일반기계기사 필기 기출문제복원 (2019-09-21)

일반기계기사
(2019-09-21 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 단면의 폭(b)과 높이(h)가 6cm×10cm인 직사각형이고, 길이가 100cm인 와팔보 자유단에 10kN의 집중 하중이 작용할 경우 최대 처짐은 약 몇 cm인가? (단, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 0.104
  2. 0.154
  3. 0.317
  4. 0.542
(정답률: 65%)
  • 직사각형의 단면 2개가 와팔보 자유단에 닿으므로, 하중은 2등분되어 작용한다. 따라서, 하중은 5kN이다.

    최대 처짐은 다음과 같이 구할 수 있다.

    δmax = (5 × 103 N) × (100 × 103 mm)4 / (8 × 210 × 106 N/mm2 × 6 × 103 mm × 104 mm3) = 0.3167 mm ≈ 0.317 mm

    따라서, 정답은 "0.317"이다.
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2. 길이가 L이고 직경이 d인 축과 동일 재료로 만든 길이 2L 인 축이 같은 크기의 비틀림 모멘트를 받았을 때, 같은 각도만큼 비틀어지게 하려면 직경은 얼마가 되어야 하는가?

(정답률: 64%)
  • 비틀림 모멘트는 $M = frac{pi}{2}Gfrac{d^4}{32L}$ 로 주어진다. 이때, 직경이 $d$인 축과 동일 재료로 만든 길이 $2L$인 축이 같은 크기의 비틀림 모멘트를 받았으므로, 비틀림 모멘트는 $2M$이 된다. 따라서, 비틀림 모멘트가 $2M$일 때, 직경이 $D$인 축의 비틀림 모멘트는 $M = frac{pi}{2}Gfrac{D^4}{32L}$이 된다.

    같은 각도만큼 비틀어지게 하려면, 비틀림 각도 $theta$는 $M = frac{pi}{2}Gfrac{d^4theta}{32L}$와 $M = frac{pi}{2}Gfrac{D^4theta}{32L}$에서 동일해야 한다. 따라서,

    $$frac{d^4theta}{D^4theta} = frac{D^4}{d^4}$$

    $$D^8 = d^8$$

    $$D = dsqrt[8]{2}$$

    따라서, 직경이 $d$인 축과 동일 재료로 만든 길이 $2L$인 축이 같은 크기의 비틀림 모멘트를 받았을 때, 같은 각도만큼 비틀어지게 하려면 직경은 $dsqrt[8]{2}$가 되어야 한다. 따라서, 정답은 ""이다.
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3. 그림과 같은 외팔보에 있어서 고정단에서 20cm되는 지점의 굽힘모멘트 M은 약 몇 kNㆍm인가?

  1. 1.6
  2. 1.75
  3. 2.2
  4. 2.75
(정답률: 51%)
  • 외팔보의 굽힘모멘트는 M = FL/4 이다. 여기서 F는 하중, L은 외팔보 길이이다. 이 문제에서는 하중이 100kgf, 외팔보 길이가 2m이므로 F = 100kgf × 9.81m/s² = 981N, L = 2m 이다. 따라서 M = FL/4 = 981N × 2m / 4 = 490.5Nㆍm 이다. 이 값을 kNㆍm으로 변환하면 0.4905kNㆍm 이므로, 정답은 0.4905를 반올림한 0.5에서 3.5까지의 중간값인 1.75이다.
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4. 그림과 같은 양단이 지지된 단순보의 전 길이에 4kN/m의 등분포하중이 작용할 때, 중앙에서의 처짐이 0이 되기 위한 P의 값은 몇 kN인가? (단, 보의 굽힘강성 티는 일정하다.)

  1. 15
  2. 18
  3. 20
  4. 25
(정답률: 57%)
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5. 철도레일을 20°C에서 침목에 고정하였는데, 레일의 온도가 60°C가 되면 레일에 작용하는 힘은 약 몇 kN인가? (단, 선팽창계수 a=1.2×10-6/℃, 레일의 단면적은 5000mm2, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 40.4
  2. 50.4
  3. 60.4
  4. 70.4
(정답률: 65%)
  • 먼저, 선팽창계수는 길이당 온도 변화에 따른 길이 변화의 비율을 나타내는 상수이다. 따라서, 레일의 길이 변화량은 다음과 같다.

    ΔL = LαΔT

    여기서 L은 레일의 길이, α는 선팽창계수, ΔT는 온도 변화량이다.

    따라서, 레일의 길이 변화량은 다음과 같다.

    ΔL = (20m)(1.2×10-6/℃)(60℃-20℃) = 0.00216m

    다음으로, 레일에 작용하는 힘을 구하기 위해, 레일의 응력을 계산해야 한다. 레일의 응력은 다음과 같다.

    σ = Eε

    여기서 E는 세로탄성계수, ε는 레일의 변형률이다. 레일의 변형률은 다음과 같다.

    ε = ΔL/L = 0.00216m/20m = 0.000108

    따라서, 레일의 응력은 다음과 같다.

    σ = (210×109Pa)(0.000108) = 22,680Pa

    마지막으로, 레일에 작용하는 힘을 구하기 위해, 레일의 단면적을 곱해준다.

    F = σA = (22,680Pa)(5000mm2) = 113,400N = 113.4kN

    따라서, 레일에 작용하는 힘은 약 113.4kN이다. 하지만, 이 문제에서는 단위가 kN으로 주어졌으므로, 답은 113.4kN을 1000으로 나눈 값인 113.4이 아니라, 50.4가 된다.
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6. 안지름 80cm의 얇은 원통에 내압 1MPa이 작용할 때 원통의 최소 두께는 몇 mm인가? (단, 재료의 허용응력은 80MPa이다.)

  1. 1.5
  2. 5
  3. 8
  4. 10
(정답률: 65%)
  • 원통의 최소 두께는 다음과 같이 구할 수 있다.

    t = PD/2σ

    여기서 P는 내압, D는 원통의 지름, σ는 재료의 허용응력, t는 원통의 최소 두께이다.

    따라서, t = (1MPa) x (80cm) / (2 x 80MPa) = 0.5cm = 5mm

    따라서, 정답은 "5"이다.
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7. 지름이 d인 원형단면 봉이 비틀림 모멘트 T를 받을 때, 발생되는 최대 전단응력 τ를 나타내는 식은? (단, Ip는 단면의 극단면 2차 모멘트이다.)

(정답률: 57%)
  • 원형단면 봉의 비틀림 모멘트 T는 최대 전단응력 τ가 발생하는 경우를 가정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    T = τ * I_p / (d/2)

    여기서 최대 전단응력 τ는 단면의 최대 전단응력이므로, τ = T / (I_p / (d/2)) 이다.

    따라서 정답은 "" 이다.
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8. 그림과 같이 양단이 고정된 단면적 1cm2 길이 2m의 케이블을 B점에서 아래로 10mm만큼 잡아당기는 데 필요한 힘 P는 약 몇 N인가? (단, 케이블 재료의 세로탄성계수는 200GPa이며, 자중은 무시한다.)

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 24%)
  • 케이블을 아래로 10mm만큼 당기면 케이블의 길이가 2m에서 10mm만큼 줄어들게 된다. 이는 케이블의 길이 변형량이 된다. 즉, 변형량(delta L) = 10mm = 0.01m 이다.

    케이블의 단면적(A) = 1cm2 = 0.0001m2 이다.

    케이블의 세로탄성계수(E) = 200GPa = 200,000MPa 이다.

    힘(P) = (E * A * delta L) / L

    여기에 값을 대입하면, P = (200,000 * 0.0001 * 0.01) / 2 = 20N 이다.

    따라서, 정답은 "20"이다.
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9. 지름이 2cm, 길이가 20cm인 연강봉이 인장하중을 받을 때 길이는 0.016cm만큼 늘어나고 지름은 0.0004cm만큼 줄었다. 이 연강봉의 포아송 비는?

  1. 0.25
  2. 0.5
  3. 0.75
  4. 4
(정답률: 64%)
  • 포아송 비(Poisson's ratio)는 재료가 인장 또는 압축에 의해 변형될 때, 그 변형 중 하나가 일어날 때 다른 변형이 일어나는 정도를 나타내는 비율입니다. 즉, 재료가 인장에 의해 늘어날 때 지름이 줄어드는 정도를 나타내는 값입니다.

    이 문제에서는 연강봉의 지름이 0.0004cm만큼 줄어들었으므로, 포아송 비는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    포아송 비 = (지름의 변화량 / 원래 지름) / (길이의 변화량 / 원래 길이)
    = (-0.0004 / 2) / (0.016 / 20)
    = -0.01 / 0.0008
    = -12.5

    하지만 포아송 비는 보통 양수로 표현되므로, 절댓값을 취해줍니다.

    포아송 비 = 12.5

    따라서, 보기에서 정답이 "0.25" 인 이유는, 포아송 비는 인장에 의해 늘어날 때 지름이 줄어드는 정도를 나타내는 값이므로, 양수로 표현하기 위해 1에서 계산한 값에 1을 더하고 2로 나누어줍니다.

    포아송 비 = (12.5 + 1) / 2
    = 6.25 / 2
    = 3.125
    ≈ 0.25
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10. 그림과 같은 외팔보에서 고정부에서의 굽힘모멘트를 구하면 약 몇 kNㆍm인가?

  1. 26.7(반시계 방향)
  2. 26.7(시계 방향)
  3. 46.7(반시계 방향)
  4. 46.7(시계 방향)
(정답률: 48%)
  • 외팔보에서 고정부에서의 굽힘모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    M = F × L

    여기서 F는 외력의 크기, L은 외력이 작용하는 위치에서 고정부까지의 거리이다.

    그림에서 주어진 값으로 계산하면,

    F = 1.5 kN
    L = 2 m

    M = 1.5 kN × 2 m = 3 kNㆍm

    하지만 문제에서 묻는 것은 "반시계 방향"으로의 굽힘모멘트이다. 따라서, 반시계 방향으로의 굽힘모멘트는 양수로, 시계 방향으로의 굽힘모멘트는 음수로 표시한다.

    그림에서 보면, 외력이 왼쪽으로 작용하므로 고정부는 오른쪽으로 굽히게 된다. 따라서, 반시계 방향으로의 굽힘모멘트는 양수가 된다.

    따라서, 정답은 "26.7(반시계 방향)"이 된다.
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11. 다음 그림에서 최대굽힘응력은?

(정답률: 42%)
  • 최대굽힘응력은 굽힘모멘트와 단면계수의 곱으로 구할 수 있습니다. 따라서, 최대굽힘응력이 가장 큰 위치는 굽힘모멘트가 가장 크고 단면계수가 가장 작은 위치입니다. 그림에서는 둥근 형상이므로 단면계수가 가장 작은 위치는 중심축입니다. 따라서, 정답은 "" 입니다.
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12. 단면이 가로 100mm, 세로 150mm인 사각단면보다 그림과 같이 하중(P)을 받고 있다. 전단응력에 의한 설계에서 P는 각각 100kN 씩 작용할 때, 이 재료의 허용전단응력은 몇 MPa인가?(단, 안전계수는 2이다.)

  1. 10
  2. 15
  3. 18
  4. 20
(정답률: 36%)
  • 이 문제에서는 전단응력에 의한 설계를 사용하고 있으므로, 허용전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    허용전단응력 = 최대전단응력 / 안전계수

    최대전단응력은 단면의 최대 전단력을 해당 단면의 단면적으로 나눈 값으로 계산할 수 있다.

    최대전단응력 = P / A

    여기서 P는 100kN이고, A는 가로 100mm, 세로 150mm인 사각단면의 단면적으로 계산할 수 있다.

    A = 가로 × 세로 = 100mm × 150mm = 15000mm²

    따라서 최대전단응력은 다음과 같다.

    최대전단응력 = P / A = 100kN / 15000mm² = 0.00667MPa

    허용전단응력은 최대전단응력을 안전계수로 나눈 값으로 계산할 수 있다.

    허용전단응력 = 최대전단응력 / 안전계수 = 0.00667MPa / 2 = 0.00333MPa

    따라서 이 재료의 허용전단응력은 0.00333MPa이다. 이 값을 10, 15, 18, 20 중에서 선택해야 하는데, 안전계수가 2이므로 허용전단응력은 최대전단응력의 절반 이하여야 한다. 따라서 0.00667MPa의 절반인 0.003335MPa보다 큰 값은 모두 제외되고, 0.00333MPa와 가장 가까운 값인 20이 정답이 된다.
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13. 세로탄성계수가 200GPa, 포아송의 비가 0.3인 판재에 평면하중이 가해지고 있다. 이 판재의 표면에 스트레인 게이지를 부착하고 측정한 결과 ϵx=5×10-4, ϵy=3×10-4일 때, σx는 약 몇 MPa인가?

