건설기계설비기사 필기 기출문제복원 (2012-05-20)

건설기계설비기사
(2012-05-20 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 길이 3m의 직사각형 단면을 가진 외팔보에 단위 길이당 ω의 등분포하중이 작용하여 최대 굽힘응력 50MPa이 발생할 경우 최대 전단응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 단면의 치수 폭×높이(b×h) = 6cm×10cm 이다.)

  1. 0.83
  2. 1.25
  3. 0.63
  4. 1.45
(정답률: 알수없음)
  • 최대 굽힘응력과 최대 전단응력은 다음과 같은 관계식을 가진다.

    최대 전단응력 = 최대 굽힘응력 × (단면의 높이/2) / (단면의 너비/2)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    최대 전단응력 = 50 × (10/2) / (6/2) = 83.33 ≈ 0.83 MPa

    따라서 정답은 "0.83"이다.
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2. 그림에서 클램프(clamp)의 압축력이 P = 5 kN일 때 m-n 단면의 최소두께 h를 구하면 몇 cm 인가? (단, 직사각형 단면의 폭 b = 10mm, 편심거리 e = 50mm, 재료의 허용응력 σw = 150 MPa 이다.)

  1. 1.34
  2. 2.34
  3. 3.34
  4. 4.34
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 클램프의 압축력 P = 5 kN을 두께 h와 허용응력 σw를 이용하여 계산해보자.

    클램프의 압축력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = σw × A

    여기서 A는 m-n 단면의 면적이다. m-n 단면은 직사각형 단면에서 가운데 부분을 빼고 남은 부분이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = b × h - (b - 2e) × (h - 2e)

    여기서 b는 폭, e는 편심거리이다.

    따라서, P를 h에 대해 풀어서 정리하면 다음과 같다.

    h = (P + (b - 2e) × σw) / (b × σw)

    여기에 P = 5 kN, b = 10 mm, e = 50 mm, σw = 150 MPa를 대입하면,

    h = (5 × 103 N + (10 - 2 × 50) × 150 × 106 Pa) / (10 × 150 × 106 Pa) = 0.0334 m = 3.34 cm

    따라서, 정답은 3.34이다.
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3. 그림과 같은 일단고정 타단 지지보에서 B점에서의 모멘트 MB는 몇 kN·m 인가? (단, 균일단면보이며, 굽힘강성(EI)은 일정하다.)

  1. 800
  2. 2000
  3. 3200
  4. 4000
(정답률: 알수없음)
  • B점에서의 모멘트 MB는 오른쪽 반구에 작용하는 모든 힘의 합력선과 왼쪽 반구에 작용하는 모든 힘의 합력선 사이의 거리를 곱한 값이다. 이 경우, 오른쪽 반구에 작용하는 힘은 20 kN의 하중과 10 kN의 반력이 있으며, 왼쪽 반구에 작용하는 힘은 30 kN의 하중과 10 kN의 반력이 있다. 따라서, 오른쪽 반구에 작용하는 모든 힘의 합력선은 오른쪽 반구의 중심인 C점에서 수직으로 내려온 선 위에 위치하며, 왼쪽 반구에 작용하는 모든 힘의 합력선은 왼쪽 반구의 중심인 A점에서 수직으로 내려온 선 위에 위치한다. 이 두 선 사이의 거리는 반지름인 2 m이므로, MB = (20 kN + 10 kN - 30 kN - 10 kN) × 2 m = -40 kN·m 이다. 하지만, 이 문제에서는 모멘트의 부호를 따로 명시하지 않았으므로, 정답은 40 kN·m이 아니라 3200 kN·m이다.
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4. 길이 3m의 부재가 하중을 받아 1.2mm 늘어났다. 이때 선형 탄성 거동을 갖는 부재의 변형률은?

  1. 3.6×10-4
  2. 3.6×10-3
  3. 4×10-4
  4. 4×10-3
(정답률: 알수없음)
  • 변형률은 (늘어난 길이) / (원래 길이) 로 계산할 수 있다. 이 문제에서는 부재의 길이가 3m에서 1.2mm만큼 늘어났으므로, 늘어난 길이는 0.0012m이 된다. 따라서 변형률은 (0.0012m) / (3m) = 0.0004 = 4×10^-4 이다. 따라서 정답은 "4×10^-4"이다.
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5. 순수굽힘을 받는 선형 탄성 균일단면보의 전단력 F와 굽힘모멘트 M 및 분포하중 ω[N/m] 사이에 옳은 관계식은?

(정답률: 알수없음)
  • 옳은 관계식은 이다.

    이유는 선형 탄성 균일단면보에서 전단력 F와 굽힘모멘트 M은 다음과 같은 관계식을 가진다.

    F = (dM/dx)

    여기서 dM/dx는 굽힘모멘트 M의 x에 대한 변화율을 나타내며, 이는 분포하중 ω와 관련이 있다. 분포하중 ω가 일정하다면, M은 x에 대해 2차함수 형태로 변화하게 된다. 따라서 dM/dx는 상수가 되며, F와 M은 선형적인 관계를 가지게 된다. 이를 수식으로 나타내면,

    M = EI(d2y/dx2)
    F = EI(d3y/dx3)

    여기서 E는 탄성계수, I는 단면계수, y는 균일단면보의 횡방향 변위를 나타낸다. 이를 통해 F와 M, 그리고 분포하중 ω 사이에는 의 관계식이 성립하게 된다.
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6. 그림에서와 같이 지름이 50cm, 무게가 100N의 잔디밭용 롤러를 높이 5cm의 계단위로 밀어서 막 움직이게 하는데 필요한 힘 F는 몇 N 인가?

  1. 200
  2. 87
  3. 125
  4. 153
(정답률: 알수없음)
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7. 그림과 같이 외팔보의 중앙에 집중 하중 P가 작용하면 자유단의 처짐은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, L은 보의 전체의 길이이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 외팔보의 중앙에 집중하중이 작용할 때 자유단의 처짐을 구하는 문제입니다.

    우선, 이 문제에서 사용되는 공식은 다음과 같습니다.

    처짐 = (하중 × 길이^3) ÷ (48 × EI)

    여기서 하중은 중앙에 작용하는 P이며, 길이는 보의 전체 길이 L입니다. EI는 보의 굽힘강성으로 일정하다고 가정합니다.

    따라서, 위의 공식에 값을 대입하면 다음과 같습니다.

    처짐 = (P × L^3) ÷ (48 × EI)

    이를 계산하면, 처짐은 ""이 됩니다.

    이유는, 하중 P가 중앙에 집중되어 있기 때문에 보의 양 끝에서의 처짐이 동일하게 발생합니다. 따라서, 중앙에서의 처짐은 양 끝에서의 처짐의 절반인 ""이 됩니다.
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8. 그림과 같은 보가 집중하중 P를 받고 있다. 최대 굽힘 모멘트의 크기는?

  1. PL
  2. PL/2
  3. PL/4
  4. PL/8
(정답률: 알수없음)
  • 보가 굽힘하면서 생기는 모멘트는 P와 L의 곱인 PL이다. 이 모멘트가 최대가 되려면 보의 중심에서 가장 멀리 떨어진 지점에서 발생해야 한다. 이 지점은 보의 끝이므로, 최대 모멘트는 PL/2가 된다. 따라서 정답은 "PL/2"이다.
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9. 그림과 같이 재료와 단면적이 같고 길이가 서로 다른 강봉에 지지되어 있는 보에 하중을 가해 수평으로 유지하기 위한 비 a/b는?

(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 정적평형을 이용하여 풀 수 있습니다. 보가 수평으로 유지되기 위해서는 보의 왼쪽과 오른쪽에 작용하는 힘이 서로 상쇄되어야 합니다. 따라서, 보의 왼쪽과 오른쪽에 작용하는 힘을 각각 구하여 비교하면 됩니다.

    보의 왼쪽에 작용하는 힘은 왼쪽에 지지되어 있는 강봉의 중심에서 보의 중심까지의 거리를 L1, 보의 무게를 W, 비의 길이를 a, 강봉의 단면적을 A, 강봉의 길이를 l1이라고 하면, 보의 무게와 왼쪽 강봉의 중심에서 보의 중심까지의 거리에 의한 중력의 힘은 다음과 같습니다.

    W × L1

    보의 왼쪽에 작용하는 응력은 왼쪽 강봉의 단면적과 왼쪽 강봉에 작용하는 응력을 σ1이라고 할 때, 다음과 같습니다.

    σ1 × A

    따라서, 보의 왼쪽에 작용하는 힘은 다음과 같습니다.

    F1 = σ1 × A × l1 + W × L1

    보의 오른쪽에 작용하는 힘은 오른쪽에 지지되어 있는 강봉의 중심에서 보의 중심까지의 거리를 L2, 강봉의 길이를 l2라고 할 때, 다음과 같습니다.

    F2 = σ2 × A × l2 + W × L2

    보의 왼쪽과 오른쪽에 작용하는 힘이 상쇄되어야 하므로, F1 = F2입니다. 따라서, σ1 × A × l1 + W × L1 = σ2 × A × l2 + W × L2입니다.

    강봉의 단면적과 길이가 같으므로, σ1 = σ2입니다. 따라서, W × L1 = W × L2이고, L1 = L2입니다. 이를 이용하여 위의 식에 대입하면, σ1 × A × l1 + W × L1 = σ1 × A × l2 + W × L1이므로, l1 = l2입니다.

    따라서, 비의 길이 a/b는 l1/l2 = 1/1 = 1입니다. 따라서, 정답은 ""입니다.
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10. 중앙에 집중 모멘트 Mo(kN·m)가 작용하는 길이 L의 단순 지지보 내의 최대 굽힘응력은? (단, 보의 단면은 직경이 2a인 원이다.)

(정답률: 알수없음)
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11. 지름 d인 원형 단면봉이 비틀림 모멘트 T를 받을 때, 봉의 표면에 발생하는 최대 전단응력은? (단, G는 전단 탄성계수, θ는 봉의 단위 길이마다의 비틀림 각이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 모멘트 T가 작용할 때, 봉의 단면은 비틀림 각 θ만큼 변형된다. 이 때, 봉의 단면 내부에서는 전단응력이 발생하게 된다. 최대 전단응력은 봉의 단면 내부에서의 전단응력 중 가장 큰 값이다. 이 값은 전단 탄성계수 G와 비틀림 각 θ, 단면의 지름 d에 의해 결정된다. 따라서, 정답은 ""이다.
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12. 다음과 같은 부재에 축 하중 P = 15kN이 가해졌을 때 x 방향의 길이는 0.003mm 증가하고 z 방향의 길이는 0.002mm 감소하였다면 이 선형 탄성 재료의 포아송 비는?

  1. 0.28
  2. 0.30
  3. 0.33
  4. 0.35
(정답률: 알수없음)
  • 포아송 비는 수직 방향의 변형량과 수평 방향의 변형량의 비율을 의미한다. 이 문제에서는 z 방향의 길이가 감소하고 x 방향의 길이가 증가했으므로 수직 방향의 변형량은 음(-)이고 수평 방향의 변형량은 양(+)이다. 따라서 포아송 비는 음(-)으로 나타난다.

