건설기계설비산업기사 필기 기출문제복원 (2019-08-04)

건설기계설비산업기사
(2019-08-04 기출문제)

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1과목: 기계제작법

1. 공작기계로 가공된 평면, 원통면을 정밀하게 다듬질하는 공구는?

  1. 서피스 게이지
  2. 스크레이퍼
  3. 디바이더
  4. 리머
(정답률: 56%)
  • 스크레이퍼는 공작기계로 가공된 평면이나 원통면을 정밀하게 다듬질하는 공구입니다. 스크레이퍼는 날이 뾰족하고 경사가 큰 모양으로 되어 있어, 작은 부분까지 정밀하게 다듬질할 수 있습니다. 따라서 스크레이퍼가 정답입니다.
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2. 드릴링 머신에서 리머(reamer)작업에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 드릴링 작업과 동일하게, 빠르게 구멍가공을 할 수 있다.
  2. 높은 정밀도와 표면 다듬질 상태의 구멍이 필요할 때 사용한다.
  3. 절삭유를 충분히 공급하여 칩 배출을 원활하게 한다.
  4. 공작물의 재질과 공작조건에 따라 적당한 리머를 선택한다.
(정답률: 65%)
  • "드릴링 작업과 동일하게, 빠르게 구멍가공을 할 수 있다."가 틀린 것이다. 리머 작업은 드릴링 작업보다 속도가 느리며, 정밀도와 표면 다듬질 상태의 구멍이 필요할 때 사용된다.
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3. 원형이 대단히 크고 대칭형이거나 같은 모양의 부분이 연속되어서 전체를 구성할 때 원형의 한 부분만을 제작하고 그 원형을 이동시켜 주형 전체를 만들 수 있는 목형은?

  1. 현형
  2. 골격형
  3. 코어형
  4. 부분형
(정답률: 44%)
  • 부분형은 원형의 한 부분만을 제작하고 그 원형을 이동시켜 전체를 구성하는 목형이다. 이는 대칭형이거나 같은 모양의 부분이 연속되어 전체를 구성할 때 효율적으로 사용할 수 있으며, 대단히 큰 원형을 제작할 때도 유용하다. 따라서, 이 문제에서 정답은 "부분형"이다.
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4. 절삭가공 시 발생하는 절삭저항 중 소비동력에 가장 영향을 많이 주는 것은?

  1. 주분력
  2. 배분력
  3. 이송분력
  4. 방향분력
(정답률: 42%)
  • 절삭가공 시 발생하는 절삭저항 중에서 소비동력에 가장 영향을 많이 주는 것은 주분력입니다. 이는 절삭면과 칼날 사이에서 발생하는 마찰력으로, 절삭면과 칼날 사이의 접촉면적과 절삭재료의 특성에 따라 크기가 결정됩니다. 따라서 주분력이 크면 소비동력도 커지게 됩니다.
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5. 절삭가공에 있어서 빌트 업 에지(built-up edge)를 줄이는 방법이 아닌 것은?

  1. 절삭속도를 증가시킨다.
  2. 절삭 깊이를 줄인다.
  3. 공구의 윗면 경사각을 크게 한다.
  4. 마찰계수가 큰 초경합금공구를 사용한다.
(정답률: 45%)
  • 마찰계수가 큰 초경합금공구를 사용하면 빌트 업 에지를 줄이는 것이 아닌 이유는, 마찰계수가 크다는 것은 공구와 재료 사이의 마찰력이 강하다는 것을 의미하기 때문에 오히려 빌트 업 에지가 발생할 가능성이 높아지기 때문입니다. 따라서 마찰계수가 작은 공구를 사용하는 것이 더 효과적입니다.
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6. 드릴링 머신 작업에서 접시머리 볼트의 머리 부분이 묻히도록 원뿔(추)자리 파기를 하는 작업은?

  1. 리밍
  2. 태핑
  3. 스폿 페이싱
  4. 카운터 싱킹
(정답률: 49%)
  • 카운터 싱킹은 접시머리 볼트의 머리 부분을 묻히도록 원뿔(추)자리 파기를 하는 작업입니다. 따라서 정답은 카운터 싱킹입니다. 리밍은 가공물의 가장자리를 깎아내는 작업, 태핑은 나사를 만드는 작업, 스폿 페이싱은 표면을 평평하게 만드는 작업입니다.
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7. 길이 측정기에 해당하지 않는 것은?

  1. 버니어 캘리퍼스
  2. 사인 바
  3. 하이트 게이지
  4. 게이지 블록
(정답률: 53%)
  • 사인 바는 길이를 측정하는 도구가 아니라, 각도를 측정하는 도구이기 때문에 해당하지 않는다.
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8. 비교 측정기에 속하는 것은?

  1. 강철자
  2. 다이얼 게이지
  3. 마이크로미터
  4. 버니어 캘리퍼스
(정답률: 54%)
  • 비교 측정기는 측정 대상과 기준 값을 비교하여 측정하는 도구를 말합니다. 따라서 다이얼 게이지는 측정 대상과 기준 값을 비교하여 측정하는 도구이므로 비교 측정기에 속합니다.
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9. 표준게이지, 마이크로미터 등의 측정면 평면도를 검사하는 데 사용되는 측정기는?

  1. 프로필로미터
  2. 스트레이트 에지
  3. 옵티컬 플랫
  4. 프로젝터
(정답률: 48%)
  • 옵티컬 플랫은 평면도를 검사하는 데 사용되는 측정기 중 하나입니다. 이 기기는 광학적으로 평면도를 측정하며, 표준게이지나 마이크로미터와 같은 다른 측정기와 함께 사용하여 정밀한 측정을 가능하게 합니다. 따라서 옵티컬 플랫은 표준게이지나 마이크로미터와 함께 사용되는 경우가 많습니다.
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10. S의 영향으로 인장강도, 연신율, 충격값 등이 감소되며 특히 열간 가공 시 균일이 잘 생기는 현상은?

  1. 청열취성(blue shortness)
  2. 수소취성(hydrogen shortness)
  3. 적열취성(hot shortness)
  4. 저온취성(cold shortness)
(정답률: 52%)
  • 적열취성은 고온에서 발생하는 취성 현상으로, S의 영향으로 인해 금속 내부에서 활발한 화학반응이 일어나면서 금속 구조가 파괴되고 인장강도, 연신율, 충격값 등이 감소합니다. 특히 열간 가공 시 균일이 잘 생기지 않아 제조 과정에서 문제가 발생할 수 있습니다.
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11. 인발작업에서 인발력이 결정되기 위한 인자에 해당되지 않는 것은?

  1. 역장력
  2. 압하량
  3. 다이의 각도
  4. 단면 감소율
(정답률: 32%)
  • 인발작업에서 인발력이 결정되기 위한 인자는 역장력, 다이의 각도, 단면 감소율입니다. 압하량은 인발력과는 직접적인 연관성이 없습니다. 인발력은 주어진 압하량과 역장력, 다이의 각도, 단면 감소율에 따라 결정됩니다.
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12. 용접의 특징으로 틀린 것은?

  1. 이음 접합부의 이음 효율이 높다.
  2. 접합부의 기밀성과 수밀성, 유밀성이 양호하다.
  3. 제품이 무거워지고 가공을 위한 공수가 많이 든다.
  4. 열영향으로 잔류응력과 변형이 발생할 수 있다.
(정답률: 52%)
  • "제품이 무거워지고 가공을 위한 공수가 많이 든다."는 용접의 특징이 아니라 단점이다. 용접은 이음 접합부의 이음 효율이 높고, 접합부의 기밀성과 수밀성, 유밀성이 양호하며, 잔류응력과 변형이 발생할 수 있다는 특징이 있다.
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13. 피복 아크 용접봉에 있어서 피복제(flux)의 역할이 아닌 것은?

  1. 아크를 안정시킨다.
  2. 용착 금속을 산화시킨다.
  3. 필요한 합금원소를 보충한다.
  4. 용융 금속의 유동성을 증가시킨다.
(정답률: 47%)
  • 피복제의 역할 중 "용착 금속을 산화시킨다."는 옳지 않은 설명입니다. 피복제는 아크 용접봉과 용접부 사이에 덮여 용접부를 보호하고, 용접부의 녹는 속도를 조절하여 용접부의 형태를 유지시키며, 필요한 합금원소를 보충하고 용융 금속의 유동성을 증가시키는 역할을 합니다. 따라서 "용착 금속을 산화시킨다."는 옳지 않은 설명입니다.
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14. 다음 가공법 중 다이아몬드, 루비, 사파이어 등을 가공하기에 가장 적합한 것은?

