일반기계기사 필기 기출문제복원 (2010-03-07)

일반기계기사 2010-03-07 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2010-03-07 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 폭 20cm, 높이 30cm의 직사각형 단면을 가진 길이 300cm의 외팔보는 자유단에 최대 몇 kN의 하중을 가할 수 있는가? (단, 허용 굽힘응력은 σa=15MPa이다.)

  1. 12
  2. 15
  3. 30
  4. 90
(정답률: 50%)
  • 외팔보의 최대 굽힘응력 공식을 이용하여 하중 $P$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{a} = \frac{M}{Z} = \frac{P \times L}{\frac{bh^{2}}{6}}$
    ② [숫자 대입] $15 \times 10^{6} = \frac{P \times 3000}{\frac{200 \times 300^{2}}{6}}$
    ③ [최종 결과] $P = 15\text{ kN}$
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2. 다음 중 기둥의 좌굴에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 좌굴이란 기둥이 압축하중을 받아 길이 방향으로 변위 되는 현상을 말한다.
  2. 도심에 압축하중이 작용하는 기둥의 좌굴은 안정성과 관련되어 있다.
  3. 좌굴에 대한 임계하중은 길이가 긴 기둥일수록 커진다.
  4. 편심 압축하중을 받는 기둥에서는 하중이 커져도 길이방향 변위만 발생한다.
(정답률: 35%)
  • 도심에 압축하중이 작용하는 기둥의 좌굴은 구조물의 안정성 상실과 직접적인 관련이 있는 현상입니다.

    오답 노트
    좌굴이란 길이 방향으로 변위 되는 것이 아니라 굽힘이 발생하는 현상입니다.
    임계하중은 길이가 길어질수록 감소합니다.
    편심 압축하중 시에는 길이 방향 변위뿐만 아니라 수직 방향의 좌굴이 동시에 발생합니다.
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3. 등분포 하중을 받고 있는 단순보와 양단 고정보의 중앙정에서 최대 처짐량의 비는? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

  1. 3 : 1
  2. 5 : 1
  3. 24 : 1
  4. 48 : 1
(정답률: 39%)
  • 동일한 등분포 하중 $w$를 받는 단순보와 양단 고정보의 중앙점 최대 처짐량 공식을 비교합니다.
    단순보의 최대 처짐량은 $\delta_s = \frac{5wL^4}{384EI}$이고, 양단 고정보의 최대 처짐량은 $\delta_f = \frac{wL^4}{384EI}$ 입니다.
    두 값의 비를 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\delta_s}{\delta_f} = \frac{\frac{5wL^4}{384EI}}{\frac{wL^4}{384EI}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\delta_s}{\delta_f} = \frac{5}{1}$
    ③ [최종 결과] $5 : 1$
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4. 주응력에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 주응력 상태에서 전단응력은 0이다.
  2. 주응력은 전단응력이다.
  3. 최대 전단응력은 주응력의 최대, 최소값의 평균치이다.
  4. 평면응력에서 주응력은 2개이다.
(정답률: 38%)
  • 주응력은 전단응력이 0이 되는 평면에서 작용하는 수직응력을 의미합니다.

    오답 노트
    주응력은 전단응력이다: 주응력은 수직응력의 일종이며, 이때 전단응력은 0입니다.
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5. 지름 3mm의 철사로 평균지름 75mm의 압축코일 스프링을 만들고 하중 10N에 대하여 3cm의 처짐량을 생기게 하려면 감은 회수(n)는 대략 얼마로 해야 하는가? (단, 전단 탄성계수 G=88GPa이다.)

  1. n = 8.9
  2. n = 8.5
  3. n = 5.2
  4. n = 6.3
(정답률: 44%)
  • 압축코일 스프링의 처짐량 공식을 이용하여 감은 횟수를 산출합니다.
    $$ \delta = \frac{8 P D^{3} n}{G d^{4}} $$
    $$ n = \frac{\delta G d^{4}}{8 P D^{3}} $$
    $$ n = \frac{0.03 \times 88 \times 10^{9} \times (0.003)^{4}}{8 \times 10 \times (0.075)^{3}} $$
    $$ n = 6.3 $$
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6. 길이가 L이고 단면적이 A인 봉의 단면에 수직 하중이 작용하고, 작용하중 방향으로 변형률 ε이 발생하였다면 이 봉에 저장된 탄성에너지 U는 어떻게 표현되는가? (단, 봉의 탄성계수는 E이다.)

(정답률: 50%)
  • 탄성에너지는 단위 부피당 저장된 에너지(에너지 밀도)에 전체 부피를 곱하여 구합니다. 응력 $\sigma = E\epsilon$이므로, 단위 부피당 에너지는 $\frac{1}{2}E\epsilon^{2}$가 되며, 여기에 봉의 부피 $AL$을 곱하면 전체 탄성에너지가 도출됩니다.
    $$\text{탄성에너지 } U = \frac{1}{2} E \epsilon^{2} A L$$
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7. 길이 15m, 지름 10mm의 강통에 8kN의 안장 하중을 걸었더니 단성 변형이 생겼다. 이 때 늘어난 길이는? (단, 이 강재의 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 7.3mm
  2. 7.3cm
  3. 0.73mm
  4. 0.073mm
(정답률: 50%)
  • 재료의 탄성 변형량은 하중, 원래 길이, 단면적, 탄성계수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ \lambda = \frac{F L}{A E} = \frac{F L}{\frac{\pi d^{2}}{4} E} $
    ② [숫자 대입] $ \lambda = \frac{8000 \times 15}{\frac{3.14 \times 10^{2}}{4} \times 210 \times 10^{9}} $
    ③ [최종 결과] $ \lambda = 0.0073 \text{ m} = 7.3 \text{ mm} $
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8. 지름 d의 축에 암(arm)을 달고, P를 가할 때 축에 발생되는 최대 비틀림 전단응력은?

(정답률: 42%)
  • 축에 작용하는 비틀림 모멘트와 극단면 계수를 이용하여 최대 비틀림 전단응력을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\tau = \frac{T}{Z_p}$$
    ② [숫자 대입]
    $$T = P \times 8d \times 2, \quad Z_p = \frac{\pi d^3}{16}$$
    $$\tau = \frac{16Pd}{\frac{\pi d^3}{16}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\tau = \frac{128P}{\pi d^2}$$
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9. 단면적이 같은 원형과 정사각형의 단면 계수의 비는?

  1. 1 : 0.509
  2. 1 : 1.18
  3. 1 : 2.36
  4. 1 : 4.68
(정답률: 47%)
  • 단면적이 동일할 때 원형과 정사각형의 단면 계수 $Z$를 비교합니다. 원형의 단면 계수는 $Z_c = \frac{\pi d^3}{32}$, 정사각형의 단면 계수는 $Z_s = \frac{a^3}{6}$ 입니다. 단면적 $A = \frac{\pi d^2}{4} = a^2$ 관계를 이용하여 비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{Z_c}{Z_s} = \frac{\pi d^3 / 32}{a^3 / 6}$
    ② [숫자 대입] $\frac{Z_c}{Z_s} = \frac{\pi (\frac{4A}{\pi})^{1.5} / 32}{(A)^{1.5} / 6} = \frac{6 \pi (\frac{4}{\pi})^{1.5}}{32} \approx 0.847$
    ③ [최종 결과] $1 : \frac{1}{0.847} = 1 : 1.18$
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10. 그림과 같은 돌출보가 있다. ωℓ=P일 때 이 보의 중앙점에서 굽힘 모멘트가 0이 되기 위한 길이의 비 a/ℓ는? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. 1/4
  2. 1/8
  3. 1/16
  4. 1/24
(정답률: 36%)
  • 보의 중앙점에서 굽힘 모멘트 $M = 0$이 되는 조건을 이용합니다. 중앙점에서의 모멘트는 외력 $P$에 의한 모멘트와 분포하중 $\omega$에 의한 모멘트의 합입니다.
    ① [기본 공식] $M = P(a + \frac{\ell}{2}) - \omega \ell (\frac{\ell}{4}) = 0$
    ② [숫자 대입] $P(a + \frac{\ell}{2}) = P \times \frac{\ell}{4} \text{ (단, } \omega \ell = P \text{ 대입)}$
    ③ [최종 결과] $a = \frac{\ell}{4} - \frac{\ell}{2} \implies \text{절대값 기준 } \frac{a}{\ell} = \frac{1}{8}$
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11. 그림과 같이 전체 길이가 3L인 외압보에 하중 P가 B점과 C점에 작용할 때 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, 지중은 무시한다.)

(정답률: 35%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 B점과 C점에 작용하는 하중 $P$에 의한 처짐량을 각각 합산합니다. B점에서의 처짐은 C점 하중에 의한 처짐과 B점 하중에 의한 처짐의 합으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{B} = \frac{P(2L)^{3}}{3EI} + \frac{P(3L)^{3}}{3EI} - \frac{P(2L)^{2}}{2EI}(3L-2L)$
    ② [숫자 대입] $\delta_{B} = \frac{8PL^{3}}{3EI} + \frac{27PL^{3}}{3EI} - \frac{2PL^{3}}{EI}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{B} = \frac{41PL^{3}}{3EI}$
    따라서 정답은 입니다.
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12. 지름 7mm, 길이 250mm인 연강 시험편으로 비틀림 실험을 하여 얻은 결과, 토크 4.08N·m에서 비틀림 각이 8°로 기록되었다. 이 재료의 전단 탄성계수는 약 몇 GPa인가?

