2013년도 국가직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
14321 / 43223 / 24412 / 41324
<해설>
문 1. 소성가공의 종류 중 압출가공에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 소재를 용기에 넣고 높은 압력을 가하여 다이 구멍으로 통과시켜 형상을 만드는 가공법
② 소재를 일정 온도 이상으로 가열하고 해머 등으로 타격하여 모양이나 크기를 만드는 가공법
③ 원뿔형 다이 구멍으로 통과시킨 소재의 선단을 끌어당기는 방법으로 형상을 만드는 가공법
④ 회전하는 한 쌍의 롤 사이로 소재를 통과시켜 두께와 단면적을 감소시키고 길이 방향으로 늘리는 가공법
답 : ①
압력, 다이 구멍으로 통과 → 압출(extrusion)에 대한 설명이다.
② 가열, 해머로 타격 → 열간단조(hot forging)에 대한 설명이다.
③ 선단을 끌어당기는 방법 → 인발(drawing)에 대한 설명이다.
④ 롤 사이로 통과 → 압연(rolling)에 대한 설명이다.
문 2. 금속의 인장시험의 기계적 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 응력이 증가함에 따라 탄성 영역에 있던 재료가 항복을 시작하는 위치에 도달하게 된다.
② 탄력(resilience)은 탄성 범위 내에서 에너지를 흡수하거나 방출할 수 있는 재료의 능력을 나타낸다.
③ 연성은 파괴가 일어날 때까지의 소성변형의 정도이고 단면감소율로 나타낼 수 있다.
④ 인성(toughness)은 인장강도 전까지 에너지를 흡수할 수 있는 재료의 능력을 나타낸다.
답 : ④
인성은 파단강도 전까지 에너지를 흡수할 수 있는 재료의 능력을 나타낸다. 이는 응력-변형률 곡선 아래의 넓이로 나타낼 수 있다.
문 3. 길이 방향으로 여러 개의 날을 가진 절삭공구를 구멍에 관통시켜 공구의 형상으로 가공물을 절삭하는 가공법은?
① 밀링(milling)
② 보링(boring)
③ 브로칭(broaching)
④ 태핑(tapping)
답 : ③
여러 개의 날, 구멍에 관통 → 브로칭(broaching)에 대한 설명이다.
브로칭(broaching)가공은 높이가 점차적으로 높아지는 절삭날을 인발, 압입하는 가공으로 절삭속도는 느리고 작업속도는 빠르다. 주로 키홈이나 스파이럴홈 등의 대량생산에 이용된다.
문 4. 강의 열처리 방법에 대한 설명을 순서대로 옳게 나열한 것은?
가. 강을 표준 상태로 하기 위하여 가공 조직의 균일화, 결정립의 미세화, 기계적 성질의 향상
나. 강 속에 있는 내부 응력을 완화시켜 강의 성질을 개선하는 것으로 노(爐)나 공기 중에서 서냉
다. 불안정한 조직을 재가열하여 원자들을 좀 더 안정적인 위치로 이동시킴으로써 인성을 증대
라. 재료를 단단하게 하기 위해 가열된 재료를 급랭하여 경도를 증가시켜서 내마멸성을 향상
가 나 다 라
① 뜨임 불림 담금질 풀림
② 불림 풀림 뜨임 담금질
③ 불림 뜨임 풀림 담금질
④ 뜨임 풀림 불림 담금질
답 : ②
가. 균일화, 미세화 → 불림(normalizing)에 대한 설명이다.
나. 내부응력 완화 → 풀림(annealing)에 대한 설명이다.
다. 인성 증대 → 뜨임(tempering)에 대한 설명이다.
라. 급랭, 경도 증가 → 담금질(quenching)에 대한 설명이다.
※열처리의 목적
담금질(quenching)- 고경도의 마텐자이트
뜨임(tempering) - 고인성의 소르바이트
풀림(annealing) - 내부응력제거 및 기계적성질 향상, 흑연 구상화
불림(normalizing) - 조직 미세화
문 5. 박판성형가공법의 하나로 선반의 주축에 다이를 고정하고, 심압대로 소재를 밀어서 소재를 다이와 함께 회전시키면서 외측에서 롤러로 소재를 성형하는 가공법은?
