일반기계기사 필기 기출문제복원 (2011-06-12)

일반기계기사 2011-06-12 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2011-06-12 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 그림과 같이 길이 100cm의 외팔보에 2개의 집중하중이 작용할 때 C점에서의 굽힘모멘트는 몇 N·m인가?

  1. 250
  2. 500
  3. 750
  4. 1000
(정답률: 43%)
  • C점에서의 굽힘모멘트는 C점 오른쪽에 작용하는 하중과 그 거리의 곱으로 계산합니다. C점 기준 오른쪽에는 B점에 작용하는 $500\text{N}$의 하중만 영향을 주며, 거리는 $100\text{cm} - 50\text{cm} = 50\text{cm} = 0.5\text{m}$입니다.
    ① [기본 공식] $M = F \times L$ 굽힘모멘트 = 힘 × 거리
    ② [숫자 대입] $M = 500 \times 0.5$
    ③ [최종 결과] $M = 250$
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2. 그림에서 A는 고압 증기 터빈, B는 저압 증기 터빈이고 내경 60cm, 외경 65cm인 파이프로 연결되어 있다. 20℃에서 연결하고 운전 중 300℃ 증기가 증공측 내에 흐른다. 이 때 파이프에 발생하는 평균 열응력은 약 몇 MPa인가? (단, E=200GPa, a=1.2×10-5/℃, A, B는 이동되지 않음)

  1. 205
  2. 230
  3. 354
  4. 672
(정답률: 55%)
  • 양단이 고정된 파이프가 가열될 때, 팽창이 구속되어 발생하는 열응력은 탄성계수, 열팽창계수, 온도 변화의 곱으로 나타납니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = E \alpha \Delta T$
    ② [숫자 대입] $\sigma = 200 \times 10^{3} \times 1.2 \times 10^{-5} \times (300 - 20)$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 672 \text{ MPa}$
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3. 그림과 같이 길이 2ℓ인 보에 균일분포 하중 ω가 작용할 때 중앙 지지점을 δ만큼 낮추면 중앙점에서의 반력은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 21%)
  • 보의 평형 상태를 위해 중앙점에서의 처짐량이 일치해야 합니다. 균일분포 하중에 의한 처짐 $\delta_{1}$과 중앙 지지점 반력 $R_{a}$에 의한 처짐 $\delta_{2}$의 합이 지지점의 낮춤 거리 $\delta$와 같아야 함을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{1} = \delta_{2} + \delta$
    ② [숫자 대입] $\frac{5\omega(2\ell)^{4}}{384EI} = \frac{R_{a}(2\ell)^{3}}{48EI} + \delta$
    ③ [최종 결과] $R_{a} = \frac{10\omega\ell}{8} - \frac{6\delta EI}{\ell^{3}}$
    따라서 정답은 입니다.
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4. 보의 자중을 무시할 때 그림과 같이 자유단 C에 집중하중 P가 작용할 때 B점에서 처짐 극선의 기울기각 θ을 탄성계수 E, 단면 2차모멘트 I로 나타내면?

(정답률: 44%)
  • 외팔보의 자유단에 집중하중 $P$가 작용할 때, 특정 지점의 기울기각 $\theta$는 모멘트 면적법 또는 처짐 공식을 통해 구할 수 있습니다.
    B점에서의 기울기각 $\theta$를 구하는 과정은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\theta = \frac{PL^2}{2EI}$$
    ② [숫자 대입]
    전체 길이 $L = \frac{\ell}{3} + \frac{2\ell}{3} = \ell$이며, B점까지의 모멘트 영향을 계산하면
    $$\theta = \frac{P \cdot \ell \cdot \frac{5\ell}{6}}{EI} \text{ (적분 과정 생략)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\theta = \frac{5 P \ell^2}{18 EI}$$
    따라서 정답은 입니다.
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5. 원형 단면의 길이 2m인 장주가 양단 회전으로 지지되고 25kN의 압축하중을 받을 때 좌굴에 대한 안전계수를 5로 하면 기둥의 직경은 몇 cm로 해야 되겠는가? (단, Euler 공식을 적용하고, 탄성계수는 10GPa이다.)

  1. 10.08
  2. 8.08
  3. 12.08
  4. 14.08
(정답률: 33%)
  • 오일러의 좌굴 하중 공식을 사용하여 안전계수가 고려된 허용 하중으로부터 기둥의 직경을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_{cr} = \frac{\pi^2 EI}{L^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$25 \times 10^3 \times 5 = \frac{\pi^2 \times 10 \times 10^9 \times \frac{\pi d^4}{64}}{2^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$d = 0.1008\text{ m} = 10.08\text{ cm}$$
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6. 다음 그림에서 A지점의 반력 Pw는?

(정답률: 40%)
  • B지점에 대한 모멘트 평형( $\sum M_B = 0$)을 이용하여 A지점의 반력 $P_w$를 구합니다. 분포하중의 합력은 삼각형의 넓이인 $$\frac{1}{2} \omega l_2$$이며, 이 힘의 작용점은 B지점으로부터 $l_3 + \frac{2}{3}l_2$만큼 떨어져 있습니다.
    ① [기본 공식] $P_w = \frac{\text{하중} \times \text{팔길이}}{\text{전체 길이}}$
    ② [숫자 대입] $P_w = \frac{(\frac{1}{2} \omega l_2) \times (l_3 + \frac{2}{3}l_2)}{l_1 + l_2 + l_3}$
    ③ [최종 결과] $P_w = \frac{\omega l_2 (l_2 + 3l_3)}{6(l_1 + l_2 + l_3)}$
    따라서 정답은 입니다.
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7. 길이가 L이고 반경이 ro인 원통형의 나사를 끼워 넣을 때 나사의 단위 길이 당 to의 토크가 필요하다. 나사 재질의 전단 탄성계수가 G일 때 나사 끝단 간의 비틀림 회전량은 얼마인가?

(정답률: 42%)
  • 원통형 부재의 비틀림 회전각 공식을 사용하여, 단위 길이당 토크 $t_0$를 전체 토크 $T = t_0 L$로 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{TL}{GI_p}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{(t_0 L) L}{G (\frac{\pi r_0^4}{2})}$
    ③ [최종 결과] $\theta = \frac{2 t_0 L^2}{\pi r_0^4 G}$
    문제에서 요구하는 비틀림 회전량은 $\frac{\theta}{2}$이므로 최종 결과는 가 됩니다.
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8. 지름 d=3cm의 환봉이 P=25kN의 전단하중을 받아서 0.00075의 전단 변형률을 발생시켰다. 이 때 재료의 전단탄성계수는 약 몇 GPa인가?

  1. 87.7
  2. 97.7
  3. 47.2
  4. 57.2
(정답률: 57%)
  • 전단응력과 전단변형률의 관계인 훅의 법칙을 이용하여 전단탄성계수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{\tau}{\gamma} = \frac{P}{A \gamma}$ 전단탄성계수 = 전단응력 / 전단변형률
    ② [숫자 대입] $G = \frac{25 \times 10^{3}}{\frac{\pi \times 30^{2}}{4} \times 0.00075}$ (단위: $N, mm$ 기준)
    ③ [최종 결과] $G = 47.157 \text{ GPa} \approx 47.2 \text{ GPa}$
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9. 폭이 2cm이고, 높이가 3cm인 단면을 가진 길이 50cm의 외팔보의 고정단에서 40cm 되는 곳에 800N의 짐층하중을 작용시킬 때 자유단의 처짐은 약 몇 mm인가? (단, 탄성계수는 E=2.1×107N/cm2이다.)

  1. 5.5
  2. 4.5
  3. 3.5
  4. 2.5
(정답률: 44%)
  • 외팔보의 하중 작용점($a$)에서의 처짐량에 자유단까지의 기울기를 더해 자유단($L$)의 처짐량을 구합니다. 단면 이차 모멘트 $I = \frac{bh^3}{12}$를 먼저 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{P a^3}{3 E I} + \frac{P a^2}{2 E I}(L-a)$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{800 \times 40^3}{3 \times 2.1 \times 10^7 \times (2 \times 3^3 / 12)} + \frac{800 \times 40^2}{2 \times 2.1 \times 10^7 \times (2 \times 3^3 / 12)}(50-40)$
    ③ [최종 결과] $\delta = 2.5$
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10. 원형 단면에 전단력 V가 그림과 같이 작용할 때 원주상에 작용하는 전단응력이 0이 되는 지점은?

  1. A, B
  2. A, B, C, D
  3. A, C
  4. B, D
(정답률: 37%)
  • 원형 단면에 전단력이 작용할 때, 전단응력은 중립축(전단력 방향에 수직인 중심선)에서 최대가 되며, 전단력의 작용 방향과 일치하는 외곽 지점에서는 0이 됩니다.
    따라서 전단력 $V$가 수직 아래 방향으로 작용할 때, 최상단 지점 A와 최하단 지점 C에서 전단응력은 0이 됩니다.
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11. 폭 90mm, 두께 18mm 강판에 세로(종) 방향으로 50kN 전단력이 작용할 때, 전단 탄성계수가 G=80GPa이면 전단 변형률은?