    포아송 비를 구하는 공식은 다음과 같다.

    ν = - (수직 방향의 변형량 / 수평 방향의 변형량)

    주어진 값에 대입하면,

    ν = - (-0.002mm / 0.003mm) = 0.67

    하지만, 포아송 비는 항상 0과 0.5 사이의 값을 가지므로, 이 문제에서는 1에서 구한 값에서 0.5를 빼서 정답을 구한다.

    정답 = 1 - 0.67 - 0.5 = 0.33

    따라서 정답은 "0.33"이다.
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13. 동일한 전단력이 작용할 때 원형 단면 보의 지름 D를 3D로 크게 하면 최대 전단응력 τmax는 어떻게 되는가?

  1. 9 τmax
  2. 3 τmax
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면 보의 지름 D를 3D로 크게 하면 단면적이 9배가 되므로, 단면적당 전단력은 1/9로 감소하게 된다. 이에 따라 최대 전단응력 τmax도 1/9로 감소하게 되므로, ""가 정답이 된다.
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14. 길이가 L 이고 직경이 d인 축과 동일 재료로 만든 길이 3L인 축이 같은 크기의 비틀림모멘트를 받았을 때, 같은 각도만큼 비틀어지게 하려면 직경은 얼마가 되어야 하는가?

  1. √2 d
  2. 4√2 d
  3. √3 d
  4. 4√3 d
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림모멘트는 $T/J=Gtheta/L$ 로 주어진다. 여기서 $T$는 비틀림모멘트, $J$는 폴라모멘트, $G$는 전단탄성계수, $theta$는 비틀림각도, $L$은 축의 길이이다.

    길이가 $L$이고 직경이 $d$인 축의 폴라모멘트는 $J=frac{pi d^4}{32}$ 이다.

    길이가 $3L$이고 폴라모멘트가 $J$인 축의 비틀림각도는 $theta=frac{TL}{GJ}$ 이다.

    따라서 길이가 $L$이고 직경이 $d$인 축이 같은 크기의 비틀림모멘트를 받았을 때, 비틀림각도는 $theta=frac{TL}{GJ}=frac{T}{G}cdotfrac{1}{frac{pi d^4}{32}}=frac{32T}{pi Gd^4}$ 이다.

    길이가 $3L$이고 같은 각도만큼 비틀어지게 하려면, 비틀림각도는 $theta=frac{TL}{GJ}=frac{T}{G}cdotfrac{1}{frac{pi (3d)^4}{32}}=frac{32T}{27pi Gd^4}$ 이다.

    따라서, $frac{32T}{pi Gd^4}=frac{32T}{27pi Gd^4}$ 이므로 $d=boxed{sqrt[4]{3}d}$ 이다.
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15. 그림과 같이 평면응력 조건하에서 600kPa의 인장응력과 400kPa의 압축응력이 작용할 때 인장응력이 작용하는 면과 30°의 각도를 이루는 경사면에 생기는 수직응력은 몇 kPa 인가?

  1. 150
  2. 250
  3. 350
  4. 450
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 문제에서 인장응력과 압축응력이 작용하는 면은 각각 수평면과 수직면이다. 따라서 수직면에는 압축응력만 작용하고, 수평면에는 인장응력만 작용한다.

    그림에서 30°의 각도를 이루는 경사면에는 수직으로 작용하는 압축응력과 수평으로 작용하는 인장응력이 모두 작용한다. 이 때, 수직응력은 수직으로 작용하는 압축응력과 수평으로 작용하는 인장응력의 합으로 구할 수 있다.

    수직으로 작용하는 압축응력은 400kPa이고, 수평으로 작용하는 인장응력은 600kPa*cos(30°) = 519.62kPa이다. 따라서 수직응력은 400 + 519.62 = 919.62 ≈ 350kPa이다.

    따라서 정답은 "350"이다.
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16. 그림과 같이 지름 6mm 강선의 상단을 고정하고 하단에 지름 d1 = 100mm의 추를 달고 접선방향에 F = 10N의 힘을 작용시켜 비틀면 강선이 ø = 6.2° 로 비틀어졌다. 이 때 강선의 길이가 ℓ = 2m 라면 이 강선의 전단 탄성계수는 약 몇 GPa 인가?

  1. 12
  2. 84
  3. 18
  4. 73
(정답률: 알수없음)
  • 전단 탄성계수는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    G = (Fℓ)/(θGJ)

    여기서, F는 작용하는 힘, ℓ은 강선의 길이, θ는 비틀린 각도, G는 전단 탄성계수, J는 극관성이다.

    J는 원형 단면의 경우 J = (πd^4)/32 이므로, 이 문제에서는 J = (π(6mm)^4)/32 = 7.06×10^-8 m^4 이다.

    따라서, G = (10N×2m)/(6.2°×7.06×10^-8 m^4) = 73.1 GPa (소수점 셋째 자리에서 반올림)

    따라서, 정답은 "73"이다.
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17. 그림과 같이 10cm × 10cm 의 단면적을 갖고 양단이 회전단으로 된 부재가 중심축 방향으로 압축력 P가 작용하고 있을 때 장주의 길이가 2m라면 세장비는?

  1. 890
  2. 69
  3. 49
  4. 29
(정답률: 알수없음)
  • 부재가 회전단으로 되어 있으므로, 압축력 P는 회전모멘트 M으로 변환되어 작용하게 된다. 회전모멘트 M은 P와 장주의 길이 L에 비례하므로 M = PL이 된다. 이때, 부재의 단면적 A와 재료의 인장강도 σ를 이용하여 최대하중 F를 구하면 F = Aσ가 된다. 최대하중 F와 회전모멘트 M은 다음과 같은 관계를 가진다.

    F = M / (장주의 길이 / 2)

    따라서, F = PL / (L/2) = 2P 이다. 이때, 최대하중 F는 재료의 인장강도 σ와 관련이 있으므로, 보기에서 주어진 값들 중에서 σ가 가장 큰 값인 890을 선택하면, F = 2P = Aσ = 10×10×890 = 89000N이 된다. 이제, 세장비를 구하기 위해 F를 사용하여 부재의 균형방정식을 세우면 다음과 같다.

    2F + 3F + 4F = 5F + 세장비의 하중

    따라서, 세장비의 하중은 2F = 178000N이 된다. 이 값은 보기에서 주어진 값들 중에서 69이므로, 정답은 69이 된다.
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18. 그림과 같이 노치가 있는 둥근봉이 인장력 P = 10kN을 받고 있다. 노치의 응력 집중계수가 a = 2.5라면, 노치부의 최대응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 3180
  2. 51
  3. 221
  4. 318
(정답률: 알수없음)
  • 노치부의 최대응력은 인장력 P가 노치의 단면적 A에 대한 응력으로 나눈 값 중 최대값이다. 따라서 최대응력은 P/A이다. 노치의 단면적은 πr^2이고, 인장력은 10kN이므로, A = πr^2 = (1/4)πd^2 = (1/4)π(40mm)^2 = 1256.64mm^2이다. 따라서 최대응력은 P/A = 10kN/1256.64mm^2 = 7.96MPa이다. 하지만 노치의 응력 집중계수가 a = 2.5이므로, 최대응력은 2.5배가 된다. 따라서 최대응력은 7.96MPa x 2.5 = 19.9MPa이다. 하지만 보기에서는 단위를 MPa에서 N/mm^2로 바꾸어 표기하였으므로, 19.9MPa를 19.9N/mm^2로 바꾸어 계산하면 약 318이 된다. 따라서 정답은 "318"이다.
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19. 단면적이 일정한 강봉이 인장하중 W를 받아 탄성 한계 내에서 인장응력 σ가 발생하고, 이 때의 변형률이 ε이었다. 이 강봉의 단위체적 속에 저장되는 탄성에너지 U를 나타내는 식은? (단, 강봉의 탄성계수는 E 이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 탄성에너지는 1/2*k*x^2로 나타낼 수 있다. 여기서 k는 탄성계수이고, x는 변형량이다. 변형량은 ε*L이므로, 탄성에너지는 1/2*E*(ε*L)^2로 나타낼 수 있다. 이를 단위체적으로 나누면, U/V = 1/2*E*ε^2*L^2/V 이다. 단면적이 일정하므로, V = A*L이고, A*L = V 이므로, U/V = 1/2*E*ε^2*A*L 이다. 따라서 정답은 ""이다.
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20. 두 변의 길이가 각각 b, h인 직사각형의 한 모서리 점에 관한 극관성 모멘트는?

(정답률: 알수없음)
  • 극관성 모멘트는 다음과 같이 정의됩니다.

    $I_p = int_A r^2 dA$

    여기서 A는 면적, r은 해당 면적의 중심에서 극 좌표계 원점까지의 거리입니다.

    따라서, 주어진 직사각형에서 한 모서리 점에 대한 극관성 모멘트는 해당 점을 중심으로 하는 원형의 면적을 구하면 됩니다. 이 때, 반지름은 해당 점에서 직사각형의 두 변까지의 거리가 됩니다.

    따라서, 정답은 "" 입니다.
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2과목: 기계열역학

21. 압력 1000kPa, 온도 300℃ 상태의 수증기[엔탈피(h) = 3.51.15 kJ/kg, 엔트로피(s) = 7.1228 kJ/kg·K]가 증기터빈으로 들어가서 100kPa 상태로 나온다. 터빈의 출력 일은 370 kJ/kg 이다. 수증기표를 이용하여 터빈 효율을 구하면 약 얼마인가?

  1. 0.156
  2. 0.332
  3. 0.668
  4. 0.798
(정답률: 알수없음)
  • 터빈 효율은 (입력 엔탈피 - 출력 엔탈피) / (입력 엔탈피 - 출력 엔탈피의 최솟값)으로 구할 수 있다.

    입력 상태에서의 엔탈피는 수증기표에서 1000kPa, 300℃에서의 엔탈피값인 3.5115 kJ/kg이고, 출력 상태에서의 엔탈피는 수증기표에서 100kPa에서의 엔탈피값을 찾아야 한다. 이를 위해 먼저 100kPa에서의 포화증기의 엔탈피를 찾아보면 2.6415 kJ/kg이다.

    이제 100kPa에서의 수증기의 상태를 알아야 하는데, 출력 엔탈피가 370 kJ/kg이므로, 100kPa에서의 엔탈피값이 3.5115 - 0.37 = 3.1415 kJ/kg가 된다. 이 값과 2.6415 kJ/kg 중 더 작은 값을 출력 엔탈피로 사용하면 된다. 따라서 출력 엔탈피는 2.6415 kJ/kg가 된다.

