2013년 국회사무처 9급 기계일반 가책형 기출문제 풀이
2013 9급 국회사무처 기계일반 가책형
다음 중 경로함수(path function)들로만 구성된 것은?
① 열, 내부에너지
오답입니다 열은 경로함수가 맞지만 내부에너지는 상태량(점함수)입니다.
② 일, 열
정답입니다 열과 일은 모두 어떤 과정을 거치느냐에 따라 값이 달라지는 경로함수입니다.
③ 일, 엔트로피
오답입니다 일은 경로함수지만 엔트로피는 상태량입니다.
④ 내부에너지, 엔탈피
오답입니다 내부에너지와 엔탈피는 둘 다 상태량입니다.
⑤ 엔탈피, 엔트로피
오답입니다 엔탈피와 엔트로피는 둘 다 상태량입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 일, 열
상태량(점함수)은 계의 현재 상태만으로 값이 정해지고 경로에는 무관한 양으로, 내부에너지·엔탈피·엔트로피·압력·온도·체적 등이 여기에 속합니다. 반면 열과 일은 계의 경계를 넘나드는 에너지 전달량이라서 같은 두 상태를 잇더라도 어떤 과정을 밟느냐에 따라 값이 달라지는 경로함수입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 열역학 # 경로함수 # 상태량 # 점함수 # 열과일
카르노 사이클을 구성하는 과정으로 적절치 않은 것은?
① 고온 열저장조와 열교환하는 가역 등온 과정
오답입니다 고온부 가역 등온팽창으로, 카르노 사이클의 첫 번째 과정입니다.
② 작동 유체의 온도가 고온에서 저온으로 감소하는 가역 단열 과정
오답입니다 가역 단열팽창으로 온도가 고온에서 저온으로 내려가는 과정입니다.
③ 저온 열저장조와 열교환하는 가역 등온 과정
오답입니다 저온부 가역 등온압축으로, 카르노 사이클의 세 번째 과정입니다.
④ 고온 열저장조에서 재가열을 통한 가역 등압 과정
정답입니다 카르노 사이클에는 등압 과정도, 도중의 재가열도 들어 있지 않습니다.
⑤ 작동 유체의 온도가 저온에서 고온으로 상승하는 가역 단열 과정
오답입니다 가역 단열압축으로 온도가 저온에서 고온으로 올라가는 과정입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 고온 열저장조에서 재가열을 통한 가역 등압 과정
카르노 사이클은 가역 등온팽창(고온 열저장조에서 흡열) → 가역 단열팽창 → 가역 등온압축(저온 열저장조로 방열) → 가역 단열압축의 네 과정으로만 이루어집니다. 즉 등온 2개와 단열 2개뿐이며 등압 과정이나 도중 재가열은 포함되지 않습니다. 재열은 실제 증기동력 사이클인 재열 랭킨 사이클에서 쓰는 방법입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 열역학 # 카르노사이클 # 등온과정 # 단열과정 # 가역과정
엔탈피에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 내부에너지와 엔트로피의 합
오답입니다 엔트로피는 무질서도를 나타내는 별개의 상태량으로 엔탈피 정의에 들어가지 않습니다.
② 일과 역학적에너지의 합
오답입니다 일은 경로함수라 상태량인 엔탈피의 정의에 쓸 수 없습니다.
③ 역학적에너지와 화학적에너지의 합
오답입니다 화학적에너지는 엔탈피 정의식과 관계가 없습니다.
④ 압력과 체적의 곱과 내부에너지의 합
정답입니다 H = U + PV 로, 내부에너지에 유동일 PV를 더한 값입니다.
⑤ 일, 내부에너지, 역학적에너지의 합
오답입니다 역시 일이 포함되어 있어 상태량의 정의가 될 수 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 압력과 체적의 곱과 내부에너지의 합
엔탈피는 H = U + PV 로 정의되는 상태량입니다. 여기서 U는 내부에너지, PV는 유체를 밀어 넣거나 밀어내는 데 드는 유동일(flow work)입니다. 개방계에서 물질이 드나들 때 내부에너지와 유동일을 한 덩어리로 묶어 다루면 편리하기 때문에 이렇게 정의한 것입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 열역학 # 엔탈피 # 내부에너지 # 유동일 # 상태량
피토관(pitot tube)은 유체의 무엇을 측정하는 장치인가?
① 속도
정답입니다 정체압과 정압의 차인 동압을 읽어 유속을 구하는 장치입니다.