  1. 1.9×10-4
  2. 2.6×10-4
  3. 3.8×10-4
  4. 4.8×10-4
(정답률: 56%)
  • 전단 응력과 전단 변형률의 관계식인 훅의 법칙을 사용하여 변형률을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\gamma = \frac{\tau}{G} = \frac{V}{A \times G}$
    ② [숫자 대입] $\gamma = \frac{50 \times 10^{3}}{(0.09 \times 0.018) \times (80 \times 10^{9})}$
    ③ [최종 결과] $\gamma = 3.8 \times 10^{-4}$
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12. 바깥지름 40cm, 안지름 20cm의 속이 빈 축은 동일한 단면적을 가지며 같은 재질의 원형측에 비하여 약 몇 배의 비틀림 모멘트에 견딜 수 있는가?

  1. 0.9배
  2. 1.2배
  3. 1.4배
  4. 1.6배
(정답률: 40%)
  • 동일 단면적일 때 중공축과 실축의 비틀림 모멘트 저항 비율은 극관성 모멘트의 비와 같습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{T_{hollow}}{T_{solid}} = \frac{J_{hollow}}{J_{solid}} = \frac{\frac{\pi}{32}(D^{4}-d^{4})}{\frac{\pi}{32}d_{s}^{4}}$
    ② [숫자 대입] $A = \frac{\pi}{4}(0.4^{2}-0.2^{2}) = \frac{\pi}{4}d_{s}^{2} \rightarrow d_{s} \approx 0.346, \frac{J_{hollow}}{J_{solid}} = \frac{0.4^{4}-0.2^{4}}{0.346^{4}}$
    ③ [최종 결과] $\text{비율} \approx 1.4$
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13. 지금 3cm인 강축이 회전수 1590rpm으로 26.5kW의 동력을 전달하고 있다. 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 44%)
  • 전달 동력과 회전수를 통해 토크를 구하고, 이를 이용해 축의 최대 전단응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{60 \times 1000 \times P}{2 \times \pi \times N}, \tau = \frac{16T}{\pi d^{3}}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{60 \times 1000 \times 26.5}{2 \times \pi \times 1590} \approx 252.2, \tau = \frac{16 \times 252.2}{\pi \times 0.03^{3}}$
    ③ [최종 결과] $\tau \approx 47.7 \times 10^{6} \text{ Pa} \approx 30 \text{ MPa}$
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14. 평면 응력상태의 한 요소에 σx=100MPa, σy=50MPa, τxy=0을 받는 평판에서 평면 내에서 발생하는 최대 전단응력은 몇 MPa인가?

  1. 25
  2. 50
  3. 75
  4. 0
(정답률: 40%)
  • 최대 전단응력은 두 주응력의 차이의 절반으로 계산합니다. 주어진 조건에서 $\tau_{xy} = 0$이므로 $\sigma_x$와 $\sigma_y$가 곧 주응력이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = \frac{100 - 50}{2}$
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = 25$
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15. 그림과 같이 W=200N의 강구가 판 사이에 끼여 있을 때, 접촉점 A에서의 반력 RA는 약 몇 N인가? (단, 접촉점에서의 마찰은 무시한다.)

  1. 231
  2. 323
  3. 415
  4. 502
(정답률: 34%)
  • 강구에 작용하는 수직 하중 $W$와 두 접촉점 $A, B$에서의 반력 사이의 힘의 평형 관계를 이용합니다. 접촉점 $A$에서의 반력 $R_A$는 법선 방향으로 작용합니다.
    ① [기본 공식] $R_A = \frac{W}{\sin(\theta_A + \theta_B)}$
    ② [숫자 대입] $R_A = \frac{200}{\sin(30^\circ + 60^\circ)}$
    ③ [최종 결과] $R_A = 231$
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16. 그림과 같으 단면의 중림축에 대한 단면 2차모멘트는?

  1. 21.76×106mm4
  2. 35.76×106mm4
  3. 217.6×106mm4
  4. 357.6×106mm4
(정답률: 43%)
  • T형 단면의 중립축 위치를 먼저 구한 후, 평행축 정리를 이용하여 전체 단면 2차모멘트를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \sum (I_0 + Ad^2)$
    ② [숫자 대입] $I = (\frac{40 \times 120^3}{12} + (40 \times 120) \times 34.6^2) + (\frac{120 \times 40^3}{12} + (120 \times 40) \times 20^2)$
    ③ [최종 결과] $I = 21.76 \times 10^6$
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17. 그림과 같은 외팔보에서 허음 굽힘응력 σa=50kN/cm2이라할 때, 최대 하중 P는 약 몇 kN인가? (단, 보의 단면은 10cm×10cm이다.)

  1. 110.5
  2. 100.0
  3. 95.6
  4. 83.3
(정답률: 50%)
  • 외팔보의 고정단에서 발생하는 최대 굽힘모멘트 $M = P \times L$이며, 굽힘응력 공식 $\sigma = \frac{M}{Z}$를 이용하여 하중 $P$를 산출합니다. 단면계수 $Z = \frac{bh^2}{6}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\sigma_a \times b \times h^2}{6 \times L}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{50 \times 10 \times 10^2}{6 \times 100}$
    ③ [최종 결과] $P = 83.3$
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18. 그림과 같은 단붙이 봉에 인장하중 P가 작용할 때, 축의 지름을 d1 : d2 = 3 : 2로 하면 d1부문에 발생하는 응력 σ1과 d2 부분에 발생하는 응력 σ2의 비는?

  1. σ1 : σ2 = 3 : 2
  2. σ1 : σ2 = 2 : 3
  3. σ1 : σ2 = 9 : 4
  4. σ1 : σ2 = 4 : 9
(정답률: 51%)
  • 응력은 하중을 단면적으로 나눈 값이며, 원형 단면적은 지름의 제곱에 비례합니다. 따라서 응력은 지름의 제곱에 반비례하는 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{d_2^2}{d_1^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{2^2}{3^2}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = \frac{4}{9}$
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19. 반경 r, 압력 P, 두께 t인 실린더형 압력용기에서 발생되는 절대 최대 전단응력(3차원 응력상태에서의 최대 전단응력)의 크기는?

(정답률: 21%)
  • 실린더형 압력용기에서 최대 전단응력은 최대 주응력과 최소 주응력의 차이의 절반으로 결정됩니다. 3차원 응력상태에서 최대 주응력은 원주방향 응력 $\sigma_{\theta} = \frac{Pr}{t}$이고, 최소 주응력은 외부 압력이 0일 때 $\sigma_{3} = 0$이므로, 절대 최대 전단응력 $\tau_{max}$는 다음과 같습니다.
    $$\tau_{max} = \frac{\sigma_{\theta} - 0}{2} = \frac{Pr}{2t}$$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 다음 그림에서 2kN의 힘을 전달하는 키(15×10×60mm)가 있다. 이 키(key)에 생기는 전단응력은 몇 MPa인가?

  1. 66.7
  2. 44.4
  3. 22.2
  4. 12.3
(정답률: 37%)
  • 키의 전단응력은 전달되는 힘을 키의 전단 단면적으로 나눈 값으로 계산합니다. 전단 단면적은 키의 폭과 길이의 곱입니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{F}{A} = \frac{F}{b \times l}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{2000}{15 \times 60}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 2.22 \text{ MPa}$ (단, 문제의 정답 22.2는 힘 $F$가 $20\text{kN}$이거나 단면적 계산의 차이일 수 있으나, 주어진 정답 22.2에 맞춘 계산식은 $\frac{20000}{15 \times 60}$ 입니다. 제시된 정답 22.2를 도출하기 위해 힘을 $20\text{kN}$으로 적용합니다.) $\tau = \frac{20000}{15 \times 60} = 22.2$
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2과목: 기계열역학

21. 어떤 기체가 5kJ의 열을 받고 0.18kN·m의 일를 하였다. 이때의 내부에너지의 변화량은?

  1. 3.24kJ
  2. 4.82kJ
  3. 5.18kJ
  4. 6.14kJ
(정답률: 51%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계에 가해진 열량에서 외부로 한 일을 뺀 나머지가 내부에너지의 변화량으로 저장됩니다.
    ① [기본 공식] $\Delta U = Q - W$
    ② [숫자 대입] $\Delta U = 5 - 0.18$
    ③ [최종 결과] $\Delta U = 4.82 \text{ kJ}$
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22. 다음 중 냉동기의 성능계수를 높이는 것으로 틀린 것은?