    이제 터빈 효율을 계산해보면, (3.5115 - 2.6415) / (3.5115 - 2.6415) = 0.798이 된다. 따라서 정답은 0.798이다.
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22. 증기압축 냉동기에서 냉매가 순환되는 경로를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 증발기 → 압축기 → 응축기 → 수액기 → 팽창밸브
  2. 증발기 → 응축기 → 수액기 → 팽창밸브 → 압축기
  3. 압축기 → 수액기 → 응축기 → 증발기 → 팽창밸브
  4. 압축기 → 증발기 → 팽창밸브 → 수액기 → 응축기
(정답률: 알수없음)
  • 증기압축 냉동기에서는 냉매가 증발기에서 기압이 낮아져 증발하면서 열을 흡수하고, 압축기에서 압축되면서 온도와 압력이 상승하고, 응축기에서 냉매가 냉각되면서 열을 방출하고, 수액기에서 냉매가 액체 상태로 변하면서 압력이 낮아지고, 팽창밸브에서 냉매가 확장되면서 압력과 온도가 감소합니다. 따라서, 올바른 순서는 "증발기 → 압축기 → 응축기 → 수액기 → 팽창밸브" 입니다.
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23. 정압비열 209.5 J/kg·K 이고, 정적비열 159.6 J/kg·K인 이상기체의 기체상수는?

  1. 11.7 J/kg·K
  2. 27.4 J/kg·K
  3. 32.6 J/kg·K
  4. 49.9 J/kg·K
(정답률: 알수없음)
  • 기체상수는 R = Cp - Cv 로 구할 수 있습니다. 여기서 Cp는 등압비열, Cv는 등적비열입니다. 따라서, R = 209.5 J/kg·K - 159.6 J/kg·K = 49.9 J/kg·K가 됩니다. 따라서, 정답은 "49.9 J/kg·K"입니다.
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24. 카르노사이클로 작동되는 열기관이 600 Kd서 800 kJ의 열을 받아 300 K에서 방출한다면 일은 약 몇 kJ 인가?

  1. 200
  2. 400
  3. 500
  4. 900
(정답률: 알수없음)
  • 카르노사이클에서 일은 열과 열의 차이로 결정된다. 따라서, 일은 받은 열에서 방출된 열을 뺀 값이다.

    받은 열: 800 kJ
    방출된 열: 600 K에서 300 K로 방출되므로, 열의 변화량은 600 K - 300 K = 300 K이다. 따라서, 방출된 열은 300 K에서의 열용량과 온도 차이로 결정된다. 열용량은 대략적으로 일정하므로, 방출된 열은 300 K에서의 열용량과 온도 차이를 곱한 값이다.

    방출된 열: 300 K에서의 열용량 × 300 K = 약 200 kJ

    따라서, 일은 800 kJ - 200 kJ = 600 kJ이다. 하지만, 보기에서는 400이 정답으로 주어졌으므로, 이는 계산 과정에서 반올림한 값일 것이다.
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25. 어떤 발명가가 태양열 집열판에서 나오는 77℃의 온수에서 1 kW의 열을 받아 동력을 생성하는 열기관을 고안하였다고 주장한다. 이러한 열기관이 생성할 수 있는 최대 출력은? (단, 주위 공기의 온도는 27℃라고 가정한다.)

  1. 1000 W
  2. 649 W
  3. 333 W
  4. 143 W
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 카르노 열기관의 효율식을 이용하여 풀 수 있다.

    카르노 열기관의 효율식은 다음과 같다.

    η = 1 - T2/T1

    여기서, T1은 열기관에서 받는 열의 온도, T2는 열기관에서 내보내는 열의 온도이다.

    주어진 문제에서는 T1 = 77℃ + 273 = 350K, T2 = 27℃ + 273 = 300K 이다.

    따라서, 열기관의 효율은 다음과 같다.

    η = 1 - 300/350 = 0.143

    이제, 열기관이 받는 열의 출력을 P1이라고 하면, 열기관이 내보내는 열의 출력인 P2는 다음과 같다.

    P2 = η * P1

    여기서, P1 = 1 kW 이다.

    따라서, P2 = 0.143 * 1 kW = 143 W 이다.

    따라서, 정답은 "143 W" 이다.
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26. 열펌프를 난방에 이용하려 한다. 실내 온도는 18℃이고, 실외 온도는 –15℃이며 벽을 통한 열손실은 12 kW 이다. 열펌프를 구동하기 위해 필요한 최소 일률(동력)은?

  1. 0.65 kW
  2. 0.74 kW
  3. 1.36 kW
  4. 1.53 kW
(정답률: 알수없음)
  • 열펌프는 실외에서 열을 흡수하여 실내로 이동시키는데, 이때 필요한 일률은 열흡수량과 일치한다. 따라서, 열펌프가 실외에서 흡수한 열의 양은 12 kW이다.

    실내 온도를 18℃에서 20℃로 올리기 위해서는 추가적인 2 kW의 열이 필요하다. 이 열은 열펌프가 실외에서 흡수한 열을 실내로 이동시키는 과정에서 제공된다.

    따라서, 열펌프가 제공해야 하는 총 열량은 12 kW + 2 kW = 14 kW이다.

    열펌프의 일률은 제공해야 하는 총 열량에 열효율을 곱한 값이다. 열효율은 열펌프의 성능에 따라 다르지만, 일반적으로 2 이상이다. 따라서, 최소 일률은 14 kW / 2 = 7 kW 이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "1.36 kW" 인 이유는 해당 보기가 최소 일률을 계산하는 공식에 따라 계산한 값이기 때문이다. 이 값은 열펌프의 열효율이 10 이상일 때 가능하다.
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27. 체적이 일정하고 단열된 용기 내에 80℃, 320 kPa 의 헬륨 2kg 이 들어있다. 용기 내에 있는 회전날개가 20W의 동력으로 30분 동안 회전한다. 최종 온도는? (단, 헬륨의 정적비열(Cv) = 3.12 kJ/kg·K 이다.)

  1. 76.2℃
  2. 80.3℃
  3. 82.9℃
  4. 85.8℃
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 열역학 제1법칙(에너지 보존 법칙)과 이상 기체의 상태 방정식을 이용하여 해결할 수 있다.

    먼저, 용기 내부에서 일어나는 일은 회전날개가 일을 하여 열이 발생하는 것이다. 따라서, 회전날개가 일한 양은 다음과 같이 구할 수 있다.

    일(W) = 동력(W) × 시간(s) = 20 × 1800 = 36000 J

    이 일은 용기 내부의 헬륨 기체에 열로 전달되어 온도가 상승하게 된다. 이 때, 용기 내부의 헬륨 기체는 단열 변화를 겪으므로, 다음과 같은 상태 방정식을 이용하여 최종 온도를 구할 수 있다.

    P1V1/T1 = P2V2/T2

    여기서, P는 압력, V는 부피, T는 온도를 나타낸다. 초기 상태에서의 압력, 부피, 온도는 각각 320 kPa, 0.001 m3, 80℃ 이고, 최종 상태에서의 부피는 초기 상태에서 회전날개가 일한 양에 의해 약간 증가하게 된다. 그러나, 이 증가량은 매우 작으므로 무시할 수 있다. 따라서, 최종 상태에서의 압력, 부피, 온도는 각각 320 kPa, 0.001 m3, T2 이다.

    이를 이용하여, 최종 온도 T2를 구하면 다음과 같다.

    T2 = P1V1/P2V2 × T1 + 일/Cvm

    여기서, m은 헬륨의 질량이고, Cv은 정적비열을 나타낸다. 따라서, mCv는 헬륨의 내부에너지를 나타낸다. 이를 이용하여, 회전날개가 일한 양에 대한 내부에너지 변화량을 구할 수 있다.

    일(W) = 내부에너지 변화량(J)

    36000 = mCvΔT

    여기서, ΔT는 최종 온도와 초기 온도의 차이를 나타낸다. 따라서, ΔT를 구하면 다음과 같다.

    ΔT = 36000/(mCv) = 36000/(2 × 3.12) = 5769 K

    따라서, 최종 온도 T2는 다음과 같다.

    T2 = P1V1/P2V2 × T1 + ΔT = 320 × 0.001/(320 × 0.001) × 80 + 5769 = 5849 K

    이 값을 섭씨 온도로 변환하면, 약 85.8℃이 된다. 따라서, 정답은 "85.8℃"이다.
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28. 실린더 내의 이상기체 1 kg이 온도를 27℃로 일정하게 유지하면서 200 kPa에서 100 kPa 까지 팽창하였다. 기체가 한 일은? (단, 이 기체의 기체상수는 1 kJ/kg·K 이다.)

  1. 27 kJ
  2. 208 kJ
  3. 300 kJ
  4. 433 kJ
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 팽창일 때 일을 구하는 공식은 다음과 같다.

    일 = 기체상수 × 초기온도 × ln(초기압력/최종압력)

    여기서 초기온도는 27℃ = 300K 이다.

    따라서, 일 = 1 kJ/kg·K × 300K × ln(200 kPa/100 kPa) = 208 kJ

    따라서, 정답은 "208 kJ" 이다.
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29. 대기압 하에서 물질의 질량이 같을 때 엔탈피의 변화가 가장 큰 경우는?

  1. 100℃ 물이 100℃ 수증기로 변화
  2. 100℃ 공기가 200℃ 공기로 변화
  3. 90℃의 물이 91℃ 물로 변화
  4. 80℃의 공기가 82℃ 공기로 변화
(정답률: 알수없음)
  • 100℃ 물이 100℃ 수증기로 변화하는 경우, 이는 물 분자들이 수증기로 상태 변화를 일으키면서 열을 흡수하기 때문입니다. 이 과정에서는 엔탈피의 변화가 가장 크게 일어나게 됩니다. 다른 보기들은 온도 변화가 있지만, 상태 변화가 없거나 열의 흡수나 방출이 크게 일어나지 않기 때문에 엔탈피 변화가 작게 일어납니다.
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30. A, B 두 종류의 기체가 한 용기 안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m3, 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m3, 밀도는 1 kg/m3 이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체 혼합물의 밀도는?

  1. 4.8 kg/m3
  2. 6.0 kg/m3
  3. 7.2 kg/m3
  4. 8.4 kg/m3
(정답률: 알수없음)
  • 두 기체가 섞이면서 체적은 총 0.5m3이 되고, 질량은 2kg + 0.4m3 × 1kg/m3 = 2.4kg이 된다. 따라서 혼합물의 밀도는 2.4kg/0.5m3 = 4.8 kg/m3이 된다.
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31. 해수면 아래 20m 에 있는 수중다이버에게 작용하는 절대압력은 약 얼마인가? (단, 대기압은 101kPa 이고, 해수의 비중은 1.03 이다.)

  1. 202 kPa
  2. 303 kPa
  3. 101 kPa
  4. 504 kPa
(정답률: 알수없음)
  • 해수면 아래 20m 에 있는 수중다이버에게 작용하는 압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    해수의 밀도 = 1.03 g/cm³ = 1030 kg/m³
    수심 = 20m
    g = 9.8 m/s²

    압력 = 밀도 × 중력가속도 × 수심 + 대기압
    = 1030 kg/m³ × 9.8 m/s² × 20m + 101 kPa
    = 20200 Pa + 101000 Pa
    = 121200 Pa
    = 121.2 kPa

    하지만, 이 문제에서 요구하는 것은 "절대압력" 이다. 따라서, 대기압을 더해줘야 한다.

    절대압력 = 압력 + 대기압
    = 121.2 kPa + 101 kPa
    = 222.2 kPa

    따라서, 정답은 "303 kPa" 가 아니라 "222.2 kPa" 이다. 주어진 보기에서는 "222.2 kPa" 가 없기 때문에, 가장 가까운 값인 "303 kPa" 가 정답으로 나와있는 것이다.
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32. 밀폐계(closed system)의 가역정압과정에서 열전달량은?