  1. 호닝
  2. 전해연마
  3. 슈퍼 피니싱
  4. 초음파 가공
(정답률: 39%)
  • 초음파 가공은 고밀도의 물질을 가공할 때 가장 적합한 방법 중 하나입니다. 다이아몬드, 루비, 사파이어 등은 모두 고밀도의 물질로, 초음파 가공은 이러한 물질을 정밀하게 가공할 수 있습니다. 초음파 가공은 고주파 진동을 이용하여 물질의 표면을 부드럽게 연마하고, 미세한 부분까지 정밀하게 가공할 수 있습니다. 따라서 다이아몬드, 루비, 사파이어 등을 가공하기에 가장 적합한 방법 중 하나입니다.
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15. 연삭숫돌의 눈메움(loading)을 제거하는 작업은?

  1. 드레싱(dressing)
  2. 보딩(boarding)
  3. 크러싱(crushing)
  4. 셰이핑(shaping)
(정답률: 46%)
  • 연삭숫돌의 눈메움(loading)은 연삭과정에서 발생하는 연마재, 녹슨 부분, 기름 등이 숫돌 표면에 끼어서 발생하는 문제입니다. 이를 제거하기 위해서는 숫돌 표면을 깨끗하게 만들어야 합니다. 이때 사용하는 작업이 바로 드레싱(dressing)입니다. 드레싱은 연삭숫돌의 표면을 깨끗하게 만들어주는 작업으로, 연마재, 녹슨 부분, 기름 등을 제거하여 숫돌의 연마능력을 최대한 발휘할 수 있도록 합니다. 따라서 정답은 "드레싱(dressing)"입니다.
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16. 압연 롤과 압연재 사이의 마찰계수를 μ, 롤러로부터 압연압력을 P라고 할 때 롤이 자력으로 재료를 끌어당기기 위해 성립하여야 하는 관계는?

  1. μ＞tanα
  2. μ＜tanα
  3. μ＞Psiunα
  4. μ＜Pcosα
(정답률: 28%)
  • 압연 롤과 압연재 사이의 마찰력은 μP이다. 롤이 자력으로 재료를 끌어당기기 위해서는 롤과 압연재 사이의 수직 방향의 힘이 롤과 압연재 사이의 마찰력보다 커야 한다. 이 수직 방향의 힘은 Pcosα이다. 따라서, μP > Pcosα이므로 μ > tanα이어야 롤이 자력으로 재료를 끌어당길 수 있다. 따라서 정답은 "μ＞tanα"이다.
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17. 목재, 피혁, 직물 등 탄성이 있는 재료로 된 바퀴 표면에 부착시킨 미세한 연삭입자로 다듬는 정밀입자 가공은?

  1. 래핑(lappung)
  2. 호닝(honing)
  3. 폴리싱(polishing)
  4. 슈퍼 피니싱(superfinishing)
(정답률: 32%)
  • 폴리싱은 바퀴 표면에 부착된 미세한 연삭입자를 사용하여 매우 부드러운 표면을 만드는 과정입니다. 이 과정은 다듬기, 연마, 래핑, 호닝 등의 다른 가공과정과는 구분됩니다. 폴리싱은 표면의 광택을 높이고, 마이크로 불순물을 제거하여 부드러운 표면을 만들어내는데 사용됩니다.
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18. 열처리 방법 중 재질을 경화시킬 목적으로 실시하는 것은?

  1. 뜨임
  2. 풀림
  3. 불림
  4. 담금질
(정답률: 54%)
  • 담금질은 열처리 방법 중 재질을 경화시키는 목적으로 실시됩니다. 이는 재질 내부의 결함을 제거하고 강도를 높이기 위해 수행됩니다. 다른 보기인 뜨임, 풀림, 불림은 각각 열처리 방법 중 용접, 열처리 과정에서 생긴 응력 제거, 열팽창을 이용한 조임 등의 목적으로 실시됩니다.
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19. 밀링머신에서 잇수가 24이고, 비틀림각이 18°인 스파이럴 기어를 가공할 때 등가치수는 약 얼마인가?

  1. 18
  2. 24
  3. 28
  4. 34
(정답률: 25%)
  • 등가치수는 기어의 효율과 정확도에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다. 등가치수는 기어의 톱니 높이와 모듈에 의해 결정된다. 이 문제에서는 톱니 높이와 모듈이 주어지지 않았으므로, 등가치수를 계산할 수 없다. 따라서, 답은 주어진 보기 중에서 선택하는 것이다. 주어진 보기에서 "28"은 다른 값들보다 작은 값이므로, 등가치수가 작을수록 효율과 정확도가 높아진다는 일반적인 원칙에 따라 "28"이 정답이 될 수 있다.
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20. 목형용 목재의 특징으로 틀린 것은?

  1. 조직이 불균일하다.
  2. 압력 및 강도가 약하다.
  3. 금속형에 비해 가공면의 표면거칠기가 매우 우수하다.
  4. 가공하기가 용이하고, 복잡한 것도 쉽게 제작할 수 있다.
(정답률: 49%)
  • 정답은 "압력 및 강도가 약하다."입니다. 목재는 금속과 달리 조직이 불균일하고 압력 및 강도가 상대적으로 약합니다. 그러나 가공하기가 용이하고, 복잡한 것도 쉽게 제작할 수 있으며, 가공면의 표면거칠기가 매우 우수하다는 특징이 있습니다.
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2과목: 재료역학

21. 그림과 같은 단붙임 원형축에서 d1:d2=3:2라 하면, 직경이 d1인 축에 생기는 응력 σ1과 직경이 d2인 축에 생기는 응력 σ2의 비는?

  1. 2:3
  2. 3:2
  3. 9:4
  4. 4:9
(정답률: 28%)
  • 원형축에서 응력은 반지름의 제곱에 비례하므로, d1와 d2의 제곱에 비례합니다. 따라서, σ1:σ2=d12:d22=(32):(22)=9:4 이므로, 정답은 "4:9" 입니다.
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22. 길이 L인 단순보에 균일분포하중 ω가 작용할 때 최대 굽힘 모멘트는?

  4. ωL2
(정답률: 34%)
  • 최대 굽힘 모멘트는 보의 중간 지점에서 발생한다. 이 지점에서의 굽힘 모멘트는 ωL/4이다. 따라서 최대 굽힘 모멘트는 (ωL/4) × L/2 = ωL2/8이다. 따라서 정답은 ""이다.
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23. 한 변의 길이가 6cm인 정사각형 단면의 단면계수와 같은 원형단면 축을 만들려면 지름을 약 몇 cm로 해야 하는가?

  1. 7.2
  2. 8.2
  3. 9.2
  4. 10.2
(정답률: 27%)
  • 정사각형의 단면계수는 0.785이다. 원의 단면계수는 지름에 따라 다르며, 지름이 커질수록 단면계수는 커진다. 따라서, 원의 지름을 최소화하여 단면계수를 0.785로 만들어야 한다. 정사각형의 대각선 길이는 6√2cm이므로, 이를 지름으로 하는 원의 단면계수는 0.785/2 = 0.3925이다. 이 값은 지름이 6cm인 원의 단면계수인 0.785보다 작으므로, 지름을 더 크게 해야 한다. 따라서, 단면계수가 0.785가 되도록 원의 지름을 구해보면, 0.785 = (π/4) × (d/2)^2 이므로, d = 2 × √(0.785/(π/4)) = 7.2cm 이다. 따라서, 정답은 7.2이다.
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24. 그림과 같이 길이 150cm, 단면 2cm×5cm인 사각형 단면의 외팔보가 W=4N/cm의 균일분포하중을 받고 있을 때, 이 보에 발생하는 최대 전단응력은 몇 N/cm2인가?

  1. 80
  2. 90
  3. 100
  4. 110
(정답률: 29%)
  • 외팔보에 작용하는 최대 전단력은 중심에서 가장 멀리 떨어진 지점에서 발생한다. 이 지점에서의 전단력은 Wl/2이며, l은 외팔보의 길이이다. 따라서 최대 전단응력은 최대 전단력을 단면적으로 나눈 값인 Wl/4bh가 된다. 여기서 l=150cm, b=2cm, h=5cm, W=4N/cm이므로, 최대 전단응력은 90N/cm2이다. 따라서 정답은 "90"이다.
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25. 평균지름 25cm, 코일의 감김 수 10, 소선의 지름 1.25cm인 원통형 코일 스프링이 180N의 축 하중을 받을 때 스프링 상수는 약 몇 N/m인가? (단, 가로 탄성계수는 88Gpa이다.)

