2023년 서울시 9급 기계일반 제1회 B책형 기출문제 풀이

2023 9급 서울시 기계일반 제1회 B책형

기계일반 기출문제 풀이 · AI 보조 해설

2023 9급 서울시 기계일반 제1회 B책형 썸네일

Q01

<보기>와 같이 스프링을 이용하여 500kg의 물체를 매달았다. 이때 물체의 처짐량[mm]은? (단, 탄성계수 $k_{1}$ =100N/mm, $k_{2}$ =150N/mm, $k_{3}$ =300N/mm이고, 중력가속도는 10m/s²이며, 스프링 질량은 무시한다.)

2023 9급 서울시 기계일반 제1회 B책형 1번 그림 1

① 20
오답입니다 k₃을 빠뜨리고 k₁과 k₂만 병렬로 보아 등가강성을 250 N/mm로 잡았을 때 나오는 값입니다.
② 25
정답입니다 등가강성 200 N/mm에 하중 5,000 N을 나눈 값입니다.
③ 30
오답입니다 처짐이 25 mm보다 크려면 등가강성이 200 N/mm보다 작아야 하므로, 등가강성을 약 167 N/mm로 낮게 잡았을 때 나오는 값입니다.
④ 35
오답입니다 같은 방식으로 등가강성을 약 143 N/mm로 더 낮게 잡았을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 25

그림에서 k₂와 k₃는 위아래로 이어져 직렬이므로 k₂₃ = (150×300)/(150+300) = 100 N/mm입니다. 이 직렬 조합이 k₁과 나란히 물체를 매달고 있으므로 병렬이 되어 $k_{eq}$ = 100 + 100 = 200 N/mm입니다. 하중은 W = 500 kg × 10 m/s² = 5,000 N이므로 처짐량은 δ = 5,000/200 = 25 mm입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 스프링 # 등가강성 # 직렬병렬 # 처짐량

Q02

금속을 소성영역까지 인장시켰다가 하중을 제거한 후 압축했을 때 압축 항복강도가 인장 시보다 작아지는 현상으로 가장 옳은 것은?

① 가공 경화
오답입니다 가공 경화는 소성변형으로 전위가 쌓여 재료가 단단해지는 현상입니다.
② 시효 경화
오답입니다 시효 경화는 시간이 지나면서 석출물이 생겨 경도가 올라가는 현상입니다.
③ 탄성 여효
오답입니다 탄성 여효는 하중을 없앤 뒤 변형이 시간을 두고 서서히 회복되는 현상입니다.
④ 바우싱거 효과
정답입니다 인장 소성변형 뒤 압축 항복강도가 낮아지는 현상이 바로 바우싱거 효과입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 바우싱거 효과

금속을 한쪽 방향으로 소성변형시키면 그 방향으로는 가공경화로 강해지지만, 하중을 제거하고 반대 방향으로 하중을 걸면 항복강도가 오히려 낮아집니다. 이는 소성변형으로 생긴 뒤응력(back stress)이 반대 방향 전위 이동을 도와주기 때문이며, 바우싱거 효과라고 부릅니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계재료 # 바우싱거효과 # 가공경화 # 시효경화 # 소성변형

Q03

크리프 현상에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 크리프는 재료에 높은 온도로 큰 하중이 일정하게 작용될 때 재료 내의 응력과 변형률이 증가되는 현상이다.
정답입니다 하중이 일정하면 응력도 일정하고, 시간에 따라 늘어나는 것은 변형률뿐입니다.
② 고온의 경우 시간의 경과에 따라 재료의 항복응력보다 훨씬 낮은 응력에서도 파단이 일어날 수 있다.
오답입니다 고온에서는 항복응력보다 낮은 응력에서도 시간이 지나면 크리프 파단이 일어납니다.
③ 크리프 한도 응력은 특정 온도에서 응력이 작용하여 일정시간 경과 후에 크리프 속도가 0이 되는 한계응력을 의미한다.
오답입니다 크리프 한도는 일정 시간 뒤 크리프 속도가 사실상 0이 되는 한계응력을 말합니다.
④ 일정한 온도에서 하중의 크기가 클수록 크리프 속도가 증가하여 파단에 이르는 시간이 짧아진다.
오답입니다 하중이 클수록 2차 크리프 속도가 커져 파단시간이 짧아집니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 크리프는 재료에 높은 온도로 큰 하중이 일정하게 작용될 때 재료 내의 응력과 변형률이 증가되는 현상이다.

