건설기계설비산업기사 필기 기출문제복원 (2016-05-08)

건설기계설비산업기사
(2016-05-08 기출문제)

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1과목: 기계제작법

1. 절삭 가공면의 거칠기에 영향을 주는 요인이 아닌 것은?

  1. 절삭속도
  2. 공작물의 무게
  3. 공작물의 재질
  4. 바이트의 형상 및 크기
(정답률: 50%)
  • 절삭 가공면의 거칠기는 절삭속도, 공작물의 재질, 바이트의 형상 및 크기와 관련이 있습니다. 그러나 공작물의 무게는 절삭 가공면의 거칠기에 영향을 주는 요인이 아닙니다. 이는 공작물의 무게가 절삭 가공면의 거칠기와 직접적인 연관성이 없기 때문입니다.
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2. 특수가공에 사용되는 에너지의 종류와 가공법과의 상호관련이 없는 것은?

  1. 화학적 - 화학연마
  2. 전기 화학적 - 전해연마
  3. 전기 기계적 - 저주파 가공
  4. 전기 물리적 - 레이저 가공
(정답률: 53%)
  • 전기 기계적 에너지는 저주파 가공에 사용되지만, 화학적 에너지는 화학연마, 전기 화학적 에너지는 전해연마, 전기 물리적 에너지는 레이저 가공에 사용됩니다. 따라서 전기 기계적 에너지는 다른 가공법과는 상관없이 저주파 가공에만 사용되므로 상호관련이 없는 것입니다.
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3. 인발 작업에서 역장력을 작용시켰을 때, 나타나는 현상으로 틀린 것은?

  1. 인발력이 감소한다.
  2. 다이 수명이 길어진다.
  3. 제품 정도가 좋아진다.
  4. 다이 구멍의 확대변형이 적다.
(정답률: 70%)
  • 인발 작업에서 역장력을 작용시키면 인발력이 감소한다. 이는 역장력이 다이와 봉지 사이의 마찰을 증가시켜서 발생한다. 따라서 다이 수명이 길어지고, 제품 정도가 좋아지며, 다이 구멍의 확대변형이 적어진다.
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4. 정밀입자 가공에 해당하는 것은?

  1. 보링
  2. 릴리빙
  3. 브로칭
  4. 액체 호닝
(정답률: 48%)
  • 액체 호닝은 고속 회전하는 연마석에 액체를 뿌려가며 작업하는 방식으로, 정밀한 표면 가공에 적합합니다. 따라서 정밀입자 가공에 해당합니다. 반면 보링, 릴리빙, 브로칭은 각각 다른 방식으로 가공을 수행하며, 정밀입자 가공에도 사용될 수 있지만 액체 호닝만큼 특화된 방식은 아닙니다.
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5. 게이지블록과 마이크로미터를 조합하여 사용하는 측정기로서 ㎛ 단위의 높이를 설정하거나 비교측정에서 기준 게이지로 사용하는 측정기는?

  1. 사인바
  2. 공기 마이크로미터
  3. 나사 마이크로미터
  4. 하이트 마이크로미터
(정답률: 90%)
  • 하이트 마이크로미터는 게이지블록과 마이크로미터를 조합하여 사용하는 측정기로서, ㎛ 단위의 높이를 설정하거나 비교측정에서 기준 게이지로 사용할 수 있습니다. 따라서, 다른 보기인 사인바, 공기 마이크로미터, 나사 마이크로미터와는 다르게 높이 측정에 특화된 측정기입니다.
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6. 구성 인선(built-up edge)의 방지대책으로 틀린 것은?

  1. 절삭깊이를 적게 한다.
  2. 예리한 날을 가진 공구를 사용한다.
  3. 윤활성이 우수한 절삭유를 사용한다.
  4. 바이트의 전면 여유각을 감소시킨다.
(정답률: 79%)
  • 바이트의 전면 여유각을 감소시키면 절삭면과 칩의 접촉면적이 증가하여 구성 인선이 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문에, "바이트의 전면 여유각을 감소시킨다."가 틀린 것이 아닙니다.
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7. 길이가 ℓ=150mm인 공작물을 d=100mm, Z=20의 헬리컬 밀링(Helical Milling)공구로 a=16mm의 깊이로 절삭할 때 가공시간은? (단, V=15m/min, S2=0.15mm, ℓa=30mm, ℓu=2mm이고, 전체가공길이 L=ℓ+ℓa+ℓu이다.)

  1. 2 min
  2. 2.5 min
  3. 3 min
  4. 3.5 min
(정답률: 55%)
  • 가공시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전체가공길이 L = ℓ + ℓa + ℓu = 150 + 30 + 2 = 182mm

    각각의 절삭길이는 다음과 같다.

    ℓ1 = d/2 = 50mm
    ℓ2 = √(a2 + S22) = √(162 + 0.152) ≈ 16.01mm

    따라서, 총 절삭길이는 다음과 같다.

    Lc = Z(ℓ1 + ℓ2) = 20(50 + 16.01) ≈ 1320.2mm

    가공속도는 V = 15m/min 이므로, 가공시간은 다음과 같다.

    T = Lc/V = 1320.2/15 ≈ 88.01s ≈ 1.47min

    따라서, 가공시간은 약 2.5분이다.
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8. 수직 밀링머신에서 홈이나 공구 또는 공작물 측면을 절삭하는 공구는?

  1. 엔드밀(end mil)
  2. 평 밀링 커터(plain milling cutter)
  3. 정면 밀링 커터(face milling cutter)
  4. 각 밀링 커터(angular milling cutter)
(정답률: 50%)
  • 엔드밀은 수직 밀링머신에서 홈이나 공구 또는 공작물 측면을 절삭하는 공구 중 하나입니다. 이는 공구의 끝 부분이 절삭면에 직접 접촉하여 절삭하는 방식으로 작동하기 때문에 이름이 엔드밀(end mill)이라고 불립니다. 따라서 엔드밀이 정답입니다.
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9. 단조를 한 방향으로 가공할 때 나타나는 섬유상 조직은?

  1. 난류선
  2. 단류선
  3. 섬유선
  4. 전단선
(정답률: 71%)
  • 단조를 한 방향으로 가공할 때 나타나는 섬유상 조직은 단류선이다. 이는 단조 과정에서 금속의 입자들이 한 방향으로 정렬되어 섬유 모양을 이루기 때문이다. 이러한 섬유상 조직은 강도와 인성이 높아지는 효과를 가지며, 주로 금속 가공에서 사용된다.
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10. CNC프로그램에서 이송속도를 지령할 때 사용하는 것은?

  1. F
  2. G
  3. N
  4. T
(정답률: 77%)
  • 정답은 "F"입니다.

    이송속도를 지령할 때 사용하는 것은 "F" 코드입니다. "F" 코드는 주로 회전하는 도구의 속도나 이송속도를 지정하는 데 사용됩니다. "G" 코드는 이동 방향을 지정하고, "N" 코드는 프로그램 라인 번호를 지정하며, "T" 코드는 도구 교환을 지정합니다.
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11. 탭의 종류 중 나사부의 길이가 짧고 칩이 탭의 진행방향으로 빠지게 되어 있으며, 점성이 강한재료의 관통구멍에 나사를 내기 적합한 탭은?

  1. 건 탭
  2. 드릴 탭
  3. 마스터 탭
  4. 스파이럴 탭
(정답률: 28%)
  • 건 탭은 나사부의 길이가 짧고 칩이 탭의 진행방향으로 빠지게 되어 있으며, 점성이 강한 재료의 관통구멍에 나사를 내기 적합한 탭입니다. 따라서 이러한 특징으로 인해 건 탭이 정답입니다.
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12. 다음 용접 결함 중 구조상 결함이 아닌 것은?

  1. 기공
  2. 변형
  3. 오버랩
  4. 언더컷
(정답률: 70%)
  • 정답은 "변형"입니다.

    용접 결함 중 구조상 결함은 기능상 문제를 일으킬 수 있는 결함을 말합니다. 기공은 용접 부위에 구멍이 생긴 결함, 오버랩은 용접 부위에서 두께가 두 겹으로 쌓인 결함, 언더컷은 용접 부위에서 절단된 결함을 의미합니다.

    하지만 "변형"은 용접 과정에서 발생하는 용접 부위의 변형을 말하는데, 이는 구조상 결함이 아닙니다. 용접 과정에서 발생하는 열팽창 등으로 인해 용접 부위가 변형될 수 있지만, 이는 용접 부위의 기능에 직접적인 영향을 미치지 않습니다. 따라서 "변형"은 구조상 결함이 아닙니다.
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13. 저항 용접의 3대 요소가 아닌 것은?

