2022년 국가직 9급 기계일반 기출문제 풀이

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2022년 국가직 9급 기계일반

2022. 4. 2. 시행·가 책형 · 기출문제

Q01
문항 목록기계적성질ㆍ연성

금속재료의 연성 및 취성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 온도가 올라가면 재료의 연성은 증가한다.
  • 온도가 내려가면 재료의 취성은 증가한다.
  • 높은 취성재료는 소성가공에 적합하지 않다.
  • 탄소강에서는 탄소의 함량이 높아질수록 연성이 증가한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 탄소강에서는 탄소의 함량이 높아질수록 연성이 증가한다.

연성은 재료가 끊어지지 않고 늘어나는 성질이고 취성은 그 반대입니다. 온도가 오르면 원자의 이동이 쉬워져 연성이 커지고, 온도가 내려가면 취성이 커져 저온취성 파괴가 생기기 쉬우며, 취성이 큰 재료는 소성변형 능력이 작아 소성가공에 적합하지 않습니다. 탄소강은 탄소량이 늘수록 시멘타이트가 많아져 강도와 경도는 올라가지만 연성은 오히려 떨어집니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.

키워드#기계재료#기계적성질#연성#취성#탄소함량#온도영향

Q02
문항 목록간접전동ㆍ벨트전동

간접접촉에 의한 동력전달 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 축간 거리가 멀 때 동력을 전달하는 방법이다.
  • 타이밍 벨트 전동 방법은 정확한 회전비를 얻을 수 있다.
  • 체인은 벨트 전동 방법보다 고속회전에 적합하며 진동 및 소음이 적다.
  • 평벨트 전동 방법은 약간의 미끄럼이 생겨 두 축 간의 속도비가 변경될 수 있다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 체인은 벨트 전동 방법보다 고속회전에 적합하며 진동 및 소음이 적다.

벨트나 체인을 쓰는 간접전동은 두 축 사이가 멀 때 동력을 전달하는 방법입니다. 타이밍벨트는 이가 풀리와 맞물려 미끄럼 없이 정확한 회전비를 얻고, 평벨트는 마찰로 전달하므로 약간의 미끄럼과 크리프 때문에 속도비가 변할 수 있습니다. 체인은 미끄럼 없이 큰 동력을 전달하지만 링크가 스프로킷에 물릴 때 생기는 다각형 효과로 속도가 변동해 고속에서는 진동과 소음이 벨트보다 큽니다. 따라서 옳지 않은 것은 ③입니다.

키워드#기계설계#간접전동#벨트전동#체인전동#타이밍벨트#속도비

Q03
문항 목록기어ㆍ베벨기어

원추형 소재의 표면에 이(teeth)를 만들어 넣은 것으로 서로 교차하는 두 축 사이에 동력을 전달하기 위해 사용되는 기어는?

  • 웜기어
  • 베벨기어
  • 스퍼기어
  • 헬리컬기어
정답과 해설 보기
정답 ② 베벨기어

베벨기어는 원추면에 이를 깎아 만든 기어로, 두 축이 한 점에서 만나는 교차축 사이에 동력을 전달합니다. 웜기어는 서로 만나지도 평행하지도 않은 엇갈린 축에 쓰고, 스퍼기어와 헬리컬기어는 평행축에 쓰는 원통기어입니다. 따라서 ②입니다.

키워드#기계설계#기어#베벨기어#교차축#원추면

Q04
문항 목록인장하중ㆍ응력

단면적 500 mm², 길이 100 mm의 금속시편에 축방향 인장하중 75 kN이 작용할 때 늘어난 길이[mm]는? (탄성계수 40 GPa, 항복강도 250 MPa)

  • 0.125
  • 0.25
  • 0.375
  • 0.5
정답과 해설 보기
정답 ③ 0.375

축응력은 하중을 단면적으로 나눈 값이므로 75 kN ÷ 500 mm² = 150 MPa이며, 항복강도 250 MPa보다 작아 탄성 범위 안에 있습니다. 후크법칙에서 변형률은 150 MPa ÷ 40 GPa = 0.00375이고, 여기에 원래 길이 100 mm를 곱하면 늘어난 길이는 0.375 mm입니다. 따라서 ③입니다.

