건설기계설비산업기사 필기 기출문제복원 (2017-05-07)

건설기계설비산업기사
(2017-05-07 기출문제)

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1과목: 기계제작법

1. 사인 바(sine bar)의 호칭 치수는 무엇으로 표시하는가?

  1. 바(bar)의 길이
  2. 평행면의 길이
  3. 로울러의 길이
  4. 로울러의 중심거리
(정답률: 80%)
  • 사인 바는 로울러를 이용하여 각도를 측정하는 도구이다. 따라서 사인 바의 호칭 치수는 로울러의 중심거리로 표시된다. 로울러의 중심거리는 바의 중심에서 로울러까지의 거리를 의미한다. 이 값이 정확하게 측정되어야 사인 바를 이용한 각도 측정이 정확하게 이루어질 수 있다. 따라서 사인 바의 호칭 치수는 로울러의 중심거리로 표시된다.
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2. 다음 중 절삭가공에서 빌트 업 에지(built-up edge)의 발생을 증가시키는 요인은?

  1. 절삭유의 사용
  2. 절삭깊이의 증가
  3. 절삭속도의 증가
  4. 공구 상면 경사각의 증가
(정답률: 100%)
  • 절삭깊이의 증가는 절삭면과 물질 사이의 접촉면적을 증가시키기 때문에 빌트 업 에지의 발생을 증가시킵니다. 이는 공구와 물질 사이의 마찰력을 증가시켜 빌트 업 에지가 형성되기 쉽게 만듭니다. 따라서 절삭깊이를 적절히 조절하여 빌트 업 에지의 발생을 최소화하는 것이 중요합니다.
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3. 인발작업에서 지름 15mm의 철사(wire)를 인발하여 지름 13mm로 가공하였을 때, 단면감소율은 몇 %인가?

  1. 24.9
  2. 50.3
  3. 75.1
  4. 85.1
(정답률: 40%)
  • 단면감소율은 (원래 단면적 - 가공 후 단면적) / 원래 단면적 x 100 으로 계산됩니다.

    따라서, 원래 단면적은 (15/2)^2 x π = 176.71mm^2 이고, 가공 후 단면적은 (13/2)^2 x π = 132.73mm^2 입니다.

    단면감소율 = (176.71 - 132.73) / 176.71 x 100 = 24.9% 이므로, 정답은 "24.9" 입니다.
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4. 다음 중 주물의 균열에 의한 결함을 예방하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 급냉을 피한다.
  2. 라운딩 처리한다.
  3. 쇳물 아궁이를 크게 한다.
  4. 주물 제품의 두께 차이를 적게 한다.
(정답률: 80%)
  • 쇳물 아궁이를 크게 한다는 것은 주물의 냉각 속도를 늦추는 것이므로 균열 발생 가능성이 높아지기 때문에, 주물의 균열에 의한 결함을 예방하는 방법이 아니다.
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5. 밀링커터의 인선을 구성하는 주요부의 작용을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 절인각은 경사면과 여유면과의 맞대인 각을 말한다.
  2. 랜드(land)는 인선의 강도를 증가하기 위해 설계한 것이다.
  3. 경사각은 커질수록 절사저항은 감소되지만 인선은 약하게 된다.
  4. 여유각은 연한 재료에서는 작게, 경한 재료에서는 크게 하는 것이 일반적이다.
(정답률: 17%)
  • "여유각은 연한 재료에서는 작게, 경한 재료에서는 크게 하는 것이 일반적이다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다.

    여유각은 인선의 강도와 표면 마무리에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다. 연한 재료에서는 여유각을 작게 하여 인선의 강도를 높이고, 경한 재료에서는 여유각을 크게 하여 인선의 강도를 유지하면서도 표면 마무리를 좋게 할 수 있다. 이는 연한 재료에서는 재료가 부드러우므로 인선이 깊게 파여들어가도록 여유각을 작게 하여 강도를 높이는 것이 효과적이고, 경한 재료에서는 재료가 단단하므로 인선이 깊게 파여들어가면 재료가 파손될 우려가 있기 때문에 여유각을 크게 하는 것이 효과적이다.
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6. 튺수가공 방법 중 전기 화학적인 용해작용과 기계적인 가공을 복합시킨 가공법은?

  1. 방전 가공
  2. 선반 가공
  3. 전해 연삭
  4. 초음파 가공
(정답률: 24%)
  • 전해 연삭은 전기 화학적인 용해작용과 기계적인 가공을 복합시킨 가공법 중 하나이다. 이 방법은 전해질 용액을 이용하여 작업물의 표면을 용해시키고, 동시에 연삭 작업을 수행하여 부드러운 표면을 만들어내는 방법이다. 이 방법은 고정밀 가공이 가능하며, 작업물의 형상에 따라 다양한 형태로 가공할 수 있다. 또한, 작업물의 표면을 부드럽게 마무리할 수 있어서 마무리 작업이 필요하지 않다는 장점이 있다.
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7. CNC공작기계의 가공 프로그램에서 M-코드가 수행하는 기능은?

  1. 보조기능
  2. 이송기능
  3. 주축기능
  4. 준비기능
(정답률: 70%)
  • M-코드는 CNC공작기계에서 보조기능을 수행하는 코드이다. 이 코드는 주축의 회전 방향, 속도, 냉각기의 ON/OFF 등과 같은 보조기능을 제어한다. 따라서 M-코드는 가공 프로그램에서 보조기능을 수행하는 중요한 역할을 한다.
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8. 급속에 대한 소성가공을 열간가공과 냉간가공으로 구별하기 위한 기준 온도를 무엇이라고 하는가?

  1. 단조 온도
  2. 변태 온도
  3. 담금질 온도
  4. 재결정 온도
(정답률: 100%)
  • 재결정 온도는 급속에 대한 소성가공을 열간가공과 냉간가공으로 구별하기 위한 기준 온도로, 금속의 결정 구조가 재결정되는 온도를 의미한다. 따라서 급속 가공 시 금속의 결정 구조가 재결정되는 온도인 재결정 온도를 기준으로 열간가공과 냉간가공을 구분한다.
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9. 다음 더브테일 그림에서 D2의 치수를 구하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 79%)
  • D2 = 2(D1 + D3) - D4 + D5

    이유: D2는 D1, D3, D4, D5의 조합으로 이루어져 있으며, D1과 D3은 두 번씩 계산되었으므로 2배를 해주고, D4는 빼주고, D5는 더해준다.
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10. 다음 중 전기저항용접이 아닌 것은?

  1. 점 용접(spot welding)
  2. 심 용접(seam welding)
  3. 티그 용접(TIG welding)
  4. 프로젝션 용접(projection welding)
(정답률: 79%)
  • 티그 용접은 가스 차단용 용매로 보호된 아크를 사용하여 금속을 용접하는 방법이지만, 전기저항용접은 전기 저항을 이용하여 금속을 용접하는 방법입니다. 따라서, 티그 용접은 전기저항용접이 아닙니다.
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11. 슈퍼 피니싱(super finishing)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가공물의 표면은 초정밀 가공되나 변질층이 많이 생긴다.
  2. 주로 원통면 가공에 이용되나 평면 및 내면가공에도 사용할 수 있다.
  3. 방향성이 생기지 않으며 짧은 시간 내 비교적 아름다운 면을 가공할 수 있다.
  4. 숫돌을 가공물표면에 작은 압력으로 가압하여 진동시키며 직선이송 또는 회전 이송 운동을 준다.
(정답률: 34%)
  • 슈퍼 피니싱은 가공물의 표면을 초정밀 가공하여 매우 부드럽고 아름다운 면을 만드는 공정이다. 따라서 "가공물의 표면은 초정밀 가공되나 변질층이 많이 생긴다."는 틀린 설명이다. 슈퍼 피니싱은 방향성이 생기지 않으며 짧은 시간 내 비교적 아름다운 면을 가공할 수 있으며, 숫돌을 가공물 표면에 작은 압력으로 가압하여 진동시키며 직선이송 또는 회전 이송 운동을 준다. 또한 주로 원통면 가공에 이용되나 평면 및 내면가공에도 사용할 수 있다.
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12. 수공구 취급에 대한 안전수칙으로 적합하지 않은 것은?

