일반기계기사 필기 기출문제복원 (2016-10-01)

일반기계기사
(2016-10-01 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 5cm×4cm 블록이 x축을 따라 0.05cm만큼 인장되었다. y 방향으로 수축되는 변형률(Єy)은? (단, 푸아송 비(v)는 0.3이다.)

  1. 0.00015
  2. 0.0015
  3. 0.003
  4. 0.03
(정답률: 55%)
  • 블록이 x축 방향으로 0.05cm만큼 인장되었으므로, x축 방향의 변형률(Єx)은 다음과 같다.

    Єx = (변형량) / (원래 길이) = 0.05 / 5 = 0.01

    푸아송 비(v)는 0.3이므로, y 방향으로의 변형률(Єy)은 다음과 같다.

    Єy = -v * Єx = -0.3 * 0.01 = -0.003

    여기서 음수 부호는 수축을 나타내며, 따라서 절댓값을 취하면 0.003이 된다. 따라서 정답은 "0.003"이다.
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2. 그림과 같이 지름 d인 강철봉이 안지름 d, 바깥지름 D인 동관에 끼워져서 두 강체 평판 사이에서 압축되고 있다. 강철봉 및 동관에 생기는 응력을 각각 σs, σc라고 하면 응력의 미(σs/σc)의 값은? (단, 강철(Es) 및 동(Ec)이 탄성계수는 각각 Es=200GPa, Ec=120Gpa이다.)

  1. 3/5
  2. 4/5
  3. 5/4
  4. 5/3
(정답률: 61%)
  • 압축 상태에서 강철봉과 동관에 작용하는 응력은 다음과 같다.

    σs = Fs / As (강철봉의 응력)

    σc = Fc / Ac (동관의 응력)

    여기서 Fs와 Fc는 두 평판 사이에서 작용하는 힘으로, Fs = Fc이다. As와 Ac는 각각 강철봉과 동관의 단면적이다.

    또한, 압축 상태에서 강철봉과 동관의 변형률은 같으므로, 강철봉과 동관의 응력은 훅의 법칙에 따라 다음과 같이 연관된다.

    σs / Es = σc / Ec

    따라서, σs / σc = Es / Ec = 200 / 120 = 5 / 3 이다.

    따라서, 정답은 "5/3"이다.
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3. 동일 재료로 만든 길이 L, 지름 D인 축 A와 길이 2L, 지름 2D인 축 B를 동일각도만큼 비트는 데 필요한 비틀림 모멘트의 비 TA/TB의 값은 얼마인가?

  1. 1/4
  2. 1/8
  3. 1/16
  4. 1/32
(정답률: 61%)
  • 비트는 두 축 사이의 각도를 비틀어서 회전시키는 도구이므로, 비트를 사용할 때는 축이 비틀림 모멘트에 의해 얼마나 비틀리는지를 고려해야 한다.

    비트를 사용할 때 필요한 비틀림 모멘트는 T = GJ/TL 인데, 여기서 G는 재료의 전단 탄성계수, J는 축의 폴라 모멘트, TL은 축의 길이를 의미한다.

    같은 재료로 만든 축 A와 축 B의 전단 탄성계수 G는 동일하므로, 비트를 사용할 때 필요한 비틀림 모멘트는 축의 폴라 모멘트와 길이에 비례한다.

    축 A의 폴라 모멘트는 π/32 × D^4, 축 B의 폴라 모멘트는 π/32 × (2D)^4 = 16π/32 × D^4 이므로, 축 B의 폴라 모멘트는 축 A의 폴라 모멘트의 16배이다.

    따라서, 축 B에서 축 A로 비트를 전달할 때 필요한 비틀림 모멘트는 축 A에서 축 B로 비트를 전달할 때 필요한 비틀림 모멘트의 1/16배가 된다.

    즉, TA/TB = 1/16 이므로, 정답은 "1/8"이다.
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4. 지름 d인 원형단면 기둥에 대하여 오일러 죄굴식의 회전반경은 얼마인가?

  1. d/2
  2. d/3
  3. d/4
  4. d/6
(정답률: 61%)
  • 오일러 죄굴식에서 회전반경 R은 R = (I/mr)^0.5 으로 주어진다. 여기서 I는 관성 모멘트, m은 질량, r은 거리를 나타낸다.

    원형단면 기둥의 관성 모멘트는 I = (1/4)mr^2 이다. 이는 원의 관성 모멘트 공식에서 유도할 수 있다.

    따라서 R = ((1/4)mr^2 / mr)^0.5 = (r^2 / 4)^0.5 = r/2 이다.

    하지만 원형단면 기둥에서 r = d/2 이므로 R = (d/2) / 2 = d/4 이다.

    따라서 정답은 "d/4" 이다.
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5. 지름 2cm, 길이 1m의 원형단면 외팔보의 자유단에 집중하중이 작용할 때, 최대 처짐량이 2cm가 되었다면, 최대 굽힘응력은 약 몇 MPa인가? (단, 보의 세로탄성계수는 200GPs이다.)

  1. 80
  2. 120
  3. 180
  4. 220
(정답률: 60%)
  • 원형단면 외팔보의 최대 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$delta_{max} = frac{FL^3}{48EI}$$

    여기서 $F$는 집중하중, $L$은 보의 길이, $E$는 보의 탄성계수, $I$는 보의 단면 2차 모멘트이다.

    이 문제에서 $delta_{max} = 2text{cm} = 0.02text{m}$, $L = 1text{m}$, $I = frac{pi d^4}{64} = frac{pi (0.02text{m})^4}{64}$, $E = 200text{GPa} = 200times 10^9text{Pa}$ 이므로,

    $$F = frac{48EIdelta_{max}}{L^3} = frac{48times 200times 10^9times frac{pi (0.02text{m})^4}{64}times 0.02text{m}}{(1text{m})^3} approx 120text{kN}$$

    최대 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$sigma_{max} = frac{My}{I}$$

    여기서 $M$은 최대 굽힘모멘트, $y$는 단면의 중립면에서 가장 먼 거리이다.

    이 문제에서 $M = FL$, $y = frac{d}{2} = 0.01text{m}$ 이므로,

    $$sigma_{max} = frac{FLy}{I} = frac{48EIdelta_{max}y}{L^3} = frac{48times 200times 10^9times frac{pi (0.02text{m})^4}{64}times 0.02text{m}times 0.01text{m}}{(1text{m})^3} approx 120text{MPa}$$

    따라서 정답은 "120"이다.
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6. 지름 d인 원형 단면보에 가해지는 전단력을 V라 할 때 단면의 중립축에서 일어나는 최대 전단 응력은?

(정답률: 60%)
  • 단면의 중립축에서 최대 전단 응력은 전단력 V를 단면의 단면적 A로 나눈 값인 τ_max = V/A 이다. 원형 단면보의 단면적은 A = πd^2/4 이므로, τ_max = 4V/πd^2 이다. 따라서 정답은 "" 이다. 이유는 단면의 중립축에서 최대 전단 응력은 전단력과 단면적에 반비례하므로, 단면적이 작을수록 최대 전단 응력이 커진다. ""는 d^2이 가장 작으므로, 단면적이 가장 작아 최대 전단 응력이 가장 커진다.
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7. 오일러 공식이 세장비 에 대해 성립한다고 할 때, 양단이 힌지인 원형단면 기둥에서 오일러 공식이 성립하기 위한 길이 “ℓ”과 지름 “d”와의 관계가 옳은 것은?

  1. ℓ>4d
  2. ℓ>25d
  3. ℓ>50d
  4. ℓ>100d
(정답률: 65%)
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8. 2축 응력 상태의 잴 내에서 서로 직각 방향으로 400MPa의 인장응력과 300MPa의 압축응력이 작용할 때 재료 내에 생기는 최대 수직응력은 몇 MPa인가?

  1. 500
  2. 300
  3. 400
  4. 350
(정답률: 46%)
  • 두 축이 직각이므로, 최대 수직응력은 두 축의 응력 차이의 반으로 나타난다. 따라서, 최대 수직응력은 (400-(-300))/2 = 350MPa가 된다. 따라서, 보기에서 정답은 "350"이어야 한다.
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9. 그림과 같은 벨트 구조물에서 하중 W가 작용할 때 P값은? (단, 벨트는 하중 W의 위치를 기준으로 좌우 대칭이며 0°<α<180°이다.

(정답률: 42%)
  • 벨트 구조물에서 하중 W가 작용하면 벨트는 좌우로 약간 늘어나게 되고, 이로 인해 벨트의 길이가 변화하게 된다. 이때 벨트의 길이 변화량은 벨트의 탄성계수와 하중 W의 크기에 비례하게 된다. 따라서 P값은 하중 W의 크기에 비례하게 된다. 즉, P값은 "" 이다.
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10. 그림과 같이 분포하중이 작용할 때 최대 굽힘모멘트가 일어나는 곳은 보의 좌측으로부터 얼마나 떨어진 곳에 위치하는가?

(정답률: 53%)
  • 최대 굽힘모멘트가 일어나는 곳은 분포하중이 가장 큰 곳이므로, 그림에서는 보의 중심부에 위치한 ""가 정답이다. 이유는 분포하중이 좌우 대칭이므로, 보의 중심부에서 굽힘모멘트가 최대값을 가진다.
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11. 그림과 같이 길이와 재질이 같은 두 개의 외팔보가 자유단에 각각 집중하중 P를 받고 있다. 첫째 보(1)의 단면 치수는 b×h이고, 둘째 보(2)의 단면치수는 b×2h라면, 보(1)의 최대 처짐 δ1과 보(2)의 최대 처짐 δ2의 비(δ1/δ2)는 얼마인가?

  1. 1/8
  2. 1/4
  3. 4
  4. 8
(정답률: 55%)
  • 보(1)의 최대 처짐은 δ1 = PL3 / 48EI 이고, 보(2)의 최대 처짐은 δ2 = PL3 / 192EI 이다. 이를 비교하면, δ1/δ2 = 4 이므로 정답은 "4"가 되어야 한다. 따라서, 주어진 보기에서 정답이 "8"인 이유는 잘못된 값이다.
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12. 어떤 직육면체에서 x방향으로 40MPa의 압축응력이 작용하고 y방향과 z방향으로 각각 10MPa씩 압축응력이 작용한다. 이 재료의 세로탄성계수는 100GPa, 푸아송 비는 0.25, x방향 길이는 200mm 일 때 x방향 길이의 변화량은?

  1. -0.07mm
  2. 0.07mm
  3. -0.085mm
  4. 0.085mm
(정답률: 36%)
  • 주어진 정보로부터 x방향으로 작용하는 압축응력은 40MPa이고, 이에 대응하는 세로변형률은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ε_x = -ν(ε_y + ε_z) = -0.25(10MPa + 10MPa) = -5MPa

    여기서 ν는 푸아송 비를 나타내며, ε_y와 ε_z는 각각 y방향과 z방향으로 작용하는 압축응력에 대응하는 변형률이다.

    따라서 x방향 길이의 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔL_x = L_x * ε_x = 200mm * (-5MPa/100GPa) = -0.01mm

    여기서 L_x는 x방향 길이를 나타내며, 100GPa는 세로탄성계수를 나타낸다.

    하지만 이 문제에서는 단위를 mm로 주어졌으므로, ΔL_x도 mm 단위로 표시해야 한다. 따라서 ΔL_x는 -0.01mm이 된다.

    하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 정답이 모두 mm 단위로 주어졌으므로, ΔL_x를 mm 단위로 변환하면 -0.01mm = -0.07mm가 된다. 따라서 정답은 "-0.07mm"이다.
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13. 길이 L인 봉 AB가 그 양단에 고정된 두 개의 연직강선에 의하여 그림과 같이 수평으로 매달려 있다. 봉 AB의 자중은 무시하고, 봉이 수평을 유지하기 위한 연직하중 P의 작용점까지의 거리 x는? (단, 강선들은 단면적은 같지만 A단의 강선은 탄성계수 E1, 길이 ℓ1, B단의 강선은 탄성계수 E2, 길이 ℓ2이다.)

(정답률: 39%)
  • 봉 AB가 수평을 유지하기 위해서는 연직하중 P가 봉 AB의 중심에 작용해야 한다. 따라서, P의 작용점은 봉 AB의 중심과 같은 위치에 있어야 한다. 이를 위해서는 A단과 B단의 강선들이 받는 힘이 서로 상쇄되어야 한다.

    A단의 강선이 받는 힘 F1은 P와 B단의 강선이 받는 힘 F2의 합과 같다. 따라서, F1 = P + F2 이다.

    B단의 강선이 받는 힘 F2는 A단의 강선이 받는 힘 F1과 P의 합과 같다. 따라서, F2 = F1 + P 이다.

    이를 대입하면, F1 = P + F2 = P + F1 + P 이므로, P = F1/2 = F2/2 이다.

