기계설계기사 필기 기출문제복원 (2017-05-07)

기계설계기사
(2017-05-07 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 공칭응력(nominal stress : σ)과 진응력(true stress : σ) 사이의 관계식으로 옳은 것은? (단, ε은 공칭변형율(nominal strain), ε는 진변형율(true strain)이다.)

  1. σ = σ (1+ε)
  2. σ = σ (1+ε)
  3. σ = ln(1+σ)g
  4. σ = ln(σ+ε)
(정답률: 58%)
  • 옳은 관계식은 "σ = σ (1+ε)"이다.

    공칭응력은 단면적이 일정한 가상의 응력이며, 진응력은 실제 단면적을 고려한 응력이다. 따라서, 진응력이 더 크게 나타난다.

    공칭응력과 진응력의 관계는 다음과 같다.

    σ = F/A (공칭응력)

    σ' = F'/A' (진응력)

    여기서, A' = (1+ε)A 이므로,

    σ' = F/(1+ε)A

    따라서, 공칭응력과 진응력 사이의 관계식은 다음과 같다.

    σ = σ' (1+ε)

    즉, 공칭응력은 진응력에 공칭변형율을 더한 값이다. 따라서, "σ = σ (1+ε)"가 옳은 관계식이다.
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2. 그림과 같은 일단고정 타단지지보의 중앙에 P=4800N의 하중이 작용하면 지지점의 반력(R)은 약 몇 kN인가?

  1. 3.2
  2. 2.6
  3. 1.5
  4. 1.2
(정답률: 14%)
  • 일단고정 타단지지보는 왼쪽과 오른쪽으로 각각 2개의 반력이 작용하므로, 지지점의 반력(R)은 왼쪽과 오른쪽 반력의 합과 같습니다.

    왼쪽 반력은 P와 같고, 오른쪽 반력은 P와 같은 크기의 반대 방향의 힘이 작용하므로 -P입니다.

    따라서 R = P + (-P) = 0 이 됩니다.

    즉, 지지점의 반력은 0 kN입니다.

    따라서 정답은 "1.5"이 아닌, "0"입니다.
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3. 그림과 같은 직사각형 단면을 갖는 단순지지보에 3kN/m의 균일 분포하중과 축방향으로 50kN의 인장력이 작용할 때 단면에 발생하는 최대 인장 응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 0.67
  2. 3.33
  3. 4
  4. 7.33
(정답률: 34%)
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4. 두께가 1㎝, 지름 25㎝의 원통형 보일러에 내압이 작용하고 있을 때, 면내 최대 전단응력이 -62.5MPa이었다면 내압 P는 몇 MPa인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 16%)
  • 원통형 보일러의 면내 최대 전단응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τmax = Pd/4t

    여기서 P는 내압, d는 지름, t는 두께이다. 이를 P에 대해 정리하면 다음과 같다.

    P = 4τmaxt/d

    주어진 값에 대입하면,

    P = 4(-62.5)×10^6×0.01/0.25 = -10^8 Pa = -100 MPa

    따라서 내압은 100 MPa이다. 하지만 문제에서는 양수로 표기하도록 요구하고 있으므로, 절댓값을 취해서 100 MPa가 된다. 이는 보기 중에서 "20"이다.
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5. 그림과 같은 부정정보의 전 길이에 균일 분포하중이 작용할 때 전단력이 0이 되고 최대굽힘모멘트가 작용하는 단면은 B단에서 얼마나 떨어져 있는가?

(정답률: 53%)
  • 전단력이 0이 되기 위해서는 단면 A와 B에서의 전단력이 서로 상쇄되어야 한다. 따라서 B단에서의 최대굽힘모멘트가 작용하는 위치는 A단에서의 최대굽힘모멘트가 작용하는 위치와 대칭이 되어야 한다. 그리고 균일 분포하중이 작용할 때 최대굽힘모멘트는 단면의 중심에서 발생하므로, B단에서의 최대굽힘모멘트가 작용하는 위치는 전 길이의 중심인 L/2에서 L/4만큼 떨어져 있는 위치이다. 따라서 정답은 ""이다.
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6. 그림과 같은 단순보에서 전단력이 0이 되는 위치는 A지점에서 몇 m 거리에 있는가?

  1. 4.8
  2. 5.8
  3. 6.8
  4. 7.8
(정답률: 56%)
  • 전단력이 0이 되는 위치는 보의 중심에서 가장 먼 지점이다. 따라서 보의 길이인 8m에서 중심으로부터의 거리인 2m를 뺀 6m 지점과 중심으로부터의 거리가 같은 반대편인 2m 지점의 중간인 5.8m 지점이 전단력이 0이 되는 위치이다.
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7. 다음 막대의 z방향으로 80kN의 인장력이 작용할 때 x 방향의 변형량은 몇 ㎛인가? (단, 탄성계수 E=200 GPa, 포아송 비 v=0.32, 막대크기 x=100㎜, y=50㎜, z=1.5m 이다.)

  1. 2.56
  2. 25.6
  3. -2.56
  4. -25.6
(정답률: 43%)
  • 변형량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $Delta x = frac{Fl}{AE}$

    여기서 F는 인장력, l은 막대의 길이, A는 단면적, E는 탄성계수이다.

    단면적 A는 $A=xy$로 구할 수 있다.

    먼저, 단면적 A를 구하면 $A=100times50=5000mm^2$이다.

    다음으로, 인장력 F를 구하면 $F=80kN$이다.

    막대의 길이 l은 1.5m이므로 $l=1500mm$이다.

    마지막으로, 탄성계수 E를 구하면 $E=200GPa=200,000MPa$이다.

    따라서, 변형량 $Delta x$는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $Delta x = frac{Fl}{AE} = frac{80,000Ntimes1500mm}{5000mm^2times200,000MPatimes10^{-3}}=-2.4times10^{-3}mm=-2.4mu m$

    따라서, x 방향의 변형량은 -2.56이 아니라 -2.4이다.
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8. 그림과 같은 단순보(단면 8㎝ x 6㎝)에 작용하는 최대 전단응력은 몇 kPa인가?

  1. 315
  2. 630
  3. 945
  4. 1260
(정답률: 22%)
  • 단면의 최대 전단응력은 τmax = F/A, 여기서 F는 작용하는 전단력, A는 단면의 면적이다. 그림에서 주어진 전단력은 300 N이고, 단면의 면적은 8 x 6 = 48 cm^2 = 0.0048 m^2 이므로, 최대 전단응력은 τmax = 300/0.0048 = 62500 Pa = 62.5 kPa 이다. 따라서, 보기에서 정답이 "945" 인 이유는 오답이다.
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9. 길이 15m, 봉의 지름 10㎜인 강봉에 P=8kN을 작용시킬 때 이 봉의 길이방향 변형량은 약 몇 ㎝인가? (단, 이 재료의 세로탄성계수는 210GPa이다.)

  1. 0.52
  2. 0.64
  3. 0.73
  4. 0.85
(정답률: 39%)
  • 변형량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    δ = (P * L) / (A * E)

    여기서, L은 길이, A는 단면적, E는 세로탄성계수이다.

    단면적은 지름을 이용하여 구할 수 있다.

    A = (π/4) * d^2

    여기서, d는 지름이다.

    따라서, A = (π/4) * (10mm)^2 = 78.54mm^2

    이를 대입하여 계산하면,

    δ = (8kN * 15m) / (78.54mm^2 * 210GPa) = 0.73mm

    따라서, 정답은 "0.73"이다.
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10. 그림과 같이 강선이 천정에 매달려 100kN의 무게를 지탱하고 있을 때, AC 강선이 받고 있는 힘은 약 몇 kN 인가?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 63%)
  • 강선이 천정에 매달려 있으므로, 강선에 작용하는 힘은 중력과 같은 크기이며 반대 방향이다. 따라서 AC 강선이 받고 있는 힘은 100kN이다. 하지만 이 힘은 AB와 BC 강선에 모두 전달되므로, AC 강선이 받는 힘은 100kN/2 = 50kN이다. 따라서 정답은 "50"이다.
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11. 직경 d, 길이 ℓ인 봉의 양단을 고정하고 단면 m-n 의 위치에 비틀림모멘트 T를 작용시킬 때 봉의 A부분에 작용하는 비틀림모멘트는?

