2010 9급 국회사무처 기계일반 가책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

Q01

추운 겨울날 실외에서 목재를 만졌을 경우에 비하여 금속을 만졌을 경우에 훨씬 차갑게 느껴지는 이유로 맞는 것은?

① 금속과 목재는 열을 함유하는 능력이 다르므로 금속의 온도가 목재보다 낮아지기 때문이다.
오답입니다 같은 실외에 오래 두면 열용량이 달라도 결국 온도는 같아집니다.
② 금속과 목재의 온도는 같으나 열전도율, 비열, 밀도가 다르기 때문이다.
정답입니다 온도는 같고 손의 열을 빼앗아 가는 속도가 달라서 생기는 느낌입니다.
③ 금속의 열전도율은 목재에 비해서 현격히 높으므로 같은 실외온도 하에서도 금속의 온도가 목재보다 낮아지기 때문이다.
오답입니다 열전도율이 큰 것은 맞지만 그 때문에 금속 온도가 더 낮아지지는 않습니다.
④ 금속은 목재에 비해서 비중이 크므로 금속의 온도가 목재보다 낮아지기 때문이다.
오답입니다 비중이 커도 열평형에 이르면 주위와 같은 온도가 됩니다.
⑤ 금속은 태양을 비롯한 복사열을 반사시키므로 목재에 비해서 온도가 낮게 유지되기 때문이다.
오답입니다 복사가 없는 밤이나 그늘에서도 같은 현상이 나타나므로 설명이 안 됩니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 금속과 목재의 온도는 같으나 열전도율, 비열, 밀도가 다르기 때문이다.

같은 실외에 놓여 있던 목재와 금속은 열평형 상태이므로 온도가 서로 같습니다. 차갑게 느끼는 정도는 손에서 열을 얼마나 빨리 빼앗아 가는지, 즉 열침투율 √(kρc)로 정해집니다. 금속은 열전도율 k와 밀도 ρ가 커서 접촉 순간 손의 열을 빠르게 뽑아가므로 훨씬 차갑게 느껴집니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 열전달 # 열전도율 # 열평형 # 열침투율 # 비열 # 접촉감각

Q02

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기어 펌프의 특징으로 옳지 않은 것은?

① 구조가 간단하고 보수가 용이하다.
오답입니다 기어 두 개와 케이싱뿐이라 구조가 단순하고 분해·정비가 쉽습니다.
② 가격이 싸고 신뢰도가 높다.
오답입니다 부품이 적고 만들기 쉬워 값이 싸며 고장이 적습니다.
③ 산업용 유압 펌프로 이용된다.
오답입니다 건설기계·공작기계 등의 산업용 유압 펌프로 널리 쓰입니다.
④ 누설량이 많으며 효율이 낮은 편이다.
오답입니다 이 끝과 케이싱 사이 틈으로 누설이 있어 체적효율이 낮은 편입니다.
⑤ 높은 공작 정밀도를 요구한다.
정답입니다 높은 가공 정밀도를 요구하는 것은 피스톤(플런저) 펌프이고 기어 펌프는 그렇지 않습니다.

정답과 해설 보기

정답 ⑤ 높은 공작 정밀도를 요구한다.

기어 펌프는 맞물린 두 기어와 케이싱만으로 이루어진 가장 단순한 용적형 펌프입니다. 구조가 간단해 값이 싸고 신뢰성이 높지만, 이 끝 틈새 누설 때문에 고압에서 효율이 떨어집니다. 높은 공작 정밀도와 고가의 가공이 필요한 것은 고압용 피스톤 펌프 쪽이므로 ⑤가 기어 펌프의 특징이 아닙니다. 따라서 ⑤입니다.

키워드 # 유압공압 # 기어펌프 # 용적형펌프 # 체적효율 # 누설

Q03

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주축에 관한 설명 중 옳은 것은?

