2015년도 국가직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
34311 / 24312 / 34214 / 23342
<해설>
문 1. 구조용 강의 인장시험에 의한 공칭 응력－변형률 선도(stressstrain diagram)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 비례한도(proportional limit)까지는 응력과 변형률이 정비례의 관계를 유지한다.
② 탄성한도(elastic limit)에 이를 때까지는 하중을 제거하면, 시험편이 최초의 변형이 없는 상태로 돌아간다.
③ 항복점(yield point)에서는 하중이 증가하더라도 시험편의 변형이 일어나지 않는다.
④ 극한응력(ultimate stress)은 선도 상에서의 최대 응력이다.
답 : ③
항복점에서는 하중이 증가하지 않더라도 시험편의 변형이 일어난다. 항복점 부근에서 응력이 일정한데 변형률이 증가하는 것을 볼 수 있다.
문 2. 금속의 접촉부를 상온 또는 가열한 상태에서 압력을 가하여 결합시키는 용접은?
① 가스 용접
② 아크 용접
③ 전자빔 용접
④ 저항 용접
답 : ④
압력 → 저항용접에 대한 설명이다.
① 가스용접은 산소와 아세틸렌의 화학 반응에 의한 열 발생으로 용접한다.
② 아크용접은 아크방전에 의한 열에너지로 용접한다.
③ 전자빔용접은 전자의 운동에너지를 열에너지로 전환하여 용접한다.
문 3. 평벨트에 비해 V벨트 전동장치에 대한 특징으로 옳지 않은 것은?
① 미끄럼이 적고 속도비가 보통 크다.
② 운전이 정숙하고 충격을 잘 흡수한다.
③ 바로걸기와 엇걸기에 사용한다.
④ 작은 장력으로 큰 동력을 전달할 수 있다.
답 : ③
V벨트로는 엇걸기를 할 수 없다.
V벨트 전동은 쐐기작용으로 장력을 작게, 마찰력을 크게, 미끄럼을 적게, 속도비를 크게 할 수 있다. 축간거리가 짧고 속도비가 큰 경우 유리하다.
문 4. 단면적 500mm², 길이 100mm의 봉에 50 kN의 길이 방향 하중이 작용했을 때, 탄성영역에서 늘어난 길이는 2 mm이다. 이 재료의 탄성계수는?
① 5 GPa
② 2 GPa
③ 5MPa
④ 2MPa
답 : ①
단, F : 하중, L : 길이, A : 단면적, E : 탄성계수, δ : 늘어난 길이
문 5. 재료의 경도 측정에 사용되는 시험법과 그 시험에서 사용하는 압입자 및 측정하는 값을 나타낸 것 중 옳지 않은 것은?
① Brinell 경도 : 강구(steel ball), 압입자국의 깊이
② Vickers 경도 : 다이아몬드 피라미드, 압입자국의 대각선길이
③ Shore 경도 : 다이아몬드 추, 반발되는 높이
④ Rockwell C 경도 : 다이아몬드 콘(cone), 압입자국의 깊이
답 : ①
브리넬 경도는 강구 압입자를 사용하고, 압입자국의 표면적을 측정하고 하중을 표면적으로 나누어 계산한다.(H=P/πdt)
문 6. ㉠, ㉡에 들어갈 말을 올바르게 짝지은 것은?
강에서 ㉠ 이라 함은 변태점 온도 이상으로 가열한 후 물 또는 기름과 같은 냉각제 속에 넣어 급랭시키는 열처리를 말하며, 일반적으로 강은 급랭시키면 ㉡ 조직이 된다.
㉠ ㉡
① 어닐링(annealing) 마르텐사이트(martensite)
② 퀜칭(quenching) 마르텐사이트(martensite)
③ 어닐링(annealing) 오스테나이트(austenite)
④ 퀜칭(quenching) 오스테나이트(austenite)
답 : ②
㉠ 가열 후 급랭 → 퀜칭(quenching)에 대한 설명이다.
㉡ 급랭 → 마르텐사이트(martensite)에 대한 설명이다.
어닐링(annealing, 풀림) : A1온도 이상까지 가열한 후 천천히 냉각시키는 열처리 과정. 회복→재결정→결정립성장 3가지의 단계로 이루어진다. 내부응력제거 및 기계적성질 향상, 흑연 구상화가 목적이다.
오스테나이트(austenite) : Υ-철이라고도 하며, 면심입방격자의 구조를 가지며 열처리 시 가열하여 오스테나이트로 만든 후 냉각을 실시한다.
문 7. 미끄럼 베어링과 구름 베어링의 특성을 비교한 설명으로 옳지 않은 것은?
