결과] $L = 2\text{m}$
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2. 변형율 성분이 εx=900×10-, εy=-100×10-6, γxy=600×10-6일 때 면내 최대 전단변형률의 값은?

  1. 400×10-6
  2. 583×10-6
  3. 983×10-6
  4. 1166×10-6
(정답률: 알수없음)
  • 면내 최대 전단변형률 $\gamma_{\max}$는 모어 원(Mohr's circle)의 지름과 같으며, 수직 변형률의 차이와 전단 변형률의 관계식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\gamma_{\max} = \sqrt{(\epsilon_x - \epsilon_y)^2 + \gamma_{xy}^2}$$
    ② [숫자 대입] $$\gamma_{\max} = \sqrt{(900 \times 10^{-6} - (-100 \times 10^{-6}))^2 + (600 \times 10^{-6})^2}$$
    ③ [최종 결과] $$\gamma_{\max} = 1166 \times 10^{-6}$$
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3. 길이가 30cm이고, 1mm×20mm인 직사각형 단면의 얇은 강철자의 양단에 우력을 작용시켜 중심각이 60°인 원호의 모양으로 굽혔다. 강철자가 받는 굽힘 모멘트는? (단, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 0.97Nㆍm
  2. 1.22Nㆍm
  3. 1.37Nㆍm
  4. 1.52Nㆍm
(정답률: 30%)
  • 굽힘 모멘트는 탄성계수, 단면 이차 모멘트, 곡률 반경의 곱으로 구합니다. 에서 호의 길이 $L = R\theta$ 관계를 이용해 $R$을 먼저 구합니다.
    ① [기본 공식] $$M = E I \frac{1}{R} = E \frac{bh^3}{12} \frac{\theta}{L}$$
    ② [숫자 대입] $$M = 210 \times 10^9 \times \frac{0.02 \times 0.001^3}{12} \times \frac{60 \times \pi / 180}{0.3}$$
    ③ [최종 결과] $$M = 1.22\text{ N}\cdot\text{m}$$
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4. 직경 5cm의 차축이 7°만큼 비틀렸다. 이때 최대 전단응력이 100MPa이고, 재료의 전단 탄성계수가 80GPa이라고 하면 이 차축의 길이에 가장 가까운 것은?

  1. 2m
  2. 2.5m
  3. 1.5m
  4. 1m
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림각 공식을 이용하여 축의 길이를 구하는 문제입니다. 각도 $7^{\circ}$를 라디안 단위로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $$L = \frac{\tau \times d \times 32 \times \theta}{\tau \times d \times 32 \times \theta}$$ 가 아닌 $$\theta = \frac{\tau L}{G r}$$ 에서 $$L = \frac{G r \theta}{\tau}$$ (단, $r$은 반지름)
    ② [숫자 대입] $$L = \frac{80 \times 10^{9} \times 0.025 \times (7 \times \frac{\pi}{180})}{100 \times 10^{6}}$$
    ③ [최종 결과] $$L = 2.44$$ m (약 2.5m)
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5. 7.5kW의 모터가 3600rpm으로 운전될 때 전단응력이 60MPa를 초과하지 못한다면 사용할 수 있는 최소 축 지름은?

  1. 6mm
  2. 8mm
  3. 10mm
  4. 12mm
(정답률: 알수없음)
  • 축의 전단응력 공식을 이용하여 허용 응력 내에서 최소 지름을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$ d = \sqrt[3]{\frac{16 T}{\pi \tau}} $$ (단, $T = \frac{P \times 60}{2 \pi N}$)
    ② [숫자 대입] $$ T = \frac{7500 \times 60}{2 \pi \times 3600} \approx 19.89 \text{ Nm}, \quad d = \sqrt[3]{\frac{16 \times 19.89}{\pi \times 60 \times 10^6}} $$
    ③ [최종 결과] $$ d \approx 0.0101 \text{ m} \approx 10.1 \text{ mm} $$
    계산된 최소 지름이 $10.1 \text{ mm}$이므로, 보기 중 이를 만족하는 최소 지름은 $12 \text{ mm}$입니다.
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6. 같은 재료로 되어있는 지름 d의 원형 단면과 1변의 길이가 a인 정사각형 단면의 보가 있다. 이들 보가 굽힘에 대하여 같은 강도를 갖기 위한 d:a의 비는?

(정답률: 알수없음)
  • 굽힘 강도가 같으려면 단면계수($Z$)가 동일해야 합니다. 원형 단면계수 $Z_{circle} = \frac{\pi d^{3}}{32}$, 정사각형 단면계수 $Z_{square} = \frac{a^{3}}{6}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $$\frac{\pi d^{3}}{32} = \frac{a^{3}}{6}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{d^{3}}{a^{3}} = \frac{32}{6\pi} = \frac{16}{3\pi}$$
    ③ [최종 결과] $$\frac{d}{a} = \sqrt[3]{\frac{16}{3\pi}} = \sqrt[3]{16} : \sqrt[3]{3\pi}$$
    따라서 정답은 입니다.
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7. 길이 2m의 외팔보의 자유단에 5kN의 집중하중이 작용하고 있다. 허용응력이 100MPa이라면 높이 10cm의 사각형 단면에서 폭은?

  1. 6cm
  2. 7cm
  3. 8cm
  4. 9cm
(정답률: 알수없음)
  • 외팔보의 최대 굽힘 응력 공식을 이용하여 단면의 폭을 구합니다.
    ① [기본 공식] $$b = \frac{6PL}{\sigma h^{2}}$$
    ② [숫자 대입] $$b = \frac{6 \times 5000 \times 2}{100 \times 10^{6} \times 0.1^{2}}$$
    ③ [최종 결과] $$b = 0.06$$
    따라서 폭은 $6\text{cm}$ 입니다.
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8. 탄성계수 E=210 GPa, 선팽창계수 α=11.5×10-6/℃인 철도 레일을 15℃에서 양단을 고정하였다. 발생응력을 85MPa로 제한하려 할 때 열응력에 의한 온도변화의 허용범위는?

  1. -10.2 ~ 50.2°
  2. 20.2° ~ 30.5°
  3. -20.2° ~ 50.2°
  4. -20.2° ~ 30.5°
(정답률: 알수없음)
  • 열응력 공식 $\sigma = E \alpha \Delta T$를 이용하여 온도 변화량 $\Delta T$를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta T = \frac{\sigma}{E \alpha}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta T = \frac{85 \times 10^{6}}{210 \times 10^{9} \times 11.5 \times 10^{-6}}$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta T = 35.2^{\circ}$$
    허용 온도 범위는 기준 온도 $15^{\circ}\text{C}$를 중심으로 $15 \pm 35.2^{\circ}$이므로, $-20.2^{\circ} \sim 50.2^{\circ}$가 됩니다.
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9. 그림과 같이 10cm×10cm의 단면적을 갖고 양단이 회전단으로된 부재가 중심축 방향에 압축력 P가 작용하고 있을 때 장주의 길이가 2m이라면 세장비의 값은 얼마인가?

  1. 890
  2. 69
  3. 49
  4. 29
(정답률: 알수없음)
  • 세장비는 부재의 유효길이를 회전반경으로 나눈 값입니다. 양단 회전단이므로 유효길이는 실제 길이와 같으며, 정사각형 단면의 회전반경을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$\lambda = \frac{L}{r} = \frac{L}{\frac{a}{\sqrt{12}}}$$
    ② [숫자 대입] $$\lambda = \frac{200}{\frac{10}{\sqrt{12}}}$$
    ③ [최종 결과] $$\lambda = 69.28$$
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10. 다음 그림과 같이 연속보가 균일 분포하중(q)을 받고 있을 때 A점의 반력은?

(정답률: 알수없음)
  • 균일분포하중 $q$를 받는 2경간 연속보에서 대칭 구조일 때, 지점 A의 반력은 전체 하중의 배분 원리에 의해 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $$R_{A} = \frac{3}{8}ql$$
    ② [숫자 대입] $$R_{A} = \frac{3}{8}ql$$
    ③ [최종 결과]
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11. 수직응력에 의한 탄성에너지에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 응력의 자승에 비례하고, 탄성계수에 반비례한다.
  2. 응력의 3승에 비례하고, 탄성계수에 비례한다.
  3. 응력에 비례하고, 탄성계수에도 비례한다.
  4. 응력에 반비례하고, 탄성계수에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 수직응력 $\sigma$에 의한 단위 체적당 탄성에너지 $u$는 $u = \frac{\sigma^{2}}{2E}$로 정의됩니다. 따라서 에너지는 응력의 제곱(자승)에 비례하고, 탄성계수 $E$에 반비례합니다.
    오답 노트
    응력의 3승에 비례하고, 탄성계수에 비례한다: 응력은 자승에 비례하며 탄성계수에는 반비례함
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12. 외팔보의 자유단에 하중 P가 작용할 때, 이 보의 굽힘에 의한 탄성 변형에너지를 구하면? (단, EI는 일정하다.)