② 체적
오답입니다 체적(유량)은 오리피스·벤투리·유량계 등으로 측정합니다.
③ 밀도
오답입니다 밀도는 비중병이나 비중계로 측정합니다.
④ 점성
오답입니다 점성(점성계수)은 점도계로 측정합니다.
⑤ 비중
오답입니다 비중은 비중계(액체비중계)로 측정합니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 속도
피토관은 흐름을 정면으로 맞는 구멍에서 정체압(전압)을, 옆면 구멍에서 정압을 받아 그 차이인 동압 ½ρv² 를 측정합니다. 따라서 v = √(2Δp/ρ) 로 유속을 구할 수 있습니다. 단면적을 곱하면 유량도 알 수 있지만 직접 재는 물리량은 속도입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 유체역학 # 피토관 # 유속측정 # 동압 # 정체압
다음은 유체의 기본 개념에 관련된 정의이다. 올바르게 나타내지 않은 것은?
① 비중량 : 단위 체적 유체가 갖는 질량
정답입니다 비중량은 단위 체적당 무게(N/m³)이며, 단위 체적당 질량은 밀도입니다.
② 비열 : 단위 질량 유체의 단위 온도를 상승시키는 데 필요한 열량
오답입니다 비열의 정의를 그대로 옮긴 설명입니다.
③ 비체적 : 단위 질량의 유체가 갖는 체적
오답입니다 비체적은 밀도의 역수로 단위 질량당 체적(m³/kg)이 맞습니다.
④ 비중 : 표준상태의 물의 밀도에 대한 유체의 밀도의 비
오답입니다 비중은 기준 물질(4 ℃ 물)의 밀도에 대한 비로 무차원수입니다.
⑤ 점성계수 : 유동에 대한 유체의 저항을 나타내는 정량적인 값
오답입니다 점성계수는 유동에 대한 저항의 크기를 나타내는 값이 맞습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 비중량 : 단위 체적 유체가 갖는 질량
비중량은 γ = ρg 로 단위 체적이 갖는 무게이며 단위는 N/m³입니다. 단위 체적당 질량은 밀도 ρ(kg/m³)이므로 ①은 비중량과 밀도의 정의를 뒤바꾼 설명입니다. 나머지 비열, 비체적, 비중, 점성계수의 정의는 모두 바르게 서술되어 있습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 유체역학 # 비중량 # 밀도 # 비체적 # 비중 # 점성계수
유체가 관 속을 흐를 때 관벽과의 사이에 마찰 저항이 생기는 데 이것을 관마찰이라 한다. 관마찰의 양을 정량적으로 표현한 관마찰계수에 대한 설명으로 올바른 것은?
① 상대조도와 오일러수의 함수이다.
오답입니다 오일러수는 압력과 관성력의 비로, 관마찰계수를 정하는 변수가 아닙니다.
② 마하수와 레이놀드수의 함수이다.
오답입니다 마하수는 압축성 유동(음속 대비 속도)에서 쓰는 무차원수입니다.
③ 상대조도와 레이놀드수의 함수이다.
정답입니다 무디 선도가 보여주듯 f = f(Re, ε/d) 로 두 변수만의 함수입니다.
④ 레이놀드수와 프루우드수의 함수이다.
오답입니다 프루우드수는 자유표면 유동에서 중력의 영향을 볼 때 쓰는 수입니다.
⑤ 마하수와 프루우드수의 함수이다.
오답입니다 마하수와 프루우드수 모두 관마찰과 직접 관계가 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 상대조도와 레이놀드수의 함수이다.
관마찰계수 f 는 무디(Moody) 선도에 정리되어 있듯이 레이놀즈수 Re 와 상대조도 ε/d 의 함수입니다. 층류(Re < 2,100)에서는 f = 64/Re 로 조도와 무관하게 Re 만의 함수이고, 난류에서는 Re 와 상대조도 둘 다의 영향을 받으며 완전난류에서는 상대조도만의 함수가 됩니다. 따라서 ③입니다.
※ 보기의 “레이놀드수”, “프루우드수”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 현재 표준 표기는 “레이놀즈수”, “프루드수”입니다.
키워드 # 유체역학 # 관마찰계수 # 무디선도 # 레이놀즈수 # 상대조도
차수판(물막이판)의 크기가 높이 30 cm 폭 2 m이다. 수직으로 세운 차수판에 물이 높이 30 cm 까지 채워졌을 때 차수판에 가해지는 힘은 얼마인가? (단, 물의 밀도는 1 g/cm3, 중력가속도는 10 m/s2 으로 한다.)
