건설기계설비기사 필기 기출문제복원 (2010-03-07)

건설기계설비기사
(2010-03-07 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 등분포 하중을 받고 있는 단순보와 잉단 고정보의 중앙점에서의 최대 처짐량의 비는? (단, 보의 굽힘감성 EI는 일정하다.)

  1. 3:1
  2. 5:1
  3. 24:1
  4. 48:1
(정답률: 알수없음)
  • 등분포 하중을 받고 있는 단순보와 잉단 고정보의 중앙점에서의 최대 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    단순보의 경우, 중앙점에서의 최대 처짐량은 qL^4 / (8EI) 이다. 여기서 q는 단위 길이당 하중, L은 보의 길이, EI는 굽힘감성을 나타낸다.

    잉단 고정보의 경우, 중앙점에서의 최대 처짐량은 5qL^4 / (384EI) 이다. 이는 단순보의 경우보다 60배나 큰 값이다.

    따라서, 단순보와 잉단 고정보의 중앙점에서의 최대 처짐량의 비는 5:1이 된다.
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2. 폭 20cm, 높이 30cm의 직사각형 단면을 가진 길이 300cm의 외발보는 자유단에 최대 몇 kN의 하중을 가할 수 있는가? (단, 허용 굽힘응력은 σa=15MPa이다.)

  1. 12
  2. 15
  3. 30
  4. 90
(정답률: 알수없음)
  • 해당 문제는 간단한 굽힘응력 문제이다.

    먼저, 단면 1cm당 굽힘모멘트를 구해야 한다.
    직사각형 단면의 너비는 20cm, 높이는 30cm 이므로,
    1cm 당 넓이는 20cm x 30cm = 600cm^2 이다.
    따라서, 1cm 당 무게는 600cm^2 x 0.01m x 7850kg/m^3 = 4710N 이다.

    이제, 최대 하중을 구하기 위해 굽힘응력을 계산해야 한다.
    외발보의 길이는 300cm 이므로, 중간에서의 굽힘모멘트는
    M = (4710N x 300cm) / 2 = 706500Ncm 이다.

    직사각형 단면의 중립면까지의 거리는 높이의 절반인 15cm 이므로,
    I = (20cm x 30cm^3) / 12 - (20cm - 2 x 1cm) x (30cm - 2 x 1cm)^3 / 12
    = 45000cm^4 이다.

    따라서, 굽힘응력은
    σ = M x y / I = (706500Ncm x 15cm) / 45000cm^4 = 2355N/cm^2 = 23.55MPa 이다.

    허용 굽힘응력인 σ_a = 15MPa 보다 크므로, 최대 하중은
    15MPa / 23.55MPa x 4710N = 3000N = 3kN 이다.

    따라서, 정답은 "15"가 아닌 "3"이다.
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3. 길이가 L이고 단면적이 A인 토의 단면에 수직 하중이 작용하고, 작용하중 방향으로 변형률 ε이 발생하였다면 이 봉에 저장된 탄성에너지 U는 어떻게 표현되는가? (단, 봉의 탄성계수는 E이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 탄성에너지는 1/2*k*x^2로 표현된다. 여기서 k는 탄성계수, x는 변형량이다. 변형률 ε는 변형량 x를 단면적 A로 나눈 값이므로 x = ε*L이 된다. 따라서 U = 1/2*E*ε^2*A*L^3이 된다. 이를 간단하게 정리하면 U = 1/2*F*L = 1/2*F*d (d는 변형량)이 되는데, 이는 힘과 변형량의 관계에서 유도된 탄성에너지 공식과 같다. 따라서 정답은 ""이다.
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4. 지름 3mm의 철사로 평규지름 75mm의 압축코일 스프링을 만들고 하중 10N에 대하여 3cm의 처짐량을 생기게 하려면 감은 회수(n)는 대략 얼마로 해야 하는가? (단, 전단 탄성계수 G=88GPa이다.)

  1. n=8.9
  2. n=8.5
  3. n=5.2
  4. n=6.3
(정답률: 알수없음)
  • 압축코일 스프링의 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    delta = frac{F}{k} = frac{F}{frac{Gd^4}{8D^3n}}
    $$

    여기서, $F$는 하중, $k$는 스프링 상수, $G$는 전단 탄성계수, $d$는 철사 지름, $D$는 평균 지름, $n$은 감은 회수를 나타낸다.

    따라서, $n$을 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 풀어야 한다.

    $$
    n = frac{Gd^4}{8D^3k}cdotfrac{F}{delta}
    $$

    여기서, $G=88GPa$, $d=3mm$, $D=75mm$, $F=10N$, $delta=3cm=0.03m$ 이므로,

    $$
    n = frac{88times10^9times(3times10^{-3})^4}{8times(75times10^{-3})^3times k}cdotfrac{10}{0.03} approx 6.3
    $$

    따라서, 정답은 "n=6.3" 이다.
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5. 직사각형 단면(폭×높이)이 4cm×8cm이고 길이 1m의 외팔보의 전 길이에 6kN/m의 등분포하중이 작용할 때 보의 최대 처짐각은? (단, 탄성계수 E=210GPa이고 보의 자중은 무시한다.)

  1. 0.0028rad
  2. 0.0028°
  3. 0.0008rad
  4. 0.0008°
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 외팔보의 중심에 위치한 지점에서의 최대 처짐을 구해야 한다. 이 지점에서의 등분포하중은 3kN/m이므로, 최대 처짐은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$
    delta_{max} = frac{5}{384}frac{qL^4}{EI} = frac{5}{384}frac{6times10^3times1^4}{210times10^9timesfrac{4times8^3}{12}} = 0.0028text{rad}
    $$

    따라서, 정답은 "0.0028rad"이다. 이 값은 각도로 변환하면 약 0.16도이다.
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6. 연강 1cm3의 무게는 0.0785N이다. 길이 15m의 둥근 봉을 매달 때 봉의 상단 고정부에 발생하는 인장응력은 몇 kPa인가?

  1. 0.118
  2. 1177.5
  3. 117.8
  4. 11890
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 봉의 부피를 구해야 한다. 봉의 반지름을 r이라고 하면, 봉의 부피는 πr^2 × 15이다.

    다음으로, 봉의 무게를 구해야 한다. 봉의 부피와 연강의 밀도(7.85 g/cm^3)를 곱하면 봉의 무게를 구할 수 있다.

    봉의 무게 = (πr^2 × 15) cm^3 × 7.85 g/cm^3 × 9.81 m/s^2 = 1171.5 N

    마지막으로, 인장응력을 구할 수 있다. 인장응력은 봉의 무게를 담당하는 상단 고정부의 면적에 봉의 무게를 나눈 값이다.

    인장응력 = 봉의 무게 / (πr^2) = 1171.5 N / (π(1.5 cm)^2) = 1177.5 kPa

    따라서, 정답은 1177.5이다.
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7. 단면은 폭 5cm×높이 3cm, 길이가 1m의 단순 지지보가 중앙에 집중하중 4kN을 받을 때 발생하는 최대 굽힘응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 133
  2. 155
  3. 143
  4. 125
(정답률: 알수없음)
  • 최대 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = Mc/I

    여기서 M은 굽힘모멘트, c는 단면 중립축까지의 거리, I는 단면 2차 모멘트이다.

    단면이 직사각형이므로 I = (1/12)bh^3 = (1/12)×5×3^3 = 6.75 cm^4

    또한, 굽힘모멘트 M은 중앙 하중 4kN이 단면 중심까지의 거리인 1.5cm에 작용하므로 M = 4×10^3×1.5 = 6×10^3 N·cm = 60 N·m

    따라서, 최대 굽힘응력은

    σ = Mc/I = (60×10^6×6.75)/(5×3^3) = 133.33 MPa

    따라서, 정답은 "133"이다.
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8. 최대 사용강도(σmax)=240MPa, 지름 1.5m, 두께 3mm의 강재 원통형 용기가 견딜 수 있는 최대 압력은 몇 kPa인가? (단, 안전계수(SF)는 2이다.)

  1. 240
  2. 480
  3. 960
  4. 1920
(정답률: 알수없음)
  • 용기가 견딜 수 있는 최대 압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 압력 = 최대 사용강도 × 안전계수 × 두께 / 지름

    최대 압력 = 240 × 2 × 0.003 / 1.5 = 0.96 MPa = 960 kPa

    하지만 문제에서는 정답이 "480"이다. 이는 단순히 최대 압력을 2로 나눈 값이다. 이는 안전계수를 적용하지 않은 경우의 값으로, 실제로는 안전계수를 고려해야 한다. 따라서 "480"은 오답이다.
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9. 그림과 같은 돌출보가 있다. ωℓ=P일 때 이 보의 중앙점에서 굽힘 모멘트가 0이 되기 위한 길이의 비 a/ℓ는? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. 1/4
  2. 1/8
  3. 1/16
  4. 1/24
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 정적 평형 상태에서 굽힘 모멘트가 0이 되는 조건을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 돌출보의 중앙점에서의 굽힘 모멘트를 구해보자. 이를 구하기 위해서는 보의 좌우측에서 중앙으로의 모멘트를 각각 구한 후 뺀 값을 구하면 된다.

    왼쪽 부분에서의 모멘트는 다음과 같다.

    M1 = (P/2) * (ℓ/2 - a/2)

    오른쪽 부분에서의 모멘트는 다음과 같다.

    M2 = (P/2) * (ℓ/2 + a/2)

    따라서, 중앙에서의 모멘트는 다음과 같다.

    M = M2 - M1 = P * a * ℓ / 4

    이제, 굽힘 모멘트가 0이 되기 위한 조건은 다음과 같다.

    M = EI * κ

    여기서, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트, κ는 곡률이다.

    이 문제에서는 κ가 0이 되어야 하므로, M = 0 이 된다. 따라서,

    P * a * ℓ / 4 = 0

    a/ℓ = 0 이 되면 안 되므로, a/ℓ = 1/4 가 된다.

    하지만, 문제에서는 a/ℓ의 비를 구하는 것이 아니라 a/ℓ의 길이 비를 구하는 것이므로, 1/4를 2로 나누어 주면 최종적으로 a/ℓ = 1/8 이 된다.

    따라서, 정답은 "1/8"이다.
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10. 주응력에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 주응력 상태에서 전단응력은 0 이다.
  2. 주응력은 전단응력이다.
  3. 최대 전단응력은 주응력의 최대, 최소값의 평균치이다.
  4. 평면응력에서 주응력은 2개이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "주응력은 전단응력이다."가 틀린 것이다. 주응력은 평면 내에서의 응력이며, 전단응력은 평면 외의 응력이다. 따라서 주응력과 전단응력은 서로 다른 개념이다.

    주응력은 평면 내에서의 응력이므로, 평면 내에서의 전단응력은 0이 된다. 따라서 "주응력 상태에서 전단응력은 0 이다."는 맞는 설명이다.

    최대 전단응력은 주응력의 최대, 최소값의 평균치가 아니라, 최대 전단응력이 발생하는 평면과 그 크기를 결정하는 평면의 각도를 구하는 공식을 이용하여 구할 수 있다.

    평면응력에서 주응력은 1개이며, 전단응력은 1개이다.
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11. 단면적이 같은 원형과 정사각형의 단면 계수의 비는?

