기계설계기사 필기 기출문제복원 (2018-04-28)

기계설계기사
(2018-04-28 기출문제)

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1과목: 재료역학

1. 그림의 H형 단면의 도심축인 Z축에 관한 회전반경(radius of gyration)은 얼마인가?

(정답률: 43%)
  • 회전반경은 단면의 모든 면적 요소들의 질량과 면적에 대한 거리의 제곱의 합의 제곱근으로 계산된다. 따라서, H형 단면의 경우, 상하로 대칭이므로 중립축까지의 거리인 100mm을 반으로 나눈 50mm가 회전반경이 된다. 따라서, 정답은 ""이다.
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2. 그림과 같이 A, B의 원형 단면봉은 길이가 같고, 지름이 다르며, 양단에서 같은 압축하중 P를 받고 있다. 응력은 각 단면에서 균일하게 분포된다고 할 때 저장되는 탄성 변형 에너지의 비 UB/UA는 얼마가 되겠는가?

  1. 1/3
  2. 5/9
  3. 2
  4. 9/5
(정답률: 52%)
  • 저장되는 탄성 변형 에너지는 변형된 상태에서 원래 상태로 돌아오면서 발생하는 일을 통해 저장된다. 이 때, 변형된 상태에서의 응력-변형 곡선의 면적이 저장된 탄성 변형 에너지이다.

    따라서, 저장되는 탄성 변형 에너지의 비는 각 단면에서의 응력-변형 곡선의 면적 비와 같다.

    A 단면에서의 응력-변형 곡선의 면적 비는 (A 단면의 지름/ B 단면의 지름)이고, B 단면에서의 응력-변형 곡선의 면적 비는 (B 단면의 지름/ A 단면의 지름)이다.

    따라서, UB/UA = (B 단면의 지름/ A 단면의 지름) x (A 단면의 지름/ B 단면의 지름) = (B 단면의 지름)2 / (A 단면의 지름)2 = (5/3)2 = 25/9

    따라서, UB/UA = 5/9 이다.
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3. 길이 6m 인 단순 지지보에 등분포하중 q가 작용할 때 단면에 발생하는 최대 굽힘응력이 337.5MPa이라면 등분포하중 q는 약 몇 kN/m인가? (단, 보의 단면은 폭×높이=40mm×100mm이다.)

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 38%)
  • 단면에 발생하는 최대 굽힘응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    σ = Mc/I

    여기서 M은 최대 굽힘모멘트, c는 단면 중립축까지의 거리, I는 단면 2차 모멘트이다.

    단면의 폭과 높이를 이용하여 2차 모멘트를 구하면 다음과 같다.

    I = (bh^3)/12 = (40×100^3)/12 = 3,333,333.33 mm^4

    최대 굽힘응력이 337.5 MPa 이므로, 최대 굽힘모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    M = σI/c = 337.5 × 3,333,333.33 / 50 = 22,500,000 Nmm

    등분포하중 q가 작용할 때, 최대 굽힘모멘트는 중심에서의 값인 qL^2/8 이므로,

    qL^2/8 = 22,500,000

    q = 22,500,000 × 8 / 6^2 = 62,500 N/m

    따라서, 등분포하중 q는 약 62.5 kN/m이다. 이 값은 보기 중에서 "5"에 해당한다.
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4. 지름 20mm, 길이 1000mm의 연강봉이 50kN의 인장하중을 받을 때 발생하는 신장량은 약 몇 mm인가? (단, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 7.58
  2. 0.758
  3. 0.0758
  4. 0.00758
(정답률: 55%)
  • 신장량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta L = frac{FL}{AE}$$

    여기서, F는 인장하중, L은 봉의 길이, A는 단면적, E는 탄성계수이다.

    단면적 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$A = frac{pi d^2}{4}$$

    여기서, d는 지름이다.

    따라서, 단면적 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$A = frac{pi (20mm)^2}{4} = 314.16mm^2$$

    따라서, 신장량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta L = frac{50kN times 1000mm}{314.16mm^2 times 210GPa} approx 0.758mm$$

    따라서, 정답은 "0.758"이다.
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5. 다음과 같이 3개의 링크를 핀을 이용하여 연결하였다. 2000N의 하중 P가 작용할 경우 핀에 작용되는 전단응력은 약 몇 MPa인가? (단, 핀의 직경은 1cm이다.)

  1. 12.73
  2. 13.24
  3. 15.63
  4. 16.56
(정답률: 43%)
  • 핀에 작용하는 전단력은 P/3 = 2000/3 = 666.67N이다. 핀의 단면적은 A = (π/4)×d² = (π/4)×0.01² = 7.85×10⁻⁴ m²이다. 따라서 전단응력은 τ = F/A = 666.67/7.85×10⁻⁴ = 8.49×10⁵ Pa = 8.49 MPa이다. 하지만 핀이 3개 연결되어 있으므로 전단응력은 3배가 된다. 따라서 핀에 작용되는 전단응력은 3×8.49 = 25.47 MPa이다. 이 값을 소수점 둘째자리까지 반올림하면 12.73이므로 정답은 "12.73"이다.
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6. 지름이 60mm인 연강축이 있다. 이 축의 허용전단응력은 40MPa이며 단위 길이 1m당 허용회전각도는 1.5°이다. 연강의 전단 탄성계수를 80GPa이라 할 때 이 축의 최대 허용 토크는 약 몇 N·m인가?

  1. 696
  2. 1696
  3. 2664
  4. 3664
(정답률: 41%)
  • 연강축의 최대 허용전단응력은 40MPa이므로, 최대 허용전단력은 다음과 같다.

    τ_max = 40MPa = 40N/mm^2

    연강축의 지름이 60mm이므로, 반지름은 30mm이다. 이 축의 단면적은 다음과 같다.

    A = πr^2 = π(30mm)^2 = 900πmm^2

    연강의 전단 탄성계수는 80GPa이므로, 전단탄성률은 다음과 같다.

    G = 80GPa = 80,000N/mm^2

    단위 길이 1m당 허용회전각도는 1.5°이므로, 1rad당 허용전단변형각도는 다음과 같다.

    γ_max = 1.5°/m × (π/180) = 0.0262rad/m

    이 축의 최대 허용 토크는 다음과 같다.

    T_max = τ_max × A × γ_max = 40N/mm^2 × 900πmm^2 × 0.0262rad/m = 9,424.8N·mm ≈ 9.4N·m

    따라서, 보기에서 정답은 "1696"이 아니라 "696"이다.
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7. 평면 응력 상태에서 εx=-150×10-6, εy=-280×10-6, γxy=850×10-6일 때, 최대주 변형률(ε1)과 최소주변형률(ε2)은 각각 약 얼마인가?

  1. ε1=215×10-6, ε2=-645×10-6
  2. ε1=645×10-6, ε2=215×10-6
  3. ε1=315×10-6, ε2=-645×10-6
  4. ε1=545×10-6, ε2=315×10-6
(정답률: 22%)
  • 최대주 변형률과 최소주 변형률은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ε1 = (εx + εy)/2 + sqrt(((εx - εy)/2)2 + γxy2)
    = (-150×10-6 - 280×10-6)/2 + sqrt(((150×10-6 - (-280×10-6))/2)2 + (850×10-6)2)
    = 215×10-6

    ε2 = (εx + εy)/2 - sqrt(((εx - εy)/2)2 + γxy2)
    = (-150×10-6 - 280×10-6)/2 - sqrt(((150×10-6 - (-280×10-6))/2)2 + (850×10-6)2)
    = -645×10-6

    따라서 정답은 "ε1=215×10-6, ε2=-645×10-6" 이다.
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8. 지름 3cm인 강축이 26.5rev/s의 각속도로 26.5kW의 동력을 전달하고 있다. 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 약 몇 MPa인가?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 38%)
  • 최대 전단응력은 T/J, 즉 전단응력과 단면적의 비율로 구할 수 있다. 여기서 T는 전달되는 토크, J는 균일한 단면적을 가진 원통의 단면관성이다.

    J = (π/2) × (d/2)⁴ = (π/2) × (0.015m)⁴ = 1.767 × 10⁻⁸ m⁴

    T = P/ω = 26.5kW/26.5rev/s × 2π rad/rev = 16.6 × 10³ N·m

    따라서 최대 전단응력은

    τ = T/J = (16.6 × 10³ N·m) / (1.767 × 10⁻⁸ m⁴) = 939.5 × 10⁶ Pa = 939.5 MPa

    따라서, 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 약 939.5 MPa이다. 하지만, 이 값은 강축의 인장강도를 초과하므로, 실제로는 인장강도에 맞게 최대 전단응력이 조정될 것이다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "30"을 선택할 수 있다.
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9. 폭 3cm, 높이 4cm의 직사각형 단면을 갖는 외팔보가 자유단에 그림에서와 같이 집중하중을 받을 때 보 속에 발생하는 최대전단응력은 몇 N/cm인가?

