2015년 서울시 9급 기계일반 A책형 기출문제 풀이

2015 9급 서울시 기계일반 A책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

2015 9급 서울시 기계일반 A책형 썸네일
Q01
문항 목록

주조에서 주입된 쇳물이 주형 속에서 냉각될 때 응고 수축에 따른 부피 감소를 막기 위해 쇳물을 계속 보급하는 기능을 하는 장치는 어느 것인가?

  • ① 압탕
  • ② 탕구
  • ③ 주물
  • ④ 조형기
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정답 ① 압탕

쇳물은 응고할 때 부피가 줄어들어 두꺼운 부분에 수축공(수축 기공)이 생깁니다. 압탕(riser, 덧쇳물)은 제품보다 늦게 굳도록 크게 만들어 두어 응고 수축량만큼 쇳물을 계속 보급해 주는 부분입니다. 탕구·탕도는 쇳물이 흘러 들어가는 통로이고 조형기는 주형 제작 장비이므로 기능이 다릅니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # 주조 # 압탕 # 응고수축 # 수축공


Q02
문항 목록

다음에서 절삭비(cutting ratio)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  • ① 주분력이송분력
  • ② 절삭깊이칩의 두께
  • ③ 공구수명절삭속도
  • ④ 이송속도가공물의 경도
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정답 ② 절삭깊이 / 칩의 두께

절삭비 r는 변형 전 칩 두께 t₁(절삭깊이)을 변형 후 칩 두께 t₂로 나눈 값 r = t₁/t₂ 로 정의됩니다. 칩은 전단변형으로 두꺼워지므로 t₂ > t₁ 이고 절삭비는 항상 1보다 작으며, 값이 1에 가까울수록 전단변형이 적어 절삭 상태가 양호합니다. 절삭비를 알면 전단각을 구할 수 있습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계공작법 # 절삭비 # 칩두께 # 전단각 # 절삭깊이


Q03
문항 목록

테일러의 공구수명방정식은 절삭속도(V)와 공구수명(T)과의 관계식이다. 이 관계식으로 옳은 것은? (단, n과 C는 상수)

  • ① VnT = C
  • ② VT = Cn
  • ③ VTn = C
  • ④ VTn = C
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정답 ③ VTⁿ = C

테일러의 공구수명방정식은 절삭속도 V와 공구수명 T 사이에 VTⁿ = C 의 관계가 성립한다는 것입니다. 여기서 n은 공구 재질에 따른 지수(고속도강 약 0.1, 초경합금 약 0.2, 세라믹 약 0.4)이고 C는 공작물·공구 조건으로 정해지는 상수입니다. 양변에 로그를 취하면 log V + n log T = log C 로 직선이 되어 절삭속도를 올릴수록 공구수명이 급격히 줄어듭니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계공작법 # 테일러공구수명식 # 절삭속도 # 공구수명 # 절삭조건


Q04
문항 목록

베어링에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  • ① 베어링과 만나는 축부분을 저널이라고 한다.
  • ② 미끄럼 베어링은 표준화가 되어 있어 구름 베어링보다 호환성이 좋다.
  • ③ 미끄럼 베어링은 공진속도를 지나 운전할 수 있다.
  • ④ 구름 베어링은 전동체의 형상에 따라 볼 베어링과 롤러 베어링으로 나눌 수 있다.
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정답 ② 미끄럼 베어링은 표준화가 되어 있어 구름 베어링보다 호환성이 좋다.

구름 베어링은 KS·ISO 규격으로 치수가 표준화되어 있어 호환성이 좋고 구입·교환이 쉽습니다. 반면 미끄럼 베어링은 하중과 회전수에 맞추어 그때그때 설계·제작하는 경우가 많아 호환성이 떨어지므로 ②의 설명은 뒤바뀐 것입니다. 나머지는 저널의 정의, 미끄럼 베어링의 감쇠 특성, 구름 베어링의 분류를 바르게 옮긴 것입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 베어링 # 미끄럼베어링 # 구름베어링 # 저널


Q05
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연한숫돌을 공작물에 압착하여 축방향으로 작은 진동을 주어 표면을 정밀하게 가공하는 기계는 어느 것인가?