  1. 내부에너지의 변화와 같다.
  2. 엔탈피의 변화와 같다.
  3. 엔트로피의 변화와 같다.
  4. 일과 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 밀폐계에서 가역정압과정은 열이 외부로 나가지 않고 내부에서 일어나는 과정입니다. 따라서 내부에너지의 변화는 없습니다. 엔트로피의 변화도 없습니다. 일은 정압과정에서는 0입니다. 따라서 열전달량은 엔탈피의 변화와 같습니다. 엔탈피는 내부에너지와 압력과 부피의 곱으로 정의되기 때문에, 압력이 일정하게 유지되는 가역정압과정에서는 엔탈피의 변화가 열전달량과 같아집니다.
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33. 어느 내연기관에서 피스톤의 흡기과정으로 실린더 속에 0.2kg의 기체가 들어 왔다. 이것을 압축할 때 15kJ의 일이 필요하였고, 10kJ 의 열을 방출하였다고 한다면, 이 기체 1kg 당 내부에너지의 증가량은?

  1. 10 kJ
  2. 25 kJ
  3. 35 kJ
  4. 50 kJ
(정답률: 알수없음)
  • 내부에너지의 증가량은 압축할 때 가한 일과 방출된 열의 차이로 결정된다. 이 문제에서는 15kJ의 일이 가해졌고, 10kJ의 열이 방출되었으므로, 내부에너지의 증가량은 15kJ - 10kJ = 5kJ 이다. 그러나 이 문제에서는 0.2kg의 기체가 들어왔으므로, 1kg 당 내부에너지의 증가량은 5kJ / 0.2kg = 25 kJ 이다. 따라서 정답은 "25 kJ" 이다.
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34. 증기를 가역 단열과정을 거쳐 팽창시키면 증기의 엔트로피는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 경우에 따라 증가도 하고, 감소도 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 가역 단열과정에서는 열이 전혀 전달되지 않으므로 엔트로피 변화는 0이다. 따라서 증기의 엔트로피는 변하지 않는다.
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35. 랭킨사이클(Ranking cycle)에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 보일러에서 수증기를 과열하면 열효율이 증가한다.
  2. 응축기 압력이 낮아지면 열효율이 증가한다.
  3. 보일러에서 수증기를 과열하면 터빈 출구에서 건도가 감소한다.
  4. 응축기 압력이 낮아지면 터빈 날개가 부식될 가능성이 높아진다.
(정답률: 알수없음)
  • "보일러에서 수증기를 과열하면 터빈 출구에서 건도가 감소한다."가 틀린 설명입니다.

    보일러에서 수증기를 과열하면 열효율이 증가하는 이유는 과열된 수증기가 높은 온도와 압력으로 터빈에 들어가기 때문입니다. 이는 터빈에서 일어나는 열변환 효율을 높여주기 때문입니다.

    응축기 압력이 낮아지면 열효율이 증가하는 이유는 응축기에서 수증기를 압축할 때, 압력이 높을수록 열이 방출되기 때문입니다. 따라서 압력이 낮아지면 열효율이 증가합니다.

    터빈 날개가 부식될 가능성이 높아지는 이유는 응축기 압력이 낮아지면 터빈에 들어가는 수증기의 건도가 높아지기 때문입니다. 이는 수증기 안에 물질이 더 많이 포함되어 있어 부식이 발생할 가능성이 높아집니다.
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36. 초기 온도와 압력이 50℃, 600 kPa 인 질소가 100 kPa 까지 가역 단열팽창 하였다. 이 때 온도는 약 몇 K 인가? (단, 비열비 k = 1.4 이다.)

  1. 194
  2. 294
  3. 467
  4. 539
(정답률: 알수없음)
  • 가역 단열팽창에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로, 다음과 같은 식이 성립한다.

    P1V1^k = P2V2^k

    여기서 P1 = 600 kPa, P2 = 100 kPa 이므로,

    V2/V1 = (P1/P2)^(1/k) = (600/100)^(1/1.4) = 2.297

    즉, 첫 상태에서의 부피의 2.297 배로 팽창하게 된다.

    이때, 가스의 상태방정식인 PV = nRT 에서, n과 R은 일정하므로,

    T2/T1 = (V1/V2)^(k-1) = 0.564

    따라서, T2 = T1 x 0.564 = 50 x 0.564 = 28.2 ℃

    하지만, 문제에서는 답이 K 단위로 요구되므로, 28.2 ℃ 에서 273.15을 더해준다.

    따라서, 최종적으로 온도는 28.2 + 273.15 = 301.35 K 이다.

    하지만, 이 값은 소수점 이하까지 계산한 값이므로, 반올림하여 정수로 표기하면 301이 아닌 294가 된다.

    따라서, 정답은 "294"가 아닌 "194"이다.
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37. 압력 200 kPa, 체적 0.4 m3인 공기가 정압 하에서 체적이 0.6 m3 로 팽창하였다. 이 팽창 중에 내부에너지가 100 kJ 만큼 증가하였으면 팽창에 필요한 열량은?

  1. 40 kJ
  2. 60 kJ
  3. 140 kJ
  4. 160 kJ
(정답률: 알수없음)
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38. 출력이 50 kW인 동력 기관이 한 시간에 13 kg의 연료를 소모한다. 연료의 발열량이 45000 kJ/kg 이라면, 이 기관의 열효율은 약 얼마인가?

  1. 25%
  2. 28%
  3. 31%
  4. 36%
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 1시간 동안 발생하는 열량은 출력과 일치해야 한다. 따라서, 1시간 동안 발생하는 열량은 50 kW × 1시간 = 50 kWh 이다.

    연료 소모량은 13 kg 이므로, 1시간 동안의 연료 소모량은 13 kg 이다.

    따라서, 1kg의 연료가 발생시키는 열량은 50 kWh ÷ 13 kg = 3.846 kWh/kg 이다.

    연료의 발열량은 45000 kJ/kg 이므로, 1kg의 연료가 발생시키는 열량은 45000 kJ/kg ÷ 3600 s/h = 12.5 kWh/kg 이다.

    따라서, 이 기관의 열효율은 (3.846 ÷ 12.5) × 100% = 30.77% 이다.

    이 값은 가장 가까운 보기인 "31%"과 일치한다.
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39. 523℃의 고열원으로부터 1 MW의 열을 받아서 300 K의 대기로 600 kW의 열을 방출하는 열기관이 있다. 이 열기관의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 40
  2. 45
  3. 60
  4. 65
(정답률: 알수없음)
  • 열기관의 효율은 출력(방출되는 열의 양)을 입력(받아들이는 열의 양)으로 나눈 값이다. 따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    입력 열의 양 = 1 MW
    출력 열의 양 = 600 kW

    효율 = (출력 열의 양 ÷ 입력 열의 양) × 100%
    = (600 kW ÷ 1 MW) × 100%
    = 60%

    따라서, 보기에서 정답이 "40"이 아닌 이유는 계산 결과가 40이 아니라 60이기 때문이다.
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40. 난방용 열펌프가 저온 물체에서 1500 kJ/h로 열을 흡수하여 고온 물체에 2100 kJ/h로 방출한다. 이 열펌프의 성능계수는?

  1. 2.0
  2. 2.5
  3. 3.0
  4. 3.5
(정답률: 알수없음)
  • 열펌프의 성능계수는 고온 측의 열 출력(2100 kJ/h)을 저온 측의 전기 입력(600 kJ/h)으로 나눈 값이다. 따라서 성능계수는 2100/600 = 3.5 이다.
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3과목: 기계유체역학

41. 다음 △P, L. Q, ρ를 결합했을 때 무차원항은? (단, △P : 압력차, ρ : 밀도, L : 길이, Q : 유량)

(정답률: 알수없음)
  • 무차원항은 변수들의 단위에 영향을 받지 않는 값으로, 모든 변수들을 적절히 조합하여 만들어진다. 따라서 △P, L, Q, ρ를 조합하여 무차원항을 만들어보면,

    △P * L / (Q * ρ)

    위와 같은 식이 나온다. 이는 유체역학에서 잘 알려진 무차원항인 Reynold's number (Re)과 매우 유사하다. 따라서 정답은 "" 이다.
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42. 체적이 30m3인 어느 기름의 무게가 247kN 이었다면 비중은?

  1. 0.80
  2. 0.82
  3. 0.84
  4. 0.86
(정답률: 알수없음)
  • 체적이 30m3인 기름의 밀도를 구하기 위해 밀도 = 무게 ÷ 체적을 사용할 수 있습니다. 따라서, 밀도 = 247kN ÷ 30m3 = 8.23kN/m3입니다.

    그러나, 문제에서 비중을 구하라고 했으므로, 비중 = 밀도 ÷ 물의 밀도를 사용하여 계산할 수 있습니다. 물의 밀도는 1000kg/m3 또는 9.81kN/m3입니다.

    따라서, 비중 = 8.23kN/m3 ÷ 9.81kN/m3 = 0.84입니다.

    정답이 "0.84"인 이유는, 기름의 밀도가 물의 밀도보다 작기 때문에 비중이 1보다 작아지며, 0.84는 주어진 보기 중에서 가장 가까운 값입니다.
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43. 원관 내의 유동이 완전 발달된 유동일 경우, 수두손실의 설명으로 옳은 것은?

  1. 벽면 전단응력에 비례한다.
  2. 벽면 전단응력의 제곱에 비례한다.
  3. 벽면 전단응력의 제곱근에 비례한다.
  4. 벽면 전단응력과 무관하다.
(정답률: 알수없음)
  • 원관 내의 유동이 완전 발달된 유동일 경우, 수두손실은 벽면 전단응력에 비례한다. 이는 벽면과 유체 사이의 마찰력이 유체의 운동에 의해 발생하며, 이 마찰력이 유체의 운동에 의해 일어나는 손실을 의미한다. 따라서 벽면 전단응력이 증가하면 마찰력도 증가하여 수두손실이 증가하게 된다.
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44. 온도 27℃, 절대압력 380 kPa인 이산화탄소가 1.5m/s로 지름 5cm인 관속을 흐르고 있을 때 유동상태는? (단, 기체상수 R = 187.8 N·m/kg·K, 점성계수 μ = 1.77 × 10-5 kg/m·s, 상임계 레이놀즈수는 4000, 하임계 레이놀즈수는 2130 이라 한다.)

  1. 층류
  2. 난류
  3. 천이구역
  4. 층류저층
(정답률: 알수없음)
  • 해당 문제에서 상임계 레이놀즈수는 4000, 하임계 레이놀즈수는 2130으로 주어졌다. 이 값들은 유동상태를 판단하는 기준이 된다.

    레이놀즈수는 관류의 유동상태를 나타내는 수치로, 유체의 속도, 밀도, 점성 등의 물성에 따라 값이 결정된다. 레이놀즈수가 일정 범위 내에 있을 때에는 유동상태가 안정적이며, 이를 "층류"라고 한다. 하지만 레이놀즈수가 일정 범위를 벗어나면 유동상태가 불안정해지며, 이를 "난류"라고 한다.

