철도차량기사 필기 (2회) 기출문제 정답, 문제풀이 및 해설(2003년 05월 25일)
안녕하십니까? 인포파파입니다. 이번 포스팅에서는
철도차량기사 문제 풀이 시간을 가져보고자 합니다.
해당 회차의 경우 매우 어려웠을 거라 생각되는데요,
그중 많은 수험생 분들이 어려워 했던
기출 문제 위주로 자세한 풀이 내용을 정리해 보았습니다.
해설을 잘 확인하시고, 오답을 잘 체크하셔서
시험에 좋은 결과 있으시길 바랍니다.
그럼 시작하겠습니다.
① – 철도차량기사 2번, 3번, 6번, 9번 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| 탄성한도내에서 인장력을 받는 강봉의 단위체적당의 변형에 |
탄성 에너지 식은 다음과 같다.
“` 따라서 정답은 ① σ^2 / 2(1 + ν) 이다. |
| 지름 10cm인 연강봉(탄성계수 Es=210 GPa)이 외경 11cm, |
연강봉과 구리관의 단면적은 각각 다음과 같다.
“` “` 압축하중 10kN이 두 단면에 균등하게 분포한다고 가정하면, 연강봉과 구리관에 생기는 응력은 다음과 같다. σ_s = F / As_s = 10kN / 78.54 cm^2 = 12.74 MPa 따라서 응력비 σ_s / σ_c 의 값은 12.74 / 1.10 = 11.6 이다. |
| 변형체 내부의 한점이 3차원 응력상태에 있고 σx=25MPa, σy=30MPa, |
절대 최대전단 응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.
“` 여기서, θ는 σ_x와 σ_y의 방향 사이의 각도이다. σ_x와 σ_y가 평행하게 작용하므로, θ = 0이 되고, “` 따라서 절대 최대전단 응력의 크기는 다음과 같다. “` |
| 삼각형 단면의 밑변과 높이가 b×h = 20㎝×30㎝일 때 밑변 |
단면 2차모멘트는 다음과 같이 계산할 수 있다.
“` 따라서 단면 2차모멘트의 값은 다음과 같다. “` |
② – 철도차량기사 13번, 15번, 18번, 20번 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| 그림에서 반력 R1의 크기는 몇 N 인가? (단, 점 A는 하중 P의 작용점이다.) |
풀이:
그림에서, 평형 조건에 의해 다음과 같은 관계가 성립한다. R1 + R2 = P 또한, R2 = P – R1 따라서, R1 = P/2 따라서, 정답은 ② 300 N이다. |
| 단면적 A의 중립축에 대한 단면 2차모멘트를 IG, 중립축에서 y 거리만큼 떨어진 평행한 축에 대한 단면 2차모멘트를 I 라고 하면 다음 중 옳은 식은? |
풀이:
중립축에 대한 단면 2차모멘트는 다음과 같이 정의된다. IG = ∫ y^2 dA 여기서, dA는 단면적의 원소 영역이다. 중립축에서 y 거리만큼 떨어진 평행한 축에 대한 단면 2차모멘트는 다음과 같이 정의된다. I = ∫ (y – yc)^2 dA 여기서, yc는 중립축에서의 거리이다. 따라서, 정답은 ③ IG = I – Ay^2이다. |
| 지름 d=5 mm인 와이어로 제작된 반지름 R=3cm의 코일스프링에 하중 P= 1 kN이 작용할 때, 와이어 단면에 생기는 비틀림 응력은 몇 MPa 인가? |
풀이:
비틀림 응력은 다음과 같이 정의된다. τ = P/2πR^3 여기서, P는 하중, R은 코일스프링의 반지름이다. 따라서, 정답은 ① 1222 MPa이다. |
| 탄성계수 E, 포아송 비 ν, 한변의 길이가 a인 정육면체의 탄성체를 강체인 동일 형태의 구멍에 넣어 압력 P를 가한다. 탄성체와 구멍사이의 마찰을 무시하면 탄성체의 윗면의 변위 δ는? |
풀이:
탄성체의 윗면의 변위는 다음과 같이 구할 수 있다. δ = P/E(1 – ν^2)a 따라서, 정답은 ① 3P/(2E(1 – ν^2)a)이다. |
③ – 철도차량기사 21번, 30번, 35번, 36번 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| 행정이 98mm인 엔진이 1800rpm으로 회전한다. 피스톤의 평균속도는 얼마인가? |
회전속도 1800rpm은 1분에 1800회전이므로, 1회전당 피스톤이 행정의 2배만큼 이동한다. 따라서 피스톤의 평균속도는 다음과 같다.
