일반기계기사 필기 기출문제복원 (2022-03-05)

일반기계기사 2022-03-05 필기 기출문제 해설

이 페이지는 일반기계기사 2022-03-05 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

일반기계기사
(2022-03-05 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 양단이 회전지지로 된 장주에서 거리 e 만큼 편심된 곳에 축방향 하중 P가 작용할 때 이 기둥에서 발생하는 최대 압축응력(σmax)은? (단, A는 기둥 단면적, 2c는 두께, r은 단면의 회전반경, E는 세로탄성계수이다.)

(정답률: 39%)
  • 편심 하중을 받는 장주에서 발생하는 최대 압축응력은 축하중에 의한 응력과 편심으로 인한 굽힘 응력의 합으로 나타납니다. 세칸트($\sec$) 함수가 포함된 장주 공식이 적용됩니다.
    $$\sigma_{max} = \frac{P}{A} [1 + \frac{ec}{r^{2}} \sec (\frac{L}{r} \sqrt{\frac{P}{4EA}})]$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림과 같은 막대가 있다. 길이는 4m 이고 힘(F)은 지면에 평행하게 200N만큼 주었을 때 O점에 작용하는 힘(Fox, Foy)과 모멘트(Mz)의 크기는?

  1. Fox = 200N, Foy = 0, Mz = 400 N·m
  2. Fox = 0, Foy = 200N, Mz = 200 N·m
  3. Fox = 200N, Foy = 200N, Mz = 200 N·m
  4. Fox = 0, Foy = 0, Mz = 400 N·m
(정답률: 87%)
  • 힘의 평형 조건과 모멘트의 정의를 이용하여 $O$점에 작용하는 반력과 모멘트를 구합니다. 힘 $F$가 $x$축 방향으로 작용하므로 $F_{ox}$는 $200\text{ N}$이며, $y$축 성분은 없습니다. 모멘트 $M_{z}$는 힘과 모멘트 팔 길이(수직 거리)의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M_{z} = F \times L \sin(\theta)$
    ② [숫자 대입] $M_{z} = 200 \times 4 \sin(30^{o})$
    ③ [최종 결과] $F_{ox} = 200\text{ N}, F_{oy} = 0, M_{z} = 400\text{ N\cdot m}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 지름 100mm의 원에 내접하는 정사각형 단면을 가진 강봉이 10kN의 인장력을 받고 있다. 단면에 작용하는 인장응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 2
  2. 3.1
  3. 4
  4. 6.3
(정답률: 79%)
  • 원 내접 정사각형의 한 변의 길이를 구한 뒤, 하중을 단면적으로 나누어 인장응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A} = \frac{P}{a^2}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{10 \times 10^{3}}{0.0707^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 2$ MPa
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 도심축에 대한 단면 2차 모멘트가 크도록 직사각형 단면[폭(b)×높이(h)]을 만들 때 단면 2차 모멘트를 직사각형 폭(b)에 관한 식으로 옳게 나타낸 것은? (단, 직사각형 단면은 지름 d인 원에 내접한다.)

(정답률: 56%)
  • 원 내접 직사각형의 단면 2차 모멘트 $I = \frac{bh^3}{12}$를 최대화하기 위해 $h^2 = d^2 - b^2$를 대입하여 $b$에 대해 최적화하면 $h = \sqrt{3}b$ 관계가 성립합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I = \frac{bh^3}{12}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I = \frac{b(\sqrt{3}b)^3}{12} = \frac{b(3\sqrt{3}b^3)}{12}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I = \frac{\sqrt{3}}{4}b^4$$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 기계요소의 임의의 점에 대하여 스트레인을 측정하여 보니 다음과 같이 나타났다. 현 위치로부터 시계방향으로 30° 회전된 좌표계의 y방향의 스트레인 εy는 얼마인가? (단, ε은 각 방향별 수직변형률, γ는 전단변형률을 나타낸다.)

  1. -14.95×10-6
  2. -12.64×10-6
  3. -10.67×10-6
  4. -9.32×10-6
(정답률: 44%)
  • 주어진 변형률 상태에서 좌표계를 회전시켰을 때의 수직변형률을 구하기 위해 모어 원(Mohr's Circle) 원리를 이용합니다. 실제 좌표계에서 $30^{\circ}$ 시계방향 회전은 모어 원 상에서 $60^{\circ}$ 회전에 해당합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon_{y} = \frac{\epsilon_{x} + \epsilon_{y}}{2} + \frac{\epsilon_{x} - \epsilon_{y}}{2} \cos(2\theta)$
    ② [숫자 대입] $\epsilon_{y} = \frac{-30 + (-10)}{2} \times 10^{-6} + \frac{-30 - (-10)}{2} \times 10^{-6} \cos(60^{\circ} + 2\arctan(\frac{10}{20}))$
    ③ [최종 결과] $\epsilon_{y} = -10.67 \times 10^{-6}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 길이 15m, 지름 10mm의 강봉에 8kN의 인장하중을 걸었더니 탄성 변형이 생겼다. 이 때 늘어난 길이는 약 몇 mm 인가? (단, 이 강재의 세로탄성계수는 210GPa 이다.)

  1. 1.46
  2. 14.6
  3. 0.73
  4. 7.3
(정답률: 77%)
  • 재료의 인장하중에 의한 늘어난 길이는 하중, 길이, 단면적, 세로탄성계수의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{PL}{AE}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{(8 \times 10^{3}) \times 15}{(\frac{\pi \times 0.01^{2}}{4}) \times (210 \times 10^{9})}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 7.3 \text{ mm}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림과 같이 2개의 비틀림 모멘트를 받고 있는 중공축의 a-a 단면에서 비틀림 모멘트에 의한 최대전단응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 중공축의 바깥지름은 10cm, 안지름은 6cm 이다.)

  1. 25.5
  2. 36.5
  3. 47.5
  4. 58.5
(정답률: 68%)
  • 중공축의 비틀림 모멘트에 의한 최대 전단 응력을 구하는 문제입니다. 합력 토크 $T$를 구한 뒤 극단면계수 $Z_p$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\tau_{max} = \frac{T}{Z_p} = \frac{T}{\frac{\pi(d_0^4 - d_i^4)}{16d_0}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\tau_{max} = \frac{20 \times 10^3 - 10 \times 10^3}{\frac{\pi((0.1)^4 - (0.06)^4)}{16 \times 0.1}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\tau_{max} = 58.5 \text{ MPa}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림과 같은 보에서 P1 = 800N, P2 = 500N이 작용할 때 보의 왼쪽에서 2m 지점에 있는 a 위치에서의 굽힘모멘트의 크기는 약 몇 N·m 인가?

  1. 133.3
  2. 166.7
  3. 204.6
  4. 257.4
(정답률: 73%)
  • 보의 평형 조건을 이용하여 지지점의 반력을 구한 후, 특정 지점에서의 굽힘모멘트를 계산하는 문제입니다.
    먼저 오른쪽 지지점 $R_b$의 반력을 구하기 위해 왼쪽 끝점 기준 모멘트 평형을 세웁니다.
    $$\sum M_{left} = 0$$
    $$-800 \times 1.5 + R_b \times 3 - 500 \times 3.7 = 0$$
    $$R_b = 1016.67 \text{ N}$$
    왼쪽 지지점 $R_a$의 반력은 전체 하중에서 $R_b$를 뺀 값입니다.
    $$R_a = (800 + 500) - 1016.67 = 283.33 \text{ N}$$
    왼쪽에서 $2 \text{ m}$ 지점 $a$에서의 굽힘모멘트 $M_a$를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M_a = R_a \times L_a - P_1 \times (L_a - L_1)$
    ② [숫자 대입] $M_a = 283.33 \times 2 - 800 \times (2 - 1.5)$
    ③ [최종 결과] $M_a = 166.7 \text{ N\cdot m}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 5cm×10cm 단면의 3개의 목재를 목재용 접착제로 접착하여 그림과 같은 10cm×15cm 의 사각 단면을 갖는 합성 보를 만들었다. 접착부에 발생하는 전단응력은 약 몇 kPa 인가? (단, 이 합성보는 양단이 길이 2m인 단순지지보이며 보의 중앙에 800N의 집중하중을 받는다.)

  1. 57.6
  2. 35.5
  3. 82.4
  4. 160.8
(정답률: 39%)
  • 보의 전단응력 공식을 사용하여 접착면의 최대 전단응력을 구하는 문제입니다. 단순지지보 중앙에 집중하중이 작용하므로 최대 전단력 $F$는 하중의 절반인 $400\text{ N}$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{FQ}{bI}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{400 \times (0.1 \times 0.05 \times 0.05)}{0.1 \times \frac{0.1 \times 0.15^{3}}{12}}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 35.5\text{ kPa}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 외팔보 AB에서 중앙(C)에 모멘트 MC와 자유단에 하중 P가 동시에 작용할 때, 자유단(B)에서의 처짐량이 영(0)이 되도록 MC를 결정하면? (단, 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 59%)
  • 자유단 B에서의 전체 처짐량이 0이 되려면, 집중하중 $P$에 의한 처짐량과 모멘트 $M_{C}$에 의한 처짐량이 크기는 같고 방향은 반대여야 합니다.
    집중하중 $P$에 의한 처짐량은 $\frac{8Pa^{3}}{3EI}$이고, 모멘트 $M_{C}$에 의한 처짐량은 $\frac{3M_{C}a^{2}}{2EI}$ 입니다.
    두 식을 동일하게 설정하여 $M_{C}$에 대해 정리하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{3M_{C}a^{2}}{2EI} = \frac{8Pa^{3}}{3EI}$$
    $$M_{C} = \frac{16}{9}Pa$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림과 같은 외팔보가 있다. 보의 굽힘에 대한 허용응력을 80MPa로 하고, 자유단 B로부터 보의 중앙점 C사이에 등분포하중 w를 작용시킬 때, w의 최대 허용값은 몇 kN/m인가? (단, 외팔보의 폭×높이는 5cm×9cm 이다.)

