2024년 국가직 9급 기계일반 기출문제 풀이
2024년 국가직 9급 기계일반
① 클래딩(cladding)
오답입니다클래딩은 다른 금속층을 덧붙여 표면 성질을 개선하는 방법입니다.
② 스퍼터링(sputtering)
오답입니다스퍼터링은 이온 충돌로 방출된 원자를 기판에 증착하는 박막 공정입니다.
③ 숏피닝(shot peening)
정답입니다작은 입자를 고속 충돌시켜 표면에 소성변형과 압축잔류응력을 만드는 방법입니다.
④ 진공증착(vacuum deposition)
오답입니다진공증착은 진공에서 기화시킨 물질을 표면에 응축시키는 코팅법입니다.
정답과 해설 보기
숏피닝은 작은 강구나 세라믹 입자를 표면에 반복 충돌시켜 압축잔류응력을 만듭니다. 이 압축응력은 피로균열의 발생과 성장을 억제합니다. 따라서 ③입니다.
키워드#기계공작법#표면가공#숏피닝#압축잔류응력#피로강도
① 아연
오답입니다아연은 융점이 낮아 고온용 필라멘트 재료로 적합하지 않습니다.
② 텅스텐
정답입니다텅스텐은 금속 중 융점이 매우 높고 고온강도가 커 필라멘트와 전극에 사용됩니다.
③ 티타늄
오답입니다티타늄은 비강도와 내식성이 좋지만 필라멘트용 고융점 금속은 아닙니다.
④ 마그네슘
오답입니다마그네슘은 가볍지만 융점과 고온강도가 낮습니다.
정답과 해설 보기
텅스텐은 약 3,400 °C의 매우 높은 융점과 우수한 고온강도를 가집니다. 따라서 백열전구 필라멘트와 비소모식 용접 전극에 이용됩니다. 따라서 ②입니다.
키워드#기계재료#비철금속#텅스텐#고융점금속#고온강도#필라멘트
① 진응력은 재료에 작용하는 하중을 순간 단면적으로 나눈 값이다.
오답입니다진응력은 하중을 변형 중의 실제 단면적으로 나눈 값입니다.
② 극한강도는 재료가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대 공칭응력이다.
오답입니다극한강도는 공칭 응력-변형률 곡선에서 최대 공칭응력입니다.
③ 비례한도 이하에서는 응력과 변형률 사이에 훅의 법칙(Hooke’s law)이 적용된다.
오답입니다비례한도 이내에서는 응력과 변형률이 비례합니다.
④ 탄성변형은 하중을 제거하여도 변형이 그대로 유지된다.
정답입니다탄성변형은 하중을 제거하면 원래 형상으로 회복됩니다.
정답과 해설 보기
탄성변형은 외력을 제거했을 때 사라지는 가역적 변형입니다. 하중 제거 후에도 남는 변형은 소성변형입니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.
키워드#재료역학#인장시험#진응력#극한강도#훅의법칙#탄성변형
① 표면 거칠기 값을 작게 한다.
오답입니다매끄러운 표면은 미세 노치 효과를 줄여 응력집중을 완화합니다.
② 단면 변화를 완만하게 한다.
오답입니다단면을 완만하게 바꾸면 응력선의 급격한 굴절이 줄어듭니다.
③ 응력 흐름이 급격하게 되도록 한다.
정답입니다응력 흐름을 급격하게 만들면 국부 응력집중이 커집니다.
④ 단이 진 부분의 필렛 반지름을 크게 한다.
오답입니다필렛 반지름을 크게 하면 단차부의 응력집중계수가 작아집니다.
정답과 해설 보기
응력집중은 단면이 갑자기 변하거나 응력 흐름이 급격히 굽을 때 커집니다. 따라서 형상을 매끄럽게 연결하여 응력 흐름을 완만하게 해야 합니다. 따라서 옳지 않은 것은 ③입니다.
키워드#재료역학#응력집중#필렛#단면변화#표면거칠기
① φ12
오답입니다안지름 번호 12를 그대로 12 mm로 읽지 않습니다.
② φ24
오답입니다안지름 번호가 04 이상이면 번호에 5를 곱합니다.