  • ① 호닝머신(honing machine)
  • ② 래핑머신(lapping machine)
  • ③ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine)
  • ④ 슈퍼피니싱 머신(super finishing machine)
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정답 ④ 슈퍼피니싱 머신(super finishing machine)

슈퍼피니싱은 입도가 미세하고 결합도가 낮은 연한 숫돌을 공작물 표면에 가볍게 압착한 뒤 축방향으로 진폭이 작고 진동수가 큰 진동을 주면서 다듬는 가공입니다. 가공 변질층이 거의 없고 다듬질면 거칠기가 매우 작아 베어링 저널·피스톤 핀 같은 정밀 표면에 씁니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 정밀입자가공 # 슈퍼피니싱 # 호닝 # 래핑


Q06
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강판 또는 형강을 영구적으로 접합하는 데 사용하는 체결 기계 요소인 리벳의 코킹(caulking)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  • ① 강도유지를 위해 가스켓을 끼우는 리벳작업이다.
  • ② 보통 리벳이음의 바깥쪽에만 적용하지만, 필요시 안쪽 리벳머리에도 한다.
  • ③ 코킹할 때 판재의 각도는 75~85°로 경사지게 한다.
  • ④ 강판의 두께가 5mm 이하인 경우에는 적용하지 않는다.
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정답 ① 강도유지를 위해 가스켓을 끼우는 리벳작업이다.

코킹은 리벳이음한 판재의 끝을 코킹 정으로 때려 오므려 붙임으로써 유체가 새지 않도록 기밀·수밀을 확보하는 작업입니다. 가스켓을 끼워 넣는 것도, 이음 강도를 높이는 것도 코킹의 목적이 아니므로 ①의 설명이 옳지 않습니다. 넓은 정으로 판 전체를 밀착시키는 풀러링(fullering)이 코킹과 함께 쓰입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 리벳이음 # 코킹 # 풀러링 # 기밀유지


Q07
문항 목록

재료의 절삭성(machinability)에 대한 설명 중 옳은 것은?

  • ① 일반적으로 철강의 탄소함유량이 증가하면 절삭성이 향상된다.
  • ② 일반적으로 열경화성 플라스틱의 절삭성은 온도구배에 둔감하다.
  • ③ 일반적으로 철강은 냉간가공을 하면 절삭성이 저하된다.
  • ④ 일반적으로 철강에 황이 첨가되면 절삭성이 향상된다.
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정답 ④ 일반적으로 철강에 황이 첨가되면 절삭성이 향상된다.

절삭성은 절삭저항이 작고 다듬질면이 좋으며 공구수명이 길고 칩 처리가 쉬울수록 좋다고 봅니다. 철강에 황(S)을 넣으면 망간과 결합해 MnS 개재물이 생기고, 이것이 윤활 역할과 칩 파단 역할을 해서 절삭성이 뚜렷이 좋아집니다. 이런 강을 쾌삭강(free cutting steel)이라 하며 납(Pb)이나 인(P)도 같은 목적으로 첨가합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 절삭성 # 쾌삭강 # 구성인선 # 칩처리


Q08
문항 목록

사각 단면 2m×2m의 물체에 압축하중을 가하였을 때, 축(세로)방향 변형률이 0.005이면 단면적 증가량은 얼마인가? (단, 이 물체의 푸아송 비(Poisson’s ratio)는 0.5이다.)

  • ① 0.01m2
  • ② 0.02m2
  • ③ 0.1m2
  • ④ 0.2m2
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정답 ② 0.02m²

압축이므로 축방향은 줄고 가로방향은 늘어나며, 가로변형률은 εlat = νε = 0.5 × 0.005 = 0.0025입니다. 단면은 두 방향이 모두 늘어나므로 A′ = [2(1 + 0.0025)]² = 4(1 + 0.0025)²이고, 미소량이므로 ΔA ≈ 2ν·ε·A = 2 × 0.0025 × 4 = 0.02 m²입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 재료역학 # 푸아송비 # 가로변형률 # 단면적변화 # 압축하중


Q09
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기계요소의 표면은 견고하게 하여 내마멸성이 크고, 내부는 강인하여 내충격성이 우수한 두 가지의 요구를 충족시킬 수 있는 기계재료의 표면 경화에 대한 설명이다. 다음 중 옳지 않은 것은?

