2015년 국가직 9급 기계일반 기출문제 풀이
2015년 국가직 9급 기계일반
① 비례한도까지는 응력과 변형률이 정비례한다.
오답입니다비례한도까지는 후크의 법칙에 따라 응력과 변형률이 선형 비례합니다.
② 탄성한도까지는 하중을 제거하면 최초 상태로 돌아간다.
오답입니다탄성한도 이내에서는 제하 후 영구변형 없이 원래 치수로 회복합니다.
③ 항복점에서는 하중이 증가하더라도 시험편의 변형이 일어나지 않는다.
정답입니다항복점에서는 하중이 거의 증가하지 않아도 변형이 크게 증가합니다. 변형이 일어나지 않는다는 설명은 반대입니다.
④ 극한응력은 선도상의 최대 응력이다.
오답입니다공칭 응력-변형률 선도의 최고점이 극한인장응력입니다.
정답과 해설 보기
비례한도까지는 응력과 변형률이 선형 비례하고, 탄성한도 안에서는 하중을 제거하면 원래 길이로 돌아갑니다. 항복점에서는 하중이 거의 증가하지 않아도 소성변형이 크게 진행됩니다. 따라서 변형이 일어나지 않는다고 한 ③이 옳지 않습니다.
키워드#재료역학#인장시험#응력변형률선도#기계적성질
① 가스 용접
오답입니다가스용접은 연료가스 불꽃으로 모재와 용가재를 녹이는 융접입니다.
② 아크 용접
오답입니다아크용접은 전기아크 열로 접합부를 용융시키는 융접입니다.
③ 전자빔 용접
오답입니다전자빔용접은 고속 전자빔의 충돌열로 모재를 용융합니다.
④ 저항 용접
정답입니다저항용접은 접촉저항열로 접합부를 가열하고 전극 압력을 가해 결합합니다.
정답과 해설 보기
저항용접은 접촉부에 큰 전류를 흘릴 때 발생하는 I²Rt의 저항열로 금속을 가열하고 전극의 압력으로 접합하는 방법입니다. 용접부를 완전히 녹이는 용융용접과 달리 압력에 의해 결합하는 압접 계열이므로 ④가 정답입니다.
키워드#기계공작법#용접#압접#접합법
① 미끄럼이 적고 속도비가 보통 크다.
오답입니다홈의 쐐기작용으로 마찰력이 커 미끄럼이 적고 비교적 큰 속도비 전달이 가능합니다.
② 운전이 정숙하고 충격을 잘 흡수한다.
오답입니다벨트의 탄성이 충격과 진동을 흡수하여 운전이 조용합니다.
③ 바로걸기와 엇걸기에 사용한다.
정답입니다V벨트는 V홈 풀리에 맞물려 사용하므로 일반적으로 바로걸기에 쓰며 엇걸기에는 적합하지 않습니다.
④ 작은 장력으로 큰 동력을 전달할 수 있다.
오답입니다쐐기효과로 같은 초기장력에서도 평벨트보다 큰 동력을 전달합니다.
정답과 해설 보기
V벨트는 풀리 홈의 쐐기작용으로 마찰력이 커져 작은 장력으로도 큰 동력을 전달할 수 있고, 운전이 조용하며 충격흡수성이 좋습니다. 다만 홈이 있는 풀리의 정렬이 필요해 엇걸기에는 적합하지 않습니다. 따라서 바로걸기와 엇걸기에 모두 사용한다는 ③이 틀립니다.
키워드#기계설계#벨트전동#마찰전동#동력전달
① 5 GPa
정답입니다응력 100 MPa를 변형률 0.02로 나누면 5000 MPa=5 GPa입니다.
② 2 GPa
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
③ 5 MPa
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
④ 2 MPa
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
정답과 해설 보기
응력은 σ=P/A=50,000/500=100 MPa이고, 변형률은 ε=δ/L=2/100=0.02입니다. 탄성계수는 E=σ/ε=100/0.02=5,000 MPa입니다. 1,000 MPa=1 GPa이므로 E=5 GPa이며 정답은 ①입니다.
키워드#재료역학#탄성계수#응력#변형률
① Brinell: 강구, 압입자국의 깊이
정답입니다브리넬 경도는 강구 또는 초경구 압흔의 지름을 측정해 압흔 표면적으로 계산하며 깊이를 직접 측정하지 않습니다.