① 0.18 kN
오답입니다 0.9 kN의 1/5로, 폭 2 m를 0.4 m로 잘못 본 경우에 해당합니다.
② 0.9 kN
정답입니다 F = γ A = 10,000 × 0.15 × 0.6 = 900 N = 0.9 kN입니다.
③ 1.8 kN
오답입니다 평균압력 대신 바닥의 최대압력(수심 0.3 m)을 그대로 쓰면 나오는 값입니다.
④ 9 kN
오답입니다 도심 깊이 0.15 m는 그대로 두고 면적만 3 m × 2 m = 6 m²로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
⑤ 18 kN
오답입니다 면적을 6 m²로 잡고 최대압력까지 쓰는 두 실수를 겹치면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 0.9 kN
수직 평면에 작용하는 전압력은 도심 깊이의 압력에 면적을 곱한 F = γ A 로 구합니다. 물의 밀도 1 g/cm³ = 1,000 kg/m³이므로 비중량은 γ = ρg = 1,000 × 10 = 10,000 N/m³입니다. 도심 깊이는 = 0.3/2 = 0.15 m, 젖은 면적은 A = 0.3 × 2 = 0.6 m²이므로 F = 10,000 × 0.15 × 0.6 = 900 N = 0.9 kN입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 유체역학 # 정수력학 # 전압력 # 도심깊이 # 비중량
열팽창계수 = 20×10−6 /℃ 인 재료로 만들어진 길이 2 m인 봉이 있다. 봉의 온도를 20 ℃ 상승시키면 길이는 몇 mm 증가하는가?
① 0.1
오답입니다 봉 길이를 2 m가 아니라 0.25 m로 잡았을 때의 값입니다.
② 0.2
오답입니다 봉 길이를 2 m가 아니라 0.5 m로 잡았을 때의 값입니다.
③ 0.4
오답입니다 봉 길이를 1 m로 잡았을 때의 값입니다.
④ 0.6
오답입니다 온도 상승분을 20 ℃가 아니라 15 ℃로 잡았을 때의 값입니다.
⑤ 0.8
정답입니다 ΔL = α·ΔT·L = 20×10⁻⁶ × 20 × 2,000 mm = 0.8 mm입니다.
정답과 해설 보기
정답 ⑤ 0.8
온도가 오를 때 늘어나는 길이는 선팽창 관계식 ΔL = α·ΔT·L 로 구합니다. α = 20×10⁻⁶ /℃, ΔT = 20 ℃, L = 2 m = 2,000 mm이므로 ΔL = 20×10⁻⁶ × 20 × 2,000 = 0.8 mm입니다. 봉의 양 끝이 자유로우므로 열응력은 생기지 않고 길이만 늘어납니다. 따라서 ⑤입니다.
키워드 # 재료역학 # 열팽창 # 선팽창계수 # 열변형 # 신장량
금속재료 중 SM45C 라고 불리는 소재에 대한 설명으로 맞는 것은?
① 스테인레스 소재로 크롬이 4.5% 들어있다.
오답입니다 스테인리스강의 기호는 STS이며 SM은 스테인리스를 뜻하지 않습니다.
② 스테인레스 소재로 크롬 4%, 니켈 5%가 혼합된 것이다.
오답입니다 SM45C에는 크롬·니켈 함량을 나타내는 뜻이 전혀 없습니다.
③ 마르텐사이트 조직을 가지고 있는 스테인레스로 크롬이 4.5% 들어있다.
오답입니다 조직명을 나타내는 기호가 아니고 스테인리스강도 아닙니다.
④ 기계구조용 탄소강으로 탄소의 평균 함유량이 0.45%인 소재이다.
정답입니다 SM은 기계구조용 탄소강(Steel Machine structure), 45C는 탄소 약 0.45%를 뜻합니다.
⑤ 기계구조용 탄소강으로 마르텐사이트 조직이 45%인 소재이다.
오답입니다 45는 조직의 비율이 아니라 탄소 함유량(%)의 100배 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 기계구조용 탄소강으로 탄소의 평균 함유량이 0.45%인 소재이다.