  • ① 금속재료의 표면에 Φ1.0mm 이하 작은 강철 입자를 약 40~50m/s 속도로 분사시키는 숏피닝(shot peening)은 표면층의 경도를 증가시킨다.
  • ② 강의 표면을 크로마이징할 때, 확산제로는 금속 Si 55%, TiO2 45%의 분말 혼합물을 사용한다.
  • ③ 화염 경화의 깊이는 일반적으로 단면의 두께 및 용도에 따라 1.5~6mm까지 가능하여, 기계부품의 국부 경화에 이용된다.
  • ④ 강의 표면에 아연분말을 확산시켜 경화층을 형성하는 세라다이징(sheradizing)은 내식성 및 특히 담수에 의한 방청성이 우수하다.
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정답 ② 강의 표면을 크로마이징할 때, 확산제로는 금속 Si 55%, TiO₂ 45%의 분말 혼합물을 사용한다.

금속침투법(시멘테이션)은 침투시키는 원소로 이름이 정해집니다. 크로마이징은 크롬(Cr)을 침투시키는 처리로 확산제는 크롬 분말에 알루미나와 염화암모늄을 섞은 것을 쓰며, 내식·내열·내마멸성이 좋아집니다. Si를 침투시키는 것은 실리코나이징이므로 ②는 처리 이름과 침투 원소가 어긋납니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계재료 # 표면경화 # 금속침투법 # 크로마이징 # 세라다이징 # 숏피닝


Q10
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다음 중 유체의 점성(또는 점성계수)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • ① 점성의 단위는 kg/(m·s) 등이 있다.
  • ② 점성의 측정을 통해 뉴턴유체와 비뉴턴유체의 구분이 가능하다.
  • ③ 온도가 내려갈수록 유체의 점성은 커진다.
  • ④ 윤활유의 점성이 작을 경우 마모가 쉽게 일어난다.
정답과 해설 보기

정답 ③ 온도가 내려갈수록 유체의 점성은 커진다.

액체의 점성은 분자 사이 응집력이 원인이므로 온도가 오르면 작아지지만, 기체의 점성은 분자의 운동량 교환이 원인이므로 온도가 오르면 오히려 커집니다. ③은 액체에만 맞는 설명을 기체까지 포함한 유체 전체로 확대한 것이라 옳지 않고, 나머지 세 보기는 점성계수의 단위·유체 분류·윤활 특성을 바르게 옮긴 것입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유체역학 # 점성계수 # 뉴턴유체 # 온도의존성 # 윤활


Q11
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다음 중 정극성과 역극성이 존재하며, 둘 중 한 극성을 선택하여 작업할 수 있는 용접은 어느 것인가?

  • ① 직류 아크 용접
  • ② 산소 - 아세틸렌 가스 용접
  • ③ 테르밋(thermit) 용접
  • ④ 레이저빔(laser-beam) 용접
정답과 해설 보기

정답 ① 직류 아크 용접

직류 아크 용접에서는 모재를 (+), 용접봉을 (−)에 연결하면 정극성(DCSP), 반대로 연결하면 역극성(DCRP)이 됩니다. 정극성은 모재에 열이 많이 들어가 용입이 깊고 두꺼운 판에, 역극성은 용접봉이 빨리 녹고 용입이 얕아 박판·비철금속에 적합합니다. 교류는 극성이 계속 바뀌고 가스·테르밋·레이저 용접은 전기 아크를 쓰지 않으므로 극성 선택이 없습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # 용접 # 아크용접 # 정극성 # 역극성


Q12
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유체기계를 운전할 때, 유체의 흐름상태가 층류인지 난류인지를 판정하는 척도가 되는 무차원 수인 레이놀즈수(Reynolds number)의 정의에 대한 설명으로 옳은 것은?

