2020년 서울시 9급 기계일반 제1·2회 B책형 기출문제 풀이

2020 9급 서울시 기계일반 제1·2회 B책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

Q01Q02Q03Q04Q05Q06Q07Q08Q09Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q18Q19Q20

Q01

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기계제도의 정투상법에서 사용되는 제3각법과 제1각법의 설명 중 가장 옳은 것은?

• ① 제3각법에서는 정면도의 오른쪽에 우측면도가 위치한다.

  정답입니다 제3각법은 눈-투상면-물체 순이라 우측면도가 정면도 오른쪽에 옵니다.

• ② 제3각법에서는 정면도 기준으로 우측면도와 배면도를 위주로 그린다.

  오답입니다 제3각법은 정면도·평면도·우측면도를 주로 쓰고 배면도는 잘 쓰지 않습니다.

• ③ 우리나라에서는 대부분의 회사에서 제1각법을 채택하고 있다.

  오답입니다 우리나라 KS 제도 규격은 제3각법을 원칙으로 하고 있습니다.

• ④ 제1각법에서는 평면도가 정면도의 위에 배치된다.

  오답입니다 제1각법에서는 평면도가 정면도의 아래쪽에 배치됩니다.

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정답 ① 제3각법에서는 정면도의 오른쪽에 우측면도가 위치한다.

제3각법은 눈-투상면-물체 순서로 보아 물체를 본 쪽에 그대로 그리므로 정면도 오른쪽에 우측면도, 정면도 위에 평면도가 놓입니다. 제1각법은 눈-물체-투상면 순서라 좌우·상하가 뒤바뀌어 우측면도가 왼쪽에, 평면도가 아래에 놓입니다. KS와 우리나라 기계제도는 제3각법을 원칙으로 합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 측정 # 기계제도 # 정투상법 # 제3각법 # 제1각법

Q02

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체인 전동의 특징에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 속비가 일정하며 미끄럼이 없다.

  오답입니다 스프로킷 이와 링크가 물려 돌아가므로 미끄럼 없이 속비가 일정합니다.

• ② 유지 및 수리가 어렵고 체인의 길이조절이 불가능하다.

  정답입니다 체인은 링크를 떼고 붙여 길이를 조절할 수 있고 분해·정비도 쉽습니다.

• ③ 체인의 탄성에 의해 외부 충격을 어느 정도 흡수할 수 있다.

  오답입니다 링크의 탄성과 유막이 충격을 어느 정도 흡수해 줍니다.

• ④ 초기 장력이 필요가 없어 작용 베어링에 예압이 거의 없다.

  오답입니다 맞물림 전동이라 벨트처럼 초기 장력을 걸 필요가 없습니다.

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정답 ② 유지 및 수리가 어렵고 체인의 길이조절이 불가능하다.

체인 전동은 스프로킷 이와 링크가 직접 맞물리는 전동이라 미끄럼이 없어 속비가 일정하고, 초기 장력이 필요 없어 축과 베어링에 걸리는 예압이 작습니다. 체인은 링크 단위로 이어 붙이거나 떼어 낼 수 있으므로 길이 조절이 자유롭고 부분 교체·정비도 쉽습니다. 길이조절이 불가능하다는 ②의 설명이 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 체인전동 # 스프로킷 # 속도비 # 초기장력

Q03

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강구(steel ball)를 일정한 하중으로 시험편 표면에 압입하여 재료의 경도를 시험하는 방법은?

• ① 쇼어(Shore) 경도 시험

  오답입니다 쇼어 경도는 다이아몬드를 붙인 해머를 떨어뜨려 튀어오른 높이로 재는 반발식 시험입니다.

• ② 비커스(Vikers) 경도 시험

  오답입니다 비커스는 꼭지각 136°의 다이아몬드 사각뿔 압자를 씁니다.

• ③ 침투탐상법(penetrant inspection)

  오답입니다 침투탐상법은 경도가 아니라 표면 결함을 찾는 비파괴검사입니다.

