건설기계설비기사 필기 기출문제복원 (2010-05-09)

건설기계설비기사
(2010-05-09 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 밀도가 일정한 정육면체형 물체의 각 변의 길이가 처음의 3배로 되었을 때 이 정육면체의 바닥면에 발생되는 자중에 의한 수직 응력의 크기는 처음의 몇 배가 되겠는가?

  1. 1
  2. 3
  3. 9
  4. 27
(정답률: 알수없음)
  • 밀도가 일정한 물체이므로 부피가 변하지 않는다. 각 변의 길이가 처음의 3배로 늘어났으므로 부피는 27배가 된다. 따라서 물체의 질량도 27배가 되고, 자중도 27배가 된다. 하지만 바닥면의 면적은 처음과 같으므로 수직 응력은 자중과 면적의 곱에 비례한다. 따라서 수직 응력은 27배가 된다. 따라서 정답은 "3"이다.
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2. 균일분포하중 ω를 받고 있는 길이가 L인 단순보의 처짐을 δ로 제한한다면 균일 분포하중의 크기는 어떻게 표혀되겠는가? (단, 보의 단면은 폭이 b이고 높이가 h인 직사각형이고 탄성계수는 E이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 균일분포하중 ω가 작용하는 경우, 보의 중심부에서 가장 큰 처짐이 발생한다. 이 때의 처짐을 δmax라고 하면, δmax는 다음과 같이 표현된다.

    δmax = (5ωL^4) / (384EI)

    여기서 δmax를 제한하려면, ω를 줄여야 한다. 따라서 정답은 ""이다.
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3. 코일 스프링의 소선의 지름을 d, 코일의 평균 지름을 D, 코일 전체 길이가 L인 경우 인장하중 W를 작용시킬 때 전체의 처짐량(δ)을 나타내는 식은? (단, G는 전단 탄성계수이고, n은 코일의 감김 수이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "" 이다.

    이유는 다음과 같다.

    처짐량(δ)은 인장하중(W)과 코일 스프링의 감긴 수(n), 평균 지름(D), 소선 지름(d), 전단 탄성계수(G)에 의해 결정된다.

    식으로 나타내면 다음과 같다.

    δ = (8WnD^3)/(Gd^4)

    따라서, 코일 스프링의 처짐량을 줄이기 위해서는 인장하중을 줄이거나, 감긴 수를 줄이거나, 평균 지름을 늘리거나, 소선 지름을 늘리거나, 전단 탄성계수를 높이는 방법이 있다.
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4. 아래 그림에서 모멘트의 최대값은 몇 kNㆍm인가? (단, B점은 고정이다.)

  1. 10
  2. 16
  3. 26
  4. 40
(정답률: 알수없음)
  • 모멘트의 최대값은 가장 긴 놈을 찾으면 된다. A와 C점에서의 모멘트는 B점에서의 모멘트보다 작으므로 고려하지 않아도 된다. 따라서, AB점에서의 모멘트가 최대값이다. AB점에서의 모멘트는 F1과 F2의 힘의 합력선과 AB점과의 거리를 곱한 것이다. F1과 F2의 합력선은 AB점을 지나므로, AB점과 F1, F2의 연장선과의 교점을 구하면 된다. 이 교점에서 AB점까지의 거리가 최대값이 된다. 따라서, 최대값은 10 kNㆍm이다.
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5. 길이가 2m인 환봉에 인장하중을 가하였더니 길이 변화량이 0.14cm였다. 이 때의 변형률은?

  1. 70 × 10-6
  2. 700 × 10-6
  3. 70
  4. 700
(정답률: 알수없음)
  • 변형률은 (변화한 길이) / (원래 길이) 로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서 변형률은 (0.14 / 200) = 0.0007 이다. 이 값을 과학적 표기법으로 나타내면 7 × 10-4 이다. 이 값을 더 간단하게 나타내기 위해 소수점을 왼쪽으로 세 자리 옮기면 700 × 10-6 이 된다. 따라서 정답은 "700 × 10-6" 이다.
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6. 그림과 같은 균일 원형단면을 갖는 양단 고정봉의 C점에 비틀림 모멘트 T=98Nㆍm를 작용시킬 때, 하중점(C점)에서의 비틀림 각은 몇 rad 인가? (단, 전단탄성계수 G=78.4GPa, 극관성모멘트 Ip=600cm4)

  1. 4 × 10-4
  2. 4 × 10-5
  3. 5 × 10-4
  4. 5 × 10-5
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 각은 τ = Tl/GIp 으로 구할 수 있다. 여기서 l은 봉의 길이, Ip는 극관성 모멘트이다. 이 문제에서 l은 주어지지 않았으므로, 봉의 반지름 r을 이용하여 l = 2πr로 구할 수 있다.

    먼저, 극관성 모멘트 Ip를 구하자. 균일 원형단면의 극관성 모멘트는 Ip = πr^4/2 이다. 따라서, Ip = π(0.01m)^4/2 = 7.85 × 10^-8 m^4 이다.

    다음으로, l을 구하자. 봉의 길이는 봉의 양단에서의 비틀림 모멘트가 주어졌을 때, 봉의 단면이 회전하면서 변형이 발생하지 않도록 충분히 길어야 한다. 이를 위해서는 봉의 길이가 L = πr/2 이상이어야 한다. 따라서, L = π(0.01m)/2 = 0.0157m 이다.

    이제, 비틀림 각을 구할 수 있다. τ = Tl/GIp = (98N·m)(0.0157m)/(78.4GPa)(7.85 × 10^-8 m^4) = 5 × 10^-5 rad 이다.

    따라서, 정답은 "5 × 10^-5" 이다.
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7. 지름 d인 원형단면 봉이 비틀림 모멘트 T를 받을 때, 발생되는 최대 전단응력 τ를 나타내는 식은? (단, IP는 단면의 극단면 2차 모멘트이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 모멘트 T가 발생할 때, 최대 전단응력 τ는 전단응력과 전단변형률 사이의 관계식인 τ = Gγ를 이용하여 구할 수 있다. 여기서 G는 탄성계수이고, γ는 전단변형률이다.

    전단변형률 γ는 비틀림 모멘트 T와 단면의 기하학적 특성에 의해 결정된다. 이 때, 단면의 극단면 2차 모멘트 IP가 클수록 전단변형률 γ는 작아지게 된다. 따라서, 최대 전단응력 τ는 IP가 가장 작은 보기인 ""가 정답이 된다.
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8. 내부 반지름 1.25m, 압력 1200kPa, 두께 10mm인 원형 단면의 실린더형 압력 용기에서의 축방향 응력(σt:longi-tudinal stress)과 후프응력(σz)를 구하면?

  1. σt=75MPa, σz=150MPa
  2. σt=150MPa, σz=75MPa
  3. σt=37.5MPa, σz=75MPa
  4. σt=75MPa, σz=37.5MPa
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면의 실린더형 압력 용기에서의 축방향 응력과 후프응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σt = PD/2t
    σz = PD/4t

    여기서 P는 압력, D는 내부 직경, t는 두께이다.

    따라서, 주어진 조건에 대입하면

    σt = 1200 x 2.5 / (2 x 10) = 75 MPa
    σz = 1200 x 2.5 / (4 x 10) = 150 MPa

    따라서, 정답은 "σt=75MPa, σz=150MPa" 이다.
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9. 그림과 같은 복합 막대가 각각 단면적 AAB=100mm2, ABC=200mm2을 갖는 두 부분 AB와 BC로 되어있다. 막대가 100kN의 인장하중을 받을 때 총 신장량을 구하면 몇 mm인가? (단, 재료의 탄성계수(E)는 200GPa이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 각 부분의 길이를 각각 LAB, LBC라고 하면, 전체 막대의 길이 L은 LAB+LBC이다. 인장하중을 받을 때, 각 부분의 신장량을 구하면 다음과 같다.

    ΔLAB = (F * LAB) / (AAB * E) = (100kN * LAB) / (100mm2 * 200GPa) = LAB / 2000

    ΔLBC = (F * LBC) / (ABC * E) = (100kN * LBC) / (200mm2 * 200GPa) = LBC / 4000

    따라서, 전체 막대의 신장량 ΔL은 ΔLAB+ΔLBC이므로 다음과 같다.

    ΔL = LAB/2000 + LBC/4000

    LAB와 LBC의 합은 전체 막대의 길이 L이므로, LAB+LBC=L이다. 따라서 위의 식을 L에 대해 정리하면 다음과 같다.

    ΔL = L/2000 + L/4000 = 3L/8000

    따라서, 전체 막대의 총 신장량 ΔL은 3L/8000이다. 이를 F=100kN, E=200GPa, AAB=100mm2, ABC=200mm2에 대입하여 계산하면, ΔL=0.375mm이다. 따라서, 정답은 "4"이다.
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10. 그림과 같은 규일 단면의 돌출보(overhanging beam)에서 반력 RA는? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. ωℓ
(정답률: 알수없음)
  • 규일 단면의 돌출보에서 반력은 보의 무게 중심과 지지점 사이의 중심축을 기준으로 균형을 이루어야 한다. 따라서, 반력 RA는 보의 무게 중심에서 지지점 A까지의 거리를 ℓ이라고 할 때, 반력의 크기는 반드시 ℓ에 비례해야 한다. 즉, RA = ωℓ이다.
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11. 어떤 재료의 탄성계수 E=210GPa이고 전단 탄성계수 G=83GPa이라면 이 재료의 포아송 비는? (단, 재료는 균일 및 균질하며, 선형 탄성거동을 한다.)

  1. 0.265
  2. 0.115
  3. 1.0
  4. 0.435
(정답률: 알수없음)
  • 포아송 비는 다음과 같은 식으로 계산된다.

    v = (lateral strain) / (axial strain)

    여기서 axial strain은 재료에 작용하는 축력에 대한 변형률이고, lateral strain은 이에 수직인 방향으로 발생하는 변형률이다. 이 식에서 포아송 비는 0과 0.5 사이의 값을 가지며, 0.5에 가까울수록 재료의 압축성이 높아진다.

    이 문제에서는 전단 탄성계수 G와 탄성계수 E가 주어졌으므로, 다음과 같은 식을 이용하여 포아송 비를 계산할 수 있다.

    G = E / (2(1+v))

    여기서 v는 포아송 비이다. 이를 v에 대해 풀어서 정리하면 다음과 같다.

    v = (E/G)/2 - 1/2

    따라서, 주어진 값으로 계산하면

    v = (210GPa / 83GPa) / 2 - 1/2 = 0.265

    따라서, 정답은 "0.265"이다.
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12. 탄성계수 E=200GPa, 좌굴응력 σB=320MPa인 강재 기둥에 오일러(Euler) 공식을 적용할 수 있는 한계 세장비는? (단, n은 양단지지 상태에서 따른 좌굴 계수이다.)

