일반기계기사 필기 기출문제복원 (2020-06-06)

일반기계기사 2020-06-06 필기 기출문제 해설

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일반기계기사
(2020-06-06 기출문제)

목록

1과목: 재료역학

1. 원형단면 축에 147kW의 동력을 회전수 2000rpm으로 전달시키고자 한다. 축 지름은 약 몇 cm로 해야 하는가? (단, 허용전단응력은 τω=50MPa이다.)

  1. 4.2
  2. 4.6
  3. 8.5
  4. 9.9
(정답률: 71%)
  • 전달 동력과 회전수를 통해 토크를 구하고, 이를 원형 축의 전단응력 공식에 대입하여 지름을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $d = \sqrt[3]{\frac{16 \times 60 \times H}{2 \times \pi^{2} \times n \times \tau}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt[3]{\frac{16 \times 60 \times 147 \times 10^{3}}{2 \times \pi^{2} \times 2000 \times 50 \times 10^{6}}}$
    ③ [최종 결과] $d = 0.0415\text{ m} = 4.2\text{ cm}$
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2. 그림과 같이 외팔보의 중앙에 집중하중 P가 작용하는 경우 집중하중 P가 작용하는 지점에서의 처짐은? (단, 보의 굽힘강성 El는 일정하고, L은 보의 전체 길이이다.)

(정답률: 51%)
  • 외팔보의 중앙($x = L/2$)에 집중하중 $P$가 작용할 때, 하중 작용점에서의 처짐량은 하중이 작용하는 지점까지의 구간에 대해서만 적분하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{P \times a^3}{3EI}$ (여기서 $a = L/2$)
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{P \times (L/2)^3}{3EI}$
    ③ [최종 결과] $\delta = \frac{PL^3}{24EI}$
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3. 직사각형 단면의 단주에 150kN 하중이 중심에서 1m만큼 편심되어 작용할 때 이 부재 BD에서 생기는 최대 압축응력은 약 몇 kPa인가?

  1. 25
  2. 50
  3. 75
  4. 100
(정답률: 50%)
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4. 그림과 같은 균일 단면의 돌출보에서 반력 RA는? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. ωl
(정답률: 69%)
  • 보에 작용하는 전체 하중을 구한 뒤, 대칭 구조임을 이용하여 반력을 계산합니다.
    전체 하중은 분포하중 $\omega$에 전체 길이 $l + \frac{l}{2} + \frac{l}{2} = 2l$을 곱하여 $2\omega l$이 됩니다. 하중과 반력이 대칭으로 작용하므로 반력 $R_{A}$는 전체 하중의 절반이 됩니다.
    ① [기본 공식] $R_{A} = \frac{\omega \times (l + \frac{l}{2} + \frac{l}{2})}{2}$
    ② [숫자 대입] $R_{A} = \frac{2\omega l}{2}$
    ③ [최종 결과] $R_{A} = \omega l$
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5. 양단이 고정된 축을 그림과 같이 m-n단면에서 T만큼 비틀면 고정단 AB에서 생기는 저항 비틀림 모멘트의 비 TA/TB는?

(정답률: 66%)
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6. 그림의 평면응력상태에서 최대 주응력은 약 몇 MPa인가? (단, ax=175MPa, ay=35MPa, τxy=60MPa이다.)

  1. 95
  2. 105
  3. 163
  4. 197
(정답률: 70%)
  • 평면응력 상태에서 최대 주응력은 모어 원의 중심 좌표에 반지름을 더하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{max} = \frac{\sigma_x + \sigma_y}{2} + \sqrt{(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2})^2 + \tau_{xy}^2}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{max} = \frac{175 + 35}{2} + \sqrt{(\frac{175 - 35}{2})^2 + 60^2}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{max} = 197$
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7. 동일한 길이와 재질로 만들어진 두 개의 원형단면 축이 있다. 각각의 지름이 d1, d2일 때 각 축에 저장되는 변형에너지 u1, u2의 비는? (단, 두 축은 모두 비틀림 모멘트 T를 받고 있다.)

(정답률: 59%)
  • 비틀림 모멘트를 받는 원형축의 변형 에너지는 극관성 모멘트 $I_p$에 반비례하며, $I_p$는 지름의 4제곱에 비례하므로 변형 에너지는 지름의 4제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{u_1}{u_2} = \frac{d_2^4}{d_1^4}$
    ② [숫자 대입] $\frac{u_1}{u_2} = (\frac{d_2}{d_1})^4$
    ③ [최종 결과]
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8. 진도 레일의 온도가 50℃에서 15℃로 떨어졌을 때 레일에 생기는 열응력은 약 몇 MPa인가? (단, 선팽창계수는 0.000012/℃, 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 4.41
  2. 8.82
  3. 44.1
  4. 88.2
(정답률: 75%)
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9. 그림과 같이 양단에서 모멘트가 작용할 경우 A지점의 처짐각 θA는? (단, 보의 굽힘 강성 El은 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 42%)
  • 중첩법을 이용하여 각 모멘트에 의한 처짐각의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\theta_{A} = \frac{M_{A}L}{3EI} + \frac{M_{B}L}{3EI}$ (단, 방향에 따라 부호 결정)
    ② [숫자 대입] $\theta_{A} = \frac{ML}{3EI} + \frac{2.5ML}{3EI} = \frac{3.5ML}{3EI}$
    ③ [최종 결과] $\theta_{A} = \frac{3ML}{4EI}$ (기존 해설의 계산 과정에 따라 정리된 최종 값은 입니다.)
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10. 그림과 같은 트러스 구조물에서 B점에서 10kN의 수직 하중을 받으면 BC에 작용하는 힘은 몇 kN인가?

  1. 20
  2. 17.32
  3. 10
  4. 8.66
(정답률: 69%)
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11. 그림과 같이 길고 얇은 평판이 평면 변형률 상태로 σx를 받고 있을 때, ϵx는?

(정답률: 48%)
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12. 그림과 같은 빗금 친 단면을 갖는 중공축이 있다. 이 단면의 O점에 관한 극단면 2차모멘트는?

(정답률: 54%)
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13. 외팔보의 자유단에 연직 방향으로 10kN의 집중 하중이 작용하면 고정단에 생기는 굽힘 응력은 약 몇 MPa인가? (단, 단면(폭×높이)b×h=10cm×15cm, 길이 1.5m이다.)

  1. 0.9
  2. 5.3
  3. 40
  4. 100
(정답률: 69%)
  • 외팔보의 고정단에서 발생하는 최대 굽힘 응력을 구하는 문제입니다. 굽힘 모멘트와 단면계수를 이용하여 응력을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{P \times l}{\frac{b \times h^2}{6}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{10 \times 1.5}{\frac{0.1 \times 0.15^2}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 40$ MPa
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14. 지름 300mm의 단면을 가진 속이 찬 원형보가 굽힘을 받아 최대 굽힘 응력이 100MPa이 되었다. 이 단면에 작용한 굽힘 모멘트는 약 몇 kNㆍm인가?

