2011년도 국가직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
21242 / 41243 / 33131 / 44423
<해설>
문 1. 항온 열처리 방법이 아닌 것은?
① 오스템퍼링(austempering)
② 마래징(maraging)
③ 마퀜칭(marquenching)
④ 마템퍼링(martempering)
답 : ②
마래징(maraging)은 마텐자이트를 450~510℃에서 3시간 시효처리하여 초고강력 강을 만드는 열처리이며, 항온 열처리에 해당하지 않는다. 항온 열처리에는 오스템퍼링, 마퀜칭, 마템퍼링, Ms퀜칭 ,오스포밍 등이 있다.
문 2. 보일러 효율을 향상시키는 부속장치인 절탄기(economizer)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 급수를 예열하는 장치이다.
② 석탄을 잘게 부수는 장치이다.
③ 연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 연소실에 들어가는 공기를 예열하는 장치이다.
④ 연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 고온의 증기를 만드는 장치이다.
답 : ①
절탄기(economizer)는 연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 급수를 예열하는 장치이다.
② 쇄탄기(coal breaker)에 대한 설명이다.
③ 공기예열기(air preheater)에 대한 설명이다.
④ 재열기(reheater)에 대한 설명이다.
※보일러의 부속장치
1)과열기(superheater) : 증기를 가열하여 과열증기로 만들어 효율을 증가시킨다.
2)재열기(reheater) : 터빈을 거쳐 온도가 내려간 증기를 다시 가열하여 고온의 증기를 만들어 다시 발전에 사용함으로써 효율을 증가시킨다.
3)절탄기(economizer) : 연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 급수를 예열하는 장치이다.
4)공기예열기(air preheater) : 연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 연소실에 들어가는 공기를 예열하는 장치이다.
5)축압기(accumulator) : 보일러의 남은 증기를 저장하고 필요할 때 분출하여 증발량, 연소량을 일정하게 조절하는 장치이다.
6)방열기(radiator) : 보일러의 남은 온수, 증기를 통해 열을 방출한다.
7)스트레이너 : 관내 불순물을 제거한다.
8)기수분리기 : 증기 내의 수분을 분리시키고 건조 증기만 과열기로 보낸다.
9)안전밸브 : 이상 증기압을 외부로 배출한다.
10)쇄탄기(coal breaker) : 석탄을 잘게 부수어 가루로 만드는 장치이다.
11)기타장치 : 압력계, 유량계, 수면계, 분출장치 등
문 3. 클러치를 설계할 때 유의할 사항으로 옳지 않은 것은?
① 균형상태가 양호하도록 하여야 한다.
② 관성력을 크게 하여 회전 시 토크 변동을 작게 한다.
③ 단속을 원활히 할 수 있도록 한다.
④ 마찰열에 대하여 내열성이 좋아야 한다.
답 : ②
클러치를 설계할 때 관성력을 작게 하여 회전 시 토크 변동을 작게 해야 한다.
문 4. 산업설비 자동화의 장점에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 생산속도를 향상시키고 생산량을 증대시킬 수 있다.
② 위험한 작업환경에서 작업자의 안정성을 높인다.
③ 생산품의 품질이 균일해지고 향상된다.
④ 자동화라인은 단위 기계 별 고장 대처 및 유지 보수에 유리하다.
답 : ④
자동화라인은 기계설비 고장 시 대처가 어려워 전 공정에 영향을 끼치는 단점이 있다.
※산업설비 자동화의 장·단점
장점 : 생산성 증가, 품질 향상 및 균일화, 인건비 절감, 작업자의 안정성 증가
단점 : 초기비용, 공정 유연성 부족, 기계설비 고장 시 대처 어려움
문 5. 주물에 사용하는 주물사가 갖추어야 할 조건으로 옳지 않은 것은?
① 열 전도도가 낮아 용탕이 빨리 응고되지 않도록 한다.
② 주물표면과의 접합력이 좋아야 한다.
③ 열에 의한 화학적 변화가 일어나지 않도록 한다.
④ 통기성이 좋아야 한다.
답 : ②
주물표면과 분리가 잘 되어야 한다. 주물표면과 접합이 잘 되면 제품 분리 시 주형이나 제품이 파손될 우려가 있다.
