【기계일반】2008 국가직 9급 기계일반 해설

2008년도 국가직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.

<문제>

2008 국가직 9급 공무원 - 기계일반.pdf

0.23MB

---

<전체정답>

12231 / 44321 / 32214 / 43314

---

<해설>

문 1. 성크키(묻힘키, sunk key)에 의한 축이음에서 축의 외주에 작용하는 접선력이 1 N일 때 키(key)에 작용하는 전단응력[N/m²]은? (단, 키의 치수는 10mm× 8mm× 100mm이다)
① 1000
② 1250
③ 2000
④ 2500

답 : ①

---

문 2. 선반을 이용하여 지름이 50mm인 공작물을 절삭속도 196m/min로 절삭할 때 필요한 주축의 회전수[rpm]는? (단, π는 3.14로 계산하고, 결과 값은 일의 자리에서 반올림 한다)
① 1000
② 1250
③ 3120
④ 3920

답 : ②

---

문 3. 다음 중 원심식 펌프에 해당하는 것만으로 묶은 것은?
① 피스톤 펌프, 플런저 펌프
② 벌류트 펌프, 터빈 펌프
③ 기어 펌프, 베인 펌프
④ 마찰 펌프, 제트 펌프

답 : ②

원심식 펌프에는 터빈 펌프, 벌류트 펌프가 있다.

① 용적형 왕복식 펌프에 해당한다.

③ 용적형 회전식 펌프에 해당한다.

④ 특수형 펌프에 해당한다.

※펌프의 분류
용적형 - 회전식(기어펌프, 베인펌프, 나사펌프), 왕복식(피스톤펌프, 플런저펌프)
터보형(비용적형) - 원심식(터빈펌프, 벌류트펌프), 축류식, 사류식
특수형 - 와류펌프, 진공펌프, 기포펌프, 제트펌프, 마찰펌프 등

---

문 4. 캠의 압력각을 줄이기 위한 방법으로 적절한 것은?
① 기초원의 직경을 증가시키고 종동절의 상승량을 증가시킨다.
② 기초원의 직경을 감소시키고 종동절의 상승량을 감소시킨다.
③ 기초원의 직경을 증가시키고 종동절의 상승량을 감소시킨다.
④ 기초원의 직경을 감소시키고 종동절의 상승량을 증가시킨다.

답 : ③

※압력각을 줄일 수 있는 방법
1) 기초원의 직경을 크게 한다.
2) 종동절의 상승량을 줄인다.
3) 종동절의 상승 또는 하강에 대해 정해진 캠 회전각을 늘린다.
4) 종동절의 편심량을 변경한다.
5) 종동절의 운동 종류를 바꾼다.

캠(cam)의 압력각 : 피치곡선에서의 법선과 종동절의 운동방향 사이의 각도. 압력각이 커지면 종동절을 들어올리기 위한 힘이 커지므로 바람직하지 않다. 압력각은 30° 이내로 제한하는 것이 좋다. 압력각이 최대일 때 피치 곡선의 지점을 피치 포인트(pitch point)라고 한다.

---

문 5. 연마제를 압축 공기를 이용하여 노즐로 고속 분사시켜 고운 다듬질면을 얻는 가공법은?
① 액체 호닝
② 래핑
③ 호닝
④ 슈퍼피니싱

답 : ①

연마제, 노즐로 고속 분사 → 액체호닝(liquid honing)에 대한 설명이다.

② 래핑(lapping)은 랩(lap) 공구 및 랩제를 이용한다.

③ 호닝(honing)은 혼(hone)을 이용하여 구멍 내면을 다듬질한다.

④ 슈퍼피니싱(super finishing)은 연삭숫돌을 왕복운동 시키고 낮은 압력으로 공작물을 가압하여 다듬질한다.

---

문 6. 침탄법과 질화법에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
① 침탄법은 질화법에 비해 같은 깊이의 표면 경화를 짧은 시간에 할 수 있다.
② 질화법은 침탄법에 비해 변형이 적다.
③ 질화법은 침탄법에 비해 경화층은 얇으나 경도가 높다.
④ 질화법은 질화 후 열처리가 필요하다.

답 : ④

질화법은 질화 후 열처리가 필요하지 않다.

※침탄법과 질화법
침탄법 - 낮은 고온경도, 두꺼움, 열처리필요, 수정가능, 단시간, 변형있음, 단단함
질화법 - 높은 고온경도, 열처리 불필요, 수정불가능, 장시간, 변형없음, 여린 조직

---

문 7. 다음 중 볼나사(ball screw)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 마찰계수가 극히 작아서 정확한 미세이송이 가능하다.
② 윤활은 아주 소량으로도 가능하다.
③ 축 방향의 백래시를 작게 할 수 있다.
④ 미끄럼 나사보다 전달 효율이 상대적으로 낮다.

답 : ④

볼나사는 미끄럼 나사보다 전달 효율이 높다.