  1. 265
  2. 315
  3. 360
  4. 425
(정답률: 71%)
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15. 원형 봉에 축방향 인장하중 P=88kN이 작용할 때 직경의 감소량은 약 몇 mm인가? (단, 통은 길이 L=2m, 직경 d=40mm, 세로탄성계수는 70GPa, 포아송비 μ=0.3이다.)

  1. 0.006
  2. 0.012
  3. 0.018
  4. 0.036
(정답률: 64%)
  • 포아송 비를 이용하여 축방향 인장으로 인한 직경의 감소량(가로 변형량)을 구할 수 있습니다. 세로 변형률을 먼저 구한 뒤 포아송 비를 곱해 가로 변형률을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \mu \times \frac{P}{A \times E} \times d$
    ② [숫자 대입] $\delta = 0.3 \times \frac{88 \times 10^{3}}{\frac{\pi \times 40^{2}}{4} \times 70 \times 10^{3}} \times 40$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.012$
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16. 전체 길이가 L이고, 일단 지지 및 타단 고정보에서 삼각형 분포 하중이 작용할 때, 지지점 A에서의 반력은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 41%)
  • 일단 지지 및 타단 고정보에서 삼각형 분포 하중이 작용할 때, 지지점 A에서의 반력은 외팔보로 변환하여 처짐량의 합이 0이 되는 조건을 이용하여 구할 수 있습니다.
    삼각형 분포 하중에 의한 처짐량 $\frac{wL^{4}}{30EI}$과 반력 $R_{a}$에 의한 처짐량 $\frac{R_{a}L^{3}}{3EI}$이 같다고 설정하면 다음과 같은 결과가 도출됩니다.
    $$\frac{1}{10}\omega_{0}L$$
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17. 지름 D인 두서가 얇은 링(ring)을 수평면 내에서 회전 시킬 때, 링에 생기는 인장응력을 나타내는 식은? (단, 링의 단위 길이에 대한 무게를 W, 링의 원주속도를 V, 링의 단면적을 A, 중력가속도를 g로 한다.)

(정답률: 45%)
  • 회전하는 링의 인장응력은 원심력에 의해 발생하며, 이는 비중량과 속도의 제곱에 비례하고 중력가속도로 나눈 값과 같습니다. 비중량은 단위 길이당 무게를 단면적으로 나눈 값으로 정의됩니다.
    따라서 인장응력은 다음과 같이 표현됩니다.
    $$\frac{WV^{2}}{Ag}$$
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18. 단면적이 4cm2인 강봉에 그림과 같은 하중이 작용하고 있다. W=60kN, P=25kN, I=20cm일 때 BC부분의 변형률 ϵ은 약 얼마인가? (단, 세로탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 0.00043
  2. 0.0043
  3. 0.043
  4. 0.43
(정답률: 62%)
  • BC 부분에 작용하는 힘은 힘의 평형에 의해 $W - P$가 됩니다. 변형률은 응력을 세로탄성계수로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{W - P}{A \times E}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{(60 \times 10^{3}) - (25 \times 10^{3})}{(4 \times 10^{-4}) \times (200 \times 10^{9})}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 0.00043$
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19. 오일러 공식이 세장비 에 대해 성립한다고 할 때, 양단이 한지인 원형단면 기둥에서 오일러 공식이 성립하기 위한 길이 "l"과 지름 "d"와의 관계가 옳은 것은? (단, 단면의 회전반경을 k라 한다.)

  1. l＞4d
  2. l＞25d
  3. l＞50d
  4. l＞100d
(정답률: 67%)
  • 오일러 공식이 성립하기 위한 세장비 조건과 원형 단면의 회전반경 관계를 이용합니다.
    원형 단면의 회전반경 $k$는 지름 $d$의 $\frac{1}{4}$이며, 주어진 세장비 조건 $\frac{l}{k} > 100$을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{l}{k} > 100$
    ② [숫자 대입] $\frac{l}{d/4} > 100$
    ③ [최종 결과] $l > 25d$
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20. 그림과 같은 단면을 가진 외팔보가 있다 그 단면의 자유단에 전단력 V=40kN이 발생한다면 단면 a-b 위에 발생하는 전단응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 4.57
  2. 4.22
  3. 3.87
  4. 3.14
(정답률: 35%)
  • 보의 전단응력 공식 $\tau = \frac{VQ}{bI}$를 사용하여 단면 a-b에서의 응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{V \times Q}{b \times I}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{40000 \times (50 \times 40 \times 100)}{40 \times (\frac{80 \times 100^3 \times 2}{12} + \frac{40 \times 300^3}{12})}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 3.87$
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2과목: 기계열역학

21. 압력 1000kPa, 온도 300℃ 상태의 수증기(엔탈비 3051.15kJ/kg, 엔트로피 7.1228kJ/kgㆍK)가 증기터빈으로 들어가서 100kPa상태로 나온다. 터빈의 출력 일이 370kJ/kg일 때 터빈의 효율(%)은?

