2007년도 국가직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
42241 / 23343 / 14243 / 32214
<해설>
문 1. 강의 탄소 함유량이 증가함에 따라 나타나는 특성 중 옳지 않은 것은?
① 인장강도가 증가한다.
② 항복점이 증가한다.
③ 경도가 증가한다.
④ 충격치가 증가한다.
답 : ④
강의 탄소 함유량이 증가하면 충격치(=충격값, 인성toughness)가 감소한다.
강의 탄소 함유량이 증가할 때 성질 변화 : 인장강도 증가, 항복강도 증가, 탄성계수 일정, 경도 증가, 인성 감소, 연성 감소, 연신율 감소, 단면감소율 감소, 강성 일정, 충격값 감소, 포아송비 일정, 용융점 감소, 열전도도 감소, 비열 증가, 열팽창계수 감소, 비중 감소, 내식성 감소, 전기저항 증가, 항자력 증가, 주조성 증가, 용접성 감소
문 2. 회주철의 기호로 GC300과 같이 표시할 때 300이 의미하는 것은?
① 항복강도(N/mm²)
② 인장강도(N/mm²)
③ 굽힘강도(N/mm²)
④ 전단강도(N/mm²)
답 : ②
철강의 기호에서 숫자 300은 인장강도를 의미한다.
문 3. 금속 재료의 기계적 성질과 그것을 평가하기 위한 시험을 서로 짝지은 것 중 적합하지 않은 것은?
① 종탄성계수－인장시험
② 피로한도－압축시험
③ 전단항복응력－비틀림시험
④ 경도－압입시험
답 : ②
피로한도는 피로시험(시료를 반복하여 굽힐 때 응력 및 반복횟수를 측정)을 통해 측정할 수 있다.
문 4. 유압장치의 일반적인 특징이 아닌 것은?
① 힘의 증폭이 용이하다.
② 제어하기 쉽고 정확하다.
③ 작동 액체로는 오일이나 물 등이 사용된다.
④ 구조가 복잡하여 원격조작이 어렵다.
답 : ④
유압은 원격조작이 용이하다.
프레스동력에서 유압은 위치제어가 정확하고 힘 및 동력이 크고 제어 및 원격조작이 용이하다. 동력원, 펌프, 탱크 등이 필요하고 소형화가 어렵고, 오염/누유/인화의 우려가 있다. 작동액체로는 오일이나 물 등이 사용된다.
문 5. 일반적으로 베어링은 내륜, 외륜, 볼(롤러), 리테이너의 4가지 주요 요소로 구성된다. 다음 중에서 볼 또는 롤러를 사용하지 않는 베어링은 어느 것인가?
① 공기정압 베어링
② 레이디얼 베어링
③ 스러스트 롤러베어링
④ 레이디얼 롤러베어링
답 : ①
공기정압베어링은 미끄럼베어링의 한 종류로 볼 또는 롤러를 사용하지 않는다. 나머지는 모두 구름베어링으로 볼 또는 롤러를 사용한다.
문 6. 다음 중 인성(toughness)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 국부 소성 변형에 대한 재료의 저항성
② 파괴가 일어나기까지의 재료의 에너지 흡수력
③ 탄성변형에 따른 에너지 흡수력과 하중 제거에 따른 이 에너지의 회복력
④ 파괴가 일어날 때까지의 소성 변형의 정도
답 : ②
인성(toughness)이란 파괴가 일어나기까지의 재료의 에너지 흡수력을 말하여, 아래 응력-변형률 곡선에서 그래프 아래 부분의 면적과 같다.
① 경도(hardness)에 대한 설명이다.
③ 레질리언스계수(modulus of resilience, 또는 탄성계수)에 대한 설명이다.
④ 연성(ductility)에 대한 설명이다.
문 7. 다음 중 짧은 거리를 운동하며 큰 힘을 내는 운동기구는?
① 와트 기구(Watt's mechanism)
② 스코치 요크 기구(Scotch-Yoke mechanism)
③ 토글 기구(toggle mechanism)
④ 팬토그래프(pantograph)
답 : ③
토글 기구(toggle mechanism)에 대한 설명이다. 토글 기구는 작은 조작력으로 큰 힘을 얻기 위해 쓰이는 기구이며, 배력 기구라고도 한다. 같은 일을 할 때 거리 및 속도가 작으면 힘이 커지는 원리를 이용한 것이다.
