2016년 서울시 9급 기계일반 A책형 기출문제 풀이

2016 9급 서울시 기계일반 A책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

2016 9급 서울시 기계일반 A책형 썸네일

Q01

경도 시험 방법 중에서 압입자를 낙하시켰을 때 반발되어 튀어 올라오는 높이로 경도를 나타내는 방법은?

① 쇼어 경도(shore hardness)
정답입니다 다이아몬드 해머를 떨어뜨려 튀어오른 높이로 재는 반발식 경도입니다.
② 비커스 경도(vickers hardness)
오답입니다 136° 다이아몬드 사각뿔 압입자의 자국 대각선을 재는 압입식입니다.
③ 로크웰 경도(rockwell hardness)
오답입니다 기준하중과 시험하중의 압입깊이 차를 재는 압입식입니다.
④ 브리넬 경도(brinell hardness)
오답입니다 강구 압입자의 자국 지름으로 표면적을 구하는 압입식입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 쇼어 경도(shore hardness)

경도시험은 압입자를 눌러 자국을 재는 압입식(브리넬·비커스·로크웰)과 해머를 낙하시켜 반발한 높이로 재는 반발식으로 나뉩니다. 반발식의 대표가 쇼어 경도이며, $H_{S}$ = 10000/65 × (h/h₀) 로 반발높이 h를 낙하높이 h₀와 비교합니다. 자국이 거의 남지 않아 완성품이나 대형 부품 측정에 씁니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계재료 # 경도시험 # 쇼어경도 # 반발경도 # 압입경도

Q02

연삭 숫돌바퀴(grinding wheel)를 고속으로 회전시켜 공작물의 가공면을 미세하게 연삭 가공할 때, 사용하는 연삭 숫돌바퀴에 대한 다음 설명으로 옳은 것은?

① 연삭 숫돌바퀴의 3요소는 숫돌입자, 조직, 결합제이다.
오답입니다 연삭숫돌의 3요소는 숫돌입자, 결합제, 기공이며 조직은 포함되지 않습니다.
② 연삭 숫돌바퀴의 조직(structure)은 결합제의 분자구조 상태를 나타낸 것이다.
오답입니다 조직은 단위 부피당 입자의 밀도, 즉 기공의 많고 적음을 나타냅니다.
③ “A 24 P 4 B”로 표시된 연삭 숫돌바퀴에서 P는 결합제를 나타낸 것이다.
오답입니다 “A 24 P 4 B”에서 P는 결합도이고 결합제는 마지막 기호 B입니다.
④ C계 숫돌바퀴는 주철, 황동 등 인장강도가 작은 재료의 연삭에 적합하다.
정답입니다 탄화규소(C)계는 인장강도가 낮은 주철·황동·비철금속 연삭에 씁니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ C계 숫돌바퀴는 주철, 황동 등 인장강도가 작은 재료의 연삭에 적합하다.

연삭숫돌의 3요소는 숫돌입자·결합제·기공이고, 표시는 입자-입도-결합도-조직-결합제 순서입니다. “A 24 P 4 B”는 알루미나 입자, 입도 24, 결합도 P, 조직 4, 레지노이드 결합제를 뜻하므로 P는 결합도입니다. 입자는 인장강도가 큰 강재에는 알루미나(A)계를, 인장강도가 작은 주철·황동·비철금속에는 탄화규소(C)계를 씁니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 연삭 # 연삭숫돌 # 숫돌표시법 # 결합도 # 탄화규소

Q03

다음 중 전기저항 용접법이 아닌 것은?

① 프로젝션 용접
오답입니다 겹친 판에 돌기를 만들어 그 부분에 전류를 집중시키는 저항용접입니다.
② 심 용접
오답입니다 롤러 전극으로 연속 점용접을 하는 저항용접입니다.
③ 테르밋 용접
정답입니다 알루미늄 분말과 산화철의 화학반응열을 쓰는 융접으로 전기저항과 무관합니다.
④ 점 용접
오답입니다 두 전극으로 판을 눌러 접촉저항열로 붙이는 대표적인 저항용접입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 테르밋 용접