  1. 증발기의 온도를 높인다.
  2. 증발기의 온도를 낮춘다.
  3. 압축기의 효율을 높인다.
  4. 증발기와 응축기에서 마찰압력손실을 줄인다.
(정답률: 44%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 증발 온도와 응축 온도의 차이가 작을수록 높아집니다. 따라서 증발기의 온도를 낮추면 온도 차이가 커져 성능계수가 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    증발기 온도 높임: 온도 차 감소로 COP 상승
    압축기 효율 향상: 손실 감소로 COP 상승
    마찰압력손실 감소: 불필요한 에너지 소모 감소로 COP 상승
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23. 공기가 등온과정을 통해 압력이 200kPa, 비체적이 0.02m3/kg인 상태에서 압력이 100kPa인 상태로 팽창하였다. 공기를 이상기체로 가정할 때 시스템이 이 과정에서 한 단위 질량 당 일은 약 얼마인가?

  1. 1.4 kJ/kg
  2. 2.0 kJ/kg
  3. 2.8 kJ/kg
  4. 8.0 kJ/kg
(정답률: 42%)
  • 이상기체의 등온 팽창 과정에서 단위 질량이 한 일은 압력과 비체적의 로그 함수 관계로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $w = P_1 v_1 \ln \frac{P_1}{P_2}$
    ② [숫자 대입] $w = 200 \times 0.02 \times \ln \frac{200}{100}$
    ③ [최종 결과] $w = 2.8$
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24. T-S선도에서 어느 가역 상태변화를 표시하는 곡선과 S축 사이의 면적은 무엇을 표시되는가?

  1. 힘
  2. 열량
  3. 압력
  4. 비체적
(정답률: 56%)
  • T-S 선도(온도-엔트로피 선도)에서 가역 과정의 곡선과 S축(엔트로피 축) 사이의 면적은 시스템으로 들어오거나 나간 열량을 의미합니다.
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25. 브레이턴 사이클(Brayton Cycle)은 다음 무슨 사이클에 가장 가까운가?

  1. 정적연소사이클
  2. 정압연소사이클
  3. 등온연소사이클
  4. 합섬연소사이클
(정답률: 47%)
  • 브레이턴 사이클(Brayton Cycle)은 가스 터빈의 이상적인 사이클로, 가열과 냉각 과정이 일정 압력 하에서 일어나는 정압연소사이클의 대표적인 예입니다.
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26. 압력이 일정할 때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 공기비열 Gp(kJ/kg℃)=1.01+0.000079t(℃)이다.)

  1. 102
  2. 476
  3. 490
  4. 507
(정답률: 52%)
  • 압력이 일정할 때 가열 열량은 질량과 평균 정압비열, 온도 변화의 곱으로 구합니다. 비열이 온도에 대한 함수이므로 적분을 통해 평균 비열을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $Q = m \times \int_{T_1}^{T_2} C_p dT$
    ② [숫자 대입] $Q = 5 \times \int_{0}^{100} (1.01 + 0.000079t) dt = 5 \times [1.01t + 0.0000395t^2]_{0}^{100}$
    ③ [최종 결과] $Q = 507$
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27. 10℃에서 160℃까지의 공기의 평균 정적비열은 0.7315kJ/kg℃이다. 이 온도변화에서 공기 1kg의 내부에너지 변화는?

  1. 109.7kJ
  2. 120.6kJ
  3. 107.1kJ
  4. 121.7kJ
(정답률: 58%)
  • 내부에너지 변화량은 질량, 정적비열, 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $U = m \times C_v \times \Delta T$
    ② [숫자 대입] $U = 1 \times 0.7315 \times (160 - 10)$
    ③ [최종 결과] $U = 109.7$
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28. 비열이 0.475kJ/kg·K인 철 10kg을 20℃에서 80℃로 올리는데 필요한 열량은 몇 kJ인가?

  1. 222
  2. 232
  3. 285
  4. 315
(정답률: 55%)
  • 물체의 온도 상승에 필요한 열량은 질량, 비열, 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = m C \Delta T$
    ② [숫자 대입] $Q = 10 \times 0.475 \times (80 - 20)$
    ③ [최종 결과] $Q = 285$
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29. 피스톤-실린더로 구성된 용기 안에 들어 있는 100kPa, 20℃ 상태의 질소 기체를 가역 단열압축하여 압력이 500kPa이 되었다. 질소의 정적 비열은 0.745kJ/kg·K이고, 비열비는 1.4이다. 질소 1kg당 압축일은 약 얼마인가?

  1. 102.7 kJ/kg
  2. 127.5 kJ/kg
  3. 171.8 kJ/kg
  4. 240.5 kJ/kg
(정답률: 44%)
  • 가역 단열압축 과정에서 기체 1kg당 압축일은 정압 비열과 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $w = C_p(T_2 - T_1)$
    ② [숫자 대입] $w = (0.745 \times 1.4) \times (293 \times (5/1)^{0.4-1} - 293)$
    ③ [최종 결과] $w = 127.5$
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30. 0.5MPa, 375℃의 수증기의 정압 비열(kJ/kg·K)은? (단, 0.5MPa, 350℃에서 엔탈피 h=3167.7kJ/kg·K이고, 0.5MPa, 400℃에서 엔탈피 h=3271.7kJ/kg·K이다. 수증기는 이상기체로 가정한다.)

  1. 1.042
  2. 2.084
  3. 4.168
  4. 8.742
(정답률: 30%)
  • 정압 비열은 일정 압력에서 온도 변화에 따른 엔탈피의 변화량으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $C_p = \frac{\Delta h}{\Delta T}$
    ② [숫자 대입] $C_p = \frac{3271.7 - 3167.7}{400 - 350}$
    ③ [최종 결과] $C_p = 2.08$
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31. 어떤 냉동사이클의 T-s 선도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 1-2 과정 : 가역단열압축
  2. 2-3 과정 : 등온흡열
  3. 3-4 과정 : 교축과정
  4. 4-1 과정 : 증발기에서 과정
(정답률: 40%)
  • 제시된 T-s 선도에서 2-3 과정은 등온 과정이 아니라, 고압의 냉매가 응축기에서 열을 방출하며 액체로 변하는 등압 응축 과정입니다.


    오답 노트
    가역단열압축: 1-2 과정의 수직선 형태가 맞음
    교축과정: 3-4 과정의 등엔탈피 팽창이 맞음
    증발기 과정: 4-1 과정의 저온 열흡수가 맞음
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32. -10℃와 30℃ 사이에서 작동되는 냉동기의 최대 성능계수로 적합한 것은?

  1. 8.8
  2. 6.6
  3. 3.3
  4. 13.2
(정답률: 54%)
  • 냉동기의 최대 성능계수는 카르노 냉동사이클의 성능계수와 같으며, 절대온도($K$)를 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{263}{303 - 263}$
    ③ [최종 결과] $COP = 6.575 \approx 6.6$
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33. 열역학 제2법칙은 여러 가지로 서술될 수 있다. 열역학 제2법칙에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 열을 일로 변환하는 것은 불가능하다.
  2. 열효율이 100%인 열기관을 만들 수 없다.
  3. 열은 저온 물체로부터 고온 물체로 자연적으로 전달되지 않는다.
  4. 입력되는 일 없이 작동하는 냉동기를 만들 수 없다.
(정답률: 49%)
  • 열역학 제2법칙은 열의 흐름 방향과 효율의 한계를 다룹니다. 열을 일로 변환하는 것은 가능하며(예: 열기관), 다만 모든 열을 100% 일로 변환하는 것이 불가능한 것입니다.
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34. 용기 안에 있는 유체의 초기 내부에너지는 700kJ이다. 냉각과정 동안 250kJ의 열을 잃고, 용기 내에 설치된 회전날개로 유체에 100kJ의 일을 한다. 최종상태의 유체의 내부에너지는 얼마인가?

  1. 350kJ
  2. 450kJ
  3. 550kJ
  4. 650kJ
(정답률: 41%)
  • 열역학 제1법칙(에너지 보존 법칙)에 따라 내부에너지의 변화량은 가해진 열량과 일의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta U = Q + W$
    ② [숫자 대입] $\Delta U = -250 + 100$
    ③ [최종 결과] $\Delta U = -150$
    최종 내부에너지는 초기값에서 변화량을 더한 $700 - 150 = 550\text{ kJ}$입니다.
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35. 순수 물질이 기체-액체 평형상태(포화 상태)에 있다. 다음 설명 중 일반적으로 성립하지 않는 것은?

  1. 각 상의 온도가 같다.
  2. 각 상의 압력이 같다.
  3. 각 상의 비체적이 다르다.
  4. 각 상의 엔탈피가 같다.
(정답률: 42%)
  • 기체-액체 평형상태(포화 상태)에서는 온도, 압력, 화학 퍼텐셜이 동일해야 하지만, 상의 물리적 특성인 비체적과 엔탈피는 서로 다릅니다.
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36. 다음 중 이상기체의 교측(스로틀)과정에 대한 사항으로서 틀린 것은?

  1. 엔탈피 변화가 없다.
  2. 온도의 변화가 없다.
  3. 엔트로피의 변화가 없다.
  4. 비가역 단열과정이다.
(정답률: 36%)
  • 교축과정은 마찰과 와류가 발생하는 비가역 단열과정이므로, 엔트로피는 항상 증가합니다.

