【기계일반】2017 지방직 9급 추가채용 기계일반 해설

※밸브의 종류와 기능
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 3. 사형주조에서 코어(core)가 필요한 주물은?
① 내부에 구멍이 있는 주물
② 외형이 복잡한 주물
③ 치수정확도가 필요한 주물
④ 크기가 큰 주물

답 : ①

코어(core)는 제품에 공동부가 존재할 경우 이를 만들기 위해 사용한다.

문 4. ㉠～㉢에 들어갈 용어를 바르게 연결한 것은?
○ 용광로에 코크스, 철광석, 석회석을 교대로 장입하고 용해하여 나오는 철을 ( ㉠ )이라 하며, 이 과정을 ( ㉡ )과정이라 한다.
○ 용광로에서 나온 ( ㉠ )을 다시 평로, 전기로 등에 넣어 불순물을 제거하여 제품을 만드는 과정을 ( ㉢ )과정이라 한다.
㉠㉡㉢
① 선철 제선 제강
② 선철 제강 제선
③ 강철 제선 제강
④ 강철 제강 제선

답 : ①

제선 : 용광로에 코크스, 철광석, 석회석을 교대로 장입하고 용해하여 선철을 만드는 과정. 연소 과정에서 발생한 일산화탄소가 철광석을 환원시켜 산화철 상태인 철광석에서 산소가 분리된다.
제강 : 제선된 쇳물을 평로, 전기로 등에 넣어 쇳물에 포함된 인, 유황 등 불순물을 제거하는 과정.

문 5. 용융 플라스틱이 캐비티 내에서 분리되어 흐르다 서로 만나는 부분에서 생기는 것으로, 주조 과정에서 나타나는 콜드셧(cold shut)과 유사한 형태의 사출 결함은?
① 플래시(flash)
② 용접선(weld line)
③ 함몰자국(sink mark)
④ 주입부족(short shot)

답 : ②

웰드마크(weld mark, =용접선)에 대한 설명이다. 용융수지가 유동하다가 서로 합류할 때 선모양이 형성되며, 벽두께가 얇은 곳에서 형성된다.

① 플래시(flash)는 파팅라인 사이로 수지가 흘러나오는 현상이다. 사출 압력을 낮추고 체결력을 높여 해결한다.

③ 싱크마크(sink mark, =함몰자국)은 플라스틱의 응고 시 수축에 의해 오목해지는 현상을 말하며, 주로 리브/보스 부분에서 발생한다.

④ 충전부족(short shot, =주입부족)은 수지가 캐비티 내에 완전히 충전되지 않은 채로 응고하여 미성형된 부분이 생기는 현상이다.

문 6. 자동차 엔진의 피스톤 링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 피스톤 링은 압축 링과 오일 링으로 구분할 수 있다.
② 압축 링의 주 기능은 피스톤과 실린더 사이의 기밀 유지이다.
③ 오일 링은 실린더 벽에 뿌려진 과잉 오일을 긁어내린다.
④ 피스톤 링은 탄성을 주기 위하여 절개부가 없는 원형으로 만든다.

답 : ④

피스톤 링은 한쪽 끝이 절단된 절개부를 가진다.

※피스톤 링
- 피스톤 링은 압축 링과 오일 링으로 구성되며 피스톤 헤드가 받는 열을 벽에 전달한다. 한쪽 끝이 절단된 절개부를 가지며, 조립 전에는 피스톤의 외경보다 살짝 크지만 조립 시 링이 압축되면서 탄성에 의한 장력으로 밀착된다. 링의 장력을 강화하기 위해 이너 링(inner ring)을 사용하기도 한다.
- 압축링 : 피스톤과 실린더 사이의 기밀을 유지한다. 보통 2~3개를 사용한다.
- 오일링 : 유막을 조절하고 실린더 벽의 과잉오일을 긁어내려 돌려보내는 오일제어 기능을 한다. 보통 1~2개를 사용한다.
- 압축링의 장력이 큰 경우 - 마찰손실 증가, 마멸증가
- 압축링의 장력이 작은 경우 - 블로바이 현상, 열전도 감소

문 7. 절삭가공에서 발생하는 열에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 공작물의 강도가 크고 비열이 낮을수록 절삭열에 의한 온도상승이 커진다.
② 절삭가공 시 공구의 날 끝에서 최고 온도점이 나타난다.
③ 전단면에서의 전단변형과, 공구와 칩의 마찰작용이 절삭열 발생의 주 원인이다.
④ 절삭속도가 증가할수록 공구나 공작물로 배출되는 열의 비율보다 칩으로 배출되는 열의 비율이 커진다.

