2022년 서울시 7급 기계공작법 A책형 기출문제 풀이
2022 7급 서울시 기계공작법 A책형
재료의 경도시험에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 로크웰 경도시험은 압입체의 종류와 하중에 따라 경도 단위가 달라진다.
오답입니다 로크웰은 압입자(다이아몬드 콘·강구)와 하중 조합에 따라 HRA·HRB·HRC 등으로 나뉩니다.
② 브리넬 경도시험은 세라믹과 같은 고경도 재료 시험에는 적절하지 않다.
오답입니다 브리넬은 강구 압입자를 쓰므로 강구보다 단단한 세라믹에는 적용할 수 없습니다.
③ 누프 경도시험은 취성 재료의 경도시험에 적절하다.
오답입니다 누프는 하중이 작고 압흔이 가늘고 길어 취성재료·박막 측정에 적합합니다.
④ 듀로미터는 단단한 금속 재료의 경도시험에 적절하다.
정답입니다 듀로미터는 고무·플라스틱 같은 연질재료의 쇼어 경도를 재는 기기입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 듀로미터는 단단한 금속 재료의 경도시험에 적절하다.
듀로미터(durometer)는 스프링으로 눌린 압침이 시편에 들어간 깊이로 경도를 읽는 쇼어(Shore) 경도계로, 고무·플라스틱·엘라스토머 같은 연질 비금속 재료를 재는 장비입니다. 단단한 금속에는 압침이 거의 들어가지 않아 분해능이 없으므로 로크웰·비커스·브리넬을 씁니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 측정 # 경도시험 # 듀로미터 # 로크웰경도 # 브리넬경도 # 누프경도
주조법에서 원형 제작 시 고려해야 할 사항에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 주형 내에 주입된 용융금속이 냉각되어 응고되면 체적이 수축된다. 따라서, 수축되는 크기만큼 원형을 더 크게 만들어야 하며, 수축에 따라 보정해야 하는 양을 가공여유라 한다.
오답입니다 응고수축분만큼 원형을 키우는 여유는 가공여유가 아니라 수축여유입니다.
② 주물품의 표면을 필요에 따라 절삭가공하거나 구멍가공 등을 해야 할 경우에는 절삭해야 하는 가공량만큼 원형을 더 크게 만들어야 하며, 이 여유량을 수축여유라 한다.
오답입니다 절삭할 몫으로 더 두는 여유는 수축여유가 아니라 가공여유(다듬질여유)입니다.
③ 조형을 마친 후 주형에서 원형을 빼낼 때 주형이 부분적으로 파손될 수 있다. 이때 주형의 파손을 예방하기 위해 원형의 측면을 경사지게 기울여 주는 것을 빼기구배라 한다.
정답입니다 원형을 뽑을 때 주형이 무너지지 않도록 측면에 주는 기울기가 빼기구배입니다.
④ 가운데가 비어 있는 중공주물을 제작할 때, 주형 내에서 코어가 정확한 위치에서 지지될 수 있도록 코어 자리를 만들기 위해 원형에 부가되는 돌기부분을 라운딩이라고 한다.
오답입니다 코어를 받치는 자리를 만드는 돌기부는 라운딩이 아니라 코어프린트입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 조형을 마친 후 주형에서 원형을 빼낼 때 주형이 부분적으로 파손될 수 있다. 이때 주형의 파손을 예방하기 위해 원형의 측면을 경사지게 기울여 주는 것을 빼기구배라 한다.
원형에는 수축여유(응고수축 보정), 가공여유(절삭 몫), 빼기구배(원형 이탈용 기울기), 코어프린트(코어 지지 자리), 라운딩(모서리를 둥글려 응력집중과 모서리 붕괴를 막는 것) 등을 반영합니다. ①은 수축여유를 가공여유로, ②는 가공여유를 수축여유로, ④는 코어프린트를 라운딩으로 바꿔 놓아 모두 명칭이 뒤바뀌었습니다. 빼기구배를 바르게 설명한 ③만 옳습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 주조 # 원형제작 # 빼기구배 # 수축여유 # 가공여유 # 코어프린트
마르텐사이트(martensite)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 마르텐사이트는 단일상(single phase)이다.
