2017년 서울시 9급 기계일반 B책형 기출문제 풀이

2017 9급 서울시 기계일반 B책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

2017 9급 서울시 기계일반 B책형 썸네일

Q01

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 공구에 진동을 주고, 공작물과 공구 사이에 연마입자를 넣어 공작물을 정밀하게 다듬질하는 가공방법은?

① 초음파가공
정답입니다 압전소자로 공구에 초음파 진동을 주고 연마입자로 다듬는 가공입니다.
② 방전가공
오답입니다 방전가공은 절연액 속에서 아크 방전의 열로 재료를 녹여 냅니다.
③ 전해연마
오답입니다 전해연마는 전해액 속에서 공작물을 양극으로 하여 표면을 용해시킵니다.
④ 숏 피닝(shot peening)
오답입니다 숏 피닝은 강구를 뿌려 표면에 압축잔류응력을 주는 표면경화법입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 초음파가공

초음파가공은 전기적 에너지를 압전소자로 기계적 진동(16 kHz 이상)으로 바꾸어 공구에 전달하고, 공구와 공작물 사이에 넣은 연마입자를 두들겨 미세하게 깎아 내는 가공법입니다. 공구 자체가 절삭하지 않으므로 유리·세라믹·보석 같은 경질 취성재료의 정밀 다듬질에 쓰입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # 초음파가공 # 특수가공 # 연마입자 # 압전소자

Q02

다음 중 펌프 내 캐비테이션에 대한 설명 중 옳은 것은?

① 펌프와 흡수면 사이의 거리가 너무 멀 때 발생한다.
정답입니다 흡입양정이 커지면 흡입측 압력이 낮아져 캐비테이션이 생깁니다.
② 물속의 어느 부분의 정압이 그 때의 물의 온도에 해당하는 증기압력 이상일 때 부분적으로 증기가 발생하는 현상이다.
오답입니다 증기압 “이상”이 아니라 “이하”로 떨어질 때 증기가 발생합니다.
③ 펌프에 물이 저속으로 유량이 감소할 때 펌프 입구에서 발생한다.
오답입니다 저속·저유량이 아니라 유속이 빨라 압력이 낮아질 때 생깁니다.
④ 양정곡선은 저하되나 효율곡선은 상승된다.
오답입니다 캐비테이션이 생기면 양정곡선과 효율곡선이 모두 저하됩니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 펌프와 흡수면 사이의 거리가 너무 멀 때 발생한다.

캐비테이션은 흐르는 물의 국부 정압이 그 온도의 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 생겼다가 압력이 회복되는 곳에서 붕괴하는 현상입니다. 흡입양정이 크면(펌프와 흡수면 사이가 멀면) 흡입측 압력이 낮아져 캐비테이션이 쉽게 생기므로 ①이 옳습니다. ②는 부등호 방향이 반대이고, ③은 유속이 빠를 때가 맞으며, ④는 양정·효율이 모두 떨어집니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유체역학 # 캐비테이션 # 흡입양정 # 포화증기압 # 펌프

Q03

다음 중 내연기관의 실린더 내에서 형성되는 압축비를 가장 잘 설명하는 것은?

① 행정체적과 간극체적의 합을 간극체적으로 나눈 값
정답입니다 압축비 ε = (Vs + Vc)/Vc 로, 하사점 체적을 상사점 체적으로 나눈 값입니다.
② 행정체적을 간극체적으로 나눈 값
오답입니다 Vs/Vc 는 압축비보다 1만큼 작은 값이라 정의가 아닙니다.
③ 행정체적과 간극체적의 합을 행정체적으로 나눈 값
오답입니다 (Vs + Vc)/Vs 는 체적효율과 헷갈린 형태로 압축비가 아닙니다.
④ 간극체적을 행정체적으로 나눈 값
오답입니다 Vc/Vs 는 간극비(극간비)로 압축비의 역수 계열 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 행정체적과 간극체적의 합을 간극체적으로 나눈 값

압축비는 피스톤이 하사점에 있을 때의 실린더 체적을 상사점에 있을 때의 체적으로 나눈 값입니다. 하사점 체적은 행정체적 Vs 와 간극체적 Vc 의 합이고 상사점 체적은 간극체적 Vc이므로 ε = (Vs + Vc)/Vc = 1 + Vs/Vc 가 됩니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 열역학 # 내연기관 # 압축비 # 행정체적 # 간극체적

Q04

균일 분포하중 $ω$ =10N/mm가 전 길이에 작용할 때, 길이 50cm인 단순지지보에 생기는 최대 전단력은?