①②④ 주물사는 열전도성, 용해성, 화학적 반응성이 작아야 하고 통기성, 기축성(냉각 시 수축하는 성질), 분리성이 좋아야 한다.
문 6. 특정한 온도영역에서 이전의 입자들을 대신하여 변형이 없는 새로운 입자가 형성되는 재결정에 대한 설명으로 가장 부적절한 것은?
① 재결정 온도는 일반적으로 약 1시간 안에 95%이상 재결정이 이루어지는 온도로 정의한다.
② 금속의 용융 온도를 절대온도 Tm이라 할 때 재결정 온도는 대략 0.3Tm～0.5Tm 범위에 있다.
③ 재결정은 금속의 연성을 증가시키고 강도를 저하시킨다.
④ 냉간 가공도가 클수록 재결정온도는 높아진다.
답 : ④
냉간 가공도가 클수록 재결정온도는 낮아진다.
※재결정의 특성
재결정온도란, 1시간 내에 재결정의 95% 이상 완료되는 온도를 뜻하며 대략 0.3Tm~0.5Tm 범위에 있다(Tm : 녹는점). 재결정 시 강도는 감소하고 연성은 증가한다. 냉간가공도가 클수록 재결정온도는 낮아진다. 냉간가공도가 클수록 재결정입자는 작아진다. 냉간가공도가 일정할 때 온도가 증가하면 재결정시간은 줄어든다. 가공전 결정입자의 크기가 작을수록 재결정온도는 낮아진다. 냉간가공으로 인한 방향성(이방성)은 재결정 이후 남아있다.
문 7. 단인공구가 사용되는 공정으로만 묶인 것은?
① 외경선삭, 형삭, 평삭
② 리밍, 브로칭, 밀링
③ 밀링, 드릴링, 형삭
④ 드릴링, 브로칭, 외경선삭
답 : ①
단인공구를 사용하는 공정에는 선삭, 평삭, 형삭, 보링이 있다.
단인공구 사용 - 선삭(공구 직선이송+공작물 회전절삭), 평삭(공구 직선이송+공작물 직선절삭), 형삭(평삭과 유사, 소형공작물), 보링(공구 회전 및 직선이송, 공작물고정)
다인공구 사용 - 밀링(공구 회전운동+공작물 직선이송), 드릴링(공구 회전 및 직선이송, 공작물고정), 브로칭(공구 직선이송+공작물고정)
문 8. 절삭속도 628m/min, 밀링커터의 날수를 10, 밀링커터의 지름을 100mm, 1날당 이송을 0.1mm로 할 경우 테이블의 1분간 이송량[mm/min]은? (단, π는 3.14이다)
① 1,000
② 2,000
③ 3,000
④ 4,000
답 : ②
문 9. 산화철 분말과 알루미늄 분말의 혼합물을 이용하는 용접방법은?
① 플러그 용접
② 스터드 용접
③ TIG 용접
④ 테르밋 용접
답 : ④
테르밋 용접에 대한 설명이다.
① 플러그용접(plug welding)은 서로 겹쳐진 두 평판 중 하나에 구멍을 뚫고 그 부분을 메꾸어 용접하는 것이다.
② 스터드용접(stud welding)은 볼트, 나사봉, 고리 등 형상을 한 전극으로 평판부분에 용접하는 것이다.
③ TIG(tungsten inert gas) 용접은 비소모성 텅스텐 전극봉과 모재 간에 아크를 일으켜 아크열로 모재를 용접하는 방식으로, 불활성가스를 공급하여 용접부를 보호한다.
문 10. 스테인레스강(stainless steel)의 구성 성분 중에서 함유율이 가장
높은 것은?
① Mo
② Mn
③ Cr
④ Ni
답 : ③
스테인리스강의 구성 성분에는 Cr(크롬), Ni(니켈), Mn(망간), Si(규소), C(탄소), P(인), S(황) 등이 있으며, 그중에서 크롬이 약 18%로 가장 많은 비율을 차지한다. (Fe(철)는 기본이 되는 성분이므로 고려하지 않음)
문 11. 알루미늄 재료의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 열과 전기가 잘 통한다.
② 전연성이 좋은 성질을 가지고 있다.
