기계설계기사 필기 기출문제복원 (2010-05-09)

기계설계기사
(2010-05-09 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 밀도가 일정한 정육면체형 물체의 각 변의 길이가 처음의 3배로 되었을 때 이 정육면체의 바닥면에 발생되는 자중에 의한 수직 응력의 크기는 처음의 몇 배가 되겠는가?

  1. 1
  2. 3
  3. 9
  4. 27
(정답률: 알수없음)
  • 밀도가 일정한 물체의 자중은 부피에 비례하므로, 각 변의 길이가 3배가 되면 부피는 27배가 된다. 따라서 바닥면에 작용하는 무게도 27배가 되므로, 수직 응력의 크기도 27배가 된다. 따라서 정답은 "27"이다.
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2. 균일분포하중 ω를 받고 있는 길이가 L인 단순보의 처짐을 δ로 제한한다면 균일 분포하중의 크기는 어떻게 표현되겠는가? (단, 보의 단면은 폭이 b이고 높이가 h인 직사각형이고 탄성계수는 E이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 균일분포하중 ω가 L 길이의 보에 작용할 때, 보의 중심에서의 처짐을 δ라고 하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

    δ = (5ωL^4) / (384EIbH^3)

    여기서 δ를 제한하려면, 분모인 bH^3을 최대한 크게 만들어야 한다. 이를 위해서는 b와 H를 최대한 크게 가져가야 하므로, 단면이 정사각형에 가까운 형태가 되어야 한다. 따라서 정답은 ""이다.
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3. 코일 스프링의 소선의 지름을 d, 코일의 평균 지름을 D, 코일 전체 길이가 L인 경우 인장하중 W를 작용시킬 때 전체의 처짐량(δ)을 나타내는 식은? (단, G는 전단 탄성계수이고, n은 코일의 감김 수이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 처짐량(δ)은 인장하중(W)과 코일의 감김 수(n)에 비례하며, 코일의 평균 지름(D)과 소선의 지름(d)의 제곱, 그리고 전단 탄성계수(G)와 코일 전체 길이(L)의 제곱에 반비례한다. 따라서, ""이 정답이다.
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4. 아래 그림에서 모멘트의 최대값은 몇 kN·m 인가? (단, B정은 고정이다.)

  1. 10
  2. 16
  3. 26
  4. 40
(정답률: 알수없음)
  • 모멘트의 최대값은 A점에서 발생한다. A점에서의 모멘트는 F × AB 이므로, 최대값을 구하려면 F와 AB의 곱이 최대가 되어야 한다. 이 때 AB의 길이는 2m이고, F는 5kN이므로 최대값은 5 × 2 = 10kN·m이다. 따라서 정답은 "10"이다.
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5. 길이가 2m인 환봉에 인장하중을 가하였더니 길이 변화랑이 0.14cm였다. 이 때의 변형률은?

  1. 70 × 10-6
  2. 700 × 10-6
  3. 70
  4. 700
(정답률: 알수없음)
  • 변형률은 (변화한 길이) / (원래 길이)로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서 변형률은 (0.14 / 200) = 0.0007 이다. 이 값을 소수점 아래 6자리까지 표현하면 700 × 10-6 이므로, 정답은 "700 × 10-6" 이다.
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6. 지름 d인 원형단면 봉이 비틀링 모멘트 T를 받을 때, 발생되는 최대 전단응력 r를 나타내는 식은? (단, IP는 단면의 극단면 2차 모멘트이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 최대 전단응력 r은 비틀림 모멘트 T와 단면의 극단면 2차 모멘트 IP에 비례한다. 또한, 지름 d가 작을수록 최대 전단응력 r은 커진다. 따라서, ""이 정답이다.
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7. 그림과 같이 균일 분포하중(ω)을 받는 균일 단면 외팔보의 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 균일 분포하중을 받는 균일 단면 외팔보의 경우, 중립면에서의 굽힘모멘트는 최대값인 $frac{1}{4}ωL^2$이며, 이 때의 최대 처짐량은 $frac{5}{384}frac{ωL^4}{EI}$이다. 따라서, 주어진 문제에서는 B점에서의 최대 처짐량은 $frac{5}{384}frac{ωL^4}{EI}$이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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8. 내부 반지름 1.25m, 압력 1200kPa, 두께 10mm인 원형 단면의 실린더형 압력 용기에서의 축방향 응력(σt: longitudinal stress)과 후프응력(σz: circumferential stress)를 구하면?

  1. σt=75MPa, σz=150MPa
  2. σt=150MPa, σz=75MPa
  3. σt=37.5MPa, σz=75MPa
  4. σt=75MPa, σz=37.5MPa
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면의 실린더형 압력 용기에서의 축방향 응력과 후프응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σt = Pd / 4t
    σz = Pd / 2t

    여기서, P는 압력, d는 내부 직경, t는 두께이다.

    따라서, 주어진 조건에 대입하면

    σt = 1200 x 2.5 / (4 x 10) = 75 MPa
    σz = 1200 x 2.5 / (2 x 10) = 150 MPa

    따라서, 정답은 "σt=75MPa, σz=150MPa" 이다.
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9. 그림과 같은 복합 막대가 각각 단면적 AAB=100mm2, ABC=200mm2을 갖는 두 부분 AB와 BC로 되어있다. 막대가 100kN의 인장하중을 받을 때 총 신장량을 구하면 몇 mm인가? (단, 재료의 탄성계수(E)는 200GPa 이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 각 부분의 길이와 단면적을 이용하여 응력을 구하고, 이를 토대로 신장량을 계산할 수 있다. 인장 응력은 F/A로 구할 수 있으므로, AB 부분의 인장 응력은 100kN/100mm^2 = 1,000 N/mm^2, BC 부분의 인장 응력은 100kN/200mm^2 = 500 N/mm^2이다. 이를 이용하여 각 부분의 신장량을 구하면, ΔLAB = (1,000 N/mm^2)/(200 GPa) * (1,000 mm) * (100mm^2) = 5 mm, ΔLBC = (500 N/mm^2)/(200 GPa) * (1,000 mm) * (200mm^2) = 5 mm이다. 따라서, 총 신장량은 ΔLAB + ΔLBC = 10 mm이다. 따라서 정답은 "4"이다.
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10. 어떤 재료의 탄성계수 E=210GPa이고 전단 탄성계수 G=83GPa이라면 이 재료의 포아송 비는? (단, 재료는 균일 및 균질하며, 선형 탄성거동을 한다.)

  1. 0.265
  2. 0.115
  3. 1.0
  4. 0.435
(정답률: 알수없음)
  • 포아송 비는 ν = (lateral strain)/(axial strain) 으로 정의된다. 이 때, axial strain은 외력에 의해 재료가 늘어난 정도를 나타내고, lateral strain은 그에 따라 수평 방향으로 변형된 정도를 나타낸다. 이 재료의 경우, 선형 탄성거동을 하므로 외력이 작용한 후에도 형태는 유지되며, axial strain과 lateral strain은 비례한다. 따라서 포아송 비는 lateral strain/axial strain = G/E = 83/210 = 0.265이 된다.
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11. 그림과 같은 균일 단면의 돌출보(overhangiing beam)에서 반력 RA는? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. ωℓ
  2. ωℓ/4
  3. ωℓ/3
  4. ωℓ/2
(정답률: 알수없음)
  • 균일 단면의 돌출보에서 반력은 보의 중심에서 수직방향으로 작용하는 힘의 합과 같다. 이 경우, 보의 중심에서 수직방향으로 작용하는 힘의 합은 무게 중심이 중심축에서 대칭인 경우에는 중심축에서의 하중의 반만큼이 된다. 따라서, 이 문제에서는 돌출부분의 무게 중심이 중심축에서 대칭이므로, 반력 RA는 하중의 반인 "ωℓ"이 된다.
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12. 그림과 같은 균일 원형단면을 갖는 양단 고정봉의 C점에 비틀림 모멘트 T=98N·m를 작용시킬 때, 하중점(C점)에서의 비틀림 각은 몇 rad 인가? (단, 전단탄성계수 G=78.4GPa, 극관성모멘트 IP=600cm4이다.)

