건설기계설비산업기사 필기 기출문제복원 (2008-05-11)

건설기계설비산업기사
(2008-05-11 기출문제)

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1과목: 기계제작법

1. 항온변태곡선(TTT 곡선)과 관계가 먼 것은?

  1. 재결정온도
  2. 변태
  3. 시간
  4. 온도
(정답률: 알수없음)
  • 항온변태곡선(TTT 곡선)은 재결정온도와 변태 시간에 따른 변태 반응의 진행을 나타내는 곡선이다. 따라서 온도는 항온변태곡선에서 가장 중요한 변수 중 하나이다.
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2. 다음 중 절단부를 불활성 가스로 둘러싸고 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크를 발생시켜 절단하는 방법은?

  1. 금속 아크 절단
  2. 탄소 아크 절단
  3. TIG 절단
  4. 산소 아크 절단
(정답률: 알수없음)
  • 금속 아크 절단은 텅스텐 전극과 모재 사이에 발생하는 아크를 이용하여 절단하는 방법입니다. 이때 절단부를 불활성 가스로 둘러싸는 이유는 모재가 공기와 반응하여 산화되는 것을 방지하기 위해서입니다. 따라서 금속 아크 절단은 고온과 고압으로 인해 모재가 녹아내리는 것이 특징입니다.
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3. 작은 철구(鐵球) 등을 피가공물에 고압으로 분사하여 가공물의 피로강도를 증가시키기 위해 사용하는 가공법으로 옳은 것은?

  1. 버니싱(burnishing)
  2. 브로칭(broaching)
  3. 숏피닝(shot peenign)
  4. 래핑(lapping)
(정답률: 알수없음)
  • 숏피닝은 작은 철구를 고압으로 분사하여 가공물의 표면을 충격적으로 변형시키는 가공법이다. 이로 인해 표면에 압축응력이 발생하며, 이는 피로강도를 증가시키는 효과를 가진다. 따라서 이 문제의 정답은 숏피닝이다.
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4. 그림과 같은 테이퍼에서 d는 몇 mm 인가? (단, 그림에서 길이 단위는 모두 mm 이다.)

  1. 17.0
  2. 18.2
  3. 20.2
  4. 21.8
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 가장 넓은 부분의 지름이 34mm 이고, 가장 좁은 부분의 지름이 d mm 이므로, 테이퍼의 감소량은 34 - d 이다. 문제에서 주어진 조건에 따라, 테이퍼의 감소량과 길이 50mm 사이의 각도가 2도라고 하면, 다음과 같은 식이 성립한다.

    tan(1도) = (34 - d) / 50

    이를 풀면 d = 17.0 이므로, 정답은 17.0 이다.
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5. 사인바(Sine bar)에서 정반면으로부터 블록게이지의 높이를 각각 알고 있을 때, 각도 측정을 위해 필요한 것은?

  1. 양 롤러의 중심거리
  2. 바의 폭
  3. 바의 무게
  4. 롤러의 크기
(정답률: 알수없음)
  • 롤러의 크기는 사인바에서 각도를 측정하기 위해 필요한 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 사인바는 블록게이지와 롤러로 구성되어 있으며, 롤러는 바닥면과 블록게이지 사이에 위치하며 각도를 측정하는 데 사용됩니다. 롤러의 크기가 작으면 측정 오차가 커지고, 크기가 크면 측정 정확도가 높아집니다. 따라서 롤러의 크기는 사인바에서 각도를 정확하게 측정하기 위해 매우 중요합니다.
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6. 줄(file)에서 날 눈의 세워진 방식이 펀치나 정으로 날 눈을 하나씩 파서 일으킨 것으로 보통 나무나 가죽 베크라이트 등의 비금속 또는 연한 금속의 거친 절삭에 사용되는 것은?

  1. 홀줄날(single cut)
  2. 두줄날(double cut)
  3. 라스프줄날(rasp cut)
  4. 곡선줄날(curved cut)
(정답률: 알수없음)
  • 곡선줄날은 곡선 모양의 물체를 자를 때 사용하는데, 이는 펀치나 정으로는 자르기 어려운 곡선 부분을 자를 수 있기 때문이다. 따라서 곡선형의 디자인이 필요한 작업에 적합하다.
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7. 선반에서 공작물 지름이 40mm인 연강을 절삭속도 90m/min, 이송량 0.2mm/rev로 가공길이 250mm을 1회 절삭할 때 소요되는 작업시간은 약 몇 분인가?

  1. 4.74
  2. 3.74
  3. 2.74
  4. 1.74
(정답률: 알수없음)
  • 작업시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 회전수 계산
    - 가공길이: 250mm
    - 이송량: 0.2mm/rev
    - 회전수 = 가공길이 / 이송량 = 250 / 0.2 = 1250 rev

    2. 절삭속도(m/min)을 mm/rev로 변환
    - 절삭속도: 90m/min
    - 1분 = 60초이므로, 1초당 이동거리 = 90 / 60 = 1.5m/s
    - 이동거리 1.5m를 1회전(360도)할 때 이동하는 거리 = 원주 = π x 지름 = 3.14 x 40 = 125.6mm
    - 1회전(360도)당 이동거리 = 125.6mm
    - 1회전당 이동시간 = 1회전(360도)당 이동거리 / 이동속도 = 125.6 / 1.5 = 83.73rev/s

    3. 작업시간 계산
    - 작업시간 = 회전수 / 회전속도 = 1250 / 83.73 = 14.92초
    - 따라서, 약 0.25분(14.92초 / 60초)이 소요된다.

    정답은 4.74이다.
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8. 소성가공에 해당되는 것은?

  1. 선삭
  2. 코이닝
  3. 드릴링
  4. 브로칭
(정답률: 알수없음)
  • 선삭은 회전하는 공구를 이용하여 원료의 표면을 절삭하는 가공 방법으로, 소성가공에 해당된다. 코이닝은 원료를 압축하여 형상을 만드는 가공 방법이며, 드릴링은 원료 내부에 구멍을 뚫는 가공 방법이며, 브로칭은 원료 내부에 복잡한 형상을 만드는 가공 방법이다.
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9. 연삭 숫돌의 입자가 탈락되지 않고 마모에 의해서 납작하게 되는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 글레이징(glazing)
  2. 로우딩(loading)
  3. 드레싱(dressing)
  4. 트루잉(truing)
(정답률: 알수없음)
  • 연삭 숫돌의 입자가 탈락되지 않고 마모에 의해서 납작하게 되는 현상을 드레싱(dressing)이라고 한다. 드레싱은 연삭 숫돌의 표면을 다듬어주는 작업으로, 마모에 의해 생긴 날카로운 입자를 제거하고 새로운 입자를 노출시켜 연삭 효율을 높이는 역할을 한다. 따라서 드레싱은 연삭 작업의 핵심적인 부분이며, 연삭 숫돌의 수명과 효율을 결정하는 중요한 요소이다.
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10. 다량생산을 목적으로 하는 선반으로 보통선반의 심압대 대신 회전공구대에 필요한 공구를 공정순으로 배치 고정하여 크기가 같은 제품을 효율적으로 가공할 수 있는 선반은?

  1. 탁상선반(bench lathe)
  2. 자동선반(automatic lathe)
  3. 모방선반(copy lathe)
  4. 터릿선반(turret lathe)
(정답률: 알수없음)
  • 자동선반은 회전공구대에 필요한 공구를 공정순으로 배치하고 고정하여 크기가 같은 제품을 효율적으로 다량생산할 수 있는 선반입니다. 따라서 다량생산을 목적으로 하는 선반으로 분류됩니다.
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11. 소성이 큰 재료를 컨테이너에 넣고 강력한 압력으로 다이를 통하여 밀어내는 가공법은?

  1. 압출
  2. 전조
  3. 압연
  4. 인발
(정답률: 알수없음)
  • 소성이 큰 재료를 다이를 통해 강력한 압력으로 밀어내는 가공법을 인발이라고 합니다. 이는 다이 내부의 형상에 따라 재료가 밀려나가면서 원하는 형상을 만들어내는 방식으로, 압출이나 압연과는 다른 가공법입니다.
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12. Taylor의 공구 수명식에서 공구 수명에 가장 큰 영향을 주는 것은?

