2017년 국가직 7급 기계공작법 가책형 기출문제 풀이

2017 7급 국가직 기계공작법 가책형

기출문제 풀이 · 20문항 · AI 보조 해설

2017 7급 국가직 기계공작법 가책형 썸네일

Q01

한 쌍의 평금형이나 롤러금형을 사용하여 둥근 소재를 통과시키면서 국부적으로 압력을 가하여 나사(screw)나 기어(gear) 등을 가공하는 소성가공법은?

① 사출
오답입니다 사출은 소성가공이 아니라 용융수지를 금형에 밀어 넣는 성형법입니다.
② 단조
오답입니다 단조는 해머나 프레스로 소재 전체를 때려 형상을 만드는 가공입니다.
③ 인발
오답입니다 인발은 소재를 다이 구멍으로 잡아당겨 가늘게 뽑는 가공입니다.
④ 전조
정답입니다 평금형·롤러금형 사이로 둥근 소재를 굴려 나사·기어를 만드는 가공입니다.

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정답 ④ 전조

전조(form rolling)는 한 쌍의 평다이나 롤러다이 사이에 둥근 소재를 넣고 굴리면서 국부적으로 압력을 가해 표면에 나사산이나 기어 이를 소성변형으로 만들어 내는 가공입니다. 절삭과 달리 섬유조직이 끊기지 않아 강도와 피로수명이 좋고 칩이 생기지 않아 재료 손실이 적습니다. 단조는 소재 전체를 타격해 형상을 잡고, 인발은 다이를 통과시켜 잡아당기는 가공이라 설명과 맞지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 전조 # 나사전조 # 기어전조 # 롤러다이

Q02

모래주형을 이용하는 사형주조의 구성요소에서 엔진블록이나 밸브 같이 내부에 구멍이나 통로가 있는 제품을 주조할 때 사용되는 것으로, 주조하기 전에 주형 안에 미리 설치되고 주조공정이 끝나면 완성된 주물에서 제거되는 것은?

① 냉각쇠(chill)
오답입니다 냉각쇠는 두꺼운 부위의 냉각을 촉진해 방향성 응고를 돕는 금속편입니다.
② 라이저(riser)
오답입니다 라이저는 응고 수축을 보충할 용탕을 담아 두는 덧쇳물 부분입니다.
③ 모형(pattern)
오답입니다 모형은 주형 공동을 만들기 위한 원형으로 주입 전에 빼냅니다.
④ 코어(core)
정답입니다 주형 안에 미리 앉혀 두었다가 주물이 굳으면 부수어 빼내는 중공 형성용 요소입니다.

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정답 ④ 코어(core)

코어는 주물 내부에 구멍이나 통로를 만들기 위해 모래 등으로 별도로 만들어 주형 공동 안에 코어 프린트로 지지해 앉혀 두는 요소입니다. 용탕이 코어를 감싸고 굳은 뒤 코어를 부수어 빼내면 그 자리가 그대로 내부 구멍이 되므로 엔진블록의 냉각수 통로나 밸브의 유로를 만들 때 씁니다. 모형은 주입 전에 빼내는 것이고 라이저·냉각쇠는 응고를 다스리는 요소입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 주조 # 사형주조 # 코어 # 라이저 # 냉각쇠 # 모형

Q03

한번 만들어진 주형을 여러 번 재사용하여 주물을 제작하는 영구주형 주조공정은?

① 다이캐스팅(die casting)
정답입니다 금속 금형을 반복해서 쓰는 대표적인 영구주형 주조법입니다.
② 셀(shell) 주조
오답입니다 셸 주조는 레진 코팅사로 만든 얇은 셸 주형을 매번 깨뜨리는 소모성 주형입니다.
③ 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene) 주조
오답입니다 발포 폴리스티렌 주조는 모형과 주형이 모두 한 번만 쓰이는 소모성 공정입니다.
④ 인베스트먼트(investment) 주조
오답입니다 인베스트먼트 주조는 세라믹 주형을 깨뜨려 주물을 꺼내는 소모성 주형입니다.