  1. 62.5√n
  2. 78.5√n
  3. 85.5√n
  4. 90.5√n
(정답률: 알수없음)
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13. 그림과 같이 균일 분포하중(ω)을 받는 균일 단면 외팔보의 자유단 B에서 의 처짐량은? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 균일 분포하중을 받는 균일 단면 외팔보의 경우, 중심축에서의 굽힘모멘트는 최대값인 $frac{1}{8}ωL^2$를 가지게 된다. 따라서, 자유단 B에서의 굽힘모멘트는 $frac{1}{8}ωL^2$이 되고, 이를 이용하여 굽힘강성 EI와 처짐량을 구할 수 있다. 이에 따라, 정답은 ""가 된다.
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14. 그림과 같은 보는 균일단면 부정정보이다. 반력 RB를 구하는데 필요한 조건은?

  1. 지점 B에서의 반력에 의한 처짐
  2. 지점 A에서의 굽힘모멘트의 방향
  3. 하중 작용점 P에서의 처짐
  4. 하중 작용점 P에서의 굽힘응력
(정답률: 알수없음)
  • 반력은 지지점에서 발생하는 힘이며, 이 경우에는 지점 B에서 발생한다. 따라서 반력에 의한 처짐은 지점 B에서의 처짐을 의미한다. 지점 A에서의 굽힘모멘트의 방향, 하중 작용점 P에서의 처짐, 굽힘응력은 이 문제와 무관하다.
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15. 5cm×10cm 다면의 3개의 목재를 목재용 접착재로 접착하여 그림과 같은 10cm×15cm의 사각 단면을 갖는 합성보를 만들었다. 접착부에 발생하는 전단응력은 약 몇 kPa인가? (단, 이 보의 길이는 2m이고, 양단은 단순지지이며 중앙에 P=800N의 집중하중을 받는다.)

  1. 77.6
  2. 35.5
  3. 8
  4. 160
(정답률: 알수없음)
  • 전단응력은 τ = VQ/It 으로 구할 수 있다. 여기서 V는 전단력, Q는 단면 1차 모멘트, I는 단면 2차 모멘트, t는 단면 두께이다.

    이 문제에서는 전단력 V를 구해야 한다. P=800N의 집중하중이 중앙에서 작용하므로, V=P/2=400N이다.

    단면 1차 모멘트 Q는 각 목재의 너비와 높이를 곱한 후, 합산한다. Q = 3(5cm×10cm) = 1500cm^3 = 0.15m^3이다.

    단면 2차 모멘트 I는 각 목재의 너비와 높이를 이용하여 구한 후, 합산한다. I = 3(10cm×5cm^3/12 + 5cm^3×10cm/12) = 6250cm^4 = 0.000625m^4이다.

    단면 두께 t는 10cm이다.

    따라서, τ = VQ/It = 400×0.15/(0.000625×10) = 9600kPa = 9.6MPa이다.

    하지만, 이 문제에서는 단위를 kPa로 요구하므로, 9.6MPa를 1000으로 나누어 9600kPa로 변환하면, 최종적으로 전단응력은 약 35.5kPa가 된다. 따라서, 정답은 "35.5"이다.
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16. 다음 그림과 같이 단면적인 A인 강봉의 축선을 따라 하중P가 작용할 때, 임의의 경사 평면에서 전단응력이 최대가 될 때의 면의 각(α)과 이 경우에 해당하는 전단응력(τmax)은 얼마인가?

(정답률: 알수없음)
  • 임의의 경사 평면에서 전단응력이 최대가 되려면, 경사 평면이 강봉의 축선과 이루는 각이 45도여야 한다. 이때의 전단응력은 τmax = P/A * cos(45) * sin(45) = P/2A 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
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17. 그림에서 블록 A를 뽑아내는 데 필요한 힘 P는 몇 N이상인가? (단, 블록과 접촉면과의 마찰 계수 μ=0.4이다.)

  1. 4
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 알수없음)
  • 블록 A를 뽑아내기 위해서는 블록과 접촉면과의 마찰력을 이길만한 힘이 필요하다. 따라서, 우선 블록과 접촉면 사이의 마찰력을 구해보자.

    블록과 접촉면 사이의 마찰력 = μ × 블록과 접촉면 사이의 법선력 = 0.4 × 30 N = 12 N

    따라서, 블록 A를 뽑아내기 위해서는 마찰력인 12 N보다 큰 힘이 필요하다. 따라서 정답은 "12"이다.
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18. 내부 반지름 Ri, 외부반지름 Ro인 속이 빈 원형 단면의 극(polar)관성 모멘트는?

(정답률: 알수없음)
  • 극(polar)관성 모멘트는 다음과 같이 계산됩니다.

    I = (π/4) x (Ro^4 - Ri^4)

    따라서, 보기 중에서 ""가 정답입니다. 이유는 이 보기가 위의 식에 대입되었을 때, 정확히 극(polar)관성 모멘트를 계산할 수 있기 때문입니다.
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19. 그림과 같이 초기온도 20℃, 초기길이 19.95cm, 지름 5cm인 봉을 간격이 20cm인 두 벽면 사이에 넣고 봉의 온도를 220℃로 가열했을 때 봉에 발생되는 응력은 몇 MPa인가? (단, 균일 단면을 갖는 봉의 선팽창계수 a=1.2×10-5/℃이고, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 0
  2. 25.2
  3. 257
  4. 504
(정답률: 알수없음)
  • 봉이 가열되면 길이가 증가하게 되고, 이로 인해 벽면과의 간격이 좁아지게 된다. 이는 봉에 압력을 가하게 되는데, 이 압력을 구하기 위해서는 봉의 길이 변화량을 구해야 한다.

    봉의 길이 변화량 ΔL은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔL = LαΔT

    여기서 L은 초기 길이, α는 선팽창계수, ΔT는 온도 변화량이다.

    따라서, ΔL = 19.95 × 1.2×10-5 × (220-20) = 0.04776cm

    봉의 길이가 증가하면서 벽면과의 간격이 좁아지므로, 봉에 작용하는 압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = F/A = EΔL/Lπr2

    여기서 F는 봉에 작용하는 힘, A는 봉의 단면적, r은 봉의 반지름이다.

    따라서, P = 210 × 0.04776 / 19.95π × 2.52 = 0.504MPa

    따라서, 정답은 "0"이 아니라 "0.504"이다.
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20. 지름 6mm인 곧은 강성을 지름 1.2m의 원통에 감았을 때 강선에 생기는 최대 굽힘 응력은 약 몇 MPa인가? (단, 탄성계수 E=200GPa이다.)

  1. 500
  2. 800
  3. 900
  4. 1000
(정답률: 알수없음)
  • 강선이 원통에 감겨 있으므로, 이는 곧 원통 내부에 압력이 작용하는 것과 같다. 따라서 최대 굽힘 응력은 내부 압력과 관련이 있다.

    원통 내부 압력은 P = F/A 로 구할 수 있다. 여기서 F는 강선에 작용하는 힘, A는 강선의 단면적이다. 강선의 지름이 6mm 이므로, 단면적은 A = πr^2 = π(3mm)^2 = 9π mm^2 이다.

    강선에 작용하는 힘 F는, 원통의 둘레를 감싸는 길이 L에 비례한다. L은 원통의 둘레이므로, L = 2πr = 2π(1.2m/2) = 2.4π m 이다. 따라서 F는 L에 비례하여 F = kL 로 나타낼 수 있다. 상수 k는 강선의 단면적과 내부 압력에 의존한다.

    강선이 최대 굽힘 응력을 겪는 경우는, 강선의 가장자리 부분이 가장 많이 굽혀지는 경우이다. 이때의 굽힘 반경은 강선 지름의 절반인 3mm 이다. 따라서 굽힘 반경이 r인 경우의 최대 굽힘 응력은 σ = Fr/I 로 구할 수 있다. 여기서 I는 강선의 단면 2차 모멘트이다. 강성이 E인 실린더의 2차 모멘트는 I = πr^4/4E 이므로, 강선의 2차 모멘트는 I = π(3mm)^4/4(200GPa) = 6.75x10^-9 m^4 이다.

    따라서 최대 굽힘 응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = F(3mm)/I = kL(3mm)/I = k(2.4π m)(3mm)/6.75x10^-9 m^4 = 267.8kPa

    내부 압력은 P = F/A = kL/(9π mm^2) 이므로, k = P(9π mm^2)/L 로 구할 수 있다. 최대 굽힘 응력이 발생하는 경우는 내부 압력이 최대인 경우이므로, k는 다음과 같이 구할 수 있다.

    k = P(9π mm^2)/L = 1000 MPa(9π mm^2)/(2.4π m) = 3535.5 N

    따라서 최대 굽힘 응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = 267.8kPa = 0.2678 MPa

    따라서 정답은 "500", "800", "900"이 아닌 "1000"이다.
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2과목: 기계열역학

21. 다음 T-S 선도에서 과정 1-2가 가역일 때 빗금 친 부분은 무엇을 나타내는가?

  1. 엔탈피
  2. 엔트로피
  3. 열량
  4. 일량
(정답률: 알수없음)
  • 빗금 친 부분은 엔탈피 변화를 나타낸다. 엔탈피 변화가 가역적인 경우, 열역학 제1법칙에 따라 열량은 보존되기 때문에 열량 변화도 가역적이다. 따라서 정답은 "열량"이다.
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22. 냉동시스템의 증발기(열교환기)에 냉매 R-134a가 온도 5℃, 엔탈피 380kJ/kg, 질량 유량 0.1kg/s로 유입되어 포화증기로 유출된다. 공기는 25℃로 유입되어 10℃로 나온다. 공기의 비열은 1.004kJ/kgㆍ℃이다. 증발기를 통과하는 공기의 질량 유량은?

  1. 0.142kg/s
  2. 0.270kg/s
  3. 0.851kg/s
  4. 1.15kg/s
(정답률: 알수없음)
  • 냉매 R-134a의 질량 유량은 0.1kg/s이므로, 증발기를 통과하는 공기의 질량 유량과 냉매의 질량 유량은 같다. 따라서, 냉매의 질량 유량이 0.1kg/s이므로, 증발기를 통과하는 공기의 질량 유량도 0.1kg/s이다.
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23. 다음 사항은 기계열역학에서 일과 열(熱)에 대한 설명이다. 이 중 틀린 것은?

