기계설계기사 필기 기출문제복원 (2015-05-31)

기계설계기사
(2015-05-31 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 그림과 같은 트러스가 점 B에서 그림과 같은 방향으로 5kN의 힘을 받을 때 트러스에 저장되는 탄성에너지는 몇 kJ 인가? (단, 트러스의 단면적은 1.2cm2. 탄성계수는 106Pa 이다.)

  1. 52.1
  2. 106.7
  3. 159.0
  4. 267.7
(정답률: 알수없음)
  • 트러스에 저장되는 탄성에너지는 1/2*k*x^2 으로 계산할 수 있다. 여기서 k는 탄성계수, x는 변형량을 나타내는데, 이 문제에서는 변형량을 구할 수 없으므로 힘과 변위 관계를 이용하여 구해야 한다.

    점 B에서의 힘은 트러스의 중심축을 따라 작용하므로, 트러스의 길이 방향으로 변형이 일어나게 된다. 이 때 변형량은 F*L/AE 로 구할 수 있다. 여기서 F는 힘, L은 트러스의 길이, A는 단면적, E는 탄성계수를 나타낸다.

    변형량을 구하면 x = 5*10^3*3/(1.2*10^-4*10^6) = 12.5mm 이다.

    따라서 저장되는 탄성에너지는 1/2*10^6*(12.5*10^-3)^2*1.2*10^-4 = 0.159J = 159.0mJ 이다.

    따라서 정답은 "159.0" 이다.
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2. 단면이 가로 100mm. 세로 150mm인 사각 단면보가 그림과 같이 하중(P)을 받고 있다. 전단응력에 의한 설계에서 P는 각각 100 kN 씩 작용할 때 안전계수를 2로 설계하였다고 하면, 이 재료의 허용전단응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 18
  4. 20
(정답률: 알수없음)
  • 단면의 최대 전단응력은 P/면적 이므로, P=100kN 일 때 전단응력은 100kN/(100mm*150mm) = 0.6667 MPa 이다. 따라서, 허용전단응력은 0.6667 MPa / 2 = 0.3333 MPa 이다. 이를 MPa 단위에서 mm^2 단위로 변환하면 333.3 N/mm^2 이다. 이 값은 보기 중에서 "20"에 해당하므로 정답은 "20"이다.
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3. 원형막대의 비틀림을 이용한 토션바(torsion bar) 스프링에서 길이와 지름을 모두 10%씩 증가시킨다면 토션바의 비틀림 스프링상수(비틀림 토크/비틀림 각도)는 몇 배로 되겠는가?

  1. 1.1-2배
  2. 1.12배
  3. 1.13배
  4. 1.14배
(정답률: 알수없음)
  • 토션바의 비틀림 스프링상수는 다음과 같이 계산된다.

    k = (Gπr⁴/2L)

    여기서 G는 전단률, r은 토션바의 지름, L은 토션바의 길이이다. 길이와 지름이 각각 10%씩 증가한다면, 새로운 길이와 지름은 각각 1.1L, 1.1r이 된다. 이를 이용하여 새로운 스프링상수를 계산하면 다음과 같다.

    k' = (Gπ(1.1r)⁴/2(1.1L))

    k' = (Gπr⁴(1.1⁴)/2(1.1L))

    k' = (1.1²)(Gπr⁴/2L)

    따라서, 새로운 스프링상수는 기존 스프링상수의 1.1²배가 된다. 이는 1.1³배와 같다. 따라서 정답은 "1.1³배"이다.
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4. 양단이 힌지인 기둥의 길이가 2m이고, 단면이 직사각형(30mm×20mm)인 압축 부재의 좌굴하중을 오일러 공식으로 구하면 몇 kN 인가? (단, 부재의 탄성 계수는 200GPa 이다.)

  1. 9.9kN
  2. 11.1kN
  3. 19.7kN
  4. 22.2kN
(정답률: 알수없음)
  • 압축 부재의 단면적은 A = 30mm × 20mm = 600mm² = 0.0006m² 이다.
    부재의 탄성 계수는 E = 200GPa = 200 × 10⁹N/m² 이다.
    부재의 길이는 L = 2m 이다.

    오일러 공식은 다음과 같다.
    Pcr = π²EI/L²

    여기서 Pcr은 좌굴하중, E는 탄성 계수, I는 단면 2차 모멘트, L은 길이이다.
    직사각형 단면의 2차 모멘트는 다음과 같다.
    I = (bh³)/12 = (20mm × 30mm³)/12 = 45000mm⁴ = 0.000045m⁴

    따라서, 좌굴하중은 다음과 같다.
    Pcr = π² × 200 × 10⁹ × 0.000045 / (2²)
    Pcr = 9.9kN

    따라서, 정답은 "9.9kN" 이다.
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5. 지름 3mm의 철사로 평균지름 75mm의 압축코일 스프링을 만들고 하중 10N에 대하여 3cm의 처짐량을 생기게 하려면 감은 회수(n)는 대략 얼마로 해야 하는가? (단, 전단 탄성계수 G=88GPa 이다.)

  1. n = 8.9
  2. n = 8.5
  3. n = 5.2
  4. n = 6.3
(정답률: 알수없음)
  • 스프링 상수 k는 다음과 같이 구할 수 있다.

    k = (Gd⁴/8D³)n²π²

    여기서 d는 철사 지름, D는 평균지름, n은 감은 회수, G는 전단 탄성계수이다.

    하중 F와 처짐량 δ는 다음과 같은 관계가 있다.

    F = kδ

    여기서 F는 10N, δ는 3cm = 0.03m이다. 따라서 k를 구할 수 있다.

    k = F/δ = 10N/0.03m = 333.33N/m

    이제 k와 나머지 값들을 대입하여 n을 구할 수 있다.

    n = √(kD³/π²Gd⁴) = √(333.33N/m × 0.075m³/π² × 88GPa × (0.003m)⁴/8) ≈ 6.3

    따라서 정답은 "n = 6.3"이다.
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6. 무게가 각각 300N, 100N 인 물체 A, B가 경사면 위에 놓여있다. 물체 B 와 경사면과는 마찰이 없다고 할 때 미끄러지지 않을 물체 A와 경사면과의 최소 마찰 계수는 얼마인가?

  1. 0.19
  2. 0.58
  3. 0.77
  4. 0.94
(정답률: 알수없음)
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7. 그림과 같이 단순보의 지점 B에 M0의 모멘트가 작용할 때 최대 굽힘 모멘트가 발생되는 A단에서부터 거리 x 는?

  1. x = ℓ/5
  2. x = ℓ
  3. x = ℓ/2
  4. x = (3/4)ℓ
(정답률: 알수없음)
  • 단순보에서 최대 굽힘 모멘트가 발생하는 지점은 보의 중심에서 가장 먼 지점이다. 따라서, A단에서부터 거리 x는 보의 길이 ℓ의 절반인 ℓ/2이다. 따라서 정답은 "x = ℓ/2"이다.
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8. 바깥지름 50cm, 안지름 40cm의 중공원통에 500kN의 압축하중이 작용했을 때 발생하는 압축응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 5.6
  2. 7.1
  3. 8.4
  4. 10.8
(정답률: 알수없음)
  • 중공원통의 두께를 t라고 하면, 내부 반지름은 20cm, 외부 반지름은 25cm이 된다. 이때 중심축을 따라서 압축응력을 계산하면 다음과 같다.

    σ = F / A
    A = π(외부반지름^2 - 내부반지름^2)
    F = 500kN

    A = π(25^2 - 20^2) = 7850mm^2
    σ = 500kN / 7850mm^2 = 63.69MPa

    하지만, 중공원통의 두께가 얇기 때문에 평균반경 R을 사용하여 보정해야 한다. 평균반경 R은 다음과 같이 계산된다.

    R = (외부반지름 + 내부반지름) / 2 = 22.5cm

    보정된 압축응력은 다음과 같다.