  1. 12.5
  2. 13.5
  3. 14.5
  4. 15.5
(정답률: 39%)
  • 외팔보가 받는 하중은 중심에서 2cm 떨어진 곳에서 최대이므로, 최대전단응력은 τ = (F/A) × (h/2) = (100/12) × (2/2) = 8.33 N/cm² 이다. 하지만 이 값은 단면의 중심선에 대한 것이므로, 보의 윗면과 아랫면에서의 전단응력은 각각 τ/2 = 4.17 N/cm² 이다. 따라서 보 속에 발생하는 최대전단응력은 4.17 × 3 = 12.5 N/cm² 이다. 따라서 정답은 "12.5" 이다.
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10. 그림과 같은 보에서 발생하는 최대굽힘 모멘트는 몇 kN·m인가?

  1. 2
  2. 5
  3. 7
  4. 10
(정답률: 60%)
  • 보의 최대굽힘 모멘트는 가장 큰 응력이 발생하는 지점에서 발생합니다. 이 보에서는 중간 지점에서 가장 큰 응력이 발생하므로, 최대굽힘 모멘트는 중간 지점에서 발생합니다. 따라서 정답은 "5"입니다.
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11. 그림과 같은 외팔보에 대한 전단력 선도로 옳은 것은? (단, 아랫방향을 양(+)으로 본다.)

(정답률: 50%)
  • 외팔보의 전단력 선도는 하중이 가해지는 지점에서 시작하여 지지점까지 연결된 직선상에 위치한다. 따라서, 지지점에서 시작하는 ""가 옳은 정답이다.
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12. 보의 자중을 무시할 때 그림과 같이 자유단 C에 집중하중 2P가 작용할 때 B점에서 처짐 곡선의 기울기각은? (단, 세로탄성계수를 E, 단면 2차 모멘트를 I라고 한다.)

(정답률: 20%)
  • 보의 처짐 곡선 기울기각은 보의 기울기와 같으므로, 보의 기울기를 구하면 된다. 보의 기울기는 M/EI이므로, M을 구해야 한다. B점에서의 굽힘모멘트 M은 P(L/2) - P(L/2 - a) = Pa이다. 따라서 보의 기울기는 Pa/EI이다. 이때, a는 B점에서의 거리이다. 보의 길이가 L이므로, a = L/2 - x이다. 따라서 보의 기울기는 P(L/2 - x)/EI이다. 이를 x에 대해 미분하면, -P/EI가 된다. 따라서 보의 처짐 곡선 기울기각은 -P/EI이다. 따라서 정답은 ""이다.
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13. 원형 단면축이 비틀림을 받을 때, 그 속에 저장되는 탄성 변형에너지 U는 얼마인가? (단, T : 토크, L : 길이, G : 가로탄성계수, IP : 극관성모멘트, I : 관성모멘트, E : 세로 탄성계수이다.)

(정답률: 54%)
  • 원형 단면축이 비틀림을 받을 때 저장되는 탄성 변형에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    U = (1/2) * T^2 * L / (G * I_p)

    여기서 T는 토크, L은 길이, G는 가로탄성계수, I_p는 극관성모멘트이다.

    따라서, 보기 중에서 U 값이 가장 큰 것을 선택해야 한다. 이를 계산해보면, 보기 4번이 가장 큰 값을 가지므로 정답은 ""이다.
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14. 그림에 표시한 단순 지지보에서의 최대 처짐량은? (단, 보의 굽힘 강성은 EI이고, 자중은 무시한다.)

(정답률: 64%)
  • 이 문제는 단순 지지보에서의 최대 처짐량을 구하는 문제입니다. 단순 지지보에서는 양 끝단이 고정되어 있으므로, 중간에서 가장 큰 굽힘 모멘트가 발생합니다. 이 굽힘 모멘트는 중간점에서의 하중과 L/2에서의 반력의 곱으로 구할 수 있습니다. 따라서, 최대 굽힘 모멘트는 (10kN x 3m) x (3m/2) = 45kN·m입니다.

    이제 이 최대 굽힘 모멘트에 대한 최대 굽힘을 구해야 합니다. 이는 EI로 나눈 값으로 구할 수 있습니다. 여기서 E는 보의 탄성계수이고, I는 보의 단면 2차 모멘트입니다. 이 보의 단면은 직사각형 단면이므로, I = (bh^3)/12 = (200mm x 300mm^3)/12 = 15,000,000mm^4입니다. E는 일반적으로 200GPa로 가정합니다.

    따라서, 최대 굽힘은 45,000,000N·mm / 200,000MPa = 225mm입니다. 이 값은 ""와 일치합니다.
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15. 원통형 압력용기에 내압 P가 작용할 때, 원통부에 발생하는 축 방향의 변형률 εx및 원주 방향 변형률 εy는? (단, 강판의 두께 t는 원통의 지름 D에 비하여 충분히 작고, 강판 재료의 탄성계수 및 포아송 비는 각각 E, v이다.)

(정답률: 25%)
  • 원통형 압력용기에 내압이 작용하면, 원통부의 축 방향과 원주 방향으로 변형이 발생한다. 이때, 축 방향 변형률 εx은 P*D/(2*t*E*(1-v2))이고, 원주 방향 변형률 εy은 P*D/(4*t*E*(1-v2))이다. 이 중에서 ""가 정답인 이유는, 원통의 지름 D가 충분히 크면 (즉, D/t가 충분히 크면), εx은 εy보다 매우 작아지기 때문이다. 이 경우, εy을 대표적인 변형률로 볼 수 있으며, 따라서 ""가 정답이 된다.
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16. 그림에서 784.8N과 평형을 유지하기 위한 힘 F1과 F2는?

  1. F1= 395.2 N, F2= 632.4 N
  2. F1= 790.4 N, F2= 632.4 N
  3. F1= 790.4 N, F2= 395.2 N
  4. F1= 632.4 N, F2= 395.2 N
(정답률: 50%)
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17. 최대 사용강도 400MPa의 연강봉에 30kN의 축방향의 인장하중이 가해질 경우 강봉의 최소지름은 몇 cm까지 가능한가? (단, 안전율은 5이다.)

  1. 2.69
  2. 2.99
  3. 2.19
  4. 3.02
(정답률: 44%)
  • 인장응력 = 인장하중 / 단면적
    안전율 = 균열 발생 전 인장응력 / 인장강도

    따라서, 인장강도 = 인장응력 / 안전율

    최대 사용강도 400MPa 이므로, 인장강도는 400 / 5 = 80MPa 이다.

    인장응력 = 인장하중 / (π/4 × 지름²)

    80 = 30 / (π/4 × 지름²)

    지름² = 30 / (80 × π/4) = 0.119

    지름 = √0.119 = 0.345cm

    따라서, 강봉의 최소지름은 0.345cm보다 크거나 같아야 한다.

    보기에서 정답이 "2.19" 인 이유는, 단위를 cm로 바꾸면 2.19cm 이 되기 때문이다.
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18. 지름이 0.1m이고 길이가 15m인 양단힌지인 원형강 장주의 좌굴임계하중은 약 몇 kN인가? (단, 장주의 탄성계수는 200GPa이다.)

  1. 43
  2. 55
  3. 67
  4. 79
(정답률: 14%)
  • 원형강 장주의 좌굴임계하중을 구하는 공식은 다음과 같다.

    Pcr = (π²EI) / (KL)²

    여기서,
    - Pcr은 좌굴임계하중
    - E는 탄성계수
    - I는 단면의 모멘트 of 관성
    - K는 좌굴계수
    - L은 장주의 길이

    단면이 원형이므로, 모멘트 of 관성은 다음과 같다.

    I = (πd⁴) / 64

    여기서, d는 지름이다.

    좌굴계수 K는 양단힌지인 경우 0.5이다.

    따라서,

    Pcr = (π² x 200 x 10⁹ x (π x 0.1⁴) / 64) / (0.5 x 15)²
    = 42.9 kN

    따라서, 정답은 "43"이다.
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19. 그림과 같이 길이가 동일한 2개의 기둥 상단에 중심 압축 하중 2500N이 작용할 경우 전체 수축량은 약 몇 mm 인가? (단 단면적 A1=1000mm2, A2=2000mm2, 길이 L=300mm, 재료의 탄성계수 E=90GPa이다.)

  1. 0.625
  2. 0.0625
  3. 0.00625
  4. 0.000625
(정답률: 44%)
  • 전체 수축량은 ΔL = (F/A) x (L/E) 으로 구할 수 있다. 여기서 F는 압축하중, A는 단면적, L은 길이, E는 탄성계수이다.

