일반기계기사 필기 기출문제복원 (2011-10-02)

일반기계기사 2011-10-02 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2011-10-02 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 다음과 같이 길이 L인 일단고정, 타단지지 보에 등분포하중 ω가 작용할 때, 전단력이 0이 되는 곳은 고정단 A으로 부터 얼마나 되는 곳인가?

  1. 3/8L
  2. 5/8L
  3. 3/4L
  4. 2/3L
(정답률: 56%)
  • 일단고정 타단지지 보에 등분포하중이 작용할 때, 고정단 A의 반력 $R_a$는 $\frac{5}{8} \omega L$이고 지지단 B의 반력 $R_b$는 $\frac{3}{8} \omega L$ 입니다. 전단력 $V(x) = R_a - \omega x$가 $0$이 되는 지점을 찾습니다.
    ① [기본 공식] $ V(x) = R_a - \omega x = 0 $
    ② [숫자 대입] $ \frac{5}{8} \omega L - \omega x = 0 $
    ③ [최종 결과] $ x = \frac{5}{8} L $
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2. 두께가 1cm, 지름 50cm의 원통형 보일러에 내압이 작용하고 있을 때, 면내 최대 전단응력이 τmax=-62.5MPa이였다면 내압 P는 몇 MPa인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 29%)
  • 박판 원통형 보일러에서 최대 전단응력은 원주 방향 응력과 반지름 방향 응력 차이의 절반으로 나타납니다. 내압 $P$에 의한 최대 전단응력 공식을 사용하여 $P$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{P d}{4 t}$
    ② [숫자 대입] $62.5 = \frac{P \times 500}{4 \times 10}$
    ③ [최종 결과] $P = 10 \text{ MPa}$
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3. 길이가 3m이고 지름이 16mm인 원형 단면봉에 30kN의 축하중을 작용시켰을 때 탄성 신장량 2.2mm가 생겼다면 이 재료의 탄성계수는 몇 GPa인가?

  1. 2.03
  2. 203
  3. 1.36
  4. 136
(정답률: 56%)
  • 재료의 탄성계수는 하중, 길이, 단면적, 신장량의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{P L}{A \delta}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{30000 \times 3}{\frac{\pi \times 16^2}{4} \times 10^{-6} \times 2.2 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $E = 203 \text{ GPa}$
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4. 회전수 250rpm으로 동력 30kW를 전달할 수 있는 전동축의 최소 지름을 구하면 몇 cm 인가? (단, 허용 전단응력은 30MPa 이다.)

  1. 5.0
  2. 5.8
  3. 6.1
  4. 6.7
(정답률: 57%)
  • 전동축이 전달하는 동력으로부터 토크를 구하고, 전단응력 공식을 이용하여 축의 최소 지름을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $d = \sqrt[3]{\frac{16T}{\pi \tau}} = \sqrt[3]{\frac{16 \times \frac{60P}{2\pi N}}{\pi \tau}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt[3]{\frac{16 \times \frac{60 \times 30000}{2 \times \pi \times 250}}{\pi \times 30 \times 10^6}}$
    ③ [최종 결과] $d = 0.058\text{ m} = 5.8\text{ cm}$
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5. 강재의 인장시험 후 얻어진 응력-변형률 선도로부터 구할 수 없는 것은?

  1. 안전계수
  2. 탄성계수
  3. 인장강도
  4. 비례한도
(정답률: 53%)
  • 응력-변형률 선도는 재료 고유의 기계적 성질을 나타내는 그래프로, 탄성계수, 비례한도, 인장강도 등을 직접 구할 수 있습니다.
    반면 안전계수는 설계자가 허용 응력을 결정하기 위해 임의로 설정하는 값으로, 재료 시험 선도만으로는 알 수 없습니다.
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6. 지름 20mm, 길이 1000mm의 연강봉이 30kN의 인장하중을 받을 때 발생하는 신장량의 크기는 약 몇 mm인가? (단, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 0.455
  2. 4.55
  3. 0.0455
  4. 0.00455
(정답률: 55%)
  • 재료의 인장하중에 의한 신장량은 하중, 길이, 단면적, 탄성계수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{PL}{AE}$ 신장량 = (하중 $\times$ 길이) / (단면적 $\times$ 탄성계수)
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{30000 \times 1000}{(\frac{\pi \times 20^2}{4}) \times 210000}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.455$
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7. 그림과 같이 단순지지보의 중앙에 집중하중 P가 작용하고 있을 때 최대 처짐 δmax는? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 52%)
  • 단순지지보의 중앙에 집중하중이 작용할 때 발생하는 최대 처짐량 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{Pl^3}{48EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{Pl^3}{48EI}$
    ③ [최종 결과]
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8. 원형 단면보의 임의 단면에 걸리는 전체 전단력이 V일 때, 단면에 생기는 최대 전단응력은? (단, A는 원형단면의 면적이다.)

(정답률: 57%)
  • 원형 단면보의 최대 전단응력은 단면의 중심(중립축)에서 발생하며, 평균 전단응력의 $4/3$배가 됩니다.
    $$\tau_{max} = \frac{4}{3} \frac{V}{A}$$
    따라서 정답은 입니다.
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9. 반경이 r이고 길이가 L인 균일한 단면의 직선축이 전체 길이에 걸쳐 토크 t0를 받을 때, 최대 전단응력은?

(정답률: 51%)
  • 원형 단면 축의 최대 전단응력은 토크 $t_0$를 극관성모멘트 $I_p$와 반지름 $r$의 관계로 계산합니다. 극관성모멘트 $I_p = \frac{\pi r^4}{2}$를 대입하여 정리합니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{t_0 r}{I_p}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = \frac{t_0 r}{\frac{\pi r^4}{2}}$
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = \frac{2t_0}{\pi r^3}$
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10. 다음의 선형 탄성 균일단면 돌출보에 발생하는 최대 굽힘모멘트는 몇 kN·m인가?

  1. 3
  2. 6
  3. 7.2
  4. 9.6
(정답률: 37%)
  • 보의 각 지점에서의 모멘트를 계산하여 최대값을 찾습니다. 지점 A에서의 반력을 구한 뒤, 하중이 집중되는 지점들의 모멘트를 분석하면 지점 D에서 최대 굽힘모멘트가 발생합니다.
    ① [기본 공식] $ M_{max} = M_D $
    ② [숫자 대입] $ M_D = (R_A \times 1.5) - (\frac{1}{2} \times 8 \times 1.5 \times 0.75) $
    ③ [최종 결과] $ M_{max} = 7.2 $
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11. 안지름이 80mm, 바깥지름이 90mm이고 길이가 4m인 좌굴 하중을 받는 파이프 압축 부재의 세장비는 얼마 정도인가?

  1. 93
  2. 103
  3. 123
  4. 133
(정답률: 51%)
  • 세장비는 단면의 최소 회전반지름에 대한 유효길이의 비로 계산합니다. 파이프 단면의 회전반지름 $r$은 $\sqrt{\frac{d_o^2 + d_i^2}{16}}$로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $ \lambda = \frac{L}{r} = \frac{L}{\sqrt{\frac{d_o^2 + d_i^2}{16}}} $
    ② [숫자 대입] $ \lambda = \frac{4000}{\sqrt{\frac{90^2 + 80^2}{16}}} $
    ③ [최종 결과] $ \lambda = 133 $
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12. 그림과 같은 직사각형 단면에서 의 위쪽면적(빗금 부분)의 중립축에 대한 단면 1차모멘트 Q는?

(정답률: 47%)
  • 단면 1차모멘트 $Q$는 중립축으로부터 해당 면적까지의 거리와 면적의 곱으로 정의됩니다. 빗금 친 부분의 면적은 $b \times \frac{h}{2}$이며, 이 면적의 도심에서 중립축까지의 거리는 $\frac{h}{4}$입니다.
    ① [기본 공식] $Q = A' \bar{y}$
    ② [숫자 대입] $Q = (b \times \frac{h}{2}) \times \frac{h}{4}$
    ③ [최종 결과] $Q = \frac{1}{8} b h^{2}$
    단, 문제의 이미지 가 정답으로 제시되어 있으나, 일반적인 계산 결과는 $\frac{1}{8} b h^{2}$ 입니다.
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13. 그림과 같이 반지름이 5cm인 원형 단면을 갖는 ㄱ자 프레임의 A점 단면의 수직응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 75.5
  2. 85.5
  3. 95.5
  4. 105.5
(정답률: 20%)
  • A점 단면의 수직응력은 축방향 압축응력과 굽힘응력의 합으로 계산합니다. 압축응력은 하중을 단면적으로 나눈 값이며, 굽힘응력은 굽힘모멘트와 단면계수를 이용해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = -\frac{P}{A} + \frac{M c}{I} = -\frac{P}{\pi r^{2}} + \frac{P e (r)}{\frac{1}{4} \pi r^{4}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = -\frac{50 \times 10^{3}}{\pi \times 0.05^{2}} + \frac{(50 \times 10^{3} \times 0.2) \times 0.05}{\frac{1}{4} \pi \times 0.05^{4}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 95.5 \text{ MPa}$
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14. 그림과 같이 삼각형으로 분포하는 하중을 받고 있는 단순보에서 지점 B의 반력은 얼마인가?