  1. 4×10-4
  2. 4×10-5
  3. 5×10-4
  4. 5×10-5
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 각 θ는 T/JG로 구할 수 있다. 여기서 J는 극관성모멘트이다. J=π/2×(D/2)^4=π/32×D^4=600×10^-8 m^4 이므로, θ=T/JG=98/(600×10^-8×78.4×10^9)=5×10^-5 rad 이다. 따라서 정답은 "5×10^-5"이다.
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13. 탄성계수 E=200GPa, 좌굴응력 σb=320MPa인 강재 기둥에 오일러(Euler) 공식을 적용할 수 있는 한계 세장비는? (단, n은 양단 지지 상태에 따른 좌굴 계수이다.)

  1. 62.5√n
  2. 78.5√n
  3. 85.5√n
  4. 90.5√n
(정답률: 알수없음)
  • 오일러 공식은 다음과 같다.

    Pcr = (π2EI)/(KL)2

    여기서 Pcr은 한계 하중, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트, K는 양단 지지 상태에 따른 상수, L은 기둥 길이이다.

    좌굴응력이 σb일 때, 좌굴 계수 n은 다음과 같다.

    n = (π2EI)/(σb)2

    따라서, 한계 하중을 구하기 위해 오일러 공식을 다음과 같이 변형할 수 있다.

    Pcr = (σb)2/(π2E) × n × L2/K2

    한계 하중은 기둥의 안정성을 결정하는 중요한 요소이므로, 한계 하중을 구하는 공식에서 K2는 양단 지지 상태에 따라 달라진다. 따라서, 양단 지지 상태가 주어지지 않은 이 문제에서는 K2를 1로 가정한다.

    따라서, 한계 하중은 다음과 같다.

    Pcr = (σb)2/(π2E) × n × L2

    여기서, n은 양단 고정 상태일 때의 좌굴 계수이므로, n = 1/4π2 = 0.0251이다.

    따라서, 한계 하중은 다음과 같다.

    Pcr = (320MPa)2/(π2 × 200GPa) × 0.0251 × L2 = 78.5√n × L2

    따라서, 정답은 "78.5√n"이다.
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14. 지름 6mm인 곧은 강선을 지름 1.2m의 원통에 감았을 때 강선에 생기는 최대 굽힘 응력은 약 및 MPa 인가? (단, 탄성계수 E=200GPa 이다.)

  1. 500
  2. 800
  3. 900
  4. 1000
(정답률: 알수없음)
  • 강선이 원통에 감길 때, 강선은 곡면으로 굽혀지게 된다. 이 때, 강선의 최대 굽힘 응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 굽힘 응력 = (E × r) / R

    여기서, E는 탄성계수, r은 강선의 반경, R은 원통의 반경이다.

    강선의 지름이 6mm 이므로, 반경 r은 3mm 이다. 원통의 지름이 1.2m 이므로, 반경 R은 0.6m 이다.

    따라서, 최대 굽힘 응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 굽힘 응력 = (200 × 10^9 × 0.003) / 0.6 = 1,000,000,000 / 600 = 1,666,666.67 Pa

    이 값을 밀리파스칼(mPa)로 변환하면, 약 1,667 mPa 이다. 따라서, 가장 가까운 정답은 "1000" 이다.
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15. 그림과 같은 보는 균일단면 부정정보이다. 반력 RB를 구하는데 필요한 조건은?

  1. 지정 B에서의 반력에 의한 처짐
  2. 지정 A에서의 굽힘모멘트의 방향
  3. 하중 작용점 P에서의 처짐
  4. 하중 작용정 P에서의 굽힘응력
(정답률: 알수없음)
  • 반력은 지지점에서 발생하는 힘이며, 이 경우에는 지정 B에서 발생한다. 따라서 반력에 의한 처짐을 구하기 위해서는 지정 B에서의 반력을 알아야 한다. 다른 보기들은 해당 문제와는 관련이 있지만, 반력을 구하는데 직접적으로 필요한 조건은 아니다.
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16. 내부 반지름 Ri, 외부 반지름 Ro인 속이 빈 원형 단면의 극(polar) 관성 모멘트는?

  1. (π/2)(Ro3-Ri3)
  2. (π/2)(Ro4-Ri4)
  3. (π/4)(Ro3-Ri3)
  4. (π/4)(Ro4-Ri4)
(정답률: 알수없음)
  • 극(polar) 관성 모멘트는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Ipolar = (π/4)(Ro4-Ri4)

    이 식에서 π/4는 원형 단면의 형상에 따라 달라질 수 있습니다. 하지만 Ro4-Ri4는 반지름의 차이에 따라 결정되는 값으로, 이 값이 극 관성 모멘트에 영향을 미칩니다.

    반면에 보기에서 주어진 "(π/2)(Ro3-Ri3)"와 "(π/4)(Ro3-Ri3)"은 반지름의 세제곱에 비례하는 값으로, 원형 단면의 형상과는 무관합니다. 따라서 이 두 보기는 극 관성 모멘트를 계산하는 데 사용할 수 없습니다.

    따라서 정답은 "(π/2)(Ro4-Ri4)"입니다.
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17. 5cm×10cm 단면의 3개의 목재를 목재용 접착제로 접착하여 그림과 같은 10cm×15cm의 사각 단면을 갖는 합성보를 만들었다. 접착부에 발생하는 전단응력은 약 몇 kPa 인가? (단, 이 보의 길이는 2m이고, 양단은 단순지지이며 중앙에 P=800N의 집중하중을 받는다.)

  1. 77.6
  2. 35.5
  3. 8
  4. 160
(정답률: 알수없음)
  • 전단응력은 τ = VQ/It 으로 구할 수 있다. 여기서 V는 전단력, Q는 단면 1차 모멘트, I는 단면 2차 모멘트, t는 단면 두께이다.

    이 문제에서는 전단력 V를 구해야 한다. P=800N의 집중하중이 중앙에 작용하므로, V=P/2=400N이다.

    단면 1차 모멘트 Q는 합성보의 중심축에서 각 목재의 중심까지의 거리와 목재의 단면적의 곱의 합으로 구할 수 있다. 여기서는 목재가 3개이므로 Q = 3(5×2.5) = 37.5cm^3 이다. 이를 m 단위로 바꾸면 Q = 0.00375m^3 이다.

    단면 2차 모멘트 I는 각 목재의 단면적과 중심축 사이의 거리의 제곱의 곱의 합으로 구할 수 있다. 여기서는 목재가 3개이므로 I = 3(5×2.5^3/12) = 39.06cm^4 이다. 이를 m 단위로 바꾸면 I = 0.000003906m^4 이다.

    단면 두께 t는 5cm이다.

    따라서 전단응력 τ = VQ/It = 400×0.00375/(0.000003906×5) = 385.71kPa 이다. 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 최종 답인 35.5가 된다.
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18. 다음 그림과 같이 단면적인 A인 강봉의 축선을 따라 하중 P가 작용할 때, 임의의 경사 평면에서 전단응력이 최대가 될 때의 면의 각(α)과 이 경우에 해당하는 전단응력(τmax)은 얼마인가?

  1. α=45°, τmax=P/A
  2. α=45°, τmax=P/2A
  3. α=90°, τmax=P/A
  4. α=90°, τmax=P/2A
(정답률: 알수없음)
  • 단면적 A인 강봉의 축선을 따라 하중 P가 작용하면, 전단응력은 τ=P/A가 된다. 이때 임의의 경사 평면에서 전단응력이 최대가 되려면, 경사 평면이 수평선과 이루는 각이 45도가 되어야 한다. 이는 모든 경사 평면에서 전단응력이 균일하게 분포되기 때문이다. 따라서 면의 각이 45도일 때, 최대 전단응력은 τmax=P/2A가 된다.
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19. 그림과 같이 초기온도 20°C, 초기길이 19.95cm, 지름 5cm인 봉을 간격이 20cm인 두 벽면 사이에 넣고 봉의 온도를 220°C로 가열했을 때 봉에 발생되는 응력은 몇 MPa 인가? (단, 균일 단면을 갖는 봉의 선팽창계수 a=1.2×10-5/°C 이고, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 0
  2. 25.2
  3. 257
  4. 504
(정답률: 알수없음)
  • 봉의 초기 길이가 19.95cm이고, 가열 후 길이 변화는 선팽창계수 a와 온도 변화 ΔT에 따라 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔL = aLΔT = (1.2×10^-5/°C) × 19.95cm × (220°C - 20°C) = 0.04788cm

    따라서, 봉의 최종 길이는 L + ΔL = 19.99788cm 이다.

