일반기계기사

1. 그림과 같이 20cm x 10cm의 단면을 갖고 양단이 회전단으로 된 부재가 중심축 방향으로 압축력 P가 작용하고 있을 때 장주의 길이가 2m라면 세장비는 약 얼마인가?

① 89

② 69

③ 49

④ 29

2. 그림과 같이 지름 10cm의 원형 단면보 끝단에 3.6kN의 하중을 가하고 동시에 1.8kN·m의 비틀림 모멘트를 작용시킬 때 고정단에 생기는 최대전단응력은 약 몇 MPa인가?

① 10.1

② 20.5

③ 30.3

④ 40.6

3. 지름이 25mm이고 길이가 6m인 강봉의 양쪽단에 100kN의 인장력이 작용하여 6mm가 늘어났다. 이때의 응력과 변형률은? (단, 재료는 선형 탄성 거동을 한다.)

① 203.7 MPa, 0.01

② 203.7 kPa, 0.01

③ 203.7 MPa, 0.001

④ 203.7 kPa, 0.001

4. 공학적 변형률(engineering strain) e와 진변형률(true strain) ε사이의 관계식으로 옳은 것은?

① ε = In(e+1)

② ε = exIn(e)

③ ε = In(e)

④ ε = 3e

5. 그림과 같이 전길이에 걸쳐 균일 분포하중 ω를 받는 보에서 최대처짐 δmax를 나타내는 식은? (단, 보의 굽힘 강성계수는 EI이다.)

① ωL4/64EI

② ωL4/128.5EI

③ ωL4/184.6EI

④ ωL4/192EI

6. 보에서 원형과 정사각형의 단면적이 같을 때, 단면계수의 비Z1/Z2는 약 얼마인가? (단, 여기에서 Z1은 원형 단면의 단면계수, Z2는 정사각형 단면의 단면계수이다.)

① 0.531

② 0.846

③ 1.182

④ 1.258

7. 그림에서 A지점에서의 반력을 구하면 약 몇 N인가?

① 118

② 127

③ 132

④ 139

8. 그림과 같은 삼각형 분포하중을 받는 단순보에서 최대 굽힘 모멘트는? (단, 보의 길이는 L이다.)

① ωL2/2√2

② ωL2/3√3

③ ωL2/4√2

④ ωL2/9√3

9. 그림과 같이 단순지지되어 중앙에서 집중하중 P를 받는 직사각형 단면보에서 보의 길이는 L, 폭이 b, 높이가 h일 때, 최대굽힘응력(σmax)과 최대전단응력(τmax)의 비 (σmax/τmax)는?

① h/L

② (2h)/L

③ L/h

④ (2L)/h

10. 외경이 내경의 2배인 중공축과 재질과 길이가 같고 지름이 중공축의 외경과 같은 중실축이 동일 회전수에 동일 동력을 전달한다면, 이때 중실축에 대한 중공축의 비틀림각의 비 (중공축 비틀림각/중실축 비틀림각)는?

① 1.07

② 1.57

③ 2.07

④ 2.57

11. 동일한 전단력이 작용할 대 원형 단면 보의 지름을 d에서 3d로 하면 최대 전단응력의 크기는? (단, τmax는 지름이 d일 때의 최대전단응력이다.)

① 9τmax

② 3τmax

12. 그림과 같이 반지름이 5cm인 원형 단면을 갖는 ㄱ자 프레임에서 A점 단면의 수직응력(σ)은 약 몇 MPa인가?

① 79.1

② 89.1

③ 99.1

④ 109.1

13. 그림과 같이 재료가 동일한 A, B의 원형 단면봉에서 같은 크기의 압축하중 F를 받고 있다. 응력은 각 단면에서 균일하게 분포된다고 할 때 저장되는 탄성 변형 에너지의 비 UB/UA는 얼마가 되겠는가?

