2013년도 지방직 9급 기계일반 문제, 정답, 해설입니다. 질문, 오류 등 궁금사항이 있으면 댓글 남겨주세요.
<문제>
<전체정답>
11134 / 23221 / 23341 / 41324
<해설>
문 1. 환경친화형 가공기술 및 공작기계 설계를 위한 고려 조건으로 옳지 않은 것은?
① 절삭유를 많이 사용하는 습식 가공의 도입
② 공작기계의 소형화
③ 주축의 냉각 방식을 오일 냉각에서 공기 냉각으로 대체
④ 가공시간의 단축
답 : ①
절삭유를 적게 사용하는 건식 가공을 도입해야 한다.
※환경친화형 가공기술 및 공작기계 설계를 위한 고려 조건
1) 절삭유를 적게 사용하는 건식 가공의 도입
2) 절삭공구에 특수막을 코팅하여 무윤활 가공
3) 찌꺼기를 남기지 않는 휘발성 절삭액 사용
4) 주축의 냉각 방식을 오일 냉각에서 공기 냉각으로 대체
5) 공작기계의 소형화
6) 가공시간의 단축
7) 후가공의 최소화
문 2. 20mm 두께의 소재가 압연기의 롤러(roller)를 통과한 후 16mm로 되었다면, 이 압연기의 압하율[%]은?
① 20
② 40
③ 60
④ 80
답 : ①
압하율은 다음과 같이 구할 수 있다.
문 3. 금속의 결정구조 분류에 해당하지 않는 것은?
① 공간입방격자
② 체심입방격자
③ 면심입방격자
④ 조밀육방격자
답 : ①
금속의 결정구조에는 단순입방격자(SC), 체심입방격자(BCC), 면심입방격자(FCC), 조밀육방격자(HCP)가 있다.
※금속의 결정구조에 따른 특징
체심입방격자(BCC) - 전연성 낮고 강도 크다. 원자수 2, 용적률 0.68, 배위수 8, 슬립 12, 용융점이 높다
면십입방격자(FCC) - 전연성 좋고 강도 작다. 원자수 4, 용적률 0.74, 배위수 12, 슬립 48, 소성변형이 쉽다
조밀육방격자(HCP) - 전연성 낮고 강도 작다, 원자수 2, 용적률 0.74, 배위수 12, 슬립 3, 취성이 있다
※금속의 결정구조에 따른 원소의 분류
BCC : Ba, Cr, K, Li, Mo, Na, K, V, W, α-Fe, δ-Fe
FCC : Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ir, Ni, Pb, Pt, γ-Fe
HCP : Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn, Zr
문 4. 체결된 나사가 스스로 풀리지 않을 조건(self-locking condition)으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 마찰각>나선각(lead angle)
ㄴ. 마찰각<나선각(lead angle)
ㄷ. 마찰각＝나선각(lead angle)
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ
답 : ③
마찰각>나선각인 경우에는 나사가 스스로 풀리지 않고, 마찰각=나선각인 경우에는 나사가 스스로 풀리다가 어느 지점에서 멈추게 된다. 즉 자립조건(self-locking condition)이 되기 위해서는 마찰각이 나선각보다 크거나 같아야 한다.
문 5. 연삭숫돌의 입자가 무디어지거나 눈메움이 생기면 연삭능력이 떨어지고 가공물의 치수 정밀도가 저하되므로 예리한 날이 나타나도록 공구로 숫돌 표면을 가공하는 것을 나타내는 용어는?
① 트루잉(truing)
② 글레이징(glazing)
③ 로딩(loading)
④ 드레싱(dressing)
답 : ④
드레싱(dressing)에 대한 설명이다. 트루잉(truing)은 연삭숫돌의 형상을 바로잡는 것이다.
드레싱 - 숫돌표면에서 로딩/글레이징이 일어난 부분을 제거하여 예리한 날이 나타나도록 하는 것.
트루잉 - 숫돌표면을 일정한 두께만큼 제거하여 형상을 다듬는 작업이며 드레싱도 같이 된다.
문 6. 열간 가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 냉간 가공에 비해 가공 표면이 거칠다.
② 가공 경화가 발생하여 가공품의 강도가 증가한다.
③ 냉간 가공에 비해 가공에 필요한 동력이 작다.
④ 재결정 온도 이상으로 가열한 상태에서 가공한다.
답 : ②
냉간가공에 대한 설명이다.
※열간가공과 냉간가공
열간가공 - 재결정온도 이상에서 가공. 한번의 가공으로 많은 변형. 가공시간 적고 소요동력이 적다. 가공면이 거칠고 치수변화가 크다. 표면이 산화될 우려가 있고 균일성이 적다.
냉간가공 - 재결정온도 이하에서 가공. 가공이 용이하지 않으며 가공시간 및 소요동력이 크다. 가공면이 깨끗하고 정밀하다. 가공경화로 인해 강도가 증가하고 연성이 감소하며 이방성이 생긴다.