전기저항 용접은 접합부에 큰 전류를 흘려 생기는 저항열(줄열)로 금속을 녹여 붙이는 방식으로, 겹치기식에는 점(스폿)·심·프로젝션 용접이, 맞대기식에는 업셋·플래시·방전충격 용접이 있습니다. 테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 테르밋 반응에서 나오는 약 3,000 ℃의 열로 녹은 쇳물을 주입해 붙이는 융접이라 저항용접이 아닙니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계공작법 # 용접 # 전기저항용접 # 테르밋용접 # 점용접

Q04

헬륨(He)이나 아르곤(Ar)과 같이 고온에서 금속과 반응을 하지 않는 불활성 가스 중에서 아크를 발생시키는 용접법인 불활성 가스 아크용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 용접 가능한 판의 두께 범위가 크며, 용접능률이 높다.
오답입니다 박판부터 후판까지 적용 범위가 넓고 능률이 높은 것이 장점입니다.
② 용제를 사용하여 균일한 용접을 할 수 있다.
정답입니다 불활성 가스가 대기를 차단하므로 용제(플럭스)를 쓰지 않습니다.
③ 산화와 질화를 방지할 수 있다.
오답입니다 아르곤·헬륨이 용융부를 감싸 산화와 질화를 막아 줍니다.
④ 철금속뿐만 아니라 비철금속 용접이 가능하다.
오답입니다 알루미늄, 마그네슘, 구리 등 비철금속 용접에 특히 유리합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 용제를 사용하여 균일한 용접을 할 수 있다.

불활성 가스 아크용접(TIG·MIG)은 아르곤이나 헬륨을 용접부에 뿜어 대기를 차단하는 방식입니다. 가스 자체가 보호 역할을 하므로 용제를 쓰지 않고, 그 덕분에 슬래그를 제거할 필요가 없으며 용접부가 깨끗하고 산화·질화가 방지됩니다. 용제를 사용한다는 ②가 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계공작법 # 용접 # 불활성가스아크용접 # TIG # MIG # 용제

Q05

표면경화 열처리 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 침탄법은 저탄소강을 침탄제 속에 파묻고 가열하여 재료 표면에 탄소가 함유되도록 한다.
오답입니다 고체 침탄법의 설명 그대로로, 저탄소강 표면에 탄소를 넣습니다.
② 청화법은 산소 아세틸렌 불꽃으로 강의 표면만을 가열하고 중심부는 가열되지 않게 하고 급랭시키는 방법이다.
정답입니다 이 설명은 청화법이 아니라 화염경화법(불꽃경화법)의 설명입니다.
③ 질화법은 암모니아 가스 속에 강을 넣고 가열하여 강의 표면이 질소 성분을 함유하도록하여 경도를 높인다.
오답입니다 질화법은 암모니아 분해 질소로 표면에 질화층을 만드는 방법입니다.
④ 고주파경화법은 탄소강 주위에 코일 형상을 만든 후 탄소강 표면에 와전류를 발생시킨다.
오답입니다 고주파경화법은 유도코일로 표면에 와전류를 만들어 가열합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 청화법은 산소 아세틸렌 불꽃으로 강의 표면만을 가열하고 중심부는 가열되지 않게 하고 급랭시키는 방법이다.

청화법(시안화법)은 NaCN, KCN 같은 사이안화물 염욕에 강을 담가 탄소와 질소를 동시에 침투시키는 침탄질화법으로, 얕고 균일한 경화층을 빠르게 얻습니다. ②에서 말한 산소-아세틸렌 불꽃으로 표면만 가열한 뒤 급랭하는 방법은 화염경화법입니다. 나머지 침탄법·질화법·고주파경화법의 설명은 모두 옳습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계재료 # 표면경화 # 청화법 # 화염경화법 # 침탄법 # 질화법

Q06

다음 중 유압시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 넓은 범위의 무단변속이 가능하다.
오답입니다 유량을 조절하면 무단으로 속도를 바꿀 수 있습니다.
② 과부하 방지 및 원격조정이 가능하다.
오답입니다 릴리프 밸브로 과부하를 막고 원격조작도 쉽습니다.
③ 작은 동력으로 대동력 전달이 가능하며 전달 응답이 빠르다.
오답입니다 파스칼 원리로 작은 힘이 큰 힘이 되고 응답도 빠릅니다.
④ 에너지 손실이 작고 소음, 진동이 발생하지 않는다.
정답입니다 관로 마찰·누유 손실이 크고 펌프와 밸브에서 소음·진동이 생깁니다.