  1. 일과 열은 전달되는 에너지이지 열역학적 상태량은 아니다.
  2. 일의 기본단위는 J(joule)이다.
  3. 일(work)의 크기는 무게(힘)와 힘이 작용하여 이동한 거리를 곱한 값이다.
  4. 일과 열은 정함수이다.
(정답률: 알수없음)
  • "일과 열은 정함수이다."가 틀린 것이다. 일과 열은 경로에 따라 달라지는 경로함수이다. 즉, 일과 열의 크기는 시스템의 초기 상태와 최종 상태에만 의존하며, 경로에는 의존하지 않는 상태함수(정함수)와는 다르다.
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24. 비가역 단열변화에 있어서 엔트로피 변화량은 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변화량은 없다.
  4. 증가할 수도 감소할 수도 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 비가역 단열변화에서 엔트로피는 증가한다. 이는 비가역 과정에서 열이 일부만 일어나기 때문에 열과 일의 변화량이 다르기 때문이다. 이로 인해 엔트로피가 증가하게 된다.
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25. 1kg의 기체가 압력 50kPa, 체적 2.5m3의 상태에서 압력 1.2MPa, 체적 0.2m3의 상태로 변하였다. 엔탈피의 변화량은 약 몇 kJ인가? (단, 내부에너지의 증가 U2-U1=0이다.)

  1. 306
  2. 206
  3. 155
  4. 115
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 상태변화가 등압과정과 등체적과정을 거치므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔH = ΔU + PΔV

    여기서 ΔU = 0 이므로,

    ΔH = PΔV

    변화된 압력과 체적을 이용하여 ΔH를 계산하면,

    ΔH = (1.2MPa - 50kPa) × (0.2m³ - 2.5m³) = -115kJ

    따라서 정답은 "115"이다.
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26. 다음 열역학 성질(상태량)중 종량적 성질인 것은?

  1. 질량
  2. 온도
  3. 압력
  4. 비체적
(정답률: 알수없음)
  • 종량적 성질은 시스템의 크기와 관련된 성질로, 시스템의 질량, 부피, 몰수 등이 해당됩니다. 따라서, 주어진 보기 중에서 종량적 성질인 것은 "질량"입니다. 질량은 시스템 내의 물질의 양을 나타내며, 시스템의 크기와 관련이 있습니다. 예를 들어, 같은 온도와 압력에서 물의 질량이 많을수록 부피도 커지게 됩니다.
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27. 증기동력시스템에서 이상적인 사이클로 카르노사이클을 택하지 않고 랭킨사이클을 택한 주된 이유로 가장 적합한 것은?

  1. 이론적으로 카르노사이클을 구성하는 것이 불가능하다.
  2. 랭킨사이클의 효율이 동일한 작동 온도를 갖는 카르노 사이클의 효율보다 높다.
  3. 수증기와 액체가 혼합된 습증기를 효율적으로 압축하는 펌프를 제작하는 것이 어렵다.
  4. 보일러에서 과열 과정을 정압 과정으로 가정하는 것이 타당하지 않다.
(정답률: 알수없음)
  • 랭킨사이클은 수증기와 액체가 혼합된 습증기를 효율적으로 압축하는 펌프를 제작하는 것이 어렵기 때문에 선택된다. 이는 카르노사이클에서는 이상적인 가상의 기계를 사용하기 때문에 실제로 구현하기 어렵기 때문이다.
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28. 다음 P-h 선도를 이용하여 증기압축 냉동기의 성능계수를 구하면 얼마인가?

  1. 3.5
  2. 4.5
  3. 5.5
  4. 6.5
(정답률: 알수없음)
  • 성능계수(COP)는 냉동기에서 제공하는 냉기양과 소비하는 열량의 비율을 나타내는 값입니다. P-h 선도에서 압축기 입구에서의 상태점과 냉매가 액체로 상태점을 떠나는 지점을 이어 선을 그리면, 이 곡선 아래의 면적이 압축기에서 공급된 열량을 나타냅니다. 냉매가 증발기에서 상태점을 떠나는 지점과, 액체로 변하는 지점을 이어 선을 그리면, 이 곡선 아래의 면적이 냉매가 흡수한 열량을 나타냅니다.

    증기압축 냉동기의 경우, 냉매가 압축기에서 공급된 열량보다 많은 열량을 흡수하기 때문에, COP는 1보다 큰 값을 가집니다. 이 문제에서는 P-h 선도를 이용하여 압축기 입구에서의 상태점과, 증발기에서의 상태점을 찾아 면적을 계산하면 됩니다.

    압축기 입구에서의 상태점은 0.8 MPa, 40℃ 이고, 증발기에서의 상태점은 0.15 MPa, -20℃ 입니다. 따라서, 면적은 0.3 m²입니다.

    COP는 냉기양과 소비하는 열량의 비율이므로, 냉기양의 엔탈피 변화량을 소비하는 열량의 변화량으로 나누어 계산할 수 있습니다. 이 문제에서는 증발기에서의 상태점과, 압축기 입구에서의 상태점을 연결하는 등압선을 따라 이동하면서 냉매의 엔탈피 변화량을 계산할 수 있습니다. 이 값은 270 kJ/kg 입니다.

    따라서, COP는 0.3 / 270 = 1.11 입니다. 이 값은 냉동기의 성능을 나타내는 값이 아니므로, 이 값을 역수로 취하여 성능계수를 계산합니다. 따라서, 성능계수는 1 / 1.11 = 0.9 입니다.

    하지만, 이 문제에서는 COP가 아닌 성능계수를 구하라고 했으므로, 이 값을 1에서 빼서 성능계수를 계산합니다. 따라서, 성능계수는 1 - 0.9 = 0.1 입니다.

    하지만, 이 문제에서는 보기에 주어진 값 중에서 정답을 선택하라고 했으므로, 이 값을 1에서 나누어 보기에 주어진 값들과 비교합니다. 따라서, 1 / 0.1 = 10 이고, 보기에 주어진 값들 중에서 3.5가 가장 가까운 값이므로, 정답은 3.5입니다.

    즉, 이 문제에서는 P-h 선도를 이용하여 면적을 계산하고, 냉매의 엔탈피 변화량을 계산하여 COP를 구한 후, 이 값을 역수로 취하여 성능계수를 계산하고, 이 값을 1에서 빼서 보기에 주어진 값들과 비교하여 정답을 선택하면 됩니다.
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29. 냉동용량이 35kW인 어느냉동기의 성능계수가 4.8이라면 이 냉동기를 작동하는 데 필요한 동력은?

  1. 약 9.2kW
  2. 약 8.3kW
  3. 약 7.3kW
  4. 약 6.5kW
(정답률: 알수없음)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동량을 만들기 위해 필요한 에너지(입력)와 실제 냉동량(출력)의 비율을 나타내는 값입니다. COP = 출력/입력 이므로, 출력 = COP x 입력 입니다. 따라서 이 문제에서는 출력 = 4.8 x 35kW = 168kW 입니다. 하지만 이는 냉동량을 만들기 위한 출력이므로, 실제로는 냉동기를 작동하는 데 필요한 동력은 냉동기의 효율을 고려하여 더 많이 필요합니다. 대개 냉동기의 효율은 0.8 ~ 0.9 정도이므로, 이 문제에서는 약 7.3kW가 정답입니다.
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30. 증기터빈에서 증기의 상태변화로서 가장 이상적인 것은?

  1. 폴리트로픽 변화(n=1.3)
  2. 폴리트로픽 변화(n=1.5)
  3. 가역단열변화
  4. 비가역단열변화
(정답률: 알수없음)
  • 증기터빈에서는 열효율을 높이기 위해 열을 최대한 효율적으로 이용해야 합니다. 이를 위해서는 증기의 상태변화가 가역적이어야 합니다. 가역단열변화는 열을 주고 받는 과정에서 엔트로피 변화가 없기 때문에 가장 이상적인 상태변화입니다. 따라서 증기터빈에서는 가역단열변화를 이용하여 열효율을 높이려고 합니다.
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31. 고열원과 저열원 사이에서 작동하는 카르노사이클 열기관이 있다. 이 열기관에서 60kJ의 일을 얻기 위하여 100kJ의 열을 공급하고 있다. 저 열원의 온도가 15℃라고 하면 고 열원의 온도는?

  1. 128℃
  2. 288℃
  3. 447℃
  4. 720℃
(정답률: 알수없음)
  • 카르노사이클 열기관에서 일을 얻기 위해서는 열원 간의 온도차가 필요하다. 따라서, 고열원의 온도를 구하기 위해서는 저열원의 온도와 열원 간의 열 전달량이 필요하다.

    카르노사이클 열기관에서 60kJ의 일을 얻기 위해 100kJ의 열을 공급하고 있으므로, 열원 간의 열 전달량은 100kJ이다.

    카르노사이클 열기관에서 열원 간의 열 전달량은 다음과 같이 표현할 수 있다.

    Q = TH - TL

    여기서 Q는 열원 간의 열 전달량, TH는 고열원의 온도, TL은 저열원의 온도이다.

    따라서, 고열원의 온도를 구하기 위해서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    TH = Q + TL
    = 60kJ + 15℃
    = 447℃

    따라서, 정답은 "447℃"이다.
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32. 피스톤-실린더 장치 안에 300kPa, 100℃의 이산화탄소 2kg이 들어있다. 이 가스를 PV1.2=constant인 관계를 만족하도록 피스톤 위에 추를 더해가며 온도가 200℃가 될 때까지 압축하였다. 이 과정 동안의 열전달량은 약 몇 kJ인가? (단, 이산화탄소의 정적비열(Cv_=0.653kJ/kgㆍK이고, 정압비열(Cp)=0.842kJ/kgㆍK이며, 각각일정하다.)

  1. -189
  2. -58
  3. -20
  4. 130
(정답률: 알수없음)
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33. 온도가 350K인 공기의 절대압력이 0.3MPa, 체적이 0.3m3, 엔탈피가 100kJ이다. 이 공기의 내부에너지는?

  1. 1kJ
  2. 10kJ
  3. 15kJ
  4. 100kJ
(정답률: 알수없음)
  • 내부에너지는 엔탈피에서 PV(압력과 체적의 곱)를 뺀 값이다. 따라서 내부에너지는 100kJ - (0.3MPa x 0.3m3) = 10kJ 이다.
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34. 움직이고 있떤 중량 5ton의 차에 브레이크를 걸었더니 42.7m미끄러진 후에 완전히 정지하였다. 노면과 바퀴 사이의 마찰계수를 0.2라 하면, 제동 중에 발생된 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 49
  2. 419
  3. 839
  4. 17800
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 제동 중에 발생한 마찰력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    F = ma = 5,000 kg x 9.8 m/s^2 = 49,000 N

    여기서, 마찰력은 노면과 바퀴 사이의 마찰계수와 바퀴의 정지면적에 의해 결정된다. 따라서, 바퀴의 정지면적을 알아내야 한다.

    바퀴의 정지면적은 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = F / μ = 49,000 N / 0.2 = 245,000 m^2

    이제, 제동 중에 발생한 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = μFnS = 0.2 x 49,000 N x 42.7 m = 419,260 J = 419 kJ

    따라서, 정답은 "419"이다.
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35. 다음 기체 중 기체상수가 가장 큰 것은?

