1과목: 재료역학
1. 두 개의 목재 판재를 못으로 조립하여, 그림과 같은 단면을 갖는 목재 조립 보를 제작하였다. 이 보에 전단력이 작용하여, 두 판재의 접촉면에 보의 길이방향으로 균일하게 200kPa의 전단응력이 작용하고 있다. 못 하나의 허용 전단력이 2kN이라 할 때 못의 최소 허용간격은?
2. 직육면체가 일반적인 3축응력 σx, σy, σz를 받고 있을 때 체적 변형률 εv는 대략 어떻게 표현되는가?
3. 지름 약 4cm의 둥금 강봉에 60kN의 인장하중을 작용시키면 지름은 약 몇 mm만큼 감소하는가? (단, 탄성계수 E = 200GPa, 포아송 비 v = 0.33 이라 한다.)
4. 지름 8cm인 차축의 비틀림 각이 1.5m에 대해 1° 를 넘지 않게 하기 위한 최대 비틀림 응력은 몇 MPa인가? (단, 전단 탄성계수 G = 80GPa 이다.)
5. 그림과 같이 양단이 고정된 단면이 균일한 원형단면 봉의 C점 단면에 비틀림 모멘트 T가 작용하고 있다. AC 구간봉의 비틀림 각을 구하는 미분 방정식은? (단, A, B 고정단에 생기는 고정 비틀림 모멘트는 각각 TA, TB (TA + TB = T)이고, 이 봉의 비틀림 강성은 GIp 이다. 또, 이 문제에 관한한 비틀림 각 θ 의 부호는 무시한다.)
6. 양단 힌지로 지지된 목재의 장주가 200mm×200mm의 정사각형 단면을 가질 때 좌굴 하중은 약 몇 kN인가? (단, 길이 L = 5m, 탄성계수 E = 10GPa, 오일러공식을 적용한다.)
7. 일단은 고정, 티단(B지점)은 스프링(스프링상수 k)으로 지지하고, 이 B점에 하중 P를 작용할 때 B지점의 반력은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)
8. 다음 그림과 같은 부채꼴의 도심(centroid)의 위치 는?
9. 지름이 d이고 길이가 L인 강봉에 인장하중 P가 작용하고 있다. 강붕의 탄성계수가 E라 하면 강봉의 전체 탄성 에너지 U는 얼마인가?
10. 그림과 같이 균일분포 하중을 받는 보의 지점 B에서의 굽힘모멘트는 몇 kNㆍm 인가?
11. 그림과 같이 집중 하중 P가 외팔보의 중앙 및 끝단에서 각각 작용할 때, 최대 처짐량은? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)
12. 보의 전 길이(L)에 걸쳐 균일 분포하중이 작용하고 있는 단순보와 양단이 고정된 양단 고정보의 중앙(L/2)에서 발생하는 처짐량의 비는?
13. 보가 굽었을 때 곡률 반지름에 대한 설명으로 맞는 것은?
14. 그림에서 784.8N과 평형을 유지하기 위한 힘 F1과 F2는?
15. 원형단면을 가진 단순지지 보의 직경을 3배로 늘리고 같은 전단력이 작용한다고 하면, 그 단면에서의 최대 전단응력은 직경을 늘리기 전의 몇 배가 되는가?
16. 지름이 2m이고 1000kPa 내압이 작용하는 원통형 압력 용기의 최대 사용응력이 200MPa이다. 용기의 두께는 약 몇 mm인가? (단, 안전계수는 2 이다.)
17. 그림과 같이 지름 50mm의 축이 인장하중 P = 120kN과 토크 T = 2.4kNㆍm를 받고 있다. 최대 주응력은 약 몇 MPa인가?
18. 그림에서 A지점에서의 반력 RA를 구하면 약 몇 N인가?
19. 다음 그림과 같이 인장력 P가 작용하는 봉의 경사 단면 A-B에서 발생하는 법선응력과 전단응력이 각각 σn = 10MPa, τ = 6MPa 일 때, 경사각 ø는 약 몇 도인가?
20. 그림과 같이 단순화한 길이 1m의 차축 중심에 집중하중 100kN이 작용하고, 100rpm으로 400kW의 동력을 전달할 때 필요한 차축의 지름은 최소 몇 cm인가? (단, 축의 허용 굽힘응력은 85MPa로 한다.)
2과목: 기계열역학
21. 기체가 0.3MPa로 일정한 압력 하에 8m3에서 4m3까지 마찰 없이 압축되면서 동시에 500kJ의 열을 외부에 방출하였다면, 내부에너지(kJ)의 변화는 얼마나 되겠는가?
22. 이상기체의 가역단열 변화에서는 압력 P, 체적 V, 절대온도 T 사이에 어떤 관계가 성립하는가? (단, 비열비 k = Cp/Cv 이다.)