  1. 12.4
  2. 13.4
  3. 14.4
  4. 15.4
(정답률: 69%)
  • 보의 최대 굽힘 응력 공식을 이용하여 하중 $w$의 최대값을 구하는 문제입니다. 등분포하중을 집중하중으로 변환하여 최대 모멘트를 산출하고, 단면계수를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z}$
    ② [숫자 대입] $80 \times 10^{6} = \frac{0.375w}{0.05 \times 0.09^{2} / 6}$
    ③ [최종 결과] $w = 14.4 \text{ kN/m}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 지름 20cm, 길이 40cm 인 콘크리트 원통에 압축하중 20kN이 작용하여 지름이 0.0006cm 만큼 늘어나고 길이는 0.0057cm 만큼 줄었을 때, 푸아송 비는 약 얼마인가?

  1. 0.18
  2. 0.24
  3. 0.21
  4. 0.27
(정답률: 78%)
  • 푸아송 비 $\nu$는 가로 변형률(측방 변형률)과 세로 변형률(축 방향 변형률)의 절대값의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\nu = \frac{\epsilon_{lateral}}{\epsilon_{axial}} = \frac{\Delta d / d}{\Delta L / L}$
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{0.0006 / 20}{0.0057 / 40}$
    ③ [최종 결과] $\nu = \frac{0.00003}{0.0001425} \approx 0.21$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림과 같이 지름 50mm의 연강봉의 일단을 벽에 고정하고, 자유단에는 50cm 길이의 레버 끝에 600N의 하중을 작용시킬 때 연강봉에 발생하는 최대굽힘응력과 최대전단응력은 각각 몇 MPa 인가?

  1. 최대굽힘응력 : 51.8, 최대전단응력 : 27.3
  2. 최대굽힘응력 : 27.3, 최대전단응력 : 51.8
  3. 최대굽힘응력 : 41.8, 최대전단응력 : 27.3
  4. 최대굽힘응력 : 27.3, 최대전단응력 : 41.8
(정답률: 47%)
  • 굽힘 모멘트 $M$과 비틀림 모멘트 $T$가 동시에 작용하는 경우, 상당 모멘트를 이용하여 최대 응력을 계산합니다.
    모멘트 계산: $M = 600 \times 1 = 600 \text{ Nm}$, $T = 600 \times 0.5 = 300 \text{ Nm}$
    상당 비틀림 모멘트: $T_{e} = \sqrt{M^{2} + T^{2}} = \sqrt{600^{2} + 300^{2}} \approx 670.82 \text{ Nm}$
    상당 굽힘 모멘트: $M_{e} = 0.5(M + T_{e}) = 0.5(600 + 670.82) \approx 635.41 \text{ Nm}$
    ① [최대굽힘응력 공식] $\sigma_{max} = \frac{M_{e}}{Z} = \frac{635.41}{\frac{\pi \times 0.05^{3}}{32}}$
    ② [최대전단응력 공식] $\tau_{max} = \frac{T_{e}}{Z_{p}} = \frac{670.82}{\frac{\pi \times 0.05^{3}}{16}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{max} = 51.8 \text{ MPa}, \quad \tau_{max} = 27.3 \text{ MPa}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림과 같은 직육면체 블록은 전단탄성계수 500MPa이고, 상하면에 강체 평판이 부착되어 있다. 아래쪽 평판은 바닥면에 고정되어 있으며, 위쪽 평판은 수평방향 힘 P가 작용한다. 힘 P에 의해서 위쪽 평판이 수평방향으로 0.8mm 이동되었다면 가해진 힘 P는 약 몇 kN 인가?

  1. 60
  2. 80
  3. 100
  4. 120
(정답률: 56%)
  • 전단탄성계수 $G$는 전단응력 $\tau$와 전단변형률 $\gamma$의 비로 정의됩니다. 힘 $P$는 전단응력과 단면적의 곱으로 나타낼 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $P = G \times A \times \gamma$
    ② [숫자 대입] $P = (500 \times 10^{6}) \times (0.05 \times 0.16) \times \frac{0.8}{40}$
    ③ [최종 결과] $P = 80,000 \text{ N} = 80 \text{ kN}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 바깥지름 80mm, 안지름 60mm인 중공축에 4kN·m의 토크가 작용하고 있다. 최대 전단변형률은 얼마인가? (단, 축 재료의 전단탄성계수는 27GPa 이다.)

  1. 0.00122
  2. 0.00216
  3. 0.00324
  4. 0.00410
(정답률: 66%)
  • 중공축의 최대 전단변형률을 구하기 위해, 먼저 토크 공식을 이용하여 최대 전단응력을 구한 뒤 전단탄성계수와의 관계식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{T}{Z_{p}}, \quad \gamma = \frac{\tau}{G}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{4 \times 10^{3}}{\frac{\pi(0.08^{4} - 0.06^{4})}{32} \times \frac{1}{0.04}} \approx 58.2 \times 10^{6} \text{ Pa}, \quad \gamma = \frac{58.2 \times 10^{6}}{27 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $\gamma = 0.00216$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림과 같은 전체 길이가 ℓ인 보의 중앙에 집중하중 P[N]와 균일분포 하중 w[N/m]가 동시에 작용하는 단순보에서 최대 처짐은? (단, w×ℓ=P 이고, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 68%)
  • 단순보의 중앙에 집중하중 $P$와 균일분포하중 $w$가 동시에 작용할 때, 전체 최대 처짐량은 각 하중에 의한 처짐량의 합으로 계산합니다.
    조건에서 $w \times \ell = P$이므로, 분포하중 항의 $w$를 $\frac{P}{\ell}$로 치환하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{PL^{3}}{48EI} + \frac{5w\ell^{4}}{384EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{PL^{3}}{48EI} + \frac{5(\frac{P}{\ell})\ell^{4}}{384EI} = \frac{8PL^{3} + 5PL^{3}}{384EI}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{max} = \frac{13P\ell^{3}}{384EI}$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림과 같이 10kN의 집중하중과 4kN·m의 굽힘모멘트가 작용하는 단순지지보에서 A 이치의 반력 RA는 약 몇 kN 인가? (단, 4kN·m의 모멘트는 보의 중앙에서 작용한다.)

  1. 6.8
  2. 14.2
  3. 8.6
  4. 10.4
(정답률: 72%)
  • 단순지지보의 평형 방정식을 이용하여 반력을 구합니다. $A$점에서의 모멘트 합 $\sum M_{A} = 0$을 통해 $R_{B}$를 먼저 구한 뒤, 수직 힘의 평형 $\sum F_{y} = 0$을 통해 $R_{A}$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $R_{A} + R_{B} = 10, \quad R_{B} \times 10 + 4 = 0$
    ② [숫자 대입] $R_{B} = -0.4, \quad R_{A} = 10 - (-0.4)$
    ③ [최종 결과] $R_{A} = 10.4\text{ kN}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림의 구조물이 수직하중 2P를 받을 때 구조물 속에 저장되는 총 탄성변형에너지는? (단, 구조물의 단면적은 A, 세로탄성계수는 E로 모두 같다.)

(정답률: 42%)
  • 구조물 전체의 탄성변형에너지는 각 부재에 저장된 에너지의 합입니다. 라마 법칙을 통해 각 부재의 축력을 구하고, 축하중에 의한 변형에너지 공식 $U = \frac{P^{2}L}{2AE}$를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $U = \sum \frac{P_{i}^{2}L_{i}}{2AE}$
    ② [숫자 대입] $U = \frac{(\sqrt{3}P)^{2}(\frac{h}{\sin 60^{o}})}{2AE} + \frac{P^{2}(\frac{h}{\sin 30^{o}})}{2AE}$
    ③ [최종 결과] $\frac{P^{2}h}{AE}(1 + \sqrt{3})$
    해당 결과는 와 일치합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림과 같이 ω N/m의 분포하중을 받는 길이 L의 양단 고정보에서 굽힘 모멘트가 0이 되는 곳은 보의 왼쪽으로부터 대략 어디에 위치해 있는가?

  1. 0.5 L
  2. 0.33 L, 0.67 L
  3. 0.21 L, 0.79 L
  4. 0.26 L, 0.74 L
(정답률: 48%)
  • 양단 고정보에 등분포하중이 작용할 때, 굽힘 모멘트 식 $M(x) = \frac{\omega L}{2}x - \frac{\omega x^{2}}{2} - \frac{\omega L^{2}}{12}$가 $0$이 되는 지점을 찾습니다. 이 식은 $x$에 대한 2차 방정식이며, 근의 공식을 통해 $x$ 값을 도출합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\omega L}{2}x - \frac{\omega x^{2}}{2} - \frac{\omega L^{2}}{12} = 0$
    ② [숫자 대입] $x^{2} - Lx + \frac{L^{2}}{6} = 0$
    ③ [최종 결과] $x = 0.21L, 0.79L$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 한 변이 50cm이고, 얇은 두께를 가진 정사각형 파이프가 20000 N·m의 비틀림 모멘트를 받을 때 파이프 두께는 약 몇 mm 이상으로 해야 하는가? (단, 파이프 재료의 허용비틀림응력은 40MPa 이다.)

