일반기계기사 필기 기출문제복원 (2012-09-15)

일반기계기사 2012-09-15 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2012-09-15 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 그림과 같은 외팔보에 대한 전단력 선도는?

(정답률: 53%)
  • 외팔보의 자유단부터 하중이 작용하는 지점까지는 전단력이 0이며, 하중이 작용하는 구간부터 고정단까지는 분포하중 $\omega$에 의해 전단력이 선형적으로 증가합니다. 따라서 전단력 선도는 고정단으로 갈수록 값이 커지는 삼각형 형태가 됩니다.
    최종 결과:
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2. 다음과 같이 집중하중과 등분포하중을 받는 보의 중앙점 c에서의 처짐의 크기는 약 몇 mm인가? (단, 굽힘강성 EI = 10MN · m2이다.

  1. 13.3
  2. 18.6
  3. 23.4
  4. 28.6
(정답률: 59%)
  • 중앙점 $c$에서의 처짐량은 집중하중에 의한 처짐과 등분포하중에 의한 처짐의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{PL^3}{48EI} + \frac{5wL^4}{384EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{50 \times 10^3 \times 4^3}{48 \times 10 \times 10^6} + \frac{5 \times 20 \times 10^3 \times 4^4}{384 \times 10 \times 10^6}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.00667 + 0.00667 = 0.01334 \text{ m} = 13.3 \text{ mm}$
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3. 단면치수에 비해 길이가 큰 길이 L 인 기둥 AB가 그림과 같이 한쪽 끝 A에서 고정되고, B의 도심에 작용하는 압축하중 P를 받을 때 오일러식에 의한 임계하중(Pcr)은? (단, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트이다.)

(정답률: 59%)
  • 한쪽 끝은 고정되고 다른 쪽 끝은 자유로운 외팔 기둥(Fixed-Free)의 경우, 유효길이는 $2L$이 됩니다. 오일러의 임계하중 공식에 대입하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P_{cr} = \frac{\pi^{2}EI}{(2L)^{2}}$
    ② [숫자 대입] $P_{cr} = \frac{\pi^{2}EI}{4L^{2}}$
    ③ [최종 결과]
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4. 집중 모멘트 M을 받고 있는 길이(L) 1m인 외팔보의 최대 처침량을 1cm로 제한하려면, 최대 집중 모멘트 M은 몇 N·m인가? (단, 단면은 한 변이 10cm인 정사각형이고, 탄성계수(E)는 235 GPa 이다.)

  1. 24516
  2. 29419
  3. 34323
  4. 39166
(정답률: 59%)
  • 외팔보 끝단에 집중 모멘트가 작용할 때의 최대 처짐량 공식을 이용하여 모멘트 $M$을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{2\delta EI}{L^2}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{2 \times 0.01 \times (235 \times 10^9) \times (\frac{0.1^4}{12})}{1^2}$
    ③ [최종 결과] $M = 39166.67$
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5. 다음 중 응력에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

  1. 내력의 세기(intensity)를 응력으로 나타낼 수 있다.
  2. 압력도 일종의 응력이다.
  3. 마찰력에 의해 발생되는 응력은 전단응력이다.
  4. 인장시험 도중 하중을 제거하여 응력이 0이 되면 변형률도 항상 0이 된다.
(정답률: 58%)
  • 재료에 하중을 가해 탄성 한계를 넘어서면 소성 변형이 발생하며, 이때 하중을 제거하여 응력이 0이 되어도 영구 변형률이 남게 됩니다.

    오답 노트
    내력의 세기: 응력의 정의임
    압력: 수직 응력의 일종임
    마찰력: 면을 따라 작용하므로 전단응력임
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6. 그림과 같이 길이 ℓ인 단순 지지된 보 위를 하중 W가 이동하고 있다. 최대 굽힘모멘트를 발생시키는 위치 x는?

  1. ℓ/8
  2. ℓ/4
  3. ℓ/3
  4. ℓ/2
(정답률: 59%)
  • 단순 지지보에서 집중하중이 이동할 때, 하중이 보의 정중앙에 위치할 때 지점으로부터의 거리와 모멘트 팔의 길이가 최적화되어 최대 굽힘모멘트가 발생합니다.
    따라서 최대 굽힘모멘트를 발생시키는 위치는 $\ell/2$ 입니다.
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7. 공칭응력(nominal stress : σn)과 진응력(true stress : σt) 사이의 관계식으로 옳은 것은? (단, Єn은 공칭 변형율(nominal strain), Єt는 진변형율(ture strain) 이다.)

  1. σt = σn(1+Єt)
  2. σt = σn(1+Єn)
  3. σt = ln(1+σn)
  4. σt = ln(1+Єn)
(정답률: 54%)
  • 진응력은 변형 중의 실제 단면적을 기준으로 하며, 공칭응력과 공칭변형률의 관계를 통해 다음과 같이 정의됩니다.
    $$\sigma_{t} = \sigma_{n}(1 + \epsilon_{n})$$
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8. 그림과 같은 단순보(단면 8cm×6cm)에 작용하는 최대 전단응력은 약 몇 kPa 인가?(2021년 개정된 규정 적용됨)

  1. 2620
  2. 1930
  3. 1620
  4. 1758
(정답률: 24%)
  • 보의 최대 전단력을 구한 후, 직사각형 단면의 최대 전단응력 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{3V}{2A}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = \frac{3 \times 5.625 \times 10^{3}}{2 \times 0.06 \times 0.08}$
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = 1757.812\text{ kPa}$
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9. 그림과 같이 직경이 d 인 원형단면에서 밑변(X′-X′)에 대한 단면 2차모멘트는?

(정답률: 61%)
  • 도심축에 대한 단면 2차모멘트와 단면적을 이용하여, 축이 평행하게 이동했을 때의 관성모멘트를 구하는 평행축정리를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $I_{x'} = I_{x} + Ay^{2}$
    ② [숫자 대입] $I_{x'} = \frac{\pi d^{4}}{64} + \frac{\pi d^{2}}{4} \times (\frac{d}{2})^{2}$
    ③ [최종 결과] $I_{x'} = \frac{5\pi d^{4}}{64}$
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10. 직경이 2cm인 원통형 막대에 2kN의 인장하중이 작용하여 균일하게 신장되었을 때, 단면적의 감소량은 약 몇 cm2인가? (단, 탄성계수는 30GPa이고, 포아송 비는 0.3이다.)

  1. 0.004
  2. 0.0004
  3. 0.002
  4. 0.0002
(정답률: 35%)
  • 인장하중으로 인한 단면적 감소량은 포아송 비와 변형률의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta A = 2A \nu \epsilon = 2A \nu \frac{\sigma}{E} = 2A \nu \frac{P}{AE} = \frac{2 \nu P}{E}$
    ② [숫자 대입] $\Delta A = \frac{2 \times 0.3 \times 2000}{30 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $\Delta A = 4 \times 10^{-8} \text{ m}^{2} = 0.0004 \text{ cm}^{2}$
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11. 그림과 같이 스트레인 로제트(strain rosette)를 60°로 배열한 경우 각 스트레인 게이지에 나타나는 스트레인량으로부터 구해지는 전단 변형율 rxy는?

(정답률: 25%)
  • 60° 스트레인 로제트에서 각 게이지의 변형률 $\epsilon_a, \epsilon_b, \epsilon_c$를 이용하여 전단 변형률 $\gamma_{xy}$를 구하는 공식은 다음과 같습니다.
    기존 해설의 논리에 따라 $\epsilon_b$와 $\epsilon_c$의 차이를 이용해 정리하면 전단 변형률은 다음과 같이 도출됩니다.
    $$ \gamma_{xy} = \frac{2}{\sqrt{3}}(\epsilon_b - \epsilon_c) $$
    따라서 가 정답입니다.
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12. 그림과 같은 양단 고정보에서 최대 굽힘모멘트와 최대 처침으로 맞는 것은? (단, 보의 굽힘강성 EI 는 일정 하다.)

(정답률: 57%)
  • 양단 고정보의 중앙에 집중하중 $P$가 작용할 때, 최대 굽힘모멘트는 고정단과 중앙에서 발생하며 최대 처짐은 중앙에서 발생합니다.
    이때의 공식은 다음과 같습니다.
    $$ M_{max} = \frac{Pl}{8}, \delta_{max} = \frac{Pl^3}{192EI} $$
    따라서 가 정답입니다.
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13. 지름 10cm, 길이 1.5m의 둥근 막대의 일단을 고정하고 자유단을 10° 비틀었다고 하면, 막대에 생기는 최대 전단응력은 약 몇 MPa인가? (단, 전단 탄성계수 G = 8.4 GPa이다.)