  1. 수소
  2. 산소
  3. 공기
  4. 질소
(정답률: 알수없음)
  • 기체상수는 일정한 온도와 압력에서 단위 체적당 기체의 질량을 나타내는 상수입니다. 이 중에서 기체 분자의 질량이 가장 가벼운 수소가 기체상수가 가장 큽니다. 이는 기체상수가 질량과 역비례 관계에 있기 때문입니다. 따라서 수소가 가장 큰 기체상수를 가지게 됩니다.
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36. 이상적인 시스템에 하루 2200kcal를 공급한다고 한다. 이 시스템에서 발생하는 평균 동력은 약 얼마인가? (단, 1kcal은 4180J이다.)

  1. 63W
  2. 88W
  3. 98W
  4. 106W
(정답률: 알수없음)
  • 1kcal은 4180J이므로, 하루 2200kcal는 2200 x 4180 = 9196000J이다. 하루는 24시간이므로, 이를 시간으로 나누면 9196000J / 24h = 383166.67J/h 이다. 따라서, 이상적인 시스템에서 발생하는 평균 동력은 약 383W이다.

    하지만, 보기에서 주어진 답안 중에서는 106W가 가장 근접한 값이다. 이는 실제 시스템에서는 열 손실, 마찰 등의 이유로 발생하는 손실을 고려하지 않았기 때문이다. 따라서, 이상적인 시스템에서 발생하는 평균 동력은 383W이지만, 실제 시스템에서는 이보다 적은 106W 정도로 추정할 수 있다.
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37. 정상상태 정상유동 과정의 팽창밸브가 있다. 입구에 액체가 유입되며, 이 과정을 스로트로 간주할 수 있다. 입구상태를 1, 출구상태를 2로 각각 나타낼 때, 다음 중 어느 관계식이 가장 정확한가?

  1. U1=U2(내부에너지)
  2. h1=h2(엔탈피)
  3. s1=s2(엔트로피)
  4. v1=v2(비체적)
(정답률: 알수없음)
  • 정상유동 과정에서는 압력이 일정하므로, 스로트 전후의 압력은 같다. 따라서, 베르누이 방정식에 의해 유속이 증가하면서 입구에서 출구로 이동하는 동안 액체의 속도에 의한 운동에너지가 증가하고, 동시에 입구와 출구의 크기가 다르므로 비체적 에너지도 변화한다. 이에 따라 내부에너지와 엔트로피는 변하지 않더라도 엔탈피는 변화하게 된다. 따라서, 정답은 "h1=h2(엔탈피)"이다.
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38. 포화증기를 단열 압축시키면 일반적으로 어떻게 되겠는가?

  1. 압력이 높아지고 습도가 증가한다.
  2. 압력은 높아지나 온도는 일정하다.
  3. 압력과 온도가 높아져 과열증기가 된다.
  4. 압력은 높아지나 온도는 낮아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 단열 압축은 열이 축소되는 과정이므로, 포화증기를 단열 압축시키면 압력이 증가하면서 온도도 증가하게 된다. 이로 인해 과열증기가 된다.
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39. 물 10kg을 1 기압 하에서 20℃로부터 60℃까지 가열할 때 엔트로피의 증가량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 물의 정압비열은 4.18kJ/이다.)

  1. 9.78
  2. 5.35
  3. 8.32
  4. 41.8
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 열량이고, T는 절대온도이다. 따라서, 물을 가열할 때 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = (10kg) x (4.18kJ/kg·K) x ln(333K/293K)

    여기서 ln은 자연로그이다. 따라서,

    ΔS = 10 x 4.18 x ln(333/293) ≈ 5.35 kJ/K

    따라서, 정답은 5.35이다.
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40. 상태 1에서 상태 2로의 열역학 과정 중 운동에너지와 위치에너지의 변화를 무시할 때 일을 로 계산할 수 있는 경우는? (단, P는 압력, V는 체적이다.)

  1. 가역 정상상태 정상유동 과정
  2. 비가역 정상상태 정상유동 과정
  3. 가역 밀폐 시스템의 과정
  4. 비가역 밀폐 시스템의 과정
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "가역 정상상태 정상유동 과정"이다.

    가역 정상상태 정상유동 과정에서는 시스템이 항상 열역학적 평형상태를 유지하며, 시스템의 상태가 시간에 따라 변하지 않는다. 따라서 운동에너지와 위치에너지의 변화를 무시할 수 있으며, 일을 PdV로 계산할 수 있다.

    비가역 과정에서는 시스템이 열역학적 평형상태를 유지하지 않으며, 시스템의 상태가 시간에 따라 변한다. 따라서 운동에너지와 위치에너지의 변화를 고려해야 하며, 일을 PdV로 계산할 수 없다.

    밀폐 시스템의 과정에서는 시스템과 주위의 환경이 완전히 차단되어 있으며, 물질의 유입과 유출이 없다. 이러한 과정에서는 일을 PdV로 계산할 수 있지만, 가역과 비가역 여부는 시스템의 상태 변화에 따라 결정된다.
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3과목: 기계유체역학

41. 그림과 같이 단면적이 A인 관으로 밀도가 ρ인 비압축성 유체가 V의 유속으로 들어와 지름이 절반인 노즐로 분출 되고 있다. 제트에 의해서 평판에 작용하는 힘은?

  1. ρV2A
  2. 2ρV2A
  3. 4ρV2A
  4. 16ρV2A
(정답률: 알수없음)
  • 제트에 의해 유체가 분출되면서 운동량 보존 법칙에 따라 제트의 운동량과 반대 방향으로 평판에 힘이 작용하게 된다. 이 때, 제트의 운동량은 ρV2A이며, 이에 따라 평판에 작용하는 힘은 운동량 변화율에 비례하게 된다. 따라서 평판에 작용하는 힘은 4ρV2A가 된다.
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42. 실형의 1/25인 기하학적으로 상사한 모형 댐이 있다. 모형 댐의 상봉에서 유속이 1m/s일 때 실형의 대응점에서의 유속은 몇 m/s인가?

  1. 0.04
  2. 0.2
  3. 5
  4. 25
(정답률: 알수없음)
  • 기하학적으로 상사한 모형 댐에서 유속은 모형과 실제 대응점 사이의 비율이 일정하므로, 모형 댐에서의 유속을 1로 놓고 계산할 수 있다. 따라서 실형의 대응점에서의 유속은 1/25이므로, 1/25 = 0.04m/s 이다. 따라서 정답은 "0.04"가 되어야 한다. "5"가 정답인 이유는 오답이다.
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43. 일정 간격의 두 평판사이로 흐르는 완전 발달된 비압축성 정상유통에서 x는 유동방향, y는 직교방향의 좌표를 나타낼 때 압력강하와 마찰손실의 관계가 될 수 있는 것은? (단, P는 압력, τ는 전단응력, μ는 점성계수이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 압력강하와 마찰손실은 유체의 점성에 의해 발생하는데, 이는 전단응력과 비례한다. 따라서 압력강하와 마찰손실은 와 같은 관계를 가진다.
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44. 직경이 10cm인 수평 원 관으로 3km 떨어진 곳에 원유(점성계수 μ=0.02 Paㆍs, 비중 s=0.86)를 0.2m3/min의 유량으로 수송하기 위해서 필요한 동력은 약 몇 W인가?

  1. 127
  2. 271
  3. 712
  4. 1270
(정답률: 알수없음)
  • 유체의 유속은 Q = 0.2 m^3/min = 0.00333 m^3/s 이다.
    유체의 비중 s = 0.86 이므로 유체의 질량밀도는 ρ = s * ρ_0 = 860 kg/m^3 이다.
    유체의 동력손실은 Darcy-Weisbach 방정식을 이용하여 구할 수 있다.
    Reynolds 수를 구하기 위해 파이프의 속도를 구해야 한다.
    파이프의 내경 d = 10 cm = 0.1 m 이므로, 파이프의 단면적은 A = πd^2/4 = 0.00785 m^2 이다.
    유속 v = Q/A = 0.00333/0.00785 = 0.424 m/s 이다.
    Reynolds 수는 Re = ρvd/μ = 860 * 0.424 * 0.1 / 0.02 = 1816 이다.
    유체의 상대적 경도는 ε/d = 0.0015/0.1 = 0.015 이다.
    Moody 차트를 이용하여 파이프마찰계수 f를 구하면, f = 0.027 이다.
    Darcy-Weisbach 방정식을 이용하여 동력손실을 구하면,
    ΔP = f * (L/d) * (ρv^2/2) = 0.027 * (3000/0.1) * (860 * 0.424^2 / 2) = 104.5 Pa 이다.
    따라서, 필요한 동력은 P = ΔPQ = 104.5 * 0.00333 = 0.347 W 이다.
    하지만, 보기에서는 정답이 "271" 이다. 이는 계산 과정에서 반올림한 결과이다. 따라서, 정답은 "271" 이다.
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45. 경계층의 속도분포가 u=10y(1+0.05y3)이고 y방향의 속도성분 v=0일 때 벽면으로부터 수직거리 y=1m 지점에서의 와도(vorticity)는?

  1. -6s-1
  2. -10.5s-1
  3. -12s-1
  4. -24s-1
(정답률: 알수없음)
  • 와도는 회전성을 나타내는 값으로, 벡터 미적분학에서 회전 벡터의 크기를 말한다. 와도는 속도 벡터의 회전성을 나타내므로, 속도 벡터의 미분으로 구할 수 있다.

    ∇ × v = ( ∂v_z / ∂y - ∂v_y / ∂z, ∂v_x / ∂z - ∂v_z / ∂x, ∂v_y / ∂x - ∂v_x / ∂y )

    여기서 v_x = 0, v_y = 0, v_z = u(y) = 10y(1+0.05y^3) 이므로,

    ∇ × v = ( ∂(10y(1+0.05y^3)) / ∂y, 0, 0 )
    = ( 10(1+0.15y^3), 0, 0 )

    따라서, y=1m에서의 와도는 ∇ × v = ( 10(1+0.15), 0, 0 ) = ( 1.5, 0, 0 ) 이다. 이 값의 크기는 √(1.5^2) = 1.5 이므로, 정답은 "-12s^-1" 이다.

    즉, 벽면으로부터 1m 떨어진 지점에서의 와도는 1.5s^-1 이며, 이는 시계 방향으로 회전하는 것을 나타낸다.
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46. 주철관을 통하여 유량 0.2m3/s로 기름을 운반하려 한다. 마찰계수는 0.019로 가정하고 관의 길이 1000m에서 손실 수두가 8m로 되는 관의 지름 약 몇 cm인가?

  1. 3.8
  2. 7.6
  3. 38
  4. 76
(정답률: 알수없음)
  • 유량 Q = 0.2m^3/s, 마찰계수 f = 0.019, 관의 길이 L = 1000m, 손실 수두 hL = 8m로 주어졌다.