23. 어떤 가스의 비내부에너지 u(kJ/kg), 온도 t(℃), 압력 P(kPa), 비체적 v(m3/kg) 사이에는 다음의 관계식이 성립한다. 이 가스의 정압비열은 얼마 정도이겠는가?
24. 공기표준 Carnot 열기관 사이클에서 최저 온도는 280K이고, 열효율은 60%이다. 압축전 압력과 열을 방출한 후 압력은 100 kPa이다. 열을 공급하기 전의 온도와 압력은? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)
25. 가역단열펌프에 100 kPa, 50℃의 물이 2 kg/s로 들어가 4 MPa로 압축된다. 이 펌프의 소요 동력은? (단, 50℃에서 포화액체(saturated liquid)의 비체적은 0.001 m3/kg이다.)
26. 증기터빈 발전소에서 터빈 입출구의 엔탈피 차이는 130 kJ/kg이고, 터빈에서의 열손실은 10 kJ/kg이었다. 이 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 얼마인가?
27. 이상기체 1 kg이 가역등온 과정에 따라 P1 = 2 kPa, V1 = 0.1 m3로 부터 V2 = 0.3 m3 로 변화했을 때 기체가 한 일은 몇 주울(J)인가?
28. 400 K의 물 1.0 kg/s와 350 K의 물 0.5 kg/s가 정상과정으로 혼합되어 나온다. 이 과정 중에서 300 kJ/s의 열손실이 있다. 출구에서 물의 온도는 약 얼마인가? (단, 물의 비열은 4.18 kJ/kgㆍK이다.)
29. 잘 단열된 노즐에서 공기가 0.45 MPa에서 0.15 MPa로 팽창한다. 노즐 입구에서 공기의 속도는 50 m/s, 온도는 150℃이며 출구에서의 온도는 45℃이다. 출구에서의 공기 속도는? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 1.0035 kJ/kgㆍK, 0.7165 kJ/kgㆍK 이다.)
30. 어떤 냉장고의 소비전력이 200 W이다. 이 냉장고가 부엌으로 배출하는 열이 500 W라면, 이때 냉장고의 성능계수는 얼마인가?
31. 증기동력 사이클에 대한 다음의 언급 중 옳은 것은?
32. 압력 5 kPa, 체적이 0.3 m3인 기체가 일정한 압력 하에서 압축되어 0.2 m3로 되었을 때 이 기체가 한 일은? (단, + 는 외부로 기체가 일을 한 경우이고, - 는 기체가 외부로부터 일을 받은 경우)
33. 시스템의 온도가 가열과정에서 10℃에서 30℃로 상승하였다. 이 과정에서 절대온도는 얼마나 상승 하였는가?
34. 공기 10 kg이 압력 200 kPa, 체적 5 m3인 상태에서 압력 400 kPa, 온도 300℃인 상태로 변했다면 체적의 변화는? (단, 공기의 기체상수 R = 0.287 kJ/kgㆍK이다.)
35. 다음 사항은 기계열역학에서 일과 열(熱)에 대한 설명이다. 이 중 틀린 것은?
36. 다음 그림은 오토사이클의 P-V 선도이다. 그림에서 3-4가 나타내는 과정은?
37. 열펌프의 성능계수를 높이는 방법이 아닌 것은?
38. 매시간 20 kg의 연료를 소비하는 100 PS 인 가솔린 기관의 열효율은 약 얼마인가? (단, 1 PS = 750 W이고, 가솔린의 저위발열량은 43470 kJ/kg이다.)
39. 10 kg의 증기가 온도 50℃, 압력 38 kPa, 체적 7.5 m3일 때 총 내부에너지는 6700 kJ이다. 이와 같은 상태의 증기가 가지고 있는 엔탈피(enthalpy)는 몇 kJ인가?
40. 227℃의 증기가 500 kJ/kg의 열을 받으면서 가역등온 팽창한다. 이때 증기의 엔트로피 변화는 약 얼마인가?
3과목: 기계유체역학
41. 정상상태인 포텐셜 유동에 대한 정지한 경계면에서의 경계조건은?
42. 다음 중에서 차원이 다른 물리량은?
43. 그림과 같이 수두 Hm에서 오리피스의 유출속도가 V m/s이라면 유출속도를 2V로 하기 위해서는 H를 얼마로 해야 하는가?
44. 수평 파이프의 직경이 입구 D에서 출구 로 감소되었을 때 비압축성 유체의 입구 유속 V에 대한 출구 유속으로 맞는 것은?