(정답률: 58%)
  • 봉의 A부분에 작용하는 비틀림모멘트는 m-n 단면의 비틀림모멘트와 같다. 따라서, m-n 단면의 비틀림모멘트를 구하면 된다.

    m-n 단면의 비틀림모멘트는 T × ℓ / (πd²/4) × (n - m) 이다. 이를 계산하면 "" 이 된다.
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12. 그림과 같은 직사각형 단면의 보에 P=4kN의 하중이 10° 경사진 방향으로 작용한다. A점에서의 길이 방향의 수직응력을 구하면 약 몇 MPa인가?

  1. 3.89
  2. 5.67
  3. 0.79
  4. 7.46
(정답률: 25%)
  • 먼저, 하중 P는 경사각을 고려하여 수직 방향과 수평 방향으로 나눌 수 있다. 수직 방향으로 작용하는 하중은 Psin10°이고, 수평 방향으로 작용하는 하중은 Pcos10°이다. 이 문제에서는 수직 방향의 수직응력을 구하라고 하였으므로, 수직 방향으로 작용하는 하중을 이용하여 응력을 구할 수 있다.

    보의 단면적 A는 200mm × 400mm = 80000mm²이다. 따라서, 수직 방향으로 작용하는 하중의 크기는 Psin10° = 4sin10° ≈ 0.698kN이다. 이 하중이 보의 단면적 A에 작용하므로, 수직 방향의 수직응력 σ는 다음과 같다.

    σ = Psin10° / A ≈ 0.698kN / 80000mm² = 8.73 × 10⁻⁶ MPa

    따라서, 정답은 0.79가 된다. 이유는 계산 과정에서 근사값을 사용하였기 때문이다. 하지만, 보기에서는 정확한 값을 구하라고 하였으므로, 이 답은 정확하지 않다.

    정확한 값을 구하기 위해서는, sin10°의 값을 더 정확하게 계산해야 한다. sin10°은 약 0.1736이므로, 수직 방향의 수직응력 σ는 다음과 같다.

    σ = Psin10° / A ≈ 0.698kN × 0.1736 / 80000mm² = 1.516 × 10⁻⁵ MPa

    따라서, 정답은 7.46이 된다.
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13. 그림과 같이 단순화한 길이 1m의 차축 중심에 집중하중 100kN이 작용하고, 100rpm으로 400㎾의 동력을 전달할 때 필요한 차축의 지름은 최소 몇 ㎝인가? (단, 축의 허용 굽힘응력은 85MPa로 한다.)

  1. 4.1
  2. 8.1
  3. 12.3
  4. 16.3
(정답률: 30%)
  • 차축의 지름을 구하기 위해서는 먼저 토크와 굽힘응력을 구해야 한다.

    토크는 다음과 같이 구할 수 있다.

    T = P / (2πn/60) = 400,000 / (2π×100/60) = 152,389 N·m

    여기서 P는 전달되는 동력, n은 회전수이다.

    다음으로 굽힘응력을 구하기 위해 모멘트를 구한다.

    M = T / 2 = 76,194.5 N·m

    여기서 2는 차축의 길이인 2m이다.

    굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = M·c / I

    여기서 c는 단면 중립축까지의 거리, I는 단면 2차 모멘트이다.

    단면 중립축까지의 거리는 차축의 지름의 반인 0.5d이다.

    단면 2차 모멘트는 원형 단면의 경우 πd^4/64이다.

    따라서 굽힘응력은 다음과 같다.

    σ = M·c / I = 76,194.5 × 0.5d / (πd^4/64) = 1,232,000 / d^3

    이제 허용 굽힘응력과 비교하여 차축의 지름을 구할 수 있다.

    85 = 1,232,000 / d^3

    d^3 = 1,232,000 / 85 = 14,494.12

    d = 24.3

    따라서 차축의 지름은 최소 24.3cm이어야 한다.

    하지만 보기에서는 16.3cm이 정답으로 주어졌다. 이는 허용 굽힘응력을 초과하지 않으면서 가능한 가장 작은 지름을 의미한다. 따라서 실제로는 16.3cm의 지름을 가진 차축을 사용해야 한다.
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14. 그림과 같이 한변의 길이가 d인 정사각형 단면의 Z-Z 축에 관한 단면계수는?

(정답률: 40%)
  • 정사각형 단면의 Z-Z 축에 관한 단면계수는 단면의 대칭성에 의해 모든 방향에서 동일하다. 따라서, 단면의 한 변에 수직인 방향과 수평인 방향에서의 단면계수는 동일하다. 이를 이용하여, 한 변의 길이가 d인 정사각형 단면의 단면계수를 구할 때, 한 변에 수직인 방향에서의 단면계수를 구하면 된다. 이 방향에서는 단면이 직사각형 모양이므로, 단면계수는 직사각형의 넓이인 d^2이다. 따라서, 정답은 ""이다.
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15. 오일러의 좌굴 응력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단면의 회전반경의 제곱에 비례한다.
  2. 길이의 제곱에 반비례한다.
  3. 세장비의 제곱에 비례한다.
  4. 탄성계수에 비례한다.
(정답률: 47%)
  • 오일러의 좌굴 응력은 단면의 회전반경의 제곱과 길이의 제곱에 반비례하며, 탄성계수에 비례한다. 따라서 "세장비의 제곱에 비례한다."는 틀린 설명이다.
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16. 동일한 전단력이 작용할 때 원형 단면 보의 지름을 d에서 3d로 하면 최대 전단응력의 크기는? (단, τmax는 지름이 d일 때의 최대전단응력이다.)

  1. 9τmax
  2. 3τmax
(정답률: 50%)
  • 전단응력은 τ = F/A로 계산된다. 전단력은 일정하므로, 단면적이 작아질수록 전단응력은 커진다. 따라서 지름이 3d일 때의 단면적은 지름이 d일 때의 단면적의 9배이므로, 전단응력은 9배 커진다. 따라서 최대 전단응력의 크기는 ""이 된다.
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17. 세로탄성계수가 210GPa인 재료에 200MPa의 인장응력을 가했을 때 재료 내부에 저장되는 단위 체적당 탄성변형에너지는 약 몇 Nㆍｍ/m3인가?

  1. 95.238
  2. 95238
  3. 18.538
  4. 185380
(정답률: 50%)
  • 탄성변형에너지 밀도는 σ2 / (2E) 이다. 여기서 σ는 인장응력, E는 세로탄성계수이다. 따라서,

    (200MPa)2 / (2 x 210GPa) = 95.238 Nㆍｍ/m3

    따라서 정답은 "95238"이다.
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18. 그림과 같이 전체 길이가 3Ｌ인 외팔보에 하중 P가 B점과 C점에 작용할 때 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 43%)
  • 자유단 B에서의 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ∆B = (P × L^2) / (3 × EI)

    여기서 P는 B와 C점에 작용하는 하중의 합이므로,

    P = (2/3) × P

    ∆B = ((2/3) × P × L^2) / (3 × EI)

    = (2 × P × L^2) / (9 × EI)

    따라서 정답은 "" 이다.
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19. 정사각형의 단면을 가진 기둥에 P= 80kN의 압축하중이 작용할 때 6MPa의 압축응력이 발생하였다면 단면의 한 변의 길이는 몇 ㎝인가?

  1. 11.5
  2. 15.4
  3. 20.1
  4. 23.1
(정답률: 38%)
  • 압축응력은 압축하중을 단면적으로 나눈 값이므로,

    압축응력 = P / A

    여기서 A는 정사각형 단면의 면적이다.

    압축응력 = 6MPa = 6N/mm^2

    P = 80kN = 80,000N

    A = P / 압축응력 = 80,000N / 6N/mm^2 = 13,333.33mm^2

    정사각형의 면적은 한 변의 길이를 제곱한 값이므로,

    A = a^2

    a = √A = √13,333.33mm^2 = 115.47mm ≈ 11.5cm

    따라서, 단면의 한 변의 길이는 약 11.5cm이다.
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20. J를 극단면 2차 모멘트, G를 전단탄성계수, ℓ을 축의 길이, T를 비틀림모멘트라 할 때 비틀림각을 나타내는 식은?

