2018년도 국가직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
43324 / 14213 / 13311 / 32342
<해설>
문 1. 용접 안전에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 아크용접에서 방출되는 자외선에 주의해야 한다.
② 유독가스를 배출하기 위한 환기시설이 필요하다.
③ 아크용접에서 작업자는 감전의 위험이 있다.
④ 가스용접에서 아세틸렌 가스는 화재의 위험이 없다.
답 : ④
아세틸렌 가스는 가연성이 매우 크기 때문에 화재에 주의해야 한다.
※용접 시 주의사항 : 환기시설 설치, 자외선 주의, 화재 및 감전의 위험 주의, 방진마스크/작업복/작업화 착용
문 2. 재료의 비파괴시험에 해당하는 것은?
① 인장시험
② 피로시험
③ 방사선 탐상법
④ 샤르피 충격시험
답 : ③
비파괴검사에는 방사선탐상법, 초음파검사, 자분탐상법, 액체침투법, 와전류탐상법, 누설검사, 육안검사, 음향방사법, 음향충격법 등이 있다.
① 인장시험은 재료시편을 인장시켜 인장강도, 항복강도, 연신율, 탄성계수 등을 측정하는 시험이다.
② 피로시험은 반복되는 하중을 가하여 피로강도 및 피로수명을 측정하는 시험이다.
④ 충격시험은 재료의 충격에 대한 저항을 알아보는 시험이며, 샤르피 충격시험과 아이조드 충격시험이 있다.
문 3. 축방향 하중을 지지하는 데 가장 부적합한 베어링은?
① 단열 깊은 홈 볼베어링(single-row deep-groove ball bearing)
② 앵귤라 콘택트 볼베어링(angular contact ball bearing)
③ 니들 롤러베어링(needle roller bearing)
④ 테이퍼 롤러베어링(taper roller bearing)
답 : ③
니들롤러베어링은 롤러지름이 2~5mm이며, 단위면적당 부하용량이 크고 롤러지름이 작을수록 좋다. 리테이너가 없어 축방향 하중에 부적합하다.
①②④ 일반적으로 롤러베어링은 축방향 하중과 반경방향 하중을 모두 지지할 수 있다.
문 4. 밀링가공에서 하향 절삭(down milling)의 특징으로 옳지 않은 것은?
① 절삭날의 마모가 작고 수명이 길다.
② 백래시(backlash)가 자연히 제거된다.
③ 절삭날이 공작물을 누르는 형태여서 고정이 안정적이다.
④ 마찰력은 작으나 하향으로 큰 충격력이 작용한다.
답 : ②
하향절삭에서는 백래시 제거장치가 별도로 필요하다.
※상향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 반대방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 반대이므로 백래시가 제거되어 백래시 제거장치가 필요하지 않으나, 가공면이 거칠고 절삭면피치가 길다.
3)밀링커터의 날이 공작물을 들어올리는 방향으로 작용하여 기계에 무리가 가지 않지만, 공작물의 고정이 불안정하고 진동이 발생하며 동력손실이 크다.
4)절삭을 시작할 때 절삭 저항 및 절삭 두께가 0에서 시작하여 점차 증가하므로 치핑이 발생하지 않는다.
5)가공된 면에 칩이 쌓이지 않아 절삭열영향에 의한 열변형의 우려가 적다.
6)가공할 면에 칩이 쌓여 시야가 좋지 않다.
7)커터날에 의한 마찰 작용이 있어 날의 마멸이 크고 수명이 짧다.
※하향절삭
1)밀링커터의 절삭 방향과 공작물의 이송 방향이 서로 같은 방향이다.
2)커터와 공작물의 방향이 같으므로 백래시 제거장치가 필요하나, 가공면이 깨끗하고 절삭면피치가 작다.
3)밀링커터의 날이 공작물을 누르는 방향으로 작용하여 공작물이 잘 고정되고 진동이 적고 동력손실이 작지만, 기계에 무리가 간다.
4)절삭을 시작할 때 절삭 저항 및 절삭 두께가 최대이므로 충격에 의한 치핑이 발생하며 표면에 산화물층이 있을 시 가공이 부적합하다.
5)가공된 면에 칩이 쌓여 절삭열영향에 의한 열변형의 우려가 있다.
6)가공할 면에 칩이 쌓이지 않아 시야가 좋다.
7)커터날에 의한 마찰 작용이 없어 날의 마멸이 적고 수명이 길다.