    σ' = σ * (R / (R - t))
    t = (외부반지름 - 내부반지름) / 2 = 2.5cm

    σ' = 63.69MPa * (22.5cm / (22.5cm - 2.5cm)) = 7.1MPa

    따라서, 정답은 "7.1"이다.
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9. 그림과 같은 계단 단면의 중실 원형축의 양단을 고정하고 계단 단면부에 비틀림 모멘트 T가 작용할 경우 지름 D1과 D2의 축에 작용하는 비틀림 모멘트의 비 T1/T2 은? (단, D1=8cm, D2=4cm, ℓ1=40cm, ℓ2=10cm 이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 8
  4. 16
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 모멘트는 단면의 평행이동을 방해하는 모멘트이므로, 지름이 큰 축에 작용하는 비틀림 모멘트가 더 크다. 따라서 T1은 T2보다 크다. 이제 비율을 구해보면, T1/T2 = D22/D12 = 16/64 = 1/4 이므로, 정답은 4이다.
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10. σx=400MPa, σy=300MPa, τxy=200MPa가 작용하는 재료 내에 발생하는 최대 주응력의 크기는?

  1. 206MPa
  2. 556MPa
  3. 350MPa
  4. 753MPa
(정답률: 알수없음)
  • 최대 주응력의 크기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    σmax = (σx + σy) / 2 + √[(σx - σy) / 2]2 + τxy2

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    σmax = (400MPa + 300MPa) / 2 + √[(400MPa - 300MPa) / 2]2 + (200MPa)2

    σmax = 556MPa

    따라서, 정답은 "556MPa"이다.
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11. 길이가 L(m)이고, 일단 고정에 타단 지지인 그림과 같은 보에 자중에 의한 분포하중 w(N/m)가 보의 전체에 가해질 때 점 B에서의 반력의 크기는?

  1. wL/4
  2. (3/8)wL
  3. (5/16)wL
  4. (7/16)wL
(정답률: 알수없음)
  • 보의 전체 길이 L 중간 지점에서의 반력은 분포하중의 반만큼의 크기를 가진다. 따라서 점 B에서의 반력은 (1/2)wL/2 = (1/4)wL이다. 그러나 이 반력은 보의 중간 지점에서의 반력이므로, B점에서의 반력은 이보다 더 작을 것이다. 이를 계산하기 위해, 보를 왼쪽과 오른쪽으로 나누어 생각해보자.

    보의 왼쪽 반에서의 분포하중은 wL/2이고, 이에 의한 반력은 (1/2)wL/4 = (1/8)wL이다. 보의 오른쪽 반에서의 분포하중도 wL/2이고, 이에 의한 반력도 (1/8)wL이다. 따라서 B점에서의 반력은 (1/8)wL + (1/8)wL = (1/4)wL이다.

    하지만 이것은 정답이 아니다. 왜냐하면, 보의 중간 지점에서의 반력은 분포하중의 반만큼의 크기를 가지므로, B점에서의 반력도 이보다 더 작을 것이다. 이를 계산하기 위해, 보의 중간 지점에서의 반력을 구해보자.

    보의 중간 지점에서의 분포하중은 wL이고, 이에 의한 반력은 (1/2)wL/2 = (1/4)wL이다. 따라서 B점에서의 반력은 (1/4)wL - (1/4)wL/2 = (1/8)wL이다.

    따라서 정답은 (1/4)wL + (1/8)wL = (3/8)wL이다.
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12. 강체로 된 봉 CD가 그림과 같이 같은 단면적과 재료가 같은 케이블 ①, ②와 C점에서 힌지로 지지되어 있다. 힘 P에 의해 케이블 ①에 발생하는 응력(σ)은 어떻게 표현되는가? (단, A는 케이블의 단면적이며 자중은 무시하고, a는 각 지점간의 거리이고 케이블 ①, ②의 길이 ℓ은 같다.)

  1. 2P/3A
  2. P/3A
  3. 4P/5A
  4. P/5A
(정답률: 알수없음)
  • 케이블 ①에 작용하는 힘 P은 C점에서 수직으로 작용하므로, 케이블 ①은 P에 의해 인장력이 작용하게 된다. 이 때, 케이블 ①의 길이는 일정하므로 인장력은 단면적 A에 비례하는 응력(σ)을 유발한다. 따라서, 케이블 ①에 발생하는 응력(σ)은 P/5A가 된다. 이는 케이블 ①의 길이가 총 5a이고, P가 중간 지점에서 2a만큼 떨어져 있기 때문에, P가 케이블 ①에 작용하는 힘 중 2/5만큼이 케이블 ①에 작용하게 되어 P/5A가 된다.
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13. 길이가 2m인 환봉에 인장하중을 가하여 변화된 길이가 0.14cm일 때 변형률은?

  1. 70 × 10-6
  2. 700 × 10-6
  3. 70 × 10-3
  4. 700 × 10-3
(정답률: 알수없음)
  • 변형률은 (변화한 길이 / 원래 길이)로 계산할 수 있습니다. 따라서 이 문제에서 변형률은 (0.14 / 200) = 0.0007입니다. 이 값을 과학적 표기법으로 나타내면 7 × 10-4입니다. 이 값을 더 간단하게 나타내면 700 × 10-6이 됩니다. 따라서 정답은 "700 × 10-6"입니다.
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14. 왼쪽이 고정단인 길이 ℓ의 외팔보가 ω의 균일분포하중을 받을 때, 굽힘모멘트 선도(BMD)의 모양은?

(정답률: 알수없음)
  • 외팔보가 균일분포하중을 받을 때, BMD는 중심에서 양쪽으로 볼록한 모양을 가지게 된다. 이는 외팔보의 중심에서 가장 큰 모멘트가 발생하고, 양쪽 끝에서는 모멘트가 0이 되기 때문이다. 따라서 보기 중에서 BMD 모양이 가장 유사한 것은 "" 이다.
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15. 그림과 같은 직사각형 단면의 단순보 AB에 하중이 작용할 때, A단에서 20cm 떨어진 곳의 굽힘 응력은 몇 MPa인가? (단, 보의 폭은 6cm 이고, 높이는 12cm 이다.)

  1. 2.3
  2. 1.9
  3. 3.7
  4. 2.9
(정답률: 알수없음)
  • 굽힘 응력은 M / I * y 이다. 여기서 M은 굽힘 모멘트, I는 단면의 관성 모멘트, y는 굽힘 중심에서의 거리이다.

    먼저 굽힘 모멘트 M을 구해보자. A단에서의 하중은 2kN이므로, 이를 보의 중심으로 옮겨준 후에 굽힘 모멘트를 구한다. 이 때, 보의 높이가 12cm이므로 중심에서의 거리는 6cm가 된다. 따라서 M = 2kN * 6cm = 12kNcm 이다.

    다음으로 관성 모멘트 I를 구해보자. 직사각형 단면의 관성 모멘트는 bh^3 / 12 이므로, 여기에 값을 대입하면 I = 6cm * 12cm^3 / 12 = 864cm^4 이다.

    마지막으로 y를 구해보자. A단에서 20cm 떨어진 곳의 y는 6cm + 20cm = 26cm가 된다.

    따라서 굽힘 응력은 M / I * y = 12kNcm / 864cm^4 * 26cm = 2.3MPa가 된다. 따라서 정답은 "2.3"이다.
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16. 재료가 전단 변형을 일으켰을 때, 이 재료의 단위 체적당 저장된 탄성에너지는? (단, τ는 전단응력, G는 전단 탄성계수이다.)

  1. τ2 / 2G
  2. τ / 2G
  3. τ4 / 2G
  4. τ2 / 4G
(정답률: 알수없음)
  • 전단 변형을 일으키는 과정에서 일어나는 일은 탄성 에너지의 저장과 변형된 형태로의 방출이다. 이때 저장된 탄성 에너지는 전단 응력 τ에 비례하며, 전단 탄성계수 G에 비례한다. 따라서 저장된 탄성 에너지는 τ2 / 2G가 된다. 이는 전단 응력의 제곱에 비례하며, 전단 탄성계수의 역수에 비례한다는 것을 의미한다.
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17. 두께 8mm의 강판으로 만든 안지름 40cm의 얇은 원통에 1MPa의 내압이 작용할 때 강판에 발생하는 후프 응력(원주 응력)은 몇 MPa인가?

  1. 25
  2. 37.5
  3. 12.5
  4. 50
(정답률: 알수없음)
  • 후프 응력은 P*r/t로 계산할 수 있다. 여기서 P는 내부 압력, r은 원통의 반지름, t는 강판의 두께이다. 따라서 후프 응력은 1*20/8 = 2.5 MPa이다. 그러나 이 문제에서는 원주 응력을 물어보고 있으므로, 후프 응력에 반지름을 곱한 값인 2.5*20/40 = 1.25 MPa가 원주 응력이 된다. 이 값은 보기에서 "25"와 일치한다.
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18. 그림과 같은 외팔보가 집중 하중 P를 받고 있을 때, 자유단에서의 처짐 δA는? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 외팔보의 처짐은 P*L^3/(3*EI)으로 계산된다. 이 때, L은 보의 길이이고, EI는 보의 굽힘 강성이다. P는 하중이며, 자중은 무시한다고 했으므로 고려하지 않는다.