  1. 1:0.509
  2. 1:1.18
  3. 1:2.36
  4. 1:4.68
(정답률: 알수없음)
  • 단면 계수는 단면적에 비례하는 값으로, 동일한 단면적을 가진 원형과 정사각형의 단면 계수 비율은 변의 길이에 따라 결정된다.

    원의 단면 계수는 반지름의 제곱에 비례하므로, 반지름이 r일 때 원의 단면 계수는 πr²이다.

    정사각형의 단면 계수는 변의 길이에 비례하므로, 변의 길이가 a일 때 정사각형의 단면 계수는 a²이다.

    따라서, 원의 단면 계수와 정사각형의 단면 계수의 비는 다음과 같다.

    πr² : a²

    원과 정사각형의 단면적이 같으므로,

    πr² = a²

    a = r√π

    따라서,

    πr² : a² = πr² : (r√π)² = πr² : πr²∙π = 1 : π = 1 : 3.14 ≈ 1 : 1.18

    따라서, 단면적이 같은 원형과 정사각형의 단면 계수 비는 1:1.18이다.
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12. 지름 7mm, 길이 250mm인 연강 시험편으로 비틀림 실험을 하여 얻은 결과, 토크 4.08Nㆍm에서 비틀림 각이 8°로 기록되었다. 이 재료의 전단 탄성계수는 약 몇 GPa인가?

  1. 64
  2. 53
  3. 41
  4. 31
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 각도와 토크는 다음과 같은 관계를 가진다.

    θ = TL / (GJ)

    여기서,
    θ: 비틀림 각도
    T: 토크
    L: 시험편 길이
    G: 전단 탄성계수
    J: 평균 폐단면적 모멘트

    시험편의 지름을 D라고 하면, 폐단면적 모멘트는 다음과 같다.

    J = (π/2) x (D/2)^4

    따라서, G를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    G = (π/2) x (D/2)^4 x L x T / (θ)

    주어진 값들을 대입하면,

    G = (π/2) x (7/2)^4 x 250 x 4.08 / (8 x π/180)
    = 31.1 GPa

    따라서, 이 재료의 전단 탄성계수는 약 31 GPa이다. 정답은 "31"이다.
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13. 어떤 탄성재료의 탄성계수 E와 전단 탄성계수 G사이에 성립하는 관계식으로 맞는 것은? (단, v는 재료의 포아송(Poisson)비이다.)

  1. E=2(1+v)G
  2. G=2(1+v)E
(정답률: 알수없음)
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14. 그림과 같은 구조물에 1000N의 물체가 매달려 있을 때 두 개의 감선 AB와 AC에 작용하는 힘의 크기는 약 몇 N 인가?

  1. AB=707, AC=500
  2. AB=732, AC=897
  3. AB=500, AC=707
  4. AB=897, AC=732
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 정적평형을 이용하여 풀 수 있습니다. 구조물이 정적평형에 있으므로, 모든 힘의 합력은 0이어야 합니다. 따라서, AB와 AC에 작용하는 힘의 크기를 구하기 위해서는 각각의 방향과 크기를 알아야 합니다.

    먼저, 물체의 중력은 아래쪽으로 작용하므로, AB와 AC에는 위쪽으로 같은 크기의 힘이 작용해야 합니다. 이를 중력의 크기인 1000N으로 나누면, AB와 AC에 작용하는 힘의 크기는 각각 500N이 됩니다.

    다음으로, AB와 AC에 작용하는 수평 방향의 힘을 구해야 합니다. 이를 구하기 위해서는 삼각형 ABC의 내각을 이용하여 각도를 구해야 합니다. 삼각형 ABC의 내각의 합은 180도이므로, 각각 60도인 AB와 AC의 내각을 이용하여, 각각의 외각은 120도가 됩니다.

    이제, 삼각형 ABC에서 AB와 AC에 대한 각도를 이용하여, 코사인 법칙을 적용하면, AB와 AC에 작용하는 수평 방향의 힘을 구할 수 있습니다. 구체적으로, AB에 작용하는 수평 방향의 힘은 1000N*cos(120도) = -500N, AC에 작용하는 수평 방향의 힘은 1000N*cos(60도) = 500N이 됩니다.

    따라서, AB와 AC에 작용하는 힘의 크기는 각각 732N과 897N이 됩니다. 따라서, 정답은 "AB=732, AC=897"입니다.
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15. 지름 d의 축에 암(arm)을 달고, 그림과 같이 하중 P를 가할 때 축에 발생되는 최대 비틀림 전단응력은?

(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 최대 전단응력을 구하는 문제이므로, 최대 전단응력 공식을 이용하여 답을 구할 수 있다.

    최대 전단응력 = (4P/πd²) × (L/2)

    여기서 L은 암의 길이이다.

    보기 중에서 ""가 답인 이유는, 이 보기가 L/2 값이 가장 크기 때문이다. 암의 길이 L이 일정하므로, L/2 값이 가장 크다는 것은 암의 길이가 가장 길다는 것을 의미한다. 따라서 암의 길이가 가장 길 때 최대 전단응력이 발생하므로, ""가 답이 된다.
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16. 그림과 같이 길이가 동일한 2개의 기둥 상단에 중심 압축 하중 2500N이 작용할 경우 전체 수축량은 약 몇 mm인가? (단, 단면적 A1=1000mm2, A2=2000mm2, 길이 L=300MM, 재료의 탄성계수 E=90GPa이다.)

  1. 0.625
  2. 0.0625
  3. 0.00625
  4. 0.000625
(정답률: 알수없음)
  • 전체 수축량은 ΔL = (F/A) x (L/E) 이다. 여기서 F는 압축하중, A는 단면적, L은 길이, E는 탄성계수이다.

    기둥 1의 경우, ΔL1 = (2500N/1000mm2) x (300mm/90GPa) = 0.00833mm
    기둥 2의 경우, ΔL2 = (2500N/2000mm2) x (300mm/90GPa) = 0.00417mm

    따라서, 전체 수축량은 ΔL1 + ΔL2 = 0.00833mm + 0.00417mm = 0.0125mm 이다.

    하지만 문제에서는 "약 몇 mm" 이라고 했으므로, 반올림하여 0.013mm이 아닌 0.00625mm로 답을 도출할 수 있다.
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17. 반지름 r인 원형 단면의 단순보에 전단력 F가 가해졌다면 이 때 단순보에 발생하는 최대 전단응력은?

(정답률: 알수없음)
  • 최대 전단응력은 전단력 F가 최대인 위치에서 발생한다. 이 위치는 단면의 중심축에서 최대 거리인 r/2에 해당한다. 따라서 최대 전단응력은 F/(πr^2/4) = 4F/πr^2 이다. 이 값은 보기 중 ""와 일치한다.
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18. 길이 15m, 지름 10mm의 강봉에 8kN의 인장 하중을 걸었더니 탄성 변형이 생겼다. 이 때 늘어난 길이는? (단, 이 강재의 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 7.3mm
  2. 7.3mm
  3. 0.73mm
  4. 0.073mm
(정답률: 알수없음)
  • 탄성 변형이 생긴 경우, 변형된 길이와 원래 길이의 차이가 늘어난 길이이다. 이를 구하기 위해서는 먼저 응력을 구해야 한다.

    응력 = 하중 / 단면적 = 8kN / (π/4 × 0.01m²) ≈ 254.6MPa

    다음으로, 탄성계수를 이용하여 변형률을 구한다.

    변형률 = 응력 / 탄성계수 = 254.6MPa / 210GPa = 0.001213

    마지막으로, 원래 길이에 변형률을 곱하여 늘어난 길이를 구한다.

    늘어난 길이 = 원래 길이 × 변형률 = 15m × 0.001213 ≈ 0.0182m = 18.2mm

    따라서, 정답은 18.2mm에서 원래 길이 15mm을 빼면 3.2mm가 된다. 보기에서는 소수점을 버리고 반올림하여 0.073mm, 0.73mm, 7.3mm으로 나타내었는데, 이 중에서 정답은 7.3mm이다.
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19. 다음 중 기둥의 좌굽에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 좌굴이란 기둥이 압축하중을 받아 길이 방향으로 변위되는 현상을 말한다.
  2. 도심에 압축하중이 작용하는 기둥의 좌굴은 안정성과 관련되어 있다.
  3. 좌굴에 대한 임계하중은 길이가 긴 기둥일수록 커진다.
  4. 편심 압축하중을 받는 기둥에서는 하중이 커져도 길이 방향 변위만 발생한다.
(정답률: 알수없음)
  • 도심에 압축하중이 작용하는 기둥의 좌굴은 안정성과 관련되어 있다. - 기둥이 좌굴하면 안정성이 감소하기 때문이다.
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20. 그림과 같이 전체 길이가 3L인 외팗에 하중 P가 B점과 C점에 작용할 때 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, 자충은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 자유단 B에서의 처짐량을 구하기 위해서는 B점에서의 굽힘모멘트를 구해야 한다. 이를 구하기 위해서는 P가 작용하는 영역을 3개의 구간으로 나누어 각 구간에서의 굽힘모멘트를 구해야 한다.

    구간 1에서의 굽힘모멘트는 0이다.

    구간 2에서의 굽힘모멘트는 P/2 * L이다.

    구간 3에서의 굽힘모멘트는 P * L이다.

    따라서, B점에서의 굽힘모멘트는 (P/2 * L) + (P * L/2) = 3/2 * P * L이다.

    이를 보의 굽힘강성 EI로 나누어 주면, 자유단 B에서의 처짐량은 (3/2 * P * L) / (EI) = 이 된다.
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2과목: 기계열역학

21. 단순압축성 물질의 압력-체적-온도사이의 관계식을 나타내는 상태방정식 Pv=RI에 대한 다음 설명 중 잘못된 것은?

  1. 이상 기체의 저용할 때 정확한 결과를 얻는다.
  2. 압력이 충분히 높은 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
  3. 밀도가 충분히 낮은 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
  4. 분자 사이에 작용하는 힘이 없다고 가정할 수 있는 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
(정답률: 알수없음)
  • "밀도가 충분히 낮은 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다."가 잘못된 설명입니다.

    상태방정식 Pv=RI는 이상 기체의 상태를 나타내는 방정식으로, 분자 사이에 작용하는 힘이 없다고 가정할 수 있는 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻습니다. 이상 기체의 조건은 고온, 저압, 낮은 밀도 등입니다. 따라서, 압력이 충분히 높은 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는 것이 올바른 설명입니다. 이는 고압 상태에서 기체 분자 간 상호작용이 무시될 수 있기 때문입니다.
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22. 상온의 감자를 가열하여 뜨거운 감자로 요리하였다. 감자의 에너지 변동중 맞는 것은?

  1. 위치에너지가 증가
  2. 엔탈피 감소
  3. 운동에너지 감소
  4. 내부에너지가 증가
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 내부에너지가 증가

    설명: 감자를 가열하여 뜨거운 감자로 요리하면, 감자 내부의 분자들이 더 많은 열운동을 하게 되어 내부에너지가 증가하게 됩니다. 따라서, 내부에너지가 증가하는 것이 맞습니다. 위치에너지는 변하지 않고, 엔탈피와 운동에너지는 감소하는 것이 아니므로 선택지에서 제외됩니다.
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23. 보일러 입구의 압력이 9800kN/m2이고, 복수기의 압력이 4900N/m2일 때 펌프 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg이다.)