문 5. 골프공에 역회전을 주었을 때 높이 뜨거나, 투수가 던진 공이 상하좌우로 휘는 것과 같이, 유동장 내에 있는 물체가 회전하는 경우 유체흐름에 수직한 방향으로 힘을 받는 현상은?
① 딤플 효과(dimple effect)
② 웨지 효과(wedge effect)
③ 스트레치 효과(stretch effect)
④ 매그너스 효과(magnus effect)
답 : ④
매그너스 효과(magnus effect)에 대한 설명이다.
① 딤플 효과(dimple effect)는 골프공의 표면에 있는 작은 홈에 의해 표면을 따라 흐르던 공기가 작은 회오리를 일으키며 공기저항을 분산시켜 공의 항력(방해받는 힘)을 감소시키고 더 멀리 날아가게 하는 효과이다.
② 웨지 효과(wedge effect)는 경사진 면에 의해 충격을 받을 때 충격의 수직한 방향으로 힘을 받는 현상을 말한다.
③ 스트레치 효과(stretch effect)는 직사각형의 도선에 전류를 흘리면 도선 간 반발력에 의해 도선이 원의 형태를 이루게 되는 현상을 말한다.
문 6. 2개의 스프링을 연결한 장치에 같은 크기의 하중이 작용할 때, 변위가 가장 큰 것은?
① 스프링 상수가 k인 스프링 2개를 직렬로 연결
② 스프링 상수가 k/2인 스프링 2개를 병렬로 연결
③ 스프링 상수가 2 k인 스프링 2개를 직렬로 연결
④ 스프링 상수가 k인 스프링 2개를 병렬로 연결
답 : ①
F=kδ에서 F(하중)이 동일하므로 δ(변위)가 가장 크기 위해서는 등가스프링상수 k_eq가 작아야 한다.
① 직렬 연결이므로
② 병렬 연결이므로
③ 직렬 연결이므로
④ 병렬 연결이므로
따라서 ①에서 변위가 가장 크다.
문 7. 재료의 절삭성이 좋다는 의미로 사용할 수 있는 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 작은 절삭력과 절삭동력
ㄴ. 긴 공구수명
ㄷ. 가공품의 우수한 표면정밀도 및 표면완전성
ㄹ. 수거가 용이한 칩(chip)의 형태
① ㄱ
② ㄱ, ㄴ
③ ㄱ, ㄴ, ㄷ
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
답 : ④
좋은 절삭성의 기준 : 긴 공구수명, 높은 재료제거율, 작은 절삭력과 절삭동력, 우수한 표면정도, 칩 처리의 용이성
문 8. 원기둥형상의 소재를 열간 업세팅(upsetting)할 때 발생하는 배부름(barrelling)현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 금형과 소재가 접촉하는 면에서 발생하는 마찰이 주원인이다.
② 소재의 변형이 금형과 접촉되는 부위에 집중되기 때문에 나타난다.
③ 금형에 초음파 진동을 주면서 작업을 진행하면, 이 현상을 줄일 수 있다.
④ 금형의 온도가 낮을 경우에도 발생될 수 있다.
답 : ②
배럴링(barrelling, 배부름)은 금형과 소재의 마찰력이 소재가 커지는 것을 막기 때문에 소재의 배부분만 튀어나오게 되는 현상이다. 따라서 소재의 변형이 금형과 접촉되지 않는(마찰력이 없는) 부분에서 발생하여 제품의 옆면이 튀어나오게 된다.
※배럴링의 원인 : 금형과 소재 간의 마찰 및 온도차
※배럴링의 방지법 : 접촉면에 윤활제, 열차폐물, 판금형을 가열, 압축판을 초음파진동
문 9. 다음 그림의 NC 공작기계 이송계에 가장 가까운 제어방식은?
① 개회로(open loop) 제어방식
② 적응(adaptive) 제어방식
③ 폐회로(closed loop) 제어방식
④ 적분(integral) 제어방식
답 : ①
스태핑모터를 사용하고, 피드백 시스템이 없으므로 개회로(open loop) 제어방식이다.
문 10. 기어 이(gear tooth)의 크기가 가장 큰 것은? (단, m은 모듈(module), pd는 지름피치(diametral pitch), p는 원주피치(circular pitch)이다)
① p＝15
② pd＝8
③ m＝5
④ m＝3
답 : ③
기어 이의 크기는 모듈(m=D/Z)의 값으로 나타낸다.
