[취업준비] 기계공학 전공 면접 준비 문제

1.  열역학 법칙
 
0법칙 : 물체 A와 물체 B가 열적평형상태에 있고, 물체 B와 물체 C가 열적평형상태에 있다면 물체 A와 물체 C 역시 열적평형상태에 있다는 것입니다. 이는 열역학 법칙 중 가장 기본적인 법칙이며 온도계의 원리로 적용될 수 있습니다. 예를 들어 물체 B를 온도계로 가정하고, 물체 A의 온도가 56도씨로 측정되었고, 물체 C 역시 56도씨로 측정되었다면 물체 A와 물체 C는 열적상태 관점에서 동일하고, 섞었을 때 온도의 변화가 없음을 가정할 수 있습니다.
 
1법칙 : 에너지 보존 법칙입니다. 시스템의 내부에너지는 시스템의 총 에너지에서 시스템이 외부에 한 일을 빼준 것입니다. 식으로 표현하면 U=Q-W 입니다. 즉 시스템의 내부에너지는 외부에서 열을 받았을 때, 일을 받았을 때 증가하게 됩니다.
 
2법칙 : 에너지의 흐름이 방향성을 가지고, 비가역적임을 말합니다. 열에너지는 고온에서 저온으로 이동하고, 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행됩니다. 시스템 내에서 서로 다른 온도의 두 물체를 접촉시키면 고온의 물체에서 저온의 물체로 열에너지가 이동하여 두 물체는 일정한 온도에서 열적평형상태가 됩니다. 이 때는 엔트로피가 최고일 때입니다. 이는 시스템의 포텐셜에너지는 엔트로피가 증가함에 따라 감소함을 말해줍니다. 이는 제2종 영구기관이 100%의 효율을 가질 수 없음을 증명해 줍니다.
 
 
2.  베르누이 법칙
 
의 기본법칙 중 하나이며, 1738년 D. 발표하였다. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체(incompressible, inviscid, 경계층 지나지 않음)가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계에 대한 법칙이다. 유체의 와 의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다.

 예를 들어, 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽에 연결된 물기둥은 높이가 높아진다. 같은 높이에서 유체가 흐르는 경우 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 감소한다. 베르누이의 정리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 유체 내부의 압력이 낮아지고, 반대로 속력이 감소하면 이 높아진다. 압력이 높아지면 유리관 속의 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 유리관 속의 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아진다.

 이 정리는 결국 에 대한  법칙으로 생각할 수 있다. 그러나 이 법칙은 점성을 무시할 수 있는 완전유체가 규칙적으로 흐르는 경우에만 적용할 수 있고, 실제 유체에 대해서는 적당히 변형된다. 일반적으로 차압식유량계(差壓式流量計)라고 하는 유량측정장치는 이 원리를 이용한 것이다.
 
 
3.  엔진토크
 
일반적으로 물체를 한 점의 주위로 회전시키는 짝힘의 양을 말한다. 단위는 kg·m 또는 N·m(뉴턴미터:1kg·m = 9.80665N·m)로 나타낸다. 하나의 축에 1m 길이의 막대를 직각으로 달고 그 끝에 1kg짜리 추를 달았을 때 축에 전달되는 회전력이 1 kg·m이다.
엔진의 최대 토크값이 10kg·m/5,000rpm이라면, 이것은 엔진이 분당 5,000회 회전할 때 에서 1m 길이의 막대 끝에 10kg의 힘이 가해진다는 뜻이다. 토크에 시간 개념인 를 적용한 것이 마력이며, 고속회전에 높은 토크값을 발생시키는 엔진일수록 마력은 높아진다.
다시 말해, 토크는 엔진을 돌리는 힘(가속도)이고, 마력은 물체를 움직이는 힘(속도)인데, 그 관계는 토크에 를 곱한 것이 마력이 된다. 즉, 고회전에 토크가 클수록 엔진의 마력은 커진다. 토크와 마력의 관계를 또다른 관점에서 보면, 토크는 '힘'이고 마력은 '일'이다. 따라서 엔진의 성능은 토크에 회전수와 비례정수를 곱하여 얻어지는 '일'의 양으로 나타낼 수 있다.
 
 
4.  레이놀즈 닮음법칙
 
모양이 같은 두 물체 주변의 각각의 흐름, 또는 모양이 같은 두 관 속의 흐름에서 이 닮고 대응하는 점의 속도비가 모두 같을 때 이 두 흐름은 ‘역학적으로 닮았다’고 한다. 이 때 두 흐름의 대응하는 점에 작용하는 각종 힘의 비도 각각 같아야 한다. (粘性流體)의 흐름에서 본질적으로 중요한 힘은 (慣性力)과 점성력(粘性力)이다.