① 주축에서는 단면 상승 모멘트가 최대이다.
오답입니다 상승 모멘트가 최대가 되는 축은 주축이 아닙니다.
② 주축에서는 단면 상승 모멘트가 0이다.
정답입니다 주축은 정의 자체가 관성 상승 모멘트 $I_{x y}$ = 0 이 되는 직교 축입니다.
③ 주축에서는 단면 2차 모멘트가 항상 최대이다.
오답입니다 두 주축 중 하나는 최대, 다른 하나는 최소이므로 항상 최대는 아닙니다.
④ 주축에서는 단면 2차 모멘트가 0이다.
오답입니다 단면 2차 모멘트는 거리의 제곱을 적분한 값이라 0이 될 수 없습니다.
⑤ 주축에서는 단면 1차 모멘트가 최대이다.
오답입니다 단면 1차 모멘트가 0이 되는 축은 주축이 아니라 도심축입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 주축에서는 단면 상승 모멘트가 0이다.

단면의 좌표축을 회전시키면 단면 상승 모멘트 $I_{x y}$ 가 변하는데, $I_{x y}$ = 0 이 되는 방향의 축을 주축이라 합니다. 이때 단면 2차 모멘트는 한쪽 축에서 최대, 다른 축에서 최소가 되며 이를 주단면 2차 모멘트라 합니다. 즉 주축을 정의하는 조건은 상승 모멘트가 0이라는 점입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 재료역학 # 주축 # 단면상승모멘트 # 단면2차모멘트 # 도심축

Q04

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일정한 질량의 이상기체가 존재한다고 할 때, 다음 설명 중 틀린 것은?

① 이상기체에서 내부에너지는 온도만의 함수이다.
오답입니다 du = $c_{v}$ dT이므로 이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수입니다.
② 이상기체에서 엔탈피는 온도만의 함수이다.
오답입니다 dh = $c_{p}$ dT이므로 엔탈피도 온도만의 함수입니다.
③ 이상기체에서 엔트로피는 온도만의 함수이다.
정답입니다 엔트로피는 온도뿐 아니라 압력(또는 비체적)에 따라서도 변합니다.
④ 이상기체에서 압력은 온도와 비체적의 함수이다.
오답입니다 Pv = RT 에서 P = RT/v이므로 온도와 비체적의 함수가 맞습니다.
⑤ 낮은 압력, 높은 온도의 기체도 이상기체로 가정할 수 있다.
오답입니다 압력이 낮고 온도가 높을수록 분자 간 힘이 작아 이상기체에 가까워집니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 이상기체에서 엔트로피는 온도만의 함수이다.

이상기체에서 내부에너지와 엔탈피는 온도만의 함수이지만 엔트로피는 그렇지 않습니다. 엔트로피 변화식은 Δs = $c_{p}$ ln(T₂/T₁) − R ln(P₂/P₁)이므로 온도가 같아도 압력이 달라지면 엔트로피가 달라집니다. 실제로 등온과정에서도 부피가 팽창하면 엔트로피가 증가합니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열역학 # 이상기체 # 내부에너지 # 엔탈피 # 엔트로피 # 상태량

Q05

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소성가공(plastic working)에서 열간가공의 기준이 되는 온도는?

① 청열취성온도(300℃) 이상에서의 가공
오답입니다 청열취성은 강을 200~300℃에서 가공할 때 취약해지는 현상일 뿐 기준 온도가 아닙니다.
② 재결정온도 이상에서의 가공
정답입니다 재결정온도 이상에서 가공하면 가공경화가 곧바로 회복되므로 열간가공입니다.
③ A₁ 변태점 이상에서의 가공
오답입니다 A₁ 변태점(약 723℃)은 강의 상변태 기준으로 열간·냉간 구분과 다릅니다.
④ 100℃ 이상에서의 가공
오답입니다 100℃는 임의의 값이며 재료마다 다른 재결정온도와 관계가 없습니다.
⑤ 상온(25℃)에서의 가공
오답입니다 상온에서 하는 가공은 열간가공이 아니라 냉간가공입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 재결정온도 이상에서의 가공

열간가공과 냉간가공을 가르는 기준은 그 재료의 재결정온도입니다. 재결정온도 이상에서 가공하면 변형과 동시에 새로운 결정립이 생겨 가공경화가 사라지므로 작은 힘으로 큰 변형을 줄 수 있습니다. 재결정온도는 재료마다 달라서(납은 상온 이하, 철은 약 450℃ 부근) 특정 섭씨온도로 정할 수 없습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 열간가공 # 냉간가공 # 재결정온도 # 가공경화

Q06

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시계나 정밀계측기 등에 사용되는 스프링을 만드는 데 주로 사용되는 재질은?

