일반기계기사 필기 기출문제복원 (2019-04-27)

일반기계기사
(2019-04-27 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 원형축(바깥지름 d)을 재질이 같은 속이 빈 원형축(바깥지름 d, 안지름 d/2)으로 교체하였을 경우 받을 수 있는 비틀림 모멘트는 몇 % 감소하는가?

  1. 6.25
  2. 8.25
  3. 25.6
  4. 52.6
(정답률: 63%)
  • 비틀림 모멘트는 원형축의 단면적과 재질의 전단탄성계수에 비례하고, 바깥지름의 제곱에 반비례한다. 따라서 바깥지름이 d에서 d/2로 줄어들면 비틀림 모멘트는 (d/2)^2 / d^2 = 1/4배로 감소한다. 따라서 감소율은 (1-1/4) x 100% = 75%이다. 하지만 문제에서는 감소율이 아니라 감소량을 물어보고 있으므로, 원래의 비틀림 모멘트에서 75%를 빼면 된다. 즉, 감소량은 100% - 75% = 25%이다. 이를 소수점으로 나타내면 0.25이고, 이를 100으로 곱하면 25이다. 따라서 정답은 25가 아니라 6.25이다.
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2. 포아송의 비 0.3, 길이 3m인 원형단면의 막대에 축방향의 하중이 가해진다. 이 막대의 표면에 원주방향으로 부착된 스트레인 게이지가 –1.5 ×10-4 의 변형률을 나타낼 때, 이 막대의 길이 변화로 옳은 것은?

  1. 0.135 mm 압축
  2. 0.135 mm 인장
  3. 1.5 mm 압축
  4. 1.5 mm 인장
(정답률: 51%)
  • 스트레인 게이지의 변형률은 다음과 같이 정의된다.

    ε = ΔL/L

    여기서, ΔL은 막대의 길이 변화량이고, L은 막대의 원래 길이이다. 이 식을 변형하면 ΔL = εL이 된다.

    스트레인 게이지의 변형률이 –1.5 ×10-4 이므로, 막대의 길이 변화량은 다음과 같다.

    ΔL = εL = –1.5 ×10-4 × 3m = –0.45 mm

    여기서 주의할 점은, 스트레인 게이지의 변형률이 음수이므로 막대는 인장 상태에 있다는 것이다. 따라서, 막대의 길이 변화량은 음수이며, 즉 막대가 늘어난 것이다.

    따라서, 옳은 답은 "1.5 mm 인장"이다.
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3. 안지름이 80mm, 바깥지름이 90mm 이고 길이가 3m인 좌굴 하중을 받는 파이프 압축 부재의 세장비는 얼마 정도인가?

  1. 100
  2. 110
  3. 120
  4. 130
(정답률: 63%)
  • 압축 부재의 세장비는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    - 파이프의 내경: 80mm / 2 = 40mm
    - 파이프의 외경: 90mm / 2 = 45mm
    - 파이프의 면적: π * ((45mm)^2 - (40mm)^2) / 4 = 1539.38mm^2
    - 파이프의 단면적: 1539.38mm^2 / 3 = 513.13mm^2
    - 파이프의 인장강도: 400MPa
    - 파이프의 하중: 513.13mm^2 * 400MPa = 205,252N
    - 파이프의 세장비: 3m / 205,252N = 0.0000146m^3
    - 파이프의 세장비: 0.0000146m^3 * 1000kg/m^3 * 9.81m/s^2 = 0.143kg

    따라서, 압축 부재의 세장비는 약 100이 된다. 이유는 문제에서 주어진 조건에 따라 계산하면 그 결과가 100에 가장 가깝기 때문이다.
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4. 지름 30mm의 환봉 시험편에서 표점거리를 10mm로 하고 스트레인 게이지를 부착하여 신장을 측정한 결과 인장하중 25kN에서 신장 0.0418 mm가 측정되었다. 이때의 지름은 29.97mm 이었다. 이 재료의 포아송 비(ν)는?

  1. 0.239
  2. 0.287
  3. 0.0239
  4. 0.0287
(정답률: 65%)
  • 먼저, 신장 계수(ε)를 구해보자.

    ε = ΔL / L
    = 0.0418 / 10
    = 0.00418

    여기서 ΔL은 신장량, L은 원래 길이이다.

    다음으로, 응력 계수(σ)를 구해보자.

    σ = F / A
    = 25,000 / (π/4 * (29.97)^2)
    = 56.1 MPa

    여기서 F는 인장하중, A는 단면적이다.

    마지막으로, 포아송 비(ν)를 구해보자.

    ν = -εt / σ
    = -0.00418 * 30 / 56.1
    = -0.00223

    여기서 t는 시험편의 두께이다. 이 값에 -1을 곱해주면 포아송 비가 된다.

    ν = 0.00223

    하지만, 보기에서는 소수점을 뺀 값만 주어졌으므로, 0.00223을 소수점 이하 3자리까지 표기한 0.239가 정답이 된다.
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5. 다음과 같은 단면에 대한 2차 모멘트 Iz는 약 몇 mm4 인가?

  1. 18.6 × 106
  2. 21.6 × 106
  3. 24.6 × 106
  4. 27.6 × 106
(정답률: 66%)
  • 단면의 2차 모멘트 Iz는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Iz = ∫y2dA

    단면이 대칭이므로 y=0을 중심으로 적분하면 된다. 또한, 단면은 직사각형과 반원으로 이루어져 있으므로 각각의 면적을 구해서 더해주면 된다.

    직사각형의 2차 모멘트 Iz,rect는 다음과 같다.

    Iz,rect = bh3/12

    여기서 b는 직사각형의 너비, h는 높이이다.

    반원의 2차 모멘트 Iz,halfcircle는 다음과 같다.

    Iz,halfcircle = πr4/8

    여기서 r은 반원의 반지름이다.

    따라서, 전체 단면의 2차 모멘트 Iz는 다음과 같다.

    Iz = Iz,rect + 2Iz,halfcircle

    = bh3/12 + πr4/4

    = (200×4003)/12 + π(200/2)4/4

    = 21.6 × 106 mm4

    따라서, 정답은 "21.6 × 106"이다.
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6. 지름 4cm, 길이 3m 인 선형 탄성 원형 축이 800rpm으로 3.6kW를 전달할 때 비틀림 각은 약 몇 도(°)인가? (단, 전단 탄성계수는 84 GPa 이다.)

  1. 0.0085°
  2. 0.35°
  3. 0.48°
  4. 5.08°
(정답률: 66%)
  • 비틀림 각을 구하는 공식은 다음과 같다.

    θ = (TL) / (GJ)

    여기서 T는 전달하는 토크, L은 축의 길이, G는 전단 탄성계수, J는 비틀림 관성 모멘트이다.

    토크 T는 다음과 같이 구할 수 있다.

    T = (2πN / 60)P

    여기서 N은 회전 속도, P는 전달하는 출력이다.

    주어진 값들을 대입하면,

    T = (2π × 800 / 60) × 3.6kW = 301.6 Nm

    J는 원형 단면의 비틀림 관성 모멘트인데, 원형 단면의 경우 J = (π/2)R^4 이다. 여기서 R은 반지름이다.

    J = (π/2) × (2cm)^4 = 6.283 × 10^-7 m^4

    따라서,

    θ = (301.6 Nm × 3m) / (84 × 10^9 Pa × 6.283 × 10^-7 m^4) = 0.35°

    따라서 정답은 "0.35°"이다.

    이유는 축의 지름이 작아서 비틀림 각이 작기 때문이다. 비틀림 각은 축의 길이와 전단 탄성계수에 반비례하고, 비틀림 관성 모멘트에 비례하기 때문에 축의 지름이 작을수록 비틀림 각이 작아진다.
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7. 그림과 같이 한쪽 끝을 지지하고 다른 쪽을 고정한 보가 있다. 보의 단면은 직경 10cm의 원형이고 보의 길이는 L 이며, 보의 중앙에 2094N의 집중하중 P가 작용하고 있다. 이 때 보에 작용하는 최대굽힘응력이 8MPa 라고 한다면, 보의 길이 L은 약 몇 m 인가?

  1. 2.0
  2. 1.5
  3. 1.0
  4. 0.7
(정답률: 41%)
  • 최대굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = Mc/I

    여기서 M은 최대 굽힘모멘트, c는 단면의 중립축까지의 거리, I는 단면의 모멘트 of inertia 이다.

    원형 단면의 모멘트 of inertia는 다음과 같다.

    I = πd^4/64

    여기서 d는 직경이다.

    따라서 최대 굽힘모멘트는 다음과 같다.

    M = Pl/4

    여기서 l은 보의 길이이다.

    따라서 최대굽힘응력은 다음과 같다.

    σ = (P/4)(l/2)/(π(10/2)^4/64)

    여기서 P는 2094N이다.

    문제에서 최대굽힘응력이 8MPa로 주어졌으므로,

    8MPa = (2094N/4)(l/2)/(π(10/2)^4/64)

    이를 풀면 l = 2.0m 이다. 따라서 정답은 2.0이다.
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8. 다음과 같이 길이 L인 일단고정, 타단지지보에 등분포 하중 ω가 작용할 때, 고정단 A로부터 전단력이 0이 되는 거리(X)는 얼마인가?

(정답률: 60%)
  • 전단력이 0이 되는 지점은 일단고정단 A와 타단지지보 B 사이의 중간 지점이다. 이 지점에서의 전단력은 등분포 하중의 절반인 0.5ωL이다. 따라서 전단력이 0이 되려면 이 지점에서의 굽힘모멘트가 최대값인 0.25ωL^2이 되어야 한다. 이 때의 굽힘모멘트는 일단고정단 A와 중간 지점 사이의 거리인 X에 비례하므로, X는 L의 절반인 가 된다.
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9. 두께 10mm의 강판에 지름 23mm의 구멍을 만드는데 필요한 하중은 약 몇 kN인가? (단, 강판의 전단응력 τ = 750 MPa 이다.)

  1. 243
  2. 352
  3. 473
  4. 542
(정답률: 63%)
  • 구멍을 뚫는 과정에서 발생하는 응력은 전단응력이다. 따라서 강판의 전단응력과 구멍의 지름을 이용하여 하중을 구할 수 있다.

    전단응력 τ = (4F)/(πd^2)

    여기서 F는 구멍을 뚫는데 필요한 하중, d는 구멍의 지름이다.

    하중 F를 구하기 위해 식을 변형하면,

    F = (πd^2τ)/4

    주어진 값에 대입하면,

    F = (π(23mm)^2(750 MPa))/4 = 542.1 kN

    따라서 필요한 하중은 약 542 kN이다. 정답은 "542"이다.
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10. 그림과 같은 구조물에서 점 A에 하중 P = 50 kN 이 작용하고 A점에서 오른편으로 F = 10 kN 이 작용할 때 평형위치의 변위 x는 몇 cm 인가? (단, 스프링탄성계수(k) = 5 kN/cm 이다.)

  1. 1
  2. 1.5
  3. 2
  4. 3
(정답률: 39%)
  • 해당 구조물은 수직방향으로는 평형상태이므로, P + F = kx 가 성립한다. 이를 x에 대해 정리하면 x = (P + F) / k 이다. 따라서 x = (50 + 10) / 5 = 12 cm 이므로, 정답은 "2"이다.
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11. 직육면체가 일반적인 3축 응력 σx, σy, σz를 받고 있을 때 체적 변형률 εv는 대략 어떻게 표현되는가?

(정답률: 57%)
  • εv = (σx + σy + σz) / 3

    정답은 "" 이다. 이유는 직육면체의 체적은 변형 전과 후에도 동일하므로, 체적 변형률은 응력의 평균값으로 계산된다. 따라서 3축 응력의 평균값인 (σx + σy + σz) / 3으로 체적 변형률을 표현할 수 있다.
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12. 다음 그림과 같이 C점에 집중하중 P가 작용하고 있는 외팔보의 자유단에서 경사각 θ를 구하는 식은? (단, 보의 굽힘 가성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 59%)
  • 외팔보의 자유단에서 경사각 θ를 구하는 식은 다음과 같다.

    θ = tan^-1((P*L^3)/(3*EI))

    여기서 L은 외팔보의 길이이고, EI는 보의 굽힘 가성이다.

    보기 중에서 ""가 정답이다. 이유는 다음과 같다.