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정답 ① 다이캐스팅(die casting)

영구주형 주조는 금속으로 만든 금형을 여러 번 되풀이해 사용하는 공정으로 다이캐스팅, 중력식 금형주조, 저압주조, 원심주조 등이 여기에 속합니다. 다이캐스팅은 용탕을 고압으로 금형 공동에 사출해 굳힌 뒤 금형을 열어 제품을 꺼내므로 같은 금형을 수만 회까지 쓸 수 있습니다. 셸 주조, 발포 폴리스티렌 주조, 인베스트먼트 주조는 모두 주형을 한 번 쓰고 부수는 소모성 주형 공정입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 주조 # 영구주형 # 다이캐스팅 # 소모성주형 # 셸주조 # 인베스트먼트주조

Q04

구성인선(built-up edge)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 절삭날 근처의 경사면에 들러붙어 발생, 성장, 분리, 탈락의 과정을 반복한다.
오답입니다 구성인선은 발생·성장·분리·탈락을 주기적으로 되풀이합니다.
② 절삭속도를 줄이면 구성인선의 발생을 억제할 수 있다.
정답입니다 절삭속도는 오히려 올려야 억제되며, 낮은 속도에서 구성인선이 잘 생깁니다.
③ 공구반경을 줄이거나, 효과적인 절삭유를 사용하여 억제할 수 있다.
오답입니다 공구 인선반경을 작게 하고 절삭유로 마찰을 줄이면 억제됩니다.
④ 공구경사각을 증가시켜 구성인선의 발생을 억제할 수 있다.
오답입니다 경사각을 크게 하면 칩이 잘 흘러 구성인선이 줄어듭니다.

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정답 ② 절삭속도를 줄이면 구성인선의 발생을 억제할 수 있다.

구성인선은 칩의 일부가 공구 경사면의 절삭날 부근에 압착·응착되어 날처럼 자라는 현상으로, 발생 → 성장 → 분리 → 탈락을 주기적으로 반복하면서 치수 정밀도와 표면거칠기를 나쁘게 합니다. 억제 방법은 절삭속도를 임계속도(연강 기준 약 120 m/min) 이상으로 높이기, 경사각 크게 하기, 인선반경과 절삭깊이 줄이기, 윤활성이 좋은 절삭유 쓰기 등입니다. 절삭속도를 낮추면 응착이 심해져 구성인선이 오히려 잘 생기므로 ②가 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 구성인선 # 절삭속도 # 공구경사각 # 절삭유 # 표면거칠기

Q05

비커스(vickers) 경도시험 방법에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 다이아몬드로 된 피라미드 모양의 압입자로 시험편을 누른 후 이때 만들어진 자국의 대각선 길이와 가해진 하중을 이용해서 경도를 계산한다.
정답입니다 대면각 136°의 사각뿔 압입자 자국의 대각선 길이로 계산하는 비커스 경도입니다.
② 강으로 된 구형 압입자를 시험편에 누른 후 압입하중과 압입된 단면적을 이용하여 경도를 계산한다.
오답입니다 강구 압입자와 압입 표면적으로 계산하는 브리넬 경도의 설명입니다.
③ 압입자를 시험편에 접촉시켜 초기하중을 작용시킨 후 시험하중을 가해 초기하중과 시험하중으로 생긴 압입자국의 깊이 차로 계산한다.
오답입니다 기준하중과 시험하중의 압입깊이 차로 구하는 로크웰 경도의 설명입니다.
④ 다이아몬드가 부착된 중추를 유리관 속의 일정한 높이에서 시편의 표면에 낙하시켜 반발높이를 이용해 계산한다.
오답입니다 중추를 낙하시켜 반발높이로 구하는 쇼어 경도의 설명입니다.

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정답 ① 다이아몬드로 된 피라미드 모양의 압입자로 시험편을 누른 후 이때 만들어진 자국의 대각선 길이와 가해진 하중을 이용해서 경도를 계산한다.