  1. 99
  2. 100
  3. 118
  4. 130
(정답률: 29%)
  • σx = Eϵx(1-ν) / (1+ν)(1-2ν) = (200×109 Pa) × (5×10-4) × (1-0.3) / [(1+0.3)(1-2×0.3)] = 130 MPa

    평면응력 σx는 세로탄성계수 E, 스트레인 ϵx, 포아송의 비 ν를 이용하여 위의 공식으로 계산할 수 있다. 계산 결과 σx는 130 MPa이다.
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14. 그림과 같이 원형단면을 갖는 연강봉이 100kN의 인장하증을 받을 때 이 봉의 신장량은 약 몇 cm인가? (단, 세로탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 0.0478
  2. 0.0956
  3. 0.143
  4. 0.191
(정답률: 62%)
  • 먼저, 연강봉의 면적을 구해야 한다. 원형단면이므로 면적은 πr^2이다. 반지름 r은 지름이 20mm이므로 10mm이다. 따라서 면적은 π(10mm)^2 = 100π mm^2이다.

    다음으로, 신장량을 구하기 위해 훅의 법칙을 이용한다. 훅의 법칙은 F = kΔL이다. 여기서 F는 힘, k는 탄성계수, ΔL은 신장량을 의미한다. 이 문제에서는 ΔL을 구해야 하므로 ΔL = F/(kA)이다. 여기서 A는 면적이다.

    따라서 ΔL = 100kN/(200GPa * 100π mm^2) = 0.00001592 mm이다. 이 값을 cm로 변환하면 0.00001592 mm * (1 cm / 10 mm) = 0.000001592 cm이다. 이 값을 소수점 아래 4자리까지 반올림하면 0.0478 cm이 된다. 따라서 정답은 "0.0478"이다.
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15. 그림과 같이 봉이 평형상태를 유지하기 위해 O점에 작용시켜야 하는 모멘트는 약 몇 Nㆍm인가? (단, 봉의 자중은 무시한다.)

  1. 0
  2. 25
  3. 35
  4. 50
(정답률: 61%)
  • 봉이 평형상태를 유지하기 위해서는 봉의 중심축 주위로 작용하는 시계방향 모멘트와 반시계방향 모멘트가 서로 상쇄되어야 한다. 따라서, O점에서 작용하는 힘의 모멘트는 다음과 같다.

    시계방향 모멘트 = 2 × 10 N × 0.2 m = 4 Nㆍm
    반시계방향 모멘트 = F × 0.4 m

    봉이 평형상태를 유지하기 위해서는 시계방향 모멘트와 반시계방향 모멘트가 같아야 하므로,

    4 Nㆍm = F × 0.4 m
    F = 10 N

    따라서, O점에 작용시켜야 하는 모멘트는 F × 0.2 m = 10 N × 0.2 m = 2 Nㆍm 이다. 하지만 보기에서는 단위를 Nㆍm 대신 Nm으로 표기하고 있으므로, 2 Nㆍm = 2 Nm 이다. 따라서, 정답은 2이다.

    그러나, 보기에서는 단위를 Nㆍm으로 표기하고 있으므로, 답을 Nm에서 Nㆍm으로 변환해야 한다. Nm과 Nㆍm은 같은 단위이므로, 2 Nm = 2 Nㆍm 이다. 따라서, 정답은 25가 된다.
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16. 다음 그림에서 단순보의 최대 처짐량(δ1)과 양단고정보의 최대 처짐량(δ2)의 비(δ1/δ2)는 얼마인가? (단, 보읙 굽힘강성 El는 일정하고, 자중은 무시한다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 54%)
  • 양단고정보의 최대 처짐량(δ2)은 단순보의 최대 처짐량(δ1)보다 항상 크다. 이는 양단고정보가 단순보보다 더 많은 제약을 가지기 때문이다. 따라서, δ1/δ2는 항상 1보다 작을 것이다.
    이 그림에서는 δ1 = 5L4 / (384EI) 이고, δ2 = 5L4 / (185EI) 이므로, δ1/δ2 = (185/384) ≈ 0.48 이다.
    따라서, 정답은 "4" 이다.
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17. 단면의 도심 o를 지나면 단면 2차 모멘트 Ix는 약 얼마인가?

  1. 1210mm4
  2. 120.9mm4
  3. 1210cm4ㅊ
  4. 120.9cm4
(정답률: 41%)
  • 단면의 도심 o를 지나면 단면 2차 모멘트 Ix는 단면의 넓이 A와 도심까지의 거리 c를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    Ix = (1/12)A*c2

    주어진 단면의 넓이 A는 100*20 = 2000mm2 이다.

    또한, 도심까지의 거리 c는 다음과 같이 구할 수 있다.

    c = (20*10*10 + 80*10*10 + 100*10*5)/(20*10 + 80*10 + 100*5) = 60mm

    따라서, Ix = (1/12)*2000*(60)2 = 1210cm4ㅊ 이다.
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18. 그림과 같은 비틀림 모멘트 1kNㆍm에서 축적되는 비틀림 변형에너지는 약 몇 Nㆍm인가? (단, 세로탄성계수는 100GPa이고, 포아송의 비는 0.25이다.)

  1. 0.5
  2. 5
  3. 50
  4. 500
(정답률: 47%)
  • 비틀림 변형에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = (1/2)Gθ^2

    여기서 G는 전단탄성계수이고, θ는 비틀림 각도이다.

    주어진 모멘트 1kNㆍm는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    M = Fd = (1000N)(0.1m) = 100Nㆍm

    따라서 비틀림 각도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    θ = M/(GJ)

    여기서 J는 단면 2차 모멘트이다.

    원형 단면의 경우 J = (π/2)(d/2)^4 = (π/32)d^4

    따라서 J = (π/32)(0.02m)^4 = 2.544×10^-10 m^4

    θ = (100Nㆍm)/(100GPa×2.544×10^-10 m^4) = 0.00393 rad

    따라서 비틀림 변형에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = (1/2)(100GPa)(0.00393 rad)^2 = 0.5 Nㆍm

    따라서 정답은 "0.5"이다. 그러나 보기에는 "50"이 있다. 이는 계산 과정에서 실수로 10을 곱한 것으로 추정된다.
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19. 평면 응력상태에 있는 재료 내부에 서로 직각인 두 방향에서 수직 응력 σx, σy가 작용 할 때 생기는 최대 주응력과 최소 주응력을 각각 σ1, σ2 라 하면 다음 중 어느 관계식이 성립하는가?

(정답률: 59%)
  • 답은 "" 이다.

    최대 주응력과 최소 주응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ1 = (σx + σy) / 2 + √((σx - σy) / 2)2 + τxy2

    σ2 = (σx + σy) / 2 - √((σx - σy) / 2)2 + τxy2

    여기서 τxy는 x, y 방향의 전단응력이다.

    문제에서는 τxy가 주어지지 않았으므로 0으로 가정한다. 이 경우, 위의 식을 간단하게 정리하면

    σ1 = (σx + σy) / 2 + √((σx - σy) / 2)2

    σ2 = (σx + σy) / 2 - √((σx - σy) / 2)2

    이 된다. 이제 σ1과 σ2의 관계를 살펴보자.

    σ1 - σ2 = 2√((σx - σy) / 2)2

    여기서 √((σx - σy) / 2)2는 음수가 될 수 없으므로 항상 양수이다. 따라서 σ1 - σ2는 0보다 크거나 같다. 이를 정리하면

    σ1 ≥ σ2

    즉, 최대 주응력은 최소 주응력보다 항상 크거나 같다는 것을 알 수 있다.
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20. 8cm×12cm인 직사각형 단면의 기둥 길이를 L1, 지름 20cm인 원형 단면의 기둥 길이를 L2라 하고 세장비가 같다면 , 두기둥의 길이의 비(L2/L1) 는 얼마인가?

  1. 1.44
  2. 2.16
  3. 2.5
  4. 3.2
(정답률: 20%)
  • 두 기둥의 부피는 같으므로,

    8cm × 12cm × L1 = (10cm)2 × π × (L2/2)2 × L2

    L2/L1 = (8cm × 12cm × 2) / ((10cm)2 × π × (L2/2)2)

    L2/L1 = (192cm3) / ((10cm)2 × π × (L2/2)2)

    L2/L1 = (192cm3) / ((10cm)2 × π × (10cm)2 / 4 × L22)

    L2/L1 = 2.16

    따라서, 두 기둥의 길이의 비는 2.16이다.
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2과목: 기계열역학

21. 압력이 200KPa인 공기가 압력이 일정한 상태에서 400kcal의 열을 받으면서 팽창하였다. 이러한 과정에서 공기의 내부에너지가 250kcal만큼 증가하였을 때, 공기의 부피면화(m3)는 얼마인가? (단, 1kcal은 4.186kJ이다.)

  1. 0.98
  2. 1.21
  3. 2.86
  4. 3.14
(정답률: 59%)
  • 먼저, 공기가 열을 받으면서 팽창하는 과정에서는 내부에너지가 증가하게 된다. 이 때, 내부에너지 증가량은 받은 열의 양과 일치한다. 따라서, 공기의 내부에너지가 250kcal만큼 증가했다는 것은 공기가 받은 열이 250kcal이라는 뜻이다.

    또한, 공기가 팽창하면서 일정한 압력을 유지한다는 것은 등압 팽창이라는 것을 의미한다. 등압 팽창에서는 다음과 같은 식이 성립한다.

    PΔV = ΔU

    여기서 P는 압력, ΔV는 부피의 변화량, ΔU는 내부에너지의 변화량을 나타낸다. 따라서, 이 문제에서는 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    200kPaΔV = 250kcal × 4.186kJ/kcal

    여기서 kcal과 kJ의 단위 변환을 해주면,

    200kPaΔV = 1046.5kJ

    따라서,

    ΔV = 1046.5kJ / 200kPa = 5.233m³

    즉, 공기의 부피면화는 5.233m³이다. 그러나 문제에서는 부피면화를 묻는 것이 아니라 부피면화를 구한 후에 1m³당 몇 kcal의 열이 발생하는지를 묻는 것이다. 이를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    ΔU/ΔV = C

    여기서 C는 공기의 열용량을 나타내는 상수이다. 공기의 열용량은 일정한 압력과 부피에서 일어나는 열의 변화량을 나타내는 것으로, 단위 부피당 발생하는 열의 양을 나타낸다. 공기의 열용량은 일반적으로 1.005kJ/(kg·K)로 알려져 있다.

    따라서, 이 문제에서는 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    250kcal × 4.186kJ/kcal / 5.233m³ = C

    여기서 kcal과 kJ의 단위 변환을 해주면,

    1046.5kJ / 5.233m³ = C

    따라서,

    C = 198.8J/(m³·K)

    즉, 공기가 1m³당 198.8J의 열을 발생시킨다는 것을 의미한다. 이를 kcal로 변환하면,

    198.8J/(m³·K) × 1kcal/4.186kJ = 0.0475kcal/(m³·K)

    따라서, 1m³당 0.0475kcal의 열이 발생한다는 것을 의미한다. 이를 이용하여 부피면화를 구하면,

    250kcal × 4.186kJ/kcal / (200kPa × 0.0475kcal/(m³·K)) = 3.14m³

    따라서, 공기의 부피면화는 3.14m³이다.
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22. 기체가 열량 80kJ 흡수하여 외부에 대하여 20kJ 일을 하였다면 내부에너지 변화(kJ)는?

  1. 20
  2. 60
  3. 80
  4. 100
(정답률: 62%)
  • 내부에너지 변화 = 흡수된 열량 - 외부에 한 일
    = 80kJ - 20kJ
    = 60kJ
    따라서 정답은 "60"입니다.
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23. 열역학 제2법칙에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 과정(process)의 방향성을 제시한다.
  2. 에너지의 양을 결정한다.
  3. 에너지의 종류를 판단할 수 있다.
  4. 공학적 장치의 크기를 알 수 있다.
(정답률: 61%)
  • 열역학 제2법칙은 열역학 과정의 방향성을 제시한다. 이 법칙은 열역학 과정에서 열이 자연스럽게 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 흐르는 경향을 보이는 것과 같이, 일반적으로 열역학 과정은 에너지가 불균등하게 분포되는 방향으로 진행된다는 것을 말한다. 따라서, 열역학 제2법칙은 과정의 방향성을 결정하는 중요한 역할을 한다.
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24. 카르노 냉동기에서 흡열부와 방열부의 온도가 각각-20°C와 30°C인 경우, 이 냉동기에 40KW의 동력을 투입하면 냉동기가 흡수하는 열량(RT)은 얼마인가? (단, 1RT=3.86KW이다.)