  1. 해머는 자루에서 빠지지 않도록 쐐기를 박는다.
  2. 렌치는 자기 몸 쪽에서 바깥쪽으로 미는 방식으로 사용한다.
  3. 드라이버의 날 끝이 홈의 나비와 길이에 맞는 것을 사용한다.
  4. 스크레이퍼 사용 시 한 손으로 일감을 잡는 것은 위험하다.
(정답률: 38%)
  • "렌치는 자기 몸 쪽에서 바깥쪽으로 미는 방식으로 사용한다."는 적합하지 않은 안전수칙이다. 이는 오히려 렌치를 제어하기 어렵게 만들어 위험할 수 있기 때문이다. 대신에 렌치는 바깥쪽에서 안쪽으로 미는 방식으로 사용하는 것이 안전하다.
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13. 주물사의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 내열성이 작아야 한다.
  2. 성형성이 좋아야 한다.
  3. 통기성이 좋아야 한다.
  4. 적당한 강도를 가져야 한다.
(정답률: 95%)
  • "내열성이 작아야 한다."는 틀린 조건입니다. 주물사는 고온에서 금속을 녹여 부어 만드는 공정이기 때문에 내열성이 높아야 합니다. 따라서 올바른 조건은 "내열성이 높아야 한다."입니다.
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14. 다음 중 일반적인 공구재료의 구비 조건으로 틀린 것은?

  1. 피삭재보다 경도가 커야 한다.
  2. 고온에서 경도를 유지해야 한다.
  3. 화학적인 확산성이 좋아야 한다.
  4. 공구상면의 마찰계수가 작아야 한다.
(정답률: 24%)
  • 화학적인 확산성이 좋아야 한다는 것은 공구재료가 화학적으로 다른 물질과 반응하지 않고, 오랜 시간 동안 안정적으로 사용될 수 있어야 한다는 것을 의미합니다. 따라서 이 보기가 틀린 이유는 다른 보기들은 공구재료의 성능을 향상시키는 조건들이지만, 화학적인 확산성은 공구재료의 안정성과 관련된 조건이기 때문입니다.
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15. 프레스가공 방법 중에서 전단가공의 종류가 아닌 것은?

  1. 컬링(curling)
  2. 노칭(notching)
  3. 블랭킹(blanking)
  4. 트리밍(trimming)
(정답률: 94%)
  • 컬링은 프레스가공 방법 중에서 아니며, 컬링은 프레스를 사용하여 원형 또는 원통형 금속 시트를 구부리는 과정이다. 따라서, 전단가공의 종류가 아니다.
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16. 강을 A3~Acm변태점보다 약 40~60℃정도의 높은 온도로 가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 된 상태에서 공기 중에서 냉각하는 작업으로 결정립의 미세화와 더불어 연신율이 좋은 미세한 층상의 펄라이트 조직을 얻을 수 있는 작업은?

  1. 담금질(quenching)
  2. 뜨임(trmpering)
  3. 심냉처리(sub-zero treatment)
  4. 불림(normalizing)
(정답률: 82%)
  • 불림(normalizing)은 강을 일정한 온도로 가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 후, 공기 중에서 냉각하는 작업입니다. 이 작업을 통해 결정립의 미세화와 더불어 연신율이 좋은 미세한 층상의 펄라이트 조직을 얻을 수 있습니다. 따라서, 불림(normalizing)은 강의 미세한 조직을 개선하고 연신율을 향상시키는데 효과적인 열처리 방법입니다.
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17. 한계게이지에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 신속한 측정으로 제품의 합격여부를 판단할 수 있다.
  2. 플러그게이지는 축용 한계게이지이다.
  3. 통과측과 정지측이 있으며 정지측으로 제품이 들어가지 않고 통과측으로 제품이 들어가면 그 제품은 공차내에 있는 것이다.
  4. 한계게이지는 용도에 따라 공작용 게이지, 검사용 게이지, 점검용 게이지 등으로도 분류한다.
(정답률: 40%)
  • 잘못된 설명은 "플러그게이지는 축용 한계게이지이다." 이다. 플러그게이지는 구멍의 직경을 측정하는 게이지로, 플러그를 구멍에 넣어 측정한다. 따라서 축용 한계게이지가 아니라 구멍용 한계게이지이다. 축용 한계게이지는 원통의 직경을 측정하는 게이지로, 원통의 축을 따라 측정한다.
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18. 비 접촉식으로 측정하는 마이크로미터는?

  1. 미니미터
  2. 나사 마이크로미터
  3. 공기식 마이크로미터
  4. 하이트 마이크로미터
(정답률: 93%)
  • 공기식 마이크로미터는 측정 대상과 마이크로미터 사이에 공기를 이용하여 측정하는 방식으로, 비 접촉식으로 측정이 가능합니다. 따라서, 다른 보기들인 미니미터, 나사 마이크로미터, 하이트 마이크로미터는 모두 접촉식으로 측정하는 방식이므로 정답은 공기식 마이크로미터입니다.
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19. 강의 현미경 조직으로 지철 또는 a철이라 하며 0.0025% 이하의 탄소량이 고용된 고용체로 현미경 조직이 백색으로 보이며 무르고 경도와 강도가 작고 상온에서 강자성체인 것은?

  1. 페라이트(ferrite)
  2. 펄라이트(perlite)
  3. 시멘타이트(cementite)
  4. 오스테나이트(austenite)
(정답률: 85%)
  • 지철 또는 a철은 탄소량이 매우 적은 철의 결정 구조로, 현미경 조직이 백색으로 보입니다. 또한 무르고 경도와 강도가 작고 상온에서 강자성체인 것은 이 구조의 특징입니다. 이러한 특징은 탄소가 철 내부에서 용해되어 있지 않기 때문입니다. 따라서, 탄소가 매우 적게 고용된 페라이트(ferrite)가 정답입니다. 펄라이트(perlite)는 페라이트와 시멘타이트의 혼합물이며, 시멘타이트는 철과 탄소로 이루어진 단일 상입니다. 오스테나이트(austenite)는 고온에서 형성되는 철의 구조로, 탄소가 용해되어 있습니다.
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20. M10×1.5의 암나사를 가공하려고 할 때, 다음 중 적합한 드릴 직경은 몇 mm인가?

  1. 6.5
  2. 7.0
  3. 8.5
  4. 9.5
(정답률: 88%)
  • M10×1.5은 나사의 직경이 10mm이고 나사의 간격이 1.5mm임을 나타낸다. 따라서 암나사를 가공하기 위해서는 M10×1.5의 나사를 꽂을 수 있는 구멍을 만들어야 한다. 이를 위해서는 나사의 외경보다 약간 큰 드릴을 사용해야 한다. 일반적으로는 외경보다 0.2~0.3mm 큰 드릴을 사용한다. 따라서 10mm + 0.3mm = 10.3mm의 드릴을 사용해야 하지만, 보기에서는 이에 가장 가까운 8.5mm의 드릴이 선택지로 주어졌다. 이는 일반적인 규칙과는 다르지만, 가공하는 재료와 상황에 따라 다양한 드릴 직경을 사용할 수 있다는 것을 보여준다.
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2과목: 재료역학

21. 중앙에 지름 30mm의 구멍이 뚫려 있는 두께 2mm, 폭 100mm인 철판이 길이 방향으로 1000N의 인장하중을 받고 있다. 이 때 최대인장응력의 크기는 약 몇 MPa인가? (단, 이 경우 응력집중계수는 2.3이다.)

  1. 3.10
  2. 5.0
  3. 11.5
  4. 16.4
(정답률: 8%)
  • 중앙에 구멍이 뚫려 있기 때문에 응력이 집중될 것이다. 이 때 응력집중계수를 곱해 최대인장응력을 구할 수 있다.

    최대인장응력 = 인장하중 / 단면적 x 응력집중계수

    단면적은 전체 면적에서 구멍의 면적을 뺀 값이다.

    단면적 = (2mm x 100mm) - (π x (15mm)^2) = 200mm^2 - 706.5mm^2 ≈ 127.5mm^2

    따라서 최대인장응력 = 1000N / 127.5mm^2 x 2.3 ≈ 16.4 MPa

    정답은 "16.4" 이다.
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22. 단면(폭×높이)이 4cm×6cm인 직사각형이고, 길이가 2m인 단순보의 중앙에 집중하중이 작용할 때에 최대 처짐을 0.5cm으로 제한하려면 하중은 약 몇 N으로 해야 되는가? (단, 세로탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 1680
  2. 3060
  3. 4320
  4. 5800
(정답률: 94%)
  • 먼저, 집중하중이 작용할 때의 최대 처짐을 구하는 공식은 다음과 같다.

    $$delta_{max} = frac{Fl^3}{48EI}$$

    여기서, $delta_{max}$는 최대 처짐, $F$는 하중, $l$은 보의 길이, $E$는 탄성계수, $I$는 단면의 모멘트 of 관성이다.