비커스 경도는 대면각 136°인 다이아몬드 사각뿔 압입자를 눌러 생긴 정사각형 자국의 두 대각선 길이를 평균한 값 d로 HV = 1.854 P/d² 를 계산하는 방법입니다. 압입자가 하나뿐이어서 연질부터 경질까지 같은 척도로 잴 수 있고 얇은 시편이나 침탄층 측정에도 씁니다. ②는 브리넬, ③은 로크웰, ④는 쇼어 경도시험의 설명입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 측정 # 비커스경도 # 브리넬경도 # 로크웰경도 # 쇼어경도 # 경도시험

Q06

인베스트먼트 주조(investment casting)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 복잡한 형상을 제작할 때 사용하는 방법이다.
오답입니다 왁스 모형을 쓰므로 언더컷이 있는 복잡한 형상도 만들 수 있습니다.
② 경화된 두 개의 주형을 결합한 후 내부에 용탕을 주입하여 제품을 만든다.
정답입니다 반쪽 셸 두 장을 맞붙여 쓰는 것은 셸 몰드 주조의 방식입니다.
③ 고온합금으로 제품을 제작할 때는 세라믹으로 주형을 만든다.
오답입니다 고온합금용으로는 내화도가 높은 세라믹 슬러리로 주형을 만듭니다.
④ 모형(pattern)은 열에 녹아 없어지는 왁스(wax) 등을 사용해 만든다.
오답입니다 모형은 가열하면 녹아 흘러나오는 왁스로 만들어 로스트왁스법이라 부릅니다.

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정답 ② 경화된 두 개의 주형을 결합한 후 내부에 용탕을 주입하여 제품을 만든다.

인베스트먼트 주조는 왁스로 만든 모형에 세라믹 슬러리를 여러 번 입혀 굳힌 뒤 가열해 왁스를 녹여 내고 그 빈 공간에 용탕을 부어 주물을 얻는 공정으로 로스트왁스법이라고도 합니다. 주형이 이음매 없는 하나의 껍질이므로 파팅 라인이 없고 복잡한 형상과 정밀한 치수를 얻을 수 있어 터빈 블레이드 같은 고온합금 제품에 씁니다. 레진 코팅사를 가열해 굳힌 반쪽 셸 두 장을 맞붙여 용탕을 붓는 방식은 셸 몰드 주조이므로 ②가 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 주조 # 인베스트먼트주조 # 로스트왁스법 # 셸몰드주조 # 세라믹주형

Q07

압출가공법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 열간압출은 냉간압출에 비해 재료의 소성이 증가하고 변형저항이 감소되어 보다 매끄러운 표면을 얻을 수 있다.
정답입니다 변형저항이 작아지는 것은 맞지만 산화 스케일 때문에 표면은 오히려 거칠어집니다.
② 단면이 일정한 각종 형상의 단면재와 관재의 제조법으로 사용된다.
오답입니다 일정 단면의 형재·관재를 뽑는 것이 압출의 대표적 용도입니다.
③ 냉간압출은 열간압출에 비해 공구에 가해지는 압력이 커진다.
오답입니다 냉간에서는 변형저항이 커서 다이와 램에 걸리는 압력이 훨씬 큽니다.
④ 냉간압출은 가공경화에 의하여 열간압출보다 단단한 제품을 얻을 수 있다.
오답입니다 냉간압출은 가공경화가 남아 강도와 경도가 높은 제품이 됩니다.

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정답 ① 열간압출은 냉간압출에 비해 재료의 소성이 증가하고 변형저항이 감소되어 보다 매끄러운 표면을 얻을 수 있다.

열간압출은 재결정온도 이상에서 하므로 소성이 좋아지고 변형저항이 작아 큰 단면감소율을 한 번에 얻을 수 있습니다. 그러나 고온에서 소재 표면이 산화되어 스케일이 생기고 냉각 중 열수축이 일어나므로 표면거칠기와 치수 정확도는 냉간압출보다 나쁩니다. 매끄러운 표면과 정밀한 치수는 냉간압출 쪽의 장점이므로 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 압출 # 열간압출 # 냉간압출 # 가공경화 # 스케일

Q08

판재의 소성가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 펀칭(punching) － 펀치와 다이(die) 사이에 판재를 놓고 가압하여 전단된 조각을 제거하는 가공
오답입니다 펀칭은 뚫린 조각이 스크랩이 되는 전단가공으로 설명이 맞습니다.
② 헤밍(hemming) － 용기 가장자리의 강도를 높이고 미관을 좋게 하기 위해 가장자리를 둥글게 마는 가공
정답입니다 가장자리를 둥글게 마는 것은 컬링이며 헤밍은 끝단을 접어 겹치는 가공입니다.
③ 스피닝(spinning) － 선반과 유사한 공작기계를 사용하여 회전하는 맨드릴 상의 판재를 공구로 밀어붙여 원형과 같은 모양으로 성형하는 가공
오답입니다 맨드릴 위 판재를 공구로 눌러 회전성형하는 스피닝의 설명이 맞습니다.
④ 하이드로포밍(hydroforming) － 성형다이 위의 판재를 액체의 압력으로 눌러 다이의 모양으로 성형하는 가공
오답입니다 액압으로 판재를 다이에 밀착시키는 하이드로포밍의 설명이 맞습니다.