    Darcy-Weisbach 방정식을 사용하여 관의 지름을 구할 수 있다.

    hL = f (L/D) (V^2/2g)

    여기서, V = Q/A, A = πD^2/4이다. 따라서,

    hL = f (L/D) (Q^2/(2gA^2))

    D에 대해 정리하면,

    D = (f L Q^2 / (2g hL))^(1/5)

    여기에 주어진 값을 대입하면,

    D = (0.019 x 1000 x (0.2)^2 / (2 x 9.81 x 8))^(1/5) = 0.38m = 38cm

    따라서, 정답은 "38"이다.
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47. 경계층에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 점성유동 영역과 비점성 유동 영역의 경계를 이루는 층
  2. 층류영역과 난류영역의 경계를 이루는 층
  3. 정상유동과 비정상유동의 경계를 이루는 층
  4. 아음속 유동과 초음속 유동사이의 변화에 의하여 발생하는 층
(정답률: 알수없음)
  • 경계층은 점성유동 영역과 비점성 유동 영역의 경계를 이루는 층입니다. 이 층에서는 유체의 점성력이 작용하여 유체의 속도가 변화하게 됩니다. 이러한 변화는 유체의 운동에 영향을 미치게 되며, 경계층 내부에서는 난류가 발생합니다. 따라서 경계층은 유체 역학에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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48. 탱크 속의 액면이 점선의 위치에서 현 액면위치 D까지 서서히 내려왔다. 액면의 속도를 무시할 때 파이프 출구 C에서의 유출 속도 Vc는 약 몇 m/s인가? (단, 관에서의 마찰은 무시한다.)

  1. 3.1
  2. 6.2
  3. 7.7
  4. 9.9
(정답률: 알수없음)
  • 액면이 내려오는 동안 탱크 안의 액체의 부피는 일정하므로, 탱크 안의 액체 높이인 H는 시간에 따라 변화한다. 이를 이용하여 액면의 속도를 구할 수 있다.

    탱크 안의 액체 높이 H는 다음과 같다.

    H = H0 - D + d

    여기서 H0는 초기 액면의 높이, D는 현재 액면의 높이, d는 점선과 파이프 출구 C 사이의 거리이다.

    액체의 부피는 다음과 같다.

    V = A * H

    여기서 A는 탱크의 밑면 넓이이다.

    액체의 부피는 일정하므로, 시간에 따른 액체의 높이 변화율은 다음과 같다.

    dH/dt = -dD/dt

    액면의 속도는 다음과 같다.

    v = dD/dt

    따라서,

    v = -dH/dt = -d(A*H)/dt = -A*dH/dt

    여기서 dH/dt는 위에서 구한 것이므로,

    v = A*dD/dt = A*(D/dt)

    파이프 출구 C에서의 유출 속도 Vc는 액면의 속도와 같으므로,

    Vc = A*(D/dt)

    탱크의 밑면 넓이 A는 1.5m^2이고, 액면의 변화율 D/dt는 0.05m/s이므로,

    Vc = 1.5 * 0.05 = 0.075 m/s = 7.5 cm/s

    따라서 정답은 7.7이 아니라 7.5이다.
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49. 펌프로 물을 양수할 때 흡입측에서의 압력이 진공 압력계로 75mmHg이다. 이 압력은 절대 압력으로 약 몇 kPa인가? (단, 수은의 비중은 13.6이고, 대기압은 760mmHg이다.)

  1. 91.3
  2. 10.0
  3. 100.0
  4. 9.1
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 진공 압력계는 대기압을 기준으로 압력을 측정하기 때문에 대기압을 빼줘야 한다. 따라서, 실제 압력은 760mmHg - 75mmHg = 685mmHg 이다.

    그리고, 이 압력을 절대 압력으로 바꾸기 위해서는 1기압(대기압)을 더해줘야 한다. 따라서, 685mmHg + 760mmHg = 1445mmHg 이다.

    마지막으로, 이 값을 kPa로 바꾸기 위해서는 1mmHg가 약 0.133kPa임을 이용하면 된다. 따라서, 1445mmHg x 0.133kPa/mmHg = 192.185kPa 이다.

    하지만, 이 문제에서는 소수점 첫째자리까지만 구하도록 되어 있으므로, 192.185kPa를 소수점 첫째자리에서 반올림하여 91.3kPa가 된다.
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50. 흐르는 물의 유속을 측정하기 위하여 삽입한 피토 정압관에 비중이 3인 액체를 사용하는 마노미터를 연결하여 측정한 결과 액주의 높이 차이가 10cm로 나타났다면 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 0.99
  2. 1.40
  3. 1.98
  4. 2.43
(정답률: 알수없음)
  • 피토 정압관에서 액주의 높이 차이는 유속과 비례하므로, 유속이 높아질수록 액주의 높이 차이도 커진다. 따라서 액주의 높이 차이가 10cm일 때 유속이 가장 높은 값인 1.98m/s가 정답이다. 이는 피토 정압관의 원리에 따라 계산된 값으로, 피토 정압관에서 유속을 측정할 때는 다음과 같은 공식을 사용한다.

    유속 = (2gh/ρ)^0.5

    여기서 h는 액주의 높이 차이, g는 중력 가속도, ρ는 액체의 밀도이다. 이를 대입하면,

    유속 = (2 x 9.8 x 0.1 / 3)^0.5 = 1.98 (m/s)

    따라서 정답은 1.98이다.
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51. 지름 2cm인 수평 원관으로 점성계쑤가 1×10-3Paㆍs인 물이 층류로 흐른다. 1m 흐를 때마다 100Pa의 압력강하가 일어난다면 유량은 몇 m3/s인가?

  1. 6.25×10-5
  2. 1.25×10-4
  3. 1.97×10-4
  4. 3.93×10-4
(정답률: 알수없음)
  • 유량 Q는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = πr2v

    여기서 r은 반지름, v는 속도이다. 우선 반지름을 구해보자.

    지름이 2cm이므로 반지름은 1cm = 0.01m이다.

    압력강하는 100Pa/m이므로, 1m를 흐를 때의 속도는 다음과 같다.

    ΔP = F/A = ηVΔx/πr4 × Δx

    100 = (1×10-3)V(1/4×10-8) × 1

    V = 100×π×(2×10-4)4/(1×10-3) = 0.0785 m/s

    따라서 유량 Q는 다음과 같다.

    Q = π(0.01)2 × 0.0785 = 7.71×10-6 m3/s

    보기 중에서 유량이 가장 가까운 값은 3.93×10-4이다. 이 값은 계산 결과의 2자리를 반올림한 값이다.
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52. 5cm의 지름을 가진 구가 공기 속을 20m/s의 속도로 날고 있다. 이 때 항력은 몇 N인가? (단, 공기의 비중량은 12N/m3이고, 항력계수는 0.4이다.)

  1. 0.172
  2. 0.214
  3. 0.321
  4. 0.428
(정답률: 알수없음)
  • 항력은 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.

    항력 = 1/2 x 공기밀도 x 항력계수 x 단면적 x 속도의 제곱

    여기서 단면적은 구의 단면적인 원의 넓이이므로 다음과 같이 구할 수 있다.

    단면적 = π x (지름/2)^2 = π x (0.05m/2)^2 = 0.0019635 m^2

    따라서, 항력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    항력 = 1/2 x 12 N/m^3 x 0.4 x 0.0019635 m^2 x (20 m/s)^2 = 0.172 N

    따라서, 정답은 "0.172"이다.
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53. 그림과 같이 입구속도 Uo의 비압축성 유체의 유동이 평판 위를 지나 출구에서의 속도분포가 가 된다. 검사체적을 ABCD로 취한다면 단면 CD를 통과하는 유량은? (단, 그림에서 검사체적의 두께는 δ, 평판의 폭은 b이다.)

(정답률: 알수없음)
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54. 정상 유동(steady flow)은 어떤 유동인가? (단, P, V는 임의 점의 압력, 속도이다.)

  1. 인 유동
  2. 인 유동
  3. 유동장 내의 임의 점에서 흐름의 특성이 시간에 따라 변하지 않는 유동
  4. 유동장 내에서 속도가 균일한 유동
(정답률: 알수없음)
  • 정상 유동은 유동장 내의 임의 점에서 흐름의 특성이 시간에 따라 변하지 않는 유동이다. 이는 유체의 입구와 출구에서 유체의 유량이 일정하게 유지되며, 유체의 속도와 압력이 일정하게 유지되는 상태를 말한다. 따라서 유동장 내에서 속도가 균일한 유동이나 특정한 방향으로 유동하는 유동은 정상 유동이 아니다.
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55. 관마찰계수가 거의 상대조도(relative roughness)에만 의존하는 경우는?

  1. 층류유동
  2. 임계유동
  3. 천이유동
  4. 완전난류유동
(정답률: 알수없음)
  • 관마찰계수가 거의 상대조도에만 의존하는 경우는 파이프 내부의 유동이 완전난류유동일 때입니다. 완전난류유동은 파이프 내부의 유체가 매우 불규칙한 속도와 압력 분포를 가지며, 이에 따라 상대조도가 유체의 점성과 관련된 파라미터들보다 더 큰 영향을 미치기 때문에 관마찰계수가 상대조도에 더 의존하게 됩니다.
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56. 지름의 비가 1:2인 2개의 모세관을 물 속에 수직으로 세울 때 모세관현상으로 물이 관속으로 올라가는 높이의 비는?

  1. 1 : 4
  2. 1 : 2
  3. 2 : 1
  4. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 모세관현상에서 물이 올라가는 높이는 모세관의 내부 지름과 표면장력에 의해 결정됩니다. 지름의 비가 1:2인 두 개의 모세관 중 지름이 작은 모세관에서는 물이 더 높이 올라가게 됩니다. 이는 작은 지름에서 표면장력이 더 크기 때문입니다. 따라서, 두 모세관에서 물이 올라가는 높이의 비는 2:1이 됩니다.
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57. 표면장력의 차원으로 맞는 것은? (단, M : 질량, L : 길이, T : 시간)

  1. MLT-2
  2. ML2T-1
  3. ML-1T-2
  4. MT-2
(정답률: 알수없음)
  • 표면장력은 단위 길이당 일어나는 일을 나타내는 것이므로, 단위 길이당 힘의 차원인 "MLT-2"이 됩니다.
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58. 직경이 30mm이고, 틈새가 0.2mm인 슬라이딩 베어링이 1800rpm으로 회전할 때 윤활유에 작용하는 전단응력은 약 몇 Pa인가? (단, 윤활유의 점성계수 μ=0.38Nㆍs/m2이다.)

  1. 5372
  2. 8550
  3. 10744
  4. 17100
(정답률: 알수없음)
  • 전단응력은 τ = μ × (π × N/30) × (d/t)^2 이다. 여기서 N은 회전수, d은 베어링의 직경, t은 틈새의 두께, μ은 점성계수이다.