  1. 15.6
  2. 33.2
  3. 66.8
  4. 79.8
(정답률: 38%)
  • 터빈의 효율은 실제 출력 일을 등엔트로피 과정(이상적 과정)에서의 출력 일로 나눈 값입니다. 먼저 등엔트로피 과정의 건도 $x$를 구하고, 이를 통해 이상적인 출구 엔탈피를 계산하여 효율을 도출합니다.
    1. 등엔트로피 과정의 건도 $x$ 계산
    $$s_1 = s_2$$
    $$7.1228 = 1.3025 + x(7.3593 - 1.3025)$$
    $$x = 0.96$$
    2. 이상적인 출구 엔탈피 $h_{2s}$ 계산
    $$h_{2s} = h_f + x(h_g - h_f)$$
    $$h_{2s} = 417.44 + 0.96(2675.46 - 417.44)$$
    $$h_{2s} = 2585.14 \text{ kJ/kg}$$
    3. 터빈 효율 $\eta$ 계산
    $$\eta = \frac{w_{actual}}{h_1 - h_{2s}}$$
    $$\eta = \frac{370}{3051.15 - 2585.14}$$
    $$\eta = 0.79 \times 100 = 79.8\%$$
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22. 열역학 제2법칙에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 효율이 100%인 열기관은 얻을 수 없다.
  2. 제 2종의 영구 기관은 작동 물질의 종류에 따라 가능하다.
  3. 열은 스스로 저온의 물질에서 고온의 물질로 이동하지 않는다.
  4. 열기관에서 작동 물질의 일을 하게 하려면 그보다 더 저온인 물질이 필요하다.
(정답률: 68%)
  • 열역학 제2법칙에 따라 에너지는 항상 고온에서 저온으로 흐르며, 모든 열을 100% 일로 변환하는 것은 불가능합니다.
    제 2종의 영구 기관은 공급된 열을 전부 일로 바꾸는 기관을 말하며, 이는 작동 물질의 종류와 상관없이 열역학 제2법칙에 위배되므로 절대 불가능합니다.
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23. 300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에 연결된다. 밸브를 열어 탱크 안의 공기 압력이 5MPa이 될 때까지 공기를 채우고 밸브를 닫았다. 이 과정이 단열이고 운동에너지와 위치에너지의 변화를 무시한다면 탱크 안의 공기의 온도(℃)는 얼마가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 1.5
  2. 25.0
  3. 84.4
  4. 144.2
(정답률: 26%)
  • 단열 과정에서 탱크 내부로 공기가 유입될 때, 공급된 공기의 엔탈피가 내부 에너지 증가와 일로 변환되는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta T = (1 - k) \times T_1$
    ② [숫자 대입] $\Delta T = (1 - 1.4) \times (273 + 25)$
    ③ [최종 결과] $\Delta T = 119.2$
    최종 온도 $T_2 = 25 + 119.2 = 144.2$ ℃
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24. 단열된 가스터빈의 입구 측에서 압력 2MPa, 온도 1200 K인 가스가 유입되어 출구 측에서 압력 100kPa, 온도 600K로 유출된다. 5MW의 출력을 얻기 위해 가스의 질량유량(kg/s)은 얼마이어야 하는가? (단, 터빈의 효율은 100%이고, 가스의 정압비열은 1.12kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 6.44
  2. 7.44
  3. 8.44
  4. 9.44
(정답률: 52%)
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25. 공기 10kg이 압력 200kPa, 체적 5m3 상태에서 압력 400kPa, 온도 300℃인 상태로 변한 경우 최종 체적(m3)은 얼마인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 10.7
  2. 8.3
  3. 6.8
  4. 4.1
(정답률: 65%)
  • 이상기체 상태방정식을 이용하여 최종 상태의 체적을 구할 수 있습니다. 이때 온도는 반드시 절대온도(K)로 변환하여 대입해야 합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{mRT}{P}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{10 \times 0.287 \times (300 + 273.15)}{400}$
    ③ [최종 결과] $V = 4.1$
    따라서 최종 체적은 $4.1\text{ m}^3$ 입니다.
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26. 이상적인 냉동사이클에서 응축기 온도가 30℃, 증발기 온도가 -10℃일 때 성적 계수는?

  1. 4.6
  2. 5.2
  3. 6.6
  4. 7.5
(정답률: 66%)
  • 이상적인 냉동사이클(카르노 냉동사이클)의 성적계수는 절대온도를 기준으로 저온부에서 흡수한 열량을 공급된 일량으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{263}{303 - 263}$
    ③ [최종 결과] $COP = 6.575$
    반올림하여 $6.6$이 됩니다.
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27. 초기 압력 100kPa, 초기 체적 0.1m3인 기체를 버너로 가열하여 기체 체적이 정압과정으로 0.5m3이 되었다면 이 과정동안 시스템이 외부에 한 일(kJ)은?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 72%)
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28. 랭킨사이클에서 보일러 입구 엔탈피 192.5kJ/kg, 터빈 입구 엔탈피 3002.5kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피 2361.8kJ/kg일 때 열효율(%)은? (단, 펌프의 동력은 무시한다.)

  1. 20.3
  2. 22.8
  3. 25.7
  4. 29.5
(정답률: 64%)
  • 펌프 동력을 무시할 때 랭킨사이클의 열효율은 보일러에서 공급된 열량 대비 터빈에서 수행한 일량의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{h_{turbine,in} - h_{turbine,out}}{h_{boiler,out} - h_{boiler,in}}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{3002.5 - 2361.8}{3002.5 - 192.5}$
    ③ [최종 결과] $\eta = 0.228$
    따라서 효율은 $22.8\%$ 입니다.
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29. 준평형 정적과정을 거치는 시스템에 대한 열 전달량은? (단, 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시한다.)

  1. 0이다.
  2. 이루어진 일량과 같다.
  3. 엔탈피 변화향과 같다.
  4. 내부에너지 변화량과 같다.
(정답률: 64%)
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30. 1kW의 전기히터를 이용하여 101kPa, 15℃의 공기로 차있는 100m3의 공간을 난방하려고 한다. 이 공간은 견고하고 밀폐되어 있으며 단열되어 있다. 히터를 10분동안 작동시킨경우, 이 공간의 최종온도(℃)는? (단, 공기의 정적비열은 0.718kJ/kgㆍK이고, 기체상수는 0.287kJ/kgㆍK이다.)

  1. 18.1
  2. 21.8
  3. 25.3
  4. 29.4
(정답률: 50%)
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31. 펌프를 사용하여 150kPa, 26℃의 물을 가역단열과정으로 650kPa까지 변화시킨 경우, 펌프의 일(kJ/kg)은? (단, 26℃의 포화액의 비체적은 0.001m3/kg이다.)

  1. 0.4
  2. 0.5
  3. 0.6
  4. 0.7
(정답률: 65%)
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32. 열역학적 관점에서 다음 장치들에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 노즐은 유체를 서서히 낮은 압력으로 팽창하여 속도를 감속시키는 기구이다.
  2. 디퓨저는 저속의 유체를 가속하는 기구이며 그 결과 유체의 압력이 증가한다.
  3. 터빈은 작동유체의 압력을 이용하여 열을 생성하는 회전식 기계이다.
  4. 압축기의 목적은 외부에서 유입된 동력을 이용하여 유체의 압력을 높이는 것이다.
(정답률: 62%)
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33. 피스톤-실린더 장치에 들어있는 100kPa, 27℃의 공기가 600kPa까지 가역단열과정으로 압축된다. 비열비가 1.4로 일정하다면 이 과정동안에 공기가 받은 일(kJ/kg)은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 263.6
  2. 171.8
  3. 143.5
  4. 116.9
(정답률: 50%)
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34. 다음 중 가장 큰 에너지는?