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정답 ② 헤밍(hemming) － 용기 가장자리의 강도를 높이고 미관을 좋게 하기 위해 가장자리를 둥글게 마는 가공

헤밍은 판재의 끝단을 180°로 접어 겹쳐 붙이는 가공으로, 날카로운 모서리를 없애고 강성을 높이며 자동차 도어 패널처럼 두 장을 물려 고정할 때도 씁니다. 반면 용기 가장자리를 둥글게 말아 테두리를 만드는 것은 컬링(curling)입니다. ②는 컬링의 설명을 헤밍이라고 옮긴 것이므로 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 판재성형 # 헤밍 # 컬링 # 스피닝 # 하이드로포밍

Q09

지름 $d$ ＝ 50 mm인 밀링 커터를 이용하여 연강을 절삭속도 $v$ ＝ 90 m/min로 가공하고 있을 때, 스핀들의 분당 회전수(rpm)는? (단, $π$ 는 3으로 계산한다)

① 150 rpm
오답입니다 지름을 200 mm로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
② 270 rpm
오답입니다 지름을 빠뜨린 채 N = πv = 3 × 90 으로 잘못 계산했을 때 나오는 값입니다.
③ 450 rpm
오답입니다 절삭속도를 67.5 m/min로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
④ 600 rpm
정답입니다 N = 1,000v/(πd) = 1,000×90/(3×50) = 600 rpm입니다.

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정답 ④ 600 rpm

절삭속도와 회전수의 관계는 v = πdN/1,000이므로 N = 1,000v/(πd)입니다. v = 90 m/min, d = 50 mm, π = 3 을 대입하면 N = 1,000×90/(3×50) = 90,000/150 = 600 rpm입니다. 여기서 d는 밀링 커터의 지름이고 v는 커터 바깥날의 원주속도임에 주의해야 합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 절삭속도 # 회전수 # 스핀들

Q10

금속판재의 수직이방성(normal anisotropy) $R$ 을 두께방향 변형률에 대한 폭방향 변형률의 비로 정의할 때, 판재의 이방성 및 성형성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① $R$ 값은 인장시험을 통하여 측정할 수 있다.
오답입니다 인장시험편의 폭·두께 변형률을 재어 R값을 구합니다.
② $R$ 값은 채취된 시편이 압연방향과 이루는 각도에 따라 다를 수 있다.
오답입니다 압연 방향에 대한 각도에 따라 R값이 달라져 평면이방성이 생깁니다.
③ 평균 $R$ 값은 $\frac{R_{0} + R_{45} + R_{90}}{3}$ 으로 계산된다. (하첨자는 압연방향과 이루는 각도를 나타낸다)
정답입니다 평균 R값은 R₄₅에 가중치 2를 주어 (R₀+2R₄₅+R₉₀)/4 로 계산합니다.
④ 평균 $R$ 값이 커지면 성형성이 향상된다.
오답입니다 R값이 크면 두께가 잘 줄지 않아 드로잉 성형성이 좋아집니다.

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정답 ③ 평균 R값은 (R₀+R₄₅+R₉₀)/3 으로 계산된다. (하첨자는 압연방향과 이루는 각도를 나타낸다)

수직이방성 R = $ε_{w}$ / $ε_{t}$ 는 인장시험에서 폭방향 변형률과 두께방향 변형률의 비로 구하며, 시편을 압연방향과 0°, 45°, 90°로 잘라 각각 R₀, R₄₅, R₉₀ 을 측정합니다. 평균 수직이방성은 45° 방향이 두 개(45°와 135°)에 해당하므로 가중평균인 R̄ = (R₀ + 2R₄₅ + R₉₀)/4 로 정의합니다. R̄이 크면 두께 방향으로 잘 얇아지지 않아 딥드로잉 한계드로잉비가 커집니다. 단순 산술평균으로 쓴 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 소성가공 # 수직이방성 # 평균R값 # 딥드로잉 # 성형성 # 판재

Q11

공작물의 외경을 연삭하는 원통 연삭 방식 중 그림과 같이 연삭숫돌을 일정한 위치에서 회전시키고 공작물을 좌우로 왕복 이동시켜 가공하는 방식은?