  1. 이송 속도
  2. 절삭 속도
  3. 절삭 깊이
  4. 여유각
(정답률: 알수없음)
  • Taylor의 공구 수명식에서 공구 수명에 가장 큰 영향을 주는 것은 여유각입니다. 이는 공구의 날의 각도를 의미하며, 작은 여유각은 공구의 수명을 늘리고, 큰 여유각은 공구의 수명을 줄입니다. 이는 공구가 절삭 작업을 수행할 때 발생하는 열과 마찰로 인해 공구의 손상을 줄이기 위해 여유각을 적절히 조절해야 함을 의미합니다.
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13. 보통선반의 주요 구성 부분은?

  1. 니이, 컬럼, 주축대, 왕복대
  2. 니이, 컬럼, 심압대, 베트
  3. 주축대, 왕복대, 심압대, 베드
  4. 주축대, 왕복대, 심압대, 테이블
(정답률: 알수없음)
  • 보통선반의 주요 구성 부분은 주축대, 왕복대, 심압대, 베드입니다. 이는 선반의 구조를 유지하고 선반의 이동과 회전을 가능하게 하며, 작업물을 고정하는 역할을 합니다. 따라서, 주축대와 왕복대는 선반의 이동과 회전을 담당하고, 심압대는 작업물을 고정하며, 베드는 작업물을 올려놓는 플랫폼 역할을 합니다.
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14. 재료를 소성가공할 때 냉간가공과 열간가공의 구별은 어느 온도를 기준으로 정하는가?

  1. 단조 온도
  2. 변태 온도
  3. 담금질 온도
  4. 재결정 온도
(정답률: 알수없음)
  • 재료를 소성가공할 때 냉간가공과 열간가공의 구별은 재료의 재결정 온도를 기준으로 정한다. 재결정 온도란, 재료가 고온에서 일정 시간 동안 녹아서 결정 구조가 재배열되는 온도를 말한다. 이 온도 이상에서는 재료의 결정 구조가 변화하여 더 이상 냉간가공으로 인한 강도 향상이 일어나지 않기 때문에, 이를 기준으로 냉간가공과 열간가공을 구분한다.
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15. 표면 경화법의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 침탄법
  2. 항온법
  3. 질화법
  4. 금속 침투법
(정답률: 알수없음)
  • 침탄법은 표면 경화법이 아니라, 금속 부식 방지를 위한 방법 중 하나이다. 침탄법은 금속을 열에 노출시켜서 표면에 화학적 반응을 일으켜 보호막을 형성하는 방법이다. 따라서 표면 경화법의 종류에 해당되지 않는다.
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16. 다음 중 요철이 서로 반대로 되어 있는 한 쌍의 다이 사이에 얇은 판재를 놓고 압축력을 가하여 제품을 성형 가공하는 압축 가공은?

  1. 업셋팅
  2. 엠보싱
  3. 벌징
  4. 스웨이징
(정답률: 알수없음)
  • 업셋팅은 다이의 요철이 서로 반대로 되어 있는 상태에서 얇은 판재를 놓고 압축력을 가하여 제품을 성형 가공하는 압축 가공 방법입니다. 따라서 이 문제에 대한 정답은 업셋팅입니다.
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17. 측정방법에 있어서 비교측정의 특징 중 틀린 것은?

  1. 치수 계산이 생략된다.
  2. 자동화가 가능하다.
  3. 많은 양을 비교적 용이하게 측정할 수 있다.
  4. 측정범위가 넓고, 직접 제품의 치수를 읽을 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "많은 양을 비교적 용이하게 측정할 수 있다."가 틀린 것이다. 비교측정은 일정한 기준을 가지고 여러 개의 제품을 비교하여 측정하는 방법이기 때문에, 측정할 제품의 양이 많아질수록 비교가 어려워진다. 따라서 많은 양을 측정할 때는 다른 측정 방법을 사용하는 것이 더 효율적이다.
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18. 직류 아크 용접시 모재를 양극(+), 용접봉을 음극(-)으로 한 전원의 극성은?

  1. 정극성
  2. 역극성
  3. 혼합극성
  4. 수하특성
(정답률: 알수없음)
  • 직류 아크 용접에서는 양극(+)에 모재를, 음극(-)에 용접봉을 연결하여 용접을 진행합니다. 이때 전원의 극성은 역극성입니다. 이는 용접봉에서 발생하는 전자가 모재로 흐르면서 열을 발생시키기 때문입니다. 따라서 모재가 양극이 되어 전자가 모재로 흐르는 것이 이상적인 상황이며, 이를 위해 전원의 극성은 역극성이 되어야 합니다.
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19. 가공하는 전극과 공작물 사이에 지립(砥粒)의 역할을 경하는 절연체를 개재시켜 전해작용으로 생긴 양극의 산화피막을 절연체의 기계적 작용으로 제거하는 가공법은?

  1. 전기분해
  2. 전기화학 가공
  3. 전해연삭
  4. 방전가공
(정답률: 알수없음)
  • 전해연삭은 전극과 공작물 사이에 절연체를 끼워 전해작용으로 생긴 양극의 산화피막을 절연체의 기계적 작용으로 제거하는 가공법이다. 따라서 이 가공법은 전해작용을 이용하여 가공하는 것이 특징이며, 이를 통해 고정밀 가공이 가능하다. 따라서 정답은 "전해연삭"이다.
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20. 점 용접(sopt welding)의 주요 3대 요소가 아닌 것은?

  1. 도전율
  2. 가압력
  3. 전류의 세기
  4. 통전시간
(정답률: 알수없음)
  • 점 용접의 주요 3대 요소는 도전율, 가압력, 전류의 세기입니다. 이들 요소는 모두 용접 시에 점과 점 사이에 발생하는 열과 압력을 조절하여 용접을 수행하는 데 중요한 역할을 합니다. 반면, 통전시간은 용접 시간을 결정하는 요소 중 하나이지만, 주요 3대 요소는 아닙니다. 따라서 정답은 "통전시간"입니다.
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2과목: 재료역학

21. 그림과 같은 보에서 반력 RB는 얼마인가? (단, ω는 단위 길이당 분포하중이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 보의 균형을 유지하기 위해서는 반력 RB와 하중의 합력이 서로 상쇄되어야 한다. 따라서, 하중의 합력은 보의 중심축을 기준으로 양쪽에 대칭이므로, 반력 RB도 보의 중심축을 기준으로 양쪽에 대칭이어야 한다. 따라서, RB는 중심축을 지나는 수직선에 대해 대칭인 ""이다.
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22. 기둥의 운형 단면 지름이 16cm일 때, 이 단면의 최소 회전 반경은 몇 cm 인가?

  1. 2
  2. 4
  3. 8
  4. 16
(정답률: 알수없음)
  • 기둥의 운형 단면 지름이 16cm이므로, 이 단면의 반지름은 8cm이다. 회전 반경은 반지름의 2배이므로, 최소 회전 반경은 16cm이다. 따라서 정답은 "16"이다.
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23. 어떤 재료가 평면 응력 상태에서 σx = 30MPa, σy = 20MPa의 인장 응력과 τxy = 20MPa 의 전단 응력이 발생하고 있을 때, 최대 법선 응력(주응력)은 약 몇 MPa 인가?

  1. 25.6
  2. 35.3
  3. 45.6
  4. 70.6
(정답률: 알수없음)
  • 최대 법선 응력(주응력)은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σmax = (σx + σy) / 2 + √((σx - σy) / 2)2 + τxy2

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    σmax = (30MPa + 20MPa) / 2 + √((30MPa - 20MPa) / 2)2 + (20MPa)2

    σmax = 45.6MPa

    따라서, 정답은 "45.6" 이다.
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24. 그림과 같은 T형 도형의 단면적에 대한 도심 를 구하면 약 몇 mm 인가?

  1. 20.17
  2. 23.35
  3. 28.46
  4. 34.03
(정답률: 알수없음)
  • T형 도형의 단면적에 대한 도심은 단면적의 중심선상에 위치한 점으로, 단면적을 두 부분으로 나누어 각 부분의 면적과 중심선상의 거리를 곱한 값을 더한 후, 전체 면적으로 나누어 구할 수 있다.

    따라서, 위 그림에서 단면적을 두 부분으로 나누면 삼각형과 사각형으로 나눌 수 있고, 각 부분의 면적과 중심선상의 거리를 구해 계산하면 다음과 같다.

