제4과목 · 진동 기초
고유진동·공진·감쇠
관련 용어와 작동 원리, 개념별 차이를 먼저 이해한 뒤 연결 문제를 직접 풀고 제출 후 보기별 근거를 확인합니다. 흩어진 15개 세부 개념을 하나의 학습 흐름으로 묶었습니다.
Concept
개념
고유진동·공진·감쇠은(는) 진동 기초는 변위·속도·가속도, 진폭·주파수·위상과 질량·강성·감쇠의 관계로 설비 응답을 해석한다.
가진주파수가 고유진동수에 가까워지면 공진이 커지고 감쇠가 응답을 제한한다. 같은 정현파라도 변위·속도·가속도 진폭은 각주파수에 따라 달라진다.
Concept map
고유진동·공진·감쇠 기출 판단 지도
문제의 단서에서 바로 답을 고르지 않고, 적용 대상과 기능을 거쳐 실제 기출 판단유형까지 연결합니다. 아래에는 이 묶음에서 우선 구분할 대표 개념을 표시했습니다.
1-A
문제에서 찾을 단서
“점성감쇠가 1자유도 진동계에 미치는 일반적인 영향으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건
1-B
감쇠의 영향
감쇠는 공진진폭과 과도응답에 큰 영향을 주지만, 감쇠고유진동수는 비감쇠 고유진동수보다 약간 낮아진다.
1-C
기출 판단유형
부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다.
2-A
문제에서 찾을 단서
“고무 방진재의 동적배율에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건
2-B
고무 동적배율
영률 증가가 동적강성 증가로 이어지면 동적배율도 커질 수 있다.
2-C
기출 판단유형
부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다.
3-A
문제에서 찾을 단서
“비감쇠 1자유도 질량-스프링계의 고유진동수 관계로 옳은 것은?”에서 요구하는 조건
3-B
고유진동수
고유진동수는 강성의 제곱근에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례한다.
3-C
기출 판단유형
조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다.
Compare
개념별 역할과 차이
| 구분 | 기출에서 묻는 것 | 핵심 근거 | 기출 유형 | 실제 함정 |
|---|---|---|---|---|
| 감쇠의 영향 | “점성감쇠가 1자유도 진동계에 미치는 일반적인 영향으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건 | 감쇠는 공진진폭과 과도응답에 큰 영향을 주지만, 감쇠고유진동수는 비감쇠 고유진동수보다 약간 낮아진다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “공진부근의 최대진폭을 낮춘다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “감쇠를 증가시키면 고유진동수가 크게 증가한다.”입니다. |
| 고무 동적배율 | “고무 방진재의 동적배율에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건 | 영률 증가가 동적강성 증가로 이어지면 동적배율도 커질 수 있다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “동적배율은 동적강성과 정적강성의 비로 나타낸다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “고무의 영률이 커질수록 동적배율은 반드시 작아진다.”입니다. |
| 고유진동수 | “비감쇠 1자유도 질량-스프링계의 고유진동수 관계로 옳은 것은?”에서 요구하는 조건 | 고유진동수는 강성의 제곱근에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “fn=(1/2π)√(m/k)”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 고유진동수는 강성의 제곱근에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례한다. |
| 고유진동수 정의 | “외력이 제거된 진동계가 자유진동할 때 그 계의 질량과 강성에 의해 정해지는 주파수는?”에서 요구하는 조건 | 고유진동수는 시스템 고유의 동특성이며 가진주파수와 가까워지면 공진이 발생할 수 있다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “가진주파수”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 고유진동수는 시스템 고유의 동특성이며 가진주파수와 가까워지면 공진이 발생할 수 있다. |
| 공진 | “가진주파수와 계의 고유진동수가 일치하여 진폭이 크게 증가하는 현상은?”에서 요구하는 조건 | 가진주파수가 고유진동수와 일치하면 주기마다 에너지가 누적되어 진폭이 크게 증가한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “맥동”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 가진주파수가 고유진동수와 일치하면 주기마다 에너지가 누적되어 진폭이 크게 증가한다. |
| 공진과 위험속도 | “회전기계의 공진에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건 | 회전수를 바꾸어 가진주파수를 고유진동수에서 벗어나게 하면 공진진폭을 줄일 수 있다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “가진주파수와 고유진동수가 일치할 때 공진한다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “운전 중 공진이 발생하면 회전수를 바꾸어도 진동은 감소하지 않는다.”입니다. |