키워드#재료역학#인장하중#응력#변형률#후크법칙#탄성계수

Q05
문항 목록결정구조ㆍ결정립

금속의 미세 조직에서 결정립(grain)과 결정립계(grain boundary)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 결정립의 크기는 냉각속도에 반비례한다.
  • 결정립이 작을수록 금속의 항복강도가 커진다.
  • 결정립계는 결정립이 성장하면서 다른 결정립들과 분리되는 경계이다.
  • 결정립계는 금속의 강도 및 연성과는 무관하나 가공경화에는 영향을 미친다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 결정립계는 금속의 강도 및 연성과는 무관하나 가공경화에는 영향을 미친다.

냉각속도가 빠를수록 핵생성이 많아져 결정립이 미세해지므로 결정립 크기는 냉각속도에 반비례하고, 결정립이 작을수록 결정립계가 늘어 전위의 이동을 막기 때문에 항복강도가 커집니다. 결정립계는 방위가 서로 다른 결정립이 만나 이루는 경계로, 강도와 연성은 물론 가공경화 거동에도 함께 영향을 줍니다. 따라서 강도·연성과 무관하다고 한 ④가 옳지 않습니다.

키워드#기계재료#결정구조#결정립#결정립계#냉각속도#항복강도

Q06
문항 목록신소재ㆍ비정질합금

기계재료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 비정질합금은 용융상태에서 급랭시켜 얻어진 무질서한 원자 배열을 갖는다.
  • 초고장력합금은 로켓, 미사일 등의 구조재료로 개발된 것으로 우수한 인장강도와 인성을 갖는다.
  • 형상기억합금은 소성변형을 하였더라도 재료의 온도를 올리면 원래의 형상으로 되돌아가는 성질을 가진다.
  • 초탄성합금은 재료가 파단에 이르기까지 수백 % 이상의 큰 신장률을 보이며 복잡한 형상의 성형이 가능하다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 초탄성합금은 재료가 파단에 이르기까지 수백 % 이상의 큰 신장률을 보이며 복잡한 형상의 성형이 가능하다.

비정질합금은 용융금속을 급랭해 결정화를 막은 무질서한 원자배열의 재료이고, 초고장력합금은 로켓·미사일용 구조재료로 개발되어 높은 인장강도와 인성을 가지며, 형상기억합금은 소성변형 뒤 가열하면 오스테나이트로 역변태하면서 원래 형상을 회복합니다. 파단에 이르기까지 수백 % 이상 늘어나는 것은 초소성 재료의 특징이고, 초탄성은 하중을 없애면 곧바로 원형으로 돌아오는 성질을 뜻합니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.

키워드#기계재료#신소재#비정질합금#형상기억합금#초탄성#초소성

Q07
문항 목록축이음ㆍ커플링

축과 축을 연결하여 회전토크를 전달하는 기계요소가 아닌 것은?

  • 클러치(clutch)
  • 새들키(saddle key)
  • 유니버셜 조인트(universal joint)
  • 원통형 커플링(cylindrical coupling)
정답과 해설 보기
정답 ② 새들키(saddle key)

클러치는 운전 중에 두 축을 붙였다 떼며 동력을 단속하고, 유니버설 조인트는 교차하는 두 축 사이에, 원통형 커플링은 일직선상의 두 축을 이어 토크를 전달합니다. 새들키는 축에는 홈을 파지 않고 보스 쪽 홈에만 끼워 마찰로 토크를 전하는 키로, 축과 보스를 잇는 요소이지 축과 축을 연결하는 요소가 아닙니다. 따라서 ②입니다.

