1과목: 재료역학
1. 직경 20 mm, 길이 50mm의 구리 막대의 양단을 고정하고 막대를 가열하여 40℃ 상승했을 때 고정단을 누르는 힘은 약 몇 kN 정도인가? (단, 구리의 선팽창계수 α = 0.16×10-4/℃, 탄성계수 E = 110 GPa 이다.)
2. 피로 한도(fatigue limit)와 가장 관계가 깊은 하중은?
3. 그림과 같은 평면 트러스에서 절점 A에 단일하중 P = 80kN이 작용할 때, 부재 AB에 발생하는 부재력의 크기 및 방향을 구하면?
4. 그림과 같은 직사각형 단면을 갖는 기둥이 단면의 도심에 길이 방향의 압축하중을 받고 있다. x-x축 중심의 좌굴과 y-y축 중심의 좌굴에 대한 잉계하중의 비는? (단, 두 경우에 있어서의 지지조건은 동일하다.)
5. 길이 L = 2m 이고 지름 ø25mm인 원형단면의 단순 지지보의 중앙에 집중하중 400 kN이 작용할 때 최대 굽힘응력은 약 몇 kN/mm2 인가?
6. 단면이 정사각형인 외팔보에서 그림과 같은 하중을 받고 있을 때 허용응력이 σω이면 정사각형 단면의 한변의 길이 b는 얼마 이상이어야 하는가?
7. 재료가 순수 전단력을 받아 선형 탄성적으로 거동할 때 변형 에너지밀도를 구하는 식이 아닌 것은? (단, τ : 전단응력, G : 전단 탄성계수, ϓ : 전단 변형률)
8. 두께 2mm, 폭 6mm, 길이 60m인 강대(steel band)가 매달려 있을 때 자중에 의해서 몇 cm가 늘어나는가? (단, 강대의 탄성계수 E = 210 GPa, 단위체적당 무게 ϓ = 78kN/m3 이다.)
9. 100 rpm으로 30 kW를 전달시키는 길이 1 m, 지름 7 cm인 둥근 축단의 비틀림각은 약 몇 rad인가? (단, 전단 탄성계수 G = 83 GPa이다.)
10. 원형단면 보의 지름 D를 2D로 2배 크게 하면, 동일한 전단력이 작용하는 경우 그 단면에서의 최대전단응력(ϓmax)는 어떻게 되는가?
11. 회전반경 K, 단면 2차 모멘트 I, 단면적은 A라고 할 때 다음 중 맞는 것은?
12. 그림과 같이 두 와팔보가 롤러(Roller)를 사이에 두고 접촉되어 있을 때, 이 접촉점 C에서의 반력은? (단, 두 보의 굽힘강성 EI는 같다.)
13. 바깥지름 do = 40cm, 안지름 di = 20cm인 중공축은 동일 단면적을 가진 중심축보다 몇 배의 토크를 견디는가?
14. 지름 D인 두께가 얇은 링(ring)을 수평면 내에서 회전시킬 때, 링에 생기는 인장응력을 나타내는 식은? (단, 링의 단위 길이에 대한 무게를 W, 링의 원주속도를 V, 링의 단면적을 A, 중력 가속도를 g로 한다.)
15. 그림과 같이 균일 분포하중을 받고 있는 돌출보의 굽힘모멘트 선도(BMD)는?
16. 평면 변형률 상태에서 변형률 εx, εy 그리고 ϓxy가 주어졌다면 이때 주변형률 ε1과 ε2는 어떻게 주어지는가?
17. 그림과 같은 구조물에서 단면 m-n상에 발생하는 최대 수직응력의 크기는 몇 MPa인가?
18. 길이가 L인 외팔보 AB가 오른쪽 끝 B가 고정되고 전 길이에 ω의 균일분포하중이 작용할 때 이 보의 최대 처짐은? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)
19. 다음 그림과 같이 집중하중을 받는 밑단 고정, 타단지지된 보에서 고정단에서의 모멘트는?
20. 길이가 1m, 지름이 50mm, 전단탄성계수 G = 75 GPa인 환봉축에 800Nㆍm의 토크가 작용될 때 비틀림각은 약 몇 도인가?