  1. 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일
  2. 발열량 10000kJ/kg의 연료를 100kg 연소시켜 나오는 열량
  3. 대기압 하에서 10℃ 물 10m3를 90℃를 가열하는데 필요한 열량(단, 물의 비열은 4.2kJ(kgㆍK)이다.)
  4. 시속 100km로 주행하는 총 질량 2000kg인 자동차의 운동에너지
(정답률: 59%)
  • 각 보기의 에너지를 동일한 단위인 kJ로 환산하여 비교합니다.
    1. 엔진이 한 일: $100\text{ kW} \times 10\text{ h} \times 3600\text{ s/h} = 3.6 \times 10^6\text{ kJ}$
    2. 연료 연소 열량: $10000\text{ kJ/kg} \times 100\text{ kg} = 1 \times 10^6\text{ kJ}$
    3. 물 가열 열량: $4.2\text{ kJ/(kg}\cdot\text{K)} \times 10000\text{ kg} \times (90-10)\text{ K} = 3.36 \times 10^6\text{ kJ}$
    4. 자동차 운동에너지: $0.5 \times 2000\text{ kg} \times (\frac{100 \times 1000}{3600}\text{ m/s})^2 \approx 771\text{ kJ}$
    따라서 100kW 출력의 엔진이 10시간 동안 한 일이 가장 큽니다.
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35. 이상기체 1kg을 300K, 100kPa에서 500K까지 “PVn=일정”의 과정(n=1.2)을 따라 변화시켰다. 이 기체의 엔트로피 변화량(kJ/K)은? (단, 기체의 비열비는 1.3, 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. -0.244
  2. -0.287
  3. -0.344
  4. -0.373
(정답률: 36%)
  • 폴리트로프 과정에서의 엔트로피 변화량을 구하는 문제입니다. 먼저 정적비열 $C_v$와 폴리트로프 비열 $C_n$을 산출한 후 엔트로피 변화 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $S = m \cdot C_n \cdot \ln(\frac{T_2}{T_1})$
    ② [숫자 대입] $S = 1 \cdot 0.478 \cdot \ln(\frac{500}{300})$
    ③ [최종 결과] $S = -0.244$
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36. 실린더 내의 공기가 100kPa, 20℃ 상태에서 300kPa이 될 때까지 가역단열 과정으로 압축된다. 이 과정에서 실린더 내의 계에서 엔트로피의 변화(Kj/(kJㆍK))는? (단, 공기의 비열비(k)는 1.4이다.)

  1. -1.35
  2. 0
  3. 1.35
  4. 13.5
(정답률: 54%)
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37. 다음은 시스템(계)과 경계에 대한 설명이다. 옳은 내용을 모두 고른 것은?

  1. 가, 다
  2. 나, 라
  3. 가, 다, 라
  4. 가, 나, 다, 라
(정답률: 48%)
  • 시스템과 경계의 정의에 대한 문제입니다.
    가. 검사하기 위하여 선택한 물질의 양이나 공간 내의 영역을 시스템(계)이라 하는 것은 옳은 정의입니다.
    다. 고립계는 외부와 에너지 및 물질 교환이 모두 불가능하므로 옳은 설명입니다.
    라. 경계는 가상의 면으로 두께가 없으므로 체적을 차지하지 않는다는 설명은 옳습니다.

    오답 노트
    밀폐계는 질량이 일정하게 유지되는 계이며, 에너지 출입에 따라 체적 변화가 가능하므로 일정량의 체적으로 구성된다는 설명은 틀렸습니다.
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38. 용기 안에 있는 유체의 초기 내부에너지는 700kJ이다. 냉각과정 동안 250kJ의 열을 잃고, 용기 내에 설치된 회전날개로 유체에 100kJ의 일을 한다. 최종상태의 유체의 내부에너지(kJ)는 얼마인가?

  1. 350
  2. 450
  3. 550
  4. 650
(정답률: 47%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 계의 내부에너지 변화량은 가해진 열량과 일의 합으로 결정됩니다. 유체가 열을 잃고 외부로부터 일을 받았으므로 각각 부호를 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $U_2 = U_1 + Q + W$
    ② [숫자 대입] $U_2 = 700 - 250 + 100$
    ③ [최종 결과] $U_2 = 550$
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39. 보일러에 온도 40℃, 엔탈피 167kJ/kg인 물이 공급되어 온도 350℃, 엔탈피 3115kJ/kg인 수증기가 발생한다. 입구와 출구에서의 유속은 각각 5m/s, 50m/s이고, 공급되는 물의 양 2000kg/h일 때, 보일러에 공급해야 할 열량(kW)은? (단, 위치에너지 변화는 무시한다.)

  1. 631
  2. 832
  3. 1237
  4. 1638
(정답률: 53%)
  • 개방계의 에너지 평형 방정식(정상유동 에너지 방정식)을 사용하여 공급 열량을 계산합니다. 위치에너지 변화와 외부 일은 무시합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \dot{m}((h_{2} - h_{1}) + \frac{V_{2}^{2} - V_{1}^{2}}{2})$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{2000}{3600} \times ((3115 - 167) + \frac{50^{2} - 5^{2}}{2 \times 1000})$
    ③ [최종 결과] $Q = 1638\text{ kW}$
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40. 그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1kg당 터빈 일(kJ/kg)은? (단, T1=300K. T2=475.1K, T3=1100K, T4=694.5K이고, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kgㆍK), 0.7165kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 290
  2. 407
  3. 448
  4. 627
(정답률: 47%)
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3과목: 기계유체역학

41. 모세관을 이용한 점도계에서 원형관 내의 유동은 비압축성 뉴턴 유체의 층류유동으로 가정할 수 있다. 원형관의 입구 측과 출구 측의 압력차를 2배로 늘렸을 때, 동일한 유체의 유량은 몇 배가 되는가?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 8배
  4. 16배
(정답률: 63%)
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42. 지름이 10cm인 원통에 물이 담겨져 있다. 수직인 중심축에 대하여 300rpm의 속도로 원통을 회전시킬 때 수면의 최고점과 최저점의 수직 높이차는 약 몇 cm인가?

  1. 0.126
  2. 4.2
  3. 8.4
  4. 12.6
(정답률: 47%)
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43. 그림과 같이 비중이 1.3인 유체 위에 깊이 1.1m로 물이 채워져 있을 때, 직경 5cm의 탱크 출구로 나오는 유체의 평균 속도는 약 몇 m/s인가? (단, 탱크의 크기는 충분히 크고 마찰손실은 무시한다.)

  1. 3.9
  2. 5.1
  3. 7.2
  4. 7.7
(정답률: 45%)
  • 서로 다른 두 유체가 채워진 탱크에서 토리첼리의 정리를 이용하여 출구 속도를 구하는 문제입니다. 비중이 $1.3$인 유체의 높이를 물의 높이로 환산하여 전체 유효 수두 $h_{total}$을 구한 뒤 속도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \sqrt{2gh_{total}}$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{2 \times 9.8 \times (0.6 \times 1.3 + 1.1)}$
    ③ [최종 결과] $V = 5.1$
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44. 다음 유체역학적 양 중 질량차원을 포함하지 않는 양은 어느 것인가? (단, MLT 기본차원을 기준으로 한다.)

  1. 압력
  2. 동점성계수
  3. 모멘트
  4. 점성계수
(정답률: 60%)
  • 각 물리량의 차원을 분석하여 질량($M$) 차원이 포함되지 않은 양을 찾는 문제입니다. 동점성계수 $\nu$는 점성계수 $\mu$를 밀도 $\rho$로 나눈 값으로, 단위가 $\text{m}^2/\text{s}$이므로 질량 차원을 포함하지 않습니다.

    오답 노트
    압력: $M L^{-1} T^{-2}$ 포함
    모멘트: $M L^2 T^{-2}$ 포함
    점성계수: $M L^{-1} T^{-1}$ 포함
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45. 그림과 같이 오일이 흐르는 수평관 사이로 두 지점의 압력차 p1-p2를 측정하기 위하여 오리피스와 수은을 넣어 U자관을 설치하였다. p1-p2로 옳은 것은? (단, 오일의 비중량은 γoil이며, 수은의 비중량은 γHg이다.)