② Vickers: 다이아몬드 피라미드, 압입자국의 대각선길이
오답입니다비커스는 정사각뿔 다이아몬드 압흔의 두 대각선 길이를 측정합니다.
③ Shore: 다이아몬드 추, 반발 높이
오답입니다쇼어 경도는 다이아몬드 해머의 반발 높이로 구합니다.
④ Rockwell C: 다이아몬드 콘, 압입 깊이
오답입니다로크웰 C는 다이아몬드 콘을 사용하고 기준하중과 시험하중 사이의 영구 압입 깊이로 표시합니다.
정답과 해설 보기
브리넬 경도시험은 강구 또는 초경구 압입자가 남긴 압흔의 지름을 측정합니다. 비커스는 다이아몬드 피라미드 압흔의 대각선 길이, 쇼어는 반발높이, 로크웰 C는 다이아몬드 콘의 압입깊이를 이용합니다. 따라서 브리넬에서 압입자국의 깊이를 측정한다고 한 ①이 옳지 않습니다.
키워드#기계재료#재료시험#경도시험#압입자
강에서 ㉠ 이라 함은 변태점 온도 이상으로 가열한 후 물 또는 기름과 같은 냉각제 속에 넣어 급랭시키는 열처리를 말하며, 일반적으로 강은 급랭시키면 ㉡ 조직이 된다.
① 어닐링(annealing)마르텐사이트(martensite)
오답입니다급랭은 어닐링이 아니라 퀜칭입니다.
② 퀜칭(quenching)마르텐사이트(martensite)
정답입니다오스테나이트화한 강을 급랭하는 퀜칭으로 단단한 마르텐사이트 조직을 얻습니다.
③ 어닐링(annealing)오스테나이트(austenite)
오답입니다어닐링은 서냉 처리이며 급랭 후 오스테나이트가 유지된다는 연결도 틀립니다.
④ 퀜칭(quenching)오스테나이트(austenite)
오답입니다처리명은 맞지만 일반 탄소강을 급랭하면 주조직은 오스테나이트가 아니라 마르텐사이트입니다.
정답과 해설 보기
강을 변태점 이상으로 가열하여 오스테나이트화한 뒤 물이나 기름 속에서 급랭하는 처리가 퀜칭, 즉 담금질입니다. 급랭하면 탄소의 확산이 억제되어 단단한 마르텐사이트 조직이 형성됩니다. 따라서 ㉠은 퀜칭, ㉡은 마르텐사이트인 ②가 정답입니다.
키워드#기계재료#열처리#급랭#변태조직
① 자체 제작하는 경우가 많음표준형 양산품임
오답입니다미끄럼베어링은 용도에 맞춰 제작하는 경우가 많고 구름베어링은 규격화된 제품입니다.
② 강성이 작음강성이 큼
오답입니다일반적인 비교표에서는 미끄럼베어링의 유막 탄성 때문에 강성이 작고 구름베어링의 강성이 큰 것으로 봅니다.
③ 진동 및 소음이 적음진동 및 소음이 발생하기 쉬움
오답입니다유막은 충격을 흡수해 조용하지만 구름요소는 접촉·회전에 따른 진동과 소음이 생길 수 있습니다.
④ 저속회전에 적합고속회전에 적합
정답입니다완전 유체윤활 미끄럼베어링은 고속회전에 적합하며 구름베어링을 단순히 고속용으로만 비교한 설명은 틀립니다.
정답과 해설 보기
미끄럼베어링은 형상 선택이 자유롭고 감쇠성이 커서 저속·대하중과 조용한 운전에 유리합니다. 구름베어링은 규격화된 양산품이며 시동마찰이 작고 고속회전에 적합하지만 소음과 진동이 생기기 쉽습니다. 표에 제시된 네 비교가 모두 맞으므로 ④가 정답입니다.
키워드#기계설계#베어링#축받이#특성비교
① 전단탄성계수가 작을수록 비틀림각이 감소한다.
오답입니다비틀림각 θ=TL/(GJ)이므로 G가 작으면 θ는 증가합니다.
② 축 길이가 증가할수록 비틀림각이 감소한다.
오답입니다길이 L이 증가하면 비틀림각도 증가합니다.
③ 단면 극관성모멘트가 클수록 비틀림각이 감소한다.
정답입니다극관성모멘트 J가 커지면 비틀림강성이 커져 비틀림각이 감소합니다.
④ 축 지름이 작을수록 비틀림각이 감소한다.