2과목: 기계열역학
21. 4 kg의 공기르르 온도 15℃에서 일정 체적으로 가열하여 엔트로피가 3.35 kJ/K 증가하였다. 가열 후 온도는 어느 것에 가장 가까운가? (단, 공기의 정적 비열은 0.717 kJ/kg℃이다.)
22. 전류 25A, 전압 13V를 가하여 축전지를 충전하고 있다. 충전하는 동안 축전지로부터 15W의 열손실이 있다. 축전지의 내부에너지는 어떤 비율로 변하는가?
23. 어떤 사람이 만든 열기관을 대기압 하에서 물의 빙점과 비등점 사이에서 운전할 때 열효율이 28.6%였다고 한다. 다음에서 옳은 것은?
24. 1 kg의 공기가 압력 P1 = 100 kPa, 온도 t1 = 20 ℃의 상태로부터 P2 = 200 kPa, 온도 t2 = 100 ℃의 상태로 변화하였다면 체적은 약 몇 배로 되는가?
25. 기체가 167 kJ의 열을 흡수하고 동시에 외부로 20 kJ의 일을 했을 때, 내부에너지의 변화는?
26. 성능계수가 3.2인 냉동기가 시간동 20 MJ의 열을 흡수한다. 이 냉동기를 작동하기 위한 동력은 몇 KW인가?
27. 이상기체를 단열팽창시키면 온도는 어떻게 되는가?
28. 가정용 냉장고를 이용하여 겨울에 난방을 할 수 있다고 주장하였다면 이 주장은 이론적으로 열역학 법칙과 어떠한 관계를 갖겠는가?
29. 표준 대기압, 온도 100℃ 하에서 포화액체 물 1 kg이 포화증기로 변하는데 열 2255 kJ이 필요하였다. 이 증발과정에서 엔트로피(entropy)의 증가량은 얼마인가?
30. 밀폐시스템에서 초기 상태가 300 K, 0.5 m3 인 공기를 등온과정으로 150 kPa에서 600 kPa까지 천천히 압축하였다. 이 과정에서 공기를 압축하는데 필요한 일은 약 몇 kJ인가?
31. 다음 중 이상적인 오토사이클의 효율을 증가시키는 방안으로 맞는 것은?
32. 25℃, 0.01 MPa 압력의 물 1 kg을 5 MPa 압력의 보일러로 공급할 때 펌프가 가역단열 과정으로 작용한다면 펌프에 필요한 일의 양에 가장 가까운 값은? (단, 물의 비체적은 0.001 m3/kg이다.)
33. 출력 10000 kW의 터빈 플랜트의 매시 연료소비량이 5000 kg/hr이다. 이 플랜트의 열효율은? (단, 연료의 발열량은 33440 kJ/kg 이다.)
34. 초기에 온도 T, 압력 P 상태의 기체의 질량 m이 들어있는 견고한 용기에 같은 기체를 추가로 주입하여 질량 3m이 온도 2T 상태로 들어가게 되었다. 최종 상태에서 압력은? (단, 기체는 이상기체이다.)
35. 다음 정상유동 기기에 대한 설명으로 맞는 것은?
36. 온도가 127℃, 압력이 0.5 MPa, 비체적이 0.4 m3/kg 인 이상기체가 같은 압력 하에서 비체적이 0.3m3/kg으로 되었다면 온도는 약 몇 ℃ 인가?
37. 온도 5℃ 와 35℃ 사이에서 작동되는 냉동기의 최대 성능계수는?
38. 흡수기 냉동기에서 고온의 열을 필요로 하는 곳은?
39. 다음의 기본 랭킨 사이클의 보일러에서 가하는 열량은 엔탈피의 값으로 표시하였을 때 올바른 것은? (단, h는 엔탈피이다.)
40. 포화상태량 표를 참조하여 온도 -42.5℃, 압력 100kPa 상태의 암모니아 엔탈피를 구하면?
3과목: 기계유체역학
41. 다음의 그림과 같이 밑면이 2m×2m인 탱크에 비중 0.8인 기름이 떠 있을 때 밑면이 받는 계기압력(게이지압력)은 몇 kPa인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3이고, 중력가속도는 9.8m/s2이다.