• ④ 브리넬(Brinell) 경도 시험

  정답입니다 강구 압자를 일정 하중으로 눌러 압흔 면적으로 경도를 구합니다.

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정답 ④ 브리넬(Brinell) 경도 시험

브리넬 경도 시험은 지름 D의 강구를 하중 P로 시험편에 압입한 뒤 남은 압흔의 표면적으로 나누어 HB = P/A 로 경도를 구하는 압입식 시험입니다. 쇼어는 반발 높이, 비커스와 로크웰은 다이아몬드 압자를 쓰고, 침투탐상법은 경도시험이 아닌 비파괴검사입니다. 따라서 ④입니다.
※ ②의 “비커스(Vikers)”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “Vickers”의 오식입니다.

키워드 # 기계재료 # 경도시험 # 브리넬경도 # 강구압자 # 압입시험

Q04

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유압펌프에서 공동현상(cavitation)을 방지하는 방법으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 펌프 설치 높이를 가능한 한 낮춤

  오답입니다 설치 높이를 낮추면 흡입양정이 줄어 흡입측 압력이 올라갑니다.

• ② 두 대 이상의 펌프를 사용

  오답입니다 펌프를 나누어 쓰면 한 대가 담당하는 유량이 줄어 유리합니다.

• ③ 저항을 작게 하여 손실 수두를 줄임

  오답입니다 흡입관 손실수두를 줄이면 흡입측 압력 강하가 작아집니다.

• ④ 펌프의 회전수를 높임

  정답입니다 회전수를 높이면 흡입측 유속이 빨라져 압력이 더 떨어집니다.

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정답 ④ 펌프의 회전수를 높임

공동현상은 흡입측 압력이 작동유의 포화증기압 아래로 떨어져 기포가 생겼다가 고압부에서 터지는 현상입니다. 따라서 설치 높이를 낮추고, 흡입관 손실을 줄이고, 펌프를 여러 대로 나누어 유량 부담을 덜어 흡입압력을 높이는 쪽이 대책입니다. 회전수를 높이면 흡입측 유속과 손실이 함께 커져 압력이 더 내려가므로 오히려 공동현상을 부추깁니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 유압공압 # 공동현상 # 유압펌프 # 흡입양정 # 포화증기압

Q05

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주조에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 목형을 제작할 때 목형의 치수는 주물의 치수보다 커야 한다.

  오답입니다 수축여유·가공여유를 더해야 하므로 목형이 주물보다 큽니다.

• ② 주입구(gate)는 탕도에서 직접 쇳물이 흘러들어가는 부분이다.

  오답입니다 탕도(runner)를 지난 쇳물이 주형 공동으로 들어가는 입구가 주입구입니다.

• ③ 셀몰드법(shell mold process)은 주로 대형 주조에 유리하다.

  정답입니다 셀몰드법은 얇은 셸 주형을 쓰므로 소형 정밀 주물에 적합합니다.

• ④ 다이캐스팅법(die casting process)은 금형이 정밀하고 용융점이 낮은 금속에 적합하다.

  오답입니다 다이캐스팅은 Al·Zn·Mg 같은 저융점 합금을 정밀 금형에 압입합니다.

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정답 ③ 셀몰드법(shell mold process)은 주로 대형 주조에 유리하다.

셀몰드법(C 프로세스)은 규사와 열경화성 수지를 가열 금형에 붙여 만든 얇은 셸을 주형으로 쓰는 방법으로, 치수 정밀도와 표면이 좋은 대신 주형 강도가 약해 소형·박육 정밀 주물에 주로 쓰입니다. 목형은 수축·가공여유 때문에 주물보다 크게 만들고, 주입구는 탕도에서 주형으로 쇳물이 들어가는 부분이며, 다이캐스팅은 저융점 합금을 정밀 금형에 고압으로 밀어 넣는 공법입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계공작법 # 주조 # 셀몰드법 # 다이캐스팅 # 탕구계

Q06

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2중나사(2줄나사)에서 나사를 25mm 전진시키는 데 2.5회전을 요한다면 이 나사의 피치(pitch)는?

