일반기계기사 필기 기출문제복원 (2021-05-15)

일반기계기사 2021-05-15 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2021-05-15 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 5cm×4cm 블록이 x축을 따라 0.05cm 만큼 인장되었다. y방향으로 수축되는 변형률(εy)은? (단, 포아송 비(ν)는 0.3 이다.)

  1. 0.000015
  2. 0.0015
  3. 0.003
  4. 0.03
(정답률: 70%)
  • 포아송 비는 하중 방향의 종변형률에 대한 수직 방향의 횡변형률의 비를 의미합니다. x축 방향으로 인장되었으므로 x방향이 종변형률이 되고, y방향의 수축률이 횡변형률이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon_{y} = \nu \times \epsilon_{x}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon_{y} = 0.3 \times \frac{0.05}{5}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon_{y} = 0.003$
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2. 길이 15m, 봉의 지름 10mm인 강봉에 P = 8 kN을 작용시킬 때 이 봉의 길이방향 변형량은 약 몇 mm인가? (단, 이 재료의 세로탄성계수는 210 GPa 이다.)

  1. 5.2
  2. 6.4
  3. 7.3
  4. 8.5
(정답률: 83%)
  • 재료의 하중-변형 관계식을 이용하여 길이방향 변형량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\lambda = \frac{PL}{AE}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\lambda = \frac{8 \times 10^{3} \times 15}{\frac{\pi \times 10^{2}}{4} \times 10^{-6} \times 210 \times 10^{9}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\lambda = 7.3 \text{ mm}$$
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3. 반경 r, 내압 P, 두께 t인 얇은 원통형 압력용기의 면내에서 발생되는 최대 전단응력(2차원 응력 상태에서의 최대 전단응력)의 크기는?

(정답률: 45%)
  • 얇은 원통형 압력용기의 2차원 응력 상태에서 주응력은 원주방향 응력 $\sigma_{1} = \frac{Pr}{t}$와 축방향 응력 $\sigma_{2} = \frac{Pr}{2t}$입니다. 최대 전단응력은 모어 원의 반지름과 같으므로 두 주응력 차이의 절반으로 계산합니다.
    $$\tau_{max} = \frac{\sigma_{1} - \sigma_{2}}{2}$$
    $$\tau_{max} = \frac{\frac{Pr}{t} - \frac{Pr}{2t}}{2}$$
    $$\tau_{max} = \frac{Pr}{4t}$$
    따라서 정답은 입니다.
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4. 다음과 같이 3개의 링크를 핀을 이용하여 연결하였다. 2000N의 하중 P가 작용할 경우 핀에 작용되는 전단응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 핀의 지름은 1cm 이다.)

  1. 12.73
  2. 13.24
  3. 15.63
  4. 16.56
(정답률: 78%)
  • 핀이 두 군데에서 전단되므로 하중이 두 개의 단면적으로 분산되는 이중 전단 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{P}{2A} = \frac{P}{2 \times \frac{\pi d^{2}}{4}}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{2000}{2 \times \frac{\pi \times 10^{2}}{4}}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 12.73$
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5. 그림과 같이 평면응력 조건하에 최대 주응력은 몇 kPa 인가? (단, σx = 400kPa, σy = -400kPa, τxy = 300kPa 이다.)

  1. 400
  2. 500
  3. 600
  4. 700
(정답률: 79%)
  • 평면응력 상태에서 최대 주응력은 모어 원의 중심 좌표에 반지름을 더하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma_{1} = \frac{\sigma_{x} + \sigma_{y}}{2} + \sqrt{(\frac{\sigma_{x} - \sigma_{y}}{2})^{2} + \tau_{xy}^{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma_{1} = \frac{400 + (-400)}{2} + \sqrt{(\frac{400 - (-400)}{2})^{2} + 300^{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sigma_{1} = 500$$
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6. 전체 길이에 걸쳐서 균일 분포하중 200N/m가 작용하는 단순 지지보의 최대 굽힘응력은 몇 MPa 인가? (단, 폭×높이 = 3cm×4cm인 직사각형 단면이고, 보의 길이는 2m 이다. 또한 보의 지점은 양 끝단에 있다.)

  1. 12.5
  2. 25.0
  3. 14.9
  4. 29.8
(정답률: 63%)
  • 단순 지지보의 최대 굽힘응력은 최대 굽힘 모멘트를 단면계수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{\frac{wl^{2}}{8}}{\frac{bh^{2}}{6}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{\frac{200 \times 2^{2}}{8}}{\frac{0.03 \times 0.04^{2}}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 12.5$
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7. 다음 보에 발생하는 최대 굽힘 모멘트는?

(정답률: 63%)
  • 외팔보의 고정단에서 발생하는 최대 굽힘 모멘트를 구하는 문제입니다. 분포하중 $\omega_0$와 집중하중 $P$, 그리고 끝단의 집중하중 $P/2$에 의한 모멘트 합을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$M = (\omega_0 \times \frac{L}{2}) \times \frac{L}{4} + P \times (\frac{L}{2} + \frac{L}{4}) - \frac{P}{2} \times L$$
    ② [숫자 대입]
    $$M = \frac{\omega_0 L^2}{8} + \frac{3PL}{4} - \frac{PL}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$M = \frac{L}{8}(\omega_0 L + 2P)$$
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8. 바깥지름이 46mm인 속이 빈 축이 120kW의 동력을 전달하는데 이 때의 각속도는 40rev/s 이다. 이 축의 허용비틀림응력이 80 MPa 일 때, 안지름은 약 몇 mm 이하이어야 하는가?

  1. 29.8
  2. 41.8
  3. 36.8
  4. 48.8
(정답률: 64%)
  • 전달 동력과 각속도를 통해 비틀림 모멘트를 구하고, 허용 비틀림 응력을 이용하여 중공축의 안지름을 계산합니다.
    ① [비틀림 모멘트] $T = \frac{P}{\omega}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{120 \times 10^{3}}{40 \times 2 \times \pi} = 477.46$
    ③ [안지름 계산] $Z_{p} = \frac{\pi(d_{2}^{4} - d_{1}^{4})}{16d_{2}} \rightarrow 80 \times 10^{6} = \frac{477.46}{\frac{\pi(0.046^{4} - d_{1}^{4})}{16 \times 0.046}} \rightarrow d_{1} = 0.0418$
    최종 결과는 $41.8$ mm 입니다.
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9. 지름 200mm인 축이 120rpm으로 회전하고 있다. 2m 떨어진 두 단면에서 측정한 비틀림 각이 1/15 rad 이었다면 이 축에 작용하고 있는 비틀림 모멘트는 약 몇 kN·m인가? (단, 가로탄성계수는 80 GPa 이다.)

  1. 418.9
  2. 356.6
  3. 305.7
  4. 286.8
(정답률: 71%)
  • 축의 비틀림 모멘트는 비틀림 각, 축의 길이, 가로탄성계수 및 극관성모멘트의 관계식을 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{G I_p \theta}{L}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{(80 \times 10^9) \times (\frac{\pi}{32} \times 0.2^4) \times \frac{1}{15}}{2}$
    ③ [최종 결과] $T = 418.9$
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10. 그림과 같은 단면에서 가로방향 도심축에 대한 단면 2차모멘트는 약 몇 mm4 인가?

  1. 10.67 × 106
  2. 13.67 × 106
  3. 20.67 × 106
  4. 23.67 × 106
(정답률: 55%)
  • 평행축 정리(Parallel Axis Theorem)를 사용하여 복합 단면의 전체 단면 2차모멘트를 구합니다. 먼저 전체 도심 $X$를 구한 뒤 각 부분의 모멘트를 합산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \sum (I_{0} + A d^{2})$
    ② [숫자 대입] $I = (\frac{100 \times 40^{3}}{12} + 4000 \times 35^{2}) + (\frac{40 \times 100^{3}}{12} + 4000 \times 35^{2})$
    ③ [최종 결과] $I = 13666666\text{mm}^{4} \approx 13.67 \times 10^{6}\text{mm}^{4}$
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11. 직사각형 단면의 단주에 150 kN 하중이 중심에서 1m만큼 편심되어 작용할 때 이 부재 AC에서 생기는 최대 인장응력은 몇 kPa 인가?

  1. 25
  2. 50
  3. 87.5
  4. 100
(정답률: 47%)
  • 편심 하중이 작용할 때의 최대 응력은 직접 압축응력과 굽힘응력의 합으로 계산합니다. 부재 $AC$에서는 압축응력과 인장응력이 동시에 발생하여 상쇄됩니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{\text{max}} = -\frac{P}{A} + \frac{M}{Z}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{\text{max}} = -\frac{150}{2 \times 3} + \frac{150 \times 1}{2 \times 3^{2} / 6}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{\text{max}} = -25 + 50 = 25\text{kPa}$
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12. 그림과 같이 전체 길이가 3L인 외팔보에 하중 P가 B점과 C점에 작용할 때 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 53%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 B점과 C점에 작용하는 하중 $P$에 의한 처짐량의 합을 구합니다.
    1. B점 하중($3L$ 지점)에 의한 처짐: $$\delta_1 = \frac{P(3L)^3}{3EI} = \frac{9PL^3}{EI}$$
    2. C점 하중($2L$ 지점)에 의한 처짐: 면적 모멘트법 적용 시 $\delta_2 = \frac{14PL^3}{3EI}$
    3. 총 처짐량: $\delta = \frac{9PL^3}{EI} + \frac{14PL^3}{3EI} = \frac{41PL^3}{3EI}$
    따라서 정답은 입니다.
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13. 지름 50mm인 중실축 ABC가 A에서 모터에 의해 구동된다. 모터는 600rpm으로 50kW의 동력을 전달한다. 기계를 구동하기 위해서 기어 B는 35kW, 기어 C는 15kW를 필요로 한다. 축 ABC에 발생하는 최대 전단응력은 몇 MPa 인가?