키워드#기계설계#축이음#커플링#클러치#새들키#토크전달

Q08
문항 목록나사ㆍ풀림방지

나사의 풀림방지 방법 중 로크너트(lock nut)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  • 홈붙이 6각 너트의 홈과 볼트 구멍에 분할핀을 끼워 너트를 고정한다.
  • 너트의 옆면에 나사 구멍을 뚫고 멈춤나사를 박아 볼트의 나사부를 고정한다.
  • 너트와 결합된 부품 사이에 일정한 축방향의 힘을 유지하도록 탄성이 큰 스프링 와셔를 끼운다.
  • 2개의 너트로 충분히 조인 후 안쪽 너트를 반대방향으로 약간 풀어 바깥쪽 너트에 밀착시킨다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 2개의 너트로 충분히 조인 후 안쪽 너트를 반대방향으로 약간 풀어 바깥쪽 너트에 밀착시킨다.

로크너트는 너트 두 개를 겹쳐 쓰는 이중너트 방식입니다. 두 너트를 충분히 조인 뒤 안쪽 너트를 조금 되돌려 바깥쪽 너트에 밀착시키면 두 너트의 나사면이 서로 반대 방향으로 눌려 마찰이 커지므로 진동을 받아도 풀리지 않습니다. ①은 분할핀, ②는 멈춤나사, ③은 스프링와셔를 이용한 풀림방지법입니다. 따라서 ④입니다.

키워드#기계설계#나사#풀림방지#로크너트#이중너트#분할핀

Q09
문항 목록용접ㆍ테르밋용접

다음 설명에 해당하는 용접법은?

○ 산화철 분말과 알루미늄 분말을 혼합하여 점화시키면 산화알루미늄(Al₂O₃)과 철(Fe)을 생성하면서 높은 열이 발생한다.

○ 철도레일, 잉곳몰드와 같은 대형 강주조물이나 단조물의 균열 보수, 기계 프레임, 선박용 키의 접합 등에 적용된다.

  • 가스 용접(gas welding)
  • 아크 용접(arc welding)
  • 테르밋 용접(thermit welding)
  • 저항 용접(resistance welding)
정답과 해설 보기
정답 ③ 테르밋 용접(thermit welding)

테르밋 용접은 산화철 분말과 알루미늄 분말의 혼합물을 점화해 일어나는 강한 발열반응을 이용합니다. 알루미늄이 산화철의 산소를 빼앗아 산화알루미늄과 용융된 철이 생기고, 이때 나오는 열과 쇳물을 주형에 부어 접합합니다. 전원 없이 시공할 수 있어 철도레일 접합과 대형 주조물·단조물의 균열 보수에 쓰입니다. 따라서 ③입니다.

키워드#기계공작법#용접#테르밋용접#발열반응#레일접합

Q10
문항 목록주조ㆍ다이캐스팅

주조법의 종류와 그 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 다이캐스팅(die casting)은 용탕을 고압으로 주형 공동에 사출하는 영구주형 주조방식이다.
  • 원심 주조(centrifugal casting)는 주형을 빠른 속도로 회전시켜 발생하는 원심력을 이용한 주조방식이다.
  • 셸 주조(shell molding)는 모래와 열경화성수지 결합제로 만들어진 얇은 셸 주형을 이용한 주조방식이다.
  • 인베스트먼트 주조(investment casting)는 주형 표면에서 응고가 시작된 후에 주형을 뒤집어 주형 공동 중앙의 용탕을 배출함으로써 속이 빈 주물을 만드는 주조방식이다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 인베스트먼트 주조(investment casting)는 주형 표면에서 응고가 시작된 후에 주형을 뒤집어 주형 공동 중앙의 용탕을 배출함으로써 속이 빈 주물을 만드는 주조방식이다.