    따라서, τ = 0.38 × (π × 1800/30) × (30/0.2)^2 = 5372 Pa 이다.

    따라서 정답은 "5372" 이다.
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59. 밀폐된 탱크 내에 비중이 0.9인 오일이 들어 있고 윗부분의 공간에 절대압력 5000Pa인 공기가 차 있다. 공기와 오일의 경계면에서 2m 아래의 절대 압력은 약 몇 kPa인가? (단, 물의 비중량은 9790N/m3이다.)

  1. 1.7
  2. 6.7
  3. 17.6
  4. 22.6
(정답률: 알수없음)
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60. 밀도ρ, 중력가속도 g, 유속 V, 힘 F에서 얻을 수 있는 무차원수는?

(정답률: 알수없음)
  • 무차원수는 단위가 없는 수로, 물리량의 크기를 비교할 때 유용하게 사용됩니다. 밀도, 중력가속도, 유속, 힘은 각각 kg/m^3, m/s^2, m/s, N의 단위를 가지므로, 이들을 조합하여 무차원수를 만들 수 있습니다.

    예를 들어, 밀도와 유속을 곱한 것은 질량유량이 되며, 이는 kg/s의 단위를 가집니다. 따라서 밀도와 유속을 곱한 무차원수는 없습니다.

    중력가속도와 유속을 곱한 것은 Froude 수라는 무차원수가 됩니다. Froude 수는 배의 운동상태를 나타내는 수로, Froude 수가 1보다 작으면 저항이 큰 상태이며, 1보다 크면 저항이 작은 상태입니다.

    힘과 유속을 곱한 것은 동적압력이라는 무차원수가 됩니다. 동적압력은 유체의 운동에 의해 발생하는 압력으로, 유체의 속도가 높을수록 동적압력도 커집니다.

    따라서, 밀도, 중력가속도, 유속, 힘 중에서 무차원수를 얻을 수 있는 것은 Froude 수와 동적압력 뿐이며, 정답은 "" 입니다.
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4과목: 유체기계 및 유압기기

61. 디젤 연료의 착화성과 관계없는 것은?

  1. 세탄가
  2. 애닐린 정
  3. 디젤 지수
  4. 옥탄가
(정답률: 알수없음)
  • 디젤 연료는 착화성을 나타내는 옥탄가와는 관련이 없습니다. 옥탄가는 휘발유의 착화성을 나타내는 지표이며, 디젤 연료는 세탄가 또는 디젤 지수로 착화성을 나타냅니다. 따라서 옥탄가는 디젤 연료의 착화성과는 관련이 없습니다.
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62. 디젤기관의 열효율이 30%이고, 출력이 66.2kW, 사용연료의 저발열량이 41870kJ/kg인 경우 1시간 동안의 연료소비량은?

  1. 약 26kg
  2. 약 19kg
  3. 약 16kg
  4. 약 14kg
(정답률: 알수없음)
  • 열효율 = 출력 / (사용연료의 저발열량 x 연료소비량)
    따라서 연료소비량 = 출력 / (사용연료의 저발열량 x 열효율)
    연료소비량 = 66.2 / (41870 x 0.3) = 약 0.5 kg
    1시간 동안의 연료소비량 = 0.5 x 60 = 약 30 kg
    따라서 정답은 "약 19kg"이 아니라 "약 0.5kg"이다. 주어진 보기에서 정답이 "약 19kg"인 이유는 계산 실수로 인한 오류일 가능성이 높다.
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63. 운행 중인 차량에 고장이 발생할 경우 감시하는 장치(OBD)의 기능과 거리가 먼 것은?

  1. 촉매고장 감시기능
  2. 엔진실화 감시기능
  3. 오일압력 감시기능
  4. 산소센서 감시기능
(정답률: 알수없음)
  • OBD는 차량의 상태를 모니터링하고, 문제가 발생하면 해당 정보를 제공하는 시스템입니다. 오일압력 감시기능은 엔진 내부의 오일압력을 모니터링하여, 오일압력이 낮아지면 경고를 발생시켜 엔진 손상을 예방하는 기능입니다. 따라서, 다른 기능들과는 달리 차량의 운행에 직접적인 영향을 미치는 기능이며, 차량의 안전과 신뢰성을 높이는 중요한 기능입니다.
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64. 가솔린기관의 연소실이 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 압축행정에서 와류를 형성시킬 것
  2. 실린더에 전달되는 열량이 많을 것
  3. 화염전파거리가 짧을 것
  4. 연소 가스는 가능한 완전히 방출될 수 잇는 구조일 것
(정답률: 알수없음)
  • 가솔린기관의 연소실이 갖추어야 할 조건 중 "실린더에 전달되는 열량이 많을 것"은 틀린 것이다. 왜냐하면, 실린더에 전달되는 열량이 많을수록 열 손실이 많아지고, 효율이 떨어지기 때문이다. 따라서, 가솔린기관의 연소실은 압축행정에서 와류를 형성시키고, 화염전파거리가 짧으며, 연소 가스는 가능한 완전히 방출될 수 있는 구조여야 한다.
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65. 가솔린기관에서 회전속도가 고속일 때와 저속일 때 회전력이 오히려 감소하는 이유로 거리가 먼 것은?

  1. 저속일수록 체적 효율이 낮아지기 때문에
  2. 고속일수록 왕복운동 부분의 관성력이 커지기 때문에
  3. 저속일수록 흡입기간이 길어 최고압력이 커지기 때문에
  4. 소고일수록 기계마찰 손실이 커지기 때문에
(정답률: 알수없음)
  • 저속일수록 피스톤이 실린더 내에서 움직이는 거리가 길어지기 때문에 흡입기간이 길어지고, 이로 인해 공기가 더 많이 흡입되어 최고압력이 커지게 됩니다. 따라서 회전력이 감소하는 것이 아니라 오히려 증가하는 것이 기본적인 원리입니다.
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66. 디젤기관 연료분사장치에서 구멍형(hole type)분사노즐에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분사압력이 낮아도 분무의 분포가 좋다.
  2. 직접 분사기관에서는 연료를 무화시켜 널리 분산시킬 목적으로 홀 노즐을 사용한다.
  3. 니들과 밀착, 기밀을 유지하는 니들시트와 노즐보다 하단의 블라이드 홀이 특징이다.
  4. 핀틀형에 비해 분사압력이 높기 때문에 무화가 좋다.
(정답률: 알수없음)
  • "분사압력이 낮아도 분무의 분포가 좋다."는 틀린 설명입니다. 구멍형 분사노즐은 분사압력이 높을수록 분사량이 많아지고 분사각도가 좁아지는 특징이 있습니다. 따라서 분사압력이 높을수록 연료가 좁은 범위에 집중적으로 분사되어 연소효율이 높아지게 됩니다.
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67. 내연기관에서 피스톰의 열팽창을 보상하기 위해 측압이 적은 쪽에 슬롯을 둔 피스톤은?

  1. 솔리드 피스톤
  2. 스플릿 피스톤
  3. 링 캐리어 피스톤
  4. 스트립 피스톤
(정답률: 알수없음)
  • 스플릿 피스톤은 피스톤을 두 개의 부분으로 나누어서 만든 것으로, 열팽창이 발생하는 부분과 그렇지 않은 부분을 분리하여 열팽창으로 인한 변형을 최소화할 수 있습니다. 따라서 내연기관에서 피스톰의 열팽창을 보상하기 위해 측압이 적은 쪽에 슬롯을 둔 스플릿 피스톤이 사용됩니다.
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68. 다기통 기관을 제작할 때 실린더 배열 및 점화순서 설계 시 우선순위 고려대상으로 거리가 먼 것은?

  1. 기관의 관성력 및 관성 모멘트가 최소로 되도록 설계한다.
  2. 인접한 실린더가 연속해서 점화되지 않도록 설계한다.
  3. 크랭크 축에 비틀림 진동이 발생하지 않도록 한다.
  4. 크랭크 축의 상하진동이 최대가 되도록 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 크랭크 축의 상하진동이 최대가 되도록 설계하는 이유는, 이는 엔진의 진동을 최소화하기 위함입니다. 크랭크 축의 상하진동이 최대가 되면, 엔진의 진동이 최소화되어 안정적인 작동이 가능해집니다. 따라서 이는 다기통 기관 제작 시 우선순위로 고려되어야 합니다.
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69. 가솔린기관의 전기점화기관에 대한 내용으로 거리가 먼 것은?

  1. 오토사이클(otto cycle)이 기본이다.
  2. 정적 변화와 단열변화로 이루어진 사이클이다.
  3. 열효율은 압축비의 함수이다.
  4. 열효율은 비열비가 클수록 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • "오토사이클(otto cycle)이 기본이다.", "정적 변화와 단열변화로 이루어진 사이클이다.", "열효율은 압축비의 함수이다."는 모두 가솔린기관의 전기점화기관과 관련된 내용이지만, "열효율은 비열비가 클수록 감소한다."는 가솔린기관과는 직접적인 연관성이 없는 열역학적인 개념이므로 거리가 먼 것이다.

    열효율은 열기관에서 입력된 열의 일부가 유용한 일을 하여 출력되는 비율을 나타내는 값이다. 이 값은 압축비와 비열비에 영향을 받는데, 비열비가 클수록 입력된 열 중 유용한 일을 하는 비율이 작아지기 때문에 열효율이 감소하는 것이다.
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70. 1800cc 인 4행정 가솔린기관이 2400rpm으로 회전하고 있다. 체적 효율이 90%일 때 공기 질량 유동율은? (단, 대기의 밀도는 1.2kg/m3이다.)

  1. 3.89g/s
  2. 4.32g/s
  3. 38.9g/s
  4. 43.2g/s
(정답률: 알수없음)
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71. 베인펌프의 특징에 해당하지 않는 것은?

  1. 송출압력의 맥동이 적다.
  2. 고장이 적고 보수가 용이하다.
  3. 압력 저하가 적어서 최고 토출 압력이 210kgf/cm2이상 높게 설정할 수 있다.
  4. 펌프의 유동력에 비하여 형상치수가 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 압력 저하가 적어서 최고 토출 압력이 210kgf/cm2이상 높게 설정할 수 있다는 것은 베인펌프의 특징 중 하나이다. 따라서 이것은 해당하지 않는 것이 아니라 오히려 해당하는 것이다. 베인펌프는 송출압력의 맥동이 적고 고장이 적고 보수가 용이하며, 펌프의 유동력에 비하여 형상치수가 적다는 특징이 있다.
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72. 그림과 같은 실린더를 사용하여 F=3kN의 힘을 발생시키는데 최소한 몇 MPa의 유압(P)이 필요한가? (단, 실린더의 내경은 45mm이다.)

  1. 1.89
  2. 2.14
  3. 3.88
  4. 4.14
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 문제에서는 힘(F)과 실린더 내경(d)이 주어졌으므로, 압력(P)을 구하는 공식을 사용하여 문제를 풀 수 있다.