(정답률: 알수없음)
  • 외팔보 끝단에 집중하중 $P$가 작용할 때, 보 전체에 저장되는 탄성 변형에너지는 굽힘 에너지 공식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $$U = \frac{P^{2}L^{3}}{6EI}$$
    ② [숫자 대입] $$U = \frac{P^{2}L^{3}}{6EI}$$
    ③ [최종 결과]
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13. 그림과 같은 등분포 하중을 받고 있는 외팔보의 최대 처짐은? (단, EI는 보의 굽힘 강성이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 등분포 하중을 받는 외팔보의 자유단에서 발생하는 최대 처짐량 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$ \delta_{max} = \frac{\omega L^4}{8EI} $$
    ② [숫자 대입] $$ \delta_{max} = \frac{\omega L^4}{8EI} $$
    ③ [최종 결과] $$ \delta_{max} = \frac{\omega L^4}{8EI} $$
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14. 길이 15m, 지름 10mm의 강봉에 8kN의 인장하중을 걸었더니 탄성변형이 생겼다. 이 때의 늘어난 길이는? (단, 이 강재의 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 7.3mm
  2. 2.28mm
  3. 0.73mm
  4. 0.28mm
(정답률: 알수없음)
  • 재료의 탄성계수 공식을 이용하여 하중에 의한 늘어난 길이를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$ \delta = \frac{PL}{AE} $$
    ② [숫자 대입] $$ \delta = \frac{8000 \times 15}{\frac{\pi \times 10^2}{4} \times 210 \times 10^9} $$
    ③ [최종 결과] $$ \delta = 7.3 \text{ mm} $$
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15. 다음 중 Hooke의 법칙과 관계 없는 것은? (단, σ: 수직응력, E: 탄성계수, ε: 수직변형률, j: 원래길이, δ: 변형량, τ: 전단응력, G: 전단탄성계수, γ:전단변형률, K: 체적탄성계수, εv: 체적변형률)

(정답률: 알수없음)
  • Hooke의 법칙은 응력과 변형률이 비례 관계에 있음을 나타내는 법칙입니다. 는 단순히 변형량과 원래 길이의 비로 변형률을 정의하는 기하학적 관계식일 뿐, 재료의 탄성 특성(응력-변형률 비례)을 나타내는 Hooke의 법칙과는 관계가 없습니다.
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16. 다음 그림과 같은 삼각형 분포하중이 작용하고 있을 때, 이 단순보의 반력 RA는 몇 N인가?

(정답률: 알수없음)
  • 삼각형 분포하중이 보의 중심에 대칭으로 작용하므로, 전체 하중은 두 반력 $R_A$와 $R_B$에 의해 동일하게 분배됩니다. 전체 하중은 삼각형의 넓이($$ \frac{1}{2} \times \text{밑변} \times \text{높이} $$)로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$ R_A = \frac{1}{2} \times (\frac{1}{2} \times l \times \omega) $$
    ② [숫자 대입] $$ R_A = \frac{1}{2} \times \frac{\omega l}{2} $$
    ③ [최종 결과] $$ R_A = \frac{\omega l}{4} $$
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17. 코일스프링의 평균지름 D를 2배로 하면 같은 조건에서 처짐은 몇 배가 되는가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 코일스프링의 처짐 $\delta$는 평균지름 $D$의 3제곱에 비례합니다. 따라서 지름이 2배가 되면 처짐은 $2^{3} = 8$배가 됩니다.
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18. 그림과 같이 지름이 다른 2단봉재에 저장되는 탄성에너지는? (단, E: 탄성계수)

(정답률: 알수없음)
  • 전체 탄성에너지는 각 구간(지름 $d$인 구간과 $\frac{1}{2}d$인 구간)에 저장된 에너지의 합입니다. 에너지 공식 $U = \frac{P^2 L}{2AE}$를 사용합니다.
    ① [기본 공식] $$U = \frac{P^2 (\ell/2)}{2 E (\frac{\pi d^2}{4})} + \frac{P^2 (\ell/2)}{2 E (\frac{\pi (\frac{d}{2})^2}{4})}$$
    ② [숫자 대입] $$U = \frac{P^2 \ell}{\pi d^2 E} + \frac{4 P^2 \ell}{\pi d^2 E}$$
    ③ [최종 결과] $$U = \frac{5 P^2 \ell}{\pi d^2 E}$$
    따라서 정답은 입니다.
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19. 고정단의 지름을 d, 비중량 γ, 길이 ℓ, 탄성계수 E인 원추형의 봉이 그림과 같이 연직으로 매달려있을 때 자중에 의한 신장량은 얼마인가?

(정답률: 알수없음)
  • 원추형 봉의 자중에 의한 신장량은 미소 구간의 신장량을 적분하여 구합니다. 단면적이 $x$에 따라 변하므로 $\delta = \int \frac{\gamma A(x) x}{E A(x)} dx$ 형태의 원리를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$\delta = \frac{\gamma \ell^2}{6E}$$
    ② [숫자 대입] (기호 공식이므로 대입 생략)
    ③ [최종 결과] $$\delta = \frac{\gamma \ell^2}{6E}$$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 도면과 같이 무게 W=6000N이 걸려 있을 때, 봉 AB에 걸리는 힘은 몇 N인가? (단, 마찰 및 자중은 무시한다.)

  1. 6000
  2. 4000
  3. 3000
  4. 8000
(정답률: 알수없음)
  • 점 O에 대한 모멘트 평형($\sum M_O = 0$)을 이용하여 봉 AB에 걸리는 힘을 구합니다. 봉 AB의 작용선은 점 O를 지나지 않으므로 수직 거리 $3\text{m}$를 모멘트 팔로 가집니다.
    ① [기본 공식] $$F \times 3 = W \times 2$$
    ② [숫자 대입] $$F \times 3 = 6000 \times 2$$
    ③ [최종 결과] $$F = 4000 \text{ N}$$
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2과목: 기계열역학

21. 실린더에 밀폐된 8kg의 공기가 그림과 같이 P1=800kPa, 체적V1=0.27m3에서 P2=350kPa, 체적V2=0.8m3으로 직선적으로 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은?

  1. 354.02kJ
  2. 304.75kJ
  3. 382.11kJ
  4. 380.94kJ
(정답률: 알수없음)
  • 압력-체적($P-V$) 선도에서 상태 1에서 상태 2로 직선적으로 변화할 때, 공기가 한 일은 그래프 아래의 면적(사다리꼴 면적)과 같습니다.
    ① [기본 공식] $$W = \frac{P_1 + P_2}{2} \times (V_2 - V_1)$$
    ② [숫자 대입] $$W = \frac{800 + 350}{2} \times (0.8 - 0.27) \times 10^3$$
    ③ [최종 결과] $$W = 304.75 \text{ kJ}$$
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22. 다음 그림과 같이 관으로 300K, 1MPa의 고압헬륨이 흐르고 있고, 단열용기는 비어 있다. 밸브를 열어서 헬륨이 유입되는데, 용기의 압력이 1MPa에 이르면 밸브를 닫는다. 용기에 들어있는 헬륨의 최종온도는 얼마인가? (단, 헬륨의 정압비열과 정적비열은 각각 5.19kJ/kg-K, 3.11kJ/kg-K이다.)

  1. 300K
  2. 420K
  3. 500K
  4. 600K
(정답률: 알수없음)
  • 단열 용기에 유체가 유입되는 과정에서 유입되는 유체의 엔탈피가 용기 내 유체의 내부에너지로 변환됩니다. 정상 상태 유입 과정의 에너지 평형 식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$T_{final} = \frac{C_{p}}{C_{v}} \times T_{initial}$$
    ② [숫자 대입] $$T_{final} = \frac{5.19}{3.11} \times 300$$
    ③ [최종 결과] $$T_{final} = 500.6 \text{ K} \approx 500 \text{ K}$$
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23. 비열이 일정한 이상기체가 비가역 과정으로 온도와 부피가 같이 2배로 증가했다. 비엔트로피의 변화는? (단, Cp, Cv는 각각 정압비열 및 정적비열을 표시한다.)