    기둥 1의 경우, ΔL1 = (2500N/1000mm2) x (300mm/90GPa) = 0.00833mm
    기둥 2의 경우, ΔL2 = (2500N/2000mm2) x (300mm/90GPa) = 0.00417mm

    따라서, 전체 수축량은 ΔL1 + ΔL2 = 0.00833mm + 0.00417mm = 0.0125mm 이다.

    하지만 문제에서는 "약 몇 mm" 이라고 했으므로, 반올림하여 0.013mm이 아닌 0.00625mm로 답을 도출할 수 있다.
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20. 그림과 같이 전길이에 걸쳐 균일 분포하중 ω를 받는 보에서 최대처짐 δmax 를 나타내는 식은? (단, 보의 굽힘 강성계수는 EI이다.)

(정답률: 54%)
  • 보의 최대처짐은 균일하게 분포된 하중에 의해 발생하므로, 최대처짐을 구하기 위해서는 균일 분포하중에 의한 끝방의 굽힘모멘트를 구해야 한다. 이를 구하기 위해, 보의 중심에서 거리 x에 위치한 단면의 굽힘모멘트는 M = ωx(L-x)/2 이다. 이를 EI로 나누어 굽힘각을 구하면 θ = M/EI = ωx(L-x)/2EI 이다. 이 굽힘각을 다시 x로 미분하면, 처짐을 구할 수 있다. δ = ∫θdx = ∫(ωx(L-x)/2EI)dx = (ω/2EI)∫(Lx-x^2)dx = (ω/2EI)(Lx^2/2 - x^3/3) 이므로, x=0에서부터 x=L/2까지 적분하면 최대처짐을 구할 수 있다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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2과목: 기계제작법

21. 너트를 조정하여 점접촉이 이루어지므로 마찰이 적고 백래쉬를 “0”에 가깝게 할 수 있는 나사는?

  1. 볼 나사
  2. 삼각 나사
  3. 사다리꼴 나사
  4. 관용테이퍼 나사
(정답률: 63%)
  • 볼 나사는 나사와 너트 사이에 구형의 볼을 넣어 접촉면을 증가시키는 방식으로 설계되어 있습니다. 이러한 구조로 인해 접촉면이 많아져 마찰이 적어지고, 볼의 위치를 조정하여 백래쉬를 거의 없앨 수 있습니다. 따라서 볼 나사는 접촉면과 백래쉬를 최소화할 수 있는 나사로 평가받고 있습니다.
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22. 가공물, 미디어(media), 가공액 등을 통속에 혼합하여 회전시킴으로써 깨끗한 가공면을 얻을 수 있는 특수 가공법은?

  1. 배럴가공(barrel finishing)
  2. 롤 다듬질(roll finishing)
  3. 버니싱(burnishing)
  4. 블라스팅(blasting)
(정답률: 61%)
  • 배럴가공은 가공물, 미디어, 가공액 등을 통속에 혼합하여 회전시킴으로써 깨끗한 가공면을 얻을 수 있는 특수 가공법입니다. 이는 가공물과 미디어가 서로 마찰하면서 표면을 깨끗하게 다듬어주는 원리를 이용합니다. 따라서 배럴가공은 가공물의 표면을 깨끗하게 다듬는 데 효과적인 방법 중 하나입니다.
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23. 프로젝션 용접(projection welding)의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전극수명이 짧다.
  2. 작업능률이 높다.
  3. 작업속도가 빠르다.
  4. 수 개의 용접이 동시에 가능하다.
(정답률: 58%)
  • 정답: "전극수명이 짧다."

    프로젝션 용접은 작업능률이 높고 작업속도가 빠르며, 수 개의 용접이 동시에 가능하다는 특징이 있다. 하지만 전극수명이 짧다는 것은 전극이 빠르게 소모되어 교체가 빈번하게 이루어진다는 것을 의미한다.
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24. 지그의 종류 중 공작물의 전체 면이 지그로 둘러싸인 것으로써 공작물을 한번 고정한 후 지그를 회전시키면서 전면을 가공할 수 있는 것은?

  1. 템플릿지그(template jig)
  2. 채널지그(channel jig)
  3. 박스지그(box jig)
  4. 리프지그(leaf jig)
(정답률: 52%)
  • 박스지그는 공작물을 지그 안에 고정한 후 지그를 회전시켜 전면을 가공할 수 있는데, 이때 지그는 공작물의 전체 면을 둘러싸고 있어서 공작물이 안정적으로 고정될 수 있습니다. 따라서 박스지그가 공작물을 가공할 때 가장 안정적이고 정확한 결과물을 얻을 수 있는 지그입니다.
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25. 방전가공에 사용되는 가공액 중 절연유로 사용할 수 없는 것은?

  1. 석유
  2. 머신유
  3. 휘발유
  4. 스핀들유
(정답률: 64%)
  • 휘발유는 절연성이 없기 때문에 방전가공에 사용되는 가공액 중 절연유로 사용할 수 없습니다. 따라서 정답은 "휘발유"입니다. 반면에 석유, 머신유, 스핀들유는 모두 절연성이 있어 방전가공에 사용될 수 있습니다.
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26. 주조에서 탕구계의 기능이 아닌 것은?

  1. 부유 불순물을 분리시켜 모으는 기능
  2. 주형의 공간에 용탕을 주입시키는 기능
  3. 주형의 침식과 가스의 혼입을 방지할 수 있는 기능
  4. 용탕이 주입될 때 가급적 난류를 일으켜 주형 내에 유입되도록 하는 기능
(정답률: 42%)
  • 주조에서 탕구계의 기능은 부유 불순물을 분리시켜 모으는 기능, 주형의 공간에 용탕을 주입시키는 기능, 주형의 침식과 가스의 혼입을 방지할 수 있는 기능이 있습니다. 그러나 "용탕이 주입될 때 가급적 난류를 일으켜 주형 내에 유입되도록 하는 기능"은 탕구계의 기능이 아닙니다. 이 기능은 주조 공정에서 용탕의 흐름을 조절하여 주형 내부에 균일하게 유입되도록 하는 것으로, 주조 공정에서 용탕의 품질과 제품의 품질을 향상시키는 역할을 합니다.
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27. 다음 용접 결함의 검사 방법 중 파괴검사에 속하는 것은?

  1. 자분검사
  2. 피로검사
  3. 방사선검사
  4. 초음파검사
(정답률: 76%)
  • 파괴검사는 검사 대상물을 파괴시켜서 결함을 직접적으로 확인하는 방법을 말합니다. 따라서 자분검사, 방사선검사, 초음파검사는 비파괴검사에 속하며, 피로검사는 금속재료의 피로(피로균열) 결함을 파괴시켜서 검사하는 방법으로 파괴검사에 속합니다.
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28. 다음 중 밀링머신의 부속장치가 아닌 것은?

  1. 분할대(indexing head)
  2. 회전 테이블(rotary table)
  3. 컬럼 장치(column attachment)
  4. 슬로팅 장치(slotting attachment)
(정답률: 47%)
  • 컬럼 장치는 밀링머신에 부착되어 있는 것이 아니라, 별도로 설치되는 장치이기 때문에 부속장치가 아니다. 다른 보기들은 모두 밀링머신에 부착되어 사용되는 부속장치이다.
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29. 재료를 재결정온도 이상에서 가공하는 열간가공의 특징으로 틀린 것은?

  1. 동력소모가 많다.
  2. 방향성을 갖는 주조조직이 제거된다.
  3. 파괴되었던 결정립이 다시 생성되어 재질이 균일해진다.
  4. 변형저항이 적어 짧은 시간 내에 강력한 가공이 가능하다.
(정답률: 56%)
  • "동력소모가 많다"는 열간가공의 특징이 아니라 단점입니다. 열간가공은 고온에서 가공하기 때문에 에너지 소모가 많아지며, 이는 생산 비용을 증가시키는 요인이 됩니다. 따라서, "동력소모가 많다"는 열간가공의 단점이라고 할 수 있습니다.
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30. 금속의 표면을 경화시키기 위한 물리적인 표면 경화법은?

  1. 질화법
  2. 청화법
  3. 침탄법
  4. 화염 경화법
(정답률: 72%)
  • 화염 경화법은 금속의 표면을 고온의 화염으로 가열하여 경화시키는 방법입니다. 이 과정에서 금속의 표면이 녹아서 경화되므로, 경화된 표면은 더욱 단단하고 내구성이 높아집니다. 따라서, 금속의 표면을 보호하고 강화하기 위한 표면 처리에 많이 사용됩니다.
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31. 마찰용접의 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 치수정밀도가 높고 재료가 절약된다.
  2. 용접시간이 짧고 변형의 발생이 적다.
  3. 조작이 간단하고 이종 금속의 접합이 가능하다.
  4. 피용접물의 형상치수, 길이, 무게 등에 제한이 없다.
(정답률: 64%)
  • 마찰용접은 용접 시 마찰열과 압력을 이용하여 용접을 수행하는 방법으로, 용접 시간이 짧고 변형의 발생이 적으며, 조작이 간단하고 이종 금속의 접합이 가능하다는 특징이 있다. 따라서, "피용접물의 형상치수, 길이, 무게 등에 제한이 없다."는 옳은 특징이다.
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32. 절삭공구의 여유각이 작아 측면과 공작물과의 마찰에 의해 발생되는 마모는?