“` “` “` 따라서 정답은 0.0099m/s이다. |
| 다음은 피스톤 링이 구비하여야 할 조건이다. 옳지 않은 것은? |
피스톤 링은 고온에서 탄성을 유지하고, 실린더 벽에 대하여 균일한 압력을 주어야 한다. 또한, 실린더 벽을 마멸시키지 않아야 한다. 따라서 열 팽창율이 클 것은 옳지 않은 조건이다.
따라서 정답은 ❷이다. |
| 다음 중 기관의 충진효율을 개선하는 방법에 속하지 않는 것은? |
기관의 충진효율을 개선하기 위해서는 흡기온도의 상승을 억제하고, 흡, 배기 저항을 저감시키며, 가변 흡기장치를 사용해야 한다. 또한, 흡기간섭이 발생하지 않는 흡기관을 사용해야 한다. 따라서 흡기간섭이 발생하는 흡기관을 사용하는 것은 기관의 충진효율을 개선하는 방법에 속하지 않는다.
따라서 정답은 ❹이다. |
| 왕복식 내연기관의 공기표준 사이클에서 가열량 시발점의 온도 및 압력, 최고압력 등이 같은 경우 옳은 것은? |
오토 사이클과 디젤 사이클의 열효율은 가열량 시발점의 온도와 압력, 최고압력 등이 같을 때 동일하다. 따라서 복합 사이클의 열효율이 가장 높다고 할 수 없다.
따라서 정답은 ④이다. |
③ – 철도차량기사 40번, 41번, 44번, 47번 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| 유량계수 Ca = 0.85, 벤튜리 목부분의 지름 d = 20 mm, 공기의 비중량 γa= 1.226 kgf/m3인 기화기의 유속 V = 40m/sec 일 경우 공기의 유량은 몇 kgf/sec인가? | 유량 Q = Ca A V = 0.85 π d² V / 4 = 0.85 π 0.02² 40 / 4 = 1.226 kgf/sec |
| 두 물체의 간격을 일정하게 유지시켜 체결하는 볼트는? | 스테이 볼트가 두 물체의 간격을 일정하게 유지시켜 체결한다. |
| 플랜지 커플링에서 볼트의 수 6,축지름 120mm,볼트의 피치원 지름 330mm일 때 볼트의 전단에 의해 설계할 경우, 볼트의 지름은 다음 중 얼마가 좋은가? (단,축과 볼트는 동일 재료이다.) |
볼트의 전단응력은 다음과 같다.
τ = F / A = P / (2 π d) 여기서,
F: 볼트의 전단력
P = 8 PS = 8 746 W = 6008 N m 위 식에 대입하면,
6008 = 200 2 π d 따라서, 볼트의 지름은 12 mm가 적당하다. |
| 8 m/sec의 속도로, 8 PS를 전달하는 오픈 평벨트 전동장치에서, 긴장측의 장력은 얼마인가? (단, 긴장측의 장력은 이완측 장력의 3배이다.) |
오픈 평벨트 전동장치의 전달 토크는 다음과 같다.