① 스피닝(spinning)
② 벌징(bulging)
③ 비딩(beading)
④ 컬링(curling)
답 : ①
회전, 롤러 → 스피닝(spinning)에 대한 설명이다.
② 벌징(bulging) : 원통형 재료의 옆면에 압력을 가하여 볼록 나오게 하는 가공
③ 비딩(beading) : 롤러를 통해 판재에 홈을 형성하는 가공
④ 컬링(curling) : 용기 가장자리의 강도를 높이고 미관을 좋게 하기 위해 원통용기의 끝부분을 말아 테두리를 둥글게 만드는 가공법
문 6. 제품의 시험검사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 인장시험으로 항복점, 연신율, 단면감소율, 변형률을 알아낼 수 있다.
② 브리넬시험은 강구를 일정 하중으로 시험편의 표면에 압입시킨다. 경도 값은 압입자국의 표면적과 하중의 비로 표현한다.
③ 비파괴 검사에는 초음파 검사, 자분탐상 검사, 액체침투 검사 등이 있다.
④ 아이조드 충격시험은 양단이 단순 지지된 시편을 회전하는 해머로 노치를 파단시킨다.
답 : ④
샤르피 충격시험에 대한 설명이다. 아이조드 충격시험은 내다지보 또는 외팔보 형태로 지지된 시편을 사용한다.
※충격시험
지지된 시편을 해머로 충격을 가해 재료의 충격에 대한 저항성을 시험한다.
1) 샤르피 충격시험 - 단순보 상태
2) 아이조드 충격시험 - 내다지보, 외팔보 상태
문 7. 알루미늄 합금인 두랄루민은 기계적 성질이 탄소강과 비슷하며 무게를 중시하고 강도가 큰 것을 요구하는 항공기, 자동차, 유람선 등에 사용되는데, 두랄루민의 주요 성분은?
① Al－Cu－Ni
② Al－Cu－Cr
③ Al－Cu－Mg－Mn
④ Al－Si－Ni
답 : ③
※고강도 알루미늄 합금의 구성성분
두랄루민 : Al-Cu-Mg-Mn
초두랄루민 : 두랄루민에 Mg를 첨가
초초두랄루민 : Al-Cu-Mg-Mn-Zn-Cr
문 8. 인베스트먼트 주조법의 설명으로 옳지 않은 것은?
① 모형을 왁스로 만들어 로스트 왁스 주조법이라고도 한다.
② 생산성이 높은 경제적인 주조법이다.
③ 주물의 표면이 깨끗하고 치수 정밀도가 높다.
④ 복잡한 형상의 주조에 적합하다.
답 : ②
인베스트먼트 주조법은 제작비가 고가인 단점이 있다.
인베스트먼트 주조의 장점 : 주물의 표면이 깨끗하고 치수 정밀도가 높다. 복잡한 형상의 주조에 적합하다. 기계가공이 어려운 합금의 주조에 적합하다.
인베스트먼트 주조의 단점 : 제작비가 비싸고 치수제한이 있다.
문 9. 강화플라스틱 재료에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 강화플라스틱은 분산상의 섬유와 플라스틱 모재로 구성되어 있다.
② 강화플라스틱에서 최대 강도는 인장력이 작용하는 방향에 수직으로 섬유가 배열될 때 얻어진다.
③ 강화플라스틱은 비강도 및 비강성이 높고 이방성이 크다.
④ 강화플라스틱은 섬유와 플라스틱 모재 간의 경계면에서 하중이 전달되기 때문에 두 재료의 접착력이 매우 중요하다.
답 : ②
강화플라스틱에서 최대 강도는 인장력이 작용하는 방향에 나란히 섬유가 배열될 때 얻어진다.
※강화플라스틱
- 분산상의 섬유와 플라스틱 모재로 구성되어 플라스틱의 강도, 강성, 크리프저항을 향상시킨 소재이다.
- 최대 강도는 인장력 작용 방향에 평행하게 섬유가 배열될 때 얻어지므로 강성, 크리프저항, 열/전기전도, 열팽창 등에서 이방성이 나타난다. 가로방향의 성질은 길이방향보다 낮다.
- 섬유-모재 간의 경계면에서 하중이 전달되어 접착력이 중요하다. 접착불량 시 박리현상이 일어난다.