① 5/9

② 1/3

③ 9/5

④ 3

14. 정사각형 단면의 짧은 봉에서 축방향(z방향) 압축 응력 40MPa를 받고 있고, x방향과 y방향으로 압축 응력 10MPa씩 받을 때 축방향 길이 감소량은 약 몇 mm인가? (단, 세로탄성계수 100GPa, 포아송 비 0.25, 단면의 한변은 120mm, 축방향 길이는 200mm이다.)

① 0.003

② 0.03

③ 0.007

④ 0.07

15. 그림과 같은 단붙이 봉에 인장하중 P가 작용할 때, 축 지름 비d1:d2=4:3으로 하면 d1부분에 발생하는 응력 σ1과 d2부분에 발생하는 응력 σ2의 비는?

① σ1:σ2=9:16

② σ1:σ2=16:9

③ σ1:σ2=4:9

④ σ1:σ2=9:4

16. 높이 30cm, 폭20cm의 직사각형 단면을 가진 길이 3m의 목제 외팔보가 있다. 자유단에 최대 몇kN의 하중을 작용시킬 수 있는가? (단, 외팔보의 허용굽힘응력은 15MPa이다.)

① 15

② 25

③ 35

④ 45

17. 2축 응력 상태의 재료 내에서 서로 직각 방향으로 400MPa의 인장응력과 300MPa의 압축응력이 작용할 때 재료 내에 생기는 최대 수직응력은 몇MPa인가?

① 300

② 350

③ 400

④ 500

18. 그림과 같은 외팔보에 집중하중 P=50kN이 작용할 때 자유단의 처짐은 약 몇 cm인가? (단, 보의 세로탄성계수는 200GPa, 단면 2차 모멘트는 105cm4이다.)

① 2.4

② 3.6

③ 4.8

④ 6.4

19. 그림과 같은 보가 분포하중과 집중하중을 받고 있다. 지점 B에서의 반력의 크기를 구하면 몇kN인가?

① 28.5

② 40.5

③ 52.5

④ 55.5

20. 회전수 120rpm으로 35kW의 동력을 전달하는 원형 단면축은 길이가 2m이고, 지름이 6cm이다. 이 축에서 발생한 비틀림 각도는 약 몇 rad인가? (단, 이 재료의 가로탄성계수는 83GPa이다.)

① 0.019

② 0.036

③ 0.053

④ 0.078

21. 섭씨온도 -40˚C를 화씨온도(˚F)로 환산하면 약 얼마인가?

① -16˚F

② -24˚F

③ -32˚F

④ -40˚F

22. 역카르노 사이클로 운전하는 이상적인 냉동사이클에서 응축기 온도가 40˚C, 증발기 온도가 -10˚C이면 성능 계수는 약 얼마인가?

① 4.26

② 5.26

③ 3.56

④ 6.56

23. 두께 1cm, 면적 0.5m2의 석고판의 뒤에 가열판이 부착되어 1000W의 열을 전달한다. 가열판의 뒤는 완전히 단열되어 열은 앞면으로만 전달된다. 석고판 앞면의 온도는 100˚C이고 석고의 열전도율은 0.79 W/(m·K)일 때 가열판에 접하는 석고면의 온도는 약 몇 ˚C인가?

① 110

② 125

③ 140

④ 155

24. 그림과 같은 증기압축 냉동사이클이 있다. 1, 2, 3 상태의 엔탈피가 다음과 같을 때 냉매의 단위 질량당 소요 동력 (WC)과 냉동능력(qL)은 얼마인가? (단, 각 위치에서의 엔탈피(h)값은 각각 h1=178.16kJ/kg, h2=210.38kJ/kg, h3=74.53kJ/kg이고, 그림에서 T는 온도, S는 엔트로피를 나타낸다.)

① WC=32.22kJ/kg, qL=103.63kJ/kg

② WC=32.22kJ/kg, qL=135.85kJ/kg

③ WC=103.63kJ/kg, qL=32.22kJ/kg

④ WC=135.85kJ/kg, qL=32.22kJ/kg

25. 어떤 기체의 정압비열이 2436J/(kg·K)이고, 정적비열이 1943J/(kg·K)일 때 이 기체의 비열비는 약 얼마인가?

