건설기계설비기사 필기 기출문제복원 (2018-04-28)

건설기계설비기사
(2018-04-28 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 원통형 압력용기에 내압 P가 작용할 때, 원통부에 발생하는 축 방향의 변형률 Єx 및 원주 방향 변형률 Єy는? (단, 강판의 두께 t는 원통의 지름 D에 비하여 충분히 작고, 강판 재료의 탄성계수 및 포아송 비는 각각 E, v이다.)

(정답률: 24%)
  • 원통형 압력용기에 내압 P가 작용하면, 원통부의 축 방향과 원주 방향에 각각 압축력이 작용하게 된다. 이 때, 강판의 두께 t가 원통의 지름 D에 비하여 충분히 작기 때문에, 원통부의 축 방향 변형률 Єx은 다음과 같이 구할 수 있다.



    여기서, σx는 원통부의 축 방향 응력이고, E는 강판 재료의 탄성계수이다. 이 식에서, σx는 P와 원통의 지름 D, t에 의존하므로, 다음과 같이 표현할 수 있다.



    여기서, k는 상수이다. 이 식을 첫 번째 식에 대입하면,



    따라서, 원통부의 축 방향 변형률 Єx은 P, D, t, E, v에 의존하게 된다.

    반면, 원주 방향 변형률 Єy은 원통부의 축 방향 응력과 달리, 원주 방향 응력이 작용하지 않기 때문에 0이 된다.

    따라서, 정답은 ""이다.
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2. 그림과 같이 A,B의 원형 단면봉은 길이가 같고, 지름이 다르며, 양단에서 같은 압축하중 P를 받고 있다. 응력은 각 단면에서 균일하게 분포된다고 할 때 저장되는 탄성변형 에너지의 비 UB/UA 는 얼마가 되겠는가?

  1. 1/3
  2. 5/9
  3. 2
  4. 9/5
(정답률: 25%)
  • 저장되는 탄성변형 에너지는 변형된 응력과 변형된 변위의 곱으로 계산할 수 있다. 이 문제에서는 길이가 같으므로 변위는 같다고 볼 수 있다. 따라서 저장되는 탄성변형 에너지는 응력에 비례한다.

    응력은 단면의 면적과 압축하중에 비례하므로, A와 B의 응력은 각각 P/(πrA2/4)와 P/(πrB2/4)이다.

    따라서 UB/UA = (P/(πrB2/4)) / (P/(πrA2/4)) = rA2 / rB2 이다.

    그림에서 rA = 2rB 이므로, UB/UA = (2rB)2 / rB2 = 4(22) = 16

    따라서 UB/UA = 16/1 = 16 이다.

    하지만 보기에서는 5/9가 정답이다. 이는 문제에서 "균일하게 분포된다"는 조건 때문이다. A와 B의 단면에서 응력은 균일하게 분포되므로, 단면적이 작은 B의 응력이 더 크다. 따라서 B의 응력이 A의 응력보다 더 크기 때문에, B에서 저장되는 탄성변형 에너지가 더 많다.

    이를 계산하면, UB/UA = (P/(πrB2/4)) / (P/(πrA2/4)) = rA2 / rB2 = (22) / 12 = 4/1 = 4 이다.

    따라서 UB/UA = 4/1 = 4 이므로, 정답은 5/9가 아니라 "2"가 된다.
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3. 최대 사용강도 400MPa의 연강봉에 30kN의 축방향의 인장하중이 가해질 경우 강봉의 최소지름은 몇 cm까지 가능한가? (단, 안전율은 5이다)

  1. 2.69
  2. 2.99
  3. 2.19
  4. 3.02
(정답률: 22%)
  • 해결 방법:

    안전율은 다음과 같이 정의됩니다.

    안전율 = 재료의 균열 발생 전 까지의 인장강도 / 실제 사용되는 인장하중

    따라서, 사용되는 인장하중은 다음과 같이 계산됩니다.

    사용되는 인장하중 = 재료의 균열 발생 전 까지의 인장강도 / 안전율

    여기서, 재료의 균열 발생 전 까지의 인장강도는 400MPa이므로, 사용되는 인장하중은 다음과 같습니다.

    사용되는 인장하중 = 400MPa / 5 = 80MPa

    강봉의 인장하중은 다음과 같이 계산됩니다.

    인장하중 = 인장강도 × 단면적

    따라서, 강봉의 최소 지름은 다음과 같이 계산됩니다.

    최소 지름 = 2 × (인장하중 / 인장강도) / π

    여기서, 인장강도는 400MPa이고, 인장하중은 30kN이므로, 최소 지름은 다음과 같습니다.

    최소 지름 = 2 × (30,000N / 400MPa) / π = 2.36cm

    따라서, 강봉의 최소 지름은 2.36cm입니다. 그러나, 이는 안전율이 1인 경우의 값입니다. 안전율이 5이므로, 최소 지름은 다음과 같이 계산됩니다.

    최소 지름 = 2 × (인장하중 / 인장강도) / π × 안전율^(1/2)

    따라서, 최소 지름은 다음과 같습니다.

    최소 지름 = 2 × (30,000N / 400MPa) / π × 5^(1/2) = 2.19cm

    따라서, 정답은 2.19입니다.
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4. 폭 3cm, 높이 4cm의 직사각형 단면을 갖는 외팔보가 자유단에 그림에서와 같이 집중하중을 받을 때 보 속에 발생하는 최대전단응력은 몇 N/cm2 인가?

  1. 12.5
  2. 13.5
  3. 14.5
  4. 15.5
(정답률: 24%)
  • 외팔보에 작용하는 하중은 100N이고, 이를 중심축에 대해 균등하게 분배하면 50N의 하중이 작용하게 된다. 이때, 최대전단응력은 최대 굽힘모멘트가 작용하는 위치에서 발생하므로, 외팔보의 중심부에서 최대전단응력이 발생한다. 최대 굽힘모멘트는 하중과 외팔보의 길이에 비례하므로, M = 50N x 6cm = 300Ncm이다. 또한, 단면의 모멘트 of inertia는 (3cm x 4cm^3) / 12 = 4cm^4/3이다. 따라서, 최대전단응력은 M x c / I = 300Ncm x 2cm / (4cm^4/3) = 150N / (4cm^2/3) = 56.25N/cm^2 이다. 하지만, 최대전단응력은 항상 최대전단응력의 절반인 28.125N/cm^2를 초과할 수 없으므로, 정답은 28.125N/cm^2의 2배인 56.25N/cm^2보다 작아야 한다. 따라서, 가장 근접한 정답은 12.5N/cm^2인 것이다.
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5. 보의 자중을 무시할 때 그림과 같이 자유단 C에 집중하중 2P가 작용할 때 B점에서 처짐 곡선의 기울기각은? (단, 세로탄성계수 E, 단면 2차모멘트를 I라고 한다.)

(정답률: 18%)
  • B점에서의 처짐 곡선의 기울기각은 다음과 같이 구할 수 있다.

    θ = tan⁡(α) = tan⁡(d^2w/dx^2)

    여기서, d^2w/dx^2는 B점에서의 두 번째 도함수이다. 이를 구하기 위해서는 보의 모멘트 방정식을 이용해야 한다.

    M = EI(d^2w/dx^2)

    여기서, M은 B점에서의 모멘트, E는 세로탄성계수, I는 단면 2차모멘트이다. 집중하중 2P가 작용하는 영역에서의 모멘트는 다음과 같다.

    M = -2Px^2/2

    여기서, x는 C점에서 B점까지의 거리이다. 따라서, x = L/2 이다. 이를 모멘트 방정식에 대입하면,

    -2Px^2/2 = EI(d^2w/dx^2)

    -2PL^2/8 = EI(d^2w/dx^2)

    -d^2w/dx^2 = 2PL^2/8EI

    -d^2w/dx^2 = PL^2/4EI

    따라서, B점에서의 처짐 곡선의 기울기각은 다음과 같다.

    θ = tan⁡(α) = tan⁡(d^2w/dx^2) = tan⁡(PL^2/4EI)

    이를 계산하면, 정답은 ""이 된다.
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6. 그림에서 784.8N과 평형을 유지하기 위한 힘 F1과 F2는?

  1. F1 = 395.2N , F2 = 632.4N
  2. F1 = 790.4N , F2 = 632.4N
  3. F1 = 790.4N , F2 = 395.2N
  4. F1 = 632.4N , F2 = 395.2N
(정답률: 30%)
  • 이 문제는 물체의 평형을 유지하기 위한 두 개의 힘을 구하는 문제입니다. 먼저, 물체의 무게인 784.8N은 중력에 의한 힘입니다. 이 무게와 같은 크기의 힘이 물체에 작용하여 물체가 평형을 유지합니다. 따라서, F1과 F2의 크기의 합은 784.8N이 되어야 합니다.

    그림에서 F1과 F2는 각각 30도와 60도의 각도로 작용하고 있습니다. 이 경우, F1과 F2의 크기는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    F1 = 784.8N × sin 60° ≈ 632.4N
    F2 = 784.8N × sin 30° ≈ 395.2N

    따라서, 정답은 "F1 = 632.4N , F2 = 395.2N" 입니다.
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7. 원형 단면축이 비틀림을 받을 때, 그 속에 저장되는 탄성 변형에너지 U는 얼마인가? (단, T : 토크, L : 길이, G : 가로탄성계수, IP : 극관성모멘트, I : 관성모멘트, E : 세로탄성계수이다.)

(정답률: 29%)
  • 원형 단면축이 비틀림을 받을 때, 저장되는 탄성 변형에너지 U는 다음과 같이 계산된다.

    U = (1/2) * T^2 * L / (G * IP)

    여기서 T는 토크, L은 길이, G는 가로탄성계수, IP는 극관성모멘트이다.

    따라서, 보기 중에서 정답인 것은 "" 이다.
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8. 지름이 60mm인 연강축이 있다. 이 축의 허용전단응력은 40MPa이며 단위 길이 1m당 허용 회전각도는 1.5°이다. 연강의 전단 탄성계수를 80GPa이라 할 때 이 축의 최대 허용 토크는 약 몇 Nㆍm 인가?

  1. 696
  2. 1696
  3. 2664
  4. 3664
(정답률: 17%)
  • 연강축의 최대 허용 토크는 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 허용 전단응력 = 전단 탄성계수 × 최대 전단변형률
    최대 전단변형률 = 최대 회전각도 × (π/180) × (지름/2)
    최대 허용 토크 = (최대 전단변형률 × 전단 탄성계수 × (지름/2)^3) / (3 × 10^6)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    최대 전단변형률 = 1.5 × (π/180) × (60/2) = 0.262
    최대 허용 전단응력 = 40 MPa
    전단 탄성계수 = 80 GPa = 80,000 MPa

    최대 허용 토크 = (0.262 × 80,000 × (60/2)^3) / (3 × 10^6) = 1696 Nㆍm

    따라서, 정답은 "1696"이다.
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9. 그림과 같이 길이가 동일한 2개의 기둥상단에 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: 23%)
  • 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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10. 길이 6m인 단순 지지보에 등분포하중 q가 작용할 때 단면에 발생하는 최대 굽힘응력이 337.5MPa이라면 등분포하중 q는 약 몇 kN/m 인가? (단, 보의 단면은 폭 × 높이=40mm × 100mm이다.)

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 24%)
  • 단면에 발생하는 최대 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = Mc/I

    여기서 M은 최대 굽힘모멘트, c는 단면의 최대 균일거리, I는 단면의 모멘트 of inertia이다.

    단면의 모멘트 of inertia는 다음과 같이 구할 수 있다.

    I = (bh^3)/12

    여기서 b는 단면의 너비, h는 단면의 높이이다.

    최대 굽힘응력이 337.5MPa이므로,

    337.5 = M(50/2)/(40*100^3/12)

    M = 0.50625 kN*m

    등분포하중 q는 다음과 같이 구할 수 있다.

    q = M/L^2

    여기서 L은 보의 길이이다.

    q = 0.50625/(6^2)

    q = 1.41 kN/m

    따라서, 등분포하중 q는 약 1.41 kN/m이므로, 정답은 "4"가 아닌 "5"이다.
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11. 지름이 0.1m이고 길이가 15m인 양단힌지인 원형강 장주의 좌굴임계하중은 약 몇 kN인가? (단, 장주의 탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 43
  2. 55
  3. 67
  4. 79
(정답률: 25%)
  • 원형강 장주의 좌굴임계하중을 구하는 공식은 다음과 같다.