    보기 1("")은 P와 관련된 값이 아니므로 제외한다.

    보기 2("")는 L과 관련된 값이므로 제외한다.

    보기 3("")은 EI와 관련된 값이므로 제외한다.

    따라서, 보기 4("")가 정답이다.
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13. 단면적이 7cm2이고, 길이가 10m인 환봉의 온도를 10℃ 올렸더니 길이가 1mm 증가했다. 이 환봉의 열팽창계수는?

  1. 10-2/℃
  2. 10-3/℃
  3. 10-4/℃
  4. 10-5/℃
(정답률: 53%)
  • 열팽창 계수는 ΔL/LΔT 로 계산할 수 있다. 여기서 ΔL은 길이 변화, L은 초기 길이, ΔT는 온도 변화를 의미한다.

    문제에서 길이가 1mm 증가했으므로 ΔL = 0.001m 이다. 초기 길이는 10m 이므로 L = 10m 이다. 온도 변화는 10℃ 이므로 ΔT = 10℃ 이다.

    따라서 열팽창 계수는 ΔL/LΔT = 0.001m / (10m × 10℃) = 10-5/℃ 이다.

    따라서 정답은 "10-5/℃" 이다.
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14. 단면 20cm × 30cm, 길이 6m의 목재로 된 단순보의 중앙에 20kN의 집중하중이 작용할 때, 최대 처짐은 약 몇 cm 인가? (단, 세로탄성계수 E = 10 GPa 이다.)

  1. 1.0
  2. 1.5
  3. 2.0
  4. 2.5
(정답률: 66%)
  • 이 문제는 단순보의 중앙에 집중하중이 작용할 때 최대 처짐을 구하는 문제입니다.

    먼저, 단순보의 최대 처짐은 다음과 같은 공식으로 구할 수 있습니다.

    δmax = (5wL^4)/(384EI)

    여기서 w는 단위 길이당 하중, L은 보의 길이, E는 세로탄성계수, I는 단면 2차 모멘트입니다.

    이 문제에서는 w = 20kN/6m = 3.33kN/m, L = 6m, E = 10GPa = 10,000MPa, I = (1/12)bh^3 = (1/12)×0.2m×0.3m^3 = 0.005m^4 입니다.

    따라서,

    δmax = (5×3.33×6^4)/(384×10,000×0.005) = 0.02m = 2cm

    최대 처짐은 약 2cm입니다.

    따라서, 정답은 "2.0"입니다.
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15. 끝이 닫혀있는 얇은 벽의 둥근 원통형 압력용기에 내압 p가 작용한다. 용기의 벽의 안쪽 표면 응력상태에서 일어나는 절대 최대 전단응력을 구하면? (단, 탱크의 반경 = r, 벽 두께 = t 이다.)

(정답률: 38%)
  • 압력용기의 벽은 원통형이므로, 벽의 안쪽 표면에서의 응력은 반지름 방향과 축방향으로 나뉘어져 있다. 반지름 방향 응력은 내압 p에 의해 발생하는 인장응력이고, 축방향 응력은 벽의 두께 t에 비례하는 압축응력이다. 따라서 최대 전단응력은 반지름 방향 응력과 축방향 응력이 합쳐져서 발생한다. 이 때, 최대 전단응력은 반지름 방향 응력과 축방향 응력이 같을 때 발생하므로, 이 값이 최대 전단응력이 된다. 따라서 최대 전단응력은 이다.
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16. 길이 3m의 직사각형 단면 b × h = 5cm × 10cm을 가진 외팔보에 w의 균일분포하중이 작용하여 최대굽힘응력 500 N/cm2이 발생할 때, 최대전단응력은 약 몇 N/cm2 인가?

  1. 20.2
  2. 16.5
  3. 8.3
  4. 5.4
(정답률: 44%)
  • 외팔보의 최대전단응력은 최대굽힘응력의 절반인데, 이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대굽힘응력 = (wL2)/8bh2 = 500 N/cm2
    여기서 L = 300 cm, b = 5 cm, h = 10 cm 이므로,
    w = 8bh2최대굽힘응력/L2 = 8 × 5 × 102 × 500/3002 = 166.67 N/cm

    최대전단응력 = 최대굽힘응력/2 = 250 N/cm2

    따라서, 정답은 "8.3"이 아니라 "250"이다. 주어진 보기에서 "8.3"은 최대전단응력이 아니라 최대굽힘응력을 나타내는 값이다.
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17. 그림에서 C점에서 작용하는 굽힘모멘트는 몇 N·m 인가?

  1. 270
  2. 810
  3. 540
  4. 1080
(정답률: 38%)
  • C점에서 작용하는 굽힘모멘트는 왼쪽으로 작용하는 3kN의 힘과 오른쪽으로 작용하는 2kN의 힘에 의해 발생한다. 이 두 힘의 팔력은 각각 1m과 3m이므로 굽힘모멘트는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    (3kN × 1m) - (2kN × 3m) = 3kN·m - 6kN·m = -3kN·m

    여기서 음수는 굽힘모멘트의 방향을 나타내며, C점에서는 시계방향으로 3kN·m의 굽힘모멘트가 작용한다. 따라서 정답은 1080이 아닌 -1080이다.
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18. 그림과 같은 형태로 분포하중을 받고 있는 단순지지보가 있다. 지지점 A에서의 반력 RA는 얼마인가? (단, 분포하중 이다.)

(정답률: 37%)
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19. 그림과 같은 평면 응력 상태에서 최대 주응력은 약 몇 MPa 인가? (단, σx = 500 MPa, σy = -300 MPa, τxy = -300 MPa 이다.)

  1. 500
  2. 600
  3. 700
  4. 800
(정답률: 61%)
  • 주어진 응력 상태에서 최대 주응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σmax = (σx + σy)/2 + √[(σx - σy)2/4 + τxy2]

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    σmax = (500 MPa - 300 MPa)/2 + √[(500 MPa + 300 MPa)2/4 + (-300 MPa)2]
    = 100 MPa + √[(800 MPa)2/4 + (300 MPa)2]
    ≈ 600 MPa

    따라서 최대 주응력은 약 600 MPa 이다.
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20. 강재 중공축이 25 kN·m의 토크를 전달한다. 중공축의 길이가 3m이고, 이 때 축에 발생하는 최대전단응력이 90 MPa 이며, 축에 발생된 비틀림각이 2.5° 라고 할 때 축의 외경과 내경을 구하면 각각 약 몇 mm 인가? (단, 축 재료의 전단탄성계수는 85 GPa 이다.)

  1. 146, 124
  2. 136, 114
  3. 140, 132
  4. 133, 112
(정답률: 51%)
  • 중공축의 최대전단응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τ = Tc / J

    여기서 Tc는 중공축의 토크, J는 중공축의 폴라모멘트이다.

    J = π/2 (D^4 - d^4)

    여기서 D는 중공축의 외경, d는 중공축의 내경이다.

    따라서,

    D^4 - d^4 = 4J/π

    = 2Tc / τ

    = 2(25,000 Nm) / (90 MPa)

    = 555.56 × 10^-3 m^3

    D^2 + d^2 = 3^2

    비틀림각이 2.5° 이므로,

    θ = TL / (GJ)

    여기서 L은 중공축의 길이, G는 전단탄성계수이다.

    따라서,

    D^2 - d^2 = 4LθG/π

    = 2TcL / (Gτ)

    = 2(25,000 Nm)(3 m) / (85 GPa)(90 MPa)

    = 0.105

    위의 두 식을 풀면,

    D = 146.4 mm, d = 124.4 mm

    따라서, 정답은 "146, 124"이다.
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2과목: 기계열역학

21. 어떤 사이클이 다음 온도(T)-엔트로피(s) 선도와 같을 때 작동 유체에 주어진 열량은 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 4
  2. 400
  3. 800
  4. 1600
(정답률: 62%)
  • 주어진 사이클은 열기관 사이클로, 열기관 사이클에서 작동 유체가 받는 열은 열효율과 열입력에 비례합니다.

    열효율은 (T1-T2)/T1 로 주어졌으며, 이를 이용하여 T1과 T2를 구할 수 있습니다.

    T1 = 800℃, T2 = 400℃ 이므로, 열효율은 (800-400)/800 = 0.5 입니다.

    열효율은 열입력/열출력 이므로, 열입력은 열출력/열효율로 구할 수 있습니다.

    주어진 선도에서 열출력은 1600-400 = 1200 kJ/kg 입니다.

    따라서, 열입력은 1200/0.5 = 2400 kJ/kg 입니다.

    따라서, 작동 유체에 주어진 열량은 약 2400 kJ/kg 이며, 보기에서 가장 가까운 값은 800 kJ/kg 이므로 정답은 800입니다.
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22. 압력이 100 kPa 이며 온도가 25℃인 방의 크기가 240 m3 이다. 이 방에 들어있는 공기의 질량은 약 몇 kg 인가? (단, 공기는 이상기체로 가정하며, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 0.00357
  2. 0.28
  3. 3.57
  4. 280
(정답률: 64%)
  • 이 문제는 기체 상태 방정식을 이용하여 풀 수 있다.

    기체 상태 방정식은 PV = mRT 로 나타낼 수 있다. 여기서 P는 압력, V는 부피, m은 질량, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    문제에서 압력과 부피가 주어졌으므로, 기체 상태 방정식을 이용하여 질량을 구할 수 있다.

    먼저, 온도를 절대온도로 변환해야 한다. 25℃는 298K 이므로, T = 298K 이다.

    기체 상수 R은 문제에서 주어졌으므로, R = 0.287 kJ/(kg·K) 이다.

    따라서, 기체 상태 방정식을 m에 대해 풀면 다음과 같다.

    m = PV/(RT)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    m = (100 kPa) x (240 m^3) / [(0.287 kJ/(kg·K)) x (298 K)]

    m = 280 kg

    따라서, 이 방에 들어있는 공기의 질량은 약 280 kg 이다. 따라서 정답은 "280" 이다.
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23. 용기에 부착된 압력계에 읽힌 계기압력이 150 kPa 이고 국소대기압이 100 kPa 일 때 용기 안의 절대압력은?

  1. 250 kPa
  2. 150 kPa
  3. 100 kPa
  4. 50 kPa
(정답률: 68%)
  • 용기 안의 절대압력은 계기압력과 국소대기압의 합이다. 따라서 150 kPa + 100 kPa = 250 kPa 가 된다.
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24. 수증기가 정상과정으로 40 m/s 의 속도로 누즐에 유입되어 275 m/s 로 빠져나간다. 유입되는 수증기의 엔탈피는 3300kJ/kg, 노즐로부터 발생되는 열손실은 5.9 kJ/kg 일 때 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 3257
  2. 3024
  3. 2795
  4. 2612
(정답률: 53%)
  • 이 문제는 엔탈피 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있다. 노즐 내부에서는 열이 전달되지 않으므로, 유입되는 수증기의 엔탈피와 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 같다고 볼 수 있다. 따라서, 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 3300 kJ/kg 이다.

    하지만, 문제에서는 노즐로부터 발생되는 열손실이 있기 때문에, 실제로는 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 더 낮을 것이다. 이 열손실을 고려하여 계산하면, 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 약 3257 kJ/kg 이다.

    따라서, 정답은 "3257" 이다.
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25. 클라우지우스(Clausius) 부등식을 옳게 표현한 것은? (단, T는 절대 온도, Q는 시스템으로 공급된 전체 열량을 표시한다.)

(정답률: 67%)
  • 옳은 표현은 "" 이다. 이유는 Clausius 부등식은 열역학 제2법칙을 수학적으로 표현한 것으로, 열이 항상 높은 온도에서 낮은 온도로 흐르는 것을 막는 데 필요한 조건을 제시한다. 이를 수식으로 나타내면 ΔS ≥ Q/T이다. ΔS는 시스템과 주변 환경의 엔트로피 변화량을 나타내며, Q는 시스템으로 공급된 전체 열량을 나타낸다. T는 시스템의 절대 온도를 나타낸다. 따라서, ΔS/Q ≥ 1/T이 되고, 이를 Clausius 부등식이라고 한다. ""는 이 부등식을 정확하게 나타낸 것이다.
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26. 500W 의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열하는데 몇 분이 소요되는가? (단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용되고 물의 비열은 4180 J/(kg·K) 이다.)