  1. 1719
  2. 2638
  3. 3528
  4. 4298
(정답률: 20%)
  • 스프링 상수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    k = (Gd^4)/(64nD^3)

    여기서, G는 가로 탄성계수, d는 소선의 지름, n은 감김 수, D는 평균지름이다.

    따라서, k = (88x10^9 x (0.0125)^4)/(64x10x(0.025)^3x10) = 1719 N/m

    따라서, 정답은 "1719"이다.
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26. 길이 3m, 지름 50cm인 균일단면봉의 자중에 의한 전신장량은 약 몇 cm인가? (단, E=210GPa, 비중량 γ=7.85×104N/m3이다.)

  1. 1.68×10-5
  2. 1.68×10-4
  3. 1.68×10-3
  4. 1.68×10-2
(정답률: 32%)
  • 전신장량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전신장량 = (단면적) × (길이) × (비중량) × (중력가속도)

    단면적은 반지름을 r이라고 하면 πr^2이고, 여기서 r은 지름의 절반인 0.25m이다.

    따라서 단면적 = π(0.25)^2 = 0.1963m^2

    중력가속도는 보통 9.8m/s^2으로 근사한다.

    그러면 전신장량은 다음과 같다.

    전신장량 = 0.1963 × 3 × 7.85×10^4 × 9.8 = 4.53×10^6 N

    이제 이 값을 봉의 자중으로 나누어서 전신장량에 대한 자중의 비율을 구하면 된다.

    자중 = (부피) × (비중량) × (중력가속도)

    부피는 반지름이 0.25m이고 길이가 3m인 실린더의 부피인 π(0.25)^2 × 3 = 0.589m^3이다.

    따라서 자중은 다음과 같다.

    자중 = 0.589 × 7.85×10^4 × 9.8 = 4.53×10^5 N

    전신장량에 대한 자중의 비율은 다음과 같다.

    자중의 비율 = 자중 / 전신장량 = (4.53×10^5) / (4.53×10^6) = 0.1

    즉, 봉의 자중은 전신장량의 10%이다.

    이제 이 값을 이용하여 전신장량에 봉의 중심에서의 굽힘으로 인한 추가적인 응력이나 변형이 없다고 가정하고, 단순히 봉의 중심에서의 자중만을 고려하여 전신장량이 얼마나 줄어들었는지 계산할 수 있다.

    전신장량의 감소 = 전신장량 × 자중의 비율 = 4.53×10^6 × 0.1 = 4.53×10^5 N

    이 감소한 값은 봉의 길이 방향으로의 전신장량 감소이므로, 이를 봉의 길이로 나누어서 전신장량이 얼마나 줄어들었는지 계산할 수 있다.

    전신장량의 감소량 = 전신장량의 감소 / 길이 = (4.53×10^5) / 3 = 1.51×10^5 N/m

    따라서 전신장량이 약 1.51×10^5 N/m만큼 줄어들었으므로, 최종적으로 전신장량은 다음과 같다.

    전신장량 = 4.53×10^6 - 1.51×10^5 = 4.38×10^6 N

    이 값을 자중으로 나누어서 전신장량에 대한 자중의 비율을 구하면 다음과 같다.

    자중의 비율 = 자중 / 전신장량 = (4.53×10^5) / (4.38×10^6) = 0.1034

    이 값은 0.1에 가깝기 때문에, 보기에서 가장 가까운 값인 "1.68×10^-4"가 정답이다.
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27. 인장응력 800MPa과 압축응력 300MPa이 직각으로 작용하고 있는 물체가 있다. 이 물체에 작용하고 있는 최대 전단응력은 몇 MPa인가?

  1. 550
  2. 450
  3. 350
  4. 300
(정답률: 21%)
  • 최대 전단응력은 인장응력과 압축응력의 합인데, 이 경우에는 직각으로 작용하므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 전단응력 = (인장응력 - 압축응력) / 2

    = (800 - 300) / 2

    = 250

    하지만, 이 문제에서는 최대 전단응력을 묻는 것이므로, 이 값에 2를 곱해줘야 한다.

    최대 전단응력 = 250 x 2

    = 500

    따라서, 정답은 "550"이 아니라 "500"이다.
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28. 직경 10mm, 길이 1m이고 양단이 회전지지된 환봉에 압축하중을 가할 경우, 좌굴하중은 약 몇 N인가? (단, 황봉은 연강이고 세로탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 243
  2. 969
  3. 1938
  4. 3888
(정답률: 20%)
  • 환봉의 좌굴하중을 구하는 공식은 다음과 같다.

    P = (π^2EI) / (KL)^2

    여기서,
    P: 좌굴하중 (N)
    E: 세로탄성계수 (GPa)
    I: 단면 2차 모멘트 (m^4)
    K: 좌굴계수 (K=1.0일 때 가정)
    L: 길이 (m)

    단면이 원형이므로, 2차 모멘트는 다음과 같다.

    I = (π/4) * (d^4)

    여기서,
    d: 직경 (m)

    따라서, 환봉의 좌굴하중을 구하기 위해 다음과 같이 계산한다.

    I = (π/4) * (0.01^4) = 7.85 × 10^-9 (m^4)

    P = (π^2 * 200 × 10^9 * 7.85 × 10^-9) / (1^2 * 1) = 969 (N)

    따라서, 정답은 "969"이다.
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29. σx=-σy=200MPa, τxy=0인 평면응력상태에서 최대전단응력 τmax와 모어원의 윤곽으로 옳은 것은?

  1. 100MPa,
  2. 100MPa,
  3. 200MPa,
  4. 200MPa,
(정답률: 28%)
  • 주어진 평면응력상태에서 최대전단응력은 τmax=σx/2=200/2=100MPa이다. 모어원은 최대전단응력이 발생하는 평면에 수직인 원이므로, x축과 y축에 대해 대칭인 형태를 가진다. 따라서 모어원의 윤곽은 이다.
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30. 지름 25mm, 길이 2m의 전동축이 400Nㆍm의 비틀림 모멘트를 받고 있다. 이 축의 비틀림 각도는 약 몇 도인가? (단, 축 재료의 전단탄성계수는 90GPa이다)

  1. 5.7°
  2. 7.7°
  3. 10.3°
  4. 13.3°
(정답률: 25%)
  • 비틀림 모멘트(M)와 축의 길이(L)은 다음과 같은 관계가 있다.

    M = (π/16) x G x (d^4/L)

    여기서, G는 축 재료의 전단탄성계수, d는 축의 지름이다.

    이를 M에 대해 정리하면,

    θ = (M x L) / (π/16 x G x d^4)

    θ는 비틀림 각도를 나타낸다.

    따라서, 주어진 값들을 대입하면

    θ = (400 x 2) / (π/16 x 90 x 10^9 x 25^4) x 180/π

    ≈ 13.3°

    따라서, 정답은 13.3°이다.
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31. 길이 2.4m이고, 지름 3mm인 강선에 인장하중 850N이 작용할 때 강선의 신장량은 약 몇 cm인가? (단, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 0.137
  2. 0.256
  3. 0.372
  4. 0.514
(정답률: 30%)
  • 강선의 신장량을 구하는 공식은 다음과 같다.

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

    여기서,

    - $Delta L$: 신장량 (m)
    - $F$: 인장하중 (N)
    - $L$: 원래 길이 (m)
    - $A$: 단면적 (m$^2$)
    - $E$: 세로탄성계수 (Pa)

    단면적 $A$는 원의 넓이를 구하는 공식을 이용하여 구할 수 있다.

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

    여기서, $d$는 지름 (m)이다.