오답입니다 탄소가 과포화 고용된 준안정 단일상이므로 옳은 설명입니다.
② 오스테나이트(austenite)를 빠르게 식히면 생성된다.
오답입니다 오스테나이트를 임계냉각속도 이상으로 급랭하면 무확산 변태로 생깁니다.
③ 오스테나이트와 같은 면심입방(face-centered cubic, FCC) 구조에 탄소가 끼어있는 구조로 면심정방(face-centered tetragonal, FCT) 구조이다.
정답입니다 마르텐사이트는 면심정방이 아니라 체심정방(BCT) 구조입니다.
④ 높은 취성과 잔류응력으로 인한 불편함을 줄이기 위해 뜨임(tempering) 처리를 한 후 사용하기도 한다.
오답입니다 뜨임으로 취성과 잔류응력을 줄여 인성을 회복시킵니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 오스테나이트와 같은 면심입방(face-centered cubic, FCC) 구조에 탄소가 끼어있는 구조로 면심정방(face-centered tetragonal, FCT) 구조이다.
마르텐사이트는 FCC인 오스테나이트가 확산 없이 전단변태하여 만들어지는 조직으로, BCC인 페라이트 격자의 한 축이 과포화된 탄소 때문에 늘어난 체심정방(BCT, body-centered tetragonal) 구조를 갖습니다. 탄소량이 많을수록 축비 c/a가 커지고 경도도 높아집니다. FCC에 탄소가 끼어 면심정방이 된다는 ③의 설명은 결정구조를 잘못 짚은 것입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 열처리 # 마르텐사이트 # 체심정방 # 무확산변태 # 오스테나이트 # 뜨임
이음형식에 따른 용접의 종류에 해당하지 않는 것은?
① 맞대기 용접
오답입니다 맞대기(butt) 용접은 두 판을 마주 대는 대표적 이음형식입니다.
② Fillet 용접
오답입니다 필릿(fillet) 용접은 겹치기·T 이음의 모서리를 채우는 이음형식입니다.
③ Arc 용접
정답입니다 아크 용접은 열원에 따른 분류이지 이음형식이 아닙니다.
④ Plug 용접
오답입니다 플러그(plug) 용접은 한쪽 판에 구멍을 뚫고 메우는 이음형식입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ Arc 용접
이음형식(joint type)에 따른 분류는 맞대기, 겹치기, T형, 모서리, 변두리 이음과 거기에 쓰이는 필릿·플러그·슬롯·비드 용접처럼 접합부의 기하학적 형태로 나눈 것입니다. 반면 아크 용접은 아크열을 열원으로 쓴다는 뜻이므로 가스 용접·저항 용접과 함께 열원(에너지원)에 따른 분류에 속합니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 용접 # 이음형식 # 맞대기용접 # 필릿용접 # 플러그용접 # 아크용접
가공재의 소재제거에 입자를 이용하는 공정이 아닌 것은?
① 호빙(hobbing)
정답입니다 호빙은 호브라는 다인 절삭공구의 날로 기어 이를 깎는 절삭가공입니다.
② 슈퍼 피니싱(super finishing)
오답입니다 슈퍼 피니싱은 미세입자 숫돌을 가볍게 눌러 진동시키는 입자가공입니다.
③ 래핑(lapping)
오답입니다 래핑은 랩과 공작물 사이에 랩제(연마입자)를 넣어 다듬는 입자가공입니다.
④ 평면연삭(surface grinding)
오답입니다 평면연삭은 숫돌에 결합된 지립이 절삭날 역할을 하는 입자가공입니다.
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정답 ① 호빙(hobbing)
입자가공(abrasive machining)은 연삭·래핑·호닝·슈퍼피니싱·버핑처럼 무수한 연마입자의 미소 절삭날로 소재를 깎아 내는 공정을 말합니다. 호빙은 호브의 절삭날이 창성운동을 하며 기어 이를 깎아 내는 절삭가공이므로 입자를 쓰지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 연삭가공 # 입자가공 # 호빙 # 래핑 # 슈퍼피니싱 # 평면연삭
어떤 금속의 전방압출(forward extrusion) 시 압출 전 빌릿(billet)의 직경이 150[mm]이며 압출 후 중실봉의 직경이 15[mm]라면, 압출비는? (단, 는 3으로 계산한다.)