  1. 9.73
  2. 22.7
  3. 32.4
  4. 64.8
(정답률: 65%)
  • 전달 동력을 통해 축에 걸리는 최대 토크를 구하고, 이를 이용해 최대 전단응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{P}{2\pi f}, \tau = \frac{T}{Z_p} = \frac{16T}{\pi d^3}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{50000}{2\pi \times (600/60)} = 795.77\text{ Nm}, \tau = \frac{16 \times 795.77}{\pi \times 0.05^3}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 32.4\text{ MPa}$
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14. 그림과 같이 직사각형 단면의 목재 외팔보에 집중하중 P가 C점에 작용하고 있다. 목재의 허용압축응력을 8MPa, 끝단 B점에서의 허용 처짐량을 23.9mm라고 할 때 허용압축응력과 허용 처짐량을 모두 고려하여 이 목재에 가할 수 있는 집중하중 P의 최대값은 약 몇 kN인가? (단, 목재의 세로탄성계수는 12GPa, 단면2차모멘트는 1022×10-6 m4, 단면계수는 4.601×10-3 m3 이다.)

  1. 7.8
  2. 8.5
  3. 9.2
  4. 10.0
(정답률: 55%)
  • 허용압축응력과 허용처짐량을 각각 고려하여 하중 $P$를 구한 뒤, 더 작은 값을 최대 허용 하중으로 선택합니다.
    1. 허용압축응력 고려: $\sigma = \frac{M}{Z} \rightarrow P = \frac{\sigma Z}{4} = \frac{8 \times 10^6 \times 4.601 \times 10^{-3}}{4} = 9.2\text{ kN}$
    2. 허용처짐량 고려: 면적 모멘트법을 적용하여 계산하면 $P = 10\text{ kN}$이 도출됩니다.
    3. 비교: 두 값 중 더 보수적인(작은) 값인 $9.2\text{ kN}$이 최종 최대 하중이 됩니다.
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15. 그림과 같은 단순보의 중앙점(C)에서 굽힘모멘트는?

(정답률: 47%)
  • 단순보에 분포하중 $w$가 작용할 때, 중앙점 $C$에서의 굽힘모멘트는 모멘트 식을 적분하여 계산합니다. 분포하중에 의한 모멘트 계산 결과, 중앙점에서의 값은 $\frac{wl^2}{16}$이 됩니다. 따라서 정답은 입니다.
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16. 허용인장강도가 400MPa 인 연강봉에 30 kN의 축방향 인장하중이 가해질 경우 이 강봉의 지름은 약 몇 cm 인가? (단, 안전율은 5 이다.)

  1. 2.69
  2. 2.93
  3. 2.19
  4. 3.33
(정답률: 73%)
  • 허용응력은 허용인장강도를 안전율로 나눈 값이며, 이를 통해 필요한 강봉의 지름을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{F}{\frac{\pi d^2}{4}} \rightarrow d = \sqrt{\frac{4F}{\pi \sigma}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt{\frac{4 \times 30000}{\pi \times (400 \times 10^6 / 5)}}$
    ③ [최종 결과] $d = 0.02185\text{ m} = 2.19\text{ cm}$
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17. 그림과 같이 길이가 2L인 양단고정보의 중앙에 집중하중이 아래로 가해지고 있다. 이때 중앙에서 모멘트 M이 발생하였다면 이 집중하중(P)의 크기는 어떻게 표현되는가?

(정답률: 46%)
  • 양단고정보의 중앙 집중하중 $P$에 의한 중앙부 모멘트 $M$의 관계식을 도출합니다. 전체 길이 $2L$인 양단고정보의 중앙 모멘트는 단순보 모멘트에서 고정단 모멘트를 뺀 값입니다.
    ① [기본 공식]
    $$M = \frac{P(2L)}{4} - \frac{P(2L)}{8} = \frac{P(2L)}{8} = \frac{PL}{4}$$
    ② [숫자 대입]
    $$M = \frac{PL}{4}$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = \frac{4M}{L}$$
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18. 단면적이 5cm2, 길이가 60cm인 연강봉을 천장에 매달고 30℃에서 0℃로 냉각시킬 때 길이의 변화를 없게 하려면 봉의 끝에 몇 kN의 추를 달아야 하는가? (단, 세로탄성계수 200GPa, 열팽창계수 a=12×10-6/℃ 이고, 봉의 자중은 무시한다.)

  1. 60
  2. 36
  3. 30
  4. 24
(정답률: 75%)
  • 온도 하강으로 인한 수축량을 상쇄하기 위해 필요한 인장 하중(추의 무게)을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = E \alpha \Delta T A$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = (200 \times 10^{9}) \times (12 \times 10^{-6}) \times (30 - 0) \times (5 \times 10^{-4})$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = 36 \text{ kN}$$
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19. 그림과 같이 균일분포 하중을 받는 외팔보에 대해 굽힘에 의한 탄성변형에너지는? (단, 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 61%)
  • 외팔보에 균일분포하중 $W$가 작용할 때, 임의의 지점 $x$에서의 굽힘모멘트 $M(x) = \frac{W}{2}x^{2}$를 이용하여 탄성변형에너지를 적분하여 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$U = \frac{1}{2EI} \int_{0}^{L} M(x)^{2} dx$$
    ② [숫자 대입]
    $$U = \frac{1}{2EI} \int_{0}^{L} (\frac{W}{2}x^{2})^{2} dx = \frac{1}{2EI} \int_{0}^{L} \frac{W^{2}}{4}x^{4} dx = \frac{1}{2EI} [\frac{W^{2}}{20}x^{5}]_{0}^{L}$$
    ③ [최종 결과]
    $$U = \frac{W^{2}L^{5}}{40EI}$$
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20. 알루미늄봉이 그림과 같이 축하중 받고 있다. BC간에 작용하고 있는 하중의 크기는?

  1. 2P
  2. 3P
  3. 4P
  4. 8P
(정답률: 68%)
  • 자유물체도법을 이용하여 BC 구간의 내력을 구합니다. 오른쪽 끝 D점에서부터 왼쪽으로 분석하면, D점에서 $2P$가 오른쪽으로 작용하므로 CD 구간의 내력은 $2P$ (인장)입니다. C점에서 $4P$가 왼쪽으로 작용하므로, BC 구간의 내력은 $2P + 4P = 6P$ (압축)가 되어야 하나, 전체 평형을 위해 A점에서 $3P$ (오른쪽), B점에서 $P$ (왼쪽)가 작용하는 것을 고려하여 BC 구간을 절단하면 $\sum F_x = 0$에 의해 $3P - P - F_{BC} = 0$이 성립합니다.
    $$F_{BC} = 3P - P = 2P$$
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2과목: 기계열역학

21. 압력 100kPa, 온도 20℃인 일정량의 이상기체가 있다. 압력을 일정하게 유지하면서 부피가 처음 부피의 2배가 되었을 때 기체의 온도는 몇 ℃가 되는가?

  1. 148
  2. 256
  3. 313
  4. 586
(정답률: 72%)
  • 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례한다는 샤를의 법칙을 이용합니다. 반드시 섭씨온도를 절대온도(K)로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{V_{1}}{293} = \frac{2V_{1}}{T_{2}} \rightarrow T_{2} = 293 \cdot 2 = 586 \text{ K}$
    ③ [최종 결과] $T = 586 - 273 = 313 \text{ ℃}$
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22. 열역학 제2법칙과 관계된 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 과정(상태변화)의 방향성을 제시한다.
  2. 열역학적 에너지의 양을 결정한다.
  3. 열역학적 에너지의 종류를 판단한다.
  4. 과정에서 발생한 총 일의 양을 결정한다.
(정답률: 72%)
  • 열역학 제2법칙은 에너지가 흐르는 방향, 즉 자연스러운 상태 변화의 방향성을 제시하는 법칙입니다.

    오답 노트
    열역학적 에너지의 양이나 총 일의 양 결정: 열역학 제1법칙(에너지 보존 법칙)에 해당합니다.
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23. 어느 왕복동 내연기관에서 실린더 안지름이 6.8cm, 행정이 8cm 일 때 평균유효압력은 1200kPa 이다. 이 기관의 1행정당 유효 일은 약 몇 kJ 인가?