45. 그림과 같이 아주 큰 저수조의 하부에 연결된 터빈이 있다. 직경 D = 10 cm인 노즐로부터 대기 중으로 분출되는 유량은 0.08 m3/s이고 터빈 출력이 15 kW일 때 수면 높이 H는 약 몇 m 인가? (단, 터빈의 효율은 100%이고, 수면으로부터 출구 사이의 손실은 무시하며, 수면은 일정하게 유지된다고 가정한다.)
46. 국소 대기압이 700mmHg 일 때 절대압력은 40 kPa이다. 이는 게이지 압력으로 얼마인가?
47. 그림과 같은 관에 유리관 A, B를 세우고 물을 흐르게 했을 때 유리관 B의 상승높이 h2는 약 몇 cm인가?
48. 그림과 같이 수조에 안지름이 균일한 관을 연결하고 관의 한 점의 정압을 측정할 수 있도록 액주계를 설치하였다. 액주계의 높이 H가 나타내는 것은?
49. 평행한 평판 사이의 충류 흐름을 해석하기 위해서 필요한 무차원수와 그 의미를 바르게 나타낸 것은?
50. 물을 이용한 기압계는 왜 실제적이지 못한가?
51. 내경이 50mm인 180° 곡관(bend)을 통하여 물이 5m/s의 속도와 0의 계기압력으로 흐르고 있다. 물이 곡관에 작용하는 힘은 약 몇 N인가?
52. 2차원 직각 좌표계 (x, y) 상에서 속도 포텐셜(velocity potential)이 ø = -3x2y + y3 으로 주어지는 어떤 이상유체에 대한 유동장이 있다. 점 (-1, 2)에서의 유속의 방향이 x축과 이루는 각도(degree)는?
53. 1/10 크기의 모형 잠수함을 해수 밀도의 1/2, 해수 점성 계수의 1/2인 액체 중에서 실험한다. 실제 잠수함을 2 m/s로 운전하려면 모형 잠수함은 몇 m/s의 속도로 실험해야 하는가?
54. 난류에서 평균 전단응력과 평균 속도구배의 비를 나타내는 점성계수는?
55. 원관 내 완전히 발달된 난류 속도분포 [R:반지름] 에 대한 단면 평균속도는 중심속도 u0 의 몇 배인가?
56. 아래 그림과 같이 폭이 3m이고, 높이가 4 m인 수문의 상단이 수면 아래 1m에 놓여있다. 이 수문에 작용하는 물에 의한 전압력의 작용점을 수면 아래로 몇 m 인가?
57. 다음 중 음속의 표현식이 아닌 것은? (단, k = 비열비, P = 절대압력, ρ = 밀도, T = 절대온도, E = 체적탄성계수, R = 기체상수)
58. 아주 긴 원관에서 유체가 완전 발달된 층류(laminar flow)로 흐를 때 전단응력은 반경 방향으로 어떻게 변화하는가?
59. 몸무게가 750N인 조종사가 지름 5.5m의 낙하산을 타고 비행기에서 탈출하고 있다. 항력계수가 1.0이고, 낙하산의 무게를 무시한다면 조종사의 최대 종속도는 약 몇 m/s가 되는가? (단, 공기의 밀도는 1.2 kg/m3이다.)
60. 12mm의 간격을 가진 평행한 평판 사이에 점성계수가 0.4 Nㆍs/m2인 기름이 가득 차 있다. 아래쪽 판을 고정하고 윗판을 3 m/s인 속도로 움직일 때 발생하는 전단응력은 몇 N/m2인가?
4과목: 기계재료 및 유압기기
61. 특수청동 중 열전대 및 뜨임시효 경화성 합금으로 사용되는 것은?
62. 다음은 특수강 제조용 첨가원소의 영향들 중에서 고속도강이 고온에서 기계적 성질을 계속 유지하는 것과 가장 관련이 많은 것은?
63. 다음 중 공석강의 탄소함유량으로 가장 적절한 것은?
64. 다음 금속 중 비중이 가장 큰 것은?
65. 다음 중 구상흑연 주철을 설명한 것으로 틀린 것은?
66. 담금질 균열의 원인이 아닌 것은?
67. 구리에 65~70% Ni을 첨가한 것으로 내열 내식성이 우수하므로 터빈 날개, 펌프 임펠러 등의 재료로 사용되는 합금은?
68. 다음 STC에 관한 설명이 잘못된 것은?
69. 주철 중에 함유되어 있는 유리탄소는 무엇인가?
70. 특수강의 질량효과(mass effect)와 경화능에 관한 다음 설명 중 옳은 것은?
71. 단단 베인 펌프 2개를 1개의 본체 내에 직렬로 연결시킨 베인 펌프를 무엇이라 하는가?
72. 피스톤 펌프의 일반적인 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?
73. 속도 제어 회로 방식 중 미터-인 회로와 미터-아웃 회로를 비교하는 설명으로 틀린 것은?