  1. 0.5 mm
  2. 1.0 mm
  3. 1.5 mm
  4. 2.0 mm
(정답률: 36%)

  • Τ = τ x (2A_m*t)

    t
    t=200002×0.25×(40×106)
  • 얇은 벽 두께를 가진 정사각형 파이프의 비틀림 응력 공식을 이용하여 두께를 산출합니다. 극단면계수 $Z_{p}$는 외측 정사각형과 내측 정사각형의 차이로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \tau \times Z_{p} = \tau \times \frac{a^{3} - (a-2t)^{3}}{3}$
    ② [숫자 대입] $20000 = 40 \times 10^{6} \times \frac{0.5^{3} - (0.5-2t)^{3}}{3}$
    ③ [최종 결과] $t = 0.001\text{ m} = 1.0\text{ mm}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2과목: 기계열역학

21. Van der Waals 상태 방정식은 다음과 같이 나타낸다. 이 식에서 a/v2, b는 각각 무엇을 의미하는 것인가? (단, P는 압력, v는 비체적, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.)

  1. 분자간의 작용력, 분자 내부 에너지
  2. 분자 자체의 질량, 분자 내부 에너지
  3. 분자간의 작용력, 기체 분자들이 차지하는 체적
  4. 분자 자체의 질량, 기체 분자들이 차지하는 체적
(정답률: 71%)
  • Van der Waals 상태 방정식 $$(P + \frac{a}{v^{2}})(v - b) = RT$$ 에서 각 항의 물리적 의미를 묻는 문제입니다.
    압력 보정항인 $\frac{a}{v^{2}}$는 분자 간의 인력(작용력)을 의미하며, 체적 보정항인 $b$는 기체 분자 자체가 차지하는 고유 체적을 의미합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

22. 1 MPa, 230℃ 상태에서 압축계수(compressibility factor)가 0.95인 기체가 있다. 이 기체의 실제 비체적은 약 몇 m3/kg인가? (단, 이 기체의 기체상수는 461 J/(lg·K) 이다.)

  1. 0.14
  2. 0.18
  3. 0.22
  4. 0.26
(정답률: 68%)
  • 압축계수 $Z$를 고려한 실제 기체의 상태 방정식을 사용하여 비체적을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{ZRT}{P}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{0.95 \times 461 \times (230 + 273)}{1 \times 10^{6}}$
    ③ [최종 결과] $v = 0.22$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

23. 효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110kW 라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW 인가?

  1. 375
  2. 165
  3. 135
  4. 85
(정답률: 70%)
  • 열기관의 효율은 공급된 총 열량 대비 유효하게 한 일의 비율이며, 방출 열량은 공급 열량에서 한 일을 뺀 값입니다.
    ① [기본 공식] $Q_{in} = \frac{W}{\eta}$
    ② [숫자 대입] $Q_{in} = \frac{110}{0.4} = 275$
    ③ [최종 결과] $Q_{out} = 275 - 110 = 165$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

24. 피스톤-실린더에 기체가 존재하며 피스톤의 단면적은 5cm2이고 피스톤에 외부에서 500N의 힘이 가해진다. 이 때 주변 대기압력이 0.099 MPa이면 실린더 내부 기체의 절대압력(MPa)은 약 얼마인가?

  1. 0.901
  2. 1.099
  3. 1.135
  4. 1.275
(정답률: 72%)
  • 실린더 내부의 절대압력은 외부 대기압에 피스톤의 하중으로 인해 발생하는 추가 압력을 더한 값입니다.
    ① [기본 공식] $P = P_{atm} + \frac{F}{A}$
    ② [숫자 대입] $P = 0.099 + \frac{500}{5 \times 10^{-4} \times 10^{6}}$
    ③ [최종 결과] $P = 1.099$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

25. 랭킨 사이클로 작동되는 증기동력 발전소에서 20MPa의 압력으로 물이 보일러에 공급되고, 응축기 출구에서 온도는 20℃, 압력은 2.339 kPa이다. 이 때 급수펌프에서 수행하는 단위질량당 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 20℃에서 포화액 비체적은 0.001002 m3kg, 포화증기 비체적은 57.79 m3/kg이며, 급수펌프에서는 등엔트로피 과정으로 변화한다고 가정한다.)

  1. 0.4681
  2. 20.04
  3. 27.14
  4. 1020.6
(정답률: 43%)
  • 등엔트로피 과정에서 펌프가 수행하는 단위질량당 일은 비체적과 압력 차이의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $w = v(P_{2} - P_{1})$
    ② [숫자 대입] $w = 0.001002 \times (20000 - 2.339)$
    ③ [최종 결과] $w = 20.04$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

26. 비열이 0.9 kJ/(kg·K), 질량이 0.7kg으로 동일하며, 온도가 각각 200℃와 100℃인 두 금속 덩어리를 접촉시켜서 온도가 평형에 도달하였을 때 총 엔트로피 변화량은 약 몇 J/K 인가?

  1. 8.86
  2. 10.42
  3. 13.25
  4. 16.87
(정답률: 42%)
  • 두 물체의 열용량이 같으므로 평형 온도는 두 온도의 산술 평균인 $423$ K가 됩니다. 각 물체의 엔트로피 변화량의 합을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = mc \ln \frac{T_f^{2}}{T_1 T_2}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 0.7 \times 0.9 \times 10^{3} \times \ln \frac{423^{2}}{473 \times 373}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 8.86$ J/K
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

27. 그림과 같은 이상적인 열펌프의 압력(P)-엔탈피(h) 선도에서 각 상태의 엔탈피는 다음과 같을 때 열펌프의 성능계수는? (단, h1 = 155 kJ/kg, h3 = 593 kJ/kg, h4= 827 kJ/kg 이다.)

  1. 1.8
  2. 2.9
  3. 3.5
  4. 4.0
(정답률: 55%)
  • 열펌프의 성능계수는 공급한 일 대비 얻은 열량의 비로 계산하며, 엔탈피 차이를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{h_4 - h_1}{h_4 - h_3}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{827 - 155}{827 - 593}$
    ③ [최종 결과] $COP = 2.9$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

28. 이상기체의 상태변화에서 내부에너지가 일정한 상태 변화는?

  1. 등온 변화
  2. 정압 변화
  3. 단열 변화
  4. 정적 변화
(정답률: 56%)
  • 이상기체의 내부에너지는 오직 온도만의 함수입니다. 따라서 온도가 일정하게 유지되는 등온 변화에서 내부에너지는 변하지 않고 일정합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

29. 압력이 일정할 때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, 비열(Cp)은 온도 T(℃)에 관계한 함수로 Cp(kJ/(kg·℃)) = 1.01+0.000079×T 이다.)

  1. 365
  2. 436
  3. 480
  4. 507
(정답률: 68%)
  • 비열이 온도의 함수로 주어졌으므로, 정압비열을 온도에 대해 적분하여 필요한 열량을 구합니다.
    ① [기본 공식] $Q = m \int_{T_1}^{T_2} C_p dT$
    ② [숫자 대입] $Q = 5 \times \int_{0}^{100} (1.01 + 0.000079T) dT = 5 \times [1.01T + \frac{0.000079T^{2}}{2}]_{0}^{100}$
    ③ [최종 결과] $Q = 507$ kJ
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

30. 고온 400℃, 저온 50℃의 온도 범위에서 작동하는 Carnot 사이클 열기관의 효율을 구하면 약 몇 % 인가?

  1. 43
  2. 46
  3. 49
  4. 52
(정답률: 71%)
  • 카르노 사이클의 열효율은 작동 유체의 고온부와 저온부의 절대온도만으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{50 + 273}{400 + 273}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 52\%$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

31. 기관의 실린더 내에서 1kg의 공기가 온도 120℃에서 열량 40kJ를 얻어 등온팽창 한다고 하면 엔트로피의 변화는 얼마인가?

  1. 0.102 kJ/(kg·K)
  2. 0.132 kJ/(kg·K)
  3. 0.162 kJ/(kg·K)
  4. 0.192 kJ/(kg·K)
(정답률: 69%)
  • 등온 과정에서 엔트로피 변화량은 가해진 열량을 절대온도로 나눈 값으로 계산합니다. 온도는 반드시 절대온도 $\text{K}$ 단위를 사용해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = \frac{Q}{m T}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = \frac{40}{1 \times (120 + 273)}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 0.102\text{ kJ/(kg\cdot K)}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

32. 물질의 양을 1/2로 줄이면 강도성(강성적) 상태량(intensive properties)은 어떻게 되는가?

  1. 1/2로 줄어든다.
  2. 1/4로 줄어든다.
  3. 변화가 없다.
  4. 2배로 늘어난다.
(정답률: 71%)
  • 강도성 상태량(Intensive properties)은 물질의 질량이나 크기와 관계없이 일정한 값을 가지는 성질(예: 온도, 압력, 밀도)을 의미하므로, 물질의 양이 변해도 값은 변화가 없습니다.

    오답 노트
    질량에 비례하여 변하는 성질은 종량성 상태량(Extensive properties)입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

33. 수평으로 놓여진 노즐에서 증기가 흐르고 있다. 입구에서의 엔탈피는 3106 kJ/kg이고, 입구 속도는 13m/s, 출구 속도는 300m/s일 때 출구에서의 증기 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가? (단, 노즐에서의 열교환 및 외부로의 일량은 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정한다.)

