2025년 서울시 7급 기계공작법 B책형 기출문제 풀이
2025 7급 서울시 기계공작법 B책형
잔류응력에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 변형 후 모든 외력이 제거된 상태에서 공작물에 남아 있는 응력을 말한다.
오답입니다 외력을 모두 제거한 뒤에도 내부에 남아 스스로 평형을 이루는 응력이 잔류응력입니다.
② 주조나 열간단조의 냉각 시 부품의 온도경도(temperature gradient)에 의해서도 발생할 수 있다.
오답입니다 냉각속도 차이로 부위별 수축량이 달라지면 잔류응력이 생깁니다.
③ 표면의 인장잔류응력은 소재의 파단강도를 향상시킨다.
정답입니다 표면 인장잔류응력은 균열을 벌려 피로강도와 파단강도를 오히려 떨어뜨립니다.
④ 잔류응력은 응력 제거 풀림(stress-relief annealing) 공정을 통해 감소될 수 있다.
오답입니다 응력 제거 풀림은 잔류응력을 완화하는 대표적인 열처리입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 표면의 인장잔류응력은 소재의 파단강도를 향상시킨다.
잔류응력은 외력이 없는 상태에서 물체 내부가 스스로 평형을 이루며 남아 있는 응력으로, 불균일한 소성변형이나 냉각 시의 온도구배 때문에 생깁니다. 표면에 남은 인장잔류응력은 작용하중의 인장응력에 더해져 균열의 발생과 진전을 촉진하므로 피로강도·파단강도를 낮춥니다. 쇼트피닝처럼 표면에 압축잔류응력을 주어야 강도가 좋아집니다. 따라서 ③입니다.
※ ②의 “온도경도(temperature gradient)”는 “온도구배”를 뜻하며, 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.
키워드 # 기계재료 # 잔류응력 # 온도구배 # 응력제거풀림 # 압축잔류응력 # 피로강도
금속재료의 특징에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 페라이트는 체심입방격자구조를 가지고 있으므로 연한 성질을 가지고 있다.
오답입니다 페라이트는 α철에 탄소가 극히 적게 고용된 BCC 조직으로 연하고 연성이 큽니다.
② 마르텐사이트는 체심정방구조를 가지고 있으며, 담금질에 의해 얻어진다.
오답입니다 마르텐사이트는 급랭으로 탄소가 과포화된 BCT 조직입니다.
③ 오스테나이트는 면심입방격자구조를 가지고 있으며, 평형상태에서 공석변태온도 이하에서는 존재하지 않는다.
오답입니다 오스테나이트는 FCC이며 평형상태에서 A₁(공석변태온도) 아래에서는 존재하지 않습니다.
④ 시멘타이트는 사방정계의 결정구조를 가지고 있으므로 고용체에 비해 다소 낮은 경도를 가지고 있다.
정답입니다 시멘타이트(Fe₃C)는 금속간화합물로 HB 800 정도의 매우 높은 경도를 갖습니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 시멘타이트는 사방정계의 결정구조를 가지고 있으므로 고용체에 비해 다소 낮은 경도를 가지고 있다.
시멘타이트 Fe₃C는 사방정계(orthorhombic) 결정구조를 갖는 금속간화합물로, 경도가 HB 800 안팎으로 매우 크고 취성이 강한 조직입니다. 페라이트나 오스테나이트 같은 고용체보다 훨씬 단단하므로 "고용체에 비해 다소 낮은 경도"라는 설명은 반대입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 시멘타이트 # 페라이트 # 마르텐사이트 # 오스테나이트 # 결정구조
<보기>에서 설명하고 있는 주조용의 용해로로 가장 옳은 것은?
평면적이 커서 부피가 큰 금속을 대용량으로 용해할 수 있고, 화염이 금속에 직접 접촉하지 않아 연소가스의 영향을 많이 받지 않는다. 그리고 비철금속을 대량으로 용해할 때 주로 사용된다. |
① 반사로
정답입니다 노상이 넓고 천장에서 반사된 열로 가열하므로 화염이 금속에 직접 닿지 않습니다.
② 큐폴라
오답입니다 큐폴라는 코크스와 주철을 층층이 넣어 연소가스가 금속에 직접 닿는 주철 용해로입니다.