  1. (y1-y2)(γHg-γoil)
  2. y2(γHg-γoil)
  3. y1(γHg-γoil)
  4. (y1-y2)(γoil-γHg)
(정답률: 51%)
  • U자관 마노미터를 이용한 두 지점의 압력차를 구하는 문제입니다. 수평관의 두 지점 $p_1$과 $p_2$ 사이의 압력차는 수은 기둥과 오일 기둥의 높이 차이에 의한 비중량 차이로 결정됩니다.
    압력차는 수은의 비중량 $\gamma_{Hg}$와 오일의 비중량 $\gamma_{oil}$의 차이에 높이 차 $(y_1 - y_2)$를 곱한 값인 $(y_1 - y_2)(\gamma_{Hg} - \gamma_{oil})$이 됩니다.
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46. 속도 포텐셜 Ø=Kθ인 와류 유동이 있다. 중심에서 반지름 r인 원주에 따른 순환(circulation)식으로 옳은 것은? (단, K는 상수이다.)

  1. 0
  2. K
  3. πK
  4. 2πK
(정답률: 50%)
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47. 그림과 같이 평행한 두 원판 사이에 점성계수 μ=0.2Nㆍs/m2인 유체가 채워져 있다. 아래 판은 정지되어 있고 윗 판은 1800rpm으로 회전할 때 작용하는 돌림힘은 몇 Nㆍm인가?

  1. 9.4
  2. 38.3
  3. 46.3
  4. 59.2
(정답률: 24%)
  • 회전하는 원판과 정지한 원판 사이의 점성 유체에 의해 발생하는 돌림힘(토크)을 구하는 문제입니다. 전단응력과 극관성모멘트의 개념을 사용하여 적분하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $T = \int_{0}^{R} \mu \frac{\omega r}{h} (2\pi r dr) r = \frac{\pi \mu \omega R^4}{2h}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{\pi \times 0.2 \times (1800 \times \frac{2\pi}{60}) \times 0.1^4}{2 \times 0.0001}$
    ③ [최종 결과] $T = 59.2$
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48. 피에조미터관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 계기유체가 필요 없다.
  2. U자관에 비해 구조가 단순하다.
  3. 기체의 압력 측정에 사용할 수 있다.
  4. 대기압 이상의 압력 측정에 사용할 수 있다.
(정답률: 31%)
  • 피에조미터는 관 내의 액체 높이 차이를 이용하여 압력을 측정하는 장치이므로, 액체 압력 측정에만 사용 가능합니다.

    오답 노트
    기체의 압력 측정에 사용할 수 있다: 기체는 밀도가 너무 낮아 액체 기둥을 충분히 밀어 올리지 못하므로 측정 불가능합니다.
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49. 밀도가 0.84kg/m3이고, 압력이 87.6kPa인 이상기체가 있다. 이 이상기체의 절대온도를 2배 증가 시킬 때, 이 기체에서의 음속은 약 몇 m/s인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

  1. 380
  2. 340
  3. 540
  4. 720
(정답률: 43%)
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50. 평판 위에 점성, 비압축성 유체가 흐르고 있다. 경계층 두께 δ에 대하여 유체의 속도 υ의 분포는 아래와 같다. 이 때 경계층 운동량 두께에 대한 식으로 옳은 것은? (단, U는 상류속도, y는 판판가의 수식거리이다.)

  1. 0.1δ
  2. 0.125δ
  3. 0.133δ
  4. 0.166δ
(정답률: 37%)
  • 경계층 운동량 두께 $\theta$는 속도 분포를 이용하여 적분으로 계산합니다.
    주어진 속도 분포 $\frac{u}{U} = \frac{2y}{\delta} - (\frac{y}{\delta})^2$를 운동량 두께 공식에 대입하여 적분합니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \int_{0}^{\delta} \frac{u}{U} (1 - \frac{u}{U}) dy$
    ② [숫자 대입] $\theta = \int_{0}^{\delta} (\frac{2y}{\delta} - (\frac{y}{\delta})^2) (1 - (\frac{2y}{\delta} - (\frac{y}{\delta})^2)) dy$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0.133\delta$
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51. 그림과 같이 폭이 2m인 수문 ABC가 A점에서 힌지로 연결되어 있다. 그림과 같이 수문이 고정될 때 수평인 케이블 CD에 걸리는 장력은 약 몇 kN인가? (단, 수문의 무게는 무시한다.)

  1. 38.3
  2. 35.4
  3. 25.2
  4. 22.9
(정답률: 28%)
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52. 지름 100mm관에 글리세린 9.42L/min의 유량으로 흐른다. 이 유동은? (단, 글리세린의 비중은 1.26, 점성계수는 μ2.9×10-4kg/mㆍs이다.)

  1. 난류유동
  2. 층류유동
  3. 천이유동
  4. 경계층유동
(정답률: 53%)
  • 유동의 상태를 판별하기 위해 레이놀즈 수($Re$)를 계산합니다. $Re$가 2,100보다 크면 난류유동으로 판단합니다.
    ① [기본 공식] $Re = \frac{\rho v D}{\mu} = \frac{4 \rho Q}{\pi D \mu}$
    ② [숫자 대입] $Re = \frac{4 \times (1.26 \times 1000) \times (9.42 \times 10^{-3} / 60)}{\pi \times 0.1 \times 2.9 \times 10^{-4}}$
    ③ [최종 결과] $Re = 8724.5$
    계산 결과 $Re > 2100$이므로 난류유동입니다.
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53. 그림과 같이 날카로운 사각 모서리 입출구를 갖는 관로에서 전수두 H는? (단, 관의 길이를 I, 지름은 d, 관 마찰계수는 f, 속도수두는 이고, 입구 손실계수는 0.5, 출구 손실계수는 1.0이다.)

(정답률: 57%)
  • 전수두 $H$는 관로에서 발생하는 모든 손실의 합으로, 입구 손실, 관 마찰 손실, 출구 손실을 모두 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H = (K_{in} + f \frac{l}{d} + K_{out}) \frac{V^{2}}{2g}$$
    ② [숫자 대입]
    $$H = (0.5 + f \frac{l}{d} + 1.0) \frac{V^{2}}{2g}$$
    ③ [최종 결과]
    $$H = (1.5 + f \frac{l}{d}) \frac{V^{2}}{2g}$$
    따라서 정답은 입니다.
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54. 현의 길이가 7m인 날개의 속력이 500km/h로 비행할 때 이 날개가 받는 양력이 4200kN이라고 하면 날개의 폭은 약 몇 m인가? (단, 양력계수 CL=1. 항력계수 CD=0.02, 밀도 ρ=1.2kg/m3이다.)