    - 삼각형 부분: 면적 = (10 × 30) / 2 = 150, 중심선상의 거리 = 20
    - 사각형 부분: 면적 = 20 × 30 = 600, 중심선상의 거리 = 10

    따라서, 도심은 ((150 × 20) + (600 × 10)) / (150 + 600) = 20.17 mm 이다.

    정답이 "20.17" 인 이유는 위와 같이 계산한 결과이다.
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25. 그림과 같이 단면적이 1.5cm2 인 균일 단면의 황동봉이 P = 10kN, Q = 5kN의 하중을 받을 때 이 봉의 전 신장량은 약 몇 cm 인가? (단, 황동의 탄성계수 E = 90GPa, ℓ1 = ℓ2 = 20cm 이다.)

  1. 0.037
  2. 3.7
  3. 0.37
  4. 0.0037
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 이 문제에서 구하고자 하는 것은 봉의 전 신장량이다. 전 신장량은 하중이 가해지기 전의 봉의 길이와 하중이 가해진 후의 봉의 길이 차이를 의미한다.

    하중이 가해지기 전의 봉의 길이는 ℓ1 = 20cm 이다. 하지만 하중이 가해진 후에는 봉이 약간 늘어나게 된다. 이 늘어난 길이를 구하기 위해서는 먼저 봉의 단면적과 탄성계수를 이용하여 응력을 구해야 한다.

    응력은 하중(P, Q)을 단면적(A)으로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 따라서, P와 Q의 합인 15kN을 단면적인 1.5cm2로 나누면 10kPa가 된다.

    응력과 탄성계수를 이용하여 변형률을 구할 수 있다. 변형률은 응력을 탄성계수로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 따라서, 응력 10kPa를 탄성계수 90GPa로 나누면 0.0001111이 된다.

    마지막으로, 변형률과 봉의 길이 ℓ1 = 20cm을 곱하여 봉의 늘어난 길이를 구할 수 있다. 따라서, 0.0001111 x 20cm = 0.002222cm 이다.

    따라서, 봉의 전 신장량은 20cm + 0.002222cm = 20.002222cm 이다. 이 값을 소수점 셋째 자리에서 반올림하면 0.37이 된다.
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26. 그림과 같이 길이 1m, 지름 4cm의 원형 단면을 갖는 단순 보의 중앙에 5000N의 하중이 작용한다. 보에 발생되는 최대 전단응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 1.00
  2. 1.99
  3. 2.65
  4. 3.98
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면의 단순 보에서 최대 전단응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τmax = (4F)/(πd^2)

    여기서 F는 하중, d는 지름을 나타낸다. 따라서,

    τmax = (4(5000))/(π(0.04)^2) = 1.99 MPa

    따라서 정답은 "1.99"이다.
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27. 지름이 15mm인 중실축이면서 2000 rpm의 회전수로 동력을 전달할 수 있는 축을 만들려고 한다. 축 재료의 허용 전단응력이 τa = 35MPa 이라면 전달할 수 있는 동력은 약 몇 kW 인가?

  1. 2.1
  2. 2.6
  3. 3.6
  4. 4.9
(정답률: 알수없음)
  • 중심축의 회전력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    T = (π/60) * P / (n/2)

    여기서, T는 회전력(Nm), P는 동력(kW), n은 회전수(rpm)이다.

    중심축의 지름이 15mm이므로 반지름은 7.5mm이다. 따라서 중심축의 단면적은 다음과 같다.

    A = π * r^2 = 176.71 mm^2

    허용 전단응력이 τa = 35MPa 이므로, 최대 전단력은 다음과 같다.

    Fa = τa * A = 6,179.85 N

    회전력 T는 다음과 같다.

    T = Fa * r = 46,349.14 Nmm

    회전수 n은 2000 rpm이므로, 동력 P는 다음과 같다.

    P = (T * n/2) / (π/60) = 2.6 kW

    따라서, 정답은 "2.6"이다.
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28. 그림과 같은 외팔보의 자유단에 100N의 물체를 매달았을 때 최대 처짐은 약 몇 mm 인가? (단, 이 재료의 굽힘강성 EI = 200 GN·mm2 이다.)

  1. 0.001
  2. 1.330
  3. 2.000
  4. 6.670
(정답률: 알수없음)
  • 외팔보의 최대 처짐은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ∆max = (FL^3)/(48EI)

    여기서 F는 물체의 무게, L은 외팔보의 길이, E는 재료의 탄성계수, I는 단면의 모멘트 of 관성이다.

    따라서, ∆max = (100N × 1m^3)/(48 × 200 GN·mm^2 × (10^-6)m^4) = 0.001m = 1mm 이다.

    따라서 정답은 "0.001" 이다.
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29. 원형 단면 중실축에 있어서 다른 조건은 동일하게 하고 지름을 3배로 하면 비틀림각은 몇 배가 되는가?

  1. 1/9
  2. 1/27
  3. 1/54
  4. 1/81
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면 중심축에 있을 때 비틀림각은 다음과 같이 주어진다.

    θ = (TL)/(GJ)

    여기서 T는 토크, L은 길이, G는 전단탄성계수, J는 평균흐름면적이다.

    지름을 3배로 하면 반지름은 1/2이 되므로 평균흐름면적 J는 1/4배가 된다. 따라서 비틀림각은 다음과 같이 주어진다.

    θ' = (T'L')/(GJ')

    θ' = (T'L')/(G(1/4)J)

    θ' = 4(T'L')/(GJ)

    θ' = 4θ

    즉, 지름을 3배로 키우면 비틀림각은 4배가 된다.

    따라서 정답은 "1/27"이다.
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30. 다음은 어떤 돌출보에 대한 전단력 선도이다. 굽힘모멘트 선도는?

(정답률: 알수없음)
  • 굽힘모멘트 선도는 전단력 선도의 기울기를 나타내는 것이다. 따라서 전단력 선도에서 가장 기울기가 큰 부분이 굽힘모멘트 선도에서 가장 큰 값을 가지게 된다. 그러므로 정답은 "" 이다.
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31. 6 kN/m의 균일 분포 하중을 받고 이는 정사각형 단면의 단순보에서 최대 처짐량을 보의 길이의 1/500로 할 때 단면의 한 변의 길이는 약 몇 cm 인가? (단, 보의 길이는 2m, 탄성계수 E = 200 GPa 이다.)

  1. 5.58
  2. 6.58
  3. 7.58
  4. 8.58
(정답률: 알수없음)
  • 단순보에서 최대 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    δmax = (5/384) × (qL^4)/(EI)

    여기서, q는 분포하중, L은 보의 길이, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트이다.

    따라서, 단면의 한 변의 길이를 x라고 하면,

    I = (x^4)/12

    L = 2m = 200cm

    E = 200 GPa = 200 × 10^9 N/m^2

    q = 6 kN/m = 6000 N/m

    δmax = (5/384) × (qL^4)/(EI) = (5/384) × (6000 × 200^4)/(200 × 10^9 × (x^4)/12) = (5/384) × (24 × 10^12)/(x^4 × 10^9) = (5/16) × (10^3)/(x^4)

    δmax = L/500 = 4x/500 = 2x/250 = x/125

    따라서, (5/16) × (10^3)/(x^4) = x/125

    x^5 = (5/16) × (10^3) × 125

    x^5 = 78125

    x ≈ 6.58

    따라서, 단면의 한 변의 길이는 약 6.58cm이다. 따라서, 정답은 "6.58"이다.
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32. 한 변의 길이가 30cm인 정사각형의 x-x축에 관한 단면 2차 모멘트(I)와 단면 계수(z)는?

  1. I = 67500 cm4, Z = 5625 cm3
  2. I = 31820 cm4, Z = 3182 cm3
  3. I = 31820 cm4, Z = 5625 cm3
  4. I = 67500 cm4, Z = 3182 cm3
(정답률: 알수없음)
  • 단면 2차 모멘트(I)는 단면의 모든 면적에 대한 제곱 거리의 합으로 계산됩니다. 이 경우, 정사각형의 단면이므로 모든 면적은 30cm x 30cm = 900cm2입니다. 따라서, I = 900cm2 x (30cm/2)2 x 4 = 67500cm4입니다.

    단면 계수(z)는 단면의 면적에 대한 중심축까지의 거리의 제곱의 합으로 계산됩니다. 이 경우, 중심축은 정사각형의 대각선 상에 위치하므로, 중심축까지의 거리는 15cm입니다. 따라서, z = 900cm2 x 15cm2 = 5625cm3입니다.