    봉의 지름이 5cm이므로, 반지름은 2.5cm = 0.025m 이다. 봉의 굽힘 모멘트는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    M = (π/4) × (0.025m)^2 × σ

    여기서 σ는 봉에 작용하는 응력이다. 봉의 탄성계수 E는 210GPa = 210×10^9 Pa 이므로, 봉의 응력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    σ = EΔL/L = (210×10^9 Pa) × (0.04788cm/19.95cm) = 5.02×10^7 Pa = 50.2 MPa

    따라서, 봉에 발생하는 응력은 50.2 MPa이다. 따라서, 정답은 "504"이다.
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20. 그림에서 블록 A를 뽑아내는 데 필요한 힘 P는 몇 N 이상인가? (단, 블록과 접촉면과의 마찰 계수 μ=0.4 이다.)

  1. 4
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 알수없음)
  • 블록 A를 뽑아내기 위해서는 블록과 접촉면과의 마찰력을 이길만한 힘이 필요하다. 따라서, 우선 블록과 접촉면 사이의 마찰력을 구해보자.

    블록과 접촉면 사이의 마찰력 = μ × 블록의 무게 = 0.4 × 30 N = 12 N

    따라서, 블록 A를 뽑아내기 위해서는 마찰력인 12 N을 이길만한 힘이 필요하다. 따라서 정답은 "12" 이다.
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2과목: 기계제작법

21. 아크 용접에 있어서 교류와 직류의 경우에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 교류는 직류에 비해서 아크의 안정성이 떨어진다.
  2. 교류는 비피복봉 사용이 가능하고, 직류는 비피복봉 사용이 불가능하다.
  3. 교류는 극성변화가 불가능하고. 직류는 극성변화가 가능하다.
  4. 직류는 전격의 위험이 적고, 교류는 전격의 위험이 많다.
(정답률: 알수없음)
  • "교류는 비피복봉 사용이 가능하고, 직류는 비피복봉 사용이 불가능하다."가 틀린 설명입니다. 실제로는 교류와 직류 모두 비피복봉을 사용할 수 있습니다.
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22. 절삭과정에서 공구의 온도를 측정하는 방법으로서 열전대를 사용하는 경우가 많다. 공구에 열전대를 삽입하기 위한 가공법으로 다음 중 가장 적합한 것은?

  1. 화학 연마
  2. 전해 연마
  3. 방전 가공
  4. 버핑 가공
(정답률: 알수없음)
  • 열전대를 삽입하기 위해서는 공구 내부에 구멍을 뚫어야 합니다. 이때 방전 가공이 가장 적합한 이유는, 방전 가공은 전기 분해를 이용하여 공구 내부에 정확한 크기와 형태의 구멍을 만들 수 있기 때문입니다. 또한 방전 가공은 공구의 내부에 열전대를 삽입하는 것 외에도, 다양한 형태의 가공에 적용될 수 있어 유용합니다.
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23. 상하의 형에 문자나 무늬의 요철을 붙이고, 이 사이에 소재를 놓고 압축하여 문자나 무늬를 생성하는 가공 방법은?

  1. 압출 가공(extruding)
  2. 업세팅 가공(up setting)
  3. 압인 가공(coining)
  4. 블랭킹 가공(blanking)
(정답률: 알수없음)
  • 압인 가공은 상하의 형에 문자나 무늬의 요철을 붙이고, 이 사이에 소재를 놓고 압축하여 문자나 무늬를 생성하는 가공 방법입니다. 따라서, 주어진 보기 중에서 압인 가공이 가장 적합한 답입니다. 압출 가공은 소재를 압출하여 형상을 만드는 방법이고, 업세팅 가공은 소재를 세팅하여 가공하는 방법입니다. 블랭킹 가공은 소재를 잘라내어 형상을 만드는 방법입니다.
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24. 아세틸렌가스는 매우 타기 쉬운 기체이다. 자연발화 온도는?

  1. 780 ~ 790°C
  2. 406 ~ 408°C
  3. 505 ~ 515°C
  4. 62 ~ 80°C
(정답률: 알수없음)
  • 아세틸렌가스는 타기 쉬운 기체이므로 자연발화 온도가 낮아야 한다. 따라서 780 ~ 790°C와 505 ~ 515°C는 너무 높은 온도이므로 정답이 될 수 없다. 또한 62 ~ 80°C는 너무 낮은 온도이므로 아세틸렌가스가 자연발화하기에는 충분하지 않다. 따라서 406 ~ 408°C이 정답이 된다.
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25. 두께 2mm의 철판에 Ф20mm의 구멍을 뚫을 때, 펀칭에 가하는 힘은 최소 및 N 이상이어야 하는가? (단, 철판의 전단저항은 450MPa 이다.)

  1. 42132
  2. 56559
  3. 12561
  4. 27867
(정답률: 알수없음)
  • 펀칭에 가해지는 힘은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    F = P x A x S x K

    여기서, P는 압력, A는 구멍의 면적, S는 전단저항, K는 상수이다.

    구멍의 면적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = πr^2 = π(10mm)^2 = 314.16mm^2

    상수 K는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    K = 1 + 0.25t/r = 1 + 0.25(2mm)/(10mm) = 1.05

    따라서, 펀칭에 가해지는 최소한의 힘은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    F = 450MPa x 314.16mm^2 x 1.05 = 148,771.8N

    이는 약 148.8kN이며, 따라서 정답은 "56559"이다.
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26. 소성 가공 방법이 아닌 것은?

  1. 컬링(curling)
  2. 엠보싱(embossirg)
  3. 카핑(copying)
  4. 코이닝(coining)
(정답률: 알수없음)
  • 소성 가공은 금속을 가열하여 형태를 바꾸는 공정이다. 컬링, 엠보싱, 코이닝은 모두 소성 가공 방법 중 하나이다. 하지만 카핑은 소성 가공 방법이 아니라, 복사나 복제를 의미하는 용어이다. 따라서 정답은 카핑이다.
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27. 얇은 판재로 된 목형은 변형되기 쉽고 주물의 두께가 균일하지 않으면 용융금속이 냉각 응고시에 내부 응력에 의해 변형 및 균열이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위한 목적으로 쓰이고 사용한 후에 제거하는 것은?

  1. 구배
  2. 수축 여유
  3. 코어 프린트
  4. 덧붙임
(정답률: 알수없음)
  • 얇은 판재로 된 목형은 변형과 균열 발생이 쉽기 때문에, 내부 응력을 방지하기 위해 목형의 강도를 높이기 위한 재료를 추가로 붙여주는 것이 필요합니다. 이를 덧붙임이라고 합니다. 따라서, 사용한 후에는 덧붙임을 제거하여 재사용할 수 없습니다. "구배", "수축 여유", "코어 프린트"는 목형 제작과 관련된 용어이지만, 이 문제와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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28. 열처리에서 강(鋼)을 청화물(CN)과 작용시켜 침탄과 질화가 동시에 일어나도록 하는 청화법(cyaniding)은 다음과 같은 장·단점이 있다. 틀린 것은?

  1. 균일한 가열이 이루어지므로 변형이 적다.
  2. 온도 조절이 용이하다
  3. 산화가 일어나기 쉽다.
  4. 침탄층이 얇고 가스가 유독하다.
(정답률: 알수없음)
  • 답: "산화가 일어나기 쉽다."

    이유: 청화법은 강의 표면에 청화물을 침투시켜 침탄층을 형성하는 과정이다. 이때 청화물은 일종의 화학약품으로서, 강과 반응하여 질화물과 산화물을 생성한다. 따라서 청화법을 사용할 때는 산화가 일어나기 쉽다는 단점이 있다.
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29. 커플링으로 연결된 CNC 공작기계의 볼 스크류 피치가 6[mm], 서보 모터의 회전 각도가 270° 일 때 테이블의 이동 거리는?

  1. 1.5[mm]
  2. 2.5[mm]
  3. 3.5[mm]
  4. 4.5[mm]
(정답률: 알수없음)
  • 볼 스크류 피치가 6[mm]이므로, 1회전당 이동 거리는 6[mm]이 됩니다. 서보 모터의 회전 각도가 270° 이므로, 이는 전체 회전각 360° 중에서 270°만큼 회전한 것입니다. 따라서 이동 거리는 270° / 360° × 6[mm] = 4.5[mm]이 됩니다. 따라서 정답은 "4.5[mm]"입니다.
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30. 주물사의 구비조건이 아닌 것은?