※볼나사의 특
볼나사는 효율이 높고, 백래시가 작고, 윤활이 불필요하고, 마모가 적고, 소음발생이 있고, 정밀도가 높고, 토크변동이 적고, 마찰계수가 작고, 자동체결이 곤란하고, 가격이 고가이다. 피치를 작게하는 데 한계가 있고, 너트의 크기가 크게 된다

---

문 8. 단면이 원형이고 직경이 d인 막대의 길이(축)방향으로 인장하중이 작용하여 막대에 인장응력 σ가 생겼다면 이 때 직경의 감소량을 나타내는 식은? (단, ν는 포아송의 비(Poisson's ratio)이고, G는 전단탄성계수 (shear modulus)이고, E는 영의 계수(Young's modulus)이다)

답 : ③

길이방향 변형률을 ε, 직경방향 변형률을 ε'라 하면

---

문 9. 승용차의 엔진에 설치된 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?
① 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소할 때의 최고 온도를 낮춤으로써 CO₂의 발생을 억제하는 장치이다.
② 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소할 때의 최고 온도를 낮춤으로써 NOx의 발생을 억제하는 장치이다.
③ 촉매장치로 배기가스를 재순환시켜 CO와 HC의 함유량을 더 감소시키는 장치이다.
④ 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 미연소된 배기가스를 재연소시켜 공해물질의 발생을 억제하는 장치이다.

답 : ②

EGR(Exhaust Gas Recirculation)이란, 배출 가스의 일부를 흡입 공기에 혼입시켜 연소 온도를 억제하는 것으로서, NOx의 발생을 저감하는 장치이다.

③ DOC(Diesel Oxidation Catalysts)에 대한 설명이다.

※배기가스 저감 장치
EGR(Exhaust Gas Recirculation) : 배출 가스의 일부를 흡입 공기에 혼입시켜 연소 온도를 억제하는 것으로서, NOx의 발생을 저감하는 장치이다.
DOC(Diesel Oxidation Catalysts) : 촉매장치로 배기가스를 재순환시켜 CO와 HC의 함유량을 더 감소시키는 장치이다.
DPF(Diesel Particulate Filter) : 필터를 통해 엔진에서 배출되는 유해가스를 포집하여 매연 배출을 감소시킨다.
SCR(Selective Catalytical Reduction) : 배기가스에서 발생되는 NOx를 이용한 가수분해 반응을 통해여 CO2, NH3, H2O로 환원하는 장치이다.

---

문 10. 다음 중 응고 반응이 아닌 것은?
① 공석 반응
② 포정 반응
③ 편정 반응
④ 공정 반응

답 : ①

응고 반응은 액체에서 고체로의 상변화를 말한다. 공석 반응은 고체 상태 물질이 다른 두 고체 상태 물질로 변화하는 것이므로 응고 반응에 해당하지 않는다.

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

---

문 11. 다이아몬드 다음으로 경한 재료로 철계금속이나 내열합금의 절삭에 적합한 것은?
① 세라믹(ceramic)
② 초경합금(carbide)
③ 입방정 질화 붕소(CBN, cubic boron nitride)
④ 고속도강(HSS, high speed steel)

답 : ③

CBN은 다이아몬드 다음으로 경한 재료이며 철금속, 고경도, 내열합금의 절삭에 적합하다.

절삭공구의 경도순서 : 다이아몬드>CBN>세라믹>서멧>초경합금>고속도강>탄소공구강

---

문 12. 사형 주조에서 응고 중에 수축으로 인한 용탕의 부족분을 보충 하는 곳은?
① 게이트
② 라이저
③ 탕구
④ 탕도

답 : ②

라이저(riser)에 대한 설명이다.

게이트, 탕구, 탕도는 용탕이 주입되어 주형 내부의 공동을 향해 흐르는 통로이다.

---

문 13. 두 축이 평행할 때 회전을 전달하는 기어는?
① 베벨 기어
② 스퍼 기어
③ 웜 기어
④ 하이포이드 기어

답 : ②

스퍼 기어(가장 일반적인 기어 형태)에 대한 설명이다. 

① 베벨 기어는 원뿔 형태의 기어로 두 축이 교차할 때 사용한다.

③ 웜 기어는 두 축이 평행하지도, 교차하지도 않을 때 사용한다.

④ 하이포이드기어는 베벨 기어에서 두 축이 평행하지도 교차하지도 않도록 엇갈리게 한 기어이다.

---

문 14. 스프링 상수가 같은 2개의 코일스프링을 각각 직렬과 병렬로 연결하였다. 직렬로 연결한 시스템의 상당(등가) 스프링 상수는 병렬로 연결한 시스템의 상당(등가) 스프링 상수의 몇 배 크기인가?
① 1/4배
② 1/2배
③ 2배
④ 4배

답 : ①

코일스프링의 스프링 상수를 k라 하면 두 코일스프링을 직렬 연결 시 k/2, 병렬 연걸 시 2k가 되므로 1/4배가 된다.