답 : ②

공구의 날 끝에서 조금 떨어진 지점에서 최고 온도점이 나타난다.

③ 절삭열의 발생원 : 칩의 전단변형에 의한 내부마찰(60%), 칩과 공구의 접촉에 의한 마찰(30%), 공구의 여유면과 가공면 사이의 미끄럼 접촉에 의한 마찰(10%)

④ 절삭속도가 증가하면 칩으로 배출되는 열의 비율이 커지며, 고속절삭에서는 이러한 성질을 이용해 공작물을 거의 상온으로 유지하며 절삭한다.

문 8. 강에 첨가되는 합금 원소의 효과에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 망간(Mn)은 황(S)과 화합하여 취성을 방지한다.
② 니켈(Ni)은 절삭성과 취성을 증가시킨다.
③ 크롬(Cr)은 경도와 내식성을 향상시킨다.
④ 바나듐(V)은 열처리 과정에서 결정립의 성장을 억제하여 강도와 인성을 향상시킨다.

답 : ②

니켈(Ni)은 인성을 부여하고 내식성, 주조성, 용접성, 내부식성을 향상시킨다.

① 망간(Mn) - 철강에 망간(Mn)이 첨가되면 황화망간(MnS)을 형성하여 적열취성을 방지할 수 있다. 조직이 치밀화(미세화)되며 인장강도, 경도, 내열성, 주조성, 담금질효과가 향상된다. 절삭성은 감소하고 수축률은 증가한다. 1%Mn일 때가 가장 좋다.

③ 크롬(Cr) - 내식성, 내열성, 자경성(열처리시 스스로 경화) 향상, 경도 증가, 연화 어려움, 점성 증가

④ 바나듐(V) - 탈탄을 적게, 열처리 시 결정립성장 억제, 강도 향상, 인성 부여

문 9. 금속 판재의 딥드로잉(deep drawing) 시 판재의 두께보다 펀치와 다이 간의 간극을 작게 하여 두께를 줄이거나 균일하게 하는 공정은?
① 이어링(earing)
② 아이어닝(ironing)
③ 벌징(bulging)
④ 헤밍(hemming)

답 : ②

아이어닝(ironing)에 대한 설명이다.

① 귀생김(earing) : 판재의 평면이방성으로 인해 발생하며 드로잉된 컵 형상의 벽면 끝에 파도 모양이 생기는 현상.

③ 벌징(bulging) : 원통형 재료의 옆면에 압력을 가하여 볼록 나오게 하는 소성가공의 일종.

④ 헤밍(hemming) : 판재의 끝단을 접어 강성을 높이는 소성가공의 일종.

문 10. 금속의 재결정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 재결정 온도는 일반적으로 약 1시간 이내에 재결정이 완료되는 온도이다.
② 금속의 용융 온도를 Tm이라 할 때 재결정 온도는 대략 0.3 Tm～0.5 Tm 범위 내에 있다.
③ 냉간가공률이 커질수록 재결정 온도는 높아진다.
④ 재결정은 금속의 연성은 증가시키고 강도는 저하시킨다.

답 : ③

냉간가공도가 커질수록 재결정온도는 낮아진다.

※재결정의 특성
재결정이란, 확산 현상을 통해 금속재료가 낮은 전위 밀도와 변형이 없는 결정립을 형성하는 과정을 말한다.
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 11. 압연공정에서 압하력을 감소시키는 방법으로 옳지 않은 것은?
① 반지름이 큰 롤을 사용한다.
② 롤과 소재 사이의 마찰력을 감소시킨다.
③ 압하율을 작게 한다.
④ 소재에 후방장력을 가한다.

답 : ①

반지름(지름)이 작은 롤을 사용해야 압하력을 감소시킬 수 있다.