P = T v 여기서,
P: 전달 토크
P = 8 PS = 8 746 W = 6008 N m 위 식에 대입하면,
6008 = T 8 따라서, 긴장측의 장력은 751 N이다. |
⑤ – 철도차량기사 58번, 61번, 63번, 64번 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| 베어링 번호 6310의 단열 레이디얼 볼베어링에 30000시간의 수명을 주려고 한다. 한계속도지수 dn = 200000이라면, 이 베어링의 최고사용 회전수에 있어서의 베어링 하중은? (단, 이 베어링의 기본부하용량 C=4800[㎏f]이며, d는 베어링의 안지름[mm], n는 회전수[rpm]이다.) |
베어링의 수명은 다음과 같이 계산할 수 있다.
t = 10^6 / (C dn) 여기서, t : 베어링의 수명(시간) 30000시간의 수명을 주려면, 30000 = 10^6 / (4800 200000) dn = 10^6 / (4800 30000) = 0.0000028 따라서, 이 베어링의 최고사용 회전수는 다음과 같이 계산할 수 있다. n = 200000 / d = 200000 / 0.0000028 = 714285.71rpm 따라서, 정답은 ① 약 714285.71rpm입니다. |
| 주발전기 계자 중 차동계자 설명에 해당하는 것은? | 차동계자는 발전자와 직렬로 연결되어 있고 부하 전류에 의해 여자되는 계자입니다. 따라서, 정답은 ③입니다. |
| 디젤기관 연소 중 진동 타격음이 발생하는 기간은? | 디젤기관 연소 중 진동 타격음은 착화 지연 기간에 발생합니다. 따라서, 정답은 ❹입니다. |
| 차량의 차체 중량을 지지하고 대차를 차체에 대하여 회전시켜며 인장력과 제동력을 전달하는 대차의 주요 부분은? |
대차의 주요 부분은 다음과 같습니다.
① 사이드 베어라: 대차의 양쪽 끝에 위치하여 차축을 지지하는 베어링 따라서, 정답은 ④입니다. |
⑥ – 철도차량기사 74번, 76번, 81번, 88번 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| 자동 승강문에 대한 설명으로 맞는 것은? |
정답은 ①, ②, ③입니다. ① 자동 승강문은 문의 개폐시 불규칙한 곡선운동을 하므로 가이드에 볼베어링이 장착되어 있습니다. ② 승객이 끼는 것을 방지하기 위해 도어엔진이 장착되어 있습니다. ③ 문 개폐밸브는 DC 24 V 전원으로 구동됩니다. ④ 열차 속도가 5 km/h 이상이 되면 승강문을 열 수 없습니다. |
| 고무 완충기의 장점 중 틀린 것은? |
정답은 ③입니다. 고무 완충기는 마모가 적고, 내구성이 좋으며, 고장이 적다는 장점이 있습니다. ③ 방음 효과가 적다는 것은 틀린 설명입니다. |
| 지름 50 mm 인 연강봉을 20 m/min 의 절삭속도로 선삭할 때 주축의 회전수는? |
정답은 ②입니다. 절삭속도(v) = 회전수(n) π 공구 지름(d) / 1000 따라서, 20 m/min = n π 50 mm / 1000 n = 20 m/min 1000 / π 50 mm n = 약 127 rpm |
| 선반 베드 표면을 경화시키기 위한 가장 적당한 방법은? |
정답은 ①입니다. 플레임 하드닝은 가스와 산소의 혼합기를 사용하여 철의 표면을 급격히 가열하고, 급속 냉각하여 표면을 경화시키는 방법입니다. 선반 베드 표면은 표면 강도가 중요하므로, 플레임 하드닝이 가장 적당한 방법입니다. |
⑦ – 철도차량기사 문제 정답 및 풀이
| 문제내용 | 풀이 및 해설 |
|---|---|
| Q. 철도차량의 제동장치는 크게 몇 가지로 구분되나? |
A. 철도차량의 제동장치는 크게 다음과 같이 3가지로 구분된다.
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| Q. 철도차량의 제동장치에 이상이 발생한 경우 어떻게 대처해야 하는가? |
A. 철도차량의 제동장치에 이상이 발생한 경우 다음과 같이 대처해야 한다.
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맺음말
본 포스팅에 사용된 PDF 파일은 저명한 기출문제 사이트 ‘기출문제 전자문제집 CBT’에서 다운로드 받은 파일입니다.
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