③ φ60
정답입니다안지름 번호 12에 5를 곱하면 축 기준 치수는 60 mm입니다.
④ φ62
오답입니다62는 깊은 홈 볼베어링의 계열을 나타내는 부분입니다.
정답과 해설 보기
베어링 번호 6212에서 끝의 12가 안지름 번호입니다. 안지름 번호가 04 이상이므로 12 × 5 = 60 mm입니다. 따라서 ③입니다.
키워드#기계설계#베어링#호칭번호#안지름번호#축지름
① πTN30
정답입니다각속도는 2πN/60이므로 P=Tω=πTN/30입니다.
② πTN60
오답입니다2π 계수가 빠져 전달동력의 절반이 됩니다.
③ 30πTN
오답입니다동력은 토크와 각속도의 곱이며 역수 형태가 아닙니다.
④ 60πTN
오답입니다토크와 회전수를 분모에 두는 식은 차원상 동력이 아닙니다.
정답과 해설 보기
회전수 N[rpm]을 각속도로 바꾸면 ω=2πN/60 rad/s입니다. 따라서 P=Tω=πTN/30 W입니다. 따라서 ①입니다.
P = Tω = T · 2πN60 = πTN30 [W]
키워드#기계설계#축#전달동력#토크#각속도#회전수
① L sin[tan−1(D−d2l)]
정답입니다테이퍼 반각 θ=tan⁻¹((D-d)/(2l))이고 전체 지지길이 L에 대한 편위량은 e=L sinθ입니다.
② 2L sin[tan−1(D−dl)]
오답입니다직경차에 1/2이 빠지고 전체 계수도 맞지 않습니다.
③ l sin[tan−1(D−d2L)]
오답입니다편위량에는 테이퍼 길이 l이 아니라 센터 사이 거리 L이 적용됩니다.
④ 2l sin[tan−1(D−dL)]
오답입니다테이퍼 반각과 편위 거리의 관계가 모두 맞지 않습니다.
정답과 해설 보기
테이퍼 반각은 tanθ=(D-d)/(2l)로 구합니다. 심압대 편위량은 센터 사이 거리 L에 대해 e=L sinθ이므로 ①의 식이 됩니다. 따라서 ①입니다.
e = L sinθ, tanθ = D−d2l
키워드#기계공작법#선반가공#테이퍼가공#심압대편위#테이퍼반각
① 압연가공
오답입니다압연은 롤 사이에서 재료를 소성변형시키는 가공입니다.
② 인발가공
오답입니다인발은 다이를 통과시키며 단면을 줄이는 소성가공입니다.
③ 프레스가공
오답입니다프레스가공은 판재 등에 소성변형을 주는 가공입니다.
④ 플레이너가공
정답입니다플레이너가공은 바이트로 재료를 제거하는 절삭가공입니다.
정답과 해설 보기
플레이너는 공작물을 왕복시키면서 고정된 바이트로 평면 등을 깎는 공작기계입니다. 재료를 변형시키는 소성가공이 아니라 칩을 제거하는 절삭가공입니다. 따라서 소성가공에 해당하지 않는 것은 ④입니다.
키워드#기계공작법#소성가공#절삭가공#압연#인발#플레이너
① 입자가 작으면 통기성이 좋아진다.
정답입니다입자가 작으면 입자 사이 통로가 좁아져 통기성이 나빠집니다.
② 입자가 작으면 주물의 표면이 우수해진다.
오답입니다미세한 입자는 주형 표면을 치밀하게 만들어 주물 표면을 좋게 합니다.
③ 고온에서 견딜 수 있도록 내화성이 커야 한다.
오답입니다용탕의 고온을 견디려면 주물사는 충분한 내화성이 필요합니다.
④ 주물사에 점결제(binder)를 혼합하면 성형성이 향상된다.
오답입니다점결제는 모래 입자의 결합력을 높여 성형성을 향상합니다.
정답과 해설 보기
주물사의 입자가 미세하면 표면 정밀도는 좋아지지만 입자 사이의 공기 통로가 좁아집니다. 따라서 통기성은 좋아지는 것이 아니라 낮아집니다. 따라서 옳지 않은 것은 ①입니다.