① 와트 기구(Watt's mechanism)는 아래 그림과 같이 가운데 링크의 중심점이 직선에 가까운 왕복운동을 하도록 설계한 4절 링크 기구의 한 종류이다. 자동차의 서스펜션(충격 흡수 장치) 등에 쓰인다.
② 스코치-요크 기구(Scotch-Yoke mechanism)는 아래 그림과 같이 회전운동을 왕복운동으로 혹은 그 반대로 변환시키는 기구이다. 좌우로 왕복운동하는 링크를 요크(yoke)라고 한다. 밸브 액추에이터(개폐장치) 등에 쓰인다.
④ 팬토그래프(pantograph)는 특정 링크의 움직임을 확대 또는 축소하여 나타내는 기구이다.
문 8. 기계요소를 설계할 때, 응력집중 및 응력집중계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 응력집중이란 단면이 급격히 변화하는 부위에서 힘의 흐름이 심하게 변화함으로 인해 발생하는 현상이다.
② 응력집중계수는 단면부의 평균응력에 대한 최대응력의 비율이다.
③ 응력집중계수는 탄성영역 내에서 부품의 형상효과와 재질이 모두 고려된 것으로 형상이 같더라도 재질이 다르면 그 값이 다르다.
④ 응력집중을 완화하려면 단이 진 부분의 곡률 반지름을 크게 하거나 단면이 완만하게 변화하도록 한다.
답 : ③
응력집중계수는 재질에 따라 변하지 않으며, 오로지 형상에 의해 영향을 받는다.
문 9. 가솔린 기관의 연료에서 옥탄가(octane number)는 무엇과 관계가 있으며, ‘옥탄가 90’에서 90은 무엇을 의미하는가?
① 연료의 발열량, 정헵탄 체적(%)
② 연료의 발열량, 이소옥탄 체적(%)
③ 연료의 내폭성, 정헵탄 체적(%)
④ 연료의 내폭성, 이소옥탄 체적(%)
답 : ④
옥탄가는 연료의 내폭성(노킹에 대한 저항성)을 나타내는 수치이며, 이소옥탄 체적 분율로 나타낸다. 가솔린 기관의 노킹 방지를 위해 옥탄가가 높은 연료를 사용해야 한다.
※세탄가는 연료의 착화성을 나타내는 수치이며, 세탄가는 세탄의 체적 분율로 나타낸다. 디젤 기관에서의 노킹 방지를 위해 세탄가가 높은 연료를 사용해야 한다.
문 10. 다음은 어떤 주조법의 특징을 설명한 것인가?
∘ 영구주형을 사용한다.
∘ 비철금속의 주조에 적용한다.
∘ 고온챔버식과 저온챔버식으로 나뉜다.
∘ 용융금속이 응고될 때까지 압력을 가한다.
① 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting)
② 원심 주조법(centrifugal casting)
③ 다이 캐스팅(die casting)
④ 인베스트먼트 주조법(investment casting)
답 : ③
다이캐스팅법에 대한 설명이다.
① 스퀴즈캐스팅은 주조와 단조를 동시에 진행하여 고압에 의한 열전달로 냉각을 촉진하고 기공을 최소화하는 주조법이다.
② 원심주조법은 원심력을 이용해 금속을 응고시킨다.
④ 인베스트먼트 주조법은 소모성주형주조 중 하나이다.
문 11. 나사산의 각도가 55°인 나사는?
① 관용나사
② 미터보통나사
③ 미터계(TM) 사다리꼴나사
④ 인치계(TW) 사다리꼴나사
답 : ①
관용나사의 나사산 각도는 55°이다.
② 미터보통나사의 나사산 각도는 60°이다.
③ 미터계(TM) 사다리꼴나사의 나사산 각도는 30°이다.
④ 인치계(TW) 사다리꼴나사의 나사산 각도는 29°이다.
문 12. 금속재료를 냉간 소성가공하여 부품을 생산할 때, 소재에서 일어나는 변화가 아닌 것은?
① 결정립의 변형으로 인한 단류선(grain flow line) 형성
② 전위의 집적으로 인한 가공경화
③ 불균질한 응력을 받음으로 인한 잔류응력의 발생
④ 풀림효과에 의한 연성의 증대
답 : ④
소성가공에서 나타나는 가공경화의 효과는 풀림(annealing)으로 잔류응력을 제거하고 연성을 증대시켜 제거할 수 있다.