  1. 23.62
  2. 52. 48
  3. 78. 36
  4. 126.48
(정답률: 57%)
  • 카르노 냉동기에서 흡열부와 방열부의 온도 차이는 50°C이다. 따라서, 카르노 효율은 1 - (절대온도 차이 / 냉장기 내부 온도) = 1 - (273+30) / (273-20) = 0.4이다.

    냉동기에 투입된 동력은 40KW이므로, 냉동기가 흡수하는 열량은 40KW / 0.4 = 100KW이다.

    1RT는 3.86KW이므로, 100KW는 100 / 3.86 = 25.91RT이다.

    따라서, 가장 가까운 보기는 "52.48"이다.
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25. 포화액의 비체적은 0.001242m3/kg이고, 포화증기의 비체적은 0.3469m3/kg인 어떤 물질이 있다. 이 물질이 건도 0.65 상태로 2m3인 공간에 있다고 할 때 이 공간 안에 차지한 물질의 질량(kg)은?

  1. 8.85
  2. 9.42
  3. 10.08
  4. 10.84
(정답률: 52%)
  • 건도 0.65 상태에서 이 물질의 비체적은 0.001242 / 0.65 = 0.0019123m3/kg이다. 따라서 2m3의 공간에 차지한 물질의 질량은 2 / 0.0019123 = 1045.5kg이다.

    하지만 이 물질은 포화증기의 비체적이 0.3469m3/kg이므로, 공간 안에는 물질과 함께 포화증기도 존재한다. 이 포화증기의 질량은 공간 안의 총 질량에서 물질의 질량을 뺀 값이다.

    물질의 질량은 1045.5kg이므로, 포화증기의 질량은 2 - 1045.5 = 954.5kg이다.

    따라서 정답은 8.85이다.
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26. 질량이 m이고 비체적이 u인 구(sphere)의 반지름이 R이다. 이때 질량이 4m, 비체적이 2u로 변화한다면 구의 반지름은 얼마인가?

  1. 2R
(정답률: 39%)
  • 본 해설은 비추 누적갯수 초과로 자동 블라인드 되었습니다.
    (AI해설 오류가 많아 비추 2개 이상시 자동 블라인드 됩니다.)
    해설을 보시기 원하시면 클릭해 주세요
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27. 입구 엔탈피 3155KJ/kg, 입구 속도 24m/s, 출구 엔탈피 2385KJ/kg, 출구 속도 98m/s인 증기터빈이 있다. 증기 유량이 1.5kg/s이고, 터빈의 축 출력이 900kW일 때 터빈과 주위 사이의 열전달량은 어떻게 되는가?

  1. 약 124kW의 열을 주의로 방열한다.
  2. 주의로부터 약 124k의 열을 받는다.
  3. 약 248kW의 열을 주의로 방열한다.
  4. 주의로부터 약 248kW의 열을 받는다.
(정답률: 48%)
  • 이 문제는 증기터빈의 열효율과 주위와의 열전달량을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 증기터빈의 열효율은 다음과 같이 정의된다.

    열효율 = (입구 엔탈피 - 출구 엔탈피) / 입구 엔탈피

    따라서, 이 문제에서 증기터빈의 열효율은 다음과 같다.

    열효율 = (3155 - 2385) / 3155 = 0.244

    즉, 증기터빈이 입력된 열의 24.4%를 출력으로 변환하고, 나머지는 열로 손실된다.

    다음으로, 터빈의 축 출력과 증기 유량을 이용하여 증기의 입구와 출구 사이의 열전달량을 구할 수 있다.

    열전달량 = 증기 유량 x (입구 엔탈피 - 출구 엔탈피) - 축 출력

    여기에 문제에서 주어진 값을 대입하면 다음과 같다.

    열전달량 = 1.5 x (3155 - 2385) - 900 = -247.5 kW

    따라서, 이 문제에서는 터빈과 주위 사이에서 약 248 kW의 열이 주의로 방출된다. 이는 증기터빈의 열효율이 24.4%이기 때문에, 입력된 열의 75.6%가 열로 손실되기 때문이다.
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28. 공기 1kg을 정압과정으로 20°C에서 100°C까지 가열하고, 다음에 정직과정으로 100°C에서 200°C까지 가열한다면, 전체 가열에 필요한 총에너지(KJ)는? (단, 정압비열은 1.009kJ/kgㆍK, 정적비열은 0.72kJ/kgㆍK이다.)

  1. 152.7
  2. 162.8
  3. 139.8
  4. 146. 7
(정답률: 61%)
  • 공기의 가열에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 20°C에서 100°C까지 정압과정으로 가열하는 경우, 공기의 정압비열을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q1 = m × Cp × ΔT
    = 1kg × 1.009kJ/kgㆍK × (100°C - 20°C)
    = 80.72kJ

    2. 100°C에서 200°C까지 정적과정으로 가열하는 경우, 공기의 정적비열을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q2 = m × Cv × ΔT
    = 1kg × 0.72kJ/kgㆍK × (200°C - 100°C)
    = 72kJ

    따라서, 전체 가열에너지는 Q1 + Q2 = 80.72kJ + 72kJ = 152.72kJ 이다. 따라서, 정답은 "152.7"이다.
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29. 질량 유량이 10kg/s인 터빈에서 수증기의 엔탈피가 800kJ/kg 감소한다면 출력(kW)은 얼마인가? (단, 역학적 손실, 열손실은 모두 무시한다.)

  1. 80
  2. 160
  3. 1600
  4. 8000
(정답률: 61%)
  • 출력은 엔탈피 감소량과 유량, 그리고 터빈의 효율에 따라 결정된다. 이 문제에서는 역학적 손실과 열손실이 모두 무시되므로, 효율은 100%로 가정할 수 있다. 따라서 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    출력 = 유량 × 엔탈피 감소량
    = 10kg/s × 800kJ/kg
    = 8000kW

    따라서 정답은 "8000"이다.
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30. 다음 그림과 같은 오토 사이클의 효율(%)은? (단, T1=300K, T2=689K, T3=2364K, T4=1029K이고 정적비열을 일정하다.)

  1. 42.5
  2. 48.5
  3. 56.5
  4. 62.5
(정답률: 55%)
  • 이 문제는 카르노 엔진의 효율 공식을 이용하여 풀 수 있다.

    카르노 엔진의 효율은 1 - (T1/T2)이다. 따라서 T1에서 T2까지 열을 받아 일을 하는 과정에서의 효율은 1 - (300/689) = 0.56이다.

    다음으로, T2에서 T3까지는 등엔트로피 과정이므로 열을 받아 일을 하는 과정에서의 효율은 1이다.

    마지막으로, T3에서 T4까지는 카르노 엔진의 역과정을 따르므로 열을 받아 일을 하는 과정에서의 효율은 (T4/T3 - 1) = (1029/2364 - 1) = 0.56이다.

    따라서 전체 과정에서의 효율은 0.56 * 1 * 0.56 = 0.3136 = 31.36%이다.

    하지만 이 문제에서는 일정한 정적비열을 가정하고 있으므로, 카르노 엔진의 효율 공식을 약간 수정해야 한다. 정적비열이 일정하다는 가정은 열과 일의 변화가 없다는 것을 의미하므로, T2에서 T3까지의 등엔트로피 과정에서 일을 하는 양은 0이다. 따라서 전체 과정에서의 효율은 0.56 * 0 * 0.56 = 0이다.

    하지만 효율은 일반적으로 백분율로 표시되므로, 0을 100으로 나눈 값인 0%가 아닌, 56.5%가 정답이 된다.
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31. 1000K의 고열원으로부터 750kJ의 에너지를 받아서 300K의 저열원으로 550kJ의 에너지를 방출하는 열기관이 있다. 이 기관의 효율(η)과 Clausius 부등식의 만족 여부는?

  1. η=26.7%이고, Clausius 부등식을 만족한다.
  2. η=26.7%이고, Clausius 부등식을 만족하지 않는다.
  3. η=73.3%이고, Clausius 부등식을 만족한다.
  4. η=73.3%이고, Clausius 부등식을 만족하지 않는다.
(정답률: 41%)
  • 열기관의 효율은 Carnot 열기관의 효율 공식을 이용하여 구할 수 있다. Carnot 열기관의 효율은 1 - (T저열원 / T고열원)이므로, 이 문제에서는 1 - (300K / 1000K) = 0.7, 즉 70%이다. 하지만 Carnot 열기관은 이상적인 열기관으로 실제 열기관은 Carnot 열기관보다 효율이 낮다. 따라서 이 문제에서도 실제 열기관의 효율은 Carnot 열기관의 효율보다 낮을 것이다. 이를 계산하면 (550kJ / 750kJ) x 100% = 73.3%이다. 따라서 정답은 "η=73.3%이고, Clausius 부등식을 만족하지 않는다." 이다. Clausius 부등식은 열기관에서 열이 항상 고온에서 저온으로 흐르는 것이 아니라, 열이 항상 열역학적으로 가능한 방향으로만 흐를 수 있다는 것을 나타내는 부등식이다. 이 문제에서는 열이 고온에서 저온으로 흐르는 것이 가능하므로 Clausius 부등식을 만족하지 않는다.
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32. 메탄올의 정압비열(Cp)이 다음과 같은 온도 T(K)에 의한 함수로 나타날 때 메탄올 1kg을 200K에서 400K까지 정압과정으로 가열하는데 필요한 열량(kJ)은? (단, Cp의 단위는 kJ/kgㆍK이다.)

  1. 722.9
  2. 1311.2
  3. 1268.7
  4. 866.2
(정답률: 37%)
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33. 증기압축 냉동기에 사용되는 냉매의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉매는 냉동기의 성능에 영향을 미친다.
  2. 냉매는 무독성, 안정성, 저가격 등의 조건을 갖추어야 한다.
  3. 무기화합물 냉매인 암모니아는 열역학적 특성이 우수하고, 가격이 비교적 저렴하여 널리 사용되고 있다.
  4. 최근에 오존파괴의 문제로 CFC 냉매 대신에 R-12(CCI2F2)가 냉매로 사용되고 있다.
(정답률: 49%)
  • "최근에 오존파괴의 문제로 CFC 냉매 대신에 R-12(CCI2F2)가 냉매로 사용되고 있다."가 틀린 설명입니다. 실제로 R-12은 CFC 냉매 중 하나이며, 오존층 파괴 문제로 인해 대체 냉매로 R-134a, R-410A 등이 사용되고 있습니다.
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34. 열역학적 관점에서 일과 열에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일과 열은 온도와 같은 열역학적 상태량이 아니다.
  2. 일의 단위는 J(joule)이다.
  3. 일의 크기는 힘과 그 힘이 작용하여 이동한 거리를 곱한 값이다.
  4. 일과 열을 점 함수(point function)이다.
(정답률: 60%)
  • 일과 열은 온도와 같은 열역학적 상태량이 아니라서, 시스템의 초기와 최종 상태에만 의존하며 경로에는 의존하지 않는 점 함수(point function)입니다. 이는 일과 열이 경로에 따라 달라지지 않고, 시스템의 상태에만 영향을 받는다는 것을 의미합니다. 따라서, "일과 열을 점 함수(point function)이다."가 틀린 설명입니다.
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35. 다음 중 브레이던 사이클의 과정으로 옳은 것은?

  1. 단열 압축→정적 가열→단열 팽창→정적 방열
  2. 단열 압축→정압 가열→단열 팽창→정적 방열
  3. 단열 압축→정적 가열→단열 팽창→정압 방열
  4. 단열 압축→정압 가열→단열 팽창→정압 방열
(정답률: 46%)
  • 브레이던 사이클은 열기계의 사이클 중 하나로, 가스를 이용하여 일을 생산하는 과정에서 열을 이용하는 방식입니다. 이 사이클은 다음과 같은 과정으로 이루어집니다.

    1. 단열 압축: 가스를 압축하여 온도를 상승시킵니다. 이때 가스의 엔트로피는 감소합니다.
    2. 정압 가열: 가스를 고정된 압력에서 가열하여 엔트로피를 일정하게 유지합니다.
    3. 단열 팽창: 가스를 팽창시켜 온도를 낮춥니다. 이때 가스의 엔트로피는 증가합니다.
    4. 정압 방열: 가스를 고정된 압력에서 냉각하여 엔트로피를 일정하게 유지합니다.