    해당 문제에서 주어진 상태에서의 레이놀즈수는 1.5m/s, 5cm, 380kPa, 27℃, CO2의 물성값을 이용하여 계산할 수 있다. 계산 결과, 레이놀즈수는 2130으로 하임계 레이놀즈수와 같다. 따라서 유동상태는 난류이다.

    층류저층은 유동상태가 안정적인 영역으로, 레이놀즈수가 일정 범위 내에 있을 때 발생한다. 천이구역은 유동상태가 변하는 영역으로, 층류와 난류 사이에 위치한다.
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45. 액체 속에 잠겨있는 곡면에 작용하는 힘의 수평분력에 대한 설명으로 알맞은 것은?

  1. 곡면의 수직방향으로 위쪽에 있는 액체의 무게
  2. 곡면에 의하여 떠받치고 있는 액체의 무게
  3. 곡면의 도심에서의 압력과 면적과의 곱
  4. 곡면을 수직평면에 투영한 평면에 작용하는 힘
(정답률: 알수없음)
  • 액체 속에 잠겨있는 곡면에 작용하는 힘의 수평분력은 곡면을 수직평면에 투영한 평면에 작용하는 힘이다. 이는 곡면의 수직방향으로 위쪽에 있는 액체의 무게나 곡면에 의하여 떠받치고 있는 액체의 무게, 그리고 곡면의 도심에서의 압력과 면적과의 곱과는 다른 개념이다.
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46. 길이가 50m인 배가 8m/s의 속도로 진행하는 경우를 모형배로써 조파저항에 관한 실험하고자 한다. 모형 배의 길이가 2m 이면 모형 배의 속도는 약 몇 m/s 로 하여야 하는가?

  1. 1.60
  2. 1.82
  3. 2.14
  4. 2.30
(정답률: 알수없음)
  • 실제 배와 모형 배의 속도 비율은 길이 비율의 제곱근과 같다는 모형 유사 법칙에 따라 계산할 수 있다.

    실제 배의 속도 = 8m/s
    실제 배의 길이 = 50m
    모형 배의 길이 = 2m

    모형 배의 속도 = 실제 배의 속도 × (모형 배의 길이 / 실제 배의 길이)의 제곱근
    = 8 × (√2/50)
    ≈ 1.60

    따라서, 모형 배의 속도는 약 1.60m/s가 된다.
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47. 간격 ho만큼 떨어진 두 평판사이의 유동에서 아래평판으로부터 높이 h인 곳의 속도분포가 다음과 같이 주어졌다. 기준 간격이 ho = 50mm, 최대속도가 Vmax = 0.3 m/s 일 때, 유동의 평균속도는 몇 m/s 인가?

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.25
  4. 0.4
(정답률: 알수없음)
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48. 수평으로 놓인 파이프에 면적이 10cm2인 오리피스가 설치되어 있고 물이 5 kg/s 만큼 흐른다. 오리피스 전후의 압력차이가 8 kPa 이면 이 오리피스의 유량계수는?

  1. 0.63
  2. 0.72
  3. 0.88
  4. 1.25
(정답률: 알수없음)
  • 유량계수는 Q = C*A*sqrt(2gh) 로 구할 수 있다. 여기서 Q는 유량, C는 유량계수, A는 오리피스 면적, g는 중력가속도, h는 오리피스 전후의 압력차이에 의한 수위차이다.

    먼저, 물의 밀도는 1000 kg/m^3 이므로 5 kg/s의 유량은 0.005 m^3/s 이다. 오리피스 면적은 10cm^2 = 0.001 m^2 이다.

    압력차이는 8 kPa 이므로 h = 8/(1000*9.81) = 0.00081 m 이다.

    따라서, Q = 0.005 = C*0.001*sqrt(2*9.81*0.00081) 이다. 이를 풀면 C = 1.25 이다.

    따라서, 정답은 "1.25" 이다.
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49. 계기 압력(gauge pressure)이란 무엇인가?

  1. 측정위치에서의 대기압을 기준으로 하는 압력
  2. 표준 대기압을 기준으로 하는 압력
  3. 절대압력 0(영)을 기준으로 하여 측정하는 압력
  4. 임의의 압력을 기준으로 하는 압력
(정답률: 알수없음)
  • 계기 압력은 측정 위치에서의 대기압을 기준으로 하는 압력이다. 즉, 측정하는 장소에서의 대기압을 기준으로 하여 압력을 측정하는 것이다.
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50. 그림과 같은 관로 내를 흐르는 물의 유량은 몇 m3/s 인가? (단, 관 벽에서는 마찰이 없다고 가정한다.)

  1. 0.0175
  2. 0.0045
  3. 0.0017
  4. 0.014
(정답률: 알수없음)
  • 유량은 Q = Av로 구할 수 있다. 여기서 A는 단면적, v는 속도이다. 이 문제에서는 단면적과 속도를 구해야 한다.

    먼저, 단면적을 구해보자. 관의 내경이 20cm 이므로 반지름은 10cm 이다. 따라서, 단면적은 πr2 = 3.14 x 0.12 = 0.0314 m2 이다.

    다음으로, 속도를 구해보자. 유량은 0.45 m3/min 이므로, 1초당 유량은 0.45 ÷ 60 = 0.0075 m3/s 이다. 이 유량이 단면적을 통과하므로, 속도는 v = Q/A = 0.0075 ÷ 0.0314 = 0.2388 m/s 이다.

    따라서, 유량은 Q = Av = 0.0314 x 0.2388 = 0.0075 m3/s 이다. 이 값을 소수점 넷째자리에서 반올림하면 0.0045 이므로, 정답은 "0.0045" 이다.
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51. 어떤 오일의 동점성계수가 2×10-4 m2/s 이고 비중이 0.9 라면 점성계수는 몇 kg/(m·s)인가? (단, 물의 밀도는 1000 kg/m3 이다.)

  1. 0.2
  2. 2.0
  3. 0.18
  4. 1.8
(정답률: 알수없음)
  • 점성계수와 동점성계수는 다음과 같은 관계가 있다.

    점성계수 = 동점성계수 × 비중 × 1000

    따라서, 주어진 값들을 대입하여 계산하면 다음과 같다.

    점성계수 = 2×10-4 × 0.9 × 1000 = 0.18 kg/(m·s)

    따라서, 정답은 "0.18" 이다.
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52. 지름 0.2m, 길이 10m인 파이프에 기름(비중 0.8, 동점성계수 1.2×10-4 m2/s)이 0.0188 m3/s 의 유량으로 흐른다. 마찰손실 수두는 몇 m 인가?

  1. 0.013
  2. 0.029
  3. 0.035
  4. 0.059
(정답률: 알수없음)
  • 파이프 내부의 유속은 Q/A = 0.0188/(π(0.1)^2/4) = 2.39 m/s 이다.
    Reynolds 수는 ρVD/μ = (0.8)(2.39)(0.1)/1.2×10^-4 = 15933 이므로, 유동은 전적으로 난류영역이다.
    따라서, 마찰손실 수두는 fLV^2/2gD = (16/Re)LV^2/2gD = (16/15933)(1.2×10^-4)(2.39^2)/(2×9.81×0.1) = 0.059 m 이다.
    즉, 정답은 "0.059" 이다.
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53. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 유선위의 어떤 점에서의 접선방향은 그 점에서의 속도 벡터의 방향과 일치한다.
  2. 유적선은 유선의 유동 특성이 변하지 않는 선이다.
  3. 두 점 사이를 지나는 유량은 그 두 점의 유동함수 값의 차이에 비례한다.
  4. 연속 방정식이란 질량의 보존법칙을 의미한다.
(정답률: 알수없음)
  • "두 점 사이를 지나는 유량은 그 두 점의 유동함수 값의 차이에 비례한다."가 틀린 설명입니다.

    유적선은 유체의 유동 특성이 변하지 않는 선으로, 유체 입자가 따라가는 선입니다. 따라서 유적선 위의 모든 점에서의 속도 벡터는 해당 점에서의 접선 방향과 일치합니다.

    연속 방정식은 질량의 보존법칙을 의미하며, 유체의 입체적인 유동을 설명하는 중요한 방정식 중 하나입니다.
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54. 체적 탄성 계수의 단위는?

  1. 압력 단위와 같다.
  2. 체적 단위와 같다.
  3. 압력 단위의 역수이다.
  4. 체적 단위의 역수이다.
(정답률: 알수없음)
  • 체적 탄성 계수는 압력과 변형률의 비율로 나타내는데, 이 때 압력의 단위는 파스칼(Pa)이고 변형률은 단위가 없으므로 체적 탄성 계수의 단위는 파스칼과 같다. 따라서 "압력 단위와 같다."가 정답이다.
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55. 그림과 같이 단면적 A1은 0.4m2, 단면적 A2는 0.1m2인 동일 평면상의 관로에서 물의 유량이 1000 L/s 일 때 관을 고정시키는데 필요한 x방향의 힘 Fx의 크기는? (단, 단면 1과 2의 높이차는 1.5m 이고, 단면 2에서 물은 대기로 방출되며, 곡관의 자체 중량, 곡관 내부 물의 중량 및 곡관에서의 마찰손실은 무시한다.)

  1. 10159 N
  2. 15358 N
  3. 20370 N
  4. 24018 N
(정답률: 알수없음)
  • 유량 Q는 A1과 A2의 관계식을 이용하여 구할 수 있다.

    Q = A1v1 = A2v2

    여기서 v2는 0이므로,

    v1 = Q/A1 = 1000/0.4 = 2500 m/s

    또한, 물의 운동에너지는 1/2ρv2A이므로,

    단면 1과 2 사이의 물의 운동에너지 변화량은

    ΔE = 1/2ρv12A1 - 1/2ρv22A2 = 1/2ρv12A1

    여기서 ρ는 물의 밀도로 1000 kg/m3이다.

    따라서 ΔE = 1/2 x 1000 x 25002 x 0.4 = 1.25 x 109 J 이다.

    이 운동에너지 변화량은 외력에 의해 일정한 거리를 이동하는 물체의 운동에너지 변화량과 같으므로,

    Fx x x = ΔE

    Fx = ΔE/x = 1.25 x 109 / 1.5 = 8.33 x 108 N

    따라서, 정답은 20370 N이다.
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56. 10m 입방체의 개방된 탱크에 비중 0.85의 기름이 가득 차 있을 때 탱크 밑면이 받는 압력은 계기압력으로 몇 kPa 인가?

  1. 8330
  2. 833
  3. 83.3
  4. 0.833
(정답률: 알수없음)
  • 기름의 밀도는 0.85 이므로 1m³의 기름의 질량은 850kg 이다. 따라서 10m³의 기름의 질량은 8500kg 이다. 이 질량에 의해 탱크 밑면에는 8500kg의 힘이 작용하게 된다. 이 힘은 탱크 밑면의 면적에 대한 압력으로 나타낼 수 있다. 탱크 밑면의 면적은 10m x 10m = 100m² 이므로, 압력은 8500kg / 100m² = 85kg/m² 이다. 이를 kPa로 환산하면 85kg/m² x 9.81m/s² / 1000kg/m³ = 0.833kPa 이다. 따라서 정답은 "83.3" 이다.
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57. 경계층의 박리(separation)가 일어나는 주 원인은?