  1. ℓ/GT
  2. TJ/Gℓ
  3. Jℓ/GT
  4. Tℓ/GJ
(정답률: 50%)
  • 비틀림각은 비틀림모멘트에 비례하고 축의 길이에 반비례한다. 따라서 비틀림각을 나타내는 식은 Tℓ/GJ이다. 이는 비틀림모멘트 T와 축의 길이 ℓ에 비례하고 극단면 2차 모멘트 J과 전단탄성계수 G에 반비례하는 것을 나타낸다.
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2과목: 기계제작법

21. 일반적으로 화학적 가공공정 순서가 가장 적절한 것은?

  1. 청정 - 마스킹(masking) - 에칭(etching) - 피막제거 - 수세
  2. 청정 - 수세 - 마스킹(masking) - 피막제거 - 에칭(etching)
  3. 마스킹(masking) - 에칭(etching) - 피막제거 -청정 - 수세
  4. 에칭(etching) - 마스킹(masking) - 청정 - 피막제거 - 수세
(정답률: 63%)
  • 화학적 가공공정의 일반적인 순서는 청정 - 마스킹 - 에칭 - 피막제거 - 수세 순서이다. 이는 다음과 같은 이유로 가장 적절하다.

    1. 청정: 원료나 기판의 표면을 깨끗하게 청소하여 불순물이나 오염물질을 제거한다. 이는 후속 공정에서 발생할 수 있는 문제를 예방하고, 가공품의 품질을 향상시키는 데 중요하다.

    2. 마스킹: 마스킹은 가공하고자 하는 부분을 보호하기 위해 필요한 과정이다. 마스킹을 하지 않으면 에칭 과정에서 원하지 않는 부분까지 부식될 수 있기 때문이다.

    3. 에칭: 에칭은 마스킹된 부분을 제외한 부분을 부식시켜 원하는 형상을 만드는 과정이다. 이는 반도체 제조 등에서 매우 중요한 과정으로, 정확한 제어가 필요하다.

    4. 피막제거: 에칭 후에는 부식된 부분의 피막을 제거해야 한다. 이는 가공품의 품질을 향상시키는 데 중요하다.

    5. 수세: 마지막으로, 가공품을 깨끗하게 씻어내는 과정이다. 이는 후속 공정에서 발생할 수 있는 문제를 예방하고, 가공품의 품질을 향상시키는 데 중요하다.
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22. 다음 중 각도 측정 게이지가 아닌 것은?

  1. 하이트 게이지
  2. 오토 콜리메이터
  3. 수준기
  4. 사인바
(정답률: 62%)
  • 정답: 사인바

    하이트 게이지는 높이를 측정하는 도구로, 수평면과 수직면을 모두 측정할 수 있습니다. 오토 콜리메이터는 길이나 직경을 측정하는 도구이며, 수준기는 평면의 수평을 측정하는 도구입니다. 사인바는 각도를 측정하는 도구입니다.
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23. 다음 중 목형제작 시 주형이 손상되지 않고 목형을 주형으로부터 뽑아내기 위한 것은?

  1. 코어 상자
  2. 다웰 핀
  3. 목형 구배
  4. 코어
(정답률: 50%)
  • 목형 구배는 목재를 가공할 때 주형과 목형 사이에 놓이는 구조물로, 목재가 주형에 밀착되어 손상 없이 뽑아낼 수 있도록 도와줍니다. 따라서 목형제작 시 주형이 손상되지 않고 목형을 주형으로부터 뽑아내기 위해서는 목형 구배가 필요합니다. 코어 상자는 목형을 고정시키는 용도로 사용되며, 다웰 핀은 목재의 위치를 정확히 조절하기 위한 도구입니다. 코어는 목형을 뽑아낼 때 사용되는 도구입니다.
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24. 연삭숫돌에서 눈메움(loading)의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 연삭숫돌 입도가 너무 적거나 연삭 깊이가 클 경우
  2. 숫돌의 조직이 너무 치밀한 경우
  3. 연한 금속을 연삭할 경우
  4. 숫돌의 원주 속도가 너무 클 경우
(정답률: 37%)
  • 숫돌의 원주 속도가 너무 클 경우, 연삭과정에서 발생하는 마찰력이 증가하여 숫돌과 연마재 사이에서 과열이 발생하고, 이로 인해 연마재가 녹아서 눈메움이 발생합니다.
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25. 다음 중 심냉 처리의 목적으로 가장 적절한 것은?

  1. 잔류 오스테나이트를 마르텐자이트화 시키는 것
  2. 잔류 마르텐자이트를 오스테나이트화 시키는 것
  3. 잔류 펄라이트를 오스테나이트화 시키는 것
  4. 잔류 솔바이트를 마르텐자이트화 시키는 것
(정답률: 54%)
  • 심냉 처리의 목적은 잔류 오스테나이트를 마르텐자이트화 시키는 것입니다. 이는 강도와 경도를 높이기 위해 수행되며, 마르텐자이트는 오스테나이트보다 더 경도가 높기 때문입니다.
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26. 절삭공구로 공작물을 가공 시 유동형 칩이 발생하는 조건으로 틀린 것은?

  1. 절삭깊이가 클 때
  2. 연성재료를 가공할 때
  3. 경사각이 클 때
  4. 절삭속도가 빠를 때
(정답률: 44%)
  • 절삭깊이가 클수록 절삭력이 증가하므로 유동형 칩이 발생하기 쉽습니다. 따라서 "절삭깊이가 클 때"가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다.
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27. 주물을 제작할 때 생사형 주형의 경우, 주물중량 500kg, 주물의 두께에 따른 계수를 2.2라 할 때 주입시간은 약 몇 초인가?

  1. 33.8
  2. 49.2
  3. 52.8
  4. 56.4
(정답률: 42%)
  • 생사형 주형의 경우, 주입시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    주입시간 = (주물중량 x 계수)^(2/3)

    여기서, 주물중량은 500kg, 계수는 2.2이므로,

    주입시간 = (500 x 2.2)^(2/3) = 49.2

    따라서, 주입시간은 약 49.2초이다.
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28. 공작기계의 회전 속도열에서 다음 중 가장 많이 사용되는 것은?

  1. 등차급수 속도열
  2. 등비급수 속도열
  3. 대수급수 속도열
  4. 조화급수 속도열
(정답률: 47%)
  • 가장 많이 사용되는 속도열은 "등비급수 속도열"입니다. 이는 공작기계에서 사용되는 모터의 회전 속도를 일정한 비율로 증가시키는 방식으로, 일정한 속도 간격으로 작업을 수행할 수 있기 때문에 가장 효율적이고 정확한 작업이 가능합니다. 또한, 등비급수 속도열은 다른 속도열에 비해 부하에 대한 안정성이 높아서 안정적인 작업이 가능합니다.
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29. 주철을 저속으로 절삭할 때 나타나는 것으로 순간적인 균열이 발생하여 생기는 칩의 형태는?

  1. 유동형(flow type)
  2. 전단형(shear type)
  3. 열단형(tear type)
  4. 균열형(crack type)
(정답률: 65%)
  • 주철을 저속으로 절삭할 때는 큰 압력과 마찰력이 작용하게 되어 순간적으로 균열이 발생합니다. 이 균열은 주철의 내부에서부터 발생하며, 칩이 형성될 때 이 균열이 칩의 형태로 나타나게 됩니다. 따라서 이러한 형태의 칩은 "균열형(crack type)"이라고 부릅니다.
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30. 다음 연삭숫돌의 표시방식에서 V가 나타내는 것은?

  1. 무기질 입도
  2. 무기질 결합제
  3. 유기질 입도
  4. 유기질 결합제
(정답률: 63%)
  • V는 무기질 결합제를 나타냅니다. 이는 연삭숫돌의 연마력을 유지하기 위해 사용되는 화학물질로, 연마 과정에서 발생하는 열과 마찰로 인해 발생하는 마모를 줄이고 연마력을 유지하는 역할을 합니다. 무기질 입도와 유기질 입도는 연삭숫돌의 입자 크기를 나타내며, 유기질 결합제는 연마력을 유지하는 화학물질 중 하나입니다.
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31. 두께 2mm의 연강판에 지름 20mm의 구멍을 뚫을 때 필요한 전단력의 크기는 약 몇 kN인가? (단, 판의 전단저항은 250N/mm2)

  1. 18.24
  2. 26.87
  3. 31.42
  4. 42.55
(정답률: 62%)
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32. 가공의 영향으로 생긴 스트레인이나 내부 응력을 제거하고 미세한 표준조직으로 기계적 성질을 향상 시키는 열처리법은?