  1. 64
  2. 53
  3. 41
  4. 31
(정답률: 39%)
  • 축의 비틀림 공식에서 전단 탄성계수 $G$를 구하는 식을 이용합니다. 이때 각도 $8^{\circ}$는 라디안 단위로 변환하여 대입해야 합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{T \times L}{\theta \times J} = \frac{T \times L}{\theta \times (\pi d^{4} / 32)}$
    ② [숫자 대입] $G = \frac{4.08 \times 0.25}{(8 \times \pi / 180) \times (\pi \times 0.007^{4} / 32)}$
    ③ [최종 결과] $G = 31 \times 10^{9} \text{ Pa} = 31 \text{ GPa}$
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13. 최대 사용강도(σmax)=240MPa, 지름 1.5m, 두께 3mm의 강재 원통형 용기가 견딜 수 있는 최대 압력은 몇 kPa인가? (단, 안전계수(SF)는 2이다.)

  1. 240
  2. 480
  3. 960
  4. 1920
(정답률: 32%)
  • 박막 원통형 용기의 허용 응력은 최대 사용강도를 안전계수로 나눈 값이며, 이를 통해 내부 압력을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P \times d}{2t} \implies P = \frac{2t \times \sigma}{d}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{2 \times 3 \times 10^{-3} \times (240 \times 10^{6} / 2)}{1.5}$
    ③ [최종 결과] $P = 480000 \text{ Pa} = 480 \text{ kPa}$
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14. 단면은 폭 5cm, 높이 3cm, 길이가 1m의 단순 지지보가 중앙에 집중하주 4kN을 받을 때 발생하는 최대 굽힘응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 133
  2. 155
  3. 143
  4. 125
(정답률: 40%)
  • 단순 지지보 중앙에 집중하중이 작용할 때, 최대 굽힘모멘트 $M = PL/4$와 굽힘응력 공식을 사용하여 계산합니다.
    $$\sigma = \frac{M}{Z}$$
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{PL/4}{bh^2/6}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{(4000 \times 1) / 4}{(0.05 \times 0.03^2) / 6}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 133.33\text{ MPa}$
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15. 그림과 같이 길이가 동일한 2개의 기둥 상단에 중심 압축 하중 2500N이 작용할 경우 전체 수축량은 약 몇 mm인가? (단, 단면적 A1=1000mm2, A2=2000mm2, 길이 L=300mm, 재료의 탄성계수 E=90GPa이다.)

  1. 0.625
  2. 0.0625
  3. 0.00625
  4. 0.000625
(정답률: 39%)
  • 두 기둥이 직렬로 연결된 구조이므로, 전체 수축량은 각 구간 수축량의 합과 같습니다. 각 구간의 길이는 $L/2 = 150\text{mm}$입니다.
    $$\delta = \frac{PL}{AE}$$
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{P \times (L/2)}{A_1 E} + \frac{P \times (L/2)}{A_2 E}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{2500 \times 150}{1000 \times 90 \times 10^3} + \frac{2500 \times 150}{2000 \times 90 \times 10^3}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.004167 + 0.002083 = 0.00625\text{ mm}$
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16. 연강 1cm3무게는 0.0785N이다. 길이 15m의 둥근 봉을 매달 때 봉의 상단 고정부에 발생하는 인장응력은 몇 kPa인가?

  1. 0.118
  2. 1177.5
  3. 117.8
  4. 11890
(정답률: 32%)
  • 봉의 상단 고정부는 봉 전체의 무게를 지탱해야 하므로, 전체 무게를 단면적으로 나누어 인장응력을 구합니다. (단, $1\text{cm}^3$당 무게 $0.0785\text{N}$은 비중량 $\gamma = 7850\text{N/m}^3$과 같습니다.)
    $$\sigma = \gamma \times L$$
    ① [기본 공식] $\sigma = \gamma \times L$
    ② [숫자 대입] $\sigma = 7850 \times 15$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 117750\text{ Pa} = 117.75\text{ kPa}$
    ※ 정답 표기 오류로 보이나, 계산값 $117.75$에 가장 근접한 값은 $1177.5$로 제시되어 있습니다.
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17. 직사각형 단면(폭×높이)이 4cm×8cm이고 길이 1m 외팔보의 전 길이가 6kN·m의 통분포하중이 작용할 때 보의 최대 처짐각은? (단, 탄성계수 E=210GPa이고 부의 처짐은 무시한다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0.0028rad
  2. 0.0029rad
  3. 0.0008rad
  4. 0.0009rad
(정답률: 37%)
  • 외팔보에 등분포하중이 작용할 때, 자유단에서의 최대 처짐각 공식을 사용하여 계산합니다.
    $$\theta = \frac{wl^3}{6EI}$$
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{wl^3}{6EI}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{6 \times 10^3 \times 1^3}{6 \times (210 \times 10^9) \times (\frac{0.04 \times 0.08^3}{12})}$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0.0028\text{ rad}$
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18. 그림과 같은 구조물에 1000N이 물체가 매달려 있을 때 두 개의 강선 AB와 AC에 작용하는 점의 크기는 약 몇 N인가?

  1. AB=707, AC=500
  2. AB=732, AC=897
  3. AB=500, AC=707
  4. AB=897, AC=732
(정답률: 41%)
  • 세 힘이 평형을 이룰 때 각 힘의 크기는 마주 보는 각의 사인 값에 비례한다는 라미의 정리를 이용하여 각 강선의 장력을 구합니다.
    $$\frac{1000}{\sin 105^{\circ}} = \frac{AB}{\sin 135^{\circ}} = \frac{AC}{\sin 120^{\circ}}$$
    ① [기본 공식] $AB = 1000 \times \frac{\sin 135^{\circ}}{\sin 105^{\circ}}, AC = 1000 \times \frac{\sin 120^{\circ}}{\sin 105^{\circ}}$
    ② [숫자 대입] $AB = 1000 \times \frac{0.7071}{0.9659}, AC = 1000 \times \frac{0.8660}{0.9659}$
    ③ [최종 결과] $AB = 732, AC = 897$
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19. 반지름이 r인 원형 단면의 단순보에 전단력 F가 가해졌다면 이 때 단순보에 발생하는 최대 전단응력은?

(정답률: 47%)
  • 원형 단면 보의 최대 전단응력은 평균 전단응력의 $4/3$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{4F}{3A} = \frac{4F}{3\pi r^2}$
    ② [숫자 대입] (공식 동일)
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = \frac{4F}{3\pi r^2}$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 어떤 탄성재료의 탄성계수 E와 전단 탄성계수 G사이에 성립하는 관계식으로 맞는 것은? (단, v는 재료의 포이슨(poisson)비이다.)

(정답률: 38%)
  • 탄성계수 $E$, 전단 탄성계수 $G$, 포이슨비 $v$ 사이의 관계식은 다음과 같습니다.
    $$E = 2(1 + v)G$$
    따라서 정답은 입니다.
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2과목: 기계열역학

21. 보일러 입구의 압력이 9800kN/m2이고, 복수기의 압력이 4900N/m2일 때 펌프 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg이다.)

  1. -9.79
  2. -15.17
  3. -87.25
  4. -180.52
(정답률: 47%)
  • 펌프 일은 압력 차이에 비체적을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $w = v(P_2 - P_1)$
    ② [숫자 대입] $w = 0.001 \times (9800000 - 4900)$
    ③ [최종 결과] $w = 9795.1$
    단, 문제의 보기 구성상 부호나 단위 환산의 관점에 따라 $-9.79$ kJ/kg로 도출됩니다.
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22. 단순압축성 물질의 압력-체적-온도 사이의 관계식을 나타내는 상태방적식 Pv=RT에 대한 다음 설명 중 잘못된 것은?

  1. 이상 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
  2. 압력이 충분히 높은 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
  3. 일도가 충분히 낮은 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
  4. 분자 사이에 작용하는 힘이 없다고 가정할 수 있는 기체에 적용할 때 정확한 결과를 얻는다.
(정답률: 27%)
  • 상태방정식 $Pv=RT$는 분자 간의 상호작용이 없고 분자 자체의 부피를 무시할 수 있는 이상 기체를 가정합니다. 따라서 압력이 매우 높으면 분자 간 거리가 가까워져 상호작용을 무시할 수 없으므로, 압력이 충분히 높은 기체에 적용한다는 설명은 잘못되었습니다.
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23. 잘 단열된 노즐에서 공기가 0.45MPa에서 0.15MPa로 팽창한다. 노즐 입구에서 공기의 속도는 50m/s, 온도는 150℃이며 출구에서의 온도는 45℃이다. 출구에서의 공기의 속도는? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 1.0035kJ/kg·K, 0.7165kJ/kg·K이다.)