① 0.01
오답입니다 0.01은 압출비의 역수 /A₀ 를 구한 값입니다.
② 0.1
오답입니다 0.1은 지름비의 역수 15/150입니다.
③ 10
오답입니다 10은 면적비가 아니라 지름비 150/15 를 그대로 쓴 값입니다.
④ 100
정답입니다 압출비는 단면적비이므로 (150/15)² = 100입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 100
압출비는 압출 전후 단면적의 비 R = A₀/ 로 정의합니다. 원형 단면이므로 A₀/ = (D₀/)² = (150/15)² = 10² = 100입니다. 지름비 10을 그대로 답하지 않도록 반드시 제곱해야 합니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 압출 # 압출비 # 단면적비 # 전방압출
평압연 공정에서 초기 판재 공작물의 두께가 50[mm], 폭은 1,000[mm], 입구 속도가 11[m/min]이다. 한번의 압연 작업으로 공작물의 두께가 40[mm], 폭은 1,100[mm]가 될 때, 출구 속도[m/min]는?
① 11.0
오답입니다 단면이 줄었는데도 입구 속도를 그대로 답한 값입니다.
② 11.5
오답입니다 체적유량 보존을 만족하지 못하는 값으로, 40×1,100×11.5 는 입구 유량과 다릅니다.
③ 12.0
오답입니다 체적유량 보존을 만족하지 못하는 값으로, 40 × 1,100 × 12.0 = 528,000 은 입구 유량 550,000 에 못 미칩니다.
④ 12.5
정답입니다 50×1,000×11 = 40×1,100×v 에서 v = 12.5 m/min입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 12.5
압연에서는 소재가 비압축성이므로 입구와 출구의 체적유량이 같습니다. 즉 t₀·w₀·v₀ = t₁·w₁·v₁ 이므로 50 × 1,000 × 11 = 40 × 1,100 × v₁ 입니다. 좌변은 550,000, 우변 계수는 44,000이므로 v₁ = 550,000/44,000 = 12.5 m/min입니다. 단면적이 50,000 mm²에서 44,000 mm²로 줄었으므로 출구 속도가 더 빨라지는 것이 맞습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 평압연 # 체적유량보존 # 출구속도 # 압하율
연삭 숫돌에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 연삭 숫돌은 입자 재료, 입자 크기, 숫돌 조직 등에 따라 연삭 성능이 달라진다.
오답입니다 입자 재질·입도·결합도·조직·결합제가 연삭 숫돌의 5요소입니다.
② 연삭 숫돌에 사용하는 연마 입자는 일반적으로 높은 경도, 내마모성, 인성 등을 가지고 있어야 한다.
오답입니다 지립은 경도와 내마모성이 높고 파쇄가 알맞게 일어날 인성을 가져야 합니다.
③ 연마 입자 크기가 커지면 표면거칠기가 좋아지고, 입자가 작아지면 소재제거율이 커진다.
정답입니다 거친 입자는 제거율이 크고 거칠기는 나빠지므로 설명이 정반대입니다.
④ 결합제는 연마 입자가 마모되면 새 입자가 노출되기 쉽도록 해주어야 한다.
오답입니다 무딘 입자가 떨어져 나가고 새 날이 나오는 자생작용을 말합니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 연마 입자 크기가 커지면 표면거칠기가 좋아지고, 입자가 작아지면 소재제거율이 커진다.
연삭입자 하나하나가 미소 절삭날이므로 입자가 굵을수록 절삭깊이가 커져 소재제거율이 높아지는 대신 가공면에 남는 홈이 깊어져 표면거칠기는 나빠집니다. 반대로 입자가 고울수록 표면은 매끄러워지지만 제거율은 떨어집니다. ③은 이 관계를 서로 뒤바꿔 놓았습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 입도 # 소재제거율 # 표면거칠기 # 자생작용
특수가공에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 전해가공은 전기화학적 가공으로 양극에 공작물을 설치하며, 음극의 공구는 거의 마모되지 않는다.