  1. 3146
  2. 3208
  3. 2963
  4. 3061
(정답률: 56%)
  • 수평 노즐에서 열교환과 외부 일, 위치 에너지 변화를 무시하면, 입구와 출구의 엔탈피 차이는 속도 변화에 따른 운동 에너지 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $h_{1} - h_{2} = \frac{v_{2}^{2} - v_{1}^{2}}{2 \times 10^{3}}$
    ② [숫자 대입] $3106 - h_{2} = \frac{300^{2} - 13^{2}}{2 \times 10^{3}}$
    ③ [최종 결과] $h_{2} = 3061\text{ kJ/kg}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

34. 단열 노즐에서 공기가 팽창한다. 노즐입구에서 공기 속도는 60m/s, 온도는 200℃이며, 출구에서 온도는 50℃일 때 출구에서 공기 속도는 약 얼마인가? (단, 공기 비열은 1.0035 kJ/(kg·K)이다.)

  1. 62.5 m/s
  2. 328 m/s
  3. 552 m/s
  4. 1901 m/s
(정답률: 47%)
  • 단열 노즐 내의 에너지 보존 법칙에 따라, 엔탈피의 감소량은 운동 에너지의 증가량과 같습니다. 이때 비열 단위 $\text{kJ}$를 $\text{J}$로 변환하기 위해 $10^{3}$을 곱해주는 것이 핵심입니다.
    ① [기본 공식] $C_{p}(T_{1} - T_{2}) = \frac{v_{2}^{2} - v_{1}^{2}}{2}$
    ② [숫자 대입] $1.0035 \times 10^{3}(200 - 50) = \frac{v_{2}^{2} - 60^{2}}{2}$
    ③ [최종 결과] $v_{2} = 552\text{ m/s}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

35. 물 10kg을 1기압 하에서 20℃로부터 60℃까지 가열할 때 엔트로피의 증가량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 물의 정압비열은 4.18 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 9.78
  2. 5.35
  3. 8.32
  4. 14.8
(정답률: 65%)
  • 정압 과정에서 물질의 엔트로피 변화량은 비열, 질량, 그리고 절대온도의 로그 비를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = m C_p \ln(\frac{T_2}{T_1})$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 10 \times 4.18 \times \ln(\frac{60 + 273.15}{20 + 273.15})$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 5.35$
    따라서 엔트로피 증가량은 약 5.35 kJ/K입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

36. 질량이 4kg인 단열된 강재 용기 속에 물 18L가 들어있으며, 25℃로 평형상태에 있다. 이 속에 200℃의 물체 8kg을 넣었더니 열평형에 도달하여 온도가 30℃가 되었다. 물의 비열은 4.187 kJ/(kg·K)이고, 강재(용기)의 비열은 0.4648 kJ/(kg·K) 일 때, 물체의 비열은 약 몇 kJ/(kg·K) 인가? (단, 외부와의 열교환은 없다고 가정한다.)

  1. 0.244
  2. 0.267
  3. 0.284
  4. 0.302
(정답률: 55%)
  • 단열 용기 내에서 고온의 물체가 잃은 열량은 저온의 물과 용기가 얻은 열량의 합과 같다는 열평형 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $m_w C_{pw} \Delta T_w + m_c C_{pc} \Delta T_c = m_o C_{po} \Delta T_o$
    ② [숫자 대입] $18 \times 4.187 \times (30 - 25) + 4 \times 0.4648 \times (30 - 25) = 8 \times x \times (200 - 30)$
    ③ [최종 결과] $x = 0.284$
    따라서 물체의 비열은 약 0.284 kJ/(kg·K)입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

37. 다음의 물리량 중 물질의 최초, 최종상태 뿐 아니라 상태변화의 경로에 따라서도 그 변화량이 달라지는 것은?

  1. 일
  2. 내부에너지
  3. 엔탈피
  4. 엔트로피
(정답률: 66%)
  • 물리량 중 상태 변화의 경로에 따라 그 값이 달라지는 양을 경로함수라고 하며, 대표적으로 일과 열이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    내부에너지, 엔탈피, 엔트로피: 경로와 상관없이 처음과 끝 상태에 의해서만 결정되는 상태함수입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

38. 압력이 0.2MPa 이고, 초기 온도가 120℃인 1kg의 공기를 압축비 18로 가역 단열 압축하는 경우 최종온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 공기의 비열비가 1.4인 이상기체이다.)

  1. 676℃
  2. 776℃
  3. 876℃
  4. 976℃
(정답률: 53%)
  • 가역 단열 압축 과정에서 온도와 부피의 관계식을 이용하여 최종 온도를 구할 수 있습니다. 이때 온도는 반드시 절대온도(K)를 사용해야 합니다.
    ① [기본 공식] $T_2 = T_1 \times (\frac{V_1}{V_2})^{k-1}$
    ② [숫자 대입] $T_2 = (120 + 273.15) \times 18^{1.4-1}$
    ③ [최종 결과] $T_2 = 1249.15$
    이를 섭씨온도로 변환하면 $1249.15 - 273.15 = 976$℃가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

39. 공기 표준 사이클로 운전하는 이상적인 디젤사이클이 있다. 압축비는 17.5, 비열비는 1.4, 체절비(또는 분사단절비, cut-off ratio)는 2.1일 때 이 디젤 사이클의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 60.5
  2. 62.3
  3. 64.7
  4. 66.8
(정답률: 47%)
  • 디젤 사이클의 열효율은 압축비, 비열비, 체절비의 함수로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}} \times \frac{e^k - 1}{k(e - 1)}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{1}{17.5^{1.4-1}} \times \frac{2.1^{1.4} - 1}{1.4(2.1 - 1)}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.623$
    따라서 효율은 약 62.3%입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

40. 고열원 500℃와 저열원 35℃ 사이에 열기관을 설치하였을 때, 사이클당 10MJ의 공급열량에 대해서 7MJ의 일을 하였다고 주장한다면, 이 주장은?

  1. 열역학적으로 타당한 주장이다.
  2. 가역기관이라면 타당한 주장이다.
  3. 비가역기관이라면 타당한 주장이다.
  4. 열역학적으로 타당하지 않은 주장이다.
(정답률: 68%)
  • 모든 열기관의 최대 효율은 가역기관인 카르노 사이클의 효율을 넘을 수 없습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\eta_{max} = 1 - \frac{T_L}{T_H}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\eta_{max} = 1 - \frac{35 + 273}{500 + 273} = 0.6016$$
    ③ [최종 결과]
    $$\eta_{actual} = \frac{7}{10} = 0.7$$
    주장하는 효율($0.7$)이 카르노 효율($0.6016$)보다 크므로 열역학적으로 타당하지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3과목: 기계유체역학

41. 반지름 0.5m인 원통형 탱크에 1.5m 높이로 물을 채우고 중심축을 기준으로 각속도 10rad/s 로 회전시킬 때 탱크 저면의 중심에서 압력은 계기압력으로 약 몇 kPa 인가? (단, 탱크의 윗면은 열려 대기 중에 노출되어 있으며 물은 넘치지 않는다고 한다.)

  1. 2.26
  2. 4.22
  3. 6.42
  4. 8.46
(정답률: 33%)
  • 회전하는 유체에서 중심축과 외곽의 높이 차이를 구한 뒤, 저면 중심의 수두를 이용하여 계기압력을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$h = \frac{(r\omega)^2}{2g}$$
    $$P = \rho gh_{center}$$
    ② [숫자 대입]
    $$h = \frac{(0.5 \times 10)^2}{2 \times 9.81} = 1.274$$
    $$h_{center} = 1.5 - \frac{1.274}{2} = 0.863$$
    $$P = 1000 \times 9.81 \times 0.863 = 8466$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = 8.46\text{ kPa}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

42. 경계층(boundary layer)에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 경계층 바깥의 흐름은 포텐셜 흐름에 가깝다.
  2. 균일 속도가 크고, 유체의 점성이 클수록 경계층의 두께는 얇아진다.
  3. 경계층 내에서는 점성의 영향이 크다.
  4. 경계층은 평판 선단으로부터 하류로 갈수록 두꺼워진다.
(정답률: 67%)
  • 경계층의 두께는 유체의 점성이 클수록 점성 저항이 강해져 더 두껍게 형성됩니다.

    오답 노트
    균일 속도가 크고, 유체의 점성이 클수록 경계층의 두께는 얇아진다: 점성이 클수록 두께는 두꺼워집니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

43. 정지 유체 속에 잠겨 있는 평면에 대하여 유체에 의해 받는 힘에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 깊게 잠길수록 받는 힘이 커진다.
  2. 크기는 도심에서의 압력에 전체 면적을 곱한 것과 같다.
  3. 평면이 수평으로 놓인 경우, 압력중심은 도심과 일치한다.
  4. 평면이 수직으로 놓인 경우, 압력중심은 도심보다 약간 위쪽에 있다.
(정답률: 69%)
  • 정지 유체 내 평면이 수직으로 놓인 경우, 깊이에 따라 압력이 증가하므로 압력의 합력 작용점인 압력중심은 항상 도심보다 아래쪽에 위치하게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

44. 실형의 1/25인 기하하적으로 상사한 모형 댐을 이용하여 유동특성을 연구하려고 한다. 모형 댐의 상부에서 유속이 1m/s 일 때 실제 댐에서 해당 부분의 유속은 약 몇 m/s 인가?

  1. 0.025
  2. 0.2
  3. 5
  4. 25
(정답률: 53%)
  • 댐과 같이 자유수면이 있는 유동의 역학적 상사는 프루드 수($Fr$)를 기준으로 합니다. 프루드 수 상사 법칙에 따라 유속 $V$는 길이 $l$의 제곱근에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{V_p}{V_m} = \sqrt{\frac{l_p}{l_m}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{V_p}{1} = \sqrt{\frac{1}{1/25}} = \sqrt{25}$
    ③ [최종 결과] $V_p = 5\text{ m/s}$
  • 프라우드수를 이용해 답을구하면 5가 나옴
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

45. (r, θ)좌표계에서 코너를 흐르는 비점성, 비압축성 유체의 2차원 유동함수( , m2/s)는 아래와 같다. 이 유동함수에 대한 속도 포텐셜(ø)의 식으로 옳은 것은? (단, r은 m 단위이고, C는 상수이다.)

