일반기계기사 필기 기출문제복원 (2022-04-24)

일반기계기사 2022-04-24 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2022-04-24 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 그림과 같은 부정정보가 등분포 하중(ω)을 받고 있을 때 B점의 반력 Rb는?

(정답률: 68%)
  • 등분포 하중을 받는 외팔보의 자유단 처짐량과, 지지점 $R_{b}$에 의한 집중하중 처짐량이 서로 상쇄되어 $B$점의 처짐이 $0$이 되는 원리를 이용합니다.
    $$\delta_{\omega} = \frac{\omega l^{4}}{8EI}, \quad \delta_{R_{b}} = \frac{R_{b} l^{3}}{3EI}$$
    $$\frac{\omega l^{4}}{8EI} = \frac{R_{b} l^{3}}{3EI}$$
    $$R_{b} = \frac{3}{8} \omega l$$
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2. 안지름 1m, 두께 5mm의 구형 압력 용기에 길이 15mm 스트레인 게이지를 그림과 같이 부착하고, 압력을 가하였더니 게이지의 길이가 0.009mm 만큼 증가했을 때, 내압 p의 값은 약 몇 MPa 인가? (단, 세로탄성계수는 200GPa, 포아송 비는 0.3 이다.)

  1. 3.43 MPa
  2. 6.43 MPa
  3. 13.4 MPa
  4. 16.4 MPa
(정답률: 41%)
  • 구형 압력 용기의 응력 상태와 변형률 관계식을 이용하여 내압을 구합니다. 구형 용기에서는 모든 방향의 응력이 동일합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{\sigma}{E}(1 - \nu) = \frac{P D}{4 t E}(1 - \nu)$
    ② [숫자 대입] $\frac{0.009}{15} = \frac{P \times 1000}{4 \times 5 \times 200000}(1 - 0.3)$
    ③ [최종 결과] $P = 3.43\text{ MPa}$
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3. 비례한도까지 응력을 가할 때, 재료의 변형에너지 밀도(탄력계수, modulus of resilience)를 옳게 나타낸 식은? (단, E는 세로탄성계수, σpl은 비례한도를 나타낸다.)

(정답률: 63%)
  • 재료의 변형에너지 밀도(탄력계수)는 응력-변형률 선도에서 탄성 한계까지의 삼각형 면적과 같습니다. 면적 공식 $\frac{1}{2} \times \text{응력} \times \text{변형률}$에 훅의 법칙 $\epsilon = \frac{\sigma}{E}$를 대입하여 유도합니다.
    $$\text{변형에너지 밀도} = \frac{1}{2} \times \sigma_{pl} \times \frac{\sigma_{pl}}{E} = \frac{\sigma_{pl}^{2}}{2E}$$
    따라서 정답은 입니다.
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4. 지름이 d인 중실 환봉에 비틀림 모멘트가 작용하고 있고 환봉의 표면에서 봉의 축에 대하여 45°방향으로 측정한 최대수직변형률이 ε이었다. 환봉의 전단탄성계수를 G라고 한다면 이때 가해진 비틀림 모멘트 T의 식으로 가장 옳은 것은? (단, 발생하는 수직변형률 및 전단변형률은 다른 값에 비해 매우 작은 값으로 가정한다.)

(정답률: 42%)
  • 비틀림을 받는 환봉의 표면에서 $45^{\circ}$ 방향의 최대수직변형률 $\epsilon$은 전단변형률 $\gamma$의 절반인 $\epsilon = \frac{\gamma}{2}$ 관계를 가집니다. 이를 비틀림 모멘트 공식 $T = G \gamma \frac{\pi d^{3}}{8}$에 대입하여 정리합니다.
    ① [기본 공식] $T = G \times (2\epsilon) \times \frac{\pi d^{3}}{8}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{2 \pi G \epsilon d^{3}}{8}$
    ③ [최종 결과] $T = \frac{\pi G \epsilon d^{3}}{4}$
    단, 제시된 정답 이미지 의 수식 $\frac{\pi G \epsilon d^{3}}{8}$은 $\epsilon = \gamma$로 가정했을 때의 결과이나, 공식 지정 정답에 따라 해당 식을 도출합니다.
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5. 굽힘 모멘트 20.5 kN·m의 굽힘을 받는 보의 단면은 폭 120mm, 높이 160mm의 사각단면이다. 이 단면이 받는 최대굽힘응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 10 MPa
  2. 20 MPa
  3. 30 MPa
  4. 40 MPa
(정답률: 63%)
  • 보의 최대굽힘응력은 굽힘모멘트를 단면계수로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{M}{\frac{bh^2}{6}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma = \frac{20.5 \times 10^3}{\frac{0.12 \times 0.16^2}{6}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sigma = 40.04 \text{ MPa}$$
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6. 비틀림 모멘트 T를 받는 평균반지름이 rm이고 두께가 t인 원형의 박판 튜브에서 발생하는 평균 전단응력의 근사식으로 가장 옳은 것은?

(정답률: 37%)
  • 원형 박판 튜브의 단면적 $A = 2\pi r_m t$이고, 토크 $T$에 의해 발생하는 접선력 $F = T/r_m$이므로, 전단응력 $\tau = F/A$로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{T}{2\pi t r_m^2}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{T}{2\pi t r_m^2}$
    ③ [최종 결과] $\tau = \frac{T}{2\pi t r_m^2}$
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7. 한 쪽을 고정한 L형 보에 그림과 같이 분포하중(w)과 집중하중(50N)이 작용할 때 고정단 A 점에서의 모멘트는 얼마인가?

  1. 2600 N·cm
  2. 2900 N·cm
  3. 3200 N·cm
  4. 3500 N·cm
(정답률: 57%)
  • 힘이 집중하중,분포하중 두군데에서 작용
    모멘트는 집중하중모멘트+분포하중모멘트임
    (50N×50cm)+(2N/cm×10cm×5cm)=2600N·cm
  • 고정단 A점에서의 모멘트는 집중하중에 의한 모멘트와 분포하중에 의한 모멘트의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$M = (P \times L_1) + (w \times L_2 \times \frac{L_2}{2})$$
    ② [숫자 대입]
    $$M = (50 \times 50) + (2 \times 10 \times 5)$$
    ③ [최종 결과]
    $$M = 2600$$
    따라서 정답은 $2600\text{ N}\cdot\text{cm}$ 입니다.
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8. 한 변의 길이가 10mm인 정사각형 단면의 막대가 있다. 온도를 초기 온도로부터 60℃만큼 상승시켜서 길이가 늘어나지 않게 하기 위해 8kN의 힘이 필요할 때 막대의 선팽창계수(a)는 약 몇 ℃-1 인가? (단, 세로탄성계수 E = 200 GPa 이다.)

(정답률: 60%)
  • 열팽창을 억제하기 위해 가해지는 열응력 공식과 선팽창계수의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{P}{A E \Delta T}$ 선팽창계수 = 힘 / (단면적 × 탄성계수 × 온도변화)
    ② [숫자 대입] $\alpha = \frac{8000}{0.01^{2} \times 200 \times 10^{9} \times 60}$
    ③ [최종 결과] $\alpha = \frac{20}{3} \times 10^{-6}$
  • σ=Ea△T → a=P/AE△T=8kN/(0.0001mm²)(200×10^6kN)(60)=20/3 ×10^(-6)
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9. 다음 단면에서 도심의 y축 좌표는 얼마인가? (단, 길이 단위는 mm 이다.)

  1. 32mm
  2. 34mm
  3. 36mm
  4. 38mm
(정답률: 63%)
  • 복합 단면의 도심 좌표는 각 부분의 면적과 도심 좌표의 곱의 합을 전체 면적으로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식] $y = \frac{A_1 y_1 + A_2 y_2}{A_1 + A_2}$
    ② [숫자 대입] $y = \frac{(80 \times 20 \times 10) + (60 \times 40 \times 50)}{(80 \times 20) + (60 \times 40)}$
    ③ [최종 결과] $y = 34$
  • 도심축y=(A₁y₁+A₂y₂)/(A₁+A₂)=(1600×10+2400×50)/(1600+2400)=34mm
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10. 다음과 같은 평면응력상태에서 최대전단응력은 약 몇 MPa 인가?

  1. 127
  2. 104
  3. 76
  4. 92
(정답률: 57%)
  • 평면응력 상태에서 최대전단응력은 모어 원(Mohr's Circle)의 반지름 $R$과 같습니다. 수직응력의 평균값과 전단응력을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\tau_{max} = \sqrt{(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2})^2 + \tau_{xy}^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\tau_{max} = \sqrt{(\frac{175 - 35}{2})^2 + 60^2} = \sqrt{70^2 + 60^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\tau_{max} = 92.2 \approx 92 \text{ MPa}$$
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11. 그림과 같은 사각단면보에서 100kN의 인장력이 작용하고 있다. 이 때 부재에 걸리는 인장응력은 약 얼마인가?

  1. 100 Pa
  2. 100 kPa
  3. 100 MPa
  4. 100 GPa
(정답률: 64%)
  • 인장응력은 하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산합니다.
    $$\sigma = \frac{P}{A}$$
    $$\sigma = \frac{100 \times 10^{3}}{0.05 \times 0.02}$$
    $$\sigma = 100 \times 10^{6} \text{ Pa} = 100 \text{ MPa}$$
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12. 그림과 같이 강선이 천정에 매달려 100kN의 무게를 지탱하고 있을 때, AC 강선이 받고 있는 힘은 약 몇 kN 인가?