① 게르마늄(Germanium)
오답입니다 게르마늄은 반도체 소자에 쓰이는 재료입니다.
② 인코넬(Inconel)
오답입니다 인코넬은 Ni-Cr계 내열·내식 합금으로 고온 부품용입니다.
③ 미하나이트(Meehanite)
오답입니다 미하나이트는 접종처리로 조직을 미세화한 고급 주철입니다.
④ 애드미럴티(Admiralty)
오답입니다 애드미럴티 황동은 Cu-Zn에 Sn을 넣은 내식용 황동입니다.
⑤ 엘린바(Elinvar)
정답입니다 엘린바는 온도가 변해도 탄성계수가 거의 일정해 정밀 스프링에 씁니다.

정답과 해설 보기

정답 ⑤ 엘린바(Elinvar)

시계 태엽이나 정밀계측기 스프링은 온도가 변해도 탄성계수가 변하지 않아야 지시값이 흔들리지 않습니다. 엘린바는 Fe-Ni-Cr계 불변강으로 온도에 따른 탄성계수 변화가 거의 없어(elastic invariable) 이런 용도에 씁니다. 길이가 거의 변하지 않는 인바(Invar)와 짝을 이루는 대표적 불변강입니다. 따라서 ⑤입니다.

키워드 # 기계재료 # 불변강 # 엘린바 # 인바 # 탄성계수 # 정밀스프링

Q07

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다이 캐스팅(Die casting)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 고속다량생산에 적합하다.
오답입니다 금형에 압입해 바로 굳으므로 사이클이 짧아 대량생산에 적합합니다.
② 용융금속을 대기압 이상의 압력으로 금형에 압입한다.
오답입니다 용탕을 수십~수백 기압으로 밀어 넣는 것이 다이캐스팅의 핵심입니다.
③ 금형은 주로 내열강이 사용된다.
오답입니다 고온 용탕을 반복해 받아야 하므로 금형은 내열강(열간공구강)을 씁니다.
④ 주철, 주강 등 모든 금속의 주조에 쓰인다.
정답입니다 융점이 높은 주철·주강은 금형이 견디지 못해 다이캐스팅으로 만들 수 없습니다.
⑤ 치수가 정밀하고 절삭가공이 절감된다.
오답입니다 금형 주조라 치수 정밀도와 표면이 좋아 후속 절삭가공이 크게 줄어듭니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 주철, 주강 등 모든 금속의 주조에 쓰인다.

다이캐스팅은 용융금속을 고압으로 금형에 압입해 굳히는 정밀 주조법입니다. 금형이 반복해서 용탕에 노출되므로 용탕 온도가 너무 높으면 금형이 급격히 손상됩니다. 따라서 융점이 낮은 알루미늄·아연·마그네슘·구리 합금 등 비철금속에만 적용되고 주철·주강에는 쓰지 못합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 다이캐스팅 # 금형주조 # 비철합금 # 치수정밀도

Q08

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그림과 같은 외팔보에 집중하중(P)이 중앙에 작용하는 경우 (Ⅰ)와 균일 분포하중(w)이 작용하는 경우(Ⅱ) 최대 처짐량의 비 ( $δ_{Ⅰ} / δ_{Ⅱ}$ )는 얼마인가? (단, 각 외팔보는 같은 재료, 같은 길이 및 같은 치수의 단면을 갖는다)

① $\frac{2}{3}$
오답입니다 (Ⅰ)의 처짐을 PL³/(12EI)로 잘못 잡았을 때 나오는 비입니다.
② $\frac{3}{4}$
오답입니다 자유단 처짐각 항의 계수를 잘못 두어 3PL³/(32EI)가 되었을 때의 비입니다.
③ $\frac{4}{5}$
오답입니다 (Ⅰ)의 처짐을 PL³/(10EI)로 잡았을 때의 비로 두 항의 합이 맞지 않습니다.
④ $\frac{5}{6}$
정답입니다 5PL³/(48EI) ÷ wL⁴/(8EI)이고 P = wL이므로 5/6입니다.
⑤ $\frac{6}{7}$
오답입니다 보기의 분수를 한 칸씩 키워 놓은 값일 뿐, $δ_{Ⅰ}$ = 5PL³/(48EI)와 $δ_{Ⅱ}$ = PL³/(8EI) 어느 쪽을 잘못 잡아도 나오지 않는 비입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 5/6