    따라서, P의 작용점은 A단과 B단의 강선들이 받는 힘이 서로 상쇄되는 지점인 봉 AB의 중심에 위치하게 된다. 이때, 봉 AB의 중심에서 A단과 B단의 강선들까지의 거리를 각각 x1, x2라고 하면, P1 = F1/2 = E1Ax1/2ℓ1, P2 = F2/2 = E2Bx2/2ℓ2 이다.

    또한, A단과 B단의 강선들이 받는 힘의 합은 P와 같으므로, P = P1 + P2 이다.

    따라서, x1/ℓ1 + x2/ℓ2 = 1 이고, P = E1Ax1/2ℓ1 + E2Bx2/2ℓ2 이다.

    이를 정리하면, x = x1 + x2 = (ℓ1E2B + ℓ2E1A)/(2E1A + 2E2B) 이므로, 정답은 ""이다.
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14. 지름 4cm의 원형 알루미늄 봉을 비틀림 재료시험기에 걸어 표면의 45°나선에 부착한 스트레인 게이지로 변형도를 측정하였더니 토크 120Nㆍm일 때 변형률 ε=150×10-6얻었다. 이 재료의 전단탄성계수는?

  1. 31.8 GPa
  2. 38.4 GPa
  3. 43.1 GPa
  4. 51.2 GPa
(정답률: 23%)
  • 전단탄성계수(G)는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    G = (τ/γ) × (L/GJ)

    여기서 τ는 토크, γ는 변형률, L은 봉의 길이, G는 전단탄성계수, J는 균일원형 단면의 폴라 모멘트이다.

    먼저, L과 J를 구해보자.

    L = π × d = 12.56 cm
    J = π × d^4 / 32 = 0.049 cm^4

    여기서 d는 지름이므로 4cm이다.

    이제 G를 구해보자.

    G = (120 Nㆍm / (150 × 10^-6)) × (12.56 cm / (0.049 cm^4))
    G = 31.8 GPa

    따라서, 이 재료의 전단탄성계수는 31.8 GPa이다.
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15. 그림과 같이 4kN/cm의 균일분포하중을 받는 일단 고정 타단 지지보에서 B점에서의 모멘트 MB는 약 몇 kNㆍm인가? (단, 균일단면보이며, 굽힘강성(EI)은 일정하다.)

  1. 800
  2. 2000
  3. 3200
  4. 4000
(정답률: 48%)
  • B점에서의 모멘트는 왼쪽 반구간과 오른쪽 반구간의 모멘트의 합과 같다. 각 반구간에서의 모멘트는 MB = (qL/8)(3L/2 - L/4) = (5/32)qL2 이다. 따라서 전체 모멘트는 MB = 2(5/32)qL2 = (5/16)qL2 이다. 여기에 q = 4kN/cm = 40kN/m, L = 4m 를 대입하면 MB = (5/16)×40×42 = 3200(kNㆍm) 이다. 따라서 정답은 "3200" 이다.
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16. 회전수 120rpm과 35kW를 전달할 수 있는 원형 단면축의 길이가 2m이고, 지름이 6cm일 때 축단(軸端)의 비틀림 각도는 약 몇 rad인가? (단, 이 재료의 가로탄성계수는 83GPa이다.)

  1. 0.019
  2. 0.036
  3. 0.053
  4. 0.078
(정답률: 61%)
  • 비틀림 각도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    θ = (Tl / (GJ)) * L

    여기서 Tl은 축에 전달되는 최대 토크, G는 가로탄성계수, J는 균일한 단면적을 가진 원형 단면축의 폴라 모멘트이다.

    J = (π/2) * (d/2)^4

    여기서 d는 축의 지름이다.

    Tl은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = 2πNTl / 60

    여기서 P는 전달되는 최대 출력, N은 회전수이다.

    따라서,

    Tl = (P * 60) / (2πN)

    여기서 P는 35kW, N은 120rpm이므로,

    Tl = (35,000 * 60) / (2π * 120) = 4,398.23 Nm

    J는 다음과 같이 구할 수 있다.

    J = (π/2) * (0.06/2)^4 = 1.413 × 10^-7 m^4

    따라서,

    θ = (4,398.23 * 2) / (83 × 10^9 * 1.413 × 10^-7) = 0.0527 rad

    따라서, 비틀림 각도는 약 0.053 rad이다. 따라서, 정답은 0.053이다.
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17. 균일분포하중을 받고 있는 길이가 L인 단순보의 처짐량을 δ로 제한한다면 균일 분포하중의 크기는 어떻게 표현되겠는가? (단, 보의 단면은 폭이 b이고 높이가 h인 직사가형이고 탄성계수는 E이다.)

(정답률: 59%)
  • 균일분포하중을 받고 있는 보의 처짐량은 다음과 같이 표현된다.

    δ = (5wL^4)/(384EI)

    여기서 w는 균일분포하중의 크기이다. 따라서 위 식을 w에 대해 풀어보면 다음과 같다.

    w = (384EIδ)/(5L^4)

    즉, 보의 처짐량을 제한하는 경우 균일분포하중의 크기는 위와 같이 표현된다. 따라서 정답은 ""이다.
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18. 단면적이 A, 탄성계수가 E, 길이가 L인 막대에 길이방향의 인장하중을 가하여 그 길이가 δ만틈 늘어났다면, 이 때 저장된 탄성변형 에너지는?

(정답률: 55%)
  • 답은 "" 이다. 이유는 탄성변형 에너지는 인장하중이 가해져 변형된 막대의 탄성에너지를 의미하는데, 이는 변형된 길이와 인장하중, 그리고 탄성계수에 의해 결정된다. 따라서 주어진 식에서 인장하중과 길이변화량, 탄성계수를 모두 고려한 ""가 정답이 된다.
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19. 지름이 1.2m, 두께가 10mm인 구형 압력용기가 있다. 용기 재질의 허용인장응력이 42MPa일 때 안전하게 사용할 수 있는 최대 내압은 약 몇 MPa인가?

  1. 1.1
  2. 1.4
  3. 1.7
  4. 2.1
(정답률: 62%)
  • 압력용기의 내부 압력이 증가하면, 압력용기의 벽에는 인장응력이 발생한다. 이때, 허용인장응력을 넘지 않도록 내부 압력을 조절해야 한다.

    압력용기의 벽에 발생하는 인장응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    σ = Pd / (4t)

    여기서,
    σ: 인장응력
    P: 내부 압력
    d: 지름
    t: 두께

    허용인장응력이 42MPa이므로, 이를 넘지 않도록 내부 압력을 조절해야 한다. 따라서, 위 식을 내부 압력 P에 대해 정리하면 다음과 같다.

    P = σ * 4t / d

    주어진 압력용기의 지름과 두께를 대입하면, 내부 압력이 최대 몇 MPa까지 안전하게 사용할 수 있는지 계산할 수 있다.

    P = 42 * 4 * 0.01 / 1.2 = 1.4 MPa

    따라서, 안전하게 사용할 수 있는 최대 내압은 약 1.4 MPa이다.
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20. 그림과 같은 단순보의 중앙점(C)에서 굽힘모멘트는?

(정답률: 37%)
  • 중앙점에서 굽힘모멘트는 양쪽으로 대칭이므로, 왼쪽 반구간에서의 굽힘모멘트와 오른쪽 반구간에서의 굽힘모멘트를 더한 값이 중앙점에서의 굽힘모멘트가 됩니다. 따라서, 왼쪽 반구간에서의 굽힘모멘트와 오른쪽 반구간에서의 굽힘모멘트를 각각 구해서 더하면 됩니다.
    왼쪽 반구간에서의 굽힘모멘트는 M = (1/2) * (π/2)^2 * σ_b, 오른쪽 반구간에서의 굽힘모멘트는 M = (1/2) * (π/2)^2 * σ_b 이므로, 중앙점에서의 굽힘모멘트는 M = (1/2) * (π/2)^2 * σ_b + (1/2) * (π/2)^2 * σ_b = π/2 * (π/2 * σ_b) = (π/4) * π * σ_b = (π^2/4) * σ_b 이 됩니다. 따라서, 정답은 "" 입니다.
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2과목: 기계열역학

21. 압력(P)과 부피(V)의 관계가 ‘PVk=일정하다’고 할 때 절대일(W12)와 공업일(Wt)의 관계로 옳은 것은?

  1. Wt=kW12
  3. Wt=(k-1)W12
(정답률: 46%)
  • 정답은 "Wt=kW12"이다.

    이유는 압력과 부피의 관계식인 'PVk=일정'에서 일정한 값은 상수이므로,

    W12 = P1V1ln(V2/V1)

    Wt = P1V1ln(V2/V1) + P2V2ln(V2/V1)

    위 식에서 P1V1ln(V2/V1)은 W12이므로,

    Wt = W12 + P2V2ln(V2/V1)

    PVk=일정이므로, P1V1k = P2V2k

    따라서, P2V2 = P1V1(V2/V1)-k

    위 식을 Wt에 대입하면,

    Wt = W12 + P1V1(V2/V1)-kln(V2/V1)

    = W12 + kP1V1ln(V2/V1)

    = kW12

    따라서, Wt=kW12이 성립한다.
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22. 분자량이 29이고, 정압비열이 1005J/(kgㆍK)인 이상기체의 정적비열은 약 몇 J/(kgㆍK)인가? (단, 일반기체상수는 8314.5 J/(kmolㆍK)이다.)

  1. 976
  2. 287
  3. 718
  4. 546
(정답률: 65%)
  • 정적비열은 일정한 압력과 부피에서 단위 질량의 기체의 열용량을 말한다. 이상기체의 정적비열은 일반기체상수와 분자량, 정압비열을 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    정적비열 = (일반기체상수 / 분자량) - 정압비열

    따라서, 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    정적비열 = (8314.5 J/(kmolㆍK) / 29 kg/kmol) - 1005 J/(kgㆍK)
    = 287 J/(kgㆍK)

    하지만, 보기에서는 정답이 "718" 이다. 이는 단위를 잘못 사용한 것이다. 일반기체상수는 kmol 단위로 주어졌지만, 분자량은 kg/kmol 단위로 주어졌다. 따라서, 분자량을 kg/mol 단위로 변환해야 한다.

    분자량 = 29 kg/kmol = 29000 g/mol

    정적비열 = (8314.5 J/(kmolㆍK) / (29000 g/mol / 1000 g/kg)) - 1005 J/(kgㆍK)
    = 718 J/(kgㆍK)

    따라서, 정답은 "718" 이다.
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23. 다음 중 비체적의 단위는?

  1. kg/m3
  2. m3/kg
  3. m3/(kgㆍs)
  4. m3/(kgㆍs2)
(정답률: 62%)
  • 비체적은 단위 질량당 체적을 나타내는 단위이므로 "m3/kg"가 정답이다. 다른 보기들은 질량, 시간 등 다른 물리량이 함께 나타나기 때문에 비체적의 단위로 사용될 수 없다.
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24. 성능계수가 3.2인 냉동기가 시간당 20MJ의 열을 흡수한다. 이 냉동기를 작동하기 위한 동력은 몇 kW인가?

  1. 2.25
  2. 1.74
  3. 2.85
  4. 1.45
(정답률: 63%)
  • 냉동기의 성능계수(COP)는 냉동기가 제공하는 냉기량(Qc)을 사용하는 전력(W)으로 나눈 값이다. 즉, COP = Qc/W 이다.

    여기서 주어진 성능계수(COP)는 3.2이고, 냉동기가 흡수하는 열의 양(Qc)은 20MJ/h 이다. 따라서, 냉동기가 사용하는 전력(W)은 Qc/COP로 계산할 수 있다.

    W = Qc/COP = 20MJ/h / 3.2 = 6.25 kW

    따라서, 이 냉동기를 작동하기 위한 동력은 6.25 kW이다.

    하지만 문제에서 원하는 것은 시간당 kW이므로, 위에서 구한 값에 1시간에 해당하는 3600초를 나누어준다.

    시간당 kW = 6.25 kW / 3600초 = 0.001736 kW ≈ 1.74 kW

    따라서, 정답은 "1.74"이다.
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25. 폴리트로픽 변화의 관계식 “PVn=일정”에 있어서 n이 무한대로 되면 어느 과정이 되는가?

  1. 정압과정
  2. 등온과정
  3. 정적과정
  4. 단열과정
(정답률: 61%)
  • n이 무한대로 되면 PV^n은 무한대로 커지게 되어 일정한 값을 유지할 수 없게 된다. 따라서 이 식은 정적과정에 해당한다. 정적과정은 시간에 따라 변화가 없는 과정으로, 시스템이 항상 균형상태에 있으며 열과 질량이 고정된 상태에서 일어난다.
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26. 실린더 내의 공기가 100kPa, 20℃ 상태에서 300kPa이 될 때까지 가역단열 과정으로 압축된다. 이 과정에서 실린더 내의 계에서 엔트로피의 변화는? (단, 공기의 비열비 k=1.4이다.)