다이캐스팅은 용탕을 고압으로 금형에 사출하는 영구주형 주조이고, 원심주조는 주형을 고속 회전시켜 원심력으로 용탕을 채우며, 셸주조는 모래에 열경화성수지를 섞어 만든 얇은 셸 주형을 씁니다. 주형 표면이 굳은 뒤 주형을 뒤집어 안쪽의 남은 용탕을 쏟아내 속 빈 주물을 얻는 방법은 슬러시주조이며, 인베스트먼트주조는 왁스모형을 녹여 낸 세라믹 주형에 용탕을 채우는 정밀주조입니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.

키워드#기계공작법#주조#다이캐스팅#원심주조#셸주조#슬러시주조

Q11
문항 목록축ㆍ저널

축과 관련된 기계요소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 저널(journal)은 회전운동을 하는 축에서 베어링(bearing)과 접촉하는 부분이다.
  • 커플링(coupling)은 운전 중 결합을 풀거나 연결할 수 있는 축이음 기계요소이다.
  • 구름베어링(rolling bearing)은 미끄럼베어링(sliding bearing)보다 소음이 발생하기 쉽다.
  • 베어링(bearing)은 축에 작용하는 하중을 지지하면서 원활한 회전을 유지하도록 한다.
정답과 해설 보기
정답 ② 커플링(coupling)은 운전 중 결합을 풀거나 연결할 수 있는 축이음 기계요소이다.

저널은 축에서 베어링과 직접 닿아 하중을 주고받는 부분이고, 베어링은 그 하중을 지지하면서 축이 원활히 돌도록 안내하며, 구름베어링은 전동체와 궤도면의 접촉 때문에 미끄럼베어링보다 소음과 진동이 생기기 쉽습니다. 운전 중에 결합을 끊거나 이을 수 있는 것은 클러치이고, 커플링은 한번 연결하면 운전 중에는 분리하지 않는 축이음입니다. 따라서 옳지 않은 것은 ②입니다.

키워드#기계설계#축#저널#커플링#클러치#베어링

Q12
문항 목록SI단위ㆍ일

역학적 물리량을 SI 단위로 나타낸 것으로 옳지 않은 것은?

  • 일 – [N·m]
  • 힘 – [kg·m/s2]
  • 동력 – [N·m/s]
  • 에너지 – [N·m/s2]
정답과 해설 보기
정답 ④ 에너지 – [N·m/s2]

일과 에너지는 힘에 거리를 곱한 양이므로 단위가 N·m로 같고, 힘은 질량에 가속도를 곱하므로 kg·m/s²이며, 동력은 단위시간당 한 일이므로 N·m/s입니다. 에너지를 N·m/s²로 쓰면 일·에너지의 차원과 맞지 않습니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.

키워드#동역학#SI단위#일#힘#동력#에너지

Q13
문항 목록연마공정ㆍ래핑

다음 가공공정 중 연마입자를 사용하여 가공물의 표면정도를 향상시키는 것은?

  • 선삭
  • 밀링
  • 래핑
  • 드릴링
정답과 해설 보기
정답 ③ 래핑

래핑은 공작물과 랩 사이에 미세한 연마입자를 넣고 상대운동을 시켜 표면을 아주 얇게 깎아 내는 다듬질 가공으로, 높은 치수정밀도와 매끄러운 면을 얻습니다. 선삭·밀링·드릴링은 모두 정해진 날을 가진 절삭공구로 재료를 깎아 내는 공정입니다. 따라서 ③입니다.

키워드#기계공작법#연마공정#래핑#연마입자#표면정도

Q14
문항 목록NC공작기계ㆍG코드

NC 공작기계에서 사용하는 코드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • F 코드: 주축모터 각속도 지령
  • M 코드: 주축모터 on/off 제어 지령
  • T 코드: 공구교환 등 공구 기능 지령
  • G 코드: 직선 및 원호 등 공구이송 운동을 위한 지령
정답과 해설 보기
정답 ① F 코드: 주축모터 각속도 지령

NC 프로그램에서 F 코드는 이송속도를, S 코드는 주축 회전속도를 지령합니다. M 코드는 주축의 회전과 정지, 절삭유 공급 같은 보조기능을, T 코드는 공구 선택과 교환을, G 코드는 직선·원호 보간처럼 공구의 이송 운동 방식을 지정합니다. 따라서 F 코드를 주축모터 각속도 지령이라고 한 ①이 옳지 않습니다.

