2020년 국가직 7급 기계공작법 나책형 기출문제 풀이

2020 7급 국가직 기계공작법 나책형

기출문제 풀이 · 20문항 · AI 보조 해설

2020 7급 국가직 기계공작법 나책형 썸네일

Q01

사형주조에서 패턴에 구배(draft)를 형성하는 근본적인 이유는?

① 공동(cavity) 내부로 용탕을 원활하게 주입하기 위하여
오답입니다 용탕의 주입은 탕구계(주입구·탕도·탕구)의 설계가 담당합니다.
② 패턴의 강성을 향상시키기 위하여
오답입니다 구배는 빼기 방향의 경사일 뿐 패턴의 강성과는 관계가 없습니다.
③ 사형에서 제품을 쉽게 탈착하기 위하여
오답입니다 사형에서 빼내는 것은 제품이 아니라 패턴이며, 제품은 주형을 부수어 꺼냅니다.
④ 사형에서 패턴을 제거할 때 사형의 파손을 방지하기 위하여
정답입니다 수직면이면 패턴을 뽑을 때 주형 벽이 긁혀 무너지므로 구배를 둡니다.

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정답 ④ 사형에서 패턴을 제거할 때 사형의 파손을 방지하기 위하여

패턴 구배(draft)는 조형이 끝난 뒤 패턴을 주형에서 뽑아낼 때 주형 벽면과 스치지 않도록 빼기 방향으로 1~3° 정도 기울여 주는 경사입니다. 구배가 없으면 패턴을 뽑는 순간 모래 벽이 긁혀 무너지거나 모서리가 떨어져 나갑니다. 사형주조는 주형을 부수어 제품을 꺼내므로 제품의 탈형이 아니라 패턴의 발거가 목적입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 주조 # 사형주조 # 패턴 # 구배 # 주형파손

Q02

주조공정에서 소재와 부피가 같은 주물이 동일 조건에서 냉각될 때, Chvorinov’s rule에 따라 가장 긴 응고시간을 갖는 주물 형상은?

① 구
정답입니다 같은 부피에서 표면적이 가장 작은 형상이라 방열이 가장 느립니다.
② 정육면체
오답입니다 정육면체의 표면적은 같은 부피의 구보다 약 24% 큽니다.
③ 원기둥(높이 : 지름 ＝ 1 : 1)
오답입니다 높이와 지름이 같은 원기둥은 원기둥 중에서는 표면적이 최소이지만 구보다는 큽니다.
④ 원기둥(높이 : 지름 ＝ 2 : 1)
오답입니다 가늘고 긴 원기둥이라 표면적이 더 커져 응고시간이 짧아집니다.

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정답 ① 구

Chvorinov 법칙은 응고시간 t = C(V/A)ⁿ (보통 n = 2)으로, 부피가 같다면 표면적 A가 작을수록, 즉 계수 V/A(모듈러스)가 클수록 응고시간이 길어집니다. 부피가 같을 때 표면적이 최소인 형상은 구이므로 구의 V/A가 가장 큽니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 주조 # 슈보리노프법칙 # 응고시간 # 주물모듈러스 # 비표면적

Q03

M6 육각볼트의 양산공정에 사용되지 않는 공법은?

① 단조(forging)
오답입니다 볼트 머리의 육각 형상은 냉간단조(헤딩)로 성형합니다.
② 리밍(reaming)
정답입니다 리밍은 이미 뚫린 구멍의 내면을 다듬는 가공으로 볼트에는 쓰이지 않습니다.
③ 나사전조(thread rolling)
오답입니다 나사부는 절삭이 아니라 전조 다이로 굴려 성형하는 것이 양산 공법입니다.
④ 선재인발(wire drawing)
오답입니다 소재가 되는 선재를 정해진 지름으로 뽑는 데 인발이 쓰입니다.