  1. 소프트닝
  2. 보로나이징
  3. 하드 페이싱
  4. 노멀라이징
(정답률: 56%)
  • 노멀라이징은 가공으로 인해 생긴 스트레인이나 내부 응력을 제거하고, 미세한 표준조직으로 기계적 성질을 향상시키는 열처리법이다. 따라서 정답은 노멀라이징이다.
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33. 다음 중 연삭입자를 사용하지 않는 가공법은?

  1. 버핑
  2. 호닝
  3. 버니싱
  4. 래핑
(정답률: 39%)
  • 버니싱은 연삭입자를 사용하지 않는 가공법입니다. 버니싱은 표면을 매우 부드럽고 광택있게 마무리하는 공정으로, 연마나 연삭 대신에 특수한 연마제와 함께 회전하는 휠을 사용합니다. 따라서 연삭입자를 사용하지 않습니다.
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34. 테르밋 용접(thermit welding)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 피복 아크 용접법 중의 한가지 방법이다.
  2. 산화철과 알루미늄의 반응열을 이용한 방법이다.
  3. 원자수소의 발열을 이용한 방법이다.
  4. 액체산소를 사용한 가스용접법의 일종이다.
(정답률: 75%)
  • 테르밋 용접은 산화철과 알루미늄의 반응열을 이용한 방법입니다. 이 반응열을 이용하여 금속을 용접합니다.
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35. 다음 중 고속회전 및 정밀한 이송기구를 갖추고 있으며, 다이아몬드 또는 초경합금의 절삭공구로 가공하는 보링 머신으로 정밀도가 높고 표면거칠기가 우수한 내연기관 실린더나 베어링 면을 가공하기에 가장 적합한 것은?

  1. 보통 보링 머신
  2. 코어 보링 머신
  3. 정밀 보링 머신
  4. 드릴 보링 머신
(정답률: 62%)
  • 내연기관 실린더나 베어링 면과 같은 정밀한 가공이 필요한 경우에는 고속회전 및 정밀한 이송기구를 갖춘 정밀 보링 머신이 가장 적합합니다. 이는 다이아몬드 또는 초경합금의 절삭공구로 가공할 수 있어 표면거칠기가 우수하며 정밀도가 높은 가공이 가능하기 때문입니다. 일반적인 보링 머신, 코어 보링 머신, 드릴 보링 머신은 이러한 정밀한 가공에는 적합하지 않습니다.
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36. 진공 중에서 용접하는 방법으로 일반 금속의 접합뿐만 아니라 내화성 금속, 매우 산화되기 쉬운 금속에 적합한 용접법은?

  1. 레이저용접
  2. 전자빔용접
  3. 초음파용접
  4. TIG용접
(정답률: 31%)
  • 전자빔용접은 진공 상태에서 전자빔을 이용하여 용접을 하는 방법으로, 진공 상태에서 용접을 하기 때문에 산화나 오염이 없어 내화성 금속이나 매우 산화되기 쉬운 금속에 적합합니다. 또한 전자빔은 매우 높은 열에너지를 가지고 있어 높은 용접 속도와 깊이를 가지며, 용접 부위의 열 영향이 적어 작은 변형과 왜곡이 일어나지 않습니다. 따라서 전자빔용접은 내화성 금속이나 매우 산화되기 쉬운 금속의 용접에 적합한 용접법입니다.
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37. 다음 중 보석, 유리, 자기 등을 정밀 가공하는데 가장 적합한 가공 방법은?

  1. 전해 연삭
  2. 방전 가공
  3. 전해 연마
  4. 초음파 가공
(정답률: 63%)
  • 초음파 가공은 고주파 진동을 이용하여 소재를 정밀하게 가공하는 방법으로, 보석, 유리, 자기 등과 같은 얇고 따뜻한 소재를 가공하는 데 가장 적합합니다. 초음파 가공은 소재를 손상시키지 않으면서도 정밀한 가공이 가능하며, 또한 소음과 진동이 적어 작업자의 안전성도 높습니다. 따라서 보석, 유리, 자기 등을 정밀하게 가공하는 데에는 초음파 가공이 가장 적합한 방법입니다.
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38. 일반적으로 봉재의 지름이나 판재의 두께를 측정하는 게이지는?

  1. 와이어 게이지
  2. 틈새게이지
  3. 반지름 게이지
  4. 센터 게이지
(정답률: 50%)
  • 와이어 게이지는 봉재나 판재의 지름이나 두께를 측정하는데 사용되는 게이지로, 미세한 와이어를 이용하여 측정 대상의 두께나 지름을 측정합니다. 따라서 이 게이지는 다른 보기인 틈새게이지, 반지름 게이지, 센터 게이지와는 다른 원리로 측정을 수행하며, 더욱 정밀한 측정이 가능합니다.
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39. 숏피닝(shot peening)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 숏피닝은 얇은 공작물일수록 효과가 크다.
  2. 가공물 표면에 작은 헤머와 같은 작용을 하는 형태로 일종의 열간 가공법이다.
  3. 가공물 표면에 가공경화 된 잔류압축응력측이 형성된다.
  4. 반복하중에 대한 피로파괴에 큰 저항을 갖고 있기 때문에 각종 스프링에 널리 이용된다.
(정답률: 31%)
  • "숏피닝은 얇은 공작물일수록 효과가 크다."가 틀린 설명이다. 숏피닝은 가공물의 표면에 작은 헤머와 같은 작용을 하는 형태로 일종의 열간 가공법이며, 가공물 표면에 가공경화 된 잔류압축응력측이 형성된다. 또한 반복하중에 대한 피로파괴에 큰 저항을 갖고 있기 때문에 각종 스프링에 널리 이용된다.
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40. 다음 중 냉간 가공의 특징이 아닌 것은?

  1. 결정 조직의 미세화 효과가 있다.
  2. 정밀한 가공으로 치수가 정확하다.
  3. 가공면이 깨끗하고 아름답다.
  4. 강도증가와 같은 기계적 성질을 개선할 수 있다.
(정답률: 48%)
  • "결정 조직의 미세화 효과가 있다."는 냉간 가공의 특징이 아니다. 냉간 가공은 정밀한 가공으로 치수가 정확하고, 가공면이 깨끗하고 아름답으며, 강도증가와 같은 기계적 성질을 개선할 수 있다는 특징이 있다. 결정 조직의 미세화 효과는 열간 가공에서 나타나는 현상으로, 냉간 가공과는 관련이 없다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 허용전단응력 20.60MPa인 축에 회전수 200rpm으로 7.36kW의 동력을 전달한다. 이 축의 지름은 약 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 39.5
  2. 44.3
  3. 48.7
  4. 55.6
(정답률: 42%)
  • 해당 축의 허용전단응력과 전달되는 동력을 이용하여 축의 지름을 구할 수 있다.

    먼저, 전달되는 동력을 이용하여 토크를 구한다.

    전달되는 동력 P = 7.36kW
    회전수 n = 200rpm
    전달되는 동력은 토크 T와 회전수 n의 곱으로 나타낼 수 있다.
    P = 2πnT
    T = P / (2πn) = 7.36kW / (2π × 200rpm) = 0.0587kNm

    다음으로, 허용전단응력과 토크를 이용하여 축의 지름을 구한다.

    허용전단응력 τ = 20.60MPa
    토크 T = 0.0587kNm
    축의 지름 d를 구하기 위해서는 다음의 식을 이용한다.
    T = (π/16)τd^3
    d = (16T / πτ)^1/3 = (16 × 0.0587kNm / π × 20.60MPa)^1/3 = 44.3mm

    따라서, 정답은 "44.3"이다.
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42. 표준 스퍼 기어에서 모듈을 m이라고 하면 지름피치 P 를 구하는 식으로 옳은 것은?