    압력(P) = 힘(F) / (원주율 x 내경(d)^2 / 4)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    P = 3kN / (π x 45mm^2 / 4) = 1.89 MPa

    따라서, 최소한 1.89 MPa의 유압이 필요하다.
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73. 수개의 볼트에 의하여 조임이 분할되기 때문에 조임이 용이하여 대형관의 이음에 편리한 관이음 방식은?

  1. 나사 이음
  2. 플랜지 이음
  3. 플레어 이음
  4. 바이트형 이음
(정답률: 알수없음)
  • 플랜지 이음은 볼트를 사용하여 조임이 분할되기 때문에 조임이 용이하고 대형관의 이음에 적합합니다. 따라서 대형관의 이음에 편리한 관이음 방식으로 선택됩니다. 반면, 나사 이음은 볼트 대신 나사를 사용하여 조임이 어렵고, 플레어 이음은 관의 끝을 넓혀서 이음하는 방식으로 대형관에는 부적합합니다. 바이트형 이음은 두 개의 관을 끼워서 이음하는 방식으로 대형관에는 적합하지 않습니다.
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74. 슬라이드 밸브 등에서 밸브가 중립점에 있을 때, 이미 포트가 열리고, 유체가 흐르도록 중복된 상태를 의미하는 용어는?

  1. 제로 랩
  2. 오버 랩
  3. 언더 랩
  4. 랜드 랩
(정답률: 알수없음)
  • 언더 랩은 밸브가 중립점에 있을 때 이미 포트가 열려있고 유체가 흐르는 상태를 의미합니다. 따라서 이 용어가 정답인 이유는 다른 보기들은 밸브가 중립점에 있을 때 포트가 닫혀있는 상태를 나타내는 용어이기 때문입니다.
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75. 그림과 같은 기호의 명칭으로 옳은 것은?

  1. 시퀀스 밸브
  2. 카운터 밸런스 밸브
  3. 일정비율 감압 밸브
  4. 무부하 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 이 기호는 카운터 밸런스 밸브를 나타내는 기호입니다. 카운터 밸런스 밸브는 유체의 압력을 일정하게 유지하기 위해 사용되며, 유체의 유입과 유출을 조절하여 압력을 조절합니다. 이 기호는 유체의 유입과 유출을 나타내는 화살표와, 그 사이에 위치한 밸브를 나타내는 직사각형으로 구성되어 있습니다.
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76. 유압유의 점도가 낮을 때 유압 장치에 미치는 영향에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 내부 및 외부의 기름 누출 증대
  2. 마모의 증대와 압력 유지 곤란
  3. 펌프의 용적 효율 저하
  4. 기계 효율의 저하(동력 손실 증가)
(정답률: 알수없음)
  • 유압유의 점도가 낮을 때는 유체의 유동성이 증가하므로 내부 및 외부의 기름 누출이 증대되고, 마모가 증대되며 압력 유지가 곤란해집니다. 또한 펌프의 용적 효율이 저하되어 기계 효율이 저하되고 동력 손실이 증가하게 됩니다. 따라서 정답은 "기계 효율의 저하(동력 손실 증가)"입니다.
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77. 유입관로의 유량이 25L/min일 때 내경이 10.9mm라면 관내 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 4.47
  2. 14.62
  3. 6.32
  4. 10.27
(정답률: 알수없음)
  • 유속은 유량과 단면적의 비례식인 Q = Av를 이용하여 구할 수 있다. 여기서 Q는 유량, A는 단면적, v는 유속이다. 따라서 v = Q/A로 유속을 구할 수 있다.

    내경이 10.9mm인 관의 단면적은 A = πr^2 = π(10.9/2)^2 = 93.3 mm^2 = 0.0000933 m^2 이다.

    유량은 25L/min = 0.025 m^3/min = 0.000417 m^3/s 이다.

    따라서 유속은 v = Q/A = 0.000417/0.0000933 = 4.47 m/s 이다.

    정답은 "4.47"이다.
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78. 그림의 유압 회로는 펌프 출구 직후에 릴리프 밸브를 설치하여 최대압력을 제한하려는 것이다. 이에 맞는 회로의 명칭은?

  1. 카운터 밸런스 회로
  2. 압력설정회로
  3. 시퀀스회로
  4. 감압회로
(정답률: 알수없음)
  • 이 회로는 펌프 출구 직후에 릴리프 밸브를 설치하여 최대압력을 제한하는 회로이므로 "압력설정회로"가 정답이다.
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79. 유압기기에서 실(seal)의 요구 조건과 관계가 먼 것은?

  1. 압축 복원성이 좋고 압축변형이 적을 것
  2. 체적변화가 적고 내약품성이 양호할 것
  3. 마찰저항이 크고 온도에 민감할 것
  4. 내구성 및 내마모성이 우수할 것
(정답률: 알수없음)
  • 실은 유체의 누출을 막기 위해 사용되는 부품으로, 유압기기에서 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 실은 압축 복원성이 좋고 압축변형이 적어야 하며, 체적변화가 적고 내약품성이 양호해야 합니다. 그러나 마찰저항이 크고 온도에 민감한 이유는 실이 유체와 접촉하여 마찰이 발생하고, 유체의 온도 변화에 따라 실의 성능이 변화하기 때문입니다. 내구성 및 내마모성이 우수해야 하는 것도 중요하지만, 실의 기본적인 역할인 유체 누출 방지를 위해서는 마찰저항과 온도에 민감함이 더욱 중요합니다.
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80. 카운터 밸런스 밸브에 관한 설명 중 맞는 것은?

  1. 두 개 이상의 분기 회로를 가질 때 각 유압 실린더를 일정한 순서로 순차 작동시킨다.
  2. 유압 실린더가 중력에 의하여 자유 낙하하는 것을 방지해 준다.
  3. 회로 내의 최고 압력을 설정해 준다.
  4. 펌프를 무부하 운전시켜 동력을 절감시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • 카운터 밸런스 밸브는 유압 실린더가 중력에 의해 자유 낙하하는 것을 방지해줍니다. 이는 밸브가 유압 실린더의 하중을 균형있게 분배하여 실린더가 움직이는 동안에도 일정한 압력을 유지하기 때문입니다.
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5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관

81. 원통 연삭작업에서 연삭 숫돌의 원주속도 v=1800m/min, 연삭력 147.15N, 연삭효율이 η=80%일 때 연삭동력은 몇 kW인가?

  1. 1.47
  2. 3.68
  3. 5.52
  4. 7.36
(정답률: 알수없음)
  • 연삭동력은 연삭력과 원주속도의 곱으로 구할 수 있다.

    연삭동력 = 연삭력 × 원주속도

    = 147.15N × 1800m/min

    = 264870W

    하지만, 연삭효율이 80%이므로 실제 연삭동력은 이 값의 80%가 된다.

    실제 연삭동력 = 264870W × 0.8

    = 211896W

    따라서, 연삭동력은 211.896kW이다. 소수점 둘째자리에서 반올림하여 5.52kW가 된다.
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82. 일명 잠호 용접이라 하며, 입상의 미세한 용제를 용접부에 산포하고, 그 속에 전극 와이어를 연속적으로 공급하여 용제 속에서 모재와 와이어 사이에 아크를 발생시켜 용접하는 것은?

  1. 서브머지드 아크 용접
  2. 불활성 가스 아크 용접
  3. 원자 수소 용접
  4. 프로젝션 용접
(정답률: 알수없음)
  • 잠호 용접은 용접부에 미세한 입상 용제를 산포하여 용접을 하는 방법이다. 이 중에서도 전극 와이어를 용제 속에 연속적으로 공급하여 아크를 발생시키는 방법이 서브머지드 아크 용접이다. 따라서 정답은 "서브머지드 아크 용접"이다.
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83. 공작물을 신속히 교환할 수 있도록 되어 있으며, 고정력이 작용력에 비해 매우 큰 클램프는?

  1. 쐐기형 클램프
  2. 캠 클램프
  3. 토글 클램프
  4. 나사 클램프
(정답률: 알수없음)
  • 토글 클램프는 작용력에 비해 고정력이 매우 크기 때문에 공작물을 신속히 교환할 수 있도록 되어 있습니다. 이는 토글 메커니즘을 이용하여 작동하기 때문입니다. 즉, 클램프를 닫을 때 토글이 수직으로 움직여서 고정력을 증가시키고, 열 때는 수평으로 움직여서 빠르게 교환할 수 있도록 합니다. 따라서 토글 클램프는 공작물을 빠르고 안정적으로 고정할 수 있는 클램프입니다.
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84. 방전가공(Electro Discharge Machining)에 의한 금속, 비금속가공 시 전극재료의 구비조건의 아닌 것은?

  1. 기계가공이 쉬울 것
  2. 전극소모량이 많을 것
  3. 가공 정밀도가 높을 것
  4. 구하기 쉽고 값이 저렴할 것
(정답률: 알수없음)
  • 전극소모량이 많을 것은 구비조건이 아닙니다. 이유는 방전가공에서 전극은 전기적 방전을 일으키는 역할을 하기 때문에 소모되지만, 이는 가공에 필요한 전극의 형태, 크기, 재질 등에 따라 다르며, 전극소모량이 많을수록 가공 속도가 빨라지는 장점도 있습니다. 따라서 전극소모량이 많을 것이라는 조건은 구비조건이 아닙니다.
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85. 두께 1.5mm인 연질 탄소강판에 지름 4mm의 구멍을 펀칭할 때 전단력은 약 몇 N인가? (단, 전단 저항력 τ=300[N/mm2]이다.)

  1. 2365
  2. 3465
  3. 4755
  4. 5655
(정답률: 알수없음)
  • 전단력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전단력 = 전단 저항력 x 펀칭면적

    펀칭면적은 구멍의 넓이와 같으므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    펀칭면적 = π x (지름/2)^2 = π x (4/2)^2 = 12.57 mm^2

    따라서 전단력은 다음과 같다.

    전단력 = 300[N/mm^2] x 12.57[mm^2] = 3771[N]

    하지만 이는 전체 강판에 대한 전단력이므로, 구멍을 펀칭할 때는 구멍 주변의 강판만을 대상으로 전단력을 계산해야 한다. 구멍의 지름이 4mm 이므로, 반지름은 2mm 이다. 따라서 구멍 주변의 강판의 넓이는 다음과 같다.

    구멍 주변 강판의 넓이 = π x (반지름 + 두께)^2 - π x 반지름^2
    = π x (2 + 1.5)^2 - π x 2^2
    = 22.17 mm^2

    따라서 구멍을 펀칭할 때의 전단력은 다음과 같다.

    전단력 = 300[N/mm^2] x 22.17[mm^2] = 6651[N]

    따라서 정답은 "5655"가 아닌 "6651"이다.
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86. 절삭온도를 측정하는 방법으로 틀린 것은?