오답입니다 전해가공은 공작물이 양극(+), 공구가 음극(−)이며 공구는 거의 소모되지 않습니다.
② 화학가공 시 에치팩터(etch factor)는 매우 중요하며 이는 언더컷과 가공된 깊이 간의 관계로 구할 수 있다.
오답입니다 에치팩터는 에칭 깊이를 언더컷으로 나눈 비로 정의합니다.
③ 방전가공 시 절연액은 찌꺼기 제거 및 냉각 역할을 담당하는 것으로 등유 등이 사용된다.
오답입니다 방전가공의 절연액(등유·경유)은 칩 배출과 냉각, 절연회복을 맡습니다.
④ 레이저는 다파장 평행광을 집광하여 재료를 녹이는 공정으로 발진 매질의 종류에 따라 CO2, Nd:YAG 등으로 나눌 수 있다.
정답입니다 레이저는 다파장이 아니라 단일파장(단색)의 간섭성 빛입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 레이저는 다파장 평행광을 집광하여 재료를 녹이는 공정으로 발진 매질의 종류에 따라 CO2, Nd:YAG 등으로 나눌 수 있다.
레이저(LASER)는 유도방출로 증폭된 빛으로, 단색성(단일파장)·지향성·간섭성·고휘도를 특징으로 합니다. 이 단색 평행광을 렌즈로 좁은 점에 모아 높은 에너지밀도를 얻어 재료를 녹이거나 증발시킵니다. 발진 매질에 따라 CO₂(기체), Nd:YAG(고체), 엑시머, 파이버 레이저 등으로 나누는 것은 옳지만 "다파장"이라는 서술이 잘못되었습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 특수가공 # 레이저가공 # 전해가공 # 방전가공 # 화학가공 # 에치팩터
압출가공의 종류에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 직접 압출은 속이 빈 중공의 관재를 압출하기 위해 구멍이 있는 빌릿을 이용하여 램의 선단에 맨드릴을 붙여서 압출하는 방법이다.
정답입니다 직접 압출의 정의는 램의 진행방향과 제품의 압출방향이 같다는 것입니다.
② 간접 압출은 압력을 가하는 압출 램의 진행방향과 압출되는 제품의 방향이 반대인 방법이다.
오답입니다 간접(역식) 압출은 램과 제품의 방향이 반대이고 컨테이너 마찰이 없습니다.
③ 정수압 압출은 컨테이너와 빌릿 사이의 압력유체를 매체로 사용하여 램으로 가압했을 때 정수압이 빌릿에 작용하여 일정한 압력을 가해 마찰이 감소되어 진행되는 방법이다.
오답입니다 정수압 압출은 빌릿을 둘러싼 유체가 균일한 압력을 주어 마찰을 크게 줄입니다.
④ 충격 압출은 충격력을 가할 수 있는 기계를 사용하여 다이에 아연, 납, 주석 등의 연질금속을 넣고 펀치로 충격력을 가하여 속이 빈 원통용기와 튜브를 가공하는 방법이다.
오답입니다 충격 압출은 아연·납·주석 같은 연질금속을 펀치로 때려 얇은 용기를 만듭니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 직접 압출은 속이 빈 중공의 관재를 압출하기 위해 구멍이 있는 빌릿을 이용하여 램의 선단에 맨드릴을 붙여서 압출하는 방법이다.
직접(전방) 압출은 램이 미는 방향과 재료가 다이를 빠져나가는 방향이 같은 방식을 말하며, 빌릿이 컨테이너 벽을 따라 미끄러지므로 마찰손실이 크다는 것이 특징입니다. ①이 설명한 "구멍 뚫린 빌릿에 맨드릴을 붙여 관재를 뽑는 방법"은 직접 압출의 정의가 아니라 맨드릴을 이용한 관재 압출 방식에 대한 설명입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 소성가공 # 압출 # 직접압출 # 간접압출 # 정수압압출 # 충격압출
절삭 가공에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 칩 브레이커는 연성재료를 고속 선삭 시 발생하는 긴 실오리형칩을 절단하는 목적으로 다인공구에 자주 사용된다.