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정답 ④ 에너지 손실이 작고 소음, 진동이 발생하지 않는다.

유압시스템은 무단변속, 과부하 보호, 원격조작, 작은 동력으로 큰 힘 전달이라는 장점이 있습니다. 그러나 배관 마찰과 누유에 따른 에너지 손실이 크고 효율이 낮으며, 펌프 맥동과 밸브 개폐로 소음·진동이 발생하고 작동유의 온도 변화에도 민감합니다. 손실이 작고 소음·진동이 없다는 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 유압공압 # 유압시스템 # 무단변속 # 에너지손실 # 파스칼원리

Q07

각종 기계의 회전이나 동력을 전달하는 부분에 사용되는 기어(gear)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 모듈 $m$ =4이고 잇수 $Z_{1}$ =30, $Z_{2}$ =45인 한 쌍의 평기어(spur gear)에서 두 축 사이의 중심거리는 300mm이다.
오답입니다 중심거리는 m(Z₁+Z₂)/2 = 4×75/2 = 150 mm이며 300 mm가 아닙니다.
② 전위기어(profile shifted gear)는 표준기어에 비해 최소 잇수를 적게 할 수 있다.
정답입니다 이끝을 옮겨 언더컷을 피하므로 표준기어보다 잇수를 줄일 수 있습니다.
③ 간섭이 일어나는 한 쌍의 기어를 회전시킬 때 발생하는 기어의 언더컷(under-cut)은 압력각이 클 때 발생하기 쉽다.
오답입니다 언더컷은 압력각이 작을수록 잘 생기므로 설명이 반대입니다.
④ 페이스(face)기어는 베벨기어의 축을 엇갈리게 한 것으로서, 자동차의 차동 기어장치의 감속기어로 사용된다.
오답입니다 차동장치의 감속기어로 쓰이는 것은 하이포이드 기어입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 전위기어(profile shifted gear)는 표준기어에 비해 최소 잇수를 적게 할 수 있다.

전위기어는 기준 래크 공구를 반지름 방향으로 이동시켜 이를 깎은 기어로, 이뿌리가 깎이는 언더컷을 막을 수 있어 표준기어의 이론 최소 잇수(압력각 20°에서 17개)보다 적은 잇수로도 기어를 만들 수 있고 중심거리도 자유롭게 조정됩니다. ①은 중심거리가 150 mm, ③은 압력각이 작을 때 언더컷이 생기며, ④는 하이포이드 기어의 설명입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 기어 # 전위기어 # 언더컷 # 중심거리 # 압력각

Q08

수차의 유효낙차가 15m이고 유량이 6m³/min일 때 수차의 최대 출력은 몇 마력[PS]인가? (단, 물의 비중량은 1000kg_f/m³이다.)

① 20
정답입니다 P = γQH/75 = 1000×0.1×15/75 = 20 PS입니다.
② 50
오답입니다 1 PS를 30 kgf·m/s로 잘못 잡으면 나오는 값입니다.
③ 88
오답입니다 같은 출력을 kW로 나타내면 14.7 kW이므로 마력 값과도 kW 값과도 맞지 않습니다.
④ 100
오답입니다 분모의 75 대신 15를 쓰는 등 환산상수를 잘못 잡으면 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 20

수차의 이론 출력은 물의 위치에너지를 그대로 받는다고 보아 P = γQH 로 구합니다. 유량은 Q = 6 m³/min = 0.1 m³/s이므로 P = 1000 kgf/m³ × 0.1 m³/s × 15 m = 1,500 kgf·m/s입니다. 1 PS = 75 kgf·m/s이므로 1,500 / 75 = 20 PS 가 됩니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유체역학 # 수차 # 유효낙차 # 동력계산 # 마력환산

Q09

비중이 가벼운 금속부터 차례로 나열된 것은?