① 0.25kN
오답입니다 길이를 5 cm로 잘못 보았을 때 나오는 값입니다.
② 2.5kN
정답입니다 최대 전단력은 반력과 같은 wL/2 = 10 × 500/2 = 2,500 N입니다.
③ 25kN
오답입니다 길이 50cm를 5m로 잘못 환산했을 때 나오는 값입니다.
④ 250kN
오답입니다 길이를 50 cm가 아니라 50 m로 대입했을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 2.5kN

전 길이에 등분포하중이 작용하는 단순지지보에서는 양단 반력이 각각 wL/2이고, 전단력선도는 지점에서 최대, 중앙에서 0이 되는 직선입니다. w = 10 N/mm, L = 500 mm이므로 최대 전단력은 10 × 500 / 2 = 2,500 N = 2.5 kN입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 재료역학 # 단순지지보 # 등분포하중 # 전단력선도 # 지점반력

Q05

유리 바깥쪽 온도가 안쪽보다 3℃ 낮을 때, 가로 세로가 각각 1m, 2m이고 두께가 2mm인 유리를 통하여 1초당 바깥쪽으로 손실되는 열량은? (단, 유리의 열전도도는 0.8W/(m·℃)이다.)

① 2,350J
오답입니다 열전도도를 0.78 W/(m·℃)로 잡았을 때 가까운 값입니다.
② 2,400J
정답입니다 q = 0.8 × 2 × 3 / 0.002 = 2,400 W이므로 1초에 2,400 J입니다.
③ 2,450J
오답입니다 두께를 1.96 mm로 잡는 식으로 계산해야 나오는 값입니다.
④ 2,500J
오답입니다 온도차를 3.125 ℃로 잡았을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 2,400J

평판의 정상상태 열전도는 푸리에 법칙 q = kAΔT/L 로 계산합니다. k = 0.8 W/(m·℃), A = 1 × 2 = 2 m², ΔT = 3 ℃, L = 0.002 m이므로 q = 0.8 × 2 × 3 / 0.002 = 2,400 W입니다. 1초 동안 손실되는 열량은 2,400 W × 1 s = 2,400 J입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 열전달 # 푸리에법칙 # 열전도 # 평판열전도 # 열손실

Q06

축은 절삭하지 않고 보스(boss)에만 홈을 파서 마찰력으로 고정시키는 키(key)로서, 축의 임의 부분에 설치가 가능한 키는?

① 묻힘 키(sunk key)
오답입니다 묻힘 키는 축과 보스 양쪽에 홈을 파서 끼우는 가장 일반적인 키입니다.
② 평 키(flat key)
오답입니다 평 키는 축의 키 자리를 평평하게 깎아 내므로 축을 가공해야 합니다.
③ 반달 키(woodruff key)
오답입니다 반달 키는 축에 반달 모양의 깊은 홈을 파서 끼웁니다.
④ 안장 키(saddle key)
정답입니다 축에는 홈을 내지 않고 보스에만 홈을 파므로 축의 아무 곳에나 설치할 수 있습니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 안장 키(saddle key)

안장 키는 축을 전혀 절삭하지 않고 보스에만 키 홈을 판 뒤 키를 때려 박아 축과 키 사이의 마찰력만으로 회전력을 전달합니다. 축을 깎지 않으므로 축의 어느 위치에나 설치할 수 있지만 전달할 수 있는 토크는 가장 작습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 키 # 안장키 # 마찰력전달 # 보스

Q07

회전수 4,000rpm에서 최대 토크가 70kg_f·m로 계측된 축의 축마력으로 가장 근접한 값은?

① 195.53PS
오답입니다 분모를 1,432로 잡는 식으로 값을 절반으로 계산했을 때 나옵니다.
② 297.23PS
오답입니다 PS = TN/716 의 분모를 942 정도로 잘못 잡아야 나오는 값으로, 올바른 계산으로는 나오지 않습니다.
③ 391.06PS
정답입니다 PS = T × N / 716 = 70 × 4,000 / 716 ≈ 391.06 PS입니다.
④ 401.23PS
오답입니다 분모를 700 정도로 잡고 어림했을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 391.06PS

축마력은 P = 2πNT/60 을 1 PS = 75 kgf·m/s 로 나누어 구하며, 정리하면 PS = T[kgf·m] × N[rpm] / 716 이 됩니다. T = 70 kgf·m, N = 4,000 rpm이므로 PS = 70 × 4,000 / 716 ≈ 391 PS입니다. 보기 중 가장 근접한 값은 391.06 PS입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 축마력 # 토크 # 회전수 # 전달동력

Q08

그림은 마이크로미터의 측정 눈금을 나타낸 것이다. 측정값은?