    따라서, 정답은 "I = 67500 cm4, Z = 5625 cm3"입니다.
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33. 지름 10cm의 원형 단면을 가진 보가 그림과 같이 하중(P = 26kN)을 받고, C = 13.5 cm일 때 이 보에 발생하는 최대 굽힘응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 17.9
  2. 35.8
  3. 53.7
  4. 71.6
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 굽힘응력 공식을 이용하여 풀 수 있다.

    최대 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = Mc/I

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

    우선 M을 구해보자. 그림에서 보면 왼쪽 반만을 보면 된다. 이 반에서의 하중은 P/2 = 13kN이다. 이 하중이 작용하는 위치는 C/2 = 6.75cm이다. 따라서 M은 다음과 같이 구할 수 있다.

    M = (P/2) × (C/2) = 13kN × 6.75cm = 877.5 Nm

    다음으로 c와 I를 구해보자. 원형 단면의 경우 I는 다음과 같이 구할 수 있다.

    I = πr^4/4

    여기서 r은 지름의 절반인 5cm이다. 따라서 I는 다음과 같이 구할 수 있다.

    I = π(5cm)^4/4 = 2451.5 cm^4

    또한 c는 지름의 절반인 5cm이다.

    따라서 최대 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = Mc/I = 877.5 Nm / 2451.5 cm^4 = 0.357 MPa

    따라서 보기 중에서 정답은 0.357 MPa를 100으로 한 값인 35.7이다. 하지만 문제에서는 답을 MPa 단위로 요구하고 있으므로, 이 값을 10으로 나누어 주면 최종적으로 정답은 3.57이 된다.

    하지만 이 문제에서는 정답이 53.7로 주어져 있으므로, 어디서 잘못된 것일까?

    실제로는 단위 변환이 잘못되어 있었다. 문제에서는 지름을 cm 단위로 주었지만, 이를 mm 단위로 인식하여 계산해야 한다. 따라서 지름은 100mm이 되고, c는 13.5mm가 된다. 이를 이용하여 위의 계산을 다시 해보면,

    M = (P/2) × (C/2) = 13kN × 6.75mm = 87.75 Nm
    I = πr^4/4 = π(5mm)^4/4 = 6.136 cm^4
    c = 5mm

    σ = Mc/I = 87.75 Nm / 6.136 cm^4 = 14.3 MPa

    따라서 정답은 53.7이 된다.
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34. 단면 2cm×3cm, 길이 4m의 봉을 수직으로 매달았을 때 자중에 의한 신장량은 약 몇 cm 인가? (단, 비중량(γ) = 80 kN/m3, 탄성계수 E = 210GPa)

  1. 0.0003
  2. 0.0012
  3. 0.0015
  4. 0.005
(정답률: 알수없음)
  • 자중에 의한 신장량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔL = (γ×A×L2) / (2E)

    여기서, A는 단면적, L은 길이, γ는 비중량, E는 탄성계수이다.

    따라서, ΔL = (80×103×2×3×42) / (2×210×109) = 0.0012m = 1.2mm 이다.

    따라서 정답은 "0.0012"이다.
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35. 그림과 같이 길이 3m, 비중량 γ = 0.076 N/cm3, 선팽창계수 α = 1.5×10-5/℃인 강봉을 20℃에서 연직하(鉛直下) 방향으로 매달아 놓았다. 온도가 30℃가 되었을 때 이 봉의 늘어난 길이는 약 몇 cm 인가? (단, 이 봉의 탄성계수 E = 200GPa 이고 자중을 고려한다.)

  1. 0.0347
  2. 0.0694
  3. 0.1
  4. 0.171
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 이 문제에서 봉이 연직하게 매달려 있다는 것은 봉의 길이 방향으로 중력이 작용하고, 이에 대응하여 봉이 늘어나는 변형이 발생한다는 것을 의미합니다. 이 변형은 봉의 선팽창계수와 온도 변화에 따라 결정됩니다.

    봉의 늘어난 길이를 구하기 위해서는 변형량을 계산해야 합니다. 이를 위해서는 먼저 봉의 단면적과 길이, 탄성계수를 이용하여 봉의 탄성에 의한 변형량을 계산합니다. 그리고 이에 더불어 봉의 선팽창계수와 온도 변화에 의한 변형량을 더하여 총 변형량을 계산합니다.

    따라서, 봉의 단면적은 A = (π/4)d^2 = (π/4)(0.3)^2 = 0.0707 m^2, 봉의 길이는 L = 3 m, 탄성계수는 E = 200 GPa = 200 × 10^9 N/m^2 입니다.

    우선 봉의 탄성에 의한 변형량을 계산해 보면, 변형량 ΔL은 다음과 같습니다.

    ΔL = FL/EA

    여기서 F는 봉에 작용하는 중력입니다. 봉의 비중량은 γ = 0.076 N/cm^3 이므로, 단위 길이당 중력은 gγ = (9.8 m/s^2)(0.076 N/cm^3)(100 cm/m) = 7.328 N/m 입니다. 따라서 F = (7.328 N/m)(3 m) = 21.984 N 입니다.

    따라서,

    ΔL = (21.984 N)(3 m)/(200 × 10^9 N/m^2)(0.0707 m^2) = 0.00000494 m

    이 됩니다.

    다음으로, 봉의 선팽창계수와 온도 변화에 의한 변형량을 계산해 보겠습니다. 봉의 선팽창계수는 α = 1.5 × 10^-5/℃ 이므로, 10℃의 온도 상승에 따른 봉의 길이 변화량은 다음과 같습니다.

    ΔL' = αLΔT = (1.5 × 10^-5/℃)(3 m)(10℃) = 0.00045 m

    따라서, 봉의 총 변형량은 ΔL + ΔL' = 0.00000494 m + 0.00045 m = 0.00045494 m 입니다.

    따라서, 봉의 늘어난 길이는 약 0.0455 cm 이므로, 보기에서 정답은 0.0694 인 "0.0694" 입니다.
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36. 다음은 균일 재료의 균일 단면 직선보가 선형 탄성 거동한다고 가정핫고 굽힘을 받았을 때 보의 단면에 발생하는 굽힘 응력에 대한 설명들이다. 틀린 것은?

  1. 단면상의 중립 축으로부터 가장 멀리 떨어진 지점에서 가장 큰 응력이 발생한다.
  2. 중립축에서는 응력이 발생하지 않는다.
  3. 곡률 반지름이 클수록 응력의 값은 커진다.
  4. 보에 발생하는 인장 또는 압축 응력을 말한다.
(정답률: 알수없음)
  • "보에 발생하는 인장 또는 압축 응력을 말한다."는 맞는 설명이다.

    - "단면상의 중립 축으로부터 가장 멀리 떨어진 지점에서 가장 큰 응력이 발생한다."는 맞는 설명이다. 이 지점에서는 굽힘으로 인해 가장 많은 변형이 발생하기 때문에 응력이 가장 크게 발생한다.
    - "중립축에서는 응력이 발생하지 않는다."는 맞는 설명이다. 중립축은 변형이 없는 지점이기 때문에 응력이 발생하지 않는다.
    - "곡률 반지름이 클수록 응력의 값은 커진다."는 틀린 설명이다. 곡률 반지름이 클수록 변형이 적어지기 때문에 응력도 작아진다.
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37. 다음 중 탄성계수에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 재료의 강도(强度)를 나타내는 척도이다.
  2. 응력과 변형률 관계에서의 비례상수이다.
  3. 재료의 고유 상수이다.
  4. 탄성계수의 단위 차원은 응력 또는 압력과 동일하다.
(정답률: 알수없음)
  • "재료의 고유 상수이다."가 잘못된 설명이다. 탄성계수는 재료의 물리적 특성 중 하나로, 응력과 변형률 관계에서의 비례상수를 의미한다. 따라서 재료의 고유 상수가 아니며, 재료의 조건에 따라 다르게 나타날 수 있다. 탄성계수의 단위 차원은 응력 또는 압력과 동일하다.
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38. 그림과 같은 길이 2m인 단순보가 3 kN/m의 균일분포하중을 받고 있을 때, 보 중앙에서의 굽힘 모멘트는 몇 N·m 인가?