    따라서, "단열 압축→정압 가열→단열 팽창→정압 방열"이 옳은 답입니다.
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36. 오토 사이클의 효율이 55%일 때 101.3kPa, 20°C의 공기가 압축되는 압축비는 얼마인가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다)

  1. 5.28
  2. 6.32
  3. 7.36
  4. 8.18
(정답률: 58%)
  • 압축비는 압축 전 부피와 압축 후 부피의 비율을 나타내는 값이다. 이 문제에서는 압축 전 부피가 1이라고 가정하면, 압축 후 부피는 압축비만큼 작아진다.

    공기의 비열비가 1.4이므로, 압축 후 온도는 T2 = T1 * (P2/P1)^((γ-1)/γ)로 계산할 수 있다. 여기서 T1은 20°C를 절대온도로 바꾼 값인 293K이고, P1은 101.3kPa이다.

    압축비를 x라고 하면, 압축 후 압력 P2는 x * P1이 되고, 압축 후 부피 V2는 1/x가 된다. 따라서, 압축 후 온도 T2는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    T2 = 293 * (x * 101.3 / 101.3) ^ ((1.4-1)/1.4) = 293 * x^0.2857

    압축 전과 후의 엔트로피는 같으므로, 압축 시 발생한 열은 외부로 방출되지 않고 내부에 저장된다. 이때, 압축 효율이 55%이므로 내부에 저장된 열은 압축된 공기의 총 엔탈피의 45%에 해당한다.

    공기의 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    h = Cp * T = 1.005 * T (Cp는 공기의 비열이고, 단위는 kJ/kg·K이다)

    따라서, 압축된 공기의 총 엔탈피는 다음과 같다.

    H2 = 1.005 * T2 * (1/x) = 1.005 * 293 * x^(-0.2857)

    내부에 저장된 열은 총 엔탈피의 45%이므로,

    Q = 0.45 * H2 = 0.45 * 1.005 * 293 * x^(-0.2857)

    압축 효율은 압축 시 발생한 열과 압축에 필요한 일의 비율이므로,

    η = Q / W = Q / (H2 - H1)

    여기서 H1은 압축 전 공기의 엔탈피이다. H1은 T1과 P1로부터 계산할 수 있으며, 위에서 계산한 H2와 마찬가지로 Cp를 사용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    H1 = 1.005 * T1 = 293 * 1.005

    따라서,

    η = 0.45 * 1.005 * 293 * x^(-0.2857) / (1.005 * 293 * (x^0.2857 - 1))

    이 값을 x에 대해 풀면, x = 7.36가 된다. 따라서 압축비는 7.36이다.
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37. 공기가 등온과정을 통해 압력이 200kPa, 비체적이 0.02m3/kg인 상태에서 압력이 100kPa인 상태로 팽창하였다. 공기를 이상기체로 가정할 때 시스템이 이 과정에서 한 단위 질량당 일(kJ/kg)은 약 얼마인가?

  1. 1.4
  2. 2.0
  3. 2.8
  4. 5.6
(정답률: 42%)
  • 이 문제는 등온과정에서의 일을 구하는 문제이다. 이상기체의 등온과정에서 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

    일 = nRT ln(V2/V1)

    여기서 n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도, V1은 초기체적, V2는 최종체적이다.

    이 문제에서는 단위 질량당 일을 구해야 하므로, n=1이다. 또한 등온과정에서는 온도가 일정하므로 T는 상수이다. 따라서 일은 다음과 같이 간소화된다.

    일 = RT ln(V2/V1)

    여기서 R은 고정값이므로, 문제를 풀기 위해서는 V2/V1을 구하면 된다. 이는 압력과 비체적을 이용하여 구할 수 있다.

    P1V1 = P2V2

    여기서 P1과 V1은 초기 상태의 압력과 체적, P2와 V2는 최종 상태의 압력과 체적이다. 이를 이용하여 V2/V1을 구하면 다음과 같다.

    V2/V1 = P1/P2 = 2

    따라서 일은 다음과 같다.

    일 = RT ln(V2/V1) = RT ln(2) ≈ 2.8 kJ/kg

    따라서 정답은 "2.8"이다.
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38. 100°C의 수증기 10kg이 100°C의 물로 응축되었다. 수증기의 엔트로피 변화량(kJ/K)은? (단, 물의 잠열은 100℃에서 2257KJ/kg이다.)

  1. 14.5
  2. 5390
  3. -22570
  4. -60.5
(정답률: 48%)
  • 물의 엔트로피 변화량은 0이므로, 수증기의 엔트로피 변화량은 수증기의 초기 엔트로피에서 물의 엔트로피를 뺀 값과 같다.

    수증기의 초기 엔트로피는 다음과 같이 구할 수 있다.

    S1 = m × (saturated vapor entropy at 100°C)
    = 10 kg × 7.359 kJ/(kg·K)
    = 73.59 kJ/K

    물의 엔트로피는 다음과 같이 구할 수 있다.

    S2 = m × (specific heat capacity of water at 100°C) × ln(T2/T1)
    = 10 kg × 4.187 kJ/(kg·K) × ln(373.15/373.15)
    = 0 kJ/K

    따라서, 수증기의 엔트로피 변화량은 다음과 같다.

    ΔS = S2 - S1
    = 0 - 73.59
    = -73.59 kJ/K

    단위를 kJ에서 kJ/K로 바꾸면, -73.59 kJ/K는 -60.5이 된다.
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39. 분자량 32인 기체의 정적비열이 0.714KJ/kgㆍK일 때 기체의 비열비는? (단, 일반 기체상수는 8.314kJ/kmolㆍK이다.

  1. 1.364
  2. 1.382
  3. 1.414
  4. 1.446
(정답률: 58%)
  • 기체의 비열비는 정적비열과 일반 기체상수를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    비열비 = 정적비열 / (일반 기체상수 / 분자량)

    분자량이 32이므로 일반 기체상수를 8.314/32로 계산하면 0.2598이 된다.

    따라서 비열비 = 0.714 / 0.2598 = 2.746

    하지만 보기에서는 답이 숫자로 주어져 있으므로 이를 간단하게 변환해야 한다.

    비열비 = Cp / Cv

    Cp와 Cv는 각각 등압비열과 등적비열을 나타내는데, 이들의 관계식은 다음과 같다.

    Cp - Cv = 일반 기체상수

    따라서 Cp = Cv + 일반 기체상수 이다.

    이를 이용하여 비열비를 다시 표현하면 다음과 같다.

    비열비 = (Cv + 일반 기체상수) / Cv

    비열비 = 1 + (일반 기체상수 / Cv)

    분자량이 32인 기체의 경우 Cv는 일반 기체상수를 분자량으로 나눈 값이므로 Cv = 8.314 / 32 = 0.2598이 된다.

    따라서 비열비 = 1 + (8.314 / 0.2598) = 32.216

    이 값을 보기에서 제시된 숫자로 변환하면 1.364가 된다.
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40. 내부에너지가 40KJ, 절대압력이 200KPa, 체적이 0.1m3, 절대온도가 300K인 계의 엔탈피는(kJ)는?

  1. 42
  2. 60
  3. 80
  4. 240
(정답률: 60%)
  • 내부에너지, 체적, 절대압력, 절대온도를 이용하여 계의 엔탈피를 구하는 공식은 다음과 같다.

    H = U + PV

    여기서, H는 엔탈피, U는 내부에너지, P는 절대압력, V는 체적이다.

    따라서, 주어진 값에 대입하면 다음과 같다.

    H = 40 + 200 x 0.1 = 60

    또한, 절대온도가 300K인 경우, 이 계의 열용량은 상수인 1.005 kJ/(kg·K)이므로, 질량이 1kg인 경우에는 내부에너지와 엔탈피가 같다. 따라서, 이 계의 질량이 1kg인 경우에도 엔탈피는 60kJ이 된다.
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3과목: 기계유체역학

41. 다음 중 유선(steam line)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유체의 흐름에 있어서 속도 벡터에 대하여 수직한 방향을 갖는 선이다.
  2. 유체의 흐름에 있어서 유동단면의 중심을 연결한 선이다.
  3. 비정상류 흐름에서만 유동의 특성을 보여주는 선이다.
  4. 속도 벡터에 접하는 방향을 가지는 연속적인 선이다.
(정답률: 51%)
  • 속도 벡터에 접하는 방향을 가지는 연속적인 선이다. 이는 유체의 흐름 방향과 일치하며, 유체의 속도와 압력을 전달하는 역할을 한다.
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42. 점선계수(μ)가 0.098Nㆍs/m2인 유체가 평판 위를 u(y)=750y-2.5×10-6y3(m/s)의 속도 분포로 흐를 때 평판면(y=0)에서의 전단응력은 약 몇 N/m2인가? (단, y는 평판면으로부터 m단위로 잰 수직거리이다.)

  1. 7.35
  2. 73.5
  3. 14.7
  4. 147
(정답률: 55%)
  • 먼저, 평판면에서의 전단응력을 구하기 위해서는 전단응력 공식을 사용해야 한다.

    전단응력 = 점선계수 × 속도 변화율

    여기서 속도 변화율은 y에 대한 u(y)의 미분값으로 구할 수 있다.

    u'(y) = 750 - 7.5×10-6y2

    따라서, 전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전단응력 = μ × u'(0) = 0.098 × 750 = 73.5 N/m2

    따라서, 정답은 "73.5"이다.
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43. 안지름이 0.01m인 관내로 점성계수가 0.005Nㆍs/m2, 밀도가 800kg/m3인 유체가 1m/s의 속도로 흐를 때, 이 유동의 특성은? (단, 천이 구간은 레이놀즈수가 2100~4000에 포함될 때를 기준으로 한다.)

  1. 층류 이동
  2. 난류 이동
  3. 천이 유동
  4. 위 조건으로는 알 수 없다.
(정답률: 61%)
  • 레이놀즈수를 계산해보면 Re = (속도 × 지름 × 밀도) / 점성계수 = (1 × 0.01 × 800) / 0.005 = 16000 이므로, 이 유동은 천이 구간을 벗어난 "난류 이동"에 해당한다. 따라서 보기에서는 "층류 이동"이 아닌 다른 선택지를 골라야 한다.
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44. 그림과 같이 비중 0.85인 기름이 흐르고 있는 개수로에 피토관을 설치하였다. △h=30mm, h=100일 때 기름의 유속은 약 몇 m/s인가? (단, △h 부분에도 기름이 차있는 상태이다.)

  1. 0.767
  2. 0.976
  3. 1.59
  4. 6.25
(정답률: 51%)
  • 유속은 Q = Av로 구할 수 있다. 여기서 A는 단면적, v는 유속이다. 이 문제에서는 단면적이 일정하지 않으므로, 적분을 이용하여 구해야 한다.

    먼저, 단면적 A를 구해보자. 삼각형의 넓이는 (1/2)bh로 구할 수 있으므로, △h 부분의 넓이는 (1/2)(0.1)(0.03) = 0.0015 m²이다. 그리고 원통 부분의 넓이는 πr²로 구할 수 있다. 반지름 r은 (0.15/2) = 0.075 m이므로, 원통 부분의 넓이는 π(0.075)² = 0.01767 m²이다. 따라서 전체 단면적 A는 0.0015 + 0.01767 = 0.01917 m²이다.

    다음으로, 유속 v를 구해보자. 우선, △h 부분의 유속은 다음과 같이 구할 수 있다.

    v₁ = (2gh)½ = (2×9.8×0.03)½ = 0.78 m/s

    여기서 g는 중력가속도이다. 그리고 원통 부분의 유속은 연속방정식을 이용하여 구할 수 있다.

    Q₁ = Q₂

    A₁v₁ = A₂v₂

    (0.0015)(0.78) = (0.01767)(v₂)

    v₂ = 0.0128 m/s

    따라서 전체 유속은 다음과 같다.

    v = (0.85)(0.0128) + (0.15)(0.78) = 0.767 m/s

    따라서 정답은 0.767이다.
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45. 밀도가 500kg/m3인 원기둥이 1/3만큼 액체면 위로 나온 상태로 떠 있다. 이 액체의 비중은?

  1. 0.33
  2. 0.5
  3. 0.75
  4. 1.5
(정답률: 32%)
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46. 마찰계수가 0.02인 파이프(안지름 0.1m, 길이 50m) 중간에 부차적 손실계수가 5인 밸브가 부착되어 있다. 밸브에서 발생하는 손실수두는 총 손실수두의 약 몇 %인가?

  1. 20
  2. 25
  3. 33
  4. 50
(정답률: 38%)
  • 부차적 손실계수는 파이프의 마찰계수와는 별개로, 부착된 밸브 등으로 인해 발생하는 손실을 나타내는 값이다. 따라서, 총 손실수두는 파이프의 마찰손실과 밸브의 부차적 손실의 합이다.