크리프는 고온에서 일정한 하중(응력)이 계속 걸릴 때 시간이 지남에 따라 변형률이 서서히 커지는 현상입니다. 하중이 일정하게 유지되므로 응력은 늘어나지 않고 변형률만 증가하며, 응력까지 증가한다고 쓴 ①이 옳지 않습니다. 나머지는 크리프 파단, 크리프 한도, 하중 크기와 파단시간의 관계를 바르게 설명한 것입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계재료 # 크리프 # 크리프한도 # 고온강도 # 크리프파단

Q04

원동차 모듈 2, 원동차 잇수 48, 종동차 모듈 2, 종동차 잇수 16인 스퍼기어 한 쌍에서 원동차가 1분에 600번 회전할 때 종동차 회전수의 값[rpm]은?

① 600
오답입니다 회전수비를 1:1로 보아 원동차 회전수를 그대로 쓴 값입니다.
② 900
오답입니다 잇수비를 48:32처럼 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
③ 1200
오답입니다 잇수비를 2배로만 보아 600×2로 계산한 값입니다.
④ 1800
정답입니다 N₂ = N₁ × Z₁/Z₂ = 600 × 48/16 = 1,800 rpm입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 1800

맞물리는 한 쌍의 스퍼기어는 모듈이 같아야 하며, 회전수는 잇수에 반비례합니다. 즉 N₁Z₁ = N₂Z₂ 이므로 N₂ = 600 × 48/16 = 1,800 rpm입니다. 잇수가 1/3로 줄었으므로 회전수는 3배가 됩니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 스퍼기어 # 속도비 # 잇수 # 모듈

Q05

외접하는 원추마찰차에서 원동차의 원추각이 30°, 종동차의 원추각이 60°일 때 원동축의 각속도 $ω_{1}$ rad/s에 대한 종동축의 각속도 $ω_{2}$ rad/s의 회전속도비 $\frac{ω_{2}}{ω_{1}}$ 값은?

① $\frac{1}{2}$
오답입니다 원추각의 비 30°/60°를 그대로 속도비로 잡으면 나오는 값입니다.
② $\frac{1}{\sqrt{3}}$
정답입니다 ω₂/ω₁ = sin30°/sin60° = (1/2)/(√3/2) = 1/√3입니다.
③ $\frac{\sqrt{3}}{2}$
오답입니다 종동차 원추각의 사인값 sin60° = √3/2 를 그대로 속도비로 잡았을 때 나오는 값입니다.
④ $\sqrt{3}$
오답입니다 속도비를 거꾸로 sin60°/sin30°로 계산한 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 1/√3

원추마찰차는 접촉선상의 원주속도가 서로 같아야 하므로 ω₁R₁ = ω₂R₂ 입니다. 공통 모선 길이를 L이라 하면 접촉 반지름은 R₁ = L sinα₁, R₂ = L sinα₂ 이므로 ω₂/ω₁ = R₁/R₂ = sinα₁/sinα₂ = sin30°/sin60° = 1/√3입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 원추마찰차 # 속도비 # 원추각 # 원주속도

Q06

총형가공법에 의한 기어절삭에 사용되는 절삭공구로 가장 옳은 것은?

① 피니언 커터
오답입니다 피니언 커터는 기어 셰이퍼에 쓰이는 대표적인 창성법 공구입니다.
② 호브
오답입니다 호브는 호빙머신에서 연속 창성으로 이를 깎는 공구입니다.
③ 래크 커터
오답입니다 래크 커터는 래크 모양 공구로 창성 절삭하는 마그식 절삭공구입니다.
④ 브로치
정답입니다 브로치는 이 홈 모양을 그대로 본뜬 총형공구로 내접기어 등을 한 번에 깎습니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 브로치

기어 절삭법은 이 홈과 같은 모양의 공구를 그대로 밀어 넣는 총형법(형삭법)과, 공구와 소재를 굴림운동시켜 이를 만들어 내는 창성법으로 나뉩니다. 피니언 커터·호브·래크 커터는 모두 창성법 공구이고, 총형 밀링커터와 브로치가 총형가공법 공구입니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 기어절삭 # 총형법 # 창성법 # 브로치 # 호브

Q07

지름 10mm의 트위스트 드릴을 사용하여, 마그네슘 블록에 구멍을 뚫는 작업을 한다. 이송량이 0.1mm/rev, 스핀들의 회전수는 1200rpm일 때 재료제거율의 값[mm³/s]은? (단, π는 3이다.)