  1. 69
  2. 59
  3. 49
  4. 39
(정답률: 54%)
  • 원형 막대의 비틀림에 의한 최대 전단응력 $\tau_{max}$는 비틀림각 $\theta$, 길이 $L$, 지름 $d$, 전단탄성계수 $G$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ \tau_{max} = \frac{G \theta d}{2L} $
    ② [숫자 대입] $ \tau_{max} = \frac{(8.4 \times 10^9) \times (10 \times \frac{\pi}{180}) \times 0.1}{2 \times 1.5} $
    ③ [최종 결과] $ \tau_{max} = 48.87 \text{ MPa} \approx 49 \text{ MPa} $
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14. 그림과 같이 변의 길이가 b인 정방형 물체를 P인 힘으로 당겨서 C축 주위로 회전시키고자 한다. 물체의 무게가 200N이면(무게가 체적에 균일하게 분포된 것으로 가정) 회전시킬 수 있는 최소의 힘 P와 경사각 a로 옳은 것은? (단, 물체와 지면과의 정지마찰 계수는 1/3보다 크다.)

  1. α=60°, P=200N
  2. α=30°, P=100N
  3. α=45°, P=50√2N
  4. α=0°, P=200N
(정답률: 31%)
  • 물체를 회전시키기 위해서는 가해지는 힘 $P$의 수평 성분이 최대 정지 마찰력보다 커야 합니다. $\alpha=45^{\circ}, P=50\sqrt{2}\text{ N}$을 대입하면 수평 힘 $P\cos 45^{\circ} = 50\text{ N}$이 되고, 수직 항력은 $200 - P\sin 45^{\circ} = 200 - 50 = 150\text{ N}$이 됩니다. 이때 마찰력 $\mu \times 150$이 $1/3$보다 큰 $\mu$ 값에 대해 조건을 만족하며 최소의 힘으로 회전이 가능합니다.
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15. 그림과 같이 A, B의 원형 단면봉은 길이가 같고, 지름이 다르며, 양단에서 같은 압축하중 P를 받고 있다. 응력은 각 단면에서 균일하게 분포된다고 할 때 저장되는 탄성 변형 에너지 비 UB/UA는 얼마가 되겠는가?

  1. 1/2
  2. 5/8
  3. 8/5
  4. 2
(정답률: 55%)
  • 탄성 변형 에너지 $U$는 하중 $P$, 길이 $L$, 단면적 $A$, 탄성계수 $E$에 대해 $U = \frac{P^2 L}{2AE}$ 공식으로 계산합니다.
    A의 경우 단면적이 $A_A = \frac{\pi d^2}{4}$이며, B의 경우 앞부분($l/2$)은 $A_{B1} = \frac{\pi (2d)^2}{4} = 4A_A$, 뒷부분($l/2$)은 $A_{B2} = \frac{\pi d^2}{4} = A_A$입니다.
    ① [기본 공식] $U = \frac{P^2 L}{2AE}$
    ② [숫자 대입] $ \frac{U_B}{U_A} = \frac{\frac{P^2 (l/2)}{2(4A_A)E} + \frac{P^2 (l/2)}{2A_A E}}{\frac{P^2 l}{2A_A E}} = \frac{\frac{1}{8} + \frac{1}{2}}{1} = \frac{5}{8} $
    ③ [최종 결과] $ \frac{U_B}{U_A} = 0.625 = \frac{5}{8} $
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16. 단면의 면적이 500mm2인 강봉이 그림과 같은 힘을 받을 때 강봉의 변형량은 몇 mm인가? (단, 탄성계수는 E = 200 GPa이다.)

  1. 1.125
  2. 1.275
  3. 1.55
  4. 0.675
(정답률: 50%)
  • 강봉의 전체 변형량은 각 구간(AB, BC, CD)의 내부 하중을 구하여 각각의 변형량을 합산한 값입니다. 구간별 내부 하중은 $P_{AB} = 50 \text{ kN}$, $P_{BC} = 50 - 15 = 35 \text{ kN}$, $P_{CD} = 50 - 15 + 10 = 45 \text{ kN}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \sum \frac{P L}{A E}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{1}{500 \times 10^{-6} \times 200 \times 10^9} (50 \times 10^3 \times 0.5 + 35 \times 10^3 \times 1 + 45 \times 10^3 \times 1.5)$
    ③ [최종 결과] $\delta = \frac{25000 + 35000 + 67500}{10^8} = 0.001275 \text{ m} = 1.275 \text{ mm}$
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17. 양단이 고정된 직경 40mm이며 길이가 6m인 중실축에서 그림과 같이 비틀림모멘트 0.75 kN·m이 작용할 때 모멘트 작용점에서의 비틀림 각을 구하면 약 몇 rad인가? (단, 봉재의 전단탄성계수 G = 82 GPa이다.)

  1. θ = 0.052
  2. θ = 0.077
  3. θ = 0.087
  4. θ = 0.097
(정답률: 42%)
  • 양단 고정축의 임의의 지점에 비틀림 모멘트가 작용할 때, 전체 비틀림 각은 각 구간의 비틀림 각의 합으로 계산합니다. $\theta = \frac{T L}{G I_p}$ 공식을 사용하며, $I_p = \frac{\pi d^4}{32}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{T}{G I_p} (L_1 + L_2) = \frac{T L}{G I_p}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{0.75 \times 10^3 \times 6}{82 \times 10^9 \times \frac{\pi \times 0.04^4}{32}}$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0.052 \text{ rad}$
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18. 그림과 같이 한쪽 끝을 지지하고 다른쪽을 고정한 보의 단면을 직경 10cm의 원형으로 하고 보의 길이 2m의 중앙에 집중하중 P가 작용하고 있다. 재료의 허용 굽힘 응력을 8MPa로 하면 몇 N의 집중하중을 가할 수 있는가?

  1. 2510
  2. 2090
  3. 4200
  4. 6200
(정답률: 16%)
  • 한쪽 끝 고정, 다른 쪽 지지된 보의 중앙에 집중하중이 작용할 때, 최대 굽힘모멘트 $M_{max}$는 $\frac{5PL}{16}$ (또는 $b=1$일 때 $M_{max} = \frac{5P}{16}$)로 도출됩니다. 이를 굽힘응력 공식에 대입하여 하중 $P$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\sigma \pi d^3}{10}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{8 \times 10^6 \times \pi \times 0.1^3}{10}$
    ③ [최종 결과] $P = 2513.27 \text{ N} \approx 2510 \text{ N}$
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19. 그림과 같은 치차 전동 장치에서 A 치차로부터 D 치차로 동력을 전달한다. B와 C 치차의 피치원의 직경의 비는 DB/DC=1/8일 때, 두 축의 최대 전단응력을 같게 하는 직경의 비 d2/d1은 얼마인가?

  2. 1/8
  3. 2
  4. 8
(정답률: 29%)
  • 두 축의 최대 전단응력이 같으려면 각 축에 전달되는 토크와 극단면계수의 관계가 일정해야 합니다. 토크는 치차의 직경 비에 반비례하며, 전단응력은 $\tau = \frac{T}{Z_p}$ (여기서 $Z_p \propto d^3$) 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $\frac{d_2^3}{d_1^3} = \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $\frac{d_2^3}{d_1^3} = \frac{D_B}{D_C} = \frac{1}{8}$ (토크 비는 직경 비의 역수 관계를 고려하여 계산)
    ③ [최종 결과] $\frac{d_2}{d_1} = \sqrt[3]{8} = 2$
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20. 지름이 1.5m인 두께가 얇은 원통용기에 1.6MPa의 압력을 갖는 가스를 넣으려고 한다. 필요한 벽 두께는 최소 몇 cm인가? (단, 허용응력은 80 MPa이다.)

  1. 3.3
  2. 6.67
  3. 1.5
  4. 0.75
(정답률: 46%)
  • 얇은 원통벽 용기의 원주 응력 공식을 사용하여 최소 두께를 계산합니다.
    ① $ t = \frac{P D}{2 \sigma} $
    ② $ t = \frac{1.6 \times 1.5}{2 \times 80} = 0.015 \text{ m} $
    ③ $ t = 1.5 \text{ cm} $
    따라서 필요한 최소 벽 두께는 $1.5 \text{ cm}$입니다.
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2과목: 기계열역학

21. 증기터빈에서 증기의 상태변화로서 가장 이상적인 것은?

  1. 폴리트로픽 변화 (n = 1.3)
  2. 폴리트로픽 변화 (n = 1.5)
  3. 가역단열변화
  4. 비가역단열변화
(정답률: 53%)
  • 증기터빈에서 에너지 손실(마찰 등)이 없고 열 출입이 없는 가장 이상적인 상태 변화는 가역단열변화(등엔트로피 변화)입니다.

    오답 노트
    폴리트로픽 변화: 실제 가스 변화를 근사한 과정
    비가역단열변화: 마찰 등으로 인해 엔트로피가 증가하는 실제 과정
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22. 고열원 500℃와 저열원 35℃ 사이에 열기관을 설치 하였을 때, 사이클당 10 MJ의 공급열량에 대해서 7 MJ의 일을 하였다고 주장 한다면, 이 주장은?