① 마그네슘 - 알루미늄 - 티타늄 - 니켈
정답입니다 Mg 1.74 < Al 2.7 < Ti 4.5 < Ni 8.9 로 올바른 순서입니다.
② 알루미늄 - 니켈 - 티타늄 - 마그네슘
오답입니다 니켈(8.9)이 티타늄(4.5)보다 앞에 와서 틀렸습니다.
③ 알루미늄 - 마그네슘 - 티타늄 - 니켈
오답입니다 마그네슘이 알루미늄보다 가벼우므로 앞 두 개가 뒤바뀌었습니다.
④ 니켈 - 마그네슘 - 알루미늄 - 티타늄
오답입니다 가장 무거운 니켈이 맨 앞에 있어 순서가 완전히 반대입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 마그네슘 - 알루미늄 - 티타늄 - 니켈

주요 금속의 비중은 마그네슘 1.74, 알루미늄 2.7, 티타늄 4.5, 니켈 8.9입니다. 실용 금속 중 마그네슘이 가장 가벼운 축에 들고 알루미늄이 그 다음이며, 티타늄은 강(7.8)보다 가볍지만 알루미늄보다는 무겁고 니켈이 가장 무겁습니다. 가벼운 순으로 배열하면 Mg - Al - Ti - Ni입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계재료 # 비중 # 경금속 # 중금속 # 비철금속

Q10

역카르노사이클로 작동하는 냉동기의 증발기 온도가 250K, 응축기 온도가 350K일 때 냉동사이클의 성적계수는 얼마인가?

① 0.25
오답입니다 정답 2.5의 소수점 자리를 잘못 옮긴 값입니다.
② 0.4
오답입니다 성적계수의 역수 ( $T_{H}$ − $T_{L}$ )/ $T_{L}$ = 100/250 = 0.4입니다.
③ 2.5
정답입니다 ${COP}_{R}$ = $T_{L}$ /( $T_{H}$ − $T_{L}$ ) = 250/100 = 2.5입니다.
④ 3.5
오답입니다 열펌프의 성적계수 $T_{H}$ /( $T_{H}$ − $T_{L}$ ) = 350/100 = 3.5입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 2.5

역카르노사이클 냉동기의 성적계수는 저온부에서 뽑아낸 열을 투입한 일로 나눈 값이므로 ${COP}_{R}$ = $T_{L}$ /( $T_{H}$ − $T_{L}$ )입니다. 증발기(저온) 250 K, 응축기(고온) 350 K이므로 ${COP}_{R}$ = 250/(350 − 250) = 2.5입니다. 같은 조건의 열펌프 성적계수는 여기에 1을 더한 3.5입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열역학 # 역카르노사이클 # 냉동사이클 # 성적계수 # 열펌프

Q11

다음 중 금속의 결정 구조를 올바르게 연결한 것은?

① 알루미늄(Al) - 체심입방격자
오답입니다 알루미늄은 면심입방격자(FCC)입니다.
② 금(Au) - 조밀육방격자
오답입니다 금은 면심입방격자(FCC)입니다.
③ 크롬(Cr) - 체심입방격자
정답입니다 크롬은 텅스텐·몰리브덴·α철과 같은 체심입방격자(BCC)입니다.
④ 마그네슘(Mg) - 면심입방격자
오답입니다 마그네슘은 조밀육방격자(HCP)입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 크롬(Cr) - 체심입방격자

체심입방격자(BCC)에는 Cr, W, Mo, V, α-Fe 등이, 면심입방격자(FCC)에는 Al, Cu, Au, Ag, Ni, Pb, γ-Fe 등이, 조밀육방격자(HCP)에는 Mg, Zn, Ti, Cd, Co 등이 속합니다. 보기 중 바르게 짝지어진 것은 크롬 - 체심입방격자뿐입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계재료 # 결정구조 # 체심입방격자 # 면심입방격자 # 조밀육방격자

Q12

다음 중 금속을 연성이 큰 순서대로 나열한 것은?

① Al > Au > Cu > Fe > Pt
오답입니다 연성이 가장 큰 Au 가 Al 뒤로 밀려 있어 첫 자리부터 어긋납니다.
② Au > Al > Cu > Pt > Fe
오답입니다 전성(퍼지는 성질) 서열에서 다섯 금속만 남긴 Au > Al > Cu > Pt > Fe 와 정확히 같은 배열이며, 연성 기준으로는 Al·Cu 가 Pt·Fe 보다 앞설 수 없습니다.
③ Au > Cu > Al > Pt > Fe
오답입니다 ②에서 Al 과 Cu 만 맞바꾼 배열로, 역시 연성 서열과 맞지 않습니다.
④ Au > Al > Fe > Pt > Cu
오답입니다 Al 이 Fe·Pt 보다 앞서고 Cu 가 맨 뒤로 가 있어 연성 서열과 어긋납니다.