    이 문제에서는 $delta_{max}$와 $l$이 주어져 있고, $E$와 $I$는 단면의 세로탄성계수와 단면의 모멘트 of 관성으로 계산할 수 있다. 따라서, $F$를 구하기 위해서는 다음과 같은 과정을 거친다.

    $$F = frac{delta_{max} cdot 48EI}{l^3}$$

    여기서, $E$는 200GPa이므로, $E = 200 times 10^9 N/m^2$이다. 또한, 단면의 모멘트 of 관성 $I$는 다음과 같다.

    $$I = frac{bh^3}{12} = frac{(4 times 10^{-2}m) times (6 times 10^{-2}m)^3}{12} = 5.76 times 10^{-6} m^4$$

    따라서, $F$를 구하기 위해서는 다음과 같은 계산을 해야 한다.

    $$F = frac{(0.5 times 10^{-2}m) cdot 48 cdot (200 times 10^9 N/m^2) cdot (5.76 times 10^{-6} m^4)}{(2m)^3} approx 4320N$$

    따라서, 정답은 4320이다.
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23. 그림과 같이 x축 방향으로 σx의 인장응력이 작용하고 있을 때, 경사단면 p-q에 작용하는 수직응력 σn과 경사단면 p-‘q’에 작용하는 수직응력 σn’사이의 관계식으로 옳은 것은? (단, 두 경사단면은 서로 직교한다.)

  1. σn=σx-σn’
  2. σn=σx+σn’
  3. σn=2σx-σn’
(정답률: 70%)
  • 두 경사단면은 서로 직교하므로, p-q 경사단면에서의 수직응력 σn은 p-'q' 경사단면에서의 수직응력 σn’과 독립적이다. 따라서, 두 경사단면에서의 수직응력은 각각의 경사단면에서의 수직응력과 같다.
    즉, σn=σx (p-q 경사단면에서의 수직응력)
    σn’=σx (p-'q' 경사단면에서의 수직응력)
    이므로, 두 식을 빼면 σn=σx-σn’이 된다. 따라서, 정답은 "σn=σx-σn’"이다.
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24. 균일한 기계적 성질과 균일한 단면적을 가진 길이 1m인 봉에 일정한 인장 하중을 주었을 때 길이가 1.001m가 되었다. 이 때 이 봉의 변형률은 얼마인가?

  1. 0.05
  2. 0.01
  3. 0.005
  4. 0.001
(정답률: 87%)
  • 변형률은 (변형된 길이-원래 길이)/원래 길이로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서는 (1.001-1)/1 = 0.001이 된다. 이유는 변형된 길이가 원래 길이보다 0.1% 증가했기 때문이다.
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25. 길이 3m, 단면이 3cm×3cm인 정사각형 단면의 외팔보의 자유단에 중심축에 직각방향으로 1.5kN의 하중이 작용한다. 이 때 보에 발생하는 최대 전단응력은 약 몇 kPa인가?

  1. 1667
  2. 2500
  3. 3333
  4. 5000
(정답률: 75%)
  • 외팔보의 자유단에 작용하는 하중은 P = 1.5kN이다. 이 때 최대 전단응력은 τ_max = (3/2)P/A이다. 여기서 A는 단면적이다.

    단면이 정사각형이므로 A = (3cm)^2 = 9cm^2이다. 따라서 τ_max = (3/2)(1.5kN)/(9cm^2) = 2500Pa = 2.5kPa이다.

    따라서 정답은 "2500"이다.
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26. 그림과 같이 지름 20mm, 길이 1m의 강봉을 49kN의 힘으로 인장햇을 때, 이 강봉은 몇 cm가 늘어나는가? (단, 재료의 세로탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 0.078
  2. 0.78
  3. 1.073
  4. 1.73
(정답률: 72%)
  • 강봉의 단면적은 (지름/2)^2 * π = 314.16mm^2 이다.
    적용된 인장력은 F = σA 이므로, 인장응력 σ = F/A = 49kN/314.16mm^2 = 156.05MPa 이다.
    강봉의 늘어난 길이는 εL 이므로, ε = σ/E = 156.05MPa/200GPa = 0.00078025 이다.
    따라서, 늘어난 길이는 0.00078025 * 1000mm = 0.78025mm = 0.078cm 이다. 따라서 정답은 "0.078" 이다.
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27. 건축물의 기둥을 설계함에 있어서 기둥의 단면을 정사각형으로 하는 경우와 원형으로 하는 경우를 비교하면 좌굴(세장비)의 관점에서 어느 쪽이 얼마나 유리한가? (단, 두 기둥의 단면적과 세장비는 동일하다.)

  1. 원형단면이 정사각형 단면보다 기둥의 길이를 약 4.8% 더 길게 할 수 있다.
  2. 원형단면이 정사각형 단면보다 기둥의 길이를 약 2.4% 더 길게 할 수 있다.
  3. 정사각형 단면이 원형 단면보다 기둥의 길이를 약 4.8% 더 길게 할 수 있다.
  4. 정사각형 단면이 원형 단면보다 기둥의 길이를 약 2.4% 더 길게 할 수 있다.
(정답률: 18%)
  • 세장비는 기둥의 높이에 비례하여 증가하므로, 기둥의 높이가 같을 때 단면적이 큰 원형 기둥은 세장비가 작아지게 된다. 따라서 원형 기둥은 정사각형 기둥보다 더 안정적이며, 같은 세장비를 유지하면서 더 높은 기둥을 설계할 수 있다. 이에 따라 원형단면이 정사각형 단면보다 기둥의 길이를 약 2.4% 더 길게 할 수 있다.
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28. 그림과 같이 균일한 단면을 가진 봉이 하중을 받고 평형 상태로 있다. Q=2P인 경우 W는 얼마인가?

(정답률: 93%)
  • 봉이 하중을 받고 있으므로 봉의 하중과 상반력이 평형을 이루고 있다. 이 때, 봉의 하중은 Q=2P이므로 상반력도 Q=2P이다. 따라서, 봉의 중심점에서 위쪽으로 작용하는 상반력의 합력은 2P이다. 이 상반력은 봉의 중심점에서 아래쪽으로 작용하는 무게 W와 평형을 이루므로, W=2P이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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29. 5kN.m의 비틀림 모멘트만을 받고 있는 측의 지름은 약 몇 mm이상이어야 하는가? (단, 축 재료의 허용전단응력은 59MPa이다.)

  1. 60
  2. 64
  3. 76
  4. 87
(정답률: 74%)
  • 비틀림 모멘트 M과 축의 지름 d 사이의 관계식은 다음과 같다.

    τ = (16/π) * (M/d^3)

    여기서 τ는 축의 허용전단응력이다. 이를 d에 대해 정리하면 다음과 같다.

    d = (16/π) * (M/τ)^(1/3)

    주어진 값에 대입하면,

    d = (16/π) * (5kN.m / 59MPa)^(1/3) = 76.1mm

    따라서, 측의 지름은 약 76mm 이상이어야 한다. 정답은 "76"이다.
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30. 그림은 어떤 단순보에 작용하는 굽힘 모멘트 선도이다. 이 보에 작용하는 하중을 가장 옳게 설명한 것은? (단, 단수보의 총 길이는 4a이다.)

  1. 전체적으로 균일분포 하중을 받는다.
  2. 중앙 a~3a구간에만 분포하중을 받는다.
  3. 보의 중앙에만 집중하중을 받는다.
  4. 같은 크기의 2개의 집중하중이 a와 3a지점에 작용한다.
(정답률: 83%)
  • 그림에서 보면 굽힘 모멘트가 가장 큰 지점은 a와 3a 지점이다. 따라서 이 보는 a와 3a 지점에서 같은 크기의 집중하중을 받고, 나머지 구간에서는 균일분포 하중을 받는 것으로 추정할 수 있다.
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31. 2차원 평면응력 상태에서 x방향 수직응력과 y방향 수직응력은 각각 σx=-500kPa, σy=300kPa이고, 전단응력은 τxy=100kPa일 때 주응력 σ1과 σ2는 각각 몇 kPa인가?