문 13. 공작물을 별도의 고정 장치로 지지하지 않고 그 대신에 받침판을 사용하여 원통면을 연속적으로 연삭하는 공정은?
① 크립 피드 연삭(creep feed grinding)
② 센터리스 연삭(centerless grinding)
③ 원통 연삭(cylindrical grinding)
④ 전해 연삭(electrochemical grinding)
답 : ②
공작물을 고정하지 않음, 원통면을 연속적으로 연삭 → 센터리스연삭(centerless grinding, 무심연삭)에 대한 설명이다.
① 크리프피드(creep-feed)연삭은 연삭깊이가 깊고, 이송속도가 낮은 대규모 연삭이다.
③ 원통연삭(cylindrical grinding)에는 트래버스 연삭, 플런지컷 연삭 등이 있으며 각각 연삭숫돌과 공작물을 고정하여 연삭한다.
④ 전해연삭(electrochemical grinding)은 전극숫돌을 음극으로 하고 공작물을 양극으로 한 후 연삭하는 화학가공의 한 종류로, 주로 기계적 에너지보다 화학적 반응을 통해 재료를 제거하는 연삭이다.
문 14. 다음은 사출성형품의 불량 원인과 대책에 관한 설명이다. 어떤 현상을 설명한 것인가?
금형의 파팅 라인(parting line)이나 이젝터 핀(ejector pin) 등의 틈에서 흘러 나와 고화 또는 경화된 얇은 조각 모양의 수지가 생기는 것을 말하는 것으로 이를 방지하기 위해서는 금형 자체의 밀착성을 좋게 하도록 체결력을 높여야 한다.
① 플로 마크(flow mark) 현상
② 싱크 마크(sink mark) 현상
③ 웰드 마크(weld mark) 현상
④ 플래시(flash) 현상
답 : ④
사출성형의 결함 중 플래시(flash) 현상에 대한 설명이다.
① 플로 마크(flow mark) 현상은 플라스틱의 유동궤적이 지문모양으로 나타나는 것이다.
② 싱크 마크(sink mark) 현상은 성형품이 수축에 의해 오목해지는 현상으로, 주로 리브/보스 부분에서 발생한다
③ 웰드 마크(weld mark) 현상은 수지가 합류할 때 선모양이 형성되어 나타나는 것으로, 벽두께가 얇은 곳에서 주로 발생한다.
문 15. 다음 중 연성파괴와 관련이 없는 것은?
① 컵－원뿔 파괴(cup and cone fracture)
② 소성변형이 상당히 일어난 후에 파괴됨
③ 균열이 매우 빠르게 진전하여 일어남
④ 취성파괴에 비해 덜 위험함
답 : ③
연성파괴는 서서히 발생한다.
④ 취성파괴는 급속도로 일어나기 때문에 변형에 따른 위험에 대처하기 어렵다. 이에 비해 연성파괴는 취성파괴에 비해 덜 위험하다고 볼 수 있다.
※연성파괴와 취성파괴
연성파괴 - 컵 앤 콘(cup and cone)파괴라고도 하며, 네킹에 의한 미세공동에 의한 균열이 발생한다. 소성변형이 상당히 일어난 후에 파괴되며 균열이 천천히 발생한다. 인장하중에 인장하중에 45각도 방향으로 일어나며 취성파괴보다 큰 변형률에너지가 필요하다.
취성파괴 - 온도가 낮을수록 잘 일어나고 변형속도가 빠르다. HCP(조밀육방격자) 구조에서 잘 일어난다.
문 16. 한줄 겹치기 리벳 이음에서 리벳 구멍 사이가 절단되는 경우 리벳 이음 강도 P는? (단, 리벳의 지름 d, 리벳의 피치 p, 강판의 두께 t, 리벳의 중심에서 강판의 가장자리까지의 거리 e, 리벳의 전단응력 τ, 강판의 인장응력 σ_t, 강판 또는 리벳의 압축응력 σ_c이다)
답 : ③
리벳이음에서 리벳 구멍 사이가 절단되는 경우, 인장에 의해 절단되고 그 단면적은 (p-d)t와 같다. 따라서 P=(p-d)tσ_t이다.