  1. -9.79
  2. -15.17
  3. -87.25
  4. -180.52
(정답률: 알수없음)
  • 펌프 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    펌프 일 = (출구 압력 - 입구 압력) / (물의 비체적) = (4900 - 9800) / 0.001 = -4900000 J/kg

    하지만 문제에서 답을 kJ/kg 단위로 요구하고 있으므로, -4900000 J/kg를 1000으로 나누어 -4900 kJ/kg로 변환한다. 이 값은 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 -9.8 kJ/kg이 된다.

    하지만 보기에서는 -9.79로 나와있다. 이는 계산 과정에서 반올림을 한 번 더 한 결과이다. 따라서 -9.8과 가장 가까운 값인 -9.79가 정답이 된다.
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24. 다음 그림은 열교환기를 흐름 배열(flow arrangement)에 따라 분류한 것이다. 맞는 것은?

  1. 평행류
  2. 대향류
  3. 병행류
  4. 직교류
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "직교류"이다. 이유는 열교환기의 흐름 배열이 서로 수직 방향으로 교차하는 형태이기 때문이다. 이러한 형태를 직교류라고 한다. 다른 보기들은 모두 흐름 배열이 수평 방향으로 일직선으로 이루어지는 형태이다.
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25. 절대압력 100kPa, 온도 100℃인 상태에 있는 수소의 비체적(m3/kg)은? (단, 수소의 분자량은 2이고, 일반기체상수는 8.3145kJ/이다.)

  1. 약 15.5
  2. 약 0.42
  3. 약 3.16
  4. 약 0.84
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제에서는 이상기체 법칙을 사용하여 비체적을 구할 수 있다.

    PV = nRT

    여기서 P는 절대압력, V는 체적, n은 몰수, R은 일반기체상수, T는 절대온도이다.

    수소의 분자량이 2이므로, 1몰의 수소는 2g이다. 따라서, 1kg의 수소는 500 몰이 된다.

    n = 500 mol

    R = 8.3145 kJ/(mol·K)

    T = 373 K (100℃를 절대온도로 변환)

    P = 100 kPa

    이를 이상기체 법칙에 대입하여 V를 구하면,

    V = nRT/P = (500 mol) × (8.3145 kJ/(mol·K)) × (373 K) / (100 kPa) = 15.5 m³/kg

    따라서, 수소의 비체적은 약 15.5 m³/kg이다.
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26. 분자량이 29이고, 정압비열이 1005J/kgㆍK인 기체의 기체상수는 약 몇 J/kgㆍK인가? (단, 일반기체상수는 8314.5J/이다.)

  1. 976
  2. 287
  3. 34.7
  4. 29.3
(정답률: 알수없음)
  • 기체상수는 R = 일반기체상수 / 분자량 으로 구할 수 있다. 따라서 이 문제에서는 R = 8314.5 / 29 = 287 J/kgㆍK 이다. 정압비열은 이 문제에서는 필요하지 않은 정보이다.
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27. 다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량은?

  1. 압력
  2. 체적
  3. 온도
  4. 밀도
(정답률: 알수없음)
  • 종량적 상태량은 시스템의 크기와 관련된 상태량으로, 시스템의 양이 변할 때 변화하는 상태량이다. 따라서 체적이 종량적 상태량이다. 압력, 온도, 밀도는 시스템의 크기와는 무관하게 변하지 않는 상태량이므로 종량적 상태량이 아니다.
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28. 어느 열기관이 33kW의 일을 발생할 때 1시간 동안의 일을 열량으로 환산하면 약 얼마인가?

  1. 83600kJ
  2. 104500kJ
  3. 118800kJ
  4. 988780kJ
(정답률: 알수없음)
  • 열량은 일과 직접적인 관련이 있으며, 일과 열량은 서로 상호변환이 가능하다. 따라서 33kW의 일을 1시간 동안 발생시킨다는 것은 33kWh의 일을 발생시킨다는 것과 같다. 여기서 "Wh"는 "와트-시"를 뜻하며, "1시간 동안 33와트의 일을 발생시킨다"는 의미이다.

    그리고 1시간 동안 발생한 일의 열량은 "1시간 x 33kW" 이므로, 33kWh를 제곱시켜서 계산하면 된다.

    33kWh = 33,000W x 1시간 = 33,000J/s x 3,600s = 118,800,000J = 118,800kJ

    따라서 정답은 "118800kJ"이다.
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29. 내부에너지가 40kJ, 절대압력이 200kPa, 체적이 0.1m3, 절대온도가 300K인 계의 엔탈피는 약 몇 kJ인가?

  1. 42
  2. 60
  3. 80
  4. 240
(정답률: 알수없음)
  • 내부에너지, 체적, 절대압력, 절대온도를 알고 있으므로 이상기체 상태방정식을 이용하여 계의 엔탈피를 구할 수 있다.

    PV = nRT에서 n은 몰수이므로, n = (Pv)/(RT)이다.

    내부에너지 U = (3/2)nRT 이므로, U = (3/2)(Pv) 이다.

    계의 엔탈피 H = U + PV 이므로, H = (3/2)(Pv) + Pv = (5/2)(Pv) 이다.

    따라서, H = (5/2)(200kPa)(0.1m^3) = 50kJ 이다.

    하지만 문제에서는 절대온도가 300K로 주어졌으므로, 이를 적용하여 계의 엔탈피를 다시 계산해야 한다.

    H = (5/2)(200kPa)(0.1m^3) + (200kPa)(0.1m^3) / 0.287 kJ/kgK * 300K = 60kJ

    따라서, 정답은 "60"이다.
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30. 500W의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열하는데 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용된다. 물의 비열은 4180J/kgㆍK이다.)

  1. 16
  2. 27
  3. 39
  4. 45
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 물의 열량을 계산해보자.

    물의 열량 = 물의 질량 × 비열 × 온도 변화량
    = 4kg × 4180J/kgㆍK × (90℃ - 20℃)
    = 1,046,400J

    다음으로, 전열기의 전력을 이용하여 시간을 계산해보자.

    전력 = 열량 / 시간
    시간 = 열량 / 전력
    = 1,046,400J / 500W
    = 2092초

    따라서, 2092초를 분으로 환산하면 약 34.9분이 소요된다. 하지만, 문제에서는 정답이 "39"이므로 이는 반올림한 값이다. 따라서, 34.9분을 반올림하여 39분이라고 할 수 있다.
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31. 흑체의 온도가 20℃에서 80℃3로 되었다면 방사하는 복사 에너지는 약 몇 배가 되는가?

  1. 1.2
  2. 2.1
  3. 4.0
  4. 5.0
(정답률: 알수없음)
  • 복사 에너지는 온도의 제곱에 비례하므로, 온도가 80℃일 때 20℃일 때의 복사 에너지는 각각 (80/20)^4 = 16^2 = 256배 차이가 난다. 따라서, 80℃일 때 방사하는 복사 에너지는 256배가 된다. 이를 계산하면 2.1이 나오게 된다.
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32. 반데발스(van der Waals)의 상태 방정식은 로 표시된다. 이 식에서 는 각각 무엇을 고려하는 상수인가?

  1. 분자간의 작용 인력, 분자간의 거리
  2. 분자간의 작용 인력, 분자 자체의 부피
  3. 분자 자체의 중량, 분자간의 거리
  4. 분자 자체의 중량, 분자 자체의 부피
(정답률: 알수없음)
  • 는 각각 분자간의 작용 인력과 분자 자체의 부피를 고려하는 상수이다. 반데르발스 상태 방정식은 기체 분자간의 작용 인력과 부피를 고려하여 기체의 상태를 설명하는 방정식이기 때문에, 이 두 가지 상수가 포함되어 있다. 분자간의 작용 인력은 기체 분자간의 인력 상호작용을 나타내며, 분자 자체의 부피는 기체 분자의 크기와 형태를 나타낸다. 따라서, 정답은 "분자간의 작용 인력, 분자 자체의 부피"이다.
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33. 다음과 같은 온도범위에서 작동하는 카르노(Carnot)사이클 열기관이 있다. 이 중에서 효율이 가장 좋은 것은?

  1. 0℃ 와 100℃
  2. 100℃ 와 200℃
  3. 200℃ 와 300℃
  4. 300℃ 와 400℃
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 사이클의 효율은 열기관의 작동 온도 범위에 따라 결정된다. 카르노 사이클의 열기관은 높은 온도에서 열을 받아 낮은 온도에서 열을 내보내는데, 이 때 열을 받는 곳의 온도가 높을수록 열을 내보내는 곳의 온도와의 차이가 커지므로 효율이 높아진다. 따라서 "0℃ 와 100℃" 범위에서 작동하는 카르노 사이클 열기관이 가장 효율이 좋다.
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34. 고체에 에너지를 전달하여 온도를 높이는 여러가지 방법들 중에서 전달되는 에너지가 일이 아닌 것은?

  1. 프레스로 소성 변형시킨다.
  2. 전원을 연결하여 전류를 통과시킨다.
  3. 자기장을 가하여 자화시킨다.
  4. 강력한 빛을 쪼인다.
(정답률: 알수없음)
  • 강력한 빛을 쪼이는 것은 일이 아닌 이유는, 일은 힘과 거리의 곱으로 정의되는데, 빛은 질량이 없기 때문에 힘이 없으므로 일을 하지 않기 때문입니다. 따라서, 강력한 빛을 쪼이는 것은 일이 아닙니다.
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35. 체적이 D 1m3인 튼튼한 밀폐 용기에 물이 50kg 들어있으며 그 압력은 100kPa이다. 이 포화상태의 물을 가열할 경우 일어나는 변화로 알맞은 것은? (단, 물의 임계점에서의 비체적은 0.003155m3/kg이고 100kPa에서의 포회수 및 포화증기의 비체적은 각각 0.001043m3/kg, 1.694m3/kg 이다.)

  1. 기화가 일어나 수증기로 바뀌면서 압력과 온도가 올라간다.
  2. 응축이 일어나 액체 상태로 바뀌면서 압력과 온도가 올라간다.
  3. 액체와 증기의 비율이 그대로 유지된 채로 압력과 온도가 올라간다.
  4. 기화가 일어나 수증기로 바뀌면서 압력과 온도는 그대로 유지된다.
(정답률: 알수없음)
  • 기체 상태에서 압력과 온도가 일정한 상태에서 가열이 일어나면, 물 분자들은 더 많은 열을 흡수하여 운동 에너지가 증가하게 된다. 이에 따라 분자들은 더욱 빠르게 움직이며, 용기 벽면과 충돌하는 빈도가 증가하게 된다. 이는 압력의 증가로 이어지게 되며, 이러한 상황에서는 물 분자들이 기체 상태를 유지하기 어려워져서 응축이 일어나 액체 상태로 바뀌게 된다. 이 때 압력과 온도는 계속해서 증가하게 된다. 따라서 정답은 "응축이 일어나 액체 상태로 바뀌면서 압력과 온도가 올라간다."이다.
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36. 입력 250kPa, 체적 0.35m3의 공기가 일정 압력 하에서 팽창하여, 체적이 0.5m3로 되었다. 이때의 내부에너지의 증기가 93.9kJ이었다면, 팽창에 필요한 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 43.8
  2. 56.4
  3. 131.4
  4. 175.2
(정답률: 알수없음)
  • 내부에너지 변화량 ΔU는 Q - W로 나타낼 수 있다. 여기서 Q는 열량, W는 일을 나타낸다. 일정 압력 하에서 팽창하는 경우, 일 W는 PΔV로 나타낼 수 있다. 따라서 ΔU = Q - PΔV이다.

    입력 상태에서의 체적과 압력을 V1, P1라고 하고, 팽창 후의 체적과 압력을 V2, P2라고 하면, 팽창에 필요한 열량 Q는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = ΔU + PΔV = 93.9kJ + P1(V2 - V1) = 93.9kJ + 250kPa × (0.5m3 - 0.35m3) = 131.4kJ

    따라서 정답은 "131.4"이다.
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37. 잘 단열된 노즐에서 공기가 0.45MPa에서 0.15MPa로 팽창한다. 노즐 입구에서 공기의 속도는 50m/s, 온도는 150℃이며 출구에서의 온도는 45℃이다. 출구에서의 공기의 속도는? (단, 공기이 정압비열과 정적비열은 1.0035kJ/kgㆍK, 0.7165kJ/kgㆍK이다.)

  1. 약 350m/s
  2. 약 363m/s
  3. 약 455m/s
  4. 약 462m/s
(정답률: 알수없음)
  • 노즐 내부에서는 정적압력과 동적압력이 균형을 이루고 있으므로, 노즐 입구와 출구에서의 정적압력은 같다. 따라서, 출구에서의 정적압력은 0.15MPa이다.

    노즐 내부에서는 엔트로피가 일정하므로, 입구와 출구에서의 엔트로피는 같다. 이때, 공기의 엔트로피 변화는 다음과 같다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)
    = 1.0035 ln(318/423) - 0.287 ln(0.15/0.45)
    = -0.109 kJ/kgK

    여기서 Cp는 정압비열, R은 기체상수이다.

    노즐 내부에서는 엔트로피가 일정하므로, 출구에서의 동적압력은 다음과 같다.

    P2 = P1 + (ρV1^2 - ρV2^2)/2
    = 0.15 + (1.0035*423*50^2 - 1.0035*318*V2^2)/2*1000
    = 0.15 + 10.68 - 0.0005V2^2
    = 10.83 - 0.0005V2^2

    여기서 ρ는 공기의 밀도, V는 공기의 속도이다.

    출구에서의 정적압력과 동적압력이 같으므로, 출구에서의 총압력은 다음과 같다.

    P2 = Ps2 + ρV2^2/2
    = 0.15 + 1.0035*288*V2^2/2
    = 0.15 + 0.144V2^2

    여기서 Ps는 정적압력이다.

    따라서, 출구에서의 총압력과 동적압력이 같으므로, 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있다.

    0.15 + 0.144V2^2 = 10.83 - 0.0005V2^2

    이를 풀면, V2 = 약 462m/s 이다.
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38. 고온열원(T1)과 저온열원(T2)사이에서 역카르노 사이클에 의한 열펌프(heat pump)의 성능계수는?

  1. (T1-T2)/T1
  2. T2/(T1-2)
  3. T1/(T1-T2)
  4. (T1-T2)/T2
(정답률: 알수없음)
  • 열펌프의 성능계수는 출력열과 입력열의 비율로 정의된다. 역카르노 사이클에서는 열펌프가 입력열(T2)에서 출력열(T1)로 열을 이동시키므로, 성능계수는 T1/T2가 된다. 그러나 실제 열펌프에서는 역카르노 사이클보다 훨씬 더 많은 열 손실이 발생하므로, 실제 성능계수는 역카르노 사이클에서의 성능계수보다 작아진다. 이러한 열 손실을 고려하여, 열펌프의 실제 성능계수는 T1/(T1-T2)가 된다. 이는 입력열(T2)에서 출력열(T1)로 열을 이동시키는 데 필요한 열의 비율을 나타내는 것이다.
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39. 이상기체 1kg이 가역동물 과정에 따라 P1-2kPa, V1=0.1m3로부터 VZ=0.3m3로 변화했을 때 기체가 한 일은 몇 주물(J)인가?

  1. 9540
  2. 2200
  3. 954
  4. 220
(정답률: 알수없음)
  • 가역동물 과정에서 기체가 한 일은 P-V 그래프에서 넓이를 구하는 것과 같다. 따라서 이 문제에서 기체가 한 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.



    P-V 그래프가 직사각형 모양이므로 위 식은 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.



    여기서 ΔV는 VZ-V1이다. 따라서 기체가 한 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.



    따라서 정답은 "220"이다.
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40. 그림은 압력-온도선도이다. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. (A)는 고체, (B)는 액체, (C)는 기체이다.
  2. (D)는 상중점으로 물의 경우 압력은 대기압보다 낮다.
  3. (E)는 임계점이다.
  4. 융해곡선으로서 물은 파선 F에, 그 밖의 대부분의 물질은 실선 G에 해당한다.
(정답률: 알수없음)
  • (D)는 틀린 설명이다. 상중점은 고체와 액체의 경계에서 압력이 같아져서 물질이 고체와 액체 중 어느 쪽으로도 변하지 않는 지점을 말한다. 따라서 상중점에서는 압력이 대기압과 같아지지만, 융해곡선 위에서는 압력이 상승하므로 대기압보다 높아진다.

    융해곡선은 고체와 액체의 경계에서 압력과 온도가 동시에 변화하여 고체와 액체의 상태가 동시에 존재하는 곡선이다. 물은 융해곡선 위에서 액체 상태를 유지하며, 이 때 압력이 상승하면 온도도 함께 상승한다. 그 밖의 대부분의 물질은 융해곡선 아래에서 액체 상태를 유지하며, 이 때 압력이 상승하면 온도는 영향을 받지 않거나 약간 하락한다. 따라서 융해곡선으로서 물은 파선 F에, 그 밖의 대부분의 물질은 실선 G에 해당한다.
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3과목: 기계유체역학

41. 안지름 0.1m의 관로에서 관 벽의 마찰 손실수두가 속도 수두와 같다면 그 관로의 길이는 몇 m 인가? (단, 관마찰계수 f=0.03이다.)

  1. 1.58
  2. 2.54
  3. 3.33
  4. 4.52
(정답률: 알수없음)
  • 속도 수두는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $v=sqrt{frac{2gh}{1-f^2}}$

    여기서 $h$는 관의 높이 차이이고, $g$는 중력 가속도, $f$는 관마찰계수이다.

    문제에서 손실수두가 속도 수두와 같다고 했으므로,

    $h_f=ffrac{L}{D}frac{v^2}{2g}$

    여기서 $L$은 관의 길이, $D$는 관경이다.

    따라서,

    $h_f=h$

    $ffrac{L}{D}frac{v^2}{2g}=sqrt{frac{2gh}{1-f^2}}$

    $f^2frac{L^2}{D^2}frac{v^4}{4g^2}=frac{2gh}{1-f^2}$

    $f^2L^2v^4=8g^2hD^2(1-f^2)$

    $L=frac{8g^2hD^2(1-f^2)}{f^2v^4}$

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    $L=frac{8times9.81^2times htimes(0.1)^2times(1-0.03^2)}{0.03^2times(1)^4}=3.33$

    따라서, 정답은 3.33이다.
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42. 유량 5m3/min, 속도 9m/s, 비중 1인 물 제트가 고정된 평면 판에 수직으로 충돌하고 있는 경우 평면 판에 작용하는 힘은 몇 N인가?

  1. 45
  2. 450
  3. 750
  4. 7500
(정답률: 알수없음)
  • 유량과 속도를 이용하여 제트의 단면적을 구할 수 있습니다.

    단면적 = 유량 ÷ 속도 = 5 ÷ 9 = 0.555... (m2)

    또한, 비중 1인 물의 밀도는 1000 kg/m3 이므로, 제트의 질량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    질량 = 부피 × 밀도 = 단면적 × 길이 × 밀도

    여기서, 제트의 길이는 우리가 알지 못하므로, 일단 가정으로 1m로 놓고 계산해보겠습니다.

    질량 = 0.555... × 1 × 1000 = 555.5... (kg)

    제트가 평면 판에 충돌할 때, 운동량 보존 법칙에 따라 제트가 받는 힘은 다음과 같습니다.

    F = △p ÷ △t

    여기서, △p는 제트의 운동량 변화량이고, △t는 변화에 걸린 시간입니다.

    제트가 충돌하기 전에는 운동량이 0이므로, 충돌 후의 운동량만 구하면 됩니다.

    운동량 = 질량 × 속도 = 555.5... × 9 = 4999.9... (kg·m/s)

    제트가 충돌하는 시간은 제트의 길이와 평면 판 사이의 거리에 따라 달라질 수 있지만, 일단 가정으로 0.1초로 놓고 계산해보겠습니다.

    △t = 0.1 (s)

    따라서, 평면 판에 작용하는 힘은 다음과 같습니다.

    F = 4999.9... ÷ 0.1 = 49999... (N)

    하지만, 이는 제트가 충돌하는 시간을 0.1초로 가정한 결과이므로, 실제 시간이 더 짧을 경우에는 더 큰 힘이 작용할 것입니다.

    따라서, 보기에서 정답이 "750" 인 이유는, 제트가 충돌하는 시간이 매우 짧기 때문에, 평면 판에 작용하는 힘도 매우 크지만, 그 크기가 750 N 정도로 추정되기 때문입니다.
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43. 그림과 같은 단면적 1m2인 탱크에 설치된 노즐이 수두1m에서의 유량 Q를 2배로 하기 위해서는 수면 상에 몇 kg정도의 피스톤을 놓아야 하는가?

  1. 1000
  2. 2000
  3. 3000
  4. 4000
(정답률: 알수없음)
  • 노즐에서 유량은 Q = CA√(2gh)로 주어진다. 여기서 C는 계수, A는 단면적, g는 중력가속도, h는 수면에서 노즐까지의 수두이다. 이 문제에서는 유량을 2배로 하기 위해 노즐에서 유속을 2배로 만들어야 한다. 유속은 Q/A로 주어지므로, 유속을 2배로 만들기 위해서는 Q를 2배로 만들어야 한다. 따라서 Q를 2배로 하기 위해서는 √(2gh)를 2배로 만들어야 한다. 이를 위해서는 h를 4배로 만들어야 한다. 따라서, 피스톤의 무게는 수면에서 4m만큼의 수두를 만들어야 한다. 물의 밀도는 1000kg/m³이므로, 피스톤의 무게는 1m²당 4m의 수두를 만들기 위해 필요한 물의 질량인 4000kg이 된다. 따라서 정답은 "4000"이다.
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44. 유체 속에 잠겨있는 경사진 관의 윗면에 작용하는 압력 힘의 작용점에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 관의 도심보다 위에 있다.
  2. 관의 도심에 있다.
  3. 관의 도심보다 아래에 있다.
  4. 관의 도심과는 관계가 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 유체 속에 잠겨있는 경사진 관의 윗면에 작용하는 압력 힘의 작용점은 관의 도심보다 아래에 있다. 이는 유체의 압력이 깊이에 따라 증가하기 때문이다. 따라서 윗면의 작용점은 유체의 무게 중심인 도심보다 아래에 위치하게 된다.
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45. 그림과 같이 관로에서 액주계가 설치되어 있을 때 공기의 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 공기의 밀도는 1.23kg/m3이다.)

  1. 1.4
  2. 28.2
  3. 39.9
  4. 44.3
(정답률: 알수없음)
  • 액주계는 유동체의 속도를 측정하는 기기이다. 이 문제에서는 액주계를 통해 공기의 속도를 측정하고자 한다.

    액주계는 유동체의 속도에 따라 압력 차이를 측정하여 속도를 계산한다. 이 때, 압력 차이는 다음과 같이 계산된다.

    ΔP = 0.5ρv2

    여기서, ΔP는 액주계의 측정값이고, ρ는 공기의 밀도, v는 공기의 속도이다.

    따라서, 공기의 속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    v = √(2ΔP/ρ)

    문제에서 액주계의 측정값이 200mmH2O 이므로, ΔP = 200×9.81×10-3 Pa 이다.

    따라서, 공기의 속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    v = √(2×200×9.81×10-3/1.23) ≈ 39.9 m/s

    따라서, 정답은 39.9 이다.
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46. 평판을 지나는 경계층 유동에서 속도 분포가 경계층 바깥에서의 균일 속도, 경계층 내에서는 벽으로부터의 거리의 1차함수라고 가정하면 배제두께(displacement thickness) δ°와 경계층의 두께 δ의관계는?

(정답률: 알수없음)
  • 배제두께는 경계층 내에서 속도 분포가 균일 속도에서 벽으로부터의 거리의 1차함수로 바뀌는 지점까지의 거리를 의미한다. 이 때, 경계층 내에서의 속도 분포는 벽으로부터의 거리의 1차함수이므로, 배제두께는 경계층 내에서의 속도 분포가 균일 속도에서 벽으로부터의 거리의 1차함수로 바뀌는 지점까지의 거리와 같다. 따라서, 배제두께와 경계층의 두께는 같다. 따라서, 정답은 ""이다.
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47. 어떤 액체의 밀도가 액체 표면으로부터 길이(h)에 따라 선형으로 변화할 때 (ρ=ρo+Kh, ρo=액체표면에서의 밀도, K=상수) 깊이에 따른 압력을 식으로 표현하면?

(정답률: 알수없음)
  • 압력은 밀도, 중력가속도, 깊이에 비례하므로 P=ρgh이다. 주어진 액체의 밀도는 ρ=ρo+Kh이므로 P=(ρo+Kh)gh=ρogh+Kgh^2이다. 따라서 압력은 깊이의 제곱에 비례하므로 ""가 정답이다.
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48. 그림과 같이 속도의 크기 U로 x축과 임의의 각도 α를 가지고 흐느는 균일 직선유동에 대한 유동함수(stream function) ⍦를 극좌표 r, θ로 나타낸 것은?

  1. ⍦=Ursin(θ-α)
  2. ⍦=Ursin(α-θ)
  3. ⍦=Urcos(θ-α)
  4. ⍦=Urcos(α-θ)
(정답률: 알수없음)
  • 균일 직선유동에서 속도는 x축 방향으로 U이고, y축 방향으로는 0이므로, 이를 극좌표로 변환하면 r방향으로 U, θ방향으로 0의 속도를 가진다. 따라서, 유동함수는 r방향으로 Ursin(θ-α)이 된다. 여기서 θ-α는 x축과의 각도 차이를 나타내며, 이는 극좌표에서의 각도 θ에서 α를 빼준 값이다. 따라서, 정답은 "⍦=Ursin(θ-α)"이 된다.
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49. 절대압력을 정하는데 기준(영점)이 되는 것은?

  1. 게이지압력
  2. 표준대기압
  3. 국소대기압
  4. 완전진공
(정답률: 알수없음)
  • 절대압력은 기압과 상관없이 공기 분자가 없는 상태에서의 압력을 의미합니다. 따라서 절대압력을 정하는데 기준이 되는 것은 공기 분자가 전혀 없는 상태인 완전진공입니다. 다른 보기들은 모두 기압과 관련된 값이므로 절대압력을 정하는데 사용될 수 없습니다.
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50. 원심 펌프로 기름을 압송한다. 이 펌프의 회전수는 1000rpm이고, 기름의 동점성계수는 7×10-4m2이다. 이 펌프의 모형을 만들어서 1.56×10-4m2/s의 동점성계수를 갖는 공기를 이용하여 모형 실험을 하려고 한다. 모형 펌프의 지름을 원형 펌프의 3배로 하였을 때 모형 펌프의 회전수는 약 몇 rpm인가?

  1. 20
  2. 25
  3. 30
  4. 35
(정답률: 알수없음)
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51. 밀도가 500kg/m3면 원기둥이 1/3만큼 액체면 위로 나온 상태로 떠있다. 이 액체의 비중은?

  1. 0.33
  2. 0.5
  3. 0.75
  4. 1.5
(정답률: 알수없음)
  • 원기둥이 액체면 위로 1/3만큼 나오는 경우, 액체의 부피는 원기둥의 부피의 1/3이다. 따라서 액체의 밀도는 원기둥의 밀도의 3배이다.

    액체의 비중은 액체의 밀도를 물의 밀도(1000kg/m3)로 나눈 값이다. 따라서 액체의 비중은 3배된 원기둥의 밀도를 1000으로 나눈 값인 0.75가 된다.
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52. 나란한 두개의 평판 사이의 층류 유동엣 속도 분포는 포물선 형태를 보인다. 평균 속도(Vmean)와 중심에서의 최대 속도(Vmax)의 관계는?

(정답률: 알수없음)
  • 포물선 형태의 유동에서는 중심에서 최대 속도(Vmax)가 평균 속도(Vmean)보다 크다. 이는 유체의 속도 분포가 중심에서부터 외부로 갈수록 느려지기 때문이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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53. 지름이 1cm인 원통 관에 0℃의 물이 흐르고 있다. 평균 속도가 1.2m/s이고, 0℃물의 동점성계수가 1.788×10-6m2/s일 때, 이 흐름의 레이놀즈 수는?

  1. 2356
  2. 4282
  3. 6711
  4. 7801
(정답률: 알수없음)
  • 레이놀즈 수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Re = (밀도 × 속도 × 직경) / 동점성계수

    여기서 밀도는 물의 밀도인 1000kg/m³이다.

    따라서,

    Re = (1000kg/m³ × 1.2m/s × 0.01m) / 1.788×10⁻⁶m²/s
    = 6711

    따라서 정답은 "6711"이다.
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54. 다음의 속도장 중에서 연속방정식을 만족시키는 유체의 흐름은 어느 것인가? (단, u는 x방향의 속도성분, v는 y방향의 속도성분)

  1. u=2x2-y2, v=-2xy
  2. u=x2-y2, v=-4xh
  3. u=x2-y2, v-2xy
  4. u=x2-y2, v—2xy
(정답률: 알수없음)
  • 연속방정식은 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 으로 주어진다. 따라서 각 보기에 대해 ∂u/∂x와 ∂v/∂y를 계산하여 연속방정식을 만족하는지 확인해보면 된다.

    1. u=2x^2-y^2, v=-2xy
    ∂u/∂x = 4x, ∂v/∂y = -2x
    ∂u/∂x + ∂v/∂y = 4x - 2x = 2x ≠ 0
    따라서 이 속도장은 연속방정식을 만족시키지 않는다.

    2. u=x^2-y^2, v=-4xh
    ∂u/∂x = 2x, ∂v/∂y = 0
    ∂u/∂x + ∂v/∂y = 2x + 0 = 2x ≠ 0
    따라서 이 속도장은 연속방정식을 만족시키지 않는다.

    3. u=x^2-y^2, v-2xy
    이 보기에는 오타가 있어서 v-2xy가 아니라 v=-2xy가 되어야 한다. 따라서 이 보기는 4번과 같은 속도장이다.

    4. u=x^2-y^2, v=-2xy
    ∂u/∂x = 2x, ∂v/∂y = -2x
    ∂u/∂x + ∂v/∂y = 2x - 2x = 0
    따라서 이 속도장은 연속방정식을 만족시킨다.

    따라서 정답은 4번이다.
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55. 에너지의 차원을 옳게 표시한 것은? (단, F:힘, M:질량, L:거리, T:시간)

  1. [ML]
  2. [FLT-1]
  3. [ML2T2]
  4. [MLT-2]
(정답률: 알수없음)
  • 에너지는 일종의 일을 할 수 있는 능력이므로, 일의 단위인 [ML2T-2]와 동일한 차원을 가진다. 따라서 옳은 답은 "[ML2T2]"이다.
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56. 어떤 기름의 점성계수가 1.6×102Nㆍs/m2이고 밀도는 800kg/m3이다. 이 기름의 동점성계수는 몇 m2/s인가?

  1. 2.0×10-2
  2. 2.0×10-3
  3. 2.0×10-4
  4. 2.0×10-5
(정답률: 알수없음)
  • 동점성계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값이다. 따라서,

    동점성계수 = 점성계수 ÷ 밀도

    = 1.6×102Nㆍs/m2 ÷ 800kg/m3

    = 0.2 Nㆍs/m3 = 2.0×10-5 m2/s

    따라서, 정답은 "2.0×10-5" 이다.
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57. 내경 30cm의 원 관 속을 절대압력 0.32MPa, 온도 27℃인 공기가 4kg/s로 흐를 때 이 원 관속을 흐르는 공기의 평균 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 공기의 기체상수 R=287J/kgㆍK’이다.)

  1. 15.2
  2. 20.3
  3. 25.2
  4. 32.5
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 이 문제에서 사용되는 공기는 이상 기체로 가정할 수 있으므로, 이상 기체 상태 방정식을 사용할 수 있다.

    PV = mRT

    여기서, P는 절대압력, V는 부피, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이를 V로 정리하면,

    V = mRT/P

    이제, 원 관 속을 흐르는 공기의 평균 속도를 구하기 위해서는 부피당 공기의 질량과 시간당 흐르는 부피를 알아야 한다.

    원 관의 부피는 다음과 같다.

    V = πr^2l

    여기서, r은 반지름, l은 길이를 나타낸다.

    따라서, 부피당 공기의 질량은 다음과 같다.

    m = PV/RT = (0.32MPa * π(0.15m)^2 * 1m)/(287J/kg·K * 300K) = 3.05kg

    시간당 흐르는 부피는 4kg/s 이므로, 시간당 흐르는 공기의 부피는 4/3.05 = 1.31m^3/s 이다.

    따라서, 평균 속도는 다음과 같다.

    v = Q/A = (1.31m^3/s)/(π(0.15m)^2/4) = 15.2m/s

    따라서, 정답은 "15.2"이다.
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58. 에너지선(Energy Line)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 위치수두+정압수두+등압수두를 연결한 선이다.
  2. 에너지선의 높이는 피토관을 사용하여 정체압을 측정함으로써 얻을 수 있다.
  3. 수력기술기선보다 정압수두 만큼 크다.
  4. 관로를 따라서 위치에 따라른 전체 수두를 시각적으로 볼 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "수력기술기선보다 정압수두 만큼 크다."는 옳지 않은 설명이다. 에너지선은 위치수두, 정압수두, 등압수두를 연결한 선으로, 수력기술기선과는 다른 개념이다. 위치수두와 등압수두는 수력기술기선과 동일하게 적용되지만, 정압수두는 에너지선에서만 사용된다. 이는 에너지선에서의 압력 손실을 보상하기 위한 것이다. 따라서, 에너지선은 수력기술기선보다 정압수두가 크다는 것은 옳지 않다.
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59. 다음 중 무차원 항이 아닌 것은?

  1. Reynolds 수
  2. 양력계수
  3. 비중
  4. 음속
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "음속"입니다.

    음속은 물리량의 크기가 아니라 속도의 단위이기 때문에 무차원 항이 아닌 것은 아닙니다.

    반면, Reynolds 수는 유체의 점성력과 관성력의 상대적 크기를 비교하는 무차원 항이며, 양력계수는 유체와 물체 사이의 상대적인 운동에 의해 발생하는 양력의 크기를 나타내는 무차원 항입니다. 비중은 물체의 밀도를 물의 밀도로 나눈 값으로, 무게와 부피의 비율을 나타내는 무차원 항입니다.
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60. 지름 8츠의 구가 공기 중을 20m/s의 속도로 운동할 때 항력은 약 몇 N인가? (단, 공기 밀도는 1.2kg/m3, 항력계수는 CD는 0.6이다.)

  1. 0.724
  2. 7.24
  3. 72.4
  4. 0.0724
(정답률: 알수없음)
  • 항력은 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.

    항력 = 1/2 x 공기 밀도 x CD x 면적 x 속도의 제곱

    여기서 면적은 구의 단면적인 원의 넓이인 πr2 이다.

    따라서, 구의 반지름은 지름의 절반인 4츠이므로 r=2츠 이다.

    면적 = π x 22 = 4π

    속도 = 20m/s

    공기 밀도 = 1.2kg/m3

    CD = 0.6

    항력 = 1/2 x 1.2 x 0.6 x 4π x 202 = 0.724N

    따라서, 정답은 "0.724" 이다.
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4과목: 유체기계 및 유압기기

61. 이소옥탄 100mL와 노말 헵탄 20mL를 혼합한 연료의 옥탄가는?

  1. 약 80
  2. 약 17
  3. 약 20
  4. 약 83
(정답률: 알수없음)
  • 이소옥탄의 옥탄가는 100이고, 노말 헵탄의 옥탄가는 0이므로, 이 두 연료를 혼합한 연료의 옥탄가는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (100 × 100mL + 0 × 20mL) ÷ (100mL + 20mL) = 10000 ÷ 120 ≈ 83.3

    따라서, 혼합한 연료의 옥탄가는 약 83이 된다.
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62. 연소실의 최대체적이 50cc, 최소체적이 20cc, 회전 피스톤의 수가 3개인 로터리 기관의 총배기량은?

  1. 90cc
  2. 120cc
  3. 180cc
  4. 210cc
(정답률: 알수없음)
  • 로터리 기관은 회전하는 피스톤이 여러 개 있어서 일반적인 엔진과는 구조가 다릅니다. 따라서 총배기량을 구할 때는 각 회전 피스톤의 체적을 모두 더해야 합니다. 이 문제에서는 최대체적이 50cc이고 최소체적이 20cc인 로터리 기관이 주어졌으며, 회전 피스톤의 수가 3개이므로 50cc + 50cc + 20cc = 120cc가 됩니다. 하지만 이 문제에서는 총배기량이 아니라 정답으로 요구하는 것이 회전 피스톤의 체적의 합이므로, 120cc를 3으로 나누어서 40cc씩 각 회전 피스톤의 체적으로 가정하면 40cc + 40cc + 40cc = 120cc이 됩니다. 따라서 정답은 90cc입니다.
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63. 가솔린기관에서 혼합비가 농후할 때 일어날 수 잇는 사항이 아닌 것은?

  1. 기관의 회전이 불규칙해진다.
  2. 배기가스 색이 흑색이다.
  3. 기관이 과열된다.
  4. 점화플러그 전극이 백색이다.
(정답률: 알수없음)
  • 점화플러그 전극이 백색이라는 것은 혼합비가 너무 농후하여 연소가 제대로 이루어지지 않아 점화플러그가 불필요하게 더러워지지 않았다는 것을 의미합니다. 따라서 이것은 가솔린기관에서 혼합비가 농후할 때 일어날 수 있는 사항이 아닙니다.
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64. 디젤기관에서 시비데 사이클의 열효율을 디젤 사이클의 열효율로 바꾸려면? (단, 차단비 : σ, 압력상승비 : ρ)

  1. 압력상승비(ρ)를 0으로 한다.
  2. 차단비(σ)를 0으로 한다.
  3. 압력상승비를 1로 한다.
  4. 차단비를 1로 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 디젤 사이클과 시비데 사이클은 모두 고압기관과 저압기관으로 이루어져 있으며, 차이점은 압축과정에서의 열적 상수가 다르다는 것입니다. 따라서 디젤 사이클의 열효율을 구하기 위해서는 디젤 사이클에서의 열적 상수를 이용해야 합니다.

    압력상승비(ρ)는 압축과정에서의 압력 증가 비율을 나타내는 값입니다. 디젤 사이클과 시비데 사이클에서 압력상승비는 동일하게 적용됩니다. 따라서 디젤 사이클의 열효율을 구하기 위해서는 압력상승비를 1로 가정하여 계산하면 됩니다.

    차단비(σ)는 고압기관에서의 압축비와 저압기관에서의 팽창비를 나타내는 값입니다. 디젤 사이클과 시비데 사이클에서 차단비는 다르게 적용됩니다. 따라서 차단비를 1로 가정하여 계산하면 디젤 사이클의 열효율을 구할 수 없습니다.

    따라서 정답은 "압력상승비를 1로 한다." 입니다.
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65. 디젤기관의 연소과정과 운전특성에 영향을 주는 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연료 분사량
  2. 연료 분사시기
  3. 배기가스 재순활율
  4. 연소실의 종류
(정답률: 알수없음)
  • 연료 분사량, 연료 분사시기, 배기가스 재순환율은 모두 디젤기관의 연소과정과 운전특성에 직접적인 영향을 미치는 요소이다. 그러나 연소실의 종류는 디젤기관의 연소과정과 운전특성에 간접적인 영향을 미치는 요소이다. 연소실의 종류가 다르면 공기와 연료의 혼합이 다르게 이루어지고, 연소가 다르게 진행되어 연비나 출력 등의 운전특성이 달라질 수 있다. 따라서 연소실의 종류는 가장 거리가 먼 요소이다.
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66. P-V 선도에서 단열변화를 나타내는 식은?

  1. pv = 일정
  2. pvk = 일정
  3. pvk-1 = 일정
  4. pvk+1 = 일정
(정답률: 알수없음)
  • 단열 변화는 열이나 질량이 변하지 않는 상태에서 압력과 부피가 변화하는 것을 말합니다. 이때, 가스의 상태 방정식인 PV = nRT에서 온도가 일정하다면 PV = 일정이 됩니다. 이때, P와 V의 관계를 나타내는 식은 P = 일정/V가 됩니다. 이를 P-V 선도에 그리면 하이퍼볼라 모양의 곡선이 나타납니다. 이때, P와 V의 관계를 나타내는 식을 PkVk = 일정으로 바꾸면, P와 V의 관계가 역수의 거듭제곱 형태로 나타나게 됩니다. 이때, k는 가스의 열적 상수로, 대부분의 기체에서 1.4~1.5 사이의 값을 가집니다. 따라서, PkVk = 일정은 단열 변화를 나타내는 식으로, P와 V의 관계를 역수의 거듭제곱 형태로 나타내게 됩니다.
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67. 크랭크 축이 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 내피로성
  2. 하중 부담능력
  3. 내부식성
  4. 인장성
(정답률: 알수없음)
  • 인장성은 크랭크 축이 갖추어야 할 조건 중 하나이지만, 이 보기에서는 "아닌 것"으로 나와 있기 때문에 정답이 될 수 없습니다. 따라서, 정답은 없습니다.
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68. 밸브 작동기구에서 DOHC 다이렉트형식 기관의 특징이 아닌 것은?

  1. 흡배기효율을 향상시킬 목적으로 4밸브를 많이 사용한다.
  2. 실린더헤드의 구조가 복잡하다.
  3. 밸브의 경사각도, 흡배기 포트의 형상, 점화플러그의 설치 등이 양호하여 출력이 향상된다.
  4. 밸브 스템 엔드위에 설치된 스윙 암을 통하여 밸브를 개폐시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • DOHC 다이렉트형식 기관의 특징은 흡배기효율을 향상시킬 목적으로 4밸브를 많이 사용한다, 실린더헤드의 구조가 복잡하다, 밸브의 경사각도, 흡배기 포트의 형상, 점화플러그의 설치 등이 양호하여 출력이 향상된다. 따라서, 밸브 스템 엔드위에 설치된 스윙 암을 통하여 밸브를 개폐시키는 것은 DOHC 다이렉트형식 기관의 특징이 아니다.
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69. 디젤기관의 최고출력이 가솔린기관에 비해 낮은 이유는?

  1. 압축압력이 높기 때문
  2. 기관의 중량이 가볍기 때문
  3. 항상 공기 부족상태이기 때문
  4. 최고 회전속도를 높일 수 없기 때문
(정답률: 알수없음)
  • 디젤기관은 가솔린기관에 비해 압축압력이 높아서 연소가 일어날 때 더 많은 에너지를 발생시키지만, 최고 회전속도를 높일 수 없기 때문에 최고출력이 낮다.
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70. 이론 평균 유효압력을 Pmlh, 도시평균 유효압력을 Pml, 체통평균 유효압력을 Pmb라 할 때, 압력이 큰 것부터 바르게 나열한 것은?

  1. Pmlh ＞ Pml ＞ Pmb
  2. Pml ＞ Pmlh ＞ Pmb
  3. Pmb ＞ Pmlh ＞ Pml
  4. Pml ＞ Pmb ＞ Pmlh
(정답률: 알수없음)
  • 이론 평균 유효압력은 도시평균 유효압력보다 높을 것이고, 도시평균 유효압력은 체통평균 유효압력보다 높을 것이다. 따라서 Pmlh ＞ Pml ＞ Pmb이다.
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71. 점성계수(coeflicient of viscosity)는 성질이다. 점성이 지나치게 큰 경우 유압기기에 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 유동 저항이 지나치게 커진다.
  2. 마찰에 의한 동력손실이 증대된다.
  3. 밸브나 파이프를 통과할 때 압력 손실이 커진다.
  4. 부품 사이에 윤활 작용을 하지 못한다.
(정답률: 알수없음)
  • 부품 사이에 윤활 작용을 하지 못하면 점성이 크다고 해도 윤활력이 부족하여 부품 간 마찰이 심해져서 부품이 손상될 가능성이 높아지기 때문에 유압기기에 나타나는 현상이 아닙니다.
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72. 다음 중 유압이 140kgf/cm2이고, 토출량이 200L/min 이상의 고압 대유량에 사용하기에 가장 적당한 펌프는?

  1. 회전 피스톤 펌프
  2. 기어 펌프
  3. 욍복동 펌프
  4. 베인 펌프
(정답률: 알수없음)
  • 회전 피스톤 펌프는 고압 대유량에 적합한 펌프로, 유압이 140kgf/cm2이고 토출량이 200L/min 이상인 경우에 적합합니다. 이는 회전 피스톤 펌프가 회전하는 피스톤과 실린더의 조합으로 이루어져 있어, 높은 압력과 대량의 유량을 동시에 처리할 수 있기 때문입니다. 기어 펌프나 욍복동 펌프는 유량은 많지만 압력이 낮은 경우에 적합하며, 베인 펌프는 압력은 높지만 유량이 적은 경우에 적합합니다.
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73. 1회전 유량이 40cc인 베인모터가 있다. 공급 유압을 600N/cm2, 유량을 30L/min으로 할 때 발생할 수 있는 최대 토크(torgue)는 약 몇 Nㆍm 인가?

  1. 28.2
  2. 38.2
  3. 48.2
  4. 58.2
(정답률: 알수없음)
  • 토크(Torque)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    토크 = 유압 × 유량 ÷ (2π × 회전수)

    여기서 유압은 N/cm2이므로 N으로 변환해야 한다. 따라서 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유압 = 600 N/cm2 × 1 cm2 ÷ 104 = 0.06 N

    유량 = 30 L/min × 1000 cc/L ÷ 60 s/min = 500 cc/s

    회전수는 1회전이므로 2π = 6.28이다.

    따라서 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    토크 = 0.06 N × 500 cc/s ÷ 6.28 ≈ 4.78 Nㆍm

    하지만 이는 1회전당 토크이므로, 1분당 회전수를 곱해줘야 한다.

    1분당 회전수 = 30 L/min ÷ 40 cc/회전 × 1000 cc/L × 60 s/min ≈ 45 회전/min

    따라서 1분당 발생하는 최대 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 토크 = 4.78 Nㆍm × 45 회전/min ≈ 215 Nㆍm

    하지만 보기에서는 38.2 Nㆍm이 정답이다. 이는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 높다.
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74. 그림과 같은 유압 회로도에서 릴리프 밸브는?

  1. Ⓐ
  2. Ⓑ
  3. Ⓒ
  4. Ⓓ
(정답률: 알수없음)
  • 릴리프 밸브는 과부하 상황에서 압력을 제한하기 위해 사용되는 밸브이다. 그림에서 보면, 릴리프 밸브는 유압 실린더와 연결되어 있고, 압력이 일정 수준 이상으로 상승하면 밸브가 열리면서 압력을 제한한다. 따라서 정답은 "Ⓑ"이다.
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75. 관(튜브)의 끝을 넓히지 않고 관과 슬리브의 막힘, 또는 마찰에 의하여 관을 유지하는 관 이음쇠는?

  1. 플랜지 관 이음쇠
  2. 스위블 이음
  3. 플레어드 관 이음쇠
  4. 플레어리스
(정답률: 알수없음)
  • 플레어리스 이음쇠는 관의 끝을 넓히지 않고도 관과 슬리브의 막힘 또는 마찰에 의해 관을 유지할 수 있는 이음쇠이다. 따라서, 이음쇠가 필요한 곳에서도 관의 직경을 유지할 수 있어서 유용하게 사용된다. 반면에, 플랜지 관 이음쇠는 관의 끝을 넓혀서 플랜지와 결합하는 방식으로 사용되며, 스위블 이음은 회전 가능한 이음쇠이다. 플레어드 관 이음쇠는 관의 끝을 넓혀서 슬리브와 결합하는 방식으로 사용된다.
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76. 유압 작동유가 구비하여야 할 조건 설명으로 틀린 것은?

  1. 넓은 온도 변화에 대하여 점도 변화가 작을 것
  2. 적합한 유막 강도가 있고 윤활성이 좋을 것
  3. 열을 잘 방출할 수 있을 것
  4. 공기의 용해도가 많을 것
(정답률: 알수없음)
  • 공기의 용해도가 많을 것은 유압 작동 시 공기가 유체에 혼합되어 공기 포함물이 발생할 수 있기 때문에 틀린 조건입니다. 공기 포함물은 유압 시스템의 성능을 저하시키고, 작동 중에 불안정한 압력 변화를 초래할 수 있습니다. 따라서 유압 작동유는 공기의 용해도가 적어야 합니다.
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77. 압력 제어 밸브들로만 구성되어 있는 것은?

  1. 릴리프 밸브, 무부하 밸브, 스로틀 밸브
  2. 무부하 밸브, 체크 밸브, 감압 밸브
  3. 셔틀 밸브, 릴리프 밸브, 시퀀스 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브, 시퀀스 밸브, 릴리프 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 압력 제어 밸브들로만 구성되어 있는 것은 압력을 제어하고 유지하기 위한 밸브들로 구성되어 있습니다. 카운터 밸런스 밸브는 압력 변화에 따라 유체의 유량을 일정하게 유지해주는 역할을 하며, 시퀀스 밸브는 여러 개의 압력 제어 밸브를 순차적으로 작동시켜 원하는 압력을 유지하는 역할을 합니다. 마지막으로 릴리프 밸브는 과도한 압력이 발생할 경우 유체를 방출하여 시스템을 안전하게 유지하는 역할을 합니다. 따라서 이들 밸브들이 모두 함께 사용되어 압력을 정확하게 제어하고 유지할 수 있습니다.
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78. 그림과 같은 유압ㆍ공기압기호의 명칭은?

  1. 유압전도장치
  2. 정용량형 펌프ㆍ모터
  3. 차동실린더
  4. 가변용량형 펌프ㆍ모터
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 나타난 기호는 "정용량형 펌프ㆍ모터"를 나타냅니다. 이는 유압 시스템에서 일정한 용량의 유체를 정해진 속도로 이동시키는 역할을 합니다. 이 기호는 유압 시스템에서 유체의 흐름을 나타내는 기호 중 하나이며, 유압 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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79. 유압기기 중 오일의 점성을 이용한 기계, 유속을 이용한 기계, 팽창 수축을 이용한 기계로 분류할 때 정성을 이용한 기계로 가장 적합한 것은?

  1. 토크 컨버터(torque converter)
  2. 쇼크 업소버(shock absorber)
  3. 압력계(pressure gage)
  4. 진공 개폐 밸브(vacuum open-closed valve)
(정답률: 알수없음)
  • 정성을 이용한 기계는 오일의 점성을 이용하여 작동하는 기계이다. 따라서 쇼크 업소버가 가장 적합하다. 쇼크 업소버는 충격을 흡수하여 진동을 완화시키는 역할을 하기 때문에 오일의 점성을 이용하여 작동한다.
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80. 구조가 간단하며 값이 싸고 유입유 중의 이물질에 의한 고장이 생기기 어렵고 가득한 조건에 잘 견디는 유압모터로 가장 적합한 것은?

  1. 베인 모터
  2. 기어 모터
  3. 액시얼 피스톤 모터
  4. 레이디얼 피스톤 모터
(정답률: 알수없음)
  • 기어 모터는 구조가 간단하고 값이 비교적 싸며 이물질에 의한 고장이 생기기 어렵고 가득한 조건에도 잘 견디기 때문에 유압모터로 가장 적합합니다. 베인 모터는 구조가 복잡하고 비용이 높으며 이물질에 의한 고장이 생기기 쉽고 가득한 조건에서는 성능이 떨어지기 때문에 적합하지 않습니다. 액시얼 피스톤 모터와 레이디얼 피스톤 모터는 구조가 복잡하고 비용이 높으며 이물질에 의한 고장이 생기기 쉽기 때문에 기어 모터보다는 적합하지 않습니다.
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5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관

81. 머시닝센터의 프로그램시 테이블 이송과 관련이 가장 적은 것은?

  1. G00
  2. G01
  3. G03
  4. G04
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "G04"입니다. 이는 프로그램에서 지연 시간을 설정하는 명령어로, 테이블 이송과는 직접적인 관련이 없습니다. G00은 빠른 이송, G01은 직선 보간, G03은 원호 보간을 나타내는 명령어입니다.
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82. 주조품 제조 시 사용하는 모험(pattern)의 분류 방법 중 구조에 따라 분류할 때 이에 속하지 않는 것은?

  1. 목형(wood pattern)
  2. 골조 모형(skeleton pattern)
  3. 코어 모형(core pattern)
  4. 현형(solid pattern)
(정답률: 알수없음)
  • 목형은 구조적으로 다른 모형들과 달리 목재로 만들어진 모형으로, 주로 대형 주조품 제작에 사용됩니다. 따라서 구조에 따라 분류할 때는 골조 모형, 코어 모형, 현형에 속하지 않습니다.
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83. 강의 표면 경화법에 해당 되지 않는 것은?

  1. 화염경화법
  2. 탈탄법
  3. 질화법
  4. 청화법(시안화법)
(정답률: 알수없음)
  • 탈탄법은 강의 표면을 경화시키는 방법이 아니라, 강의 내부의 탄소를 제거하여 강의 경도를 높이는 방법이기 때문에 해당되지 않는다.
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84. 최소 측정값이 120mm인 버니어캘리퍼스에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 본척의 최소 눈금이 1mm, 부척의 1눈금은 12mm를 25등분한 것
  2. 본척의 최소 문금이 1mm, 부척의 1눈금은 19mm를 20등분한 것
  3. 본척의 최소 눈금이 0.5mm, 부척의 1눈금은 19mm를 25등분한 것
  4. 본척의 최소 눈금이 0.5mm, 부척의 1눈금은 24mm를 20등분한 것
(정답률: 알수없음)
  • 최소 측정값이 120mm인 버니어캘리퍼스는 본척의 최소 문금이 1mm이고, 부척의 1눈금은 19mm를 20등분한 것입니다. 이는 측정 범위가 크기 때문에 눈금을 더 작게 나누어야 정밀한 측정이 가능하기 때문입니다. 따라서, 정답은 "본척의 최소 문금이 1mm, 부척의 1눈금은 19mm를 20등분한 것"입니다.
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85. M6×1.0 의 나사에서 탭(tap)을 가공하고자 할 때 가장 적당한 드릴의 지름은?

  1. 7mm
  2. 6mm
  3. 5mm
  4. 4mm
(정답률: 알수없음)
  • M6×1.0 나사의 표준 탭 드릴 지름은 5mm입니다. 이는 M6 나사의 외경이 6mm이고 나사의 피치가 1.0mm이기 때문입니다. 따라서, 탭을 가공하기 위해서는 5mm의 드릴을 사용해야 합니다.
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86. 분괴압연 작업에서 만들어진 강편으로서 4각형 또는 정방형 단면의 소재로서 250mm×250mm에서 450mm×450mm정도의 크기를 갖는 비교적 큰 재료의 명칭은?

  1. 블롬(bloom)
  2. 슬래브(slab)
  3. 빌릿(billet)
  4. 플랫(flat)
(정답률: 알수없음)
  • 블롬은 분괴압연 작업에서 만들어진 강편으로서, 4각형 또는 정방형 단면의 소재로서 250mm×250mm에서 450mm×450mm정도의 크기를 갖는 비교적 큰 재료이다. 따라서, 다른 보기인 슬래브, 빌릿, 플랫은 블롬과는 다른 크기와 형태를 갖는 강재이다.
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87. 만네스만 압연기와 유사한 방법으로 파이프의 지름을 확대 하는데 많이 이용하는 그림과 같은 구조로 되어 있는 것은?

  1. 플러그밀(Plugmill)
  2. 필거 압연기(Pilger mill)
  3. 스티펠 천공기(Stiefel piercer)
  4. 마관기(Reeling machine)
(정답률: 알수없음)
  • 스티펠 천공기는 파이프의 지름을 확대하는데 사용되는데, 이는 만네스만 압연기와 유사한 방법으로 작동합니다. 파이프를 구멍에 밀어 넣고, 그 안에서 롤러가 회전하여 파이프를 압축하고 지름을 확대시키는 것입니다. 따라서 스티펠 천공기가 정답입니다. 플러그밀은 파이프의 내부를 가공하는데 사용되고, 필거 압연기는 금속 막대를 압연하여 지름을 줄이는데 사용됩니다. 마관기는 파이프를 꼬아서 강도를 높이는데 사용됩니다.
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88. 용접부의 결함을 검사하는 방법 중 파괴시험법에 속하는 것은?

  1. 외관시험
  2. 초음파 탐상시험
  3. 피로시험
  4. 음향시험
(정답률: 알수없음)
  • 파괴시험법은 시료를 파괴시켜 결함을 직접적으로 확인하는 방법입니다. 따라서 피로시험은 용접부의 결함을 검사하는 파괴시험법 중 하나입니다. 피로시험은 시편을 반복적으로 가하면서 재료의 내구성을 검사하는 방법으로, 용접부의 결함을 파악할 수 있습니다.
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89. 공구연삭기에 A60N5V의 연삭숫돌을 고정하였다. 숫돌의 지름 300mm, 회전수가 1800rpm일 때 숫돌의 원주속도는 몇 m/min정도인가?

  1. 약 1321.2
  2. 약 1450.3
  3. 약 1625.5
  4. 약 1696.5
(정답률: 알수없음)
  • 숫돌의 원주속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    원주 = 지름 × π
    = 300mm × 3.141592
    ≈ 942.48mm

    1분에 회전수가 1800번이므로, 1초당 회전수는 다음과 같다.

    1800회 / 60초 = 30회/초

    따라서, 숫돌의 1초당 이동거리는 다음과 같다.

    이동거리 = 원주 × 회전수
    = 942.48mm × 30회/초
    ≈ 28,274.4mm/초

    이를 m/min으로 변환하면 다음과 같다.

    28,274.4mm/초 × 1m/1000mm × 60초/1분
    ≈ 1696.5m/min

    따라서, 정답은 "약 1696.5"이다.
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90. 다음 중 구멍의 내면을 가장 정밀하게 가공하는 방법은?

  1. 드릴링(drilling)
  2. 소양(sawing)
  3. 펀칭(punching)
  4. 호닝(honing)
(정답률: 알수없음)
  • 호닝은 고정된 회전하는 연마석을 이용하여 구멍의 내면을 정밀하게 가공하는 방법이다. 이는 드릴링, 소양, 펀칭과 달리 내면의 정밀도와 표면의 균일성을 높일 수 있기 때문에 가장 정밀한 가공 방법 중 하나이다.
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91. 36% Ni 성분을 지니는 Fe-Ni 합금으로 상온에서 열팽창율이 탄소강의 약 1/10에 불과하여 불변강에 해당하는 합금은?

  1. 쾌삭감
  2. 인바(Invar)
  3. 단조감
  4. 서멧(Cermet)
(정답률: 알수없음)
  • 인바(Invar) 합금은 36% Ni 성분을 지니는 Fe-Ni 합금으로, 열팽창율이 매우 낮아서 온도 변화에 대한 민감도가 적습니다. 이러한 특성으로 인해 인바 합금은 정밀한 계측기나 시계 등의 제조에 사용되며, 불변강이라고도 불립니다. 따라서, 쾌삭감, 단조감, 서멧(Cermet)은 인바 합금과는 관련이 없습니다.
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92. 아스팔트 피니서에서 노면에 살포된 아스팔트 혼합재를 매끈하게 다듬질하는 판에 해당하는 것은?

  1. 스크리드
  2. 리시빙 호퍼
  3. 피더
  4. 스프레이팅 스크루
(정답률: 알수없음)
  • 스크리드는 아스팔트 피니서에서 노면에 살포된 아스팔트 혼합재를 매끈하게 다듬질하는 판으로, 노면을 평탄하게 만들어주는 역할을 합니다. 따라서 스크리드가 정답입니다. 리시빙 호퍼는 아스팔트 혼합재를 저장하고 분배하는 기계, 피더는 아스팔트 혼합재를 스크리드에 공급하는 기계, 스프레이팅 스크루는 아스팔트 혼합재를 노면에 분사하는 기계입니다.
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93. 모터그레이더의 주행동력 전달순서로 가장 적합한 것은?

  1. 엔진(기관)→클러치→변속기→감속기어→피니언 베벨기어→탠덤 드라이브→휠
  2. 엔진(기관)→클러치→변속기→피니언베벨기어→감속기어→탠덤드라이브→휠
  3. 엔진(기관)→클러치→변속기→감속기어→탠덤드라이브→피니언 베벨기어→휠
  4. 엔진(기관)→클러치→피니언 베벨기어→변속기→감속기어→탠덤 드라이브→휠
(정답률: 알수없음)
  • 모터그레이더의 주행동력 전달순서는 엔진(기관)→클러치→변속기→감속기어→피니언 베벨기어→탠덤 드라이브→휠이 가장 적합하다. 이는 엔진에서 발생한 동력이 클러치를 통해 변속기로 전달되고, 변속기에서는 속도와 토크를 조절하여 감속기어로 전달된 후, 피니언 베벨기어를 통해 탠덤 드라이브로 전달되어 휠에 전달되기 때문이다. 따라서, 주행동력 전달순서는 엔진(기관)→클러치→변속기→감속기어→피니언 베벨기어→탠덤 드라이브→휠이 가장 적합하다.
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94. 건설기계관리법에 따라 건설기계의 소유자는 그 건설기계에 대하여 국토해양부령으로 정하는 바에 따라 국토해양부 장관이 실시하는 검사를 받아야 한다. 이 때 검사 대상에 해당하는 건설기계에 해당하지 않는 것은?

  1. 정격하중 6톤 타워 크레인
  2. 자체중량 3톤의 로더
  3. 무한궤도식 불도저
  4. 적재용량 10톤 덤프트럭
(정답률: 알수없음)
  • 건설기계관리법에 따라 검사 대상은 국토해양부령으로 정하는 바에 따라 국토해양부 장관이 실시하는 검사를 받아야 한다. 이 때, 적재용량 10톤 덤프트럭은 검사 대상이 아닌 것이다. 이는 건설기계관리법에서 검사 대상으로 명시되어 있지 않기 때문이다.
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95. 1개의 안내륜(전륜)과 2개의 구동륜(후륜을 가지고 있고, 3개의 바퀴가 삼각형 형태로 이루어져 있으며 일반적으로 중량 6~15ton, 다짐 폭 1600~2080mm이며 자갈, 모래, 흙 등을 다지는데 효과적이나 아스팔트의 마지막 다짐에는 사용하기 힘든 롤러는?

  1. 머캐덤 롤러(macadam roller)
  2. 텐덤 롤러(tandem roller)
  3. 탬핑 롤러(tamping roller)
  4. 타이어 롤러(tire roller)
(정답률: 알수없음)
  • 머캐덤 롤러는 자갈, 모래, 흙 등을 다짐하는데 효과적이지만 아스팔트의 마지막 다짐에는 사용하기 어렵다. 이는 머캐덤 롤러가 안내륜 1개와 후륜 2개를 가지고 있어서 전방으로 밀어나가는 힘과 후방으로 끌어당기는 힘이 부족하기 때문이다. 따라서 아스팔트의 마지막 다짐에는 후진할 필요가 있는 텐덤 롤러나 탬핑 롤러, 타이어 롤러 등이 더 효과적이다.
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96. 셔블계 굴착기의 어태치먼트에 따라 할 수 있는 작업으로 거리가 먼 것은?

  1. 크레인 작업
  2. 콘크리트 포설
  3. 어드(earth)드릴 작업
  4. 기둥박기 작업
(정답률: 알수없음)
  • 셔블계 굴착기는 주로 지하실 공사나 지하철 공사 등에서 사용되며, 어태치먼트에 따라 다양한 작업이 가능합니다. 크레인 작업은 셔블계 굴착기의 어태치먼트 중 하나인 크레인 어태치먼트를 사용하여 무거운 물건을 들어올리는 작업입니다. 콘크리트 포설은 콘크리트를 부어서 건물이나 구조물을 만드는 작업으로, 셔블계 굴착기의 어태치먼트 중 하나인 콘크리트 믹서 어태치먼트를 사용합니다. 어드(earth)드릴 작업은 땅을 파는 작업으로, 셔블계 굴착기의 어태치먼트 중 하나인 어드(earth)드릴 어태치먼트를 사용합니다. 기둥박기 작업은 건물의 기둥을 박는 작업으로, 셔블계 굴착기의 어태치먼트 중 하나인 기둥박기 어태치먼트를 사용합니다. 따라서, 콘크리트 포설은 셔블계 굴착기의 어태치먼트 중 거리가 먼 작업입니다.
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97. 도저로 작업 시 슬롯 압토법(홉 송트법)을 하는 목적으로 가장 가까운 것은?

  1. 토사를 빨리 적재하기 위하여
  2. 토사가 흘러넘치는 것을 방지하기 위하여
  3. 토사를 고르게 다지기 위하여
  4. 토사 파기를 빨리 하기 위하여
(정답률: 알수없음)
  • 슬롯 압토법(홉 송트법)은 토사가 흘러넘치는 것을 방지하기 위해 사용됩니다.
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98. 모터 그레이더의 중량이 17톤이다. 제동초속도가 26km/h일 때 성능 기준상 제동거리는 몇 m 이내 이어야 하는가?

  1. 6.9
  2. 9.0
  3. 11.4
  4. 14.6
(정답률: 알수없음)
  • 제동거리 = 제동초속도^2 / (2 * 제동가속도)
    제동가속도 = 중력가속도 * 마찰계수
    중력가속도 = 9.8m/s^2
    모터 그레이더의 중량이 17톤 = 17,000kg

    마찰계수는 문제에서 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 마찰계수인 0.7을 사용한다.

    제동초속도를 m/s 단위로 변환한다.
    26km/h = 26 * 1000 / 3600 = 7.22m/s

    제동거리 = 7.22^2 / (2 * 9.8 * 0.7 * 17000) = 11.4m

    따라서, 성능 기준상 제동거리는 11.4m 이내여야 한다.
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99. 건설기계 장치에서 그 성격이 다른 것은?

  1. 백호
  2. 지게차
  3. 클램셸
  4. 드래그 라인
(정답률: 알수없음)
  • 지게차는 다른 장치들과 달리 물건을 들어올리고 이동시키는데 특화된 장치이기 때문입니다.
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100. 기중기(crane)의 주요 작업장치 중 트랜치 호(trenchhoe)의 용도로 가장 적합한 것은?

  1. 배수로 작업, 굴토 작업, 송유관 매설 작업
  2. 건물의 기둥박기, 교량의 교주 항타 작업
  3. 토사적재, 수직굴토, 오물제거, 수중 굴착 작업
  4. 제방 및 배수로 구축작업, 토사 적재 작업
(정답률: 알수없음)
  • 트랜치 호는 지하관로나 송유관을 매설하는 작업에 적합한 장비이며, 따라서 "배수로 작업, 굴토 작업, 송유관 매설 작업"이 가장 적합하다.
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