일반기계기사 필기 2019년 2회 기출문제 정답 및 해설

1번

원형축(바깥지름 d)을 재질이 같은 속이 빈 원형축(바깥지름 d, 안지름 d/2)으로 교체하였을 경우 받을 수 있는 비틀림 모멘트는 몇 % 감소하는가?

1. 6.25

2. 8.25

3. 25.6

4. 52.6

정답 1번

해설. 동일한 바깥지름 d, 같은 허용전단응력 조건에서 전달 가능한 토크는 T∝(do⁴-di⁴)/do이다. 중실축은 T∝d³, 안지름 d/2인 중공축은 T∝(d⁴-(d/2)⁴)/d=d³(1-1/16)=0.9375d³이므로 감소율은 (1-0.9375)×100=6.25%이다. 따라서 정답은 ①이다.

2번

포아송의 비 0.3, 길이 3m인 원형단면의 막대에 축방향의 하중이 가해진다. 이 막대의 표면에 원주방향으로 부착된 스트레인 게이지가 -1.5×10-4의 변형률을 나타낼 때, 이 막대의 길이 변화로 옳은 것은?

1. 0.135mm 압축

2. 0.135mm 인장

3. 1.5mm 압축

4. 1.5mm 인장

정답 4번

해설. 원주(횡)방향 변형률과 축(종)방향 변형률의 관계는 ε_lateral=-v·ε_axial이므로 ε_axial=-ε_lateral/v=1.5×10⁻⁴/0.3=5×10⁻⁴(인장)이다. 길이변화 ΔL=ε×L=5×10⁻⁴×3000mm=1.5mm(인장). 따라서 정답은 ④이다.

3번

안지름 80mm, 바깥지름이 90mm이고 길이가 3m인 좌굴 하중을 받는 파이프 압축 부재의 세장비는 얼마 정도인가?

1. 100

2. 110

3. 120

4. 130

정답 1번

해설. 파이프 단면의 관성모멘트 I=π(do⁴-di⁴)/64=π(90⁴-80⁴)/64≈1.21×10⁶mm⁴, 단면적 A=π(do²-di²)/4≈1335.2㎟이므로 회전반경 k=√(I/A)≈30.1mm이다. 세장비 λ=L/k=3000/30.1≈100. 따라서 정답은 ①이다.

4번

지름 30mm의 환봉 시험편에서 표점거리를 10mm로 하고 스트레인 게이지를 부착하여 신장을 측정한 결과 인장하중 25kN에서 신장 0.0418mm가 측정되었다. 이 때의 지름은 29.97mm이었다. 이 재료의 포아송 비(v)는?

1. 0.239

2. 0.287

3. 0.0239

4. 0.0287

정답 1번

해설. 축방향 변형률 ε_axial=0.0418/10=0.00418, 횡방향(지름) 변형률 ε_lateral=-0.03/30≈-0.001이다. 포아송비 v=|ε_lateral/ε_axial|=0.001/0.00418≈0.239. 따라서 정답은 ①이다.

5번

다음과 같은 단면에 대한 2차 모멘트 IZ는 약 몇 mm4인가?

1. 18.6×106

2. 21.6×106

3. 24.6×106

4. 27.6×106

정답 2번

해설. 복합단면을 단순도형으로 나누고 평행축정리를 적용해 도심축(Z축)에 대한 단면2차모멘트를 구하면 약 21.6×10⁶㎜⁴가 된다. 따라서 정답은 ②이다.

6번

지름 4cm, 길이 3m인 선형 탄성 원형 축이 800rpm으로 3.6kW를 전달할 때 비틀림 각은 약 몇 도(˚)인가?(단, 전단 탄성계수는 84GPa 이다.)

1. 0.0085˚

2. 0.35˚

3. 0.48˚

4. 5.08˚

정답 2번

해설. 동력으로부터 토크 T=P/ω=3600/(2π×800/60)≈42.97N·m를 구하고, 극관성모멘트 Ip=πd⁴/32=π×0.04⁴/32≈2.513×10⁻⁷㎡을 이용해 비틀림각 θ=TL/(GIp)=42.97×3/(84×10⁹×2.513×10⁻⁷)≈0.0061rad≈0.35˚. 따라서 정답은 ②이다.

7번

그림과 같이 한쪽 끝을 지지하고 다른 쪽을 고정한 보가 있다. 보의 단면은 직경 10cm의 원형이고 보의 길이는 L이며, 보의 중앙에 2094N의 집중하중 P가 작용하고 있다. 이 때 보에 작용하는 최대굽힘응력이 8MPa라고 한다면, 보의 길이 L은 약 몇 m인가?

1. 2.0

2. 1.5

3. 1.0

4. 0.7

정답 1번

해설. 한쪽 지지, 한쪽 고정인 부정정보(propped cantilever)에 중앙 집중하중이 작용할 때 고정단의 최대굽힘모멘트는 M=3PL/16이다. 원형단면(d=10cm)의 단면계수 Z=πd³/32≈9.817×10⁻⁵㎥이며, σ=M/Z=8MPa로부터 M=σZ≈785.4N·m이다. L=16M/(3P)=16×785.4/(3×2094)≈2.0m. 따라서 정답은 ①이다.

8번

다음과 같이 길이 L인 일단고정, 타단지지보에 등분포 하중

가 작용할 때, 고정단 A로부터 전단력이 0이 되는 거리(X)는 얼마인가?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 일단고정 타단지지보(등분포하중)의 전단력선도에서 전단력이 0이 되는 지점은 고정단으로부터 특정 비율의 위치에서 나타나며(부정정 해석의 반력을 이용해 구함), 이는 보기 ③의 형태로 표현된다. 따라서 정답은 ③이다.

9번

두께 10mm의 강판에 지름 23mm의 구멍을 만드는데 필요한 하중은 약 몇 kN인가?(단, 강판의 전단응력

이다.)

1. 243

2. 352

3. 473

4. 542

정답 4번

해설. 천공(펀칭)에 필요한 하중은 F=τ×π×d×t(전단저항×전단면 둘레×판두께)로 구해지며, 주어진 지름 23mm, 두께 10mm 및 강판의 전단응력 조건을 대입하면 F≈542kN이 된다. 따라서 정답은 ④이다.

10번

그림과 같은 구조물에서 점 A에 하중 P=50kN이 작용하고 A점에서 오른편으로 F=10kN이 작용할 때 평형위치의 변위 x는 몇 cm인가?(단, 스프링탄성계수(k)=5kN/cm이다.)

1. 1

2. 1.5

3. 2

4. 3

정답 3번

해설. 주어진 구조물의 지레비(모멘트 팔길이 비)를 고려해 A점에 작용하는 등가 스프링력을 구하고, 힘의 평형조건(P, F, 스프링 반력)을 이용해 변위 x를 구하면 약 2cm가 산출된다. 따라서 정답은 ③이다.

11번

직육면체가 일반적인 3축 응력

를 받고 있을 때 체적 변형률

는 대략 어떻게 표현되는가?

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 3축 응력상태에서 체적변형률은 세 방향 수직변형률의 합으로 ΔV/V=εx+εy+εz=(1-2v)/E×(σx+σy+σz)의 관계로 근사된다. 따라서 정답은 ②이다.

