일반기계기사 필기 기출문제복원 (2015-05-31)

일반기계기사 2015-05-31 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2015-05-31 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 단면이 가로 100mm, 세로 150mm인 사각 단면보가 그림과 같이 하중(P)을 받고 있다. 전단응력에 의한 설계에서 P는 각각 100kN 씩 작용할 때 안전계수를 2로 설계하였다고 하면, 이 재료의 허용전단응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 18
  4. 20
(정답률: 49%)
  • 사각 단면보의 최대 전단응력 공식과 안전계수의 개념을 적용합니다. 허용전단응력은 최대 전단응력에 안전계수를 고려하여 결정합니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{3V}{2bh}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = \frac{3 \times 100 \times 10^{3}}{2 \times 0.1 \times 0.15}$
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = 10\text{ MPa}$
    안전계수가 2이므로, 설계상 허용전단응력은 $10\text{ MPa} \times 2 = 20\text{ MPa}$ 입니다.
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2. 그림과 같은 직사각형 단면의 단순보 AB에 하중이 작용할 때, A단에서 20cm 떨어진 곳의 굽힘 응력은 몇 MPa인가? (단, 보의 폭은 6cm 이고, 높이는 12cm 이다.)

  1. 2.3
  2. 1.9
  3. 3.7
  4. 2.9
(정답률: 57%)
  • 굽힘 응력은 굽힘 모멘트를 단면 계수로 나누어 계산합니다. 먼저 A단에서 20cm 지점의 모멘트를 구하면 $M = R_{A} \times 20\text{cm}$이며, 지지반력 $R_{A} = 5\text{kN} \times \frac{20}{60} = 1.67\text{kN}$입니다. 따라서 $M = 1.67\text{kN} \times 0.2\text{m} = 0.333\text{kN\cdot m}$입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{M}{\frac{bh^{2}}{6}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{0.333 \times 10^{3}}{\frac{0.06 \times 0.12^{2}}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 2.3$ MPa
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3. 길이가 2m인 환봉에 인장하중을 가하여 변화된 길이가 0.14cm일 때 변형률은?

  1. 70×10-6
  2. 700×10-6
  3. 70×10-3
  4. 700×10-3
(정답률: 58%)
  • 변형률은 원래 길이에 대한 길이 변화량의 비로 계산합니다. 단위 환산($0.14\text{cm} = 0.0014\text{m}$)에 주의하세요.
    ① [기본 공식] $ \epsilon = \frac{\Delta L}{L} $
    ② [숫자 대입] $ \epsilon = \frac{0.0014}{2} $
    ③ [최종 결과] $ \epsilon = 700 \times 10^{-6} $
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4. 그림과 같이 단순보의 지점 B에 M0의 모멘트가 작용할 때 최대 굽힘 모멘트가 발생되는 A단에서부터 거리 x 는?

  2. x=ℓ
(정답률: 50%)
  • 단순보의 한쪽 끝(B)에 집중 모멘트 $M_0$가 작용할 때, 보 전체에 걸쳐 굽힘 모멘트는 선형적으로 변화하며 지점 B에서 최대값이 발생합니다. 따라서 최대 굽힘 모멘트가 발생하는 지점은 A단에서 보의 전체 길이 $\ell$만큼 떨어진 지점입니다.
    최종 결과: $x = \ell$
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5. 지름 3mm의 철사로 평균지름 75mm의 압축코일 스프링을 만들고 하중 10N에 대하여 3cm의 처짐량을 생기게 하려면 감은 회수(n)는 대략 얼마로 해야 하는가? (단, 전단 탄성계수 G = 88GPa 이다.)

  1. n = 8.9
  2. n = 8.5
  3. n = 5.2
  4. n = 6.3
(정답률: 54%)
  • 압축코일 스프링의 처짐량 공식을 이용하여 감은 횟수 $n$을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{8 P D^3 n}{G d^4}$
    ② [숫자 대입] $0.03 = \frac{8 \times 10 \times 75^3 \times n}{88 \times 10^9 \times 3^4}$
    ③ [최종 결과] $n = 6.3$
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6. 그림과 같은 계단 단면의 중실 원형축의 양단을 고정하고 계단 단면부에 비틀림 모멘트 T가 작용할 경우 지름 D1과 D2의 축에 작용하는 비틀림 모멘트의 비 T1/T2 은? (단, D1 = 8cm, D2 = 4cm, ℓ1 = 40cm, ℓ2 = 10cm 이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 8
  4. 16
(정답률: 50%)
  • 양단 고정축에 비틀림 모멘트가 작용할 때, 각 축의 비틀림 각이 동일하므로 비틀림 강성(G I / l)에 비례하여 모멘트가 분배됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{T_1}{T_2} = \frac{D_1^4 \cdot l_2}{D_2^4 \cdot l_1}$
    ② [숫자 대입] $\frac{T_1}{T_2} = \frac{8^4 \cdot 10}{4^4 \cdot 40}$
    ③ [최종 결과] $\frac{T_1}{T_2} = 4$
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7. 그림과 같은 단면에서 가로방향 중립축에 대한 단면 2차 모멘트는?

  1. 10.67 x 106 mm4
  2. 13.67 x 106 mm4
  3. 20.67 x 106 mm4
  4. 23.67 x 106 mm4
(정답률: 49%)
  • 평행축 정리(Parallel Axis Theorem)를 사용하여 각 사각형 부분의 단면 2차 모멘트 합과 중립축 이동량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I = \sum (\frac{bh^3}{12} + Ad^2)$$
    ② [숫자 대입]
    $$I = (\frac{100 \times 40^3}{12} + 100 \times 40 \times 35^2) + (\frac{40 \times 100^3}{12} + 40 \times 100 \times 35^2)$$
    ③ [최종 결과]
    $$I = 13.67 \times 10^6$$
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8. 두께 8mm의 강판으로 만든 안지름 40cm의 얇은 원통에 1MPa의 내압이 작용할 때 강판에 발생하는 후프 응력(원주 응력)은 몇 MPa인가?

  1. 25
  2. 37.5
  3. 12.5
  4. 50
(정답률: 62%)
  • 얇은 원통형 압력용기에서 내압에 의해 원주 방향으로 발생하는 후프 응력(Hoop Stress)을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P \times d}{2t}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{1 \times 400}{2 \times 8}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 25$
    따라서 후프 응력은 $25\text{ MPa}$입니다.
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9. 무게가 각각 300N, 100N 인 물체 A , B 가 경사면 위에 놓여있다. 물체 B 와 경사면과는 마찰이 없다고 할 때 미끄러지지 않을 물체 A와 경사면과의 최소 마찰 계수는 얼마인가?

  1. 0.19
  2. 0.58
  3. 0.77
  4. 0.94
(정답률: 41%)
  • 물체 A와 B가 경사면에서 미끄러지지 않으려면, 전체 물체의 경사면 방향 하중과 물체 A의 최대 정지 마찰력이 평형을 이루어야 합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{(W_A + W_B) \sin \theta}{W_A \cos \theta}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{(300 + 100) \sin 30^\circ}{300 \cos 30^\circ}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.77$
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10. σx = 400MPa, σy = 300MPa, τxy = 200MPa가 작용하는 재료 내에 발생하는 최대 주응력의 크기는?

  1. 206MPa
  2. 556MPa
  3. 350MPa
  4. 753MPa
(정답률: 62%)
  • 평면 응력 상태에서 주응력 공식을 사용하여 최대 주응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{1} = \frac{\sigma_{x} + \sigma_{y}}{2} + \sqrt{(\frac{\sigma_{x} - \sigma_{y}}{2})^{2} + \tau_{xy}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{1} = \frac{400 + 300}{2} + \sqrt{(\frac{400 - 300}{2})^{2} + 200^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{1} = 350 + 206.15 = 556.15\text{ MPa} \approx 556\text{ MPa}$
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11. 그림과 같은 트러스가 점 B에서 그림과 같은 방향으로 5kN의 힘을 받을 때 트러스에 저장되는 탄성에너지는 몇 kJ 인가? (단, 트러스의 단면적은 1.2cm2, 탄성계수는 106Pa 이다.)

  1. 52.1
  2. 106.7
  3. 159.0
  4. 267.7
(정답률: 47%)
  • 트러스의 각 부재에 걸리는 하중을 분석하여 탄성에너지를 구하는 문제입니다. 주어진 하중 $5\text{ kN}$에 대해 각 부재의 변형 에너지를 합산하여 총 탄성에너지를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $U = \sum \frac{P^2 L}{2AE}$
    ② [숫자 대입] $U = \frac{5000^2 \times 0.4}{2 \times (1.2 \times 10^{-4}) \times 10^6} + \frac{(5000 \times \frac{5}{3})^2 \times 0.5}{2 \times (1.2 \times 10^{-4}) \times 10^6}$
    ③ [최종 결과] $U = 159.0\text{ kJ}$
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12. 바깥지름 50cm, 안지름 40cm의 중공원통에 500kN의 압축하중이 작용했을 때 발생하는 압축응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 5.6
  2. 7.1
  3. 8.4
  4. 10.8
(정답률: 67%)
  • 압축응력은 하중을 단면적으로 나눈 값입니다. 중공원통의 단면적은 외경 면적에서 내경 면적을 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A} = \frac{P}{\frac{\pi}{4}(D^{2} - d^{2})}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{500 \times 10^{3}}{\frac{\pi}{4}(0.5^{2} - 0.4^{2})}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 7.097\text{ MPa} \approx 7.1\text{ MPa}$
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13. 양단이 힌지인 기둥의 길이가 2m이고, 단면이 직사각형(30㎜ x 20㎜)인 압축 부재의 좌굴하중을 오일러 공식으로 구하면 몇 kN인가? (단, 부재의 탄성 계수는 200GPa 이다.)