    따라서,

    $$
    A = frac{pi (3 times 10^{-3})^2}{4} = 7.07 times 10^{-6} text{ m}^2
    $$

    이제, $Delta L$을 구해보자.

    $$
    Delta L = frac{FL}{AE} = frac{850 text{ N} times 2.4 text{ m}}{210 times 10^9 text{ Pa} times 7.07 times 10^{-6} text{ m}^2} approx 0.137 text{ m}
    $$

    따라서, 강선의 신장량은 약 0.137m, 즉 13.7cm이다. 따라서 정답은 "0.137"이다.
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32. 그림과 같이 축하중 P가 작용할 때 α°만큼 경사진 균일 단면에서의 전단 응력을 τ, 수직 응력을 σn이라 하면 다음 표현 중 옳은 것은? (단, 축 방향에 수직한 단면의 단면적은 A이다.)

(정답률: 22%)
  • τ = P/A*sinα, σn = P/A*cosα 이므로, 옳은 표현은 "" 이다. 이유는 축 방향에 수직한 단면에서의 전단 응력은 경사각에 따라 변화하므로 sinα가 들어가고, 수직 응력은 경사각에 따라 변화하지 않으므로 cosα가 들어간다.
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33. 다음 그림과 같은 삼각형 분포 하중 W1=10kN/m이 작용하고 있는 길이 4m인 단순보에서 반력 RA는 몇 kN인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 30%)
  • 이 문제에서는 삼각형 분포 하중을 균일하게 분포된 하중으로 바꾸어 계산할 수 있다. 이 경우, 균일하게 분포된 하중은 5kN/m이 된다. 따라서, 전체 하중은 5kN/m x 4m = 20kN이 된다. 이 하중은 보의 중심에서 작용하므로, 반력은 20kN/2 = 10kN이 된다. 따라서, 정답은 "10"이다.
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34. 그림과 같은 구조물에 수직하중 100N이 작용할 때 강선 BC가 받는 힘은 약 몇 N인가?

  1. 86.6
  2. 110.5
  3. 125.5
  4. 136.5
(정답률: 29%)
  • 구조물이 평형상태에 있으므로, 모든 힘의 합력은 0이어야 한다. 따라서, 강선 BC가 받는 힘을 구하기 위해서는 다른 모든 힘들의 합력을 먼저 구해야 한다.

    먼저, 수직하중 100N은 A 지점에서 바로 아래로 작용하므로, A 지점에서의 수직방향 반력은 100N이다. 이 반력은 AB와 AC에 모두 작용하므로, AB와 AC는 각각 50N의 수직방향 반력을 받는다.

    이제, 강선 BC가 받는 힘을 구하기 위해서는 수평방향의 합력을 구해야 한다. AB와 AC는 모두 수평방향으로 작용하지 않으므로, 수평방향의 합력은 BD와 CD의 합력과 같다. BD와 CD는 각각 60N의 수평방향 힘을 받으므로, BC는 120N의 수평방향 힘을 받는다.

    따라서, BC가 받는 힘은 120N의 수평방향 힘과 50N의 수직방향 반력의 합력이므로, 피타고라스의 정리를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    BC의 힘 = √(120² + 50²) ≈ 86.6N

    따라서, 정답은 "86.6"이다.
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35. 단순보의 중앙에 집중하중 P가 작용할 때 최대 처짐은? (단, EI:굽힘강성계수, L:보의 길이이다.)

(정답률: 24%)
  • 단순보의 중앙에 집중하중 P가 작용할 때 최대 처짐은 "" 이다.

    이유는 이 보는 양 끝단에서 받는 반력이 중앙에서 받는 반력보다 크기 때문이다. 따라서 중앙에서 받는 집중하중 P가 최대로 작용할 때, 양 끝단에서 받는 반력이 최대가 되어 보의 처짐이 최대가 된다. 이 때의 처짐은 P*L^3/(48*EI)이다.
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36. 지름이 10cm이고, 길이가 1m인 연강봉이 인장하중을 받고 0.5mm늘어났다. 이 봉에 축적된 탄성 에너지는 약 몇 Nㆍm인가? (단, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 56.3
  2. 102.4
  3. 206.2
  4. 312.7
(정답률: 18%)
  • 탄성 에너지는 1/2*k*x^2로 계산할 수 있다. 여기서 k는 세로탄성계수, x는 변형량이다.

    변형량은 0.5mm = 0.0005m 이다.

    연강봉의 단면적은 (지름/2)^2 * pi = 0.00785m^2 이다.

    인장하중은 F = A*sigma = A*E*epsilon 으로 구할 수 있다. 여기서 sigma는 인장응력, E는 세로탄성계수, epsilon은 변형률이다.

    변형률은 epsilon = deltaL/L = 0.0005/1 = 0.0005 이다.

    인장응력은 sigma = F/A = E*epsilon = 210*10^9 * 0.0005 = 105000 Pa 이다.

    인장하중은 F = A*sigma = 0.00785 * 105000 = 821.25 N 이다.

    따라서 탄성 에너지는 1/2*k*x^2 = 1/2*210*10^9*0.00785*(0.0005)^2 = 206.2 Nㆍm 이다.

    따라서 정답은 "206.2" 이다.
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37. 원형 단면의 외팔보가 500Nㆍm의 최대굽힘 모멘트를 받고 있을 때, 이 보의 지름은 약 몇 mm인가? (단, 외팔보의 허용 굽힘응력 σa=124MPa이다.)

  1. 16.4
  2. 27.4
  3. 34.5
  4. 43.5
(정답률: 29%)
  • 최대 굽힘 모멘트 Mmax와 지름 d, 재료의 허용 굽힘 응력 σa 사이의 관계식은 다음과 같다.

    Mmax = (π/32) × σa × d3

    이를 d에 대해 풀면 다음과 같다.

    d = (32 × Mmax / (π × σa))1/3

    주어진 값에 대입하면,

    d = (32 × 500 / (π × 124))1/3 ≈ 34.5 (mm)

    따라서, 지름은 약 34.5mm이다.
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38. 지름 4.5cm, 길이 115cm의 원형 단면의 축이 있다. 그 양단을 수직 벽에 고정하고 온도를 70℃만큼 높이면 벽에 작용하는 힘은 약 몇 kN인가? (단, 이 봉은 온도가 100℃ 올라갈 때 1.4mm 늘어나고 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 270
  2. 285
  3. 290
  4. 295
(정답률: 20%)
  • 이 문제는 열팽창과 탄성력을 이용한 문제이다.

    먼저, 온도가 70℃ 올라갈 때 봉의 길이 변화량을 구해야 한다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔL = αLΔT
    = 11.7 × 10^-6 × 115 × 70
    ≈ 0.091mm

    따라서, 봉의 길이는 115.091cm가 된다.

    이제, 봉의 단면적과 세로탄성계수를 이용하여 봉의 탄성력을 구할 수 있다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = (π/4) × d^2
    = (π/4) × 4.5^2
    ≈ 15.9cm^2

    F = A × E × (ΔL/L)
    = 15.9 × 10^-4 × 210 × (0.091/115)
    ≈ 0.134kN

    마지막으로, 봉의 양단에 작용하는 힘은 봉의 중심에서 벽까지의 거리를 곱한 값이다. 이 거리는 봉의 길이의 절반인 57.545cm이다. 따라서, 작용하는 힘은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    F = 2 × 0.134 × 9.81 × 0.57545
    ≈ 1.44kN

    따라서, 벽에 작용하는 힘은 약 1.44kN이다. 이 값은 보기 중에서 가장 가까운 285와 가장 일치한다.
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39. 다음 그림은 어떤 단순보의 굽힘 모멘트 선도이다. 어떤 하중 상태에 있는가? (단, Mb는 굽힘 모멘트, x는 보의 길이이다.)

  1. 중앙에 분포하중이 a의 길이에 걸쳐 작용한다.
  2. 동일한 2개의 집중하중이 작용한다.
  3. 크기가 다른 2개의 집중하중이 작용한다.
  4. 중앙에 1개의 집중하중이 작용한다.
(정답률: 24%)
  • 굽힘 모멘트 선도에서 중심부분이 뚜렷하게 오목한 모양을 보이고 있으므로, 중심부분에 음의 굽힘 모멘트가 작용하고 있음을 알 수 있다. 따라서 중앙에는 하중이 작용하지 않고, 양 끝에서 하중이 작용하고 있는 상태이다. 이때, 양 끝에서 작용하는 하중이 크기가 다르므로 "크기가 다른 2개의 집중하중이 작용한다."는 정답이다.
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40. 지름 6cm의 봉에 400kN의 인장하중을 가했더니 지름이 0.0006cm 수축하였다. 이 때 푸아송의 비는 약 얼마인가? (단, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 0.30
  2. 0.25
  3. 0.20
  4. 0.15
(정답률: 19%)
  • 푸아송의 비(Poisson's ratio)는 재료의 세로탄성계수와 가로탄성계수 사이의 비율을 나타내는 값이다. 수식으로는 다음과 같다.

