Section 001 선박의종류및선형계수 1. 선박의종류 (1) 상선 - 여객선 (Passenger ship) : 선박안전법에의하면 13 명이상의여객을수송하는배. 여 객의안전과분위기조성을위해구명설비등여러장치가완비되어있으며객실이흘수 선보다위에위치하여상부구조가크다. - 객

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1 Section 001 선박의종류및선형계수 1. 선박의종류 (1) 상선 - 여객선 (Passenger ship) : 선박안전법에의하면 13 명이상의여객을수송하는배. 여 객의안전과분위기조성을위해구명설비등여러장치가완비되어있으며객실이흘수 선보다위에위치하여상부구조가크다. - 객화선 (Passenger and Cargo ship) : 여객과화물을수송을함께하는배 - 일반화물선 (General cargo ship) : 화물을수송하는배로서그중보통의크기, 중량의화물이나포장되어있는일반화물만을운송하는배. 정기선 (Liner) 과부정기선 (Tramper) 이있다. 대부분횡늑골구조의화물선으로되어있으며하역설비도일반적으로갖추고있다. ( 횡늑골구조 : 격벽이화물을쌓을수있도록가로로설치된구조 ) - 전용화물선 (Special cargo ship) : 특정화물만을전문으로운송하도록만들어진화물선 으로서수송하는화물에따라각각의명칭이붙여진다. - 유조선 (Oil tanker) : 원유및석유의운반을주목적으로하는선박. 종늑골구조를하고있다. 화물창은종격벽과횡격벽으로둘러싸인탱크양식으로되어있으며배관에의해서하역한다. 최근화학제품이다량으로운반되고있는경향에따라화학제품운반선 (Chemical tank carrier) 이출현하고있다. - VLCC(Very Large Crude Oil Carrier) & ULCC(Ultra Large Crude Oil Carrier) : 각각재 화중량 20 만톤, 30 만톤이상의대형유조선을말한다. - 광석운반선 (Ore carrier) : 광석을전문으로운송하는선박이다. 광석은비중이크고화물의중심이낮게됨에따라동요주기가짧게되어위험하기때문에단면형상과강도면에서특수한형상으로되어있다. 유조선을겸한광석유겸용선 (Ore and oil carrier), 광석과살물화물및유겸용선 (Ore, bulk and oil carrier ; OBO) 이있다. - 살물운반선 (bulk carrier) : 석탄, 광석, 곡물등과같은살물을포장하지않고최대의화 물중량을운반하는것을목적으로설계된배를말한다. 다양한살물의물동량에맞추어 운송한다. - LPG선 (Liquified petroleum gas carrier) 및 LNG선 (Liquified natural gas carrier) : LPG선은부탄이나프로판가스를운반하는선박으로서선내에액화가스용기로압력탱크를설치한압력식과저온액화가스용기를설치한냉동식이있다. 고온또는저온을유지하도록차단구조를가진 LNG탱크를설치한배를 LNG선이라한다.

2 - RO/RO 선 (Roll On/Roll Off) : 카페리가발달한형태로본선의선수와선미, 또는선측에 설비된개구를통하여트럭이나지게차등으로컨테이너를적재하거나하륙할수있도록 설계된배를말한다. 선미에차량통로인스턴램프 (stern ramp) 가있다. - 컨테이너선 (Container carrier) : 주어진선박의형상구조내와갑판상위에최대의컨 테이너수를적재하여수송하는것을목적으로하는선박으로창구가크므로선체에작 용하는비틀림강도에유의하여설계한다. - LASH 선 : 바지운반선의한종류로서바지운반선은바지선을그대로운반하는선박을말 한다. (2) 작업선및군함 - 견인선 (Tug boat) : 배또는뗏목을예인한채로운항하는배를말하며소형에비해강 력한기관을비치하고있으며인선장치를갖추고있다. - 쇄빙선 (Ice breaker) : 얼음을파괴하여선로를열어주는배를말한다. - 군함 (War ship) : 500 톤이상을함, 500 톤이하를정이라고하며배수톤수를사용한다. 2. 선형계수 (1) 배수량구하기 SI 단위계에서배수량과배수용적사이의관계는다음과같다. 배수량 (, ton) = 배수용적 ( ) x 1.0 ( m3 ) : 청수 배수량 (, ton) = 배수용적 ( ) x ( m3 ) : 해수 (2) 선형계수 - 방형계수 (block coefficient) : 물속에잠긴선체의비만도를나타내며선박의형배수용적과선체를감싸고있는직육면체의용적과의비이다. 대략 0.5에서 0.9사이의값을가지며해양조사선또는예인선의경우 0.5, 화물선은 0.9정도의값을가진다. 직육면체형바지 (rectangular barge) 는 1.0의값을가진다. (L : LWL or LBP, B : 형폭, T : 형흘수 ) 출제포인트 : 화물선의경우저속으로화물을많이싣기위해방형계수가큰값을가지 며쾌속선의경우주행성능을위해날씬하게설계되므로작은값을가진다.

3 - 최대횡단면계수 (Maximum section coefficient) : 선박의길이중최대횡단면적 ( ) 와 그횡단면을감싸고있는직사각형의면적과의비이다. - 중앙단면계수 (midship coeffient) : 최대횡단면적대신선체중앙에서의횡단면적을대입 하면된다. 대부분의선박에서이두계수의값은같다. - 주형계수 (prismatic coeffient) : 유체역학과특별한관계가있으며선박의배수용적과 밑면이최대횡단면이고길이가 LBP 또는 LWL 인주상체의용적과의비를나타낸다. - 수선면계수 : LBP 또는 LWL 과형폭이만드는가상적인직사각형속에수선면이어느 정도차있는가를나타내는계수이다. ( 일반적으로 는설계흘수에서의값이다.) - 침수표면적 : 물과접하고있는선체와부가물의표면의면적을말하며마찰저항, 선체 에칠할도료의양등을추정할때사용된다. - 길이 / 깊이비 : 구조설계시유용 - 길이 / 폭비 : 조종성능판정의개략적인척도, 클수록속력과조종성이좋다. - Froude Number : 3. 기출문제 2003 조선산업기사 1. 컨테이너선은어느종류의선박에속하는가? 가. 여객선 나. 어선다. 화물선라. 유조선

4 2003 조선산업기사 2. 여객정원이 20 명이고, 화물수송을함께하는산박은? 가. 여객선나. 화객선다. 화물선라. 모선 2003 조선산업기사, 2006 조선산업기사 3. 군함의크기를나타내는데사용되는톤수는? 가. 재화중량톤수나. 배수톤수다. 순톤수라. 총톤수 2004 조선산업기사 4. 선속의증가와함께날개에가해지는부양력에의하여선체가수면으로부터떠올라고 속으로항주할수있는선박은? 가. 도선나. 수중익선 다. 수중작업선라. 호버크래프트 2004 조선산업기사 5. 자항력이없는부선 (barge) 을끌거나내항에서대형선박을끄는데사용되는선박은? 가. 도선나. 예인선다. 모터보트 라. 순시선 2004 조선기사 6. 선박관계법상여객선은몇명이상의여객을태우는배인가? 가. 5 명나. 6 명다. 13 명라. 20 명 2006 조선산업기사 7. 대형유조선중재화중량톤수가 30 만톤이상인초대형유조선을일컫는용어는? 가. LASH 선나. ULCC 선다. RO/RO 선라. OBO 선 2009 조선기사 8. 다음중종늑골식구조를취하는것이가장유리한선종은? 가. 자동차운반선나. 유조선다. 포장화물선라. 여객선 해설 : 종늑골식은살물이나원유에적합한구조이므로유조선이가장알맞다.

5 2002 조선산업기사 9. 배의선형계수중방형계수 0.75, 중앙횡단면계수 0.98 일때, 주형계수는? 가 나 다 라 해설 : 주형계수 = 방형계수 / 중앙횡단면계수이므로 0.75 / 0.98 = 이다 조선산업기사 10. 길이가 130m, 폭이 16.5m, 평균흘수가 8.5m, 해수에서의배수중량이 ton인선박의방형계수는? ( 단, 해수의비중은 1.025이다.) 가 나 다 라 해설 : 2003 조선기사 11. 길이가 55m, 폭이 13m, 흘수가 6m이고, 중앙횡단면계수가 0.8, 배수량이 3000톤인선박의주형계수는? ( 단, 해수의비중은 1.025이다.) 가 나 다 라 해설 : 2003 조선기사 12. 형배수량 65000ton, 길이 210m, 선폭 30m, 깊이 18m, 흘수 12m 인배가있다. 방형 계수로보아어느배에가장가까운가? 가. 광석운반선나. 구축함다. 고속컨테이너선 라. 정기여객선 해설 : 이다. 따라서방형계수가상당히크므로화물을싣 는배, 즉광석운반선이라고할수있다.

6 2006 조선산업기사 13. 선박의선형계수중배수용적의배길이방향의분포상태를가장잘나타내는계수로 서, 주어진수선까지의배수용적을, 중앙횡단면적을, 선박의길이를 L 이라고할때 로계산되는계수는? 가. 방형계수나. 중앙횡단면계수다. 주형계수 라. 수선면적계수 2006 조선산업기사 14. 길이 150m, 폭 17m, 흘수 7m, 배수용적 9,460 m3인선박의방형계수 ( ) 값은? 가 나 다 라 해설 : 2009 조선기사 15. 길이 100m, 배수량 2100ton, 흘수선아래중앙횡단면적 42m2인배가해수에떠있을때, 이배의주형비척계수는약얼마인가? ( 단, 해수의비중은 1.025이다.) 가 나 다 라 해설 : 2009 조선기사 16. 선박의침수표면적을계산하는목적이아닌것은? 가. 마찰저항계산 다. 프로펠러설계시지름계산 나. 외판배수량계산 라. 도장공사시페인트물량계산 2004 조선기사 17. 선박의치수비에대한설명으로잘못된것은? ( 단, L : 선박의길이, B : 선박의폭, D : 선박의깊이 ) 가. L/B 값이커지면배의속력은빨라진다. 나. L/D 값이커지면배의종강도가감소한다. 다. L/B 값이커지면배의조종성이나빠진다. 라. B/D 값이커지면배의복원력이좋아진다.

7 2002 조선산업기사 18. 종식구조양식을주로채용하는선박은? 가. 여객선나. 화물선다. 유조선라. 화객선

8 Section 002 선박진수및시운전 1. 선박진수 (1) 진수의종류 - 종진수 : 길이방향으로활주시키는방법으로대개선미진수를택한다. - 횡진수 : 종진수보다경사가급하고위험도가높아좁은하천등의불가피한경우가아 니면잘사용되지않는다. - 대차식진수 : 미끄럼장치로대차를사용하는방식으로하중용량이적어소형선박에 만사용된다. - 볼식진수 : 미끄럼장치로볼을사용하는방식이다. (2) 부속설비 - 포핏 (poppet) : 선수미부분에서활주대와선체의거리가커서단순히각목을쌓아지지 할수없는곳에브래킷을붙이고지주를세워지지하는것을말한다. - 트리거 : 진수전까지진수대에서의미끄럼을방지하기위해설치되며가볍게벗겨질수 있도록되어있다. - 도그쇼어 (dog shore) : 트리거로충분치못할때이를보완하기위해추가로설치한다. 2. 계류시운전 해상시운전을위한준비시험으로서그목적은주기관의안전장치의기능과각제어위치 에서의자동제어및원격제어의기능을확인하는것이다. 이를위해서선박이움직이는것 을멈추는설비가필요하다.

9 3. 해상시운전 주기관을포함한보조기계들의기계적 경제적성능시험과조수발생장치시험, 계류시운전 에서시험하지못한각종기기류의시운전이해상에서실시된다. (1) 주기관의시동시험 1 주기의운전시험 ( 체중속력, 내항, 최저속력시험 ) 2 배기가스이코노마이저시험 3 청수발생장치운전시험 4 비틀림진동계측시험 5 연료소비량계측시험 6 보일러전력항주시험 7 항해중의하역펌프시험 8 주기관, 보일러및발전장치및기타보기의자동제어및원격제어장치확인시험 (2) 선체부의시험 1 조종성시험 ( 선회, 전 후진, 타력 ) 2 선체진동계측 3 소음레벨측정시험 4 투양묘시험 5 조타기시험 6 벨러스트시스템과펌프용량확인시험 7 비상조타기시험 8 기타시험 4. 기출문제 2003 조선기사 1. 세로진수대에서진수전배의미끄러짐을저지하기위해트리거 (trigger) 를설치하는 데이것만으로는충분치못하여이를보완하기위해추가로설치하는것은? 가. 포핏 (poppet) 나. 스프링버퍼 (spring buffer) 다. 도그쇼어 (dog shore) 라. 헤리컬기어 (helical gear) 해설 : 헤리컬기어는감속기어의한종류이다 조선기사 2. 다음중시운전속도정의와직접적인관련이가장적은것은? 가. 잔잔한해상상태 (calm sea) 나. 깨끗한선체표면 (clean bottom) 다. 시운전배수량및트림 라. 상용마력 해설 : 상용마력은항해속력을얻기위해상용하는마력으로기관의효율과부품의소모 등보수의견지에서가장경제적인출력을말한다.

10 2009 조선기사 3. 다음중해상시운전을할때실시하는시험이아닌것은? 가. 타력시험나. 주기관성능시험다. 조종성시험라. 비상조타기시험 해설 : 주기관성능시험은공장시험의한단계이다 조선기사 4. 다음중선체의선수쪽을육지로향하게하고선미쪽을먼저진수시키는방법을무엇이 라하는가? 가. 종진수나. 볼식진수다. 횡진수라. 대차식진수 2004 조선산업기사 5. 소규모조선소에서진수와상가에쓰이는경사선대진수대는? 가. 롤러식나. 대차식다. 볼식라. 수지식 2002 조선산업기사 6. 경사선대에서선박을진수할경우진수계산항목이아닌것은? 가. 선미부양까지의활주거리나. 포핏에작용하는압력다. 진수후의흘수라. 자유부양후의선박속도 2006 조선산업기사 7. 선박진수방법중소형조선소에서널리행하는방식으로선대에부설된레일위를활주 하도록한강제대차위에선박을건조하여진수하는방법은? 가. 볼진수나. 대차식진수다. 도크진수라. 롤러진수

11 Section 003 선체운동및동요감쇄장치 1. 선체운동 (1) 6 가지의자유도운동 - 회전운동 : 횡동요 (rolling), 종동요 (pitching), 선수동요 (yawing) - 병진운동 : 상하동요 (heaving), 전후동요 (surging), 좌우동요 (swaying) (2) 횡동요 주로횡파에의해일어나며바람, 화물의이동, 타에의해발생하기도한다. 진폭이최대일 때관성력도최대가되며뱃멀미와도가장관련이깊다. (3) 선수동요 바지 (barge) 와같은선박이예인될때자주발생하며긴예인선에의해예인되는선박의선수나선미부에파도가부딪히면선수각이항로로부터벗어나게되는데예인선의장력때문에선수각이계속커지지못하고일정한각변위의선수동요를하게된다. 이때예인선 (tug boat) 에는예인선의중심선과다른방향의장력을받으므로전복의위험이있다 (4) 공진 선박의고유동요주기와같은진동수의외력을지속적으로받는현상을말하며동요진폭 이증가하고극한상황에서는전복될수도있다. 하지만실제해상에서그러한파를만나기 는힘들며여러감쇄력이있어계속해서진폭이증가하지는않는다. (5) 슬래밍 (slamming) 현상 종동요시선수부바닥이수면위로상승하였다가다음순간내려가면서부딪히는현상으로파손을입기도하며선미부에슬래밍현상이발생하면프로펠러의일부또는전체가수면밖으로나와부하가적게걸리게되며추진기관이과속으로회전하게되어손상을입을수있다. (6) 브로칭 (broaching) 현상 선미파를받으면서항해하는선박에선수동요가발생해선수각이점점증가하는현상을말 하며심할경우전복될수있다.