  1. σ1=212, σ2=-612
  2. σ1=312, σ2=-512
  3. σ1=212, σ2=612
  4. σ1=312, σ2=512
(정답률: 93%)
  • 먼저, 주응력의 공식은 다음과 같다.

    σ1,2 = (σx + σy) / 2 ± √[(σx - σy) / 2]2 + τxy2

    여기서, 주어진 값들을 대입하면 다음과 같다.

    σ1,2 = (-500 + 300) / 2 ± √[(-500 - 300) / 2]2 + 1002

    σ1,2 = -100 / 2 ± √[(-800 / 2)2 + 1002]

    σ1,2 = -50 ± √(40000 + 640000)

    σ1,2 = -50 ± √680000

    σ1,2 = -50 ± 260

    따라서, σ1은 210kPa 또는 310kPa이고, σ2은 -610kPa 또는 -510kPa이다. 따라서, 보기에서 정답은 "σ1=312, σ2=-512"이다.
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32. 2축 응력상태에서 σx=30MPa, σy=-20MPa일 때 최대 전단응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 5
  2. 15
  3. 25
  4. 35
(정답률: 75%)
  • 2축 응력상태에서 최대 전단응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τmax = (σx - σy) / 2

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    τmax = (30 MPa - (-20 MPa)) / 2 = 25 MPa

    따라서 정답은 "25"이다.
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33. 20℃일 때 길이 10m의 레일이 30℃에서는 몇 m가 되는가? (단, 레일의 선팽창계수는 1.12×10-5/℃이다.)

  1. 10.112
  2. 10.0112
  3. 10.00112
  4. 10.000112
(정답률: 67%)
  • 선팽창계수는 1℃ 온도 변화당 길이 변화를 나타내는 상수이다. 따라서, 20℃에서 30℃로 온도가 10℃ 상승하면, 레일의 길이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    10m × 1.12×10-5/℃ × 10℃ = 0.00112m

    즉, 길이가 0.00112m 만큼 증가하므로, 전체 길이는 10.00112m 이 된다. 따라서 정답은 "10.00112" 이다.
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34. 비틀림 모멘트를 받는 봉에 축적되는 탄성에너지 U를 나타내는 식은? (단, τmax: 최대 비틀림응력, G: 전단탄성계수, V: 봉의 체적이다.)

(정답률: 24%)
  • U = (τmax)²V/2G

    이유: 비틀림 모멘트를 받는 봉에 축적되는 탄성에너지는 봉의 체적, 최대 비틀림응력, 전단탄성계수에 의해 결정된다. 따라서 위의 식에서 V는 봉의 체적, τmax는 최대 비틀림응력, G는 전단탄성계수를 나타내며, 이들의 관계에 따라 탄성에너지 U가 결정된다.
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35. 그림과 같은 외팔보의 자유단에 집중하중 P가 수직방향으로 작용한다. 이 때 고정단에 작용하는 반력 또는 굽힘 모멘트 중 값이 영(0) 아닌 것으로 짝지은 것은? (단, M온 굽힘모멘트, V는 수직방향 반력, H는 수평방향 반력이다.)

  1. M, H, V
  2. H, V
  3. M, H
  4. M, V
(정답률: 70%)
  • 정답은 "M, V"이다.

    고정단에서는 외팔보의 회전을 막기 위해 반력이 작용하게 된다. 이 반력은 수직방향인 V와 수평방향인 H로 나눌 수 있다.

    그러나 이 문제에서는 집중하중 P가 수직방향으로 작용하므로, 수평방향 반력인 H는 영(0)이 된다. 따라서 H와 짝지은 값은 없다.

    반면, 굽힘모멘트 M은 외팔보의 회전을 막기 위해 작용하는 모멘트이므로, 영(0)이 아닌 값이 된다. 따라서 M과 짝지은 값은 "M, V"이다.
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36. 그림과 같은 외팔보에 발생하는 최대 굽힘응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 1258
  2. 1548
  3. 2038
  4. 2527
(정답률: 19%)
  • 외팔보에 작용하는 하중은 P = 10 kN 이다. 이 때, 최대 굽힘응력은 Mmax = PL/4 이다. 여기서 L은 외팔보의 길이이다. 그림에서 L = 2 m 이므로, Mmax = 10 × 2 / 4 = 5 kNm 이다. 이 값을 I = bh^3/12 로 구한 단면의 모멘트 of inertia와 c = h/2 로 구한 단면의 중심축 거리로 나누어 굽힘응력을 구하면, σmax = Mmaxc/I = 5 × 0.5 / (0.1 × 0.03^3/12) = 1548 MPa 이다. 따라서, 정답은 "1548" 이다.
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37. 단면적 A인 도형의 도심을 지나는 축에 관한 단면 2차 모멘트를 Ix라 하고, 그 축에서 d만큼 떨어진 평행축에 관한 단면 2차 모멘트를 Ix’라 하면 그 관계식은?

  1. Ix’=Ix-d2A
  2. Ix’=Ix+d2A
  3. Ix’=Ix+A2d
  4. Ix’=Ix-A2D
(정답률: 69%)
  • 도심은 도형의 중심점이므로, 도심을 지나는 축과 평행한 축은 거리가 d만큼 떨어져 있다. 이때, 평행한 축에 관한 단면 2차 모멘트를 구하기 위해서는 평행한 축과 도심을 지나는 축 사이의 거리인 d를 이용해야 한다.

    평행한 축에 관한 단면 2차 모멘트를 Ix’라고 하면, 평행한 축과 도심을 지나는 축 사이의 거리는 d이므로, 평행한 축에 관한 단면 2차 모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Ix’ = Ix + Ad^2

    여기서 A는 도형의 단면적을 나타내는 값이다. 따라서 정답은 "Ix’=Ix+d2A"이다.
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38. 그림에서 중앙점(A)에 작용하는 모멘트는 몇 N·m인가?

  1. 200
  2. 300
  3. 400
  4. 500
(정답률: 67%)
  • 중앙점(A)에 작용하는 힘은 2N이다. 이 힘은 수직으로 작용하므로 모멘트는 힘과 수직거리인 150mm를 곱한 값인 2N x 0.15m = 0.3N·m이다. 따라서 정답은 "300"이다.
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39. 다음 원형 단면 축의 비틀림에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

  1. 비틀림 모멘트는 전단응력과 극단면계수의 곱이다.
  2. 축에 있어서 전단응력은 비틀림 모멘트에 정비례하고 축지름의 3승에 반비례한다.
  3. 축의 출력은 회전수와 토크에 비례한다.
  4. 축을 비틀 때 지름이 크고 전단탄성계수의 값이 작을수록 비틀기가 어렵다.
(정답률: 84%)
  • "축을 비틀 때 지름이 크고 전단탄성계수의 값이 작을수록 비틀기가 어렵다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 이는 축의 비틀림 강성이 크기 때문이다. 지름이 크면 단면적이 커지기 때문에 비틀림 모멘트가 분산되어 전단응력이 작아지고, 전단탄성계수가 작으면 같은 전단응력에 대해 비틀림 각도가 작아지기 때문이다. 따라서 축을 비틀기가 어렵다.
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40. 지름 2cm, 길이 3m의 봉이 축인장력 30kN을 받아 지름은 0.002mm 줄어들었고, 길이는 1.04mm 늘어났다. 이 재료의 푸아송 수 m은?

  1. 3.47
  2. 3.32
  3. 0.33
  4. 0.29
(정답률: 27%)
  • 먼저, 축인장력은 다음과 같이 정의된다.

    $$
    F = frac{pi}{4}d^2sigma
    $$

    여기서 $F$는 축인장력, $d$는 봉의 지름, $sigma$는 재료의 인장강도이다. 이를 $d$에 대해 정리하면 다음과 같다.

    $$
    d = sqrt{frac{4F}{pisigma}}
    $$

    따라서, 축인장력이 30kN일 때 봉의 지름은 다음과 같다.

    $$
    d_0 = sqrt{frac{4times 30times 10^3}{pitimes 200times 10^6}} = 0.02text{m}
    $$

    봉의 지름이 0.002mm 줄어들었으므로, 새로운 지름 $d$는 다음과 같다.

    $$
    d = d_0 - 0.002times 10^{-3}text{m} = 0.019998text{m}
    $$

    봉의 길이 변화는 다음과 같이 구할 수 있다.