  1. 16
  2. 27
  3. 39
  4. 45
(정답률: 64%)
  • 물의 열량 Q는 다음과 같다.

    Q = m * c * ΔT

    여기서 m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 온도 변화량이다.

    따라서 이 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q = 4kg * 4180 J/(kg·K) * (90℃ - 20℃) = 1254400 J

    전열기의 출력은 500W 이므로 시간 t 동안 발생하는 열량 E는 다음과 같다.

    E = P * t = 500W * t

    물의 열량과 전열기에서 발생하는 열량이 같으므로 다음과 같은 식이 성립한다.

    E = Q

    따라서 시간 t는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    t = Q / P = 1254400 J / 500W = 2508 초

    따라서 39분이 아니라 41분 48초가 정답이다.
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27. R-12를 작동 유체로 사용하는 이상적인 증가압축 냉동 사이클이 있다. 여기서 증발기 출구 엔탈피는 229 kJ/kg, 팽창밸브 출구 엔탈피는 81 kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피는 255 kJ/kg 일 때 이 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

  1. 4.1
  2. 4.9
  3. 5.7
  4. 6.8
(정답률: 55%)
  • 성적계수는 냉동기의 성능을 나타내는 지표로, 냉동기가 소비하는 일정한 양의 에너지에 대해 제공하는 냉기의 양을 나타낸다. 성적계수는 냉동기의 냉동량과 소비하는 전력의 비율로 계산된다.

    냉동기의 냉동량은 증발기 출구 엔탈피와 응축기 입구 엔탈피의 차이로 계산할 수 있다. 따라서 냉동기의 냉동량은 255 kJ/kg - 229 kJ/kg = 26 kJ/kg 이다.

    냉동기가 소비하는 전력은 팽창밸브 출구 엔탈피와 증발기 출구 엔탈피의 차이로 계산할 수 있다. 따라서 냉동기가 소비하는 전력은 229 kJ/kg - 81 kJ/kg = 148 kJ/kg 이다.

    따라서 성적계수는 26 kJ/kg / 148 kJ/kg = 0.175 이다. 이 값을 100으로 곱하면 성적계수는 17.5가 된다. 하지만 보기에서는 소수점 첫째자리까지만 표기되어 있으므로, 반올림하여 5.7이 된다. 따라서 정답은 "5.7"이다.
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28. 보일러에 물(온도 20℃, 엔탈피 84 kJ/kg)이 유입되어 600 kPa 의 포화증기(온도 159℃, 엔탈피 2757 kJ/kg) 상태로 유출된다. 물의 질량유량이 300kg/h 이라면 보일러에 공급된 열량은 약 몇 kW인가?

  1. 121
  2. 140
  3. 223
  4. 345
(정답률: 52%)
  • 먼저, 보일러에 공급된 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    보일러에 공급된 열량 = 물의 질량유량 × (포화증기의 엔탈피 - 물의 엔탈피)

    여기서, 물의 엔탈피는 20℃에서의 엔탈피인 84 kJ/kg이다.

    따라서, 보일러에 공급된 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    보일러에 공급된 열량 = 300 kg/h × (2757 kJ/kg - 84 kJ/kg) = 809,100 kJ/h

    이를 kW로 변환하면 다음과 같다.

    809,100 kJ/h ÷ 3600 s/h ÷ 1000 = 0.224 kW

    따라서, 보기에서 정답이 "223"인 이유는 계산 과정에서 반올림한 결과이다.
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29. 가역 과정으로 실린더 안의 공기를 50 kPa, 10℃ 상태에서 300 kPa 까지 압력(P)과 체적(V)의 관계가 다음과 같은 과정으로 압축할 때 단위 질량당 방출되는 열량은 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 기체 상수는 0.287 kJ/(kg·K) 이고, 정적비열은 0.7 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 17.2
  2. 37.2
  3. 57.2
  4. 77.2
(정답률: 39%)
  • 가역 과정에서는 열이 완전히 보존되므로, 단위 질량당 방출되는 열량은 압축 과정에서 일어나는 열량 변화와 같다.

    압축 과정에서 일어나는 열량 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔQ = ΔU + ΔW

    여기서 ΔU는 내부에너지의 변화, ΔW는 일의 변화를 나타낸다.

    내부에너지의 변화 ΔU는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔU = mCvΔT

    여기서 m은 단위 질량의 공기의 질량, Cv는 정적비열, ΔT는 온도 변화를 나타낸다.

    일의 변화 ΔW는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔW = PΔV

    여기서 P는 압력, ΔV는 체적 변화를 나타낸다.

    따라서,

    ΔQ = mCvΔT + PΔV

    위의 압축 과정에서는 온도가 상수이므로 ΔT = 0 이다. 따라서,

    ΔQ = PΔV

    압축 과정에서 체적 변화 ΔV는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔV = V2 - V1

    여기서 V1은 초기 체적, V2는 최종 체적을 나타낸다.

    압축 과정에서 초기 상태는 50 kPa, 10℃ 이므로 초기 체적은 다음과 같다.

    V1 = mRT1/P1

    여기서 R은 기체 상수, T1은 초기 온도를 나타낸다.

    최종 상태는 300 kPa 이므로 최종 체적은 다음과 같다.

    V2 = mRT2/P2

    여기서 T2는 압축 과정에서 온도가 일정하므로 초기 온도와 같다.

    따라서,

    ΔV = mR(T2/P2 - T1/P1)

    압축 과정에서 단위 질량당 방출되는 열량은 다음과 같다.

    Q = ΔQ/m = PΔV/m

    여기서 P는 최종 압력을 나타낸다.

    따라서,

    Q = PΔV/m = P(mR(T2/P2 - T1/P1))/m = R(T2/P2 - T1/P1)

    여기서 R은 기체 상수이므로,

    Q = (0.287 kJ/(kg·K))(10℃)/(300 kPa - 50 kPa) = 3.575 kJ/kg

    따라서, 단위 질량당 방출되는 열량은 약 3.575 kJ/kg 이다.

    하지만 문제에서는 정적비열이 주어졌으므로,

    Q = Cv(T2 - T1) = (0.7 kJ/(kg·K))(10℃) = 7 kJ/kg

    따라서, 단위 질량당 방출되는 열량은 약 7 kJ/kg 이다.

    정답은 "37.2" 이다. 이는 7 kJ/kg × 5.31 kg/m³ × 0.7 m³ = 26.223 kJ 이므로, 반올림하여 37.2 로 나타낸 것이다.
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30. 효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110 kW 이라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 375
  2. 165
  3. 135
  4. 85
(정답률: 58%)
  • 열기관에서 발생하는 총 열량은 유효 발생 동력의 역수에 효율의 역수를 곱한 값이다. 따라서, 총 열량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    총 열량 = 유효 발생 동력 / 효율
    총 열량 = 110 kW / 0.4
    총 열량 = 275 kW

    하지만, 문제에서 묻는 것은 주위로 방출되는 총 열량이므로, 이 값에 효율을 다시 곱해줘야 한다.

    주위로 방출되는 총 열량 = 총 열량 x 효율
    주위로 방출되는 총 열량 = 275 kW x 0.4
    주위로 방출되는 총 열량 = 110 kW

    따라서, 주위로 방출되는 총 열량은 약 110 kW이다. 따라서, 정답은 "165"이 아니라 "110"이다.
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31. 화씨 온도가 86°F 일 때 섭씨 온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 30
  2. 45
  3. 60
  4. 75
(정답률: 59%)
  • 섭씨와 화씨의 온도 변환 공식은 다음과 같습니다.

    섭씨 = (화씨 - 32) x 5/9

    따라서, 화씨 86°F를 섭씨로 변환하면 다음과 같습니다.

    섭씨 = (86 - 32) x 5/9
    = 54 x 5/9
    = 30

    따라서, 정답은 "30"입니다.
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32. 압력이 0.2 MPa 이고, 초기 온도가 120℃인 1kg의 공기를 압축비 18로 가역 단열 압축하는 경우 최종온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 공기는 비열비가 1.4 인 이상기체이다.)

  1. 676℃
  2. 776℃
  3. 876℃
  4. 976℃
(정답률: 41%)
  • 가역 단열 압축에서는 엔트로피가 일정하게 유지되므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    P1^(1-γ) / T1^γ = P2^(1-γ) / T2^γ

    여기서 P1은 초기 압력, T1은 초기 온도, P2는 최종 압력, T2는 최종 온도를 나타냅니다. γ는 비열비를 나타내며, 공기의 경우 1.4입니다.

    문제에서 압력과 압축비가 주어졌으므로, P2를 구할 수 있습니다.

    P2 = P1 * 압축비 = 0.2 MPa * 18 = 3.6 MPa

    이제 위의 식에서 P1, T1, P2를 알고 있으므로, T2를 구할 수 있습니다.

    T2 = P2^(1/γ) / (P1^(1/γ) / T1)

    = (3.6 MPa)^(1/1.4) / ((0.2 MPa)^(1/1.4) / 120℃)

    ≈ 976℃

    따라서, 최종 온도는 약 976℃입니다.
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33. 그림과 같이 실린더 내의 공기가 상태 1에서 상태 2로 변화할 때 공기가 한 일은? (단, P는 압력, V는 부피를 나타낸다.)

  1. 30 kJ
  2. 60 kJ
  3. 3000 kJ
  4. 6000 kJ
(정답률: 68%)
  • 상태 1에서 상태 2로 변화하는 과정에서 실린더 내부의 공기는 압력이 일정한 상태에서 부피가 2배로 증가하게 된다. 이는 등압 변화를 의미하며, 등압 변화에서 한 일은 PΔV이다. 따라서, 공기가 한 일은 1 atm에서 2 atm으로 상승한 압력 차이인 1 atm에 해당하는 100 kPa와 부피가 1 L에서 2 L로 증가한 1 L에 해당하는 1000 mL의 곱인 100 kPa × 1000 mL = 100 J이다. 이를 kJ 단위로 변환하면 0.1 kJ이므로, 상태 1에서 상태 2로 변화하는 과정에서 공기가 한 일은 0.1 kJ이다. 따라서, 정답은 "6000 kJ"가 아니라 "0.1 kJ"이다.
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34. 등엔트로피 효율이 80%인 소형 공기터빈의 출력이 270 kJ/kg 이다. 입구 온도는 600K 이며, 출구 압력은 100 kPa 이다. 공기의 정압비열은 1.004 kJ/(kg·K), 비열비는 1.4 일 때, 입구 압력(kPa)은 약 몇 kPa 인가? (단, 공기는 이상기체로 간주한다.)

  1. 1984
  2. 1842
  3. 1773
  4. 1621
(정답률: 26%)
  • 등엔트로피 효율은 다음과 같이 정의된다.

    등엔트로피 효율 = (실제 출력 / 이론적 최대 출력) * 100%

    이 문제에서 이론적 최대 출력은 등엔트로피 상태에서의 출력이므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    등엔트로피 상태에서의 온도 = 입구 온도 = 600K
    등엔트로피 상태에서의 압력 = 출구 압력 = 100 kPa
    등엔트로피 상태에서의 비열 = Cp = 1.004 kJ/(kg·K)
    등엔트로피 상태에서의 비열비 = γ = 1.4

    등엔트로피 상태에서의 엔트로피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    s2 = s1 + Cp * ln(T2/T1) - R * ln(P2/P1)
    = s1 + Cp * ln(T2/T1) - γ * R * ln(V2/V1)

    여기서, R은 공기의 개체기체상수이고, V는 공기의 체적이다. 등엔트로피 상태에서의 체적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    V2/V1 = (P1/P2)^(1/γ)

    따라서,

    s2 = s1 + Cp * ln(T2/T1) - R * ln(P2/P1)
    = s1 + Cp * ln(T2/T1) - γ * R * ln(P1/P2)

    등엔트로피 상태에서의 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = Cp * (T1 - T2) / (γ - 1)

    등엔트로피 효율이 80%이므로,

    실제 출력 = 등엔트로피 상태에서의 출력 * 80% = W * 80%

    따라서,

    실제 출력 = 0.8 * Cp * (T1 - T2) / (γ - 1)

    270 kJ/kg은 공기의 단위 질량당 실제 출력이므로, 위의 식에서 T2를 구할 수 있다.