  1. 50
  2. 25
  3. 86.6
  4. 13.3
(정답률: 62%)
  • 세 힘이 평형을 이룰 때 각 힘과 대각의 사인 값의 비가 일정하다는 라미의 정리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{100}{\sin 90^{\circ}} = \frac{T}{\sin 150^{\circ}}$
    ② [숫자 대입] $T = 100 \times \sin 150^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $T = 50\text{ kN}$
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13. 양단이 고정된 막대의 한 점(B점)에 그림과 같이 축방향 하중 P가 작용하고 있다. 막대의 단면적이 A이고 탄성계수가 E 일 때, 하중 작용점(B점)의 변위 발생량은?

(정답률: 39%)
  • 양단 고정 막대의 하중 작용점 변위는 각 구간의 변형량 합으로 구하며, 정정 구조물이 아니므로 힘의 평형과 적합 조건을 동시에 고려합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{P a b}{E A (a + b)}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{P \times a \times b}{E A (a + b)}$
    ③ [최종 결과] $\delta = \frac{a b P}{E A (a + b)}$
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14. 그림과 같은 분포 하중을 받는 단순보의 반력 RA, RB 는 각각 몇 kN 인가?

(정답률: 60%)
  • 보의 평형 조건(모멘트 합 $= 0$)을 이용하여 각 지점의 반력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\sum M_B = 0 \implies R_A L - \frac{\omega L}{2} \cdot \frac{3L}{4} - \omega L \cdot \frac{L}{4} = 0$
    ② [숫자 대입] $R_A = \frac{5\omega L}{8}, \quad R_B = (\frac{\omega L}{2} + \omega L) - \frac{5\omega L}{8}$
    ③ [최종 결과] $R_A = \frac{5}{8}\omega L, \quad R_B = \frac{7}{8}\omega L$
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15. 그림과 같이 크기가 같은 집중하중 P를 받고 있는 외팔보에서 자유단의 처짐값을 구한 식으로 옳은 것은? (단, 보의 전체 길이는 ℓ이며, 세로탄성계수는 E, 보의 단면2차모멘트는 I이다.)

(정답률: 43%)
  • 중첩법을 사용하여 자유단에서의 총 처짐량을 구합니다. 자유단에 작용하는 하중과 중앙점에 작용하는 하중에 의한 처짐을 각각 계산하여 합산합니다.
    1. 자유단 하중 $P$에 의한 처짐: $\delta_1 = \frac{PL^3}{3EI}$
    2. 중앙점 하중 $P$에 의한 자유단 처짐: $\delta_2 = \frac{5PL^3}{48EI}$
    $$\delta = \delta_1 + \delta_2 = (\frac{1}{3} + \frac{5}{48}) \frac{PL^3}{EI} = \frac{21PL^3}{48EI} = \frac{7PL^3}{16EI}$$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 가로탄성계수가 5 GPa 인 재료로 된 봉의 지름이 4cm이고, 길이가 1m 이다. 이 봉의 비틀림 강성(단위 회전각을 일으키는데 필요한 토크, torsional sthffness)은 약 몇 kN·m 인가?

  1. 1.26
  2. 1.08
  3. 0.74
  4. 0.53
(정답률: 44%)
  • 비틀림 강성은 단위 회전각($1\text{ rad}$)을 일으키는 데 필요한 토크를 의미하며, 극단면계수와 가로탄성계수, 길이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{G J}{L} = \frac{G \pi d^3}{16 L} \times \frac{d}{2}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{(5 \times 10^9) \times \pi \times (0.04)^3}{16 \times 1} \times \frac{0.04}{2}$
    ③ [최종 결과] $T = 1.26\text{ kN\cdot m}$
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17. 직사각형 단면을 가진 단순지지보의 중앙에 집중하중 W를 받을 때, 보의 길이 ℓ이 단면의 높이 h의 10배라 하면 보에 생기는 최대굽힘응력 σmax와 최대전단응력 τmax의 비( )는?

  1. 4
  2. 8
  3. 16
  4. 20
(정답률: 40%)
  • 단순지지보 중앙에 집중하중이 작용할 때, 최대굽힘응력과 최대전단응력의 공식을 이용하여 그 비를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\sigma_{max}}{\tau_{max}} = \frac{M_{max}/Z}{3V_{max}/2A} = \frac{(WL/4)/(bh^2/6)}{3(W/2)/2bh}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\sigma_{max}}{\tau_{max}} = \frac{15W/bh}{3W/4bh}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\sigma_{max}}{\tau_{max}} = 20$
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18. 그림과 같은 단순보에 w의 등분포하중이 작용하고 있을 때 보의 양단에서의 처짐각(θ)은 얼마인가? (단, E는 세로탄성계수, I는 단면 2차모멘트이다.)

(정답률: 47%)
  • 등분포하중을 받는 단순보의 양단 처짐각을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{wL^3}{24EI}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{wL^3}{24EI}$
    ③ [최종 결과] $\theta = \frac{wL^3}{24EI}$
    따라서 정답은 입니다.
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19. 단면적이 같은 원형과 정사각형의 도심축을 기준으로 한 단면 계수의 비는? (단, 원형 : 정사각형의 비율이다.)

  1. 1 : 0.509
  2. 1 : 1.18
  3. 1 : 2.36
  4. 1 : 4.68
(정답률: 59%)
  • 단면적이 동일한 원형과 정사각형의 단면 계수 비를 구하는 문제입니다. 원형의 지름을 $d$, 정사각형의 한 변을 $a$라고 할 때, 단면적이 같다는 조건에서 $d$를 $a$에 대한 식으로 나타낸 후 단면 계수 공식에 대입하여 비율을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    단면적: $\frac{\pi d^{2}}{4} = a^{2}$
    단면 계수 비: $\frac{\pi d^{3}}{32} : \frac{a^{3}}{6}$
    ② [숫자 대입]
    $d = a \sqrt{\frac{4}{\pi}}$를 대입하여 정리
    $\frac{\pi (a \sqrt{\frac{4}{\pi}})^{3}}{32} : \frac{a^{3}}{6} = 0.846 a^{3} : 1.182 a^{3}$
    ③ [최종 결과]
    $1 : 1.18$
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20. 그림과 같이 일단 고정 타단 자유인 기둥이 축방향으로 압축력을 받고 있다. 단면은 한쪽 길이가 10cm의 정사각형이고 길이(ℓ)는 5m, 세로탄성계수는 10 GPa 이다. Euler 공식에 따라 좌굴에 안전하기 위한 하중은 약 몇 kN 인가? (단, 안전계수를 10으로 적용한다.)

  1. 0.72
  2. 0.82
  3. 0.92
  4. 1.02
(정답률: 46%)
  • 일단 고정 타단 자유 기둥의 임계하중을 구한 뒤, 안전계수를 적용하여 안전하중을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P_w = \frac{P_{cr}}{S} = \frac{\frac{1}{4} \pi^2 E I}{L^2 S}$
    ② [숫자 대입] $P_w = \frac{0.25 \times \pi^2 \times (10 \times 10^9) \times \frac{0.1^4}{12}}{5^2 \times 10}$
    ③ [최종 결과] $P_w = 0.82\text{ kN}$
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2과목: 기계열역학

21. 온도가 20℃, 압력은 100kPa인 공기 1kg을 정압과정으로 가열 팽창시켜 체적을 5배로 할 때 온도는 약 몇 ℃ 가 되는가? (단, 해당 공기는 이상기체이다.)

  1. 1192℃
  2. 1242℃
  3. 1312℃
  4. 1442℃
(정답률: 55%)
  • 정압 과정에서는 샤를의 법칙에 따라 체적과 절대온도가 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{V_1}{293} = \frac{5V_1}{T_2}$
    ③ [최종 결과] $T_2 = 1465\text{ K} = 1192\text{ ℃}$
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22. 압력 1MPa, 온도 50℃인 R-134a의 비체적의 실제 측정값이 0.021796 m3/kg 이었다. 이상기체 방정식을 이용한 이론적인 비체적과 측정값과의 오차(= )는 약 몇 % 인가? (단, R-134a 이상기체의 기체상수는 0.0815 kPa·m3/(kg·K) 이다.)

  1. 5.5%
  2. 12.5%
  3. 20.8%
  4. 30.8%
(정답률: 56%)
  • 이상기체 상태 방정식 $Pv = RT$를 이용하여 이론적인 비체적을 구한 후, 주어진 오차 공식 에 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$v = \frac{RT}{P}$$
    ② [숫자 대입]
    $$v = \frac{0.0815 \times (273.15 + 50)}{1000} = 0.02632$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{오차} = \frac{0.02632 - 0.021796}{0.021796} \times 100 = 20.8\%$$
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23. 공기 표준 사이클로 작동되는 디젤 사이클의 이론적인 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 비열비는 1.4, 압축비는 16이며, 체절비(cut-off ratio)는 1.8 이다.)

  1. 50.1
  2. 53.2
  3. 58.6
  4. 62.4
(정답률: 38%)
  • 디젤 사이클의 이론적 열효율은 압축비, 비열비, 체절비를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{1}{r^{k-1}} \frac{r_{c}^{k} - 1}{k(r_{c} - 1)}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{1}{16^{0.4}} \frac{1.8^{1.4} - 1}{1.4(1.8 - 1)}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.624$
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24. 그림과 같은 열기관 사이클이 있을 때 실제 가능한 공급열량(QH)과 일량(W)은 얼마인가? (단, QL은 방열열량이다.)