  1. 0.09
  2. 0.15
  3. 0.35
  4. 0.48
(정답률: 61%)
  • 왕복동 내연기관의 1행정당 유효 일은 평균유효압력에 행정 거리와 실린더 단면적을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = P \cdot L \cdot \frac{\pi d^{2}}{4}$
    ② [숫자 대입] $W = 1200 \cdot 0.08 \cdot \frac{\pi \cdot 0.068^{2}}{4}$
    ③ [최종 결과] $W = 0.35 \text{ kJ}$
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24. 오토 사이클로 작동되는 기관에서 실린더의 극간 체적(clearance volume)이 행정 체적(stroke volume)의 15%라고 하면 이론 열효율은 약 얼마인가? (단, 비열비 k = 1.4 이다.)

  1. 39.3%
  2. 45.2%
  3. 50.6%
  4. 55.7%
(정답률: 55%)
  • 오토 사이클의 열효율을 구하기 위해 먼저 압축비를 산출해야 합니다. 압축비는 극간 체적을 포함한 전체 체적과 극간 체적의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{1}{(\frac{1.15}{0.15})^{1.4-1}}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.557 \text{ (55.7%)}$
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25. 질량이 5kg인 강제 용기 속에 물이 20L 들어있다. 용기와 물이 24℃인 상태에서 이 속에 질량이 5kg이고 온도가 180℃인 어떤 물체를 넣었더니 일정 시간 후 온도가 35℃가 되면서 열평형에 도달하였다. 이 때 이 물체의 비열은 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 물의 비열은 4.2kJ/(kg·K), 강의 비열은 0.46kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 0.88
  2. 1.12
  3. 1.31
  4. 1.86
(정답률: 59%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 고온의 물체가 잃은 열량은 강제 용기와 물이 얻은 열량의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$
    ② [숫자 대입] $(5 \cdot 0.46 \cdot (35 - 24)) + (20 \cdot 4.2 \cdot (35 - 24)) + (5 \cdot C \cdot (35 - 180)) = 0$
    ③ [최종 결과] $C = 1.31 \text{ kJ/(kg·K)}$
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26. 보일러, 터빈, 응축기, 펌프로 구성되어 있는 증기원동소가 있다. 보일러에서 2500 kW의 열이 발생하고 터빈에서 550kW의 일을 발생시킨다. 또한, 펌프를 구동하는데 20kW의 동력이 추가로 소모된다면 응축기에서의 방열량은 약 몇 kW인가?

  1. 980
  2. 1930
  3. 1970
  4. 3070
(정답률: 45%)
  • 에너지 보존 법칙에 따라 보일러에서 공급된 총 열량은 터빈과 펌프의 순 일량과 응축기에서 방출된 열량의 합과 같습니다.
    $$Q_{in} - Q_{out} = W_{t} - W_{p}$$
    $$2500 - Q_{out} = 550 - 20$$
    $$Q_{out} = 1970\text{ kW}$$
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27. 실린더에 밀폐된 8kg의 공기가 그림과 같이 압력 P1 = 800kPa, 체적 V1 = 0.27m3에서 P2 = 350kPa, V2 = 0.80m3 으로 직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ 인가?

  1. 305
  2. 334
  3. 362
  4. 390
(정답률: 71%)
  • 압력-체적($P-V$) 선도에서 상태가 직선으로 변화할 때, 공기가 한 일은 그래프 하단의 면적(사다리꼴 넓이)과 같습니다.
    $$W = \frac{P_{1} + P_{2}}{2} \times (V_{2} - V_{1})$$
    $$W = \frac{800 + 350}{2} \times (0.80 - 0.27)$$
    $$W = 304.75 \approx 305\text{ kJ}$$
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28. 어떤 열기관이 550K의 고열원으로부터 20kJ의 열량을 공급받아 250K의 저열원에 14KJ의 열량을 방출할 때, 이 사이클의 Clausius 적분값과 가역, 비가역 여부의 설명으로 옳은 것은?

  1. Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K 이고 가역사이클이다.
  2. Clausius 적분값은 –0.0196kJ/K 이고 비가역사이클이다.
  3. Clausius 적분값은 0.0196kJ/K 이고 가역사이클이다.
  4. Clausius 적분값은 0.0196kJ/K 이고 비가역사이클이다.
(정답률: 63%)
  • 클라시우스 적분은 각 열원에서의 열량과 온도의 비를 합산하여 구하며, 이 값이 0이면 가역, 0보다 작으면 비가역 사이클로 판단합니다.
    $$\oint \frac{\delta Q}{T} = \frac{Q_{H}}{T_{H}} - \frac{Q_{L}}{T_{L}}$$
    $$\oint \frac{\delta Q}{T} = \frac{20}{550} - \frac{14}{250} = -0.0196\text{ kJ/K}$$
    적분값이 $-0.0196\text{ kJ/K}$로 0보다 작으므로 비가역사이클입니다.
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29. 이상적인 오토사이클의 열효율이 56.5% 이라면 압축비가 약 얼마인가? (단, 작동 유체의 비열비는 1.4로 일정하다.)

  1. 7.5
  2. 8.0
  3. 9.0
  4. 9.5
(정답률: 71%)
  • 오토사이클의 열효율 공식과 비열비를 이용하여 압축비를 산출합니다.
    $$\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}}$$
    $$0.565 = 1 - \frac{1}{r^{1.4-1}}$$
    $$r = 8.0$$
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30. 4kg의 공기를 온도 15℃에서 일정 체적으로 가열하여 엔트로피가 3.35 kJ/K 증가하였다. 이때 온도는 약 몇 K인가? (단, 공기의 정적비열은 0.717 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 927
  2. 337
  3. 533
  4. 483
(정답률: 63%)
  • 정적 과정에서 엔트로피 변화량 공식을 사용하여 최종 온도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = m C_v \ln \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $3.35 = 4 \times 0.717 \times \ln \frac{T_2}{288}$
    ③ [최종 결과] $T_2 = 927$
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31. 상태 1에서 경로 A를 따라 상태 2로 변화하고 경로 B를 따라 다시 상태 1로 돌아오는 가역사이클이 있다. 아래의 사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 사이클 과정 동안 시스템의 내부에너지 변화량은 0 이다.
  2. 사이클 과정 동안 시스템은 외부로부터 순(net) 일을 받았다.
  3. 사이클 과정 동안 시스템의 내부에서 외부로 순(net) 열이 전달되었다.
  4. 이 그림으로 사이클 과정 동안 총 엔트로피 변화량을 알 수 없다.
(정답률: 57%)
  • 가역 사이클은 시작점과 끝점이 동일한 상태로 돌아오는 과정입니다. 따라서 상태 함수인 내부에너지와 엔트로피의 총 변화량은 반드시 $0$이 되어야 합니다. 따라서 총 엔트로피 변화량을 알 수 없다는 설명은 틀린 것입니다.
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32. 다음 4가지 경우에서 ( ) 안의 물질이 보유한 엔트로피가 증가한 경우는?

  1. ⓐ
  2. ⓑ
  3. ⓒ
  4. ⓓ
(정답률: 71%)
  • 물질의 상태 변화와 온도 변화에 따른 엔트로피 변화를 분석합니다. 물이 수증기로 증발하는 과정은 무질서도가 증가하는 방향이므로 엔트로피가 증가합니다.

    오답 노트
    수증기가 물로 응결: 무질서도 감소로 엔트로피 감소
    가역 단열 팽창: 열 출입이 없어 엔트로피 변화 없음
    커피가 식음: 온도가 낮아지므로 엔트로피 감소
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33. 기체상수가 0.462 kJ/(kg·K)인 수증기를 이상기체로 간주할 때 정압비열(kJ/(kg·K))은 약 얼마인가? (단, 이 수증기의 비열비는 1.33 이다.)

  1. 1.86
  2. 1.54
  3. 0.64
  4. 0.44
(정답률: 67%)
  • 기체의 비열비와 기체상수를 이용하여 정압비열을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $C_p = \frac{\kappa R}{\kappa - 1}$
    ② [숫자 대입] $C_p = \frac{1.33 \times 0.462}{1.33 - 1}$
    ③ [최종 결과] $C_p = 1.86$
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34. 완전히 단열된 실린더 안의 공기가 피스톤을 밀어 외부로 일을 하였다. 이 때 외부로 행한 일의 양과 동일한 값(절대값 기준)을 가지는 것은?

  1. 공기의 엔탈피 변화량
  2. 공기의 온도 변화량
  3. 공기의 엔트로피 변화량
  4. 공기의 내부에너지 변화량
(정답률: 58%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 밀폐계의 가열량은 내부에너지 변화량과 외부로 한 일의 합과 같습니다. 단열 과정에서는 가열량 $Q = 0$이므로, 외부로 행한 일의 양은 계의 내부에너지 변화량의 절대값과 동일하게 됩니다.
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35. 시스템 내의 임의의 이상기체 1kg이 채워져 있다. 이 기체의 정압비열은 1.0kJ/(kg·K) 이고, 초기 온도가 50℃인 상태에서 323kJ의 열량을 가하여 팽창시킬 때 변경 후 체적은 변경 전 체적의 약 몇 배가 되는가? (단, 정압과정으로 팽창한다.)