① 1.15

② 1.21

③ 1.25

④ 1.31

26. 30˚C, 100kPa의 물을 800kPa까지 압축하려고 한다. 물의 비체적이 0.001m3/kg로 일정하다고 할 때, 단위 질량당 소요된 일(공업일)은 약 몇J/kg인가?

① 167

② 602

③ 700

④ 1412

27. 다음의 열기관이 열역학 제1법칙과 제2법칙을 만족하면서 출력일(W)이 최대가 될 때, W의 값으로 옳은 것은? (단, T는 온도, Q는 열량을 나타낸다.)

① 34 kJ

② 29 kJ

③ 24 kJ

④ 19 kJ

28. 10kg의 증기가 온도 50˚C, 압력 38kPa, 체적 7.5m3일 때 총 내부에너지는 6700kJ이다. 이와 같은 상태의 증기가 가지고 있는 엔탈피는 약 몇 kJ인가?

① 8346

② 7782

③ 7304

④ 6985

29. 이상기체인 공기 2kg이 300K, 600kPa상태에서 500K, 400kPa 상태로 변화되었다. 이 과정 동안의 엔트로피 변화량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 공기의 정적비열과 정압비열은 각각 0.717kJ/(kg·K)과 1.004kJ/(kg·K)로 일정하다.)

① 0.73

② 1.83

③ 1.02

④ 1.26

30. 피스톤-실린더로 구성된 용기 안에 300kPa, 100˚C상태의 CO2가 0.2m3들어있다. 이 기체를 "PV1.2=일정"인 관계가 만족되도록 피스톤 위에 추를 더해가며 온도가 200˚C가 될 때까지 압축하였다. 이 과정 동안 기체가 외부로부터 받은 일을 구하면 약 몇 kJ인가? (단, P는 압력, V는 부피이고, CO2의 기체상수는 0.189kJ/(kg·K)이며 CO2는 이상기체처럼 거동한다고 가정한다.)

① 20

② 60

③ 80

④ 120

31. 어느 가역 상태변화를 표시하는 그림과 같은 온도(T)-엔트로피(S) 선도에서 빗금으로 나타낸 부분의 면적은 무엇을 의미하는가?

① 힘

② 열량

③ 압력

④ 비체적

32. 마찰이 없는 피스톤이 끼워진 실린더가 있다. 이 실린더 내 공기의 초기 압력은 500kPa이며 초기체적은 0.05m3이다. 실린더를 가열하였더니 실린더내 공기가 열손실 없이 체적이 0.1m3으로 증가되었다. 이 과정에서 공기가 행한 일은 몇kJ인가? (단, 압력은 변하지 않았다.)

① 10

② 25

③ 40

④ 100

33. 어느 증기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸다. 입구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 3000kJ/kg, 720m/s, 출구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 2500kJ/kg, 120m/s이면, 이 터빈의 열손실은 약 몇 kW가 되는가?

① 15.9

② 40.8

③ 20.4

④ 104

34. 다음 중 서로 같은 단위를 사용할 수 없는 것은?

① 열량(heat transfer)과 일(work)

② 비내부에너지(specific intrnal energy)와 비엔탈피(specific enthalpy)

③ 비엔탈피(specific enthalpy)와 비엔트로피(specific entropy)

④ 비열(specific heat)과 비엔트로피(specific entropy)

35. 온도 100˚C의 공기 0.2kg이 압력이 일정한 과정을 거쳐 원래 체적의 2배로 늘어났다. 이때 공기에 전달된 열량은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 이상기체이며 기체상수는 0.287kJ/(kg·K), 정적비열은 0.718kJ/(kg·K)이다.)