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정답 ② 리밍(reaming)

M6 육각볼트의 양산은 선재인발로 소재 지름을 맞추고, 냉간단조(헤딩)로 머리를 성형한 뒤 나사전조로 나사산을 굴려 만드는 순서로 진행됩니다. 리밍은 드릴 구멍의 내면을 치수·다듬질 정밀도까지 끌어올리는 구멍가공이므로 수나사인 볼트의 제조공정에는 들어가지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 냉간단조 # 나사전조 # 인발 # 리밍

Q04

정해진 표면 길이 내에서 기준표면으로부터 측정한 수직 높이(mm)가 각각 －3, 3, －1, 1 일 때, 산술평균거칠기(R_a) 값[mm]은?

① 0
오답입니다 부호를 그대로 두고 산술평균하면 (-3+3-1+1)/4 = 0이 됩니다.
② 2
정답입니다 절댓값의 평균 (3+3+1+1)/4 = 2 mm입니다.
③ $\sqrt{5}$
오답입니다 제곱평균제곱근(RMS)을 구하면 √5가 나옵니다.
④ 4
오답입니다 절댓값의 합 8을 데이터 수 4가 아닌 2로 나누면 나오는 값이며, 최대높이거칠기 Rt = 3 - (-3) = 6과도 다릅니다.

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정답 ② 2

산술평균거칠기 Ra는 평균선에서 잰 편차의 절댓값을 평균한 값으로 Ra = (1/n)Σ| $y_{i}$ | 입니다. 주어진 값 -3, 3, -1, 1의 절댓값은 3, 3, 1, 1이므로 Ra = (3+3+1+1)/4 = 2 mm입니다. 부호를 살려 더하면 0이 되므로 반드시 절댓값을 취해야 합니다. 따라서 ②입니다.
※ 문제의 “1 일 때”의 띄어쓰기는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.

키워드 # 측정 # 표면거칠기 # 산술평균거칠기 # 절댓값평균 # 최대높이거칠기

Q05

다이캐스팅 공정에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 열가압실 다이캐스팅 공정은 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금의 주조에 주로 사용된다.
오답입니다 알루미늄·구리 합금은 용탕이 가압실을 침식하므로 냉가압실 방식을 씁니다.
② 냉가압실 다이캐스팅 공정은 열가압실 다이캐스팅 공정보다 공정주기(cycle time)가 짧다.
오답입니다 용탕을 매번 국자로 옮기는 냉가압실이 오히려 공정주기가 깁니다.
③ 동일소재인 경우 다이캐스팅 공정으로 제작된 제품은 사형주조 공정으로 제작된 제품보다 기계적 강도가 우수하다.
정답입니다 금형 냉각이 빨라 조직이 미세해지므로 강도가 높아집니다.
④ 일반적으로 다이캐스팅 공정으로 제작된 제품은 사형주조 공정으로 제작된 제품보다 표면품질이 나쁘다.
오답입니다 금형면을 그대로 옮기므로 사형주조보다 표면품질이 훨씬 좋습니다.

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정답 ③ 동일소재인 경우 다이캐스팅 공정으로 제작된 제품은 사형주조 공정으로 제작된 제품보다 기계적 강도가 우수하다.

다이캐스팅은 금속 금형에 용탕을 고압으로 밀어 넣으므로 냉각속도가 빨라 결정립이 미세해지고, 치밀한 조직 덕분에 같은 소재라도 사형주조품보다 기계적 강도가 높습니다. 열가압실 방식은 아연·주석·납처럼 융점이 낮은 합금에 쓰이고(마그네슘 합금은 열가압실·냉가압실 양쪽으로 모두 주조됩니다), 알루미늄·구리 합금은 용탕이 가압실과 플런저를 침식하기 때문에 냉가압실 방식을 쓰며 그만큼 공정주기가 깁니다. 표면품질 역시 금형면을 전사하는 다이캐스팅이 사형주조보다 우수합니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 주조 # 다이캐스팅 # 열가압실 # 냉가압실 # 급냉조직

Q06

컴퓨터 수치제어에 이용되는 개루프 위치제어 시스템에서 30개의 스텝각을 갖는 스텝모터의 출력축이 4 : 1의 감속비를 갖는 기어로 피치 5 mm의 리드스크루에 연결되어 있다. 리드스크루에 의해 구동되는 테이블이 현재 위치에서 100 mm/min의 속도로 20 mm 이동할 때, 필요한 펄스 수는?