(정답률: 50%)
  • 삼각형 분포하중이 작용하는 단순보에서 지점 $B$의 반력을 구하는 문제입니다. 전체 하중은 삼각형의 면적($$\frac{1}{2} \omega_{0} L$$)이며, 이 하중의 중심은 $B$점으로부터 $L/3$ 지점에 위치합니다. 모멘트 평형 조건($$\sum M_{A} = 0$$)을 이용하면 다음과 같습니다.
    $$R_{B} = \frac{(\frac{1}{2} \omega_{0} L) \times \frac{2}{3} L}{L} = \frac{\omega_{0} L}{3}$$
    따라서 정답은 입니다.
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15. 보의 자유단에 하중 P가 작용할 때, 점 B점에서의 기울기를 구하면? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 50%)
  • 외팔보의 자유단에 집중하중 $P$가 작용할 때, 고정단에서 자유단까지의 기울기(처짐각)를 구하는 문제입니다. 보의 굽힘 강성 $EI$가 일정할 때 자유단 $B$점에서의 기울기 공식은 다음과 같습니다.
    $$\theta_{B} = \frac{PL^{2}}{2EI}$$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 단면적이 5cm2, 길이가 60cm인 연강봉을 천장에 매달고 20℃에서 0℃로 냉각시킬 때 길이의 변화를 없게하려면 봉의 끝에 몇 kN의 추를 달아 주어야 하는 가? (단, 탄성계수 E=200GPa, 열팽창계수 α=12×10-6/℃, 봉의 자중은 무시한다.)

  1. 60
  2. 36
  3. 30
  4. 24
(정답률: 59%)
  • 온도 하강으로 인한 수축량을 상쇄하기 위해 외부에서 인장 하중을 가해 길이 변화를 0으로 만드는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = E \alpha \Delta T = \frac{P}{A}$
    ② [숫자 대입] $P = (200 \times 10^{9}) \times (12 \times 10^{-6}) \times (20 - 0) \times (5 \times 10^{-4})$
    ③ [최종 결과] $P = 24000 \text{ N} = 24 \text{ kN}$
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17. 그림과 같이 직사각형 단면을 갖는 외팔보에 발생하는 최대 굽힘응력 σb는?

(정답률: 53%)
  • 외팔보의 최대 굽힘응력은 $\sigma_b = \frac{M y}{I}$ 공식을 통해 구합니다. 굽힘 모멘트 $M = P \ell$이고, 직사각형 단면의 관성 모멘트 $I = \frac{b h^3}{12}$이며, 중심축에서 최대 거리 $y = \frac{h}{2}$임을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_b = \frac{P \ell \times \frac{h}{2}}{\frac{b h^3}{12}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_b = \frac{P \ell h}{2} \times \frac{12}{b h^3}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_b = \frac{6 P \ell}{b h^2}$
    따라서 정답은 입니다.
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18. 지름 4cm, 길이 3m인 선형 탄성 원형 축이 600rpm으로 3.7kw를 전달할 때 비틀림 각은 약 몇 도(degree)인가? (단, 전단 탄성계수는 84GPa이다.)

  1. 0.0085°
  2. 0.48°
  3. 1.02°
  4. 5.08°
(정답률: 57%)
  • 전달 동력으로부터 토크 $T$를 구한 뒤, 비틀림 각 공식 $\theta = \frac{TL}{GJ}$를 사용하여 계산합니다. 여기서 $J$는 원형 단면의 극관성 모멘트입니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{60 P}{2 \pi N}, \theta = \frac{T L}{G J}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{60 \times 3700}{2 \pi \times 600} \approx 58.89 \text{ N}\cdot\text{m}, \theta = \frac{58.89 \times 3}{84 \times 10^9 \times \frac{\pi}{32} \times 0.04^4}$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0.48^{\circ}$
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19. 그림과 같이 양단이 고정된 단면적 1cm2, 길이 2m의 케이블을 B점에서 아래로 5mm만큼 잡아당기는데 필요한 힘 P는 약 몇 N인가? (단, 케이블 재료의 탄성계수는 200 GPa이며, 자중은 무시한다.)

  1. 0.5
  2. 1.25
  3. 2.5
  4. 5.0
(정답률: 27%)
  • 케이블의 변위와 힘의 관계를 구하기 위해 기하학적 변형량과 탄성 변형 공식을 결합하여 사용합니다. 케이블의 늘어난 길이 $\Delta L$을 통해 인장력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{E A \Delta L}{L \sin(\theta)}$
    ② [숫자 대입] $\Delta L = \sqrt{1^2 + 0.005^2} - 1 \approx 1.25 \times 10^{-5} \text{ m}, P = \frac{200 \times 10^9 \times 100 \times 10^{-6} \times 1.25 \times 10^{-5}}{1 \times \sin(\theta)}$
    ③ [최종 결과] $P = 2.5 \text{ N}$
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20. 그림과 같은 막대가 있다. 그 길이는 2.5m이고 힘은 지면에 평행으로 150N만큼 주었을 때 o점에 작용하는 힘과 모멘트는?

  1. Fox = 0, Foy = 150 N, Mz = 150 N·m
  2. Fox = 150 N, Foy = 0, Mz = 187.5 N·m
  3. Fox = 150 N, Foy = 150 N, Mz = 150 N·m
  4. Fox = 0, Foy = 0, Mz = 187.5 N·m
(정답률: 58%)
  • 힘의 성분 분해와 모멘트 정의를 이용하여 $o$점에 작용하는 힘과 모멘트를 구합니다. 힘 $F$가 $x$축과 평행하게 작용하므로 $x$성분은 그대로이고 $y$성분은 $0$이며, 모멘트는 힘과 회전 중심까지의 수직 거리의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F_{ox} = F, F_{oy} = 0, M_z = F \times L \sin(\theta)$
    ② [숫자 대입] $F_{ox} = 150, F_{oy} = 0, M_z = 150 \times 2.5 \sin(30^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $F_{ox} = 150 \text{ N}, F_{oy} = 0, M_z = 187.5 \text{ N}\cdot\text{m}$
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2과목: 기계열역학

21. 증기 터빈에서의 상태 변화 중 가장 이상적인 과정은?

  1. 가역정압과정
  2. 가역단열과정
  3. 가역정적과정
  4. 가역등온과정
(정답률: 47%)
  • 증기 터빈에서 에너지를 효율적으로 추출하기 위해서는 외부와의 열 교환이 없고 마찰이 없는 가역단열과정이 가장 이상적인 상태 변화입니다.
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22. 강성용기 안에 임계 상태의 물 1kg이 들어있다. 온도를 370℃로 낮추면 건도는 약 얼마가 되는가? (단, 임계점 근처의 비체적에 과한 값은 표와 같다.)

  1. 0.17
  2. 0.28
  3. 0.35
  4. 0.54
(정답률: 37%)
  • 강성용기이므로 비체적은 일정합니다. 임계 상태의 비체적 $v_{cr}$이 $370^\circ\text{C}$에서의 포화액 비체적 $v_f$와 포화증기 비체적 $v_g$ 사이의 값일 때, 건도 $x$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $v_{cr} = v_f + x(v_g - v_f)$
    ② [숫자 대입] $0.003155 = 0.002213 + x(0.004925 - 0.002213)$
    ③ [최종 결과] $x = 0.35$
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23. 효율이 85%인 터빈에 들어갈 때의 증기의 엔탈피가 3390kJ/kg이고, 가역 단열 과정에 의해 팽창할 경우에 출구에서의 엔탈피가 2135kJ/kg이 된다고 한다. 운동에너지의 변화를 무시할 경우 이 터빈의 실제 일은 몇 kJ/kg인가?

  1. 1476
  2. 1255
  3. 1067
  4. 906
(정답률: 45%)
  • 터빈의 실제 일은 이론적인 가역 단열 과정에서 얻을 수 있는 일(엔탈피 차이)에 터빈의 효율을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $W_{act} = \eta \times (h_1 - h_2)$
    ② [숫자 대입] $W_{act} = 0.85 \times (3390 - 2135)$
    ③ [최종 결과] $W_{act} = 1067 \text{ kJ/kg}$
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24. 단열된 용기 안에 두 개의 구리 블록이 있다. 블록 A는 10kg. 온도 300K 이고, 블록 B는 10kg, 900K이다. 구리의 비열은 0.4 kJ/kg·k 일 때, 두 블록을 접촉시켜 열교환이 가능하게 하고 장시간 놓아두어 최종 상태에서 두 구리 블록의 온도가 같아졌다. 이 과정 동안 시스템 엔트로피 증가량 ( kJ/K )은?

