2018년 서울시 9급 기계일반 제2회 A책형 기출문제 풀이

2018 9급 서울시 기계일반 제2회 A책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

Q01Q02Q03Q04Q05Q06Q07Q08Q09Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q18Q19Q20

Q01

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점도 $\mu$와 동점도 $\nu$에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 공기의 점도는 온도가 증가하면 증가한다. ㄴ. 물의 점도는 온도가 증가하면 감소한다. ㄷ. 동점도의 단위는 m2/s이다. ㄹ. 점도의 단위는 N/(m·s)이다.

• ① ㄱ, ㄴ, ㄷ

  정답입니다 ㄱ·ㄴ·ㄷ 세 항목만 옳고 ㄹ은 단위가 틀렸습니다.

• ② ㄱ, ㄴ, ㄹ

  오답입니다 ㄹ의 점도 단위 N/(m·s)가 잘못되어 있습니다.

• ③ ㄱ, ㄷ, ㄹ

  오답입니다 동점도(ㄷ)는 맞지만 ㄹ이 틀려 옳지 않습니다.

• ④ ㄴ, ㄷ, ㄹ

  오답입니다 ㄱ이 빠졌는데 기체의 점도는 온도가 오르면 커집니다.

정답과 해설 보기

정답 ① ㄱ, ㄴ, ㄷ

기체는 온도가 오르면 분자의 운동량 교환이 활발해져 점도가 커지고, 액체는 온도가 오르면 분자 간 응집력이 약해져 점도가 작아집니다. 동점도는 ν = μ/ρ이므로 (N·s/m²)/(kg/m³) = m²/s 로 ㄷ도 옳습니다. 반면 점도의 단위는 N·s/m² = Pa·s = kg/(m·s)이므로 N/(m·s)라고 한 ㄹ은 틀립니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유체역학 # 점도 # 동점도 # 온도의존성 # 단위와차원

Q02

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화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 화학반응 또는 가스분해에 의해 가열된 기판 표면 위에 박막을 성장시키는 공정이다.

  오답입니다 가열된 기판 위에서 기상 화학반응으로 박막을 성장시키는 CVD의 정의 그대로입니다.

• ② CVD는 인(P) 불순물이 섞인 이산화규소처럼 도핑된 SiO₂의 층을 만드는 데 사용될 수 있다.

  오답입니다 반응가스에 PH₃ 등을 섞어 인이 도핑된 SiO₂를 만들 수 있습니다.

• ③ 일반적으로 화학기상증착에 의해 생성된 실리콘 산화물막의 밀도와 기판에 대한 접합성은 열산화에 의해 생성된 것보다 우수하다.

  정답입니다 막의 밀도와 접합성은 CVD 산화막보다 열산화막이 더 우수합니다.

• ④ 반도체 웨이퍼 공정에 이산화실리콘, 질화실리콘 및 실리콘 층을 추가하기 위해 널리 사용된다.

  오답입니다 SiO₂, Si₃N₄, 폴리실리콘 증착은 CVD의 대표적인 용도입니다.

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정답 ③ 일반적으로 화학기상증착에 의해 생성된 실리콘 산화물막의 밀도와 기판에 대한 접합성은 열산화에 의해 생성된 것보다 우수하다.

화학기상증착(CVD)은 반응가스를 가열된 기판 표면으로 보내 화학반응·열분해로 박막을 성장시키는 공정으로, 반도체 웨이퍼에 이산화실리콘·질화실리콘·실리콘 층을 올리거나 도핑된 SiO₂를 만드는 데 널리 쓰입니다. 다만 실리콘 기판 자체를 산화시켜 만드는 열산화막이 CVD 증착막보다 치밀하고 기판과의 접합성도 좋습니다. 우열을 반대로 적은 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계공작법 # 화학기상증착 # CVD # 박막공정 # 열산화막

Q03

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한계 게이지 중 플러그 게이지의 통과쪽과 정지쪽의 가공 치수로 가장 옳은 것은?
　통과쪽　정지쪽

• ① 　축의 최대 허용치수　축의 최소 허용치수

  오답입니다 축을 검사하는 스냅 게이지의 치수 배치이므로 구멍용인 플러그 게이지에는 맞지 않습니다.

• ② 　축의 최소 허용치수　축의 최대 허용치수

  오답입니다 축을 검사하는 치수인 데다 통과쪽과 정지쪽마저 서로 바뀐 배치입니다.