문 7. 알루미늄에 많이 적용되며 다양한 색상의 유기 염료를 사용하여 소재 표면에 안정되고 오래가는 착색피막을 형성하는 표면처리 방법으로 옳은 것은?
① 침탄법(carburizing)
② 화학증착법(chemical vapor deposition)
③ 양극산화법(anodizing)
④ 고주파경화법(induction hardening)
답 : ③
유기 염료, 착색피막 → 양극산화법(anodizing)에 대한 설명이다.
① 침탄법(carburizing)은 강의 표면에 탄소를 침투시키고 열처리하여 표면을 경화시키는 방법이다.
② 화학증착법(chemical vapor deposition)은 불활성분위기에서 열, 빛, 플라즈마 등으로 가열 후 기판의 표면에서 화학반응을 통해 증착시켜 모재와 다른 물질의 피막을 입히는 것이다.
④ 고주파경화법(induction hardening)은 물리적 표면경화법 중 하나로 고주파를 사용하여 유도전류를 발생시켜 일정 온도로 가열한 후 담금질하는 방법이다.
※표면처리법의 종류
1) 숏피닝, 물제트피닝, 레이저 숏피닝 : 숏을 재료에 반복적으로 투사. 압축잔류응력에 의 한 피로수명 향상
2) 롤러버니싱 : 롤로 부품표면을 국부적으로 냉간가공. 표면경도와 기계적성질 향상
3) 폭발경화법 : 폭약을 폭발시켜 높은 압력을 작용, 표면경도 향상
4) 클래딩 : 금속표면에 내부식성의 재료를 깔고 롤 등으로 가압하여 입히는 공정
5) 도금 : 금속표면에 미세한 금속입자를 바르고 입히는 공정
6) 표면경화법 : 침탄법, 침탄질화법, 청화법, 질화법, 화염경화법 등
7) 살돋움 경화법 : 소재의 면이나 모서리, 점에 내마멸성의 금속을 덧붙이는 공정
8) 용사법 : 봉재, 선재, 분말 형태의 재료를 용융시키고 압축공기 분무기를 사용하여 소재 표면에 용사하여 피복
9) 표면질감처리
10) 세라믹피복 : 고온, 전기적 저항성이 요구될 때 세라믹분말을 피복
11) 증착법 : 화학반응을 통해 피복
물리증착법(진공증착법, 스퍼터링, 이온도금법) 및 화학증착법
※스퍼터링 : 불활성기체를 전기장으로 이온화시켜 생기는 양이온을 재료(음극)에 때려서 증착재료의 원자가 튀어나와 모재표면에 응축되면서 피복층을 형성
12) 이온주입법 : 이온을 진공상태에서 가속시켜 침투
13) 확산피복법 : 합금원소들이 확산에 의해 침투
14) 전기도금법 : 소재는 음극, 도금재료는 양극
15) 무전해도금법 : 화학반응만을 통해 공작물에 니켈, 구리 등을 도금
16) 양극처리법(anodizing) : 소재표면에 산화층 형성 (소재를 양극으로 전해액에 전압)
17) 전환피복법(conversion coating) : 화학반응/전해반응으로 피복층 형성. (아연인산염 – 탄소강, 저합금강 / 수산염 – 스테인리스강과 고온합금)
18) 채색법(coloring) : 화학반응, 전해반응, 가열 등을 통해 표면색을 바꾸는 방법
19) 용융도금법(hot dipping) : 소재를 도금재료의 용탕에 담갔다가 꺼내 얇은 피막을 입힘
20) 도기에나멜링(porcelin enameling) : 부식방지·절연용·고온용 금속을 유리물질로 피복
21) 유기질피복 : 유기질, 박막, 적층으로 피복
22) 도장 : 페인트. 전착법(정전기분무법) - 페인트입자 정전기적으로 대전, 균일하게 부착
23) 다이아몬드코팅 : 증착기술 이용
24) 다이아몬드성 탄소(DLC, diamond-like carbon) : 이온빔 증착공정
문 8. 소재에 없던 구멍을 가공하는 데 적합한 것은?
① 브로칭(broaching)
② 밀링(milling)
③ 셰이핑(shaping)
④ 리이밍(reaming)
답 : ②
소재에 없던 구멍을 가공하는 데에는 밀링, 드릴링 등이 적합하다.
① 브로칭(broaching)은 이미 존재하는 구멍에 점차적으로 높아지는 절삭날을 인발, 압입하여 여러 형상을 가공한다.
③ 셰이핑(shaping)은 공구 및 공작물의 직선이송을 통해 평면을 가공하는 것이다.
④ 리밍(reaming)은 이미 존재하는 구멍을 가공하여 치수를 정확히 하고 표면조도를 좋게 하는 것이다.