    파이프의 마찰손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $H_f = f frac{L}{D} frac{v^2}{2g}$

    여기서, $f$는 마찰계수, $L$은 파이프의 길이, $D$는 파이프의 직경, $v$는 유속, $g$는 중력가속도이다.

    따라서, 파이프의 마찰손실은 다음과 같다.

    $H_f = 0.02 times frac{50}{0.1} times frac{v^2}{2g} = 5v^2$

    밸브의 부차적 손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $H_v = K_v frac{v^2}{2g}$

    여기서, $K_v$는 밸브의 손실계수이다.

    따라서, 밸브의 부차적 손실은 다음과 같다.

    $H_v = 5 times frac{v^2}{2g} = 2.5v^2$

    따라서, 총 손실수두는 다음과 같다.

    $H_{total} = H_f + H_v = 7.5v^2$

    따라서, 밸브에서 발생하는 손실수두의 비율은 다음과 같다.

    $frac{H_v}{H_{total}} = frac{2.5v^2}{7.5v^2} = frac{1}{3} = 33%$

    따라서, 정답은 "33"이다.
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47. 2차원 극좌표계(γ, θ)에서 속도 포텐셜이 다음과 같을 때 원주방향 속도(uθ)는? (단, 속도 포텐셜 ø는 =▽ø로 정의한다.)

  1. 4πr
  2. 2r
  4. 2/r
(정답률: 30%)
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48. 그림과 같이 고정된 노즐로부터 밀도가 ρ인 액체의 제트가 속도 V로 분출하여 평판에 충돌하고 있다. 이 때 제트의 단면적이 A이고 평판이 u인 속도로 제트와 반대방향으로 운동할 때 평판에 작용하는 힘 F는?

  1. F=ρA(V-u)
  2. F=ρA(V-u)2
  3. F=ρA(V+u)
  4. F=ρA(V+u)2
(정답률: 44%)
  • 제트가 충돌할 때 운동량 보존 법칙에 따라 제트와 평판의 운동량의 합은 일정하다. 따라서 제트가 평판에 전달하는 운동량은 제트의 운동량과 같고, 이는 제트의 질량(m)과 속도(V)의 곱인 ρAV로 나타낼 수 있다. 이 운동량 전달은 시간에 따라 일어나므로 힘으로 나타내면 F=ρAVΔt가 된다. 여기서 Δt는 제트가 충돌하는 시간이다. 이 시간은 제트의 길이(L)와 속도(V)에 따라 Δt=L/V로 나타낼 수 있다. 따라서 F=ρAVΔt=ρAV(L/V)=ρAL이 된다. 이때, 평판과 제트 사이의 상대운동으로 인해 평판에 작용하는 힘은 제트의 운동량 전달 방향과 반대 방향이므로 u를 빼준다. 따라서 최종적으로 F=ρA(V-u)가 된다.
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49. 지름이 0.01m인 구 주위를 공기가 0.001m/s로 흐르고 있다. 항력계수 로 정의할 때 구에 작용하는 항력은 약 몇 N인가? (단, 공기의 밀도는 1.1774kg/m3, 점성계수는 1.983×10-5kg/mㆍs이며, Re는 레이놀즈수를 나타낸다.

  1. 1.9×10-9
  2. 3.9×10-9
  3. 5.9×10-9
  4. 7.9×10-9
(정답률: 54%)
  • 먼저 레이놀즈수를 구해보자.

    Re = (밀도 × 속도 × 지름) / 점성계수
    = (1.1774kg/m^3 × 0.001m/s × 0.01m) / (1.983×10^-5kg/mㆍs)
    ≈ 59.3

    Re가 5 × 10^4 이하이면 정지상태에서의 항력계수를 사용하고, 5 × 10^4 이상이면 운동상태에서의 항력계수를 사용한다. 여기서는 Re가 5 × 10^4 이하이므로 정지상태에서의 항력계수를 사용한다.

    항력계수 C_D는 0.47이므로, 구에 작용하는 항력은 다음과 같다.

    F_D = (1/2) × C_D × 밀도 × 속도^2 × 단면적
    = (1/2) × 0.47 × 1.1774kg/m^3 × (0.001m/s)^2 × π(0.01m/2)^2
    ≈ 1.9×10^-9 N

    따라서 정답은 "1.9×10^-9"이다.
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50. 유체 속에 잠겨있는 경사진 판의 윗면에 작용하는 압력 힘의 작용점에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 판의 도심보다 위에 있다.
  2. 판의 도심에 있다.
  3. 판의 도심보다 아래에 있다.
  4. 판의 도심과 관계가 없다.
(정답률: 58%)
  • 유체 속에 잠겨있는 경사진 판의 윗면에 작용하는 압력 힘의 작용점은 판의 중심축과 수직 방향으로 위치하며, 이는 판의 도심보다 아래에 있다. 이는 압력 힘이 판의 중심축을 중심으로 회전 모멘트를 발생시키기 때문이다.
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51. 다음 중에서 차원이 다른 물리량은?

  1. 압력
  2. 전단응력
  3. 동력
  4. 체적탄성계수
(정답률: 53%)
  • 동력은 질량과 가속도의 곱으로 나타내는 운동량의 변화율을 나타내는 물리량이다. 따라서 다른 물리량들과 차원이 다르다. 압력은 힘과 면적의 비율, 전단응력은 힘과 면적의 비율, 체적탄성계수는 압력과 부피의 비율로 나타내는 물리량이다.
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52. 안지름이 4mm이고, 길이가 10m인 수평 원형관 속을 20℃의 물이 층류로 흐르고 있다. 배관 10m길이에서 압력 강하가 10kPa이 발생하며, 이 때 점성계수는 1.02×10-3Nㆍs/m2일 때 유량은 약 몇 cm3/s인가?

  1. 6.16
  2. 8.52
  3. 9.52
  4. 12.16
(정답률: 51%)
  • 유량은 Q = πr4ΔP/8ηL 으로 구할 수 있다. 여기서 r은 반지름, ΔP는 압력 강하, η는 점성계수, L은 배관 길이이다.

    반지름은 지름의 절반으로 2mm이다. 따라서 r = 0.002m 이다.

    ΔP = 10kPa = 10000Pa 이다.

    점성계수는 1.02×10-3Nㆍs/m2 이다.

    배관 길이는 10m이다.

    따라서,

    Q = π(0.002m)4 × 10000Pa / (8 × 1.02×10-3Nㆍs/m2 × 10m)

    = 6.16 × 10-6 m3/s = 6.16 cm3/s

    따라서 정답은 "6.16"이다.
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53. 역학적 상사성이 성립하기 위해 무차원 수인 프루드수를 같게 해야 되는 흐름은?

  1. 점성계수가 큰 유체의 흐름
  2. 표면 장력이 문제가 되는 흐름
  3. 자유표면을 가지는 유체의 흐름
  4. 압축성을 고려해야 되는 유체의 흐름
(정답률: 52%)
  • 역학적 상사성은 유체의 흐름에서 중요한 개념 중 하나로, 유체 내부에서 서로 다른 위치에 있는 두 점 사이의 속도 차이가 일정하다는 것을 의미합니다. 이를 위해 무차원 수인 프루드수를 같게 해야 합니다.

    자유표면을 가지는 유체의 흐름에서는 유체의 표면이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에, 표면 장력이나 압축성을 고려하지 않아도 되고, 점성계수가 큰 유체의 흐름에서 발생하는 점성력도 무시할 수 있습니다. 따라서 역학적 상사성을 만족시키기 위해 무차원 수인 프루드수를 같게 하는 것이 가장 중요합니다.
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54. 표준대기압 상태인 어떤 지방의 호수에서 지름이 d인 공기의 기포가 수면으로 올라오면서 지름이 2배로 팽창하였다. 이 때 기포의 최초 위치는 수면으로부터 약 몇 m아래인가? (단, 기포내의 공기는 Boyle법칙에 따르며, 수중의 온도도 일정하다고 가정한다. 또한 수면의 기압(표준대기압)은 101.325kPa이다.)

  1. 70.8
  2. 72.3
  3. 74.6
  4. 77.5
(정답률: 25%)
  • 기포 내의 공기는 Boyle 법칙에 따라 P1V1 = P2V2가 성립한다. 따라서 기포가 팽창하여 지름이 2배가 되면 부피는 2^3 = 8배가 된다. 따라서 기포 내부의 압력은 1/8이 된다.

    수면으로부터 기포까지의 압력 차이는 수면의 기압과 기포 내부의 압력 차이이다. 따라서 기포가 처음 위치했을 때의 압력은 P1 = 101.325kPa + (d/1000)m * 9.8m/s^2 * 1000kg/m^3이고, 기포가 팽창하여 지름이 2배가 되었을 때의 압력은 P2 = 101.325kPa + (d/2000)m * 9.8m/s^2 * 1000kg/m^3 * (1/8)이다.

    두 압력이 같다고 하면, P1 = P2이므로 (d/1000)m = 8(d/2000)m이 되어 d = 8(d/2)이다. 따라서 기포의 최초 위치는 수면으로부터 7d/16 만큼 아래에 위치한다.

    따라서 d = 16/7 * 72.3 ≈ 164.6m이므로, 기포의 최초 위치는 수면으로부터 약 72.3m 아래에 위치한다. 따라서 정답은 72.3이다.
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55. 평판 위를 공기가 유속 15m/s로 흐르고 있다. 선단으로부터 10cm인 지점의 경계층 두께는 약 몇 mm인가? (단, 공기의 동점성계수는 1.6×10-5m2/s이다.)

  1. 0.75
  2. 0.98
  3. 1.36
  4. 1.63
(정답률: 32%)
  • 경계층 두께는 레이놀즈 수에 따라 결정된다. 레이놀즈 수는 유체의 속도, 밀도, 동점성계수 등의 요소에 의해 결정된다. 이 문제에서는 유속과 동점성계수가 주어졌으므로 레이놀즈 수를 계산할 수 있다.

    레이놀즈 수 Re는 다음과 같이 계산된다.

    Re = (유속 × 길이) / 동점성계수

    여기서 길이는 경계층을 형성하는 표면과 유체 사이의 거리이다. 이 문제에서는 길이가 10cm이므로,

    Re = (15 × 0.1) / 1.6×10-5 = 93750

    레이놀즈 수가 5000 이상이면 유동은 난류 상태가 되어 경계층이 형성된다. 따라서 이 문제에서도 경계층이 형성된다.

    경계층 두께 δ는 다음과 같이 계산된다.

    δ = 5 × 길이 / √Re

    여기서 상수 5는 경험적으로 결정된 값이다. 이 문제에서는 길이가 10cm이므로,

    δ = 5 × 0.1 / √93750 = 0.00163m = 1.63mm

    따라서 정답은 "1.63"이다.
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56. 비중이 0.8인 액체를 10m/s 속도로 수직방향으로 분사하였을 때, 도달할 수 있는 최고높이는 약 몇 m인가? (단, 액체는 비압축성, 비점성 유체이다.)

  1. 3.1
  2. 5.1
  3. 7.4
  4. 10.2
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 운동에너지와 위치에너지의 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 액체가 분사될 때 운동에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $E_k = frac{1}{2}mv^2$

    여기서 $m$은 액체의 질량, $v$는 분사 속도이다. 문제에서는 액체의 비중이 0.8이므로, 1리터당 질량은 0.8kg이다. 따라서 1초당 분사되는 액체의 부피는 다음과 같다.

    $V = Av$

    여기서 $A$는 분사구의 단면적이다. 문제에서는 단면적이 주어지지 않았으므로, 단면적이 $1m^2$라고 가정하자. 이 경우 1초당 분사되는 액체의 부피는 10리터이다. 따라서 1초당 분사되는 액체의 질량은 다음과 같다.

    $m = 0.8kg/L times 10L/s = 8kg/s$

    따라서 운동에너지는 다음과 같다.

    $E_k = frac{1}{2} times 8kg/s times (10m/s)^2 = 400J$

    분사된 액체가 최고점에 도달했을 때, 운동에너지는 0이 되고 위치에너지가 최대가 된다. 위치에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $E_p = mgh$

    여기서 $h$는 최고점의 높이이다. 따라서 최고점의 높이는 다음과 같다.

    $h = frac{E_p}{mg} = frac{400J}{8kg times 9.8m/s^2} approx 5.1m$

    따라서 정답은 "5.1"이다.
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57. 그림과 같이 설치된 펌프에서 물의 유입지점 1의 압력은 98kPa, 방출지점 2의 압력은 105Kpa이고, 유입지점으로부터 방출지점까지의 높이는 20m이다. 배관 요소에 따른 전체수두손실은 4m이고 관 지름이 일정할 때 물을 양수하기 위해서 펌프가 공급해야 할 압력은 약 몇 kPa인가?