① 150
정답입니다 MRR = (πd²/4)·f·N = 75 × 0.1 × 20 = 150 mm³/s입니다.
② 600
오답입니다 단면적을 πd²로 잡아 4배로 계산하면 나오는 값입니다.
③ 3000
오답입니다 단면적에서 π를 빠뜨려 d²/4 = 25 mm²로 잡고 분당 값을 그대로 썼을 때 나오는 값입니다.
④ 9000
오답입니다 분당 값 9,000 mm³/min을 60으로 나누지 않은 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 150

드릴링의 재료제거율은 구멍 단면적에 이송속도를 곱한 값입니다. 단면적은 A = πd²/4 = 3 × 10²/4 = 75 mm², 이송속도는 v = f·N = 0.1 mm/rev × 1,200 rpm = 120 mm/min = 2 mm/s입니다. 따라서 MRR = 75 × 2 = 150 mm³/s입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 기계공작법 # 드릴링 # 재료제거율 # 이송량 # 절삭조건

Q08

주조 공정 중 소모성 주형 주조 공정에 해당하지 않는 것은?

① 풀몰드법(full molding)
오답입니다 풀몰드법은 발포폴리스티렌 모형과 모래주형을 함께 소모하는 공정입니다.
② 셸주조법(shell molding)
오답입니다 셸주조법은 레진사로 만든 얇은 셸 주형을 한 번 쓰고 버립니다.
③ 원심주조법(centrifugal casting)
정답입니다 원심주조법은 금속 주형을 회전시키며 반복 사용하는 영구주형 공정입니다.
④ 인베스트먼트 주조법(investment casting)
오답입니다 인베스트먼트 주조법은 왁스 모형과 세라믹 주형을 모두 소모합니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 원심주조법(centrifugal casting)

소모성 주형 주조는 주형을 한 번 쓰고 부수는 공정으로 사형주조, 셸몰드, 인베스트먼트, 풀몰드(소실모형) 등이 있습니다. 반면 원심주조법은 금형을 고속으로 회전시켜 원심력으로 쇳물을 채우는 방식이라 금속 주형을 반복해서 쓰는 영구주형 주조에 속합니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계공작법 # 주조 # 소모성주형 # 영구주형 # 원심주조 # 인베스트먼트

Q09

피복금속아크용접(Shielded Metal Arc Welding: SMAW)에서 아크 용접봉 피복제의 역할로 가장 옳지 않은 것은?

① 슬래그를 발생시키고 용융금속의 유동성을 좋게 한다.
오답입니다 슬래그를 만들어 용융금속을 덮고 유동성을 좋게 하는 것은 피복제의 역할입니다.
② 전류를 잘 통하게 하여 아크의 안정성을 좋게 한다.
정답입니다 피복제는 오히려 절연물질이며, 아크 안정은 이온화제가 담당합니다.
③ 스패터링을 적게 한다.
오답입니다 아크를 집중시키고 용적을 미세화해 스패터를 줄여 줍니다.
④ 용접 중 산화 및 질화를 방지한다.
오답입니다 보호가스와 슬래그로 대기를 차단해 산화·질화를 막습니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 전류를 잘 통하게 하여 아크의 안정성을 좋게 한다.

피복금속아크용접에서 피복제는 아크 안정, 보호가스 발생, 슬래그 생성, 탈산·정련, 합금원소 첨가, 용착금속의 냉각속도 조절 등의 역할을 합니다. 그러나 피복제 자체는 전기를 통하지 않는 절연물질이어서 심선 옆면으로 아크가 새는 것을 막아 주며, 전류를 잘 통하게 한다는 ②의 설명은 옳지 않습니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계공작법 # 피복금속아크용접 # 피복제 # 슬래그 # 스패터

Q10

<보기>와 같이 집중하중 $P$ 가 작용하는 보에서의 BMD(Bending Moment Diagram, 굽힘 모멘트 선도)로 가장 옳은 것은?

