[기계공학과 면접 질문 모음 3]

1. 베르누이 법칙에 대해서 설명해보세요.

 

베르누이 법칙은 유체 역학의 기본 원리 중 하나로, 유체가 흐를 때 압력과 속도 사이의 관계를 설명하는 법칙입니다. 이 원리는 다음과 같이 표현됩니다: "정상적인 상태에서 유체의 압력은 유속이 증가하면 감소하고, 유속이 감소하면 증가한다."

즉, 유체가 특정 구간에서 흐를 때, 유속이 증가하면 해당 지점의 압력이 감소하고, 유속이 감소하면 압력이 증가하는 원리입니다. 이는 에어로포일(비행기 날개)의 원리, 물류 운송의 파이프 설계, 노즐과 물동력 발전 등 다양한 분야에서 응용되는 중요한 개념입니다.

 

또한, 베르누이 법칙은 다음과 같은 4가지 조건을 전제로 정의된다.

 

비압축성 유체: 베르누이 법칙은 비압축성 유체에만 적용됩니다. 비압축성 유체는 유속이 변화하더라도 밀도가 변하지 않는 유체를 의미합니다. 일반적으로 액체의 밀도는 영향을 받지 않지만, 기체의 경우에는 높은 압력에서 낮은 압력으로 흐를 때 약간의 압축이 발생할 수 있으므로 이런 경우에는 베르누이 법칙이 적용되지 않습니다.

비점성 유체: 베르누이 법칙은 비점성(비점도가 없는) 유체에만 적용됩니다. 비점성 유체는 점성이 거의 없는 유체를 의미하며, 유체가 표면과 맞닿을 때 내부의 마찰이 거의 없는 상태를 말합니다. 따라서 베르누이 법칙은 유체의 흐름이 스무스하고 마찰이 거의 없는 상황에서 적용됩니다.

정상적인 유동: 베르누이 법칙은 유체의 흐름이 정상적인 유동일 때에만 적용됩니다. 정상적인 유동은 유체의 속도와 압력이 시간에 따라 변하지 않는 상태를 의미합니다. 유체의 흐름이 일정하고 안정적인 상태일 때만 베르누이 법칙을 사용할 수 있습니다.

하나의 유선에 대해서만 적용됩니다.

 

 

2. 금속재료의 기계적성질에 대해 설명하시오. 

 

속재료의 기계적 성질은 해당 재료의 기계적 특성을 설명하는데 사용됩니다. 이러한 성질은 재료의 사용 용도, 내구성, 가공 가능성 등을 결정하는 중요한 요소들입니다. 주요한 기계적 성질에 대해 간단히 설명하겠습니다:

강도(Strength):
강도는 금속재료가 외부의 힘에 얼마나 잘 저항하는지를 나타내는 성질입니다. 주로 재료가 얼마나 큰 응력을 견딜 수 있는지를 측정하며, 일반적으로 인장강도나 인장항복강도로 표현됩니다. 강도가 높을수록 재료는 더 큰 하중을 견딜 수 있습니다.

경도(Hardness):
경도는 금속재료의 표면이 외부의 입자에 얼마나 잘 저항하는지를 나타내는 성질입니다. 높은 경도는 재료가 단단하고 내마모성이 뛰어나다는 것을 의미합니다. 강철과 같은 경도가 높은 재료는 도로 포장재와 같은 고내마모성이 요구되는 분야에 사용될 수 있습니다.

연신율(Percent Elongation):
연신율은 금속재료가 인장 시 변형되는 정도를 백분율로 나타낸 것입니다. 즉, 인장에 의해 재료가 얼마나 늘어나거나 변형되는지를 측정하는데 사용됩니다. 높은 연신율은 재료가 인성이 뛰어나고 변형에 강하다는 것을 나타냅니다.

인성(Toughness):
인성은 금속재료가 충격이나 파괴 힘에 얼마나 잘 저항하는지를 나타내는 성질입니다. 즉, 재료가 크래킹이나 파단을 방지하며, 에너지 흡수에 우수한 능력을 가지고 있는지를 의미합니다. 높은 인성을 가진 재료는 구조물과 같이 큰 응력과 충격에 노출되는 곳에서 우수한 성능을 발휘합니다.