12 2. 동요감쇄장치 (1) 빌지용골 (bilge keel) 횡동요감쇄장치의하나로횡동요시상당한양의물을밀쳐내야하고뒤쪽으로는와류를 발생시켜횡동요를억제하게된다. 선저만곡부에배길이의 1/3 정도로붙인다. (2) 감요수조 (antiroll tank) 횡동요감쇄장치의하나로선박의횡동요고유주기와감요수조내액체의동요주기가같고액체에의한모멘트가파에의한강제횡동요모멘트와반대방향으로작용하도록설계된다. 횡동요를멈추게할수는없지만진폭을줄이는데는효과적이다. 다만중량이많이나가므로그만큼선박의재화중량이줄어들며수동식감요수조는공진주기이외의주기에서는오히려횡동요진폭을늘릴수도있다. (3) 핀안정기 (fin stabilizer) 횡동요감쇄장치의하나로좌우현의만곡부에부착되어있으며센서의압력에의해제어된다. 항주시핀이회전하게되면낮은쪽의핀에서는윗방향으로의양력을, 높은쪽의핀은아랫방향으로의양력을발생시키며입거또는정박시에핀의보호를위해서선체내부로들어갈수있도록되어있다. 양력을사용하므로정지시에는거의효과가없다. (4) 스케그 (skeg) 선수동요감쇄장치의하나로무인바지가예인되는경우선미근처에안전핀한쌍을부착 하여선미트림을주는장치이다. (5) 기타동요상쇄방법 - 횡동요 : 자이로안정기 - 종동요 1 선저구배 : 활주형고속정의경우선수부부근에 30도의선저구배를준다. 2 폭이넓고선미부가평평하면종동요가심하므로선수부와같이날씬하게설계한다. 3 침로나선속또는두가지를모두변경시킨다. 4 가벼운화물은선수부와선미부에싣고무거운화물은선체중앙부에싣는다. 5 선수또는선미부에붙이는핀은오히려진동을유발시켜슬래밍의피해를받기쉽다. - 선수동요 : 선미트림 ( 선박의크기에관계없이선수동요를줄일수있다.)

13 3. 기출문제 2002 조선산업기사 1. 선박이선체의수직중심선축을중심으로주기적인회전왕복운동을하는것은? 가. 롤링 (rolling) 나. 히빙 (heaving) 다. 서징 (surging) 라. 요잉 (yawing) 2003 조선기사 2. 파랑중을항해하는선박의종동요와이에따른슬래밍의피해를줄일수있는효과적 인방법이아닌것은? 가. 침로나선속또는두가지를모두변경나. 무거운화물을선체중앙부에이동다. 가급적선수와선미부를날씬한형상으로설계라. 수평핀을선수또는선미부에설치 2004 조선기사 3. 빌지킬 (bilge keel) 을설치하는경우빌지킬의길이는배길이의몇 % 정도인가? 가. 25~50% 나. 10~30% 다. 60~80% 라. 80~100% 2004 조선기사 4. 선박횡동요를방지하기위한장치가아닌것은? 가. 사이드드러스터 (side thruster) 나. 빌지킬 (bilge keel) 다. 감요수조 (anti rolling take) 라. 핀안정기 (fin stabilizer) 해설 : 사이드드러스터는선박의선수또는선미의물에잠긴선체의가로방향에장착한 스크루프로펠러를회전시켜추진력을발생시킴으로서선회력을발생시키는선회용프로펠 러 ( 가로방향프로펠러 ) 이다 조선산업기사 5. 다음중선박의횡요감쇄장치가아닌것은? 가. 만곡부용골나. 핀안정기다. 감요수조라. 자이로컴퍼스 해설 : 자이로컴퍼스는자이로의원리를이용한나침반이다.

14 2009 년조선기사 6. 다음중주된목적이선박의횡동요를방지하기위한장치가아닌것은? 가. 빌지용골나. 안정핀다. 밸러스트탱크 라. 감요탱크 해설 : 밸러스트탱크는선박의균형을잡아주는장치이다 년조선기사 7. 배가항해할때선체운동에의해선수선저부가수면을강하게내려치는현상을무엇 이라하는가? 가. 티핑 (Tipping) 나. 해머링 (Hammering) 다. 종동요 (Pitching) 라. 슬래밍 (Slamming) 2004 조선산업기사 8. 빌지킬 (bilge keel) 이부착되는곳은? 가. 만곡부외판나. 선저외판다. 선측외판라. 내저판 2003 조선산업기사 9. 빌지용골 (bilge keel) 의용도는? 가. 종강도기여나. 횡요감소다. 흘수증대라. 저항감소 2006 조선산업기사 10. 빌지킬 (bilge keel) 을잘못설명한것은? 가. 만곡부외판의외측에부착한다. 나. 선체종각도를담당하는주요부재이다. 다. 폭은 200 ~ 400mm 정도이다. 라. 길이는선체중앙부 (1/3)L ~ (3/5)L 정도이다 조선산업기사 11. 선박의측면에서파도가올때가장문제가되는동요는? 가. 히빙 (heaving) 나. 피칭 (pitching) 다. 롤링 (rolling) 라. 서징 (surging)

15 Section 004 선박법규및조종성능 1. 선박법규 (1) 국제조약기구 1 IMO(Intergovernmental Maritime Organization) : 해난구조 항해시설 해상충돌방지 해양오염방지등의전지구적문제해결을위한국제적협력을도모한다. 2 ILO(International Labour Organization) : 노동조건을개선하고노동자의생활과복 지향상, 노동조건의국제적기준마련, 개발도상국의원조활동등을한다. (2) 국제조약 1 SOLAS : 승조원및여객의생명을보호하기위한각종설비의국제적통일과배의안 전확보에관한조약이다. 2 ICLL(=ILLC) : 만재흘수선에제약을두어항상규정된건현을확보함으로써예비부력 을확보하여배와인명의안전을보장하는만재흘수선에관한조약이다. 3 MARPOL(Marine Pollution) : 해양오염방지협약 2. 조종성능 (1) 조타 타를이용하여선박의침로를유지하거나기존항로에서벗어나선회를할수있다. 하지 만두기능은서로상반되므로설계자는적정선에서타협을해야하며대양을횡단하는상선 이나여객슨은침로유지능력을, 군함이나예인선은선회능력이더중요하다. (2) 선형 침로유지능력 ( 직선안정성 ) 을가지려면가능한한큰선미트림을가져야하며설계시선형을날씬하게, 선미부에는충분한데드우드를, 선수부는경사지게하는것이좋다. 이러한선형에서는선수동요의회전방향과반대방향으로동류역학에의한모멘트가작용하여직선항로로부터벗어나는것을막아준다. 하지만선회반지름은상당히커지게된다. (3) 선회항적 타를임의의각 ( 최대 35 도 ) 까지회전시키면, 타에좌현쪽으로향하는양력이발생하여잠 깐동안선체가좌현쪽으로밀리지만곧타에서발생한양력으로인해우현쪽으로밀리게 되며, 곧정상선회를하게된다. 이때선수는항상항적의내부에위치한다.

16 (4) 사이드드러스터 (side thruster) 선박의선수또는선미의물에잠긴선체의가로방향에장착한스크루프로펠러를회전시 켜추진력을발생시킴으로서선회력을발생시키는선회용프로펠러 ( 가로방향프로펠러 ) 이 다. 일반적으로선수부에설치하나선미부근처에설치할수도있다. 3. 기출문제 2002 조선산업기사 1. 선박의타각범위를바르게나타낸것은? 가. 좌, 우현 35 나. 좌, 우현 30 다. 좌현 30 우현 35 라. 좌현 35 우현 조선산업기사 2. 선박으로부터의해상오염방지를위한국제협약은? 가. SOLAS 나. MARPOL 다. ILLC 라. KR 해설 : KR 은한국선급을말한다 조선기사 3. 선박운항시배를회전시키는경우회전모멘트가실제적으로최대가되는타각은? 가. 45 나. 20 다. 15 라 조선기사 4. 상선등의최대안전흘수를규정하고필요한건현을확보하도록하는내용의국제협약 은? 가. MARPOL 나. ILO 다. SOLAS 라. ICLL 2004 조선기사 5. 다음중국제만제흘수선규정에따라건현결정때표정건현에수정을해야하는것 은? 가. 폭나. 주형계수다. 흘수라. 선루

17 2002 조선산업기사 6. 타 (rudder) 의설치시타트렁크 (rudder trunk) 또는갑판관통부를통한해수의침입을 막기위해패킹상자를붙이는데이것의명칭은? 가. 스테딩박스 (steading box) 나. 러더스토퍼 (rudder stopper) 다. 스터핑박스 (Stuffing box) 라. 점핑스토퍼 (jumping stopper)

18 Section 005 선체저항 1. 저항 - 마찰저항 (frictional resistance, ) : 물과선체표면과의마찰에서생기는저항 - 조파저항 (wave-making resistance, ) : 배가항주함으로써생기는파도로인한저항 - 조와저항 (eddy-making resistance, ) : 선체표면의급격한형상변화때문에생기는소용돌이로인한저항 - 잉여저항 (residual resistance, ) : 조파저항 + 조와저항 - 점성저항 (viscous resistance, ) : 유체의점성때문에발생하는저항, 평판의마찰저항 ( ) 과형상저항 ( ) 으로분 류된다. - 전저항 (total resistance, ) 1 종래 (W. Froude) 2 근래 (G. Hughes) ( 단, 는공기저항 ) - 전저항중대부분은마찰저항과조파저항이차지한다. 속력이낮으면마찰저항이, 속력 이높으면조파저항이큰비율을차지한다. 2. 마찰저항 배가등속으로항주할때선체의표면에는물의점성에의해접선방향으로마찰력이작용 하며전저항의큰부분을차지한다. (1) Froude 의마찰저항공식 마찰저항계수 ( : 침수표면적, : 선속 ) (2) 레이놀즈수 ( : 물의동점성계수 )

19 3. 잉여저항 (1) 잉여저항의계산 (2) Froude 의비교법칙 기하학적으로상사한두배의 Froude 수가같으면두배의무차원화된잉여저항계수 은같다. (3) 대응속도 Froude 의비교법칙이성립할때두배의 Froude 수가같은데이때 Froude 수를같게만드 는속도를대응속도라고하며두배의속도는길이의비의제곱에비례한다. 4. 그밖의저항 1 공기와바람의저항 2 선체부가물저항 3 천수및제한수로의영향 : 수심이얕은천수 (shallow water) 에서는동일한속도에서저항이증가하는천수영향을받는다. 천수에서는선체밑으로흐르는물의흐름이제한되어일부는유속을증대하여통과하지만나머지는옆으로더욱멀리돌아 2차원의흐름에가까워지며이때선체주위의속도증가는마찰저항을증대시키고조와저항및조파저항도증가시키게된다. 폭이좁은곳은천수영향에더불어측벽의영향까지도받는다. 5. 기출문제 2003 년조선산업기사, 2003 년조선기사 1. 프루드 (Froude) 의선박저항분류방식에서잉여저항은? 가. 조파저항 + 마찰저항 다. 마찰저항 + 공기저항 나. 조파저항 + 조와저항 라. 조파저항 + 공기저항

20 2003 년조선산업기사 2. 선박의저항종류중통상적으로선박의속도가증가할수록급격히증가하는저항은? 가. 조파저항나. 마찰저항다. 공기저항라. 형상저항 해설 : 속도와관련된저항은항주함으로써일으키는파도와관련된조파저항이다 년조선산업기사 3. 선박의저항에관한설명으로옳은것은? 가. 마찰저항은속도가느릴수록크다. 나. 잉여저항은조파저항과조와저항등의합이다. 다. 조파저항은속도가빠를수록작다. 라. 조와저항은공기저항이다 년조선산업기사 4. 선박에서발생되는저항중선체표면의급격한형상변화때문에발생되는소용돌이로 인한저항은? 가. 마찰저항나. 조파저항다. 조와저항라. 잉여저항 2004 년조선산업기사 5. 저속선에서가장큰비중을차지하는저항은? 가. 조파저항나. 조와저항다. 마찰저항라. 공기저항 2002 년조선산업기사 6. 다음괄호속에들어갈알맞은말은? 기하학적으로상사한두배의 ( ) 가같으면두배의무차원화된 ( ) 는서로같다. 가. 레이놀드수, 마찰저항계수 다. 프루드수, 마찰저항계수 나. 레이놀드수, 잉여저항계수 라. 프루드수, 잉여저항계수 2003 년조선산업기사 7. 선박이하천, 운하등수심이얕은곳을지나갈때저항이증가하는데이것을무엇이라 하는가? 가. 조와저항증가현상나. 와류현상다. 천수영향라. 거칠기영향

21 2004 년조선기사 8. 모형선을예인수조에서실선의대응속도로예인하는것은실선과모형선사이에어떤 저항을비례관계로만들어주기위해서인가? 가. 총저항 나. 마찰저항다. 잉여저항라. 조와저항 2004 년조선기사 9. 길이 200m, 속도 14.0knots 인실선과기하학적으로상사한모형선을수조시험하려고 한다. 모형선의속도를 3.5knots 로할때모형선의길이는? 가. 11.0m 나 다. 14.0m 라. 16.0m 해설 : 에서 이므로 이다 년조선기사, 2009 년조선기사 10. 실선의길이가 169m, 선속이 10knot 이고, 상사모형선의길이가 4m 일때수조에서 예인하는모형선의대응속도는? ( 단, 1knot 는 m/s 이다.) 가. 약 0.7m/s 나. 약 0.8m/s 다. 약 0.9m/s 라. 약 1.0m/s 해설 : 에서 이며양변에루트를씌우면 가 되어 가된다.