  1. ø = 2r2 cos2θ + C
  2. ø = 2r2 tan2θ + C
  3. ø = 4r cosθ2 + C
  4. ø = 4r tanθ2 + C
(정답률: 42%)
  • 유동함수 $\psi$와 속도 포텐셜 $\phi$의 관계식(Cauchy-Riemann 방정식)을 극좌표계에서 적용합니다. $\psi = 2r^2\sin 2\theta$일 때, $v_r = \frac{1}{r}\frac{\partial \psi}{\partial \theta} = \frac{\partial \phi}{\partial r}$ 및 $v_{\theta} = -\frac{\partial \psi}{\partial r} = \frac{1}{r}\frac{\partial \phi}{\partial \theta}$를 만족해야 합니다.
    $\frac{\partial \phi}{\partial r} = \frac{1}{r}(4r^2\cos 2\theta) = 4r\cos 2\theta$를 적분하면 $\phi = 2r^2\cos 2\theta + C$가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

46. 두 평판 사이에 점성계수가 2 N·s/m2인 뉴턴 유체가 다음과 같은 속도분포 (u, m/s)로 유동한다. 여기서 y는 두 평판 사이의 중심으로부터 수직방향 거리(m)를 나타낸다. 평판 중심으로부터 y = 0.5cm 위치에서의 전단응력의 크기는 약 몇 N/m2 인가?

  1. 100
  2. 200
  3. 1000
  4. 2000
(정답률: 60%)
  • 뉴턴 유체의 전단응력은 점성계수와 속도 구배(속도의 거리 미분)의 곱으로 계산합니다.
    속도 분포 $u(y) = 1 - 10000 \times y^{2}$를 $y$에 대해 미분하면 $\frac{du}{dy} = -20000y$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \mu \frac{du}{dy}$
    ② [숫자 대입] $\tau = 2 \times (20000 \times 0.005)$
    ③ [최종 결과] $\tau = 200$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

47. 개방된 탱크 내에 비중이 0.8인 오일이 가득 차 있다. 대기압이 101 kPa 라면, 오일 탱크 수면으로부터 3m 깊이에서 절대압력은 약 몇 kPa 인가?

  1. 208
  2. 249
  3. 174
  4. 125
(정답률: 67%)
  • 절대압력은 대기압에 액체 기둥에 의한 게이지 압력을 더하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $P = P_{0} + \rho g h$
    ② [숫자 대입] $P = 101 + (0.8 \times 1000 \times 9.8 \times 3) / 1000$
    ③ [최종 결과] $P = 124.52$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

48. 피토-정압관과 액주계를 이용하여 공기의 속도를 측정하였다. 비중이 약 1인 액주계 유체의 높이 차이는 10mm이고, 공기 밀도는 1.22 kg/m3일 때, 공기의 속도는 약 몇 m/s 인가?

  1. 2.1
  2. 12.7
  3. 68.4
  4. 160.2
(정답률: 55%)
  • 피토-정압관에서 측정된 액주계의 높이 차이를 이용하여 유체의 동압을 구하고, 이를 통해 공기의 유속을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \sqrt{\frac{2 \rho_{liq} g h}{\rho_{air}}}$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{\frac{2 \times 1000 \times 9.81 \times 0.01}{1.22}}$
    ③ [최종 결과] $V = 12.7\text{ m/s}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

49. 축동력이 10kW인 펌프를 이용하여 호수에서 30m 위에 위치한 저수지에 25L/s의 유량으로 물을 양수한다. 펌프에서 저수지까지 파이프 시스템의 비가역적 수두손실이 4m라면 펌프의 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 63.7
  2. 78.5
  3. 83.3
  4. 88.7
(정답률: 47%)
  • 펌프가 물을 끌어올리는 데 필요한 수두는 실제 높이 차이와 파이프 내 손실 수두의 합으로 계산하며, 이를 통해 수동력을 구한 뒤 효율을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{\gamma Q H}{P}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{9800 \times 0.025 \times (30 + 4)}{10000}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 83.3\%$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

50. 밀도 890 kg/m3, 점성계수 2.3 kg/(m·s)인 오일이 지름 40cm, 길이 100m인 수평 원관 내를 평균속도 0.5 m/s로 흐른다. 입구의 영향을 무시하고 압력강하를 이길 수 있는 펌프 소요동력은 약 몇 kW 인가?

  1. 0.58
  2. 1.45
  3. 2.90
  4. 3.63
(정답률: 39%)
  • 먼저 레이놀즈 수를 계산하여 흐름 상태를 확인한 후, 층류일 때 적용되는 Hagen-Poiseuille 방정식을 통해 압력강하를 구하고 이를 유량과 곱해 펌프 동력을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $W = \Delta P \times Q = ( \frac{32 \mu V L}{D^2} ) \times ( \frac{\pi D^2}{4} V )$
    ② [숫자 대입] $W = ( \frac{32 \times 2.3 \times 0.5 \times 100}{0.4^2} ) \times ( \frac{\pi \times 0.4^2}{4} \times 0.5 )$
    ③ [최종 결과] $W = 1.45$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

51. 그림과 같은 반지름 R인 원관 내의 층류유동 속도분포는 으로 나타내어진다. 여기서 원관 내 전체가 아닌 인 원형 단면을 흐르는 체적유량 Q를 구하면? (단, U는 상수이다.)

(정답률: 30%)
  • 원형 단면의 체적유량 $Q$는 속도분포 $u(r)$를 단면적에 대해 적분하여 구합니다. 주어진 범위 $0 \le r \le \frac{R}{2}$에 대해 적분을 수행합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \int_{0}^{R/2} u(r) \cdot 2\pi r dr = \int_{0}^{R/2} U(1 - \frac{r^2}{R^2}) \cdot 2\pi r dr$
    ② [숫자 대입] $Q = 2\pi U [\frac{r^2}{2} - \frac{r^4}{4R^2}]_{0}^{R/2} = 2\pi U (\frac{R^2}{8} - \frac{R^4}{64R^2}) = 2\pi U (\frac{8R^2 - R^2}{64})$
    ③ [최종 결과] $Q = \frac{7\pi UR^2}{32}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

52. 유체의 회전벡터(각속도)가 ω인 회전유동에서 와도(vorticity, )는?

(정답률: 41%)
  • 유체역학에서 와도 $\zeta$는 유체 입자의 회전 벡터인 각속도 $\omega$의 2배로 정의됩니다.
    $$\zeta = 2\omega$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

53. 날개 길이(span) 10m, 날개 시위(chord length)는 1.8m인 비행기가 112 m/s의 속도로 날고 있다. 이 비행기의 항력계수가 0.0761 일 때 비행에 필요한 동력은 약 몇 kW 인가? (단, 공기의 밀도는 1.2173 kg/m3, 날개는 사각형으로 단순화하며, 양력은 충분히 발생한다고 가정한다.)

  1. 1172
  2. 1343
  3. 1570
  4. 3733
(정답률: 53%)
  • 비행에 필요한 동력은 항력에 비행 속도를 곱하여 구합니다. 항력은 항력계수, 투영 면적, 공기 밀도, 속도의 제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $P = ( C_D \times (span \times chord) \times \frac{1}{2} \rho V^2 ) \times V$
    ② [숫자 대입] $P = ( 0.0761 \times (10 \times 1.8) \times \frac{1}{2} \times 1.2173 \times 112^2 ) \times 112$
    ③ [최종 결과] $P = 1172$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

54. 점성계수가 0.7 poise 이고 비중이 0.7인 유체의 동점성계수는 몇 stokes 인가?

  1. 0.1
  2. 1.0
  3. 10
  4. 100
(정답률: 52%)
  • 동점성계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값입니다. 비중이 $0.7$이므로 밀도는 $0.7 \text{ g/cm}^3$이며, 점성계수 $0.7 \text{ poise}$를 밀도로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\nu = \frac{\mu}{\rho}$
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{0.7}{0.7}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 1.0$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

55. 그림과 같이 평판의 왼쪽 면에 단면적이 0.01 m2, 속도 10m/s인 물 제트가 직각으로 충돌하고 있다. 평판의 오른쪽 면에 단면적이 0.04 m2인 물 제트를 쏘아 평판이 정지 상태를 유지하려면 속도 V2 는 약 몇 m/s 여야 하는가?

  1. 2.5
  2. 5.0
  3. 20
  4. 40
(정답률: 49%)
  • 평판이 정지 상태를 유지하려면 양쪽 면에서 받는 힘이 같아야 합니다. 물 제트가 평판에 가하는 힘은 밀도, 유량, 속도의 곱으로 나타나며, 유량 $Q = AV$를 대입하면 $A_1 V_1^2 = A_2 V_2^2$의 관계가 성립합니다.
    ① [기본 공식] $V_2 = \sqrt{\frac{A_1 V_1^2}{A_2}}$
    ② [숫자 대입] $V_2 = \sqrt{\frac{0.01 \times 10^2}{0.04}}$
    ③ [최종 결과] $V_2 = 5.0$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

56. 그림과 같이 탱크로부터 15℃의 공기가 수평한 호스와 노즐을 통해 Q의 유량으로 대기 중으로 흘러나가고 있다. 탱크 안의 게이지압력이 10kPa일 때, 유량 Q는 약 몇 m3/s 인가? (단, 노즐 끝단의 지름은 0.02m, 대기압은 101 kPa 이고, 공기의 기체상수는 287 J/(kg·K)이다.)