| 덕트 공진대책 | “송풍기 가진주파수와 덕트 고유진동수가 가까울 때 덕트의 고유진동수를 높이는 대책은?”에서 요구하는 조건 | 구조강성을 높이면 일반적으로 고유진동수가 상승하여 가진주파수와의 일치를 피할 수 있다. | 사례·진단형: 증상과 조건에서 직접 원인 또는 다음 조치를 구분한다. | 실제 함정 보기: “덕트 판두께를 줄인다.”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 구조강성을 높이면 일반적으로 고유진동수가 상승하여 가진주파수와의 일치를 피할 수 있다. |
| 동배율 | “강제진동에서 정적변위에 대한 정상상태 진폭의 비를 무엇이라 하는가?”에서 요구하는 조건 | 동배율은 동적 하중에 의한 진폭을 같은 힘의 정적변위와 비교한 무차원 비다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “감쇠비”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 동배율은 동적 하중에 의한 진폭을 같은 힘의 정적변위와 비교한 무차원 비다. |
| 방진스프링 | “저주파 진동 절연에는 유리하지만 공진점에서 전달률이 커질 수 있는 방진요소는?”에서 요구하는 조건 | 금속스프링은 낮은 고유진동수를 얻기 쉽지만 공진부근에서는 감쇠가 작아 진폭이 커질 수 있다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “파이버글라스”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 금속스프링은 낮은 고유진동수를 얻기 쉽지만 공진부근에서는 감쇠가 작아 진폭이 커질 수 있다. |
| 변위 전달률 | “기초가 진동하는 1자유도계에서 변위 전달률의 정의는?”에서 요구하는 조건 | 전달률은 입력인 기초변위에 대해 출력인 기계 본체의 변위가 얼마나 전달됐는지를 나타낸다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “기초의 변위진폭÷기계 본체의 변위진폭”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 전달률은 입력인 기초변위에 대해 출력인 기계 본체의 변위가 얼마나 전달됐는지를 나타낸다. |
| 비감쇠진동 | “에너지 손실이 없는 진동과 감쇠가 존재하는 진동의 구분으로 옳은 것은?”에서 요구하는 조건 | 감쇠가 없으면 기계적 에너지가 유지되며, 감쇠가 있으면 에너지가 열 등으로 소산되어 자유진동 진폭이 감소한다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “비감쇠진동은 에너지가 소산되어 진폭이 감소한다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “비감쇠진동은 에너지 손실이 없고 감쇠진동은 진폭이 감소한다.”입니다. |
| 스프링 합성 | “강성 k1, k2인 두 스프링을 직렬 연결했을 때 등가강성은?”에서 요구하는 조건 | 직렬스프링은 같은 힘을 받고 변위가 합해지므로 1/keq=1/k1+1/k2이다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “keq=k1+k2”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 직렬스프링은 같은 힘을 받고 변위가 합해지므로 1/keq=1/k1+1/k2이다. |
| 자유진동 | “외력이 제거된 뒤 계가 초기변위·초기속도에 의해 스스로 진동하는 것은?”에서 요구하는 조건 | 자유진동은 외부의 지속 가진 없이 계의 질량과 강성에 의해 고유진동수로 발생한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “강제진동”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 자유진동은 외부의 지속 가진 없이 계의 질량과 강성에 의해 고유진동수로 발생한다. |
| 정적처짐과 고유진동수 | “스프링 지지계의 정적처짐이 커질 때 고유진동수는 일반적으로 어떻게 변하는가?”에서 요구하는 조건 | 정적처짐 δ가 커질수록 fn≈(1/2π)√(g/δ)는 낮아져 진동절연에 유리할 수 있다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “높아진다.”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 정적처짐 δ가 커질수록 fn≈(1/2π)√(g/δ)는 낮아져 진동절연에 유리할 수 있다. |
| 진동 감쇠 적용 | “진동계에 감쇠를 부여하는 주된 목적은?”에서 요구하는 조건 | 감쇠는 진동에너지를 소산하여 공진 진폭과 과도응답의 지속시간을 줄인다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “고유진동수를 외력과 항상 같게 만든다.”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 감쇠는 진동에너지를 소산하여 공진 진폭과 과도응답의 지속시간을 줄인다. |
Field application증상에서 출발하는 실무 적용펼쳐보기접기
진폭의 표현값과 단위를 확인한다.
회전주파수·고유진동수·가진주파수를 구분한다.
주파수비와 감쇠를 이용해 공진·절연 여부를 판단한다.