답 : ④
미끄럼베어링은 고속회전에, 구름베어링은 저속회전에 적합하다.
미끄럼베어링 - 유막형성이 늦은 경우 기동토크가 크다. 유막에 의한 감쇠력이 크다. 강성이 작다. 마찰계수가 크다.(유체마찰), 구조가 간단, 고속, 공진속도 이상 운전가능, 바깥지름이 작고 폭이 크다, 윤활필요, 진동 및 소음 발생 없음, 하중이 클 때 적합, 규격화x, 저널의 길이가 길다, 고온에 약함, 저가, 제작시 전문지식이 필요
구름베어링 - 기동토크가 작다. 감쇠력이 작다. 강성이 크다. 마찰계수가 작다.(구름마찰), 구조가 복잡, 저속, 공진속도 내 운전, 바깥지름이 크고 폭이 작다. 윤활필요x, 진동 및 소음 발생, 고하중에 부적합, 규격화, 저널의 길이가 짧다, 고온에 강하다, 고가, 설치가 간편
문 8. 원형축에 비틀림 모멘트를 가했을 경우에 축의 비틀림 각에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 축 재질의 전단탄성계수 값이 작을수록 비틀림 각은 감소한다.
② 축 길이가 증가할수록 비틀림 각은 감소한다.
③ 단면 극관성모멘트값이 클수록 비틀림 각은 감소한다.
④ 축 지름이 작을수록 비틀림 각은 감소한다.
답 : ③
단면 극관성모멘트(Ip)이 클수록 비틀림각(θ)은 감소한다.
① 전단탄성계수(G)가 작을수록 비틀림각은 증가한다.
② 축 길이(L)가 증가할수록 비틀림각은 증가한다.
④ 축 지름(d)이 작아지면 단면 극관성모멘트값이 작아지고 비틀림각은 증가한다.
문 9. 하중을 들어 올릴 때 효율이 30%이고 피치가 4mm인 1줄 나사를 40 N․mm의 토크로 회전시킬 때, 나사에 작용하는 축방향의 하중[N]은? (단, π는 3으로 계산한다)
① 18
② 19
③ 20
④ 21
답 : ①
단, η : 나사의 효율, p : 피치, Q : 축방향 하중, T : 나사에 작용하는 토크
문 10. 밀링가공에서 밀링커터의 날(tooth)당 이송 0.2mm/tooth, 회전당 이송 0.4mm/rev, 커터의 날 2개, 커터의 회전속도 500 rpm일 때, 테이블의 분당 이송 속도[mm/min]는?
① 100
② 200
③ 400
④ 800
답 : ②
문 11. 드릴링머신 가공에서 접시머리나사의 머리가 들어갈 부분을 원추형으로 가공하는 작업으로 옳은 것은?
① 리밍(reaming)
② 카운터보링(counterboring)
③ 카운터싱킹(countersinking)
④ 스폿페이싱(spotfacing)
답 : ③
접시머리나사 → 카운터싱킹(countersinking)에 대한 설명이다.
① 리밍(reaming)은 리머(reamer) 공구를 이용해 기존에 존재하는 구멍의 치수를 정확히 하는 작업이다.
② 카운터보링(counterboring)은 볼트나 너트의 머리부분이 표면 안으로 묻히도록 공간을 가공하는 것이다.
④ 스폿페이싱(spotfacing)은 볼튼나 너트의 머리부분이 표면과 닿는 부분을 평평하게 가공하는 것이다.
문 12. 소성가공법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 압출 : 상온 또는 가열된 금속을 용기 내의 다이를 통해 밀어내어 봉이나 관 등을 만드는 가공법
② 인발 : 금속 봉이나 관 등을 다이를 통해 축방향으로 잡아당겨 지름을 줄이는 가공법
③ 압연 : 열간 혹은 냉간에서 금속을 회전하는 두 개의 롤러 사이를 통과시켜 두께나 지름을 줄이는 가공법
④ 전조 : 형을 사용하여 판상의 금속 재료를 굽혀 원하는 형상으로 변형시키는 가공법
답 : ④
형단조(die forging)에 대한 설명이다. 전조는 표면이 경화된 다이 사이에 소재를 넣고 힘을 가하여 소성변형시켜 기어, 나사, 볼 등을 제작하는 가공법이다.
문 13. 피치원 지름 D, 기어잇수 Z, 공구압력각 α인 평기어의 기초원 피치로 옳은 것은?
답 : ②
피치 p=πD/Z인데 기초원에 대한 피치이므로 cosα를 곱해야 한다.
문 14. 금속표면에 구슬 알갱이를 고속으로 발사해 냉간가공의 효과를 얻고, 표면층에 압축 잔류응력을 부여하여 금속부품의 피로수명을 향상시키는 방법은?