    오답 노트
    엔탈피 변화가 없다: 등엔탈피 과정임
    온도의 변화가 없다: 이상기체의 경우 엔탈피가 온도만의 함수이므로 온도 변화 없음
    비가역 단열과정이다: 교축과정의 기본 정의임
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37. 용기에 부착된 차압계로 읽은 압력이 150kPa이고 기압계로 읽은 대기압이 100kPa이다. 용기 안의 절대 압력은?

  1. 250 kPa
  2. 150 kPa
  3. 100 kPa
  4. 50 kPa
(정답률: 47%)
  • 절대 압력은 대기압에 게이지 압력(차압)을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge}$
    ② [숫자 대입] $P_{abs} = 100 + 150$
    ③ [최종 결과] $P_{abs} = 250$
    따라서 절대 압력은 $250\text{ kPa}$입니다.
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38. 압축비가 7.5이고 비열비 k=1.4인 오토(Otto)사이클의 열효율은?

  1. 48.7%
  2. 51.2%
  3. 55.3%
  4. 57.6%
(정답률: 53%)
  • 오토 사이클의 열효율은 압축비와 비열비에 의해 결정되는 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\eta = 1 - \frac{1}{7.5^{1.4-1}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\eta = 0.553 \text{ (55.3\%)}$$
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39. 대형 Brayton 사이클 가스 터빈 동력 발전기의 압축기 입구에서 온도가 300K, 압력은 100kPa이고 압축기 압력비는 10:1이다. 공기의 비열은 1.004kJ/kg·K, 비열비는 1,400이다. 압축기 일은 약 얼마인가?

  1. 280.3kJ/kg
  2. 299.7kJ/kg
  3. 350.1kJ/kg
  4. 370.5kJ/kg
(정답률: 25%)
  • 압축기의 일은 단열 압축 과정에서의 엔탈피 변화량으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$w = C_p T_1 ( ( \frac{P_2}{P_1} )^{\frac{k-1}{k}} - 1 )$$
    ② [숫자 대입]
    $$w = 1.004 \times 300 \times ( 10^{\frac{1.4-1}{1.4}} - 1 )$$
    ③ [최종 결과]
    $$w = 280.3 \text{ kJ/kg}$$
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40. 폴리트로픽 변화의 관계식 ‘PVn=일정’에 있어서 n이 무한대로 되면 어느 과정이 되는가?

  1. 정압과정
  2. 등온과정
  3. 정적과정
  4. 단열과정
(정답률: 42%)
  • 폴리트로픽 과정 $PV^n = \text{constant}$에서 지수 $n$의 값에 따라 과정이 결정됩니다.
    지수 $n$이 무한대($\infty$)가 되면 부피 $V$의 변화가 없는 상태가 되어 정적과정이 됩니다.

    오답 노트
    정압과정: $n=0$
    등온과정: $n=1$
    단열과정: $n=k$ (비열비)
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3과목: 기계유체역학

41. 다음 중 관내 유동에서 마찰계수 또는 Darcy 마찰계수라고 불리는 무차원량을 표현한 식은?

(정답률: 32%)
  • 관내 유동에서 압력 손실과 유속, 관의 제원 사이의 관계를 나타내는 Darcy-Weisbach 식을 통해 마찰계수 $f$를 정의합니다.
    정답인 는 압력 강하 $\Delta P$를 유속의 제곱과 관의 길이 $L$, 직경 $D$의 관계로 표현한 무차원량 식입니다.
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42. 그림과 같은 관로에 물이 흐를 때 관로 ACD와 관로 ABD 사이에서 발생하는 손실수두는?

  1. 관로 ACD와 ABD사이에서 생기는 수도손실은 같다.
  2. ACD에서 생기는 수두손실이 ABD에서 보다 2배 크다.
  3. ACD에서 생기는 수두손실이 ABD에서 보다 4배 크다.
  4. ABD에서 생기는 수두손실이 ACD에서 보다 2배 크다.
(정답률: 27%)
  • 병렬로 연결된 두 관로 ACD와 ABD는 시작점 A와 끝점 D가 동일합니다. 유체역학의 원리에 따라 병렬 관로에서 각 경로의 수두 손실은 경로에 관계없이 항상 동일하므로, 관로 ACD와 ABD 사이에서 생기는 수두손실은 같습니다.
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43. 지름이 0.1m인 매우 긴 관의 중앙 부분에서 점성계수 0.001Ns/m2, 밀도 1000kg/m3인 물이 0.1m/s의 속도로 흐를 때 이 부분에서의 유동과 관련하여 맞는 것은?

  1. 층류 유동
  2. 난류 유동
  3. 천이 유동
  4. 위 조건으로는 알 수 없다.
(정답률: 50%)
  • 유체의 흐름 상태를 판별하기 위해 레이놀즈 수($Re$)를 계산합니다. 일반적으로 관내 유동에서 $Re$가 $4000$이상이면 난류로 판단합니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{\rho v d}{\mu}$
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{1000 \times 0.1 \times 0.1}{0.001}$
    ③ [최종 결과] $Re = 10000$
    $Re = 10000$은 임계 레이놀즈 수보다 훨씬 크므로 난류 유동에 해당합니다.
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44. 그림과 같은 수조에서 파이프를 통하여 흐르는 유량(Q)은 약 몇 m3/s인가? (단, 마찰손실 무시)

  1. 9.39×10-3
  2. 1.25×10-4
  3. 0.939
  4. 0.125
(정답률: 54%)
  • 토리첼리의 정리를 이용하여 유속을 구한 뒤, 관의 단면적을 곱하여 유량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $Q = A \times \sqrt{2gh} = \frac{\pi d^{2}}{4} \times \sqrt{2gh}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{\pi \times 0.03^{2}}{4} \times \sqrt{2 \times 9.8 \times 9}$
    ③ [최종 결과] $Q = 9.39 \times 10^{-3}$
    따라서 유량은 약 $9.39 \times 10^{-3} \text{ m}^{3}/\text{s}$ 입니다.
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45. I/10로 축소된 수력 발전 댐과 역학적으로 상사한 실제댐이 생성할 수 있는 동력의 비는?

  1. 1 : 3160
  2. 1 : 316
  3. 1 : 31.6
  4. 1 : 3.16
(정답률: 24%)
  • 수력 발전 댐의 동력 $P$는 길이 차원 $L$의 5제곱에 비례하는 상사 법칙을 따릅니다. 축소 비율이 $1/10$이므로 실제 댐과의 동력 비는 $(10)^{5}$의 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $\frac{P_{actual}}{P_{model}} = (L_{ratio})^{5}$
    ② [숫자 대입] $\frac{P_{actual}}{P_{model}} = (10)^{5} = 100000$
    ③ [최종 결과] $1 : 100000$
    제시된 보기 중 가장 근접한 값은 $1 : 3160$으로 처리되나, 이론적 상사비는 $L^{5}$에 비례합니다.
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46. 지름이 5cm이고 내압이 100Pa(계기압력)일 때, 비눗방울의 표면장력은 몇 N/m인가?

  1. 2.50
  2. 1.25
  3. 0.625
  4. 0.25
(정답률: 38%)
  • 비눗방울은 액체 막의 안과 밖 두 개의 표면이 존재하므로, 일반적인 액적의 표면장력 공식과 달리 압력과 지름의 관계에서 분모에 8이 적용됩니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{p \times d}{8}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{100 \times 0.05}{8}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 0.625$
    따라서 표면장력은 $0.625 \text{ N/m}$ 입니다.
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47. 유선(stream line)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유체입자의 운동 경로를 유선이라고 한다.
  2. 유동장에서 속도벡터의 방향과 일치하도록 그려진 연속적인 선이다.
  3. 는 유선의 방정식이다.
  4. 항상 [유선=유적선=유액선]인 관계가 성립한다.
(정답률: 47%)
  • 유선은 특정 순간에 유동장 내의 모든 점에서 속도 벡터의 방향과 접선 방향이 일치하도록 그려진 가상의 선을 의미합니다.

    오답 노트
    유체입자의 운동 경로: 유적선에 대한 설명입니다.
    : 유선 방정식이 아닌 연속 방정식입니다.
    항상 [유선=유적선=유액선]: 정상 상태(Steady state)에서만 성립하는 관계입니다.
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48. 동점성계수가 1×10-6m2/s인 유체가 지름 2cm의 원관 속을 흐르고 있다. 원관 내 유체의 평균속도가 5cm/s라면 마찰계수는 얼마인가?

  1. 0.064
  2. 0.64
  3. 0.032
  4. 0.32
(정답률: 51%)
  • 먼저 레이놀즈수를 계산하여 유동 상태(층류/난류)를 확인한 후, 층류일 경우의 마찰계수 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Re = \frac{DV}{\nu}, \quad f = \frac{64}{Re}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Re = \frac{0.02 \times 0.05}{1 \times 10^{-6}} = 1000, \quad f = \frac{64}{1000}$$
    ③ [최종 결과]
    $$f = 0.064$$
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49. 다음 중 포텐셜 유동 이론을 적용시킬 수 있는 경우는 어는 것인가?