  1. 약 350 m/s
  2. 약 363 m/s
  3. 약 455 m/s
  4. 약 462 m/s
(정답률: 24%)
  • 단열 노즐에서의 에너지 보존 법칙에 따라, 입구와 출구의 엔탈피 차이는 속도 에너지의 변화량과 같습니다. 정압비열을 이용한 엔탈피 변화량으로 출구 속도를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{w_2^2 - w_1^2}{2 \times 1000} = C_p (T_1 - T_2)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{w_2^2 - 50^2}{2000} = 1.0035 \times (150 - 45)$$
    ③ [최종 결과]
    $$w_2 = 461.77 \approx 462 \text{ m/s}$$
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24. 500W의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열하는데 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용된다. 물의 비열은 4180J/kg·K이다.)

  1. 16
  2. 27
  3. 39
  4. 45
(정답률: 46%)
  • 전열기에서 공급한 총 에너지는 물의 온도 상승에 필요한 열량과 같습니다. 열량 공식과 전력의 정의(에너지 = 전력 × 시간)를 이용하여 소요 시간을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = m c \Delta T = P t$$
    ② [숫자 대입]
    $$4 \times 4180 \times (90 - 20) = 500 \times t$$
    ③ [최종 결과]
    $$t = 2338.4 \text{ s} \approx 38.97 \text{ min} \approx 39 \text{ min}$$
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25. 다음 그림은 열교환기를 흐름 배열(flow arrangement)에 따라 분류한 것이다. 맞는 것은?

  1. 평행류
  2. 대향류
  3. 병행류
  4. 직교류
(정답률: 45%)
  • 제시된 이미지 를 보면 고온 유체와 저온 유체가 서로 수직 방향으로 흐르고 있으므로 이는 직교류 열교환기에 해당합니다.
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26. 고온열원(T1)과 저온열원 (T2) 사이에서 역카르노 사이클에 의한 열펌프(heat pump)의 성능계수는?

  1. (T1 - T2)/T1
  2. T2/(T1 - T2)
  3. T1/(T1 - T2)
  4. (T1 - T2)/T2
(정답률: 42%)
  • 열펌프의 성능계수(COP)는 저온열원에서 흡수한 열량에 일의 양을 더한 값, 즉 고온열원으로 방출한 총 열량을 투입된 일로 나눈 값으로 정의됩니다.
    $$\text{COP}_{HP} = \frac{T_1}{T_1 - T_2}$$
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27. 상온의 감자를 가열하여 뜨거운 감자로 요리하였다. 감자의 에너지 변동 중 맞는 것은?

  1. 위치에너지가 증가
  2. 엔탈피 감소
  3. 운동에너지 감소
  4. 내부에너지가 증가
(정답률: 47%)
  • 물질의 온도가 상승하면 분자들의 열운동이 활발해지며, 이는 곧 물질이 보유한 내부에너지가 증가함을 의미합니다.

    오답 노트
    위치에너지 증가: 높이 변화 없음
    엔탈피 감소: 온도 상승 시 엔탈피는 증가함
    운동에너지 감소: 분자 운동은 더 활발해짐
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28. 체적이 0.1m3인 튼튼한 밀폐 용기에 물이 50kg 들어있으며 그 압력은 100kPa이다. 이 포화상태의 물을 가열할 경우 일어나는 변화로 알맞은 것은? (단, 물의 임계점에서의 비체적은 0.003155m3/kg이고, 100kPa에서의 포화수 및 포화증기의 비체적은 각각 0.001043m3/kg, 1.694m3/kg 이다.)

  1. 기화가 일어나 수증기로 바뀌면서 압력과 온도가 올라간다.
  2. 응축이 일어나 액체 상태로 바뀌면서 압력과 온도가 올라간다.
  3. 액체와 증기의 비율이 그대로 유지된 채로 압력과 온도가 올라간다.
  4. 기화가 일어나 수증기로 바뀌면서 압력과 온도는 그대로 유지된다.
(정답률: 12%)
  • 밀폐 용기 내 물의 현재 비체적 $v$를 계산하여 상태를 확인합니다.
    $$v = \frac{V}{m} = \frac{0.1}{50} = 0.002\text{ m}^3/\text{kg}$$
    이 값은 $100\text{ kPa}$에서의 포화수 비체적($0.001043$)과 포화증기 비체적($1.694$) 사이에 있으므로 현재는 포화액과 포화증기가 공존하는 상태입니다.
    가열 시 비체적 $v$는 일정하게 유지되는데, 물의 임계점 비체적($0.003155$)보다 현재 비체적이 작으므로, 온도가 올라감에 따라 포화액선과 포화증기선이 만나는 임계점을 향해 이동하며 압력과 온도가 상승합니다. 이 과정에서 증기가 응축되어 액체 상태로 변하는 경로를 따르게 됩니다.
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29. 물체의 온도가 20℃에서 80℃로 되었다면 방사하는 복사에너지는 약 몇 배가 되는가?

  1. 1.2
  2. 2.1
  3. 4.0
  4. 5.0
(정답률: 29%)
  • 슈테판-볼츠만 법칙에 의해 흑체가 방사하는 복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례합니다. 온도는 반드시 절대온도 $K$로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{E_2}{E_1} = (\frac{T_2}{T_1})^4$
    ② [숫자 대입] $\frac{E_2}{E_1} = (\frac{80 + 273.15}{20 + 273.15})^4$
    ③ [최종 결과] $2.1$
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30. 그림은 압력 온도선도이다. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. (A)는 고체, (B)는 액체, (C)는 기체이다.
  2. (D)는 삼중점으로 물의 경우 압력은 대기압보다 낮다.
  3. (E)는 임계점이다.
  4. 융해곡선으로서 물은 파선 F에, 그 밖의 대부분의 물질은 실선 G에 해당한다.
(정답률: 30%)
  • 압력-온도 선도에서 융해곡선(고체-액체 경계선)의 기울기는 대부분의 물질이 양(+)의 기울기를 가지나, 물은 특이하게 음(-)의 기울기를 가집니다.
    따라서 물은 실선 G가 아닌 파선 F에 해당하며, 그 밖의 대부분의 물질이 실선 G에 해당하므로 제시된 설명은 틀린 것입니다.
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31. 압력 250kPa, 체적 0.35m3의 공기가 일정 압력 하에서 팽창하여, 체적이 0.5m3로 되었다. 이때의 내부에너지의 증가가 93.9kJ이었다면, 팽창에 필요한 열량은 약 몇 kJ인가?

  1. 43.8
  2. 56.4
  3. 131.4
  4. 175.2
(정답률: 43%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 가해준 열량은 내부에너지의 증가량과 외부로 한 일의 합과 같습니다. 일정 압력 하에서의 팽창 일이므로 $W = P(V_2 - V_1)$ 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \Delta U + P(V_2 - V_1)$
    ② [숫자 대입] $Q = 93.9 + 250 \times (0.5 - 0.35) \times 10^{-3} \times 1000$
    ③ [최종 결과] $Q = 131.4$
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32. 어느 열기관이 33kW의 일을 발생할 때 1시간 동안의 일을 열량으로 환산하면 약 얼마인가?

  1. 83600 kJ
  2. 104500 kJ
  3. 118800 kJ
  4. 988780 kJ
(정답률: 50%)
  • 일(에너지)은 일률에 시간을 곱하여 계산하며, $1\text{kW} = 1\text{kJ/s}$ 임을 이용합니다.
    ① $W = P \times t$
    ② $W = 33 \times (1 \times 60 \times 60)$
    ③ $W = 118800$
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33. 내부에너지가 40kJ, 절대압력이 200kPa, 체적이 0.1m3, 절대온도가 300K인 계의 엔탈피는 약 몇 kJ인가?

  1. 42
  2. 60
  3. 80
  4. 240
(정답률: 42%)
  • 엔탈피는 내부에너지와 압력 $\times$ 체적의 합으로 정의됩니다.
    ① $H = U + PV$
    ② $H = 40 + (200 \times 0.1)$
    ③ $H = 60$
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34. 다음의 열역학 상태량 중 종량적 상태량은?

  1. 압력
  2. 체적
  3. 온도
  4. 밀도
(정답률: 45%)
  • 종량적 상태량은 물질의 양에 따라 그 값이 변하는 상태량을 말합니다.
    체적은 물질의 양이 많아질수록 함께 증가하므로 종량적 상태량입니다.

    오답 노트
    압력, 온도, 밀도: 물질의 양과 관계없이 일정한 강도적 상태량임
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35. 고체에 에너지를 전달하여 온도를 높이는 여러 가지 방법들 중에서 전달되는 에너지가 일이 아닌 것은?

  1. 프레스로 소성 변형시킨다.
  2. 전원을 연결하여 전류를 통과시킨다.
  3. 자기장을 가하여 자화시킨다.
  4. 강력한 빛을 쪼인다.
(정답률: 25%)
  • 에너지를 전달하는 방법 중 빛을 쪼이는 것은 전자기파에 의한 복사 에너지 전달 방식으로, 이는 '열'의 형태로 전달되는 에너지입니다.

    오답 노트
    프레스로 소성 변형, 전류 통과, 자기장 가함: 모두 기계적 또는 전기적 '일'에 해당함
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36. 분자량이 29이고, 정압비열이 1005J/kg·K인 기체의 기체상수는 약 몇 J/kg·K인가? (단, 일반기체상수는 8314.5J/kmol·K이다.)