 예를 들어, 물체가 정지유체 속을 진행하는 경우 그 물체의 길이를 L, 를 U라 하고, 원통형 관(管) 속의 흐름에서는 관지름을 L, 를 U라 한다. 각 흐름의 대응하는 점에서 단위부피에 작용하는 힘을 생각하는 경우 관성력은 ρU2/L(ρ는 유체의 밀도)에 비례하고, 점성력은 μU/L2(μ는 )에 비례하므로 양자의 비는 다음 식에 비례한다

.
 
그러므로 두 흐름이 역학적으로 닮기 위해서는 각 R가 같아야 한다. 만일 R가 다르면 물체의 형상이 같더라도 그들의 주변 흐름은 일반적으로는 역학적으로 닮지 않은 것으로 생각한다. 1883년 가 관 속의 흐름을 연구하여 밝힌 것으로 무차원의  R(또는 Re)를 레이놀즈수라 한다.

 실제 점성유체에 관한 이론이나 실험에 의해 얻어지는 중요한 수치(예를 들어 저항계수 등)는 R의 함수가 된다. 나 선박에 대한 모형실험 결과로부터 실물이 받는 힘을 추정할 때 를 맞추거나 R가 다른 데서 오는 차를 보정하는 일이 중요하다.
 
 
5.  마하수
 
마하 수(: Mach number)란 에 비하여 속도가 얼마나 되는지를 나타내는 수이다. 의  (Ernst Mach)의 이름을 따 명명되었다.
은 공기의 밀도 및 온도에 따라 변화하므로 속도가 일정하다고 하더라도 공기역학적인 조건에 따라 마하 수가 변화하게 된다.
마하 수의 크기에 따라 다음과 같이 분류하는데 M<0.8일때를 아음속영역이라고 하며 특히 M<0.3 조건에서는 공기가 압축되면서 발생하는 공기역학적 효과를 무시해도 좋을정도로 압축성 효과가 약하므로 일반적인 공학적 문제를 고려시에는 이 영역으로 가정한다.
0.8<M<1의 영역에서는 일반적으로 이 영역의 유동장을 지나가는 물체표면에 부분적으로 가 발생한다. 이러한 특성으로 이 영역은 아음속과 초음속의 특성이 혼재되어 있는 영역으로 천음속영역이라고 한다.
1<M<5의 영역에서는 물체의 앞전에서 공기의 압력과 밀도가 급격히 변화하는 지점이 발생하는데 이것을 이라고 부른다. 이때 충격파의 형태에 따라 활모양 충격파(Bow Shockwave)와 경사충격파(Oblique Shockwave)로 나뉜다. 또한 이 영역을 초음속영역이라 한다.
M>5인 영역에서는 충격파뿐만 아니라 유체의 점성에 의한 현상으로 화학 반응이 일어나기 시작한다. 이 영역을 극초음속영역이라 한다.
비행체가 공기 중에서 비행할 때, 마하 수 1.0을 넘는 경우(즉, 음속보다 빠른 속도로 비행하는 경우)를 초음속 비행이라고 말한다. 이때, 비행체 주위의 공기에는 가 생성되며 이 충격파를 전후하여 공기의 성질이 급격히 변화하기 때문에, 에서는 마하 수가 중요한 의미를 가진다. 또한 이러한 공기의 성질을 나타내는 중요한 로 가 있으며 이 또한 에서 중요한 의미를 갖는다.
 
6.  단조
 
두들기는 온도는 상온(常溫)인 경우도 있으나, 이 높은 재료에서는 다소 가열해야 할 때가 많다. 일반적으로 그 재료에서 (再結晶)이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조(熱間鍛造), 그보다 낮은 온도에서 단조하는 것을 냉간단조(冷間鍛造)라고 한다.
고체재료의 조직을 균일하게 하고, 결정고체(結晶固體)에서는 의 크기를 작게 하기 위해 해머로 두들기는 조작을 단련(鍛鍊)이라 하고, 해머로 두들기지 않고 공구로 서서히 가압하여 소정의 모양으로 만드는 일을 (press)라고 한다.
 
작업방법은
①평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두들기면서 바라는 모양의 제품으로 만드는 자유단조(自由鍛造),
②일정한 모양으로 요각(凹刻)한 금형(金型) 사이에 소재를 끼우고 두들겨서 바라는 모양의 제품을 만드는 (型鍛造)의 두 가지가 대표적이다.
 