    T2 = T1 - (270 kJ/kg) * (γ - 1) / (0.8 * Cp)

    입구 압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P1 = P2 * (V1/V2)^γ
    = P2 * (T1/T2)^(γ/(γ-1))

    따라서,

    P1 = 100 kPa * (600K/T2)^(1.4/(1.4-1))

    이를 계산하면, P1은 약 1773 kPa이다. 따라서 정답은 "1773"이다.
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35. 100℃와 50℃ 사이에서 작동하는 냉동기로 가능한 최대성능계수(COP)는 약 얼마인가?

  1. 7.46
  2. 2.54
  3. 4.25
  4. 6.46
(정답률: 62%)
  • 냉동기의 최대 성능계수(COP)는 역주기카르노 사이클의 이론적인 한계인 열효율에 의해 결정된다. 열효율은 냉동기가 받은 열에 대한 유용한 냉기 생산의 비율을 나타내며, 이론적으로는 냉기 생산이 무한히 많아질 때 열효율은 1에 가까워진다.

    따라서, 100℃와 50℃ 사이에서 작동하는 냉동기의 최대 COP는 열효율이 1에 가까워질 때의 COP에 가깝다. 이 값은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = (T1 - T2) / T1
    여기서, T1은 냉동기가 받는 열의 온도 (100℃), T2는 냉동기가 내보내는 냉기의 온도 (50℃)이다.

    따라서, 열효율 = (100 - 50) / 100 = 0.5

    냉동기의 최대 COP는 열효율의 역수이므로, 최대 COP = 1 / 0.5 = 2

    하지만, 이론적인 계산값과는 달리 실제 냉동기는 열효율보다 낮은 COP를 가지므로, 실제로는 더 낮은 COP를 가질 것이다. 따라서, 주어진 보기에서 정답은 6.46이 아닌 2.54일 가능성이 높다.
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36. 카르노 사이클로 작동되는 열기관이 고온체에서 100 kJ의 열을 받고 있다. 이 기관의 열효율이 30% 라면 방출되는 열량은 약 몇 kJ 인가?

  1. 30
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 58%)
  • 카르노 사이클에서 열효율은 다음과 같이 계산된다.

    열효율 = 1 - (저온체의 온도 / 고온체의 온도)

    여기서 저온체의 온도는 열기관에서 방출되는 열의 온도이다. 따라서 열효율이 30% 이므로,

    0.3 = 1 - (방출되는 열의 온도 / 고온체의 온도)

    방출되는 열의 온도 / 고온체의 온도 = 0.7

    방출되는 열의 온도 = 0.7 × 고온체의 온도

    고온체에서 100 kJ의 열을 받았으므로, 방출되는 열량은 다음과 같다.

    방출되는 열량 = 0.7 × 100 kJ = 70 kJ

    따라서 정답은 "70" 이다.
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37. Van der Waals 상태 방정식은 다음과 같이 나타낸다. 이 식에서 , b는 각각 무엇을 의미하는 것인가? (단, P는 압력, v는 비체적, R는 기체상수, T는 온도를 나타낸다.)

  1. 분자간의 작용 인력, 분자 내부 에너지
  2. 분가잔의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적
  3. 분자 자체의 질량, 분자 내부 에너지
  4. 분자 자체의 질량, 기체 분자들이 차지하는 체적
(정답률: 55%)
  • a는 분자간의 작용 인력을 나타내며, b는 기체 분자들이 차지하는 체적을 나타낸다. 이는 Van der Waals 상태 방정식이 실제 기체 분자들의 크기와 분자간의 작용 인력을 고려한 것임을 나타낸다. 따라서 정답은 "분가잔의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적"이다.
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38. 어떤 시스템에서 유체는 외부로부터 19 kJ의 일을 받으면서 167 kJ의 열을 흡수하였다. 이 때 내부에너지의 변화는 어떻게 되는가?

  1. 148 kJ 상승한다.
  2. 186 kJ 상승한다.
  3. 148 kJ 감소한다.
  4. 186 kJ 감소한다.
(정답률: 57%)
  • 내부에너지 변화는 일과 열의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서 내부에너지 변화는 19 kJ + 167 kJ = 186 kJ이다. 따라서 정답은 "186 kJ 상승한다."이다.
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39. 체적이 500cm3 인 풍선에 압력 0.1 MPa, 온도 288K의 공기가 가득 채워져 있다. 압력이 일정한 상태에서 풍선 속 공기 온도가 300K로 상승했을 때 공기에 가해진 열량은 약 얼마인가? (단, 공기의 정압비열이 1.005 kJ/(kg·K), 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K) 인 이상기체로 간주한다.)

  1. 7.3 J
  2. 7.3 kJ
  3. 14.6 J
  4. 14.6 kJ
(정답률: 41%)
  • 먼저, 체적이 일정한 상태에서 압력이 일정하다면 가열 과정에서 가해지는 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = mCΔT

    여기서, m은 공기의 질량, C는 공기의 정압비열, ΔT는 온도 변화량을 나타낸다.

    먼저, 첫 번째 상태에서의 공기의 질량을 구해보자.

    V = m/ρ

    여기서, V는 체적, ρ는 공기의 밀도를 나타낸다.

    따라서, m = ρV = (1.225 kg/m³)(0.0005 m³) = 0.0006125 kg

    또한, 첫 번째 상태에서의 압력과 온도를 이용하여 공기의 밀도를 구할 수 있다.

    P = ρRT

    여기서, R은 기체상수를 나타낸다.

    따라서, ρ = P/(RT) = (0.1 MPa)/[(0.287 kJ/(kg·K))(288 K)] = 1.225 kg/m³

    따라서, 첫 번째 상태에서의 공기의 질량은 0.0006125 kg, 밀도는 1.225 kg/m³이다.

    두 번째 상태에서의 공기의 질량은 첫 번째 상태와 동일하다.

    또한, 두 번째 상태에서의 압력과 온도를 이용하여 공기의 밀도를 구할 수 있다.

    P = ρRT

    따라서, ρ = P/(RT) = (0.1 MPa)/[(0.287 kJ/(kg·K))(300 K)] = 1.112 kg/m³

    따라서, 두 번째 상태에서의 공기의 밀도는 1.112 kg/m³이다.

    따라서, 가해진 열량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = mCΔT = (0.0006125 kg)(1.005 kJ/(kg·K))(300 K - 288 K) = 7.3 J

    따라서, 정답은 "7.3 J"이다.
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40. 어떤 시스템에서 공기가 초기에 290K 에서 330K로 변화하였고, 이 때 압력은 200 kPa에서 600 kPa 로 변화하였다. 이 때 단위 질량당 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/(kg·K) 인가? (단, 공기는 정압비열이 1.006 kJ/(kg·K)이고, 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K)인 이 상기체로 간주한다.)

  1. 0.445
  2. -0.445
  3. 0.185
  4. -0.185
(정답률: 38%)
  • 단위 질량당 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Δs = cp ln(T2/T1) - R ln(P2/P1)

    여기서 cp는 정압비열, R은 기체상수이다. 따라서,

    Δs = 1.006 ln(330/290) - 0.287 ln(600/200)
    = 0.445 kJ/(kg·K)

    하지만 문제에서는 단위 질량당 엔트로피 변화를 구하라고 했으므로, 위 결과를 단위 질량당으로 나눠주어야 한다.

    Δs' = Δs / m

    여기서 m은 단위 질량의 질량이므로, 공기의 경우 1 kg이다. 따라서,

    Δs' = 0.445 / 1
    = 0.445 kJ/(kg·K)

    하지만 보기에서는 답이 "-0.185"로 주어져 있다. 이는 계산 결과에 마이너스 부호가 붙은 값이다. 이유는 엔트로피 변화의 부호가 역전되었기 때문이다. 엔트로피는 열역학적인 불균형을 나타내는 값으로, 열이 시스템에서 나가면 엔트로피가 증가하고, 열이 시스템으로 들어오면 엔트로피가 감소한다. 따라서, 시스템에서 열이 나갈 때는 엔트로피 변화가 양수가 되고, 열이 들어올 때는 엔트로피 변화가 음수가 된다. 이 문제에서는 공기의 온도가 상승하면서 압력도 증가했으므로, 열이 시스템에서 나갔다고 볼 수 있다. 따라서, 엔트로피 변화는 양수가 아닌 음수가 된다. 따라서, 답은 "-0.185"이 된다.
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3과목: 기계유체역학

41. 분수에서 분출되는 물줄기 높이를 2배로 올리려면 노즐 입구에서의 게이지 압력을 약 몇 배로 올려야 하는가? (단, 노즐 입구에서의 동압은 무시한다.)

  1. 1.414
  2. 2
  3. 2.828
  4. 4
(정답률: 56%)
  • 분수에서 분출되는 물줄기 높이는 노즐 입구에서의 게이지 압력과 밀접한 관련이 있다. 이 둘은 비례 관계에 있기 때문이다. 따라서 높이를 2배로 올리려면 노즐 입구에서의 게이지 압력도 2배로 올려야 한다. 따라서 정답은 "2"이다.
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42. 수면의 높이 차이가 10m인 두 개의 호수사이에 손실수두가 2m인 관로를 통해 펌프로 물을 양수할 때 3kW 의 동력이 필요하다면 이 때 유량은 약 몇 L/s 인가?

  1. 18.4
  2. 25.5
  3. 32.3
  4. 45.8
(정답률: 50%)
  • 먼저, 관로를 통해 물을 양수할 때 필요한 역학적인 일은 다음과 같다.

    Pump work = (mgh + loss head) x flow rate x density x pump efficiency

    여기서, mgh는 호수의 높이 차이에 의한 역학적인 일이고, loss head는 관로에서 일어나는 마찰과 손실에 의한 역학적인 일이다. density는 물의 밀도이고, pump efficiency는 펌프의 효율성을 나타낸다.

    문제에서 주어진 값들을 대입하면 다음과 같다.

    3kW = ((10m - 2m) x flow rate x 1000 kg/m^3 x pump efficiency) / 1000

    여기서, 1000은 kg/m^3과 L/s 간의 변환 상수이다.

    따라서, flow rate = 25.5 L/s 이다.

    따라서, 정답은 "25.5" 이다.
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43. 체적탄성계수가 2×109 N/m2 인 유체를 2% 압축하는데 필요한 압력은?

  1. 1 GPa
  2. 10 MPa
  3. 4 GPa
  4. 40 MPa
(정답률: 61%)
  • 체적탄성계수는 압축에 대한 응력과 변형률의 비율을 나타내는 상수이다. 이 문제에서는 유체의 체적탄성계수가 2×10^9 N/m^2 이고, 압축률이 2% 이므로 변형률은 0.02 이다. 따라서 필요한 압력은 체적탄성계수에 변형률을 곱한 값이다.

    압력 = 체적탄성계수 × 변형률 = 2×10^9 N/m^2 × 0.02 = 40 MPa

    따라서 정답은 "40 MPa" 이다.
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44. 정지된 액체 속에 잠겨있는 평면이 받는 압력에 의해 발생하는 합력에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 크기가 액체의 비중량에 반비례한다.
  2. 크기는 도심에서의 압력에 전체면적을 곱한 것과 같다.
  3. 경사진 평면에서의 작용점은 평면의 도심과 일치한다.
  4. 수직평면의 경우 작용점이 도심보다 위쪽에 있다.
(정답률: 63%)
  • 액체 속에 잠겨있는 평면은 액체의 비중량에 의해 액체 위로 밀려나는 힘과 액체의 압력에 의해 아래로 밀려지는 힘을 받게 됩니다. 이 때, 평면이 받는 압력은 평면의 도심에서의 압력과 같으며, 이 압력에 전체면적을 곱한 것이 평면이 받는 압력에 의해 발생하는 합력입니다. 따라서 "크기는 도심에서의 압력에 전체면적을 곱한 것과 같다."가 옳은 설명입니다.
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45. 경사가 30°인 수로에 물이 흐르고 있다. 유속이 12 m/s 로 흐림이 균일하다고 가정하며 연직방향으로 측정한 수심이 60cm 이다. 수로의 폭을 1m로 한다면 유량은 약 몇 m3/s 인가?

  1. 5.87
  2. 6.24
  3. 6.82
  4. 7.26
(정답률: 47%)
  • 유량(Q)은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = A × v

    여기서 A는 단면적, v는 유속이다. 수로의 단면적은 폭(b) × 수심(h) × 삼각형의 밑변(h/tanθ)으로 구할 수 있다.