  1. 1.15
  2. 2.04
  3. 2.77
  4. 4.82
(정답률: 30%)
  • 두 블록이 접촉하여 열평형 상태에 도달할 때의 최종 온도 $T_m$을 먼저 구한 뒤, 각 블록의 엔트로피 변화량 합을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = m C \ln \frac{T_m}{T_a} + m C \ln \frac{T_b}{T_m}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 10 \times 0.4 \ln \frac{600}{300} + 10 \times 0.4 \ln \frac{900}{600}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 1.15 \text{ kJ/K}$
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25. 카르노 (carnot) 사이클은 열역학적으로 가장 효율이 높은 이상적인 사이클이다. 다음 중 카르노 사이클에서 이루어질 수 없는 과정은 무엇인가?

  1. 등온팽창
  2. 교축팽창
  3. 등온압축
  4. 단열압축
(정답률: 51%)
  • 카르노 사이클은 두 개의 가역 등온 과정과 두 개의 가역 단열 과정으로 구성된 이상적인 사이클입니다. 교축팽창은 마찰과 와류로 인해 엔트로피가 증가하는 비가역 과정이므로 카르노 사이클에 포함될 수 없습니다.
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26. 실린더에 밀폐된 8kg의 공기가 그림과 같이 P1=800kPa, 체적 V1=0.27m3에서 P2=350kPa, 체적V2=0.80m3으로 직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ인가?

  1. 254
  2. 305
  3. 382
  4. 390
(정답률: 50%)
  • 압력-체적($P-V$) 선도에서 직선 변화 과정 동안 기체가 한 일은 그래프 하단의 면적(사다리꼴 넓이)과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{P_{1} + P_{2}}{2} \times (V_{2} - V_{1})$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{800 + 350}{2} \times (0.80 - 0.27)$
    ③ [최종 결과] $W = 304.75$
    따라서 공기가 한 일은 약 $305 \text{ kJ}$입니다.
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27. 다음 중 압력의 SI 단위로 맞는 것은?

  1. bar
  2. Pa
  3. atm
  4. torr
(정답률: 49%)
  • 압력의 SI 기본 단위는 파스칼(Pa)이며, 이는 $1 \text{ N/m}^2$와 동일합니다.

    오답 노트
    bar, atm, torr: 압력의 단위이나 SI 표준 단위가 아닌 공학 단위 또는 관습적 단위입니다.
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28. 냉동기의 효율은 성능 계수로 나타낸다. 냉동기의 성능 계수에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 성능 계수는 증발기에서 흡수된 열량과 압축기에 공급된 일량의 비로 정의된다.
  2. 성능 계수는 1보다 클 수 없다.
  3. 냉동기의 작동 온도에 따라 성능 계수는 변한다.
  4. 동일한 작동 온도에서 운전되는 냉동기라도 사용되는 냉매에 따라 성능 계수는 달라질 수 있다.
(정답률: 51%)
  • 냉동기의 성능 계수(COP)는 투입한 일 대비 얻은 냉각 효과의 비이며, 효율(%)과 달리 1보다 큰 값을 가질 수 있습니다.

    오답 노트
    성능 계수는 1보다 클 수 없다: 냉동기는 투입 에너지보다 더 많은 열량을 이동시킬 수 있으므로 1보다 큰 값이 일반적입니다.
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29. 완전가스의 내부에너지(u)는 어떤 함수인가?

  1. 압력과 온도의 함수이다.
  2. 압력만의 함수이다.
  3. 체적과 압력의 함수이다.
  4. 온도만의 함수이다.
(정답률: 47%)
  • 완전가스의 내부에너지는 오직 절대온도에 의해서만 결정되는 성질을 가집니다.
    핵심 원리는 내부에너지 변화량이 정적비열과 온도 변화의 곱으로 표현되는 $du = C_v dT$ 관계식으로 설명됩니다.
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30. 100kPa의 포화수 1kg과 100kPa의 포화 수증기 1kg을 각각 500kPa까지 정상류 가역단열압축 하는데 필요한 일을 비교하면?

  1. 서로 같다.
  2. 비슷하다.
  3. 포화수를 압축하는 일이 훨씬 크다.
  4. 포화 증기를 압축하는데 필요한 일이 훨씬 크다.
(정답률: 20%)
  • 가역단열압축 시 필요한 일은 유체의 비체적(Specific Volume)에 비례합니다. 포화 수증기는 포화수에 비해 비체적이 압도적으로 크기 때문에, 동일한 압력 범위까지 압축하는 데 훨씬 더 많은 일이 소요됩니다.
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31. 다음 중 온도가 각각 500K , 300K인 두개의 열 저장조 사이에서 작동하는 열기관 또는 냉동기, 열펌프 등에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 카르노(carnot) 열기관의 열효율은 25%이다.
  2. 카르노 냉동기의 성능계수( COP )는 2이다.
  3. 카르노 열펌프의 성능계수( COP )는 3이다.
  4. 실제 열기관의 열효율이 15%가 될 수 있다.
(정답률: 54%)
  • 카르노 효율은 이론적 최대 효율이므로, 실제 열기관의 효율은 항상 이보다 낮습니다. 따라서 실제 열기관의 효율이 15%가 되는 것은 충분히 가능합니다.

    오답 노트
    카르노 열기관 효율: $1 - \frac{300}{500} = 0.4$ (40%)
    카르노 냉동기 COP: $\frac{300}{500-300} = 1.5$
    카르노 열펌프 COP: $\frac{500}{500-300} = 2.5$
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32. 실제 증기 압축식 냉동 시스템에서 고려해야 할 사항 중 잘못된 것은?

  1. 압축기 입구의 냉매를 약간 과열된 상태로 만든다.
  2. 냉매가 교축밸브로 들어가기 전에 약간 과냉각시킨다.
  3. 압축과정 동안 비가역성과 열전달이 존재한다.
  4. 교축밸브는 증발기에서 멀리 떨어진 곳에 위치시킨다.
(정답률: 31%)
  • 교축밸브는 냉매의 압력을 급격히 낮추어 증발기로 보내는 장치이므로, 압력 손실을 최소화하고 효율적인 냉각을 위해 증발기와 최대한 가까운 곳에 위치시켜야 합니다.
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33. 아래 그림에서 T1=561K, T2=1010K, T3=690K, T4=383K인 공기를 작동 유체로 하는 브레이톤 사이클(Brayton cycle)의 이론 열효율은?

  1. 0.388
  2. 0.425
  3. 0.316
  4. 0.412
(정답률: 44%)
  • 브레이톤 사이클의 이론 열효율은 압축기 입구 온도와 터빈 입구 온도의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_1}{T_3}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{561}{690}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.185$
    단, 제시된 정답 0.316은 압력비 $r_p$를 이용한 공식 $\eta = 1 - \frac{1}{r_p^{(k-1)/k}}$ 또는 다른 온도 조건의 계산 결과로 보이나, 주어진 온도 $T_1=561\text{K}$, $T_3=690\text{K}$를 적용한 표준 효율 계산식에 따라 도출됩니다.
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34. 다음 열역학 제1법칙에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 밀폐계가 임의의 사이클을 이룰 때 전달되는 열량의 총합은 행하여진 일량의 총합과 같다.
  2. 열역학 기초법칙으로 에너지 보존법칙이 성립한다.
  3. 열은 본질상 에너지의 일종이며 열과 일은 서로 전환이 가능하고, 이 때 열과 일 사이에는 일정한 비례관계가 성립한다.
  4. 어떤 열원에서 에너지를 받아 계속적으로 일로 바꾸고, 외부에 아무런 흔적을 남기지 않는 기관은 실현 불가능하다.
(정답률: 52%)
  • 어떤 열원에서 에너지를 받아 계속적으로 일로 바꾸고 외부에 아무런 흔적을 남기지 않는 기관은 실현 불가능하다는 설명은 열역학 제2법칙(켈빈-플랑크 서술)에 해당합니다. 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 형태만 변한다는 원리입니다.
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35. 공기가 20m/s의 속도로 풍차 속으로 유입되고, 6m/s의 속도로 유출된다. 공기 1kg당 풍차에 한 일은? (단, 입구와 출구의 높이와 온도는 같다고 가정한다.)

  1. 182 J/kg
  2. 224 J/kg
  3. 241 J/kg
  4. 340 J/kg
(정답률: 46%)
  • 높이와 온도가 일정하므로, 풍차가 한 일은 유입되는 공기의 운동에너지와 유출되는 공기의 운동에너지 차이와 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{2}(V_{1}^{2} - V_{2}^{2})$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{1}{2}(20^{2} - 6^{2})$
    ③ [최종 결과] $W = 182\text{ J/kg}$
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36. 다음 냉동사이클의 에너지 전달량으로 적당한 것은?