원통 연삭 방식: 연삭숫돌·공작물과 왕복 이송 및 회전 방향

① 센터리스 연삭(centerless grinding)
오답입니다 센터리스 연삭은 센터로 물리지 않고 조정숫돌과 지지대로 공작물을 받칩니다.
② 벨트 연삭(belt grinding)
오답입니다 벨트 연삭은 연삭숫돌이 아니라 연마입자를 붙인 벨트를 돌려 가공합니다.
③ 트래버스 연삭(traverse grinding)
정답입니다 숫돌은 제자리에서 돌고 공작물이 좌우로 왕복 이송되는 방식입니다.
④ 플런지 연삭(plunge grinding)
오답입니다 플런지 연삭은 숫돌이 공작물 쪽으로 파고들며 폭 전체를 한 번에 깎습니다.

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정답 ③ 트래버스 연삭(traverse grinding)

그림은 연삭숫돌이 한 자리에서 회전하고 공작물이 자전하면서 축방향으로 좌우 왕복하는 모습입니다. 이렇게 공작물(또는 숫돌 테이블)을 축방향으로 이송시켜 긴 외경을 나누어 깎는 방식이 트래버스 연삭입니다. 반대로 숫돌 폭이 가공 길이보다 넓어 이송 없이 반경방향으로만 파고드는 방식은 플런지(총형) 연삭입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 연삭가공 # 원통연삭 # 트래버스연삭 # 플런지연삭 # 센터리스연삭

Q12

분말야금기술을 이용해 코발트(Co)를 결합제로 하여 텅스텐 카바이드(WC)로부터 만들어진 경질 공구재료는?

① 입방정질화붕소
오답입니다 입방정질화붕소(CBN)는 질화붕소를 초고압·고온에서 소결한 초경질 재료로 텅스텐 카바이드로 만든 것이 아닙니다.
② 세라믹
오답입니다 세라믹 공구는 Al₂O₃나 Si₃N₄를 주성분으로 소결한 것입니다.
③ 고속도강
오답입니다 고속도강은 W·Mo·Cr·V를 넣은 합금공구강으로 용해·단조해 만듭니다.
④ 초경합금
정답입니다 WC 분말에 Co를 결합제로 넣어 소결한 대표적 분말야금 공구재료입니다.

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정답 ④ 초경합금

초경합금은 텅스텐 카바이드(WC)를 주성분으로 하고 코발트(Co)를 결합제로 섞어 압분한 뒤 액상소결하여 만드는 분말야금 공구재료입니다. 경도와 고온경도가 매우 높아 고속도강보다 훨씬 빠른 절삭속도를 낼 수 있으나 인성은 상대적으로 낮습니다. 고속도강은 용해·주조 후 단조하는 합금강이고, 세라믹은 Al₂O₃·Si₃N₄를 소결한 것, CBN은 질화붕소를 초고압·고온에서 소결한 것이어서 WC를 주성분으로 하지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계재료 # 초경합금 # 분말야금 # 텅스텐카바이드 # 코발트결합제 # 공구재료

Q13

선반을 이용하는 절삭가공에서 소재제거율(material removal rate)을 이론적으로 계산할 때, 그 영향이 가장 적은 것은?

① 절삭속도
오답입니다 절삭속도는 MRR 식의 v로 직접 곱해지는 인자입니다.
② 이송속도
오답입니다 이송속도는 MRR 식의 f로 직접 곱해지는 인자입니다.
③ 절삭깊이
오답입니다 절삭깊이는 MRR 식의 d로 직접 곱해지는 인자입니다.
④ 공구반경
정답입니다 공구 노즈반경은 표면거칠기를 좌우할 뿐 이론 MRR 식에 들어가지 않습니다.