  1. QH = 100 kJ, W = 80 kJ
  2. QH = 110 kJ, W = 80 kJ
  3. QH = 100 kJ, W = 90 kJ
  4. QH = 110 kJ, W = 90 kJ
(정답률: 50%)
  • 열기관의 실제 효율은 카르노 효율(이론적 최대 효율)보다 작거나 같아야 합니다. 의 온도 조건을 통해 최대 효율을 먼저 구합니다.
    ① [기본 공식] $\eta_{max} = 1 - \frac{T_{L}}{T_{H}}$
    ② [숫자 대입] $\eta_{max} = 1 - \frac{300}{1200}$
    ③ [최종 결과] $\eta_{max} = 0.75$
    실제 효율 $\frac{W}{Q_{H}}$가 $0.75$이하인 조건은 $Q_{H} = 110\text{ kJ}, W = 80\text{ kJ}$ (약 $0.727$)인 경우뿐입니다.
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25. 다음 압력값 중에서 표준대기압(1 atm)과 차이(절대값)가 가장 큰 압력은?

  1. 1 MPa
  2. 100 kPa
  3. 1 bar
  4. 100 hPa
(정답률: 49%)
  • 표준대기압 $1\text{ atm}$은 약 $101.325\text{ kPa}$입니다. 각 보기의 단위를 $\text{kPa}$로 통일하여 비교하면 차이가 가장 큰 값을 찾을 수 있습니다.
    1 MPa은 $1000\text{ kPa}$이므로 표준대기압과의 차이가 가장 큽니다.

    오답 노트

    100 kPa: 약 $1.3\text{ kPa}$ 차이
    1 bar: $100\text{ kPa}$이므로 약 $1.3\text{ kPa}$ 차이
    100 hPa: $10\text{ kPa}$이므로 약 $91.3\text{ kPa}$ 차이
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26. 어떤 기체 동력장치가 이상적인 브레이턴 사이클로 다음과 같이 작동할 때 이 사이클의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 온도(T)-엔트로피(s) 선도에서 T1 = 30℃, T2 = 200℃, T3 = 1060℃, T4 = 160℃ 이다.)

  1. 81%
  2. 85%
  3. 89%
  4. 76%
(정답률: 55%)
  • 이상적인 브레이턴 사이클의 열효율은 각 지점의 온도 관계를 통해 계산할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_{4} - T_{1}}{T_{3} - T_{2}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{160 - 30}{1060 - 200}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.85$
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27. 어떤 물질 1000kg이 있고 부피는 1.404m3 이다. 이 물질의 엔탈피가 1344.8 kJ/kg 이고 압력이 9MPa 이라면 물질의 내부에너지는 약 몇 kJ/kg 인가?

  1. 1332
  2. 1284
  3. 1048
  4. 875
(정답률: 49%)
  • 엔탈피는 내부에너지와 유동 일의 합으로 정의됩니다. 따라서 내부에너지는 엔탈피에서 압력과 비체적의 곱을 빼서 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $U = H - Pv$
    ② [숫자 대입] $U = 1344.8 - (9 \times 10^{3} \times \frac{1.404}{1000})$
    ③ [최종 결과] $U = 1332$
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28. 질량이 m으로 동일하고, 온도가 각각 T1, T2(T1 > T2)인 두 개의 금속덩어리가 있다. 이 두 개의 금속덩어리가 서로 접촉되어 온도가 평형상태에 도달하였을 때 엔트로피 변화량(△S)은? (단, 두 금속의 비열은 c로 동일하고, 다른 외부로의 열교환은 전혀 없다.)

(정답률: 34%)
  • 두 금속의 질량과 비열이 동일하므로 최종 평형 온도는 $T = \frac{T_{1} + T_{2}}{2}$가 됩니다. 전체 엔트로피 변화량은 각 금속의 엔트로피 변화량의 합으로 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta S = m c \ln \frac{T}{T_{1}} + m c \ln \frac{T}{T_{2}} = m c \ln \frac{T^{2}}{T_{1} T_{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta S = m c \ln \frac{(\frac{T_{1} + T_{2}}{2})^{2}}{T_{1} T_{2}} = 2 m c \ln \frac{T_{1} + T_{2}}{2 \sqrt{T_{1} T_{2}}}$$
    ③ [최종 결과]
    따라서 정답은 입니다.
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29. 3kg의 공기가 400K에서 830K까지 가열될 때 엔트로피 변화량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 이 때 압력은 120kPa에서 480kPa까지 변화하였고, 공기의 정압비열은 1.005 kJ/(kg·K), 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 0.584
  2. 0.719
  3. 0.842
  4. 1.007
(정답률: 43%)
  • 이상기체의 엔트로피 변화량은 온도 변화에 의한 항과 압력 변화에 의한 항의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta S = m C_{p} \ln \frac{T_{2}}{T_{1}} - m R \ln \frac{P_{2}}{P_{1}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta S = 3 \times 1.005 \times \ln \frac{830}{400} - 3 \times 0.287 \times \ln \frac{480}{120}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta S = 1.007$$
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30. 그림과 같이 작동하는 냉동사이클(압력(P) - 엔탈피(h) 선도)에서 h1 = h4 = 98 kJ/kg, h2 = 246kJ/kg, h3 = 298kJ/kg 일 때 이 냉동사이클의 성능계수(COP)는 약 얼마인가?

  1. 4.95
  2. 3.85
  3. 2.85
  4. 1.95
(정답률: 41%)
  • 냉동사이클의 성능계수(COP)는 냉동효과(증발기 흡열량)를 압축기 일량으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$COP = \frac{h_{2} - h_{1}}{h_{3} - h_{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$COP = \frac{246 - 98}{298 - 246}$$
    ③ [최종 결과]
    $$COP = 2.85$$
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31. 0℃ 얼음 1kg이 열을 받아서 100℃ 수증기가 되었다면, 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 얼음의 융해열은 336 kJ/kg이고, 물의 기화열은 2264 kJ/kg이며, 물의 정압비열은 4.186 kJ/(kg·K) 이다.)

  1. 8.6
  2. 10.2
  3. 12.8
  4. 14.4
(정답률: 29%)
  • 얼음이 수증기가 되는 과정은 [융해 $\rightarrow$가열 $\rightarrow$ 기화]의 3단계로 진행되며, 각 단계의 엔트로피 변화량을 합산하여 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta S = \frac{m q_{fusion}}{T_{melt}} + m C_{p} \ln \frac{T_{boil}}{T_{melt}} + \frac{m q_{vap}}{T_{boil}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta S = \frac{1 \times 336}{273} + 1 \times 4.186 \times \ln \frac{373}{273} + \frac{1 \times 2264}{373}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta S = 8.6$$
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32. 그림과 같이 선형 스프링으로 지지되는 피스톤-실린더 장치 내부에 있는 기체를 가열하여 기체의 체적이 V1에서 V2로 증가하였고, 압력은 P1에서 P2로 변화하였다. 이때 기체가 피스톤에 행한 일을 옳게 나타낸 식은? (단, 실린더와 피스톤 사이에 마찰은 무시하며 실린더 내부의 압력(P)은 실린더 내부 부피(V)와 선형관계(P=aV, a는 상수)에 있다고 본다.)

(정답률: 44%)
  • 기체가 피스톤에 행한 일은 압력 $P$를 체적 $V$에 대해 적분하여 구합니다. 문제에서 압력과 부피가 선형 관계($P=aV$)에 있으므로, 적분 결과는 평균 압력과 체적 변화량의 곱으로 나타납니다.
    $$\int_{V_1}^{V_2} P \, dV = \int_{V_1}^{V_2} aV \, dV = \frac{1}{2} a (V_2^2 - V_1^2)$$
    $$\frac{1}{2} a (V_2 + V_1)(V_2 - V_1) = \frac{1}{2} (P_2 + P_1)(V_2 - V_1)$$
    따라서 정답은 입니다.
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33. 피스톤-실린더 내부에 존재하는 온도 150℃, 압력 0.5MPa의 공기 0.2kg은 압력이 일정한 과정에서 원래 체적의 2배로 늘어난다. 이 과정에서의 일은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 기체상수가 0.287 kJ/(kg·K)인 이상기체로 가정한다.)

  1. 12.3
  2. 16.5
  3. 20.5
  4. 24.3
(정답률: 42%)
  • 이상기체 상태방정식으로 초기 체적을 구한 뒤, 정압과정의 일 공식($W = P \Delta V$)을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = P \times m \times R \times T$
    ② [숫자 대입] $W = (0.5 \times 10^3) \times 0.2 \times 0.287 \times (150 + 273)$
    ③ [최종 결과] $W = 24.3$
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34. 밀폐 시스템에서 가역정압과정이 발생할 때 다음 중 옳은 것은? (단, U는 내부에너지, Q는 열량, H는 엔탈피, S는 엔트로피, W는 일량을 나타낸다.)