12번

다음 그림과 같이 C점에 집중하중 P가 작용하고 있는 외팔보의 자유단에서 경사각

를 구하는 식은?(단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 외팔보 중간지점 C에 집중하중 P가 작용할 때 자유단에서의 경사각은 C점까지의 처짐이론(모멘트-면적법)을 적용해 구하며, 이는 보기 ④의 형태로 표현된다. 따라따 정답은 ④이다.

13번

단면적이 7㎠이고, 길이가 10m인 환봉의 온도를 10℃ 올렸더니 길이가 1mm 증가했다. 이 환봉의 열팽창 계수는?

1. 10-2/℃

2. 10-3/℃

3. 10-4/℃

4. 10-5/℃

정답 4번

해설. 선팽창계수 α=ΔL/(LΔT)=1mm/(10000mm×10℃)=1×10⁻⁵/℃. 따라서 정답은 ④이다.

14번

단면 20cm×30cm, 길이 6m의 목재로 된 단순보의 중앙에 20kN의 집중하중이 작용할 때, 최대 처짐은 약 몇 cm인가?(단, 세로탄성계수 E=10GPa이다.)

1. 1.0

2. 1.5

3. 2.0

4. 2.5

정답 3번

해설. 단순보 중앙 집중하중의 최대처짐 δ=PL³/(48EI)이다. I=bh³/12=0.2×0.3³/12=4.5×10⁻⁴㎡, δ=20000×6³/(48×10×10⁹×4.5×10⁻⁴)=4.32×10⁶/(2.16×10⁸)=0.02m=2.0cm. 따라서 정답은 ③이다.

15번

끝이 닫혀있는 얇은 벽의 둥근 원통형 압력 용기에 내압 p가 작용한다. 용기의 벽의 안쪽 표면 응력상태에서 일어나는 절대 최대 전단응력을 구하면?(단, 탱크의 반경= r, 벽 두께= t 이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 4번

해설. 끝이 닫힌 얇은 원통에서 원주(후프)응력 σh=pr/t, 축방향응력 σa=pr/2t, 그리고 안쪽 표면에서의 반경방향응력은 -p이다. 절대최대전단응력은 최대주응력과 최소주응력(반경방향 포함) 차이의 절반으로 τabs=(σh-(-p))/2 형태로 계산되며, 이는 보기 ④의 형태에 해당한다. 따라서 정답은 ④이다.

16번

길이 3m의 직사각형 단면 b×h=5cm×10cm을 가진 외팔보에 w의 균일분포하중이 작용하여 최대굽힘응력 500N/㎠이 발생할 때, 최대전단응력은 약 몇 N/㎠인가?

1. 20.2

2. 16.5

3. 8.3

4. 5.4

정답 3번

해설. 외팔보 최대굽힘응력 σ=500N/㎠으로부터 M=σZ=500×(5×10²/6)≈41667N·cm, 등분포하중 q=2M/L²=2×41667/300²≈0.926N/cm, 최대전단력 V=qL≈277.8N. 직사각형 단면 최대전단응력 τmax=1.5V/A=1.5×277.8/(5×10)≈8.3N/㎠. 따라서 정답은 ③이다.

17번

그림에서 C점에서 작용하는 굽힘모멘트는 몇 N·m인가?

1. 270

2. 810

3. 540

4. 1080

정답 4번

해설. 주어진 하중과 지지조건에서 반력을 구하고 C점까지의 굽힘모멘트를 계산하면 약 1080N·m가 된다. 따라서 정답은 ④이다.

18번

그림과 같은 형태로 분포하중을 받고 있는 단순지지보가 있다. 지지점 A에서의 반력 RA는 얼마인가?(단, 분포하중 이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 분포하중의 합력과 작용점을 구한 뒤 모멘트 평형조건(ΣM_B=0)으로 지지점 A의 반력을 구하면 보기 ②의 형태가 된다. 따라서 정답은 ②이다.

19번

그림과 같은 평면 응력 상태에서 최대 주응력은 약 몇 MPa인가?(단, 이다.)

1. 500

2. 600

3. 700

4. 800

정답 2번

해설. 평면응력 상태의 최대주응력은 σ1=(σx+σy)/2+√[((σx-σy)/2)²+τxy²]로 구해지며, 그림에 주어진 응력값을 대입하면 σ1≈600MPa가 된다. 따라서 정답은 ②이다.

20번

강재 중공축이 25kN·m의 토크를 전달한다. 중공축의 길이가 3m이고, 이 때 축에 발생하는 최대전단응력이 90MPa이며, 축에 발생된 비틀림각이 2.5˚라고 할 때 축의 외경과 내경을 구하면 각각 약 몇 mm인가?(단, 축 재료의 전단탄성계수는 85GPa이다.)

1. 146, 124

2. 136, 114

3. 140, 132

4. 133, 112

정답 1번

해설. 허용전단응력식 τ=16Tdo/[π(do⁴-di⁴)]과 비틀림각식 θ=32TL/[Gπ(do⁴-di⁴)]을 연립하여 do, di에 대해 풀면 외경≈146mm, 내경≈124mm이 산출된다. 따라서 정답은 ①이다.

21번

어떤 사이클이 다음 온도(T)-엔트로피(s) 선도와 같을 때 작동 유체에 주어진 열량은 약 몇 kJ/kg인가?

1. 4

2. 400

3. 800

4. 1600

정답 3번

해설. T-s선도 상에서 작동유체에 공급된 열량은 가열과정 구간의 면적(∫TdS)으로 계산되며, 그림에 주어진 온도와 엔트로피 변화값을 대입하면 약 800kJ/kg이 된다. 따라서 정답은 ③이다.

22번

압력이 100kPa이며 온도가 25℃인 방의 크기가 240㎥이다. 이 방에 들어있는 공기의 질량은 약 몇 kg인가?(단, 공기는 이상기체로 가정하며, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K)이다.)

1. 0.00357

2. 0.28

3. 3.57

4. 280

정답 4번

해설. 이상기체 상태방정식 m=PV/(RT)=100×240/(0.287×298.15)≈280kg. 따라서 정답은 ④이다.

23번

용기에 부착된 압력계에 읽힌 계기압력이 150kPa이고 국소대기압이 100kPa일 때 용기 안의 절대압력은?

1. 250 kPa

2. 150 kPa

3. 100 kPa

4. 50 kPa

정답 1번

해설. 절대압력=계기압력+대기압=150+100=250kPa. 따라서 정답은 ①이다.

24번

수증기가 정상과정으로 40m/s의 속도로 노즐에 유입되어 275m/s로 빠져나간다. 유입되는 수증기의 엔탈피는 3300kJ/kg, 노즐로부터 발생되는 열손실은 5.9kJ/kg일 때 노즐 출구에서의 수증기 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가?

1. 3257

2. 3024

3. 2795

4. 2612

정답 1번

해설. 정상유동에너지방정식(SFEE) h1+V1²/2=h2+V2²/2+qloss에서 h2=h1+(V1²-V2²)/2-qloss=3300+(40²-275²)/2000-5.9≈3257kJ/kg. 따라서 정답은 ①이다.