SM45C에서 S는 강(Steel), M은 기계구조용(Machine structure)을 뜻하고 뒤의 숫자 45는 탄소 함유량을 100배 한 값, 끝의 C는 탄소(Carbon)를 뜻합니다. 즉 탄소를 평균 0.45%(규격상 0.42~0.48%) 함유한 기계구조용 탄소강입니다. 스테인리스강은 STS304처럼 STS로 표기합니다. 따라서 ④입니다.
※ ①~③의 “스테인레스”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 표준 표기는 “스테인리스”입니다.
키워드 # 기계재료 # 강재기호 # 탄소강 # 탄소함유량 # 스테인리스강
정밀입자가공의 종류로 올바른 것은?
① 호닝, 버니싱
오답입니다 호닝은 맞지만 버니싱은 공구로 표면을 눌러 다듬는 소성가공입니다.
② 래핑, 버니싱
오답입니다 래핑은 맞지만 버니싱이 정밀입자가공에 속하지 않습니다.
③ 호닝, 슈퍼피니싱
정답입니다 호닝과 슈퍼피니싱 모두 미세한 숫돌입자로 다듬는 정밀입자가공입니다.
④ 글레이징, 슈퍼피니싱
오답입니다 글레이징은 숫돌 표면이 무디어지는 이상 현상이지 가공법이 아닙니다.
⑤ 래핑, 글레이징
오답입니다 래핑은 맞지만 글레이징은 연삭숫돌에서 생기는 눈무딤 현상입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 호닝, 슈퍼피니싱
정밀입자가공은 미세한 지립(숫돌입자·랩제)으로 표면을 아주 얇게 깎아 다듬는 가공으로 호닝, 슈퍼피니싱, 래핑, 폴리싱 등이 여기에 속합니다. 반면 버니싱은 경화된 공구로 구멍 내면을 눌러 다듬는 소성가공이고, 글레이징(눈무딤)은 연삭숫돌 입자가 무디어져 절삭력이 떨어지는 이상 현상입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 기계공작법 # 정밀입자가공 # 호닝 # 슈퍼피니싱 # 래핑 # 글레이징
다음은 특정 주조방법에 대한 설명이다. 설명에 맞는 주조법을 고르시오.
- 필요한 주조형상에 일치하도록 매우 정확하게 가공된 금형에 용융금속을 주입하여 금형공동과 똑같은 형상의 주물을 얻는 정밀주조법 |
① 칠드주조법
오답입니다 칠드주조법은 주형 일부를 금속으로 해 표면만 급랭시켜 단단한 칠드층을 만드는 방법입니다.
② 다이캐스팅법
정답입니다 정밀 금형에 용융금속을 압입해 저융점 합금을 대량생산하는 다이캐스팅의 설명입니다.
③ 인베스트먼트법
오답입니다 인베스트먼트법은 왁스 모형을 녹여 없애고 세라믹 주형에 붓는 정밀주조법입니다.
④ 원심주조법
오답입니다 원심주조법은 주형을 회전시켜 원심력으로 쇳물을 밀착시키는 방법입니다.
⑤ 셸 몰드법
오답입니다 셸 몰드법은 레진을 입힌 모래로 얇은 셸 주형을 만들어 붓는 방법입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 다이캐스팅법
정밀하게 가공된 금형(다이)에 용융금속을 고압으로 압입해 금형공동과 똑같은 형상을 얻는 정밀주조법은 다이캐스팅법입니다. 치수 정밀도와 표면이 좋아 다듬질이 거의 필요 없고 단시간에 대량생산이 가능하며, 금형 수명 때문에 아연·알루미늄·마그네슘·구리 합금처럼 용융점이 낮은 금속에 쓰입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계공작법 # 주조 # 다이캐스팅 # 정밀주조 # 금형
드릴가공에 대한 것으로 옳은 것은?
① 태핑은 드릴링된 구멍의 정밀도를 높이기 위한 다듬질가공이다.
오답입니다 드릴 구멍의 정밀도와 표면을 다듬는 작업은 태핑이 아니라 리밍입니다.
② 리밍은 드릴링된 구멍에 탭을 이용하여 암나사를 내는 작업이다.
오답입니다 탭으로 암나사를 내는 작업은 리밍이 아니라 태핑입니다.
③ 보링은 뚫려있는 구멍을 정밀한 치수로 좁히는 작업이다.
오답입니다 보링은 이미 뚫린 구멍을 넓혀 정밀하게 키우는 작업으로 좁히는 것이 아닙니다.