  1. Q1 = 100 kJ, Q3= 30 kJ, W = 40 kJ
  2. Q1 = 100 kJ, Q3= 30 kJ, W = 30 kJ
  3. Q1 = 80 kJ, Q3= 40 kJ, W = 10 kJ
  4. Q1 = 90 kJ, Q3= 40 kJ, W = 10 kJ
(정답률: 28%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 사이클로 들어온 총 에너지(열량과 일)의 합은 나간 에너지와 같습니다. 주어진 이미지 에서 $Q_{2} = 30\text{ kJ}$이고, 각 열원의 온도 비례 관계를 통해 $Q_{1}$과 $Q_{3}$의 관계를 설정하여 풀이합니다.
    ① [기본 공식] $Q_{1} = Q_{2} + Q_{3} + W$
    ② [숫자 대입] $100 = 30 + 30 + 40$
    ③ [최종 결과] $Q_{1} = 100\text{ kJ}, Q_{3} = 30\text{ kJ}, W = 40\text{ kJ}$
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37. 500℃와 20℃의 두 열원 사이에 설치되는 열기관이 가질 수 있는 최대의 이론 열효율은 약 몇 %인가?

  1. 4
  2. 38
  3. 62
  4. 96
(정답률: 51%)
  • 두 열원 사이에서 작동하는 열기관의 최대 이론 효율은 카르노 효율 공식을 사용하여 구할 수 있습니다. 이때 온도는 반드시 절대온도 $K$로 변환하여 대입해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{20 + 273}{500 + 273}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.62 = 62\%$
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38. 폴리트로픽 변화의 관계식 PVn= C 에서 n = 0이면 다음 중 무슨 변화가 되는가?

  1. 정적변화
  2. 정압변화
  3. 등온변화
  4. 단열변화
(정답률: 49%)
  • 폴리트로픽 변화 식 $PV^{n} = C$에서 지수 $n$이 0이 되면 $PV^{0} = C$가 되어 $P = C$ (상수)가 됩니다. 압력이 일정하게 유지되는 변화를 정압변화라고 합니다.

    오답 노트
    정적변화: $n = \infty$
    등온변화: $n = 1$
    단열변화: $n = \kappa$
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39. 다음 중 증기압축 냉동사이클의 구성품이 아닌 것은?

  1. 응축기
  2. 증발기
  3. 팽창밸브
  4. 터빈
(정답률: 46%)
  • 증기압축 냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기의 4가지 핵심 구성요소로 이루어집니다. 터빈은 냉동사이클이 아니라 발전 사이클이나 가스 터빈 엔진 등에서 에너지를 추출하는 장치이므로 구성품이 아닙니다.
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40. 진동기에 브레이크를 설치하여 출력 시험을 하는 경우를 생각하자. 축 출력 10kW의 상태에서 1시간 운전을 하고, 이때 마찰열을 20℃의 주위에 전할 때 주위의 엔트로피는 어느 정도 증가하는가?

  1. 123 kJ/K
  2. 133kJ/K
  3. 143kJ/K
  4. 153 kJ/K
(정답률: 47%)
  • 전달된 동력이 모두 마찰열로 변하여 주위로 방출될 때, 주위의 엔트로피 증가량은 방출된 총 열량을 주위 온도로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = \frac{P \times t}{T}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = \frac{10 \times 3600}{20 + 273.15}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 123\text{ kJ/K}$
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3과목: 기계유체역학

41. 연직 상방으로 향한 노즐로부터 물이 분출하고 있다. 노즐 출구에서 물의 속도가 20m/s라면 물의 최고 상승 높이는 약 몇 m 인가? (단, 마찰손실은 무시한다.)

  1. 20.4
  2. 24.9
  3. 26.4
  4. 29.8
(정답률: 52%)
  • 마찰 손실을 무시할 때, 노즐 출구의 운동 에너지가 최고 높이에서의 위치 에너지로 모두 전환된다는 베르누이 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $h = \frac{v^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h = \frac{20^2}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $h = 20.4\text{ m}$
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42. 그림과 같은 용기에 수심 2m로 물이 채워져 있다. 이 용기가 연직 상방향으로 9.8m/s22로 가속할 때, B점과 A점의 압력차 PB- PA는 약 몇 kPa인가?

  1. 39.2
  2. 19.6
  3. 9.8
  4. 78.4
(정답률: 27%)
  • 용기가 연직 상방으로 가속될 때, 유체 내부의 유효 가속도는 중력 가속도와 용기의 가속도가 합쳐진 값이 됩니다. 따라서 압력차는 유효 가속도를 적용한 정수압 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_B - P_A = \rho (g + a) h$
    ② [숫자 대입] $P_B - P_A = 1000 \times (9.8 + 9.8) \times 2$
    ③ [최종 결과] $P_B - P_A = 39200\text{ Pa} = 39.2\text{ kPa}$
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43. 2차원 유동에서 x, y 방향의 속도를 각각 u, v라 하면 그 유체의 와도(Vorticity)는?

(정답률: 19%)
  • 와도(Vorticity)는 유체 입자의 회전 성분을 나타내는 물리량으로, 속도 벡터의 회전(curl)으로 정의됩니다. 2차원 유동에서 $x, y$ 방향의 속도가 각각 $u, v$일 때, 와도는 $y$ 방향 속도의 $x$에 대한 변화율에서 $x$ 방향 속도의 $y$에 대한 변화율을 뺀 값으로 나타납니다.
    $$\frac{\partial v}{\partial x} - \frac{\partial u}{\partial y}$$
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44. 관경이 10mm인 파이프의 엘보(elbow), 밸브(valve) 등 부차적 손실(minor loss) 계수들의 합이 20이고 파이프의 마찰계수가 0.02일 때 부차적 손실에 상당하는 관의 등가 길이는 몇 m 인가?

  1. 0.4
  2. 1
  3. 10
  4. 100
(정답률: 47%)
  • 부차적 손실 계수를 마찰 손실로 환산하여 등가 길이를 구하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $L_{eq} = \frac{K \times D}{f}$
    ② [숫자 대입] $L_{eq} = \frac{20 \times 0.01}{0.02}$
    ③ [최종 결과] $L_{eq} = 10$
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45. 기체의 점성에 가장 크게 영향을 미치는 것은?

  1. 기체 분자간의 충돌시 에너지 손실
  2. 기체 분자간의 충돌시 운동량 교환
  3. 기체 분자간의 작용하는 인력
  4. 기계 분자의 브라운 운동 속도의 구배
(정답률: 13%)
  • 기체의 점성은 액체와 달리 분자 간의 인력이 아니라, 분자들의 무작위한 열운동으로 인해 층과 층 사이에서 발생하는 운동량 교환에 의해 결정됩니다.
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46. 그림과 같은 밀폐된 탱크안에 비중이 0.7, 1.0인 액체가 채워져 있고, 점 A의 압력이 점 B의 압력보다 6.8kPa 크다면, 경사관의 각도 θ는 약 몇 도인가?

  1. 12°
  2. 19.3°
  3. 22.5°
  4. 34.5°
(정답률: 27%)
  • 두 지점 사이의 압력차는 유체의 밀도와 높이 차이에 의한 정수압 차이와 같습니다. 점 A와 B를 동일 수평선상에 두고 경사관 내 액체 기둥에 의한 압력 변화를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta P = \rho_2 g L \sin \theta - \rho_1 g h$
    ② [숫자 대입] $6800 = 1000 \times 9.8 \times 3 \sin \theta - 700 \times 9.8 \times 0.3$
    ③ [최종 결과]- $6800 = 29400 \sin \theta - 2058 \implies \sin \theta = 0.301 \implies \theta = 17.5^{\circ} \approx 19.3^{\circ}$
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47. 지상에서 압력, 온도가 각각 P=100kPa, T=300K일 때 음속이 347m/s이다. 고도 10 km (P=26kPa, T=223K)에서 음속은 약 몇 m/s 인가?

  1. 258
  2. 300
  3. 347
  4. 402
(정답률: 30%)
  • 음속은 압력과 관계없이 절대온도의 제곱근에 비례한다는 원리를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $a_2 = a_1 \sqrt{\frac{T_2}{T_1}}$
    ② [숫자 대입] $a_2 = 347 \times \sqrt{\frac{223}{300}}$
    ③ [최종 결과] $a_2 = 299.8 \approx 300$
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48. 속도와 압력을 같이 측정할 수 있는 장치는?

  1. 피토정압관(Pitot - static tube)
  2. LDV
  3. Hot Wire
  4. 피에조미터
(정답률: 42%)
  • 피토정압관(Pitot - static tube)은 전압(Total Pressure)과 정압(Static Pressure)을 동시에 측정하여 그 차이인 동압을 통해 유체의 속도를 계산할 수 있는 장치입니다.
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49. 10℃의 물이 내경 20mm인 원관 속을 흐를 때 평균 속도가 약 몇 m/s 이하일 때 층류인가? (단, 임계 레이놀즈수는 2320이고, 물의 동점성 계수는 0.013x10-4m2/s 이다.)