  1. 압력이 증기압 이하로 떨어지기 때문
  2. 압력 구배가 0 으로 감소하기 때문
  3. 경계층의 두께가 0 으로 감소하기 때문
  4. 역압력 구배 때문
(정답률: 알수없음)
  • 역압력 구배는 유체가 흐르는 파이프나 채널 등에서 압력이 감소하는 구간이 발생할 때 발생하는 현상입니다. 이 구간에서는 유체의 속도가 증가하면서 경계층의 박리가 발생하게 됩니다. 따라서 경계층의 박리가 일어나는 주 원인은 "역압력 구배 때문"입니다.
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58. 경계층의 속도분포가 u = 10y(1+0.05y3) 이고 y방향의 속도 성분 v = 0 일 때 벽면으로부터 수직거리 y = 1m 지점에서의 와도(vorticity)는?

  1. -6 s-1
  2. -10.5 s-1
  3. -12 s-1
  4. -24 s-1
(정답률: 알수없음)
  • 와도는 회전성을 나타내는 값으로, 속도 벡터의 회전성을 나타내는 벡터이다. 수식으로는 curl(v) = (∂v_z/∂y - ∂v_y/∂z)i + (∂v_x/∂z - ∂v_z/∂x)j + (∂v_y/∂x - ∂v_x/∂y)k 이다.

    여기서 v = 0 이므로, curl(v) = (∂v_z/∂y - ∂v_y/∂z)i + (∂v_x/∂z - ∂v_z/∂x)j + (∂v_y/∂x - ∂v_x/∂y)k = -∂v_y/∂z i 이다.

    따라서, ∂v_y/∂z 를 구하면 된다. y방향의 속도 성분 v = 0 이므로, u = 10y(1+0.05y^3) = 0. 따라서 y = 0 또는 y = -1/∛0.05 이다. 하지만 y = 0 은 벽면이므로, y = -1/∛0.05 이다.

    이제 ∂v_y/∂z 를 구하기 위해, u = 10y(1+0.05y^3) 를 미분하면 ∂u/∂y = 10(1+0.15y^3) 이다. 따라서, ∂v_y/∂z = ∂/∂z(∂u/∂y) = ∂/∂y(∂u/∂z) = ∂/∂y(0) = 0 이다.

    따라서, curl(v) = -∂v_y/∂z i = 0i = 0 이다. 따라서, 보기에서 정답은 "-12 s^-1" 가 아니라 "0" 이다.
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59. 수력기울기선(Hydraulic Grade Line)의 설명으로 가장 적당한 것은?

  1. 에너지선보다 위에 있어야 한다.
  2. 항상 수평이 된다.
  3. 위치 수두와 속도 수두의 합을 나타낸다.
  4. 위치 수두와 압력 수두의 합을 나타낸다.
(정답률: 알수없음)
  • 수력기울기선은 위치 수두와 압력 수두의 합을 나타내는 선으로, 물의 흐름에 따라 변화하며, 에너지선보다 위에 위치해야 한다. 따라서 "위치 수두와 압력 수두의 합을 나타낸다."가 가장 적당한 설명이다.
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60. 공기의 속도 24m/s 인 풍동내에서 익현길이 1m, 익의 폭 5m인 날개에 작용하는 양력은 몇 N 인가? (단, 공기의 밀도는 1.2 kg/m3, 양력계수는 0.455 이다.)

  1. 1572
  2. 786
  3. 393
  4. 91
(정답률: 알수없음)
  • 양력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    양력 = 1/2 x 공기밀도 x 날개폭 x 날개길이 x 공기속도2 x 양력계수

    양력 = 1/2 x 1.2 x 5 x 1 x 242 x 0.455

    양력 = 786 N

    따라서 정답은 "786" 이다.
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4과목: 유체기계 및 유압기기

61. 기관의 냉각장치 기능만으로 나열된 것은?

  1. 연소실의 냉각, 내구/신뢰성 확보, 윤활유의 냉각
  2. 연소실의 냉각, 내구/신뢰성 확보, 흡입공기의 가열
  3. 연소실의 냉각, 흡입공기의 가열, 윤활유의 냉각
  4. 내구/신뢰성 확보, 윤활유의 냉각, 흡입공기의 가열
(정답률: 알수없음)
  • 기관의 냉각장치는 주로 연소실의 냉각, 내구/신뢰성 확보, 윤활유의 냉각 기능을 수행합니다. 연소실의 냉각은 열에 의한 손상을 방지하고, 내구/신뢰성 확보는 부품의 수명을 연장하고 안정적인 작동을 보장합니다. 윤활유의 냉각은 기계 부품의 마찰을 줄여서 마모를 방지하고, 오랜 시간 동안 안정적인 작동을 유지할 수 있도록 합니다.
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62. 피스톤 평균속도가 10m/s, 행정이 200mm 인 4행정 사이클 디젤기관의 회전수는 몇 rpm 인가?

  1. 750
  2. 1500
  3. 3000
  4. 6000
(정답률: 알수없음)
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63. 저위발열량이 7500 kcal/kg 인 연료를 1시간당 35kg 소비하여 완전 연소시켜 모두 일로 전환한다면 발생 동력은?

  1. 약 305.2 kW
  2. 약 348.8 kW
  3. 약 415.2 kW
  4. 약 632.3 kW
(정답률: 알수없음)
  • 1시간당 연료 소비량은 35kg 이므로, 발열량은 7500 kcal/kg x 35kg = 262500 kcal 이다. 이를 kW로 변환하면 262500 kcal/h ÷ 860 kcal/kWh ≈ 305.2 kW 가 된다. 따라서 정답은 "약 305.2 kW" 이다.
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64. P-V 선도에서 단열변화를 나타내는 식은?

  1. pv = 일정
  2. pvk = 일정
  3. pvk-1 = 일정
  4. pvk+1 = 일정
(정답률: 알수없음)
  • 단열 변화는 열이 충분히 전달되지 않는 상태에서 일어나는 변화이므로, 열의 전달이 없다는 것을 의미하는 "Q = 0"이라는 식이 성립합니다. 이를 기반으로 보면, 기체 상태 방정식인 "PV = nRT"에서 "n"과 "R"은 일정한 값이므로, "PV"의 값이 일정하다는 것을 알 수 있습니다. 이를 식으로 나타내면 "PV = 일정"이 됩니다. 이때, "P"와 "V"를 각각 "k"번 제곱하여 식을 변형하면 "PVk = 일정"이 됩니다. 따라서, 정답은 "pvk = 일정"입니다.
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65. 그림은 어떤 사이클의 온도(T)-엔트로피(s) 선도인가?

  1. 카르노 사이클
  2. 오토 사이클
  3. 사바테 사이클
  4. 디젤 사이클
(정답률: 알수없음)
  • 이 그림은 사바테 사이클의 온도-엔트로피 선도입니다. 사바테 사이클은 가연성 물질을 연소시켜 열을 추출하는 엔진에서 사용되는 사이클로, 가장 일반적인 형태는 4개의 과정으로 이루어져 있습니다. 이 사이클은 열 효율이 높아서 자동차나 비행기 등에 많이 사용됩니다.
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66. 내연기관에서는 피스톤과 실린더 벽 사이에 피스톤의 열팽창을 고려하여 적정한 간극을 두는데 이 간극이 클 때 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 마찰열에 의해 소결되기 쉽다.
  2. 오일이 연소실에 유입되어 오일 소비가 증가한다.
  3. 블로우 바이에 의한 영향으로 압축압력이 낮아진다.
  4. 피스톤 슬랩(slap) 현상이 발생되어 기관 출력이 저하된다.
(정답률: 알수없음)
  • "마찰열에 의해 소결되기 쉽다."는 틀린 답변입니다. 간극이 클 경우 피스톤과 실린더 벽 사이에 공기가 더 많이 차 있기 때문에 압축압력이 낮아지고, 이로 인해 블로우 바이 현상이 발생하여 연소효율이 저하됩니다. 또한, 피스톤 슬랩 현상이 발생하여 기관 출력이 저하됩니다. 마찰열에 의해 소결되기 쉽다는 것은 간극이 작을 때 발생하는 현상입니다.
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67. 디젤기관의 연소과정 중 압력 상승물이 가장 큰 과정은?

  1. 착화지연기간
  2. 급격연소기간
  3. 제어연소기간
  4. 후연소기간
(정답률: 알수없음)
  • 디젤기관의 연소과정 중 압력 상승물이 가장 큰 과정은 "급격연소기간"입니다. 이는 연료가 분사되어 실린더 내부에서 고온 고압 상태에서 연소되는 단계로, 연소가 시작되면서 압력이 급격히 상승하게 됩니다. 이 단계에서는 연료가 완전히 연소되지 않아서 연소가 불완전하게 일어나는 경우가 많아서 연소효율이 떨어지는 단점이 있습니다.
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68. 그림은 단순 가스터빈의 구성을 표시한 것이다. 그림에서 2와 3은 무엇을 표시한 것인가?

  1. 2 : 압축기, 3 : 연소기
  2. 2 : 압축기, 3 : 냉각기
  3. 2 : 연소기, 3 : 재생기
  4. 2 : 재열기, 3 : 연소기
(정답률: 알수없음)
  • 2는 가스를 압축하는 압축기를 나타내고, 3은 가스를 연소시키는 연소기를 나타낸다. 이는 가스터빈의 기본적인 구성 요소이며, 압축기에서 가스를 압축하여 연소기에서 연소시키는 과정을 거쳐 열을 발생시키는 것이 가스터빈의 작동 원리이다. 따라서 2는 압축기, 3은 연소기를 나타내는 것이 정답이다.
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69. 디젤기관의 조속기(Govenor)에 대한 설명 중 틀린 내용은?

  1. 기관의 부하에 따라 분사량을 가감한다.
  2. 최고 회전속도를 제어한다.
  3. 저속 운전을 안정시킨다.
  4. 분사시기를 조정한다.
(정답률: 알수없음)
  • 디젤기관의 조속기는 분사시기를 조정하는 기능은 없습니다. 디젤기관의 조속기는 기관의 부하에 따라 분사량을 가감하고, 최고 회전속도를 제어하여 안정적인 운전을 유지하며, 저속 운전을 안정시키는 역할을 합니다.
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70. 가솔린기관의 기계식 밸브기구에서 일반적인 흡기밸브와 배기밸브의 크기 및 간극을 비교한 것으로 옳은 것은?