① 30
오답입니다 스텝모터 1회전분의 펄스 수만 센 값입니다.
② 150
오답입니다 피치 5 mm에 스텝 수 30을 곱한 값일 뿐, 이송거리 20 mm와 감속비 4:1이 전혀 반영되지 않았습니다.
③ 480
정답입니다 리드스크루 4회전 × 감속비 4 × 스텝 30 = 480 펄스입니다.
④ 2,400
오답입니다 이송속도 100 mm/min에 대응하는 분당 펄스 수(2,400펄스/min)일 뿐 총 펄스 수가 아닙니다.

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정답 ③ 480

피치 5 mm의 리드스크루가 20 mm를 이송하려면 20/5 = 4회전 해야 하고, 감속비가 4:1이므로 스텝모터 출력축은 4 × 4 = 16회전 해야 합니다. 1회전에 30스텝이므로 필요한 펄스 수는 16 × 30 = 480개입니다. 이송속도 100 mm/min은 펄스 주파수(분당 2,400펄스)를 정할 뿐 총 펄스 수와는 무관합니다. 따라서 ③입니다.
※ 문제의 “30개의 스텝각”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.

키워드 # CNC # 개루프제어 # 스텝모터 # 리드스크루 # 펄스수

Q07

금속 판재의 굽힘 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 스프링백의 보정을 위해 펀치 끝과 다이면 사이 영역을 국부적으로 압축하는 코이닝(coining)이 사용된다.
오답입니다 굽힘부를 국부적으로 눌러 소성변형을 강제하는 코이닝은 대표적인 스프링백 보정법입니다.
② 판재의 두께가 증가할수록 최소 굽힘 반경은 증가한다.
오답입니다 최소 굽힘반경은 두께의 배수(R = kt)로 주어지므로 두께에 비례해 커집니다.
③ 판재의 항복응력이 증가하면 탄성 복원량(스프링백 양)은 증가한다.
오답입니다 항복응력이 크면 탄성회복 구간이 넓어져 스프링백이 늘어납니다.
④ 판재의 탄성계수가 증가하면 탄성 복원량(스프링백 양)은 증가한다.
정답입니다 스프링백은 탄성계수에 반비례하므로 E가 크면 오히려 줄어듭니다.

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정답 ④ 판재의 탄성계수가 증가하면 탄성 복원량(스프링백 양)은 증가한다.

스프링백 양은 대략 $R_{i}$ / $R_{f}$ = 4( $R_{i}$ Y/Et)³ - 3( $R_{i}$ Y/Et) + 1 로 표현되며, 핵심 인자인 무차원수 $R_{i}$ Y/(Et)에서 알 수 있듯 항복응력 Y에 비례하고 탄성계수 E와 두께 t에 반비례합니다. 즉 탄성계수가 큰 재료일수록 하중 제거 후 탄성회복이 작아 스프링백이 줄어듭니다. 최소 굽힘반경은 두께의 배수로 규정되므로 두께가 커지면 함께 커집니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 소성가공 # 굽힘가공 # 스프링백 # 최소굽힘반경 # 코이닝

Q08

NC 코드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① G00 : 급속이송
오답입니다 G00은 절삭을 하지 않고 최대 속도로 이동하는 위치결정(급속이송)입니다.
② G01 : 직선보간
오답입니다 G01은 지령한 이송속도로 두 점을 잇는 직선보간입니다.
③ M03 : 주축(spindle) 역회전
정답입니다 M03은 주축 정회전(시계방향)이고, 역회전은 M04입니다.
④ M05 : 주축(spindle) 정지
오답입니다 M05는 주축 정지로 올바른 설명입니다.