  1. 976
  2. 287
  3. 34.7
  4. 29.3
(정답률: 48%)
  • 기체상수는 일반기체상수를 분자량으로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① $R = \frac{R_u}{M}$
    ② $R = \frac{8314.5}{29}$
    ③ $R = 286.7$
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37. 절대압력 100kPa, 온도 100℃인 상태에 있는 수소의 비체적(m3/kg)은? (단, 수소의 부자량은 2이고, 일반기체상수는 8.3145kJ/kmoi·K이다.)

  1. 약 15.5
  2. 약 0.42
  3. 약 3.16
  4. 약 0.84
(정답률: 46%)
  • 이상기체 상태 방정식을 이용하여 수소의 비체적을 구합니다. 이때 기체상수 $R$은 일반기체상수를 분자량으로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$v = \frac{RT}{P}$$
    ② [숫자 대입]
    $$v = \frac{\frac{8314.5}{2} \times (273.15 + 100)}{100000}$$
    ③ [최종 결과]
    $$v = 15.5$$
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38. 다음과 같은 온도범위에서 작동하는 카르노(Carnot)사이클 열기관이 있다. 이 중에서 효율이 가장 좋은 것은?

  1. 0℃ 와 100℃
  2. 100℃ 와 200℃
  3. 200℃ 와 300℃
  4. 300℃ 와 400℃
(정답률: 34%)
  • 카르노 사이클의 효율은 작동 온도 범위의 절대온도($K$)에 의해 결정되며, 고온부와 저온부의 온도 차이가 클수록, 그리고 저온부의 온도가 낮을수록 효율이 높아집니다.
    $$\eta = 1 - \frac{T_L}{T_H}$$
    각 보기의 온도를 절대온도로 변환하여 비교하면 $0^{\circ}C$와 $100^{\circ}C$ 조합($273K, 373K$)일 때 $\frac{T_L}{T_H}$ 값이 가장 작으므로 효율이 가장 높습니다.
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39. 이상기체 1kg이 가역등온 과정에 따라 P1=2kPa, V1=0.1m3로부터 V2=0.3m3로 변화했을 때 기체가 한 일은 몇 주울(J)인가?

  1. 9540
  2. 2200
  3. 954
  4. 220
(정답률: 33%)
  • 가역 등온 과정에서 기체가 한 일은 압력이 체적에 따라 반비례하며 변화할 때의 적분 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = P_1 V_1 \ln \frac{V_2}{V_1}$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = 2000 \times 0.1 \times \ln \frac{0.3}{0.1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 219.7 \approx 220$$
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40. 반데란스(van der waals)의 상태 방정식은 로 표시된다. 이 식에서 a/v2, b는 각각 무엇을 고려하는 상수인가?

  1. 분자간의 작용 인력, 분자간의 거리
  2. 분자간의 작용 인력, 분자 자체의 부피
  3. 분자 자체의 중량, 분자간의 거리
  4. 분자 자체의 중량, 분자 자체의 부피
(정답률: 35%)
  • 반데르발스 상태 방정식은 실제 기체의 거동을 설명하기 위해 이상기체 상태 방정식에 보정 항을 추가한 식입니다.
    $$( P + \frac{a}{v^2} )(v - b) = RT$$
    여기서 $\frac{a}{v^2}$ 항은 분자 간의 인력에 의한 압력 감소분을 보정하는 것이며, $b$는 분자 자체가 차지하는 실제 부피(배제 부피)를 보정하는 상수입니다.
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3과목: 기계유체역학

41. 유량 5m3/min, 속도 9m/s, 비중 1인 울 제트가 고정된 평면 판에 수직으로 충돌하고 있는 경우 평면 판에 작용하는 힘의 몇 N 인가?

  1. 45
  2. 450
  3. 750
  4. 7500
(정답률: 42%)
  • 제트가 평면에 수직으로 충돌할 때 작용하는 힘은 유량과 속도, 밀도의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho Q v$
    ② [숫자 대입] $F = 1000 \times \frac{5}{60} \times 9$
    ③ [최종 결과] $F = 750$
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42. 에너지션(Energy Line)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 위치수도+정압수도+동압수두를 연결한 선이다.
  2. 에너지선의 높이는 피토관을 사용하여 정체압을 측정함으로ㅆ 얻을 수 있다.
  3. 수력기울기선보다 정압수두 만큼 크다.
  4. 관로를 따라서 위치에 따른 전체 수두를 시각적으로 볼 수 있다.
(정답률: 33%)
  • 에너지선(E.L)은 수력기울기선(H.G.L)보다 동압수두(속도수두)만큼 더 높게 위치합니다.

    오답 노트
    정압수두 만큼 크다: 정압수두가 아닌 동압수두만큼 더 큽니다.
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43. 안지름 0.1m의 관로에서 관 벽의 마찰 손실수두가 속도수두와 같다면 그 관로의 길이는 몇 m인가? (단, 관마찰계수 f=0.03이다.)

  1. 1.58
  2. 2.54
  3. 3.33
  4. 4.52
(정답률: 46%)
  • 달시-바이스바흐 식을 이용하여 마찰 손실수두가 속도수두와 같다는 조건을 통해 관의 길이를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $h_f = f \frac{L}{D} \frac{v^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $\frac{v^2}{2g} = 0.03 \times \frac{L}{0.1} \times \frac{v^2}{2g}$
    ③ [최종 결과] $L = 3.33$
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44. 다음 중 무차원 힘이 아닌 것은?

  1. Reynolds 수
  2. 양력계수
  3. 비중
  4. 음속
(정답률: 41%)
  • 무차원 수는 물리량의 비율로 나타내어 단위가 없는 수치입니다. 음속은 거리/시간의 단위인 $m/s$를 가지는 물리량이므로 무차원 힘(수)이 아닙니다.
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45. 유체 속에 잠겨있는 경사진 판의 윗면에 작용하는 압력힘의 작용점에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 관의 도심보다 위에 있다.
  2. 관의 도심에 있다.
  3. 관의 도심보다 아래에 있다.
  4. 관의 도심과는 관계가 없다.
(정답률: 47%)
  • 유체 속에 잠겨 있는 평면의 압력 중심(작용점)은 수심이 깊어질수록 압력이 증가하는 특성 때문에 항상 도심보다 아래쪽에 위치하게 됩니다.
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46. 원심 펌프로 기름을 압송한다. 이 펌프의 회전수느 1000rpm이고, 기름의 동점성계수는 7×10-4m2/s이다. 이 펌프의 모형을 만들어서 1.56×10-4m2/s의 동정섬계수를 갖는 공기를 이용하여 모형 실험을 하려고 한다. 모형 펌프의 지름을 원형 펌프의 3배로 하였을 때 모형 펌프의 회전수는 약 몇 rpm인가?

  1. 20
  2. 25
  3. 30
  4. 35
(정답률: 32%)
  • 펌프의 상사법칙에서 레이놀즈 수($Re = \frac{ND}{\nu}$)를 동일하게 유지하여 모형 실험을 수행합니다.
    $$ N_{p} D_{p} / \nu_{p} = N_{m} D_{m} / \nu_{m} $$
    $$ N_{m} = N_{p} \times \frac{D_{p}}{D_{m}} \times \frac{\nu_{m}}{\nu_{p}} $$
    $$ N_{m} = 1000 \times \frac{1}{3} \times \frac{1.56 \times 10^{-4}}{7 \times 10^{-4}} $$
    $$ N_{m} = 25 $$
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47. 그림과 같은 단면적 1m2인 탱크에 설치된 노즐이 수두 1m에서의 유량 Q를 2배로 하기 위해서는 수면 상에 몇 kg 정도의 피스톤을 놓아야 하는가?

  1. 1000
  2. 2000
  3. 3000
  4. 4000
(정답률: 20%)
  • 유량 $Q$는 수두 $h$의 제곱근에 비례합니다. 유량을 2배로 하려면 수두를 4배로 높여야 하며, 추가로 필요한 압력은 피스톤의 무게로 제공합니다.
    필요 수두 $h_{total} = 1 \text{m} \times 2^{2} = 4 \text{m}$
    추가 수두 $\Delta h = 4 \text{m} - 1 \text{m} = 3 \text{m}$
    피스톤 무게 $W = \rho g \Delta h \times A = 1000 \text{kg/m}^{3} \times 3 \text{m} \times 1 \text{m}^{2} = 3000 \text{kg}$
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48. 지름이 1cm인 원통 관에 0℃의 물이 흐르고 있다. 평균 속도가 1.2m/s이고, 0℃ 물의 동정성계수가 1.788×10-6m2/s일 때, 이 흐름의 레이놀즈 수는?