① 피치에 비해 리벳의 지름이 작은 경우 리벳이 전단될 때의 강도이다.
② 리벳의 중심에서 강판의 가장자리까지의 거리(마진, e)가 작을 때 강판의 끝부분에서 전단될 때의 강도이다.
④ 판재가 얇은 경우 판재가 압축파괴될 때의 강도이다.
문 17. 다음 중에서 불활성 가스 아크 용접법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 아르곤, 헬륨 등과 같이 고온에서도 금속과 반응하지 않는 불활성 가스를 차폐가스로 하여 대기로부터 아크와 용융금속을 보호하며 행하는 아크 용접이다.
② 비소모성 텅스텐 봉을 전극으로 사용하고 별도의 용가재를 사용하는 MIG용접(불활성 가스 금속 아크 용접)이 대표적이다.
③ 불활성 가스는 용접봉 지지기 내를 통과시켜 용접물에 분출시키며 보통의 아크 용접법보다 생산비가 고가이다.
④ 용접부가 불활성 가스로 보호되어 용가재 합금 성분의 용착 효율은 거의 100%에 가깝다.
답 : ②
MIG는 소모성 전극을 사용한다. 비소모성 텅스텐 봉을 전극으로 사용하는 것은 TIG용접(불활성 가스 텅스텐 용접)이다.
문 18. 절삭가공의 기본 운동에는 주절삭운동, 이송운동, 위치조정운동이 있다. 다음 중 주로 공작물에 의해 이송운동이 이루어지는 공작기계끼리 짝지어진 것은?
① 선반, 밀링머신
② 밀링머신, 평면연삭기
③ 드릴링머신, 평면연삭기
④ 선반, 드릴링머신
답 : ②
밀링머신, 평면연삭에서는 주로 공작물에 직선 이송이 이루어진다.
①④ 선반에서는 공작물이 회전운동을 하고, 공구가 직선 이송운동을 한다.
③④ 드릴링머신에서는 공작물이 고정되어있고 공구가 직선 이송운동 및 회전 절삭운동을 한다.
문 19. 환경 경영 체제에 관한 국제 표준화 규격의 통칭으로, 기업 활동 전반에 걸친 환경 경영 체제를 평가하여 객관적으로 인증(認證)하는 것은 무엇인가?
① ISO 14000
② ISO 9004
③ ISO 9000
④ ISO 8402
답 : ①
환경 경영 체제 → ISO 14000에 대한 설명이다.
② ISO 9004은 품질 경영 및 품질 보증에 대한 규격으로, 지속적인 성과개선을 위한 지침을 포함한다.
③ ISO 9000은 품질 경영 및 품질 보증에 대한 규격으로, 관련 개념 및 용어를 포함한다.
④ ISO 8402은 품질 경영 및 품질 보증에 관련된 주요 용어를 다룬다.
※ISO 인증
ISO(국제표준화기구)가 제정한 품질 표준화의 기준을 문서화한 것이다.
ISO 9001은 품질 경영 및 품질 보증에 대한 규격으로, 품질경영시스템의 요구사항을 정의한다.
ISO 13485은 의료기기산업의 요구사항을 규정하는 국제표준이다.
ISO 22000은 식품안전 경영시스템의 국제 표준이다.
ISO 26000은 사회적 책임에 관한 국제 표준이다.
ISO 27001은 정보보안 경영시스템의 국제 표준이다.
ISO 45001은 산업 보건 및 안전 관리 경영시스템의 국제 표준이다.
문 20. 기계의 안전설계에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?
① 안전도를 크게 하면 경제성이 저하된다.
② 허용응력에 대한 기준강도를 안전계수라 한다.
③ 허용응력이란 부품 설계 시 사용하는 응력의 최대 허용치로서 기준강도보다 작아야 한다.
④ 취성재료가 상온에서 정하중을 받을 때 항복점을 고려한다.
답 : ④
취성재료는 항복점을 갖지 않고, 파단 강도가 곧 극한 강도로 나타난다.
①②③ 허용응력에 대한 기준강도(인장강도, 항복강도, 크리프한도, 피로강도 등)의 비를 안전계수(=안전율)라 하며, 이는 1보다 커야 한다. 즉 허용응력은 기준강도보다 작아야 한다. 안전계수를 과도하게 크게 하면 경제성이 저하될 수 있다.
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