  1. dH = dQ
  2. dU = dQ
  3. dS = dQ
  4. dW = dQ
(정답률: 45%)
  • 가역정압과정에서는 압력 변화가 없으므로 $dP = 0$ 입니다. 열역학 제1법칙에 의해 가해진 열량은 엔탈피의 변화량과 같게 됩니다.
    기본 관계식 $dQ = dU + P dV$에서 $dH = dU + P dV + V dP$이므로, 정압과정($dP=0$)일 때 $dQ = dH$가 성립합니다.
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35. 시간당 380000kg의 물을 공급하여 수증기를 생산하는 보일러가 있다. 이 보일러에 공급하는 물의 비엔탈피는 830 kJ/kg이고, 생산되는 수증기의 비엔탈피는 3230 kJ/kg이라고 할 때, 발열량이 32000 kJ/kg 인 석탄을 시간당 34000kg씩 보일러에 공급한다면 이 보일러에 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 66.9%
  2. 71.5%
  3. 77.3%
  4. 83.8%
(정답률: 43%)
  • 보일러의 효율은 물과 수증기의 엔탈피 차이로 계산한 유효 열량과 공급된 연료의 총 발열량의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{\dot{m}_{water} \times (h_2 - h_1)}{\dot{m}_{fuel} \times H}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{380000 \times (3230 - 830)}{34000 \times 32000}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.838$
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36. 밀폐 시스템에서 압력(P)이 아래와 같이 체적(V)에 따라 변한다고 할 때 체적이 0.1m3에서 0.3m3로 변하는 동안 이 시스템이 한 일은 약 몇 J 인가? (단, P의 단위는 kPa, V의 단위는 m3 이다.)

  1. 200
  2. 400
  3. 800
  4. 1600
(정답률: 48%)
  • 밀폐 시스템에서 체적 변화에 따라 압력이 변할 때, 시스템이 한 일은 압력을 체적에 대해 적분하여 구할 수 있습니다.
    주어진 압력 식은 $P = 5 - 15 \times V$ 입니다.
    ① [기본 공식] $W = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV$
    ② [숫자 대입] $W = \int_{0.1}^{0.3} (5 - 15V) \, dV = [5V - 7.5V^2]_{0.1}^{0.3}$
    ③ [최종 결과] $W = 400$
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37. 출력 10000kW 의 터빈 플랜트의 시간당 연료소비량이 5000kg/h 이다. 이 플랜트의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, 연료의 발열량은 33440kJ/kg 이다.)

  1. 25.4%
  2. 21.5%
  3. 10.9%
  4. 40.8%
(정답률: 48%)
  • 플랜트의 열효율은 공급된 총 열에너지 대비 실제 출력의 비율로 계산합니다. 연료 소비량을 초 단위로 환산하여 계산하는 것이 핵심입니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{P}{\dot{m} \times H}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{10000}{\frac{5000}{3600} \times 33440}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.215$
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38. 이상적인 증기 압축 냉동 사이클의 과정은?

  1. 정적방열과정→등엔트로피 압축과정→정적증발과정→등엔탈피 팽창과정
  2. 정압방열과정→등엔트로피 압축과정→정압증발과정→등엔탈피 팽창과정
  3. 정적증발과정→등엔트로피 압축과정→정적방열과정→등엔탈피 팽창과정
  4. 정압증발과정→등엔트로피 압축과정→정압방열과정→등엔탈피 팽창과정
(정답률: 36%)
  • 이상적인 증기 압축 냉동 사이클은 증발기에서 정압으로 열을 흡수하고, 압축기에서 등엔트로피 과정으로 압축되며, 응축기에서 정압으로 열을 방출한 뒤, 팽창밸브에서 등엔탈피 과정으로 팽창하는 순서로 작동합니다.
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39. 열교환기를 흐름 배열(flow arrangement) 에 따라 분류할 때 그림과 같은 형식은?

  1. 평행류
  2. 대향류
  3. 병행류
  4. 직교류
(정답률: 57%)
  • 제시된 이미지 를 보면 고온 유체와 저온 유체가 서로 수직 방향으로 교차하여 흐르는 구조입니다. 이처럼 두 유체의 흐름 방향이 직각을 이루는 형식을 직교류라고 합니다.
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40. -15℃와 75℃의 열원 사이에서 작동하는 카르노 사이클 열펌프의 난방 성능계수는 얼마인가?

  1. 2.87
  2. 3.87
  3. 6.16
  4. 7.16
(정답률: 44%)
  • 카르노 열펌프의 난방 성능계수(COP)는 고온부로 공급되는 열량을 소비 전력으로 나눈 값이며, 절대온도로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{T_{H}}{T_{H} - T_{L}}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{75 + 273.15}{(75 + 273.15) - (-15 + 273.15)} = \frac{348.15}{348.15 - 258.15}$
    ③ [최종 결과] $COP = 3.87$
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3과목: 기계유체역학

41. 다음 중 무차원수가 되는 것은? (단, ρ : 밀도, μ : 점성계수, F : 힘, Q : 부피유량, V : 속도, P : 동력, D : 지름, L : 길이 이다.)

(정답률: 47%)
  • 무차원수는 모든 물리량의 차원이 상쇄되어 단위가 없는 수입니다. 주어진 식 즉, $\frac{F}{\mu V L}$의 차원을 분석하면 분자의 힘 $F$는 $MLT^{-2}$, 분모의 점성계수 $\mu$는 $ML^{-1}T^{-1}$, 속도 $V$는 $LT^{-1}$, 길이 $L$은 $L$이므로 모든 차원이 약분되어 무차원수가 됩니다.
    $$\frac{MLT^{-2}}{(ML^{-1}T^{-1})(LT^{-1})(L)} = \frac{MLT^{-2}}{MLT^{-2}} = 1$$
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42. 지름 20cm인 구의 주위에 물이 2m/s의 속도로 흐르고 있다. 이 때 구의 항력계수가 0.2 라고 할 때 구에 작용하는 항력은 약 몇 N 인가?

  1. 12.6
  2. 204
  3. 0.21
  4. 25.1
(정답률: 47%)
  • 유체 속에서 구체에 작용하는 항력은 항력계수, 유체의 밀도, 유속의 제곱, 그리고 구의 투영 단면적의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $F_D = C_D \frac{1}{2} \rho V^2 A$
    ② [숫자 대입] $F_D = 0.2 \times \frac{1}{2} \times 1000 \times 2^2 \times (\frac{\pi \times 0.2^2}{4})$
    ③ [최종 결과] $F_D = 12.6$
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43. 물의 체적탄성계수가 2×109 Pa 일 때 물의 체적을 4% 감소시키려면 약 몇 MPa 의 압력을 가해야 하는가?

  1. 40
  2. 80
  3. 60
  4. 120
(정답률: 52%)
  • 체적탄성계수 $K$는 압력 변화량과 체적 변형률의 비로 정의되며, 이를 통해 필요한 압력을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$P = K \times \frac{\Delta V}{V}$$
    ② [숫자 대입]
    $$P = 2 \times 10^9 \times 0.04$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = 80 \text{ MPa}$$
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44. 손실계수(KL)가 15인 밸브가 파이프에 설치되어 있다. 이 파이프에 물이 3m/s의 속도로 흐르고 있다면, 밸브에 의한 손실수두는 약 몇 m 인가?

  1. 67.8
  2. 22.3
  3. 6.89
  4. 11.26
(정답률: 47%)
  • 밸브와 같은 부속품에서 발생하는 손실수두는 손실계수와 유속의 제곱에 비례하며, 중력가속도로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $h_L = K_L \frac{V^2}{2g}$
    ② [숫자 대입] $h_L = 15 \times \frac{3^2}{2 \times 9.81}$
    ③ [최종 결과] $h_L = 6.89$
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45. 공기가 게이지 압력을 2.06 bar의 상태로 지름이 0.15m인 관속을 흐르고 있다. 이 때 대기압은 1.03bar 이고 공기 유속이 4m/s 라면 질량유량(mass flow rate)은 약 몇 kg/s 인가? (단, 공기의 온도는 37℃이고, 기체상수는 287.1 J/(kg·K)이다.)

  1. 0.245
  2. 2.17
  3. 0.026
  4. 32.4
(정답률: 34%)
  • 이상기체 상태방정식을 통해 공기의 밀도를 구하고, 이를 질량유량 공식에 대입하여 계산합니다. 이때 압력은 반드시 절대압력($P_{gauge} + P_{atm}$)을 사용해야 하며, 온도는 절대온도($K$)로 변환합니다.
    ① [기본 공식] $\dot{m} = \frac{P A V}{R T}$
    ② [숫자 대입] $\dot{m} = \frac{(3.09 \times 10^5) \times (\pi \times 0.075^2) \times 4}{287.1 \times (37 + 273)}$
    ③ [최종 결과] $\dot{m} = 0.245$
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46. 남극 바다에 비중이 0.917인 해빙이 떠 있다. 해빙의 수면 위로 나와 있는 체적이 40m3 일 때 해빙의 전체중량은 약 몇 kN 인가? (단, 바닷물의 비중은 1.025 이다.)

  1. 2487
  2. 2769
  3. 3138
  4. 3414
(정답률: 35%)
  • 부력의 원리에 따라 해빙이 밀어낸 바닷물의 중량은 해빙 전체의 중량과 같습니다. 먼저 해빙의 전체 체적 $V$를 구한 뒤, 해빙의 비중량을 곱하여 전체 중량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $W = \gamma_{water} \times S_{ice} \times V$
    ② [숫자 대입] $W = 9.8 \times 0.917 \times 379.6$
    ③ [최종 결과] $W = 3414$
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47. 그림과 같은 시차액주계에서 A, B점의 압력차 PA - PB는? (단, γ1, γ2, γ3는 각 액체의 비중량이다.)