옛날부터 단조는 모루(anvil)라는 밑받침 위에 소재를 놓고, 쇠로 만든 가위 모양의 집게로 소재를 잡고 손에 쥔 해머로 두들기는 방법이 사용되었다. 그러나 오늘날에는 증기해머 등 큰 장치를 사용하여 해머와 받침 사이에 소재를 놓고 두들기는 일이 많다.
자유단조용 공구로는 과거부터 잘 알려진 모루를 비롯하여 스웨이지블럭 ·정반 ·세트해머 ·메(sledge) ·집게(tong) ·탭(tap) 등이 있다. 단조작업에 사용되는 해머에는 자유단조용의 판낙하해머 ·스프링해머 ·벨트해머 ·증기해머 ·압축공기해머 등과, 형단조에 사용하는 드롭해머 ·상충(相衝)해머가 있다. 낙하해머는 하형(下型) 위에 상형(上型)을 낙하시켜서 두들기는 것이고, 상충해머는 상형과 하형을 움직여서 접근시켜 서로를 때리는 것이다. 낙하하는 방법에는 중력(重力)으로 자유롭게 낙하시키는 것과 동력을 이용해서 가속하여 낙하시키는 것, 서로 때리는 것이 있다. 단조용 금형 또는 해머로 사용되는 공구는 어느 정도의 온도하에서 강력한 충격에 견뎌야 하므로  등이 사용된다.
 
7.  주조
 
만들고자 하는 제품과 거의 같은 모양으로 목재 원형을 만들고 그 원형을 모래 속에 묻고 모래를 다져서 굳힌 후 빼낸다. 그렇게 하면 원형과 같은 모양의 공간이 모래 속에 만들어지는데, 이것을 주형(鑄型)이라고 한다.

 이 주형에 용해한 금속을 부어 냉각시켜 굳은 후 형(型)을 부수고 꺼내어, 적당한 을 해서 제품으로 한다. 이 제품을 주물이라고 한다. 주조는 단조에 비해 모양이 복잡한 것이나 또는 큰 제품을 만드는 데 적합하다. 주조용 금속은 주철·강·· 등이 사용된다.
 
 
8.  부력
 
쉽게 말하면 물에 뜨려는 힘을 말한다. 부력의 크기는 유체 속에 있는 물체의 부피와 같은 부피를 가진 유체의 무게와 같으며, 가 발견했기 때문에 이를 라고도 한다. 부력의 은 물체가 밀어낸 부분에 유체가 있다고 가정했을 때의 과 일치한다. 이 작용점을 부력중심(또는 부심)이라 하며, 부체(떠 있는 물체)가 기울어져 있을 경우의 을 결정하는 중요한 요소이다.

 어떤 물체의 무게가 부력보다 크다면 그 물체는 가라 앉을 것이다. 반대로 부력이 무게보다 크다면 그 물체는 물에 뜰 것이다. 철젓가락은 물에 가라 앉지만  나무 젓가락은 물에 뜨는 이유는 철 젓가락의 경우 중력이 부력보다 크고, 나무 젓가락은 중력보다 부력이 크기 때문이다. 철로 만든 배가 뜨는 이유는 물에 잠기는 부피를 크게 설계하였기에 배의 무게보다 더 큰 부력을 만들었기 때문이다.  

 일반적으로 물보다 비중이 큰 쇳덩어리와 같은 물체는 물에 가라앉고, 발포스티렌수지(스티로폼) 처럼 물보다 가벼운 물질은 잘 뜬다. 물에서 뜨려고 하는 성질을 양성부력(positive buoyancy), 가라앉으려는 성질을 음성부력(negative buoyancy), 물과 비중이 비슷하여 뜨지도 가라앉지도 않는 상태를 중성부력(neutral buoyancy)이라고 한다.
 
 
 
9.  U자관
 
대표적인 것은 U자관이다. 연통관으로 이어진 용기에 한 종류의 액체를 넣으면, 액면 전부가 대기에 접하고 있을 때, 관의 굵기나 모양에 관계없이 용기 속의 액면은 모두 일정한 이 된다. 또 잘 섞이지 않는 두 가지 액체를 U자관의 각 지관(枝管)에 넣으면, 두 액체의 경계면으로부터의 높이를 각각h1,h2,밀도(密度)를 각각 ρ1,ρ2라고 할 때, 그 관계는 ρ1h1=ρ2h2로 주어진다. 따라서 한쪽 액체의 밀도에서 다른 쪽 액체의 밀도를 구할 수 있다.

기계전공면접.hwp

제가 기계공학을 전공하고 있기에 취업 준비하면서 썼던 내용들을 올려보고자 합니다.

아직 정리가 안된터라 일단 9개 문제를 올렸습니다.

위의 내용을 프린트 하고자 하시는 분들은 바로 위의 한글 파일 다운받으시면 되구요.

해피캠퍼스나 이런 곳에 올릴까도 했지만 이런 것은 그냥 공유하는게 정석이 아닌가 생각해 봅니다.^^

잘 사용하시고 다운 받으시는 분들은 간단히 리플 정도 남겨주시면 감사하겠습니다!!

취업 준비생 여러분들 화이팅입니다!!