정답입니다 칩 브레이커는 선삭 바이트처럼 날이 하나인 단인공구의 경사면에 두는 장치입니다.
② 구성인선(BUE)은 연성재료를 낮은 절삭속도로 가공 시 주기적으로 발생하여 공구 수명을 단축시킨다.
오답입니다 구성인선은 저속·연성재료에서 발생·성장·분열·탈락을 주기적으로 반복합니다.
③ 플랭크 마모는 공작물과 공구의 마찰에 의해서 발생되는 것으로 마모랜드의 폭으로 측정할 수 있다.
오답입니다 플랭크(여유면) 마모는 마모랜드 폭 VB로 정량 평가합니다.
④ 트위스트 드릴은 칩을 제거하기 위해 나선형(helix) 구조의 홈(flute)을 가진다.
오답입니다 트위스트 드릴의 나선 홈은 칩 배출 통로이자 절삭유 공급로입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 칩 브레이커는 연성재료를 고속 선삭 시 발생하는 긴 실오리형칩을 절단하는 목적으로 다인공구에 자주 사용된다.
칩 브레이커는 공구 경사면에 홈이나 턱을 두어 연속칩을 강제로 구부려 끊는 장치로, 연성재료를 고속 선삭할 때 생기는 긴 실오리형 연속칩을 처리하려고 씁니다. 이때 쓰이는 선삭 바이트는 절삭날이 하나뿐인 단인공구(single-point tool)이며, 밀링커터·호브·브로치 같은 다인공구가 아닙니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 칩브레이커 # 단인공구 # 구성인선 # 플랭크마모 # 트위스트드릴
판재 냉간압연(cold rolling)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 일반적으로 열간압연한 판재에 대해 시행한다.
오답입니다 열간압연한 코일을 산세로 스케일을 벗긴 뒤 냉간압연합니다.
② 일반적으로 열간압연에 비해 낮은 1회 압하율을 적용한다.
오답입니다 냉간에서는 변형저항이 커서 1회 압하율을 작게 나누어 여러 번 굴립니다.
③ 정밀한 치수를 얻기 위해 윤활제를 사용하지 않는다.
정답입니다 냉간압연이야말로 마찰과 눌어붙음을 막기 위해 압연유를 반드시 씁니다.
④ 열간압연에 비해 표면품질이 우수한 판재를 얻을 수 있다.
오답입니다 산화 스케일이 없어 표면이 깨끗하고 치수정밀도도 높습니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 정밀한 치수를 얻기 위해 윤활제를 사용하지 않는다.
냉간압연은 재결정온도 아래에서 하므로 변형저항과 압연하중이 크고 롤과 판재 사이 마찰이 심합니다. 따라서 압연유(윤활제)를 반드시 공급해 마찰력과 압연하중을 낮추고, 눌어붙음과 표면 흠집을 막으며 냉각도 시킵니다. 윤활을 하지 않으면 오히려 표면품질과 치수정밀도가 나빠지므로 ③의 설명은 반대입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 냉간압연 # 압하율 # 윤활제 # 표면품질 # 열간압연
길이 200[mm], 직경 15[mm]인 봉을 선반에서 선삭하여 직경 14[mm]로 가공하려고 한다. 가공 조건으로 스핀들 회전 속도는 400[rpm]이고, 공구는 축방향으로 200[mm/min]의 속도로 이동한다고 할 때, 재료 제거율(MRR)의 값[mm3/min]은? (단, 는 3으로 계산하고, 가공 전과 후의 평균 지름, 평균 절삭속도를 이용하여 재료 제거율을 계산한다.)
① 4,200
오답입니다 평균 지름 대신 가공 후 지름 14 mm를 쓰면 4,200이 나옵니다.
② 4,350
정답입니다 평균 지름 14.5 mm로 v = 3×14.5×400 = 17,400 mm/min을 잡아 계산한 값입니다.
③ 4,500
오답입니다 평균 지름 대신 가공 전 지름 15 mm를 쓰면 4,500이 나옵니다.