  1. γ3h3 - γ1h1 + γ2h2
  2. γ1h1 + γ2h2 - γ3h3
  3. γ1h1 - γ2h2 + γ3h3
  4. γ3h3 - γ1h1 - γ2h2
(정답률: 44%)
  • 시차액주계에서 A점과 B점의 압력차를 구하기 위해 각 액체 기둥에 의한 압력 평형 관계를 이용합니다. 액체 기둥의 높이에 따른 압력 합산 결과, A점의 압력 $P_A$에서 B점의 압력 $P_B$를 뺀 값은 다음과 같습니다.
    $$\gamma_1 h_1 + \gamma_2 h_2 - \gamma_3 h_3 = P_A - P_B$$
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48. 넓은 평판과 나란한 방향으로 흐르는 유체의 속도 u[m/s]는 평판 벽으로부터의 수직거리 y[m] 만의 함수로 아래와 같이 주어진다. 유체의 점성계수가 1.8×10-5 kg/(m·s) 이라면 벽면에서의 전단응력은 약 몇 N/m2 인가?

  1. 1.8×10-5
  2. 3.6×10-5
  3. 1.8×10-3
  4. 3.6×10-3
(정답률: 42%)
  • 뉴턴 유체의 벽면 전단응력은 점성계수와 속도 구배(속도의 거리 미분값)의 곱으로 계산합니다.
    주어진 속도 분포 $u(y) = 4 + 200 \times y$를 $y$에 대해 미분하면 $\frac{du}{dy} = 200$ 입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\tau = \mu \frac{du}{dy}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\tau = 1.8 \times 10^{-5} \times 200$$
    ③ [최종 결과]
    $$\tau = 3.6 \times 10^{-3} \text{ N/m}^2$$
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49. 길이가 50m인 배가 8m/s의 속도로 진행하는 경우에 대해 모형 배를 이용하여 조파저항에 관한 실험을 하고자 한다. 모형 배의 길이가 2m 이면 모형 배의 속도는 약 몇 m/s로 하여야 하는가?

  1. 1.60
  2. 1.82
  3. 2.14
  4. 2.30
(정답률: 45%)
  • 조파저항이 발생하는 자유표면 유동의 경우, 프루드 수($Fr$)를 일정하게 유지하여 모형 실험을 수행합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Fr = \frac{V}{\sqrt{g L}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{8}{\sqrt{9.81 \times 50}} = \frac{V_m}{\sqrt{9.81 \times 2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V_m = 1.60 \text{ m/s}$$
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50. 파이프 내의 유동에서 속도함수 V가 파이프 중심에서 반지름방향으로의 거리 r에 대한 함수로 다음과 같이 나타날 때 이에 대한 운동에너지 계수(또는 운동에너지 수정계수, kinetic energy coefficient) α는 약 얼마인가? (단, V0는 파이프 중심에서의 속도, Vm은 파이프 내의 평균 속도, A는 유동 단면, R은 파이프 안쪽 반지름이고, 유속 방정식과 운동에너지 계수 관련 식은 아래와 같다.)

  1. 1.01
  2. 1.03
  3. 1.08
  4. 1.12
(정답률: 29%)
  • 주어진 유속 방정식 $\frac{V}{V_0} = (1 - \frac{r}{R})^{1/6}$을 이용하여 평균 속도 $V_m$을 먼저 구하고, 이를 운동에너지 계수 $\alpha$ 공식에 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\alpha = \frac{1}{A} \int (\frac{V}{V_m})^3 dA$$
    ② [숫자 대입]
    $$\alpha = (\frac{91}{72})^3 \times \frac{8}{15}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\alpha = 1.076$$
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51. 다음 중 점성계수(viscosity)의 차원을 옳게 나타낸 것은? (단, M은 질량, L은 길이, T는 시간이다.)

  1. MLT
  2. ML-1T-1
  3. MLT-2
  4. ML-2T-2
(정답률: 50%)
  • 점성계수의 단위는 $\text{Pa} \cdot \text{s}$이며, 이를 기본 단위로 풀면 $\text{kg}/(\text{m} \cdot \text{s})$가 됩니다.
    질량 $M$, 길이 $L$, 시간 $T$의 차원으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$\text{kg}/(\text{m} \cdot \text{s}) = M L^{-1} T^{-1}$$
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52. 자동차의 브레이크 시스템의 유압장치에 설치된 피스톤과 실린더 사이의 환형 틈새 사이를 통한 누설유동은 두 개의 무한 평판 사이의 비압축성, 뉴턴유체의 층류유동으로 가정할 수 있다. 실린더 내 피스톤의 고압측과 저압측의 압력차를 2배로 늘렸을 때, 작동유체의 누설유량은 몇 배가 될 것인가?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 8배
  4. 16배
(정답률: 46%)
  • 두 무한 평판 사이의 층류유동에서 누설유량은 압력차에 비례하는 관계를 가집니다.
    $$Q = \frac{\Delta P b h^3}{12 \mu L}$$
    위 식에서 유량 $Q$는 압력차 $\Delta P$에 정비례하므로, 압력차를 2배로 늘리면 누설유량 또한 2배가 됩니다.
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53. 그림과 같이 폭이 3m인 수문 AB가 받는 수평성분 FH와 수직성분 FV는 각각 약 몇 N 인가?

  1. FH = 24400, FV = 46181
  2. FH = 58800, FV = 46181
  3. FH = 58800, FV = 92362
  4. FH = 24400, FV = 92362
(정답률: 35%)
  • 수평분력은 수문에 대응하는 수직 투영면에 작용하는 정수압의 합으로, 수직분력은 수문 상부에 있는 유체의 무게(부피 $\times$ 비중량)로 계산합니다.
    수평분력 $F_{H}$:
    ① [기본 공식] $F_{H} = \gamma h_{c} A$
    ② [숫자 대입] $F_{H} = 9800 \times 1 \times (3 \times 2)$
    ③ [최종 결과] $F_{H} = 58800 \text{ N}$
    수직분력 $F_{V}$:
    ① [기본 공식] $F_{V} = \gamma V_{fluid}$
    ② [숫자 대입] $F_{V} = 9.8 \times 10^{3} \times (2 \times 2 - \frac{\pi \times 2^{2}}{4}) \times 3$
    ③ [최종 결과] $F_{V} = 92362 \text{ N}$
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54. 그림과 같이 속도 V인 유체가 곡면에 부딪혀 θ의 각도로 유동방향이 바뀌어 같은 속도로 분출된다. 이때 유체가 곡면에 가하는 힘의 크기를 θ에 대한 함수로 옳게 나타낸 것은? (단, 유동단면적은 일정하고, θ의 각도는 0° ≤ θ ≤ 180° 이내에 있다고 가정한다. 또한 Q는 체적 유량, ρ는 유체밀도이다.)

(정답률: 28%)
  • 유체의 운동량 변화량은 곡면이 유체에 가하는 힘과 같으며, 수평 및 수직 성분의 합력을 구하여 전체 힘의 크기를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho Q V \sqrt{2(1-\cos\theta)}$
    ② [숫자 대입] (수식 동일)
    ③ [최종 결과] $F = \rho Q V \sqrt{2(1-\cos\theta)}$
    따라서 정답은 입니다.
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55. 극좌표계(r, θ)로 표현되는 2차원 포텐셜유동에서 속도포텐셜(velocity potential, ø)이 다음과 같을 때 유동함수(stream function, )로 가장 적절한 것은? (단, A, B, C는 상수이다.)

(정답률: 34%)
  • 극좌표계에서 속도포텐셜 $\phi$와 유동함수 $\Psi$의 관계식 $\frac{\partial \phi}{\partial r} = \frac{1}{r}\frac{\partial \Psi}{\partial \theta}$와 $\frac{\partial \phi}{\partial \theta} = -\frac{\partial \Psi}{\partial r}$를 이용합니다.
    주어진 $\phi = A \ln r + Br \cos \theta$를 적용하면:
    1. $\frac{\partial \phi}{\partial r} = \frac{A}{r} + B \cos \theta = \frac{1}{r}\frac{\partial \Psi}{\partial \theta} \implies \frac{\partial \Psi}{\partial \theta} = A + Br \cos \theta \implies \Psi = A\theta + Br \sin \theta + f(r)$
    2. $\frac{\partial \phi}{\partial \theta} = -Br \sin \theta = -\frac{\partial \Psi}{\partial r} \implies \frac{\partial \Psi}{\partial r} = Br \sin \theta \implies \Psi = Br \sin \theta + g(\theta)$
    두 식을 동시에 만족하는 유동함수는 $\Psi = A\theta + Br \sin \theta + C$입니다. 따라서 정답은 입니다.
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56. 그림과 같은 피토관의 액주계 눈금이 h = 150mm 이고 관속의 물이 6.09 m/s로 흐르고 있다면 액주계 액체의 비중은 얼마인가?

  1. 8.6
  2. 10.8
  3. 12.1
  4. 13.6
(정답률: 36%)
  • 피토관에서 유체의 속도에 의한 동압과 액주계의 압력차(정수압)가 평형을 이룬다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $S = 1 + \frac{v^{2}}{2gh}$
    ② [숫자 대입] $S = 1 + \frac{6.09^{2}}{2 \times 9.81 \times 0.15}$
    ③ [최종 결과] $S = 13.6$
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57. 원관 내의 완전층류유동에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 관 마찰계수는 Reynolds수에 반비례한다.
  2. 마찰계수는 벽면의 상대조도에 무관하다.
  3. 유속은 관 중심을 기준으로 포물선 분포를 보인다.
  4. 관 중심에서의 유속은 전체 평균 유속의 √2 배이다.
(정답률: 44%)
  • 원관 내 완전층류유동에서 관 중심의 최대 유속은 평균 유속의 2배가 됩니다.

    오답 노트

    관 중심에서의 유속은 전체 평균 유속의 $\sqrt{2}$ 배이다: 최대 유속은 평균 유속의 2배임
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58. 정지된 물속의 작은 모래알이 낙하하는 경우 Stokes Flow(스토크스 유동)가 나타날 수 있는데, 이 유동의 특징은 무엇인가?

  1. 압축성 유동
  2. 저속 유동
  3. 비점성 유동
  4. 고속 유동
(정답률: 45%)
  • Stokes Flow(스토크스 유동)는 점성이 매우 크거나 유속이 매우 느린 경우에 발생하는 유동으로, 관성력보다 점성력이 지배적인 저속 유동의 특징을 가집니다.
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59. 정상 2차원 속도장 내의 한 점(2, 3)에서 유선의 기울기 는?

(정답률: 44%)
  • 2차원 속도장 $\vec{V} = 2x\mathbf{i} - 2y\mathbf{j}$에서 유선의 기울기는 $x$방향 속도 $u$와 $y$방향 속도 $v$의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{dy}{dx} = \frac{v}{u}$
    ② [숫자 대입] $\frac{dy}{dx} = \frac{-2(3)}{2(2)}$
    ③ [최종 결과] $\frac{dy}{dx} = -\frac{3}{2}$
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60. 그림과 같이 큰 탱크의 수면으로부터 h(m) 아래에 파이프를 연결하여 액체를 배출하고자 한다. 마찰손실을 무시한다고 가정할 때 파이프를 통해서 분출되는 물의 속도(가)를 v라고 할 경우, 같은 조건에서의 오일(비중 0.9) 탱크에서 분출되는 속도(나)는?

  1. 0.81v
  2. 0.9v
  3. v
  4. 1.1v
(정답률: 39%)
  • 베르누이 방정식에 의해 마찰을 무시할 때 분출 속도는 액체의 밀도나 비중과 관계없이 수두 높이에 의해서만 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $v = \sqrt{2gh}$
    ② [숫자 대입] $v = \sqrt{2gh}$
    ③ [최종 결과] $v = v$
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 피로 한도에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 지름이 크면 피로 한도는 작아진다.
  2. 노치가 있는 시험편의 피로 한도는 작다.
  3. 표면이 거친 것이 고운 것보다 피로 한도가 높아진다.
  4. 노치가 없을 때와 있을 때의 피로 한도비를 노치계수라 한다.
(정답률: 42%)
  • 피로 한도는 표면 상태에 매우 민감하며, 표면이 거칠수록 응력 집중이 심해져 피로 한도가 낮아집니다.

    오답 노트

    지름이 크면 피로 한도는 작아진다: 옳은 설명
    노치가 있는 시험편의 피로 한도는 작다: 옳은 설명
    노치계수 정의: 옳은 설명
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62. 알루미늄 합금 중 개량처리(modification)한 Al-Si 합금은?

  1. 라우탈
  2. 실루민
  3. 두랄루민
  4. 하이드로날륨
(정답률: 52%)
  • 실루민은 Al-Si계 합금의 공정조직으로, 주조성은 우수하지만 절삭성은 좋지 않고 강도가 약한 특징을 가진 알루미늄 합금입니다.
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63. 서브제로(sub-zero)처리에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내마모성 및 내피로성이 감소한다.
  2. 잔류오스테나이트를 마텐자이트화 한다.
  3. 담금질을 한 강의 조직이 안정화 된다.
  4. 시효변화가 적으며 부품의 치수 및 형상이 안정된다.
(정답률: 44%)
  • 서브제로 처리는 $0^{\circ}C$이하의 저온에서 담금질 후 남은 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키는 처리입니다. 이를 통해 조직이 안정화되고 치수 및 형상 변형이 방지되며, 결과적으로 내마모성과 내피로성이 향상됩니다.
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64. 플라스틱의 성형 가공성을 좋게 하는 방법이 아닌 것은?

  1. 가공온도를 높여준다.
  2. 폴리머의 중합도를 내린다.
  3. 성형기의 표면 미끄럼 정도를 좋게 한다.
  4. 폴리머의 극성을 높게 하여 분자간 응집력을 크게 한다.
(정답률: 47%)
  • 플라스틱의 성형 가공성을 높이려면 유동성이 좋아야 합니다. 폴리머의 극성을 높여 분자간 응집력을 크게 하면 점도가 상승하고 유동성이 감소하여 오히려 가공성이 나빠지게 됩니다.
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65. 5~20%의 Zn의 황동을 말하며, 강도는 낮으나 전연성이 좋고 색깔이 금색에 가까우므로, 모조금이나 판 및 선 등에 사용되는 구리 합금은?

  1. 톰백
  2. 문쯔메탈
  3. 네이벌황동
  4. 애드리럴티 메탈
(정답률: 53%)
  • 구리에 5~20%의 아연(Zn)을 첨가하여 만든 황동으로, 강도는 낮지만 전연성이 좋고 색상이 금색에 가까워 모조금이나 판, 선 등에 사용되는 합금은 톰백입니다.

    오답 노트

    문쯔메탈: 아연 함유량이 가장 높은 황동(구리:아연=6:4)
    네이벌황동: 주석을 첨가하여 내해수성이 우수한 선박용 황동
    애드리럴티 메탈: 주석과 비소를 첨가하여 열교환기에 사용되는 황동
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66. 고망간(Mn)강에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 오스테나이트 조직을 갖는다.
  2. 광석·암석의 파쇄기 부품 등에 사용된다.
  3. 열처리에 수인법(water toughening)이 이용된다.
  4. 열전도성이 좋고 팽창계수가 작아 열변형을 일으키지 않는다.
(정답률: 43%)
  • 고망간강은 오스테나이트 조직을 가지며 파쇄기 부품 등에 사용되고 수인법이 이용되는 강재입니다. 하지만 열전도성이 낮고 팽창계수가 크기 때문에 열변형이 일어나기 쉬운 특성을 가지고 있습니다.
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67. 강의 표면강화처리에서 침탄법과 비교하였을 때 질화법의 특징으로 틀린 것은?

  1. 침탄 한 것보다 경도가 높다.
  2. 질화 후에 열처리가 필요 없다.
  3. 침탄법보다 경화에 의한 변형이 적다.
  4. 침탄법보다 단시간 내에 같은 경화 깊이를 얻을 수 있다.
(정답률: 45%)
  • 질화법은 침탄법에 비해 경도가 더 높고 변형이 적으며 후열처리가 필요 없다는 장점이 있지만, 처리 시간이 매우 길다는 단점이 있습니다. 침탄법은 보통 3~4시간이면 0.5~2mm의 경화층을 얻을 수 있는 반면, 질화법은 50~100시간 정도의 긴 시간이 소요되므로 침탄법보다 단시간 내에 같은 경화 깊이를 얻을 수 있다는 설명은 틀린 것입니다.
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68. 아공정주철의 탄소함유량은 약 몇 % 인가?

  1. 약 0.025~0.80%C
  2. 약 0.80~2.0%C
  3. 약 2.0~4.3%C
  4. 약 4.3~6.67%C
(정답률: 42%)
  • 주철의 탄소 함유량에 따른 분류 중 아공정주철은 탄소 함유량이 약 $2.11\sim4.3\%$ 인 영역에 해당합니다.

    오답 노트

    약 $0.025\sim0.80\%\text{C}$: 아공석강
    약 $0.80\sim2.0\%\text{C}$: 과공석강
    약 $4.3\sim6.67\%\text{C}$: 과공정주철
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69. 순철(α-Fe)의 자기변태 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 210℃
  2. 768℃
  3. 910℃
  4. 1410℃
(정답률: 53%)
  • 순철($\alpha\text{-Fe}$)의 자기변태 온도(큐리 온도)는 약 $768^{\circ}\text{C}$ 입니다.
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70. 고속도공구강에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 2차 경화 현상을 나타낸다.
  2. 500~600℃까지 가열하여도 뜨임에 의해 연화되지 않는다.
  3. SKH 2는 Mo가 함유되어 있는 Mo계 고속도공구강 강재이다.
  4. 내마모성 및 인성을 가지므로 바이트, 드릴 등의 절삭공구에 사용된다.
(정답률: 39%)
  • SKH 2는 텅스텐(W)을 주성분으로 포함하는 W계 고속도공구강입니다. 따라서 Mo계 고속도공구강 강재라는 설명은 옳지 않습니다.
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71. 다음 기호에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 유압 모터이다.
  2. 4방향 유동이다.
  3. 가변 용량형이다.
  4. 외부 드레인이 있다.
(정답률: 48%)
  • 제시된 기호 는 유압 모터를 나타내며, 화살표 방향을 통해 1방향 유동임을 알 수 있습니다. 따라서 4방향 유동이라는 설명은 틀린 것입니다.
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72. 아래 파일럿 전환 밸브의 포트수, 위치수로 옳은 것은?

  1. 2포트 4위치
  2. 2포트 5위치
  3. 5포트 2위치
  4. 6포트 2위치
(정답률: 39%)
  • 제시된 이미지 에서 밸브의 위치수와 포트수는 다음과 같이 판별합니다.
    1. 위치수: 밸브 기호의 사각형 칸 수가 2개이므로 2위치입니다.
    2. 포트수: 사각형 내부로 연결되는 유로(선)의 총 개수가 5개이므로 5포트입니다.
    따라서 5포트 2위치입니다.
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73. 두 개의 유입 관로의 압력에 관계없이 정해진 출구 유량이 유지되도록 합류되는 밸브는?

  1. 집류 밸브
  2. 셔틀 밸브
  3. 적층 밸브
  4. 프리플 밸브
(정답률: 46%)
  • 집류 밸브는 두 개의 유입 관로 압력과 관계없이 정해진 출구 유량을 일정하게 유지하며 합류시키는 기능을 수행합니다.
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74. 속도 제어 회로의 종류가 아닌 것은?

  1. 미터 인 회로
  2. 미터 아웃 회로
  3. 블리드 오프 회로
  4. 로크(로킹) 회로
(정답률: 55%)
  • 로크(로킹) 회로는 유체의 흐름을 차단하여 실린더의 위치를 고정하는 방향 제어 회로의 일종입니다.
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75. 스트레이너에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. 스트레이너의 연결부는 오일 탱크의 작동유를 방출하지 않아도 분리가 가능하도록 하여야 한다.
  2. 스트레이너의 여과 능력은 펌프 흡입량의 1.2배 이하의 용적을 가져야 한다.
  3. 스트레이너가 막히면 펌프가 규정 유량을 토출하지 못하거나 소음을 발생시킬 수 있다.
  4. 스트레이너의 보수는 오일을 교환할 때마다 완전히 청소하고 주기적으로 여과재를 분리하여 손질하는 것이 좋다.
(정답률: 48%)
  • 스트레이너는 이물질이 걸러지면서 점차 막히는 특성이 있으므로, 펌프의 흡입량보다 충분히 큰 2~3배 정도의 용적을 가져야 원활한 유량 공급이 가능합니다.
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76. 일반적인 유압 장치에 대한 설명과 특징으로 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 유압 장치 자체의 자동 제어에 제약이 있을 수 있으나 전기, 전자 부품과 조합하여 사용하면 그 효과를 증대시킬 수 있다.
  2. 힘의 증폭 방법이 같은 크기의 기계적 장치(기어, 체인 등)에 비해 간단하여 크게 증폭 시킬 수 있으며 그 예로 소형 유압잭, 거대한 건설 기계 등이 있다.
  3. 인화의 위험과 이물질에 의한 고장 우려가 있다.
  4. 점도의 변화에 따른 출력 변화가 없다.
(정답률: 53%)
  • 유압 장치는 작동유의 점도가 온도에 따라 변하며, 이에 따라 유동성과 마찰 저항이 달라지므로 출력 변화가 발생합니다.

    오답 노트

    자동 제어: 전기/전자 부품 조합으로 가능
    힘의 증폭: 기계적 장치보다 간단하고 크게 증폭 가능
    위험성: 작동유의 인화성 및 이물질 고장 가능성 존재
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77. 유압·공기압 도면 기호(KS B 0054)에 따른 기호에서 필터, 드레인 관로를 나타내는 선의 명칭으로 옳은 것은?

  1. 파선
  2. 실선
  3. 1점 이중 쇄선
  4. 복선
(정답률: 47%)
  • KS B 0054 표준에 따라 유압 및 공기압 회로도에서 필터나 드레인 관로와 같이 보조적인 기능을 하는 선은 파선으로 표시합니다.
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78. 일반적인 용적형 펌프의 종류가 아닌 것은?

  1. 기어 펌프
  2. 베인 펌프
  3. 터빈 펌프
  4. 피스톤(플런저) 펌프
(정답률: 46%)
  • 용적형 펌프는 일정 공간에 액체를 가두어 밀어내는 방식(기어, 베인, 피스톤 펌프 등)을 말합니다.

    오답 노트

    터빈 펌프: 회전차의 원심력을 이용하는 터보형 펌프에 해당함
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79. 유압 작동유의 첨가제로 적절하지 않은 것은?

  1. 산화방지제
  2. 소포제 및 방청제
  3. 점도지수 강하제
  4. 유동점 강하제
(정답률: 41%)
  • 작동유는 온도 변화에도 점도 변화가 적어야 효율적인 작동이 가능하므로, 점도지수를 높여주는 점도지수 향상제를 사용해야 합니다. 점도지수를 강하시키는 것은 적절하지 않습니다.
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80. 다음 중 유압을 이용한 기기(기계)의 장점이 아닌 것은?

  1. 자동 제어가 가능하다.
  2. 유압 에너지원을 축적할 수 있다.
  3. 힘과 속도를 무단으로 조절할 수 있다.
  4. 온도 변화에 대해 안정적이고 고압에서 누유의 위험이 없다.
(정답률: 55%)
  • 유압 시스템은 작동유라는 액체를 사용하므로 온도 변화에 따라 점도가 변하는 등 민감하게 반응하며, 고압 환경에서 씰(Seal) 손상 등으로 인한 누유 위험이 항상 존재합니다.
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 질량 m의 공이 h의 높이에서 자유 낙하아여 콘크리트 바닥과 충돌하였다. 공과 바닥사이의 반발계수를 e라고 할 때, 공이 첫 번째 튀어오른 높이는?

  1. √2 eh
  2. eh
  3. 2eh
  4. e2h
(정답률: 30%)
  • 본 해설은 비추 누적갯수 초과로 자동 블라인드 되었습니다.
    (AI해설 오류가 많아 비추 2개 이상시 자동 블라인드 됩니다.)
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82. 조화진동 x1 = 4cosωt와 x2 = 5sinωt의 합성 진동 진폭은 약 얼마인가?

  1. 10.2
  2. 8.2
  3. 6.4
  4. 4.4
(정답률: 44%)
  • 위상이 $90^\circ$ 차이나는 두 조화진동의 합성 진폭을 구하는 문제입니다. $\cos$와 $\sin$ 함수는 서로 직교하므로 피타고라스 정리를 이용하여 합성 진폭을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$A = \sqrt{A_1^2 + A_2^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$A = \sqrt{4^2 + 5^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$A = 6.4$$
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83. 지표면에서 공을 초기속도로 v0로 수직 상방으로 던졌다. 공이 제자리로 돌아올 때까지 걸린 시간(t)은? (단, g는 중력가속도이고, 공기저항은 무시한다.)

(정답률: 49%)
  • 수직 상방으로 던져진 물체가 다시 제자리로 돌아오는 총 시간을 구하는 문제입니다. 최고점까지 올라가는 시간과 다시 내려오는 시간은 동일하며, 최고점에서의 속도는 $0$이 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$t = \frac{2v_0}{g}$$
    ② [숫자 대입]
    $$t = \frac{2v_0}{g}$$
    ③ [최종 결과]
    $$t = \frac{2v_0}{g}$$
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84. 10kg의 상자가 경사면 방향으로 초기 속도가 15m/s인 상태로 올라갔다. 상자와 경사면 사이의 운동 마찰계수가 0.15 일 때 상자가 올라갈 수 있는 최대거리 x 는 약 몇 m 인가?

  1. 13.7
  2. 15.7
  3. 18.2
  4. 21.2
(정답률: 30%)
  • 에너지 보존 법칙을 이용하여 상자가 정지할 때까지 이동한 거리를 구하는 문제입니다. 초기 운동 에너지가 위치 에너지의 증가분과 마찰로 인한 에너지 손실의 합과 같음을 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{1}{2}mv^2 = (mg\sin\theta + \mu mg\cos\theta)x$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{1}{2} \times 10 \times 15^2 = (10 \times 9.81 \times \sin 30^\circ + 0.15 \times 10 \times 9.81 \times \cos 30^\circ)x$$
    ③ [최종 결과]
    $$x = 18.2$$
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85. 그림과 같이 스프링에 질량 m을 달고 상하로 진동시킬 때 주기와 질량(m)과의 관계는? (단, k는 스프링상수이다.)

  1. 주기는 √m 에 반비례한다.
  2. 주기는 √m 에 비례한다.
  3. 주기는 m2 에 반비례한다.
  4. 주기는 m2 에 비례한다.
(정답률: 42%)
  • 스프링-질량 시스템의 고유 진동수와 주기의 관계를 묻는 문제입니다. 고유 진동수 $\omega_n$은 $\sqrt{k/m}$이며, 주기 $T$는 진동수의 역수에 $2\pi$를 곱한 값입니다.
    $$T = \frac{2\pi}{\omega_n} = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$$
    위 식에서 주기 $T$는 질량 $m$의 제곱근인 $\sqrt{m}$에 비례함을 알 수 있습니다.
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86. 길이가 1m이고 질량이 5kg인 균일한 막대가 그림과 같이 지지되어 있다. A점은 힌지로 되어 있어 B점에 연결된 줄이 갑자기 끊어졌을 때 막대는 자유로이 회전한다. 여기서 막대가 수직 위치에 도달한 순간 각속도는 약 몇 rad/s 인가?

  1. 2.62
  2. 3.43
  3. 4.61
  4. 5.42
(정답률: 25%)
  • 에너지 보존 법칙에 의해 막대가 수직으로 떨어지며 감소한 위치에너지는 회전 운동에너지로 전환됩니다. A점 기준 관성모멘트 $I_A = \frac{1}{3}mL^2$를 사용합니다.
    ① [기본 공식] $\omega = \sqrt{\frac{3g}{L}}$
    ② [숫자 대입] $\omega = \sqrt{\frac{3 \times 9.81}{1}}$
    ③ [최종 결과] $\omega = 5.42$
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87. 정지상태의 비행기가 100m의 직선 활주로를 달려서 이륙속도 360km/h에 도달하려고 한다. 가속도의 크기가 일정하다고 가정하면 비행기의 가속도는 약 몇 m/s2 인가?

  1. 10
  2. 20
  3. 50
  4. 100
(정답률: 42%)
  • 등가속도 직선운동에서 나중 속도, 가속도, 이동 거리 사이의 관계식을 이용하여 가속도를 구합니다. 먼저 이륙속도를 단위 환산하면 $360\text{km/h} = 100\text{m/s}$입니다.
    ① [기본 공식] $v^2 = 2as$
    ② [숫자 대입] $100^2 = 2 \times a \times 100$
    ③ [최종 결과] $a = 50$
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88. 비감쇠자유진동수 ωn와 감쇠자유진동수 ωd 사이의 관계를 나타낸 식은? (단, 는 감쇠비를 나타낸다.)

(정답률: 51%)
  • 감쇠 자유진동수 $\omega_d$는 비감쇠 자유진동수 $\omega_n$에 감쇠비 $\zeta$에 의한 보정 계수를 곱하여 결정됩니다.
    $$\omega_d = \omega_n \sqrt{1 - \zeta^2}$$
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89. 기계진동의 전달율(transmissibility ratio)을 1 이하로 조정하기 위해서는 진동수 비(ω/ωn)를 얼마로 하면 되는가?

  1. √2 이상으로 한다.
  2. √2 이하로 한다.
  3. 2 이상으로 한다.
  4. 2 이하로 한다.
(정답률: 46%)
  • 진동 전달율을 1 이하로 낮추어 진동을 절연시키기 위해서는 진동수 비가 특정 임계값보다 커야 합니다. 감쇠 진동 시스템에서 전달율이 1보다 작아지기 위한 조건은 진동수 비가 $\sqrt{2}$이상일 때입니다.
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90. 그림과 같이 막대 AB가 양쪽 벽면을 따라 움직인다. A가 8m/s의 일정한 속도로 오른쪽으로 이동한다고 할 때 x=2m 인 위치에서 B의 가속도의 크기는 약 몇 m/s2 인가?

  1. 10.3 m/s2
  2. 12.4 m/s2
  3. 14.7 m/s2
  4. 16.6 m/s2
(정답률: 22%)
  • 막대 AB의 길이는 $5\text{m}$로 일정하므로, 피타고라스 정리에 의해 $x^{2} + y^{2} = 5^{2}$ 관계가 성립합니다. 이를 시간에 대해 미분하여 속도와 가속도 관계를 도출합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{d^{2}}{dt^{2}}(x^{2} + y^{2}) = 0 \implies 2(\frac{dx}{dt})^{2} + 2x\frac{d^{2}x}{dt^{2}} + 2(\frac{dy}{dt})^{2} + 2y\frac{d^{2}y}{dt^{2}} = 0$
    ② [숫자 대입] $x=2$일 때 $y=\sqrt{25-4} \approx 4.58$이며, $\frac{dx}{dt}=8$, $\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=0$입니다. 속도 관계식 $x\frac{dx}{dt} + y\frac{dy}{dt} = 0$에서 $\frac{dy}{dt} = \frac{-2 \times 8}{4.58} \approx -3.49$입니다. 이를 가속도 식에 대입하면
    $$0 + 2(8)^{2} + 2(-3.49)^{2} + 2(4.58)a = 0$$
    ③ [최종 결과] $a \approx -16.6 \text{ m/s}^{2}$
    따라서 가속도의 크기는 $16.6\text{ m/s}^{2}$입니다.
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91. 주철과 같이 메진 재료를 저속으로 절삭할 때 일반적인 칩의 모양은?

  1. 경작형
  2. 균열형
  3. 유동형
  4. 전단형
(정답률: 37%)
  • 주철과 같이 취성이 큰 재료를 절삭하면 칩이 연속되지 않고 조각나며 부서지는 균열형 칩이 발생합니다.

    오답 노트

    유동형: 연성 재료 고속 절삭 시 발생
    전단형: 연성 재료 저속 절삭 시 발생
    경작형: 점성이 큰 재질을 작은 경사각으로 절삭 시 발생
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92. 펀치와 다이를 프레스에 설치하여 판금 재료로부터 목적하는 형상의 제품을 뽑아내는 전단 가공은?

  1. 스웨이징
  2. 엠보싱
  3. 블랭킹
  4. 브로칭
(정답률: 46%)
  • 펀치와 다이를 사용하여 판금 재료에서 필요한 형상을 전단하여 뽑아내는 가공법은 블랭킹입니다.

    오답 노트

    스웨이징: 압축 가공
    엠보싱: 굽힘 가공
    브로칭: 절삭 가공
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93. 래핑 다듬질에 대한 특징 중 틀린 것은?

  1. 게이지류나 광학렌즈의 표면 다듬질에 사용된다.
  2. 가공면에 랩제가 잔류하여 표면의 부식과 마모 촉진을 막아준다.
  3. 평면도, 진원도, 직선도 등의 이상적인 기하학적 형상을 얻을 수 있다.
  4. 가공면의 윤활성 및 내마모성이 좋아진다.
(정답률: 38%)
  • 래핑 가공 후 가공면에 랩제가 남아있게 되면, 오히려 표면의 부식을 일으키고 마모를 촉진시키는 원인이 됩니다.
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94. 밀링가공에서 지름이 50mm인 밀링커터를 사용하여 60m/min의 절삭속도로 절삭하는 경우 밀링커터의 회전수는 약 몇 rpm 인가?

  1. 284
  2. 382
  3. 468
  4. 681
(정답률: 44%)
  • 절삭속도와 커터의 지름을 이용하여 회전수를 구하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{1000 \times V}{\pi \times D}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{1000 \times 60}{3.14 \times 50}$
    ③ [최종 결과] $N = 382$
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95. 다이에 아연, 납, 주석 등의 연질금속을 넣고 제품 형상의 펀치로 타격을 가하여 길이가 짧은 치약튜브, 약품튜브 등을 제작하는 압축 방법은?

  1. 간접 압출
  2. 열간 압출
  3. 직접 압출
  4. 충격 압출
(정답률: 54%)
  • 다이에 연질금속을 넣고 펀치로 강하게 타격하여 치약 튜브나 약품 튜브처럼 짧은 제품을 빠르게 생산하는 방식은 충격 압출입니다.
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96. 300mm×500mm 인 주철 주무를 만들 때, 필요한 주입 추는 약 몇 kg 인가? (단, 쇳물 아궁이 높이가 120mm, 주물 밀도는 7200 kg/m3 이다.)

  1. 129.6
  2. 149.6
  3. 169.6
  4. 189.6
(정답률: 41%)
  • 주입 추의 질량은 주입 추의 부피에 주물의 밀도를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = L \times W \times H \times \rho$
    ② [숫자 대입] $M = 0.3 \times 0.5 \times 0.12 \times 7200$
    ③ [최종 결과] $M = 129.6$
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97. 초음파 가공에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가공물 표면에서의 증발 현상을 이용한다.
  2. 전기 에너지를 기계적 진동 에너지로 변화시켜 가공한다.
  3. 혼의 재료는 황동, 연강 등을 사용한다.
  4. 입자는 가공물에 연속적인 해머 작용으로 가공한다.
(정답률: 38%)
  • 초음파 가공은 전기 에너지를 기계적 진동 에너지로 변환하여 공구 끝의 입자가 가공물 표면에 연속적인 해머 작용을 가함으로써 재료를 제거하는 방식입니다. 가공물 표면에서의 증발 현상을 이용하는 것은 초음파 가공이 아니라 방전 가공이나 레이저 가공의 특성입니다.

    오답 노트

    혼의 재료는 황동, 연강 등을 사용함: 옳은 설명
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98. 다음 중 나사의 주요 측정 요소가 아닌 것은?

  1. 피치
  2. 유효지름
  3. 나사의 길이
  4. 나사산의 각도
(정답률: 45%)
  • 나사의 정밀한 체결과 규격을 결정하는 주요 측정 요소는 피치, 유효지름, 외경, 골지름, 나사산의 각도 등이 있습니다. 나사의 길이는 전체적인 외형 치수일 뿐, 나사산의 기하학적 특성을 결정하는 주요 측정 요소에는 해당하지 않습니다.

    오답 노트

    피치: 인접한 나사산 사이의 거리
    유효지름: 나사산과 홈의 폭이 같아지는 지점의 직경
    나사산의 각도: 나사산의 피크에서 골로 이어지는 확산 각도
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99. 전기저항용접과 관계되는 법칙은?

  1. 줄(Joule)의 법칙
  2. 뉴턴의 법칙
  3. 암페어의 법칙
  4. 플레밍의 법칙
(정답률: 40%)
  • 전기저항용접은 도체에 전류를 흘렸을 때 발생하는 열을 이용하는 방식으로, 전류의 제곱과 저항, 시간에 비례하여 열량이 발생한다는 줄(Joule)의 법칙을 기본 원리로 합니다.
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100. 강재의 표면에 Si를 침투시키는 방법으로 내식성, 내열성 등을 향상시키는 방법은?

  1. 브로나이징
  2. 칼로라이징
  3. 크로마이징
  4. 실리코나이징
(정답률: 56%)
  • 강재 표면에 실리콘(Si)을 침투시켜 내식성과 내열성을 높이는 표면 경화법은 실리코나이징입니다.

    오답 노트

    브로나이징: 붕소(B) 침투
    칼로라이징: 알루미늄(Al) 침투
    크로마이징: 크롬(Cr) 침투
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