2023 9급 서울시 기계일반 제1회 B책형 10번 그림 1

①
오답입니다 양 끝이 크고 하중점에서 0이 되는 모양으로, 굽힘모멘트 분포와 반대입니다.
②
오답입니다 하중점을 경계로 (+)와 (−)의 계단형이 되는 전단력 선도(SFD)입니다.
③
정답입니다 지점에서 0, 하중점에서 Pab/L로 꺾이는 삼각형이 집중하중 보의 BMD입니다.
④
오답입니다 전 구간이 곡선인 포물선으로, 등분포하중을 받을 때의 BMD입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 하중점에서 최댓값을 갖고 양 지점에서 0이 되는 (+) 삼각형 선도

단순지지보에 집중하중 P가 A에서 거리 a인 곳에 작용하면 반력은 $R_{A}$ = Pb/L, $R_{B}$ = Pa/L입니다. 굽힘모멘트는 각 구간에서 x의 1차식이므로 선도는 직선이 되고, 양 지점에서 0, 하중점에서 $M_{max}$ = Pab/L 로 꺾입니다. 따라서 하중점을 꼭짓점으로 하는 (+) 삼각형 모양이 맞습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 재료역학 # 단순보 # 굽힘모멘트선도 # 집중하중 # 전단력선도

Q11

내연기관에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은?

① 외연기관 대비 소형화에 유리하다.
오답입니다 연소실이 곧 실린더 안이라 보일러가 필요 없어 소형·경량화에 유리합니다.
② 오토 사이클(Otto cycle)은 전기 점화 내연기관의 이상적인 열역학 사이클이다.
오답입니다 오토 사이클은 정적가열 사이클로 가솔린(전기점화) 기관의 이상 사이클입니다.
③ 연료 연소 시 노킹(knocking)이 발생할 수 있다.
오답입니다 연료의 자기착화로 이상연소가 일어나면 노킹이 생길 수 있습니다.
④ 같은 배기량에서 2행정 기관이 4행정 기관보다 출력은 떨어지나 열효율이 우수하다.
정답입니다 2행정 기관은 출력은 크지만 소기 손실 때문에 열효율은 오히려 낮습니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ 같은 배기량에서 2행정 기관이 4행정 기관보다 출력은 떨어지나 열효율이 우수하다.

2행정 기관은 크랭크축 1회전마다 폭발이 일어나므로 같은 배기량·회전수에서 4행정보다 출력이 큽니다. 다만 흡기와 배기가 동시에 이루어지는 소기 과정에서 미연소 혼합기가 빠져나가고 배기가 남아 연소가 불완전해지므로 열효율과 연비는 4행정보다 나쁩니다. 출력과 열효율을 모두 반대로 쓴 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 열역학 # 내연기관 # 오토사이클 # 2행정기관 # 노킹

Q12

카르노 사이클(Carnot cycle)로 작동되는 열기관이 227℃의 고온체로부터 500kJ의 열을 받아 27℃의 저온체로 열을 방출시키고 있다. 이 열기관의 열효율[%]과 이 열기관이 저온체에 방출하는 열량[kJ]을 가장 옳게 짝지은 것은?

　열효율[%]　열량[kJ]

①　40　200
오답입니다 효율은 맞으나 방출 열량을 500×0.4 = 200 kJ 로 거꾸로 계산한 값입니다.
②　40　300
정답입니다 η = 1 − 300/500 = 0.4이고 $Q_{L}$ = 500 × 300/500 = 300 kJ입니다.
③　88　200
오답입니다 섭씨온도를 그대로 넣어 1 − 27/227 ≒ 0.88 로 계산한 값입니다.
④　88　300
오답입니다 효율을 섭씨로 잘못 구한 데다 방출 열량만 맞춘 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 열효율 40 %, 방출 열량 300 kJ