  1. Cpln2
  2. Cvln2
  3. Cp-Cv
  4. 알 수 없음
(정답률: 알수없음)
  • 이상기체의 비엔트로피 변화량 공식 중 온도와 부피의 변화가 모두 포함된 식을 사용합니다. 온도와 부피가 모두 2배가 되었으므로 $\ln 2$ 항이 공통으로 나타납니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta s = C_{v} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}} + R \ln \frac{v_{2}}{v_{1}}$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta s = C_{v} \ln 2 + (C_{p} - C_{v}) \ln 2$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta s = C_{p} \ln 2$$
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24. 어떤 용기내(체적일정)외 유체는 기계적으로 교란되면서 19kJ의 일을 받아 들이면서 167kJ의 열을 흡수한다. 내부에너지의 변화는 약 몇 kJ인가?

  1. 148
  2. 186
  3. -148
  4. -186
(정답률: 알수없음)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계의 내부에너지 변화량은 흡수한 열량에서 외부로 한 일의 양을 뺀 값과 같습니다. 이때 일을 받아들인 경우는 부호가 반대가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta U = Q - W$$
    ② [숫자 대입] $$\Delta U = 167 - (-19)$$
    ③ [최종 결과] $$\Delta U = 186 \text{ kJ}$$
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25. 고열원과 저열원 사이에서 작동하는 카르노(Carnot)사이클 열기관이 있다. 이 열기관에서 60kJ의 일을 얻기 위하여 100kJ의 열을 공급하고 있다. 저열원의 온도가 15℃라고하면 고열원의 온도는?

  1. 128℃
  2. 720℃
  3. 288℃
  4. 447℃
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 사이클의 효율은 공급된 열량에 대한 한 일의 비율이며, 이는 절대온도 비와 같습니다. 고열원의 온도를 구하기 위해 효율 공식을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$\eta = \frac{W}{Q_{in}} = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$$
    ② [숫자 대입] $$\frac{60}{100} = 1 - \frac{15 + 273.15}{T_{H}}$$
    ③ [최종 결과] $$T_{H} = 720.25 \text{ K} \approx 447 \text{ ℃}$$
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26. 이상디젤사이클에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 두 개의 등엔트로피 과정이 포함되어 있다.
  2. 압축착화기관의 이상 사이클이다.
  3. 한 개의 등압과정과 한 개의 등온과정이 포함되어 있다.
  4. 압축비가 동일 할 때 이상오토사이클 보다 열효율이 낮다.
(정답률: 알수없음)
  • 이상디젤사이클은 2개의 등엔트로피 과정, 1개의 정적 가열 과정, 1개의 정압 가열 과정, 1개의 정적 방열 과정으로 구성됩니다. 따라서 한 개의 등압과정과 한 개의 등온과정이 포함되어 있다는 설명은 틀린 것입니다.
    오답 노트
    두 개의 등엔트로피 과정이 포함되어 있다: 맞음 (단열 압축 및 단열 팽창)
    압축착화기관의 이상 사이클이다: 맞음 (디젤 엔진의 기본 사이클)
    압축비가 동일 할 때 이상오토사이클 보다 열효율이 낮다: 맞음 (정압 가열로 인해 효율이 낮아짐)
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27. 다음 중 물질의 내부에너지가 아닌 것은?

  1. 분자운동에너지
  2. 위치에너지
  3. 화학에너지
  4. 핵에너지
(정답률: 알수없음)
  • 내부에너지는 물질 내부의 분자 활동과 관련된 에너지의 총합입니다. 위치에너지는 물질 자체가 아닌 외부 공간에 대한 상대적 위치에 의해 결정되는 거시적 에너지이므로 내부에너지에 포함되지 않습니다.
    오답 노트
    분자운동에너지, 화학에너지, 핵에너지: 모두 물질 내부의 미시적 상태에 기인한 에너지임
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28. 한 계가 300K의 대기로 2100kJ의 열량을 방출하면서 온도가 800K에서 500K로 떨어지고 엔트로피는 3kJ/K 만큼 증가 하였다. 이 2100kJ의 열량 중 유효에너지는?

  1. 2100kJ
  2. 1200kJ
  3. 900kJ
  4. 0 kJ
(정답률: 알수없음)
  • 유효에너지는 전체 열량에서 엔트로피 증가로 인해 손실된 에너지(에너지 손실 = $T_0 \Delta S$)를 제외한 값입니다.
    ① [기본 공식] $$W_{max} = Q - T_0 \Delta S$$
    ② [숫자 대입] $$W_{max} = 2100 - (300 \times 3)$$
    ③ [최종 결과] $$W_{max} = 1200\text{ kJ}$$
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29. 이상적인 역 카르노 냉동사이클에서 응축온도가 330K, 증발온도가 270K이면 성능계수는 얼마인가?

  1. 2.7
  2. 3.3
  3. 4.5
  4. 5.4
(정답률: 알수없음)
  • 역 카르노 사이클의 성능계수(COP)는 증발온도와 응축온도의 차이 대비 증발온도의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{270}{330 - 270}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = 4.5$$
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30. 대기압이 752mmHg 일 때, 계기 압력이 5.23MPa인 증기의 절대 압력은 몇 MPa인가?

  1. 3.02
  2. 4.12
  3. 5.33
  4. 6.43
(정답률: 알수없음)
  • 절대 압력은 계기 압력에 대기압을 더하여 계산합니다. 대기압 $752\text{ mmHg}$를 $\text{MPa}$ 단위로 환산하면 약 $0.1\text{ MPa}$입니다.
    ① [기본 공식] $$P_{abs} = P_{gauge} + P_{atm}$$
    ② [숫자 대입] $$P_{abs} = 5.23 + 0.1$$
    ③ [최종 결과] $$P_{abs} = 5.33\text{ MPa}$$
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31. 압력 5kPa, 체적이 0.3m3인 기체가 일정한 압력 하에서 압축되어 0.2m3로 되었을 때 이 기체가 한 일은? (단, +는 외부로 기체가 일을 한 경우이고, -는 기체가 외부로부터 일을 받은 경우)

  1. 500J
  2. -500J
  3. 1000J
  4. -1kJ
(정답률: 알수없음)
  • 정압 과정에서 기체가 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산하며, 체적이 감소하는 압축 과정이므로 일의 부호는 마이너스($-$)가 됩니다.
    ① [기본 공식] $$W = P \times (V_2 - V_1)$$
    ② [숫자 대입] $$W = 5000 \times (0.2 - 0.3)$$
    ③ [최종 결과] $$W = -500$$
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32. 대기 1kg의 성분을 산소(R=0.2598kJ/kgK) 0.232kg, 질소(R=0.2969kJ/kgK) 0.768kg이라고 가정할 때 이 대기의 기체상수(kJ/kgK)는?

  1. 0.274
  2. 0.288
  3. 1.536
  4. 1.723
(정답률: 알수없음)
  • 혼합 기체의 기체상수는 각 성분 기체의 기체상수에 질량 분율을 곱하여 합산한 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$R_{mix} = \sum (m_i \times R_i)$$
    ② [숫자 대입] $$R_{mix} = 0.232 \times 0.2598 + 0.768 \times 0.2969$$
    ③ [최종 결과] $$R_{mix} = 0.288$$
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33. 실린더 내의 공기가 100kPa, 20℃상태에서 300kPa이 될 때까지 가역단열 과정으로 압축된다. 이 과정 중 공기의 엔트로피의 변화는? (단, 공기의 비열비 k=1.4이다.)

  1. -1.35kJ/kgK
  2. 0kJ/kgK
  3. 1.35kJ/kgK
  4. 13.5kJ/kgK
(정답률: 알수없음)
  • 가역 단열 과정은 정의상 엔트로피의 변화가 없는 등엔트로피 과정(Isentropic process)입니다. 따라서 압력 변화와 관계없이 엔트로피 변화량은 $0$입니다.
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34. 다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량은?

  1. 압력
  2. 체적
  3. 온도
  4. 밀도
(정답률: 알수없음)
  • 상태량 중 종량적 상태량은 물질의 질량에 비례하여 크기가 변하는 양을 말합니다. 체적은 물질의 양이 많아질수록 함께 증가하므로 종량적 상태량에 해당합니다.
    오답 노트
    압력, 온도, 밀도: 물질의 양과 관계없이 일정하게 정의되는 강도적 상태량입니다.
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35. 냉동기의 성능계수를 높이는 것이 아닌 것은?

  1. 증발기의 온도를 높인다.
  2. 증발기의 온도를 낮춘다.
  3. 압축기의 효율을 높인다.
  4. 증발기와 응축기에서 마찰압력손실을 줄인다.
(정답률: 알수없음)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 증발 온도와 응축 온도의 차이가 작을수록 높아집니다. 따라서 증발기의 온도를 낮추면 압축기가 해야 할 일이 늘어나 성능계수가 감소하게 됩니다.
    오답 노트
    증발기 온도 높이기, 압축기 효율 향상, 마찰압력손실 감소: 모두 성능계수를 높이는 요인입니다.
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36. 일정한 토크 100Nm가 걸린 상태에서 회전하는 축이 있다. 이 축을 50 회전시키는데 필요한 일은 얼마인가?