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정답 ③ M03 : 주축(spindle) 역회전

보조기능(M 코드)에서 주축 관련 코드는 M03 정회전(CW), M04 역회전(CCW), M05 정지로 정해져 있습니다. 따라서 M03을 역회전이라고 한 ③이 옳지 않습니다. 준비기능(G 코드)의 G00 급속이송, G01 직선보간은 모두 바른 설명입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # CNC # G코드 # M코드 # 주축회전 # 직선보간

Q09

티타늄이 타 금속에 비해 절삭하기 어려운 재료로 분류되는 원인과 관련 깊은 물리적 성질은?

① 용융점
오답입니다 티타늄의 융점은 약 1,668 ℃로 높은 편이지만 절삭성의 직접적 원인은 아닙니다.
② 밀도
오답입니다 밀도는 약 4.5 g/cm³로 오히려 강보다 가볍습니다.
③ 열전도도
정답입니다 열전도도가 낮아 절삭열이 칩으로 빠지지 못하고 공구 날 끝에 집중됩니다.
④ 열팽창계수
오답입니다 열팽창계수는 약 8.6×10⁻⁶/K로 탄소강보다 오히려 작아 난삭성의 주된 원인이 아닙니다.

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정답 ③ 열전도도

티타늄의 열전도도는 약 16 W/(m·K)로 강의 1/3, 알루미늄의 1/10 수준에 불과합니다. 절삭 중 발생한 열이 칩이나 공작물로 확산되지 못하고 공구-칩 접촉부에 집중되어 공구 날 끝의 온도가 급격히 올라가고 확산마멸·크레이터 마멸이 빨리 진행됩니다. 여기에 화학적 활성이 커 공구재와 반응하기 쉬운 점이 더해져 대표적인 난삭재로 분류됩니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 절삭가공 # 난삭재 # 티타늄 # 열전도도 # 공구마멸

Q10

다음 그래프는 직접압출과 간접압출에서 램의 위치에 따라 램에 걸리는 힘을 개략적으로 보여 준다. A와 B는 각 그래프에 해당하는 압출 방식을 지칭하며, C와 D는 해당 영역에서 램에 걸리는 힘의 원인이다. A, B, C, D에 해당하는 용어를 순서대로 바르게 나열한 것은? (단, C는 A그래프에서 힘의 원인 중 D를 제외한 것이다)

압출 램 힘-위치 그래프: 실선 A·점선 B, 영역 C·D와 행정 완료 표시

① 직접압출 － 간접압출 － 빌렛과 벽면 마찰 － 빌렛의 변형 및 다이 마찰
정답입니다 램힘이 감소하는 실선 A가 직접압출, 거의 일정한 점선 B가 간접압출입니다.
② 간접압출 － 직접압출 － 빌렛과 벽면 마찰 － 빌렛의 변형 및 다이 마찰
오답입니다 A와 B가 뒤바뀌었습니다. 간접압출은 램힘이 행정 내내 거의 일정합니다.
③ 직접압출 － 간접압출 － 빌렛의 변형 및 다이 마찰 － 빌렛과 벽면 마찰
오답입니다 C와 D가 뒤바뀌었습니다. 두 곡선의 차이(C)가 컨테이너 벽면 마찰분입니다.
④ 간접압출 － 직접압출 － 빌렛의 변형 및 다이 마찰 － 빌렛과 벽면 마찰
오답입니다 A·B와 C·D가 모두 뒤바뀐 조합입니다.

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정답 ① 직접압출 － 간접압출 － 빌렛과 벽면 마찰 － 빌렛의 변형 및 다이 마찰

직접압출은 빌렛이 컨테이너 벽을 따라 미끄러지므로 접촉길이에 비례하는 벽면 마찰력이 더해지고, 행정이 진행되어 남은 빌렛이 짧아질수록 그 마찰이 줄어 램힘이 점차 감소합니다(그림의 실선 A). 간접압출은 빌렛과 컨테이너의 상대운동이 없어 벽면 마찰이 없으므로 램힘이 거의 일정합니다(점선 B). 따라서 두 곡선의 차이인 영역 C가 빌렛과 벽면의 마찰, 아래쪽 공통 영역 D가 빌렛의 소성변형과 다이 마찰에 쓰이는 힘입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 소성가공 # 압출 # 직접압출 # 간접압출 # 컨테이너마찰

Q11

이차원 절삭 기구에서 칩과 접촉하는 절삭공구의 표면이 공작물 표면에 수직인 면과 이루는 각은?