22 Section 006 배수량계산 1. 중량과톤수 - 배수중량 (displacement) : 배가정수에떠서평형을이룰때배가밀어낸물의중량으로 수선밑배의용적 ( 배수용적 ) 과물의비중의곱으로나타냄 - 배수톤수 (displacement tonnage) : 배수중량을톤수로나타낸값 - 경화중량 (light weight, LW) : 배의자중, 즉경하상태의중량 - 재화중량 (dead weight, DW) : 계획만재흘수에서배가실을수있는화물의최대중량 - 만재배수량 (full load displacement) : 계획만재흘수에서배가밀어내는해수의중량 - 부가물배수량 (appendage displacement) : 외판, 빌지킬, 키등이밀어내는해수의중량 - 형배수량 (moulded displacement) : 배수량에서부가물배수량을제외한중량 (moulded line 안쪽배수량 ) - 순톤수 (net tonnage, NT) : 총톤수로부터배의운항에필요한공간의용적을 100 당 1 톤으로환산한값을공제한톤수이며, 여객이나화물을실을수있는공간의용적톤수 - 총톤수 (gross tonnage, GT) : 측도갑판의아랫부분용적에측도갑판보다위의둘러막힌 공간의용적을더하고 100 을 1 톤으로하여톤수로나타낸것 - 측도갑판 (tonnage deck) : 갑판이 2 층이하인배는그배의상갑판을, 3 층이상인배는 아래에서 2 번짜갑판을말한다. 2. 기출문제 2002 조선산업기사 1. 만재배수톤수에서경하배수톤수를뺀값은? 가. 총톤수나. 순톤수다. 기준배수톤수 라. 재화톤수 해설 : 만재배수톤수는경하배수톤수와재화톤수의합이므로답은재화톤수이다.

23 2003 조선산업기사 2. 선박의톤수와관련된다음의관계식중옳은것은? 가. 재화중량 + 경하배수량 = 만재배수량나. 재화중량 - 경하배수량 = 만재배수량다. 경하배수량 - 순톤수 = 만재배수량라. 재화중량 + 순톤수 = 만재배수량 2009 조선기사 3. 다음중선박에적재할수있는최대한의중량을말하며만재배수량과경하배수량의차 를나타내는것은? 가. 배수톤수나. 재화중량다. 재화용량라. 운하톤수 해설 : 용량은부피를말하므로재화중량이답이다 조선기사 4. 순수한배자체만의무게를나타내는것은? 가. 만재배수량나. 경하배수량다. 재화중량 라. 순톤수 2003 조선기사 5. 여객이나화물의운송용으로제공되는선박내장소로서직접수익을얻는데사용되는 장소의크기를나타내는용적톤수는? 가. 총톤수나. 순톤수다. 배수톤수라. 경하배수량

24 Section 007 선도와선박계산 1. 선도 (lines) (1) 정면도 (body plan) 선체의중심면과기면에직각인가상적인절단면위에나타나는형선체의횡단면형상을나타낸다. 좌현 (port) 과우현 (starboard) 이대칭이므로반쪽단면만을나타내며선수부를오른쪽에, 선미부를왼쪽에배치한다. 가상적인절단면을스테이션이라고하며선수방향에서선미방향으로일련번호를매기고시작은 0이다. (2) 반폭도 (half-breadth plan) 기면과평행하며중심면과직각을이루는가상적인절단면에나타난형상을수선또는수 선면이라고하는데정면도와마찬가지로반쪽형상만을도시하며반쪽수선면의형상을그 린그림을뜻한다. (3) 측면도 (sheer plan 또는 profile) 중심면에평행인가상적절단면에나타난형선을측면선이라하며이측면선을그린그림을 뜻한다. 반폭도와측면도에서는선수부를오른쪽에배치하는것이일반적인관례이다. (4) 선도 (lines) 정면도와측면도, 그리고반폭도를한평면위에그린것을뜻한다. 정면도는스테이션, 측면 도는측면선, 반폭도는수선의참형상을보여주며다른그림 ( 도면 ) 에서는위치만표시한다. (5) 오프셋표 (table of offsets) 중심면에서수직하게세운종선을따라잰거리, 즉반폭을오프셋이라고하며실제길이 는반폭도와정면도에나타난다. 모든스테이션과모든수선에서의오프셋을표시한것을 오프셋표라고한다.

25 2. 선체와관련된곡선 (1) 유체정력학적특성곡선도 (= 배수량등곡선도 ) 전체수선에서여러특성값을계산한후곡선으로나타낸것. 1 기선으로부터부심까지의연직높이 (KB) 2 기선으로부터횡메타센터까지의연직높이 (KM) 3 선체중앙으로부터부심까지의수평길이 (LCB) 4 선체중앙으로부터부면심까지의수평길이 (LCF) 5 배수량 6 cm당배수톤수 (TPC) 7 선미트림 m당배수량변화 8 1cm 트림변화모멘트 (MTC 1cm) - 1cm 트림모멘트 (MTC) ( : 배수량, : 길이, : 종메타센터높이 ) - 기선 (base line) : 선체의가장아래부분에서수평하게그은선 (2) 부심 (center of buoyancy) : 부유체의물속에잠긴체적의중심위치이며그위치는높이방향, 길이방향, 그리고폭방향으로정의된다. 부분의선박은좌우대칭이므로폭방향부심위치는중심면위에놓이게되며높이방향위치는기선으로부터, 길이방향위치는선미수선또는선수수선으로부터측정되기도한다. 보통의경우에는선체중앙을기준으로한다. - 부심의높이방향위치 (VCB, vertical center of buoyancy) - 부심의길이방향위치 (LCB, longitudinal center of buoyancy) (3) 부면심 (center of floation) : 수선면의도심을말하며부면심의길이방향위치 (LCF, longitudinal center of flotation) 는 LCB 와마찬가지로선체중앙을기준으로참으며트 림의변화없이배수량에비해가벼운화물을실을때에는 LCF 에실어야한다. - 부면심의높이방향위치 (VCF, vertical center of floation) - 부면심의길이방향위치 (LCF, longitudial center of floation)

26 3. 근사적분법 (1) 용적의계산 횡단면적을길이방향으로적분하여얻거나수선면적을높이방향으로적분하여얻거나근사 적분법을이용하여구할수있다. 수선하에서용적을구하면곧배수용적이된다. (2) 사다리꼴법칙 곡선을 N 등분하여그각각의면적을사다리꼴로가정하여합산하는방식으로계산이간단 하나오차가매우크다. (3) Simpson 제 1 법칙 곡선을 N 등분하여 2 개씩짝을지은후세종선을지나는 2 차포물선으로가정하고구간을 적분하여면적을계산한후합산하는방식으로계산후나오는가중값 1, 4, 1 을 Simpson 의곱수라고한다. (4) Simpson 제 2 법칙 Simpson 제 1 법칙과방식은동일하며 3 개씩짝을지은후네종선을지나는 3 차포물선 으로가정하여구한다. 4. 기출문제 2009 조선기사 1. 배수량 W, 길이 L, 폭 B, 흘수 d, 종경사각, 종메타센터높이, 종메타센터반지 름 이라할때, 센티미터당트림모멘트 (MTC) 를구하는식으로옳은것은? 가. tan 나. 다. tan 라 조선산업기사 2. 수선하의횡단면적을길이방향으로적분하거나수선면적을깊이방향으로적분하여얻 을수있는것은? 가. 배수용적나. 배수량다. 톤수 라. 경하중량

27 2004 조선산업기사 3. 선박의수선면및횡단면형상의곡선을 2 차포물선의일부라고가정하고면적을구하 는근사계산법칙은? 가. 사다리꼴법칙나. 심프슨제 2 법칙다. 웨들법칙라. 심프슨제 1 법칙 2009 조선기사 4. 배수량등곡선도 (Hydrostatic curves) 에나타나지않는것은? 가. 방형계수나. 종메타센터높이다. 부심위치라. 중심의길이방향위치 해설 : 등곡선도에배수량이나타나있으므로방형계수는구할수있다 조선산업기사 5. 선도에서수선면의진형상은어느도면에나타나는가? 가. 정면도나. 반폭도다. 측면도라. 공사용정면선도 2003 조선기사 6. 곡선부를 3 차포물선이라고가정하고근사법으로면적을계산할때가장적합한방법 은? 가 법칙 다. 심프슨제 1 법칙 나. 체비체프 (Tchebycheff) 의법칙 라. 심프슨제 2 법칙 2004 조선기사 7. 강선에있어서선도에표시되는선체의면은? 가. 외판의외측면나. 외판의내측면다. 늑골의내측면라. 갑판의외측면 2009 조선기사 8. 다음중 3 차원이상의식으로표현되는임의의곡선하부의면적을구하고자할때가 장정도 ( 精度 ) 가좋은방법은어떤법칙을사용하였을경우인가? 가. Simpson 제 1 법칙나. 사다리꼴법칙다. Simpson 제 2 법칙라. Tchebycheff 법칙 2009 조선기사 9. 다음중선체수선 (Water line) 이곡선으로나타나는도면은? 가. 정면도 (body plan) 나. 측면도 (Sheer plan) 다. 도킹도 (Docking plan) 라. 반폭도 (Half-breadth plan)

28 Section 008 복원성과트림 1. 메타센터 일반적인선박에서무게중심위치 (G) 는부심의위치 (B) 보다위에있으며횡경사를시키게되면부심이초기위치로부터부력이증가한쪽으로이동하게된다. 중량과부력은크기는같고서로반대방향으로작용하며 로표시하는데안정한선박에서는이때복원모멘트가작용하게된다. 이경우새로운부심위치에서의부력의작용선이초기부력의작용선과만나는점이무게중심위치보다위쪽에놓이는데이교점을메타센터 (M) 라고한다. 메타센터가무게중심보다위에있으면양, 아래에있으면음으로표현하며무게중심과메타센터사이의거리를메타센터높이 (GM) 라고한다. (1) 복원모멘트 GM은초기횡복원성을나타내는지표인데일반선박에서횡경사각 () 이 10 보다작으면 GM이변하지않는다고간주하며점점크게하면초기에는 GM이증가하다가어느순간부터감소하며결국음의값을가져전복하게된다. 복원모멘트 은 sin 로나타낼수있다. (2) 메타센터높이 1 기선으로부터부심까지의연직높이 (KB) 를구한다. ( 선도또는오프셋표 ) 2 메타센터반지름 (BM) 을구한다. (, : 중심선에대한수선면의 2차모멘트 ) 3 무게중심의연직높이 (KG) 를구한다. ( 화물의양과위치에따라변하므로추정값사용 ) 4 GM = KB + BM - KG (3) 경사시험 무게를알고있는중량물 (W) 을선박의중심선으로부터 d만큼가로로이동시키며횡경사모멘트 ( ) 와복원모멘트 ( ) 가같아질때멈추게된다. 이때횡경사각은선내에진자를매단후길이와추가움직인거리를측정하여구하면된다. 중심의위치와메타센터높이를구할수있다. tan - 자유표면효과 : 탱크내유동성화물또는액체에자유표면이있을경우횡경사에따라경사진쪽으로쏠려서무게중심위치가변하여메타센터높이에영향을주게된다. 이영향때문에메타센터높이가감소하므로주의를요하며실제선박에서는길이방향으로격벽을설치하여효과를줄이는경우도많다.

29 2. 복원력 (1) 정복원력곡선 횡경사각도에대한복원모멘트를그린곡선이며모든경사각에서의배수량이일정하므로복원모멘트대신에복원팔 (GZ) 을사용하기도한다. 경사각이증가할수록복원모멘트가커지다가갑판모서리가물에잠기기시작하는경사각근처에서최대값을가지며각도가더커지게되면감소하다가결국 0이되는데이때의경사각을복원력범위라고한다. (2) 복원성기준 메타센터높이값은보통폭의 0.6% 정도인데 GM 값이너무작으면복원력이부족해질수 있고너무크면과대한복원력때문에승선감을해치게된다. 따라서선급협회에서는 GM 의 최소허용값을규정해놓고있다. 3. 흘수와트림 (1) 흘수 물건 ( 중량물 ) 을추가로실을경우흘수증가량은 이된다. 여기서물의비중의단위는 이다. ( : 수선면적, : 물의비중 ) (2) 트림 배의선수미의흘수차를말하며선수트림은선수, 선미트림은선미의흘수가더큰경우를말한다. 선수트림이발생하게되면프로펠러가수면에노출되어효율이떨어지고조타상으로좋지않으므로부심의위치를선수방향으로이동하거나기관실길이를짧게하여화물중심을선미쪽으로이동시킨다. 4. 경두선과중두선 배의상부가무거운배를중두선, 하부가무거운배를경두선이라고하며복원력이커서 복원주기가짧아승선감이나쁘다.

30 5. 기출문제 2009 조선기사 1. 선박의경사시험은무엇을알기위해실시하는가? 가. 복원력범위및배수량나. 중심위치및메타센터높이다. 부심위치및부면심위치라. 경사각도및복원력소실각 2002 조선산업기사 2. 메타센터높이 (GM) 를계산하는옳은식은? ( 단, KB: 기선으로부터부심까지의연직높이, KG: 기선으로부터무게중심까지의연직높이, BM: 메타센터반지름 ) 가. GM=KB-BM-KG 나. GM=KB+BM-KG 다. GM=KB-BM+KG 라. GM=KB+BM+KG 2002 조선산업기사 3. 선박의경사시험을하는목적은다음중무엇을구하기위해서인가? 가. 부면심위치나. 부심위치다. 중심위치라. 경심위치 2002 조선산업기사 4. 배수량 100ton 의배에서 1ton 의중량물을가로방향으로 4m 이동시켰을때길이 2m 의 진자끝이 0.2m 이동하였다. 이때메타센터높이 GM 은? 가. 0.2m 나. 0.3m 다. 0.4m 라. 0.6m 해설 :

31 2004 조선산업기사 5. 선박의메타센터반경 (BM) 에관한설명중틀린것은? 가. 방형계수 ( ) 가작을수록크다. 나. 동일선박에서흘수가작을수록크다. 다. 동일선박에서만재흘수상태일때가장크다. 라. 오프셋 (off-sets) 을이용하여구할수있다. 해설 : 가. 방형계수가작으면배수용적이작으므로분모가작아져서커진다. 나. 동일선박에서흘수가작으면배수용적이작으므로크다. 다. 동일선박에서만재흘수상태는흘수가크므로배수용적이커져서반지름은작아진다. 라. 오프셋에는배수량에관한정보가들어있으므로배수용적을구할수있다 조선기사 6. 선박의내부에자유표면 (free surface) 을가지는유동수 (free water) 가있을경우, 횡요 운동을함에따라복원력은? 가. 증가한다나. 영향이없다다. 감소한다라. 일정치않다 해설 : 유동수가있으면자유표면효과로 GM 이작아지는데복원모멘트는 GM 에비례하므로 감소한다 조선기사 7. 배수량을일정하게하고선폭을증가시키면복원력은? 가. 증가된다나. 변동이없다다. 감소한다라. 경우에따라다르다 해설 : 선폭이증가하면부심의변위가커져서모멘트팔의값이커지므로복원력이증가하 게된다 조선기사 8. 선박의폭을증가시킬때증대되지않는것은? 가. 횡메타센터반지름 (BM) 나. 복원성범위다. 부심의높이 (KB) 라. 메타센터높이 (GM) 해설 : 폭이증가하면부심의변위가커지게된다. 따라서이전부심과이후부심의교점인메타센터높이는커지게되며복원성범위도넓어진다. 또한 BM = KG+GM-KB로나타낼수있는데 KG와 KB는일정한데 GM이커지므로 BM도커지게된다. KB는폭과는관계가없으므로변화하지않는다.