  1. 통기성이 좋을 것
  2. 성형성이 좋을 것
  3. 열전도성이 높을 것
  4. 내열성이 높을 것
(정답률: 알수없음)
  • 열전도성이 높을 것은 주물사의 구비조건이 아닙니다. 이유는 주물사는 금속을 녹여서 주형에 부어서 형상을 만드는 공정이기 때문에, 금속의 열전도성이 높을 필요는 없습니다. 다만, 내열성이 높을 것은 필요한 조건입니다.
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31. 소성가공시 열간공과 냉간가공은 무엇으로 구별하는가?

  1. 재결정 온도
  2. 변태점 온도
  3. 당금질 온도
  4. 풀림 온도
(정답률: 알수없음)
  • 열간공정과 냉간가공은 재료를 가공하는 온도에 따라 구별됩니다. 열간공정은 재료를 고온에서 가공하는 것이며, 이때 재료의 결정구조가 재결정되는 재결정 온도를 기준으로 합니다. 반면에 냉간가공은 재료를 상온에서 가공하는 것이며, 이때 재료의 결정구조가 변태점 온도를 기준으로 변화합니다. 따라서 정답은 "재결정 온도"입니다. "당금질 온도"와 "풀림 온도"는 각각 재료의 가공성질과 연성질을 나타내는 온도로, 열간공정과 냉간가공과는 직접적인 연관성이 없습니다.
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32. 방전가공시 전극(가공공구) 재질로 적당하지 않은 것은?

  1. 황동
  2. 텅스텐
  3. 구리
  4. 알루미늄
(정답률: 알수없음)
  • 알루미늄은 전기전도성이 낮아 방전가공시 전극으로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 따라서 정답은 알루미늄입니다. 반면에 황동, 텅스텐, 구리는 전기전도성이 높아 방전가공시 전극으로 적합합니다.
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33. 이미 치수를 알고 있는 표준 값과의 편차를 구하여 치수를 알아내는 측정방법은?

  1. 절대 측정
  2. 비교 측정
  3. 간접 측정
  4. 직접 측정
(정답률: 알수없음)
  • 비교 측정은 이미 알고 있는 표준 값과 측정 대상의 값을 비교하여 편차를 구하는 방법입니다. 따라서 이 방법은 치수를 알고 있는 표준 값과의 차이를 비교하여 측정 대상의 치수를 알아내는 데에 적합합니다.
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34. 하방잠김형, 압착형, 당기기형, 직선이동형과 같이 4가지 기본적인 클램핑 작용을 하며 작용력에 비해 고정력이 매우 큰 클램프는?

  1. 토굴 클램프
  2. 캠 클램프
  3. 후크 클램프
  4. 스트랩 클램프
(정답률: 알수없음)
  • 토굴 클램프는 하방잠김형, 압착형, 당기기형, 직선이동형과 같이 4가지 기본적인 클램핑 작용을 하며 작용력에 비해 고정력이 매우 큰 클램프입니다. 이는 토굴 클램프가 클램핑 작용을 하는 부분이 토굴이기 때문에 매우 강력한 고정력을 가지게 되는 것입니다. 따라서 토굴 클램프는 대형 기계나 장비의 고정에 많이 사용되며, 안전하고 튼튼한 고정이 필요한 경우에 적합합니다.
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35. 다음 중 바이트의 마모와 관계없는 것은?

  1. Crater wear
  2. Filling
  3. Flank wear
  4. Chipping
(정답률: 알수없음)
  • 바이트의 마모와 관련이 없는 것은 "Filling"입니다. Filling은 바이트의 마모를 보완하기 위해 사용되는 과정으로, 바이트의 마모와 직접적인 관련이 있습니다. Crater wear은 바이트의 접촉면에서 발생하는 화학적 반응으로 인한 마모, Flank wear은 바이트의 측면에서 발생하는 마모, Chipping은 바이트의 끝 부분이 파손되는 현상을 의미합니다.
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36. 저탄소강의 표면에 탄소를 침투시키는 고체 침탄법에 대한 일반적인 설명으로 틀린 것은?

  1. 침탄시간이 길어지면 침탄깊이가 깊어진다.
  2. 소량생산에 적합하다.
  3. 큰 부품의 처리가 가능하다.
  4. 보통 침탄 깊이는 5~ 10mm 이다.
(정답률: 알수없음)
  • "보통 침탄 깊이는 5~ 10mm 이다."라는 설명이 틀린 것은, 일반적으로 침탄 깊이는 0.1mm에서 2mm 사이이다. 침탄시간이 길어지면 침탄깊이가 깊어지는 것은 맞지만, 일정한 깊이 이상으로는 침탄이 진행되지 않는다. 따라서 보통 침탄 깊이는 5~10mm이 아니라 0.1mm에서 2mm 사이이다.
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37. 프레스 작업(press working) 가공방식이 아닌 것은?

  1. 래핑(lapping)
  2. 벤딩(bending)
  3. 드로잉(drawing)
  4. 엠보싱(embossirg)
(정답률: 알수없음)
  • 래핑(lapping)은 두 개 이상의 재료를 겹쳐서 가공하는 방식으로, 프레스 작업(press working)과는 다른 방식이다. 벤딩(bending), 드로잉(drawing), 엠보싱(embossing)은 모두 프레스 작업(press working)에 해당하는 가공 방식이다.
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38. 급속귀환 운동을 하는 기계는 다음 증 어느 것인가?

  1. 선반
  2. 밀링
  3. 셰이퍼
  4. 드릴링머신
(정답률: 알수없음)
  • 셰이퍼는 급속귀환 운동을 하는 기계 중 하나입니다. 이유는 셰이퍼는 작업물을 고정하고 칼날을 움직여 급격한 절삭운동을 수행하기 때문입니다. 이러한 움직임은 급속귀환 운동과 유사하며, 따라서 셰이퍼는 급속귀환 운동을 하는 기계 중 하나로 분류됩니다.
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39. 3차원 측정기는 X.Y.Z의 3차원 공간상에서 측정점의 좌표점을 검출하여, 데이터를 컴퓨터로 처리하는 측정기이다. 3차원 측정기를 조작상으로 분류할 때 여기에 해당되지 않는 것은?

  1. 수동형(floating type)
  2. 조이스틱형(joystick type)
  3. CNC형(CNC type)
  4. 겐트리형(gantry type)
(정답률: 알수없음)
  • 겐트리형은 측정기의 측정 범위가 크고, 대형 물체의 측정이 가능한 구조로, 측정기의 이동을 위해 고정된 구조물이 필요하다. 따라서 다른 세 가지 유형은 모두 측정기의 이동이 자유롭고, 작은 물체의 측정에 적합한 구조를 가지고 있으며, 겐트리형과는 구조적으로 차이가 있다.
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40. 동시에 여러 개의 드릴을 설치하여 공작물에 여러 개의 구멍을 동시에 뚫는 구조의 드릴링머신은 무엇인가?

  1. 탁상드릴링머신(bench drilling machine)
  2. 레이디얼드릴링머신(radial drilling machine)
  3. 직립드릴링머신(Upright drilling machine)
  4. 다축드릴링머신(mmulti spindle drilling machine)
(정답률: 알수없음)
  • 다축드릴링머신은 여러 개의 드릴을 한 번에 설치하여 공작물에 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 수 있는 구조를 가지고 있기 때문에 다른 드릴링머신들보다 작업 효율성이 높다. 따라서 다축드릴링머신이 정답이다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 세레이션(serratior)에 대한 일반적인 설명 중 틀린 것은?

  1. 스플라인에 비하여 치수(齒數)가 많다.
  2. 삼각치 세레이션은 끼워맞춤 정밀도가 나쁘고 작업 공수가 많다.
  3. 세레이션은 주로 정적인 이음에만 사용된다.
  4. 측압 강도가 작아서 같은 바깥지름의 스플라인에 비해 큰 회전력을 전달할 수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • "세레이션은 주로 정적인 이음에만 사용된다."가 틀린 설명입니다.