(Ⅰ)은 고정단에서 L/2 지점에 P가 걸리므로 자유단 최대 처짐은 하중점 처짐과 그 점의 기울기에 의한 몫을 더해 $δ_{Ⅰ}$ = P(L/2)³/(3EI) + P(L/2)²/(2EI)·(L/2) = PL³/(24EI) + PL³/(16EI) = 5PL³/(48EI)입니다. (Ⅱ)의 등분포하중 외팔보는 $δ_{Ⅱ}$ = wL⁴/(8EI)이고, 그림에서 P = wL이므로 $δ_{Ⅱ}$ = PL³/(8EI) = 6PL³/(48EI)입니다. 두 값을 나누면 $δ_{Ⅰ}$ / $δ_{Ⅱ}$ = 5/6입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 재료역학 # 외팔보 # 최대처짐 # 집중하중 # 등분포하중

Q09

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수치제어(NC) 시스템과 비교되는 컴퓨터수치제어(CNC) 시스템의 장점으로 적합하지 않은 것은?

① 속도 및 위치 제어가 동시에 가능하다.
정답입니다 속도와 위치의 동시 제어는 기존 NC에서도 되던 기능이라 CNC만의 장점이 아닙니다.
② 공구 오프셋(offset)량을 많이 저장할 수 있다.
오답입니다 메모리 용량이 커서 공구 오프셋값을 많이 저장할 수 있습니다.
③ 프로그램 작성과 검색, 재 프로그램이 가능하다.
오답입니다 화면에서 프로그램을 작성·검색·수정할 수 있는 것이 CNC의 큰 장점입니다.
④ 유연성이 증가된다.
오답입니다 소프트웨어로 기능을 바꿀 수 있어 다품종 대응 유연성이 높습니다.
⑤ 파트프로그램을 읽어 오는 데에서 발생되는 오류가 적다.
오답입니다 종이테이프를 반복해 읽지 않고 메모리에서 읽으므로 읽기 오류가 적습니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 속도 및 위치 제어가 동시에 가능하다.

CNC는 NC의 하드와이어드 제어부를 컴퓨터와 소프트웨어로 바꾼 것이라, 장점은 대부분 메모리와 프로그램에서 나옵니다. 즉 오프셋 대량 저장, 화면상 프로그램 편집·검색, 소프트웨어 변경에 따른 유연성, 테이프 반복 판독 오류 제거 등이 그것입니다. 반면 속도와 위치를 동시에 제어하는 것은 NC 공작기계에서도 이미 하던 기본 기능이라 CNC만의 장점으로 볼 수 없습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # CNC # NC공작기계 # 공구오프셋 # 파트프로그램

Q10

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<그림 1>의 단순 지지보에 대한 굽힘 모멘트 선도는 <그림 2>와 같다. 작용하중 $W_{1}$ , $W_{2}$ 는?

① $W_{1}$ = 28.8 kN, $W_{2}$ = 22.4 kN
오답입니다 모멘트 선도의 값 28.8과 22.4를 그대로 하중으로 옮긴 오답입니다.
② $W_{1}$ = 28.8 kN, $W_{2}$ = 6.4 kN
오답입니다 W₁ 자리에 최대 모멘트값 28.8을 그대로 쓴 경우입니다.
③ $W_{1}$ = 8.0 kN, $W_{2}$ = 8.0 kN
정답입니다 $R_{A}$ = 28.8/6 = 4.8 kN, $R_{D}$ = 22.4/2 = 11.2 kN이므로 두 하중 모두 8.0 kN입니다.
④ $W_{1}$ = 8.0 kN, $W_{2}$ = 6.4 kN
오답입니다 W₁은 맞지만 W₂를 22.4 − 2×8 = 6.4 로 잘못 구한 경우입니다.
⑤ $W_{1}$ = 6.4 kN, $W_{2}$ = 6.4 kN
오답입니다 두 하중이 모두 6.4 kN이면 B점 모멘트가 28.8 kN·m가 되지 않습니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ W₁ = 8.0 kN, W₂ = 8.0 kN