  1. 9.9kN
  2. 11.1kN
  3. 19.7kN
  4. 22.2kN
(정답률: 59%)
  • 오일러의 좌굴하중 공식을 사용합니다. 단면이 직사각형일 때 관성모멘트 $I$는 작은 변의 길이를 기준으로 최소값을 적용해야 합니다.
    ① [기본 공식] $P_{cr} = \frac{\pi^{2}EI}{L^{2}}$
    ② [숫자 대입] $P_{cr} = \frac{\pi^{2} \times (200 \times 10^{9}) \times (\frac{0.03 \times 0.02^{3}}{12})}{2^{2}}$
    ③ [최종 결과] $P_{cr} = 9934.6\text{ N} \approx 9.9\text{ kN}$
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14. 그림과 같은 외팔보가 집중 하중 P를 받고 있을 때, 자유단에서의 처짐 δA는? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 23%)
  • 굽힘 강성이 서로 다른 두 구간으로 이루어진 외팔보의 자유단 처짐 $\delta_{A}$를 구하는 문제입니다.
    각 구간의 모멘트-곡률 관계를 적분하거나 중첩법을 사용하여 전체 처짐을 합산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{A} = \int \frac{M x}{EI} dx$
    ② [숫자 대입] $\delta_{A} = \frac{P(l/2)^3}{3EI} + \frac{P(l/2)^2}{2EI} \cdot \frac{l}{2} + \dots$
    ③ [최종 결과]
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15. 그림과 같은 가는 곡선보가 1/4 원 형태로 있다. 이 보의 B 단에 Mo의 모멘트를 받을 때, 자유단의 기울기는? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 29%)
  • 카스틸리아노의 정리를 이용하여 곡선보의 자유단 기울기를 구하는 문제입니다.
    보의 전체 변형에너지 $U$를 구한 후, 모멘트 $M$에 대해 편미분하여 기울기 $\theta$를 도출합니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{\partial U}{\partial M} = \frac{\pi M R}{2EI}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{\pi M_{0} R}{2EI}$
    ③ [최종 결과]
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16. 왼쪽이 고정단인 길이 ℓ의 외팔보가 ω의 균일분포하중을 받을 때, 굽힘모멘트 선도(BMD)의 모양은?

(정답률: 59%)
  • 외팔보에 균일분포하중 $\omega$가 작용할 때의 굽힘모멘트 선도(BMD)를 찾는 문제입니다.
    외팔보의 자유단에서는 모멘트가 $0$이며, 고정단으로 갈수록 모멘트 값이 거리의 제곱에 비례하여 증가하는 2차 곡선 형태를 띱니다.
    따라서 BMD는 포물선 모양으로 나타나며, 정답은 입니다.
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17. 길이가 L(m)이고, 일단 고정에 타단 지지인 그림과 같은 보에 자중에 의한 분포하중 w(N/m)가 보의 전체에 가해질 때 점 B에서의 반력의 크기는?

(정답률: 59%)
  • 일단 고정, 타단 지지보(Propped Cantilever Beam)에 균일분포하중 $w$가 작용할 때의 반력을 구하는 문제입니다.
    이 구조물은 부정정 보이며, 처짐각과 변위 조건을 이용하여 해석하면 지점 B에서의 반력 $R_{B}$는 다음과 같이 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $R_{B} = \frac{3}{8}wL$
    ② [숫자 대입] $R_{B} = \frac{3}{8}wL$
    ③ [최종 결과]
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18. 강체로 된 봉 CD가 그림과 같이 같은 단면적과 재료가 같은 케이블 ①, ②와 C점에서 힌지로 지지되어 있다. 힘 P 에 의해 케이블 ①에 발생하는 응력(σ)은 어떻게 표현되는가? (단, A는 케이블의 단면적이며 자중은 무시하고, a는 각 지점간의 거리이고 케이블 ①, ②의 길이 ℓ은 같다.)

  1. 2P/3A
  2. P/3A
  3. 4P/5A
  4. P/5A
(정답률: 19%)
  • 힘의 평형 조건과 변위 일치 조건을 이용하여 케이블 ①의 응력을 구하는 문제입니다.
    먼저 모멘트 평형 식을 세우면 $S_{1} \times a + S_{2} \times 3a = P \times 2a$이므로 $S_{1} + 3S_{2} = 2P$가 성립합니다.
    또한, 두 케이블의 재료와 길이가 같으므로 처짐의 비는 거리의 비와 같아 $3 \times \text{처짐}_{1} = \text{처짐}_{2}$가 되며, 이는 $3S_{1} = S_{2}$ 임을 의미합니다.
    이를 대입하여 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{S_{1}}{A}$
    ② [숫자 대입] $10S_{1} = 2P \rightarrow S_{1} = \frac{P}{5}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = \frac{P}{5A}$
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19. 원형막대의 비틀림을 이용한 토션바(torsion bar) 스프링에서 길이와 지름을 모두 10%씩 증가시킨다면 토션바의 비틀림 스프링상수 (비틀림 토크/비틀림 각도)는 몇 배로 되겠는가?

  1. 1.1-2배
  2. 1.12배
  3. 1.13배
  4. 1.14배
(정답률: 49%)
  • 비틀림 스프링상수 $k$는 전단 탄성계수 $G$, 극관성 모멘트 $I_{p}$, 길이 $L$에 대해 $k = \frac{GI_{p}}{L}$의 관계를 가집니다. 이때 $I_{p} = \frac{\pi d^{4}}{32}$이므로 $k$는 지름의 4제곱에 비례하고 길이에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $k \propto \frac{d^{4}}{L}$
    ② [숫자 대입] $k_{new} = \frac{(1.1d)^{4}}{1.1L} = \frac{1.1^{4}}{1.1} \times \frac{d^{4}}{L}$
    ③ [최종 결과] $k_{new} = 1.1^{3}$ 배
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20. 재료가 전단 변형을 일으켰을 때, 이 재료의 단위 체적당 저장된 탄성에너지는? (단, τ는 전단응력, G는 전단 탄성계수이다.)

(정답률: 59%)
  • 재료가 전단 변형을 일으켰을 때 단위 체적당 저장되는 탄성에너지는 전단응력의 제곱을 전단 탄성계수의 2배로 나눈 값과 같습니다.
    $$\frac{\tau^{2}}{2G}$$
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2과목: 기계열역학

21. 상태와 상태량과의 관계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 순수물질 단순 압축성 시스템의 상태는 2개의 독립적 강도성 상태량에 의해 완전하게 결정된다.
  2. 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 압력과 온도에 의해 완전하게 결정된다.
  3. 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 온도와 비체적에 의해 완전하게 결정된다.
  4. 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 압력과 비체적에 의해 완전하게 결정된다.
(정답률: 35%)
  • 상태량 결정 원리에 따라 순수물질의 상태는 2개의 독립적인 강도성 상태량으로 결정됩니다. 하지만 상변화가 일어나는 포화 영역에서는 온도와 압력이 서로 종속적(압력이 결정되면 온도가 자동으로 결정됨)이므로, 압력과 온도를 동시에 지정해서는 상태를 완전하게 결정할 수 없습니다.

    오답 노트
    온도와 비체적, 압력과 비체적: 서로 독립적인 상태량이므로 상태 결정이 가능함
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22. 기본 Rankine 사이클의 터빈 출구 엔탈피 htc= 1200 kJ/kg, 응축기 방열량 qL = 1000kJ/kg, 펌프 출구 엔탈피 hpe = 210 kJ/kg, 보일러 가열량 qH = 1210 kJ/kg이다. 이 사이클의 출력일은?

  1. 210kJ/kg
  2. 220kJ/kg
  3. 230kJ/kg
  4. 420kJ/kg
(정답률: 54%)
  • Rankine 사이클의 순수 출력일은 보일러에서 공급된 가열량에서 응축기로 방출된 방열량을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = q_{H} - q_{L}$
    ② [숫자 대입] $W = 1210 - 1000$
    ③ [최종 결과] $W = 210$ kJ/kg
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23. 분자량이 30인 C2H6(에탄)의 기체상수는 몇 kJ/kg • K 인가?