32 2006 조선산업기사 9. 선박의어떤배수량에서가로경사각변화에대한복원정 GZ 변화모양을나타낸곡선 은? 가. 복원력곡선나. 본전곡선다. 배수량곡선라. 전단력곡선 2004 조선기사 10. 현행선박복원성규정중에서복원지수 C 값에영향을주지않는항은? 가. 경사모멘트곡선의형상나. 횡복원모멘트곡선의형상다. 전진각및선속라. 횡동요각및해수유입각 해설 : 모멘트및횡동요는모두복원성에영향을주는요인이지만전진각이나배의속도는복원성과는관계가없다 조선산업기사 11. 선박의복원력에관한설명으로잘못된것은? 가. 선박의무게중심이낮을수록복원력은크다. 나. 선박의폭이증가하면복원력은감소한다. 다. 일반적으로세깅상태에서는복원력이감소한다. 라. 탱크내의자유수는복원력을감소시킨다. 해설 : 가. 무게중심이낮을수록 GM이커져서복원력은커진다. 나. 폭이증가하면 GM이커져서복원력은커진다. 다. 세깅상태에서는선체중심부의중력이커지고선수미의부력이커져불안정한상태가되어복원력이감소한다. 라. 자유수는자유표면효과를발생시켜 GM을작게하므로복원력이감소된다 조선산업기사 12. 수선면적이 1,000 m2인선박에 41 TON 의화물을갑판중앙에적재할경우, 해수에서 흘수의증가량은? ( 단, 해수의비중은 이다.) 가. 2.5 cm 나. 3.0 cm 다. 3.5 cm 라. 4.0 cm 해설 : 이므로 4.0cm. ( 물의밀도 : )

33 2003 조선산업기사 13. 수선면적 ( ) 이 1200 m2인선박의갑판중앙에 톤의화물을적재하였을때흘수 증가량은? 가. 4.0cm 나. 4.5cm 다. 5.0cm 라. 5.5cm 2003 조선산업기사 14. 하천을운항하던선박이바다로진입하면? 가. 흘수가증가한다나. 흘수가감소한다다. 흘수가변화하지않는다. 라. 흘수가증가할수도감소할수도있다. 해설 : 하천은비중이 1.0, 바다는 이므로밀도가커져서흘수계산식의분모가 커지게되고흘수는작아진다 조선산업기사 15. 어떤선박의선수흘수가 10m, 선미흘수가 10.3m 이다. 이선박의트림 (trim) 값은? 가. 0.3m 나. 3m 다. 1.4m 라. 1.3m 해설 : 트림은선수미의흘수차이므로 이된다 조선산업기사 16. 전부흘수 380cm, 후부흘수 345cm 인배가중량물이동으로전부흘수는 360cm, 후부흘수는 450cm 로변화하였다. 새로운흘수선에대한트림은? 가. 90cm 선미트림나. 90cm 선수트림다. 20cm 선수트림라. 105cm 선미트림 2004 조선산업기사 17. 길이 45m, 폭 9m, 깊이 8m 인상자형선체가흘수 4m 로떠있다. 그림의 A 구획실이 완전침수되었다면그때의흘수는? 가 m 나 m 다 m 라 m 해설 : 흘수선아래의용적을비교하면된다. 완전침수가되고나면길이가 45m 에서 36m 로줄어들게되므로 에서 =5.625 이다.

34 2002 조선산업기사 18. 만재입항시에복원성이나쁜이유가아닌것은? 가. 출항시가득찼던연료가항해중소모로자유표면의효과가있다. 나. 선저탱크의기름소모로인해중심이상승한다. 다. 산적홤루선의경우횡요에의해화물이한쪽으로쏠린다. 라. 항해중밸러스트탱크에해수를채우므로배수량이증가한다. 해설 : 밸러스트탱크에해수를채우면배수량이증가하여복원력이커진다 조선산업기사 19. 다음중에서경두선을잘못설명한것은? 가. 무게중심이낮은값을말한다. 나. GM의값이커서복원력이매우좋다. 다. 복원력이크기때문에승선감이매우좋다. 라. 작업선이나어선의경우에경두선이많다 조선산업기사 20. 경두선에관한설명으로틀린것은? 가. 무게중심이낮다. 나. 복원력이크다. 다. 동요주기가짧다. 라. 승선감이좋다.

35 Section 009 선형의종류 1. 특수선형 (1) 구상선저선형 (Bulbous bow ship) 만재흘수선부근의선수부수선의형상을극도로가늘게하고, 선수하부를구상으로부풀게한것으로주선체가발생시키는선수파는선수에서파고로부터시작하는데대해구 (burb) 에의한파도는구의바로뒤에파저가나타나게되는것을알게되어선수부를구상으로만듦으로써주선체가발생시키는파와구에의해발생시키는파를간섭시키면선수파를소멸시키거나작게할수있다는것을알게되어고안된것이다. 전저항중조파저항이큰고속선에서만유리한것이아니라낮은조파저항을받는뚱뚱한유조선이나광석운반선등에도큰구를붙임으로써저항성능개선에큰효과를보며그이유로는선수파의소멸작용이외에도선체주위의유속감소를초래하여마찰저항을줄이며선수부의쇄파저항감소에기여하여전체적인점성저항감소에도유리하기때문이다. (2) 쌍동선 ( 캐터머랜 ) 쌍동선은각선체가가늘어져조파저항은줄어들지만두선체를합친침수표면적은늘어나 마찰저항에는불리하다. 따라서조파저항의비중이큰고속선에유리하며쌍동을갑판으로 연결하기때문에넓은갑판면적을얻을수있으며배의폭이커져복원성도유리하다. (3) 수중익선 (4) 활주선 2. 선루의배치에따른배의종류 1 삼도형선 : 상갑판상에선수루, 선교루및선미루 3개의선루를가지는선박으로선루배치의기본형이며화객선, 화물선에서볼수있다. 2 장선수루선 : 선수루와선교루가합쳐진것으로소형선, 해양구조선에서볼수있다. 3 저선수루선 : 선박의용도에따라선수루가낮은선박이다. ( 선수부상갑판높음 ) 4 저선미루선 : 선박의용도에따라선미루가낮은선박이다. ( 선미부상갑판높음 ) 3. 갑판의배치에따른배의종류 1 평갑판선 (flush decker) : 상갑판상에선루가없는선박으로건현갑판을상갑판으로하는선박이다. 평수구역과같이파랑이적은해역을항행하는소형선에서볼수있다. 2 복갑판선 : 보통의선루보다가벼운구조의선루가선수에서선미까지전통한선형이다. 가벼운화물을실을때에는상갑판이나제2갑판사이에선실이나객실을배치하고그하부는선창으로하는경우가많다.

36 4. 기출문제 2003 조선기사 1. 선박의선수형상을구상선수 (bulbous bow) 로만드는주된목적은? 가. 대형선임을나타내기위하여나. 조파저항을줄이기위하여다. 추진기관의마력을줄이기위하여라. 선수를손상으로부터보호하기위하여 2002 조선산업기사 2. 선수선저형상을구상선수로하는주된이유는? 가. 조정성능증대나. 선수부강도증대다. 조파저항성능개선라. 점성저항성능개선 2006 조선산업기사 3. 동일한선체를 2 개로하여두선체를갑판으로연결한형태의선형으로, 갑판의적이 넓으며, 복원성이양호하여여객선에주로적용되는선형은? 가. 커터머렌 (catmaran, 쌍동선 ) 다. 공기부양선 (air cushion vehicle) 나. 하이드로포일 (hydro-foil) 선 라. 아크형선 (arc form ship) 해설 : 하이드로포일선은수중익선을말하며공기부양선은호버크래프트이다 조선산업기사 4. 선수형상에서구상선수를채용하는일반적이유는? 가. 외형을좋게하기위하여나. 충돌시에대비하여다. 조파저항을줄이기위하여라. 선체용적을증가시키기위하여 2003 조선산업기사 5. 선형 ( 船型 ) 의종류중소형화물선에서선미부분에화물적재공간을늘려선미트림 (trim) 으로해주기위해선미부의상갑판을약간높혀낮은선미루로한것은? 가. 저선미루선나. 복갑판선다. 저선수루선라. 삼도형선

37 2006 조선산업기사 6. 선수루, 선교루, 선미루의 3 가지선루를다갖춘선박은? 가. 트렁크 (trunk) 선나. 삼도형선다. 저선미루선라. 평갑판선

38 Section 010 선박진동 1. 선박진동 (1) 원인 1 프로펠러의불균형 ( 기계적불균형, 날개의간격, 모양, 피치등 ) 2 추진축계의불평형 3 디젤기관의왕복운동기구 4 주기적인파랑 ( 파랑의충격, 슬래밍, Whipping 등 ) 5 선미부의불균일한반류분포및캐비테이션 6 선미형상 7 프로펠러의레이크 (rake) (2) 대책 1 선체의고유진동수변화 ( 화물위치, 질량분포변화등 ) 2 기진력의약화 3 감쇄장치의부착 ( 기진력발생부와선체의사이 ) 4 설계변경혹은구조보강 2. 기출문제 2009 조선기사 1. 선체진동을완화하기위하여기진력의진동수와선체고유진동수의공진현상을피해야 하는데이를위한일반적인방법이아닌것은? 가. 가능한한기진력을줄인다. 나. 위상조정장치를설치하여이용한다. 다. 배의세로질량분포를변경하여설계한다. 라. 선체건조시블록의숫자를되도록늘려조립한다 조선기사 2. 선체진동의발생원인과가장거리가먼것은? 가. 프로펠러의중심이편심되어있을때나. 엔진의실린더수가많을때다. 선미부의반류분포가변화할때라. 파랑에의해선체가동요할때

39 2004 조선기사 3. 다음중선체진동유발과관계없는것은? 가. 심한슬래밍현상나. 계속적으로스쳐지나가는파도다. 회전중에있는프로펠러라. 선체의횡요 ( 橫搖 ) 해설 : 슬래밍현상이심하면프로펠러가수면밖으로노출되어진동을유발한다 조선기사 4. 선체진동발생을최소화하기위해배치되는구조강성이큰부재는? 가. 선측종통재나. 사이드거더 다. 격벽라. 탱크사이드브래킷 해설 : 진동의원인중하나로중심선을기준으로좌우진동이있는데선측종통재는종강 도를강화시켜주는부재이다 조선기사 5. 다음중프로펠러에의해유기되는선미진동현상과가장관련이적은것은? 가. 선미형상나. 프로펠러의레이크 (rake) 다. 프로펠러날개의명음현상 (singing) 라. 프로펠러날개표면위의공동현상 (cavitation)

40 Section 011 선박설계와모형시험 1. 선박설계 (1) 견적설계 : 선주의요구조건에따라극히개략적인구상을세우는작업 1 주요요목결정, 개략적인요목표및시방서작성 2 선체부, 기관부, 전기부에대한재료표작성 3 일반배치도작성 * 선주의요구조건 : 배의종류, 척수, 선급, 국적, 재화중량, 항해속력및구역등 (2) 기본설계 : 견적설계이후상세설계전까지의작업 1 주요요목결정 2 시방서작성 3 일반배치도작성 4 중앙횡단면도작성 5 선도의결정 6 기관실배치도의작성 7 성능관계의제계산 8 주요기기의요목결정 9 재료표의작성, 주요구입품의주문요령서작성 (3) 상세설계 : 건조선박에대한실제공사용도면을작성하는작업 (4) 생산설계 : 공작에필요한모든부재의가공을위한일품도와취부도등을작성 (5) 의장설계 : 의장의상세설계과정으로선체, 기관, 전기의장으로구성 2. 모형시험 (1) 모형시험의종류 1 저항시험 : 선박을예인하면서저항을측정 2 자항 ( 추진 ) 시험 : 프로펠러의추력을이용해추진시키는시험으로속력, 프로펠러추력, 토크, 회전수및예인력등을측정 3 프로펠러단독시험 : 프로펠러단독으로시험하는것으로프로펠러의전진속력, 추력, 토크, 회전수등을측정 4 유선가시화 ( 조사 ) 시험 : 선형을개선하거나선체주위유선을분석하여부가물을부착하기위한최적위치를구하는시험으로물감, 페인트등을이용해유선의흐름및속력등을측정 * 모형시험에서모형선의 전저항 을구한다.

41 3. 기출문제 2002 조선산업기사 1. 선박설계에있어서설계자가결정해야할선박특성은? 가. 재화중량나. 형상계수다. 항해구역라. 항해속력 해설 : 나머지는모두선주의요구사항이다 조선산업기사 2. 선박으로서갖추어야할기본적인 3 가지특성이아닌것은? 가. 부양성나. 적재성다. 이동성라. 예인성 해설 : 예인성은기본적인특성은될수없다 조선기사 3. 선형개발을위한모형시험중에서배의저항, 추진성능평가와가장관련이없는것 은? 가. 자항추진시험나. 유선조사시험다. 반류분포조사시험라. 응력계측시험 2004 조선기사 4. 모형실험을하기위한수조의크기로서수조의측벽및바닥의영향이무시될수있는 크기설명으로잘못된것은? 가. 수조의폭은모형선길이의 1.5배이상이면된다. 나. 수심은모형선길이의 3/4~1배정도면된다. 다. 수조의횡단면적은모형선의수면하중앙횡단면적의약 100배이상이면된다. 라. 수조의길이는모형선길이의 20배이상되어야한다 조선산업기사 5. 선박의저항을산정하기위하여모형시험을하는데, 모형시험으로모형선의어떤저항 을계측하는가? 가. 조와저항나. 마찰저항다. 조파저항라. 전저항

42 Section 012 응력및변형률 1. 응력및변형률의개념 (1) 응력 : 외력에의해발생하는물체내의단위면적당저항력 ( 내력 ) 1 수직응력 (Normal Stress) 물체의단면에수직으로작용하는하중에의해발생하는응력으로법선응력이라고도하며 인장응력과압축응력이있다. 로나타낸다. 2 전단응력 (Shearing Stress) 물체에작용하는전단하중에의해전단면의접선방향으로발생하는응력으로접선응력이라 고도한다. 로나타낸다. (2) 변형률 : 하중에의해발생한변형량을원래의양으로나누어결정하는값. 1 세로변형률 ( 종변형률, ε) ε= 로나타내며 는세로변형량 ( 종변형량 ) 이다. 2 가로변형률 ( 횡변형률, ε ) ε = 로나타내며 는가로변형량 ( 횡변형량 ) 이다. 3 전단변형률 () tan 로나타내며 는전단변형량, 는전단각이다. 4 프와송비 (Poisson's ratio) 가로변형률과세로변형률의비이다. 이며 는프와송비, m 은프와송수이다.