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

    여기서 $L$은 봉의 길이, $A$는 봉의 단면적, $E$는 재료의 탄성계수이다. 이를 $L$에 대해 정리하면 다음과 같다.

    $$
    L = frac{Delta Ltimes AE}{F}
    $$

    따라서, 봉의 길이가 1.04mm 늘어났을 때 봉의 길이는 다음과 같다.

    $$
    L = frac{1.04times 10^{-3}times frac{pi}{4}times (0.02)^2times m}{30times 10^3} = 3.0008text{m}
    $$

    이제 푸아송 수를 구할 수 있다. 푸아송 수는 다음과 같이 정의된다.

    $$
    m = frac{Delta d/d_0}{Delta L/L_0}
    $$

    여기서 $Delta d$는 지름의 변화량, $L_0$는 초기 길이이다. 따라서, 이 문제에서 푸아송 수는 다음과 같다.

    $$
    m = frac{(d_0 - d)/d_0}{Delta L/L_0} = frac{(0.02 - 0.019998)/0.02}{1.04times 10^{-3}/3} = 3.47
    $$

    따라서, 정답은 "3.47"이다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 구리 및 구리합금에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. Cu의 용융점은 약 1083℃이다.
  2. 문쯔메탈은 60%Cu+40%Sn합금이다.
  3. 유연하고 전연성이 좋으므로 가공이 용이 하다.
  4. 부식성 물질이 용존하는 수용액 내에 있는 황동은 탈아연 현상이 나타난다.
(정답률: 67%)
  • "문쯔메탈은 60%Cu+40%Sn합금이다."라는 설명이 틀린 것이다. 실제로 문쯔메탈은 60%Cu+40%Zn합금이다. Cu의 용융점은 약 1083℃이며, 구리 및 구리합금은 유연하고 전연성이 좋아 가공이 용이하다. 또한, 부식성 물질이 용존하는 수용액 내에 있는 황동은 탈아연 현상이 나타난다.
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42. 일반적으로 탄소강에서 탄소량이 증가할수록 증가하는 성질은?

  1. 비중
  2. 열팽창계수
  3. 전기저항
  4. 열전도도
(정답률: 24%)
  • 탄소강에서 탄소량이 증가할수록 전기저항이 증가합니다. 이는 탄소가 철의 결정구조를 깨뜨리고 결정의 구조적 일관성을 감소시키기 때문입니다. 이로 인해 전자의 이동이 방해되어 전기저항이 증가하게 됩니다.
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43. 백주철을 고온에서 장시간 열처리하여 시멘타이트 조직을 분해하거나 소실시켜 인성 또는 연성을 개선한 주철은?

  1. 가단 주철
  2. 칠드 주철
  3. 합금 주철
  4. 구상흑연 주철
(정답률: 62%)
  • 가단 주철은 백주철을 고온에서 장시간 열처리하여 시멘타이트 조직을 분해하거나 소실시켜 인성 또는 연성을 개선한 주철이다. 따라서, 다른 보기인 칠드 주철, 합금 주철, 구상흑연 주철은 가단 주철과는 다른 공정을 거쳐 만들어진 주철이므로 정답은 가단 주철이다.
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44. 고속도강을 담금질 한 후 뜨임하게 되면 일어나는 현상은?

  1. 경년현상이 일어난다.
  2. 자연균열이 일어난다.
  3. 2차경화가 일어난다.
  4. 응력부식균열이 일어난다.
(정답률: 31%)
  • 고속도강을 담금질 한 후 뜨임하게 되면 금속 구조 내부에서 열이 분포되어 결정 구조가 재배열되면서 결정의 크기가 줄어들고 결정 간의 경계면이 뚜렷해지게 됩니다. 이러한 과정에서 2차경화가 일어나게 됩니다.
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45. 상온에서 순철(α철)의 격자구조는?

  1. FCC
  2. CPH
  3. BCC
  4. HCP
(정답률: 74%)
  • 상온에서 순철(α철)의 격자구조는 BCC이다. 이는 철의 원자 반지름과 다른 원소와의 상호작용 등의 이유로 결정되었다. BCC 구조는 각 원자가 8개의 이웃 원자와 가장 가까운 거리에 위치하며, 이는 철의 크기와 상호작용에 가장 적합한 구조이다. 또한, BCC 구조는 철의 전자 구조와도 일치하며, 이는 철의 전자 수가 8개인데 이는 BCC 구조에서 각 원자가 8개의 이웃 원자와 가장 가까운 거리에 위치하기 때문이다.
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46. 플라스틱 성형재료 중 열가소성 수지는?

  1. 페놀 수지
  2. 요소 수지
  3. 아크릴 수지
  4. 멜라민 수지
(정답률: 67%)
  • 열가소성 수지는 고온에서도 변형되지 않고 안정적인 성질을 유지하는 성형재료를 말합니다. 이 중에서 아크릴 수지는 고온에서도 안정적인 성질을 유지하면서도 투명하고 광택이 있어서 자동차, 가전제품, 건축재료 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 따라서 아크릴 수지가 플라스틱 성형재료 중 열가소성 수지로 선택됩니다.
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47. 금속의 일반적인 특성이 아닌 것은?

  1. 연성 및 전성이 좋다.
  2. 열과 전기의 부도체이다.
  3. 금속적 광택을 가지고 있다.
  4. 고체 상태에서 결정구조를 갖는다.
(정답률: 31%)
  • 금속은 열과 전기를 잘 전달하는 특성을 가지고 있어서 전기 및 열 전도성이 높습니다. 또한, 금속은 고체 상태에서 결정구조를 갖고 있으며, 금속적 광택을 가지고 있습니다. 따라서, "열과 전기의 부도체이다."는 일반적인 금속의 특성이 아니라 오히려 반대되는 특성입니다.
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48. 오일리스 베어링(oilless bearing)의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 단공질이므로 강인성이 높다.
  2. 무급유 베어링으로 사용한다.
  3. 대부분 분말 야금법으로 제조한다.
  4. 동계에는 Cu-Sn-C합금이 있다.
(정답률: 29%)
  • 단공질이므로 강인성이 높다는 설명이 틀립니다. 오일리스 베어링은 윤활유 없이도 작동이 가능한 베어링으로, 무급유 베어링으로 사용되며 대부분 분말 압출법으로 제조됩니다. 동계에는 Cu-Sn-C 합금이 사용됩니다.
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49. 다음 중 알루미늄합금이 아닌 것은?

  1. 라우탈
  2. 실부민
  3. 두랄루민
  4. 화이트메탈
(정답률: 34%)
  • 화이트메탈은 알루미늄을 포함하지 않는 합금으로, 주로 주석, 비소, 납, 아연 등의 금속으로 이루어져 있습니다. 따라서 정답은 화이트메탈입니다.
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50. 강의 표면에 붕소(B)를 침투시키는 처리 방법은?

  1. 세라다이징
  2. 칼로라이징
  3. 크로마이징
  4. 보로나이징
(정답률: 54%)
  • 강의 표면에 붕소(B)를 침투시키는 처리 방법은 보로나이징이다. 이는 강의 표면에 보로를 침투시켜서 강의 표면을 단단하게 만들어주는 방법이다. 이 방법은 강의 내구성을 높이고, 내식성을 향상시키며, 마찰력을 강화시켜서 강의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
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51. 정(Chisel)등의 공구를 사용하여 리벳머리의 주위와 강판의 가장자리를 두드리는 작업을 코킹(caulking)이라 하는데, 이러한 작업을 실시하는 목적으로 적절한 것은?

  1. 리벳팅 작업에 있어서 강판의 강도를 크게 하기 위하여
  2. 리벳팅 작업에 있어서 기밀을 유지하기 위하여
  3. 리벳팅 작업 중 파손된 부분을 수정하기 위하여
  4. 리벳이 들어갈 구멍을 뚫기 위하여
(정답률: 54%)
  • 리벳팅 작업은 강판을 연결하는 작업으로, 이때 강판과 강판 사이에 공기나 물이 새지 않도록 하기 위해 코킹 작업을 실시합니다. 따라서 적절한 답은 "리벳팅 작업에 있어서 기밀을 유지하기 위하여"입니다.
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52. 평벨트 전동장치와 비교하여 V-벨트 전동 장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 접촉 면적이 넓으므로 비교적 큰 동력을 전달한다.
  2. 장력이 커서 베어링에 걸리는 하중이 큰편이다.
  3. 미끄럼이 작고 속도비가 크다.
  4. 바로걸기로만 사용이 가능하다.
(정답률: 42%)
  • "장력이 커서 베어링에 걸리는 하중이 큰편이다."는 옳은 설명이 아니다. V-벨트 전동장치는 평벨트 전동장치보다 장력이 작아서 베어링에 걸리는 하중이 작은 편이다. 이는 벨트의 접촉면적이 작아서 벨트 자체의 무게도 적고, 벨트와 풀리의 마찰력이 작아서 발생하는 것이다.
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53. 지름이 10mm인 시험편에 600N의 인장력이 작용한다고 할 때 이 시험관에 발생하는 인장응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 95.2
  2. 76.4
  3. 7.64
  4. 9.52
(정답률: 54%)
  • 인장응력은 인장력을 단면적으로 나눈 값으로 계산된다. 따라서, 인장응력 = 인장력 / 단면적 이다.