카르노 사이클의 효율은 절대온도로 계산해야 하므로 $T_{H}$ = 500 K, $T_{L}$ = 300 K입니다. η = 1 − $T_{L}$ / $T_{H}$ = 1 − 300/500 = 0.4, 즉 40 %입니다. 저온체로 방출하는 열량은 $Q_{L}$ = $Q_{H}$ (1 − η) = 500 × 0.6 = 300 kJ입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 열역학 # 카르노사이클 # 열효율 # 절대온도 # 방출열량

Q13

지름이 10mm인 원형 단면을 가지는 봉에 300kgf의 추를 달았을 때 허용인장응력에 도달하였다. 이 봉의 인장강도가 500kgf/cm²라고 하면 안전계수의 값은? (단, π는 3이다.)

① 1.25
정답입니다 허용응력 400 kgf/cm²에 대해 500/400 = 1.25입니다.
② 5
오답입니다 단면적을 πd²/4 대신 πd² = 3 cm²로 4배 크게 잡아 허용응력을 100 kgf/cm²로 구했을 때 나오는 값입니다.
③ 12.5
오답입니다 허용응력을 400 kgf/cm²가 아닌 40 kgf/cm², 즉 단면적을 10배인 7.5 cm²로 잘못 잡았을 때 나오는 값입니다.
④ 50
오답입니다 허용응력을 10 kgf/cm²로 잘못 계산했을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 1.25

지름 10 mm = 1 cm이므로 단면적은 A = πd²/4 = 3 × 1²/4 = 0.75 cm²입니다. 허용인장응력은 $σ_{a}$ = P/A = 300/0.75 = 400 kgf/cm²입니다. 안전계수는 인장강도를 허용응력으로 나눈 값이므로 S = 500/400 = 1.25입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 재료역학 # 안전계수 # 허용응력 # 인장강도 # 단면적

Q14

선반에서 수행이 가능한 작업들을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 원통 가공
ㄴ. 테이퍼 가공
ㄷ. 나사 가공
ㄹ. 드릴링

① ㄱ
오답입니다 원통 가공만 고른 것으로, 선반이 할 수 있는 작업이 더 많습니다.
② ㄴ, ㄷ
오답입니다 원통 가공(ㄱ)이 빠져 있어 옳지 않습니다.
③ ㄱ, ㄴ, ㄷ
오답입니다 심압대에 드릴을 물려 드릴링(ㄹ)도 할 수 있으므로 빠뜨리면 안 됩니다.
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
정답입니다 네 가지 모두 선반에서 수행할 수 있는 대표 작업입니다.

정답과 해설 보기

정답 ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

선반은 공작물을 회전시키고 바이트를 이송시켜 깎는 공작기계로, 외경(원통) 절삭, 테이퍼 절삭, 나사 절삭, 절단, 널링, 보링, 정면 절삭 등을 할 수 있습니다. 드릴링도 심압대에 드릴척을 끼워 회전하는 공작물 중심에 구멍을 뚫는 방식으로 가능합니다. 따라서 ㄱ~ㄹ 모두 해당합니다. 따라서 ④입니다.

키워드 # 기계공작법 # 선반 # 테이퍼가공 # 나사가공 # 드릴링

Q15

나사에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

① 사각 나사는 주로 운동용 나사로 사용되며, 일반적으로 공작이 쉽지만 나사효율이 낮다.
오답입니다 사각 나사는 효율이 높은 대신 공작이 어려운 운동용 나사입니다.
② 미터 가는 나사는 미터 보통 나사에 비해 수나사의 골지름 부위 틈새가 더 작다.
정답입니다 가는 나사는 피치가 작아 나사산 높이가 낮으므로 골 부위 틈새도 작습니다.
③ 1-12 UNF로 표시되는 나사의 피치는 12mm이다.
오답입니다 UNF의 12는 피치가 아니라 1인치당 나사산 수이므로 피치는 1/12 인치입니다.
④ 두 줄 나사의 경우 나사의 피치는 리드의 두 배이다.
오답입니다 두 줄 나사는 리드가 피치의 2배이므로 설명이 거꾸로 되어 있습니다.