① 경사각
정답입니다 칩이 흘러 나가는 면이 경사면이고, 이 면이 절삭면 수직선과 이루는 각이 경사각입니다.
② 여유각
오답입니다 여유각은 여유면과 가공된 공작물 표면 사이의 각입니다.
③ 전단각
오답입니다 전단각은 전단면이 공작물 표면과 이루는 각입니다.
④ 마찰각
오답입니다 마찰각은 칩과 공구 경사면 사이 마찰계수로 정해지는 각(β = tan⁻¹μ)입니다.

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정답 ① 경사각

2차원(직교) 절삭에서 칩과 접촉하며 칩이 미끄러져 나가는 공구면을 경사면(rake face)이라 하고, 이 경사면이 공작물 표면에 수직인 기준선과 이루는 각을 경사각(rake angle) α라고 합니다. 경사각이 커지면 절삭저항과 절삭열이 줄지만 날 끝이 약해집니다. 여유각은 여유면과 가공면 사이의 각, 전단각은 전단면과 공작물 표면 사이의 각으로 정의가 다릅니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 절삭가공 # 2차원절삭 # 경사각 # 여유각 # 전단각

Q12

일반 연삭입자로 만들어진 연삭숫돌은 [A 36 L 5 V]와 같이 문자와 숫자로 구성된 표준기호로 나타낸다. 연삭숫돌의 표시방식에 포함되지 않는 것은?

① 결합도
오답입니다 결합도는 [A 36 L 5 V]에서 L에 해당하며 알파벳으로 표시합니다.
② 입도지수
오답입니다 입도(입도지수)는 36으로 표시된 항목입니다.
③ 결합제
오답입니다 결합제는 마지막 V(비트리파이드)에 해당합니다.
④ 압력각
정답입니다 압력각은 기어의 치형을 규정하는 값으로 연삭숫돌 표시와 무관합니다.

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정답 ④ 압력각

연삭숫돌의 표준 표시는 [숫돌입자 - 입도 - 결합도 - 조직 - 결합제]의 다섯 항목으로 이루어집니다. [A 36 L 5 V]는 A(알루미나 입자), 36(입도), L(결합도), 5(조직), V(비트리파이드 결합제)를 뜻합니다. 압력각은 기어 인벌류트 치형의 기준각이므로 연삭숫돌 표시에는 포함되지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 숫돌표시법 # 결합도 # 입도

Q13

가공물의 절삭 표면에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 구성인선은 표면거칠기에 큰 영향을 준다.
오답입니다 구성인선이 탈락하면서 가공면에 붙어 표면을 거칠게 만듭니다.
② 선삭작업에서 이송량과 공구의 노즈반경(nose radius)은 표면거칠기에 영향을 주지 않는다.
정답입니다 이론 표면거칠기가 $R_{max}$ = f²/(8R)이므로 두 인자 모두 결정적입니다.
③ 표면거칠기는 산술평균거칠기(R_a)나 최대높이거칠기(R_t) 등으로 나타낸다.
오답입니다 Ra, Rt(Rz) 등은 KS·ISO가 규정한 표준 거칠기 파라미터입니다.
④ 공구에 발생하는 채터(chatter)는 공작물 표면거칠기에 영향을 준다.
오답입니다 채터는 자려진동이므로 가공면에 진동 자국을 남깁니다.

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정답 ② 선삭작업에서 이송량과 공구의 노즈반경(nose radius)은 표면거칠기에 영향을 주지 않는다.