③ 도가니로
오답입니다 도가니로는 소량 용해에 쓰이며 대용량 처리에는 맞지 않습니다.
④ 전기로
오답입니다 전기로는 아크나 유도가열을 쓰므로 화염과 연소가스 자체가 없습니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 반사로
반사로(reverberatory furnace)는 노상이 넓고 얕아 평면적이 크며, 한쪽에서 낸 화염이 천장과 벽에 반사되어 나오는 복사열로 금속을 녹입니다. 화염이 용탕에 직접 닿지 않아 연소가스에 의한 오염·산화가 적으므로 알루미늄·구리 같은 비철금속을 대량으로 용해할 때 주로 쓰입니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 주조 # 반사로 # 용해로 # 큐폴라 # 도가니로 # 비철금속
용접에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 전자빔용접은 전자의 운동에너지를 이용한 것으로 진공환경과 용제가 필요하다.
오답입니다 전자빔용접은 진공은 필요하지만 용제(플럭스)는 쓰지 않습니다.
② TIG용접은 가스텅스텐아크용접으로 전극 소모와 용제가 없다.
정답입니다 텅스텐 전극은 소모되지 않고 불활성가스가 보호하므로 용제가 필요 없습니다.
③ 플럭스코어드아크용접은 보호가스와 용제가 불필요하다.
오답입니다 플럭스코어드아크용접은 와이어 속에 플럭스가 들어 있는 방식입니다.
④ MIG로도 불리는 가스메탈아크용접에서는 용접부에 아크를 발생시키기 위해 가스로 활성화해 주어야 한다.
오답입니다 MIG는 불활성가스(Ar, He)로 보호하는 방식이며 가스를 활성화시키지 않습니다.
정답과 해설 보기
정답 ② TIG용접은 가스텅스텐아크용접으로 전극 소모와 용제가 없다.
TIG(GTAW)는 녹지 않는 텅스텐을 전극으로 쓰는 비소모식 아크용접으로, 아르곤·헬륨 등 불활성가스가 용융지를 감싸 보호하므로 별도의 용제가 필요 없습니다. 전자빔용접은 진공 중에서 하지만 용제를 쓰지 않고, 플럭스코어드아크용접은 이름 그대로 와이어 중심에 플럭스를 넣은 방식이며, MIG는 불활성가스 분위기에서 하는 소모식 용접입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 용접 # TIG용접 # 전자빔용접 # 플럭스코어드아크용접 # MIG용접 # 불활성가스
접합공정의 방법에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 냉간압접 공정은 주로 상온에서 작업되며, 소성 변형을 통해 금속 사이에 원자 간 결합이 이루어지게 한다.
오답입니다 냉간압접은 상온에서 큰 압력으로 소성변형을 주어 원자 간 결합을 만듭니다.
② 초음파용접은 낮은 압력과 온도에서 매우 짧은 시간에 용접이 이뤄진다.
오답입니다 초음파용접은 고주파 진동으로 산화막을 깨뜨려 짧은 시간에 접합합니다.
③ 마찰용접은 공정이 간단하고 에너지 효율이 높으며, 원봉이나 튜브와 같은 단면 형상에 적용이 가능하다.
오답입니다 마찰용접은 마찰열만으로 접합해 효율이 높고 원봉·튜브 접합에 적합합니다.
④ 업셋용접은 외력 없이 접합이 가능하며, 주로 직경 10mm 이하인 봉이나 와이어의 용접에 사용한다.
정답입니다 업셋용접은 맞댄 면을 축방향으로 세게 눌러(업셋) 접합하므로 가압이 반드시 필요합니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 업셋용접은 외력 없이 접합이 가능하며, 주로 직경 10mm 이하인 봉이나 와이어의 용접에 사용한다.
업셋용접(upset welding)은 두 소재의 단면을 맞댄 채 통전하여 저항열로 가열한 뒤 축방향으로 강하게 압축(업셋)하여 접합하는 저항용접입니다. 가압이 접합의 핵심 수단이므로 "외력 없이 접합이 가능하다"는 설명은 옳지 않습니다. 직경이 작은 봉이나 와이어에 주로 쓰인다는 뒷부분은 맞습니다. 따라서 ④입니다.