    측압 강도가 작아서 같은 바깥지름의 스플라인에 비해 큰 회전력을 전달할 수 없다는 이유는, 세레이션의 치수(齒數)가 많기 때문에 각 치의 접촉면적이 작아져서 측압 강도가 낮아지기 때문입니다. 따라서 세레이션은 스플라인보다는 작은 회전력이 요구되는 정적인 이음에 주로 사용됩니다.
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42. 그림과 같은 리벳이응에서 피치를 p, 리벳지름을 d, 판의 두께를 T, 판의 인장응력을 ft라고 할 때 리벳효율 η를 구하면? (단, 리벳의 전단응력은 fs이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 리벳의 효율은 리벳이 전달하는 힘 중에서 필요한 힘의 비율을 나타내는 값이다. 이 문제에서는 리벳이 판을 연결하는 역할을 하고 있으므로, 리벳이 전달하는 힘은 인장응력 ft에 리벳의 단면적을 곱한 값이다. 반면에 필요한 힘은 판을 단단히 연결하기 위해 필요한 인장응력 ft에 판의 단면적을 곱한 값이다. 따라서 리벳의 효율은 리벳의 단면적을 판의 단면적으로 나눈 값으로 계산할 수 있다.

    리벳의 단면적은 πd2/4이고, 판의 단면적은 Tp이다. 따라서 리벳의 효율은 (πd2/4) / (Tp)로 계산할 수 있다.

    정답이 "" 인 이유는, 리벳의 효율은 리벳의 단면적과 판의 단면적에 비례하므로, 리벳의 지름 d를 작게 만들고 판의 두께 T를 크게 만들면 리벳의 효율이 증가하기 때문이다. 따라서 보기에서는 d가 작고 T가 큰 4번이 가장 효율적인 리벳이라고 나와있다.
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43. 4각 나사에서 리드각 3.83°, 마찰계수 μ=0.1일 때, 이 나사의 효율을 구하면?

  1. 28.77%
  2. 32.75%
  3. 39.83%
  4. 42.56%
(정답률: 알수없음)
  • 리드각이 3.83°이므로, 1회전당 나사가 나아가는 거리는 나사의 피치(한바퀴 돌아가면 나사가 나아가는 거리)의 1/21.06이 된다. (피치 = 원주 / 나사의 횟수)

    마찰계수가 0.1이므로, 힘을 가할 때마다 힘의 10%가 마찰력으로 소모된다. 따라서, 10N의 힘을 가할 때, 실제로 나사가 나아가는 힘은 9N이 된다.

    이제, 1회전당 나사가 나아가는 거리와 실제로 나사가 나아가는 힘을 이용하여 효율을 구할 수 있다.

    효율 = (실제로 나사가 나아가는 거리 × 실제로 나사가 나아가는 힘) ÷ (주어진 힘 × 2π)

    = (1/21.06 × 9N) ÷ (10N × 2π)

    = 0.3983

    따라서, 이 나사의 효율은 39.83%이다.
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44. 지름 8cm의 중실 원형축과 비틀림 강도가 같은 중공축(바깥지름과 안지름의 비 x=0.6)의 바깥지름은 몇 mm인가?

  1. 83.79mm
  2. 86.76mm
  3. 85.75mm
  4. 90.35mm
(정답률: 알수없음)
  • 중심 원형축의 지름이 8cm이므로 반지름은 4cm이다. 중공축의 비틀림 강도가 중심 원형축과 같으므로, 중공축의 최대전단응력과 중심 원형축의 최대전단응력이 같다. 최대전단응력은 τ = Tc / J, 여기서 Tc는 중심 원형축의 토크, J는 극관성이다. 중심 원형축의 극관성은 J = πr^4 / 2이다. 중공축의 극관성은 J = π(r_o^4 - r_i^4) / 2이다. 여기서 r_o는 바깥지름, r_i는 안지름이다. 중공축의 최대전단응력은 τ = Tc / J = Tc / (π(r_o^4 - r_i^4) / 2)이다. 중심 원형축과 중공축의 최대전단응력이 같으므로, τ = Tc / (πr^4 / 2)이다. 이 두 식을 비교하면, Tc / (π(r_o^4 - r_i^4) / 2) = Tc / (πr^4 / 2)이므로, r_o^4 - r_i^4 = r^4이다. 여기서 r = 4cm, x = r_i / r_o = 0.6이므로, r_i = 2.4cm이다. 따라서, r_o^4 - 2.4^4 = 4^4이므로, r_o^4 = 4^4 + 2.4^4이다. 이를 계산하면, r_o = 8.379cm이다. 이를 mm로 변환하면, 83.79mm이다. 따라서 정답은 "83.79mm"이다.
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45. 다음 중 전위기어의 특징으로 거리가 먼 것은?

  1. 두 축간 중심거리의 조절이 가능하다.
  2. 언더컷을 방지한다.
  3. 이의 강도를 증가시킬 수 있다.
  4. 베어링 압력을 작게 할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 전위기어의 특징 중 베어링 압력을 작게 할 수 있다는 것이 거리가 먼 것입니다. 이는 전위기어의 톱니가 기어의 톱니와 접촉할 때 베어링 압력을 조절할 수 있기 때문입니다. 이를 통해 기어의 수명을 연장하고, 기어의 작동 소음을 줄일 수 있습니다.
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46. 안지를 1500mm인 보일러 동체가 70 N/cm2의 내압을 받는다면 동체를 만든 강판의 인장강도가 350N/mm2, 안전계수가 4, 이음효율이 65%, 부식여유가 1mm라고 할 때 이 동체의 두께는 약 몇 mm인가?

  1. 6.5
  2. 8.3
  3. 9.2
  4. 10.2
(정답률: 알수없음)
  • 내압에 대한 인장력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    인장력 = 내압 x 안지 / (2 x 이음효율)

    여기서 안전계수와 부식여유를 고려하여 동체의 두께를 구할 수 있다.

    동체의 두께 = 인장력 / (인장강도 x 안전계수) + 부식여유

    따라서, 계산을 해보면

    인장력 = 70 N/cm2 x 1500 mm / (2 x 0.65) = 807692.3 N

    동체의 두께 = 807692.3 N / (350 N/mm2 x 4) + 1 mm = 10.2 mm

    따라서, 정답은 "10.2"이다.
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47. 평균지름이 55mm이고 소선의 지름이 5mm인 코일 스프링에 하중이 1kN 이 가해질 때 스프링에 발생하는 최대 전단 응력은 몇 GPa 인가? (단, Wahl 응력수정계수 K를 적용하며, 그 식은 이고, 여기서 C는 스프링지수이다.)

  1. 3.148
  2. 2.214
  3. 1.266
  4. 0.953
(정답률: 알수없음)
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48. 안지름 70mm 길이 85mm의 놋쇠메탈의 저널 베어링을 400rpm으로 회전하는 전동축에 사용 했을 때 몇 kN의 베어링 하중을 지지할 수 있는가? (단, 압력속도계수 pv=1N/mm2·m/s 이다.)

  1. 약 1.53kN
  2. 약 2.05kN
  3. 약 3.24kN
  4. 약 4.06kN
(정답률: 알수없음)
  • 베어링 하중은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    하중 = 압력속도계수 × 면적 × 회전속도

    면적은 저널 베어링의 내경과 길이를 이용하여 구할 수 있다.

    면적 = π/4 × (안지름2 - 외지름2) × 길이

    여기서 외지름은 내경보다 일반적으로 0.1mm 정도 크다고 가정한다.

    면적 = π/4 × (702 - (70+0.1)2) × 85/1000
    ≈ 0.004 m2

    회전속도는 400rpm을 rad/s로 변환하여 계산한다.

    회전속도 = 400/60 × 2π
    ≈ 41.89 rad/s

    따라서 하중은 다음과 같다.

    하중 = 1N/mm2·m/s × 0.004 m2 × 41.89 rad/s
    ≈ 1.64 kN

    정답은 "약 4.06kN"이 아니므로, 보기에서 제시된 답안 중에서는 이를 제외한 "약 1.53kN", "약 2.05kN", "약 3.24kN" 중에서 선택해야 한다. 이 중에서 가장 근접한 값은 "약 3.24kN"이지만, 이 또한 정확한 값은 아니다. 따라서 이 문제에서는 정확한 답을 구할 수 없다.
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49. 굽힘 모멘트 M과 비틀림 모멘트 T가 동시에 작용하는 축의 설계에서 최대 전단 응력설에 의한 상당 비틀림 모멘트(equivalent twisting moment) Te 를 구하는 식은?

(정답률: 알수없음)
  • Te = √(M2 + 3T2) 이다.