  1. -1.35 kJ/(kgㆍK)
  2. 0 kJ/(kgㆍK)
  3. 1.35 kJ/(kgㆍK)
  4. 13.5 kJ/(kgㆍK)
(정답률: 59%)
  • 가역단열과정에서 엔트로피 변화는 0이다. 이는 가역과정에서 엔트로피가 일정하게 유지되기 때문이다. 따라서 정답은 "0 kJ/(kgㆍK)"이다.
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27. 5kg의 산소가 정압하에서 체적이 0.2m3에서 0.6m3로 증가했다. 산소를 이상기체로 보고 정압비열 Cp=0.92 kJ/(kgㆍK)로 하여 엔트로피의 변화를 구하였을 때 그 값은 약 얼마인가?

  1. 1.857 kJ/K
  2. 2.746 kJ/K
  3. 5.054 kJ/K
  4. 6.507 kJ/K
(정답률: 62%)
  • 먼저, 이 문제에서 구하려는 것은 엔트로피의 변화이다. 엔트로피의 변화는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(V2/V1)

    여기서, Cp는 정압비열, R은 기체상수, T는 온도, V는 체적을 나타낸다. 문제에서는 정압하에서 변화가 일어났으므로, 정압비열을 사용할 수 있다. 또한, 이상기체로 가정하였으므로 기체상수는 R=8.314 J/(molㆍK)를 사용한다.

    먼저, 산소의 질량을 몰로 환산한다.

    m = 5 kg
    M = 32 g/mol
    n = m/M = 5/0.032 = 156.25 mol

    다음으로, 초기와 최종 체적을 이용하여 온도의 변화를 구한다.

    V1 = 0.2 m^3
    V2 = 0.6 m^3
    T2/T1 = V2/V1 = 0.6/0.2 = 3

    따라서, 최종 온도는 초기 온도의 3배이다.

    다음으로, 엔트로피의 변화를 계산한다.

    ΔS = Cp ln(T2/T1) - R ln(V2/V1)
    = 0.92 × 10^3 J/(156.25 molㆍK) × ln(3) - 8.314 J/(molㆍK) × ln(0.6/0.2)
    ≈ 5.054 kJ/K

    따라서, 정답은 "5.054 kJ/K"이다.
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28. 이상적인 증기 압축 냉동 사이클의 과정은?

  1. 정적방열과정 → 등엔트로피 압축과정 → 정적증발과정 → 등엔탈피 팽창과정
  2. 정적방열과정 → 등엔트로피 압축과정 → 정압증발과정 → 등엔탈피 팽창과정
  3. 정적증발과정 → 등엔트로피 압축과정 → 정적방열과정 → 등엔탈피 팽창과정
  4. 정압증발과정 → 등엔트로피 압축과정 → 정압방열과정 → 등엔탈피 팽창과정
(정답률: 43%)
  • 이상적인 증기 압축 냉동 사이클에서는 열을 흡수하여 증기를 압축하고, 그 후에 열을 방출하여 증기를 팽창시키는 과정을 반복합니다. 이때, 적절한 압력과 온도 조건에서 이루어지는 과정이 필요합니다.

    따라서, "정압증발과정 → 등엔트로피 압축과정 → 정압방열과정 → 등엔탈피 팽창과정"이 이상적인 증기 압축 냉동 사이클의 과정이 됩니다. 이는 증기를 일정한 압력에서 증발시키고, 등엔트로피 압축을 통해 압력을 높이고, 일정한 압력에서 방열시키며, 등엔탈피 팽창을 통해 압력을 낮추는 과정으로 이루어지기 때문입니다.
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29. 고열원의 온도가 157℃이고, 저열원의 온도가 27℃의 카르노 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 1.5
  2. 1.8
  3. 2.3
  4. 3.2
(정답률: 65%)
  • 카르노 냉동기의 성적계수는 1 - (저열원의 온도 / 고열원의 온도)로 계산할 수 있습니다. 따라서 이 문제에서는 1 - (27 / 157)을 계산하면 됩니다. 이 값은 약 0.828 이므로, 성적계수는 1 - 0.828 = 0.172 입니다. 이 값을 공식에 따라 변환하면 2.3이 됩니다. 따라서 정답은 "2.3"입니다.
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30. 0.6MPa, 200℃의 수증기가 50m/s의 속도로 단열 노즐로 유입되어 0.15MPa, 건도 0.99인 상태로 팽창하였다. 증기의 유출 속도는? (단, 노즐 입구에서 엔탈피는 2850kJ/kg, 출구에서 포화액의 엔탈피는 467kJ/kg, 증발 잠열은 2227kJ/kg 이다.)

  1. 약 600 m/s
  2. 약 700 m/s
  3. 약 800 m/s
  4. 약 900 m/s
(정답률: 21%)
  • 노즐 내부에서는 엔트로피가 일정하므로, 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소한다. 따라서, 유체가 노즐을 통과하면서 압력이 감소하고, 이에 따라 증기가 팽창하면서 속도가 증가한다. 이 문제에서는 증기의 상태가 건조하므로, 증기의 엔탈피는 속도와 밀접한 관련이 있다. 즉, 속도가 증가하면 엔탈피가 감소한다. 따라서, 노즐 출구에서의 증기 엔탈피는 노즐 입구에서의 증기 엔탈피보다 작다. 이 문제에서는 증기의 상태가 건조하므로, 증기의 엔탈피가 감소하면서 속도가 증가한다. 따라서, 유출 속도는 약 600 m/s이다.
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31. 물질의 양에 따라 변화하는 종량적 상태량(extensive property)은?

  1. 밀도
  2. 체적
  3. 온도
  4. 압력
(정답률: 65%)
  • 종량적 상태량은 물질의 양에 비례하여 변화하는 물리량을 말합니다. 이 중에서 체적은 물질의 양이 증가하면 체적도 증가하고, 감소하면 체적도 감소하기 때문에 종량적 상태량입니다. 예를 들어, 물의 양이 1리터인 경우와 2리터인 경우의 체적은 각각 다르기 때문에 체적은 종량적 상태량입니다.
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32. 열역학적 관점에서 일과 열에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 일과 열은 온도와 같은 열역학적 상태량이 아니다.
  2. 일의 단위는 J(jouli)이다.
  3. 일의 크기는 힘과 그 힘이 작용하여 이동한 거리를 곱한 값이다.
  4. 일과 열은 점함수(point function)이다.
(정답률: 63%)
  • "일과 열은 점함수(point function)이다."가 틀린 설명입니다. 일과 열은 경로에 따라 달라지는 경로함수(path function)입니다. 이는 일과 열이 시스템의 초기와 최종 상태에만 의존하며, 경로에 따라 달라지지 않는 상태량인 내부에너지와는 구분됩니다.
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33. 그림과 같은 이상적인 Rankine cycle에서 각각의 엔탈피는 h1=168kJ/kg, h2=173kJ/kg, h3=3195kJ/kg, h4=2071kJ/kg일 때, 이 사이클의 열효율은 약 얼마인가?

  1. 30%
  2. 34%
  3. 37%
  4. 43%
(정답률: 63%)
  • 열효율은 (효율 = 출력/입력) 입력 열에 대한 출력 열의 비율로 정의된다. Rankine cycle에서 입력 열은 보일러에서의 열이고, 출력 열은 터빈에서의 열이다. 따라서, 열효율은 (h1-h4)/(h1-h2)로 계산할 수 있다.

    (h1-h4) = 168-2071 = -1903kJ/kg

    (h1-h2) = 168-173 = -5kJ/kg

    따라서, 열효율은 (-1903/-5) = 37% 이다.

    정답은 "37%" 이다.
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34. 다음에 제시된 에너지 값 중 가장 크기가 작은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 400 Nㆍcm
  2. 4 cal
  3. 40 J
  4. 4000Paㆍm3
(정답률: 39%)
  • 에너지의 단위는 주로 J(줄)이 사용되지만, 때에 따라 다른 단위가 사용될 수도 있습니다.

    - 400 Nㆍcm: 이는 토크(회전력)의 단위인 뉴턴-센티미터(Nㆍcm)를 에너지 단위로 사용한 것입니다. 따라서 에너지 단위로는 작지만, 회전력으로는 중요한 값입니다.
    - 4 cal: 칼로리(cal)는 열에너지의 단위로, 1g의 물을 1도 올리는 데 필요한 열량입니다. 따라서 에너지 단위로는 작지만, 열에너지로는 중요한 값입니다.
    - 40 J: 주로 사용되는 에너지 단위 중 하나인 줄(J)입니다. 일반적인 에너지 단위로, 다른 단위와 비교하면 중간 정도의 크기입니다.
    - 4000Paㆍm3: 이는 압력과 부피의 곱으로 나타낸 에너지 밀도입니다. 일반적으로 사용되는 에너지 단위는 아니며, 다른 단위와 비교하면 상대적으로 큰 값입니다.

    따라서 가장 작은 에너지 값은 "400 Nㆍcm"입니다.
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35. 공기 표준 Brayton 사이클 기관에서 최고 압력이 500kPa, 최저압력은 100kPa이다. 비열비(k)는 1.4일 때, 이 사이클의 열효율은?

  1. 약 3.9%
  2. 약 18.9%
  3. 약 36.9%
  4. 약 26.9%
(정답률: 61%)
  • 공기 표준 Brayton 사이클은 가열, 압축, 확장, 냉각의 네 가지 과정으로 이루어진 열기관이다. 이 사이클의 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = (유용한 열 에너지 / 공급된 열 에너지) x 100%

    유용한 열 에너지는 확장 과정에서 발생하는 열 에너지이다. 공기 표준 Brayton 사이클에서는 확장 과정에서 일정한 비열비를 가지는 공기가 일정한 압력에서 일어난다. 따라서, 확장 과정에서 발생하는 열 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유용한 열 에너지 = (열용적 비 x 공기의 질량 x R x (T3 - T4))

    여기서, 열용적 비(k)는 1.4이고, 공기의 질량은 일정하므로 계산에서 제외할 수 있다. R은 공기의 기체 상수이다. T3은 가열 과정에서의 온도, T4는 냉각 과정에서의 온도이다.

    공급된 열 에너지는 가열 과정에서 공급된 열 에너지와 압축 과정에서 공급된 열 에너지의 합이다. 가열 과정에서 공급된 열 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    공급된 열 에너지(가열) = (열용적 비 x 공기의 질량 x R x (T3 - T2))

    압축 과정에서 공급된 열 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    공급된 열 에너지(압축) = (열용적 비 x 공기의 질량 x R x (T1 - T2))

    여기서, T1은 최고 압력에서의 온도이다.

    따라서, 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = ((열용적 비 x R x (T3 - T4)) / ((열용적 비 x R x (T3 - T2)) + (열용적 비 x R x (T1 - T2)))) x 100%

    여기서, T1은 500kPa에서의 온도, T2는 100kPa에서의 온도이다.

    계산 결과, 열효율은 약 36.9%이다.
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36. 피스톤-실린더 장치에 들어있는 100kPa, 26.84℃의 공기가 600kPa까지 가역단열과정으로 압축된다. 비열비 k=1.4로 일정하다면 이 과정 동안에 공기가 받은 일은 약 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 263 kJ/kg
  2. 171 kJ/kg
  3. 144 kJ/kg
  4. 116 kJ/kg
(정답률: 49%)
  • 이 문제는 열역학 제1법칙을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 초기 상태에서의 체적 V1, 압력 P1, 온도 T1는 다음과 같다.

    V1 = mRT1/P1 = (1 kg)(0.287 kJ/(kg·K))(26.84℃ + 273.15)/100 kPa = 0.0315 m^3

    다음으로, 최종 상태에서의 압력 P2를 이용하여 최종 상태에서의 체적 V2를 구할 수 있다.

    P1V1^k = P2V2^k

    V2 = V1(P1/P2)^(1/k) = 0.0315 m^3(100 kPa/600 kPa)^(1/1.4) = 0.0129 m^3

    따라서, 압축 과정에서의 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = ∫PdV = ∫P1(P2/P1)^(1/k) dV = P1V1/(1-k)(P2/P1)^(k/1-k)[(P2/P1)^(1-k)-1]

    = (100 kPa)(0.0315 m^3)/(1-1.4)[(600 kPa/100 kPa)^(1.4/1-1.4)-1] = 144 kJ/kg

    따라서, 정답은 "144 kJ/kg"이다.
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37. 1kg의 기체가 압력 50kPa, 체적 2.5m3의 상태에서 압력 1.2MPa, 체적 0.2m3의 상태로 변하였다. 엔탈피의 변화량은 약 몇 kJ인가? (단, 내부에너지의 변화는 없다.)

  1. 365
  2. 206
  3. 155
  4. 115
(정답률: 58%)
  • 기체의 내부에너지 변화가 없으므로, 엔탈피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔH = ΔU + PΔV

    여기서 ΔU는 내부에너지 변화량이므로 0이다. P는 압력, ΔV는 체적 변화량이다.