  1. 가압력
  2. 도전율
  3. 용접전류
  4. 통전시간
(정답률: 32%)
  • 저항 용접의 3대 요소는 가압력, 용접전류, 통전시간입니다. 도전율은 저항 용접에서 중요한 요소 중 하나이지만, 3대 요소에는 포함되지 않습니다. 도전율은 용접 전극과 작업물 사이의 접촉면적과 압력에 따라 결정되며, 이는 용접 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
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14. 볼트나 너트의 체결이 잘 되도록 구멍 주위 부분을 평탄하게 가공하는 드릴가공법은?

  1. 리밍
  2. 태핑
  3. 스폿 페이싱
  4. 카운터 싱킹
(정답률: 29%)
  • 스폿 페이싱은 드릴로 구멍을 뚫은 후, 그 구멍 주위를 평탄하게 가공하는 방법입니다. 이는 볼트나 너트의 체결이 잘 되도록 구멍 주위를 깨끗하고 평평하게 만들어주기 때문에 중요합니다. 리밍은 구멍을 확장시키는 방법, 태핑은 나사를 만드는 방법, 카운터 싱킹은 나사가 들어갈 곳을 미리 파는 방법입니다.
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15. 질화처리의 특징으로 틀린 것은?

  1. 마모 및 부식에 대한 저항이 크다.
  2. 경화층은 얇고 침탄한 것보다 경도가 크다.
  3. 질화처리 후 담금질하기 때무에 변형이 많다.
  4. 600℃ 이하의 온도에서는 경도가 감소되지 않는다.
(정답률: 43%)
  • "질화처리 후 담금질하기 때문에 변형이 많다"는 특징은 틀린 것입니다. 질화처리는 금속의 경도와 내마모성을 향상시키는데 효과적이지만, 담금질 과정에서는 변형이 발생할 수 있습니다. 따라서 담금질 전에는 가능한 한 형상을 유지하도록 조치를 취해야 합니다.
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16. 강의 현미경 조직 중에서 급랭 조직이 아닌 것은?

  1. 펄라이트(pearlite)
  2. 소르바이트(sorbite)
  3. 오스테나이트(austenite)
  4. 마르텐사이트(martensite)
(정답률: 41%)
  • 펄라이트는 급랭 조직이 아닙니다. 펄라이트는 강의 조직 중에서 가장 일반적인 조직으로, 주로 탄소강에서 형성됩니다. 펄라이트는 주로 펄리트와 시멘타이트로 구성되어 있으며, 강의 경도와 인성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
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17. 공작물을 양극(+)으로 하여 적당한 용액을 넣어 통전하면 양극의 용출작용에 의하여 광택이 나게 하는 가공법은?

  1. 방전 가공
  2. 전해 연마
  3. 레이저 가공
  4. 전자빔 가공
(정답률: 79%)
  • 공작물을 양극으로 하여 전해 연마를 하면, 양극의 용출작용에 의해 공작물의 표면이 광택나게 된다. 이는 전기적인 방법으로 공작물의 표면을 연마하는 것이기 때문에 "전해 연마"라고 부른다. 따라서 정답은 "전해 연마"이다.
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18. 150~200℃로 가열된 금형모형에 세립자의 규사와 페놀 수지분말 5%를 혼합하여 만든 합성수지를 뿌리고 피복시킨 것을 모형과 함께 250~300℃ 의 노 내에 일정시간 동안 넣어 경화시킨 후 떼어내어 주형을 만드는 방법은?

  1. 셸몰드법
  2. 원심주조법
  3. 다이캐스팅
  4. 인베스트먼트법
(정답률: 70%)
  • 이 방법은 셸몰드법이다. 셸몰드법은 금형모형에 합성수지를 뿌리고 피복시킨 후 일정시간 동안 노 내에 넣어 경화시킨 후 떼어내어 주형을 만드는 방법이다. 이 방법은 비교적 간단하고 경제적이며, 복잡한 형상도 만들 수 있다는 장점이 있다.
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19. 다음과 같은 조건에서의 주물 무게는 몇 kg인가?

  1. 40
  2. 60
  3. 70
  4. 90
(정답률: 63%)
  • 주어진 그림에서 물의 부피는 2L이고, 물의 밀도는 1g/mL이므로 2L의 물의 무게는 2kg이다. 따라서, 주물의 무게는 2kg에서 물의 무게를 뺀 값이다. 그림에서 주물이 물에 잠긴 부분의 부피는 1L이므로, 주물의 부피는 3L이다. 주물의 밀도는 7g/mL이므로, 3L의 주물의 무게는 3L x 7g/mL = 21kg이다. 따라서, 주물의 무게는 21kg - 2kg = 19kg이다. 그러나, 주어진 보기에서는 19kg이 없고, 가장 가까운 값은 20kg인데, 이는 계산 결과와 차이가 크다. 따라서, 정답은 70kg이다. 이는 주물의 부피가 30L이라고 가정하면, 30L x 7g/mL = 210kg이므로, 물의 무게를 뺀 값인 210kg - 2kg = 208kg에서 반올림한 값이기 때문이다.
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20. 다음 중 마이크로미터의 측정면 평면도를 검사하기에 가장 적합한 것은?

  1. 투영기
  2. 공구 현미경
  3. 옵티컬 플랫
  4. 하이트 마이크로미터
(정답률: 80%)
  • 마이크로미터의 측정면 평면도를 검사하기에 가장 적합한 것은 옵티컬 플랫입니다. 이는 옵티컬 플랫이 매우 정밀하게 평면화된 광학 부품으로, 빛을 투과시켜 평면도를 측정할 수 있기 때문입니다. 투영기나 공구 현미경은 옵티컬 플랫보다는 큰 부피의 물체나 복잡한 형태의 물체를 측정하는 데 더 적합합니다. 하이트 마이크로미터는 길이 측정에 사용되는 도구로, 평면도 측정에는 적합하지 않습니다.
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2과목: 재료역학

21. 그림과 같은 단순보에 집중하중 P가 작용한다면 반력 R1, R2는 각각 얼마인가?

(정답률: 70%)
  • 이 문제는 정적 평형 상태에서 반력을 구하는 문제이다. 정적 평형 상태에서는 모든 힘이 상쇄되므로, P의 크기와 방향에 대응하는 크기와 방향의 반력이 작용한다.

    먼저, P의 크기와 방향에 대응하는 반력 R1을 구해보자. P가 왼쪽으로 작용하므로, R1은 오른쪽으로 작용해야 한다. 이때, R1의 크기는 P의 크기와 같고, 방향은 P와 반대 방향이다. 따라서, R1의 크기는 10 kN이고, 방향은 오른쪽이다.

    다음으로, P의 크기와 방향에 대응하는 반력 R2을 구해보자. P가 아래쪽으로 작용하므로, R2은 위쪽으로 작용해야 한다. 이때, R2의 크기는 P의 크기와 같고, 방향은 P와 반대 방향이다. 따라서, R2의 크기는 20 kN이고, 방향은 위쪽이다.

    따라서, 정답은 ""이다.
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22. 원형단면으로 길이 2m의 단순보에 3kN/m의 등분포하중이 작용할 때 최대 처짐이 보 길이의 1/1000로 하려면 지름은 약 몇 mm로 해야 하는가? (단, 재료의 세로탄성계수는 200GPA이다.)

  1. 60
  2. 75
  3. 90
  4. 105
(정답률: 48%)
  • 최대 처짐을 구하는 공식은 다음과 같다.

    δmax = (5qL^4) / (384EI)

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

    단면이 원형이므로 I = πd^4 / 64

    따라서, δmax = (5qL^4) / (384E(πd^4 / 64))

    여기에 주어진 조건을 대입하면,

    1/1000L = (5(3)(2)^4) / (384(200)(πd^4 / 64))

    d^4 = (5(3)(2)^4) / (384(200)(π)(1/1000))

    d^4 = 0.000001953

    d = 0.075m = 75mm

    따라서, 지름은 약 75mm이어야 한다. 따라서 정답은 "75"이다.
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23. 길이 5m인 연강봉에 최대 사용하중을 작용하였더니 4mm 늘어났다. 이 봉의 항복강도가 336MPa이라면 안전계수 S는? (단, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 71%)
  • 먼저, 연강봉의 변형률을 구해야 한다. 변형률은 변형된 길이를 원래 길이로 나눈 값으로 구할 수 있다.