42. 그림과 같이 비중이 0.83인 기름이 12m/s의 속도로 수직 고정평판에 직각으로 부딪치고 있다. 판에 작용되는 힘 F는 몇 N인가?
43. 부를돈과 압력계(Bourdon gauge)에서 압력에 대한 설명으로 가장 올바른 것은?
44. 두 유선 사이의 유동함수 차이 값과 가장 관련이 있는 것은?
45. 그림에서 입구 A에서 공기의 압력은 3×105 Pa(절대압력), 온도 20℃, 속도 5m/s이다. 그리고 출구 B에서 공기의 압력은 2×105 Pa(절대압력), 온도 20℃이면 출구 B에서의 속도는 몇 m/s 인가? (단, 공기는 이상기체로 가정한다.)
46. 다음의 그림과 같이 반지름 R인 한 쌍의 평행 원판으로 구성된 절도측정기(parallel plate viscometer)를 사용하여 액체시료의 점성계수를 측정하는 장치가 있다. 위쪽의 원판은 아래쪽 원판과 높이 h를 유지하고 각속도 ω로 회전하고 있으며 갭 사이를 채운 유체의 정도는 위 평판을 정상적으로 돌리는데 필요한 토크를 측정하여 계산한다. 갭 사이의 속도 분포는 선형적이며, Newton 유체일 때, 다음 중 회전하는 원판의 밑면에 작용하는 전단응력의 크기에 대한 설명으로 맞는 것은?
47. 공기가 평판 위를 3m/s의 속도로 흐르고 있다. 선단에서 50cm 떨어진 곳에서의 경계층 두께는? (단, 공기의 동점성계수 v = 16×10-6 m2/s이다.)
48. 입구 단면직이 20cm2 이고 출구 단면적이 10cm2 인 노즐에서 물의 입구 속도가 1 m/s일 때, 입구와 출구의 압력차이 P입구 - P출구는 약 몇 kPa 인가? (단, 노즐은 수평으로 놓여있고 손실은 무시할 수 있다.)
49. 밸브(지름 0.3 m)에 연결된 수평원관(지름 0.3 m)에 물(동점성계수 v = 1.0×10-6 m2/s, 밀도 ρ = 997.4 kg/m3)이 유속 2.0 m/s로 유동할 때 손실 동력이 5 kW 이었다. 이것은 공기 (v=1.5×10-5 m2/s, ρ = 1.177 kg/m3)로 완전히 상사한 조건에서 지름 0.15 m인 수평원관에서 실험한다면 손실동력은 약 몇 kW인가?
50. 유체입자가 일정한 기간 내에 이동한 경로를 이은 선은?
51. 가로 5m, 세로 4m의 직사각형 평판이 평판 면과 수직한 방향으로 정지된 공기 속에서 10 m/s로 운동할 때 필요한 동력은 약 몇 kW인가? (단, 공기의 밀도는 1.23 kg/m3, 정면도 항력계수는 1.1 이다.)
52. 물을 사용하는 원심 펌프의 설계점에서의 전 양정이 30 m이고 유량은 1.2 m3/min 이다. 이 펌프의 전효율이 80%라면 이 펌프를 1200 rpm의 설계점에서 운전할 때 필요하나 축동력을 공급하기 위한 토크는 몇 Nㆍm인가?
53. 지름이 5 cm인 비누풍선 속의 내부 초과 압력은 2.08 Pa이다. 이 비누막의 표면 장력은 몇 N/m인가?
54. 다음 중 물리량의 차원이 틀리게 표시된 것은? (단, F : 힘, M : 질량, L : 길이, T : 시간을 의미한다.)
55. 그림과 같이 지름 D와 깊이 H의 원통 용기 내에 액체가 가득 차 있다. 수평방향으로의 등가속도 (가속도 = a) 운동을 하여 내부의 물의 35%가 흘러 넘쳤다면 가속도 a와 중력가속도 g의 관계로 올바른 것은? (단, D = 1.2H 이다.)