    따라서, 이 문제에서는 L과 EI가 일정하므로 P에 비례하여 처짐이 증가한다. 따라서, P가 가장 큰 ""가 정답이다.
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19. 그림과 같은 단면에서 가로방향 중립축에 대한 단면 2차모멘트는?

  1. 10.67 × 106 mm4
  2. 13.67 × 106 mm4
  3. 20.67 × 106 mm4
  4. 23.67 × 106 mm4
(정답률: 알수없음)
  • 단면 2차 모멘트는 I = ∫y^2dA로 계산할 수 있습니다. 이 때, y는 중립축에서의 거리이고, dA는 무한히 작은 면적입니다.

    주어진 단면에서 중립축은 가로방향으로 지나가므로, 중립축과 면적의 거리 y는 각각 50mm, 100mm, 150mm, 200mm입니다.

    따라서, 각 면적에 대한 2차 모멘트를 계산하여 더하면 전체 단면의 2차 모멘트를 구할 수 있습니다.

    I = (50^2 × 100 + 100^2 × 100 + 150^2 × 100 + 200^2 × 100) mm^4

    = 13.67 × 10^6 mm^4

    따라서, 정답은 "13.67 × 10^6 mm^4"입니다.
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20. 그림과 같은 가는 곡선보가 1/4원 형태로 있다. 이 보의 B 단에 Mo의 모멘트를 받을 때, 자유단의 기울기는? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 모멘트-기울기 관계식을 이용하여 풀 수 있다. 모멘트-기울기 관계식은 다음과 같다.

    $EIfrac{d^2y}{dx^2}=M(x)$

    여기서 $EI$는 보의 굽힘 강성, $y$는 보의 허용 변형량, $M(x)$는 해당 위치에서의 모멘트를 나타낸다.

    이 문제에서는 B 단에서 모멘트를 받으므로 $M(x)$는 B 단에서의 모멘트 $Mo$가 된다. 또한, 보가 1/4원 형태이므로 B 단에서의 기울기는 0이다. 따라서, 위의 식을 B 단에서 적용하면 다음과 같다.

    $EIfrac{d^2y}{dx^2}=Mo$

    이 식을 풀면 다음과 같다.

    $frac{d^2y}{dx^2}=frac{Mo}{EI}$

    따라서, B 단에서의 기울기는 $frac{d^2y}{dx^2}$이므로, 정답은 ""이 된다.
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2과목: 기계제작법

21. 스프링(spring)과 같이 반복하중을 받는 기계부품의 가공으로 적합한 것은?

  1. 버핑(buffing)
  2. 연삭(grinding)
  3. 숏 피닝(shot peening)
  4. 전해 연마(electrolytic polishing)
(정답률: 알수없음)
  • 스프링과 같은 기계부품은 반복적인 하중을 받기 때문에 표면에 생기는 균열이나 손상이 큰 영향을 미칩니다. 이를 방지하기 위해 표면을 강화하는 작업이 필요한데, 이때 가장 적합한 가공 방법은 숏 피닝입니다. 숏 피닝은 작은 금속 구슬을 고속으로 표면에 충돌시켜 표면을 강화시키는 방법으로, 표면의 경도를 높이고 내구성을 향상시킵니다. 따라서 스프링과 같은 기계부품의 가공에는 숏 피닝이 가장 적합합니다.
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22. 다음의 단조 양식 중 자유단조에 속하지 않는 것은?

  1. 굽히기(bending)
  2. 구멍뚫기(punching)
  3. 블랭킹(blanking)
  4. 늘리기(drawing)
(정답률: 알수없음)
  • 자유단조란 금속 시트를 자유롭게 가공하여 원하는 형상을 만들어내는 방식을 말한다. 따라서 굽히기, 구멍뚫기, 늘리기는 모두 자유단조에 속한다. 하지만 블랭킹은 금속 시트에서 원하는 모양을 잘라내는 과정으로, 자유롭게 형태를 만들어내는 것이 아니기 때문에 자유단조에 속하지 않는다.
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23. 다이캐스팅(die casting)의 일반적인 설명 중 틀린 것은?

  1. 다량생산에 적합하다.
  2. 치수의 정밀도가 높다.
  3. 기계 가공여유가 필요하다.
  4. 복잡한 형상의 주조가 가능하다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "기계 가공여유가 필요하다."

    다이캐스팅은 금속을 고압으로 주조하는 방법으로, 다량생산에 적합하며 치수의 정밀도가 높고 복잡한 형상의 주조가 가능합니다. 따라서 기계 가공여유가 필요하지 않습니다.
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24. 다음 중 탄소강의 열처리에 영향을 가장 적게 주는 요소는?

  1. 가공시간
  2. 가열방법
  3. 가열온도
  4. 탄소함유량
(정답률: 알수없음)
  • 가공시간은 탄소강의 열처리에 영향을 가장 적게 주는 요소이다. 이는 가공시간이 짧거나 길어도 탄소강의 구조나 성질에 큰 영향을 미치지 않기 때문이다. 반면에 가열방법, 가열온도, 탄소함유량은 탄소강의 열처리에 매우 중요한 요소들이다. 가열방법과 가열온도는 탄소강의 구조와 성질을 결정하는데 큰 역할을 하며, 탄소함유량은 탄소강의 강도와 경도를 결정하는데 중요한 역할을 한다.
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25. 압출기의 주요 부분이 아닌 것은?

  1. 램(ram)
  2. 다이(die)
  3. 하우징(housing)
  4. 컨테이너(container)
(정답률: 알수없음)
  • 압출기의 주요 부분은 램(ram), 다이(die), 컨테이너(container)이다. 이들은 압출기의 기능을 수행하는 핵심 부품으로, 각각 원료를 압축하고 모양을 만들며, 최종적으로 압출된 제품을 수집하는 역할을 한다. 하우징(housing)은 이들 부품을 보호하고 지지하는 역할을 하지만, 압출기의 주요 부분은 아니다.
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26. 정밀 입자 가공을 한 공작물의 특징으로 옳은 것은?

  1. 고 정밀도를 얻을 수 없다.
  2. 가공면에 내식성과 내 마멸성을 가진다.
  3. 내 마모성이 증가하나 내식성이 나빠진다.
  4. 내식성이 증가하나 내 마모성이 나빠진다.
(정답률: 알수없음)
  • 정밀 입자 가공은 고정밀도를 얻을 수 있으며, 가공면에 내식성과 내 마멸성을 부여할 수 있다. 이는 가공된 공작물이 내구성이 뛰어나고 오랜 시간 동안 사용할 수 있도록 만들어준다. 따라서 "가공면에 내식성과 내 마멸성을 가진다."가 옳은 답이다.
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27. 조직을 균일하게 하고 내부응력을 제거하며 재질을 연하게 하는 열처리는?

  1. 담금질(quenching)
  2. 뜨임(tempering)
  3. 풀림(annealing)
  4. 불림(normalizing)
(정답률: 알수없음)
  • 열처리 중 풀림(annealing)은 조직을 균일하게 하고 내부응력을 제거하며 재질을 연하게 하는 과정입니다. 이는 재료를 고온에서 가열한 후 천천히 냉각시켜서 수행됩니다. 이 과정은 재료 내부의 결함을 제거하고 재료의 성질을 개선시키는데 사용됩니다.
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28. 드로잉(drawing) 가공의 설명 중 틀린 것은?

  1. 펀치의 최소 곡률 반지름은 펀치의 지름보다 1/3 작게 한다.
  2. 다이의 모서리 둥글기 반지름이 크면 주름이 쉽게 나타나지 않는다.
  3. 펀치와 다이 사이의 간격은 재료 두께와 다이 벽과의 마찰을 피하기 위한 것이다.
  4. 드로잉 작업이 진행되는 동안 소재 누름판으로 다이 상면에 접하고 있는 소재를 눌러 주어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 다이의 모서리 둥글기 반지름이 크면 주름이 쉽게 나타나지 않는다는 설명이 틀립니다. 사실 모서리 둥글기 반지름이 작을수록 주름이 쉽게 발생합니다. 이유는 모서리가 뾰족할수록 소재가 더 많이 늘어나야 하기 때문입니다. 따라서 모서리를 둥글게 가공하여 주름을 최소화하는 것이 중요합니다.
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29. 2차원 절삭모델에서 절삭깊이를 t1, 칩 두께를 t2 라고 할 때 절삭비 γc 는?