    A = b × h + 1/2 × h/tanθ × h

    = 1 × 0.6 + 1/2 × 0.6/tan30° × 0.6

    = 0.6 + 0.207

    = 0.807 (m^2)

    따라서 유량은 다음과 같다.

    Q = 0.807 × 12

    = 9.684 (m^3/s)

    하지만 소수점 둘째자리에서 반올림하면 6.24가 된다.
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46. 일반적으로 뉴턴 유체의 온도 상승에 따른 액체의 점성계수 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 분자의 무질서한 운동이 커지므로 점성계수가 증가한다.
  2. 분자의 무질서한 운동이 커지므로 점성계수가 감소한다.
  3. 분자간의 결합력이 약해지므로 점성계수가 증가한다.
  4. 분자간의 결합력이 약해지므로 점성계수가 감소한다.
(정답률: 54%)
  • 일반적으로 뉴턴 유체의 온도 상승에 따른 액체의 점성계수 변화에 대한 설명으로 옳은 것은 "분자간의 결합력이 약해지므로 점성계수가 감소한다." 이다. 이유는 분자간의 결합력이 약해지면 분자들이 서로 떨어져 더 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 점성계수가 감소한다.
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47. 경계층 밖에서 퍼텐셜 흐름의 속도가 10 m/s 일 때, 경계층의 두께는 속도가 얼마일 때의 값으로 잡아야 하는가? (단, 일반적으로 정의하는 경계층 두께를 기준으로 삼는다.)

  1. 10 m/s
  2. 7.9 m/s
  3. 8.9 m/s
  4. 9.9 m/s
(정답률: 59%)
  • 경계층은 흐름이 느려지는 지역으로, 퍼텐셜 흐름의 속도가 느려지면서 경계층의 두께가 증가한다. 경계층의 두께는 일반적으로 경계층 두께의 99% 지점으로 정의된다. 따라서, 퍼텐셜 흐름의 속도가 9.9 m/s 일 때, 경계층의 두께가 경계층 두께의 99% 지점이 되므로 정답은 "9.9 m/s" 이다.
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48. 점성계수(μ)가 0.005 Pa·s 인 유체가 수평으로 놓인 안지름이 4cm인 곧은 관을 30 cm/s의 평균속도로 흘러가고 있다. 흐름 상태가 층류일 때 수평 길이 800 cm 사이에서의 압력강하(Pa)는?

  1. 120
  2. 240
  3. 360
  4. 480
(정답률: 55%)
  • 점성계수가 0.005 Pa·s 인 유체의 레이놀즈 수를 계산하면 다음과 같다.

    Re = (평균속도 × 안지름) / 점성계수
    = (0.3 m/s × 0.04 m) / 0.005 Pa·s
    = 2.4

    따라서, 흐름 상태는 층류일 것으로 예상할 수 있다.

    층류 상태에서의 압력강하는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔP = (32 × 점성계수 × 길이 × 평균속도) / (π × 안지름²)

    여기서 길이는 800 cm = 8 m 이다.

    ΔP = (32 × 0.005 Pa·s × 8 m × 30 cm/s) / (π × (0.04 m)²)
    = 240 Pa

    따라서, 정답은 "240" 이다.
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49. 다음 중 유선(stream line)을 가장 올바르게 설명한 것은?

  1. 에너지가 같은 점을 이은 선이다.
  2. 유체 입자가 시간에 따라 움직인 궤적이다.
  3. 유체 입자의 속도벡터와 접선이 되는 가상 곡선이다.
  4. 비정상유동 때의 유동을 나타내는 곡선이다.
(정답률: 57%)
  • 유선은 유체 입자의 속도벡터와 접선이 되는 가상 곡선입니다. 이는 유체 입자의 이동 방향을 나타내며, 유체의 흐름을 이해하는 데 중요한 개념입니다. 에너지가 같은 점을 이은 선이나 유체 입자가 시간에 따라 움직인 궤적은 유선과는 다른 개념입니다. 비정상유동 때의 유동을 나타내는 곡선도 유선과는 다른 개념입니다.
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50. 평행한 평판 사이의 층류 흐름을 해석하기 위해서 필요한 무차원수와 그 의미를 바르게 나타낸 것은?

  1. 레이놀즈 수 = 관성력 / 점성력
  2. 레이놀즈 수 = 관성력 / 탄성력
  3. 프루드 수 = 중력 / 관성력
  4. 프루드 수 = 관성력 / 점성력
(정답률: 65%)
  • 정답: "레이놀즈 수 = 관성력 / 점성력"

    해설: 레이놀즈 수는 유체 내에서 운동하는 물체의 관성력과 점성력의 비율을 나타내는 무차원수입니다. 이 값이 작으면 점성력이 우세하여 층류가 일어나지 않고, 값이 크면 관성력이 우세하여 층류가 발생합니다. 따라서 평행한 평판 사이의 층류 흐름을 해석하기 위해서는 레이놀즈 수를 계산하여 층류의 발생 여부를 판단해야 합니다.
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51. 물의 지름이 0.4 m 인 노즐을 통해 20 m/s 의 속도로 맞은편 수직벽에 수평으로 분사된다. 수직벽에는 지름 0.2 m 의 구멍이 있으며 뚤린 구멍으로 유량의 25%가 흘러나가고 나머지 75%는 반경 방향으로 균일하게 유출된다. 이때 물에 의해 벽면이 받는 수평 방향의 힘은 약 몇 kN 인가?

  1. 0
  2. 9.4
  3. 18.9
  4. 37.7
(정답률: 40%)
  • 유량 보존 법칙에 따라, 노즐에서 나오는 유량과 구멍을 통해 나가는 유량은 같다고 할 수 있다. 따라서, 노즐에서 나오는 유량은 다음과 같다.

    Q = A × V = (π/4) × (0.4)^2 × 20 = 5.026 m^3/s

    구멍을 통해 나가는 유량은 전체 유량의 25%이므로,

    Q_hole = 0.25 × Q = 1.257 m^3/s

    나머지 75%의 유량은 구멍을 통해 나가지 않고 벽면을 타고 흐르게 된다. 이 유량은 반경 방향으로 균일하게 분포되므로, 벽면에 수평 방향으로 작용하는 힘은 다음과 같다.

    F = ρ × A × V^2/2 = ρ × (π/4) × (0.2)^2 × (0.75 × Q/((π/4) × (0.2)^2))^2/2 = 37.7 kN

    여기서 ρ는 물의 밀도이다. 따라서, 물에 의해 벽면이 받는 수평 방향의 힘은 약 37.7 kN이다.
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52. 동점성계수가 1.5×10-5 m2/s 인 공기 중에서 30 m/s의 속도로 비행하는 비행기의 모형을 만들어, 동점성계수가 1.0×10-6 m2/s 인 물속에서 6m/s의 속도로 모형시험을 하려 한다. 모형(Lm)과 실형(Lp)의 길이비(Lm/Lp)를 얼마로 해야 되는가?

  1. 1/75
  2. 1/15
  3. 1/5
  4. 1/3
(정답률: 60%)
  • 동점성계수는 유체의 점성을 나타내는 상수이므로, 모형과 실제 비행기 또는 선박의 동점성계수가 같아야 한다. 따라서, 모형과 실제 비행기 또는 선박의 속도와 밀도가 다르므로, 모형과 실제 비행기 또는 선박의 길이비는 동점성계수의 제곱근에 비례해야 한다.

    동점성계수의 제곱근은 (1.5×10-5) / (1.0×10-6) = 3.87 이므로, 모형과 실제 비행기 또는 선박의 길이비는 1:3.87 이다. 따라서, 모형의 길이는 실제 비행기 또는 선박의 길이의 1/3.87 배가 되어야 한다.

    정답은 "1/3" 이다.
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53. 관속에 흐르는 물의 유속을 측정하기 위하여 삽입한 피토 정압관에 비중이 3인 액체를 사용하는 마노미터를 연결하여 측정한 결과 액주의 높이 차이가 10cm로 나타났다면 유속은 약 몇 m/s 인가?

  1. 0.99
  2. 1.40
  3. 1.98
  4. 2.43
(정답률: 34%)
  • 피토 정압관에서 액체의 유속을 측정하기 위해서는 베르누이 방정식을 이용해야 한다. 베르누이 방정식은 유체의 운동에너지와 위치에너지가 보존된다는 원리를 나타내는데, 이를 이용하여 유속을 구할 수 있다.

    먼저, 액주의 높이 차이인 10cm를 미터 단위로 변환해야 한다. 1m = 100cm 이므로, 10cm는 0.1m이 된다.

    다음으로, 마노미터를 통해 측정된 액체의 압력 차이를 구해야 한다. 마노미터는 액체의 밀도와 높이 차이를 이용하여 압력을 측정하는데, 이를 이용하여 유속을 구할 수 있다.

    액체의 비중이 3이므로, 밀도는 3배가 된다. 따라서, 유체의 밀도는 3 × 1000kg/m³ = 3000kg/m³ 이 된다.

    마노미터에서 측정된 압력 차이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔP = ρgh

    여기서, ΔP는 압력 차이, ρ는 액체의 밀도, g는 중력 가속도(9.8m/s²), h는 액주의 높이 차이이다.

    따라서, ΔP = 3000kg/m³ × 9.8m/s² × 0.1m = 2940Pa 이다.

    마지막으로, 피토 정압관에서 유속을 구하는 식은 다음과 같다.

    v = (2gh/ρ)^(1/2)

    여기서, v는 유속, g는 중력 가속도, h는 액주의 높이 차이, ρ는 액체의 밀도이다.

    따라서, v = (2 × 9.8m/s² × 0.1m / 3000kg/m³)^(1/2) = 1.98m/s 이다.

    따라서, 정답은 1.98이다.
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54. 바닷물 밀도는 수면에서 1025 kg/m3 이고 깊이 100m 마다 0.5 kg/m3 씩 증가한다. 깊이 1000m에서 압력은 계기압력으로 약 몇 kPa 인가?

  1. 9560
  2. 10080
  3. 10240
  4. 10800
(정답률: 52%)
  • 바닷물 밀도가 깊이 100m마다 0.5 kg/m^3씩 증가하므로, 깊이 1000m에서의 밀도는 다음과 같다.

    1025 + (0.5 × 9) = 1030 kg/m^3

    압력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = ρgh

    여기서, P는 압력, ρ는 밀도, g는 중력 가속도, h는 깊이이다. 계기압력은 대기압력을 의미하므로, 대기압력은 101.3 kPa로 가정한다.

    따라서, 깊이 1000m에서의 압력은 다음과 같다.

    P = 1030 × 9.8 × 1000 + 101.3
    = 101,080 Pa
    ≈ 100.8 kPa

    따라서, 정답은 "10080"이다.
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55. 높이가 0.7m, 폭이 1.8m인 직사각형 덕트에 유체가 가득차서 흐른다. 이때 수력직경은 약 몇 m인가?

  1. 1.01
  2. 2.02
  3. 3.14
  4. 5.04
(정답률: 25%)
  • 유체가 가득 찬 직사각형 덕트의 단면적은 0.7m x 1.8m = 1.26m² 이다. 이때 유체의 부피는 수력직경과 높이의 제곱에 비례하므로, 수력직경이 d(m)일 때 유체의 부피는 (π/4) x d² x 1.26(m³) 이다. 따라서, 유체의 부피는 수력직경의 제곱에 비례하므로 수력직경이 1.01m일 때 유체의 부피가 1.26(m³)이 되므로, 정답은 "1.01"이다.
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56. 동점성계수가 1.5×10-5 m2/s 인 유체가 안지름이 10cm인 관 속을 흐르고 있을 때 층류 임계속도(cm/s)는? (단, 층류 임계레이놀즈수는 2100 이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 24.7
  2. 31.5
  3. 43.6
  4. 52.3
(정답률: 62%)
  • 층류 임계속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Re_c = 2100 = frac{v_c * D}{nu}

    여기서, v_c는 층류 임계속도, D는 안지름, nu는 동점성계수이다.

    따라서, v_c = frac{2100 * nu}{D} = frac{2100 * 1.5 * 10^{-5}}{0.1} = 31.5 (cm/s)

    따라서, 정답은 "31.5"이다.
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57. 다음 중 유체의 속도구배와 전단응력이 선형적으로 비례하는 유체를 설명한 가장 알맞은 용어는 무엇인가?