④ 8,700
오답입니다 절삭깊이를 반지름 차 0.5 mm가 아니라 지름 차 1 mm로 잡으면 두 배가 됩니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 4,350
선삭의 재료 제거율은 MRR = v·f·d 로 구합니다. 평균 지름은 (15+14)/2 = 14.5 mm이므로 평균 절삭속도는 v = πDN = 3 × 14.5 × 400 = 17,400 mm/min입니다. 이송은 f = 200 mm/min ÷ 400 rpm = 0.5 mm/rev, 절삭깊이는 반지름 감소량이므로 d = (15−14)/2 = 0.5 mm입니다. 따라서 MRR = 17,400 × 0.5 × 0.5 = 4,350 mm³/min입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 선삭 # 재료제거율 # 절삭속도 # 이송 # 절삭깊이
주조법(casting)의 특징에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 타 공정들에 비해 복잡한 형상, 특히 내부가 복잡한 형상의 제품을 용이하게 제작할 수 있다.
오답입니다 코어를 쓰면 내부가 복잡한 중공 형상도 한 번에 만들 수 있습니다.
② 주조공정을 통해 얻어지는 소재의 조직(주조조직)은 조밀한 결정 구조를 가져 기계적 성질이 우수하다.
정답입니다 주조조직은 수지상으로 조대하고 기공·편석이 있어 기계적 성질이 떨어집니다.
③ 소성가공이나 절삭가공이 곤란한 고경도의 금속합금도 이용할 수 있다.
오답입니다 녹여 부으므로 절삭·소성가공이 어려운 고경도 합금도 성형할 수 있습니다.
④ 주물사와 접하는 경우 표면이 거칠고, 응고 시의 소재 수축으로 인해 치수 정확도와 정밀도가 떨어진다.
오답입니다 주물사와 닿는 면은 거칠고 응고수축 탓에 치수정밀도가 낮습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 주조공정을 통해 얻어지는 소재의 조직(주조조직)은 조밀한 결정 구조를 가져 기계적 성질이 우수하다.
용탕이 주형 안에서 서서히 굳으면 결정립이 크게 자란 수지상(dendrite) 조직이 생기고, 기공·수축공·편석·개재물 같은 주조결함도 함께 남습니다. 그래서 같은 재질이라도 주조품은 단조·압연품보다 강도와 인성이 떨어지며, 이를 보완하려고 단조나 열처리로 조직을 미세화합니다. "조밀한 결정 구조를 가져 기계적 성질이 우수하다"는 ②는 사실과 반대입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 주조 # 주조조직 # 수지상조직 # 주조결함 # 치수정밀도
<보기>에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
∙ 컵이나 음료수 캔, 탄피 등의 오목하고 막힌 형상을 갖는 박판 성형 공정이다. |
① 블랭크 홀더의 고정력이 높거나 금형 코너가 날카로우면 파열(tearing) 현상이 발생한다.
오답입니다 홀더 압력이 과하거나 다이·펀치 코너가 날카로우면 벽면이 찢어집니다.
② 이어링(earing) 현상은 사용된 금속의 물성에 기인한다.
오답입니다 이어링은 판재의 압연 이방성(Δr) 때문에 생기므로 소재 물성에 기인합니다.
③ 뒤집어서 역공정을 수행하면 재공정에 비해 금속의 변형경화가 높아져서 필요 공정힘이 커진다.
정답입니다 역드로잉은 굽힘 방향이 반대로 바뀌어 변형경화가 덜 쌓이고 소요력도 작습니다.
④ 블랭크의 두께-직경비(/)가 충분히 크면 블랭크 홀더 없이도 공정이 가능하다.
오답입니다 t/D가 크면 플랜지가 두꺼워 좌굴되지 않으므로 홀더 없이도 성형됩니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 뒤집어서 역공정을 수행하면 재공정에 비해 금속의 변형경화가 높아져서 필요 공정힘이 커진다.