  1. 0.038
  2. 0.042
  3. 0.046
  4. 0.054
(정답률: 29%)
  • 이상기체 상태방정식으로 공기의 밀도를 구한 뒤, 베르누이 방정식을 통해 유출 속도와 유량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = A \times \sqrt{\frac{2 \Delta P}{\rho}}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{\pi \times 0.02^{2}}{4} \times \sqrt{\frac{2 \times 10 \times 10^{3}}{\frac{111 \times 10^{3}}{287 \times 288}}}}$
    ③ [최종 결과] $Q = 0.038 \text{ m}^{3}/\text{s}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

57. 그림과 같은 노즐에서 나오는 유량이 0.078 m3/s 일 때 수위(H)는 약 얼마인가? (단, 노즐 출구의 안지름은 0.1m 이다.)

  1. 5m
  2. 10m
  3. 0.5m
  4. 1m
(정답률: 62%)
  • 유량과 속도의 관계 및 베르누이 방정식을 이용하여 수위를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{V^{2}}{2g} = \frac{(\frac{Q}{A})^{2}}{2g}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{(\frac{0.078}{\frac{\pi \times 0.1^{2}}{4}})^{2}}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $H = 5.02 \approx 5 \text{ m}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

58. 원형 관내를 완전한 층류로 물이 흐를 경우 관마찰계수(f)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 상대 조도(ε/D)만의 함수이다.
  2. 마하수(Ma)만의 함수이다.
  3. 오일러수(Eu)만의 함수이다.
  4. 레이놀즈수(Re)만의 함수이다.
(정답률: 71%)
  • 원형 관내의 완전한 층류 흐름에서 관마찰계수 $f$는 오직 레이놀즈수($Re$)에 의해서만 결정되는 함수입니다.

    오답 노트
    상대 조도: 난류 흐름에서 마찰계수에 영향을 줌
    마하수: 압축성 유동의 특성을 나타내는 수치
    오일러수: 가속도력과 압력의 비를 나타내는 수치
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

59. 어느 물리법칙이 F(a, V, ν, L) = 0과 같은 식으로 주어졌다. 이 식을 무차원수의 함수로 표시하고자 할 때 이에 관계되는 무차원수는 몇 개인가? (단, a, V, ν, L은 각각 가속도, 속도, 동점성계수, 길이이다.)

  1. 4
  2. 3
  3. 2
  4. 1
(정답률: 59%)
  • 버킹엄 파이 정리에 따라 무차원수의 개수는 독립변수의 개수에서 기본 차원의 수를 뺀 값과 같습니다.
    독립변수는 가속도, 속도, 동점성계수, 길이로 총 4개이며, 기본 차원은 길이($m$)와 시간($s$)으로 총 2개입니다.
    따라서 무차원수의 개수는 $4 - 2 = 2$개입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

60. 밀도가 800 kg/m3인 원통형 물체가 그림과 같이 1/3이 액체면 위에 떠있는 것으로 관측되었다. 이 액체의 비중은 약 얼마인가?

  1. 0.2
  2. 0.67
  3. 1.2
  4. 1.5
(정답률: 52%)
  • 물체가 액체에 떠 있을 때, 물체의 무게와 액체에 의해 받는 부력은 평형을 이룹니다. 부력의 원리를 이용하여 액체의 비중을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{액체 비중} \times \text{잠긴 부피} = \text{물체 비중} \times \text{전체 부피}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{액체 비중} \times 2H = \frac{800}{1000} \times 3H$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{액체 비중} = 1.2$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 주강품에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 용접에 의한 보수가 용이하다.
  2. 주조 후에는 일반적으로 풀림을 실시하여 주조 응력을 제거한다.
  3. 주조 방법에 의하여 용강을 주형에 주입하여 만든 강제품을 주강품이라 한다.
  4. 중탄소 주강은 탄소의 함유량이 약 0.1~0.15%C 범위이다.
(정답률: 56%)
  • 주강품은 탄소 함유량에 따라 구분하며, $0.1\sim0.15\%$ 범위는 저탄소 주강에 해당합니다. 일반적으로 $0.2\%$이하를 저탄소, $0.2\%$ 부근을 중탄소, 그 이상을 고탄소 주강으로 분류합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

62. 다음 중 항온열처리 방법이 아닌 것은?

  1. 질화법
  2. 마퀜칭
  3. 마템퍼링
  4. 오스템퍼링
(정답률: 71%)
  • 질화법은 금속 표면에 질소를 침투시켜 경도를 높이는 표면경화법이며, 항온열처리 방법이 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

63. 0.8% 탄소를 고용한 탄소강을 800℃로 가열하였다가 서서히 냉각시켰을 때 나타나는 조직은?

  1. 펄라이트(pearlite)
  2. 오스테나이트(austenite)
  3. 시멘타이트(cementite)
  4. 레데뷰라이트(ledeburite)
(정답률: 48%)
  • 탄소 함유량이 $0.8\%$인 공석강을 고온에서 서서히 냉각(서냉)시키면, 오스테나이트 조직이 층상 구조인 펄라이트로 변태됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

64. 5~20%Zn의 황동을 말하며, 강도는 낮으나 전연성이 좋고 금색에 가까우므로 모조금이나 판 및 선 등에 사용되는 것은?

  1. 톰백
  2. 문쯔메탈
  3. Y-합금
  4. 네이벌 황동
(정답률: 70%)
  • 아연($Zn$) 함유량이 $5\sim20\%$인 황동을 톰백이라고 하며, 강도는 낮지만 전연성이 우수하고 금색을 띠어 모조금, 판, 선 등의 재료로 사용됩니다.

    오답 노트
    문쯔메탈: $6:4$ 황동에 주석($Sn$)을 첨가한 것
    네이벌 황동: 해군용 황동
    Y-합금: $Al-Cu-Ni-Mg$ 합금
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

65. 피삭성을 향상시키기 위해 쾌삭강에 첨가하는 원소가 아닌 것은?

  1. Te
  2. Pb
  3. Sn
  4. Bi
(정답률: 42%)
  • 쾌삭강은 피삭성을 높이기 위해 $\text{Pb}$, $\text{S}$, $\text{P}$, $\text{Bi}$, $\text{Zn}$, $\text{Se}$, $\text{Ca}$, $\text{Te}$, $\text{Mn}$ 등의 원소를 첨가합니다. $\text{Sn}$은 일반적인 쾌삭강 첨가 원소에 해당하지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

66. 체심입방격자에 해당하는 귀속 원자수는?

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 66%)
  • 체심입방격자(BCC)는 각 꼭짓점에 $1/8$개씩 8개, 중심에 $1$개가 위치하여 총 귀속 원자수는 $2$개입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

67. Fe-C 평형상태도에서 [δ고용체] + (L(융액)) ⇆ [γ고용체]가 일어나는 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 768℃
  2. 910℃
  3. 1130℃
  4. 1490℃
(정답률: 44%)
  • 제시된 반응은 $\delta\text{고용체} + L \rightleftharpoons \gamma\text{고용체}$ 형태로, 고체와 액체가 반응하여 새로운 고체가 되는 포정 반응입니다. Fe-C 평형상태도에서 포정 반응은 약 $1490^{\circ}\text{C}$ 부근에서 일어납니다.

    오답 노트
    $768^{\circ}\text{C}$: 자기변태점($A_2$)
    $910^{\circ}\text{C}$: 동소변태점($A_3$)
    $1130^{\circ}\text{C}$: 공정 반응 온도
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

68. 전자강판(규소강판)에 요구되는 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 투자율이 높아야 한다.
  2. 포화자속밀도가 높아야 한다.
  3. 자화에 의한 치수의 변화가 적어야 한다.
  4. 박판을 적층하여 사용할 때 층간저항이 낮아야 한다.
(정답률: 48%)
  • 전자강판은 와전류 손실을 줄이기 위해 박판을 적층하여 사용하며, 이때 층간으로 전류가 흐르는 것을 막기 위해 층간저항이 높아야 합니다.

    오답 노트
    투자율, 포화자속밀도: 자속을 잘 통과시키고 많이 저장하기 위해 높아야 함
    치수 변화: 자화 시 변형이 적어야 정밀도 유지 가능
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

69. 로그웰경도시험(HRA~HRH, HRK)에 사용되는 총 시험하중에 해당되지 않는 것은?

  1. 588.4N(60kgf)
  2. 980.7N(100kgf)
  3. 1471N(150kgf)
  4. 1961.3N(200kgf)
(정답률: 50%)
  • 로그웰 경도 시험에서 사용하는 표준 시험하중은 $60\text{kgf}$, $100\text{kgf}$, $150\text{kgf}$입니다. 따라서 $1961.3\text{N}(200\text{kgf})$는 해당 시험하중에 포함되지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

70. 니켈-크롬 합금강에서 뜨임 메짐을 방지하는 원소는?

  1. Cu
  2. Ti
  3. Mo
  4. Zr
(정답률: 61%)
  • 몰리브덴(Mo)은 니켈-크롬 합금강에서 뜨임 메짐(Temper Brittleness) 현상을 억제하여 재료의 인성을 유지시키는 역할을 하는 원소입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

71. 유압펌프 중 용적형 펌프의 종류가 아닌 것은?

  1. 피스톤 펌프
  2. 기어 펌프
  3. 베인 펌프
  4. 축류 펌프
(정답률: 61%)
  • 용적형 펌프는 일정량의 유체를 가두어 밀어내는 방식으로 기어, 베인, 피스톤 펌프가 이에 해당합니다. 반면 축류 펌프는 유체에 운동 에너지를 주어 수송하는 비용적형 펌프의 일종입니다.