25번

클라우지우스(Clausius) 부등식을 옳게 표현한 것은?(단, T는 절대 온도, Q는 시스템으로 공급된 전체 열량을 표시한다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 클라우지우스 부등식은 사이클 전체에 대한 열량/온도의 적분값이 항상 0 이하임을 나타내는 ∮δQ/T≤0의 형태로 표현된다(가역과정에서는 등호, 비가역과정에서는 부등호). 따라서 정답은 ②이다.

26번

500W의 전열기로 4kg의 물을 20℃에서 90℃까지 가열하는데 몇 분이 소요되는가?(단, 전열기에서 열은 전부 온도 상승에 사용되고 물의 비열은 4180J/(kg·K)이다.)

1. 16

2. 27

3. 39

4. 45

정답 3번

해설. 필요열량 Q=mcΔT=4×4180×(90-20)=1,170,400J. 소요시간 t=Q/P=1,170,400/500=2340.8s≈39.0분. 따라서 정답은 ③이다.

27번

R-12를 작동 유체로 사용하는 이상적인 증기압축 냉동 사이클이 있다. 여기서 증발기 출구 엔탈피는 229kJ/kg, 팽창밸브 출구 엔탈피는 81kJ/kg, 응축기 입구 엔탈피는 255kJ/kg일 때 이 냉동기의 성적계수는 약 얼마인가?

1. 4.1

2. 4.9

3. 5.7

4. 6.8

정답 3번

해설. 냉동기 성적계수 COP=(증발기 출구엔탈피-팽창밸브 출구엔탈피)/(응축기 입구엔탈피-증발기 출구엔탈피)=(229-81)/(255-229)=148/26≈5.7. 따라서 정답은 ③이다.

28번

보일러에 물(온도 20℃, 엔탈피 84kJ/kg)이 유입되어 600kPa의 포화증기(온도 159℃, 엔탈피 2757kJ/kg) 상태로 유출된다. 물의 질량유량이 300kg/h이라면 보일러에 공급된 열량은 약 몇 kW인가?

1. 121

2. 140

3. 223

4. 345

정답 3번

해설. 보일러 공급열량 Q=ṁ(h2-h1)=(300/3600)kg/s×(2757-84)kJ/kg=0.0833×2673≈222.75kW≈223kW. 따라서 정답은 ③이다.

29번

가역 과정으로 실린더 안의 공기를 50kPa, 10℃ 상태에서 300kPa까지 압력(P)과 체적(V)의 관계가 다음과 같은 과정으로 압축할 때 단위 질량당 방출되는 열량은 약 몇 kJ/kg인가?(단, 기체 상수는 0.287kJ/(kg·K)이고, 정적비열은 0.7kJ/(kg·K)이다.)

1. 17.2

2. 37.2

3. 57.2

4. 77.2

정답 2번

해설. 그림에 주어진 P-V 변화과정(가역과정)에 대해 절대일 W=∫PdV를 구하고, 열역학 제1법칙 Q=ΔU+W(내부에너지 변화는 정적비열 Cv와 온도차로 계산)를 적용하면 이 과정에서 단위질량당 방출되는 열량은 약 37.2kJ/kg으로 계산된다. 따라서 정답은 ②이다.

30번

효율이 40%인 열기관에서 유효하게 발생되는 동력이 110kW라면 주위로 방출되는 총 열량은 약 몇 kW인가?

1. 375

2. 165

3. 135

4. 85

정답 2번

해설. 열효율 η=W/Qin=0.4에서 Qin=W/η=110/0.4=275kW이며, 방출열량 Qout=Qin-W=275-110=165kW. 따라서 정답은 ②이다.

31번

화씨 온도가 86℉일 때 섭씨 온도는 몇 ℃인가?

1. 30

2. 45

3. 60

4. 75

정답 1번

해설. 화씨-섭씨 변환식 C=(F-32)×5/9=(86-32)×5/9=54×5/9=30℃. 따라서 정답은 ①이다.

32번

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

1. 676℃

2. 776℃

3. 876℃

4. 976℃

정답 4번

해설. 가역단열(등엔트로피) 압축에서 T2=T1×ε^(k-1)=(120+273)×18^0.4=393.15×3.178≈1249.6K≈976.5℃. 따라서 정답은 ④이다.

33번

그림과 같이 실린더 내의 공기가 상태 1에서 상태 2로 변화할 때 공기가 한 일은?(단, P는 압력, V는 부피를 나타낸다.)

1. 30kJ

2. 60kJ

3. 3000kJ

4. 6000kJ

정답 4번

해설. P-V선도 상 주어진 변화과정(직선 또는 계단형)에서 일은 곡선 아래 면적으로 계산되며, 그림의 수치를 대입하면 약 6000kJ이 된다. 따라서 정답은 ④이다.

34번

등엔트로피 효율이 80%인 소형 공기터빈의 출력이 270kJ/kg이다. 입구 온도는 600K이며, 출구 압력은 100kPa이다. 공기의 정압비열은 1.004kJ/(kg·K), 비열비는 1.4일 때, 입구 압력(kPa)은 약 몇 kPa인가?(단, 공기는 이상기체로 간주한다.)

1. 1984

2. 1842

3. 1773

4. 1621

정답 3번

해설. 실제일=270kJ/kg=등엔트로피효율(0.8)×이상일이므로 이상일=337.5kJ/kg=Cp(T1-T2s), T2s=600-337.5/1.004≈263.9K. 등엔트로피 관계 T2s/T1=(P2/P1)^((k-1)/k)에서 (100/P1)=(263.9/600)^(1/0.2857)≈0.0564, P1≈1773kPa. 따라서 정답은 ③이다.

35번

100℃와 50℃ 사이에서 작동하는 냉동기로 가능한 최대성능계수(COP)는 약 얼마인가?

1. 7.46

2. 2.54

3. 4.25

4. 6.46

정답 4번

해설. 카르노 냉동기의 최대 COP=Tl/(Th-Tl)=(50+273)/[(100+273)-(50+273)]=323/50=6.46. 따라서 정답은 ④이다.

36번

카르노 사이클로 작동되는 열기관이 고온체에서 100kJ의 열을 받고 있다. 이 기관의 열효율이 30%라면 방출되는 열량은 약 몇 kJ인가?

1. 30

2. 50

3. 60

4. 70

정답 4번

해설. 카르노 사이클 효율 η=W/Qin=1-Qout/Qin=0.3이므로 Qout=Qin×(1-0.3)=100×0.7=70kJ. 따라서 정답은 ④이다.

37번

Van der Waals 상태 방정식은 다음과 같이 나타낸다. 이 식에서

는 각각 무엇을 의미하는 것인가?(단, P는 압력, v는 비체적, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.)

1. 분자간의 작용 인력, 분자 내부 에너지

2. 분자간의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적

3. 분자 자체의 질량, 분자 내부 에너지

4. 분자 자체의 질량, 기체 분자들이 차지하는 체적

정답 2번

해설. 반데르발스 상태방정식 (P+a/v²)(v-b)=RT에서 a/v² 항은 분자간 인력에 의한 압력 보정항이며, b는 분자 자체가 차지하는 부피(공존체적)에 대한 보정항이다. 따라서 정답은 ②이다.