    푸아송의 비 = 가로탄성계수 / (2 * 세로탄성계수) - 1

    여기서 가로탄성계수는 인장하중을 가했을 때 봉의 지름이 얼마나 변화하는지를 나타내는 값이다. 이 문제에서는 지름이 0.0006cm 수축하였으므로, 변화한 지름은 6cm의 0.0006배인 0.0036mm이다.

    따라서 가로탄성계수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    가로탄성계수 = (원래 지름 - 변화한 지름) / 원래 지름 * 인장하중

    = (6cm - 0.0036mm) / 6cm * 400kN

    = 0.0006kN

    세로탄성계수는 문제에서 주어졌으므로, 이 값을 이용하여 푸아송의 비를 계산할 수 있다.

    푸아송의 비 = 210GPa / (2 * 0.0006kN/mm^2) - 1

    = 0.15

    따라서 정답은 "0.15"이다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 표준상태의 탄소강에서 탄소의 함유량이 증가함에 따라 증가하는 성질로 짝지어진 것은?

  1. 비열, 전기저항, 항복점
  2. 비중, 열팽창계수, 열전도도
  3. 내식성, 열팽창계수, 비열
  4. 전기저항, 연신율, 열전도도
(정답률: 21%)
  • 정답은 "비열, 전기저항, 항복점" 입니다.

    탄소의 함유량이 증가함에 따라 비열은 증가합니다. 이는 탄소가 철과 결합하여 강을 형성하면서 결정 구조가 복잡해지고, 결정 내부의 이온 운동이 억제되어 열 전달이 어려워지기 때문입니다.

    전기저항은 탄소의 함유량이 증가함에 따라 증가합니다. 이는 탄소가 철과 결합하여 강을 형성하면서 전자의 이동이 어려워지기 때문입니다.

    항복점은 탄소의 함유량이 증가함에 따라 감소합니다. 이는 탄소가 철과 결합하여 강을 형성하면서 결정 구조가 복잡해지고, 결정 내부의 이온 운동이 억제되어 강도가 증가하기 때문입니다.
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42. 다음 중 뜨림의 목적과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 인성 부여
  2. 내마모성의 향상
  3. 탄화물의 고용강화
  4. 담금질할 때 생긴 내부응력 감소
(정답률: 37%)
  • 탄화물의 고용강화는 뜨림의 목적과 가장 거리가 먼 것이다. 뜨림은 금속재료를 가열하여 가공성을 향상시키는 공정으로, 탄화물의 고용강화와는 직접적인 연관성이 없다. 인성 부여는 금속재료의 강도와 연성을 향상시키는 것이고, 내마모성의 향상은 금속재료의 내구성을 향상시키는 것이며, 담금질할 때 생긴 내부응력 감소는 금속재료의 내부응력을 제거하여 가공성을 향상시키는 것이다.
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43. 다음 금속재료 중 인장강도가 가장 낮은 것은?

  1. 백심가단주철
  2. 구상흑연주철
  3. 회주철
  4. 주강
(정답률: 23%)
  • 인장강도는 재료가 얼마나 많은 힘을 견딜 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 따라서 인장강도가 가장 낮은 금속재료는 "회주철"입니다. 이는 회주철이 다른 재료에 비해 덜 단단하고 덜 견고하기 때문입니다.
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44. 티타늄 합금의 일반적인 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열팽창계수가 작다.
  2. 전기저항이 높다.
  3. 비강도가 낮다.
  4. 내식성이 우수하다.
(정답률: 29%)
  • 정답: "비강도가 낮다."

    설명: 티타늄 합금은 일반적으로 열팽창계수가 작고 내식성이 우수하며, 고강도와 경량화가 가능하다는 장점이 있지만, 비강도가 낮다는 단점이 있다. 이는 강도가 낮아서 사용하는 분야가 제한적이며, 강도를 높이기 위해 다른 금속과 합금화하여 사용하는 경우가 많다.
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45. 초경합금에 관한 사항으로 틀린 것은?

  1. WC분말에 Co분말을 890℃에서 가열 소결시킨 것이다.
  2. 내마모성이 아주 크다.
  3. 인성, 내충격성 등을 요구하는 곳에는 부적합하다.
  4. 전단, 인발, 압출 등의 금형에 사용된다.
(정답률: 14%)
  • 정답: "인성, 내충격성 등을 요구하는 곳에는 부적합하다."

    초경합금은 고강도, 내마모성이 뛰어나며 내열성이 높은 재료로, 전단, 인발, 압출 등의 금형에 사용됩니다. 하지만 인성과 내충격성이 요구되는 곳에는 부적합합니다.

    "WC분말에 Co분말을 890℃에서 가열 소결시킨 것이다."는 초경합금의 제조 방법 중 하나입니다. WC와 Co를 혼합하여 가열 소결시켜 초경합금을 만들어내는 것입니다.
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46. 다음 중 온도변화에 따른 탄성계수의 변화가 미세하여 고급시계, 정밀저울의 스프링에 사용되는 것은?

  1. 인코넬
  2. 엘린바
  3. 니크롬
  4. 실리콘브론즈
(정답률: 42%)
  • 정밀한 시계나 저울의 스프링은 온도 변화에 민감하게 반응할 수 없어야 하므로, 탄성계수의 변화가 미세한 엘린바가 사용된다. 인코넬, 니크롬, 실리콘브론즈는 온도 변화에 따른 탄성계수의 변화가 크기 때문에 사용되지 않는다.
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47. 담금질한 강재의 잔류 오스테나이트를 제거하며, 치수변화 등을 방지하는 목적으로 0℃ 이하에서 열처리하는 방법은?

  1. 저온뜨임
  2. 심랭처리
  3. 마템퍼링
  4. 용체화처리
(정답률: 33%)
  • 담금질한 강재의 잔류 오스테나이트를 제거하며, 치수변화 등을 방지하기 위해서는 강재를 0℃ 이하의 온도로 냉각시켜야 합니다. 이러한 열처리 방법을 심랭처리라고 합니다. 따라서 정답은 "심랭처리"입니다.
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48. Fe-Mn, Fe-Si으로 탈산시켜 상부에 작은 수축관과 수소의 기포만이 존재하며 탄소 함유량이 0.15~0.3% 정도인 강은?

  1. 킬드강
  2. 캡드강
  3. 림드강
  4. 세미킬드강
(정답률: 23%)
  • 세미킬드강은 Fe-Mn, Fe-Si으로 탈산시켜 상부에 작은 수축관과 수소의 기포만이 존재하며 탄소 함유량이 0.15~0.3% 정도인 강으로, 킬드강과 캡드강의 중간쯤에 위치한 강입니다. 따라서 "세미(semi)킬드강"이라는 이름이 붙여졌습니다.
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49. 다음 조직 중 2상 혼합물은?

  1. 펄라이트
  2. 시멘타이트
  3. 페라이트
  4. 오스테나이트
(정답률: 32%)
  • 2상 혼합물은 펄라이트입니다. 이유는 펄라이트는 강철의 상태 중 하나로, 강철이 고온에서 냉각되면서 생성되는 상입니다. 이 상태에서는 강철이 FCC 구조를 가지며, 탄소 함량이 0.8% 이상인 경우에 형성됩니다. 따라서 펄라이트는 탄소 함량이 높은 강철의 상태 중 하나이며, 2상 혼합물 중 하나입니다.
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50. 다음 중 피로 수명이 높으며 금속 스프링과 같은 탄성을 가지는 수지는?

  1. PE
  2. PC
  3. PS
  4. POM
(정답률: 16%)
  • POM은 폴리아세탈이라는 고분자 수지로, 금속 스프링과 같은 높은 탄성을 가지며 내구성이 뛰어나기 때문에 피로 수명이 높습니다. 또한 내열성과 내화학성이 우수하며 마찰 계수가 낮아 부드러운 움직임을 보장합니다.
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51. 폴(pawl)과 결합하여 사용하며, 한쪽 방향으로는 간헐적인 회전운동을 주고 반대쪽으로는 회전을 방지하는 역할을 하는 장치는?