• ① 5mm

  정답입니다 리드 25/2.5 = 10 mm이고 2줄이므로 피치는 10/2 = 5 mm입니다.

• ② 10mm

  오답입니다 리드 10 mm를 그대로 피치로 착각하면 나오는 값입니다.

• ③ 15mm

  오답입니다 전진거리 25 mm 에서 리드 10 mm 를 뺀 값으로, 피치와는 관계가 없습니다.

• ④ 20mm

  오답입니다 리드에 줄 수를 곱해 버렸을 때 나오는 값입니다.

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정답 ① 5mm

리드는 나사를 1회전시켰을 때 축방향으로 나아가는 거리이므로 L = 25 mm ÷ 2.5회전 = 10 mm입니다. 리드와 피치의 관계는 L = n·p (n은 줄 수)이고 여기서는 2줄나사이므로 n = 2입니다. 따라서 p = L/n = 10/2 = 5 mm입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 나사 # 리드 # 피치 # 다줄나사

Q07

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기어의 피치원 지름이 20mm이고 잇수가 10개일 때, 이의 크기를 나타내는 모듈의 값은?

• ① 0.4

  오답입니다 모듈 m = D/Z 로도, 그 역수 Z/D = 0.5 로도 얻어지지 않는 값입니다.

• ② 0.5

  오답입니다 지름과 잇수를 거꾸로 나누어 Z/D 로 계산한 값입니다.

• ③ 2

  정답입니다 m = D/Z = 20/10 = 2입니다.

• ④ 4

  오답입니다 모듈 2 의 두 배로, 작용 이높이(2m = 4 mm)와 혼동했을 때 나오는 값입니다.

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정답 ③ 2

모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값으로 m = D/Z 로 정의되며 이의 크기를 나타냅니다. D = 20 mm, Z = 10개이므로 m = 20/10 = 2입니다. 참고로 원주피치는 p = πm = 2π mm 가 됩니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 기어 # 모듈 # 피치원지름 # 잇수

Q08

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티타늄(titanium)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 녹는점이 낮아 고온보다 저온에서 작동하는 기계 구조에만 사용된다.

  정답입니다 티타늄의 융점은 약 1,668 ℃로 높아 고온용 부품에도 널리 쓰입니다.

• ② 생체 친화도가 높아 치아 임플란트(implant)에 사용된다.

  오답입니다 인체와 반응하지 않아 임플란트·인공관절 재료로 쓰입니다.

• ③ 비중에 비해 강도가 높다.

  오답입니다 비중 4.5로 가벼우면서 강도가 높아 비강도가 매우 큽니다.

• ④ 내식성이 우수하여 화학공업용 재료에 사용된다.

  오답입니다 표면에 치밀한 TiO₂ 산화피막이 생겨 내식성이 뛰어납니다.

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정답 ① 녹는점이 낮아 고온보다 저온에서 작동하는 기계 구조에만 사용된다.

티타늄의 융점은 약 1,668 ℃로 강(약 1,538 ℃)보다도 높아 항공기 엔진처럼 고온에서 쓰이는 부품에 사용됩니다. 또 비중이 4.5로 강의 약 60% 수준이면서 강도가 높아 비강도가 크고, 치밀한 산화피막 덕분에 내식성과 생체 친화성이 뛰어나 화학공업용 재료와 임플란트에 쓰입니다. 녹는점이 낮아 저온에서만 쓴다는 ①의 설명이 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계재료 # 티타늄 # 비강도 # 내식성 # 생체적합성

Q09

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CNC공작기계의 서보기구를 제어하는 방식과 그에 대한 설명을 옳게 짝지은 것은?