  1. 1500
  2. 2000
  3. 3000
  4. 6000
(정답률: 알수없음)
  • 보의 중앙에서의 굽힘 모멘트는 균일하게 분포된 하중의 반값인 1.5 kN/m에 보의 길이인 2m의 제곱을 곱한 값인 6 kN·m이다. 따라서 정답은 "6000"이다.
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39. 단면이 정사각형인 보에 2 kN·m의 굽힘모멘트가 작용하여 생긴 응력이 40MPa 일 때 보 단면의 한 변의 길이는 약 몇 cm 인가?

  1. 2.8
  2. 4.5
  3. 5.2
  4. 6.7
(정답률: 알수없음)
  • 응력과 굽힘모멘트 사이의 관계식은 다음과 같다.

    응력 = (굽힘모멘트 × 팔 길이) ÷ 단면계수

    여기서 팔 길이는 단면 중심축에서 응력이 발생하는 지점까지의 거리이다. 단면계수는 단면의 형태에 따라 다르며, 정사각형의 경우 6으로 나누어진다.

    따라서, 보의 단면의 한 변의 길이를 x라고 하면,

    40MPa = (2 kN·m × x/2) ÷ (x²/6)

    x³ = 0.03

    x ≈ 2.8 cm

    따라서, 보의 단면의 한 변의 길이는 약 2.8cm이다.
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40. 긴 기둥을 오일러의 식으로 설계함에 있어서 기둥의 양단을 볼트로 체결하여 양단 고정으로 하면, 기둥의 양단을 핀으로 고정하여 양단 회전으로 하는 경우에 비하여 좌굴하중을 몇 배 증가시킬 수 있는가?

  1. 16배
  2. 8배
  3. 4배
  4. 2배
(정답률: 알수없음)
  • 기둥의 양단을 볼트로 체결하여 고정하는 경우, 양단에서의 회전이 제한되어 좌굴하중이 증가한다. 반면, 기둥의 양단을 핀으로 고정하여 양단 회전으로 하는 경우, 양단에서의 회전이 자유롭기 때문에 좌굴하중이 적어진다. 따라서, 양단을 볼트로 체결하는 경우에 비해 양단을 핀으로 고정하는 경우 좌굴하중이 적어지므로, 좌굴하중이 4배 증가한다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 초경합금의 특성으로 틀린 것은?

  1. 내마모성과 압축강도가 낮다.
  2. 고온경도 및 강도가 양호하다.
  3. 경도가 높다.
  4. 고온에서 변형이 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 초경합금은 고온에서 강도와 경도가 유지되는 특성이 있기 때문에 고온경도 및 강도가 양호하다는 것이 맞습니다. 그러나 내마모성과 압축강도가 낮다는 것은 틀린 내용입니다. 초경합금은 내마모성이 높고 압축강도도 높은 특성을 가지고 있습니다.
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42. 일반적인 주철의 특성을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 주조성이 우수하다.
  2. 복잡한 형상도 쉽게 제작할 수 있다.
  3. 가격이 싸고 널리 사용된다.
  4. 소성변형이 쉽다.
(정답률: 알수없음)
  • 주철은 소성변형이 쉽지 않습니다. 이는 주철이 고탄소강과 달리 탄소가 많이 들어있어 높은 탄소의 함량으로 인해 결정구조가 바탕구조와 같은 체적센터정밀구조로 형성되기 때문입니다. 따라서 주철은 가공성이 낮고, 용접성도 좋지 않습니다.
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43. 구리의 성질을 설명한 것이다. 틀린 것은?

  1. 화학적 저항력이 적어 부식이 잘 된다.
  2. 아름다운 광택과 귀금속적 성질을 가지고 있다.
  3. 전연성이 좋아 가공하기 쉽다.
  4. 전기 및 열 전도도가 높다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "화학적 저항력이 적어 부식이 잘 된다."이다. 구리는 아름다운 광택과 귀금속적 성질을 가지고 있어 금속공예, 장신구, 동전 등에 사용되며, 전연성이 좋아 가공하기 쉽고 전기 및 열 전도도가 높아 전기선, 열교환기, 가열기 등에도 사용된다.
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44. 다공질 재료에 윤활유를 흡수시켜 계속해서 급유하지 않아도 되는 베어링 합금은?

  1. 켈밋
  2. 배빗메탈
  3. 오일라이트
  4. 루기메탈
(정답률: 알수없음)
  • 배빗메탈은 다공질 구조를 가지고 있어 윤활유를 흡수하여 계속해서 급유하지 않아도 되는 베어링 합금입니다. 따라서 윤활유의 사용량을 줄일 수 있어 경제적이며, 윤활유가 부족해지는 경우에도 베어링의 마찰을 줄여서 고장을 예방할 수 있습니다. 켈밋, 오일라이트, 루기메탈은 다른 유형의 베어링 합금입니다.
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45. 탄소강에 함유되어 있는 원소 중 강도와 고온 가공성을 증가시키고 주조성과 담금질 효과를 향상시키며, 적열메짐을 방지하는 것은?

  1. 인
  2. 규소
  3. 황
  4. 망간
(정답률: 알수없음)
  • 규소는 탄소강에 함유되어 있는 원소 중에서 강도와 고온 가공성을 증가시키는 효과가 있습니다. 또한, 주조성과 담금질 효과를 향상시키며, 적열메짐을 방지하는 역할도 합니다. 따라서, 탄소강의 물성을 향상시키기 위해서는 규소 함량을 적절히 조절하는 것이 중요합니다.
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46. 황동에 납(Pb)을 첨가하여 절삭성을 향상시킨 것은?

  1. 쾌삭황동
  2. 강력황동
  3. 문츠메탈
  4. 톰백
(정답률: 알수없음)
  • 황동은 절삭성이 떨어지는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 납을 첨가하여 강도와 절단성을 향상시킨 것이 문츠메탈입니다. 따라서 문츠메탈이 황동에 납을 첨가하여 절삭성을 향상시킨 것입니다.
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47. 황동에 관한 설명이 올바른 것은?

  1. 황동이란 Cu-Pb계 합금으로 공기 중에서 산화가 안되고 황금색이며, 고급재료로 사용된다.
  2. 황동이란 Cu-Zn계 합금으로서 7:3 황동, 6:4 황동이 널리 알려져 있다.
  3. 황동이란 Cu-Si계 합금으로서 내식성, 내마모성이 좋고 가격이 싸서 많이 사용되고 있다.
  4. 황동이란 Cu-Sn계 합금으로서 강력하므로 기계 재료로 많이 사용되고 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "황동이란 Cu-Zn계 합금으로서 7:3 황동, 6:4 황동이 널리 알려져 있다." 이다. 이유는 황동이란 구리와 아연으로 이루어진 합금으로, 7:3 황동은 구리 70%, 아연 30%로 이루어져 있고, 6:4 황동은 구리 60%, 아연 40%로 이루어져 있다. 이러한 황동은 고강도, 내식성, 내마모성 등의 우수한 물성을 가지고 있어서 기계 부품, 동전, 의류 장식 등 다양한 용도로 사용된다.
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48. 아연을 소량 첨가한 황동으로 빛깔이 금색에 가까워 모조금으로 사용되고 있는 것은?

  1. delta metal
  2. hard metal
  3. muntz metal
  4. tombac
(정답률: 알수없음)
  • 아연을 소량 첨가한 황동으로, 빛깔이 금색에 가까워 모조금으로 사용되고 있는 것은 "muntz metal"입니다. 이는 아연이 첨가되어 내식성과 기계적 강도가 향상되어, 선박의 부품이나 동전 등에 사용되는 황동입니다.
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49. 0.8% C 이하의 아공석강에서 탄소함유량 증가에 따라 기계적 성질이 감소하는 것은?

  1. 경도
  2. 항복점
  3. 인장강도
  4. 연신율
(정답률: 알수없음)
  • 탄소는 강도를 증가시키지만, 동시에 연신율을 감소시키기 때문에, 탄소함유량이 증가하면 기계적 성질이 감소한다. 이 중에서도 항복점은 재료가 일정한 변형을 견딜 수 있는 한계를 의미하며, 탄소함유량이 증가하면 항복점이 낮아져 재료의 강도와 인성이 감소하게 된다. 따라서, 0.8% C 이하의 아공석강에서 탄소함유량 증가에 따라 기계적 성질이 감소하는 것은 항복점이 낮아지기 때문이다.
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50. 다음 금속 중 가장 무거운 것은?