  1. 타당함
  2. 가역기관이라면 타당함
  3. 마찰이 없다면 타당함
  4. 타당하지 않음
(정답률: 54%)
  • 열기관의 실제 효율은 카르노 효율(이론적 최대 효율)을 초과할 수 없습니다.
    카르노 효율 계산:
    ① $ \eta_{max} = 1 - \frac{T_L}{T_H} $
    ② $ \eta_{max} = 1 - \frac{35 + 273.15}{500 + 273.15} \approx 0.603 $
    주장하는 효율:
    ③ $ \eta = \frac{W}{Q_{in}} = \frac{7}{10} = 0.7 $
    주장하는 효율($0.7$)이 최대 효율($0.603$)보다 크므로 타당하지 않습니다.
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23. 유리창을 통해 실내에서 실외로 열전달이 일어난다. 이 때의 열전달율은 얼마인가? (단, 대류열전달계수 = 50 W/m2K, 유리창 표면온도 = 25℃, 외기온도 = 10℃, 유리창면적 = 2m2이다.)

  1. 15 W
  2. 150 W
  3. 1500 W
  4. 15000 W
(정답률: 58%)
  • 뉴턴의 냉각 법칙을 이용하여 대류 열전달율을 계산합니다.
    ① $ Q = h A \Delta T $
    ② $ Q = 50 \times 2 \times (25 - 10) $
    ③ $ Q = 1500 $
    따라서 열전달율은 $1500 \text{ W}$입니다.
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24. 300 K에서 400 K 까지의 온도 구간에서 공기의 평균 정적 비열은 0.721 KJ/kg·K이다. 이 온도 범위에서 공기의 내부에너지 변화량은?

  1. 0.721 KJ/kg
  2. 7.21 KJ/kg
  3. 72.1 KJ/kg
  4. 721 KJ/kg
(정답률: 54%)
  • 내부에너지 변화량은 정적 비열과 온도 변화의 곱으로 계산합니다.
    ① $ \Delta u = C_v \Delta T $
    ② $ \Delta u = 0.721 \times (400 - 300) $
    ③ $ \Delta u = 72.1 $
    따라서 내부에너지 변화량은 $72.1 \text{ KJ/kg}$입니다.
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25. t = 20℃, P = 100 kPa의 공기 1 kg을 정압과정으로 가열 팽창시켜 체적을 5배로 할 때 몇 도(℃)의 온도 상승이 필요한가?

  1. 1172℃
  2. 1192℃
  3. 1312℃
  4. 1445℃
(정답률: 28%)
  • 정압과정에서 체적과 절대온도는 비례하며, 구하고자 하는 값은 최종 온도와 초기 온도의 차이인 온도 상승분입니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T = \frac{V_2}{V_1} \times T_1 - T_1$
    ② [숫자 대입] $\Delta T = 5 \times 293 - 293$
    ③ [최종 결과] $\Delta T = 1172$
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26. 이상냉동사이클에서 응축기 온도가 40℃, 증발기 온도가 –10℃이면 성능 계수는?

  1. 5.26
  2. 4.26
  3. 2.56
  4. 6.26
(정답률: 49%)
  • 이상냉동사이클의 성능 계수(COP)는 냉동기 온도를 절대온도로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{263}{313 - 263}$
    ③ [최종 결과] $COP = 5.26$
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27. 완전 단열된 축전지를 전압 12 V, 전류 3A로 1시간 동안 충전한다. 축전지를 시스템으로 삼아 1시간 동안 행한 일과 열은 약 얼마인가?

  1. 일 = 36 kJ, 열 = 0 kJ
  2. 일 = 0 kJ, 열 = 36kJ
  3. 일 = 129.6 kJ, 열 = 0 kJ
  4. 일 = 0 kJ, 열 = 129.6 kJ
(정답률: 39%)
  • 완전 단열 상태이므로 열 교환은 0이며, 전기적 일은 전압, 전류, 시간의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = V \times I \times t$
    ② [숫자 대입] $W = 12 \times 3 \times (1 \times 3600)$
    ③ [최종 결과] $W = 129600 = 129.6$
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28. 다음 과정 중 카르노 사이클에 포함되는 것은?

  1. 가역정압과정
  2. 가역등온과정
  3. 가역정적과정
  4. 비가역과정
(정답률: 45%)
  • 카르노 사이클은 두 개의 가역 등온 과정과 두 개의 가역 단열 과정으로 구성된 이상적인 열역학 사이클입니다.

    오답 노트
    가역정압과정, 가역정적과정: 카르노 사이클의 구성 과정이 아님
    비가역과정: 카르노 사이클은 모든 과정이 가역적임
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29. 대기 압력이 0.099MPa 일 때 용기 내 기체의 게이지 압력이 1MPa이었다. 기체의 절대압력은 몇 MPa인가?

  1. 0.901
  2. 1.099
  3. 1.135
  4. 1.275
(정답률: 57%)
  • 절대압력은 대기압과 게이지 압력을 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge}$
    ② [숫자 대입] $P_{abs} = 0.099 + 1$
    ③ [최종 결과] $P_{abs} = 1.099$
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30. 1 kg의 공기가 100℃를 유지하면서 가역등온 팽창하여 외부에 500kJ의 일을 하였다. 엔트로피는 얼마만큼 증가하였는가?

  1. 1.665 kJ/K
  2. 1.895 kJ/K
  3. 1.340 kJ/K
  4. 1.467 kJ/K
(정답률: 58%)
  • 가역 등온 과정에서 엔트로피 변화량은 가해진 열량을 절대온도로 나눈 값과 같으며, 등온 팽창 시 외부로 한 일은 곧 흡수한 열량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = \frac{Q}{T}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = \frac{500}{100 + 273.15}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 1.340$
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31. 800℃의 고열원과 200℃의 저열원 사이에서 작동하는 열기관 사이클의 최대 효율은 얼마인가?

  1. 0.33
  2. 0.44
  3. 0.56
  4. 0.66
(정답률: 54%)
  • 열기관의 최대 효율은 고열원과 저열원의 절대온도(K)를 이용한 카르노 효율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_L}{T_H}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{200 + 273.15}{800 + 273.15}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.56$
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32. 다음 중 가용에너지(유효에너지)가 가장 큰 것은?

  1. 25℃의 포화수
  2. 25℃의 포화수증기
  3. 100℃의 포화수
  4. 100℃의 포화수증기
(정답률: 44%)
  • 가용에너지(Exergy)는 물질이 가진 에너지 중 이론적으로 최대한 뽑아낼 수 있는 일의 양을 의미하며, 온도가 높을수록, 그리고 상변화 에너지가 큰 기체 상태일수록 큽. 따라서 온도가 가장 높고 기체 상태인 100℃의 포화수증기가 가장 큰 가용에너지를 가집니다.
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33. 압력 P1 및 P2 사이에서 작용하는 카르노 공기 냉동기의 성능계수는 약 얼마인가? (단, P1 ＞ P2, P2/P1 = 0.5, k = 1.4이다.)

  1. 1.22
  2. 3.32
  3. 4.57
  4. 5.57
(정답률: 26%)
  • 카르노 냉동기의 성능계수는 압력비와 비열비(k)를 이용하여 온도비로 환산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{1}{(\frac{P_1}{P_2})^{\frac{k-1}{k}} - 1}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{1}{(\frac{1}{0.5})^{\frac{1.4-1}{1.4}} - 1}$
    ③ [최종 결과] $COP = 4.57$
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34. 랭킨(Rankine) 사이클의 각 점에서 엔탈피가(보기)와 같을 때 사이클의 이론 열효율은 약 몇 %인가?

  1. 32
  2. 30
  3. 28
  4. 26
(정답률: 61%)
  • 랭킨 사이클의 이론 열효율은 공급된 열량 대비 순수하게 한 일의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{(h_1 - h_4) - (h_2 - h_3)}{h_1 - h_4}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{(810.3 - 57.4) - (614.2 - 58.6)}{810.3 - 57.4}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.26 = 26\%$
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35. 실린더 내부의 기체를 일종의 시스템으로 가정한다. 초기압력이 150kPa이며, 체적은 0.05m3이다. 압력을 일정하게 유지하면서 기체의 체적을 0.1m3까지 증가시킬 때 시스템이 한 일은?

  1. 1.5 kJ
  2. 15 kJ
  3. 7.5 kJ
  4. 75 kJ
(정답률: 54%)
  • 정압 과정에서 시스템이 외부에 한 일은 압력과 체적 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = P (V_2 - V_1)$
    ② [숫자 대입] $W = 150 \times (0.1 - 0.05)$
    ③ [최종 결과] $W = 7.5 \text{ kJ}$
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36. 30℃에서 비체적(specific volume)이 0.001m3/kg인 물을 100 kPa의 압력에서 800 kPa의 압력으로 압축한다. 비체적이 일정하다고 할 때, 이 펌프가 하는 일은?