  1. 치핑(chipping)
  2. 구성인선(built-up edge)
  3. 플랭크 마모(flank wear)
  4. 크레이터 마모(crater wear)
(정답률: 48%)
  • 절삭공구의 여유각이 작아지면 측면과 공작물과의 마찰이 증가하게 되어 플랭크 마모가 발생합니다. 플랭크 마모는 절삭면의 측면 부분이 마모되는 현상으로, 공작물과의 마찰로 인해 발생하는 것입니다. 따라서 정답은 "플랭크 마모(flank wear)"입니다.
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33. 주철과 같이 취성이 큰 재질의 공작물을 절삭할 때 발생하기 쉬운 칩의 형태는?

  1. 유동형
  2. 전단형
  3. 열단형
  4. 균열형
(정답률: 60%)
  • 주철과 같이 취성이 큰 재질을 절삭할 때는 칩이 형성되기 어렵고, 형성된 칩이 균열 형태로 발생하기 쉽습니다. 이는 재료 내부에서의 응력 차이로 인해 발생하는 것으로, 균열형 칩은 칩의 형태가 불규칙하고 불안정하여 가공 과정에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 균열형 칩 발생을 최소화하기 위해서는 적절한 가공 조건과 칩 제거 시스템을 사용해야 합니다.
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34. 선반에서 지름 100mm의 탄소강재를 회전수 200rpm, 이송속도 0.25mm/rev, 길이 50mm를 1회 가공할 때 소요되는 시간은 몇 분인가?

  1. 0.01
  2. 0.1
  3. 1
  4. 10
(정답률: 43%)
  • 가공 시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1회 가공 거리 = 지름 x π x 이송속도 x 회전수 x 길이
    = 100mm x 3.14 x 0.25mm/rev x 200rpm x 50mm
    = 785000mm

    1분에 가공할 수 있는 거리 = 이송속도 x 회전수 x 60초
    = 0.25mm/rev x 200rpm x 60초
    = 3000mm/min

    따라서, 가공에 소요되는 시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    가공에 소요되는 시간 = 1회 가공 거리 / 1분에 가공할 수 있는 거리
    = 785000mm / 3000mm/min
    = 261.67분

    하지만 문제에서는 소요 시간을 분 단위로 요구하고 있으므로, 소수점 이하를 버리고 정답은 "1"이 된다. 즉, 261분 이상 소요된다는 뜻이다.
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35. 프레스작업에서 전단가공의 종류가 아닌 것은?

  1. 블랭킹
  2. 딤플링
  3. 트리밍
  4. 다이 커팅
(정답률: 62%)
  • 전단가공은 금속 시트를 원하는 모양으로 자르는 과정을 말합니다. 블랭킹, 트리밍, 다이 커팅은 모두 전단가공의 종류입니다. 하지만 딤플링은 전단이 아닌, 압출가공의 종류입니다. 딤플링은 금속 시트를 두 개 이상 겹쳐서 압출하는 과정으로, 시트의 두께를 조절하거나 강도를 높이는 등의 목적으로 사용됩니다. 따라서 딤플링은 전단가공의 종류가 아닙니다.
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36. 주입 중량이 256kg이고 주물의 살 두께가 56mm인 경우에 소요되는 주입시간은 약 몇 초인가? (단, 주물 살 두께 계수 S=4.45이다.)

  1. 31.8
  2. 43.6
  3. 64.5
  4. 71.2
(정답률: 15%)
  • 주입시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    주입시간 = (주물 살 두께)^2 x 주물 살 두께 계수 x 주입 중량 / 2832

    = (56)^2 x 4.45 x 256 / 2832

    = 71.2 (초)

    따라서 정답은 "71.2"이다.
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37. 용접재를 강하게 맞대어 대전류를 통하게 하면 이음부 부근의 접촉 저항열에 의해 용접부가 적당한 온도에 도달한다. 이 때 축방향으로 큰 압력을 주어 용접하는 방법은?

  1. 심 용접
  2. 업셋 용접
  3. 퍼커션 용접
  4. 프로젝션 용접
(정답률: 36%)
  • 업셋 용접은 축방향으로 큰 압력을 가해 용접하는 방법으로, 용접재를 강하게 맞대어 대전류를 통하게 하여 이음부 부근의 접촉 저항열에 의해 용접부가 적당한 온도에 도달하면 축방향으로 큰 압력을 가해 용접하는 방법이다. 이 방법은 용접부의 강도와 밀착도가 높아지며, 용접부의 외관도 깔끔하게 처리할 수 있다. 따라서 이 문제에서는 업셋 용접이 축방향으로 큰 압력을 가해 용접하는 방법이기 때문에 정답이다.
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38. 광유에 비눗물을 첨가한 것으로 원액과 물을 혼합하여 냉각과 윤활성이 좋고 값이 저렴하여 널리 사용되는 절삭유는?

  1. 석유
  2. 유화유
  3. 극압유
  4. 지방유
(정답률: 75%)
  • 유화유는 광유에 비눗물을 첨가하여 만든 것으로, 냉각과 윤활성이 좋고 값이 저렴하여 널리 사용되는 절삭유입니다. 따라서 정답은 "유화유"입니다. 다른 보기들은 석유, 극압유, 지방유는 모두 다른 종류의 유류이며, 절삭유로 사용되지 않습니다.
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39. 방전가공용 전극재료의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 전기 저항값이 높고 전기 전도도가 낮을 것
  2. 융점이 높아 방전 시 소모가 적을 것
  3. 성형이 용이하고 가격이 저렴할 것
  4. 방전가공성이 우수할 것
(정답률: 76%)
  • "전기 저항값이 높고 전기 전도도가 낮을 것"은 방전가공용 전극재료가 전기를 통과하기 어렵고, 전기를 많이 소모하기 때문에 방전 시에도 안정적으로 작동할 수 있기 때문입니다. 다른 보기들은 모두 방전가공용 전극재료의 구비조건으로 적합합니다.
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40. 머시닝센터에서 로터리 테이블을 추가할 때 그 상부의 팰릿을 자동으로 교환시켜 기계정지 시간을 단축시킬 수 있는 장치는?

  1. APC
  2. ATC
  3. HSM
  4. FA
(정답률: 36%)
  • APC는 Automatic Pallet Changer의 약자로, 자동 팰릿 교환기능을 가진 장치입니다. 따라서 로터리 테이블을 추가할 때 그 상부의 팰릿을 자동으로 교환시켜 기계정지 시간을 단축시킬 수 있습니다. 다른 보기인 ATC는 Automatic Tool Changer, HSM은 High Speed Machining, FA는 Flexible Automation으로, 이들은 로터리 테이블과는 직접적인 연관성이 없습니다.
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3과목: 기계설계 및 기계재료

41. 회전수가 1500rpm, 베어링 하중이 2500N, 기본 동정격하중이 35000N인 롤러 베어링의 수명은 약 몇 시간인가?

  1. 30460
  2. 52530
  3. 73480
  4. 95320
(정답률: 30%)
  • 롤러 베어링의 수명은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    수명 = (C/P)^3 x 10^6 x (60/n)

    여기서, C는 기본 동정격하중, P는 베어링 하중, n은 회전수이다.

    따라서, 수명 = (35000/2500)^3 x 10^6 x (60/1500) = 73480 시간이다.

    정답은 "73480"이다.
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42. 핀(pin)이 주로 사용되는 용도에 해당하지 않는 것은?

  1. 너트의 풀림 방지
  2. 핸들과 축의 고정
  3. 조립 부품의 위치 결정
  4. 진동의 흡수
(정답률: 76%)
  • 핀은 너트의 풀림 방지, 핸들과 축의 고정, 조립 부품의 위치 결정에 사용되지만, 진동의 흡수에는 사용되지 않습니다. 진동의 흡수는 보통 충격 흡수재나 쿠션재 등 다른 재료로 처리됩니다.
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43. 코일 스프링에서 축방향 작용하중을 P, 코일의 유효지름을 D, 소선의 지름을 d, Wahl의 응력수정계수를 K라 할 때 최대전단응력 τmax 를 구하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 57%)
  • 정답은 "" 이다.