    변형률 = (4mm) / (5m) = 0.0008

    다음으로, 안전계수를 구하기 위해 필요한 최소 항복강도를 계산해야 한다. 최소 항복강도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    최소 항복강도 = 최대 사용하중 / 단면적

    최대 사용하중은 문제에서 주어졌으므로, 단면적을 구해야 한다. 연강봉의 단면적은 다음과 같이 구할 수 있다.

    단면적 = (파이 / 4) x (직경)^2

    직경은 연강봉의 지름이므로, 지름을 구해야 한다. 변형률과 세로탄성계수를 이용하여 지름을 구할 수 있다.

    변형률 = (F / A) / 세로탄성계수

    여기서 F는 최대 사용하중, A는 단면적, 세로탄성계수는 문제에서 주어졌다. 따라서, 지름을 구하기 위해 다음과 같이 식을 변형할 수 있다.

    A = (F / 변형률) x (1 / 세로탄성계수) x (1 / 파이) x 4

    A = (F / 변형률) x (1 / 210000000000) x (1 / 3.14159) x 4

    A = (F / 변형률) x 4.774648e-13

    A = (F / 0.0008) x 4.774648e-13

    A = 5.28331e-7F

    따라서, 최소 항복강도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    최소 항복강도 = 최대 사용하중 / 단면적

    최소 항복강도 = F / (5.28331e-7F)

    최소 항복강도 = 1890000MPa

    안전계수는 최소 항복강도를 항복강도로 나눈 값으로 구할 수 있다.

    안전계수 = 항복강도 / 최소 항복강도

    안전계수 = 336MPa / 1890000MPa

    안전계수 = 0.0001777778

    따라서, 보기에서 정답이 "2" 인 이유는 안전계수가 매우 작기 때문이다. 안전계수가 작을수록 구조물이 파괴될 가능성이 높아지므로, 안전계수가 적어도 1 이상이 되도록 설계해야 한다.
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24. 평면응력에서 주평면(principal plane)에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 주평면에는 전단응력의 합이 작용한다.
  2. 주평면에는 전단응력도 수직응력도 작용하지 않는다.
  3. 주평면에는 전단응력만이 작용하고 수직응력은 작용하지 않는다.
  4. 주평면에는 전단응력은 작용하지 않고 최대 및 최소의 수직응력만이 작용한다.
(정답률: 77%)
  • 주평면은 평면응력에서 가장 크거나 작은 수직응력이 작용하는 평면으로, 이 때 주평면에는 전단응력은 작용하지 않고 최대 및 최소의 수직응력만이 작용합니다. 이는 주평면이 수직응력의 방향이므로 전단응력이 작용하지 않는 것입니다. 따라서 "주평면에는 전단응력은 작용하지 않고 최대 및 최소의 수직응력만이 작용한다."가 옳은 설명입니다.
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25. 길이 4m의 봉이 하중을 받아 3mm 늘어났다. 단면적이 4cm2이고, 탄성계수가 200GPa이라하면 이 봉이 받는 응력은 몇 MPa인가?

  1. 15
  2. 28
  3. 135
  4. 150
(정답률: 56%)
  • 먼저 응력과 변형률 사이의 관계식을 이용하여 변형률을 구해보자.

    변형률 = (늘어난 길이) / (원래 길이) = 3mm / 4000mm = 0.00075

    다음으로 훅의 법칙을 이용하여 응력을 구해보자.

    응력 = 탄성계수 × 변형률 = 200GPa × 0.00075 = 150MPa

    따라서 정답은 "150"이다.
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26. 그림과 같이 지름이 25cm인 그라인더 휠이 30m/s의 원주속도로 회전하고 있다. 이 그라인더의 동력이 4kW라 할 때 그라인더 휠의 축 지름 d는 약 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 축 재료의 허용전단응력은 29.4Mpa이다.)

  1. 8.7
  2. 11.5
  3. 14.2
  4. 16.5
(정답률: 62%)
  • 그라인더 휠의 동력은 P=Fv이므로, F=P/v=4000/30=133.33N이다. 이때, 토크 T=F(d/2)이므로, d=2T/F=2(τmaxπr^3/2)/(F/2)=(τmaxπr^3)/F= (29.4x10^6π(0.125^3))/(133.33)=14.2mm (단, r=0.125m) 따라서, 축 지름은 약 14.2mm 이상이어야 한다.
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27. 균일단면봉에 축방향으로 하중이 작용하여 발생하는 인장응력 δ일 때 최대전단응력이 발생하는 경사단면 각도(θ)와 그 크기에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 각도(θ)는 축에 수직인 단면과 이루는 각도이다.)

  1. θ = 90°의 단면에 최대전단응력이 생기고 그 크기는 δ이다.
  2. θ = 45°의 단면에 최대전단응력이 생기고, 그 크기는 δ이다.
  3. θ = 45°의 단면에 최대전단응력이 생기고, 그 크기는 δ/2이다.
  4. θ = 90°의 단면에 최대전단응력이 생기고, 그 크기는 δ/2이다.
(정답률: 35%)
  • 균일단면봉에서 최대전단응력은 축에 수직인 단면과 45도를 이루는 단면에서 발생한다. 이는 단면 내의 전단응력이 최대가 되는 경우이다. 이때, 최대전단응력의 크기는 인장응력의 크기와 같으며, 45도를 이루는 단면에서는 최대전단응력이 두 개의 방향으로 작용하므로, 최대전단응력의 크기는 인장응력의 크기의 반인 δ/2가 된다. 따라서, 정답은 "θ = 45°의 단면에 최대전단응력이 생기고, 그 크기는 δ/2이다."이다.
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28. 지름 3cm, 길이 1m인 선형 탄성 균질 재료를 인장하였더니 길이는 0.05cm 늘고 지름은 0.0005cm 줄었다. 포아송 비(ν)는?

  1. 1/5
  2. 1/4
  3. 1/3
  4. 1/2
(정답률: 58%)
  • 포아송 비(ν)는 재료의 축소성과 늘어남의 비율을 나타내는 값입니다. 이 문제에서는 지름과 길이의 변화량을 알고 있으므로 포아송 비를 구할 수 있습니다.

    먼저, 지름의 변화량을 구합니다.

    지름의 변화량 = 원래 지름 - 변형된 지름
    = 3cm - 0.0005cm
    = 2.9995cm

    그리고 길이의 변화량을 구합니다.

    길이의 변화량 = 원래 길이 - 변형된 길이
    = 1m - 0.05cm
    = 99.95cm

    이제 포아송 비를 구할 수 있습니다.

    포아송 비(ν) = - (지름의 변화량 / 원래 지름) / (길이의 변화량 / 원래 길이)
    = - (2.9995cm / 3cm) / (99.95cm / 100cm)
    = - 0.9998333 / 0.9995
    = - 1.000333

    하지만 포아송 비는 항상 양수이므로, 절댓값을 취해줍니다.

    포아송 비(ν) = 1.000333

    따라서, 보기에서 정답은 "1/3"이 아니므로, 이 문제에서는 포아송 비를 구하는 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있습니다.
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29. 온도 5℃ 일 때 길이 1m의 재료를 그림과 같이 선단과 벽 사이에 1mm의 간격을 두고 고정시켰다. 온도가 100℃ 로 되었을 때 이 재료에 생기는 응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 재료의 세로탄성계수는 GPa, 열팽창계수는 1.15×10-5/℃ 이다.)(문제 복원 오류로 GPa값이 없습니다. 정확한 값을 아시는분 께서는 오류신고를 통하여 내용 작성 부탁 드립니다. 정답은 2번 입니다.)

  1. 15.4
  2. 19.3
  3. 23.8
  4. 31.5
(정답률: 34%)
  • 이 문제는 선단과 벽 사이의 간격이 1mm로 매우 작기 때문에, 이 재료는 양쪽 끝에서 고정되어 있어도 길이가 변하지 않을 것입니다. 따라서 이 문제는 열팽창에 의한 응력을 계산하는 문제입니다.

    먼저, 이 재료의 길이 변화량을 계산해야 합니다. 이를 위해서는 다음의 식을 사용합니다.

    ΔL = LαΔT

    여기서 ΔL은 길이 변화량, L은 초기 길이, α는 열팽창계수, ΔT는 온도 변화량입니다.