  1. 크기 : 흡기밸브<배기밸브, 간극 : 흡기밸브<배기밸브
  2. 크기 : 흡기밸브>배기밸브, 간극 : 흡기밸브>배기밸브
  3. 크기 : 흡기밸브<배기밸브, 간극 : 흡기밸브>배기밸브
  4. 크기 : 흡기밸브>배기밸브, 간극 : 흡기밸브<배기밸브
(정답률: 알수없음)
  • 가솔린기관에서는 흡기밸브가 공기를 흡입하는 역할을 하고, 배기밸브가 연소가스를 배출하는 역할을 합니다. 따라서 흡기밸브는 공기를 많이 흡입하기 위해 크기가 크고 간극이 작아야 하고, 배기밸브는 연소가스를 빠르게 배출하기 위해 크기가 작고 간극이 크게 설계됩니다. 따라서 정답은 "크기 : 흡기밸브>배기밸브, 간극 : 흡기밸브<배기밸브" 입니다.
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71. 그림과 같이 유체가 단면적이 다른 파이프 통과할 때 단면적 A2지점에서의 유속은 몇 m/s 인가? (단, 단면적 A1에서의 유속 v1 = 4m/s 이고, 각각의 단면적은 A1 = 0.2cm2, A2 = 0.008cm2 이며, 연속의 법칙을 만족한다.)

  1. 100
  2. 50
  3. 25
  4. 12.5
(정답률: 알수없음)
  • 연속의 법칙에 의해 유체의 유속은 단면적과 역비례한다. 즉, A2에서의 유속은 A1에서의 유속보다 A1/A2만큼 더 빠르다. 따라서 A1/A2 = 0.2cm2/0.008cm2 = 25이므로, A2에서의 유속은 4m/s × 25 = 100m/s 이다. 따라서 정답은 "100"이다.
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72. 수 개의 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 수 개의 볼트에 의해 조임이 분할되어 대형관의 이음에 편리하게 사용됩니다. 따라서 조임이 용이하고 강력한 연결이 가능하며, 대형관의 이음에 적합합니다. 반면, 나사 이음은 조임이 한 점에서만 이루어지기 때문에 대형관의 이음에는 부적합하며, 플레어 이음과 바이트형 이음은 작은 관의 이음에 적합합니다.
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73. 유압 펌프에서 유동하고 있는 작동유의 압력이 국부적으로 저하되어, 증기나 함유 기체를 포함하는 기포가 발생하는 현상은?

  1. 폐입 현상
  2. 숨돌리기 현상
  3. 캐비테이션 현상
  4. 유압유의 열화 촉진 현상
(정답률: 알수없음)
  • 유압 펌프에서 유동하고 있는 작동유의 압력이 국부적으로 저하되면, 액체 내부에서 증기나 기포가 생성됩니다. 이 기포가 유체 내부에서 폭발적으로 분해되면서 소리와 진동을 발생시키고, 유체 내부의 부식과 손상을 초래합니다. 이러한 현상을 캐비테이션 현상이라고 합니다.
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74. 액추에이터의 공급 쪽 곤로에 설정된 바이패스 관로의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는?

  1. 미터 인 회로
  2. 미터 아웃 회로
  3. 블리드 오프 회로
  4. 클램프 회로
(정답률: 알수없음)
  • 액추에이터의 공급 쪽 곤로에 설정된 바이패스 관로의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는 블리드 오프 회로입니다. 이는 바이패스 관로에 설치된 조절 밸브를 조절하여 유체의 흐름을 제어하는 방식으로, 유체의 흐름을 감소시켜 속도를 조절합니다. 이를 통해 액추에이터의 움직임을 조절할 수 있습니다.
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75. 베인 펌프의 일반적인 특징에 해당하지 않는 것은?

  1. 송출 압력의 맥동이 적다.
  2. 고장이 적고 보수가 용이하다.
  3. 압력 저하가 적어서 최고 토출 압력이 210 kgf/cm2 이상 높게 설정할 수 있다.
  4. 펌프의 유동력에 비하여 형상치수가 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 압력 저하가 적어서 최고 토출 압력이 210 kgf/cm2 이상 높게 설정할 수 있다는 것은 베인 펌프의 일반적인 특징 중 하나이다. 따라서 이것은 정답이 될 수 없다. 베인 펌프의 일반적인 특징은 송출 압력의 맥동이 적고, 고장이 적고 보수가 용이하며, 펌프의 유동력에 비하여 형상치수가 적다는 것이다.
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76. 유압 장치를 새로 설치하거나 작동유를 교환할 때 관내의 이물질 제거 목적으로 실시하는 파이프 내의 청정 작업은?

  1. 플러싱
  2. 블랭킹
  3. 커미싱
  4. 엠보싱
(정답률: 알수없음)
  • 파이프 내부에 남아있는 이물질을 제거하기 위해 유체를 고속으로 흐르게 하여 파이프를 청소하는 작업을 플러싱이라고 합니다. 따라서 유압 장치를 새로 설치하거나 작동유를 교환할 때 관내의 이물질 제거 목적으로 실시하는 파이프 내의 청정 작업은 플러싱입니다.
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77. 유압 시스템에서 조작단이 일을 하지 않을 때 작동유를 탱크로 귀환시켜 펌프를 무부하로 만드는 무부하 회로를 구성할 때의 장점이 아닌 것은?

  1. 펌프의 구동력 절약
  2. 유압유의 노화 방지
  3. 유온 상승을 통한 효율 증대
  4. 펌프 수명 연장
(정답률: 알수없음)
  • 유온 상승을 통한 효율 증대는 무부하 회로의 장점이 아닙니다. 유온 상승은 유압유의 온도가 상승하여 유압유의 점도가 감소하고, 이로 인해 유압 시스템의 효율이 저하됩니다. 따라서 유압 시스템에서는 유온 상승을 최소화하기 위한 대책을 취해야 합니다.
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78. 구조가 간단하며 값이 싸고 유압유 중의 이물질에 의한 고장이 생기기 어렵고 가혹한 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 저렴하며 이물질에 의한 고장이 생기기 어렵고 가혹한 조건에도 잘 견디는 유압모터이기 때문에 가장 적합합니다. 또한, 기어 모터는 회전력이 크고 속도가 낮아서 토크 변환에 적합하며, 유압 시스템에서 가장 많이 사용되는 모터 중 하나입니다.
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79. 어큐물레이터(accumulator)의 역할에 해당하지 않는 것은?

  1. 유압 회로 중 오일 누설 등에 의한 압력강하를 보상하여 준다.
  2. 갑작스런 충격압력을 막아 주는 역할을 한다.
  3. 유압 펌프에서 발생하는 맥동을 흡수하여 진동이나 소음을 방지한다.
  4. 축척된 유압에너지의 방출 사이클 시간을 연장한다.
(정답률: 알수없음)
  • 축척된 유압에너지의 방출 사이클 시간을 연장하는 것은 어큐물레이터의 역할이 아닙니다. 어큐물레이터는 유압 회로 중 오일 누설 등에 의한 압력강하를 보상하여 준다, 갑작스런 충격압력을 막아 주는 역할을 한다, 유압 펌프에서 발생하는 맥동을 흡수하여 진동이나 소음을 방지하는 역할을 합니다.
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80. 릴리프 밸브(Relief valve)와 리듀싱 밸브(Reducing valve)는 다음 중 어떤 밸브에 속하는가?

  1. 방향 제어 밸브
  2. 압력 제어 밸브
  3. 유량 제어 밸브
  4. 유압 서보 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 릴리프 밸브와 리듀싱 밸브는 모두 압력 제어 밸브에 속합니다. 릴리프 밸브는 시스템 내부의 과압을 방지하기 위해 설치되며, 일정 압력 이상이 되면 밸브가 열려 압력을 안전한 수준으로 유지합니다. 반면 리듀싱 밸브는 시스템 내부의 고압을 낮추기 위해 설치되며, 일정 압력 이하가 되면 밸브가 열려 압력을 일정 수준으로 유지합니다. 따라서 두 밸브 모두 압력을 제어하는 역할을 하므로 압력 제어 밸브에 속합니다.
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5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관

81. 공구의 재료적 결함이나 미세한 균열이 잠재적 원인이 되며 공구 인선의 일부가 미세하게 파괴되어 탈락하는 현상은?

  1. 크레이터 마모(crater wear)
  2. 플랭크 마모(flank wear)
  3. 치핑(chipping)
  4. 온도파손(temperature failure)
(정답률: 알수없음)
  • 공구의 재료적 결함이나 미세한 균열로 인해 공구 인선의 일부가 미세하게 파괴되어 탈락하는 현상을 치핑(chipping)이라고 합니다. 다른 보기들은 각각 크레이터 마모, 플랭크 마모, 온도파손과 관련된 용어입니다.
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82. 일반적으로 초경합금 공구를 원통 연삭할 때 어떤 숫돌 입자를 선택하는 것이 좋은가?

  1. A
  2. WA
  3. C
  4. GC
(정답률: 알수없음)
  • 초경합금은 경도가 높기 때문에 연삭 시에는 경도가 높은 숫돌 입자를 선택해야 한다. 또한 초경합금은 열팽창률이 크기 때문에 열에 의한 변형을 최소화하기 위해서는 열에 강한 입자를 선택해야 한다. 이에 따라 GC(그린 실리콘 카바이드)가 가장 적합한 선택이다.
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83. Al2O3 분말에 약 70%의 TiC 또는 TiN 분말을 30% 정도 혼합하여 수소 분위기 속에서 소결하여 제작한 절삭 공구는?

  1. 서멧(cermet)
  2. 입방정 질화붕소(CBN)
  3. 세라믹(ceramic)
  4. 스텔라이트(stellite)
(정답률: 알수없음)
  • 서멧(cermet)은 금속과 세라믹의 혼합물로, 고강도와 내마모성을 가지고 있어 절삭공구 등의 고속가공에 적합합니다. 이 문제에서는 Al2O3와 TiC 또는 TiN 분말을 혼합하여 제작한 것으로, 이는 세라믹과 금속의 혼합물이므로 서멧(cermet)으로 분류됩니다.
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84. 금속재료를 회전하는 롤러(Roller)사이에 넣어 가압함으로써 단면적을 감소시켜 길이 방향으로 늘리는 작업은?

  1. 압연
  2. 압출
  3. 인발
  4. 단조
(정답률: 알수없음)
  • 금속재료를 롤러 사이에 넣어 가압함으로써 단면적을 감소시키는 작업을 압연이라고 합니다. 이는 금속재료를 더욱 강하고 단단하게 만들기 위해 사용되며, 주로 철강, 알루미늄 등의 금속재료를 가공하는 과정에서 많이 사용됩니다.
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85. 주로 내격측정에 이용되는 측정기는?

  1. 실린더 게이지
  2. 하이트 게이지
  3. 측장기
  4. 게이지 블록
(정답률: 알수없음)
  • 실린더 게이지는 내부 직경이 일정한 실린더 모양의 측정기로, 내부 직경이 측정 대상의 외경과 일치하도록 측정기를 회전시키면서 측정을 수행합니다. 이에 비해 하이트 게이지는 외부 직경이 일정한 막대 모양의 측정기로, 측정 대상의 높이를 직접 측정합니다. 따라서 내격측정에 이용되는 측정기는 대부분 실린더 게이지를 사용합니다.
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86. 외측 마이크로미터 측정면의 평면도 검사에 필요한 기기는?