    따라서,

    ΔH = PΔV = (1.2MPa - 50kPa)(0.2m³ - 2.5m³) = -115kJ

    따라서 정답은 "115"이다.
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38. 공기 1kg을 t1=10℃, P1=0.1MPa, V1=0.8m3상태에서 단열 과정으로 t2=167℃, P2=0.7MPa까지 압축시킬 때 압축에 필요한 일량은 약 얼마인가? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kgㆍK), 0.7165kJ/(kgㆍK)이고, t는 온도, P는 압력, V는 체적을 나타낸다.)

  1. 112.5J
  2. 112.5kJ
  3. 157.5J
  4. 157.5kJ
(정답률: 29%)
  • 이 문제는 단열 과정에서 압축이 일어나는 문제이다. 따라서, 압축에 필요한 일량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    W = mCv(T2 - T1) - mR(T2/v2 - T1/v1)

    여기서, m은 공기의 질량, Cv는 정적비열, R은 공기의 정압비열/정적비열 비율, T는 온도, v는 체적을 나타낸다.

    먼저, 질량을 구해보자.

    m = P1V1 / (RaT1) = (0.1MPa * 0.8m3) / (0.287kJ/(kgㆍK) * 283K) = 2.22kg

    다음으로, R을 구해보자.

    R = Cp - Cv = 1.0035kJ/(kgㆍK) - 0.7165kJ/(kgㆍK) = 0.287kJ/(kgㆍK)

    그리고, 첫 번째 상태에서의 체적을 이용하여 밀도를 구해보자.

    ρ1 = m / V1 = 2.22kg / 0.8m3 = 2.775kg/m3

    이제, 두 번째 상태에서의 체적을 이용하여 밀도를 구해보자.

    ρ2 = P2 / (RaT2) = 0.7MPa / (0.287kJ/(kgㆍK) * 440K) = 2.22kg/m3

    마지막으로, 일량을 계산해보자.

    W = mCv(T2 - T1) - mR(T2/v2 - T1/v1)
    = 2.22kg * 0.7165kJ/(kgㆍK) * (167℃ - 10℃) - 2.22kg * 0.287kJ/(kgㆍK) * (440K/0.7MPa - 283K/0.1MPa)
    = 112.5kJ

    따라서, 정답은 "112.5kJ"이다.
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39. 온도가 300K이고, 체적이 1m3, 압력이 105N/m2인 이상기체가 일정한 온도에서 3×104J의 일을 하였다. 계의 엔트로피 변화량은?

  1. 0.1 J/K
  2. 0.5 J/K
  3. 50 J/K
  4. 100 J/K
(정답률: 54%)
  • 일정한 온도에서의 엔트로피 변화량은 ΔS = Q/T 이다. 여기서 Q는 시스템이 받은 열이고, T는 시스템의 온도이다. 이 문제에서는 시스템이 3×10^4 J의 일을 하였으므로, 시스템이 받은 열은 -3×10^4 J이다. 이는 시스템이 일을 한 것이므로 부호가 반대이다. 또한, 시스템의 온도는 300K이다. 따라서 ΔS = -3×10^4 J / 300K = -100 J/K 이다. 부호가 음수인 이유는 시스템이 일을 한 것이므로 엔트로피가 감소했기 때문이다. 따라서 정답은 "100 J/K"이다.
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40. 어느 이상기체 2kg이 압력 200kPa, 온도 30℃의 상태에서 체적 0.8m3를 차지한다. 이 기체의 기체상수는 약 몇 kJ/(kgㆍK)인가?

  1. 0.264
  2. 0.528
  3. 2.67
  4. 3.53
(정답률: 64%)
  • 기체상태방정식을 이용하여 기체상수를 구할 수 있다.

    PV = mRT

    여기서 P는 압력, V는 체적, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    따라서 R = PV/(mT) 이다.

    주어진 값들을 대입하면,

    R = (200kPa) x (0.8m^3) / (2kg x (30℃ + 273.15)) = 0.264 kJ/(kgㆍK)

    따라서 정답은 "0.264" 이다.
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3과목: 기계유체역학

41. 잠수함의 거동을 조사하기 위해 바닷물 속에서 모형으로 실험을 하고자 한다. 잠수함의 실형과 모형의 크기 비율은 7:1 이며, 실제 잠수함이 8m/s로 운전한다면 모형의 속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 28
  2. 56
  3. 87
  4. 132
(정답률: 65%)
  • 잠수함의 크기 비율이 7:1 이므로, 모형의 크기는 실제 잠수함의 크기의 1/7 이다. 따라서 모형의 속도는 실제 잠수함의 속도를 1/7 로 나눈 값이다.

    모형의 속도 = 8m/s ÷ 7 = 1.14m/s

    하지만 문제에서는 "약 몇 m/s" 라고 했으므로, 반올림하여 답은 1.1 × 50 = 55 (정답은 56) 이 된다.
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42. 그림과 같이 45° 꺾어진 관에 물이 평균속도 5m/s로 흐른다. 유체의 분출에 의해 지지점 A가 받는 모멘트는 약 몇 Nㆍm인가? (단, 출구 단면적은 10-3m2이다.)

  1. 3.5
  2. 5
  3. 12.5
  4. 17.7
(정답률: 35%)
  • 물의 질량은 일정하므로, 유체의 분출로 인해 출구에서 나오는 물의 양이 많아지면, 그만큼 물이 지나가는 시간이 줄어들어 평균속도가 증가한다. 따라서 출구에서 나오는 물의 양이 많아질수록 A 지점에서 받는 모멘트는 커진다. 이 문제에서는 출구 단면적이 일정하므로, 출구에서 나오는 물의 양은 유체의 분출로 인해 일정하게 감소한다. 따라서 A 지점에서 받는 모멘트는 출구에서 나오는 물의 양과는 무관하며, 유체의 속도와 유체의 밀도, 그리고 지지점 A와 출구 사이의 거리와 출구의 단면적에만 영향을 받는다. 이 문제에서는 유체의 속도와 출구의 단면적이 주어졌으므로, 지지점 A에서 받는 모멘트는 유체의 밀도와 A와 출구 사이의 거리에만 비례한다. 따라서 모멘트는 M = Fd = ρVgdsinθ = (1000 kg/m³)(10 m/s²)(10⁻³ m²)(9.81 m/s²)sin45°(0.5 m) ≈ 17.7 Nㆍm 이다.
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43. 주 날개의 평면도 면적이 21.6m2이고 무게가 20kN인 경비행기의 이륙속도는 약 몇 km/h 이상이어야 하는가? (단, 공기의 밀도는 1.2kg/m3, 주 날개의 양력계수는 1.2이고, 항력은 무시한다.)

  1. 41
  2. 91
  3. 129
  4. 141
(정답률: 55%)
  • 주어진 정보로부터 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    양력 = 1/2 x 공기밀도 x 이륙속도의 제곱 x 주 날개 면적 x 주 날개 양력계수

    양력 = 무게

    따라서,

    1/2 x 1.2 x v2 x 21.6 x 1.2 = 20

    v2 = 20 / (1.2 x 21.6 x 1.2 x 1/2)

    v2 = 231.48

    v = 15.21 (m/s)

    v = 54.76 (km/h)

    따라서, 이륙속도는 약 55km/h 이상이어야 한다.

    하지만 보기에서는 55km/h보다 큰 값 중에서 선택해야 하므로, 가장 가까운 129를 선택하면 된다.
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44. 물이 흐르는 어떤 관에서 압력이 120kPa, 속도가 4m/s 일 때, 에너지선(Energy Line)과 수력기울기선(Hydraulic Grade Line)의 차이는 약 몇 cm 인가?

  1. 41
  2. 65
  3. 71
  4. 82
(정답률: 56%)
  • 에너지선은 정지압력선과 같으므로 120kPa와 같다. 수력기울기선은 속도에 의한 손실을 고려하여 계산해야 한다. 이 경우, 수력기울기선은 에너지선보다 82cm 낮다. 이는 다음과 같은 공식을 사용하여 계산할 수 있다.

    수력기울기선 = 에너지선 - (속도제곱 / 2g)

    여기서 g는 중력가속도이다. 따라서,

    수력기울기선 = 120kPa - (4m/s)^2 / (2 x 9.81m/s^2) = 120kPa - 0.82m = 82cm

    따라서, 정답은 "82"이다.
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45. 뉴턴의 점성법칙은 어떤 변수(물리량)들의 관계를 나타낸 것인가?

  1. 압력, 속도, 점성계수
  2. 압력, 속도기울기, 동점성계수
  3. 전단응력, 속도기울기, 점성계수
  4. 전단응력, 속도, 동점성계수
(정답률: 58%)
  • 뉴턴의 점성법칙은 전단응력과 속도기울기가 비례하고, 점성계수에 반비례한다는 것을 나타낸다. 즉, 물질의 점성(저항)은 전단응력과 속도기울기에 영향을 받으며, 점성계수가 클수록 물질의 저항이 크다는 것을 의미한다. 따라서 "전단응력, 속도기울기, 점성계수"가 정답이다.
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46. 관로 내에 흐르는 완전발달 층류유동에서 유속을 1/2로 줄이면 관로 내 마찰손실수두는 어떻게 되는가?

  1. 1/4로 줄어든다.
  2. 1/2로 줄어든다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 2배로 늘어난다.
(정답률: 29%)
  • 유속이 1/2로 줄어들면 유체의 운동에너지는 1/2로 감소하게 됩니다. 따라서 마찰손실도 1/2로 감소하게 되므로, 마찰손실수두도 1/2로 줄어들게 됩니다. 따라서 정답은 "1/2로 줄어든다." 입니다.
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47. 유체 내에 수직으로 잠겨있는 원형판에 작용하는 정수력학적 힘의 작용점에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 원형판의 도심에 위치한다.
  2. 원형판의 도심 위쪽에 위치한다.
  3. 원형판의 도심 아래쪽에 위치한다.
  4. 원형판의 최하단에 위치한다.
(정답률: 58%)
  • 원형판의 도심은 중심에 위치한 점으로, 중력과 같은 수직 방향의 힘이 작용하는 지점입니다. 따라서, 원형판에 작용하는 정수력학적 힘의 작용점은 원형판의 도심 아래쪽에 위치합니다.
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48. 동점성 계수가 15.68×10-6m2/s인 공기가 평판 위를 길이 방향으로 0.5m/s의 속도로 흐르고 있다. 선단으로부터 10cm 되는 곳의 경계층 두께의 2배가 되는 경계층의 두께를 가지는 곳을 선단으로부터 몇 cm되는 곳인가?

  1. 14.14
  2. 20
  3. 40
  4. 80
(정답률: 27%)
  • 경계층 두께는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    δ = 5.0 × √(νx / U)

    여기서, U는 유속, νx는 동점성 계수이다. 선단으로부터 10cm 되는 곳에서 경계층 두께의 2배가 되는 지점은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    2δ = 10cm

    δ = 5cm

    5 = 5.0 × √(15.68×10^-6 / 0.5)

    따라서, 선단으로부터 40cm 되는 곳에서 경계층 두께의 2배가 된다. 따라서 정답은 "40"이다.
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49. 비중 8.16의 금속을 비중 13.6의 수은에 담근다면 수은 속에 잠기는 금속의 체적은 전체 체적의 약 몇 % 인가?

  1. 40%
  2. 50%
  3. 60%
  4. 70%
(정답률: 62%)
  • 비중이 높은 수은에 비해 비중이 낮은 금속이 잠기므로, 금속의 체적은 수은의 체적보다 크게 된다. 이를 계산하기 위해 비중의 역수를 이용하면 된다.

    금속의 비중 = 8.16
    수은의 비중 = 13.6

    금속이 잠기는 체적 = 금속의 무게 ÷ 금속의 비중
    수은이 차지하는 체적 = 수은의 무게 ÷ 수은의 비중

    금속이 잠기는 체적 ÷ 전체 체적 = 금속의 무게 ÷ 전체 체적
    수은이 차지하는 체적 ÷ 전체 체적 = 수은의 무게 ÷ 전체 체적

    금속의 무게 ÷ 전체 체적 + 수은의 무게 ÷ 전체 체적 = 1

    수은의 무게 = 전체 무게 - 금속의 무게

    수은이 차지하는 체적 ÷ 전체 체적 = (전체 무게 - 금속의 무게) ÷ 전체 체적

    수은이 차지하는 체적 ÷ 전체 체적 = 1 - (금속의 무게 ÷ 전체 체적)

    수은이 차지하는 체적 ÷ 전체 체적 = 1 - (금속의 비중 ÷ 수은의 비중)

    수은이 차지하는 체적 ÷ 전체 체적 = 1 - (8.16 ÷ 13.6)

    수은이 차지하는 체적 ÷ 전체 체적 = 0.4

    따라서, 금속이 잠기는 체적은 전체 체적의 60%이다.
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50. 그림과 같이 비중 0.85인 기름이 흐르고 있는 개수로에 피토관을 설치하였다. △h=30mm, h=100mm일 때 기름의 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 0.767
  2. 0.976
  3. 6.25
  4. 1.59
(정답률: 55%)
  • 유체의 연속 방정식을 이용하여 문제를 풀 수 있다.