    오답 노트
    피스톤, 기어, 베인 펌프: 대표적인 용적형 펌프
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

72. 유체가 압축되기 어려운 정도를 나타내는 체적 탄성 계수의 단위와 같은 것은?

  1. 체적
  2. 동력
  3. 압력
  4. 힘
(정답률: 70%)
  • 체적 탄성 계수는 유체의 압축 저항성을 나타내며, 공식상 분모가 무차원이기 때문에 분자인 압력과 동일한 차원 및 단위를 가집니다.
    $$K = \frac{dP}{-\frac{dV}{V}}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

73. 주로 펌프의 흡입구에 설치되어 유압작동유의 이물질을 제거하는 용도로 사용하는 기기는?

  1. 드레인 플러그
  2. 블래더
  3. 스트레이너
  4. 배플
(정답률: 70%)
  • 스트레이너는 펌프의 흡입구 쪽에 설치되어 작동유 속에 포함된 이물질을 걸러내어 펌프와 시스템의 손상을 방지하는 여과 장치입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

74. 다음 중 상시 개방형 밸브는?

  1. 감압 밸브
  2. 언로드 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 시퀀스 밸브
(정답률: 59%)
  • 감압 밸브는 평상시에는 열려 있다가 설정 압력 이상이 되면 닫혀서 2차측의 압력을 일정하게 낮게 유지하는 상시 개방형 밸브입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

75. 압력계를 나타내는 기호는?

(정답률: 63%)
  • 압력계의 기호는 원형 내부에 지침(바늘)이 있는 형태인 입니다.

    오답 노트
    : 차압계
    : 유면계
    : 온도계
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

76. 속도 제어 회로의 종류가 아닌 것은?

  1. 로크(로킹) 회로
  2. 미터 인 회로
  3. 미터 아웃 회로
  4. 블리드 오프 회로
(정답률: 73%)
  • 속도 제어 회로는 유량의 흐름을 조절하여 작동기의 속도를 제어하는 미터 인, 미터 아웃, 블리드 오프 회로가 대표적입니다.

    오답 노트
    로크(로킹) 회로: 작동기의 위치를 고정시키기 위한 회로입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

77. 유압 기호 요소에서 파선의 용도가 아닌 것은?

  1. 필터
  2. 주관로
  3. 드레인 관로
  4. 밸브의 과도 위치
(정답률: 57%)
  • 유압 회로도에서 파선(점선)은 드레인 관로, 필터, 밸브의 과도 위치 등을 나타낼 때 사용합니다.

    오답 노트
    주관로: 굵은 실선으로 표시합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

78. 아래 기호의 명칭은?

  1. 공기 탱크
  2. 유압 모터
  3. 드레인 배출기
  4. 유면계
(정답률: 67%)
  • 제시된 기호 는 원형의 몸체에 화살표가 내부로 향하고 있으며, 대각선 화살표가 그려져 있는 가변용량형 유압 모터의 표준 기호입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

79. 유압장치에서 사용되는 유압유가 갖추어야 할 조건으로 적절하지 않은 것은?

  1. 열을 방출시킬 수 있어야 한다.
  2. 동력 전달의 확실성을 위해 비압축성이어야 한다.
  3. 장치의 운전온도 범위에서 적절한 점도가 유지되어야 한다.
  4. 비중과 열팽창계수가 크고 비열은 작아야 한다.
(정답률: 73%)
  • 유압유가 갖추어야 할 이상적인 물성 조건을 묻는 문제입니다. 유압유는 시스템의 열을 효과적으로 방출하고 온도 변화에 안정적이어야 하므로 비열과 열전달률이 커야 합니다.

    오답 노트
    비중과 열팽창계수가 크고 비열은 작아야 한다: 열 안정성을 위해 비열은 커야 하며, 온도 변화에 따른 부피 변화를 최소화하기 위해 열팽창계수는 작아야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

80. 유압을 이용한 기계의 유압 기술 특징에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. 무단 변속이 가능하다.
  2. 먼지나 이물질에 의한 고장 우려가 있다.
  3. 자동제어가 어렵고 원격 제어는 불가능하다.
  4. 온도의 변화에 따른 점도 영향으로 출력이 변할 수 있다.
(정답률: 71%)
  • 유압 기술의 특징을 묻는 문제입니다. 유압 시스템은 유체의 압력과 유량 제어를 통해 정밀한 자동제어와 원격 제어가 가능하다는 것이 핵심 장점입니다.

    오답 노트
    자동제어가 어렵고 원격 제어는 불가능하다: 유압은 밸브 제어를 통해 자동 및 원격 제어가 매우 용이합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 무게 10kN의 해머(hammer)를 10m의 높이에서 자유 낙하 시켜서 무게 300N의 말뚝을 박았다. 충돌한 직후에 해머와 말뚝은 일체가 된다고 볼 때 충돌 직후의 속도는 몇 m/s 인가?

  1. 50.4
  2. 20.4
  3. 13.6
  4. 6.7
(정답률: 55%)
  • 자유 낙하 하는 해머의 충돌 전 속도를 구한 뒤, 운동량 보존 법칙을 적용하여 충돌 직후의 공통 속도를 구하는 문제입니다.
    먼저 해머의 낙하 직전 속도 $v_1$을 구합니다.
    $$v_1 = \sqrt{2gh}$$
    $$v_1 = \sqrt{2 \times 9.81 \times 10} = 14.01 \text{ m/s}$$
    충돌 후 해머와 말뚝이 일체가 되므로 운동량 보존 법칙($m_1 v_1 = (m_1 + m_2)v$)을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{m_1 v_1}{m_1 + m_2}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{10 \times 14.01}{10 + 0.3}$
    ③ [최종 결과] $v = 13.6 \text{ m/s}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

82. 중량 2400N, 회전수 1500rpm인 공기 압축기에 대해 방진고무로 균등하게 6개소를 지지시켜 진동수비를 2.4로 방진하고자 한다. 압축기가 작동하지 않을 때 이 방진고무의 정적 수축량은 약 몇 cm 인가? (단, 감쇠비는 무시한다.)

  1. 0.18
  2. 0.23
  3. 0.29
  4. 0.37
(정답률: 31%)
  • 진동수비와 각속도의 관계를 이용하여 고유각진동수를 구한 뒤, 정적 수축량을 계산하는 문제입니다.
    먼저 작동 각속도 $\omega$를 구합니다.
    $$\omega = \frac{2 \pi f}{60}$$
    $$\omega = \frac{2 \times 3.14159 \times 1500}{60} = 157.08 \text{ rad/s}$$
    진동수비 $r = \frac{\omega}{\omega_n}$이므로 고유각진동수 $\omega_n$을 구합니다.
    $$\omega_n = \frac{\omega}{r}$$
    $$\omega_n = \frac{157.08}{2.4} = 65.45 \text{ rad/s}$$
    정적 수축량 $\delta_{st}$는 중력가속도 $g$와 고유각진동수의 제곱의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{st} = \frac{g}{\omega_n^2}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{st} = \frac{9.81}{65.45^2}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{st} = 0.0023 \text{ m} = 0.23 \text{ cm}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

83. 무게가 40kN인 트럭을 마찰이 없는 수평면 상에서 정지상태로부터 수평방향으로 2kN의 힘으로 끌 때 10초 후의 속도는 몇 m/s 인가?

  1. 1.9
  2. 2.9
  3. 3.9
  4. 4.9
(정답률: 49%)
  • 뉴턴의 제2법칙($F=ma$)을 이용하여 가속도를 구한 뒤, 등가속도 직선 운동 공식을 통해 최종 속도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{F \times t}{W / g}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{2 \times 10^3 \times 10}{40 \times 10^3 / 9.8}$
    ③ [최종 결과] $V = 4.9$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

84. 반지름이 r인 균일한 원판의 중심에 200N의 힘이 수평방향으로 가해진다. 원판의 미끄러짐을 방지하는데 필요한 최소 마찰력(F)은?

  1. 200N
  2. 100N
  3. 66.67N
  4. 33.33N
(정답률: 48%)
  • 원판의 병진 운동 방정식($F_{net} = ma$)과 회전 운동 방정식($M = J\alpha$)을 동시에 만족해야 합니다. 원판의 회전 관성 $J = \frac{1}{2}mr^2$이고, 각가속도 $\alpha = \frac{a}{r}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{1}{3} F_{push}$
    ② [숫자 대입] $F = \frac{1}{3} \times 200$
    ③ [최종 결과] $F = 66.67$
    따라서 필요한 최소 마찰력은 $66.67$ N 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

85. 원판의 각속도가 5초 만에 0부터 1800rpm 까지 일정하게 증가하였다. 이때 원판의 각가속도는 약 몇 rad/s2 인가?

  1. 360
  2. 60
  3. 37.7
  4. 3.77
(정답률: 62%)
  • 각속도 $\omega$는 $\frac{2\pi N}{60}$으로 계산하며, 각가속도 $\alpha$는 단위 시간당 각속도의 변화량으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{\omega - \omega_0}{t}$
    ② [숫자 대입] $\alpha = \frac{\frac{2 \times \pi \times 1800}{60} - 0}{5}$
    ③ [최종 결과] $\alpha = 37.7$
    따라서 각가속도는 약 $37.7$ rad/s$^2$ 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

86. 물방울이 중력에 의해 떨어지기 시작하여 3초 후의 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 공기의 저항은 무시하고, 초기속도는 0으로 한다.)