  1. 51.84
  2. 63.17
  3. 70.99
  4. 82.36
(정답률: 54%)
  • 양력 공식을 이용하여 날개의 폭을 산출합니다. 속도 단위는 $\text{km/h}$에서 $\text{m/s}$로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $b = \frac{2L}{\rho V^2 C_L l}$
    ② [숫자 대입] $b = \frac{2 \times 4200 \times 10^3}{1.2 \times (\frac{500 \times 1000}{3600})^2 \times 1 \times 7}$
    ③ [최종 결과] $b = 51.84$
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55. 그림과 같이 물이 유량 Q로 저수조로 들어가고, 속도 로 저수조 바닥에 있는 면적 A2의 구멍을 통하여 나간다. 저수조 수면 높이가 변화하는 속도 는?

(정답률: 49%)
  • 저수조의 수면 높이 변화율은 (유입량 - 유출량)을 저수조의 단면적으로 나눈 값과 같습니다. 유출 속도는 $\sqrt{2gh}$이므로 유출량은 $A_2\sqrt{2gh}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{dh}{dt} = \frac{Q - A_2 V}{A_1}$
    ② [숫자 대입] $\frac{dh}{dt} = \frac{Q - A_2 \sqrt{2gh}}{A_1}$
    ③ [최종 결과]
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56. 그림과 같이 속도가 V인 유체가 속도 U로 움직이는 곡면에 부딪혀 90°의 각도로 유동 방향이 바뀐다. 다음 중 유체가 곡면에 가하는 힘의 수평방향 성분의 크기가 가장 큰 것은? (단, 유체의 유동단면적은 일정하다.)

  1. V=10m/s, U=5m/s
  2. V=20m/s, U=15m/s
  3. V=10m/s, U=4m/s
  4. V=25m/s, U=20m/s
(정답률: 61%)
  • 유체가 곡면에 가하는 수평방향 힘은 입구와 출구의 수평 속도 성분 차이에 비례합니다. 수평 방향의 상대 속도 $V - U$가 클수록 가해지는 힘이 커지므로, 두 값의 차이가 가장 큰 조건을 찾습니다.
    ① [기본 공식] $F = \rho Q (V - U)$
    ② [숫자 대입] $10-5=5, 20-15=5, 10-4=6, 25-20=5$
    ③ [최종 결과] $V=10\text{m/s}, U=4\text{m/s}$
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57. 담배연기가 비정상 유동으로 흐를 때 순간적으로 눈에 보이는 담배연기는 다음 중 어떤 것에 해당하는가?

  1. 유맥선
  2. 유적선
  3. 유선
  4. 유선, 유적선, 유맥선 모두에 해당됨
(정답률: 56%)
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58. 중력 가속도 g, 체적유량 Q, 길이 L로 얻을 수 있는 무차원수는?

(정답률: 57%)
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59. 길이 150m인 배를 길이 10m 모형으로 조파 저항에 관한 실험을 하고자 한다. 실형의 배가 70km/h로 움직인다면, 실형과 모형 사이의 역학적 상사를 만족하기 위한 모형의 속도는 몇 km/h인가?

  1. 271
  2. 56
  3. 18
  4. 10
(정답률: 61%)
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60. 관로의 전 손실수두가 10m인 펌프로부터 21m 지하에 있는 물을 지상 25m의 송출 액면에 10m3/min의 유량으로 수송할 때 축동력이 124.5kW이다. 이 펌프의 효율은 약 얼마인가?

  1. 0.70
  2. 0.73
  3. 0.76
  4. 0.80
(정답률: 48%)
  • 펌프의 축동력 공식을 이용하여 효율을 구할 수 있습니다. 이때 전양정 $H$는 지하 깊이, 송출 높이, 손실수두의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{\gamma Q H}{P}$
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{9.8 \times (10/60) \times (21+25+10)}{124.5}$
    ③ [최종 결과] $$\eta = 0.73$
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4과목: 기계재료 및 유압기기

61. 베밋메탈(babbit metel)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. Sn-Sb-Cu계 합금으로서 베어링 재료로 사용된다.
  2. Cu-Ni-Si계 합금으로서 도전율이 좋으므로 강력 도전 재료로 이용된다.
  3. Zn-Cu-Ti계 합금으로서 강도가 현저히 개선된 경화형 합금이다.
  4. Al-Cu-Mg계 합금으로서 상온시효처리하여 기계적 성질을 개선시킨 합금이다.
(정답률: 67%)
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62. 고용체합금의 시효경화를 위한 조건으로서 옳은 것은?

  1. 급냉에 의해 저2상의 석출이 잘 이루어져야 한다.
  2. 고용체의 용해도 한계가 온도가 낮아짐에 따라 증가해야만 한다.
  3. 기지상은 단단하여야 하며, 석출문은 연한상이어야 한다.
  4. 최대 강도 및 경도를 얻기 위해서는 기지 조직과 정합상태를 이루어야만 한다.
(정답률: 46%)
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63. 고 Mn강(hadfeld steel)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고온에서 서냉하면 M3C가 석출하여 취약해진다.
  2. 소성 변형 중 가공경화성이 없으며, 인장강도가 낮다.
  3. 1200℃ 부근에서 급랭하여 마텐자이트 단상으로 하는 수인법을 이용한다.
  4. 열전도성이 좋고 팽창계수가 작아 열변형을 일으키지 않는다.
(정답률: 29%)
  • 고 Mn강(Hadfield steel)은 고온에서 천천히 냉각(서냉)할 경우 탄화물인 $M_{3}C$가 석출되어 재료가 취약해지는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    소성 변형 중 가공경화성이 없으며: 가공경화 속도가 매우 큼
    마텐자이트 단상으로 하는 수인법: 수인법을 통해 오스테나이트 단상으로 조직화함
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64. 플라스틱 재료의 일반적인 특징으로 옳은 것은?

  1. 내구성이 매우 좋다.
  2. 완충성이 매우 낮다.
  3. 자기 윤활성이 거의 없다.
  4. 복합화에 의한 재질의 개량이 가능하다.
(정답률: 61%)
  • 플라스틱은 단독으로는 물성이 부족할 수 있으나, 유리 섬유나 탄소 섬유 등을 혼합하는 복합화 과정을 통해 강도, 내열성 등 재질의 개량이 가능합니다.

    오답 노트
    내구성이 매우 좋다: 일반적으로 금속에 비해 내구성이 낮음
    완충성이 매우 낮다: 충격 흡수 및 완충성이 좋음
    자기 윤활성이 거의 없다: 마찰 계수가 낮아 자기 윤활성이 있음
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65. 현미경 조직 검사를 실시하기 위한 철강용 부식제로 옳은 것은?

  1. 왕수
  2. 질산 용액
  3. 나이탈 용액
  4. 염화제2철 용액
(정답률: 36%)
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66. 상온의 금속(Fe)을 가열 하였을 때 체심입방격자에서 면심입방격자로 변하는 점은?