※ ④의 “10mm”는 다른 문항의 “[mm]”와 달리 표기되어 있으나, 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.
키워드 # 용접 # 업셋용접 # 냉간압접 # 초음파용접 # 마찰용접 # 압접
철강 재료 중 쾌삭강(free cutting steel)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 고하중을 받는 부품에 적합하다.
정답입니다 황·납 등의 첨가로 인성과 강도가 떨어져 고하중 구조부품에는 부적합합니다.
② 공작물의 표면 품질이 우수하다.
오답입니다 MnS 개재물이 칩을 잘게 끊어 주므로 가공면이 깨끗합니다.
③ 절삭 공구의 수명이 연장된다.
오답입니다 납·황이 윤활 작용을 하여 공구 마모가 줄어 수명이 늘어납니다.
④ 절삭 가공 효율이 높다.
오답입니다 절삭저항이 작고 칩 처리가 쉬워 고속·자동 절삭에 유리합니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 고하중을 받는 부품에 적합하다.
쾌삭강은 탄소강에 황(S), 납(Pb), 인(P) 등을 첨가해 절삭성을 높인 강으로, 생성된 MnS·Pb 개재물이 칩을 짧게 끊고 윤활막 역할을 하여 절삭저항 감소, 공구수명 연장, 가공면 향상, 가공능률 향상의 이점을 줍니다. 그러나 같은 개재물이 노치처럼 작용해 인성·연성·피로강도가 떨어지므로 큰 하중을 받는 구조부품에는 쓰지 않습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 기계재료 # 쾌삭강 # 절삭성 # MnS개재물 # 공구수명 # 인성
딥드로잉 공정에서 높이 100[mm], 밑면 직경 50[mm]인 원통형 용기를 제작하고자 한다. 이때 필요한 블랭크의 직경[mm]은? (단, 두께는 고려하지 않는다.)
① 80
오답입니다 블랭크 직경이 80 mm이면 만들 수 있는 용기 높이가 (80² − 50²)/(4×50) = 19.5 mm 뿐입니다.
② 100
오답입니다 밑면 직경의 2배로 어림했을 때 나오는 값입니다.
③ 120
오답입니다 블랭크 직경이 120 mm이면 D² = d² + 4dh 에서 만들 수 있는 용기 높이가 (120² − 50²)/(4×50) = 59.5 mm 에 그쳐 100 mm 를 채우지 못합니다.
④ 150
정답입니다 √(d²+4dh) = √(2500+20000) = √22500 = 150 mm입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 150
딥드로잉의 블랭크 직경은 판재 면적이 보존된다고 보고 구합니다. 원통 용기의 표면적은 밑면 πd²/4 와 측면 πdh 의 합이고, 블랭크 원판의 면적은 πD²/4이므로 πD²/4 = πd²/4 + πdh, 즉 D = √(d² + 4dh)입니다. d = 50 mm, h = 100 mm 를 넣으면 D = √(2500 + 20000) = √22500 = 150 mm입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 딥드로잉 # 블랭크직경 # 면적보존 # 원통용기
기계재료로 활용되는 강화 플라스틱 복합재료에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 항공기 및 자동차용 부품으로 활용되고 있다.
오답입니다 비강도가 높아 항공기 동체·날개, 자동차 경량 부품에 널리 쓰입니다.
② 합성수지는 일반적으로 열경화성 수지가 사용된다.
오답입니다 에폭시·폴리에스터 같은 열경화성 수지가 기지재로 주로 쓰입니다.
③ 일반적으로 높은 비강도를 가진다.
오답입니다 밀도가 작으면서 강도가 커서 비강도·비강성이 매우 높습니다.
④ 보강재로는 일반적으로 금속재료가 사용된다.
정답입니다 보강재는 유리섬유·탄소섬유·아라미드섬유 등 비금속 섬유가 일반적입니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 보강재로는 일반적으로 금속재료가 사용된다.
강화 플라스틱 복합재료(FRP)는 열경화성 수지를 기지(matrix)로 하고 유리섬유(GFRP)·탄소섬유(CFRP)·아라미드섬유 같은 고강도 섬유를 보강재로 넣은 재료입니다. 보강재로 금속을 쓰는 것이 일반적이라는 설명은 옳지 않습니다. 가볍고 비강도가 높아 항공기·자동차 부품에 널리 쓰입니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 기계재료 # 복합재료 # 강화플라스틱 # 열경화성수지 # 탄소섬유 # 비강도
<보기>에서 설명하는 내용으로 가장 옳은 것은?