  • ① 관성력과 표면장력의 비
  • ② 관성력과 탄성력의 비
  • ③ 관성력과 점성력의 비
  • ④ 관성력과 압축력의 비
정답과 해설 보기

정답 ③ 관성력과 점성력의 비

레이놀즈수는 Re = ρVD/μ = VD/ν 로 정의되며 물리적으로 관성력과 점성력의 비입니다. 원관 유동에서는 Re가 약 2,100 이하이면 층류, 4,000 이상이면 난류로 보고 그 사이를 천이 구간이라 합니다. 관성력과 중력의 비는 프루드수, 표면장력과의 비는 웨버수, 탄성력과의 비는 마하수입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유체역학 # 레이놀즈수 # 무차원수 # 층류난류 # 점성력


Q13
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지름이 42mm, 표점거리 200mm의 둥근 연강재료 막대를 인장 시험한 결과 표점거리가 240mm로 되었다면 연신율은 몇 %인가?

  • ① 20%
  • ② 25%
  • ③ 30%
  • ④ 40%
정답과 해설 보기

정답 ① 20%

연신율은 원래 표점거리에 대한 늘어난 길이의 비이므로 ε = (L − L₀)/L₀ × 100입니다. L₀ = 200 mm, L = 240 mm이므로 ε = (240 − 200)/200 × 100 = 20%입니다. 지름 42mm는 단면수축률을 구할 때 쓰는 값으로 연신율 계산에는 필요하지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 재료역학 # 인장시험 # 연신율 # 표점거리 # 단면수축률


Q14
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다음 중 융점이 높아 내열금속으로 사용되기에 적합하지 않은 금속은 어느 것인가?

  • ① 몰리브덴
  • ② 탄탈
  • ③ 텅스텐
  • ④ 아연
정답과 해설 보기

정답 ④ 아연

내열금속은 융점이 높아 고온에서도 강도를 유지하는 금속으로 텅스텐(약 3,410℃), 탄탈(약 3,020℃), 몰리브덴(약 2,620℃), 니오븀 등이 여기에 속합니다. 아연은 융점이 약 419℃에 지나지 않아 다이캐스팅 합금이나 도금(아연도금)에 쓰이는 저융점 금속입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계재료 # 내열금속 # 융점 # 텅스텐 # 아연


Q15
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주조, 단조, 리벳이음 등을 대신하는 금속적 결합법에 속하는 테르밋 용접(thermit welding)에 대한 설명이다. 다음 내용 중 옳지 않은 것은?

  • ① 산화철과 알루미늄 분말의 반응열을 이용한 것이다.
  • ② 용접 접합강도가 높다.
  • ③ 용접 변형이 적다.
  • ④ 주조용접과 가압용접으로 구분된다.
정답과 해설 보기

정답 ② 용접 접합강도가 높다.

테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 혼합물에 점화해 얻는 약 3,000℃의 반응열로 생긴 용융철을 이음부에 부어 접합하는 방법으로, 전원이 필요 없고 작업이 간단하며 변형이 적어 레일이나 큰 축의 보수에 씁니다. 다만 용착금속이 주조조직이어서 접합강도가 낮고 기공이 생기기 쉬운 것이 단점이므로 ②가 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계공작법 # 용접 # 테르밋용접 # 반응열 # 주조조직


Q16
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다음 중 구멍기준 끼워맞춤에서 가장 억지 끼워맞춤은 어느 것인가?

  • ① H6g5
  • ② H6n6
  • ③ H6js6
  • ④ H6k5
정답과 해설 보기

정답 ② H6n6

구멍기준식에서는 구멍을 H로 고정하고 축 기호로 끼워맞춤 종류가 정해집니다. 축 기호가 a에서 z 쪽으로 갈수록 축이 커져 헐거움 → 중간 → 억지로 바뀌며, g는 헐거운 끼워맞춤, js·k는 중간 끼워맞춤, n·p·r 이상은 억지 끼워맞춤입니다. 네 보기 중 축 기호가 가장 뒤인 n이 죔새가 가장 큽니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 끼워맞춤 # 구멍기준식 # 억지끼워맞춤 # 공차역


Q17
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보의 길이가 ℓ인 양단 고정보의 중앙에 집중하중 W가 작용할 때, 양단 고정보의 중앙점에서의 굽힘 모멘트로 옳은 것은?

