2011년도 지방직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
23321 / 24114 / 42124 / 32131
<해설>
문 1. 자기변태에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 자기변태가 일어나는 점을 자기변태점이라 하며, 이 변태가 일어나는 온도를 큐리점(curie point)이라고 한다.
② 자기변태점에서 원자배열이 변화함으로써 자기강도가 변화한다.
③ 철, 니켈, 코발트 등의 강자성 금속을 가열하여 자기변태점에 이르면 상자성 금속이 된다.
④ 순철의 자기변태점은 768 °C이다.
답 : ②
자기변태점에서는 원자배열이 변하지 않은 채로 자기강도만 변화한다(강자성체→상자성체).
A0변태점 : 210℃, 시멘타이트의 자기변태점. 순철에는 없고 시멘타이트에만 있다.
A1변태점 : 723℃, 공석변태(동소변태)점, 순철에는 없고 강과 주철에만 있다.
A2변태점 : 768℃, 순철의 자기변태점(퀴리점).
A3변태점 : 912℃(α→γ 동소변태점) 순철에만 있다.
A4변태점 : 1400℃(γ→δ 동소변태점) 순철에만 있다.
문 2. 양쪽 끝 모두 수나사로 되어있고, 관통하는 구멍을 뚫을 수 없는 경우에 사용하며, 한쪽 끝은 상대 쪽에 암나사를 만들어 미리 반영구적으로 박음을 하고 다른 쪽 끝에는 너트를 끼워 조이는 볼트는?
① 관통볼트
② 탭 볼트
③ 스터드 볼트
④ 양 너트 볼트
답 : ③
스터드볼트에 대한 설명이다.
① 관통볼트는 결합하고자 하는 두 부품에 각각 구멍을 뚫고 볼트를 관통시킨 후 너트로 고정하는 볼트이다.
② 탭볼트는 고정하고자 하는 부품에 직접 암나사탭을 가공한 후 결합하는 볼트이다.
④ 양너트볼트는 관통볼트와 유사한 형태이나, 양쪽에 모두 나사산을 만들고 각각 너트로 외부에서 죄는 볼트이다.
문 3. 플라스틱 성형법 중에서 음료수병과 같이 좁은 입구를 가지는 용기의 제작에 가장 적합한 것은?
① 압축성형
② 사출성형
③ 블로우성형
④ 열성형
답 : ③
좁은 입구를 가지는 용기의 제작 → 블로우성형에 대한 설명이다. 블로우성형이란 취입성형 또는 중공성형이라고도 불리며, 튜브 상태의 성형 재료를 금형에 주입하고 공기를 불어넣어 금형에 밀착 후 냉각시켜 원하는 형상을 만드는 성형법이다.
① 압축성형(compression molding)은 성형 재료를 금형의 빈공간에 넣고 열과 압력을 가해 워하는 형상으로 성형하는 방법으로, 욕조와 같은 대형 구조물의 성형에 이용된다.
② 사출성형(injection molding)은 가열된 성형 재료를 유압을 이용해 금형 속으로 밀어넣고 금형 내에서 냉각 및 고화되어 원하는 형상으로 성형한다. 용융-충전-가압-냉각의 단계를 반복한다.
④ 열성형(thermoforming)은 성형 재료를 가열 후 금형 위에 놓고 외력을 가해 원하는 모양이 될 떄까지 냉각 및 고화시키는 성형방법이다.
문 4. CNC 공작기계의 프로그램에서 G 코드가 의미하는 것은?
① 순서번호
② 준비기능
③ 보조기능
④ 좌표값
답 : ②
G 코드는 준비기능을 의미한다.
M : 보조기능, G : 준비기능, T : 공구기능, F : 이송기능, N : 전개번호, A : 좌표값, S : 주축기능, O : 프로그램번호, D : 공구경보정, H : 공구길이보정, R : 원호반지름, XYZ : 이동위치, UVW : 이동거리/방향, ABC : 부가축 이동, IJK : 원호중심의 각 축 성분
문 5. 두 가지 성분의 금속이 용융되어 있는 상태에서는 하나의 액체로 존재하나, 응고 시 일정한 온도에서 액체로부터 두 종류의 금속이 일정한 비율로 동시에 정출되어 나오는 반응은?
① 공정반응
② 포정반응
③ 편정반응
④ 포석반응
답 : ①
액체로부터 두 종류의 금속이 정출 → 공정반응(eutectic)에 대한 설명이다.
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 6. 자동차에서, 직교하는 사각구조의 차동 기어 열(differential gear train)에 사용되는 기어는?
① 평기어
② 베벨기어
③ 헬리컬기어
④ 웜기어
답 : ②
차동기어열에는 베벨기어가 쓰인다. 평기어와 헬리컬기어는 두 축이 평행할 때, 웜기어는 두 축이 만나지도 않고 평행하지도 않을 때 쓰인다. 선지 중에서 두 축이 직교할 때 쓸 수 있는 것은 베벨기어 뿐이다.
문 7. 나사에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 나사의 지름은 수나사에서는 대문자로, 암나사에서는 소문자로 표기한다.