Deep dive
세부 개념으로 들어가기
감쇠의 영향감쇠는 공진진폭과 과도응답에 큰 영향을 주지만, 감쇠고유진동수는 비감쇠 고유진동수보다 약간 낮아진다.정의·공식·세부 근거 보기 고무 동적배율영률 증가가 동적강성 증가로 이어지면 동적배율도 커질 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 고유진동수고유진동수는 강성의 제곱근에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례한다.정의·공식·세부 근거 보기 고유진동수 정의고유진동수는 시스템 고유의 동특성이며 가진주파수와 가까워지면 공진이 발생할 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 공진가진주파수가 고유진동수와 일치하면 주기마다 에너지가 누적되어 진폭이 크게 증가한다.정의·공식·세부 근거 보기 공진과 위험속도회전수를 바꾸어 가진주파수를 고유진동수에서 벗어나게 하면 공진진폭을 줄일 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 덕트 공진대책구조강성을 높이면 일반적으로 고유진동수가 상승하여 가진주파수와의 일치를 피할 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 동배율동배율은 동적 하중에 의한 진폭을 같은 힘의 정적변위와 비교한 무차원 비다.정의·공식·세부 근거 보기 방진스프링금속스프링은 낮은 고유진동수를 얻기 쉽지만 공진부근에서는 감쇠가 작아 진폭이 커질 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 변위 전달률전달률은 입력인 기초변위에 대해 출력인 기계 본체의 변위가 얼마나 전달됐는지를 나타낸다.정의·공식·세부 근거 보기 비감쇠진동감쇠가 없으면 기계적 에너지가 유지되며, 감쇠가 있으면 에너지가 열 등으로 소산되어 자유진동 진폭이 감소한다.정의·공식·세부 근거 보기 스프링 합성직렬스프링은 같은 힘을 받고 변위가 합해지므로 1/keq=1/k1+1/k2이다.정의·공식·세부 근거 보기 자유진동자유진동은 외부의 지속 가진 없이 계의 질량과 강성에 의해 고유진동수로 발생한다.정의·공식·세부 근거 보기 정적처짐과 고유진동수정적처짐 δ가 커질수록 fn≈(1/2π)√(g/δ)는 낮아져 진동절연에 유리할 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 진동 감쇠 적용감쇠는 진동에너지를 소산하여 공진 진폭과 과도응답의 지속시간을 줄인다.정의·공식·세부 근거 보기
Past exam practice
기출 문제 풀기
개념을 확인했다면 실제 CBT 문제를 바로 풀어보세요. 답안을 제출하면 페이지 이동 없이 정오답과 풀이가 열립니다. 처음 3개부터 보여주며 정답은 제출 전까지 전송하지 않습니다.
Exam traps
연결 문제로 확인하는 시험 함정
아래에서는 문제와 보기만 미리 보여 줍니다. 정답·해설·보기별 근거는 답을 제출한 뒤에만 공개되므로, 먼저 직접 판단하고 풀이 화면에서 확인하세요.
학습용 재구성 1직접 풀기
점성감쇠가 1자유도 진동계에 미치는 일반적인 영향으로 옳지 않은 것은?
- 1공진부근의 최대진폭을 낮춘다.
- 2감쇠를 증가시키면 고유진동수가 크게 증가한다.
- 3자유진동의 진폭을 시간에 따라 감소시킨다.
- 4과도응답을 안정시키는 데 도움을 준다.
검증 문제 2직접 풀기
고무 방진재의 동적배율에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
- 1동적배율은 동적강성과 정적강성의 비로 나타낸다.
- 2동적강성이 커지면 다른 조건이 같을 때 동적배율이 커진다.
- 3고무의 영률이 커질수록 동적배율은 반드시 작아진다.
- 4고무의 동적배율은 일반적으로 1 이상이다.
검증 문제 3직접 풀기
비감쇠 1자유도 질량-스프링계의 고유진동수 관계로 옳은 것은?
- 1fn=(1/2π)√(m/k)
- 2fn=(1/2π)√(k/m)
- 3고유진동수는 강성 k에 선형 비례한다.
- 4가진주파수와 일치하면 계가 안정된다.
학습용 재구성 4직접 풀기
외력이 제거된 진동계가 자유진동할 때 그 계의 질량과 강성에 의해 정해지는 주파수는?
- 1가진주파수
- 2샘플링주파수
- 3고유진동수
- 4차단주파수
검증 문제 5직접 풀기
가진주파수와 계의 고유진동수가 일치하여 진폭이 크게 증가하는 현상은?
- 1맥동
- 2회절
- 3캐비테이션
- 4공진
Step 3 · Exam practice
실전 유사 문제 풀기
개념과 실제 기출 표현을 확인했다면 이제 직접 답을 고르세요. 제출 후 정답 근거, 모든 보기의 설명, 오답 원인과 복습할 개념까지 이어집니다.
1이 개념 직접 적용점성감쇠가 1자유도 진동계에 미치는 일반적인 영향으로 옳지 않은 것은?2이 개념 직접 적용고무 방진재의 동적배율에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?3이 개념 직접 적용비감쇠 1자유도 질량-스프링계의 고유진동수 관계로 옳은 것은?4이 개념 직접 적용외력이 제거된 진동계가 자유진동할 때 그 계의 질량과 강성에 의해 정해지는 주파수는?5이 개념 직접 적용가진주파수와 계의 고유진동수가 일치하여 진폭이 크게 증가하는 현상은?6이 개념 직접 적용외력이 제거된 뒤 계가 초기변위·초기속도에 의해 스스로 진동하는 것은?
검수된 공개 문제만 표시하며, 답을 제출하기 전에는 정답과 해설을 전송하지 않습니다.