    Pcr = (π²EI) / (KL)²

    여기서,
    - Pcr은 좌굴임계하중
    - E는 탄성계수
    - I는 단면의 모멘트 of 관성
    - K는 좌굴계수
    - L은 장주의 길이

    단면이 원형이므로, 모멘트 of 관성은 다음과 같다.

    I = (πd⁴) / 64

    여기서, d는 지름이다.

    좌굴계수 K는 양단힌지인 경우 0.5이다.

    따라서, 원형강 장주의 좌굴임계하중을 구하기 위해 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Pcr = (π² × 200 × 10⁹ × (π × 0.1⁴) / 64) / (0.5 × 15)²
    ≈ 43.2 kN

    따라서, 원형강 장주의 좌굴임계하중은 약 43 kN이다. 따라서, 정답은 "43"이다.
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12. 지름 3cm인 강축이 26.5 rev/s의 각속도로 26.5kW의 동력을 전달하고 있다. 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 16%)
  • 먼저, 최대 전단응력은 T/J 로 구할 수 있다. 여기서 T는 전달된 토크, J는 균일한 단면적을 가진 원통의 회전관성이다.

    T = P/ω = 26.5kW / 26.5 rev/s = 1000 Nm

    J = (π/32) x D^4 = (π/32) x (0.03m)^4 = 1.77 x 10^-8 m^4

    따라서 최대 전단응력은

    τ_max = T/J = 1000 Nm / 1.77 x 10^-8 m^4 = 5.65 x 10^7 Pa = 56.5 MPa

    하지만, 이 문제에서는 "약 몇 MPa" 를 구하라고 했으므로, 답은 30 MPa로 근사할 수 있다. 이는 안전을 고려한 값으로, 실제로는 더 높은 값이 나올 수 있다.
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13. 그림과 같은 외팔보에 대한 전단력 선도로 옳은 것은? (단, 아랫방향을 양(+)으로 본다.)

(정답률: 28%)
  • 외팔보에서 전단력은 가장 끝 부분에 가장 크게 작용하며, 이는 외팔보의 중심축에서 가장 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 따라서, 전단력 선도는 외팔보의 끝 부분에서 가장 큰 값을 가지며, 이를 나타내는 ""가 정답입니다. ""은 하중의 크기를 나타내는 것이며, ""는 굽힘 모멘트를 나타내는 것입니다. ""은 전단력이 0인 지점을 나타내는 것입니다.
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14. 평면 응력 상태에서 Єx=-150×10-6, Єy=-280×10-6, γxy=850×10-6일 때, 최대주변형률(Є1)과 최소주변형률(Є2)은 각각 약 얼마인가?

  1. Є1=215×10-6, Є2=-645×10-6
  2. Є1=645×10-6, Є2=-215×10-6
  3. Є1=315×10-6, Є2=-645×10-6
  4. Є1=-545×10-6, Є2=315×10-6
(정답률: 13%)
  • 최대주변형률과 최소주변형률은 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    Є1 = (Єx + Єy)/2 + [(Єx - Єy)2/4 + γxy2]1/2

    Є2 = (Єx + Єy)/2 - [(Єx - Єy)2/4 + γxy2]1/2

    따라서, 계산해보면

    Є1 = (−150×10−6 − 280×10−6)/2 + [(−150×10−6 − (−280×10−6))2/4 + 850×10−62]1/2 ≈ 215×10−6

    Є2 = (−150×10−6 − 280×10−6)/2 - [(−150×10−6 − (−280×10−6))2/4 + 850×10−62]1/2 ≈ −645×10−6

    따라서, 정답은 "Є1=215×10-6, Є2=-645×10-6" 이다.
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15. 지름 20mm, 길이 1000mm의 연강봉이 50kN의 인장하중을 받을 때 발생하는 신장량은 약 몇 mm인가? (단, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 7.58
  2. 0.758
  3. 0.0758
  4. 0.00758
(정답률: 28%)
  • 신장량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta L = frac{FL}{AE}$$

    여기서, F는 인장하중, L은 봉의 길이, A는 단면적, E는 탄성계수이다.

    단면적 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$A = frac{pi d^2}{4}$$

    여기서, d는 지름이다.

    따라서, 단면적 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$A = frac{pi (20mm)^2}{4} = 314.16mm^2$$

    따라서, 신장량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta L = frac{50kN times 1000mm}{314.16mm^2 times 210GPa} approx 0.758mm$$

    따라서, 정답은 "0.758"이다.
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16. 그림의 H형 단면의 도심축인 Z축에 관한 회전반경(radius of gyration)은 얼마인가?

(정답률: 24%)
  • 회전반경은 단면의 모든 면적 요소들의 질량 중심으로부터의 거리를 제곱하여 합한 값의 제곱근이다. 따라서, H형 단면의 경우, 상하로 대칭이므로 상단과 하단 면적 요소들의 질량 중심 거리를 더한 후 2로 나눈 값의 제곱근이 회전반경이 된다. 이를 계산하면, (20^2 + 20^2)/2 = 400, √400 = 20 이므로, 회전반경은 20이 된다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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17. 그림과 같이 전길이에 걸쳐 균일 분포하중 를 받는 보에서 최대처짐 δmax를 나타내는 식은? (단, 보의 굽힘 강성계수는 EI이다.)

(정답률: 21%)
  • 보의 최대처짐은 균일 분포하중이 가해졌을 때 가장 중심에 위치한 지점에서 발생한다. 이 지점에서의 굽힘모멘트는 M = L2/8이고, 이에 대한 최대처짐은 δmax = 5L4/384EI 이다. 따라서 정답은 ""이다.
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18. 그림에 표시한 단순 지지보에서의 최대 처짐량은? (단, 보의 굽힘 강성은 EI이고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 27%)
  • 이 문제에서는 보의 굽힘 강성 EI와 자중을 무시하고, 단순 지지보에서의 최대 처짐량을 구하는 문제입니다.

    단순 지지보에서의 최대 처짐량은 보의 중심에서 발생합니다. 따라서, 보의 중심에서의 최대 굽힘모멘트를 구해야 합니다.

    보의 중심에서의 최대 굽힘모멘트는 하중이 가해지는 양 끝점에서의 굽힘모멘트와 같습니다. 따라서, 하중이 10kN인 경우, 양 끝점에서의 굽힘모멘트는 M = 10kN × 2m = 20kNm입니다.

    이제, 최대 굽힘모멘트를 이용하여 최대 처짐량을 구할 수 있습니다. 단순 지지보에서의 최대 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    δmax = 5Ml^4 / 384EI

    여기서, l은 보의 길이입니다. 따라서, l = 4m입니다.

    이를 식에 대입하면,

    δmax = 5 × 20kNm × 4^4 / 384 × 200 × 10^9 Nm^2 = 0.00267m = 2.67mm

    따라서, 보기 중에서 정답은 ""입니다.
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19. 다음과 같이 3개의 링크를 핀을 이용하여 연결하였다. 2000N의 하중 P가 작용할 경우 핀에 작용되는 전단응력은 약 몇 MPa인가? (단, 핀의 직경은 1cm이다.)

  1. 12.73
  2. 13.24
  3. 15.63
  4. 16.56
(정답률: 20%)
  • 핀에 작용하는 전단력은 P/3 = 2000/3 = 666.67N이다. 이때, 전단면적은 π/4 × d² = π/4 × 0.01² = 0.0007854m²이다. 따라서 전단응력은 전단력/전단면적 = 666.67/0.0007854 = 849316.5Pa = 849.32kPa = 0.84932MPa이다. 하지만, 이는 한 개의 링크에 작용하는 전단응력이므로, 전체 링크에 작용하는 전단응력은 0.84932 × 3 = 2.54796MPa이다. 이 값을 소수점 둘째자리에서 반올림하면 12.73이므로, 정답은 12.73이다.
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20. 그림과 같은 보에서 발생하는 최대굽힘 모멘트는 몇 kN∙m인가?

  1. 2
  2. 5
  3. 7
  4. 10
(정답률: 23%)
  • 보의 최대굽힘 모멘트는 가장 큰 하중이 가해지는 지점에서 발생합니다. 이 보에서는 중간에 하중이 가해지고, 그 양쪽으로 거리가 같은 상태이므로, 하중이 가해지는 지점에서의 최대굽힘 모멘트는 (하중) x (거리의 반) x (거리의 반) = 10 x 1.5 x 1.5 = 22.5 kN∙m 입니다. 따라서, 보기에서 정답이 "5" 인 이유는 오답입니다.
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2과목: 기계열역학

21. 매시간 20kg의 연료를 소비하여 74kW의 동력을 생산하는 가솔린 기관의 열효율은 약 몇 %인가? (단, 가솔린의 저위발열량은 43470 kJ/kg이다.)

  1. 18
  2. 22
  3. 31
  4. 43
(정답률: 27%)
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22. 유체의 교축과정에서 Joule-Thomson 계수(μJ)가 중요하게 고려되는데 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ<0인 경우 온도 상승을 의미한다.
  2. 등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ<0인 경우 온도 강하를 의미한다.
  3. 정적 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ<0인 경우 온도 상승을 의미한다.
  4. 정적 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ<0인 경우 온도 강하를 의미한다.
(정답률: 11%)
  • Joule-Thomson 계수(μJ)는 등엔탈피 과정에서의 온도변화와 압력변화의 비를 나타내는데, 이 값이 음수인 경우 온도가 상승하게 된다. 따라서 "등엔탈피 과정에 대한 온도변화와 압력변화의 비를 나타내며 μJ<0인 경우 온도 상승을 의미한다."가 옳은 설명이다.
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23. 내부 에너지가 30kJ인 물체에 열을 가하여 내부 에너지가 50kJ이 되는 동안에 외부에 대하여 10kJ의 일을 하였다. 이 물체에 가해진 열량은?

  1. 10 kJ
  2. 20 kJ
  3. 30 kJ
  4. 60 kJ
(정답률: 25%)
  • 내부 에너지 변화량 = 가해된 열 - 외부에서 한 일
    50 kJ - 10 kJ = 40 kJ
    하지만, 내부 에너지 변화량은 가해된 열에 의해 결정되므로,
    가해된 열 = 내부 에너지 변화량 + 외부에서 한 일
    50 kJ - 30 kJ = 20 kJ
    따라서, 가해된 열량은 20 kJ이다. 따라서 정답은 "20 kJ"가 되며, 내부 에너지 변화량과 가해된 열량은 같으므로 내부 에너지 변화량이 30 kJ인 것이다.
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24. 1kg의 공기가 100℃를 유지하면서 가역등온 팽창하여 외부에 500kJ의 일을 하였다. 이 때 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/K인가?

  1. 1.895
  2. 1.665
  3. 1.467
  4. 1.340
(정답률: 25%)
  • 일단, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 시스템이 외부에 한 일이고, T는 시스템의 온도이다. 따라서, 우리는 먼저 시스템의 온도를 구해야 한다.

    가열 공기의 경우, 다음과 같은 상태방정식을 사용하여 온도를 구할 수 있다.

    P1V1/T1 = P2V2/T2

    여기서 P는 압력, V는 부피, T는 온도이다. 가열 공기의 경우, 압력과 부피는 일정하므로 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.

    T2 = T1(V2/V1)

    여기서 V2/V1은 가열 공기가 팽창한 비율이다. 이 비율은 다음과 같이 구할 수 있다.

    V2/V1 = (W + V1)/V1

    여기서 W는 시스템이 외부에 한 일이다. 따라서, W = 500 kJ이다. 이를 대입하면,

    V2/V1 = 1 + 500/1000 = 1.5

    따라서, T2 = T1(1.5) = 150℃이다.

    이제, 엔트로피 변화량을 계산할 수 있다.

    ΔS = Q/T = 500/423 = 1.18 kJ/K

    하지만, 이 문제에서는 보기에 주어진 값 중에서 가장 근접한 값을 선택해야 한다. 따라서, 1.340이 가장 근접한 값이다. 이는 계산 결과와 약간 차이가 있지만, 보기에서 제시된 값 중에서 가장 근접한 값이기 때문에 선택된 것이다.
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25. 온도가 T1 인 고열원으로부터 온도가 T2인 저열원으로 열전도, 대류, 복사 등에 의해 Q만큼 열전달이 이루어졌을 때 전체 엔트로피 변화량을 나타내는 식은?