  1. 1.5배
  2. 2배
  3. 2.5배
  4. 3배
(정답률: 66%)
  • 정압 과정에서 가해진 열량으로 최종 온도를 구한 뒤, 샤를의 법칙(온도와 체적의 비례 관계)을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{T_{2}}{T_{1}}$
    ② [숫자 대입] $T_{2} = 50 + \frac{323}{1 \times 1.0} = 373^{\circ}C = 646\text{ K}, \quad \frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{646}{50 + 273}$
    ③ [최종 결과] $\frac{V_{2}}{V_{1}} = 2$
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36. 그림과 같은 Rankine 사이클의 열효율은 약 얼마인가? (단, h는 엔탈피, s는 엔트로피를 나타내며, h1 = 191.8 kJ/kg, h2 = 193.8 kJ/kg, h3 = 2799.5 kJ/kg, h4 = 2007.5 kJ/kg 이다.)

  1. 30.3%
  2. 36.7%
  3. 42.9%
  4. 48.1%
(정답률: 69%)
  • Rankine 사이클의 열효율은 보일러에서 공급된 열량 대비 터빈과 펌프에서 얻은 순 일량의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{(h_3 - h_4) - (h_2 - h_1)}{h_3 - h_2}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{(2799.5 - 2007.5) - (193.8 - 191.8)}{2799.5 - 193.8}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.303$
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37. 냉동기 냉매의 일반적인 구비조건으로서 적합하지 않은 것은?

  1. 임계 온도가 높고, 응고 온도가 낮을 것
  2. 증발열이 작고, 증기의 비체적이 클 것
  3. 증기 및 액체의 점성(점성계수)이 작을 것
  4. 부식성이 없고, 안정성이 있을 것
(정답률: 70%)
  • 냉매는 적은 양으로 많은 열을 옮겨야 하므로 증발열이 커야 하며, 압축기 크기를 줄이기 위해 증기의 비체적은 작아야 효율적입니다.

    오답 노트
    임계 온도 높음/응고 온도 낮음: 액화 및 순환 용이
    점성 작음: 유동 저항 감소
    부식성 없음/안정성: 설비 수명 유지
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38. 복사열을 방사하는 방사율과 면적이 같은 2개의 방열판이 있다. 각각의 온도가 A 방열판은 120℃, B 방열판은 80℃ 일 때 두 방열판의 복사 열전달량(QA/QB)비는?

  1. 1.08
  2. 1.22
  3. 1.54
  4. 2.42
(정답률: 53%)
  • 스테판-볼츠만 법칙에 따라 복사 열전달량은 절대온도의 4제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{Q_{A}}{Q_{B}} = (\frac{T_{A}}{T_{B}})^{4}$
    ② [숫자 대입] $\frac{Q_{A}}{Q_{B}} = (\frac{120 + 273}{80 + 273})^{4}$
    ③ [최종 결과] $\frac{Q_{A}}{Q_{B}} = 1.54$
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39. 카르노사이클로 작동되는 열기관이 200kJ의 열을 200℃에서 공급받아 20℃에서 방출한다면 이 기관의 일은 약 얼마인가?

  1. 38kJ
  2. 54kJ
  3. 63kJ
  4. 76kJ
(정답률: 69%)
  • 카르노 사이클의 열효율을 이용하여 공급된 열량 중 실제로 일로 변환된 양을 계산합니다. 온도는 반드시 절대온도(K)로 변환해야 합니다.
    ① [기본 공식] $W = Q_{H} \times (1 - \frac{T_{L}}{T_{H}})$
    ② [숫자 대입] $W = 200 \times (1 - \frac{20 + 273}{200 + 273})$
    ③ [최종 결과] $W = 76.11$
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40. 유리창을 통해 실내에서 실외로 열전달이 일어난다. 이때 열전달량은 약 몇 W 인가? (단, 대류열전달계수는 50W/(m2·K), 유리창 표면온도는 25℃, 외기온도는 10℃, 유리창면적은 2m2 이다.)

  1. 150
  2. 500
  3. 1500
  4. 5000
(정답률: 71%)
  • 뉴턴의 냉각 법칙을 이용하여 대류 열전달량을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $Q = h A \Delta T$
    ② [숫자 대입] $Q = 50 \times 2 \times (25 - 10)$
    ③ [최종 결과] $Q = 1500$
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3과목: 기계유체역학

41. 지름 D인 구가 점성계수 μ인 유체 속에서, 관성을 무시할 수 있을 정도로 느린 속도 V로 움직일 때 받는 힘 F를 D, μ, V의 함수로 가정하여 차원해석 하였을 때 얻을 수 있는 식은?

(정답률: 65%)
  • 관성을 무시할 수 있을 정도로 느린 속도(저레이놀즈 수)에서 구가 받는 힘은 스토크스 법칙을 따릅니다. 스토크스 법칙에 따르면 힘 $F$는 점성계수 $\mu$, 지름 $D$, 속도 $V$의 곱에 비례하므로, 이를 차원해석하면 다음과 같은 관계식이 도출됩니다.
    $$\frac{F}{D\mu V} = \text{상수}$$
    따라서 정답은 입니다.
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42. 매끄러운 원관에서 물의 속도가 V일 때 압력강하가 △p1이었고, 이때 완전한 난류유동이 발생되었다. 속도를 2V로 하여 실험을 하였다면 압력강하는 얼마가 되는가?

  1. △p1
  2. 2△p1
  3. 4△p1
  4. 8△p1
(정답률: 52%)
  • 매끄러운 원관의 완전한 난류 유동에서 마찰계수는 레이놀즈수의 -1/4승에 비례하여 속도 변화에 따른 영향이 매우 적습니다. 따라서 달시 방정식에 의해 압력강하는 속도의 제곱($V^2$ )에 비례하게 됩니다.
    속도가 $2V$로 2배 증가하면, 압력강하는 $2^2 = 4$배가 되어 $4\Delta p_1$이 됩니다.
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43. 5℃의 물[점성계수 1.5×10-3 kg/(m·s)]이 안지름 0.25cm, 길이 10m인 수평관 내부를 1m/s 로 흐른다. 이 때 레이놀즈수는 얼마인가?

  1. 166.7
  2. 600
  3. 1666.7
  4. 6000
(정답률: 69%)
  • 유체의 흐름 특성을 결정하는 무차원 수인 레이놀즈수를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{\rho V D}{\mu}$
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{1000 \times 1 \times 0.25 \times 10^{-2}}{1.5 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $Re = 1666.7$
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44. 비압축성 유동에 대한 Navier-Stokes 방정식에서 나타나지 않는 힘은?

  1. 체적력(중력)
  2. 압력
  3. 점성력
  4. 표면장력
(정답률: 63%)
  • 나비에-스토크스 방정식은 뉴턴 유체의 운동량을 기술하는 미분방정식으로, 유체에 작용하는 관성력, 압력, 점성력, 그리고 중력과 같은 체적력이 포함됩니다. 따라서 표면장력은 이 방정식에서 다루는 기본 힘에 해당하지 않습니다.
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45. 어떤 물체의 속도가 초기 속도의 2배가 되었을 때 항력계수가 초기 항력계수의 1/2로 줄었다. 초기에 물체가 받는 저항력이 D라고 할 때 변화된 저항력은 얼마가 되는가?

  1. 2D
  2. 4D
  3. 1/2 D
  4. √2 D
(정답률: 64%)
  • 항력은 항력계수와 속도의 제곱에 비례하는 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식]
    $$D = C_{D} \times \frac{1}{2} \rho A V^{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$D_{new} = (\frac{1}{2} C_{D}) \times \frac{1}{2} \rho A (2V)^{2} = \frac{1}{2} \times 4 \times (C_{D} \times \frac{1}{2} \rho A V^{2})$$
    ③ [최종 결과]
    $$D_{new} = 2D$$
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46. 한 변이 2m인 위가 열려있는 정육면체 통에 물을 가득 담아 수평방향으로 9.8m/s2의 가속도로 잡아당겼을 때 통에 남아 있는 물의 양은 약 몇 m3인가?

  1. 8
  2. 4
  3. 2
  4. 1
(정답률: 59%)
  • 수평 가속도를 받는 유체 표면의 기울기는 가속도와 중력가속도의 비로 결정됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$\tan \theta = \frac{a_{x}}{g}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\tan \theta = \frac{9.8}{9.8} = 1$$
    기울기가 $1$이므로 물의 높낮이 차는 $2\text{m} \times 1 = 2\text{m}$가 되며, 평균 높이는 $1\text{m}$가 됩니다.
    ③ [최종 결과]
    $$V = 2 \times 2 \times 1 = 4$$
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47. 다음 중 Hagen-Poiseuille 법칙을 이용한 세관식 점도계는?

  1. 맥미셸(MacMichael) 점도계
  2. 세이볼트(Saybolt) 점도계
  3. 낙구식 점도계
  4. 스토머(Stormer) 점도계
(정답률: 50%)
  • 세이볼트(Saybolt) 점도계는 관을 통해 액체가 흐르는 시간에 기반한 Hagen-Poiseuille 법칙을 이용하여 점도를 측정하는 대표적인 세관식 점도계입니다.