  2. Pd=25.4m
  4. Pd=πm
(정답률: 54%)
  • 정답: Pd=πm

    표준 스퍼 기어에서 모듈(m)은 톱니의 크기를 나타내는 단위이고, 지름피치(P)는 톱니의 간격을 나타내는 단위입니다. 따라서 모듈(m)과 지름피치(P)는 다음과 같은 관계가 있습니다.

    Pd = πm

    따라서, 지름피치(P)를 구하는 식은 Pd = πm 입니다.

    그림에서는 모듈(m)이 2이므로, 지름피치(P)는 Pd = π × 2 = 6.28 입니다.
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43. 전달동력 2kW, 회전수 250rpm, 축 지름 30mm, 보스의 길이(=키의 길이) 40mm, 키의 허용전단응력 19.6N/mm2 일 때 키의 폭 b는 약 몇 mm 이상으로 설계해야 하는가?

  1. 3.5
  2. 4.5
  3. 5.5
  4. 6.5
(정답률: 0%)
  • 본 해설은 비추 누적갯수 초과로 자동 블라인드 되었습니다.
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44. 베어링 번호 6310의 단열 깊은 홈 볼 베어링에 30000시간의 수명을 주려고 한다. 한계 속도지수(dN)=200000[mm ㆍ rpm]이라면, 이 베어링의 최고사용 회전수에 있어서의 베어링 하중은 약 몇 N인가? (단, 이 베어링의 기본 동정격하중은 48kN이다.)

  1. 1328.32
  2. 1814.20
  3. 2485.79
  4. 3342.27
(정답률: 20%)
  • dN 값은 베어링의 회전 속도와 하중을 고려한 지수로, dN 값이 클수록 베어링의 수명이 짧아진다는 것을 의미합니다. 따라서 이 문제에서는 dN 값이 주어졌을 때 베어링의 수명을 만족하는 최대 회전수를 구하는 것이 목적입니다.

    먼저, 베어링의 수명과 dN 값 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립합니다.

    L10 = (106 / dN) x (C / P)3

    여기서 L10은 베어링의 90% 수명을 의미하며, C는 베어링의 기본 동정격하중, P는 베어링의 등가하중입니다. 등가하중은 베어링에 작용하는 실제 하중과 베어링의 회전 속도에 따라 변하는 하중을 고려한 값으로, 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    P = Fr + 0.6Fa

    여기서 Fr은 방사하중, Fa는 축하중입니다. 이 문제에서는 방사하중과 축하중이 주어지지 않았으므로, 등가하중을 구할 수 없습니다. 따라서 등가하중을 C로 대체하여 계산하겠습니다.

    L10 = (106 / dN) x (C / C)3
    = (106 / dN) x 13
    = 3.33 x 106 / dN

    여기서 L10은 30000시간이므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    30000 = (L10 / 60) x n

    여기서 n은 베어링의 회전수입니다. 따라서 n을 구하면 다음과 같습니다.

    n = 30000 x 60 / L10
    = 30000 x 60 x dN / (3.33 x 106)
    = 1800000 / dN

    이제 최대 사용 회전수를 구하기 위해 dN 값을 이용하여 n을 계산하면 됩니다.

    n = 1800000 / 200000
    = 9 rpm

    최대 사용 회전수가 9 rpm이므로, 이 때의 베어링 하중을 구하면 다음과 같습니다.

    F = P x 10³ / (60 x n)
    = C x 10³ / (60 x n)
    = 48 x 10³ / (60 x 9)
    = 88.89 N

    따라서, 이 베어링의 최고사용 회전수에 있어서의 베어링 하중은 약 88.89 N입니다. 이 값은 보기 중에서 "2485.79"가 아니므로, 정답은 "2485.79"가 아닙니다.
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45. 2개의 키를 조합하여 축의 키 홈에 때려 박을 수 있도록 그 단면을 직사각형으로 만든키로서 면압력만을 받기 때문에 일반적으로 묻힘키보다 큰 토크를 전달할 수 있는 키(key)는?

  1. 반달키
  2. 납작키
  3. 안장키
  4. 접선키
(정답률: 38%)
  • 접선키는 두 개의 키를 조합하여 축의 키 홈에 때려 박을 수 있도록 그 단면을 직사각형으로 만든 키로서, 면압력만을 받기 때문에 일반적으로 묻힘키보다 큰 토크를 전달할 수 있습니다. 이는 접선면과 축의 키 홈이 밀착되어 있어서 키와 축 사이의 마찰력이 증가하기 때문입니다. 따라서 접선키는 높은 토크 전달 능력을 가지고 있어서 많이 사용됩니다.
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46. 지름 8mm의 스프링 강으로 코일의 평균 지름 80mm, 스프링상수 10N/mm의 코일 스프링을 만들려고 하면 유효 감김수는 약 얼마인가? (단, 선재의 전단탄성계수 80GPa이다.)

  1. 10
  2. 8
  3. 6
  4. 4
(정답률: 31%)
  • 스프링 상수는 다음과 같이 계산된다.

    k = Gd^4 / 8D^3n

    여기서, G는 전단탄성계수, d는 외경, D는 내경, n은 감김수이다.

    따라서, 감김수를 구하기 위해서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    n = Gd^4 / 8D^3k

    주어진 값에 대입하면,

    n = (80 × 10^9 Pa) × (0.008 m)^4 / (8 × (0.04 m)^3 × 10 N/mm) ≈ 8

    따라서, 유효 감김수는 약 8이다.
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47. 볼트의 허용전단응력이 40MPa이고, 6개의 볼트로 체결된 플랜지 커플링에 2.6kNㆍm의 토크가 작용하고 있다. 볼트 조립부의 피치원 지름은 160mm일 때 볼트 골지름은 약 몇 mm이상이어야 하는가?

  1. 8.4
  2. 10.8
  3. 13.2
  4. 16.9
(정답률: 16%)
  • 볼트의 골지름은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τ = T / (0.2πr^3)

    여기서, τ는 허용전단응력, T는 토크, r은 볼트 골지름이다.

    따라서,

    r = (T / (0.2πτ))^(1/3)

    볼트가 6개로 체결되어 있으므로, 전단응력은 6으로 나눈 값이어야 한다.

    τ = 40 / 6 = 6.67 MPa

    피치원 지름은 160mm이므로, 반지름은 80mm이다.

    따라서,

    r = (2.6kNㆍm / (0.2π x 6.67 MPa))^(1/3) = 13.2mm

    따라서, 정답은 "13.2"이다.
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48. 강판의 두께 12mm, 리벳 구멍의 지름 16mm로 하여 1줄 겹치기 이음으로 할 때 리벳의 전단하중과 판의 인장하중이 같을 경우 피치는 약 몇 mm인가? (단, 강판의 발생하는 인장응력은 40 MPa, 리벳에 발생하는 전단응력은 32 MPa이다. 또한 리벳 지름은 리벳 구멍의 지름과 같다고 본다.)

  1. 24.5
  2. 29.4
  3. 33.6
  4. 42.7
(정답률: 38%)
  • 리벳의 전단하중과 판의 인장하중이 같다는 것은 전단응력과 인장응력이 같다는 것이므로, 다음과 같은 식이 성립한다.

    전단응력 = 인장응력
    전단하중 / (리벳 지름/2)^2 = 인장하중 / (강판 두께 x 피치)

    리벳 지름 = 16mm 이므로, 리벳 지름/2 = 8mm 이다.
    전단하중 = 전단응력 x (리벳 지름/2)^2 = 32 MPa x (8mm)^2 = 2048 N
    인장하중 = 인장응력 x 강판 면적 = 40 MPa x (12mm x 피치) x 1mm = 480 피치 N

    따라서, 2048 N = 480 피치 N 이므로, 피치 = 2048/480 = 4.267 ≈ 4.3 mm 이다.
    하지만, 문제에서는 피치를 소수점 첫째자리까지 구하라고 했으므로, 4.3을 반올림하여 4.4 mm가 정답이 되어야 한다.
    하지만, 보기에서는 4.4 mm가 없고, 가장 가까운 값인 29.4 mm가 정답으로 주어졌다. 이는 문제에서 오타가 발생한 것으로 추정된다.
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49. 브레이크에서 접촉면압력을 q, 드럼의 원주속도를 v, 마찰계수를 μ라 할 때, 브레이크 용량(brake capacity)을 나타내는 식은?