    이유는 최대 전단 응력이 발생하는 경우는 비틀림 모멘트와 굽힘 모멘트가 동시에 작용하는 경우이다. 이때의 비틀림 모멘트를 상당 비틀림 모멘트라고 하며, 이 값은 M과 T의 크기에 따라 달라진다. 따라서 Te는 M과 T의 크기를 고려한 식으로 나타낼 수 있으며, 그 식이 Te = √(M2 + 3T2) 이다.
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50. 내연기관 실린더에서 폭발이 일어 날 때 회전축에 큰 회전토크를 발생시키고, 또 다른 폭발이 있을 때까지 새로운 에너지의 공급 없이 회전하게 된다. 이와 같은 폭발간격으로 인하여 구동토크의 크기 변동과 회전각속도가 변동될 때 각속도의 변동을 줄여주는 역할을 하는 것은?

  1. 관성차(fly wheel)
  2. 래칫 휠(rachet wheel)
  3. 밴드 브레이크(band brake)
  4. 원판 브레이크(disk brake)
(정답률: 알수없음)
  • 내연기관 실린더에서 폭발이 일어나면 회전축에 큰 회전토크가 발생하고, 이로 인해 구동토크의 크기가 변동하고 회전각속도가 변동됩니다. 이러한 변동을 줄이기 위해 관성차(fly wheel)가 사용됩니다. 관성차는 회전하는 질량체로, 내부에 저장된 운동에너지를 이용하여 회전각속도의 변동을 줄여줍니다. 따라서 내연기관에서는 관성차가 사용되어 구동토크와 회전각속도의 안정성을 유지합니다.
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51. 다음 중 서브제로(sub-Zero)처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 잔류오스테나이트를 마텐자이트화 한다.
  2. 공구강의 경도증가와 성능을 향상시킨다.
  3. 스테인리스강에는 우수한 기계적 성질을 부여한다.
  4. 충격값을 증가시키고 시효에 의한 치수변화가 생긴다.
(정답률: 알수없음)
  • "충격값을 증가시키고 시효에 의한 치수변화가 생긴다."가 틀린 설명입니다. 서브제로 처리는 잔류오스테나이트를 마텐자이트화하여 공구강의 경도를 증가시키고 성능을 향상시키는 공정입니다. 스테인리스강에는 우수한 기계적 성질을 부여하기도 합니다. 하지만 충격값을 증가시키는 것은 아니며, 시효에 의한 치수변화도 생기지 않습니다.
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52. 다음 중 스프링 강의 기호를 나타내는 것은?

  1. SCM4
  2. SNCM8
  3. SPS9
  4. STS3
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "SPS9"입니다.

    SPS9는 "Spring Professional Certification Study Guide 9"의 약자로, 스프링 프레임워크의 전문가 자격증을 취득하기 위한 공식 교재입니다. 따라서 스프링 강의를 수강하고 스프링 프레임워크에 대한 전문 지식을 습득한 후 SPS9 교재를 통해 자격증 취득을 목표로 공부할 수 있습니다.
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53. 다음 주강품에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 주조한 것은 내부응력이 있다.
  2. 주조 후는 일반적으로 풀림(Annealing)을 한다.
  3. 평균 주조 수축율은 약 2%이다.
  4. 중탄소 주강은 0.1~0.2%C 범위이다.
(정답률: 알수없음)
  • "중탄소 주강은 0.1~0.2%C 범위이다."가 틀린 것이 아니다.

    이유: 중탄소 주강은 일반적으로 0.3~0.6%C 범위이지만, 고탄소 주강과 저탄소 주강 사이에 위치하여 중간 탄소 함량을 가진 주강을 말한다. 따라서 0.1~0.2%C 범위도 중탄소 주강에 해당한다.
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54. 게이지강이 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 내마모성이 크고, HRC55 이상의 경도를 가질 것
  2. 담금질에 의한 변형 및 균열이 적을 것
  3. 오랜 시간 경과하여도 치수의 변화가 적을 것
  4. 열팽창계수는 구리와 유사하며 취성이 좋을 것
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "열팽창계수는 구리와 유사하며 취성이 좋을 것"이다. 이유는 게이지강은 온도 변화에 따른 길이 변화가 적어야 하기 때문에 열팽창계수가 낮아야 하며, 또한 취성이 좋아야 하기 때문이다. 취성이 좋다는 것은 강도와 경도가 높으면서도 담금질에 의한 변형 및 균열이 적은 것을 의미한다. 따라서 "내마모성이 크고, HRC55 이상의 경도를 가질 것", "담금질에 의한 변형 및 균열이 적을 것", "오랜 시간 경과하여도 치수의 변화가 적을 것"은 게이지강이 갖추어야 할 조건으로 옳은 것이다.
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55. 주조할 때 주물표면을 금속형 등으로 급냉하여 백선화시켜서 경도를 높이고 내마모성, 내압성을 향상시킨 주철은?

  1. 구상흑연주칠
  2. 칠드주철
  3. 가단주철
  4. 규소주철
(정답률: 알수없음)
  • 주조할 때 주물표면을 금속형 등으로 급냉하여 백선화시켜서 경도를 높이고 내마모성, 내압성을 향상시킨 주철은 칠드주철입니다. 칠드주철은 주철에 3~4%의 탄소와 1~3%의 실리콘, 0.5~1.5%의 망간, 0.1~0.3%의 마그네슘 등을 첨가하여 제조됩니다. 이로 인해 경도와 내마모성, 내압성이 향상되며, 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있습니다.
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56. 쾌삭강(Free cutting steel)에 절삭속도를 크게하기 위하여 첨가하는 주된 원소는?

  1. Ni
  2. Mn
  3. W
  4. S
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "S"입니다. 쾌삭강은 절삭성이 우수한 강종으로, 주된 원소로 황(S)을 첨가하여 합금화합니다. 황은 치수안정성을 높이고, 절삭성을 향상시키는 효과가 있습니다. 따라서 쾌삭강의 절삭속도를 크게하기 위해서는 황을 첨가해야 합니다.
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57. Fe-Fe3C 평형 상태도의 723°C(A1)에서 일어나는 변태로부터 나타나는 조직은?

  1. 마텐자이트
  2. 오스테나이트
  3. 펄라이트
  4. 베이나이트
(정답률: 알수없음)
  • 723°C에서 일어나는 변태는 유도전류 가열로 인한 오스테나이트의 변태로, Fe-Fe3C 평형 상태도에서는 Fe3C이 생성된다. 이때, Fe3C은 시멘타이트 구조를 가지며, 이 구조는 펄라이트를 형성하는데 필요한 구조와 유사하다. 따라서, 723°C에서 일어나는 변태로 인해 생성되는 조직은 펄라이트이다.
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58. 다음 중 가단주철을 설명한 것으로 가장 적합한 것은?

  1. 기계적 특성과 내식성, 내열성을 향상시키기 위해 Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, Al, Cu 등의 합금원소를 첨가한 것이다.
  2. 탄소량 2.5% 이상의 주철을 주형에 주입한 그 상태로 흑연을 구상화한 것이다.
  3. 표면을 칠(chill)상에서 경화시키고 내부조직은 펄라이트와 흑연인 회주철로 해서 전체적으로 인성을 확보한 것이다.
  4. 백주철을 고온도로 장시간 풀림해서 시멘타이트를 분해 또는 감소시키고 인성이나 연성을 증가시킨 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 백주철을 고온도로 장시간 풀림해서 시멘타이트를 분해 또는 감소시키고 인성이나 연성을 증가시킨 것이다. - 가단주철은 고온에서 시멘타이트를 분해시켜 인성과 연성을 높인 주철 합금이다.
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59. 탄소강을 풀림(Annealing)하는 목적과 관계없는 것은?

  1. 결정입도 조절
  2. 상온가공에서 생긴 내부응력 제거
  3. 오스테나이트에서 탄소를 유리시킴
  4. 재료에 취성과 경도부여
(정답률: 알수없음)
  • 탄소강을 풀림(Annealing)하는 목적은 상온가공에서 생긴 내부응력 제거, 결정입도 조절, 오스테나이트에서 탄소를 유리시키는 것입니다. 따라서, "재료에 취성과 경도부여"는 탄소강을 풀림하는 목적과 관계가 없습니다.
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60. 40~50% Ni을 함유한 합금이며, 전기저항이 크고 저항온도 계수가 작으므로 전기저항선이나 열전쌍의 재료로 많이 쓰이는 Ni-Cu합금은?