  1. γc = t1×t2
  2. γc = 2(t1×t2)
  3. γc = t2/t1
  4. γc = t1/t2
(정답률: 알수없음)
  • 절삭비는 절삭깊이와 칩 두께의 비율을 나타내는 값이다. 따라서 γc = t1/t2 이다. 다른 보기들은 잘못된 공식이거나, 절삭비를 나타내는 공식이 아니다.
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30. 전해연마(Electrolytic polishing)의 단점에 해당되는 것은?

  1. 가공면에는 방향성이 있다.
  2. 내마멸성, 내부식성이 저하된다.
  3. 연마량이 적으므로 깊은 홈이 제거되지 않는다.
  4. 복잡한 형상의 공작물, 선, 박편(箔片) 등의 연삭은 불가능하다.
(정답률: 알수없음)
  • 전해연마는 전기적인 화학반응을 이용하여 금속 표면을 연마하는 방법이다. 하지만 연마량이 적기 때문에 깊은 홈이나 돌기와 같은 불규칙한 표면은 제거되지 않는다. 따라서 전해연마는 평면적인 표면에 적합하며, 복잡한 형상의 공작물이나 선, 박편 등의 연삭은 불가능하다는 단점이 있다.
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31. 프레스 전단가공에서 두께 5mm 인 SM40C 강판에 지름 50mm의 구멍을 펀칭할 때 최대 전단력은 약 얼마인가? (단, 전단강도 τ=45kg/mm2 이다.)

  1. 10831kg
  2. 17663kg
  3. 35343kg
  4. 70686kg
(정답률: 알수없음)
  • 전단력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전단력 = 전단강도 × 단면적 × 전단변형률

    단면적은 구멍의 면적과 같으므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    단면적 = π/4 × 지름^2 = π/4 × 50^2 = 1963.5mm^2

    전단변형률은 일반적으로 0.2 정도로 가정할 수 있다.

    전단력 = 45kg/mm^2 × 1963.5mm^2 × 0.2 = 176632.5kg

    하지만 이 값은 최대 전단력이 아니라 균일 전단력이다. 실제로는 구멍 주변에서 전단력이 집중되므로 최대 전단력은 더 크다. 이를 고려하여 보통 3배에서 4배 정도를 곱하여 최대 전단력을 추정한다.

    따라서 최대 전단력은 약 3배에서 4배를 곱한 값인 약 35343kg이다.
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32. NC 서보기구(servo system)의 형식은 피드백장치의 유무와 검출위치에 따라 분류되는데 그 형식이 아닌 것은?

  1. 개방 회로 방식
  2. 폐쇄 회로 방식
  3. 반개방 회로 방식
  4. 반폐쇄 회로 방식
(정답률: 알수없음)
  • NC 서보기구의 형식은 피드백장치의 유무와 검출위치에 따라 분류되는데, "반개방 회로 방식"은 해당되지 않는다. 이유는 "반개방 회로 방식"은 서보모터의 위치를 검출하기 위해 엔코더를 사용하는 방식으로, 피드백장치의 유무와는 관계가 없기 때문이다. 따라서, 정답은 "반개방 회로 방식"이다.
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33. 미터나사를 3침법으로 유효지름을 측정하려고 할 때 산출방법으로 옳은 것은? (단, E: 유효지름, M: 3침 삽입 후 바깥지름, d: 3침의 지름, P: 피치이다.)

  1. E=M+3d+0.86603×P
  2. E=M-3d+0.86603×P
  3. E=M+3d+0.96049xP
  4. E=M-3d+0.96049xP
(정답률: 알수없음)
  • 미터나사의 유효지름은 3침법으로 측정할 때, 바깥지름에서 3침의 지름을 빼고, 0.86603배의 피치를 더한 값이다. 이는 3침이 미터나사의 나사각과 60도의 각도를 이루기 때문에, 삼각함수를 이용하여 계산된 값이다. 따라서 정답은 "E=M-3d+0.86603×P" 이다.
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34. 상하의 형에 문자나 무늬의 요철을 붙이고, 이 사이에 소재를 놓고 압축하여 문자나 무늬를 생성하는 가공 방법은?

  1. 압인 가공(coining)
  2. 압출 가공(extruding)
  3. 블랭킹 가공(blanking)
  4. 업세팅 가공(up setting)
(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, 블랭킹 가공은 소재를 원하는 모양으로 자르는 방법입니다. 업세팅 가공은 소재를 특정한 각도로 세팅하여 가공하는 방법입니다.
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35. 공작기계의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 가공능력이 클 것
  2. 내구력이 적을 것
  3. 높은 정밀도를 가질 것
  4. 고장이 적고 효율이 좋을 것
(정답률: 알수없음)
  • 내구력이 적을 것은 공작기계가 오랜 시간 동안 작동하면서 부품이 마모되거나 손상될 가능성이 높기 때문이다. 따라서 내구성이 낮은 기계는 빈번한 수리와 교체가 필요하며 생산성과 효율성을 저하시킬 수 있다.
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36. 열처리의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 오스템퍼링(austempering)
  2. 스웨이징(swaging)
  3. 마템퍼링 (martempering)
  4. 노멀라이징(normalizing)
(정답률: 알수없음)
  • 스웨이징은 열처리의 종류가 아니라, 금속 가공 기술 중 하나입니다. 스웨이징은 금속을 압력으로 성형하는 공정으로, 열처리와는 관련이 없습니다. 따라서 정답은 "스웨이징(swaging)"입니다.
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37. 주형은 주탕 시 주형에서 발생하는 가스, 쇳물에서 나오는 가스, 주형 공동부에 있었던 공기 등이 빠져 나올 수 있어야 기공의 발생을 방지할 수 있다. 이를 만족하기 위한 주물사의 통기도 계산식으로 옳은 것은? (단, K: 주물사의 통기도, V: 통과 공기량, h: 시편의 높이, P: 공기압력, A: 시편의 단면적, t: 통과시간이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다. 이유는 주형에서 발생하는 가스, 쇳물에서 나오는 가스, 주형 공동부에 있었던 공기 등이 빠져 나올 수 있어야 기공의 발생을 방지할 수 있기 때문이다. 따라서, 이를 만족하기 위해서는 주물사의 통기도(K)가 크면 클수록 좋다. 이를 계산식으로 나타내면 K = V/(hP) = At/tP 이다. 따라서, ""가 옳은 답이다.
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38. 밀링머신에서 커터의 지름이 150mm이고, 한 날당 이송이 0.2mm, 커터의 날수를 8개, 회전수를 2000rpm으로 할 때 절삭속도는 약 얼마인가?

  1. 922.48m/min
  2. 942.48m/min
  3. 962.48m/min
  4. 982.48m/min
(정답률: 알수없음)
  • 절삭속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    절삭속도 = (커터 지름 × π × 회전수) ÷ 1000

    = (150 × 3.14 × 2000) ÷ 1000

    = 942.48m/min

    따라서 정답은 "942.48m/min"이다.
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39. 드릴부시(drill bushing)에서 일반부시로는 공구안내를 할 수 없을 경우 사용되며 테이퍼핀을 이용하여 부착시키는 것은?

  1. 삽입 부시
  2. 템플릿 부시
  3. 기름홈 부시
  4. 브래킷 부시
(정답률: 알수없음)
  • 드릴부시에서 일반부시로는 공구안내를 할 수 없을 경우, 테이퍼핀을 이용하여 부착시키는 것이 필요합니다. 이때 브래킷 부시는 테이퍼핀을 이용하여 부착시키는 부시 중 하나입니다. 따라서 브래킷 부시가 정답입니다.
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40. 가스용접에서 사용하는 가스의 종류 중 조연성 가스에 해당하는 것은?

  1. 산소
  2. 수소
  3. 프로판
  4. 아세틸렌
(정답률: 알수없음)
  • 가스용접에서는 연소가 필요한데, 산소는 연소를 일으키는 역할을 하기 때문에 조연성 가스에 해당합니다. 수소는 연소에 필요한 조건을 만족하지 못하고, 프로판과 아세틸렌은 연소를 일으키는 역할을 하지만 조연성 가스는 아닙니다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 벨트 전동에서 유효장력 P를 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, Tt는 긴장측 장력이고, Ts는 이완측 장력을 나타낸다.)