    오답 노트
    낙구식 점도계: 스토크스(Stokes) 법칙 이용
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48. 평판 위를 지나는 경계층 유동에서 경계층 두께가 δ인 경계층 내 속도 u가 로 주어진다. 여기서 y는 평판까지 거리, U는 주류속도이다. 이 때 경계층 배제두께(boundary layer displacement thickness) δ*와 δ의 비 δ*/δ 는 약 얼마인가?

  1. 0.333
  2. 0.363
  3. 0.500
  4. 0.667
(정답률: 34%)
  • 경계층 배제두께 $\delta^{*}$는 주류 속도 $U$와 실제 속도 $u$의 차이를 적분하여 구합니다.
    주어진 속도 분포 $\frac{u}{U} = \sin(\frac{\pi y}{2\delta})$를 배제두께 공식에 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\delta^{*} = \int_{0}^{\delta} (1 - \frac{u}{U}) dy = \int_{0}^{\delta} (1 - \sin(\frac{\pi y}{2\delta})) dy$$
    ② [숫자 대입]
    $$\delta^{*} = [y + \frac{2\delta}{\pi} \cos(\frac{\pi y}{2\delta})]_{0}^{\delta} = \delta - \frac{2\delta}{\pi} = \delta(1 - \frac{2}{\pi})$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\delta^{*}}{\delta} = 1 - \frac{2}{3.14159} \approx 0.363$$
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49. 2차원 직각좌표계(x, y)에서 유동함수(stream function, )가 인 정상 유동이 있다. 다음 보기 중 속도의 크기가 √5인 점(x, y)을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 47%)
  • 유동함수 $\Psi$가 주어졌을 때, 속도의 크기 $V$는 각 성분 속도의 제곱 합의 제곱근으로 구합니다. 속도 성분은 $u = \frac{\partial \Psi}{\partial y}$, $v = -\frac{\partial \Psi}{\partial x}$ 입니다.
    주어진 $\Psi = y - x^2$에서 $u = 1$, $v = 2x$이므로 속도 크기는 $V = \sqrt{1^2 + (2x)^2} = \sqrt{1 + 4x^2}$ 입니다.
    속도 크기가 $\sqrt{5}$가 되려면 $1 + 4x^2 = 5$ 즉, $x^2 = 1$이어야 하므로 $x = 1$ 인 점들이 정답입니다.
    따라서 $x$ 좌표가 1인 ㄱ $(1, 1)$과 ㄴ $(1, 2)$가 해당됩니다.
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50. 그림과 같은 수문에서 멈춤장치 A가 받는 힘은 약 몇 kN 인가? (단, 수문의 폭은 3m이고, 수은의 비중은 13.6 이다.)

  1. 37
  2. 510
  3. 586
  4. 879
(정답률: 41%)
  • 힌지 $O$점을 기준으로 수은과 물에 의한 모멘트의 합이 0이 되는 평형 상태를 이용하여 멈춤장치 $A$가 받는 힘을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\sum M_{O} = M_{\text{Hg}} - M_{\text{water}} - F_{A} \times L_{A} = 0$
    ② [숫자 대입] $2023.19 - 148.76 = F_{A} \times 3.2$
    ③ [최종 결과] $F_{A} = 585.76\text{kN} \approx 586\text{kN}$
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51. 그림과 같이 바닥부 단면적이 1m2인 탱크에 설치된 노즐에서 수면과 노즐 중심부 사이 높이가 1m인 경우 유량을 Q라고 한다. 이유량을 2배로 하기 위해서는 수면 상에 약 몇 kg 정도의 피스톤을 놓아야 하는가?

  1. 1000
  2. 2000
  3. 3000
  4. 4000
(정답률: 32%)
  • 베르누이 방정식을 이용하여 유량을 2배로 만들기 위한 추가 압력 수두를 계산합니다. 유량이 2배가 되면 속도 $V$가 2배가 되어 속도 수두는 $2^{2}=4$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{V^{2}}{2g} = h + \frac{P}{\gamma} = h + \frac{W}{A\gamma}$
    ② [숫자 대입] $4\text{m} = 1\text{m} + \frac{W}{1\text{m}^{2} \times 9800}$
    ③ [최종 결과] $W = 3 \times 9800\text{N} = 3000\text{kg}$
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52. 밀도가 ρ인 액체와 접촉하고 있는 기체 사이의 표면장력이 σ라고 할 때 그림과 같은 지름 d의 원통 모세관에서 액주의 높이 h를 구하는 식은? (단, g는 중력가속도이다.)

(정답률: 57%)
  • 모세관 현상에서 액주의 높이는 표면장력에 의한 상승력과 액체 기둥의 무게(중력)가 평형을 이룰 때 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $h = \frac{4\sigma \cos\theta}{\rho g d}$
    ② [숫자 대입] 해당 없음
    ③ [최종 결과] $h = \frac{4\sigma \cos\theta}{\rho g d}$
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53. 수력구배선(hydrauilc grade line)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 에너지선보다 위에 있어야 한다.
  2. 항상 수평선이다.
  3. 위치수두와 속도수두의 합을 나타내며 주로 에너지선 아래에 있다.
  4. 위치수두와 압력수두의 합을 나타내며 주로 에너지선 아래에 있다.
(정답률: 59%)
  • 수력구배선(HGL)은 유체의 위치수두와 압력수두의 합을 나타내는 선입니다. 에너지선(EGL)은 여기에 속도수두가 더해진 개념이므로, 수력구배선은 항상 에너지선보다 속도수두만큼 아래에 위치하게 됩니다.

    오답 노트
    에너지선보다 위에 있어야 한다: 에너지선이 가장 높은 기준선입니다.
    항상 수평선이다: 마찰 손실로 인해 흐름 방향으로 하강합니다.
    위치수두와 속도수두의 합: 이는 에너지선의 정의입니다.
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54. 그림과 같이 비중이 0.83인 기름이 12m/s의 속도로 수직 고정평판에 직각으로 부딪치고 있다. 판에 작용되는 힘 F는 약 몇 N인가?

  1. 23.5
  2. 28.9
  3. 288.6
  4. 234.7
(정답률: 65%)
  • 수직 고정평판에 직각으로 충돌하는 유동에서 판에 작용하는 힘은 운동량 변화량과 같습니다.
    밀도 $\rho = 0.83 \times 1000 = 830\text{kg/m}^3$, 면적 $A = \frac{\pi \times 0.05^2}{4}$를 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho A V^2$
    ② [숫자 대입] $F = 830 \times \frac{\pi \times 0.05^2}{4} \times 12^2$
    ③ [최종 결과] $F = 234.7$
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55. 비중이 0.85이고 동점성계수가 3×10-4 m2/s인 기름이 안지름 10cm 원관 내를 20L/s로 흐른다. 이 원관 100m 길이에서의 수두손실은 약 몇 m 인가?

  1. 16.6
  2. 24.9
  3. 49.8
  4. 82.1
(정답률: 54%)
  • 레이놀즈수를 통해 유동 상태를 분석하고, 층류일 경우의 손실수두 공식을 적용합니다.
    먼저 유속 $V = 2.54\text{m/s}$를 구하면 레이놀즈수 $Re = 846.7$로 $2300$보다 작으므로 층류유동입니다.
    ① [기본 공식] $h_L = \frac{64}{Re} \times \frac{L}{D} \times \frac{V^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h_L = \frac{64}{846.7} \times \frac{100}{0.1} \times \frac{2.54^2}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $h_L = 24.9$
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56. 길이 100m의 배를 길이 5m인 모형으로 실험할 때, 실형이 40km/h로 움직이는 경우와 역학적 상사를 만족시키기 위한 모양의 속도는 약 몇 km/h 인가? (단, 점성마찰은 무시한다.)

  1. 4.66
  2. 8.94
  3. 12.96
  4. 18.42
(정답률: 68%)
  • 점성마찰을 무시할 때 역학적 상사를 만족시키기 위한 속도비는 길이비의 제곱근에 비례합니다.
    $$V_{m} = \frac{V}{\sqrt{\frac{L}{L_{m}}}}$$
    $$V_{m} = \frac{40}{\sqrt{\frac{100}{5}}}$$
    $$V_{m} = 8.94$$
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57. 압력과 밀도를 각각 P, ρ라 할 때 의 차원은? (단, M, L, T는 각각 질량, 길이, 시간의 차원을 나타낸다.)

(정답률: 59%)
  • 압력 $P$의 차원은 $M L^{-1} T^{-2}$이고, 밀도 $\rho$의 차원은 $M L^{-3}$ 입니다. 이를 주어진 식 $\sqrt{\frac{\Delta P}{\rho}}$에 대입하여 정리합니다.
    ① [기본 공식] $\sqrt{\frac{M L^{-1} T^{-2}}{M L^{-3}}}$
    ② [숫자 대입] $\sqrt{L^2 T^{-2}}$
    ③ [최종 결과] $L T^{-1} = \frac{L}{T}$
    따라서 정답은 입니다.
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58. 단면적이 각각 10cm2와 20cm2인 관이 서로 연결되어 있다. 비압축성 유동이라 가정하면 20cm2 관속의 평균유속이 2.4m/s 일 때 10cm2 관내의 평균속도는 약 몇 m/s 인가?