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정답 ④ 공구반경

선반 외경선삭의 이론적 소재제거율은 MRR = v × f × d 로, 절삭속도 v(m/min), 이송 f(mm/rev), 절삭깊이 d(mm)의 곱으로 계산합니다. 세 인자는 어느 하나만 바뀌어도 제거율이 그대로 비례해 달라집니다. 반면 공구의 노즈반경은 이론 표면거칠기 h = f²/(8R)에 관여할 뿐 제거되는 체적 자체에는 실질적인 영향을 주지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 선반 # 소재제거율 # 절삭속도 # 이송 # 절삭깊이

Q14

선반가공한 공작물의 이론적인 표면거칠기(surface roughness)에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 이송(feed)이 일정하면 인서트(insert)의 모서리 반경(nose radius)이 작을수록 표면거칠기가 좋아진다.
오답입니다 노즈반경이 작을수록 남는 산의 높이가 커져 표면거칠기는 나빠집니다.
② 이송이 일정하면 인서트의 모서리 반경은 표면거칠기에 영향을 미치지 않는다.
오답입니다 노즈반경은 이론 표면거칠기 식의 분모에 들어가는 주요 인자입니다.
③ 모서리 반경이 일정하면 인서트의 이송은 표면거칠기에 영향을 미치지 않는다.
오답입니다 이송은 제곱으로 들어가는 가장 큰 영향 인자입니다.
④ 모서리 반경이 일정하면 인서트의 이송이 작을수록 표면거칠기가 좋아진다.
정답입니다 h = f²/(8R)에서 f를 줄이면 제곱으로 줄어 거칠기가 좋아집니다.

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정답 ④ 모서리 반경이 일정하면 인서트의 이송이 작을수록 표면거칠기가 좋아진다.

선반가공의 이론적 최대 표면거칠기는 노즈반경 R인 인서트가 이송 f로 지나가며 남기는 산의 높이로 h = f²/(8R)입니다. 즉 이송의 제곱에 비례하고 노즈반경에 반비례합니다. 따라서 노즈반경이 일정할 때 이송을 줄이면 거칠기 값이 작아져 표면이 좋아지고, 이송이 일정할 때는 노즈반경을 크게 해야 좋아집니다. ①·②·③은 이 관계를 반대로 하거나 무시한 설명입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 표면거칠기 # 노즈반경 # 이송 # 선반 # 인서트

Q15

공급된 가스 혼합물과 가열된 가공 재료의 표면 상호작용에 의해 가스 혼합물 성분의 일부가 가공 재료의 표면에 코팅(coating)되는 방법은?

① 스퍼터링(sputtering)
오답입니다 스퍼터링은 이온 충격으로 타깃 원자를 튕겨 내어 붙이는 물리증착법입니다.
② 전기도금(electroplating)
오답입니다 전기도금은 전해액 속에서 금속이온을 환원시켜 석출시키는 습식 공정입니다.
③ 화학증착법(chemical vapor deposition)
정답입니다 가열된 모재 표면에서 반응가스가 분해·반응해 피막을 이루는 방법입니다.
④ 이방성식각(anisotropic etching)
오답입니다 이방성식각은 결정면에 따라 식각속도가 달라 재료를 깎아 내는 공정입니다.

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정답 ③ 화학증착법(chemical vapor deposition)

화학증착법(CVD)은 반응성 가스 혼합물을 가열된 모재 표면으로 보내 그 표면에서 열분해·화학반응을 일으키고, 생성된 고체 성분이 모재 위에 피막으로 쌓이게 하는 코팅법입니다. 초경 인서트에 TiC·TiN·Al₂O₃ 피막을 입힐 때 대표적으로 쓰며 밀착력이 좋고 복잡한 형상에도 균일하게 입혀집니다. 스퍼터링은 물리증착(PVD), 전기도금은 전기화학적 습식 공정, 이방성식각은 제거가공입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 표면처리 # 화학증착법 # CVD # 스퍼터링 # 전기도금 # 코팅

Q16

NC프로그램의 어드레스(address)와 그 기능에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① M － 준비기능
정답입니다 M은 보조기능이며 준비기능은 G코드가 담당합니다.
② S － 주축기능
오답입니다 S는 주축 회전수를 지정하는 주축기능이 맞습니다.
③ F － 이송기능
오답입니다 F는 이송속도를 지정하는 이송기능이 맞습니다.
④ T － 공구기능
오답입니다 T는 공구 번호와 보정 번호를 지정하는 공구기능이 맞습니다.