74. 밸브 몸체의 위치 중 주관로의 압력이 걸리고 나서, 조작력에 의하여 예정 운전 사이클이 시작되기 전의 밸브 몸체 위치에 해당하는 용어는?
75. 유압 작동유 선정 시 고려되어야 할 사항으로 거리가 먼 것은?
76. 밸브의 전환 도중에서 과도적으로 생기는 밸브 포트 사이의 흐름을 의미하는 용어는?
77. 축압기(어큐뮬레이터)의 용량이 10L, 기체의 봉입압력이 3.5 MPa일 때 작동유압이 5.9 MPa에서 3.9 MPa까지 변화할 때 가스 방출량은 약 몇 L 인가?
78. 채터링(chattering) 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?
79. 방향전환 밸브 중 탠덤 센터형으로 실린더의 임의의 위치에서 고정시킬 수 있고, 펌프를 무부하 운전시킬 수 있는 밸브는?
80. 다음 유압 작동유 중 난연성 작동유에 해당하지 않는 것은?
5과목: 기계제작법 및 기계동력학
81. 절삭과정에 공구에 열전대를 삽입하기 위한 가공방법으로 다음 중 가장 적합한 것은?
82. 테일러의 절삭공구 수영식 (VTn = C) 에서 T와 V의 좌표 관계를 모눈종이에 표시하면 기울기는 어떻게 그려지는가? (단, 여기서 T는 공구수명, V는 절삭속도, C는 상수이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)
83. 수퍼피니싱(super finishing)의 특징이 아닌 것은?
84. 프로젝션 용접(projection welding)에 대한 설명이 틀린 것은?
85. 두께 3mm, 장경이 50mm, 단경이 30mm인 강판을 블랭킹하는데 필요한 펀치력은 얼마인가? (단, 강판의 전단 저항을 45 N/mm2로 한다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)
86. H형강을 압연하기 위하여 특별히 구조한 압연기다. 동일 평면에 상하 수평롤러와 좌우 수직롤러의 축심이 있는 압연기는?
87. 주조작업에서 원형 제작시 고려해야 할 사항이 아닌 것은?
88. 구성인선(built up edge)을 감소시키는 다음 방법 중 옳은 것은?
89. 선반가공에서 가공시간과 관련성을 가지는 것은?
90. 열처리 곡선에서 TTT곡선과 관계있는 것은?
91. 다음 그림에 나타낸 위치에서 질량 m인 균일한 봉이 병전 운동을 할 때 필요한 힘 P를 구하면? (단, 마찰력은 무시한다.)
92. 평면상에서 운동하고 있는 로봇 팔의 끝단 P점의 위치를 극좌표계로 나타내면 다음과 같다. t = 1 일 때 P 점의 가속도의 크기로서 맞는 것은?
93. 질량이 50 kg인 바퀴의 질량관성모멘트가 8 kgㆍm2 이라면 이 바퀴의 회전반경은 몇 m인가?
94. 10 m/s의 속도로 움직이는 10 kg인 물체가 정지하고 있는 5 kg의 물체에 정면 중심 충돌한다면 충돌 후 질량 5 kg인 물체의 속도는 몇 m/s 인가? (단, 반발계수는 0.8 이다.)
95. 지표면에서 공을 초가속도 vo로 수직 상방으로 던졌다. 공이 제자리로 돌아올 때까지 걸린 시간은? (단, 공기저항은 무시한다.)
96. 자유도(Degree of Freedom)에 대한 설명 중 옳은 것은?
97. 그림과 같이 줄의 길이 L, 질량 m인 공을 1의 위치에서 놓을 때, 2의 위치까지 공이 오려면 최초의 위치각 α는 몇 도이면 되는가? (단, 마찰력, 공기저항, 줄의 질량은 무시한다.)
98. 감쇠진동계의 조화가진에서 공진이 발생할 때 외력과 변위의 위상각은 서로 몇 도 차이가 나는가?
99. 그림의 진동계를 자유 진동시킬 때 변위 x(t)는 로 표시된다. 여기서 감쇠계수 , 비감쇠 진동수 , 감쇠진동수 ω4 사이에 성립되는 관계식은?
100. 무게 468N인 큰 기계가 스프링으로 탄성 지지되어 있다. 이 스프링의 정적 변위(정적 수축량)가 0.24cm일 때 비감쇠 고유진동수는 약 몇 Hz인가?
한 못이 버틸 수 있는 최대 전단력은 2kN 이므로, 두 못이 겹쳐져 있는 부분에서는 전단력이 4kN을 초과하지 않도록 해야 한다. 따라서 두 못 사이의 최소 간격은 4kN을 버틸 수 있는 간격인 0.25m 이어야 한다.
따라서 정답은 "0.25m" 이다.