---

문 15. 다음 재료시험 방법 중에서 전단응력을 측정하기 위한 시험법은?
① 인장시험(tensile test)
② 굽힘시험(bending test)
③ 충격시험(impact test)
④ 비틀림시험(torsion test)

답 : ④

전단응력 측정 → 비틀림시험에 대한 설명이다.

① 인장시험에서 인장응력을 측정할 수 있다.

② 굽힘시험에서 굽힘응력을 측정할 수 있다.

③ 충격시험에서 인성(=충격에 대한 저항값)을 측정할 수 있다.

---

문 16. 다음 용접법 중에서 압접법(pressure welding)에 해당하는 것만을 올바르게 묶은 것은?
① 시임용접, 마찰용접, 아크용접
② 마찰용접, 전자빔용접, 점용접
③ 점용접, 레이저용접, 확산용접
④ 마찰용접, 점용접, 시임용접

답 : ④

압접법에는 전기저항용접(겹치기용접 : 점용접, 심용접, 프로젝션용접 / 맞대기용접 : 업셋용접, 플래시용접, 충격용접) 및 고상용접(마찰용접, 단접, 냉간압접, 폭발압접, 초음파용접, 확산용접) 등이 있다.

---

17. 방전가공(EDM)과 전해가공(ECM)에 사용하는 가공액에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 모두 도체의 가공액을 사용한다.
② 모두 부도체의 가공액을 사용한다.
③ 방전가공은 부도체, 전해가공은 도체의 가공액을 사용한다.
④ 방전가공은 도체, 전해가공은 부도체의 가공액을 사용한다.

답 : ③

방전가공은 부도체(방전액), 전해가공은 도채의 가공액을 사용한다. 다만 모두 도체 공작물을 가공한다.

---

문 18. 유압회로에서 회로 내 압력이 설정치 이상이 되면 그 압력에 의하여 밸브를 전개하여 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 하는 밸브는?
① 시퀀스 밸브
② 유량제어 밸브
③ 릴리프 밸브
④ 감압 밸브

답 : ③

압력이 설정치 이상이 되면 압력을 일정하게 유지 → 릴리프 밸브(relief valve)에 대한 설명이다.

※유압밸브의 종류
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 19. 마그네슘의 특징이 아닌 것은?
① 비중이 알루미늄보다 크다.
② 조밀육방격자이며 고온에서 발화하기 쉽다.
③ 대기 중에서 내식성이 양호하나 산 및 바닷물에 침식되기 쉽다.
④ 알카리성에 거의 부식되지 않는다.

답 : ①

알루미늄의 비중은 2.7, 마그네슘의 비중은 1.74로 비중이 알루미늄보다 작다.

② Mg는 HCP 구조를 가지며 가연성이 크기 때문에 고온에서 발화하기 쉬운 특성이 있다.

※금속의 결정구조에 따른 분류
SC : Po(폴로늄)
BCC : Cr, W, α-Fe
FCC : Ag, Al, Au, Cu, Ni, Pb, Pt
HCP : Mg, Ti

③ Mg는 표준전극전위가 가장 낮은 금속이며 전자를 잃으려는 경향, 즉 반응성이 커서 산, 바닷물 등에 침식되기 쉽다. 다만 공기 중에서는 산화 피막을 형성하여 내식성이 양호하다.

※금속의 표준전극전위 순서 : Pt > Au > Ag > Ni > Sn > Pb > Cd > Al > Zn > Mg

④ 마그네슘은 알루미늄과는 달리 알카리성에 거의 부식되지 않는다.

---

문 20. 2사이클 기관과 비교할 때 4사이클 기관의 장점으로 옳은 것은?
① 매회전마다 폭발하므로 동일 배기량일 경우 출력이 2사이클 기관보다 크다.
② 마력당 기관중량이 가볍고 밸브기구가 필요 없어 구조가 간단하다.
③ 회전력이 균일하다.
④ 체적효율이 높다.

답 : ④

4사이클 기관이 2사이클 기관에 비해 체적효율이 높다.

① 2사이클 기관이 4사이클 기관에 비해 동일 배기량에서 출력이 더 높다.(이론상 약 2배의 출력)

② 2사이클 기관이 4사이클 기관에 비해 중량이 가볍고 구조가 간단하다.

③ 2사이클 기관이 4사이클 기관에 비해 회전력이 균일하다.

※2/4사이클 기관의 차이점 : 2사이클 기관은 크랭크축의 1회전(피스톤의 2행정) 동안 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정을 거친다. 4사이클 기관은 크랭크축의 2회전(피스톤의 4행정) 동안 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정을 거친다.

※2사이클 기관의 4사이클 기관에 대한 장/단점 : 출력이 높다(이론상 2배이다). 체적효율과 평균압력이 낮다. 중량이 가볍고 구조가 간단하며 제작비가 싸다. 회전력이 균일하고 진동이 적다. 연소과정이 짧고 연료 소모가 많다. 회전속도의 제한이 있다. 소음과 과열의 우려가 있다. 오염물질의 배출이 많다.