2017 9급 서울시 기계일반 B책형 8번 그림 1

① 1.35mm
오답입니다 슬리브를 1 mm로 잘못 읽고 딤블도 35로 본 값입니다.
② 1.85mm
오답입니다 슬리브를 1.5 mm로 잘못 읽고 딤블도 35로 본 값입니다.
③ 7.35mm
오답입니다 슬리브 아래쪽 0.5 mm 눈금을 빠뜨리고 딤블을 35로 읽은 값입니다.
④ 7.80mm
정답입니다 슬리브 7.5 mm에 딤블 30(0.30 mm)을 더한 7.80 mm입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 7.80mm

마이크로미터는 슬리브(외통) 눈금과 딤블(회전통) 눈금을 더해 읽습니다. 그림에서 기준선 위쪽 mm 눈금은 7까지, 아래쪽 0.5 mm 눈금은 7.5까지 드러나 있으므로 슬리브 값은 7.5 mm입니다. 딤블은 기준선에 30 눈금이 맞아 있어 0.30 mm이므로 측정값은 7.5 + 0.30 = 7.80 mm입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 측정 # 마이크로미터 # 슬리브눈금 # 딤블눈금 # 외경측정

Q09

발전용량이 100MW이고 천연가스를 연료로 사용하는 발전소에서 보일러는 527℃에서 운전되고 응축기에서는 27℃로 폐열을 배출한다. 카르노 효율 개념으로 계산한 보일러의 초당 연료 소비량은? (단, 천연가스의 연소열은 20MJ/kg이다.)

① 8kg/s
정답입니다 카르노 효율 0.625로 열입력 160 MW, 20 MJ/kg으로 나누어 8 kg/s입니다.
② 16kg/s
오답입니다 카르노 효율을 0.625의 절반인 0.3125로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
③ 48kg/s
오답입니다 열효율을 0.625가 아니라 약 0.104로 잡아야 나오는 값으로, 카르노 효율과 맞지 않습니다.
④ 60kg/s
오답입니다 열효율을 0.625가 아니라 약 0.083으로 잡아야 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 8kg/s

카르노 효율은 절대온도로 계산하므로 η = 1 − $T_{L}$ / $T_{H}$ = 1 − 300/800 = 0.625입니다. 출력이 100 MW이므로 필요한 열입력은 100/0.625 = 160 MW = 160 MJ/s입니다. 천연가스의 연소열이 20 MJ/kg이므로 연료 소비량은 160/20 = 8 kg/s입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 열역학 # 카르노효율 # 절대온도 # 열입력 # 연료소비량

Q10

타이어의 외경이 0.6m인 자동차가 36km/h의 속도로 달리고 있다. 다음 중 타이어의 회전 각속도는? (단, 타이어는 강체로 가정한다.)

① 4rps
오답입니다 각속도 33.3 rad/s를 2π로 나누면 약 5.3 rps이므로 맞지 않습니다.
② $\frac{100}{3}$ rad/s
정답입니다 ω = v/r = 10/0.3 = 100/3 rad/s입니다.
③ 120rad/s
오답입니다 속도를 m/s로 환산하지 않고 36을 반지름 0.3으로 그대로 나눈 값입니다.
④ 360rpm
오답입니다 360 rpm은 37.7 rad/s 로, 실제 값(약 318 rpm)과 다릅니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 100/3 rad/s

36 km/h는 36,000/3,600 = 10 m/s이고, 외경 0.6 m이므로 반지름은 0.3 m입니다. 타이어가 미끄러지지 않고 구른다면 v = rω이므로 ω = v/r = 10/0.3 = 100/3 ≈ 33.3 rad/s입니다. 이를 환산하면 약 5.3 rps, 약 318 rpm이므로 나머지 보기와는 맞지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 동역학 # 구름운동 # 각속도 # 선속도 # 단위환산

Q11

유체를 매개로 하여 동력을 전달하는 장치로 유체를 가득 채운 케이싱 내부에 임펠라(impeller)를 서로 마주보게 세워두고 회전력을 전달하는 장치는?