43 5 면적변형률과체적변형률 - - 모든방향에서동일하중이작용할때 ± - 균일단면봉에인장하중이작용할때 6 후크의법칙 (Hook's law) - ( : 종탄성계수 ) - 종변형량 - 횡변형량 - ( : 횡탄성계수 ) - 횡탄성계수와종탄성계수의관계 - 체적탄성계수, (3) 허용응력과안전율 1 허용응력 : 변화가없는최대한의응력. ( 넘어서면파괴및소성작용이일어남 ) 2 안전율 : ( : 사용응력, : 허용응력 ) 3 사용응력 허용응력 탄성한도 (4) 응력집중 : 결함이있는곳에응력이집중되어큰응력이발생하는현상 m ax - 응력집중계수

44 (5) 직렬과병렬 - 직렬 : - 병렬 :, (6) 자중상태 - 자중만있는경우 ( : 비중량, ) - 자중과하중이모두있으면위의식에기본공식을더한다. ( ) - 자중만고려했을때원추형봉 : 균일단면봉의값에 1/3 을곱해준다. (7) 열응력 : 응력은봉의양단이모두고정된경우에만발생한다. (8) 탄성에너지 1 수직하중 ( 수직응력 ) 상태 : [J] - 레질리언스계수 ( 단위체적당탄성에너지, 탄성에너지계수 ) : [N/ m2 ] 2 전단하중 ( 전단응력 ) 상태 : [J] - 레질리언스계수 :

45 (9) 충격응력과변형량 : 플랜지가부착된봉에추를떨어뜨림 - 위치에너지를이용한다., h : 추의낙하높이 1 충격응력 2 충격변형량 3 갑자기놓으면 이되어 이된다. (10) 내압을받는얇은원통 1 원주응력 ( 후프응력 ), 판의두께 ( : 이음효율, C : 부식여유 ) 2 축응력 (11) 얇은회전원판에서의후프응력 1 원주속도 2 후프응력 (W : 단위폭당중량 N/ m2, : 단위폭당원심력 ) (12) 응력 - 변형률선도 : 인장시험 - 비례한도, 탄성한도, 상 하항복점, 극한강도, 파괴강도등을알수있다. - 하항복점과극한강도를항복점이라고부른다.

46 2. 기출문제 2003 조선기사 1. 코일스프링이 600N 의힘이작용되어 0.03m 의변형을일으켰다. 이때이스프링에 저장된탄성에너지는? 가. 18 나. 6 다. 9 라. 12 해설 : 2003 조선기사 2. 입방체가그표면에외부로부터균일한압력 P 를받고있을때, 체적변화율을표현한 식은? 가. 나. 다. 라 조선기사 3. 지름이 d이고길이가 L인환봉이있다. 이환봉에압축하중 P가작용하여지름이 로변했다면, 환봉재료의포아송비는어떻게표현되는가? ( 단, 환봉의탄성계수는 E이다.) 가. 나. 다. 라 조선기사 4. 그림과같은복합막대가각각단면적 을갖는두부분 AB와 BC로되어있다. 막대가 100 kn의인장하중을받을때총신장량을구하면? ( 단, 재료의탄성계수 (E) 는 200 GPa이다.) 가. 2mm 나. 4mm 다. 6mm 라. 8mm 해설 :

47 2003 조선기사 5. 재료시험에서연강재료의탄성계수 E=210GPa 를얻었을때포아송비가 이면이 재료의전단탄성계수 G 는몇 GPa 인가? 가 나 다. 35 라 해설 : 2003 조선기사 6. 그림과같이원추형봉이연직으로매달려있다. 길이, 고정단의직경 d, 비중량이 인경우봉의자중에의한신장량은? 가. 나. 다. 라. 해설 : 2002 조선산업기사 7. 코일스프링에 60N 의힘을작용시켰더니 2.7cm 줄었다. 이때스프링에저장된탄성에 너지는몇 인가? 가. 162 나. 81 다. 73 라 조선산업기사 8. 운동량의단위는? 가. sec 나. sec 다. sec 라.

48 2004 조선기사 9. 길이가 60cm이고단면이 1cm x 1cm인알루미늄봉에인장하중 P=10kN이걸리면인장하중에의해늘어난길이는? ( 단, 알루미늄의 E=20GPa) 가. 1.5mm 나. 3mm 다. 6mm 라. 2mm 해설 : 2004 조선기사 10. 지름 30mm 의원형단면이며, 길이 1.5m 인봉에 85kN 의축방향하중이작용된다. 탄 성계수 E=70GPa, 프와송비 = 1/3 일때, 체적증가량의근사값은몇 인가? 가. 30 나. 60 나. 300 라. 600 해설 : 2004 조선기사 11. 다음과같은부재의온도를 만큼증가시켰을때, 부재내에발생하는응력은? 가. 0 나. 다. 라. 해설 : 외팔보이기때문에응력은발생하지않는다 조선기사 12. 지름 6mm인강철선 150m가수직으로매달려있을때자중에의한처짐량은몇 mm 인가? ( 단, E = 200GPa, 강철선의비중량은 ) 가 나 다 라 해설 :

49 2004 조선기사 13. 다음과같이하중 P 가작용할때스프링의변위 는? ( 이때스프링상수는 k 이다.) 가. 나. 다. 라. 해설 : 2004 조선기사 14. 길이가 50mm 인원형단면의철강재료를인장하였더니길이가 54mm 로신장되었다. 이재료의변형률은? 가. 0.4 나. 0.8 다 라 해설 : 2004 조선기사 15. 다음중체적계수 (bulk modulus) 를나타낸식은? ( 단, E 는탄성계수, G 는전단탄성계수, 는포아송비이다.) 가. 나. 다. 라 조선기사 16. 지름 d=20cm, 길이 L=40cm 인콘크리트원통에압축하중 P=20kN 이작용하여지름이 cm 만큼늘어나고길이는 cm 만큼줄어들었을때, 포아송비는? 가 나 다 라 해설 :

50 2009 조선기사 17. 직경, 재질, 길이가동일한 2개의강재원형봉이윗면 (a), 아래면 (b) 에서자중이각각 지지되고있다. 단면 A-A' 에작용하는평균수직응력은 (a), (b) 에서각각 이다. 의값은? 가. 1/3 나. 1/2 다. 2 라. 3 해설 : (a) 는 1/3h 만큼인장응력이, (b) 는 2/3h 만큼의압축응력이실리므로 1/2 가된다 조선기사 에서 20MPa의인장응력을받도록봉의양단을고정한후 7 로냉각시켰을경우응력은몇 MPa인가? ( 단, 탄성계수 E=210 GPa, 선팽창계수 ) 가 나 다 라 해설 : 이므로기존의 20Mpa 와더하면 43.73Mpa 가된다 조선기사 19. 두께 8mm 의강판으로만든안지름 40cm 의얇은원통에 1MPa 의내압이작용할때 강판에발생하는후프응력 ( 원주응력 ) 은몇 MPa 인가? 가. 25 나. 20 다. 15 라. 50 해설 : 2009 조선기사 20. 그림과같이강선이천정에매달려 100kN 의무게를지탱하고있을때, AC 강선이받 고있는힘은약몇 kn 인가? 가. 30 나. 40 다. 50 라. 60 해설 : 라미의정리를이용하면 sin sin

51 2009 조선기사 21. 그림과같은강체구조물을지지하고있는강선의지름은 2.5mm이고, 허용응력 =260 MPa이다. 이때 W=1000N이 AB의중앙에위치하고있을때자유단 B에걸수있는최대하중 은몇 N인가? 가. 593 나. 616 다. 649 라. 692 해설 : ( ) 2006 조선산업기사 22. 지름이 10cm 이고, 길이가 1m 인연강복이인장하중을받고 0.5mm 늘어났다. 이봉에 축적된탄성에너지는몇 N*m 인가? ( 단, 탄성계수 E = 210 GPa 이다.) 가 나 다 라 해설 : 2006 조선산업기사 23. 탄소강의인장시험에의한응력 - 변형률선도로부터알수있는재료의기계적성질은? 가. 비례한도, 항복점, 극한강도나. 비례한도, 처짐, 항복점다. 비례한도, 극한강도, 처짐라. 비례한도, 처짐, 탄성계수 2003 조선산업기사 24. 길이 10m, 단면적 10 cm2의철강봉을 50kN 으로인장하여 0.25 cm늘어났다. 이재료의탄성계수 E 는몇 GPa 인가? 가. 210 나. 200 다. 215 라. 220 해설 : 2003 조선산업기사 25. 곧은봉에축하중을주었을때포아송비 (Poisson's ratio) 의정의로옳은것은? 축종방향의늘어난량가. 가로 횡 방향의수축량 축종 방향의변형률나. 가로 횡방향의변형률 가로 횡 방향의수축량다. 축 종 방향의늘어난량 가로횡방향의변형률라. 축 종 방향의변형률

52 2004 조선기사 26. 그림의얇은용기가균일내압을받고있으며, 축방향의응력을, 원주 ( 圓周 ) 방향의응력을 라고할때 의값으로옳은것은? ( 단, 용기원통의반지름은 r 이다.) 가. 1/2 나. 2 다. 4 라. 1/4 해설 : 이장의공식에서보면답이바로나온다. 축방향의응력이원주응력의 1/2 이다 조선기사 27. 다음그림과같은균일단면환봉이축방향에하중을받고평형이되어있다. Q=3P 가되려면 W 는얼마인가? 가. 나. 다. 라. 해설 : 양면고정단이아니므로 x 축방향의힘의평형을이용하면 Q=P+3w=3P 가된다 조선산업기사 28. 안지름이 180cm, 두께가 15mm 인원통형보일러용기안의압력이 1MPa 일때, 이 용기에발생하는최대응력은몇 MPa 인가? 가. 30 나. 60 다. 300 라. 600 해설 : 원주응력이축응력보다크므로구해보면 2003 조선산업기사 29. 내압 3MPa, 안지름 100cm 의보일러원통의판두께는몇 mm 인가? ( 단, 재료의허용응력은 90MPa 이고, 이음효율은 70% 이다.) 가. 8 나. 16 다. 24 라. 32 해설 :

53 2003 조선산업기사 30. 그림과같이양단을고정한균일단면봉의단면 m-n 에축하중 50kN 이작용할때양단 에서의반력비 는? 가. 1.5 나. 1 다 라 해설 : 이므로 2003 조선기사 31. 중공 ( 中空 ) 의강실린더안에구리원통이들어있고높이는 500mm로동일하다. 강실린더의단면적은 2000mm2이고구리원통의단면적은 5000mm2이다. 구리원통이모든하중을받게하기위해필요한온도상승은최소몇 인가? ( 단, 하중은 200kN이며, 하중을받는판은변형하지않는다. 구리 E=120GN/ m2, /, 철 E=200GN/ m2, / ) 가. 38 나. 40 다. 42 라. 45 해설 :, 2004 조선산업기사 32. 재료의기계적성질을나타내는것중에는탄성한도, 변형률, 극한강도등이있다. 이 러한성질들을알기위한재료시험으로가장적합한것은? 가. 압축시험나. 인장시험다. 피로시험라. 충격시험 해설 : 인장시험으로구한응력 - 변형률선도에서모두알수있다 조선기사 33. 피로한도 (fatigue limit) 와가장관계가깊은하중은? 가. 충격하중나. 정하중다. 반복하중라. 수직하중 해설 : 피로한도는무한횟수만큼반복시켜파괴가일어나는응력값이다.

54 2004 조선기사 34. 재료의피로한도는무한횟수만큼작용시켜야파괴가일어나는응력값이다. 구조용강 재의피로한도에가장큰영향을미치는재료의물리적특성은? 가. 강성나. 비례한계다. 탄성한계라. 최후강도 해설 : 무한반복이므로마지막에파괴되는값이중요하다. 비례한계와탄성한계는인장시 험의응력 - 변형률선도에서알수있다 조선산업기사 35. 그림과같은단순보에서 A 지점의반력이 50 kn 이되기위해서는 x 는몇 m 인가? 가. 0.5 나. 1 다. 1.5 라. 2 해설 : 에서 이면 이다 조선산업기사 36. 다음그림에서중앙지점 (D 점 ) 의굽힘모멘트는 N*m 인가? 가. 100 나. 200 다. 300 라. 400 ( 그림 = 단순지지보길이 4m 왼쪽끝단 A, 오른쪽끝단 B, 정중앙 D A 지점에서 1m 떨어진지점 C 에집중하중 400N 작용 ) 해설 :,

55 Section 013 관성모멘트 1. 관성모멘트 (1) 단면 1 차모멘트 ( 면적모멘트, 1 차관성모멘트 ) : 도심을결정하기위한것 1, (2) 단면 2 차모멘트 (2 차관성모멘트 ) : 단면계수및굽힘모멘트를결정하기위한것 1, 2 도심을지나는축에대한구형단면 : 3 도심을지나는축에대한원형단면 : 4 도심을지나는축에대한삼각형단면 : (3) 단면 2 차모멘트의평행축정리 도심을지나는중심축에서임의의축까지의거리를 S 라고하면, (4) 극단면 2 차모멘트 : 극단면계수를결정하여비틀림모멘트를결정할수있다. 1 2 도심을지나는축에대한구형단면 : 3 도심을지나는축에대한원형단면 :

56 (5) 단면계수와극단면계수 도심에서끝단까지의거리를 라두고 x 축을기준으로정리한다. 1 단면계수 2 극단면계수 3 구형단면 :, 4 원형단면 :, 5 삼각형단면 : (6) 회전반경 ( 관성반경, 단면 2 차반경 ) (7) 단면상승모멘트, 관성상승모멘트 - - 주축 ( 관성주축 ) : 관성상승모멘트가 0 이되고도심을지나는축.