선삭의 이론 표면거칠기는 이송량 f와 노즈반경 R로 $R_{max}$ = f²/(8R) 처럼 주어집니다. 즉 이송량을 줄이거나 노즈반경을 크게 하면 표면거칠기가 좋아지므로 두 인자가 표면거칠기에 영향을 주지 않는다는 ②는 옳지 않습니다. 구성인선과 채터 진동은 이론값 위에 얹히는 실제 거칠기 악화 요인입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 표면거칠기 # 노즈반경 # 이송량 # 구성인선 # 채터

Q14

절삭 온도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 공구의 경사면에서 발생한 열은 크레이터(crater) 마멸의 원인이 된다.
오답입니다 경사면의 고온부에서 확산·용착이 일어나 크레이터 마멸이 생깁니다.
② 초경합금, 고속도강은 탄소공구강보다 공구온도의 사용한계가 높다.
오답입니다 고속도강은 약 600 ℃, 초경합금은 약 800~1,000 ℃까지 견딥니다.
③ 전단면에서의 전단변형은 열의 주 발생원인 중 하나에 해당한다.
오답입니다 절삭열의 최대 발생원이 1차 전단면의 소성 전단변형입니다.
④ 절삭속도가 빠를수록 공구나 공작물에 비해 칩(chip)으로 방출되는 열의 비율이 작아진다.
정답입니다 고속일수록 열이 빠져나갈 시간이 없어 칩이 가져가는 열의 비율이 커집니다.

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정답 ④ 절삭속도가 빠를수록 공구나 공작물에 비해 칩(chip)으로 방출되는 열의 비율이 작아진다.

절삭열은 1차 전단면의 전단변형, 2차 경사면의 칩-공구 마찰, 3차 여유면의 마찰에서 발생합니다. 절삭속도가 빨라지면 칩이 공구와 접촉하는 시간이 짧아 열이 공구·공작물로 전도될 여유가 없어지고, 결국 발생한 열의 대부분을 칩이 그대로 가지고 나갑니다(고속에서 80% 이상). 칩으로 가는 열의 비율이 작아진다는 ④는 반대로 설명한 것입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 절삭가공 # 절삭온도 # 크레이터마멸 # 전단면 # 공구재종

Q15

밀링가공에서 상향절삭과 하향절삭에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 상향절삭에서는 커터의 날이 절삭을 시작할 때 칩의 두께가 가장 얇다.
오답입니다 상향절삭은 칩 두께가 0에서 시작해 최대로 커집니다.
② 상향절삭에서는 밀링커터의 진행 방향과 테이블의 이송 방향이 같으므로 이송기구의 백래시가 제거된다.
정답입니다 상향절삭은 커터 날의 진행 방향과 이송 방향이 서로 반대입니다.
③ 하향절삭에서는 커터가 공작물을 아래로 누르는 것과 같은 작용을 하므로 공작물 고정에 유리하다.
오답입니다 하향절삭의 절삭분력이 공작물을 테이블 쪽으로 눌러 고정에 유리합니다.
④ 하향절삭에서는 커터의 마모가 적고 동력 소비가 적다.
오답입니다 하향절삭은 미끄럼 마찰이 적어 공구수명이 길고 동력 소비도 적습니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 상향절삭에서는 밀링커터의 진행 방향과 테이블의 이송 방향이 같으므로 이송기구의 백래시가 제거된다.

상향절삭은 커터 날이 이송 방향과 반대로 움직이면서 칩 두께가 0에서 최대로 늘어나는 방식이고, 하향절삭은 날의 진행 방향과 이송 방향이 같아 칩 두께가 최대에서 0으로 줄어드는 방식입니다. 백래시가 문제되는 쪽은 이송 방향과 절삭분력 방향이 같은 하향절삭이므로 백래시 제거장치가 필요하고, 상향절삭은 절삭력이 이송을 밀어내는 방향이라 백래시 영향을 받지 않습니다. 두 방향이 같다고 한 ②는 하향절삭에 대한 설명이므로 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 상향절삭 # 하향절삭 # 백래시