• ③ 　구멍의 최대 허용치수　구멍의 최소 허용치수

  오답입니다 구멍용은 맞지만 통과쪽과 정지쪽의 치수가 서로 바뀌었습니다.

• ④ 　구멍의 최소 허용치수　구멍의 최대 허용치수

  정답입니다 통과쪽은 구멍 최소치수, 정지쪽은 구멍 최대치수로 만듭니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 통과쪽 – 구멍의 최소 허용치수 / 정지쪽 – 구멍의 최대 허용치수

플러그 게이지는 구멍을 검사하는 한계 게이지입니다. 통과쪽(GO)은 구멍의 최소 허용치수로 만들어 반드시 들어가야 하고, 정지쪽(NOT GO)은 구멍의 최대 허용치수로 만들어 들어가지 않아야 구멍이 공차 안에 있는 것입니다. 축을 검사하는 스냅 게이지는 이와 반대로 통과쪽이 축의 최대 허용치수입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 측정 # 한계게이지 # 플러그게이지 # 통과쪽정지쪽 # 허용치수

Q04

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1000K 고온과 300K 저온 사이에서 작동하는 카르노사이클이 있다. 한 사이클 동안 고온에서 50kJ의 열을 받고 저온으로 30kJ의 열을 방출하면서 일을 발생시킨다. 한 사이클 동안 이 열기관의 손실일(lost work)은?

• ① 5kJ

  오답입니다 카르노 효율을 잘못 잡아 최대일을 25 kJ로 보면 나오는 값입니다.

• ② 10kJ

  오답입니다 방출열 30 kJ에서 실제일 20 kJ을 뺀 값으로 손실일과는 관계가 없습니다.

• ③ 15kJ

  정답입니다 가역 최대일 35 kJ에서 실제일 20 kJ을 뺀 손실일입니다.

• ④ 20kJ

  오답입니다 실제로 발생한 일 자체를 그대로 답으로 쓴 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 15kJ

두 열원 사이의 최대(가역) 효율은 η = 1 - 300/1000 = 0.7이므로 고온에서 50 kJ을 받았을 때 낼 수 있는 최대일은 50 × 0.7 = 35 kJ입니다. 실제 발생한 일은 W = 50 - 30 = 20 kJ이므로 손실일은 35 - 20 = 15 kJ입니다. 엔트로피로 확인해도 $S_{gen}$ = 30/300 - 50/1000 = 0.05 kJ/K, 손실일 = 300 × 0.05 = 15 kJ 로 같습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열역학 # 카르노사이클 # 손실일 # 열효율 # 엔트로피생성

Q05

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다이캐스팅에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 쇳물을 금형에 압입하여 주조하는 방법이다.

  오답입니다 용융금속을 고압으로 금형에 압입하는 것이 다이캐스팅입니다.

• ② 매끄러운 표면과 높은 치수 정확도를 갖는 제품을 생산할 수 있다.

  오답입니다 금형을 쓰므로 표면이 매끄럽고 치수 정밀도가 높습니다.

• ③ 장치비용이 비싸지만 공정이 많이 자동화되어 있어 대량생산에 경제적이다.

  오답입니다 금형비가 비싼 대신 자동화가 쉬워 대량생산에 유리합니다.

• ④ 용탕이 금형 벽에서 느리게 식기 때문에 주물은 미세입자를 갖고, 중심부보다 강한 표면부를 형성한다.

  정답입니다 금형 벽에서는 급랭되므로 “느리게 식는다”가 잘못되었습니다.

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정답 ④ 용탕이 금형 벽에서 느리게 식기 때문에 주물은 미세입자를 갖고, 중심부보다 강한 표면부를 형성한다.

다이캐스팅은 용탕을 금형(다이)에 고압으로 압입해 굳히는 주조법으로, 표면이 매끄럽고 치수 정밀도가 높으며 자동화된 대량생산에 적합합니다. 금형은 열전도가 좋아 금형 벽에 닿은 용탕은 급랭되고, 그 결과 표면부가 미세한 조직을 얻어 중심부보다 강해집니다. 냉각이 느리다고 서술한 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 다이캐스팅 # 금형주조 # 급랭조직 # 대량생산

Q06

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펌프에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 원심 펌프는 임펠러를 고속으로 회전시켜 양수 또는 송수한다.