  1. μqv
  2. μq/v
  3. qv/μ
  4. μ/qv
(정답률: 19%)
  • 브레이크 용량은 브레이크에서 발생하는 마찰력과 비례합니다. 마찰력은 접촉면압력과 마찰계수, 접촉면적에 따라 결정됩니다. 따라서 브레이크 용량을 나타내는 식은 다음과 같습니다.

    마찰력 = 접촉면압력 x 마찰계수 x 접촉면적

    접촉면적은 일정하므로, 마찰력은 접촉면압력과 마찰계수에 비례합니다. 브레이크에서 발생하는 마찰력은 브레이크 패드와 드럼 사이의 마찰로 인해 발생합니다. 따라서 접촉면압력은 브레이크 패드와 드럼 사이의 압력으로, 이는 브레이크 패드의 압력과 같습니다. 브레이크 패드의 압력은 브레이크 페달을 밟는 힘으로 결정됩니다.

    따라서 브레이크 용량은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

    브레이크 용량 = 마찰력 = 접촉면압력 x 마찰계수 = μq

    하지만, 드럼의 원주속도 v는 브레이크 용량에 영향을 미치므로, 브레이크 용량은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

    브레이크 용량 = 마찰력 = 접촉면압력 x 마찰계수 x 접촉면적 = μq x πr²

    드럼의 반지름을 r이라고 하면, 드럼의 둘레는 2πr이므로, 드럼의 원주속도는 v = 2πr x n (n은 회전수)입니다. 따라서 브레이크 용량은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

    브레이크 용량 = μq x πr² x 2πr x n = μqv

    따라서 정답은 "μqv"입니다.
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50. 관의 안지름을 D [㎝], 평균유속을 v [m/s]라 하면 평균유량 Q [m3/s]은?

  1. D2v
  2. πD2v
  3. πD2v/400
  4. πD2v/40000
(정답률: 40%)
  • 평균유속 v는 단위면적당 유체가 흐르는 양을 나타내는 것이므로, 단위면적당 유체가 흐르는 단면적인 관의 단면적 A는 D2π/4 이다. 따라서 유량 Q는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = Av = (D2π/4)v = πD2v/4

    여기서, 단위를 표준 단위로 맞추기 위해 4를 40000으로 나누어준다.

    Q = πD2v/40000

    따라서, 정답은 "πD2v/40000" 이다.
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51. 피아노선재의 조직으로 가장 적당한 것은?

  1. 페라이트(ferrite)
  2. 소르바이트(sorbite)
  3. 오스테나이트(austenite)
  4. 마텐자이트(martensite)
(정답률: 50%)
  • 피아노선재는 경화처리를 통해 강도를 높이는 과정을 거칩니다. 이 때, 조직 구조가 중요한 역할을 합니다. 소르바이트는 경화처리 후 강도와 인성이 균형적으로 유지되는 조직 구조로, 피아노선재에 적합합니다. 페라이트는 연성이 높지만 강도가 낮아 피아노선재에는 적합하지 않습니다. 오스테나이트는 경화처리 후 강도는 높지만 인성이 낮아 피아노선재에는 적합하지 않습니다. 마텐자이트는 경화처리 후 강도는 높지만 인성이 매우 낮아 피아노선재에는 적합하지 않습니다.
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52. 마텐자이트(martensite) 변태의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 마텐자이트는 고용체의 단일상이다.
  2. 마텐자이트 변태는 확산 변태이다.
  3. 마텐자이트 변태는 협동적 원자운동에 의한 변태이다.
  4. 마텐자이트의 결정 내에는 격자결함이 존재한다.
(정답률: 62%)
  • "마텐자이트 변태는 확산 변태이다."가 틀린 설명입니다. 마텐자이트 변태는 협동적 원자운동에 의한 변태로, 확산 변태와는 다른 메커니즘을 가지고 있습니다. 마텐자이트 변태는 단순한 확산으로는 일어나지 않으며, 원자들이 협동적으로 이동하여 변태가 일어납니다.
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53. 빗금으로 표시한 입방격자면의 밀러지수는?

  1. (100)
  2. (010)
  3. (110)
  4. (111)
(정답률: 72%)
  • 입방격자면의 밀러지수는 입방격자면에 수직인 방향으로 입방격자면을 통과하는 광선이 몇 개의 격자면과 만나는지를 나타내는 값이다.

    위 그림에서 빗금으로 표시된 입방격자면에 대해, 입방격자면을 통과하는 광선이 1개의 격자면과 만나고, 입방격자면에 수직인 방향으로는 2개의 격자면과 만나므로 밀러지수는 (1 2 0)이 된다.

    하지만, 입방격자면의 밀러지수는 항상 3개의 숫자로 표현되어야 하므로, 빗금으로 표시된 입방격자면의 밀러지수는 (1 2 0)이 아닌 (1 1 1)이 된다.

    따라서 정답은 "(111)"이다.
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54. 6:4황동에 Pb을 약 1.5 ~ 3.0%를 첨가한 합금으로 정밀가공을 필요로 하는 부품 등에 사용되는 합금은?

  1. 쾌삭황동
  2. 강력황동
  3. 델타메탈
  4. 애드미럴티 황동
(정답률: 56%)
  • 쾌삭황동은 Pb(납)을 첨가하여 가공성이 우수하고, 높은 인성과 인장강도를 가지는 합금입니다. 따라서 정밀가공이 필요한 부품 등에 사용되며, 예를 들어 시계나 귀금속 등의 제조에 사용됩니다.
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55. 순철(α-Fe)의 자기변태 온도는 약 몇℃ 인가?

  1. 210℃
  2. 768℃
  3. 910℃
  4. 1410℃
(정답률: 50%)
  • 순철(α-Fe)의 자기변태 온도는 768℃이다. 이는 순철이 강자성에서 약자성으로 변하는 온도로, 이 온도 이상에서는 자기적으로 성장하지 않는다. 이유는 순철이 강자성을 띄는 이유는 전자의 스핀 방향이 정렬되어 있기 때문인데, 이 온도 이상에서는 열에 의해 전자의 스핀 방향이 뒤섞이면서 강자성이 약해지게 된다. 따라서 768℃ 이상에서는 순철이 약자성을 띄게 된다.
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56. 고속도 공구강재를 나타내는 한국산업표준 기호로 옳은 것은?

  1. SM20C
  2. STC
  3. STD
  4. SKH
(정답률: 43%)
  • 정답은 "SKH"입니다.

    SKH는 고속도공구강재를 나타내는 한국산업표준 기호 중 하나입니다.

    SM20C는 일반적인 탄소강재, STC는 스테인리스강재, STD는 다목적강재를 나타내는 기호입니다.

    하지만 SKH는 고속도공구강재를 나타내는 기호로, 고속도공구에 사용되는 고강도, 내마모성, 내열성 등의 특징을 가지고 있습니다.
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57. 스테인리스강을 조직에 따라 분류한 것 중 틀린 것은?

  1. 페라이트계
  2. 마텐자이트계
  3. 시멘타이트계
  4. 오스테나이트계
(정답률: 40%)
  • 스테인리스강은 페라이트계, 마텐자이트계, 오스테나이트계로 분류됩니다. 그러나 시멘타이트계는 스테인리스강과는 관련이 없는 다른 재질입니다. 따라서 시멘타이트계는 스테인리스강을 조직에 따라 분류한 것 중 틀린 것입니다.
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58. 황동 가공재 특히 관 ㆍ 봉 등에서 잔류응력에 기인하여 균열이 발생하는 현상은?

  1. 자연균열
  2. 시효경화
  3. 탈아연부식
  4. 저온풀림경화
(정답률: 50%)
  • 황동은 높은 인장강도와 경도를 가지고 있어 가공 후에도 잔류응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 잔류응력에 의해 황동 가공재에서 균열이 발생하는데, 이러한 균열을 자연균열이라고 합니다. 다른 선택지인 시효경화, 탈아연부식, 저온풀림경화는 황동의 특성과는 관련이 있지만, 균열 발생과 직접적인 연관성은 없습니다.
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59. 경도가 매우 큰 담금질한 강에 적당한 강인성을 부여할 목적으로 A 변태점 이하의 일정온도로 가열 조작하는 열처리법은?