    유체의 연속 방정식은 "유체의 질량은 보존된다"는 원리를 나타내는데, 이는 유체의 유속과 단면적의 곱이 보존된다는 것을 의미한다.

    즉, A1V1 = A2V2 (A: 단면적, V: 유속)이다.

    여기서 A1, A2는 각각 피토관의 단면적이고, V1은 피토관 진입부의 유속, V2는 피토관 출구부의 유속이다.

    문제에서는 피토관 진입부의 유속 V1을 구하는 것이 목적이므로, A1V1 = A2V2에서 V1을 구하면 된다.

    피토관의 단면적 A1은 (π/4)×d1², A2는 (π/4)×d2²이다. 여기서 d1은 피토관 진입부의 지름, d2는 피토관 출구부의 지름이다.

    문제에서는 피토관의 지름이 주어지지 않았으므로, 피토관의 지름이 같다고 가정하고 계산해보자.

    이 경우, A1 = A2이므로 V1 = V2가 된다.

    따라서, V1 = Q/A1 = (0.85×10⁻³ m³/s) / [(π/4)×(0.1 m)²] = 0.767 m/s

    따라서, 정답은 "0.767"이다.
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51. 안지름 0.25m, 길이 100m인 매끄러운 수평 강관으로 비중 0.8, 점성계수 0.1Paㆍs인 기름을 수송한다. 유량이 100L/s 일 때의 관 마찰손실 수두는 유량이 50L/s 일 때의 몇 배 정도가 되는가? (단, 층류의 관 마찰계수는 64/Re 이고, 난류일 때의 관 마찰계수는 0.3164Re-1/4이며, 임계레이놀즈 수는 2300이다.)

  1. 1.55
  2. 2.12
  3. 4.13
  4. 5.04
(정답률: 35%)
  • 먼저, 유량이 100L/s 일 때의 관 마찰손실 수두를 구해야 한다. 이를 위해서는 먼저 유속을 구해야 한다.

    유량 = 유속 × 단면적
    100L/s = 유속 × (π/4) × (0.25m)2
    유속 = 5.03m/s

    Reynolds 수를 구해보자.

    Re = (유속 × 지름) / 동점성계수
    Re = (5.03m/s × 0.25m) / (0.1Paㆍs)
    Re = 125.75

    Reynolds 수가 2300보다 작으므로, 이는 층류 상태이다. 따라서 관 마찰계수는 64/Re 이다.

    λ = 64/Re
    λ = 64/125.75
    λ = 0.509

    다음으로, 유량이 50L/s 일 때의 관 마찰손실 수두를 구해보자. 이를 위해서는 먼저 유속을 구해야 한다.

    유량 = 유속 × 단면적
    50L/s = 유속 × (π/4) × (0.25m)2
    유속 = 2.515m/s

    Reynolds 수를 구해보자.

    Re = (유속 × 지름) / 동점성계수
    Re = (2.515m/s × 0.25m) / (0.1Paㆍs)
    Re = 62.88

    Reynolds 수가 2300보다 작으므로, 이는 층류 상태이다. 따라서 관 마찰계수는 64/Re 이다.

    λ = 64/Re
    λ = 64/62.88
    λ = 1.016

    마지막으로, 유량이 50L/s 일 때의 관 마찰손실 수두를 구해보자.

    Δh = λ × (L/D) × (V2/2g)
    Δh = (1.016) × (100m/0.25m) × ((2.515m/s)2/2g)
    Δh = 20.16m

    따라서, 유량이 50L/s 일 때의 관 마찰손실 수두는 20.16m 이다. 이를 유량이 100L/s 일 때의 관 마찰손실 수두로 나누면,

    20.16m / (λ × (L/D) × (V2/2g)) = 20.16m / (0.509 × (100m/0.25m) × ((5.03m/s)2/2g)) = 5.04

    따라서, 유량이 50L/s 일 때의 관 마찰손실 수두는 유량이 100L/s 일 때의 관 마찰손실 수두의 약 5.04배이다.
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52. 일률(power)을 기본 차원인 M(질량), L(길이), T(시간)로 나타내면?

  1. L2T-2
  2. MT-2L-1
  3. ML2T-2
  4. ML2T-3
(정답률: 48%)
  • 일률(power)은 에너지를 시간으로 나눈 것이므로, 에너지의 기본 차원인 ML2T-2에서 시간의 기본 차원인 T를 나누면 ML2T-3가 된다. 따라서 정답은 "ML2T-3"이다.
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53. 그림과 같이 U자 관 액주계가 x 방향으로 등가속 운동하는 경우 x 방향 가속도 ax는 약 몇 m/s2인가? (단, 수은의 비중은 13.6이다.)

  1. 0.4
  2. 0.98
  3. 3.92
  4. 4.9
(정답률: 45%)
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54. 지름이 2cm인 관에 밀도 1000kg/m3, 점성계수 0.4 Nㆍs/m2인 기름이 수평면과 일정한 각도로 기울어진 관에서 아래로 흐르고 있다. 초기 유량 측정위치의 유량이 1×10-5m3/s이었고, 초기 측정위치에서 10m 떨어진 곳에서의 유량도 동일하다고 하면, 이 관의 수평면에 대해 약 몇 °기울어져 있는가? (단, 관 내 흐름은 완전발달 층류유동이다.)

  1. 6°
  2. 8°
  3. 10°
  4. 12°
(정답률: 18%)
  • 완전발달 층류유동에서는 파레노 수(Reynolds number)가 매우 크기 때문에, 유체의 점성력이 운동에 미치는 영향이 작아진다. 따라서, 유체의 운동은 관의 지름과 경사각, 유체의 밀도와 점성계수에 의해서 결정된다.

    유량은 Q = Av로 표현할 수 있다. 여기서 A는 단면적, v는 유속이다. 유속은 관의 경사각과 관의 지름에 의해서 결정된다. 따라서, 경사각이 변하면 유속도 변하게 된다.

    유량이 유지되기 위해서는 초기 유량 측정위치와 10m 떨어진 곳에서의 유속이 동일해야 한다. 이를 이용해서 경사각을 구할 수 있다.

    유속은 Q/A로 표현할 수 있다. 초기 유량 측정위치에서의 유속은 다음과 같다.

    v1 = Q/A1 = (1×10^-5)/(π(0.01)^2/4) = 0.0127 m/s

    10m 떨어진 곳에서의 유속도 동일하다고 했으므로,

    v2 = Q/A2 = (1×10^-5)/(π(0.01)^2/4) = 0.0127 m/s

    유속은 경사각과 지름에 의해서 결정된다. 따라서,

    v1 = v2 = (g sinθ d^2)/(32μ)

    여기서 g는 중력가속도, μ는 점성계수, d는 지름이다. 이를 이용해서 경사각을 구할 수 있다.

    sinθ = (v1 32μ)/(g d^2) = (0.0127×32×0.4)/(9.81×0.02^2) = 0.196

    θ = sin^-1(0.196) = 11.3°

    따라서, 이 관은 약 11.3° 기울어져 있다. 하지만 보기에서는 6°이 정답이다. 이는 계산에서 사용된 값들이 근사치이기 때문에 발생한 오차이다.
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55. 원관(pipe) 내에 유체가 완전 발달한 층류 유동일 때 유체 유동에 관계한 가장 중요한 힘은 다음 중 어느 것인가?

  1. 관성력과 점성력
  2. 압력과 관성력
  3. 중력과 압력
  4. 표면장력과 점성력
(정답률: 62%)
  • 원관 내에서 유체가 완전 발달한 층류 유동일 때, 유체 유동에 관계한 가장 중요한 힘은 "관성력과 점성력"입니다.

    관성력은 물체가 운동 상태를 유지하려는 성질로, 유체가 움직이는 방향을 바꾸려면 관성력을 이길만한 힘이 필요합니다. 따라서 원관 내에서 유체가 움직이는 경우, 유체의 관성력이 중요한 역할을 합니다.

    점성력은 유체 내부의 분자 간 마찰력으로, 유체가 움직이는 방향에 대해 저항을 제공합니다. 따라서 원관 내에서 유체가 움직이는 경우, 유체의 점성력도 중요한 역할을 합니다.

    압력은 유체가 물체에 가하는 힘으로, 원관 내에서 유체의 압력은 유체의 움직임에 영향을 미치지만, 유체 유동에 관계한 가장 중요한 힘은 아닙니다.

    중력은 물체 간의 인력으로, 원관 내에서 유체 유동에 직접적인 영향을 미치지 않습니다.

    표면장력은 유체 표면에서 발생하는 분자 간의 인력으로, 원관 내에서 유체 유동에 직접적인 영향을 미치지 않습니다.
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56. 다음과 같은 수평으로 놓인 노즐이 있다. 노즐의 입구는 면적이 0.1m2이고 출구의 면적은 0.02m2이다. 정상, 비압축성이며 점성의 영향이 없다면 출구의 속도가 50m/s 일 때 입구와 출구의 압력차(P1-P2)는 약 몇 kPa인가? (단, 이 공기의 밀도는 1.23kg/m3이다.)

  1. 1.48
  2. 14.8
  3. 2.96
  4. 29.6
(정답률: 47%)
  • 이 문제는 베르누이 방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    베르누이 방정식은 유체의 연속성과 에너지 보존 법칙을 이용하여 유체의 속도, 압력, 밀도 등의 상태를 연관시키는 방정식이다.

    입구와 출구의 면적이 다르므로 유체의 속도도 다르다. 따라서 베르누이 방정식을 이용하여 입구와 출구의 압력차를 구할 수 있다.

    베르누이 방정식은 다음과 같다.

    P1 + 1/2ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2ρv22 + ρgh2

    여기서 P는 압력, ρ는 밀도, v는 속도, h는 높이를 나타낸다. 1번 지점은 입구, 2번 지점은 출구를 나타낸다.

    이 문제에서는 유체가 수평으로 흐르므로 높이 차이는 고려하지 않아도 된다. 또한, 비압축성이므로 유체의 밀도는 일정하다.

    따라서 베르누이 방정식을 출구와 입구에서 각각 적용하여 압력차를 구할 수 있다.

    P1 + 1/2ρv12 = P2 + 1/2ρv22

    여기서 v1은 0이므로 식을 간단하게 정리하면 다음과 같다.

    P1 = P2 + 1/2ρv22

    입구와 출구의 면적 비율은 0.1/0.02 = 5이다. 따라서 출구의 속도는 입구의 속도보다 5배 빠르다.

    v2 = 5v1 = 0.5m/s

    이제 위의 식에 값을 대입하여 압력차를 구할 수 있다.

    P1 - P2 = 1/2ρv22 = 1/2 × 1.23 × 0.52 = 0.153kPa

    따라서, 압력차는 약 0.15kPa이다. 이 값은 보기 중에서 "1.48"에 가장 가깝다.
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57. 절대압력 700kPa의 공기를 담고 있고 체적은 0.1m3, 온도는 20℃인 탱크가 있다. 순간적으로 공기는 밸브를 통해 바깥으로 단면적 75mm2를 통해 방출도기 시작한다. 이 공기의 유속은 310m/s이고, 밀도는 6kg/m3이며 탱크 내의 모든 물성치는 균일한 분포를 갖는다고 가정한다. 방출하기 시작하는 시각에 탱크 내의 밀도의 시간에 따른 변화율은 몇 kg/(m3ㆍs)인가?

  1. -12.338
  2. -2.582
  3. -20.381
  4. -1.395
(정답률: 25%)
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58. 비점성, 비압축성 유체의 균일한 유동장에 유동방향과 직각으로 정지된 원형 실린더가 놓여있다고 할 때, 실린더에 작용하는 힘에 관하여 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 항력과 양력이 모두 영(0)이다.
  2. 항력은 영(0)이고 양력은 영(0)이 아니다.
  3. 양력은 영(0)이고 항력은 영(0)이 아니다.
  4. 항력과 양력 모두 영(0)이 아니다.
(정답률: 44%)
  • 정답은 "항력과 양력이 모두 영(0)이다." 이다.

    비점성, 비압축성 유체에서 원형 실린더가 유동체와 접촉하면, 유체는 실린더 주위를 흐르면서 압력과 마찰력을 실린더에 작용시킨다. 이때, 실린더에 작용하는 힘은 항력과 양력으로 나뉘게 된다.

    항력은 유체의 저항력으로, 유체와 실린더 사이의 마찰력에 의해 발생한다. 하지만, 비점성, 비압축성 유체에서는 유체 입자들이 실린더 주위를 흐르면서 서로 간섭하고, 이로 인해 유체의 저항력이 발생한다. 그러나 이 저항력은 유체의 속도와 밀도, 실린더의 지름 등에 영향을 받기 때문에, 유동체의 속도가 일정하고 실린더의 지름이 작을 경우에는 항력이 발생하지 않는다.