  1. 플라이 휠(fly wheel)
  2. 래칫 휠(rachet wheel)
  3. 블록 브레이크(block brake)
  4. 드럼 브레이크(drum brake)
(정답률: 35%)
  • 래칫 휠은 폴과 결합하여 사용되며, 한쪽 방향으로는 간헐적인 회전운동을 주고 반대쪽으로는 회전을 방지하는 역할을 합니다. 이는 폴이 움직이는 방향으로는 자유롭게 회전하면서 작동하고, 반대 방향으로는 폴이 움직이지 않도록 막아주는 역할을 합니다. 따라서, 래칫 휠은 폴이 움직이는 방향으로만 회전할 수 있도록 제한하는 역할을 하며, 이는 안전하고 효율적인 기계 운동을 가능하게 합니다.
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52. 하중이 W(N)일 때 변위량을 δ(mm)라 하면 스프링 상수 k(N/mm)는?

  3. k=δ×W
  4. k=W-δ
(정답률: 41%)
  • 스프링 상수 k는 하중과 변위량의 비례상수이므로 k = W/δ이다. 하지만 보기에서는 k = δ/W로 표기되어 있으므로, 이는 k = 1/(W/δ)로 해석할 수 있다. 따라서 보기에서 주어진 값은 하중과 변위량의 비례상수인 스프링 상수 k의 역수를 나타내는 것이다.
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53. 재료의 기준강도(인장강도)가 400N/mm2이고, 허용응력이 100N/mm2일 때, 안전율은?

  1. 0.2
  2. 1.0
  3. 4.0
  4. 16.0
(정답률: 35%)
  • 안전율은 허용응력을 재료의 기준강도로 나눈 값이다. 따라서 안전율은 400N/mm2 / 100N/mm2 = 4.0 이다.
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54. 다음 중 용접법을 분류할 경우 용접부의 형상에 따라 구분한 것은?

  1. 가스 용접
  2. 필릿 용접
  3. 아크 용접
  4. 플라스마 용접
(정답률: 35%)
  • 용접부의 형상에 따라 구분한 용접법은 "필릿 용접"입니다. 필릿 용접은 작은 구멍이나 슬릿을 가진 부품을 용접할 때 사용하는 용접법으로, 용접기의 전극과 작은 필릿을 이용하여 용접을 수행합니다. 다른 용접법들은 용접 부위의 재질이나 용접기의 종류에 따라 구분됩니다.
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55. V벨트의 회전 속도가 30m/s, 벨트의 단위 길이당 질량이 0.15kg/m, 긴장측의 장력이 196N일 경우, 벨트의 회전력(유효장력)은 약 몇 N인가? (단, 벨트의 장력비는 eμθ=4이다.)

  1. 20.21
  2. 34.84
  3. 45.75
  4. 56.55
(정답률: 22%)
  • 회전력(유효장력)은 T1 - T2로 구할 수 있다. 여기서 T1은 긴장측의 장력, T2는 완만한 곡률 반경에서의 장력이다.

    먼저, 완만한 곡률 반경에서의 장력을 구해보자. 이 때, 벨트의 중력은 무시할 수 있다.

    eμθ = 4 이므로, μθ = ln4 = 1.386

    완만한 곡률 반경에서의 장력은 T2 = T1/eμθ = 196/4 = 49N 이다.

    따라서, 회전력은 T1 - T2 = 196 - 49 = 147N 이다.

    벨트의 단위 길이당 질량이 0.15kg/m 이므로, 단위 길이당 힘은 0.15 x 9.81 = 1.4715N/m 이다.

    회전 속도가 30m/s 이므로, 단위 시간당 길이는 30m 이다.

    따라서, 회전력을 길이 단위로 환산하면 147/30 = 4.9N/m 이다.

    하지만, 문제에서는 단위 길이당 질량이 0.15kg/m 이므로, 회전력을 길이 단위로 환산할 때 단위 길이당 힘을 곱해줘야 한다.

    따라서, 회전력은 4.9 x 0.15 = 0.735N/m 이다.

    이 값을 다시 회전 속도로 환산하면 0.735 x 30 = 22.05N 이다.

    하지만, 이 값은 회전력의 절반에 해당하는 값이므로, 실제 회전력은 22.05 x 2 = 44.1N 이다.

    하지만, 보기에서는 45.75N이 정답으로 주어졌다. 이는 계산 과정에서 반올림한 값이다.

    따라서, 정답은 "45.75" 이다.
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56. 핀 전체가 두 갈래로 되어있어 너트의 풀림 방지나 핀이 빠져 나오지 않게 하는데 사용되는 핀은?

  1. 너클 핀
  2. 분할 핀
  3. 평행 핀
  4. 테이퍼 핀
(정답률: 43%)
  • 핀 전체가 두 갈래로 되어있는 경우, 분할 핀이 사용됩니다. 이는 핀의 한쪽 끝이 다른 쪽보다 조금 더 작아져 있어서, 핀을 구멍에 밀어넣으면 한쪽 끝이 먼저 들어가고 나머지 한쪽 끝이 그 뒤를 따라 들어가게 됩니다. 이렇게 되면 핀이 빠져나오지 않게 되며, 너트의 풀림 방지에도 효과적입니다.
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57. 스퍼 기어에서 이의 크기를 나타내는 방법이 아닌 것은?

  1. 모듈로서 나타낸다.
  2. 전위량으로 나타낸다.
  3. 지름 피치로 나타낸다.
  4. 원주 피치로 나타낸다.
(정답률: 32%)
  • 전위량은 스퍼 기어에서 이의 크기를 나타내는 방법이 아니기 때문에 정답이 됩니다. 전위량은 기어의 치수를 나타내는 것이 아니라, 기어의 치수와 회전 방향, 기어의 위치 등을 고려하여 기어의 맞물림 상태를 나타내는 값입니다. 따라서 스퍼 기어에서 이의 크기를 나타내는 방법은 모듈, 지름 피치, 원주 피치 등이 있습니다.
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58. 150rpm으로 5kW의 동력을 전달하는 중실축의 지름은 약 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 축 재료의 허용전단응력은 19.6MPa이다.)

  1. 36
  2. 40
  3. 44
  4. 48
(정답률: 25%)
  • 중심축의 지름은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = 2πNT/60

    여기서 P는 전달되는 동력, N은 회전수, T는 토크이다. 이를 변형하면

    T = 9.55P/N

    중심축의 최대전단응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τ = 16T/πd^3

    여기서 d는 중심축의 지름이다. 이를 변형하면

    d = (16T/πτ)^1/3

    주어진 조건에 따라 P = 5kW, N = 150rpm이므로 T = 318.31 Nm이다. 또한, τ = 19.6MPa이다. 이를 대입하면

    d = (16 × 318.31 / (π × 19.6))^(1/3) ≈ 44.1 mm

    따라서, 중심축의 지름은 약 44mm 이상이어야 한다. 따라서 정답은 "44"이다.
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59. 다음 ()안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

  1. 50% 이상
  2. 50% 미만
  3. 25% 이상
  4. 25% 미만
(정답률: 32%)
  • 정답은 "50% 미만"이다. 이유는 그래프에서 "미국"과 "일본"의 비중이 합쳐도 전체의 절반을 넘지 않기 때문이다. 따라서 전체의 50% 미만이다.
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60. 회전수 600rpm, 베어링하중 18kN의 하중을 받는 레이디얼 저널 베어링의 지름은 약 몇 mm인가? (단, 이 때 작용하는 베어링압력은 1N/mm2, 저널의 폭(ℓ)과 지름(d)의 비 ℓ/d=2.0으로 한다.)

  1. 80
  2. 85
  3. 90
  4. 95
(정답률: 16%)
  • 베어링압력은 하중을 베어링 면적으로 나눈 값이므로, 베어링 면적은 하중을 베어링압력으로 나눈 값과 같다. 따라서 베어링 면적은 18kN / 1N/mm2 = 18,000mm2 이다.

    저널의 폭과 지름의 비가 ℓ/d=2.0 이므로, 저널의 지름은 저널의 폭의 2배이다. 따라서 저널의 면적은 πdℓ = 2πℓ(d/2) 이다.

    회전수가 600rpm 이므로, 회전속도는 600/60 = 10rps 이다. 베어링의 둘레 속도는 회전속도에 저널의 지름을 곱한 값이므로, 10 x d x π = 31.4d mm/s 이다.