<보기 1> ㈎ 개방회로 제어방식(open loop system) ㈏ 반폐쇄회로 제어방식(semi-closed loop system) ㈐ 폐쇄회로 제어방식(closed loop system)

<보기 2> A. 검출기나 피드백 회로를 가지지 않기 때문에 구성은 간단하지만 구동계의 정밀도에 직접 영향을 받는다. B. 위치 검출 정보를 축의 회전각으로부터 얻는 것과 같이 물리량을 직접 검출하지 않고 다른 물리량의 관계로부터 검출하는 방식으로 정밀하게 제작된 구동계에서 사용된다. C. 위치를 직접 검출한 후 위치 편차를 피드백하는 방식으로 특별히 정도를 필요로 하는 정밀공작기계에 사용된다.

• ① ㈎ A, ㈏ B, ㈐ C

  정답입니다 개방-검출기 없음(A), 반폐쇄-회전각 간접 검출(B), 폐쇄-위치 직접 검출(C)입니다.

• ② ㈎ B, ㈏ C, ㈐ A

  오답입니다 개방회로에는 피드백이 없으므로 B가 대응할 수 없습니다.

• ③ ㈎ C, ㈏ A, ㈐ B

  오답입니다 개방회로에 위치 직접 검출(C)을 붙인 잘못된 짝입니다.

• ④ ㈎ A, ㈏ C, ㈐ B

  오답입니다 반폐쇄와 폐쇄의 설명이 서로 뒤바뀌었습니다.

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정답 ① ㈎ A, ㈏ B, ㈐ C

개방회로 방식은 검출기와 피드백 회로가 아예 없어 구조는 간단하지만 구동계 정밀도에 그대로 좌우되므로 A입니다. 반폐쇄회로 방식은 테이블 위치를 직접 재지 않고 서보모터나 볼스크루 축의 회전각(엔코더)에서 간접적으로 알아내므로 B입니다. 폐쇄회로 방식은 스케일 등으로 테이블 위치를 직접 검출해 편차를 되먹임하므로 정밀공작기계에 쓰이는 C입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # CNC공작기계 # 서보기구 # 폐쇄회로제어 # 반폐쇄회로제어

Q10

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<보기>의 유압기기 기호에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

• ① 일부분에서의 압력(2차측)을 주회로 압력(1차측)보다 낮은 설정값으로 유지할 목적으로 사용하는 밸브

  오답입니다 2차측을 낮게 유지하는 것은 감압밸브로, 파일럿을 출구쪽에서 받습니다.

• ② 미리 설정한 압력으로 유지할 목적으로 사용하는 밸브

  정답입니다 입구쪽 파일럿과 스프링으로 균형을 잡는 노멀 클로즈 밸브, 곧 릴리프 밸브입니다.

• ③ 여러 액추에이터 사이의 작동순서를 자동으로 제어하는 밸브

  오답입니다 작동순서를 정하는 것은 시퀀스 밸브로 2차측 출구가 탱크가 아닙니다.

• ④ 유량을 설정한 값으로 제어하는 밸브

  오답입니다 유량제어는 교축부 기호로 그리며 스프링·파일럿 구조가 아닙니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 미리 설정한 압력으로 유지할 목적으로 사용하는 밸브

그림의 기호는 사각형 안 화살표가 상시 닫힘 위치에 있고, 한쪽은 스프링, 반대쪽은 입구(1차측)에서 끌어온 점선의 파일럿 라인으로 눌리며, 출구는 탱크(T)로 이어져 있습니다. 이는 입구 압력이 스프링으로 설정한 값을 넘으면 열려 여분의 기름을 탱크로 흘려보내 회로 압력을 설정값으로 유지하는 릴리프 밸브의 기호입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 유압공압 # 릴리프밸브 # 압력제어밸브 # 유압기호 # 파일럿라인

Q11

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용접의 종류 중 융접에 해당하지 않는 것은?

• ① 저항용접

  정답입니다 저항용접은 저항열로 가열한 뒤 가압해 붙이는 압접(壓接)입니다.

• ② 가스용접

  오답입니다 가스용접은 산소-아세틸렌 불꽃으로 모재를 녹이는 융접입니다.

• ③ 아크용접

  오답입니다 아크용접은 아크열로 모재와 용가재를 녹이는 대표적 융접입니다.