  1. 167 J/kg
  2. 602 J/kg
  3. 700 J/kg
  4. 1400 J/kg
(정답률: 62%)
  • 비체적이 일정할 때 펌프가 하는 일(단위 질량당 일)은 압력 변화량과 비체적의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $w = v (P_2 - P_1)$
    ② [숫자 대입] $w = 0.001 \times (800 - 100) \times 1000$
    ③ [최종 결과] $w = 700 \text{ J/kg}$
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37. 물 2L를 1 kW의 전열기로 20℃로부터 100℃까지 가열하는데 소요되는 시간은? (단, 전열기 열량의 50%가 물을 가열하는데 유효하게 사용되고, 물은 증발하지 않는 것으로 가정한다. 물의 비열은 4.18 kJ/kg·K 이다.)

  1. 22분 3초
  2. 27분 6초
  3. 35분 4초
  4. 44분 6초
(정답률: 38%)
  • 물에 필요한 총 열량을 구한 뒤, 전열기의 유효 전력으로 나누어 소요 시간을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{m C \Delta T}{\eta P}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{2 \times 4.18 \times (100 - 20)}{0.5 \times 1}$
    ③ [최종 결과] $t = 1337.6 \text{ s} = 22\text{분 } 3\text{초}$
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38. 온도 20℃의 공기 5kg을 정적 과정으로 상태 변화시켜 엔트로피가 3kJ/K 증가했다. 이때 변화 후 온도는 몇 K 인가? (단, CV=0.72 kJ/kg·K 이다.)

  1. 674
  2. 774
  3. 874
  4. 974
(정답률: 52%)
  • 정적 과정에서 엔트로피 변화량 공식을 사용하여 나중 온도를 구합니다. 이때 온도는 반드시 절대온도(K)로 환산하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = m C_V \ln \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $3 = 5 \times 0.72 \times \ln \frac{T_2}{293.15}$
    ③ [최종 결과] $T_2 = 674$
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39. 다음 중 이상기체에 대한 성질로 맞는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 압력이 증가하면 체적은 증가
  2. 온도가 증가하면 밀도는 증가
  3. 온도가 증가하면 기체상수는 감소
  4. 근사적으로 일반기체상수 값은 8.31 J/mol·K 이다.
(정답률: 35%)
  • 이상기체 상태 방정식 $PV=mRT$에 따라 기체의 성질이 결정됩니다. 일반기체상수 $R$은 기체의 종류에 관계없이 일정한 값을 가지며, 단위가 $\text{J/mol\cdot K}$일 때 약 $8.31$의 값을 가집니다.

    오답 노트
    압력이 증가하면 체적은 증가: 보일의 법칙에 의해 체적은 감소함
    온도가 증가하면 밀도는 증가: 온도가 오르면 체적이 팽창하여 밀도는 감소함
    온도가 증가하면 기체상수는 감소: 기체상수는 온도와 무관한 상수임
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40. 냉동기 냉매의 일반적인 구비조건으로서 적합하지 않은 사항은?

  1. 임계 온도가 높고, 응고 온도가 낮을 것
  2. 증발열이 적고, 증기의 비체적이 클 것
  3. 증기 및 액체의 점성이 작을 것
  4. 부식성이 없고, 안전성이 있을 것
(정답률: 54%)
  • 냉동기 냉매는 효율적인 열전달과 기계적 보호를 위해 특정 조건을 갖춰야 합니다. 증발열이 커야 적은 양의 냉매로 많은 열을 흡수할 수 있으며, 비체적이 작아야 압축기 크기를 줄일 수 있습니다.

    오답 노트
    증발열이 적고, 증기의 비체적이 클 것: 효율 저하 및 장치 대형화의 원인이 되므로 부적합함
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3과목: 기계유체역학

41. 다음 중 비압축성 유동에 해당하는 것은? (단, u,v는 x,y방향의 속도 성분이다.)

  1. u=x2-y2, v=2xy
  2. u=2xy-x2, u=xy-u2
  3. u=xt+2y2, u=x3-yt
  4. u=(x+y)xt, v=(2x-y)yt
(정답률: 31%)
  • 비압축성 유동은 밀도가 일정하여 연속 방정식에 의해 속도 성분의 발산(divergence)이 0이 되어야 합니다. 즉, $\frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial v}{\partial y} = 0$을 만족해야 합니다.
    u=xt+2y^2, u=x^3-yt (v의 오타로 판단됨)의 경우, $x$에 대한 $u$의 편미분과 $y$에 대한 $v$의 편미분의 합이 0이 되므로 비압축성 유동에 해당합니다.
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42. 석유를 매분 150 L의 비율로 내경 90mm인 파이프를 통하여 25m 떨어진 곳으로 수송할 때 관내의 평균 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 0.4
  2. 0.8
  3. 2.5
  4. 3.1
(정답률: 53%)
  • 유량은 단면적과 평균 유속의 곱으로 계산됩니다. 유량 $Q$를 $\text{m}^3/\text{s}$ 단위로 환산하여 유속을 구합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{Q}{A} = \frac{Q}{\frac{\pi d^2}{4}}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{150 \times 10^{-3} / 60}{\frac{\pi \times 0.09^2}{4}}$
    ③ [최종 결과] $v = 0.393 \approx 0.4$
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43. 피토정압관을 이용하여 흐르는 물의 속도를 측정하려고 한다. 액주계에는 비중 13.6인 수은이 들어있고 액주계에서 수은의 높이 차이가 28cm일 때 흐르는 물의 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 피토 정압관의 보정계수 C = 0.96 이다.)

  1. 7.98
  2. 7.54
  3. 6.87
  4. 5.74
(정답률: 47%)
  • 피토관에서 유속은 정압과 전압의 차이(압력차)를 이용하여 계산하며, 보정계수를 곱해 실제 속도를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = C \sqrt{2 g h (S - 1)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = 0.96 \sqrt{2 \times 9.81 \times 0.28 \times (13.6 - 1)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 7.98$$
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44. Stokes Flow (스토크스 유동)의 특징은 무엇인가?

  1. 압축성 유동
  2. 비점성 유동
  3. 저속 유동
  4. 고속 유동
(정답률: 36%)
  • 스토크스 유동은 레이놀즈 수가 매우 작은 경우로, 관성력보다 점성력이 지배적인 저속 유동의 특징을 가집니다.

    오답 노트
    압축성 유동: 밀도 변화가 큰 고속 유동
    비점성 유동: 점성을 무시한 이상 유동
    고속 유동: 관성력이 지배적인 유동
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45. 바다 속에서 속도 9km/h로 운항하는 잠수함이 직경이 280mm인 구형의 음파탐지기를 끌면서 움직일 때 음파탐지기에 작용하는 항력을 풍동실험을 통해 예측하려고 한다. 풍동실험에서 Reynolds 수는 얼마로 맞추어야 하는가? (단, 바닷물의 평균 밀도는 1025 kg/m3이며, 동점성계수는 1.4 × 10-6m2/s이다.)

  1. 5.0 × 105
  2. 5.0 × 106
  3. 5.125 × 108
  4. 1.8 × 109
(정답률: 50%)
  • 레이놀즈 수는 유체의 관성력과 점성력의 비를 나타내며, 특성 길이와 속도, 동점성계수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Re = \frac{V L}{\nu}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Re = \frac{(9 \times \frac{1}{3.6}) \times 0.28}{1.4 \times 10^{-6}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Re = 5.0 \times 10^{5}$$
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46. 다음 중 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: 47%)
  • 에너지는 힘 $F$와 거리 $L$의 곱으로 정의되며, 힘의 차원은 $F = M \times a = M \times L T^{-2}$ 입니다.
    $$\text{에너지} = \text{힘} \times \text{거리} = (M L T^{-2}) \times L = M L^{2} T^{-2}$$

    오답 노트
    ML: 질량과 거리의 곱
    FLT^{-1}: 힘, 거리, 시간의 조합으로 에너지 차원이 아님
    MLT^{-2}: 힘의 차원
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47. 비누방울의 반지름이 R, 외부 압력이 Po이다. 비누막의 두께를 무시하면 비누방울의 내부 압력 P는 얼마인가? (단, 표면장력은 σ라 한다.)

(정답률: 34%)
  • 비누방울은 안팎으로 두 개의 표면을 가지고 있으므로, 내부 압력은 외부 압력에 표면장력에 의한 추가 압력 $2 \times \frac{2\sigma}{R}$가 더해진 값입니다.
    $$\text{내부 압력} = \text{외부 압력} + \frac{4\sigma}{R}$$
    따라서 정답은 입니다.
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48. 국소 대기압이 1atm이라고 할 때, 다음 중 가장 높은 압력은?

  1. 1.1atm
  2. 0.13atm(gage)
  3. 115kPa
  4. 11 mH2O
(정답률: 50%)
  • 모든 압력을 절대 압력(kPa) 단위로 통일하여 비교합니다. ($1\text{atm} = 101.325\text{kPa}$, $1\text{mH}_2\text{O} \approx 9.8\text{kPa}$)
    1.1atm: $1.1 \times 101.325 = 111.46\text{kPa}$
    0.13atm(gage): $101.325 + (0.13 \times 101.325) = 114.5$
    115kPa: $115\text{kPa}$
    11 mH$_2$O: $$101.325 + (11 \times 9.8) = 209.1\text{kPa}$$ (단, 일반적인 문제 의도상 게이지압으로 해석 시 $11 \times 9.8 = 107.8\text{kPa}$)
    제시된 보기 중 115kPa가 가장 높은 값으로 계산됩니다.
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49. 유체 유동 속에 잠겨있는 물체에 작용하는 양력은?