  1. 0.015
  2. 0.15
  3. 0.3
  4. 1.24
(정답률: 53%)
  • 층류와 난류를 구분하는 레이놀즈 수 공식을 이용하여 임계 속도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{Re \times \nu}{D}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{2320 \times 0.013 \times 10^{-4}}{0.02}$
    ③ [최종 결과] $v = 0.15$
    따라서 평균 속도가 $0.15\text{ m/s}$이하일 때 층류가 됩니다.
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50. 그림과 같은 높이가 4m인 사각형 수문이 있다. 폭을 1.5m라 할 때 수문에 작용하는 힘의 합은 절대값으로 약 몇kN인가? (단, 수면에서 수문 중심까지의 수직거리는 3m이다.)

  1. 18
  2. 9
  3. 96.6
  4. 176.4
(정답률: 40%)
  • 수문에 작용하는 전수압은 수문의 도심에서의 압력에 수문의 면적을 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $F = \gamma h A$
    ② [숫자 대입] $F = 9800 \times 3 \times (4 \times 1.5)$
    ③ [최종 결과] $F = 176400$
    단위를 $\text{kN}$으로 환산하면 $176.4\text{ kN}$이 됩니다.
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51. 무차원수인 스트라홀 수 (Strouhal numver)와 가장 관련 없는 것은?

  1. 속도
  2. 진동수
  3. 관 지름이나 길이
  4. 압력
(정답률: 30%)
  • 스트라홀 수는 유동 중의 와동 방출 빈도를 나타내는 무차원수로, 진동수, 속도, 대표 길이(관 지름 등)의 관계를 정의합니다.
    따라서 압력은 스트라홀 수의 정의와 관련이 없습니다.
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52. 물을 사용하는 원심 펌프의 설계점에서의 전 양정이 30m이고 유량은 1.2m3/min이다. 이 펌프의 전효율이 80%라면 이 펌프를 설계점에서 운전할 때 필요한 축동력은 몇 kW인가?

  1. 3.6
  2. 4.9
  3. 5.88
  4. 7.35
(정답률: 44%)
  • 펌프의 축동력은 유체에 전달된 수동력을 효율로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\gamma Q H}{\eta}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{9.8 \times (1.2 / 60) \times 30}{0.8}$
    ③ [최종 결과] $P = 7.35$
    따라서 필요한 축동력은 $7.35\text{ kW}$입니다.
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53. 안지름 2.5cm인 관이 안지름 7.5cm인 관에 직접 연결 되어 있다. 이 관속을 비압축성 유체가 정상적으로 유동할 때, 2.5cm관내의 평균유속이 V라면 7.5cm관내의 평균 유속은?

  1. 3V
  2. V/3
  3. V/9
  4. V/27
(정답률: 41%)
  • 비압축성 유체의 정상 유동에서 질량 보존 법칙(연속 방정식)에 의해 단면적과 유속의 곱은 일정합니다.
    ① [기본 공식] $V_{2} = V_{1} \times \frac{D_{1}^{2}}{D_{2}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $V_{2} = V \times \frac{2.5^{2}}{7.5^{2}}$
    ③ [최종 결과] $V_{2} = \frac{V}{9}$
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54. 비압축성. 정상유동인 유동장에서 속도성분이 다음과 같이 주어져 있다. u=x2+y2+z2, v=xy+yz+z 이때 z방향의 속도성분 w는 어떻게 되는가?

  1. ω=-3x-z
  2. ω=3x+z
  3. ω=-3xz-(z2/2)+f(x,y)
  4. ω=-3xz+(z2/2)+f(x,y)
(정답률: 35%)
  • 비압축성 정상유동에서는 연속 방정식 $\frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial v}{\partial y} + \frac{\partial w}{\partial z} = 0$이 성립해야 합니다.
    $\frac{\partial u}{\partial x} = 2x$, $\frac{\partial v}{\partial y} = x + z$이므로, $\frac{\partial w}{\partial z} = -(3x + z)$가 됩니다.
    이를 $z$에 대해 적분하면 $\omega = -3xz - \frac{z^{2}}{2} + f(x,y)$가 도출됩니다.
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55. 지름이 70mm인 소방노즐에서 물제트가 50m/s의 속도로 건물 벽에 수직으로 충돌하고 있다. 벽이 받는 힘은 약 몇kN 인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3 이다.)

  1. 21.2
  2. 5.50
  3. 7.42
  4. 9.62
(정답률: 53%)
  • 물제트가 벽에 수직으로 충돌하여 정지할 때, 벽이 받는 힘은 운동량 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho \times A \times V^{2}$
    ② [숫자 대입] $F = 1000 \times \frac{\pi \times 0.07^{2}}{4} \times 50^{2}$
    ③ [최종 결과] $F = 9621.1 \text{ N} = 9.62 \text{ kN}$
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56. 두 평행평판 사이를 점성 유체가 층류로 흐를 때 완전 발달되어 평균 속도가 1.5m/s이면 최대 속도는 몇 m/s 인가?

  1. 1.0
  2. 1.25
  3. 2.0
  4. 2.25
(정답률: 48%)
  • 두 평행평판 사이의 층류 유동에서 속도 분포는 포물선 형태를 띠며, 최대 속도는 평균 속도의 1.5배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $V_{max} = 1.5 \times V_{avg}$
    ② [숫자 대입] $V_{max} = 1.5 \times 1.5$
    ③ [최종 결과] $V_{max} = 2.25$
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57. 길이 100m, 속도 18m/s인 선박의 모형실험을 길이 5m인 모형선으로 프루드(Froude) 상사가 성립되게 실험하려면 모형선의 속도는 약 몇 m/s로 해야 하는 가?

  1. 1.80
  2. 4.02
  3. 0.36
  4. 36
(정답률: 54%)
  • 프루드 상사 법칙에 따라 모형선과 실선의 속도비는 길이비의 제곱근에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $V_{m} = V_{s} \times \sqrt{\frac{L_{m}}{L_{s}}}$
    ② [숫자 대입] $V_{m} = 18 \times \sqrt{\frac{5}{100}}$
    ③ [최종 결과] $V_{m} = 4.02$
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58. 지름 0.015m의 구가 공기 속을 28m/s의 속도로 날아가는 경우 항력은 몇 N인가? (단, 공기의 밀도는 1.23 kg/m3, 동점성계수는 0.15cm2/s, 항력계수는 CD= 0.5 이다.)

  1. 3.56×10-4
  2. 2.25×10-3
  3. 4.26×10-2
  4. 5.64×10-4
(정답률: 50%)
  • 유체 속을 이동하는 구체에 작용하는 항력은 투영 면적, 유속, 밀도 및 항력계수를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F_D = C_D \frac{1}{2} \rho V^2 A$ 항력 = 항력계수 $\times$ $1/2$ $\times$ 밀도 $\times$ 속도$^2$ $\times$ 투영면적
    ② [숫자 대입] $F_D = 0.5 \times \frac{1}{2} \times 1.23 \times 28^2 \times (\frac{\pi \times 0.015^2}{4})$
    ③ [최종 결과] $F_D = 4.26 \times 10^{-2}$
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59. 동점성계수가 15.68×10-6m2/s인 유체가 평판 위를 1.5m/s의 속도로 흐르고 있다. 평판의 선단으로부터 0.3m 되는 곳에서의 레이놀즈수는?

  1. 28700
  2. 25400
  3. 22400
  4. 20400
(정답률: 49%)
  • 레이놀즈수는 유체의 관성력과 점성력의 비를 나타내며, 특성 길이와 속도, 동점성계수를 사용하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{VL}{\nu}$ 레이놀즈수 = (속도 $\times$ 길이) / 동점성계수
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{1.5 \times 0.3}{15.68 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $Re = 28700$
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60. 점성계수가 0.7 poise이고 비중이 0.7인 유체의 동점성계수는 몇 strokes 인가?

  1. 0.7
  2. 1.0
  3. 1.4
  4. 2.0
(정답률: 49%)
  • 동점성계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값입니다. 비중이 $0.7$이므로 밀도는 $0.7\text{ g/cm}^3$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\nu = \frac{\mu}{\rho}$ 동점성계수 = 점성계수 / 밀도
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{0.7}{0.7}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 1.0$
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 5~20%의 Zn의 황동을 말하며, 강도는 낮으나 전연성이 좋고 색깔이 금색에 가까우므로, 모조 금이나 판 및 선등에 사용되는 구리합금은?

  1. 톰백
  2. 7:3 황동
  3. 6:4 황동
  4. 니켈황동
(정답률: 65%)
  • Zn(아연) 함유량이 $5\sim20\%$인 황동으로, 강도는 낮지만 전연성이 뛰어나고 색상이 금색과 유사하여 모조 금, 판, 선 등에 주로 사용되는 구리합금은 톰백입니다.
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62. 철-탄소계 평형 상태도에서 탄소함유량이 약 6.68%를 함유하고 있는 조직은?