키워드#기계공작법#NC공작기계#G코드#M코드#F코드#T코드

Q15
문항 목록절삭공구ㆍ공구재료

공구재료에 대한 설명으로 옳은 것은?

  • 세라믹 공구는 저온보다 고온에서 경도가 높아지는 장점이 있다.
  • 다이아몬드 공구는 철계 금속보다 비철금속이나 비금속 가공에 적합하다.
  • 파괴파손을 피하기 위해 인성(toughness)이 낮은 공구 재료가 유리하다.
  • 고속도강은 초경합금보다 고온 경도가 높아 높은 절삭속도로 가공하기에 적합하다.
정답과 해설 보기
정답 ② 다이아몬드 공구는 철계 금속보다 비철금속이나 비금속 가공에 적합하다.

다이아몬드는 경도가 가장 높지만 고온에서 철과 반응해 탄소가 확산되므로, 철계 금속보다 알루미늄·구리 같은 비철금속과 흑연·세라믹 등 비금속의 정밀가공에 적합합니다. 세라믹 공구는 고온에서도 경도를 잘 유지하는 것이지 온도가 오를수록 경도가 높아지는 것은 아니고, 공구의 파괴파손을 막으려면 인성이 높아야 하며, 고온경도는 초경합금이 고속도강보다 높습니다. 따라서 옳은 것은 ②입니다.

키워드#기계공작법#절삭공구#공구재료#고온경도#다이아몬드#초경합금

Q16
문항 목록작동유ㆍ기포

유압 작동유에 기포가 발생할 경우 생기는 현상으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

ㄱ. 윤활작용이 저하된다.

ㄴ. 작동유의 열화가 촉진된다.

ㄷ. 압축성이 감소하여 유압기기 작동이 불안정하게 된다.

  • ㄱ, ㄴ
  • ㄱ, ㄷ
  • ㄴ, ㄷ
  • ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답과 해설 보기
정답 ① ㄱ, ㄴ

작동유에 기포가 섞이면 유막이 끊겨 윤활작용이 떨어지고, 기포가 압축될 때 생기는 단열압축열과 공기와의 접촉으로 산화가 빨라져 작동유의 열화가 촉진됩니다. 또한 기체는 액체보다 훨씬 잘 압축되므로 기포가 섞이면 압축성이 감소하는 것이 아니라 오히려 커져 작동이 불안정해집니다. 따라서 ㄷ은 틀리고 옳은 것은 ㄱ과 ㄴ이므로 ①입니다.

키워드#유압기기#작동유#기포#윤활작용#열화#압축성

Q17
문항 목록연삭숫돌ㆍ입도번호

동일한 가공조건으로 연삭했을 때, 가장 좋은 표면거칠기를 얻을 수 있는 연삭 숫돌은? (단, 표면거칠기는 연마재의 입자 크기에만 의존한다고 가정한다)

  • 25 – A – 36 – L – 9 – V – 23
  • 35 – C – 50 – B – 8 – B – 51
  • 45 – A – 90 – G – 5 – S – 45
  • 51 – C – 70 – Y – 7 – R – 12
정답과 해설 보기
정답 ③ 45 – A – 90 – G – 5 – S – 45

연삭숫돌 표시에서 세 번째 자리는 연마재의 입도번호이며, 번호가 클수록 입자가 작습니다. 입자가 작을수록 한 알갱이가 파고드는 깊이가 얕아 연삭흔이 얕게 남고 표면거칠기가 좋아집니다. 보기의 입도번호는 각각 36, 50, 90, 70이므로 가장 미세한 90을 쓴 ③이 가장 좋은 표면거칠기를 얻습니다.