형단조 공정 중 재료가 금형 바깥으로 흘러나가는 것에 대해 마찰을 가해서 구속력을 부여하는 부분으로, 마찰언덕 효과에 의해 재료가 금형 공동부 내부를 완전히 채울 수 있도록 마찰력을 만들어내는 부분이다. |
① 리브
오답입니다 리브는 단조품에서 두께가 얇고 높게 솟은 벽 모양의 부분을 말합니다.
② 배럴링
오답입니다 배럴링은 압축 시 마찰 때문에 옆면이 볼록해지는 현상입니다.
③ 웹
오답입니다 웹은 리브와 리브 사이를 잇는 얇은 판 모양 부분입니다.
④ 랜드
정답입니다 랜드는 플래시가 빠져나가는 좁은 통로로 마찰언덕을 만들어 재료를 가둡니다.
정답과 해설 보기
정답 ④ 랜드
형단조 금형에서 공동부 둘레에 좁고 얕게 만든 부분을 랜드(land)라 하고, 그 바깥의 넓은 홈을 거터(gutter)라 합니다. 남은 재료가 랜드를 지날 때 좁은 틈에서 마찰저항이 급격히 커지는 마찰언덕(friction hill) 효과가 생겨 재료가 쉽게 빠져나가지 못하고 금형 공동부를 완전히 채우게 됩니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 소성가공 # 형단조 # 랜드 # 플래시 # 마찰언덕 # 거터
<보기>에서 설명하는 폴리머로 가장 옳은 것은?
유리전이온도와 용융온도가 존재하며 가역 공정이 가능하다. 기계적 성질과 내마모성이 우수하며 자체 윤활성과 내화학성을 지니고 있다. 다만, 성형 전후로 흡습성에 따른 치수 변화 우려가 존재한다. |
① 폴리카보네이트
오답입니다 폴리카보네이트는 투명도와 충격강도가 뛰어난 열가소성 수지입니다.
② 나일론
정답입니다 나일론(폴리아미드)은 자체 윤활성·내마모성이 좋으나 흡습성이 커 치수변화가 생깁니다.
③ 폴리설폰
오답입니다 폴리설폰은 내열성·내가수분해성이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱입니다.
④ 페놀수지
오답입니다 페놀수지는 열경화성이라 유리전이·용융 거동이 없고 가역 성형이 불가능합니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 나일론
유리전이온도와 용융온도가 뚜렷하고 가열·냉각으로 다시 성형할 수 있다는 것은 열가소성 수지라는 뜻입니다. 그중 자체 윤활성과 내마모성이 좋아 기어·베어링 부시로 쓰이면서도 흡습성이 커서 성형 전후로 치수가 변하는 대표적인 재료가 나일론(폴리아미드)입니다. 페놀수지는 열경화성이라 가역 공정이 되지 않습니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계재료 # 폴리머 # 나일론 # 열가소성수지 # 흡습성 # 자체윤활성
금속 절삭에서 발생하는 칩에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 구성인선은 표면 정밀도 저하 등 절삭에 악영향을 미치므로 생성되지 않도록 해야 한다.
오답입니다 구성인선은 실효 경사각을 키우고 공구면을 덮어 보호하는 이로운 면도 있어 무조건 배제 대상은 아닙니다.
② 연속형 칩은 주로 연성 재료에서 발생하며, 절삭속도나 경사각이 큰 경우에 발생한다.
정답입니다 연성 재료를 고속·큰 경사각·작은 이송으로 깎으면 연속형 칩이 나옵니다.
③ 불연속형 칩은 단단한 재료나 절삭부하가 큰 경우에 발생하며 진동이나 채터를 유발하는 톱니형 칩이다.
오답입니다 불연속형 칩과 톱니형(serrated) 칩은 서로 다른 유형이므로 같다고 볼 수 없습니다.
④ 칩 브레이커는 칩에 큰 변형을 유발하여 전단되도록 하는 것으로 경사면(rake face)에 돌출 형태로 존재한다.