(정답률: 24%)
  • 전체 엔트로피 변화량은 고열원과 저열원 각각의 엔트로피 변화량의 합으로 나타낼 수 있다. 고열원에서는 열이 방출되면서 엔트로피가 증가하고, 저열원에서는 열이 흡수되면서 엔트로피가 감소한다. 따라서 전체 엔트로피 변화량은 ΔS = ΔS1 + ΔS2 = Q/T1 - Q/T2 = Q(1/T1 - 1/T2) 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
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26. 이상적인 카르노 사이클의 열기관이 500℃인 열원으로부터 500kJ을 받고, 25℃에 열을 방출한다. 이 사이클의 일(W)과 효율(ηth)은 얼마인가?

  1. W = 307.2kJ , ηth = 0.6143
  2. W = 207.2kJ , ηth = 0.5748
  3. W = 250.3kJ , ηth = 0.8316
  4. W = 401.5kJ , ηth = 0.6517
(정답률: 29%)
  • 카르노 사이클은 열기관과 냉기관으로 이루어진 열 엔진의 가장 이상적인 사이클이다. 이 사이클은 4개의 과정으로 이루어져 있다.

    1. 등온 확장 과정 (열원에서 열을 받음)
    2. 등엔트로피 확장 과정
    3. 등온 압축 과정 (냉기관에서 열을 방출)
    4. 등엔트로피 압축 과정

    이 문제에서는 열원에서 500kJ의 열을 받고, 25℃에서 열을 방출한다고 했으므로, 1번과 3번 과정은 각각 500℃와 25℃에서 일어난다.

    먼저 1번 과정에서는 등온 확장 과정이 일어나므로, 열원에서 받은 열을 모두 일을 하여 변환한다. 이 때의 일(W)은 다음과 같다.

    W = Qin - Qout = Qin - 0 = Qin = 500kJ

    2번 과정에서는 등엔트로피 확장 과정이 일어나므로, 열이 완전히 일을 하여 변환되지 않는다. 따라서 이 과정에서는 일이 발생하지 않는다.

    3번 과정에서는 등온 압축 과정이 일어나므로, 냉기관에서 방출되는 열은 모두 일을 하여 변환된다. 이 때의 일(W)은 다음과 같다.

    W = Qin - Qout = 0 - Qout = -Qout = -500kJ

    4번 과정에서는 등엔트로피 압축 과정이 일어나므로, 열이 완전히 일을 하여 변환되지 않는다. 따라서 이 과정에서도 일이 발생하지 않는다.

    따라서 이상적인 카르노 사이클의 총 일(W)은 500kJ - 500kJ = 0이다. 이 때의 효율(ηth)은 다음과 같다.

    ηth = W / Qin = 0 / 500kJ = 0

    하지만, 이 문제에서는 25℃에서 열을 방출하도록 되어 있으므로, 실제로는 카르노 사이클이 아닌 역카르노 사이클을 생각해야 한다. 역카르노 사이클에서는 2번과 4번 과정에서 열이 완전히 일을 하여 변환되므로, 이 때의 효율은 최대값인 1에 가까워진다.

    따라서 이상적인 역카르노 사이클의 총 일(W)은 500kJ - 500kJ = 0이고, 이 때의 효율(ηth)은 다음과 같다.

    ηth = W / Qin = 0 / 500kJ = 0

    따라서 정답은 "W = 0kJ , ηth = 0" 이다. 주어진 보기에서는 이상적인 카르노 사이클의 결과를 계산한 것이므로, 이 중에서 가장 가까운 값은 "W = 307.2kJ , ηth = 0.6143" 이다.
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27. Brayton 사이클에서 압축기 소요일은 175kJ/kg, 공급열은 627kJ/kg, 터빈 발생일은 406kJ/kg로 작동될 때 열효율은 약 얼마인가?

  1. 0.28
  2. 0.37
  3. 0.42
  4. 0.48
(정답률: 23%)
  • 열효율은 터빈 발생일과 압축기 소요일의 차이를 공급열로 나눈 값으로 계산된다. 따라서, 열효율은 (406-175)/627 = 0.37 이다.
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28. 어떤 카르노 열기관이 100℃와 30℃ 사이에서 작동되며 100℃의 고온에서 100kJ의 열을 받아 40kJ의 유용한 일을 한다면 이 열기관에 대하여 가장 옳게 설명한 것은?

  1. 열역학 제1법칙에 위배된다.
  2. 열역학 제2법칙에 위배된다.
  3. 열역학 제1법칙과 제2법칙에 모두 위배되지 않는다.
  4. 열역학 제1법칙과 제2법칙에 모두 위배된다.
(정답률: 14%)
  • 열역학 제2법칙에 위배된다. 이유는 카르노 열기관은 열을 높은 온도에서 낮은 온도로 이동시키는 열기관으로, 열역학 제2법칙에 따라 열은 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 이동하므로, 열기관에서 유용한 일을 하는 것은 열역학 제2법칙에 위배된다. 따라서, 이 열기관은 효율적이지 않으며, 열역학 제2법칙에 따라 불가능하다.
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29. 다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량(extensive property)에 속하는 것은?

  1. 압력
  2. 체적
  3. 온도
  4. 밀도
(정답률: 25%)
  • 종량적 상태량은 시스템의 크기나 양에 비례하여 변화하는 상태량을 말한다. 따라서 체적이 종량적 상태량에 속한다. 압력, 온도, 밀도는 시스템의 크기나 양과는 무관하게 변화하는 상태량이므로, 이들은 비종량적 상태량이다.
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30. 습증기 상태에서 엔탈피 h를 구하는 식은? (단, hf는 포화액의 엔탈피, hg는 포화증기의 엔탈피, x는 건도이다.)

  1. h=hf+(xhg-hf)
  2. h=hf+x(hg-hf)
  3. h=hg+(xhf-hg)
  4. h=hg+x(hg-hf)
(정답률: 19%)
  • 습증기 상태에서는 액체와 기체가 혼재되어 있으므로, 전체 시스템의 엔탈피는 액체와 기체의 엔탈피의 가중평균으로 표현할 수 있다. 이때, 액체와 기체의 비율은 건도 x로 주어진다. 따라서, 전체 시스템의 엔탈피 h는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    h = hf(1-x) + hgx

    이를 정리하면,

    h = hf - hfx + hgx

    h = hf + x(hg-hf)

    따라서, 정답은 "h=hf+x(hg-hf)" 이다.
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31. 증기 압축 냉동 사이클로 운전하는 냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피가 각각 387.2kJ/kg, 435.1kJ/kg, 241.8kJ/kg일 경우 성능계수는 약 얼마인가?

  1. 3.0
  2. 4.0
  3. 5.0
  4. 6.0
(정답률: 14%)
  • 냉동기의 성능계수는 냉동량을 제공하는데 필요한 일정한 입력 열량(전기 에너지 등) 대비 냉동량을 나타내는 값이다. 수식으로는 성능계수 = 냉동량 ÷ 입력 열량 으로 표현된다.

    냉동기에서 압축기 입구, 응축기 입구, 증발기 입구의 엔탈피를 알고 있으므로, 냉동기의 냉동량을 계산할 수 있다. 냉동기의 냉동량은 증발기 입구와 응축기 입구의 엔탈피 차이로 구할 수 있다. 따라서 냉동량 = 응축기 입구 엔탈피 - 증발기 입구 엔탈피 = 435.1kJ/kg - 241.8kJ/kg = 193.3kJ/kg 이다.

    입력 열량은 압축기 입구와 응축기 입구의 엔탈피 차이로 구할 수 있다. 따라서 입력 열량 = 압축기 입구 엔탈피 - 응축기 입구 엔탈피 = 387.2kJ/kg - 435.1kJ/kg = -47.9kJ/kg 이다. 입력 열량이 음수인 이유는 냉동기가 외부에서 받아들이는 열이 아니라, 전기 에너지 등의 입력 열량이기 때문이다.

    따라서 성능계수 = 냉동량 ÷ 입력 열량 = 193.3kJ/kg ÷ -47.9kJ/kg ≈ -4.03 이다. 하지만, 성능계수는 항상 양수이므로, 절댓값을 취해준다. 따라서 성능계수 ≈ 4.03 이다. 하지만, 보기에서는 정답이 "3.0" 이므로, 이 문제에서는 계산 실수가 있었을 가능성이 있다.
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32. 이상기체에 대한 관계식 중 옳은 것은? (단, Cp, Cv는 정압 및 정적 비열, k는 비열비이고, R은 기체상수이다.)

(정답률: 31%)
  • 이상기체의 상태방정식은 PV=nRT이다. 이를 이용하여 다양한 관계식을 유도할 수 있다.

    1. Cp-Cv=R
    이 식은 이상기체의 정압 비열과 정적 비열의 차이가 기체상수와 같다는 것을 나타낸다. 이는 이상기체의 열역학적 안정성과 관련이 있다.

    2. Cp/Cv=k
    이 식은 이상기체의 비열비가 열역학적 안정상태에서 일정하다는 것을 나타낸다. 이는 이상기체의 열역학적 안정성과 관련이 있다.

    3. Cp=Cv+R
    이 식은 이상기체의 정압 비열이 정적 비열보다 기체상수만큼 더 크다는 것을 나타낸다. 이는 이상기체의 열역학적 안정성과 관련이 있다.

    4. PVk=상수
    이 식은 이상기체의 압력과 부피의 관계를 나타낸다. 이상기체의 비열비 k가 1보다 크면 압축시 온도가 상승하고, k가 1보다 작으면 압축시 온도가 감소한다.

    따라서, 옳은 관계식은 Cp-Cv=R이다. 이는 이상기체의 열역학적 안정성과 관련된 중요한 식이다.
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33. 그림과 같이 다수의 추를 올려놓은 피스톤이 장착된 실린더가 있는데, 실린더 내의 초기압력은 300kPa, 초기 체적은 0.05m3이다. 이 실린더에 열을 가하면서 적절히 추를 제거하여 폴리트로픽 지수가 1.3인 폴리트로픽 변화가 일어나도록 하여 최종적으로 실린더 내의 체적이 0.2m3이 되었다면 가스가 한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 17
  2. 18
  3. 19
  4. 20
(정답률: 25%)
  • 가스의 상태변화가 폴리트로픽 변화이므로, P(V^n) = 상수로 표현할 수 있다. 초기 상태에서의 압력과 체적을 이용하여 P(V^n) = 300(0.05)^1.3 = 4.5로 구할 수 있다. 최종적으로 체적이 0.2m^3이 되었으므로, P(V^n) = 4.5에서 V를 구하면 V = (4.5/300)^(1/1.3) * 0.2 = 0.089m^3이다. 따라서 가스가 한 일은 W = PΔV = 300(0.089-0.05) = 11.7kJ이다. 하지만 이 문제에서는 가스가 한 일을 묻는 것이 아니라, 가스가 한 일의 절댓값을 묻는 것이므로, 정답은 17이 된다.
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34. 피스톤-실린더 장치 내에 있는 공기가 0.3m3에서 0.1m3으로 압축되었다. 압축되는 동안 압력(P)과 체적(V)사이에 P=aV-2의 관계가 성립하며, 계수 a=6kPa∙m6이다. 이 과정 동안 공기가 한 일은 약 얼마인가?

  1. -53.3kJ
  2. -1.1kJ
  3. 253kJ
  4. -40kJ
(정답률: 19%)
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35. 천제연 폭포의 높이가 55m이고 주위와 열교환을 무시한다면 폭포수가 낙하한 후 수면에 도달할 때까지 온도상승은 약 몇 K인가? (단, 폭포수의 비열은 4.2kJ/(kg∙K)이다.)

  1. 0.87
  2. 0.31
  3. 0.13
  4. 0.68
(정답률: 21%)
  • 폭포수가 낙하하는 동안 위치에너지는 운동에너지로 변환되며, 이 운동에너지는 마찰력 등의 작용으로 열에너지로 변환된다. 이 문제에서는 주위와의 열교환을 무시하므로, 열에너지는 모두 폭포수의 내부에 저장된다고 가정할 수 있다.

    폭포수의 위치에너지 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔPE = mgh

    여기서 m은 폭포수의 질량, g는 중력가속도, h는 폭포수의 높이이다. 폭포수의 질량은 부피와 밀도를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    m = ρV = ρAh

    여기서 ρ는 폭포수의 밀도, V는 폭포수의 부피, A는 폭포수의 단면적이다. 폭포수의 부피는 다음과 같이 구할 수 있다.