  오답입니다 원심 펌프는 임펠러의 회전으로 원심력을 주어 물을 보냅니다.

• ② 터빈 펌프는 효율이 높아 비교적 높은 양정일 때 사용하는 원심 펌프이다.

  오답입니다 터빈 펌프는 안내깃이 있어 효율이 높고 고양정에 씁니다.

• ③ 버킷 펌프(bucket pump)는 피스톤에 배수 밸브를 장치한 원심 펌프의 일종이다.

  정답입니다 피스톤에 밸브가 달린 버킷 펌프는 왕복식이지 원심식이 아닙니다.

• ④ 벌류트 펌프(volute pump)는 날개차의 외주에 맴돌이형 실을 갖고 있는 펌프로 원심 펌프의 일종이다.

  오답입니다 벌류트 펌프는 안내깃 없이 맴돌이실만 있는 원심 펌프입니다.

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정답 ③ 버킷 펌프(bucket pump)는 피스톤에 배수 밸브를 장치한 원심 펌프의 일종이다.

원심 펌프는 임펠러를 고속 회전시켜 물에 원심력을 주는 펌프로, 안내깃이 없는 벌류트 펌프와 안내깃이 있어 고양정·고효율인 터빈 펌프로 나뉩니다. 반면 버킷 펌프는 피스톤(버킷)에 밸브를 달아 상하 왕복으로 물을 퍼올리는 왕복동 펌프이므로 원심 펌프의 일종이라고 한 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유압공압 # 원심펌프 # 벌류트펌프 # 터빈펌프 # 왕복펌프

Q07

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부품의 잔류응력에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 부품 표면의 압축잔류응력은 제품의 피로수명 향상에 도움이 된다.

  오답입니다 압축잔류응력은 균열 발생·전파를 막아 피로수명을 늘립니다.

• ② 풀림처리(annealing)를 통해 잔류응력을 제거하거나 감소시킬 수 있다.

  오답입니다 풀림은 응력제거 열처리로 잔류응력을 없애거나 줄입니다.

• ③ 부품 표면의 인장잔류응력은 부품의 피로수명과 피로강도를 저하시킨다.

  오답입니다 인장잔류응력은 균열을 벌려 피로강도를 떨어뜨립니다.

• ④ 숏피닝(shot peening)이나 표면압연(surface rolling)을 통해 표면의 압축잔류응력을 제거할 수 있다.

  정답입니다 숏피닝과 표면압연은 압축잔류응력을 “부여”하는 방법입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 숏피닝(shot peening)이나 표면압연(surface rolling)을 통해 표면의 압축잔류응력을 제거할 수 있다.

표면의 압축잔류응력은 균열이 열리는 것을 억제해 피로강도와 피로수명을 높이고, 인장잔류응력은 반대로 이를 떨어뜨립니다. 숏피닝이나 표면압연은 표면을 소성변형시켜 압축잔류응력을 “만들어 주는” 대표적인 방법이며, 잔류응력을 제거하려면 풀림 같은 응력제거 열처리를 해야 합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계재료 # 잔류응력 # 숏피닝 # 피로수명 # 풀림

Q08

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냉동기의 COP가 2이다. 저온부에서 1초당 5kJ의 열을 흡수할 때 고온부에서 방출하는 열량은?

• ① 5.5kW

  오답입니다 흡수열에 0.5 kW만 더한 값으로 근거가 없습니다.

• ② 6.5kW

  오답입니다 COP를 3 남짓으로 보고 압축일을 1.5 kW로 잡았을 때 나옵니다.

• ③ 7.5kW

  정답입니다 W = 5/2 = 2.5 kW이므로 $Q_H$ = 5 + 2.5 = 7.5 kW입니다.

• ④ 8.5kW

  오답입니다 압축일을 3.5 kW로 잘못 잡았을 때 나오는 값으로, COP가 2이면 압축일은 2.5 kW입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 7.5kW

냉동기의 성능계수는 COP = $Q_L$/W이므로 압축일은 W = $Q_L$/COP = 5/2 = 2.5 kW입니다. 에너지 보존에 따라 고온부 방출열은 흡수열과 압축일의 합이므로 $Q_H$ = $Q_L$ + W = 5 + 2.5 = 7.5 kW입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 열역학 # 냉동기 # 성능계수 # COP # 에너지보존

Q09

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연삭가공에 사용되는 숫돌의 경우 구성요소가 되는 항목을 표면에 표시하도록 규정하고 있다. 이 항목 중 숫자만으로 표시하는 항목은?