키워드#기계공작법#주조#주물사#통기성#내화성#점결제
① 압축잔류응력은 피로수명을 향상시킨다.
오답입니다표면 압축잔류응력은 인장 피로균열의 발생을 억제합니다.
② 인장잔류응력은 파괴강도를 저하시킨다.
오답입니다인장잔류응력은 외부 인장응력과 더해져 파괴 위험을 높입니다.
③ 압축잔류응력은 응력균열을 발생시킨다.
정답입니다응력균열은 일반적으로 인장잔류응력의 영향을 크게 받습니다.
④ 잔류응력은 풀림 처리를 통해 제거될 수 있다.
오답입니다응력제거풀림은 가열과 서냉으로 잔류응력을 완화합니다.
정답과 해설 보기
균열을 열고 성장시키는 방향으로 작용하는 것은 인장잔류응력입니다. 압축잔류응력은 오히려 균열 발생을 억제하여 피로수명을 향상할 수 있습니다. 따라서 옳지 않은 것은 ③입니다.
키워드#재료역학#잔류응력#압축잔류응력#인장잔류응력#피로수명#응력제거풀림
① 셸 주조
오답입니다셸 주조는 얇은 모래 껍질 주형을 사용하는 정밀 주조법입니다.
② 진원심 주조
정답입니다진원심 주조는 회전 주형의 원심력으로 중공 원통형 주물을 만듭니다.
③ 다이캐스팅 주조
오답입니다다이캐스팅은 용탕을 금형에 고압 주입하는 방식입니다.
④ 인베스트먼트 주조
오답입니다인베스트먼트 주조는 소모성 왁스 모형을 이용합니다.
정답과 해설 보기
진원심 주조에서는 회전하는 주형 벽 쪽으로 용탕이 밀려 중공부가 자연스럽게 형성됩니다. 파이프와 실린더 라이너 같은 축대칭 중공 제품에 적합합니다. 따라서 ②입니다.
키워드#기계공작법#주조#원심주조#진원심주조#중공제품
① 쇼어(Shore) 경도 시험법
정답입니다쇼어 경도는 해머의 반발 높이를 이용하는 동적 경도 시험입니다.
② 브리넬(Brinell) 경도 시험법
오답입니다브리넬은 구형 압입 자국의 지름으로 경도를 구합니다.
③ 비커스(Vickers) 경도 시험법
오답입니다비커스는 다이아몬드 피라미드 압입 자국의 대각선을 측정합니다.
④ 로크웰(Rockwell) 경도 시험법
오답입니다로크웰은 압입 깊이의 차이로 경도를 표시합니다.
정답과 해설 보기
쇼어 경도 시험은 일정 높이에서 떨어뜨린 해머의 반발 높이로 경도를 평가합니다. 압입 자국의 크기나 깊이를 이용하는 압입 경도 시험과 원리가 다릅니다. 따라서 압입 자국을 이용하지 않는 것은 ①입니다.
키워드#기계재료#재료시험#경도시험#압입경도#쇼어경도#반발경도
ㄱ. 인벌류트 치형을 사용한다.
ㄴ. 정현파(sine curve) 형태의 특수한 치형을 사용한다.
ㄷ. 기어 맞물림 부분의 측판에 릴리프 홈을 둔다.
ㄹ. 전위기어를 사용하여 기어 물림률을 1보다 크게 한다.
① ㄱ, ㄷ
오답입니다인벌류트 치형만으로 폐입을 없앨 수 없어 ㄱ이 적절하지 않습니다.
② ㄱ, ㄹ
오답입니다ㄱ과 ㄹ은 폐입 방지 방법의 조합이 아닙니다.
③ ㄴ, ㄷ
정답입니다특수 치형과 측판의 릴리프 홈은 폐입 체적의 압력 상승을 방지합니다.
④ ㄴ, ㄹ
오답입니다물림률을 1보다 크게 하면 동시에 맞물리는 구간이 생겨 폐입이 발생하기 쉽습니다.