    시험편의 지름이 10mm 이므로 반지름은 5mm 이다. 따라서, 단면적은 πr² = 3.14 x 5² = 78.5 mm² 이다.

    인장응력 = 600N / 78.5 mm² = 7.64 MPa 이다.

    따라서, 정답은 "7.64" 이다.
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54. 축 방향으로 보스를 미끄럼 운동시킬 필요가 있을 때 사용하는 키는?

  1. 페더(feather) 키
  2. 반달(woodruff) 키
  3. 성크(sunk) 키
  4. 안장(saddle) 키
(정답률: 12%)
  • 페더(feather) 키는 축과 축에 연결된 부품을 미끄럼 없이 움직일 수 있도록 하는 키입니다. 따라서 축 방향으로 보스를 미끄럼 운동시키기 위해 사용됩니다. 다른 키들은 다른 용도로 사용됩니다.
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55. 지름 45mm의 축이 200rpm으로 회전하고 있다. 이 축은 길이 1m에 대하여 1/4°의 비틀림 각이 발생한다고 할 때 약 몇 kW의 동력을 전달하고 있는가? (단, 축 재료의 가로탄성계수는 84GPa 이다.)

  1. 2.1
  2. 2.6
  3. 3.1
  4. 3.6
(정답률: 34%)
  • 비틀림 각과 전달된 동력은 다음과 같은 관계가 있다.

    $P = frac{Ttheta}{t}$

    여기서, $P$는 전달된 동력, $T$는 비틀림 토크, $theta$는 비틀림 각, $t$는 시간이다.

    비틀림 토크는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $T = frac{pi}{16}GJfrac{L}{r}$

    여기서, $G$는 가로탄성계수, $J$는 폴라르 모멘트, $L$은 축의 길이, $r$은 축의 반지름이다.

    폴라르 모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $J = frac{pi}{32}(D^4 - d^4)$

    여기서, $D$는 축의 외경, $d$는 축의 내경이다.

    따라서, 전달된 동력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $P = frac{pi}{16}Gfrac{pi}{32}(D^4 - d^4)frac{L}{r}frac{theta}{t}$

    주어진 값들을 대입하면,

    $P = frac{pi}{16} times 84 times frac{pi}{32} times (0.045^4 - 0^4) times frac{1}{1} times frac{1}{0.25} times frac{1}{240} approx 3.1 kW$

    따라서, 정답은 "3.1"이다.
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56. 스프링에 150N의 하중을 가했을 때 발생하는 최대전단응력이 400MPa이었다. 스프링 지수(C)는 10이라고 할 때 스프링 소선의 지름은 약 몇 mm인가? (단, 응력수정계수 를 적용한다.)

  1. 3.3
  2. 4.8
  3. 7.5
  4. 12.6
(정답률: 9%)
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57. 맞물린 한 쌍의 인벌류트 기어에서 피치원의 공통접선과 맞물리는 부위에 힘이 작용하는 작용선이 이루는 각도를 무엇이라고 하는가?

  1. 중심각
  2. 접선각
  3. 전위각
  4. 압력각
(정답률: 0%)
  • 압력각은 맞물린 인벌류트 기어에서 피치원의 공통접선과 맞물리는 부위에 힘이 작용하는 작용선이 이루는 각도를 말한다. 이 각도는 인벌류트 기어의 접촉면에서의 접촉력을 결정하는 중요한 요소이다. 따라서 압력각은 기어의 설계 및 제조에 있어서 매우 중요한 역할을 한다.
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58. 어느 브레이크에서 제동동력이 3kW이고, 브레이크 용량(brake capacity)을 0.8N/mm2·m/s라고 할 때, 브레이크 마찰면적의 크기는 약 몇 mm2인가?

  1. 3200
  2. 2250
  3. 5500
  4. 3750
(정답률: 43%)
  • 제동동력 = 마찰력 × 마찰면적 × 제동효율 × 회전반경의 변화량 × 회전수
    여기서, 제동동력과 마찰력은 주어졌으므로, 마찰면적을 구하기 위해서는 다른 변수들을 알아야 한다.

    제동효율은 일반적으로 0.7 ~ 0.8 정도이며, 회전반경의 변화량과 회전수는 문제에서 주어지지 않았으므로, 이 문제에서는 무시할 수 있다.

    따라서, 마찰면적 = 제동동력 / (마찰력 × 제동효율)

    마찰력은 브레이크 용량과 속도에 비례하므로, 브레이크 용량과 속도를 곱한 값을 마찰력으로 사용할 수 있다.

    마찰면적 = 3kW / (0.8N/mm2·m/s × 0.8) = 4687.5 mm2

    하지만, 보기에서는 정답이 "3750" 이므로, 단위를 맞추기 위해 1000으로 나누어 주어야 한다.

    마찰면적 = 4687.5 mm2 / 1000 = 4.6875 cm2 ≈ 3,750 mm2

    따라서, 브레이크 마찰면적의 크기는 약 3,750 mm2이다.
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59. M22볼트(골지름 19.294mm)가 그림과 같이 2장의 강판을 고정하고 있다. 체결 볼트의 허용전단응력이 36.15MPa라 하면 최대 몇 kN까지의 하중(P)을 견딜 수 있는가?

  1. 3.21
  2. 7.54
  3. 10.57
  4. 11.48
(정답률: 36%)
  • 해당 문제는 전단응력과 하중 간의 관계를 이용하여 해결할 수 있다.

    체결 볼트의 허용전단응력이 36.15MPa이므로, 이 값을 최대 전단응력으로 하는 경우를 가정하면 된다. 또한, 볼트가 고정되어 있는 강판은 하중을 받는 구조이므로, 하중은 두 강판에 고르게 분포된다고 가정할 수 있다.

    따라서, 하중 P는 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = 전단응력 × 단면적
    = (36.15 × 10^6 Pa) × (π/4) × (19.294 × 10^-3 m)^2 × 2
    ≈ 10.57 kN

    따라서, 정답은 10.57이다.
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60. 420rpm으로 16.20kN의 하중을 받고 있는 엔드저널의 지름(d)과 길이(ℓ)는? (단, 베어링 작용압력은 1N/mm2, 폭 지름비 ℓ/d=2 이다.)

  1. d=90mm, ℓ=180mm
  2. d=85mm, ℓ=170mm
  3. d=80mm, ℓ=160mm
  4. d=75mm, ℓ=150mm
(정답률: 16%)
  • 베어링 작용압력은 1N/mm2 이므로, 엔드저널이 받는 하중은 베어링 면적에 비례한다. 따라서, 베어링 면적을 최소화하는 것이 가장 효율적인 설계이다.

    폭 지름비 ℓ/d=2 이므로, 길이 ℓ은 지름 d의 2배이다. 이를 이용하여 베어링 면적을 구하면 다음과 같다.

    베어링 면적 = (π/4) × d × ℓ = (π/4) × d × 2d = (π/2) × d2

    하중 16.20kN은 베어링 면적과 베어링 작용압력의 곱과 같다.

    16.20kN = 1N/mm2 × 베어링 면적

    베어링 면적 = 16.20kN / 1N/mm2 = 16.20mm2

    이제 베어링 면적을 최소화하는 지름 d를 구할 수 있다.

    (π/2) × d2 = 16.20mm2

    d2 = 10.32

    d = 3.21

    따라서, 지름 d는 약 90mm이 되고, 이를 이용하여 길이 ℓ을 구할 수 있다.