56. 지름이 일정하고 수평으로 놓여진 원관 내의 유동이 완전 발달된 층류 유동일 경우 압력은 유동의 진행 방향으로 어떻게 변화하는가?
57. 어느 장치에서의 유량 Q m3/s는 지름 D cm, 높이 H m, 중력가속도 g m/s2, 동정성계수 v m2/s 와 관계가 있다. 차원해석(파이정리)을 하여 무차원수 사이의 관계식으로 나타내고자 할 때 최소한 필요한 무차원수는 몇 개인가?
58. 위가 열린 원뿔형 용기에 그림과 같이 물이 채워져 있을 때 아래면(반지름 0.5m)에 작용하는 정수력은 약 몇 kN인가?
59. 수평 원관 속을 흐르는 유체의 층류 유동에서 관마찰계수는?
60. 안지름이 30mm, 길이 1.5m인 파이프 안을 유체가 난류 상태로 유동하여 압력손실이 14715 Pa로 나타났다. 관벽에 나타나는 전단응력은 약 몇 Pa인가?
4과목: 기계재료 및 유압기기
61. 순철의 자기변태와 동소변태를 설명한 것으로 틀린 것은?
62. 같은 조건하에서 금속의 냉각속도가 빠르면 조작은 어떻게 변하는가?
63. 다음의 탄소강 조직 중 일반적으로 경도가 가장 낮은 것은?
64. 금속을 소성가공 할 때에 냉간가공과 열간가공을 구분하는 온도는?
65. 베이나이트(bainite)조직을 얻기 위한 항온열처리 조작으로 가장 적합한 것은?
66. 황(S) 성분이 적은 선철을 용해로, 전기로에서 용해한 후 주형에 주입 전 마그네슘, 세륨, 칼슘 등을 첨가시켜 흑연을 구상화한 것은?
67. 경도가 대단히 높아 압연이나 단조작업을 할 수 없는 조직은?
68. 특구상에 포함된 Ni원소의 영향이다. 틀린 것은?
69. 탄소강을 풀림(Annealing)하는 목적과 관계없는 것은?
70. 주철에서 쇳물의 유동성을 감소시키는 가장 주된 원소는?
71. 유압기기에 사용되는 개스킷(gasket)의 용어 설명으로 다음 중 가장 적합한 것은?
72. 그림의 유압회로는 시퀀스 밸브를 이용한 시퀀스 회로이다. 그림의 상태에서 2위치 4포트 밸브를 조작하여 두 실린더를 작동시킨 후 2위치 4포트 밸브를 반대방향으로 조작하여 두 실린더를 다시 작동시켰을 때 두 실린더의 작동순서(①~④)로 올바른 것은? (단, ①, ②는 A 실린더의 운동방향이고, ③, ④는 B 실린더의 운동방향이다.)
73. 그림과 같은 유압회로의 명칭으로 옳은 것은?
74. 그림과 같은 유압기호의 명칭은?
75. 유압 펌프에서 토출되는 최대 유량이 50 L/min일 때 펌프 흡입측의 배관 안지름으로 가장 적합한 것은? (단, 펌프 흡입측 유속은 0.6 m/s이다.)
76. 유압밸브의 전환 도중에서 과도적으로 생긴 밸브 포트 사이의 흐름을 의미하는 유압 용어는?
77. 부하의 낙하를 방지하기 위하여 배압(back pressure)을 부여하는 밸브는?
78. 어큐뮬레이터는 고압 용기이므로 장착과 취급에 각별한 주의가 요망된다. 이에 관련된 설명으로 틀린 것은?
79. 유압유의 점도가 낮을 때 유압 장치에 미치는 영향에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?
80. 유압 기본회로 중 미터인 회로에 대한 설명으로 틀린 것은?
5과목: 기계제작법 및 기계동력학
81. 구성인선(built-up edge)의 방지 대책으로 옳은 것은?
82. 다음 중 나사의 각도, 피치, 호칭지름의 측정이 가능한 측정기는?
83. CNC 프로그래밍에서 G 기능이란?
84. 가공액은 물이나 경유를 사용하여 세라믹에 구멍을 가공할 수 있는 것은?