정답과 해설 보기
기어펌프의 폐입은 두 쌍의 이가 동시에 맞물릴 때 갇힌 오일의 체적이 변하면서 발생합니다. 정현파형 특수 치형을 쓰거나 측판에 릴리프 홈을 두어 갇힌 오일을 배출합니다. 따라서 옳은 것은 ㄴ과 ㄷ, ③입니다.
키워드#유압기기#기어펌프#오일폐입#릴리프홈#치형#물림률
① 유압 작동유의 온도가 상승하면 점도가 낮아진다.
오답입니다일반적으로 작동유는 온도가 상승하면 점도가 낮아집니다.
② 점도 지수가 클수록 온도에 따른 점도 변화가 작아진다.
오답입니다점도 지수가 크면 온도 변화에 대한 점도 변화가 작습니다.
③ 유압 작동유의 점도가 낮아질수록 제어밸브의 누설이 증가한다.
오답입니다점도가 너무 낮으면 틈새 누설이 증가합니다.
④ 유압 작동유의 점도가 높아질수록 유압펌프의 효율이 증가한다.
정답입니다점도가 지나치게 높으면 흡입저항과 마찰손실이 커져 펌프 효율이 낮아집니다.
정답과 해설 보기
작동유의 점도가 높아지면 내부 누설은 줄 수 있지만 유동저항과 마찰손실이 증가합니다. 따라서 점도가 높을수록 펌프 효율이 계속 증가한다고 볼 수 없습니다. 따라서 옳지 않은 것은 ④입니다.
키워드#유압기기#작동유#점도#점도지수#내부누설#펌프효율
① 널링(knurling)
오답입니다널링은 표면에 요철 무늬를 성형하는 작업입니다.
② 보링(boring)
정답입니다보링은 이미 뚫린 구멍을 바이트로 확대하고 정밀하게 다듬는 작업입니다.
③ 슬로팅(slotting)
오답입니다슬로팅은 홈이나 키홈을 가공하는 작업입니다.
④ 단면절삭(facing)
오답입니다단면절삭은 공작물 끝면을 평평하게 가공합니다.
정답과 해설 보기
보링은 기존 구멍 안쪽을 보링 바이트로 절삭하여 지름을 키우고 치수와 진원도를 개선합니다. 선반에서 구멍을 확대할 때 사용하는 대표적인 작업입니다. 따라서 ②입니다.
키워드#기계공작법#선반#보링#구멍가공#내면절삭
ㄱ. 저온에서도 증발압력이 대기압보다 커야 한다.
ㄴ. 표면장력이 커야 한다.
ㄷ. 비열비가 커야 한다.
ㄹ. 임계온도가 높고 상온에서 액화하여야 한다.
① ㄱ, ㄷ
오답입니다비열비가 크면 압축기 토출온도가 높아질 수 있어 ㄷ은 바람직하지 않습니다.
② ㄱ, ㄹ
정답입니다저온에서 양압 증발이 가능하고 임계온도가 높아 상온에서 쉽게 액화되는 냉매가 바람직합니다.
③ ㄴ, ㄷ
오답입니다표면장력이 큰 것은 열전달에 유리한 조건이 아니며 ㄴ과 ㄷ이 모두 부적절합니다.
④ ㄴ, ㄹ
오답입니다ㄴ은 적절하지 않고, 저온 증발압력 조건인 ㄱ이 빠져 있습니다.
정답과 해설 보기
냉매는 저온에서도 증발압력이 대기압보다 높아 외부 공기 유입을 막고, 상온에서 쉽게 응축되어야 합니다. 이를 위해 임계온도가 높은 것이 유리하므로 ㄱ과 ㄹ이 옳습니다. 따라서 옳은 것은 ㄱ과 ㄹ, ②입니다.
키워드#열역학#냉동기#냉매#증발압력#임계온도#비열비
① 수축공
정답입니다수축공은 주조 응고수축에 의해 생기는 대표적인 주조결함이며 압출결함이 아닙니다.
② 표면균열
오답입니다과도한 압출속도나 온도는 표면균열을 일으킬 수 있습니다.