오답입니다 칩 브레이커는 경사면에 파낸 홈이나 덧댄 턱 형태로, 돌출형만 있는 것이 아닙니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 연속형 칩은 주로 연성 재료에서 발생하며, 절삭속도나 경사각이 큰 경우에 발생한다.
연속형 칩은 알루미늄·연강처럼 연성이 큰 재료를 높은 절삭속도, 큰 경사각, 작은 이송량으로 가공할 때 전단면을 따라 매끄럽게 흘러나오며 생깁니다. 가공면은 좋지만 칩 처리가 어렵습니다. 불연속형 칩은 취성 재료나 큰 절삭부하에서 생기는 별개 유형이고, 톱니형 칩은 열가소성 전단이 반복되는 또 다른 유형입니다. 칩 브레이커는 경사면의 홈이나 턱으로 칩에 큰 변형을 주어 끊는 장치입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 절삭가공 # 연속형칩 # 구성인선 # 칩브레이커 # 경사각 # 불연속형칩
가공방식에 따른 절삭운동과 사용절삭공구를 짝지은 것으로 가장 옳지 않은 것은?
① 밀링(milling) － 공구의 회전 절삭운동, 단인공구
정답입니다 밀링커터는 날이 여러 개 달린 다인공구이므로 단인공구라 할 수 없습니다.
② 평삭(planing) － 공작물의 직선 절삭운동, 단인공구
오답입니다 평삭은 공작물이 직선 왕복하고 바이트가 이송하는 단인공구 가공입니다.
③ 드릴링(drilling) － 공구의 회전 절삭운동, 다인공구
오답입니다 드릴은 절삭날이 둘 이상인 다인공구이며 공구가 회전합니다.
④ 선삭(turning) － 공작물의 회전 절삭운동, 단인공구
오답입니다 선삭은 공작물이 회전하고 바이트(단인공구)가 이송합니다.
정답과 해설 보기
정답 ① 밀링(milling) － 공구의 회전 절삭운동, 단인공구
밀링은 여러 개의 절삭날이 달린 밀링커터가 회전하면서 공작물을 깎는 가공이므로 절삭운동은 공구의 회전이 맞지만 공구는 단인공구가 아니라 다인공구입니다. 평삭은 공작물의 직선운동에 단인 바이트, 드릴링은 공구 회전에 다인 드릴, 선삭은 공작물 회전에 단인 바이트로 짝이 바르게 맞습니다. 따라서 ①입니다.
키워드 # 절삭가공 # 밀링 # 다인공구 # 단인공구 # 선삭 # 평삭
절삭가공에서 공작물의 표면 거칠기를 매끄럽게 하기 위한 가공 조건으로 가장 옳은 것은?
① 작은 이송량과 작은 노즈 반경을 가진 공구를 사용하는 경우
오답입니다 이송량은 작아 유리하지만 노즈 반경이 작으면 이론 거칠기가 커집니다.
② 큰 이송량과 작은 노즈 반경을 가진 공구를 사용하는 경우
오답입니다 이송량이 크고 노즈 반경이 작아 거칠기가 가장 나빠지는 조건입니다.
③ 작은 이송량과 큰 노즈 반경을 가진 공구를 사용하는 경우
정답입니다 Rmax = f²/(8R)이므로 f 를 줄이고 R 을 키울 때 가장 매끄럽습니다.
④ 큰 이송량과 큰 노즈 반경을 가진 공구를 사용하는 경우
오답입니다 노즈 반경은 유리하나 큰 이송량이 제곱으로 작용해 거칠기가 나빠집니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 작은 이송량과 큰 노즈 반경을 가진 공구를 사용하는 경우
선삭에서 이론 표면거칠기는 Rmax = f²/(8R), 산술평균거칠기는 대략 Ra ≈ f²/(32R) 로 이송량 f 의 제곱에 비례하고 공구 노즈 반경 R 에 반비례합니다. 따라서 이송량을 작게 하고 노즈 반경이 큰 공구를 쓸 때 표면이 가장 매끄러워집니다. 다만 노즈 반경이 지나치게 크면 채터가 생길 수 있으므로 한계는 있습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 표면거칠기 # 이송량 # 노즈반경 # 선삭 # 정밀도
길이 150[mm], 직경 22[mm]인 304 SS 봉을 선반에서 선삭하여 직경 18[mm]로 줄이려고 한다. 스핀들은 600[rpm]으로 회전하고 공구는 축방향으로 300[mm/min] 속도로 이동한다고 할 때, 재료 제거율(MRR)의 값[cm3/min]은? (단, 는 3으로 계산한다.)