- 단섬유(불연속섬유, 종횡비 20~60)와 장섬유(연속섬유, 종횡비 200~500)로 구분한다. 단섬유는 섬유길이 증가 시 기계적성질이 향상, 장섬유는 그렇지 않다.
- 강화플라스틱의 모재는 응력지지 및 전달, 강화섬유 보호, 균열 전파 억제 기능을 한다.
문 10. 포정반응의 설명으로 옳은 것은?
① 냉각할 때 액상이 두 개의 고상으로 바뀌고, 가열할 때 역반응이 일어난다.
② 철탄화물계에서 냉각시 액상이 γ-철과 시멘타이트로 바뀌는 반응이다.
③ 가열할 때 하나의 고상이 하나의 액상과 다른 하나의 고상으로 바뀌고, 냉각할 때 역반응이 일어난다.
④ 냉각할 때 고상이 서로 다른 두 개의 고상으로 바뀌고, 가열할 때 역반응이 일어난다.
답 : ③
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
①② 공정반응(eutectic)에 대한 설명이다.
④ 공석반응(eutectoid)에 대한 설명이다.
문 11. 와이어 방전가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 가공액은 일반적으로 수용성 절삭유를 물에 희석하여 사용한다.
② 와이어 전극은 동, 황동 등이 사용되고 재사용이 가능하다.
③ 와이어는 일정한 장력을 걸어주어야 하는데 보통 와이어 파단력의 1/2정도로 한다.
④ 복잡하고 미세한 형상 가공이 용이하다.
답 : ②
와이어 재료로는 황동, 텅스텐 등이 쓰이며, 와이어 전극은 재사용이 불가능하다.
와이어컷 방전가공에서는 일정한 장력과 이송을 가지고 전기방전에 의한 열에너지를 이용해 절단가공을 한다. 복잡하고 미세한 형상의 가공에 적합하다. 장력은 와이어 파단력의 1/2정도로 한다. 열변형 및 기계변형이 없다. 와이어 재료로는 황동, 텅스텐 등이 쓰이며 와이어는 재사용이 불가능하다. 가공액은 일반적으로 수용성 절삭유를 물에 희석하여 사용한다.
문 12. 디젤기관의 일반적인 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 공기와 연료를 혼합하여 동시에 공급한다.
② 전기점화 방식을 사용하여 연료를 착화한다.
③ 소음과 진동이 적어 조용한 운전이 가능하다.
④ 연료장치로 연료 분사 펌프와 노즐을 사용한다.
답 : ④
가솔린 기관 : 기화기에서 공기와 연료 혼합, 점화 플러그 사용, 전기 점화
디젤 기관 : 공기만 흡입 후 연료 분사, 펌프 및 노즐 사용, 자연 착화
①②③ 가솔린 기관에 대한 설명이다.
※가솔린 기관과 디젤 기관의 비교
가솔린 기관 : 휘발유 사용, 진동과 소음이 작다, 열효율이 비교적 낮고 연료소비율이 높다, 압축비 8~12, 낮은 최대압력, 출략당 중량이 작다, 낮은 인화점 및 높은 화재위험성, 회전수가 높고 토크가 낮다, 저속성능이 좋지 않다, 제작비 저가, 연료비 고가, 회전력 변동이 크다, 고장이 많다, 비교적 소형 동력기관에 적합
디젤 기관 : 경유/중유 사용, 진동과 소음이 크다, 열효율이 비교적 높고 연료소비율이 낮다, 압축비 15~20, 높은 최대압력, 출력당 중량이 크다, 높은 인화점 및 적은 화재위험성, 회전수가 낮고 토크가 크다, 저속성능이 좋다, 제작비 고가, 연료비 저가, 회전력 변동이 작다, 고장이 적다, 비교적 대형 동력기관에 적합
문 13. 길이가 L이고 스프링 상수가 k인 균일한 스프링이 있다. 이 스프링 길이의 2/3를 잘라내고 남은 길이가 1/3인 스프링의 스프링 상수는 얼마인가? (단, 스프링에는 길이 방향 하중만 작용한다)
① k/3
② 2k/3
③ 3k/2
④ 3k
답 : ④
스프링의 일부를 잘라내면 잘라낸 비율의 역수만큼 스프링 상수가 증가한다. 스프링 상수가 k인 스프링의 1/3만큼을 잘라내면 스프링 상수는 3배가 되어 3k가 된다.