따라서 p=15이면 m=15/π이므로 5보다 작다. 또한
pd=8이면 m은 대략 3.xx..이다. 5보다 작으므로 답은 ③이다.
문 11. 기계구성요소 상호 간의 운동관계를 결정하는 기구의 접촉형태에 따른 운동양식의 분류에서 면접촉에 해당하지 않는 것은?
① 볼과 베어링 내륜
② 수나사와 암나사
③ 피스톤과 실린더
④ 미끄럼베어링과 축
답 : ①
볼과 베어링 내륜은 점접촉을 한다. 왜냐하면 볼은 구(sphere)형이므로 내륜과 한 점에서 접촉하게 된다.
문 12. 연강(mild steel)의 상온 인장시험으로 공칭응력－변형률 선도를 작성하였을 때, 가장 큰 값은?
① 비례한도
② 항복강도
③ 인장강도
④ 파단강도
답 : ③
공칭응력 - 변형률 선도에서 인장강도>파단강도>항복강도>비례한도 순으로 크다.
문 13. 증기기관에서 수증기를 물로 변환하는 열 교환 장치는?
① 터빈
② 보일러
③ 복수기
④ 급수 펌프
답 : ③
복수기(condenser)에 대한 설명이다.
① 터빈(turbine)은 유체의 흐름에서 동력을 얻는 장치이다.
② 보일러(boiler)는 물을 가열하여 고압의 수증기나 온수를 발생시키는 장치이다.
④ 급수 펌프는 보일러에 물을 공급하기 위한 장치이다.
문 14. 저항용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 작업속도가 느려 대량생산에 적용하기 어렵다.
② 전극과 모재 사이의 접촉저항을 작게 한다.
③ 통전시간은 모재의 재질, 두께 등에 따라 다르다.
④ 금속의 전기저항 특성을 이용한다.
답 : ①
저항용접은 작업속도가 빠르기 때문에 대량생산이 가능하다.
※저항용접의 분류 : 겹치기용접 : 점용접, 심용접, 프로젝션용접 / 맞대기용접 : 업셋용접, 플래시용접, 충격용접
② 접촉저항이 작아야 많은 전류가 흐르므로 용접이 용이하다. (Q=I²Rt, Q : 열량, I : 용접전류, R : 전기저항, t : 통전시간)
③ 통전시간에 따라 용접량이 달라지므로 모재의 재질, 두께 등에 따라 조절해야 한다.
④ 금속의 전기저항에 의해 전기에너지가 열에너지로 변환되는 원리를 이용한다.
문 15. 강의 담금질 열처리에서 냉각속도가 가장 느린 경우에 나타나는 조직은?
① 소르바이트
② 잔류 오스테나이트
③ 투르스타이트
④ 마르텐사이트
답 : ①
담금질 시 냉각속도에 따라 (빠름)마르텐사이트, 트루스타이트, 소르바이트(느림) 순으로 나타난다.
문 16. 신속금형(rapid tooling)기술에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 신속조형기술로 주형이나 주형 인서트 등을 제작하는 기술을 의미한다.
② 설계과정이 단순해지고, 소프트웨어로 수축을 보상하여 제작할 수 있다.
③ 이 기술로 제작된 금형은 기계가공 등으로 가공된 기존의 금형보다 수명이 길다.
④ 금속분사금형기술(sprayed-metal tooling), 켈툴(keltool) 공정 등이 활용되고 있다.
답 : ③
신속금형기술로 제작된 주형은 수명이 짧다.
신속금형기술(직접가공기술) : 제품의 수축, 성형, 후가공 등을 고려하여 설계한 금형을 신속/직접 제작하는 것으로, 신속조형기술로 주형이나 주형 인서트 등을 제작하는 기술을 의미한다. 설계과정이 단순해지고, 소프트웨어로 수축을 보상하여 제작할 수 있으며 금형의 수명이 짧은 것이 특징이다. RTV, ACES사출성형, 용사금형기술, 켈툴(Keltool)공정, 금속분사금형기술 등이 있다.
문 17. 절삭공정에 따른 절삭운동과 이송운동의 조합으로 옳지 않은 것은?
답 : ②
평삭공정은 공구의 직선운동+공작물의 직선운동으로 이루어진다.