① 12
오답입니다 π 를 빠뜨리고 20×2×0.5×600 으로 계산하면 12,000 mm³/min 이 됩니다.
② 24
오답입니다 이송속도를 200 mm/min 으로 잘못 읽었을 때 나오는 값입니다.
③ 36
정답입니다 MRR = π·d·f·N = 3×20×2×0.5×600 = 36,000 mm³/min = 36 cm³/min입니다.
④ 48
오답입니다 이송속도를 400 mm/min 으로 잘못 읽어 f = 2/3 mm/rev 로 보면 나오는 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ③ 36
스핀들 600 rpm 에서 공구가 300 mm/min 으로 이송하므로 회전당 이송은 f = 300/600 = 0.5 mm/rev이고, 직경이 22 mm 에서 18 mm 로 줄므로 절삭깊이는 반경차인 d = 2 mm, 평균직경은 = 20 mm입니다. MRR = π··d·f·N = 3 × 20 × 2 × 0.5 × 600 = 36,000 mm³/min = 36 cm³/min입니다. 제거체적 π/4(22²−18²)×150 = 18,000 mm³ 을 소요시간 150/300 = 0.5 min 으로 나누어도 같습니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 절삭가공 # 선삭 # 재료제거율 # 이송량 # 절삭깊이 # 스핀들회전수
연삭숫돌의 결합도 선정 기준에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 경질재료의 연삭에는 연한 숫돌을 선택한다.
오답입니다 경질재료는 입자가 빨리 무디어지므로 연한 숫돌로 자생작용을 돕습니다.
② 숫돌의 원주속도가 느릴 때에는 숫돌 수명의 관점에서 연한 숫돌을 선택한다.
정답입니다 숫돌 원주속도가 느리면 입자 하나당 부하가 커져 잘 탈락하므로 경한 숫돌이 맞습니다.
③ 공작물의 원주속도가 빠를 때에는 숫돌 수명의 관점에서 경한 숫돌을 선택한다.
오답입니다 공작물 원주속도가 빠르면 입자가 쉽게 떨어져 나가므로 경한 숫돌을 씁니다.
④ 공작물과 숫돌의 접촉면적이 적을 때에는 경한 숫돌을 선택한다.
오답입니다 접촉면적이 작으면 단위면적당 부하가 커지므로 경한 숫돌을 씁니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 숫돌의 원주속도가 느릴 때에는 숫돌 수명의 관점에서 연한 숫돌을 선택한다.
결합도는 연삭 중 입자가 얼마나 잘 버티는지를 나타내며, 입자에 걸리는 부하가 클수록 입자가 쉽게 떨어져 나가므로 경한(단단한) 숫돌을 골라 수명을 지켜야 합니다. 숫돌 원주속도가 느리면 같은 시간에 일하는 입자 수가 적어 입자 하나가 받는 부하가 커지므로 경한 숫돌이 필요합니다. 반대로 숫돌 원주속도가 빠를 때 연한 숫돌을 씁니다. 경질재료 연삭에 연한 숫돌, 공작물 속도가 빠르거나 접촉면적이 작을 때 경한 숫돌은 모두 맞는 설명입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 연삭가공 # 연삭숫돌 # 결합도 # 원주속도 # 자생작용 # 접촉면적
최종길이 25[mm]인 원통형 세라믹 제품을 생산하고자 한다. 사용된 세라믹 재료의 선형 수축량은 건조된 제품의 길이를 기준으로 건조 과정에서 15%, 굽기 과정에서 10%이다. 굽기 과정을 거친 제품의 공극률이 20%일 때 건조된 제품의 공극률로 가장 가까운 값[%]은?
① 27.1
오답입니다 소성품의 공극률 20%를 빼먹고 1 − 0.9³ = 0.271 만 계산했을 때의 값입니다.
② 41.7
정답입니다 고체 부피가 보존되므로 1 − 0.8×0.9³ = 0.4168 → 약 41.7%입니다.