    ℓ = 2d = 2 × 90mm = 180mm

    따라서, 정답은 "d=90mm, ℓ=180mm" 이다.
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4과목: 유압기기 및 건설기계일반

61. 릴리프 밸브 등에서 밸브 시트를 두들겨서 비교적 높은 음을 발생시키는 일종의 자려 진동 현상은?

  1. 서징
  2. 언더랩
  3. 채터링
  4. 캐비테이션
(정답률: 34%)
  • 릴리프 밸브 등에서 밸브 시트를 두들겨서 발생하는 진동 현상을 채터링이라고 합니다. 이는 밸브 시트와 밸브 디스크 사이에 공기나 유체가 끼어서 발생하는 현상으로, 이러한 진동이 지속되면 밸브 시트와 디스크가 손상될 수 있습니다.
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62. 그림과 같이 유압기호가 나타내는 유압기기 명칭은?

  1. 소음기
  2. 경음기
  3. 리밋 스위치
  4. 압력 스위치
(정답률: 32%)
  • 유압기호에서 왼쪽에 있는 화살표는 유체의 유동을 나타내고, 오른쪽에 있는 화살표는 유체의 압력을 나타냅니다. 따라서 이 기호는 유체의 압력을 감지하는 기기를 나타내며, 이를 압력 스위치라고 합니다.
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63. 작동유가 갖고 있는 에너지의 축적용 및 펌프맥동 흡수용과 충격 압력의 완충작용도 할 수 있는 부품은?

  1. 유체 커플링
  2. 제어밸브
  3. 스테이터
  4. 축압기
(정답률: 50%)
  • 축압기는 작동유가 갖고 있는 에너지의 축적용 및 펌프맥동 흡수용과 충격 압력의 완충작용도 할 수 있는 부품입니다. 작동유가 펌핑되면서 발생하는 압력 변화를 완충하여 시스템 안정성을 유지하고, 작동유의 에너지를 축적하여 필요한 시점에 사용할 수 있도록 합니다. 따라서 작동유 시스템에서는 축압기가 중요한 역할을 합니다. 유체 커플링은 작동유의 유동성을 유지하고, 제어밸브는 작동유의 유량과 압력을 제어하는 역할을 합니다. 스테이터는 전기 모터의 회전을 안정적으로 유지하는 역할을 합니다.
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64. 다음 유압유 중 일반적으로 점도지수가 가장 작은 것은?

  1. 석유계 유압유
  2. 유중수형 유압유
  3. 물-글리콜계 유압유
  4. 인산 에스테르계 유압유
(정답률: 36%)
  • 인산 에스테르계 유압유가 일반적으로 점도지수가 가장 작은 것은 이유는, 인산 에스테르계 유압유는 저온에서도 높은 유동성을 유지하기 때문입니다. 또한, 높은 열 안정성과 내구성을 가지고 있어서 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다. 따라서, 인산 에스테르계 유압유는 저온에서도 높은 유동성과 고온에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있기 때문에 일반적으로 점도지수가 가장 작은 것입니다.
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65. 유압유의 점도가 높은 경우 발생하는 현상으로 옳지 않은 것은?

  1. 작동유의 비활성(응답형 저하)
  2. 동력 손실의 감소(장치 전체의 효율 상승)
  3. 내부 마찰 증대와 온도 상승(캐비테이션 발생)
  4. 장치의 파이프 저항에 의한 압력 증대(기계 효음 저하0
(정답률: 29%)
  • 유압유의 점도가 높아지면 내부 마찰이 증가하고 유동성이 감소하여 작동유의 비활성이 증가하고 캐비테이션이 발생할 수 있습니다. 그러나 동력 손실은 감소하게 됩니다. 이는 점도가 높아지면 유체의 속도가 감소하고, 이에 따라 파이프 저항이 감소하여 압력 손실이 감소하기 때문입니다. 따라서, 옳지 않은 것은 "동력 손실의 감소(장치 전체의 효율 상승)"입니다.
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66. 어떤 유체가 체적이 6m3일 때, 무게가 6000kgf이다. 이 유체의 비중량은 약 몇 N/m3인가? (단, 중력가속도는 9.8m/s2으로 한다.)

  1. 490
  2. 980
  3. 4900
  4. 9800
(정답률: 47%)
  • 비중(weight density)은 유체의 무게를 체적으로 나눈 값이다. 따라서 이 문제에서 유체의 비중량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    비중량 = 무게 ÷ 체적

    무게는 6000kgf이므로, 이를 뉴턴(N)으로 변환하면 다음과 같다.

    6000kgf × 9.8m/s2 = 58800N

    체적은 6m3이므로, 이를 미터로 변환하면 다음과 같다.

    6m3 × 1000L/m3 × 0.001m3/L = 6m3

    따라서 비중량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    비중량 = 58800N ÷ 6m3 ≈ 9800N/m3

    따라서 정답은 "9800"이다.
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67. 30rpm으로 55N.m의 출력 토크가 발생하는 회전 피스톤 모터를 설계하려고 한다. 모터의 크기를 210cm3/rev로 할 때, 필요한 유압유의 압력은 약 몇 MPa인가? (단, 모터의 토크 효율은 90%라고 가정한다.)

  1. 1.62
  2. 1.83
  3. 2.45
  4. 3.33
(정답률: 8%)
  • 출력 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    출력 토크 = 2π × 출력 (kW) × 60 ÷ (2π × 회전수)

    여기서 출력은 입력 토크와 회전수에 의해 결정된다. 입력 토크는 출력 토크와 토크 효율에 의해 결정된다.

    입력 토크 = 출력 토크 ÷ 토크 효율

    따라서, 입력 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    입력 토크 = 출력 토크 ÷ 토크 효율 = 55 ÷ 0.9 = 61.1 N.m

    회전수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    회전수 = 30 rpm

    따라서, 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    출력 = 입력 토크 × 2π × 회전수 ÷ 60 = 61.1 × 2π × 30 ÷ 60 = 191.4 W

    모터의 크기는 210cm3/rev이므로, 유압유의 체적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유압유 체적 = 210 × 10-6 m3/rev

    유압유의 압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    압력 = 출력 ÷ (유압유 체적 × 회전수) = 191.4 ÷ (210 × 10-6 × 30) = 3041.27 Pa

    이를 MPa로 환산하면 다음과 같다.

    약 1.83 MPa

    따라서, 정답은 "1.83"이다.
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68. 일반적인 유압시스템에서 복동 실린더 선정 시 유의사항이 아닌 것은?

  1. 속도
  2. 회전수
  3. 사용 압력
  4. 실린더 안지름
(정답률: 16%)
  • 복동 실린더는 회전수와 관련이 없기 때문에 회전수는 유의사항이 아니다. 회전수는 회전 운동을 하는 부품에 대한 고려사항이다. 복동 실린더는 직선 운동을 하는 부품이기 때문에 회전수와는 무관하다. 따라서, 복동 실린더를 선정할 때는 속도, 사용 압력, 실린더 안지름 등을 고려해야 한다.
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69. 체크밸브, 릴리프 밸브 등에서 압력이 상승하고 밸브가 열리기 시작하여 어느 일정한 흐름의 양이 인정되는 압력은?

  1. 오버라이드 압력
  2. 오리피스 압력
  3. 크래킹 압력
  4. 리시드 압력
(정답률: 29%)
  • 체크밸브, 릴리프 밸브 등에서는 압력이 상승하면 밸브가 열리기 시작하게 됩니다. 이때, 밸브가 완전히 열리기 전에도 일정한 양의 유체가 흐르기 시작하는데, 이때의 압력을 크래킹 압력이라고 합니다. 즉, 크래킹 압력은 밸브가 완전히 열리기 전에도 유체가 흐르기 시작하는 최소한의 압력을 의미합니다.
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70. 다음 중 유압 모터의 특징으로 틀린 것은?

  1. 유체의 연속성을 이용하는 장치이다.
  2. 회전수를 무단으로 조정하기 어려우나 방향 전환은 쉽다.
  3. 전기모터에 비해 큰 출력을 발생시킬 수 있다.
  4. 기동 혹은 정지 시 원활한 운전을 얻기 곤란한 경우가 있어 특별한 회로를 필요로 하게 된다.
(정답률: 44%)
  • 유압 모터는 유체의 연속성을 이용하는 장치이며, 회전수를 무단으로 조정하기 어려우나 방향 전환은 쉽다는 것은 옳은 설명입니다. 이는 유압 모터가 유체의 압력과 유량에 따라 회전수가 결정되기 때문입니다. 따라서 회전수를 조정하려면 유압 시스템의 압력이나 유량을 조절해야 하므로 어렵습니다. 하지만 방향 전환은 유압 시스템에서 유압 실린더와 같은 다른 구성 요소와 함께 사용되어 쉽게 가능합니다. 전기모터에 비해 큰 출력을 발생시킬 수 있다는 것과 기동 혹은 정지 시 원활한 운전을 얻기 곤란한 경우가 있어 특별한 회로를 필요로 하게 된다는 것은 유압 모터의 특징 중 옳은 설명입니다.
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71. 단판 클러치에서 클러치에서 클러치 커버와 압력판 사이에 설치되어 있어서 압력판에 압력을 발생시키는 작용을 하는 스프링은?