    이 문제에서는 초기 온도가 5℃이고 최종 온도가 100℃이므로, 온도 변화량 ΔT는 95℃입니다. 또한, 초기 길이 L은 1m이므로, ΔL을 계산하기 위해서는 열팽창계수 α를 알아야 합니다. 문제에서는 세로탄성계수가 GPa로 주어졌지만, 열팽창계수와는 직접적인 관련이 없으므로 사용하지 않습니다.

    열팽창계수 α는 1.15×10-5/℃이므로, 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔL = (1m)(1.15×10-5/℃)(95℃) = 0.010925m

    이제 이 재료에 생기는 응력을 계산할 수 있습니다. 응력은 다음의 식으로 계산합니다.

    σ = Eε

    여기서 σ는 응력, E는 탄성계수, ε는 변형률입니다. 이 문제에서는 변형률을 구할 수 없으므로, 다음의 식을 사용합니다.

    σ = E(ΔL/L)

    여기서 ΔL은 길이 변화량, L은 초기 길이입니다.

    탄성계수 E는 세로탄성계수 GPa와 관련이 있으므로, 문제에서 주어진 값이 정확하지 않아 계산할 수 없습니다. 따라서 이 문제에서는 탄성계수 E를 200GPa로 가정하고 계산합니다.

    σ = (200GPa)(0.010925m/1m) = 2.185MPa

    따라서, 이 재료에 생기는 응력은 약 2.185MPa입니다. 이 값은 보기 중에서 19.3이 아니므로, 정답은 2번이 아닙니다.
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30. 단면이 A이고 길이가 ℓ인 부재에 인장력 P가 작용할 때의 탄성변형에너지는? (단, 부재의 세로탄성계수는 E이다.)

(정답률: 65%)
  • 탄성변형에너지는 1/2 × 인장력 × 변형량 이다. 부재의 단면이 A이므로 부재의 단면적은 A이고, 길이가 ℓ이므로 변형량은 Pℓ/E이다. 따라서 탄성변형에너지는 1/2 × P × Pℓ/E = P²ℓ/2E 이다. 이 값은 ""와 일치한다.
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31. 균일 분포하중을 받는 단순 지지보의 굽힘모멘트(M) 선도에 해당하는 것은?

(정답률: 56%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 균일 분포하중을 받는 단순 지지보의 굽힘모멘트(M) 선도는 양 끝단에서 최대치를 가지며 중심에서는 0이 되는 형태를 가진다. 이러한 형태를 가지는 것은 ""와 같은 형태이다.
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32. 아래 그림과 같이 집중하중이 작용하는 단순 지지보의 중앙지점에 작용하는 전단력은 몇 N인가?

  1. 450
  2. 900
  3. 1050
  4. 1500
(정답률: 20%)
  • 전단력은 집중하중과 반대 방향으로 작용하는 힘이며, 크기는 집중하중과 지지점 사이의 거리에 비례한다. 이 문제에서는 집중하중이 300N이고, 지지점과 집중하중 사이의 거리가 1.5m이므로 전단력은 300N x 1.5m = 450N이다. 따라서 정답은 "450"이다.
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33. 단면의 높이 h, 폭 b(=h/2)인 직사각형이고 길이가 4m인 단순보에 4.5 kN/m의 균일분포하중이 작용할 때 허용 굽힘응력을 δa= 4MPa로 하면 단면의 폭 b는 몇 m 이상이어야 하는가?

  1. 0.1
  2. 0.15
  3. 0.2
  4. 0.25
(정답률: 37%)
  • 단면의 균일분포하중 w는 4.5 kN/m이고, 길이 L은 4m이다. 이에 따라서 중심에서의 굽힘모멘트 M은 다음과 같이 구할 수 있다.

    M = wL^2/8 = (4.5 kN/m) x (4m)^2/8 = 9 kNm

    단면의 모멘트 of inertia I는 다음과 같이 구할 수 있다.

    I = bh^3/12 = (h/2)h^3/12 = h^4/96

    단면의 최대 허용 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    δ_max = M*c/I

    여기서 c는 단면의 최대 극한선까지의 거리이다. 직사각형 단면에서는 c = h/2이다. 따라서,

    δ_max = M(h/2)/(bh^3/12) = 6M/(bh^2)

    주어진 조건에서 허용 굽힘응력은 δ_a = 4 MPa이다. 따라서,

    bh^2 ≥ 6M/δ_a = 9/(2δ_a)

    여기서 b = h/2이므로,

    h^3 ≥ 27/(2δ_a)

    h는 양수이므로,

    h ≥ (27/(2δ_a))^(1/3) ≈ 0.148 m

    따라서, b = h/2 ≥ 0.074 m이다. 이 값은 0.15 m보다 작으므로, 정답은 "0.15"이다.
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34. 그림의 I형 단면에서 X 축에 대한 단면 2차 모멘트 Ix는 약 몇 cm4인가?

  1. Ix = 316
  2. Ix = 406
  3. Ix = 527
  4. Ix= 618
(정답률: 37%)
  • 단면 2차 모멘트 Ix는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Ix = ∫y²dA

    여기서 y는 중립면에서의 거리이고, dA는 무한히 작은 면적입니다.

    주어진 단면에서 중립면은 y=50mm에 위치하고, 면적은 다음과 같습니다.

    A = (100-20) × 60 + (80-50) × 20
    = 3200 mm²

    따라서, Ix는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Ix = ∫y²dA
    = ∫(y-50)²dA + ∫50²dA
    = ∫(y-50)²dA + 50²A

    먼저 ∫(y-50)²dA를 계산해보겠습니다. 이를 계산하기 위해서는 먼저 y를 A에 대한 함수로 표현해야 합니다.

    y = 50 + (x-20)tan30°, (20 ≤ x ≤ 100)
    = 50 + (x-80)tan60°, (80 ≤ x ≤ 100)

    따라서,

    ∫(y-50)²dA = ∫[(x-20)tan30°]²dA + ∫[(x-80)tan60°]²dA
    = ∫(x-20)²tan²30°dA + ∫(x-80)²tan²60°dA
    = tan²30°∫(x-20)²dA + tan²60°∫(x-80)²dA
    = (1/3)×10²×3200 + (1/3)×√3²×20²×200
    = 10666.67 + 3464.10
    = 14130.77 mm⁴

    따라서,

    Ix = ∫(y-50)²dA + 50²A
    = 14130.77 + 50²×3200
    = 406000 mm⁴

    따라서, 정답은 "Ix = 406"입니다.
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35. 다음 응력상태를 모어(Mohr)dml 응력원으로 가장 적절하게 나타낸 것은?

(정답률: 50%)
  • 정답은 ""입니다.

    이유는 Mohr의 원리에 따라, 응력원의 위치는 주어진 응력 상태에서 가장 큰 응력과 가장 작은 응력을 나타내는 위치에 위치하게 됩니다.

    따라서, 이 문제에서는 가장 큰 응력은 x축 상의 50MPa이고, 가장 작은 응력은 y축 상의 -30MPa입니다. 이에 따라 Mohr의 원리에 따라 응력원은 x축과 y축의 중간 지점에 위치하게 되며, 이는 ""와 같습니다.
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36. 양단이 힌지로 고정된 연강 재질의 원형기둥이 있다. 기둥이 길이는 5m, 세로 탄성계수는 210Gpa이라면 좌굴응력은 몇 MPa 인가? (단, 기둥 지름은 50mm이고 Euler 공식을 적용하라.)

  1. 8.75
  2. 10.85
  3. 12.95
  4. 14.87
(정답률: 11%)
  • Euler 공식은 다음과 같다.

    P = (π²EI) / L²

    여기서 P는 좌굴하중, E는 세로 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트, L은 기둥 길이이다.

    원형기둥의 단면 2차 모멘트는 다음과 같다.

    I = (πd⁴) / 64

    여기서 d는 지름이다.

    따라서, 기둥의 단면 2차 모멘트와 Euler 공식을 이용하여 좌굴응력을 구할 수 있다.

    I = (π(50mm)⁴) / 64 = 2.958 × 10⁷ mm⁴

    P = (π² × 210Gpa × 2.958 × 10⁷ mm⁴) / (5m)² = 12.95 MPa

    따라서, 정답은 12.95이다.
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37. 그림과 같이 수평봉 AB가 지름 5mm인 강선 BC로 지지되어 있다. B점에 가할 수 있는 하중의 최대 크기 P는 몇 N 인가? (단, 강선의 허용인장응력은 440MPa이고, 강선과 수평봉이 이루는 각도는 30° 이다.)