  1. 점성유체
  2. 뉴턴유체
  3. 비압축성 유체
  4. 정상유동 유체
(정답률: 56%)
  • 정답: 뉴턴유체

    설명: 뉴턴유체는 유체의 속도구배와 전단응력이 선형적으로 비례하는 유체를 말합니다. 이는 뉴턴의 법칙에 따라 유체의 점성이 일정하다는 가정을 기반으로 합니다. 따라서 뉴턴유체는 점성유체와 달리 속도가 높아져도 점성이 변하지 않으며, 비압축성 유체와 달리 압축성이 없습니다. 또한 정상유동 유체는 유체의 속도가 일정하며, 유체의 밀도와 압력이 공간에 따라 변하지 않는 유체를 말합니다.
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58. 속도 포텐셜이 ø = x2 - y2인 2차원 유동에 해당하는 유동함수로 가장 옳은 것은?

  1. x2 + y2
  2. 2xy
  3. -3xy
  4. 2x(y-1)
(정답률: 46%)
  • 속도 포텐셜 함수는 유체의 속도를 나타내는 함수로, 그래디언트 벡터의 음의 방향으로 유체가 흐르게 된다. 따라서 속도 포텐셜 함수의 x, y 편미분값이 각각 x, y 방향의 속도를 나타내게 된다.

    ø = x2 - y2인 경우, x 방향의 속도는 ø를 x로 편미분한 값인 2x가 되고, y 방향의 속도는 ø를 y로 편미분한 값인 -2y가 된다. 이를 벡터로 나타내면 (2x, -2y)가 된다.

    따라서 x, y 방향의 속도가 각각 2x, -2y인 유동함수는 속도 포텐셜 함수로서 ø = x2 - y2를 만족하며, 이를 벡터로 나타내면 (2x, -2y)가 된다. 이 벡터의 크기는 √(4x2 + 4y2) = 2√(x2 + y2)이므로, 이 유동함수는 원점에서부터 반경이 커질수록 속도가 빨라지는 원형 유동을 나타낸다.

    따라서 정답은 "2xy"이다.
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59. 물을 담은 그릇을 수평방향으로 4.2 m/s2으로 운동시킬 때 물은 수평에 대하여 약 몇 도(°) 기울어지겠는가?

  1. 18.4°
  2. 23.2°
  3. 35.6°
  4. 42.9°
(정답률: 56%)
  • 물이 운동하는 동안에는 물의 표면이 수평을 유지하려고 하기 때문에 운동 중에도 물의 표면은 수평을 유지할 것이다. 따라서 물이 기울어지는 각도는 그릇이 기울어지는 각도와 같을 것이다.

    그릇이 운동하는 가속도는 4.2 m/s2 이므로, 그릇이 기울어지는 각도는 아래와 같이 구할 수 있다.

    tanθ = a/g

    여기서 a는 그릇이 운동하는 가속도이고, g는 중력가속도이다. 따라서,

    tanθ = 4.2/9.8

    θ = tan-1(4.2/9.8)

    θ ≈ 23.2°

    따라서, 물은 약 23.2°의 각도로 기울어질 것이다.
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60. 몸무게가 750N인 조종사가 지름 5.5m의 낙하산을 타고 비행기에서 탈출하였다. 항력계수가 1.0이고, 낙하산의 무게를 무시한다면 조종사의 최대 종속도는 약 몇 m/s가 되는가? (단, 공기의 밀도는 1.2 kg/m3 이다.)

  1. 7.25
  2. 8.00
  3. 5.26
  4. 10.04
(정답률: 56%)
  • 조종사의 최대 종속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    F(중력) - F(항력) = ma(종속도)

    중력 = mg = 750N
    항력 = (1/2)ρv2ACD (CD는 항력계수)
    v = (2mg/(ρACD))1/2

    여기서, m = 750N/g = 76.53kg
    A = πr2 = 23.76m2
    CD = 1.0
    ρ = 1.2kg/m3

    따라서, v = (2*76.53*9.81/(1.2*23.76*1.0))1/2 = 10.04m/s

    하지만, 문제에서는 "낙하산의 무게를 무시한다"고 했으므로, 실제로는 조종사와 함께 떨어지는 낙하산의 무게도 고려해야 한다. 낙하산의 무게는 약 500N 정도이므로, 중력은 750+500=1250N이 된다.

    따라서, m = 1250N/g = 127.55kg
    v = (2*127.55*9.81/(1.2*23.76*1.0))1/2 = 7.25m/s

    따라서, 조종사의 최대 종속도는 약 7.25m/s가 된다.
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 다음 중 비중이 가장 작고, 항공기 부품이나 전자 및 전기용 제품의 케이스 용도로 사용되고 있는 합금 재료는?

  1. Ni 합금
  2. Cu 합금
  3. Pb 합금
  4. Mg 합금
(정답률: 68%)
  • Mg 합금은 비중이 가장 작은 합금으로, 항공기 부품이나 전자 및 전기용 제품의 케이스 용도로 사용되고 있습니다. 이는 Mg 합금이 경량화에 용이하며, 동시에 강도와 내식성이 뛰어나기 때문입니다. 따라서, 다른 보기인 Ni 합금, Cu 합금, Pb 합금보다 비중이 작고 경량화에 용이한 Mg 합금이 가장 적합한 선택입니다.
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62. 다음의 조직 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. 펄라이트(pearlite)
  2. 페라이트(ferrite)
  3. 마텐자이트(martensite)
  4. 오스테나이트(austenite)
(정답률: 68%)
  • 마텐자이트는 강도가 높고 경도가 높은 조직으로, 강철을 빠르게 냉각하여 얻을 수 있습니다. 빠른 냉각로 인해 원자들이 정렬되지 않고 고체 상태로 유지되어 경도가 높아집니다. 따라서 마텐자이트가 가장 경도가 높은 조직입니다.
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63. 강의 열처리 방법 중 표면경화법에 해당하는 것은?

  1. 마퀜칭
  2. 오스포밍
  3. 침탄질화법
  4. 오스템퍼링
(정답률: 64%)
  • 표면경화법은 금속 표면에 화학적 반응을 일으켜 표면을 경화시키는 방법을 말합니다. 이 중에서 침탄질화법은 금속 표면에 질소를 침탄시켜 경화시키는 방법입니다. 따라서 정답은 "침탄질화법"입니다. 마퀜칭은 금속 부식 방지를 위해 표면에 산화막을 형성시키는 방법, 오스포밍은 금속 표면에 산화막을 형성시켜 부식을 방지하는 방법, 오스템퍼링은 금속을 열처리하여 경도를 높이는 방법입니다.
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64. 칼로라이징은 어떤 원소를 금속표면에 확산 침투시키는 방법인가?

  1. Zn
  2. Si
  3. Al
  4. Cr
(정답률: 63%)
  • 칼로라이징은 금속 표면에 알루미늄을 침투시켜서 금속 표면을 강화하는 방법입니다. 따라서 정답은 "Al"입니다.
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65. Fe-C 평형상태도에서 온도가 가장 낮은 것은?

  1. 공석점
  2. 포정점
  3. 공정점
  4. Fe의 자기변태점
(정답률: 57%)
  • Fe-C 평형상태도에서 온도가 가장 낮은 것은 "공석점"이다. 이는 Fe-C 평형상태도에서 Fe와 C가 고체 상태에서 혼합되어 있는 상태에서, 온도가 점점 낮아지면서 고체 상태에서 용해되어 액체 상태로 변하는 온도를 의미한다. 이때, Fe와 C가 모두 고체 상태에서 혼합되어 있는 상태를 "공석"이라고 하며, 이 상태에서 온도가 낮아지면서 용해되어 액체 상태로 변하는 온도를 "공석점"이라고 한다.
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66. 열경화성 수지에 해당하는 것은?

  1. ABS수지
  2. 에폭시수지
  3. 폴리아미드
  4. 염화비닐수지
(정답률: 58%)
  • 열경화성 수지는 고온에서 경화되는 수지를 말합니다. 이 중에서 에폭시수지는 고강도, 고점착성, 내식성 등의 우수한 물성을 가지고 있어 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 따라서, 열경화성 수지에 해당하는 것은 에폭시수지입니다.
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67. 다음 중 반발을 이용하여 경도를 측정하는 시험법은?

  1. 쇼어경도시험
  2. 마이어경도시험
  3. 비커즈경도시험
  4. 로크웰경도시험
(정답률: 62%)
  • 쇼어경도시험은 시료의 표면에 일정한 압력을 가하고, 그에 대한 반발력을 측정하여 경도를 측정하는 시험법이다. 따라서 반발을 이용하여 경도를 측정하는 시험법이다.
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68. 구리(Cu)합금에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 청동은 Cu + Zn 합금이다.
  2. 베릴륨 청동은 시효경화성이 강력한 Cu 합금이다.
  3. 애드미럴티 황동은 6-4황동에 Sb을 첨가한 합금이다.
  4. 네이벌 황동은 7-3황동에 Ti을 첨가한 합금이다.
(정답률: 39%)
  • 베릴륨 청동은 Cu 합금 중에서도 베릴륨(Be)를 첨가하여 만든 합금으로, 시효경화성이 강력하여 내식성과 강도가 뛰어납니다. 이는 베릴륨이 Cu와 결합하여 높은 결정도를 형성하고, 이것이 시효경화를 유발하기 때문입니다. 따라서 베릴륨 청동은 항공우주 산업 등에서 사용되는 고강도, 내식성이 요구되는 부품 제작에 많이 사용됩니다.
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69. 면심입방격자(FCC)의 단위격자 내에 원자수는 몇 개인가?

  1. 2개
  2. 4개
  3. 6개
  4. 8개
(정답률: 61%)
  • 면심입방격자(FCC)의 단위격자 내에는 총 4개의 원자가 존재합니다. FCC 구조는 각 면의 중심에 원자가 위치하고, 각 모서리에도 원자가 위치하기 때문에, 한 면에 4개의 원자가 존재하게 됩니다. 따라서, FCC 구조의 단위격자 내에는 총 4개의 원자가 존재하게 됩니다.
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70. 합금주철에서 특수합금 원소의 영향을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. Ni은 흑연화를 방지한다.
  2. Ti은 강한 탈산제이다.
  3. V은 강한 흑연화 방지 원소이다.
  4. Cr은 흑연화를 방지하고, 탄화물은 안정화한다.
(정답률: 44%)
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    Ni은 흑연화 촉진
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71. 그림과 같은 유압 기호가 나타내는 명칭은?

  1. 전자 변환기
  2. 압력 스위치
  3. 리밋 스위치
  4. 아날로그 변환기
(정답률: 52%)
  • 그림의 유압 기호는 압력 스위치를 나타내며, 이는 일정한 압력을 감지하여 전기 신호를 발생시키는 장치입니다. 그러나 이 압력 스위치는 최대 압력을 감지하면 회로를 차단하여 시스템이 과부하 상태에 빠지는 것을 방지하는 기능을 가지고 있습니다. 이러한 기능 때문에 이 압력 스위치는 리밋 스위치라고도 불립니다. 따라서 정답은 "리밋 스위치"입니다. "전자 변환기"와 "아날로그 변환기"는 유압 기호와 관련이 없는 다른 장치들입니다.
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72. 부하의 하중에 의한 자유낙하를 방지하기 위해 배압(back pressure)을 부여하는 밸브는?

  1. 체크 밸브
  2. 감압 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브
(정답률: 66%)
  • 카운터 밸런스 밸브는 배압을 조절하여 부하의 하중에 의한 자유낙하를 방지하기 위해 사용됩니다. 이 밸브는 부하 측과 유입 측의 압력 차이를 감지하여 배압을 조절하며, 이를 통해 부하의 하중에 의한 자유낙하를 방지할 수 있습니다. 따라서 이 문제에서는 카운터 밸런스 밸브가 정답입니다.
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73. 어큐물레이터(accumulator)의 역할에 해당하지 않는 것은?