• ④ 플라즈마용접

  오답입니다 플라즈마용접은 플라즈마 아크로 모재를 녹이는 융접입니다.

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정답 ① 저항용접

용접은 모재를 녹여 붙이는 융접(fusion welding), 가압해 붙이는 압접(pressure welding), 모재보다 융점이 낮은 용가재만 녹이는 납땜(brazing·soldering)으로 나뉩니다. 가스용접·아크용접·플라즈마용접·테르밋용접 등은 융접이지만, 저항용접(점용접·심용접·프로젝션용접)은 저항열로 가열한 뒤 전극으로 가압해 접합하는 압접에 속합니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # 용접 # 융접 # 압접 # 저항용접

Q12

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가공 재료의 표면을 다듬는 입자가공에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 래핑(lapping)은 랩(lap)과 가공물 사이에 미세한 분말상태의 랩제를 넣고 이들 사이에 상대운동을 시켜 매끄러운 표면을 얻는 방법이다.

  오답입니다 랩과 공작물 사이에 랩제를 넣고 상대운동시키는 래핑 설명이 맞습니다.

• ② 호닝(honing)은 주로 원통내면을 대상으로 한 정밀 다듬질 가공으로 공구를 축 방향의 왕복운동과 회전운동을 동시에 시키며 미소량을 연삭하여 치수 정밀도를 얻는 방법이다.

  오답입니다 내면에 혼을 넣어 왕복+회전시키는 호닝 설명이 맞습니다.

• ③ 배럴가공(barrel finishing)은 회전 또는 진동하는 다각형의 상자 속에 공작물과 연마제 및 가공액 등을 넣고 서로 충돌시켜 매끈한 가공면을 얻는 방법이다.

  오답입니다 상자에 공작물과 미디어를 넣고 회전·진동시키는 배럴가공 설명이 맞습니다.

• ④ 숏피닝(shot peening)은 정밀 다듬질된 공작물 위에 미세한 숫돌을 접촉시키고 공작물을 회전시키면서 축 방향으로 진동을 주어 치수 정밀도가 높은 표면을 얻는 방법이다.

  정답입니다 이것은 슈퍼피니싱의 설명이고, 숏피닝은 강구를 분사하는 가공입니다.

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정답 ④ 숏피닝(shot peening)은 정밀 다듬질된 공작물 위에 미세한 숫돌을 접촉시키고 공작물을 회전시키면서 축 방향으로 진동을 주어 치수 정밀도가 높은 표면을 얻는 방법이다.

④에 적힌 “미세한 숫돌을 가볍게 눌러 대고 축방향 진동을 주는 가공”은 슈퍼피니싱(superfinishing)의 설명입니다. 숏피닝은 작은 강구(shot)를 공작물 표면에 고속으로 분사해 표면층에 압축 잔류응력을 남기는 가공으로, 치수 정밀도를 얻는 다듬질이 아니라 피로강도를 높이는 표면처리에 가깝습니다. 래핑·호닝·배럴가공의 설명은 모두 옳습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 입자가공 # 래핑 # 호닝 # 숏피닝 # 슈퍼피니싱

Q13

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“응력−변형률 선도”의 비례한도(proportional limit) 내에서는 응력과 변형률 사이에 후크의 법칙(Hooke’s law)이 성립한다. 즉 $\sigma =E\epsilon$가 된다. 이때, “$E$”에 해당하는 것으로 가장 옳은 것은?

• ① 탄성한도

  오답입니다 탄성한도는 하중을 없앴을 때 변형이 완전히 되돌아가는 한계 응력입니다.

• ② 공칭응력

  오답입니다 공칭응력은 하중을 처음 단면적으로 나눈 응력값입니다.

• ③ 종탄성계수

  정답입니다 σ = Eε 에서 E는 직선부의 기울기, 곧 세로탄성계수(영률)입니다.