오답입니다원형축 J는 지름의 4제곱에 비례하므로 지름이 작으면 비틀림각이 증가합니다.
정답과 해설 보기
원형축의 비틀림각은 θ=TL/(GJ)로 나타냅니다. 축 길이 L과 토크 T가 커지면 비틀림각이 증가하고, 전단탄성계수 G와 극관성모멘트 J가 커지면 감소합니다. 따라서 단면 극관성모멘트가 클수록 비틀림각이 감소한다는 ③이 옳습니다.
키워드#재료역학#비틀림#비틀림각#극관성모멘트
하중을 들어 올릴 때 효율이 30%이고 피치가 4 mm인 1줄 나사를 40 N·mm의 토크로 회전시킬 때, 나사에 작용하는 축방향의 하중[N]은?(단, π는 3으로 계산한다)
① 18 N
정답입니다η=Wl/(2πT)에서 W=0.3×2×3×40/4=18 N입니다.
② 19 N
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
③ 20 N
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
④ 21 N
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
정답과 해설 보기
1줄 나사의 리드는 피치와 같으므로 l=4 mm입니다. 효율은 η=Wl/(2πT)이므로 W=η·2πT/l입니다. η=0.30, π=3, T=40 N·mm, l=4 mm를 대입하면 W=0.3×2×3×40/4=18 N이므로 정답은 ①입니다.
키워드#기계설계#나사#나사효율#축하중
밀링가공에서 밀링커터의 날(tooth)당 이송 0.2 mm/tooth, 회전당 이송 0.4 mm/rev, 커터의 날 2개, 커터의 회전속도 500 rpm일 때, 테이블의 분당 이송 속도[mm/min]는?
① 100 mm/min
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
② 200 mm/min
정답입니다분당 이송은 0.4×500=200 mm/min입니다.
③ 400 mm/min
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
④ 800 mm/min
오답입니다아래 정답 해설의 계산 과정을 확인하세요.
정답과 해설 보기
밀링의 분당 이송속도는 F=fz·z·N으로 계산합니다. 날당 이송 0.2 mm/tooth, 날수 2개, 회전속도 500 rpm을 대입하면 F=0.2×2×500=200 mm/min입니다. 회전당 이송 0.4 mm/rev에 500 rpm을 곱해도 같은 값이 나오므로 정답은 ②입니다.
키워드#기계공작법#밀링#이송속도#절삭조건
① 리밍
오답입니다리밍은 기존 구멍의 치수정밀도와 표면을 개선합니다.
② 카운터보링
오답입니다카운터보링은 볼트머리가 들어갈 원통형 자리파기를 합니다.
③ 카운터싱킹
정답입니다카운터싱킹은 접시머리나사에 맞춰 구멍 입구를 원추형으로 가공합니다.
④ 스폿페이싱
오답입니다스폿페이싱은 볼트·너트가 닿는 좁은 평면을 다듬습니다.
정답과 해설 보기
카운터싱킹은 이미 뚫린 구멍의 입구를 원뿔 모양으로 넓혀 접시머리나사의 머리가 표면과 같거나 아래에 놓이도록 하는 가공입니다. 카운터보링은 원통형 평바닥 자리, 스폿페이싱은 구멍 주변의 좁은 평면을 가공합니다. 따라서 ③이 정답입니다.
키워드#기계공작법#드릴링머신#구멍가공#원추가공
① 압출: 소재를 다이로 밀어 봉이나 관을 만든다.
오답입니다압출은 컨테이너의 소재를 다이 구멍으로 밀어 일정 단면 제품을 만듭니다.
② 인발: 봉이나 관을 다이로 당겨 지름을 줄인다.
오답입니다인발은 소재 선단을 잡아당겨 다이를 통과시키며 단면을 줄입니다.
③ 압연: 두 롤 사이로 통과시켜 두께나 지름을 줄인다.
오답입니다압연은 회전 롤 사이의 압축력으로 두께·지름을 감소시킵니다.
④ 전조: 형을 사용해 판재를 굽혀 원하는 형상으로 만든다.
정답입니다전조는 다이 사이에서 소재 표면을 소성유동시켜 나사·기어 등을 만드는 가공이며 판재 굽힘 설명이 아닙니다.
정답과 해설 보기
압출은 소재를 다이 구멍으로 밀어내고, 인발은 다이를 통과한 소재를 잡아당기며, 압연은 회전하는 롤 사이에서 두께나 지름을 줄이는 가공입니다. 전조는 나사나 기어 등의 형상을 압력으로 굴려 만드는 가공이며 판재를 굽히는 공정이 아닙니다. 따라서 ④가 옳지 않습니다.
