2007년 국가직 9급 기계일반 기출문제 풀이

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2007년 국가직 9급 기계일반

2007. 4. 14. 시행 · 국 책형 · 기출문제

Q01
재료ㆍ열처리

강의 탄소 함유량이 증가함에 따라 나타나는 특성 중 옳지 않은 것은?

  • 인장강도가 증가한다.
  • 항복점이 증가한다.
  • 경도가 증가한다.
  • 충격치가 증가한다.
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정답 ④ 충격치가 증가한다

탄소 함유량이 늘어날수록 인장강도·항복점·경도는 모두 증가하지만, 재료 내부의 결정 구조가 단단하고 취약해지면서 연신율과 충격값(인성)은 반대로 감소합니다. 그래서 탄소강은 탄소량이 높을수록 강하지만 잘 깨지는(취성) 경향이 커집니다. 이 원리 하나만 기억해두면 비슷한 유형의 문제를 모두 풀 수 있습니다.

Q02
주철 재료

회주철의 기호로 GC300과 같이 표시할 때 300이 의미하는 것은?

  • 항복강도(N/mm²)
  • 인장강도(N/mm²)
  • 굽힘강도(N/mm²)
  • 전단강도(N/mm²)
정답과 해설 보기
정답 ② 인장강도(N/mm²)

회주철은 KS 규격상 GC + 최소 인장강도(N/mm²)로 표기합니다. 예를 들어 GC200은 인장강도 200N/mm² 이상, GC300은 300N/mm² 이상을 보증하는 재료입니다. 숫자가 클수록 강도가 높은 회주철이라고 이해하면 됩니다.

Q03
재료시험

금속 재료의 기계적 성질과 그것을 평가하기 위한 시험을 서로 짝지은 것 중 적합하지 않은 것은?

  • 종탄성계수-인장시험
  • 피로한도-압축시험
  • 전단항복응력-비틀림시험
  • 경도-압입시험
정답과 해설 보기
정답 ② 피로한도-압축시험

피로한도는 부품이 무수히 반복되는 하중에도 파괴되지 않고 버티는 한계 응력으로, 반복(교번)하중을 가하는 피로시험으로만 구할 수 있습니다. 나머지 짝짓기(종탄성계수-인장시험, 전단항복응력-비틀림시험, 경도-압입시험)는 모두 실제로 쓰이는 표준 시험법입니다.

Q04
유압공학

유압장치의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  • 힘의 증폭이 용이하다.
  • 제어하기 쉽고 정확하다.
  • 작동 액체로는 오일이나 물 등이 사용된다.
  • 구조가 복잡하여 원격조작이 어렵다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 구조가 복잡하여 원격조작이 어렵다

유압장치는 ①힘의 증폭이 쉽고 ②정확한 제어가 가능하며 ③오일·물 등을 작동유체로 쓴다는 점 모두 실제 특징입니다. 여기에 더해 배관을 통해 동력을 전달하기 때문에 실린더나 모터의 위치를 자유롭게 배치할 수 있어 원격조작에도 유리합니다. ‘원격조작이 어렵다’는 이 장점과 반대되는 설명이라 옳지 않습니다.

Q05
기계요소ㆍ베어링

일반적으로 베어링은 내륜, 외륜, 볼(롤러), 리테이너의 4가지 주요 요소로 구성된다. 다음 중에서 볼 또는 롤러를 사용하지 않는 베어링은 어느 것인가?

  • 공기정압 베어링
  • 레이디얼 베어링
  • 스러스트 롤러베어링
  • 레이디얼 롤러베어링
정답과 해설 보기
정답 ① 공기정압 베어링

②③④는 모두 볼 또는 롤러 같은 전동체가 굴러다니며 하중을 지지하는 구름베어링입니다. 반면 공기정압 베어링은 전동체 없이 압축공기의 압력막만으로 회전체를 떠받치는 유체 베어링이라, 구조상 볼·롤러가 아예 존재하지 않습니다.

Q06
재료역학

다음 중 인성(toughness)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  • 국부 소성 변형에 대한 재료의 저항성
  • 파괴가 일어나기까지의 재료의 에너지 흡수력
  • 탄성변형에 따른 에너지 흡수력과 하중 제거에 따른 이 에너지의 회복력
  • 파괴가 일어날 때까지의 소성 변형의 정도
정답과 해설 보기
정답 ② 파괴가 일어나기까지의 재료의 에너지 흡수력

인성·경도·탄성·연성은 헷갈리기 쉬운 개념입니다. 경도는 국부 변형에 대한 저항성, 탄성(레질리언스)는 탄성구간에서 흡수했다 되돌려주는 에너지, 연성은 파괴 전까지 늘어나는 변형의 정도, 인성은 파괴에 이르기까지 흡수한 총 에너지입니다. 이 네 가지를 짝지어 외워두면 비슷한 유형에 바로 대응할 수 있습니다.