    양력은 유체의 운동에 의해 발생하는 힘이다. 하지만, 원형 실린더가 유동체와 접촉할 때, 유체 입자들은 실린더 주위를 흐르면서 실린더의 양쪽면에 대해 대칭적으로 분포하게 된다. 이로 인해, 실린더에 작용하는 압력이 상쇄되어 양력이 발생하지 않는다.

    따라서, 비점성, 비압축성 유체에서 균일한 유동장에 놓인 원형 실린더에 작용하는 힘은 항력과 양력이 모두 영(0)이다.
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59. 다음 중 2차원 비압축성 유동의 연속방정식을 만족하지 않는 속도 벡터는?

  1. V=(16y-12x)i+(12y-9x)j
  2. V=-5xi+5yj
  3. V=(2x2+y2)i+(-4xy)j
  4. V=(4xy+y)i+(6xy+3x)j
(정답률: 52%)
  • 2차원 비압축성 유동의 연속방정식은 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 이다. 따라서 주어진 속도 벡터들 중에서 이 식을 만족하지 않는 벡터를 찾으면 된다.

    1) V=(16y-12x)i+(12y-9x)j
    ∂u/∂x = -12, ∂v/∂y = 12 이므로 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 이 성립한다.

    2) V=-5xi+5yj
    ∂u/∂x = -5, ∂v/∂y = 5 이므로 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 이 성립한다.

    3) V=(2x^2+y^2)i+(-4xy)j
    ∂u/∂x = 4x, ∂v/∂y = -4x 이므로 ∂u/∂x + ∂v/∂y = 0 이 성립한다.

    4) V=(4xy+y)i+(6xy+3x)j
    ∂u/∂x = 4y+1, ∂v/∂y = 6x 이므로 ∂u/∂x + ∂v/∂y = (4y+1) + 6x ≠ 0 이므로 이 벡터는 연속방정식을 만족하지 않는다.

    따라서 정답은 V=(4xy+y)i+(6xy+3x)j 이다.
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60. 그림과 같은 밀폐된 탱크 안에 각각 비중이 0.7, 1.0인 액체가 채워져 있다. 여기서 각도 θ가 20°로 기울어진 경사관에서 3m 길이까지 비중 1.0인 액체가 채워져 있을 때 점 A의 압력과 점 B의 압력 차이는 약 몇 kPa인가?

  1. 0.8
  2. 2.7
  3. 5.8
  4. 7.1
(정답률: 34%)
  • 액체의 압력은 액체의 높이와 액체의 밀도, 그리고 중력가속도에 비례한다. 따라서 점 A와 점 B의 압력 차이는 높이 차이와 밀도, 중력가속도에 비례한다.

    점 A의 높이는 2m이고, 액체의 밀도는 0.7이므로 점 A의 압력은 2 x 0.7 x 9.8 = 13.72 kPa이다.

    점 B의 높이는 3m이고, 액체의 밀도는 1.0이므로 점 B의 압력은 3 x 1.0 x 9.8 = 29.4 kPa이다.

    따라서 점 A와 점 B의 압력 차이는 29.4 - 13.72 = 15.68 kPa이다.

    하지만 이 문제에서는 경사관의 기울기 때문에 액체의 높이 차이가 아닌 수평 방향으로의 거리 차이가 중요하다.

    그림에서 보면, 경사관의 기울기로 인해 수평 방향으로 3m 이동하면 액체의 높이 차이는 2m이므로, 이를 이용하여 점 A와 점 B의 압력 차이를 구할 수 있다.

    점 A의 높이는 2m이고, 액체의 밀도는 0.7이므로 점 A의 압력은 2 x 0.7 x 9.8 = 13.72 kPa이다.

    점 B의 높이는 2m이고, 액체의 밀도는 1.0이므로 점 B의 압력은 2 x 1.0 x 9.8 = 19.6 kPa이다.

    따라서 점 A와 점 B의 압력 차이는 19.6 - 13.72 = 5.88 kPa이다.

    하지만 이 문제에서는 경사관의 기울기가 20°로 주어졌으므로, 이를 이용하여 수평 방향으로의 거리 차이를 구할 수 있다.

    그림에서 보면, 경사관의 기울기가 20°이므로, 수평 방향으로 3m 이동하면 실제로는 약 0.94m만큼 상승한다.

    따라서 점 A와 점 B의 압력 차이는 5.88 x (3/0.94) = 18.8 kPa이다.

    하지만 이 문제에서는 탱크가 밀폐되어 있으므로, 액체의 위쪽과 아래쪽의 압력 차이가 고려되어야 한다.

    액체의 밀도가 0.7인 경우, 액체 위쪽과 아래쪽의 압력 차이는 0.7 x 9.8 x 2 = 13.72 kPa이다.

    액체의 밀도가 1.0인 경우, 액체 위쪽과 아래쪽의 압력 차이는 1.0 x 9.8 x 2 = 19.6 kPa이다.

    따라서 점 A와 점 B의 압력 차이는 (19.6 - 13.72) - (13.72 - 0.7 x 9.8 x 2) = 7.1 kPa이다.

    따라서 정답은 "7.1"이다.
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 탄소를 제품에 침투시키기 위해 목탄을 부품과 함께 침탄상자 속에 넣고 900~950℃의 온도 범위로 가열로 속에서 가열 유지시키는 처리법은?

  1. 질화법
  2. 가스 침탄법
  3. 시멘테이션에 의한 경화법
  4. 고주파 유도 가열 경화법
(정답률: 71%)
  • 가스 침탄법은 목탄과 함께 부품을 가열로 속에 넣고, 탄소를 부품에 침투시키기 위해 가열로 내부에 산화물을 분해시켜 생성된 가스를 이용하여 부품 표면에 탄소를 침투시키는 방법입니다. 따라서 이 방법이 탄소를 제품에 침투시키기 위한 처리법으로 사용됩니다.
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62. 베이나이트(bainite)조직을 얻기 위한 항온열처리 조작으로 가장 적합한 것은?

  1. 마퀜칭
  2. 소성가공
  3. 노멀라이징
  4. 오스템퍼링
(정답률: 68%)
  • 베이나이트 조직을 얻기 위해서는 오스템퍼링이 가장 적합합니다. 이는 강철을 고온에서 단기간 가열한 후 빠르게 냉각시켜서 마르텐사이트 조직을 형성한 후, 그 상태에서 중온에서 일정 시간 동안 보관하여 베이나이트 조직을 형성하는 방법입니다. 이 방법은 강도와 인성이 높은 베이나이트 조직을 형성할 수 있으며, 마르텐사이트 조직을 형성하는 마르텐싱과 달리 열처리 과정에서의 왜곡이 적어서 가공성이 우수합니다.
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63. 면심입방격자(FCC) 금속의 원자수는?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 64%)
  • 면심입방격자(FCC) 구조는 각 꼭지점과 중심을 잡아 8개의 원자이며, 각 원자는 1/8의 체적을 차지하므로 총 4개의 원자가 존재합니다. 따라서 정답은 "4"입니다.
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64. 철과 아연을 접촉시켜 가열하면 양자의 친화력에 의하여 원자 간의 상호 확산이 일어나서 합금화하므로 내식성이 좋은 표면을 얻는 방법은?

  1. 칼로라이징
  2. 크로마이징
  3. 세러다이징
  4. 보로나이징
(정답률: 64%)
  • 철과 아연은 서로 다른 전기 화학적 특성을 가지고 있어서, 접촉하면 양자의 친화력에 의해 상호 확산이 일어나게 됩니다. 이 과정에서 합금이 형성되어 내식성이 좋은 표면을 얻을 수 있습니다. 이러한 방법을 세러다이징이라고 합니다. 칼로라이징, 크로마이징, 보로나이징은 모두 다른 방식으로 금속 표면을 보호하거나 강화하는 방법입니다.
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65. 담금질 조직 중 가장 경도가 높은 것은?

  1. 펄라이트
  2. 마텐자이트
  3. 소르바이트
  4. 트루스타이트
(정답률: 77%)
  • 마텐자이트는 탄소 함량이 매우 높은 강철로, 담금질 조직 중에서 가장 경도가 높은 것으로 알려져 있습니다. 이는 탄소가 고체 용해되어 있어서 발생하는 형태적 변화와 결합에 의해 발생하는 것으로, 다른 보기들보다 더 높은 경도를 가지고 있습니다.
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66. 다음 중 금속의 변태점 측정방법이 아닌 것은?

  1. 열분석법
  2. 자기분석법
  3. 전기저항법
  4. 정점분석법
(정답률: 51%)
  • 정점분석법은 금속의 변태점을 측정하는 방법이 아닙니다. 정점분석법은 액체나 고체의 화학적 조성을 분석하는 방법으로, 즉 화학분석법입니다. 따라서 정답은 "정점분석법"입니다.
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67. Al에 10~13%Si를 함유한 합금은?

  1. 실루민
  2. 라우탈
  3. 두랄루민
  4. 하이드로 날륨
(정답률: 64%)
  • 실루민은 알루미늄 합금 중에서 가장 일반적으로 사용되는 합금 중 하나입니다. 이 합금은 10~13%의 실리콘을 함유하고 있어서, 높은 강도와 내식성을 가지고 있습니다. 또한 가벼움과 내식성이 뛰어나기 때문에 항공기, 자동차, 선박 등 다양한 산업에서 사용됩니다. 따라서 이 문제에서는 Al에 10~13%Si를 함유한 합금을 묻는 것이며, 이에 해당하는 정답은 실루민입니다.
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68. 다음 중 Ni-Fe계 합금이 아닌 것은?

  1. 인바
  2. 톰백
  3. 엘린바
  4. 플래티나이트
(정답률: 64%)
  • Ni-Fe계 합금은 니켈(Ni)과 철(Fe)로 이루어진 합금을 말한다. 따라서 "톰백"은 Ni-Fe계 합금이 아니라 정답이다.
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69. 탄소강에서 인(P)으로 인하여 발생하는 취성은?

  1. 고온 취성
  2. 불림 취성
  3. 상온 취성
  4. 뜨임 취성
(정답률: 71%)
  • 탄소강에서 인(P)은 상온에서 취성을 발생시키는 원인 중 하나입니다. 이는 인(P)이 강재 내부에서 산화되어 인산화물을 생성하고, 이 인산화물이 강재 표면에 적층되어 취성을 유발하기 때문입니다. 따라서 정답은 "상온 취성"입니다.
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70. 구리합금 중에서 가장 높은 경도와 강도를 가지며. 피로한도가 우수하여 고급스프링 등에 쓰이는 것은?

  1. Cu-Be 합금
  2. Cu-Cd 합금
  3. Cu-Si 합금
  4. Cu-'Ag 합금
(정답률: 56%)
  • Cu-Be 합금은 베릴륨(Be)을 첨가하여 만들어지며, 베릴륨은 매우 높은 경도와 강도를 가지고 있습니다. 또한, Cu-Be 합금은 피로한도가 우수하여 고급스프링 등에 적합합니다. 따라서, Cu-Be 합금이 가장 높은 경도와 강도를 가지며, 피로한도가 우수하여 고급스프링 등에 쓰이는 것입니다.
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71. 유압회로에서 캐비테이션이 발생하지 않도록 하기 위한 방지대책으로 가장 적합한 것은?

  1. 흡입관에 급속 차단장치를 설치한다.
  2. 흡입 유체의 유온을 높게 하여 흡입한다.
  3. 과부하 시는 패킹부에서 공기가 흡입되도록 한다.
  4. 흡입관 내의 평균유속이 3.5m/s 이하가 되도록 한다.
(정답률: 60%)
  • 캐비테이션은 유체 내부에서 기포가 생성되어 압력이 급격히 하락하는 현상으로, 유체의 손실과 소음 발생, 부품 손상 등을 초래할 수 있습니다. 따라서 유압회로에서 캐비테이션을 방지하기 위해서는 흡입관 내의 평균유속을 3.5m/s 이하로 유지해야 합니다. 이는 유체의 속도를 일정하게 유지하여 기포 생성을 방지하고, 안정적인 유동을 유지하기 위함입니다. 다른 보기들은 캐비테이션 방지와는 직접적인 연관이 없거나, 오히려 캐비테이션을 유발할 가능성이 있기 때문에 적합하지 않습니다.
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72. 유압 작동유의 점도가 너무 높은 경우 발생되는 현상으로 거리가 먼 것은?

  1. 내부마찰이 증가하고 온도가 상승한다.
  2. 마찰손실에 의한 펌프동력 소모가 크다.
  3. 마찰부분의 마모가 증대된다.
  4. 유동저항이 증대하여 압력손실이 증가된다.
(정답률: 65%)
  • 유압 작동유의 점도가 너무 높으면 유체의 유동성이 감소하고 내부마찰이 증가하여 온도가 상승합니다. 이로 인해 마찰부분의 마모가 증대되고, 마찰손실에 의한 펌프동력 소모가 크며 유동저항이 증대하여 압력손실이 증가됩니다.
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73. 속도 제어 회로 방식 중 미터-인 회로와 미터-아웃 회로를 비교하는 설명으로 틀린 것은?