보기의 공정은 깊이 드로잉(deep drawing)입니다. 역드로잉(reverse redrawing)은 1차로 뽑은 컵을 뒤집어 반대쪽에서 다시 뽑는 방식이라 재료가 앞 공정과 반대 방향으로 굽혔다 펴지므로 변형경화가 덜 누적되고 필요한 공정력도 정상 재드로잉보다 작습니다. 변형경화가 높아져 힘이 커진다는 ③은 반대로 설명한 것입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 역드로잉 # 이어링 # 블랭크홀더 # 파열
금속와이어의 인발(drawing) 공정 시 윤활 방법에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 강, 고온합금과 같은 고강도 재료는 강도가 낮은 금속으로 전환피복된 고체윤활을 이용하여 인발할 수 있다.
오답입니다 고강도 재료는 인산염 피막 위에 비누를 올리는 전환피복 고체윤활을 씁니다.
② 건식인발에서는 윤활제를 추가하지 않고 단순인장 조건하에서 인발 작업을 시행한다.
정답입니다 건식인발도 다이 앞 상자에 담긴 분말 윤활제를 묻혀 통과시킵니다.
③ 금형에 초음파 진동을 가하면 마찰력을 줄여 표면 품질을 개선할 수 있다.
오답입니다 초음파 진동은 접촉 시간을 줄여 마찰과 인발력을 낮춥니다.
④ 습식인발 시 금형, 원소재가 각종 화합물이 첨가된 윤활유에 잠기도록 하여 인발 작업을 시행한다.
오답입니다 습식인발은 다이와 소재를 윤활유에 잠기게 한 채 인발합니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 건식인발에서는 윤활제를 추가하지 않고 단순인장 조건하에서 인발 작업을 시행한다.
인발의 윤활 방식은 건식인발과 습식인발로 나뉩니다. 건식인발(dry drawing)은 다이 앞에 놓인 통 속의 분말 비누·석회 같은 고체 윤활제를 소재 표면에 묻힌 뒤 다이를 통과시키는 방식이지, 윤활제를 전혀 쓰지 않는 방식이 아닙니다. 윤활 없이 인발하면 마찰력과 인발응력이 급증해 표면이 긁히고 단선이 생깁니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 인발 # 건식인발 # 습식인발 # 전환피복 # 초음파진동
<보기>와 같이 버니어 캘리퍼스 값이 측정되었을 때 정확한 치수값[mm]은? (단, 화살표 표기된 곳이 아들자와 어미자의 치수 일치점이다.)
① 16.85
정답입니다 어미자 눈금 16 mm에 아들자 읽음 0.85 mm를 더한 값입니다.
② 50.85
오답입니다 아들자 0점 대신 일치점 근처의 어미자 눈금 50을 주눈금으로 읽으면 나옵니다.
③ 54.25
오답입니다 소수부 0.25는 아들자 2.5눈금에 해당하므로 화살표가 가리키는 8.5눈금(0.85 mm)과 맞지 않습니다.
④ 58.50
오답입니다 어미자와 아들자를 모두 잘못 세어 아들자 0점 위치와 맞지 않는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 16.85
버니어 캘리퍼스는 아들자의 0점이 가리키는 어미자 눈금을 정수부로 읽고, 아들자와 어미자 눈금이 일치하는 지점의 아들자 읽음을 소수부로 더합니다. 그림에서 아들자 0점은 어미자 16과 17 사이에 있으므로 주눈금은 16 mm이고, 화살표가 가리키는 일치점은 아들자 8과 9 사이의 눈금이므로 부눈금은 8.5 × 0.1 = 0.85 mm입니다. 따라서 측정값은 16 + 0.85 = 16.85 mm입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 측정 # 버니어캘리퍼스 # 아들자 # 어미자 # 최소눈금
반도체 소자 제작을 위해서는 단결정 형태의 실리콘이 필요하다. 단결정 실리콘 재료를 만드는 방법은?
① 초크랄스키 공정
정답입니다 용융 실리콘에 종자결정을 담가 회전시키며 끌어올려 단결정 잉곳을 얻습니다.
② 박막 증착 공정
오답입니다 박막 증착은 웨이퍼 위에 절연막·금속막을 입히는 공정입니다.
③ 노광 공정
오답입니다 노광은 포토마스크의 패턴을 포토레지스트에 옮기는 공정입니다.
④ 화학기계적연마 공정
오답입니다 화학기계적연마(CMP)는 웨이퍼 표면을 평탄화하는 공정입니다.