④ 카운터싱킹은 접시머리볼트의 머리가 묻히도록 자리를 내는 작업이다.
정답입니다 접시머리 나사가 묻히도록 원뿔 모양 자리를 내는 작업이 카운터싱킹이 맞습니다.
⑤ 스폿페이싱은 너트의 풀림방지를 위해 자리를 내는 작업이다.
오답입니다 스폿페이싱은 볼트·너트가 닿는 자리면을 평평하게 깎는 작업으로 풀림방지와 무관합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 카운터싱킹은 접시머리볼트의 머리가 묻히도록 자리를 내는 작업이다.
드릴 관련 가공은 목적에 따라 이름이 나뉩니다. 리밍은 뚫린 구멍의 치수 정밀도와 다듬질 면을 좋게 하는 작업, 태핑은 탭으로 암나사를 내는 작업, 보링은 구멍을 넓혀 정밀한 치수로 키우는 작업입니다. 카운터싱킹은 접시머리 나사 머리가 표면 아래로 묻히도록 원뿔형 자리를 파는 작업이고, 스폿페이싱은 볼트머리·너트가 닿는 면을 평평하게 깎는 작업입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계공작법 # 드릴가공 # 리밍 # 태핑 # 카운터싱킹 # 스폿페이싱
도로의 중앙 분리대에는 충돌 시 충격을 완화시켜 주는 시설들이 설치되어 있다. 이 경우 적절한 시설을 설계하기 위해 가장 필요하다고 생각되는 물리량은?
① 위치에너지
오답입니다 위치에너지는 높이 차가 있을 때 문제되며 수평 충돌 흡수량과는 거리가 멉니다.
② 운동에너지
정답입니다 충격 완화 시설이 흡수해야 하는 양은 차량이 가진 ½mv²의 운동에너지입니다.
③ 마찰 계수
오답입니다 마찰계수는 타이어와 노면의 문제로 흡수할 에너지의 크기를 정하지 못합니다.
④ 가속도
오답입니다 가속도는 흡수 과정에서 나오는 결과값이지 설계의 기준량은 아닙니다.
⑤ 각속도
오답입니다 각속도는 회전운동에서 쓰는 양으로 직진 충돌 완화 설계와 관계가 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 운동에너지
충격 완화 시설은 달려오던 차량이 가진 에너지를 변형·파손으로 흡수해 탑승자에게 전달되는 충격력을 줄이는 장치입니다. 차량이 수평으로 달려올 때 가지고 있는 에너지는 운동에너지 ½mv²이므로 흡수해야 할 양, 즉 시설의 용량을 정하는 기준은 운동에너지입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 동역학 # 운동에너지 # 충돌 # 충격흡수 # 에너지보존
모터사이클이 정지상태에서 출발하여 평평한 직선도로를 아래 그래프에서처럼 달린다. 출발 후 14초에 정지할 때 전체 달린 거리는?
① 50 m
오답입니다 0~5초 가속 구간의 면적 50 m만 센 값입니다.
② 80 m
오답입니다 10~14초를 등속 20 m/s로 보아 얻은 4 × 20 = 80 m만 센 값입니다.
③ 120 m
오답입니다 등속 구간 100 m에 가속·감속 구간을 합쳐 20 m로만 잡으면 나오는 값입니다.
④ 160 m
오답입니다 가속 50 m와 등속 100 m는 맞게 세고 감속 구간을 10 m로 줄여 잡으면 나옵니다.
⑤ 190 m
정답입니다 사다리꼴 전체 면적 50 + 100 + 40 = 190 m입니다.
정답과 해설 보기
정답 ⑤ 190 m
속도-시간 선도에서 그래프 아래 면적이 이동거리입니다. 0~5초는 0에서 20 m/s까지 올라가는 삼각형이라 ½ × 5 × 20 = 50 m, 5~10초는 20 m/s로 일정하므로 5 × 20 = 100 m, 10~14초는 20 m/s에서 0까지 떨어지는 삼각형이라 ½ × 4 × 20 = 40 m입니다. 모두 더하면 50 + 100 + 40 = 190 m입니다. 따라서 ⑤입니다.
키워드 # 동역학 # 속도시간선도 # 이동거리 # 등가속도운동 # 면적계산
다음 중 재료의 기계적 성질이 아닌 것은?
① 경도
오답입니다 경도는 압입·긁힘에 저항하는 정도로 대표적인 기계적 성질입니다.