문 14. 국가의 산업 표준 기호를 바르게 연결한 것은?
① 미국－ANSI
② 영국－BN
③ 독일－DIS
④ 일본－JIN
답 : ①
미국의 산업 표준 기호는 ANSI이다.
한국 - KS / 일본 - JIS / 미국 - ANSI / 영국 - BS / 프랑스 - NF / 독일 - DIN
문 15. 전기저항 용접법에서 겹치기 저항용접에 속하지 않는 것은?
① 점(spot) 용접
② 플래시(flash) 용접
③ 심(seam) 용접
④ 프로젝션(projection) 용접
답 : ②
플래시용접은 맞대기 용접 중 하나이다.
※전기저항용접의 분류
겹치기용접 : 점용접, 심용접, 프로젝션용접
맞대기용접 : 업셋용접, 플래시용접, 충격용접
문 16. 축압 브레이크의 일종으로, 회전축 방향에 힘을 가하여 회전을 제동하는 제동 장치는?
① 드럼 브레이크
② 밴드 브레이크
③ 블록 브레이크
④ 원판 브레이크
답 : ④
회전축 방향에 힘 → 원판(디스크)브레이크에 대한 설명이다.
① 드럼의 안쪽에 있는 브레이크 슈를 회전축의 수직 방향으로 드럼에 밀어붙여 마찰력으로 제동한다.
② 레버로 밴드를 당길 때 밴드와 드럼 사이의 마찰력으로 제동한다.
③ 블록을 회전축의 수직 방향으로 밀어붙여 마찰력으로 제동한다.
문 17. 기하공차를 표시하는 기호가 옳지 않은 것은?
답 : ①
위치도에 대한 기호이다.
문 18. 응력집중 현상이 재료의 한계 강도를 초과하면 균열이 발생되어 파손을 초래하는 원인이 된다. 이러한 응력집중 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 필릿의 반지름을 크게 하여 응력집중 현상을 감소시킨다.
② 노치, 구멍, 홈 및 단 부위에 응력집중 현상이 발생된다.
③ 응력집중 정도를 알아보기 위한 응력집중계수는 재료의 크기와 재질에 영향을 크게 받는다.
④ 단면 부분을 열처리하거나 표면거칠기를 향상시켜서 응력집중 현상을 감소시킨다.
답 : ③
응력집중계수는 재료의 크기나 재질에는 영향을 받지 않고, 오로지 형상에 영향을 받는다.
문 19. ㉠, ㉡에 들어갈 축 이음으로 적절한 것은?
두 축의 중심선을 일치시키기 어렵거나, 진동이 발생되기 쉬운 경우에는 ㉠ 을 사용하여 축을 연결하고, 두 축이 만나는 각이 수시로 변화하는 경우에는 ㉡ 이(가) 사용된다.
㉠ / ㉡
① 플랜지 커플링 / 유니버설 조인트
② 플렉시블 커플링 / 유니버설 조인트
③ 플랜지 커플링 / 유체 커플링
④ 플렉시블 커플링 / 유체 커플링
답 : ②
㉠ 두 축의 중심선을 일치시키기 어렵거나 진동이 예상되는 경우에는 플렉시블 커플링으로 축이음한다.
㉡ 두 축이 만나는 각이 수시로 변화하는 경우에는 유니버셜 조인트(=훅 조인트, 자재이음)로 축이음한다.
플랜지 커플링은 고정커플링의 하나로, 두 축의 중심이 평행해야 하며 두 축의 상호이동을 허용하지 않는다.
유체커플링은 축방향 진동을 흡수할 수 있으며 마모 및 피로를 방지할 수 있는 커플링이다.
문 20. 레이디얼 구름 베어링의 구성요소가 아닌 것은?
① 내륜
② 리테이너
③ 전동체
④ 고정륜
답 : ④
고정륜은 스러스트베어링의 구성 요소이다.
레이디얼 구름 베어링의 구성요소 : 내륜, 외륜, 전동체, 리테이너
스러스트 구름 베어링의 구성요소 : 회전륜, 고정륜, 전동체, 세퍼레이터
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