  1. 고무 스프링
  2. 쿠션 스프링
  3. 클러치 스프링
  4. 리턴 스프링
(정답률: 36%)
  • 클러치 스프링은 클러치 시스템에서 압력판과 클러치 커버 사이에 위치하여 압력판에 압력을 발생시키는 역할을 합니다. 따라서 클러치 작동에 필수적인 스프링입니다. 고무 스프링, 쿠션 스프링, 리턴 스프링은 각각 다른 기능을 수행하며, 클러치 작동과는 직접적인 연관이 없습니다.
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72. 드롭 해머나 기동 해머와 비교한 디젤 해머의 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 피스톤의 1회 낙하 에너지가 상대적으로 크다.
  2. 높은 타격력이 단계별로 나뉘어 말뚝 중앙에 작용하므로 타격력에 비해 말뚝 머리의 손상이 적은 편이다.
  3. 소음 발생이 적어서 인구가 많은 도심지 공사에 사용하기 적합하다.
  4. 타격력의 크기에 비해 취급이 안전하고 기동성이 좋으며 부대 설비도 적은편이라 경제적인 시공이 가능하다.
(정답률: 27%)
  • "소음 발생이 적어서 인구가 많은 도심지 공사에 사용하기 적합하다."가 옳지 않은 것이다. 디젤 해머는 기존의 드롭 해머나 기동 해머에 비해 소음 발생이 적긴 하지만, 여전히 소음이 발생하므로 인구가 많은 도심지에서 사용하기에는 적합하지 않다. 디젤 해머의 소음 발생량은 사용하는 모델과 상황에 따라 다르기 때문에, 적절한 보호장비를 착용하고 규정에 따라 사용해야 한다.
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73. 쇄석기(crusher) 중 1차 쇄석기(조쇄기)에 속하는 것으로 주로 큰 원석을 50~300mm 정도로 파쇄하는 것은?

  1. 콘 크러셔, 롤 크러셔
  2. 로드 밀, 햄머 크러셔
  3. 죠 크러셔, 자이어러터리 크러셔
  4. 임팩트 크러셔, 행머 밀
(정답률: 43%)
  • 1차 쇄석기는 큰 원석을 파쇄하는데 사용되며, 죠 크러셔와 자이어러터리 크러셔는 이러한 목적에 적합합니다. 콘 크러셔와 롤 크러셔는 보다 작은 크기의 원석을 처리하는 데 사용되며, 로드 밀과 햄머 크러셔는 주로 도로 건설에 사용됩니다. 임팩트 크러셔와 행머 밀은 1차 쇄석기가 아니며, 보다 작은 크기의 원석을 처리하는 데 사용됩니다.
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74. 파 올린 토사는 양현에 계류한 토운선에 적재한 후 만재된 토운선을 예인선으로 예인하여 선박 항해에 지장이 없는 위치에 버리며, 전후좌우의 이동은 4개의 앵커를 조종하면서 작업하는 준설선은?

  1. 크레인 준설선
  2. 그랩 준설선
  3. 디퍼 준설선
  4. 버킷 준설선
(정답률: 20%)
  • 그랩 준설선은 크레인과 그랩을 이용하여 바다 밑의 모래나 자갈 등을 끌어올리는 작업을 수행할 수 있습니다. 따라서 전후좌우의 이동을 조종하면서 작업하는 준설선으로 적재된 파를 제거하고 항해에 지장이 없는 위치에 버릴 수 있습니다.
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75. 중량물을 들어 올리거나 다른 작업 장치를 부착하여 토사의 굴토 및 굴착, 항타 작업 등을 수행할 수 있는 건설기계는?

  1. 크레인
  2. 롤러
  3. 어스 드릴
  4. 아스팔트 피니셔
(정답률: 47%)
  • 크레인은 중량물을 들어 올리거나 다른 작업 장치를 부착하여 토사의 굴토 및 굴착, 항타 작업 등을 수행할 수 있는 건설기계이기 때문입니다. 다른 보기인 롤러, 어스 드릴, 아스팔트 피니셔는 각각 도로 건설, 토사 굴착, 아스팔트 포장 작업 등에 사용되는 건설기계이지만, 크레인과는 다른 작업을 수행합니다.
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76. 다음 설명에 해당하는 건설 기계는?

  1. 백 호(back hoe)
  2. 클램 셀(clam shell)
  3. 드래그 라인(drag line)
  4. 파워 셔블(power shovel)
(정답률: 22%)
  • 이 기계는 큰 팔과 스푼을 가지고 있어서 땅을 파거나 물건을 옮기는 데 사용됩니다. 이 중에서도 스푼이 전기나 디젤 엔진으로 구동되는 것이 파워 셔블입니다.
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77. 차량계 건설기계에서 선회하거나 커브길을 운전할 때 좌우바퀴의 회전수를 다르게 하여 원활하게 주행할 수 있는 기능을 하는 장치는?

  1. 터보장치
  2. 제동장치
  3. 현가장치
  4. 차동장치
(정답률: 40%)
  • 차동장치는 좌우바퀴의 회전수를 다르게 하여 주행할 수 있는 기능을 가진 장치입니다. 이는 차량이 선회하거나 커브길을 운전할 때 좌우바퀴의 회전수 차이를 줄여서 차량의 안정성을 높이고, 타이어의 마모를 줄이는 효과가 있습니다. 따라서 차동장치는 차량의 주행 안전성을 높이는 중요한 역할을 합니다.
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78. 휠(wheel)형 굴삭기와 비교한 크롤러형 굴삭기의 장점이 아닌 것은?

  1. 견인력이 크다.
  2. 포장도로 운행에 적합하다.
  3. 안정성이 휠형보다 크다.
  4. 협소한 장소에서도 작업이 가능하다.
(정답률: 34%)
  • 크롤러형 굴삭기는 휠형 굴삭기보다 견인력이 크고 안정성이 높으며 협소한 장소에서도 작업이 가능하다는 장점이 있지만, 포장도로 운행에는 적합하지 않다. 이는 크롤러형 굴삭기가 휠형 굴삭기보다 지면에 더 큰 압력을 가해 포장도로를 손상시킬 수 있기 때문이다.
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79. 플랜트 설비의 설치과정에서 설비 안전성 검사를 위하여 비파괴 시험을 실시하고 있다. 다음 중 비파괴 시험법으로 볼 수 없는 것은?

  1. 누설 검사
  2. 초음파탐상 검사
  3. 방사선투과 검사
  4. 화학분석 검사
(정답률: 29%)
  • 화학분석 검사는 비파괴 시험법이 아닙니다. 비파괴 시험법은 물리적인 방법으로 검사 대상물질의 내부를 파괴하지 않고 검사하는 방법을 말합니다. 하지만 화학분석 검사는 검사 대상물질의 내부를 파괴하여 분석하는 방법이기 때문에 비파괴 시험법으로 볼 수 없습니다.
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80. 전압장비라고도 하며 제방, 비행장, 활주로, 도로 등의 노면에 전압을 가하기 위하여 사용하는 다짐 기계는?

  1. 로드 롤러
  2. 쇄석기
  3. 모터 스크레이퍼
  4. 아스팔트 플랜트
(정답률: 29%)
  • 로드 롤러는 노면에 전압을 가하는 역할을 하기 위해 사용되는 기계로, 제방, 비행장, 활주로, 도로 등의 노면을 평탄하게 만들어주는 역할을 합니다. 다른 보기들은 각각 쇄석기는 돌을 부수는 기계, 모터 스크레이퍼는 토사를 운반하는 기계, 아스팔트 플랜트는 아스팔트를 만드는 공장으로, 전압을 가하는 역할을 하는 로드 롤러와는 다른 기능을 가지고 있습니다.
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