단인공구 사용 : 선삭(turning, 공구 직선이송+공작물 회전절삭), 평삭(planing, 공구 직선이송+공작물 직선절삭), 형삭(shaping, 평삭과 유사, 소형공작물), 보링(boring, 공구 회전 및 직선이송, 공작물고정)
다인공구 사용 : 밀링(공구 회전운동+공작물 직선이송), 드릴링(공구 회전 및 직선이송, 공작물고정), 브로칭(공구 직선이송+공작물고정)
문 18. 다음은 NC밀링 프로그램의 일부이다. 이 프로그램에 따른 가공 순서로 옳은 것은?
N10 G00 X112.0 Y112.0;
N20 M03 S1000;
N30 G01 X130.0 F160;
N40 G02 X115.0 Y115.0 R15.0;
N50 M09;
N60 M05;
① 급속이송→직선보간→주축시계방향회전
② 직선보간→주축정지→절삭유정지
③ 주축시계방향회전→직선보간→원호보간
④ 원호보간→직선보간→주축정지
답 : ③
M03 → 주축시계방향회전, G01 : 직선보간, G02 : 원호보간(CCW), M09 : 절삭유정지, M05 : 주축정지
G 코드 지령 - G00 : 급속이송, G01 : 직선보간, G02 : 원호보간(CW), G03 : 원호보간(CCW), G04 : 휴지(dwell), G17~G19 : 작업평면지정(XY,ZX,YZ), G40 : 인선반경 보정취소, G27 : 원점복귀 점검, G28 : 자동원점 복귀, G41 : 왼쪽 인선반경 보정, G42 : 오른쪽 인선반경 보정, G50 : 주축 최고속도 설정, G96 : 주속일정제어, G97 : 주속일정제어 취소, G98 : 분당 이송속도 지정, G99 : 주축회전당 이송속도 지정
M 코드 지령 - M00 : 프로그램 정지, M01 : 선택적 정지, M02 : 프로그램 끝, M03 : 주축정회전, M04 : 주축역회전, M05 : 주축정지, M06 : 공구교환, M08 : 절삭유ON, M09 : 절삭유OFF, M41 : 주축저속, M42 : 주축고속, M57 : 앞쪽터릿, M58 : 뒤쪽터릿, M98 : 부프로그램 호출
문 19. 다음 그림의 단조공정에 사용되는 프레스 기계의 기구부에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 너클조인트 프레스 기계이다.
② 링크 A가 회전하면서 램이 직선운동을 하는 구조이다.
③ 가압행정의 마지막 단계에서 큰 힘을 얻을 수 있다.
④ 링크 A와 B가 직각을 이룰 때, 램은 상사점 또는 하사점에 있게 된다.
답 : ④
링크 A와 B가 수평이 될 때 상사점과 하사점에 있게 된다.
너클 조인트 프레스는 슬라이드 구동에 너클 기구를 이용하여 코이닝, 엠보싱, 전후방 압출, 사이징, 후판 블랭킹 등 냉간 소성 가공에 사용된다. 가압행정의 마지막(하사점 부근)에서 느리고 큰 하중으로 재료를 가공한다.
문 20. 금속합금과 그 상태도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 2개의 금속 성분이 용융되어 있는 상태에서는 균일한 액체를 형성하나, 응고된 후 각각의 결정으로 분리하여 2개의 성분이 일정한 비율로 혼재된 조직이 되는 것을 공정이라고 한다.
② 용융상태에서 냉각하면 일정한 온도에서 고용체가 정출되고, 이와 동시에 공존된 용액이 반응을 하여 새로운 별도의 고용체를 형성하는 것을 편정이라고 한다.
③ 두 개 이상의 금속이 혼합되어 용융상태에서 합금이 되거나, 혹은 고체상태에서도 균일한 융합상태가 되어, 각 성분을 기계적인 방법으로 구분할 수 없는 것을 고용체라고 한다.
④ 2종 이상의 화학적 친화력이 큰 금속이 간단한 원자비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되는 것을 금속간 화합물이라고 한다.
답 : ②
액체+고용체로부터 새로운 고용체 형성 → 포정에 대한 설명이다.
공정반응 - 액체↔고체+고체. 4.3%C에서 액체→레데뷰나이트(오스테나이트+시멘타이트)
공석반응 - 고체↔고체+고체. 0.8%C에서 오스테나이트→펄라이트(α페라이트+시멘타이트)
포정반응 - 고체↔고체+액체. 0.17%C에서 액체+δ페라이트→오스테나이트
편정반응 - 액체↔고체+액체
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