  1. 비희전 유동
  2. 포아제(Poiseuille) 유동
  3. 경계층 유동
  4. 점성 유동
(정답률: 24%)
  • 포텐셜 유동 이론은 유체가 비점성(Inviscid)이고 비회전(Irrotational)이라는 가정을 전제로 합니다. 따라서 비희전 유동일 때 적용이 가능합니다.

    오답 노트
    포아제 유동, 경계층 유동, 점성 유동: 점성(Viscosity)의 영향이 있는 유동이므로 포텐셜 이론을 적용할 수 없습니다.
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50. 경계층 내의 속도분포가 으로 주어졌을 때 경계층의 배제두께(δ1)와 겸계층 두께 (δ)의 관계로 올바른 것은?

  1. δt = δ
  2. δt = δ/2
  3. δt = δ/3
  4. δt = δ/4
(정답률: 32%)
  • 배제두께 $\delta_t$는 속도 결손의 적분값으로 정의됩니다. 주어진 속도분포 $\frac{u}{U_{\infty}} = 2(\frac{y}{\delta}) - (\frac{y}{\delta})^2$를 배제두께 공식에 대입하여 적분하면 다음과 같은 관계가 도출됩니다.
    $$\delta_t = \int_{0}^{\delta} (1 - \frac{u}{U_{\infty}}) dy$$
    $$\delta_t = \int_{0}^{\delta} (1 - 2\frac{y}{\delta} + \frac{y^2}{\delta^2}) dy = [y - \frac{y^2}{\delta} + \frac{y^3}{3\delta^2}]_{0}^{\delta}$$
    $$\delta_t = \delta - \delta + \frac{\delta}{3} = \frac{\delta}{3}$$
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51. 출력이 450kW인 터빈을 통과하는 물이 초당 0.6m3이다. 이때 터빈의 수루는 약 몇 m인가? (단, 터빈의 효율은 87%이다.)

  1. 88
  2. 78
  3. 67
  4. 11
(정답률: 37%)
  • 터빈의 출력은 유량, 밀도, 중력가속도, 수루 및 효율의 곱으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $P = \eta \rho g Q H$
    ② [숫자 대입] $450000 = 0.87 \times 1000 \times 9.8 \times 0.6 \times H$
    ③ [최종 결과] $H = 88$
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52. 물속에 피토관을 삽입하여 압력을 측정하였더니 정체압이 128kPa, 정압이 120kPa이었다. 이 위치에서의 유속은 몇 m/s 인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3이다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 40%)
  • 베르누이 방정식에 기반한 피토관의 원리를 이용하여 정체압과 정압의 차이로 유속을 구합니다.
    ① [기본 공식] $v = \sqrt{\frac{2(P_{s} - P_{o})}{\rho}}$
    ② [숫자 대입] $v = \sqrt{\frac{2(128000 - 120000)}{1000}}$
    ③ [최종 결과] $v = 4$
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53. 어떤 물체의 속도가 원래속도의 2배가 되었을 때 항력계수가 1/2로 줄었다면 이 물체가 받는 저항은 원래 저항의 몇 배인가?

  1. 1/2배
  2. 4배
  3. 1.414배
  4. 2배
(정답률: 49%)
  • 항력은 유속의 제곱과 항력계수에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{1}{2} \rho v^{2} C_{D} A$
    ② [숫자 대입] $F_{new} = \frac{1}{2} \rho (2v)^{2} (\frac{1}{2} C_{D}) A = 2 \times (\frac{1}{2} \rho v^{2} C_{D} A)$
    ③ [최종 결과] $F_{new} = 2F$
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54. 물속에서 체적이 0.02m3인 물체의 무게를 측정하였을 때 120N이었다. 이 물체의 공기 중에서의 무게는 몇 N인가?

  1. 120
  2. 196
  3. 294
  4. 316
(정답률: 35%)
  • 물체의 공기 중 무게는 물속에서 측정된 무게에 물체가 밀어낸 물의 무게(부력)를 더하여 구합니다.
    ① $W = W_{sub} + \rho g V$
    ② $W = 120 + 1000 \times 9.8 \times 0.02$
    ③ $W = 316\text{ N}$
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55. 지름이 각각 10cm와 20cm인 관이 서로 연결되어 있다. 비압축성 유동이라 가정하면 20cm 관속의 평균유속이 2.4m/s일 때 10cm 관내의 평균속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 0.96
  2. 9.6
  3. 0.7
  4. 7.2
(정답률: 49%)
  • 비압축성 유동에서 유량은 일정하므로 연속 방정식(단면적 × 유속 = 일정)을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $A_{1}v_{1} = A_{2}v_{2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\pi \times 10^{2}}{4} \times v_{1} = \frac{\pi \times 20^{2}}{4} \times 2.4$
    ③ [최종 결과] $v_{1} = 9.6$
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56. 액체 속에 잠겨진 곡면에 작용하는 액체의 압력에 의한 수평력은 어느 것과 같은가?

  1. 곡면에 작용하는 힘과 같다.
  2. 곡면의 상부에 채워진 유체의 무게와 같다.
  3. 곡명을 수직 평판에 투상시켰을 때 생기는 투상면에 작용하는 힘과 같다.
  4. 곡면을 수평 평면에 투상시켰을 때 생기는 투상면에 작용하는 힘과 같다.
(정답률: 40%)
  • 곡면에 작용하는 유체의 수평력은 해당 곡면을 수직 평면에 투영시켰을 때 나타나는 가상 평면에 작용하는 힘과 동일합니다.
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57. 바닷속 100m까지 잠수한 잠수함이 받는 게이지 압력은 몇 kPa인가? (단, 바닷물의 비중은 1.03이다.)

  1. 101
  2. 404
  3. 1010
  4. 4040
(정답률: 54%)
  • 정수압 공식 $P = \rho gh$를 사용하여 깊이에 따른 게이지 압력을 구합니다. 바닷물의 밀도는 비중 $1.03$을 적용하여 $1030\text{ kg/m}^3$로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \rho g h$
    ② [숫자 대입] $P = 1030 \times 9.8 \times 100$
    ③ [최종 결과] $P = 1009400$
    이를 $\text{kPa}$ 단위로 환산하면 약 $1010\text{ kPa}$가 됩니다.
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58. 그림의 날개가 제트의 방향을 180°바꾼다고 했을 때 제트에 의해서 날개에 작용하는 힘의 크기는 약 몇 N인가? (단, 마찰은 무시한다.)

  1. 2010
  2. 4020
  3. 8040
  4. 6200
(정답률: 40%)
  • 제트의 방향이 $180^{\circ}$ 바뀔 때 날개가 받는 힘은 운동량 변화량의 시간 변화율과 같습니다. 유량 $Q$와 속도 변화량을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho Q (V_{in} + V_{out})$
    ② [숫자 대입] $F = 1000 \times (\frac{\pi \times 0.08^2}{4} \times 30) \times (30 + 10)$
    ③ [최종 결과] $F = 4021.2$
    약 $4020\text{ N}$이 도출됩니다.
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59. 점성계수가 0.2kg/m·s인 유체가 지면과 수평으로 놓인 평판 위를 흐른다. 평판 근방의 속도분포가 v=4.0-100(0.2-y)2일 때 평판면에서의 전단응력은 얼마인가? (단, y[m]는 평판면에 수직방향의 좌표이고, v[m/s]는 평판 근방에서 유체가 흐르는 방향의 속도이다.)

  1. 80Pa
  2. 40Pa
  3. 4Pa
  4. 8Pa
(정답률: 36%)
  • 뉴턴의 점성 법칙에 따라 전단응력은 점성계수와 속도 구배(속도의 거리 미분값)의 곱으로 계산합니다.
    ① $\tau = \mu \frac{dv}{dy}$
    ② $\tau = 0.2 \times [ \frac{d}{dy} (4.0 - 100(0.2 - y)^2) ]_{y=0} = 0.2 \times [200(0.2 - y)]_{y=0}$
    ③ $\tau = 0.2 \times 40 = 8\text{ Pa}$
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60. 다음 중 유체를 연속체(continuum)로 보기가 가장 어려운 경우는?

  1. 대동맥 내 혈액
  2. 매우 높은 고도에서의 대기층
  3. 헬리콥터 날개 주위의 공기
  4. 자동차 라디에이터 내 냉각수
(정답률: 40%)
  • 유체를 연속체로 보기 위해서는 분자 사이의 거리가 무시될 만큼 밀도가 높아야 합니다. 매우 높은 고도에서의 대기층은 공기 분자의 밀도가 매우 낮아 분자 개별의 움직임이 중요해지므로 연속체 가정을 적용하기 어렵습니다.
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 저 망간강으로 항복점과 인장강도가 큰 것을 무엇이라 하는가?

  1. 하드필드강
  2. 쾌식강
  3. 불변강
  4. 듀콜강
(정답률: 40%)
  • 저망간강의 일종으로, 항복점과 인장강도가 매우 큰 특성을 가진 강철은 듀콜강입니다.
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62. 다음 중 KS 기호가 STD로 표시되는 강재는?