  1. 5.0kW
  2. 5.0kJ
  3. 31.4kW
  4. 31.4kJ
(정답률: 알수없음)
  • 회전하는 축이 한 일은 토크와 회전각의 곱으로 계산합니다. $50$ 회전은 $50 \times 2\pi$ 라디안입니다.
    ① [기본 공식] $$W = T \times \theta$$
    ② [숫자 대입] $$W = 100 \times (50 \times 2 \times \pi)$$
    ③ [최종 결과] $$W = 31415.9 \text{ J} = 31.4 \text{ kJ}$$
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37. 여름철 냉방으로 인한 전력 부하 상승은 발전 시스템에 큰 부담이 되고 있다. 이러한 관점에서 천연가스를 열원으로 사용하는 흡수식 냉동기에 관심이 집중되고 있다. 흡수식 냉동기에 대한 다음 설명 중 잘못된 것은?

  1. 일반적으로 암모니아를 냉매를 사용한다.
  2. 액체를 가압하므로 소요되는 일이 매우 적다.
  3. 증기 압축 냉동기에 비해 더 많은 장비가 필요하므로 장치가 복잡하다.
  4. 흡수기에서 열을 발생시키기 위하여 열원이 필요하다.
(정답률: 알수없음)
  • 흡수식 냉동기의 원리를 묻는 문제입니다. 열원은 흡수기가 아니라 재생기(발생기)에서 냉매를 분리하기 위해 필요합니다.
    오답 노트
    일반적으로 암모니아를 냉매를 사용한다: 맞는 설명입니다.
    액체를 가압하므로 소요되는 일이 매우 적다: 맞는 설명입니다.
    증기 압축 냉동기에 비해 더 많은 장비가 필요하므로 장치가 복잡하다: 맞는 설명입니다.
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38. 밀폐 시스템의 가역 정압 변화에 관한 다음 사항 중 올바른 것은? (단, u:내부에너지, Q:전달열, h:멘탈피, v:비체적, W:일 이다.)

  1. d u = δ Q
  2. d h = δ Q
  3. d v = δ Q
  4. d W = δ Q
(정답률: 알수없음)
  • 정압 과정에서 가해진 열량은 엔탈피의 변화량과 같다는 열역학 제1법칙의 응용 개념입니다. 밀폐 시스템의 정압 변화 시 $dQ = dh$가 성립합니다.
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39. 어느 완전가스가 등온하에서 외부에 대하여 상태 1에서 상태 2까지 627.7kJ의 일을 하였다. 이 일을 열량으로 환산하면?

  1. 200kcal
  2. 300kcal
  3. 150kcal
  4. 2500kcal
(정답률: 30%)
  • 에너지 단위 환산 문제입니다. $1 \text{ kcal} = 4.186 \text{ kJ}$ 임을 이용하여 일을 열량으로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{W}{4.186}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{627.7}{4.186}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 150 \text{ kcal}$$
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40. 이상적 흡수냉동기의 작동을 위해 두 열원이 있다. 고열원이 100℃이고, 저열원이 50℃이라면 성능계수는?

  1. 1.00
  2. 2.00
  3. 4.25
  4. 6.46
(정답률: 알수없음)
  • 이상적 흡수냉동기의 성능계수(COP)는 고온과 저온 열원의 온도 차이를 이용한 카르노 냉동기 공식으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $$COP = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}}$$
    ② [숫자 대입] $$COP = \frac{273 + 50}{(273 + 100) - (273 + 50)}$$
    ③ [최종 결과] $$COP = \frac{323}{50} = 6.46$$
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3과목: 기계유체역학

41. 유동장 안에서 속도가 V(x,y,z,t)=10x2ytㆍi로 표현될 때 위치 x=1, y=1, z=1 시각 t=1에서의 x방향 가속도 성분 ax는? (단, V=Vxi+Vyj+Vzk, a=axi+ayj+azk)

  1. 10
  2. 110
  3. 200
  4. 210
(정답률: 알수없음)
  • 가속도는 속도의 전미분을 통해 구하며, $x$방향 가속도는 시간 변화율과 공간 변화율의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$a_{x} = \frac{\partial V_{x}}{\partial t} + V_{x} \frac{\partial V_{x}}{\partial x}$$
    ② [숫자 대입] $$a_{x} = 10x^{2}y + (10x^{2}yt) \times (20xyt)$$
    ③ [최종 결과] $$a_{x} = 10(1)^{2}(1) + (10 \times 1^{2} \times 1 \times 1) \times (20 \times 1 \times 1 \times 1) = 10 + 200 = 210$$
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42. 밀도 1.6kg/m3인 기체가 흐르는 관에 설치한 피토저압관(Pitot-static tube)의 두 단자 간의 압력차가 4mmH2O였다면 기체의 속도는 몇 m/s인가?

  1. 0.7
  2. 5.0
  3. 7.0
  4. 9.8
(정답률: 알수없음)
  • 피토관의 압력차를 이용하여 유체의 속도를 구하는 베르누이 원리를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$v = \sqrt{\frac{2 \Delta P}{\rho}} = \sqrt{\frac{2 \rho_{w} g h}{\rho}}$$
    ② [숫자 대입] $$v = \sqrt{\frac{2 \times 1000 \times 9.81 \times 0.004}{1.6}}$$
    ③ [최종 결과] $$v = 7.0$$
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43. 파이프의 안지름이 70mm이고 이 속에 수소가스가 0.02kg/s의 질량유량으로 흐르고 있다. 수소의 평균속도는 몇 m/s인가? 이때, 수소의 압력은 100kPaㆍabs, 온도 15℃, R=287 J/kgㆍK이며 이상기체로 가정한다.

  1. 4.29
  2. 0.15
  3. 1.21
  4. 0.61
(정답률: 알수없음)
  • 이상기체 상태방정식으로 밀도를 구한 후, 질량유량 공식을 통해 평균속도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $$v = \frac{\dot{m}}{\rho A} = \frac{\dot{m} R T}{P \frac{\pi d^{2}}{4}}$$
    ② [숫자 대입] $$v = \frac{0.02 \times 287 \times (273 + 15)}{100000 \times \frac{\pi \times 0.07^{2}}{4}}$$
    ③ [최종 결과] $$v = 4.29$$
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44. 표면으로 부터의 깊이가 2.5m인 곳에서 게이지 압력이 20kPa일 때, 이 액체의 비중은?

  1. 0.82
  2. 1
  3. 1.2
  4. 1.25
(정답률: 알수없음)
  • 액체의 깊이에 따른 압력 공식을 이용하여 비중을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $$P = \rho g h = S \rho_{w} g h$$
    ② [숫자 대입] $$20000 = S \times 1000 \times 9.81 \times 2.5$$
    ③ [최종 결과] $$S = 0.82$$
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45. 지름 5cm, 길이 20m, 관마찰 계수 0.02인 원관속을 난류의 물이 흐른다. 관출구와 입구의 압력차가 20kPa이면 유량(L/s)은?

  1. 4.4
  2. 6.3
  3. 8.2
  4. 10.8
(정답률: 알수없음)
  • 난류 흐름에서의 압력 손실은 달시-바이스바흐(Darcy-Weisbach) 식을 통해 유량을 구할 수 있습니다. 압력차 $\Delta P$를 수두 손실로 변환하거나 직접 압력식에 대입합니다.
    ① [기본 공식] $$\Delta P = f \frac{L}{D} \frac{\rho v^2}{2} \implies Q = A \sqrt{\frac{2 \Delta P D}{f \rho L}}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{\pi \times 0.05^2}{4} \sqrt{\frac{2 \times 20000 \times 0.05}{0.02 \times 1000 \times 20}}$$
    ③ [최종 결과] $$Q \approx 0.0044\text{m}^3/\text{s} = 4.4\text{L}/\text{s}$$
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46. 다음과 같은 원통형으로 모델링할 수 있는 관제탑의 높이는 25m이고 지름은 5m이다. 풍속 36km/hr의 높이에 대해 등속인 바람이 불어올 때 이 관제탑에 작용되는 힘의 크기는 몇 kN인가? (단, 이 공기의 밀도는 1.23kg/m3이며 항력계수 CD는 0.35이다.)

  1. 269
  2. 2.69
  3. 538
  4. 5.38
(정답률: 알수없음)
  • 원통형 구조물에 작용하는 항력(Drag Force) 공식을 사용하여 계산합니다. 풍속 $36\text{km}/\text{hr}$를 $\text{m}/\text{s}$ 단위로 변환($10\text{m}/\text{s}$)하여 대입합니다.
    ① [기본 공식] $$F_D = \frac{1}{2} \rho v^2 C_D A$$
    ② [숫자 대입] $$F_D = \frac{1}{2} \times 1.23 \times 10^2 \times 0.35 \times (5 \times 25)$$
    ③ [최종 결과] $$F_D = 268.875\text{N} \approx 2.69\text{kN}$$
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47. 중유(동점성계쑤 3.96×10-4m2/s, 비중 0.9)가 지름 0.2m인 수평 원관속을 층류로 흐르고 있다. 총 길이가 2km이고 입구측 압력은 100kPa이고 출구측 압력은 45kPa이었다. 이 때 유량은 몇 m3/s인가?

  1. 0.01
  2. 0.003
  3. 0.001
  4. 0.03
(정답률: 알수없음)
  • 층류 흐름에서 유량은 하겐-포아죄유(Hagen-Poiseuille) 법칙을 사용하여 계산합니다. 압력차 $\Delta P$와 점성계수 $\mu$ (동점성계수 $\nu \times$ 밀도 $\rho$)를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{\pi D^4 \Delta P}{128 \mu L}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{\pi \times 0.2^4 \times (100000 - 45000)}{128 \times (3.96 \times 10^{-4} \times 0.9 \times 1000) \times 2000}$$
    ③ [최종 결과] $$Q \approx 0.003\text{m}^3/\text{s}$$
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48. 그림과 같이 물 제트 펌프(jet pump)는 노즐 단면적(Aj)이 0.01m2이고 속도가 30m/s인 물제트에 의해 작동된다. 관의 단면적(Ap)이 0.075m2이고 하류에서 두 유체가 잘 섞인 후 6m/s의 속도로 펌프를 빠져나갈 때 펌프가 양수할 수 있는 체적유량은 몇 L/s 인가?

  1. 100
  2. 150
  3. 200
  4. 250
(정답률: 알수없음)
  • 질량 보존 법칙(연속 방정식)에 따라 펌프로 들어오는 유량의 합은 나가는 유량과 같습니다. 양수 유량을 $Q_p$라고 할 때, 전체 유량은 제트 유량과 양수 유량의 합입니다.
    ① [기본 공식] $$Q_j + Q_p = A_p \times v_p$$
    ② [숫자 대입] $$(0.01 \times 30) + Q_p = 0.075 \times 6$$
    ③ [최종 결과] $$Q_p = 0.45 - 0.3 = 0.15\text{m}^3/\text{s} = 150\text{L}/\text{s}$$
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49. 그림과 같이 반경 2m, 폭 4m인 곡면에 작용하는 물에 의한 힘의 수평성분의 크기는?

  1. 8N
  2. 8kN
  3. 78.4N
  4. 78.4kN
(정답률: 알수없음)
  • 곡면에 작용하는 수평 힘의 크기는 곡면을 투영한 가상 수직 평면에 작용하는 힘과 같습니다. 투영 면적은 반지름 $2\text{m}$와 폭 $4\text{m}$의 직사각형이며, 수심의 중심은 $1\text{m}$ 지점에 위치합니다.
    ① [기본 공식] $$F_x = \rho g h A$$
    ② [숫자 대입] $$F_x = 1000 \times 9.8 \times 1 \times (2 \times 4)$$
    ③ [최종 결과] $$F_x = 78400\text{N} = 78.4\text{kN}$$
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50. 일정한 유량의 물이 원관 속을 층류로 흐른다고 가정할 때 직경을 3배로 하면 손실수두는 몇 배로 되는가?

  1. 1/3
  2. 1/9
  3. 1/27
  4. 1/81
(정답률: 알수없음)
  • 층류 흐름에서 하겐-포아죄유(Hagen-Poiseuille) 법칙에 따라 손실수두 $h_L$은 유량 $Q$가 일정할 때 직경 $D$의 4제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $$ h_L \propto \frac{1}{D^4} $$
    ② [숫자 대입] $$ h_{L2} = h_{L1} \times \frac{1}{3^4} $$
    ③ [최종 결과] $$ h_{L2} = \frac{1}{81} h_{L1} $$
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51. 세 변의 길이가 a, 2a, 3a인 작은 직육면체가 점도 μ인 유체 속에서 매우 느린 속도 V로 움직일 때, 항력 F는 F=F(a,μ,V)로 가정할 수 있다. 차원해석을 통하여 얻을 수 있는 F에 대한 표현식은?

(정답률: 알수없음)
  • 차원해석법을 통해 항력 $F$와 변수들($\mu, V, a$)의 관계를 분석합니다. $F$의 차원: $M L T^{-2}$ $\mu$의 차원: $M L^{-1} T^{-1}$, $V$의 차원: $L T^{-1}$, $a$의 차원: $L$ 세 변수를 곱한 $\mu V a$의 차원은 $M L^{-1} T^{-1} \times L T^{-1} \times L = M L T^{-2}$로 항력 $F$와 동일합니다. 따라서 와 같이 두 값의 비가 상수가 되는 관계가 성립합니다.
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52. 다음 △P, L, ρ, Q를 결합했을 때 무차원항은? (단, △P: 압력차, ρ: 밀도, L: 길이, Q: 유량)

(정답률: 알수없음)
  • 각 변수의 차원을 분석하여 결과값이 무차원($M^0 L^0 T^0$)이 되는 조합을 찾습니다. $\Delta P: M L^{-1} T^{-2}$, $\rho: M L^{-3}$, $L: L$, $Q: L^3 T^{-1}$ 정답인 의 차원을 계산하면:
    $$ \frac{L^3 T^{-1}}{L^2} \times \sqrt{\frac{M L^{-3}}{M L^{-1} T^{-2}}} = L T^{-1} \times \sqrt{L^{-2} T^2} = L T^{-1} \times L^{-1} T = 1 $$
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53. 다음 중 체력(body force)이 아닌 것은?

  1. 전기력
  2. 자기력
  3. 중력
  4. 표면장력
(정답률: 알수없음)
  • 체력은 물체의 표면이 아닌 질량 전체에 작용하는 힘을 의미합니다. 중력, 전기력, 자기력은 물체 전체에 작용하는 체력이지만, 표면장력은 액체 표면의 분자 간 인력으로 인해 발생하는 표면력입니다.
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54. 2차언 속도장이 다음과 같이 주어졌을 때 유선의 방정식은 어느 것인가? (여기서는 C는 상수이다.)

  1. x2 y = C
  2. x y2 = C
  3. x y = C
  4. x/y = C
(정답률: 알수없음)
  • 유선의 방정식 $\frac{dx}{u} = \frac{dy}{v}$를 이용하여 적분합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{dx}{-2x} = \frac{dy}{2y}$ ② [숫자 대입] $\int \frac{1}{x} dx = - \int \frac{1}{y} dy$ ③ [최종 결과] $\ln x = - \ln y + \ln C \implies \ln(xy) = \ln C \implies xy = C$
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55. 등온상태에서 이상기체의 체적탄성계수를 바르게 표현한 것은? (단, P: 압력, ρ: 밀도)

  1. ρP
  2. P
  3. 1/P
  4. ρ/P
(정답률: 알수없음)
  • 등온 과정에서 이상기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 적용하면, 압력 변화와 체적 변화의 관계에 의해 체적탄성계수는 압력 $P$와 동일하게 나타납니다.
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56. 유효낙차가 100m인 댐의 유량이 10m3/s일 때 효율 90%인 수력터빈의 출력은 몇 MW인가?

  1. 8.83
  2. 9.81
  3. 10.0
  4. 10.9
(정답률: 알수없음)
  • 수력터빈의 출력은 유량, 낙차, 밀도, 중력가속도 및 효율의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \eta \rho g Q H$$
    ② [숫자 대입] $$P = 0.9 \times 1000 \times 9.81 \times 10 \times 100$$
    ③ [최종 결과] $$P = 8.829 \times 10^{6}$$ W = $8.83$ MW
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57. 수평으로 놓여진 원관 내의 유동이 층류이고, 완전 발달된 유동일 경우 압력은 유동의 진행 방향으로 어떻게 변화하는가?

  1. 선형으로 감소한다.
  2. 선형으로 증가한다.
  3. 포물선형으로 증가한다.
  4. 포물선형으로 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 완전 발달된 층류 유동에서 점성에 의한 압력 손실은 유동 방향을 따라 일정하게 발생하므로, 압력은 유동 진행 방향으로 선형으로 감소합니다.
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58. 체적탄성계수 E=2.086GPa의 기름을 상온에서 1% 압축하는데 필요한 압력은 몇 Pa인가?

  1. 2.086×107
  2. 2.086×104
  3. 2.086×103
  4. 2.086×102
(정답률: 알수없음)
  • 체적탄성계수는 압력 변화량과 체적 변형률의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $$P = E \times \frac{\Delta V}{V}$$
    ② [숫자 대입] $$P = 2.086 \times 10^{9} \times 0.01$$
    ③ [최종 결과] $$P = 2.086 \times 10^{7}$$ Pa
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59. 폭이 2m, 길이가 3m인 평판이 물속에 수직으로 잠겨있다. 이 평판의 한쪽 면에 작용하는 수압은?

  1. 265N
  2. 176.4kN
  3. 264.6kN
  4. 352.8kN
(정답률: 알수없음)
  • 수직 평판에 작용하는 전체 수압력은 평판의 도심에서의 압력에 면적을 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $$F = \rho g h_{c} A$$ (도심 깊이 $h_{c} = 3 + \frac{3}{2} = 4.5\text{ m}$, 면적 $A = 2 \times 3 = 6\text{ m}^{2}$)
    ② [숫자 대입] $$F = 1000 \times 9.8 \times 4.5 \times 6$$
    ③ [최종 결과] $$F = 264600\text{ N} = 264.6\text{ kN}$$
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60. 저항계수 CD=0.2, 운동방향의 투영면적 A=0.25m2인 물체가 속도 20m/s로 물속을 움직일 때 물체가 받는 힘은 몇 kN인가?

  1. 0.1
  2. 0.5
  3. 10
  4. 20
(정답률: 알수없음)
  • 유체 속에서 움직이는 물체가 받는 저항력(항력) 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$F = \frac{1}{2} \rho C_{D} A v^{2}$$ (물 밀도 $\rho = 1000\text{ kg/m}^{3}$ 기준)
    ② [숫자 대입] $$F = \frac{1}{2} \times 1000 \times 0.2 \times 0.25 \times 20^{2}$$
    ③ [최종 결과] $$F = 10000\text{ N} = 10\text{ kN}$$
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4과목: 유체기계 및 유압기기

61. 가솔린 연료에 첨가하는 아티노크제가 아닌 것은?

  1. 벤졸
  2. 질산에틸
  3. 에틸알콜
  4. 철 카보닐
(정답률: 알수없음)
  • 아티노크제는 가솔린의 옥탄가를 높여 노킹을 방지하는 첨가제입니다. 벤졸, 에틸알콜, 철 카보닐 등은 대표적인 아티노크제이지만, 질산에틸은 이에 해당하지 않습니다.
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62. 암(arm)의 길이가 716mm인 동력계가 2000rpm으로 운전할 때의 동력계의 하중이 7kgf로 측정되었다. 이 기관의 출력은?

  1. 5PS
  2. 7PS
  3. 10.3PS
  4. 14PS
(정답률: 알수없음)
  • 동력계의 출력(PS)을 구하는 공식은 하중, 암의 길이, 회전수를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$P = \frac{2\pi N W L}{4500}$$ (단, $W$는 kgf, $L$은 m)
    ② [숫자 대입] $$P = \frac{2 \times 3.14 \times 2000 \times 7 \times 0.716}{4500}$$
    ③ [최종 결과] $$P = 13.98 \approx 14\text{ PS}$$
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63. 3,000kW의 디젤기관 발전소에서 기관을 전개(全開)운전하면 1일의 연료 소비량은 몇 kg인가? (단, 저위 발열량 10,000kcal/kgf, 효율은 40%이다.)

  1. 11,381
  2. 15,480
  3. 15,740
  4. 24,768
(정답률: 알수없음)
  • 발전소의 1일 연료 소비량을 구하기 위해 출력, 효율, 발열량을 이용한 에너지 보존 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $$W = \eta \times H \times M \times 86400$$ (여기서 $W$는 1일 총 전력량, $\eta$는 효율, $H$는 발열량, $M$는 초당 연료 소비량) 또는 1일 소비량 $M_{day} = \frac{P \times 24 \times 3600}{\eta \times H \times 4.186}$ (단위 변환 포함)
    ② [숫자 대입] $$M_{day} = \frac{3000 \times 24 \times 3600}{0.4 \times 10000 \times 4.186}$$
    ③ [최종 결과] $$M_{day} = 15480$$
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64. 디젤기관의 와류실식 연소실은 노즐 가ᄁᆞ이에서 큰 공기와 류를 얻을 수 있도록 설계된 것이다. 이 와류실식 연소실의 장점 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 주실의 연소 최고압은 6~8MPa로 높다.
  2. 실린더 헤드가 간단하며, 직접 분사식 보다 열효율이 높다.
  3. 고속운전이 가능하며 리터마력이 크다.
  4. 발연 한계 혼합비 λ=1.3 정도이므로 직접 분사식에 비해 공기 이용률이 높다.
(정답률: 알수없음)
  • 와류실식 연소실은 구조가 복잡하여 실린더 헤드가 복잡하며, 연소실 내의 열손실이 커서 직접 분사식보다 열효율이 낮습니다.
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65. 디젤기관에서 압력 상승율(dp/dθ)이 가장 큰 연소구간은 어느 것인가?

  1. 착화지연기간
  2. 급격 연소기간
  3. 제어 연소기간
  4. 후기 연소기간
(정답률: 알수없음)
  • 디젤기관의 연소 과정 중 급격 연소기간은 착화지연 기간 동안 축적된 연료가 한꺼번에 연소되면서 압력이 매우 급격하게 상승하는 구간입니다.
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66. 가스터빈기관 사이클의 가장 기본이 되는 열역학적 사이클은?

  1. Brayton 사이클
  2. Sabathe 사이클
  3. 2중연소 사이클
  4. Rankine 사이클
(정답률: 알수없음)
  • 가스터빈기관은 단열 압축, 등압 가열, 단열 팽창, 등압 방열 과정으로 이루어진 Brayton 사이클을 기본으로 작동합니다.
    오답 노트
    Rankine 사이클: 증기 터빈의 기본 사이클
    Sabathe 사이클: 디젤과 오토의 혼합 사이클
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67. 다음 중 고속 디젤기관에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 넓은 회전 속도 영역에 걸쳐 회전 토크가 크다.
  2. 일산화탄소와 탄화수소 배출물이 적다.
  3. 부분 부하영역에서는 오토기관보다 연료소비율이 크다.
  4. 제동 열효율이 높고, 수명이 길다.
(정답률: 알수없음)
  • 디젤기관은 압축 착화 방식으로, 부분 부하영역에서도 오토기관(가솔린)보다 연료소비율이 낮아 효율이 더 좋습니다.
    오답 노트
    넓은 회전 속도 영역의 큰 토크, 적은 일산화탄소 및 탄화수소 배출, 높은 제동 열효율과 긴 수명은 모두 고속 디젤기관의 전형적인 특징입니다.
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68. 내연기관의 출력을 증가시키기 위한 방법과 관련된 사항이다. 해당 되지 않는 것은?

  1. 회전수를 높인다.
  2. 평균유효압력을 높인다.
  3. 실린더직경을 크게한다.
  4. 플라이휠을 크게한다.
(정답률: 알수없음)
  • 기관의 출력은 실린더의 배기량(직경), 평균유효압력, 회전수에 비례하여 증가합니다.
    오답 노트
    플라이휠을 크게한다: 플라이휠은 회전 속도의 변동을 줄여 회전을 안정시키는 장치일 뿐, 엔진 자체의 출력을 높이는 방법이 아닙니다.
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69. 디젤기관에서 분사노즐의 분사요건에 가장 관계가 없는 것은?

  1. 분포
  2. 발열량
  3. 관통력
  4. 무화
(정답률: 알수없음)
  • 분사노즐은 연료를 미세하게 쪼개어 연소실에 효율적으로 뿌려주는 역할을 하므로 무화, 관통력, 분포가 핵심 요건입니다.
    오답 노트
    발열량: 연료 자체의 화학적 성질이며 노즐의 기계적 분사 성능과는 관계가 없습니다.
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70. 어떤 4행정사이클 디젤기관의 폭발순서가 1-2-4-3이다. 4번 실린더가 압축행정시 2번 실린더는 어떤 행정을 하는가?

  1. 흡입행정
  2. 압축행정
  3. 폭발행정
  4. 배기행정
(정답률: 알수없음)
  • 4행정 사이클 기관의 각 행정은 $180^{\circ}$ 간격으로 진행됩니다. 폭발 순서가 1-2-4-3일 때, 4번 실린더가 압축행정($180^{\circ} \sim 360^{\circ}$)이면, 그 이전 순서인 2번 실린더는 이미 압축을 마치고 폭발행정($0^{\circ} \sim 180^{\circ}$)을 수행하는 단계입니다.
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71. 모듈이 10, 잇수가 30개, 이의 폭이 50mm일 때, 회전수가 600rpm, 체적 효율은 80%인 기어펌프의 송출 유량은 약 몇 m3/min인가?