  1. 29.4
  2. 19.6
  3. 9.8
  4. 3
(정답률: 68%)
  • 등가속도 직선 운동에서 나중 속도는 초기 속도에 가속도와 시간을 곱한 값을 더해 구합니다.
    ① [기본 공식] $V = V_0 + at$
    ② [숫자 대입] $V = 0 + 9.8 \times 3$
    ③ [최종 결과] $V = 29.4$
    따라서 속도는 $29.4$ m/s 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

87. 그림과 같이 피벗으로 고정된 질량이 m이고, 반경이 r인 원형판의 진동주기는? (단, g는 중력가속도이고, 진동 각도는 상당히 작다고 가정한다.)

(정답률: 43%)
  • 피벗으로 고정된 원형판은 물리 진자로 볼 수 있으며, 진동 주기 $T$는 회전 관성 $J$와 질량 중심까지의 거리 $h$, 중력 가속도 $g$를 이용하여 계산합니다. 원판의 회전 관성 $J = \frac{3}{2}mr^2$이고, 피벗에서 질량 중심까지의 거리 $h = r$ 입니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi \sqrt{\frac{J}{mgh}}$
    ② [숫자 대입] $T = 2\pi \sqrt{\frac{\frac{3}{2}mr^2}{mgr}}$
    ③ [최종 결과] $T = 2\pi \sqrt{\frac{3r}{2g}}$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

88. 그림(a)를 그림(b)와 같이 모형화 했을 때 성립되는 관계식은?

(정답률: 70%)
  • 그림 (a)와 같이 두 개의 스프링이 직렬로 연결된 경우, 전체 등가 강성 $k_{eq}$의 역수는 각 스프링 강성 역수의 합과 같습니다. 따라서 관계식이 성립합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

89. 중심력만을 받으며 등속 운동하는 질점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 어느 순간에서나 힘의 중심점에 대한 모멘트의 합은 0 이다.
  2. 중심력에 의하여 운동하는 질점의 각운동량은 크기와 방향이 모두 일정하다.
  3. 중심점에 대한 각운동량의 변화율은 0 이다.
  4. 각운동량은 중심점에서 물체까지의 거리의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 50%)
  • 중심력만을 받는 질점 운동에서는 힘의 방향이 항상 중심점을 향하므로, 중심점에 대한 토크(모멘트)가 $0$이 되어 각운동량이 보존됩니다.

    오답 노트
    각운동량은 중심점에서 물체까지의 거리와 속도 성분에 의해 결정되며, 거리의 제곱에 반비례한다는 법칙은 각운동량이 아니라 케플러 제2법칙과 관련된 면적 속도 일정의 원리나 특정 힘의 크기 관계와 혼동될 수 있으나 각운동량 자체의 정의와는 다릅니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

90. 그림과 같은 진동계에서 무게 W는 22.68N, 댐핑계수 C는 0.0579 N·s/cm, 스프링정수 K가 0.357 N/cm 일 때 감쇠비(damping ratio)는 약 얼마인가?

  1. 0.19
  2. 0.22
  3. 0.27
  4. 0.32
(정답률: 55%)
  • 감쇠비는 시스템의 댐핑계수와 임계 댐핑계수의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\zeta = \frac{C}{2\sqrt{mk}}$
    ② [숫자 대입] $\zeta = \frac{0.0579}{2\sqrt{\frac{22.68}{9.8} \times 0.357}}$
    ③ [최종 결과] $\zeta = 0.32$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

91. 절삭칩의 형태 중에서 가장 이상적인 칩의 형태는?

  1. 전단형(shear type)
  2. 유동형(flow type)
  3. 열단형(tear type)
  4. 경작형(pluck off type)
(정답률: 65%)
  • 절삭 가공 시 발생하는 칩 중에서 유동형(flow type) 칩은 연속적으로 매끄럽게 배출되는 형태로, 가공면의 조도가 좋고 효율적인 가장 이상적인 칩의 형태입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

92. 주조의 탕구계 시스템에서 라이저(riser)의 역할로서 틀린 것은?

  1. 수축으로 인한 쇳물 부족을 보충한다.
  2. 주형 내의 가스, 기포 등을 밖으로 배출한다.
  3. 주형내의 쇳물에 압력을 가해 조직을 치밀화 한다.
  4. 주물의 냉각도에 따른 균열이 발생되는 것을 방지한다.
(정답률: 48%)
  • 라이저(riser)는 주조 시 쇳물이 응고되면서 발생하는 수축분을 보충하여 결함을 방지하고, 가스 배출 및 압력을 가해 조직을 치밀하게 만드는 역할을 합니다.
    주물의 냉각도에 따른 균열 방지는 라이저의 주된 역할이 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

93. 축방향의 이송을 행하지 않는 플런지 컷 연삭(plunge cut grinding)이란 어떤 연삭 방법에 속하는가?

  1. 내면연삭
  2. 나사연삭
  3. 외경연삭
  4. 평면연삭
(정답률: 42%)
  • 플런지 컷 연삭(plunge cut grinding)은 축방향 이송 없이 연삭 숫돌이 가공물로 직선 진입하여 가공하는 외경연삭 방식입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

94. 항온 열처리 중 담금질 온도로 가열한 강재를 Ms점과 Mf점 사이의 항온 염욕에서 항온 변태를 시킨 후에 상온까지 공랭하는 열처리 방법은?

  1. 마퀜칭
  2. 마템퍼링
  3. 오스포밍
  4. 오스템퍼링
(정답률: 50%)
  • 마템퍼링은 담금질 온도로 가열한 강재를 $M_s$점과 $M_f$점 사이의 온도에서 항온 변태시킨 후 공랭하여 변형과 균열을 최소화하는 열처리 방법입니다.

    오답 노트
    마퀜칭: $M_s$점보다 약간 높은 온도에서 항온처리
    오스포밍: 과잉 오스테나이트 상태에서 소성가공 후 냉각
    오스템퍼링: $A_{R}'$와 $A_{R}''$ 변태점 사이의 염욕에서 항온변태
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

95. 전기적 에너지를 기계적인 진동 에너지로 변환하여 금속, 비금속 재료에 상관없이 정밀가공이 가능한 특수 가공법은?

  1. 래핑 가공
  2. 전조 가공
  3. 전해 가공
  4. 초음파 가공
(정답률: 61%)
  • 전기적 에너지를 고주파 진동 에너지로 변환하여 공구 끝단에 전달함으로써, 재료의 경도와 상관없이 정밀하게 가공하는 방식은 초음파 가공입니다.

    오답 노트
    래핑 가공: 미세 연마제를 이용한 정밀 연마
    전조 가공: 압력을 가해 나사/기어 형상을 만드는 소성가공
    전해 가공: 전기분해를 이용한 금속 제거
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

96. 피복 아크 용접봉의 피복제(flux)의 역할로 틀린 것은?

  1. 아크를 안정시킨다.
  2. 모재 표면에 산화물을 제거한다.
  3. 용착금속의 탈산 정련작용을 한다.
  4. 용착금속의 냉각속도를 빠르게 한다.
(정답률: 63%)
  • 피복제는 아크 안정, 산화물 제거, 탈산 정련 등의 역할을 수행하며, 특히 용착금속을 서서히 냉각시켜 균열을 방지하고 연성을 높이는 역할을 합니다. 따라서 용착금속의 냉각속도를 빠르게 한다는 설명은 틀린 내용입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

97. 가공물, 미디어(media), 가공액 등을 통속에 혼합하여 회전시킴으로써 깨끗한 가공면을 얻을 수 있는 특수 가공법은?

  1. 배럴가공(barrel finishing)
  2. 롤 다듬질(roll finishing)
  3. 버니싱(burnishing)
  4. 블라스팅(blasting)
(정답률: 64%)
  • 가공물과 연마제(미디어), 가공액을 통(배럴)에 넣고 회전시켜 원심력과 마찰을 이용해 표면을 매끄럽게 다듬는 가공법은 배럴가공(barrel finishing)입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

98. 길이가 긴 게이지 블록에서 굽힘이 발생할 경우에도 양 단면이 항상 평행을 유지하기 위한 지지점인 에어리 점(Airy Point)의 위치는? (단, L은 게이지 블록의 길이이다.)

  1. 0.2113 L
  2. 0.2203 L
  3. 0.2232 L
  4. 0.2386 L
(정답률: 40%)
  • 게이지 블록의 굽힘 발생 시 양 단면이 평행을 유지하게 하는 지지점인 에어리 점(Airy Point)의 위치는 전체 길이 $L$의 $0.2113$ 지점입니다.

    오답 노트
    베셀점: $0.2203 L$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

99. 두께 1.5mm인 연강판에 지름 3.2mm의 구멍을 펀칭할 때 전단력은 약 몇 kN 인가? (단, 연강판의 전단강도는 250MPa 이다.)

  1. 2.07
  2. 3.77
  3. 4.86
  4. 5.87
(정답률: 60%)
  • 펀칭 시 발생하는 전단력은 전단강도에 전단 면적(구멍의 둘레 $\times$ 두께)을 곱하여 구합니다.
    $$P = \tau \times A$$
    $$P = 250 \times (\pi \times 3.2 \times 1.5)$$
    $$P = 3769.91 \text{ N} \approx 3.77 \text{ kN}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

100. 지름 350mm 롤러로 폭 300mm, 두께 30mm의 연강판을 1회 열간 압연하여 두께 24mm가 될 때, 압하율은 몇 % 인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 67%)
  • 압연 공정에서 초기 두께와 최종 두께의 차이를 통해 재료가 얼마나 압축되었는지를 나타내는 압하율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{압하율} = \frac{H_{0} - H_{1}}{H_{0}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{압하율} = \frac{30 - 24}{30} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{압하율} = 20\%$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >