2010년 국가직 9급 기계일반 기출문제 풀이
2010년 국가직 9급 기계일반
길이가 3 m, 단면적이 0.01 m²인 원형 봉이 인장하중 100 kN을 받을 때 봉이 늘어난 길이[m]는? (단, 영계수 E=300 GPa이다)
① 1 × 10⁻⁷
오답입니다② 0.001
오답입니다③ 0.002
오답입니다④ 0.0001
정답입니다정답입니다. δ=PL/(AE)에 주어진 값을 대입하면 1×10⁻⁴ m, 즉 0.0001 m가 됩니다.
정답과 해설 보기
축방향 탄성변형량은 δ=PL/(AE)입니다. P=100×10³ N, L=3 m, A=0.01 m², E=300×10⁹ Pa를 대입하면 δ=0.0001 m입니다.
펀치(punch)와 다이(die)를 이용하여 판금재료로부터 제품의 외형을 따내는 작업은?
① 블랭킹(blanking)
정답입니다정답입니다. 블랭킹은 판재에서 제품의 바깥 윤곽을 잘라 내며, 잘려 나온 조각 자체가 제품이 되는 작업입니다.
② 피어싱(piercing)
오답입니다피어싱은 제품에 구멍을 뚫는 작업이며, 펀치로 떨어져 나온 조각은 스크랩이 됩니다.
③ 트리밍(trimming)
오답입니다트리밍은 성형품 가장자리의 불필요한 여분을 잘라 최종 윤곽을 정리하는 작업입니다.
④ 플랜징(flanging)
오답입니다플랜징은 판재의 가장자리나 구멍 둘레를 굽혀 세워 플랜지를 만드는 작업입니다.
정답과 해설 보기
블랭킹은 판재에서 잘려 나온 부분이 제품이 되는 전단가공입니다. 피어싱은 구멍을 뚫고 떨어져 나온 부분이 스크랩이며, 트리밍은 불필요한 가장자리를 제거하고 플랜징은 가장자리를 세우는 가공입니다.
지름이 50 mm인 공작물을 절삭속도 314 m/min으로 선반에서 절삭할 때 필요한 주축의 회전수[rpm]는? (단, π=3.14)
① 1,000
오답입니다② 2,000
정답입니다정답입니다. n=1000V/(πD)에 대입하면 2000 rpm입니다.
③ 3,000
오답입니다④ 4,000
오답입니다
정답과 해설 보기
V=πDn/1000에서 n=1000V/(πD)입니다. n=1000×314/(3.14×50)=2000 rpm입니다.
측정기에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 버니어 캘리퍼스가 마이크로미터보다 측정정밀도가 높다.
오답입니다버니어 캘리퍼스의 일반적인 최소눈금은 마이크로미터보다 크므로 측정정밀도가 더 낮습니다.
② 사인 바는 공작물의 내경을 측정한다.
오답입니다사인 바는 블록 게이지와 함께 각도를 설정하거나 측정하는 기구이며 내경 측정기가 아닙니다.
③ 다이얼 게이지는 각도 측정기이다.
오답입니다다이얼 게이지는 미소한 직선 변위나 치수 차이를 비교 측정하는 기구이며 각도 측정기가 아닙니다.
④ 스트레이트 에지는 평면도의 측정에 사용된다.
정답입니다정답입니다. 스트레이트 에지는 기준 직선을 제공하여 틈새를 조사함으로써 평면도와 진직도를 검사합니다.
정답과 해설 보기
스트레이트 에지는 기준 직선과 측정면 사이의 틈을 조사해 평면도나 진직도를 검사합니다. 마이크로미터가 버니어 캘리퍼스보다 정밀하며, 사인 바는 각도 설정·측정, 다이얼 게이지는 미소 변위의 비교측정에 사용됩니다.
브레이크 블록이 확장되면서 원통형 회전체의 내부에 접촉하여 제동되는 브레이크는?
① 블록 브레이크
오답입니다블록 브레이크는 블록이 회전체의 바깥 원주면을 눌러 제동하는 외부 접촉식입니다.
② 밴드 브레이크
오답입니다밴드 브레이크는 드럼 바깥쪽을 감싼 밴드의 장력과 마찰로 제동합니다.
③ 드럼 브레이크
정답입니다정답입니다. 드럼 브레이크는 내부의 슈가 바깥쪽으로 벌어져 회전 드럼의 안쪽 면과 접촉합니다.
④ 원판 브레이크
오답입니다원판 브레이크는 회전 디스크 양면을 패드로 압착하여 제동합니다.
정답과 해설 보기
드럼 브레이크는 내부의 슈 또는 브레이크 블록이 바깥쪽으로 벌어져 회전 드럼의 안쪽 면과 마찰함으로써 제동합니다.
컴퓨터에 의한 통합 제조라는 의미로 제조 부문, 기술 부문 등의 제조 시스템과 경영 시스템을 통합 운영하는 생산시스템은?
① CAM
오답입니다CAM은 컴퓨터를 이용해 제조·가공 활동을 지원하는 개별 기술이며 경영 시스템 전체의 통합을 뜻하지 않습니다.
② FMS
오답입니다FMS는 제품 변화에 유연하게 대응하도록 여러 가공설비와 물류장치를 통합한 유연생산시스템입니다.
③ CIM
정답입니다정답입니다. CIM은 설계·생산·품질·자재·경영정보 등 기업의 제조 관련 기능을 컴퓨터로 통합합니다.
④ FA
오답입니다FA는 공장의 생산설비와 공정을 자동화한다는 개념으로, 경영 시스템까지 포함하는 전체 통합 개념은 아닙니다.
정답과 해설 보기
CIM(computer integrated manufacturing)은 설계·생산·품질·자재·경영정보를 컴퓨터 네트워크로 통합하는 생산시스템입니다.
다음 중 큰 회전력을 전달할 수 있는 기계요소 순으로 나열된 것은?
① 안장 키 > 경사 키 > 스플라인 > 평 키
오답입니다안장 키는 축에 키홈을 파지 않고 마찰에 의존하므로 전달 토크가 가장 작아 첫 순서가 될 수 없습니다.
② 스플라인 > 경사 키 > 평 키 > 안장 키
오답입니다스플라인이 가장 큰 토크를 전달하는 것은 맞지만, 평 키와 경사 키의 순서가 바뀌었습니다.
③ 안장 키 > 평 키 > 경사 키 > 스플라인
오답입니다스플라인의 전달능력이 가장 큰데 마지막에 놓였으므로 옳지 않습니다.
④ 스플라인 > 평 키 > 경사 키 > 안장 키
정답입니다정답입니다. 여러 이가 하중을 나누는 스플라인이 가장 크고, 평 키, 경사 키, 안장 키 순으로 전달능력이 작아집니다.
정답과 해설 보기
스플라인은 여러 개의 이가 하중을 분담해 가장 큰 토크를 전달합니다. 다음은 평 키, 경사 키 순이며 축에 홈을 파지 않고 마찰에 의존하는 안장 키의 전달능력이 가장 작습니다.
스프링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 병렬 연결의 경우 스프링 상수는 커진다.
오답입니다병렬 연결에서는 각 스프링의 상수가 더해지므로 등가 스프링 상수가 커집니다.
② 직렬 연결의 경우 스프링 상수는 작아진다.
오답입니다직렬 연결에서는 변형량이 합쳐지므로 등가 스프링 상수가 각 스프링보다 작아집니다.
③ 같은 하중에서 처짐이 커지면 스프링 상수는 작아진다.
오답입니다F=kδ에서 같은 하중 F라면 처짐 δ가 클수록 k는 작으므로 옳은 설명입니다.
④ 선형 스프링의 경우 하중이 한 일은 처짐과 스프링 상수의 곱과 같다.
정답입니다정답입니다. kδ는 하중 F이며, 선형 스프링이 한 일과 저장에너지는 U=Fδ/2=kδ²/2입니다.
정답과 해설 보기
선형 스프링에서 최대하중은 F=kδ이지만, 하중이 0에서 F까지 선형으로 증가할 때 한 일과 탄성에너지는 U=Fδ/2=kδ²/2입니다. 따라서 단순히 처짐과 스프링 상수의 곱이라고 한 ④가 옳지 않습니다.
유압 작동유의 점도가 지나치게 높을 때 발생하는 현상이 아닌 것은?
① 기기류의 작동이 불활성이 된다.
오답입니다점도가 너무 높으면 작동유가 잘 흐르지 않아 밸브와 액추에이터의 응답이 느리고 작동이 둔해집니다.
② 압력유지가 곤란하게 된다.
정답입니다정답입니다. 압력유지가 곤란한 현상은 주로 점도가 너무 낮아 내부누설이 증가할 때 발생합니다.
③ 유동저항이 커져 에너지 손실이 증대한다.
오답입니다높은 점도는 배관과 밸브에서 유동저항을 증가시켜 압력손실과 동력손실을 키웁니다.
④ 유압유 내부 마찰이 증대하고 온도가 상승된다.
오답입니다점도가 높으면 유체 내부마찰과 교반손실이 증가해 작동유 온도가 상승할 수 있습니다.
정답과 해설 보기
점도가 높으면 유동저항과 마찰손실이 커지고 작동이 둔해지며 온도가 상승합니다. 압력유지가 곤란한 현상은 보통 점도가 너무 낮아 내부누설이 증가할 때 나타납니다.
가솔린기관과 디젤기관에 대한 비교 설명으로 옳지 않은 것은?
① 가솔린기관은 압축비가 디젤기관보다 일반적으로 크다.
정답입니다정답입니다. 디젤기관은 압축착화를 위해 가솔린기관보다 일반적으로 더 높은 압축비를 사용합니다.
② 디젤기관은 공기만 압축한 후 연료를 분사한다.
오답입니다디젤기관은 흡입한 공기만 압축한 뒤 고온·고압 상태에서 연료를 분사하므로 옳습니다.
③ 열효율은 디젤기관이 가솔린기관보다 상대적으로 크다.
오답입니다높은 압축비와 희박연소 특성 때문에 디젤기관의 열효율이 일반적으로 더 높습니다.
④ 디젤기관이 저속 성능이 좋고 회전력도 우수하다.
오답입니다디젤기관은 저속에서 큰 토크를 내므로 저속 성능과 견인성이 우수하다는 설명은 옳습니다.
정답과 해설 보기
디젤기관은 압축착화에 필요한 높은 온도를 만들기 위해 가솔린기관보다 압축비가 큽니다. 따라서 가솔린기관의 압축비가 더 크다는 ①이 옳지 않습니다.
일반적으로 큰 하중을 받거나 고속회전을 하는 축에 사용되는 합금의 성분이 아닌 것은?
① 베릴륨
정답입니다정답입니다. 베릴륨은 일반적인 고하중·고속 축용 합금강의 대표적인 합금원소가 아닙니다.
② 니켈
오답입니다니켈은 강의 인성과 강도를 높여 Ni강과 Ni-Cr강 등 축용 합금강에 사용됩니다.
③ 몰리브덴
오답입니다몰리브덴은 고온강도와 경화능을 높이고 뜨임취성을 억제하여 축용 합금강에 사용됩니다.
④ 크롬
오답입니다크롬은 경도·내마모성·경화능을 높여 Cr강이나 Ni-Cr강의 주요 합금원소가 됩니다.
정답과 해설 보기
고하중·고속용 축에는 강도와 인성을 높인 Ni-Cr강, Ni-Cr-Mo강 등이 사용됩니다. 베릴륨은 이러한 일반적인 축용 합금강의 주요 합금원소가 아닙니다.
연강용 아크 용접봉 E4301에서 43이 의미하는 것은?
① 피복제의 종류
오답입니다피복제 종류와 사용전류 특성은 E4301의 마지막 숫자와 관련되며 43의 의미가 아닙니다.
② 용착 금속의 최저 인장강도
정답입니다정답입니다. 43은 용착금속의 최저 인장강도 등급으로 약 430 N/mm²급을 나타냅니다.
③ 용접 자세
오답입니다용접자세는 43 뒤에 오는 첫 번째 자리 숫자로 표시됩니다.
④ 아크 용접 시 사용 전류
오답입니다사용전류와 피복계 특성은 규격의 마지막 자리 숫자로 구분합니다.
정답과 해설 보기
E4301의 43은 용착금속의 최저 인장강도 등급을 나타냅니다. 뒤의 숫자는 용접자세와 피복·전류 특성을 나타냅니다.
열영향부(HAZ)를 가장 좁게 할 수 있는 용접은?
① 마찰 용접
정답입니다정답입니다. 마찰용접은 접합면에 열이 집중되고 가열시간이 짧은 고상용접이어서 열영향부가 매우 좁습니다.
② TIG 용접
오답입니다TIG 용접은 입열 제어성이 좋지만 모재를 용융시키므로 마찰용접보다 열영향부가 넓습니다.
③ MIG 용접
오답입니다MIG 용접도 아크로 모재를 용융하는 방식이므로 고상용접인 마찰용접보다 열영향부가 넓습니다.
④ 서브머지드 용접
오답입니다서브머지드 용접은 입열량과 용착량이 커서 보기의 용접법 중 열영향부가 좁은 방법이 아닙니다.
정답과 해설 보기
마찰용접은 접합면에 열이 집중되고 가열시간이 짧은 고상용접이므로 용융용접들보다 열영향부를 좁게 할 수 있습니다.
홈이 깊게 가공되어 축의 강도가 약해지는 결점이 있으나 가공하기 쉽고, 60 mm 이하의 작은 축과 테이퍼 축에 편리한 키는?
① 평행 키
오답입니다평행 키는 단면이 일정한 직선형 키이며 테이퍼 축에 자동으로 자세를 맞추는 특징이 없습니다.
② 경사 키
오답입니다경사 키는 윗면에 기울기가 있는 키지만 깊은 원호형 홈과 작은 테이퍼 축이라는 조건의 대표 답은 아닙니다.
③ 반달 키
정답입니다정답입니다. 반달 키는 원호형 깊은 홈에 들어가 스스로 기울기를 맞추므로 작은 축과 테이퍼 축에 편리합니다.
④ 평 키
오답입니다평 키는 일반적인 묻힘 키로, 문제의 반달 모양과 자기정렬 특성을 갖지 않습니다.
정답과 해설 보기
반달 키(Woodruff key)는 원판 일부 모양으로, 깊은 원호형 키홈에 들어가 자동으로 기울기를 맞추므로 작은 축과 테이퍼 축에 편리합니다.
강의 열처리에서 생기는 조직 중 가장 경도가 높은 것은?
① 펄라이트
오답입니다펄라이트는 페라이트와 시멘타이트의 층상조직으로 마르텐사이트보다 경도가 낮습니다.
② 소르바이트
오답입니다소르바이트는 마르텐사이트를 비교적 높은 온도에서 뜨임했을 때 생기는, 페라이트에 미세한 시멘타이트가 분산된 조직으로 강인하지만 마르텐사이트보다 경도가 낮습니다.
③ 마르텐사이트
정답입니다정답입니다. 마르텐사이트는 탄소가 과포화된 매우 단단한 조직으로 강의 열처리 조직 중 경도가 가장 높습니다.
④ 트루스타이트
오답입니다트루스타이트는 마르텐사이트를 소르바이트보다 낮은 온도에서 뜨임했을 때 생기는 미세한 페라이트-시멘타이트 혼합조직으로, 마르텐사이트보다 연하고 인성이 높은 미세조직이므로 최고 경도 조직이 아닙니다.
정답과 해설 보기
마르텐사이트는 오스테나이트를 급랭할 때 생기는 과포화 고용체로, 강의 열처리 조직 중 경도가 가장 높습니다.
철판에 전류를 통전하며 외력을 이용하여 용접하는 방법은?
① 마찰 용접
오답입니다마찰용접은 마찰열과 압력을 이용하지만 철판에 전류를 통전하는 방식은 아닙니다.
② 플래시 용접
정답입니다정답입니다. 플래시 용접은 접합부에 전류를 흘려 저항열과 플래시를 만든 뒤 외력으로 업셋하여 접합합니다.
③ 서브머지드 아크 용접
오답입니다서브머지드 아크 용접은 플럭스 아래의 아크열로 용융시키며 외력으로 압접하는 방법이 아닙니다.
④ 전자 빔 용접
오답입니다전자빔 용접은 진공 중 고속 전자빔의 에너지로 용융시키며 통전·가압식 저항용접이 아닙니다.
정답과 해설 보기
플래시 용접은 접합부에 전류를 흘려 저항열과 플래시를 발생시킨 뒤 축방향 압력을 가해 접합하는 저항용접입니다.
소성변형의 전위에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 전위의 움직임에 따른 소성변형 과정이 슬립이다.
오답입니다결정 내 전위가 슬립면을 따라 이동하면서 소성변형이 진행되므로 옳은 설명입니다.
② 슬립은 결정면의 연속성을 파괴한다.
오답입니다슬립이 일어나면 결정의 일부가 다른 부분에 대해 이동하여 결정면의 연속성이 어긋나므로 옳습니다.
③ 전위의 움직임을 방해할수록 재료는 경도와 강도가 증가한다.