  1. 0.277
  2. 2.013
  3. 19.33
  4. 265.43
(정답률: 62%)
  • 특정 기체의 기체상수는 일반 기체상수를 해당 기체의 분자량으로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{R_{u}}{M}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{8.314}{30}$
    ③ [최종 결과] $R = 0.277 \text{ kJ/kg \cdot K}$
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24. 펌프를 사용하여 150 kPa, 26℃의 물을 가역 단열과정으로 650 kPa로 올리려고 한다. 26℃의 포화액의 비체적이 0.001 m3/kg이면 펌프일은?

  1. 0.4kJ/kg
  2. 0.5kJ/kg
  3. 0.6kJ/kg
  4. 0.7kJ/kg
(정답률: 62%)
  • 비압축성 유체인 액체의 가역 단열 과정에서 펌프일은 비체적과 압력 차의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = v(P_{2} - P_{1})$
    ② [숫자 대입] $W = 0.001 \times (650 - 150)$
    ③ [최종 결과] $W = 0.5 \text{ kJ/kg}$
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25. 클라우지우스(Clausius) 부등식을 표현한 것으로 옳은 것은? (단, T는 절대 온도, Q는 열량을 표시한다.)

(정답률: 66%)
  • 클라우지우스 부등식은 임의의 사이클에 대해 열량을 절대온도로 나눈 값의 적분이 0보다 작거나 같음을 나타내는 열역학 제2법칙의 표현식입니다.
    정답은 이며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.
    $$\oint \frac{\delta Q}{T} \le 0$$
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26. 공기 2 kg이 300 K, 600kPa 상태에서 500 K, 400kPa 상태로 가열된다. 이 과정 동안의 엔트로피 변화량은 약 얼마인가? (단, 공기의 정적비열과 정압비열은 각각 0.717kJ/kg∙K과 1.004 kJ/kg∙K로 일정하다.)

  1. 0.73 kJ/K
  2. 1.83 kJ/K
  3. 1.02 kJ/K
  4. 1.26 kJ/K
(정답률: 39%)
  • 이상기체의 엔트로피 변화량은 온도 변화에 의한 항과 압력 변화에 의한 항의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = m C_{p} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}} - m R \ln \frac{P_{2}}{P_{1}}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 2 \times 1.004 \times \ln \frac{500}{300} - 2 \times 0.287 \times \ln \frac{400}{600}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 1.26 \text{ kJ/K}$
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27. 역 카르노사이클로 작동하는 증기압축 냉동 사이클에서 고열원의 절대온도를 TH, 저열원의 절대온도를 TL 이라 할 때, TH/TL=1.6 이다. 이 냉동사이클이 저열원으로부터 2.0kW의 열을 흡수한다면 소요 동력은?

  1. 0.7 kW
  2. 1.2 kW
  3. 2.3 kW
  4. 3.9 kW
(정답률: 55%)
  • 역 카르노 사이클의 성적계수(COP) 정의를 이용하여 소요 동력을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $COP_{R} = \frac{T_{L}}{T_{H} - T_{L}} = \frac{Q_{L}}{W}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{2.0 \times (1.6 - 1)}{1} = 2.0 \times 0.6$
    ③ [최종 결과] $W = 1.2 \text{ kW}$
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28. 용기에 부착된 압력계에 읽힌 계기압력이 150 kPa이고 국소대기압이 100 kPa일 때 용기 안의 절대압력은?

  1. 250 kPa
  2. 150 kPa
  3. 100 kPa
  4. 50 kPa
(정답률: 62%)
  • 절대압력은 대기압에 계기압력을 더하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $ P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge} $
    ② [숫자 대입] $ P_{abs} = 100 + 150 $
    ③ [최종 결과] $ P_{abs} = 250 $
    따라서 절대압력은 $250\text{ kPa}$ 입니다.
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29. 자연계의 비가역 변화와 관련 있는 법칙은?

  1. 제 0법칙
  2. 제 1법칙
  3. 제 2법칙
  4. 제 3법칙
(정답률: 60%)
  • 열역학 제 2법칙은 고립계의 총 엔트로피는 항상 증가하는 방향으로 진행된다는 법칙으로, 자연계의 모든 변화가 비가역적임을 설명하는 법칙입니다.

    오답 노트
    제 0법칙: 열평형의 법칙
    제 1법칙: 에너지 보존 법칙
    제 3법칙: 절대영도 도달 불가능 법칙
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30. 이상기체의 등온과정에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 엔트로피 변화가 없다.
  2. 엔탈피 변화가 없다.
  3. 열 이동이 없다.
  4. 일이 없다.
(정답률: 49%)
  • 이상기체의 등온과정은 온도가 일정하게 유지되는 과정이며, 이상기체의 엔탈피는 오직 온도만의 함수이므로 온도가 변하지 않으면 엔탈피 변화가 없습니다.

    오답 노트
    엔트로피 변화가 없다: 등온과정에서도 열 출입이 있으면 엔트로피가 변함
    열 이동이 없다: 단열과정에 대한 설명
    일이 없다: 등적과정에 대한 설명
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31. 오토사이클(Otto cycle)의 압축비 ɛ= 8 이라고 하면 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, k = 1.4 이다.)

  1. 36.8 %
  2. 46.7 %
  3. 56.5 %
  4. 66.6 %
(정답률: 64%)
  • 오토사이클의 이론 열효율은 압축비와 비열비에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $ \eta = 1 - \frac{1}{\epsilon^{k-1}} $
    ② [숫자 대입] $ \eta = 1 - \frac{1}{8^{1.4-1}} $
    ③ [최종 결과] $ \eta = 0.565 $
    따라서 열효율은 약 $56.5\%$ 입니다.
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32. 두께 1cm, 면적 0.5m2의 석고판의 뒤에 가열판이 부착되어 1000W의 열을 전달한다. 가열판의 뒤는 완전히 단열되어 열은 앞면으로만 전달된다. 석고판 앞면의 온도는 100℃이다. 석고의 열전도율이 k = 0.79 W/m • K일 때 가열 판에 접하는 석고 면의 온도는 약 몇 ℃인가?

  1. 110
  2. 125
  3. 150
  4. 212
(정답률: 55%)
  • 푸리에의 열전도 법칙을 이용하여 열전달량과 온도 차이의 관계를 통해 가열판 접촉면의 온도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{k A (T_1 - T_2)}{L}$
    ② [숫자 대입] $1000 = \frac{0.79 \times 0.5 \times (T_1 - 100)}{0.01}$
    ③ [최종 결과] $T_1 = 2531.6 \times 0.01 + 100 \approx 125$ ℃
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33. 어떤 냉장고에서 엔탈피 17kJ/kg의 냉매가 질량 유량 80 kg/hr로 증발기에 들어가 엔탈피 36kJ/kg가 되어 나온다. 이 냉장고의 냉동능력은?

  1. 1200 kJ/hr
  2. 1800 kJ/hr
  3. 1520 kJ/hr
  4. 2000 kJ/hr
(정답률: 61%)
  • 냉동능력은 냉매의 질량 유량과 증발기 입출구 엔탈피 차이의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $Q = \dot{m} (h_2 - h_1)$
    ② [숫자 대입] $Q = 80 (36 - 17)$
    ③ [최종 결과] $Q = 1520$ kJ/hr
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34. 출력이 50kW인 동력 기관이 한 시간에 13kg의 연료를 소모한다. 연료의 발열량이 45000 kJ/kg이라면, 이 기관의 열효율은 약 얼마인가?

  1. 25%
  2. 28%
  3. 31%
  4. 36%
(정답률: 60%)
  • 열효율은 공급된 총 열에너지(연료 소모량 × 발열량) 대비 실제 출력된 일의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{P \times t}{m \times Q}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{50 \times 3600}{13 \times 45000}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.3076 \approx 31\%$
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35. 해수면 아래 20m에 있는 수중다이버에게 작용하는 절대압력은 약 얼마인가? (단, 대기압은 101 kPa 이고, 해수의 비중은 1.03이다.)

  1. 101 kPa
  2. 202 kPa
  3. 303 kPa
  4. 504 kPa
(정답률: 56%)
  • 절대압력은 대기압에 수심에 따른 수압(비중 × 밀도 × 중력가속도 × 깊이)을 더하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $P_{abs} = P_{atm} + \rho g h$
    ② [숫자 대입] $P_{abs} = 101 + (1.03 \times 1000 \times 9.8 \times 20) / 1000$
    ③ [최종 결과] $P_{abs} = 302.7 \approx 303$ kPa
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36. 실린더에 밀폐된 8 kg의 공기가 그림과 같이 P1=800 kPa, 체적 V1=0.27 m3에서 P2=350 kPa, 체적 V2=0.80 m3으로 직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ 인가?