  1. 4.8
  2. 1.2
  3. 9.6
  4. 2.4
(정답률: 66%)
  • 비압축성 유동에서 연속 방정식에 의해 단면적과 유속의 곱은 일정합니다.
    ① [기본 공식] $A_1 v_1 = A_2 v_2$
    ② [숫자 대입] $10 \times v_1 = 20 \times 2.4$
    ③ [최종 결과] $v_1 = 4.8 \text{ m/s}$
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59. 마노미터를 설치하여 액체탱크의 수압을 측정하려고 한다. 수은(비중=13.6) 액주의 높이차 H = 50cm 이면 A점에서의 계기압력은 약 얼마인가? (단, 액체의 밀도는 900 kg/m3 이다.)

  1. 63.9 kPa
  2. 4.2 kPa
  3. 63.9 Pa
  4. 4.2 Pa
(정답률: 63%)
  • 마노미터의 원리를 이용하여 수은 기둥의 압력에서 액체 기둥의 압력을 빼서 A점의 계기압력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $P = \rho_{Hg} g H - \rho_{L} g h$
    ② [숫자 대입] $P = 13.6 \times 1000 \times 9.8 \times 0.5 - 900 \times 9.8 \times 0.3$
    ③ [최종 결과] $P = 63994 \text{ Pa} = 63.9 \text{ kPa}$
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60. 동점성계수가 10cm2/s 이고 비중이 1.2인 유체의 점성계수는 몇 Pa·s인가?

  1. 1.2
  2. 0.12
  3. 2.4
  4. 0.24
(정답률: 65%)
  • 점성계수는 유체의 밀도와 동점성계수의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \rho \times \nu$
    ② [숫자 대입] $\mu = (1.2 \times 1000) \times (10 \times 10^{-4})$
    ③ [최종 결과] $\mu = 1.2$
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. Fe-C 평형상태도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 강의 A2변태선은 약 768℃이다.
  2. A1변태선을 공석선이라 하며, 약 723℃이다.
  3. A0변태점을 시멘타이트의 자기변태점이라 하며, 약 210℃ 이다.
  4. 공정점에서의 공정물을 펄라이트라 하며, 약 1490℃ 이다.
(정답률: 52%)

  • 공정점에서의 공정물은 레데뷰라이트로, 약 1140℃

  • 공정반응(약 $1130^{\circ}C$)을 통해 생성되는 공정조직은 레데뷰라이트이며, 펄라이트는 공석반응(약 $723^{\circ}C$)에 의해 생성되는 조직입니다.
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62. 금속을 냉간 가공하였을 때의 기계적·물리적 성질의 변화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉간 가공도가 증가할수록 강도는 증가한다.
  2. 냉간 가공도가 증가할수록 연신율은 증가한다.
  3. 냉간 가공이 진행됨에 따라 전기 전도율은 낮아진다.
  4. 냉간 가공이 진행됨에 따라 전기적 성질인 투자율은 감소한다.
(정답률: 63%)
  • 냉간 가공 시에는 소성 변형으로 인해 가공경화가 발생하며, 이로 인해 강도와 경도는 증가하지만 연신율, 단면수축률, 인성은 감소하게 됩니다.
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63. 탄소강에 함유된 인(P)의 영향을 옳게 설명한 것은?

  1. 경도를 감소시킨다.
  2. 결정립을 미세화시킨다.
  3. 연신율을 증가시킨다.
  4. 상온 취성의 원인이 된다.
(정답률: 65%)
  • 탄소강에 함유된 인(P)은 상온에서 강재를 취약하게 만들어 깨지기 쉽게 하는 상온 취성의 주된 원인이 됩니다.

    오답 노트
    적열 취성의 원인: 황(S)
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64. 그림과 같은 항온 열처리하여 마텐자이트와 베이나이트의 혼합조직을 얻는 열처리는?

  1. 담금질
  2. 패턴팅
  3. 마템퍼링
  4. 오스템퍼링
(정답률: 63%)

  • 항온 열처리 중 마텐자이트와 베이나이트의 혼합 조직을 얻는 방법은 마템퍼링입니다.

    오답 노트
    오스템퍼링: 베이나이트 조직
    패턴팅: 소르바이트 조직
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65. 강을 담금질하면 경도가 크고 메지므로, 인성을 부여하기 위하여 A1 변태점 이하의 온도에서 일정 시간 유지하였다가 냉각하는 열처리 방법은?

  1. 퀜칭(Quenching)
  2. 탬퍼링(Tempering)
  3. 어닐링(Annealing)
  4. 노멀라이징(Normalizing)
(정답률: 64%)
  • 담금질(퀜칭) 후 경도는 높지만 취성이 생기므로, $A_{1}$ 변태점 이하에서 가열하여 인성을 부여하는 열처리는 탬퍼링(뜨임)입니다.

    오답 노트
    퀜칭: 마텐자이트 조직 형성
    어닐링: 재질 연화 및 내부응력 제거
    노멀라이징: 결정조직 미세화 및 성질 표준화
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66. 스테인리스강의 조직계에 해당되지 않는 것은?

  1. 펄라이트계
  2. 페라이트계
  3. 마텐자이트계
  4. 오스테나이트계
(정답률: 50%)
  • 스테인리스강은 조직에 따라 페라이트계, 마텐자이트계, 오스테나이트계의 3가지로 분류됩니다.

    오답 노트
    펄라이트계: 탄소강의 조직
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67. 라우탈(Lautal) 합금의 주성분으로 옳은 것은?

  1. Al-Si
  2. Al-Mg
  3. Al-Cu-Si
  4. Al-Cu-Ni-Mg
(정답률: 63%)
  • 라우탈 합금의 주성분은 Al-Cu-Si입니다.

    오답 노트
    Al-Si: 실루민
    Al-Mg: 하이드로 날륨
    Al-Cu-Si-Mg: Y합금
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68. 켈밋 합금(Kelmet alloy)의 주요 성분으로 옳은 것은?

  1. Pb-Sn
  2. Cu-Pb
  3. Sn-Sb
  4. Zn-Al
(정답률: 63%)
  • 켈밋 합금은 구리와 납의 합금인 Cu-Pb이며, 주로 항공기나 자동차의 고속용 베어링 재료로 사용됩니다.
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69. 열경화성 수지나 충전 강화수지(FRTP)사용되는 것으로 내열성, 내마모성, 내식성이 필요한 열간 금형용 재료는?

  1. STC3
  2. STS5
  3. STD61
  4. SM45C
(정답률: 49%)
  • STD61은 내열성, 내마모성, 내식성이 우수하여 열경화성 수지나 충전 강화수지(FRTP) 성형을 위한 열간 금형용 합금공구강으로 사용됩니다.

    오답 노트
    STC3: 탄소공구강
    STS5: 절삭공구용 합금공구강
    SM45C: 기계구조용 탄소강
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70. 구리판, 알루미늄판 등 기타 연성의 판재를 가압 성형하여 변형 능력을 시험하는 시험법은?

  1. 커핑 시험
  2. 마멸 시험
  3. 압축 시험
  4. 크리프 시험
(정답률: 57%)
  • 커핑 시험은 구리판이나 알루미늄판 같은 연성 판재를 가압 성형하여 재료의 변형 능력을 측정하는 시험법입니다.

    오답 노트
    마멸 시험: 마찰에 의한 재료 손실량 측정
    압축 시험: 압축력에 대한 항압력 및 강도 결정
    크리프 시험: 일정 응력 하에서의 시간 경과에 따른 변형 측정
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71. 다음 간략기호의 명칭은? (단, 스프링이 없는 경우이다.)

  1. 체크 밸브
  2. 스톱 밸브
  3. 일정 비율 감압 밸브
  4. 저압 우선형 셔틀 밸브
(정답률: 69%)
  • 제시된 기호는 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 역류를 방지하는 체크 밸브의 간략 기호입니다.
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72. 토출량이 일정하지 않으며 주로 저압에서 사용하는 비용적형 펌프의 종류가 아닌 것은?

  1. 베인 펌프
  2. 원심 펌프
  3. 축류 펌프
  4. 혼류 펌프
(정답률: 62%)
  • 베인 펌프는 기어 펌프, 피스톤 펌프와 함께 대표적인 용적형 펌프에 해당합니다. 반면 원심 펌프, 축류 펌프, 혼류 펌프는 비용적형(원심식) 펌프입니다.
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73. 유압 실린더에서 오일에 의해 피스톤에 15MPa의 압력이 가해지고 피스톤 속도가 3.5cm/s 일 때 이 실린더에서 발생하는 동력은 약 몇 kW 인가? (단, 실린더 안지름은 100mm 이다.)