문 9. 안지름이 d₁, 바깥지름이 d₂, 지름비가 x=d₁/d₂인 중공축이 정하중을 받아 굽힘모멘트(bending moment) M이 발생하였다. 허용굽힘응력을 σ_a라 할 때, 바깥지름 d₂를 구하는 식으로 옳은 것은?
답 : ②
문 10. 절삭 가공에서 구성인선(built-up edge)에 대한 설명으로 옳지
않은 것은?
① 구성인선을 줄이기 위해서는 공구 경사각을 작게 한다.
② 발생→성장→분열→탈락의 주기를 반복한다.
③ 바이트의 절삭 날에 칩이 달라붙은 것이다.
④ 마찰 계수가 작은 절삭 공구를 사용하면 구성인선이 감소한다.
답 : ①
구성인선을 줄이기 위해서는 공구경사각을 크게 해야 한다.
※구성인선을 줄이는 6가지 방법 : 공구 윗면경사면에 윤활, 경사각을 크게, 공작물재료의 변형경화지수를 작게, 절삭속도를 크게, 절삭깊이를 작게, 이송을 작게
문 11. 고무 스프링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 충격흡수에 좋다.
② 다양한 크기 및 모양 제작이 어려워 용도가 제한적이다.
③ 변질 방지를 위해 기름에 접촉되거나 직사광선에 노출되는 것을 피해야 한다.
④ 방진효과가 우수하다.
답 : ②
고무스프링은 다양한 크기 및 모양으로 제작이 가능하다.
※고무스프링의 특징 : 2~3방향 동시작용이 가능하다. 감쇠, 절연, 충격흡수, 방진, 방음효과가 있다. 다양한 크기 및 모양으로 제작할 수 있다. 기름과의 접촉 및 직사광선에 유의해야 한다. 인장력에 약하다.
문 12. 소성가공에서 이용하는 재료의 성질로 옳지 않은 것은?
① 가소성
② 가단성
③ 취성
④ 연성
답 : ③
취성이 크면 쉽게 파단되어 소성가공이 어렵다.
① 가소성 : 재료의 모양이 쉽게 변하는 성질
② 가단성(전성) : 재료를 두드리거나 압착하면 쉽게 펴지는 성질
④ 연성 : 재료가 힘을 받을 때 파손되지 않고 길게 늘어나는 성질
문 13. 용접 안전사고를 예방하기 위한 것으로 옳지 않은 것은?
① 작업 공간 안의 가연성 물질 및 폐기물 등은 사전에 제거한다.
② 용접할 때에 작업 공간을 지속적으로 환기하여야 한다.
③ 용접에 필요한 가스 용기는 밀폐 공간 내부에 배치한다.
④ 몸에 잘 맞는 작업복을 입고 방진마스크를 쓰며 작업화를 신는다.
답 : ③
용접에 필요한 가스 용기는 밀폐되지 않은 곳에 배치한다.
※용접 시 안전수칙 : 1)환기시설 설치 2)가연성 물질과 폐기물 사전 제거 3)가스 용기는 밀폐되지 않은 곳에 배치 4)자외선 주의 5)화재 및 감전의 위험 주의 6)방진마스크/작업복/작업화 착용
문 14. 생산 능력과 납품 기일 등을 고려하여 제품 제작 순서와 생산 일정을 계획하는 기계 공장 부서로 옳은 것은?
① 품질 관리실
② 제품 개발실
③ 설계 제도실
④ 생산 관리실
답 : ④
생산 능력, 납품 기일, 생산 일정 → 생산 관리실에 대한 설명이다.
※기계 공장 부서별 역할
1)제품 개발실 : 제품의 도면 설계, 시제품 제작, 제품 시험, 기존 제품의 개량
2)설계 제도실 : 제품의 구조와 기능을 고려하여 소재, 형상, 치수, 가공방법, 가공순서 등을 결정
3)생산 관리실 : 생산 능력과 납품 기일 등을 고려하여 제품 제작 순서와 생산 일정을 계획
4)품질 관리실 : 불량 발견 및 원인 제거, 제품의 품질 유지 및 향상
문 15. 흙이나 모래 등의 무기질 재료를 높은 온도로 가열하여 만든 것으로 특수 타일, 인공 뼈, 자동차 엔진 등에 사용하며 고온에도 잘 견디고 내마멸성이 큰 소재는?
① 파인 세라믹
② 형상기억합금
③ 두랄루민
④ 초전도합금
답 : ①
무기질 재료, 고온, 내마멸성 → 파인세라믹에 대한 설명이다.
② 형상기억합금 : 변형이 일어나도 특정한 온도에서 원래 모양으로 돌아가는 성질을 가진 합금으로, 안경테, 치아 교정용 와이어, 온도제어, 로봇, 의료기기, 항공우주 분야 등에 사용된다.