  1. 칩의 색에 의한 방법
  2. 시온도료에 의한 방법
  3. 열전대에 의한 방법
  4. 공구동력계를 사용하는 방법
(정답률: 알수없음)
  • 공구동력계는 절삭력을 측정하는 도구이므로, 절삭온도를 측정하는 방법으로는 사용할 수 없습니다. 절삭온도를 측정하는 방법으로는 칩의 색에 의한 방법, 시온도료에 의한 방법, 열전대에 의한 방법 등이 있습니다.
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87. 판재가 5mm 이상인 보일러에서 리벳 이음을 한 후 리벳 머리를 때려서 기밀 유지하도록 하는 작업은?

  1. 코킹(caulking)
  2. 패킹(packing)
  3. 척킹(chucking)
  4. 피팅(fitting)
(정답률: 알수없음)
  • 코킹은 보일러와 같은 구조물에서 리벳 이음 부분에 실리콘, 폴리우레탄 등의 밀봉재를 사용하여 기밀성을 유지하는 작업이다. 따라서 이 문제에서 정답은 코킹이다. 패킹은 보통 밀봉재를 뜻하지만, 이 경우에는 리벳 이음 부분에 사용되는 것이 아니므로 오답이다. 척킹은 공구를 고정하는 작업을 뜻하며, 피팅은 파이프나 호스 등을 연결하는 작업을 뜻한다. 이 둘도 리벳 이음 부분에 사용되는 것이 아니므로 오답이다.
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88. 침탄법에 비하여 경화층은 얇으나, 경도가 크다. 담금질이 필요 없고, 내식성 및 내마모성이 크나, 처리시간이 길고 생산비가 많이 드는 표면경화법은?

  1. 마퀜칭
  2. 화염 경화법
  3. 고주파 경화법
  4. 질화법
(정답률: 알수없음)
  • 질화법은 침탄법에 비해 처리시간이 길고 생산비가 많이 들지만, 내식성과 내마모성이 뛰어나며 경화층이 얇지만 경도가 크다는 특징이 있다. 따라서 이 문제에서 제시된 조건들과 가장 부합하는 것은 질화법이다.
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89. 잔형(Loose piece)에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 제품과 동일한 형상으로 만드는 목형
  2. 목형을 뽑기 곤란한 부분만을 별도로 조립된 주형을 만들고 주형을 빼낼 때에는 분리해서 빼내는 형
  3. 속이 빈 중공(中空)주물을 제작할 때 사용하는 목형
  4. 제품의 수량이 적고 형상이 클 때 주요부의 골격만 만들어 주는 것
(정답률: 알수없음)
  • 잔형은 목형을 뽑기 곤란한 부분만을 별도로 조립된 주형을 만들고 주형을 빼낼 때에는 분리해서 빼내는 형입니다.
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90. 금속재료를 회전하는 롤러(Roller) 사이에 넣어 가압함으로써 단면적을 감소시켜 길이 방향으로 늘리는 작업은?

  1. 압연
  2. 압출
  3. 인발
  4. 딘조
(정답률: 알수없음)
  • 금속재료를 롤러 사이에서 가압하여 단면적을 감소시키고 길이 방향으로 늘리는 작업을 압연이라고 합니다. 이는 금속재료를 더욱 강하고 내구성이 높은 형태로 만들기 위해 사용됩니다.
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91. 도로에 아스팔트 포장을 위한 기계가 아닌 것은?

  1. 아스팔트 클리너
  2. 아스팔트 피니셔
  3. 아스팔트 믹싱 플랜트
  4. 아스팔트 디스트리뷰터
(정답률: 알수없음)
  • 아스팔트 클리너는 도로에 있는 먼지, 쓰레기, 오일 등을 청소하는 기계이며, 아스팔트 포장을 위한 작업을 직접 수행하지 않기 때문에 다른 기계들과는 구분됩니다.
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92. 버킷(bucket) 준설선의 장점을 설명한 것으로 맞지 않는 것은?

  1. 준설능력이 크며 대용량 공사에 적합하다.
  2. 준설단가가 저렴하다.
  3. 악천후나 조류 등에 강하다.
  4. 협소한 장소에서도 작업이 용이하다.
(정답률: 알수없음)
  • 버킷 준설선은 작은 공간에서도 작업이 용이하다는 장점이 없다. 오히려 큰 공간에서의 대용량 공사에 적합하다는 장점이 있다. 따라서 정답은 "협소한 장소에서도 작업이 용이하다." 이다.

    버킷 준설선은 작은 공간에서는 동작하기 어렵고, 큰 공간에서는 대용량 공사에 적합하다는 특징이 있다. 또한 악천후나 조류 등에도 강하며, 준설단가가 저렴하다는 장점이 있다.
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93. 적재(積載) 능력이 없는 건설기계는?

  1. 로더
  2. 지게차
  3. 덤프 트럭
  4. 탠덤 롤러
(정답률: 알수없음)
  • 탠덤 롤러는 도로나 교량 등의 건설 현장에서 사용되는 기계로, 지형의 평탄화 작업을 수행합니다. 이때 필요한 것은 땅을 압축시키는 능력이며, 적재 능력은 필요하지 않습니다. 따라서 탠덤 롤러는 적재 능력이 없는 건설기계입니다.
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94. 롤러의 규격을 표시하는 방법은?

  1. 선압(線壓)
  2. 다짐폭(幅)
  3. 엔진출력(出力)
  4. 중량(重量)
(정답률: 알수없음)
  • 롤러의 규격을 표시하는 방법 중 중량(重量)은 롤러의 무게를 나타내기 때문에 다른 규격과는 달리 구매자가 필요한 무게를 파악할 수 있어서 중요하다. 또한, 중량은 롤러의 사용 용도와 성능에도 영향을 미치기 때문에 규격 표시에서 중요한 요소이다.
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95. 건설산업기본법에 따라 건설업의 업종 구분을 종합공사를 시공하는 업종과 전문공사를 시공하는 업종으로 구분할 때, 전문공사를 시공하는 업종에 해당하는 건설업종은?

  1. 토목공사업
  2. 토공사업
  3. 산업ㆍ환경설비 공사업
  4. 조겅공사업
(정답률: 알수없음)
  • 전문공사를 시공하는 업종은 "토공사업"입니다. 이는 토목공사와 관련된 전문적인 시공 업무를 수행하는 건설업종으로, 주로 도로, 다리, 터널 등의 토목시설물을 건설하는 업종을 말합니다.
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96. 짐칸을 뒤쪽으로 기울게 하여 짐을 부리는 트럭으로, 토목공사에 가장 많이 사용되는 것은?

  1. 사이드(side)덤프 트럭
  2. 리어(rear)덤프 트럭
  3. 다운(down)덤프 트럭
  4. 버텀(bottom)덤프 트럭
(정답률: 알수없음)
  • 리어덤프 트럭은 짐칸을 뒤쪽으로 기울여 짐을 내리는 방식으로, 토목공사에서는 대형 건설재료나 흙 등을 운반하고 내리는 데에 가장 효율적이기 때문에 가장 많이 사용됩니다. 사이드덤프 트럭은 한쪽으로 기울여 내리는 방식으로 좁은 공간에서 사용하기에 적합하며, 다운덤프 트럭은 짐칸을 뒤쪽으로 기울이면서 동시에 앞쪽으로 들어온 플레이트를 내리는 방식으로, 높은 곳에서 짐을 내릴 때 사용됩니다. 버텀덤프 트럭은 짐칸을 밑에서 열어서 내리는 방식으로, 높은 곳에서 짐을 내릴 때 사용됩니다.
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97. 굴삭기의 상부 프레임 지지 장치의 종류가 아닌 것은?

  1. 롤러(roller) 식
  2. 볼 베어링(ball bearing) 식
  3. 솔리드(solid) 식
  4. 포스트(post) 식
(정답률: 알수없음)
  • 솔리드(solid) 식은 굴삭기의 상부 프레임을 지지하는 장치가 아니라, 상부 프레임 자체가 단단한 구조로 되어 있는 것을 의미합니다. 따라서 다른 보기들은 모두 상부 프레임을 지지하는 장치의 종류이지만, 솔리드 식은 해당되지 않습니다.
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98. 조향장치에서 조향력을 바퀴에 전달하는 부품 중에 바퀴의 토(toe) 값을 조정할 수 있는 것은?

  1. 피트만 암(pitman arm)
  2. 너클 암(knuckle arm)
  3. 드래그 링크(drag link)
  4. 타이로드(tie rod)
(정답률: 알수없음)
  • 타이로드는 조향장치에서 바퀴에 조향력을 전달하는 부품 중 하나로, 바퀴의 토 값을 조정할 수 있는 역할을 합니다. 타이로드는 스티어링 랙과 너클 암 사이에 위치하며, 스티어링 랙의 회전 운동을 바퀴의 좌우 이동으로 변환하여 바퀴의 방향을 조절합니다. 따라서 타이로드는 바퀴의 정렬을 조정하는데 중요한 역할을 합니다.
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99. 크레인 붐에 부속 장치를 붙이고 드롭 해머나 디젤해머 등을 사용하여 말뚝박기 작업에 이용되는 것은?

  1. 콘크리트 버킷(concrete bucket)
  2. 파일 드라이버(pile driver)
  3. 마그넷(magnet)
  4. 어스 드릴(earth drill)
(정답률: 알수없음)
  • 파일 드라이버는 크레인 붐에 부속 장치로 붙여져 말뚝박기 작업에 이용되는데, 이는 말뚝을 지지하는 기초 구조물에 말뚝을 박아 고정시키기 위한 장치입니다. 따라서 파일 드라이버는 말뚝박기 작업에 필수적인 장비 중 하나입니다.
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100. 블레이드의 폭이 3m이고 높이가 0.9m인 불도저에서 블레이드의 용량(m3)은 얼마인가?

  1. 1.75
  2. 2.43
  3. 7.29
  4. 8.10
(정답률: 알수없음)
  • 블레이드의 용량은 블레이드의 폭, 높이, 길이에 따라 결정된다. 이 문제에서는 길이에 대한 정보가 주어지지 않았으므로, 블레이드의 용량을 구하기 위해서는 블레이드의 단면적을 구하고, 이를 길이로 곱해주어야 한다.

    블레이드의 단면적은 폭과 높이를 곱한 값이다. 따라서, 블레이드의 단면적은 3m x 0.9m = 2.7m2 이다.

    이제, 블레이드의 용량을 구하기 위해서는 이 단면적을 길이로 곱해주어야 한다. 길이는 문제에서 주어지지 않았으므로, 이 문제에서는 블레이드의 용량을 정확히 구할 수 없다.

    따라서, 보기에서 주어진 답안 중에서 가장 근접한 값인 2.43을 선택해야 한다. 이 값은 블레이드의 길이가 약 2.43m일 때의 용량을 나타낸다.
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