단순보에서 하중이 없는 구간의 굽힘 모멘트는 직선이므로 A~B(0~6 m) 구간의 기울기가 곧 반력 $R_{A}$ 입니다. $M_{B}$ = $R_{A}$ × 6 = 28.8 에서 $R_{A}$ = 4.8 kN, 오른쪽 지점에서 보면 $M_{C}$ = $R_{D}$ × 2 = 22.4 에서 $R_{D}$ = 11.2 kN입니다. 연직방향 힘의 평형에서 W₁ + W₂ = $R_{A}$ + $R_{D}$ = 4.8 + 11.2 = 16 kN이고, $M_{C}$ = $R_{A}$ × 8 − W₁ × 2 = 38.4 − 2W₁ = 22.4 에서 W₁ = 8.0 kN, 따라서 W₂ = 8.0 kN입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 재료역학 # 단순지지보 # 굽힘모멘트선도 # 반력 # 집중하중

Q11

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아크(arc)용접과 비교되는 가스용접의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

① 열원의 온도가 훨씬 낮다.
오답입니다 산소-아세틸렌 불꽃은 약 3,200℃로 5,000℃ 이상인 아크보다 훨씬 낮습니다.
② 용접변형이 크다.
오답입니다 넓은 범위가 천천히 가열되므로 용접변형과 잔류응력이 큽니다.
③ 가열의 조정이 자유롭다.
오답입니다 불꽃 세기와 토치 거리로 가열 정도를 자유롭게 조절할 수 있습니다.
④ 열에너지의 집중도가 좋다.
정답입니다 가스 불꽃은 열이 넓게 퍼져 집중도가 나쁩니다. 집중도가 좋은 쪽은 아크입니다.
⑤ 비철합금, 특히 저융점금속의 용접이 용이하다.
오답입니다 온도가 낮고 조절이 쉬워 납·아연 등 저융점 비철금속 용접에 유리합니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 열에너지의 집중도가 좋다.

가스용접은 아크용접에 비해 열원 온도가 낮고(약 3,200℃ 대 5,000℃ 이상) 열이 넓은 범위로 퍼집니다. 그래서 가열·냉각이 느려 변형과 열영향부가 크지만, 대신 가열 조절이 쉬워 얇은 판이나 저융점 비철금속에 유리합니다. 열에너지의 집중도가 좋다는 ④는 아크용접의 특징이므로 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 가스용접 # 아크용접 # 용접변형 # 열영향부

Q12

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100℃의 열원과 50℃ 열원을 이용해서 열기관을 구성할 때, 이상적으로 얻어낼 수 있는 최대효율은?

① 13%
정답입니다 η = 1 − 323/373 ≈ 0.134이므로 약 13%입니다.
② 25%
오답입니다 저온 열원을 약 280 K로 잡아야 나오는 값입니다.
③ 33%
오답입니다 섭씨온도로 (100 − 50)/150 을 계산했을 때 나오는 값입니다.
④ 50%
오답입니다 절대온도로 바꾸지 않고 1 − 50/100 을 계산했을 때 나오는 값입니다.
⑤ 66%
오답입니다 섭씨온도로 100/150 을 계산했을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 13%

두 열원 사이에서 이상적으로 얻을 수 있는 최대효율은 카르노 효율 η = 1 − $T_{L}$ / $T_{H}$ 입니다. 반드시 절대온도를 써야 하므로 $T_{H}$ = 100 + 273 = 373 K, $T_{L}$ = 50 + 273 = 323 K입니다. η = 1 − 323/373 = 50/373 ≈ 0.134, 즉 약 13%입니다. 섭씨온도를 그대로 넣으면 50%가 나오는데 이는 흔한 실수입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 열역학 # 카르노효율 # 열기관 # 절대온도 # 열역학제2법칙

Q13

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회전차(impeller) 바깥둘레에 안내 깃(guide vane)이 달린 펌프는 다음 중 어느 것인가?