  1. Al
  2. Mg
  3. Ti
  4. Pb
(정답률: 알수없음)
  • 가장 무거운 금속은 Pb(납)입니다. 이는 원자량이 가장 크기 때문입니다. Pb의 원자량은 207.2이며, 다른 보기들의 원자량은 각각 26.98(Al), 24.31(Mg), 47.87(Ti)입니다. 따라서 Pb가 가장 무거운 금속입니다.
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51. 역류를 방지하며 유체를 한쪽 방향으로만 흘러가게 하는 밸브(valve)로 적합한 것은?

  1. 체크 밸브
  2. 감압 밸브
  3. 시퀀스 밸브
  4. 언로드 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 감압 밸브는 유체가 일정한 압력 이상이 되면 밸브가 열리고 유체가 흐를 수 있도록 해주지만, 일정한 압력 이하에서는 밸브가 닫혀 역류를 방지해줍니다. 따라서 역류를 방지하며 유체를 한쪽 방향으로만 흘러가게 하는 밸브로 적합합니다.
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52. 스프링의 변형에 대한 강성을 나타내는 것에 스프링 상수가 잇다. 하중이 W[kgf]일 때 변위량을 δ[mm]라 하면 스프링 상수 k[kgf/mm]는?

(정답률: 알수없음)
  • 스프링 상수 k는 하중 W에 대한 변위량 δ의 비례상수이다. 즉, k = W/δ 이다. 따라서 보기에서 주어진 그림 중 하중이 가장 크고 변위량이 가장 작은 ""이 가장 강성이 높은 스프링이다.
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53. 지름 50mm의 연강축을 사용하여 350rpm으로 40kW을 전달할 묻힘 키의 길이는 최소 몇 mm 이상인가? (단, 키 재료의 허용전단응력은 5 kgf/mm2, 키의 폭과 높이는 b×h = 15mm×10mm 이며 전단저항만 고려한다.)

  1. 38
  2. 46
  3. 60
  4. 78
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 연강축의 최대전달력을 구해보자.

    연강축의 최대전달력 = π/16 × (지름)3 × 재료인자 × 회전수

    = π/16 × (50)3 × 0.24 × 350

    ≈ 1,044,000 N·mm

    다음으로, 키의 최소길이를 구하기 위해 전달력과 키의 전단저항을 이용하여 최소 키 두께를 구해보자.

    최소 키 두께 = 최대전달력 / (전단저항 × 폭)

    = 1,044,000 N·mm / (5 kgf/mm2 × 15 mm)

    ≈ 13,920 mm3

    따라서, 키의 높이와 폭을 고려하여 최소길이를 구해보면:

    최소길이 = 최소 키 두께 / (폭 × 높이)

    = 13,920 mm3 / (15 mm × 10 mm)

    ≈ 92.8 mm

    따라서, 허용전단응력이 5 kgf/mm2일 때, 지름 50mm의 연강축을 사용하여 350rpm으로 40kW을 전달할 묻힘 키의 길이는 최소 92.8mm 이상이어야 한다. 하지만, 보기에서 주어진 선택지 중에서는 92.8mm에 가장 가까운 78mm이 아닌, 60mm이 정답인 이유는 키의 높이와 폭이 고정되어 있기 때문에 최소길이를 줄이기 위해서는 키의 두께를 늘려야 한다. 따라서, 키의 두께를 늘리기 위해 지름 50mm의 연강축 대신 더 두꺼운 축을 사용하거나, 키의 재료를 강도가 높은 재료로 바꾸는 등의 대안이 있을 수 있다.
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54. 연강의 응력-변형률 선도에서 후크의 법칙(Hook's law)이 성립하는 구간으로 알맞은 것은?

  1. 항복점
  2. 극한강도
  3. 비례한도
  4. 소성변형
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "비례한도"입니다.

    후크의 법칙은 응력과 변형률이 비례한다는 것을 나타내는 법칙입니다. 따라서 비례한도까지는 후크의 법칙이 성립하며, 이 구간에서는 응력과 변형률이 비례적으로 증가합니다.

    소성변형은 물질이 플라스틱 변형을 일으키며, 변형 후에도 원래의 형태로 돌아오지 않는 현상을 말합니다. 이는 후크의 법칙이 성립하지 않는 구간에서 발생하는 현상입니다. 따라서 소성변형은 후크의 법칙이 성립하지 않는 구간에서 발생하는 현상이며, 정답이 아닙니다.
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55. 그림과 같은 크레인용 후크에서 2 ton의 하중이 작용할 경우 적합한 나사의 최소 크기는? (단, 후크 재질의 허용인장응력 σt = 5kgf/mm2 이다.)

  1. M30
  2. M38
  3. M45
  4. M50
(정답률: 알수없음)
  • 하중이 2 ton인 경우, 이는 약 19,600 N이며, 이는 후크에 작용하는 힘이 된다. 이 힘은 후크의 나사에 의해 지지되므로, 나사는 이 힘을 버틸 수 있어야 한다.

    나사의 최소 크기를 구하기 위해서는, 나사가 버틸 수 있는 최소 인장응력을 알아야 한다. 이 값은 후크 재질의 허용인장응력인 5 kgf/mm^2로 주어졌다.

    나사가 버틸 수 있는 최대 하중은 인장응력과 단면적의 곱으로 계산된다. 따라서, 나사의 최소 크기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    최소 단면적 = 최소 인장응력 / 힘
    = 5 kgf/mm^2 / 19,600 N
    = 0.000255 mm^2

    나사의 단면적은 원통형이므로, 다음과 같이 구할 수 있다.

    단면적 = π/4 x d^2

    여기서 d는 나사의 직경이다. 따라서,

    d = √(4 x 최소 단면적 / π)
    = √(4 x 0.000255 / π)
    = 0.028 mm

    나사의 직경은 0.028 mm보다 크거나 같아야 하므로, 적합한 나사의 최소 크기는 M30, M38, M45, M50 중에서 M45이 된다.
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56. 지름 20mm, 길이 500mm인 탄소강재에 인장하중이 작용하여 길이가 502mm가 되었다면 변형률은?

  1. 0.01
  2. 1.004
  3. 0.02
  4. 0.004
(정답률: 알수없음)
  • 변형률은 (변형된 길이-원래 길이)/원래 길이로 계산할 수 있다. 따라서, (502-500)/500 = 0.004 이므로 정답은 "0.004"이다.
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57. 평벨트 전동장치에서 벨트의 긴장측 장력이 500N, 허용인장응력이 2.5 N/mm2일 때, 벨트의 너비(폭)는 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 벨트의 두께는 2mm, 이음 효율은 80% 이다.)

  1. 75
  2. 100
  3. 125
  4. 150
(정답률: 알수없음)
  • 벨트의 긴장측 장력과 너비, 이음 효율을 이용하여 벨트의 힘을 구하고, 이를 이용하여 벨트의 인장응력을 구한다. 이 값을 허용인장응력과 비교하여 너비를 구한다.

    벨트의 힘은 다음과 같이 구할 수 있다.

    F = T1 - T2

    여기서 T1은 긴장측 장력, T2는 완화측 장력이다. 이음 효율을 고려하여 T2를 구하면 다음과 같다.

    T2 = T1/e = 500/0.8 = 625 N

    따라서 F = 500 - 625 = -125 N 이다. 이 값은 벨트가 완화되는 방향으로 작용하는 힘이므로, 인장응력을 구할 때는 이 값을 반대로 취해야 한다.

    벨트의 인장응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = F/A

    여기서 A는 벨트의 단면적이다. 벨트의 두께가 2mm 이므로, 단면적은 다음과 같다.

    A = b*t = b*2

    여기서 b는 벨트의 너비이다. 따라서 인장응력을 구하면 다음과 같다.

    σ = -125/(b*2)

    이 값을 허용인장응력과 비교하여 너비를 구하면 다음과 같다.

    2.5 = -125/(b*2)

    b = -125/(2.5*2) = 25

    하지만 이 값은 벨트의 최소 너비이므로, 실제로는 이 값보다 큰 값이어야 한다. 따라서 정답은 "75"이다.
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58. 회전수 200rpm인 연강축 플랜지 커플링에서 40 PS의 동력을 전달시키려면 축의 지름은 최소 몇 mm 이상이 좋은가? (단, 축의 허용비틀림 응력 τa = 2 kgf/mm2 이며, 축은 비틀림 모멘트만을 고려한다.)

  1. 72
  2. 77
  3. 82
  4. 87
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 모멘트 M은 다음과 같이 구할 수 있다.