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정답 ① M － 준비기능

NC 프로그램의 주요 어드레스는 G(준비기능), M(보조기능), S(주축기능), F(이송기능), T(공구기능)입니다. G코드는 급속이송·직선보간·원호보간처럼 제어장치가 어떤 동작을 할지 준비시키고, M코드는 주축 정회전·역회전, 절삭유 ON/OFF, 프로그램 정지처럼 기계 부속장치를 켜고 끄는 보조기능입니다. M을 준비기능이라고 한 ①이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # CNC # NC프로그램 # 어드레스 # 준비기능 # 보조기능 # G코드

Q17

공구마모(tool wear) 및 공구손상의 종류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 공구 여유면과 피삭재가 접촉할 때 생기는 마찰로 발생하는 마모를 플랭크마모(flank wear)라 한다.
오답입니다 여유면과 가공면의 마찰로 생기는 플랭크마모의 설명이 맞습니다.
② 공구 경사면과 칩 사이의 고온, 고압에 의해 발생된 마모를 크레이터마모(crater wear)라 한다.
오답입니다 경사면에서 칩과의 고온·고압 접촉으로 생기는 크레이터마모의 설명이 맞습니다.
③ 치핑(chipping)은 가공시간에 비례하는 점진적인 마모 현상으로 테일러(taylor) 공구수명식을 이용하여 예측이 가능하다.
정답입니다 치핑은 점진적 마모가 아니라 날 끝이 순간적으로 떨어져 나가는 손상입니다.
④ 공구마모는 플랭크마모의 폭 또는 크레이터마모의 깊이로 판단할 수 있다.
오답입니다 공구수명 판정 기준으로 플랭크마모 폭과 크레이터마모 깊이를 씁니다.

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정답 ③ 치핑(chipping)은 가공시간에 비례하는 점진적인 마모 현상으로 테일러(taylor) 공구수명식을 이용하여 예측이 가능하다.

치핑은 충격하중이나 단속절삭, 진동 때문에 절삭날의 일부가 순간적으로 깨져 떨어져 나가는 돌발적인 공구손상이지 시간에 따라 서서히 진행되는 마모가 아닙니다. 테일러 공구수명식 VT^n = C 는 플랭크마모처럼 시간에 비례해 진행되는 점진적 마모를 대상으로 하므로 치핑의 예측에는 쓸 수 없습니다. 따라서 ③입니다.
※ ③의 “테일러(taylor)”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로, 인명이므로 Taylor가 바른 표기입니다.

키워드 # 절삭가공 # 공구마모 # 플랭크마모 # 크레이터마모 # 치핑 # 공구수명식

Q18

전해 연마에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 전기 도금과는 반대로 연마하려는 공작물을 양극으로 한 다음, 전해액 속에 넣고 전류를 보냄으로써 전기화학적 용해작용을 일으켜 표면이 연마된다.
오답입니다 공작물을 양극으로 걸어 용해시키는 전해연마의 원리가 맞습니다.
② 철강재료는 불활성 탄소를 함유하고 있어 전해연마가 쉬우며, 탄소량이 많을수록 가공성이 우수하다.
정답입니다 탄소는 용해되지 않고 남아 얼룩을 만들므로 탄소량이 많을수록 오히려 불리합니다.
③ 표면의 미세한 요철은 볼록 부분이 오목 부분보다 더욱 활발하게 용출하여 표면이 평활하게 다듬질되고 광택이 난다.
오답입니다 전류가 몰리는 볼록부가 먼저 녹아 평활해지는 것이 맞습니다.
④ 알루미늄 및 그 합금은 연하기 때문에 기계 가공으로 광택면을 얻기가 매우 어려운데, 전해 연마를 하면 거울과 같이 매끄러운 면을 얻을 수 있다.
오답입니다 연질이라 기계연마가 어려운 알루미늄에 특히 유리한 것이 맞습니다.