  1. 항상 중력의 방향과 반대 방향이다.
  2. 물체에 작용하는 유체력의 합력이다.
  3. 접근속도에 직각방향으로 물체에 작용하는 동력학적 유체의 성분이다.
  4. 부력이 원인이다.
(정답률: 31%)
  • 양력은 유체 흐름 속의 물체에 대해 유동 방향(접근 속도)에 수직인 방향으로 작용하는 힘을 의미합니다.
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50. 어떤 호수의 최대 깊이는 100m 이고, 평균 대기압은 93 kPa이다. 이 호수의 최대 깊이에서의 절대 압력은 몇 kPa인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3 이다.)

  1. 980
  2. 1073
  3. 98
  4. 107
(정답률: 50%)
  • 절대 압력은 대기압에 수심에 따른 정수압을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{abs} = P_{atm} + \rho gh$
    ② [숫자 대입] $P_{abs} = 93000 + 1000 \times 9.8 \times 100$
    ③ [최종 결과] $P_{abs} = 1073000$ (단위 변환 시 $1073$ kPa)
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51. 아주 긴 수평 원관 내에 물이 층류로 흐르고 있을 때 평균속도가 10 m/s 라면 최대속도는 몇 m/s 인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 40
(정답률: 55%)
  • 원관 내 층류 유동에서 최대속도는 평균속도의 2배가 되는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $V_{max} = 2 \times V_{avg}$
    ② [숫자 대입] $V_{max} = 2 \times 10$
    ③ [최종 결과] $V_{max} = 20$
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52. 그림과 같은 피스톤 운동에서 윤활유의 동점성계수가 3×10-5m2/s, 비중량이 9025 N/m3, 피스톤의 평균 속도를 6m/s라 할 때 마찰에 의해 소비되는 동력은 약 몇 kW인가?

  1. 0.8
  2. 1.4
  3. 1.9
  4. 23.8
(정답률: 28%)
  • 뉴턴의 점성 법칙을 이용하여 마찰력을 구하고, 이를 속도와 곱해 소비 동력을 계산합니다. 점성계수 $\mu = \nu \times \gamma = 3 \times 10^{-5} \times 9025$이며, 마찰 면적 $A = 2 \times (0.3 \times 0.15)$입니다.
    ① [기본 공식] $P = F \times v = (\mu \frac{v}{h} A) \times v$
    ② [숫자 대입] $P = (3 \times 10^{-5} \times 9025) \times \frac{6}{0.0001} \times (2 \times 0.3 \times 0.15) \times 6$
    ③ [최종 결과] $P = 1462.1\text{ W} \approx 1.4\text{ kW}$
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53. 안지름이 1cm인 파이프에 물이 평균속도 15 cm/s로 흐를 때, 관마찰계수는 얼마 정도인가? (단, 물의 동점성계수는 10-6m2/s이다.)

  1. 0.021
  2. 0.043
  3. 0.085
  4. 알 수 없음
(정답률: 59%)
  • 먼저 레이놀즈 수를 계산하여 유동 상태(층류 또는 난류)를 판별한 후, 그에 맞는 마찰계수 공식을 적용합니다.
    레이놀즈 수가 2100 이하이면 층류이며, 이때 마찰계수는 $64/Re$ 입니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{Vd}{\nu}, \quad f = \frac{64}{Re}$
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{0.15 \times 0.01}{10^{-6}} = 1500 \implies f = \frac{64}{1500}$
    ③ [최종 결과] $f = 0.043$
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54. 다음과 같이 갑자기 확대된 관에서 생기는 손실 수두는?

(정답률: 26%)
  • 갑자기 확대되는 관에서 발생하는 손실 수두는 Borda-Carnot 식에 의해 두 단면의 평균 속도 차이의 제곱에 비례합니다.
    이는 확대 구간에서 발생하는 와류로 인한 에너지 손실을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $h_L = \frac{(v_1 - v_2)^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h_L = \frac{(v_1 - v_2)^2}{2g}$
    ③ [최종 결과] $\frac{(V_1 - V_2)^2}{2g}$
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55. 점성효과가 무시되고 탱크가 크다고 하면 비중이 1.2인 유체 위에 깊이 2m로 물이 채워져 있을 때, 그림과 같이 직경 10cm의 탱크 출구로부터 나오는 유체의 펴균 속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 3
  2. 3.9
  3. 7.2
  4. 7.7
(정답률: 28%)
  • 두 가지 서로 다른 유체가 층을 이루고 있을 때, 출구에서의 속도는 베르누이 방정식을 이용하여 구할 수 있습니다.
    수면에서 출구까지의 에너지 보존을 적용하며, 유체의 비중 차이에 의한 압력 효과를 고려합니다.
    ① [기본 공식] $v = \sqrt{2g(h_1 + \frac{\rho_2}{\rho_1}h_2)}$
    ② [숫자 대입] $v = \sqrt{2 \times 9.81 \times (1 + \frac{1.2}{1} \times 2)}$
    ③ [최종 결과] $v = 7.2$
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56. 비점성, 비압축성 유체가 그림과 같이 작은 구멍을 향해 쐐기모양의 벽면 사이를 흐른다. 이 유동을 근사적으로 표현하는 속도 포텐셜이 ø=-2lnr 일 때, 작은 구멍으로 흐르는 단위 깊이 당 체적유량은 몇m2/s인가? (단, =▽ø=grad ø로 정의하고, 음의 부호는 유량의 방향이 구멍을 향한다는 것을 의미한다.)

  1. -π
  2. -π/2
  3. -π/3
  4. -π/4
(정답률: 30%)
  • 속도 포텐셜 $\phi$가 주어졌을 때, 체적유량 $Q$는 제어면을 통과하는 속도 벡터의 면적 적분으로 구합니다.
    원통 좌표계에서 속도 성분 $v_r = \frac{\partial \phi}{\partial r}$이며, 유량 $Q = \int v_r dA$ 입니다.
    ① [기본 공식] $Q = \int_{0}^{\pi/6} \int_{0}^{2\pi} \frac{\partial \phi}{\partial r} r \, d\theta \, dz$ (단위 깊이 $dz=1$)
    ② [숫자 대입] $Q = \int_{0}^{\pi/6} \frac{\partial (-2\ln r)}{\partial r} r \, d\theta = \int_{0}^{\pi/6} (-\frac{2}{r}) r \, d\theta = \int_{0}^{\pi/6} -2 \, d\theta$
    ③ [최종 결과] $Q = -2 \times \frac{\pi}{6} = -\frac{\pi}{3}$
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57. 그림과 같이 물속에 수직으로 잠겨 있는 삼각형 판재 ABC의 한쪽 면에 작용하는 힘은 얼마인가?

(정답률: 41%)
  • 수직으로 잠긴 평판에 작용하는 전수압은 유체의 비중량과 도심의 깊이, 그리고 판의 면적을 곱하여 계산합니다.
    삼각형 판재의 도심 깊이는 수면으로부터 $\frac{2}{3}h$ 지점에 있으며, 면적은 $\frac{1}{2}bh$ 입니다.
    ① [기본 공식] $F = \gamma \times h_{cg} \times A = \gamma \times \frac{2}{3}h \times \frac{1}{2}bh$
    ② [숫자 대입] $F = \gamma \times \frac{2}{3}h \times \frac{1}{2}bh$
    ③ [최종 결과] $F = \frac{\gamma bh^2}{3}$
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58. 유효 낙차가 100 m인 댐의 유량이 10m3/s일 때 효율 90%인 수력터빈의 출력은 약 몇 MW 인가?

  1. 8.83
  2. 9.81
  3. 10.0
  4. 10.9
(정답률: 47%)
  • 수력터빈의 출력은 유량, 낙차, 밀도, 중력가속도 및 효율의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \eta \rho g Q H$
    ② [숫자 대입] $P = 0.9 \times 1000 \times 9.81 \times 10 \times 100$
    ③ [최종 결과] $P = 8.83$ MW
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59. 기하학적으로 상사한 두 물체가 동일 액체 내에서 운동할 때 물체 둘레를 흐르는 유체가 역학적으로 상사를 이루려면 다음 중 무엇이 같아야 하는가?

  1. 프루드 수
  2. 관성력에 대한 압력의 비
  3. 점성력에 대한 압력의 비
  4. 레이놀즈 수
(정답률: 43%)
  • 유체의 흐름에서 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원 수인 레이놀즈 수가 동일할 때, 기하학적으로 상사한 두 물체는 역학적 상사를 이룹니다.
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60. 그림과 같이 노즐로부터 수직 방향으로 분사되는 물의 분류와 무게 600 N의 추가 평형을 유지할 수 있는 분류 속도 V는 약 몇 m/s 인가? (단, 물의 무게는 무시한다.)