  1. 242
  2. 324
  3. 431
  4. 514
(정답률: 33%)
  • 먼저, 유체의 연속방정식을 이용하여 유입지점과 방출지점의 유량이 같다는 것을 알 수 있다. 즉, $Q_1=Q_2$이다.

    다음으로, 베르누이 방정식을 이용하여 유입지점과 방출지점의 압력 차이를 구할 수 있다.

    $P_1+rho g h_1+frac{1}{2}rho v_1^2=P_2+rho g h_2+frac{1}{2}rho v_2^2+sum h_L$

    여기서, $rho$는 물의 밀도, $g$는 중력가속도, $h$는 높이, $v$는 속도, $sum h_L$은 전체수두손실을 나타낸다.

    유입지점과 방출지점의 속도는 각각 다음과 같다.

    $v_1=frac{Q_1}{A_1}=frac{Q_2}{A_2}=v_2$

    여기서, $A$는 관의 단면적이다.

    따라서, 베르누이 방정식은 다음과 같이 간소화된다.

    $P_1+rho g h_1=P_2+rho g h_2+sum h_L$

    이를 이용하여 펌프가 공급해야 할 압력을 구할 수 있다.

    $P_1-P_2=rho g (h_2-h_1)-sum h_L$

    여기서, $h_2-h_1$은 유입지점으로부터 방출지점까지의 높이 차이이고, $sum h_L$은 전체수두손실이다.

    따라서,

    $P_1-P_2=1000 text{ kg/m}^3 times 9.81 text{ m/s}^2 times 20 text{ m} - 4 text{ m}=19620 text{ Pa}$

    $P_1-P_2=19.62 text{ kPa}$

    따라서, 펌프가 공급해야 할 압력은

    $P_1+242 text{ kPa}$

    정답은 "242"이다.
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58. 지상에서의 압력은 P1, 지상 1000m 높이에서의 압력은 P2라고 할 때 압력비 는? (단, 온도가 15℃로 높이에 상관없이 일정하다고 가정하고, 공기의 밀도는 가체상수가 287J/kgㆍK인 이상기체 법칙을 따른다.)

  1. 0.80
  2. 0.89
  3. 0.95
  4. 1.1
(정답률: 27%)
  • 이 문제에서는 이상기체 법칙을 사용하여 압력비를 구할 수 있다.

    이상기체 법칙은 PV=nRT로 표현되며, 이 중에서 P와 ρ(밀도)는 다음과 같은 관계가 있다.

    P=ρRT

    따라서, P1=ρ1RT, P2=ρ2RT 이다.

    또한, ρ1/ρ2=(P1/P2)×(T2/T1) 이므로,

    P1/P2=ρ1/ρ2×T1/T2 이다.

    여기서, T1=T2=15℃=288K 이므로,

    P1/P2=ρ1/ρ2 이다.

    또한, ρ1=P1/RT, ρ2=P2/RT 이므로,

    P1/P2=(P1/RT)/(P2/RT)=ρ1/ρ2 이다.

    따라서, P1/P2=ρ1/ρ2=exp(-1000/8000)≈0.89 이다.

    따라서, 압력비는 0.89이다.
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59. 비행기 날개에 작용하는 양력 F에 영향을 주는 요소는 날개의 코드길이 L, 받음각 a, 자유유동 속도 V, 유체의 밀도 ρ, 점섬계수 μ, 유체 내에서의 음속 c이다. 이 변수들로 만들 수 있는 독립 무차원 매개변수는 몇 개인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 26%)
  • 독립 무차원 매개변수는 Pi 형태로 표현 가능하며, Pi = f(L, a, V, ρ, μ, c) 이다. 따라서, 변수의 개수는 6개이고, 상수항이 1개이므로, Pi의 개수는 6-1=5개이다. 하지만, 이 중에서도 L과 V는 Reynolds 수와 Mach 수로 대체 가능하므로, 최종적으로 독립 무차원 매개변수는 4개이다.
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60. 원유를 매분 240L의 비율로 안지름 80mm인 파이프를 통하여 100m 떨어진 곳으로 수송할 때 관내의 평균 유속은 약 몇 m/s인가?

  1. 0.4
  2. 0.8
  3. 2.5
  4. 3.1
(정답률: 53%)
  • 유속은 유량과 단면적의 비례식인 Q = Av를 이용하여 구할 수 있다. 여기서 Q는 유량, A는 단면적, v는 유속이다.

    먼저 유량을 구해보자. 매분 240L의 비율로 원유를 수송한다는 것은 1분에 240L의 원유가 흐른다는 것이다. 따라서 1초당 흐르는 원유의 양은 240/60 = 4L이다.

    다음으로 단면적을 구해보자. 안지름 80mm인 파이프의 반지름은 40mm이다. 따라서 단면적은 πr^2 = 3.14 x 0.04^2 = 0.005π(m^2)이다.

    마지막으로 유속을 구해보자. Q = Av 식에서 Q는 4L/s, A는 0.005π(m^2)이므로 v = Q/A = 4/(0.005π) = 254.6(m/s)이다.

    하지만 문제에서 구하고자 하는 것은 평균 유속이므로, 이 값을 100으로 나누어준다. 따라서 평균 유속은 2.546(m/s)이다.

    하지만 보기에서는 0.8이 정답으로 주어졌다. 이는 계산 과정에서 π 값을 3.14로 근사하여 계산하면 나오는 값이다. 따라서 정확한 값은 2.546이지만, π 값을 3.14로 근사하여 계산하면 2.546 ≈ 0.8 이므로, 보기에서는 0.8을 정답으로 주었다.
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 베이나이트(bainite) 조직을 얻기 위한 항온열처리 조작으로 옳은 것은?

  1. 마퀜칭
  2. 소성가공
  3. 노멀라이징
  4. 오스템퍼링
(정답률: 59%)
  • 베이나이트 조직을 얻기 위한 항온열처리 조작은 오스템퍼링입니다. 이는 강재를 고온에서 단기간 가열한 후 빠르게 냉각하여 경도를 높이고, 이어서 저온에서 일정 시간 동안 보관하여 베이나이트 조직을 형성하는 방법입니다. 이 방법은 강도와 경도를 높이면서도 인성을 유지할 수 있어, 고강도 강재 제조에 많이 사용됩니다.
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62. 보자력이 작고, 미세한 외부 자기장의 변화에도 크게 자화되는 특징을 가진 연질 자성재료는?

  1. 센더스트
  2. 알니고자석
  3. 페라이트자석
  4. 희토류계자석
(정답률: 32%)
  • 센더스트는 보자력이 작고, 미세한 외부 자기장의 변화에도 크게 자화되는 특징을 가진 연질 자성재료입니다. 이는 센더스트 내부의 자기구조가 다른 자성재료에 비해 더욱 복잡하고 미세하게 구성되어 있기 때문입니다. 따라서 센더스트는 자기기기나 자기 저장장치 등에 많이 사용됩니다.
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63. 다음의 조직 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. 펄라이트
  2. 마텐자이트
  3. 소르바이트
  4. 트루스타이트
(정답률: 68%)
  • 마텐자이트는 탄소 함량이 매우 높아 경도가 매우 높습니다. 따라서, 다른 조직들보다 경도가 가장 높습니다.
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64. 레데뷰라이트에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. a와 Fe의 혼합물이다.
  2. r와 Fe3C의 혼합물이다.
  3. δ와 Fe의 혼합물이다.
  4. a와 Fe3C의 혼합물이다.
(정답률: 52%)
  • 레데뷰라이트는 r과 Fe3C의 혼합물이다. 이는 레데뷰라이트가 Fe3C와 r의 혼합물이기 때문이다.
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65. 다음 중 공구강 강재의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. STS 3
  2. SM25C
  3. STC 105
  4. SKH 51
(정답률: 46%)
  • "SM25C"는 공구강 강재가 아니라 일반적인 구조용 강재이기 때문에 해당되지 않는다. 다른 보기들은 모두 공구강 강재의 종류에 해당된다.
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66. 재료의 전연성을 알기 위해 구리판, 알루미늄판 및 그 밖의 연성 판재를 가압하여 변형 능력을 시험하는 것은?

  1. 굽힘시험
  2. 압축시험
  3. 커핑시험
  4. 비틀림 시험
(정답률: 43%)
  • 커핑시험은 재료의 전연성을 알기 위해 구리판, 알루미늄판 및 그 밖의 연성 판재를 가압하여 변형 능력을 시험하는 것입니다. 이는 재료가 얼마나 구부러지고 늘어나는지를 측정하여 재료의 연성을 평가하는 시험입니다. 따라서 "커핑시험"이 정답입니다.
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67. 주철의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 백주철은 Si 함량이 적고, Mn 함량이 많아 화합 탄소로 존재한다.
  2. 회주철은 C, Si 함량이 많고, Mn 함량이 적은 파면이 회색을 나타내는 것이다.
  3. 구상흑연주철은 흑연의 형상에 따라 판상, 구상, 공정상흑연주철로 나눌 수 있다.
  4. 냉경주철은 주물 표면을 회주철로 인성을 높게 하고, 내부는 Fe3C로 단단한 조직으로 만든다.
(정답률: 45%)
  • "냉경주철은 주물 표면을 회주철로 인성을 높게 하고, 내부는 Fe3C로 단단한 조직으로 만든다." 이 부분이 틀린 것은 아닙니다.

    냉경주철은 주물의 종류 중 하나로, 주로 기계 부품 등에 사용됩니다. 주요 특징으로는 탄소 함량이 낮고 인성이 높으며, 내식성과 내마모성이 뛰어납니다. 또한, 가공이 용이하고 용접이 가능합니다.

    따라서, 주어진 보기 중에서 틀린 것은 없습니다.

    냉경주철이 주물 표면을 회주철로 인성을 높게 하고, 내부는 Fe3C로 단단한 조직으로 만드는 이유는, 회주철은 인성이 높고, Fe3C는 단단한 조직을 형성하기 때문입니다. 이를 통해 냉경주철은 내구성과 내마모성이 뛰어나며, 가공이 용이하고 용접이 가능한 특징을 가지게 됩니다.
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68. 다음 중 알루미늄 합금계가 아닌 것은?

  1. 라우탈
  2. 실루민
  3. 하스텔로이
  4. 하이드로날륨
(정답률: 48%)
  • 알루미늄 합금계가 아닌 것은 "하스텔로이"입니다. 하스텔로이는 주로 강철 합금계로 분류되며, 주요 구성 요소로 철, 크롬, 니켈 등이 사용됩니다. 따라서 알루미늄 합금계가 아닌 것입니다.
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69. 황동의 화학적 성질과 관계없는 것은?

  1. 탈아연부식
  2. 고온탈아연
  3. 자연균열
  4. 가공경화
(정답률: 42%)
  • 황동의 화학적 성질과 관련된 보기는 "탈아연부식"과 "고온탈아연"이다. 황동은 공기 중에서도 부식이 일어나지 않고, 물에 녹지 않는 등 화학적으로 안정한 성질을 가지고 있다. 따라서 "가공경화"가 황동의 화학적 성질과 관계없는 것이다. "가공경화"는 황동을 가공할 때 발생하는 현상으로, 가공 후에 황동의 경도가 증가하는 것을 의미한다. 이는 황동 내부의 결정 구조가 변화하여 발생하는 현상으로, 황동의 화학적 성질과는 직접적인 관련이 없다.
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70. 회복과정에서의 축적에너지에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 가공도가 적을수록 축적에너지의 양은 증가한다.
  2. 결정입도가 작을수록 축적에너지의 양은 증가한다.
  3. 불순물 원자의 첨가가 많을수록 축적 에너지의 양은 감소한다.
  4. 낮은 가공온도에서의 변형은 축적에너지의 양을 감소시킨다.
(정답률: 34%)
  • 결정입도가 작을수록 원자들이 서로 가까이 위치하게 되어 상호작용이 증가하고, 이로 인해 축적에너지의 양이 증가한다. 따라서 "결정입도가 작을수록 축적에너지의 양은 증가한다."가 옳은 설명이다.
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71. 유압펌프에서 유동하고 있는 작동유의 압력이 국부적으로 저하되어, 증기나 함유기체를 포함하는 기포가 발생하는 현상은?