③ 51.2
오답입니다 공극률 20%를 선형값으로 보고 0.8³ = 0.512 를 그대로 답했을 때의 값입니다.
④ 58.3
오답입니다 고체 부피분율 0.5832 를 공극률로 뒤바꿔 답했을 때의 값입니다.
정답과 해설 보기
정답 ② 41.7
굽기 과정에서 없어지는 것은 기공뿐이고 고체(세라믹) 자체의 부피는 변하지 않습니다. 굽기 선형 수축이 10%이므로 부피비는 / = 0.9³ = 0.729입니다. 소성품의 공극률이 20%이므로 고체 부피는 = 0.8 = 0.8 × 0.729 = 0.5832 입니다. 따라서 건조품의 공극률은 1 − 0.5832 = 0.4168, 약 41.7%입니다. 건조 수축 15%와 최종 길이 25 mm 는 이 계산에 쓰이지 않는 조건입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 기계재료 # 세라믹 # 공극률 # 소성수축 # 건조수축 # 부피비
연마공정에서 연마입자의 결합제에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 결합제는 연삭 저항력과 연삭온도를 견딜 수 있어야 하며, 연삭유로부터 화학적 영향을 받지 않아야 한다.
오답입니다 결합제는 연삭저항과 연삭열을 견디고 연삭유에 침식되지 않아야 합니다.
② 결합제는 숫돌의 강성을 유지할 수 있어야 하며, 마모된 입자를 적절한 시기에 탈락시킬 수 있어야 한다.
오답입니다 숫돌 형상을 유지하면서 무디어진 입자는 제때 탈락시키는 자생작용이 필요합니다.
③ 비트리파이드 결합제를 사용한 숫돌은 많은 기공을 포함하고 있어서 연삭성이 우수하며 강도가 높은 편이다.
오답입니다 비트리파이드는 기공이 많아 연삭성이 좋고 강도도 높아 가장 널리 쓰입니다.
④ 레지노이드 결합제는 초연마재 연삭숫돌 제작에 널리 사용되며, 분말야금법으로 생산된 청동분말을 연마입자와 혼합하여 소결하여 사용한다.
정답입니다 청동분말을 소결하는 것은 메탈(금속) 결합제이며, 레지노이드는 페놀 등 합성수지 결합제입니다.
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정답 ④ 레지노이드 결합제는 초연마재 연삭숫돌 제작에 널리 사용되며, 분말야금법으로 생산된 청동분말을 연마입자와 혼합하여 소결하여 사용한다.
레지노이드(resinoid) 결합제는 페놀수지 같은 합성수지를 쓰는 결합제로 탄성이 있어 절단숫돌이나 거친 연삭에 쓰입니다. 반면 다이아몬드·CBN 같은 초연마재 숫돌에 널리 쓰이며 분말야금으로 만든 청동분말을 연마입자와 섞어 소결하는 것은 메탈 결합제(metal bond)입니다. 두 결합제의 설명이 뒤바뀌었으므로 ④가 옳지 않습니다. 따라서 ④입니다.
키워드 # 연삭가공 # 결합제 # 레지노이드 # 비트리파이드 # 메탈본드 # 초연마재
분말 야금 공정의 설계 기본 요소에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 얇은 부분이나 깃털의 끝단과 같은 형상은 피해야 한다.
오답입니다 얇거나 뾰족한 끝단은 분말 충전과 다이 강도 모두에 불리하므로 피해야 합니다.
② 다이에는 가능한 한 필렛 반경을 줄여 정밀도를 높여야 한다.
정답입니다 필렛 반경을 줄이면 응력이 집중되어 다이가 깨지고 분말 충전도 나빠집니다.
③ 외부 코너는 모따기를 해야 한다.
오답입니다 외부 코너를 모따기하면 성형체의 모서리 결손과 다이 파손을 막을 수 있습니다.
④ 스플라인이나 키 홈의 뿌리 부분은 둥글어야 한다.
오답입니다 스플라인·키 홈의 뿌리를 둥글게 해야 응력집중과 균열을 피할 수 있습니다.
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정답 ② 다이에는 가능한 한 필렛 반경을 줄여 정밀도를 높여야 한다.