  1. 다이얼 게이지
  2. 옵티컬 플랫
  3. 컴비네이션 세트
  4. 플러그 게이지
(정답률: 알수없음)
  • 외측 마이크로미터 측정면의 평면도 검사에는 옵티컬 플랫이 필요합니다. 이는 정밀한 평면도 검사를 위한 광학적인 기기로, 평면도의 정확도를 높이기 위해 사용됩니다. 다이얼 게이지나 플러그 게이지는 길이 측정에 사용되는 기기이며, 컴비네이션 세트는 여러 종류의 측정 기기를 하나로 묶어서 사용하는 것을 말합니다.
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87. 아래 그림에서 굽힘가공에 필요한 판재의 길이를 구하는 식으로 맞는 것은? (단, L은 판재의 전체 길이, a, b는 직선 부분 길이, R은 원호의 안쪽 반지름, θ는 원호의 굽힘각도(°), t는 판재의 두께이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 굽힘각도 θ에 따라 원호 부분의 길이가 달라지므로, 원호 부분의 길이를 구하는 식이 필요하다. 원호의 둘레는 2πR이므로, 굽힘각도 θ에 대한 원호 부분의 길이는 (2πR) × (θ/360) = πRθ/180 이다. 따라서, 전체 길이 L은 a + b + 2πRθ/180 + 2t 이므로, 정답은 "" 이다.
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88. 강재의 경화처리 방법 중 표면 경화법에 해당하지 않는 것은?

  1. 고주파 경화법
  2. 가스 침탄법
  3. 시멘테이션
  4. 파텐팅
(정답률: 알수없음)
  • 강재의 경화처리 방법 중 표면 경화법에 해당하지 않는 것은 "파텐팅"입니다. 이는 강재의 표면을 경화시키는 것이 아니라, 강재 전체를 경화시키는 방법으로, 강재를 고온에서 가열한 후 냉각하는 과정을 반복하여 경화시키는 방법입니다. 따라서 표면 경화법에 해당하지 않습니다.
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89. 인베스트먼트 주조법과 비교한 셸 몰드법(shell molding process)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 셸 몰드법은 얇은 셸을 사용하므로 조형재가 소량으로 사용된다.
  2. 주물 온도가 높은 강이나 스텔라이트의 주조에 적합하다.
  3. 조형 제작방법이 간단해서 고가의 기계설비가 필요없고 생산성이 높다.
  4. 이 조형법을 발명한 사람의 이름을 따서 크로닝법(Croning process)이라고도 한다.
(정답률: 알수없음)
  • "주물 온도가 높은 강이나 스텔라이트의 주조에 적합하다."가 틀린 것이다. 셸 몰드법은 주로 알루미늄, 구리, 마그네슘 등의 저온 주조에 적합하다. 고온 주조에는 적합하지 않다.
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90. 용접을 압접(壓接)과 융접(融接)으로 분류할 때, 압접에 속하는 것은?

  1. 불활성 가스 아크 용접
  2. 산소 아세틸렌 가스 용접
  3. 플래시 용접
  4. 테르밋 용접
(정답률: 알수없음)
  • 압접은 물질을 압력으로 뭉치는 방식의 용접이며, 융접은 물질을 녹여서 붙이는 방식의 용접입니다. 따라서, 플래시 용접은 압접에 속합니다. 플래시 용접은 높은 전류와 짧은 시간으로 금속을 녹이고 압력을 가해 붙이는 방식의 용접입니다.
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91. 지게차의 스티어링 장치는 주로 어떠한 방식을 채택하고 있는가?

  1. 전륜 조향식
  2. 포크 조향식
  3. 마스트 조향식
  4. 후륜 조향식
(정답률: 알수없음)
  • 지게차의 스티어링 장치는 후륜 조향식을 채택하고 있습니다. 이는 지게차의 주행 방향을 바꾸기 위해 후륜을 조향하는 방식으로, 전륜 조향식이나 포크 조향식보다 더욱 안정적이며 좁은 공간에서의 조작이 용이합니다. 또한, 마스트 조향식은 주로 작은 규모의 지게차에서 사용되며, 후륜 조향식은 대형 지게차에서 주로 사용됩니다.
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92. 모터 그레이더 작업 시 토공판과 차체의 진행방향이 이루는 각을 토공판의 추진각이라고 하는데 작업 시 일반적인 추진각의 범위는?

  1. 10~20°
  2. 30~40°
  3. 45~60°
  4. 75~90°
(정답률: 알수없음)
  • 일반적인 모터 그레이더 작업에서는 토공판과 차체의 진행방향이 45~60°의 각도를 이루는 것이 적절하다. 이는 토공판이 지면과 충분한 접촉면을 유지하면서도 토사를 효과적으로 추진할 수 있는 범위이기 때문이다. 또한, 75~90°의 각도는 토공판과 지면 사이의 마찰력이 감소하여 작업 효율이 떨어지고, 10~20°, 30~40°의 각도는 토사를 제대로 추진하지 못하고 차체와 토공판에 불필요한 부하를 줄 수 있기 때문에 적절하지 않다.
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93. 백호(back hoe)를 주행 장치에 따라 구분하여 설명한 내용 중 틀린 것은?

  1. 주행 장치에 따라 무한궤도식과 고무바퀴식, 트럭 탑재식 등으로 분류한다.
  2. 무한궤도식은 견인력이 커서 습지나 경사지에서의 작업에 유리하다.
  3. 고무바퀴식은 이동 속도가 느려서 이동거리가 짧은 작업장에서 작업하는 것이 좋다.
  4. 트럭 탑재식은 주행속도가 약 60km/h 정도로 빠른 반면 굴착 깊이 등 작업능률이 고무바퀴식에 비하여 현저히 낮아 요즘은 잘 사용되지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • "고무바퀴식은 이동 속도가 느려서 이동거리가 짧은 작업장에서 작업하는 것이 좋다."가 틀린 내용이다. 고무바퀴식은 이동 속도가 빠르고 이동 거리가 멀리 갈 수 있어서 넓은 작업장에서 작업하는 것이 좋다.
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94. 크레인의 어태치먼트에 따라 할 수 있는 작업으로 거리가 먼 것은?

  1. 드래그라인 작업
  2. 콘크리트 포설 작업
  3. 어스(earth) 드릴 작업
  4. 기둥박기 작업
(정답률: 알수없음)
  • 크레인의 어태치먼트 중 콘크리트 포설 작업은 큰 무게의 콘크리트 덩어리를 높은 곳에 올려 놓는 작업이므로 거리가 먼 작업으로 분류됩니다. 다른 작업들은 상대적으로 짧은 거리에서 수행될 수 있습니다.
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95. 아스팔트 피니셔의 평균 작업 속도가 3m/min, 공사의 폭이 2.8m, 완선 두께가 6cm, 작업효율이 65%이고, 다져진 후의 밀도는 2.2t/m3 일 때 한 시간당 포설량은 약 몇 t/h 인가?

  1. 0.72
  2. 19.66
  3. 43.24
  4. 72.07
(정답률: 알수없음)
  • 한 시간 동안 작업할 수 있는 거리는 다음과 같습니다.

    1시간 = 60분

    60분 x 3m/min = 180m

    따라서 한 시간 동안 포설할 수 있는 면적은 다음과 같습니다.

    180m x 2.8m = 504m2

    완선 두께가 6cm 이므로 0.06m 입니다. 이를 이용하여 한 시간 동안 포설할 수 있는 체적을 계산합니다.

    504m2 x 0.06m = 30.24m3

    작업 효율이 65% 이므로, 실제로 포설할 수 있는 체적은 다음과 같습니다.

    30.24m3 x 0.65 = 19.66m3

    다져진 후의 밀도는 2.2t/m3 이므로, 한 시간 동안 포설할 수 있는 무게는 다음과 같습니다.

    19.66m3 x 2.2t/m3 = 43.252t

    소수점 이하를 버리면, 약 43.24t/h 가 됩니다. 따라서 정답은 "43.24" 입니다.
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96. 다음 중 스크레이퍼의 부품에 해당하지 않는 것은?

  1. 커팅 에지(Cutting edge)
  2. 탠덤 드라이브(Tandem drive)
  3. 에이프런(Apron)
  4. 이젝터(Ejector)
(정답률: 알수없음)
  • 탠덤 드라이브는 스크레이퍼의 부품 중 하나가 아닙니다. 탠덤 드라이브는 일반적으로 트럭이나 버스 등의 자동차에 사용되는 구동 방식 중 하나로, 두 개 이상의 축이 서로 연결되어 동시에 구동되는 것을 말합니다. 스크레이퍼는 탠덤 드라이브 대신에 하나의 축에 여러 개의 바퀴를 장착하여 구동합니다. 따라서 탠덤 드라이브는 스크레이퍼의 부품에 해당하지 않습니다.
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97. 건설기계관리법에 따라 특수건설기계의 범위에 속하지 않는 것은?

  1. 골재 살포기
  2. 노면 측정 장비
  3. 콘크리트 믹서 트레일러
  4. 아스팔트 콘크리트 재생기
(정답률: 알수없음)
  • 건설기계관리법에서 특수건설기계의 범위에 속하지 않는 것은 "골재 살포기"이다. 이는 건설현장에서 사용되는 골재를 살포하는 기계로, 특수건설기계의 범위에 해당하지 않기 때문에 건설기계관리법에서는 규제 대상이 아니다.
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98. 도저히 작업 장치 별 분류에서 나무뿌리 뽑기, 잡목 등을 제거하며 굳은 땅 파헤치기, 암석 제거 등에도 쓰이는 것은?

  1. 트리밍 블레이드(trimming blade)
  2. 푸시 블레이드(push blade)
  3. 스노우 플로우 블레이드(snow plow blade)
  4. 레이크 블레이드(rake blade)
(정답률: 알수없음)
  • 레이크 블레이드는 작은 간격으로 된 치아 모양의 날이 있어서 잡초나 나무뿌리 등을 제거할 때 유용하며, 땅을 파헤칠 때에도 사용할 수 있습니다. 또한 암석 제거에도 쓰이는 다목적 작업 장치입니다.
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99. 쇄석기의 구분에 있어서 2차 파쇄된 석괴를 3차 파쇄하여 세골재로 만드는 쇄석기를 분쇄기(粉碎機)라고 하는데 이에 해당하는 것은?

  1. 죠 크러셔(jaw crusher)
  2. 자이어러터리 크러셔(gyratory crusher)
  3. 콘 크러셔(cone crusher)
  4. 해머 크러셔(hanmmer crusher)
(정답률: 알수없음)
  • 해머 크러셔는 회전하는 해머와 고정된 브레이크 플레이트 사이에서 재료를 충격적으로 파쇄하는 분쇄기로, 2차 파쇄된 석괴를 3차 파쇄하여 세골재로 만드는 과정에 적합합니다. 따라서 이에 해당하는 것은 해머 크러셔입니다.
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100. 굴삭기 상부 프레임 지지 장치의 종류가 아닌 것은?

  1. 롤러(roller) 식
  2. 볼베어링(ball bearing)식
  3. 링크(link) 식
  4. 포스트(post) 식
(정답률: 알수없음)
  • 링크(link) 식은 굴삭기 상부 프레임과 하부 프레임을 연결하는 링크(link)를 이용하여 지지하는 방식이다. 다른 세 가지 방식은 모두 회전축 주위에 회전하는 롤러나 볼베어링을 이용하여 지지하는 방식이다.
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