키워드#기계공작법#소성가공#가공법분류#성형원리
① πDZ sinα
오답입니다기초원 피치는 원주피치에 sin α가 아니라 cos α를 곱합니다.
② πDZ cosα
정답입니다원주피치 p=πD/Z이고 기초원 피치 pᵦ=p cos α=(πD/Z)cos α입니다.
③ ZπD sinα
오답입니다Z/(πD)는 원주피치의 역수이므로 길이 차원인 피치가 될 수 없습니다.
④ πD2Z cosα
오답입니다D²가 포함되면 길이제곱 차원이 되어 피치 식으로 성립하지 않습니다.
정답과 해설 보기
평기어의 원주피치는 p=πD/Z입니다. 인벌류트 기어에서 기초원 지름은 Dcosα이므로 기초원피치는 pb=p cosα가 됩니다. 따라서 pb=(πD/Z)cosα이며 정답은 ②입니다.
키워드#기계설계#기어#기초원피치#압력각
① 숏피닝
정답입니다숏피닝은 작은 강구를 충돌시켜 표면을 냉간가공하고 압축잔류응력을 만듭니다.
② 샌드블라스팅
오답입니다샌드블라스팅은 주로 모래 입자로 녹·스케일을 제거하고 표면을 거칠게 합니다.
③ 텀블링
오답입니다텀블링은 통 속에서 공작물과 연마재를 굴려 버 제거와 연마를 합니다.
④ 초음파세척
오답입니다초음파세척은 세척액의 캐비테이션으로 오염물을 제거합니다.
정답과 해설 보기
숏피닝은 작은 강구를 금속 표면에 고속으로 충돌시켜 표면을 소성변형시키는 처리입니다. 이때 표면층에 압축잔류응력이 생겨 인장피로균열의 발생과 성장이 억제됩니다. 그 결과 피로강도와 피로수명이 향상되므로 ①이 정답입니다.
키워드#기계공작법#표면처리#잔류응력#피로수명
① 냉간가공은 표면이 깨끗하고 치수정밀도가 높다.
오답입니다상온에서 산화가 적고 열수축 영향이 없어 좋은 표면과 정밀치수를 얻습니다.
② 재결정온도 이상에서의 가공을 열간가공이라 한다.
오답입니다열간·냉간의 구분 기준은 상온이 아니라 재결정온도입니다.
③ 열간가공은 변형저항이 작아 소성가공이 쉽다.
오답입니다고온에서는 유동응력이 낮고 연성이 커 큰 변형이 쉽습니다.
④ 냉간가공은 열간가공보다 표면산화물 발생이 많다.
정답입니다고온에서 가공하는 열간가공이 산화와 스케일 발생이 더 많습니다.
정답과 해설 보기
냉간가공은 재결정온도 이하에서 이루어져 산화가 적고 표면과 치수정밀도가 좋지만, 가공경화로 변형저항이 커집니다. 열간가공은 재결정온도 이상에서 실시하여 큰 변형이 쉽지만 고온 산화물이 많이 발생합니다. 따라서 냉간가공에서 표면산화물이 더 많다는 ④가 틀립니다.
키워드#기계공작법#냉간가공#열간가공#가공온도
① ML⁻¹T⁻²
오답입니다ML⁻¹T⁻²는 압력 또는 응력의 차원입니다.
② ML⁻¹T⁻¹
정답입니다τ=μ(du/dy)에서 μ=τ/(du/dy)이므로 (ML⁻¹T⁻²)/(T⁻¹)=ML⁻¹T⁻¹입니다.
③ MLT⁻¹
오답입니다MLT⁻¹은 운동량의 차원입니다.
④ M⁻¹L⁻¹T⁻²
오답입니다질량 지수가 음수가 되는 식은 동점성계수나 점성계수의 차원이 아닙니다.
정답과 해설 보기
뉴턴의 점성법칙 τ=μ(du/dy)에서 전단응력의 차원은 ML⁻¹T⁻²이고 속도구배 du/dy의 차원은 T⁻¹입니다. 따라서 점성계수의 차원은 [μ]=[τ]/[du/dy]=ML⁻¹T⁻¹입니다. 이에 해당하는 것은 ②입니다.