② 연성
오답입니다 연성은 파단 없이 늘어나는 정도를 나타내는 기계적 성질입니다.
③ 피로한도
오답입니다 피로한도는 반복하중에 견디는 한계응력으로 기계적 성질입니다.
④ 크리프한도
오답입니다 크리프한도는 고온에서 일정 하중을 견디는 한계로 기계적 성질입니다.
⑤ 내식성
정답입니다 내식성은 부식 환경에 견디는 정도로 화학적 성질에 속합니다.
정답과 해설 보기
정답 ⑤ 내식성
기계적 성질은 재료에 힘을 가했을 때 나타나는 반응을 말하며 강도, 경도, 연성, 인성, 취성, 피로한도, 크리프한도 등이 여기에 속합니다. 반면 내식성은 산화·부식과 같은 화학반응에 견디는 성질이므로 화학적 성질로 분류합니다. 따라서 ⑤입니다.
키워드 # 기계재료 # 기계적성질 # 화학적성질 # 내식성 # 피로한도 # 크리프
그루브용접(groove welding)에서 그루브의 형상에 따른 종류가 아닌 것은?
① I형 용접
오답입니다 I형은 개선 없이 판을 그대로 맞대는 가장 기본적인 그루브입니다.
② X형 용접
오답입니다 X형은 양면을 V자로 깎은 형상으로 두꺼운 판에 씁니다.
③ A형 용접
정답입니다 그루브 형상에 A형이라는 종류는 없습니다.
④ V형 용접
오답입니다 V형은 한쪽 면만 V자로 깎은 대표적인 그루브입니다.
⑤ U형 용접
오답입니다 U형은 개선 단면적을 줄이려고 밑을 둥글게 깎은 형상입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ A형 용접
그루브(개선) 용접은 맞대는 판의 끝을 어떤 모양으로 깎느냐에 따라 이름이 붙습니다. 대표적으로 I형, V형, X형(양면 V형), U형, H형(양면 U형), J형, K형(양면 베벨형), 베벨형이 있습니다. A형 용접이라는 그루브 형상은 존재하지 않습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 기계공작법 # 용접 # 그루브용접 # 개선형상 # 맞대기용접
냉간가공된 금속을 연화하는 열처리를 풀림(annealing)이라 하며, 이 경우 냉간가공된 금속의 미세조직은 다음과 같은 과정을 거치게 되며, 그 결과 연화가 이루어진다. 아래의 과정의 순서가 올바르게 연결된 것은?
① 회복 → 재결정 → 결정립성장
정답입니다 가열 온도가 올라감에 따라 회복 → 재결정 → 결정립성장 순으로 진행됩니다.
② 회복 → 결정립성장 → 재결정
오답입니다 결정립성장은 재결정으로 새 결정립이 생긴 뒤에야 일어납니다.
③ 재결정 → 회복 → 결정립성장
오답입니다 회복은 재결정보다 낮은 온도에서 먼저 일어납니다.
④ 재결정 → 결정립성장 → 회복
오답입니다 회복이 맨 나중에 온다는 점에서 순서가 어긋납니다.
⑤ 결정립성장 → 회복 → 재결정
오답입니다 결정립성장이 맨 처음에 온다는 점에서 순서가 어긋납니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 회복 → 재결정 → 결정립성장
냉간가공으로 전위가 잔뜩 쌓인 금속을 가열하면 온도가 오름에 따라 세 단계를 거칩니다. 먼저 낮은 온도에서 내부응력이 풀리고 전위가 재배열되는 회복이 일어나고, 재결정 온도를 넘으면 변형이 없는 새 결정립이 생겨나는 재결정이 일어납니다. 그보다 더 높은 온도에서 오래 두면 결정립끼리 합쳐져 커지는 결정립성장이 진행됩니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계재료 # 풀림 # 회복 # 재결정 # 결정립성장 # 냉간가공
그림과 같이 한 끝이 고정된 축에 토크가 작용하고 있다. 이 때, 고정단에 발생하는 토크의 크기는?
① 20 kN·m
정답입니다 방향이 반대인 10 kN·m를 빼면 −10 + 20 + 10 = 20 kN·m입니다.
② 30 kN·m
오답입니다 20 kN·m와 자유단의 10 kN·m만 더하고 첫 번째 토크를 빠뜨린 값입니다.
③ 40 kN·m
오답입니다 세 토크의 방향이 모두 같다고 보고 10 + 20 + 10 으로 더한 값입니다.