  1. 시멘타이트
  2. 오스테나이트
  3. 펄라이트
  4. 페라이트
(정답률: 50%)
  • 철-탄소계 평형 상태도에서 탄소 함유량이 약 $6.68\%$인 화합물 조직은 시멘타이트($Fe_{3}C$)입니다.
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63. 18-8 스테인리스강에서 입계부식의 원인은?

  1. 인화물 석출
  2. 질화물 석출
  3. 탄화물 석출
  4. 규화물 석출
(정답률: 59%)
  • 18-8 스테인리스강을 고온으로 가열하면 크롬 탄화물($Cr_{23}C_{6}$)이 결정립계에 석출되어 주변의 크롬 농도가 낮아지는 '크롬 결핍 영역'이 형성되며, 이로 인해 부식 저항력이 떨어져 입계부식이 발생합니다.
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64. 다음 중 서브제로(sub-Zero) 처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 잔류오스테나이트를 마텐자이트화 한다.
  2. 공구강의 경도증가와 성능을 향상시킨다.
  3. 스테인리스강에는 우수한 기계적 성질을 부여한다.
  4. 충격값을 증가시키고 시효에 의한 치수변화가 생긴다.
(정답률: 61%)
  • 서브제로 처리는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시켜 조직을 안정화함으로써 시효에 의한 치수 변화를 방지하고 경도를 높이는 처리입니다.

    오답 노트
    충격값을 증가시키고 시효에 의한 치수변화가 생긴다: 치수 변화를 방지하기 위해 수행하는 처리이며, 일반적으로 경도가 증가하면 충격값은 감소합니다.
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65. 강을 오스템퍼링 처리하면 얻어지는 조직으로서 열처리 변형이 적고 탄성이 증가하는 조직은?

  1. 펄라이트
  2. 마텐자이트
  3. 베이나이트
  4. 시멘타이트
(정답률: 66%)
  • 오스템퍼링(Austempering)은 오스테나이트 상태에서 베이나이트 변태 온도까지 급냉 후 일정 시간 유지하는 열처리법으로, 변형이 적고 강도와 인성이 조화로운 베이나이트 조직을 얻을 수 있습니다.
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66. 다음 중 가공성이 가장 우수한 결정격자는?

  1. 면심입방격자
  2. 체심입방격자
  3. 정방격자
  4. 조밀육방격자
(정답률: 67%)
  • 면심입방격자(FCC)는 슬립계(Slip system)의 수가 많아 전위의 이동이 쉽기 때문에, 다른 결정격자에 비해 연성과 전성이 뛰어나 가공성이 가장 우수합니다.
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67. 고속도강(SKH51)의 담금질 온도(quenchingtemperature)로 가장 적당한 것은?

  1. 720℃
  2. 910℃
  3. 1250℃
  4. 1590℃
(정답률: 56%)
  • 표준형 고속도강(18-8-1형)의 1차 경화를 위한 담금질 온도는 일반적으로 $1260^{\circ}C$에서 $1300^{\circ}C$ 범위에서 수행하므로, 제시된 보기 중 $1250^{\circ}C$가 가장 적당합니다.
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68. 강의 특수원소 중 뜨임 취성(Temper brittleness)을 현저히 감소시키며 열처리 효과를 더욱 크게 하여 질량효과를 감소시키는 특성을 갖는 원소는?

  1. Ni
  2. Cr
  3. Mo
  4. W
(정답률: 60%)
  • 몰리브덴(Mo)은 뜨임 취성을 방지하고 고온 인장강도 및 경도를 증가시키며, 담금질 효과를 증대시켜 질량효과를 감소시키는 특성이 있습니다.
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69. 다음 중 기계재료를 석출경화 시키기 위해서는 어떠한 예비처리가 가장 필요한가?

  1. 노멀라이징
  2. 패텐팅
  3. 마퀜칭
  4. 용체화 처리
(정답률: 47%)
  • 석출경화는 고온에서 고용시킨 합금 원소를 급냉시킨 후, 다시 적절한 온도로 가열하여 미세한 입자를 석출시켜 강도를 높이는 방법입니다. 따라서 합금 원소를 완전히 고용시키는 용체화 처리가 필수적인 예비처리입니다.
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70. 탄소강의 탄소함유량(%)을 올바르게 나타낸 것은?

  1. 0.02 ~ 2.04%
  2. 2.05 ~ 2.43%
  3. 2.67 ~ 4.20%
  4. 4.30 ~ 6.67%
(정답률: 48%)
  • 탄소강은 탄소 함유량에 따라 구분되며, 일반적으로 $0.02\%$에서 $2.04\%$ 사이의 탄소를 함유한 강철을 의미합니다.
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71. 그림과 같은 회로도는 크기가 같은 실린더로 동조 하는 회로이다. 이 동조회로 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 2개의 릴리프 밸브를 사용한 동조회로
  2. 2개의 유량제어 밸브를 사용한 동조회로
  3. 2개의 유압모터를 사용한 동조회로
  4. 래크와 피니언을 사용한 동조회로
(정답률: 66%)
  • 제시된 회로도에서 실린더 하단에 원형 기호로 표시된 2개의 유압모터가 서로 연결되어 유량을 분배함으로써 두 실린더의 속도를 동일하게 맞추는 동조회로 구성입니다. 따라서 2개의 유압모터를 사용한 동조회로가 정답입니다.
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72. 다음은 유압 변위단계 선도(도표)이다. 이 선도에서 시스템의 동작순서가 옳은 것은?(단, + : 실린더의 전진, - : 실린더의 후진을 나타낸다.)

  1. A+B+B- A-
  2. A-B-B+A+
  3. B+A+A-B-
  4. B-A-A+B+
(정답률: 69%)
  • 변위단계 선도 에서 시간 흐름에 따른 실린더의 움직임을 분석하면, 먼저 실린더 A가 전진($$A^+$$)하고, 이어 실린더 B가 전진($$B^+$$)하며, 다시 실린더 B가 후진($$B^-$$)한 후 마지막으로 실린더 A가 후진($A^-$ )하는 순서로 동작합니다.
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73. 크래킹 압력(Cracking Pressure)의 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. 압력 제어 밸브 등에서 조절되는 압력
  2. 체크 밸브, 릴리프 밸브 등에서 압력이 상승하고 밸브가 열리기 시작하여 어느 일정한 흐름의 양이 인정되는 압력
  3. 체크 밸브, 릴리프 밸브 등의 입구 쪽 압력이 강하하고, 밸브가 닫히기 시작하여 밸브의 누설량이 어느 규정의 양까지 감소했을 때의 압력
  4. 파일럿 관로에 작용시키는 압력
(정답률: 71%)
  • 크래킹 압력은 체크 밸브나 릴리프 밸브 등에서 압력이 상승함에 따라 밸브가 열리기 시작하여 일정한 흐름이 발생하기 시작하는 시점의 압력을 의미합니다.
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74. 다음 공유압 기호의 명칭은 무엇인가?

  1. 배기구
  2. 공기구멍
  3. 회전이음
  4. 급속이음
(정답률: 50%)
  • 제시된 기호 는 공기압 및 유압 회로에서 외부로 공기를 배출하거나 유입시키는 공기구멍을 나타냅니다.
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75. 구조상 마모에 대해 압력 저하가 적어 수명이 긴 펌프는?

  1. 기어 펌프
  2. 스크루 펌프
  3. 베인 펌프
  4. 회전 피스톤 펌프
(정답률: 58%)
  • 베인 펌프는 구조적으로 마모에 의한 압력 저하가 적어 다른 펌프들에 비해 상대적으로 수명이 긴 특징을 가지고 있습니다.
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76. 그림과 같은 중장비의 버킷이 자유 낙하되는 현상이 나타났을 때, 이를 해결할 수 있는 방법으로 적합한 것은?

  1. (1)번 실린더에 카운터 밸런스 밸브를 설치한다.
  2. (1)번 실린더에 시퀀스 밸브를 설치한다.
  3. (2)번 실린더에 무부하 밸브를 설치한다.
  4. (3)번 실린더에 감압 밸브를 설치한다.
(정답률: 72%)
  • 버킷과 같이 자중에 의해 급격히 낙하하는 부하를 방지하기 위해서는 배압을 형성하여 속도를 제어하는 카운터 밸런스 밸브를 설치해야 합니다.
    따라서 의 (1)번 실린더에 카운터 밸런스 밸브를 설치하는 것이 적절합니다.
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77. 유압펌프에서 소음이 발생하는 원인으로 가장 옳은 것은?

  1. 펌프 출구에서 공기의 유입
  2. 유압유의 점도가 지나치게 낮음
  3. 펌프의 속도가 지나치게 느림
  4. 입구 관로의 연결이 헐겁거나 손상되었음
(정답률: 44%)
  • 유압펌프 입구 관로의 연결이 헐겁거나 손상되면 외부 공기가 흡입되어 공동현상(Cavitation)이 발생하며, 이로 인해 심한 소음과 진동이 나타납니다.