① 벌류트 펌프
오답입니다 벌류트 펌프는 안내깃 없이 나선형 와류실만으로 압력을 회복합니다.
② 터빈 펌프
정답입니다 터빈(디퓨저) 펌프는 회전차 바깥둘레의 안내깃으로 속도에너지를 압력으로 바꿉니다.
③ 베인 펌프
오답입니다 베인 펌프는 로터 홈의 깃이 케이싱에 밀착해 작동하는 용적형 펌프입니다.
④ 피스톤 펌프
오답입니다 피스톤 펌프는 실린더와 피스톤을 쓰는 왕복동식 용적형 펌프입니다.
⑤ 플런저 펌프
오답입니다 플런저 펌프도 왕복동식 용적형으로 안내깃과 무관합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 터빈 펌프

원심펌프는 회전차 바깥에 안내깃(디퓨저)이 있느냐로 나뉩니다. 안내깃이 없이 벌류트 케이싱만 있는 것이 벌류트 펌프, 안내깃을 둘러 배치한 것이 터빈 펌프(디퓨저 펌프)입니다. 안내깃이 유체의 속도에너지를 압력에너지로 효율 좋게 바꿔 주므로 터빈 펌프는 고양정에 유리합니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 유체역학 # 원심펌프 # 터빈펌프 # 안내깃 # 벌류트펌프 # 양정

Q14

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유압기기는 어떤 원리 또는 법칙을 이용한 것인가?

① 아르키메데스의 원리
오답입니다 아르키메데스 원리는 잠긴 물체가 받는 부력에 관한 것입니다.
② 베르누이의 원리
오답입니다 베르누이 원리는 유속과 압력의 관계로 유량계나 양력 설명에 씁니다.
③ 파스칼의 원리
정답입니다 밀폐 유체에 가한 압력이 모든 곳에 같은 크기로 전달된다는 원리로 힘을 증폭합니다.
④ 보일의 법칙
오답입니다 보일 법칙은 일정 온도에서 기체의 압력과 부피 관계입니다.
⑤ 샬의 법칙
오답입니다 샤를 법칙은 일정 압력에서 기체의 부피와 온도 관계입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 파스칼의 원리

유압기기는 밀폐된 유체의 한 점에 압력을 가하면 그 압력이 감소 없이 모든 방향으로 똑같이 전달된다는 파스칼의 원리를 이용합니다. 압력이 같으므로 F = pA 에서 단면적이 큰 실린더 쪽에 훨씬 큰 힘이 생겨 작은 힘으로 무거운 것을 들 수 있습니다. 유압잭, 유압프레스, 자동차 브레이크가 모두 이 원리를 씁니다. 따라서 ③입니다.
※ ⑤의 “샬의 법칙”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “샤를(Charles)의 법칙”을 말합니다.

키워드 # 유압공압 # 파스칼의원리 # 유압잭 # 압력전달 # 단면적

Q15

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삼각나사에서 자립상태를 유지하는 나사의 효율로 옳은 것은?

① 45%
정답입니다 자립조건에서 효율은 50%를 넘을 수 없으므로 50% 미만인 45%만 가능합니다.
② 55%
오답입니다 55%는 50%를 넘으므로 하중을 걸면 나사가 저절로 풀립니다.
③ 60%
오답입니다 60%도 자립 한계인 50%를 넘어 자립상태를 유지하지 못합니다.
④ 65%
오답입니다 65%는 효율은 높지만 자립조건을 벗어납니다.
⑤ 70%
오답입니다 70%는 자립성이 전혀 없어 별도의 풀림 방지가 필요합니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 45%

나사의 자립조건은 나선각 λ가 마찰각 ρ보다 크지 않을 것, 즉 λ ≤ ρ입니다. 나사 효율은 η = tanλ/tan(λ+ρ)이므로 λ = ρ인 한계에서 η = tanρ/tan2ρ 가 되고, 이 값은 항상 1/2보다 작습니다. 즉 자립상태를 유지하려면 효율이 50% 미만이어야 하므로 보기 중에서는 45%만 가능합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 삼각나사 # 자립조건 # 나사효율 # 마찰각 # 나선각

Q16

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폴리트로픽(polytropic) 지수 $n$ 이 무한대(∞)인 변화는?