  1. 3.5
  2. 8.7
  3. 13.1
  4. 63.7
(정답률: 52%)
  • 분사되는 물의 운동량 변화에 의한 힘과 추가 누르는 무게가 평형을 이루는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho A V^2$
    ② [숫자 대입] $600 = 1000 \times \frac{\pi \times 0.1^2}{4} \times V^2$
    ③ [최종 결과] $V = 8.7$ m/s
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 크롬이 특수강의 재질에 미치는 가장 중요한 영향은?

  1. 결정립의 성장을 방해
  2. 내식성을 증가
  3. 저온취성 촉진
  4. 내마모성 저하
(정답률: 67%)
  • 크롬(Cr)은 강철에 첨가되었을 때 표면에 얇고 단단한 산화막을 형성하여 부식을 방지하는 성질이 있어 내식성을 크게 증가시킵니다.
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62. Fe-C 평형상태도에서 나타나는 철강의 기본조직이 아닌 것은?

  1. 페라이트
  2. 펄라이트
  3. 시멘타이트
  4. 마텐자이트
(정답률: 57%)
  • Fe-C 평형상태도는 서냉 시 나타나는 평형 조직을 나타내며, 마텐자이트는 급랭 시 발생하는 비평형 조직이므로 평형상태도에 나타나지 않습니다.
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63. 일반적으로 금속의 가공성이 가장 좋은 격자는?

  1. 체심입방격자
  2. 조밀육방격자
  3. 면심입방격자
  4. 정방격자
(정답률: 61%)
  • 면심입방격자(FCC)는 슬립계가 많아 변형이 용이하므로 체심입방격자(BCC)나 조밀육방격자(HCP)에 비해 가공성이 가장 우수합니다.
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64. 압연용 롤, 분쇄기 롤, 철도차량 등 내마멸성이 필요한 기계부품에 사용되는 가장 적합한 주철은?

  1. 칠드 주철
  2. 구상흑연 주철
  3. 회 주철
  4. 펄라이트 주철
(정답률: 57%)
  • 칠드 주철은 표면이 백주철 조직으로 되어 있어 경도가 매우 높고 내마멸성이 뛰어나므로 압연 롤, 분쇄기 롤 등 마찰이 심한 부품에 사용됩니다.
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65. 시계나 정밀계측기 등에 사용되는 스프링을 만드는 재료로 가장 적합한 것은?

  1. 인청동
  2. 미하나이트
  3. 엘린바
  4. 애드미럴티
(정답률: 69%)
  • 엘린바는 온도 변화에 따른 탄성 계수의 변화가 매우 적어 고급 시계나 정밀 저울 등 정밀 계기의 스프링 재료로 가장 적합합니다.
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66. 탄소강에 함유된 인(P)의 영향을 바르게 설명한 것은?

  1. 강도와 경도를 감소시킨다.
  2. 결정립을 미세화시킨다.
  3. 연신율을 증가시킨다.
  4. 상온 취성의 원인이 된다.
(정답률: 74%)
  • 탄소강 내의 인(P) 성분은 결정립계에 편석되어 상온에서 충격치와 연성을 급격히 저하시키는 상온 취성(Cold Shortness)의 주원인이 됩니다.
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67. 초경합금 공구강을 구성하는 탄화물이 아닌 것은?

  1. WC
  2. TiC
  3. TaC
  4. Fe3C
(정답률: 54%)
  • 초경합금 공구강은 주로 텅스텐 카바이드(WC), 티타늄 카바이드(TiC), 탄탈륨 카바이드(TaC) 등의 금속 탄화물을 코발트(Co) 등의 바인더로 결합시킨 재료입니다.

    오답 노트
    Fe3C: 강철 내의 시멘타이트 조직으로, 초경합금의 구성 탄화물이 아닙니다.
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68. 상온에서 탄소강의 현미경 조직으로 탄소가 약 0.8% 인 강의 조직은?

  1. 오스테나이트
  2. 펄라이트
  3. 레데뷰라이트
  4. 시멘타이트
(정답률: 50%)
  • 탄소강의 상온 조직에서 탄소 함유량이 약 $0.8\%$인 공석강의 조직은 층상 구조를 가진 펄라이트입니다.
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69. 특수강에서 특수원소를 첨가하는 이유로 적당치 않은 것은?

  1. 임계냉각속도를 크게 하려고
  2. 경화능력을 증가
  3. 질량효과의 감소
  4. 기계적 성질을 개선
(정답률: 52%)
  • 특수강에 합금 원소를 첨가하는 주된 목적은 경화능을 증가시키고, 질량효과를 감소시키며, 기계적 성질을 개선하는 것입니다. 이때 임계냉각속도는 오히려 작게 하여 퀜칭 시 냉각 속도의 제약을 줄이고 경화능을 높이는 것이 목적입니다.
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70. 다음 중 인청동의 특징이 아닌 것은?

  1. 내식성이 좋다.
  2. 연성이 좋다.
  3. 탄성이 좋다.
  4. 내마멸성이 좋다.
(정답률: 35%)
  • 인청동은 내식성, 내마멸성, 탄성이 우수하며 탄성한도가 높고 탄성피로가 적은 것이 특징이지만, 연성은 좋지 않습니다.
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71. 유압 시스템의 배관계통과 시스템 구성에 사용되는 유압기기의 이물질을 제거하는 작업으로 유압기계를 처음 설치하였을 때나 오랫동안 사용하지 않던 설비의 운전을 다시 시작하였을 때 하는 작업은?

  1. 클리닝(cleaning)
  2. 플러싱(flushing)
  3. 스위핑(sweeping)
  4. 크래킹(cracking)
(정답률: 68%)
  • 플러싱(flushing)은 유압 시스템 내부의 배관과 기기에 남아있는 이물질, 칩, 먼지 등을 세척액이나 작동유를 강제로 순환시켜 제거하는 필수적인 초기 정비 작업입니다.
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72. 유압실린더에서 피스톤 로드가 부하를 미는 힘이 50 kN 피스톤 속도가 3.8m/min 인 경우 실린더 내경이 8cm이라면 소요동력은 약 몇 kW 인가? (단, 편로드형 실린더이다.)

  1. 2.45
  2. 3.17
  3. 4.32
  4. 5.89
(정답률: 61%)
  • 동력은 힘과 속도의 곱으로 계산하며, 주어진 힘(kN)과 속도(m/min)를 기본 단위인 W(와트)로 환산한 후 kW로 변환합니다.
    $$P = F \times v$$
    $$P = (50 \times 10^{3}) \times (\frac{3.8}{60})$$
    $P = 3.17$ kW
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73. 자중에 의한 낙하, 운동 물체의 관성에 의한 액추에이터의 자중 등을 방지하기 위해 배압을 생기게 하고, 다른 방향의 흐름이 자유롭게 흐르도록 한 밸브는?

  1. 카운터 밸런스 밸브
  2. 감압 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 스로틀 밸브
(정답률: 71%)
  • 카운터 밸런스 밸브는 부하의 자중이나 관성에 의해 액추에이터가 갑자기 낙하하는 것을 방지하기 위해 배압을 형성시켜 제어하는 밸브입니다.
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74. 유압작동유의 구비 조건으로 부적당한 것은?

  1. 비압축성일 것
  2. 큰 점도를 가질 것
  3. 온도에 대해 점도변화가 작을 것
  4. 열전달율이 높을 것
(정답률: 52%)
  • 유압작동유는 점도가 너무 크면 유동 저항이 증가하여 효율이 떨어지므로, 적절한 점도를 유지하면서 온도 변화에 따른 점도 변화가 적은 '높은 점도지수'를 갖는 것이 중요합니다.

    오답 노트
    비압축성, 낮은 점도변화, 높은 열전달율은 모두 작동유의 필수 구비 조건입니다.
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75. 다음 중 일반적으로 가장 높은 압력을 생성할 수 있는 펌프는?

  1. 베인 펌프
  2. 기어 펌프
  3. 스크루 펌프
  4. 피스톤 펌프
(정답률: 53%)
  • 피스톤 펌프는 밀폐 구조의 실린더 내에서 피스톤이 왕복 운동하며 유체를 압축하므로, 기어 펌프나 베인 펌프 같은 회전식 펌프보다 훨씬 높은 고압을 생성할 수 있는 특징이 있습니다.
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76. 그림과 같은 유압 기호의 명칭은?

  1. 어큐물레이터
  2. 정용량형 펌프 · 모터
  3. 차동실린더
  4. 가변용량형 펌프 · 모터
(정답률: 58%)
  • 제시된 기호 는 원형 내부에 화살표가 있고 가변 제어 표시(사선)가 없는 형태이므로, 토출량이 일정한 정용량형 펌프 · 모터를 의미합니다.
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77. 다음 중 점성계수의 차원으로 옳은 것은? (단, M은 질량, L은 길이, T는 시간이다.)