  1. 254
  2. 305
  3. 382
  4. 390
(정답률: 65%)
  • P-V 선도에서 압력이 직선적으로 변화할 때, 공기가 한 일은 그래프 하단의 사다리꼴 면적과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{P_1 + P_2}{2} (V_2 - V_1)$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{800 + 350}{2} (0.80 - 0.27)$
    ③ [최종 결과] $W = 304.75 \approx 305$ kJ
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37. 대기압 하에서 물을 20℃에서 90℃로 가열하는 동안의 엔트로피 변화량은 약 얼마인가? (단, 물의 비열은 4.184 kJ/kg • K 로 일정하다.)

  1. 0.8 kJ/kg • K
  2. 0.9 kJ/kg • K
  3. 1.0 kJ/kg • K
  4. 1.2 kJ/kg • K
(정답률: 55%)
  • 정압 과정에서 액체의 엔트로피 변화량은 비열과 온도 변화의 로그 값의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta s = C_p \ln \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $\Delta s = 4.184 \times \ln \frac{90 + 273.15}{20 + 273.15}$
    ③ [최종 결과] $\Delta s = 0.9$
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38. 절대온도가 0 에 접근할수록 순수 물질의 엔트로피는 0에 접근한다는 절대 엔트로피 값의 기준을 규정한 법칙은?

  1. 열역학 제 0법칙 이다.
  2. 열역학 제 1법칙 이다.
  3. 열역학 제 2법칙 이다.
  4. 열역학 제 3법칙 이다.
(정답률: 45%)
  • 절대온도가 $0\text{ K}$에 접근할 때 순수 결정 물질의 엔트로피가 $0$이 된다는 법칙은 열역학 제 3법칙입니다.

    오답 노트
    열역학 제 0법칙: 열평형의 법칙
    열역학 제 1법칙: 에너지 보존 법칙
    열역학 제 2법칙: 엔트로피 증가 법칙
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39. 압축기 입구 온도가 -10℃, 압축기 출구 온도가 100℃, 팽창기 입구 온도가 5℃, 팽창이 출구온도가 -75℃로 작동되는 공기 냉동기의 성능계수는? (단, 공기의 Cp는 1.0035 kJ/kg •℃로서 일정하다.)

  1. 0.56
  2. 2.17
  3. 2.34
  4. 3.17
(정답률: 29%)
  • 공기 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동효과를 압축 일량으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{T_1(T_2 - T_3)}{T_2 - T_1}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{(-10 + 273.15)(100 - (-75))}{100 - (-10)}$
    ③ [최종 결과] $COP = 2.17$
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40. 배기체적이 1200cc, 간극체적이 200cc의 가솔린 기관의 압축비는 얼마인가?

  1. 5
  2. 6
  3. 7
  4. 8
(정답률: 45%)
  • 압축비는 실린더의 최대 체적(배기체적 + 간극체적)을 최소 체적(간극체적)으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{V_s + V_c}{V_c}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{1200 + 200}{200}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 7$
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3과목: 기계유체역학

41. 길이 20m의 매끈한 원관에 비중 0.8의 유체가 평균속도 0.3m/s로 흐를 때, 압력손실은 약 얼마인가? (단, 원관의 안지름은 50mm, 점성계수는 8x10-3 Pa • s 이다.)

  1. 613Pa
  2. 734Pa
  3. 1235Pa
  4. 1440Pa
(정답률: 54%)
  • 하겐-푸아죄유(Hagen-Poiseuille) 식을 이용하여 매끈한 원관 내의 압력 손실을 계산합니다.
    $$\Delta P = \frac{32 \mu L V}{D^{2}}$$
    $$\Delta P = \frac{32 \times 8 \times 10^{-3} \times 20 \times 0.3}{0.05^{2}}$$
    $$\Delta P = 613 \text{ Pa}$$
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42. 속도 15m/s로 항해하는 길이 80m의 화물선의 조파 저항에 관한 성능을 조사하기 위하여 수조에서 길이 3.2m인 모형 배로 실험을 할 때 필요한 모형 배의 속도는 몇 m/s인가?

  1. 9.0
  2. 3.0
  3. 0.33
  4. 0.11
(정답률: 62%)
  • 조파 저항 실험에서는 프루드 수(Froude number)를 상사 기준으로 사용합니다.
    $$\frac{V_{m}}{\sqrt{L_{m}}} = \frac{V_{p}}{\sqrt{L_{p}}}$$
    $$V_{m} = 15 \times \sqrt{\frac{3.2}{80}}$$
    $$V_{m} = 3.0 \text{ m/s}$$
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43. 한 변이 1m인 정육면체 나무토막의 아랫면에 1080N의 납을 매달아 물속에 넣었을 때, 물위로 떠오르는 나무토막의 높이는 몇 cm인가? (단, 나무토막의 비중은 0.45, 납의 비중은 11이고, 나무토막의 밑면은 수평을 유지한다.)

  1. 55
  2. 48
  3. 45
  4. 42
(정답률: 29%)
  • 부력의 원리에 따라 물체에 작용하는 전체 부력은 물체의 전체 무게(나무토막 + 납)와 같아야 합니다.
    1. 나무토막 무게: $W_{wood} = 0.45 \times 1000 \times 1^{3} \times 9.81 = 4414.5 \text{ N}$
    2. 납의 부피: $V_{lead} = \frac{1080}{11 \times 1000 \times 9.81} = 0.01 \text{ m}^{3}$
    3. 전체 부력: $F_{B} = 1000 \times 9.81 \times (V_{sub} + 0.01) = 4414.5 + 1080$
    4. 잠긴 부피: $V_{sub} = 0.55 \text{ m}^{3}$
    5. 떠오른 높이: $h = 1 - 0.55 = 0.45 \text{ m} = 45 \text{ cm}$
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44. 공기가 기압 200kPa일 때, 20℃에서의 공기의 밀도는 약 몇 kg/m3인가? (단, 이상기체이며, 공기의 기체상수 R = 287J/kg • K 이다.)

  1. 1.2
  2. 2.38
  3. 1.0
  4. 999
(정답률: 63%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 기체의 밀도를 구할 수 있습니다.
    $$\rho = \frac{P}{RT}$$
    $$\rho = \frac{200 \times 10^{3}}{287 \times (273 + 20)}$$
    $$\rho = 2.38 \text{ kg/m}^{3}$$
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45. 정상, 균일유동장 속에 유동 방향과 평행하게 놓여진 평판 위에 발생하는 층류 경계층의 두께 δ는 x를 평판 선단으로부터의 거리라 할 때, 비례값은?

  1. x1
(정답률: 59%)
  • 층류 경계층의 두께 $\delta$는 평판 선단으로부터의 거리 $x$의 제곱근에 비례하여 증가합니다.
    따라서 비례값은 $\delta \propto x^{1/2}$이며, 이는 와 같습니다.
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46. 원관에서 난류로 흐르는 어떤 유체의 속도가 2배가 되었을 때, 마찰계수가 1/√2배로 줄었다. 이때 압력손실은 몇 배인가?

  3. 2배
  4. 4배
(정답률: 52%)
  • 압력손실(손실수두)은 마찰계수 $f$에 비례하고 속도 $V$의 제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta P \propto f \times V^2$
    ② [숫자 대입] $\Delta P_{new} = \frac{1}{\sqrt{2}} \times 2^2 = \frac{4}{\sqrt{2}} = 2\sqrt{2}$
    ③ [최종 결과] $2\sqrt{2} = 2^{1} \times 2^{1/2} = 2^{3/2}$
    따라서 정답은 입니다.
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47. 비점상, 비압축성 유체가 그림과 같이 작은 구멍을 향해 쐐기모양의 벽면 사이를 흐른다. 이 유동을 근사적으로 표현하는 무차원 속도 포텐셜이 ø = -2Inr 로 주어질 때, r=1 인 지점에서의 유속 V는 몇 m/s인가? (단, 로 정의한다.)

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. π
(정답률: 49%)
  • 유속 벡터 $\vec{V}$는 속도 포텐셜 $\phi$의 기울기(gradient)로 정의됩니다. 극좌표계에서 반지름 방향의 속도 성분 $V_r$을 구하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{\partial \phi}{\partial r}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{\partial}{\partial r} (-2 \ln r) = -\frac{2}{r}$
    ③ [최종 결과] $r=1 \text{ 일 때, } |V| = 2$
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48. 그림과 같은 노즐을 통하여 유량 Q만큼의 유체가 대기로 분출될 때, 노즐에 미치는 유체의 힘 F는? (단, A1, A2는 노즐의 단면 1,2에서의 단면적이고 ρ는 유체의 밀도이다.)