정답과 해설 보기

정답 ② 미터 가는 나사는 미터 보통 나사에 비해 수나사의 골지름 부위 틈새가 더 작다.

미터 가는 나사는 같은 호칭지름에서 피치가 작아 나사산 높이 H₁이 낮아지고, 그만큼 골지름이 커지면서 수나사와 암나사의 골 부위 틈새(여유)가 작아집니다. 사각 나사는 효율이 높지만 공작이 어렵고, UNF의 12는 인치당 나사산 수이며, 두 줄 나사는 리드 = 2 × 피치이므로 나머지는 모두 틀립니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 나사 # 미터가는나사 # 리드와피치 # 사각나사

Q16

유압기호 중 가변 용량형 유압 펌프로 가장 옳은 것은?

①
오답입니다 사선 화살표가 없어 정용량형(고정 용량형) 유압 펌프 기호입니다.
②
오답입니다 삼각형이 안쪽을 향하고 사선 화살표도 없으니 정용량형 유압 모터입니다.
③
정답입니다 사선 화살표는 가변 용량, 바깥쪽 삼각형은 펌프(토출)를 뜻합니다.
④
오답입니다 사선 화살표는 있으나 삼각형이 안쪽이라 가변 용량형 유압 모터입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 원 안에 사선 화살표가 있고 삼각형이 바깥쪽을 향한 기호

유압 회전기기 기호는 원 안 삼각형의 방향으로 펌프와 모터를 구분합니다. 삼각형의 꼭짓점이 바깥쪽(관로 쪽)을 향하면 유체를 내보내는 펌프, 안쪽을 향하면 유체를 받아 도는 모터입니다. 또 원을 가로지르는 사선 화살표가 있으면 가변 용량형, 없으면 정용량형입니다. 따라서 사선 화살표와 바깥쪽 삼각형을 함께 가진 ③이 가변 용량형 유압 펌프입니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 유압공압 # 유압기호 # 가변용량형펌프 # 유압모터 # KS기호

Q17

체인 전동장치의 특징으로 가장 옳지 않은 것은?

① 유지 및 수리가 간단하고 수명이 길다.
오답입니다 링크 단위로 되어 있어 분해·조립이 쉽고 수명이 깁니다.
② 미끄럼이 없어 일정한 속도비를 얻을 수 있다.
오답입니다 스프로킷 이에 물려 돌아가므로 미끄럼 없이 정확한 속도비를 얻습니다.
③ 체인은 인장강도가 작아서 작은 동력 전달에 쓰인다.
정답입니다 체인은 인장강도가 커서 오히려 큰 동력 전달에 적합합니다.
④ 전동효율이 일반적으로 95% 이상이다.
오답입니다 체인 전동의 효율은 보통 95~98 % 정도로 높습니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 체인은 인장강도가 작아서 작은 동력 전달에 쓰인다.

체인 전동은 스프로킷과 맞물려 돌아가므로 미끄럼이 없어 일정한 속도비를 얻을 수 있고, 전동효율이 95 % 이상으로 높으며 링크 단위 분해·조립이 쉬워 유지보수에 유리합니다. 또 체인은 인장강도가 커서 벨트보다 큰 동력을 짧은 축간거리에서 전달할 수 있으므로 ③의 설명이 옳지 않습니다. 다만 고속에서 소음과 진동이 크다는 단점이 있습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계요소설계 # 체인전동 # 스프로킷 # 속도비 # 전동효율

Q18

구리에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

① 전기전도도가 높고 가공성이 우수하다.
오답입니다 구리는 은 다음으로 전기전도도가 높고 전연성이 좋아 가공하기 쉽습니다.
② 주석, 니켈, 은 등과 용이하게 합금을 만들 수 있다.
오답입니다 주석과는 청동, 니켈과는 백동처럼 다양한 합금을 만듭니다.
③ 우수한 내부식성과 낮은 열전도도로 고온부품에 흔히 사용된다.
정답입니다 구리는 열전도도가 매우 높아 열교환기·방열부품에 쓰이며 고온강도는 낮습니다.
④ 구리와 아연의 합금을 황동(brass)이라 한다.
오답입니다 구리에 아연을 넣은 합금이 황동(놋쇠)입니다.