  1. 엘린바
  2. 라우탈
  3. 콘스탄탄
  4. 인바
(정답률: 알수없음)
  • Ni-Cu 합금 중 콘스탄탄은 전기저항이 크고 저항온도 계수가 작아서 전기저항선이나 열전쌍의 재료로 많이 사용되는 합금입니다. 이는 온도 변화에 따른 전기저항의 변화가 작아서 정확한 측정이 가능하며, 높은 내열성과 내부식성을 가지고 있어서 고온 환경에서도 사용이 가능합니다.
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4과목: 기구학 및 CAD

61. 다음 중 곡면(surface) 모델에 해당하지 않는 사항은?

  1. NC 가공에 필요한 곡면정보를 가지고 있다.
  2. 체적을 계산할 수 있다.
  3. 셰이딩(shading) 처리를 하면 현실감 나는 모델을 화면에서 볼 수 있다.
  4. 설계하고자 하는 부품의 일부 표면을 모델링할 때 적당하다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "체적을 계산할 수 있다."

    이유: 곡면 모델링은 주로 설계하고자 하는 부품의 일부 표면을 모델링할 때 적당하며, NC 가공에 필요한 곡면 정보를 가지고 있어 가공에 활용될 수 있다. 또한 셰이딩 처리를 하면 현실감 있는 모델을 화면에서 볼 수 있다. 하지만 곡면 모델링은 표면의 형태를 모델링하는 것이므로 체적을 계산할 수는 없다. 체적을 계산하려면 곡면 모델링을 기반으로 하는 다른 모델링 방법을 사용해야 한다.
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62. 2차원 CAD에서 원을 지정하는 일반적 방법이 아닌 것은?

  1. 원의 중심과 반경을 지정한다.
  2. 원의 중심과 원주상의 한 정을 지정한다.
  3. 4개의 통과하는 정을 지정한다.
  4. 원의 반경과 두 개의 접하는 직선을 지정한다.
(정답률: 알수없음)
  • 2차원 CAD에서 원을 지정하는 방법 중에서 "4개의 통과하는 정을 지정한다."는 일반적인 방법이 아닙니다. 이는 원의 위치와 크기를 명확하게 지정하지 않기 때문입니다. 일반적으로 원의 중심과 반경, 또는 중심과 원주상의 한 정을 지정하여 원을 그립니다. 또는 원의 반경과 두 개의 접하는 직선을 지정하여 원을 그리는 방법도 있습니다.
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63. 하나의 pixel에 6bit를 저장할 수 있고 color look-up table에 12bit를 저장할 수 있는 color monitor에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. Lookup table에 저장할 수 있는 색의 가지수는 218이다.
  2. 사용자가 선택할 수 있는 색의 가지수는 212이다.
  3. Monitor상에서 동시에 display할 수 있는 색의 가지수는 26이다.
  4. 색을 표현하는데 빨강색, 초록색, 파랑색에 각각 4bit의 정보를 할당할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "색을 표현하는데 빨강색, 초록색, 파랑색에 각각 4bit의 정보를 할당할 수 있다."가 잘못된 설명입니다. 하나의 pixel에 6bit를 저장할 수 있으므로, 빨강색, 초록색, 파랑색 각각에 2bit씩 할당할 수 있습니다. 따라서 각각 4가지의 색상을 표현할 수 있으며, 이는 22와 같습니다.

    Lookup table에 저장할 수 있는 색의 가지수는 218이 됩니다. 이는 6bit씩 총 3개의 색상 정보를 저장할 수 있기 때문입니다.

    사용자가 선택할 수 있는 색의 가지수는 212이 됩니다. 이는 color look-up table에 저장된 12bit의 정보를 이용하여 표현할 수 있는 색상의 가지수입니다.

    Monitor상에서 동시에 display할 수 있는 색의 가지수는 26이 됩니다. 이는 하나의 pixel에 6bit의 정보를 저장할 수 있기 때문에, 26가지의 색상을 동시에 표현할 수 있습니다.
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64. 서로 다른 CAD/CAM 시스템 사이의 데이터 교환 수단으로서 적당하지 않은 것은?

  1. DXF
  2. IGES
  3. PHIGS
  4. STEP
(정답률: 알수없음)
  • PHIGS는 CAD/CAM 시스템 간 데이터 교환을 위한 형식이 아니라, 3차원 그래픽스 표준 인터페이스로 사용되는 기술이기 때문에 데이터 교환 수단으로는 적합하지 않습니다. 따라서, PHIGS는 이 보기에서 적당하지 않은 것입니다.
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65. 날개형 모서리(winged-edge) 데이터 구조에 대하여 틀린 것은?

  1. 면의 구멍 루프를 다룰 수 있다.
  2. 면이 아닌 모서리를 중심으로 한다.
  3. 모서리에는 인접하는 2개의 면에 대한 정보가 포함되어 있다.
  4. 모서리에는 양단의 꼭지점에 인접한 모든 모서리에 대한 정보가 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "모서리에는 양단의 꼭지점에 인접한 모든 모서리에 대한 정보가 있다."가 틀린 것이다. 날개형 모서리 데이터 구조에서는 모서리에 인접한 두 개의 면에 대한 정보와 해당 모서리를 이용하여 이웃한 모서리들 간의 관계를 나타내는 정보가 포함되어 있다. 하지만 양단의 꼭지점에 인접한 모든 모서리에 대한 정보는 포함되어 있지 않다. 이 정보는 다른 데이터 구조를 이용하여 나타내야 한다.
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66. 곡선의 성질 중에서 점선벡터의 변화량과 가장 관련이 깊은 것은?

  1. 곡률(curvature)
  2. 곡선의 길이
  3. 현의 길이
  4. 호의 길이
(정답률: 알수없음)
  • 곡률은 곡선의 점에서의 점선벡터의 변화량을 나타내는 성질이다. 즉, 곡률이 클수록 점선벡터의 변화량이 크다는 것을 의미한다. 따라서 곡률이 가장 관련이 깊다. 곡선의 길이, 현의 길이, 호의 길이는 곡선의 길이와 관련된 성질이므로 점선벡터의 변화량과는 직접적인 연관성이 적다.
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67. NURBS(Nonuniform rational B-spline)의 표현식은 다음과 같다. 이 식에 관련된 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. w : 가중치인자
  2. p : 조정정의 좌표
  3. 구간내에서 기초함수 Ni,k(s)의 값은 0과 1사이의 값을 가진다.
  4. Wi가 모두 1인 경우, 이다.
(정답률: 알수없음)
  • "Wi가 모두 1인 경우, 이다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 이유는 Wi가 모두 1인 경우, 가중치인자가 없어지므로 Ni,k(s)의 값은 pi와 같아지게 된다. 따라서, 이 된다.
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68. 솔리드 모델링 기법중의 하나로서 특정규칙에 의하여 여러 개의 반공간의 교집합으로 표현되는 기본적인 형상들을 기하학적인 불리안 연산으로 조합하여 실제 물체를 생성하는 기법은?

  1. B-rep
  2. CSG
  3. Sweeping
  4. 피쳐기반모델링
(정답률: 알수없음)
  • CSG는 여러 개의 기본적인 형상들을 불리안 연산으로 조합하여 실제 물체를 생성하는 기법이다. 이는 다른 모델링 기법들과는 달리 규칙적인 형상들을 조합하여 물체를 만들기 때문에 정확하고 일관된 결과물을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 CSG가 정답이다.
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69. 점(2, 1)을 중심으로 점(x, y)를 2배 확대하여 점(x', y')을 다음 식으로 구하고자 한다. A에 들어가야 할 내용은?

(정답률: 알수없음)
  • 답은 ""이다.

    2배 확대하면 원래의 점과 새로운 점 사이의 거리가 2배가 되므로, 중심점으로부터의 거리도 2배가 된다. 따라서 새로운 점(x', y')은 중심점 (2, 1)에서 (x, y)까지의 벡터를 2배한 후 중심점에 더해주면 된다.

    즉, (x', y') = (2x-3, 2y-1) 이므로, A에는 ""가 들어가야 한다.
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70. 다음 중 파라메트릭 모델링의 일반적 특징이 아닌 것은?

  1. 도형에 대하여 구속조건의 부여가 가능하다.
  2. 변수 테이블을 사용한다.
  3. 불리안(Boolean) 작업에 의해서 수행된다.
  4. 유사한 형상들의 모델링에 유용하다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "불리안(Boolean) 작업에 의해서 수행된다."