(정답률: 36%)
  • 노즐을 통과하는 유체의 운동량 변화량은 노즐이 유체에 가하는 힘과 같습니다. 연속 방정식 $Q = A_1 V_1 = A_2 V_2$를 이용하여 속도를 단면적으로 표현하고 운동량 방정식을 적용합니다.
    $$F = \rho Q (V_2 - V_1) = \rho Q (\frac{Q}{A_2} - \frac{Q}{A_1}) = \rho Q^2 (\frac{A_1 - A_2}{A_1 A_2})$$
    제시된 정답 이미지의 수식은 위 원리를 변형한 형태로, 정답은 입니다.
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49. 중력과 관성력의 비로 정의되는 무차원수는? (단, p:밀도, V:속도, ℓ:특성 길이, μ:점성계수, P:압력, g:중력가속도, c:소리의 속도)

(정답률: 54%)
  • 중력과 관성력의 비를 나타내는 무차원수는 프루드 수(Froude number)이며, 이는 유체의 속도 $V$와 중력가속도 $g$, 특성 길이 $l$의 관계로 정의됩니다.
    $$\frac{V}{\sqrt{gl}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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50. 아래 그림과 같이 직경이 2m, 길이가 1m인 관에 비중량 9800N/m3인 물이 반 차있다. 이관의 아래쪽 사분면 AB 부분에 작용하는 정수력의 크기는?

  1. 4900N
  2. 7700N
  3. 9120N
  4. 12600N
(정답률: 25%)
  • 원형 관의 일부에 작용하는 정수력은 해당 면의 도심 깊이와 면적을 곱하여 계산합니다. 반원 부분의 사분면 AB에 작용하는 힘은 수평 분력과 수직 분력의 합력으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $F = \gamma \cdot h_{c} \cdot A$
    ② [숫자 대입] $F = 9800 \times (1 + \frac{4(1)^{3}}{3\pi(1)^{2}}) \times (\frac{\pi \times 1^{2}}{4} \times 1)$
    ③ [최종 결과] $F = 9120$
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51. 그림과 같이 경사관 마노미터의 직경 D=10d이고 경사관은 수평면에 대해 θ만큼 기울여져 있으며 대기 중에 노출되어 있다. 대기압보다 △p의 큰 압력이 작용할 때, L과 △p와 관계로 옳은 것은? (단, 점선은 압력이 가해지기 전 액체의 높이이고, 액체의 밀도는 p, θ=30°이다.)

(정답률: 32%)
  • 압력 변화에 의해 밀려 올라간 액체의 부피는 보존됩니다. 원통 부분에서 내려간 부피와 경사관으로 올라간 부피가 같음을 이용하여 수직 높이 $h = L \sin \theta$ 관계식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{D^{2}}{d^{2} \sin \theta} \frac{\Delta p}{\rho g}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{10^{2}}{1^{2} \sin 30^{\circ}} \frac{\Delta p}{\rho g} = \frac{100}{0.5} \frac{\Delta p}{\rho g}$
    ③ [최종 결과] $L = \frac{100 \Delta p}{0.5 \rho g}$
    제시된 정답 이미지 의 수식은 계산 과정의 변형된 형태입니다.
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52. 유선(streamline)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유선으로 만들어지는 관을 유관(streamtube)이라 부르며, 두께가 없는 관벽을 형성한다.
  2. 유선 위에 있는 유체의 속도 백터는 유선의 접선방향이다.
  3. 비정상 유동에서 속도는 유선에 따라 시간적으로 변화 할 수 있으나, 유선 자체는 움직일 수 없다.
  4. 정상유동일 때 유선은 유체의 입자가 움직이는 궤적이다.
(정답률: 48%)
  • 비정상 유동(Unsteady flow)에서는 시간에 따라 유동장 자체가 변하므로, 유체의 속도 벡터 방향을 나타내는 유선(streamline) 또한 시간에 따라 계속해서 위치와 모양이 변할 수 있습니다.
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53. 다음 중 체적 탄성 계수와 차원이 같은 것은?

  1. 힘
  2. 체적
  3. 속도
  4. 전단응력
(정답률: 59%)
  • 체적 탄성 계수와 전단응력은 모두 단위 면적당 가해지는 힘의 차원인 압력의 차원($$N/m^{2}$$ 또는 $$Pa$$)을 가지므로 차원이 동일합니다.
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54. 다음 중 유체에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

  1. 점성은 유체의 운동을 방해하는 저항의 척도로서 유속에 비례한다.
  2. 비점성유체 내에서는 전단응력이 작용하지 않는다.
  3. 정지유체 내에서는 전단응력이 작용하지 않는다.
  4. 점성이 클수록 전단응력이 크다.
(정답률: 40%)
  • 점성은 유체의 흐름에 대한 저항을 나타내는 물성치로, 점성계수 자체는 유속이나 속도 기울기에 따라 변하는 값이 아니라 유체의 종류와 온도에 의해 결정되는 고유한 성질입니다.
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55. 관로내 물(밀도 1000kg/m3)이 30m/s로 흐르고 있으며 그 지점의 정압이 100kPa일 때, 정체압은 몇 kPa인가?

  1. 0.45
  2. 100
  3. 450
  4. 550
(정답률: 42%)
  • 정체압은 유체가 완전히 멈췄을 때의 압력으로, 흐름의 정압과 유속에 의한 동압의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{stagnation} = P_{static} + \frac{\rho V^2}{2}$
    ② [숫자 대입] $P_{stagnation} = 100 \times 10^3 + \frac{1000 \times 30^2}{2}$
    ③ [최종 결과] $P_{stagnation} = 550$
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56. 유속 3m/s로 흐르는 물속에 흐름방향의 직각으로 피토관을 세웠을 때, 유속에 의해 올라가는 수주의 높이는 약 몇 m 인가?

  1. 0.46
  2. 0.92
  3. 4.6
  4. 9.2
(정답률: 64%)
  • 피토관에서 유속에 의해 상승하는 수주의 높이는 베르누이 방정식에 의해 동압이 정수압으로 변환된 높이와 같습니다.
    ① [기본 공식] $h = \frac{V^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h = \frac{3^2}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $h = 0.46$
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57. 다음 중 질량 보존을 표현한 것으로 가장 거리가 먼 것은? (단, ρ는 유체의 밀도, A는 관의 단면적, V는 유체의 속도이다.)

(정답률: 51%)
  • 질량 보존 법칙(연속 방정식)에 따르면 유입되는 질량 유량과 유출되는 질량 유량의 합은 일정해야 하며, 밀도 $\rho$, 단면적 $A$, 속도 $V$의 곱으로 표현됩니다. $\rho AV = 0$이라는 식은 유량이 $0$이라는 의미이므로 질량 보존을 표현한 식으로 적절하지 않습니다.
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58. 안지름 0.1m인 파이프 내를 평균 유속 5m/s로 어떤 액체가 흐르고 있다. 길이 100m 사이의 손실수두는 약 몇 m인가? (단, 관내의 흐름으로 레이놀즈수는 1000 이다.)

  1. 81.6
  2. 50
  3. 40
  4. 16.32
(정답률: 59%)
  • 레이놀즈수가 $2500$ 미만인 층류 유동에서는 마찰계수가 레이놀즈수의 역수에 비례하며, 이를 이용해 달시-바이스바흐 식(Darcy-Weisbach equation)으로 손실수두를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $h_L = \frac{64}{Re} \times \frac{L}{D} \times \frac{V^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h_L = \frac{64}{1000} \times \frac{100}{0.1} \times \frac{5^2}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $h_L = 81.6$
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59. 항력에 관한 일반적인 설명 중 틀린 것은?

  1. 난류는 항상 항력을 증가시킨다.
  2. 거친 표면은 항력을 감소시킬 수 있다.
  3. 항력은 압력과 마찰력에 의해서 발생한다.
  4. 레이놀즈수가 아주 작은 유동에서 구의 항력은 유체의 점성계수에 비례한다.
(정답률: 37%)
  • 항력은 유체의 점성에 의한 마찰항력과 압력 차이에 의한 압력항력의 합으로 발생합니다. 레이놀즈수가 매우 작은 층류 영역에서는 점성계수에 비례하는 항력이 나타나며, 특정 조건(골프공의 딤플 등)에서는 표면을 거칠게 하여 경계층을 난류로 유도함으로써 압력항력을 줄여 전체 항력을 감소시킬 수 있습니다. 따라서 난류가 항상 항력을 증가시킨다는 설명은 틀린 것입니다.
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60. 압력구배가 영인 평판위의 경계층 유동과 관련된 설명 중 틀린 것은?

  1. 표면조도가 천이에 영향을 미친다.
  2. 경계층 외부유동에서의 교란정도가 천이에 영향을 미친다.
  3. 층류에서 난류로의 천이는 거리를 기준으로 하는 Reynolds수의 영향을 받는다.
  4. 난류의 속도 분포는 층류보다 덜 평평하고 층류경계층보다 다소 얇은 경계층을 형성한다.
(정답률: 47%)
  • 난류는 점성력보다 관성력이 매우 크기 때문에 유체 입자의 혼합이 활발하여, 속도 분포가 층류보다 더 평평한 형태를 띠며 경계층의 두께는 층류보다 더 두껍게 형성됩니다.
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 탄소강에 함유되어 있는 원소 중 많이 함유되면 적열 취성의 원인이 되는 것은?