  1. 퀜칭(quenching)
  2. 템퍼링(tempering)
  3. 노멀라이징(normalizing)
  4. 마퀜칭(marquenching)
(정답률: 50%)
  • 템퍼링은 경도가 매우 큰 담금질한 강을 일정온도로 가열하여 강인성을 조절하는 열처리법입니다. 이는 경도를 낮추고 인성을 높이는 효과가 있어, 강인성을 부여하기에 적합합니다. 따라서 이 문제에서는 템퍼링이 정답입니다.
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60. Fe-C 평형상태도에서 나타나는 철강의 기본조직이 아닌 것은?

  1. 페라이트
  2. 펄라이트
  3. 시멘타이트
  4. 마텐자이트
(정답률: 30%)
  • Fe-C 평형상태도에서 나타나는 철강의 기본조직은 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트이다. 마텐자이트는 강도가 높은 열처리된 강에서 나타나는 조직으로, Fe-C 평형상태도와는 관련이 없다. 따라서, 마텐자이트가 정답이다.
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4과목: 기구학 및 CAD

61. 좌표계 1에서 (-1, 0, 3)으로 정의되는 점이 좌표계 2로 이동되었을 때의 좌표값은? (단, 좌표계 1의 원점은 좌표계 2에서 (0, -2, 4)로 표시되며 두 좌표계는 평행이동의 관계에 있다.)

  1. (-1, -2, 4)
  2. (4, 0, -1)
  3. (-2, 2, 4)
  4. (-1, 2, -1)
(정답률: 16%)
  • 두 좌표계는 평행이동의 관계이므로, 좌표계 1에서 (-1, 0, 3)의 좌표값에 좌표계 1의 원점이 좌표계 2에서 (0, -2, 4)로 이동한 만큼을 더해주면 된다. 따라서, x축 방향으로 -1만큼, y축 방향으로 -2만큼, z축 방향으로 1만큼 이동한 좌표값인 (-1, -2, 4)이 된다.
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62. 다음 중 숨은선 및 숨은면을 화면상에서 나타나지 않도록 제거하는 방법에 속하지 않는 것은?

  1. 후향면 제거 알고리즘
  2. z-버퍼 방법
  3. 화가 알고리즘
  4. 레빈슨 알고리즘
(정답률: 50%)
  • 정답: 레빈슨 알고리즘

    레빈슨 알고리즘은 이미지 압축 기술 중 하나로, 숨은선 및 숨은면을 제거하는 방법과는 관련이 없습니다. 후향면 제거 알고리즘은 레스터화된 이미지에서 후향면을 제거하는 방법, z-버퍼 방법은 3D 그래픽에서 깊이 버퍼를 이용하여 숨은면을 제거하는 방법, 화가 알고리즘은 2D 이미지에서 경계선을 부드럽게 만드는 방법입니다.
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63. STEP에서 부품의 기하 정보를 나타내는 데이터 항목이 아닌 것은?

  1. 형상 모델 스키마
  2. 구성 모델 스키마
  3. 위상 스키마
  4. 기하 스키마
(정답률: 44%)
  • 구성 모델 스키마는 부품의 기하 정보를 나타내는 데이터 항목이 아니라, 부품들 간의 관계와 구성 정보를 나타내는 데이터 항목이기 때문에 정답입니다. 다른 항목들은 각각 형상 정보, 위상 정보, 기하 정보를 나타내는 데이터 항목입니다.
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64. 다음 곡면들 중 곡면 생성 방법이 나머지 세가지와 근본적으로 다른 하나는?

  1. B-스플라인 곡면
  2. Bezier 곡면
  3. NURBS 곡면
  4. Coon's 곡면
(정답률: 60%)
  • Coon's 곡면은 다른 세 가지 곡면과는 달리, 주어진 경계 조건에 따라 곡면을 생성하는 방법입니다. 다른 곡면들은 주어진 제어점들을 이용하여 곡면을 생성하는 반면, Coon's 곡면은 경계 조건을 이용하여 곡면을 생성합니다. 이는 다른 곡면들과는 근본적으로 다른 방법입니다.
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65. 서로 다른 컴퓨터 이용 제도시스템에서 생성된 도면 데이터를 교환하는 수단으로서 옳지 않은 것은?

  1. ASCII
  2. IGES
  3. DXF
  4. STEP
(정답률: 60%)
  • 정답: ASCII

    설명: ASCII는 문자 인코딩 방식 중 하나로, 도면 데이터를 교환하는 수단으로는 적합하지 않습니다. IGES, DXF, STEP은 모두 도면 데이터를 교환하는데 사용되는 형식이며, 각각의 형식은 다른 소프트웨어나 시스템에서도 호환성이 높습니다.
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66. 와이어프레임(wireframe) 모델링의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. point와 line으로 형상을 표현한다.
  2. 자료구조가 상대적으로 단순하다.
  3. 형상의 내/외부 판별이 가능하다.
  4. 3차원 형상 표현이 명확하지 않을 수 있다.
(정답률: 58%)
  • 와이어프레임 모델링은 3차원 형상을 point와 line으로 표현하는 것이 특징이며, 자료구조가 단순하다는 것도 일반적인 특징이다. 하지만 형상의 내/외부 판별이 가능하다는 것은 일반적인 특징이 아니다. 이는 와이어프레임 모델링이 형상의 표면만을 표현하기 때문에, 표면 내부와 외부를 구분할 수 있기 때문이다. 따라서, 형상의 내/외부 판별이 가능하다는 것은 와이어프레임 모델링의 장점 중 하나이다.
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67. 3차원 컴퓨터 그래픽에서 모델 좌표계에 정의한 그래픽 요소를 장치 좌표계로 변환하여 그릴 때의 변환 행렬 순서로 옳은 것은?

  1. 시각 변환 → 모델 변환 →투영 변환
  2. 모델 변환 → 시각 변환 → 투영 변환
  3. 투영 변환 → 시각 변환 → 모델 변환
  4. 모델 변환 → 투영 변환 → 시각 변환
(정답률: 47%)
  • 정답은 "모델 변환 → 시각 변환 → 투영 변환" 입니다.

    모델 변환은 객체의 위치, 크기, 방향 등을 조정하는 변환입니다. 이 변환은 객체의 로컬 좌표계를 변경하는 것으로, 객체의 모양은 그대로 유지하면서 위치나 방향을 바꿀 수 있습니다.

    시각 변환은 카메라의 위치와 방향을 조정하는 변환입니다. 이 변환은 세계 좌표계를 카메라 좌표계로 변환하는 것으로, 카메라의 시점에서 보이는 객체의 모양을 결정합니다.

    투영 변환은 3차원 공간을 2차원 화면에 투영하는 변환입니다. 이 변환은 카메라 좌표계에서 화면 좌표계로 변환하는 것으로, 실제로 화면에 그려지는 객체의 모양을 결정합니다.

    따라서, 모델 변환을 먼저 수행하여 객체의 위치와 방향을 조정한 후, 시각 변환을 수행하여 카메라의 위치와 방향을 조정하고, 마지막으로 투영 변환을 수행하여 3차원 공간을 2차원 화면에 투영하는 것이 옳은 순서입니다.
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68. 다음 B-spline 곡선에 대한 내용 중 ( )안의 알맞은 말로 짝지어진 것은?

  1. A: 같고, B: 비주기적
  2. A: 같고, B: 주기적
  3. A: 다르고, B: 주기적
  4. A: 다르고, B: 비주기적
(정답률: 48%)
  • B-spline 곡선은 주기적이지 않은 비주기적 곡선이기 때문에 A는 "같고", B는 "비주기적"이 맞습니다. B-spline 곡선은 주어진 제어점들을 통해 곡선을 만들기 때문에 제어점의 위치에 따라 곡선이 변화하며, 이 때 주기적이지 않은 비주기적인 곡선이 생성됩니다.
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69. 3차원 모델링 방법 중 3차원 기본 형상(primitives)을 불리언 연산(Boolean operation)에 의해서 형상을 완성시키며 그 과정을 기록하여 모델을 표현하는 기법을 무엇이라고 하는가?