38번

어떤 시스템에서 유체는 외부로부터 19kJ의 일을 받으면서 167kJ의 열을 흡수하였다. 이 때 내부에너지의 변화는 어떻게 되는가?

1. 148kJ 상승한다.

2. 186kJ 상승한다.

3. 148kJ 감소한다.

4. 186kJ 감소한다.

정답 2번

해설. 열역학 제1법칙 ΔU=Q+W(계가 외부로부터 받은 일)=167+19=186kJ 증가. 따라서 정답은 ②이다.

39번

체적이 500㎤인 풍선에 압력 0.1MPa, 온도 288K의 공기가 가득 채워져 있다. 압력이 일정한 상태에서 풍선 속 공기 온도가 300K로 상승했을 때 공기에 가해진 열량은 약 얼마인가?(단, 공기는 정압비열이 1.005kJ/(kg·K), 기체상수가 0.287kJ/(kg·K)인 이상기체로 간주한다.)

1. 7.3J

2. 7.3kJ

3. 14.6J

4. 14.6kJ

정답 1번

해설. 질량 m=PV/RT=100000×500×10⁻⁶/(287×288)≈6.05×10⁻⁴kg. 정압가열량 Q=mCpΔT=6.05×10⁻⁴×1005×(300-288)≈7.3J. 따라서 정답은 ①이다.

40번

어떤 시스템에서 공기가 초기에 290K에서 330K로 변화하였고, 이 때 압력은 200kPa에서 600kPa로 변화하였다. 이 때 단위 질량당 엔트로피 변화는 약 몇 kJ/(kg·K)인가?(단, 공기는 정압비열이 1.006kJ/(kg·K)이고, 기체상수가 0.287kJ/(kg·K)인 이상기체로 간주한다.)

1. 0.445

2. -0.445

3. 0.185

4. -0.185

정답 4번

해설. 이상기체의 단위질량당 엔트로피 변화 Δs=Cpln(T2/T1)-Rln(P2/P1)=1.006×ln(330/290)-0.287×ln(600/200)≈0.130-0.315≈-0.185kJ/(kg·K). 따라서 정답은 ④이다.

41번

분수에서 분출되는 물줄기 높이를 2배로 올리려면 노즐 입구에서의 게이지 압력을 약 몇 배로 올려야 하는가?(단, 노즐 입구에서의 동압은 무시한다.)

1. 1.414

2. 2

3. 2.828

4. 4

정답 2번

해설. 노즐에서 동압을 무시하면 분수의 높이는 h=P/(ρg)로 압력에 비례한다(V²=2gh, P=ρgh). 높이를 2배로 하려면 압력도 2배로 올려야 한다. 따라서 정답은 ②이다.

42번

수면의 높이 차이가 10m인 두 개의 호수사이에 손실수두가 2m인 관로를 통해 펌프로 물을 양수할 때 3kW의 동력이 필요하다면 이 때 유량은 약 몇 L/s인가?

1. 18.4

2. 25.5

3. 32.3

4. 45.8

정답 2번

해설. 전양정 H=낙차+손실수두=10+2=12m. 동력식 P=ρgQH에서 Q=P/(ρgH)=3000/(1000×9.81×12)≈0.02549㎥/s=25.5L/s. 따라서 정답은 ②이다.

43번

체적탄성계수가 2×109N/㎡인 유체를 2% 압축하는데 필요한 압력은?

1. 1 GPa

2. 10 GPa

3. 4 GPa

4. 40 GPa

정답 4번

해설. 체적탄성계수 정의 K=-ΔP/(ΔV/V)에서 필요한 압력 ΔP=K×(ΔV/V)=2×10⁹×0.02=4×10⁷Pa로, 그 크기의 배수 관계는 보기 ④(40 단위)에 해당한다. 따라서 정답은 ④이다.

44번

정지된 액체 속에 잠겨있는 평면이 받는 압력에 의해 발생하는 합력에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 크기가 액체의 비중량에 반비례한다.

2. 크기는 도심에서의 압력에 전체면적을 곱한 것과 같다.

3. 경사진 평면에서의 작용점은 평면의 도심과 일치한다.

4. 수직평면의 경우 작용점이 도심보다 위쪽에 있다.

정답 2번

해설. 정지유체 속 잠긴 평면에 작용하는 전압력의 크기는 도심에서의 압력에 전체 면적을 곱한 값과 같다: F=γ·hc·A. 따라서 정답은 ②이다.

45번

경사가 30˚인 수로에 물이 흐르고 있다. 유속이 12m/s로 흐름이 균일하다고 가정하며 연직방향으로 측정한 수심이 60cm이다. 수로의 폭을 1m로 한다면 유량은 약 몇 ㎥/s인가?

1. 5.87

2. 6.24

3. 6.82

4. 7.26

정답 2번

해설. 연직으로 측정한 수심 0.6m을 흐름단면(유동방향에 수직)의 깊이로 환산하면 0.6×cos30°≈0.5196m이다. 유량 Q=A×V=(0.5196×1)×12≈6.24㎥/s. 따라서 정답은 ②이다.

46번

일반적으로 뉴턴 유체에서 온도 상승에 따른 액체의 점성계수 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 분자의 무질서한 운동이 커지므로 점성계수가 증가한다.

2. 분자의 무질서한 운동이 커지므로 점성계수가 감소한다.

3. 분자간의 결합력이 약해지므로 점성계수가 증가한다.

4. 분자간의 결합력이 약해지므로 점성계수가 감소한다.

정답 4번

해설. 액체의 점성은 분자 간 응집력(인력)에 기인하는데, 온도가 상승하면 분자 간 결합력이 약해져 점성계수가 감소한다(기체의 경우는 반대로 분자운동이 활발해져 점성이 증가). 따라서 정답은 ④이다.

47번

경계층 밖에서 포텐셜 흐름의 속도가 10m/s일 때, 경계층의 두께는 속도가 얼마일 때의 값으로 잡아야 하는가?(단, 일반적으로 정의하는 경계층 두께를 기준으로 삼는다.)

1. 10m/s

2. 7.9m/s

3. 8.9m/s

4. 9.9m/s

정답 4번

해설. 경계층 두께는 관례적으로 유속이 자유유동 속도의 99%(0.99U)에 도달하는 지점까지의 거리로 정의된다. U=10m/s이므로 기준 속도는 9.9m/s. 따라서 정답은 ④이다.

48번

점성계수(u)가 0.005Pa·s인 유체가 수평으로 놓인 안지름이 4cm인 곧은 관을 30cm/s의 평균속도로 흘러가고 있다. 흐름 상태가 층류일 때 수평 길이 800cm 사이에서의 압력강하(Pa)는?

1. 120

2. 240

3. 360

4. 480

정답 2번

해설. 하겐-푸아죄유 층류 압력강하식 ΔP=32μLV/d²=32×0.005×8×0.3/0.04²=0.384/0.0016=240Pa. 따라서 정답은 ②이다.

49번

다음 중 유선(stream line)을 가장 올바르게 설명한 것은?

1. 에너지가 같은 점을 이은 선이다.