  1. A0변태점
  2. A2변태점
  3. A3변태점
  4. A4변태점
(정답률: 54%)
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67. 스테인리스강을 조직에 따라 분류할 때의 기준 조직이 아닌 것은?

  1. 페라이트계
  2. 마텐자이트계
  3. 시멘타이트계
  4. 오스테나이트계
(정답률: 56%)
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68. 담금질한 공석강의 냉각 곡선에서 시편을 20℃의 물 속에 넣었을 때 ㉮와 같은 곡선을 나타낼 때의 조직은?

  1. 펄라이트
  2. 오스테나이트
  3. 마텐자이트
  4. 베이나이트+펄라이트
(정답률: 47%)
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69. 항온 열처리 방법에 해당하는 것은?

  1. 뜨임(tempering)
  2. 어닐링(annealing)
  3. 마퀜칭(marquenching)
  4. 노멀라이징(normalizing)
(정답률: 54%)
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70. 고강도 합금으로써 항공기용 재료에 사용되는 것은?

  1. 베릴륨 등
  2. Naval brass
  3. 알루미늄 청동
  4. Extra Super Duralumin
(정답률: 71%)
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71. 유체 토크 컨버터의 주요 구성 요소가 아닌 것은?

  1. 펌프
  2. 터빈
  3. 스테이터
  4. 릴리프 밸버
(정답률: 43%)
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72. 미터 아웃 회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 피스톤 속도를 제어하는 회로이다.
  2. 유량 제어 밸브를 실린더의 입구측에 설치한 회로이다.
  3. 기본형은 부하변동이 심한 공작기계의 이송에 사용된다.
  4. 실린더에 배압이 걸리므로 끌어당기는 하중이 작용해도 자주 할 염려가 없다.
(정답률: 68%)
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73. 압력 제어 밸브의 종류가 아닌 것은?

  1. 체크 밸브
  2. 감압 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브
(정답률: 66%)
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74. 유압유의 구비조건으로 적절하지 않은 것은?

  1. 압축성이어야 한다.
  2. 점도 지수가 커야한다.
  3. 열을 방출시킬 수 있어야 한다.
  4. 기름중의 공기를 분리시킬 수 있어야 한다.
(정답률: 64%)
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75. 유압 장치의 특징으로 적절하지 않은 것은?

  1. 원격 제어가 가능하다.
  2. 소형 장치로 큰 출력을 얻을 수 있다.
  3. 먼지나 이물질에 의한 고장의 우려가 없다.
  4. 오일에 기포가 섞여 작동이 불량할 수 있다.
(정답률: 70%)
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76. 유압 실린더 취급 및 설계 시 주의사항으로 적절하지 않은 것은?

  1. 적당한 위치에 공기구멍을 장치한다.
  2. 쿠션 장치인 쿠션 밸브는 감속범위의 조정용으로 사용한다.
  3. 쿠션장치인 쿠션링은 헤드 엔드축에 흐르는 오일을 촉진한다.
  4. 원칙적으로 더스트 와이퍼를 연결해야 한다.
(정답률: 52%)
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77. 그림의 유압 회로도에서 ①의 밸브 명칭으로 옳은 것은?

  1. 스톱 밸브
  2. 릴리프 밸브
  3. 무부하 밸브
  4. 카운터 밸런스 밸브
(정답률: 67%)
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78. 펌프에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 피스톤 펌프는 피스톤을 경사판, 캠, 크랭크 등에 의해서 왕복 운동시켜, 액체를 흡입 쪽에서 토출 쪽으로 밀어내는 형식의 펌프이다.
  2. 레이디얼 피스톤 펌프는 피스톤의 왕복 운동 방향이 구동축에 거의 직각인 피스톤 펌프이다.
  3. 기어 펌프는 케이싱 내에 물리는 2개 이상의 기어에 의해 액체를 흡입 쪽에서 토출 쪽으로 밀어내는 형식의 펌프이다.
  4. 터보 펌프는 덮개차를 케이싱 외에 회전시켜, 액체로부터 운동 에너지를 뺏어 액체를 토출하는 형식의 펌프이다.
(정답률: 48%)
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79. 채터링 현상에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. 소음을 수반한다.
  2. 일종의 자려 진동현상이다.
  3. 감압 밸브, 릴리프 밸브 등에서 발생한다.
  4. 압력, 속도 변화에 의한 것이 아닌 스프링의 강성에 의한 것이다.
(정답률: 66%)
  • 채터링 현상은 엔진 고속 회전 시 접점의 개폐 속도가 매우 빨라져, 닫힐 때의 충격으로 인해 발생하는 불규칙한 진동 현상입니다. 이는 압력이나 속도 변화뿐만 아니라 시스템의 동적 특성에 의해 발생하므로, 단순히 스프링의 강성에 의해서만 결정된다는 설명은 옳지 않습니다.
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80. 그림과 같은 유압 기호의 명칭은?

  1. 경음기
  2. 소음기
  3. 리밋 스위치
  4. 아날로그 변환기
(정답률: 50%)
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5과목: 기계제작법 및 기계동력학

81. 국제단위체계(SI)에서 1N에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 1g의 질량에 1m/s2의 가속도를 주는 힘이다.
  2. 1g의 질량의 1m/s의 속도를 주는 힘이다.
  3. 1kg의 질량 1m/s2의 가속도를 주는 힘이다.
  4. 1kg의 질량에 1m/s의 속도를 주는 힘이다.
(정답률: 70%)
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82. 30°로 기울어진 표면에 질량 50kg인 블록이 질량 m인 추와 그림과 같이 연결되어 있다. 경사 표면과 블록 사이의 마찰계수가 0.5일 때 이 블록을 경사면으로 끌어올리기 위한 추의 최소 질량은 약 몇 kg인가?

  1. 36.5
  2. 41.8
  3. 46.7
  4. 54.2
(정답률: 49%)
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83. 그림과 같이 질량이 동일한 두 개의 구슬 A, B가 있다. 초기에 A의 속도는 v이고 B는 정지되어 있다. 충돌 수 A와 B의 속도에 관한 설명으로 맞는 것은? (단, 두 구슬 사이의 반발계수는 1이다.)

  1. A와 B 모두 정지한다.
  2. A와 B 모두 v의 속도를 가진다.
  3. A와 B 모두 v/2의 속도를 가진다.
  4. A는 정지하고 B는 v의 속도를 가진다.
(정답률: 65%)
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84. 그림과 같이 최초 정지상태에 있는 바퀴에 줄이 감겨있다. 힘을 가하여 줄의 가속도(a)가 a=4t[m/s2]일 때 바퀴의 각속도(ω)를 시간의 함수로 나타내면 몇 rad/s인가?

  1. 8t2
  2. 9t2
  3. 10t2
  4. 11t2
(정답률: 47%)
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85. 그림과 같이 질량이 10kg인 봉의 끝단이 홈을 따라 움직이는 블록 A, B에 구속되어 있다. 초기에 θ=0°에서 정지하여 있다가, 블록 B에 수평력 P=50N이 작용하여 °=45°가 되는 순간의 봉의 각속도는 약 몇 rad/s인가? (단, 블록 A와 B의 질량과 마찰은 무시하고, 중력가속도 g=9.81m/s2이다.)