③ 공기 중에서 산화가 계속 일어나는 성질을 가지고 있다.
④ 같은 부피이면 강보다 가볍다.
답 : ③
알루미늄은 공기 중에서 가열하면 빛을 내며 연소하여 산화알루미늄이 된다.
알루미늄 : 전기전도도, 열전도도, 전연성, 내식성이 높다. 주조가 용이하다. 유동성이 작고 수축률이 크다. 고온가공성이 좋다. 산/알칼리에 약하다. 변태점이 없다.
④ 알루미늄은 경금속(Al, Mg, Be, Ca, Ti, Li) 중 하나로, 같은 부피일 시 강보다 가볍다.
문 12. 미끄럼 베어링의 장점이 아닌 것은?
① 충격 흡수력이 크다.
② 고속 회전에 적당하다.
③ 시동할 때 마찰저항이 작다.
④ 진동과 소음이 작다.
답 : ③
미끄럼베어링은 시동 시 유막형성이 덜 된 상태이기 때문에 기동토크와 마찰저항이 크다.
※미끄럼베어링과 구름베어링의 비교
미끄럼베어링 - 유막형성이 늦은 경우 기동토크가 크다. 유막에 의한 감쇠력이 크고 충격에 강하다. 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 작고 충격에 약하다. 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 13. 공작물을 양극으로 하고 공구를 음극으로 하여 전기화학적 작용으로 공작물을 전기분해시켜 원하는 부분을 제거하는 가공공정은?
① 전해가공
② 방전가공
③ 전자빔가공
④ 초음파가공
답 : ①
전기화학적 작용, 전기분해 → 전해가공에 대한 설명이다.
② 방전가공은 전극과 공작물 사이의 아크방전을 이용하여 공작물을 용융시키고 전극의 형상에 따라 가공한다.
③ 전자빔가공은 전자의 운동에너지를 열에너지로 전환하여 금속을 용융시켜 가공한다.
④ 초음파가공은 연삭입자와 가공액의 상하진동을 통해 전기에너지를 기계적에너지로 전환하여 가공한다.
문 14. 미끄럼을 방지하기 위하여 안쪽 표면에 이가 있는 벨트로 정확한 속도가 요구되는 경우에 사용되는 전동벨트는?
① 링크(link) 벨트
② V 벨트
③ 타이밍(timing) 벨트
④ 레이스(lace) 벨트
답 : ③
안쪽 표면에 이 → 타이밍벨트에 대한 설명이다.
② V 벨트는 벨트의 단면을 V자로 하여 장력을 작게, 마찰력을 크게, 미끄럼을 적게 한 벨트이다.
문 15. 유압회로에서 접속된 회로의 압력을 설정된 압력으로 유지시켜 주는 밸브는?
① 릴리프(relief) 밸브
② 교축(throttling) 밸브
③ 카운터밸런스(counter balance) 밸브
④ 시퀀스(sequence) 밸브
답 : ①
설정된 압력으로 유지 → 릴리프밸브에 대한 설명이다.
※밸브의 분류 및 역할
1)압력제어밸브
- 릴리프밸브 : 유압회로의 최고압력을 제한
- 감압밸브 : 유압회로의 특정 부분의 압력을 낮추기 위한 밸브
- 시퀀스밸브 : 유압회로의 압력을 일정하게 유지하면서 조작의 순서를 제어
- 무부하밸브 : 유압회로의 압력이 일정 수치에 도달했을 때 압력을 유지시켜 송출량을 그대로 탱크에 되돌려 보내는 역할
- 카운터밸런스밸브 : 한 방향으로는 배압을 생기게 하고 다른 방향으로는 자유롭게 흐르게 하는 밸브
2)방향제어밸브
- 체크밸브 : 유체가 한 방향으로만 흐르게 하는 역할
- 셔틀밸브 : 저압측을 막고 고압측의 유체만 통과시킴
- 감속밸브 : 유체속도를 감속시킴
3)유량제어밸브
- 스로틀(교축)밸브 : 유량을 선형적으로 조절
- 스톱밸브 : 교축부분의 단면적을 변화시켜 토과유량을 조절
- 집류밸브 : 관로가 합류할 때 일정한 비율로 유량을 유지
- 분류밸브 : 관로를 분류시킬 때 일정한 비율로 유량을 분류시킴
문 16. 동일 재질로 만들어진 두 개의 원형단면 축이 같은 비틀림 모멘트 T를 받을 때 각 축에 저장되는 탄성에너지의 비(U1/U2)는? (단, 두 개의 원형 단면 축 길이는 L1, L2이고, 지름은 D1, D2이다)
답 : ④
문 17. 선반을 이용한 가공으로 옳지 않은 것은?