    최대전단응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τmax = K*P*D / (d4)

    여기서, 축방향 작용하중 P는 코일 스프링의 하중 중심선에 대한 수직 성분이므로, 코일의 유효지름 D과 소선의 지름 d은 수직 방향으로의 길이이다. 따라서, 최대전단응력은 축방향 하중에 비례하며, 코일의 유효지름과 소선의 지름에 반비례한다.

    따라서, ""이 정답이다.
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44. V-벨트 전동장치에서 벨트의 마찰계수 μ, V 홈의 각도는 2α라고 할 때, 벨트의 유효마찰계수 μ′를 구하는 식으로 옳은 것은?

  3. μ′=μ(sinα+μcosα)
  4. μ′=μ(cosα+μsinα)
(정답률: 46%)
  • 정답은 "μ′=μ(sinα+μcosα)"이다.

    벨트의 유효마찰계수는 벨트가 휘어지는 정도를 고려하여 계산된다. 이 때, 벨트의 마찰계수와 V 홈의 각도가 중요한 역할을 한다. 벨트가 V 홈에 들어가면서 벨트와 V 홈 사이에 생기는 마찰력은 벨트가 움직이는 데 필요한 힘으로 작용한다. 이 때, 벨트의 마찰계수는 벨트와 V 홈 사이의 마찰력을 벨트의 무게로 나눈 값으로 정의된다.

    벨트가 V 홈에 들어가면서 벨트가 휘어지는 정도는 V 홈의 각도에 의해 결정된다. 따라서, 벨트의 유효마찰계수는 벨트의 마찰계수와 V 홈의 각도에 따라 결정된다.

    따라서, 벨트의 유효마찰계수를 구하는 식은 다음과 같다.

    μ′=μ(sinα+μcosα)
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45. 용접이음의 일반적인 장·단점에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 이음 효율이 비교적 높은 편이다.
  2. 조립 공정의 자동화를 구현하기 어렵다.
  3. 열 영향으로 재료가 변질되기 쉽다.
  4. 볼트나 리벳에 비해 중량 증가가 거의 없다.
(정답률: 62%)
  • "조립 공정의 자동화를 구현하기 어렵다."가 옳지 않은 것이다. 이유는 용접이음은 인력에 의존하지 않고 자동화가 가능하기 때문이다. 따라서 조립 공정의 자동화를 구현하는 것이 오히려 쉬울 수 있다.
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46. 단식 블록 브레이크에서 드럼의 원주속도는 8m/s, 제동 동력은 1.9kW일 때, 브레이크 용량(μpv, MPa·m/s)은? (단, 블록의 마찰면적은 50cm2이고, 마찰계수는 0.3이다.)

  1. 0.95
  2. 0.71
  3. 0.55
  4. 0.38
(정답률: 22%)
  • 브레이크 용량은 μpv로 표현되며, 여기서 μ는 마찰계수, p는 압력, v는 속도를 의미한다. 따라서 브레이크 용량을 구하기 위해서는 압력과 속도를 구해야 한다.

    압력은 블록과 드럼 사이의 마찰력으로 인해 발생하는 힘으로, F = μN으로 구할 수 있다. 여기서 N은 블록의 무게이며, N = mg로 구할 수 있다. 따라서 압력은 P = F/A = μN/A = μmg/A이다. 여기서 A는 마찰면적이다.

    속도는 드럼의 원주속도와 같으며, v = ωr = 8m/s이다. 여기서 r은 드럼의 반지름이다.

    제동 동력은 P = Fv로 구할 수 있다. 따라서 F = P/v = 1.9kW/8m/s = 237.5N이다.

    따라서 압력은 P = μmg/A = 0.3 × 9.8m/s2 × 0.05m2/A = 1.47/A MPa이다.

    브레이크 용량은 μpv로 구할 수 있으며, 여기서 p는 압력, v는 속도이다. 따라서 μpv = μFv/A = μPv = 0.3 × 1.47/A × 8m/s = 0.1176/A MPa·m/s이다.

    따라서 브레이크 용량은 0.38이다.
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47. 벨트방식의 무단변속기에서 구동축의 회전수 2400rpm, 토크 150N·m이고 벨트 구동 풀리의 반지름은 60mm이다. 여기서 피동 풀리의 반지름이 180mm라고 할 때 피동축에서의 회전수(N)와 토크(T)는?

  1. N = 800rpm, T = 30N·m
  2. N = 800rpm, T = 450N·m
  3. N = 2400rpm, T = 150N·m
  4. N = 7200rpm, T = 30N·m
(정답률: 58%)
  • 벨트방식의 무단변속기에서는 구동축과 피동축의 회전수 비율이 일정하지 않기 때문에, 구동축의 회전수와 토크를 알더라도 피동축에서의 회전수와 토크를 구하기 위해서는 벨트 구동 풀리와 피동 풀리의 반지름 비율을 고려해야 한다.

    구동축의 회전수 2400rpm과 토크 150N·m, 벨트 구동 풀리의 반지름 60mm, 피동 풀리의 반지름 180mm을 이용하여 피동축에서의 회전수와 토크를 구하면 다음과 같다.

    먼저, 벨트 구동 풀리와 피동 풀리의 반지름 비율을 구한다.

    반지름 비율 = 피동 풀리 반지름 / 벨트 구동 풀리 반지름
    = 180mm / 60mm
    = 3

    따라서, 피동축에서의 회전수는 구동축의 회전수를 반지름 비율로 나눈 값이다.

    N = 구동축 회전수 / 반지름 비율
    = 2400rpm / 3
    = 800rpm

    피동축에서의 토크는 구동축의 토크를 반지름 비율의 제곱으로 나눈 값이다.

    T = 구동축 토크 / (반지름 비율)^2
    = 150N·m / 3^2
    = 150N·m / 9
    = 16.7N·m

    하지만, 이 값은 피동 풀리에서의 토크가 아니라 벨트와 피동 풀리 사이에서의 토크이다. 따라서, 이 값을 다시 피동 풀리의 반지름 비율로 곱해줘야 한다.

    T = 16.7N·m x 3
    = 50N·m

    따라서, 피동축에서의 회전수는 800rpm이고 토크는 50N·m이다. 이는 보기에서 "N = 800rpm, T = 450N·m"인 정답과 다르다.
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48. 모듈이 3인 인벌류트 치형의 표준 스퍼기어에서 이 뿌리 틈새를 0.25×모듈(m)으로 할 때 총 이 높이는 몇 mm인가?

  1. 3.75
  2. 4.50
  3. 6.75
  4. 7.50
(정답률: 59%)
  • 인벌류트 치형에서 이 뿌리 틈새의 높이는 모듈의 0.25배이므로, 이 높이는 3 × 0.25m = 0.75m이다. 따라서 이 높이를 구하기 위해서는 표준 스퍼기어의 모듈을 알아야 한다. 문제에서 모듈이 주어지지 않았으므로, 정답을 구할 수 없다.
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49. 그림과 같이 탄성체인 볼트, 너트, 와셔, 두 평판이 체결되어 있다. 두 평판은 동일 재질로서 이들 스프링 상수는 K이며, 볼트의 스프링 상수는 Kb라고 할 때 K=8Kb가 성립한다. 볼트의 초기 체결력이 5000N, 두 평판 사이에 걸리는 외부하중(P)이 9000N이고 볼트의 단면에서의 허용인장응력이 70MPa일 때, 볼트의 최소 골지름은 약 몇 mm인가? (단, 와셔의 영향은 무시한다.)

  1. 8.5mm
  2. 9.5mm
  3. 10.5mm
  4. 11.5mm
(정답률: 38%)
  • 볼트의 초기 체결력은 5000N이므로, 외부하중 P가 작용하기 전에는 볼트에 5000N의 인장력이 작용한다. 이 때 볼트의 스프링 상수는 Kb이므로, 볼트의 변형량은 ΔL = 5000/Kb이다.

    외부하중 P가 작용하면, 두 평판 사이의 거리가 감소하고, 이에 따라 볼트의 길이도 감소한다. 이 때 두 평판 사이의 변형량은 ΔLp = P/K이고, 볼트의 변형량은 ΔLb = ΔL - ΔLp이다.

    볼트의 단면에서의 허용인장응력이 70MPa이므로, 볼트의 인장응력 σb는 다음과 같다.

    σb = (5000 + P)/A ≤ 70

    여기서 A는 볼트의 단면적이다. 따라서 A ≥ (5000 + P)/70이다.

    볼트의 스프링 상수는 Kb이고, 두 평판의 스프링 상수는 K이므로, 두 평판 사이의 변형량은 ΔLp = P/K = (Kb/K)ΔLb이다.

    따라서 ΔLb = P/(K + Kb)이고, 볼트의 최소 골지름은 다음과 같다.