② 피치는 나사가 1회전할 때 축 방향으로 이동하는 거리이다.
③ 피치가 같으면 한 줄 나사와 다중 나사의 리드(lead)는 같다.
④ 나사의 크기를 나타내는 호칭은 수나사의 바깥지름으로 표기한다.
답 : ④
나사의 크기를 나타내는 호칭은 수나사의 바깥지름으로 표기한다.
① 나사의 지름은 수나사에서는 소문자로, 암나사에서는 대문자로 표기한다.
② 리드(lead)에 대한 설명이다. 피치는 서로 인접한 나사산 사이의 간격이다.
③ 리드는 나사의 줄 수와 피치를 곱한 값이다. 따라서 여러 줄 나사의 경우 같은 피치를 가져도 리드가 더 길다.
문 8. 다음 합금 중에서 열에 의한 팽창계수가 작아 측정기 재료로 가장 적합한 것은?
① Ni-Fe
② Cu-Zn
③ Al-Mg
④ Pb-Sn-Sb
답 : ①
열팽창계수가 작은 → 니켈(Ni)을 첨가한 인바(invar, Ni-Fe의 합금)와 같은 불변강이 적합하다.
문 9. M-D-100-L-75-B로 표시된 연삭숫돌에서 L이 의미하는 것은?
① 결합도
② 연삭입자의 종류
③ 결합제의 종류
④ 입도지수
답 : ①
L은 결합도의 표시법(EFG : 매우 연한 것 / HIJK : 연한 것 / LMNO : 중간 것 / PQRS : 단단한 것 / TUVWXYZ : 매우 단단한 것) 중 하나이다.
연삭숫돌의 표시법 : 숫돌입자, 입도, 결합도, 조직, 결합제 / 모양, 치수(바깥지름,두께,구멍지름) / 회전시험원주속도, 사용원주속도범위 / 제조사명 제조번호 제조년월일. Ex)WA 46-H8 V(No.1 200×25×25.4)
문 10. 비파괴검사에 일반적으로 이용되는 것과 가장 거리가 먼 것은?
① 초음파
② 자성
③ 방사선
④ 광탄성
답 : ④
비파괴검사에는 초음파, 방사선 자성, 액체침투 등의 방법이 사용된다. 광탄성과는 관련 없다.
※광탄성이란, 탄성체가 외력에 의해 변형되어 복굴절(빛의 편광에 따른 굴절률의 차이에 의해 빛의 경로가 달라지는 현상)을 일으키는 현상으로 재료 내부의 응력 분포를 측정하는 데 쓰이는 성질이다.
문 11. 소성가공법에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 냉간가공은 재결정온도 이상에서 가공한다.
② 가공경화는 소성가공 중 재료가 약해지는 현상이다.
③ 압연시 압하율이 크면 롤 간격에서의 접촉호가 길어지므로 최고 압력이 감소한다.
④ 노칭(notching)은 전단가공의 한 종류이다.
답 : ④
노칭(notching)은 부품의 가장자리에서 특정 모양을 잘라내는 것으로 전단가공의 한 종류이다.
① 냉간가공은 재결정온도 이하에서, 열간가공은 재결정온도 이상에서 가공한다.
② 가공경화는 소성가공 중 전위밀도의 증가로 재료의 강도, 경도가 증가하고 연성이 감소하는 현상이다.
③ 압연시 압하율이 크면 최고 압력이 증가한다.
문 12. 선형 탄성재료로 된 균일 단면봉이 인장하중을 받고 있다. 선형탄성범위 내에서 인장하중을 증가시켜 신장량을 2배로 늘리면 변형에너지는 몇 배가 되는가?
① 2
② 4
③ 8
④ 16
답 : ②
U : 변형에너지, P : 하중, δ : 신장량, L : 봉의 길이, A : 봉의 단면적, E : 봉의 탄성계수
신장량과 하중은 비례하고, 신장량이 2배가 되므로 하중이 2배가 된다. 따라서 변형에너지는 총 4배가 된다.
문 13. 판재의 굽힘가공에서 최소굽힘반지름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 인장단면감소율이 0%에 가까워질수록 (굽힘 반지름/판재 두께)의 비율도 0에 접근하게 되고 재료는 완전 굽힘이 된다.
② (굽힘 반지름/판재 두께)의 비율이 작은 경우, 폭이 좁은 판재는 측면에 균열이 발생할 수 있다.
③ 최소굽힘반지름은 T의 배수로 표기되는데, 2T라고 하면 균열이 발생하지 않고 판재를 굽힐 수 있는 최소굽힘반지름이 판재 두께의 2배라는 것을 의미한다.
④ 굽힘의 바깥 면에 균열이 발생하기 시작하는 한계굽힘반지름을 최소굽힘반지름이라고 한다.
답 : ①
인장단면감소율이 50%에 가까워질수록 (굽힘 반지름/판재 두께)의 비율도 0에 접근하게 되고 재료는 완전 굽힘이 된다.
② R/t(굽힘반지름/판재두께)비가 작은 경우, 폭이 좁은 판재에서는 측면에서, 폭이 넓은 판재에서는 중앙에서 균열이 발생한다.