57 2. 기출문제 2002 조선산업기사, 2006 조선산업기사 1. 단면의주축에대한설명으로옳은것은? 가. 주축에서는단면상승모멘트가 0 이다. 나. 주축에서는단면 2 차모멘트가 0 이다. 다. 주축에서는단면관성모멘트가최대이다. 라. 주축에서는단면상승모멘트가최대이다 조선산업기사 2. 그림에서평면도형의도심 C 를지나는 X 축에대한단면 2 차모멘트를, X 축으로부터 거리 만큼떨어진 X' 축에대한단면 2 차모멘트를 라할때, 다음중옳은것은? ( 단, 평면도형의전체면적은 A 이다.) 가. 나. 다. 라 조선산업기사 3. 한변의길이가 6cm 인정사각형단면의단면계수와같은원형단면축을만들려면지름을몇 cm 로해야하는가? 가. 7.2 나. 8.2 다. 9.2 라 해설 : 2003 조선산업기사 4. 그림과같은 L 형단면의도심이 이다. x-x 축의단면 2 차모멘트 를구하면몇 인가? ( 단, 단면두께는 20mm 이다.) 가 나 다 라 해설 : 2개로분해해서생각한다 조선기사 5. 그림과같은단면의보에서 X 축에대한단면계수는? 가. 72 cm3나. 78 cm3다. 84 cm3라. 504 cm3 해설 : 이므로단면계수는

58 2009 조선기사 6. 폭 b, 높이 h 인직사각형단면의밑변에대한단면 1 차모멘트는? 가. 나. 다. 라. 해설 : 2002 조선산업기사 7. 그림과같은 Y 축에대칭인 I 형단면의도심 는? 가 나 다 라 해설 : 1차모멘트를구하면된다 조선기사 8. 다음그림과같은부재의관성모멘트 ( 면적의 2 차모멘트 ) 값은? ( 단, 이다.) 가. 나. 다. 라. 해설 : 정사각형은 이므로 2004 조선기사 9. 바깥지름 ( ) 이 60cm, 안지름 ( ) 이 55cm 인중공 ( 中空 ) 원형단면의단면계수는? 가. 약 나. 약 다. 약 라. 약 해설 :,

59 Section 014 비틀림 1. 비틀림 (Torsion) - 비틀림강도 ( 강도지표 ) - 비틀림각 ( 강성도지표 ) - 동력단위 sec sec 비틀림에의한탄성에너지 [J] - 스프링직렬연결 병렬연결 2. 기출문제 2004 조선기사 1. 길이가 3m인원형단면축의지름이 20mm일때이축이비틀림모멘트 100 을받는다면비틀어진각도는? ( 단, 전단탄성계수 G=80GPa이다.) 가 나 다 라 해설 : 2004 조선기사 2. 탄성계수 E, 전단탄성계수 G 인재료로되어있는지름 D 이고, 길이 인둥근봉이비 틀림모멘트 T 를받고있다. 이때이봉속에저축되는변형에너지는? 가. 나. 다. 라.

60 2004 조선산업기사 3. 원형단면축에저장되는변형에너지를나타내는식은? ( 단, T는비틀림모멘트, G는전단탄성계수, 는단위길이당비틀림각, J는극관성모멘트, L은축의길이이다.) 가. 나. 다. 라 조선기사 4. 길이 L 인회전축이비틀림모멘트 T 를받을때비틀림각도 ( ) 는? 가. 약 584 x 나. 약 57.3 x 다. 약 10 x 라. 약 360 x 해설 : [rad], 구하는것은 degree이므로 2003 조선기사 5. 내경이 30mm 이고외경이 42mm 인중공축이 100kW 의동력을전달하는데이용된다. 전단응력이 50MPa 를초과하지않도록축의회전진동수를구하면몇 Hz 인가? 가 나 다 라 해설 : 에서 N=1774, 2009 조선기사 6. 재료와단면이같은두축의길이가각각 l과 2l일때길이가 l인축에비틀림모멘트 T 가작용하고길이가 2l인축에비틀림모멘트 2T가각각작용한다면비틀림각의크기비는? 가. 1:2 나. 1:4 다. 1: 라. 1: 해설 : 이므로 1:4 가된다.

61 2009 조선기사 7. 외경이 이고내경이 인중공축에비틀림모멘트 T 가가해져서최대비틀림응력 가발생하였다면이때 T 는어떻게표현되겠는가? 가. 나. 다. 라. 해설 : 2009 조선기사 8. 회전수 250rpm으로동력 30kW를전달할수있는전동축의최소지름을구하면몇 cm 인가? ( 단, 허용전단응력은 30 MPa이다.) 가. 5.0 나. 5.8 다. 6.1 라. 6.7 해설 : 으로구하면 d=5.8cm 2006 조선산업기사 rpm 에서 10kW 를전달하고있는축에작용하는비틀림모멘트는명 N*m 인가? 가. 143 나. 191 다. 383 라 해설 :

62 Section 015 보의굽힘 1. 보의굽힘 (1) 보의종류 1 정정보 : 외팔보, 단순보, 내다지보 ( 돌출보 ) 2 부정정보 : 고정보 ( 양단고정보 ), 고정받침보 ( 일단고정타단지지보 ), 연속보 (2) 전단력선도와굽힘모멘트선도 1 전단력선도 (Shearing Force Diagram, SFD) 2 굽힘모멘트선도 (Bending Moment Diagram, BMD) 3 집중하중 => SFD : 수평선, BMD : 1 차직선 4 등분포하중 => SFD : 1 차직선, BMD : 2 차직선 5 경사분포하중 => SFD : 2 차직선, BMD : 3 차직선 (3) 분포하중 ( 단위길이당하중 ) (4) 문제푸는방법 1 반력 를구한다. 2 그것을바탕으로 를구한다. (SFD 참고 ) 3 외팔보는고정단, 단순보는 지점에서모멘트가최대이다. 4 를구한다. 집중하중일경우에는 를, 등분포하중은 를거리변수로곱한다.

63 (4) 외팔보 : 고정단에서최대굽힘모멘트발생, 자유단에서의굽힘모멘트는 0 1 자유단집중하중 m ax m ax 2 등분포하중 m ax m ax 3 경사분포하중 m ax m ax 4 자유단우력모멘트 ( 저항모멘트, 고정단 )=, 전단력 F=0, 최대굽힘모멘트 m ax SFD : y=0 인수평선, BMD : (-) 의수평선 (5) 단순보 : 에서최대굽힘모멘트발생 1 중앙집중하중 (L/2 에서 이다.) m ax m ax 2 등분포하중 (L/2 에서 이다.) m ax m ax 3 경사분포하중 m ax 일때 이므로 m ax

64 (6) 내다지보 ( 돌출보 ) 1 좌우대칭의기본을먼저생각한다. 2 좌우반력 는지점에서의모멘트를이용해서구한다. 3 굽혀지는것을상상하여하중에따라 SFD 를생각해본다. 4 어느지점의힘을구할때는단순보와마찬가지로구하면된다. 5 어느지점의모멘트를구할때는그지점의우측부분을생각하여구한다. 2. 기출문제 2004 조선산업기사 1. 그림과같은분포하중을받는단순보에서 B 지점에서의하중의세기 q 는몇 N/m 인가? 가. 50 나. 75 다. 100 라. 150 해설 : 경사분포하중에서 2004 조선기사 2. 길이가 l=6m 인단순보위에균일분포하중 w=2000n/m 가작용하고있을때최대굽힘 모멘트의크기는? 가 나 다 라 해설 : m ax 2003 조선산업기사 3. 보에서정역학적평형조건만으로지점반력을구할수있는보를정정보라고한다. 다음 중정정보가아닌것은? 가. 단순보나. 돌출보다. 외팔보라. 연속보

65 2002 조선산업기사 4. 그림과같이길이 2m 인외팔보에 300N, 100N 의 2 개의집중하중이작용하고있을때 고정단에생기는굽힘모멘트의크기는몇 인가? 가. 100 나. 400 다. 700 라. 750 해설 : 2002 조선산업기사 5. 그림과같이삼각형분포하중을받는단순보가있다. A 단에서의반력 는몇 N 인가? ( 단, ) 가. 24 나. 36 다. 54 라. 72 해설 : 2009 조선기사 6. 다음그림과같이보에분포하중 q 가작용할때전단력선도 (shear force diagram) 로올 바른것은? 해설 : 등분포하중이므로전단력선도는 1 차직선을가지므로답은가.

66 2003 조선기사 7. 다음그림에대한설명중틀린것은? 가. A, B, C점의기울기는전부같다. 나. 구간 CD에서의전단력은선형으로변화한다. 다. E점의경사각은 0이다. 라. CD 구간에작용하는모멘트는선형으로변화한다. 해설 : 가. A, B, C 점에서 SFD는 0이므로기울기는동일하다. 나. 구간 CD에서전단력선도는 0이므로변화하지않는다. 다. E점은고정단이므로경사각은 0이다. 라. CD 구간에서굽힘모멘트선도는 1차직선형이므로선형으로변화한다 조선기사 8. 그림과같은보에분포하중과집중하중이동시에작용하고있다. 전단력이 0 이되는 위치 을구하면? 가. 0.5m 나. 1.0m 다. 1.5m 라. 2.0m 해설 :

67 Section 016 보속의굽힘응력 1. 보 (Beam) 속의굽힘응력 (1) 응력, 모멘트, 곡률사이의관계 - 굽힘응력 : 한쪽은인장, 다른한쪽은압축응력이함께작용한다. - ( : 곡률반지름, : 중립축부터끝단까지의거리 ) - ( : 굽힘응력 ) - (EI : 굴곡강성계수 ), 곡률 = (2) 최대굽힘응력 m ax (3) 보속의전단응력 m ax (F : 최대전단력, Q : 중립축에대한단면 1차모멘트, b : 도심을지나는폭 ) 1 구형단면의도심에서의최대전단응력 m ax 2 원형단면의도심에서의최대전단응력 m ax (4) 굽힘모멘트와비틀림모멘트가동시에작용 1 상당굽힘모멘트 (M : 굽힘모멘트, T : 비틀림모멘트 ) 2 상당비틀림모멘트 (5) 축의직경계산 비틀림만을고려할때는상당굽힘모멘트를, 굽힘만을고려할경우에는상당비틀림모멘 트를이용하며둘다고려할경우에는둘중큰값을직경으로고른다.

68 2. 기출문제 2003 조선기사 1. 길이가 L 이고직경이 d 인축에굽힘모멘트 M 과비틀림모멘트 T 가동시에작용하고 있다면최대전단응력은? 가. 나. 다. 라. 해설 : 2002 조선산업기사, 2003 조선기사 2. 보의탄성곡선의곡률은어느것인가? ( 단, M : 굽힘모멘트, E : 탄성계수, I : 단면 2 차모멘트 ) 가. 나. 다. 라. 해설 : 이므로곡률 2009 조선기사 3. 탄성계수 E=204 GPa인강철로된직경 d=10mm인봉을그림과같은곡률반지름 가되도록굽히려한다. 이봉을굽히는데필요한굽힘모멘트와봉이받는최대굽힘응력은각각얼마인가? 가. 66.7, 680 MPa 나. 66.7, 1360 MPa 다. 33.4, 680 MPa 라. 33.4, 1360 MPa 해설 :

69 2002 조선산업기사 4. 지름 4cm, 길이 1m 인연강의한끝을고정하고다른끝에 588 의비틀림모멘 트가작용할때이봉에생기는최대전단응력은몇 MPa 인가? 가 나 다 라 해설 : MPa 2002 조선산업기사 5. 그림과같은단면을갖는단순보의중앙에집중하중 20kN 이작용할때최대전단응력 은몇 MPa 인가? 가 나. 0.3 다 라 m ax 해설 : m ax m ax 2004 조선기사 6. 바깥지름 d, 안지름 d/3 인중공원형단면의굽힘에대한단면계수는? 가. 나. 다. 라. 해설 : 2004 조선기사 7. 사각형단면의전단응력분포에있어서최대전단응력은전단력을단면적으로나눈평 균전단응력보다얼마나더큰가? 가. 30% 나. 40% 다. 50% 라. 60%

70 2004 조선기사 8. 길이 90cm, 지름 8cm 의외팔보의자유단에 2 kn 의집중하중이작용하는동시에 150 의비틀림모멘트도작용할때외팔보에작용하는최대전단응력은몇 MPa 인가? 가. 15 나. 16 다. 17 라. 18 해설 : 2004 조선산업기사 9. 원형단면보에같은전단력이작용할때원형단면보의지름을 3 배로하면최대전단응 력은몇배나되는가? 가. 9 나. 3 다. 1/3 라. 1/9 해설 : 이므로지름을 3배로하면 1/9배가된다 조선산업기사 10. 단면이정사각형인보에 4200 의굽힘모멘트가가해지고있다. 보의허용굽힘 응력을 100MPa 라고할때단면에서한변의치수는몇 cm 인가? 가 나 다 라 해설 : 2003 조선산업기사 11. 외팔보에서그림과같은하중이작용할때고정단의굽힘응력은몇 MPa 인가? ( 단, 한변의길이는 10cm 의정사각형단면이다.) 가. 14 나 다. 27 라. 28 해설 :

71 2006 조선산업기사 12. 굽힘모멘트 M 과비틀림모멘트 T 를동시에받는축의등가굽힘모멘트 의식으 로옳은것은? 가. 나. 다. 라 조선산업기사 13. 밑변 20cm, 높이 30cm 인직사각형단면의단순보중앙에는몇 kn 의하중을허용할수있는가? ( 단, 허용전단응력은 500kPa 이다.) 가. 40 나. 35 다. 30 라. 25 해설 : m ax 2004 조선기사 14. 그림과같은두개의판재가볼트로체결된채 500 N 의인장력을받고있다. 볼트의중간단면에작용하는평균전단응력은? ( 단, 볼트의지름은 1 cm 이다.) 가 MPa 다 MPa 나 MPa 라 MPa 해설 : 2003 조선기사 15. 그림에서인장력 12kN 이작용할때지름 20mm 인리벳단면에일어나는전단응력은몇 MPa 인가? 가 나 다 라 해설 : 2003 조선기사 16. 지름 4cm 의둥근봉펀치다이스에서두께 t=1cm 의강판에펀칭구멍을뚫을때, 판의전단강도가 라면펀치해머에가해져야하는펀칭력은몇 kn 인가? 가 나 다 라 해설 :

72 2003 조선기사 17. 배의중앙부에서굽힘모멘트가 ton m, 갑판부의단면계수가 2000 m3, 중립축에서갑판까지의거리가 4m 라면, 갑판에작용하는응력은? 가. 10 ton/ m2나. 40 ton/ m2다. 20 ton/ m2라. 160 ton/ m2 해설 : ton/ m2