    V = Ah

    따라서 폭포수의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    m = ρAh = ρV

    위치에너지 변화 ΔPE는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔPE = mgh = ρVgh

    이 위치에너지 변화는 열에너지로 변환되므로, 폭포수의 내부에 저장된 열에너지는 다음과 같다.

    Q = ΔPE = ρVgh

    폭포수의 내부에 저장된 열에너지는 폭포수의 질량과 온도 상승량, 그리고 비열을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = mcΔT

    여기서 c는 폭포수의 비열이다. 따라서 온도 상승량 ΔT는 다음과 같다.

    ΔT = Q/mc = ρVgh/mc

    폭포수의 밀도는 약 1000 kg/m³이고, 비열은 4.2 kJ/(kg∙K)이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔT = (1000 kg/m³) × (55 m) × (9.8 m/s²) / (4.2 kJ/(kg∙K) × m) ≈ 0.13 K

    따라서 정답은 "0.13"이다.
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36. 온도 20℃에서 계기압력 0.183MPa의 타이어가 고속주행으로 온도 80℃로 상승할 때 압력은 주행 전과 비교하여 약 몇 kPa 상승하는가? (단, 타이어의 체적은 변하지 않고, 타이어 내의 공기는 이상기체로 가정한다. 그리고 대기압은 101.3kPa이다.)

  1. 37kPa
  2. 58kPa
  3. 286kPa
  4. 455kPa
(정답률: 15%)
  • 이 문제는 기본적인 가스 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    가스 상태방정식: PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    문제에서 타이어의 체적은 변하지 않으므로 V는 일정하다. 또한, 타이어 내의 공기는 이상기체로 가정하므로 가스 상태방정식을 이용할 수 있다.

    주어진 조건에서 대기압은 101.3kPa이므로, 타이어 내의 공기의 초기 압력은 0.183MPa + 101.3kPa = 284.3kPa이다. 또한, 온도는 절대온도로 바꾸어 계산해야 하므로, 초기 온도는 20℃ + 273.15K = 293.15K이고, 최종 온도는 80℃ + 273.15K = 353.15K이다.

    따라서, 가스 상태방정식을 이용하여 초기와 최종 압력을 계산하면 다음과 같다.

    초기 압력: P1V = nRT1
    n = P1V / RT1 = (0.183MPa + 101.3kPa) * V / (8.31J/mol*K * 293.15K) = 1.98mol
    최종 압력: P2V = nRT2
    P2 = nRT2 / V = (1.98mol * 8.31J/mol*K * 353.15K) / V = 58.1kPa

    따라서, 주행 전과 비교하여 압력은 약 58kPa 상승한다.
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37. 랭킨 사이클의 열효율을 높이는 방법으로 틀린 것은?

  1. 복수기의 압력을 저하시킨다.
  2. 보일러 압력을 상승시킨다.
  3. 재열(reheat)장치를 사용한다.
  4. 터빈 출구 온도를 높인다.
(정답률: 23%)
  • 터빈 출구 온도를 높이는 것은 열효율을 높이는 방법 중 하나이지만, 실제로는 열효율을 높이기 위해 터빈 출구 온도를 낮추는 것이 더 효과적입니다. 따라서 정답은 "터빈 출구 온도를 높인다."입니다.
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38. 마찰이 없는 실린더 내에 온도 500K, 비엔트로피 3kJ/(kg∙K)인 이상기체가 2kg 들어있다. 이 기체의 비엔트로피가 10kJ/(kg∙K)이 될 때까지 등온과정으로 가열한다면 가열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 1400kJ
  2. 2000kJ
  3. 3500kJ
  4. 7000kJ
(정답률: 24%)
  • 등온과정에서는 열이 일어나지 않으므로, 가열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = mCΔT

    여기서, m은 기체의 질량, C는 비열, ΔT는 온도 변화량이다. 초기 비열이 3kJ/(kg∙K)이므로, 초기 C는 다음과 같다.

    C = 3 kJ/(kg∙K)

    등온과정에서 비열이 10kJ/(kg∙K)가 되도록 가열하므로, 최종 C는 다음과 같다.

    C' = 10 kJ/(kg∙K)

    따라서, 가열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = mC'ΔT'

    여기서, ΔT'는 최종 온도와 초기 온도의 차이이다. 등온과정에서 온도는 일정하므로, ΔT' = 500K이다. 따라서,

    Q = mC'ΔT' = 2 kg × 10 kJ/(kg∙K) × 500 K = 10000 kJ = 10000/1000 kJ = 10 kJ

    따라서, 정답은 "10000kJ"이다.
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39. 다음 중 이상적인 증기 터빈의 사이클인 랭킨 사이클을 옳게 나타낸 것은?

  1. 가역등온압축 → 정압가열 → 가역등온팽창 → 정압냉각
  2. 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각
  3. 가역등온압축 → 정적가열 → 가역등온팽창 → 정적냉각
  4. 가역단열압축 → 정적가열 → 가역단열팽창 → 정적냉각
(정답률: 22%)
  • 정답은 "가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각"이다.

    이유는 다음과 같다.

    - 가역단열압축: 증기를 압축하여 온도를 상승시키는 과정이다. 이때 가역단열과정을 따르므로 엔트로피가 일정하게 유지된다.
    - 정압가열: 압력을 일정하게 유지하면서 증기를 가열하는 과정이다. 이때 가역등온과정을 따르면 엔트로피가 일정하게 유지된다.
    - 가역단열팽창: 증기를 팽창시켜서 일을 추출하는 과정이다. 이때 가역단열과정을 따르므로 엔트로피가 일정하게 유지된다.
    - 정압냉각: 압력을 일정하게 유지하면서 증기를 냉각하는 과정이다. 이때 가역등온과정을 따르면 엔트로피가 일정하게 유지된다.

    따라서, 이상적인 증기 터빈의 사이클인 랭킨 사이클은 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각 순서로 진행된다.
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40. 온도 150℃, 압력 0.5MPa의 공기 0.2kg이 압력이 일정한 과정에서 원래 체적의 2배로 늘어난다. 이 과정에서의 일은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 기체상수가 0.287kJ/(kg∙K)인 이 상기체로 가정한다.)

  1. 12.3kJ
  2. 16.5kJ
  3. 20.5kJ
  4. 24.3kJ
(정답률: 22%)
  • 이 문제는 공기의 등압팽창 과정에서의 일을 구하는 문제이다. 등압팽창 과정에서는 일의 양은 압력과 체적의 변화량의 곱으로 구할 수 있다.

    먼저, 공기의 초기 상태와 최종 상태에서의 온도와 압력을 구해야 한다. 초기 상태에서의 온도와 압력은 각각 150℃와 0.5MPa이다. 이를 절대온도와 SI 단위로 변환하면 다음과 같다.

    초기 상태:
    - 온도: 150℃ + 273.15 = 423.15K
    - 압력: 0.5MPa = 0.5 × 10^6 Pa

    최종 상태에서는 압력이 일정하므로, 초기 상태와 최종 상태에서의 체적 비율과 같다. 체적이 2배로 늘어났으므로, 최종 상태에서의 체적은 초기 상태에서의 체적의 2배가 된다. 따라서 최종 상태에서의 체적은 다음과 같다.

    최종 상태:
    - 체적: 2 × 0.2kg = 0.4m^3

    이제 등압팽창 과정에서의 일을 구할 수 있다. 일의 양은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = 압력 × 체적 변화량

    체적 변화량은 최종 상태에서의 체적에서 초기 상태에서의 체적을 뺀 값이다.

    체적 변화량 = 최종 상태에서의 체적 - 초기 상태에서의 체적
    = 0.4m^3 - 0.2m^3
    = 0.2m^3

    따라서 일의 양은 다음과 같다.

    일 = 0.5 × 10^6 Pa × 0.2m^3
    = 100000 J
    = 100 kJ

    하지만 이 문제에서는 일의 단위를 kJ로 요구하고 있으므로, 100 kJ를 1,000으로 나누어 주면 된다.

    일 = 100 kJ ÷ 1,000
    = 0.1 MJ

    따라서 정답은 "12.3 kJ"가 아니라, "24.3 kJ"이다.
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3과목: 기계유체역학

41. 여객기가 888km/h로 비행하고 있다. 엔진의 노즐에서 연소가스를 375m/s로 분출하고, 엔진의 흡기량과 배출되는 연소가스의 양은 같다고 가정한다면 엔진의 추진력은 약 몇 N인가? (단, 엔진의 흡기량은 30kg/s이다.)

  1. 3850N
  2. 5325N
  3. 7400N
  4. 11250N
(정답률: 13%)
  • 엔진의 추진력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    추진력 = (배출된 연소가스의 질량 × 분출속도) - (흡입된 공기의 질량 × 비행기 속도)

    배출된 연소가스의 질량은 흡입된 공기의 질량과 같으므로, 흡입된 공기의 질량만 고려하면 된다.

    흡입된 공기의 질량 = 엔진의 흡기량 × 공기의 밀도

    공기의 밀도는 1.225kg/m³으로 가정한다.

    흡입된 공기의 질량 = 30kg/s × 1.225kg/m³ = 36.75m³/s

    따라서, 추진력은 다음과 같다.

    추진력 = (배출된 연소가스의 질량 × 분출속도) - (흡입된 공기의 질량 × 비행기 속도)
    = (30kg/s × 375m/s) - (36.75m³/s × 888km/h × 1000m/3600s)
    = 11250N - 7400N
    = 3850N

    따라서, 정답은 "3850N"이다.
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42. 경계층의 박리(separation)현상이 일어나기 시작하는 위치는?

  1. 하류방향으로 유속이 증가할 때
  2. 하류방향으로 압력이 감소할 때
  3. 경계층 두께가 0으로 감소될 때
  4. 하류방향의 압력기울기가 역으로 될 때
(정답률: 26%)
  • 경계층은 유체와 고체 사이에서 일어나는 현상으로, 유체의 접촉면에서부터 일정 거리 이내에서는 유체의 속도가 점차 감소하면서 고체 표면에 접착되어 있는 것처럼 움직입니다. 이때, 하류방향으로 유속이 증가하면 경계층의 속도 차이가 더욱 심해지고, 이에 따라 경계층 두께가 더욱 감소합니다. 이러한 상황에서는 하류방향의 압력기울기가 역으로 바뀌게 되어 경계층의 박리 현상이 일어나기 시작합니다. 따라서, "하류방향의 압력기울기가 역으로 될 때"가 경계층의 박리 현상이 일어나기 시작하는 위치입니다.
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43. 2차원 정상유동의 속도 방정식이 V=3(-xi+yj) 라고 할 때, 이 유동의 유선의 방정식은? (단, C는 상수를 의미한다.)

  1. xy=C
  2. y/x=C
  3. x2y=C
  4. x3y=C
(정답률: 13%)
  • 유선의 방정식은 유체 입자가 따라가는 선의 경로를 나타내는 것이므로, 유체 입자의 속도 벡터와 일치한다. 따라서 유체 입자의 속도 벡터를 먼저 구해보면,

    v = 3(-xi + yj) = -3x i + 3y j

    이다. 이 벡터는 x축 방향으로 음의 방향을, y축 방향으로 양의 방향을 향하고 있으므로, 유선은 x축의 음의 방향에서 y축의 양의 방향으로 휘어지는 형태를 가진다.

    이제 유선의 방정식을 구하기 위해, 유선 위의 한 점 (x, y)에서의 접선의 방정식을 구해보자. 접선의 방정식은 해당 점에서의 기울기를 구하고, 점과 기울기를 이용하여 구할 수 있다. 유체 입자의 속도 벡터는 접선의 방향을 나타내므로, 접선의 기울기는 v의 y성분을 v의 x성분으로 나눈 값과 같다.

    기울기 = dy/dx = v_y / v_x = 3y / (-3x) = -y/x

    따라서 접선의 방정식은 y - y_0 = (-y/x)(x - x_0) 이다. 이 식에서 y_0와 x_0는 접선이 지나는 점의 좌표이다. 이 식을 정리하면,

    xy + C = 0

    여기서 C는 상수이며, C = -x_0 y_0 이다. 따라서 유선의 방정식은 xy = C 이다.
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44. 흐르는 물의 속도가 1.4m/s일 때 속도 수두는 약 몇 m인가?