정답과 해설 보기

정답 없음 옳은 보기 없음 (전항 정답)

연성은 가는 선으로 뽑히는 성질이며 서열은 보통 Au > Ag > Pt > Fe > Ni > Cu > Al > Zn > Sn > Pb 로 정리합니다. 보기의 다섯 금속만 남기면 Au > Pt > Fe > Cu > Al 이 되는데, ①~④ 어디에도 이 순서가 없습니다. ②·③은 연성이 아니라 전성(얇게 퍼지는 성질) 서열 Au > Ag > Al > Cu > Sn > Pt > Pb > Zn > Fe > Ni 에 가까운 배열입니다. 서울시 정답표에도 이 문항은 「없음」으로 처리되어 전항 정답이 되었습니다. 따라서 정답이 없습니다.
※ 원본 정답표가 「정답 가안」 단계 자료이나, 이 문항은 가안에서 이미 정답 없음으로 확정되었습니다.

키워드 # 기계재료 # 연성 # 전성 # 전연성서열 # 금속의성질

Q13

다음 중 산소-아세틸렌 용접을 통해 스테인리스강을 용접할 때, 적절한 산소와 아세틸렌의 비율(산소 : 아세틸렌)은?

① 2.0 : 1
오답입니다 산소를 크게 늘린 강한 산화불꽃으로 용융부를 산화시킵니다.
② 1.5 : 1
오답입니다 산화불꽃 영역으로 황동·청동 용접에 쓰는 비율입니다.
③ 1.1 : 1
오답입니다 거의 중성불꽃에 해당해 연강 용접에 쓰는 비율입니다.
④ 0.9 : 1
정답입니다 아세틸렌이 남는 탄화불꽃으로 스테인리스강 용접에 적합합니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 0.9 : 1

산소-아세틸렌 불꽃은 산소와 아세틸렌의 공급비에 따라 탄화불꽃(약 0.85~0.95 : 1), 중성불꽃(약 1 : 1), 산화불꽃(약 1.15~1.70 : 1)으로 나뉩니다. 스테인리스강, 스텔라이트, 모넬메탈처럼 산화를 꺼리는 재료는 아세틸렌이 조금 남는 탄화(환원)불꽃으로 용접해야 크롬의 산화를 막을 수 있습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 가스용접 # 산소아세틸렌 # 탄화불꽃 # 스테인리스강

Q14

인장강도란 무엇인가?

① 최대 항복응력
오답입니다 항복응력은 소성변형이 시작되는 응력으로 인장강도보다 작습니다.
② 최대 공칭응력
정답입니다 인장강도는 공칭응력-변형률 선도의 최고점 응력입니다.
③ 최대 진응력
오답입니다 진응력은 네킹 이후에도 계속 커져 파단 시가 최대입니다.
④ 최대 전단응력
오답입니다 최대 전단응력은 인장강도의 약 절반으로 45° 면에 생깁니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 최대 공칭응력

인장강도(극한강도)는 시험편이 견딘 최대 하중을 처음 단면적으로 나눈 값이므로 공칭응력-변형률 선도의 최고점에 해당하는 응력입니다. 실제 단면적으로 나눈 진응력은 네킹이 진행되는 동안에도 계속 증가해 파단 순간이 가장 크므로 인장강도와 다르며, 항복응력은 그보다 작고 최대 전단응력은 인장응력의 약 절반입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 재료역학 # 인장시험 # 인장강도 # 공칭응력 # 진응력

Q15

아래 그림은 오토사이클의 T-S 선도를 나타낸다. 열효율을 바르게 나타낸 것은?

2016 9급 서울시 기계일반 A책형 15번 그림 1

① 1 − $\frac{T_{1}}{T_{2}}$
오답입니다 이상 오토사이클에서는 T₁/T₂ = T₄/T₃ 이어서 ③과 값이 같아지지만, 서울시 정답표는 ③만 정답으로 처리했습니다.
② 1 − $\frac{T_{1}}{T_{3}}$
오답입니다 가열·방열 구간을 서로 다른 과정에서 하나씩 뽑아 쓴 잘못된 식입니다.
③ 1 − $\frac{T_{4} - T_{1}}{T_{3} - T_{2}}$
정답입니다 방열량 $c_{v}$ (T₄−T₁)을 가열량 $c_{v}$ (T₃−T₂)로 나눈 올바른 식입니다.
④ 1 − $\frac{T_{2} - T_{1}}{T_{3} - T_{4}}$
오답입니다 단열압축과 단열팽창의 온도차를 쓴 식으로, 정적과정의 가열량·방열량과는 관계가 없습니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 1 − (T₄ − T₁)/(T₃ − T₂)