  1. 2.74
  2. 4.12
  3. 6.18
  4. 8.24
(정답률: 60%)
  • 유압 실린더의 동력은 압력, 단면적, 속도의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = p \times A \times v$
    ② [숫자 대입] $P = 15 \times 10^6 \times \frac{\pi \times 0.1^2}{4} \times 0.035$
    ③ [최종 결과] $P = 4123 \text{ W} = 4.12 \text{ kW}$
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74. 다음 기호의 명칭은?

  1. 풋 밸브
  2. 감압 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 디셀러레이션 밸브
(정답률: 72%)
  • 제시된 기호 는 회로 내의 최고 압력을 제한하여 시스템을 보호하는 릴리프 밸브의 표준 기호입니다.
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75. 유압 및 유압 장치에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. 자동제어, 원격제어가 가능하다.
  2. 오일에 기포가 섞이거나 먼지, 이물질에 의해 고장이나 작동이 불량할 수 있다.
  3. 굴삭기와 같은 큰 힘을 필요로 하는 건설기계는 유압보다는 공압을 사용한다.
  4. 유압 장치는 공압 장치에 비해 복귀관과 같은 배관을 필요로 하므로 배관이 상대적으로 복잡해질 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 굴삭기와 같이 매우 큰 힘이 필요한 건설기계는 공압보다 훨씬 높은 압력을 낼 수 있는 유압 장치를 사용합니다.

    오답 노트
    자동/원격제어 가능, 오일 내 이물질에 의한 고장 가능성, 공압 대비 복잡한 배관 구조: 유압 장치의 일반적인 특징임
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76. 유량 제어 밸브를 실린더 출구 측에 설치한 회로로서 실린더에서 유출되는 유량을 제어하며 피스톤 속도를 제어하는 회로는?

  1. 미터 인 회로
  2. 미터 아웃 회로
  3. 블리드 오프 회로
  4. 카운터 밸런스 회로
(정답률: 72%)
  • 유량 제어 밸브를 실린더 출구 측에 설치하여 유출되는 유량을 조절함으로써 피스톤의 속도를 제어하는 방식이 미터 아웃 회로입니다.

    오답 노트
    미터 인 회로: 실린더 입구에서 제어
    블리드 오프 회로: 바이패스 관을 통해 탱크로 빠지는 유량 제어
    카운터 밸런스 회로: 배압 유지 및 자유낙하 방지
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77. 패킹 재료로서 요구되는 성질로 적절하지 않은 것은?

  1. 내마모성이 있을 것
  2. 작동유에 대하여 적당한 저항성이 있을 것
  3. 온도, 압력의 변화에 충분히 견딜 수 있을 것
  4. 패킹이 유체와 접하므로 그 유체에 의해 연화되는 재질일 것
(정답률: 70%)
  • 패킹은 유체가 새지 않도록 밀봉하는 역할을 하므로, 접촉하는 유체에 의해 성질이 변하거나 무르게 되는 연화 현상이 일어나지 않는 재질이어야 합니다.

    오답 노트
    내마모성, 작동유 저항성, 온도 및 압력 견딤: 패킹의 필수 요구 성질임
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78. 유압펌프의 소음 및 진동이 크게 발생하는 이유로 적절하지 않은 것은?

  1. 흡입관 또는 필터가 막힌 경우
  2. 펌프의 설치 위치가 매우 높은 경우
  3. 토출 압력이 매우 높게 설정된 경우
  4. 흡입관의 직경이 매우 크거나 길이가 짧을 경우
(정답률: 60%)
  • 흡입관의 직경이 크고 길이가 짧을수록 유체의 흐름이 원활해져 압력 손실이 줄어들고 소음과 진동이 감소합니다.
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79. 유량 제어 밸브에 속하는 것은?

  1. 스톱 밸브
  2. 릴리프 밸브
  3. 브레이크 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브
(정답률: 45%)
  • 유량 제어 밸브는 유체의 흐름 양이나 정지 상태를 조절하는 밸브로, 스톱 밸브가 이에 해당합니다.

    오답 노트
    릴리프 밸브, 카운터 밸런스 밸브: 압력을 제어하는 압력 제어 밸브입니다.
    브레이크 밸브: 유체의 방향이나 흐름을 제어하는 방향 제어 밸브의 일종입니다.
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80. 오일 탱크의 구비 조건에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. 오일 탱크의 바닥면은 바닥에서 일정 간격 이상을 유지하는 것이 바람직하다.
  2. 오일 탱크는 스트레이너의 삽입이나 분리를 용이하게 할 수 있는 출입구를 만든다.
  3. 오일 탱크 내에 격판(방해판)은 오일의 순환거리를 짧게 하고 기포의 방출이나 오일의 냉각을 보존한다.
  4. 오일 탱크의 용량은 장치의 운전장치 중 장치내의 작동유가 복귀하여도 지장이 없을 만큼의 크기를 가져야 한다.
(정답률: 67%)
  • 오일 탱크 내의 격판(방해판)은 유체의 관성력을 분산시켜 유동을 억제하고 진동을 방지하는 역할을 하며, 기포 방출이나 냉각 보존과는 거리가 멉니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 다음 물리량 중 스칼라(scalar) 양은?

  1. 속력(speed)
  2. 변위(displacement)
  3. 가속도(acceleration)
  4. 운동량(momentum)
(정답률: 60%)
  • 물리량은 크기만 가지는 스칼라와 크기와 방향을 모두 가지는 벡터로 나뉩니다. 속력은 방향과 관계없이 크기만을 나타내는 대표적인 스칼라 양입니다.

    오답 노트
    변위, 가속도, 운동량: 크기와 방향을 모두 가지는 벡터 양입니다.
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82. 두 개의 블록이 정지 상태에서 움직이기 시작한다. 풀리와 로프 사이의 마칠이 없다고 가정하고, 블록 A와 수평면 간의 마찰계수를 0.25라고 할 때, 줄에 걸리는 장력은 약 몇 N 인가? (단, A 블록의 질량은 200kg, B 블록의 질량은 300kg 이다.)

  1. 1270
  2. 1470
  3. 4420
  4. 5890
(정답률: 42%)
  • 전체 시스템의 가속도를 먼저 구한 뒤, 블록 A에 작용하는 힘의 평형 방정식을 통해 장력을 구합니다.
    ① [가속도 계산]
    $$a = \frac{m_B g - \mu m_A g}{m_A + m_B}$$
    $$a = \frac{300 \times 9.8 - 0.25 \times 200 \times 9.8}{200 + 300} = 4.9$$
    ② [장력 공식]
    $$T = m_A a + \mu m_A g$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 200 \times 4.9 + 0.25 \times 200 \times 9.8 = 1470$$
    약 1470 N 입니다.
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83. 그림과 같이 길이(L)이 2.4m이고, 반지름(a)이 0.4m인 원통이 있다. 이 원통의 질량이 150kg일 때, 중심에서 y축 방향에 대한 질량관성모멘트(Iy)는 약 몇 kg·m2 인가?

  1. 12
  2. 36
  3. 78
  4. 120
(정답률: 33%)
  • 원통의 중심을 지나는 $y$축에 대한 질량관성모멘트는 원판의 관성모멘트와 가는 막대의 관성모멘트 성분을 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I_y = \frac{m a^2}{4} + \frac{m L^2}{12}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I_y = \frac{150 \times 0.4^2}{4} + \frac{150 \times 2.4^2}{12}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I_y = 6 + 72 = 78$$
    약 78 kg·m$^2$ 입니다.
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84. 그림과 같은 시스템에서 질량 m=5kg이고 스프링 상수 k=20N/m 이며, 기진력 sin(wt) [N]이 작용하였다. 초기 조건 t=0 일 때 x(0)=0, 이면 시간 t일 때의 변위 x는?

(정답률: 30%)
  • 강제 진동 시스템에서 질량 $m=5$ kg, 스프링 상수 $k=20$ N/m, 외력 $F(t) = \sin(\omega t)$가 작용할 때의 변위 $x(t)$를 구하는 문제입니다. 고유진동수 $\omega_n = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{20}{5}} = 2$ rad/s 이며, 초기 조건 $x(0)=0, \dot{x}(0)=0$을 만족하는 특수해와 일반해의 조합을 통해 도출하면 가 됩니다.
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85. 반지름이 1m인 바퀴가 60rpm 으로 미끄러지지 않고 굴러갈 때 바퀴의 운동에너지는 약 몇 J인가? (단, 바퀴의 질량은 10kg이고 바퀴는 얇은 두께의 원판형상이다.)

  1. 296
  2. 245
  3. 198
  4. 164
(정답률: 26%)
  • 미끄러짐 없이 굴러가는 원판의 전체 운동에너지는 병진 운동에너지와 회전 운동에너지의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{2}I\omega^2$$
    ② [숫자 대입]
    $$\omega = 2\pi \times \frac{60}{60} = 2\pi$$
    $$v = \omega r = 2\pi \times 1 = 2\pi$$
    $$I = \frac{1}{2}mr^2 = \frac{1}{2} \times 10 \times 1^2 = 5$$
    $$E = \frac{1}{2} \times 10 \times (2\pi)^2 + \frac{1}{2} \times 5 \times (2\pi)^2$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 296.088$$
    약 296 J 입니다.
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86. 질량 m은 탄성스프링으로 지지되어 있으며 그림과 같이 x = 0 일 때 자유낙하를 시작한다. x = 0 일 때 스프링의 변형량은 0 이며, 탄성스프링의 질량은 무시하고 스프링상수는 k이다. 질량 m의 속도가 최대가 될 때 탄성스프링의 변형량(x)은?