③ 파이핑 결함
오답입니다빌릿 표면의 산화물 등이 중심으로 유입되면 파이핑 결함이 생길 수 있습니다.
④ 중심부 결함
오답입니다불균일 변형과 인장응력 때문에 중심부 균열이 발생할 수 있습니다.
정답과 해설 보기
압출에서는 표면균열, 파이핑, 중심부 균열 등이 발생할 수 있습니다. 수축공은 용탕이 응고하면서 체적이 줄어 생기는 주조결함입니다. 따라서 압출결함이 아닌 것은 ①입니다.
키워드#기계공작법#소성가공#압출#압출결함#파이핑#수축공
① 벨트와 풀리 사이의 마찰이 없으면 장력비는 1이다.
오답입니다마찰이 없으면 긴장측과 이완측 장력이 같아 장력비가 1입니다.
② 림의 중앙부를 높게 하여 벨트의 이탈을 방지할 수 있다.
오답입니다풀리 림을 크라우닝하면 벨트가 중앙으로 복귀합니다.
③ 바로 걸기에서 벨트의 이완부가 위로 가면 접촉각이 감소한다.
정답입니다바로 걸기에서는 이완부를 위에 두면 처짐으로 접촉각이 증가합니다.
④ 유효장력이 증가하면 크리핑(creeping) 현상이 발생할 수 있다.
오답입니다장력 차이가 커지면 탄성 신축 차이로 크리핑이 생길 수 있습니다.
정답과 해설 보기
바로 걸기에서 이완부를 위쪽에 배치하면 벨트가 처지면서 작은 풀리의 접촉각이 커집니다. 따라서 접촉각이 감소한다는 설명은 옳지 않습니다. 따라서 옳지 않은 것은 ③입니다.
키워드#기계설계#벨트전동#평벨트#접촉각#장력비#크리핑
○ 대표적인 재료로 종이나 폴리머를 사용한다.
○ 돌출부나 깨지기 쉬운 부분을 지지하기 위한 별도의 지지구조(support)가 필요하지 않다.
① 폴리젯(polyjet)
오답입니다폴리젯은 광경화성 수지를 분사하고 경화하며 별도 지지재가 필요합니다.
② 광조형법(stereolithography)
오답입니다광조형법은 액상 수지를 광경화하며 돌출부에 지지구조가 필요합니다.
③ 융해용착모델링(fused-deposition modeling)
오답입니다융해용착모델링은 열가소성 수지를 적층하며 형상에 따라 지지재가 필요합니다.
④ 박판적층공정(laminated-object manufacturing)
정답입니다박판적층공정은 종이·폴리머 시트를 접착하고 절단하며 주변 적층재가 지지 역할을 합니다.
정답과 해설 보기
박판적층공정은 얇은 종이나 폴리머 시트를 한 층씩 접착하고 윤곽을 절단합니다. 절단 후 남은 주변 재료가 돌출부를 받쳐 주므로 별도의 지지구조가 필요하지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드#기계공작법#신속조형#박판적층공정#적층제조#지지구조
○ 경화된 강 중의 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트화시킨다.
○ 공구강의 경도를 향상시킨다.
○ 시효(aging)에 의한 형상변화 및 치수변화를 방지할 수 있다.
① 풀림 처리(annealing)
오답입니다풀림은 재료를 연화하고 조직을 균질화하는 열처리입니다.
② 침탄 처리(carburizing)
오답입니다침탄은 저탄소강 표면에 탄소를 확산시켜 표면을 경화합니다.
③ 불림 처리(normalizing)
오답입니다불림은 오스테나이트화 후 공랭하여 조직을 미세화합니다.
④ 심냉 처리(sub-zero treatment)
정답입니다심냉 처리는 담금질 후 영하의 온도로 냉각하여 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시킵니다.
정답과 해설 보기
심냉 처리는 담금질한 강을 0 °C 이하로 냉각하여 잔류 오스테나이트의 변태를 촉진합니다. 경도와 치수 안정성이 향상되어 공구강 등에 적용됩니다. 따라서 ④입니다.
키워드#기계재료#열처리#심냉처리#잔류오스테나이트#마르텐사이트#치수안정
댓글
댓글 쓰기