73 Section 017 보의처짐 1. 보의처짐 (1) 탄성곡선의미분방정식 탄성곡선 ( 처짐곡선 ) 의미분방정식 ± ( 부호양 + 음 -) 처짐각 처짐량 전단력 분포하중 (2) 면적모멘트법 - 모어의정리 = : BMD 선도의면적 (3) 도심까지의거리및 BMD 의면적 1 직사각형 ( 구형 ) 2 삼각형 : 3 볼록2차곡선 ( 단순보등분포하중 ) 4 오목2차곡선 ( 외팔보등분포하중 ) 5 오목3차곡선

74 (4) 탄성에너지 (5) 중첩법 ( 매우중요 ) 여러개의하중이있는경우처짐각과처짐량을각각구해서합산한다. (6) 외팔보 1 자유단집중하중 2 등분포하중 3 자유단우력 (7) 단순보 1 중앙집중하중 2 등분포하중 3 경사분포하중 ( 경사분포하중의하중은등분포하중의절반이기때문 ) (8) 외팔보중앙집중하중등기타문제는모두 BMD 를그린후공식에대입하며하중이 여러개인경우중첩법을이용해서해결한다. (9) 처짐량비교 1 단순보중앙집중하중 2 양단고정보중앙집중하중 3 단순보등분포하중 4 양단고정보등분포하중

75 2. 기출문제 2006 조선산업기사 1. 단순보의중앙에집중하중 P가작용할때최대처짐은? ( 단, EI: 강성계수, L: 보의길이 ) 가. (PL^3)/24EI 나. (PL^3)/48EI 다. (PL^3)/8EI 라. (PL^3)/3EI 해설 : BMD선도를그려보면 2009 조선기사 2. 외팔보 AB 가그림과같이부분적인등분포하중 w 를받을때자유단의처짐 ( ) 은? ( 단, 보의굽힘강성 EI 는일정하고, 자중은무시한다.) 가. 나. 다. 라. 해설 : 중첩법을활용하여구한다 조선기사 3. 길이가 L인연강재단순보 (simple beam) 의중앙에집중하중 P가작용하고있다. 중앙부분의처짐이 였다면연강재의지름 d는? ( 단, 연강재의탄성계수는 E 이다.) 가. 나. 다. 라. 해설 : 2003 조선산업기사 4. 단면 b( 폭 ) x h( 높이 ) = 3cm x 4cm, 길이 40cm인외팔보의자유단에 300N의집중하중이작용하면자유단에서의최대처짐은몇 cm인가? ( 단, 탄성계수 E=200GPa이다.) 가 나 다 라 해설 :

76 2004 조선기사 5. 보의전길이에걸쳐균일분포하중이작용하고있는단순보와양단이고정된양단고 정보에서중앙에서의처짐량의비는? 가. 2:1 나. 3:1 다. 4:1 라. 5: 조선기사 6. 그림과같이집중하중 P를받는외팔보가있다. 모멘트선도가그림과같을때 B점에서의처짐은? ( 단, E는탄성계수, I는단면 2차모멘트이다.) 가. 나. 다. 라 조선산업기사 7. 단면의크기가같고재질이같은그림 (a), (b) 두외팔보의자유단에최대처짐량이같 게되려면집중하중의크기 는 의몇배인가? 가. 3 나. 9 다. 18 라. 27 해설 : 이므로 27배가되어야한다.

77 Section 018 기둥의편심하중과좌굴 1. 기둥 (1) 편심하중 : 압축하중과굽힘모멘트가함께작용하는것과같다. 1 압축응력 ± 2 굽힘모멘트 3 최대압축응력 m ax 4 최소압축응력 m in 5 가로축이 y축, 세로축 ( 아래방향 ) 이 x축이다. ( 중요 ) (2) 단면의핵 - 기둥은인장응력에의해파괴되기때문에압축응력만일어나고인장응력은일어나지 않는범위를단면의핵이라고한다. 1 구형단면의핵심 2 원형단면의핵심 (3) 세장비 ( 축이아래방향, 축이오른쪽방향이라는것에유의즉 b*h 가아니라 h*b) 1 좌굴 (Buckling) : 압축력에의한휨으로인해파괴되는현상 2 좌굴하중 ( 임계하중 ) : 좌굴현상을일으키는최대하중 3 좌굴응력 ( 임계응력 ) : 좌굴현상을일으키는최대응력 4 오일러공식 : 압축변형은무시하고굽힘변형만을고려 5 골든-랭킨식 : 압축변형과굽힘변형모두를고려 6 세장비 (Slendness Ratio, 가느다란정도를표시 ), (K : 회전반경 ) 7 유효세장비 8 L/K 의길이에따라서 0~50 : 단주, 50~100 : 중간주, 100~ : 장주 (4) 임계하중 ( 좌굴하중 ), I : 도심에대한최소단면 2차모멘트 ( 매우중요 )

78 (5) 단말계수 (n) 의결정 1 일단고정타단자유기둥 : 1/4 2 양단회전기둥 : 1 3 일단고정타단회전기둥 : 2 4 양단고정기둥 : 4 (6) 임계응력 ( 좌굴응력 ) (7) 압축하중의위치에따른응력분포 (4 가지분류로외울것 - 직사각형분포에서시작해우측하단끝을내린다는느낌 ) 1 단면의중심 : 직사각형분포 2 중심과핵사이 3 핵 4 핵심밖 2. 기출문제 2004 조선산업기사 1. 바깥지름 5 cm, 안지름 2 cm, 길이 3 m 의중공기둥의세장비는약얼마인가? 가. 158 나. 183 다. 223 라. 298 해설 : 2004 조선기사 2. 직경이 d 인짧은환봉 ( 丸棒 ) 의축방향에서 P 인편심압축하중이작용할때단면상에서 인장응력이일어나지않는 a 의범위는? 가. 반경이 인원내에 나. 반경이 인원밖에 다. 반경이 인원내에 라. 반경이 인원밖에

79 2003 조선기사 3. 양단이핀으로고정되어있고, 정사각형의단면 25 mm x 25 mm, 길이 1.8m인기둥에서의오일러식에의한임계하중은몇 kn인가? ( 단, 탄성계수 E=70GPa이다.) 가 나 다 라 해설 : 2002 조선산업기사 4. 그림과같은직사각형단면의단주기둥에 e=2mm 의편심거리에 P=100kN 의압축하 중이작용할때발생하는최대압축응력을구하면몇 MPa 인가? 가 나 다 라 해설 : 2009 조선기사 5. 그림과같이 10cm x 10cm 의단면적을갖고양단이회전단으로된부재가중심축방향 에압축력 P 가작용하고있을때장주의길이가 2m 라면세장비는? 가. 890 나. 69 다. 49 라. 29 해설 : 2004 조선기사 6. 화물창내에설치된기둥 (pillar) 의좌굴하중을가장크게하는경계조건은? 가. 상하양단을힌지죠인트로한다. 나. 하단은고정으로하고상단을힌지죠인트로한다. 다. 상단은고정으로하고하단을힌지죠인트로한다. 라. 상하양단을고정으로한다.

80 2009 조선기사 7. 다음중기둥의좌굴하중값이가장큰경우는? 가. 양단고정의기둥나. 양단힌지로지지된경우다. 하단고정이고상단은자유단인경우라. 하단고정이고상단은힌지로지지된경우 2002 조선산업기사 8. 기둥 (pillar) 의좌굴 (buckling) 원인이아닌것은? 가. 진동등기타의원인으로축방향으로비대칭의힘이작용할때나. 하중이기둥축선에일치하지않을때다. 축방향으로인장하중이과도하게작용할때라. 재질이불균일할때 2006 조선산업기사 9. 그림과같은단면의세장비는? ( 단, 길이 l = 2m 이다.) ( 단면 = 밑변 15cm, 높이 30 cm 인직사각형단면 ) 가 나 다 라 해설 : 좌굴에서는밑변이, 높이가 이다.

81 Section 019 조합응력및모어의원 1. 조합응력및모어 (Mohr) 의원 (1) 1 축응력 ( 단축응력 ) * 는수직축에서반시계방향으로경사진각을의미한다. - 횡단면수직응력 - 경사단면법선응력 cos m ax m in - 경사단면전단응력 sinm ax m in - 중요포인트 : 최대응력과최소응력은 90 의위상차를가진다. ( 공액관계와동일 ) (2) 공액응력 : 서로직교하는단면상에작용하는두응력, 90 의위상차를가짐 - 법선응력 cos sin - 전단응력 sin sin - 공액응력의합 - 공액응력에서전단력의합은항상 이다. (3) 모어의원그리기 - 중심좌표 m ax m in - 반직경 ( 반지름 ) m ax - 법선응력과전단응력의크기가같은위치 - 공액법선응력과공액전단응력의크기가같은위치 1 x축을법선응력 ( 수직응력 ), y축을접선응력 ( 전단응력 ) 으로좌표계를설정한다. 2 중심좌표와반지름으로원을그린다. 3 을기준으로반시계방향으로 만큼회전시킨경사단면을잡아준다. 4 해당경사단면에서의법선응력과전단응력을표시하고공액단면의것도표시한다. 5 최대, 최소전단응력의위치를표시한다. (4) 2 축응력 ( ) - 법선응력 cos m ax m in - 전단응력 sinm ax m in

82 (5) 주평면과주응력 1 주평면 ( 주면 ) : 전단응력이작용하지않고수직응력만조재하는평면 2 주응력 : 주평면상에작용하는수직응력 m ax m in (6) 2 축공액응력 - 법선응력 cos - 전단응력 sin - 공액응력의합 (7) 의이축응력상태 - 법선응력 m ax m in - 전단응력 m ax m in - 모어의원 : 한점으로표시 ( 전단응력 = 반지름 = 0) (8) => 순수전단상태 ( 법선응력이 0 인경우 ) - 법선응력 m ax m in - 전단응력 m ax m in

83 2. 조합응력을받는부재의변형률 (1) 3 축응력상태 (x, y, z 단면에각각 의인장응력이작용하는상태 ), 도같은식으로구하면된다. (2) 균일응력상태 ( ), (3) 체적탄성계수와종탄성계수의관계 (4) 2 축응력상태에서변형률과응력사이의관계 (Hook's law) (5) 종탄성계수와횡탄성계수사이의관계 (6) 일반적으로종변형률 () 은전단변형률 () 의 이다. (7) 내압을받는얇은원통의이축응력 1 2 경사단면 cos sinm ax 3 변형률

84 3. 구형요소에작용하는평면응력 : 횡단면 (x 축에수직 ) 에작용하는전단응력, : 종단면에작용하는전단응력 ( 부호 : 왼쪽윗모서리에모이면 (+), 오른쪽윗모서리에모이면 (-)) (1) 경사면에작용하는법선응력 cos sin (2) 경사면에작용하는전단응력 sin cos (3) 최대법선응력이작용하는위치 ( 최대주응력이발생하는단면, 주평면의위치 ) 을이용, tan, 최소위치는공액응력이므로 +90 (4) 최대, 최소주응력및전단응력 m in m ax m in ± m ax m in ± (5) 공액응력의합 m ax m in m ax m in (6) 모어의응력원 1 중심좌표 2 반지름 m ax (7) 최대, 최소변형률 1 종변형률 m ax m in ± 를이용 2 전단변형률 m ax m in ±

85 4. 기출문제 2009 조선기사 1. 평면변형률상태에있는재료의한요소가다음과같은변형률성분을가지고있다. 최대주변형률은? 가. 550 x 나 x 다 x 라 x 해설 : m ax 2003 조선산업기사 2. 그림과같은평면응력상태에서최대전단응력과최대수직응력은각각몇 MPa 인가? 가. m ax m ax 나. m ax m ax 다. m ax m ax 라. m ax m ax 해설 : 최대, 최소주응력식에넣으면 이므로간단히풀린다 조선기사 3. 가작용하는평면응력상태에서최대수직응력과최대전 단응력은? 가. m ax m ax 나. m ax m ax 다. m ax m ax 라. m ax m ax 해설 : m ax m ax 이다.

86 2003 조선기사 4. 그림과같이지름 50mm 의연강봉의일단을벽에고정하고, 자유단에 600N 의하중을 작용시킬때발생하는주응력과최대전단응력은각각몇 MPa 인가? 가. 주응력 : 51.8 최대전단응력 : 27.3 나. 주응력 : 27.3 최대전단응력 : 51.8 다. 주응력 : 41.8 최대전단응력 : 27.3 라. 주응력 : 27.3 최대전단응력 : 41.8 해설 m ax 2003 조선기사 5. 반지름이 r 이고벽두께가 t 인얇은벽의구형용기가 P 의균일분포내압을받고있을 때그벽속에발생하는막응력 (membrane stress) 은얼마인가? Pr 가. Pr 나. Pr 다. Pr 라. 해설 : 원통형에서구했던방식으로구해보자. 중앙단면부에서원주응력 ( 후프응력 ) 을생각 해보면 Pr 이므로 2004 조선산업기사 6. 단면 30 cm2인균일원형단면봉에인장하중 300 kn 이작용하고있다. 임의의서로직교 하는두경사면위에작용하는수직응력들의합은몇 MPa 인가? 가. 50 나. 80 다. 90 라. 100 해설 : 공액응력의합을구하면된다.