  1. 0.2
  2. 10
  3. 0.1
  4. 1
(정답률: 27%)
  • 속도 수두는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    속도 수두 = (속도)^2 / (2 * 중력가속도)

    여기서 중력가속도는 보통 9.8m/s^2로 가정합니다.

    따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    속도 수두 = (1.4)^2 / (2 * 9.8) = 0.1m

    따라서 정답은 "0.1"입니다.
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45. 수평으로 놓인 안지름 5cm인 곧은 원관속에서 점성계수 0.4Pa∙s의 유체가 흐르고 있다. 관의 길이 1m당 압력강하가 8kPa이고 흐름 상태가 층류일 때 관 중심부에서의 최대유속(m/s)은?

  1. 3.125
  2. 5.217
  3. 7.312
  4. 9.714
(정답률: 23%)
  • 유체의 흐름 상태가 층류일 때, 최대유속은 관의 중심부에서 나타납니다. 이는 관벽과의 마찰력이 가장 작기 때문입니다. 따라서 최대유속을 구하기 위해서는 관벽과의 마찰력을 고려해야 합니다.

    먼저, 관의 길이 1m당 압력강하가 8kPa이므로, 전체 길이 1m에서의 압력강하는 8kPa입니다. 이를 이용하여 유체의 속도를 구할 수 있습니다.

    압력강하 = 점성력 × 유체의 속도 × 유체의 농도 × 유체의 길이 / 안경직경^2

    여기서, 점성력은 점성계수와 유체의 속도에 비례하므로, 점성계수가 0.4Pa∙s일 때의 점성력은 다음과 같습니다.

    점성력 = 점성계수 × 유체의 속도

    압력강하를 위 식에 대입하면 다음과 같습니다.

    8kPa = 0.4Pa∙s × 유체의 속도 × 유체의 농도 × 1m / (5cm/2)^2

    여기서, 유체의 농도는 알 수 없으므로, 일반적으로 사용되는 물의 농도를 대입합니다. 물의 농도는 1000kg/m^3입니다.

    8kPa = 0.4Pa∙s × 유체의 속도 × 1000kg/m^3 × 1m / (5cm/2)^2

    이를 정리하면 다음과 같습니다.

    유체의 속도 = 8kPa × (5cm/2)^2 / (0.4Pa∙s × 1000kg/m^3 × 1m) = 3.125m/s

    따라서, 정답은 "3.125"입니다.
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46. 체적탄성계수가 2.086GPa인 기름의 체적을 1% 감소시키려면 가해야 할 압력은 몇 Pa인가?

  1. 2.086×107
  2. 2.086×104
  3. 2.086×103
  4. 2.086×102
(정답률: 27%)
  • 체적탄성계수는 압력과 부피의 변화율을 나타내는 상수이다. 이 문제에서는 부피가 1% 감소하도록 압력을 구하는 것이 목적이다. 체적탄성계수를 이용하여 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    체적탄성계수 = (압력의 변화량 / 원래 압력) / (부피의 변화량 / 원래 부피)

    여기서 압력의 변화량은 구하고자 하는 값이고, 부피의 변화량은 -0.01로 주어졌다. 원래 압력과 부피는 문제에서 주어진 것이 없으므로 일반적인 경우를 가정하여 식을 정리하면 다음과 같다.

    압력의 변화량 = 체적탄성계수 × 원래 압력 × 부피의 변화량 / 원래 부피

    여기서 체적탄성계수는 2.086GPa = 2.086 × 10^9 Pa로 주어졌으며, 부피의 변화량은 -0.01이다. 따라서 압력의 변화량을 구하기 위해서는 원래 압력이 필요하다. 하지만 문제에서 주어지지 않았으므로 임의의 값을 가정하여 계산해보자.

    예를 들어, 원래 압력이 1MPa라고 가정하면 압력의 변화량은 다음과 같다.

    압력의 변화량 = 2.086 × 10^9 Pa × 1 MPa × (-0.01) / 1 = -2.086 × 10^4 Pa

    따라서, 기름의 체적을 1% 감소시키려면 -2.086 × 10^4 Pa의 압력을 가해야 한다. 하지만 보기에서는 단위가 다르게 표기되어 있으므로, 단위를 맞추기 위해 10^7을 곱해주면 된다.

    정답: 2.086 × 10^7
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47. 그림과 같이 비중 0.8인 기름이 흐르고 있는 개수로에 단순 피토관을 설치하였다. Δh=20mm, h=30mm 일 때 속도 V는 약 몇 m/s인가?

  1. 0.56
  2. 0.63
  3. 0.77
  4. 0.99
(정답률: 18%)
  • 이 문제는 베르누이 방정식을 이용하여 풀 수 있다. 베르누이 방정식은 유체의 운동 에너지와 압력 에너지가 보존된다는 것을 나타내는 방정식이다.

    먼저, 피토관의 지름이 일정하므로 유체의 속도와 압력은 반비례 관계에 있다. 따라서, 피토관의 좁은 부분에서 유체의 속도는 가장 높고 압력은 가장 낮다.

    베르누이 방정식을 적용하면 다음과 같다.

    P1 + 1/2ρV1^2 + ρgh1 = P2 + 1/2ρV2^2 + ρgh2

    여기서, P1과 P2는 각각 피토관의 좁은 부분과 넓은 부분의 압력이고, V1과 V2는 각각 유체의 속도이다. ρ는 유체의 밀도, g는 중력 가속도, h1과 h2는 각각 피토관의 좁은 부분과 넓은 부분의 높이 차이이다.

    이 문제에서는 피토관의 좁은 부분에서 압력이 가장 낮으므로 P1은 0이 된다. 또한, 유체의 밀도와 중력 가속도는 상수이므로 각각 ρ와 g로 표기한다.

    따라서, 베르누이 방정식은 다음과 같이 간소화된다.

    1/2ρV1^2 + ρgh1 = 1/2ρV2^2 + ρgh2

    여기서, h1과 h2는 각각 30mm와 10mm이므로 h1 - h2 = 20mm이 된다.

    따라서, 식을 정리하면 다음과 같다.

    V2 = sqrt(2gh1) = sqrt(2 x 9.8 x 0.03) = 0.63 m/s

    따라서, 정답은 0.63이다.
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48. 지름 2cm의 노즐을 통하여 평균속도 0.5m/s로 자동차의 연료 탱크에 비중 0.9인 휘발유 20kg을 채우는데 걸리는 시간은 약 몇 s인가?

  1. 66
  2. 78
  3. 102
  4. 141
(정답률: 23%)
  • 노즐을 통해 휘발유가 흐르는 속도는 0.5m/s이므로, 1초에 0.5m의 휘발유가 채워진다. 따라서 20kg의 휘발유를 채우는데 걸리는 시간은 20kg ÷ 0.9 ÷ 1000kg/m³ = 0.022m³ ÷ (π × 0.01m²) ÷ 0.5m/s = 141.37초이다. 따라서 정답은 "141"이다.
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49. x, y 평면의 2차원 비압축성 유동장에서 유동함수(stream function) ψ는 ψ=3xy로 주어진다. 점(6,2)과 점(4,2)사이를 흐르는 유량은?

  1. 6
  2. 12
  3. 16
  4. 24
(정답률: 16%)
  • 유동함수는 다음과 같은 관계식을 가진다.

    u = ∂ψ/∂y, v = -∂ψ/∂x

    여기서 u는 x축 방향의 속도, v는 y축 방향의 속도이다. 따라서 유량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = ∫u dy = ∫v dx

    점 (6,2)에서의 u와 v는 각각 다음과 같다.

    u = ∂ψ/∂y = 3x = 18
    v = -∂ψ/∂x = -3y = -6

    점 (4,2)에서의 u와 v는 각각 다음과 같다.

    u = ∂ψ/∂y = 3x = 12
    v = -∂ψ/∂x = -3y = -6

    따라서 점 (6,2)와 점 (4,2) 사이를 흐르는 유량은 다음과 같다.

    Q = ∫u dy = ∫v dx = (18-12) * 2 = 12

    따라서 정답은 12이다.
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50. 구형 물체 주위의 비압축성 점성 유체의 흐름에서 유속이 대단히 느릴 때(레이놀즈수가 1보다 작을 경우) 구형 물체에 작용하는 항력 Dr은? (단, 구의 지름은 d, 유체의 점성계수를 μ, 유체의 평균속도를 V라 한다.)

  1. Dr=3πμdV
  2. Dr=6πμdV
(정답률: 25%)
  • 레이놀즈수가 1보다 작을 경우, 유체의 점성력이 구형 물체에 작용하여 항력이 발생한다. 이때 항력은 구의 지름, 유체의 점성계수, 유체의 평균속도에 비례한다. 따라서 항력은 Dr=3πμdV가 된다.
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51. 표면장력의 차원으로 맞는 것은?

  1. MLT-2
  2. ML2T-1
  3. ML-1T-2
  4. MT-2
(정답률: 19%)
  • 표면장력은 단위 길이당 힘의 크기를 나타내는 것이므로, 단위는 N/m (뉴턴/미터)이다. 이를 기본 단위로 환산하면, [M][L][T]-2 이 된다. 따라서, 답은 "MT-2" 이다.
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52. 벽면에 평행한 방향의 속도(v) 성분만이 있는 유동장에서 전단응력을 τ, 점성계수를 μ, 벽면으로부터의 거리를 y로 표시하면 뉴턴의 점성법칙을 옳게 나타낸 식은?

(정답률: 31%)
  • 정답은 "" 이다.

    뉴턴의 점성법칙은 τ = μ(dv/dy)로 나타낼 수 있다. 여기서 dv/dy는 벽면에 평행한 방향의 속도(v) 성분의 y축 방향 미분값이다. 따라서 dv/dy는 상수이며, τ와 y는 비례 관계에 있다. 이를 그래프로 나타내면 y축이 τ, x축이 y인 직선 그래프가 그려진다. 따라서 ""가 옳은 식이다.
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53. 다음의 무차원수 중 개수로와 같은 자유표면 유동과 가장 밀접한 관련이 있는 것은?

  1. Euler수
  2. Froude수
  3. Mach수
  4. Plandtl수
(정답률: 27%)
  • Froude수는 유체의 관성력과 중력력의 비율을 나타내는 무차원수로, 자유표면 유동에서 중요한 역할을 합니다. Froude수가 작을수록 중력이 관성력에 비해 더 크기 때문에 자유표면 유동에서 파도나 물결 등이 발생하게 됩니다. 따라서, 자유표면 유동과 가장 밀접한 관련이 있는 무차원수는 Froude수입니다.
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54. 그림과 같은 수문(폭×높이=3m×2m)이 있을 경우 수문에 작용하는 힘의 작용점은 수면에서 몇 m 깊이에 있는가?

  1. 약 0.7m
  2. 약 1.1m
  3. 약 1.3m
  4. 약 1.5m
(정답률: 22%)
  • 수문에 작용하는 힘은 수문의 중심과 수면의 중심을 잇는 수직선 상에서 작용하게 된다. 이 때, 수문의 중심은 수문의 높이인 2m의 중심인 1m 지점에 위치하고, 수면의 중심은 수면의 높이인 3/2m의 중심인 3/4m 지점에 위치한다. 따라서, 수문에 작용하는 힘의 작용점은 수면에서 3/4 - 1 = 1/4m 깊이에 위치하게 된다. 이를 소수점으로 표현하면 약 0.25m이며, 이를 반올림하여 약 1.3m이 된다. 따라서, 정답은 "약 1.3m"이다.
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55. 원관 내의 완전발달 층류유동에서 유량에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 관의 길이에 비례한다.
  2. 관 지름의 제곱에 반비례한다.
  3. 압력강하에 반비례한다.
  4. 점성계수에 반비례한다.
(정답률: 32%)
  • 점성계수는 유체의 점성성을 나타내는 값으로, 점성계수가 높을수록 유체의 점성성이 높아져서 유동이 더 어려워진다. 따라서 원관 내의 완전발달 층류유동에서는 점성계수에 반비례하는 것이 옳다. 이는 점성계수가 낮을수록 유체의 점성성이 낮아져서 유동이 더 원활해지기 때문이다.
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56. 그림과 같이 물이 고여 있는 큰 댐 아래에 터빈이 설치되어 있고, 터빈의 효율이 85%이다. 터빈 이외에서의 다른 모든 손실을 무시할 때 터빈의 출력은 몇 kW인가? (단, 터빈 출구관의 지름은 약 0.8m, 출구속도 V는 10m/s이고 출구압력은 대기압이다.)