그림의 T-S 선도에서 1→2는 엔트로피가 일정한 단열압축, 2→3은 정적가열, 3→4는 단열팽창, 4→1은 정적방열입니다. 정적과정의 열량은 q = $c_{v}$ ΔT이므로 가열량은 $c_{v}$ (T₃ − T₂), 방열량은 $c_{v}$ (T₄ − T₁)입니다. 열효율은 1 − $q_{out}$ / $q_{in}$ 이므로 η = 1 − (T₄ − T₁)/(T₃ − T₂) 가 됩니다. 다만 단열과정 관계 T₂/T₁ = T₃/T₄ = ε^(k−1) 을 쓰면 이 식은 1 − T₁/T₂ = 1 − 1/ε^(k−1) 로도 정리되므로 ①도 수치상 같은 값이 되지만, 공식 정답은 ③ 하나입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열역학 # 오토사이클 # TS선도 # 정적가열 # 열효율

Q16

축(세로)방향 단면적 A의 물체에 인장하중을 가하였을 때, 인장방향 변형률이 $ε$ 이면 단면적의 변화량은? (단, 이 물체의 포아송의 비는 0.5이다.)

① $ε$ A
정답입니다 가로변형률이 −0.5ε이고 방향이 둘이므로 ΔA/A = −ε입니다.
② 2 $ε$ A
오답입니다 가로변형률을 −ε로 잡아 두 방향을 더했을 때 나오는 값입니다.
③ 3 $ε$ A
오답입니다 세로변형률까지 함께 더해 체적변형률처럼 계산한 값입니다.
④ 4 $ε$ A
오답입니다 포아송비를 2로 잘못 잡고 두 방향을 더했을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① εA

포아송비는 ν = −(가로변형률)/(세로변형률)이므로 가로변형률은 $ε_{lat}$ = −νε = −0.5ε입니다. 단면은 서로 직교하는 두 가로방향으로 줄어들므로 미소량에서 ΔA/A = 2 $ε_{lat}$ = −2 × 0.5ε = −ε 가 되어 변화량의 크기는 εA입니다. ν = 0.5는 체적이 변하지 않는 경우이므로 A·L 이 일정하다는 조건으로도 같은 결과를 얻습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 재료역학 # 포아송비 # 변형률 # 단면적변화 # 체적변형률

Q17

기계요소 제작 시, 측정 정밀도가 우수한 삼침법(three wire method)과 오버핀법(over pin method)의 적용 범위로 옳은 것은?

　삼침법　오버핀법

① 수나사의 피치 측정　기어의 이두께 측정
오답입니다 피치는 나사 피치게이지나 공구현미경으로 재며 삼침법의 대상이 아닙니다.
② 수나사의 피치 측정　기어의 압력각 측정
오답입니다 피치와 압력각 모두 두 방법의 측정 대상이 아닙니다.
③ 수나사의 유효지름 측정　기어의 이두께 측정
정답입니다 삼침법은 수나사 유효지름을, 오버핀법은 기어 이두께를 잽니다.
④ 수나사의 유효지름 측정　기어의 압력각 측정
오답입니다 앞은 맞지만 압력각은 오버핀법으로 구하는 값이 아닙니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 삼침법 — 수나사의 유효지름 측정 / 오버핀법 — 기어의 이두께 측정

삼침법은 나사 홈에 지름이 같은 침 3개를 끼우고 그 바깥 치수를 마이크로미터로 재어 수나사의 유효지름을 가장 정밀하게 구하는 방법입니다. 오버핀법(오버볼법)은 기어의 이홈에 지름을 아는 핀이나 볼을 끼우고 바깥 치수를 재어 기어의 이두께(치형 두께)를 구하는 방법입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 측정 # 삼침법 # 오버핀법 # 나사유효지름 # 기어이두께

Q18

다음과 같은 호칭번호를 갖는 구름베어링에 대한 설명으로 옳은 것은?