Q07
기구학

다음 중 짧은 거리를 운동하며 큰 힘을 내는 운동기구는?

  • 와트 기구(Watt’s mechanism)
  • 스코치 요크 기구(Scotch-Yoke mechanism)
  • 토글 기구(toggle mechanism)
  • 팬토그래프(pantograph)
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정답 ③ 토글 기구(toggle mechanism)

토글 기구는 두 링크가 거의 일직선이 되는 순간 지렛비가 급격히 커지는 원리를 이용해, 짧은 스트로크에서 매우 큰 힘을 냅니다. 프레스, 클램프, 절단기 등 ‘세게 눌러야 하는’ 장치에 자주 쓰이는 이유입니다.

Q08
기계설계

기계요소를 설계할 때, 응력집중 및 응력집중계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 응력집중이란 단면이 급격히 변화하는 부위에서 힘의 흐름이 심하게 변화함으로 인해 발생하는 현상이다.
  • 응력집중계수는 단면부의 평균응력에 대한 최대응력의 비율이다.
  • 응력집중계수는 탄성영역 내에서 부품의 형상효과와 재질이 모두 고려된 것으로 형상이 같더라도 재질이 다르면 그 값이 다르다.
  • 응력집중을 완화하려면 단이 진 부분의 곡률 반지름을 크게 하거나 단면이 완만하게 변화하도록 한다.
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정답 ③ 형상이 같더라도 재질이 다르면 값이 다르다

응력집중계수는 “최대응력 ÷ 평균응력”으로 정의되는 순수한 기하학적(형상) 계수입니다. 탄성범위 안에서는 재료가 강철이든 알루미늄이든 형상만 같으면 값이 동일합니다. 그래서 ‘재질이 다르면 값이 다르다’는 설명이 틀린 내용이 됩니다.

Q09
내연기관

가솔린 기관의 연료에서 옥탄가(octane number)는 무엇과 관계가 있으며, ‘옥탄가 90’에서 90은 무엇을 의미하는가?

  • 연료의 발열량, 정헵탄 체적(%)
  • 연료의 발열량, 이소옥탄 체적(%)
  • 연료의 내폭성, 정헵탄 체적(%)
  • 연료의 내폭성, 이소옥탄 체적(%)
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정답 ④ 연료의 내폭성, 이소옥탄 체적(%)

옥탄가는 가솔린이 노킹(이상폭발)에 견디는 정도, 즉 내폭성을 나타내는 지표입니다. 노킹에 강한 이소옥탄을 100, 노킹에 약한 정헵탄을 0으로 두고 혼합한 표준연료와 비교해, 시험 연료와 같은 내폭성을 내는 이소옥탄의 체적 비율(%)이 곧 옥탄가입니다.

Q10
주조공학

다음은 어떤 주조법의 특징을 설명한 것인가?

· 영구주형을 사용한다.
· 비철금속의 주조에 적용한다.
· 고온챔버식과 저온챔버식으로 나뉜다.
· 용융금속이 응고될 때까지 압력을 가한다.

  • 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting)
  • 원심 주조법(centrifugal casting)
  • 다이 캐스팅(die casting)
  • 인베스트먼트 주조법(investment casting)
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정답 ③ 다이 캐스팅(die casting)

다이 캐스팅은 정밀 가공된 금속 금형(영구주형)에 용융된 비철금속을 고압으로 주입하고, 응고될 때까지 압력을 유지해 치수 정밀도가 높은 제품을 대량 생산하는 주조법입니다. 용탕을 미리 데워둔 도가니에서 주입하는 고온챔버식과, 매번 필요한 만큼 떠서 주입하는 저온챔버식으로 나뉩니다.

Q11
나사ㆍ체결요소

나사산의 각도가 55°인 나사는?