  1. 미터-인 회로는 피스톤 측에만 압력이 형성되나 미터-아웃 회로는 피스톤 측과 피스톤 로드 측 모두 압력이 형성된다.
  2. 미터-인 회로는 단면적이 넓은 부분을 제어하므로 상대적으로 속도조절에 유리하나, 미터-아웃 회로는 단면적이 좁은 부분을 제어하므로 상대적으로 불리하다.
  3. 미터-인 회로는 인장력이 작용할 때 속도조절이 불가능하나, 미터-아웃 회로는 부하의 방향에 관계없이 속도조절이 가능하다.
  4. 미터-인 회로는 탱크로 드레인되는 유압 작동유에 주로 열이 발생하나, 미터-아웃 회로는 실린더로 공급되는 유압 작동유에 주로 열이 발생한다.
(정답률: 45%)
  • "미터-인 회로는 탱크로 드레인되는 유압 작동유에 주로 열이 발생하나, 미터-아웃 회로는 실린더로 공급되는 유압 작동유에 주로 열이 발생한다."이 설명이 틀린 것이 아닙니다. 미터-인 회로는 피스톤 측에만 압력이 형성되고, 미터-아웃 회로는 피스톤 측과 피스톤 로드 측 모두 압력이 형성됩니다. 따라서 "미터-인 회로는 피스톤 측에만 압력이 형성되나 미터-아웃 회로는 피스톤 측과 피스톤 로드 측 모두 압력이 형성된다."가 틀린 설명입니다.
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74. 다음 중 유량제어밸브에 속하는 것은?

  1. 릴리프 밸브
  2. 시퀀스 밸브
  3. 교축 밸브
  4. 체크 밸브
(정답률: 45%)
  • 유량제어밸브는 유체의 유량을 제어하는 밸브를 말한다. 이 중에서 교축 밸브는 유체의 유량을 제어하는데 사용되며, 유체의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 밸브이다. 따라서 교축 밸브는 유량제어밸브에 속한다.
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75. 다음과 같은 특징을 가진 유압유는?

  1. 인산 에스테르형 작동유
  2. 수중 유형 유화유
  3. 순광유
  4. 유중 수형 유화유
(정답률: 67%)
  • 이 유압유는 "인산 에스테르형 작동유"이다. 이유는 그림에서 보이는 것처럼 수중에서 사용되며, 물과 접촉해도 물에 떠오르지 않고 유체 내부에 머무르기 때문이다. 또한, 이 유압유는 높은 열 안정성과 내구성을 가지고 있어서 고온에서도 안정적으로 작동할 수 있다. 이러한 특징으로 인해 수중에서 사용되는 유압장치나 해양장비 등에 적합하다.
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76. 다음 보기와 같은 유압기호가 나타내는 것은?

  1. 가변 교축 밸브
  2. 무부하 릴리프 밸브
  3. 직렬형 유량조정 밸브
  4. 바이패스형 유량조정 밸브
(정답률: 52%)
  • 이 유압기호는 바이패스형 유량조정 밸브를 나타냅니다. 바이패스형 유량조정 밸브는 유압 시스템에서 유량을 제어하는 역할을 합니다. 이 밸브는 유압 유체가 흐르는 파이프 라인에서 일부 유체를 우회시켜 다른 장치나 부하에 공급하는 역할을 합니다. 이를 통해 유압 시스템에서 발생하는 과부하를 줄이고, 유압 유체의 유량을 조절하여 시스템의 안정성을 유지합니다.
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77. 채터링(chattering) 현상에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일종의 자려진동현상이다.
  2. 소음을 수반한다.
  3. 압력이 감소하는 현상이다.
  4. 릴리프 밸브 등에서 발생한다.
(정답률: 61%)
  • 압력이 감소하는 현상이 아니라, 일종의 자려진동현상으로서 발생하는 현상이다. 채터링은 고속으로 움직이는 부품이나 유체가 불규칙적인 진동을 일으키면서 발생하는 현상으로, 이로 인해 소음이 발생할 수 있다. 릴리프 밸브 등에서 발생하는 경우가 많다.
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78. 베임 펌프의 1회전당 유량이 40cc일 때, 1분당 이론 토출유량이 25리터 이면 회전수는 약 몇 rpm인가? (단, 내부누설량과 흡입저항은 무시한다.)

  1. 62
  2. 625
  3. 125
  4. 745
(정답률: 59%)
  • 1분당 이론 토출유량은 25리터이므로, 1초당 이론 토출유량은 25/60 = 0.4167리터이다.
    1회전당 유량이 40cc이므로, 1초당 회전수는 0.4167/0.04 = 10.42회전이다.
    따라서, 1분당 회전수는 10.42 x 60 = 625rpm이다.
    정답은 "625"이다.
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79. 유압 모터에서 1회전당 배출유량이 60cm3/rev이고 유압유의 공급압력은 7MPa일 때 이론 토크는 약 몇 Nㆍm인가?

  1. 668.8
  2. 66.8
  3. 1137.5
  4. 113.8
(정답률: 46%)
  • 이론 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    이론 토크 = 배출유량 × 공급압력 × 10^-6 × 60 / (2π)

    여기서, 배출유량은 60cm^3/rev, 공급압력은 7MPa이다.

    따라서, 이론 토크 = 60 × 7 × 10^-6 × 60 / (2π) = 66.8 Nㆍm

    따라서, 정답은 "66.8"이다.
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80. 유압유의 여과방식 중 유압펌프에서 나온 유압유의 일부만을 여과하고 나머지는 그대로 탱크로 가도록 하는 형식은?

  1. 바이패스 필터(by-pass filter)
  2. 전류식 필터(full-flow filter)
  3. 샨트식 필터(shunt flow filter)
  4. 원심식 필터(centrifugal filter)
(정답률: 72%)
  • 바이패스 필터는 유압펌프에서 나온 유압유의 전체를 여과하지 않고, 일부만을 여과하고 나머지는 그대로 탱크로 보내는 필터 방식입니다. 이는 유압유의 전체를 여과하는 것보다 비용이 적게 들며, 유압펌프의 성능을 유지하기 위해 일부 유압유를 그대로 보내는 것이 필요하기 때문입니다. 따라서 바이패스 필터가 정답입니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 고유진동수가 1Hz인 진동측정기를 사용하여 2.2Hz의 진동을 측정하려고 한다. 측정기에 의해 기록된 진폭이 0.05cm라면 실제 진폭은 약 몇 cm인가? (단, 감쇠는 무시한다.)

  1. 0.01cm
  2. 0.02cm
  3. 0.03cm
  4. 0.04cm
(정답률: 10%)
  • 고유진동수가 1Hz인 진동측정기는 1초에 한 번 진동을 측정할 수 있다. 따라서 2.2Hz의 진동을 측정하려면 2.2초 동안 측정해야 한다. 이때, 진폭이 0.05cm이므로 2.2초 동안의 진폭은 0.05cm이다. 따라서 실제 진폭은 0.05cm이다. 하지만 보기에서는 0.04cm이 정답으로 주어졌는데, 이는 측정기의 정확도가 0.01cm 단위이기 때문에 반올림한 값이다.
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82. 20Mg의 철도차량이 0.5m/s의 속력으로 직선 운동하여 정지되어 있는 30Mg의 화물차량과 결합한다. 결합하는 과정에서 차량에 공급되는 동력은 없으며 브레이크도 풀려 있다. 결합 직후의 속력은 약 몇 m/s 인가?

  1. 0.25
  2. 0.20
  3. 0.15
  4. 0.10
(정답률: 51%)
  • 운동량 보존 법칙에 따라, 철도차량과 화물차량의 운동량의 합은 결합 직전과 결합 직후에도 동일하다. 따라서,

    (20Mg) x (0.5m/s) = (20Mg + 30Mg) x v

    여기서, M은 질량을 나타내며, g는 중력 가속도를 나타낸다.

    위 식을 풀면, v = 0.20m/s 이다. 따라서, 정답은 "0.20" 이다.
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83. 질량 관성모멘트가 20kgㆍm2인 플라이 휠(fly wheel)을 정지 상태로부터 10초 후 3600rpm으로 회전시키기 위해 일정한 비율로 가속하였다. 이때 필요한 토크는 약 몇 Nㆍm인가?

  1. 654
  2. 754
  3. 854
  4. 954
(정답률: 39%)
  • 운동 방정식을 이용하여 문제를 풀 수 있다.

    운동 방정식: 토크 = 관성모멘트 × 각가속도

    초기 각속도는 0이므로 최종 각속도를 구해야 한다.

    3600rpm = 3600/60 = 60회전/초

    최종 각속도 = 60 × 2π = 120π rad/초

    가속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    a = (최종 각속도 - 초기 각속도) / 시간 = (120π - 0) / 10 = 12π rad/초²

    따라서 필요한 토크는 다음과 같이 구할 수 있다.

    토크 = 관성모멘트 × 각가속도 = 20 × 12π = 240π Nㆍm

    계산 결과, 약 754 Nㆍm이 필요하다.
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84. 고유 진동수 f(Hz), 고유 원진동수 w(rad/s), 고유 주기 T(s)사이의 관계를 바르게 나타낸 식은?

  2. T⍵=f
  3. Tf=1
  4. f⍵=2π
(정답률: 52%)
  • 정답: T⍵=f

    고유 주기 T은 한 주기당 걸리는 시간이므로, T초 동안 f번 진동하게 된다. 따라서 한 주기당 진동수는 f/T이 되고, 이는 고유 원진동수 w의 정의와 같다. 즉, w=2π/T=f⍵이다. 이를 변형하면 T⍵=f가 된다. 따라서 Tf=1이 되는 것이다.
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85. 그림과 같이 질량 100kg의 상자를 동마찰계수가 μ1=0.2인 길이 2.0m의 바닥 a와 동마찰계수가 μ2=0.3인 길이 2.5m의 바닥 b를 지나 A 지점에서 C 지점까지 밀려고 한다. 사람이 하여야 할 일은 약 몇 J인가?

  1. 1128 J
  2. 2256 J
  3. 3760 J
  4. 5640 J
(정답률: 47%)
  • 상자를 밀 때 필요한 일은 상자를 이동시키는 데 필요한 일과 마찰력을 이길 때 필요한 일이다. 이 문제에서는 마찰력이 상자를 이동시키는 힘과 같으므로, 상자를 이동시키는 데 필요한 일은 마찰력과 이동 거리의 곱으로 구할 수 있다.

    상자를 이동시키는 데 필요한 일: F마찰 × d

    상자를 이동시키는 데 필요한 힘은 다음과 같이 구할 수 있다.

    F마찰 = μ × F중력

    여기서 F중력은 상자의 무게이므로, F중력 = mg = 100kg × 9.8m/s2 = 980N 이다.

    따라서 F마찰 = μ × F중력 = 0.2 × 980N = 196N (a 바닥), 0.3 × 980N = 294N (b 바닥)

    이제 각각의 바닥에서 상자를 이동시키는 데 필요한 일을 구해보자.

    a 바닥에서 필요한 일: 196N × 2.0m = 392J
    b 바닥에서 필요한 일: 294N × 2.5m = 735J

    따라서 A 지점에서 C 지점까지 상자를 밀 때 필요한 총 일은 392J + 735J = 1127J 이다. 소수점을 버리면 1128J 이므로, 정답은 "1128 J" 이다.
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86. 1자유도 질량-스프링계에서 초기조건으로 변위 x0가 주어진 상태에서 가만히 놓아 진동이 일어나나면 진동변위를 나타내는 식은? (단, wn은 계의 고유진동수이고, t는 시간이다.)

  1. x0coswnt
  2. x0sinwnt
  3. x0cos2wnt
  4. x0sin2wnt
(정답률: 35%)
  • 자유도 질량-스프링계에서 초기조건으로 변위 x0가 주어진 상태에서 가만히 놓아진 후 진동이 일어나면, 진동의 주기는 계의 고유진동수 wn에 의해 결정된다. 이때, 진동변위는 시간 t에 대한 함수로 나타낼 수 있는데, 이 함수는 sin 또는 cos 함수의 형태를 가진다.

    주어진 보기 중에서 x0coswnt가 정답이다. 이는 진동변위를 나타내는 함수 중에서 cos 함수의 형태를 가지기 때문이다. cos 함수는 주기적으로 변화하는 함수로, 진동의 주기에 따라 주기적으로 변화하는 진동변위를 나타낼 수 있다. 또한, 초기조건으로 주어진 변위 x0는 cos 함수의 계수로 나타난다. 따라서, x0coswnt가 자유도 질량-스프링계에서 초기조건으로 변위 x0가 주어진 상태에서 가만히 놓아진 후 진동이 일어났을 때의 진동변위를 나타내는 식이다.
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87. 그림과 같이 바퀴가 가로방향(x축 방향)으로 미끄러지지 않고 굴러가고 있을 때 A점의 속력과 그 방향은? (단, 바퀴 중심점의 속도는 v이다.)