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정답 ① 초크랄스키 공정
초크랄스키(Czochralski) 공정은 도가니에서 녹인 다결정 실리콘에 종자결정(seed)을 담근 뒤 천천히 회전시키며 위로 끌어올려 결정방위가 하나로 정렬된 단결정 잉곳을 성장시키는 방법입니다. 이 잉곳을 얇게 절단하고 연마해 웨이퍼를 만듭니다. 박막 증착·노광·CMP는 모두 웨이퍼가 만들어진 뒤에 수행하는 후속 공정입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 특수가공 # 반도체공정 # 초크랄스키법 # 단결정실리콘 # 웨이퍼 # CMP
실리콘 웨이퍼에 적용되는 포토리소그래피는 <보기>와 같은 공정들로 이루어진다. 일반적인 리소그래피 공정에서 포토레지스트 도포 이후의 공정을 순서대로 바르게 나열한 것은?
ㄱ. 레지스트 현상 |
① ㄷ → ㄹ → ㅁ → ㄱ → ㄴ
오답입니다 두 베이크를 연달아 붙였는데, 하드베이크는 현상이 끝난 뒤에 합니다.
② ㄷ → ㅁ → ㄱ → ㄹ → ㄴ
정답입니다 소프트베이크 → 노광 → 현상 → 하드베이크 → 에칭의 표준 순서입니다.
③ ㅁ → ㄷ → ㄱ → ㄹ → ㄴ
오답입니다 소프트베이크는 용제를 날리는 공정이라 노광(ㅁ)보다 앞서야 합니다.
④ ㅁ → ㄷ → ㄹ → ㄱ → ㄴ
오답입니다 노광이 소프트베이크보다 앞설 수 없고 하드베이크 위치도 어긋납니다.
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정답 ② ㄷ → ㅁ → ㄱ → ㄹ → ㄴ
포토리소그래피는 세정 → 포토레지스트 도포 → 소프트베이크(프리베이크) → 마스크 정렬과 노광 → 현상 → 하드베이크(포스트베이크) → 에칭 → 레지스트 제거 순으로 진행합니다. 소프트베이크는 도포한 레지스트의 용제를 날려 밀착성을 높이는 단계라 노광 전에 하고, 하드베이크는 현상으로 남은 패턴을 굳혀 에칭액에 견디게 하는 단계라 현상 뒤 에칭 전에 합니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 특수가공 # 포토리소그래피 # 포토레지스트 # 소프트베이크 # 하드베이크 # 노광
스텝모터를 사용한 개루프 위치 제어 시스템을 <보기>와 같은 스펙으로 구성하였다. 모터와 리드스크루가 감속기로 연결되어 있으며 작업대는 리드스크루에 의해 구동된다. 작업대가 일정한 속도로 2분 동안 20[mm]를 이동하기 위해 모터에 입력되어야 하는 펄스의 주파수 값[Hz]은?
∙ 모터 축은 3:1 감속비를 가진다. |
① 4
오답입니다 4 Hz면 2분 동안 480펄스뿐이라 약 8.9 mm밖에 이동하지 못합니다.
② 9
정답입니다 1,080펄스를 120초에 보내야 하므로 1,080/120 = 9 Hz입니다.
③ 37.5
오답입니다 37.5 Hz면 4,500펄스가 되어 약 83.3 mm를 이동해 버립니다.
④ 75
오답입니다 75 Hz면 9,000펄스가 되어 약 166.7 mm를 이동해 버립니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 9
스텝 각이 5°이므로 모터 1회전은 360/5 = 72펄스이고, 감속비가 3:1이라 리드스크루 1회전에는 72 × 3 = 216펄스가 필요합니다. 리드스크루 피치가 4.0 mm이므로 1펄스당 이송량은 4.0/216 = 1/54 mm입니다. 20 mm를 이동하려면 20 × 54 = 1,080펄스가 필요하고, 이를 2분(120초)에 나누어 보내야 하므로 펄스 주파수는 1,080/120 = 9 Hz입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 자동화 # 스텝모터 # 개루프제어 # 펄스주파수 # 리드스크루 # 감속비
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