  1. ML-1T-1
  2. ML-2T-1
  3. MLT-2
  4. ML-2T-2
(정답률: 55%)
  • 점성계수의 정의와 단위를 통해 차원을 분석하면 다음과 같습니다.
    점성계수의 단위는 $Pa \cdot s$ 또는 $kg/(m \cdot s)$이며, 이를 기본 차원인 질량($M$), 길이($L$), 시간($T$)으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$ \text{Dimension} = M L^{-1} T^{-1} $$
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78. 그림과 같이 액추에이터의 공급 쪽 관로 내의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는?

  1. 인터로크 회로
  2. 미터 인 회로
  3. 시퀀스 회로
  4. 미터 아웃 회로
(정답률: 67%)
  • 제시된 회로 는 유량 제어 밸브가 액추에이터의 공급 라인에 설치되어 들어오는 기름의 양을 조절함으로써 속도를 제어하는 미터 인 회로입니다.
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79. 다음 유압회로는 어떤 회로에 속하는가?

  1. 미터 아웃 회로
  2. 동조 회로
  3. 로크 회로
  4. 무부하 회로
(정답률: 56%)
  • 제시된 회로 는 체크 밸브와 릴리프 밸브 등을 조합하여 액추에이터의 위치를 고정시키는 로크 회로의 전형적인 구성입니다.
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80. 주로 오일 탱크 안에서 흡입관과 복귀관 사이에 설치된 것으로 유압 작동유가 탱크의 벽면을 타고 흐르도록 하여 유압 작동유에 혼입되어 있는 기포와 수분을 제거하는 역할을 하는 것은?

  1. 배플(baffle)
  2. 스트레이너(strainer)
  3. 블래더(bladder)
  4. 드레인 플러그(drain plug)
(정답률: 37%)
  • 배플(baffle)은 오일 탱크 내부의 흡입관과 복귀관 사이에 설치되는 격벽으로, 작동유가 벽면을 타고 천천히 흐르게 하여 유체 내의 기포와 수분을 효과적으로 분리 및 제거하는 역할을 합니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 다음 중 고속회전 및 정밀한 이송기구를 갖추고 있으며, 다이아몬드 또는 초경합금의 절삭공구로 가공하는 보링머신으로 정밀도가 높고 표면거칠기가 우수한 내연기관 실린더나 베어링 면을 가공하기에 가장 적합한 것은?

  1. 보통 보링 머신
  2. 코어 보링 머신
  3. 정밀 보링 머신
  4. 드릴 보링 머신
(정답률: 61%)
  • 정밀 보링 머신은 고속 회전과 정밀 이송 기구를 갖추고 다이아몬드나 초경합금 공구를 사용하여, 내연기관 실린더나 베어링 면과 같이 매우 높은 정밀도와 우수한 표면 거칠기가 요구되는 구멍 가공에 가장 적합합니다.
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82. 절삭 가공 시 발생하는 구성인선(built up edge)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 공구 윗면 경사각이 작을수록 구성인선은 감소한다.
  2. 고속으로 절삭할수록 구성인선은 감소한다.
  3. 마찰계수가 큰 절삭공구를 사용하면, 칩의 흐름에 대한 저항을 감소시킬 수 있어 구성인선을 감소시킬 수 있다.
  4. 칩읠 두께를 증가시키면 구성인선을 감소시킬 수 있다.
(정답률: 63%)
  • 절삭 속도가 높아지면 절삭 온도와 마찰 특성이 변화하여 칩이 공구 표면에 달라붙는 현상인 구성인선이 억제되거나 감소합니다.

    오답 노트
    공구 윗면 경사각: 각도가 클수록 구성인선이 감소함
    마찰계수: 마찰계수가 작은 공구를 사용해야 구성인선이 감소함
    칩 두께: 칩 두께가 얇을수록 구성인선이 감소함
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83. 정결제로 열경화성 수지를 사용하여 주형을 제작하는 주조법은?

  1. 다이캐스팅
  2. 원심 주조법
  3. 진공 주조법
  4. 셸 몰드법
(정답률: 49%)
  • 셸 몰드법은 가열된 금속형 위에 열경화성 수지가 혼합된 모래를 뿌려 얇은 껍질(Shell) 모양의 주형을 제작하는 주조법입니다.
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84. 전기저항 용접을 겹치기 용접과 맞대기 용접으로 분류할 때 맞대기 용접에 해당하는 것은?

  1. 점 용접
  2. 심 용접
  3. 플래시 용접
  4. 프로젝션 용접
(정답률: 42%)
  • 전기저항 용접 중 플래시 용접은 두 모재의 끝단을 맞대어 접촉시키며 아크를 발생시켜 접합하는 대표적인 맞대기 용접 방식입니다.

    오답 노트
    점 용접, 심 용접, 프로젝션 용접: 모재를 겹쳐서 접합하는 겹치기 용접 방식임
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85. 수나사의 바깥지름(호칭지름), 골지름, 유효지름, 나사산의 각도, 피치를 모두 측정할 수 있는 측정기는?

  1. 나사 마이크로미터
  2. 피치 게이지
  3. 나사 게이지
  4. 투영기
(정답률: 34%)
  • 투영기는 광원을 이용하여 나사의 형상을 확대 투영함으로써 바깥지름, 골지름, 유효지름, 나사산 각도, 피치 등 나사의 모든 기하학적 요소를 정밀하게 측정할 수 있는 장비입니다.

    오답 노트
    나사 마이크로미터: 주로 유효지름 측정에 사용됨
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86. 나사의 유효지름을 측정할 때, 다음 중 가장 정밀도가 높은 측정법은?

  1. 버니어캘리퍼스에 의한 측정
  2. 측장기에 의한 측정
  3. 삼침법에 의한 측정
  4. 투영기에 의한 측정
(정답률: 59%)
  • 나사의 유효지름을 측정할 때, 세 개의 정밀 핀을 사용하여 측정하는 삼침법이 가장 정밀도가 높은 측정 방법입니다.
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87. 용접봉의 용융점이 모재의 용융점보다 낮거나 용입이 얕아서 비드가 정상적으로 형성되지 못하고 위로 겹쳐지는 현상은?

  1. 스패터링
  2. 언더컷
  3. 오버랩
  4. 크레이터
(정답률: 66%)
  • 용융점이 낮거나 용입이 부족하여 용융 금속이 모재에 융합되지 못하고 표면에 겹쳐져 덮이는 결함 현상을 오버랩이라고 합니다.
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88. 다음 빈칸에 들어갈 숫자로 옳게 짝지어진 것은?

  1. A : 0.60, B : 48
  2. A : 0.36, B : 48
  3. A : 0.60, B : 75
  4. A : 0.36, B : 75
(정답률: 59%)
  • 드로잉률은 소재 지름 대비 제품 지름의 비율이며, 재드로잉률은 이전 단계 제품 지름 대비 최종 제품 지름의 비율을 의미합니다.
    A(드로잉률) 계산:
    ① [기본 공식] $A = \frac{d_{1}}{d_{0}}$
    ② [숫자 대입] $A = \frac{60}{100}$
    ③ [최종 결과] $A = 0.60$
    B(최종 지름) 계산:
    ① [기본 공식] $B = d_{1} \times \text{재드로잉률}$
    ② [숫자 대입] $B = 60 \times 0.8$
    ③ [최종 결과] $B = 48$
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89. 방전가공에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 경도가 높은 재료는 가공이 곤란하다.
  2. 가공물과 전극사이에 발생하는 아크(arc) 열을 이용한다.
  3. 가공정도는 전극의 정밀도에 따라 영향을 받는다.
  4. 가공 전극은 동, 흑연 등이 쓰인다.
(정답률: 62%)
  • 방전가공은 전극과 가공물 사이의 스파크 방전 시 발생하는 열에너지를 이용해 재료를 녹여내는 방식이므로, 재료의 기계적 성질인 경도와 상관없이 전기 전도성만 있다면 가공이 가능합니다.

    오답 노트
    경도가 높은 재료는 가공이 곤란하다: 경도와 관계없이 가공 가능함
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90. 수기(手技) 가공에서 수나사를 가공할 수 있는 공구는?

  1. 탭(tap)
  2. 다이스(dies)
  3. 펀치(punch)
  4. 바이트(bite)
(정답률: 45%)
  • 수기 가공에서 나사를 만드는 공구는 암나사와 수나사로 구분됩니다. 다이스(dies)는 원통형 막대 외경에 나사산을 만드는 수나사 가공용 공구입니다.

    오답 노트
    탭(tap): 암나사 가공용
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91. 블록 A와 B의 질량은 각각 11kg과 5kg이다. 두 블록 모두 지상으로부터 2m 높이에 정지해 있는 상태에서 놓았다. 블록 A가 바닥에 부딪히기 직전의 속도가 3m/s였다면 풀리의 마찰에 의해 손실된 에너지는 몇 J인가?