• ① 결합제

  오답입니다 결합제는 V(비트리파이드), B(레지노이드)처럼 알파벳으로 표시합니다.

• ② 숫돌의 입도

  정답입니다 입도는 46, 60, 120처럼 메시 번호인 숫자로만 표시합니다.

• ③ 입자의 종류

  오답입니다 입자의 종류는 A, WA, C, GC 등 알파벳 기호로 표시합니다.

• ④ 숫돌의 결합도

  오답입니다 결합도는 A(연함)부터 Z(단단함)까지 알파벳으로 표시합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 숫돌의 입도

연삭숫돌의 표시 5요소는 숫돌입자·입도·결합도·조직·결합제입니다. 이 가운데 입자의 종류(A, C 등), 결합도(A~Z), 결합제(V, B, S 등)는 알파벳 기호로 나타내고, 입도와 조직은 숫자로 나타냅니다. 보기 중 숫자만으로 표시하는 항목은 입도입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계공작법 # 연삭숫돌 # 입도 # 결합도 # 숫돌표시

Q10

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응력의 분포상태가 국부적인 곳에서 큰 응력이 발생하는 현상을 응력집중(stress concentration)이라 한다. <보기>와 같이 작은 구멍이 있는 사각 형판에 인장하중이 작용할 때 단면상 응력이 가장 크게 발생하는 곳은? (단, 검은 점은 위치를 나타내기 위한 기호임)

• ① ㄱ

  정답입니다 구멍 가장자리에 가장 가까워 응력집중이 최대인 지점입니다.

• ② ㄴ

  오답입니다 구멍에서 조금 멀어져 응력이 이미 크게 완화된 위치입니다.

• ③ ㄷ

  오답입니다 구멍의 영향이 거의 사라져 공칭응력에 가까워지는 위치입니다.

• ④ ㄹ

  오답입니다 구멍에서 가장 멀어 응력이 가장 작은(공칭응력 수준) 위치입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① ㄱ

인장하중을 받는 판에 구멍이 있으면 하중을 전달하던 힘의 흐름이 구멍을 돌아가면서 구멍 가장자리에 몰리게 되어 그곳에서 응력이 가장 커집니다. 무한 평판에 원형 구멍이 있는 경우 응력집중계수는 약 3이며, 구멍에서 멀어질수록 급격히 감소해 공칭응력에 수렴합니다. 네 점 중 구멍에 가장 가까운 ㄱ에서 응력이 최대입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 재료역학 # 응력집중 # 응력집중계수 # 노치효과 # 인장하중

Q11

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원형단면봉에 8N/mm²의 인장응력과 3N/mm²의 전단응력이 동시에 작용하고 있을 때, 최대 주응력[N/mm²]과 최대 전단응력[N/mm²] 값으로 가장 옳은 것은?
　최대 주응력　최대 전단응력

• ① 　4　3

  오답입니다 반지름 √(4²+3²)을 더하지 않고 평균응력과 전단응력만 적은 값입니다.

• ② 　9　5

  정답입니다 ${\sigma }_{\text{max}}$ = 4 + 5 = 9, ${\tau }_{\text{max}}$ = √(4²+3²) = 5입니다.

• ③ 　8　6

  오답입니다 인장응력 8을 그대로 최대 주응력으로 두고 전단응력을 2배인 6으로 잡은 값입니다.

• ④ 　11　9

  오답입니다 인장응력 8에 전단응력 3을 그대로 더해 11을 주응력으로 본 값이며, 실제 최대 주응력은 9, 최대 전단응력은 5입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 최대 주응력 9, 최대 전단응력 5

단축 인장과 전단이 함께 작용하므로 ${\sigma }_x$ = 8, ${\sigma }_y$ = 0, ${\tau }_{xy}$ = 3입니다. 평균응력은 (8+0)/2 = 4, 모어원의 반지름은 √(((8-0)/2)² + 3²) = √(16+9) = 5입니다. 최대 전단응력은 반지름 그대로 5 N/mm²이고, 최대 주응력은 4 + 5 = 9 N/mm²입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 재료역학 # 조합응력 # 주응력 # 최대전단응력 # 모어원

Q12

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원통의 진원도, 축의 흔들림 등의 측정에 사용되는 비교 측정기로 가장 옳은 것은?