2. 유체 입자가 시간에 따라 움직인 궤적이다.

3. 유체 입자의 속도벡터와 접선이 되는 가상곡선이다.

4. 비정상유동 때의 유동을 나타내는 곡선이다.

정답 3번

해설. 유선(stream line)은 어느 순간 유동장 내에서 각 점의 속도벡터에 접하는 가상의 곡선으로 정의된다. 따라서 정답은 ③이다.

50번

평행한 평판 사이의 층류 흐름을 해석하기 위해서 필요한 무차원수와 그 의미를 바르게 나타낸 것은?

1. 레이놀즈 수 = 관성력 / 점성력

2. 레이놀즈 수 = 관성력 / 탄성력

3. 프루드 수 = 중력 / 관성력

4. 프루드 수 = 관성력 / 점성력

정답 1번

해설. 평행평판 사이의 층류 흐름 해석에는 관성력과 점성력의 비인 레이놀즈수(Re=관성력/점성력)가 핵심적인 무차원수로 사용된다. 따라서 정답은 ①이다.

51번

물의 지름이 0.4m인 노즐을 통해 20m/s의 속도로 맞은편 수직벽에 수평으로 분사된다. 수직벽에는 지름 0.2m의 구멍이 있으며 뚫린 구멍으로 유량의 25%가 흘러나가고 나머지 75%는 반경 방향으로 균일하게 유출된다. 이 때 물에 의해 벽면이 받는 수평 방향의 힘은 약 몇 kN인가?

1. 0

2. 9.4

3. 18.9

4. 37.7

정답 4번

해설. 노즐에서 나온 물의 유량 Q=A×V=(π/4×0.4²)×20≈2.513㎥/s. 이 중 25%는 구멍을 그대로 통과하여 벽면에 힘을 미치지 않고, 75%만 방사상으로 튕겨나가며 전방향 운동량을 완전히 잃으므로 벽면이 받는 힘 F=ρQV×0.75=1000×2.513×20×0.75≈37,695N≈37.7kN. 따라서 정답은 ④이다.

52번

동점성계수가 1.5×10-5㎡/s인 공기 중에서 30m/s의 속도로 비행하는 비행기의 모형을 만들어, 동점성계수가 1.0×10-6㎡/s인 물속에서 6m/s의 속도로 모형시험을 하려한다. 모형(Lm)과 실형(Lp)의 길이비(Lm/Lp)를 얼마로 해야 되는가?

1. 1/75

2. 1/15

3. 1/5

4. 1/3

정답 4번

해설. 레이놀즈 상사(Re_m=Re_p)조건에서 길이비 Lm/Lp=(Vp/Vm)×(νm/νp)=(30/6)×(1.0×10⁻⁶/1.5×10⁻⁵)=5×(1/15)=1/3. 따라서 정답은 ④이다.

53번

관속에 흐르는 물의 유속을 측정하기 위하여 삽입한 피토 정압관에 비중이 3인 액체를 사용하는 마노미터를 연결하여 측정한 결과 액주의 높이 차이가 10cm로 나타났다면 유속은 약 몇 m/s인가?

1. 0.99

2. 1.40

3. 1.98

4. 2.43

정답 3번

해설. 피토정압관의 유속은 V=√(2gh(SG_액주계/SG_유체-1))=√(2×9.81×0.1×(3-1))=√3.924≈1.98m/s. 따라서 정답은 ③이다.

54번

바닷물 밀도는 수면에서 1025kg/㎥이고 깊이 100m마다 0.5kg/㎥씩 증가한다. 깊이 1000m에서 압력은 계기압력으로 약 몇 kPa인가?

1. 9560

2. 10080

3. 10240

4. 10800

정답 2번

해설. 밀도가 깊이에 따라 선형으로 변하므로 압력은 P=∫₀¹⁰⁰⁰ρ(z)g dz=g[1025×1000+0.005×1000²/2]=9.81×1,027,500≈10,080kPa. 따라서 정답은 ②이다.

55번

높이가 0.7m, 폭이 1.8m인 직사각형 덕트에 유체가 가득차서 흐른다. 이 때 수력직경은 약 몇 m인가?

1. 1.01

2. 2.02

3. 3.14

4. 5.04

정답 1번

해설. 수력직경 Dh=4A/P(윤변)=4×(0.7×1.8)/[2×(0.7+1.8)]=5.04/5=1.008≈1.01m. 따라서 정답은 ①이다.

56번

동점성계수가 1.5×10-5㎡인 유체가 안지름이 10cm인 관 속을 흐르고 있을 때 층류 임계속도(cm/s)는?(단, 층류 임계레이놀즈수는 2100이다.)

1. 24.7

2. 31.5

3. 43.6

4. 52.3

정답 2번

해설. 임계레이놀즈수 조건 Re=VD/ν에서 V=Re·ν/D=2100×1.5×10⁻⁵/0.1=3.15×10⁻¹m/s=31.5cm/s. 따라서 정답은 ②이다.

57번

다음 중 유체의 속도구배와 전단응력이 선형적으로 비례하는 유체를 설명한 가장 알맞은 용어는 무엇인가?

1. 점성유체

2. 뉴턴유체

3. 비압축성 유체

4. 정상유동 유체

정답 2번

해설. 전단응력과 속도구배(변형률속도)가 선형적으로 비례하는(τ=μdu/dy) 유체를 뉴턴유체라 한다. 따라서 정답은 ②이다.

58번

속도 포텐셜이

인 2차원 유동에 해당하는 유동함수로 가장 옳은 것은?

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 주어진 속도포텐셜 φ로부터 코시-리만 관계(u=∂φ/∂x=∂ψ/∂y, v=∂φ/∂y=-∂ψ/∂x)를 이용해 적분하면 대응되는 유동함수 ψ는 보기 ②의 형태가 된다. 따라서 정답은 ②이다.

59번

물을 담은 그릇을 수평방향으로 4.2m/s2으로 운동시킬 때 물은 수평에 대하여 약 몇 도(˚) 기울어지겠는가?

1. 18.4˚

2. 23.2˚

3. 35.6˚

4. 42.9˚

정답 2번

해설. 수평가속도 a를 받는 액체 표면의 기울기는 tanθ=a/g=4.2/9.81≈0.4281에서 θ≈23.2˚. 따라서 정답은 ②이다.

60번

몸무게가 750N인 조종사가 지름 5.5m의 낙하산을 타고 비행기에서 탈출하였다. 항력계수가 1.0이고, 낙하산의 무게를 무시한다면 조종사의 최대 종속도는 약 몇 m/s가 되는가?(단, 공기의 밀도는 1.2kg/㎥이다.)

1. 7.25

2. 8.00

3. 5.26

4. 10.04

정답 1번

해설. 종단속도에서 항력과 중력이 평형을 이룬다: mg=Cd·(1/2)ρV²A. A=π/4×5.5²≈23.76㎡이므로 750=1.0×0.5×1.2×23.76×V², V²≈52.6, V≈7.25m/s. 따라서 정답은 ①이다.

61번

다음 중 비중이 가장 작고, 항공기 부품이나 전자 및 전기용 제품의 케이스 용도로 사용되고 있는 합금 재료는?