④ 50 kN·m
오답입니다 세 토크 크기의 합(40 kN·m)보다 커서 어떤 조합으로도 나오지 않습니다.
⑤ 60 kN·m
오답입니다 토크에 거리를 곱하는 식으로 잘못 계산했을 때 나올 법한 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 20 kN·m
축은 정지해 있으므로 고정단 반력토크 T 는 축에 걸린 외부 토크의 합과 크기가 같고 방향이 반대입니다. 그림에서 고정단으로부터 1 m 지점의 10 kN·m 는 회전방향이 반대이고, 2 m 지점의 20 kN·m 와 자유단의 10 kN·m 는 서로 같은 방향입니다. 따라서 합은 −10 + 20 + 10 = 20 kN·m이고 고정단에 생기는 토크의 크기도 20 kN·m입니다. 토크의 평형에서는 작용 위치(거리)가 아니라 크기와 방향만 따진다는 점에 주의해야 합니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 재료역학 # 비틀림 # 토크 # 고정단반력 # 자유물체도
경도측정에 있어서 다이아몬드 원뿔체를 사용하여 일정한 하중으로 눌러 측정하는 경도는?
① 브리넬 경도
오답입니다 브리넬 경도는 지름 10 mm 정도의 강구(볼) 압입자를 씁니다.
② 비커스 경도
오답입니다 비커스 경도는 꼭지각 136°의 다이아몬드 사각뿔(피라미드) 압입자를 씁니다.
③ 록크웰 B 경도
오답입니다 록크웰 B 스케일은 지름 1/16인치 강구 압입자에 하중 100 kgf 를 씁니다.
④ 록크웰 C 경도
정답입니다 록크웰 C 스케일은 꼭지각 120°의 다이아몬드 원뿔 압입자를 씁니다.
⑤ 쇼어 경도
오답입니다 쇼어 경도는 압입이 아니라 낙하시킨 해머의 반발 높이로 측정합니다.
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정답 ④ 록크웰 C 경도
경도시험은 압입자의 모양과 하중으로 구분합니다. 브리넬은 강구, 비커스는 꼭지각 136°의 다이아몬드 사각뿔, 록크웰 B는 1/16인치 강구를 쓰고, 록크웰 C는 꼭지각 120°의 다이아몬드 원뿔(브레일 압입자)에 하중 150 kgf(약 1,471 N)를 걸어 압입 깊이 차이로 경도를 읽습니다. 쇼어 경도는 아예 압입식이 아니라 반발식입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 측정 # 경도시험 # 록크웰경도 # 압입자 # 다이아몬드원뿔
그림과 같은 단순보에서 집중하중 P가 가해질 때 모멘트 M의 분포로 옳은 것은?
①
오답입니다 A~C가 음(−), C~B가 양(+)으로 일정한 계단형으로, 부호만 뒤집힌 전단력 선도(SFD)의 모양이지 굽힘모멘트 선도가 아닙니다.
②
오답입니다 A~C가 양(+), C~B가 음(−)인 계단형으로, 이는 같은 하중조건의 전단력 선도(SFD) 모양이지 굽힘모멘트 선도가 아닙니다.
③
오답입니다 A와 B에서 0이고 C에서 꺾이지만 양쪽이 아래로 볼록한 곡선인데, 집중하중만 받는 구간의 모멘트는 직선이어야 합니다.
④
오답입니다 위로 볼록한 포물선으로 등분포하중을 받는 단순보의 모멘트 선도입니다.
⑤
정답입니다 A·B에서 0이고 하중점 C에서 최대인 삼각형으로 집중하중 단순보의 선도입니다.
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정답 ⑤ A와 B에서 0, C에서 최대가 되는 삼각형 모양의 선도
단순보는 양 끝이 핀과 롤러이므로 지점 A, B에서 굽힘모멘트가 0입니다. 집중하중만 받는 구간에서는 전단력이 일정하고 굽힘모멘트는 전단력을 적분한 값이므로 기울기가 일정한 직선이 됩니다. 하중점 C를 지나면서 전단력의 부호가 바뀌므로 모멘트는 C에서 최대가 되고, 결과적으로 A와 B에서 0, C에서 꼭짓점을 갖는 삼각형 선도가 됩니다. 따라서 ⑤입니다.
키워드 # 재료역학 # 단순보 # 굽힘모멘트선도 # 집중하중 # 전단력
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