① 나사깍기(threading)
② 보오링(boring)
③ 구멍뚫기(drilling)
④ 브로칭(broaching)
답 : ④
브로칭(broaching)은 브로칭 머신으로 작업 가능하다. 선반은 공작물을 회전시키고 공구를 이송하여 가공하는데, 브로칭은 절삭날을 인발, 압입하여 가공하므로 공작물을 회전시키지 않는다. 따라서 선반으로 브로칭을 할 수 없다.
※선반으로 가능한 작업 : 테이퍼절삭, 릴리빙, 드릴링, 보링, 널링, 스레딩(나사깎기) 등
문 18. 펌프의 송출유량이 Q [m³/s], 양정이 H [m], 액체의 밀도가 1,000[kg/m³]일 때 펌프의 이론동력 L을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 중력가속도는 9.8 m/s2이다)
① L＝9,800QH (kW)
② L＝980QH(kW)
③ L＝98QH(kW)
④ L＝9.8QH(kW)
답 : ④
펌프의 동력 = 비중량(kgf/m³) × 송출유량(m³/s) × 양정(m)
물의 비중량은 물의 밀도에 중력가속도(9.8)를 곱한 9800kgf/m³이다. 따라서
문 19. 다음 중 옳지 않은 것은?
① 아공석강의 서냉조직은 페라이트(ferrite)와 펄라이트(pearlite)의 혼합조직이다.
② 공석강의 서냉조직은 페라이트로 변태종료 후 온도가 내려가도 조직의 변화는 거의 일어나지 않는다.
③ 과공석강의 서냉조직은 펄라이트와 시멘타이트(cementite)의 혼합조직이다.
④ 시멘타이트는 철과 탄소의 금속간 화합물이다.
답 : ②
공석강(0.77%C)을 서냉시키면 α-페라이트와 시멘타이트가 번갈아 나타나는 층상구조, 즉 펄라이트(pearlite)가 나타난다.
① 아공석강(0.77%C 이하)을 서냉시키면, A3선과 A1 사이에서 오스테나이트와 α-페라이트의 혼합조직이 나타났다가(이때 생성된 α-페라이트를 초석 페라이트라 한다) A1 이하까지 냉각되면 펄라이트와 α-페라이트의 혼합조직이 나타난다.
③ 과공석강(0.77%C 이상)을 서냉시키면 Acm선과 A1 사이에서 오스테나이트와 시멘타이트의 혼합조직이 나타났다가(이때 생성된 시멘타이트를 초석 시멘타이트라 한다) A1 이하까지 냉각되면 펄라이트와 시멘타이트의 혼합조직이 나타난다.
④ 시멘타이트는 철과 탄소의 금속간 화합물로, Fe3C의 화학식을 가진다.
문 20. 기어의 설계시 이의 간섭에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 이에서 간섭이 일어난 상태로 회전하면 언더컷이 발생한다.
② 전위기어를 사용하여 이의 간섭을 방지할 수 있다.
③ 압력각을 작게 하여 물림길이가 짧아지면 이의 간섭을 방지할 수 있다.
④ 피니언과 기어의 잇수 차이를 줄이면 이의 간섭을 방지할 수 있다.
답 : ③
압력각을 작게 하면 물림길이가 길어져 이의 간섭이 심해진다.
※이의 간섭(언더컷) 방지법 6가지
1)피니언의 잇수 증가, 기어의 잇수 감소
2)피니언의 이뿌리면을 파낸다
3)이끝면을 깎아낸다
4)압력각을 증가시킨다
5)이의 높이를 감소시킨다(언더컷을 방지할 수 있으나, 물림길이가 감소하여 바람직하지 않다.)
6)양(+)의 전위량 전위기어
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