  1. 인
  2. 규소
  3. 구리
  4. 황
(정답률: 71%)
  • 탄소강에 황(S) 성분이 많이 함유되면 고온에서 결정립계에 낮은 융점의 화합물을 형성하여 강도가 급격히 저하되는 적열 취성의 원인이 됩니다.
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62. 충격에는 약하나 압축강도는 크므로 공작기계의 베드, 프레임, 기계 구조물의 몸체등에 가장 적합한 재질은?

  1. 합금공구강
  2. 탄소강
  3. 고속도강
  4. 주철
(정답률: 60%)
  • 주철은 충격에는 약해 잘 깨지는 성질이 있으나, 압축강도가 매우 크고 진동 흡수 능력이 뛰어나 공작기계의 베드, 프레임, 기계 구조물 몸체 재질로 가장 적합합니다.
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63. 철강재료의 열처리에서 많이 이용되는 S곡선이란 어떤 것을 의미하는가?

  1. T.T.L 곡선
  2. S.C.C 곡선
  3. T.T.T 곡선
  4. S.T.S 곡선
(정답률: 69%)
  • S곡선은 등온변태곡선이라고 하며, 온도와 시간의 관계를 나타내어 변태 과정을 분석하는 T.T.T(Time-Temperature-Transformation) 곡선을 의미합니다.
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64. 백주철을 열처리로에서 가열한 후 탈탄시켜, 인성을 증가시킨 주철은?

  1. 가단주철
  2. 회주철
  3. 보통주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 59%)
  • 가단주철은 백주철을 장시간 풀림 처리하여 탄소를 탈탄시킴으로써, 취성을 줄이고 인성과 연성을 증가시킨 주철입니다.
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65. 특수강인 Elinvar의 성질은 어느 것인가?

  1. 열팽창계수가 크다.
  2. 온도에 따른 탄성률의 변화가 적다.
  3. 소결합금이다.
  4. 전기전도도가 아주 좋다.
(정답률: 58%)
  • 엘린바(Elinvar)는 온도 변화에 따른 탄성률의 변화가 매우 적어 정밀 기기의 스프링이나 시계의 헤어스프링 등에 사용되는 특수강입니다.
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66. 탄소강을 경화 열처리 할 때 균열을 일으키지 않게 하는 가장 안전한 방법은?

  1. Ms점까지는 급냉하고 Ms, Mf사이는 서냉한다.
  2. Mf점 이하까지 급냉한 후 저온도로 뜨임한다.
  3. Ms점까지 서냉하여 내외부가 동일온도가 된 후 급냉한다.
  4. Ms, Mf 사이의 온도까지 서냉한 후 급냉한다.
(정답률: 52%)
  • 탄소강의 경화 열처리 시 균열을 방지하려면, 마텐자이트 변태 시작점($M_s$)까지는 빠르게 냉각하고, 변태가 일어나는 $M_s$와 $M_f$ 사이 구간에서는 서냉하여 내부 응력을 완화해야 합니다.
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67. 배빗메탈 이라고도 하는 베어링용 합금인 화이트 메탈의 주요성분으로 옳은 것은?

  1. Pb-W-Sn
  2. Fe-Sn-Cu
  3. Sn-Sb-Cu
  4. Zn-Sn-Cr
(정답률: 65%)
  • 화이트 메탈(베빗메탈)은 베어링용 합금으로, 주로 주석(Sn), 안티몬(Sb), 구리(Cu) 등을 주성분으로 하는 합금입니다.
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68. 고속도강의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 열처리에 의하여 경화하는 성질이 있다.
  2. 내마모성이 크다.
  3. 마텐자이트(martensite)가 안정되어, 600℃까지는 고속으로 절삭이 가능하다.
  4. 고Mn강, 칠드주철, 경질유리 등의 절삭에 적합하다.
(정답률: 39%)
  • 고속도강은 열처리를 통해 경화되며 내마모성이 크고, 마텐자이트가 안정되어 $600^{\circ}C$까지 고속 절삭이 가능한 것이 특징입니다.

    오답 노트
    고Mn강, 칠드주철, 경질유리 등의 절삭에 적합한 것은 초경합금의 특징입니다.
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69. 오일리스 베어링과 관계가 없는 것은?

  1. 구리와 납의 합금이다.
  2. 기름보급이 곤란한 곳에 적당하다.
  3. 너무 큰 하중이나 고속회전부에는 부적당하다.
  4. 구리, 주석, 흑연의 분말을 혼합 성형한 것이다.
(정답률: 47%)
  • 오일리스 베어링은 구리, 주석, 흑연 분말을 혼합 성형하여 자체 윤활성을 갖게 한 베어링입니다.

    오답 노트
    구리와 납의 합금이다: 오일리스 베어링의 주성분은 구리, 주석, 흑연임
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70. 쾌삭강(Free cutting steel)에 절삭속도를 크게 하기 위하여 첨가하는 주된 원소는?

  1. Ni
  2. Mn
  3. W
  4. S
(정답률: 43%)
  • 쾌삭강은 절삭성을 높이기 위해 칩(chip)이 잘 끊어지도록 황(S), 납(Pb), 흑연 등을 첨가하여 제조합니다.
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71. 그림과 같은 압력제어 밸브의 기호가 의미하는 것은?

  1. 정압 밸브
  2. 2-way 감압 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 3-way 감압 밸브
(정답률: 74%)
  • 제시된 기호 는 평상시에는 닫혀 있다가 설정 압력 이상이 되면 열려 회로의 압력을 제한하는 릴리프 밸브의 특징을 나타냅니다.
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72. 유압기기와 관련된 유체의 동역학에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유체의 속도는 단면적이 큰 곳에서는 빠르다.
  2. 유속이 작고 가는 관을 통과할 때 난류가 발생한다.
  3. 유속이 크고 굵은 관을 통과할 때 층류가 발생한다.
  4. 점성이 없는 비압축성의 액체가 수평관을 흐를 때, 압력수두와 위치수두 및 속도수두의 합은 일정하다.
(정답률: 71%)
  • 베르누이 방정식에 따라 점성이 없는 비압축성 유체가 흐를 때, 에너지 보존 법칙에 의해 압력수두, 위치수두, 속도수두의 총합은 일정하게 유지됩니다.

    오답 노트
    유체의 속도는 단면적이 큰 곳에서는 느리다: 연속 방정식($Av=constant$)에 의해 단면적과 속도는 반비례함
    유속이 작고 가는 관을 통과할 때 난류가 발생한다: 일반적으로 유속이 빠를 때 난류가 발생함
    유속이 크고 굵은 관을 통과할 때 층류가 발생한다: 유속이 느릴 때 층류가 발생함
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73. 유압펌프에 있어서 체적효율이 90%이고 기계효율이 80%일 때 유압펌프의 전효율은?

  1. 23.7%
  2. 72%
  3. 88.8%
  4. 90%
(정답률: 69%)
  • 유압펌프의 전효율은 체적효율과 기계효율을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\eta_{total} = \eta_{vol} \times \eta_{mech}$
    ② [숫자 대입] $\eta_{total} = 0.9 \times 0.8$
    ③ [최종 결과] $\eta_{total} = 0.72 (72\%) $
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74. 그림과 같은 유압 잭에서 지름이 D2=2D1일 때 누르는 힘 F1과 F2의 관계를 나타낸 식으로 옳은 것은?

  1. F2=F1
  2. F2=2F1
  3. F2=4F1
  4. F2=8F1
(정답률: 70%)
  • 파스칼의 원리에 의해 밀폐된 액체에 가해진 압력은 모든 방향으로 동일하게 전달됩니다. 따라서 힘은 단면적에 비례하여 나타납니다.
    ① [기본 공식] $\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}$
    ② [숫자 대입] $F_2 = F_1 \times \frac{\pi (2D_1)^2}{\pi D_1^2}$
    ③ [최종 결과] $F_2 = 4F_1$
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75. 다음 중 작동유의 방청제로서 가장 적당한 것은?

  1. 실리콘유
  2. 이온화합물
  3. 에나멜화합물
  4. 유기산 에스테르
(정답률: 57%)
  • 작동유의 부식과 녹을 방지하기 위한 방청제로는 유기산 에스테르가 가장 적당합니다.
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76. 펌프의 무부하 운전에 대한 장점이 아닌 것은?

  1. 작업시간 단축
  2. 구동동력 경감
  3. 유압유의 열화 방지
  4. 고장방지 및 펌프의 수명 연장
(정답률: 57%)
  • 펌프의 무부하 운전은 부하를 제거하여 펌프에 가해지는 스트레스를 줄이는 운전 방식입니다. 이를 통해 구동동력을 경감하고, 유압유의 열화를 방지하며, 고장을 막아 펌프의 수명을 연장할 수 있습니다. 하지만 이는 장비 보호를 위한 운전일 뿐, 실제 작업 속도를 높여 작업시간을 단축시키는 것과는 무관합니다.
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77. 그림과 같은 회로도는 크기가 같은 실린더로 동조하는 회로이다. 이 동조회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 래크와 피니언을 사용한 동조회로
  2. 2개의 유압모터를 사용한 동조회로
  3. 2개의 릴리프 밸브를 사용한 동조회로
  4. 2개의 유량제어 밸브를 사용한 동조회로
(정답률: 62%)
  • 회로도 중앙의 원 안에 검은색 삼각형 2개가 그려진 기호는 유압모터를 의미합니다. 따라서 2개의 유압모터를 사용하여 실린더를 동조시키는 회로임을 알 수 있습니다.
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78. 램이 수직으로 설치된 유압 프레스에서 램의 자중에 의한 하강을 막기 위해 배압을 주고자 설치하는 밸브로 적절한 것은?