정답과 해설 보기

정답 ③ 우수한 내부식성과 낮은 열전도도로 고온부품에 흔히 사용된다.

구리는 전기전도도와 열전도도가 모두 매우 높은 금속이라 전선, 열교환기, 방열판에 널리 쓰입니다. 또 재결정온도가 낮고 고온에서 강도가 급격히 떨어지므로 고온부품 재료로는 적합하지 않습니다. 열전도도가 낮다고 하고 고온부품용이라고 한 ③이 옳지 않습니다. 따라서 ③입니다.

키워드 # 기계재료 # 구리 # 열전도도 # 황동 # 청동

Q19

<보기>와 같이 지름이 4m인 원형평판이 물 속에 수직으로 잠겨있다. 이 평판의 한쪽 면에 작용하는 전체 압력에 의한 힘의 값[kN]은? (단, 물의 밀도는 1g/mL이고, 중력가속도는 10m/s²이며, π는 3이다.)

2023 9급 서울시 기계일반 제1회 B책형 19번 그림 1

① 600
정답입니다 F = ρg $h_{c}$ A = 1,000 × 10 × 5 × 12 = 600,000 N = 600 kN입니다.
② 3600
오답입니다 도심 깊이를 원판 윗면 깊이 3 m로 잡아 360 kN을 얻은 뒤 단위 환산에서 10배를 더 곱했을 때 나오는 값입니다.
③ 6000
오답입니다 도심 깊이와 면적은 맞게 잡았으나 단위 환산에서 10배를 더 곱해 600 kN의 10배가 된 값입니다.
④ 8400
오답입니다 도심 깊이를 바닥 깊이 7 m로 잡으면 840 kN이 되는데, 여기에 단위 환산까지 10배로 틀렸을 때 나오는 값입니다.

정답과 해설 보기

정답 ① 600

수직으로 잠긴 평면에 작용하는 전압력은 도심 깊이의 압력에 면적을 곱한 F = ρg $h_{c}$ A 로 구합니다. 원판의 윗면이 수면에서 3 m, 지름이 4 m이므로 도심 깊이는 $h_{c}$ = 3 + 2 = 5 m이고, 면적은 A = πd²/4 = 3 × 16/4 = 12 m²입니다. 따라서 F = 1,000 × 10 × 5 × 12 = 600,000 N = 600 kN입니다. 따라서 ①입니다.

키워드 # 유체역학 # 정수압 # 전압력 # 도심깊이 # 수직평판

Q20

<보기>와 같이 길이 $L$ , 질량 $m$ , 단면적 A인 균질하고 가느다란 막대의 $x$ 축에 대한 질량 관성모멘트로 가장 옳은 것은? (단, 막대 끝을 지나는 $x$ 축은 막대에 수직하다.)

2023 9급 서울시 기계일반 제1회 B책형 20번 그림 1

① $\frac{1}{12}$ $m$ $L^{2}$
오답입니다 (1/12)mL²은 막대의 무게중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트입니다.
② $\frac{1}{3}$ $m$ $L^{2}$
정답입니다 평행축 정리로 (1/12)mL² + m(L/2)² = (1/3)mL² 이 됩니다.
③ $\frac{2}{5}$ $m$ $L^{2}$
오답입니다 (2/5)mR²은 균질한 구의 중심축에 대한 질량 관성모멘트입니다.
④ $\frac{2}{3}$ $m$ $L^{2}$
오답입니다 (2/3)mR²은 얇은 구 껍질의 중심축에 대한 관성모멘트입니다.

정답과 해설 보기

정답 ② (1/3)mL²

길이 L, 질량 m인 가느다란 균질 막대의 무게중심을 지나고 막대에 수직인 축에 대한 질량 관성모멘트는 (1/12)mL²입니다. 문제의 x축은 막대 끝을 지나므로 무게중심에서 L/2 만큼 떨어져 있습니다. 평행축 정리 I = $I_{G}$ + md² 를 쓰면 I = (1/12)mL² + m(L/2)² = (1/12 + 1/4)mL² = (1/3)mL²입니다. 따라서 ②입니다.

키워드 # 동역학 # 질량관성모멘트 # 평행축정리 # 균질막대 # 무게중심

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