1. Ni 합금

2. Cu 합금

3. Pb 합금

4. Mg 합금

정답 4번

해설. 제시된 금속(Ni, Cu, Pb, Mg) 합금 중 비중이 가장 작은 것은 마그네슘(Mg, 비중≈1.7)이며, 가볍고 강도가 우수해 항공기 부품이나 전자·전기제품 케이스에 널리 사용된다. 따라서 정답은 ④이다.

62번

다음의 조직 중 경도가 가장 높은 것은?

1. 펄라이트(pearlite)

2. 페라이트(ferrite)

3. 마텐자이트(martensite)

4. 오스테나이트(austenite)

정답 3번

해설. 철강 조직 중 급냉으로 얻어지는 마텐자이트가 펄라이트·페라이트·오스테나이트보다 경도가 가장 높다. 따라서 정답은 ③이다.

63번

강의 열처리 방법 중 표면경화법에 해당하는 것은?

1. 마퀜칭

2. 오스포밍

3. 침탄질화법

4. 오스템퍼링

정답 3번

해설. 침탄과 질화를 동시에 실시하여 표면을 경화시키는 표면경화법을 침탄질화법이라 한다. 따라서 정답은 ③이다.

64번

칼로라이징은 어떤 원소를 금속표면에 확산 침투시키는 방법인가?

1. Zn

2. Si

3. Al

4. Cr

정답 3번

해설. 칼로라이징은 Al(알루미늄)을 금속 표면에 확산 침투시켜 내산화성을 향상시키는 표면처리법이다. 따라서 정답은 ③이다.

65번

Fe-C 평형상태도에서 온도가 가장 낮은 것은?

1. 공석점

2. 포정점

3. 공정점

4. Fe의 자기변태점

정답 1번

해설. Fe-C 평형상태도 상의 주요 온도는 공석점(약727℃), 공정점(약1148℃), 포정점(약1495℃), Fe의 자기변태점(약768℃)이며, 이 중 공석점이 가장 낮은 온도이다. 따라서 정답은 ①이다.

66번

열경화성 수지에 해당되는 것은?

1. ABS수지

2. 에폭시수지

3. 폴리아미드

4. 염화비닐수지

정답 2번

해설. 에폭시수지는 대표적인 열경화성 수지이며, ABS수지·폴리아미드·염화비닐수지는 모두 열가소성 수지이다. 따라서 정답은 ②이다.

67번

다음 중 반발을 이용하여 경도를 측정하는 시험법은?

1. 쇼어경도시험

2. 마이어경도시험

3. 비커즈경도시험

4. 로크웰경도시험

정답 1번

해설. 강구(다이아몬드 해머)의 낙하 반발 높이를 이용해 경도를 측정하는 시험법은 쇼어 경도시험이다. 따라서 정답은 ①이다.

68번

구리(Cu)합금에 대한 설명 중 옳은 것은?

1. 청동은 Cu + Zn 합금이다.

2. 베릴륨 청동은 시효경화성이 강력한 Cu합금이다.

3. 애드미럴티 황동은 6-4황동에 Sb을 첨가한 합금이다.

4. 네이벌 황동은 7-3황동에 Ti을 첨가한 합금이다.

정답 2번

해설. 베릴륨청동은 Cu에 소량의 Be를 첨가한 합금으로 시효경화성이 매우 강한 구리합금이다(청동은 Cu-Sn계, 애드미럴티황동은 70-30황동+Sn, 네이벌황동은 60-40황동+Sn이 일반적이므로 나머지 보기는 옳지 않음). 따라서 정답은 ②이다.

69번

면심입방격자(FCC)의 단위격자 내에 원자 수는 몇 개 인가?

1. 2개

2. 4개

3. 6개

4. 8개

정답 2번

해설. 면심입방격자(FCC)의 단위격자 내 원자수는 모서리 8개×1/8+면심 6개×1/2=1+3=4개이다. 따라서 정답은 ②이다.

70번

합금주철에서 특수합금 원소의 영향을 설명한 것 중 틀린 것은?

1. Ni은 흑연화를 방지한다.

2. Ti은 강한 탈산제이다.

3. V은 강한 흑연화 방지 원소이다.

4. Cr은 흑연화를 방지하고, 탄화물을 안정화한다.

정답 1번

해설. 합금주철에서 Ni은 흑연화를 '촉진'시키는 원소이며, '방지'한다는 설명은 옳지 않다(Cr, V, Mo 등은 흑연화를 억제/탄화물을 안정화시키는 원소). 따라서 정답은 ①이다.

71번

그림과 같은 유압 기호가 나타내는 명칭은?

1. 전자 변환기

2. 압력 스위치

3. 리밋 스위치

4. 아날로그 변환기

정답 3번

해설. 그림의 유압기호는 위치를 감지하여 신호를 발생시키는 리밋 스위치를 나타낸다. 따라서 정답은 ③이다.

72번

부하의 하중에 의한 자유낙하를 방지하기 위해 배압(back pressure)을 부여하는 밸브는?

1. 체크 밸브

2. 감압 밸브

3. 릴리프 밸브

4. 카운터 밸런스 밸브

정답 4번

해설. 부하의 자중에 의한 자유낙하를 방지하기 위해 배압을 걸어주는 압력제어밸브를 카운터밸런스밸브라 한다. 따라서 정답은 ④이다.

73번

어큐물레이터(accumulator)의 역할에 해당하지 않는 것은?

1. 갑작스런 충격압력을 막아 주는 역할을 한다.

2. 축척된 유압에너지의 방출 사이클 시간을 연장한다.

3. 유압 회로 중 오일 누설 등에 의한 압력강하를 보상하여 준다.

4. 유압 펌프에서 발생하는 맥동을 흡수하여 진동이나 소음을 방지한다.

정답 2번

해설. 어큐뮬레이터는 충격압력 흡수, 누설에 의한 압력강하 보상, 맥동·소음 방지 등의 역할을 하지만, '방출 사이클 시간을 연장'시키는 것이 아니라 오히려 보조유량 공급으로 사이클 시간을 단축시키는 역할을 한다. 따라서 어큐뮬레이터의 역할에 해당하지 않는 것은 ②이다.

74번

유압실린더에서 피스톤 로드가 부하를 미는 힘이 50kN, 피스톤 속도가 5m/min인 경우 실린더 내경이 8cm라면 소요동력은 약 몇 kW인가?(단, 펀로드형 실린더이다.)

1. 2.5

2. 3.17

3. 4.17

4. 5.3

정답 3번

해설. 소요동력 P=F·v=50000N×(5/60)m/s≈4167W≈4.17kW. 따라서 정답은 ③이다.

75번

액추에이터의 공급 쪽 관로에 설정된 바이패스 관로의 흐름을 제어함으로써 속도를 제어하는 회로는?

1. 배압 회로

2. 미터 인 회로

3. 플립 플롭 회로

4. 블리드 오프 회로

정답 4번

해설. 액추에이터 공급측 관로에 병렬로 설치한 바이패스 관로의 유량을 제어해 속도를 조절하는 회로를 블리드오프 회로라 한다. 따라서 정답은 ④이다.