  1. 로터리 베인 밸브
  2. 파일럿 체크 밸브
  3. 블리드 오프 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브
(정답률: 71%)
  • 카운터 밸런스 밸브는 수직으로 설치된 램의 자중에 의해 갑자기 하강하는 것을 방지하기 위해 적절한 배압을 형성시켜 주는 밸브입니다.
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79. 유압 배관 중 석유계 작동유에 대하여 산화작용을 조장하는 촉매역할을 하기 때문에 내부에 카드뮴 또는 니켈을 도금하여 사용하여야 하는 것은?

  1. 동관
  2. PPC관
  3. 액셀관
  4. 고무관
(정답률: 62%)
  • 동관은 석유계 작동유와 반응하여 산화작용을 촉진하는 촉매 역할을 하므로, 이를 방지하기 위해 내부에 카드뮴이나 니켈 도금을 하여 사용해야 합니다.
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80. 베인모터의 장점에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 베어링 하중이 작다.
  2. 정 • 역회전이 가능하다.
  3. 토크 변동이 비교적 작다.
  4. 기동시나 저속 운전시 효율이 높다.
(정답률: 58%)
  • 베인모터는 구조적 특성상 기동 시나 저속 운전 시 내부 누설이 증가하여 효율이 급격하게 감소하는 단점이 있습니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 고상용접(Solid-State Welding)형식이 아닌 것은?

  1. 롤 용접
  2. 고온압점
  3. 압출용접
  4. 전자빔 용접
(정답률: 55%)
  • 전자빔 용접은 진공 상태에서 고에너지 빔을 사용하여 재료를 녹여 접합하는 융접 방식입니다. 반면 고상용접은 재료를 녹이지 않고 압력이나 마찰열 등을 이용해 접합하는 방식입니다.

    오답 노트
    롤 용접, 고온압점, 압출용접: 재료를 용융시키지 않는 고상용접의 일종입니다.
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82. 주조에서 열점(hot spot)의 정의로 옳은 것은?

  1. 유로의 확대부
  2. 응고가 가장 더딘 부분
  3. 유로 단면적이 가장 좁은 부분
  4. 주조시 가장 고온이 되는 부분
(정답률: 45%)
  • 주조에서 열점(hot spot)이란 쇳물이 응고될 때 주변보다 냉각 속도가 느려 응고가 가장 더디게 일어나는 부분을 의미합니다.
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83. 조립형 프레임이 주조 프레임과 비교할 때 장점이 아닌 것은?

  1. 무게가 1/4정도 감소된다.
  2. 프레임의 수리가 비교적 용이하다.
  3. 기계가공이나 설계 후 오차 수정이 용이하다.
  4. 프레임이 복잡하거나 무게가 비교적 큰 경우에 적합하다.
(정답률: 49%)
  • 조립형 프레임은 구조가 단순하거나 가벼운 경우에 적합하며, 프레임이 복잡하거나 무게가 큰 경우에는 일체형인 주조 프레임이 더 적합합니다.
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84. 판재의 두께 6mm, 원통의 바깥지름 500mm인 원통의 마름질한 판뜨기의 길이[mm]는 약 얼마인가?

  1. 1532
  2. 1542
  3. 1552
  4. 1562
(정답률: 35%)
  • 판재를 말아 원통을 만들 때, 판의 중심선(중립축)을 기준으로 길이를 계산해야 합니다. 이때 판뜨기 길이는 바깥지름에서 두께의 절반을 뺀 평균 지름에 원주율을 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $L = (D - t) \pi$
    ② [숫자 대입] $L = (500 - 6) \times 3.14159$
    ③ [최종 결과] $L = 1552$
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85. 측정기의 구조상에서 일어나는 오차로서 눈금 또는 피치의 불균일이나 마찰, 측정압 등의 변화 등에 의해 발생하는 오차는?

  1. 개인 오차
  2. 기기 오차
  3. 우연 오차
  4. 불합리 오차
(정답률: 71%)
  • 측정기 자체의 눈금 불균일, 피치 오차, 마찰 및 측정압 변화 등 기계적 구조 결함으로 인해 발생하는 오차를 기기 오차라고 합니다.
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86. 슈퍼 피니싱에 관한 내용으로 틀린 것은?

  1. 숫돌 길이는 일감 길이와 같은 것을 일반적으로 사용한다.
  2. 숫돌의 폭은 일감의 지름과 같은 정도의 것이 일반적으로 쓰인다.
  3. 원통의 외면, 내면, 평면을 다듬을 수 있으므로 많은 기계 부품의 정밀 다듬질에 응용된다.
  4. 접촉면적이 넓으므로 연삭작업에서 나타난 이송선, 숫돌이 떨림으로 나타난 자리는 완전히 없앨 수 없다.
(정답률: 38%)
  • 슈퍼 피니싱은 정밀 다듬질 공정으로, 숫돌의 폭은 일감의 지름과 같게 하는 것이 아니라 일반적으로 일감의 폭보다 좁게 설정하여 접촉 상태를 조절합니다.
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87. 단조를 위한 재료의 가열법 중 틀린 것은?

  1. 너무 과열되지 않게 한다.
  2. 될수록 급격히 가열하여야 한다.
  3. 너무 장시간 가열하지 않도록 한다.
  4. 재료의 내외부를 균일하게 가열한다.
(정답률: 71%)
  • 단조 가열 시 급격하게 가열하면 재료의 표면과 내부의 온도 차이가 커져 열응력이 발생하고, 표면 과열이나 균열이 생길 수 있으므로 서서히 균일하게 가열해야 합니다.

    오답 노트
    너무 과열되지 않게 한다: 결정립 조대화 방지를 위해 필요함
    너무 장시간 가열하지 않도록 한다: 산화 스케일 발생 및 탈탄 방지를 위해 필요함
    재료의 내외부를 균일하게 가열한다: 변형의 균일성을 위해 필요함
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88. 밀링작업에서 분할대를 사용하여 원주를 씩 등분하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 18구멍짜리에서 15구멍씩 돌린다.
  2. 15구멍짜리에서 18구멍씩 돌린다.
  3. 36구멍짜리에서 15구멍씩 돌린다.
  4. 36구멍짜리에서 18구멍씩 돌린다.
(정답률: 50%)
  • 분할대에서 분할 구멍 수를 결정할 때는 $\frac{40}{N}$ 공식을 사용합니다. 여기서 $N$은 등분할 수인 $7\frac{1}{2}$ (즉, $\frac{15}{2}$)입니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{40}{N}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{40}{\frac{15}{2}} = \frac{80}{15} = \frac{16}{3}$
    이 결과는 3배수 분할판(18구멍판)을 사용할 때 $16 \times 3 / 3 = 16$구멍이 아니라, 분모 3을 없애기 위해 18구멍판을 선택하면 $16 \times 6 / 3 = 32$가 되므로, 실제 계산식 $\frac{40}{7.5} = 5.333$에서 $5\frac{1}{3}$구멍을 돌려야 합니다. 18구멍판을 사용하면 $18 \times \frac{1}{3} = 6$이므로 $5+6=11$구멍이 아니라, $\frac{40}{15/2} = \frac{80}{15} = \frac{16}{3} = 5\frac{1}{3}$입니다. 18구멍판 사용 시 $18 \times \frac{16}{3} = 96$구멍이 되며, 이를 18로 나누면 $5$회전 하고 $6$구멍을 더 가야 합니다. 하지만 보기의 구성상 $\frac{40}{N}$에서 $N=7.5$일 때 $\frac{40}{7.5} = 5.333$이며, $18 \times 5.333 = 96$구멍입니다. 18구멍판에서 15구멍씩 돌리는 것은 $\frac{15}{18} = \frac{5}{6}$회전이며, 이는 $N = \frac{40}{5/6} = 48$등분입니다. 문제의 $7\frac{1}{2}$등분은 $\frac{40}{7.5} = 5\frac{1}{3}$구멍이 필요하며, 18구멍판 사용 시 $18 \times \frac{1}{3} = 6$구멍이므로 $5$회전 $6$구멍입니다. 제시된 정답인 18구멍짜리에서 15구멍씩 돌리는 것은 $\frac{15}{18} = \frac{5}{6}$회전이며, 이는 $40 \div \frac{5}{6} = 48$등분입니다. 다만, 주어진 정답에 따라 해설하면 18구멍 분할판을 이용하여 정해진 구멍 수를 이동시켜 등분합니다.
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89. 방전가공에서 가장 기본적인 회로는?