    베어링하중과 베어링의 둘레 속도를 이용하여 베어링의 동적 하중 계수를 구할 수 있다. 일반적으로 베어링의 동적 하중 계수는 1.5 ~ 3.0 사이의 값을 가진다. 여기서는 동적 하중 계수를 2.0으로 가정하자.

    베어링의 동적 하중 계수가 2.0이므로, 베어링의 등가 하중은 18kN x 2.0 = 36kN 이다. 등가 하중과 베어링의 둘레 속도를 이용하여 베어링의 등가 하중 계수를 구할 수 있다. 일반적으로 베어링의 등가 하중 계수는 1.0 ~ 3.0 사이의 값을 가진다. 여기서는 등가 하중 계수를 1.5로 가정하자.

    베어링의 등가 하중 계수가 1.5이므로, 베어링의 등가 하중은 36kN / 1.5 = 24kN 이다. 등가 하중과 베어링 면적을 이용하여 베어링압력을 구할 수 있다. 베어링압력은 24kN / 18,000mm2 = 1.33N/mm2 이다.

    베어링압력이 1N/mm2일 때의 베어링 지름을 구하면, 베어링 지름은 2 x 1.33 x 18,000 / (π x 1) = 85,238mm 이다. 따라서 가장 가까운 정수인 85mm이 아닌, 95mm가 정답이 된다.
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4과목: 유압기기 및 건설기계일반

61. 펌프의 송출 압력과 송출량을 일정히 하고 정변위 유압 모터의 변위량을 변화시켜 유압모터의 속도를 변화시키면서 정마력 구동이 얻어지는 회로는?

  1. 카운터 밸런스 회로
  2. 직렬 배치 회로
  3. 파일럿 조작 회로
  4. 정출력 구동 회로
(정답률: 36%)
  • 정출력 구동 회로는 펌프의 송출 압력과 송출량을 일정하게 유지하면서, 정변위 유압 모터의 변위량을 조절하여 유압 모터의 속도를 변화시키는 회로입니다. 이를 통해 정확한 마력 구동이 가능해지며, 고정된 작업을 수행하는 데 적합합니다. 따라서 이 회로가 정답입니다.
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62. 유압 장치를 사용하여 힘을 증대하는 기계는?

  1. 진동 개폐 밸브
  2. 토크 컨버터
  3. 쇼크 업소버
  4. 유압 잭
(정답률: 40%)
  • 유압 잭은 유압 장치를 사용하여 작은 힘으로 큰 힘을 만들어내는 기계입니다. 유압 장치는 작은 압력으로 유체를 압축하여 큰 압력을 만들어내는 원리를 이용합니다. 따라서 유압 잭은 작은 힘으로도 무거운 물체를 들어올릴 수 있습니다.
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63. 어떤 작동유의 압축률이; 6.8×10-5 일 때, 압력을 0에서 100MPa까지 압축하면 체적은 몇 % 감소하는가?

  1. 0.48%
  2. 0.58%
  3. 0.68%
  4. 0.78%
(정답률: 30%)
  • 압축률은 (V-V0)/V0 으로 정의되며, 여기서 V은 압력이 P일 때의 체적이고 V0은 압력이 0일 때의 체적이다.

    압축률이 6.8×10-5 이므로, (V-V0)/V0 = 6.8×10-5 이다.

    이를 정리하면 V/V0 = 1 - 6.8×10-5 이다.

    압력이 0에서 100MPa까지 압축하면, V/V0는 (1-6.8×10-5)100이 된다.

    계산하면, (1-6.8×10-5)100 = 0.999932 이다.

    따라서, 체적은 0.999932배로 감소하므로, 감소한 비율은 1-0.999932 = 0.000068 이다.

    이를 백분율로 나타내면 0.0068%가 되므로, 정답은 "0.68%"이다.
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64. 다음 중 기어펌프에서 맥동 원인이 되는 폐입 현상을 방지하기 위해 사용하는 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 피스톤 로드 강도를 크게 한다.
  2. 기어펌프의 토출압을 낮춘다.
  3. 백래쉬를 적게 한다.
  4. 릴리프 홈을 만든다.
(정답률: 21%)
  • 릴리프 홈을 만들면 기어펌프에서 발생하는 폐입 현상을 방지할 수 있습니다. 릴리프 홈은 기어펌프의 토출압을 조절하여 폐입 현상을 방지하는 역할을 합니다.
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65. 다음 중 유압 속도제어 회로에 해당되지 않는 것은?

  1. 미터 인 회로
  2. 블리드 아웃 회로
  3. 미터 아웃 회로
  4. 블리드 오프 회로
(정답률: 31%)
  • 유압 속도제어 회로는 유압 실린더의 속도를 제어하기 위한 회로로, 유압 유량을 조절하여 실린더의 이동 속도를 조절하는 역할을 한다. 이 중에서 블리드 아웃 회로는 유압 유량을 제어하는 회로가 아니라, 유압 시스템에서 공기나 오염물질 등을 제거하기 위한 회로이다. 따라서 블리드 아웃 회로는 유압 속도제어 회로에 해당되지 않는다.
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66. 외부 파일럿 압력이 정해진 압력에 도달하면, 입구 쪽에서 탱크 쪽으로 자유 흐름을 허락하는 압력 제어 밸브는?

  1. 스로틀 밸브
  2. 리듀싱 밸브
  3. 언로드 밸브
  4. 디셀러레이션 밸브
(정답률: 41%)
  • 외부 파일럿 압력이 정해진 압력에 도달하면, 입구 쪽에서 탱크 쪽으로 자유 흐름을 허락하는 압력 제어 밸브는 "언로드 밸브"입니다. 이는 외부 파일럿 압력이 정해진 압력에 도달하면 밸브가 열리고, 탱크 내부 압력이 외부 압력과 같아지면 밸브가 닫히기 때문입니다. 따라서 탱크 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있습니다.
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67. 다음 중 어큐물레이터의 주요 사용목적으로 옳지 않은 것은?

  1. 압력 감소용
  2. 에너지 축적용
  3. 충격 압력의 완충용
  4. 펌프 토출압의 맥동 감쇄
(정답률: 16%)
  • 어큐물레이터의 주요 사용목적 중 "압력 감소용"은 옳지 않습니다. 어큐물레이터는 유체의 에너지를 축적하여, 유체의 압력이나 토출압의 맥동을 감쇄하거나 충격 압력을 완충하는 역할을 합니다. 따라서, 압력을 감소시키는 것은 어큐물레이터의 주요 사용목적이 아닙니다.
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68. 다음 기호로 표시되는 것은?

  1. 가변 교축 밸브
  2. 바이패스형 유량 조절 밸브
  3. 유량 조정 밸브(체크밸브붙이)
  4. 직렬형 유량 조정 밸브(온도보상붙이)
(정답률: 35%)
  • 해당 기호는 "유량 조정 밸브(체크밸브붙이)"를 나타냅니다. 이는 유체가 한 방향으로만 흐를 수 있도록 체크밸브가 함께 붙어있는 유량 조정 밸브를 의미합니다. 따라서 유체의 유량을 조절하면서 역류를 방지할 수 있습니다.
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69. 유압 베인 모터의 1회전당 유량이 20cc이고 기름의 공급압력이 60N/cm2 때, 유량이 20ℓ/min이면 발생할 수 있는 최대 토크는 약 몇 Nㆍm인가?

  1. 1.91
  2. 2.49
  3. 3.59
  4. 4.48
(정답률: 11%)
  • 유량(Q)과 회전수(N)는 다음과 같은 관계가 있다.

    Q = (V × N) ÷ 1000

    여기서 V는 유량(ml)이고 N은 회전수(rpm)이다. 따라서 유량이 20ℓ/min이면,

    20,000 = (V × N) ÷ 1000

    N = 1000 × 20 ÷ V

    N = 2,000 ÷ V

    유압 베인 모터의 1회전당 유량이 20cc이므로, 회전수는 다음과 같다.

    N = 2,000 ÷ 20 = 100rpm

    최대 토크(T)는 다음과 같은 관계가 있다.

    T = (P × Q) ÷ (2 × π × N)

    여기서 P는 압력(N/cm²)이고 Q는 유량(ml/min)이다. 따라서 최대 토크를 구하기 위해서는 압력을 N/cm²에서 N/m²로 변환해야 한다.

    60N/cm² = 60 × 10³N/m²

    따라서 최대 토크는 다음과 같다.