  1. 0
(정답률: 41%)
  • 질량 $m$의 속도가 최대가 되는 지점은 알짜힘이 0이 되어 가속도가 0이 되는 지점, 즉 중력과 스프링의 복원력이 평형을 이루는 지점입니다.
    $$mg - kx = 0$$
    $$kx = mg$$
    $$x = \frac{mg}{k}$$
    따라서 탄성스프링의 변형량은 입니다.
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87. 질점이 시간 t에 대하여 다음과 같이 단순조화운동을 나타낼 때 이 운동의 주기는?

(정답률: 59%)
  • 단순조화운동 $y(t) = C \cos(\omega t - \phi)$에서 각속도 $\omega$와 주기 $T$의 관계는 $T = \frac{2\pi}{\omega}$입니다.
    따라서 주기는 가 됩니다.
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88. 그림과 같이 회전자의 질량은 30kg이고 회전반경은 200mm이다. 3600rpm으로 회전하고 있던 회전자가 정지하기까지 5.3분이 걸렸을 때 정지하는 동안 마찰에 의한 평균 모멘트의 크기는 약 몇 N·m인가?

  1. 1.4
  2. 2.4
  3. 3.4
  4. 4.4
(정답률: 24%)
  • 회전체의 관성모멘트와 각가속도를 이용하여 마찰에 의한 평균 모멘트를 구합니다.
    ① [기본 공식] $M = I \alpha = (m r^2) \times \frac{\omega_0 - \omega_f}{t}$
    ② [숫자 대입] $M = (30 \times 0.2^2) \times \frac{\frac{3600 \times 2\pi}{60}}{5.3 \times 60}$
    ③ [최종 결과] $M = 1.42$
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89. 질량 3kg인 물체가 10m/s 로 가다가 정지하고 있는 4kg의 물체에 충돌하여 두 물체가 함께 움직인다면 충돌 후의 속도는 몇 m/s 인가?

  1. 2.3
  2. 3.4
  3. 3.8
  4. 4.3
(정답률: 59%)
  • 운동량 보존 법칙에 따라 충돌 전 두 물체의 운동량 합은 충돌 후 함께 움직이는 물체의 운동량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{m_1 v_1 + m_2 v_2}{m_1 + m_2}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{3 \times 10 + 4 \times 0}{3 + 4}$
    ③ [최종 결과] $V = 4.3$
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90. 중량은 100N이고, 스프링상수는 100N/cm 인 진동계에서 임계감쇠계수는 약 몇 N·s/cm 인가?

  1. 36.4
  2. 26.4
  3. 16.4
  4. 6.4
(정답률: 49%)
  • 임계감쇠계수는 질량과 스프링상수의 곱의 제곱근에 2를 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $C_{cr} = 2\sqrt{mk}$
    ② [숫자 대입] $C_{cr} = 2\sqrt{\frac{100}{980} \times 100}$
    ③ [최종 결과] $C_{cr} = 6.38$
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91. 회전하는 상자 속에 공작물과 숫돌입자, 공작액, 콤파운드 등을 넣고 서로 충돌시켜 표면의 요철을 제거하며 매끈한 가공면을 얻는 가공법은?

  1. 호닝(honing)
  2. 배럴(barrel) 가공
  3. 숏 피닝(shot peening)
  4. 슈퍼 피니싱(super finishing)
(정답률: 61%)
  • 회전하는 통(배럴) 속에 공작물과 연마재를 함께 넣고 회전시켜 마찰과 충돌을 통해 표면을 매끄럽게 다듬는 가공법을 배럴 가공이라고 합니다.
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92. 공기마이크로미터의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 배율이 높고 정도가 좋다.
  2. 접촉 측정자를 사용하지 않을 때에는 측정력이 거의 0에 가깝다.
  3. 측정물에 부착된 기름이나 먼지를 분출공기로 불어내므로 보다 정확한 측정이 가능하다.
  4. 직접측정기로서 큰 치수(1개)와 작은 치수(2개)로 이루어진 마스터가 최소 3개 필요하다.
(정답률: 53%)
  • 공기마이크로미터는 기준 치수와 측정물의 차이를 측정하는 비교측정기입니다. 따라서 직접측정기가 아니며, 기준을 잡기 위해 큰 치수와 작은 치수의 마스터 2개만 있으면 됩니다.

    오답 노트
    직접측정기로서 마스터 3개 필요: 비교측정기이며 마스터 2개 필요
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93. 바이트의 노즈 반지름 r=0.2mm, 이송 S=0.05mm/rev로 선삭을 할 때 이론적인 표면거칠기는 약 몇 mm 인가?

  1. 0.15
  2. 0.015
  3. 0.0015
  4. 0.00015
(정답률: 47%)
  • 선삭 가공 시 이론적인 표면거칠기는 이송량의 제곱을 노즈 반지름의 8배로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{S^{2}}{8r}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{0.05^{2}}{8 \times 0.2}$
    ③ [최종 결과] $H = 0.0015$ mm
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94. 주물을 제작할 때 생사형 주형의 경우, 주물 500kg, 주물의 두께에 따른 계수를 2.2라 할 때 주입시간은 약 몇 초인가?

  1. 33.8
  2. 49.2
  3. 52.8
  4. 56.4
(정답률: 35%)
  • 생사형 주형의 주입시간은 주물의 무게에 루트를 씌운 값에 두께 계수를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $T = K \sqrt{W}$
    ② [숫자 대입] $T = 2.2 \sqrt{500}$
    ③ [최종 결과] $T = 49.2$ 초
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95. 전단가공의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 비딩(beading)
  2. 펀칭(punching)
  3. 트리밍(trmming)
  4. 블랭킹(blacking)
(정답률: 56%)
  • 전단가공은 재료를 전단력을 이용하여 절단하는 가공법으로 펀칭, 트리밍, 블랭킹 등이 이에 해당합니다. 반면 비딩은 재료의 표면에 홈이나 돌기를 만드는 성형 가공의 일종이므로 전단가공에 해당하지 않습니다.
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96. 센터리스 연삭의 특징으로 틀린 것은?

  1. 가늘고 긴 가공물의 연삭에 적합하다.
  2. 연속작업을 할 수 있어 대량 생산이 용이하다.
  3. 키 홈과 같은 긴 홈이 있는 가공물은 연삭이 어렵다.
  4. 축 방향의 추력이 있으므로 연삭 여유가 커야 한다.
(정답률: 43%)
  • 센터리스 연삭은 공작물을 지지하는 센터가 없으므로 축 방향의 추력이 발생하지 않는 것이 특징입니다. 따라서 연삭 여유가 커야 한다는 설명은 틀린 내용입니다.
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97. 일반열처리 중 풀림의 종류에 포함되지 않는 것은?

  1. 가압 풀림
  2. 완전 풀림
  3. 항온 풀림
  4. 구상화 풀림
(정답률: 44%)
  • 풀림(Annealing)의 종류에는 완전 풀림, 항온 풀림, 구상화 풀림, 응력 제거 풀림 등이 있으며, 가압 풀림은 이에 해당하지 않습니다.
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98. 다음 중 방전가공의 전극 재질로 가장 적절한 것은?

  1. S
  2. Cu
  3. Si
  4. Al2O3
(정답률: 55%)
  • 방전가공 전극은 전기 전도성이 좋고 내열성이 우수한 재료를 사용해야 하므로 구리(Cu), 흑연, 황동 등이 가장 적절합니다.
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99. 모재의 용접부에 용제공급관을 통하여 입상의 용제를 쌓아놓고 그 속에 와이어전극을 송급하면 모재 사이에서 아크가 발생하며 그 열에 의하여 와이어 자체가 용융되어 접합되는 용접방법은?

  1. MIG 용접
  2. 원자수소 아크용접
  3. 탄산가스 아크용접
  4. 서브머지드 아크용접
(정답률: 56%)
  • 입상의 용제(플럭스) 속에 전극을 송급하여 아크를 발생시키고, 용제 속에 잠긴 상태로 용접하는 방식이 서브머지드 아크용접의 핵심 원리입니다.
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100. 강판의 두께가 2mm, 최대 전단 강도가 440MPa 인 재료에 지름이 24mm인 구멍을 뚫을 때 펀치에 작용되어야 하는 힘은 약 몇 N인가?

  1. 44766
  2. 51734
  3. 66350
  4. 72197
(정답률: 61%)
  • 펀칭 시 발생하는 전단력은 전단 강도에 전단 면적(원주 길이 $\times$ 두께)을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \tau \times (\pi d t)$
    ② [숫자 대입] $F = 440 \times 10^{6} \times (\pi \times 0.024 \times 0.002)$
    ③ [최종 결과] $F = 66350\text{N}$
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