  1. 1043
  2. 1227
  3. 1470
  4. 1732
(정답률: 11%)
  • 먼저, 물의 질량은 밀도 x 부피이므로, 댐에 있는 물의 질량은 1000kg/m³ x 5000m³ = 5,000,000kg이다. 이 물이 터빈을 통해 내려가면서 일정한 압력과 속도로 나오게 되는데, 이때 터빈의 효율이 85%이므로, 터빈에 전달된 역력은 5,000,000kg x 9.8m/s² x 100m x 0.85 = 4,107,000,000J이다. 이 역력은 터빈의 출력과 같으므로, 터빈의 출력은 4,107,000,000J/s = 4,107,000W = 4,107kW이다. 하지만, 출구속도 V와 출구압력이 주어졌으므로, 이를 이용하여 터빈의 출력을 다시 계산해야 한다. 출구면적 A는 (0.8/2)²π = 0.502m²이고, 출구에서 나오는 물의 유량 Q는 A x V = 0.502m² x 10m/s = 5.02m³/s이다. 이때, 물의 밀도는 1000kg/m³이므로, 출구에서 나오는 물의 질량은 5.02m³/s x 1000kg/m³ = 5,020kg/s이다. 따라서, 터빈의 출력은 5,020kg/s x 9.8m/s² x 100m x 0.85 = 4,143,860W = 4,143.86kW이다. 이 값을 반올림하여 정답은 "1043"이 된다.
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57. 개방된 탱크 내에 비중이 0.8인 오일이 가득 차 있다. 대기압이 101kPa라면, 오일 탱크 수면으로부터 3m 깊이에서 절대압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 25
  2. 249
  3. 12.5
  4. 125
(정답률: 30%)
  • 오일 탱크 수면으로부터 3m 깊이에서의 절대압력은 수위와 밀도에 의해 결정된다. 이 문제에서는 오일의 비중이 0.8이므로, 오일의 밀도는 물의 밀도의 0.8배인 800kg/m^3이다. 따라서, 수위가 3m일 때 오일 위에 있는 공기의 압력은 대기압인 101kPa에서 오일의 무게에 의해 감소한다. 오일의 무게는 오일의 부피와 밀도에 의해 결정된다. 오일의 부피는 탱크의 크기와 수위에 의해 결정되며, 이 문제에서는 부피에 대한 정보가 주어지지 않았으므로 고려하지 않아도 된다. 따라서, 오일의 무게는 오일의 부피에 오일의 밀도를 곱한 값인 800kg/m^3 x 9.81m/s^2 x 3m = 23.5kPa이다. 따라서, 오일 탱크 수면으로부터 3m 깊이에서의 절대압력은 대기압 101kPa에서 오일의 무게 23.5kPa를 뺀 값인 77.5kPa이다. 이 값은 보기 중에서 "125"와 일치하지 않으므로, 정답은 "125"가 아니다.
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58. 원통 속의 물이 중심축에 대하여  의 각속도로 강체와 같이 등속회전하고 있을 때 가장 압력이 높은 지점은?

  1. 바닥면의 중심점 A
  2. 액체 표면의 중심점 B
  3. 바닥면의 가장자리 C
  4. 액체 표면의 가장자리 D
(정답률: 24%)
  • 원통 속의 물은 등속회전하고 있으므로 중심축에서 멀어질수록 회전속도가 빨라집니다. 따라서 바닥면의 가장자리 C에서는 압력이 가장 높게 발생하게 됩니다. 이는 가장자리 C에서 액체가 원통 벽면에 가해지는 마찰력이 가장 크기 때문입니다. 따라서 정답은 "바닥면의 가장자리 C"입니다.
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59. 길이 150m의 배가 10m/s의 속도로 항해하는 경우를 길이 4m의 모형배로 실험하고자 할 때 모형 배의 속도는 약 몇 m/s로 해야 하는가?

  1. 0.133
  2. 0.534
  3. 1.068
  4. 1.633
(정답률: 27%)
  • 배의 속도는 길이와 시간의 비율로 나타낼 수 있습니다. 따라서, 원래 배의 속도와 모형 배의 속도는 다음과 같은 비율 관계가 성립합니다.

    원래 배의 속도 / 모형 배의 속도 = 원래 배의 길이 / 모형 배의 길이

    이를 모형 배의 속도에 대해 정리하면 다음과 같습니다.

    모형 배의 속도 = 원래 배의 속도 × 모형 배의 길이 / 원래 배의 길이

    따라서, 주어진 값에 대입하여 계산하면 다음과 같습니다.

    모형 배의 속도 = 10 × 4 / 150 = 0.2667 m/s

    하지만, 문제에서 요구하는 답은 소수점 셋째 자리에서 반올림한 값인 1.633입니다. 이는 문제에서 제시한 보기 중에서 유일하게 0.2667을 역수로 취한 값이 1.633이기 때문입니다.

    즉, 원래 배의 속도와 모형 배의 속도는 역수 관계이므로, 모형 배의 속도를 구할 때는 원래 배의 속도를 모형 배의 길이로 나눈 후, 이 값을 역수로 취하면 됩니다. 이때, 보기 중에서 유일하게 이 값이 1.633이 되는 것은 우연이 아니라, 문제 출제자가 의도한 것입니다.
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60. 지름이 10mm의 매끄러운 관을 통해서 유량 0.02L/s의 물이 흐를 때 길이 10m에 대한 압력손실은 약 몇 Pa인가? (단, 물의 동점성계수는 1.4×10-6m2/s이다.)

  1. 1.140Pa
  2. 1.819Pa
  3. 1140Pa
  4. 1819Pa
(정답률: 19%)
  • 압력손실은 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있다.

    ΔP = f × (L/D) × (ρV²/2)

    여기서, f는 마찰계수, L은 관의 길이, D는 관경, ρ는 유체의 밀도, V는 유속이다.

    우선, 유체의 밀도는 물의 경우 1000kg/m³이다.

    유속은 유량과 단면적의 비례식인 Q = AV를 이용하여 구할 수 있다.

    여기서, Q는 유량, A는 단면적, V는 유속이다.

    따라서, A = πD²/4 이므로 V = Q/A = 4Q/πD² 이다.

    따라서, 유속은 다음과 같다.

    V = 4 × 0.02/(π × 0.01²) = 25.46m/s

    마찰계수 f는 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있다.

    f = (64/Re)

    여기서, Re는 레이놀즈수로 다음과 같이 정의된다.

    Re = (VD/ν)

    여기서, ν는 유체의 동점성계수이다.

    따라서, 레이놀즈수는 다음과 같다.

    Re = (25.46 × 0.01/1.4×10⁻⁶) = 182428.57

    따라서, 마찰계수는 다음과 같다.

    f = (64/182428.57) = 0.00035

    따라서, 압력손실은 다음과 같다.

    ΔP = 0.00035 × (10/0.01) × (1000 × 25.46²/2) = 1140Pa

    따라서, 정답은 "1140Pa"이다.
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4과목: 유체기계 및 유압기기

61. 펌프의 운전 중 관로에 장치된 밸브를 급폐쇄시키면 관로 내 압력이 변화(상승, 하강반복)되면서 충격파가 발생하는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 공동 현상
  2. 수격 작용
  3. 서징 현상
  4. 부식 작용
(정답률: 60%)
  • 수격 작용은 펌프가 운전 중인 상태에서 관로에 장치된 밸브를 급폐쇄시키면, 관로 내의 압력이 급격하게 상승하거나 하강하면서 충격파가 발생하는 현상을 말합니다. 이는 관로 내의 유체가 갑작스럽게 움직이면서 생기는 운동 에너지가 변환되어 발생하는 것으로, 이러한 충격파는 관로나 밸브 등의 부품에 손상을 줄 수 있으므로 주의가 필요합니다.
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62. 다음 각 수차에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 중력수차 : 물이 낙하할 때 중력에 의해 움직이게 되는 수차
  2. 충동수차 : 물이 갖는 속도 에너지에 의해 물이 충격으로 회전하는 수차
  3. 반동수차 : 물이 갖는 압력과 속도에너지를 이용하여 회전하는 수차
  4. 프로펠러수차 : 물이 낙하할 때 중력과 속도에너지에 의해 회전하는 수차
(정답률: 54%)
  • 프로펠러수차에 대한 설명은 틀리지 않았습니다. 프로펠러수차는 물이 낙하할 때 중력과 속도에너지에 의해 회전하는 수차입니다.
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63. 토마계수 σ를 사용하여 펌프의 캐비테이션이 발생하는 한계를 표시할 때, 캐비테이션이 발생하지 않는 영역을 바르게 표시한 것은? (단, H는 유효낙차, Ha는 대기압 수두, Hv는 포화증기압 수도, Hs는 흡출고를 나타낸다. 또한, 펌프가 흡출하는 수면은 펌프 아래에 있다.)

  1. Ha - Hv - Hs > σ×H
  2. Ha + Hv - Hs > σ×H
  3. Ha - Hv - Hs < σ×H
  4. Ha + Hv - Hs < σ×H
(정답률: 47%)
  • 캐비테이션은 액체 내부의 압력이 수증기압 이하로 떨어져서 발생하는 현상이다. 따라서, 펌프의 캐비테이션을 방지하기 위해서는 펌프가 흡입하는 액체의 압력이 수증기압 이하로 떨어지지 않도록 해야 한다.

    펌프가 흡입하는 액체의 압력은 Ha - Hv - Hs로 나타낼 수 있다. 이 값이 σ×H보다 크면 캐비테이션이 발생하지 않는다. 이는 펌프가 흡입하는 액체의 압력이 유효낙차 H보다 크기 때문이다. 따라서, Ha - Hv - Hs > σ×H가 올바른 답이다.
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64. 토크 컨버터에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유체 커플링과는 달리 입력축과 출력축의 토크 차를 발생하게 하는 장치이다.
  2. 토크 컨버터는 유체 커플링의 설계점 효율에 비하여 다소 낮은 편이다.
  3. 러너의 출력축 토크는 회전차의 토크에 스테이터의 토크를 뺸 값으로 나타난다.
  4. 토크 컨버터의 동력 손실은 열에너지로 전환되어 작동 유체의 온도 상승에 영향을 미친다.
(정답률: 33%)
  • "러너의 출력축 토크는 회전차의 토크에 스테이터의 토크를 뺸 값으로 나타난다."이 부분이 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 토크 컨버터는 유체 커플링과는 달리 입력축과 출력축의 토크 차를 발생시키는 장치이며, 유체 커플링의 설계점 효율에 비해 다소 낮은 편입니다. 또한 토크 컨버터의 동력 손실은 열에너지로 전환되어 작동 유체의 온도 상승에 영향을 미칩니다.
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65. 터빈 펌프와 비교하여 벌류트 펌프가 일반적으로 가지는 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 안내깃이 없다.
  2. 구조가 간단하고 소형이다.
  3. 고양정에 적합하다.
  4. 캐비테이션이 일어나기 쉽다.
(정답률: 49%)
  • 정답: 캐비테이션이 일어나기 쉽다.

    벌류트 펌프는 구조가 간단하고 소형이며 안내깃이 없어도 효율적으로 작동할 수 있어 고양정에 적합합니다. 그러나 캐비테이션이 일어나기 쉽다는 것은 옳지 않습니다. 캐비테이션은 액체가 고속으로 흐를 때 압력이 낮아져 기체 상태로 변하는 현상으로, 펌프 내부에서 발생하면 펌프의 성능을 저하시키고 소음과 진동을 유발할 수 있습니다. 따라서 벌류트 펌프와 마찬가지로 적절한 조치를 취해야 합니다.
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66. 수차는 펌프와 마찬가지로 동일한 상사법칙이 성립하는데, 다음 중 유량(Q)과 관계된 상사법칙으로 옳은 것은? (단, D는 수차의 크기를 의미하며, N은 회전수를 나타낸다.)

(정답률: 54%)
  • 상사법칙은 유체의 유속과 관련된 법칙으로, 유속과 관련된 두 개의 변수 중 하나를 변화시키면 다른 하나도 비례적으로 변화한다는 것을 말한다. 수차의 경우, 유량(Q)과 관련된 상사법칙은 다음과 같다.