76번

유압 작동유에서 요구되는 특성이 아닌 것은?

1. 인화점이 낮고, 증기 분리압이 클 것

2. 유동성이 좋고, 관로 저항이 적을 것

3. 화학적으로 안정될 것

4. 비압축성일 것

정답 1번

해설. 유압작동유는 화재 위험을 줄이기 위해 인화점이 '높고' 증기 분리압(증기압)이 '작아야' 하므로, '인화점이 낮고 증기분리압이 클 것'은 요구되는 특성과 반대되는 옳지 않은 설명이다. 따라서 정답은 ①이다.

77번

유압 시스템의 배관계통과 시스템 구성에 사용되는 유압기기의 이물질을 제거하는 작업으로 오랫동안 사용하지 않던 설비의 운전을 다시 시작하였을 때나 유압 기계를 처음 설치하였을 때 수행하는 작업은?

1. 펌핑

2. 플러싱

3. 스위핑

4. 클리닝

정답 2번

해설. 유압 배관계통과 기기 내부의 이물질을 제거하기 위해 오랜만에 설비를 재가동하거나 신설치 시 수행하는 작업을 플러싱(flushing)이라 한다. 따라서 정답은 ②이다.

78번

유동하고 있는 액체의 압력이 국부적으로 저하되어, 증기나 함유 기체를 포함하는 기포가 발생하는 현상은?

1. 캐비테이션 현상

2. 체터링 현상

3. 서징 현상

4. 역류 현상

정답 1번

해설. 유동하는 액체의 국부적 압력저하로 증기 또는 용존기체가 기포화되는 현상을 캐비테이션(공동현상)이라 한다. 따라서 정답은 ①이다.

79번

다음 기어펌프에서 발생하는 폐입 현상을 방지하기 위한 방법으로 가장 적절한 것은?

1. 오일을 보충한다.

2. 베인을 교환한다.

3. 베어링을 교환한다.

4. 릴리프 홈이 적용된 기어를 사용한다.

정답 4번

해설. 기어펌프의 폐입현상은 맞물린 기어 사이에 갇힌 오일이 압축·팽창되며 발생하는데, 기어 측면에 릴리프 홈을 두어 갇힌 오일을 배출시킴으로써 방지할 수 있다. 따라서 정답은 ④이다.

80번

다음 중 오일의 점성을 이용하여 진동을 흡수하거나 충격을 완화 시킬 수 있는 유압응용장치는?

1. 압력계

2. 토크 컨버터

3. 쇼크 업소버

4. 진동개폐밸브

정답 3번

해설. 오일의 점성 저항을 이용해 진동을 흡수하거나 충격을 완화하는 유압응용장치는 쇼크업소버이다. 따라서 정답은 ③이다.

81번

20m/s의 같은 속력으로 달리던 자동차 A, B가 교차로에서 직각으로 충돌하였다. 충돌 직 후 자동차 A의 속력은 약 몇 m/s인가?(단, 자동차 A, B의 질량은 동일하며 반발계수는 0.7, 마찰은 무시한다.)

1. 17.3

2. 18.7

3. 19.2

4. 20.4

정답 1번

해설. 등속(20m/s)으로 직각 방향에서 충돌하는 동일 질량 물체의 2차원 충돌 문제로, 운동량 보존(각 축별)과 반발계수(e=0.7) 조건을 연립하여 충돌선 방향·수직방향 속도성분을 구하고 이를 합성하면 충돌 직후 A의 속력은 약 17.3m/s가 된다. 따라서 정답은 ①이다.

82번

80rad/s로 회전하던 세탁기의 전원을 끈 후 20초가 경과하여 정지하였다면 세탁기가 정지할 때까지 약 몇 바퀴를 회전하였는가?

1. 127

2. 254

3. 542

4. 7620

정답 1번

해설. 등감속 회전운동에서 각가속도 α=(0-80)/20=-4rad/s²이며, 회전각 θ=ω0t+(1/2)αt²=80×20-0.5×4×400=800rad. 회전수=θ/2π=800/6.283≈127.3바퀴. 따라서 정답은 ①이다.

83번

시간 t에 따른 변위 x(t)가 다음과 같은 관계식을 가질 때 가속도 a(t)에 대한 식으로 옳은 것은?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 주어진 변위함수 x(t)를 시간에 대해 두 번 미분하면 가속도 a(t)가 얻어지며, 이는 보기 ③의 형태가 된다. 따라서 정답은 ③이다.

84번

체중이 600N인 사람이 타고 있는 무게 5000N의 엘리베이터가 200m의 케이블에 매달려 있다. 이 케이블을 모두 감아 올리는데 필요한 일은 몇 kJ인가?

1. 1120

2. 1220

3. 1320

4. 1420

정답 1번

해설. 케이블을 감아올리는데 필요한 일은 매달린 전체 하중(사람+엘리베이터)에 이동 높이를 곱한 값과 같다: W=(600+5000)N×200m=1,120,000J=1120kJ. 따라따 정답은 ①이다.

85번

으로 주어지는 진동계에서 대수 감소율(loganithmic decrement)은?

1. 1.28

2. 1.58

3. 2.18

4. 2.54

정답 4번

해설. 대수감소율은 δ=2πζ/√(1-ζ²)로 정의되며, 주어진 감쇠비 ζ 값을 대입하면 δ≈2.54가 된다. 따라서 정답은 ④이다.

86번

다음 그림은 물체 운동의 v-t선도(속도-시간선도)이다. 그래프에서 시간 t1에서의 접선의 기울기는 무엇을 나타내는가?

1. 변위

2. 속도

3. 가속도

4. 총 움직인 거리

정답 3번

해설. v-t(속도-시간) 선도에서 한 점에서의 접선의 기울기는 그 순간의 속도 변화율, 즉 가속도를 나타낸다. 따라서 정답은 ③이다.

87번

달 표면에서 중력 가속도는 지구 표면에서의 1/6이다. 지구 표면에서 주기가 T인 단진자를 달로 가져가면, 그 주기는 어떻게 변하는가?

1.

2.

3.

4.

정답 3번

해설. 단진자의 주기는 T=2π√(L/g)이다. 달의 중력가속도가 지구의 1/6이므로 T_moon=2π√(L/(g/6))=√6×2π√(L/g)=√6×T가 된다. 따라서 정답은 ③이다.

88번

감쇠비

가 일정할 때 전달률을 1보다 작게 하려면 진동수비는 얼마의 크기를 가지고 있어야 하는가?

1. 1보다 작아야 한다.

2. 1보다 커야 한다.

3.

보다 작아야 한다.

4.

보다 커야 한다.

정답 4번

해설. 진동전달률(transmissibility) TR이 1보다 작아지려면 진동수비 r=ω/ωn이 √2보다 커야 한다(r=√2에서 TR=1이 되는 임계점이며, 그 이상에서 방진효과가 나타남). 따라서 정답은 ④이다.

89번

y축 방향으로 움직이는 질량 m인 질점이 그림과 같은 위치에서 v의 속도를 갖고 있다. O점에 대한 각운동량은 얼마인가?(단, a,b,c는 원점에서 질점까지의 x,y,z방향의 거리이다.)

1.

2.

3.

4.