• ① 다이얼 게이지(dial gauge)

  정답입니다 스핀들의 미소 변위를 지침으로 확대해 읽는 대표적 비교측정기입니다.

• ② 마이크로미터(micrometer)

  오답입니다 마이크로미터는 치수를 직접 읽는 절대측정기입니다.

• ③ 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

  오답입니다 버니어 캘리퍼스도 눈금을 직접 읽는 절대측정기입니다.

• ④ 한계 게이지(limit gauge)

  오답입니다 한계 게이지는 합격·불합격만 가리는 게이지로 값을 읽지 못합니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 다이얼 게이지(dial gauge)

다이얼 게이지는 측정자의 미세한 상하 변위를 기어로 확대해 지침으로 표시하는 비교측정기입니다. 측정물을 회전시키며 지침의 흔들림 폭을 읽으면 진원도, 축의 흔들림(런아웃), 평행도, 평면도 등을 알 수 있습니다. 마이크로미터와 버니어 캘리퍼스는 치수를 직접 읽는 절대측정기이고, 한계 게이지는 통과·정지 판정만 합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 측정 # 다이얼게이지 # 비교측정 # 진원도 # 흔들림측정

Q13

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수평으로 놓여 있는 원형 파이프 내부의 완전 발달된 층류유동에 대한 압력손실을 파이프의 길이 $L$, 파이프의 지름 $D$, 내부를 흐르는 유체의 점도 $\mu$와 부피유량 $Q$의 함수로 표시할 때 가장 옳지 않은 것은?

• ① 압력손실은 $L$에 비례한다.

  오답입니다 분자에 L이 있으므로 관이 길수록 손실이 비례해 커집니다.

• ② 압력손실은 $D^2$에 비례한다.

  정답입니다 압력손실은 D⁴에 반비례하므로 D²에 비례한다는 것은 틀립니다.

• ③ 압력손실은 $\mu$에 비례한다.

  오답입니다 분자에 μ가 있어 점도가 클수록 손실이 비례해 커집니다.

• ④ 압력손실은 $Q$에 비례한다.

  오답입니다 분자에 Q가 있어 유량이 클수록 손실이 비례해 커집니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 압력손실은 D²에 비례한다.

수평 원관의 완전 발달 층류에서는 하겐-푸아죄유 식이 성립하여 Δp = 128μLQ/(πD⁴)입니다. 즉 압력손실은 L, μ, Q에 각각 비례하고 지름의 4제곱에 반비례합니다. D²에 비례한다고 한 ②가 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 유체역학 # 하겐푸아죄유 # 층류유동 # 압력손실 # 관마찰

Q14

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베어링 호칭번호가 ‘6204C2P6’일 경우, 이 번호로부터 알 수 있는 것에 해당하지 않는 것은?

• ① 형식 번호

  오답입니다 맨 앞의 6은 단열 깊은 홈 볼베어링을 뜻하는 형식 번호입니다.

• ② 내경 번호

  오답입니다 04는 내경 번호로 4 × 5 = 20 mm 를 뜻합니다.

• ③ 실드 기호

  정답입니다 실드 기호(Z, ZZ)나 밀봉 기호는 이 호칭에 들어 있지 않습니다.

• ④ 정밀도 등급

  오답입니다 P6은 정밀도 등급을 나타내는 기호입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 실드 기호

베어링 호칭번호 6204C2P6은 앞에서부터 6(형식 번호, 단열 깊은 홈 볼베어링), 2(치수계열 기호), 04(내경 번호로 4×5 = 20 mm), C2(내부 틈새 기호), P6(정밀도 등급)으로 읽습니다. 실드나 밀봉을 뜻하는 Z·ZZ·RS 같은 기호는 들어 있지 않으므로 알 수 없습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 구름베어링 # 호칭번호 # 내경번호 # 정밀도등급

Q15

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나사풀림방지 장치로 쓰이는 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 고정 와셔 ㄴ. 톱니붙이 와셔 ㄷ. 스프링 와셔 ㄹ. 록너트

• ① ㄱ, ㄹ

  오답입니다 고정 와셔와 록너트만 골라 톱니붙이 와셔·스프링 와셔를 빠뜨렸습니다.