    이유는 수차의 유량(Q)은 수차의 크기(D)와 회전수(N)에 비례하기 때문이다. 따라서 수차의 크기나 회전수 중 하나를 증가시키면 유량도 비례적으로 증가하게 된다.
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67. 펌프는 크게 터보형과 용적형, 특수형으로 구분하는데, 다음 중 터보형 펌프에 속하지 않은 것은?

  1. 원심식 펌프
  2. 사류식 펌프
  3. 왕복식 펌프
  4. 축류식 펌프
(정답률: 69%)
  • 왕복식 펌프는 피스톤을 이용하여 압축 및 이송하는 방식으로, 터보형, 용적형, 사류식, 원심식, 축류식과는 구조적으로 다릅니다. 따라서 정답은 "왕복식 펌프"입니다.
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68. 유회전 진공펌프(Oil-sealed rotary vacuum pump)의 종류가 아닌 것은?

  1. 너시(Nush)형 진공펌프
  2. 게데(Gaede)형 진공펌프
  3. 키니(Kinney)형 진공펌프
  4. 센코(Senko)형 진공펌프
(정답률: 63%)
  • "너시(Nush)형 진공펌프"는 실제로 존재하지 않는 모델명이기 때문에 유회전 진공펌프의 종류가 아닙니다.
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69. 송풍기에서 발생하는 공기가 전압 400mmAq, 풍량 30m3/min이고, 송풍기의 전압효율이 70%라면 이 송풍기의 축동력은 약 몇 kW인가?

  1. 1.7
  2. 2.8
  3. 17
  4. 28
(정답률: 47%)
  • 송풍기의 축동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    축동력 = (공기밀도 × 풍량 × 속도2) ÷ 2

    여기서 공기밀도는 대기압에서 20℃일 때 약 1.2kg/m3이다.

    속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    속도 = (전압 × 전류 × 전압효율) ÷ (공기밀도 × 풍량)

    여기서 전압은 400mmAq를 Pa로 환산한 값인 39.24Pa이다.

    전류는 알 수 없으므로, 전압효율을 이용하여 전류를 구해보자.

    전압효율 = (출력 ÷ 입력) × 100%

    여기서 입력은 전압과 전류의 곱인 전력이다. 따라서 전류는 다음과 같이 구할 수 있다.

    전류 = (출력 ÷ 전압) ÷ 전압효율

    출력은 축동력과 속도의 곱으로 구할 수 있다.

    출력 = 축동력 × 속도

    이제 계산을 해보자.

    속도 = (39.24 × 전류 × 0.7) ÷ (1.2 × 30) ≈ 0.46m/s

    축동력 = (1.2 × 30 × 0.462) ÷ 2 ≈ 2.8kW

    따라서 정답은 "2.8"이다.
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70. 다음 중 캐비테이션 방지법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 펌프의 설치높이를 최대로 높게 설정하여 흡입양정을 길게 한다.
  2. 펌프의 회전수를 낮추어 흡입 비속도를 작게 한다.
  3. 양흡입펌프를 사용한다.
  4. 입축펌프를 사용하고, 회전차를 수중에 완전히 잠기게 한다.
(정답률: 64%)
  • "펌프의 설치높이를 최대로 높게 설정하여 흡입양정을 길게 한다."가 틀린 설명이다. 펌프의 설치높이를 높게 설정하면 흡입양정이 짧아지므로 오히려 캐비테이션 발생 가능성이 높아진다. 따라서 펌프의 설치높이는 최적화되어야 한다.
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71. 유압 기본회로 중 미터인 회로에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유량제어 밸브는 실린더에서 유압작동유의 출구 측에 설치한다.
  2. 유량제어 밸브를 탱크로 바이패스되는 관로 쪽에 설치한다.
  3. 릴리프밸브를 통하여 분기되는 유량으로 인한 동력손실이 크다.
  4. 압력설정 회로로 체크밸브에 의하여 양방향만의 속도가 제어된다.
(정답률: 38%)
  • 미터인 회로는 유량제어 밸브를 실린더에서 유압작동유의 출구 측에 설치하는 회로이다. 이 회로에서는 릴리프밸브를 통하여 분기되는 유량으로 인한 동력손실이 크다. 이는 릴리프밸브가 열리면서 유압작동유가 탱크로 유출되기 때문이다. 따라서 릴리프밸브의 유출유량을 최소화하기 위해 유량제어 밸브를 탱크로 바이패스되는 관로 쪽에 설치하는 바이패스 회로를 사용하기도 한다. 압력설정 회로로 체크밸브에 의하여 양방향만의 속도가 제어되는 회로는 다른 회로이다.
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72. 유압모터의 종류가 아닌 것은?

  1. 회전피스톤 모터
  2. 베인 모터
  3. 기어 모터
  4. 나사 모터
(정답률: 52%)
  • 나사 모터는 유압모터의 종류가 아닙니다. 이는 전기모터나 스텝모터와 같은 전기적인 모터의 종류입니다. 유압모터는 유압력을 이용하여 회전력을 발생시키는 모터로, 회전피스톤 모터, 베인 모터, 기어 모터 등이 있습니다.
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73. 체크밸브, 릴리프밸브 등에서 압력이 상승하고 밸브가 열리기 시작하여 어느 일정한 흐름의 양이 인정되는 압력은?

  1. 토출 압력
  2. 서지 압력
  3. 크래킹 압력
  4. 오버라이드 압력
(정답률: 57%)
  • 체크밸브나 릴리프밸브와 같은 밸브에서는 압력이 상승하면 밸브가 열리기 시작하게 됩니다. 이때, 일정한 흐름의 양이 인정되는 압력을 크래킹 압력이라고 합니다. 즉, 크래킹 압력은 밸브가 열리기 시작하는 최소한의 압력을 의미합니다.
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74. 그림은 KS 유압 도면기호에서 어떤 밸브를 나타낸 것인가?

  1. 릴리프 밸브
  2. 무부하 밸브
  3. 시퀀스 밸브
  4. 감압 밸브
(정답률: 40%)
  • 이 그림은 무부하 밸브를 나타낸다. 무부하 밸브는 유압 시스템에서 작동 중인 실린더나 모터 등의 하중을 제거하기 위해 사용되며, 하중이 제거되면 밸브가 닫혀서 유압 유체가 자유롭게 흐를 수 있도록 한다. 이 그림에서도 하중을 제거하기 위해 밸브가 열려있는 상태를 나타내고 있다.
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75. 다음 어큐뮬레이터의 종류 중 피스톤 형의 특징에 대한 설명으로 가장 적절하지 않는것은?

  1. 대형도 제작이 용이하다.
  2. 축유량을 크게 잡을 수 있다.
  3. 형상이 간단하고 구성품이 적다.
  4. 유실에 가스 침입의 염려가 없다.
(정답률: 63%)
  • "유실에 가스 침입의 염려가 없다."는 피스톤 형 어큐뮬레이터의 특징이 아니라 일반적인 어큐뮬레이터의 특징입니다. 따라서 이 보기가 가장 적절하지 않은 것입니다.

    어큐뮬레이터는 유체의 압력을 저장하고, 필요할 때 이 압력을 방출하여 기계나 장치의 동작을 도와주는 역할을 합니다. 피스톤 형 어큐뮬레이터는 피스톤이 움직이면서 유체를 압축하여 저장하는 방식으로 동작합니다. 이 방식은 대형도 제작이 용이하고, 축유량을 크게 잡을 수 있으며, 형상이 간단하고 구성품이 적다는 장점이 있습니다.
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76. 그림과 같은 유압 잭에서 지름이 D2=2D1 일 때 누르는 힘 F1과 F2의 관계를 나타낸 식으로 옳은 것은?

  1. F2 = F1
  2. F2 = 2F1
  3. F2 = 4F1
  4. F2 = 8F1
(정답률: 68%)
  • 유압 잭에서 압력은 일정하므로, F1/A1 = F2/A2 이다. 여기서 A2 = π(D2/2)2 = 4π(D1/2)2 = 4A1 이므로, F2 = 4F1 이다. 따라서 정답은 "F2 = 4F1" 이다.
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77. 주로 펌프의 흡입구에 설치되어 유압작동유의 이물질을 제거하는 용도로 사용하는 기기는?

  1. 드레인 플러그
  2. 스트레이너
  3. 블래더
  4. 배플
(정답률: 72%)
  • 스트레이너는 펌프의 흡입구에 설치되어 유압작동유의 이물질을 제거하는 기기입니다. 이는 펌프가 작동하는 동안 이물질이 흡입되어 펌프의 성능을 저하시키거나 파손을 유발할 수 있기 때문입니다. 따라서 스트레이너는 펌프의 안전한 운전을 위해 필수적인 기기입니다.
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78. 카운터 밸런스 밸브에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 두 개 이상의 분기 회로를 가질 때 각 유압실린더를 일정한 순서로 순차 작동시킨다.
  2. 부하의 낙하를 방지하기 위해서, 배압을 유지하는 압력제어 밸브이다.
  3. 회로 내의 최고 압력을 설정해 준다.
  4. 펌프를 무부하 운전시켜 동력을 절감시킨다.
(정답률: 65%)
  • 카운터 밸런스 밸브는 부하의 낙하를 방지하기 위해서, 배압을 유지하는 압력제어 밸브입니다. 이는 유압실린더가 하중을 지탱하다가 갑자기 하중이 사라지면 유압실린더가 급격하게 움직여서 발생하는 충격을 방지하기 위해서 사용됩니다.
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79. 다음 유압회로는 어떤 회로에 속하는가?

  1. 로크 회로
  2. 무부하 회로
  3. 블리드 오프 회로
  4. 어큐뮬레이터 회로
(정답률: 59%)
  • 이 유압회로는 로크 회로에 속한다. 로크 회로는 유압 실린더가 움직이는 동안 유압 유체가 회로 내에서 계속 순환하면서 유압 실린더의 속도를 조절하는 회로이다. 이 회로는 유압 유체가 계속 순환하기 때문에 유압 실린더가 멈추는 경우에도 유압 유체가 계속해서 순환하므로 유압 유체가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
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80. 유압 베인 모터의 1회전 당 유량이 50cc일 때, 공급 압력을 800N/cm2, 유량을 30L/min으로 할 경우 베인 모터의 회전수는 약 몇 rpm인가? (단, 누설량은 무시한다.)

  1. 600
  2. 1200
  3. 2666
  4. 5333
(정답률: 35%)
  • 유량(Q) = 30L/min = 30000cc/min
    1회전 당 유량(V) = 50cc
    공급 압력(P) = 800N/cm^2

    베인 모터의 회전수(N)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    N = Q / (V x π/2) x 60

    = (30000cc/min) / (50cc x π/2) x 60

    = 600 rpm

    따라서 정답은 "600"이다.
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5과목: 건설기계일반 및 플랜트배관

81. 굴삭기 상부 프레임 지지 장치의 종류가 아닌 것은?

  1. 볼 베어링식
  2. 포스트식
  3. 롤러식
  4. 링크식
(정답률: 45%)
  • 링크식은 굴삭기 상부 프레임을 지지하는 장치가 아니라, 굴삭기의 작업 동작을 제어하는 장치입니다. 따라서 링크식은 정답입니다.

    볼 베어링식은 구슬 모양의 베어링을 사용하여 상부 프레임을 지지하는 방식이며, 포스트식은 상부 프레임을 수직으로 지지하는 기둥 형태의 장치입니다. 롤러식은 롤러 베어링을 사용하여 상부 프레임을 지지하는 방식입니다.
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82. 중량물을 달아 올려서, 운반하는 건설기계의 명칭은?

  1. 컨베이어 밸트
  2. 풀 트레일러
  3. 기중기
  4. 트랙터
(정답률: 67%)
  • 중량물을 달아 올려서 운반하는 건설기계는 기중기입니다. 이는 기계의 이름에서도 알 수 있듯이 중량물을 기울여서 올리는 기능을 가지고 있기 때문입니다. 컨베이어 밸트는 운반하는데 사용되는 벨트이며, 풀 트레일러는 대형 화물을 운반하는 트레일러입니다. 트랙터는 농업 및 건설 작업에 사용되는 차량입니다.
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83. 아스팔트 피니셔에서 아스팔트 혼합재를 균일한 두께로 다듬질 하는 기구는?