• ④ 진응력

  오답입니다 진응력은 하중을 그 순간의 실제 단면적으로 나눈 응력입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 종탄성계수

비례한도 안에서는 응력과 변형률이 정비례하며 이 관계가 후크의 법칙 σ = Eε입니다. 여기서 비례상수 E는 응력-변형률 선도 직선부의 기울기로, 종탄성계수(세로탄성계수, 영률)라고 부릅니다. 탄성한도·공칭응력·진응력은 모두 응력의 크기를 가리키는 말이지 비례상수가 아닙니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 재료역학 # 후크의법칙 # 종탄성계수 # 응력변형률선도 # 비례한도

Q14

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길이의 변화를 나사의 회전각과 지름에 의해 확대하고 확대된 길이에 눈금을 붙여 미소의 길이변화를 읽도록 한 측정기기는?

• ① 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

  오답입니다 버니어 캘리퍼스는 아들자 눈금의 차이를 이용해 읽습니다.

• ② 마이크로미터(micrometer)

  정답입니다 나사의 피치를 딤블 원주로 확대해 1/100 mm까지 읽습니다.

• ③ 하이트 게이지(height gauge)

  오답입니다 하이트 게이지는 정반 위 높이나 금긋기에 쓰는 측정기입니다.

• ④ 한계 게이지(limit gauge)

  오답입니다 한계 게이지는 통과·정지 두 쪽으로 합격 여부만 판정합니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 마이크로미터(micrometer)

마이크로미터는 스핀들 나사가 1회전할 때 피치만큼 전진하는 것을 딤블 원주 눈금으로 확대해 읽는 측정기입니다. 피치 0.5 mm 나사에 딤블을 50등분하면 눈금 한 칸이 0.01 mm가 되어 미소한 길이 변화를 읽을 수 있습니다. 즉 길이 변화를 나사의 회전각과 딤블 지름으로 확대하는 원리입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 측정 # 마이크로미터 # 나사확대 # 딤블 # 길이측정

Q15

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<보기>에서 설명하는 것으로 가장 옳은 것은?

담금질에 의해 생긴 단단하고 취약하며 불안정한 조직을 변태 또는 석출을 진행시켜 다소 안정한 조직으로 만들고 동시에 잔류응력을 감소시키며, 적당한 인성을 부여하기 위하여 페라이트와 오스테나이트 및 시멘타이트(Fe3C)가 평형상태에 있는 온도 영역 이하의 온도로 가열 후 냉각하는 열처리 방법

• ① 어닐링(annealing)

  오답입니다 어닐링은 A₃·A₁ 변태점 이상으로 가열 후 서냉해 연화시키는 처리입니다.

• ② 노멀라이징(normalizing)

  오답입니다 노멀라이징은 변태점 이상 가열 후 공랭해 조직을 표준화합니다.

• ③ 템퍼링(tempering)

  정답입니다 담금질한 마텐자이트를 A₁ 이하로 뜨임해 인성을 주는 처리입니다.

• ④ 세라다이징(sheradizing)

  오답입니다 세라다이징은 아연을 침투시키는 금속침투법으로 열처리 4대 처리가 아닙니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 템퍼링(tempering)

담금질로 생긴 마텐자이트는 단단하지만 취약하고 잔류응력이 큰 불안정한 조직입니다. 이를 A₁ 변태점(페라이트·오스테나이트·시멘타이트가 평형을 이루는 727 ℃) 이하로 다시 가열했다가 냉각하면 조직이 안정해지고 잔류응력이 줄면서 적당한 인성을 얻는데, 이 처리가 뜨임(템퍼링)입니다. 따라서 ③입니다.
※ ④의 “세라다이징(sheradizing)”은 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 “sherardizing”의 오식입니다.

키워드 # 기계재료 # 열처리 # 템퍼링 # 담금질 # 마텐자이트

Q16

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연화한 열가소성수지 튜브 내에 압축공기를 불어 넣고 금형의 안쪽에서 팽창시켜 각종 플라스틱용기를 성형하는 공정으로 가장 옳은 것은?

• ① 압출성형

  오답입니다 압출성형은 다이를 통해 밀어내 일정 단면의 긴 제품을 뽑습니다.