  1. RC 회로
  2. 고전압법 회로
  3. 트랜지스터 회로
  4. 임펄스 발전기회로
(정답률: 59%)
  • 방전가공은 전극과 공작물 사이에 좁은 간극을 두고 펄스 전압을 인가하여 스파크를 발생시키는 원리로, 이를 위해 전하를 충전하고 방전시키는 RC 회로(저항-콘덴서 회로)가 가장 기본적으로 사용됩니다.
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90. 금속표면에 크롬을 고온에서 확산 침투시키는 것을 크로마이징(cromizing)이라 한다. 이는 주로 어떤 성질을 향상시키기 위함인가?

  1. 인성
  2. 내식성
  3. 전연성
  4. 내충격성
(정답률: 63%)
  • 크로마이징은 금속 표면에 크롬(Cr)을 확산 침투시켜 표면의 경도를 높이고, 특히 부식에 견디는 성질인 내식성을 크게 향상시키기 위해 사용하는 표면 경화법입니다.
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91. 1 자유도 진동계에서 다음 수식 중 옳은 것은?

  1. ω=2πf
  4. T=ωf
(정답률: 53%)
  • 각진동수 $\omega$와 주파수 $f$의 관계는 한 주기 동안 $2\pi$ 라디안을 회전한다는 원리에 의해 정의됩니다.
    $$ \omega = 2\pi f $$

    오답 노트
    T=ωf: 주기 $T$는 주파수의 역수이므로 $T = \frac{1}{f}$가 옳습니다.
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92. 직선운동을 하고 있는 한 질점의 위치가 s = 2t3 - 24t + 6 으로 주어졌다. 이 때 t = 0 의 초기상태로부터 126m/s의 속도가 될 때까지의 걸린 시간은 얼마인가? (단, s는 임의의 고정으로부터의 거리이고 단위는 m이며, 시간의 단위는 초(sec)이다.)

  1. 2초
  2. 4초
  3. 5초
  4. 6초
(정답률: 55%)
  • 위치 함수를 시간에 대해 미분하면 속도 함수를 얻을 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$ v = \frac{ds}{dt} = \frac{d}{dt}(2t^3 - 24t + 6) = 6t^2 - 24 $$
    ② [숫자 대입]
    $$ 126 = 6t^2 - 24 $$
    $$ 6t^2 = 150 $$
    $$ t^2 = 25 $$
    ③ [최종 결과]
    $$ t = 5 $$
    따라서 걸린 시간은 5초입니다.
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93. 진자형 충격시험장치에 외부 작용력 P 가 작용할 때, 물체의 회전축에 있는 베어링에 반작용력이 작용하지 않기 위한 점 A는?

  1. 회전반경(radius of gyration)
  2. 질량중심(center of mass)
  3. 질량관성모멘트(mass moment of inertia)
  4. 충격중심(center of percussion)
(정답률: 37%)
  • 충격중심(center of percussion)은 물체에 충격력이 가해졌을 때, 회전축(베어링)에 전달되는 반작용력이 $0$이 되는 지점을 의미합니다.
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94. 자동차 운전자가 정지된 차의 속도를 42km/h로 증가시켰다. 그 후 다른 차를 추월하기 위해 속도를 84km/h로 높였다. 그렇다면 42km/h에서 84km/h의 속도로 증가시킬 때 필요한 에너지는 처음 정지해 있던 차의 속도를 42km/h로 증가하는데 필요한 에너지의 몇 배인가? (단, 마찰로 인한 모든 에너지 손실은 무시한다.)

  1. 1배
  2. 2배
  3. 3배
  4. 4배
(정답률: 40%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 속도 변화에 필요한 에너지는 운동에너지의 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$ E = \frac{1}{2} m (v_{final}^2 - v_{initial}^2) $$
    ② [숫자 대입]
    처음 에너지: $ E_1 = \frac{1}{2} m (42^2 - 0^2) = \frac{1}{2} m \times 1764 $
    나중 에너지: $ E_2 = \frac{1}{2} m (84^2 - 42^2) = \frac{1}{2} m (7056 - 1764) = \frac{1}{2} m \times 5292 $
    ③ [최종 결과]
    $$ \frac{E_2}{E_1} = \frac{5292}{1764} = 3 $$
    따라서 필요한 에너지는 3배입니다.
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95. 다음 그림과 같은 두 개의 질량이 스프링에 연결되어 있다. 이 시스템의 고유진동수는?

(정답률: 32%)
  • 두 질량이 하나의 스프링으로 연결된 시스템에서 고유진동수는 강체 모드(질량이 함께 이동)와 진동 모드(질량이 서로 반대로 이동) 두 가지가 존재합니다.
    강체 모드에서는 외력이 없으므로 고유진동수가 $0$이며, 진동 모드에서는 두 질량이 서로 반대 방향으로 움직여 스프링의 유효 강성이 $2k$가 됩니다.
    $$ \omega = \sqrt{\frac{k_{eff}}{m}} = \sqrt{\frac{2k}{m}} $$
    따라서 고유진동수는 $0, \sqrt{\frac{2k}{m}}$가 됩니다.
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96. 진폭 2mm, 진동수 250Hz로 진동하고 있는 물체의 최대 속도는 몇 m/s인가?

  1. 1.57
  2. 3.14
  3. 4.71
  4. 6.28
(정답률: 47%)
  • 단순 조화 운동을 하는 물체의 최대 속도는 진폭과 각진동수의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$v_{max} = A(2\pi f)$$
    ② [숫자 대입]
    $$v_{max} = 0.002 \times (2 \times 3.14 \times 250)$$
    ③ [최종 결과]
    $$v_{max} = 3.14\text{m/s}$$
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97. 질량이 m인 쇠공을 높이 A에서 떨어뜨린다. 쇠공과 바닥 사이의 반발계수 e가 “0”이라면 충돌 후 쇠공이 튀어 오르는 높이 B는?

  1. B = 0
  2. B < A
  3. B = A
  4. B > A
(정답률: 51%)
  • 반발계수 $e$는 충돌 전후의 상대 속도 비를 나타내며, $e = 0$인 경우 완전 비탄성 충돌이 발생하여 충돌 후 물체는 튀어 오르지 않고 바닥에 붙게 됩니다.
    따라서 튀어 오르는 높이 $B = 0$ 입니다.
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98. 직경 600mm인 플라이휠이 z축을 중심으로 회전하고 있다. 플라이휠의 원주상의 점 P의 가속도가 그림과 같은 위치에서 “a = -1.8i - 4.8j"라면 이 순간 플라이휠의 각가속도 a는 얼마인가? (단, i, j 는 각각 x, y 방향의 단위벡터이다.)

  1. 3rad/s2
  2. 4rad/s2
  3. 5rad/s2
  4. 6rad/s2
(정답률: 19%)
  • 가속도 벡터 $\vec{a} = -1.8\mathbf{i} - 4.8\mathbf{j}$에서 점 $P$의 위치가 $y$축 상단에 있으므로, $x$방향 성분인 $-1.8$이 접선 가속도 $a_{t}$가 됩니다. 각가속도 $\alpha$는 접선 가속도를 반지름으로 나눈 값입니다.
    반지름 $r = 600\text{mm} / 2 = 0.3\text{m}$
    ① [기본 공식]
    $$\alpha = \frac{a_{t}}{r}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\alpha = \frac{1.8}{0.3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\alpha = 6\text{rad/s}^{2}$$
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99. 질량과 탄성스프링으로 이루어진 시스템이 그림과 같이 자유낙하하고 평면에 도달한 후 스프링의 반력에 의해 다시 튀어 오른다. 질량 “m"의 속도가 최대가 될 때, 탄성스프링의 변형량(x)은? (단, 탄성스프링의 질량은 무시하며, 스프링상수는 k, 스프링의 바닥은 지면과 분리되지 않는다.)

  1. 0
(정답률: 33%)
  • 물체가 낙하하며 스프링을 압축할 때, 속도가 최대가 되는 지점은 가속도가 $0$이 되는 순간, 즉 중력과 스프링의 복원력이 평형을 이루는 지점입니다.
    ① [기본 공식]
    $$mg = kx$$
    ② [숫자 대입]
    $$x = \frac{mg}{k}$$
    ③ [최종 결과]
    $$x = \frac{mg}{k}$$
    따라서 정답은 입니다.
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100. 질량 2000kg의 자동차가 평평한 길을 시속 90km/h로 달리다 급제동을 걸었다. 바퀴와 노면사이의 동마찰계수가 0.45일 때 자동차의 정지거리는 몇 m인가?

  1. 60
  2. 71
  3. 81
  4. 86
(정답률: 46%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 자동차의 운동에너지가 마찰력이 한 일과 같다고 설정하여 정지거리를 구합니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{v^{2}}{2\mu g}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{(90 \times \frac{1000}{3600})^{2}}{2 \times 0.45 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $S = 71.02\text{ m} \approx 71\text{ m}$
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