  • ① Wℓ2
  • ② Wℓ4
  • ③ Wℓ8
  • ④ Wℓ16
정답과 해설 보기

정답 ③ Wℓ/8

양단 고정보 중앙에 집중하중 W가 걸리면 고정단 모멘트는 MA = MB = −Wℓ/8이고 중앙점 모멘트는 MC = +Wℓ/8 로, 크기가 서로 같고 부호만 반대입니다. 같은 하중을 받는 단순보의 중앙 모멘트 Wℓ/4에 비하면 절반으로 줄어드는데, 이것이 양단을 고정해 얻는 이점입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 재료역학 # 양단고정보 # 굽힘모멘트 # 집중하중 # 부정정보


Q18
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금속은 파괴되지 않고 변형되는 성질이 있는데, 이 성질을 이용하여 가공하는 방법인 소성가공에 대한 설명 중 옳은 것은?

  • ① 단조, 압연, 인발, 연삭은 소성가공에 속한다.
  • ② 소성가공은 변태점온도에 따라 냉간가공과 열간가공으로 구분된다.
  • ③ 가공경화는 재료를 변형시키는 데 변형저항이 감소하는 현상을 말한다.
  • ④ 소성가공에 이용되는 성질은 가단성과 연성이다.
정답과 해설 보기

정답 ④ 소성가공에 이용되는 성질은 가단성과 연성이다.

소성가공은 금속이 항복점을 넘어도 파괴되지 않고 영구변형하는 성질, 즉 가단성(전성)과 연성을 이용하는 가공법입니다. 단조·압연·인발·압출·프레스가 여기에 속하고 연삭은 절삭(제거)가공이며, 냉간·열간의 구분 기준은 재결정온도입니다. 가공경화는 소성변형으로 전위가 얽혀 변형저항과 경도가 커지는 현상이므로 ③도 반대로 서술되어 있습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 가단성 # 연성 # 재결정온도 # 가공경화


Q19
문항 목록

철강의 열처리와 표면처리에 대한 설명 중 옳은 것으로만 묶인 것은?

㈎ 트루스타이트(troostite) 조직은 마텐자이트(martensite) 조직보다 경도가 크다.
㈏ 오스템퍼링(austempering)을 통해 베이나이트(bainite) 조직을 얻을 수 있다.
㈐ 철의 표면에 규소(Si)를 침투시켜 피막을 형성하는 것을 세라다이징(sheradizing)이라 한다.
㈑ 심랭처리를 통해 잔류 오스테나이트(austenite)를 줄일 수 있다.

  • ① ㈎, ㈐
  • ② ㈎, ㈑
  • ③ ㈏, ㈐
  • ④ ㈏, ㈑
정답과 해설 보기

정답 ④ ㈏, ㈑

경도 순서는 마텐자이트 > 트루스타이트 > 소르바이트 > 펄라이트 이므로 ㈎는 크기 비교가 뒤바뀌었고, 규소를 침투시키는 처리는 실리코나이징이고 세라다이징은 아연을 침투시키는 것이므로 ㈐도 틀립니다. 오스템퍼링은 항온변태로 베이나이트를 얻는 처리이고, 심랭처리는 0℃ 이하로 냉각해 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 바꾸는 처리라 ㈏와 ㈑은 옳습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계재료 # 열처리 # 오스템퍼링 # 베이나이트 # 심랭처리 # 표면처리


Q20
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아래 그림과 같은 분포하중을 가지고 있는 외팔보(cantilever beam)의 고정지지점 O에서의 모멘트의 크기를 구하시오. (단, AB¯=2m, 등분포하중 w1=2kN/m, BO¯=2m, 등분포하중 w2=1kN/m이다.)

2015 9급 서울시 기계일반 A책형 20번 그림 1
  • ① 10kN·m
  • ② 12kN·m
  • ③ 14kN·m
  • ④ 16kN·m
정답과 해설 보기

정답 ③ 14kN·m

등분포하중은 합력이 그 구간의 중앙에 작용하는 집중하중으로 바꾸어 계산합니다. AB 구간은 w₁ℓ₁ = 2 × 2 = 4kN 이 A에서 1m(고정단 O에서 3m) 지점에, BO 구간은 w₂ℓ₂ = 1 × 2 = 2kN 이 B에서 1m(고정단 O에서 1m) 지점에 작용합니다. 고정단 모멘트는 MO = 4 × 3 + 2 × 1 = 14kN·m입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 재료역학 # 외팔보 # 등분포하중 # 고정단모멘트 # 합력작용점

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