  • 관용나사
  • 미터보통나사
  • 미터계(TM) 사다리꼴나사
  • 인치계(TW) 사다리꼴나사
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정답 ① 관용나사

나사산 각도는 나사 종류를 구분하는 대표적인 기준입니다. 미터나사 60° · 관용나사 55° · 미터계 사다리꼴나사(TM) 30° · 인치계 사다리꼴나사(TW) 29° — 이 네 숫자를 짝지어 외워두면 각도만 보고 바로 나사 종류를 맞힐 수 있습니다.

Q12
소성가공

금속재료를 냉간 소성가공하여 부품을 생산할 때, 소재에서 일어나는 변화가 아닌 것은?

  • 결정립의 변형으로 인한 단류선(grain flow line) 형성
  • 전위의 집적으로 인한 가공경화
  • 불균질한 응력을 받음으로 인한 잔류응력의 발생
  • 풀림효과에 의한 연성의 증대
정답과 해설 보기
정답 ④ 풀림효과에 의한 연성의 증대

냉간가공(재결정온도 이하 가공)은 가공경화 · 잔류응력 발생 · 단류선 형성을 동반하며, 그 대가로 연성은 줄어듭니다. 반대로 연성을 되살리는 풀림(어닐링)은 냉간가공과는 별개의, 재결정온도 이상으로 가열하는 열처리 공정입니다.

Q13
연삭가공

공작물을 별도의 고정 장치로 지지하지 않고 그 대신에 받침판을 사용하여 원통면을 연속적으로 연삭하는 공정은?

  • 크립 피드 연삭(creep feed grinding)
  • 센터리스 연삭(centerless grinding)
  • 원통 연삭(cylindrical grinding)
  • 전해 연삭(electrochemical grinding)
정답과 해설 보기
정답 ② 센터리스 연삭(centerless grinding)

센터리스 연삭은 공작물 양 끝에 센터를 뚫거나 척으로 물릴 필요가 없어, 가늘고 긴 축이나 소형 부품을 연속적으로 빠르게 대량 생산할 때 유리합니다. 연삭숫돌·조정숫돌·받침판 세 요소가 공작물을 감싸듯 지지하는 구조가 핵심입니다.

Q14
사출성형

다음은 사출성형품의 불량 원인과 대책에 관한 설명이다. 어떤 현상을 설명한 것인가?

금형의 파팅 라인(parting line)이나 이젝터 핀(ejector pin) 등의 틈에서 흘러 나와 고화 또는 경화된 얇은 조각 모양의 수지가 생기는 것을 말하는 것으로 이를 방지하기 위해서는 금형 자체의 밀착성을 좋게 하도록 체결력을 높여야 한다.

  • 플로 마크(flow mark) 현상
  • 싱크 마크(sink mark) 현상
  • 웰드 마크(weld mark) 현상
  • 플래시(flash) 현상
정답과 해설 보기
정답 ④ 플래시(flash) 현상

사출성형 불량은 생기는 위치와 모양으로 구분하면 외우기 쉽습니다. 플래시는 금형 틈으로 새어 나온 얇은 버, 싱크 마크는 두꺼운 부위의 오목한 수축 자국, 웰드 마크는 수지가 다시 합쳐지는 줄무늬, 플로 마크는 수지 흐름이 표면에 남긴 무늬입니다.

Q15
재료파괴

다음 중 연성파괴와 관련이 없는 것은?

  • 컵-원뿔 파괴(cup and cone fracture)
  • 소성변형이 상당히 일어난 후에 파괴됨
  • 균열이 매우 빠르게 진전하여 일어남
  • 취성파괴에 비해 덜 위험함
정답과 해설 보기
정답 ③ 균열이 매우 빠르게 진전하여 일어남

연성파괴는 큰 소성변형 → 컵-원뿔 모양의 파단면 → 상대적으로 느린 진행이 특징이라 사전에 알아채기 쉽고 덜 위험합니다. 반대로 ‘균열이 매우 빠르게 진전한다’는 것은 거의 예고 없이 순식간에 깨지는 취성파괴의 특징입니다.

Q16
체결요소ㆍ리벳

한줄 겹치기 리벳 이음에서 리벳 구멍 사이가 절단되는 경우 리벳 이음 강도 P는? (단, 리벳의 지름 d, 리벳의 피치 p, 강판의 두께 t, 리벳의 중심에서 강판의 가장자리까지의 거리 e, 리벳의 전단응력 τ, 강판의 인장응력 σt, 강판 또는 리벳의 압축응력 σc이다)

  • P = (π/4)d²τ
  • P = 2etτ
  • P = (p-d)tσt
  • P = dtσc
정답과 해설 보기
정답 ③ P = (p-d)tσt

리벳 이음은 파괴되는 위치에 따라 강도식이 다릅니다. 리벳 몸통 전단은 ①, 가장자리 쪽 리벳 전단은 ②, 리벳(강판) 압축은 ④, 그리고 리벳 구멍 사이 강판 인장은 ③입니다. 문제에서 ‘구멍 사이가 절단’된다고 했으므로, 남은 강판 폭(p-d)에 두께 t를 곱한 단면에 인장응력 σt가 작용하는 ③이 정답입니다.