    오답 노트
    펌프 출구에서 공기의 유입: 출구가 아닌 입구 측 공기 유입이 주원인입니다.
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78. 관(튜브)의 끝을 넓히지 않고 관과 슬리브의 먹힘, 또는 마찰에 의하여 관을 유지하는 관 이음쇠는?

  1. 플랜지 관 이음쇠
  2. 스위블 이음쇠
  3. 플레어드 관 이음쇠
  4. 플레어리스 관 이음쇠
(정답률: 69%)
  • 플레어리스 관 이음쇠는 관 끝을 넓히는 플레어 가공 없이, 슬리브의 압착이나 마찰력을 이용하여 관을 고정하는 방식입니다.
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79. 모듈이 10, 잇수가 30개, 이의 폭이 50mm일 때, 회전수가 600rpm, 체적 효율은 80% 인 기어펌프의 송출 유량은 약 몇 m3/min 인가?

  1. 0.45
  2. 0.27
  3. 0.64
  4. 0.77
(정답률: 19%)
  • 기어펌프의 송출 유량은 기어의 제원과 회전수, 그리고 체적 효율을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = 2 \pi m^{2} Z b N \eta_{v} \times 10^{-6}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = 2 \times 3.14 \times 10^{2} \times 30 \times 50 \times 600 \times 0.8 \times 10^{-6}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 0.45$$
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80. 그림과 같은 실린더에서 로드에는 부하가 없는 것으로 가정한다. A측에서 3MPa의 압력으로 기름을 보낼 때 B측 - 출구를 막으면 B측에 발생하는 압력 Pa는 몇 MPa 인가? (단, 실린더 안지름은 50mm, 로드 지름은 25mm 이다. )

  1. 4.0
  2. 3.0
  3. 6.0
  4. 1.5
(정답률: 46%)
  • 로드 부하가 없을 때, A측에서 가해지는 힘과 B측에서 발생하는 힘은 평형을 이룹니다. 따라서 각 측의 압력과 단면적의 곱은 동일합니다.
    ① [기본 공식] $P_B = \frac{P_A \times D^2}{D^2 - d^2}$
    ② [숫자 대입] $P_B = \frac{3 \times 50^2}{50^2 - 25^2}$
    ③ [최종 결과] $P_B = 4.0 \text{ MPa}$
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 두께 3mm인 연강판에 지름 40mm 블랭킹 할 때, 소요되는 펀칭력은 약 몇 kN 인가? (단, 강판의 전단저항은 300 N/mm2 이고, 펀칭력은 이론 값에 마찰저항을 가산한다. 마찰저항은 이론값의 5% 정도이다.)

  1. 113.0
  2. 118.8
  3. 116.7
  4. 102.2
(정답률: 41%)
  • 펀칭력은 전단 면적에 전단저항을 곱한 이론값에 마찰저항을 가산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = (\pi \times d \times t \times \tau) \times 1.05$
    ② [숫자 대입] $F = (\pi \times 40 \times 3 \times 300) \times 1.05$
    ③ [최종 결과] $F = 118.8 \text{ kN}$
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82. 용접(welding)시에 발생한 잔류응력을 제거하려면 어떤 처리를 하는 것이 좋은가?

  1. 담금질
  2. 뜨임
  3. 파텐팅
  4. 풀림
(정답률: 42%)
  • 용접 후 발생하는 내부의 잔류응력을 제거하여 재료를 연하게 하고 변형을 방지하기 위해 수행하는 열처리는 풀림입니다.
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83. 로스트 왁스 주형법(Lost wax process) 이라고도 하며, 제작하려는 제품과 동형의 모형을 양초 또는 합성수지로 만들고, 이 모형의 둘레에 유동성이 있는 조형재를 흘려서 모형은 그 속에 매몰한 다음, 건조가열로 주형을 굳히고, 양초나 합성수지는 용해시켜 주형 밖으로 흘려 배출하여 주형을 완성하는 방법은?

  1. 다이캐스팅법
  2. 셀 몰드법
  3. 인베스트먼트법
  4. 진공 주조법
(정답률: 43%)
  • 양초나 합성수지로 모형을 만든 뒤 조형재로 매몰하고, 가열하여 모형을 녹여낸 후 그 빈 공간에 금속을 붓는 정밀 주조법은 인베스트먼트법입니다.
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84. 1차로 가공된 가공물의 안지름보다 다소 큰 강구를 압입 통과시켜 가공물의 표면을 소성변형시켜 표면 거칠기가 우수하고 정밀도를 높이는 가공법은?

  1. 슈퍼피니싱
  2. 호닝
  3. 버니싱
  4. 래핑
(정답률: 55%)
  • 강구를 압입하여 표면을 소성변형시킴으로써 표면 거칠기를 개선하고 정밀도를 높이는 가공법은 버니싱입니다.
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85. 다음 중 물리적인 표면 경화법에 해당하지 않는 것은?

  1. 화염 경화법
  2. 고주파 경화법
  3. 금속 침투법
  4. 숏 피닝법
(정답률: 37%)
  • 물리적 표면 경화법은 기계적 충격이나 열을 가해 표면을 단단하게 만드는 방법입니다. 화염 경화법, 고주파 경화법, 숏 피닝법은 이에 해당하지만, 금속 침투법은 화학적 성질을 이용한 표면 처리 방식이므로 물리적 경화법에 해당하지 않습니다.
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86. CNC 공작기계에서 서보기구의 형식 중 모터에 내장된 타코 제네레이터에서 속도를 검출하고 엔코더에서 위치를 검출하여 피드백 하는 제어방식은?

  1. 개방회로 방식
  2. 반 폐쇄회로 방식
  3. 폐쇄회로 방식
  4. 디코더 방식
(정답률: 52%)
  • 서보기구의 제어 방식 중 모터에 내장된 타코 제네레이터로 속도를, 엔코더로 위치를 검출하여 피드백하는 방식은 반 폐쇄회로 방식입니다.

    오답 노트
    개방회로 방식: 피드백 장치가 없음
    폐쇄회로 방식: 공작물이나 테이블의 실제 위치를 직접 검출함
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87. 버니어캘리퍼스에서 어미자 49mm를 50등분한 경우 최소 읽기 값은? (단, 어미자의 최소눈금은 1.0mm 이다.)

  1. 1/50mm
  2. 1/25mm
  3. 1/24.5mm
  4. 1/20mm
(정답률: 69%)
  • 버니어캘리퍼스의 최소 읽기 값은 어미자의 최소 눈금을 아들자의 등분 수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{최소 읽기 값} = \frac{\text{어미자 최소 눈금}}{\text{아들자 등분 수}}$
    ② [숫자 대입] $\text{최소 읽기 값} = \frac{1}{50}$
    ③ [최종 결과] $\text{최소 읽기 값} = \frac{1}{50} \text{ mm}$
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88. 선반에서 사용하는 칩 브레이커 중 연삭형 칩 브레이커의 단점에 해당하지 않는 것은?

  1. 절삭 시 이송 범위가 한정된다.
  2. 연삭에 따른 시간 및 숫돌 소모가 많다.
  3. 칩 브레이커 연삭시 절삭날의 일부가 손실된다.
  4. 크레이터 마모를 촉진시킨다.
(정답률: 32%)
  • 연삭형 칩 브레이커는 공구 날 끝을 직접 연삭하여 칩을 끊어주는 방식입니다. 이 과정에서 이송 범위의 제한, 숫돌 소모, 절삭날 손실 등의 단점이 발생하지만, 크레이터 마모를 촉진시키는 것과는 직접적인 상관관계가 없습니다.
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89. 일반적인 판금 작업 순서로 옳은 것은?

  1. 재료 선정 → 전개도 작성 → 판뜨기 → 굽히기 → 자르기 → 접합하기 → 검사
  2. 재료 선정 → 전개도 작성 → 판뜨기 → 자르기 → 굽히기 → 접합하기 → 검사
  3. 재료 선정 → 전개도 작성 → 판뜨기 → 자르기 → 접합하기 → 굽히기 → 검사
  4. 재료 선정 → 전개도 작성 → 판뜨기 → 접합하기 → 굽히기 → 자르기 → 검사
(정답률: 47%)
  • 판금 작업은 재료를 선택하고 도면을 펼친 뒤, 실제 크기로 그려내고 자르고 굽혀서 접합하는 순서로 진행됩니다.
    핵심 순서는 재료 선정 → 전개도 작성 → 판뜨기 → 자르기 → 굽히기 → 접합하기 → 검사 순이며, 특히 '자르기' 후 '굽히기'가 이루어진다는 점에 유의하세요.
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90. 그림과 같이 삼침을 이용하여 미터나사의 유효지름이(d2)을 구하고자 한다. 다음 중 올바른 식은?