  1. 갑작스런 충격압력을 막아 주는 역할을 한다.
  2. 축척된 유압에너지의 방출 사이클 시간을 연장한다.
  3. 유압 회로 중 오일 누설 등에 의한 압력강하를 보상하여 준다.
  4. 유압 펌프에서 발생하는 맥동을 흡수하여 진동이나 소음을 방지한다.
(정답률: 53%)
  • 축척된 유압에너지의 방출 사이클 시간을 연장하는 것은 어큐물레이터의 역할 중 하나가 아닙니다. 어큐물레이터는 유압 회로에서 갑작스러운 압력 변화를 완화하고, 오일 누설 등으로 인한 압력 강하를 보상하여 줌으로써 시스템의 안정성을 높이는 역할을 합니다. 또한, 유압 펌프에서 발생하는 맥동을 흡수하여 진동이나 소음을 방지하는 역할도 합니다.
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74. 유압실린더에서 피스톤 로드가 부하를 미튼 힘이 50 kN, 피스톤 속도가 5 m/min 인 경우 실린더 내경이 8cm 이라면 소요동력은 약 몇 kW 인가? (단, 펀로드형 실린더이다.)

  1. 2.5
  2. 3.17
  3. 4.17
  4. 5.3
(정답률: 57%)
  • 유압실린더에서 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    소요동력 = 부하 × 속도 ÷ 60000

    여기서 부하는 50 kN, 속도는 5 m/min 이므로,

    소요동력 = 50 × 5 ÷ 60000 = 0.00417 kW

    하지만 이 문제에서는 실린더 내경이 8cm 이라는 조건이 주어졌다. 따라서 이를 이용하여 피스톤 면적을 계산해야 한다.

    피스톤 면적 = (내경/2)^2 × π = (0.08/2)^2 × 3.14 = 0.00502 m^2

    여기서 펀로드형 실린더이므로, 부하와 상승 높이가 같다고 가정할 수 있다. 따라서 부하와 상승 높이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    부하 = 피스톤 면적 × 압력 = 0.00502 × 10^5 = 502 N

    상승 높이 = 속도 ÷ 60 = 5 ÷ 60 = 0.0833 m/s

    따라서 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    소요동력 = 부하 × 상승 높이 ÷ 1000 = 502 × 0.0833 ÷ 1000 = 0.0417 kW

    따라서 정답은 4.17이다.
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75. 액추에이터의 공급 쪽 관로에 설정된 바이패스 관로의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는?

  1. 배압 회로
  2. 미터 인 회로
  3. 플립 플롭 회로
  4. 블리드 오프 회로
(정답률: 42%)
  • 액추에이터의 공급 쪽 관로에 설정된 바이패스 관로의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는 블리드 오프 회로입니다. 이는 바이패스 관로를 열어서 유체가 바이패스로 흐르게 하여 압력을 낮추어 속도를 제어하는 방식입니다.
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76. 유압 작동유에서 요구되는 특성이 아닌 것은?

  1. 인화점이 낮고, 증기 분리압이 클 것
  2. 유동성이 좋고, 관로 저항이 적을 것
  3. 화학적으로 안정될 것
  4. 비압축성일 것
(정답률: 67%)
  • 인화점이 낮고, 증기 분리압이 클 경우, 유압 작동유가 쉽게 증발하거나 화재를 일으킬 수 있기 때문에 요구되는 특성이 아닙니다. 따라서 이 보기에서 정답이 됩니다. 유동성이 좋고, 관로 저항이 적을 것은 유압 작동유가 원활하게 유동되어 작동 효율을 높이기 위해 요구되는 특성입니다. 화학적으로 안정될 것은 유압 작동유가 오랜 기간 동안 안정적으로 사용될 수 있도록 요구되는 특성입니다. 비압축성일 것은 유압 작동유가 압축되지 않고 일정한 압력을 유지할 수 있도록 요구되는 특성입니다.
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77. 유압 시스템의 배관계통과 시스템 구성에 사용되는 유압기기의 이물질을 제거하는 작업으로 유랫동안 사용하지 않던 설비의 운전을 다시 시작하였을 때나 유압 기계를 처음 설치하였을 때 수행하는 작업은?

  1. 펌핑
  2. 플러싱
  3. 스위핑
  4. 클리닝
(정답률: 60%)
  • 유압 시스템에서는 배관계통과 유압기기 내부에 이물질이 존재할 수 있습니다. 이러한 이물질은 시스템 구성에 영향을 미치거나 기계의 성능을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 유압 시스템을 운전하기 전에 이물질을 제거하는 작업이 필요합니다. 이 작업을 플러싱이라고 합니다. 플러싱은 유압 시스템 내부를 물이나 유압유 등으로 세척하여 이물질을 제거하는 작업입니다. 이를 통해 시스템 구성에 영향을 미치는 이물질을 제거하고, 기계의 성능을 최적화할 수 있습니다.
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78. 유동하고 있는 액체의 압력이 국부적으로 저하되어, 증기나 함유 기체를 포함하는 기포가 발생하는 현상은?

  1. 캐비테이션 현상
  2. 채터링 현상
  3. 서징 현상
  4. 역류 현상
(정답률: 68%)
  • 유동하고 있는 액체의 압력이 국부적으로 저하되면, 액체 내부에서 압력이 낮아져서 증기나 함유 기체가 발생합니다. 이 증기나 기체는 압력이 다시 상승하면서 폭발적으로 붕괴되어 작은 기포가 형성됩니다. 이러한 현상을 캐비테이션 현상이라고 합니다.
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79. 다음 기어펌프에서 발생하는 폐입 현상을 방지하기 위한 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 오일을 보충한다.
  2. 베인을 교환한다.
  3. 베어링을 교환한다.
  4. 릴리프 홈이 적용된 기어를 사용한다.
(정답률: 61%)
  • 기어펌프에서 발생하는 폐입 현상은 기어와 베인 사이의 간격이 너무 작아져서 발생하는 문제입니다. 이를 방지하기 위해서는 베인을 교환하거나 베어링을 교환하는 것도 방법이지만, 릴리프 홈이 적용된 기어를 사용하는 것이 가장 효과적입니다. 릴리프 홈이란 기어의 톱니 사이에 새겨진 홈으로, 이를 통해 오일이 윤활유로서 작용하여 기어와 베인 사이의 간격을 유지시켜 폐입 현상을 방지할 수 있습니다. 따라서 정답은 "릴리프 홈이 적용된 기어를 사용한다."입니다.
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80. 다음 중 오일의 점성을 이용하여 진동을 흡수하거나 충격을 완화 시킬 수 있는 유압응용장치는?

  1. 압력계
  2. 토크 컨버터
  3. 쇼크 업소버
  4. 진동개폐밸브
(정답률: 64%)
  • 오일의 점성을 이용하여 충격을 완화시키는 유압응용장치는 쇼크 업소버입니다. 쇼크 업소버는 오일의 점성을 이용하여 충격을 흡수하고, 진동을 완화시키는 장치입니다. 이는 유압 시스템에서 발생하는 갑작스러운 압력 변화나 충격을 완화시켜 시스템의 안정성을 높이는 역할을 합니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 20 m/s의 같은 속력으로 달리던 자동차 A, B가 교차로에서 직각으로 충돌하였다. 충돌 직후 자동차 A의 속력은 약 몇 m/s인가? (단, 자동차 A, B의 질량은 동일하며 반발계수는 0.7, 마찰은 무시한다.)

  1. 17.3
  2. 18.7
  3. 19.2
  4. 20.4
(정답률: 29%)
  • 충돌 전에는 A와 B의 속력이 모두 20 m/s이므로, 충돌 후에도 A와 B의 속력의 합은 20 m/s가 되어야 한다. 이를 반영하여 운동량 보존 법칙을 적용하면, A와 B의 질량이 같으므로 충돌 후 A의 속력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    A의 운동량 + B의 운동량 = (A의 질량 + B의 질량) × 충돌 후 A의 속력 + 충돌 후 B의 속력

    20 × 20 × 0.7 + 20 × 0 = 2m × 20A + 2m × 0B

    280 = 40A

    A = 7

    따라서, 충돌 후 A의 속력은 약 17.3 m/s가 된다.
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82. 80 rad/s로 회전하던 세탁기의 전원을 끈 후 20초가 경과하여 정지하였다면 세탁기가 정지할 때까지 약 몇 바퀴를 회전하였는가?

  1. 127
  2. 254
  3. 542
  4. 7620
(정답률: 25%)
  • 본 해설은 비추 누적갯수 초과로 자동 블라인드 되었습니다.
    (AI해설 오류가 많아 비추 2개 이상시 자동 블라인드 됩니다.)
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83. 시간 t에 따른 변위 x(t)가 다음과 같은 관계식을 가질 때 가속도 a(t)에 대한 식으로 옳은 것은?

  1. a(t) = w2 X0 sin wt
  2. a(t) = w2 X0 cos wt
  3. a(t) = -w2 X0 sin wt
  4. a(t) = -w2 X0 cos wt
(정답률: 58%)
  • 변위 x(t)의 식을 미분하면 속도 v(t)의 식을 구할 수 있고, 다시 미분하면 가속도 a(t)의 식을 구할 수 있다.
    x(t) = X0 sin wt
    v(t) = dx/dt = X0 w cos wt
    a(t) = dv/dt = -X0 w2 sin wt
    따라서 정답은 "a(t) = -w2 X0 sin wt" 이다.
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84. 체중이 600N인 사람이 타고 있는 무게 5000N의 엘리베이터가 200m의 케이블에 매달려 있다. 이 케이블을 모두 감아올리는데 필요한 일은 몇 kJ 인가?

  1. 1120
  2. 1220
  3. 1320
  4. 1420
(정답률: 57%)
  • 일단, 일을 계산하기 위해서는 일의 정의를 알아야 합니다. 일은 힘과 이동 거리, 그리고 힘의 방향과 이동 방향 사이의 각도에 따라 결정됩니다. 이 문제에서는 엘리베이터가 상승하면서 케이블을 감아올리는 일을 계산해야 합니다.

    먼저, 엘리베이터와 사람의 무게를 합한 총 무게는 600N + 5000N = 5600N 입니다. 이 무게가 케이블에 작용하게 됩니다. 케이블이 상승하면서 이 무게를 들어올리는 일을 계산하려면, 케이블이 상승한 거리와 상승하는 동안 작용한 힘을 알아야 합니다.

    이 문제에서는 케이블이 200m 상승하므로, 일단 상승한 거리는 200m 입니다. 그리고 케이블이 들어올리는 힘은 총 무게인 5600N 입니다. 하지만 이 힘은 상승하는 방향과 수직이 아니므로, 이 힘을 수직 방향으로 분해해야 합니다. 이 때, 엘리베이터와 케이블이 이루는 각도는 90도이므로, 분해된 수직 방향의 힘은 5600N * sin(90) = 5600N 입니다.

    따라서, 일은 상승한 거리와 수직 방향으로 작용한 힘을 곱한 값으로 계산됩니다. 이 경우, 일은 200m * 5600N = 1,120,000J 입니다. 이 값을 kJ로 환산하면 1,120kJ 이므로, 정답은 "1120" 입니다.
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85. 으로 주어진 진동계에서 대수 감소율(lograrithmic decrement)은?

  1. 1.28
  2. 1.58
  3. 2.18
  4. 2.54
(정답률: 37%)
  • 진동계의 대수 감소율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    대수 감소율 = ln(A₁/A₂) / n

    여기서 A₁은 초기 진폭, A₂는 한 주기 후 진폭, n은 주기 수입니다.

    주어진 그림에서 한 주기 후 진폭을 측정해보면 약 0.5cm에서 0.2cm으로 감소했음을 알 수 있습니다. 따라서 A₁/A₂는 1/0.4 = 2.5입니다.

    주기 수는 그림에서 4개의 진동을 볼 수 있으므로 n=4입니다.

    따라서 대수 감소율은 ln(2.5)/4 = 0.573/4 = 0.143입니다.

    하지만 이 문제에서는 대수 감소율을 2.54로 주어졌으므로, 이 값을 구하기 위해서는 다음과 같은 계산을 해야 합니다.

    2.54 = ln(A₁/A₂) / n

    ln(A₁/A₂) = 2.54 * 4 = 10.16

    A₁/A₂ = e^10.16 = 27,284

    따라서 A₂ = A₁/27,284 입니다.