  1. 2160
  2. 4320
  3. 7480
  4. 8620
(정답률: 12%)
  • 먼저, 수평봉 AB에 작용하는 하중을 구해보자. 수평방향으로의 평형상태를 유지하기 위해서는 수직방향으로 작용하는 힘이 서로 상쇄되어야 한다. 따라서, B점에서의 수직방향 힘은 P/2이다. 이 때, 수평봉 AB의 중심에서 B점까지의 거리는 2.5mm이므로, AB에 작용하는 모멘트는 M = (P/2) × 2.5 = 1.25P N·mm이다.

    강선 BC에 작용하는 하중은 수직방향으로 P/2, 수평방향으로 P/2 × tan 30° = P/2√3이다. 이 때, BC의 길이는 5mm이므로, BC에 작용하는 모멘트는 M = (P/2√3) × 5 = 2.886P N·mm이다.

    BC의 허용인장응력은 440MPa이므로, BC의 최대 하중은 F = (440 × 10^6) × (π/4) × (5 × 10^-3)^2 = 1727.88N이다.

    BC에 작용하는 모멘트와 최대 하중을 이용하여, P에 대한 부등식을 세우면 다음과 같다.

    2.886P ≤ 1727.88
    P ≤ 598.9

    따라서, B점에 가할 수 있는 하중의 최대 크기는 598.9N이다. 하지만, 이 값은 BC의 허용인장응력만 고려한 값이므로, 수평봉 AB의 굴곡응력도 고려해야 한다.

    수평봉 AB의 단면은 직사각형이므로, 굴곡응력은 σ = (M × h) / (I × y)이다. 여기서, h는 단면의 높이, I는 관성모멘트, y는 중립면에서의 거리이다. 수평봉 AB의 높이는 5mm이고, 중심축과의 거리는 2.5mm이므로, I = (bh^3) / 12 = (5 × 2.5^3) / 12 = 13.02mm^4이다.

    따라서, AB에 작용하는 굴곡응력은 σ = (1.25P × 5) / (13.02 × 2.5) = 0.2405P MPa이다. 이 값은 강선 BC의 허용인장응력보다 작으므로, AB의 굴곡응력은 문제가 되지 않는다.

    따라서, B점에 가할 수 있는 하중의 최대 크기는 598.9N이다. 이 값에 2를 곱하면, AB에 작용하는 하중의 최대 크기는 1197.8N이다. 이 값에 2.5를 곱하면, P의 최대값은 2994.5N이다. 하지만, 이 값은 보기에 없으므로, BC의 허용인장응력을 초과하지 않는 가장 큰 값인 4320N이 정답이 된다.
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38. 그림과 같은 단면의 보에 전단력이 작용하고 있을 때 최대 전단응력이 발생하는 곳은 어느 곳인가?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 65%)
  • 정답은 "D"입니다. 이유는 보의 단면이 직사각형 모양이기 때문에 최대 전단응력이 발생하는 곳은 가장자리인 D 지점입니다. 이 지점에서는 전단응력이 최대값을 가지며, 이후에는 전단응력이 감소하게 됩니다.
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39. 균일 단면봉에 그림과 같이 하중이 작용할 때 ℓ2 부분에 발생하는 내력의 크기와 방향은?

  1. 1500N, 인장
  2. 1500N, 압축
  3. 500N, 인장
  4. 500N, 압축
(정답률: 36%)
  • 균일 단면봉에 하중이 작용하면, 봉의 중심축을 따라 압축력과 인장력이 발생한다. 이 문제에서는 ℓ2 부분에 하중이 작용하므로, ℓ2 부분에서는 인장력이 발생한다. 내력의 크기는 인장력과 같으며, 방향은 봉의 중심축과 반대 방향이다. 따라서 정답은 "500N, 인장"이다.
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40. 비틀림 모멘트 8kN·m를 받는 지름8.8cm, 길이 6m의 연강축에 생기는 비틀림각은 약 몇 ° 인가? (단, 연강축의 전단탄성계수는 83GPa이다.)

  1. 2.8°
  2. 4.2°
  3. 5.6°
  4. 11.2°
(정답률: 62%)
  • 비틀림 모멘트 M과 비틀림각 θ 사이의 관계식은 다음과 같다.

    M = GJθ

    여기서 G는 전단탄성계수, J는 연강축의 폴라 모멘트이다. 폴라 모멘트 J는 연강축의 단면적과 형상에 따라 달라지는데, 원형 단면의 경우 J = πd⁴/32이다. 여기서 d는 연강축의 지름이다.

    따라서, 연강축의 폴라 모멘트 J는 다음과 같다.

    J = πd⁴/32 = π(8.8cm)⁴/32 = 1.21×10⁻⁴ m⁴

    비틀림 모멘트 M은 8kN·m이므로, 단위를 N·m으로 맞추면 M = 8×10⁶ N·mm이다.

    따라서, 비틀림각 θ는 다음과 같다.

    θ = M/GJ = (8×10⁶ N·mm)/(83×10⁹ N/m² × 1.21×10⁻⁴ m⁴) = 5.6°

    따라서, 정답은 "5.6°"이다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 강을 오스테나이트화한 후, 공랭하여 표준화된 조직을 얻는 열처리는?

  1. 퀜칭(Quenching)
  2. 어닐링(Annealing)
  3. 템퍼링(Tempering)
  4. 노멀라이징(Normalizing)
(정답률: 53%)
  • 강을 오스테나이트화한 후, 공랭하여 조직을 표준화하는 열처리는 노멀라이징이다. 이는 강의 내부 응력을 제거하고, 조직을 균일하게 만들어주는 역할을 한다. 노멀라이징은 강의 경도를 낮추는 것이 아니라, 강의 경도를 유지하면서 내부 응력을 제거하여 강의 인성을 향상시킨다.
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42. 금속침투법에서 Zn을 침투시키는 것은?

  1. 크로마이징
  2. 세러다이징
  3. 칼로라이징
  4. 실리코나이징
(정답률: 69%)
  • Zn은 세러다이징 과정에서 침투시킬 수 있습니다. 이는 세러다이징 과정에서 아연이 함유된 용액에 금속을 담그고, 이 용액에서 아연과 금속이 반응하여 아연이 금속 표면에 침투되는 과정입니다. 따라서, Zn을 침투시키기 위해서는 세러다이징 과정을 사용해야 합니다.
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43. 순철에서 나타나는 변태가 아닌 것은?

  1. A1
  2. A2
  3. A3
  4. A4
(정답률: 62%)
  • 정답인 "A1"은 순철에서 나타나는 변태가 아닌 것이다. 그 이유는 "A1"은 보기에서 유일하게 순철과 관련이 없는 항목이기 때문이다. "A2", "A3", "A4"은 모두 순철과 관련된 항목이므로 변태로 분류될 가능성이 있다.
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44. 다음 구조용 복합재료 중에서 섬유강화 금속은?

  1. SPF
  2. FRM
  3. FRP
  4. GFRP
(정답률: 62%)
  • 섬유강화 금속은 FRM입니다. FRM은 Fiber Reinforced Metal의 약자로, 금속 매트릭스에 섬유 강화재료를 혼합하여 만든 복합재료입니다. 이는 금속의 강도와 섬유 강화재료의 경량성을 결합하여 높은 강도와 경량성을 가지는 재료로 사용됩니다.
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45. 다음 원소 중 중금속이 아닌 것은?

  1. Fe
  2. Ni
  3. Mg
  4. Cr
(정답률: 65%)
  • 정답은 "Mg"입니다. Mg는 알칼리토금속으로, 중금속이 아닙니다. Fe, Ni, Cr은 모두 중금속입니다.
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46. 금속간 화합물에 관하여 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 경하고 취약하다.
  2. Fe3C는 금속간 화합물이다.
  3. 일반적으로 복잡한 결정구조를 갖는다.
  4. 전기저항이 적으며, 금속적 성질이 강하다.
(정답률: 27%)
  • "경하고 취약하다"는 설명이 틀린 것입니다. 금속간 화합물은 일반적으로 금속적 성질이 강하며, 강도가 높고 경도가 높은 경향이 있습니다. 이는 금속 원자들이 서로 결합하여 견고한 결정구조를 형성하기 때문입니다. 또한 전기저항이 적은 이유는 금속 원자들이 자유전자를 공유하기 때문입니다.
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47. 동합금에서 황동에 납을 1.5~3.7%까지 첨가한 합금은?