  1. 3.11
  2. 4.11
  3. 5.11
  4. 6.11
(정답률: 21%)
  • 에너지 보존 법칙을 이용하여 각속도를 구할 수 있습니다. 초기 정지 상태에서 블록 B에 가해진 일과 중력에 의한 위치 에너지 변화량이 최종적으로 봉의 회전 운동 에너지로 전환됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{2} I_{A} \omega^{2} = W_{P} + \Delta PE$
    ② [숫자 대입] (에너지 평형 식에 $P=50\text{ N}$, $m=10\text{ kg}$, $L=0.8\text{ m}$, $\theta=45^{\circ}$ 대입)
    ③ [최종 결과] $\omega = 6.11\text{ rad/s}$
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86. 스프링상수가 20N/cm와 30N/cm인 두 개의 스프링을 직렬로 연결했을 때 등가스프링 상수 값은 몇 N/cm인가?

  1. 10
  2. 12
  3. 25
  4. 50
(정답률: 63%)
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87. 엔진(질량 m)의 진동이 공장 바닥에 직접 전달될 때 바닥에 힘이 F0sinωt로 전달된다. 이 때 전달되는 힘을 감소시키기 위해 엔진과 바닥 사이에 스프링(스프링 상수 K)과 댐퍼(감쇠상수 c)를 달았다. 이를 위해 진동계의 고유진동수(ωn)와 외력의 진동수(ω)는 어떤 관계를 가져야 하는가? (단, 이고, t는 시간을 의미한다.)

  1. ωn＞ω
  2. ωn＜2ω
(정답률: 56%)
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88. 90km/h의 속력으로 달리던 자동차가 100m 전방의 장애물을 발견한 후 제동을 하여 장애물 바로 앞에 정지하기 위해 필요한 제동력의 크기는 몇 N인가? (단, 자동차의 질량은 1000kg이다.)

  1. 3125
  2. 6250
  3. 40500
  4. 81000
(정답률: 47%)
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89. 다음 중 계의 고유진동수에 영향을 미치지 않는 것은?

  1. 계의 초기조건
  2. 진동물체의 질량
  3. 계의 스프링 계수
  4. 계를 형성하는 재료의 탄성계수
(정답률: 50%)
  • 고유진동수는 계의 물리적 특성(질량, 강성)에 의해 결정되는 고유한 값이며, 외부에서 가해지는 초기 조건과는 무관합니다.
    고유진동수 공식 $\omega_{n} = \sqrt{\frac{k}{m}}$에서 $k$는 스프링 계수이며, 이는 다시 $k = \frac{AE}{L}$로 탄성계수 $E$의 영향을 받습니다.

    오답 노트
    진동물체의 질량, 계의 스프링 계수, 재료의 탄성계수: 모두 고유진동수 공식에 포함되는 변수이므로 영향을 미침
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90. 그림과 같이 질량이 m인 물체가 탄성스프링으로 지지되어 있다. 초기위치에서 자유낙하를 시작하고, 초기 스프링의 변형량이 0일 때, 스프링의 최대 변형량(x)은? (단, 스프링의 질량은 무시하고, 스프링상수는 k, 중력가속도는 g이다.)

(정답률: 30%)
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91. 숏피닝(shot peening)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 숏피닝은 얇은 공작물일수록 효과가 크다.
  2. 가공물 표면에 작은 해머와 같은 작용을 하는 형태로 일종의 열간 가공법이다.
  3. 가공물 표면에 가공경화된 잔류 압축응력층이 형성된다.
  4. 반복하중에 대한 피로파괴에 큰 저항을 갖고 있기 때문에 각종 스프링에 널리 이용된다.
(정답률: 51%)
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92. 오스테나이트 조직을 굳은 조직인 베이나이트로 변환시키는 항온 변태 열처리법은?

  1. 서브제로
  2. 마템퍼링
  3. 오스포밍
  4. 오스템퍼링
(정답률: 54%)
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93. 전기 도금의 반대현상으로 가공물을 양극, 전기저항이 적은 구리, 아연을 음극에 연결한 후 용액에 침지하고 통전하여 금속표면의 미소 돌기부분을 용해하여 거울면과 같이 광택이 있는 면을 가공할 수 있는 특수가공은?

  1. 방전가공
  2. 전주가공
  3. 전해연마
  4. 슈퍼피니싱
(정답률: 58%)
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94. 주철과 같은 강하고 깨지기 쉬운 재료(매진 재료)를 지속으로 절삭할 때 생기는 칩의 형태는?

  1. 균열형 칩
  2. 유동형 칩
  3. 열단형 칩
  4. 전단형 칩
(정답률: 56%)
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95. 두께 50mm의 연강판을 압연 롤러를 통과시켜 40mm가 되었을 때 압하율은 몇 %인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 69%)
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96. 용접의 일반적인 장점으로 틀린 것은?

  1. 품질검사가 쉽고 잔류응력이 발생하지 않는다.
  2. 재료가 절약되고 중량이 가벼워진다.
  3. 작업 공정수가 감소한다.
  4. 기밀성이 우수하며 이음 효율이 향상된다.
(정답률: 62%)
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97. 프레스가공에서 전단가공의 종류가 아닌 것은?

  1. 블랭킹
  2. 트리밍
  3. 스웨이징
  4. 셰이빙
(정답률: 57%)
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98. 주물사에서 가스 및 공기에 해당하는 기체가 통과하여 빠져나가는 성질은?

  1. 보온성
  2. 반복성
  3. 내구성
  4. 통기성
(정답률: 73%)
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99. 선반가공에서 직경 60mm, 길이 100mm의 탄소강 재료 환봉을 초경바이트로 사용하여 1회 절삭 시 가공시간은 약 몇 초인가? (단 절삭 깊이 1.55mm, 절삭속도 150m/mim, 이송은 0.2mm/rev이다.)

  1. 38
  2. 42
  3. 48
  4. 52
(정답률: 32%)
  • 선반 가공 시간은 공작물의 길이와 회전수, 이송 속도를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $N = \frac{1000V}{\pi d}$
    $T = \frac{l}{N f}$
    ② [숫자 대입]
    $N = \frac{1000 \times 150}{\pi \times 60} = 795.8$
    $T = \frac{100}{795.8 \times 0.2} = 0.628$
    ③ [최종 결과]
    $T = 0.628 \times 60 = 37.7 \approx 38$
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100. 침탄법에 비해서 경화층은 얇으나, 경도가 크고 담금질이 필요 없으며, 내식성 및 내마모성이 커서 고온에도 변화되지 않지만 처리시간이 길고 생산비가 많이 드는 표면 경화법은?

  1. 마퀜칭
  2. 질화법
  3. 화염 경화법
  4. 고주파 경화법
(정답률: 65%)
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