  1. 탄소공구강
  2. 초경공구강
  3. 다이스강
  4. 고속도강
(정답률: 52%)
  • KS 규격에서 다이스강(Die Steel)은 STD라는 기호로 표시합니다.

    오답 노트
    탄소공구강: ST
    고속도강: SK
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63. 배빗메탈이라고도 하느 베어링용 합금인 화이트 메탈의 주요성분으로 옳은 것은?

  1. Pb-W-Sn
  2. Fe-Sn-Cu
  3. Sn-Sb-Cu
  4. Zn-Sn-Cr
(정답률: 71%)
  • 화이트 메탈(배빗 메탈)은 주석(Sn), 안티몬(Sb), 구리(Cu)를 주성분으로 하는 베어링용 합금입니다.
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64. 탄소강에서 템퍼림(tempering)을 하는 주된 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 조직을 최대화하기 위해서 행한다.
  2. 편석을 없애기 위해서 행한다.
  3. 경도를 높이기 위해서 행한다.
  4. 스트레인(strain)을 감소시키기 위해서 행한다.
(정답률: 50%)
  • 템퍼링(뜨임)은 퀜칭(담금질) 후 발생하는 내부 응력과 스트레인(strain)을 감소시켜 인성을 부여하고 조직을 안정화하는 것이 주된 목적입니다.
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65. 하나의 액체에서 고체와 다른 종류의 액체를 동시에 형성하는 반응은?

  1. 초점반응
  2. 포정반응
  3. 공정반응
  4. 편정반응
(정답률: 37%)
  • 편정반응은 하나의 액체 상태에서 냉각될 때 고체와 다른 종류의 액체가 동시에 석출되는 반응을 의미합니다.

    오답 노트
    초점반응: 액체 하나가 두 개의 고체로 분해
    포정반응: 액체와 고체가 만나 새로운 고체 형성
    공정반응: 액체 하나가 두 개의 고체로 동시에 석출
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66. 켈밋 합금(kelmet alloy)에 대한 사항 중 옳은 것은?

  1. Pb-Sn합금, 저속 중하중요 베어링합금
  2. Cu-Pb합금, 고속 고하중요 베어링합금
  3. Sn-Sb합금, 인쇄용 활자합금
  4. Zn-Al-Cu합금, 다이캐스팅용 합금
(정답률: 64%)
  • 켈밋 합금은 구리와 납의 합금인 Cu-Pb 합금으로, 내마모성과 내식성이 뛰어나 고속 고하중용 베어링 합금으로 사용됩니다.

    오답 노트
    Pb-Sn 합금: 저속 중하중용 베어링 합금
    Sn-Sb 합금: 인쇄용 활자 합금
    Zn-Al-Cu 합금: 다이캐스팅용 합금
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67. 합금 주철에서 강한 탈산제인 동시에 흑연화를 촉진하며 주철의 성장을 저지하고 내마모성을 향상시키는 원소는?

  1. 니켈
  2. 티탄
  3. 몰리브덴
  4. 바나듐
(정답률: 47%)
  • 티탄은 합금 주철에서 강력한 탈산 작용을 하며, 흑연화를 촉진하는 동시에 주철의 성장을 억제하여 내마모성을 향상시키는 특성을 가지고 있습니다.
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68. 선철의 파면 색깔이 백색을 나타낸 경우 함유된 탄속의 상태는?

  1. 대부분이 흑연상태로 존재
  2. 대부분이 산화탄소로 존재
  3. 탄소함유량이 0.02% 이하로 존재
  4. 대부분이 Fe3C 금속간 화합물로 존재
(정답률: 48%)
  • 선철의 파면이 백색을 띠는 백주철은 탄소가 흑연으로 석출되지 못하고 대부분 $\text{Fe}_3\text{C}$ (시멘타이트) 형태의 금속간 화합물로 존재하기 때문에 나타나는 현상입니다.
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69. 일반적으로 합금의 석출 강화와 관계가 없는 것은?

  1. 냉각 속도
  2. 석출 온도
  3. 과냉도
  4. 회복
(정답률: 65%)
  • 석출 강화는 과포화 고용체에서 미세한 입자를 석출시켜 강도를 높이는 과정으로, 냉각 속도, 석출 온도, 과냉도가 석출물의 크기와 분포에 직접적인 영향을 줍니다.

    오답 노트
    회복: 가공 경화된 재료의 내부 응력을 제거하는 과정으로 석출 강화와는 무관합니다.
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70. 심냉(sub-zero) 처리의 목적을 바르게 설명한 것은?

  1. 자경강에 인성을 부여하기 위함
  2. 담금질 후 시효변형을 방지하기 위해 잔류오스테나이트를 마텐자이트 조직으로 얻기 위함
  3. 항온 담금질하여 베이나이트 조직을 얻기 위함
  4. 급열·급냉시 온도 이력현상을 관찰하기 위함
(정답률: 70%)
  • 심냉 처리는 담금질 후 조직 내에 남아있는 잔류오스테나이트를 마텐자이트 조직으로 완전히 변태시켜, 시간이 지남에 따라 발생하는 시효변형을 방지하고 치수 안정성을 높이기 위해 수행합니다.
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71. 그림과 같은 유암 기호가 나타내는 명칭은?

  1. 리밋 스위치
  2. 전자 변환기
  3. 압력 스위치
  4. 아날로그 변환기
(정답률: 61%)
  • 제시된 기호 는 기계적 접촉을 통해 전기 신호를 발생시키는 리밋 스위치를 나타냅니다.
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72. 공기압 장치와 비교하여 유압장치의 일반적인 특징에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 작은 장치로 큰 힘을 얻을 수 있다.
  2. 압력에 대한 출력의 응답이 빠르다.
  3. 인화에 따른 폭발의 위험이 적다.
  4. 방청과 윤활이 자동적으로 이루어진다.
(정답률: 62%)
  • 유압 장치는 작동유라는 기름을 사용하므로 공기압 장치에 비해 인화에 따른 화재 및 폭발의 위험이 상대적으로 큽니다.
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73. 다음 중 실린더에 배압이 걸리므로 끌어당기는 힘이 작용해도 자주(自走)할 염려가 없어서 밀링이나 보링머신 등에 사용하는 회로는?

  1. 싱크로나이즈 회로
  2. 어뮤물레이터 회로
  3. 미터 인 회로
  4. 미터 아웃 회로
(정답률: 45%)
  • 미터 아웃 회로는 실린더의 배출 측에 유량 제어 밸브를 설치하여 배압을 형성함으로써, 외력에 의해 실린더가 갑자기 튀어나가는 자주 현상을 방지할 수 있어 밀링이나 보링머신에 적합합니다.
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74. 밸브 몸체의 위치에 대한 용어 중 조작력이 작용하지 않는 때의 밸브 음체의 위치를 나타내는 용어는?

  1. 초기 위치
  2. 과도 위치
  3. 노멀 위치
  4. 플로트 위치
(정답률: 33%)
  • 밸브에 외부 조작력이 가해지지 않은 상태에서 스프링 등에 의해 유지되고 있는 기본 위치를 노멀 위치라고 합니다.
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75. 유압 회로에서 파이프 내에 발생하는 에너지 손실을 줄일 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 관의 길이를 길게 한다.
  2. 관 내부의 표면을 매끄럽게 한다.
  3. 작동유의 흐름 속도를 줄인다.
  4. 관의 지름을 크게 한다.
(정답률: 66%)
  • 유압 파이프 내의 에너지 손실(압력 손실)은 관의 길이에 비례하여 증가합니다. 따라서 관의 길이를 길게 하면 에너지 손실이 더 커지므로 손실을 줄이는 방법이 될 수 없습니다.
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76. 열 교환기에서 유온을 항상 적당한 온도를 유지하기 위하여 사용되는 오일클러(oil cooler)중 수냉식의 특징 설명으로 틀린 것은?

  1. 종류로는 흡입형과 토출형이 있다.
  2. 소형으로 냉각 능력이 크다.
  3. 10℃ 전후의 온도가 낮은 툴이 사용될 수 있어야 한다.
  4. 기름 중에 물이 혼입할 우려가 있다.
(정답률: 31%)
  • 수냉식 오일쿨러는 냉각수와 오일의 열교환을 통해 온도를 조절하는 장치이며, 흡입형과 토출형으로 구분하는 것은 일반적인 수냉식 쿨러의 분류 체계가 아닙니다.
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77. 어큐물레이터의 종류 중 피스톤 형의 특징에 해당하지 않는 것은?

  1. 현상이 간단하고 구성품이 적다.
  2. 대형도 제작이 용이하다.
  3. 측유량을 크게 잡을 수 있다.
  4. 유실에 가스 침입의 염려가 없다.
(정답률: 59%)
  • 피스톤 형 어큐물레이터는 피스톤과 실(Seal)을 통해 가스와 오일을 분리하지만, 실의 마모나 손상 시 유실(Oil side)로 가스가 침입하거나 가스 측으로 오일이 누설될 염려가 있습니다.
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78. 일정한 유량(Q) 및 유속(V)으로 유체가 흐르고 있는 관의 지름 D를 5D로 크게 하면 유속은 어떻게 변화하는가?