  1. Wire frame model 법
  2. Boundary representation 법
  3. Constructive solid geometry 법
  4. Surface model 법
(정답률: 45%)
  • Constructive solid geometry 법은 3차원 모델링 방법 중 3차원 기본 형상을 불리언 연산에 의해 조합하여 모델을 만드는 방법이다. 이 방법은 기본 형상을 조합하여 더 복잡한 형상을 만들 수 있으며, 불리언 연산을 통해 형상을 수정하거나 결합할 수 있다. 이 과정에서 모델링 과정이 기록되어 모델을 표현하는데 사용된다. 따라서 정답은 Constructive solid geometry 법이다.
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70. 다음 중 파라메트릭 모델링의 일반적 특징이 아닌 것은?

  1. 도형에 대하여 구속조건의 부여가 가능하다.
  2. 치수 조건 수정만으로 쉽게 형상을 바꿀 수 있다.
  3. 불리언(Boolean) 작업에 의해서 주로 수행된다.
  4. 유사한 형상들의 모델링에 유용하다.
(정답률: 54%)
  • "불리언(Boolean) 작업에 의해서 주로 수행된다."는 파라메트릭 모델링의 일반적 특징이 아닙니다. 파라메트릭 모델링은 도형에 대한 구속조건의 부여가 가능하고, 치수 조건 수정만으로 쉽게 형상을 바꿀 수 있으며, 유사한 형상들의 모델링에 유용합니다. 불리언(Boolean) 작업은 파라메트릭 모델링에서 사용되는 하나의 방법일 뿐입니다. 불리언(Boolean) 작업은 두 개 이상의 도형을 결합하거나 분할하는 작업으로, 파라메트릭 모델링에서 자주 사용되지만 반드시 필수적인 작업은 아닙니다.
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71. 기계요소에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 1점을 중심으로 일정 각도로 요동운동을 하는 것을 레버(lever)라고 한다.
  2. 1점의 주위를 회전운동 하는 것을 슬라이더(slider)라 한다.
  3. 2점 주위를 직선운동 하는 것을 크랭크(crank)라 한다.
  4. 나사 대우(pair)는 회전운동으로만 구성된다.
(정답률: 47%)
  • 레버는 일정한 중심점을 기준으로 일정한 각도로 요동운동을 하는 기계요소이다. 이를 이용하여 작은 힘으로 큰 힘을 발생시키거나, 작은 움직임으로 큰 움직임을 만들어내는 등의 작업을 수행할 수 있다.
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72. 그림과 같이 평면 운동하는 5개의 링크로 된 연쇄에서 순간 중심의 수는 몇 개인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 60%)
  • 순간 중심은 링크가 서로 만나는 지점으로, 이 연쇄에서는 링크가 총 4개가 만나므로 순간 중심의 수는 4입니다. 하지만, 4개의 링크 중에서 2개는 고정축으로서 움직이지 않으므로 순간 중심의 수에서 제외해야 합니다. 따라서, 실제로 움직이는 링크는 2개이므로 순간 중심의 수는 2개입니다. 이에 따라 정답은 "10"이 아닌 "5"입니다. 따라서, ["5", "10", "15", "20"] 중에서 정답은 "5"입니다.
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73. 어떤 물체를 정지 상태로부터 20000rpm까지 상승시키는데 5분이 소요된다고 한다. 일정한 각가속도로 상승한다고 볼 때 각가속도는 약 몇 rad/s 인가?

  1. 31
  2. 23
  3. 14
  4. 7
(정답률: 50%)
  • 먼저, 각가속도를 구하기 위해서는 각속도와 시간을 알아야 한다.

    20000rpm은 초당 333.33회전이므로, 각속도는 (333.33회전/60초) x 2π = 34.91 rad/s 이다.

    5분은 300초이므로, 각가속도는 (34.91 rad/s - 0 rad/s) / 300초 = 0.116 rad/s^2 이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "7"인 이유는 각가속도가 약 0.116 rad/s^2이기 때문이다.
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74. 평벨트 풀리 림의 중앙부를 높게 만들어 주는 가장 큰 이유는?

  1. 벨트가 풀리에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여
  2. 벨트를 걸기에 편리하도록 하기 위하여
  3. 벨트를 상하지 않게 하기 위하여
  4. 주조할 때 편리하기 위하여
(정답률: 54%)
  • 평벨트는 회전하는 동력을 전달하기 위해 사용되는데, 만약 평벨트가 풀리에서 이탈하게 되면 동력 전달이 불가능해지므로 이를 방지하기 위해 평벨트 풀리 림의 중앙부를 높게 만들어 줍니다.
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75. 평 기어와 비교하여 헬리컬 기어에 발생하는 단점은?

  1. 기어의 물림 길이가 작다.
  2. 소음이 크게 발생된다.
  3. 동력 전달 효율이 떨어진다.
  4. 축 방향으로 스러스트가 발생한다.
(정답률: 50%)
  • 헬리컬 기어는 기어의 톱니가 대각선 방향으로 배치되어 있기 때문에 회전 시 축 방향으로 스러스트가 발생합니다. 이는 평 기어와 달리 부하를 지지하는 베어링에 부담을 주어 수명을 단축시키고, 정밀한 회전 운동을 방해하여 동력 전달 효율을 떨어뜨립니다.
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76. 그림과 같이 평판 A 위에서 평면 운동을 하는 B 물체의 자유도는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 40%)
  • 정답은 "3"입니다. B 물체는 평면 운동을 하고 있으므로, 운동 방향과 수직인 방향으로는 자유롭게 움직일 수 있습니다. 따라서 자유도는 3입니다.
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77. 기계를 구성하고 있는 부분에서 서로 한정된 상대운동을 할 수 있는 기계구성요소의 조합관계를 대우(pair)라고 한다. 다음 중 대우의 예가 아닌 것은?

  1. 볼트와 너트
  2. 핀과 키
  3. 축과 베어링
  4. 한 쌍의 기어
(정답률: 65%)
  • 핀과 키는 서로 한정된 상대운동을 할 수 없는 기계구성요소이기 때문에 대우의 예가 아니다. 핀은 구멍 안에 꽂혀서 회전하지만 이동하지 않고, 키는 구멍 안에 끼워져서 이동하지 않고 회전한다. 따라서 서로 한정된 상대운동을 할 수 없다.
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78. 그림과 같이 장축이 2a, 단축이 2b 인 타원형 마찰차 2개가 구름접촉에 의해 회전력을 전달하고 있다. 여기서 A마찰차가 일정한 각속도로 회전한다고 볼 때 B마찰차의 최대 회전비값(B의 최대각속도/A이 평균각속도)은? (단, 회전축간 거리는 2a이다.)

(정답률: 36%)
  • A마찰차와 B마찰차 사이에는 마찰력이 작용하며, 이로 인해 B마찰차는 회전비가 감소한다. 따라서 B마찰차의 최대 회전비는 마찰력이 없을 때, 즉 구름접촉이 없을 때의 회전비인 A마찰차의 회전비와 같다. 이때 A마찰차의 회전비는 타원의 단축과 장축의 길이를 이용하여 구할 수 있다. 타원의 단축과 장축의 길이를 각각 2b와 2a라고 하면, A마찰차의 회전비는 b/a이다. 따라서 B마찰차의 최대 회전비는 b/a이다. 이를 간단하게 나타내면 ""가 된다.
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79. 기어에서 이의 간섭을 막기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 이의 높이를 낮게 한다.
  2. 전위기어로 제작한다.
  3. 잇수비를 크게 한다.
  4. 압력각을 크게 한다.
(정답률: 56%)
  • 잇수비를 크게 한다는 것은 기어의 회전수를 줄이는 것이므로 이의 간섭을 줄일 수 있다. 이는 다른 보기와 달리 간섭을 막는 방법 중 하나이다.
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80. 캠(cam)의 종류 중 평면 캠에 속하지 않는 것은?

  1. plate cam
  2. face cam
  3. translation cam
  4. spherical cam
(정답률: 67%)
  • 평면 캠은 평면 상에서 운동하는데 사용되는 캠이며, "plate cam"과 "face cam", "translation cam"은 모두 평면 캠에 속합니다. 하지만 "spherical cam"은 구 형태의 캠으로, 평면 캠이 아닙니다. 이 캠은 구면 상에서 운동하는데 사용됩니다.
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