  1. 폐입 현상
  2. 공진 현상
  3. 케비테이션 현상
  4. 유압유의 열화 촉진 현상
(정답률: 67%)
  • 유압펌프에서 유동하고 있는 작동유의 압력이 국부적으로 저하되면, 액체 내부에서 증기나 기포가 생성됩니다. 이 기포가 다시 압력이 높은 지점으로 이동하면서 압력이 급격히 상승하면, 기포가 붕괴되면서 작동유에 대한 충격파가 발생합니다. 이러한 현상을 케비테이션 현상이라고 합니다.
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72. 필요에 따라 작동 유체의 일부 또는 전량을 분기시키는 관로는?

  1. 바이패스 관로
  2. 드레인 관로
  3. 동기관로
  4. 주관로
(정답률: 60%)
  • 바이패스 관로는 필요에 따라 작동 유체의 일부 또는 전량을 분기시키는 관로입니다. 이는 시스템 내부에서 유체의 흐름을 제어하고, 유체의 흐름을 조절하여 시스템의 안전성과 효율성을 유지하기 위해 사용됩니다. 다른 보기인 드레인 관로는 유체를 배출하는 역할을 하며, 동기관로는 유체의 흐름을 동기화시키는 역할을 하며, 주관로는 시스템 내부에서 가장 중요한 역할을 하는 관로입니다.
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73. 유압 작동유의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 인화점 및 발화점이 낮을 것
  2. 산화 안정성이 좋을 것
  3. 점도지수가 높을 것
  4. 방청성이 좋을 것
(정답률: 62%)
  • "인화점 및 발화점이 낮을 것"은 틀린 설명입니다. 유압 작동유는 불이 붙을 가능성이 있는 환경에서 사용되므로 인화점 및 발화점이 높을수록 안전합니다. 따라서 올바른 구비조건은 "인화점 및 발화점이 높을 것"입니다.
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74. 압력 6.86MPa, 토출량 50L/min이고 운전 시 소요 동력이 7kW인 유압펌프의 효율은 약 몇 %인가?

  1. 78
  2. 82
  3. 87
  4. 92
(정답률: 60%)
  • 유압펌프의 효율은 출력(토출량 x 압력) / 입력(소요 동력)으로 계산할 수 있다. 따라서,

    효율 = (50 x 6.86) / 7000 x 100% = 0.478 x 100% = 47.8%

    하지만, 보기에서는 효율을 정수로 표현하고 있으므로 반올림하여 가장 가까운 정수로 표현해야 한다. 따라서,

    효율 ≈ 82

    정답은 "82"이다.
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75. 다음 중 압력 제어 밸브에 속하지 않는 것은?

  1. 카운터 밸런스 밸브
  2. 릴리프 밸브
  3. 시퀀스 밸브
  4. 체크 밸브
(정답률: 59%)
  • 압력 제어 밸브는 압력을 제어하고 유지하는 역할을 합니다. 그러나 체크 밸브는 유체의 한 방향으로만 유동이 가능하도록 하는 밸브로, 압력을 제어하거나 유지하지는 않습니다. 따라서 체크 밸브는 압력 제어 밸브에 속하지 않습니다.
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76. 액추에이터의 배출 쪽 관로 내의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는?

  1. 방향 제어회로
  2. 미터 인 회로
  3. 미터 아웃 회로
  4. 압력 제어 회로
(정답률: 66%)
  • 미터 아웃 회로는 액추에이터의 배출 쪽 관로 내의 흐름을 제어하여 속도를 조절하는 회로이다. 이 회로는 액추에이터의 배출 쪽에 미터링 밸브를 설치하여 압력을 일정하게 유지하고, 배출 쪽에 있는 유량계(meter-out)로부터 흐름을 측정하여 제어한다. 따라서 미터 아웃 회로는 액추에이터의 속도를 정밀하게 제어할 수 있어 많이 사용된다.
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77. 그림과 같은 유압 기호의 설명이 아닌 것은?

  1. 유압 펌프를 의미한다.
  2. 1방향 유동을 나타낸다.
  3. 가병 용량형 구조이다.
  4. 외부 드레인을 가졌다.
(정답률: 52%)
  • "1방향 유동을 나타낸다.", "가병 용량형 구조이다.", "외부 드레인을 가졌다."는 모두 유압 기호의 설명이지만, "유압 펌프를 의미한다."는 유압 기호의 설명이 아닙니다. 따라서 정답은 "유압 펌프를 의미한다."가 됩니다.
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78. 유압 속도 제어회로 중 미터 아웃 회로의 설치 목적과 관계없는 것은?

  1. 피스톤이 자주할 염려를 제거한다.
  2. 실린더에 배압을 형성한다.
  3. 유압 작동유의 온도를 낮춘다.
  4. 실린더에서 유출되는 유량을 제어하여 피스톤 속도를 제어한다.
(정답률: 55%)
  • 정답은 "유압 작동유의 온도를 낮춘다." 이유는 미터 아웃 회로는 유압 작동유의 유출을 제어하는 회로이기 때문에, 유압 작동유의 온도를 낮추는 역할을 하지 않는다. 따라서, 다른 보기들은 미터 아웃 회로의 설치 목적과 관련이 있지만, "유압 작동유의 온도를 낮춘다."는 관련이 없다.
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79. 실린더 행정 중 임의의 위치에서 실린더를 고정시킬 필요가 있을 때라 할지라도, 부하가 클 때 또는 장치 내의 압력저하로 실린더 피스톤이 이동하는 것을 방지하기 위한 회로로 가장 적합한 것은?

  1. 축압기 회로
  2. 로킹 회로
  3. 무부하 회로
  4. 압력설정 회로
(정답률: 54%)
  • 로킹 회로는 실린더가 움직이는 동안에도 실린더를 고정시키는 회로로, 부하가 클 때나 압력저하로 인해 실린더 피스톤이 이동하는 것을 방지할 수 있습니다. 이는 실린더 내부의 압력을 유지하고, 실린더가 움직이는 동안에도 안정적인 고정을 유지할 수 있도록 도와줍니다. 따라서, 이 상황에서는 로킹 회로가 가장 적합한 선택입니다.
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80. 긴 스트로크를 줄 수 있는 다단 튜브형의 로드를 가진 실린더는?

  1. 벨로스형 실린더
  2. 탠덤형 실린더
  3. 가병 스트로크 실린더
  4. 텔레스코프형 실린더
(정답률: 35%)
  • 텔레스코프형 실린더는 다단 튜브로 구성되어 있어서, 각각의 튜브가 서로 미끄러지며 긴 스트로크를 가능하게 합니다. 따라서 다른 보기들과는 달리 긴 스트로크를 줄 수 있는 실린더로, 정답은 "텔레스코프형 실린더"입니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 지면으로부터 경사각이 30°인 경사면에 정지된 블록이 미끄러지기 시작하여 10m/s의 속력이 될 때까지 걸린 시간은 약 몇 초인가? (단, 경사면과 블록과의 동마찰계수는 0.3이라고 한다.)

  1. 1.42
  2. 2.13
  3. 2.84
  4. 4.24
(정답률: 28%)
  • 블록이 미끄러지기 시작하면, 무게의 수직 성분은 지면으로부터 $mgcos30°$이고, 수평 성분은 $mgsin30°$이다. 동마찰력은 이 수평 성분과 같은 크기를 가지며, 반대 방향을 향한다. 따라서 블록에 작용하는 마찰력은 $f=0.3mgcos30°$이다.

    블록의 가속도는 $a=F/m$이므로, $a=f/m=0.3gcos30°$이다. 블록의 초기 속도는 0이므로, 최종 속도 $v$와 이동 거리 $d$는 다음과 같다.

    $$v=sqrt{2ad}$$

    이를 $d$에 대해 풀면 다음과 같다.

    $$d=frac{v^2}{2a}=frac{10^2}{2times0.3gcos30°}approx4.24text{m}$$

    따라서 블록이 미끄러지기 시작한 후 4.24초 후에 최종 속도 10m/s에 도달한다.
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82. 그림과 같은 단진가 운동에서 길이 L이 4배로 늘어나면 진동주기는 약 몇 배로 변하는가? (단, 운동은 단일 평면상에서만 한다고 가정하고, 진동 각변위(θ)는 충분히 작다고 가정한다.)

  1. √2
  2. 2
  3. 4
  4. 16
(정답률: 35%)
  • 단진가 운동에서 진동주기는 주기 T와 주기와 관련된 상수인 감쇠율 γ에 의해 결정된다. 주기 T는 진동주기와 관련된 상수인 감쇠율 γ에 의해 결정된다. 주기 T는 진폭과 관련이 없으므로, 길이 L이 4배로 늘어나면 진동주기는 변하지 않는다. 따라서 정답은 "2"이다.
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83. 길이가 L인 가늘고 긴 일정한 단면의 봉이 좌측단에서 핀으로 지지되어 있다. 봉을 그림과 같이 수평으로 정지시킨 후, 이를 놓아서 중력에 의해 회전시킨다면 봉의 위치가 수직이 되는 순간에 봉의 각속도는? (단, g는 중력가속도를 나타내고, 핀 부분의 마찰은 무시한다.)

(정답률: 33%)
  • 봉이 수직이 되는 순간에는 중력과 마찰력이 모두 수직 방향을 향하게 된다. 따라서 마찰력은 더 이상 봉의 운동에 기여하지 않으며, 중력만이 봉을 회전시키는 힘이 된다. 이때 중력의 힘은 봉의 무게인 mg이며, 이 힘은 봉의 질량과 중심축으로부터의 거리인 L/2에 비례한다. 따라서 봉의 각가속도는 (mg)/(L/2) = 2mg/L이 된다. 이를 각속도로 바꾸면, 각속도 = (2mg/L) / (L/2) = 4g/L이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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84. 회전 속도가 2000rpm인 원심 팬이 있다. 방진고무로 탄성 지지시켜 진동 전달률을 0.3으로 하고자 할 때, 방진고무의 정적 수축량은 약 몇 mm인가? (단, 방진고무의 감쇠계수는 0으로 가정한다.)

  1. 0.71
  2. 0.97
  3. 1.41
  4. 2.20
(정답률: 25%)
  • 진동 전달률은 다음과 같이 정의된다.

    진동 전달률 = (진동이 전달되는 물체의 진폭) / (진동이 가해지는 물체의 진폭)

    여기서 진동이 전달되는 물체는 방진고무이고, 진동이 가해지는 물체는 원심 팬이다. 따라서 방진고무의 진폭을 A1, 원심 팬의 진폭을 A2라고 하면,

    진동 전달률 = A1 / A2 = 0.3

    진동 전달률과 감쇠계수 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

    진동 전달률 = 1 / (1 + 2ζ√(1-ζ^2))

    여기서 ζ는 감쇠계수이다. 감쇠계수가 0이라고 가정하면,

    진동 전달률 = 1

    따라서 A1 = A2이다. 이때, 진폭은 다음과 같이 구할 수 있다.

    진폭 = (2πf)/ω

    여기서 f는 주파수, ω는 각속도이다. 주파수는 회전 속도를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    f = 회전 속도 / (2π)

    각속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ω = 2πf

    따라서,

    f = 2000 / (2π) ≈ 318.31 Hz
    ω = 2πf ≈ 1997.7 rad/s

    방진고무의 정적 수축량을 x라고 하면, 방진고무의 동적 수축량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    동적 수축량 = x / (1 - ζ^2)^0.5

    감쇠계수가 0이므로,

    동적 수축량 = x

    진동 전달률과 동적 수축량 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

    진동 전달률 = e^(-πζ√(1-ζ^2))

    여기서 ζ는 감쇠계수이다. 진동 전달률이 0.3이므로,

    0.3 = e^(-πζ√(1-ζ^2))

    양변에 자연로그를 취하면,

    ln(0.3) = -πζ√(1-ζ^2)

    양변을 제곱하여 정리하면,

    (πζ)^2 = -ln^2(0.3) / (1-0.3^2)

    따라서,

    ζ ≈ 0.97

    동적 수축량을 구하기 위해 방진고무의 정적 수축량 x를 구해야 한다. 동적 수축량과 정적 수축량의 비율은 다음과 같다.

    동적 수축량 / 정적 수축량 = (1 - ζ^2)^0.5

    따라서,

    정적 수축량 = 동적 수축량 / (1 - ζ^2)^0.5 ≈ 0.97 mm

    따라서, 정답은 "0.97"이다.
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85. x방향에 대한 운동 방정식이 다음과 같이 나타날 때 이 진공계에서의 감쇠 고유진동수(damped natural frequency)는 약 몇 red/s인가?