  1. 0.46
  2. 0.27
  3. 0.66
  4. 0.77
(정답률: 알수없음)
  • 기어펌프의 송출 유량은 모듈, 잇수, 이의 폭, 회전수 및 체적 효율을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $$Q = \frac{\pi \times m^{2} \times z \times b \times n \times \eta}{4 \times 10^{6}}$$
    ② [숫자 대입] $$Q = \frac{3.14 \times 10^{2} \times 30 \times 50 \times 600 \times 0.80}{4 \times 10^{6}}$$
    ③ [최종 결과] $$Q = 0.4524$$
    따라서 약 $0.46 \text{ m}^{3}/\text{min}$ 입니다.
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72. 작동유 속에 불순물을 제거하기 위하여 사용하는 부품은?

  1. 패킹
  2. 스트레이너
  3. 축압기
  4. 유체 커플링
(정답률: 알수없음)
  • 스트레이너는 작동유가 흐르는 통로에 설치되어 거름망 형태로 불순물을 걸러내어 시스템의 마모와 고장을 방지하는 부품입니다.
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73. 다음 중 밸브 몸체가 밸브 시트 시트면에 직각방향으로 이동하는 형식의 밸브로 정의되는 것은?

  1. 포핏 밸브
  2. 스폴 밸브
  3. 파이럿 밸브
  4. 슬라이드 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 포핏 밸브는 밸브 몸체가 밸브 시트면에 대해 수직(직각) 방향으로 이동하여 유로를 개폐하는 구조입니다.
    오답 노트
    스폴 밸브, 슬라이드 밸브: 시트면에 평행하게 슬라이딩 방식으로 이동함
    파이럿 밸브: 주 밸브를 제어하기 위한 보조 밸브의 기능적 분류임
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74. 보기 기호는 어떤 것을 표시한 유압기호인가?

  1. 증압기
  2. 고정 조리개
  3. 아큐뮬레이터
  4. 보조 가스용기
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 이미지 는 유압 시스템에서 에너지를 저장하고 충격을 흡수하는 아큐뮬레이터의 표준 기호입니다.
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75. 유압기계를 처음 운전할 때 또는 장치내의 슬러지를 용해하기 위한 작업은?

  1. 필터링
  2. 플래싱
  3. 플래이트
  4. 엘레멘트
(정답률: 알수없음)
  • 플래싱은 유압 기계를 처음 운전하거나 장치 내부에 쌓인 슬러지 및 불순물을 제거하기 위해 세척액이나 작동유를 강제로 순환시켜 씻어내는 작업을 말합니다.
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76. 일반적으로 유압 실린더의 작동속도를 바꾸자면 유압유의 무엇을 변환하여야 하는가?

  1. 유량
  2. 점도
  3. 압력
  4. 방향
(정답률: 알수없음)
  • 유압 실린더의 작동 속도는 단위 시간당 공급되는 기름의 양, 즉 유량에 의해 결정됩니다. 유량이 많을수록 실린더의 피스톤이 더 빠르게 이동합니다.
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77. 유체 컨버터의 특징 설명으로 틀린 것은?

  1. 무단 변속을 할 수 있다.
  2. 원동기와 종동기 모두 수명이 연장된다.
  3. 부하를 건 채로 원동기를 시동할 수 없다.
  4. 과부하 때문에 기관이 정지하거나 손상되는 일이 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 유체 컨버터(토크 컨버터)는 유체를 통해 동력을 전달하므로, 부하가 걸린 상태에서도 원동기를 시동할 수 있는 것이 주요 특징입니다.
    오답 노트
    부하를 건 채로 원동기를 시동할 수 없다: 유체 결합을 통해 슬립이 발생하므로 부하 시동이 가능합니다.
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78. 주로 시스템의 작동이 정부하일 때, 사용되며 피스톤의 속도 제어를 실린더에 공급 되는 입구측 유량을 조절하여 제어하는 회로는?

  1. 카운터밸런스 회로
  2. 블리드오프 회로
  3. 미터 인 회로
  4. 미터 아웃 회로
(정답률: 알수없음)
  • 미터 인 회로는 실린더로 들어가는 입구측 유량을 조절하여 피스톤의 속도를 제어하는 방식입니다. 주로 부하가 일정하거나 정부하인 시스템에서 사용됩니다.
    오답 노트
    미터 아웃 회로: 실린더에서 나가는 출구측 유량을 조절하여 제어하는 방식입니다.
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79. 밸브의 전환 도중에서 과도적으로 생긴 밸브 포트간의 흐름을 의미하는 유압 용어는?

  1. 자유 흐름(free flow)
  2. 인터플로(inter flow)
  3. 제어 흐름(controlled flow)
  4. 아음속 흐름(subsonic flow)
(정답률: 알수없음)
  • 인터플로(inter flow)는 방향 제어 밸브가 전환되는 도중에 일시적으로 공급 포트와 리턴 포트가 동시에 열려 유체가 서로 통하는 과도적인 흐름을 의미합니다.
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80. 유압회로에서 캐비테이션이 발생하지 않도록 하기 위한 방지대책으로 가장 적합한 것은?

  1. 흡입관에 급속 차단장치를 설치한다.
  2. 흡입 유체의 유온을 높게 하여 흡입한다.
  3. 과부하시는 패킹부에서 공기가 흡입되도록 한다.
  4. 흡입관 내의 평균유속이 3.5m/s 이하가 되도록 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 캐비테이션은 유체의 압력이 포화증기압보다 낮아질 때 기포가 발생하는 현상입니다. 이를 방지하기 위해서는 흡입관 내의 유속을 낮게 유지하여 압력 강하를 최소화해야 하며, 일반적으로 평균유속을 $3.5\text{m/s}$이하로 제한하는 것이 적합합니다.
    오답 노트
    흡입 유체의 유온을 높게 하여 흡입한다: 온도가 높아지면 증기압이 상승하여 캐비테이션 발생 가능성이 커집니다.
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5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관

81. 영구주형(비소비성주형)과 비영구주형(소비성주형)을 다같이 사용하는 주조법은?

  1. 원심주조법
  2. 셸모울딩법
  3. 인베스트먼트법
  4. 다이캐스팅법
(정답률: 알수없음)
  • 원심주조법은 금속제 영구 주형과 모래 등의 소비성 주형을 함께 사용하여 원심력을 이용해 주조하는 방식입니다.
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82. 내경 측정에만 이용되는 측정기는?

  1. 실린더 게이지
  2. 버니어 캘리퍼스
  3. 측장기
  4. 블록 게이지
(정답률: 알수없음)
  • 실린더 게이지는 구멍의 내경을 정밀하게 측정하기 위해 설계된 전용 측정기입니다.
    오답 노트
    버니어 캘리퍼스: 내경, 외경, 깊이 모두 측정 가능
    측장기: 외경 측정
    블록 게이지: 기준 길이 측정용
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83. 단조완료 온도는 어느 정도로 하는가?

  1. 재결정온도 보다 약간 높게 한다.
  2. A1변태점보다 약간 높게 한다.
  3. A3변태점보다 약간 높게 한다.
  4. 청열취성 온도보다 약간 높게 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 단조 완료 온도는 가공 후 조직의 균일성을 확보하고 잔류 응력을 제거하기 위해 재결정온도보다 약간 높게 설정하는 것이 원칙입니다.
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84. 연삭숫돌 표시법 WA46H8V에서 H가 갖는 의미는?

  1. 연삭숫돌 재료
  2. 입도
  3. 점결제
  4. 결합도
(정답률: 알수없음)
  • 연삭숫돌의 표시법은 [재료-입도-결합도-결합제] 순으로 구성됩니다. 따라서 WA46H8V에서 세 번째 위치한 H는 결합도를 의미합니다.
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85. 강철표면에 규소를 확산 침투시키는 방법으로 산류(酸類)에 대한 내부식성, 내마멸성이 큰 표면 경화법은?

  1. 질화법
  2. 청화법
  3. 크로마이징(chromizing)
  4. 실리코나이징(siliconizing)
(정답률: 알수없음)
  • 강철 표면에 규소(Si)를 확산 침투시켜 내부식성과 내마멸성을 높이는 표면 경화법은 실리코나이징(siliconizing)입니다.
    오답 노트
    질화법: 질소 침투
    청화법: 청색 산화피막 형성
    크로마이징(chromizing): 크롬 침투
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86. 다음의 용접법 중에서 전기저항 용접이 아닌 것은?