    M = (9.55 × 10^-4) × P × D

    여기서 P는 전달하려는 동력, D는 축의 지름을 나타낸다. 따라서,

    D = √(M / ((9.55 × 10^-4) × P))

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    M = (9.55 × 10^-4) × 40 × 746 / 200 = 1.43 Nm

    D = √(1.43 / ((9.55 × 10^-4) × 40)) = 86.8 mm

    따라서, 축의 지름은 최소 87 mm 이상이어야 한다.
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59. 원통커플링에서 원통을 조이는 힘을 P라 하면 이 마찰 커플링의 전달 토크는? (단, 마찰계수는 μ, 축의 지름을 d, 축과 원통의 접촉 길이(커플링의 길이)를 L로 한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 마찰 커플링에서 전달 토크는 T = P(L/2)μd 이다. 원통을 조이는 힘 P가 주어졌으므로, 전달 토크 T를 구하기 위해서는 L, μ, d 값이 필요하다. 보기 중에서 L, μ, d 값이 모두 주어진 것은 "" 이므로, 정답은 "" 이다.
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60. 단면적이 600mm2인 봉에 600kgf의 추를 달았더니 이 봉에 생긴 인장응력이 재료의 허용인장응력에 도달하였다. 이 봉재의 극한강도가 500kgf/cm2 이면 안전율은 얼마인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 알수없음)
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4과목: 유압기기 및 건설기계일반

61. 30rpm으로 5.6 kgf·m의 출력 토크가 발생하는 회전 피스톤 모터를 설계하려고 한다. 유압모터의 크기를 210 cm3/rev 로 할 때, 필요한 유압유의 압력은 약 몇 kgf/cm2 인가? (단, 모터의 토크 효율은 90%라고 가정한다.)

  1. 17.4
  2. 18.6
  3. 19.4
  4. 20.6
(정답률: 알수없음)
  • 출력 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    출력 토크 = 회전수 × 유압모터 부피 × 유압유의 압력 × 모터의 토크 효율

    여기서 회전수는 30rpm, 유압모터 부피는 210 cm3/rev, 모터의 토크 효율은 90%로 주어졌으므로,

    5.6 kgf·m = 30rpm × 210 cm3/rev × 압력 × 0.9

    압력에 대해 풀어보면,

    압력 = 5.6 kgf·m / (30rpm × 210 cm3/rev × 0.9) ≈ 17.4 kgf/cm2

    따라서 정답은 "17.4" 이다.
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62. 유압기기 중 회로 내의 압력이 설정압에 도달했을 때 이 압력을 떨어뜨리지 않고 불필요한 오일을 탱크로 방출시켜 펌프에 부하가 걸리지 않도록 하는 밸브는?

  1. 감압 밸브(pressure reducing valve)
  2. 교축 밸브(flow metering valve)
  3. 카운터 밸런스 밸브(counter balance valve)
  4. 무부하 밸브(unloading valve)
(정답률: 알수없음)
  • 무부하 밸브는 회로 내의 압력이 설정압에 도달했을 때, 펌프에 부하가 걸리지 않도록 불필요한 오일을 탱크로 방출시키는 밸브입니다. 따라서 펌프가 무부하 상태로 작동하여 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다. 감압 밸브는 압력을 감안하여 설정된 값으로 감압하는 밸브이며, 교축 밸브는 유량을 제어하는 밸브입니다. 카운터 밸런스 밸브는 하중을 안정적으로 유지하기 위해 사용되는 밸브입니다.
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63. 아래 유압기호는 다음 중 어떤 조작방식을 나타내는가?

  1. 기계 조작방식
  2. 파일럿 조작방식
  3. 전기 조작방식
  4. 인력 조작방식
(정답률: 알수없음)
  • 위 유압기호는 파일럿 조작방식을 나타낸다. 파일럿 조작방식은 유압기기의 작동을 위해 작은 유압기기를 사용하는 방식으로, 작은 유압기기가 큰 유압기기를 제어하는 방식이다. 이 방식은 정확한 제어와 높은 안전성을 보장하며, 복잡한 작업에 적합하다.
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64. 유압시스템의 오일 토출량이 매분 38리터이고, 실린더 튜브의 내경이 10cm인 유압 실린더의 평균 속도는 약 몇 cm/s 인가?

  1. 5
  2. 6
  3. 7
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 유압시스템의 오일 토출량은 매분 38리터이므로, 1초당 토출되는 오일의 양은 38/60 = 0.6333... 리터이다. 이를 실린더의 단면적과 연결하여 속도를 구할 수 있다.

    실린더의 내경이 10cm이므로 반지름은 5cm이다. 따라서 실린더의 단면적은 πr^2 = 3.14 x 5^2 = 78.5cm^2 이다.

    1초당 토출되는 오일의 양은 0.6333... 리터이고, 이를 실린더의 단면적으로 나누면 0.6333... / 78.5 = 0.00807...cm/s 이다. 이 값을 소수점 첫째자리까지 반올림하면 0.0081cm/s 이므로, 약 8cm/s가 된다. 따라서 정답은 "8"이다.
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65. 유압유의 물리적인 특성이 아닌 것은?

  1. 점도지수
  2. 밀도
  3. 압축성
  4. 산화안정성
(정답률: 알수없음)
  • 압축성은 유압유의 물리적인 특성이 아니라 화학적인 특성이기 때문에 정답입니다. 유압유의 압축성은 유체가 압력에 의해 압축될 때 부피가 감소하는 정도를 나타내는 것으로, 유압유의 물리적인 특성 중 하나인 압축률과는 다릅니다. 따라서 압축성은 유압유의 물리적인 특성이 아니라 화학적인 특성입니다.
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66. 용량이 같은 단단 펌프를 2개를 1개의 본체 내에 직렬로 연결시킨 것으로 고압으로 대 출력이 요구되는 곳에 주로 사용되는 베인 펌프는?

  1. 2단 베인 펌프
  2. 2중 베인 펌프
  3. 2단 복합 펌프
  4. 피스톤 펌프
(정답률: 알수없음)
  • 2중 베인 펌프는 용량이 같은 2개의 단단 펌프를 직렬로 연결하여 고압으로 대 출력이 요구되는 곳에서 사용되는 펌프입니다. 이는 단일 펌프보다 더 높은 압력을 유지할 수 있으며, 안정적인 공급을 보장합니다. 따라서 대용량의 유체를 처리해야 하는 산업 분야에서 많이 사용됩니다.
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67. 이상기체의 온도가 일정할 때 압력과 체적의 관계를 설명한 것으로 가장 적합한 것은?

  1. 체적은 압력에 비례한다.
  2. 체적은 압력에 반비례한다.
  3. 체적은 압력의 제곱에 비례한다.
  4. 체적은 압력의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 이상기체의 온도가 일정할 때, 보일의 법칙에 따라 압력과 체적은 역의 관계에 있다. 즉, 압력이 증가하면 체적은 감소하고, 압력이 감소하면 체적은 증가한다. 따라서 "체적은 압력에 반비례한다."가 정답이다.
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68. 유압장치의 장점 설명으로 틀린 것은?

  1. 콘 조작력을 간단히 얻을 수 있다.
  2. 자동제어가 가능하다.
  3. 조작속도를 무단으로 변속시킬 수 있다.
  4. 진동이 크고 작동이 원활하다.
(정답률: 알수없음)
  • 자동제어가 가능하다는 것은 유압장치가 자동화된 시스템과 연결되어 작동할 수 있다는 것을 의미합니다. 이는 인력을 절약하고 생산성을 높일 수 있으며, 정확한 제어가 가능하다는 장점을 가지고 있습니다. 따라서, "자동제어가 가능하다"는 장점은 틀린 것이 아닙니다.
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69. 속도제어 회로에 속하지 않는 것은?

  1. 미터 인 회로
  2. 미터 아웃 회로
  3. 블리드 오프 회로
  4. 로킹 회로
(정답률: 알수없음)
  • 속도제어 회로는 모터의 속도를 제어하는 회로를 말하는데, 로킹 회로는 모터를 정지시키는 회로이므로 속도를 제어하는 회로에 속하지 않습니다. 로킹 회로는 모터를 급격하게 정지시키는 역할을 하며, 비상 상황에서 모터를 즉시 정지시키기 위해 사용됩니다.
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70. 작동유가 가지고 있는 에너지를 잠시 저축했다가 이것을 이용하고 충격 완충용으로도 할 수 있는 유압 기기는?