• ② 블로우성형

  정답입니다 연화된 튜브(패리슨)에 공기를 불어 금형에 밀착시키는 공정입니다.

• ③ 열성형

  오답입니다 열성형은 가열한 시트를 진공·압력으로 금형에 밀착시키는 공정입니다.

• ④ 회전성형

  오답입니다 회전성형은 분말을 넣은 금형을 회전시켜 내벽에 붙이는 공정입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 블로우성형

블로우성형은 압출이나 사출로 만든 연화 상태의 튜브(패리슨)를 금형 사이에 물린 뒤 안쪽에 압축공기를 불어 넣어 금형 내벽에 밀착시켜 중공 제품을 만드는 공정입니다. PET 음료병이나 세제 용기처럼 속이 빈 플라스틱 용기 대부분이 이 방법으로 만들어집니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 소성가공 # 플라스틱성형 # 블로우성형 # 패리슨 # 열가소성수지

Q17

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<보기>와 같이 길이 $l$인 단순보에 집중하중 $P$가 보의 중앙에 작용하고 있을 때의 최대 처짐량을 ${\delta }_c$라고 하면, 집중하중 $P$의 작용점을 $a$$=$$\frac{3}{4}$$l$, $b$$=$$\frac{l}{4}$로 이동하였을 때의 최대 처짐량은 ${\delta }_c$의 몇 배가 되는가? (단, 보의 자중은 무시한다.)

• ① $\frac{3}{4}$

  오답입니다 a/l = 3/4 를 그대로 답으로 쓴 값입니다.

• ② $\frac{9}{16}$

  정답입니다 δ = Pa²b²/(3EIl) 에 a=3l/4, b=l/4 를 넣으면 ${\delta }_c$의 9/16배입니다.

• ③ $\frac{4}{3}$

  오답입니다 ①의 역수로, 이동 후 처짐이 커진다고 잘못 본 값입니다.

• ④ $\frac{16}{9}$

  오답입니다 정답 9/16 의 역수 (4/3)²로, 분자와 분모를 뒤집었을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 9/16

단순보 중앙에 집중하중이 걸릴 때의 최대 처짐은 ${\delta }_c$ = Pl³/(48EI)입니다. 하중점이 양단에서 각각 a, b 만큼 떨어진 경우 하중점에서의 처짐은 δ = Pa²b²/(3EIl)이므로 a = 3l/4, b = l/4 를 넣으면 δ = P(9l²/16)(l²/16)/(3EIl) = 3Pl³/(256EI)입니다. 두 값의 비는 (3/256)/(1/48) = 144/256 = 9/16 배입니다. 참고로 하중이 한쪽으로 치우치면 처짐이 가장 큰 곳은 하중점이 아니라 보 중앙 쪽으로 조금 옮겨가고 그때의 엄밀한 최대 처짐은 ${\delta }_{\text{max}}$ = Pb(l²−b²)^(3/2)/(9√3EIl) = 5√5Pl³/(768EI) ≈ 0.699${\delta }_c$ 인데 이 값은 보기에 없으므로, 이 문항은 하중점 처짐을 최대 처짐으로 본 것입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 재료역학 # 단순보 # 처짐 # 집중하중 # 보의탄성곡선

Q18

문항 목록

기어에서 이의 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위한 방법으로 가장 옳지 않은 것은?

• ① 피니언의 잇수를 최소 치수 이상으로 한다.

  오답입니다 피니언 잇수를 한계잇수 이상으로 하면 언더컷·간섭을 피할 수 있습니다.

• ② 기어의 잇수를 한계치수 이하로 한다.

  오답입니다 큰 기어의 잇수를 한계치수 이하로 제한하면 간섭을 막을 수 있습니다.

• ③ 압력각을 크게 한다.

  오답입니다 압력각을 크게 하면 기초원이 작아져 인벌류트 이면이 넓어지므로 간섭이 줄어듭니다.

• ④ 기어와 피니언의 잇수비를 매우 크게 한다.