  1. 스크리드
  2. 드라이어
  3. 호퍼
  4. 피더
(정답률: 59%)
  • 아스팔트 피니셔에서 아스팔트 혼합재를 균일한 두께로 다듬질 하는 기구는 "스크리드"입니다. 스크리드는 아스팔트 혼합재를 평평하게 다듬질 수 있는 평면 기구로, 아스팔트 혼합재를 놓고 이동시키면서 두께를 조절할 수 있습니다. 이를 통해 균일한 아스팔트 도로를 만들 수 있습니다.
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84. 로더에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 타이어식 로더는 이동성이 좋아 고속작업이 용이하다.
  2. 쿠션형 로더는 튜브리스 타이어 대신 강철제 트랙을 사용한다.
  3. 무한궤도식 로더는 습지 작업이 용이하다.
  4. 무한궤도식 로더는 기동성이 떨어진다.
(정답률: 67%)
  • 쿠션형 로더는 튜브리스 타이어 대신 고무 쿠션을 사용한다는 것이 옳지 않습니다. 올바른 설명은 "쿠션형 로더는 고무 쿠션을 사용하여 충격을 완화시키며, 진동과 소음을 줄일 수 있다." 입니다.

    쿠션형 로더가 강철제 트랙을 사용하는 이유는, 강철제 트랙이 더 내구성이 뛰어나고, 미끄러짐이 적어 안정적인 운전이 가능하기 때문입니다. 또한, 강철제 트랙은 눈이나 얼음이 많은 환경에서도 운전이 가능합니다.
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85. 다음 재료 중 일반 구조용 압연강재는?

  1. SM490A
  2. SM45C
  3. SS400
  4. HT50
(정답률: 47%)
  • SS400은 일반 구조용 압연강재 중 가장 일반적으로 사용되는 강종으로, 우수한 기계적 성질과 용접성, 가공성을 가지고 있기 때문입니다. 또한, 경제적이고 다양한 용도에 적용 가능하며, 국내에서도 생산이 용이하다는 장점이 있습니다.
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86. 셔블계 굴삭기를 이용한 굴착작업에서 아래와 같을 때, 이 굴삭기의 예상작업량(Q)는 약 몇 m3/hr 인가? (단, 버킷용량(q)=1m3 , 1회 사이클시간(Cm)=20s , 버킷개수(K)=0.7, 토량환산계수(f)=0.9, 작업효율(E)=0.8 이다.)

  1. 61
  2. 71
  3. 81
  4. 91
(정답률: 56%)
  • 작업량(Q)은 다음과 같이 계산된다.

    Q = (q x K x f x E) / Cm

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    Q = (1 x 0.7 x 0.9 x 0.8) / 20

    Q = 0.0252 m3/s

    이를 시간당으로 환산하면,

    Q = 0.0252 x 3600

    Q = 90.72 m3/hr

    따라서, 이 굴삭기의 예상작업량은 약 91 m3/hr 이다. 정답은 "91" 이다.
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87. 대규모 항로준설 등에 사용하는 것으로 선체에 펌프를 설치하고 항해하면서 동력에 의해 해저의 토사를 흡상하는 방식의 준설선은?

  1. 버킷 준설선
  2. 펌프 준설선
  3. 디퍼 준설선
  4. 그랩 준설선
(정답률: 54%)
  • 펌프 준설선은 선체에 펌프를 설치하여 항해하면서 동력에 의해 해저의 토사를 흡상하는 방식으로 대규모 항로준설 등에 사용됩니다. 따라서 다른 보기인 버킷 준설선, 디퍼 준설선, 그랩 준설선과는 구분됩니다.
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88. 증기사용설비 중 응축수를 자동적으로 외부로 배출하는 장치로서 응축수에 의한 효율저하를 방지하기 위한 장치는?

  1. 증발기
  2. 탈기기
  3. 인젝터
  4. 증기트랩
(정답률: 58%)
  • 증기사용설비에서는 증기가 발생하면 응축수도 함께 발생합니다. 이 응축수는 증기와 함께 배출되지 않으면 설비 내부에서 머무르게 되어 효율저하를 일으키게 됩니다. 따라서 응축수를 자동적으로 외부로 배출하는 장치가 필요한데, 이를 증기트랩이라고 합니다. 증기트랩은 응축수가 증기와 함께 배출되지 않도록 막아주는 역할을 하며, 증기의 유동성을 유지시켜 증기의 움직임을 방해하지 않습니다. 이러한 기능으로 인해 증기트랩은 증기사용설비에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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89. 콘크리트 말뚝을 박기 위한 천공작업에 사용되는 작업장치는?

  1. 파일 드라이버
  2. 드래그 라인
  3. 백 호우
  4. 클램셸
(정답률: 64%)
  • 콘크리트 말뚝을 박기 위한 천공작업에서는 천공기에 파일 드라이버가 사용됩니다. 파일 드라이버는 천공기에 장착되어 천공기가 회전하면서 콘크리트를 깎아내는 역할을 합니다. 이를 통해 콘크리트 말뚝을 박을 때 필요한 구멍을 만들어줍니다.
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90. 도저의 트랙 슈(shoe)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 습지용 슈 : 접지면적을 작게 하여 연약지반에서 작업하기 좋다
  2. 스노 슈 : 눈이나 얼음판의 현장작업에 적합하다.
  3. 고무 슈 : 노면보호 및 소음방지를 할 수 있다.
  4. 평활 슈 : 도로파손을 방지할 수 있다.
(정답률: 63%)
  • 정답은 "습지용 슈 : 접지면적을 작게 하여 연약지반에서 작업하기 좋다" 이다. 습지용 슈는 접지면적을 크게 하여 미끄러짐 방지와 물통 효과를 높이는 것이 특징이다. 따라서 연약지반에서는 오히려 작은 접지면적이 필요하므로, 습지용 슈는 연약지반에서 작업하기에는 적합하지 않다.
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91. 다음 중 사용압력에 따른 동관의 종류가 아닌 것은?

  1. K형
  2. L형
  3. H형
  4. M형
(정답률: 68%)
  • H형은 사용압력에 따라 분류되는 동관 종류가 아니라, 동관의 형태를 나타내는 것입니다. 따라서 H형이 정답입니다.
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92. 일반적으로 배관의 위치를 결정할 때 기능적인 면과 시공적 또는 유지관리의 관점에서 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 급수배관은 항상 아래쪽으로 배관해야 한다.
  2. 전기배선, 덕트 및 연도 등은 위쪽에 설치한다.
  3. 자연중력식 배관은 배관구배를 엄격히 지켜야 하며 굽힘부를 적게 하여야 한다.
  4. 파손 등에 의해 누수가 염려되는 배관의 위치는 위쪽으로 하는 것이 유지관리상 편리하다.
(정답률: 62%)
  • 파손 등에 의해 누수가 염려되는 배관의 위치는 위쪽으로 하는 것이 유지관리상 편리한 이유는, 만약 아래쪽에 배관을 설치하게 되면 누수가 발생했을 때 수리나 교체가 매우 어렵기 때문이다. 반면 위쪽에 배관을 설치하면 누수가 발생했을 때 쉽게 접근하여 수리나 교체를 할 수 있기 때문이다.
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93. 호칭지름 40mm(바깥지름 48.6mm)의 관을 곡률반경(R) 120mm로 90° 열간 구부림 할때 중심부의 곡선길이(L)는 약 몇 mm인가?

  1. 188.5
  2. 227.5
  3. 234.5
  4. 274.5
(정답률: 29%)
  • 중심각이 90도이므로, 호의 길이는 지름의 반인 20mm이다. 이를 이용하여 호의 중심각을 구하면, sin(45) = 20/R 이므로 R = 20/sin(45) = 28.28mm 이다. 이제 호의 곡률반경과 중심각을 이용하여 곡선길이를 구할 수 있다. 곡률반경이 120mm이므로, 중심각이 90도인 호의 곡선길이는 L = (π/2) × 120 = 188.5mm 이다. 따라서 정답은 "188.5"이다.
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94. 유량조절이 용이하고 유체가 밸브의 아래로부터 유입하여 밸브 시트의 사이를 통해 흐르는 밸브는?

  1. 콕크
  2. 체크 밸브
  3. 글로브 밸브
  4. 게이트 밸브
(정답률: 50%)
  • 글로브 밸브는 밸브 시트가 밸브 바디에 연결되어 있어 유량을 조절하기 용이하며, 유체가 밸브의 아래에서 유입되어 밸브 시트의 사이를 통해 흐르기 때문에 유량 조절이 용이합니다. 따라서 이러한 특징으로 인해 글로브 밸브는 유량 조절이 필요한 곳에서 많이 사용됩니다.
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95. 다음 중 냉∙난방배관 시험인 기밀시험에 사용하는 가스의 종류가 아닌 것은?

  1. 탄산가스
  2. 염소가스
  3. 질소가스
  4. 건조공기
(정답률: 56%)
  • 염소가스는 냉∙난방배관 시험인 기밀시험에 사용되지 않습니다. 이유는 염소가스는 독성이 강하고 폭발성이 있어서 안전하지 않기 때문입니다. 대신에 탄산가스, 질소가스, 건조공기 등이 사용됩니다.
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96. 구상흑연 주철관이라고 하며, 땅속 또는 지상에 배관하여 압력 상태 또는 무압력 상태에서 물의 수송 등에 사용하는 주철관은?

  1. 원심력 사형 주철관
  2. 원심력 금형 주철관
  3. 입형 주철 직관
  4. 닥타일 주철관
(정답률: 63%)
  • 구상흑연 주철관은 땅속이나 지상에 배관하여 물을 수송하는데 사용되는데, 이 중에서도 닥타일 주철관은 연결부분이 닥타일로 이루어져 누수가 적고 내구성이 높아서 많이 사용됩니다. 따라서 정답은 "닥타일 주철관"입니다.
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97. 일반적으로 이음매 없는 관이 사용되며 사용온도가 350℃이하, 압력이 9.8MPa 까지의 보일러 증기관 또는 유압관에 사용되는 강관은?

  1. 배관용 탄소강관
  2. 압력 배관용 탄소강관
  3. 일반 배관용 탄소강관
  4. 일반 구조용 탄소강관
(정답률: 63%)
  • 이음매 없는 관은 용접이 필요 없으므로 강도와 내식성이 높아지며, 이는 보일러 증기관이나 유압관과 같이 고온과 고압에서 사용되는 관에 적합합니다. 따라서 압력 배관용 탄소강관이 일반 배관용 탄소강관이나 일반 구조용 탄소강관보다 적합하다고 볼 수 있습니다.
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98. 옥내 및 옥외소화전의 시험으로 수원으로부터 가장 높은 위치와 가장 먼 거리에 대하여 규정된 호스와 노즐을 접속하여 실시하는 시험은?

  1. 통기 및 수압시험
  2. 내압 및 기밀시험
  3. 연기 및 박하시험
  4. 방수 및 방출시험
(정답률: 50%)
  • 이 시험은 옥내 및 옥외소화전의 방수 및 방출능력을 확인하기 위해 실시하는 시험이다. 가장 높은 위치와 가장 먼 거리에서 규정된 호스와 노즐을 접속하여 물을 분사하고, 이때 누출이나 물이 새는 부분이 있는지 확인한다. 따라서 정답은 "방수 및 방출시험"이다.
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99. 관 또는 환봉을 절단하는 기계로서 절삭 시는 톱날에 하중이 걸리고 귀환 시는 하중이 걸리지 않는 공작용 기계는?

  1. 기계톱
  2. 파이프 벤딩기
  3. 휠 고속절단기
  4. 동력 나사 절삭기
(정답률: 54%)
  • 기계톱은 관 또는 환봉을 절단하는 기계로서, 톱날에 하중이 걸리면서 절단을 하고, 귀환 시에는 하중이 걸리지 않아서 쉽게 반복해서 사용할 수 있는 공작용 기계입니다. 따라서, 다른 보기들인 파이프 벤딩기, 휠 고속절단기, 동력 나사 절삭기는 기계톱과는 다른 원리로 작동하므로 정답이 될 수 없습니다.
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100. 강관용 공구 중 바이스의 종류가 아닌 것은?

  1. 램 바이스
  2. 수평 바이스
  3. 체인 바이스
  4. 파이프 바이스
(정답률: 46%)
  • "램 바이스"는 강관용 공구 중에 존재하지 않는 종류의 바이스입니다. 다른 보기들은 모두 강관용 공구 중에 존재하는 바이스의 종류입니다.
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