압연 시 압하력을 감소시키는 방법 : 지름이 작은 롤 사용, 패스당 압하율 감소, 작은 마찰, 높은 판재온도, 전/후방 장력

문 12. 레이저 빔 가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 레이저를 이용하여 재료 표면의 일부를 용융·증발시켜 제거하는 가공법이다.
② 금속 재료에는 적용이 가능하나 비금속 재료에는 적용이 불가능하다.
③ 구멍 뚫기, 홈파기, 절단, 마이크로 가공 등에 응용될 수 있다.
④ 가공할 수 있는 재료의 두께와 가공깊이에 한계가 있다.

답 : ②

레이저 빔 가공은 소재에 상관없이 적용할 수 있다. 단, 재료의 반사도가 높을 경우 가공효율이 감소될 수 있다.

① 레이저 빔 가공은 플라즈마 가공, 전자빔 가공과 같이 고에너지를 이용해 재료를 용융·증발시켜 제거하는 가공법이다. 가공효율이 높고 가공소재의 종류에 상관없이 적용할 수 있으며 자동화가 용이한 장점이 있다.

문 13. 한 쌍의 평기어에서 모듈이 4이고 잇수가 각각 25개와 50개일 때 두 기어의 축간 중심 거리는?
① 150 mm
② 158 mm
③ 300 mm
④ 316 mm

답 : ①

문 14. 유압실린더를 사용하는 쓰레기 수거 차량 (가)의 평면 기구를 (나)와 같이 도시할 때 기구의 자유도는? (단, (나)의 검게 색칠된 부분은 하나의 링크이며, 빗금 친 원은 조인트를 나타낸다)

① 0
② 1
③ 2
④ 3

답 : ②

쿠츠바흐의 판별식(Kutzbach criterion)을 이용하면 다음과 같다. (단, m : 기구의 자유도, n : 링크의 수, j₁ : 자유도가 1인 조인트의 수, j₂ : 자유도가 2인 조인트의 수)

n=7, j₁=8, j₂=0

문 15. 수소취성(hydrogen embrittlement)과 관련한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 재료 표면의 산화물을 제거하는 산세척공정(pickling)에서 나타날 수 있다.
② 재료 내로 침투되는 수소에 의하여 연성이 떨어지는 현상을 의미한다.
③ 충분히 건조되지 않은 용접봉으로 용접하면 이 현상이 나타날 수 있다.
④ 강도가 낮은 강일수록 수소취성에 더욱 취약해진다.

답 : ④

강도가 높은 고강도강일수록 수소취성에 더욱 취약하다.

※수소취화(hydrogen embrittlement) : 수소가 철에 용해되어 연성저하, 단면수축률 감소, 조기파단 등이 일어나는 현상. 재료 표면의 산화물을 제거하는 산세척공정(pickling, 금속을 산 용액에 담그는 것), 탈지(degreasing, 탈지제를 통해 금속표면 불순물 제거), 도금(plating) 등에서 나타날 수 있다.

용접 시 충분히 건조되지 않은 용접봉으로 용접하면 수소취화가 일어날 수 있다. 수소취화는 열영향부에서 가장 경화도가 높고, 고강도강에서 심하다. 수소취화가 발생하면 파단강도가 감소하고 인장잔류응력에 의해 균열이 형성된다. 용융금속의 고온유지시간을 증가시켜 수소방출량을 늘려 방지한다.

문 16. 다이캐스팅에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 분리선 주위로 소량의 플래시(flash)가 형성될 수 있다.
② 사형주조보다 주물의 표면정도가 우수하다.
③ 고온챔버 공정과 저온챔버 공정으로 구분된다.
④ 축, 나사 등을 이용한 인서트 성형이 불가능하다.

답 : ④

다이캐스팅에서는 인서트 성형이 가능하다.

※인서트 성형 : 금형 내부에 인서트(제품과 다른 소재로 축, 나사 등 특정 형상을 한 것)를 삽입한 상태로 용융재료를 주입하여 인서트의 모양대로 성형하는 것

문 17. (가), (나)의 설명에 해당하는 것은?
(가) 회전하는 휠 또는 롤러 형태의 전극으로 금속판재를 연속적으로 점용접 하는 용접법이다.
(나) 주축과 함께 회전하며 반경 방향으로 왕복 운동하는 다수의 다이로 봉재나 관재를 타격하여 직경을 줄이는 작업이다.