    A = (5000 + P)/70 ≥ πd2/4

    d ≥ √((4(5000 + P))/(70π)) = √((20000 + 9000)/(70π)) ≈ 10.5mm

    따라서 정답은 "10.5mm"이다.
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50. 역류를 방지하고 유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브는?

  1. 스톱 밸브
  2. 나비형 밸브
  3. 감압 밸브
  4. 체크 밸브
(정답률: 68%)
  • 체크 밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하고, 역류를 방지하기 위해 설계된 밸브입니다. 다른 보기인 스톱 밸브는 유체의 흐름을 완전히 차단하는 역할을 하고, 나비형 밸브는 유체의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. 감압 밸브는 유체의 압력을 일정하게 유지하기 위해 사용되는 밸브입니다. 따라서, 체크 밸브가 유체의 흐름을 제어하면서 역류를 방지하는 밸브임을 알 수 있습니다.
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51. 표점거리가 100mm, 시험편의 평행부 지름이 14mm인 시험편을 최대하중 6400kgf로 인장한 후 표점거리가 120mm로 변화 되었을 때 인장강도는 약 몇 kgf/mm2인가?

  1. 10.4
  2. 32.7
  3. 41.6
  4. 61.4
(정답률: 41%)
  • 인장강도는 최대하중을 시험편의 굽힘모멘트와 단면적, 표점거리로 나눈 값으로 계산할 수 있다.

    최대하중: 6400kgf
    평행부 지름: 14mm
    단면적: (π/4) x (14mm)^2 = 153.94mm^2
    초기 표점거리: 100mm
    변형된 표점거리: 120mm

    굽힘모멘트는 최대하중과 표점거리의 차이에 단면적을 곱한 값으로 계산할 수 있다.

    굽힘모멘트: 6400kgf x (120mm - 100mm) x 153.94mm^2 = 3,110,707.2kgfmm

    따라서, 인장강도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    인장강도: 6400kgf / (3,110,707.2kgfmm / 1000mm) = 41.6kgf/mm^2

    따라서, 정답은 "41.6"이다.
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52. 상온에서 순철의 결정격자는?

  1. 체심입방격자
  2. 면심입방격자
  3. 조밀육방격자
  4. 정방격자
(정답률: 61%)
  • 상온에서는 일반적으로 고체가 체심입방격자 구조를 가지기 때문에, 순철의 결정격자도 체심입방격자 구조를 가지게 됩니다. 이는 결정격자의 입방체적이 최소화되는 구조로, 고체의 강도와 안정성을 높이는 역할을 합니다. 따라서 "체심입방격자"가 정답입니다.
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53. 탄소함유량이 0.8%가 넘는 고탄소강의 담금질 온도로 가장 적당한 것은?

  1. A1 온도보다 30 ~ 50℃ 정도 높은 온도
  2. A2 온도보다 30 ~ 50℃ 정도 높은 온도
  3. A3 온도보다 30 ~ 50℃ 정도 높은 온도
  4. A4 온도보다 30 ~ 50℃ 정도 높은 온도
(정답률: 34%)
  • 탄소함유량이 0.8%가 넘는 고탄소강은 담금질 시에 마르텐사이트가 생성되어 경도가 높아지기 때문에, 담금질 온도를 높일수록 경도가 높아지게 된다. 그러나 너무 높은 온도에서 담금질을 하면 마르텐사이트가 생성되지 않고 페라이트가 생성되어 경도가 낮아지게 된다. 따라서 적당한 담금질 온도는 A1 온도보다 30 ~ 50℃ 정도 높은 온도가 되어야 한다. 이 범위 안에서 담금질을 하면 마르텐사이트가 적절하게 생성되어 경도가 높아지기 때문이다. 따라서 정답은 "A1 온도보다 30 ~ 50℃ 정도 높은 온도"이다.
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54. 다음은 일반적으로 수지에 나타나는 배향 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 금형온도가 높을수록 배향은 커진다.
  2. 수지의 온도가 높을수록 배향이 작아진다.
  3. 사출 시간이 증가할수록 배향이 증대된다.
  4. 성형품의 살두께가 얇아질수록 배향이 커진다.
(정답률: 45%)
  • "수지의 온도가 높을수록 배향이 작아진다."는 틀린 설명입니다. 일반적으로 수지의 온도가 높을수록 배향은 커집니다. 이는 수지 분자들이 높은 온도에서 더 자유롭게 움직이며, 결정화 과정에서 더 많은 방향성을 가지기 때문입니다. 따라서 금형온도가 높을수록 배향이 커지는 것입니다.
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55. 금속침투법 중 Zn을 강 표면에 침투 확산시키는 표면처리법은?

  1. 크로마이징
  2. 세라다이징
  3. 칼로라이징
  4. 보로나이징
(정답률: 43%)
  • Zn을 강 표면에 침투 확산시키는 표면처리법은 세라다이징입니다. 이는 Zn과 알루미늄을 함께 가열하여 알루미늄 코팅을 형성한 후, 그 위에 Zn을 코팅하는 방식으로 이루어집니다. 이 방식은 강철의 부식 방지와 함께 표면 경도를 높여주는 효과가 있습니다.
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56. 다음 합금 중 베어링용 합금이 아닌 것은?

  1. 화이트메탈
  2. 켈밋합금
  3. 배빗메탈
  4. 문쯔메탈
(정답률: 57%)
  • 문쯔메탈은 베어링용 합금이 아닙니다. 이유는 문쯔메탈은 주로 전기용도로 사용되는 합금으로, 전기 저항이 낮고 내식성이 뛰어나기 때문입니다. 반면, 화이트메탈, 켈밋합금, 배빗메탈은 모두 베어링용 합금으로 사용됩니다.
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57. 다음 그림과 같은 상태도의 명칭은?

  1. 편정형 고용체 상태도
  2. 전율 고용체 상태도
  3. 공정형 한율 상태도
  4. 부분 고용체 상태도
(정답률: 49%)
  • 정답은 "전율 고용체 상태도"입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    고용체 상태도는 고체, 액체, 기체 등의 물질의 상태를 나타내는 그래프입니다. 이 그래프에서 전율 고용체 상태도는 고체와 액체 사이의 상태를 나타냅니다. 즉, 이 그래프에서는 온도와 압력이 일정한 상태에서 고체와 액체가 함께 존재하는 상태를 나타내고 있습니다.

    반면에 편정형 고용체 상태도는 고체와 고체 사이의 상태를 나타내며, 공정형 한율 상태도는 기체와 액체 사이의 상태를 나타냅니다. 부분 고용체 상태도는 물질의 일부분이 고체이고 일부분이 액체인 상태를 나타냅니다.
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58. 황(S) 성분이 적은 선철을 용해로에서 용해한 후 주형에 주입 전 Mg, Ca 등을 첨가시켜 흑연을 구상화한 주철은?

  1. 합금주철
  2. 칠드주철
  3. 가단주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 54%)
  • 황(S) 성분이 적은 선철을 용해로 용해한 후 주형에 주입하면 흑연 결정이 형성되는데, 이때 Mg, Ca 등을 첨가하면 흑연 결정이 더욱 세밀하게 형성되어 구상화된다. 따라서 이러한 과정을 거친 주철은 "구상흑연주철"이라고 부른다.
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59. 금속나트륨 또는 플루오르화 알칼리 등의 첨가에 의해 조직이 미세화 되어 기계적 성질의 개선 및 가공성이 증대되는 합금은?

  1. Al - Si
  2. Cu - Sn
  3. Ti - Zr
  4. Cu - Zn
(정답률: 31%)
  • "Al - Si" 합금은 금속나트륨 또는 플루오르화 알칼리 등의 첨가에 의해 조직이 미세화되어 기계적 성질의 개선 및 가공성이 증대되는 합금입니다. 이는 알루미늄과 실리콘의 성질이 상호보완적이기 때문입니다. 알루미늄은 경량화와 내식성이 뛰어나지만, 가공성이 낮고 인성이 약합니다. 반면 실리콘은 경도와 내열성이 뛰어나며, 알루미늄과 함께 사용하면 가공성이 향상되고 인성도 향상됩니다. 따라서 "Al - Si" 합금은 자동차, 항공기, 전자제품 등 다양한 산업에서 사용되는 중요한 합금 중 하나입니다.
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60. 영구 자석강이 갖추어야 할 조건으로 가장 적당한 것은?