키워드#유체역학#점성계수#차원해석#물리량차원
① 12.20 mm
오답입니다아래 정답 해설의 판독 과정을 확인하세요.
② 12.30 mm
오답입니다아래 정답 해설의 판독 과정을 확인하세요.
③ 12.45 mm
정답입니다본척 12 mm에 일치한 아들자 9번째 눈금의 0.45 mm를 더해 12.45 mm입니다.
④ 12.90 mm
오답입니다아래 정답 해설의 판독 과정을 확인하세요.
정답과 해설 보기
아들자 39 mm를 20등분했으므로 아들자 한 눈금은 1.95 mm이고 최소눈금은 2.00-1.95=0.05 mm입니다. 아들자 0점 왼쪽의 본척값은 12 mm이며, 아들자 9번째 눈금이 일치하므로 보정값은 9×0.05=0.45 mm입니다. 측정값은 12+0.45=12.45 mm이므로 정답은 ③입니다.
키워드#측정#버니어캘리퍼스#최소눈금#눈금읽기
① 이론<도시<제동
오답입니다제동열효율은 기계손실 때문에 도시열효율보다 클 수 없습니다.
② 제동<이론<도시
오답입니다이론열효율은 실제 도시열효율보다 높으므로 이론이 도시보다 작다는 순서는 틀립니다.
③ 제동<도시<이론
정답입니다실제 도시효율은 열손실로 이론효율보다 낮고 제동효율은 기계손실로 도시효율보다 낮아 제동<도시<이론입니다.
④ 도시<이론<제동
오답입니다제동효율이 가장 크다는 배열은 기계손실을 무시한 잘못된 관계입니다.
정답과 해설 보기
이론열효율은 손실을 고려하지 않은 이상사이클 기준이므로 가장 큽니다. 도시열효율은 실린더 내부의 지시일을 기준으로 하여 연소·열손실 때문에 이론열효율보다 작고, 제동열효율은 마찰 등 기계손실까지 반영하므로 가장 작습니다. 따라서 제동열효율<도시열효율<이론열효율인 ③이 정답입니다.
키워드#내연기관#열효율#에너지손실#효율비교
① 질량이 증가하면 고유진동수가 감소한다.
오답입니다ωₙ=√(k/m)이므로 질량 m이 증가하면 고유진동수는 감소합니다.
② 강성이 증가하면 고유진동수가 증가한다.
오답입니다강성 k가 증가하면 고유진동수는 증가합니다.
③ 감쇠가 있으면 공진 변위가 무한대가 되지 않는다.
오답입니다감쇠는 공진 진폭을 유한하게 제한합니다.
④ 가진력이 클수록 고유진동수가 증가한다.
정답입니다선형계의 고유진동수는 질량과 강성으로 정해지고 가진력 크기에는 의존하지 않습니다.
정답과 해설 보기
무감쇠 1자유도계의 고유진동수는 ωn=√(k/m)입니다. 따라서 질량이 커지면 고유진동수는 감소하고 강성이 커지면 증가하며, 감쇠가 있으면 공진진폭은 무한대로 커지지 않습니다. 가진력의 크기는 응답진폭을 바꾸지만 계의 고유진동수에는 영향을 주지 않으므로 ④가 옳지 않습니다.
키워드#진동#자유진동#고유진동수#공진
① ① 기호
오답입니다①은 원 안의 삼각형과 축 표시가 있는 유압 펌프·모터 계열 기호이며 압력제한밸브가 아닙니다.
② ② 기호
정답입니다②는 입구압력을 파일럿으로 받아 설정압력에서 P와 T를 연결하는 직동형 릴리프밸브 기호입니다.
③ ③ 기호
오답입니다③은 파일럿 취출과 드레인 연결 위치가 릴리프밸브의 회로압력 제한 구성과 다릅니다.
④ ④ 기호
오답입니다④는 외부 드레인·파일럿 연결을 가진 다른 압력제어 구성으로 제시된 기본 릴리프밸브 기호가 아닙니다.
정답과 해설 보기
릴리프밸브는 평상시 닫혀 있다가 입구압력이 스프링 설정값을 넘으면 탱크로 통로를 열어 회로압력을 제한합니다. 기호에는 입구압력을 감지하는 파일럿선, 조정스프링, 탱크 귀환통로가 나타납니다. 이 조건을 만족하는 기호는 ②입니다.
키워드#유압기기#압력제어밸브#유압기호#회로보호
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