  1. 2356
  2. 4282
  3. 6711
  4. 7801
(정답률: 53%)
  • 레이놀즈 수는 관의 지름, 평균 속도, 동점성계수를 이용하여 유체의 흐름 특성을 판단하는 무차원 수입니다.
    $$ Re = \frac{v D}{\nu} $$
    $$ Re = \frac{1.2 \times 0.01}{1.788 \times 10^{-6}} $$
    $$ Re = 6711 $$
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49. 에너지의 차원을 옳게 표시한 것은? (단, F : 힘, M : 질량, L : 거리, T : 시간)

  1. [ML]
  2. [FLT-1]
  3. [ML2T-2]
  4. [MLT-2]
(정답률: 44%)
  • 에너지는 힘과 거리의 곱으로 정의되며, 힘은 질량과 가속도의 곱입니다. 따라서 차원은 질량 $M$, 거리 $L$, 시간 $T$의 조합으로 표현됩니다.
    에너지 = 힘 $\times$ 거리 = $(M \times L T^{-2}) \times L = M L^{2} T^{-2}$
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50. 지름 8cm의 구가 공기 중을 20m/s의 속도로 운동할 때 항력은 약 몇 N인가? (단, 공기 밀도는 1.2kg/m3, 항력계수는 Co는 0.6이다.)

  1. 0.724
  2. 7.24
  3. 72.4
  4. 0.0724
(정답률: 44%)
  • 유체 속을 운동하는 구체에 작용하는 항력은 항력계수, 투영 면적, 동압의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D = C_o \frac{1}{2} \rho U^2 A$
    ② [숫자 대입] $D = 0.6 \times \frac{1}{2} \times 1.2 \times 20^2 \times (\pi \times 0.04^2)$
    ③ [최종 결과] $D = 0.724$
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51. 내경 30cm의 원 관 속을 절대압력 0.32MPa, 온도 27℃인 공기가 4kg/s로 흐를 때, 이 원 관속을 흐르는 공기의 평균 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 공기의 기체 상수 R=287J/kg·K 이다.)

  1. 15.2
  2. 20.3
  3. 25.2
  4. 32.5
(정답률: 25%)
  • 이상기체 상태 방정식과 질량 유량 공식을 이용하여 공기의 평균 속도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\rho = \frac{P}{RT}, \quad V = \frac{\dot{m}}{\rho A}$
    ② [숫자 대입] $\rho = \frac{0.32 \times 10^{6}}{287 \times (273 + 27)} = 3.71, \quad V = \frac{4}{3.71 \times \frac{\pi \times 0.3^{2}}{4}}$
    ③ [최종 결과] $V = 15.2$
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52. 그림과 같이 속도의 크기 U로 x축과 임의의 각도 α를 가지고 흐르는 균일 직선유동에 대한 유동함수(stream function) ø를 극좌표 r, θ로 나타낸 것은?

  1. ø = Ursin(θ-α)
  2. ø = Ursin(α-θ)
  3. ø = Urcos(θ-α)
  4. ø = Urcos(α-θ)
(정답률: 20%)
  • 균일 직선유동에서 유동함수 $\phi$는 속도 성분과 좌표계의 관계를 통해 정의됩니다.
    극좌표계에서 속도 $U$가 $x$축과 $\alpha$의 각도를 가질 때, 유동함수는 $\phi = Ur\sin(\theta-\alpha)$로 표현됩니다.
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53. 절대압력을 정하는데 기준(영점)이 되는 것은?

  1. 게이지압력
  2. 표준대기압
  3. 국소대기압
  4. 완전진공
(정답률: 31%)
  • 절대압력은 아무런 물질이 없는 상태인 완전진공을 0으로 설정하여 측정하는 압력입니다.

    오답 노트
    표준대기압, 국소대기압: 게이지 압력을 측정할 때 기준이 되는 압력입니다.
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54. 어떤 액체의 밀도가 액체 표면으로부터 깊이(h)에 따라 선형으로 변화할 때 (ρ=ρo+Kh, ρo=액체표면에서의 밀도, K=상수) 깊에에 따른 압력을 식으로 표현하면?

  1. ρogh
  2. (ρo+Kh)gh
  3. (ρo-Kh)gh
  4. (ρo+K/2·h)gh
(정답률: 9%)
  • 밀도가 깊이에 따라 변하는 유체의 압력은 밀도 함수를 깊이에 대해 적분하여 구합니다.
    압력 $P = \int_{0}^{h} \rho g dh$ 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P = \int_{0}^{h} (\rho_o + Kh) g dh$
    ② [숫자 대입] $P = g [\rho_o h + \frac{1}{2}Kh^2]$
    ③ [최종 결과] $P = (\rho_o + \frac{K}{2}h)gh$
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55. 다음의 속도장 중에서 연속방정식을 만족시키는 유체의 흐름은 어느 것인가? (단, u는 x방향의 속도성분, v는 y방향의 속도성분)

  1. u=2x2-y2, v=-2xy
  2. u=x2-y2, v=-4xy
  3. u=x2-y2, v=2xy
  4. u=x2-y2, v=-2xy
(정답률: 28%)
  • 2차원 비압축성 유동에서 연속방정식은 $\frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial v}{\partial y} = 0$을 만족해야 합니다.
    각 성분을 편미분하여 합산하면 다음과 같습니다.
    $\frac{\partial}{\partial x}(x^2-y^2) + \frac{\partial}{\partial y}(-2xy) = 2x - 2x = 0$
    따라서 $u=x^2-y^2, v=-2xy$가 연속방정식을 만족합니다.
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56. 평판을 지나는 경계층 유동에서 속도 분포가 경계층 바깥에서는 균일 속도, 경계층 내에서는 벽으로부터의 거리의 1차함수라고 가정하면 배제두께(displacement thickness)δ*와 경계층 두께 δ의 관계는?

  1. δ*=δ/4
  2. δ*=δ/3
  3. δ*=δ/2
  4. δ*=2δ/3
(정답률: 25%)
  • 배제두께 $\delta^{*}$는 실제 유량과 가상 유량의 차이를 보정하는 두께입니다. 속도 분포가 벽면에서 거리의 1차 함수(선형 분포)인 경우, 속도 프로파일의 면적 적분 결과 배제두께는 전체 경계층 두께의 절반이 됩니다.
    $$\delta^{*} = \frac{\delta}{2}$$
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57. 그림과 같이 관로에 액주계가 설치되어 있을 때 공기의 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 공기의 밀도는 1.23kg/m3이다.)

  1. 1.4
  2. 28.2
  3. 39.9
  4. 44.3
(정답률: 19%)
  • 베르누이 방정식을 이용하여 액주계의 높이 차이로 인한 압력차와 유속의 관계를 계산합니다. 에서 수두 차 $h = 100\text{mm} = 0.1\text{m}$이고, 유체는 수은($\rho_{Hg} \approx 13600\text{kg/m}^{3}$)으로 가정하여 압력차 $\Delta P = \rho_{Hg}gh$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $V = \sqrt{\frac{2\Delta P}{\rho_{air}}} = \sqrt{\frac{2\rho_{Hg}gh}{\rho_{air}}}$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{\frac{2 \times 13600 \times 9.81 \times 0.1}{1.23}}$
    ③ [최종 결과] $V = 39.9$
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58. 나란한 두 개의 평판 사이의 증류 유동에서 속도 분포는 포물선 형태를 보인다. 평균 속도(Vmean)와 중심에서의 최대 속도 (Vmax)의 관계는?

  1. (Vmean)=1/2(Vmax)
  2. (Vmean)=2/3(Vmax)
  3. (Vmean)=3/4(Vmax)
  4. (Vmean)=π/4(Vmax)
(정답률: 25%)
  • 나란한 두 평판 사이의 층류 유동에서 속도 분포는 2차 함수(포물선) 형태를 띱니다. 이 경우 적분을 통해 계산된 평균 속도는 최대 속도의 $2/3$ 배가 되는 특성을 가집니다.
    $$\text{평균 속도 } V_{mean} = \frac{2}{3} V_{max}$$
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59. 어떤 기름의 정성계수가 1.6×10-2N·s/m2이고 밀도는 800kg/m3이다. 이 기름의 동점성계수는 몇 m2/s인가?

  1. 2.0×10-2
  2. 2.0×10-3
  3. 2.0×10-4
  4. 2.0×10-5
(정답률: 48%)
  • 동점성계수는 정성계수를 밀도로 나눈 값으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\nu = \frac{\mu}{\rho}$
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{1.6 \times 10^{-2}}{800}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 2.0 \times 10^{-5}$
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60. 밀도가 500kg/m3인 원기동이 1/3만큼 액체면 위로 나온 상태로 떠있다. 이 액체의 비중은?

  1. 0.33
  2. 0.5
  3. 0.75
  4. 1.5
(정답률: 23%)
  • 물체가 액체에 떠 있을 때, 물체의 전체 무게와 물체가 밀어낸 액체의 부력은 평형을 이룹니다. 부력의 원리를 이용하여 액체의 비중을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\rho_{obj} \times V_{total} = \rho_{liq} \times V_{sub}$
    ② [숫자 대입] $500 \times 1 = 1000 \times x \times \frac{2}{3}$
    ③ [최종 결과] $x = 0.75$
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 단조 작업한 강철 재료를 풀림하는 목적으로서 적합하지 않은 것은?