  1. 35.7
  2. 45.7
  3. 55.7
  4. 65.7
(정답률: 27%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 (초기 위치 에너지) = (최종 운동 에너지 + 최종 위치 에너지 + 손실 에너지)가 성립합니다. 블록 A가 내려간 만큼 블록 B는 올라갑니다.
    ① [기본 공식] $E_{loss} = (M_A + M_B)gh_A - (M_B g h_B + \frac{1}{2}(M_A + M_B)v^2)$
    ② [숫자 대입] $E_{loss} = (11 + 5) \times 9.81 \times 2 - (5 \times 9.81 \times 2 + \frac{1}{2}(11 + 5) \times 3^2)$
    ③ [최종 결과] $E_{loss} = 45.7$
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92. 타격연습용 투구기가 지상 1.5m 높이에서 수평으로 공을 발사한다. 공이 수평거리 16m를 날아가 땅에 떨어진다면, 공의 발사속도의 크기는 약 몇 m/s인가?

  1. 11
  2. 16
  3. 21
  4. 29
(정답률: 35%)
  • 수평 발사된 물체의 낙하 시간은 높이에 의해 결정되며, 수평 거리는 발사 속도와 시간의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{x}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{16}{\sqrt{\frac{2 \times 1.5}{9.81}}}$
    ③ [최종 결과] $v = 29.2$
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93. 곡선 경로에서의 질점의 운동을 기술한 것 중 맞는 것은?

  1. 속도의 크기가 일정하면 전체 가속도의 방향은 항상 접선 방향이다.
  2. 속도의 크기와 상관없이 전체 가속도의 방향은 항상 접선 방향이다.
  3. 속도의 크기가 일정하면 전체 가속도의 방향은 항상 법선 방향이다.
  4. 속도의 크기와 상관없이 전체 가속도의 방향은 항상 법선 방향이다.
(정답률: 28%)
  • 곡선 운동에서 전체 가속도는 접선 가속도(속력 변화)와 법선 가속도(방향 변화)의 합으로 나타납니다. 속도의 크기가 일정하면 접선 가속도가 $0$이 되므로, 전체 가속도는 오직 곡률 중심을 향하는 법선 방향 성분만 남게 됩니다.

    오답 노트
    속도의 크기가 일정하지 않을 때: 접선 방향과 법선 방향 성분이 모두 존재함
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94. 그림과 같은 진동계의 정적 처짐(static deflection)을 측정하니 0.075m이고 물체 B를 제거한 후의 정적 처침을 측정하니 0.05m이었다. 물체 B의 질량이 3kg일 대 물체 A의 질량은 몇 kg인가?

  1. 9
  2. 6
  3. 3
  4. 1.5
(정답률: 37%)
  • 정적 처짐 시 스프링의 복원력과 하중의 합이 평형을 이룬다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{m g}{x}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{M_A g}{0.05} = \frac{(M_A + 3) g}{0.075}$
    ③ [최종 결과] $M_A = 6$
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95. 단진자의 원리를 이용한 추 시계를 가지고 엘리베이터에 탔다. 이 시계가 더 빠르게 가는 순간은?

  1. ㄱ 과 ㄷ
  2. ㄱ 과 ㄹ
  3. ㄴ 과 ㄷ
  4. ㄴ 과 ㄹ
(정답률: 32%)
  • 단진자의 주기 $T = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$에서 주기가 짧아질수록(시계가 빠르게 갈수록) 유효 중력 가속도 $g$가 커져야 합니다.
    관성력의 방향이 아래쪽으로 작용하여 겉보기 중력이 증가하는 상황을 찾아야 합니다.
    ㄱ. 위로 출발할 때: 가속도가 위쪽 $\rightarrow$ 관성력이 아래쪽 $\rightarrow$ $g$ 증가 (빠름)
    ㄴ. 아래로 출발할 때: 가속도가 아래쪽 $\rightarrow$ 관성력이 위쪽 $\rightarrow$ $g$ 감소 (느림)
    ㄷ. 올라가다 정지할 때: 가속도가 아래쪽 $\rightarrow$ 관성력이 위쪽 $\rightarrow$ $g$ 감소 (느림)
    ㄹ. 내려가다 정지할 때: 가속도가 위쪽 $\rightarrow$ 관성력이 아래쪽 $\rightarrow$ $g$ 증가 (빠름)
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96. 다음 1자유도 진동계의 임계 감쇠는 몇 N · s/m인가?

  1. 80
  2. 400
  3. 800
  4. 2000
(정답률: 54%)
  • 1자유도 진동계에서 임계 감쇠 계수는 질량과 강성의 곱에 루트를 씌운 값의 2배로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $C_{cr} = 2 \sqrt{mk}$
    ② [숫자 대입] $C_{cr} = 2 \sqrt{20 \times 8000}$
    ③ [최종 결과] $C_{cr} = 800$
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97. 크랭크 암(crank arm) AB가 A점을 중심으로 각속도 rod/s로 회전한다. 그림의 위치에서 피스톤 핀 P의 속도는? (단, = 1m, (connecting rod) = 1m)

  1. 왼쪽 방향 100 m/s
  2. 왼쪽 방향 200 m/s
  3. 오른쪽 방향 300 m/s
  4. 왼쪽 방향 400 m/s
(정답률: 33%)
  • 상대 속도 개념을 이용하여 피스톤 핀 P의 속도를 구합니다. 크랭크 암 AB의 각속도 $\omega_{AB} = 100\sqrt{2}\text{ rad/s}$이고 $\overline{AB} = 1\text{ m}$일 때, 점 B의 속도 $v_B = \omega_{AB} \times \overline{AB} = 100\sqrt{2}\text{ m/s}$입니다. 점 B에서 P로 향하는 연결봉 BP가 $45^{\circ}$ 각도를 이루고 있으므로, P의 속도는 B의 속도 성분을 투영하여 계산하면 왼쪽 방향으로 $200\text{ m/s}$가 됩니다.
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98. 같은 차종인 자동차 B, C가 브레이크가 풀린 채 정지하고 있다. 이 때 같은 차종의 자동차 A가 1.5m/s의 속력으로 B와 충돌하면, 이후 B와 C가 다시 충돌하게 되어 결국 3대의 자동차가 연쇄 충돌하게 된다. 이때, B와 C가 충돌한 직후의 자동차 C의 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 범퍼사이의 반발계수는 e=0.75 이다.)

  1. 0.16
  2. 0.19
  3. 1.15
  4. 1.31
(정답률: 44%)
  • 동일 질량의 물체가 연쇄 충돌할 때, 각 충돌 단계에서 반발계수를 적용하여 속도를 구하는 문제입니다. A와 B의 충돌 후 B의 속도를 먼저 구하고, 그 속도를 이용해 B와 C의 충돌 후 C의 속도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $v_{next} = \frac{1+e}{2} v_{prev}$
    ② [숫자 대입] $v_C = \frac{1+0.75}{2} \times (\frac{1+0.75}{2} \times 1.5)$
    ③ [최종 결과] $v_C = 1.15$
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99. 반지름이 0.5m인 바퀴가 미끄러짐 없이 굴러간다. Vo=20im/s이고, ao=5i m/s2일 때 지면과 접촉하고 있는 바퀴의 하단점 A의 가속도는 몇 m/s2인가? (단, i, j는 x, y축 각각의 단위 벡터를 나타낸다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0
  2. 10i + 800j
  3. 800j
  4. 10i - 800j
(정답률: 26%)
  • 미끄러짐 없이 구르는 바퀴의 하단점 A는 순간중심이 되므로 속도는 0이며, 가속도는 법선 가속도 성분만 남게 됩니다.
    먼저 각속도 $\omega$를 구하면 $\omega = \frac{v_o}{r} = \frac{20}{0.5} = 40 \text{ rad/s}$ 입니다.
    하단점 A의 가속도는 중심의 가속도 $a_o$와 회전에 의한 가속도의 합으로 나타나며, $x$축 성분은 $a_o + (r \times \alpha) = 5 - 5 = 0$이 됩니다.
    따라서 $y$축 방향의 법선 가속도만 남게 됩니다.
    ① [기본 공식] $a_y = r \omega^{2}$
    ② [숫자 대입] $a_y = 0.5 \times 40^{2}$
    ③ [최종 결과] $a_y = 800$
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100. 그림은 가속도계의 내부를 1자유도 시스템으로 단순화시킨 모델이며 고유진동수는 이 가속도계를 ω의 주파수로 진동하고 있는 물체에 부착하여 가속도의 양을 직접적으로 측정하고자 할 경우 ω와 ωn 어떤 관계에 있어야 하는가?

  1. ω=≪ωn
  2. ω=ωn
  3. ω≫ωn
  4. 아무 상관 없다.
(정답률: 26%)
  • 가속도계(Seismometer)가 물체의 가속도를 정확하게 측정하기 위해서는 시스템의 고유진동수 $\omega_n$이 측정하고자 하는 진동수 $\omega$보다 훨씬 커야 합니다.
    즉, $\omega \ll \omega_n$ 조건일 때 질량 $m$의 변위가 가속도에 비례하여 나타나므로 가속도를 직접적으로 측정할 수 있습니다.
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