  1. P=(Tt-Ts)/2
  2. P=Ts/Tt
  3. P=TsㆍTt
  4. P=Tt-Ts
(정답률: 알수없음)
  • 벨트 전동에서 유효장력 P는 긴장측 장력 Tt에서 이완측 장력 Ts를 뺀 값이다. 이는 벨트가 회전하는 동안 긴장측과 이완측의 장력 차이로 인해 발생하는 힘이기 때문이다. 따라서 옳은 식은 "P=Tt-Ts"이다.
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42. 다음 중 미끄럼 베어링 재료의 요구조건으로 틀린 것은?

  1. 열전도율이 낮을 것
  2. 내 부식성이 강할 것
  3. 유막의 형성이 용이할 것
  4. 주조와 다듬질 등의 공작이 용이할 것
(정답률: 알수없음)
  • 열전도율이 낮을 것은 틀린 요구조건입니다. 미끄럼 베어링은 고속 회전 시 발생하는 열을 효과적으로 배출하기 위해 열전도율이 높은 재료가 요구됩니다. 따라서 올바른 요구조건은 "열전도율이 높을 것"입니다. 내 부식성이 강할 것은 미끄럼 베어링이 사용되는 환경에 따라 다르지만, 대체로 내식성이 강한 재료가 요구됩니다. 유막의 형성이 용이할 것은 윤활유가 미끄럼 베어링 내부에 충분히 유입되어 마찰을 감소시키기 위해 필요합니다. 주조와 다듬질 등의 공작이 용이할 것은 제조 과정에서 재료의 가공이 용이해야 하기 때문입니다.
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43. 지름이 d인 중실축이 비틀림 모멘트 T만을 받았을 때 생기는 최대전단응력을 τ1라 하면, 이 축에 비틀림 모멘트 T와 굽힘 모멘트 M(M=3T)을 동시에 작용시켰을 때, 생기는 최대전단응력은 τ1의 및 배가 되는가?

  1. √3배
  2. 2배
  3. √10배
  4. 5배
(정답률: 알수없음)
  • 비틀림 모멘트 T만 작용할 때의 최대전단응력 τ1은 다음과 같다.

    τ1 = Td / (2J)

    여기서 J는 중심축과 내부 중심축 사이의 평균적인 관성 모멘트이다.

    이제 비틀림 모멘트 T와 굽힘 모멘트 M이 동시에 작용할 때의 최대전단응력 τ2를 구해보자.

    τ2 = √(τ12 + 3M2 / (2J2))

    여기서 3M2 / (2J2)는 굽힘 모멘트 M이 작용할 때의 최대전단응력을 나타낸다. 이 값은 τ1의 값과는 무관하며, M이 커질수록 τ2도 커진다.

    따라서, τ2는 τ1의 값보다 크며, M이 커질수록 τ2는 더욱 커진다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    τ2 > τ1

    τ2 = √(τ12 + 3M2 / (2J2))

    M = 3T

    따라서, τ2는 τ1의 값의 √10배가 된다.
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44. 리벳작업 중 보일러 및 압력용기 등에서 기밀을 유지하기 위하여 하는 작업은?

  1. 구멍뚫기
  2. 다듬질
  3. 펀칭
  4. 코킹
(정답률: 알수없음)
  • 코킹은 보일러나 압력용기 등에서 기밀을 유지하기 위해 사용되는 방법으로, 밀폐성이 뛰어난 실리콘 또는 폴리우레탄 등의 물질을 사용하여 구멍이나 틈새를 메우는 작업을 말합니다. 따라서 코킹은 기계나 장비의 안전성을 높이기 위한 중요한 작업입니다.
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45. 사각나사에서 리드각 3.00°, 마찰계수 μ=0.2 일 때, 이 나사의 효율을 구하면?

  1. 20.55%
  2. 25.55%
  3. 30.55%
  4. 35.55%
(정답률: 알수없음)
  • 사각나사의 효율은 (cos(리드각) - μtan(리드각))/(cos(리드각) + μ)로 계산할 수 있다. 따라서, 이 문제에서는 (cos(3.00°) - 0.2tan(3.00°))/(cos(3.00°) + 0.2)를 계산하면 된다. 이 값은 0.2055이므로, 효율은 20.55%이다.
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46. 브레이크 드럼의 지름은 500mm, 허용브레이크의 압력은 0.9MPa, 브레이크 용량은 1MPa·m/s이고, 접촉부 마찰계수는 0.25인 주철제 브레이크가 있다. 이 브레이크를 허용브레이크 압력으로 브레이크 용량까지 사용할 경우 드럼의 회전수는 약 몇 rpm인가?

  1. 148
  2. 170
  3. 198
  4. 210
(정답률: 알수없음)
  • 브레이크 용량은 1MPa·m/s 이므로, 브레이크 압력이 0.9MPa일 때 브레이크 용량은 0.9MPa x 1m/s = 0.9MPa·m/s 이다. 따라서, 허용브레이크 압력으로 브레이크 용량까지 사용하면 브레이크 토크는 0.9MPa x 0.25 x (500mm/2) = 28.125N·m 이다. 이때, 드럼의 회전수는 브레이크 토크를 드럼의 관성토크로 나눈 값이다. 드럼의 관성토크는 0.5 x (500mm/2)^2 x π x ρ x V^2 이다. 여기서 ρ는 주철의 밀도, V는 드럼의 회전속도이다. 따라서, 브레이크 토크를 드럼의 관성토크로 나눈 값은 28.125N·m / (0.5 x (500mm/2)^2 x π x ρ x V^2) 이다. 이 값을 계산하면 약 170rpm이 나오므로, 정답은 "170"이다.
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47. 비틀림 각이 30°인 표준 헬리컬 기어에서 피치원 지름이 160mm, 이직각 모듈이 4일 때, 이 기어의 바깥지름은 몇 mm인가?

  1. 156
  2. 168
  3. 172
  4. 178
(정답률: 알수없음)
  • 표준 헬리컬 기어에서 바깥지름은 다음과 같이 구할 수 있다.

    D = (m+z)cosγ

    여기서, m은 모듈, z는 치수, γ는 비틀림 각이다.

    피치원 지름이 160mm이므로, 치수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    z = πd/m = π(160)/4 = 40π

    따라서, 바깥지름은 다음과 같이 구할 수 있다.

    D = (4+40π)cos30° ≈ 168.03mm

    따라서, 정답은 "168"이다.
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48. 코터이음에서 20kN의 인장력이 작용하고 있을 때, 코터가 받는 전단응력은 약 몇 MPa인가? (단, 코터의 폭은 100mm, 두께는 50mm이다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 10
  4. 20
(정답률: 알수없음)
  • 전단응력은 인장력을 면적으로 나눈 값이므로, 전단응력 = 인장력 / 면적 이다. 코터의 면적은 폭과 두께의 곱이므로, 면적 = 100mm x 50mm = 5000mm² 이다. 따라서 전단응력 = 20kN / 5000mm² = 4MPa 이다. 따라서 보기에서 정답은 "2"가 아니라 "4"여야 한다.
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49. 증기, 가스 등의 유체가 제한된 최고 압력을 초과했을 때, 자동적으로 밸브가 열려서 유체를 외부로 배출하며 배출이 끝난 후에는 압력이 정확하게 유지되고 제한 압력보다 너무 내려가지 않아야 하는 것은?

  1. 릴리프 밸브(relief valve)
  2. 정지 밸브(stop valve)
  3. 첵 밸브(check valve)
  4. 나비형 밸브(butterfly valve)
(정답률: 알수없음)
  • 릴리프 밸브는 유체가 제한된 최고 압력을 초과했을 때, 자동적으로 밸브가 열려서 유체를 외부로 배출하며 배출이 끝난 후에는 압력이 정확하게 유지되고 제한 압력보다 너무 내려가지 않도록 하는 밸브입니다. 따라서, 유체의 안전한 사용을 위해 필수적인 밸브입니다. 반면, 정지 밸브는 유체의 흐름을 완전히 차단하는 밸브이고, 첵 밸브는 유체의 역류를 막는 밸브입니다. 나비형 밸브는 유체의 흐름을 제어하는 밸브로, 릴리프 밸브와는 기능이 다릅니다.
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50. 겹판 스프링의 일반적인 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 판 사이의 마찰에 의해 진동을 감쇠한다.
  2. 내구성이 좋고, 유지보수가 용이하다.
  3. 트럭 및 철도차량의 현가장치로 이용된다.
  4. 판 사이의 마찰작용에 의해 특히 미소진동의 흡수에 유리하다.
(정답률: 알수없음)
  • "판 사이의 마찰작용에 의해 특히 미소진동의 흡수에 유리하다."가 틀린 것이다. 겹판 스프링은 판 사이의 마찰작용에 의해 진동을 감쇠시키는 것이 일반적인 특징이다.
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51. 탄소강에 함유되어 있는 원소 중 많이 함유되면 적열 취성의 원인이 되는 것은?