Q17
용접공학

다음 중에서 불활성 가스 아크 용접법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 아르곤, 헬륨 등과 같이 고온에서도 금속과 반응하지 않는 불활성 가스를 차폐가스로 하여 대기로부터 아크와 용융금속을 보호하며 행하는 아크 용접이다.
  • 비소모성 텅스텐 봉을 전극으로 사용하고 별도의 용가재를 사용하는 MIG용접(불활성 가스 금속 아크 용접)이 대표적이다.
  • 불활성 가스는 용접봉 지지기 내를 통과시켜 용접물에 분출시키며 보통의 아크 용접법보다 생산비가 고가이다.
  • 용접부가 불활성 가스로 보호되어 용가재 합금 성분의 용착효율은 거의 100%에 가깝다.
정답과 해설 보기
정답 ② 비소모성 텅스텐 전극 + 별도 용가재 = MIG용접

불활성가스 아크 용접은 전극 방식에 따라 두 가지로 나뉩니다. TIG 용접은 녹지 않는 텅스텐 봉을 전극으로 쓰고 용가재를 별도로 공급하며, MIG 용접은 용가재 와이어 자체가 전극이 되어 녹아 없어지며 용접합니다. 문제의 설명은 TIG 용접의 특징을 MIG 용접이라고 잘못 붙인 것입니다.

Q18
공작기계

절삭가공의 기본 운동에는 주절삭운동, 이송운동, 위치조정운동이 있다. 다음 중 주로 공작물에 의해 이송운동이 이루어지는 공작기계끼리 짝지어진 것은?

  • 선반, 밀링머신
  • 밀링머신, 평면연삭기
  • 드릴링머신, 평면연삭기
  • 선반, 드릴링머신
정답과 해설 보기
정답 ② 밀링머신, 평면연삭기

주절삭운동과 이송운동을 누가 맡는지로 공작기계를 정리하면: 선반은 공작물 회전(주절삭)+공구 이송, 드릴링머신은 공구가 주절삭·이송 모두 담당, 밀링머신·평면연삭기는 공구 회전(주절삭)+공작물(테이블) 이송입니다. 이송의 주체가 공작물인 조합은 밀링머신과 평면연삭기뿐입니다.

Q19
품질ㆍ환경경영

환경 경영 체제에 관한 국제 표준화 규격의 통칭으로, 기업 활동 전반에 걸친 환경 경영 체제를 평가하여 객관적으로 인증(認證)하는 것은 무엇인가?

  • ISO 14000
  • ISO 9004
  • ISO 9000
  • ISO 8402
정답과 해설 보기
정답 ① ISO 14000

ISO 9000번대는 품질경영, ISO 14000번대는 환경경영을 다루는 규격군이라고 계열별로 묶어 외우면 헷갈리지 않습니다. 문제에서 묻는 것은 ‘환경 경영 체제’이므로 ISO 14000이 정답입니다.

Q20
기계설계ㆍ안전율

기계의 안전설계에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  • 안전도를 크게 하면 경제성이 저하된다.
  • 허용응력에 대한 기준강도를 안전계수라 한다.
  • 허용응력이란 부품 설계 시 사용하는 응력의 최대 허용치로서 기준강도보다 작아야 한다.
  • 취성재료가 상온에서 정하중을 받을 때 항복점을 고려한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 취성재료가 상온에서 정하중을 받을 때 항복점을 고려한다

기준강도를 정하는 기준은 재료의 성질과 하중 조건에 따라 달라집니다. 연성재료·상온·정하중이면 항복점을, 취성재료라면 항복점이 명확하지 않으므로 극한강도(인장강도)를 기준강도로 사용합니다.

문제 출처 · 2007년도 국가직 9급 기계일반 (국 책형, 2007. 4. 14. 시행) · 해설 · 자체 작성
공무원 기출 9급 공무원 국가직 9급 공무원 국가직 2007년 기계일반

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