① 숏피닝(shot peening)
② 샌드블라스팅(sand blasting)
③ 텀블링(tumbling)
④ 초음파세척(ultrasonic cleaning)
답 : ①
구슬 알갱이, 압축잔류응력 → 숏피닝(shot peening)에 대한 설명이다.
② 샌드블라스팅(sand blasting)은 금속표면에 모래 알갱이를 분사하여 녹, 오염, 돌출부 등을 제거하고, 접착 및 도금의 전처리를 시행하는 방법이다.
③ 텀블링(tumbling)은 통 속에 공작물과 미디어(media, 모래, 톱밥, 가죽 등), 콤파운드 공작액을 넣고 회전 또는 진동시켜 공작물표면의 요철을 매끈하게 다듬질하는 가공법이다.
④ 초음파세척(ultrasonic cleaning)은 공작물과 세척액을 넣고 초음파로 진동시켜 공작물표면의 오염물을 제거하는 가공이다.
문 15. 냉간가공과 열간가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 냉간가공을 하면 가공면이 깨끗하고 정확한 치수 가공이 가능하다.
② 재결정온도 이상에서의 가공을 열간가공이라 한다.
③ 열간가공은 소재의 변형저항이 적어 소성가공이 용이하다.
④ 냉간가공은 열간가공보다 표면산화물의 발생이 많다.
답 : ④
냉간가공보다 열간가공에서 표면산화물의 발생이 많다. 열간가공에서는 금속표면이 가열되어 산화가 일어나기 때문이다.
문 16. M은 질량, L은 길이, T는 시간이라고 할 때, 점성계수의 차원은?
① ML-1T-2
② ML-1T-1
③ MLT-1
④ M-1L-1T-2
답 : ②
점성계수의 차원은 단위로부터 알 수 있다. 점성계수의 단위는 Pa·s이다. s는 시간(T)이고 압력(Pa)은 힘/면적(L-2)이고 힘=질량(M)×가속도(LT-2)이다. 이를 모두 곱하면 ML-1T-1이 나온다.
문 17. 버니어 캘리퍼스의 길이 측정이 그림과 같을 때 측정값[mm]은? (단, 아들자는 39mm를 20등분한 것이다)
① 12.20
② 12.30
③ 12.45
④ 12.90
답 : ③
어미자의 눈금은 12~13에 위치하므로 12mm이다.
아들자의 9번째 눈금과 일치하고 아들자의 눈금 하나는 0.05mm이므로 0.05×9=0.45mm이다. 따라서 측정값은 12.45mm이다.
문 18. 내연기관에서 도시열효율, 이론열효율, 제동(순)열효율 사이의 관계로 옳은 것은?
① 이론열효율<도시열효율<제동(순)열효율
② 제동(순)열효율<이론열효율<도시열효율
③ 제동(순)열효율<도시열효율<이론열효율
④ 도시열효율<이론열효율<제동(순)열효율
답 : ③
이론열효율>도시열효율>제동열효율 순으로 크다.
이론열효율 - 이상적인 내연기관의 효율
도시열효율 - 내연기관 작동 시 열손실을 고려한 효율
제동(순)열효율 - 내연기관 작동 시 열손실 및 마찰손실 등을 고려한 효율
문 19. 기계 및 구조물의 1자유도계 선형(linear)진동과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?
① 질량이 증가할 때 고유진동수는 감소한다.
② 강성이 증가할 때 고유진동수는 증가한다.
③ 감쇠가 존재하면 공진에서 변위가 무한대로 되지 않는다.
④ 가진력이 클수록 고유진동수는 증가한다.
답 : ④
가진력이란 계에 작용하는 외력을 말하며, 가진력의 크기는 고유진동수와 관계 없다. 계의 고유진동수와 가진주파수가 일치하면 공명이 일어나 진동의 크기가 무한히 커지게 된다.
①② 질량(m)이 클수록 고유진동수는 감소하고, 강성(k)이 클수록 고유진동수는 증가한다.
③ 공진은 외력의 진동수와 시스템의 고유진동수가 일치할 때 진동이 무한히 커지는 현상을 말한다. 감쇠가 존재하면 저항력에 의해 진동운동을 방해함으로써 진동이 무한히 커지는 것을 방지할 수 있다.
문 20. 회로의 압력이 설정치 이상이 되면 밸브가 열려 설정 압력 이상으로 증가하는 것을 방지하는 데 사용되는 유압밸브의 기호는?
답 : ②
릴리프밸브에 대한 설명으로, ②의 그림에 해당한다.
① 유압펌프에 해당한다.
③ 감압밸브에 해당한다.
④ 시퀀스밸브에 해당한다.
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