① 단열변화
오답입니다 단열변화는 폴리트로픽 지수가 비열비 k와 같습니다.
② 등압변화
오답입니다 등압변화는 n = 0입니다.
③ 등온변화
오답입니다 등온변화는 n = 1입니다.
④ 등적변화
정답입니다 Pv^n = C 의 양변을 1/n 제곱하면 n → ∞ 에서 v = 일정, 즉 등적변화가 됩니다.
⑤ 가역변화
오답입니다 가역 여부는 과정의 성질이지 폴리트로픽 지수로 정해지는 것이 아닙니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 등적변화

폴리트로픽 과정은 Pv^n = 일정 으로 표현되며 지수 n이 과정의 종류를 결정합니다. 양변을 1/n 제곱하면 P^(1/n)·v = C^(1/n) 이 되는데, n → ∞ 이면 P^(1/n) → 1 이 되어 v = 일정이 됩니다. n = 0 은 등압, n = 1 은 등온, n = k 는 단열, n = ∞ 는 등적변화입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 열역학 # 폴리트로픽과정 # 폴리트로픽지수 # 등적변화 # 비열비

Q17

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폭 5 cm, 높이 10 cm의 사각 단면보에 굽힘 모멘트 $M$ = 10000 kg · cm가 작용했을 때 생기는 굽힘응력 $σ_{b}$ 는 얼마인가?

① $σ_{b}$ = 110 kg/cm²
오답입니다 단면계수를 약 91 cm³로 크게 잡았을 때 나오는 값입니다.
② $σ_{b}$ = 210 kg/cm²
오답입니다 굽힘 모멘트를 약 17,500 kg·cm로 잘못 읽었을 때의 값입니다.
③ $σ_{b}$ = 120 kg/cm²
정답입니다 Z = bh²/6 = 5×10²/6 ≈ 83.3 cm³이므로 $σ_{b}$ = 10,000/83.3 = 120 kg/cm²입니다.
④ $σ_{b}$ = 250 kg/cm²
오답입니다 굽힘 모멘트를 약 20,800 kg·cm로 잡았을 때 나오는 값입니다.
⑤ $σ_{b}$ = 320 kg/cm²
오답입니다 단면계수를 약 31 cm³로 지나치게 작게 잡았을 때의 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ $σ_{b}$ = 120 kg/cm²

굽힘응력은 $σ_{b}$ = M/Z이고, 직사각형 단면의 단면계수는 Z = bh²/6입니다. b = 5 cm, h = 10 cm이므로 Z = 5 × 10² / 6 = 500/6 ≈ 83.3 cm³입니다. 따라서 $σ_{b}$ = 10,000 / 83.3 ≈ 120 kg/cm²입니다. 옛 단위 표기로 120 kg/cm²는 SI로 약 11.8 MPa, 모멘트 10,000 kg·cm는 약 980 N·m입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 재료역학 # 굽힘응력 # 단면계수 # 사각단면 # 굽힘모멘트

Q18

문항 목록

가솔린기관 중 4사이클기관에 대한 설명 중 틀린 것은?

① 흡입-압축-팽창(동력)-배기의 4행정으로 이루어져 있다.
오답입니다 흡입-압축-팽창(동력)-배기의 네 행정으로 한 사이클이 완성됩니다.
② 각 행정의 작동이 확실하게 구분되어 있다.
오답입니다 흡·배기 밸브가 행정을 나눠 주므로 작동 구분이 확실합니다.
③ 블로바이 가스(blow-by gas)가 적고, 실화가 적다.
오답입니다 밸브로 확실히 밀폐되어 블로바이 가스가 적고 실화도 적습니다.
④ 밸브기구가 복잡하고 밸브기구로 인한 소음이 많다.
오답입니다 밸브·캠축·타이밍 기구가 있어 구조가 복잡하고 그만큼 소음이 납니다.
⑤ 크랭크축 1회전에 1회의 동력을 얻을 수 있어 토크변동이 적다.
정답입니다 4행정기관은 크랭크축 2회전에 1회 동력을 냅니다. 1회전에 1회는 2행정기관입니다.