85. 밀링작업의 단식 분할법으로 이(tooth)수 가 28개인 스퍼기어를 가공할 때 브라운샤프형 분할판 No2 21구멍열에서 분할 크랭크의 회전수와 구멍수는?
86. 표면이 서로 다른 모양으로 조각된 1쌍의 다이를 이용하여 메달, 주화 등을 가공하는 방법은?
87. 납, 주석, 알루미늄 등의 연한 금속이나 얇은 판금의 가장자리를 다듬질 작업할 때 사용하는 줄눈의 모양은?
88. 프레스 가공의 보조장치 중 판금재료 바깥둘레의 변형을 방지하기 위하여 사용하는 것은?
89. 금속의 표면을 단단하게 하기 위한 물리적인 표면 경화법은?
90. 초음파가공에서 나타나는 현상 및 작용에 대한 설명 중 틀린 것은?
91. 높이 2h인 창문에서 질량 m인 물체를 떨어뜨렸는데 지상에 있는 사람이 이 물체를 받았을 경우 이 사람이 받은 충격량은 얼마인가?
92. 반경 1 m, 질량 2 kg 인 균일한 디스크가 그림과 같은 30도 경사면에 놓여 있다. 정지 상태에서 놓아 주어 10 m 굴러갔을 때 디스크 중심부의 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 디스크와 경사면 사이에는 미끄러짐이 없으며 중력가속도는 10 m/s2으로 계산한다.)
93. 그림과 같이 길이 L, 질량 m 인 일정 단면의 가늘고 긴 봉에서 봉의 한 끝을 지나고 봉에 수직인 축에 대한 질량관성모멘트 Iy는?
94. 반지름이 R인 구가 수평한 평면 위를 그림과 같이 미끄러짐 없이 구르고 있다. 중심점 0의 속도가 V일 때 A점 속도의 크기는?
95. 스프링 상수가 1 N/cm인 스프링의 양끝을 고정시키고 스프링의 중앙점에 질량 1 kg의 질점을 붙였다. 이 시스템의 주기는?
96. 비강쇠자유진동수 ωn와 감쇠자유진동수 ωd사이의 관계를 정확히 표시한 것은? (단, ζ는 감쇠비를 나타낸다.)
97. 최대가속도가 720 cm/s2이고, 매분 480사이클의 진동수로 조회운동을 하고 있는 물체의 진동 진폭은?
98. 그림에서 자전거 선수는 2m/s2의 일정 가속도로 달리고 있다. 만약 정지상태에서 출발하였다면 5초 후의 위치는? (단, 지면과 자전거의 마찰은 무시한다.)
99. 운동방정식 에서 변위에 대한 식이 로 표시될 때 초기조건에 의해 결정되어야 할 임의상수는?
100. 질량이 m 인 공이 그림과 같이 속력이 v, 각도가 α 로 질량이 큰 금속판에 사출되었다. 만일 공과 금속판 사이의 반발계수가 0.8 이고, 공과 금속판 사이의 마찰이 무시된다면 입사각 α 와 출사각 β 의 관계는?
ΔL = LαΔT
여기서 ΔL은 막대의 길이 변화량, L은 막대의 길이, α는 선팽창계수, ΔT는 온도 변화량을 나타낸다. 이를 통해 막대의 길이 변화량을 구할 수 있다.
ΔL = 50 mm × 0.16×10-4/℃ × 40℃ = 0.032 mm
막대의 길이 변화량을 통해 응력을 구할 수 있다.
σ = EΔL/L
여기서 E는 탄성계수를 나타내며, L은 막대의 길이를 나타낸다. 이를 대입하면 다음과 같다.
σ = 110 GPa × 0.032 mm / 50 mm = 0.0704 GPa
막대의 단면적을 구하면 다음과 같다.
A = πr2 = π(10 mm)2 = 314.16 mm2
고정단을 누르는 힘은 응력과 단면적을 곱한 값이다.
F = σA = 0.0704 GPa × 314.16 mm2 = 22.13 kN
따라서, 고정단을 누르는 힘은 약 22 kN이다. 정답은 "22"이다.