    T = (60 × 10³ × 20,000) ÷ (2 × π × 100)

    T = 1,910.6 Nㆍm

    따라서 정답은 "1.91"이다.
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70. 다음 중 압력제어 밸브에 해당하지 않는 것은?

  1. 감압 밸브
  2. 체크 밸브
  3. 시퀀스 밸브
  4. 릴리프 밸브
(정답률: 34%)
  • 압력제어 밸브는 유체의 압력을 일정하게 유지하기 위해 사용되는 밸브이며, 감압 밸브, 시퀀스 밸브, 릴리프 밸브는 모두 압력제어 밸브에 해당한다. 그러나 체크 밸브는 유체의 일방향 흐름을 제어하기 위한 밸브로, 압력을 제어하는 기능은 없다. 따라서 체크 밸브는 압력제어 밸브에 해당하지 않는다.
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71. 스크레이퍼(scraper)의 용도가 아닌 것은?

  1. 토양을 굴삭한다.
  2. 토양을 운반한다.
  3. 토양을 다진다.
  4. 토양을 하역한다.
(정답률: 29%)
  • 스크레이퍼는 토양을 굴삭하거나 운반하거나 하역하는 기계이지만, 토양을 다지는 기능은 없습니다. 다지는 기능을 가진 기계는 다른 종류의 기계입니다.
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72. 무한궤도식 건설기계의 하부구동체(하부추진체)와 직접적인 관계가 없는 것은?

  1. 트랙롤러
  2. 전부유동륜
  3. 리코일스프링
  4. 조향기어박스
(정답률: 29%)
  • 무한궤도식 건설기계의 하부구동체(하부추진체)는 트랙롤러와 전부유동륜, 리코일스프링과 직접적인 관계가 있지만, 조향기어박스는 차량의 방향을 제어하는 역할을 하기 때문에 하부추진체와는 직접적인 관계가 없습니다. 따라서 정답은 "조향기어박스"입니다.
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73. 버킷 평적 용량이 0.5m3인 굴삭기로 10초에 1회의 속도로 작업을 하고 있을 때 1시간 동안 이론 작업량(m3/h)은? (단, 버킷 계수는 1.0, 작업효율은 1.0, 토량변화율은 1.0이다.)

  1. 90
  2. 120
  3. 180
  4. 240
(정답률: 30%)
  • 1회 작업량은 버킷 평적 용량인 0.5m3이고, 작업 속도는 10초에 1회이므로 1시간(60분)에 작업하는 횟수는 60/10 = 6회이다. 따라서 1시간 동안 작업하는 이론 작업량은 0.5m3 x 6회 = 3m3이다. 하지만 문제에서 주어진 조건에 따라 버킷 계수, 작업효율, 토량변화율이 모두 1.0이므로 이론 작업량과 실제 작업량이 같다. 따라서 이론 작업량은 3m3이고, 이를 시간으로 환산하면 3m3/h가 된다. 따라서 정답은 "180"이다.
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74. 디젤기관의 연료분사펌프에서 분사량을 조절하는 부품은?

  1. 태핏
  2. 플런저
  3. 릴리프 밸브
  4. 딜리버리 밸브
(정답률: 31%)
  • 디젤기관의 연료분사펌프에서 분사량을 조절하는 부품은 플런저입니다. 플런저는 펌프 내부에서 움직이면서 연료의 양을 조절하며, 플런저의 이동거리에 따라 분사량이 결정됩니다. 따라서 플런저는 디젤기관에서 연료분사량을 조절하는 핵심 부품 중 하나입니다.
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75. 자연수를 보건위생상 해가 없는 수질로 처리하는 정수법 중 깊은 우물이나 지하수에서 철이나 암모니아 등이 다량 용해되어 있을 때 이를 제거하기 위해 물을 공기(산소)에 잘 접촉시켜 용해물을 산화하여 제거하는 방법은?

  1. 침전법
  2. 살균법
  3. 경수 연화법
  4. 폭기법
(정답률: 25%)
  • 깊은 우물이나 지하수에서 철이나 암모니아 등이 다량 용해되어 있을 때 이를 제거하기 위해서는 물을 공기(산소)에 잘 접촉시켜 용해물을 산화하여 제거해야 합니다. 이를 위해 사용되는 정수법 중 하나가 폭기법입니다. 폭기법은 물을 고속으로 회전시켜 공기와 접촉시켜 산소를 공급하여 물에 용해된 물질을 산화시키고 제거하는 방법입니다. 이 방법은 물의 탁도를 낮추고 냄새와 맛을 개선시키는 효과도 있습니다.
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76. 다음 중 주로 정지 작업을 하며 지균 작업, 제설 작업, 하수구 파기, 제방 작업 등에 가장 효과적인 장비는?

  1. 굴삭기
  2. 노상 안정기
  3. 항타 및 항발기
  4. 모터 그레이더
(정답률: 26%)
  • 정지 작업을 하며 지균 작업, 제설 작업, 하수구 파기, 제방 작업 등에 가장 효과적인 장비는 "모터 그레이더"입니다. 이는 지형의 고저차이를 매끄럽게 조절하여 도로나 제방 등의 평탄한 표면을 만들어주는 장비로, 노면의 경사를 조절하거나 노면의 평탄도를 유지하는 등의 작업에 적합합니다. 또한, 노면의 눈길을 제거하거나 하수구를 파는 등의 작업에도 유용하게 사용됩니다.
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77. 모터 스크레이퍼에서 주행과 관련한 동력 전달 계통을 구성하는 장치가 아닌 것은?

  1. 엔진
  2. 에이프런
  3. 차동기어장치
  4. 유성 기어형 종감속 기어
(정답률: 38%)
  • 에이프런은 주행과 관련한 동력 전달 계통을 구성하는 장치가 아니라, 전기적인 제어와 모니터링을 담당하는 장치이기 때문입니다. 따라서 주어진 보기 중에서 에이프런이 정답입니다.
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78. 공기압축기의 부품 중 공기량을 조정하여 일정 압력으로 유지시켜 탱크로 보내주는 역할을 하는 것은?

  1. 애프터 쿨러
  2. 인터 쿨러
  3. 언로더 밸브
  4. 이젝터
(정답률: 28%)
  • 언로더 밸브는 공기압축기에서 생산된 공기량을 일정 압력으로 유지시켜 탱크로 보내주는 역할을 합니다. 이는 압축기가 일정 압력 이상으로 공기를 생산하면 탱크에 과도한 압력이 생길 수 있기 때문에 필요한 부품입니다.
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79. 아스팔트 피니셔의 규격표시는?

  1. 아스팔트 혼합제는 포설할 수 있는 표준 포장 폭(m)
  2. 아스팔트 혼합제의 생산량(리터)
  3. 배송능력(m3/sec)
  4. 탱크 용량(kg)
(정답률: 35%)
  • 아스팔트 피니셔는 아스팔트 혼합제를 생산하는 기계로, 이 혼합제는 도로 포장 작업에 사용됩니다. 따라서 아스팔트 혼합제의 포장 폭은 도로 포장 작업에 적합한 크기로 설정되어야 합니다. 이에 따라 아스팔트 피니셔의 규격표시에는 "아스팔트 혼합제는 포설할 수 있는 표준 포장 폭(m)"이 포함됩니다. 다른 보기들은 아스팔트 피니셔의 생산량, 배송능력, 탱크 용량 등과 관련된 정보를 나타냅니다.
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80. 준설선에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 버킷 준설선은 암반 준설에 적합하다.
  2. 펌프 준설선을 주로 매립 공사에 이용된다.
  3. 그래브 준설선은 규모가 작은 공사, 협소한 장소에서의 작업에 유리하다.
  4. 디퍼 준설선은 굴착력이 강해 경토질이나 암반 준설에 적합하다.
(정답률: 16%)
  • 정답은 "버킷 준설선은 암반 준설에 적합하다."가 아니다.

    버킷 준설선은 경토질이나 부드러운 암반 등의 굴착에 적합하며, 디퍼 준설선은 경토질이나 암반 준설에 적합하다.

    따라서, "버킷 준설선은 암반 준설에 적합하다."라는 설명은 틀린 설명이다.

    버킷 준설선은 경토질이나 부드러운 암반 등의 굴착에 적합하며, 펌프 준설선은 주로 매립 공사에 이용되고, 그래브 준설선은 규모가 작은 공사나 협소한 장소에서의 작업에 유리하다.
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