  1. 내부 응력 제거
  2. 경화된 재료의 연화
  3. 결정조직을 균일하게 조절
  4. 석출된 성분의 고정
(정답률: 44%)
  • 풀림(Annealing)은 재료를 가열 후 서서히 냉각시켜 내부 응력을 제거하고, 경화된 조직을 연화시키며, 결정립을 균일하게 만들어 가공성을 높이는 열처리입니다. 석출된 성분을 고정하는 것은 풀림의 목적이 아닙니다.
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62. 구리합금 중에서 가장 높은 경도와 강도를 가지며 피로한도가 우수하여 고급스프링 등에 쓰이는 것은?

  1. Cu-Be 합금
  2. Cu-Cd 합금
  3. Cu-Si 합금
  4. Cu-Ag 합금
(정답률: 49%)
  • Cu-Be(베릴륨 구리) 합금은 구리 합금 중 강도와 경도가 가장 높으며, 특히 피로한도가 매우 우수하여 정밀한 고급 스프링이나 고강도 부품 제작에 주로 사용됩니다.
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63. 강의 표면경화처리에서 질화법의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 내마모성, 내식성이 크다.
  2. 경화증이 얇다.
  3. 경도는 침탄한 것보다 높다.
  4. 침탄법보다 처리시간이 짧다.
(정답률: 45%)
  • 질화법은 암모니아 가스를 이용하여 표면에 질소를 침투시키는 공정으로, 매우 단단한 질화물을 형성하여 내마모성과 내식성이 뛰어나고 경화층이 얇으며 침탄법보다 경도가 높습니다. 하지만 침투 속도가 매우 느려 처리 시간이 침탄법보다 훨씬 길다는 특징이 있습니다.
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64. 탄소강에 미치는 인(P)의 영향에 대하여 가장 올바르게 표현한 것은?

  1. 강도와 경도는 증가시키나 고온취성이 있어 가공이 곤란하다.
  2. 인성과 내식성을 주는 효과는 있으나 청열취성을 준다.
  3. 경화등이 감소하는 것 이외에은 기계적 성질에 해로운 원소이다.
  4. 강도와 경도를 증가시키고 연신율을 감소시키며 상온취성을 일으킨다.
(정답률: 65%)
  • 탄소강 내의 인(P)은 강도와 경도를 높이고 연신율을 떨어뜨리며, 특히 상온에서 충격에 약해지는 상온취성(Cold Shortness)을 유발하는 대표적인 불순물 원소입니다.

    오답 노트
    고온취성: 황(S)의 영향
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65. 회주철의 탄소당량(Carbon equlvalent)이 상태도의 공정점 이하의 값을 갖는다면, 회주철 제품생산 시 탄소당량의 변화에 따른 설명으로 틀린 것은?

  1. 탄소당량이 감소할수록 흑연크기는 작아진다.
  2. 탄소당량이 감소할수록 유동성은 감소한다.
  3. 탄소당량이 감소할수록 응고개시 온도는 감소한다.
  4. 탄소당량이 증가할수록 유리 페라이트는 증가한다.
(정답률: 30%)
  • 탄소당량이 증가할수록 응고개시 온도는 감소하는 특성을 가집니다. 따라서 탄소당량이 감소할수록 응고개시 온도는 상승하므로, 감소한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    탄소당량 감소 시: 흑연 크기 작아짐, 유동성 감소
    탄소당량 증가 시: 유리 페라이트 증가
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66. 강력하고 인성이 있는 기계주철 주물을 얻으려고 할 때 주철 중의 탄소를 어떠한 상태로 하는 것이 가장 적합한가?

  1. 구성 흑연
  2. 유리의 편상 흑연
  3. 탄화물(Fe3C)의 상태
  4. 입상 또는 괴상흑연
(정답률: 40%)
  • 구성 흑연은 펄라이트 조직 내에 미세하게 분산되어 있어, 주철에 높은 강도와 인성을 부여하는 데 가장 적합한 상태입니다.
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67. 금속의 소성변형에서 열간가공의 효과가 아닌 것은?

  1. 조직의 치밀화
  2. 성형이 쉽고 대량생산이 가능하다.
  3. 조직의 균일화
  4. 연신율 및 단면 수축률의 감소
(정답률: 41%)
  • 열간가공은 재결정 온도 이상에서 가공하므로 성형이 쉽고 조직이 치밀하며 균일해지는 효과가 있습니다.

    오답 노트
    연신율 및 단면 수축률의 감소: 열간가공 시에는 오히려 연신율과 단면 수축률이 증가하여 가공성이 좋아집니다.
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68. 강에서 열처리 조직으로 경도가 가장 큰 것은?

  1. 오스테나이트
  2. 마텐자이트
  3. 페라이트
  4. 펄라이트
(정답률: 69%)
  • 마텐자이트는 강을 급랭시켰을 때 형성되는 조직으로, 매우 단단하여 열처리 조직 중 경도가 가장 큽니다.
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69. 공석강의 탄소함유량으로 가장 적합한 것은?

  1. 약 0.08%
  2. 약 0.02%
  3. 약 0.2%
  4. 약 0.8%
(정답률: 48%)
  • 공석강(Eutectoid Steel)은 탄소 함유량이 약 $0.8\%$ 인 강으로, 냉각 시 전체 조직이 펄라이트로 변하는 지점의 강을 말합니다.
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70. 지름 15mm의 평강 통에 5000kgf의 인칭하중이 작용할 때 생기는 응력은 약 몇 kol/mm2인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 24
  4. 28
(정답률: 51%)
  • 응력은 하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ \sigma = \frac{F}{A} = \frac{F}{\frac{\pi d^{2}}{4}} $
    ② [숫자 대입] $ \sigma = \frac{5000 \times 9.81}{\frac{3.14 \times 15^{2}}{4}} $
    ③ [최종 결과] $ \sigma = 27.7 \approx 28 $
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71. 구조가 간단하여 값이 싸고 유암유 중의 이물질에 의해 고장이 생기기 어렵고 가촉한 조건에 잘 견디는 유압모터로 가장 적합한 것은?

  1. 페인 모터
  2. 기어 모터
  3. 맥시엄 피스톤 모터
  4. 레이디얼 피스톤 모터
(정답률: 54%)
  • 기어 모터는 구조가 매우 단순하여 제작 비용이 저렴하고, 내마모성이 좋아 이물질이 섞인 작동유에서도 고장률이 낮으며 가혹한 환경에 강한 특성을 가집니다.
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72. 그림과 같은 유압 회로도에서 릴리프 밸브는?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 60%)
  • 릴리프 밸브는 회로 내의 최대 압력을 제한하기 위해 평상시에는 닫혀 있다가 설정 압력 이상이 되면 열려 기름을 탱크로 되돌리는 압력 제어 밸브입니다. 에서 B가 이에 해당합니다.
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73. 1회전 당의 유량이 40cc인 베인모터가 있다. 공급 유압을 600N/cm2, 유량을 30L/minㅇ로 할 때 발생할 수 있는 최대 토크(torque)는 약 몇 N·m인가?

  1. 28.2
  2. 38.2
  3. 48.2
  4. 58.2
(정답률: 38%)
  • 베인모터의 토크는 공급 압력과 1회전당 토출량의 곱에 기계적 효율을 고려하여 계산합니다. (단, 효율은 1로 가정)
    ① [기본 공식] $T = \frac{P \times V}{2 \pi}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{600 \times 10^{4} \times 40 \times 10^{-6}}{2 \times 3.14}$
    ③ [최종 결과] $T = 38.2$
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74. 그림과 같은 유압·공기압기호의 명칭은?

  1. 유압전도장치
  2. 정용량형 펌프·모터
  3. 차동실린더
  4. 가변용량형 펌프·모터
(정답률: 56%)
  • 기호는 원형 내부에 화살표가 있고 가변 제어 표시(사선)가 없으므로, 한 회전당 토출량이 일정한 정용량형 펌프·모터를 의미합니다.
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75. 관(튜브)의 끝을 넓히지 않고 관과 슬리브의 먹힘, 또는 마찰에 의하여 관을 유지하는 관 이음쇠는?

  1. 플랜지 관 이음쇠
  2. 스위블 이음쇠
  3. 를레어드 관 이음쇠
  4. 플레어리스 관 이음쇠
(정답률: 55%)
  • 플레어리스 관 이음쇠는 관 끝을 넓히는 플레어 가공 없이, 슬리브의 압착이나 마찰력을 이용하여 관을 고정하는 방식의 이음쇠입니다.
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76. 유압 작동유가 구비하여야 할 조건 설명으로 틀린 것은?

  1. 넓은 온도 변화에 대하여 점도 변화가 작을 것
  2. 적합한 유막 강도가 있고 윤활성이 좋을 것
  3. 열을 잘 방출할 수 있을 것
  4. 공기의 용해도가 많을 것
(정답률: 67%)
  • 유압 작동유는 공기가 많이 용해되면 공동 현상(Cavitation)이 발생하여 펌프 손상이나 작동 불량을 일으키므로, 공기의 용해도가 작아야 합니다.
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77. 점성계수(coefticient of viscosity)는 기름의 좋은 성질이다. 점성이 지나치게 클 경우 유압기기에 나다니는 현상이 아닌 것은?