① 축압기
오답입니다 축압기는 유압유를 압축 상태로 저장해 두는 에너지 저장 요소입니다.
② 체크 밸브
오답입니다 체크 밸브는 유체가 한 방향으로만 흐르게 하는 밸브입니다.
③ 유체 커플링
정답입니다 펌프 임펠러와 터빈 러너를 마주 세워 유체로 동력을 전달합니다.
④ 유압 실린더
오답입니다 유압 실린더는 유압을 직선 왕복운동으로 바꾸는 액추에이터입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 유체 커플링

유체 커플링은 케이싱 안을 작동유로 채우고 펌프 임펠러와 터빈 러너를 마주보게 배치한 장치입니다. 원동축의 임펠러가 유체에 운동에너지를 주면 그 유체가 종동축의 러너를 돌려 동력이 전달됩니다. 기계적으로 직결되지 않아 충격을 흡수하고 과부하를 막아 줍니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유압공압 # 유체커플링 # 임펠러 # 동력전달 # 작동유

Q12

재료의 조직 경도 크기를 큰 순서대로 나열한 것은?

① 시멘타이트 > 오스테나이트 > 페라이트 > 펄라이트
오답입니다 오스테나이트가 펄라이트보다 단단하다고 본 순서라 맞지 않습니다.
② 오스테나이트 > 시멘타이트 > 페라이트 > 펄라이트
오답입니다 오스테나이트를 시멘타이트보다 앞에 두어 가장 단단한 조직을 잘못 잡았습니다.
③ 시멘타이트 > 펄라이트 > 오스테나이트 > 페라이트
정답입니다 시멘타이트가 가장 단단하고 페라이트가 가장 무른 실제 순서입니다.
④ 펄라이트 > 오스테나이트 > 페라이트 > 시멘타이트
오답입니다 가장 단단한 시멘타이트를 맨 뒤에 두어 순서가 완전히 뒤집혔습니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 시멘타이트 > 펄라이트 > 오스테나이트 > 페라이트

탄소강 조직의 경도는 시멘타이트(Fe₃C)가 약 800 HB 로 가장 높고, 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 섞인 펄라이트가 약 200 HB, 면심입방 고온조직인 오스테나이트가 약 150 HB, 거의 순철인 페라이트가 약 80 HB 로 가장 낮습니다. 따라서 시멘타이트 > 펄라이트 > 오스테나이트 > 페라이트 순입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계재료 # 탄소강조직 # 시멘타이트 # 펄라이트 # 오스테나이트 # 페라이트

Q13

밀링 머신의 상향절삭에 대한 설명 중 옳은 것은?

① 칩이 잘 빠져나오지 않아 절삭에 방해가 된다.
오답입니다 칩이 이미 절삭한 쪽으로 빠져 절삭을 방해하지 않는 것이 상향절삭입니다.
② 커터의 회전방향과 공작물의 이송방향이 같다.
오답입니다 커터 회전방향과 이송방향이 같은 것은 하향절삭입니다.
③ 백래시(backlash) 제거장치가 필요하다.
오답입니다 백래시 제거장치가 필요한 것은 하향절삭입니다.
④ 하향절삭에 비해 커터의 수명이 짧고 동력 소비가 크다.
정답입니다 절삭 시작 때 두께가 0이라 마찰이 커 커터가 빨리 닳고 동력도 많이 듭니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 하향절삭에 비해 커터의 수명이 짧고 동력 소비가 크다.

상향절삭은 커터의 회전방향과 공작물 이송방향이 서로 반대이며, 절삭두께가 0에서 시작해 점점 두꺼워집니다. 처음에 날이 공작물 표면을 미끄러지며 비비므로 마찰과 발열이 커서 커터 수명이 짧고 동력 소비도 큽니다. 반면 이송 나사를 밀어내는 힘이 없어 백래시 제거장치가 필요 없고, 칩도 절삭이 끝난 쪽으로 빠져 방해가 적습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 백래시

Q14

환봉모양의 구리합금 전극 사이에 모재를 겹쳐 놓고 전극으로 가압하면서 전류를 통할 때 발생하는 저항열로 접촉부위를 국부적으로 가압하여 접합하는 방법으로 자동차, 가전제품 등 얇은 판의 접합에 사용되는 용접법은?