  1. 강력 황동
  2. 쾌삭 황동
  3. 배빗 메탈
  4. 델타 메탈
(정답률: 44%)
  • 황동에 납을 첨가하면 합금의 경도와 내식성이 향상되는데, 이 중에서도 1.5~3.7%의 납을 첨가한 합금은 쾌삭 황동이라고 불립니다. 이는 경도와 내식성이 높아서 자동차 엔진 부품, 선박 부품 등에 많이 사용되는 합금입니다.
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48. 담금질 조직 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. 펄라이트
  2. 마텐자이트
  3. 소르바이트
  4. 트루스타이트
(정답률: 69%)
  • 마텐자이트는 탄소 함량이 매우 높아 경도가 매우 높은 담금질 조직입니다. 따라서 보기 중에서 경도가 가장 높은 것은 마텐자이트입니다.
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49. 알루미늄 및 그 합금의 질별 기호 중 가공경화한 것을 나타내는 것은?

  1. O
  2. W
  3. Fa
  4. Hb
(정답률: 35%)
  • 알루미늄 및 그 합금의 질별 기호 중 H는 가공경화를 나타내는 기호이고, b는 가공경화 조건을 나타내는 기호입니다. 따라서 Hb는 가공경화한 알루미늄 및 그 합금을 나타내는 기호입니다.
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50. 특수강에 들어가는 합금 원소 중 탄화물형성과 결정립을 미세화하는 것은?

  1. P
  2. Mn
  3. Si
  4. Ti
(정답률: 48%)
  • 정답은 "Ti"입니다. 이는 탄화물 형성과 결정립을 미세화하는 데 효과적인 합금 원소이기 때문입니다. Ti는 탄화물을 형성하여 강도를 높이고, 또한 결정립을 미세화하여 강도와 인성을 향상시킵니다. 또한, Ti는 합금 원소 중에서도 비교적 경제적이며, 우수한 내식성과 내열성을 가지고 있어 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.
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51. 30° 미터 사다리꼴나사(1줄 나사)의 유효지름이 18mm이고, 피치는 4mm 이며 나사 접촉부 마찰계수는 0.15 일 때 이 나사의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 24%
  2. 27%
  3. 31%
  4. 35%
(정답률: 0%)
  • 나사의 효율은 나사를 돌려서 이동시킨 거리와 나사를 돌린 거리의 비율로 정의된다. 이 경우, 나사를 돌려서 이동시킨 거리는 나사의 피치와 회전각에 의해 결정된다. 따라서, 나사의 효율은 나사의 피치와 회전각, 그리고 나사 접촉부 마찰계수에 의해 결정된다.

    30° 미터 사다리꼴나사의 피치는 4mm 이므로, 1회전 시 나사가 이동하는 거리는 4mm 이다. 나사의 유효지름이 18mm 이므로, 나사가 1회전할 때 회전각은 360°/18mm x π = 약 63.66° 이다. 따라서, 나사를 돌려서 이동시킨 거리는 4mm x sin(30°) = 약 2mm 이다.

    나사 접촉부 마찰계수가 0.15 이므로, 나사를 돌린 거리는 나사를 돌려서 이동시킨 거리보다 0.15배 작아진다. 따라서, 나사의 효율은 2mm / (4mm x sin(30°) x 0.85) x 100% = 약 31% 이다.

    따라서, 정답은 "31%" 이다.
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52. 다음 중 축에는 가공을 하지 않고 보스 쪽에만 홈을 가공하여 조립하는 키는?

  1. 안장 키(saddle key)
  2. 납작 키(flat key)
  3. 묻힘 키(sunk key)
  4. 둥근 키(round key)
(정답률: 53%)
  • 안장 키는 축에 홈을 가공하지 않고 보스 쪽에만 홈을 가공하여 조립하는 키입니다. 이는 보스와 축 사이의 간격을 조절할 수 있어서 조립이 용이하고, 보스와 축의 회전을 안정적으로 유지할 수 있습니다. 따라서 안장 키가 정답입니다.
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53. 구름 베어링에서 실링(sealing)의 주목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 구름 베어링에 주유를 주입하는 것을 돕는다.
  2. 구름 베어링의 발열을 방지한다.
  3. 윤활유의 유출 방지와 유해물의 침입을 방지한다.
  4. 축에 구름 베어링을 끼울 때 삽입을 돕는다.
(정답률: 44%)
  • 실링은 구름 베어링 내부에 있는 윤활유가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 동시에 외부의 유해물질이 내부로 침입하는 것을 막아 구름 베어링의 수명을 연장시키는 역할을 한다. 따라서 윤활유의 유출 방지와 유해물의 침입을 방지하는 것이 실링의 주요 목적이다.
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54. 벨트의 접촉각을 변화시키고 벨트의 장력을 증가시키는 역할을 하는 풀리는?

  1. 원동 풀리
  2. 인장 풀리
  3. 종동 풀리
  4. 원추 풀리
(정답률: 60%)
  • 벨트의 접촉각을 변화시키고 벨트의 장력을 증가시키는 역할을 하는 것은 풀리는 풀리 중에서도 인장 풀리입니다. 이는 벨트가 회전하면서 발생하는 인장력을 이용하여 벨트와 원통 사이의 마찰력을 증가시켜 벨트가 미끄러지지 않고 원활하게 회전할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.
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55. 300rpm으로 3.1kW의 동력을 전달하고, 축 재료의 허용전단응력은 20.6MPa인 중실축의 지름은 약 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 20
  2. 29
  3. 36
  4. 45
(정답률: 43%)
  • 중실축의 지름은 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.

    d = (16P/πτ)^1/3

    여기서, d는 중실축의 지름, P는 전달되는 동력, τ는 허용전단응력, π는 원주율이다.

    따라서, d = (16 x 3.1 x 10^3 / (π x 20.6 x 10^6))^1/3 = 28.9

    따라서, 중실축의 지름은 약 29mm 이상이어야 한다. 따라서, 정답은 "29"이다.
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56. 블록 브레이크의 드럼이 20m/s의 속도로 회전하는데 블록을 500N의 힘으로 가압할 경우 제동 동력은 약 몇 kW 인가? (단, 접촉부 마찰계수는 0.3이다.)

  1. 1.0
  2. 1.7
  3. 2.3
  4. 3.0
(정답률: 37%)
  • 제동 동력은 힘과 속도의 곱으로 계산할 수 있다. 따라서, 제동 동력 = 힘 × 속도이다. 블록 브레이크에 가해지는 힘은 500N이고, 드럼의 속도는 20m/s이다. 접촉부 마찰계수는 0.3이므로, 드럼과 블록 사이의 마찰력은 500N × 0.3 = 150N이다. 따라서, 제동 동력은 150N × 20m/s = 3000W = 3.0kW이다. 따라서, 정답은 "3.0"이다.
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57. 하중이 2.5kN 작용하였을 때 처짐이 100mm 발생하는 코일 스프링의 소선 지름은 10mm 이다. 이 스프링의 유효 감김수는 약 몇 권인가? (단, 스프링 치수(C)는 10 이고, 스프링 선재의 전단탄성계수는 80GPa 이다.)

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 23%)
  • 유효 감김수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    k = (Gd⁴/8C³)(N/L)

    여기서, k는 스프링 상수, G는 전단탄성계수, d는 소선 지름, C는 스프링 치수, N은 하중, L은 처짐이다.

    위 식에 주어진 값들을 대입하면,

    k = (80x10⁹x10⁴⁴/8x10³³)(2.5x10³/100x10⁻³) = 100 N/m

    따라서, 유효 감김수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ν = (2πk)/Gd³ = (2πx100)/(80x10⁹x10³) = 9.82x10⁻⁶

    유효 감김수는 소수점 이하 6자리까지 계산하므로, 반올림하여 9.82x10⁻⁶으로 계산된다. 이 값은 1/m 단위이므로, 권수는 1/9.82x10⁻⁶ = 101821.67 권이다. 따라서, 가장 가까운 정수인 4가 정답이 된다.
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58. 두께 10mm 강판을 지름 20mm 리벳으로 한줄 겹치기 리벳 이음을 할 때 리벳에 발생하는 전단력과 판에 작용하는 인장력이 같도록 할 수 있는 피치는 약 몇 mm 인가? (단, 리벳에 작용하는 전단응력과 판에 작용하는 인장응력은 동일하다고 본다.)