크리프(Creep):
크리프는 금속재료가 장기간에 걸쳐 지속적인 응력이나 하중에 노출될 때 변형하는 현상을 말합니다. 이는 주로 고온 조건에서 금속 재료가 노출될 때 발생합니다. 크리프는 금속 재료의 안정성과 내구성을 평가하는 데 중요한 요소이며, 고온 환경에서 사용되는 재료의 설계와 선택에 영향을 미칩니다.

 

 

3. 금속의 동소변태, 자기변태에 대해 설명하시오.

 

동소변태 (Allotropy, Polymorphism):
동소변태는 동일한 원소가 다양한 결정 구조를 가지는 현상을 말합니다. 이는 원소의 원자나 분자의 배열이 다양하게 나타나는 것을 의미합니다. 동소변태는 주로 금속이나 비금속 원소에서 관찰되며, 각각의 동소체는 서로 다른 물리적 특성을 가질 수 있습니다. 예를 들어, 탄소는 다이아몬드와 흑연처럼 동소변태를 보여주는데, 다이아몬드는 경도가 높고 투명한 반면 흑연은 연한 회색을 띄고 연성이 있습니다.

자기변태 (Ferromagnetism):
자기변태는 물질이 자기장을 생성하거나 반응하는 능력을 나타내는 성질입니다. 특히, 금속이 특정 온도 이하에서 자기장을 가지는 현상을 말합니다. 이러한 금속은 외부 자기장에 높은 반응성을 보이며, 자기성을 가진 자석과 상호작용합니다. 자기변태는 철, 니켈, 코발트 등 몇 가지 금속에서 주로 관찰되며, 자기 기술 및 자석 제조에 활용됩니다.

 

4. 금속의 열처리 방법에대해 설명하시오.

(담금질, 뜨임, 불림, 풀림, Sub-zero treatment)

 

담금질(Annealing):
담금질은 금속을 고온에서 가열한 후, 서서히 냉각시켜 결정 구조를 제어하는 열처리 방법입니다. 주로 재료를 더 부드럽고 가공하기 쉽게 만들거나, 내부 응력을 제거하여 더 튼튼하고 강한 금속으로 만드는데 사용됩니다.

뜨임(Tempering):
뜨임은 고온에서 담금질로 처리한 금속을 다시 조금 낮은 온도에서 가열한 후 냉각시키는 과정입니다. 이 방법은 담금질로 인해 성질이 너무 부드러워지거나 경도가 떨어지는 것을 보완하기 위해 사용되며, 내구성과 인성을 개선하는데 도움을 줍니다.

불림(Quenching):
불림은 금속을 담금질 후 급속하게 냉각하는 방법으로, 금속의 경도를 크게 높이는데 사용됩니다. 급속한 냉각으로 인해 금속의 구조가 강화되고, 경도가 높아져 내마모성이나 내화학적 안정성을 향상시킵니다.

풀림(Tempering):
풀림은 불림된 금속을 상대적으로 낮은 온도에서 가열한 후 냉각시키는 과정입니다. 이 방법은 급속한 냉각으로 인해 발생한 내부 응력을 완화하고, 금속의 경도를 조절하여 원하는 성질을 얻는데 사용됩니다.

서브 제로 처리(Sub-zero Treatment):
서브 제로 처리는 불림 후 금속을 영하 온도에 냉각시키는 방법으로, 약간의 마르텐사이트를 분해시켜 성질을 개선하는데 사용됩니다. 이 방법은 주로 재료의 연신율과 강도를 개선하는데 효과적이며, 재료의 내마모성과 내식성을 향상시키는 데에도 사용됩니다.

이러한 열처리 방법들은 각각 다양한 금속재료의 성질을 개선하고 원하는 성능을 얻는 데 사용됩니다. 열처리는 공학 분야에서 중요한 역할을 하며, 금속의 사용 용도에 따라 적절한 열처리 방법을 선택하는 것이 중요합니다.

 

3번째 면접 질문 모음은 답변이 조금씩 다 길어졌네요. 면접에 도움되시길 바라며, 다들 면접 화이팅 입니다!!