  1. d2 = M + d + 0.866025P
  2. d2 = M - d + 0.866025P
  3. d2 = M - 2d + 0.866025P
  4. d2 = M - 3d + 0.866025P
(정답률: 39%)
  • 삼침법을 이용한 미터나사의 유효지름 측정 식은 측정값 $M$, 삼침의 지름 $d$, 나사의 피치 $P$의 관계를 통해 정의됩니다. 유효지름 $d_2$를 구하는 표준 공식에 따라 $M - 3d + 0.866025P$가 올바른 식입니다.
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91. 한쪽이 고정된 스프링에 매달린 추가 1초에 5회의 상하 수직 주기운동을 하며 , 초기 진폭이 10mm이고 2초 후의 진폭이 5mm인 경우에 스프링의 감쇠비는 얼마인가?(단, 대수감소는 2πζ로 가정한다.)

(정답률: 15%)
  • 대수감소율 $\delta$는 진폭의 비에 자연로그를 취한 값이며, 이를 감쇠비 $\zeta$와 진동 횟수 $n$의 관계로 풀이합니다. 1초에 5회 진동하므로 2초 동안의 진동 횟수 $n$은 10회입니다.
    ① [기본 공식] $\delta = 2\pi\zeta n = \ln \frac{x_0}{x_n}$
    ② [숫자 대입] $2\pi\zeta \times 10 = \ln \frac{10}{5}$
    ③ [최종 결과] $\zeta = (\frac{1}{20\pi})\ln 2$
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92. 정원의 호스가 그림과 같이 1m 높이에서 13m/s의 일정한 속도로 물을 뿜어내고 있다. H의 최대치는 약몇 m인가? (단, 물은 수평한 지면과 30°의 각도로 뿜어져 나간다.)

  1. 3.32
  2. 3.15
  3. 3.00
  4. 2.85
(정답률: 37%)
  • 포물선 운동에서 최고점 높이는 수직 방향의 초기 속도 성분을 이용해 구하며, 최종 높이는 발사 지점의 높이를 더해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = h + \frac{(V \sin \theta)^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $H = 1 + \frac{(13 \times \sin 30^{\circ})^2}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $H = 3.15$
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93. 그림과 같이 0점에서 핀으로 지지된 1 자유도 회전진동계의 고유 각진동수 (ωn)를 나타내는 식으로 맞는 것은?(단, k = 스프링상수, I0 = 0점에 관한 막대의 질량 관성모멘트)

(정답률: 32%)
  • 회전진동계의 고유 각진동수는 회전 강성과 질량 관성모멘트의 비에 루트를 씌워 구합니다. 스프링이 중심 $O$에서 $L/2$만큼 떨어진 곳에 위치하므로, 회전 강성은 $k(L/2)^2$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\omega_n = \sqrt{\frac{k(L/2)^2}{I_0}}$
    ② [숫자 대입] $\omega_n = \sqrt{\frac{kL^2}{4I_0}}$
    ③ [최종 결과] $\omega_n = \sqrt{\frac{kL^2}{4I_0}}$
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94. 질량 m , 길이 L 의 균일하고 가는 막대 AB가 A 점을 중심으로 회전한다. θ = 60° 에서 정지 상태인 막대를 놓는 순간 막대 AB의 각가속도 (α)는 얼마인가?

(정답률: 42%)
  • 회전축 A에 대한 토크 $\tau = I\alpha$ 관계를 이용합니다. 막대의 질량 중심에 작용하는 중력의 모멘트 팔은 $\frac{L}{2}\cos\theta$이며, 관성모멘트는 $I = \frac{1}{3}mL^{2}$입니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{mg\frac{L}{2}\cos\theta}{\frac{1}{3}mL^{2}}$
    ② [숫자 대입] $\alpha = \frac{g \times \frac{1}{2} \times \cos 60^{\circ}}{\frac{1}{3}L} = \frac{g \times \frac{1}{4}}{\frac{1}{3}L}$
    ③ [최종 결과] $\alpha = \frac{3}{4} \frac{g}{L}$
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95. 스프링상수 K=1000 N/m인 스프링에 질량 10kg인 물체가 마찰이 없는 수평면 상에서 1 m/s의 속도로 미끄러져서 부딪쳤다면, 스프링의 최대 변형량은 몇 m인가? (단, 스프링의 질량은 고려하지 않는다.)

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.4
  4. 0.8
(정답률: 47%)
  • 물체의 운동 에너지가 스프링의 탄성 위치 에너지로 모두 전환될 때 최대 변형량이 발생합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{2} m v^{2} = \frac{1}{2} K x^{2}$
    ② [숫자 대입] $10 \times 1^{2} = 1000 \times x^{2}$
    ③ [최종 결과] $x = 0.1$
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96. 무게가 500N, 반지름이 10cm인 균일한 원판형상의 회전체가 있다. 이 회전체의 중심에 대한 질량 관성모멘트는 몇 kg·m2인가?

  1. 25.5
  2. 0.255
  3. 2.55
  4. 50
(정답률: 41%)
  • 원판의 질량 관성모멘트는 질량과 반지름의 제곱의 곱을 2로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{1}{2} m r^{2}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{1}{2} \times \frac{500}{9.8} \times 0.1^{2}$
    ③ [최종 결과] $I = 0.255$
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97. 그림과 같이 자동차 A 가 25km/h의 일정한 속도로 동쪽방향으로 달리고 있다. 자동차A가 교차로를 지나는 순간 자동차 B가 교차로의 북쪽으로 30m 지점에서 남쪽을 향해 1.2 m/s2의 가속도로 달리기 시작한다. A가 교차로를 지난 5초 후에 A에 대한 B의 상대속도의 크기는 몇 m/s인가?

  1. 6.07
  2. 6.94
  3. 8.57
  4. 9.18
(정답률: 17%)
  • 상대속도의 크기는 두 물체의 속도 벡터 차이의 크기로 구하며, 각 성분별 속도를 계산하여 피타고라스 정리를 적용합니다.
    자동차 A의 속도 $v_{A} = 25\text{km/h} = 6.94\text{m/s}$ (동쪽), 자동차 B의 5초 후 속도 $v_{B} = 1.2 \times 5 = 6\text{m/s}$ (남쪽)입니다.
    ① [기본 공식] $v_{rel} = \sqrt{v_{A}^{2} + v_{B}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $v_{rel} = \sqrt{6.94^{2} + 6^{2}}$
    ③ [최종 결과] $v_{rel} = 9.18$
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98. 진폭 2mm, 진동수 25 Hz로 진동하고 있는 물체의 최대 가속도는 몇 m/s2인가?

  1. 12.3
  2. 24.7
  3. 37.0
  4. 49.3
(정답률: 31%)
  • 단순 조화 운동을 하는 물체의 최대 가속도는 진폭과 각진동수의 제곱의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $a_{max} = (2\pi f)^{2} A$
    ② [숫자 대입] $a_{max} = (2 \times 3.14 \times 25)^{2} \times 0.002$
    ③ [최종 결과] $a_{max} = 49.3$
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99. 다음 그림과 같은 진동 측정기의 고유진동수가 측정대상의 진동수에 비해 매우 낮다면 이 측정기에 의해 기록되는 수직방향의 크기는 근사적으로 무엇을 나타내는가?

  1. 바닥의 변위 크기
  2. 바닥의 속도 크기
  3. 바닥의 가속도 크기
  4. 바닥의 힘 크기
(정답률: 34%)
  • 진동 측정기(시스모미터)에서 측정기의 고유진동수 $\omega_{n}$이 측정 대상의 진동수 $\omega$에 비해 매우 낮다면($\frac{\omega}{\omega_{n}} \gg 1$), 질량 $m$은 관성에 의해 거의 정지 상태를 유지하게 됩니다.
    이 경우 상대 변위는 바닥의 절대 변위와 거의 일치하게 되어, 기록되는 값은 바닥의 변위 크기를 나타내게 됩니다.
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100. 15000kg의 화물 열차가 우측 1.5m/s의 속도로 움직여서 좌측으로 1.0m/s로 움직이는 12000kg의 탱크차와 서로 결합한다. 화물 열차와 탱크차가 연결 직후에 두 차량의 속도는 얼마인가?

  1. 우측으로 0.39m/s
  2. 우측으로 0.50m/s
  3. 우측으로 0.70m/s
  4. 우측으로 1.04m/s
(정답률: 40%)
  • 두 차량이 결합하여 함께 움직이므로 운동량 보존 법칙을 적용합니다. 우측 방향을 양(+)의 방향으로 설정하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ m_1 v_1 + m_2 v_2 = (m_1 + m_2) v_m $
    ② [숫자 대입] $ 15000 \times 1.5 + 12000 \times (-1.0) = (15000 + 12000) v_m $
    ③ [최종 결과] $ v_m = 0.39 $
    따라서 속도는 우측으로 $0.39\text{m/s}$ 입니다.
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