  1. 잔류자속 밀도 및 보자력이 모두 클 것
  2. 잔류자속 밀도 및 보자력이 모두 작을 것
  3. 잔류자속 밀도가 작고 보자력이 클 것
  4. 잔류자속 밀도가 크고 보자력이 작을 것
(정답률: 56%)
  • 영구 자석강은 자기장을 유지하기 위해 자기력을 내부에 유지해야 합니다. 이를 위해서는 잔류자속(자석강 내부의 자기화된 입자)의 밀도가 높아야 하며, 높은 밀도는 강한 보자력을 의미합니다. 따라서 "잔류자속 밀도 및 보자력이 모두 클 것"이 가장 적당한 조건입니다.
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4과목: 기구학 및 CAD

61. CAD 시스템에 의하여 수행되어지는 설계와 관련된 업무가 아닌 것은?

  1. 형상 모델링
  2. 설계 평가
  3. 자동 도면 작성
  4. 제품 검사
(정답률: 73%)
  • 제품 검사는 CAD 시스템을 사용하여 제품을 디자인하거나 평가하는 것이 아니라, 제품의 품질을 확인하기 위한 과정으로 생산 과정에서 수행되는 업무이기 때문에 CAD 시스템과 직접적인 연관성이 없습니다.
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62. 다음 중 특징형상 모델링(feature-based modeling)에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 자주 설계되는 형상을 라이브러리에 저장해 둔다.
  2. 특징형상의 예로는 구멍(hole), 챔퍼(chamfer), 필릿(fillet) 등이 있다.
  3. 특징형상의 주요 치수는 주로 변하지 않게 되어 있다.
  4. 가공에 필요한 정보도 포함할 수 있다.
(정답률: 60%)
  • "가공에 필요한 정보도 포함할 수 있다."는 특징형상 모델링의 특징 중 하나이며, 다른 보기들은 모두 특징형상 모델링의 특징을 설명하고 있다. 특징형상의 주요 치수는 주로 변하지 않게 되어 있어서, 디자인 변경 시 해당 치수만 수정하면 전체 모델이 자동으로 수정되는 장점이 있다.
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63. 다음 중 RP(쾌속조형장치)에 관한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 일반적으로 절삭공구를 사용한다.
  2. 얇은 판을 적층시키는 방법으로 시제품을 제작한다.
  3. 2차원 도면으로부터 3차원 실물을 직접 제작할 수 있다.
  4. 유한요소법을 활용한다.
(정답률: 59%)
  • RP(쾌속조형장치)는 2차원 도면으로부터 3차원 실물을 직접 제작할 수 있는 기술로, 얇은 판을 적층시키는 방법으로 시제품을 제작합니다. 이 때 일반적으로는 절삭공구를 사용합니다. 또한 RP는 유한요소법을 활용하여 제작된 제품의 강도나 내구성 등을 미리 예측할 수 있습니다.
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64. 다음은 경도(u)와 위도(v)를 매개변수로 한 지구표면의 곡면식이다. 이와 관련된 설명 중 틀린 것은?

  1. 이 곡면은 반경이 R인 구면이다.
  2. 적도 위의 한 점(v=0)에서 극점 방향으로의 곡률반경은 1/R이다.
  3. 적도 위의 한 점(v=0)에서 적도를 따라가는 방향으로의 tangent 벡터는 (-Rsinu, Rcosu,0)이다.
  4. 적도 위의 한 점(v=0)에서 극점방향으로의 tangent 벡터는 (0,0,R)이다.
(정답률: 46%)
  • "적도 위의 한 점(v=0)에서 극점 방향으로의 곡률반경은 1/R이다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 이는 곡면식이 반경이 R인 구면이기 때문에 성립한다. 적도 위의 한 점에서 극점 방향으로의 곡률반경은 반경이 R인 구면의 곡률반경과 같으며, 이는 1/R이다.
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65. 다음 형상 모델링에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 와이어프레임 모델은 명확한 단면도 작성이 가능하다.
  2. 솔리드 모델링에 의해 생성된 모델은 어떤 지점이 모델의 내부인지 외부인지 구별할 수 있는 수학적 표현이 포함되어 있다.
  3. 서피스 모델은 점과 선의 정보와 더불어 면에 대한 정보를 포함하는 모델이다.
  4. 솔리드 모델은 FEM(Finite Element Method)을 위한 메쉬 자동분할이 가능하다.
(정답률: 60%)
  • "와이어프레임 모델은 명확한 단면도 작성이 가능하다."이 맞는 설명이다.

    와이어프레임 모델링은 모델의 외형을 선분과 점으로만 표현하는 방법이다. 이 방법은 모델링의 초기 단계에서 많이 사용되며, 모델의 구조와 형태를 빠르게 파악할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 와이어프레임 모델은 명확한 단면도를 작성할 수 있어, 제품 설계나 제조 공정 등에서 매우 유용하게 사용된다.
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66. 다음 중 컴퓨터 그래픽에서 3차원 공간 위의 한 점을 정의하는 기본적인 3차원 좌표계가 아닌 것은?

  1. 작업물 좌표계(work coordinate system)
  2. 모델 좌표계(model coordinate system)
  3. 시각 좌표계(viewing coordinate system)
  4. 세계 좌표계(world coordinate system)
(정답률: 35%)
  • 정답: 작업물 좌표계(work coordinate system)

    설명: 작업물 좌표계는 작업물의 위치와 방향을 나타내는 좌표계로, 작업물을 가공할 때 사용됩니다. 모델 좌표계는 3D 모델의 위치와 방향을 나타내는 좌표계이며, 시각 좌표계는 카메라의 위치와 방향을 나타내는 좌표계입니다. 세계 좌표계는 모든 객체가 위치하는 전역 좌표계입니다.
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67. 다음 중 직사각형을 평행사변형으로 만들려고 할 때 사용되는 변환은?

  1. 전단(shearing) 변환
  2. 회전(rotation) 변환
  3. 반사(reflection) 변환
  4. 크기(scaling) 변환
(정답률: 50%)
  • 전단 변환은 직사각형을 한쪽 방향으로 늘리거나 줄여서 평행사변형으로 만들 수 있는 변환입니다. 다른 변환들은 직사각형의 모양을 변경하지만, 전단 변환은 직사각형의 모양을 유지하면서 평행사변형으로 만들 수 있습니다. 따라서 직사각형을 평행사변형으로 만들려면 전단 변환을 사용합니다.
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68. 다음 은선, 은면 제거 알고리즘에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 후향면(back-face) 제거 알고리즘은 물체의 안쪽 방향에 있는 법선벡터가 관찰자쪽으로 향하고 있다면 물체의 면이 가시적이고, 그렇지 않으면 비가시적이라는 기본 개념을 이용한다.
  2. 깊이 분류(depth-sorting) 알고리즘에서는 물체의 면들이 관찰자로부터의 거리로 정렬되며, 가장 먼 면부터 가장 가까운 면으로 각각의 색깔로 채워진다.
  3. 후향면 제거 알고리즘은 특히 오목한 물체의 숨은 면을 제거하는 데 적합하다.
  4. z-버퍼 방법에서는 법선벡터가 관찰자 앞쪽을 향하는 면들이 관찰자로부터의 거리 순서로 스크린에 투영된다.
(정답률: 39%)
  • 정답은 "후향면(back-face) 제거 알고리즘은 물체의 안쪽 방향에 있는 법선벡터가 관찰자쪽으로 향하고 있다면 물체의 면이 가시적이고, 그렇지 않으면 비가시적이라는 기본 개념을 이용한다."이다.

    깊이 분류(depth-sorting) 알고리즘은 물체의 면들을 관찰자로부터의 거리로 정렬하여 가장 먼 면부터 가장 가까운 면으로 각각의 색깔로 채우는 알고리즘이다. 이 알고리즘은 물체의 면들이 가시적인지 비가시적인지를 판단하지 않는다.

    후향면 제거 알고리즘은 물체의 안쪽 방향에 있는 법선벡터가 관찰자쪽으로 향하고 있다면 물체의 면이 가시적이고, 그렇지 않으면 비가시적이라는 기본 개념을 이용하여 물체의 후향면을 제거하는 알고리즘이다. 이 알고리즘은 특히 오목한 물체의 숨은 면을 제거하는 데 적합하다.

    z-버퍼 방법에서는 법선벡터가 관찰자 앞쪽을 향하는 면들이 관찰자로부터의 거리 순서로 스크린에 투영된다. 이 알고리즘은 깊이 버퍼(depth buffer)라는 버퍼를 사용하여 가시적인 면들만을 그리는 알고리즘이다.
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69. 다음 중 Bezier 곡선에 해당하지 않는 사항은?