Q16

드릴링 머신을 이용한 작업에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 스팟 페이싱(spot facing)은 볼트의 머리가 공작물에 묻히도록 단이 있는 구멍을 만드는 가공방법이다.
오답입니다 단이 있는 구멍으로 볼트 머리를 묻는 것은 카운터 보링의 설명입니다.
② 카운터 싱킹(counter sinking)은 접시머리 나사의 머리가 들어갈 부분을 원추형으로 만드는 가공방법이다.
정답입니다 접시머리 나사에 맞추어 구멍 입구를 원뿔로 깎는 것이 카운터 싱킹입니다.
③ 카운터 보링(counter boring)은 이미 존재하는 구멍의 내면을 원하는 치수정밀도로 가공하는 방법이다.
오답입니다 기존 구멍의 내면을 정밀 치수로 넓히는 것은 보링의 설명입니다.
④ 보링(boring)은 볼트 머리나 너트 등이 닿는 부분을 국부적으로 깎아서 자리를 만드는 가공방법이다.
오답입니다 볼트·너트 자리면을 국부적으로 평평하게 깎는 것은 스팟 페이싱의 설명입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 카운터 싱킹(counter sinking)은 접시머리 나사의 머리가 들어갈 부분을 원추형으로 만드는 가공방법이다.

카운터 싱킹은 접시머리 나사의 원뿔형 머리가 표면 아래로 들어가도록 구멍 입구를 원추형으로 깎는 작업입니다. 나머지는 서로 설명이 뒤바뀌어 있어, 카운터 보링은 볼트 머리를 묻을 단이 있는 원통 구멍을, 스팟 페이싱은 볼트·너트가 닿는 자리를 평평하게 깎는 작업을, 보링은 이미 뚫린 구멍을 원하는 치수정밀도로 넓히는 작업을 가리킵니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 절삭가공 # 드릴링 # 카운터싱킹 # 카운터보링 # 스팟페이싱

Q17

단위 부품당 절삭공정의 경제성을 고려할 때 주어진 공정의 생산비용을 최소로 하는 절삭속도의 결정이 중요하다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 단위 부품당 공구를 교환하는 시간에 대한 비용은 절삭속도에 반비례한다.
정답입니다 공구수명이 급격히 짧아지므로 교환 횟수와 비용은 절삭속도가 커질수록 증가합니다.
② 단위 부품당 공구가 가공하는 시간에 대한 비용은 절삭속도에 반비례한다.
오답입니다 가공시간은 $T_{m}$ ∝ 1/v이므로 그 비용도 절삭속도에 반비례합니다.
③ 단위 부품당 작업자가 공작물을 장착, 탈착하는 데 필요한 시간에 대한 비용은 절삭속도와 무관하다.
오답입니다 장착·탈착 시간은 절삭조건과 무관한 고정 시간입니다.
④ 단위 부품당 공구비용은 절삭속도에 비례한다.
오답입니다 부품당 소모 공구 수가 늘어나므로 공구비용은 절삭속도와 함께 증가합니다.

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정답 ① 단위 부품당 공구를 교환하는 시간에 대한 비용은 절삭속도에 반비례한다.

단위 부품당 가공시간은 $T_{m}$ ∝ 1/v이므로 가공시간 비용은 절삭속도에 반비례합니다. 반면 부품당 공구교환 횟수는 $T_{m}$ /T이고 테일러 공구수명식 vTⁿ = C 에서 T ∝ v^(-1/n)이므로 $T_{m}$ /T ∝ v^(1/n - 1) 이 되어, 1/n > 1인 실제 조건에서는 절삭속도가 커질수록 증가합니다. 즉 공구교환 시간비용과 공구비용은 절삭속도에 비례해 늘어나며, 이 둘과 감소하는 가공비의 합이 최소가 되는 지점이 경제적 절삭속도입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 절삭가공 # 절삭경제성 # 테일러공구수명식 # 경제적절삭속도 # 공구교환비용

Q18

연삭숫돌에 가장 널리 사용되는 결합제인 비트리파이드(vitrified) 결합제를 사용한 연삭숫돌에 대한 특성으로 적절하지 않은 것은?

① 유기질 숫돌이라고도 불린다.
정답입니다 장석·점토를 소결한 무기질(세라믹) 결합제이므로 유기질이 아닙니다.
② 결합제의 원료는 장석과 진흙으로 구성된다.
오답입니다 장석과 진흙(점토)을 배합해 고온에서 소결하는 것이 맞습니다.
③ 기름, 수분에 대한 저항성이 있다.
오답입니다 무기질이라 기름·물·산에 침식되지 않습니다.
④ 취성이 있으므로 기계적 충격에 대한 저항성이 떨어진다.
오답입니다 도자기와 같은 성질이라 취성이 크고 충격에 약합니다.