① 맞대기 용접(butt welding)
오답입니다 맞대기 용접은 두 재료의 단면을 맞대고 통전·가압해 접합합니다.
② 점 용접(spot welding)
정답입니다 환봉 전극으로 한 점씩 가압 통전하는 대표적인 겹치기 저항용접입니다.
③ 심 용접(seam welding)
오답입니다 심 용접은 롤러 전극으로 연속된 선 모양의 이음을 만듭니다.
④ 프로젝션 용접(projection welding)
오답입니다 프로젝션 용접은 판에 돌기를 만들어 평판 전극으로 여러 점을 동시에 접합합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 점 용접(spot welding)

점 용접은 겹쳐 놓은 얇은 판을 환봉형 구리합금 전극 사이에 넣고 가압하면서 큰 전류를 흘려, 접촉저항에서 생기는 줄열로 접촉부를 국부적으로 녹여 붙이는 겹치기 저항용접입니다. 용가재가 필요 없고 작업이 빨라 자동차 차체나 가전제품의 박판 접합에 널리 쓰입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계공작법 # 저항용접 # 점용접 # 겹치기이음 # 박판접합

Q15

주형틀에 있는 왁스 원형 모델을 유출시켜 만든 주형을 이용한 주조 방법으로, 기계가공이 곤란한 경질합금, 밀링커터 및 가스터빈 블레이드 등을 제작할 때 사용하는 주조법은?

① 다이 캐스팅(die-casting)
오답입니다 다이 캐스팅은 용융금속을 금형에 고압으로 밀어 넣는 주조법입니다.
② CO₂법(CO₂ process)
오답입니다 CO₂법은 규사에 물유리를 섞고 CO₂ 가스로 경화시키는 조형법입니다.
③ 셸 몰드법(shell molding)
오답입니다 셸 몰드법은 열경화성 수지를 입힌 모래를 금형에 붙여 얇은 셸 주형을 만듭니다.
④ 인베스트먼트법(investment process)
정답입니다 왁스 모형을 녹여 내보내 주형을 만드는 로스트왁스 주조법입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 인베스트먼트법(investment process)

인베스트먼트법(로스트왁스법)은 왁스로 만든 모형에 내화재를 여러 겹 입혀 굳힌 뒤 가열해 왁스를 녹여 내보내고 그 빈 공간에 쇳물을 부어 주조하는 방법입니다. 치수 정밀도와 표면이 매우 좋아 기계가공이 어려운 경질합금, 밀링커터, 가스터빈 블레이드 제작에 쓰입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 주조 # 인베스트먼트법 # 로스트왁스 # 정밀주조

Q16

그림은 지름이 $d_{1}$ =50mm와 $d_{2}$ =100mm인 실린더 피스톤에 유압이 작용하는 시스템을 나타낸 것이다. 작은 피스톤을 누르는 힘이 $F_{1}$ =25kN일 때 큰 피스톤을 밀어 올리는 힘( $F_{2}$ )은?

2017 9급 서울시 기계일반 B책형 16번 그림 1

① 100kN
정답입니다 면적비가 (100/50)² = 4이므로 F₂ = 25 × 4 = 100 kN입니다.
② 200kN
오답입니다 지름비 2를 면적비 4 대신 8로 잘못 적용했을 때 나오는 값입니다.
③ 300kN
오답입니다 지름비를 제곱하지 않고 다른 계수를 곱했을 때 나오는 값입니다.
④ 400kN
오답입니다 면적비를 (100/50)⁴ = 16 으로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 100kN

밀폐된 유체에서는 파스칼의 원리에 따라 압력이 모든 곳에 같게 전달되므로 F₁/A₁ = F₂/A₂ 입니다. 원형 피스톤이므로 A ∝ d²이고 면적비는 (d₂/d₁)² = (100/50)² = 4입니다. 따라서 F₂ = F₁ × 4 = 25 × 4 = 100 kN입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유압공압 # 파스칼의원리 # 유압잭 # 피스톤면적 # 힘의배력

Q17

정반 위에 올려놓고 공작물에 평행선을 긋는 데에 사용하거나, 선반 작업 시 공작물의 중심을 맞출 때 사용하는 공구는?

① 디바이더(divider)
오답입니다 디바이더는 원을 그리거나 길이를 옮겨 찍는 데 쓰는 공구입니다.
② 서피스게이지(surface gauge)
정답입니다 정반 위에서 금긋기와 선반 작업의 중심내기에 쓰는 대표 공구입니다.
③ 펀치(punch)
오답입니다 펀치는 금긋기한 선 위에 자국을 내거나 구멍 위치를 표시합니다.
④ 스크루 잭(screw jack)
오답입니다 스크루 잭은 공작물을 받쳐 높이를 조절하는 받침 공구입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 서피스게이지(surface gauge)

서피스게이지는 정반 위에 놓고 스크라이버의 높이를 조절해 공작물에 평행선을 긋는 금긋기 공구입니다. 선반 작업에서는 척에 물린 공작물을 돌리면서 스크라이버 끝과의 간격을 보아 중심을 맞추는 데도 씁니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 측정 # 서피스게이지 # 금긋기 # 정반 # 중심내기

Q18

두 열원으로 구성되는 사이클 중에서 열효율이 최대인 카르노 사이클로 작동되는 열기관이 고온체에서 200kJ의 열을 받아들인다. 이 기관의 열효율이 30%라면 방출되는 열량은?