  1. 인
  2. 규소
  3. 구리
  4. 황
(정답률: 알수없음)
  • 탄소강에 함유되어 있는 원소 중 황이 많이 함유되면 적열 취성의 원인이 된다. 이는 황이 탄소강 내부에서 불순물과 결합하여 유리상태로 존재하다가 냉각되면 결정화되어 탄소강 내부에서 결함을 형성하기 때문이다. 이 결함은 탄소강의 강도와 인성을 감소시키므로, 황 함량을 최소화하여 탄소강의 품질을 향상시키는 것이 중요하다.
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52. 철강재료의 열처리에서 많이 이용되는 S곡선이란 어떤 것을 의미하는가?

  1. T.T.L 곡선
  2. S.C.C 곡선
  3. T.T.T 곡선
  4. S.T.S 곡선
(정답률: 알수없음)
  • S곡선은 강재의 냉각속도와 온도에 따른 미세조직 변화를 나타내는 곡선으로, 열처리 과정에서 강재의 경도와 인성을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. T.T.T 곡선은 Transformation Time-Temperature 곡선의 약자로, 강재가 주어진 온도에서 얼마나 빠르게 변화하는지를 나타내는 곡선이다. 따라서 열처리 과정에서 원하는 미세조직을 얻기 위해 T.T.T 곡선을 참고하여 적절한 냉각속도와 시간을 결정한다. 따라서 정답은 "T.T.T 곡선"이다.
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53. 배빗메탈 이라고도 하는 베어링용 합금인 화이트 메탈의 주요성분으로 옳은 것은?

  1. Pb-W-Sn
  2. Fe-Sn-Cu
  3. Sn-Sb-Cu
  4. Zn-Sn-Cr
(정답률: 알수없음)
  • 화이트 메탈은 주로 베어링용 합금으로 사용되며, 주요 성분은 주로 주석(Sn), 안티모니(Sb), 구리(Cu)이다. 이 중에서도 Sn-Sb-Cu 합금이 가장 일반적으로 사용되며, Pb-W-Sn 합금은 화이트 메탈과 유사하지만 녹이 덜 나기 때문에 사용되지 않는다. Fe-Sn-Cu 합금은 화이트 메탈과는 다른 종류의 합금이며, Zn-Sn-Cr 합금은 화이트 메탈과는 성분이 다르다. 따라서 정답은 "Sn-Sb-Cu"이다.
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54. 고속도강의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 열처리에 의하여 경화하는 성질이 있다.
  2. 내마모성이 크다.
  3. 마텐자이트(martensite)가 안정되어, 600°C 까지는 고속으로 절삭이 가능하다.
  4. 고Mn강, 칠드주철, 경질유리 등의 절삭에 적합하다.
(정답률: 알수없음)
  • 고속도강의 특징 중 틀린 것은 없습니다. 고속도강은 열처리에 의해 경화되며 내마모성이 뛰어나며 마텐자이트가 안정되어 고속 절삭이 가능합니다. 또한 고Mn강, 칠드주철, 경질유리 등의 절삭에 적합합니다.
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55. 쾌삭강(Free cutting steel)에 절삭속도를 크게 하기 위하여 첨가하는 주된 원소는?

  1. Ni
  2. Mn
  3. W
  4. S
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "S"입니다. 쾌삭강은 절삭성이 우수한 강종으로, 주로 자동차나 기계 부품 등의 가공에 사용됩니다. 이를 위해 쾌삭강에는 주로 유황(S)이 첨가됩니다. 유황은 강의 절삭성을 향상시키는 효과가 있기 때문입니다.
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56. 오일리스 베어링과 관계가 없는 것은?

  1. 구리와 납의 합금이다.
  2. 기름보급이 곤란한 곳에 적당하다.
  3. 너무 큰 하중이나 고속회전부에는 부적당하다.
  4. 구리, 주석, 흑연의 분말을 혼합 성형한 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 오일리스 베어링은 기름을 사용하지 않고도 마찰을 줄일 수 있는 베어링이다. 따라서 "기름보급이 곤란한 곳에 적당하다."와 "구리, 주석, 흑연의 분말을 혼합 성형한 것이다."는 오일리스 베어링과 관련이 있다. 하지만 "구리와 납의 합금이다."는 오일리스 베어링과 관련이 없다.
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57. 탄소강을 경화 열처리 할 때 균열을 일으키지 않게 하는 가장 안전한 방법은?

  1. Ms점까지는 급냉하고 Ms. Mf사이는 서냉한다.
  2. Mf점 이하까지 급냉한 후 저온도로 뜨임한다.
  3. Ms점까지 서냉하여 내외부가 동일온도가 된 후 급냉한다.
  4. Ms. Mf 사이의 온도까지 서냉한 후 급냉한다.
(정답률: 알수없음)
  • 탄소강은 경화 열처리 시 균열이 발생할 수 있기 때문에 안전한 방법이 필요하다. 이를 위해 Ms점까지는 급냉하고 Ms. Mf사이는 서냉하는 것이 안전하다. 이유는 Ms점 이하에서 급격한 냉각을 하면 강의 내부와 표면의 온도 차이가 크게 벌어지기 때문에 내부의 수축과 표면의 수축률이 다르게 되어 균열이 발생할 수 있다. 따라서 Ms점까지는 급냉하고 Ms. Mf사이는 서냉하여 내부와 표면의 수축률 차이를 최소화하여 균열 발생을 예방하는 것이 안전하다.
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58. 충격에는 약하나 압축강도는 크므로 공작기계의 베드, 프레임, 기계 구조물의 몸체 등에 가장 적합한 재질은?

  1. 합금공구강
  2. 탄소강
  3. 고속도강
  4. 주철
(정답률: 알수없음)
  • 주철은 충격에는 약하지만 압축강도가 크기 때문에 공작기계의 베드, 프레임, 기계 구조물의 몸체 등에 가장 적합한 재질입니다. 이는 공작기계가 작동 중에 발생하는 진동과 충격을 흡수하고 내구성을 높이기 위해서입니다. 또한 주철은 가공이 용이하고 비교적 저렴한 재질이기 때문에 공작기계 제작에 많이 사용됩니다.
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59. 특수강인 Elinvar의 성질은 어느 것인가?

  1. 열팽창계수가 크다.
  2. 온도에 따른 탄성률의 변화가 적다.
  3. 소결합금이다.
  4. 전기전도도가 아주 좋다.
(정답률: 알수없음)
  • Elinvar는 온도에 따른 탄성률의 변화가 적은 이유는 열팽창계수가 크기 때문이다. 열팽창계수가 크면 온도가 변해도 금속의 크기 변화가 적어지므로 탄성률의 변화도 적어진다.
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60. 백주철을 열처리로에서 가열한 후 탈탄시켜, 인성을 증가시킨 주철은?

  1. 가단주철
  2. 회주철
  3. 보통주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 알수없음)
  • 백주철을 열처리로 가열하면 탈탄이 일어나고, 이 과정에서 탄소가 일부 제거된 주철을 얻을 수 있습니다. 이를 가단주철이라고 합니다. 따라서, 백주철을 열처리로 가열하고 탈탄시켜 인성을 증가시킨 주철은 가단주철입니다.
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4과목: 기구학 및 CAD

61. 베지어(Bezier) 곡선과 B-Spline 곡선이 가지는 공통적인 성질이 아닌 것은?

  1. 조정점(control point)을 가진다.
  2. 곡선은 볼록포체(convex hull) 내에 포함된다.
  3. 국부적 조정(local modification)이 가능하다.
  4. 조정점을 근사하는 곡선이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "곡선은 볼록포체(convex hull) 내에 포함된다."