정답과 해설 보기

정답 ⑤ 크랭크축 1회전에 1회의 동력을 얻을 수 있어 토크변동이 적다.

4사이클(4행정) 기관은 흡입-압축-팽창-배기의 네 행정을 거치므로 피스톤이 4번 왕복, 즉 크랭크축이 2회전 해야 한 번 동력을 냅니다. 크랭크축 1회전마다 동력을 내는 것은 2사이클 기관이며, 그래서 2사이클 쪽이 토크변동이 작고 같은 배기량에서 출력이 큽니다. 대신 4사이클은 밸브로 행정이 분리되어 블로바이가 적고 연료 손실과 실화가 적습니다. 따라서 ⑤입니다.

키워드 # 열역학 # 내연기관 # 4행정기관 # 2행정기관 # 블로바이 # 크랭크축

Q19

문항 목록

프레스 가공에서 압축작업에 속하지 않는 것은?

① 압인(coining)
오답입니다 압인은 소재를 다이 사이에서 눌러 무늬를 새기는 압축가공입니다.
② 엠보싱(embossing)
오답입니다 엠보싱은 요철 다이로 눌러 판에 돋을무늬를 내는 압축가공입니다.
③ 스웨징(swaging)
오답입니다 스웨징은 소재를 반복해 때려 단면을 줄이는 압축가공입니다.
④ 버니싱(burnishing)
오답입니다 버니싱은 표면을 눌러 다듬어 매끈하게 만드는 압축가공입니다.
⑤ 벌징(bulging)
정답입니다 벌징은 용기 안쪽에서 밀어 부풀리는 성형가공(굽힘·성형계)입니다.

정답과 해설 보기

정답 ⑤ 벌징(bulging)

프레스 가공은 전단가공, 굽힘가공, 성형(드로잉)가공, 압축가공으로 나눕니다. 이 중 압축가공에는 압인(코이닝), 엠보싱, 스웨징, 버니싱이 속하며 모두 소재를 눌러 형상이나 표면을 만드는 방식입니다. 반면 벌징은 원통 용기 안에 고무나 액체를 넣고 밀어 배가 부르게 넓히는 성형가공이므로 압축작업이 아닙니다. 따라서 ⑤입니다.

키워드 # 소성가공 # 프레스가공 # 압축가공 # 벌징 # 엠보싱 # 버니싱

Q20

문항 목록

밀폐된 용기 안에 비중이 0.8인 기름이 있고 그 위에 압력이 0.2 kg_f/cm²인 공기가 있다. 기름의 표면에서 2m 깊이에 있는 점의 압력은 몇 kg_f/cm²인가?

① 0.36
정답입니다 0.2 kgf/cm²에 기름 기둥 0.8×1,000×2 = 1,600 kgf/m² = 0.16 kgf/cm²를 더해 0.36 kgf/cm²입니다.
② 0.26
오답입니다 유체 부분 압력을 0.06 kgf/cm²로 잡은 값으로 깊이를 0.75 m로 본 셈입니다.
③ 0.46
오답입니다 유체 부분을 0.26 kgf/cm²로 잡은 값으로 깊이를 3.25 m로 본 셈입니다.
④ 0.56
오답입니다 공기압에 정답값 0.36을 그대로 한 번 더 더한 값입니다.
⑤ 0.66
오답입니다 깊이를 2 m가 아니라 약 5.75 m로 잡아야 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 0.36

밀폐 용기이므로 기름 표면에 작용하는 공기 압력이 그대로 전달되고, 여기에 기름 기둥의 압력이 더해집니다. 기름의 비중량은 γ = 0.8 × 1,000 = 800 kgf/m³이므로 깊이 2 m에서 γh = 1,600 kgf/m² = 0.16 kgf/cm²입니다. 따라서 p = 0.2 + 0.16 = 0.36 kgf/cm²입니다. 옛 단위 0.36 kgf/cm²는 SI로 약 35.3 kPa입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유체역학 # 정수압 # 파스칼의원리 # 비중 # 비중량 # 게이지압력

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