③ 두랄루민 : Al-Cu-Mg-Mn로 구성된 합금이며, 비중이 낮고 강도가 높아 항공기, 선박, 자동차 등에 쓰인다.
④ 초전도합금 : 일정한 온도에서 전기저항이 0이 되면서 뛰어난 전기전도성을 가지게 되는 초전도성(superconductivity)을 가지는 합금. 전동기, 변압기, 전자 탐지기, 레이더, 열핵 반응기 등에 쓰인다.
문 16. 용접에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
① 기밀이 요구되는 제품에 사용한다.
② 열영향으로 용접 모재가 변형된다.
③ 용접부의 이음효율이 높다.
④ 용접부의 결함 검사가 쉽다.
답 : ④
용접 시 용접부의 결함 검사가 어려운 단점이 있다.
문 17. 회주철을 급랭하여 얻을 수 있으며 다량의 시멘타이트(cementite)를 포함하는 주철로 옳은 것은?
① 백주철
② 주강
③ 가단주철
④ 구상흑연주철
답 : ①
회주철을 급랭, 시멘타이트 포함 → 백주철에 대한 설명이다.
② 강의 주조품을 주강이라고 한다.
③ 가단주철은 백주철을 고온에서 장시간 열처리하여 얻을 수 있다.
④ 구상흑연주철은 주철에 Mg(마그네슘), Ce(세륨), Ca(칼슘)을 첨가하여 흑연을 구상화한 것이다.
문 18. 레이디얼 저널 베어링(radial journal bearing)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 베어링은 축 반경 방향의 하중을 지지한다.
② 베어링이 축을 지지하는 위치에 따라 끝저널과 중간저널로 구분한다.
③ 베어링 평균압력은 하중을 압력이 작용하는 축의 표면적으로 나눈 것과 같다.
④ 베어링 재료는 열전도율이 좋아야 한다.
답 : ③
베어링 평균압력은 하중을 축의 투영 단면적으로 나눈 것과 같다. (p=P/dl, p : 베어링 평균압력, P : 하중, d : 저널의 지름, l : 저널의 길이)
① 레이디얼 베어링은 축 반경 방향의 하중을, 스러스트 베어링은 축방향의 하중을 지지한다.
② 레이디얼 베어링 - 엔드저널, 중간저널로 구분 / 스러스트 베어링 - 피봇저널, 칼라저널로 구분
④ 베어링재료는 고온에 의한 윤활 저하를 막기 위해 열전도율이 좋아야 한다.
문 19. 기어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 한 쌍의 원형 기어가 일정한 각속도비로 회전하기 위해서는 접촉점의 공통법선이 일정한 점을 지나야 한다.
② 인벌류트(involute) 치형에서는 기어 한 쌍의 중심거리가 변하면 일정한 속도비를 유지할 수 없다.
③ 기어의 모듈(module)은 피치원의 지름(mm)을 잇수로 나눈 값이다.
④ 기어 물림률(contact ratio)은 물림길이를 법선피치(normal pitch)로 나눈 값이다.
답 : ②
인벌류트치형에서는 중심거리가 변해도 속도비를 유지할 수 있다. 반면 사이클로이드 곡선에서는 중심거리의 오차가 정확해야 한다.
① 카뮤의 정리에 대한 설명이다.
※카뮤(Camus)의 정리
i)2개의 기어가 일정한 속도비로 회전하려면 접촉점의 공통법선은 항상 피치점을 통과해야 한다.
ii)접촉점의 공통법선이 피치점을 통과하는 곡선은 치형곡선으로 된다.
※인벌류트곡선과 사이클로이드곡선의 비교
인벌류트 곡선 : 압력각 일정, 압력각과 모듈이 같아야 호환, 잇수에 따라 언더컷 발생, 피치점부분에서 멀어질수록 미끄럼, 마모 소음 증가, 래크커터 및 호브, 치수오차 및 전위절삭, 중심거리오차 허용, 조립이 쉬움, 전동용, 이뿌리부분이 튼튼하다.
사이클로이드 곡선 : 압력각 변화, 압력각과 창성원이 같아야 호환, 언더컷 발생하지 않음, 미끄럼과 마모 작고 일정, 많은 커터 필요, 취부 정확, 전위절삭 불가능, 중심거리오차 정확, 조립이 어려움, 정밀기계용, 효율이 높다.
문 20. 컴퓨터의 통제로 바닥에 설치된 유도로를 따라 필요한 작업장 위치로 소재를 운반하는 공장 자동화 구성요소는?
① 자동 창고시스템
② 3차원 측정기
③ NC 공작기계
④ 무인 반송차
답 : ④
소재 운반 → 무인 반송차((Automated Guided Vehicle, AGV)에 대한 설명이다.
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