• ② ㄱ, ㄴ, ㄷ

  오답입니다 록너트(ㄹ)는 가장 대표적인 풀림방지 요소입니다.

• ③ ㄴ, ㄷ, ㄹ

  오답입니다 고정 와셔(ㄱ)도 너트를 걸어 고정하는 풀림방지 와셔입니다.

• ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

  정답입니다 네 가지 모두 나사 풀림방지에 쓰이는 요소입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

나사의 풀림방지법에는 와셔를 쓰는 방법(스프링 와셔, 톱니붙이 와셔, 고정 와셔·혀붙이 와셔), 너트를 쓰는 방법(록너트, 홈붙이 너트와 분할핀, 자동조임 너트), 그 밖에 멈춤나사·철사 감기 등이 있습니다. 보기의 고정 와셔·톱니붙이 와셔·스프링 와셔·록너트는 모두 여기에 해당합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 나사 # 풀림방지 # 와셔 # 록너트

Q16

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적은 내부 누설량을 무시하면 시스템 압력의 변동에 무관하게 펌프의 토출량이 일정한 특성을 갖는 펌프가 용적식 펌프(positive displacement pump)이다. 용적식 펌프에 해당하지 않는 것은?

• ① 기어 펌프

  오답입니다 기어 펌프는 맞물린 기어 사이 공간으로 밀어내는 용적식입니다.

• ② 임펠러 펌프

  정답입니다 임펠러 펌프는 날개차의 원심력을 쓰는 비용적식(터보형)입니다.

• ③ 베인 펌프

  오답입니다 베인 펌프는 로터의 베인이 만드는 밀폐공간을 이용한 용적식입니다.

• ④ 피스톤 펌프

  오답입니다 피스톤 펌프는 실린더 체적 변화를 이용한 대표적 용적식입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 임펠러 펌프

용적식 펌프는 밀폐된 공간의 체적 변화로 유체를 밀어내므로 토출압력이 변해도 토출량이 거의 일정합니다. 기어 펌프·베인 펌프는 회전식 용적 펌프, 피스톤(플런저) 펌프는 왕복식 용적 펌프입니다. 반면 임펠러 펌프는 날개차를 회전시켜 원심력으로 압력을 주는 터보형(비용적식)이라 토출압력이 오르면 토출량이 줄어듭니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 유압공압 # 용적식펌프 # 기어펌프 # 베인펌프 # 터보펌프

Q17

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용융금속이 응고할 때 수축이 불균일한 경우 응력이 발생하여 주물에 균열이 발생한다. 균열 방지법에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 각 부분의 온도 차이를 적게 한다.

  오답입니다 부위별 온도차가 작아야 수축 차이에 의한 응력이 줄어듭니다.

• ② 주물을 급랭시키지 않는다.

  오답입니다 급랭하면 수축이 불균일해져 균열이 생기기 쉽습니다.

• ③ 둥근 부분을 각을 갖도록 수정한다.

  정답입니다 각진 모서리는 응력집중을 일으키므로 오히려 둥글게 해야 합니다.

• ④ 주물의 두께 차이를 갑자기 변화시키지 않는다.

  오답입니다 두께가 갑자기 변하면 냉각속도 차이로 응력이 커집니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 둥근 부분을 각을 갖도록 수정한다.

주물 균열은 부위마다 냉각·수축 속도가 달라 생기는 응력 때문에 발생합니다. 따라서 각 부의 온도차를 줄이고, 급랭을 피하며, 두께 변화를 완만하게 하는 것이 균열 방지책입니다. 모서리를 각지게 만들면 그 부분에 응력이 집중되어 균열의 출발점이 되므로 반대로 둥글게(필릿) 다듬어야 합니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계공작법 # 주조 # 주물균열 # 수축응력 # 응력집중

Q18

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모터사이클(motorcycle)의 현가시스템의 구성과 응답이 <보기>와 같을 때 이 시스템에 해당하는 감쇠비(damping ratio)로 가장 옳은 것은?

• ① $\xi$ = 0

  오답입니다 ξ = 0이면 진폭이 줄지 않고 계속 같은 크기로 진동합니다.

• ② $\xi$ > 1

  오답입니다 ξ > 1(과감쇠)이면 진동 없이 천천히 0으로 접근합니다.