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정답 ① 유기질 숫돌이라고도 불린다.

비트리파이드 결합제(V)는 장석과 점토를 배합해 1,300 ℃ 안팎에서 소결한 도자기질 결합제로, 연삭숫돌 전체의 약 80%를 차지하는 대표적인 무기질 결합제입니다. 무기질이므로 기름·물·산에 대한 저항성이 크지만 도자기처럼 취성이 커서 기계적 충격에는 약합니다. 유기질 결합제는 레지노이드(B), 셸락(E), 러버(R) 계열이므로 ①이 적절하지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 비트리파이드 # 결합제 # 레지노이드

Q19

미소전자기계기구 구현을 위한 대표 공정 중 하나인 실리콘 산화공정에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

① 산화막은 실리콘 표면의 아래쪽으로도 성장한다.
오답입니다 실리콘을 소비하며 자라므로 원래 표면보다 아래로도 성장합니다.
② 생성된 산화물 두께는 소비되는 실리콘 두께보다 크다.
오답입니다 소비된 실리콘 두께의 약 2.27배 두께로 산화막이 자랍니다.
③ 증착기술로 얻어진 산화물보다 순도가 낮다.
정답입니다 열산화막은 실리콘 자체를 소비해 자라므로 증착 산화막보다 순도가 높습니다.
④ 수증기 분위기에서 산화시키는 기술을 습식산화라고 하며, 건식산화보다 성장속도가 빠르다.
오답입니다 수증기를 쓰는 습식산화는 확산이 빨라 건식산화보다 성장속도가 큽니다.

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정답 ③ 증착기술로 얻어진 산화물보다 순도가 낮다.

열산화는 실리콘 자체가 산소와 반응해 SiO₂를 만드는 공정이므로 산화막의 약 44%가 원래 표면보다 아래쪽에서 자라고, 소비된 실리콘 두께의 약 2.27배 두께의 산화막이 생깁니다. 이렇게 만들어진 열산화막은 계면 결함과 불순물이 적어 CVD 등 증착으로 얻은 산화막보다 순도와 절연 품질이 높습니다. 순도가 낮다고 한 ③이 적절하지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 특수가공 # MEMS # 실리콘산화 # 습식산화 # 열산화막

Q20

방전가공(EDM, electrical discharge machining)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 전극으로 흑연이 주로 사용되고, 황동, 구리 등도 사용된다.
오답입니다 흑연 전극이 가장 널리 쓰이고 황동·구리·구리텅스텐도 사용됩니다.
② 공작물의 경도, 강도, 인성에 따라 소재제거율 및 정밀도가 영향을 받는다.
정답입니다 방전가공의 제거 기구는 용융·기화이므로 기계적 성질과는 무관합니다.
③ 전도체의 재료이면 어떤 재료도 가공이 가능하다.
오답입니다 전기가 통하기만 하면 초경합금·담금질강도 가공할 수 있습니다.
④ 공구마멸은 가공되는 치수정확도와 형상에 영향을 주므로 중요한 인자이다.
오답입니다 전극이 소모되면 형상이 변하므로 전극 소모비 관리가 중요합니다.

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정답 ② 공작물의 경도, 강도, 인성에 따라 소재제거율 및 정밀도가 영향을 받는다.

방전가공은 절연성 가공액 속에서 전극과 공작물 사이에 아크 방전을 일으켜 재료를 국부적으로 용융·기화시켜 제거하는 열적 가공입니다. 따라서 소재제거율은 융점·비열·열전도도 같은 열적 성질에 좌우되며, 경도·강도·인성 같은 기계적 성질과는 관계가 없어 담금질강이나 초경합금도 쉽게 가공됩니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 특수가공 # 방전가공 # 전극재료 # 소재제거율 # 열적가공

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