키워드#기계공작법#연삭숫돌#입도번호#표면거칠기#연마재

Q18
문항 목록신속조형ㆍ선택적레이저소결

폴리염화비닐, ABS, 인베스트먼트 주조용 왁스, 금속, 세라믹 등 재료를 분말형태로 사용하는 쾌속조형법은?

  • 광조형법(stereolithography)
  • 고체평면노광법(solid ground curing)
  • 선택적 레이저소결법(selective laser sintering)
  • 용융-용착모델링법(fused-deposition modeling)
정답과 해설 보기
정답 ③ 선택적 레이저소결법(selective laser sintering)

선택적 레이저소결법은 분말을 얇게 깔고 레이저로 단면 형상만 소결한 뒤 이를 반복해 쌓는 방식입니다. 고분자뿐 아니라 왁스·금속·세라믹 분말까지 폭넓게 쓸 수 있고 주위에 남은 분말이 지지대 역할을 합니다. 광조형법과 고체평면노광법은 액상 광경화성수지를, 용융용착모델링법은 열가소성 필라멘트를 사용합니다. 따라서 ③입니다.

키워드#기계공작법#신속조형#선택적레이저소결#분말재료#적층제조

Q19
문항 목록배기가스ㆍ질소산화물

내연기관의 배기가스 유해성분에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  • 배기가스 재순환(EGR)율을 낮추면 질소산화물(NOx) 배출량이 감소한다.
  • 3원촉매(three way catalytic converter)는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 정화할 수 있는 촉매이다.
  • 경유 자동차의 배출가스 중에서 유해가스로 규제되는 성분 중 입자상 물질(PM: particulate matters)과 질소산화물(NOx)의 배출량이 많아 문제시되고 있다.
  • 매연여과장치(DPF: diesel particulate filter trap)는 디젤 기관에서 배출되는 입자상 물질(PM)을 80 % 이상 저감할 수 있다.
정답과 해설 보기
정답 ① 배기가스 재순환(EGR)율을 낮추면 질소산화물(NOx) 배출량이 감소한다.

배기가스 재순환은 배기의 일부를 흡기로 되돌려 연소 최고온도를 낮춤으로써 질소산화물 생성을 억제하는 장치입니다. 따라서 EGR율을 낮추면 연소온도가 올라 질소산화물 배출량이 오히려 늘어납니다. 삼원촉매는 일산화탄소·탄화수소·질소산화물을 함께 정화하고, 경유 차량은 입자상 물질과 질소산화물이 주된 규제 대상이며, 매연여과장치는 입자상 물질을 크게 줄입니다. 따라서 옳지 않은 것은 ①입니다.

키워드#내연기관#배기가스#질소산화물#EGR#삼원촉매#DPF

Q20
문항 목록특수가공ㆍ전해연마

전해연마(electrolytic polishing)의 특징으로 옳지 않은 것은?

  • 미세한 버(burr) 제거 작업에도 사용된다.
  • 복잡한 형상, 박판부품의 연마가 가능하다.
  • 표면에 물리적인 힘을 가하지 않고 매끄러운 면을 얻을 수 있다.
  • 철강 재료는 불활성 탄소를 함유하고 있으므로 연마가 용이하다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 철강 재료는 불활성 탄소를 함유하고 있으므로 연마가 용이하다.

전해연마는 공작물을 양극으로 삼아 전해액 속에서 표면의 돌출부부터 우선 녹여 평활하게 만드는 가공입니다. 기계적인 힘을 주지 않으므로 복잡한 형상이나 얇은 판에도 적용할 수 있고 미세한 버 제거에도 쓰입니다. 다만 철강처럼 탄소나 개재물이 섞여 있으면 그 부분이 균일하게 녹지 않아 오히려 연마가 어렵습니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.

키워드#기계공작법#특수가공#전해연마#양극용해#버제거

문제 출처 · 2022년도 국가직 9급 기계일반 (가 책형, 2022. 4. 2. 시행)·해설 · 자체 작성
공무원 기출9급 공무원국가직9급 공무원 국가직2022년기계일반

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