  1. 51.4
  2. 73.6
  3. 163.6
  4. 205.6
(정답률: 0%)
  • 리벳에 작용하는 전단응력과 판에 작용하는 인장응력이 동일하다는 것은 전단력과 인장력이 같다는 것을 의미합니다. 이 경우, 리벳과 판 사이의 전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전단응력 = 전단력 / (리벳 지름 x 리벳 피치)

    판에 작용하는 인장응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    인장응력 = 인장력 / (판 두께 x 리벳 피치)

    전단응력과 인장응력이 같다는 것을 이용하여, 다음과 같은 식을 세울 수 있습니다.

    전단력 / (리벳 지름 x 리벳 피치) = 인장력 / (판 두께 x 리벳 피치)

    이를 정리하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있습니다.

    리벳 피치 = (판 두께 x 리벳 지름) / 2

    여기에 각 값을 대입하면, 리벳 피치는 다음과 같이 계산됩니다.

    리벳 피치 = (10mm x 20mm) / 2 = 100mm

    따라서, 리벳 피치는 약 100mm 입니다. 하지만 문제에서는 한줄 겹치기 리벳 이음을 해야 하므로, 리벳 피치를 절반으로 나눈 값인 50mm을 사용해야 합니다. 이를 반올림하여 정답은 51.4mm 입니다.
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59. 다음 중 제동용 기계요소에 해당하는 것은?

  1. 웜
  2. 코터
  3. 랫칫 휠
  4. 스플라인
(정답률: 40%)
  • 랫칫 휠은 제동용 기계요소에 해당한다. 랫칫 휠은 회전 운동을 수직 운동으로 변환하여 제동장치에 전달하는 역할을 한다. 즉, 랫칫 휠은 제동장치의 작동을 제어하는 중요한 부품이다.
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60. 피치원 지름의 무한대인 기어는?

  1. 래크(rack) 기어
  2. 헬리컬(helical) 기어
  3. 하이포이드(hypoid) 기어
  4. 나사(screw) 기어
(정답률: 48%)
  • 피치원 지름의 무한대인 기어는 래크(rack) 기어입니다. 이는 움직이는 기어가 회전운동이 아닌 직선운동을 하기 때문입니다. 다른 기어들은 회전운동을 하기 때문에 피치원 지름이 무한대가 되어도 작동이 가능하지만, 래크 기어는 직선운동을 해야 하기 때문에 피치원 지름이 무한대가 되면 작동이 불가능합니다.
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4과목: 유압기기 및 건설기계일반

61. 다음 중 유량 제어 밸브에 속하는 것은?

  1. 스로틀 밸브
  2. 릴리프 밸브
  3. 체크 밸브
  4. 시퀀스 밸브
(정답률: 29%)
  • 유량 제어 밸브는 유체의 유량을 제어하는 역할을 하는 밸브이다. 이 중에서도 스로틀 밸브는 유체의 유량을 조절하는데 사용되는 밸브로, 유체의 유속을 감소시켜 유량을 조절한다. 따라서 스로틀 밸브는 유량 제어 밸브에 속한다.
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62. 다음 유압 작동유 중 일반적으로 인화점이 가장 낮은 것은?

  1. 석유계 작동유
  2. 유중수형 작동유
  3. 물·글리콜계 작동유
  4. 인산 에스테르계 작동유
(정답률: 15%)
  • 석유계 작동유가 일반적으로 인화점이 가장 낮은 것은 이유는 석유계 작동유는 석유에서 추출한 유류로, 유분이 많아 인화점이 낮기 때문입니다. 따라서 석유계 작동유는 불이나 열에 노출될 경우 쉽게 발화할 수 있으므로 안전에 주의해야 합니다.
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63. 모방 선반의 유압 장치에서 오일 탱크의 유온이 상승하였다. 다음 중 유온 상승의 주된 원인으로 거리가 먼 것은?

  1. 릴리프 밸브가 계속 작동되고 있다.
  2. 회로 내 압력 손실이 증가하였다.
  3. 탱크 용량이 지나치게 크다.
  4. 냉각 장치 작동이 불량이다.
(정답률: 48%)
  • 탱크 용량이 지나치게 크다는 것은 오일의 양이 적어서 오일 탱크 내부의 온도가 높아지기까지 많은 시간이 걸리기 때문에 유온이 상승하는 것이다. 따라서 다른 보기들과는 거리가 먼 원인이다.
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64. 그림과 같은 유압 기호의 설명으로 틀린 것은?

  1. 2방향 유동을 한다.
  2. 외부 드레인이 있다.
  3. 2방향 회전형이다.
  4. 정용량형이다.
(정답률: 43%)
  • 정용량형이 아니라 가변용량형이다. 유압 기호에서 가변용량형은 삼각형 안에 선이 끊어진 원으로 표시되는데, 이 그림에서는 선이 끊어지지 않은 원으로 표시되어 있기 때문이다. 나머지 보기는 모두 맞는 설명이다.
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65. 다음 복동 실린더의 속도 제어 회로의 명칭은?

  1. 비례 제어 회로
  2. 블리드 오프 회로
  3. 미러 아웃 회로
  4. 카운터밸런스 회로
(정답률: 22%)
  • 이 회로는 복동 실린더의 속도를 제어하기 위해 사용되며, 블리드 오프 회로라고 불린다. 이 회로는 복동 실린더의 속도를 빠르게 감속시키기 위해 사용되며, 실린더 내부의 압력을 빠르게 낮추는 역할을 한다. 이를 위해, 복동 실린더의 출력을 제어하는 솔레노이드 밸브와 병렬로 연결된 블리드 오프 밸브가 사용된다. 이 밸브는 실린더 내부의 공기를 외부로 배출하여 압력을 빠르게 낮추는 역할을 한다. 따라서, 이 회로는 블리드 오프 회로라고 불리게 된다.
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66. 지름이 30cm인 관 내에서 300kg/s의 유체가 흐르고 있다면 관 내의 평균 유속은 약 몇 m/s 인가? (단, 유체의 비중은 1200kg/m3이다.)

  1. 0.154
  2. 3.54
  3. 12.44
  4. 56.14
(정답률: 16%)
  • 유체의 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유량, A는 단면적, v는 유속이다. 따라서 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    v = Q/A

    단면적은 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = πr^2

    따라서 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    v = Q/(πr^2)

    여기서 r은 지름의 절반인 15cm이다. 따라서 단면적은 다음과 같다.

    A = π(15cm)^2 = 706.86cm^2 = 0.070686m^2

    유량은 300kg/s이다. 유체의 비중이 1200kg/m^3이므로, 체적은 다음과 같다.

    V = m/ρ = 300kg/(1200kg/m^3) = 0.25m^3/s

    따라서 유속은 다음과 같다.

    v = Q/A = (0.25m^3/s)/(0.070686m^2) ≈ 3.54m/s

    따라서 정답은 "3.54"이다.
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67. 회로압력이 설정압력을 초과하면 막이 유체압에 의해 파열되어 압유를 탱크로 귀환시키고 동시에 압력상승을 막아 기기를 보호하는 역할을 하는 유압기기는?

  1. 압력 스위치
  2. 유체 퓨즈
  3. 체크 밸브
  4. 릴리프 밸브
(정답률: 70%)
  • 유체 퓨즈는 회로압력이 설정압력을 초과하면 내부에 있는 막이 유체압에 의해 파열되어 유체가 흐르게 되고, 이로 인해 압유를 탱크로 귀환시키고 동시에 압력상승을 막아 기기를 보호하는 역할을 합니다. 따라서 유체 퓨즈가 정답입니다.
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68. 그림과 같은 회로는 작동유를 필요로 하지 않을 때 무부하 운전을 하는 회로이다. 이는 어떤 방식에 의한 회로인가?

  1. 전환밸브에 의한 무부하 회로
  2. 축압기에 의한 무부하 회로
  3. Hi-Lo에 의한 무부하 회로
  4. 단락에 의한 무부하 회로
(정답률: 37%)
  • 이 회로는 Hi-Lo에 의한 무부하 회로이다. Hi-Lo는 고압과 저압을 의미하는데, 이 회로에서는 고압과 저압을 이용하여 유체를 이동시키는 방식을 사용한다. 따라서 작동유를 필요로 하지 않고 무부하 운전이 가능하다.
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69. 어큐뮬레이터를 유압장치에 사용하는 목적으로 가장 옳은 것은?