• ③ $\xi$ = 1

  오답입니다 ξ = 1(임계감쇠)이면 진동 없이 가장 빠르게 0으로 수렴합니다.

• ④ 0 < $\xi$ < 1

  정답입니다 진폭이 지수적으로 줄면서 진동하는 부족감쇠 응답입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 0 < ξ < 1

〈보기〉의 응답 곡선은 0을 여러 번 넘나들며 진동하되 그 진폭이 점선의 지수포락선을 따라 점점 줄어듭니다. 이는 자유진동의 해가 x(t) = Ae^(-ξωn t) sin(${\omega }_d$ t + φ) 형태인 부족감쇠(underdamped) 계의 특징입니다. 임계감쇠나 과감쇠에서는 진동 없이 단조롭게 수렴하고, 무감쇠에서는 진폭이 줄지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 진동학 # 감쇠비 # 부족감쇠 # 자유진동 # 지수포락선

Q19

문항 목록

φ45 H7(${\phi 45}_0^{+0.024}$)인 구멍에 φ45 k6(${\phi 45}_{+0.003}^{+0.017}$)인 축을 끼워 맞춤할 때, 최대 틈새와 최대 죔새 중 가장 옳은 것은?

• ① 최대 틈새: 0.021

  정답입니다 구멍 최대 45.024에서 축 최소 45.003을 빼면 0.021입니다.

• ② 최대 틈새: 0.017

  오답입니다 축의 위치수 0.017을 그대로 틈새로 옮겨 적은 값입니다.

• ③ 최대 죔새: 0.007

  오답입니다 구멍의 위 치수 0.024에서 축의 위 치수 0.017을 뺀 값으로 죔새와는 관계가 없습니다.

• ④ 최대 죔새: 0.003

  오답입니다 축의 아래 편차 0.003을 죔새로 잘못 본 값이며 실제 최대 죔새는 0.017입니다.

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정답 ① 최대 틈새: 0.021

구멍 φ45 H7은 최대 45.024 mm, 최소 45.000 mm이고 축 φ45 k6은 최대 45.017 mm, 최소 45.003 mm입니다. 최대 틈새는 구멍이 가장 크고 축이 가장 작을 때이므로 45.024 - 45.003 = 0.021 mm입니다. 최대 죔새는 축이 가장 크고 구멍이 가장 작을 때이므로 45.017 - 45.000 = 0.017 mm입니다. 보기 중 값이 맞는 것은 최대 틈새 0.021뿐입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 측정 # 끼워맞춤 # 중간끼워맞춤 # 최대틈새 # 최대죔새

Q20

문항 목록

유체의 흐름에 대한 저항이 적고 압력에도 강하여 발전소의 도입관 또는 상수도의 주관 등과 같이 지름이 큰 관이나 밸브를 자주 개폐할 필요가 없는 관에 주로 사용하는 밸브는?

• ① 정지 밸브(stop valve)

  오답입니다 정지 밸브는 유로가 S자로 꺾여 저항이 크고 유량조절용입니다.

• ② 체크 밸브(check valve)

  오답입니다 체크 밸브는 유체의 역류를 막는 한 방향 밸브입니다.

• ③ 슬루스 밸브(sluice valve)

  정답입니다 게이트를 완전히 들어올리면 관과 같은 단면이 되어 저항이 매우 작습니다.

• ④ 스로틀 밸브(throttle valve)

  오답입니다 스로틀 밸브는 일부러 유로를 좁혀 유량을 조절하는 밸브입니다.

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정답 ③ 슬루스 밸브(sluice valve)

슬루스 밸브(게이트 밸브)는 원판 모양의 밸브판을 관 축과 직각으로 올리고 내려 개폐하는 밸브입니다. 완전히 열면 유로가 관 단면과 거의 같아져 유체 저항과 압력손실이 매우 작고 고압에도 견딥니다. 다만 반쯤 연 상태에서는 진동과 마모가 심해 유량조절에는 부적합하므로, 발전소 도입관이나 상수도 주관처럼 지름이 크고 자주 여닫지 않는 관에 씁니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유압공압 # 밸브 # 슬루스밸브 # 게이트밸브 # 압력손실

Q01Q02Q03Q04Q05Q06Q07Q08Q09Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q18Q19Q20

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