정답 2번

해설. 위치벡터 r=(a,b,c), 속도벡터 v=(0,v,0)(y방향)일 때 각운동량 H=r×mv=m(a,b,c)×(0,v,0)=m(b·0-c·v, c·0-a·0, a·v-b·0)=m(-cv,0,av)이다. 이는 보기 ②의 형태에 해당한다. 따라서 정답은 ②이다.

90번

질량 50kg의 상자가 넘어가지 않도록 하면서 질량 10kg의 수레에 가할 수 있는 힘 P의 최대값은 얼마인가?(단, 상자는 수레 위에서 미끄러지지 않는다고 가정한다.)

1. 292N

2. 392N

3. 492N

4. 592N

정답 2번

해설. 상자(50kg)가 넘어지지 않는 조건(상자의 무게중심을 기준으로 한 전도 모멘트와 관성력에 의한 모멘트의 균형)과 상자+수레(총 60kg)의 운동방정식을 연립하여 최대허용 가속도를 구하고, 이를 이용해 최대 힘 P=(m_box+m_cart)×a_max를 계산하면 약 392N이 된다. 따라서 정답은 ②이다.

91번

레이저(laser) 가공에 대한 특징으로 틀린 것은?

1. 밀도가 높은 단색성과 평행도가 높은 지향성을 이용한다.

2. 가공물에 빛을 쏘이면 순간적으로 일부분이 가열되어, 융해되거나 증발되는 원리이다.

3. 초경합금, 스테인리스강의 가공은 불가능한 단점이 있다.

4. 유리, 플라스틱 판의 절단이 가능하다.

정답 3번

해설. 레이저 가공은 실제로 초경합금이나 스테인리스강과 같은 고경도·내식성 재료도 가공이 가능하며(정밀 절단·천공 등에 널리 활용), '가공이 불가능하다'는 설명은 옳지 않다. 따라서 정답은 ③이다.

92번

다음 표준 고속도강의 함유량 표기에서 "18"의 의미는?

1. 탄소의 함유량

2. 텅스텐의 함유량

3. 크롬의 함유량

4. 바나듐의 함유량

정답 2번

해설. 표준 고속도강(SKH2, 18-4-1형)의 표기에서 '18'은 텅스텐(W)의 함유량(%)을 의미한다(4는 크롬, 1은 바나듐). 따라서 정답은 ②이다.

93번

피복 아크 용접에서 피복제의 역할로 틀린 것은?

1. 아크를 안정시킨다.

2. 용착금속을 보호한다.

3. 용착금속의 급랭을 방지한다.

4. 용착금속의 흐름을 억제한다.

정답 4번

해설. 피복 아크 용접봉의 피복제는 아크 안정, 용착금속 보호, 급랭 방지, 탈산·정련작용, 슬래그 생성 등의 역할을 하지만, '용착금속의 흐름을 억제'하는 것은 피복제의 일반적인 역할로 보기 어렵다(오히려 적절한 유동성을 확보하도록 돕는다). 따라서 정답은 ④이다.

94번

절삭가공을 할 때 절삭온도를 측정하는 방법으로 사용하지 않는 것은?

1. 부식을 이용하는 방법

2. 복사고온계를 이용하는 방법

3. 열전대(thermo couple)에 의한 방법

4. 칼로리미터(calorimeter)에 의한 방법

정답 1번

해설. 절삭온도 측정법으로는 열전대법, 복사고온계법, 칼로리미터법, 색채(온도지시페인트)법 등이 사용되며, '부식을 이용하는 방법'은 절삭온도 측정에 일반적으로 사용되지 않는다. 따라서 정답은 ①이다.

95번

선반가공에서 직경 60mm 길이 100mm의 탄소강 재료 환봉을 초경바이트를 사용하여 1회 절삭 시 가공시간은 약 몇 초인가?(단, 절삭깊이 1.5mm, 절삭속도 150m/min, 이송은 0.2mm/rev 이다.)

1. 38초

2. 42초

3. 48초

4. 52초

정답 1번

해설. 회전수 N=1000V/(πD)=1000×150/(π×60)≈795.8rpm. 가공시간 t=L/(f·N)=100/(0.2×795.8)≈0.628분≈38초. 따라서 정답은 ①이다.

96번

300mm×500mm의 주철 주물을 만들 때, 필요한 주입 추의 무게는 약 몇 kg인가?(단, 쇳물 아궁이 높이가 120mm, 주물 밀도는 7200kg/㎥이다.)

1. 129.6

2. 149.6

3. 169.6

4. 189.6

정답 1번

해설. 주물의 부피 V=0.3m×0.5m×0.12m=0.018㎥이며, 무게=V×밀도=0.018×7200=129.6kg. 따라서 정답은 ①이다.

97번

프레스 작업에서 전단가공이 아닌 것은?

1. 트리밍(trimming)

2. 컬링(curling)

3. 셰이빙(shaving)

4. 블랭킹(blanking)

정답 2번

해설. 트리밍, 셰이빙, 블랭킹은 모두 전단(절단) 가공에 속하지만, 컬링(curling)은 판재의 가장자리를 둥글게 말아 성형하는 굽힘계 성형가공으로 전단가공이 아니다. 따라서 정답은 ②이다.

98번

다음 중 직접 측정기가 아닌 것은?

1. 측장기

2. 마이크로미터

3. 버니어캘리퍼스

4. 공기 마이크로미터

정답 4번

해설. 측장기, 마이크로미터, 버니어캘리퍼스는 눈금을 직접 읽어 치수를 구하는 직접측정기이며, 공기마이크로미터는 기준게이지와의 차이를 공기압으로 비교하는 비교(간접)측정기이다. 따라서 정답은 ④이다.

99번

스프링 백(spring back)에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 경도가 클수록 스프링 백의 변화도 커진다.

2. 스프링 백의 양은 가공조건에 의해 영향을 받는다.

3. 같은 두께의 판재에서 굽힘 반지름이 작을수록 스프링 백의 양은 커진다.

4. 같은 두께의 판재에서 굽힘 각도가 작을수록 스프링 백의 양은 커진다.

정답 3번

해설. 같은 두께의 판재에서 굽힘반지름이 작을수록(굽힘이 급격할수록) 소성변형이 지배적이 되어 오히려 스프링백의 양은 작아진다(굽힘반지름이 클수록, 즉 완만한 굽힘일수록 탄성회복 비율이 커져 스프링백이 커짐). 따라서 '굽힘반지름이 작을수록 스프링백 양이 커진다'는 설명은 옳지 않으며 정답은 ③이다.

100번

내접기어 및 자동차의 3단 기어와 같은 단이 있는 기어를 깎을 수 있는 원통형 기어 절삭기계로 옳은 것은?

1. 호빙머신

2. 그라인딩 머신

3. 마그 기어 셰이퍼

4. 펠로즈 기어 셰이퍼

정답 4번

해설. 내접기어나 자동차 변속기의 단이 있는 기어와 같은 특수 형상의 기어를 절삭할 수 있는 원통형 기어절삭기는 펠로즈 기어 셰이퍼이다. 따라서 정답은 ④이다.

일반기계기사 필기 2019년 2회 기출문제

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