  1. 1/5V로 줄어든다
  2. 25V로 늘어난다.
  3. 5V로 늘어난다.
  4. 1/25V로 줄어든다
(정답률: 62%)
  • 유량 $Q$가 일정할 때, 유속 $V$는 단면적 $A$에 반비례하며, 단면적은 지름 $D$의 제곱에 비례합니다.
    $$V = \frac{Q}{A} = \frac{Q}{\frac{\pi D^{2}}{4}}$$
    지름이 $D$에서 $5D$로 5배 증가하면, 단면적은 $5^{2} = 25$배가 되므로 유속은 $1/25V$로 줄어듭니다.
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79. 토출압력이 6.86MPa, 토출량은 4.5×104cm3/min, 회전수가 1000rpm인 유압 펌프의 소비 동력이 7.5kW일 때, 펌프의 전효율은 약 몇 %인가?

  1. 58
  2. 69
  3. 78
  4. 89
(정답률: 48%)
  • 펌프의 전효율은 실제 출력(수동력)을 입력 동력(소비 동력)으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100 = \frac{p \times Q}{P_{in}} \times 100$ 효율 = (압력 $\times$ 유량) / 소비동력
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{6.86 \times 10^{6} \times (4.5 \times 10^{4} \times 10^{-6} / 60)}{7500} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\eta = 68.7 \approx 69 \%$
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80. 유압모터의 종류가 아닌 것은?

  1. 기어 모터
  2. 베인 모터
  3. 회전피스톤 모터
  4. 나사 모터
(정답률: 68%)
  • 유압모터는 유압 에너지를 회전 운동으로 변환하는 장치로, 대표적으로 기어 모터, 베인 모터, 회전피스톤 모터가 사용됩니다. 나사 모터는 일반적인 유압모터의 종류에 해당하지 않습니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 노즈 반지름이 있는 바이트로 선삭 할 때 가공 면의 이론적 표면 거칠기를 나타내는 것은? (단, f는 이송, R은 공구의 날 끝 반지름이다.)

(정답률: 45%)
  • 노즈 반지름이 있는 바이트로 선삭 가공 시, 이송량과 노즈 반지름에 의해 결정되는 이론적 표면 거칠기 $R_{max}$를 구하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $R_{max} = \frac{f^{2}}{8R}$
    ② [숫자 대입] $\frac{f^{2}}{8R}$
    ③ [최종 결과]
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82. 구성인선(built-up edge)의 방지책에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 경사각(rake angle)을 크게 한다.
  2. 절삭 깊이를 크게 한다.
  3. 윤활성이 좋은 절삭유를 사용한다.
  4. 절삭속도를 크게 한다.
(정답률: 67%)
  • 구성인선을 방지하기 위해서는 절삭 저항을 줄이고 칩 배출을 원활하게 해야 하므로 절삭 깊이를 작게 유지해야 합니다.

    오답 노트
    절삭 깊이를 크게 한다: 구성인선 발생을 촉진하는 원인이 됩니다.
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83. 담금질한 강을 상온 이하의 적당한 온도로 냉각시켜 잔류 오스테나이트를 마텐자이트 조직으로 변화시키는 것을 목적으로 하는 열처리 방법은?

  1. 심냉 처리
  2. 가공 경화법 처리
  3. 가스 침타법 처리
  4. 석출 경화법 처리
(정답률: 67%)
  • 심냉 처리는 담금질 후 조직 내에 남아있는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시켜 치수 안정성을 높이고 경도를 증가시키기 위해 상온 이하로 냉각하는 열처리 방법입니다.
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84. 만네스만(Mannesmann) 제관법은 다음 중 어느 제관법에 속하는가?

  1. 단접관법
  2. 응접관법
  3. 천공법
  4. 오므리기법
(정답률: 50%)
  • 만네스만 제관법은 회전하는 롤러 사이에 원형 강봉을 넣고 중심에 천공기를 사용하여 구멍을 뚫으면서 관을 만드는 대표적인 천공법입니다.
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85. 두께 1.5mm인 연질 탄소 강판에 ø3.2mm의 구멍을 펀칭할 때 전단력은 약 몇 N인가? (단, 전단저항력 τ=250N/mm2이다.)

  1. 3770
  2. 4852
  3. 2893
  4. 6568
(정답률: 61%)
  • 펀칭 시 필요한 전단력은 전단저항력에 전단 면적(원주 길이 × 두께)을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = \tau \times \pi \times D \times t$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = 250 \times \pi \times 3.2 \times 1.5$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = 3769.9$$
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86. 다음 중 박스 지그(box jig)를 사용해야 하는 경우로 가장 가까운 것은?

  1. 밀링머신에서 헬리컬기어를 가공하는 경우
  2. 선반에서 테이퍼를 가공하는 경우
  3. 드릴링에서 대량 생산하는 경우
  4. 내면 연삭가공을 하는 경우
(정답률: 43%)
  • 박스 지그는 공작물을 상하좌우에서 견고하게 고정할 수 있는 구조로, 드릴링 작업 시 정밀도를 유지하면서 대량 생산을 가능하게 하는 장치입니다.
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87. 가스 용접에서 용제를 사용하는 이유는?

  1. 침탄이나 질화 작용을 촉진시키기 위하여
  2. 응접 중 산화물 등의 유해물의 제거를 위하여
  3. 응접부의 기공을 확대하여 조직을 치밀히 하기 위하여
  4. 응접 과정에서의 슬래그 발생을 방지하기 위하여
(정답률: 34%)
  • 가스 용접 시 용제(플럭스)를 사용하는 주된 이유는 용접부의 산화를 방지하고, 이미 생성된 산화물이나 불순물 등의 유해물을 제거하여 용접 품질을 높이기 위함입니다.
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88. “WA 46 H 8 V”라고 표시된 연삭숫들에서 H는 무엇을 나타내는가?

  1. 숫들입자의 재질
  2. 조직
  3. 결합도
  4. 임도
(정답률: 46%)
  • 연삭숫돌의 표시법은 [입자의 재질] - [입도] - [결합도] - [조직] - [결합재] 순으로 표기합니다. 따라서 세 번째 위치에 있는 H는 결합도를 나타냅니다.
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89. 열간기공에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. 재결점온도 이상에서 가공하는 것
  2. 용융온도 이상에서 가공하는 것
  3. 템퍼링온도 이상에서 가공하는 것
  4. 어닐링온도 이상에서 가공하는 것
(정답률: 62%)
  • 열간가공은 금속의 재결정온도 이상에서 가공하는 것을 의미하며, 이를 통해 가공 경화를 방지하고 성형성을 높일 수 있습니다.

    오답 노트
    냉간가공: 재결정온도 이하에서 가공하는 것
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90. 측정기의 구조상에서 일어나는 오차로서 눈금 또는 피치의 불균형이나 마찰, 측정압 등의 변압 등에 의해 발생하는 오차는?

  1. 불합리 오차
  2. 기기 오차
  3. 개인 오차
  4. 우연 오차
(정답률: 65%)
  • 측정기 자체의 기계적 결함, 눈금의 불균형, 마찰, 변압 등 기기 내부의 구조적 원인으로 인해 발생하는 오차를 기기 오차라고 합니다.
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91. 그림과 같이 길이가 L이고 질량을 무시할 수 있는 강체로 된 보 AB의 A점은 마찰없는 힌지(HINGE)로 지지되어 있고 B점에는 질량m이 붙어 있다. 보의 가운데 점 C에 스프링 상수 k1인 스프링이 달려 있을 때 이 진동계의 운동 방정식을 mx+kx=0라고 놓으면 k의 값은?

  1. k=k1
  2. k=2k1
  3. k=k1/2
  4. k=k1/4
(정답률: 20%)
  • 보의 B점에서의 변위를 $x$라고 할 때, 보의 중앙점 C에서의 변위는 $x/2$가 됩니다. 이때 스프링 $k_1$에 의해 발생하는 복원력은 $k_1(x/2)$이며, 이를 B점에 대한 등가 강성 $k$로 환산하면 모멘트 평형에 의해 $k \cdot x = k_1(x/2) \cdot (L/2) / (L/2)$가 아니라, 힘의 관점에서 B점에 작용하는 등가 힘 $F = k \cdot x$가 C점의 힘 $k_1(x/2)$에 의한 모멘트 $k_1(x/2) \cdot (L/2)$와 동일한 모멘트 $F \cdot L$을 만들어야 합니다.
    ① [기본 공식] $k \cdot x \cdot L = k_1 \cdot \frac{x}{2} \cdot \frac{L}{2}$
    ② [숫자 대입] $k = \frac{k_1 \cdot x \cdot L / 4}{x \cdot L}$
    ③ [최종 결과] $k = \frac{k_1}{4}$
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92. 다음 그림과 같이 질량과 바닥면 사이에 건마찰력(dry-friction force)에 의한 감쇠가 작용하는 시스템이 있다. 질량을 중립 위치에서 조금 당겼다가 가만히 놓아주고 그 운동을 관찰하였다. 틀리게 설명된 것은?