① 75.0kJ

② 8.93kJ

③ 21.4kJ

④ 34.7kJ

36. 4kg의 공기를 압축하는데 300kJ의 일을 소비함과 동시에 110kJ의 열량이 방출되었다. 공기온도가 초기에는 20˚C이었을 때 압축 후의 공기온도는 약 몇 ˚C인가? (단, 공기는 정적비열이 0.716kJ/(kg·K)으로 일정한 이상기체로 간주한다.)

① 78.4

② 71.7

③ 93.5

④ 86.3

37. 온도가 T1인 고열원으로부터 온도가 T2인 저열원으로 열전도, 대류, 복사 등에 의해 Q만큼 열전달이 이루어졌을 때 전체 엔트로피 변화량을 나타내는 식은?

① T1-T2/Q(T1×T2)

② Q(T1+T2)/T1×T2

③ Q(T1-T2)/T1×T2

④ T1+T2/Q(T1×T2)

38. 14.33W의 전등을 매일 7시간 사용하는 집이 있다. 30일 동안 약 몇 kJ의 에너지를 사용하는가?

① 10830

② 15020

③ 17420

④ 22840

39. 다음 중 이상적인 증기 터빈의 사이클인 랭킨 사이클을 옳게 나타낸 것은?

① 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압냉각

② 가역단열압축 → 정적가열 → 가역단열팽창 → 정적냉각

③ 가역등온압축 → 정압가열 → 가역등온팽창 → 정압냉각

④ 가역등온압축 → 정적가열 → 가역등온팽창 → 정적냉각

40. 랭킨 사이클의 열효율 증대 방법에 해당하지 않는 것은?

① 복수기(응축기) 압력 저하

② 보일러 압력 증가

③ 터빈 입구 온도 저하

④ 보일러에서 증기 온도 상승

41. 평판을 지나는 경계층 유동에서 속도 분포가 경계층 바깥에서는 균일 속도, 경계층 내에서는 다음과 같이 주어질 때 경계층 배제두께(displacement thickness) δ*와 경계층 두께 δ의 관계식으로 옳은 것은? (단, u는 평판으로부터 거리 y에 따른 경계층 내의 속도분포, U는 경계측 밖의 균일 속도이다.)

① δ*=δ/4

② δ*=δ/3

③ δ*=δ/2

④ δ*=2δ/3

42. 관속에서 유체가 흐를 때 유동이 완전한 난류라면 수두손실은?

① 유체 속도에 비례한다.

② 유체 속도의 제곱에 비례한다.

③ 유체 속도에 반비례한다.

④ 유체 속도의 제곱에 반비례한다.

43. 원관 내부의 흐름이 층류 정상 유동일 때 유체의 전단응력 분포에 대한 설명으로 알맞은 것은?

① 중심축에서 0이고, 반지름 방향 거리에 따라 선형적으로 증가한다.

② 관 벽에서 0이고, 중심축까지 선형적으로 증가한다.

③ 단면에서 중심축을 기준으로 포물선 분포를 가진다.

④ 단면 전체에서 일정하게 나타난다.

44. 2m/s의 속도로 물이 흐를 때 피토관 수두높이 h는?

① 0.053m

② 0.102m

③ 0.204m

④ 0.412m

45. 그림과 같이 매우 큰 두 저수지 사이에 터빈이 설치되어 동력을 발생시키고 있다. 물이 흐르는 유량은 50m3/min이고, 배관의 마찰손실수두는 5m, 터빈의 작동효율이 90%일 때 터빈에서 얻을 수 있는 동력은 약 몇 kW인가?

① 318

② 286

③ 184

④ 204

46. 체적이 1m3인 물체의 무게를 물 속에서 측정하였을 때4000N이다. 이 물체의 비중은?

① 2.11

② 1.85

③ 1.62

④ 1.41

47. 어떤 액체 기둥 높이 25cm와 수은 기둥 높이 4cm에 의한 압력이 같다면 이 액체의 비중은 약 얼마인가? (단, 수은의 비중은 13.6이다.)

① 7.35

② 6.36

③ 4.04

④ 2.18

답 안 지

정 답 표

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