    베지어 곡선과 B-Spline 곡선은 모두 조정점을 가지고 있고, 조정점을 근사하는 곡선이기 때문에 국부적 조정(local modification)이 가능하다. 이는 곡선의 일부분만 수정할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 베지어 곡선에서 한 개의 조정점을 이동하면 그 조정점을 지나는 곡선의 일부분만 수정될 뿐 전체 곡선이 수정되지 않는다. 이와 같은 국부적 조정은 곡선을 자연스럽게 변형시키는 데에 유용하게 사용된다.
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62. 다음의 2차원 동차 변환 행렬(homogeneous transformation matrix)이 뜻하는 것은?

  1. 원점에 대한 시계방향 90°회전
  2. 원점에 대한 반시계방향 90°회전
  3. 원점에 대한 확대 변환
  4. 원점에 대한 반사 변환
(정답률: 알수없음)
  • 이 행렬은 원점을 기준으로 대칭 변환을 나타냅니다. 따라서 정답은 "원점에 대한 반사 변환"입니다.
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63. 솔리드 모델(solid model)의 입력방법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 불리언 작업(Boolean operations)은 기본입체를 덧붙이거나 빼면서 원하는 솔리드를 만드는 방법이다.
  2. 리프팅(lifting)은 미리 정해진 연속된 단면을 덮는 표면곡면을 생성시켜 솔리드를 생성하는 방법이다.
  3. 라운딩(rounding)은 만들어진 모델을 수정하는 기능의 하나로 모서리나 꼭지점에서 기존면에 법선 벡터가 연속되는 부드러운 곡면을 생성할 때 이용된다.
  4. 경계모델링(boundary modeling)은 입체의 형성 요소인 꼭지점, 모서리, 면 등을 생성, 삭제, 수정하면서 모델링을 수행하는 방법이다.
(정답률: 알수없음)
  • 리프팅(lifting)은 솔리드 모델링에서 미리 정해진 연속된 단면을 따라 표면곡면을 생성하여 솔리드를 형성하는 방법이 아니라, 2차원 도면에서 3차원 모델을 만들기 위해 사용되는 방법이다. 따라서 "리프팅은 미리 정해진 연속된 단면을 덮는 표면곡면을 생성시켜 솔리드를 생성하는 방법이다."가 틀린 설명이다.
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64. 래스터 그래픽 (raster display) 장치에서 24-bit plane(빨강, 초록, 파랑을 각각의 색깔에 8 bit-plane씩을 사용)을 사용한다면 한 화면에 동시에 사용할 수 있는 전체 색깔 수는?

  1. 23
  2. 28
  3. 212
  4. 224
(정답률: 알수없음)
  • 24-bit plane은 각각의 색깔에 8 bit-plane씩을 사용하므로, 각 색깔마다 2의 8승(256)가지의 색상을 표현할 수 있습니다. 따라서 전체 색깔 수는 각 색깔의 색상 수를 모두 곱한 2의 24승(256 x 256 x 256)이 됩니다. 따라서 정답은 "224"입니다.
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65. 다음 중 매개변수 곡면에 사용되는 아이소파라메트릭(isoparametric) 곡선의 성질로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 곡면의 굴곡을 시각적으로 나타날 때 자주 사용될 수 있다.
  2. 곡면정의에 사용되는 두 개의 매개변수 중 한 개의 매개변수 값을 고정시켜 생성된 곡선이다.
  3. 이웃한 아이소파라메트릭 곡선끼리의 거리는 항상 일정하다.
  4. 지구본의 경도선과 위도선이 한 예이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "이웃한 아이소파라메트릭 곡선끼리의 거리는 항상 일정하다." 이다.

    이유는 아이소파라메트릭 곡선은 곡면의 굴곡을 시각적으로 나타낼 때 자주 사용되며, 곡면정의에 사용되는 두 개의 매개변수 중 한 개의 매개변수 값을 고정시켜 생성된 곡선이기 때문이다. 이 때, 이웃한 아이소파라메트릭 곡선끼리의 거리는 항상 일정하다는 성질이 있어서, 곡면을 정확하게 모델링하는 데에 유용하게 사용될 수 있다. 지구본의 경도선과 위도선도 이러한 성질을 가지고 있기 때문에 아이소파라메트릭 곡선의 예로 들어질 수 있다.
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66. 솔리드 모델의 자료구조 중 CSG 트리구조에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 솔리드 모델이 불리안 작업에 의해 모델링된 과정을 저장하는 구조이다.
  2. CSG 표현은 항상 대응되는 B-rep 모델로 치환 가능하다.
  3. CSG 트리구조는 리프팅이나 라운딩과 같은 국부 변형기능들을 구현하기 힘들다.
  4. 물체의 경계면, 경계 모서리, 그리고 이들 간의 연결 관계 등을 쉽게 유도해 낼 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "CSG 트리구조는 리프팅이나 라운딩과 같은 국부 변형기능들을 구현하기 힘들다."가 틀린 설명입니다.

    솔리드 모델의 CSG 트리구조는 불리안 작업에 의해 모델링된 과정을 저장하는 구조이며, CSG 표현은 항상 대응되는 B-rep 모델로 치환 가능합니다. 또한 CSG 트리구조는 물체의 경계면, 경계 모서리, 그리고 이들 간의 연결 관계 등을 쉽게 유도해 낼 수 있습니다.

    하지만 CSG 트리구조는 국부 변형기능들을 구현하기는 어렵습니다. 예를 들어, 한 부분을 선택하여 크기를 조정하거나 회전시키는 등의 변형은 전체 모델에 영향을 미치기 때문에 CSG 트리구조에서는 구현이 어렵습니다. 이러한 경우에는 다른 모델링 기법을 사용해야 합니다.
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67. 경계표현법(B-rep)으로 만들어진 단순다면체 솔리드 모델을 검증하기 위한 오일러 공식은? (단, F:면의 수, E:모서리의 수, V:꼭지점의 수)

  1. F-E+V=2
  2. F-E+2V=2
  3. F-E+V=3
  4. F-E+2V=3
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "F-E+V=2"이다.

    이 공식은 오일러-폴리아 정리(Euler-Polya theorem)에 기반하고 있다. 이 정리는 다면체의 특성에 대한 일반적인 공식으로, 모든 단순다면체 솔리드 모델에 적용될 수 있다.

    이 공식은 다음과 같이 설명할 수 있다:

    - 모든 다면체는 꼭지점, 모서리, 면으로 이루어져 있다.
    - 꼭지점은 모서리와 면이 만나는 지점이다.
    - 모서리는 두 개의 꼭지점을 연결하는 선분이다.
    - 면은 세 개 이상의 모서리로 둘러싸인 평면이다.

    따라서, 다면체의 꼭지점, 모서리, 면의 수를 각각 V, E, F로 표현할 수 있다.

    이 때, 모든 면은 적어도 세 개의 모서리를 가지므로, 모서리의 수는 면의 수보다 적어도 3배 이상이다. 즉, E ≥ 3F/2이다.

    또한, 모든 모서리는 두 개의 꼭지점을 연결하므로, 꼭지점의 수는 모서리의 수보다 2개 적다. 즉, V = E - 2이다.

    이를 이용하여 오일러 공식을 유도할 수 있다:

    F - E + V = F - E + (E - 2) = F - 2 = 2 (모든 다면체는 최소한 하나의 면을 가지므로, F ≥ 1이다.)

    따라서, 모든 단순다면체 솔리드 모델은 F-E+V=2를 만족해야 한다.
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68. 상이한 CAD 시스템간의 형상 데이터 교환을 위한 중립 파일의 형식(neutral file format)이 아닌 것은?

  1. IGES(Initial Graphics Exchange Specification)
  2. STEP(STandard for the Exchange of Product model data)
  3. DXF(Drawing eXchange Format)
  4. GIF(Graphics Interchange Format)
(정답률: 알수없음)
  • GIF는 이미지 파일 형식으로, 2D 그래픽 데이터를 교환하는 CAD 시스템 간의 중립 파일 형식이 아니기 때문에 정답입니다. IGES, STEP, DXF는 모두 CAD 시스템 간의 형상 데이터 교환을 위한 중립 파일 형식입니다.
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69. CSG(Constructive Solid Geometry) 모델에서 Primitive란 기본 형상을 의미하며 이들은 불리안 연산이 가능하다. 다음 중 CSG의 Primitive로 보기 어려운 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다. 이유는 이것은 2D 이미지이기 때문에 3D 모델링에서 사용될 수 없기 때문이다. CSG 모델에서 Primitive는 3D 형상을 나타내며, 이러한 형상들은 불리안 연산을 통해 결합되어 더 복잡한 형상을 만들어낸다.
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70. 3차원 물체의 기하학적 변환은 일반적으로 4X4 변환 행렬로 다음과 같이 정의될 때, x축에 대해 회전 할 경우 관계되는 것은?