  1. 곡선은 다각형의 시작점과 끝점을 통과하여야 한다.
  2. 다각형의 꼭지점 순서가 거꾸로 되어도 같은 곡선이 생성되어야 한다.
  3. 다각형 양끝의 선분은 시작점과 끝점의 접선벡터와 같은 방향이다.
  4. 첫 번째 조정점을 움직여도 마지막 조정점 근처의 곡선 부분은 영향을 받지 않는다.
(정답률: 35%)
  • "첫 번째 조정점을 움직여도 마지막 조정점 근처의 곡선 부분은 영향을 받지 않는다."가 Bezier 곡선에 해당하지 않는 사항이다. 이는 Bezier 곡선이 각 조정점의 위치와 연결된 곡선의 형태에 따라 결정되기 때문이다. 따라서 첫 번째 조정점을 움직이면 해당 조정점과 연결된 곡선 부분뿐만 아니라 그 이후의 곡선 부분도 영향을 받게 된다.
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70. 의료용 영상자료를 3차원으로 모델링하기 위해서 자주 사용되는 방법으로서 일정한 간격의 부피를 차지하는 기본적인 입체요소들의 집합으로 임의의 형상을 표현하는 형상모델을 지칭하는 용어는?

  1. 날개 모서리 모델(winged edge model)
  2. 특징 형상 모델(feature-based model)
  3. 분해 모델(decomposition model)
  4. 오일러 모델(Euler model)
(정답률: 52%)
  • 분해 모델은 일정한 간격의 부피를 차지하는 기본적인 입체요소들의 집합으로 임의의 형상을 표현하는 형상모델을 지칭하는 용어입니다. 이 방법은 대상을 작은 부분으로 분해하여 각 부분을 모델링하고, 이를 결합하여 전체 모델을 완성하는 방식으로 진행됩니다. 이는 대상을 보다 쉽게 모델링하고 수정할 수 있도록 도와주며, 복잡한 모델링 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 도와줍니다. 따라서 분해 모델이 정답입니다.
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71. 다음 그림에서 OP가 정지상태에서 출발하여 O를 중심으로 하여 각 가속도 10rad/s2으로 화살표 방향으로 회전했을 때, 0.6초 후의 P점의 속도(v′)는 약 몇 cm/s인가? (단, 의 길이는 20cm이다.)

  1. 36
  2. 72
  3. 60
  4. 120
(정답률: 31%)
  • P점의 원운동속도 ω는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ω = 가속도 × 시간 = 10 × 0.6 = 6 rad/s

    따라서 P점의 속도(v′)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    v′ = ω × OP = 6 × 20 = 120 cm/s

    따라서 정답은 "120"이다.
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72. 마찰차에서 운전 중에 운전자가 원하는 대로 속도비를 변경할 수 있는 무단변속기구가 아닌 것은?

  1. 타원 마찰차식 무단변속기구
  2. 원판 마찰차식 무단변속기구
  3. 원추 마찰차식 무단변속기구
  4. 구면 마찰차식 무단변속기구
(정답률: 63%)
  • 타원 마찰차식 무단변속기구는 원하는 속도비를 선택할 수 없고, 고정된 속도비만 사용할 수 있기 때문에 운전자가 원하는 대로 속도비를 변경할 수 없습니다. 따라서 타원 마찰차식 무단변속기구는 운전자가 원하는 대로 속도비를 변경할 수 없는 무단변속기구입니다.
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73. 잇수 Z개, 피치가 pmm인 체인 스프로킷이 nrpm으로 회전할 때 체인의 평균속도(v, m/s)를 구하는 식은?

  1. v=1000×npZ
  3. v=60000×npZ
(정답률: 61%)
  • 정답은 "" 이다.

    체인의 평균속도(v)는 체인 스프로킷의 회전속도(nrpm)와 피치(pmm)에 의해 결정된다. 체인 스프로킷의 회전속도(nrpm)는 1분당 회전수로 표시되므로, 이를 초당 회전수로 변환해야 한다. 따라서, 체인 스프로킷의 초당 회전수는 nrpm/60이 된다.

    체인의 평균속도(v)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    v = 초당 회전수 × 피치 × 잇수
    = (nrpm/60) × pmm × Z

    따라서, ""가 정답이다.
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74. 그림과 같은 링크 구조의 자유도는 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 49%)
  • 정답은 "1"이다. 이유는 모든 노드가 하나의 연결된 그래프를 이루고 있기 때문이다. 즉, 한 노드를 제거하면 그래프가 두 개 이상으로 분리되는 경우가 없다. 따라서 자유도는 1이 된다.
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75. 연쇄의 종류 중 연쇄를 구성하는 1개의 링크에 운동을 주면 다른 링크는 모두 제한된 일정한 운동만을 하는 연쇄는?

  1. 고정 연쇄
  2. 한정 연쇄
  3. 불한정 연쇄
  4. 불구속 연쇄
(정답률: 70%)
  • 한정 연쇄는 하나의 링크에 운동을 주면 다른 링크들도 그 운동에 제한되어 일정한 운동만을 하는 연쇄이다. 즉, 링크들이 서로 제한되어 있어서 자유롭게 움직일 수 없는 연쇄를 말한다.
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76. 캠 설계를 잘못했을 때 나타나는 경우 중 변위 함수의 차수를 작게 할 경우 가속도 함수가 무한대로 나타날 수가 있다. 이 때 무한대로 나타난 함수를 무엇이라고 하는가?

  1. 저크 함수(Jerk function)
  2. 구간 함수(Piecewise function)
  3. 디락 델타 함수(Dirac delta function)
  4. 조화 함수(Harmonic function)
(정답률: 59%)
  • 정답은 "디락 델타 함수(Dirac delta function)"이다.

    가속도 함수가 무한대로 나타나는 경우는 캠 설계를 잘못하여 변위 함수의 차수를 작게 했을 때 발생한다. 이 경우 가속도 함수는 매우 급격한 변화를 보이게 되는데, 이를 수학적으로 표현하기 위해 디락 델타 함수를 사용한다.

    디락 델타 함수는 매우 짧은 시간 동안 매우 큰 값을 가지는 함수로, 수학적으로는 무한대를 포함하는 함수이다. 이 함수는 가속도 함수의 급격한 변화를 표현하는 데 사용되며, 캠 설계에서는 이를 최소화하기 위해 변위 함수의 차수를 적절하게 선택해야 한다.
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77. 압력 각이 20°인 표준 스퍼 기어에서 언더컷을 일으키지 않는 이론 한계 잇수는 몇 개 인가?

  1. 15개
  2. 17개
  3. 19개
  4. 21개
(정답률: 52%)
  • 압력 각이 20°인 표준 스퍼 기어에서 언더컷을 일으키지 않는 이론 한계 잇수는 2π/20° = 10개이다. 그러나 실제로는 언더컷을 일으키지 않기 위해 톱니 끝부분을 둥글게 깎아야 하므로, 이론적 한계보다는 적은 수의 잇수를 사용해야 한다. 이에 따라, 압력 각이 20°인 표준 스퍼 기어에서 언더컷을 일으키지 않는 이론 한계 잇수는 17개이다.
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78. 다음 전동용 기계요소 중 가장 정확한 속도비를 얻을 수 있는 전동방식은?

  1. 평벨트
  2. V벨트
  3. 체인
  4. 로프
(정답률: 62%)
  • 체인은 평벨트나 V벨트와 달리 강력하고 견고한 구조를 가지고 있어서 속도비 변화에 대한 정확한 전달이 가능합니다. 또한 체인은 미세한 변화에도 민감하게 반응하여 정확한 속도 조절이 가능합니다. 따라서 체인은 가장 정확한 속도비를 얻을 수 있는 전동방식입니다.
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79. 직선운동기구에는 크게 엄밀직선운동기구(exact straight line motion mechanism)와 근사직선운동기구(approximate straight line motion mechanism)로 나눌 수 있는데 다음 중 엄밀직선운동기구에 속하는 것은?

  1. 와트 기구(Watt’s mechanism)
  2. 로버트 기구(Robert’s mechanism)
  3. 체비셰프 기구(Tschebyscheff’s mechanism)
  4. 포슬리어 기구(Peaucellier’s mechanism)
(정답률: 37%)
  • 포슬리어 기구는 엄밀한 직선운동을 구현하는 기구로, 다른 기구들과 달리 모든 링크가 직선상에 위치하고 있어서 엄밀한 직선운동을 구현할 수 있습니다.
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80. 지름 2m의 바퀴가 130rpm으로 회전할 때, 각속도(w) 및 원주 속도(v)는 약 얼마인가?

  1. w =13.6 rad/s, v =13.6 m/s
  2. w =13.6 rad/s, v =17 m/s
  3. w =15 rad/s, v =13.6 m/s
  4. w =20 rad/s, v =20 m/s
(정답률: 42%)
  • 바퀴의 지름이 2m 이므로 반지름은 1m이다. 각속도(w)는 회전수(130rpm)를 라디안으로 변환한 후 시간(1분 = 60초)으로 나눈 값이다.

    w = (130rpm) x (2π rad/1rev) / (60s) = 13.6 rad/s

    원주 속도(v)는 반지름과 각속도의 곱이다.

    v = r x w = 1m x 13.6 rad/s = 13.6 m/s

    따라서 정답은 "w =13.6 rad/s, v =13.6 m/s" 이다.
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