분말야금 부품과 다이 설계의 기본은 응력집중을 없애고 분말이 고르게 채워지도록 하는 것입니다. 날카로운 모서리와 작은 필렛 반경은 다이에 응력을 집중시켜 파손을 부르고 압축밀도도 불균일하게 만드므로 필렛 반경은 오히려 충분히 크게 잡아야 합니다. 얇은 단면 회피, 외부 코너 모따기, 홈 뿌리 라운딩은 모두 옳은 설계 지침입니다. 따라서 ②입니다.
키워드 # 소성가공 # 분말야금 # 다이설계 # 필렛반경 # 응력집중 # 모따기
적층제조 공정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① SLS 등으로 불리는 PBF방식은 UV 레이저를 이용하여 금속, 세라믹, 폴리머 등의 다양한 분말 재료를 직접 용융시킨다.
정답입니다 PBF는 CO₂·파이버 레이저로 분말을 소결·용융하며, UV 레이저는 광경화 방식에서 씁니다.
② 스테레오리소그래피 혹은 SLA 등으로 불리는 PP방식은 가장 먼저 개발된 형태로 경화성 수지를 사용한다.
오답입니다 SLA는 1980년대에 가장 먼저 상용화된 방식으로 광경화성 수지를 씁니다.
③ FDM이라고 불리는 ME방식은 열가소성 수지를 기반으로 대형화가 용이하나 표면 정밀도가 낮다.
오답입니다 FDM은 열가소성 필라멘트를 녹여 쌓는 방식으로 대형화가 쉽고 표면이 거칩니다.
④ LOM 등으로 불리는 SL방식은 칼, 레이저 등으로 제단된 얇은 시트를 서로 접착·용접하여 적층한다.
오답입니다 LOM은 시트를 잘라 접착·적층하는 방식이 맞습니다.
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정답 ① SLS 등으로 불리는 PBF방식은 UV 레이저를 이용하여 금속, 세라믹, 폴리머 등의 다양한 분말 재료를 직접 용융시킨다.
분말베드용융(PBF) 방식인 SLS/SLM 은 CO₂ 레이저나 파이버 레이저 같은 적외선 레이저로 분말층을 소결하거나 용융시키는 공정입니다. UV(자외선) 레이저는 광경화성 수지를 굳히는 광중합(PP·SLA) 방식에서 쓰는 것이므로 PBF가 UV 레이저를 쓴다는 설명은 옳지 않습니다. 따라서 ①입니다.
※ ④의 “제단”은 “재단(裁斷)”의 오식으로, 원본 시험지 표기를 그대로 옮긴 것입니다.
키워드 # 특수가공 # 적층제조 # PBF # SLA # FDM # LOM
특수 가공에 대한 일반적인 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 전해 가공은 방전 가공에 비해 가공속도가 빠르다.
오답입니다 전해가공은 면 전체를 동시에 녹여내므로 방전가공보다 제거속도가 빠릅니다.
② 전주 공정은 요철부분에서 두께가 균일하지 못하다.
오답입니다 전주는 전류밀도가 모서리에 몰려 요철부의 석출 두께가 불균일합니다.
③ 전자빔 가공은 고경도 재료 가공이 불가능하다.
정답입니다 전자빔 가공은 운동에너지를 열로 바꿔 증발시키므로 재료 경도와 무관합니다.
④ 초음파 가공은 부도체 재료 가공이 가능하다.
오답입니다 초음파 가공은 연마입자의 타격을 이용하므로 유리·세라믹 같은 부도체도 가공됩니다.
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정답 ③ 전자빔 가공은 고경도 재료 가공이 불가능하다.
전자빔 가공은 고속으로 가속한 전자가 재료에 부딪히면서 운동에너지가 열로 바뀌어 국부를 순간적으로 용융·증발시키는 방법이므로, 재료의 경도나 강도와 관계없이 가공할 수 있습니다. 오히려 초경합금·세라믹 같은 고경도 재료 가공에 유리합니다. 전해가공의 빠른 가공속도, 전주의 두께 불균일, 초음파 가공의 부도체 가공 가능은 모두 맞는 설명입니다. 따라서 ③입니다.
키워드 # 특수가공 # 전자빔가공 # 전해가공 # 전주 # 초음파가공 # 방전가공
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