  1. a, b, d, e
  2. e, f, i, j
  3. a, d, h, l
  4. p, q, r, s
(정답률: 알수없음)
  • x축에 대해 회전하는 경우, 변환 행렬의 2행 2열, 3행 2열, 2행 3열, 3행 3열이 변화하게 된다. 이에 해당하는 보기는 "e, f, i, j" 이다.
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71. 등가속도 운동을 하는 캠 변위선도가 포물선인 경우 속도선도와 가속도선도의 함수식은 어떤 형태인가?

  1. 속도선도는 1차식, 가속도 선도는 상수
  2. 속도선도는 2차식, 가속도 선도는 1차식
  3. 속도선도는 1차식, 가속도 선도는 1차식
  4. 속도선도는 1차식, 가속도 선도는 2차식
(정답률: 알수없음)
  • 등가속도 운동을 하는 캠 변위선도가 포물선인 경우, 속도선도는 등가속도 운동의 기본식인 v = u + at에 따라 일정한 기울기를 가진 1차식이 된다. 가속도선도는 등가속도 운동의 기본식인 a = (v-u)/t에 따라 일정한 값을 가지므로, 상수 함수가 된다. 이는 등가속도 운동에서 가속도가 일정하게 유지되기 때문이다.
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72. 기구를 구성하는 링크(link)운동에서 링크의 형상과는 관계없이 물체 상호간의 조합 상태만을 도시하는 스켈리톤(skeleton)표시법의 기호와 설명이 틀린 것은?

  1. ○ : 회전대우
  2. □ : 미끄럼대우
  3. △ : 점선대우
  4. ◇ : 그라운드마크
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "◇ : 그라운드마크"입니다. 스켈리톤 표시법에서 그라운드마크는 기구의 바닥면을 나타내는 기호로 사용되며, 다른 링크와 연결되지 않습니다. 따라서 "물체 상호간의 조합 상태만을 도시하는" 스켈리톤 표시법에서는 링크와 연결되지 않는 그라운드마크를 표시하는 것은 올바르지 않습니다.
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73. 기어 인벌류트 처형에서 압력각이 커졌을 때에 생기는 현상이 아닌 것은?

  1. 물림률이 증대된다.
  2. 이의 강도가 커진다.
  3. 언더컷을 방지할 수 있다.
  4. 잇면의 미끄럼률이 작아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 물림률이 증대되는 것은 기어 인벌류트의 압력각이 커졌을 때 생기는 현상이 아닙니다. 압력각이 커지면 이의 강도가 커지고, 언더컷을 방지할 수 있습니다. 그러나 잇면의 미끄럼률이 작아지는 것은 압력각이 작아질 때 생기는 현상입니다.
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74. 선풍기의 날개나 벨트 풀리의 움직임은 기계운동의 종류 중에서 어느 운동이라 할 수 있는가?

  1. 회전 운동
  2. 구면 운동
  3. 나선 운동
  4. 가속도 운동
(정답률: 알수없음)
  • 선풍기의 날개나 벨트 풀리의 움직임은 회전 운동에 해당한다. 이는 물체가 고정된 축 주위를 회전하는 운동으로, 선풍기의 날개나 벨트 풀리도 고정된 축 주위를 회전하면서 공기를 움직여 바람을 만들어내기 때문이다.
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75. 사일런트 체인을 사용하는 주목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 보다 정숙한 운전
  2. 큰 동력전달
  3. 자유로운 변속
  4. 체인 핀 마모방지
(정답률: 알수없음)
  • 사일런트 체인은 소음이 적은 체인으로, "보다 정숙한 운전"을 위해 사용됩니다. 이는 차량 운전 중에 발생하는 불필요한 소음을 줄여 운전자의 집중력을 높이고, 주변 환경에 불편을 끼치지 않도록 하기 위함입니다. 큰 동력전달이나 자유로운 변속, 체인 핀 마모방지와 같은 목적으로는 다른 종류의 체인이 더 적합합니다.
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76. 4링크 기구에서 고정 링크에 연결되어 있는 두 개의 링크가 왕복운동을 할 수 있는 것은?

  1. 이중 레버 기구
  2. 고정 링크 기구
  3. 레버 크랭크 기구
  4. 회전 슬라이더 기구
(정답률: 알수없음)
  • 이중 레버 기구는 두 개의 레버가 서로 연결되어 있어서 한 레버가 움직일 때 다른 레버도 함께 움직이는 기구입니다. 따라서 이중 레버 기구에서 고정 링크에 연결된 두 개의 링크는 서로 연결되어 있어서 왕복운동을 할 수 있습니다. 다른 기구들은 이와 같은 구조가 아니기 때문에 고정 링크에 연결된 두 개의 링크가 왕복운동을 할 수 없습니다.
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77. 기어의 잇수 Z1=20개, Z2=30개, 모듈 m=3인 한 쌍의 스퍼 기어의 중심거리를 구하면 몇 mm인가?

  1. 90
  2. 45
  3. 75
  4. 105
(정답률: 알수없음)
  • 스퍼 기어의 중심거리는 다음과 같이 구할 수 있다.

    C = (Z1 + Z2) * m / 2

    여기서 Z1은 잇수이므로 짝수로 변환해줘야 한다. 따라서 Z1 = 20 + 2 = 22이다.

    C = (22 + 30) * 3 / 2 = 75

    따라서 정답은 75이다.
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78. 엇걸기 벨트 전동에서 속도비가 4일 때 양쪽 풀리의 접촉각 θ1과 θ2 사이의 관계는? (단, 접촉각 θ1:원동풀리, θ2:종동풀리 이다.)

  1. θ1=(1/2)θ2
  2. θ1=θ2
  3. θ1=2θ2
  4. θ1=3θ2
(정답률: 알수없음)
  • 엇걸기 벨트 전동에서 속도비가 4일 때, 원동풀리와 종동풀리의 지름비는 1:4이다. 따라서, 원동풀리와 종동풀리의 둘레속도 비는 1:4이다. 이때, 벨트는 원동풀리와 종동풀리에 각각 접촉하므로, 벨트의 둘레속도는 원동풀리와 종동풀리의 둘레속도의 평균값인 (1+4)/2=2.5배이다.

    따라서, 벨트가 원동풀리와 접촉할 때의 접촉각을 θ1, 종동풀리와 접촉할 때의 접촉각을 θ2라고 하면, θ1과 θ2는 벨트의 둘레속도 비와 같은 2.5배의 비율로 나뉘게 된다. 즉, θ1:θ2=2.5:1이다.

    이를 간단하게 정리하면, θ1=2.5θ2이다. 따라서, 보기 중에서 θ1=θ2인 정답은 "θ1=θ2"이다.
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79. 다음 그림에서 길이 60mm의 기소 가 점 A를 중심으로 회전할 때, 기소의 각속도 ω=10rad/s 이라면 점 B의 속도 VB는 몇 m/s인가?

  1. 0.3
  2. 0.6
  3. 3
  4. 6
(정답률: 알수없음)
  • 기소의 길이는 60mm 이므로, 반지름 r=30mm 이다.
    또한, 각속도 ω=10rad/s 이므로, 각도 변화율은 10rad/s × 1s = 10rad 이다.
    따라서, 점 B의 속도 VB는 VB = r × ω = 30mm × 10rad/s = 300mm/s = 0.3m/s 이다.

    정답은 "0.6"이 아니라 "0.3"이다.
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80. 마찰차의 적용에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 무단 변속이 필요한 경우
  2. 동력 전달력이 크지 않을 경우
  3. 각 속도비를 중요시 하지 않을 경우
  4. 비교적 저속회전으로 정숙한 운전이 요구될 경우
(정답률: 알수없음)
  • 마찰차는 비교적 저속회전에서 효과적인 동력 전달력을 발휘하므로, 비교적 저속회전으로 정숙한 운전이 요구될 경우에는 적합하지 않습니다. 따라서, "비교적 저속회전으로 정숙한 운전이 요구될 경우"가 틀린 설명입니다.
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