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정답 ② 철강재료는 불활성 탄소를 함유하고 있어 전해연마가 쉬우며, 탄소량이 많을수록 가공성이 우수하다.

전해연마는 공작물을 양극(+)으로 하고 전해액 속에서 전류를 흘려 표면을 전기화학적으로 용해시키는 가공으로, 전류밀도가 높은 볼록부가 먼저 녹아 표면이 평활해지고 광택이 납니다. 그런데 철강재료 속의 탄소(흑연·시멘타이트)는 전기화학적으로 불활성이어서 녹지 않고 표면에 남아 얼룩과 반점을 만들므로, 탄소량이 많을수록 전해연마가 어려워집니다. 탄소량이 많을수록 가공성이 우수하다고 한 ②가 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 특수가공 # 전해연마 # 양극용해 # 전해액 # 탄소함유량 # 광택

Q19

측정범위 0 ～ 25 mm인 마이크로미터를 이용하여 공작물의 길이를 측정한 결과가 다음과 같다면, 측정값은? (단, 스핀들 나사의 피치는 0.5 mm이고, 심블(thimble)의 원주는 50등분되어 있다)

마이크로미터 측정 눈금: 슬리브·심블 및 측정 기준선

① 10.45 mm
오답입니다 슬리브를 10 mm로, 심블을 45로 잘못 읽었을 때 나오는 값입니다.
② 11.65 mm
정답입니다 슬리브 11.5 mm에 심블 15눈금 0.15 mm를 더한 값입니다.
③ 12.15 mm
오답입니다 슬리브의 0.5 mm 눈금을 1 mm로 세어 12 mm로 읽었을 때 나오는 값입니다.
④ 13.15 mm
오답입니다 슬리브의 밀리미터 값을 11이 아니라 13으로 잘못 읽었을 때 나오는 값입니다.

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정답 ② 11.65 mm

스핀들 나사의 피치가 0.5 mm이고 심블이 50등분이므로 심블 한 눈금은 0.5/50 = 0.01 mm입니다. 슬리브에서 심블 끝단이 지난 위치를 읽으면 윗줄 11 mm를 지나 아랫줄의 0.5 mm 눈금까지 나와 있으므로 11.5 mm이고, 기준선에 맞춰진 심블 눈금이 15이므로 15 × 0.01 = 0.15 mm입니다. 두 값을 더하면 11.5 + 0.15 = 11.65 mm입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 측정 # 마이크로미터 # 슬리브 # 심블 # 최소눈금 # 피치

Q20

워터젯가공(water jet machining)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 고압고속의 워터젯(water jet)이 소재에 톱처럼 작용하여 절단작업에 주로 사용한다.
오답입니다 고압 제트가 톱날처럼 소재를 갈라 내는 절단가공이 주 용도입니다.
② 워터젯가공은 열이나 분진의 발생이 적다는 장점이 있다.
오답입니다 열영향부가 없고 분진이 날리지 않아 작업환경이 깨끗합니다.
③ 워터젯가공 시 소재제거율을 최소화하기 위하여 물에 연마재를 첨가하기도 한다.
정답입니다 연마재는 제거율을 높이려고 넣는 것이므로 최소화한다는 설명이 반대입니다.
④ 구멍을 미리 뚫을 필요 없이 임의점에서의 절단이 가능하다.
오답입니다 제트가 임의의 지점에서 바로 뚫고 들어가므로 예비구멍이 필요 없습니다.

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정답 ③ 워터젯가공 시 소재제거율을 최소화하기 위하여 물에 연마재를 첨가하기도 한다.

워터젯가공은 수백 MPa로 가압한 물을 작은 노즐로 분사해 그 운동에너지로 소재를 절단하는 가공으로, 열이 거의 발생하지 않아 열영향부와 변형이 없고 분진이 날리지 않으며 임의의 점에서 관통 절단을 시작할 수 있습니다. 금속이나 세라믹처럼 단단한 재료를 자를 때는 물에 가넷 같은 연마재를 섞어 마모작용을 더해 주는데, 이는 절단능력과 소재제거율을 높이기 위한 것입니다. 제거율을 최소화하려고 연마재를 넣는다는 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 특수가공 # 워터젯가공 # 연마재워터젯 # 소재제거율 # 열영향부 # 절단

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