문 14. 용접에서 열영향부(heat affected zone)에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?
① 융합부로부터 멀어져서 아무런 야금학적 변화가 발생하지 않은 부분
② 용융점 이하의 온도이지만 금속의 미세조직 변화가 일어난 부분
③ 높은 온도로 인하여 경계가 뚜렷하며 화학적 조성이 모재 금속과 다른 조직이 생성된 부분
④ 용가재 금속과 모재 금속이 액체 상태로 융해되었다가 응고된 부분
답 : ②
① 원질부에 대한 설명이다.
③ 융합부에 대한 설명이다.
④ 용착금속부에 대한 설명이다.
문 15. 가스 터빈에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 단위시간당 동작유체의 유량이 많다.
② 기관중량당 출력이 크다.
③ 연소가 연속적으로 이루어진다.
④ 불완전 연소에 의해서 유해성분의 배출이 많다.
답 : ④
가스 터빈은 완전 연소가 이루어져 유해성분의 배출이 작다.
가스터빈은 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 기본으로 하여 압축, 가열, 팽창, 방열 4과정이 연속적으로 이루어지는 외연기관이다. 매개체를 물이 아닌 가스로 사용하고, 액체 상태(펌프)가 아닌 기체 상태에서 압축(압축기)한다는 점에서 증기터빈과 다르다. 증기터빈에 비해 열효율이 낮고 소요 동력이 크며 온도, 최고압력, 유량, 출력, 연료소모 등이 높다. 공기는 산소를 공급하고 냉각제의 역할을 한다. 완전연소가 이루어져 유해성분의 배출이 적다. 개방형, 재생형, 폐쇄형 등이 있으며 실제 가스터빈은 개방형 사이클이다.
문 16. 주철에 함유된 원소 중 인(P)의 영향으로 옳은 것은?
① 스테다이트(steadite)를 형성하여 주철의 경도를 낮춘다.
② 공정온도와 공석온도를 상승시킨다.
③ 주철의 융점을 낮추어 유동성을 양호하게 한다.
④ 1wt% 이상 사용할 때 경도는 상승하지만 인성은 감소한다.
답 : ③
주철에 인(P)이 함유되면 응고수축률과 용융점이 감소하고 유동성이 증가하여 주조성이 좋아진다.
① 스테다이트(steadite)를 형성하여 주철의 경도를 높인다.
② ※합금원소가 공석온도에 미치는 영향
Mn, Ni, Co - 공석온도를 낮춘다.
Ti, Mo, Si, W, Cr - 공석온도를 높인다.
④ 주철에 인(P)의 함량이 높으면 취성이 커지고 충격에 약해지기 때문에(인성 감소) 함량을 0.05%wt이하로 제한한다.
문 17. 변형이 일어나지 않는 튼튼한 벽 사이에 길이 L은 50 mm이고 지름 d는 20mm인 강철봉이 고정되어 있다. 온도를 10 °C에서 60 °C로 가열하는 경우 봉에 발생하는 열응력[MPa]은? (단, 선팽창계수는 12 × 10-6/°C, 봉 재료의 항복응력은 500MPa 이고 탄성 계수 E는 200 GPa이다)
① －60
② －120
③ －240
④ －480
답 : ②
문 18. 유압장치의 구성요소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 유압 펌프는 전기적 에너지를 유압 에너지로 변환시킨다.
② 유압 실린더는 유압 에너지를 기계적 에너지로 변환시킨다.
③ 유압 모터는 유압 에너지를 기계적 에너지로 변환시킨다.
④ 축압기는 유압 에너지의 보조원으로 사용할 수 있다.
답 : ①
유압 펌프는 기계적 에너지를 유압 에너지로 변환시킨다.
④ 축압기(accumulator)는 작동유를 저장해 놓았다가 큰 유량이 필요할 때 사용하는 저장 및 에너지 보조원, 밸브를 개/폐할 때 발생하는 충격의 흡수, 펌프에서 발생하는 맥동 압력의 감쇠 및 진동, 소음 방지의 기능을 한다.
문 19. 테르밋 용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 금속 산화물이 알루미늄에 의하여 산소를 빼앗기는 반응을 이용한 용접이다.
② 레일의 접합, 차축, 선박의 선미 프레임 등 비교적 큰 단면을 가진 주조나 단조품의 맞대기 용접과 보수 용접에 사용된다.
③ 설비가 간단하여 설치비가 적게 들지만 용접변형이 크고 용접시간이 많이 걸린다.
④ 알루미늄 분말과 산화철 분말의 혼합반응으로 발생하는 열로 접합하는 용접법이다.
답 : ③
테르밋용접은 설비가 간단하고 설치비가 저렴하며 용접변형이 적고 용접시간이 짧다.
문 20. 취성 재료의 분리 파손과 가장 잘 일치하는 이론은?
① 최대 주응력설
② 최대 전단응력설
③ 총 변형 에너지설
④ 전단 변형 에너지설
답 : ①
취성재료의 경우 최대 주응력설이 가장 잘 일치한다. 연성재료의 경우 최대 전단응력설과 가장 잘 일치한다.
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