N2O2P

① 안지름 17mm
오답입니다 안지름번호 02는 15 mm이며 17 mm는 03입니다.
② 초정밀급
오답입니다 등급기호 P는 정밀급이고 초정밀급은 SP입니다.
③ 특별경하중형
오답입니다 지름계열 2는 경하중형이며 특별경하중형은 0 또는 1입니다.
④ 원통롤러형
정답입니다 형식기호 N은 원통롤러베어링을 뜻합니다.

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정답 ④ 원통롤러형

구름베어링 호칭번호는 형식기호 + 치수계열기호 + 안지름번호 + 등급기호로 읽습니다. N 202 P 에서 N은 원통롤러베어링, 앞의 2는 지름계열 2(경하중형), 안지름번호 02는 15 mm(00·01·02·03이 각각 10·12·15·17 mm이고 04부터 번호에 5를 곱합니다), 등급기호 P는 정밀급을 뜻합니다. (등급은 무기호 보통급 - H 상급 - P 정밀급 - SP 초정밀급 - UP 초초정밀급 순입니다.) 따라서 ④입니다.
※ 지문상자의 “N2O2P”는 알파벳 O가 아니라 숫자 0을 쓴 “N202P”가 맞지만, 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 구름베어링 # 호칭번호 # 안지름번호 # 원통롤러베어링

Q19

나무토막의 절반이 물에 잠긴 채 떠 있다. 이 나무토막에 작용하는 부력과 중력에 관한 설명으로 옳은 것은?

① 부력에 비해 중력의 크기가 더 크다.
오답입니다 중력이 더 크면 가라앉으므로 떠 있는 상태와 모순입니다.
② 중력에 비해 부력의 크기가 더 크다.
오답입니다 부력이 더 크면 위로 솟아올라 잠긴 깊이가 더 얕아집니다.
③ 부력과 중력의 크기가 같다.
정답입니다 정지해 떠 있으므로 힘의 평형에서 부력 = 중력입니다.
④ 알 수 없다.
오답입니다 아르키메데스 원리로 명확히 판정되므로 알 수 없다고 할 수 없습니다.

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정답 ③ 부력과 중력의 크기가 같다.

나무토막이 절반만 잠긴 채 정지해 떠 있으므로 연직방향 힘의 평형이 성립합니다. 작용하는 힘은 위로 향하는 부력과 아래로 향하는 중력뿐이므로 두 힘의 크기는 같습니다. 아르키메데스 원리로 부력은 잠긴 부피만큼의 물 무게와 같으니 나무의 비중이 0.5여서 부피의 절반만 잠긴 상태에서 평형을 이룬 것입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유체역학 # 부력 # 아르키메데스원리 # 부양체 # 힘의평형

Q20

웨버수(Weber number)의 정의와 표면장력의 차원으로 옳은 것은? (단, 질량 M, 길이 L, 시간 T)

① $\frac{관 성 력}{표 면 장 력}$ , 표면장력=[MT⁻²]
정답입니다 We = ρv²L/σ 로 관성력/표면장력이고 σ는 N/m = kg/s²입니다.
② $\frac{점 성 력}{표 면 장 력}$ , 표면장력=[MT⁻²]
오답입니다 점성력/표면장력은 웨버수가 아니라 모세관수(Ca)에 해당합니다.
③ $\frac{관 성 력}{표 면 장 력}$ , 표면장력=[MLT⁻²]
오답입니다 정의는 맞지만 [MLT⁻²]는 표면장력이 아니라 힘의 차원입니다.
④ $\frac{점 성 력}{표 면 장 력}$ , 표면장력=[MLT⁻²]
오답입니다 정의와 차원이 모두 틀렸습니다.

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정답 ① 관성력/표면장력, 표면장력 = [MT⁻²]

웨버수는 We = ρv²L/σ 로 정의되며 관성력과 표면장력의 비를 나타내는 무차원수로, 분무·액적 형성·자유표면 유동처럼 표면장력이 지배적인 문제에 씁니다. 표면장력은 단위길이당 힘이므로 N/m = (kg·m/s²)/m = kg/s²이고, 차원으로 쓰면 [MT⁻²]입니다. 점성력과 표면장력의 비는 모세관수(Ca)입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유체역학 # 웨버수 # 무차원수 # 표면장력 # 차원해석

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