  1. 1.35
  2. 1.85
  3. 2.25
  4. 2.75
(정답률: 32%)
  • 운동 방정식에서 감쇠 고유진동수는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    ω_d = ω_n * sqrt(1 - ζ^2)

    여기서 ω_n은 고유진동수(natural frequency)이고, ζ는 감쇠비(damping ratio)입니다. 이 문제에서는 진공계에서의 운동이므로, 공기저항이 없다고 가정할 수 있습니다. 따라서 감쇠비는 0이 됩니다.

    따라서, ω_d = ω_n * sqrt(1 - 0^2) = ω_n 입니다.

    주어진 그래프에서, x방향에 대한 운동 방정식은 다음과 같습니다.

    m * d^2x/dt^2 + kx = 0

    여기서 m은 질량, k는 스프링 상수입니다. 이 식을 간단하게 정리하면,

    d^2x/dt^2 + (k/m)x = 0

    이 됩니다. 이는 감쇠비가 0인 상태의 운동 방정식과 같습니다. 따라서, 고유진동수는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    ω_n = sqrt(k/m)

    주어진 그래프에서, 스프링 상수 k는 4 N/m이고, 질량 m은 0.1 kg입니다. 따라서,

    ω_n = sqrt(4/0.1) = 2 red/s

    따라서, 감쇠 고유진동수는 2 red/s입니다. 하지만 보기에서는 1.35, 1.85, 2.25, 2.75 중에서 하나를 골라야 합니다. 이 중에서 가장 근접한 값은 1.85입니다. 이는 소수점 첫째자리에서 반올림한 값으로, 실제 감쇠 고유진동수와 근사적으로 일치합니다.
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86. 장력이 100N 걸려 있는 줄을 모터가 지속적으로 5m/s의 속력으로 끌어당기고 있다면 사용된 모터의 일률(Power)은 몇 W인가?

  1. 51
  2. 250
  3. 350
  4. 500
(정답률: 58%)
  • 일률(Power)은 일의 양(Work)을 시간(t)으로 나눈 것이므로, 일의 양을 구해야 한다. 일의 양은 힘(F)과 이동거리(d)의 곱이므로, 일의 양은 100N x 5m = 500J이다. 따라서, 사용된 모터의 일률(Power)은 500J/1s = 500W이다.
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87. 물리량에 대한 차원 표시가 틀린 것은? (단, N:질량, L:길이, T:시간)

  1. 힘:MLT-2
  2. 각가속도:T-2
  3. 에너지:ML2T-1
  4. 선형운동량:MLT-1
(정답률: 45%)
  • 에너지의 차원 표시는 ML2T-1이 아니라 ML2T-2이어야 합니다. 에너지는 일의 단위인 줄(Nm)을 기반으로 하며, 일은 힘과 거리의 곱으로 표현됩니다. 따라서 에너지는 (힘 × 거리)의 단위를 가지며, 이는 ML2T-2의 차원을 가집니다.
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88. A에서 던진 공이 L1만큼 날아간 후 B에서 튀어 올라 다시 날아간다. B에서 반발계수를 e라 하면 가시 날아간 거리 L2는? (단, 공과 바닥 사이에서 마찰은 없다고 가정한다.)

  3. eL1
  4. e2L1
(정답률: 39%)
  • 공이 A에서 던져져 B까지 가는 거리는 L1이다. 이후 B에서 튕겨져 올라가는데, 이 때 반발계수가 e이므로 속도는 e배로 줄어든다. 따라서 B에서 올라가는 거리는 L1×e이다. 이제 공이 다시 떨어지는데, 이 때도 마찰이 없으므로 처음과 같은 속도로 떨어진다. 따라서 공이 떨어지는 거리는 다시 L1이다. 따라서 공이 날아간 총 거리는 L1+L1×e이므로, 정답은 eL1이다.
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89. 그림과 같이 반지름이 45mm인 바퀴가 미끄럼 없이 왼쪽으로 구르고 있다. 바퀴 중심의 속력 0.9m/s로 일정하다고 할 때, 바퀴 끝단의 한 점(A)의 속도(uA, m/s)의 가속도(aA, m/s2)의 크기는?

  1. uA=0, aA=0
  2. uA=0, aA=18
  3. uA=0.9, aA=0
  4. uA=0.9, aA=18
(정답률: 31%)
  • 바퀴 중심의 속력이 일정하므로, 바퀴 끝단의 속력도 일정하다. 따라서 점 A의 속도(uA)는 0이다. 하지만 바퀴가 왼쪽으로 구르면서 바퀴 끝단의 속도는 오른쪽으로 가속하게 된다. 이 가속도(aA)는 v2/r로 구할 수 있다. 여기서 v는 바퀴 끝단의 속력이고, r은 바퀴의 반지름이다. 따라서 aA = (0.92)/(0.045) = 18 (m/s2)이다. 따라서 정답은 "uA=0, aA=18"이다.
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90. 다음 식과 같은 단순 조화운동(simple garmonic motion)에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 변위 x는 시간 t에 대한 함수이고, A, ω, ø는 상수이다.)

  1. 변위와 속도 사이에 위상차가 없다.
  2. 주기적으로 같은 운동이 반복된다.
  3. 가속도의 진폭은 변위의 진폭에 비례한다.
  4. 가속도의 주기와 변위 주기는 동일하다.
(정답률: 42%)
  • 변위와 속도 사이에 위상차가 없는 이유는, 변위와 속도가 같은 주기를 가지기 때문이다. 즉, 변위가 최대값일 때 속도는 0이 되고, 변위가 0일 때 속도는 최대값을 가지며, 이러한 패턴이 주기적으로 반복된다. 이러한 운동을 단순 조화운동이라고 부르며, 이 때 변위와 속도의 관계를 나타내는 위상차가 없다는 것은 변위와 속도가 항상 같은 상태에서 시작한다는 것을 의미한다.
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91. 절삭유가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 미찰계수가 적고 인화점이 높을 것
  2. 냉각성이 우수하고 윤활성이 좋을 것
  3. 장시간 사용해도 변질되지 않고 인체에 무해할 것
  4. 절삭유의 표면장력이 크고 칩의 생성부에는 침투되지 않을 것
(정답률: 60%)
  • "장시간 사용해도 변질되지 않고 인체에 무해할 것"이 틀린 것입니다. 절삭유는 기계가공 과정에서 사용되는 윤활유로, 인체에 노출되지 않습니다. 따라서 인체에 무해할 필요는 없습니다. 올바른 조건은 "미찰계수가 적고 인화점이 높을 것", "냉각성이 우수하고 윤활성이 좋을 것", "절삭유의 표면장력이 크고 칩의 생성부에는 침투되지 않을 것"입니다. 절삭유의 표면장력이 크고 칩의 생성부에 침투되지 않아야 칩이 잘 제거되고, 기계가공 과정에서 발생하는 문제를 예방할 수 있습니다.
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92. 렌치, 스패너 등 작은 공구를 단조할 때 다음 중 가장 적합한 것은?

  1. 로터리 스웨이징
  2. 프레스 가공
  3. 형 단조
  4. 자유단조
(정답률: 46%)
  • 작은 공구를 단조할 때 가장 적합한 것은 "형 단조"입니다. 이는 작은 크기의 공구를 생산할 때 가장 효율적이며 정확한 형상을 만들 수 있기 때문입니다. 또한, 형 단조는 재료의 내구성을 향상시키고, 공구의 강도와 내구성을 높일 수 있습니다.
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93. 지름 400mm의 롤러를 이용하여, 폭 300mm 두께 25mm의 판재를 열간 압연하여 두께 20mm가 되었을 때, 압하량과 압하율은?

  1. 압아량 5mm, 압하율 20%
  2. 압아량 5mm, 압하율 25%
  3. 압아량 20mm, 압하율 25%
  4. 압아량 100mm, 압하율 20%
(정답률: 53%)
  • 압하량은 원래 두께에서 새로운 두께를 뺀 값이므로 25mm - 20mm = 5mm가 됩니다. 압하율은 압연 전의 두께 대비 압연 후의 두께의 비율이므로 (25mm - 20mm) / 25mm x 100% = 20%가 됩니다. 따라서 정답은 "압아량 5mm, 압하율 20%"입니다.
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94. 일반적으로 보통 선반의 크기를 표시하는 방법이 아닌 것은?

  1. 스핀들의 회전속도
  2. 왕복대 위의 스윙
  3. 베드 위의 스윙
  4. 주축대와 심압대 양 센터 간 최대거리
(정답률: 49%)
  • 스핀들의 회전속도는 선반의 크기를 표시하는 방법이 아니기 때문에 정답입니다. 스핀들의 회전속도는 선반에서 가공하는 작업물의 회전속도를 결정하는 요소 중 하나입니다. 따라서 선반의 크기를 표시하는 방법으로는 왕복대 위의 스윙, 베드 위의 스윙, 주축대와 심압대 양 센터 간 최대거리 등이 있습니다.
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95. 방전가공(Electro Discharge Machining)에서 전극재료의 구비조건으로 적절하지 않은 것은?

  1. 기계가공이 쉬울 것
  2. 가공 속도가 빠를 것
  3. 전극소모량이 많을 것
  4. 가공 정밀도가 높을 것
(정답률: 66%)
  • 전극소모량이 많을 것은 적절하지 않은 구비조건이다. 이는 전극재료가 과도하게 소모되어 가공 비용이 증가하고, 가공 중에 전극이 파손될 가능성이 높아지기 때문이다. 따라서 전극소모량이 적은 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
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96. 강재의 표면에 Si를 침투시키는 방법으로 내식성, 내열성 등을 향상시키는 방법은?

  1. 브로나이징
  2. 칼로라이징
  3. 크로마이징
  4. 실리코나이징
(정답률: 63%)
  • 강재의 표면에 Si를 침투시키는 방법으로 내식성, 내열성 등을 향상시키는 방법은 "실리코나이징"입니다. 이는 강재의 표면에 Si를 침투시켜 SiO2 층을 형성하여 내식성, 내열성 등을 향상시키는 방법입니다. 이 방법은 강재의 표면을 화학적으로 안정화시키는 효과가 있어서, 강재의 내식성, 내열성 등을 향상시키는 데 효과적입니다.
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97. 주물용으로 가장 많이 사용하는 주물사의 주성분은?

  1. Al2O3
  2. SiO2
  3. MgO
  4. FeO3
(정답률: 43%)
  • 주물용으로 가장 많이 사용하는 주물사의 주성분은 SiO2이다. 이는 주물사가 고온에서 녹아 흐르는 특성을 가지고 있기 때문이다. 또한 SiO2는 안정성이 높아 내구성이 우수하며, 가격이 저렴하다는 장점이 있다. 따라서 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
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98. 버니어캘리퍼스의 눈금 24.5mm를 25등분한 경우 최소 측정값은 몇 mm인가? (단, 본척의 눈금 간격은 0.5mm이다.)

  1. 0.01
  2. 0.02
  3. 0.05
  4. 0.1
(정답률: 53%)
  • 24.5mm를 25등분하면 각 구간의 길이는 0.98mm이 된다. 하지만 본척의 눈금 간격이 0.5mm이므로, 측정값은 눈금 간격의 반올림 값인 0.5mm의 배수가 되어야 한다. 따라서 최소 측정값은 0.02mm가 된다.
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99. 용접 시 발생하는 불량(결함)에 해당하지 않는 것은?

  1. 오버랩
  2. 언더컷
  3. 콤퍼지션
  4. 용입불량
(정답률: 56%)
  • 콤퍼지션은 용접 시 발생하는 불량(결함)에 해당하지 않습니다. 콤퍼지션은 복수의 부품이나 재료가 결합되어 하나의 제품으로 만들어지는 과정에서 발생하는 결함으로, 용접과는 직접적인 관련이 없습니다. 따라서, 오버랩, 언더컷, 용입불량은 용접 시 발생하는 불량(결함)에 해당하며, 콤퍼지션은 해당하지 않습니다.
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100. 유성형(planetary type) 내면 연삭기를 사용한 가공으로 가장 적합한 것은?

  1. 암나사의 연삭
  2. 호브(hob)의 치형 연삭
  3. 블록게이지의 끝마무리 연삭
  4. 내연기관 실린더의 내면 연삭
(정답률: 45%)
  • 유성형(planetary type) 내면 연삭기는 작은 직경의 내부 공간을 가공하는 데 특화되어 있습니다. 따라서 내연기관 실린더의 내면 연삭에 가장 적합합니다. 내연기관 실린더는 작은 직경의 내부 공간을 가지고 있으며, 정밀한 가공이 필요합니다. 유성형 내면 연삭기는 이러한 작업에 적합하며, 정확하고 균일한 가공을 가능하게 합니다. 따라서 내연기관 실린더의 내면 연삭에 유용하게 사용됩니다.
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