① 30kJ
오답입니다 30 kJ은 효율 30%를 열량에 잘못 붙여 만든 값입니다.
② 60kJ
오답입니다 60 kJ은 방출열량이 아니라 이 기관이 한 일입니다.
③ 70kJ
오답입니다 70 kJ은 200 - 130 처럼 계산을 잘못했을 때 나오는 값입니다.
④ 140kJ
정답입니다 $Q_{L}$ = $Q_{H}$ (1 - η) = 200 × 0.7 = 140 kJ입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 140kJ

열기관의 효율은 η = W/ $Q_{H}$ 이므로 한 일은 W = 0.3 × 200 = 60 kJ입니다. 열역학 제1법칙에 의해 방출열량은 $Q_{L}$ = $Q_{H}$ − W = 200 − 60 = 140 kJ입니다. 같은 식으로 $Q_{L}$ = $Q_{H}$ (1 − η) = 200 × 0.7 = 140 kJ 로도 구할 수 있습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 열역학 # 카르노사이클 # 열효율 # 방출열량 # 열역학제1법칙

Q19

비철금속인 구리, 아연, 알루미늄, 황동의 특성에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 구리는 열과 전기의 전도율은 좋으나 기계적 강도가 낮다.
오답입니다 구리는 전기·열전도율이 은 다음으로 좋지만 강도는 낮은 편입니다.
② 황동은 구리와 아연의 합금이며 주조와 압연이 용이하다.
오답입니다 황동은 Cu-Zn 합금으로 주조성과 압연성이 모두 좋습니다.
③ 아연은 비중이 2.7 정도로 알루미늄보다 가벼우며, 매우 연한 성질을 가지고 있다.
정답입니다 비중 2.7은 알루미늄의 값이고, 아연의 비중은 약 7.1로 훨씬 무겁습니다.
④ 알루미늄은 공기나 물속에서 표면에 얇은 산화피막을 형성할 때 내부식성이 우수하다.
오답입니다 알루미늄은 표면에 치밀한 Al₂O₃ 피막이 생겨 내부식성이 좋습니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 아연은 비중이 2.7 정도로 알루미늄보다 가벼우며, 매우 연한 성질을 가지고 있다.

아연의 비중은 약 7.14 로 철(7.87)에 가까운 무거운 금속이고, 비중 2.7 은 알루미늄의 값입니다. 즉 아연이 알루미늄보다 가볍다는 설명은 반대로 뒤집힌 것입니다. 나머지 보기는 구리의 높은 전도율과 낮은 강도, 황동의 좋은 주조·압연성, 알루미늄의 산화피막에 의한 내부식성으로 모두 옳은 설명입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계재료 # 비철금속 # 아연 # 알루미늄 # 황동 # 비중

Q20

가스터빈의 기본 사이클로 옳은 것은?

① 랭킨 사이클(Rankine cycle)
오답입니다 랭킨 사이클은 증기터빈을 쓰는 증기동력 발전의 기본 사이클입니다.
② 오토 사이클(Otto cycle)
오답입니다 오토 사이클은 가솔린 기관의 기본 사이클입니다.
③ 브레이튼 사이클(Brayton cycle)
정답입니다 단열압축·정압가열·단열팽창·정압방열로 이루어진 가스터빈 사이클입니다.
④ 카르노 사이클(Carnot cycle)
오답입니다 카르노 사이클은 실제 기관이 아닌 효율의 상한을 보이는 이상 사이클입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 브레이튼 사이클(Brayton cycle)

가스터빈은 압축기에서 공기를 단열압축하고 연소실에서 정압으로 가열한 뒤 터빈에서 단열팽창시키고 정압으로 방열하는 과정을 거칩니다. 이 두 개의 단열과정과 두 개의 정압과정으로 이루어진 사이클이 브레이튼 사이클입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열역학 # 가스터빈 # 브레이튼사이클 # 정압가열 # 단열압축

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