  1. 스폿(SPOT) 용접
  2. 프로젝션 용접
  3. 티그(TIG) 용접
  4. 플래시 용접
(정답률: 알수없음)
  • 티그(TIG) 용접은 비소모성 텅스텐 전극을 사용하는 아크 용접법으로, 전기저항을 이용하는 저항 용접이 아닙니다.
    오답 노트
    스폿 용접, 프로젝션 용접, 플래시 용접: 모두 금속의 전기저항에 의한 열을 이용하는 저항 용접법입니다.
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87. 숫돌을 사용하여 가공하는 방법은?

  1. 버니싱(burnishing)
  2. 슈퍼 피니싱(superfinishing)
  3. 방전가공(放電加工)
  4. 초음파 가공(超音波加工)
(정답률: 알수없음)
  • 슈퍼 피니싱(superfinishing)은 매우 고운 입자의 숫돌을 사용하여 가공면의 표면 거칠기를 극도로 낮추는 정밀 다듬질 방법입니다.
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88. 박스지그(box jig)는 어느 기계가공에서 사용되는가?

  1. 밀링머신에서 헬리컬기어를 가공할 때
  2. 선반에서 테이퍼를 가공할 때
  3. 드릴링에서 다량 생산을 할 때
  4. 내면 연삭가공을 할 때
(정답률: 알수없음)
  • 박스지그(box jig)는 가공물의 위치 결정과 드릴의 안내를 동시에 수행하는 상자 모양의 지그로, 드릴링 작업에서 다량 생산을 할 때 효율적으로 사용됩니다.
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89. NC 공작기계에서 백래쉬(back-lash)의 오차를 줄이기 위해 사용하는 NC 기구는?

  1. 리드 스크루(lead screw)
  2. 볼 스크루(ball screw)
  3. 세트 스크루(set screw)
  4. 유니파이 스크루(unified screw)
(정답률: 알수없음)
  • 볼 스크루(ball screw)는 나사와 너트 사이에 강구(ball)를 넣어 마찰을 줄임으로써 백래쉬를 최소화하고 정밀한 위치 제어를 가능하게 하는 기구입니다.
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90. 두께 2mm, C=0.2%의 경질 탄소강판(硬質 炭素鋼坂)에 지름 25mm의 구멍을 펀치로 뚫을 때, 전단하중 P=3140kgf라면 전단응력은 얼마인가?

  1. 약 20kgf/mm2
  2. 약 25kgf/mm2
  3. 약 30kgf/mm2
  4. 약 40kgf/mm2
(정답률: 알수없음)
  • 전단하중을 전단 면적으로 나누어 전단응력을 구하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $$\tau = \frac{P}{\pi \times d \times t}$$
    ② [숫자 대입] $$\tau = \frac{3140}{3.14 \times 25 \times 2}$$
    ③ [최종 결과] $$\tau = 20$$
    따라서 전단응력은 약 $20\text{kgf/mm}^2$ 입니다.
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91. 중량물을 달아 올려서, 운반하는 기계의 명칭은?

  1. 컨베이어 벨트(Conveyor belt)
  2. 풀 트레일러(Full trailer)
  3. 트랙터(Tractor)
  4. 호이스팅 머신(Hoisting machine)
(정답률: 알수없음)
  • 중량물을 수직으로 달아 올려 운반하는 기계를 호이스팅 머신(Hoisting machine)이라고 합니다.
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92. 주로 유압백호 굴삭기에 부착하여 사용되는 착암기는?

  1. 재크해머(Jack hammer)
  2. 드리프터(Drifter)
  3. 스토퍼(Stopper)
  4. 브레이커(Braker)
(정답률: 알수없음)
  • 유압백호 굴삭기에 부착하여 암석이나 콘크리트를 파쇄하는 데 사용하는 착암기는 브레이커(Braker)입니다.
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93. 쇄석기에 사용되는 스크린의 표시방법 중 메쉬(mesh)란?

  1. 10cm2당 구멍수
  2. 1cm당 구멍수
  3. 1ft2당 구멍수
  4. 1 in당 구멍수
(정답률: 알수없음)
  • 쇄석기 스크린의 메쉬(mesh)는 1인치(1 in)당 구멍의 수를 나타내는 표시 방법입니다.
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94. 작업장치는 크레인 붐에 설치되며 말뚝 박기 작업에 이용되고, 붐 리더, 스트랩, 해머, 로프 등으로 구성되는 건설 기계는?

  1. 백 호우(back hoe)
  2. 클램셸(clamshell)
  3. 파일 드라이버(pile driver)
  4. 드랙 라인(drag line)
(정답률: 알수없음)
  • 말뚝 박기 작업에 사용되며 붐 리더, 스트랩, 해머, 로프 등으로 구성된 건설 기계는 파일 드라이버(pile driver)입니다.
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95. 불도우저의 규격표시 방법에서 옳은 것은?

  1. 등판능력
  2. 견인력
  3. 출력
  4. 중량
(정답률: 알수없음)
  • 불도우저의 규격은 장비의 크기와 성능을 대표하는 지표인 장비의 전체 중량을 기준으로 표시하는 것이 일반적입니다.
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96. 유압기기중 압력이 가장 높은 유압 펌프는?

  1. 베인펌프
  2. 플런저펌프
  3. 기어펌프
  4. 체인펌프
(정답률: 알수없음)
  • 플런저 펌프는 고압의 기름을 송출하기 위해 정밀한 플런저를 사용하는 구조로, 베인 펌프나 기어 펌프에 비해 훨씬 높은 고압을 생성할 수 있는 고압용 펌프입니다.
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97. 크롤러 식 트랙터(crawler type tractor)의 접지 압에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 접지 압은 불도우저의 중량이 커질수록 높아지나 불도우저의 접지면적은 관계없다.
  2. 접지 압은 중량과는 관계없이 접지면적만 넓히면 높아진다.
  3. 접지 압은 중량과 면적을 고려하지 않는다.
  4. 불도우저의 전 장비 중량이 일정할 때, 그 접지 면적을 넓히면 접지 압은 낮아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 접지 압은 단위 면적당 가해지는 압력을 의미하므로, 장비의 전체 중량이 일정할 때 바닥과 닿는 접지 면적을 넓히면 압력이 분산되어 접지 압은 낮아지게 됩니다.
    오답 노트
    중량이 커지면 접지 압은 높아지며, 접지 면적과도 밀접한 관계가 있습니다.
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98. 모터 그레이더의 규격 표시 방법으로 가장 적합한 것은?

  1. 스케리파이어(Scarifier)의 발톱(teeth)수로 나타낸다.
  2. 엔진 정격회전수(rpm)로 나타낸다.
  3. 표준 베토판의 길이(m)로 나타낸다.
  4. 전륜간 거리(m)로 나타낸다.
(정답률: 알수없음)
  • 모터 그레이더는 도로의 평탄화 작업을 수행하는 장비이므로, 작업 효율을 결정짓는 핵심 요소인 표준 베토판의 길이(m)를 기준으로 규격을 표시합니다.
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99. 덤프 트럭(dump truck)에서 주행 동력 전달장치의 순서로 옳은 것은?

  1. 엔진-클러치-변속기-차동장치-추진축-종감속기-차축-구동륜
  2. 엔진-변속기-클러치-추진축-차동장치-종감속기-차축-구동륜
  3. 엔진-변속기-클러치-차동장치-추진축-차축-종감속기-구동륜
  4. 엔진-클러치-변속기-추진축-차동장치-차축-종감속기-구동륜
(정답률: 알수없음)
  • 덤프 트럭의 동력 전달은 엔진에서 생성된 동력이 클러치를 통해 연결되고, 변속기에서 속도와 토크를 조절한 후, 추진축을 거쳐 차동장치, 차축, 종감속기를 지나 최종적으로 구동륜에 전달되는 순서로 이루어집니다.
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100. 강판제의 중공(中空) 드럼의 외주에 여러개의 돌기가 있으며, 주로 피견인식이 많이 사용되는 롤러(Roller)는?

  1. 탬핑 롤러
  2. 머캐덤 롤러
  3. 타이어 롤러
  4. 진동 롤러
(정답률: 알수없음)
  • 탬핑 롤러는 강판제 중공 드럼 외주에 약 200개의 돌기가 있는 것이 특징이며, 주로 비동력식(피견인식)으로 초기 다짐 작업에 사용됩니다.
    오답 노트
    머캐덤 롤러: 2축 3륜 구조의 초기 다짐용
    타이어 롤러: 공기압 조절 타이어 사용
    진동 롤러: 진동 기능을 이용한 깊은 층 다짐
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