오답입니다고용원자·석출물·입계 등이 전위 이동을 방해하면 더 큰 응력이 필요해 강도와 경도가 증가합니다.
④ 혼합전위는 쌍정과 나사전위가 혼합된 전위를 말한다.
정답입니다정답입니다. 혼합전위는 칼날전위와 나사전위 성분이 함께 있는 전위이며 쌍정과 나사전위의 혼합이 아닙니다.
정답과 해설 보기
혼합전위는 전위선이 버거스 벡터와 수직인 칼날전위(edge dislocation)와 평행한 나사전위(screw dislocation) 성분이 함께 있는 전위입니다. 쌍정과 나사전위의 혼합이라는 ④는 잘못된 설명입니다.
금속의 파괴 현상 중 크리프(creep)에 대한 설명으로 적절한 것은?
① 응력이 증가하여 항복점을 지났을 때 일어나는 파괴
오답입니다항복점을 넘어 즉시 소성변형하는 현상만으로는 시간 의존적인 크리프를 설명하지 못합니다.
② 반복응력이 장시간 가해졌을 때 일어나는 파괴
오답입니다반복응력에 의해 균열이 발생·성장하여 파괴되는 현상은 피로입니다.
③ 응력과 온도가 일정한 상태에서 시간이 지남에 따라 변형이 연속적으로 진행되는 현상
정답입니다정답입니다. 크리프는 일정 응력과 온도, 특히 고온 조건에서 시간이 지날수록 변형이 계속 증가하는 현상입니다.
④ 균열이 진전되어 소성변형 없이 빠르게 파괴되는 현상
오답입니다소성변형이 거의 없이 빠르게 진행되는 파괴는 취성파괴의 설명입니다.
정답과 해설 보기
크리프는 특히 고온에서 일정한 응력이 장시간 작용할 때 시간에 따라 소성변형이 계속 증가하는 현상입니다. 반복응력에 의한 파괴는 피로입니다.
원통 코일 스프링의 스프링 상수 k에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
① 유효감김 수 n에 반비례한다.
오답입니다k=Gd⁴/(8D³n)이므로 유효감김 수 n이 증가하면 스프링 상수는 감소합니다.
② 소선의 전단탄성계수 G에 비례한다.
오답입니다식에서 전단탄성계수 G는 분자에 있으므로 k는 G에 비례합니다.
③ 소선 지름 d의 네제곱에 비례한다.
오답입니다식에서 소선 지름 d는 네제곱으로 분자에 있으므로 k는 d⁴에 비례합니다.
④ 스프링 평균지름 D의 제곱에 비례한다.
정답입니다정답입니다. k는 평균지름 D의 제곱에 비례하는 것이 아니라 D의 세제곱에 반비례합니다.
정답과 해설 보기
압축 코일스프링의 상수는 k=Gd⁴/(8D³n)입니다. 따라서 k는 G와 d⁴에 비례하고 n과 D³에 반비례합니다. D²에 비례한다는 ④가 옳지 않습니다.
절삭가공에 대한 일반적인 설명으로 옳은 것은?
① 경질재료일수록 절삭저항이 감소하여 표면조도가 양호하다.
오답입니다경질재료일수록 일반적으로 절삭저항이 커지므로 ‘절삭저항이 감소한다’는 설명이 틀립니다.
② 절삭깊이를 감소시키면 구성인선이 감소하여 표면조도가 양호하다.
정답입니다정답입니다. 절삭깊이를 줄이면 절삭부하와 구성인선의 영향이 작아져 표면조도가 좋아질 수 있습니다.
③ 절삭속도를 증가시키면 절삭저항이 증가하여 표면조도가 불량하다.
오답입니다절삭속도를 높이면 일반적으로 구성인선이 감소하여 표면조도가 좋아지므로 설명이 반대입니다.
④ 절삭속도를 감소시키면 구성인선이 감소하여 표면조도가 양호하다.
오답입니다절삭속도를 낮추면 구성인선이 생기기 쉬워 표면조도가 나빠질 수 있으므로 설명이 반대입니다.
정답과 해설 보기
절삭깊이를 줄이면 절삭부하와, 칩이 공구날 끝에 달라붙어 날의 일부처럼 작용하는 구성인선(built-up edge)의 영향이 감소해 표면조도가 좋아질 수 있습니다. 일반적으로 절삭속도를 높이면 구성인선이 억제되어 표면이 좋아지므로 ③·④는 반대입니다.
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