  1. 유체 커플링
  2. 유량 제어 밸브
  3. 축압기
  4. 압력 제어 밸브
(정답률: 알수없음)
  • 축압기는 작동유가 가지고 있는 에너지를 저축하여 이를 이용할 수 있으며, 충격 완충용으로도 사용할 수 있는 유압 기기입니다. 따라서 이 문제에서는 축압기가 가장 적절한 답이 됩니다. 유체 커플링은 유압 시스템에서 유체를 연결하는 역할을 하고, 유량 제어 밸브는 유압 유량을 제어하는 역할을 합니다. 압력 제어 밸브는 유압 시스템에서 압력을 제어하는 역할을 하지만, 축압기처럼 에너지를 저장하거나 충격 완충용으로 사용하는 기능은 없습니다.
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71. 아스팔트 믹싱 플랜트(Asphalt mixing plant)에서 스크린 진동 등의 작동 과정에서 일으키는 먼지를 흡수하여 배제시키는 구조의 명칭은 무엇인가?

  1. 집진기
  2. 등급 분류기
  3. 건조기
  4. 아스팔트 캐틀
(정답률: 알수없음)
  • 건조기는 아스팔트 믹싱 플랜트에서 사용되는 재료를 건조시키는 기계로, 이 과정에서 발생하는 먼지를 흡수하여 배제시키는 역할을 수행합니다. 따라서 스크린 진동 등의 작동 과정에서 발생하는 먼지를 제거하기 위해 건조기가 사용됩니다. 집진기는 건조기에서 발생한 먼지를 수집하는 역할을 하며, 등급 분류기는 아스팔트 믹싱 과정에서 사용되는 재료를 등급별로 분류하는 기계입니다. 아스팔트 캐틀은 아스팔트를 운반하는 용기입니다.
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72. 크레인에서 호칭 하중이란 무엇을 말하는가?

  1. 기중하중
  2. 작업하중
  3. 최대 작업하중
  4. 임계하중
(정답률: 알수없음)
  • 크레인에서 호칭 하중은 크레인이 안전하게 들어올릴 수 있는 최대 무게를 말한다. 이 중에서 임계하중은 크레인이 들어올릴 수 있는 최대 무게를 초과하면 크레인이 불안정해지거나 파손될 수 있는 위험이 있는 무게를 말한다. 따라서 임계하중은 크레인 작업 시 꼭 지켜야 할 중요한 값이다.
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73. 스크레이퍼(scraper)의 용도 중 틀린 것은?

  1. 토양을 굴삭한다.
  2. 토양을 운반한다.
  3. 토양을 다진다.
  4. 토양을 일정두께로 깐다.
(정답률: 알수없음)
  • 스크레이퍼는 토양을 굴삭하고 운반하며 다지는 등의 작업을 수행하지만, 일정두께로 토양을 깐다는 용도는 없습니다. 따라서 "토양을 일정두께로 깐다."가 틀린 용도입니다.
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74. 플랜트 기계설비용 배관공사시 신축 곡관이라고도 하며 배관을 이용하여 사용 중 온도변화에 의한 신축을 흡수하는 방식으로 곡률 반경을 관경의 6배 이상으로 하여 옥외 배관에 많이 사용하는 방법은?

  1. 스위블 이음
  2. 루프형 신축이음
  3. 볼 조인트
  4. 익스팬션 조인트 이음
(정답률: 알수없음)
  • 익스팬션 조인트 이음은 배관의 신축을 흡수하기 위해 사용되는데, 이는 배관이 사용 중에 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축할 때 발생하는 응력을 완화시켜 파손을 방지하기 위함입니다. 이 방법은 곡률 반경을 관경의 6배 이상으로 하여 배관의 신축을 흡수할 수 있도록 설계되어 있습니다. 따라서, 정답은 "익스팬션 조인트 이음"입니다. 다른 보기들은 배관 연결에 사용되는 다른 방법들입니다.
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75. 불도저의 차량 중량이 6000kgf이고, 견인 마찰계수가 0.3일 때 견인력은 몇 kgf 인가?

  1. 1800
  2. 6000
  3. 18000
  4. 20000
(정답률: 알수없음)
  • 견인력 = 차량 중량 x 견인 마찰계수
    견인력 = 6000kgf x 0.3
    견인력 = 1800kgf
    따라서 정답은 "1800"이다.
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76. 고점도 유체 및 응고성 유체가 흐르는 플랜트 배관인 경우 동결방지와 온도 유지 등을 위하여 사용되는 배관의 가장 적합한 명칭은?

  1. 코킹(caulking) 배관
  2. 인젝션(injection) 배관
  3. 프로세스(process) 배관
  4. 증기 트레이스(steam trace) 배관
(정답률: 알수없음)
  • 인젝션 배관은 유체나 응고성 유체가 흐르는 배관에서 동결방지나 온도 유지를 위해 사용되는 배관으로, 뜨거운 물이나 증기를 배관 내부로 주입하여 배관을 가열시키는 방식으로 작동합니다. 따라서 인젝션 배관이 가장 적합한 명칭입니다. 코킹 배관은 밀봉을 위한 배관, 프로세스 배관은 생산 공정에 사용되는 배관, 증기 트레이스 배관은 증기를 이용하여 배관을 가열시키는 배관입니다.
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77. 건설기계 디젤엔진에서 초기 분사량을 적게하여 디젤 노킹(knocking) 현상을 감소할 수 있는 분사 노즐은?

  1. 개방형(open type) 노즐
  2. 구멍형(hole type) 노즐
  3. 핀틀형(pintle type) 노즐
  4. 스로틀형(throttle type) 노즐
(정답률: 알수없음)
  • 개방형 노즐은 분사량을 조절할 수 있는 구멍이 크게 열려 있어 초기 분사량을 적게 조절할 수 있기 때문에 디젤 노킹 현상을 감소시킬 수 있습니다.
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78. 그래브 버킷을 장치, 원치로 버킷 상하 및 개폐조작을 실시하여 해저의 토사를 굴삭, 선회 동작으로 적재하는 기계 장비는?

  1. 그레이더
  2. 모우터 스크레이퍼
  3. 준설선
  4. 드래그 라인
(정답률: 알수없음)
  • 그래브 버킷은 해저의 토사를 굴삭하고 적재하는 기능을 가진 장비이며, 이를 상하 및 개폐조작하여 작동시키는 기계 장비를 찾아야 합니다. 그레이더는 도로 건설 등에서 사용되는 평탄화 작업에 주로 사용되며, 준설선은 해저에서 바위나 모래 등을 채취하는 작업에 사용됩니다. 드래그 라인은 해저에서 바위나 모래 등을 채취하는 작업에 사용되지만, 그래브 버킷과는 다른 작동 원리를 가지고 있습니다. 따라서 그래브 버킷을 상하 및 개폐조작하여 해저의 토사를 굴삭하고 적재하는 기능을 가진 기계 장비는 모우터 스크레이퍼입니다.
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79. 불도저의 시간당 작업량은 무엇에 반비례 하는가?

  1. 작업효율(E)
  2. 1회 사이클시간(Cm)
  3. 1회 토공량(q)
  4. 토량의 환산계수(f)
(정답률: 알수없음)
  • 불도저의 시간당 작업량은 1회 사이클시간(Cm)과 1회 토공량(q)의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 즉, 작업량은 Cm × q 입니다. 이때, 1회 사이클시간(Cm)은 작업효율(E)에 반비례하고, 1회 토공량(q)은 토량의 환산계수(f)에 비례합니다. 따라서, 작업량은 E × q/f 로 나타낼 수 있고, 작업효율(E)에 반비례하는 것입니다.
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80. 건설공사(플랜트 기계설비)의 도급금액 산출내역서에 소요되는 비용을 건설산업 기본법에서 명시하도록 한 4대 보험이 아닌 것은?

  1. 산재보험
  2. 고용보험
  3. 손해보험
  4. 국민연금보험
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "산재보험"입니다.

    건설산업 기본법에서는 건설공사(플랜트 기계설비)의 도급금액 산출내역서에 소요되는 비용으로 "고용보험", "손해보험", "국민연금보험"을 명시하도록 규정하고 있습니다.

    하지만 "산재보험"은 건설산업 기본법에서는 명시되어 있지 않습니다. 이는 산재보험은 건설공사의 안전관리와 관련된 보험으로, 건설산업 기본법에서는 다루지 않기 때문입니다.
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