87 Section 020 부정정보 1. 부정정보 - 일단고정타단지지보 ( 두개의외팔보의합으로생각 ) (1) 중앙집중하중 (SFD : 외팔보중앙집중과동일, BFD : 고정단쪽 (-)) 1 기본해석 : 중앙집중하중이작용하는외팔보와자유단의윗방향으로반력 가작용하 는외팔보의합으로생각, 자유단에서의처짐이 0 으로같음을이용하여구한다. 2 중앙집중하중이작용하는외팔보의자유단에서의처짐각 3 자유단의윗방향으로 가작용하는외팔보의자유단에서의처짐각 4 에서 5 고정단저항모멘트 6 굽힘모멘트가 0 인지점 인경우 7 중앙에서처짐 : 탄성곡선미분방정식에 M(x) 를대입하여 B/C 를적용한다. (2) 균일등분포하중 (SFD : 등분포하중단순보와유사, BMD : 유사, 우측하단 (-)) 1 기본해석 : 등분포하중이작용하는외팔보와자유단의윗방향으로반력 가작용하는 외팔보의합으로생각, 자유단에서의처짐이 0 으로같음을이용하여구한다. 2 등분포하중이작용하는외팔보의자유단의처짐각 3 자유단의윗방향으로 가작용하는외팔보의자유단에서의처짐각 4 에서 5 고정단저항모멘트 6 전단력이 0 인지점 7 굽힘모멘트가 0인지점 8 전단력이 0인지점에서의모멘트 m ax 9 중앙부에서의처짐량 ( 를 2번적분및 B/C 적용 )

88 2. 양단고정보 ( 두개의단순보의합으로생각 ) (1) 중앙집중하중 (SFD : 단순보중앙집중하중과동일 BFD : 유사, 양쪽하단이 (-)) 1 기본해석 : 중앙집중하중이작용하는단순보와양단의아랫방향으로우력 가작용 하는단순보의합으로생각, 양단에서의처짐각이 0 으로같음을이용하여구한다. 2 중앙집중하중이작용하는단순보의양단고정지점에서의처짐각 3 아랫방향으로우력이작용하는단순보의양단고정지점에서의처짐각 4 에서 5 6 m ax ( 중첩법 ) (2) 균일등분포하중 (SFD : 단순보등분포하중과동일, BFD : 유사, 양쪽하단이 (-)) 1 기본해석 : 등분포하중이작용하는단순보와양단의아랫방향으로우력 가작용 하는단순보의합으로생각, 양단에서의처짐각이 0 으로같음을이용하여구한다. 2 등분포하중이작용하는단순보의양단고정지점에서의처짐각 3 아랫방향으로우력이작용하는단순보의양단고정지점에서의처짐각 4 에서 5 6 m ax ( 중첩법 ) 3. 등분포하중연속보 ( 보전체길이가 2L 인경우 ) 1 반력 : 2 굽힘모멘트 :

89 4. 기출문제 2003 조선기사 1. 다음그림과같이연속보가균일분포하중 (q) 을받고있을때 A 점의반력은? 가. 나. 다. 라 조선기사 2. 그림과같은부정정보가등분포하중을받고있다. B 점의반력 는? 가. 나. 다. 라 조선기사 3. 공학적변형률 (engineering strain) e 와진변형률 (true strain) 사이의관계식으로맞는 것은? 가. ln 나. ln 다. ln 라.

90 Section 021 유체의정의와성질 1. 유체의정의및분류 1 정의 : 물질에가한전단력이아무리미소하더라도그것에의해변형이일어나는물질 2 점성유체 vs 비점성유체 ( 이상유체 ) : 점성의유무로구분 3 뉴턴유체 vs 비뉴턴유체 : 점성유체내의분류로써뉴턴의점성법칙만족유무로구분 4 압축성유체 vs 비압축성유체 : 유체를압축하여발생하는압력변화에대한밀도의변화 의유무에따라구분 ( ) 일반적으로액체가비압축, 기체가압축성이다. (1) 유체의기본성질 1 밀도 : 단위체적당질량 2 비중량 : 단위체적당중량 sec 3 비체적 : 단위질량당체적 4 비중 : 물의중량에대한그물질의중량비, 1 = 1 (2) 뉴턴의점성법칙 1 점성계수 (coef. of viscosity) : 온도와압력의변화에따라변함. sec - 액체 : 온도가증가할수록액체입자의응집력이떨어져점성계수가감소 - 기체 : 온도가증가할수록운동에너지의증가로점성계수증가 - 1 poise : 2 속도구배 ( 각변형속도, 각변형률 ) 3 두평행평판사이의점성운동 m ax (u=v, h : 평판사이의간격 ) 4 두평행평판사이의점성운동 5 동점성계수 (kinematic viscosity) : 점성효과의전파속도 sec - 1 stokes :

91 (3) 압력 1 1 bar 2 대기압 : 공기에의해눌리는압력을측정한것 3 국소대기압 : 지구의위도와기후에따라다르게측정되는압력 4 표준대기압 : 0, 표준중력가속도하에서높이 760mm의수은주가그밑면에가하는압력또는지구전체의국소대기압의평균값. 1 atm = 760mmHg = Pa = 14.7 psi 5 계기압력 : 국소대기압을기준으로측정된압력 6 정압 (+) : 국소대기압이상에서측정된계기압력 7 부압 (-) : 국소대기압이하에서측정된계기압력 8 절대압력 : 완전진공을기준으로한압력으로항상양의값을가짐 ±, : 국소대기압 (4) 동력 1 동력 2 3 (5) 체적탄성계수 (6) 음속및마하수 1 음속 2 마하수 - M<1 : 아음속 - M=1 : 음속 - M>1 : 초음속 - 압축률 (7) 이상기체 1 기체의비중량은보일 - 샬의법칙에서구한다. 2 기체의비중량은압력에비례하고절대온도에반비례한다. 3 기체상수 (R) 의값은가스에따라다르며분자량과반비례한다.

92 (8) 표면장력 액체내부의분자들사이에서는인력이작용해힘의균형을이루지만기체또는혼합될수없는액체와의경계면에서는분자인력의불평형때문에내부로향하는힘을받게된다. 이힘에의해액체는수축하게되고경계면에는장력이작용하는데이때의단위길이당장력을표면장력이라고한다. 액체분자가기체분자보다응집력이커서액체의안쪽으로수축되며자유표면에는표면장력이발생하고경계면에서부착력보다응집력이크기때문에기체속에서액체방울은구형모향을가진다. 밀도가다른액체와액체사이의경계면에서는밀도가큰액체분자가인력이커서그쪽으로수축하게된다. 1 표면장력 2 물방울에작용하는표면장력, 3 표면장력의예 - 잔잔한수면위에가는바늘이뜨는현상 - 컵에물을채울때컵상단표면보다약간더높게채울수있는현상 - 모세관현상 - 테이블위에떨어진물방울의볼록한현상 4 모세관현상 응집력과부착력에의해자유표면보다액주의높이가높거나낮게되는현상 - 응집력 : 같은유체의분자들끼리끌어당기는힘 - 부착력 : 다른유체의분자들끼리끌어당기는힘 - 물속유리관 : 액주높이 > 자유표면, 응집력 > 부착력 - 수은속유리관 : 액주높이 < 자유표면, 응집력 < 부착력 - 액체상승높이 : 표면장력의수직방향성분 = 상승된액체의중량 cos cos ( + : 액체의상승, - : 하강 ), : 접촉각 2. 기출문제 2003 조선기사 1. 동점성계수의차원은? 가. 나. 다. 라. 해설 : 동점성계수는 이므로가.

93 2003 조선기사 2. 온도의증가에따른기체와액체의점성계수의일반적인변화는? 가. 기체 : 증가, 액체 : 감소나. 기체 : 증가, 액체 : 증가다. 기체 : 감소, 액체 : 증가라. 기체 : 감소, 액체 : 감소 2003 조선기사, 2009 조선기사 3. 점성계수가 0.9poise 이고, 밀도가 930kg/ 인유체의동점성계수는몇 stokes 인가? ( 단, 1poise = 1g/cm s, 1stokes = 1 cm2 /s 이다.) 가 나 다 x 라 x 해설 : 2003 조선기사 4. 수중에서의음파의속도는? ( 단, 물의체적탄성계수는 1.96x, 물의밀도는 이다.) 가. 1320m/s 나. 1400m/s 다. 1484m/s 라. 1535m/s 해설 : 2009 조선기사 5. 일정한속도로비행하는비행기의마하수 (Mach number) 에대한설명으로옳은것은? 가. 음속과마하수는비례한다. 나. 온도와마하수는비례한다. 다. 고도와마하수는반비례한다. 라. 비행기의속도는마하수에비례한다 조선기사 6. 유체에관한 Newton 의점성법칙을이루는변수들을옳게짝지은것은? 가. 압력, 속도, 점성계수나. 압력, 점성계수, 각변형률다. 전단응력, 온도, 점성계수라. 전단응력, 점성계수, 속도구배

94 2004 조선산업기사 7. 체적이 5, 무게가 37240N 인기름의비중은? 가 나 다. 0.8 라 해설 : 2004 조선기사 8. 유체의성질에대하여틀리게설명한것은? 가. 정지상태의유체는전단응력이발생하지않는다. 나. 액체는일정한체적과용기에따라잘규정될수있는표면을갖는다. 다. 액체는기체보다분자운동의공간과자유도가크다. 라. 유체는그분자들의기동성과간격을갖는다 조선기사 9. 마하수를 M, 물체의속도를 V, 음속을 a 라할때다음관계식중옳은것은? 가. M = V/a 나. M = av 다. M = a/v 라. M = 1/aV 2002 조선산업기사 10. 이상기체에관한설명으로틀린것은? 가. 기체의비중량은보일-샬의법칙에서구한다. 나. 기체의비중량은압력에비례하고절대온도에반비례한다. 다. 기체상수의값은가스의종류에따라다르며각가스의분자량과반비례하는관계가있다. 라. 모든가스 1 mole이차지하는체적은 이다. 해설 : 가스마다 1 mole 이차지하는체적은다르다 조선산업기사 11. 점성계수의차원은? ( 단, L : 길이, T : 시간, M : 질량 ) 가. 나. 다. 라.

95 2002 조선산업기사 12. 평판위를흐르는유체유동에대한설명으로틀린것은? 가. 유속의법선방향구배는거의 0이다. 나. 유속의접선성분은 0이다. 다. 유속의법선성분은 0이다. 라. 압력구배는거의 0이다 조선산업기사 13. 대기압, 계기압, 절대압의관계식으로옳은것은? 가. 절대압 = 대기압 + 계기압나. 절대압 = 대기압 - 계기압다. 절대압 = 대기압 + 계기압 + 1기압라. 절대압 = 대기압 - 계기압 + 1기압 2006 조선산업기사 14. 체적이 8 m3인어떤액체의무게가 62.72kN 이라면, 이액체의비중은? ( 단, 물 1 m3의무게는 9.8kN 이다.) 가 나 다 라. 0.92

96 Section 022 유체정역학 1. 유체의정역학 (1) 정지유체속에서의압력 1 임의의한점에작용하는압력은모든방향에서같아야한다. 2 동일수평선상의임의의두점에작용하는압력도같다. 3 Pascal 의원리 : 유압기기에서 (2) 정수압력 : 정지상태에있는액체의무게에의해서발생하는압력 단면적 A 의연직기둥의수직방향에대한평형식 대기압, W: 액체의무게계기압력으로대기압 =0 이므로 1 직사각형수조의바닥에작용하는힘 : 비중량에바닥면적과수면까지의높이를곱한다. 2 직원뿔형수조의바닥에작용하는힘 : 유체의무게를구한다. => 공기와의접촉 X (3) 액주계 (manometer) : 수압계원리에의한압력측정장치, 보통유리관또는용기및 관에연결시켜액주의높이를측정하여압력또는압력차를측정한다. 1 피에조미터 : 대기압보다약간높은압력을측정하는데사용 2 경사액주계 : 압력의변화가적은경우또는압력측정의정도를높이기위해사용 3 U자형액주계 : 피에조미터를쓰기에너무높은압력일경우 U자형액주계에비중이큰제 2의액체를사용 4 시차액주계 ( 차압액주계 ) : U자형액주계와함께액주계의액체가압력을측정하려고하는유체와다른경우의액주계 5 U자형시차액주계, 역U자형시차액주계, 벤튜리미터 ( 정압을측정해서유량계측 ) (4) 전압력 ( 평면 ) 1 수평면에작용하는힘, : 수면에서물체의중심까지의수직깊이 2 수직평판에작용하는힘 전압력의작용점 ( 압력분포의중심점 ) 도심에서 x축에대한 2차모멘트 3 경사평면에작용하는힘 ( 자유표면에대해 만큼기울어짐 - y축 ) sin, : x축에서도심까지경사거리 전압력의작용점 sin

97 (5) 전압력 ( 곡면 ) 1 수평분력 ( 곡면을수직평면에투영시켰을때발생하는투영면적에작용하는전압력 ) 2 수직분력 ( 곡면이떠받치고있는연직상방향의유체의무게 ) 3 합성력 tan (6) 부력 (buoyancy) 유체속에잠겨있거나떠있는물체가유체로부터받는연직상방향의힘 ( 전압력 ) 1 유체속에떠있는물체에작용하는부력 = 물체의무게 : 전체체적, : 유체속에잠긴체적, : 물체의비중량, : 유체의비중량 2 유체속에잠긴물체에작용하는부력 ( 강제로잠기게한경우 ) 외력 3 유체속에잠긴물체에작용하는부력 ( 스스로잠긴경우 ) 유체속물체의무게 (7) 부양체 (floating body) : 선박과같이일부가대기중에노출되어있는물체 1 경심 (metacenter) 2 경심고 (metacenter height, GM) > 0 : 안정, = 0 : 중립, < 0 : 불안정 3 복원모멘트 sin

98 (8) 상대평형 (relative equilibrium) 공간상의정지좌표계에서는운동을하지만유체내좌표계에서상대운동이없어고체처럼 평형상태를유지하면서움직이는것. ex) 용기내액체의등가속도운동, 한축을중심으로하는등속원운동 1 수평등가속도를받는물체 - 수직방향의압력분포 ( 정지유체의압력, 즉정수압과동일 ) - 수평방향의압력분포 tan 2 연직상방향등가속도를받는유체 - ( 중력에의한압력변화 + 가속도운동에의한압력변화 ) - 자유낙하 : 3 등속원운동을받는유체 - 기준면으로부터올라간수면의높이 2. 기출문제 2002 조선산업기사 1. 곡면에작용하는힘의수평분력은? 가. 곡면의수직상방의액체의무게나. 그의면심에서압력에면적을곱한것다. 곡면을수직면에투영한면적에작용하는힘라. 곡면에의해서지지된액체의무게 2002 조선산업기사 2. 벤츄리미터에관한설명으로옳은것은? 가. 유속을직접측정하는계기이다. 나. 압력차를측정하여유량을계산한다. 다. 수평관로에만사용할수있다. 라. 베르누이의정리와는무관하다.

99 2003 조선기사 3. 부체가수면에떠있을경우안정상태를가장바르게설명한것은? 가. 무게중심이부심의위치보다위에있어야한다. 나. 무게중심과부심의위치가같아야한다. 다. 무게중심과메타센터위치가같아야한다. 라. 무게중심이메타센터위치보다아래에있어야한다 조선기사 4. 그림과같이 0.6m x 3.5m 의수문평판 AB 를수면과 30 각도로설치해놓았다. 점에 서힌지 (hinge) 로연결되어있으면이문을 B 점에서열기위한힘 P( 수문에수직 ) 는? 가 kn 나 kn 다 kn 라 kn 해설 : sin sin 2004 조선기사 5. 그림과같이수은 ( 비중 13.6) 을넣은 U 자관의한쪽에 의수압이작용하고, 다른쪽에 인수압이작용할때수은주의높이차는? 가. 57.8cm 나. 82.5cm 다. 68.3cm 라. 75.5cm 해설 : 2004 조선산업기사 6. 어떤물체의공기중에서의무게는 490N 이고, 물속에서의무게는 98N 이었다. 이물체의 체적은? 가 m3나 m3다 m3라 m3 해설 :