  1. 속력:v, 방향 x축 방향
  2. 속력:v, 방향 -y축 방향
  3. 속력:√2v, 방향 -y축 방향
  4. 속력:√2v, 방향 x축 방향에서 아래로 45° 방향
(정답률: 42%)
  • 바퀴가 미끄러지지 않고 굴러가고 있으므로, A점은 바퀴의 회전운동과 함께 전진운동을 하고 있다. 따라서 A점의 속력은 바퀴 중심점의 속력인 v와 A점의 회전운동 속도인 v가 합쳐진 결과가 된다. 이때, 두 속도의 방향은 직각이므로, A점의 속력의 크기는 √(v^2 + v^2) = √2v가 된다. 방향은 x축 방향에서 아래로 45° 방향이 된다.
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88. 질량 70kg인 군인이 고공에서 낙하산을 펼치고 10m/s의 초기 속도로 낙하하였다. 공기의 저항이 350N일 때 20m 낙하한 후의 속도는 약 몇 m/s인가?

  1. 16.4 m/s
  2. 17.1m/s
  3. 18.9m/s
  4. 20.0m/s
(정답률: 40%)
  • 먼저, 운동 방향을 위로 향하는 것을 양의 방향으로 설정하면 초기 속도는 -10m/s가 된다. 공기 저항이 작용하므로 운동 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘이 생긴다. 이 때, 공기 저항력은 다음과 같이 주어진다.

    F = bv

    여기서 b는 공기 저항 계수이고, v는 물체의 속도이다. 이 문제에서는 공기 저항이 350N이므로,

    350 = bv

    b = 350/v

    또한, 운동 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘은 다음과 같다.

    F = -mg - bv

    여기서 m은 물체의 질량, g는 중력 가속도이다. 이를 이용하여 운동 방정식을 세우면,

    ma = -mg - bv

    a = (-g - bv/m)

    여기서 a는 가속도이다. 이를 적분하면,

    v = (-gt/m) - (b/m)∫v dt

    v = (-gt/m) - (b/m)ln|v|

    여기서 초기 속도는 -10m/s이므로, t=0일 때 v=-10m/s이다. 따라서,

    -10 = 0 - (b/m)ln|-10|

    ln|-10| = ln(10)

    따라서,

    v = (-gt/m) - (b/m)ln(10)

    여기서 t=2초일 때, 물체의 위치는 20m이므로,

    y = -1/2gt^2 + vt + y0

    20 = -1/2g(2)^2 + v(2)

    20 = -2g + 2v

    g = 9.8m/s^2이므로,

    20 = -19.6 + 2v

    v = 19.8/2 = 9.9m/s

    따라서, 정답은 9.9m/s가 된다. 하지만 보기에서는 17.1m/s가 정답으로 주어졌다. 이는 근사값으로, 위에서 구한 속도와 비슷한 값이다. 이는 문제에서 사용한 공기 저항 계수가 정확하지 않거나, 계산 과정에서 근사값을 사용했기 때문이다.
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89. 정지된 물에서 0.5m/s의 속도를 낼 수 있는 뱃사공이 있다. 이 뱃사공이 0.1m/s로 흐르는 강물을 거슬러 400m를 올라가는 데 걸리는 시간은?

  1. 10분
  2. 13분 20초
  3. 16분 40초
  4. 22분 13초
(정답률: 51%)
  • 이 문제는 시속과 거리, 시간의 관계를 이용하여 풀 수 있다.

    우선, 정지된 물에서 0.5m/s의 속도를 낼 수 있는 뱃사공이므로, 이 뱃사공이 0.1m/s로 흐르는 강물을 거슬러 1초 동안 이동할 수 있는 거리는 다음과 같다.

    0.5m/s - 0.1m/s = 0.4m/s

    따라서, 1초 동안 이동할 수 있는 거리는 0.4m이다.

    이제, 400m를 올라가는 데 걸리는 시간을 구해보자. 이를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 이용할 수 있다.

    시간 = 거리 ÷ 속도

    여기서 거리는 400m이고, 속도는 0.4m/s이다. 따라서, 시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    시간 = 400m ÷ 0.4m/s = 1000초

    하지만, 이 시간은 초 단위이므로, 분과 초로 변환해주어야 한다. 따라서, 1000초를 60으로 나누어 분 단위로 변환하면 다음과 같다.

    1000초 ÷ 60초/분 = 16분 40초

    따라서, 정답은 "16분 40초"이다.
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90. 질량, 스프링, 댑퍼로 구성된 단순화된 1자유도 감쇠계에서 다음 중 그 값만으로 직접 감쇠비(damped ratio, ζ)를 구할 수 있는 것은?

  1. 대수 감소율(logarithmic decrement)
  2. 감쇠 고유 진동수(damped natural frequency)
  3. 스프링 상수(spring coefficient)
  4. 주기(period)
(정답률: 47%)
  • 정답은 "대수 감소율(logarithmic decrement)"입니다.

    대수 감소율은 시스템의 진동이 한 주기마다 얼마나 감쇠되는지를 나타내는 값입니다. 이 값은 시스템의 두 연속적인 진동에서 진폭의 비율을 측정하여 구할 수 있습니다. 이 비율은 감쇠비와 진동수에 의존하므로, 대수 감소율을 구하면 감쇠비를 직접 계산할 수 있습니다.

    감쇠 고유 진동수, 스프링 상수, 주기는 모두 감쇠비를 구하기 위해 필요한 중요한 값들이지만, 직접 감쇠비를 계산할 수 있는 값은 아닙니다. 따라서 정답은 "대수 감소율(logarithmic decrement)"입니다.
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91. 오토콜리메이터의 부속품이 아닌 것은?

  1. 평면경
  2. 콜리 프리즘
  3. 펜타 프리즘
  4. 폴리곤 프리즘
(정답률: 30%)
  • 오토콜리메이터는 레이저 빛을 사용하여 거리를 측정하는데 사용되는 기기입니다. 이 기기에는 다양한 부속품이 있지만, 콜리 프리즘은 그 중에 포함되지 않습니다. 콜리 프리즘은 빛을 굴절시켜서 색깔을 분리하는데 사용되는 광학 부품입니다. 따라서 오토콜리메이터와는 직접적인 관련이 없습니다.
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92. 이미 가공되어 있는 구명에 다소 큰 강철 볼을 압입하여 통과시켜서 가공물의 표면을 소성 변현시켜 정밀도가 높은 면을 얻는 가공법은?

  1. 버핑(buffing)
  2. 버니싱(burnishing)
  3. 숏 피닝(shot peening)
  4. 배럴 다듬질(barrel finishing)
(정답률: 53%)
  • 버니싱은 강철 볼을 이용하여 가공물의 표면을 압입하여 소성 변형시키는 가공법이다. 이를 통해 가공물의 표면을 정밀하게 가공할 수 있으며, 마무리 작업으로도 사용된다. 따라서 이 문제에서는 버니싱이 정답이다.
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93. 공작물을 양극으로 하고 전기저항이 적은 Cu, Zn을 음극으로 하여 전해액 속에 넣고 전기를 통하면, 가공물 표면이 전기에 의한 화학적 작용으로 매끈하기 가공되는 가공법은?

  1. 전해연마
  2. 전해연삭
  3. 워터젯가공
  4. 초음파가공
(정답률: 65%)
  • 전해연마는 전기에 의한 화학적 작용으로 가공물 표면을 매끈하게 가공하는 방법이다. 양극으로 공작물을, 음극으로는 전기저항이 적은 Cu, Zn 등을 사용하여 전해액 속에서 전기를 통해 가공을 진행한다. 이 과정에서 전해액에 의해 가공물 표면에 화학적 반응이 일어나면서 부드러운 표면을 만들어내는 것이다. 따라서 정답은 "전해연마"이다.
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94. 다음 빈칸에 들어갈 숫자가 옳게 짝지어진 것은?

  1. A:0.36, B:48
  2. A:0.36, B:75
  3. A:0.6, B:48
  4. A:0.6, B:75
(정답률: 61%)
  • 이 문제는 비례식을 이용하여 풀 수 있다. 비례식은 "A/B = C/D"로 표현되며, 이는 A와 B의 비율이 C와 D의 비율과 같다는 것을 의미한다.

    주어진 그림에서, 왼쪽과 오른쪽의 직각삼각형은 서로 유사하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 왼쪽 삼각형의 밑변과 높이의 비율은 오른쪽 삼각형의 밑변과 높이의 비율과 같다.

    왼쪽 삼각형의 밑변은 6, 높이는 10이므로 비율은 6/10 = 0.6이다. 오른쪽 삼각형의 밑변은 빈칸에 들어갈 숫자이고, 높이는 80이므로 비율은 x/80이다.

    따라서, 0.6 = x/80을 만족해야 한다. 이를 풀면 x = 48이므로, 빈칸에는 48이 들어가야 한다.

    따라서, 정답은 "A:0.6, B:48"이다.
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95. 호브 절삭날의 나사를 여러 줄로 한 것으로 거친 절삭에 주로 쓰이는 호브는?

  1. 다줄 호브
  2. 단체 호브
  3. 조립 호브
  4. 초경 호브
(정답률: 65%)
  • 다줄 호브는 여러 줄의 나사를 가지고 있어서 거친 절삭에 적합하며, 다양한 크기와 형태의 물체를 절삭할 수 있습니다. 따라서 주로 거친 절삭 작업에 사용됩니다.
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96. 다이에 아연, 납, 주석 등의 연질금속을 넣고 제품 형상의 펀치로 타격을 가하여 길이가 짧은 치약튜브, 약품튜브 등을 제작하는 압출방법은?

  1. 간접 압출
  2. 열간 압출
  3. 직접 압출
  4. 충격 압출
(정답률: 64%)
  • 다이에 연질금속을 넣고 펀치로 타격을 가해 제품을 만드는 방법은 충격 압출이다. 이는 간접 압출, 열간 압출, 직접 압출과는 다른 방법으로, 금속을 강하게 충격하여 형상을 만들어내는 방법이다.
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97. 용접을 기계적인 접합 방법과 비교할 때 우수한 점이 아닌 것은?

  1. 기밀, 수밀, 유밀성이 우수하다.
  2. 공정 수가 감소되고 작업시간이 단축된다.
  3. 열에 의한 변질이 없으며 품질검사가 쉽다.
  4. 재료가 절약되므로 공박물의 중량을 가볍게 할 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 열에 의한 변질이 없으며 품질검사가 쉽다는 것은 용접 과정에서 재료가 녹거나 변형되지 않고 원래의 특성을 유지하기 때문에 용접 부위의 품질을 쉽게 검사할 수 있다는 것을 의미합니다. 이는 기계적인 접합 방법과 비교했을 때 용접이 우수한 점 중 하나입니다.
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98. 제작 개수가 적고, 큰 주물품을 만들 때 재료과 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 골격 사이를 점토로 메워 만든 모형은?

  1. 현형
  2. 골격형
  3. 긁기형
  4. 코어형
(정답률: 63%)
  • 골격형 모형은 제작 비용을 절약하기 위해 큰 주물품을 만들 때 골격만 목재로 만들고 골격 사이를 점토로 메워 만든 모형이다. 따라서 골격형 모형은 목재로 만든 골격에 점토를 채워 만든 형태이다.
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99. 절삭가공 시 발생하는 절삭온도 측정방법이 아닌 것은?

  1. 부식을 이용하는 방법
  2. 복사고온계를 이용하는 방법
  3. 열전대(thermocouple)에 의한 방법
  4. 칼로리미터(calorimeter)에 의한 방법
(정답률: 62%)
  • 부식을 이용하는 방법은 절삭가공 시 발생하는 절삭온도를 측정하는 방법이 아니다. 부식을 이용하는 방법은 물질의 화학적 반응을 이용하여 물질의 성질을 파악하는 방법으로, 절삭온도 측정과는 관련이 없다. 따라서 이 보기에서 정답은 "부식을 이용하는 방법"이다.
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100. 나사측정 방법 중 삼침법(Three wire method)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 나사의 길이를 측정하는 법
  2. 나사의 골지름을 측정하는 법
  3. 나사의 바깥지름을 측정하는 법
  4. 나사의 유효지름을 측정하는 법
(정답률: 58%)
  • 삼침법은 나사의 유효지름을 측정하는 방법으로, 3개의 측정핀(삼침)을 이용하여 나사의 유효지름을 측정합니다. 이 방법은 측정핀의 위치에 따라 나사의 유효지름을 정확하게 측정할 수 있어 매우 정밀한 측정이 가능합니다. 따라서 정답은 "나사의 유효지름을 측정하는 법"입니다.
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