  1. 유동 저항이 지나치게 커진다.
  2. 마찰에 의한 동력손실이 증대된다
  3. 밸브나 파이프를 통과할 때 압력 손실이 커진다.
  4. 부품 사이에 윤활 작용을 하지 않는다.
(정답률: 49%)
  • 점성이 지나치게 크면 유동 저항과 마찰 손실이 증가하지만, 오히려 유막 형성이 쉬워져 윤활 작용은 더 잘 일어나게 됩니다. 따라서 부품 사이에 윤활 작용을 하지 않는다는 설명은 틀린 것입니다.
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78. 유압기기 중 오일의 점성을 이용한 기계, 유속을 이용한 기계, 팽창 수축을 이용한 기계로 분류할 때, 점성을 이용한 기계로 가장 적합한 것은?

  1. 토크 컨버터(torque converter)
  2. 쇼크 업소버(shock absorber)
  3. 압력계(pressure gage)
  4. 진공 개폐 밸브(vacuum open-closed value)
(정답률: 51%)
  • 쇼크 업소버(shock absorber)는 오일의 점성 저항을 이용하여 진동을 흡수하고 감쇠시키는 대표적인 점성 이용 기계입니다.

    오답 노트
    토크 컨버터: 유체의 유속(운동 에너지) 이용
    압력계, 진공 개폐 밸브: 유체의 압력 및 팽창·수축 이용
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79. 다음 중 유압이 140kgf/cm2이고, 토출량이 200L/min 이상의 고압 대유량에 사용하기에 가장 적당한 펌프는?

  1. 회전 피스톤 펌프
  2. 기어 펌프
  3. 왕복동 펌프
  4. 베인 펌프
(정답률: 40%)
  • 회전 피스톤 펌프는 고압과 대유량을 동시에 구현할 수 있어 고압 대유량 시스템에 가장 적합한 펌프입니다.
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80. 압력 제어 밸브등로만 구성되어 있는 것은?

  1. 릴리프 밸브, 무부하 밸브, 스로틀 밸브
  2. 무부하 밸브, 체크 밸브, 감압 밸브
  3. 셔틀 밸브, 릴리프 밸브, 시퀀스 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브, 시퀀스 밸브, 릴리프 밸브
(정답률: 59%)
  • 압력 제어 밸브는 회로 내의 압력을 설정값으로 유지하거나 조절하는 밸브입니다. 카운터 밸런스 밸브, 시퀀스 밸브, 릴리프 밸브는 모두 압력을 제어하는 기능을 수행합니다.

    오답 노트
    스로틀 밸브: 유량 제어 밸브
    체크 밸브: 방향 제어 밸브
    셔틀 밸브: 방향 제어 밸브
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 다음 중 구멍의 내면을 가장 정밀하게 가공하는 방법은?

  1. 드릴링(drilling)
  2. 소잉(sawing)
  3. 펀칭(punching)
  4. 호닝(honing)
(정답률: 56%)
  • 호닝(honing)은 정밀한 연삭 숫돌을 사용하여 구멍의 내면을 매우 정밀하게 다듬는 최종 마무리 가공법입니다.

    오답 노트
    드릴링: 구멍을 뚫는 기초 가공
    소잉: 톱으로 자르는 절단 가공
    펀칭: 금형으로 구멍을 뚫는 전단 가공
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82. 최소 측정값이 1/20mm인 버니어캘리퍼스에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 본척의 최소 눈금이 1mm, 부척의 1눈금은 12mm를 25 등분한 것
  2. 본척의 최소 눈금이 1mm, 부척의 1눈금은 19mm를 20 등분한 것
  3. 본척의 최소 눈금이 0.5mm, 부척의 1눈금은 19mm를 25 등분한 것
  4. 본척의 최소 눈금이 0.5mm, 부척의 1눈금은 24mm를 20 등분한 것
(정답률: 55%)
  • 버니어캘리퍼스의 최소 측정값은 본척의 최소 눈금에서 부척의 1눈금 값을 뺀 값으로 결정됩니다. 최소 측정값이 $1/20\text{mm}$($0.05\text{mm}$)가 되기 위해서는 본척의 최소 눈금이 $1\text{mm}$일 때, 부척의 1눈금이 $19/20\text{mm}$가 되어야 합니다.
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83. 강이 표면 경화법에 해당 되지 않는 것은?

  1. 화염경화법
  2. 탈탄법
  3. 질화법
  4. 청화법(시안화법)
(정답률: 34%)
  • 탈탄법은 강 표면의 탄소를 제거하는 공정으로, 경도를 높이는 표면 경화법과는 반대되는 개념입니다.

    오답 노트
    화염경화법, 질화법, 청화법: 모두 표면의 경도를 높이는 표면 경화법에 해당함
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84. 용접봉의 방법 중 파괴시험안에 속하는 것은?(문제 오류로 문제 내용이 정확하지 않습니다. 정확한 내용을 아시는분 께서는 오류신고를 통하여 내용 작성 부탁 드립니다. 정답은 3번입니다.)

  1. 인관시험
  2. 초음파 단장시험
  3. 피로시험
  4. 용합시험
(정답률: 58%)
  • 피로시험은 재료에 반복적인 하중을 가해 파괴될 때까지의 시간을 측정하는 대표적인 파괴시험입니다.
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85. 어시닝센터의 프로그램시 테이블 이송과 관련이 가장 적은 것은?

  1. G00
  2. G01
  3. G03
  4. G04
(정답률: 25%)
  • G04는 일시 정지(Dwell) 명령어로, 테이블의 이동 경로를 제어하는 이송 관련 코드와는 성격이 다릅니다.

    오답 노트
    G00: 급속 이송
    G01: 직선 보간 이송
    G03: 원호 보간 이송
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86. M6×1.0의 나사에서 탭(tap)을 가공하고자 할 때 가장 적당한 드릴의 지름은?

  1. 7mm
  2. 6mm
  3. 5mm
  4. 4mm
(정답률: 29%)
  • 탭 가공을 위한 드릴 지름은 나사의 호칭지름에서 피치 값을 뺀 값으로 결정합니다.
    ① $d = D - p$
    ② $d = 6 - 1.0$
    ③ $d = 5$
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87. 공구연삭기에 A60NSV의 연식숫돌을 고정하였다. 숫돌의 지름 300mm, 회전수가 1800rpm일 때 숫돌의 원주속도는 몇 m/min 정도인가?

  1. 약 1321.2
  2. 약 1450.3
  3. 약 1625.5
  4. 약 1696.5
(정답률: 40%)
  • 숫돌의 원주속도는 지름과 회전수를 이용하여 계산하며, mm 단위를 m로 변환하기 위해 1000으로 나누어 줍니다.
    ① $V = \frac{\pi d N}{1000}$
    ② $V = \frac{3.14 \times 300 \times 1800}{1000}$
    ③ $V = 1696.5$
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88. 주조품 제조시 사용하는 모형(pattern)의 분류 중 구조에 따라 분류할 때 이에 속하지 않는 것은?

  1. 목혁(wood pattern)
  2. 콜조 모형(skeleton pattern)
  3. 코어 모형(core pattern)
  4. 현형(solid pattern)
(정답률: 33%)
  • 모형의 분류 중 구조에 따른 분류는 모형이 어떻게 만들어졌느냐(형태)를 기준으로 합니다. 콜조 모형, 코어 모형, 현형은 모두 구조적 형태에 따른 분류입니다.
    반면 목혁(wood pattern)은 구조가 아니라 모형을 만드는 '재료'에 따른 분류이므로 구조적 분류에 속하지 않습니다.
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89. 분괴압연 작업에서 만들어진 강편으로서 4각형 또는 정방형 단면의 소재로서 250mm×250mm에서 450mm×450mm정도의 크기를 갖는 비교적 큰 재료의 명칭은?

  1. 블릉(bloom)
  2. 슬래브(siab)
  3. 발릿(biliet)
  4. 플랫(flat)
(정답률: 17%)
  • 분괴압연 후 생성되는 강편 중 단면이 정사각형 또는 직사각형이며, 크기가 $250 \text{mm} \times 250 \text{mm}$에서 $450 \text{mm} \times 450 \text{mm}$ 정도로 비교적 큰 재료는 블릉(bloom)입니다.

    오답 노트
    슬래브(siab): 폭이 넓고 두께가 얇은 판 모양 재료
    발릿(biliet): 블릉보다 단면 크기가 작은 소형 정사각형 재료
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90. 만네스만 압연기와 유사한 방법으로 파이프의 지름을 확대하는데 많이 이용하는 그림과 같은 구조로 되어 있는 것은?

  1. 플러그밀(Piug mill)
  2. 필거 압연기(Pilger mill)
  3. 스티펠 천공기(Stiefel piercer)
  4. 아관기(Reeling machine)
(정답률: 30%)
  • 제시된 이미지 는 플러그를 사용하여 슬러그의 중심을 뚫어 파이프를 만드는 공정을 보여줍니다. 이는 만네스만 공법과 유사하게 파이프 지름을 확대하고 내경을 형성하는 스티펠 천공기(Stiefel piercer)의 전형적인 구조입니다.
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91. 열차(A)는 108km/h의 일정한 속력으로 건널목 C의 900m 전방을 달리고 있다. 72km/h의 속력으로 달리던 자동차(S)는 건널목 전방 1000m 지점에서부터 가속 페달을 밟아 일정한 가속도로 주행한다. 자동차가 열차보다 3초 먼저 건널목을 통과하기 위하여 필요한 자동차의 가속도는 약 몇 m/s2인가?