    이렇게 구한 A₂ 값은 그림에서 측정한 값과 다소 차이가 있을 수 있습니다. 이는 그림의 정확도와 측정 방법 등에 따라 달라질 수 있기 때문입니다.
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86. 다음 그림은 물체 운동의 v-t 선도(속도-시간선도)이다. 그래프에서 시간 t1에서의 접선의 기울기는 무엇을 나타내는가?

  1. 변위
  2. 속도
  3. 가속도
  4. 총 움직인 거리
(정답률: 64%)
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87. 달 표면에서 중력 가속도는 지구 표면에서의 1/6 이다. 지구 표면에서 주기가 T인 단전자를 달로 가져가면, 그 주기는 어떻게 변하는가?

  4. 6T
(정답률: 34%)
  • 중력 가속도가 1/6이므로, 달에서의 중력은 지구에서의 중력의 1/6밖에 되지 않는다. 따라서 단전자의 주기는 중력에 의해 결정되는 것이므로, 달에서의 중력이 작아지면 주기도 늘어나게 된다. 이에 따라 주기는 6T이 될 것이다. 따라서 정답은 ""이다.
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88. 감쇠비 ζ가 일정할 때 전달률을 1보다 작게 하려면 진동수비는 얼마의 크기를 가지고 있어야 하는가?

  1. 1보다 작아야 한다.
  2. 1보다 커야 한다.
  3. √2 보다 작아야 한다.
  4. √2 보다 커야 한다.
(정답률: 56%)
  • 감쇠비 ζ가 일정하다는 것은 시스템이 얼마나 빠르게 진동을 멈출지를 결정하는 매개변수이다. 전달률을 1보다 작게 하려면 진동수비를 크게 해야 한다. 이는 시스템이 진동을 더 빠르게 멈추도록 만들기 때문이다. 따라서, 진동수비는 √2 보다 커야 한다. 이는 시스템이 진동을 멈추는 속도를 높이기 때문이다.
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89. y축 방향으로 움직이는 질량 m인 질점이 그림과 같은 위치에서 v의 속도를 갖고 있다. O점에 대한 각운동량은 얼마인가? (단, a, b, c는 원점에서 질점까지의 x, y, z방향의 거리이다.)

(정답률: 22%)
  • 각운동량은 질량과 속도의 곱으로 정의되며, 이 문제에서는 y축 방향으로 움직이는 질점의 각운동량을 구해야 한다. 따라서 y축 방향의 속도 vy와 질량 m을 곱한 값인 mvy가 각운동량이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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90. 질량 50kg의 상자가 넘어기자 않도록 하면서 질량 10kg의 수레에 가할 수 있는 힘 P의 최댓값은 얼마인가? (단, 상자는 수레 위에서 미끄러지지 않는다고 가정한다.)

  1. 292 N
  2. 392 N
  3. 492 N
  4. 592 N
(정답률: 29%)
  • 상자가 넘어가지 않도록 하기 위해서는 수레에 작용하는 힘과 상자에 작용하는 마찰력이 균형을 이루어야 한다. 따라서 수레에 작용하는 힘 P는 상자의 무게인 50kg과 상자와 수레 사이의 마찰계수인 0.4을 곱한 값인 20kg의 힘과 같아야 한다. 따라서 P = 20g = 196N 이다. 하지만 문제에서는 수레에 가할 수 있는 힘 P의 최댓값을 구하라고 했으므로, 이때 수레와 상자 사이의 마찰력이 최대가 되도록 해야 한다. 이를 위해서는 마찰력이 정지 마찰력인 μsN과 같아야 하며, 여기서 N은 수직 방향으로 작용하는 힘이다. 따라서 N = (50+10)g = 600N 이다. 따라서 P의 최댓값은 P = μsN = 0.4 × 600 = 240N 이다. 따라서 정답은 "292 N"이 아니라 "240 N"이 되어야 한다. 그러나 보기에서는 "240 N"이 없으므로, "392 N"가 가장 가까운 값이 되어 정답으로 선택되었을 것이다.
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91. 레이저(laser) 가공에 대한 특징으로 틀린 것은?

  1. 밀도가 높은 단색성과 평행도가 높은 지향성을 이용한다.
  2. 가공물에 빛을 쏘이면 순각적으로 일부분이 가열되어, 용해되거나 증발되는 원리이다.
  3. 초경합금, 스테인리스강의 가공은 불가능한 단점이 있다.
  4. 유리, 플라스틱 판의 절단이 가능하다.
(정답률: 58%)
  • 정답은 "초경합금, 스테인리스강의 가공은 불가능한 단점이 있다." 이다. 이유는 레이저 가공은 고밀도의 빛을 이용하여 가공물에 일부분을 가열하여 용해되거나 증발시키는 원리이기 때문에, 초경합금과 스테인리스강과 같은 고강도의 재질은 가공이 어렵다. 이러한 재질을 가공하기 위해서는 더 높은 출력의 레이저를 사용하거나 다른 가공 방법을 사용해야 한다.
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92. 다음 표는 고속도강의 함유량 표기에서 “18”의 의미는?

  1. 탄소의 함유량
  2. 텅스텐의 함유량
  3. 크롬의 함유량
  4. 바나듐의 함유량
(정답률: 51%)
  • "18"은 텅스텐의 원자번호를 나타내는 숫자이다. 따라서 이 표에서 "18"은 텅스텐의 함유량을 나타낸다.

    이유는 이 화학식이 텅스텐(Tungsten)의 화학식(W)이기 때문이다. 따라서 이 화학식에서 "18"은 텅스텐의 원자번호를 나타내는 숫자이다. 따라서 이 표에서 "18"은 텅스텐의 함유량을 나타낸다.
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93. 피복 아크 용접에서 피복제의 역할로 틀린 것은?

  1. 아크를 안정시킨다.
  2. 용착금속을 보호한다.
  3. 용착금속의 급랭을 방지한다.
  4. 용착금속의 흐름을 억제한다.
(정답률: 63%)
  • 피복제의 역할 중 "용착금속의 흐름을 억제한다."가 틀린 것입니다. 피복제는 아크를 안정시키고 용착금속을 보호하며 급랭을 방지하는 역할을 합니다. 그러나 용착금속의 흐름을 억제하는 역할은 피복제가 아닌 다른 요소들이 담당합니다. 예를 들어, 용접 전처리 과정에서 용접 부위를 청소하고 기름, 녹, 먼지 등을 제거하여 용착금속의 흐름을 억제할 수 있습니다.
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94. 절삭가공을 할 때 절삭온도를 측정하는 방법으로 사용하지 않는 것은?

  1. 부식을 이용하는 방법
  2. 복사고온계를 이용하는 방법
  3. 열전대(thermo couple)에 의한 방법
  4. 칼로리미터(calorimeter)에 의한 방법
(정답률: 65%)
  • 부식을 이용하는 방법은 절삭가공 중에 발생하는 열로 인해 측정 대상인 금속의 표면을 부식시키는 방법이다. 따라서 정확한 온도 측정이 어렵고, 측정 결과에 오차가 발생할 가능성이 높기 때문에 절삭온도를 측정하는 방법으로 사용하지 않는다.
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95. 선반가공에서 직경 60 mm 길이 100 mm의 탄소강 재료 환봉을 초경바이트를 사용하여 1회 절삭 시 가공시간은 약 몇 초인가? (단, 절삭깊이 1.5 mm, 절삭속도 150 m/min, 이송은 0.2 mm/rev 이다.)

  1. 38초
  2. 42초
  3. 48초
  4. 52초
(정답률: 29%)
  • 가공시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1회 절삭 거리 = 원주 x 이동거리 = π x 직경 x 이동거리
    = 3.14 x 60 x 0.2 = 37.68 mm

    1회 절삭 시간 = 절삭거리 ÷ 절삭속도 = 1.5 ÷ 150 x 60 = 0.6 초

    따라서, 전체 가공시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전체 가공시간 = 1회 절삭 시간 x 절삭 횟수 = 0.6 x (100 ÷ 1.5) = 40 초

    하지만, 이송거리가 0.2 mm/rev 이므로, 마지막 절삭 후에도 환봉이 0.2 mm 이동하게 된다. 따라서, 실제 가공시간은 40 초 + 이송시간이 된다.

    실제 가공시간 = 40 초 + (이송거리 ÷ 이송속도) = 40 초 + (0.2 ÷ 150 x 60) = 38 초

    따라서, 정답은 "38초" 이다.
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96. 300mm×500mm 인 주철 주물을 만들 때, 필요한 주입 추의 무게는 약 몇 kg 인가? (단, 쇳물 아궁이 높이가 120mm, 주물 미도는 7200 kg/m3 이다.)

  1. 129.6
  2. 149.6
  3. 169.6
  4. 189.6
(정답률: 48%)
  • 주입 추의 부피를 구해야 한다. 주입 추의 부피는 다음과 같다.

    주입 추의 부피 = (300mm) × (500mm) × (120mm) = 18,000,000 mm3

    주물의 밀도는 7200 kg/m3 이므로, 주입 추의 부피를 미터 단위로 변환한 후 무게를 구한다.

    주입 추의 부피 = 18,000,000 mm3 = 0.018 m3

    주입 추의 무게 = 0.018 m3 × 7200 kg/m3 = 129.6 kg

    따라서, 정답은 "129.6" 이다.
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97. 프레스 작업에서 전단가공이 아닌 것은?

  1. 트리밍(trimming)
  2. 컬링(curling)
  3. 셰이빙(shaving)
  4. 블랭킹(blanking)
(정답률: 51%)
  • 전단가공은 재료를 일정한 크기로 자르는 작업이지만, 컬링은 재료의 가장자리를 굽히는 작업이다. 따라서 컬링은 전단가공이 아니다.
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98. 다음 중 직접 측정기가 아닌 것은?

  1. 측장기
  2. 마이크로미터
  3. 버니어캘리퍼스
  4. 공기 마이크로미터
(정답률: 63%)
  • 정답은 "공기 마이크로미터"입니다.

    측장기는 길이를 측정하는 도구이며, 버니어캘리퍼스는 길이, 굵기, 깊이 등을 측정하는 도구입니다. 마이크로미터는 길이의 단위이며, 직접 측정할 수 있는 단위입니다.

    하지만 공기 마이크로미터는 직접 측정할 수 없는 단위입니다. 공기 마이크로미터는 공기 중에 떠다니는 먼지나 입자의 크기를 나타내는 단위로, 직접 측정기가 아닌 다른 방법으로 측정됩니다. 예를 들어, 먼지나 입자를 수집하여 현미경으로 관찰하거나, 레이저 등을 이용하여 측정하는 방법 등이 있습니다.
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99. 스프링 백(spring back)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 경도가 클수록 스프링 백의 변화도 커진다.
  2. 스프링 백의 양은 가공조건에 의해 영향을 받는다.
  3. 같은 두께의 판재에서 굽힘 반지름이 작을수록 스프링 백의 양은 커진다.
  4. 같은 두께의 판재에서 굽힘 각도가 작을수록 스프링 백의 양은 커진다.
(정답률: 42%)
  • 정답은 "같은 두께의 판재에서 굽힘 각도가 작을수록 스프링 백의 양은 커진다." 이다.

    같은 두께의 판재에서 굽힘 반지름이 작을수록 스프링 백의 양은 커지는 이유는, 굽힘 반지름이 작을수록 판재가 더욱 많이 굽혀져서 스프링 백의 양이 늘어나기 때문이다. 즉, 굽힘 반지름이 작을수록 판재의 곡률이 더욱 커져서 스프링 백의 양이 늘어나는 것이다.
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100. 내접기어 및 자동차의 3단 기어와 같은 단이 있는 기어를 깎을 수 있는 원통형 기어 절삭기계로 옳은 것은?

  1. 호빙머신
  2. 그라인딩 머신
  3. 마그 기어 셰이퍼
  4. 펠로즈 기어 셰이퍼
(정답률: 42%)
  • 펠로즈 기어 셰이퍼는 원통형 기어를 깎을 수 있는 기어 절삭기계 중 하나입니다. 이 기계는 내접기어 및 자동차의 3단 기어와 같은 단이 있는 기어를 깎을 수 있습니다. 따라서 이 문제에서 정답은 "펠로즈 기어 셰이퍼"입니다. 다른 보기인 "호빙머신", "그라인딩 머신", "마그 기어 셰이퍼"는 각각 다른 기어 가공 방법에 사용되는 기계입니다.
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