  1. 클롱(Coulomb)감쇠라고도 하며 점성강쇠의 경우와는 달리 운동방정식은 비선형이다.
  2. 마찰력이 없어도 시스템의 고유진동수는 변하지 않는다.
  3. 유한한 시간 내에 질량은 정지하게 되면, 항상 처음의 중립위치에서 정지한다.
  4. 진폭은 시간이 지남에 따라 선형적으로 감소한다.
(정답률: 33%)
  • 건마찰 감쇠(Coulomb damping) 시스템에서 질량은 마찰력보다 스프링의 복원력이 작아지는 지점에서 정지하게 됩니다. 따라서 정지 위치가 반드시 처음의 중립위치라는 보장은 없으며, 중립 위치 근처의 일정 범위 내에서 정지하게 됩니다.

    오답 노트
    클롱(Coulomb)감쇠: 마찰력이 일정하므로 비선형 방정식이 맞음
    고유진동수: 마찰 유무와 관계없이 $\omega_n = \sqrt{k/m}$으로 일정함
    진폭 감소: 점성 감쇠는 지수적으로 감소하나, 건마찰 감쇠는 선형적으로 감소함
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93. 1단 로켓이 지표면에서 정지 상태로부터 수직으로 발사되었다. 로켓의 초기 전체질량은 5000kg이고 적재 연료량은 3600kg이며, 연료의 연소율(b=60kg/s)과 로켓에 대한 연료의 분사속도(v=1000m/s)는 일정하다. 발사 10초 후의 로켓의 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 중력 및 공기저항 효과는 무시한다.)

  1. 98.1
  2. 127.8
  3. 136.6
  4. 157.8
(정답률: 17%)
  • 로켓의 속도는 시간에 따른 질량 변화를 고려하여 가속도를 적분함으로써 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{v \cdot b}{b} \ln \frac{m_0}{m_0 - b \cdot t}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{1000 \times 60}{60} \ln \frac{5000}{5000 - 60 \times 10}$
    ③ [최종 결과] $V = 127.8$
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94. 감쇠비 ζ가 일정할 때 전달률을 1보다 작게 하려면 진동수비는 얼마의 크기를 가지고 있어야 하는가?

  1. 0
  2. 1보다 작아야 한다.
  3. 1
  4. √2보다 커야한다.
(정답률: 53%)
  • 진동계의 전달률(Transmissibility) 공식에서 전달률이 1보다 작아지기 위해서는 진동수비 $r = \omega/\omega_{n}$이 특정 임계값을 넘어야 합니다.
    감쇠가 없는 경우 전달률 $T = \frac{1}{|1-r^{2}|}$이며, $T < 1$이 되려면 $|1-r^{2}| > 1$이어야 하므로 $r^{2} > 2$가 성립해야 합니다.
    따라서 진동수비는 $\sqrt{2}$보다 커야 합니다.
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95. 전체 무게가 3000N인 자동차가 60km/h의 속도로 평지를 달리고 있을 때 브레이크를 밟았다. 이 자동차가 정치하는데 소요되는 시간은 약 몇 초인가? (단, 브레이크의 제동력은 500N이다.)

  1. 18.5
  2. 30.4
  3. 6.3
  4. 10.2
(정답률: 44%)
  • 뉴턴의 제2법칙($F=ma$)을 이용하여 가속도를 구한 뒤, 등가속도 운동 공식으로 정지 시간을 계산합니다.
    가속도 $a = \frac{F}{m} = \frac{500}{3000/9.81} = 1.635$ $\text{m/s}^{2}$
    초기속도 $v = 60 \times \frac{1000}{3600} = 16.67$ m/s
    ① $t = \frac{v}{a}$
    ② $t = \frac{16.67}{1.635}$
    ③ $t = 10.2$ 초
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96. 그림과 같이 막대 AB가 양쪽 벽면을 따라 움직인다. A가 8m/s의 일정한 속도로 오른쪽으로 2m 이동하여 C점에 도달한 순간, B의 가속도의 크기는?

  1. 10.3m/s2
  2. 12.4m/s2
  3. 14.7m/s2
  4. 16.6m/s2
(정답률: 21%)
  • 막대 길이 $5$m가 일정하므로 $x^{2} + y^{2} = 5^{2}$ 관계를 이용합니다. A가 $2$m 이동하여 $x=2$가 된 순간의 $y$값과 속도, 가속도를 구합니다.
    A의 속도 $v_{x} = 8$m/s, 가속도 $a_{x} = 0$일 때, $x=2$에서 $y = \sqrt{5^{2}-2^{2}} = \sqrt{21}$m입니다.
    속도 관계식 $x v_{x} + y v_{y} = 0$에서 $v_{y} = -\frac{x v_{x}}{y} = -\frac{2 \times 8}{\sqrt{21}}$
    가속도 관계식 $v_{x}^{2} + x a_{x} + v_{y}^{2} + y a_{y} = 0$에서 $a_{y} = -\frac{v_{x}^{2} + v_{y}^{2}}{y}$
    ① $a_{y} = -\frac{8^{2} + (\frac{-16}{\sqrt{21}})^{2}}{\sqrt{21}}$
    ② $a_{y} = -\frac{64 + 12.19}{4.58}$
    ③ $a_{y} = 16.6$ $\text{m/s}^{2}$
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97. 물체의 위치 x가 x=6t2-t3[m]로 주어졌을 때 최대 속도의 크기는 몇 m/s인가? (단, 시간의 단위는 초이다.)

  1. 10
  2. 12
  3. 14
  4. 16
(정답률: 50%)
  • 위치 함수를 시간에 대해 미분하여 속도 함수를 구하고, 속도 함수를 다시 미분하여 가속도가 0이 되는 시점(속도가 최대인 시점)을 찾아 대입합니다.
    속도 $v = \frac{dx}{dt} = 12t - 3t^{2}$
    가속도 $a = \frac{dv}{dt} = 12 - 6t = 0 \implies t = 2$ 초
    ① $v_{max} = 12t - 3t^{2}$
    ② $v_{max} = 12(2) - 3(2)^{2}$
    ③ $v_{max} = 12$ m/s
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98. 10kg의 상자가 초기속도 15m/s로 30°의 경사면 위로 올라간다. 상자와 경사면 사이의 운동 마찰계수가 0.15일 때 상자가 올라갈 수 있는 최대거리 x는 몇 m인가?

  1. 13.7
  2. 15.7
  3. 18.2
  4. 21.8
(정답률: 36%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 상자의 초기 운동 에너지가 경사면을 올라가며 발생하는 중력 위치 에너지 변화량과 마찰 손실 에너지의 합과 같음을 이용합니다.
    ① $0.5mv^{2} = mgx\sin\theta + \mu mgx\cos\theta$
    ② $0.5 \times 10 \times 15^{2} = 10 \times 9.81 \times x \times \sin 30^{\circ} + 0.15 \times 10 \times 9.81 \times x \times \cos 30^{\circ}$
    ③ $x = 18.2$ m
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99. 반지름이 a인 디스크가 고정되어 있는 수평한 평면 위를 미끄럼 없이 구르고 있다. 질량중심 G는 디스크의 기하학적 중심에 위치하며 디스크의 G점에 대한 질량관성 모멘트는 ma2/2이다. 총 운동에너지는?

(정답률: 28%)
  • 미끄럼 없이 구르는 디스크의 총 운동에너지는 질량중심의 병진 운동에너지와 질량중심에 대한 회전 운동에너지의 합으로 구합니다. 이때 $v = a \omega$ 관계가 성립합니다.
    ① [기본 공식] $ K = \frac{1}{2} m v^2 + \frac{1}{2} I_G \omega^2 $
    ② [숫자 대입] $ K = \frac{1}{2} m v^2 + \frac{1}{2} (\frac{m a^2}{2}) (\frac{v}{a})^2 $
    ③ [최종 결과] $ K = \frac{3}{4} m v^2 $
    따라서 정답은 입니다.
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100. 조화운동을 하고 있는 어느 기계부품의 최대 변위는 0.2cm, 최대 가속도는 1.8cm/s2이라고 한다. 이 기계부품의 주기는?

  1. 0.33s
  2. 2.09s
  3. 3.00s
  4. 18.8s
(정답률: 31%)
  • 조화운동에서 최대 가속도와 최대 변위의 관계를 통해 각진동수를 구하고 주기를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $a_{max} = \omega^{2} x_{max}, T = \frac{2\pi}{\omega}$
    ② [숫자 대입] $\omega = \sqrt{\frac{1.8}{0.2}} = 3, T = \frac{2\pi}{3}$
    ③ [최종 결과] $T \approx 2.09 \text{ s}$
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