  정답입니다 잇수비가 커질수록 큰 기어의 이끝이 피니언 이뿌리를 파고들어 간섭이 심해집니다.

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정답 ④ 기어와 피니언의 잇수비를 매우 크게 한다.

이의 간섭은 한쪽 기어의 이끝이 상대 기어의 이뿌리(기초원 안쪽 비인벌류트부)를 파고들 때 생깁니다. 대책은 피니언 잇수를 한계잇수 이상으로 늘리고, 큰 기어의 잇수를 한계치수 이하로 제한하며, 압력각을 크게 하거나 이끝을 깎아 낮추고 전위기어를 쓰는 것입니다. 잇수비를 매우 크게 하면 상대적으로 피니언이 작아져 간섭이 오히려 심해집니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 기어 # 이의간섭 # 언더컷 # 압력각 # 한계잇수

Q19

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보일러에서 연소가스의 폐열을 이용하여 보일러 급수를 예열시키는 장치는?

• ① 절탄기(economizer)

  정답입니다 연도의 폐열로 보일러 급수를 예열하는 부속장치입니다.

• ② 과열기(super heater)

  오답입니다 과열기는 포화증기를 더 가열해 과열증기로 만듭니다.

• ③ 공기예열기(air preheater)

  오답입니다 공기예열기는 폐열로 연소용 공기를 데웁니다.

• ④ 집진기

  오답입니다 집진기는 배기가스 속 분진을 걸러 내는 환경설비입니다.

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정답 ① 절탄기(economizer)

절탄기는 보일러 연도에 설치해 빠져나가는 연소가스의 폐열로 보일러 급수를 미리 데우는 장치입니다. 급수 온도가 올라가면 증발에 필요한 열량이 줄어 연료 소비가 감소하고 보일러 효율이 좋아집니다. 같은 폐열회수 장치라도 과열기는 증기를, 공기예열기는 연소용 공기를 데운다는 점에서 다릅니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 열역학 # 보일러 # 절탄기 # 폐열회수 # 급수예열

Q20

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<보기>와 같이 직육면체 물체($OPQRABCD$)에 힘 $\mathrm{𝐊𝐋}$가 점 $C$에 작용할 때 점 $O$와 점 $A$에서의 모멘트는? (단, $\mathrm{𝐊𝐋}=F$이다.)

• ① 점 O: $bF$, 점 A: $bF$

  오답입니다 모멘트는 힘 F와 나란한 j 성분을 가질 수 없습니다.

• ② 점 O: $-b$, 점 A: $-b$

  오답입니다 힘의 크기 F가 빠져 있어 차원부터 모멘트가 되지 않습니다.

• ③ 점 O: $-cF+aF$, 점 A: $aF$

  정답입니다 $r_{OC}$ = (a, b, c), $r_{AC}$ = (a, b, 0) 에 F = Fj 를 외적한 결과입니다.

• ④ 점 O: $cF-aF$, 점 A: $-aF$

  오답입니다 ③의 부호를 모두 뒤집은 값으로, 외적 순서를 반대로 잡은 결과입니다.

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정답 ③ 점 O: −cFi + aFk, 점 A: aFk

그림에서 O를 원점으로 잡으면 x축 방향 길이가 a, y축 방향이 b, z축 방향이 c이므로 C = (a, b, c), A = (0, 0, c)이고 힘은 F = F j입니다. 점 O에 대한 모멘트는 $M_O$ = $r_{OC}$ × F = (a, b, c) × (0, F, 0) = −cF i + aF k입니다. 점 A에 대해서는 $r_{AC}$ = C − A = (a, b, 0)이므로 $M_A$ = (a, b, 0) × (0, F, 0) = aF k입니다. 따라서 ③입니다.
※ ②의 “−bj”는 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것으로 힘의 크기 기호 F가 빠진 오식입니다.

키워드 # 동역학 # 모멘트 # 벡터외적 # 위치벡터 # 정역학

Q01Q02Q03Q04Q05Q06Q07Q08Q09Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q16Q17Q18Q19Q20

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