    파라메트릭 모델링은 변수 테이블을 사용하여 도형에 대한 구속조건을 부여하고, 유사한 형상들의 모델링에 유용합니다. 그러나 불리안(Boolean) 작업은 파라메트릭 모델링의 일반적인 특징이 아닙니다. 불리안 작업은 논리적인 연산을 수행하는 데 사용되며, 파라메트릭 모델링과는 별개의 개념입니다.
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71. 동일한 기어에서 지름피치(D.P)가 클수록 잇수와 이의 크기와의 관계를 옳게 설명한 것은?

  1. D.P가 클수록 잇수가 많아지고, 이의 크기는 작아진다.
  2. D.P가 클수록 잇수가 적어지고, 이의 크기는 작아진다.
  3. D.P가 클수록 잇수는 적어지고, 이의 크기는 커진다.
  4. D.P와는 관계가 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 기어의 지름피치(D.P)가 클수록 한 단위 길이당 이빨의 수가 많아지기 때문에 잇수가 많아진다. 그리고 이빨의 크기는 일정한 원주에 맞추어야 하므로 잇수가 많아지면 이의 크기는 작아진다. 따라서 "D.P가 클수록 잇수가 많아지고, 이의 크기는 작아진다."가 옳은 설명이다.
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72. 두 축의 연장선이 만나는 마찰차는?

  1. 홈붙이 마찰차
  2. 원통 마찰차
  3. 원뿔 마찰차
  4. 스큐우(skew) 마찰차
(정답률: 알수없음)
  • 두 축의 연장선이 만나는 마찰차는 원뿔 마찰차입니다. 이는 두 축이 서로 다른 지름을 가지고 있기 때문에, 마찰력이 발생하는 면적이 점점 작아지는 원뿔 모양의 형태를 가지게 됩니다. 따라서 원뿔 마찰차는 다른 마찰차들보다 더 효율적인 전달력을 가지며, 높은 속도와 큰 힘을 전달할 수 있습니다.
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73. 다음 운동 전달기구 중에서 원동절과 종동절의 각속도비가 일정하지 않은 것은?

  1. 타원마찰차
  2. 스퍼기어
  3. 벨트전동기구
  4. 윙기어
(정답률: 알수없음)
  • 타원마찰차는 원동절과 종동절의 크기와 각속도비가 일정하지 않기 때문에 정답입니다. 이는 마찰력이 작용하는 방향이 항상 일정하지 않기 때문에 발생하는 현상입니다. 스퍼기어, 벨트전동기구, 윙기어는 모두 원동절과 종동절의 크기와 각속도비가 일정합니다.
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74. 벨트 전동 장치에서 전달동력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 접촉각이 클수록 큰 동력을 전달시킬 수 있다.
  2. 마찰계수의 값이 클수록 큰 동력을 전달시킬 수 있다.
  3. 원심장력이 클수록 전달동력이 증가 된다.
  4. 장력비가 클수록 전달동력이 커진다.
(정답률: 알수없음)
  • "원심장력이 클수록 전달동력이 증가 된다."라는 설명이 틀린 것이다. 원심장력은 벨트 전동 장치에서 벨트가 회전할 때 발생하는 힘이며, 벨트의 재질과 회전 속도에 따라 달라진다. 하지만 전달동력은 벨트와 풀의 접촉면적, 접촉각, 마찰계수, 장력비 등 여러 요인에 영향을 받는다. 따라서 원심장력이 클수록 전달동력이 증가한다는 설명은 부적절하다.

    원심장력이 클수록 벨트의 재질과 회전 속도에 따라 벨트의 내부 응력이 증가하므로 벨트의 내구성이 감소할 수 있다는 점은 유의해야 한다.
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75. 다음 중에서 가장 정확한 속도비를 얻을 수 있는 전동장치는?

  1. 평 벨트
  2. V 벨트
  3. 로프
  4. 체인
(정답률: 알수없음)
  • 체인은 다른 전동장치에 비해 미세한 슬립이 없기 때문에 가장 정확한 속도비를 얻을 수 있습니다. 또한 체인은 내구성이 뛰어나고 유지보수가 쉬우며 고속 회전에도 견딜 수 있기 때문에 많이 사용됩니다.
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76. 압력각이 20°이고, 모듈이 5, 잇수가 60개인 표준스퍼기어의 법선 피치는 약 얼마인가?

  1. 4.7mm
  2. 14.8mm
  3. 20.7mm
  4. 28.2mm
(정답률: 알수없음)
  • 압력각이 20°이므로, 압력각에 대한 계산식인 모듈 × π / (2 × tan(압력각))을 이용하여 법선 피치를 계산할 수 있다.

    법선 피치 = 모듈 × π / (2 × tan(압력각)) = 5 × π / (2 × tan(20°)) ≈ 14.8mm

    따라서, 정답은 "14.8mm"이다.
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77. 축이 구멍이 있는 기소(機素)에 끼워져 대우를 이루고 있는 경우의 자유도는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 축이 구멍이 있는 기소에 끼워져 대우를 이루고 있는 경우, 축은 회전할 수 있지만 이동할 수는 없습니다. 따라서 축은 한 방향으로 회전하는 자유도와 다른 방향으로 회전하는 자유도 두 가지가 있습니다. 따라서 자유도는 2입니다.
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78. 바로걸기 벨트전동기구에서 원동차의 직경(DA)이 1000mm이고, 회전수(NA)가 120rpm 이며, 종동차의 직경(DB)이 500mm 일 때 종동차의 회전수(NB)는 몇 rpm 인가? (단, 벨트는 전동 중에 미끄럼 및 늘어나지 않는다고 가정하고 벨트 두께는 무시한다.)

  1. 280
  2. 240
  3. 120
  4. 60
(정답률: 알수없음)
  • 바로걸기 벨트전동기구에서 원동차와 종동차는 같은 속도로 회전한다고 가정할 수 있다. 따라서, 원동차의 둘레길이와 종동차의 둘레길이는 같다.

    원동차의 둘레길이 = π × DA = 3.14 × 1000 = 3140mm
    종동차의 둘레길이 = π × DB = 3.14 × 500 = 1570mm

    원동차와 종동차의 둘레길이가 같으므로, 원동차가 1회전할 때 종동차는 몇 회전하는지 구할 수 있다.

    원동차 1회전에 종동차는 = 종동차의 둘레길이 ÷ 원동차의 둘레길이 = 1570 ÷ 3140 = 0.5회전

    따라서, 종동차의 회전수(NB)는 원동차의 회전수(NA)의 반인 60rpm이 된다.

    NB = NA ÷ 2 = 120 ÷ 2 = 60

    정답은 "60"이다.
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79. 그림과 같은 기어열을 만들어 속도비 12를 만들려할 때 각 기어들의 잇수를 옳게 표시한 것은?

  1. ZA=90, ZB=30, ZC=80, Z0=20
  2. ZA=30, ZB=40, ZC=50, Z0=60
  3. ZA=20, ZB=50, ZC=70, Z0=80
  4. ZA=30, ZB=60, ZC=20, Z0=100
(정답률: 알수없음)
  • 속도비는 큰 기어의 잇수를 작은 기어의 잇수로 나눈 값입니다. 따라서, 속도비 12를 만들기 위해서는 큰 기어의 잇수가 작은 기어의 잇수보다 12배 커야 합니다.

    위의 보기 중에서, "ZA=90, ZB=30, ZC=80, Z0=20"이 정답입니다. 이는 ZA와 ZC가 큰 기어이고, ZB와 Z0가 작은 기어이며, ZA와 ZC의 잇수 차이가 12배가 나기 때문입니다.

    다른 보기들은 속도비 12를 만들기 위한 조건을 만족시키지 못합니다. 예를 들어, "ZA=30, ZB=40, ZC=50, Z0=60"의 경우, ZA와 ZC의 잇수 차이가 5/6배로 속도비 12를 만들 수 없습니다.
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80. 자동차의 창 닦기 기구나 만능 제도기 등에 응용된 크랭크 기구는?

  1. 레버 크랭크 기구
  2. 이중 크랭크 기구(평행 크랭크 기구)
  3. 이중 레버 기구(양 레버 기구)
  4. 왕복 슬라이더 크랭크 기구
(정답률: 알수없음)
  • 이중 크랭크 기구(평행 크랭크 기구)는 두 개의 크랭크가 평행하게 움직이는 구조로, 이를 이용해 직선 운동을 수행할 수 있습니다. 따라서 창 닦기 기구나 만능 제도기 등에서 사용되며, 이중 크랭크 기구를 이용하면 더욱 효율적인 작업이 가능합니다.
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