	(가)	(나)
①	마찰용접	스웨이징
②	심용접	스웨이징
③	심용접	헤딩
④	플래시용접	전조

답 : ②

연속적으로 점용접 → 심용접(seam welding)에 대한 설명이다. / 타격하여 직경을 줄이는 작업 → 스웨이징(swaging)에 대한 설명이다.

마찰용접(friction welding) : 두 재료를 가압 및 회전시켜 마찰력에 의해 고압, 고온의 상태로 만들어 용접시키는 용접법

플래시용접(flash welding) : 맞대기 용접법의 하나로, 용접할 두 면을 맞대고 전류를 통전하여 플래시(flash)에 의한 열로 용접한다.

헤딩(heading) : 단조를 통해 볼트머리를 가공하는 공정. 좌굴 발생의 우려가 있다.

전조(form rolling) : 소재와 공구를 함께 회전시켜 소재 외부에 특정한 형상을 가공하는 소성가공의 일종.

문 18. 연삭숫돌과 관련된 용어의 설명으로 옳은 것은?
① 드레싱(dressing)－숫돌의 원형 형상과 직선 원주면을 복원시키는 공정
② 로딩(loading)－마멸된 숫돌 입자가 탈락하지 않아 입자의 표면이 평탄해지는 현상
③ 셰딩(shedding)－자생작용이 과도하게 일어나 숫돌의 소모가 심해지는 현상
④ 글레이징(glazing)－숫돌의 입자 사이에 연삭칩이 메워지는 현상

답 : ③

셰딩(shedding, 입자탈락)에 대한 설명이다.

① 트루잉(truing)에 대한 설명이다. 드레싱(dressing)은 숫돌표면에서 로딩/글레이징이 일어난 부분을 제거하여 예리한 날이 나타나도록 하는 것이다.

② 글레이징(glazing, 무딤)에 대한 설명이다.

④ 로딩(loading, 눈메움)에 대한 설명이다.

문 19. 너트의 풀림을 방지하기 위한 기계요소로 옳은 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 로크너트
ㄴ. 이붙이 와셔
ㄷ. 나비너트
ㄹ. 스프링 와셔
① ㄱ, ㄴ, ㄷ
② ㄱ, ㄴ, ㄹ
③ ㄱ, ㄷ, ㄹ
④ ㄴ, ㄷ, ㄹ

답 : ②

너트의 풀림방지를 위한 기계요소 : 로크너트, 자동죔너트, 분할핀, 홈붙이너트, 와셔(이붙이와셔, 스프링와셔, 폴와셔, 혀붙이와셔, 중지판 등), 멈춤나사(세트스크류), 플라스틱 플러그, 철사

문 20. 오늘날 대부분의 화력발전소에서 사용되고 있는 보일러는?
① 노통 보일러
② 연관 보일러
③ 노통 연관 보일러
④ 수관 보일러

답 : ④

화력발전소 등 대규모 시설에는 수관 보일러가 적합하다.

※보일러의 종류
1)노통 보일러 : 동체 내부에 노통을 설치한 보일러. 구조가 간단하나 효율이 낮다.
2)연관 보일러 : 동체 내부에 다수의 연관을 설치하여 전열면적을 증가시킴.
3)노통연관식 보일러 : 동체 내부에 노통과 연관을 조합하여 설치. 설치가 간단하지만 구조가 복잡하고 고가이며 수명이 짧고 유지보수가 불리하다. 과열로 인한 스케일 부착의 우려가 있다. 급수처리가 까다롭다. 중규모 건물에 많이 사용된다.
4)수관식 보일러 : 비교적 작은 드럼과 다수의 수관으로 구성. 효율이 높고 고압 및 대용량에 적합. 시동 후 증기발생까지의 시간이 짧음. 부하변동에 따른 압력변화가 큼. 구조가 복잡하고 점검 및 유지보수가 어려움. 발전소 등 대규모 시설에 사용.
5)관류식 보일러 : 급수가 수관을 통과하며 물의 예열, 증발, 과열이 동시에 진행되어 증기를 발생시키는 방식. 소용량 및 저압에 적합. 소음이 크고 수명이 짧고 내구성이 떨어짐.오피스텔, 사무실 등 소규모 건물에 사용.

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