  1. 1.14
  2. 1.26
  3. 1.34
  4. 1.126
(정답률: 23%)
  • 열차가 건널목에 도달하는 시간과 자동차가 도달해야 하는 시간을 각각 구하여 등가속도 직선 운동 공식을 적용합니다.
    먼저 열차의 속도를 $m/s$ 단위로 환산하면 $108 \text{km/h} = 30 \text{m/s}$이며, 도달 시간은 $900 \text{m} / 30 \text{m/s} = 30 \text{s}$ 입니다. 자동차는 이보다 3초 먼저 도착해야 하므로 주행 시간은 $27 \text{s}$가 되어야 합니다. 자동차의 초기 속도는 $72 \text{km/h} = 20 \text{m/s}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2$
    ② [숫자 대입] $1000 = 20 \times 27 + \frac{1}{2} \times a \times 27^2$
    ③ [최종 결과] $a = 1.26 \text{m/s}^2$
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92. 90kg의 질량을 가진 기계가 스프링 상수 3600kN/m인 스프링과 감쇠기 위에 받쳐 있고 조화 가진력 Fosinwt가 작용한다면 공진 진폭은 몇 cm인가? (단, Fo는 50N이고, 점성 강쇠계수 c는 5N·s/m이다.)

  1. 5
  2. 7
  3. 1
  4. 1.5
(정답률: 9%)
  • 공진 상태에서의 진폭은 감쇠 계수와 가진력의 관계에 의해 결정되며, 공진 시 진폭 공식 $X = \frac{F_{o}}{c \omega_{n}}$을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $X = \frac{F_{o}}{c \sqrt{\frac{k}{m}}}$
    ② [숫자 대입] $X = \frac{50}{5 \times \sqrt{\frac{3600 \times 10^{3}}{90}}}$
    ③ [최종 결과] $X = 0.05$ m = 5 cm
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93. 지구 중심을 중심으로 원 궤도를 그리며 비행하기 위한 인공위성의 속력은 약 몇 km/s인가? (단, 인공위성은 지표면으로부터 고도 300km로 비행하며 지구의 반경 R=6371km이다.)

  1. 5.73
  2. 6.73
  3. 7.73
  4. 8.21
(정답률: 22%)
  • 인공위성이 원 궤도를 유지하기 위해서는 중력이 구심력 역할을 해야 하며, 이를 통해 공전 속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V = \sqrt{\frac{g R^{2}}{R + l}}$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{\frac{9.81 \times 6371^{2}}{6371 + 300}}$
    ③ [최종 결과] $V = 7.73$ km/s
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94. 다음 1자유도계에서 t=1s일 때 변위는 약 몇 mm인가?

  1. 0.10
  2. 0.15
  3. 3.03
  4. 5.07
(정답률: 12%)
  • 감쇠 진동 시스템의 변위 공식을 사용하여 $t=1\text{s}$일 때의 위치를 구합니다.
    먼저 고유진동수 $\omega_n = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{8000}{20}} = 20\text{ rad/s}$, 감쇠비 $\zeta = \frac{c}{2\sqrt{mk}} = \frac{130}{2\sqrt{20 \times 8000}} = 0.1439$ (부족감쇠)입니다.
    ① [기본 공식] $x(t) = \frac{\dot{x}(0)}{\omega_d} e^{-\zeta \omega_n t} \sin(\omega_d t)$ (여기서 $\omega_d = \omega_n \sqrt{1-\zeta^2} = 19.79\text{ rad/s}$)
    ② [숫자 대입] $x(1) = \frac{0.1}{19.79} e^{-0.1439 \times 20 \times 1} \sin(19.79 \times 1)$
    ③ [최종 결과] $x(1) = 0.00015\text{ m} = 0.15\text{ mm}$
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95. 질량 1000kg인 자동차에서 엔진으로부터 바퀴까지의 동력전달효율은 ε=0.63이다. 자동차가 일정한 속도 V=60m/s로 달릴 때 바람의 저항력이 Fo=80N이라면, 동력이 네 바 부퀴에 모두 전달된다고 가정하고 엔진에 의하여 공급되는 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 7.31
  2. 7.62
  3. 7.89
  4. 8.24
(정답률: 17%)
  • 엔진에서 공급된 동력 중 효율만큼이 실제 바퀴의 구동 동력으로 사용되며, 이는 공기 저항력을 이기고 일정한 속도를 유지하는 일률과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{F_{o} V}{\epsilon}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{80 \times 60}{0.63}$
    ③ [최종 결과] $P = 7.62$ kW
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96. 승용차와 트럭이 동일한 속도로 마주보며 주행하다가 정면으로 충돌하였다. 이때 일반적으로 승용차의 운전자가 더 큰 충격을 받게 되는데 그 이유로 가장 타당한 설명은?

  1. 승용차의 크기가 작기 때문이다.
  2. 승용차가 트럭에 비해 가볍기 때문이다.
  3. 충돌시 트럭에 작용하는 충격력이 더 크기 때문이다.
  4. 충돌시 승용차에 작용하는 충격력이 더 크기 때문이다.
(정답률: 29%)
  • 뉴턴의 제3법칙(작용-반작용 법칙)에 의해 충돌 시 승용차와 트럭이 받는 충격력의 크기는 동일합니다. 하지만 뉴턴의 제2법칙 $F=ma$에 의해 가속도는 질량에 반비례하므로, 질량이 훨씬 가벼운 승용차의 운전자가 훨씬 더 큰 가속도(급격한 속도 변화)를 겪게 되어 더 큰 충격을 받게 됩니다.
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97. 길이가 1m안에 무게가 5kg인 균일철 막대가 그림과 같이 지지되어 있다. A점을 일자로 되어 있어 B점이 연결된 줄이 갑자기 끊어졌을 때 막대는 자유로이 회전한다. 막대가 수직 위치에 도달한 순간 각속도는 약 몇 rad/s인가?

  1. 3.12
  2. 3.43
  3. 3.91
  4. 5.42
(정답률: 12%)
  • 에너지 보존 법칙을 이용하여, 막대가 수평 상태에서 수직 상태로 떨어질 때의 위치 에너지 감소량이 회전 운동 에너지로 전환됨을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $m g \frac{L}{2} = \frac{1}{2} I \omega^{2} = \frac{1}{2} (\frac{1}{3} m L^{2}) \omega^{2}$
    ② [숫자 대입] $5 \times 9.81 \times 0.5 = \frac{1}{2} \times (\frac{1}{3} \times 5 \times 1^{2}) \times \omega^{2}$
    ③ [최종 결과] $\omega = 5.42$ rad/s
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98. 그림과 같이 일단이 수직으로 매달려서 진자와 같이 한 평면 내에서 진동하는 가늘고 긴 막대의 고유 주기는? (단, 막대의 질량은 m이고 길이는 L이다.)

(정답률: 19%)
  • 물리 진자의 고유 주기 공식은 회전 관성과 질량 중심까지의 거리를 이용하여 계산합니다. 막대의 경우 회전 관성 $I = \frac{1}{3}mL^2$이고, 회전 중심에서 질량 중심까지의 거리 $h = \frac{L}{2}$입니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi \sqrt{\frac{I}{mgh}}$
    ② [숫자 대입] $T = 2\pi \sqrt{\frac{\frac{1}{3}mL^2}{mg\frac{L}{2}}}$
    ③ [최종 결과] $T = 2\pi \sqrt{\frac{2L}{3g}}$
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99. x(t)=Xsin(wt+ø)의 진동을 하고 있는 경우 맞는 것은?

  1. 진폭은 X이고 위상각은 ø이며, 고유진동수는 wt인 진동이다.
  2. 진폭은 X/2이고, 위상각이 ø인 진동이다.
  3. 각진동수가 w이며, 위상각은 wt인 진동이다.
  4. 진폭이 X이고, 각진동수가 w인 진동이다.
(정답률: 25%)
  • 단순 조화 진동 식 $x(t)=X\sin(\omega t+\phi)$에서 각 계수의 물리적 의미를 파악하는 문제입니다.
    진폭은 사인 함수 앞의 계수인 $X$이며, 각진동수는 $t$의 계수인 $\omega$입니다.

    오답 노트
    위상각은 $\phi$이며 $\omega t$가 아님
    고유진동수는 $f = \frac{\omega}{2\pi}$이며 $\omega t$가 아님
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100. 그림과 같은 질량 3kg인 원판의 반지름이 0.2m일 때 x-x'축에 대한 질량 관성모멘트의 크기는 몇 kg·m2인가?

  1. 0.03
  2. 0.04
  3. 0.05
  4. 0.06
(정답률: 31%)
  • 원판의 중심축(지름 방향 축)에 대한 질량 관성모멘트 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{1}{2} m r^{2}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{1}{2} \times 3 \times 0.2^{2}$
    ③ [최종 결과] $I = 0.06 \text{ kg} \cdot \text{m}^{2}$
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