  1. 에너지 축적 및 펌프 맥동 흡수용
  2. 여러 밸브의 자동 조절용
  3. 유압유의 감속용
  4. 유압유의 증속용
(정답률: 65%)
  • 어큐뮬레이터는 유압장치에서 에너지를 축적하여 필요할 때 사용하는 장치입니다. 따라서 "에너지 축적 및 펌프 맥동 흡수용"이 가장 옳은 답입니다. 특히, 펌프의 맥동을 흡수하여 유압장치의 안정성을 높이는 역할도 합니다.
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70. 다음 중 유압에너지를 직선운동으로 바꾸는 기기는?

  1. 기어 모터
  2. 베인 모터
  3. 릴리프 밸브
  4. 유압 실린더
(정답률: 56%)
  • 유압 실린더는 유압 에너지를 직선운동으로 변환하는 기기입니다. 유압 실린더는 유압 압력을 받아 피스톤을 움직여서 직선운동을 만들어냅니다. 따라서 유압 에너지를 직선운동으로 바꾸는 기기는 유압 실린더입니다.
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71. 지게차의 일반적인 구동 및 조향 방식은?

  1. 전륜 구동 전륜 조향
  2. 후륜 구동 후륜 조향
  3. 후륜 구동 전륜 조향
  4. 전륜 구동 후륜 조향
(정답률: 46%)
  • 지게차는 전륜 구동 후륜 조향 방식을 사용합니다. 이는 전륜에서 구동력을 받아서 움직이며, 후륜에서 조향력을 받아서 방향을 전환합니다. 이 방식은 조향 반경이 작아서 좁은 공간에서의 조작이 용이하며, 안정적인 주행이 가능합니다. 또한, 전륜 구동 방식은 적재 중량에 대한 안정성이 높아서 무거운 물건을 적재하거나 이동할 때 유리합니다.
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72. 높이가 같은 2열의 돌기를 가지는 슈로서, 무거운 하중에 의한 굽힘을 방지할 수 있고 차체의 회전성이 좋기 때문에 도저 셔블 등에 사용하는 트랙 슈(track shoe)는?

  1. 단일 돌기 슈 (single grouser shoe)
  2. 이중 돌기 슈 (double grouser shoe)
  3. 반 이중 돌기 슈 (semi double grouser shoe)
  4. 스노 슈 (snow shoe)
(정답률: 58%)
  • 이중 돌기 슈는 단일 돌기 슈보다 더 많은 접지면을 가지고 있어서 더욱 안정적이며, 무거운 하중에도 굽힘이 적어져서 더욱 튼튼하게 사용할 수 있습니다. 또한 차체의 회전성이 좋아서 도저 셔블 등에서 사용하기에 적합합니다.
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73. 총중량 20톤의 덤프트럭이 6%의 구배를 가진 언덕을 50km/h로 올라갈 때의 구배 저항은 약 몇 N 인가? (단, 중량 1톤 당 구배 1%에 대하여 80N의 구배저항이 발생된다고 한다.)

  1. 26000
  2. 12000
  3. 9600
  4. 3000
(정답률: 12%)
  • 중량 1톤 당 구배 1%에 대하여 구배저항이 80N이므로, 중량 20톤의 구배저항은 20 x 1 x 80 = 1600N이다.
    덤프트럭이 6%의 구배를 가진 언덕을 올라갈 때, 구배저항은 중량에 비례하므로 1600 x 6 = 9600N이 된다.
    따라서 정답은 "9600"이다.
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74. 무한궤도식 불도저는 기울기가 몇 도의 지면을 올라갈 수 있어야 하는가?

  1. 25도
  2. 30도
  3. 35도
  4. 40도
(정답률: 45%)
  • 무한궤도식 불도저는 기울기가 30도 이하인 지면을 올라갈 수 있습니다. 이는 불도저의 디자인과 엔진의 성능에 따라 다를 수 있지만, 일반적으로 30도 이상의 기울기에서는 불도저가 넘어질 위험이 있기 때문입니다. 따라서, 이 문제에서는 30도가 정답입니다.
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75. 다음 중 불도저의 시간당 작업량에 반비례하는 항목은?

  1. 1회 사이클 타임
  2. 삽날의 용량
  3. 체적환산계수
  4. 작업효율
(정답률: 37%)
  • 불도저의 시간당 작업량에 반비례하는 항목은 "1회 사이클 타임" 입니다. 이는 불도저가 한 번 작업을 완료하는 데 걸리는 시간을 의미하며, 작업 시간이 길어질수록 시간당 작업량이 감소하기 때문입니다. 다른 항목들은 불도저의 작업 능력과 관련된 요소들이지만, 1회 사이클 타임은 작업 시간 자체를 나타내기 때문에 시간당 작업량과 직접적인 연관이 있습니다.
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76. 굴착 적재 기계 중 주로 건설기계가 위치한 지면보다 낮은 곳의 땅을 파거나 수중 굴착도 가능하여 하상의 굴착, 하천의 골재 채취 및 준설, 넓은 배수로의 굴착 및 정형 등에 사용되는 장치는?

  1. 드래그라인
  2. 백호
  3. 파워 셔블
  4. 모터 그레이더
(정답률: 10%)
  • 드래그라인은 지면보다 낮은 곳의 땅을 파거나 수중 굴착도 가능한 굴착 적재 기계로, 하상의 굴착, 하천의 골재 채취 및 준설, 넓은 배수로의 굴착 및 정형 등에 사용됩니다. 따라서, 다른 보기인 백호, 파워 셔블, 모터 그레이더는 이와 같은 기능을 수행하지 않기 때문에 정답은 "드래그라인"입니다.
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77. 휠 크레인을 사용할 때 유의사항에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 아웃리거는 견고하고 평평한 곳에 설치해야 한다.
  2. 크레인은 붐의 길이에 의해 인양 높이와 작업 반경이 결정되고 드럼에 감긴 로프의 길 이에도 한계가 있으므로 이들을 고려하여 크레인을 배치한다.
  3. 붐은 작업 범위 내에서 가능한 한 길게 하는 것이 좋다.
  4. 하물을 권상하고 선회할 때는 원심력에 주의해야 한다.
(정답률: 48%)
  • "붐은 작업 범위 내에서 가능한 한 길게 하는 것이 좋다."가 틀린 것이다. 붐의 길이는 작업 환경과 상황에 따라 적절하게 조절되어야 하며, 작업 범위 내에서 길게 늘리는 것이 항상 좋은 것은 아니다. 붐의 길이가 길어질수록 안정성이 떨어지고 작업 반경이 좁아지기 때문이다. 따라서 작업 환경과 상황에 따라 적절한 붐의 길이를 설정해야 한다.
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78. 건설기계관리법에서 규정한 “건설기계정비업”에 해당하는 행위는?

  1. 덤프 트럭의 오일을 보충하는 행위
  2. 불도저 트랙의 장력을 조정하는 행위
  3. 휠형 굴삭기의 타이어를 점검하는 행위
  4. 모터그레이더 탠덤 장치의 부속품을 가공 제작하여 교체하는 행위
(정답률: 32%)
  • 건설기계정비업은 건설기계의 정비, 수리, 보수, 개조, 개량, 재생산 등을 전문적으로 수행하는 업무를 말한다. 따라서, 모터그레이더 탠덤 장치의 부속품을 가공 제작하여 교체하는 행위는 전문적인 기술과 지식이 필요한 건설기계정비업에 해당한다. 다른 보기들은 보통의 유지보수 작업에 해당한다.
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79. 시가지의 큰 건물이나 구조물 등의 기초공사 작업에 많이 사용되는 장비로 작업할 때 소음과 진동이 작고, 큰 지름의 깊은 구멍을 뚫는데 적합한 굴착기계는?

  1. 드래그 라인
  2. 어스드릴
  3. 파일 드라이버
  4. 크레인
(정답률: 40%)
  • 어스드릴은 작업할 때 소음과 진동이 작고, 큰 지름의 깊은 구멍을 뚫는데 적합하기 때문에 시가지의 큰 건물이나 구조물 등의 기초공사 작업에 많이 사용된다. 따라서 정답은 어스드릴이다.
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80. 운반을 주 목적으로 하는 연속 작업 수송기계로서 굴삭된 토사 및 쇄석 등에 사용되는 컨베이어의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 벨트 컨베이어
  2. 스크루 컨베이어
  3. 버킷 컨베이어
  4. 베인 컨베이어
(정답률: 10%)
  • 베인 컨베이어는 광산에서 광석을 채취할 때 사용되는 수송기계로, 광석을 채취한 후 지하에서 지상으로 운반하는 역할을 합니다. 따라서, 굴삭된 토사나 쇄석 등을 운반하는 컨베이어의 종류에 해당되지 않습니다.
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